(57)【要約】      （修正有）【課題】ミラーアレイ内のそれぞれのミラーに位相ステップを形成するＳＬＭミラーアレイのプロセス加工のための方法及び装置を提供すること。【解決手段】ウェーハ２０６の第１の主面に複数のキャビティを形成し、前記ウェーハ２０６の第２の主面を耐エッチング層でパターン形成し、耐エッチング層でパターン形成されていないウェーハの部分をエッチングして、ウェーハの第１の主面と第２の主面との間に開口部５１０を作る。【選択図】図５
2006227588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ウェーハの第１の主面に複数のキャビティを形成するステップ、
（ｂ）前記ウェーハの第２の主面を耐エッチング層でパターン形成するステップ、及び
（ｃ）耐エッチング層でパターン形成されていないウェーハの部分をエッチングして、ウェーハの第１の主面と第２の主面との間に開口部を作るステップ
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ステップ（ａ）は、各々およそ０．１ｍｍ〜１ｍｍの幅を有する複数のキャビティを形成するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ（ａ）は、各々およそ０．４２ｍｍの幅を有する複数のキャビティを形成するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ（ｃ）は、各々およそ２μｍ〜６μｍの幅を有する開口部をウェーハにエッチングするステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記ステップ（ｃ）は、各々およそ３μｍの幅を有する開口部をウェーハにエッチングするステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記ステップ（ａ）は、ウェーハの第１の主面に異方性エッチングを行うステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
さらに、
（ｄ）各々１つのエリアを有するミラーから成るアレイに向けて材料を放出するステップ、及び、
（ｅ）材料がアレイ内の任意のミラーの各エリアの所定部分にだけ衝突するように、材料の少なくとも一部がミラーアレイに達するのを阻止するステップ
を有する、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記ステップ（ｅ）は、前記ステップ（ａ）〜（ｃ）に従って形成されたマスク、シリコンマスク、及びモリブデンマスクのうちの１つを使用する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記ステップ（ｅ）は、ミラーに衝突する材料としてイオンビームと反応性イオンビームのうちの一方を用いることによりミラーに位相ステップをエッチングするステップを含む、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記反応性イオンビームは、マスクを形成する物質に対してよりもミラーの反射コーティングに対して実質的により大きく反応する、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップ（ｅ）は、ミラーに衝突する材料としてアルミニウムを使用することによりミラーに位相ステップを堆積させるステップを含む、請求項７記載の方法。
【請求項１２】
さらに、
（ｆ）所定数の離散的逐次移動が完了した後に、材料がアレイの各ミラーのそれぞれのエリアの所定部分に衝突するように、ミラーのアレイを離散的な逐次移動で動かすステップ
を有する、請求項７記載の方法。
【請求項１３】
各々１つのエリアを有するミラーから成るアレイに向けて材料を放出する材料源と、
材料がアレイ内の任意のミラーの各エリアの所定部分にだけ衝突するように、材料の少なくとも一部がミラーアレイに達するのを阻止するマスク
を有していることを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記マスクは第１の主面と第２の主面との間に開口部を有するウェーハから構成されている、請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
ミラーに衝突する材料がミラーに位相ステップをエッチングする、請求項１３記載の装置。
【請求項１６】
ミラーに位相ステップをエッチングする前記材料はイオンビームと反応性イオンビームのうちの一方である、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
前記反応性イオンビームは、マスクを形成している物質に対してよりもミラーの反射コーティングに対して実質的により大きく反応する、請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
ミラーに衝突する材料がミラーに位相ステップを堆積させる、請求項１３記載の装置。
【請求項１９】
ミラーに位相ステップを堆積させる前記材料はアルミニウムである、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
ミラーアレイは、所定数の離散的逐次移動が完了した後に、材料がアレイの各ミラーのそれぞれのエリアの所定部分に衝突するように、離散的な逐次移動で動く、請求項１３記載の装置。
【請求項２１】
前記ステップ（ｃ）は、各々およそ３μｍの幅とおよそ２０μｍの長さを有するスリットをウェーハにエッチングするステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項２２】
前記ウェーハはさらにおよそ３μｍの幅とおよそ２０μｍの長さを有するスリットを有している、請求項１４記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光パターン形成装置のプロセス加工に関する。
【背景技術】
【０００２】
パターン形成装置は入射光のパターン形成に使用される。静的パターン形成装置には、レティクル又はマスクを有しているものがある。動的パターン形成装置には、アナログ又はディジタル信号を受信してパターンを形成する個別に制御可能な素子（すなわち、空間光変調器）のアレイを有しているものがある。パターン形成装置の使用環境の例としては、リソグラフィ装置、マスクレスリソグラフィ装置、プロジェクタ、投写型ディスプレイ装置などが挙げられるが、これらに限定されない。
【０００３】
現在では、空間光変調器（ＳＬＭ）のアレイには、ピストンミラー、ティルトミラー、及びティルト位相ステップミラーを含む様々なタイプのミラーを有しているものもある。
【０００４】
ピストンミラーは純粋な位相変調効果を有しているが、振幅変調は複数のピストンミラーを合併して１つの大きなピクセルにすることによっても得られる。これは結果として分解能の損失をもたらすとともに、アシスト機能（例えば、カスタマーウェーハ上でのリソグラフィを改善することを目的とした機能、例としては、光学近接効果補正機能、セリフ、ハンマーヘッド、スキャッタリングバー、アンチスキャッタリングバーなど）の作用を再現する能力を最大ピクセルよりも小さく制限してしまう。また、この手法では重大なスループット損失もある。
【０００５】
ティルトミラーは、像平面における反射光及び／又は投影光学系で集光された（捕捉された）反射光のさまざまな振幅及び／又は位相を生じさせるために使用される。異なる位相においては、像平面で見た及び／又は投影光学系で集光された反射光の振幅は、正又は負の光強度を有するものと考えられる。例えば、ミラーが傾動していない（例えば、静止している）場合には、像平面における光及び／又は投影光学系で集光された光は、ゼロ位相で正の強度を有するものと考えられる。ミラーが傾動する間に、像平面に光が向けられない及び／又は投影光学系で集光されない傾斜角度が存在しているため、像平面における光の振幅はゼロになる。そして、ミラーが傾動し続けると、位相のずれた光が像平面に達する及び／又は投影光学系において集光される。この光は、光強度が負の又は振幅が負の光であると考えられる。
【０００６】
上で論じたティルトミラーの１つのタイプは、例えば、スウェーデンのマイクロニックレーザシステムズ社が提供する位相ステップティルトミラー（λ／４位相ステップ）である。静止状態では位相ステップミラーは投影光学系の瞳に光を反射しない。というのも、ステップに因って、光の半分は０°位相を有し、光のもう半分は１８０°位相を有するからである。ミラーが傾動すると、投影光学系によって光が捕捉ないし集光される。その際、傾斜の方向が捕捉ないし集光される光の振幅及び／又は位相を決定する。
【０００７】
位相ステップティルトミラーのプロセス加工は少なくとも２つのステップを要する。まず、ＭＥＭＳ技術によってフラットＳＬＭミラーを形成する。つぎに、今ある表面へのエッチングによって又は材料を付加することによる厚さの増大としての堆積によって、これらのＳＬＭミラーに位相ステップを持たせる。フォトレジストを施すこと及びフォトレジスト層のパターン付けはＳＬＭミラーのアレイに位相ステップを形成する有効な手法ではない。アレイ内の隣接するミラーの間には空隙があるので、アレイ全体に施したフォトレジストは厚さの変わる領域を有することになる。フォトレジスト層におけるこれらの厚さの欠陥は、望ましくない個所にエッチング又は堆積を生じさせてしまう。さらに、フォトレジストプロセスに伴う湿式処理ステップのせいで、他の点では機能するミラーに対して深刻な降伏リスクが存在する。
【非特許文献１】アリゾナ州チャンドラー、モトローラ社、ＡＳＩＣ事業部、Ｄａｖｉｄ  Ｓ．Ｋｉｅｆｅｒ著、“Reactive Ion Etch Recipes for Failure Analysis”（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍａｒｃｈｐｌａｓｍａ．ｃｏｍ／ｒｅｃｉｐｅｓ．ｈｔｍ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、アレイ内のそれぞれのミラーに位相ステップを形成するＳＬＭミラーアレイのプロセス加工のための方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、ウェーハの第１の主面に複数のキャビティを形成するステップと、前記ウェーハの第２の主面を耐エッチング層でパターン形成するステップと、耐エッチング層でパターン形成されていないウェーハの部分をエッチングして、ウェーハの第１の主面と第２の主面との間に開口部を作るステップを有することを特徴とする方法により解決される。同様に、上記課題は、各々１つのエリアを有するミラーから成るアレイに向けて材料を放出する材料源と、材料がアレイ内の任意のミラーの各エリアの所定部分にだけ衝突するように、材料の少なくとも一部がミラーアレイに達するのを阻止するマスクを有していることを特徴とする装置により解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の１つの実施形態はウェーハからマスクを形成する方法を提供する。この方法は以下のステップを含む。ウェーハの第１の主面に複数のキャビティを形成するステップ。前記ウェーハの第２の主面を耐エッチング層でパターン形成するステップ。耐エッチング層でパターン形成されていないウェーハの部分をエッチングして、ウェーハの第１の主面と第２の主面との間に開口部を作るステップ。
【００１１】
本発明の別の実施形態は空間光変調器（ＳＬＭ）に位相ステップを形成する方法を提供する。この方法は以下のステップを含む。各々１つのエリアを有するミラーから成るアレイに向けて材料を放出するステップ。材料がアレイ内の任意のミラーの各エリアの所定部分にだけ衝突するように、材料の少なくとも一部がミラーアレイに達するのを阻止するステップ。
【００１２】
本発明のさらに別の実施形態は材料源とマスとクを有するＳＬＭミラーをパターン形成する装置を提供する。材料源はＳＬＭミラーのアレイに向けて材料を放出する。なお、各ミラーはそれぞれ１つのエリアを有している。マスクは、材料がアレイ内の任意のミラーの各エリアの所定部分にだけ衝突するように、材料の少なくとも一部がミラーアレイに達するのを阻止する。
【００１３】
本発明は、ＳＬＭミラーアレイ内のＳＬＭミラーに位相ステップをプロセス加工する際にフォトレジストステップを必要としない方法及び装置を提供する。フォトレジストステップが存在しないことによって、残留フォトレジストによるミラーの不良が生じうる個所であるミラーの間又はミラーの下に、残留フォトレジストが残るという危険性が除かれる。さらに、位相ステップは、望むならば乾式処理だけを用いてＳＬＭミラーにプロセス加工することができる。
【００１４】
本発明のさらなる実施形態及び特徴、ならびに本発明の様々な実施形態の構造及び動作は、添付した図面を参照しつつ以下でより詳細に説明される。
【実施例】
【００１５】
具体的な構成及び配置が検討されるが、これは説明目的のためにのみ為されるということが理解されなければならない。当業者であれば、本発明の趣旨と範囲から脱することなく他の構成及び配置を使用することができるということが理解される。当業者には、本発明が他の様々な用途で使用しうることは明らかである。
【００１６】
本発明の１つ又は複数の実施形態は、位相ステップを備えたＳＬＭミラーのアレイをパターン形成するための方法及び装置を提供する。本発明のさらなる実施形態は基板をプロセス加工するための方法を提供する。この場合、プロセス加工された基板は位相ステップを備えたＳＬＭミラーのアレイをパターン形成するための装置において使用される。
【００１７】
用語
実施例の説明全体を通して、「パターン生成器」及び「パターン生成装置」なる用語は、実施例の説明を読めば当業者には明らかなように、反射性又は透過性のレティクル、コントラスト装置、液晶ディスプレイ、空間光変調器、格子光弁、ディジタルミラー装置、又は、光ビームにパターンを付与するのに使用することのできる他の任意の装置を含んでいる。
【００１８】
また、「システム」又は「リソグラフィシステム」なる用語の使用は、フォトリソグラフィ、直接描画リソグラフィ、マスクレスリソグラフィ、浸漬リソグラフィなどを含むことを意図している。
【００１９】
さらに、「光」又は「放射」なる用語の使用は、特定の用途に必要な任意の波長を含むことを意図している。
【００２０】
気相成長は、固体材料を形成するために、蒸気状態の材料を凝結、化学反応、又は変換により凝結させる任意のプロセスを指す。当業者には周知のように、これらのプロセスは基板又は層の機械的、電気的、熱的、光学的な耐食性及び／又は摩耗性を変化させるコーティングの形成に使用される。これらのプロセスは、自立形の本体、フィルム、及びファイバを形成するのにも、また複合材料を形成するために生地を浸潤させるのにも使用される。気相成長プロセスはふつう真空室の中で行われる。
【００２１】
気相成長プロセスには、物理気相成長（ＰＶＤ）と化学気相成長（ＣＶＤ）の２つのカテゴリーが存在する。ＰＶＤはプラズマでターゲットを衝撃する。ターゲットから弾き出された材料は加工物（例えば、基板）上に堆積する。ＣＶＤは熱で反応するガスをコーティングチャンバ内に有している。化学反応の生成物は基板上に堆積する。ＣＶＤの下位区分がフォトＣＶＤである。フォトＣＶＤは、プロセス中に放射の吸収により誘起されて化学気相成長が生じ、その反応の生成物が基板上の層に堆積するプロセスである。このように、さらに発展した技術を本発明との関連において使用することができる。
【００２２】
エッチングは、基板から材料を除去するために粒子流を使用する任意のプロセスを指す。イオンビームエッチングは、基板の表面から材料をスパッターするプロセスである。反応性イオンエッチングは、スパッタリングと化学反応の２つのプロセスによって基板の表面から材料を除去する。それゆえ、反応性イオンエッチングは、当業者には周知のように、化学反応に応じて、基板の表面から特定の材料を選択的に除去するために使用することができる。
【００２３】
コントラスト装置のための環境の概観
上で論じたように、リソグラフィのあいだ、基板ステージ上に配置された基板は、１つのコントラスト装置又は複数のコントラスト装置（例えば、アレイ）により形成された像（例えば、パターン）で露光される。像はリソグラフィ装置内に配置された投影光学系により基板の層に投影される。リソグラフィの場合には投影光学系が使用されるが、個々の用途に応じて異なるタイプの露光装置を使用してよい。例えば、当業者には周知のように、エキシマーレーザー、ｘ線、イオン、電子、又はフォトンリソグラフィはそれぞれ異なる露光装置を必要とする。フォトリソグラフィの特定の例は、ここでは単に説明目的のために論じられているに過ぎない。
【００２４】
コントラスト装置は、基板上に模様を形成するために使用される像を形成する光をパターン付けするためにリソグラフィシステムにおいて使用される。このような基板としては、フラットパネルディスプレイ（例えば、液晶ディスプレイ）、回路基板、集積回路などの製造において使用されるものが挙げられる。このような用途でよく使用される基板は、半導体ウェーハ又は（例えば、ガラスで形成された）フラットパネルディスプレイ基板である。実施例の説明の一部は説明目的のために半導体ウェーハの観点で記述されているものの、当業者には、この記述は当業者に知られている他のタイプの基板にも当てはまることが分かる。一般的には、コントラスト装置として、レティクル（もしくはマスク）、ディジタルミラー装置（ＤＭＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、格子光弁（ＧＬＶ）などのような空間光変調器（ＳＬＭ）もしくはコントラスト装置（以下では、両方ともＳＬＭと呼ぶ）、又は、透過性の及び／又は反射性のパターンを内蔵した他の任意の素子が、コントラスト装置として使用される。
【００２５】
動的コントラスト装置は、能動素子（又はピクセル）のｎ×ｍアレイ（ここで、ｎ及びｍは１よりも大きな整数である）を有するアクティブエリアを有することができる。例えば、アクティブエリアは、ＤＭＤ上にミラーのアレイを有していてもよいし、ＧＬＶ上に格子又はリボンのアレイを有していてもよいし、あるいはＬＣＤ上に反射性／透過性装置のアレイを有していてもよいが、これらに限定されない。１つ又は複数の離散的状態によって能動素子をＯＮとＯＦＦの間で動かすために、各々の能動素子は個別に制御される。例えば、能動素子がＤＭＤ上のミラーである場合には、ミラーを回転、傾動、又は、２つの位置もしくは多数の位置へピストンするために、各々のミラーが個別に制御される。別の例として、能動素子がＧＬＶ上のリボンである場合には、入射光ビームを反射又は回折させるために、複数のリボンを変形又は真っ直ぐにすることができる。
【００２６】
アクティブエリア内の能動素子が部分的に又は完全にＯＮ又はＯＦＦされるようにこれらの能動素子を制御することは当該技術分野において周知であり、簡単のためここでは完全には説明しないことを理解されたい。一般に、能動素子をＯＮ（又は部分的にＯＮ）及びＯＦＦするには、関係する技術において周知のように、所望の露光パターンに基づいた予め記憶された所定のアルゴリズムが使用される。
【００２７】
投影された像は基板の層の上に堆積した層（例えば、フォトレジスト）の特性を変化させる。これらの変化は露光中に基板に投影された像の模様に対応している。露光に続いて、模様を変更又は形成するために層にプロセス加工を施すことができる。模様は露光中に基板に投影されたパターンに対応している。このパターン付けされた層は、導電層、半導体層、又は絶縁層のような基板内の下にある構造層の露光された部分にさらにプロセス加工を施すために使用される。このプロセス加工は、所望の構造が形成されるまで、他のステップとともに繰り返される。
【００２８】
能動素子のアレイの１つのタイプとして、ティルト位相ステップミラー（λ／４位相ステップ）のアレイがある。上で述べたように、ティルト位相ステップミラーは、像平面における反射光及び／又は投影光学系で集光された反射光のさまざまな振幅及び／又は位相を生じさせるために使用される。
【００２９】
以下の説明では、本発明にしたがって、位相ステップを有するＳＬＭミラーを形成するために行うＳＬＭミラーアレイ自体のプロセス加工について検討する。
【００３０】
コントラスト装置形成プロセスの例
図１は、本発明の１つの実施例によるシステム１００を示している。ある例では、システム１００は蒸気源１０８、ホルダー１１１、アクチュエータ１１３、及びブロッキング装置１１４から構成された物理気相成長（ＰＶＤ）装置である。ある例では、システムはホルダー１１１によって支持されたコントラスト装置１０６の基板１０４の層１０２を変化させるために使用される。ある例では、層１０２はＳＬＭミラーアレイ内のＳＬＭミラーの反射層である。
【００３１】
蒸気源１０８は層１０２を変化させるために層１０２に向けて蒸気１１０を放出する。気相成長のあいだ、コントラスト装置１０６は矢印１１２の方向に動く。この動きは、アクチュエータ１１３に結合したホルダー１１１に基板１０４を結合させることによって達成される。
【００３２】
気相成長のあいだ、ブロッキング装置１１４は蒸気１１０の一部が層１０２に達するのを阻止する。ある例では、ブロッキング装置１１４は、図２−６を参照して以下で説明する方法によってプロセス加工されたマスクであってよい。その場合、ブロッキング装置１１４は、シリコン、モリブデンなどで形成される。層１０２とブロッキング装置１１４との間の間隙１１６は、層１０２への蒸気１１０の付着を制御するために使用される。ある例では、間隙１１６は堆積及び／又はエッチングのプロセスにおけるエッジの鋭さを確保するために最小化される。
【００３３】
この実施例では、層１０２の一部はブロッキング装置１１４の使用により蒸気１１０に曝されている。蒸気１１０が層１０２と相互作用するときに形成されるフィルム又はコーティング１１８の厚さプロファイルは、ブロッキング装置１１４により形成される露出開口部１２０（スリット）のサイズと、ことによるとさらに間隙１１６のサイズとによって制御することができる。したがって、この実施例では、基板１０４のコーティングは所望の気相成長速度及び／又は蒸気暴露時間で行うことができる。ある例では、コーティング１１８は層１０２の表面に堆積させられた位相ステップである。
【００３４】
この説明に照らして当業者には明らかなように、本発明の範囲内で、蒸気１１０の材料として様々な材料の使用が考えられる。ある例では、蒸気１１０はアルミニウム又は他の反射性材料であってよいが、これらに限定されない。したがって、コーティング１１８はアルミニウム又は他の反射性材料であってよいが、これらに限定されない。択一的に、複数の積み重ねた反射性コーティングを形成してもよい。
【００３５】
択一的な例では、システム１００は、エッチ材料源１０８、ホルダー１１１、アクチュエータ１０３、及びブロッキング装置１１４から成るエッチング装置である。この択一例では、システム１００はホルダー１１１によって支持されたコントラスト装置１０６の基板１０４の層１１８に位相ステップをエッチングするために使用される。ある例では、層１０２及び１１８はＳＬＭミラーアレイ内のＳＬＭミラーの反射層である。
【００３６】
材料源１０８は層１１８に位相ステップをエッチングするために層１１８に向けて材料１１０を放出する。上で説明した気相成長プロセスについてそうであるように、エッチングのあいだ、コントラスト装置１０６は矢印１１２の方向に動く。この動きは、アクチュエータ１１３に結合したホルダー１１１に基板１０４を結合させることによって達成される。
【００３７】
エッチングのあいだ、ブロッキング装置１１４は材料１１０の一部が層１１８に達するのを阻止する。ある例では、ブロッキング装置１１４は、図２−６を参照して以下で説明する方法によってプロセス加工されたマスクであってよい。その場合、ブロッキング装置１１４は、シリコン、モリブデンなどで形成される。層１０２とブロッキング装置１１４との間の間隙１１６は、層１０２への蒸気１１０の付着を制御するために使用される。
【００３８】
この実施例では、層１１８２の一部はブロッキング装置１１４の使用により材料１１０に曝されている。層１１８にエッチングされる位相ステップ（図示せず）の厚さプロファイルは、ブロッキング装置１１４により形成される露出開口部１２０（スリット）のサイズと、ことによるとさらにエッチングプロセスにおいて使用される材料１１０を変えることによって制御することができる。
【００３９】
以下では、本発明の１つの実施例にしたがって、ウェーハをシステム１００内のブロッキング装置１１４として使用されるマスクへとプロセス加工するために使用される方法を論じる。
【００４０】
マスク製造プロセスの例
図２は、キャビティがエッチングされるようにパターン付けされた基板を示している。本発明の１つの実施例によれば、ウェーハ２０６の第１の主面は耐エッチング材料の滑らかな層２０２を形成するためにプロセス加工され、ウェーハ２０６の第２の主面は耐エッチング材料の領域２０４でパターン付けされる。耐エッチング材料は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、ｐ＋＋ドープシリコンなどであってよいが、これらに限定されない。耐エッチング材料２０２は耐エッチング材料２０４とは異なっていてもよいことを理解されたい。したがって、ウェーハ２０６の第２の主面にキャビティをエッチングするためには、異方性エッチング技術が使用される。
【００４１】
図３は、エッチングされた領域の上にウェーハ材料が残っている個所に形成されたキャビティ３０７を示している。本発明によれば、キャビティのエッチングの精度は決定的に重要というわけではない。
【００４２】
図４は、耐エッチング層４１０でパターン付けされたウェーハ２０６の平らな面を示している。このパターン形成は高精度のリソグラフィステップによって行われる。耐エッチング層４１０でパターン付けされていない領域は、図４に示されているように、名目上、キャビティ２０５を中心としていなければならない。開口部はパターン付けされていない領域においてウェーハ２０６にエッチングされる。
【００４３】
図５は、開口部５１０がエッチングされたウェーハ２０６を示している。ウェーハ２０６に開口部がエッチングされた後、耐エッチング層４１０は関連技術の当業者に周知のストリッピング技術を用いて任意選択的に除去される。このようにしてエッチングされたウェーハの典型的な寸法については、以下で図１０を参照して検討する。
【００４４】
図６は、本発明の１つの実施形態による方法を描いたフローチャートである。この方法は、図２−５又はこの説明に照らして当業者には明らかな他の操作にしたがって、ウェーハからマスクを形成するのに使用することができる。
【００４５】
ステップ６１０では、ウェーハの第１の主面に複数のキャビティがエッチングされる。ステップ６２０では、前記複数のキャビティと並んでウェーハの第２の主面に耐エッチング層がパターン形成される。ステップ６３０では、ステップ６２０において耐エッチング層でパターン付けされなかったウェーハ部分がエッチングされ、ウェーハの第１の主面と第２の主面との間に開口部が形成される。
【００４６】
つぎに、ＳＬＭミラーアレイ内のミラーに位相ステップを形成するために、図６にしたがって形成されたマスクをシステム１１０内のブロッキング装置１１４として使用することができるようにする方法に議論を移す。
【００４７】
マスク操作の第１の例：単一のＳＬＭミラーのプロセス加工
図７は、ＳＬＭミラーのアレイの近傍で使用されるマスクの側面図を示している。図は、ＳＬＭミラー７０８、７１０、及び７１２のアレイに向けて放出される材料７２０の流れを示している。マスク７０６は、ミラー７１０のエリアの所定の部分にだけ材料７２０が衝突するように、材料７２０の流れの一部を阻止する。ミラー７１０に衝突する材料はミラー７１０に位相ステップを形成するために使用される。
【００４８】
材料７２０は、ミラー７１０に位相ステップをエッチングするエッチ粒子であってよい。エッチングは反応性イオンエッチング又はイオンビームエッチングによって実現することができるが、これらに限定されない。択一的に、材料７２０はミラー７１０に位相ステップを堆積させる堆積粒子であってもよい。堆積ステップは、スパッタ堆積、物理気相成長、化学気相成長、光化学気相成長などによって実現することができるが、これらに限定されない。本発明のマスキング技術と両立する公知のエッチング及び堆積技術は、当業者には明らかである。
【００４９】
図８Ａはミラー７１０にエッチングされた位相ステップ８５０を示している。この実施例では、位相ステップ８５０はミラー７１０のおよそ半分の幅である。エッチングの代わりに、位相ステップをミラー７１０に堆積させてもよい。当業者には、エッチングではなく堆積を使用した場合、位相ステップがＳＬＭミラーの基準面よりも低くならず、高くなることは明らかである。例えば、図８Ｂはミラー７２０に堆積させた位相ステップ８６０を示している。
【００５０】
図８Ａ及び８Ｂにおける寸法は必ずしも一定の縮尺で示されたものではない。例えば、位相ステップ８５０又は位相ステップ８６０の幅及び／又は高さは図示のものより長くても又は短くてもよい。
【００５１】
図９は本発明の１つの実施形態による方法を描いたフローチャートである。この方法はＳＬＭミラーアレイ内のミラーに位相ステップを形成するために使用することができる。ステップ９１０では、各々１つのエリアを有するＳＬＭミラーから成るアレイに向けて、材料が放出される。ステップ９２０では、アレイ内のミラーのサブセットのエリアの所定部分にだけ材料が衝突するように、材料の少なくとも一部がミラーアレイに達するのを阻止される。
【００５２】
図９に示されている方法の例では、図６に示されている方法にしたがって作製されたマスクは、ステップ９２０における阻止を行う装置として使用することができる。マスクはシリコン、モリブデンなどから形成することができるが、これらに限定されない。
【００５３】
ＳＬＭミラーと図６に示されている方法にしたがって作製されたマスクの相対的な寸法は、ＳＬＭミラーのプロセス加工に影響を及ぼしうる。特に、上記の有利な実施形態にしたがってプロセス加工されたマスクは、ＳＬＭミラーアレイ内のすべてのＳＬＭミラーを同時にプロセス加工するのに十分な密度の開口部を有していない。以下では、ＳＬＭアレイを完全にカバーするプロセスを実現するために逐次移動してプロセスを繰り返す方法について論じる。
【００５４】
マスク操作の第２の例：ＳＬＭミラーアレイのプロセス加工
図１０は、ウェーハの異方性エッチングの典型的なジオメトリの側面図を示している。図では、ウェーハ１０００にキャビティがエッチングされている。ウェーハ１０００にエッチングされたキャビティは幅１００２と深さ１００６を有している。さらに、キャビティの斜面はウェーハ１０００の表面に対して角度１００４を成している。
【００５５】
幅１００２、深さ１００６、及び角度１００４の寸法は以下に示される。具体的な寸法は説明目的で検討されており、限定ではない。当業者には、以下で説明する方法はこの具体的な寸法に依存していないということが理解される。この特定の値以外の寸法を持つ実施形態も本発明の範囲内にあるものと考えられる。
【００５６】
本発明の１つの実施形態では、キャビティの幅１００２はおよそ０．１〜１ｍｍである。有利な実施形態では、幅１００２はおよそ０．４２ｍｍである。キャビティの深さ１００６はおよそ０．３ｍｍである。角度１００４はおよそ５４．７４°である。
【００５７】
図１１は異方性エッチングの施されたウェーハを示している。このウェーハには、図２−６を参照して上で説明した方法にしたがって開口部１１２がエッチングされている。１つの実施形態では、開口部１１１２の幅はおよそ２〜６μｍである。有利な実施形態では、開口部１１１２の幅はおよそ３μｍである。開口部１１１４の間の距離はキャビティ１１１６の幅によって決定される。上で説明したように、有利な実施形態では、キャビティの幅はおよそ０．４２ｍｍである。したがって、開口部１１１４の間の距離は、有利な実施形態においては、およそ０．４２ｍｍである。
【００５８】
ＳＬＭミラーの一般的な寸法はおよそ８μｍ×８μｍであり、各々のミラーはアレイ上に密に詰められている。開口部間のスペースは、有利な実施形態においては、およそ０．４２ｍｍであり、ＳＬＭアレイ内の各ミラーは定置マスクと定置ＳＬＭアレイによってはパターン付けすることができない。この問題を回避するために、本発明の実施形態にしたがって、ＳＬＭミラーアレイを離散的な逐次移動で動かすことにより、アレイ内の各ミラーに位相ステップをプロセス加工することができる。
【００５９】
上で論じた寸法によれば、ミラーのピッチを８μｍと仮定すると、ＳＬＭミラーアレイ内の各ＳＬＭミラーに位相ステップをプロセス加工するには、アレイ内のすべてのＳＬＭミラーを完全にプロセス加工するために第１の方向に７０の離散的逐次移動、そして第２の方向に７０の離散的逐次移動が必要である。択一的に、長方形の開口部を使用して開口部ごとに１つ又は複数のミラーから成る１つの行をエッチングすることによって、第１の方向のステップ数を減らしてもよい。
【００６０】
ＳＬＭミラーのアレイを上記の寸法でプロセス加工する方法の例は図１２を参照して検討される。離散的逐次移動の具体的な数は説明目的のために論じられるだけであり、これらに限定されない。当業者には、以下に説明する方法は任意の数の離散的逐次移動で実現しうることが理解される。つまり、マスクとＳＬＭミラーのアレイの相対的なジオメトリが異なれば、離散的逐次移動の数も相応して異なる。しかし、それでもこの離散的逐次移動の択一的な数は、以下に説明する方法の範囲内で実現される。
【００６１】
図１２は、ＳＬＭミラーアレイ１２２０の近傍で使用される図６に示された方法にしたがってプロセス加工されたマスク１２４０の透視図を示している。図では、マスク１２４０は開口部１２４１，１２４２，及び１２４３を有している。開口部の幅（ｘ方向）はミラー上にプロセス加工される位相ステップの幅と同じである（ここでは、ミラーの幅の１／２）。図に示されているように、開口部の長さはどの１つのミラーの長さよりも長い（ｙ方向）。開口部１２４３から開口部１２４１までのｘ距離はミラー幅の整数である。例えば、開口部１２４１はｘ＝１においてミラー（図ではミラー１２２４）と整列させることができ、同時に、開口部１２４３は行ｘ＝７１においてミラーと整列させることができる。
【００６２】
（図１２では、開口部１２４３は行ｘ＝６においてミラーと整列させられていることに注されたい。これは図示を容易にするために過ぎない。上記の実施形態によれば、開口部１２４３は行ｘ＝７１においてミラーと整列させられることが理解されなければならない。ｘは任意の整数値であってよく、ｘのすべての整数値は本発明の範囲内で予想されうることが理解されるべきである。説明目的のため、上記の実施形態と整合するように、あたかも開口部１２４３が行ｘ＝７１においてミラーと整列させられているかのように説明が続くが、これは限定ではない。）
行ｘ＝（１，７１，１４１，…）でのプロセス加工の後、マスク（又はＳＬＭアレイ）は、すべての行が一度プロセス加工されるまで、プロセス加工すべきｘ＝（２，７２，１４２，…）へ１ミラー幅ずつ逐次移動させられる。それに続くｙ方向の逐次移動は、ＳＬＭアレイのエリア１２０１と１２０２の間のプロセス加工されていないミラーをプロセス加工するために、開口部１２４１をこれらのミラーと整列させる。あと６９の逐次移動で、ＳＬＭミラーアレイのプロセス加工は完了する。
【００６３】
上で説明したように、図１２の説明で触れたＳＬＭミラーのプロセス加工は、ミラーにステップ位相をエッチングする又は堆積させるステップを含むことができる。
【００６４】
図１３は、アレイ内のすべてのミラーが位相ステップでパターン付けされるようにＳＬＭアレイをマスクに対して逐次移動させる方法を描いたフローチャートである。ステップ９１０では、各々１つのエリアを持つＳＬＭミラーから成るアレイに向けて、材料が放出される。ステップ９２０では、アレイ内のミラーのサブセットのエリアの所定部分にだけ材料が衝突するように、材料の少なくとも一部がミラーアレイに達するのを阻止される。ステップ１３２０では、材料がアレイ内のすべてのミラーのエリアの所定部分に衝突するように、ＳＬＭミラーのアレイが複数の離散的逐次移動で動かされる。
【００６５】
マスクのエッチング又はマスクへの材料の堆積は、ＳＬＭミラーをプロセス加工する際に問題を引き起こす可能性を持っている。例えば、マスクが過度に高い速度で浸食され、いったん許容限界を超えて損耗すればマスクの廃棄が必要になる場合がある。有利な実施形態では、ＳＬＭミラーアレイをプロセス加工する際のマスクの耐久性を高めるために、高い選択性をもったマスク材料とエッチングプロセスが使用される。マスクの浸食を最小にしながらＳＬＭミラーエッチングを最大化するために、マスク材料に対してよりもミラー材料に対してエッチングイオンが大きく反応するように、適切な反応性イオンプロセスが選択される。例えば、エッチングプロセスはＢＣｌ３プラズマエッチングであってよいが、これに限定されない。アルミニウムのＢＣｌ３プラズマエッチングは、二酸化ケイ素や窒化ケイ素の同じ化学的エッチング速度よりも３倍以上も速い。非特許文献１を参照のこと。
【００６６】
択一的な例として、マスクに堆積させた材料が開口部をふさいでしまう場合がある。これはマスクの機能を低下させかねない。図１４は、図１３において検討した方法にしたがって、ＳＬＭミラーアレイの堆積プロセス中に材料の堆積したマスクの側面図を示している。堆積プロセスにおいて、マスク１４０６の開口部１４１０を通って堆積したミラー材料１４４０もマスク上に堆積する。有利な実施形態では、堆積速度は、図１３の方法において説明した１つの離散的逐次移動につきおよそ４８ｎｍのミラー材料である。幾つかの逐次移動の後、孔のサイズは狭くなり、ＳＬＭミラーアレイのプロセス加工を続行するにはマスクを交換又は洗浄しなければならない。堆積した材料をマスクから洗浄するには、選択性湿式エッチング剤を用いてミラー材料を除去するとともに、マスクを再生するためにマスクはエッチングしないようすることで可能になる。
【００６７】
堆積プロセスとエッチングプロセスの両方において、マスクはＳＬＭミラーのアレイよりも遥かに大きく作られる。例えば、マスクの直径はおよそ６インチ、８インチ、又は１２インチである。その一方で、ＳＬＭミラーアレイの寸法はおよそ２５ｍｍ×４０ｍｍである。ＳＬＭミラーアレイよりも遥かに大きなマスクを使用することにより、マスクのコーティングされた又は損耗したエリアを脇に寄せることができる。マスクを交換せずに一連の逐次移動でＳＬＭミラーアレイを完全にプロセス加工するために、まだ規格内の開口部を有するアクティブエリアを後続のミラーの上方に配置してもよい。堆積したミラー材料はマスクから除去することができるので、マスクを再利用するのであれば、堆積プロセスの方がエッチングプロセスよりも好ましい。
【００６８】
結び
以上に本発明の様々な実施形態を説明したが、それらは例として示されているだけであり、限定ではないことが理解されなければならない。当業者には、本発明の意図及び範囲から離れることなく形状及び詳細において様々な変更を為しうることは明らかである。したがって、本発明の範囲は上で説明した実施例のいずれにも限定されるべきではなく、以下の請求項及びそれらと同等のものによってのみ規定されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】ＳＬＭミラーのアレイをパターン付けして、アレイのそれぞれのミラーに位相ステップを形成する装置を示す。
【図２】本発明の１つの実施形態にしたがって、異方性エッチングの準備のために耐エッチング層でパターン付けされたウェーハの側面図を示す。
【図３】本発明の１つの実施形態にしたがって、異方性エッチング技術を用いてキャビティがエッチングされたウェーハの側面図を示す。
【図４】ウェーハの平坦な面に耐エッチング層がパターン付けされた図３のウェーハの側面図を示す。
【図５】ウェーハに開口部がエッチングされた図４のウェーハの側面図を示す。
【図６】本発明の１つの実施形態にしたがって、ウェーハからマスクを形成する方法を描いたフローチャートである。
【図７】本発明の１つの実施形態にしたがって、ＳＬＭミラーアレイ内のミラーに位相ステップを形成するために使用されるマスクの側面図を示す。
【図８Ａ】本発明の１つの実施形態にしたがって、ＳＬＭミラーアレイ内の１つのミラーにエッチングされた位相ステップを示す。
【図８Ｂ】本発明の１つの実施形態にしたがって、ＳＬＭミラーアレイ内の１つのミラーに堆積させた位相ステップを示す。
【図９】本発明の１つの実施形態にしたがって、ＳＬＭミラーに位相ステップを形成する方法を描いたフローチャートである。
【図１０】シリコンウェーハエッチングの一般的なジオメトリの側面図である。
【図１１】開口部がエッチングされたシリコンウェーハの一般的なジオメトリの側面図である。
【図１２】ＳＬＭミラーアレイに対するマスク内の開口部の相対的な位置を示す。
【図１３】本発明の１つの実施形態にしたがって、アレイ内のすべてのＳＬＭミラーに位相ステップを形成する方法を描いたフローチャートである。
【図１４】図１３に記載された方法の際に形成されるマスクの上の堆積の縦断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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