[發明專利]雙硬掩模光刻工藝

有效

• 申請號: 201280070393.2
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN104136994B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: J·C·阿諾德;S·D·伯恩斯;S·J·福爾摩斯;D·V·霍拉克;M·桑卡拉潘迪恩;Y·尹
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: G03F1/68
• 分類號: G03F1/68;G03F1/80;G03F7/20
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 李玲

相關申請的交叉引用

本申請要求于2012年2月22日提交的題為“DUAL HARD MASK LITHOGRAPHY PROCESS”的美國專利申請序列號13/402068的權益，其中該申請的內容通過引用全文結合在此。

技術領域

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現上述方法的結構。

背景技術

利用193nm波長光源的單次曝光光刻法在印刷間距小于80nm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，已經提出了雙重曝光法。

本領域已知的雙重通路曝光法利用有機平面化層(OPL)記憶兩個光刻圖案，而這兩個光刻圖案則通過光刻曝光與顯影以及圖案轉移蝕刻的兩個不同組合而被轉移到該有機平面化層內。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，于是在第二圖案轉移到下部OPL期間，在第一圖案中的OPL蝕刻時間需要比在第二圖案中長100％。出于這一原因，針對首先轉移的圖案，圖案轉移的保真度會受到損害。具體地，從第二圖案導出的通孔趨向于變得更寬并且在第一圖案轉移到有機平面化層的期間發展出不規則性。因此，期望一種用高保真度轉移兩個圖案以形成包括子光刻特征的合成圖案的方法。

發明內容

第一金屬硬掩模層被沉積在互連級電介質層之上并使用線圖案進行圖案化。至少一個電介質材料層、第二金屬硬掩模層、第一有機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行圖案化，該第一通路圖案使用所述至少一個電介質層中的頂部電介質層作為蝕刻停止層而被轉移到所述第二金屬硬掩模層內。在移除第一有機平面化層之后，施加第二有機平面化層和第二光刻膠。第二光刻膠使用第二通路圖案進行圖案化，該第二通路圖案被轉移到所述第二金屬硬掩模層內。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移到至少一個電介質材料層內。使用第一金屬硬掩模層中的開口區域限制第一合成圖案的第二合成圖案被轉移到互連級電介質層內，以在其中形成合成通路圖案。線圖案隨后能夠被轉移到互連級電介質層的上部。

根據本公開的一個方面，一種形成結構的方法，包括：形成至少包括電介質材料層和第一金屬硬掩模層的堆疊；用至少一個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移到所述第二金屬硬掩模層內；以及將包括所述第一合成圖案與所述至少一個線圖案的交叉的第二合成圖案轉移到所述電介質材料層內。

根據本公開的另一個方面，一種形成結構的方法，包括：形成至少包括電介質材料層和第一金屬硬掩模層的堆疊；用至少一個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移到所述第二金屬硬掩模層內；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移到所述第二金屬硬掩模層內，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線圖案的交叉的第二合成圖案轉移到所述電介質材料層內。

根據本公開的又一個方面，一種形成結構的方法，包括：形成至少包括電介質材料層和第一金屬硬掩模層的堆疊；用至少一個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電介質材料層、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移到所述第二金屬硬掩模層內；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移到所述第二金屬硬掩模層內，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；經由所述至少另一電介質材料層轉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線圖案的交叉的第二合成圖案轉移到所述電介質材料層內。