JP2003149408A - 基板上に構造体列を形成する方法と、複数の非均一の構造体を具備する装置 - Google Patents
基板上に構造体列を形成する方法と、複数の非均一の構造体を具備する装置Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エッチングの非均一性を補償する方法を提供
する。 【解決手段】 本発明の一態様をエッチングを例に説明
すると、全ての構造体が同一であったようなマスクをエ
ッチングする間、非均一のエッチプロファイルから得ら
れた構造体の特定の均一でないパラメータは、エッチプ
ロファイルを補償するために、エッチ領域を指定する際
に用いられるマスクを変更することにより回避できる。
具体的に説明すると、マスクは、均一が望ましいような
特定のパラメータを決定する特定の構造体特性に対し、
エッチプロファイルに反比例する方法でマスクを変化さ
せる。かくして、例えばレンズ列を形成する場合には、
各レンズが最小の直径を有する場合には、特定のパラメ
ータは焦点距離である。均一の焦点距離を達成するため
に、ホトレジストのディスクの直径と／または高さを基
板の表面に亘って変化させる。
する。 【解決手段】 本発明の一態様をエッチングを例に説明
すると、全ての構造体が同一であったようなマスクをエ
ッチングする間、非均一のエッチプロファイルから得ら
れた構造体の特定の均一でないパラメータは、エッチプ
ロファイルを補償するために、エッチ領域を指定する際
に用いられるマスクを変更することにより回避できる。
具体的に説明すると、マスクは、均一が望ましいような
特定のパラメータを決定する特定の構造体特性に対し、
エッチプロファイルに反比例する方法でマスクを変化さ
せる。かくして、例えばレンズ列を形成する場合には、
各レンズが最小の直径を有する場合には、特定のパラメ
ータは焦点距離である。均一の焦点距離を達成するため
に、ホトレジストのディスクの直径と／または高さを基
板の表面に亘って変化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、類似の構造体の列
を形成するために、材料をエッチングする方法に関し、
特に列に亘って特性が所定の様式で変化するような様々
な構造体を得るための材料のエッチング方法に関する。
を形成するために、材料をエッチングする方法に関し、
特に列に亘って特性が所定の様式で変化するような様々
な構造体を得るための材料のエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】構造体を形成するために、材料をエッチ
ングする技術における問題点は、エッチング剤、即ちエ
ッチングを引き起こす材料の選択であり、このエッチン
グ剤はエッチングされる材料の種類およびエッチングさ
れる基板の場所によって異なる速度であるいは異なる方
向にエッチングを行う。エッチングプロファイル（形
状）は、採用されるエッチングプロセスの条件に依存す
る。例えば、シリコンをガスプラズマでエッチングする
場合、ある種の化学材料を用いると、ウェハの端部のホ
トレジストは、ウェハの中央部のホトレジストよりも速
くエッチングされる傾向にある。
ングする技術における問題点は、エッチング剤、即ちエ
ッチングを引き起こす材料の選択であり、このエッチン
グ剤はエッチングされる材料の種類およびエッチングさ
れる基板の場所によって異なる速度であるいは異なる方
向にエッチングを行う。エッチングプロファイル（形
状）は、採用されるエッチングプロセスの条件に依存す
る。例えば、シリコンをガスプラズマでエッチングする
場合、ある種の化学材料を用いると、ウェハの端部のホ
トレジストは、ウェハの中央部のホトレジストよりも速
くエッチングされる傾向にある。
【０００３】基板に亘ってエッチング量の変化は、エッ
チプロファイルと称する。さらにまた、エッチレートの
変化そのものには関心はないが、基板上にある様々な材
料のエッチング比率の変動、例えばシリコンのエッチン
グレートとホトレジストのエッチングレートの比率が関
心事である。基板に亘るエッチレートの変動は、特別な
種類のエッチプロファイルであり、エッチ比率プロファ
イルと称し、複数のエッチプロファイルの組合せの結果
である。
チプロファイルと称する。さらにまた、エッチレートの
変化そのものには関心はないが、基板上にある様々な材
料のエッチング比率の変動、例えばシリコンのエッチン
グレートとホトレジストのエッチングレートの比率が関
心事である。基板に亘るエッチレートの変動は、特別な
種類のエッチプロファイルであり、エッチ比率プロファ
イルと称し、複数のエッチプロファイルの組合せの結果
である。
【０００４】非均一のエッチプロファイルが存在する状
態は、一般的であるが通常好ましくはない。その理由
は、均一を目的にした設計の結果得られる構造体は、設
計で意図したとうりの均一性が得られなくなり、そのた
め異なる動作パラメータを有してしまうからである。即
ち、均一な設計とは、通常現在の設計のプラクティスで
ある均一なエッチプロファイルの存在の元での設計の均
一性を言う。均一な動作パラメータが一般的には望まし
い。例えば、レンズ列の形成は、シリコンの上にホトレ
ジストの均一なサイズのディスクを堆積するステップ
と、ホトレジストをレンズ形状に流すステップと、その
後レンズ形状をシリコンとホトレジストを同時に、ホト
レジストが完全にエッチングされるまでエッチングする
ステップにより行われる。
態は、一般的であるが通常好ましくはない。その理由
は、均一を目的にした設計の結果得られる構造体は、設
計で意図したとうりの均一性が得られなくなり、そのた
め異なる動作パラメータを有してしまうからである。即
ち、均一な設計とは、通常現在の設計のプラクティスで
ある均一なエッチプロファイルの存在の元での設計の均
一性を言う。均一な動作パラメータが一般的には望まし
い。例えば、レンズ列の形成は、シリコンの上にホトレ
ジストの均一なサイズのディスクを堆積するステップ
と、ホトレジストをレンズ形状に流すステップと、その
後レンズ形状をシリコンとホトレジストを同時に、ホト
レジストが完全にエッチングされるまでエッチングする
ステップにより行われる。
【０００５】シリコンのエッチングレートに対するホト
レジストのエッチングレートの非均一なエッチ比率プロ
ファイルにより、若干異なった光学特性（例えば異なる
焦点距離）を各レンズが有するようになる。その結果レ
ンズ列の各レンズは光学的に同一に機能しなければなら
ないような光学通信システムでは好ましいものではな
い。その理由は、レンズ形状のホトレジストは、各プロ
ファイルの比率の非均一性に起因して、ウェハ上に異な
るレートでシリコン製基板内に転写されるからである。
レジストのエッチングレートの非均一なエッチ比率プロ
ファイルにより、若干異なった光学特性（例えば異なる
焦点距離）を各レンズが有するようになる。その結果レ
ンズ列の各レンズは光学的に同一に機能しなければなら
ないような光学通信システムでは好ましいものではな
い。その理由は、レンズ形状のホトレジストは、各プロ
ファイルの比率の非均一性に起因して、ウェハ上に異な
るレートでシリコン製基板内に転写されるからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の問題は、他の処
理ステップ、例えば堆積ステップ、イオン注入ステッ
プ、熱処理ステップ、放射ステップにおいても表れ、そ
れぞれエッチプロファイルに類似した処理プロファイル
を有することになる。
理ステップ、例えば堆積ステップ、イオン注入ステッ
プ、熱処理ステップ、放射ステップにおいても表れ、そ
れぞれエッチプロファイルに類似した処理プロファイル
を有することになる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】非均一な処理プロファイ
ルにより引き起こされる問題の回避は、本発明により、
構造体の性質を変えることにより、即ち構造体のあるパ
ラメータを処理プロファイルを補償するために、処理す
べき領域で変えることにより、行われる。具体的に説明
すると、エッチングに関しては、非均一のエッチプロフ
ァイルにより引き起こされる問題は、エッチプロファイ
ルを補償するために、エッチ領域を指定する際に採用さ
れるマスクを変更することにより回避できる。
ルにより引き起こされる問題の回避は、本発明により、
構造体の性質を変えることにより、即ち構造体のあるパ
ラメータを処理プロファイルを補償するために、処理す
べき領域で変えることにより、行われる。具体的に説明
すると、エッチングに関しては、非均一のエッチプロフ
ァイルにより引き起こされる問題は、エッチプロファイ
ルを補償するために、エッチ領域を指定する際に採用さ
れるマスクを変更することにより回避できる。
【０００８】本発明の一態様をエッチングを例に説明す
る。全ての構造体が同一であったようなマスクをエッチ
ングする間、非均一なエッチプロファイルから得られた
構造体の特定の均一でないパラメータは、エッチプロフ
ァイルを補償するために、エッチ領域を指定する際に用
いられるマスクを変更することにより回避できる。具体
的に説明すると、マスクは、均一が望ましいような特定
のパラメータを決定する特定の構造体特性に対し、エッ
チプロファイルに反比例する方法でマスクを変化させ
る。かくして、例えばレンズ列を形成する場合には、各
レンズが最小の直径を有する場合には、特定のパラメー
タとは焦点距離である。
る。全ての構造体が同一であったようなマスクをエッチ
ングする間、非均一なエッチプロファイルから得られた
構造体の特定の均一でないパラメータは、エッチプロフ
ァイルを補償するために、エッチ領域を指定する際に用
いられるマスクを変更することにより回避できる。具体
的に説明すると、マスクは、均一が望ましいような特定
のパラメータを決定する特定の構造体特性に対し、エッ
チプロファイルに反比例する方法でマスクを変化させ
る。かくして、例えばレンズ列を形成する場合には、各
レンズが最小の直径を有する場合には、特定のパラメー
タとは焦点距離である。
【０００９】各レンズに対し均一の焦点距離を達成する
ために、ホトレジストのディスクの直径と／または高さ
を基板の表面に亘って変化させる。直径を変化させるこ
とはマスク上のディスクの直径を変化させることにより
容易に行うことができる。アレイ内の各レンズに対し同
一の焦点距離を達成するためには、均一のホトレジスト
コーティングを仮定すると、エッチ比率（例えば、ホト
レジストのエッチレートに対するシリコンのエッチレー
ト）が低いような領域では、ディスクの直径は、小さく
なければならず、一方、エッチ比率が高いような領域で
は、ディスクの直径は大きくなければならない。
ために、ホトレジストのディスクの直径と／または高さ
を基板の表面に亘って変化させる。直径を変化させるこ
とはマスク上のディスクの直径を変化させることにより
容易に行うことができる。アレイ内の各レンズに対し同
一の焦点距離を達成するためには、均一のホトレジスト
コーティングを仮定すると、エッチ比率（例えば、ホト
レジストのエッチレートに対するシリコンのエッチレー
ト）が低いような領域では、ディスクの直径は、小さく
なければならず、一方、エッチ比率が高いような領域で
は、ディスクの直径は大きくなければならない。
【００１０】本発明の他の態様によれば、極めて正確に
かつ意図的に非均一にした所定のパラメータは、理想の
均一のエッチプロファイルを用いて得られるであろう所
望の非均一の所定のパラメータと、構造体が形成される
際に基板上の位置に基づいて、エッチプロファイルを補
償する理想的な値から変化させたパラメータとを用いて
達成できる。
かつ意図的に非均一にした所定のパラメータは、理想の
均一のエッチプロファイルを用いて得られるであろう所
望の非均一の所定のパラメータと、構造体が形成される
際に基板上の位置に基づいて、エッチプロファイルを補
償する理想的な値から変化させたパラメータとを用いて
達成できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、基板１０１とその上のオ
ーバレイを形成する素子１０３の列を示す。基板１０１
は、当業者が適宜選択できるいかなる材料でもよい。通
常、１．３〜１．５μｍの波長の光に対し透明なレンズ
列を製造する場合には、シリコンが用いられる。
ーバレイを形成する素子１０３の列を示す。基板１０１
は、当業者が適宜選択できるいかなる材料でもよい。通
常、１．３〜１．５μｍの波長の光に対し透明なレンズ
列を製造する場合には、シリコンが用いられる。
【００１２】各オーバレイを形成する素子１０３は、そ
の下の基板のエッチングを制御するのに用いられる材料
製である。オーバレイを形成する素子１０３は、基板上
に形成する構造体の種類に応じて当業者が選択するいか
なる種類の材料でもよい。当業者は、特定のアプリケー
ションに適した材料を決定できる。レンズ列を製造する
際には、オーバレイを形成する素子の材料としてホトレ
ジストが用いられる。
の下の基板のエッチングを制御するのに用いられる材料
製である。オーバレイを形成する素子１０３は、基板上
に形成する構造体の種類に応じて当業者が選択するいか
なる種類の材料でもよい。当業者は、特定のアプリケー
ションに適した材料を決定できる。レンズ列を製造する
際には、オーバレイを形成する素子の材料としてホトレ
ジストが用いられる。
【００１３】レンズ列においては、特定のパラメータと
は、焦点距離である。焦点距離は、レンズの曲率半径に
より制御される。かくして、列内の各レンズは、均一の
焦点距離を具備したアレイに対しては、同一の曲率半径
を有し、列の領域の所定の領域に従って変動する焦点距
離では、所定の方法で変化する半径を有する。各レンズ
が、最小必要開口を達成する限り、および互いに交差し
ない限り、光を通過させるためにいかなる面積のレンズ
表面も本発明にとって必須事項ではない。
は、焦点距離である。焦点距離は、レンズの曲率半径に
より制御される。かくして、列内の各レンズは、均一の
焦点距離を具備したアレイに対しては、同一の曲率半径
を有し、列の領域の所定の領域に従って変動する焦点距
離では、所定の方法で変化する半径を有する。各レンズ
が、最小必要開口を達成する限り、および互いに交差し
ない限り、光を通過させるためにいかなる面積のレンズ
表面も本発明にとって必須事項ではない。
【００１４】図１に示すように、本発明によれば、各オ
ーバレイを形成する素子１０３は、均一の焦点距離を具
備したレンズ列を形成するために、異なる幅と同一の高
さを有する。これは従来の処理技術により容易に実行で
きる。例えば、ホトレジストの異なるサイズのディスク
を形成するようなマスクを用いる。そしてディスクを処
理して、図１に示すようなレンズ形状にそれらを流し込
む。
ーバレイを形成する素子１０３は、均一の焦点距離を具
備したレンズ列を形成するために、異なる幅と同一の高
さを有する。これは従来の処理技術により容易に実行で
きる。例えば、ホトレジストの異なるサイズのディスク
を形成するようなマスクを用いる。そしてディスクを処
理して、図１に示すようなレンズ形状にそれらを流し込
む。
【００１５】オーバレイを形成する素子１０３は、大き
な幅のものは小さな幅のものよりも大きな曲率半径を有
する。アレイの全てのレンズが同一の焦点距離を有する
ことが目的である場合には、レンズは同一の曲率半径を
有することが目的となる。そのため本発明によれば、オ
ーバレイを形成する素子１０３は、幅の広いものがエッ
チ比率の大きな所に配置され、幅の狭いものがエッチ比
率の小さいところに配置される。具体的に説明すると、
オーバレイを形成する素子１０３の幅は、エッチ比率プ
ロファイルに直接関係する。
な幅のものは小さな幅のものよりも大きな曲率半径を有
する。アレイの全てのレンズが同一の焦点距離を有する
ことが目的である場合には、レンズは同一の曲率半径を
有することが目的となる。そのため本発明によれば、オ
ーバレイを形成する素子１０３は、幅の広いものがエッ
チ比率の大きな所に配置され、幅の狭いものがエッチ比
率の小さいところに配置される。具体的に説明すると、
オーバレイを形成する素子１０３の幅は、エッチ比率プ
ロファイルに直接関係する。
【００１６】当然のことながら、幅を決定するために
は、エッチ比率プロファイルが何であるかを知らなけれ
ばならない。当業者は、被エッチング材料およびエッチ
ング剤に対し、エッチ比率プロファイルあるいはエッチ
プロファイルを決定することができる。例えば、シリコ
ン上のホトレジストを用い、プラズマガスでエッチング
する場合、一般的に特定の値を指定せずに行う場合に
は、ウェハのエッジにおけるホトレジストは、基板（ウ
ェハ）の中央部よりも速くエッチングされる。
は、エッチ比率プロファイルが何であるかを知らなけれ
ばならない。当業者は、被エッチング材料およびエッチ
ング剤に対し、エッチ比率プロファイルあるいはエッチ
プロファイルを決定することができる。例えば、シリコ
ン上のホトレジストを用い、プラズマガスでエッチング
する場合、一般的に特定の値を指定せずに行う場合に
は、ウェハのエッジにおけるホトレジストは、基板（ウ
ェハ）の中央部よりも速くエッチングされる。
【００１７】その後、基板１０１とオーバレイを形成す
る素子１０３がエッチングされる。エッチングは、同一
の素子が形成され、望ましい場合には、所望のパラメー
タが同一となるまであるいは所定の値になるまで、行わ
れる。例えば、均一の焦点距離のレンズ列を形成する際
には、エッチングは全てのホトレジストがエッチングさ
れるまで継続される。均一な焦点距離レンズ列の一部を
図２に示す。各レンズは、同一の曲率半径を有し、その
結果レンズは同一の焦点距離を有する。そしてこの同一
性は、オーバレイを形成する素子１０３を、かくしてそ
の結果得られた構造体を、意図的に互いに異なるよう
に、例えば異なる開口を有するレンズに形成する。図で
は湾曲の一部の長さが異なる。
る素子１０３がエッチングされる。エッチングは、同一
の素子が形成され、望ましい場合には、所望のパラメー
タが同一となるまであるいは所定の値になるまで、行わ
れる。例えば、均一の焦点距離のレンズ列を形成する際
には、エッチングは全てのホトレジストがエッチングさ
れるまで継続される。均一な焦点距離レンズ列の一部を
図２に示す。各レンズは、同一の曲率半径を有し、その
結果レンズは同一の焦点距離を有する。そしてこの同一
性は、オーバレイを形成する素子１０３を、かくしてそ
の結果得られた構造体を、意図的に互いに異なるよう
に、例えば異なる開口を有するレンズに形成する。図で
は湾曲の一部の長さが異なる。
【００１８】変化させることのできる他の要素は、オー
バレイ形成要素の深さと高さおよびオーバレイ形成要素
を形成する材料の濃度である。
バレイ形成要素の深さと高さおよびオーバレイ形成要素
を形成する材料の濃度である。
【００１９】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。尚、特許請求の範囲に記載した参
照番号がある場合は、発明の容易な理解のためで、その
技術的範囲を制限するよう解釈されるべきではない。
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。尚、特許請求の範囲に記載した参
照番号がある場合は、発明の容易な理解のためで、その
技術的範囲を制限するよう解釈されるべきではない。
【図１】本発明によるオーバレイを形成する素子列をそ
の上に堆積した基板を表す図
の上に堆積した基板を表す図
【図２】均一な焦点距離のレンズ列の一部を表す図
１０１ 基板
１０３ オーバレイを形成する素子
１０５ 構造体
Claims (9)
- 【請求項１】 基板上に、特定のパラメータが同一であ
る構造体の列を形成する方法において、 （Ａ） 構造体列の各構造体用に、前記基板上にオーバ
レイを形成する素子を堆積するステップと、 前記オーバレイを構成する素子の内のある素子は、少な
くとも他の１つの素子とは同一ではなく、 （Ｂ） 前記基板をその上のオーバレイを形成する素子
で処理するステップと、 からなり、 前記（Ｂ）処理後に形成された各素子の特定のパラメー
タは、前記基板上の前記構造体の各々に対し同一であ
り、 前記特定のパラメータは、少なくとも１つのオーバレイ
を形成する素子が、他のものとは異なるようなオーバレ
イを形成する素子の属性の関数であることを特徴とする
基板上に構造体列を形成する方法。 - 【請求項２】 前記構造体は、レンズであることを特徴
とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記構造体は、レンズであり、 前記特定のパラメータは、前記レンズの焦点距離である
ことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 複数の非同一構造体を具備する装置にお
いて、 前記構造体は、少なくとも１個の素子から構成され、 前記非同一構造体を設計により非同一にするように、前
記複数の非同一構造体のそれぞれの１つの素子は、異な
り、 前記非同一構造体の特定のパラメータは、同一で、かつ
前記素子の属性の関数であり、これにより前記素子が同
一ではなくなることを特徴とする複数の非同一構造体を
具備する装置。 - 【請求項５】 基板上に構造体列を形成する方法におい
て、 前記各構造体の特定のパラメータは、所定の関数に従っ
て、前記基板に亘って変動し、 前記所定の関数は、構造体を製造するステップで用いら
れる材料の処理プロファイルとは異なり、 （Ａ） 構造体列の各構造体用に、前記基板上にオーバ
レイを形成する素子を堆積するステップと、 オーバレイを形成する前記素子の内の１つの素子は、均
一のエッチレートが用いられた場合には、前記１つの素
子の基板上の位置によって前記所定の関数には従わず、 （Ｂ） 前記基板をその上のオーバレイを形成する素子
で処理するステップと、 からなり、 前記（Ｂ）処理後に形成された各素子の特定のパラメー
タは、前記所定の関数に従って変動し、 前記特定のパラメータは、前記オーバレイを形成する素
子の属性の関数であり、 前記所定の関数に従わないように、オーバレイを形成す
る素子を製造することを特徴とする基板上に構造体列を
形成する方法。 - 【請求項６】 前記所定の関数は、単一の関数であるこ
とを特徴とする請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 前記構造体は、レンズ列のレンズであ
り、 前記特定のパラメータは、前記レンズの焦点距離であ
り、 前記オーバレイを形成する素子は、ホトレジストである
ことを特徴とする請求項５記載の方法。 - 【請求項８】 前記基板上に、それぞれが特定のパラメ
ータを有する複数の非同一構造体を具備する装置におい
て、 前記特定のパラメータは、前記構造体を製造するステッ
プで用いられる材料の処理プロファイルとは異なる所定
の関数に従って前記基板上で変動し、 前記各構造体は、少なくとも１個の素子により形成さ
れ、 前記複数の非同一構造体の各構造体の少なくとも１個の
素子は、前記非同一構造体が設計上非同一となるよう、
異なり、 前記特定のパラメータは、構造体が異なるような前記素
子の属性の関数であることを特徴とする基板上に特定の
パラメータを有する複数の非同一構造体を具備する装
置。 - 【請求項９】 前記所定の関数は、均一関数であり、前
記全ての構造体の特定のパラメータは、同一であること
を特徴とする請求項８記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| US10/010,570 US6649073B2 (en) | 2001-11-13 | 2001-11-13 | Method for compensating for nonuniform etch profiles |
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|---|---|
| JP2003149408A true JP2003149408A (ja) | 2003-05-21 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002281177A Withdrawn JP2003149408A (ja) | 2001-11-13 | 2002-09-26 | 基板上に構造体列を形成する方法と、複数の非均一の構造体を具備する装置 |
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