雙硬掩模光刻工藝的制作方法
【專利摘要】使用線圖案對(duì)互連級(jí)電介質(zhì)層之上的第一金屬硬掩模層圖案化。至少一個(gè)電介質(zhì)材料層、第二金屬硬掩模層、第一有機(jī)平面化層(OPL)以及第一光刻膠被施加在第一金屬硬掩模層之上。第一通路圖案被從所述第一光刻膠層轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層。第二OPL和第二光刻膠層被施加并使用第二通路圖案進(jìn)行圖案化，該第二通路圖案被轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)。第一和第二通路圖案的第一合成圖案被轉(zhuǎn)移到所述至少一個(gè)電介質(zhì)材料層內(nèi)。使用第一金屬硬掩模層中的開口區(qū)域限制第一合成圖案的第二合成圖案被轉(zhuǎn)移到互連級(jí)電介質(zhì)材料層內(nèi)。
【專利說明】雙硬掩模光刻工藝
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2012年2月22日提交的題為“DUAL HARD MASK LITHOGRAPHYPROCESS”的美國專利申請(qǐng)序列號(hào)13/402068的權(quán)益，其中該申請(qǐng)的內(nèi)容通過引用全文結(jié)合在此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開涉及形成光刻圖案的方法，尤其涉及使用雙層金屬硬掩模形成光刻圖案的方法以及用于實(shí)現(xiàn)上述方法的結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0004]利用193nm波長光源的單次曝光光刻法在印刷間距小于SOnm的特征件下正接近其極限。因此，為了印刷間距小于80nm的特征件，已經(jīng)提出了雙重曝光法。
[0005]本領(lǐng)域已知的雙重通路曝光法利用有機(jī)平面化層(OPL)記憶兩個(gè)光刻圖案，而這兩個(gè)光刻圖案則通過光刻曝光與顯影以及圖案轉(zhuǎn)移蝕刻的兩個(gè)不同組合而被轉(zhuǎn)移到該有機(jī)平面化層內(nèi)。在第二圖案三層光刻法中，在下部OPL中記憶的第一圖案由上部OPL層填充，并且于是第一圖案需要在第二圖案轉(zhuǎn)移到下部OPL期間被重新打開。由于要在第一圖案中移除的OPL的厚度包括下部OPL和上部OPL兩者，于是在第二圖案轉(zhuǎn)移到下部OPL期間，在第一圖案中的OPL蝕刻時(shí)間需要比在第二圖案中長100 %。出于這一原因，針對(duì)首先轉(zhuǎn)移的圖案，圖案轉(zhuǎn)移的保真度會(huì)受到損害。具體地，從第二圖案導(dǎo)出的通孔趨向于變得更寬并且在第一圖案轉(zhuǎn)移到有機(jī)平面化層的期間發(fā)展出不規(guī)則性。因此，期望一種用高保真度轉(zhuǎn)移兩個(gè)圖案以形成包括子光刻特征的合成圖案的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]第一金屬硬掩模層被沉積在互連級(jí)電介質(zhì)層之上并使用線圖案進(jìn)行圖案化。至少一個(gè)電介質(zhì)材料層、第二金屬硬掩模層、第一有機(jī)平面化層以及第一光刻膠被施加在第一金屬硬掩模層之上。第一光刻膠使用第一通路圖案進(jìn)行圖案化，該第一通路圖案使用所述至少一個(gè)電介質(zhì)層中的頂部電介質(zhì)層作為蝕刻停止層而被轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)。在移除第一有機(jī)平面化層之后，施加第二有機(jī)平面化層和第二光刻膠。第二光刻膠使用第二通路圖案進(jìn)行圖案化，該第二通路圖案被轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)。第二金屬硬掩模層包括第一和第二通路圖案的第一合成圖案，該第一合成圖案使用所述第二金屬層作為蝕刻掩模層而轉(zhuǎn)移到至少一個(gè)電介質(zhì)材料層內(nèi)。使用第一金屬硬掩模層中的開口區(qū)域限制第一合成圖案的第二合成圖案被轉(zhuǎn)移到互連級(jí)電介質(zhì)層內(nèi)，以在其中形成合成通路圖案。線圖案隨后能夠被轉(zhuǎn)移到互連級(jí)電介質(zhì)層的上部。
[0007]根據(jù)本公開的一個(gè)方面，一種形成結(jié)構(gòu)的方法，包括:形成至少包括電介質(zhì)材料層和第一金屬硬掩模層的堆疊；用至少一個(gè)線圖案來圖案化所述第一金屬硬掩模層；在圖案化的所述第一金屬硬掩模層之上至少形成第二金屬硬掩模層；僅在所述第二金屬硬掩模層中形成包括第一光刻圖案和第二光刻圖案的第一合成圖案，其中所述第一光刻圖案和所述第二光刻圖案通過不同的蝕刻處理轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)；以及將包括所述第一合成圖案與所述至少一個(gè)線圖案的交叉的第二合成圖案轉(zhuǎn)移到所述電介質(zhì)材料層內(nèi)。
[0008]根據(jù)本公開的另一個(gè)方面，一種形成結(jié)構(gòu)的方法，包括:形成至少包括電介質(zhì)材料層和第一金屬硬掩模層的堆疊；用至少一個(gè)線圖案來圖案化所述第一金屬硬掩模層；在圖案化的所述第一金屬硬掩模層之上至少形成第二金屬硬掩模層和第一光刻膠層；在所述第一光刻膠層內(nèi)形成所述第一光刻圖案并且通過第一蝕刻將所述第一光刻圖案轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)；在所述第二金屬硬掩模層之上形成第二光刻膠層；在所述第二光刻膠層內(nèi)圖案化第二光刻圖并且通過第二蝕刻將所述第二光刻圖案轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)，其中在所述第二金屬硬掩模層中形成包括所述第一光刻圖案和所述第二光刻圖案的第一合成圖案；以及將包括所述第一合成圖案與所述至少一個(gè)線圖案的交叉的第二合成圖案轉(zhuǎn)移到所述電介質(zhì)材料層內(nèi)。
[0009]根據(jù)本公開的又一個(gè)方面，一種形成結(jié)構(gòu)的方法，包括:形成至少包括電介質(zhì)材料層和第一金屬硬掩模層的堆疊；用至少一個(gè)線圖案來圖案化所述第一金屬硬掩模層；在圖案化的所述第一金屬硬掩模層之上形成至少另一個(gè)電介質(zhì)材料層、第二金屬硬掩模層和第一光刻膠層；在所述第一光刻膠層內(nèi)形成第一光刻圖案并且通過第一蝕刻將所述第一光刻圖案轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)；在所述第二金屬硬掩模層之上形成第二光刻膠層；在所述第二光刻膠層內(nèi)形成第二光刻圖并且通過第二蝕刻將所述第二光刻圖案轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)，其中在所述第二金屬硬掩模層中形成包括所述第一光刻圖案和所述第二光刻圖案的第一合成圖案；經(jīng)由所述至少另一電介質(zhì)材料層轉(zhuǎn)移所述第一合成圖案；以及將包括所述第一合成圖案與所述至少一個(gè)線圖案的交叉的第二合成圖案轉(zhuǎn)移到所述電介質(zhì)材料層內(nèi)。
[0010]根據(jù)本公開的再一個(gè)方面，提供了一種光刻結(jié)構(gòu)，包括:位于襯底上的電介質(zhì)材料層；包括至少一個(gè)線圖案并且位于所述電介質(zhì)材料層之上的第一金屬硬掩模層；位于所述第一金屬硬掩模層上的至少另一電介質(zhì)材料層；位于所述至少另一個(gè)電介質(zhì)材料層上并且至少包括與第一光刻圖案相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)孔的組的第二金屬硬掩模層；以及位于所述第二金屬硬掩模層上并且包括與不同于所述第一光刻圖案的第二光刻圖案相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)溝道的有機(jī)平面化層。
[0011]根據(jù)本公開的再一個(gè)方面，一種光刻結(jié)構(gòu)，包括:位于襯底上的電介質(zhì)材料層；包括至少一個(gè)線圖案并且位于所述電介質(zhì)材料層之上的第一金屬硬掩模層；位于所述第一金屬硬掩模層上的至少另一電介質(zhì)材料層；位于所述至少另一個(gè)電介質(zhì)材料層上并且至少包括與第一光刻圖案相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)孔的組的第二金屬硬掩模層；位于所述第二金屬硬掩模層上的有機(jī)平面化層；以及位于所述有機(jī)平面化層上并且包括與不同于所述第一光刻圖案的第二光刻圖案相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)溝道的抗反射涂層(ARC)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1A是根據(jù)本公開第一實(shí)施例在形成并圖案化第一金屬硬掩模層之后的第一示例結(jié)構(gòu)的自上而下的視圖。
[0013]圖1B是沿著圖1A的第一示例結(jié)構(gòu)的面B - B’的垂直橫截面視圖。
[0014]圖2A是根據(jù)本公開第一實(shí)施例在形成下平面化層和上平面化層、第二金屬硬掩模層、第一有機(jī)平面化層(OPL)、第一抗反射涂覆(ARC)層和第一光刻膠層的堆疊并用第一光刻圖案來光刻圖案化第一光刻膠層之后的第一示例結(jié)構(gòu)的自上而下的視圖。
[0015]圖2B是沿著圖2A的第一示例結(jié)構(gòu)的面B - B’的垂直橫截面視圖。
[0016]圖3A是根據(jù)本公開第一實(shí)施例在通過第一 ARC層和第一 OPL轉(zhuǎn)移了第一光刻圖案之后的第一示例結(jié)構(gòu)的自上而下的視圖。
[0017]圖3B是沿著圖3A的第一示例結(jié)構(gòu)的面B - B’的垂直橫截面視圖。
[0018]圖4A是根據(jù)本公開第一實(shí)施例在將第一光刻圖案轉(zhuǎn)移到第二金屬硬掩模層內(nèi)之后的第一示例結(jié)構(gòu)的自上而下的視圖。
[0019]圖4B是沿著圖4B的第一示例結(jié)構(gòu)的面B - B’的垂直橫截面視圖。
[0020]圖5A是根據(jù)本公開第一實(shí)施例在移除了第一 OPL之后的第一示例結(jié)構(gòu)的自上而下的視圖。
[0021]圖5B是沿著圖5A的第一不例結(jié)構(gòu)的面B - B’的垂直橫截面視圖。
[0022]圖6A是根據(jù)本公開第一實(shí)施例的在形成第二 0PL、第二 ARC層和第二光刻膠層并用第二光刻圖案來光刻圖案化第二光刻膠層之后的第一示例結(jié)構(gòu)的自上而下的視圖。
[0023]圖6B是沿著圖6A的第一示例結(jié)構(gòu)的面B - B’的垂直橫截面視圖。
[0024]圖7A是根據(jù)本公開第一實(shí)施例在通過第二 ARC層和第二 OPL轉(zhuǎn)移了第二光刻圖案之后的第一示例結(jié)構(gòu)的自上而下的視圖。
[0025]圖7B是沿著圖7A的第一示例結(jié)構(gòu)的面B - B’的垂直橫截面視圖。
[0026]圖8A是根據(jù)本公開第一實(shí)施例在將第二光刻圖案轉(zhuǎn)移到第二金屬硬掩模層內(nèi)之后的第一示例結(jié)構(gòu)的自上而下的視圖。
[0027]圖8B是沿著圖8B的第一示例結(jié)構(gòu)的面B - B’的垂直橫截面視圖。
[0028]圖9A是根據(jù)本公開第一實(shí)施例在移除了第二 OPL之后的第一示例結(jié)構(gòu)的自上而下的視圖。
[0029]圖9B是沿著圖9A的第一示例結(jié)構(gòu)的面B - B’的垂直橫截面視圖。
[0030]圖1OA是根據(jù)本公開第一實(shí)施例在通過上電介質(zhì)層轉(zhuǎn)移了第二金屬硬掩模層內(nèi)的第一合成圖案之后的第一示例結(jié)構(gòu)的自上而下的視圖。
[0031]圖1OB是沿著圖1OA的第一示例結(jié)構(gòu)的面B - B’的垂直橫截面視圖。
[0032]圖1lA是根據(jù)本公開第一實(shí)施例在移除了第二金屬硬掩模層之后的第一示例結(jié)構(gòu)的自上而下的視圖。
[0033]圖1lB是沿著圖1lA的第一示例結(jié)構(gòu)的面B - B’的垂直橫截面視圖。
[0034]圖12A是根據(jù)本公開第一實(shí)施例在將作為第一合成圖案和第一金屬硬掩模層內(nèi)的圖案的交叉的第二合成圖案轉(zhuǎn)移到互連級(jí)電介質(zhì)材料層內(nèi)之后的第一示例結(jié)構(gòu)的自上而下的視圖。
[0035]圖12B是沿著圖12A的第一示例結(jié)構(gòu)的面B - B’的垂直橫截面視圖。
[0036]圖13A是根據(jù)本公開第一實(shí)施例在移除了第二金屬硬掩模層、上電介質(zhì)層和下電介質(zhì)層之后的第一示例結(jié)構(gòu)的自上而下的視圖。
[0037]圖13B是沿著圖13A的第一示例結(jié)構(gòu)的面B - B’的垂直橫截面視圖。
[0038]圖14A是根據(jù)本公開第一實(shí)施例在將第一金屬硬掩模層內(nèi)的圖案轉(zhuǎn)移到互連級(jí)電介質(zhì)材料層的上部內(nèi)之后的第一示例結(jié)構(gòu)的自上而下的視圖。
[0039]圖14B是沿著圖14A的第一示例結(jié)構(gòu)的面B - B’的垂直橫截面視圖。
[0040]圖15A是根據(jù)本公開第一實(shí)施例在互連級(jí)電介質(zhì)材料層內(nèi)形成雙道金屬鑲嵌的線-通路結(jié)構(gòu)之后的第一示例結(jié)構(gòu)的自上而下的視圖。
[0041]圖15B是沿著圖15B的第一示例結(jié)構(gòu)的面B - B’的垂直橫截面視圖。
[0042]圖16A是根據(jù)本公開第二實(shí)施例的第二示例結(jié)構(gòu)的自上而下的視圖。
[0043]圖16B是沿著圖16A的第二示例結(jié)構(gòu)的面B - B’的垂直橫截面視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0044]如上所述，本公開涉及利用雙層硬掩模形成光刻圖案的方法以及用于實(shí)現(xiàn)上述方法的結(jié)構(gòu)，并且現(xiàn)在將結(jié)合附圖對(duì)其進(jìn)行詳述。注意到相似和對(duì)應(yīng)的元件由類似的參考編號(hào)指代。各附圖并未按比例繪出。
[0045]參考圖1A和1B，根據(jù)本公開第一實(shí)施例的第一示例結(jié)構(gòu)包括堆疊，該堆疊從下向上依次為襯底10、互連級(jí)電介質(zhì)材料層20、電介質(zhì)硬掩模層30和第一金屬硬掩模層40。襯底10是可以是包括諸如場效應(yīng)晶體管、結(jié)型晶體管、二極管、電容器、電感器、電阻器、光電器件或本領(lǐng)域內(nèi)已知的任何其他半導(dǎo)體器件的至少一種半導(dǎo)體器件(未示出)的半導(dǎo)體襯底。襯底10可以可選地包括至少一個(gè)金屬互連結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括嵌入在至少一個(gè)下層互連級(jí)電介質(zhì)材料層(未顯式示出)內(nèi)的金屬線和/或金屬通路。
[0046]互連級(jí)電介質(zhì)材料層20可以是未圖案化的電介質(zhì)材料層，并且能夠包括可以嵌入金屬互連結(jié)構(gòu)的任何電介質(zhì)材料。例如，互連級(jí)電介質(zhì)材料層可以包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、多孔或非多孔有機(jī)硅酸鹽玻璃、多孔或非多孔自旋電介質(zhì)材料?；ミB級(jí)電介質(zhì)材料層20的厚度可以從50nm到100nm,雖然也可以利用更小或更大的厚度?；ミB級(jí)電介質(zhì)材料層20能夠通過化學(xué)汽相沉積(CVD)或旋涂形成。
[0047]電介質(zhì)硬掩模層30是可選層。在互連級(jí)電介質(zhì)材料層20具有抵抗平面化處理的足夠機(jī)械強(qiáng)度的情況下，電介質(zhì)硬掩模層30可被省略。例如，如果互連級(jí)電介質(zhì)材料層20的頂部包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，則電介質(zhì)硬掩模層30可被省略。電介質(zhì)硬掩模層30可以包括從氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、電介質(zhì)金屬氧化物或其組合中選出的材料。電介質(zhì)硬掩模層30例如可以通過化學(xué)汽相沉積、原子層沉積和/或物理汽相沉積形成。電介質(zhì)硬掩模層30的厚度可以從5nm到50nm,雖然也可以利用更小或更大的厚度。
[0048]第一金屬硬掩模層40包括至少一種金屬材料并且可選地包括有機(jī)金屬材料。第一金屬硬掩模層40包括對(duì)電介質(zhì)硬掩模層30和互連級(jí)電介質(zhì)材料層20的材料提供蝕刻選擇性的材料。
[0049]在一個(gè)實(shí)施例中，第一金屬硬掩模層40由至少一種金屬材料構(gòu)成。例如，第一金屬硬掩模層40可以包括TiN、TaN, WN、T1、Ta和W中的一種或多種。
[0050]在另一個(gè)實(shí)施例中，第一金屬硬掩模層40包括至少一種金屬材料和諸如聚合物的有機(jī)材料。上述至少一種金屬材料可以包括Ta、T1、W、TaN, TiN和WN中的一種或多種。上述至少一種金屬材料可以散布在有機(jī)材料的基質(zhì)內(nèi)。例如，第一金屬硬掩模層40可以包括諸如含Ti的ARC材料的金屬有機(jī)抗反射涂覆(ARC)材料。
[0051]第一金屬硬掩模層40可以通過化學(xué)汽相沉積(CVD)、物理汽相沉積(PVD)或旋涂形成。第一金屬硬掩模層40的厚度可以從5nm到50nm，雖然也可以利用更小或更大的厚度。
[0052]第一金屬硬掩模層40隨后由至少一個(gè)線圖案進(jìn)行圖案化。如在此使用的，線圖案指的是包括其間由開口隔開的至少一對(duì)平行線邊緣的圖案。上述至少一個(gè)線圖案可以通過包括如下的單次光刻處理形成:施加光刻膠，使用光刻圖案進(jìn)行光刻膠的光刻曝光和顯影，將光刻圖案從光刻膠轉(zhuǎn)移到第一金屬硬掩模層40內(nèi)并移除光刻膠。
[0053]作為替換，上述至少一個(gè)線圖案可以通過多次光刻處理形成。多次光刻處理的每一次都包括施加光刻膠，使用光刻圖案進(jìn)行光刻膠的光刻曝光和顯影，將光刻圖案從光刻膠轉(zhuǎn)移到第一金屬硬掩模層40內(nèi)并移除光刻膠。多次光刻處理中的每個(gè)光刻圖案可以是不同的。在一個(gè)實(shí)施例中，第一金屬硬掩模層40中的至少一個(gè)線圖案在使用多次光刻處理形成上述至少一個(gè)線圖案的情況下可以具有子光刻間隔。如在此使用的，子光刻特征指的是其尺寸小于能夠通過單次曝光光刻處理印刷的最小特征的尺寸的特征。到2012年，能夠通過單次曝光光刻處理印刷的最小間距為約80nm。
[0054]參見圖2A和2B,相繼沉積至少一個(gè)電介質(zhì)材料層(50，60)、第二金屬硬掩模層70、第一有機(jī)平面化層(OPL) 80、第一抗反射涂覆(ARC)層90和第一光刻膠層97。
[0055]至少一個(gè)電介質(zhì)材料層(50,60)可以是多個(gè)電介質(zhì)材料層的堆疊、單個(gè)電介質(zhì)材料層、或是有機(jī)平面化層和電介質(zhì)材料層的組合。例如，至少一個(gè)電介質(zhì)材料層(50，60)可以是下平面化層50和上電介質(zhì)層60的堆疊。
[0056]在一個(gè)實(shí)施例中，下平面化層50包括自平面化有機(jī)平面化材料或無定形碳。自平面化有機(jī)平面化材料可以是具有低黏性的聚合物層，從而在應(yīng)用或沉積后使得該下平面化層50的材料流動(dòng)以填充凹陷區(qū)(即，在第一金屬硬掩模層40內(nèi)形成的溝道)。該自平面化有機(jī)平面化材料可以是在本領(lǐng)域已知的三層光刻法中用于有機(jī)平面化層的任何材料。例如，下平面化層50可以通過旋涂或化學(xué)汽相沉積形成。下平面化層50的厚度可以從50nm到200nm，雖然也可以利用更小或更大的厚度。上電介質(zhì)層60可以是氧化硅層或含硅的抗反射涂覆(ARC)層。例如，氧化硅層可以通過旋涂或化學(xué)汽相沉積來沉積。含硅的ARC層可以通過旋涂沉積。上電介質(zhì)層60的厚度可以從1nm到10nm,雖然也可以利用更小或更大的厚度。
[0057]第二金屬硬掩模層70包括至少一種金屬材料并且可選地包括有機(jī)材料。第二金屬硬掩模層70包括對(duì)至少一個(gè)電介質(zhì)材料層(50,60)的材料提供蝕刻選擇性的材料。
[0058]在一個(gè)實(shí)施例中，第二金屬硬掩模層70由至少一種金屬材料構(gòu)成。例如，第二金屬硬掩模層70可以包括TiN、TaN, WN、T1、Ta和W中的一種或多種。
[0059]在另一個(gè)實(shí)施例中，第二金屬硬掩模層70包括至少一種金屬材料和諸如聚合物的有機(jī)材料。上述至少一種金屬材料可以包括Ta、T1、W、TaN, TiN和WN中的一種或多種。上述至少一種金屬材料可以散布在有機(jī)材料的基質(zhì)內(nèi)。例如，第二金屬硬掩模層70可以包括諸如含Ti的ARC材料的金屬有機(jī)抗反射涂覆(ARC)材料。
[0060]第二金屬硬掩模層70可以通過化學(xué)汽相沉積(CVD)、物理汽相沉積(PVD)或旋涂形成。第二金屬硬掩模層70的厚度可以從5nm到50nm，雖然也可以利用更小或更大的厚度。
[0061]第一有機(jī)平面化層(OPL)SO例如通過旋涂在第二金屬硬掩模層70上形成。第一0PL80包括可以是具有低黏性的聚合物層的自平面化有機(jī)平面化材料。該自平面化有機(jī)平面化材料可以是在本領(lǐng)域已知的三層光刻法中用于有機(jī)平面化層的任何材料。第一 0PL80的厚度可以從10nm到200nm，雖然也可以利用更小或更大的厚度。
[0062]第一抗反射涂覆(ARC)層90是可選層，并且例如可以通過旋涂形成。第一 ARC層90可以包括本領(lǐng)域已知的任何抗反射材料，并且可以包括硅和/或有機(jī)材料。第一 ARC層90的厚度可以從1nm到lOOnm，雖然也可以利用更小或更大的厚度。
[0063]第一光刻膠層97例如通過旋涂被直接施加在第一 ARC層90或是直接施加在第一0PL80上。第一光刻膠層97的厚度可以從50nm到600nm，雖然也可以利用更小或更大的厚度。第一光刻膠層97可以是對(duì)本領(lǐng)域已知的深紫外(DUV)輻射、極端紫外(DUV)輻射或中紫外(DUV)輻射敏感的光刻膠層。
[0064]第一光刻膠層97通過光刻曝光和顯影用第一光刻圖案進(jìn)行圖案化。第一光刻圖案可以是包括用于多個(gè)第一通孔的形狀的通路圖案。用于多個(gè)第一通孔的形狀可以包括圓形和/或橢圓形。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)第一通孔可以包括對(duì)于任何給定形狀具有最小可印刷大小的通孔，例如最小可印刷大小的圓形或針對(duì)任意給定偏心率的最小可印刷大小的橢圓形。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)第一通孔可以包括在與第一金屬硬掩模層40內(nèi)的至少一個(gè)線圖案中的線長度方向平行的方向上具有半短軸b并且在與第一金屬硬掩模層40內(nèi)的至少一個(gè)線圖案中的線長度方向垂直的方向上具有半長軸的一個(gè)或多個(gè)橢圓形。選擇在與第一金屬硬掩模層40內(nèi)的至少一個(gè)線圖案中的線長度方向平行的方向上的半短軸b能夠后續(xù)形成一個(gè)通孔，其與金屬線方向垂直方向上的寬度小于用于光刻圖案中圓形的最小可印刷直徑。在一個(gè)實(shí)施例中，通路可以僅被轉(zhuǎn)移到金屬溝道中的電介質(zhì)層20內(nèi)。這一結(jié)構(gòu)在此被稱為“自對(duì)齊通路”，即，與金屬溝道自對(duì)齊的通路。
[0065]參見圖3A和3B,第一光刻膠層97中的第一光刻圖案通過在此被總稱為“第一蝕亥IJ”的一組至少一次蝕刻處理被轉(zhuǎn)移到下層內(nèi)。具體地，在第一蝕刻的第一步驟期間利用第一光刻膠層97作為蝕刻掩模而將第一光刻膠層97中的第一光刻圖案轉(zhuǎn)移到第一 ARC層90內(nèi)。第一 ARC層90在第一光刻膠層97中開口之下的部分被蝕穿，并且隨后在第一蝕刻的第二步驟期間該第一光刻圖案通過第一 0PL80被轉(zhuǎn)移。第二金屬硬掩模層70的頂面被物理暴露在第一蝕刻的第二步驟期間在第一 OPL內(nèi)形成的每個(gè)通路的底部處。
[0066]第一蝕刻的第一步驟和第二步驟例如可以通過諸如反應(yīng)離子蝕刻的各向異性蝕刻來執(zhí)行。至少一種碳氟化合物氣體和/或至少一種氫碳氟化合物(hydrofluorocarbon)氣體和/或氧氣和/或氮?dú)饪杀挥糜趯?shí)現(xiàn)第一光刻圖案從第一光刻膠層97到第一 0PL80的轉(zhuǎn)移。第一蝕刻的第一步驟和第二步驟可以利用相同或不同的化學(xué)條件，并且可以利用相同或不同的壓力和/或溫度。在一個(gè)實(shí)施例中，第一 ARC層90可以在將第一光刻圖案轉(zhuǎn)移到第一 0PL80期間用作蝕刻掩模。
[0067]參見圖4A和4B，第一 0PL80和第一 ARC層90中的第一光刻圖案在第一蝕刻的第三步驟期間被轉(zhuǎn)移到第二金屬硬掩模層70內(nèi)。第一蝕刻的第三步驟包含鹵素氣體和/或惰性氣體。在一個(gè)實(shí)施例中，第一蝕刻的第三步驟包含Cl2和Ar。至少一個(gè)電介質(zhì)材料層(50，60)的頂面在第一蝕刻的第三步驟結(jié)束時(shí)被物理暴露，但是并未在第一 0PL80內(nèi)的每個(gè)通路底部處蝕穿。具體地，至少一個(gè)電介質(zhì)材料層(50，60)中的頂部電介質(zhì)層將作為蝕刻停止層。在一個(gè)實(shí)施例中，第一 ARC層90可以在第一蝕刻的第三步驟期間被消耗。
[0068]參見圖5A和5B，例如通過灰化從第二金屬硬掩模層70之上移除第一 0PL80的任何剩余部分。第一 0PL80的移除對(duì)第二金屬硬掩模層70的材料以及對(duì)至少一個(gè)電介質(zhì)材料層(50，60)的頂部具有選擇性。
[0069]參見圖6A和6B，在圖案化的第二金屬硬掩模層70之上相繼形成第二 0PL180、第二 ARC層190和第二光刻膠層197。第二 0PL180例如通過旋涂在第二金屬硬掩模層70之上形成。第二 0PL180包括可以是具有低黏性的聚合物的自平面化有機(jī)平面化材料。該自平面化有機(jī)平面化材料可以是在本領(lǐng)域已知的三層光刻法中用于有機(jī)平面化層的任何材料。第二 0PL180的材料可以與第一 0PL80的材料相同或不同。第二 0PL180的厚度當(dāng)從圖案化的第二金屬硬掩模層70頂面之上測量時(shí)可以從50nm到200nm，雖然也可以利用更小或更大的厚度。
[0070]第二 ARC層190是可選層，并且例如可以通過旋涂形成。第二 ARC層190可以包括本領(lǐng)域已知的任何抗反射材料，并且可以包括硅和/或有機(jī)材料。第二 ARC層190的厚度可以從1nm到lOOnm，雖然也可以利用更小或更大的厚度。
[0071]第二光刻膠層197例如通過旋涂被直接施加在第二 ARC層190或是直接施加在第二 0PL180上。第二光刻膠層197的厚度可以從50nm到600nm，雖然也可以利用更小或更大的厚度。第二光刻膠層197可以是對(duì)本領(lǐng)域已知的深紫外(DUV)輻射、極端紫外(DUV)輻射或中紫外(DUV)輻射敏感的光刻膠層，或者可以是對(duì)高能電子輻射敏感的電子束抗蝕劑。
[0072]第二光刻膠層197通過光刻曝光和顯影用第二光刻圖案進(jìn)行圖案化。第二光刻圖案可以是包括用于多個(gè)第二通孔的形狀的通路圖案。用于多個(gè)第二通孔的形狀可以包括圓形和/或橢圓形。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)第二通孔可以包括對(duì)于任何給定形狀具有最小可印刷大小的通孔。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)第二通孔可以包括在與第一金屬硬掩模層40內(nèi)的至少一個(gè)線圖案中的線長度方向平行的方向上具有半短軸b并且在與第一金屬硬掩模層40內(nèi)的至少一個(gè)線圖案中的線長度方向垂直的方向上具有半長軸的一個(gè)或多個(gè)橢圓形。選擇在與第一金屬硬掩模層40內(nèi)的至少一個(gè)線圖案中的線長度方向平行的方向上的半短軸b能夠后續(xù)形成一個(gè)通孔，其與金屬線方向垂直方向上的寬度小于用于光刻圖案中圓形的最小可印刷直徑。具體地，通路將僅被轉(zhuǎn)移到金屬溝道中的電介質(zhì)層20內(nèi)。換句話說，這被稱為對(duì)金屬溝道的自對(duì)齊通路。
[0073]參見圖7A和7B，第二光刻膠層197中的第二光刻圖案通過在此被總稱為“第二蝕亥IJ”的一組至少一次蝕刻處理被轉(zhuǎn)移到下層內(nèi)。具體地，在第二蝕刻的第一步驟期間利用第二光刻膠層197作為蝕刻掩模而將第二光刻膠層197中的第二光刻圖案轉(zhuǎn)移到第二 ARC層190內(nèi)。第二 ARC層190在第二光刻膠層197中開口之下的部分被蝕穿，并且隨后在第二蝕刻的第二步驟期間該第二光刻圖案通過第二 0PL180被轉(zhuǎn)移。第二金屬硬掩模層70的頂面被物理暴露在第二蝕刻的第二步驟期間在第二 0PL180內(nèi)形成的每個(gè)溝道的底部處。
[0074]第二蝕刻的第一步驟和第二步驟例如可以通過諸如反應(yīng)離子蝕刻的各向異性蝕刻來實(shí)現(xiàn)。至少一種碳氟化合物氣體和/或至少一種氫碳氟化合物氣體和/或氧氣和/或氮?dú)饪杀挥糜趯?shí)現(xiàn)第二光刻圖案從第二光刻膠層197到第二 0PL180的轉(zhuǎn)移。第二蝕刻的第一步驟和第二步驟可以利用相同或不同的化學(xué)條件，并且可以利用相同或不同的壓力和/或溫度。在一個(gè)實(shí)施例中，第二 ARC層190可以在將第二光刻圖案轉(zhuǎn)移到第二 0PL180期間用作蝕刻掩模。
[0075]第二蝕刻的第二步驟結(jié)束時(shí)的第一示例結(jié)構(gòu)如圖7A和7B所示是包括如下的光刻結(jié)構(gòu):電介質(zhì)材料層，即，位于襯底10上的互連級(jí)電介質(zhì)材料層20 ;包括至少一個(gè)線圖案并且位于互連級(jí)電介質(zhì)材料層20之上的第一金屬硬掩模層40 ;位于第一金屬硬掩模層40上的至少另一個(gè)電介質(zhì)材料層，即，下平面化層50和上電介質(zhì)層60的堆疊；以及位于所述至少另一個(gè)電介質(zhì)材料層上并且至少包括與第一光刻圖案相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)孔的組的第二金屬硬掩模層70 ;以及位于第二金屬硬掩模層70上并包括與不同于第一光刻圖案的第二光刻圖案相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)通路的有機(jī)平面化層，即第二 0PL80。光刻結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括位于第二 0PL80之上并且包括第二光刻圖案的抗反射涂覆(ARC)層，即第二 ARC層190。
[0076]參見圖8A和8B，第二 0PL180和第二 ARC層190中的第二光刻圖案在第二蝕刻的第三步驟期間被轉(zhuǎn)移到第二金屬硬掩模層70內(nèi)。第二蝕刻的第三步驟包含鹵素氣體和/或惰性氣體。在一個(gè)實(shí)施例中，第二蝕刻的第三步驟包含Cl2和Ar。至少一個(gè)電介質(zhì)材料層(50，60)的頂面在第二蝕刻的第三步驟結(jié)束時(shí)被物理暴露，但是并未在第二 0PL180內(nèi)的每個(gè)通路底部處蝕穿。具體地，至少一個(gè)電介質(zhì)材料層(50，60)中的頂部電介質(zhì)層用作蝕刻停止層。在一個(gè)實(shí)施例中，第二 ARC層190可以在第二蝕刻的第三步驟期間被消耗。
[0077]包括第一光刻圖案和第二光刻圖案的第一合成圖案通過結(jié)合第一蝕刻和第二蝕刻而在第二金屬硬掩模層70內(nèi)形成。第一光刻圖案和第二光刻圖案通過相同或不同的蝕刻處理轉(zhuǎn)移到第二金屬硬掩模層70內(nèi)。具體地，第一光刻圖案通過第一蝕刻轉(zhuǎn)移到第二金屬硬掩模層70內(nèi)，而第二光刻圖案通過第二蝕刻轉(zhuǎn)移到第二金屬硬掩模層70內(nèi)。第一合成圖案是第一光刻圖案和第二光刻圖案的結(jié)合。
[0078]第二蝕刻的第二步驟結(jié)束時(shí)的第一示例結(jié)構(gòu)如圖8A和8B所示是包括如下的光刻結(jié)構(gòu):電介質(zhì)材料層，即，位于襯底10上的互連級(jí)電介質(zhì)材料層20 ;包括至少一個(gè)線圖案并且位于互連級(jí)電介質(zhì)材料層20之上的第一金屬硬掩模層40 ;位于第一金屬硬掩模層40上的至少另一個(gè)電介質(zhì)材料層，即，下平面化層50和上電介質(zhì)層60的堆疊；以及位于所述至少另一個(gè)電介質(zhì)材料層(50，60)上并且包括與第一光刻圖案相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)孔的組和包括與第二光刻圖案相對(duì)應(yīng)的至少另一個(gè)孔的組的第二金屬硬掩模層70 ;以及位于第二金屬硬掩模層70上并包括與不同于第一光刻圖案的第二光刻圖案相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)通路的有機(jī)平面化層，即第一 0PL80。第二金屬硬掩模層70中與第一光刻圖案相對(duì)應(yīng)的所述至少一個(gè)孔的組由第二 0PL180填充，并且第二金屬硬掩模層70中與第二光刻圖案相對(duì)應(yīng)的所述至少另一個(gè)孔的組并未由第二 0PL180填充。
[0079]參見圖9A和9B，例如通過灰化從第二金屬硬掩模層70之上移除第二 0PL180的任何剩余部分。第二 0PL180的移除對(duì)第二金屬硬掩模層70的材料以及對(duì)至少一個(gè)電介質(zhì)材料層(50，60)的頂部具有選擇性。
[0080]參見圖1OA和10B，利用在此被稱為“第三蝕亥Ij”的另一蝕刻將第一合成圖案轉(zhuǎn)移通過至少一個(gè)電介質(zhì)材料層(50，60)。第三蝕刻可以是諸如反應(yīng)離子蝕刻的各向異性蝕刻。在一個(gè)實(shí)施例中，第三蝕刻利用圖案化的第二金屬硬掩模層70作為蝕刻掩模，并且利用下平面化層50作為停止層。到該第三蝕刻結(jié)束時(shí)，下平面化層50沒有被蝕穿。
[0081]參見圖1lA和11B，利用蝕刻移除第二金屬硬掩模層70。這一蝕刻可以是選擇性地抵抗至少一個(gè)電介質(zhì)材料層(50，60)的等離子干法蝕刻或濕處理。在一個(gè)實(shí)施例中，該蝕刻可以利用包含鹵素氣體和/或惰性氣體的等離子蝕刻化學(xué)劑。在一個(gè)實(shí)施例中，該等尚子干法蝕刻化學(xué)劑包含Cl2和Ar,或是Cl2和He。
[0082]在另一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)電介質(zhì)材料層(50，60)主要僅包含一個(gè)電介質(zhì)層。在此實(shí)施例中，第二金屬硬掩模層70不同于第一金屬層40。在一例中,第二金屬硬掩模層70是含Ti的ARC層，而第一金屬層40則使用TiN。第三蝕刻利用圖案化的第二金屬硬掩模層70作為蝕刻掩模，并且利用第一金屬層40作為停止層。在該實(shí)施例中，第二金屬硬掩模層70仍在第三蝕刻后被移除。在一例中，第二金屬硬掩模層70通過選擇性地抵抗第一金屬層40、兩金屬硬掩模層之間的單層電介質(zhì)層以及電介質(zhì)硬掩模層30與互連級(jí)電介質(zhì)材料層20的濕化學(xué)劑移除。
[0083]參見圖12A和12B，第二合成圖案通過在此被稱為“第四蝕刻”的又一蝕刻被轉(zhuǎn)移到電介質(zhì)硬掩模層30和互連級(jí)電介質(zhì)材料層20內(nèi)。第四蝕刻可以是諸如反應(yīng)離子蝕刻的各向異性蝕刻。第四蝕刻利用至少一個(gè)電介質(zhì)材料層(50,60)和第一金屬硬掩模層40的組合作為蝕刻掩模。于是，第四蝕刻的蝕刻化學(xué)劑蝕刻電介質(zhì)硬掩模層30和互連級(jí)電介質(zhì)材料層20的電介質(zhì)材料,并對(duì)第一金屬硬掩模層40具有選擇性。
[0084]電介質(zhì)硬掩模層30的物理暴露部分被蝕穿，并且互連級(jí)電介質(zhì)材料層20的物理暴露表面垂直凹進(jìn)以形成從互連級(jí)電介質(zhì)材料層20的頂面起具有第一深度dl的通路21。于是，第二合成圖案能被轉(zhuǎn)移到互連級(jí)電介質(zhì)材料層20中的第一深度dl。該第一深度dl可以小于或等于互連級(jí)電介質(zhì)材料層20的厚度t。
[0085]參見圖13A和13B,從第一金屬硬掩模層40移除至少一個(gè)電介質(zhì)材料層(50，60)。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)至少一個(gè)電介質(zhì)材料層(50，60)包含下有機(jī)平面化層50和上電介質(zhì)層60時(shí),該電介質(zhì)層60在電介質(zhì)硬掩模層30和互連級(jí)電介質(zhì)材料層20蝕刻期間被犧牲性地移除。下平面化層50可以通過利用含有等離子的氧氣被灰化移除。在另一實(shí)施例中，當(dāng)至少一個(gè)電介質(zhì)材料層(50，60)僅包含單層的電介質(zhì)層時(shí)，該單層的電介質(zhì)層可以通過諸如稀HF蝕刻的濕處理移除。
[0086]參見圖14A和14B，利用其中第一金屬硬掩模層40用作蝕刻掩模層的、在此被稱為“第五蝕刻”的另一蝕刻，將第一金屬硬掩模層40中的至少一個(gè)線圖案轉(zhuǎn)移到互連級(jí)電介質(zhì)材料層20的上部內(nèi)。第五蝕刻可以是諸如反應(yīng)離子蝕刻的各向異性蝕刻。將第一金屬硬掩模層40中的至少一個(gè)線圖案轉(zhuǎn)移到互連級(jí)電介質(zhì)材料層20的上部內(nèi)形成至少一個(gè)線溝道。在互連級(jí)電介質(zhì)材料層20內(nèi)通路21處呈現(xiàn)的第二合成圖案被進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到大于第二深度d2的另一深度，并且在將至少一個(gè)線圖案轉(zhuǎn)移到互連級(jí)電介質(zhì)材料層20內(nèi)期間蝕穿該互連級(jí)電介質(zhì)材料層20。其中用至少一個(gè)線腔整體形成的至少一個(gè)通路腔的至少一個(gè)雙道金屬鑲嵌溝道23在互連級(jí)電介質(zhì)材料層20內(nèi)形成。每個(gè)通路腔可以延伸至互連級(jí)電介質(zhì)材料層20的底面并落在其下的金屬線上。
[0087]參見圖15A和15B，在互連級(jí)電介質(zhì)材料層20和可選的電介質(zhì)硬掩模層30的堆疊內(nèi)形成至少一個(gè)集成的線-通路結(jié)構(gòu)28，其中至少一個(gè)傳導(dǎo)通路結(jié)構(gòu)用至少一個(gè)傳導(dǎo)線結(jié)構(gòu)整體形成。例如，傳導(dǎo)材料可被沉積在至少一個(gè)雙道金屬鑲嵌溝道23內(nèi)，并且隨后利用移除第一金屬硬掩模層40、電介質(zhì)硬掩模層30和互連級(jí)電介質(zhì)材料層20的上部的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)而被平面化。
[0088]本公開的方法因?yàn)榈诙?0PL180覆蓋了第二金屬硬掩模層70內(nèi)與第一光刻圖案相對(duì)應(yīng)的孔并由此引入了來自兩次光刻曝光的兩組圖案間的OPL蝕刻厚度差，從而能夠防止在第二蝕刻期間將第一光刻圖案轉(zhuǎn)移到第二金屬硬掩模層70的過程中第二光刻圖案的側(cè)向膨脹。
[0089]根據(jù)本公開第二實(shí)施例的第二示例結(jié)構(gòu)可以通過使用在此被稱為金屬硬掩模間電介質(zhì)材料層150的單電介質(zhì)材料層來代替第一實(shí)施例的至少一個(gè)電介質(zhì)材料層(50,60)而從第一不例結(jié)構(gòu)中導(dǎo)出。圖16A和16B例不了在與第一實(shí)施例的圖6A和6B相對(duì)應(yīng)的處理步驟處的第二示例結(jié)構(gòu)。在第二實(shí)施例中，可以利用與第一實(shí)施例中相同的處理步驟，不同之處在于:使用金屬硬掩模間電介質(zhì)材料層150來代替第一實(shí)施例的至少一個(gè)電介質(zhì)材料層(50，60)。
[0090]在一個(gè)實(shí)施例中，金屬硬掩模間電介質(zhì)材料層150可以包括具有Si3HxNy成分的氫化氮化硅材料，其中X大于O小于2，且y大于2小于5。
[0091]雖然已經(jīng)通過特定實(shí)施例描述了本公開，但是從在前的描述可知各種替換、修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將會(huì)是顯見的。本公開各實(shí)施例中的每一實(shí)施例都可以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，并且除非明確公開或者本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知不可能，上述實(shí)施例也可以與本公開的任何其他實(shí)施例結(jié)合。因此，本公開旨在涵蓋落入本公開和所附權(quán)利要求的范圍和精神內(nèi)的所有這些替換、修改和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種形成結(jié)構(gòu)的方法，包括: 形成至少包括電介質(zhì)材料層(20)和第一金屬硬掩模層(40)的堆疊； 用至少一個(gè)線圖案來圖案化所述第一金屬硬掩模層(圖1A); 在圖案化的所述第一金屬硬掩模層之上至少形成第二金屬硬掩模層(70)(圖2B); 在所述第二金屬硬掩模層(70)中形成包括第一光刻圖案(圖4B)和第二光刻圖案(圖SB)的第一合成圖案(圖9B)，其中所述第一光刻圖案和所述第二光刻圖案通過不同的蝕刻處理轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)；以及 將包括所述第一合成圖案與所述至少一個(gè)線圖案的交叉的第二合成圖案轉(zhuǎn)移到所述電介質(zhì)材料層內(nèi)(圖12A)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 在所述第二金屬硬掩模層之上涂覆第一光刻膠層(97)； 在所述第一光刻膠層內(nèi)形成所述第一光刻圖案(圖2B)，其中所述第一光刻圖案隨后通過第一蝕刻被轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)(圖4B); 在所述第一光刻圖案被轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層之后在所述第二金屬硬掩模層之上涂覆第二光刻膠層(197);以及 在所述第二光刻膠層內(nèi)形成所述第二光刻圖案(圖6B)，其中所述第二光刻圖案隨后通過第二蝕刻被轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)(圖8B)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 將第一有機(jī)平面化層(OPL) (80)沉積在所述第二金屬硬掩模層之上(圖2B)，其中所述第一光刻圖案隨后通過第一蝕刻經(jīng)由所述第一 OPL轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)； 從所述第二金屬硬掩模層之上移除所述第一 OPL (圖5B);以及 將第二 OPL(ISO)沉積在所述第二金屬硬掩模層之上(圖6B)，其中所述第二光刻圖案隨后通過第二蝕刻經(jīng)由所述第二 OPL轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括: 將第一光刻膠層(97)涂覆在所述第一 OPL之上(圖2B)，其中所述第一光刻圖案隨后通過所述第一蝕刻經(jīng)由所述第一 OPL從所述第一光刻膠層轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)；以及 在所述第二 OPL之上涂覆第二光刻膠層(197)(圖6B)，其中所述第二光刻圖案隨后通過所述第二蝕刻經(jīng)由所述第二 OPL從所述第二光刻膠層轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，還包括: 在所述第一 OPL之上沉積第一抗反射涂覆(ARC)層(90)(圖2B)，其中所述第一光刻膠層在所述第一 ARC層上形成，其中所述第一 ARC層在將所述第一光刻圖案轉(zhuǎn)移到所述第一OPL內(nèi)期間用作蝕刻掩模；以及 在所述第二 OPL之上沉積第二 ARC層(190)(圖6B)，其中所述第二光刻膠層在所述第二 ARC層上形成，其中所述第二 ARC層在將所述第二光刻圖案轉(zhuǎn)移到所述第二 OPL內(nèi)期間用作蝕刻掩模。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括:沉積所述第二金屬硬掩模層作為包含至少一種金屬和至少一種有機(jī)材料的層。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括:沉積所述第二金屬硬掩模層作為包含有機(jī)金屬抗反射涂覆(ARC)材料的層。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括:沉積所述第二金屬硬掩模層作為包含Ta、T1、W、TaN> TiN和WN中的至少一種的層。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括:在所述第一金屬硬掩模層之上沉積至少另一個(gè)電介質(zhì)材料層(50/60，150),其中所述第二金屬硬掩模層在所述至少另一個(gè)電介質(zhì)材料層(50/60，150)上形成，其中所述第一合成圖案隨后經(jīng)由所述至少另一個(gè)電介質(zhì)材料層被轉(zhuǎn)移。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括:沉積所述至少另一個(gè)電介質(zhì)材料層(50/60)作為上電介質(zhì)層(60)和下平面化層(50)的堆疊,其中所述上電介質(zhì)層包括氧化娃和含娃抗反射涂覆(ARC)材料中的至少一種，并且所述下平面化層包括無定形碳和自平面化有機(jī)材料中的至少一種。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括:沉積所述至少另一個(gè)電介質(zhì)材料層作為含有氫化氮化娃材料的單電介質(zhì)材料層(150)。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一光刻圖案和所述第二光刻圖案是通路圖案，并且所述第一合成圖案是所述第一光刻圖案和所述第二光刻圖案的結(jié)合。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二合成圖案被轉(zhuǎn)移到所述電介質(zhì)材料層內(nèi)的第一深度，并且所述方法還包括將所述至少一個(gè)線圖案轉(zhuǎn)移到所述電介質(zhì)材料層內(nèi)，其中所述第二合成圖案在將所述至少一個(gè)線圖案轉(zhuǎn)移到所述電介質(zhì)材料層內(nèi)期間，進(jìn)一步被轉(zhuǎn)移到所述電介質(zhì)材料層內(nèi)的比所述第一深度更深的另一深度。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括: 在將所述第二合成圖案轉(zhuǎn)移到所述第二深度(d2)之后形成的至少一個(gè)溝道(23)內(nèi)沉積傳導(dǎo)材料；以及 從所述電介質(zhì)材料層之上移除所述第一金屬硬掩模層(40)和所述傳導(dǎo)材料，其中在所述電介質(zhì)材料層內(nèi)形成包括所述傳導(dǎo)材料的至少一個(gè)集成的線-通路結(jié)構(gòu)。
15.—種形成結(jié)構(gòu)的方法，包括: 形成至少包括電介質(zhì)材料層(20)和第一金屬硬掩模層(40)的堆疊； 用至少一個(gè)線圖案來圖案化所述第一金屬硬掩模層(圖1A); 在圖案化的所述第一金屬硬掩模層之上至少形成第二金屬硬掩模層(70)和第一光刻月父層(97)； 在所述第一光刻膠層內(nèi)形成第一光刻圖案(圖2B)并且通過第一蝕刻將所述第一光刻圖案轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)(圖4B); 在所述第二金屬硬掩模層之上形成第二光刻膠層(197)； 在所述第二光刻膠層內(nèi)圖案化第二光刻圖案(圖6B)并且通過第二蝕刻將所述第二光刻圖案轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)(圖8B)，其中在所述第二金屬硬掩模層中形成包括所述第一光刻圖案和所述第二光刻圖案的第一合成圖案(圖9B);以及 將包括所述第一合成圖案與所述至少一個(gè)線圖案的交叉的第二合成圖案轉(zhuǎn)移到所述電介質(zhì)材料層內(nèi)(圖12A)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法,還包括: 在所述第二金屬硬掩模層之上沉積第一有機(jī)平面化層(OPL) (80)，其中所述第一光刻圖案隨后通過所述第一蝕刻經(jīng)由所述第一 OPL轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)； 從所述第二金屬硬掩模層之上移除所述第一 OPL ;以及 在所述第二金屬硬掩模層之上沉積第二 OPL(ISO)，其中所述第二光刻圖案隨后通過所述第二蝕刻經(jīng)由所述第二 OPL轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中在所述第一OPL之上形成所述第一光刻膠層，所述第一光刻圖案通過所述第一蝕刻經(jīng)由所述第一 OPL從所述第一光刻膠層轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)，在所述第二 OPL之上形成所述第二光刻膠層，并且所述第二光刻圖案通過所述第二蝕刻經(jīng)由所述第二 OPL從所述第二光刻膠層轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)。
18.—種形成結(jié)構(gòu)的方法，包括: 形成至少包括電介質(zhì)材料層(20)和第一金屬硬掩模層(40)的堆疊； 用至少一個(gè)線圖案來圖案化所述第一金屬硬掩模層(圖1A); 在圖案化的所述第一金屬硬掩模層之上形成至少另一個(gè)電介質(zhì)材料層(50/60)、第二金屬硬掩模層(70)和第一光刻膠層(97)； 在所述第一光刻膠層內(nèi)形成第一光刻圖案(圖2B)并且通過第一蝕刻將所述第一光刻圖案轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)(圖4B); 在所述第二金屬硬掩模層之上形成第二光刻膠層(197)； 在所述第二光刻膠層內(nèi)形成第二光刻圖案(圖6B)并且通過第二蝕刻將所述第二光刻圖案轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)(圖8B)，其中在所述第二金屬硬掩模層中形成包括所述第一光刻圖案和所述第二光刻圖案的第一合成圖案(圖9B); 經(jīng)由所述至少另一個(gè)電介質(zhì)材料層轉(zhuǎn)移所述第一合成圖案；以及將包括所述第一合成圖案與所述至少一個(gè)線圖案的交叉的第二合成圖案轉(zhuǎn)移到所述電介質(zhì)材料層內(nèi)(圖12A)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括: 在所述第二金屬硬掩模層之上沉積第一有機(jī)平面化層(OPL) (80)，其中所述第一光刻圖案隨后通過所述第一蝕刻經(jīng)由所述第一 OPL轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)； 從所述第二金屬硬掩模層之上移除所述第一 OPL ;以及 在所述第二金屬硬掩模層之上沉積第二 OPL(ISO)，其中所述第二光刻圖案隨后通過所述第二蝕刻經(jīng)由所述第二 OPL轉(zhuǎn)移到所述第二金屬硬掩模層內(nèi)。
20.—種光刻結(jié)構(gòu),包括: 位于襯底(10)上的電介質(zhì)材料層(20)； 包括至少一個(gè)線圖案(圖1A)并且位于所述電介質(zhì)材料層之上的第一金屬硬掩模層(40)； 位于所述第一金屬硬掩模層上的至少另一個(gè)電介質(zhì)材料層(50/60)； 位于所述至少另一個(gè)電介質(zhì)材料層上并且至少包括與第一光刻圖案相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)孔的組的第二金屬硬掩模層(70)(圖5B);以及 位于所述第二金屬硬掩模層上并且包括與不同于所述第一光刻圖案的第二光刻圖案相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)溝道的有機(jī)平面化層(180)。
21.如權(quán)利要求20所述的光刻結(jié)構(gòu)，還包括:位于所述有機(jī)平面化層之上并且包括所述第二光刻圖案的抗反射涂覆(ARC)層(190)。
22.如權(quán)利要求20所述的光刻結(jié)構(gòu)，其中所述第二金屬硬掩模層還包括與所述第二光刻圖案相對(duì)應(yīng)的至少另一個(gè)孔的組(圖8B)。
23.如權(quán)利要求22所述的光刻結(jié)構(gòu)，其中與所述第一光刻圖案相對(duì)應(yīng)的所述至少一個(gè)孔的組由所述有機(jī)平面化層填充，并且與所述第二光刻圖案相對(duì)應(yīng)的所述至少另一個(gè)孔的組并未由所述有機(jī)平面化層填充。
24.—種光刻結(jié)構(gòu),包括: 位于襯底(10)上的電介質(zhì)材料層(20)； 包括至少一個(gè)線圖案并且位于所述電介質(zhì)材料層之上的第一金屬硬掩模層(40)； 位于所述第一金屬硬掩模層上的至少另一電介質(zhì)材料層(50/60)； 位于所述至少另一個(gè)電介質(zhì)材料層上并且至少包括與第一光刻圖案相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)孔的組的第二金屬硬掩模層(70)； 位于所述第二金屬硬掩模層上的有機(jī)平面化層(180);以及 位于所述有機(jī)平面化層上并且包括與不同于所述第一光刻圖案的第二光刻圖案相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)溝道的抗反射涂覆(ARC) (190)。
25.如權(quán)利要求24所述的光刻結(jié)構(gòu)，其中所述有機(jī)平面化層包括所述第二光刻圖案。
【文檔編號(hào)】G03F7/20GK104136994SQ201280070393
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月22日
【發(fā)明者】J·C·阿諾德, S·D·伯恩斯, S·J·福爾摩斯, D·V·霍拉克, M·?？ɡ说隙? Y·尹 申請(qǐng)人:國際商業(yè)機(jī)器公司