[发明专利]利用单次曝光形成多层图案的具有三种状态的光掩模

说明书

本发明提供了用于光刻曝光工艺的掩模的一个实施例。该掩模包括：掩模衬底；第一掩模材料层，被图案化以具有限定第一层图案的多个第一开口；以及第二掩模材料层，被图案化以具有限定第二层图案的多个第二开口。本发明还公开了利用单次曝光形成多层图案的具有三种状态的光掩模。

本申请是2013年12月19日提交的标题为“利用单次曝光形成多层图案的具有三种状态的光掩模”、专利申请号为201310705815.5的分案申请。

技术领域

本发明总的来说涉及半导体集成电路，更具体地，涉及利用单次曝光形成多层图案的具有三种状态的光掩模。

背景技术

半导体集成电路(IC)产业经历了快速发展。IC材料和设计的技术进步已经产生了很多代IC，其中，每一代IC都具有比前一代IC更小和更复杂的电路。然而，这些进步增加了处理和制造IC的复杂性，为了实现这些进步，需要IC处理和制造的类似发展。在集成电路发展过程中，功能密度(即，每一芯片面积的互连器件的数量)普遍增加，而几何尺寸(即，使用制造工艺可以制造的最小部件(或线))却减小。

IC通常由一系列材料层形成，通过光刻工艺图案化其中的一些材料层。重要的是，图案化的层正确地与邻近的层对准或覆盖邻近的层。鉴于现代IC几何尺寸的逐渐减小，正确的对准和覆盖变得更加困难。此外，下方衬底(诸如半导体晶圆)的表面形貌影响光刻成像质量，并且还降低相邻材料层之间的覆盖容差。此外，光刻工艺对制造的总体成本(包括处理时间和工艺中使用的掩模(也称为光掩模)的成本)有重大贡献。因此，需要一种光刻方法以解决上述问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于光刻曝光工艺的掩模，包括：掩模衬底；第一掩模材料层，被图案化以具有限定第一层图案的多个第一开口；以及第二掩模材料层，被图案化以具有限定第二层图案的多个第二开口。

优选地，第一层图案和第二层图案是集成电路的一部分，并且被设计为形成于半导体衬底上的相应材料层；以及掩模具有彼此不同的三种状态。

优选地，掩模衬底对光刻曝光工艺的曝光辐射具有第一透射率；第一掩模材料层具有小于第一透射率的第二透射率；以及第二掩模材料层具有小于第二透射率的第三透射率。

优选地，三种状态包括具有第一透射率的第一状态、具有第二透射率的第二状态和具有第三透射率的第三状态。

优选地，第一层图案处于第一状态；第二层图案处于第二状态；以及场处于第三状态。

优选地，第三透射率小于第一透射率的6％；以及第二透射率介于第一透射率的约20％和约80％之间。

优选地，第一层图案包括限定在第一掩模材料层的第一开口中的第一部件；以及第二层图案包括限定在第二掩模材料层的第二开口中的第二部件。

优选地，第二开口与第一开口对准。

优选地，第一部件是通孔部件；以及第二部件是金属线部件。

优选地，第二部件被定向在第一方向上且在与第一方向垂直的第二方向上跨越第一尺寸；以及第一部件在第一方向上跨越第二尺寸，第二尺寸小于第一尺寸。

优选地，掩模衬底包括熔融石英；第一掩模材料层包括钼硅(MoSi)；以及第二掩模材料层包括铬(Cr)。

优选地，该掩模还包括：第三掩模材料层，设置在第二掩模材料层上且包括MoSi。

根据本发明的另一方面，提供了一种方法，包括：在半导体衬底上形成第一光刻胶层；在第一光刻胶层上方形成第二光刻胶层；以及使用三状态掩模对第一光刻胶层和第二光刻胶层实施光刻曝光工艺，从而在第一光刻胶层中形成第一潜在图案以及在第二光刻胶层中形成第二潜在图案。