專利名稱：使用無(wú)定形碳層改善光柵制造的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(wú)定形碳層改善光柵或光罩制造的方法。
背景技術(shù)：
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(lǐng)域中，可將光柵歸類為含有一個(gè)或者更多小芯片的圖案的平板，但是無(wú)法大到能夠一次輸送晶圓尺寸的圖案。在集成電路的領(lǐng)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(qū)域所形成。不透明區(qū)域經(jīng)常包括鉻、乳膠、氧化鐵、以及/或者氧化鉻?；蛘?，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(qū)域以及界定該圖案的相位移區(qū)域。
半導(dǎo)體制造技術(shù)常常應(yīng)用光罩或者光柵。輻射可經(jīng)過(guò)光罩或光柵或者自其反射，以在半導(dǎo)體晶圓上形成影像。該晶圓設(shè)置以接收經(jīng)過(guò)該光罩或者光柵或者自其反射所傳送的輻射。半導(dǎo)體晶圓上的影像對(duì)應(yīng)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(huì)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(lái)界定摻雜區(qū)域、沉積區(qū)域、蝕刻區(qū)域或者與集成電路有關(guān)的其它結(jié)構(gòu)。該光阻材料也可界定與集成電路的金屬層有關(guān)的導(dǎo)線或者導(dǎo)電墊。再者，該光阻材料可界定絕緣區(qū)域、晶體管柵極或者其它晶體管結(jié)構(gòu)與組件。
公知的光刻系統(tǒng)一般用來(lái)將影像投射到晶圓。例如，公知的光刻系統(tǒng)包括輻射源、光學(xué)系統(tǒng)以及光柵或者光罩。輻射源提供經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)并且穿越或離開(kāi)該光罩或光柵的輻射。
逐步重復(fù)光柵上的圖案化影像，以使諸如晶圓的整個(gè)基板曝光，此時(shí)光罩或者屏蔽上的圖案會(huì)傳送到整個(gè)晶圓。然而，除非在其它方面有特定說(shuō)明外，此說(shuō)明書(shū)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(fù)光罩(亮域或暗域工具)。
根據(jù)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(cè)其缺陷。檢測(cè)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(lái)涂敷。
根據(jù)光刻制程，將該不透明材料進(jìn)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(jīng)由光學(xué)圖案產(chǎn)生器而予以圖案化。公知的光學(xué)圖案產(chǎn)生器應(yīng)用擋板、光源、光學(xué)組件以及可動(dòng)臺(tái)(movablestage)在光阻材料上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)圖案。隨后根據(jù)光學(xué)圖案移除該光阻材料。根據(jù)殘留的光阻材料移除不透明材料。不透明材料可通過(guò)濕式蝕刻來(lái)移除。因此，將吸收材料根據(jù)希望形成在基板上的影像而圖案化或者蝕刻(例如，由光學(xué)圖案產(chǎn)生器所提供的影像)。
制造光罩與光柵既耗時(shí)且費(fèi)錢(qián)。再者，包括制造光罩與光柵所需要的光學(xué)圖案產(chǎn)生器的裝置是昂貴的。必須為在晶圓上輸送的每個(gè)影像制造光罩與光柵。
傳統(tǒng)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(zhǔn)確性則變得越來(lái)越重要。在此之前，公知的光柵具有許多問(wèn)題，會(huì)影響光柵圖案的準(zhǔn)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(huì)對(duì)準(zhǔn)確性與精確性形成不利影響。少量的選擇性可導(dǎo)致不合適尺寸的圖案、圖案化特征上的劣質(zhì)邊緣、不要區(qū)域內(nèi)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(nèi)的反射性以及圖案輸送到光柵等問(wèn)題。再者，用來(lái)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(wú)定形碳層來(lái)改善光柵的制造。再者，需要具有使用SiON(氧氮化硅)以及無(wú)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示范性具體實(shí)施例關(guān)于一種使用無(wú)定形碳層來(lái)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(wú)定形碳。
本發(fā)明的另一示范性具體實(shí)施例關(guān)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(wú)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(wú)定形碳層、并且將配置在無(wú)定形碳層下的含金屬層曝光。該方法同樣包括蝕刻將無(wú)定形碳層用作光罩的含金屬層，以及移除無(wú)定形碳層。
本發(fā)明的另一示范性具體實(shí)施例關(guān)于一種使用無(wú)定形碳輸送層來(lái)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(jìn)一步包括將吸收劑層上的各層移除。
當(dāng)回顧以下圖式、詳細(xì)說(shuō)明、與附加權(quán)利要求時(shí)，本發(fā)明的其它原理特征與優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。


圖1為根據(jù)示范性具體實(shí)施例來(lái)制造光柵并將其應(yīng)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(jù)示范性具體實(shí)施例而顯示堆棧應(yīng)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(wú)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(wú)定形碳移除步驟。
具體實(shí)施例方式
圖1說(shuō)明制造光柵以及在光刻制造工藝中將其應(yīng)用的示范性制程的流程圖10。流程圖10通過(guò)實(shí)例說(shuō)明可能進(jìn)行的一些步驟。額外步驟、較少步驟、或者步驟的結(jié)合可能應(yīng)用于各種不同的具體實(shí)施例中。
在示范性具體實(shí)施例中，執(zhí)行步驟15，將無(wú)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(shuō)明如下。在步驟25中，將抗反射涂層(ARC)施加于無(wú)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(chǎn)生器)或者通過(guò)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(shuō)明如下。在步驟55中，ARC層根據(jù)圖案化光阻層蝕刻。ARC層可使用各種不同技術(shù)來(lái)蝕刻，諸如濕式蝕刻或者等離子體蝕刻或反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)。ARC蝕刻步驟參考圖4而說(shuō)明。
在步驟65中，在蝕刻無(wú)定形碳層的制程同時(shí)移除圖案化光阻層。該無(wú)定形碳層可使用各種不同的技術(shù)來(lái)蝕刻，諸如RIE、等離子體或濕式蝕刻、典型的為氧等離子體?；蛘?，圖案化光阻層可在將無(wú)定形碳層蝕刻以前或者以后予以移除。無(wú)定形碳層蝕刻步驟則參考圖5而說(shuō)明如下。
在步驟75中，蝕刻鉻層，同時(shí)移除ARC層。各種技術(shù)可用來(lái)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)?；蛘撸趯t層蝕刻以前或者以后移除ARC層。蝕刻技術(shù)參考圖6說(shuō)明如下。
在步驟85中，使用灰化步驟來(lái)移除無(wú)定形碳層?？墒褂酶鞣N技術(shù)而來(lái)移除無(wú)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(wú)定形碳移除步驟參考圖7而說(shuō)明如下。在步驟95中，在進(jìn)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(shí)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(wú)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(shù)沉積于基板110上。例如，化學(xué)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(shí)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(guò)實(shí)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(méi)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(huì)有所改善。
吸收劑層120與輸送層130的厚度可調(diào)到使諸如ALTA3700與ALTA4000的光學(xué)激光光柵圖案產(chǎn)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(guān)鍵尺寸(CD)的控制。
作為實(shí)例的光學(xué)激光光柵圖案產(chǎn)生器ALTA4000使用257nm波長(zhǎng)以及化學(xué)性放大抗蝕劑。光阻劑污染是此光柵圖案產(chǎn)生器的缺點(diǎn)。不過(guò)，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(shuō)明圖案化步驟以后的部分100。在示范性具體實(shí)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(shù)或圖案化裝置的任一種來(lái)進(jìn)行，諸如電子束圖案產(chǎn)生器(JEOL JBX9000或者M(jìn)ebes5000)或者激光圖案產(chǎn)生器(Alta3700或Omega6000)。
圖4說(shuō)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(jīng)過(guò)ARC層140而延伸向孔洞165。
圖5說(shuō)明第二蝕刻步驟以后的部分100。以一蝕刻制程經(jīng)過(guò)輸送層130、而延伸至孔洞165。在輸送層130的蝕刻期間內(nèi)，移除光阻層150。于是，在有利的步驟65中，當(dāng)層130進(jìn)行選擇性蝕刻時(shí)，層150可同時(shí)地予以移除。相對(duì)地，在將層130選擇性蝕刻以前或者以后，可將層150個(gè)別地移除。
圖6說(shuō)明第三蝕刻步驟以后的部分100。在示范性具體實(shí)施例中，蝕刻該吸收劑層120，以經(jīng)過(guò)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(dāng)層120選擇性地蝕刻時(shí)，還同時(shí)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(gè)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(shuō)明移除步驟以后的部分100。在示范性具體實(shí)施例中，輸送層130使用氧等離子體灰化來(lái)移除。一般來(lái)說(shuō)，灰化是使用氧等離子體或者紫外光所產(chǎn)生的臭氧來(lái)移除諸如光阻、無(wú)定形碳、或其它層的某些層的制程。因?yàn)橐瞥龑訒?huì)揮發(fā)成N2、O2、CO與CO2氣體，所以灰化并沒(méi)有產(chǎn)生化學(xué)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(shuō)明的方法可用來(lái)制造變細(xì)的相位移光罩。隨著相位移光罩衰減階段，在此說(shuō)明用的無(wú)定形碳輸送層可在蝕刻硅化鉬層的期間內(nèi)，保護(hù)鉻層。
雖然顯示在圖式與以上所說(shuō)明的示范性具體實(shí)施例目前是優(yōu)選的，但是應(yīng)該理解到的是，這些具體實(shí)施例僅作示例作用。其它具體實(shí)施例可能包括例如用作吸收劑層而與無(wú)定形碳輸送層互相作用的不同材料。本發(fā)明并沒(méi)有局限于一特定的具體實(shí)施例，而是擴(kuò)展到附加權(quán)利要求的范圍與精神內(nèi)的各種修改、組合、以及排列。
權(quán)利要求
1.一種用無(wú)定形碳層(130)來(lái)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(wú)定形碳。
2.如權(quán)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(quán)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(quán)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(wú)定形碳。
5.如權(quán)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(wú)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(wú)定形碳層(130)，以及將配置于該無(wú)定形碳層(130)下的含金屬層(120)曝光；以該無(wú)定形碳層(130)做光罩而蝕刻該含金屬層；以及移除(85)該無(wú)定形碳層(130)。
7.如權(quán)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(wú)定形碳層(130)以及將配置于該無(wú)定形碳層(130)下的含金屬層(120)曝光，包括在該無(wú)定形碳層(130)的蝕刻(75)期間內(nèi)將該光阻層(150)移除。
8.如權(quán)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(quán)利要求6所述的方法，其中該無(wú)定形碳層(130)具有大約在30nm與100nm之間的厚度。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其中以該無(wú)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(wú)定形碳層(130)來(lái)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(wú)定形碳。
文檔編號(hào)H01L21/027GK1666147SQ03815818
公開(kāi)日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2003年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月3日
發(fā)明者C·E·塔貝里, C·F·萊昂斯 申請(qǐng)人:先進(jìn)微裝置公司