TW202105058A - 一種製作圖案化遮罩的方法及其中間結構 - Google Patents

一種製作圖案化遮罩的方法及其中間結構 Download PDF

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Abstract

本發明係關於一種用於在一待圖案化層(100)上方製作一圖案化遮罩之方法，其包括：(a)在該待圖案化層(100)上方提供一基於碳之層(200)；(b)用含鹵素基團(400)官能化該基於碳之層(200)之一頂部表面(300)；(c)藉由將該頂部表面(300)逐圖案地曝露於一能量源而部分移除該等含鹵素基團(400)，藉此製作一圖案，該圖案包括：一第一區域(510)，其具有官能化該表面之含鹵素基團(400)；及一第二區域(520)，其不具有官能化該表面之含鹵素基團(400)；及(d)相對於該第一區域(510)選擇性地在該第二區域(520)上製作一金屬，金屬氧化物或金屬氮化物(600)。

Description

一種製作圖案化遮罩的方法及其中間結構
本發明係關於微影圖案化遮罩及其製造方法，且特定而言係關於可在不使用一光阻劑之情況下製作圖案化遮罩。
任何半導體裝置之製作通常涉及界定裝置之幾何形狀及功能性之多個微影術步驟。與對於半導體裝置尺寸之按比例縮小之持續需求同時，進階光學微影術中採用之光之波長已同樣地減小，直至最終達到商業掃描器中之極紫外線(EUV)範圍。正在進行的EUV微影術之研究係針對高功率EUV光源之開發以及對一最佳光阻劑材料之尋找。
後者係特別需要的，此乃因在EUV光子能(例如92.5 eV)處，光與光阻劑材料之間的交互之機制自一光化學程序改變為一輻射化學程序。另外，必須解決的進一步挑戰包含隨機效應(例如，光子/酸散粒雜訊)，RLS(解析度線寬粗糙度–敏感性)取捨、布拉格(Bragg)鏡之污染等。因此能夠在不需要使用一光阻劑材料之情況下製造一微影圖案化遮罩將係有益的。
一無抗蝕劑微影術方法闡述於US7318993中，該方法基於使用一選擇性離子植入法來將一圖案摻雜至一半導體遮罩層中且隨後濕式化學移除半導體遮罩層之非摻雜區。然而，此方法僅允許約100 nm數量級之圖案化特徵。
本發明之一目標係提供用於在一待圖案化層之上方製作一圖案化遮罩之方法。本發明之另一目標係提供與上述相關聯之結構及使用。此目標藉由根據本發明之方法及結構來達成。
本發明之實施例之一優點係可在不使用一光阻劑之情況下製作一圖案化遮罩(亦即其可用於一無抗蝕劑微影術中)，藉此降低圖案化遮罩之複雜度。本發明之實施例之另一優點係避開發現一最佳光阻劑材料之需要。又一優點係避開光阻劑材料可藉由降低開發成本、材料成本、處理成本等而降低圖案化遮罩之總體生產成本。
本發明之實施例之一優點係與一經典基於抗蝕劑微影術相比，可跳過數個步驟並且所得方法因此係相對簡單及明確的。
本發明之實施例之一優點係為了製作圖案化遮罩之圖案，僅需要將頂部表面曝露於能量源且幾乎不需要表面穿透；進而允許降低曝光所需之能量劑量(例如EUV劑量)。本發明之實施例之另一優點係藉由達成待使用之一較低能量劑量，可增加微影術之通量。
本發明之實施例之一優點係圖案化遮罩可與一寬範圍之待圖案化下伏層相容。
本發明之實施例之一優點係圖案化遮罩及其製作利用通常用於半導體製造中之材料及技術，使得其等可被容易整合至現有程序中。
本發明之實施例之一優點係可在一相對低的溫度下製作圖案化遮罩，藉此使該圖案化遮罩可與具有一低熱預算之材料及結構(例如，待圖案化層)相容。
本發明之實施例之一優點係可在圖案化遮罩中界定相對小的特徵(例如具有約20 nm或更小之一臨界尺寸)。本發明之實施例之一優點係圖案化遮罩可用於針對7 nm 技術節點及超過7 nm 技術節點之進階微影圖案化中。
本發明之實施例之一優點係可獲得一足夠好的線蝕刻粗糙度。
在一第一態樣中，本發明係關於一種用於在一待圖案化層之上方製作一圖案化遮罩之方法，其包括：(a)在該待圖案化層之上方提供一基於碳之層；(b)用含鹵素基團官能化該基於碳之層之一頂部表面；(c)藉由將該頂部表面逐圖案地曝露於一能量源而部分移除該等含鹵素基團，藉此製作一圖案，該圖案包括：一第一區域，其具有官能化該表面之含鹵素基團；及一第二區域，其不具有官能化該表面之含鹵素基團；及(d)相對於該第一區域選擇性地在該第二區域上製作一金屬、一金屬氧化物或金屬氮化物。
在一第二態樣中，本發明係關於一種用於圖案化一層之方法，其包括執行如第一態樣之方法且進一步包括在步驟d之後的一步驟e：(e)藉由相對於該金屬、金屬氧化物或金屬氮化物選擇性地穿過該基於碳之層且蝕刻至該待圖案化層中而將該圖案轉印至該待圖案化層中。
在一第三態樣中，本發明係關於一種供在如先前技術方案中任一項之方法中使用之中間結構，其包括：(i)一待圖案化層；及(ii)在該待圖案化層上方之一基於碳之層，該基於碳之層具有用含鹵素基團官能化之一頂部表面。
在隨附獨立及附屬技術方案中陳述本發明之特定及較佳態樣。來自附屬技術方案之特徵可適當地與獨立技術方案之特徵及與其他附屬技術方案之特徵組合且不僅僅如申請專利範圍中明確陳述。
雖然在此領域中對裝置一直不斷改良、改變及演化，但據信本發明概念表示包含與先前實踐背離之實質新的及新穎改良，從而導致對此本質之更高效、穩定及可靠裝置之供給。
結合以實例方式圖解說明本發明之原理之附圖，將自以下詳細說明明瞭本發明之以上以及其他特性、特徵及優點。在不限制本發明之範疇之情況下，僅出於實例之目的給出此說明。以下引證之參考圖係指所附圖式。
將關於特定實施例且藉助參考某些圖式闡述本發明，但本發明不限於此而僅受申請專利範圍限制。所闡述之圖式僅係示意性的且非限制的。在圖式中，出於說明性目的，元件中之某些元件之大小可被誇大且未按比例繪製。尺寸及相對尺寸不對應於本發明之實踐之實際減少。
此外，在說明中及申請專利範圍中之術語第一、第二、第三及諸如此類用於在類似元件之間進行區分且未必用於在時間、空間、排名上或以任何其他方式進行闡述一順序。應理解，如此使用之術語在適當之情形下可互換，且本文中所闡述之本發明之實施例能夠以除本文中所闡述或圖解說明之順序之外的其他順序操作。
另外，在說明中及申請專利範圍中之術語頂部、上方、下方及諸如此類用於說明性目的且未必用於闡述相對位置。應理解，如此使用之術語與其反義詞在適當之情形下可互換，且本文中所闡述之本發明之實施例能夠以除本文中所闡述或圖解說明之順序之外的其他定向操作。
應注意申請專利範圍中所使用之術語「包括」不應被闡釋為受限於其後所列之構件；其不排除其他元件或步驟。因此，其將被闡釋為指定所提及的闡明之特徵、整數、步驟或組件之存在，但不排除一或多個其他特徵、整數、步驟或組件或者其群組之存在或添加。因此術語「包括」涵蓋其中僅所闡明特徵存在之情況以及其中此等特徵及一或多個其他特徵存在之情況。因此，表示「包括構件A及B之一裝置」之範疇不應被闡釋為限於僅由組件A及B構成之裝置。其意指關於本發明，裝置之僅有的相關組件係A及B。
遍及本說明書對「一項實施例」或「一實施例」之參考意指闡述與該實施例有關之一特定特徵、結構或特性包含於本發明之至少一項實施例中。因此，在遍及本說明書之各個地方中出現之短語「在一項實施例中」或「在一實施例中」未必全部係指相同實施例但可能全部係指相同實施例。此外，在一或多個實施例中，特定特徵、結構或特性可以任何適合方式組合，如熟習此項技術者依據本揭示內容將明瞭。
類似地，應瞭解在本發明之例示性實施例之說明中，出於精簡揭示內容以及幫助理解各種發明態樣中之一或多者之目的，在一單一實施例、圖或其說明中有時將本發明之各種特徵分組在一起。然而，本發明之此方法不應被闡釋為反映一意圖：所主張之發明需要比每一請求項中所明確敘述之特徵更多之特徵。而是，如以下申請專利範圍反映，發明性態樣可在於少於一單一前文所揭示實施例之所有特徵。因此，遵循詳細說明之申請專利範圍特此明確地併入於此詳細說明中，其中每一請求項獨立地作為本發明之一單獨實施例。
此外，儘管本文中所闡述之某些實施例包含其他實施例中包含之某些特徵而非其他特徵，但不同實施例之特徵之組合意味著在本發明之範疇內且製作不同實施例，如將被熟習此項技術者理解。舉例而言，在以下申請專利範圍中，可以任何組合使用所主張實施例中之任一者。
在本文中所提供之說明中，陳述眾多特定細節。然而，應理解，可在無此等特定細節之情況下實踐本發明之實施例。在其他例項中，為使不模糊對本說明之一理解，還未詳細展示眾所周知之方法、結構及技術。
提供以下術語僅僅幫助理解本發明。
如本文中所使用且除非另有規定，當將一第一材料說成係相對於一第二材料選擇性地蝕刻時，此意指該第一材料比該第二材料更快地蝕刻。較佳地，蝕刻程序將比第二材料至少快兩倍或更佳地至少快五倍、仍更佳地至少快十倍地蝕刻第一材料。在某些較佳實施例中，第二材料實質上可不被蝕刻程序蝕刻。
如本文中所使用且除非另有規定，當將一材料說成係相對於一第一區域在一第二區域上選擇性地製作(例如生長或沈積)區域時，此意指該材料在第二區域上比在第一區域上更快地製作。較佳地，該材料在第二區域上之製作比在第一區域上至少快兩倍或更佳地至少快五倍、仍更佳地至少快十倍。在某些較佳實施例中，該材料實質上可不製作於第一區域上。
在一第一態樣中，本發明係關於一種用於在一待圖案化層上方製作一圖案化遮罩之方法，其包括：(a)在該待圖案化層上方提供一基於碳之層；(b)用含鹵素基團官能化該基於碳之層之一頂部表面；(c)藉由將該頂部表面逐圖案地曝露於一能量源而部分移除該等含鹵素基團，藉此製作一圖案，該圖案包括：一第一區域，其具有官能化該表面之含鹵素基團；及一第二區域，其不具有官能化該表面之含鹵素基團；及(d)相對於該第一區域選擇性地在該第二區域上製作一金屬、一金屬氧化物或金屬氮化物。
該第二區域製作對應於該頂部表面之逐圖案曝露之一圖案。在實施例中，此圖案可包括較小橫向尺寸自1 nm至100 nm(例如自2 nm至20 nm)之特徵。
待圖案化層未被特別限制且通常可係可達成相對於圖案化遮罩一充分蝕刻選擇性之任何層(亦即使得該圖案化遮罩可充當待圖案化層之一圖案化遮罩)。在實施例中，待圖案化層可係一半導體裝置之製造中之一中間結構，諸如一半導體基板或一半導體結構。
基於碳之層可係適合於用含鹵素基團官能化之任何有機材料。在實施例中，其可係一無鹵素有機材料。在實施例中，其可由碳、氫及視情況一摻雜物構成。
在實施例中，基於碳之層可係一非晶碳層或一聚合物層；較佳地一非晶碳層。非晶碳層通常係由碳、氫及視情況一或多個摻雜物構成的有機層，自一氣體混合物之一化學汽相沈積獲得，該氣體混合物包括一或多個碳氫化合物、一或多個惰性氣體、視情況一或多個摻雜物及視情況氫之一或多種前驅物。非晶碳層可藉由各種化學汽相沈積方法來沈積。例如，可使用一電漿增強化學汽相沈積。例如，可使用一高密度電漿化學汽相沈積。一或多個摻雜物可選自氮、硼、磷或其混合物以及其他。一或多個惰性氣體可選自氬氣、氦氣、氙氣、氪氣及氖氣。通常，碳氫化合物係直鏈碳氫化合物。在一項實施例中，碳氫化合物選自具有一通式Cx Hy (其中x具有2與4之間的一範圍且y具有2與10之間的一範圍)之化合物。舉例而言，丙烯(C3 H6 )、丙炔(C3 H4 )、丙烷(C3 H8 )、丁烷(C4 H10 )、丁烯(C4 H8 )、丁二烯(C4 H6 )或乙炔(C2 H2 )以及其組合可用作碳氫化合物。在實施例中，氫氣之一或多種前驅物可選自氫氣(H2 )及氨氣(NH3 )或其組合以及其他。可使用Ar、He及N2 來控制非晶碳層之密度及沈積速率。H2 及/或NH3 之添加可用於控制非晶碳層之氫/碳比率。例如，非晶碳層可係Advanced Patterning FilmTM (APFTM )類型之一PECVD非晶碳薄膜。在實施例中，基於碳之層可具有自2 nm至200 nm之一厚度。
如本文中所使用且除非另外提供，術語含鹵素基團係指包括至少一個鹵素原子之一化學基團。在實施例中，含鹵素基團可選自鹵素原子、鹵素離子及包括一或多個鹵素原子之分子。
在實施例中，含鹵素基團可含有選自F、Cl、Br及I之一或多個鹵素原子。在較佳實施例中，含鹵素基團係選自F、Cl、Br及I之原子。此等鹵素原子鍵結至碳。對於含鹵素基團，通常需要好的鍵結穩定性與對能量源之良好敏感性之間的一取捨。對於鹵素系F、Cl、Br及I，通常觀察到提供最高敏感性之鹵素原子與提供最高穩定性之鹵素原子係不同的。例如，對EUV之敏感性可按以下次序Cl＜Br＜F＜I增加而熱穩定性更典型地遵循以下次序I＜Br＜Cl＜F。至少對於F及Cl，含鹵素基團之鍵結通常係足夠穩定的以有利地允許中間結構(亦即，在環境大氣中)自一第一處理工具(例如一電漿室)被自由移動至一第二處理工具(例如一EUV系統)，在其中幾乎沒有降解。
在實施例中，步驟b可包括一電漿處理。
在實施例中，可選擇步驟b中使用之程序條件以便最佳化以下目標：最大化鹵素官能基團之橫向濃度(例如，在頂部表面處之高且均勻的鹵素官能化，具有其最小表面穿透)，最小化缺陷位點及/或污染基團之製作並且最小化對基於碳之材料之蝕刻(例如，在一電漿處理期間)。以此方式最佳化程序條件通常對最終圖案化遮罩之所獲得線寬粗糙度具有一積極影響。
在某些實施例中，步驟b可包括將含鹵素基團(亦即，諸如鹵素原子或離子或包括諸如鹵化碳等鹵素原子之分子)以化學方式(例如，共價地或離子地)直接鍵結至基於碳之層。此一化學鍵結有利地提供含鹵素基團之一穩定且界定清楚的附接。舉例而言，步驟b可包括將基於碳之層曝露於一基於鹵素之電漿(例如Cl2 或CF4 )。此外，在本質上係自限制的一反應中，此通常僅產生基於碳之層之前幾個單層(例如10 nm深或更小)之鹵化。在實施例中，將此鹵化限於頂部表面而不穿透至基於碳之層中(或具有限於最大10 nm之一穿透)係有利的，由於在彼情形中能量源亦將僅需要作用於表面上，進而允許能量劑量係相對低的。
在實施例中，步驟b可僅導致基於碳之層之頂部表面官能化。
在實施例中，步驟b可導致基於碳之層之一頂部部分官能化，該頂部部分包括頂部表面且具有10 nm或更小、較佳地5 nm、仍更佳地2 nm之一厚度。
雖然本發明在基於碳之層之一較厚部分被官能化時亦發揮作用，但在步驟b及/或c期間較深官能化不具有特定優點且需要一較高能量預算。
在實施例中，步驟b導致頂部表面之一均勻官能化。
在實施例中，步驟b可包括將含鹵素基團(例如，包括鹵素原子之分子)吸附至基於碳之層上。此可有利地係使用一濕沈積方法(例如，旋轉塗佈)而容易地達成。然而，此可產生含鹵素基團之一較不穩定附接(例如，此乃因與一化學附接相比，經吸附分子可更容易地在表面上方遷移)且可需要將圖案化含鹵素基團(亦即，步驟c)與圖案化待圖案化層(亦即，步驟e)之間的時間保持相對短。舉例而言，步驟b可包括在頂部表面上方提供一自組裝單層(SAM)，該自組裝單層包括含鹵素基團。通常，該自組裝單層進一步包括用於吸附或附接至基於碳之層之一官能基團。
能量源通常使得其可以一目標方式使鹵素之鍵結(例如一C–X鍵結，其中X係鹵素且C係其所附接至的一碳原子)斷裂(例如，藉由輻射分解)；此一能量源可被稱為一‘高能量源’。在實施例中，能量源可選自極紫外線(EUV)輻照、X射線輻照、電子束輻照及離子束輻照；較佳地EUV輻照。另一選擇係，能量源可耦合至一掃描探針微影術(例如，使用原子力顯微法(AFM)或掃描穿隧顯微法(STM))，諸如一熱或電場掃描探針微影術。
鹵素之鍵結(例如 C–X)在能量源之影響下比通常發生在基於碳之材料(例如，C–C鍵結)中之其他鍵結通常對斷裂更敏感，使得基於鹵素之官能化有利地准許減少所需能量劑量。此劑量較佳地經選擇使得目標區域中之鹵素原子之濃度減少達至少30%、較佳地至少50%、仍更佳地至少90%。此一減少在步驟d中有利地允許金屬、金屬氧化物或金屬氮化物之一良好區域選擇性製作。
區域選擇性製作在一金屬之情形中通常係一區域選擇性沈積且在一金屬氧化物或一金屬氮化物之情形中通常係一區域選擇性沈積或生長。
不受理論約束，拒信步驟d中之區域選擇性製作通常係藉由第一區域與第二區域之間的金屬、金屬氧化物或金屬氮化物之一前驅物之成核速率中之一差來達成。同樣地，在步驟d中製作金屬、金屬氧化物或金屬氮化物可較佳地包括使用至少一個前驅物(且較佳地僅前驅物)，此導致第二表面上之不良成核 (例如，至少慢兩倍、較佳地至少慢五倍、仍更佳地至少慢十倍；如相比與第一表面相比)。在實施例中，此一前驅物可係一鹵化物前驅物(例如TiCl4 或TiI4 )或在一親水表面上優先吸附之一前驅物。
在實施例中，步驟d可包括一原子層沈積(ALD)、一分子層沈積(MLD)或一化學汽相沈積(CVD)；較佳地原子層沈積。在實施例中，步驟d可包括一循環沈積程序(例如多個ALD循環)。在實施例中，步驟d可包括與一或多個缺陷蝕刻步驟交替之一或多個沈積步驟。舉例而言，此一缺陷蝕刻步驟可在使沈積程序繼續以擴大剩餘成核位點之前必需減小(或完全移除)非所期望成核位點(亦即，第一區域上之成核位點)。製作與缺陷蝕刻步驟之此一交替可有利地積極影響金屬、金屬氧化物或金屬氮化物製作之所達成區域選擇性。
在實施例中，在步驟d中選擇性地製作之金屬、金屬氧化物或金屬氮化物可充當一經圖案化硬遮罩層。在實施例中，該金屬可係釕，該金屬氧化物可係一個氧化鈦且該金屬氮化物可係一個氮化鈦。在實施例中，所製作之金屬、金屬氧化物及/或金屬氮化物可具有至少2 nm、較佳地至少3 nm(諸如，自3 nm至10 nm)之一厚度。可在金屬、金屬氧化物或金屬氮化物與基於碳之材料之間達成之蝕刻選擇性通常係高的，使得甚至金屬、金屬氧化物或金屬氮化物之此一相對薄層可足以達成一良好圖案轉印。步驟d中之一較低製作溫度(比較下一段落)通常亦對最終圖案化遮罩之所獲得線寬粗糙度具有一積極影響。
在實施例中，除非在步驟c中使用一熱能量源，否則在300℃以下、較佳地250℃以下、仍更佳地200℃以下之一溫度處執行至少步驟c及d(且較佳地整個方法)。一C-X鍵結之熱分解溫度通常係大約250℃至300℃，因此在此溫度以下有利地執行方法步驟以便避免非所期望脫鹵反應(除非在步驟c中以一目標方式蓄意地將其完成，例如使用一熱掃描探針微影術)。
在實施例中，步驟a可包括：(a1)在待圖案化層上方提供一第一基於碳之層，(a2)在第一基於碳之層上方提供一敏化層，及(a3)在敏化層上方提供一第二基於碳之層。在實施例中，敏化層可具有自1 nm至5 nm之一厚度。敏化層通常係使結構(例如官能化的含鹵素基團)更易受能量源影響(例如增加EUV或X射線吸收)之一層。此有利地允許進一步減少能量源之劑量。在實施例中，敏化層可係一EUV敏化層。在實施例中，敏化層可係一含金屬層。在實施例中，含金屬層可包括一金屬、一金屬氮化物、一金屬氧化物、一金屬鹵化物、一金屬碲化物或一金屬銻化物，其中金屬元素選自Zn、Ti、Hf、Zr、Ru、Ni、Co、Mo、Sn及In。例如，含金屬層可係TiOx 、TiN、Ti、NiOx 、SnOx 或InOx 。在實施例中，第二基於碳之層可具有自2 nm至20 nm，較佳地自2 nm至10 nm之一厚度。
在實施例中，方法可進一步包括在步驟d之後的一步驟：藉由相對於金屬、金屬氧化物或金屬氮化物選擇性地蝕刻基於碳之層且蝕刻至待圖案化層中來將圖案轉印至基於碳之層中。可特此將基於碳之層完全圖案化以便曝露下面的待圖案化層。
在一第二態樣中，本發明係關於一種用於圖案化一層之方法，其包括執行如第一態樣之實施例中任一項之方法且進一步包括在步驟d之後的一步驟e：(e)藉由相對於該金屬、金屬氧化物或金屬氮化物選擇性地穿過該基於碳之層且蝕刻至該待圖案化層中來將該圖案轉印至該待圖案化層中。
在實施例中，第二態樣之任何實施例之任何特徵可獨立地與針對其他態樣中之任一者之任何實施例對應地所闡述的那樣。
在一第三態樣，本發明係關於一種供在根據第一態樣或第二態樣之任何實施例之方法中使用之中間結構，其包括：(i)一待圖案化層；及(ii)在該待圖案化層上方之一基於碳之層，該基於碳之層具有用含鹵素基團官能化之一頂部表面。
在實施例中，該頂部表面可均勻覆蓋有含鹵素基團。在根據第一態樣之一方法中，此一中間結構可在步驟b之後且步驟c之前獲得。
在實施例中，該頂部表面可被圖案化，該圖案包括：一第一區域，其具有官能化該表面之含鹵素基團；及一第二區域，其不具有官能化該表面之含鹵素基團。在根據第一態樣之一方法中，此一中間結構可在步驟c之後獲得。
在實施例中，該方法可進一步包括相對於第一區域選擇性地覆蓋第二區域之一金屬、金屬氧化物或金屬氮化物。在根據第一態樣之一方法中，此一中間結構可在步驟d之後獲得。
在實施例中，該等含鹵素基團可限於距該頂部表面10 nm、較佳地5 nm、仍更佳地2 nm之一深度。
在實施例中，該基於碳之層可包括：(iia)一第一基於碳之層；(iib)一敏化層(通常一含金屬層)，其在該第一基於碳之層上方；及(iic) 一第二基於碳之層，其在該敏化層上方，包括用含鹵素基團官能化之頂部表面。
在實施例中，第三態樣之任何實施例之任何特徵可獨立地與針對其他態樣中之任一者之任何實施例對應地所闡述的那樣。
現在將藉由本發明之數項實施例之一詳細說明來闡述本發明。明確在不背離本發明之真實技術教示之情況下，可根據熟習此項技術者之知識來組態本發明之其他實施例，本發明僅受隨附申請專利範圍之術語限制。
實例 1 ： 一圖案化遮罩之製作 我們現在參考圖1a。首先將一10 nm至200 nm厚的非晶碳層(200)沈積於一待圖案化層(100)之頂部上。
我們現在參考圖1b。舉例而言，隨後藉由將非晶碳層(200)短時間(例如2 s至60 s)曝露於一基於鹵素之電漿(例如Cl2 或CF4 )，將含鹵素基團(此處鹵素原子)(400)接枝於非晶碳層(200)之頂部表面(300)上。
我們現在參考圖1c。隨後藉由透過曝露於一能量源(例如EUV、電子束、X射線或離子束)而移除特定的預界定區域中之含鹵素基團(400)來圖案化頂部表面(300)；藉此獲得具有官能化表面之含鹵素基團之一第一區域(510)以及不具有含鹵素基團之一第二區域(520)。舉例而言，可用一2 keV至50 keV電子束(對應於100 μC/cm2 至10000 μC/cm2 之一劑量)，或藉由具有13.5 nmEUV(對應於10 mJ/cm2 至1000 mJ/cm2 之一劑量)之一局部輻照來寫入一圖案。
我們現在參考圖1d。使用一原子層沈積(ALD)、分子層沈積(MLD)或化學汽相沈積(CVD)程序，相對於經鹵素官能化部分(亦即，第一區域510)在非晶碳層(200)之經曝露部分(亦即，第二區域520)上區域選擇性地沈積一金屬、金屬氧化物或金屬氮化物硬遮罩層(600)。舉例而言，此可需要藉由熱ALD(例如50℃至250℃處)自作為前驅物之TiCl4 及H2 O沈積一2 nm至10 nm厚的TiO2 層(600)。
我們現在參考圖1e。例如，藉由使用基於N2 /H2 、O2 /CO2 或He/H2 之電漿對非晶碳層(200)進行一各向異性乾蝕刻來將圖案(700)轉印至非晶碳層(200)中，該電漿相對於金屬、金屬氧化物或金屬氮化物(600)對非晶碳(200)係選擇性的。
然後可將所獲得結構(未繪示)作為一圖案化遮罩用於待圖案化下伏層(100)。
實例 2 ：使用一敏化層來製作一 圖案化遮罩 重複實例1但在製作方法中使用一敏化層。
我們現在參考圖2a。首先將一10 nm至200 nm厚的基於碳之層沈積於一待圖案化層(100)之頂部上。該基於碳之層包括：一第一非晶碳層(210)；一1 nm至5 nm厚的敏化層(800)，其沈積於第一非晶碳層(210)上；及一第二非晶碳層(220)，其沈積於敏化層(800)上。舉例而言，第二非晶碳層(220)可具有約2 nm之一厚度，使得敏化層(800)相對接近於頂部表面。例如，敏化層(800)可係促進EUV吸收且使第二非晶碳層(220)更易受該EUV吸收影響之一EUV敏化層(800)(例如一含金屬層、諸如TiOx 、TiN、Ti、NiOx 、SnOx 或InOx )。
我們現在參考圖2b。舉例而言，隨後藉由將第二非晶碳層(220)短時間(例如2 s至60 s)曝露於一基於鹵素之電漿(例如Cl2 或CF4 )，將含鹵素基團(400)接枝於第二非晶碳層(220)之頂部表面上。
我們現在參考圖2c。隨後藉由透過曝露於一能量源(例如EUV、電子束、X射線或離子束)而移除特定的預界定區域中之含鹵素基團(400)來圖案化頂部表面(300)；藉此獲得具有官能化表面之含鹵素基團之一第一區域(510)以及不具有含鹵素基團之一第二區域(520)。舉例而言，可用一2 keV至50 keV電子束(對應於100 μC/cm2 至10000 μC/cm2 之一劑量)，或藉由具有13.5 nmEUV(對應於10 mJ/cm2 至1000 mJ/cm2 之一劑量)之一局部輻照來寫入一圖案。
我們現在參考圖2d。使用一原子層沈積(ALD)、分子層沈積(MLD)或化學汽相沈積(CVD)程序，相對於經鹵素官能化部分(亦即，第一區域510)在第二非晶碳層(220)之經曝露部分(亦即，第二區域520)上區域選擇性地沈積一金屬、金屬氧化物或金屬氮化物硬遮罩層(600)。舉例而言，此可需要藉由熱ALD(例如50℃至250℃處)自作為前驅物之TiCl4 及H2 O沈積一2 nm至10 nm厚的TiO2 層(600)。
我們現在參考圖2e。例如，藉由使用基於N2 /H2 、O2 /CO2 或He/H2 之電漿對非晶碳層(200)進行一各向異性乾蝕刻來將圖案(700)轉印至非晶碳層(200)中，該電漿相對於金屬、金屬氧化物或金屬氮化物(600)對非晶碳(200)係選擇性的。
然後可將所獲得結構(未繪示)作為一圖案化遮罩用於待圖案化下伏層(100)。
應理解，雖然已針對根據本發明之裝置在本文中論述較佳實施例、特定構造及構形以及材料，但在不背離本發明之範疇及技術教示之情況下在形式及細節上可做出各種改變或修改。舉例而言，以上給出之任何式僅僅表示可使用之程序。可自方塊圖添加或刪除功能性且操作可在功能方塊當中互換。在本發明之範疇內可對所闡述之方法添加或刪除步驟。
100:層/下伏層 200:非晶碳層/基於碳之層 210:第一非晶碳層/第一基於碳之層 220:第二非晶碳層/第二基於碳之層 300:頂部表面 400:鹵素原子/ 含鹵素基團 510:第一區域 520:第二區域 600:金屬、金屬氧化物或金屬氮化物硬遮罩層/TiO2 層/金屬、金屬氧化物或金屬氮化物 700:圖案
圖1及圖2各自示意地繪示根據本發明之實施例之例示性方法中的不同步驟。 在不同圖中，相同元件符號指代相同或類似元件。
700:圖案

Claims (15)

  1. 一種用於在一待圖案化層(100)上方製作一圖案化遮罩之方法，其包括： a.在該待圖案化層(100)上方提供一基於碳之層(200)； b.用含鹵素基團(400)官能化該基於碳之層(200)之一頂部表面(300)； c.藉由將該頂部表面(300)逐圖案地曝露於一能量源而部分移除該等含鹵素基團(400)，藉此製作一圖案，該圖案包括：一第一區域(510)，其具有官能化該表面之含鹵素基團(400)；及一第二區域(520)，其不具有官能化該表面之含鹵素基團(400)；及 d.相對於該第一區域(510)選擇性地在該第二區域(520)上製作一金屬、金屬氧化物或金屬氮化物(600)。
  2. 如請求項1之方法，其中該基於碳之層(200)包括一非晶碳層(200)。
  3. 如請求項1之方法，其中步驟b包括一電漿處理。
  4. 如請求項1之方法，其中該等含鹵素基團(400)係選自F、Cl、Br及I之一或多個原子。
  5. 如請求項1之方法，其中該能量源選自極紫外線輻照、X射線輻照、電子束輻照及離子束輻照。
  6. 如請求項1之方法，其中步驟d包括一原子層沈積、一分子層沈積或一化學汽相沈積。
  7. 如請求項1之方法，其中該金屬係一釕，該金屬氧化物係一個氧化鈦且該金屬氮化物係一個氮化鈦。
  8. 如請求項1之方法，其中步驟a包括： a1.在該待圖案化層(100)上方提供一第一基於碳之層(210)， a2.在該第一基於碳之層(210)上方提供一敏化層(800)，及 a3.在該敏化層(800)上方提供一第二基於碳之層(220)。
  9. 一種用於圖案化一層(100)之方法，其包括執行如請求項1之方法且進一步包括在步驟d之後之一步驟e： e.藉由相對於該金屬、金屬氧化物或金屬氮化物(600)選擇性地穿過該基於碳之層(200)蝕刻且蝕刻至該待圖案化層(100)中來將該圖案轉印至該待圖案化層(100)中。
  10. 一種供在如請求項1之方法中使用之中間結構，其包括： i.一待圖案化層(100)；及 ii. 一基於碳之層(200)，其在該待圖案化層(100)上方，該基於碳之層(200)具有用含鹵素基團(400)官能化之一頂部表面(300)。
  11. 如請求項10之中間結構，其中該頂部表面(300)均勻覆蓋有含鹵素基團(400)。
  12. 如請求項10之中間結構，其中該頂部表面(300)被圖案化，該圖案包括：一第一區域(510)，其具有官能化該表面之含鹵素基團(400)；及一第二區域(520)，其不具有官能化該表面之含鹵素基團(400)。
  13. 如請求項12之中間結構，其進一步包括相對於該第一區域(510)選擇性地覆蓋該第二區域(520)之一金屬、金屬氧化物或金屬氮化物(600)。
  14. 如請求項10之中間結構，其中該等含鹵素基團(400)被限於距該頂部表面(300)10 nm、較佳地5 nm、仍更佳地2 nm之一深度。
  15. 如請求項10之中間結構，其中該基於碳之層(200)包括： iia. 一第一基於碳之層 (210)； iib.一含金屬層(800)，其在該第一基於碳之層(210) 上方，及 iic.一第二基於碳之層(220)，其在該含金屬層(800)上方，該第二基於碳之層包括用含鹵素基團(400)官能化之該頂部表面(300)。
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