专利名称：使用无定形碳层改善光栅制造的方法
技术领域：
本发明主要涉及光刻法以及光刻图案化的方法。特别是涉及使用无定形碳层改善光栅或光罩制造的方法。
背景技术：
一般而言，光栅或者光罩是包含输送到晶圆的图案的光刻工具。在集成电路的领域中，可将光栅归类为含有一个或者更多小芯片的图案的平板，但是无法大到能够一次输送晶圆尺寸的图案。在集成电路的领域中，可将光罩归类为含有大到能够一次图案化全晶圆的图案的平板。光栅与光罩的图案可由配置于玻璃平板上(例如，熔化的硅土、苏打石灰玻璃、硼硅玻璃、二氧化氟硅以及石英)的不透明与非不透明区域所形成。不透明区域经常包括铬、乳胶、氧化铁、以及/或者氧化铬。或者，该图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区域以及界定该图案的相位移区域。
半导体制造技术常常应用光罩或者光栅。辐射可经过光罩或光栅或者自其反射，以在半导体晶圆上形成影像。该晶圆设置以接收经过该光罩或者光栅或者自其反射所传送的辐射。半导体晶圆上的影像对应该光罩或者光栅上的图案。该辐射可以是诸如紫外光、真空紫外光等的光。该辐射也可是x射线辐射、电子束辐射等。
一般而言，该影像会聚焦在晶圆上，以使诸如光阻材料的材料层图案化。该光阻材料可用来界定掺杂区域、沉积区域、蚀刻区域或者与集成电路有关的其它结构。该光阻材料也可界定与集成电路的金属层有关的导线或者导电垫。再者，该光阻材料可界定绝缘区域、晶体管栅极或者其它晶体管结构与组件。
公知的光刻系统一般用来将影像投射到晶圆。例如，公知的光刻系统包括辐射源、光学系统以及光栅或者光罩。辐射源提供经过光学系统并且穿越或离开该光罩或光栅的辐射。
逐步重复光栅上的图案化影像，以使诸如晶圆的整个基板曝光，此时光罩或者屏蔽上的图案会传送到整个晶圆。然而，除非在其它方面有特定说明外，此说明书中所使用的光栅、光罩以及屏蔽的用词是可互换的。该光罩可为正光罩或负光罩(亮域或暗域工具)。
根据公知的光罩图案化制程，以多步制程抛光该玻璃基板。清洗该抛光基板并且检测其缺陷。检测玻璃基板以后，将该玻璃基板涂以不透明的材料(例如，吸收层)。该玻璃基板可用溅镀沉积制程来涂敷。
根据光刻制程，将该不透明材料进行选择性蚀刻。将该不透明材料涂以光阻材料。将该光阻材料经由光学图案产生器而予以图案化。公知的光学图案产生器应用挡板、光源、光学组件以及可动台(movablestage)在光阻材料上产生适当的光学图案。随后根据光学图案移除该光阻材料。根据残留的光阻材料移除不透明材料。不透明材料可通过湿式蚀刻来移除。因此，将吸收材料根据希望形成在基板上的影像而图案化或者蚀刻(例如，由光学图案产生器所提供的影像)。
制造光罩与光栅既耗时且费钱。再者，包括制造光罩与光栅所需要的光学图案产生器的装置是昂贵的。必须为在晶圆上输送的每个影像制造光罩与光栅。
传统上，光栅制程不如晶圆制造工艺改善地那么快。如同0.1微米光刻所需要的，光栅图案的精确性与准确性则变得越来越重要。在此之前，公知的光栅具有许多问题，会影响光栅图案的准确性与精确性。例如，不透明材料(亦即吸收剂)与图案化光阻所使用的光阻之间的少量选择性会对准确性与精确性形成不利影响。少量的选择性可导致不合适尺寸的图案、图案化特征上的劣质边缘、不要区域内的不透明材料移除不完全等。而且，还存在光阻厚度、基板损坏、以及光栅图案化期间内的反射性以及图案输送到光栅等问题。再者，用来将光阻图案化的光阻层也可被用作不透明材料的CrON(氧氮化铬)材料所污染。
因此需要使用无定形碳层来改善光栅的制造。再者，需要具有使用SiON(氧氮化硅)以及无定形碳硬光罩的双重选择切换。再者，更需要改善光栅与光罩以及制造该光栅与屏蔽的工艺。
发明内容
本发明的示范性具体实施例关于一种使用无定形碳层来改善光栅的制造方法。该方法可包括沉积具有基板、吸收剂、输送层、抗反射涂(ARC)层以及光阻层的叠层；图案化光阻层；以及蚀刻ARC层与输送层。该方法也可包括蚀刻该吸收剂层以及移除该输送层。该输送层包括无定形碳。
本发明的另一示范性具体实施例关于一种制造光栅的方法。该方法可包括图案化置于SiON(氧氮化硅)层与无定形碳层上的光阻层、蚀刻将图案化光阻层作为光罩的SiON层与无定形碳层、并且将配置在无定形碳层下的含金属层曝光。该方法同样包括蚀刻将无定形碳层用作光罩的含金属层，以及移除无定形碳层。
本发明的另一示范性具体实施例关于一种使用无定形碳输送层来改善光栅制造的方法。该方法可包括沉积含有基板、吸收剂、输送层、抗反射涂(ARC)层与光阻层的叠层，以及在光阻层、ARC层、输送层与吸收剂层中形成孔洞(aperture)。该孔洞具有第一尺寸。该方法进一步包括将吸收剂层上的各层移除。
当回顾以下图式、详细说明、与附加权利要求时，本发明的其它原理特征与优点将变得显而易见。
图1为根据示范性具体实施例来制造光栅并将其应用在光刻制程中的制造工艺流程图；图2表示部分光栅的概略截面图，其根据示范性具体实施例而显示堆栈应用步骤；图3表示图2光栅部分的概略截面图，其显示光阻图案化步骤；图4表示图1光栅部分的概略截面图，其显示抗反射涂层(ARC)蚀刻步骤；图5表示图2光栅部分的概略截面图，其显示无定形碳蚀刻步骤；图6表示图2光栅部分的截面图，其显示吸收剂蚀刻步骤；以及图7表示图2光栅部分的概略截面图，其显示无定形碳移除步骤。
具体实施例方式
图1说明制造光栅以及在光刻制造工艺中将其应用的示范性制程的流程图10。流程图10通过实例说明可能进行的一些步骤。额外步骤、较少步骤、或者步骤的结合可能应用于各种不同的具体实施例中。
在示范性具体实施例中，执行步骤15，将无定形碳层施加至施加于基板的铬层上。堆栈施加步骤参考图2说明如下。在步骤25中，将抗反射涂层(ARC)施加于无定形碳层上。在步骤35中，将光阻层施加于ARC层上。
在步骤45中，将光阻层图案化。光阻层可以各种不同的方式而图案化，诸如电子束光刻、激光光栅扫瞄光刻法(激光图案产生器)或者通过公知的投射光刻法(投射光刻并不典型用于光栅)。光阻图案化步骤参考图3而说明如下。在步骤55中，ARC层根据图案化光阻层蚀刻。ARC层可使用各种不同技术来蚀刻，诸如湿式蚀刻或者等离子体蚀刻或反应性离子蚀刻(RIE)。ARC蚀刻步骤参考图4而说明。
在步骤65中，在蚀刻无定形碳层的制程同时移除图案化光阻层。该无定形碳层可使用各种不同的技术来蚀刻，诸如RIE、等离子体或湿式蚀刻、典型的为氧等离子体。或者，图案化光阻层可在将无定形碳层蚀刻以前或者以后予以移除。无定形碳层蚀刻步骤则参考图5而说明如下。
在步骤75中，蚀刻铬层，同时移除ARC层。各种技术可用来蚀刻铬层并且移除ARC层，诸如湿式蚀刻或者RIE或者等离子体蚀刻(包含例如氯或氧等离子体)。或者，在将铬层蚀刻以前或者以后移除ARC层。蚀刻技术参考图6说明如下。
在步骤85中，使用灰化步骤来移除无定形碳层。可使用各种技术而来移除无定形碳层，诸如RIE、包含例如氧等离子体的等离子体或者湿式蚀刻。无定形碳移除步骤参考图7而说明如下。在步骤95中，在进行步骤15-85以后形成的光罩或者光栅，可用于光刻制程。
参考图2，部分光栅100包括基板110、吸收剂层120、输送层130、抗反射涂层(ARC)140与光阻层150。在示范性具体实施例中，基板110可是二氧化硅(SiO2)基板，吸收剂层120可是铬(Cr)层，输送层130可是无定形碳层，而且ARC层140可是氧氮化硅(SiON)层。
吸收剂层120、输送层130、ARC层140以及光阻层150可使用各种不同沉积技术沉积于基板110上。例如，化学气相沉积(CVD)或者物理气相沉积(PVD)可用于沉积制程。在替代性的具体实施例中，基板110可是二氧化氟硅、熔化的硅土、苏打石灰玻璃、硼硅玻璃或石英。吸收剂层120可是含金属层或者适合使光图案化的其它层。
通过实例，吸收剂层120可具有20至200nm的厚度，输送层130可具有5至200nm的厚度，ARC层140可具有0至200nm的厚度(假如使用电子束(不反射)的话，则没有任何ARC可用)，而且光阻层150具有100至400nm的厚度。如下所述，光阻层150只在ARC层140蚀刻期间需要。照此，则需要较少的抗蚀剂厚度，而且溶解度会有所改善。
吸收剂层120与输送层130的厚度可调到使诸如ALTA3700与ALTA4000的光学激光光栅图案产生器的光阻层150与ARC层140之间接口的反射率最佳化或者最小化。选择厚度以照此将反射性最小化，其可减少或者移除驻波并且改善关键尺寸(CD)的控制。
作为实例的光学激光光栅图案产生器ALTA4000使用257nm波长以及化学性放大抗蚀剂。光阻剂污染是此光栅图案产生器的缺点。不过，使用吸收剂层120与输送层130的双重选择性切换而配置的部分100则有助于避免光阻剂污染。例如，层130与140可使层150免于受到层120的污染。
图3说明图案化步骤以后的部分100。在示范性具体实施例中，将光阻层150图案化以具有孔洞165。此图案化可使用各种图案化技术或图案化装置的任一种来进行，诸如电子束图案产生器(JEOL JBX9000或者Mebes5000)或者激光图案产生器(Alta3700或Omega6000)。
图4说明蚀刻步骤以后的部分100。一旦光阻层150图案化，则蚀刻制程可将ARC层140蚀刻。该蚀刻制程可经过ARC层140而延伸向孔洞165。
图5说明第二蚀刻步骤以后的部分100。以一蚀刻制程经过输送层130、而延伸至孔洞165。在输送层130的蚀刻期间内，移除光阻层150。于是，在有利的步骤65中，当层130进行选择性蚀刻时，层150可同时地予以移除。相对地，在将层130选择性蚀刻以前或者以后，可将层150个别地移除。
图6说明第三蚀刻步骤以后的部分100。在示范性具体实施例中，蚀刻该吸收剂层120，以经过吸收剂层120而延伸至使输送层130中的孔洞165。除了蚀刻吸收剂层120以外，还将ARC层140一起移除。于是，在有利的步骤75中，当层120选择性地蚀刻时，还同时移除层140。或者，在选择性地将层120蚀刻以前或者以后，将层140个别地移除。该蚀刻制程可包括使用湿式蚀刻化性的蚀刻，诸如缓冲氧化物蚀刻、热磷酸或等离子体蚀刻或者RIE。
图7说明移除步骤以后的部分100。在示范性具体实施例中，输送层130使用氧等离子体灰化来移除。一般来说，灰化是使用氧等离子体或者紫外光所产生的臭氧来移除诸如光阻、无定形碳、或其它层的某些层的制程。因为移除层会挥发成N2、O2、CO与CO2气体，所以灰化并没有产生化学废弃物。
吸收剂层120可在输送层130灰化以后予以有利地清除干净。再者，参考图式而说明的方法可用来制造变细的相位移光罩。随着相位移光罩衰减阶段，在此说明用的无定形碳输送层可在蚀刻硅化钼层的期间内，保护铬层。
虽然显示在图式与以上所说明的示范性具体实施例目前是优选的，但是应该理解到的是，这些具体实施例仅作示例作用。其它具体实施例可能包括例如用作吸收剂层而与无定形碳输送层互相作用的不同材料。本发明并没有局限于一特定的具体实施例，而是扩展到附加权利要求的范围与精神内的各种修改、组合、以及排列。
权利要求
1.一种用无定形碳层(130)来改善光栅的制造方法，该方法包含沉积(15，25，35)包括一基板(110)、一吸收剂(120)、一输送层(130)、一抗反射涂层(140)以及一光阻层(150)的叠层；图案化(45)该光阻层(150)；蚀刻(55，65)该抗反射涂层(140)以及该输送层(130)；蚀刻(75)该吸收剂层(120)；以及移除(85)该输送层(130)，该输送层(130)包括无定形碳。
2.如权利要求1所述的方法，其中蚀刻(55，65)该抗反射涂层(140)以及输送层(130)包括将该光阻层(150)移除。
3.如权利要求1所述的方法，其中蚀刻(75)该吸收剂层(120)包括将该抗反射涂层(140)移除。
4.如权利要求1所述的方法，其中移除(85)输送层(130)包括灰化氧等离子体，该输送层(130)包括无定形碳。
5.如权利要求1所述的方法，其中该输送层(130)具有5至200nm的厚度。
6.一种制造光栅的方法，包含图案化(45)置于一SiON层(140)与一无定形碳层上(130)的一光阻层(150)；以该图案化光阻层(150)为光罩而蚀刻(55，65)该SiON层(140)与该无定形碳层(130)，以及将配置于该无定形碳层(130)下的含金属层(120)曝光；以该无定形碳层(130)做光罩而蚀刻该含金属层；以及移除(85)该无定形碳层(130)。
7.如权利要求6所述的方法，其中以图案化光阻层(150)为光罩而蚀刻(55，65)该SiON层(140)与该无定形碳层(130)以及将配置于该无定形碳层(130)下的含金属层(120)曝光，包括在该无定形碳层(130)的蚀刻(75)期间内将该光阻层(150)移除。
8.如权利要求6所述的方法，其中该光阻层(150)具有400nm的厚度。
9.如权利要求6所述的方法，其中该无定形碳层(130)具有大约在30nm与100nm之间的厚度。
10.如权利要求6所述的方法，其中以该无定形碳层(130)作光罩而蚀刻(75)该含金属层(120)包括将该SiON层(140)移除。
全文摘要
一种使用无定形碳层(130)来改善光栅制造的方法包括将包括一基板(110)、一吸收剂(120)、一输送层(130)、一抗反射涂层(140)、以及一光阻层(150)的叠层沉积；将该光阻层(150)图案化(45)；以及将该ARC层(140)以及该输送层(130)蚀刻(55，65)。该方法同样包括蚀刻(75)该吸收剂层(120)以及移除(85)该输送层(130)，该输送层(130)包括无定形碳。
文档编号H01L21/027GK1666147SQ03815818
公开日2005年9月7日 申请日期2003年6月25日 优先权日2002年7月3日
发明者C·E·塔贝里, C·F·莱昂斯 申请人:先进微装置公司