(57)【要約】【課題】高品質のグレースケールマスクを低コストにて製造する。【解決手段】石英ウエハー上にＳｉ３Ｎ４層を堆積する工程と、石英ウエハーの裏面上のＳｉ３Ｎ４層上にチタン／ＴＥＯＳ層を堆積する工程と、石英ウエハーの表面からＳｉ３Ｎ４層を除去する工程と、石英ウエハーの表面上にＳＲＯ層を堆積する工程と、ＳＲＯ層上にマイクロレンズアレイをパターニングする工程と、ＳＲＯ層内にマイクロレンズアレイを形成する工程と、チタン層を堆積する工程と、チタン層をパターンニングおよびエッチングする工程と、マイクロレンズアレイ上にＳｉＯｘＮｙ層を堆積する工程と、ＳｉＯｘＮｙ層を平坦化する工程と、石英ウエハーの裏面からチタン／ＴＥＯＳ層を除去する工程と、平坦化されたＳｉＯｘＮｙ層を石英のレティクル板に接着させる工程と、接着構造からＳｉ３Ｎ４を除いてグレースケールマスク・レティクルを形成する工程と、を含む。【選択図】図１
2008203851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面と裏面とを有する石英ウエハーを準備する工程と、
前記石英ウエハーの表面上および裏面上に直接Ｓｉ３Ｎ４層を堆積する工程と、
前記石英ウエハーの裏面上に堆積されたＳｉ３Ｎ４層上に直接チタン層を堆積するとともに、該チタン層上に直接ＴＥＯＳ層を堆積することによってチタン／ＴＥＯＳ層を形成する工程と、
前記石英ウエハーの前記表面から、Ｓｉ３Ｎ４層を除去する工程と、
前記石英ウエハーの前記表面上に直接ＳＲＯ層を堆積する工程と、
前記ＳＲＯ層上にマイクロレンズアレイをパターニングする工程と、
前記ＳＲＯ層をエッチングすることによって、前記ＳＲＯ層内にマイクロレンズアレイを形成する工程と、
前記ＳＲＯ層上にチタン層を堆積する工程と、
前記チタン層をパターニングするとともにエッチングする工程と、
前記ＳＲＯマイクロレンズアレイ上にＳｉＯｘＮｙ層を堆積する工程と、
前記ＳｉＯｘＮｙ層を平坦化するために化学機械研磨を行う工程と、
前記石英ウエハーの前記裏面から、チタン／ＴＥＯＳ層を除去する工程と、
前記平坦化されたＳｉＯｘＮｙ層と石英のレティクル板とを接着することによって、接着構造を形成する工程と、
前記接着構造からＳｉ３Ｎ４を除くためにエッチングを行うことによって、グレースケールマスク・レティクルを形成する工程と、を含むことを特徴とするグレースケールマスクの製造方法。
【請求項２】
前記ＳｉＯｘＮｙ層の屈折率と前記ＳＲＯ層の屈折率とを一致させることによって、前記ＳｉＯｘＮｙ層と前記ＳＲＯ層との界面における反射を最小限にすることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記化学機械研磨を行う工程の後に、ＴＥＯＳ層を堆積することによって前記ＳｉＯｘＮｙ層と前記石英のレティクル板との間の接着を容易にする工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
前記接着では、前記ＳｉＯｘＮｙ層が前記石英のレティクル板に対して直接接着していることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
前記接着では、前記ＳｉＯｘＮｙ層が前記石英のレティクル板に対して光学的な接着層によって接着していることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】
前記光学的な接着層は、透明であり、かつ１．４６〜１．６１の範囲に調節できる屈折率を有し、
当該屈折率は、前記石英のレティクル板の屈折率と一致するように調節されることを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記接着構造からＳｉ３Ｎ４を除くためにエッチングを行う工程は、Ｓｉ３Ｎ４の高い屈折率の結果として生じる反射および干渉を最小限にするために、高温のＨ３ＰＯ４中でウエットエッチングを行うことによって、前記レティクルの光学経路上のＳｉ３Ｎ４を除去する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項８】
表面と裏面とを有する石英ウエハーを準備する工程と、
前記石英ウエハーの表面上および裏面上に直接Ｓｉ３Ｎ４層を堆積する工程と、
前記石英ウエハーの裏面上に堆積されたＳｉ３Ｎ４層上に直接チタン／ＴＥＯＳ層を堆積する工程と、
前記石英ウエハーの前記表面から、Ｓｉ３Ｎ４層を除去する工程と、
前記石英ウエハーの前記表面上に直接ＳＲＯ層を堆積する工程と、
前記ＳＲＯ層上にマイクロレンズアレイをパターニングする工程と、
前記ＳＲＯ層をエッチングすることによって、前記ＳＲＯ層内にマイクロレンズアレイを形成する工程と、
前記ＳＲＯ層上にチタン層を堆積する工程と、
前記チタン層をパターニングするとともにエッチングする工程と、
前記ＳＲＯマイクロレンズアレイ上に透明な酸化ケイ素層を堆積する工程と、
前記透明な酸化ケイ素層を平坦化するために化学機械研磨を行う工程と、
前記石英ウエハーの前記裏面から、チタン／ＴＥＯＳ層を除去する工程と、
前記平坦化された透明な酸化ケイ素層と石英のレティクル板とを接着する工程と、
前記接着構造からＳｉ３Ｎ４を除くためにエッチングを行うことによって、グレースケールマスク・レティクルを形成する工程と、を含むことを特徴とするグレースケールマスクの製造方法。
【請求項９】
前記ＳＲＯマイクロレンズアレイ上に透明な酸化ケイ素層を堆積する工程では、前記透明な酸化ケイ素層の屈折率と前記ＳＲＯ層の屈折率とを一致させることによって、前記透明な酸化ケイ素層と前記ＳＲＯ層との界面における反射および屈折が最小限にされることを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記化学機械研磨を行う工程の後に、ＴＥＯＳ層を堆積することによって前記透明な酸化ケイ素層と前記石英のレティクル板との間の接着を容易にする工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記接着構造からＳｉ３Ｎ４を除くためにエッチングを行う工程は、Ｓｉ３Ｎ４の高い屈折率の結果として生じる反射および干渉を最小限にするために、高温のＨ３ＰＯ４中でウエットエッチングを行うことによって、前記レティクルの光学経路上のＳｉ３Ｎ４を除去する工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記透明な酸化ケイ素層は、ＳｉＯｘＮｙであることを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記接着では、前記ＳｉＯｘＮｙ層が前記石英のレティクル板に対して直接接着していることを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記接着では、前記ＳｉＯｘＮｙ層が前記石英のレティクル板に対して光学的な接着層によって接着していることを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記光学的な接着層は、透明であり、かつ１．４６〜１．６１の範囲に調節できる屈折率を有し、
当該屈折率は、前記石英のレティクル板の屈折率と一致するように調節されることを特徴とする請求項１４に記載の製造方法。
【請求項１６】
表面と裏面とを有する石英ウエハーを準備する工程と、
前記石英ウエハーの表面上および裏面上に直接Ｓｉ３Ｎ４層を堆積する工程と、
前記石英ウエハーの裏面上に堆積されたＳｉ３Ｎ４層上に直接チタン／ＴＥＯＳ層を堆積する工程と、
前記石英ウエハーの前記表面から、Ｓｉ３Ｎ４層を除去する工程と、
前記石英ウエハーの前記表面上に直接ＳＲＯ層を堆積する工程と、
前記ＳＲＯ層上にマイクロレンズアレイをパターニングする工程と、
前記ＳＲＯ層をエッチングすることによって、前記ＳＲＯ層内にマイクロレンズアレイを形成する工程と、
前記ＳＲＯ層上にチタン層を堆積する工程と、
前記チタン層をパターニングするとともにエッチングする工程と、
前記ＳＲＯマイクロレンズアレイ上にＳｉＯｘＮｙ層を堆積する工程と、
前記ＳｉＯｘＮｙ層を平坦化するために化学機械研磨を行う工程と、
前記石英ウエハーの前記裏面から、チタン／ＴＥＯＳ層を除去する工程と、
前記平坦化されたＳｉＯｘＮｙ層と石英のレティクル板とを接着する工程と、
前記接着構造からＳｉ３Ｎ４を除くためにエッチングを行うことによって、グレースケールマスク・レティクルを形成する工程と、を含むことを特徴とするグレースケールマスクの製造方法。
【請求項１７】
前記ＳＲＯマイクロレンズアレイ上にＳｉＯｘＮｙ層を堆積する工程では、前記ＳｉＯｘＮｙ層の屈折率と前記ＳＲＯ層の屈折率とを一致させることによって、前記ＳｉＯｘＮｙ層と前記ＳＲＯ層との界面における反射および屈折が最小限にされることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１８】
前記化学機械研磨を行う工程の後に、ＴＥＯＳ層を堆積することによって前記ＳｉＯｘＮｙ層と前記石英のレティクル板との間の接着を容易にする工程を含むことを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１９】
前記接着構造からＳｉ３Ｎ４を除くためにエッチングを行う工程は、Ｓｉ３Ｎ４の高い屈折率の結果として生じる反射および干渉を最小限にするために、高温のＨ３ＰＯ４中でウエットエッチングを行うことによって、前記レティクルの光学経路上のＳｉ３Ｎ４を除去する工程を含むことを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項２０】
前記接着する工程は、前記ＳｉＯｘＮｙ層を前記石英のレティクル板に対して直接接着させる工程、および前記ＳｉＯｘＮｙ層を前記石英のレティクル板に対して光学的な接着層を用いて接着させる工程からなる群より選択される接着工程を含み、
前記光学的な接着層は、透明であり、かつ１．４６〜１．６１の範囲に調節できる屈折率を有し、
当該屈折率は、前記石英のレティクル板の屈折率と一致するように調節されることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グレースケールマスクの製造技術に関するものであり、特にウエハーの接着工程を用いるグレースケールマスクの製造技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロレンズアレイは、ＣＣＤ画像装置またはＣＭＯＳ画像装置に用いられる光学素子である。動作中の光検出器上におけるマイクロレンズの配置に応じて、より多くの光を集光することが可能になるとともに電気信号の強度を増加させることが可能になり、その結果、イメージセンサーの感度を向上させることが可能になる。
【０００３】
費用効率が良いマイクロレンズの製造方法が、特許文献１および特許文献２に報告されている。上記２つの特許文献に記載された方法では、フォトレジスト中にレンズの形を形成した後、ドライエッチングによって、レンズ材料にパターンが形成される。フォトレジスト中にレンズの形を形成する方法は、フォトレジストのリフロー（reflow）工程およびダイレクトパターニング（direct patterning）工程を含み、このときに、グレースケールマスク（grayscale mask）が用いられる。上述したフォトレジストのリフロー工程では、隣接したレンズが融合することを避ける必要があるので、充填比に関して制限を受ける。
【０００４】
グレースケールマスクを形成する方法の１つは、Canyon Material. Inc.が行ったような、ＨＥＢＳ材料（high-energy-beam-sensitive material）中でｅ−ビーム  リソグラフィー（e-beam lithography）を行う方法である。しかしながら、当該方法は、大きなイメージセンサーアレイを製造する場合には、非常に遅いとともに費用がかかるという問題点を有している。
【０００５】
費用効率が良いグレースケールマスクの製造技術として、光減衰材料（light attenuating material）としてシリコンリッチ酸化物（silicon rich oxide：ＳＲＯ）を用いる技術が開発されており、当該技術が特許文献（U.S. Patent Application Serial No.11/588,891（2006年10月27日にOnoらによって出願された「Grayscale Reticle for Precise Control of Photoresist Exposure」）に開示されている。ＳＲＯ層を所望のレンズ形状に形成するとともに、上記フィルム（上記ＳＲＯ層）をフォトリソグラフィーの道具として用いるレティクル板上に配置することによって、フォトレジスト中に印刷された露光パターンが、所望のレンズ形状および配置をとるようになる。
【０００６】
グレースケールマスクに基づいた典型的なＳＲＯを製造するためのフォトリソグラフィー法は、上述したOno等の特許文献内に開示されており、当該特許文献には、石英（quartz）の基板上にＳＲＯを堆積し、それに次いで、所望のレンズ形状にパターニングおよびエッチングすることが記載されている。
【０００７】
また、グレースケールマスクに基づいた典型的なＳＲＯの製造するためのフォトリソグラフィー法は、特許文献（U.S. Patent Application Serial No.11/657,258（2007年1月24日に出願された「Method of Fabricating a Grayscale Mask using SmartCut（登録商標） Wafer Bonding Process」）および特許文献（U.S. Patent Application Serial No.11/657,326（2007年1月24日に出願された「Method of Making a Grayscale Reticle Using Step-Over Lithography for Shaping Microlenses」）にも開示されている。
【特許文献１】米国特許出願第5,324,623号（発行日：１９９４年６月２８日）
【特許文献２】米国特許出願第6,163,407号（発行日：２０００年１２月１９日）
【特許文献３】U.S. Patent No.5,374,564号（1994年12月20日にBruelらに特許付与された「Process for the production of thin semiconductor material films」）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来のグレースケールマスクの製造方法は、品質の良いＩＣ装置を製造するためのグレースケールマスクを低コストにて製造することができないという問題点を有している。
【０００９】
グレースケールマスクを従来のＩＣ製造工程において用いるためには、必要な配置特性（alignment feature）を有するレティクル板上に上記グレースケールマスクが形成される必要があり、その結果、上記グレースケールマスクは、フォトリソグラフィー工程内および反復手段（ステッパー）内に備え付けられるとともに用いられる。
【００１０】
好ましい形態としては、０．２５インチ厚の低熱膨張に形成された６インチのレティクル、および長方形の形状を有する石英板が、ステッパー（stepper）内に用いられるのに対して、従来のＩＣプロセシング手段では、円形のウエハーのみが用いられる。従来のＩＣプロセシング設備において、正方形の石英板上にＳＲＯに基づいたグレースケールマスクを製造するためには、主要な装置を変更すること無くグレースケールマスクを製造することは不可能であるという問題点を有している。つまり、従来のＩＣプロセシング設備の場合には、円形のウエハー上に形成された完成したＳＲＯグレースケールマスクを正方形の石英板上に配置することを可能にする輸送技術を備える必要があるという問題点を有している。
【００１１】
ウエハー接着技術は、ＩＣ産業において、シリコン・オン・インシュレーター（silicon-on-insulator：ＳＯＩ）装置の構造を製造するための方法の１つとして用いられており、そして当該ＳＯＩ装置の構造は、高性能のＣＭＯＳ技術を容易にする。上述した特許出願の１つにはSmartCut（登録商標）を用いた接着技術が記載されており、当該SmartCut（登録商標）を用いた工程は、特許文献３に記載されている。上記SmartCut（登録商標）を用いる方法では、Ｈ＋またはＨ２の注入（implantation）およびへき開（cleaving）、または分離（splitting）が必要とされる。しかしながら、水素の注入は、後段のプロセシング工程において温度制限を強いることが周知であって、もしも温度を最小限にしなければ、水素の凝集（hydrogen aggregation）、換言すれば発泡（blister）を引き起こす。上記発泡を回避するためには処理温度が制限される必要があり、当該温度制限の結果として、完成したＩＣ装置は、より高温にて製造することによって得られるＩＣ装置よりも品質が劣るという問題点を有している。
【００１２】
その上、上記SmartCut（登録商標）を用いた技術の最後の工程である分離（splitting）工程またはへき開（cleaving）工程では、略５００℃の温度にて焼き戻し（anneal）を行うことが必要である。当該工程は、欠陥領域のサイズを大きくしたり、または欠陥密度を増加させることによって、存在する欠陥を悪化させる傾向を示す。上記SmartCut（登録商標）による工程にて生じる欠陥の程度を抑えるためには、厳密なプロセス制御が必要である。しかしながら、当該プロセス制御は、SmartCut（登録商標）による工程にて製造されるＩＣのコストを増加させるという問題点を有している。しかしながら、場合によっては、上述した方法内に記載したように、SmartCut（登録商標）を用いた技術を使用して接着させることが望ましい場合があり得る。
【００１３】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、品質の良いＩＣ装置を製造するためのグレースケールマスクを低コストにて製造することを可能にするグレースケールマスクの製造方法を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の別の目的は、初期のマスク製造のために、石英ウエハーを用いてグレースケールマスクを形成することを可能にするグレースケールマスクの製造方法を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の別の目的は、石英ウエハー上に形成されたマスクを石英のレティクル板に輸送するためのウエハー接着工程を用いながらグレースケールマスクを製造することを可能にするグレースケールマスクの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のグレースケールマスクの製造方法は、上記課題を解決するために、表面と裏面とを有する石英ウエハーを準備する工程と、前記石英ウエハーの表面上および裏面上に直接Ｓｉ３Ｎ４層を堆積する工程と、前記石英ウエハーの裏面上に堆積されたＳｉ３Ｎ４層上に直接チタン層を堆積するとともに、該チタン層上に直接ＴＥＯＳ層を堆積することによってチタン／ＴＥＯＳ層を形成する工程と、前記石英ウエハーの前記表面から、Ｓｉ３Ｎ４層を除去する工程と、前記石英ウエハーの前記表面上に直接ＳＲＯ層を堆積する工程と、前記ＳＲＯ層上にマイクロレンズアレイをパターニングする工程と、前記ＳＲＯ層をエッチングすることによって、前記ＳＲＯ層内にマイクロレンズアレイを形成する工程と、前記ＳＲＯ層上にチタン層を堆積する工程と、前記チタン層をパターニングするとともにエッチングする工程と、前記ＳＲＯマイクロレンズアレイ上にＳｉＯｘＮｙ層を堆積する工程と、前記ＳｉＯｘＮｙ層を平坦化するために化学機械研磨を行う工程と、前記石英ウエハーの前記裏面から、チタン／ＴＥＯＳ層を除去する工程と、前記平坦化されたＳｉＯｘＮｙ層と石英のレティクル板とを接着することによって、接着構造を形成する工程と、前記接着構造からＳｉ３Ｎ４を除くためにエッチングを行うことによって、グレースケールマスク・レティクルを形成する工程と、を含むことを特徴としている。
【００１７】
上記構成によれば、グレースケールマスク・レチィクルを効率的に製造することができる。
【００１８】
本発明のグレースケールマスクの製造方法では、前記ＳｉＯｘＮｙ層の屈折率と前記ＳＲＯ層の屈折率とを一致させることによって、前記ＳｉＯｘＮｙ層と前記ＳＲＯ層との界面における反射を最小限にすることが好ましい。
【００１９】
上記構成によれば、上記ＳｉＯｘＮｙ層と上記ＳＲＯ層との界面における反射を最小限にすることができる。
【００２０】
本発明のグレースケールマスクの製造方法では、前記化学機械研磨を行う工程の後に、ＴＥＯＳ層を堆積することによって前記ＳｉＯｘＮｙ層と前記石英のレティクル板との間の接着を容易にする工程を含むことが好ましい。
【００２１】
上記構成によれば、上記ＳｉＯｘＮｙ層と上記石英のレティクル板との間の接着を容易にすることができる。
【００２２】
本発明のグレースケールマスクの製造方法では、前記接着では、前記ＳｉＯｘＮｙ層が前記石英のレティクル板に対して直接接着していることが好ましい。
【００２３】
上記構成によれば、上記ＳｉＯｘＮｙ層と上記石英のレティクル板との接着構造を単純な構造にすることができるとともに、上記ＳｉＯｘＮｙ層と上記石英のレティクル板とを確実に接着させることができる。
【００２４】
本発明のグレースケールマスクの製造方法では、前記接着では、前記ＳｉＯｘＮｙ層が前記石英のレティクル板に対して光学的な接着層によって接着していることが好ましい。
【００２５】
上記構成によれば、上記ＳｉＯｘＮｙ層と上記石英のレティクル板との接着をより確実なものにすることができる。
【００２６】
本発明のグレースケールマスクの製造方法では、前記光学的な接着層は、透明であり、かつ１．４６〜１．６１の範囲に調節できる屈折率を有し、当該屈折率は、前記石英のレティクル板の屈折率と一致するように調節されることが好ましい。
【００２７】
上記構成によれば、上記光学的な接着層と上記石英のレティクル板との界面における反射を最小限にすることができる。
【００２８】
本発明のグレースケールマスクの製造方法では、前記接着構造からＳｉ３Ｎ４を除くためにエッチングを行う工程は、Ｓｉ３Ｎ４の高い屈折率の結果として生じる反射および干渉を最小限にするために、高温のＨ３ＰＯ４中でウエットエッチングを行うことによって、前記レティクルの光学経路上のＳｉ３Ｎ４を除去する工程を含むことが好ましい。
【００２９】
上記構成によれば、上記レチティクルの光学経路における反射および干渉を最小限にすることができる。
【００３０】
本発明のグレースケールマスクの製造方法は、上記課題を解決するために、表面と裏面とを有する石英ウエハーを準備する工程と、前記石英ウエハーの表面上および裏面上に直接Ｓｉ３Ｎ４層を堆積する工程と、前記石英ウエハーの裏面上に堆積されたＳｉ３Ｎ４層上に直接チタン／ＴＥＯＳ層を堆積する工程と、前記石英ウエハーの前記表面から、Ｓｉ３Ｎ４層を除去する工程と、前記石英ウエハーの前記表面上に直接ＳＲＯ層を堆積する工程と、前記ＳＲＯ層上にマイクロレンズアレイをパターニングする工程と、前記ＳＲＯ層をエッチングすることによって、前記ＳＲＯ層内にマイクロレンズアレイを形成する工程と、前記ＳＲＯ層上にチタン層を堆積する工程と、前記チタン層をパターニングするとともにエッチングする工程と、前記ＳＲＯマイクロレンズアレイ上に透明な酸化ケイ素層を堆積する工程と、前記透明な酸化ケイ素層を平坦化するために化学機械研磨を行う工程と、前記石英ウエハーの前記裏面から、チタン／ＴＥＯＳ層を除去する工程と、前記平坦化された透明な酸化ケイ素層と石英のレティクル板とを接着する工程と、前記接着構造からＳｉ３Ｎ４を除くためにエッチングを行うことによって、グレースケールマスク・レティクルを形成する工程と、を含むことを特徴としている。
【００３１】
上記構成によれば、グレースケールマスク・レチィクルを効率的に製造することができる。
【００３２】
本発明のグレースケールマスクの製造方法では、前記ＳＲＯマイクロレンズアレイ上に透明な酸化ケイ素層を堆積する工程では、前記透明な酸化ケイ素層の屈折率と前記ＳＲＯ層の屈折率とを一致させることによって、前記透明な酸化ケイ素層と前記ＳＲＯ層との界面における反射および屈折が最小限にされることが好ましい。
【００３３】
上記構成によれば、上記透明な酸化ケイ素層と上記ＳＲＯ層との界面における反射および屈折を最小限にすることができる。
【００３４】
本発明のグレースケールマスクの製造方法では、前記化学機械研磨を行う工程の後に、ＴＥＯＳ層を堆積することによって、前記透明な酸化ケイ素層と前記石英のレティクル板との間の接着を容易にする工程を含むことが好ましい。
【００３５】
上記構成によれば、上記透明な酸化ケイ素層と上記石英のレティクル板との間の接着を容易に形成することができる。
【００３６】
本発明のグレースケールマスクの製造方法では、前記接着構造からＳｉ３Ｎ４を除くためにエッチングを行う工程は、Ｓｉ３Ｎ４の高い屈折率の結果として生じる反射および干渉を最小限にするために、高温のＨ３ＰＯ４中でウエットエッチングを行うことによって、前記レティクルの光学経路上のＳｉ３Ｎ４を除去する工程を含むことが好ましい。
【００３７】
上記構成によれば、上記レチティクルの光学経路における反射および干渉を最小限にすることができる。
【００３８】
本発明のグレースケールマスクの製造方法では、前記透明な酸化ケイ素層は、ＳｉＯｘＮｙであることが好ましい。
【００３９】
上記構成によれば、上記透明な酸化ケイ素層を容易に形成することができる。
【００４０】
本発明のグレースケールマスクの製造方法では、前記接着では、前記ＳｉＯｘＮｙ層が前記石英のレティクル板に対して直接接着していることが好ましい。
【００４１】
上記構成によれば、上記ＳｉＯｘＮｙ層と上記石英のレティクル板との接着構造を単純な構造にすることができるとともに、上記ＳｉＯｘＮｙ層と上記石英のレティクル板とを確実に接着させることができる。
【００４２】
本発明のグレースケールマスクの製造方法では、前記接着では、前記ＳｉＯｘＮｙ層が前記石英のレティクル板に対して光学的な接着層によって接着していることが好ましい。
【００４３】
上記構成によれば、上記ＳｉＯｘＮｙ層と上記石英のレティクル板との接着をより確実なものにすることができる。
【００４４】
本発明のグレースケールマスクの製造方法では、前記光学的な接着層は、透明であり、かつ１．４６〜１．６１の範囲に調節できる屈折率を有し、当該屈折率は、前記石英のレティクル板の屈折率と一致するように調節されることが好ましい。
【００４５】
上記構成によれば、上記光学的な接着層と上記石英のレティクル板との界面における反射を最小限にすることができる。
【００４６】
本発明のグレースケールマスクの製造方法は、上記課題を解決するために、表面と裏面とを有する石英ウエハーを準備する工程と、前記石英ウエハーの表面上および裏面上に直接Ｓｉ３Ｎ４層を堆積する工程と、前記石英ウエハーの裏面上に堆積されたＳｉ３Ｎ４層上に直接チタン／ＴＥＯＳ層を堆積する工程と、前記石英ウエハーの前記表面から、Ｓｉ３Ｎ４層を除去する工程と、前記石英ウエハーの前記表面上に直接ＳＲＯ層を堆積する工程と、前記ＳＲＯ層上にマイクロレンズアレイをパターニングする工程と、前記ＳＲＯ層をエッチングすることによって、前記ＳＲＯ層内にマイクロレンズアレイを形成する工程と、前記ＳＲＯ層上にチタン層を堆積する工程と、前記チタン層をパターニングするとともにエッチングする工程と、前記ＳＲＯマイクロレンズアレイ上にＳｉＯｘＮｙ層を堆積する工程と、前記ＳｉＯｘＮｙ層を平坦化するために化学機械研磨を行う工程と、前記石英ウエハーの前記裏面から、チタン／ＴＥＯＳ層を除去する工程と、前記平坦化されたＳｉＯｘＮｙ層と石英のレティクル板とを接着する工程と、前記接着構造からＳｉ３Ｎ４を除くためにエッチングを行うことによって、グレースケールマスク・レティクルを形成する工程と、を含むことを特徴としている。
【００４７】
上記構成によれば、グレースケールマスク・レチィクルを効率的に製造することができる。
【００４８】
本発明のグレースケールマスクの製造方法では、前記ＳＲＯマイクロレンズアレイ上にＳｉＯｘＮｙ層を堆積する工程では、前記ＳｉＯｘＮｙ層の屈折率と前記ＳＲＯ層の屈折率とを一致させることによって、前記ＳｉＯｘＮｙ層と前記ＳＲＯ層との界面における反射および屈折が最小限にされることが好ましい。
【００４９】
上記構成によれば、上記ＳｉＯｘＮｙ層と上記ＳＲＯ層との界面における反射および屈折を最小限にすることができる。
【００５０】
本発明のグレースケールマスクの製造方法では、前記化学機械研磨を行う工程の後に、ＴＥＯＳ層を堆積することによって前記ＳｉＯｘＮｙ層と前記石英のレティクル板との間の接着を容易にする工程を含むことが好ましい。
【００５１】
上記構成によれば、上記ＳｉＯｘＮｙ層と上記石英のレティクル板との間の接着を容易に形成することができる。
【００５２】
本発明のグレースケールマスクの製造方法では、前記接着構造からＳｉ３Ｎ４を除くためにエッチングを行う工程は、Ｓｉ３Ｎ４の高い屈折率の結果として生じる反射および干渉を最小限にするために、高温のＨ３ＰＯ４中でウエットエッチングを行うことによって、前記レティクルの光学経路上のＳｉ３Ｎ４を除去する工程を含むことが好ましい。
【００５３】
上記構成によれば、上記レチティクルの光学経路における反射および干渉を最小限にすることができる。
【００５４】
本発明のグレースケールマスクの製造方法では、前記接着する工程は、前記ＳｉＯｘＮｙ層を前記石英のレティクル板に対して直接接着させる工程、および前記ＳｉＯｘＮｙ層を前記石英のレティクル板に対して光学的な接着層を用いて接着させる工程からなる群より選択される接着工程を含み、前記光学的な接着層は、透明であり、かつ１．４６〜１．６１の範囲に調節できる屈折率を有し、当該屈折率は、前記石英のレティクル板の屈折率と一致するように調節されることが好ましい。
【００５５】
上記構成によれば、上記ＳｉＯｘＮｙ層を上記石英のレティクル板に対して容易に接着させることが可能になるとともに、上記光学的な接着層と上記石英のレティクル板との界面における反射を最小限にすることができる。
【発明の効果】
【００５６】
本発明のグレースケールマスクの製造方法は、以上のように、表面と裏面とを有する石英ウエハーを準備する工程と、上記石英ウエハーの表面上および裏面上に直接Ｓｉ３Ｎ４層を堆積する工程と、上記石英ウエハーの裏面上に堆積されたＳｉ３Ｎ４層上に直接チタン層を堆積するとともに、該チタン層上に直接ＴＥＯＳ層を堆積することによってチタン／ＴＥＯＳ層を形成する工程と、上記石英ウエハーの上記表面から、Ｓｉ３Ｎ４層を除去する工程と、上記石英ウエハーの上記表面上に直接ＳＲＯ層を堆積する工程と、上記ＳＲＯ層上にマイクロレンズアレイをパターニングする工程と、上記ＳＲＯ層をエッチングすることによって、上記ＳＲＯ層内にマイクロレンズアレイを形成する工程と、前上記ＳＲＯ層上にチタン層を堆積する工程と、上記チタン層をパターニングするとともにエッチングする工程と、上記ＳＲＯマイクロレンズアレイ上にＳｉＯｘＮｙ層を堆積する工程と、上記ＳｉＯｘＮｙ層を平坦化するために化学機械研磨を行う工程と、上記石英ウエハーの上記裏面から、チタン／ＴＥＯＳ層を除去する工程と、上記平坦化されたＳｉＯｘＮｙ層と石英のレティクル板とを接着することによって、接着構造を形成する工程と、上記接着構造からＳｉ３Ｎ４を除くためにエッチングを行うことによって、グレースケールマスク・レティクルを形成する工程と、を含む方法である。
【００５７】
また、本発明のグレースケールマスクの製造方法は、以上のように、表面と裏面とを有する石英ウエハーを準備する工程と、上記石英ウエハーの表面上および裏面上に直接Ｓｉ３Ｎ４層を堆積する工程と、上記石英ウエハーの裏面上に堆積されたＳｉ３Ｎ４層上に直接チタン／ＴＥＯＳ層を堆積する工程と、上記石英ウエハーの上記表面から、Ｓｉ３Ｎ４層を除去する工程と、上記石英ウエハーの上記表面上に直接ＳＲＯ層を堆積する工程と、上記ＳＲＯ層上にマイクロレンズアレイをパターニングする工程と、上記ＳＲＯ層をエッチングすることによって、上記ＳＲＯ層内にマイクロレンズアレイを形成する工程と、上記ＳＲＯ層上にチタン層を堆積する工程と、上記チタン層をパターニングするとともにエッチングする工程と、上記ＳＲＯマイクロレンズアレイ上に透明な酸化ケイ素層を堆積する工程と、上記透明な酸化ケイ素層を平坦化するために化学機械研磨を行う工程と、上記石英ウエハーの上記裏面から、チタン／ＴＥＯＳ層を除去する工程と、上記平坦化された透明な酸化ケイ素層と石英のレティクル板とを接着する工程と、上記接着構造からＳｉ３Ｎ４を除くためにエッチングを行うことによって、グレースケールマスク・レティクルを形成する工程と、を含む方法である。
【００５８】
また、本発明のグレースケールマスクの製造方法は、以上のように、表面と裏面とを有する石英ウエハーを準備する工程と、上記石英ウエハーの表面上および裏面上に直接Ｓｉ３Ｎ４層を堆積する工程と、上記石英ウエハーの裏面上に堆積されたＳｉ３Ｎ４層上に直接チタン／ＴＥＯＳ層を堆積する工程と、上記石英ウエハーの上記表面から、Ｓｉ３Ｎ４層を除去する工程と、上記石英ウエハーの上記表面上に直接ＳＲＯ層を堆積する工程と、上記ＳＲＯ層上にマイクロレンズアレイをパターニングする工程と、上記ＳＲＯ層をエッチングすることによって、上記ＳＲＯ層内にマイクロレンズアレイを形成する工程と、上記ＳＲＯ層上にチタン層を堆積する工程と、上記チタン層をパターニングするとともにエッチングする工程と、上記ＳＲＯマイクロレンズアレイ上にＳｉＯｘＮｙ層を堆積する工程と、上記ＳｉＯｘＮｙ層を平坦化するために化学機械研磨を行う工程と、上記石英ウエハーの上記裏面から、チタン／ＴＥＯＳ層を除去する工程と、上記平坦化されたＳｉＯｘＮｙ層と石英のレティクル板とを接着する工程と、上記接着構造からＳｉ３Ｎ４を除くためにエッチングを行うことによって、グレースケールマスク・レティクルを形成する工程と、を含む方法である。
【００５９】
それゆえ、本願発明の製造方法は水素の注入を必要とせず、また、処理温度は石英ウエハーの軟化温度によってのみ制限される。また、へき開（cleaving）工程が存在しないので、グレースケールマスク・レチィクルを効率的に製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
本発明の一実施形態について図１ないし図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００６１】
本発明の製造方法は、グレースケールマスクを製造するための従来のウエハー接着方法に代わる方法を提供する。本発明の製造方法では、石英ウエハーが、従来技術におけるシリコンウエハーの代わりに用いられる。レンズ機構は、上記石英ウエハー上に形成される。上記石英ウエハーは適切なサイズになるように四角く切られ、石英のレティクル板に直接接着される。
【００６２】
また、本願発明の製造方法は水素の注入を必要とせず、また、処理温度は上記石英ウエハーの軟化温度によってのみ制限される。また、へき開（cleaving）工程が存在しないので、グレースケール・レチィクルの効率的な製造が達成される。
【００６３】
本発明の製造方法は、ウエハー接着工程を介してレティクル板の形成を容易にし、上記ウエハー接着工程では、全ての堆積工程、パターニング工程、エッチング工程、化学機械研磨（chemical mechanical polishing：ＣＭＰ）工程などが、接着させるための輸送に先立って、石英ウエハー上で行われる。全ての所望の構成が上記石英ウエハー上に完成した時、最後の研磨工程によって平坦な酸化ケイ素の表面が形成され、これによって、上記石英ウエハーを接着させる準備が整う。
【００６４】
本発明では、平坦化された石英ウエハーは、適切なサイズになるように四角く切られ、これによって、上記石英ウエハーまたは石英板から断片が形成される。各断片は十分な大きさを有するので、能動領域の全て（必須の線列マーク（alignment mark）を含む）が１つの断片上に配置される。その上、各断片は十分に小さく且つ十分に薄いので、レティクルを取り扱う工程は、石英断片の大きさおよび厚さによって複雑化することはない。四角く切られた石英ウエハーの断片は、直接接着させる技術（換言すれば、平坦化された表面と改質された表面状態とを用いる技術）、または接着剤（例えば、光学的な接着剤（別名、「lens glue」））によって、レティクル板に接着され得る。
【００６５】
上記接着工程は、SmartCur（登録商標）の技術に用いられているようなへき開（cleaving）工程およびシリコン除去工程を省略することによって、グレースケールマスクの製造工程を簡略化している。しかしながら、基板がシリコンではなく石英（quartz）であるので、フィルムを堆積する条件は、多かれ少なかれ変化する。
【００６６】
図１に示すように、本発明の製造方法は、一般的にブロック図１０に示される工程を有する。
【００６７】
まず、工程１２において石英ウエハーが準備される。上記工程１２は、直径１５０ｎｍの石英ウエハーを準備する工程を含む。
【００６８】
工程１４では、ＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）によって、上記石英ウエハーの両側上にＳｉ３Ｎ４層が堆積される。なお、工程１４は、Ｓｉ３Ｎ４が最終的に除去されるときに、石英に対して良好なエッチング選択性を付与する。そして、その結果、レティクル板の光学的品質を高いものにする。上記Ｓｉ３Ｎ４層はまた、工程１６において上記ウエハーの裏面上にチタン／ＴＥＯＳの積層を堆積するときに、表面を保護する機能を有する。なお、工程１６は、裏面のＳｉ３Ｎ４層上にチタン層を堆積する工程と、当該工程の後に行われるＴＥＯＳ層を堆積する工程とを含み、これによって、擦り傷に対する保護材として機能する３層からなる積層構造を形成する。なお、上記３層からなる積層構造の厚さの合計は、１μｍ以上である必要がある。上記チタン層は上記石英ウエハーに対して不透明性を与え、その結果、ＩＣプロセス中に用いられる処理手段は、フラット・ファインディング・エラー（flat-finding error）を有しない。上記ＴＥＯＳ層は、製造工程における残りの工程の間、上記チタン層を保護する。上記Ｓｉ３Ｎ４層は、後段のＴＥＯＳ／チタン層を除去する間、エッチング停止層として機能する。
【００６９】
Ｓｉ３Ｎ４／チタン／ＴＥＯＳの積層構造によって上記ウエハーの裏面が保護された後、工程１８において、高温のリン酸（phosphoric acid）中で上記表面側のＳｉ３Ｎ４が除去される。なお、工程１８はまた、上記石英ウエハーに対して良好なエッチング選択性を付与するとともに、最終的なレティクル板に対して良好な光学面を付与する。圧力を考慮すれば、上記Ｓｉ３Ｎ４層は、一般的には厚さが１００ｎｍ以下であることが好ましい。このとき、上記石英ウエハーは、一般的なシリコンウエハー同様に不透明であるとともに、ＳＲＯの堆積およびレンズ製造工程への準備が整う。
【００７０】
工程２０では、ＳＲＯ層が堆積され、工程２２では、当業者にとって周知である従来の方法によって、上記ＳＲＯ層内にマイクロレンズアレイが形成される。そして、工程２４では、従来の方法によって、上記ＳＲＯ層がエッチングされる。
【００７１】
工程２６では、蒸着法（evaporation）によって、上記ＳＲＯ層上にチタン層が、略１００ｎｍ〜略３００ｎｍの厚さにて堆積される。そして、工程２８では、上記チタン層が、パターニングされるとともにエッチングされる。上記チタン層は、レティクル板上に全ての構成（例えば、配列マーク（alignment mark）、基準（fiducial）、レティクルラベル（reticle label）など）を形成するために用いられ、その結果、完成したレティクルは、最新式のステッパー（stepper）とともに機能する。上記チタン層はまた、基板上の全ての未使用領域および非能動領域を覆う。工程２８におけるケミカルエッチングが、選択される金属と当該金属の下にあるＳＲＯとの間で十分な選択性を有する限りにおいては、チタンの代わりに他の材料（例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔａなど）も用いられ得る。
【００７２】
工程３０では、透明な材料（例えば、ＳｉＯｘＮｙ）からなる層が堆積される。なお、工程３０では、上記透明な材料からなる層は、その屈折率が上記ＳＲＯ層の屈折率と一致するように構成されており、その結果、工程３２においてＣＭＰによって上記透明な材料からなる層が平坦化された後、界面における反射および回折が最小限になる。そして、上記工程３２の結果、ＳｉＯｘＮｙ層の表面が、良好な接着面として機能することができる。
【００７３】
なお、ＳｉＯｘＮｙの具体的な構成は特に限定されず、用いられるＳＲＯ層の屈折率に合わせて適宜選択することができる。例えば、１＜ｘ＜２、および０＜ｙ＜１であることが好ましいが、これに限定されない。
【００７４】
しかしながら、必要に応じて、上記ＳｉＯｘＮｙ層の上に別のＴＥＯＳ層を堆積するとともに、第２のＣＭＰ工程を行うことも可能であって、上記第２のＣＭＰ工程によって、より良い品質の接着を提供することが可能である。上記第２のＴＥＯＳ層は、接着工程において光学的な接着剤が用いられている場合には、省略され得る。ＳｉＯｘＮｙの屈折率は、上記ＳＲＯの屈折率と一致しており、その結果、ＳｉＯｘＮｙとＳＲＯとの間の界面における反射が、最小限になる。なお、屈折率が一致しなければ、界面から反射光が生じるばかりでなく界面において光の屈折が生じるので、屈折率を一致させることは重要である。上記ＳｉＯｘＮｙの代わりに、他の透明な材料（例えば、ＴｉＯＸ、ＺｒＯＸ、ＨｆＯＸ（ここでＸは、１〜２））を用いることも可能である。ただし、選択された材料は、ＳＲＯレンズ材料と一致する屈折率を有する必要がある。また、堆積方法としては、スパッタリング、ＣＶＤ、またはＰＥＣＶＤを用いることが可能である。
【００７５】
工程３４では、上記石英ウエハーの裏面から、上記ＴＥＯＳ層およびチタン層が除去される。上記工程３４は、５０：１のＢＯＥ（buffered oxide etch）を用いて処理することによってＴＥＯＳ層をエッチングするとともに、５％のＮＨ３ＯＨを含有するＨ２Ｏ２を用いて処理することによってチタン層をエッチングすることによって達成される。なお、当該工程３４では、上記Ｓｉ３Ｎ４層がエッチング停止層として適切に機能する。
【００７６】
上記石英ウエハーは、工程３６における切断のための準備が、ほぼ整っている。そして通常は、切断する前に上記ウエハーの表面にフォトレジストが塗布されて、ウエハーが保護される。上記切断工程では、最初は上記石英ウエハーが完全に切り離されることはなく、厚さが略０．２ｍｍである石英層が残されており、その結果、上記ウエハーはまだ１つの断片のままである。なお、上記ウエハーの原型を保つことによって、接着させる前に行われる後段のフォトレジストおよびＳｉ３Ｎ４を除去する工程を容易にする。つまり、上記ウエハーは、従来の方法を用いて１つのものとしてまとめて処理され得る。そして、上記ウエハーを石英のレティクルに接着させる前にのみ、上記ウエハーは、断片化される。
【００７７】
工程４０は、最後の接着工程であって、２つの技術の内の何れかを用いて行うことが可能である。第１の技術は直接接着させる技術であって、当該技術には、接着前の洗浄工程および表面の改質工程が含まれる。上記接着前の洗浄工程は、略２〜５分間、５０：１のＢＯＥ中でウエハーサンプルを浸漬することによって行われ得る。また、上記表面の改質工程は、室温にて、希釈されたＳＣｌ溶液中で行われ得る。接着後の接着構造は、略２００℃にて略２時間、焼き戻され（annealed）、これによって、レティクルが矯正されるとともに接着強度が増強される。
【００７８】
他の接着技術は、光学的な接着剤（接着層）（別名、「lens glue」）を用いて、四角く切られた断片を石英のレティクル板に接着させる方法である。この場合、別の層が接着構造内に含まれることになるが、上記光学的な接着剤は透明であり、かつ一般的に１．４６〜１．６１の範囲に調節可能な屈折率を有し、当該屈折率は、石英のレティクル板の屈折率に一致するように調節され得る。上記光学的な接着剤は、接着不良が無いようにするために、紫外線硬化性または熱硬化性（UV or thermal cured）のものであり得る。また、上記光学的な接着剤としては、エポキシ樹脂を用いることができるが、これに限定されない。
【００７９】
図２〜図７は本発明の製造方法を示しており、石英ウエハー５０が用いられている。図２には、裏面の保護層であるＳｉ３Ｎ４層５２、チタン層５３、およびＴＥＯＳ層５４を有する石英ウエハー５０が示されている。図３に示すように、ＳＲＯ層はウエハー上に堆積された後、マイクロレンズアレイ５６の形状に加工されるが、当該マイクロレンズアレイ５６は、上記ＳＲＯ層がパターニングおよびエッチングされた後に形成される。
【００８０】
図４に示すように、ＳｉＯｘＮｙ層５８が堆積されるとともに、当該ＳｉＯｘＮｙ層５８がＣＭＰによって平坦化される。そして、図５に示すように、ウエハーが四角く切られた後で分割されるとともに、裏面の保護層であるＳｉ３Ｎ４層５２、チタン層５３、およびＴＥＯＳ層５４が除去される。
【００８１】
図６には、本発明の直接接着させる方法を用いて接着させた後の石英のレティクルが示されており、ここでは、表面にマイクロレンズアレイが形成された石英ウエハーの断片が、石英のレティクル板６０に接着されている。
【００８２】
図７には、本発明の接着剤によって接着させる方法を用いて接着させた後の石英のレティクルが示されており、ここでは、表面にマイクロレンズアレイが形成された石英ウエハーの断片が、光学的な接着層６２によって、石英のレティクル板６０に接着されている。
【００８３】
なお本発明は、以上説示した各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、例えばマイクロレンズアレイを製造する場合に用いることができるグレースケールマスクの製造方法を提供することができる。それゆえ、本発明は、ＣＣＤ画像装置またはＣＭＯＳ画像装置に代表される各種画像装置やその部品を製造する分野に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の製造方法を示すブロック図である。
【図２】本発明の製造方法におけるマイクロレンズアレイの製造工程を示す模式図である。
【図３】本発明の製造方法におけるマイクロレンズアレイの製造工程を示す模式図である。
【図４】本発明の製造方法におけるマイクロレンズアレイの製造工程を示す模式図である。
【図５】本発明の製造方法におけるマイクロレンズアレイの製造工程を示す模式図である。
【図６】本発明の製造方法におけるマイクロレンズアレイの製造工程を示す模式図である。
【図７】本発明の製造方法におけるマイクロレンズアレイの製造工程を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８６】
５０  石英ウエハー
５２  Ｓｉ３Ｎ４層
５３  チタン層
５４  ＴＥＯＳ層
５６  マイクロレンズアレイ
５８  ＳｉＯｘＮｙ層
６０  石英のレティクル板
６２  光学的な接着層
【図１】
2008203851.tif 000003
【図２】
2008203851.tif 000004
【図３】
2008203851.tif 000005
【図４】
2008203851.tif 000006
【図５】
2008203851.tif 000007
【図６】
2008203851.tif 000008
【図７】
2008203851.tif 000009