[发明专利]钌硬掩膜方法

说明书

提供了一种方法，其中使用包含钌的硬掩膜材料。钌提供了一种硬掩膜材料，该材料对典型地用于处理衬底图案化层的许多等离子体化学过程具有抗蚀刻性，这些层包括例如像氮化物、氧化物、抗反射涂层(ARC)材料等的层。此外，可以通过不去除氮化物、氧化物、ARC材料等的等离子体化学过程去除钌。例如，可以通过使用氧(O2)等离子体容易地去除钌。此外，钌可以沉积为在氧化物和氮化物上的10nm级平坦薄膜，并且可以沉积为平坦层。

本申请要求于2018年8月10日提交的名称为“Ruthenium Hard Mask Process,[钌硬掩模方法]”的美国临时专利申请号62/717,089和2018年9月26日提交的名称为“Ruthenium Hard Mask Process,[钌硬掩模方法]”的美国临时专利申请号62/736,529，以及2019年5月09日提交的名称为“Ruthenium Hard Mask Process,[钌硬掩模方法]”的美国非临时专利申请号16/407,272的优先权；这些专利申请的披露内容通过引用以其全文明确结合在此。

背景技术

本披露涉及衬底处理。特别地，本披露提供一种用于图案化衬底的方法。

随着在衬底上形成的特征的临界尺寸持续缩小，图案化技术通常需要掩模层具有增加的抗蚀刻性同时最小化厚度以减少长宽比依赖效应。这些问题出现在各种前道(FEOL)和后道(BEOL)处理步骤中，但对于后道处理点的小的几何结构尤其成问题。为了解决此类问题，除了传统的光致抗蚀剂或其他图案化层之外，图案化方法现通常使用硬掩膜。因此，例如，无论方法是传统的193nm图案化方法、极紫外(EUV)光刻方法、多重图案化方法、直接自组装(DSA)方法或其他先进的图案化技术，通常都可以在另一个图案化层(如光致抗蚀剂层)下使用硬掩膜层来辅助图案转移方法。已知各种硬掩膜层，包括例如氧化硅层、氮化硅层、基于钛的层等。然而，此类硬掩膜层所需的厚度产生了依赖长宽比的蚀刻问题。其他材料(如二氧化铪(HfO2))可以提供抗蚀刻性，从而可以使用薄层。然而，已经发现此类材料具有去除限制，这使得此类材料不适合用于许多硬掩模实施方案。因此，随着临界尺寸的持断缩小，硬掩膜层的使用变得具有挑战性。具体地，抗蚀刻性与各种蚀刻、可去除性、所需厚度以及与其他步骤和材料的相容性的适当平衡变得具有挑战性。

因此，希望使用更坚固的硬掩膜层与衬底图案化相结合来提供改善的性能以适应缩小的临界尺寸。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种方法，其中使用包含钌的硬掩膜材料。钌提供了一种硬掩膜材料，该材料对典型地用于处理衬底图案化层的许多等离子体化学过程具有抗蚀刻性，这些层包括例如像氮化物、氧化物、抗反射涂层(ARC)材料等的层。此外，可以通过不去除氮化物、氧化物、ARC材料等的等离子体化学过程去除钌。例如，可以通过使用氧(O2)等离子体容易地去除钌。此外，钌可以沉积为在氧化物和氮化物上的10nm级平坦薄膜，并且可以沉积为平坦层。

在一个实施例中，提供了一种蚀刻衬底的方法。该方法可以包括在该衬底上提供目标蚀刻层以及提供覆盖在该目标蚀刻层上的图案化层。该方法进一步包括在该目标蚀刻层与该图案化层之间提供包含钌的硬掩膜层。该方法进一步包括将该图案化层的图案蚀刻到该硬掩膜层中以形成图案化的硬掩膜层。该方法进一步包括在使用该图案化的硬掩膜层作为用于蚀刻该目标蚀刻层的掩膜层时蚀刻该目标蚀刻层。

在另一个实施例中，提供了一种图案化衬底的第一层的方法。该方法包括在该衬底上提供图案化的光致抗蚀剂层；在该衬底上提供该第一层；以及在该图案化的光致抗蚀剂层与该第一层之间提供包含钌的硬掩膜层。该方法进一步包括将该图案化的光致抗蚀剂层的图案转移到该硬掩膜层中以形成图案化的硬掩膜层，以及在形成该图案化的硬掩膜层之后将该图案化的硬掩膜层的图案转移到该第一层。该方法还包括在将该图案化的硬掩膜层的图案转移到该第一层之后去除该图案化的硬掩膜层。