本技术是申请日为2008年10月30日、申请号为200810191101.6、发明名称为“使蚀刻底切最小化及提供清洁金属剥离的方法”的分案申请。
技术领域
本发明一般涉及蚀刻衬底的方法。更特别地，本发明涉及用在衬底蚀刻中的双层（bilayer）抗蚀剂层的形成和处理、在相同双层抗蚀剂开口中随后的金属沉积、和改进的金属剥离（liftoff）。
背景技术：
在制造半导体和电子部件中广泛地使用多种蚀刻衬底的方法。一般在衬底上构造金属层和结构的制备中使用蚀刻工艺。有两种通常方式方法在衬底上产生图形化的金属。“消减”或“回蚀刻”方式是首先在整个衬底表面上沉积金属，接着随后图形化金属顶部上的抗蚀剂蚀刻掩模，之后通过湿法或干法蚀刻选择性地去除不希望的区域中的金属。“添加”或“剥离（liftoff）”方法是进行金属剥离，其中首先图形化衬底表面上的抗蚀剂，接着随后通过溅射沉积或蒸发方法沉积金属。之后在合适的溶剂中溶解牺牲抗蚀剂层，剥离在抗蚀剂顶部上的金属并仅留下在衬底上抗蚀剂开口区域中的金属。“剥离”技术允许容易产生包括不同金属层的金属图形，而在“回蚀刻”方式方法中选择性地去除所有金属层通常并不总是容易和直接的。
为了便于金属沉积和随后的清洁金属剥离，通常需要悬垂（overhang）抗蚀剂边缘轮廓，以防止金属沉积到抗蚀剂侧壁上并连接到沉积到在图形化的区域中的衬底上的金属，和允许溶剂到达并溶解牺牲抗蚀剂层。这可以通过几种常规技术实现。
最简单的技术是涂覆和然后经由成像掩模曝光衬底上的单个抗蚀剂层。正性光致抗蚀剂是其中被曝光区域在显影剂中溶解的一种光致抗蚀剂，而负性光致抗蚀剂以相反方式工作。由于在图像曝光期间光强度通过光致抗蚀剂中的吸收而逐步降低，因此最接近表面的抗蚀剂部分接收（see）最高强度的光且底部接收最低强度的光。在抗蚀剂显影时，正性抗蚀剂就自然给出沿着开口边缘的抗蚀剂轮廓的正向倾斜，而负性光致抗蚀剂替代地给出负向倾斜。负性抗蚀剂边缘轮廓中的负向倾斜提供了必须的抗蚀剂悬垂，以用于清洁金属剥离。但是，负性抗蚀剂的缺点是在显影图形周围抗蚀剂的膨胀，这使得尺寸控制困难。
在图1a中示意性示出的一项现有技术中，单层正性光致抗蚀剂110用在下面的衬底材料100的顶部上，且如J.M.Shaw等人的“用于光刻的负性光致抗蚀剂”（IBMJournalofResearchandDevelopment，第41卷1/2号，1997，图3a）中一般示出的。在进行图像曝光和在合适显影剂中的抗蚀剂显影时，产生具有抗蚀剂边缘轮廓的正向倾斜的抗蚀剂开口。该抗蚀剂开口暴露出下面的衬底的一部分102。然后使用各向同性干法或湿法蚀刻，来利用图形化的正性光致抗蚀剂110作为蚀刻掩模去除抗蚀剂开口中下面的衬底材料100的暴露部分102至所需蚀刻深度的蚀刻表面112。这于图1b中示出。各向同性蚀刻在光致抗蚀剂开口周围产生蚀刻底切114和116。对于使用单层正性光致抗蚀剂110并依赖蚀刻底切114和116以使随后的金属剥离起作用的该方式，图1c中所示的沉积的金属120的总厚度必须小于该蚀刻深度，否则的话，在光致抗蚀剂开口中沉积在被蚀刻衬底表面112上的金属120将连接到沉积在光致抗蚀剂开口的侧壁上的相同金属120，且因此导致短接的金属和在随后的金属剥离中导致困难。这限制了可沉积在被蚀刻表面上的金属的总厚度。通过在合适的溶剂诸如丙酮中溶解光致抗蚀剂层110实现金属剥离，从而剥离图形化的光致抗蚀剂110顶部上的沉积的金属120，并仅留下下面的材料100的被蚀刻表面112顶部上的沉积的金属120。最终结构于图1d中示出。
在图2a中示出了另一现有技术，该工艺使用在下面的衬底材料200顶部上的单层负性光致抗蚀剂210。在进行图像曝光和在合适显影剂中的抗蚀剂显影时，产生具有抗蚀剂边缘轮廓的自然负倾斜的抗蚀剂开口。该抗蚀剂开口暴露出下面的衬底的一部分202。由于抗蚀剂边缘轮廓的负倾斜，抗蚀剂底切204和206自然存在且利于随后的金属剥离。然后使用各向同性或各向异性干法或湿法蚀刻，以利用图形化的负性光致抗蚀剂210作为蚀刻掩模去除在抗蚀剂开口中的下面的衬底材料200的暴露部分202至所需蚀刻深度的蚀刻表面212。这于图2b中示出。蚀刻可在光致抗蚀剂开口周围产生附加的蚀刻底切214和216。如图2c中所示，总的沉积金属厚度要不大于负性光致抗蚀剂210的厚度和下面的材料200的蚀刻深度的组合，以用于清洁金属剥离。与图1a至1d示出的现有技术不同，该方法允许所沉积的金属220厚于下面的衬底材料200的蚀刻深度，并仍给出清洁金属剥离。金属剥离通过在合适溶剂诸如丙酮中溶解光致抗蚀剂层210来实现，由此剥离图形化的光致抗蚀剂210顶部上的沉积金属220，并仅留下下面的材料200的被蚀刻表面212顶部上的沉积金属220。在图2d所示出的最终结构中横向蚀刻区域222和224通常宽于现有技术中的在图1d中示出的相应区域122和124，该现有技术对于相同蚀刻深度和到相同的下面的材料100和200的相同抗蚀剂粘附使用单层正性光致抗蚀剂110。这种方式的缺点在于，如果多种需求中的一个是将被蚀刻衬底表面212上被沉积金属220周围的横向蚀刻区域222和224最小化，则在金属沉积之前，在蚀刻中利用在光致抗蚀剂开口周围具有这种负向倾斜的抗蚀剂边缘轮廓。
美国专利No.4,212,935描述了另一种现有技术，其中也使用了单个正性光致抗蚀剂层，但是在光致抗蚀剂层的图形曝光之前或之后以及在光致抗蚀剂烘焙之前或之后完成化学（例如氯苯、氟苯、溴苯、二甲苯或甲苯）处理。这延迟了在受到化学变性影响的光致抗蚀剂层表面区域中的显影剂侵蚀。所得到的光致抗蚀剂310在光致抗蚀剂图形开口周围具有底切或悬垂边缘轮廓，如图3a中所示。在光致抗蚀剂悬垂结构307和308下方的抗蚀剂底切304和306有利于随后的金属剥离。然后使用各向同性或各向异性干法或湿法蚀刻，来利用图形化的正性光致抗蚀剂310作为蚀刻掩模去除在抗蚀剂开口中的下面的衬底材料300的暴露部分302至所需蚀刻深度的被蚀刻表面312。这如图3b中所示。该蚀刻可以在光致抗蚀剂开口周围产生附加的蚀刻底切314和316。如图3c中所示，总的沉积金属厚度将不大于在抗蚀剂悬垂结构下方的光致抗蚀剂厚度和下面的材料300的蚀刻深度的组合，以用于清洁金属剥离。也不同于图1a至1d中示出的现有技术，该方法允许沉积的金属320厚于下面的衬底材料300的蚀刻厚度，且仍给出清洁金属剥离。通过在合适的溶剂诸如丙酮中溶解光致抗蚀剂层310实现金属剥离，由此剥离在图形化的光致抗蚀剂310顶部上的沉积的金属320，并仅留下在下面的材料300的被蚀刻表面312顶部上的沉积的金属320。在图3d所示出的最终结构中的横向蚀刻区域322和324通常也宽于现有技术中的在图1d中的相应区域122和124，该现有技术对于相同蚀刻深度和到相同的下面的材料100和300的相同光致抗蚀剂粘附使用单层正性光致抗蚀剂110。这种方式的缺点在于，如果多种需求中的一个是使被蚀刻衬底表面312上的沉积的金属320周围的横向蚀刻区域322和324最小化，则在金属沉积之前在蚀刻中利用在光致抗蚀剂开口周围具有这种悬垂结构的光致抗蚀剂边缘轮廓。
现有技术的进一步的研究聚焦在图像反转（reversal）光致抗蚀剂工艺以产生清洁金属剥离所需的凹入的（re-entrant）抗蚀剂边缘轮廓。现有技术中有两种方式产生图像反转效果。在诸如美国专利No.4,775,609和IBMJournalofResearchandDevelopment（第41卷，第1/2号，1997，图4b）中一般描述的，以及在此在图4a中示意性示出的第一种方法中，首先通过成像掩模利用近UV或紫光照射选择性地曝光单层正性光致抗蚀剂410。然后用气态碱诸如氨进行处理。随后将晶片暴露到真空以去除多余的碱。之后是毯式曝光到近UV或紫光而不用掩模。接下来，在最终在合适的碱溶液（aqueousalkali）显影剂中显影光致抗蚀剂之前，进行高温烘焙（公知为“反转”烘焙）。保留那些通过成像掩模接收第一近UV或紫光照射的区域，并通过显影剂去除那些被毯式曝光但未接收第一近UV或紫光照射的区域，从而导致原始掩模图形的反转。替换地，单层图像反转光致抗蚀剂，诸如由AZElectronicMaterialsUSA公司制造的AZ5200E系列抗蚀剂，也可用于实现相同的图像反转效果，而不需气态氨处理和真空。图像反转光致抗蚀剂膜410首先通过成像掩模用近UV或紫光照射选择性曝光，之后通过“反转”烘焙，其使得被曝光的图像区域在碱性显影剂中较未曝光的图像区域较不可溶。然后用近UV或紫光照射对抗蚀剂膜毯式曝光而不需掩模，从而使之前曝光的和未曝光的区域都被曝光。在合适的显影剂中去除所述未曝光的图像区域时，形成具有凹入的抗蚀剂边缘轮廓的原始掩模的负图像，如图4a中所示。任一种方法中，可以通过仔细控制反转烘焙温度、烘焙时间、和抗蚀剂显影时间从正到负地定制光致抗蚀剂侧壁的倾斜（slope）。具有底切404和406的凹入的抗蚀剂边缘轮廓形成了随后的金属剥离所需的抗蚀剂悬垂结构。该方式中，可以使用各向同性或各向异性干法或湿法蚀刻来随后利用图形化的正性抗蚀剂410作为蚀刻掩模，去除抗蚀剂开口中的下面的材料400的暴露部分402至所需蚀刻深度的蚀刻表面412。这在图4b中示出。该蚀刻可以在光致抗蚀剂开口周围产生附加的蚀刻底切414和416。如图4c中所示，总的沉积金属厚度将不大于抗蚀剂悬垂结构下方的抗蚀剂厚度和下面的材料400的蚀刻深度的组合，以用于清洁金属剥离。也不同于图1a至1d中示出的现有技术，该方法允许沉积的金属420厚于下面的衬底材料400的蚀刻深度，且仍给出清洁金属剥离。通过在合适的溶剂诸如丙酮中溶解光致抗蚀剂层410实现该金属剥离，从而剥离沉积在图形化的光致抗蚀剂410顶部上的金属420，仅留下下面的材料400的被蚀刻表面412顶部上的沉积的金属420。图4d中所示出的最终结构中的横向蚀刻区域422和424通常也宽于现有技术中的在图1d中的相应区域122和124，该现有技术对于相同蚀刻深度以及到相同的下面的材料100和400的相同光致抗蚀剂粘附使用单层正性光致抗蚀剂110。这种方式的缺点是，如果需求中的一项是使被蚀刻衬底表面412上的沉积金属420周围的横向蚀刻区域422和424最小化，则在金属沉积之前的蚀刻中使用这种在光致抗蚀剂开口周围的凹入的抗蚀剂边缘轮廓。这种方式中另一个公知问题是，难以控制凹入的抗蚀剂边缘轮廓中光致抗蚀剂底切404和406的量。
当需要厚的光致抗蚀剂以在非常不平坦的表面上提供良好的抗蚀剂台阶覆盖且也仍能够同时给出良好的图形分辨率时，或者当需要独立控制抗蚀剂悬垂结构或底切时，可使用多层抗蚀剂系统。独立控制顶部抗蚀剂中的开口和底部抗蚀剂中底切的尺寸可通过多层抗蚀剂方法实现。已经报道了使用两层或三层不同材料的很多组合或排列。以下描述其中一些。
通常双层抗蚀剂工艺包括接触衬底表面的底部抗蚀剂层和覆盖在底部抗蚀剂层上的顶部抗蚀剂层。首先光刻地定义顶部抗蚀剂层。然后，在顶部抗蚀剂层中的图形被通过在等离子体中蚀刻底部抗蚀剂，诸如氧反应离子蚀刻（RIE），转移到底部抗蚀剂中。当需要良好的台阶覆盖和良好的分辨率时，通常使用这些双层抗蚀剂方案。底部抗蚀剂层通常被制作得相对较厚，以首先使衬底表面平坦化，而顶部抗蚀剂层被制作的相对较薄，来为将通过光刻手段在顶部抗蚀剂层中图形化的精细特征提供所需的分辨率。为了使用这些技术，重要的是使得顶部抗蚀剂层相对于底部抗蚀剂层实质上不受到等离子蚀刻的影响。在美国专利No.5,318,877中给出了如何使得顶部抗蚀剂层相对于下面的抗蚀剂层更能够抵抗等离子蚀刻的一个实例。但是，这些方法对于厚金属层通常不会导致清洁金属剥离所需的足够的抗蚀剂悬垂结构，且获得的双层抗蚀剂边缘轮廓与之前在图1a至1d中描述和示出的利用单层正性光致抗蚀剂的现有技术中的相似。在这些情况下，总的沉积金属厚度被限于不大于下面的衬底材料的蚀刻深度。
为了产生悬垂抗蚀剂边缘结构，一项现有技术包括双层光致抗蚀剂工艺，其包括两层正性工作的光致抗蚀剂，如美国专利No.5,360,698中详细描述的。必须注意防止这两层相似光致抗蚀剂材料的混合。通常，在涂覆底部光致抗蚀剂层之后，使用等离子体蚀刻或热处理改变底部抗蚀剂层的表面特性，以产生防止混合的缓冲层。该工艺允许顶部抗蚀剂被均匀涂覆，且保持两层之间的差别。可选择两种抗蚀剂材料，以使其在相同显影剂中呈现出不同的溶解速率，或者其使用相互排斥的显影剂。在这种情况下，可产生悬垂抗蚀剂结构。根据用于形成缓冲层的处理条件，可能须使用具有中间蚀刻步骤以去除缓冲层的两步显影工艺。
在如美国专利No.5,360,698中描述的另一现有技术中，悬垂抗蚀剂边缘结构使用两个分离的抗蚀剂层，底部是深UV可图形化的，而顶部是可在除了深UV之外的适当波长下图形化的，且在深UV曝光步骤中所使用的波长下具有低透光特性，且特征在于这种深UV曝光之后降低的溶解度和/或增加的交联密度。显影底部抗蚀剂去除了在顶部抗蚀剂下方的一些底部抗蚀剂层，从而导致形成用于金属剥离的悬垂抗蚀剂边缘结构。
在再一现有技术中，如在美国专利No.6,495,311中一般描述且在这里在图5a中示意性示出的，使用由第一底部抗蚀剂层510和第二顶部光致抗蚀剂层520构成的双层抗蚀剂工艺，所述第一底部抗蚀剂层510诸如聚甲基-戊二酰亚胺（PMGI）（美国专利No.6,495,311B1）或者聚甲基-甲基丙烯酸酯（PMMA）（H.Kluak等人的“FastOrganicThin-FilmTransistorCircuits”，IEEEElectronDeviceLetters，第20卷第6号，1999年6月，第289页）。利用标准光刻技术，顶部层光致抗蚀剂通过成像掩模曝光且使用适当的显影剂显影。显影剂可通过顶部光致抗蚀剂层中的开口去除一部分的下面的抗蚀剂层。替换地，下部抗蚀剂层可通过第二显影剂单独显影，该第二显影剂仅仅溶解下部抗蚀剂层而不溶解上部光致抗蚀剂。氧等离子体清除浮渣（descum）或者反应离子蚀刻步骤可能是必要的，以在显影底部抗蚀剂层之前去除两层抗蚀剂之间的混合界面层。利用任一显影步骤，显影底部抗蚀剂层以通过顶部光致抗蚀剂层中的开口暴露出下面的衬底500的部分502。在显影底部抗蚀剂层期间，形成在底部抗蚀剂层中的底切504和506。在图5b至5d中示出的、后续的用于利用获得的双层悬垂抗蚀剂结构以蚀刻下面的材料500的暴露部分502和随后剥离顶部光致抗蚀剂层520的顶部上的沉积金属530的步骤，与之前在图2b至2d、3b至3d和4b至4d中描述的现有技术中的那些相似。如图5c中所示，总沉积金属厚度将不大于底部抗蚀剂层510厚度和下面的材料500的蚀刻深度的组合，以用于清洁金属剥离。在合适溶剂诸如丙酮中的金属剥离时，仅在下面的材料500的被蚀刻表面512的顶部上留下沉积金属530。在图5d中示出的最终结构中的横向蚀刻区域522和524一般也宽于现有技术中的在图1d中示出的相应区域122和124，该现有技术对于相同蚀刻深度和到相同的下面的材料100和500的相同光致抗蚀剂粘附使用单层正性光致抗蚀剂110。这种方式的缺点在于，如果多项需求中的一项是使被蚀刻衬底表面512上的沉积金属530周围的横向蚀刻区域522和524最小化，则在金属沉积之前在蚀刻中利用具有这种悬垂抗蚀剂边缘轮廓的双层抗蚀剂工艺。
双层抗蚀剂较三层抗蚀剂简单。但是如果其对于特定应用不起作用，则可以考虑三层方法。多层方法中典型的一种是三层方法，其提供上部和下部抗蚀剂层以及设置在其间的中间层。使用RIE工艺将图形从上部层转移到中间层和从中间层转移到下部层。当对下部层进行RIE工艺时中间层防止上部和下部抗蚀剂层相互影响，并提供抗蚀刻。为了实现这种功能，中间层通常由旋涂玻璃（SOG，即有机硅玻璃）或金属制成，如美国专利No.5,665,251中所示。该方法允许形成清洁金属剥离所需的悬垂抗蚀剂边缘轮廓。
存在制造双层剥离掩模的其他方法，例如包括电子束光刻，诸如美国专利No.6,218,056B1中所描述的。但是，这些技术需要使用分离的、昂贵的电子束光刻工具，并损失了用常规光刻工具（诸如步进式的或掩模对准式的）全部光学地实施所有掩模图形化步骤的优点。
常规技术和上述的现有技术提供了在开口中形成用于金属剥离的必要的悬垂或凹入抗蚀剂边缘轮廓的良好方式。但是，这些方法具有限制。除如图1a至1d中示出的使用单层正性光致抗蚀剂的现有技术，和其中在使用顶部抗蚀剂层作为蚀刻掩模的通过氧RIE中各向异性蚀刻而图形化底部抗蚀剂的双层抗蚀剂工艺，并且在任一情况下都不存在抗蚀剂悬垂结构之外，所有其他前述现有技术都包括在进行下面的材料的随后蚀刻之前首先产生抗蚀剂悬垂结构。在不存在用于清洁金属剥离的抗蚀剂悬垂结构的情况下，所沉积的金属的总厚度被限于不大于下面的衬底的蚀刻深度。但是当存在抗蚀剂悬垂结构或底切时，在被蚀刻衬底表面上的沉积的金属图形周围的下面的衬底随后的蚀刻底切，与具有直的抗蚀剂侧壁的那些相比自然较大。因此，需要进一步的改进。特别是，需要改进的方法，其针对现有技术的限制，同时在非常不平坦的衬底表面上提供足够的台阶覆盖，并允许总的沉积金属厚度大于下面的衬底的蚀刻深度。也需要用于提供密封蚀刻底切区域的改进。
技术实现要素：
本发明一般涉及蚀刻衬底的方法。更特别地，本发明涉及在衬底蚀刻中使用的双层抗蚀剂层的形成和处理、随后在相同双层抗蚀剂开口中的金属沉积、以及金属剥离。此外，本发明涉及用于最小化衬底蚀刻底切同时通过双层抗蚀剂工艺提供清洁金属剥离的方法。
为了克服与用于衬底蚀刻和剥离所沉积金属的悬垂抗蚀剂边缘轮廓相关的大蚀刻底切的现有技术的前述问题和限制，本发明人发现并开发了一种双层抗蚀剂结构，其包括：相对厚的对选定范围的能量敏感的顶部光致抗蚀剂层，所述能量例如，但不限于，近UV或紫光；和相对薄的对不同选定范围的能量敏感的底部抗蚀剂层，所述能量例如，但不限于，深UV光。在一个实施例中，底部抗蚀剂层包括聚甲基-甲基丙烯酸酯（PMMA）。出于描述本发明的目的，为了清楚起见提供以下的定义且不作为限制。“紫光”意思是具有大约395至490纳米范围内波长的光。“近UV光”意思是具有大约310至395纳米范围内波长的光。“深UV光”意思是具有低于大约310纳米波长的光。
在一个方面，本发明的实施例提供了蚀刻衬底以在衬底上形成一个或多个金属化特征的方法，包括步骤：在衬底上形成底部抗蚀剂层，所述底部抗蚀剂层对在第一选定能量范围内的能量敏感；在所述底部层上形成顶部抗蚀剂层，所述顶部抗蚀剂层具有大于所述底部层的厚度且对在第二选定能量范围内的能量敏感；将顶部抗蚀剂层的选定部分暴露到第二选定范围的能量，并去除顶部层中的被曝光部分以暴露出一部分底部层；通过暴露到第一选定范围的能量去除底部抗蚀剂的暴露部分以暴露出一部分衬底，其中在暴露衬底的过程中，顶部抗蚀剂层中的开口用作掩模；蚀刻衬底的暴露部分至所需深度；随后在所述底部抗蚀剂层中形成抗蚀剂底切；和在衬底的暴露部分和顶部抗蚀剂层上沉积金属；和去除顶部和底部抗蚀剂层，并剥离形成在顶部抗蚀剂层上的金属以在衬底上形成一个或多个金属化特征。
在另一方面中，本发明的实施例提供了在衬底上制造一个或多个金属化特征的方法，特征在于：在衬底上形成双层抗蚀剂结构，和在蚀刻衬底至所需蚀刻深度之后，在双层抗蚀剂结构的底部层中形成悬垂抗蚀剂边缘轮廓，在底部层中的所述悬垂抗蚀剂边缘轮廓有助于在衬底上形成一个或多个金属化特征之后剥离双层抗蚀剂结构。
在一些实施例中，首先使用标准光刻技术通过成像掩模，以近UV或紫光照射选择性地曝光顶部光致抗蚀剂，并在不溶解底部抗蚀剂的第一显影剂中将顶部光致抗蚀剂显影。然后，使用图形化的顶部光致抗蚀剂层作为蚀刻掩模，在等离子体中诸如氧RIE各向异性蚀刻在顶部光致抗蚀剂开口中的底部抗蚀剂的暴露部分。这使得在顶部光致抗蚀剂开口中暴露出一部分下面的衬底材料。在该阶段中不存在双层抗蚀剂悬垂结构。然后，将图形化的双层抗蚀剂结构用作蚀刻掩模，以用于蚀刻下面的衬底材料的暴露部分至所需蚀刻深度。由于在执行该蚀刻时在抗蚀剂边缘轮廓中不存在悬垂结构，因此使蚀刻图形周围的下面的材料的蚀刻底切被最小化。本发明包括仅在完成下面的材料的蚀刻之后产生悬垂抗蚀剂边缘轮廓，并且这是通过随后曝光和第二显影剂中显影底部抗蚀剂开口的侧壁实现的。可通过适当方式实现底部抗蚀剂开口的侧壁的曝光，例如但不限于，在不需掩模的情况下利用深UV照射毯式曝光整个晶片。在将PMMA用作底部抗蚀剂的情况下，通过来自在去除顶部光致抗蚀剂开口中的PMMA抗蚀剂的暴露部分中所使用的先前的氧等离子体的光发射，实现PMMA的曝光。可选地，可以进行附加的将PMMA毯式曝光于深UV光，以确保完全曝光PMMA侧壁抗蚀剂。接下来，通过在第二显影剂中显影底部抗蚀剂形成悬垂抗蚀剂边缘轮廓，该第二显影剂不显影暴露出的顶部光致抗蚀剂。底部抗蚀剂底切的量由在第二显影剂中底部抗蚀剂显影时间确定。如果将PMMA用作底部抗蚀剂，则显影深UV曝光的PMMA而不显影顶部光致抗蚀剂的一种这样的第二显影剂是甲苯。在另一实例中，可将氯苯用作第二显影剂。
存在很多可用作本发明的方法中的光致抗蚀剂材料的可能的材料和材料组合。例如，用于底部抗蚀剂层的另一种可能的材料包括PMGI。在深UV光中曝光的PMGI能在PMGI101显影剂中显影，该显影剂将不会进一步显影顶部成像抗蚀剂层（见参考文献：MicroChemNANOPMGIResists.pdf）。很多正性或负性光致抗蚀剂材料都适用于顶部抗蚀剂层，包括但不限于：Shipley公司的1300系列，S1400系列、1500系列、S1800系列、SC1800系列、SPR系列、SJR系列和ULTRA-i系列光致抗蚀剂；和Clariant公司的AZ1300系列、AZ1500系列、AZ1900系列、AZP4000系列、AZ5200系列、AZ6200系列、AZ7200系列、AZ7700系列、AZ7900系列、AZ9200系列、AZEL2015系列、AZEPA914EZ系列和AZNOVA2071系列光致抗蚀剂；以及JSRMicro公司的ArF、KrF和NFR系列光致抗蚀剂。由于底部抗蚀剂现在仅用作释放层（releaselayer）以利于清洁金属剥离，因此只要在底部抗蚀剂显影期间顶部光致抗蚀剂不被剥离，就可制作和使用大的底部抗蚀剂底切，而不涉及抗蚀剂底切图形到下面的衬底材料的转移。
在一些实施例中，本发明提供了使蚀刻底切最小化以及在蚀刻下面的衬底材料的暴露部分之后的金属沉积之后提供清洁金属剥离的方法。
一个优点是，本发明避免了与在底部和顶部抗蚀剂层之间的层混合相关的任何影响。在本发明中用顶部光致抗蚀剂作为蚀刻掩模利用等离子蚀刻诸如氧RIE去除底部抗蚀剂的暴露部分，也蚀刻掉了在这两个抗蚀剂层之间的任何混合界面层。
而且，在一些实施例中，本发明通过使用相对薄的底部抗蚀剂层和相对厚度顶部抗蚀剂层用于衬底蚀刻和金属剥离，提供了在非常不平坦衬底表面上足够的台阶覆盖。这与现有技术相反，现有技术中底部抗蚀剂层相对较厚并主要用作平坦化层，且依赖于在氧等离子体中底部抗蚀剂对包括另一种光致抗蚀剂、旋涂玻璃或金属的顶部掩膜材料的高的蚀刻选择性。本发明在蚀刻下面的衬底材料的暴露部分之后，利用相对薄的底部抗蚀剂层用于形成悬垂抗蚀剂边缘轮廓。台阶覆盖和平坦化主要通过使用相对厚的顶部光致抗蚀剂层完成。该方法的优点在于，在蚀刻或曝光期间仅需要相对短的蚀刻时间以完全去除顶部光致抗蚀剂开口中底部抗蚀剂的暴露部分，从而使顶部光致抗蚀剂掩模的侵蚀最小化。
在另一方面，本发明的实施例提供了如下的方法，其通过在应用本发明中上述的双层抗蚀剂工艺之前首先引入良好粘附到衬底材料的电介质层，来进一步最小化在蚀刻衬底表面上所沉积的金属图形周围的蚀刻底切。如上所述，在一些实施例中，本发明包括与下面的衬底材料直接接触的底部抗蚀剂。蚀刻底切由底部抗蚀剂到下面的衬底材料的粘附和蚀刻深度来确定。有机抗蚀剂材料通常不会很好地粘附到半导体衬底表面，这引起大的蚀刻底切。在本发明的一个优选实施例中，在形成底部和顶部抗蚀剂之前，使用标准沉积方法诸如等离子增强化学气相沉积（PECVD）在衬底材料顶部上首先沉积附加的电介质材料层，诸如氮化硅。在一些实施例中，通过本领域中公知的旋涂和涂覆技术形成底部和顶部抗蚀剂层。接下来，与本发明中上述方法类似地形成不具有抗蚀剂悬垂结构的图形化的双层抗蚀剂叠层结构，之后将其用作蚀刻掩模，用于通过双层抗蚀剂开口蚀刻电介质层的暴露部分。这之后是不需掩模的用深UV照射的毯式曝光，和在第二显影剂中显影底部抗蚀剂开口周围的底部抗蚀剂的暴露的侧壁，以在底部抗蚀剂层中产生底部抗蚀剂底切和悬垂抗蚀剂边缘轮廓，用于随后的清洁金属剥离，该第二显影剂不溶解暴露的顶部光致抗蚀剂。蚀刻电介质层可通过湿法或干法蚀刻各向同性或各向异性地进行。电介质层提供了与下面的衬底材料良好的粘附，且由此最小化了被蚀刻衬底表面上所沉积的金属图形周围的下面的衬底材料的蚀刻底切。
在本发明的另一方面中，提供了密封被蚀刻衬底表面上所沉积的金属周围的蚀刻底切区域的方法。密封衬底上蚀刻底切区域保护该区域在随后的晶片处理中不受化学侵蚀。在一些实施例中，通过在蚀刻双层抗蚀剂开口中电介质层的暴露部分之后的附加的氧等离子体蚀刻步骤诸如氧RIE或者清除浮渣来实现密封。附加的氧等离子体蚀刻将顶部光致抗蚀剂开口加宽到使顶部光致抗蚀剂开口大于电介质层开口的程度。当下面的衬底的暴露部分的蚀刻完成时，接下来毯式曝光整个晶片而不需掩模。毯式曝光可通过任何合适的方式完成，例如但不限于深UV照射。然后，在显影剂中显影底部抗蚀剂开口中的底部抗蚀剂的侧壁以产生底部抗蚀剂底切，该显影剂不溶解暴露出的顶部光致抗蚀剂。这之后是借助于金属蒸发或溅射沉积方法的金属沉积。由于底部抗蚀剂底切的存在以及较大尺寸的顶部光致抗蚀剂开口，因此一些金属也沉积到电介质层开口周围电介质层的暴露部分上。当所沉积的金属的总厚度大于电介质层厚度和下面的衬底蚀刻深度的组合时，被蚀刻衬底表面上所沉积的金属连接到电介质层开口周围电介质层顶部上的所沉积金属，从而密封衬底上的蚀刻底切区域以不受外部环境影响。
本发明的实施例有利地提供了一种用于产生剥离抗蚀剂结构的方法，用于清洁金属剥离，其中在包括衬底蚀刻的双层抗蚀剂工艺中被蚀刻衬底材料的蚀刻底切区域被最小化。而且，本发明的实施例有利地提供了用于允许大的底部层抗蚀剂底切以助于在包括衬底蚀刻的双层抗蚀剂工艺中的金属剥离的方法。而且，该方法提供了非常不平坦衬底表面上提高的抗蚀剂台阶覆盖用于双层抗蚀剂工艺中的金属剥离。
在另一方面，本发明的实施例有利地提供了多种方法，其用于在包括衬底蚀刻的双层抗蚀剂工艺中用金属密封被蚀刻衬底材料的蚀刻底切区域，和保护这些区域在随后的晶片处理中不受化学侵蚀或者不受环境影响。
附图说明
在阅读以下提供的本发明的详细描述和参考附图时，本领域技术人员将明白本发明的其他目的、优点和特征，附图中：
图1a-1d是示出使用单层正性光致抗蚀剂的现有技术方法的逐进制造阶段的侧面截面图；
图2a-2d是示出使用单层负性光致抗蚀剂的现有技术方法的逐进制造阶段的侧面截面图；
图3a-3d是描述通过表面处理使用单层正性光致抗蚀剂的现有技术方法的逐进制造阶段的侧面截面图；
图4a-4d是示出在单层光致抗蚀剂上使用图像反转工艺的现有技术方法的逐进制造阶段的侧面截面图；
图5a-5d是示出使用双层抗蚀剂工艺的现有技术方法的逐进制造阶段的侧面截面图；
图6a-6j是示出根据一个实施例的本发明方法的逐进阶段的侧面截面示意图；
图7a-7l是示出根据另一实施例的本发明方法的逐进阶段的侧面截面示意图；和
图8a-8m描述了示出根据其他实施例的本发明方法的逐进阶段的侧面截面示意图。
具体实施方式
参考图6a-6j，示出了本发明的一个实施例。相对薄的底部抗蚀剂层610诸如聚甲基-甲基丙烯酸酯（PMMA）形成在衬底材料600（例如半导体衬底、电介质、金属、互联）上，如图6a中所示。在一些实施例中，底部抗蚀剂层610被旋涂到衬底上并对其烘焙。底部抗蚀剂610包括对第一选定范围内的能量敏感的材料。在一些实施例中，第一选定范围的能量包括具有等于或小于约310纳米波长的能量。在一些实施例中，第一选定范围的能量是深UV光。
随后在底部抗蚀剂层610上形成顶部光致抗蚀剂层620，诸如AZ9245或者ShipleySC1827正性光致抗蚀剂，如图6b中所示。顶部抗蚀剂层620具有大于底部层610的厚度。在一些实施例中，将顶部抗蚀剂层620旋涂到底部层610上并对其烘焙。顶部抗蚀剂620包括对第二选定范围内的能量敏感的材料。在一些实施例中，第二选定范围的能量包括具有大于约310纳米波长的能量。在一些实施例中，第二选定范围的能量包括近UV或紫光。在示范性实施例中，然后使用标准光刻工具诸如g-线或者i-线步进式的或者掩模对准式的，利用近UV或紫光照射640通过成像掩模630曝光顶部光致抗蚀剂层620的选定区域602。这于图6c中示出。然后，使用第一显影剂诸如ShipleyCD-30显影顶部光致抗蚀剂层620的暴露部分602，从而暴露出顶部光致抗蚀剂开口中底部抗蚀剂层610的部分612，如图6d中所示。底部抗蚀剂610对近UV或紫光不敏感，且不受第一显影剂影响。如图6e中所示，然后，通过利用图形化的顶部光致抗蚀剂层620作为蚀刻掩模，使用在氧等离子体中的高度各向异性干法蚀刻诸如氧反应离子蚀刻（RIE）650，去除暴露的抗蚀剂部分612，来将在顶部抗蚀剂层620中的光刻定义的图形转移到底部抗蚀剂层610。这暴露出了下面的衬底600的部分622，如图6f中所示。顶部光致抗蚀剂层620厚于底部抗蚀剂层610，且在底部抗蚀剂610的暴露部分612被完全去除之前不会完全侵蚀。在底部层抗蚀剂中以这种方式定义的图形保持顶部光致抗蚀剂开口的陡的垂直侧壁，且在双层抗蚀剂开口周围不具有底部抗蚀剂底切，如图6f中所示。在抗蚀剂图形化工艺中不具有底部抗蚀剂底切是重要的，以便最小化下面的衬底的暴露部分相对于顶部光致抗蚀剂开口边缘的随后的蚀刻底切，特别是当将各向同性蚀刻方法诸如湿法蚀刻用于蚀刻曝光的衬底时更是如此。然后，使用该图形化的双层抗蚀剂叠层作为蚀刻掩模，蚀刻下面的衬底600的暴露部分622至所需蚀刻深度的被蚀刻表面632，从而产生蚀刻底切区域634和636，如图6g中所示。
为了便于在蚀刻下面的材料600的暴露部分622之后的清洁金属剥离，本发明提供处理双层抗蚀剂开口的边缘轮廓，以在顶部层光致抗蚀剂开口中产生相对于底部层抗蚀剂开口的边缘的抗蚀剂悬垂结构。该工序描述如下。在蚀刻衬底材料600的暴露部分622之后，于是利用深UV照射而不用掩模地毯式曝光具有双层抗蚀剂图形的整个晶片。这使得底部抗蚀剂开口的侧壁暴露于深UV光。接下来，在第二显影剂中显影底部抗蚀剂开口的侧壁，该第二显影剂不溶解暴露出的顶部光致抗蚀剂层620。如果底部抗蚀剂610是PMMA，且之前借助于氧RIE对其进行蚀刻，则使用利用深UV照射的毯式曝光来曝光PMMA的侧壁可以不是必须的，这是由于来自氧等离子体的光发射含有能曝光PMMA的波长的光。显影曝光的PMMA而不显影顶部光致抗蚀剂的一种该第二显影剂是甲苯。另一个合适的第二显影剂的非限制性实例是氯苯。使底部抗蚀剂开口的侧壁暴露于深UV光和随后的底部抗蚀剂显影产生了如图6h中所示的悬垂抗蚀剂边缘轮廓，以及底部抗蚀剂底切644和646。底部抗蚀剂底切量由在第二显影剂中的显影时间确定，且可基于应用进行选择。特别有利的是，由于底部抗蚀剂层610现在仅用作释放层以利于清洁金属剥离，因此只要顶部光致抗蚀剂620在底部抗蚀剂显影期间不剥离，就能制作并使用大的底部抗蚀剂底切644和646而不涉及抗蚀剂底切图形转移到下面的衬底600。在于双层抗蚀剂结构中产生悬垂抗蚀剂边缘轮廓之后，接下来进行金属蒸发或溅射沉积步骤以在晶片上沉积所需金属660。对于清洁金属剥离，总的沉积金属厚度将不大于下面的衬底蚀刻深度和底部抗蚀剂层610厚度的组合，以使被蚀刻衬底表面632上沉积的金属660不会太厚而接触并连接到开口中顶部光致抗蚀剂侧壁上的所沉积的金属，如图6i中所示。在合适溶剂诸如丙酮中溶解这两层抗蚀剂时，在顶层光致抗蚀剂620顶部上的所沉积金属660被剥离，仅留下在被蚀刻衬底表面632顶部上的所沉积金属660。最终结构于图6j中示出。
蚀刻底切区域634和636的宽度由底部抗蚀剂610到下面的衬底600的粘附、蚀刻深度、蚀刻方法（诸如干法或蚀法蚀刻）、蚀刻化学特性（诸如气体或蚀刻剂）、蚀刻条件（诸如温度、浓度、压力或功率）、以及在涂覆底部抗蚀剂层610之前的衬底表面制备来确定，并且可以由本领域技术人员在本发明的教导下确定。有机抗蚀剂材料诸如光致抗蚀剂、PMMA或PMGI通常都不会良好地粘附到下面的材料诸如半导体或金属。
在本发明的另一示范性实施例中，首先通过标准沉积技术诸如等离子增强化学气相沉积（PECVD）将适合的电介质层710诸如氮化硅沉积到衬底700上。这于图7a中示出。电介质层710诸如氮化硅公知可给出与半导体表面的良好粘附，且能通过干法蚀刻诸如RIE各向异性地蚀刻，或者通过湿法蚀刻各向同性地蚀刻。由于其主要目的是在电介质层710和下面的衬底700之间提供良好粘附的界面，因此电介质层710不需要很厚，以便使随后在蚀刻衬底材料700时的蚀刻底切最小化。电介质层710可以薄至100埃。在某些应用中电介质层也可用作钝化层以保护下面的衬底表面。
为了最小化在下面的衬底材料700的暴露部分周围的蚀刻底切和利于随后的清洁金属剥离，改进了本发明第一示范性实施例中的在图6a-6j中示出的工艺流程以适合于该电介质层710的存在。本发明第二示范性实施例中的改进的工艺流程于图7a-7l中示出。
在如图7a所示出在衬底700上沉积电介质层710之后，在电介质层710上如图7b中所示形成（例如通过涂覆）相对薄的底部抗蚀剂层720诸如聚甲基-甲基丙烯酸酯（PMMA），并对其烘焙。底部抗蚀剂层720对深UV光敏感。相对厚的顶部光致抗蚀剂层730，诸如AZ9245或者ShipleySC1827正性光致抗蚀剂，随后旋涂到底部抗蚀剂层720上，如图7c中所示，并对其烘焙。顶部光致抗蚀剂对近UV或紫光敏感。然后，如图7d中所示，使用标准光刻工具（诸如g-线或i-线步进式的或者掩模对准式的）来利用近UV或紫光照射750通过成像掩模740曝光顶部光致抗蚀剂层730的选定区域702。然后，使用第一显影剂，诸如ShipleyCD-30，来显影顶部光致抗蚀剂层730的曝光部分702，从而暴露出顶部光致抗蚀剂开口中底部抗蚀剂层720的部分712，如图7e所示。底部抗蚀剂720对近UV或紫光不敏感，且不受第一显影剂影响。然后，如图7f中所示，通过使用图形化的顶部光致抗蚀剂层730作为蚀刻掩模，使用氧等离子体中的高度各项异性干法蚀刻（诸如氧反应离子蚀刻（RIE））760去除暴露的抗蚀剂部分712，将在顶部光致抗蚀剂层730中的光刻定义的图形转移到底部抗蚀剂层720。如图7g所示，这暴露出电介质层710的部分722。顶部层光致抗蚀剂730厚于底部层抗蚀剂720，且在完全去除底部抗蚀剂720的暴露部分712之前不会完全侵蚀。以这种方式在底部层抗蚀剂中定义的图形保持顶部光致抗蚀剂开口的陡的垂直侧壁，且在双层抗蚀剂开口周围不具有底部抗蚀剂底切，如图7g所示。重要的是，在抗蚀剂图形化工艺中使底部抗蚀剂底切最小化，和更优选的使得不具有底部抗蚀剂底切，以便使下面的电介质层710的暴露部分相对于顶部光致抗蚀剂开口边缘的随后的蚀刻底切最小化，特别是在使用各向同性蚀刻方法诸如湿法蚀刻去除暴露的电介质层时更是如此。然后，通过干法或湿法蚀刻去除电介质材料710的暴露部分722，以暴露出下面的衬底700的部分732，如图7h所示。根据所使用的蚀刻方法，在电介质层蚀刻期间可以形成小的蚀刻底切734和736。随后，使用该图形化的双层抗蚀剂和电介质叠层作为蚀刻掩模，蚀刻下面的衬底700的暴露部分732至所需蚀刻深度的被蚀刻表面742，从而产生蚀刻底切区域744和746，如图7i中所示。由于电介质层710和下面的衬底700之间良好的粘附，蚀刻底切744和746小于本发明第一示范性实施例中的于图6g中示出的相应蚀刻底切区域634和636。
在与本发明第一实施例中的上述工序相似的工序之后，随后产生利于清洁金属剥离的抗蚀剂悬垂结构。在蚀刻衬底700的暴露部分732之后，用深UV照射毯式曝光具有双层抗蚀剂图形的整个晶片而不用掩模。这将底部抗蚀剂开口的侧壁暴露于深UV光。接下来，在第二显影剂中显影底部抗蚀剂开口的侧壁，该第二显影剂不溶解暴露的顶部光致抗蚀剂层730。如果底部抗蚀剂720是PMMA且之前借助于氧RIE蚀刻，则不必使用利用深UV照射的毯式曝光来曝光PMMA的侧壁，这是由于来自氧等离子体的光发射含有能曝光PMMA的波长的光。显影被曝光的PMMA而不显影顶部光致抗蚀剂的一种该第二显影剂是甲苯。将底部抗蚀剂开口的侧壁暴露于深UV光和随后的底部抗蚀剂显影导致如图7j中所示的悬垂抗蚀剂边缘轮廓以及底部抗蚀剂底切754和756。底部抗蚀剂底切量由在第二显影剂中的显影时间确定。由于底部抗蚀剂层720现在仅用作释放层以利于清洁金属剥离，因此只要在底部抗蚀剂显影期间顶部光致抗蚀剂730不剥离，就能制作和使用大的底部抗蚀剂底切754和756而不涉及抗蚀剂底切图形转移到下面的电介质层710和衬底700。在双层抗蚀剂结构中产生悬垂抗蚀剂边缘轮廓之后，接下来进行金属蒸发或溅射沉积步骤以在晶片上沉积所需金属770。对于清洁金属剥离，总的沉积金属厚度将不大于下面的衬底蚀刻深度、电介质层710厚度和底部抗蚀剂层720厚度的组合，以使在被蚀刻衬底表面742上所沉积的金属770不会太厚以致于接触和连接至开口中顶部光致抗蚀剂侧壁上的所沉积金属（图7k）。在合适的溶剂诸如丙酮中溶解这两层抗蚀剂时，在顶部层光致抗蚀剂730顶部上的所沉积金属770被剥离，在被蚀刻衬底表面742的顶部上仅留下图形化的电介质层710和所沉积金属770。最终结构于图7l中示出。
本发明第二示范性实施例提供了一种与本发明第一实施例中相应的蚀刻底切区域634和636相比，进一步使衬底材料700相对于被蚀刻衬底表面742上所沉积金属770的边缘的蚀刻底切744和746最小化的方法。图形化的电介质层710可保留在最终结构上作为钝化层以保护下面的衬底的未暴露部分，或者通过干法或湿法蚀刻将其从最终结构上去除。在前一情况下，图形化的电介质层710和所沉积金属770一起保护衬底表面的除了被蚀刻衬底表面742上所沉积的金属图形770周围的蚀刻底切区域744和746之外的任何位置。蚀刻底切区域744和746通过电介质层开口边缘和所沉积金属770边缘之间的小间隙被暴露到外部环境，如图7l中所示。如果这些暴露出的蚀刻底切区域744和746不受到分离的钝化层的保护，则该暴露到外部环境会导致在随后的晶片处理中对这些区域的非故意的化学侵蚀。
在另一方面，本发明提供了一种密封间隙的方法，该间隙可以是在工艺期间形成的或残留的。参考图8a至8m一般性地示例说明该方法。
首先通过标准沉积技术，诸如等离子增强化学气相沉积（PECVD），将合适的电介质层810（诸如氮化硅）沉积到衬底800上，如图8a中所示。然后，在电介质层810上如图8b中所示地涂覆相对薄的底部抗蚀剂层820，诸如聚甲基-甲基丙烯酸酯（PMMA），且对其烘焙。底部抗蚀剂层820的厚度将大于期望的总金属厚度，而总金属厚度反过来大于下面的衬底的蚀刻深度和电介质层810厚度的组合。底部抗蚀剂820对深UV光敏感。相对厚的顶部光致抗蚀剂层830，诸如AZ9245或ShipleySC1827正性光致抗蚀剂，随后旋涂到底部抗蚀剂层820上，如图8c中所示，且对其烘焙。顶部光致抗蚀剂对近UV或紫光敏感。然后，使用标准光刻工具（诸如g-线或i-线步进式的或掩模对准式的）通过成像掩模840使用近UV或紫光照射850来曝光顶部层光致抗蚀剂830的选定区域802。这于图8d中示出。然后，使用第一显影剂诸如ShipleyCD-30显影顶部层光致抗蚀剂830的被曝光部分802，由此暴露出顶部光致抗蚀剂开口中的底部抗蚀剂层820的部分812（图8e）。底部抗蚀剂820对近UV或紫光不敏感，且不受第一显影剂的影响。如图8f中所示，然后，通过使用高度各向异性干法蚀刻诸如氧反应离子蚀刻（RIE）860，用图形化的顶部层光致抗蚀剂830作为蚀刻掩模，去除暴露出的抗蚀剂部分812，来将顶部层光致抗蚀剂830中的光刻定义的图形转移到底部抗蚀剂层820。这暴露出电介质层810的部分822，如图8g中所示。顶部层光致抗蚀剂830厚于底部抗蚀剂层820，且在底部抗蚀剂820的暴露部分812被完全去除之前不会完全侵蚀。在底部层抗蚀剂中以这种方式定义的图形保持顶部光致抗蚀剂开口的陡的垂直侧壁，且在双层抗蚀剂开口周围不具有底部抗蚀剂底切，如图8g中所示。重要的是，在抗蚀剂图形化工艺中不具有底部抗蚀剂底切，以便使下面的电介质层810的暴露部分相对于顶部光致抗蚀剂开口的边缘的随后的蚀刻底切最小化，特别是在使用各向同性蚀刻方法诸如湿法蚀刻来去除暴露的电介质层时更是如此。然后，通过干法或湿法蚀刻去除电介质材料810的暴露部分822，以暴露出下面的衬底800的部分832，如图8h中所示。根据所使用的蚀刻方法，在电介质层蚀刻期间可以形成小的蚀刻底切834和836。
在不同于上述实施例的步骤中，接下来在蚀刻衬底800的暴露部分832之前加宽双层抗蚀剂开口。这通过附加的等离子蚀刻步骤诸如氧RIE或去除残渣来完成，其蚀刻一些顶部抗蚀剂层830和双层抗蚀剂开口的侧壁844和846，直到顶部光致抗蚀剂开口大于电介质层开口，如图8i中所示。由于对衬底800暴露部分832的与氧等离子体相关的任何表面损伤都随后在蚀刻暴露出的衬底表面832时被去除，因此，优选在蚀刻衬底800的暴露部分832之前加宽双层抗蚀剂开口。
然后，使用该图形化的双层抗蚀剂和电介质叠层作为蚀刻掩模，将下面的衬底800的暴露部分832蚀刻至所需蚀刻深度的被蚀刻表面852，由此产生蚀刻底切区域854和856，图8j中所示。由于电介质层810和下面的衬底800之间良好的粘附，蚀刻底切854和856小于本发明第一优选实施例中的于图6g中所示的相应蚀刻底切区域634和636。
在与本发明第一和第二实施例中所述的工序相似的工序之后，随后产生用于利于清洁金属剥离的抗蚀剂悬垂结构。在蚀刻衬底800的暴露部分832之后，用深UV照射毯式曝光具有双层抗蚀剂图形的整个晶片而不用掩模。这将底部抗蚀剂开口的侧壁暴露于深UV光。接下来，在第二显影剂中显影底部抗蚀剂开口的侧壁，该第二显影剂不溶解暴露的顶部抗蚀剂层830。如果底部抗蚀剂820是PMMA且之前借助于氧RIE蚀刻，则不必使用利用深UV照射的毯式曝光来曝光PMMA的侧壁，这是由于来自氧等离子体的光发射含有能曝光PMMA的波长的光。显影曝光的PMMA而不显影顶部光致抗蚀剂的一种该第二显影剂是甲苯。将底部抗蚀剂开口的侧壁暴露于深UV光和随后的抗蚀剂显影导致如图8k中示出的悬垂抗蚀剂边缘轮廓及底部抗蚀剂底切864和866。底部抗蚀剂底切量由在第二显影剂中的显影时间确定。由于底部抗蚀剂层820现在仅用作释放层以利于清洁金属剥离，因此只要在底部抗蚀剂显影期间不剥离顶部抗蚀剂830，就能制作并使用大的底部抗蚀剂底切864和866而不涉及抗蚀剂底切图形转移到下面的电介质层810。
在双层抗蚀剂结构中产生悬垂抗蚀剂边缘轮廓之后，接下来进行金属蒸发和溅射沉积步骤以在晶片上沉积所需金属870，如图8l中所示。对于清洁金属剥离，总的沉积金属厚度将不大于下面的衬底的蚀刻深度和电介质层810的厚度的组合，但是小于底部抗蚀剂层820的厚度。由于在通过之前的抗蚀剂开口图形加宽步骤之后，顶部光致抗蚀剂开口大于电介质层开口，且由于底部抗蚀剂具有底切864和866，因此金属也沉积在电介质开口周围的电介质层暴露部分的顶部上。当所沉积金属870的总厚度大于衬底材料的蚀刻深度和电介质层810的厚度的组合时，在被蚀刻衬底表面852上和电介质层开口周围电介质层的暴露部分上的所沉积金属870将相互接触和连接，由此完全密封本发明第二实施例中前述的间隙，并适当地保护蚀刻底切区域854和856不受外部环境影响。所沉积金属870将薄于底部抗蚀剂层820，以使得电介质开口周围电介质层暴露部分的顶部上的所沉积金属870不会太厚以致于接触和连接到开口中顶部光致抗蚀剂侧壁上的所沉积的金属，如图8l中所示。在适合溶剂诸如丙酮中溶解这两层抗蚀剂时，剥离顶部层光致抗蚀剂830顶部上的所沉积金属870，仅留下被蚀刻衬底表面852顶部上和电介质层开口周围的电介质层810顶部上的图形化的电介质层810和所沉积金属870。最终结构于图8m中示出。
虽然已经参考示意性实施例描述了本发明，但是该描述不应解释为限制含义。参考本说明书，这些示意性实施例的各种修改和组合，以及本发明的其他实施例，对于本领域技术人员而言将是显而易见的。例如，尽管在上述实施例中仅提到氧等离子体用于去除顶部光致抗蚀剂开口中底部抗蚀剂层的暴露部分，但是可以理解，可以使用其他蚀刻方法，诸如离子铣。而且，尽管在上述实施例的附图中将衬底示出为单层，但是可以理解，可使用多层衬底材料。因此附属的权利要求包括任何的这种改进或实施方式。