CN111796481B - 无抗蚀剂图案化掩模 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无抗蚀剂图案化掩模以及一种在待图案化层(100)上形成图案化掩模的方法，所述方法包括以下步骤：(a)在待图案化层(100)上提供碳基层(200)；(b)用含卤素基团(400)使碳基层(200)的顶表面(300)官能化；(c)通过以图案化方式使顶表面(300)暴露于能源来部分去除含卤素基团(400)，从而形成包括第一区域(510)和第二区域(520)的图案，所述第一区域具有使表面官能化的含卤素基团(400)，所述第二区域(520)没有使表面官能化的含卤素基团(400)；以及(d)相对于第一区域(510)，在第二区域(520)上选择性形成金属、金属氧化物或金属氮化物(600)。

Description

无抗蚀剂图案化掩模
技术领域
本发明涉及光刻图案化掩模以及其制造方法，并且具体涉及可以无需使用光刻胶进行制备的图案化掩模。
背景技术
任意半导体器件的制备通常涉及限定器件的几何结构和功能的多个光刻步骤。除了对缩小半导体器件尺寸的持续需求之外，高级光刻技术中使用的光波长也同样在下降，直到最终达到商用扫描仪中的极紫外(EUV)范围。正在进行的EUV光刻研究主要针对大功率EUV光源的开发以及寻找最佳的光刻胶材料。
后者的要求特别高，因为在EUV光子能量(例如92.5eV)下，光与光刻胶材料之间相互作用机理从光化学过程转变为辐照化学过程。此外，必须应对的其它挑战包括：随机效应(例如光子/酸散粒噪声(photon/acid shot noise))、RLS(分辨率–线宽粗糙度–灵敏度)权衡、布拉格镜污染等。因此，能够制造光刻图案掩模而无需使用光刻胶材料是有益的。
在US7318993中描述了一种无抗蚀剂光刻方法，其基于使用选择性离子注入使图案掺杂到半导体掩模层中并且随后以湿化学方式去除半导体掩模层的未掺杂区域。然而，该方法仅允许图案化大约100nm的特征。
发明内容
本发明的一个方面提供一种在待图案化层上形成图案化掩模的方法。本发明的另一目的是提供与其有关的结构和用途。该目的是通过根据本发明的方法和结构实现的。
本发明实施方式的一个优点在于可以形成图案化掩模，而无需使用光刻胶(即，可以用在无抗蚀剂光刻)，由此减少图案化掩模的复杂性。本发明实施方式的另一个优点是规避了寻找最佳光刻胶材料的需要。另一优点是规避光刻胶材料可以通过降低研发成本、材料成本、加工成本等来降低图案化掩模的总体生产成本。
本发明实施方式的一个优点在于与传统抗蚀剂光刻相比，可以跳过多个步骤，并且，所获得的方法因此是相对简单且直接的。
本发明实施方式的一个优点在于，为了形成图案化掩模的图案，仅需要使顶表面暴露于能源，并且几乎不需要至不需要表面渗透；进而允许降低暴露所需的能量剂量(例如，EUV剂量)。本发明实施方式的另一优点在于，通过允许使用较低的能量剂量，可以提高光刻的产量。
本发明实施方式的一个优点是图案化掩模与各种各样的待图案化下层兼容。
本发明实施方式的一个优点在于图案化掩模以及其制造利用了半导体制造中通常使用的材料和技术，因此其可以容易地集成到现有工艺中。
本发明实施方式的一个优点在于可以在相对较低的温度下制造图案化掩模，由此使其与热预算(thermal budget)低的材料和结构(例如，待图案化层)兼容。
本发明的实施方式的一个优点在于，在图案化掩模中可以限定相对较小的特征(例如，具有约20nm或更低的临界尺寸)。本发明实施方式的一个优点在于图案化掩模可用于7nm及更高技术节点的先进光刻图案化中。
本发明实施方式的一个优点在于可以获得足够好的线蚀刻粗糙度。
在第一方面中，本发明涉及一种在待图案化层上形成图案化掩模的方法，所述方法包括：
(a)在待图案化层上方提供碳基层；
(b)用含卤素基团使碳基层顶表面官能化；
(c)通过以图案化方式(pattern-wise)使顶表面露于能源来部分去除含卤素基团，从而形成包括第一区域和第二区域的图案，所述第一区域具有使表面官能化的含卤素基团，所述第二区域没有使表面官能化的含卤素基团；以及
(d)相对于第一区域，在第二区域上选择性形成金属、金属氧化物或金属氮化物。
在第二方面中，本发明涉及一种使层图案化的方法，所述方法包括根据第一方面的方法来进行，并且在步骤d之后还包括步骤e：(e)通过相对于金属、金属氧化物或金属氮化物，选择性蚀刻穿过碳基层并蚀刻到待图案化层中，将图案转移到待图案化层中。
在第三方面中，本发明涉及在前述权利要求中任一项所述方法中使用的中间结构，所述中间结构包括：
(i)待图案化层；以及
(ii)在待图案化层上方的碳基层，所述碳基层的顶表面用含卤素基团官能化。
本发明特定和优选的方面在所附独立和从属权利要求中阐述。可以将从属权利要求中的特征与独立权利要求中的特征以及其它从属权利要求中的特征进行适当组合，而并不仅限于权利要求书中明确所述的情况。
虽然本领域中一直存在对装置的改进、改变和发展，但本发明的概念被认为代表了充分新和新颖的改进，包括改变现有实践，导致提供了该性质的更有效、更稳定和更可靠的装置。
本发明的上述和其它特性、特征和优点会在下文具体实施方式中结合附图变得显而易见，其通过实例说明本发明的原理。本说明书仅为了举例，而不是限制本发明的范围。下文引用的参考图是指附图。
附图说明
图1和图2各自示意性显示了本发明实施方式示例性实施方式中的不同步骤。
在不同的图中，相同的附图标记表示相同或类似的元件。
具体实施方式
将就具体实施方式并参照某些附图对本发明进行描述，但本发明并不受此限制，仅由权利要求书限定。描述的附图仅是说明性的且是非限制性的。在附图中，一些元素的尺寸可能被夸大且未按比例尺绘画以用于说明目的。所述尺寸和相对尺寸不与本发明实践的实际减小相对应。
此外，在说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等用来区别类似的元件，而不一定是用来描述时间、空间、等级顺序或任何其它方式的顺序。应理解，如此使用的术语在合适情况下可互换使用，本发明所述的实施方式能够按照本文所述或说明的顺序以外的其它顺序进行操作。
此外，在说明书和权利要求书中，术语在顶上、之上方、之下等用于描述目的，而不一定用于描述相对位置。应理解，如此使用的术语在合适情况下可与它们的反义词互换使用，本发明所述的实施方式能够按照本文所述或说明的取向以外的其它取向进行操作。
应注意，权利要求中使用的术语“包含”不应解释为被限制为其后列出的部分，其不排除其它元件或步骤。因此，其应被理解为指出所述特征、整数、步骤或组分的存在，但这并不排除一种或多种其它特征、整数、步骤或组分或其组合的存在或添加。因此，术语“包括”覆盖了仅存在所述特征的情况以及存在这些特征以及一种或多种其它特征的情况。因此，表述“包括部件A和B的器件”的范围不应被理解为限制所述器件仅由组件A和B构成。其表示对于本发明，所述器件的相关组件仅为A和B。
说明书中提及的一个实施方式或一种实施方式是指连同实施方式描述的具体特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施方式中。因此，在说明书中各处出现的短语“在一个实施方式中”或“在一种实施方式中”不一定全部指同一个实施方式，但可能全部都指同一个实施方式。此外，具体特征、结构或特性可以任何合适方式在一个或多个实施方式中组合，这对于本领域普通技术人员而言是显而易见的。
类似地，应理解，在本发明的示例性实施方式的描述中，本发明的不同特征有时组合成一个单一实施方式、特征或其描述，这是为了简化公开内容并帮助理解本发明的一个或多个不同方面。然而，本公开内容中的方法不应被理解为反映一项发明，请求保护的本发明需要比各权利要求中明确引用的具有更多的特征。并且，如同所附权利要求所反映的那样，发明方面包括的特征可能会少于前述公开的一个单一实施方式的全部特征。因此，具体说明之后的权利要求将被明确地纳入该具体说明，并且各权利要求本身基于本发明独立的实施方式。
此外，当本文所述的一些实施方式包括一些特征但不包括其它实施方式中所包括的其它特征时，不同实施方式的特征的组合应意在包括在本发明范围内，并且形成不同的实施方式，这应被本领域技术人员所理解。例如，在之后的权利要求中，所请求保护的任何实施方式可以任何组合形式使用。
本文的描述中阐述了众多的具体细节。然而应理解，本发明的实施方式可不用这些具体细节进行实施。在其它情况中，为了不混淆对该说明书的理解，没有详细显示出众所周知的方法、步骤和技术。
提供以下术语，仅仅是为了有助于理解本发明。
如本文所用，除非另有说明，否则当据称第一材料相对于第二材料被选择性蚀刻时，这意味着第一材料蚀刻比第二材料蚀刻更快。优选地，蚀刻工艺对第一材料的蚀刻将比对第二材料的蚀刻快至少两倍，或者优选快至少五倍，更优选快至少十倍。在一些优选的实施方式中，第二材料可以基本上不被蚀刻工艺蚀刻。
如本文所用，除非另有说明，否则当据称相对于第一区域，在第二区域上选择性形成(例如，生长或沉积)材料时，这意味着材料在第二区域上比第一区域上形成更快。优选地，在第二区域上形成材料将比在第一区域上形成材料快至少两倍，或者优选快至少五倍，更优选快至少十倍。在一些优选的实施方式中，在第一区域上可能基本没有形成材料。
在第一方面中，本发明涉及一种在待图案化层上形成图案化掩模的方法，所述方法包括：(a)在待图案化层上方提供碳基层；(b)用含卤素基团使碳基层顶表面官能化；(c)通过以图案化方式使顶表面露于能源来部分去除含卤素基团，从而形成包括第一区域和第二区域的图案，所述第一区域具有使表面官能化的含卤素基团，所述第二区域没有使表面官能化的含卤素基团；以及(d)相对于第一区域，在第二区域上选择性形成金属、金属氧化物或金属氮化物。
第二区域形成了与顶表面的以图案方式暴露相对应的图案。在一些实施方式中，该图案可以包括1至100nm、例如2至20nm的较小横向尺寸的特征。
待图案化层没有特别限制，并且通常可以是能够相对于图案化掩模实现足够蚀刻选择性的任意层(即，使得图案化掩模可以用作待图案化层的图案化掩模)。在一些实施方式中，待图案化层可以是半导体器件制造中的中间结构，例如，半导体基材或半导体结构。
碳基层可以是适用于用含卤素基团官能化的任意有机材料。在一些实施方式中，其可以是不含卤素的有机材料。在一些实施方式中，其可以由碳、氢和任选地掺杂剂组成。
在一些实施方式中，碳基层可以是无定形碳层或聚合物层；优选无定形碳层。无定形碳层通常是由碳、氢和任选地一种或多种掺杂剂组成的有机层，其通过气体混合物的化学气相沉积获得，所述气体混合物含有一种或多种烃化合物、一种或多种惰性气体、任选地一种或多种掺杂剂以及任选地一种或多种氢前体。无定形碳层可以通过各种化学气相沉积方法来沉积。例如，可以使用等离子体增强化学气相沉积。例如，可以使用高密度等离子化学气相沉积。一种或多种掺杂剂可以选自：氮、硼、磷或其混合物等。一种或多种惰性气体可以选自氩气、氦气、氙气、氪气和氖气。通常，烃化合物是直链烃化合物。在一个实施方式中，烃化合物选自通式为CxHy的化合物，其中，x的范围为2至4，并且y的范围为2至10。例如，丙烯(C3H6)、丙炔(C3H4)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、丁烯(C4H8)、丁二烯(C4H6)或乙炔(C2H2)及其组合可用作烃化合物。在一些实施方式中，氢的一种或多种前体可以选自氢气(H2)和氨(NH3)或其组合等。Ar、He和N2可以用于控制无定形碳层的密度和沉积速率。添加H2和/或NH3可以用于控制无定形碳层的氢/碳比值。例如，无定形碳层可以是先进图案化膜TM(AdvancedPatterning FilmTM，即APFTM)型的PECVD无定形碳膜。在一些实施方式中，碳基层的厚度可以为2nm至200nm。
如本文所用，除非另有说明，否则术语“含卤素基团”是指包含至少一种/个卤素原子的化学基团。在一些实施方式中，含卤素基团可以选自：卤素原子、卤素离子和含有一种或多种卤素原子的分子。
在一些实施方式中，含卤素基团可以包含选自F、Cl、Br和I的一种或多种卤素原子。在优选实施方式中，含卤素基团是选自F、Cl、Br和I的原子。这些卤素原子与碳键合。对于含卤素基团，通常需要在良好键合稳定性和对能源的良好灵敏度之间进行权衡。对于卤素系列F、Cl、Br和I，常常观察到提供最高灵敏度的卤素原子不同于提供最高稳定性的卤素原子。例如，对于EUV的灵敏度可以按以下顺序增加：Cl<Br<F<I，而热稳定性通常遵循以下顺序：I<Br<Cl<F。至少对于F和Cl，含卤素基团的键合通常足够稳定，有利地允许中间结构从第一加工工具(例如，等离子体室)自由移动(即，在环境气氛中)到第二加工工具(例如，EUV系统)，而几乎不没有降解。
在一些实施方式中，步骤b可以包括等离子体处理。
在一些实施方式中，可以选择步骤b中所用的加工条件，以优化以下目标：最大程度地提高卤素官能团的横向浓度(例如，在顶表面处高度且均匀的卤素官能化，同时使其表面渗透最小化)，使缺陷位点和/或污染基团的形成最小化，以及使碳基材料的蚀刻(例如在等离子体处理期间)最小化。以此方式优化加工条件通常对最终图案化掩模所获得的线宽粗糙度具有积极影响。
在一些实施方式中，步骤b可以包括：使含卤素基团(即，卤素原子或离子本身、或含有一种或多种卤素原子的分子，例如卤代烃)与碳基层以化学方式(例如，以共价方式或以离子方式)直接键合。该化学键合有利地提供了含卤素基团的稳定且明确定义的附着。例如，步骤b可以包括使碳基层暴露于卤素基等离子体(例如，Cl2或CF4)。通常在反应(其本质上是自限性的)中，这使碳基层的仅前几个单层(例如10nm深或更浅)产生卤化。在一些实施方式中，有利的是这种卤化限于顶表面上，而未渗透到碳基层中(或限于最大10nm的渗透)，因为在这种情况下，能源也只需要作用于表面上，继而允许使能量剂量相对较低。
在一些实施方式中，步骤b导致仅碳基层顶表面官能化。
在一些实施方式中，步骤b可以导致碳基层顶部(top portion)官能化，所述顶部包括顶表面且厚度为10nm或更低，优选5nm或更低，更优选2nm。
虽然当碳基层的较厚部分官能化时本发明也起作用，但是较深的官能化没有特别的优势，并且在步骤b和/c期间需要较高的能量预算
在一些实施方式中，步骤b导致顶表面的均匀官能化。
在一些实施方式中，步骤b可以包括将含卤素基团(例如，含卤素原子的分子)吸附至碳基层。有利的是，使用湿沉积方法(例如，旋涂)可以容易地实现这一点。然而，这可能会导致含卤素基团的附着较不稳定(例如，因为与化学附着相比，所吸附分子可能更容易在表面上迁移)，并且可能需要使得在使含卤素基团图案化(即，步骤c)以及使待图案化层图案化(即，步骤e)之间的时间保持相对短。例如，步骤b可以包括：在顶表面上方提供自组装单层(SAM)，所述自组装单层包括含卤素基团。通常，自组装单层还包括用于吸附或附着至碳基层的官能团。
能源通常会以目标方式使卤素键(例如C–X键，其中X是卤素，C是其所附着的碳原子)断裂(例如，通过辐照分解)；这样的能源可以称为“高能源”。在一些实施方式中，能源可以选自：极紫外(EUV)辐照、X射线辐照、电子束辐照和离子束辐照；优选EUV辐照。或者，能源可以与扫描探针光刻(例如，使用原子力显微镜、AFM、或扫描隧道显微镜STM)连接，例如热或电场扫描探针光刻。
在能源影响下，卤素键(例如C–X)通常比碳基材料中常见的其它键(例如C–C键)对断裂更敏感，因此基于卤素的官能化有利地允许减少所需能量剂量。优选选择该剂量，使目标区域中的卤素原子浓度下降至少30％，优选至少50％，更优选至少90％。该下降有利地允许在步骤d中金属、金属氧化物或金属氮化物的良好区域选择性形成。
区域选择性形成通常在金属的情况下是区域选择性沉积，而在金属氧化物或金属氮化物的情况下是区域选择性沉积或生长。
不囿于理论，步骤d中的区域选择性形成被认为通常通过第一区域和第二区域之间金属、金属氧化物或金属氮化物的前体的成核速率差值来实现。由此，在步骤d中形成金属、金属氧化物或金属氮化物可以优选包括：使用在第二表面上导致较差成核(例如，比第一表面慢至少2倍、优选慢至少5倍、更优选慢至少10倍)的至少一种前体(优选仅前体)。在一些实施方式中，该前体可以是卤化物前体(例如，TiCl4或TiI4)或优选吸附在亲水性表面上的前体。
在一些实施方式中，步骤d可以包括：原子层沉积(ALD)、分子层沉积(MLD)或化学气相沉积(CVD)；优选原子层沉积。在一些实施方式中，步骤d可以包括循环沉积工艺(例如，多个ALD循环)。在一些实施方式中，步骤d可以包括：与一个或多个缺陷蚀刻步骤交替的一个或多个沉积步骤。该缺陷蚀刻步骤可以是：例如，在继续沉积工艺以使剩余成核位点扩展之前减少(或完全去除)不期望的成核位点(即，在第一区域上的成核位点)。形成和缺陷蚀刻步骤的这种交替可以有利地积极影响金属、金属氧化物或金属氮化物形成所实现的区域选择性。
在一些实施方式中，步骤d中选择性形成的金属、金属氧化物或金属氮化物可以用过图案化硬掩模层。在一些实施方式中，金属可以是钌，金属氧化物可以是氧化钛，并且金属氮化物可以是氮化钛。在一些实施方式中，所形成的金属、金属氧化物和/或金属氮化物的厚度可以为至少2nm，优选至少3nm，例如3nm至10nm。金属、金属氧化物或金属氮化物与碳基材料之间可获得的蚀刻选择性高，使得即使这种相对较薄的金属、金属氧化物或金属氮化物层也足以实现良好的图案转移。步骤d中较低的形成温度(参见下一段落)通常还对最终图案化掩模所获得的线宽粗糙度具有积极影响。
在一些实施方式中，除非在步骤c中使用了热能，至少步骤c和d(优选整个方法)在低于300℃、优选低于250℃、更优选低于200℃的温度下进行。C-X键的热分解温度通常约为250至300℃，因此，所述方法步骤有利地在低于该温度进行，以避免不期望的脱卤(除非有目的地在步骤c中以目标方式进行脱卤，例如使用热扫描探针光刻)。
在一些实施方式中，步骤a可以包括：(a1)在待图案化层上方提供第一碳基层；(a2)在第一碳基层上方提供敏化层；以及(a3)在敏化层上方提供第二碳基层。在一些实施方式中，敏化层的厚度可以为1nm至5nm。敏化层通常是使结构(例如，官能化的含卤素基团)更易受能源影响(例如，增加EUV或X射线吸收)的层这有利地允许使能源的剂量进一步下降。在一些实施方式中，敏化层可以是EUV敏化层。在一些实施方式中，敏化层可以是含金属层。在一些实施方式中，含金属层可以包含金属、金属氮化物、金属氧化物、金属卤化物、金属碲化物、或金属锑化物，其中，金属元素选自：Zn、Ti、Hf、Zr、Ru、Ni、Co、Mo、Sn、和In。例如，含金属层可以是TiOx、TiN、Ti、NiOx、SnOx或InOx。在一些实施方式中，第二碳基层的厚度可以为2nm至20nm，优选2nm至10nm。
在一些实施方式中，该方法还可以包括在步骤d之后的一个步骤：通过相对于金属、金属氧化物或金属氮化物，选择性蚀刻碳基层并蚀刻到待图案化层中，将图案转移到碳基层。由此，碳基层完全图案化，以暴露待图案化下层。
在第二方面中，本发明涉及一种使层图案化的方法，所述方法包括根据第一方面的方法来进行，并且在步骤d之后还包括步骤e：(e)通过相对于金属、金属氧化物或金属氮化物，选择性蚀刻穿过碳基层并蚀刻到待图案化层中，将图案转移到待图案化层中。
在一些实施方式中，第二方面的任何实施方式的任何特征可以独立地相应地描述于任何其他方面的任何实施方式。
在第三方面中，本发明涉及在第一方面和第二方面的任意实施方式的方法中使用的中间结构，所述中间结构包括：(i)待图案化层；以及(ii)在待图案化层上方的碳基层，所述碳基层的顶表面用含卤素基团官能化。
在一些实施方式中，顶表面可以由含卤素基团均匀覆盖。该中间结构可以是如根据第一方面方法中在步骤b之后和步骤c之前所获得的。
在一些实施方式中，顶表面可以图案化，图案包括具有使表面官能化的含卤素基团的第一区域和没有使表面官能化的含卤素基团的第二区域。该中间结构可以是如根据第一方面方法中在步骤c之后所获得的。
在一些实施方式中，所述方法可以包括：相对于第一区域，选择性覆盖第二区域的金属、金属氧化物或金属氮化物。该中间结构可以是如根据第一方面方法中在步骤d之后所获得的。
在一些实施方式中，含卤素基团的深度可以限于从顶表面开始10nm、优选5nm、更优选2nm。
在一些实施方式中，碳基层可以包括：(iia)第一碳基层；(iib)在第一碳基层上方的敏化层(通常是含金属层)；以及(iic)在敏化层上方的第二碳基层，所述第二碳基层包括用含卤素基团官能化的顶表面。
在一些实施方式中，第三方面的任何实施方式的任何特征可以独立地相应地描述于任何其他方面的任何实施方式。
现在通过对本发明若干实施方式的详细描述来描述本发明。很明显，可根据本领域技术人员的知识构建本发明的其它实施方式，而不背离本发明的真正技术教示，本发明仅受所附权利要求书的限制。
实施例1：制备图案化掩模
我们现在参见图1a。在待图案化层(100)的顶部上首先沉积10-200nm厚的无定形碳层(200)。
我们现在参见图1b。随后将含卤素基团(此处为卤素原子)(400)接枝至无定形碳层(200)的顶表面(300)上，例如，通过使得无定形碳层(200)短暴露(例如2-60秒)于卤素基等离子体(例如，Cl2或CF4)。
我们现在参见图1c。随后通过暴露于能源(例如，EUV、电子束、X射线或离子束)中，去除特定预定区域中的含卤素基团，以使顶表面(300)图案化；由此获得第一区域(510)和第二区域(520)，所述第一区域具有使表面官能化的含卤素基团，所述第二区域没有含卤素基团。例如，图案可以用2-50keV电子束(对应于100–10000μC/cm2的剂量)，或者通过用13.5nm EUV(对应于10–1000mJ/cm2的剂量)局部辐照来书写图案。
我们现在参见图1d。使用原子层沉积(ALD)、分子层沉积(MLD)或化学气相沉积(CVD)工艺，使金属、金属氧化物或金属氮化物硬掩模层(600)相对于卤素碳化部分(即，第一区域510)区域选择性沉积于无定形碳层(200)的暴露部分(即，第二区域520)上。例如，这可能必须通过热ALD(例如，在50-250℃下)由TiCl4和H2O作为前体来沉积2-10nm厚的TiO2层(600)。
我们现在参见图1e。例如，通过使用基于N2/H2、O2/CO2或He/H2的等离子体对无定形碳层(200)进行各向异性干法刻蚀，将图案转移(700)到无定形碳层(200)中，相对于金属、金属氧化物或金属氮化物(600)，所述等离子体对无定形碳(200)具有选择性。
然后可以使用所获得的结构(未显示)作为掩模，用于下面的待图案化层(100)。
实施例2：使用敏化层制备图案化掩模
重复实施例1，不同之处在于在制备方法中使用敏化层。
我们现在参见图2。在待图案化层(100)的顶部上首先沉积10-200nm厚的碳基层。碳基层包括：第一无定形碳层(210)、沉积于第一无定形碳层(210)上的1-5nm厚的敏化层(800)、以及沉积在敏化层(800)上的第二无定形碳层(220)。例如，第二无定形碳层(220)的厚度可以为约2nm，以使得敏化层(800)相对靠近顶表面。例如，敏化层(800)可以是EUV敏化层(800)(例如，含金属层，例如，TiOx、TiN、Ti、NiOx、SnOx或InOx)，所述EUV敏化层促进EUV吸收，并且使第二无定形碳层(200)更易受所述EUV吸收影响。
我们现在参见图2b。随后将含卤素基团(400)接枝至第二无定形碳层(220)的顶表面上，例如，通过使第二无定形碳层(220)短暴露(例如2-60秒)于卤素基等离子体(例如，Cl2或CF4)。
我们现在参见图2c。随后通过暴露于能源(例如，EUV、电子束、X射线或离子束)中，去除特定预定区域中的含卤素基团，以使顶表面(300)图案化；由此获得第一区域(510)和第二区域(520)，所述第一区域具有使表面官能化的含卤素基团，所述第二区域没有含卤素基团。例如，图案可以用2-50keV电子束(对应于100–10000μC/cm2的剂量)，或者通过用13.5nm EUV(对应于10–1000mJ/cm2的剂量)局部辐照来书写图案。
我们现在参见图2d。使用原子层沉积(ALD)、分子层沉积(MLD)或化学气相沉积(CVD)工艺，使金属、金属氧化物或金属氮化物硬掩模层(600)相对于卤素碳化部分(即，第一区域510)区域选择性沉积于第二无定形碳层(220)的暴露部分(即，第二区域520)上。例如，这可能必须通过热ALD(例如，在50-250℃下)由TiCl4和H2O作为前体来沉积2-10nm厚的TiO2层(600)。
我们现在参见图2e。例如，通过使用基于N2/H2、O2/CO2或He/H2的等离子体对无定形碳层(200)进行各向异性干法刻蚀，将图案转移(700)到无定形碳层(200)中，相对于金属、金属氧化物或金属氮化物(600)，所述等离子体对无定形碳具有选择性。
然后可以使用所获得的结构(未显示)作为掩模，用于下面的待图案化层(100)。
应理解，虽然本文已对本发明装置的优选实施方式、特定构造和构型以及材料进行了讨论，但仍可对形式和细节进行各种改变或修改，而不背离本发明的范围和技术教导。例如，上面给出的任何方案仅仅代表可以使用的过程。可以从框图中添加或删除功能，并且可以在功能块之间交换操作。对本发明范围内的所述方法可以增加或减少步骤。

Claims (15)

1.一种在待图案化层(100)上形成图案化掩模的方法，所述方法包括：
a.在待图案化层(100)上方提供碳基层；
b.用含卤素基团(400)使碳基层的顶表面(300)官能化；
c.通过以图案化方式使顶表面(300)暴露于能源来部分去除含卤素基团(400)，从而形成包括第一区域(510)和第二区域(520)的图案，所述第一区域具有使表面官能化的含卤素基团(400)，所述第二区域(520)没有使表面官能化的含卤素基团(400)；以及
d.相对于第一区域(510)，在第二区域(520)上选择性形成金属、金属氧化物或金属氮化物(600)。
2.如权利要求1所述的方法，其中，碳基层包括无定形碳层(200)。
3.如权利要求1所述的方法，其中，步骤b包括等离子体处理。
4.如权利要求1所述的方法，其中，含卤素基团(400)是选自F、Cl、Br和I的一种或多种原子。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述能源选自：极紫外辐照、X射线辐照、电子束辐照和离子束辐照。
6.如权利要求1所述的方法，其中，步骤d包括：原子层沉积、分子层沉积或化学气相沉积。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述金属是钌，金属氧化物是氧化钛，并且金属氮化物是氮化钛。
8.如权利要求1所述的方法，其中，步骤a包括：
a1.在待图案化层(100)上方提供第一碳基层(210)；
a2.在第一碳基层(210)上方提供敏化层(800)；以及
a3.在敏化层(800)上方提供第二碳基层(220)。
9.一种使层(100)图案化的方法，所述方法包括根据权利要求1-8任一项所述的方法来进行，并且在步骤d之后还包括步骤e：
e.通过相对于金属、金属氧化物或金属氮化物(600)，选择性蚀刻穿过碳基层并蚀刻到待图案化层(100)中，将图案转移到待图案化层(100)中。
10.在权利要求1-9任一项所述方法中使用的中间结构，所述中间结构包括：
i.待图案化层(100)；以及
ii.在待图案化层(100)上方的碳基层，所述碳基层的顶表面(300)用含卤素基团(400)官能化。
11.如权利要求10所述的中间结构，其中，顶表面(300)由含卤素基团(400)均匀覆盖。
12.如权利要求10所述的中间结构，其中，使顶表面(300)图案化，图案包括：具有使表面官能化的含卤素基团(400)的第一区域(510)和没有使表面官能化的含卤素基团(400)的第二区域(520)。
13.如权利要求12所述的中间结构，所述中间结构还包括：相对于第一区域(510)，选择性覆盖第二区域(520)的金属、金属氧化物或金属氮化物(600)。
14.如权利要求10至13中任一项所述的中间结构，其中，含卤素基团(400)的深度限于从顶表面(300)开始10nm。
15.如权利要求10至13中任一项所述的中间结构，其中，碳基层包括：
iia.第一碳基层；
iib.在第一碳基层上方的含金属层；以及
iic.在含金属层上方的第二碳基层，所述第二碳基层包括用含卤素基团(400)官能化的顶表面(300)。
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