用来制作双波纹结构的光掩模及其形成方法技术

提供用来制作双波纹结构的光掩模及其形成方法。用来制造多层步进和闪光压印光刻（ＳＦＩＬ）模板的方法包括提供具有衬底、金属化层和第一抗蚀剂层的坯件。利用光刻系统在衬底中的第一深度处形成双波纹结构的金属层图案。从所述的坯件除去第一抗蚀剂层并且施加第二抗蚀剂层。光刻系统被用来在第一深度处形成双波纹结构的通路层图案，同时第一图案被刻蚀到第二深度。第一和第二图案对应于将利用ＳＦＩＬ工艺形成在装置的多层之中的特征。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及步进和闪光压印光刻，并且更具体地说涉及用来制作双波紋(dual damascene)结构的光掩才莫及其形成方法。技术背景由于装置制造者不断制造更小和更复杂的装置，因此用来制作这 些装置的光掩模不断需要更宽范围的能力。先进的微处理器可能需要 八层或更多层布线以在装置之中以及向外部电路传输信号和功率。每 个布线层可以通过通路层连接到它之上和之下的层。在标准双波紋工艺中，仅可以使用单金属沉积步骤来同时形成金 属层和通路层。可以利用两个光刻步骤以及至少两个刻蚀步骤限定通 路和沟槽。在通路和沟槽被刻蚀后，可以利用在相同步骤中^皮用来填 充限定金属层的沟槽的金属材料。可以通过化学机械抛光(CMP)工艺 除去沉积在沟槽外部的多余金属以便形成具有金属插入物的平面结 构。 一旦实现平面化的表面，就不必在介电层上执行CMP。因此，可以 通过使用所述的双波紋工艺来消除CMP步骤。步进和闪光压印光刻(SFIL)工艺使用类似于铸模的模板 (template)在衬底上形成图案。可以在衬底表面上沉积可聚合流体， 并且在模板被施加到晶片上的流体时所述流体可以填充由模板中的凸 紋图案(relief pattern)所限定的缝隙。可以使所述可聚合流体固 化以在装置上形成掩模使得图案可以形成在装置上。SFIL工艺可以具 有超越其它光刻技术的优点，例如提供高分辨率、良好的图案保真度 并且可以具有在室温和低压使用的能力。然而，标准SFIL模板仅可以 被用来形成单装置层。
技术实现思路
根据本专利技术的教导，与形成双波紋光掩模相关的缺点和问题已经 基本上被减少或消除。在具体实施例中，在衬底刻蚀期间利用铬和抗 蚀剂的组合作为刻蚀停层来形成多层模板(template)。6根据本专利技术的一个实施例，提供用来形成步进和闪光压印光刻(SFIL)模板的方法。提供包括衬底、金属化层、以及第一抗蚀剂层 的坯件(blank)。利用光刻系统在村底中第一深度处形成双波紋结构 的金属层图案。从所述坯件除掉第 一抗蚀剂层并且施加第二抗蚀剂层。 在金属层图案被同时刻蚀到第二深度的时候利用光刻系统在第一深度 处形成双波紋结构的通路层图案。根据本专利技术的另 一个实施例，用来制造SFIL模板的方法包括提供 具有衬底、吸收层和第一抗蚀剂层的坯件，所述第一抗蚀剂层包括形 成在其中的第一图案以暴露所述吸收层的第一部分。刻蚀吸收层的暴 露的第一部分以暴露衬底的第一部分，并且刻蚀衬底的暴露的第一部 分以在衬底中形成笫 一图案。吸收层可用来在刻蚀衬底的第 一部分期 间提供第一刻蚀停(etch stop)。第二抗蚀剂层浮皮沉积在被刻蚀的衬 底的第一部分和吸收层的暴露的第一部分上。显影在第二抗蚀剂层中 的第二图案以暴露吸收层的第二部分。刻蚀吸收层的暴露的第二部分 以暴露衬底的第二部分使得衬底的第二部分包括被刻蚀的衬底的第一 部分。刻蚀衬底的暴露的第二部分以在衬底中形成第二图案。吸收层 用来在刻蚀衬底的第二部分期间提供第二刻蚀停。除去吸收层和第二 抗蚀剂层以形成多层SFIL模板。根据本专利技术的另一个实施例，多层SFIL模板包括衬底、形成在衬 底中第一深度处的第一沟槽和形成在衬底中笫二深度处的第二沟槽。 第一沟槽对应于使用SFIL工艺的半导体晶片上的双波紋结构的金属 层，并且第二沟槽对应于双波紋结构的通路层。通过刻蚀衬底并且利 用吸收层作为刻蚀停，在衬底中形成第一和第二沟槽。附图说明通过结合附图参考以下描述可以获得本实施例及其优点的更完整 和彻底的理解，其中，类似的参考数字表示类似的特征，并且其中图1A- 1J示出根据现有技术的教导的制造双波紋结构的多个阶段 的半导体晶片的截面侧视图2A-2E示出根据本专利技术的教导的利用步进和闪光压印光刻 (SFIL )工艺制造双波紋结构的多个阶段的半导体晶片的截面侧视图3A示出根据本专利技术的教导的供SFIL使用以在半导体晶片上制作双波紋结构的SFIL才莫板的顶视图3B示出根据本专利技术的教导的图3A的SFIL模板的截面侧视图； 图4示出根据本专利技术的教导的制作多层SFIL模板的方法的流程图5A示出根椐本专利技术的教导的包含在用来制造多层SFIL才莫板的 掩模图案文件中的设计数据的顶视图；以及图5B-5E示出根据本专利技术的教导的制造SFIL模板的多个阶段的 SFIL模板的截面側视图。具体实施例方式通过参考图1到5更好地理解本专利技术的优选实施例和它们的优点， 其中类似的数字用来表示类似和相应的部件。图1A-1J示出双波紋结构的常规制造工艺的多个阶段的半导体晶 片的截面侧视图。双波紋结构的一些常规制造工艺可能需要二十步以 上的步骤来制造单金属通路层。在示出的实施例中，为了制造单金属 通路层，常规双波紋工艺包括二十三个处理步骤。假定集成电路包括 八个金属层，则形成全部八个金属通路层所需要的总步骤数目将是大 约161。图1A示出双波紋结构的常规制造工艺中的首先八个步骤。金属层 16可以形成在介电材料14中，所迷介电材料14形成在半导体晶片12 上的装置层(未示出)之上。金属层16可以是铜、铝或任何其它可以 用来在集成电路中的装置之中传输电信号和功率的合适金属。介电层 14可以是二氧化硅(Si02)、低k层间电介质(ILD)或任何其它可以 提供集成电路的绝缘层的合适材料。半导体晶片12可以是硅、砷化镓 或任何其它用来形成集成电路的合适材料。在制造工艺的第一步骤中，金属刻蚀阻挡层l8，例如铜，可以沉 积在金属层16和介电层14上。在第二步骤中，通路ILD层M可以沉 积在金属刻蚀阻挡层18上。在第三步骤中，沟槽刻蚀停材料22可以 施加在通路ILD层20之上。在第四步骤中，金属ILD层24可以沉积 在沟槽刻蚀停层22之上。在第五步骤中，通路硬掩模26可以施加在 金属ILD层24之上，后面是在第六步骤中将沟槽硬掩模28沉积在通 路硬掩模26之上。在一个实施例中，用来形成通路和沟槽硬掩模的材料可以是等离子体氮化硅。在其它实施例中，沟槽硬掩模可以是任何在光致抗蚀剂剥离工艺期间为ILD层提供保护和/或在化学机械抛光 (CMP)工艺期间提供刻蚀停的合适材料。在第七步骤中，底部抗反射 涂覆(BARC )层30可以沉积在沟槽硬掩模28之上。BARC材料可以是 有才几的或无机的。在第八步骤中，光致抗蚀剂32可以沉积在BARC层 30之上。光致抗蚀剂32可以是任何合适的正性或负性光致抗蚀剂。图1B示出双波紋结构的常规工艺中的第九和第十步骤。在第九步 骤中，通过利用光掩模(未示出)和光刻系统(未示出)曝光光致抗 蚀剂，可以在光致抗蚀剂3中形成与形成在介电层14中的金属层16 的尺寸大致相同的沟槽。在第十步骤中，可以显影光致抗蚀剂32以暴 露BARC层30并且形成接近形成在介电层14中的金属层16的尺寸的 沟槽。如果使用正性光致抗蚀剂，那么抗蚀剂的曝光部分可以被显影， 如杲使用负性光致抗蚀剂，那么抗蚀剂的未曝光部分可以;故显影。图1C示出双波紋结构的常规制造工艺中的步骤十一和十二。在步 骤十一中，可以使用任何合适的刻蚀工艺来刻蚀穿过BARC层30和通 过除去光致抗蚀剂32在沟槽中形成的沟槽硬掩模层28。刻蚀工艺可以 是各向异性干法刻蚀或任何其它除去沟槽硬掩模层的合适刻蚀工艺。 在步骤12中，可以使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来制造多层步进和闪光压印光刻（ＳＦＩＬ）模板的方法，包括：　提供包括衬底、吸收层、和第一抗蚀剂层的坯件；　利用光刻系统在衬底中第一深度处形成双波纹结构的金属层图案；　从所述坯件除去第一抗蚀剂层；　在所述坯件上增 加第二抗蚀剂层；以及　在同时形成第二深度处的金属层图案时利用光刻系统在第一深度处形成双波纹结构的通路层图案。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：SS麦唐纳，
申请(专利权)人：凸版光掩膜公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]