專利名稱：使用無定形碳層改善光柵制造的方法
技術領域：
本發明主要涉及光刻法以及光刻圖案化的方法。特別是涉及使用無定形碳層改善光柵或光罩制造的方法。
背景技術：
一般而言，光柵或者光罩是包含輸送到晶圓的圖案的光刻工具。在集成電路的領域中，可將光柵歸類為含有一個或者更多小芯片的圖案的平板，但是無法大到能夠一次輸送晶圓尺寸的圖案。在集成電路的領域中，可將光罩歸類為含有大到能夠一次圖案化全晶圓的圖案的平板。光柵與光罩的圖案可由配置于玻璃平板上(例如，熔化的硅土、蘇打石灰玻璃、硼硅玻璃、二氧化氟硅以及石英)的不透明與非不透明區域所形成。不透明區域經常包括鉻、乳膠、氧化鐵、以及/或者氧化鉻。或者，該圖案可表示于公知的相位移光罩上。公知的相位移光罩可包括不透明區域以及界定該圖案的相位移區域。
半導體制造技術常常應用光罩或者光柵。輻射可經過光罩或光柵或者自其反射，以在半導體晶圓上形成影像。該晶圓設置以接收經過該光罩或者光柵或者自其反射所傳送的輻射。半導體晶圓上的影像對應該光罩或者光柵上的圖案。該輻射可以是諸如紫外光、真空紫外光等的光。該輻射也可是x射線輻射、電子束輻射等。
一般而言，該影像會聚焦在晶圓上，以使諸如光阻材料的材料層圖案化。該光阻材料可用來界定摻雜區域、沉積區域、蝕刻區域或者與集成電路有關的其它結構。該光阻材料也可界定與集成電路的金屬層有關的導線或者導電墊。再者，該光阻材料可界定絕緣區域、晶體管柵極或者其它晶體管結構與組件。
公知的光刻系統一般用來將影像投射到晶圓。例如，公知的光刻系統包括輻射源、光學系統以及光柵或者光罩。輻射源提供經過光學系統并且穿越或離開該光罩或光柵的輻射。
逐步重復光柵上的圖案化影像，以使諸如晶圓的整個基板曝光，此時光罩或者屏蔽上的圖案會傳送到整個晶圓。然而，除非在其它方面有特定說明外，此說明書中所使用的光柵、光罩以及屏蔽的用詞是可互換的。該光罩可為正光罩或負光罩(亮域或暗域工具)。
根據公知的光罩圖案化制程，以多步制程拋光該玻璃基板。清洗該拋光基板并且檢測其缺陷。檢測玻璃基板以后，將該玻璃基板涂以不透明的材料(例如，吸收層)。該玻璃基板可用濺鍍沉積制程來涂敷。
根據光刻制程，將該不透明材料進行選擇性蝕刻。將該不透明材料涂以光阻材料。將該光阻材料經由光學圖案產生器而予以圖案化。公知的光學圖案產生器應用擋板、光源、光學組件以及可動臺(movablestage)在光阻材料上產生適當的光學圖案。隨后根據光學圖案移除該光阻材料。根據殘留的光阻材料移除不透明材料。不透明材料可通過濕式蝕刻來移除。因此，將吸收材料根據希望形成在基板上的影像而圖案化或者蝕刻(例如，由光學圖案產生器所提供的影像)。
制造光罩與光柵既耗時且費錢。再者，包括制造光罩與光柵所需要的光學圖案產生器的裝置是昂貴的。必須為在晶圓上輸送的每個影像制造光罩與光柵。
傳統上，光柵制程不如晶圓制造工藝改善地那么快。如同0.1微米光刻所需要的，光柵圖案的精確性與準確性則變得越來越重要。在此之前，公知的光柵具有許多問題，會影響光柵圖案的準確性與精確性。例如，不透明材料(亦即吸收劑)與圖案化光阻所使用的光阻之間的少量選擇性會對準確性與精確性形成不利影響。少量的選擇性可導致不合適尺寸的圖案、圖案化特征上的劣質邊緣、不要區域內的不透明材料移除不完全等。而且，還存在光阻厚度、基板損壞、以及光柵圖案化期間內的反射性以及圖案輸送到光柵等問題。再者，用來將光阻圖案化的光阻層也可被用作不透明材料的CrON(氧氮化鉻)材料所污染。
因此需要使用無定形碳層來改善光柵的制造。再者，需要具有使用SiON(氧氮化硅)以及無定形碳硬光罩的雙重選擇切換。再者，更需要改善光柵與光罩以及制造該光柵與屏蔽的工藝。
發明內容
本發明的示范性具體實施例關于一種使用無定形碳層來改善光柵的制造方法。該方法可包括沉積具有基板、吸收劑、輸送層、抗反射涂(ARC)層以及光阻層的疊層；圖案化光阻層；以及蝕刻ARC層與輸送層。該方法也可包括蝕刻該吸收劑層以及移除該輸送層。該輸送層包括無定形碳。
本發明的另一示范性具體實施例關于一種制造光柵的方法。該方法可包括圖案化置于SiON(氧氮化硅)層與無定形碳層上的光阻層、蝕刻將圖案化光阻層作為光罩的SiON層與無定形碳層、并且將配置在無定形碳層下的含金屬層曝光。該方法同樣包括蝕刻將無定形碳層用作光罩的含金屬層，以及移除無定形碳層。
本發明的另一示范性具體實施例關于一種使用無定形碳輸送層來改善光柵制造的方法。該方法可包括沉積含有基板、吸收劑、輸送層、抗反射涂(ARC)層與光阻層的疊層，以及在光阻層、ARC層、輸送層與吸收劑層中形成孔洞(aperture)。該孔洞具有第一尺寸。該方法進一步包括將吸收劑層上的各層移除。
當回顧以下圖式、詳細說明、與附加權利要求時，本發明的其它原理特征與優點將變得顯而易見。
圖1為根據示范性具體實施例來制造光柵并將其應用在光刻制程中的制造工藝流程圖；圖2表示部分光柵的概略截面圖，其根據示范性具體實施例而顯示堆棧應用步驟；圖3表示圖2光柵部分的概略截面圖，其顯示光阻圖案化步驟；圖4表示圖1光柵部分的概略截面圖，其顯示抗反射涂層(ARC)蝕刻步驟；圖5表示圖2光柵部分的概略截面圖，其顯示無定形碳蝕刻步驟；圖6表示圖2光柵部分的截面圖，其顯示吸收劑蝕刻步驟；以及圖7表示圖2光柵部分的概略截面圖，其顯示無定形碳移除步驟。
具體實施例方式
圖1說明制造光柵以及在光刻制造工藝中將其應用的示范性制程的流程圖10。流程圖10通過實例說明可能進行的一些步驟。額外步驟、較少步驟、或者步驟的結合可能應用于各種不同的具體實施例中。
在示范性具體實施例中，執行步驟15，將無定形碳層施加至施加于基板的鉻層上。堆棧施加步驟參考圖2說明如下。在步驟25中，將抗反射涂層(ARC)施加于無定形碳層上。在步驟35中，將光阻層施加于ARC層上。
在步驟45中，將光阻層圖案化。光阻層可以各種不同的方式而圖案化，諸如電子束光刻、激光光柵掃瞄光刻法(激光圖案產生器)或者通過公知的投射光刻法(投射光刻并不典型用于光柵)。光阻圖案化步驟參考圖3而說明如下。在步驟55中，ARC層根據圖案化光阻層蝕刻。ARC層可使用各種不同技術來蝕刻，諸如濕式蝕刻或者等離子體蝕刻或反應性離子蝕刻(RIE)。ARC蝕刻步驟參考圖4而說明。
在步驟65中，在蝕刻無定形碳層的制程同時移除圖案化光阻層。該無定形碳層可使用各種不同的技術來蝕刻，諸如RIE、等離子體或濕式蝕刻、典型的為氧等離子體。或者，圖案化光阻層可在將無定形碳層蝕刻以前或者以后予以移除。無定形碳層蝕刻步驟則參考圖5而說明如下。
在步驟75中，蝕刻鉻層，同時移除ARC層。各種技術可用來蝕刻鉻層并且移除ARC層，諸如濕式蝕刻或者RIE或者等離子體蝕刻(包含例如氯或氧等離子體)。或者，在將鉻層蝕刻以前或者以后移除ARC層。蝕刻技術參考圖6說明如下。
在步驟85中，使用灰化步驟來移除無定形碳層。可使用各種技術而來移除無定形碳層，諸如RIE、包含例如氧等離子體的等離子體或者濕式蝕刻。無定形碳移除步驟參考圖7而說明如下。在步驟95中，在進行步驟15-85以后形成的光罩或者光柵，可用于光刻制程。
參考圖2，部分光柵100包括基板110、吸收劑層120、輸送層130、抗反射涂層(ARC)140與光阻層150。在示范性具體實施例中，基板110可是二氧化硅(SiO2)基板，吸收劑層120可是鉻(Cr)層，輸送層130可是無定形碳層，而且ARC層140可是氧氮化硅(SiON)層。
吸收劑層120、輸送層130、ARC層140以及光阻層150可使用各種不同沉積技術沉積于基板110上。例如，化學氣相沉積(CVD)或者物理氣相沉積(PVD)可用于沉積制程。在替代性的具體實施例中，基板110可是二氧化氟硅、熔化的硅土、蘇打石灰玻璃、硼硅玻璃或石英。吸收劑層120可是含金屬層或者適合使光圖案化的其它層。
通過實例，吸收劑層120可具有20至200nm的厚度，輸送層130可具有5至200nm的厚度，ARC層140可具有0至200nm的厚度(假如使用電子束(不反射)的話，則沒有任何ARC可用)，而且光阻層150具有100至400nm的厚度。如下所述，光阻層150只在ARC層140蝕刻期間需要。照此，則需要較少的抗蝕劑厚度，而且溶解度會有所改善。
吸收劑層120與輸送層130的厚度可調到使諸如ALTA3700與ALTA4000的光學激光光柵圖案產生器的光阻層150與ARC層140之間接口的反射率最佳化或者最小化。選擇厚度以照此將反射性最小化，其可減少或者移除駐波并且改善關鍵尺寸(CD)的控制。
作為實例的光學激光光柵圖案產生器ALTA4000使用257nm波長以及化學性放大抗蝕劑。光阻劑污染是此光柵圖案產生器的缺點。不過，使用吸收劑層120與輸送層130的雙重選擇性切換而配置的部分100則有助于避免光阻劑污染。例如，層130與140可使層150免于受到層120的污染。
圖3說明圖案化步驟以后的部分100。在示范性具體實施例中，將光阻層150圖案化以具有孔洞165。此圖案化可使用各種圖案化技術或圖案化裝置的任一種來進行，諸如電子束圖案產生器(JEOL JBX9000或者Mebes5000)或者激光圖案產生器(Alta3700或Omega6000)。
圖4說明蝕刻步驟以后的部分100。一旦光阻層150圖案化，則蝕刻制程可將ARC層140蝕刻。該蝕刻制程可經過ARC層140而延伸向孔洞165。
圖5說明第二蝕刻步驟以后的部分100。以一蝕刻制程經過輸送層130、而延伸至孔洞165。在輸送層130的蝕刻期間內，移除光阻層150。于是，在有利的步驟65中，當層130進行選擇性蝕刻時，層150可同時地予以移除。相對地，在將層130選擇性蝕刻以前或者以后，可將層150個別地移除。
圖6說明第三蝕刻步驟以后的部分100。在示范性具體實施例中，蝕刻該吸收劑層120，以經過吸收劑層120而延伸至使輸送層130中的孔洞165。除了蝕刻吸收劑層120以外，還將ARC層140一起移除。于是，在有利的步驟75中，當層120選擇性地蝕刻時，還同時移除層140。或者，在選擇性地將層120蝕刻以前或者以后，將層140個別地移除。該蝕刻制程可包括使用濕式蝕刻化性的蝕刻，諸如緩沖氧化物蝕刻、熱磷酸或等離子體蝕刻或者RIE。
圖7說明移除步驟以后的部分100。在示范性具體實施例中，輸送層130使用氧等離子體灰化來移除。一般來說，灰化是使用氧等離子體或者紫外光所產生的臭氧來移除諸如光阻、無定形碳、或其它層的某些層的制程。因為移除層會揮發成N2、O2、CO與CO2氣體，所以灰化并沒有產生化學廢棄物。
吸收劑層120可在輸送層130灰化以后予以有利地清除干凈。再者，參考圖式而說明的方法可用來制造變細的相位移光罩。隨著相位移光罩衰減階段，在此說明用的無定形碳輸送層可在蝕刻硅化鉬層的期間內，保護鉻層。
雖然顯示在圖式與以上所說明的示范性具體實施例目前是優選的，但是應該理解到的是，這些具體實施例僅作示例作用。其它具體實施例可能包括例如用作吸收劑層而與無定形碳輸送層互相作用的不同材料。本發明并沒有局限于一特定的具體實施例，而是擴展到附加權利要求的范圍與精神內的各種修改、組合、以及排列。
權利要求
1.一種用無定形碳層(130)來改善光柵的制造方法，該方法包含沉積(15，25，35)包括一基板(110)、一吸收劑(120)、一輸送層(130)、一抗反射涂層(140)以及一光阻層(150)的疊層；圖案化(45)該光阻層(150)；蝕刻(55，65)該抗反射涂層(140)以及該輸送層(130)；蝕刻(75)該吸收劑層(120)；以及移除(85)該輸送層(130)，該輸送層(130)包括無定形碳。
2.如權利要求1所述的方法，其中蝕刻(55，65)該抗反射涂層(140)以及輸送層(130)包括將該光阻層(150)移除。
3.如權利要求1所述的方法，其中蝕刻(75)該吸收劑層(120)包括將該抗反射涂層(140)移除。
4.如權利要求1所述的方法，其中移除(85)輸送層(130)包括灰化氧等離子體，該輸送層(130)包括無定形碳。
5.如權利要求1所述的方法，其中該輸送層(130)具有5至200nm的厚度。
6.一種制造光柵的方法，包含圖案化(45)置于一SiON層(140)與一無定形碳層上(130)的一光阻層(150)；以該圖案化光阻層(150)為光罩而蝕刻(55，65)該SiON層(140)與該無定形碳層(130)，以及將配置于該無定形碳層(130)下的含金屬層(120)曝光；以該無定形碳層(130)做光罩而蝕刻該含金屬層；以及移除(85)該無定形碳層(130)。
7.如權利要求6所述的方法，其中以圖案化光阻層(150)為光罩而蝕刻(55，65)該SiON層(140)與該無定形碳層(130)以及將配置于該無定形碳層(130)下的含金屬層(120)曝光，包括在該無定形碳層(130)的蝕刻(75)期間內將該光阻層(150)移除。
8.如權利要求6所述的方法，其中該光阻層(150)具有400nm的厚度。
9.如權利要求6所述的方法，其中該無定形碳層(130)具有大約在30nm與100nm之間的厚度。
10.如權利要求6所述的方法，其中以該無定形碳層(130)作光罩而蝕刻(75)該含金屬層(120)包括將該SiON層(140)移除。
全文摘要
一種使用無定形碳層(130)來改善光柵制造的方法包括將包括一基板(110)、一吸收劑(120)、一輸送層(130)、一抗反射涂層(140)、以及一光阻層(150)的疊層沉積；將該光阻層(150)圖案化(45)；以及將該ARC層(140)以及該輸送層(130)蝕刻(55，65)。該方法同樣包括蝕刻(75)該吸收劑層(120)以及移除(85)該輸送層(130)，該輸送層(130)包括無定形碳。
文檔編號H01L21/027GK1666147SQ03815818
公開日2005年9月7日 申請日期2003年6月25日 優先權日2002年7月3日
發明者C·E·塔貝里, C·F·萊昂斯 申請人:先進微裝置公司