專利名稱：用來(lái)制作雙波紋結(jié)構(gòu)的光掩模及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及步進(jìn)和閃光壓印光刻，并且更具體地說(shuō)涉及用來(lái)制作雙波紋(dual damascene)結(jié)構(gòu)的光掩才莫及其形成方法。
技術(shù)背景由于裝置制造者不斷制造更小和更復(fù)雜的裝置，因此用來(lái)制作這 些裝置的光掩模不斷需要更寬范圍的能力。先進(jìn)的微處理器可能需要 八層或更多層布線以在裝置之中以及向外部電路傳輸信號(hào)和功率。每 個(gè)布線層可以通過(guò)通路層連接到它之上和之下的層。在標(biāo)準(zhǔn)雙波紋工藝中，僅可以使用單金屬沉積步驟來(lái)同時(shí)形成金 屬層和通路層?？梢岳脙蓚€(gè)光刻步驟以及至少兩個(gè)刻蝕步驟限定通 路和溝槽。在通路和溝槽被刻蝕后，可以利用在相同步驟中^皮用來(lái)填 充限定金屬層的溝槽的金屬材料?？梢酝ㄟ^(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝 除去沉積在溝槽外部的多余金屬以便形成具有金屬插入物的平面結(jié) 構(gòu)。 一旦實(shí)現(xiàn)平面化的表面，就不必在介電層上執(zhí)行CMP。因此，可以 通過(guò)使用所述的雙波紋工藝來(lái)消除CMP步驟。步進(jìn)和閃光壓印光刻(SFIL)工藝使用類似于鑄模的模板 (template)在襯底上形成圖案?？梢栽谝r底表面上沉積可聚合流體， 并且在模板被施加到晶片上的流體時(shí)所述流體可以填充由模板中的凸 紋圖案(relief pattern)所限定的縫隙?？梢允顾隹删酆狭黧w固 化以在裝置上形成掩模使得圖案可以形成在裝置上。SFIL工藝可以具 有超越其它光刻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，例如提供高分辨率、良好的圖案保真度 并且可以具有在室溫和低壓使用的能力。然而，標(biāo)準(zhǔn)SFIL模板僅可以 被用來(lái)形成單裝置層。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，與形成雙波紋光掩模相關(guān)的缺點(diǎn)和問(wèn)題已經(jīng) 基本上被減少或消除。在具體實(shí)施例中，在襯底刻蝕期間利用鉻和抗 蝕劑的組合作為刻蝕停層來(lái)形成多層模板(template)。6根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供用來(lái)形成步進(jìn)和閃光壓印光刻
(SFIL)模板的方法。提供包括襯底、金屬化層、以及第一抗蝕劑層 的坯件(blank)。利用光刻系統(tǒng)在村底中第一深度處形成雙波紋結(jié)構(gòu) 的金屬層圖案。從所述坯件除掉第 一抗蝕劑層并且施加第二抗蝕劑層。 在金屬層圖案被同時(shí)刻蝕到第二深度的時(shí)候利用光刻系統(tǒng)在第一深度 處形成雙波紋結(jié)構(gòu)的通路層圖案。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例，用來(lái)制造SFIL模板的方法包括提供 具有襯底、吸收層和第一抗蝕劑層的坯件，所述第一抗蝕劑層包括形 成在其中的第一圖案以暴露所述吸收層的第一部分。刻蝕吸收層的暴 露的第一部分以暴露襯底的第一部分，并且刻蝕襯底的暴露的第一部 分以在襯底中形成笫 一圖案。吸收層可用來(lái)在刻蝕襯底的第 一部分期 間提供第一刻蝕停(etch stop)。第二抗蝕劑層浮皮沉積在被刻蝕的襯 底的第一部分和吸收層的暴露的第一部分上。顯影在第二抗蝕劑層中 的第二圖案以暴露吸收層的第二部分?？涛g吸收層的暴露的第二部分 以暴露襯底的第二部分使得襯底的第二部分包括被刻蝕的襯底的第一 部分?？涛g襯底的暴露的第二部分以在襯底中形成第二圖案。吸收層 用來(lái)在刻蝕襯底的第二部分期間提供第二刻蝕停。除去吸收層和第二 抗蝕劑層以形成多層SFIL模板。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，多層SFIL模板包括襯底、形成在襯 底中第一深度處的第一溝槽和形成在襯底中笫二深度處的第二溝槽。 第一溝槽對(duì)應(yīng)于使用SFIL工藝的半導(dǎo)體晶片上的雙波紋結(jié)構(gòu)的金屬 層，并且第二溝槽對(duì)應(yīng)于雙波紋結(jié)構(gòu)的通路層。通過(guò)刻蝕襯底并且利 用吸收層作為刻蝕停，在襯底中形成第一和第二溝槽。


通過(guò)結(jié)合附圖參考以下描述可以獲得本實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)的更完整 和徹底的理解，其中，類似的參考數(shù)字表示類似的特征，并且其中
圖1A- 1J示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的教導(dǎo)的制造雙波紋結(jié)構(gòu)的多個(gè)階段 的半導(dǎo)體晶片的截面?zhèn)纫晥D2A-2E示出根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的利用步進(jìn)和閃光壓印光刻 (SFIL )工藝制造雙波紋結(jié)構(gòu)的多個(gè)階段的半導(dǎo)體晶片的截面?zhèn)纫晥D3A示出根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的供SFIL使用以在半導(dǎo)體晶片上制作雙波紋結(jié)構(gòu)的SFIL才莫板的頂視圖3B示出根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的圖3A的SFIL模板的截面?zhèn)纫晥D； 圖4示出根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的制作多層SFIL模板的方法的流程
圖5A示出根椐本發(fā)明的教導(dǎo)的包含在用來(lái)制造多層SFIL才莫板的 掩模圖案文件中的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的頂視圖；以及
圖5B-5E示出根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的制造SFIL模板的多個(gè)階段的 SFIL模板的截面?zhèn)纫晥D。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)參考圖1到5更好地理解本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例和它們的優(yōu)點(diǎn)， 其中類似的數(shù)字用來(lái)表示類似和相應(yīng)的部件。
圖1A-1J示出雙波紋結(jié)構(gòu)的常規(guī)制造工藝的多個(gè)階段的半導(dǎo)體晶 片的截面?zhèn)纫晥D。雙波紋結(jié)構(gòu)的一些常規(guī)制造工藝可能需要二十步以 上的步驟來(lái)制造單金屬通路層。在示出的實(shí)施例中，為了制造單金屬 通路層，常規(guī)雙波紋工藝包括二十三個(gè)處理步驟。假定集成電路包括 八個(gè)金屬層，則形成全部八個(gè)金屬通路層所需要的總步驟數(shù)目將是大 約161。
圖1A示出雙波紋結(jié)構(gòu)的常規(guī)制造工藝中的首先八個(gè)步驟。金屬層 16可以形成在介電材料14中，所迷介電材料14形成在半導(dǎo)體晶片12 上的裝置層(未示出)之上。金屬層16可以是銅、鋁或任何其它可以 用來(lái)在集成電路中的裝置之中傳輸電信號(hào)和功率的合適金屬。介電層 14可以是二氧化硅(Si02)、低k層間電介質(zhì)(ILD)或任何其它可以 提供集成電路的絕緣層的合適材料。半導(dǎo)體晶片12可以是硅、砷化鎵 或任何其它用來(lái)形成集成電路的合適材料。
在制造工藝的第一步驟中，金屬刻蝕阻擋層l8，例如銅，可以沉 積在金屬層16和介電層14上。在第二步驟中，通路ILD層M可以沉 積在金屬刻蝕阻擋層18上。在第三步驟中，溝槽刻蝕停材料22可以 施加在通路ILD層20之上。在第四步驟中，金屬ILD層24可以沉積 在溝槽刻蝕停層22之上。在第五步驟中，通路硬掩模26可以施加在 金屬ILD層24之上，后面是在第六步驟中將溝槽硬掩模28沉積在通 路硬掩模26之上。在一個(gè)實(shí)施例中，用來(lái)形成通路和溝槽硬掩模的材料可以是等離子體氮化硅。在其它實(shí)施例中，溝槽硬掩?？梢允侨魏?br> 在光致抗蝕劑剝離工藝期間為ILD層提供保護(hù)和/或在化學(xué)機(jī)械拋光 (CMP)工藝期間提供刻蝕停的合適材料。在第七步驟中，底部抗反射 涂覆(BARC )層30可以沉積在溝槽硬掩模28之上。BARC材料可以是 有才幾的或無(wú)機(jī)的。在第八步驟中，光致抗蝕劑32可以沉積在BARC層 30之上。光致抗蝕劑32可以是任何合適的正性或負(fù)性光致抗蝕劑。
圖1B示出雙波紋結(jié)構(gòu)的常規(guī)工藝中的第九和第十步驟。在第九步 驟中，通過(guò)利用光掩模(未示出)和光刻系統(tǒng)(未示出)曝光光致抗 蝕劑，可以在光致抗蝕劑3中形成與形成在介電層14中的金屬層16 的尺寸大致相同的溝槽。在第十步驟中，可以顯影光致抗蝕劑32以暴 露BARC層30并且形成接近形成在介電層14中的金屬層16的尺寸的 溝槽。如果使用正性光致抗蝕劑，那么抗蝕劑的曝光部分可以被顯影， 如杲使用負(fù)性光致抗蝕劑，那么抗蝕劑的未曝光部分可以;故顯影。
圖1C示出雙波紋結(jié)構(gòu)的常規(guī)制造工藝中的步驟十一和十二。在步 驟十一中，可以使用任何合適的刻蝕工藝來(lái)刻蝕穿過(guò)BARC層30和通 過(guò)除去光致抗蝕劑32在溝槽中形成的溝槽硬掩模層28。刻蝕工藝可以 是各向異性干法刻蝕或任何其它除去溝槽硬掩模層的合適刻蝕工藝。 在步驟12中，可以使用灰化工藝(ash process)來(lái)除去任何剩余的 光致抗蝕劑32。在一個(gè)實(shí)施例中，可以在強(qiáng)氧化氣體氣氛中進(jìn)行灰化 工藝。
圖1D示出雙波紋結(jié)構(gòu)的常規(guī)制造工藝中的步驟十三和十四。在步 驟十三中，第二BARC層31可以沉積在通路硬掩才莫層26之上的溝槽中 以及沉積在溝槽硬掩模28的剩余部分之上。在步驟十四中，第二光致 抗蝕劑層34可以形成在第二BARC層31之上。
圖1E示出雙波紋結(jié)構(gòu)的常規(guī)制造工藝中的步驟十五到十七。在步 驟十五中，可以使用第二光掩模(未示出)和光刻系統(tǒng)(未示出)將 通路圖案成像在光致抗蝕劑34中。在步驟十六中，光致抗蝕劑34可 以-故顯影以在光致抗蝕劑34中形成通路圖案并且暴露一部分通路硬掩 模26。在步驟十七中，在通路中的通路硬掩模層26的暴露部分可以被 刻蝕以暴露金屬ILD層24的表面。
圖1F示出雙波紋結(jié)構(gòu)的常規(guī)制造工藝中的步驟十八。在步驟十八 中，可以使用任何合適的步驟來(lái)刻蝕通路中的金屬ILD層24的暴露部分和通路中的溝槽刻蝕停層22。
圖1G示出雙波紋結(jié)構(gòu)的常規(guī)制造工藝中的步驟十九。在步驟十九 中，可以使用灰化工藝來(lái)除去任何剩余的光致抗蝕劑34,并且可以通 過(guò)刻蝕工藝來(lái)除去限定通路的溝槽中的通路ILD 20。
圖1H示出雙波紋結(jié)構(gòu)的常規(guī)制造工藝中的步驟二十。在步驟二十 中，可以在通路中刻蝕阻擋層層18以暴露金屬層16的表面。在一個(gè) 實(shí)施例中，金屬層16可以是銅。
圖II示出雙波紋結(jié)構(gòu)的常規(guī)制造工藝中的步驟二十一和二十二。 分別在步驟二十一和二十二中，銅晶種層(seed layer) 36可以沉積 在暴露的表面之上，并且銅層37可以鍍?cè)谛纬稍谕分械你~晶種層36 之上以及溝槽中的溝槽刻蝕停層22的暴露部分之上。
圖1J示出雙波紋結(jié)構(gòu)的常規(guī)制造工藝中的步驟二十三。通過(guò)利用 CMP工藝完成金屬通路層使得形成在溝槽中的金屬層37與步驟二十三 中的剩余金屬ILD 24相平齊。當(dāng)所述工藝完成時(shí)，通路38和金屬層 39可以被創(chuàng)建并且可以被電耦合到金屬層16。
圖2A- 2E示出在雙波紋結(jié)構(gòu)的SFIL制造工藝的多個(gè)階段的半導(dǎo) 體晶片52和步進(jìn)和閃光壓印光刻(SFIL)模板62的截面?zhèn)纫晥D。在 SFIL工藝中，通過(guò)使模板(例如SFIL模板62)與晶片上的膜例如膜 60接觸，可以使用該模板作為鑄?；蛴∧?lái)在半導(dǎo)體晶片上形成圖案。 在一個(gè)實(shí)施例中，所述膜可以是具有低粘性并且可以光固化的可聚合 流體。當(dāng)模板接觸到膜時(shí)，膜可以填充模板和半導(dǎo)體晶片的表面之間 的空間。然后可以通過(guò)將所述膜暴露于光或熱來(lái)固化所述膜。 一旦所 述膜變硬并且晶片上的合適結(jié)構(gòu)可以形成，就可以解除模板與膜的接 觸。
圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的雙波紋結(jié)構(gòu)的SFIL制造工藝中的首先兩 個(gè)步驟。金屬層56可以形成在介電材料54中，所述介電材料54形成 在半導(dǎo)體晶片52上。在一個(gè)實(shí)施例中，金屬層56可以是銅。金屬層 56和介電層54可以類似于參考圖1A- 1J描述的金屬層16和介電層 14。在制造工藝的第一步驟中，金屬刻蝕阻擋層58,例如銅，可以沉 積在金屬層56和介電層54上。在第二步驟中，膜60可以分配在刻蝕 阻擋層58上。在一個(gè)實(shí)施例中，膜60可以是充當(dāng)隔離集成電路的多 個(gè)層的電介質(zhì)的抗蝕劑材料。例如，膜60可以是可壓印的介電材料，例如多面低聚倍半珪氧烷(polyhedral oligomeric si 1 sesquixane )(POSS)型材料。在另一個(gè)實(shí)施例中，膜60可以是可聚合流體，包括但不限于包括有機(jī)丙烯酸鹽、有機(jī)交聯(lián)劑、含硅的丙烯酸鹽、和/或光敏引發(fā)劑(photoinitiator)的化合物或任何其它合適的化合物。
圖2B示出雙波紋結(jié)構(gòu)的SFIL制造工藝中的第三步驟。在第三步驟中，可以通過(guò)例如施加壓力到SFIL模板62來(lái)將SFIL模板62施加到半導(dǎo)體晶片上的膜60。在一個(gè)實(shí)施例中，SFIL模板62可以是透明材料，例如石英、合成石英、熔融硅石、氟化鎂(MgF2)、氟化鈣(CaF2)、或傳播具有大約10納米(訓(xùn))和大約450 nm之間的波長(zhǎng)的入射光的至少百分之七十五(75% )的任何其它合適材料。在另一個(gè)實(shí)施例中，SFIL模板62可以是不透明材料，其在對(duì)SFIL模板62或半導(dǎo)體晶片52施加熱時(shí)保持它的形狀。在示出的實(shí)施例中，可以通過(guò)將SFIL模板62暴露于輻射源例如紫外線(UV)或深紫外線(DUV)光來(lái)固化膜60。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)施加熱源到SFIL模板62或半導(dǎo)體晶片52來(lái)固化膜60。 一旦膜60變得足夠硬，就可以釋放SFIL模板62。如所示，膜60的薄層可以存在于由模板形成的通路中。
圖2C示出雙波紋結(jié)構(gòu)的SFIL制造工藝中的笫四和第五步驟。在第四步驟中，可以執(zhí)行刻蝕以除去剩余在通路底部的膜"的剩余部分以暴露阻擋層58?？涛g工藝可以是除去介電材料的任何合適的工藝。在第五步驟中，可以執(zhí)行刻蝕以除去由通路暴露的阻擋層58的部分并且暴露金屬層56的表面?？涛g工藝可以是除去金屬阻擋層的任何合適的工藝。
圖2D示出雙波紋結(jié)構(gòu)的SFIL制造工藝中的最后三個(gè)步驟。分別在第六和第七步驟中，銅晶種層76可以沉積在暴露的表面之上并且銅層77可以鍍?cè)谛纬稍谕分械你~晶種層76之上以及鍍?cè)跍喜壑械哪?0的暴露部分之上。通過(guò)利用CMP工藝可以完成金屬通路層使得形成在溝槽中的金屬層77與步驟八中剩余的膜60相平齊。當(dāng)所述工藝完成時(shí)，通路78和金屬層79可以被創(chuàng)建并且可以被電耦合到金屬層56,如圖2E中所示。
因此，SFIL工藝使用比常規(guī)制造工藝少的步驟制造了雙波紋結(jié)構(gòu)。例如，與關(guān)于圖1A到1J描述的常規(guī)工藝所需要的161個(gè)步驟對(duì)比，如果使用SFIL工藝，那么包括八層金屬(例如七個(gè)金屬通路層)的集成電路可能需要56個(gè)步驟。通過(guò)減少需要的步驟數(shù)目，可以大大減少制造集成電路所必需的時(shí)間及與制造工藝相關(guān)的成本。
圖3A示出用來(lái)在半導(dǎo)體晶片上制造雙波紋結(jié)構(gòu)的多層SFIL模板82的頂視圖，并且圖3B示出圖3A中所示的SFIL模板82的截面?zhèn)纫晥D。SFIL ;f莫板82可以包括特征84、金屬特征86和通路特征88。在SFIL工藝中，SFIL才莫板82可以與例如以上參考圖2A到2E所述的充當(dāng)可聚合流體的介電材料一起使用。當(dāng)被施加到沉積在半導(dǎo)體晶片上的膜時(shí)，SFIL模板82可以被用來(lái)同時(shí)在半導(dǎo)體晶片的暴露表面上利用通路特征88形成通路層并且利用金屬特征86形成金屬層。將SFIL模板82與SFIL工藝一起使用可以大大減少在裝置中形成兩個(gè)層所需要的步驟數(shù)目。
圖4示出制造雙波紋SFIL模板例如SFIL模板62或82的方法100的流程圖。圖5A示出根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的包含在用來(lái)制造多層SFIL模板例如SFIL模板62或82的掩模圖案文件中的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)130的頂視圖。圖5B到5E示出根據(jù)本發(fā)明的在制造的多個(gè)階段的SFIL模板例如SFIL模板62或82的截面?zhèn)纫晥D。通常，可以提供包括形成在襯底142上的吸收層144和形成在吸收層144上的光致抗蝕劑層146的光掩模坯件142。可以利用掩模圖案文件和光刻系統(tǒng)將金屬圖案132成像到光致抗蝕劑層146之中。 一旦抗蝕劑層146的暴露部分被顯影，則可以刻蝕吸收層144的暴露部分。然后可以通過(guò)刻蝕襯底142并且利用吸收層144作為刻蝕阻擋層在襯底142中形成金屬圖案132。另一層光致抗蝕劑148可以沉積在吸收層144的表面并且可以在襯底142中形成
另外的溝槽以便利用另 一 個(gè)掩模圖案文件和光刻系統(tǒng)將通路圖案134成像到光致抗蝕劑148之中。再一次， 一旦抗蝕劑層148的暴露部分:波顯影就可以刻蝕吸收層144的暴露部分以在p及收層144中形成通路圖案134。吸收層144的剩余部分凈皮用作刻蝕阻擋層以通過(guò)刻蝕襯底142的暴露部分在襯底142中形成通路圖案134。
在方法100的步驟101，可以通過(guò)光刻系統(tǒng)將包含在掩模圖案文件中的金屬圖案132成像到光掩模坯件140的光致抗蝕劑層146中。在圖5A中示出包含在掩模圖案文件中的雙波紋結(jié)構(gòu)的金屬層的實(shí)例圖案132。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)130可以包含在一個(gè)掩模圖案文件或金屬圖案132中，并且通路圖案134可以包含在分開(kāi)的掩模圖案文件中。可以利用激光
12器、電子束或x射線光刻系統(tǒng)將期望的圖案成像到光掩模坯件的抗蝕劑層中。在一個(gè)實(shí)施例中，激光器光刻系統(tǒng)使用發(fā)射具有大約364納米(rnn)的波長(zhǎng)的光的氬離子激光器。在替換實(shí)施例中，激光器光刻系統(tǒng)使用發(fā)射波長(zhǎng)從大約150 nm到大約300 nm變動(dòng)的光的激光器。在其它實(shí)施例中，25 keV或50 keV電子束光刻系統(tǒng)使用六硼化鑭(lanthanum hexaboride )或熱場(chǎng)發(fā)射源。在另夕卜的實(shí)施例中，可以
使用不同的電子束光刻系統(tǒng)。
另外，在方法100的步驟101,可以顯影抗蝕劑層146以形成金屬圖案132。可以通過(guò)利用堿性溶液顯影抗蝕劑層146的暴露部分來(lái)暴露吸收層144與金屬圖案132相對(duì)應(yīng)的部分，所述堿性溶液除去暴露(正性光致抗蝕劑)或未暴露(負(fù)性光致抗蝕劑)的部分。顯影劑可以是無(wú)金屬離子的顯影劑，例如四甲基氫氧化銨(tetramethyl ammoniumhydroxide) ( TMAH )。在其它實(shí)施例中，可以使用任何合適的顯影劑。圖5B示出完成步驟101之后的光掩模坯件140。
如上所討論的，光掩模坯件140可以包括襯底142、吸收層144、和光致抗蝕劑層146。襯底142可以是透明材料，例如石英、合成石英、溶融硅石、氟化鎂(MgFj 、氟化鈣(CaF2)、或任何其它合適的材料。吸收層144可以是金屬材料，例如鉻、氮化鉻、銅、金屬氧-碳-氮化物(oxy-carbo-nitride)(例如MOCN，其中M選自包括鉻、鈷、鐵、鋅、鉬、鈮、鉭、鈦、鵠、鋁、鎂、和硅的組)、或任何其它在襯底刻蝕步驟期間提供刻蝕停的合適材料。在替換實(shí)施例中，吸收層H4可以由硅化鉬(MoSi)形成?？刮g劑層146可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)抗蝕劑、聚丁烯1-砜(polybutane l-sulfone) (PBS)抗蝕劑、聚氯甲基苯乙烯(polychloromethylstyrene ) (PCMS)抗蝕劑、或
任何其它合適的正性或負(fù)性抗蝕劑。
在方法100的步驟102,可以刻蝕吸收層144的暴露部分以在吸收層144中制造金屬層圖案132。在一個(gè)實(shí)施例中，可以根據(jù)吸收層144使用的材料，使用高氯化鐵(ferric perchloride) (FeCl萬(wàn)0)刻蝕劑、任何包含(C1》氣體的氯化物刻蝕劑、王水刻蝕劑、或任何其它合適的刻蝕劑來(lái)刻蝕吸收層144。剩余的抗蝕劑層146為用來(lái)刻蝕吸收層144的刻蝕過(guò)程提供刻蝕停。
在方法100的步驟103,可以刻蝕襯底142的暴露部分以在襯底142中制造金屬圖案132。在一個(gè)實(shí)施例中，可以使用緩沖氧刻蝕劑、氬氧化鉀(KOH)刻蝕劑、或任何其它合適的刻蝕劑來(lái)刻蝕襯底142。在一些實(shí)施例中，襯底142中的刻蝕深度可以是大約500 nm。在其它實(shí)施例中，刻蝕深度可以是在半導(dǎo)體晶片上提供合適的金屬層的任何合適深度。在方法100的步驟104,可以從光掩模坯件140除去光致抗蝕劑層146的剩余部分。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以在襯底刻蝕之前除去所述抗蝕劑。圖5C示出步驟104完成之后的光掩模坯件140。
在方法100的步驟105,可以在光掩模坯件140上形成第二光致抗蝕劑層148以涂覆吸收層144的剩余部分和襯底142中#_刻蝕的(一個(gè)或多個(gè))溝槽145。在一個(gè)實(shí)施例中，第二抗蝕劑層H8可以是與抗蝕劑層146基本相同的化合物。在另一個(gè)實(shí)施例中，第二抗蝕劑層148可以是與用來(lái)形成第一抗蝕劑層146的化合物不同的化合物。然后可以通過(guò)光刻系統(tǒng)將包含在掩模圖案文件中的通路圖案134成像到第二抗蝕劑層148上。圖5A示出包含在掩模圖案文件中的雙波紋結(jié)構(gòu)的通路層的實(shí)例圖案134。在方法100的步驟106，可以通過(guò)利用除去暴露(正性光致抗蝕劑)或未暴露(負(fù)性光致抗蝕劑)部分的溶液顯影抗蝕劑層148的暴露部分來(lái)暴露吸收層144與通路圖案134相對(duì)應(yīng)的部分。
在方法100的步驟107，可以刻蝕吸收層144的暴露部分以暴露襯底142與通路圖案134相對(duì)應(yīng)的部分。在一個(gè)實(shí)施例中，用來(lái)形成通路圖案134的吸收體刻蝕工藝可以類似于用來(lái)形成金屬圖案132的吸收體刻蝕工藝。在另一個(gè)實(shí)施例中，用來(lái)形成通路圖案134的吸收體刻蝕工藝可以不同于用來(lái)形成金屬圖案134的吸收體刻蝕工藝。圖5D示出步驟107完成之后的光掩模坯件140。
在方法100的步驟108,可以刻蝕襯底142的暴露部分以在襯底142中形成通路圖案134。在一個(gè)實(shí)施例中，刻蝕深度可以是大約500nm。在另一個(gè)實(shí)施例中，刻蝕深度可以是在半導(dǎo)體晶片上提供合適的通路層的任何合適深度。在一些實(shí)施例中，第一和第二襯底刻蝕可以大致相同。例如，如圖3B中所示，由特征84形成的溝槽可以具有大于由金屬特征86形成的溝槽的兩倍的深度。在其它實(shí)施例中，第一和第二襯底刻蝕可以不同使得第一刻蝕大于第二刻蝕或第二刻蝕大于第一刻蝕。在方法100的步驟109,可以剝離第二抗蝕劑148的剩余部分，
14并且可以在方法100的步驟110剝離吸收層144的剩余部分。如圖5E中所示的所得到的襯底142可以包括包含通路特征154和金屬特征152的SFIL模板150。所得到的SFIL模板150可以具有類似于SFIL才莫板62的特征和特性。上述用來(lái)制造SFIL模板的工藝提供雙波紋結(jié)構(gòu)需要的對(duì)準(zhǔn)的金屬和通路層。
也可以在整個(gè)制造工藝中使用其它SFIL步驟。例如，可以在SFIL模板62、 82和/或模板150的表面上形成釋放層以允許與可聚合流體的可靠分離。釋放層可以包括含氟三氯硅烷(f luoroalkyltrichlorosilane )前體或任何其它合適的化合物。
使用SFIL模板例如SFIL模板62、 82和/或模板150在裝置中制造雙波紋特征可以提供許多優(yōu)點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，形成裝置所需要的步驟數(shù)目可以被大大減少，因?yàn)榭梢酝瑫r(shí)在裝置中形成多個(gè)層。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是取消了現(xiàn)有技術(shù)的雙波紋方法中的幾個(gè)最困難的步驟。另外，使用SFIL工藝可以減小裝置中的對(duì)準(zhǔn)誤差，因?yàn)轶室粚雍瓦B接的第二層是同時(shí)形成的。其它優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
盡管通過(guò)以上實(shí)施例所示的本發(fā)明已經(jīng)^皮詳細(xì)描述，但是多種變化對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)是顯而易見(jiàn)的。例如，可以增加多個(gè)清洗和計(jì)量步驟。另外，可以以更換的次序執(zhí)行一些步驟。例如，可以在除去抗蝕劑之后刻蝕襯底。也可以根據(jù)特定需要改變材料、尺寸、和形狀。應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離由以下權(quán)利要求所述的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在此可以進(jìn)行多種改變、替換和變型。
權(quán)利要求
1. 一種用來(lái)制造多層步進(jìn)和閃光壓印光刻(SFIL)模板的方法，包括提供包括襯底、吸收層、和第一抗蝕劑層的坯件；利用光刻系統(tǒng)在襯底中第一深度處形成雙波紋結(jié)構(gòu)的金屬層圖案；從所述坯件除去第一抗蝕劑層；在所述坯件上增加第二抗蝕劑層；以及在同時(shí)形成第二深度處的金屬層圖案時(shí)利用光刻系統(tǒng)在第一深度處形成雙波紋結(jié)構(gòu)的通路層圖案。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中利用光刻系統(tǒng)形成金屬層圖案 包括利用光刻系統(tǒng)在第 一抗蝕劑層中形成金屬層圖案以暴露部分吸收層；刻蝕吸收層的暴露部分以暴露部分襯底；以及 刻蝕襯底的暴露部分以在襯底中形成金屬圖案。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中吸收層可用來(lái)在刻蝕所述部分 襯底期間提供刻蝕停。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中利用光刻系統(tǒng)形成通路層圖案 包括利用光刻系統(tǒng)在第二抗蝕劑層中形成通路層圖案以暴露部分吸收層；刻蝕吸收層的暴露部分以暴露部分襯底；以及 刻蝕襯底的暴露部分以在襯底中形成通路圖案。
5. 如權(quán)利要求4所迷的方法，其中吸收層可用來(lái)在刻蝕所迷部分襯底期間提供刻蝕停。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中第二抗蝕劑層可用來(lái)在刻蝕吸收層的暴露部分期間提供刻蝕停。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中吸收層可用來(lái)在襯底中形成金 屬層圖案期間提供第 一刻蝕停。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中吸收層可用來(lái)在襯底中形成通 路層圖案期間提供第二刻蝕停。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中第二深度比第一深度大大約兩倍。
10. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中第一和第二深度在大約lOnm 和大約50 mn之間。
11. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中第一和第二深度在大約50nm 和大約100 nm之間。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一和第二深度在大約100 mn 和大約500 nm之間。
13. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一和第二深度在大約500 nm 和大約2000 nm之間。
14. 如權(quán)利要求l所迷的方法，其中所述襯底包括選自包括石英、 合成石英、熔融硅石、氟化鎂、氟化鈣的組的材料。
15. —種用來(lái)制造多層步進(jìn)和閃光壓印光刻(SFIL)模板的方法， 包括提供包括襯底、吸收層和第一抗蝕劑層的坯件，所述第一抗蝕劑 層包括形成在其中的第 一 圖案以暴露所述吸收層的第 一部分；刻蝕吸收層的暴露的第一部分以暴露襯底的第一部分；刻蝕襯底的暴露的第一部分以在襯底中形成第一圖案，吸收層可 用來(lái)在刻蝕襯底的第 一部分期間提供第 一刻蝕停；在襯底^ML刻蝕的部分和吸收層的暴露的第一部分上沉積第二抗蝕 劑層；顯影在第二抗蝕劑層中的第二圖案以暴露吸收層的第二部分；刻蝕吸收層的暴露的第二部分以暴露襯底的第二部分，襯底的第 二部分包括襯底的第一部分；刻蝕村底的暴露的第二部分以在襯底中形成第二圖案，吸收層可 用來(lái)在刻蝕襯底的第二部分期間提供第二刻蝕停；以及除去吸收層和第二抗蝕劑層以形成多層SFIL模板。
16. 如權(quán)利要求15所迷的方法，其中 襯底的第一部分具有第一深度；并且襯底的第二部分具有第二深度，第一深度比第二深度大大約兩倍。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中 第一圖案對(duì)應(yīng)于雙波紋結(jié)構(gòu)中的金屬層；以及笫二圖案對(duì)應(yīng)于雙波紋結(jié)構(gòu)中的通路層。
18. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述襯底包括選自包括石英、 合成石英、熔融硅石、氟化鎂、氟化鈣的組的材料。
19. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中吸收層包括選自包括鉻、氮 化鉻、和銅的組的材料。
20. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中吸收層包括金屬氧-碳-氮化物。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述金屬氧-碳-氮化物的金 屬成分選自包括鉻、鈷、鐵、鋅、鉬、鈮、鉭、鈦、鎢、鋁、鎂、和 硅的組。
22. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中第一抗蝕劑層可用來(lái)在刻蝕 吸收層的第 一暴露部分期間提供刻蝕停。
23. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中第二抗蝕劑層可用來(lái)在刻蝕 吸收層的第二暴露部分期間提供刻蝕停。
24. —種多層SFIL模板，包括襯底；形成在襯底中第一深度處的第一溝槽，第一溝槽對(duì)應(yīng)于使用SFIL 工藝的半導(dǎo)體晶片上的雙波紋結(jié)構(gòu)的金屬層；以及形成在襯底中第二深度處的第二溝槽，第二溝槽對(duì)應(yīng)于所述雙波 紋結(jié)構(gòu)的通路層；通過(guò)刻蝕襯底并且利用吸收層作為刻蝕停，在襯底中形成第 一和 第二溝槽。
25. 如權(quán)利要求24所述的模板，其中第一深度比第二深度大大約 兩倍。
26. 如權(quán)利要求24所述的模板，其中所述襯底包括選自包括石英、 合成石英、熔融硅石、氟化鎂、氟化鈣的組的材料。
27. 如權(quán)利要求24所述的模板，其中吸收層包括選自包括鉻、氮 化鉻、和銅的組的材料。
28. 如權(quán)利要求24所述的模板，其中吸收層包括金屬氧-碳-氮化物。
29. 如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述金屬氧-碳-氮化物的金 屬成分選自包括鉻、鈷、鐵、鋅、鉬、鈮、鉭、鈦、鎢、鋁、鎂、和硅的組。
30.如權(quán)利要求24所述的模板，進(jìn)一步包括通過(guò)刻蝕吸收層并且 利用抗蝕劑層作為刻蝕停在襯底中形成第一和第二溝槽。
全文摘要
提供用來(lái)制作雙波紋結(jié)構(gòu)的光掩模及其形成方法。用來(lái)制造多層步進(jìn)和閃光壓印光刻(SFIL)模板的方法包括提供具有襯底、金屬化層和第一抗蝕劑層的坯件。利用光刻系統(tǒng)在襯底中的第一深度處形成雙波紋結(jié)構(gòu)的金屬層圖案。從所述的坯件除去第一抗蝕劑層并且施加第二抗蝕劑層。光刻系統(tǒng)被用來(lái)在第一深度處形成雙波紋結(jié)構(gòu)的通路層圖案，同時(shí)第一圖案被刻蝕到第二深度。第一和第二圖案對(duì)應(yīng)于將利用SFIL工藝形成在裝置的多層之中的特征。
文檔編號(hào)B44C1/22GK101505974SQ200680041605
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2006年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月7日
發(fā)明者S·S·麥唐納 申請(qǐng)人:凸版光掩膜公司