TW202330434A - 處理透明基板之方法及設備 - Google Patents

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Abstract

一般而言,本揭示內容的態樣涉及了處理諸如玻璃基板等透明基板之方法及設備。在一個實施方式中,用於光學元件之膜堆疊包括玻璃基板,玻璃基板包括第一表面及第二表面。膜堆疊包括:形成於第一表面上之元件功能層;形成於元件功能層上之硬遮罩層;及形成於硬遮罩層上之基板識別層。硬遮罩層包括鉻、釕或氮化鈦中之一或多者。膜堆疊包括:形成於第二表面上之背側層。形成於第二表面上之背側層包括傳導層或氧化物層中之一或多者。

Description

處理透明基板之方法及設備
一般而言,本揭示內容的態樣涉及了處理諸如玻璃基板等透明基板之方法及設備。在一個實例中,在進行微影處理之前先處理玻璃基板。
當嘗試使用微影方法來處理透明基板時會引起操作性問題。舉例而言,基板的透明度可能使微影機器難以辨識基板處於待處理位置。作為另一個實例,基板的透明度使得基板難以在微影機器下對準。難以辨識基板且難以對準基板導致效率低下、因為在圖案化期間晶粒未對準導致較低的每基板晶粒數(die-per-substrate)、增加的基板缺陷、較低的機器產量、增加的機器停機時間,及升高的運作成本。
因此,需要有助於在微影製程中使用透明基板之裝置及方法,以有助於提升的效率、增加每基板晶粒數、減少基板缺陷、提高機器產量、減少機器停機時間,及降低運作成本。
一般而言,本揭示內容的態樣涉及了處理諸如玻璃基板等透明基板之方法及設備。在一個實例中,在進行微影處理之前先處理玻璃基板。
在一個實施方式中,用於光學元件之膜堆疊包括玻璃基板,玻璃基板包括第一表面及第二表面。第二表面與第一表面相對,且第一表面設置於第二表面上方。膜堆疊包括形成於第一表面上之元件功能層、形成於元件功能層上之硬遮罩層,及形成於硬遮罩層上之基板識別層。硬遮罩層包括以下一或多者:鉻、釕或氮化鈦。膜堆疊包括形成於第二表面上之背側層。形成於第二表面上之背側層包括以下一或多者:傳導層或氧化物層。
在一個實施方式中,一種處理用於光學元件之膜堆疊的方法,包括:提供膜堆疊。膜堆疊包括:包括第一表面及第二表面之玻璃基板,第二表面與第一表面相對,且複數個層形成於玻璃基板的第一表面上。複數個層之硬遮罩層包括以下一或多者:鉻、釕或氮化鈦。所述方法包括:識別複數個層之基板識別層。所述方法包括:圖案化膜堆疊,以形成複數個層上之三層微影結構(tri-layer lithography structure)。所述方法包括:蝕刻三層微影結構及複數個層,以形成在玻璃基板的第一表面上的第一複數個結構,及堆疊在第一複數個結構上之第二複數個結構。
在一個實施方式中,一種用於光學元件之膜堆疊包括:包括第一表面及第二表面之玻璃基板。第二表面與第一表面相對,且第一表面設置於第二表面上方。膜堆疊包括:形成於第一表面上之複數個堆疊。複數個堆疊之各堆疊包括:第一複數個結構,形成於玻璃基板的第一表面上,以及第二複數個結構,堆疊在第一複數個結構上。第一複數個結構或第二複數個結構中之一或多者包括以下一或多者:鉻、釕或氮化鈦。膜堆疊包括:背側層,形成於玻璃基板的第二表面上。
一般而言,本揭示內容的態樣涉及了處理諸如玻璃基板等透明基板之方法及設備。在一個實例中,在進行微影處理之前先處理玻璃基板。
第1A圖為根據一個實施方式的微影系統100之局部示意圖。第1B圖為根據一個實施方式暴露於微影製程之基板106的局部示意性平面圖。應理解到,微影系統100為範例系統,且可與其他系統一起使用或修飾其他系統來實現本揭示內容的態樣。微影系統100包括投影單元102,投影單元102包括諸如如發光二極體(LED)或雷射等一或多個光源,能夠投射寫入光束(write beam) 111來圖案化基板106,所述基板106具有形成於基板106的第一表面103上之一或多個層121至123(顯示三個層)。在形成於基板106上之一或多個層121至123的方向上投射寫入光束111。一或多個層121至123可包括遮罩圖案。基板106和層121至123是膜堆疊120的至少一部分。可例如藉由使用物理氣相沉積、化學氣相沉積、原子層沉積、旋塗奈米顆粒製程(spin-on nanoparticle process)、電化學電鍍製程及/或蒸發製程,將一或多個層121至123沉積於基板106的第一表面103上。在一個實例中,使用物理氣相沉積、電化學電鍍製程或蒸發製程來形成硬遮罩層122。在一個實例中,使用物理氣相沉積、化學氣相沉積或旋塗奈米顆粒製程來形成基板識別層123。在一個實例中,使用物理氣相沉積、化學氣相沉積或旋塗奈米顆粒製程來形成元件功能層121。
基板106為透明基板。在可與其他實施例結合之一個實施例中,基板106為玻璃基板。基板可包括用作平板顯示器的一部分之任何合適的材料。在可與其他實施例結合之一個實施例中,基板106具有在100 mm至450 mm的範圍內之諸如直徑等尺寸。在一個實例中,基板106的尺寸為100 mm。在一個實例中,基板106的尺寸為150 mm。在一個實例中,基板106的尺寸為200 mm。在一個實例中,基板106的尺寸為300 mm。在可與其他實施例結合之一個實施例中,基板106具有在4英吋至18英吋的範圍內之諸如直徑等尺寸。在一個實例中,基板106的尺寸為約4英吋。在一個實例中,基板106的尺寸為約6英吋。在一個實例中,基板106的尺寸為約8英吋。在一個實例中,基板106的尺寸為約12英吋。
在可與其他實施例結合之一個實施例中,基板106的厚度在150微米(µm)至850微米(µm)的範圍內。在一個實例中,基板106具有200±50微米(µm)的厚度。在一個實例中,基板106具有300±50微米(µm)的厚度。在一個實例中,基板106具有400±50微米(µm)的厚度。在一個實例中,基板106具有500±50微米(µm)的厚度。在一個實例中,基板106具有600±50微米(µm)的厚度。在一個實例中,基板106具有750±50微米(µm)的厚度。在一個實例中,基板106具有800±50微米(µm)的厚度。
在可與其他實施例結合之一個實施例中,基板106的表面寬度為5 mm至70 mm,如從5 mm至100 mm,如從5 mm至20 mm,或從50 mm至60 mm。在可與其他實施例結合之一個實施例中,基板106的表面長度為從5 mm至100 mm,如從5 mm至60 mm,如從5 mm至20 mm,或從50 mm至60 mm。在一個實例中,基板106的維度為30 mm至60 mm乘以25 mm至60 mm。層121至123中之一或多者為待圖案化形成之膜層,如藉由其圖案蝕刻。
膜堆疊120包括光阻層110,光阻層110形成於層121至123上。光阻層110對例如,UV、EUV或深UV「光」等電磁輻射敏感。正性光阻(positive tone photoresist)包括光阻層110的部分,當暴露於輻射時,在使用電磁輻射將圖案寫入光阻層110內之後,所述部分分別可溶於施加至光阻層110之光阻顯影劑。負性光阻(negative tone photoresist)包括光阻層110的部分,當暴露於輻射時,在使用電磁輻射將圖案寫入光阻層110內之後,所述部分將分別不可溶於施加至光阻層110之光阻顯影劑。負性顯影(negative tone development)包括正性並由明場遮罩(bright field mask)曝光之光阻層110,其中被暴露的區域將個別地不溶於有機溶劑(如,正丁醇)並在顯影後保留在基板106上。光阻層110的化學成分決定了光阻層110為正光阻還是負光阻。
在微影操作期間,投影單元102在一或多個層121至123中之一或多者的方向上投射寫入光束111。當在一或多個層121至123中之一或多者的方向上投射寫入光束111時,經遮罩圖案化的層121至123可對應於待寫入光阻層110內之元件圖案112。元件圖案112可包括寫入光阻層110內之元件圖案112的元件部分114。元件圖案112可對應於待圖案化至基板106內之元件或設置於基板106上之膜層。在可與本文所述之其他實施例結合之其他實施例中,元件圖案112可對應於待圖案化至基板106內之一或多個元件或設置於基板106上之膜層。
在可與其他實施例結合之一個實施例中,微影系統100的尺寸經設置而能夠將基板106上的整個光阻層110暴露於寫入光束111。在可與本文所述之其他實施例結合之其他實施例中,由平台116支撐基板106,平台116可操作的將基板106安置在投影單元102下方之預定路徑中。可由控制器108來控制平台116上之基板106的移動。控制器108通常被設計為促進基於遮罩圖案檔案之微影製程之控制和自動化。控制器108可至少耦接投影單元102、平台116及/或編碼器118,或至少與投影單元102、平台116及/或編碼器118通訊。投影單元102及編碼器118可將關於基板處理及基板對準之資訊提供給控制器108。舉例而言,投影單元102可提供資訊給控制器108,以警告控制器108基板處理已經完成。
平台116經配置以沿著X軸和Y軸移動並安置基板106。如上文所討論,基板106為玻璃基板。上文及下文所述之本揭示內容之態樣促使包括投影單元102之微影系統100能夠辨識透明玻璃基板106處於待掃描及圖案化之位置。若微影系統100無法辨識基板106已就位,則其可能無法開始圖案化基板106,且可能向操作者顯示錯誤訊息。上文及下文所述之本揭示內容之態樣亦促使基板106沿著X軸及Y軸在微影系統100的投影單元102下方對準。促使基板106被微影系統100辨識且促使基板106相對於微影系統100對準有助於在微影製程中使用透明基板,從而提高效率、增加每基板的晶粒數、減少基板缺陷、提高機器產量、減少機器停機時間,並降低運作成本。
第1C圖為根據一個實施方式之第1A圖所圖解之膜堆疊120的部分示意圖。膜堆疊120為整合膜堆疊。膜堆疊120可經圖案化和蝕刻,以用於諸如透鏡元件等光學元件。膜堆疊120可與微影系統的微影工具結合用於膜堆疊120的基板106之微影處理。膜堆疊120包括基板106,基板106為透明玻璃基板。基板106包括第一表面103及第二表面104,第二表面104與第一表面103相對。第一表面103設置於第二表面104上方。在一個實例中,第一表面103為基板106的前側表面,且第二表面104為基板106的背側表面。
形成於第一表面103上之一或多個層121至123包括:元件功能層121,形成於第一表面103上;硬遮罩層122,形成於元件功能層121的上表面上;及基板識別層123,形成於硬遮罩層122的上表面上。膜堆疊120亦包括一或多個背側層124(圖示出一個)形成於基板106的第二表面104上。形成於第二表面104上之一或多個背側層124包括形成於第二表面104上之背側層124。
在可與其他實施例結合之一個實施例中,從膜堆疊120省略背側層124。
元件功能層121為膜層。元件功能層121包括在20 nm至500 nm的範圍內之厚度T1。元件功能層121包括以下一或多者:二氧化鈦(TiO 2)、一氧化鈮(NbO)及/或五氧化二鈮Nb 2O 5。在一個實例中,元件功能層121包括二氧化鈦(TiO 2)及一氧化鈮(NbO)。元件功能層121的晶相為非晶態或晶態。一或多個層121至123中之至少一者包括以下一或多者:鉻、釕及/或氮化鈦。
在可與其他實施例結合之一個實施例中,從膜堆疊120省略元件功能層121,使得硬遮罩層122形成於基板106的第一表面103上。
硬遮罩層122至少促進微影處理期間及/或膜堆疊120的蝕刻期間之基板106對準。硬遮罩層122為膜層。硬遮罩層122包括以下一或多者:鉻、釕、鈦及/或氮。在一個實例中,硬遮罩層122包括氮化鈦(TiN)。硬遮罩層122介於基板識別層123與元件功能層121之間。在可與其他實施例結合之一個實施例中,硬遮罩層122包括鉻及釕。硬遮罩層122包括在10 nm至400 nm的範圍內之厚度T2。硬遮罩層122的態樣,例如鉻及/或釕,有助於提供硬遮罩層122相對於以下一或多者之對比度:元件功能層121、玻璃基板106(其為透明)及/或背側層124。硬遮罩層122的對比度有助於使基板106在微影處理期間沿著X軸及Y軸相對於微影系統100的投影單元102對準。在可與其他實施例結合之一個實施例中,硬遮罩層122包括形成於硬遮罩層122上之一或多種對準標記,如凸部、凹部或對比顏色。當基板106相對於微影系統100對準以進行微影處理時,微影系統100可偵測對準標記。硬遮罩層122的態樣也有助於膜堆疊120的蝕刻。
基板識別層123至少有助於膜堆疊120的圖案化、膜堆疊120的蝕刻/或微影系統100對基板106之辨識。基板識別層123為膜層。基板識別層123包括矽。在一個實例中,基板識別層123包括以下一或多者:二氧化矽(SiO 2)、氮氧化矽(SiON)、氮化矽(SiN)、非晶矽、多晶矽、及/或矽摻雜的材料。基板識別層123包括在10 nm至200 nm的範圍內之厚度T3。在可與其他實施例結合之一個實施例中,基板識別層123包括形成於基板識別層123上之一或多種辨識標記,如凸部、凹部或對比顏色。當基板106相對於微影系統100就位以進行微影處理時,微影系統100可偵測辨識標記。
背側層124為膜層。背側層124可包括以下一或多者:背側保護層、第二元件功能層及/或基板識別層。背側層124可保護第二表面104及/或有助於基板106被微影系統100辨識。背側層124可為元件功能層。在可與其他實施例結合之一個實施例中,背側層124包括包括形成於背側層124上之一或多種辨識標記,如凸部、凹部或對比顏色。當基板106相對於微影系統100就位以進行微影處理時,微影系統100可偵測辨識標記。背側層124為氧化物層或傳導層。背側層124包括矽或氧化矽中之一或多者。背側層124包括在10 nm至600 nm的範圍內之厚度T4。
第2A至2F圖繪示根據各種實施方式之處理第1C圖所示之膜堆疊120之方法200的操作流程之部分示意圖。
第2A圖繪示根據一個實施方式使用微影製程圖案化膜堆疊120後,第1C圖所示之膜堆疊120之部分示意圖。提供膜堆疊120,並使用三層圖案化(tri-layer patterning)將三層微影結構201圖案化並形成於膜堆疊120上。三層微影結構201包括第一層211及第二層212,第一層211形成於基板識別層123的上表面上,且第二層212形成於第一層211的上表面上。第一層211包括有機平坦化層,且第二層212包括抗折射塗層。抗折射塗層包括矽。第一層211包括在60 nm至1微米的範圍內之厚度T5。第二層212包括在15 nm至100 nm的範圍內之厚度T6。
三層微影結構201包括經圖案化並形成在第二層212的上表面上之複數個光阻結構217。光阻結構包括在10 nm至3微米的範圍內之厚度T7。
根據方法200,進行第一蝕刻操作以蝕刻三層微影結構201和基板識別層123。三層微影結構201經蝕刻以去除複數個光阻結構217、第二層212及第一層211。基板識別層123經蝕刻以打開基板識別層123的部分223A,基板識別層123在光阻結構217之間垂直對準或在光阻結構217之外垂直對準。
在第一蝕刻操作期間,在第一蝕刻速度下蝕刻光阻結構217、第一層211與光阻結構217垂直對準之部分、第二層212與光阻結構217垂直對準之部分,及基板識別層123與光阻結構217垂直對準之部分223B。並且,在第一蝕刻操作期間,在第二蝕刻速度下蝕刻第一層211在光阻結構217之間垂直對準及在光阻結構217之外垂直對準之部分、第二層212在光阻結構217之間垂直對準及在光阻結構217之外垂直對準之部分,及基板識別層123在光阻結構217之間垂直對準及在光阻結構217之外垂直對準之部分223A,所述第二蝕刻速度不同於第一蝕刻速度。在可與其他實施例結合之一個實施例中,第二蝕刻速度相對於第一蝕刻速度之比為2:1。
在第一蝕刻操作期間,使用包括氟之成分來蝕刻第二層212。在一個實例中,用於蝕刻第二層212之成分包括以下一或多者:四氟化碳(CF 4)、三氟甲烷(CHF 3)、二氟甲烷(CH 2F 2)、氟甲烷(CH 3F)、六氟化硫(SF 6)、及/或三氟化氮(NF 3)。在第一蝕刻操作期間,使用包括氧及/或氫中之一或多者之成分來蝕刻第一層211。在一個實例中,用於蝕刻第一層211之成分包括以下一或多者:氧(O 2)、二氫(H 2)、一氧化碳(CO)、及/或二氧化碳(CO 2)。在可與其他實施例結合之一個實施例中,用於蝕刻第一層211之成分包括鈍化成分(passivation composition)。在一個實例中,鈍化成分包括以下一或多者:甲烷(CH 4)、乙烯(C 2H 4)、氮(N 2)、二氯(Cl 2)及/或溴化氫(HBr)。鈍化成分有助於維持膜堆疊120的臨界尺寸及輪廓。在一個實例中,在第一層211之蝕刻期間,留在第二層212上之光阻結構217的殘留部分被去除。
在第一蝕刻操作期間,使用包括氟之成分來蝕刻基板識別層123的部分223A。在一個實例中,用於蝕刻基板識別層123的部分223A之成分包括以下一或多者:四氟化碳(CF 4)、三氟甲烷(CHF 3)、六氟化硫(SF 6)及/或三氟化氮(NF 3)。在一個實例中,在基板識別層123的部分223A之蝕刻期間,留在第一層211上之第二層212的殘留部分被去除。第2B圖根據一個實施方式繪示在使用第一蝕刻操作蝕刻三層微影結構201及基板識別層123後之第2A圖中所繪示之膜堆疊120。基板識別層123的部分223A被打開而形成介於部分223B之間且在部分223B外側之開口225。部分223B形成介於開口225之間且在硬遮罩層122的上表面上之第三複數個結構。在第一蝕刻操作前使部分223B垂直對準光阻結構217(如第2A圖中所繪示)有助於形成如第2B圖所繪示之第三複數個結構223B。以下描述元件功能層121的第一複數個結構及硬遮罩層122的第二複數個結構。
根據方法200,在膜堆疊120上進行第二蝕刻操作。在第二蝕刻操作期間,相對於基板識別層123的第三複數個結構223B選擇性地蝕刻硬遮罩層122,以打開硬遮罩層122的部分222A。在第二蝕刻操作期間,使用包括氯及/或氧中之一或多者之成分來蝕刻硬遮罩層122的部分222A。在一個實例中,用於蝕刻部分222A之成分包括以下一或多者:二氯(Cl 2)、三氯化硼(BCl 3)及/或四氯化矽(SiCl 4),及/或以下一或多者:氧(O 2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO 2)及/或臭氧(O 3)。在一個實例中,在硬遮罩層122的部分222A之蝕刻期間,留在第三複數個結構223B上之第一層211的殘留部分被去除。
第2C圖根據一個實施方式繪示在使用第二蝕刻操作選擇性地蝕刻硬遮罩層122後之第2B圖中所繪示之膜堆疊120。蝕刻硬遮罩層122的部分222A,以在元件功能層121的上表面上形成第二複數個結構222B。第二複數個結構222B為硬遮罩結構。硬遮罩層122的部分222B垂直對準第三複數個結構223B有助於圖案化並形成第二複數個結構222B。開口226亦形成於第二複數個結構222B之間。第二複數個結構222B的各硬遮罩結構222B設置於第三複數個結構223B的硬遮罩結構223B下方。在第二複數個結構222B上支撐第三複數個結構223B。
根據方法200,在膜堆疊120上進行第三蝕刻操作。第三蝕刻操作可包括乾式蝕刻或濕式蝕刻。相對於元件功能層121選擇性地蝕刻基板識別層123的第三複數個結構223B,以去除第三複數個結構223B。
在第三蝕刻操作期間,使用包括氯或氟中之一或多者之成分來蝕刻基板識別層123的第三複數個結構223B。在一個實例中,用來蝕刻第三複數個結構223B之成分包括二氯(Cl 2)、三氯化硼(BCl 3)及/或四氯化矽(SiCl 4)中之一或多者,及四氟化碳(CF 4)、三氟甲烷(CHF 3)、二氟甲烷(CH 2F 2)、氟甲烷(CH 3F)、六氟化硫(SF 6)及/或三氟化氮(NF 3)中之一或多者。在一個實例中,用於蝕刻第三複數個結構223B之成分亦包括稀釋成分,所述稀釋成分包括以下一或多者:氬(Ar)、氦(He)及/或氪(Kr)。在一個實例中,用於蝕刻第三複數個結構223B之成分亦包括鈍化成分,所述鈍化成分包括以下一或多者:甲烷(CH 4)、乙烯(C 2H 4)、氮(N 2)、二氯(Cl 2)及/或溴化氫(HBr)。鈍化成分有助於維持膜堆疊120的臨界尺寸及輪廓。
第2D圖根據一個實施方式繪示在使用第三蝕刻操作選擇性地蝕刻基板識別層123後之第2C圖中所繪示之膜堆疊120。基板識別層123的第三複數個結構223B已被移除。
根據方法200,在膜堆疊120上進行第四蝕刻操作。第四蝕刻操作包括二元蝕刻(binary etching)操作或成角度蝕刻(angled etching)操作。第四蝕刻操作包括乾式蝕刻或濕式蝕刻。在第四蝕刻操作期間,相對於第二複數個結構222B蝕刻介於第二複數個結構222B之間及第二複數個結構222B的外側之元件功能層121的部分221A,以打開元件功能層121的部分221A。在第四蝕刻操作期間,使用包括氯或氟中之一或多者的成分來蝕刻元件功能層121的部分221A。在一個實例中,用來蝕刻部分221A之成分包括二氯(Cl 2)、三氯化硼(BCl 3)及/或四氯化矽(SiCl 4)中之一或多者,及四氟化碳(CF 4)、三氟甲烷(CHF 3)、二氟甲烷(CH 2F 2)、氟甲烷(CH 3F)、六氟化硫(SF 6)及/或三氟化氮(NF 3)中之一或多者。在一個實例中,用於蝕刻部分221A之成分亦包括稀釋成分,所述稀釋成分包括以下一或多者:氬(Ar)、氦(He)及/或氪(Kr)。在一個實例中,用於蝕刻部分221A之成分亦包括鈍化成分,所述鈍化成分包括以下一或多者:甲烷(CH 4)、乙烯(C 2H 4)、氮(N 2)、二氯(Cl 2)及/或溴化氫(HBr)。鈍化成分有助於維持膜堆疊120的臨界尺寸及輪廓。在一個實例中,在部分221A之蝕刻期間,留在第二複數個結構222B上之基板識別層123(如,第三複數個結構223B)的殘留部分被去除。
第2E圖根據一個實施方式繪示在使用第四蝕刻操作選擇性地蝕刻元件功能層121後之第2D圖中所繪示之膜堆疊120,其中第四蝕刻操作具有二元蝕刻操作。二元蝕刻操作包括反應性離子蝕刻。在反應性離子蝕刻中,離子290(顯示於第2D圖中)被導引朝向元件功能層121並平行於軸291,軸291垂直於基板106的第一表面103延伸。二元蝕刻操作打開元件功能層121的部分221A,以形成開口228及位於開口228之間的第一複數個結構239。第一複數個結構239形成於基板106的第一表面103上,且介於第一表面103與第二複數個結構222B之間。元件功能層121的第一複數個結構239垂直對準第二複數個結構222B有助於圖案化並形成第一複數個結構239。第一複數個結構239的各硬遮罩結構239包括第一側表面232及第二側表面233,第一側表面232及第二側表面233二者垂直延伸至基板106的第一表面103。第一側表面232對準第二複數個結構222B之相鄰者的第一側表面234,且第二側表面233對準第二複數個結構222B之相鄰者的第二側表面235。在可與其他實施例結合之一個實施例中,第一側表面232和第二側表面233平行於軸291。第二複數個結構222B被支撐在第一複數個結構239上而在第一表面103上形成複數個堆疊260。
第2F圖根據一個實施方式繪示使用第四蝕刻操作選擇性地蝕刻元件功能層121後之第2D圖中所繪示之膜堆疊120,其中第四蝕刻操作具有成角度蝕刻操作。成角度蝕刻操作包括物理性離子轟擊。以相對於基板106的第一表面103之第一角度A1朝向元件功能層121導引離子295(繪示於第2D圖中)。相對於軸291測量第一角度A1。第一角度A1介於0度與90度之間。在可與其他實施例結合之一個實施例中,第一角度A1在0度至60度之範圍內。成角度蝕刻操作開展元件功能層121的部分221A,以形成成角度開口240及複數個成角度硬遮罩結構241。元件功能層121的複數個成角度硬遮罩結構241垂直對準第二複數個結構222B有助於圖案化並形成複數個成角度硬遮罩結構241。
複數個成角度硬遮罩結構241的各成角度硬遮罩結構241包括第一成角度側表面242及第二成角度側表面243,第一成角度側表面242及第二成角度側表面243以第二角度A2從第一表面103延伸。第二角度A2介於0度與90度之間。在可與其他實施例結合之一個實施例中,第二角度A2在30度至70度的範圍內。第二角度A2大於第一角度A1。第一角度A1及第二角度A2加起來約為90度。第一成角度側表面242相對於第二複數個結構222B之相鄰硬遮罩結構222B的第一側表面234成角度設置。第二成角度側表面243相對於第二複數個結構222B之相鄰硬遮罩結構222B的第二側表面235成角度設置。
在可與其他實施例結合之一個實施例中,在第四蝕刻操作後進行第五蝕刻操作,以去除硬遮罩層122的第二複數個結構222B。在一個實例中,相對於基板106選擇性地蝕刻第二複數個結構222B。第五蝕刻操作包括濕式蝕刻或乾式蝕刻。在一個實例中,濕式蝕刻使用了包括硝酸鈰銨(ammonium nitrate;CAN)之成分。在一個實例中,乾式蝕刻包括以下一或多者:二氯(Cl 2)及/或氧(O 2)。
在第四蝕刻操作中使用二元蝕刻之實例中,在第五蝕刻操作後將第二複數個結構222B從第一複數個結構239(如第2E圖所繪示)去除。在第五蝕刻操作後,第一複數個結構239(如第2E圖所繪示)留在基板106的第一表面103上。在第四蝕刻操作中使用成角度蝕刻之實例中,在第五蝕刻操作後將第二複數個結構222B從複數個成角度硬遮罩結構241(如第2F圖所繪示)去除。在第五蝕刻操作後,複數個成角度硬遮罩結構241(如第2F圖所繪示)留在基板106的第一表面103上。在可與其他實施例結合之一個實施例中,第一蝕刻操作、第二蝕刻操作、第三蝕刻操作、第四蝕刻操作及/或第五蝕刻操作中之一或多者被同步組合及/或進行。在一個實例中,第三蝕刻操作及第四蝕刻操作被組合成單一蝕刻操作,以就蝕刻使用相同成分同步去除第三複數個結構223B及元件功能層121的部分221A。
在可與其他實施例結合之一個實施例中,從膜堆疊120省略元件功能層121,使得在進行第三蝕刻操作後,第二複數個結構222B形成於基板106的第一表面103上。在一個實例中,省略第四蝕刻操作,且第五蝕刻操作蝕刻硬遮罩層122和基板106。在這樣的實例中,第五蝕刻操作去除第二複數個結構222B和在第二複數個結構222B之間垂直對準之基板106的部分,以於基板106中形成凹部。
第二複數個結構222B的態樣,如鉻、釕及/或氮化鈦,有助於相對於第二複數個結構222B選擇性地蝕刻元件功能層121。舉例而言,當使用成角度蝕刻操作時,第二複數個結構222B之鉻、氮化鈦及/或釕有助於以一角度選擇性地蝕刻元件功能層121,以形成第一及第二成角度側表面242、243。舉例而言,鉻、氮化鈦及/或釕有助於使用較薄的硬遮罩層122以有助於在成角度蝕刻期間減少或消除3-D陰影效應(shadow effect)對膜堆疊120之臨界尺寸的影響。舉例而言,例如,在蝕刻部分221A期間,鉻、氮化鈦及/或釕亦有助於選擇性蝕刻和有利的蝕刻速度,以有助於準確控制膜堆疊120的臨界尺寸。成角度蝕刻操作也能促進對膜堆疊120有利的光向量(light vector)。
第3圖為根據一個實施方式之處理系統300的局部示意圖。處理系統300包括複數個製程腔室301至305及傳送腔室312。傳送腔室312包括設置於傳送腔室312的傳送容積318中之傳送機器人316。處理系統300也包括工廠介面314。可使用工廠介面314將上文討論之包括基板106的膜堆疊120提供至處理系統300。處理系統300接收膜堆疊120,且傳送機器人316促使將膜堆疊120傳送進入、離開複數個製程腔室301至305,或在複數個製程腔室301至305之間傳送膜堆疊120。在一個實例中,處理系統300從第二系統322接收膜堆疊120,第二系統322將層121至123形成於基板106的第一表面103,並將一或多個背側層124形成於基板106的第二表面104上。
微影腔室301包括微影系統(如上文所討論之微影系統100),所述微影系統在膜堆疊120上圖案化並形成三層微影結構201。本揭示內容考量了如第三系統等不同的系統,所述不同的系統可在由處理系統300接收膜堆疊之前圖案化膜堆疊120上之三層微影結構201。第一蝕刻腔室302進行關於第2A及2B圖所討論之第一蝕刻操作。第一蝕刻腔室302進行關於第2A及2B圖所討論之第一蝕刻操作。第二蝕刻腔室303進行關於第2B及2C圖所討論之第二蝕刻操作。第三蝕刻腔室304進行關於第2C及2D圖所討論之第三蝕刻操作。第四蝕刻腔室305進行關於第2D、2E及2F圖所討論之第四蝕刻操作。本揭示內容考慮單一蝕刻腔室可進行第一至第四蝕刻操作中之一或多者。
處理系統300包括控制器320,控制器320與以下一或多者通訊:處理系統300、第二處理系統322及/或第三處理系統。控制器320包括儲存有指令之非暫態電腦可讀取媒體,當由控制器320的處理器執行時,所述指令導致本文所述之操作中之一或多者。在可與其他實施例結合之一個實施例中,當由處理器執行時,所述指令導致複數個層121至123被形成於基板106的第一表面103上,並導致背側層124被形成於第二表面104上。在可與其他實施例結合之一個實施例中,當由處理器執行時,所述指令導致三層微影結構201被圖案化並形成於具有基板106之膜堆疊120上。在可與其他實施例結合之一個實施例中,當由處理器執行時,所述指令導致以下一或多者之進行:第一蝕刻操作、第二蝕刻操作、第三蝕刻操作、第四蝕刻操作及/或第五蝕刻操作。在可與其他實施例結合之一個實施例中,當由處理器執行時,所述指令導致方法200的一或多個操作之進行。
本揭示內容的益處包括:使用透明玻璃基板,以微影系統圖案化玻璃基板;促進玻璃基板之微影機器識別;至少一個硬遮罩層相對於其他硬遮罩層及/或玻璃基板之對比度;促進玻璃基板相對於微影機器之對準;促進成角度蝕刻操作;提升效率;增加每基板晶粒數、減少基板缺陷、提高機器產量、減少機器停機時間,及降低運作成本。
本揭示內容之態樣包括玻璃基板;形成於玻璃基板的第一表面上之一或多個層;形成於玻璃基板的第二表面上之一或多個背側層;包括鉻、釕及/或氮化鈦之至少一個硬遮罩層;包括鉻、釕及/或氮化鈦之介於元件功能層與基板識別層之間的硬遮罩層;以及成角度蝕刻操作。可考慮到,可結合本文揭示之一或多個態樣。此外,可考慮到,本文揭示之一或多個態樣可包括前述益處中之一些或全部。
雖然前述內容係針對本揭示內容之實施例,但可在不脫離本揭示內容基本範疇下設計出本揭示內容的其他及進一步實施例。本揭示內容亦考慮到,本文所述實施例的一或多個態樣可替代所述其他態樣中之一或多者。本揭示內容之範圍由隨附申請專利範圍決定。
100:微影系統 102:投影單元 103:第一表面 104:第二表面 106:基板 108:控制器 110:光阻層 111:寫入光束 112:元件圖案 114:元件部分 116:平台 118:編碼器 120:膜堆疊 121:元件功能層 122:硬遮罩層 123:基板識別層 124:背側層 200:方法 201:三層微影結構 211:第一層 212:第二層 217:光阻結構 221A:元件功能層121的部分 222A:硬遮罩層122的部分 222B:第二複數個結構 223A:基板識別層123的部分 223B:第三複數個結構 225,226,228:開口 234:第一側表面 235:第二側表面 239:第一複數個結構 240:成角度開口 241:成角度硬遮罩結構 242:第一成角度側表面 243:第二成角度側表面 260:堆疊 290:離子 291:軸 295:離子 300:處理系統 301~305:製程腔室 312:傳送腔室 314:工廠介面 316:傳送機器人 318:傳送容積 320:控制器 322:第二處理系統
因此,可詳細理解本揭示內容之上述特徵之方式,即可參照實施方式更具體描述上文簡要概述之本揭示內容,其中一些實施方式圖示於隨附圖式中。然而,應注意的是,附圖僅顯示出此揭示內容的通常實施方式,並且因此不應被認為是對其範圍的限制,因為本案可允許其他等效實施方式。
第1A圖為根據一個實施方式的微影系統之局部示意圖。
第1B圖為根據一個實施方式暴露於微影製程之基板的局部示意性平面圖。
第1C圖為根據一個實施方式之第1A圖所圖解之膜堆疊的部分示意圖。
第2A圖繪示根據一個實施方式使用微影製程圖案化膜堆疊後,第1C圖所示之膜堆疊之部分示意圖。
第2B圖根據一個實施方式繪示在使用第一蝕刻操作蝕刻三層微影結構及基板識別層後之第2A圖中所繪示之膜堆疊。
第2C圖根據一個實施方式繪示在使用第二蝕刻操作選擇性地蝕刻硬遮罩層後之第2B圖中所繪示之膜堆疊。
第2D圖根據一個實施方式繪示在使用第三蝕刻操作選擇性地蝕刻基板識別層後之第2C圖中所繪示之膜堆疊。
第2E圖根據一個實施方式繪示在使用第四蝕刻操作選擇性地蝕刻元件功能層後之第2D圖中所繪示之膜堆疊,其中第四蝕刻操作具有二元蝕刻操作。
第2F圖根據一個實施方式繪示使用第四蝕刻操作選擇性地蝕刻元件功能層後之第2D圖中所繪示之膜堆疊,其中第四蝕刻操作具有成角度蝕刻操作。
第3圖為根據一個實施方式之處理系統的局部示意圖。
為了便於理解,盡可能使用相同的元件符號來表示圖中共有的相同元件。可以預期,一個實施方式中揭示的元件可以在沒有具體敘述的情況下有益地用於其他實施方式。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
103:第一表面
104:第二表面
106:基板
120:膜堆疊
121:元件功能層
122:硬遮罩層
123:基板識別層
124:背側層

Claims (20)

  1. 一種用於光學元件之膜堆疊,包含: 一透明基板,包含一第一表面及一第二表面,該第二表面與該第一表面相對,且該第一表面設置於該第二表面上方; 一元件功能層,形成於該第一表面上; 一硬遮罩層,形成於該元件功能層上,該硬遮罩層包含以下一者或多者:鉻、釕或氮化鈦; 一基板識別層,形成於該硬遮罩層上;以及 一背側層,形成於該第二表面上,該背側層包含以下一者或多者:一傳導層或一氧化物層。
  2. 如請求項1所述之膜堆疊,其中該基板識別層包含矽。
  3. 如請求項2所述之膜堆疊,其中該元件功能層包含以下一者或多者:二氧化鈦或一氧化鈮。
  4. 如請求項3所述之膜堆疊,其中該硬遮罩層包含在10 nm至400 nm的一範圍內之一厚度。
  5. 如請求項4所述之膜堆疊,其中: 該元件功能層包含在20 nm至500 nm的一範圍內之一厚度;且 該基板識別層包含在10 nm至200 nm的一範圍內之一厚度。
  6. 如請求項3所述之膜堆疊,其中形成於該第二表面上之該背側層包含以下一者或多者:矽或氧化矽。
  7. 如請求項6所述之膜堆疊,其中該背側層包含在10 nm至600 nm的一範圍內之一厚度。
  8. 一種處理用於光學元件之一膜堆疊的方法,包含以下步驟: 安置該膜堆疊,該膜堆疊包含: 一透明基板,包含一第一表面及一第二表面,該第二表面與該第一表面相對,且複數個層形成於該透明基板的該第一表面上,其中該複數個層之一硬遮罩層包含以下一者或多者:鉻、釕或氮化鈦; 識別該複數個層之一基板識別層; 圖案化該膜堆疊,以形成該複數個層上之一三層微影結構(tri-layer lithography structure);以及 蝕刻該三層微影結構及該複數個層,以形成在該透明基板的該第一表面上的第一複數個結構,及堆疊在該第一複數個結構上之第二複數個結構。
  9. 如請求項8所述之方法,其中蝕刻該複數個層包含:相對於該第二複數個結構選擇性地蝕刻形成於該透明基板的該第一表面上之一元件功能層,該蝕刻包含二元蝕刻(binary etching),且該二元蝕刻包含反應性離子蝕刻。
  10. 如請求項8所述之方法,進一步包含以下步驟:在圖案化之前,使用在該硬遮罩層上形成之一或多個對準標記來相對於一微影系統對準該膜堆疊。
  11. 如請求項8所述之方法,其中蝕刻該複數個層包含:相對於該第二複數個結構選擇性地蝕刻形成於該透明基板的該第一表面上之一元件功能層,且該蝕刻包含成角度蝕刻(angled etching)。
  12. 如請求項11所述之方法,其中該成角度蝕刻包含物理性離子轟擊。
  13. 如請求項8所述之方法,其中該第一複數個結構包含二氧化鈦或一氧化鈮中之一者或多者。
  14. 如請求項13所述之方法,其中該膜堆疊包含一背側層,該背側層形成於該透明基板的該第二表面上,且形成於該第二表面上之該背側層包含矽或氧化矽中之一者或多者。
  15. 如請求項14所述之方法,其中該第二複數個結構包含在10 nm至400 nm之一範圍內的一厚度。
  16. 如請求項8所述之方法,其中: 該複數個層包含: 一元件功能層,形成於該透明基板的該第一表面上, 該硬遮罩層,形成於該元件功能層上,以及 一基板識別層,形成於該硬遮罩層上;且 該三層微影結構包含: 一第一層,形成於該基板識別層上, 一第二層,形成於該第一層上,以及 複數個光阻結構,形成於該第二層上。
  17. 如請求項16所述之方法,其中蝕刻該三層微影結構及該複數個層包含以下步驟: 在一第一蝕刻速度下,蝕刻該複數個光阻結構、該第一層與該等光阻結構垂直對準之部分、該第二層與該等光阻結構垂直對準之部分,以及該基板識別層與該等光阻結構垂直對準之部分;以及 在不同於該第一蝕刻速度之一第二蝕刻速度下,蝕刻該第一層在該等光阻結構之間垂直對準之部分、該第二層在該等光阻結構之間垂直對準之部分,及該基板識別層在該等光阻結構之間垂直對準之部分。
  18. 如請求項17所述之方法,其中該第二蝕刻速度相對於該第一蝕刻速度為2:1的一比率。
  19. 一種用於光學元件之膜堆疊,包含: 一透明基板,包含一第一表面及一第二表面,該第二表面與該第一表面相對,且該第一表面設置於該第二表面上方; 複數個堆疊,形成於該第一表面上,該複數個堆疊之各堆疊包含: 一第一複數個結構,形成於該透明基板的該第一表面上,以及 一第二複數個結構,堆疊在該第一複數個結構上,其中該第一複數個結構或該第二複數個結構中之一者或多者包含以下一者或多者:鉻、釕或氮化鈦;以及 一背側層,形成於該透明基板的該第二表面上。
  20. 如請求項19所述之膜堆疊,其中該第二複數個結構之各結構包含一第一成角度側表面及一第二成角度側表面。
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