(57)【要約】特定の実施形態において、本開示は、金属層を含み、中空内部表面を画成するターゲットを提供する。中空内部表面は内部頂点を有する。内部頂点の少なくとも２つの対向点間の距離は約１５μｍ未満である。特定の例において、該距離は１μｍ未満である。ターゲットの特定の実装は自立である。ターゲットは、コーン、ピラミッド、半球状およびキャップ付き構造を含む多数の開示の形状を有する。また、本開示はかかるターゲットの配列を提供する。フォトリソグラフ技術のようなリソグラフィー技術を用いて開示のターゲットのようなターゲットを形成する方法も提供する。特定の例において、ターゲット型をシリコンウエハから形成し、次に該型の１つ以上の辺を例えば１つ以上の金属のようなターゲット材料で覆う。
2009508106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層を備え、中空の内部表面を画成するターゲットであって、
該中空の内部表面が内部頂点を有し、該内部頂点の２つの対向するポイント間の距離が約１５μｍ未満であることを特徴とするターゲット。
【請求項２】
前記距離が１０μｍ未満である請求項１に記載のターゲット。
【請求項３】
前記距離が５μｍ未満である請求項１に記載のターゲット。
【請求項４】
前記距離が１μｍ未満である請求項１に記載のターゲット。
【請求項５】
前記ターゲットをシリコン支持構造に動作可能に接続する請求項４に記載のターゲット。
【請求項６】
前記金属層が約１μｍから約２０μｍの厚さを有する請求項１に記載のターゲット。
【請求項７】
前記金属層が少なくとも約８μｍの厚さを有する請求項１に記載のターゲット。
【請求項８】
前記金属をＡｕ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ，およびＡｇからなる群から選択する請求項１に記載のターゲット。
【請求項９】
前記金属層が第１の金属層および第２の金属層を備える請求項１に記載のターゲット。
【請求項１０】
前記第１の金属層がＡｕを含み、前記第２の金属層がＴｉ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｄ，Ｐｔ，およびＡｇからなる群から選択された少なくとも１つの金属を含む請求項９に記載のターゲット。
【請求項１１】
前記第１および第２の金属層が隣接する請求項９に記載のターゲット。
【請求項１２】
前記第１および第２の金属層が他の層によって分離されている請求項９に記載のターゲット。
【請求項１３】
前記ターゲットがピラミッド型である請求項１に記載のターゲット。
【請求項１４】
前記ターゲットがコーン型である請求項１に記載のターゲット。
【請求項１５】
前記ターゲットが半球状である請求項１に記載のターゲット。
【請求項１６】
前記頂点に対向する外部表面に結合したキャップを更に備える請求項１に記載のターゲット。
【請求項１７】
前記キャップが十分に平坦で、前記頂点に対し垂直である請求項１６に記載のターゲット。
【請求項１８】
前記キャップが第１の金属を含む請求項１６に記載のターゲット。
【請求項１９】
前記キャップが第２の金属を含み、該第２の金属が第１の金属と異なる請求項１８に記載のターゲット。
【請求項２０】
前記キャップの少なくとも一部をベース片に動作可能に接続する請求項１６に記載のターゲット。
【請求項２１】
前記キャップを支持アームによってベース片に動作可能に接続する請求項２０に記載のターゲット。
【請求項２２】
隙間を前記支持アームに形成する請求項２１に記載のターゲット。
【請求項２３】
前記ターゲットをシリコン支持構造に動作可能に接続する請求項１に記載のターゲット。
【請求項２４】
前記ターゲットをシリコンウエハのエッチングにより形成する請求項１に記載のターゲット。
【請求項２５】
請求項１のターゲットの複数個を備える配列。
【請求項２６】
前記複数個のターゲットを互いに動作可能に接続する請求項２５に記載の配列。
【請求項２７】
前記ターゲットが少なくとも十分に自立している請求項１に記載のターゲット。
【請求項２８】
自立の中空鋭端金属レーザー照射ターゲットを形成するに当たり、
マスクで覆われたシリコンウエハの前面に隙間を形成し、
シリコン結晶面が交差するまで前記隙間内に露出したシリコンウエハの前面をエッチングしてピラミッド型空間を形成し、
該ピラミッド型空間の表面上に接着層を形成し、
該接着層の表面にターゲット材料の層を形成し、
前記シリコンウエハの背面をエッチングして前記ターゲット材料層の背表面を露出させることを特徴とするターゲットの形成方法。
【請求項２９】
前記ターゲット材料がＡｕである請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ターゲット材料を少なくとも１．５μｍの厚さに形成する請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
第２のターゲット材料層を前記第１のターゲット材料層の背表面上に形成することを更に備える請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記第２のターゲット材料層をＡｕ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｄ，Ｐｔ，およびＡｇからなる群から選択する請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記２つのターゲット材料層の厚さが８μｍ超である請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記中空の鋭端金属レーザー照射ターゲットの内部頂点が７μｍ未満である請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記中空の鋭端金属レーザー照射ターゲットの内部頂点が５μｍ未満である請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記中空の鋭端金属レーザー照射ターゲットの内部頂点が１μｍ未満である請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
第３のターゲット材料層を前記第２のターゲット材料層の表面上へ形成することを更に備える請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記第３のターゲット材料層をＡｕ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｄ，Ｐｔ，およびＡｇからなる群から選択する請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記３つのターゲット材料層の厚さが８μｍ超である請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
自立のコーンもしくは中空鋭端型レーザー照射ターゲットを形成するに当たり、
マスクで覆われたシリコンウエハの前面に中央部プラグを有する隙間を形成し、
コーンもしくは鋭端型がプラグ下に形成されるまで前記隙間内に露出したシリコンウエハの前面をエッチングし、
前記コーンもしくは鋭端型の表面上にターゲット材料層を形成し、
前記マスクで覆われたシリコンウエハの背面内に、前記中央プラグに対して同心でかつ該中央プラグよりも大きい隙間を形成し、
前記シリコンウエハの背面をエッチングして前記ターゲット材料の背表面を露出させることを特徴とするターゲットの形成方法。
【請求項４１】
前記ターゲット材料層の形成が金属コーンもしくは中空の鋭端金属構造の形成を含む請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記ターゲット材料をＡｕ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ，およびＡｇからなる群から選択する請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記金属のコーン型もしくは中空の鋭端レーザー照射ターゲットが、７μｍ未満の内部頂点を有する請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記金属のコーン型もしくは中空の鋭端レーザー照射ターゲットが、５μｍ未満の内部頂点を有する請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
前記金属のコーン型もしくは中空の鋭端レーザー照射ターゲットが、１μｍ未満の内部頂点を有する請求項４２に記載の方法。
【請求項４６】
前記金属のコーン型もしくは中空の鋭端レーザー照射ターゲットを１μｍから２０μｍの厚さに形成する請求項４２に記載の方法。
【請求項４７】
前記金属のコーン型もしくは中空の鋭端レーザー照射ターゲットを約８μｍの厚さに形成する請求項４２に記載の方法。
【請求項４８】
前記金属がＡｕであり、さらに該Ａｕ層の表面にＴｉ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｔａ，Ｗ，ＰｄおよびＡｇからなる群から選択した金属の少なくとも一つの追加層を形成することを備える請求項４１に記載の方法。
【請求項４９】
前記金属のコーン型もしくは中空の鋭端レーザー照射ターゲットが、７μｍ未満の内部頂点を有する請求項４１に記載の方法。
【請求項５０】
前記金属のコーン型もしくは中空の鋭端レーザー照射ターゲットが、５μｍ未満の内部頂点を有する請求項４１に記載の方法。
【請求項５１】
前記金属のコーン型もしくは中空の鋭端レーザー照射ターゲットが、１μｍ未満の内部頂点を有する請求項４８に記載の方法。
【請求項５２】
前記金属のコーン型もしくは中空の鋭端レーザー照射ターゲットを１．５μｍから２０μｍの厚さに形成する請求項４８に記載の方法。
【請求項５３】
前記金属のコーン型もしくは中空の鋭端レーザー照射ターゲットを約８μｍの厚さに形成する請求項４８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は２００５年９月１２日に出願された米国仮特許出願第６０／７１６，５４０号および２００６年２月２４日に出願された米国仮特許出願第６０／７７６，２６８号の利益を主張し、参照により引用されるものである。
【０００２】
本発明はターゲットおよびその製造方法に関するものである。特に、本発明は高エネルギーレーザー物理学のレーザーターゲットとして有用な金属ターゲットを製造する方法を提供するものである。
【背景技術】
【０００３】
金属被膜ターゲットは、一般に高エネルギー物理学の用途に使用される。例えば、プラズマもしくは高エネルギー放射線を生成するために、かかるターゲットにレーザーを照射することができる。該ターゲットは慣性核融合のような用途に用い得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プラズマおよび放射線を提供するのに用いるレーザー用ターゲットは一般に不利な点を有する。例えば、従来のターゲットは、先端の鋭い、すなわち頂点の寸法が２５μｍもしくはそれ以上のターゲットを通常生ずるマイクロ機械製造処理によりしばしば製造される。例えば、現行の方法は、マンドレルをマイクロ機械製造し、該マンドレルに所望の金属を電気メッキし、次いでマンドレルをエッチング除去することを含む。他の方法は、金属層をプラスティック金型上に付着し、次いでプラスティック金型の融解除去することを含む。かかる方法により製造したターゲットの先端は、該ターゲットと共に使用するレーザー光の波長よりもかなり大きいため、最適なエネルギーを生ずることができない。同様に、ターゲットの頂点あるいは先端は、レーザーの焦点サイズ（あるいはスポットサイズ）よりも大きくなりうるため、ターゲットの形状により与えられるはずのあらゆる増強を最小化することができる。
【０００５】
さらに、かかるターゲットは通常個別に製造されるため、比較的高価になり得る。ターゲットのコストは、使用に入手し得るターゲットの数を制限し、その結果ターゲットを如何に使用し得るかを潜在的に制限する場合がある。例えば、一連の実験で入手可能なターゲットの数が制限されると、実験中に得られるデータの質又は量を制限する場合がある。
【０００６】
かかるターゲットに使用可能な材料の量もしくはターゲット表面の不均一は、提供するプラズマの総特性を妨げる場合がある。また、ターゲット材料が不十分だと最適なエネルギー生産を妨げる場合がある。
【０００７】
幾つかの従来の実験は金属で覆われたシリコンのターゲットを使用してきた。しかし、かかるターゲットに含まれるシリコンは一般に、エネルギー収束および放射線増強を妨げる。
【０００８】
半球状のレーザーターゲットが試験されている間、かかるターゲットは一般に、上述したものに加えてさらに不利な点を有する。例えば、ターゲット表面の不均一、すなわちその製造方法によるターゲットのばらつきが、ターゲットを適正に位置づけ、また該ターゲットに対して他の物体を位置付けることを困難にする場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示は、金属被膜と、平坦もしくは曲率を持つ表面のあらゆる組合せと、約１５μｍ未満、例えば約１０μｍ未満の内部頂点を有する中空のターゲットを提供する。具体例として、内部頂点は約１μｍ未満である。特定の実施形態において、金属ターゲットは自立している。他の実施形態において、ターゲットは列に配置される。開示された幾つかのターゲットには、該ターゲットの操作を補助する保護フレームもしくは構造物により囲まれている。
【００１０】
また、本開示は、約１５μｍ未満の内部頂点を有する上述のターゲットを含むターゲットをリソグラフィー製造により製造する方法を提供する。本開示による特定の方法は、自立ピラミッド型ターゲットの形成を提供する。マスクで覆われたシリコンウエハの前面に隙間を形成する。シリコンウエハの前面を対角面に沿ってエッチングしてピラミッド型空間を形成する。次いで、金属のようなターゲット材料の層を前記ピラミッド型空間の表面に形成する。特定の例において、ターゲット材料をＡｕ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｔａ、Ａｇ、Ｗ、窒化ケイ素及びポリシリコンから選択する。ある例では、ターゲット材料層の形成前に接着層を形成する。シリコンウエハの背面をエッチングしてターゲット材料の表面を露出させる。
【００１１】
特定の実装においては、第１ターゲット材料の２μｍ未満の薄層をピラミッド型空間に形成し、次いで前記第１ターゲット材料の背面を上述のように露出すると、該背面のようなターゲット上に第２ターゲット材料を溶着する。
【００１２】
他の実施形態において、本開示は円錐形のターゲットの形成方法を提供する。ＳｉＯ２からなる約１０００Åのような薄フィルムを、二重研磨シリコンのようなシリコンウエハ上に溶着する。次いで、約１０００Åのような窒化ケイ素の薄層をＳｉＯ２層上に溶着する。標準のフォトリソグラフィー技術を用いてウエハの一方の表面上に少なくとも約４００μｍの開口のような開口を形成する。表面をエッチングして前記開口下に円錐形空間を形成する。
【００１３】
ウエハの反対側の表面に、少なくとも約４００μｍの開口のような開口を形成する。ウエハの表面に形成したピラミッド型の先端に全ての側面が集中するまでウエハの反対側の表面における開口内にエッチングを施して、ピラミッド型外観のシリコン型を形成する。特定の例においては、標準の酸化物鮮鋭化技術を用いてより鋭い先端を創造する。少なくとも約１．５μｍの被覆のような金属被覆をピラミッド型空間に堆積してピラミッド型金属構造を創造する。特定の例においては、第２の金属を第１金属の上に溶着する。次に、シリコンウエハの背面からシリコン型をエッチング除去して中空の自立金属ピラミッドもしくは中空の鋭端金属ターゲットを創造する。特定の例において、ターゲットは１μｍ未満の内部頂点を有する。開示の方法を用いて、コーンのような他の形を形成することができる。
【００１４】
他の実施形態は半球状のターゲットの形成方法を提供する。シリコンウエハの背面をフォトレジストで覆う。少なくとも一つの隙間を該背面に形成し、この背面をエッチングする。次に、前記背面のフォトレジストを除去し、ウエハの前面をフォトレジストで覆う。次に、標準の技術を用いてウエハの前面に隙間を形成し、アセトンリフローを用いて残留フォトレジストをドームにする。次に、前面をエッチングしてシリコンおよびフォトレジストを除去し、形成したドームをシリコンウエハに移動する。次に、ウエハの前面に金属層を形成する。
【００１５】
本明細書において開示の半球状のターゲットは、前述のターゲットに勝る利点を提供する。例えば、開示の製造技術は、ターゲットのレンズ直径および曲率半径のような表面を、特定の用途に制御かつ合せることを可能とする。ターゲットの曲率および他の大きさを知ることで、ターゲットを位置付け、また該ターゲットに対する他の物体を位置づけるのを補助することができる。
【００１６】
本開示による他の実施形態は、円錐形もしくはピラミッド型のターゲットの頂点より水平方向に延在するトップを有する円錐形もしくはピラミッド型のターゲットのようなキャップ付きもしくはトップ付きのターゲットを提供する。かかるトップは、の形状は、正方形、円形、長方形、平行四辺形、六角形、五角形、楕円形、十字形又は意の形状を含む種々の形状を有することができる。いくつかの実装において、キャップは単一の金属から成る。他の実施形態において、キャップは複数の金属を含む。これらの金属は同一もしくは異なる形状又は厚さを有し得る。一特定の例において、キャップは種々の金属から成る同心円を含む。他の例において、キャップは水玉状の第２金属で覆われた第１金属層を含む。いくつかの構造においてはキャップが中空であり、他の構造においてはキャップが中実である。
【００１７】
いくつかの実装において、ターゲットを支持部材によりベース片に取り付ける。特定の例において、支持部材はキャップ部の水平突出部である。より特定の例においては、支持アームに開口を形成する。ベース片への取り付けによりターゲットの操作が一層容易になる。
【００１８】
キャップ付きのターゲットは、より大きいもしくはより均一な表面を含む多数の利点を提供し、生成するプラズマもしくは他の放射を特定化するか、もしくはより大きなエネルギーを得ることを可能とする。ベースおよびキャップの両方、もしくはベースまたはキャップのどちらかに異なった金属の使用が可能となることで、ターゲットから放射されるエネルギーのタイプの調整の一助となる。
【００１９】
本開示は、キャップ付きターゲットの製造方法を提供する。開示の方法によれば、二酸化ケイ素のようなマスク材料のフィルムを、シリコンウエハの両面に溶着する。該ウエハの背面に隙間をエッチングにより形成する。標準のフォトリソグラフィー技術を用いてターゲットのキャップ用に適した大きさと形状のターゲット開口を創造する。次に、１つ以上の金属層もしくは他のターゲット材料を該ターゲット開口に溶着する。過剰の金属を、例えば標準の剥離技術等を用いることにより除去することができる。
【００２０】
金属層の側面に位置する隙間を、標準のフォトリソグラフィー技術を用いて形成する。円錐形もしくはピラミッド型のターゲットのようなターゲットベースを残して金属キャップを支持するように、エッチング処理を短めで取りやめる。次に、金属層もしくはマスク材料をウエハの前面に溶着し、エハの背面側をエッチングしてターゲットベース内部からシリコンを除去するウ。次に、所要に応じて、前面のマスク材料を除去することができる。
【００２１】
開示の方法により、従来の方法よりも廉価に、容易に、連続的に又は意図した通りに、ターゲットを製造することが可能となる。特定の方法により、ターゲットの大量製造が可能となる。特定の例において、ターゲット配列を製造することができる。多数のターゲットもしくは多種類のターゲットが入手可能となることで、ターゲットを新たな用途に使用することが可能となると同時に、ターゲットを使用した実験から入手し得るデータの質もしくは量を潜在的に高めることができる。
【００２２】
円錐形、ピラミッド型、半球状もしくは他の中空金属ターゲットの内部頂点もしくは先端の鋭い、時にサブミクロンの寸法が、Ｘ線のような放射線の輝度および生成する微粒子の量を著しく増すことが可能となる。焦点調節光学機器を通してレーザー光線を集中させるとき、これを開示のターゲットの内部表面により更に集中させることができる。いくつかの場合において、かかる集中がより多くのエネルギーを算出するか、又はレーザーの指向要求の緩和が可能となる。
【００２３】
本明細書において記述された対象は、追加の特徴および利点を有する。それらは、本明細書に従い明らかとなる。
【００２４】
この点において、記述した対象の種々の性質を、本明細書は簡潔に要約したものであることを理解しなければならない。本段落ならびに以下に記述する、様々な実施形態における様々な特徴は、組み合わせてもしくは個別に使用することが可能である。特定の実施形態において上述した全ての特徴を提供することはできないし、上述した従来技術が抱える全ての問題を解決し、全ての課題に当たることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
特段の説明がない限り、本明細書において使用される全ての技術用語および科学用語は、本開示が属する技術分野のうちの従来技術の１つとして一般に知られているのと同様の意味をもつ。訴訟の場合、用語の説明も含めて、本仕様書が優位に立つ。「１つの」および「その」という単語は、文意が明確に否定していない限り指示対象が複数である場合も含む。同様に、「もしくは」という単語は、文意が明確に否定していない限り「および」の場合も含むことを意図するものである。「から成る」という単語は「含む」という意味をもち、それ故「ＡもしくはＢから成る」という表現は、ＡもしくはＢを含むことを意味すると同時に、ＡおよびＢを共に含むことも意味する。本明細書において記述したものと同様もしくは同等の方法および材料が、本開示の実用もしくは試験において使用されうるが、本明細書において最適な方法および材料が記述される。開示の材料、方法および例はあくまで実例であり、本開示の範囲を制限することを意図したものではない。
【００２６】
円錐形およびピラミッド型のターゲット
初めに図１Ａ〜図１Ｌの参照により、本開示による第１の特徴のバリエーションによるターゲットを形成するための連続的処理の断面ダイアグラムを示す。
【００２７】
図１Ａを参照すると、サブミクロンの先端を有するピラミッド型のターゲットを、シリコンウエハ１０、例えば＜１００＞結晶方位を有するウエハ１０上に形成する。特定の例において、ウエハ１０の厚みは約５２５μｍである。先ず、標準的な半導体の製造技術を用いて、ウエハ１０の前面１２および背面１４の両面を、それぞれ約１０００Åの窒化ケイ素１６および１８で覆い隠す。窒化ケイ素層を二重に研磨し、続いてＳｈｉｐｌｅｙ３６１２のような約１．６μｍのフォトレジスト１９を該窒化ケイ素層１６の前面に溶着する。特定の例においては，フォトレジストの塗布前に、ウエハ１０にヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）を下塗りする。次いで、ウエハ１０を９０℃で軽く焼き付ける。窒化ケイ素のマスク材料を開示しているが、所要に応じて、二酸化ケイ素のような他のマスク材料を用いることができる。
【００２８】
図１Ｂを参照すると、従来のフォトリソグラフィー技術を使用してウエハ１０の前面１２を、例えばウエハ１０を所望のマスクパターンに約１．７秒のような適切な時間曝すことによりパターン化する。いくつかの例においては、ＬＤＤ２６Ｗ現像液（Ｓｈｉｐｌｅｙ社で入手可能）および１１０℃の後処理加熱を使用してウエハ１０を現像する。標準的な半導体製造技術、例えばＲＩＥ（反応性イオンエッチング）による４分間のドライエッチングを使用して窒化ケイ素をエッチングして、ターゲット窓２０および放出窓２２をきれいにする。特定の例において、エッチング速度は約３００Å／ｍである。特定の例において、ＲＩＥは、ＳＦ６およびＯ２の混合物を用いる。残留フォトレジストは、標準的なＯ２エッチングのような適切な処理により除去することができる。図１Ｂは、これら処理工程を実施した後に生成する構造を示す。
【００２９】
図１Ｃを参照すると、ターゲット窓２０および放出窓２２を丁度約４００ミクロン強の深さまでマスクとして窒化ケイ素層１２を用してエッチングして、ピラミッド型のターゲットくぼみ２４を形成する。一辺が約５００ミクロンと計測される正方形のターゲット窓に関して、１時間の余剰エッチング時間を有するＫＯＨ内で約５時間の普通のエッチング時間を用いる。特定の例において、約９０℃でエッチングが施される。その目的は、ターゲット窓２０内の結晶面が交差もしくは一点集中するまでエッチングすることである。エッチング処理を、実質的に＜１００＞平面の全てがエッチング除去（図４Ａ〜図４Ｄ、特に図４Ｄを見よ）されるまで続け、ターゲット窓２０にサブミクロンの先端分解能を達成するため、完全にエッチングされた穴のピラミッド型表面から成る平面の点において交差する。５００ミクロンの広いターゲット窓２０では、完全なエッチング深さは約４００ミクロンになる。形成されるピラミッド型空間の角度は、このエッチング処理を使用して約７０．６°になる。一般に、エッチング速度が遅いほどより滑らかな側壁が出来上がる。５：１：１のＨ２Ｏ：Ｈ２Ｏ2:ＨＣｌによる処理のような当業界で既知の適切なＫＯＨの汚染除去処理を行う。９：１のＨ２ＳＯ4：Ｈ２Ｏ２による処理のような適切な技術の使用で有機物を除去することができる。図１Ｃは、これら処理工程を行った後に生ずる構造を示す。
【００３０】
エッチング条件の適切な選択を用いてターゲット窓２０の形状を制御する。例えば、ＫＯＨが７０．６°のターゲットピラミッド角を有するピラミッド型ターゲットを生ずる一方、非イオン界面活性剤をＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド）に加え、１１０シリコンを使用すると、コーン角度９０°の円錐形窓２０を形成することができる。
【００３１】
図１Ｄを参照すると、従来のフォトリソグラフィー技術の使用、例えばＳｈｉｐｌｅｙ３６１２もしくはＳｈｉｐｌｅｙ２２０のフォトレジストで回転し、適当な背面マスクを用いて露出、現像して、ウエハ１０の背面１４をパターン化する。特定の例においては、ＨＭＤＳの下塗りおよび９０℃での軽い焼付け後で、背面１４を約４μｍのフォトレジストで覆う。他の例においては、背面１４をマスクを介して約４．５秒間曝露し、ＬＤＤ２６Ｗ現像液により現像するが、後処理加熱は行わない。ウエハ１０の背面１４上の窒化ケイ素層１８は、４分間のＲＩＥ処理のような標準的な窒化ケイ素エッチング技術を用いてエッチングして背面のエッチング窓２６をきれいにする。他の例においては、窒化物エッチング処理を約２．５分間行う。図１Ｄは、これら処理工程を行った後に生成する構造を示す。
【００３２】
図１Ｅを参照すると、シリコンウエハ１０の背面１８は、マスクとして窒化ケイ素層１８を用いる異方性のドライエッチング方法でエッチングされる。特定の例において、ＳＴＳドライエッチング（英  Ｎｅｗ  Ｐｏｒｔ  の株式会社  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）を用いる。約８０−９０ミクロンの材料が除去される。エッチング処理を短めで取りやめて、ターゲットのくぼみの先端を露出する。特定の例において、ＳＴＳエッチングを約２５分間にわたって行う。次に、例えば９：１のＨ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２の使用により、フォトレジストおよび有機物を除去し得る。図１Ｅは、これら処理工程を行った後に生成する構造を示す。
【００３３】
次に、サブミクロンの先端が必要か否かにより、図１Ｆもしくは図１Ｇに示す処理を行う。サブミクロンの先端を所望しない場合、図１Ｆの処理を行う。
【００３４】
図１Ｆを参照すると、例えば電子ビーム蒸発および熱蒸発もしくはスパッタリングを用いて、ウエハ１０の前面一面に接着層２８を溶着する。Ｔｉのような金属が接着層としての使用にてきしている。ターゲットを形成するのに使用すべき金属層との相性により、他の材料を使用することが可能である。接着層は約１００Åの厚さであればよい。
【００３５】
次に、電子ビーム蒸発もしくは熱蒸発、スパッタリングもしくは電気めっき技術を用いて、接着層２８上にターゲット材料３０の層を溶着する。特定の例においては、この層は約８ミクロンから約１０ミクロンの厚さとすることができる。他の実装において、かかる層は少なくとも約８ミクロンの厚さである。１．７ミクロンの厚さであればよい。図１Ｆは、接着層２８および１０ミクロンの厚さのターゲット材料層３０が溶着した後に生成する構造を示す。１０ミクロン厚のターゲット材料層を溶着する場合、該ターゲット材料はピラミッド型ターゲットくぼみ２４の底にメニスカスを形成する場合があり、これは形成したターゲットがある用途に有用であるかもしれないが、先端がサブミクロンの寸法を持てなくなる可能性がある。
【００３６】
ターゲット材料は、本開示のターゲットを用いる処置におけるターゲットとしての使用に適切なあらゆる材料とすることができる。Ａｕのような金属を含む材料が最適材料であるが、他の金属および他の既知ターゲット材料を使用することもできる。ＣＶＤ、ＬＰＣＶＤ、蒸発、スパッタリング、電気めっきおよび他の既知の材料処理方法のようなターゲット材料を形成するのに適した既知の方法を用いて、ターゲット材料を溶着することができる。本技術分野の通常技術を有する人物は、ターゲット材料の組成およびその基板材料への接着の程度に応じて接着層２８が必ずしも必要でないということを高く評価するだろう。
【００３７】
サブミクロンの先端を形成することが望ましい場合、図１Ｇに示す処理を行う。図１Ｇを参照すると、例えば電子ビーム蒸発を用いて、ウエハ１０の前面一面に接着層２８を溶着する。これは、図１Ｆに示す処理を行った際に形成されたものと同一の接着層である。この層には約１００Åの厚さであればよい。次に、電子ビーム蒸発および熱蒸発もしくはスパッタリング技術を用いて、ターゲット材料３２の層を接着層２８上に溶着する。しかし、図１Ｆの参照で図示された処理とは異なり、ターゲット材料層３２の厚さは約１．５ミクロンから約２ミクロンとなる。１．７ミクロンの厚さで十分である。図１Ｇは、接着層２８および１．５から２ミクロンのターゲット材料層３２を溶着した後に生成する構造を示す。
【００３８】
図１Ｈを参照すると、適当なエッチング液（例えば９０℃のＫＯＨ）を用いてウエハ１０の背面１８をエッチングしてターゲット材料層３０、すなわち自立したピラミッドを露出し、またウエハ１０を適切に洗浄する。ターゲット材料層３０はエッチング停止層として働き、その組成に応じて接着層をエッチング液により除去することができる。Ｔｉの接着層およびＡｕのターゲット材料の場合、ＫＯＨはよく機能する。一般に、ターゲットがウエハ１０からはがれてしまわぬようにウエハ１０に過剰なエッチングを施さないのを確実にするために注意が必要である。特定の例においては、ＫＯＨのエッチングが、例えば約１５０μｍをエッチングするのに約１００分間施される。同様に、ＫＯＨによる洗浄工程（例えば５：１：１のＨ２Ｏ：Ｈ２Ｏ２：ＨＣｌの使用）を行ってターゲットの剥離を回避するのに注意が必要である。
【００３９】
図１Ｉを参照すると、ウエハの背面上にターゲット材料層３４を溶着する。特定の例において、この層３４は約８−１０ミクロンの厚さとすることができる。Ｔｉ接着層のような接着層を所要に応じて用いることができる。図１Ｆの参照による処理工程が施された場合には、自立可能なより薄いターゲット材料層が既に構造内に存在するため、図１Ｉの参照による処理工程は施されない。
【００４０】
図１Ｊの参照により図示された本開示の１つのバリエーションによると、複数の金属ターゲットを形成することができる。本開示の実施形態によれば、図１Ｉに示したターゲット材料の単一層３４の溶着の代わりに、金属のようなターゲット材料の薄フィルム３６（例えば、約０．１μｍから１０μｍ、例えば０．５μｍから２μｍの範囲内の厚さを有する）を先ず露出したＴｉの表面２８に塗布する。特定の例において、頂点での溶着に照準を合わせると蒸発が材料を視野方向に溶着するため、蒸発を溶着方法として用いる。他の例においては、スパッタリングもしくは電気めっきを用いて金属を塗布する。次に、ウエハの背面で層３４上に例えば約１０ミクロンの厚さまでＡｕの層３８を溶着する。図１Ｊは、Ａｕ層３８を溶着した後に生成する構造を示す。
【００４１】
本開示による他のバリエーションによれば、本開示によるサブミクロンの先端を持つピラミッド型のターゲットを、該ターゲットの形成用に犠牲層を用いる方法で形成することができる。本開示のこの特徴は、図１Ａから図１Ｅに図示した処理をシリコンウエハ１０の背面１８をエッチングする点まで用いて、ターゲットくぼみの先端を露出させるために短めでとり止めることにある。次に、図１Ｋに示すように、窒化ケイ素、ポリシリコン、Ｍｏ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ若しくはＡｇのような材料、又は続いて施されるエッチングの返し工程に耐える他の材料からなる犠牲層４０を、ウエハの前面で、ターゲットくぼみ内に溶着する。特定の例において、犠牲層は２μｍの窒化ケイ素層である。
【００４２】
次に、ウエハの背面をさらに等方的にエッチングして、自立のピラミッド型として機能する犠牲層の下方表面を露出する。特定の例において、ＫＯＨのウエットエッチングを用い、エッチング工程後にウエハを適当に洗浄する。
【００４３】
図１Ｋは、犠牲層の背面をエッチング工程により露出した後に生成する構造を示す。犠牲層を優先的にエッチング除去して層４２を唯一の自立金属構造として残すことができる。
【００４４】
所望のデバイスの金属とは異なる金属を、犠牲自立型として機能するように用い、次いで後で除去することができる。Ｍｏ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ａｇもしくは高ドープシリコンは、全てＫＯＨ溶液に対し不浸透で、該処理の後で選択的にエッチング除去できるため、使用可能である。犠牲型が自立すれば、所望の金属を犠牲自立型の背面に溶着することができる。犠牲型としてＮｉ、所望のデバイス金属としてＡｕを用いる場合、Ｎｉはピランハ（Ｐｉｒａｎｈａ）エッチ液として当業界で既知の標準的なウエットエッチ液中でエッチング除去され、金を侵食することはない（犠牲型として上記に開示した全ての金属がピランハ溶液でエッチングされるが、金はエッチングされない）。残るものはさらに鋭い内部頂点を有する自立の金製デバイスであり、これはシリコン型の先端に集められた内部溶着からの金属全てが除去されるため頂点の分解能が失われることがないためである。
【００４５】
本方法において、自立の金属構造を一時的な自立型として用い、後で除去して、背面に溶着された金属のみが自立デバイスとして残されることを可能とする。この方法は多くの利点をもたらすことができる。該方法により、より鋭い内部頂点を形成することができ、製造コストの低いターゲットの生成が可能となる。
【００４６】
次に、図１Ｌに示すように、所望のターゲット材料の層４２を例えばスパッタリングもしくは蒸発により溶着する。この材料は、例えば約１０ミクロンの厚さを有するＡｕの層や、他のターゲット材料の層とすることができる。次に、ターゲット材料層４２と犠牲層４０とで異なるエッチング処理を用いて、犠牲層を除去する。図１Ｌは、犠牲層を除去して自立したピラミッド型のターゲットを残した後に生成する構造を示す。
【００４７】
図２Ａから図２Ｉの参照により、本開示による他の特徴を示す。図２Ａを参照すると、シリコンウエハ８０が、溶着した窒化ケイ素層８６および８８でそれぞれ覆われた前面８４および背面８６を有する。フォトレジスト層９０をウエハ８０の前面８２に形成し、パターン化して隙間９２を形成する。該隙間９２内の窒化ケイ素層８６の部分をエッチング除去して、図２Ａに示すようにウエハ８０の前面８２を露出する。次に、フォトレジスト層９０を、従来の処理技術を用いて除去する。
【００４８】
図２Ｂを参照すると、他のフォトレジスト層９４をウエハ８０の前面８２に塗布し、パターン化して前面の窒化ケイ素層８６を除去した後の領域内に隙間９６を形成する。図２Ｂは、これら処理が施された後に生成する構造を示す。
【００４９】
図２Ｃを参照すると、金属層９８をウエハの前面で、フォトレジスト９４と、隙間９６内のウエハ８０の前面８２の露出部上に溶着する。この目的のためには約３０００Åの金を用いればよいが、本技術分野の通常技術を有する人物は、この層が他の材料および他の厚さでも機能するということを高く評価するだろう。図２Ｃは、金属層９８を溶着した後に生成する構造を示す。
【００５０】
図２Ｄを参照すると、標準的な金属剥離法を行ってフォトレジスト層９４上の不必要な金属並びにフォトレジスト層９４を除去し、ウエハ８０の前面８２に溶着した金の層９６および窒化ケイ素層８４の部分を残す。図２Ｄは、金属層９８の不必要部分および全てのフォトレジスト層９４を除去した後に生成する構造を示す。
【００５１】
図２Ｅを参照すると、ＳＴＳエッチャーでのＢｏｓｃｈ処理のような処理を用いて、ＤＲＩＥ異方性シリコンエッチングを行う。本技術分野の通常技術を有する人物により評価されるように、Ｂｏｓｃｈ処理は、シリコン表面内に深く、著しく異方性のエッチング（例えば１５０：１のような比で）を可能にするドライエッチング薬剤によるポリマーで不動体化された側壁を用いて行うドライエッチングである。このエッチングは、２５０ミクロンから３５０μｍ、例えば約３００μｍの金属層９８の幅で、１５０μｍから２５０μｍ、例えば約２００μｍの深さまで行うことができる。図２Ｅは、ウエハの一部を除去して形成した空間１００を含む異方性エッチング工程を行った後に生成する構造を示す。
【００５２】
図２Ｆを参照すると、形成すべきターゲットの先端１０２が、異方性ウェット又は等方性ドライシリコンエッチング技術を用いて画成される。このエッチング処理は、金属層９８の下にあるシリコンウエハの領域を切り落とし、側壁端縁のトップを生じて、図２Ｆに示すように反対側と合致するようなサブミクロンであることを特徴とするポイント１０２を形成する。金属層９８は、このエッチング処理の結果として除去される。
【００５３】
図２Ｇを参照すると、金属層１０４を露出したウエハ８０の前面８２上に形成する。本開示の１つの実施形態において、金属層１０４は約１．７μｍの厚さに形成したＡｕの層である。次に、Ｔｉ，Ｃｕ，Ａｇのような他の金属の層１０６を１００ｎｍから８μｍの厚さに形成する。最後に、他のＡｕの層１０８を約１μｍの厚さに形成することができる。かかる層１０４、１０６、および１０８の厚さは重要ではない。
【００５４】
図２Ｈを参照すると、フォトマスク層１１０をウエハ８０の背面８４上に形成し、露出して金属層の先端と並列した隙間１１２を形成する。異方性シリコンエッチング処理を行って隙間１００内の金属層１０４下に配置されたシリコン材料を全て除去する。次に、マスキング層１１０を除去する。
【００５５】
図３を参照すると、ウエハ１０の前面１２を処理するのに用いる典型的なマスク１２０が示されている。このマスクを図１Ｂの処理に用いる。このマスクはターゲット用の中心隙間１２２と、その周囲の４つの開放窓１２４とを有する。中心隙間１２２を用いて図１Ｂに示したターゲット窓２０を形成する。開放窓１２４は、自立ピラミッド型ターゲットの１つ１つを処理の完了後に互いに分離することができ、これを利用して図１Ｂに示した放出窓２２を形成する。
【００５６】
図４を参照すると、ウエハ１０の背面１２を処理するのに用いる典型的なマスク１３０が示されている。このマスクを図１Ｅの参照により開示したエッチング処理に用いる。このマスクは、ターゲット用の第１隙間１３２およびその周囲の４つの開放窓１３４を有する。第１隙間１３２を用いて、自立ターゲット用のフレームを形成するための位置１３４に形成される支持部材を画成する。開放窓１３６は、自立ピラミッド型ターゲットの１つ１つを処理完了後に互いに分離することができ、これを利用して、図１Ｂに示した放出窓２２により画成されたエッチング空間を連結するエッチング窓を形成する。
【００５７】
図５Ａから図５Ｄを参照すると、ターゲット隙間２０を介してピラミッド型空間を形成するためのエッチング処理の略図が示されている。まず、図５Ａには＜１００＞面１４０の一部がまだ監察し得るアンダーエッチング状態が示されている。次の図５Ｂおよび図５Ｃには、残った＜１００＞面の一部１４０が徐々に小さくなる。図５Ｂは、意図的に１４０面を拡張することにより、より多くの溝型ターゲットが得られる利点を持つという点で、有用である。最後に、図５Ｄは理想的なエッチング処理状態を示し、この場合エッチングは＜１００＞面がエッチング除去される程度にまでエッチングを進めて、エッチングが完了した穴のピラミッド型表面を含む平面の一点で完全に交差している。
【００５８】
図６Ａから図６Ｆを参照すると、本開示の他の特徴によるターゲット形成用の連続処理の断面が示されている。
【００５９】
まず図６Ａに示すように、二重に研磨された＜１００＞シリコン基板１５０で処理を開始する。＜１１０＞シリコン基板も同様に機能する。次に、ＳｉＯ２のフィルム１５２、随意的に窒化ケイ素のフィルム１５４が、標準的なＬＰＣＶＤ（低圧化学蒸着）技術を用いて基板１５０上に形成される。これらの層１５２および１５４には、約１０００Åの厚さが最適であるが、他の厚さでもよい。例えば、代替の実施形態においては、少なくとも約４μｍの二酸化ケイ素のマスクを用いる。図６Ａは、これら処理工程を行った後に生成する構造を示す。
【００６０】
図６Ｂを参照すると、標準的なフォトリソグラフィー技術を用いて、中心に円形プラグを有する十字型の開口（図７を参照）が、窒化ケイ素層１５４の表面上にパターン化される。約４００μｍの直径を有する円形外観の５ｍｍ×５ｍｍのダイサイズに対して、全辺が約１ｍｍの大きさであれば十分機能する。次に、窒化物／酸化物ドライエッチング技術のような標準的なエッチング技術を行って、大十字型窓１５６からシリコン基板１５０まで中心に円形プラグ１５８を残して、ＳｉＯ２層１５２および窒化ケイ素層１５４が除去される。図６Ｂは、これら処理工程を行った後に生成する構造を示す。
【００６１】
図６Ｃを参照すると、標準的なフォトリソグラフィー技術を用いて、シリコンウエハ１５０の背面上に正方形の開口１６０（例えば一辺当たり約４００μｍの大きさ）をパターン化する。次に、窒化物／酸化物ドライエッチング技術のような標準的なエッチング技術を行って、ＳｉＯ２層１５２および窒化ケイ素層１５４を除去し、窓をきれいにすることができる。この窓は、残留するシリコン型をエッチングして自立デバイスを創造する際の開口部を提供する。図６Ｃは、これらの処理工程を行った後に生成する構造を示す。
【００６２】
図６Ｄを参照すると、全ての辺が外部コーンもしくは鋭端シリコン型を形成する先端に集中するまで、等方性ドライエッチングのようなエッチング処理を行う。等方性エッチングは、円の全辺に沿って切り落とし、これら全辺を均一にポイント１６２へ一点集中し、コーンもしくは鋭端型１６４を形成することができる。一般に、約４００μｍよりも大きな深さを用いる。完全に等方性なエッチングは、水平方向と同一の垂直方向におけるエッチングレート（比１：１）をとる。最適なドライエッチング薬剤の１つはＸｅＦ２である。１０μｍ／分までのエッチングレートを有する最適なエッチャーは、ペンシルバニア州ピッツバーグのＸａｃｔｉｘ社から入手できる。他の実施形態において、ＳＴＳエッチャーの使用および不動体化工程の省略によりエッチングを行う。図６Ｄは、これら処理工程を行った後に生成する構造を示す。
【００６３】
コーンもしくは鋭端型を画成した後、酸化物高度先鋭化のような標準的な酸化物先鋭化技術を行ってより鋭い先端を創造することができる。特定の例において、先端の先鋭化技術は、例えば約１５００Åの二酸化ケイ素を加えた後ＨＦエッチングを行うようなドライ熱酸化（例えば約１０００℃で約１時間にわたる）を含む。所要に応じて、この処理を繰り返して特定の先端の鋭さもしくは側壁の粗さを達成することができる。
【００６４】
図６Ｅを参照すると、所望のターゲット材料の層１６６をシリコンコーンもしくは鋭端型１６４上に所望の厚さで溶着する。金属層１６６の厚さは一般に、自立の金属ターゲットを所望する場合、約１．５μｍより大きい。特定の例において、金のような金属又は個々に記載した他の材料を１０μｍで溶着する。図６Ｅは、これら処理工程を行った後に生成する構造を示す。
【００６５】
図６Ｆを参照すると、基板１５０の背面上にエッチング返し処理を行って、シリコン型１６４を除去し、自立の金属構造１６８を創造する。これは、ウェットもしくはドライエッチングを用いて行うことができる。ＳｉＯ２層をＸｅＦ２ドライエッチング用の好適なマスキング層として用い、ウエットエッチングを施す際には窒化ケイ素層が好適なマスキング層である。ウエットエッチングがエッチング返し工程に使用されないとき、窒化ケイ素層１６４は必要でなくなり、図６Ａから図６Ｃに示す工程では省略することができる。
【００６６】
他の実施形態において、前面のマスクを使用する前に、シリコンウエハの背面にエッチングが施される。
【００６７】
図７は、ウエハの背面をエッチングして図６Ａから図６Ｆに示すターゲット形成に用い得るフォトマスク１７０用のマスクレイアウトの実例である。円形部１７２を用いて円形プラグ１５８を形成する。十字型隙間１７４は、４つの角機構１７６により画成される。
【００６８】
半球状ターゲット
本開示による特定の実施形態は、半球状のレーザーターゲットを提供する。以下の議論は、かかるターゲットを如何にして製造し得るかの例を提供するものである。該ターゲットの直径および曲率半径を変化するためのパラメーター含む追加構成の詳細は、Ｆｌｅｔｃｈｅｒらの「マイクロ製造されたシリコンの個体油浸レンズ」Ｊ．Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓ．１０（３）４５０−４５９（９月、２００１）およびＳｔｒｚｅｌｅｃｋａの「光学的相互接続のための、ＶＣＳＥＬのモノリシック集積化および屈折マイクロレンズ検出器」（１９９７）（ＵＣ  Ｓａｎｔａ  Ｂａｒｂａｒａ  Ｌｉｂｒａｒｙ編集  博士論文）に掲載されており、本明細書における参照により明確に統合される。図８Ａに示すように、シリコンウエハ２１０の前面２０６および背面２０８の両方を窒化ケイ素層２１６で覆う。シリコンウエハ２１０を回転し、露出し、Ｓｈｉｐｌｅｙ３６１２もしくは２２０フォトレジストのようなフォトレジスト２１８の、例えば７μｍもしくは１．６μｍの厚さの被膜により現像する。特定の例において、シリコンウエハ２１０をまずＨＭＤＳにより下塗りし、フォトレジストを塗布下後９０℃で軽く焼き付ける。
【００６９】
最適な背面マスクを創造し、標準的なフォトリソグラフ技術を用いて図８Ｂに示す中心隙間２２０および２つの側面に位置する配置マーカー隙間２２２を創造する。例えば、ウエハ２１０をマスクに２度曝露することができ、各露出は約３．７５秒である。いくつかの例において、ウエハ２１０をＬＤＤ２６Ｗで現像し、次に約１１０℃で軽く焼き付ける。いくつかの例では、約９分間のＲＩＥ処理、続いて例えば約１μｍ／分弱といった約１．８μｍ／分のエッチングレートで約２時間のＳＴＳエッチングを用いて窒化物層をエッチングすることにより、隙間２２０、２２２を創造する。少なくとも特定の例においては、ＳＴＳエッチングの前に、ウエハ２１０の全体を約１５分にわたって露出する。特定の例において、隙間２２０，２２２を約４２０μｍの深さまでエッチングする。
【００７０】
図８Ｃを参照すると、例えば約２０分間９：１のＨ２ＳＯ4：Ｈ２Ｏ２を用いて背面のフォトレジスト２１８および全ての有機物は除去し、シリコンウエハ２１０の前面２０６を回転し、例えばＰＭＧIフォトレジスト（マサチューセッツ州ＮｅｗｔｏｎのＭｉｃｒｏＣｈｅｍ社で入手可能）の１０μｍの被膜もしくはＳｈｉｐｌｅｙ３６１２の７μｍの被膜（その前にＨＭＤＳによる下塗りが施され、その後に９０℃で軽く焼き付ける）のようなフォトレジスト２２６に曝露する。特定の例においては、例えば約２０分間のＲＩＥエッチングを用いることにより、まず前面２０６上の窒化ケイ素を除去する。ウエハ２１０の前面２０６を適当な前面マスクに曝露して中心ターゲット２２８、側面隙間２３０およびフレーム辺２３４を創造する。例えば、前面のマスクを２度露出することができ、各露出は約３．６秒である。特定の例において、各ターゲット２２２は４つのフレーム辺２２６により囲まれている。フレーム辺２２６は、ターゲット２２２と比べて比較的大きな表面積を有し、これを用いてターゲット２２２を保護することができる。
【００７１】
ウエハ２１０の前面２０６を図８Ｄに示すように現像し、図８Ｅに示すようにエッチングする。特定の例においては、ＲＩＥ反応性イオンエッチング（ＲＥI）処理のようなドライエッチング処理を用いて、前面２０６をエッチングしてウエハ２１０の約１μｍをエッチング除去する。最適なエッチング条件の例としては、シリコンに対しては約３０００Å／分、フォトレジストに対しては約３００Å／分のエッチングレートでの２０分間エッチングである。
【００７２】
次に、ウエハ２１０をアセトンリフロー工程で処理して、半球状ドーム２４０を図８Ｆに示したターゲット２２８およびフレーム辺２３４上に創造する。次に、フォトレジストが除去されるまで、前面２０６を、例えば１：１のＳｉ：フォトレジストのエッチング比でドライエッチングする。特定の例において、フォトレジストの除去には、約２０μｍのエッチングで十分である。図８Ｇに示すように、フレーム２３４およびターゲット２２８を、半球状ドーム２４４とともに残す。フレーム２３４がより大きな表面積を持つために、ターゲットドーム２２８はフレームドーム２３４よりも短い。従って、ターゲットドーム２２８がより大きなフレームドーム２３４により保護される。次いで、いくつかの例においては、ウエハ２１０を、例えば９０℃で約１時間にわたって強く焼き付ける。他の方法において、前面２０６はアセトンリフローに続いてエッチングされることがなく、その代りに残ったレジストを硬化し、任意適当な技術を用いて金属をドーム２４０上に形成する。
【００７３】
ターゲット型２２８を形成すると、電子ビーム蒸発もしくはスパッターコーティングのような任意適当な技術を用いて、１つ以上の金属層２５０を前面２０６上に形成することができる。所要に応じて、Ｔｉ接着層のような接着層を用いることができる。特定の例において、１０μｍのＡｕを前面２０６上に溶着する。より特定の例において、約２μｍのＡｕ／Ｔｉが電子ビーム蒸発によりまず塗布され、次にスパッタリングにより８μｍのＡｕが追加される。図８Ｈに生成した金属被膜構造を示す。
【００７４】
次に、図８Ｉに示すように、ＫＯＨウエットエッチング（例えば３３％ＫＯＨを約９０℃で約４０分間）のようなエッチングによりターゲット２２２の下側のシリコンを除去して、空洞２５６を画成する自立ターゲット２２２を創造する。
【００７５】
図９Ａおよび図９Ｂは、上述した方法に用い得る前面３１０および背面３２０のマスクを示す。前面マスク３１０は、正方形フレームマスク３１２と、各正方形フレームマスク３１２間に垂直および水平に配置した長方形整列マスク３１４と、中心円形ターゲットマスク３１６とを含む。背面マスク３２０は、正方形フレームマスク３２４および中心円形ターゲットマスク３２８を含む。
【００７６】
平坦なトップを有するターゲット
いくつかの実施形態において、レーザーを照射する表面積が比較的大きいものを提供することが有用な場合がある。該表面積は陽子もしくはイオン源として機能し得る。さらに、表面積が大きいほど狭いポイントと比べて均一性が増し、生成するプラズマのより良い特性化を可能とする。
【００７７】
図１０は、円錐形セクション４１０および円形平坦トップ４２０を有する本開示のレーザーターゲット４００を示す。円錐形セクション４１０および平坦トップ４２０の寸法は、所要に応じて変化させることができる。いくつかの例において、円錐形セクション４１０は少なくとも約１５０μｍの直径を有する。特定の例において、円錐形セクション４１０は約３００μｍの直径を有する。特定の例において、平坦トップ４２０は円錐形セクション４１０のベースに比例する寸法を有する。平坦トップ４２０は、正方形、長方形、三角形、台形、平行四辺形、五角形、六角形、十字形円形、楕円形、もしくは自由な形状もしくは任意の形状を含む様々な形状とすることができ、中空もしくは中実にすることができる。セクション４１０は円錐形で示したが、他の形状にすることもできる。
【００７８】
円錐形セクション４１０および平坦トップ４２０は、Ａｕ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｍｏのような金属を含む同一又は異なる材料から作ることができる。いくつかの例において、平坦トップ４２０は単一の金属から成る。他の例において、平坦トップ４２０は複数の材料から成る。例えば特定の例において、平坦トップは、Ａｕ層に挟まれた中間Ａｌ層を含む。
【００７９】
図１１Ａ−図１１Ｇは、図１０のターゲット４００のようなキャップ付きターゲットを創造する方法を示す。図１１Ａに示すように、熱酸化溶着もしくは低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）のような標準的な溶着技術を用いて、二重に研磨したシリコン基板５０８の前面５１４および背面５１６上に二酸化ケイ素のフィルム５１０を溶着する。特定の例においては、少なくとも約３μｍ、例えば少なくとも４μｍの二酸化ケイ素５１０を溶着する。シリコンウエハ基板５０８は、＜１００＞ウエハのような所要のあらゆる結晶構造とすることができる。他の実装において、マスク材料を二酸化ケイ素から窒化物もしくは金属のような他の材料へ変更する。
【００８０】
図１１Ｂに示すように、標準的なフォトリソグラフィー技術を用いて、ウエハ５０８の背面５１６に円形もしくは正方形のような所望の形状をパターン化する。特定の例において、ＨＭＤＳの下塗り後、４μｍのＳｈｉｐｌｅｙ２２０フォトレジストを塗布する。次に、ウエハ５０８を９０℃で軽く焼き付け、約４．４秒間マスクに曝露し、ＬＤＤ２６Ｗ現像液で現像し、約１１０℃で後焼き付けする。
【００８１】
約３０００Å／分のプラズマエッチング、続いて約２μｍ／分のＳＴＳエッチングを用いることによるような深異方性エッチングを行ってウエハ５０８の約半分の深さまで開口５２０を創造する。この深くエッチングした隙間５２０は、最終ターゲットの放出を補助することができる。
【００８２】
図１１Ｃに示すように、標準的なフォトリソグラフィー技術を用して、所望の寸法および形状の平坦箔もしくは平坦トップ４２０（図１０）を創造する。例えば、前面５１４をフォトレジスト５２４の層で覆い、現像し、エッチングして開口５２６を創造することができる。例えば、ＨＭＤＳの下塗り後、約１２μｍのＳＰＲ２２０フォトレジストを塗布し、次にウエハを９０℃で後焼付けし、４時間硬化し、そして３．３秒毎に４回マスクに曝露することができる。次に、ＬＤＤ２６Ｗ現像液を用いてウエハ５０８を現像し、次いで約１１０℃で後焼き付けすることができる。
【００８３】
いくつかの例においては、プラズマエッチングを用いて、例えば約３０００Å／分で４μｍのエッチングして開口５２６を創造する。少なくとも特定の例においては、円錐形セクション４１０になる材料のベースに、外部マスクが比例する。この外部マスクは、円錐形セクション４１０の寸法を、平坦箔３２０の寸法とは独立に制御することが可能となる。
【００８４】
ＡｕもしくはＡｌ層のような１つ以上の金属層５３０を平坦に溶着し得る。これら層５３０は同一もしくは異なる形状、寸法もしくは厚さを有する。特定の例において、平坦トップはＡｌの円形プラグである。次に、標準的なリフトオフ技術を用いて余剰な金属を除去する。図１１Ｄは、リフトオフ技術を適用し、フォトレジスト層５３６を塗布し、露出して金属層５４０の側面に位置する隙間５３８を創造した後のウエハ５０８を示す。
【００８５】
図１１Ｅは、例えば約２μｍ／分で標準的なＢｏｓｃｈ処理（ＣＨＦ3をほとんどもしくは全く使用しない）の不動体化工程の無能力化のような深等方性ドライエッチングを行った後のウエハを示す。エッチング処理を短めで取りやめてエンドキャップの完全なエッチング除去を回避し、コーン構造５４８の側面に位置し、金属層５４０、二酸化ケイ素層５１０およびフォトレジスト層５３６が残る平坦表面５５０を支持する空洞５４４を創造する。
【００８６】
例えばアセトンもしくは９：１のＨ２ＳＯ4：Ｈ２Ｏ２で残留フォトレジスト５３６を除去する。次に、例えばＯ２ドライエッチングのようなドライエッチングで残留マスク材料５１０を除去する。図１１Ｆに示すように、シリコンのアワーグラス型５４８が金属トップ５４０と共に残される。次に、Ａｕのような１つ以上の所望なターゲット金属、又は他のターゲット材料の層５５８を、例えばスパッタリングによって溶着する。特定の例において、金型５４８上に１０μｍのＡｕをスパッタリングする。所要に応じて、Ｔｉのような接着層を用いることができる。
【００８７】
最後に図１１Ｇに示すように、例えばウエハ５０８の背面５１６内の開口５２０を介してＫＯＨエッチング（例えば約１００℃で約３から４時間の３３％ＫＯＨ）を用いることにより、コーン構造５６０からシリコンをエッチング除去する。少なくとも特定の例において、ウエハ５０８を過剰にエッチングしてコーン構造５６０からシリコンを完全に除去する。次に、例えば５：１：１のＨ２Ｏ：Ｈ２Ｏ2:ＨＣｌおよび９：１のＨ２ＳＯ4：Ｈ２Ｏ２での処理をそれぞれ約２０分ずつ約７０℃および約１２０℃で行うことにより、ウエハ５０８からＫＯＨを除去し、有機物を除去する。
【００８８】
図１０はマスク材料を封入した平坦箔４２０を示しているが、開示の技術を用いて他のタイプのトップ構造を実装することができる。かかる構造の多くが図１２Ａ−図１２Ｄに示されている。図１２Ａは、図１１Ａ−図１１Ｇに関して開示した処理による封入された材料を有するトップを示す。図１２Ｂに示すトップ、例えば背面エッチング処理によりマスク材料を除去した中空のトップを含む。図１２Ｃは、ターゲットを封入する前にマスク材料の一部をエッチングすることで形成したトップを示す。この処理は、より少量の材料が封入されるため、より小さなトップをもたらす。この小さなトップは、図１２Ｂと同様の方法で中空にすることができる。図１２Ｄは、複数の材料が封入された実施形態を示す。いくつかの実施形態において、追加の材料がッエチングマスクとして機能する。他の実施形態において、追加の材料がエッチングマスクの除去後に残される。
【００８９】
図１３は、トップ６１０を有するターゲット６００の他の実施形態の平面図を示す。トップ６１０は、ターゲット６００をベース片６３０に接続する水平構造接続部６２０を有する。ベース片６３０は、ターゲット６００の取扱いおよび位置決め補助する。孔６４０は、構造接続部６２０によるターゲット６００の形状変化を最小にするために、構造接続部６２０内にエッチングで設けることができる。
【００９０】
本開示のターゲットは多くの利点を提供する。例えば、ターゲット生産に用いるリソグラフィー技術は、大量のターゲットの安定した品質での製造を可能とする。従って、本開示により、従来技術によるよりも廉価なターゲット生産が可能となる。潜在的なコストの低減もしくは製造し得るターゲット数の増大のため、かかる方法はターゲットをより多くの用途に用いるのを可能にし、並びにターゲット実験により得られるデータの質および量を潜在的に改善することができる。他の実装において、ターゲットを損傷から保護し、ターゲットの取扱いおよび位置決めを補助する周辺支持部と共にターゲットを製造することが可能である。
【００９１】
特定の実装において、例えばターゲットと共に使用すべきレーザーの波長とほぼ同じ幅の先端のような鋭いもしくは狭い先端と共に、本開示によるターゲットを生産することが可能である。特定の例において、ターゲット先端の幅は約１μｍ以下である。かかる先端は、高強度のエネルギー産出につながる。同様に、本開示は、ターゲットに照射するためのレーザーのスポットサイズとほぼ同じサイズを有するターゲット、およびかかるターゲットの形成方法の提供を可能とする。レーザーとターゲットのサイズの差が小さいために、ターゲットとレーザーの相互作用の結果に影響を与えるようにターゲット形状を利用することができる。
【００９２】
本開示のいくつかの特徴により、自立ターゲットが提供される。基板がレーザーとターゲットの相互作用に干渉しない場合、自立ターゲットは、より大きなエネルギーを産出し、生成するプラズマのより正確な特性化を可能とする。
【００９３】
本開示の他の特徴により、半球状ターゲットが提供される。半球状ターゲットは、ターゲット及び該ターゲットに対する物体の位置決めを補助することが可能な既知のレンズ直径および曲率半径で製造することができる。製造条件を制御することで、ターゲット特性を特定の用途に調整することができる。
【００９４】
本開示によるいくつかの実施形態において、平坦なトップで覆われたコーンのようなキャップ付きターゲットが提供される。かかるターゲットのキャップは、ターゲットの残留物により導かれた後で接触するレーザーに対しより大きな表面の提供を可能にする。かかる大きな表面を用いて、より多くのエネルギーもしくは、より多くのもしくは異なるタイプの放射線を産出することができる。ターゲットもしくはキャップの組成を調整することで、所望のなエネルギー断面をターゲットから得ることが可能になる。例えば、キャップは、同一もしくは異なる形状、サイズ、もしくは厚さを有し得る複数の金属で創造することができる。いくつかの例において、キャップは同心円状に配置した金属層を有する。他の例において、キャップは金属層を有し、その上に他の金属を、例えば水玉模様のようにパターン化する。
【００９５】
上述の議論は、様々な実施形態の詳述を提供するものであることを理解しておく必要がある。上述の説明は、本技術分野に通じた人が、上述の特定の例から出発して、本開示により形成される装置の提供を可能にするものである。実施形態は実例であって、本開示の範囲を制限するものではない。本開示の範囲は、申請した請求項およびそこに至るまでの同様の項の範囲によってむしろ規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１Ａ】本開示による第１の特徴のバリエーションによるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図１Ｂ】本開示による第１の特徴のバリエーションによるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図１Ｃ】本開示による第１の特徴のバリエーションによるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図１Ｄ】本開示による第１の特徴のバリエーションによるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図１Ｅ】本開示による第１の特徴のバリエーションによるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図１Ｆ】本開示による第１の特徴のバリエーションによるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図１Ｇ】本開示による第１の特徴のバリエーションによるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図１Ｈ】本開示による第１の特徴のバリエーションによるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図１Ｉ】本開示による第１の特徴のバリエーションによるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図１Ｊ】本開示による第１の特徴のバリエーションによるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図１Ｋ】本開示による第１の特徴のバリエーションによるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図１Ｌ】本開示による第１の特徴のバリエーションによるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図２Ａ】本開示による第２の特徴のバリエーションによるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図２Ｂ】本開示による第２の特徴のバリエーションによるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図２Ｃ】本開示による第２の特徴のバリエーションによるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図２Ｄ】本開示による第２の特徴のバリエーションによるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図２Ｅ】本開示による第２の特徴のバリエーションによるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図２Ｆ】本開示による第２の特徴のバリエーションによるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図２Ｇ】本開示による第２の特徴のバリエーションによるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図２Ｈ】本開示による第２の特徴のバリエーションによるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図３】図２Ａ〜図２Ｈの処理でウエハの前面をエッチングするのに使用し得るフォトマスク用のマスクレイアウトを示す。
【図４】図２Ａ〜図２Ｈの処理でウエハの後面をエッチングするのに使用し得るフォトマスク用のマスクレイアウトを示す。
【図５Ａ】ピラミッド型の空間を創造するのに使用し得るエッチングの進展の略図である。
【図５Ｂ】ピラミッド型の空間を創造するのに使用し得るエッチングの進展の略図である。
【図５Ｃ】ピラミッド型の空間を創造するのに使用し得るエッチングの進展の略図である。
【図５Ｄ】ピラミッド型の空間を創造するのに使用し得るエッチングの進展の略図である。
【図６Ａ】本開示による他の特徴によるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図６Ｂ】本開示による他の特徴によるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図６Ｃ】本開示による他の特徴によるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図６Ｄ】本開示による他の特徴によるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図６Ｅ】本開示による他の特徴によるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図６Ｆ】本開示による他の特徴によるターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図７】図６Ａ〜図６Ｆの処理でウエハの後面をエッチングするのに使用し得るフォトマスク用のマスクレイアウトを示す。
【図８Ａ】本開示により半球状のターゲットを形成方法を示す断面図である。
【図８Ｂ】本開示により半球状のターゲットを形成方法を示す断面図である。
【図８Ｃ】本開示により半球状のターゲットを形成方法を示す断面図である。
【図８Ｄ】本開示により半球状のターゲットを形成方法を示す断面図である。
【図８Ｅ】本開示により半球状のターゲットを形成方法を示す断面図である。
【図８Ｆ】本開示により半球状のターゲットを形成方法を示す断面図である。
【図８Ｇ】本開示により半球状のターゲットを形成方法を示す断面図である。
【図８Ｈ】本開示により半球状のターゲットを形成方法を示す断面図である。
【図８Ｉ】本開示により半球状のターゲットを形成方法を示す断面図である。
【図９Ａ】図８Ａ〜８Ｉの処理で使用し得る前面マスクおよび後面マスクをそれぞれ示す。
【図９Ｂ】図８Ａ〜８Ｉの処理で使用し得る前面マスクおよび後面マスクをそれぞれ示す。
【図１０】本開示による平坦なトップを有するターゲットの電子顕微鏡写真である。
【図１１Ａ】図１０の平坦なトップを有するターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図１１Ｂ】図１０の平坦なトップを有するターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図１１Ｃ】図１０の平坦なトップを有するターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図１１Ｄ】図１０の平坦なトップを有するターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図１１Ｅ】図１０の平坦なトップを有するターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図１１Ｆ】図１０の平坦なトップを有するターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図１１Ｇ】図１０の平坦なトップを有するターゲットの形成方法を示す断面図である。
【図１２Ａ】本開示によるキャップ付きターゲットに使用し得る様々なタイプのキャップもしくはトップを示す。
【図１２Ｂ】本開示によるキャップ付きターゲットに使用し得る様々なタイプのキャップもしくはトップを示す。
【図１２Ｃ】本開示によるキャップ付きターゲットに使用し得る様々なタイプのキャップもしくはトップを示す。
【図１２Ｄ】本開示によるキャップ付きターゲットに使用し得る様々なタイプのキャップもしくはトップを示す。
【図１３】ベース片に構造接続部により接続した本開示によるキャップ付きターゲットの実施形態の平面図である。
【図１Ａ】
2009508106.tif 000003
【図１Ｂ】
2009508106.tif 000004
【図１Ｃ】
2009508106.tif 000005
【図１Ｄ】
2009508106.tif 000006
【図１Ｅ】
2009508106.tif 000007
【図１Ｆ】
2009508106.tif 000008
【図１Ｇ】
2009508106.tif 000009
【図１Ｈ】
2009508106.tif 000010
【図１Ｉ】
2009508106.tif 000011
【図１Ｊ】
2009508106.tif 000012
【図１Ｋ】
2009508106.tif 000013
【図１Ｌ】
2009508106.tif 000014
【図２Ａ】
2009508106.tif 000015
【図２Ｂ】
2009508106.tif 000016
【図２Ｃ】
2009508106.tif 000017
【図２Ｄ】
2009508106.tif 000018
【図２Ｅ】
2009508106.tif 000019
【図２Ｆ】
2009508106.tif 000020
【図２Ｇ】
2009508106.tif 000021
【図２Ｈ】
2009508106.tif 000022
【図３】
2009508106.tif 000023
【図４】
2009508106.tif 000024
【図５Ａ】
2009508106.tif 000025
【図５Ｂ】
2009508106.tif 000026
【図５Ｃ】
2009508106.tif 000027
【図５Ｄ】
2009508106.tif 000028
【図６Ａ】
2009508106.tif 000029
【図６Ｂ】
2009508106.tif 000030
【図６Ｃ】
2009508106.tif 000031
【図６Ｄ】
2009508106.tif 000032
【図６Ｅ】
2009508106.tif 000033
【図６Ｆ】
2009508106.tif 000034
【図７】
2009508106.tif 000035
【図８Ａ】
2009508106.tif 000036
【図８Ｂ】
2009508106.tif 000037
【図８Ｃ】
2009508106.tif 000038
【図８Ｄ】
2009508106.tif 000039
【図８Ｅ】
2009508106.tif 000040
【図８Ｆ】
2009508106.tif 000041
【図８Ｇ】
2009508106.tif 000042
【図８Ｈ】
2009508106.tif 000043
【図８Ｉ】
2009508106.tif 000044
【図９Ａ】
2009508106.tif 000045
【図９Ｂ】
2009508106.tif 000046
【図１０】
2009508106.tif 000047
【図１１Ａ】
2009508106.tif 000048
【図１１Ｂ】
2009508106.tif 000049
【図１１Ｃ】
2009508106.tif 000050
【図１１Ｄ】
2009508106.tif 000051
【図１１Ｅ】
2009508106.tif 000052
【図１１Ｆ】
2009508106.tif 000053
【図１１Ｇ】
2009508106.tif 000054
【図１２Ａ】
2009508106.tif 000055
【図１２Ｂ】
2009508106.tif 000056
【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
2009508106.tif 000058
【図１３】
2009508106.tif 000059
【国際調査報告】
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2009508106.tif 000061