JP2008112135A

JP2008112135A - グレースケールレチクルの製造方法

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Publication number: JP2008112135A
Application number: JP2007152022A
Authority: JP
Inventors: Ono Yoshi; オノヨシ; Bruce D Ulrich; ディー．ユーリッチブルース; Pooran Chandra Joshi; チャンドラジョシプーラン
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2007-06-07
Publication date: 2008-05-15
Also published as: US20080102641A1; US7439187B2

Abstract

【課題】フォトレジスト露光の正確な制御が可能であり、フィルファクターが１００％に近い、マイクロレンズ製造プロセスで用いられるグレースケールレチクルを低コストで製造する方法を実現する。
【解決手段】グレースケールレチクルの製造方法であり、基板を準備する工程と、上記基板上にＳＲＯ層を堆積させる工程と、上記ＳＲＯ層の上に窒化ケイ素層を堆積させる工程と、フォトレジスト層を堆積させ当該フォトレジスト層にパターン形成する工程と、上記パターンの窒化ケイ素をエッチングする工程と、上記フォトレジスト層を除去する工程と、上記基板と残存している層とをきれいにする工程と、上記基板と当該基板上の層とを酸化して上記ＳＲＯ層を透明な二酸化ケイ素層へと変化させる工程と、残存する上記窒化ケイ素層を除去する工程と、上記基板と当該基板上の二酸化ケイ素とからレチクルを形成する工程とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、フォトリソグラフィイメージングに関するものであり、特に、フォトレジスト露光の正確な制御のためのグレースケールレチクル（マスキングフォトレジスト用のグレースケールマスクの使用）に関するものである。

グレースケールマスク技術は、従来のフォトリソグラフの手段を用いて、一定の露光及び現像により一連のフォトレジスト厚を発生させる１つの方法であることが知られている。グレースケールレチクルを作製する技術はまだよく確立されておらず、現時点ではこのような製品の市場は特に大きくはない。いつかは、低コストのグレースケールレチクルは、ＭＥＭＳ（microelectromechanical system）構造の製作からデュアルダマシン構造の形成に至るまで多くの用途で使用することができるだろう。特に、イメージセンサーで使用されるような、マイクロレンズアレイ形成の分野において有用である。

現状のＣＣＤ及びＣＭＯＳイメージセンサーアレイ技術のためのマイクロレンズアレイを製造する方法は数多くある。現在のところ、円形のアレイはフォトレジストの層中へフォトリソグラフィーによりパターン形成され、円筒型に形成されたレジストブロックを生成する。そして、このレジストブロックを高温でリフロー若しくは溶解することにより、半球状の形状が形成される。ドライエッチングにより、上記フォトレジスト形状を高屈折率に転写して、マイクロレンズアレイを形成する。上記主要な形状は、上記フロー工程により決定される。このフロー工程には、正確に規定された温度及び時間が要求され、さもなければ、近接する主形状部は、互いに合わさり流れることにより所望のレンズ形状を破壊してしまう。よって、主形状部間には、比較的大きい間隔が必要とされる。この方法では、生成するマイクロレンズアレイにおける特に高いフィルファクター（high-fill factor）をもたらさない。

上述した技術の好ましい代替手段としては、幅広い範囲に亘って露光を制御し、同層において様々なレジスト厚を生成するグレースケールレチクル（グレースケールフォトマスク）を使用する手段がある。グレースケールレチクル（グレースケールマスク）の適切な設計は、フォトレジストへのマイクロレンズアレイの直接的なパターン形成を可能とする。この場合もやはり、ドライエッチングにより上記パターンをレンズ材料へと転写する。これにより、アレイにおけるフィルファクターは、１００％に近い非常に高い値となる。

特許文献１には、光透過性を電子ビーム照射に応じて変化させるケイ酸亜鉛材料を投与して、グレースケールレチクル（グレースケールマスク）製造のための高エネルギービーム感知（ＨＥＢＳ）層を生成することが記載されている。

ここで、特許文献２、３には、図１４に示す構造と同様の構造を生成するプロセスが記載されている。グレースケールパターンは、光吸収層の厚さを変化させることにより作られる。多重バイナリ−マスクがこのような厚さ変化を生じさせるために用いられ得る。

特許文献４、５には、銀薄膜でコーティングした、セレンゲルマニウムのような無機カルコゲナイドガラスを使用し、ピクセルのサイズ、均一性、及び差異を正確に制御してグレースケールレチクル（グレースケールマスク）を製造し得ることが記載されている。上記セレンゲルマニウムガラスは、上記基板に対して垂直に配置したカラム構造によって構成され、可能なエッジ加工精度は１００Åとなる。上記グレースケールレチクル（グレースケールマスク）は、変調された厚さとしての情報を無機基板上のセレンゲルマニウムフォトレジスト層に与えるために使用することができる。そして、セレンゲルマニウムフォトレジスト層は、上記グレースケール情報を上記基板へ転写することができる。

特許文献６、７には、異なる光透過率を有する複数のレベルの物質を支持する透明ガラス基板から構成されている、フォトリソグラフィに適したグレースケールレチクル（グレーレベルマスク）を使用することが記載されている。これらレベルの２つのみが使用されるマスクの場合、１つのレベルは、ガラスの構成において使用されているケイ酸アルカリ金属の金属イオンを銀イオンに置換することによって、部分的に透過可能となったガラスにより構成させることができる。２番目の層は、クロムのような金属の層の構成によって不透明体とすることができる。上記マスクは、異なる光透過性を有する物質の上記レベルの露光した範囲の選択的エッチングを可能とするフォトリソグラフィのマスキングにより特定の領域がエッチングされるフォトレジスト構造の助けによって、製造される。様々なエッチングが、フォトレジストと層のひとつである金属と他の層であるガラスの選択的エッチングのために使用される。上記エッチングには、不透明体層のクロムをエッチする塩化物イオン、ガラス層をエッチするフッ素化合物によるプラズマエッチ、及びフォトレジスト構造をエッチする酸素による反応性イオンエッチングが含まれる。現像剤もまた、フォトレジスト構造におけるレジストが硬化した領域に対するエッチングに使用される。
米国特許第６５２４７５６号明細書（２００３年２月２５日公開）米国特許第６０７１６５２号明細書（２０００年６月６日公開）米国特許第６４２００７３号明細書（２００２年７月１６日公開）米国特許第６０３３７６６号明細書（２０００年３月７日公開）米国特許第５９９８０６６号明細書（１９９９年１２月７日公開）米国特許第５３３４４６７号明細書（１９９４年８月２日公開）米国特許第５２１３９１６号明細書（１９９３年５月２５日公開）

しかしながら、上記従来の構成では、フォトレジスト露光の正確な制御が可能であり、フィルファクターが１００％に近い、マイクロレンズ製造プロセスで用いられるグレースケールレチクルを低コストで製造することができないという問題を生じる。

具体的には、グレースケールレチクル（グレースケールマスク）の製造は非常に困難であるため、グレースケールレチクル（グレースケールフォトマスク）を生成するコストが高いという重要な欠点がある。高エネルギービーム感知（ＨＥＢＳ）ガラス（high energy beam sensitive (ＨＥＢＳ) glass）として知られる、実績があり信頼性のある方法では、数日間の電子ビーム作業が要求され、非常に高いコストでの製造となる。

例えば、特許文献１の構成では、マイクロレンズアレイにおけるグレースケール主形状部の複雑なアレイを生成することに要する時間は、極端に長く、最終的なコストは非常に高い。狭く規定された範囲のケイ酸亜鉛ガラス組成を使用する上記プロセスは、従来のフォトリソグラフィープロセスにおける単一光による露光を用いた一般的な３次元微細構造の製造に必須とされる本当のグレーレベルマスクとしての本質的な性質を保有するＨＥＢＳガラスを製造することであると思われる。

また、特許文献２、３の構成では、図１４に示すように、マイクロレンズアレイが多量のパターンを有するために、険しいエッジ（Ｅ）が、矢印（Ｌ）によって表されるかなりの量の光を散乱するという問題を生じる。これにより、単色光による光学干渉効果を生じ、上記光量の正確な制御を非常に困難とする。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、フォトレジスト露光の正確な制御が可能であり、充填要因が１００％に近い、マイクロレンズ製造プロセスで用いられるグレースケールレチクルを低コストで製造することができる方法を実現することにある。

本発明に係る方法は、上記課題を解決するために、マイクロレンズアレイのパターンを形成させることに使用されるグレースケールレチクルの製造方法であり、基板を準備する工程と、上記基板上にシリコンリッチオキサイドの層を堆積させる工程と、上記シリコンリッチオキサイド層の上に酸化バリア層として窒化ケイ素の層を堆積させる工程と、フォトレジストの層を堆積させ、当該フォトレジストの層にパターンを形成する工程と、上記パターンの窒化ケイ素をエッチングする工程と、上記フォトレジスト層を除去する工程と、上記基板と残存している層とをきれいにする工程と、上記基板と当該基板上の層とを酸化して、上記シリコンリッチオキサイド層を透明な二酸化ケイ素層へと変化させる工程と、残存する上記窒化ケイ素層を除去する工程と、上記基板と当該基板上の二酸化ケイ素とからレチクルを形成する工程とを含むことを特徴としている。

上記の構成によれば、シリコンリッチオキサイド層を酸化することにより透明な二酸化ケイ素層へと変化させるため、厚さを変化させること並びに屈折を生じさせることなく、当該層の光透過率特性を段階的に変化させることができる。

よって、フォトレジスト露光の正確な制御が可能であり、フィルファクターが１００％に近い、マイクロレンズ製造プロセスで用いられるグレースケールレチクルを低コストで製造することができる方法を提供することができるという効果を奏する。

本発明に係る方法では、上記基板を準備する工程は、石英基板を準備する工程を含むことが好ましい。

本発明に係る方法では、上記酸化は、シリコンリッチオキサイドを酸化して、シリコンリッチオキサイド層の透過率を上記基板の１０％以上５０％以下の範囲内とする工程を含むことが好ましい。

本発明に係る方法では、上記酸化は、シリコンリッチオキサイドを酸化して、屈折率が１．４５以上１.５０以下の範囲内である二酸化ケイ素を形成する工程を含むことが好ましい。

本発明に係る方法では、上記酸化は、シリコンリッチオキサイドを酸化してｋ値が０以上０.００５以下の範囲内である二酸化ケイ素を形成する工程を含むことが好ましい。

本発明に係る方法では、上記酸化する工程は、８００℃（８００ＥＣ）以上１１００℃（１０００ＥＣ）以下の範囲内の温度で、窒素酸素混合気体及び窒素水蒸気混合気体からなる酸化環境群から選択される少なくとも１つの酸化環境で、１分以上６０分間以下の範囲で酸化させる工程を含むことが好ましい。

本発明に係る方法では、上記フォトレジストにパターンを形成する工程は、１．０μｍ以上１０μｍ以下の範囲内のピッチアレイを有し、０．５μｍ以上１．０μｍ以下の範囲内の開口部を有する正方形のパターンを生成するマスクを形成するように、パターン形成する工程を含むことが好ましい。

上記概要及び本発明の目的は、本発明の本質を迅速に理解することを可能にする。
上記発明は、図面と共に、本発明の好ましい実施形態についての後述する詳細な説明を参照することにより、より完全に理解することができる。

本発明に係る方法は、以上のように、マイクロレンズアレイのパターンを形成させることに使用されるグレースケールレチクルの製造方法であり、基板を準備する工程と、上記基板上にシリコンリッチオキサイドの層を堆積させる工程と、上記シリコンリッチオキサイド層の上に酸化バリア層として窒化ケイ素の層を堆積させる工程と、フォトレジストの層を堆積させ、当該フォトレジストの層にパターンを形成する工程と、上記パターンの窒化ケイ素をエッチングする工程と、上記フォトレジスト層を除去する工程と、上記基板と残存している層とをきれいにする工程と、上記基板と当該基板上の層とを酸化して、上記シリコンリッチオキサイド層を透明な二酸化ケイ素層へと変化させる工程と、残存する上記窒化ケイ素層を除去する工程と、上記基板と当該基板上の二酸化ケイ素とからレチクルを形成する工程とを含むことを特徴としている。

これにより、フォトレジスト露光の正確な制御が可能であり、充填要因が１００％に近い、マイクロレンズ製造プロセスで用いられるグレースケールレチクルを低コストで製造することができる方法を提供することができるという効果を奏する。

本発明は、透明な石英基板上に堆積したシリコンリッチオキサイド（以下、「ＳＲＯ」と略する場合がある）薄膜の部分的な光透過特性を利用する。ここでは、パターン形成され、窒化物により保護された領域の部分的な透過特性を保護すると同時にシリコンリッチオキサイドの幾つかの領域を選択的に酸化するためにエッチングされる窒化ケイ素の第２の薄膜により、マスクする。酸化された領域は、部分透過材料から高透過性材料へと変換される。窒化物により保護された領域に近接する境界領域及び窒化物により保護されていない領域は部分的に酸化され、完全に保護された領域よりも多くの光を透過するシリコンリッチオキサイドは、露光された領域ほど多くの光を透過しない。上記窒化物マスク層は、所望のフォトマスクを形成するための選択的エッチにより除去される。尚、本明細書では、範囲を示す「Ａ〜Ｂ」は、Ａ以上Ｂ以下であることを示す。

図１及び図１４〜１６は、グレースケールレチクル（グレースケールマスク）をもたらす様々な基本構想における部分的に透過するフィルムの使用形態を示す。図１４は、順に透過した光の量を決定する部分的に透過する層（ＴＬ）の厚さを変化させる単一若しくは多重リソグラフィ工程の後にエッチングを行うシンプルな工程の結果を示す。層（ＴＬ）は、基板（Ｓ）上に配置される。図１４のフィルムの問題点は、険しいエッジ（Ｅ）が、矢印（Ｌ）によって表される光を散乱することにあり、マイクロレンズアレイが多量のパターンを有するために、かなりの量の光が散乱されえる。現実には、上記エッチプロセスでは、上記エッジはほとんどの場合はそれほど険しくなく、僅かに傾斜している。しかしながら、上記エッジはさらに多くの光を散乱する。この製造技術により生じる上記段構造は、単色光による光学干渉効果を生じ、上記光量の正確な制御を非常に困難とする。

図１５は、部分的に透過する層における厚さを段階的に移行させた構成を示す。このように傾斜した形状は光の屈折を生じさせ、部分的に透過する光とともに、光は偏向する。ステッパーは集光されているので偏向した光はすべて失われ、結果として、チップ中央のレンズ形状は、上記エッジに近い領域のレンズ形状とは異なる。図１６は、図１４及び図１５の基本構想の変形例を示し、ここで、平坦化層は偏向を除去若しくは最小化することに適用される。この平坦化層は、スピンオンガラス（spin on glass）コーティングした二酸化ケイ素、若しくはＣＭＰ（chemical mechanical polishing）により平坦化されたＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）による二酸化ケイ素のフィルムの何れかとすることができる。適用される上記フィルムは、屈折を最小化させるように、その屈折率を部分的に透過する層の屈折率と合わせなければならない。図１は、厚さを変化させること、若しくは屈折を生じさせることなく、光透過率特性が段階的に変化するフィルムを示す。

本明細書で開示されている上記発明は、図１において見られるような構造をもたらす。上記発明の方法は、石英基板の準備、及び石英基板上でのシリコンリッチオキサイドの堆積により開始される。シリコンリッチなガス状の成分はフィルム堆積の間存在し、フィルムの屈折率及び光吸収特性に影響を与える。

ここで、図２に、本発明の方法の概略を１０として示す。最初に、１２で石英基板を準備する。１４では、石英基板上にシリコンリッチオキサイド層が堆積される。１６では、酸化バリア層として作用する窒化ケイ素が、シリコンリッチオキサイド層上に堆積される。

１８では、フォトレジスト層が堆積され、パターン形成され、その後、２０では、窒化ケイ素層のパターンによる窒化物層エッチングが続く。２２では、上記フォトレジストを除去し、２４では、上記基板及び残存した層をきれいにする。そして、２６では、上記基板及びその上の層を酸化し、これにより、シリコンリッチオキサイド層を透明なＳｉＯ_２層へ変換する。２８では、上記窒化ケイ素マスクが除去される。

３０では、上記変換された石英基板及び透明なＳｉＯ_２層は、マイクロレンズアレイのパターン形成することに使用されるレチクルとされる。

図３のプロットは、フォトリソグラフィのＨｇランプのｉ線の波長での様々なシリコンリッチオキサイドフィルムにおける、屈折率（ｎ）及び上記屈折率の虚数成分（ｋ）がどの程度相互に関連しているかを示す。上記ｋパラメータは、上記フィルムの光透過率の決定における主要因である。通常、化学量論のＳｉＯ_２よりもシリコンの豊富さが高くなるに伴い、屈折率ｎ及びｋが高くなる。このようなフィルムが酸化されたとき、屈折率ｎは減少し、上記フィルムはより透明になり、ｋの値も減少する。十分な酸化により、ｎは１．４７に近づき、ｋは０となる。フィルムが酸化される特定の位置を制御することにより、本当のグレースケールレチクル（グレースケールマスク）を生成させることができる。上記酸化工程は、ほとんどフィルムの厚さを変化させない。上記ＳＲＯフィルムを酸化することの代替案は、上記ＳＲＯフィルムをエッチングすることである。しかしながら、エッチングでは、干渉効果により、フィルムの厚さに応じて光透過率の変化が発生する。上記発明の方法は、このような干渉効果を避ける方法を提供する。

一般的な製造手順を、まず図４に示す。上記石英基板４０が準備され、そしてシリコンリッチオキサイド（ＳＲＯ）４２フィルムの層が石英基板に堆積される。その後、酸化工程が行われるため、使用される石英基板は、６００℃（６００ＥＣ）より高いプロセス温度に耐えることができないガラスよりも高い融解温度を有する石英を用いたものであることが好ましい。上記ＳＲＯフィルムの厚さは、一旦透明に戻った、石英上のＳＲＯフィルムの光透過率特性がむき出しの石英基板の約１０％〜５０％の間となるように決定される。このパーセンテージはフォトレジストの光応答特性により決定される。すなわち、フォトレジストの厚さが増加するに伴い、露光を増加させる。通常、ＳＲＯフィルムの厚さは、約０．１μｍ〜１．０μｍの間である。

ここで、図５を見れば、薄い窒化ケイ素酸化バリア層（窒化ケイ素の層）４４が堆積される。窒化ケイ素酸化バリア層４４は、例えば、１０ｎｍ〜１００ｎｍであり、ＰＥＣＶＤ若しくはＬＰＣＶＤ（Low pressure Chemical Vapor Deposition）プロセスにより堆積させることができる。

図６は、アレイが穴４８である場合における、フォトレジスト層４６の堆積、及びマイクロレンズアレイのパターニングを示す。正方形のパターンでは、通常、２μｍピッチのアレイが要求される。上記ピッチは、実際には、１０μｍと同じ程度の高さから１．０μｍと同じ程度の小ささへ変化し得る。上記開口部のサイズは、０．５μｍから１．０μｍ程度の大きさで変化させることができる。

窒化物層（窒化ケイ素の層）４４は、好ましくは、図７に示すようにＳＲＯ層４２に対して選択性のあるドライエッチによりエッチングされる。ＳＦ_６プラズマでの時間エッチが、実行可能な窒化物エッチとして例示される。フォトレジスト層４６は、エッチング工程後に除去される。

図８を参照すれば、基板をきれいにする工程２４の実施後、上記ウエハは、酸化加熱炉の中へ置かれる。ここで、酸化性の環境下（例えば、窒素酸素混合気体若しくは窒素水蒸気混合気体）で、約１〜６０分間、約８００℃〜１１００℃（８００ＥＣ〜１１００ＥＣ）の間の範囲で昇温され、シリコンリッチオキサイド層４２は二酸化ケイ素層５０となる。上記温度、時間、ガス流量等は二酸化ケイ素層の透過率を最適化するように決定され、ケイ素若しくは石英基板上のＳＲＯ層の酸化により決定することができる。分光偏光解析法により、シリコン上のＳＲＯ（SRO-on-silicon）について、酸化後の、３６５ｎｍにおけるｎ及びｋの値を決定することができる。石英上のＳＲＯについて、３６５ｎｍにおける光透過率特性の測定が行われ、酸化に先だって、値が比較される。酸化種の熱拡散は、上記フィルムのどの場所が透明になるかについて決定するため、窒化物フィルムの下の領域の大部分は変化せずに残存する。これにより、パターン形成された窒化物層の上記エッジ近傍での傾斜（gradient）が達成される。

図９に目を向けると、窒化物マスク層（窒化ケイ素の層）４４は、酸化物に対して高い選択性がある熱リン酸エッチ（hot phosphoric etch）のような湿式化学エッチングにより除去することができる。

図１０は、上記基板を長方形にカットし、逆さまに反転させ、特注のレチクルホルダ（図示せず）上に搭載することによる、石英基板４０のレチクル５２への変換を示す。上記レチクルホルダは、ステッパーにより要求される全ての必須の調整特性を有する。ネガティブレジストがコートされたウエハを露光すると、図１１に示すように、フォトレジストバンプ５４が生成する。そして、パターン転写エッチングにより、上記レンズアレイが生成する。ポジティブレジストを使用する場合では、凹状のくぼみを形成し、このくぼみは、パターン形成し、上記基板に転写するときにおいて、インプリント利用のためのマイクロレンズテンプレートとして有用である。

図１２は、マイクロレンズ利用における好ましい実施形態を示す。ここで、上記転写における、元の部分的な透過から透明な状態への、矢印５６間で示されている横方向距離が、重要なパラメータである。上記重要距離は、上記マイクロレンズアレイピッチの約２０％である。この遷移幅は、主として、レンズ形状を決定することに関与する。フィルムの厚さと、酸化温度と、酸化時間と、酸化種との間の相互作用は、最終的なレンズ形状に対して影響を及ぼす。上記遷移幅の上記距離を調整することが可能なことを、図１２に示している。

上記最終的なマスクを図１３に示す。ここでは、アレイの３×３部分を示す。ＭＥＭＳ及びデュアルダマシン構造のような、マイクロレンズアレイを用いない利用では、様々なグレースケールを発生させる目的で、その空間的な密度によりグレーレベルが決定される、最小サイズの穴のアレイをパターン形成することが必要となる。これは、１:５にサイズ縮小して利用されるため、上記穴は、個々の形状が認識されない程度の分解能となる。多数の一連のグレースケールは上記方法により生成され、与えられた上記発明の方法は、幅広い範囲に応用することができる。

以上により、グレースケールレチクルを製造するための上記方法は開示された。これらの更なる変形及び変更が、添付の請求項で規定される発明の範囲内で成されることは、よく理解されるであろう。

以上のように、本発明の方法は、グレースケールレチクルの製造方法であり、基板を準備する工程と、上記基板上にシリコンリッチオキサイドの層を堆積させる工程と、上記シリコンリッチオキサイド層の上に酸化バリア層として窒化ケイ素の層を堆積させる工程と、フォトレジストの層を堆積させ、当該フォトレジストの層にパターンを形成する工程と、上記パターンの窒化ケイ素をエッチングする工程と、上記フォトレジスト層を除去する工程と、上記基板と残存している層とをきれいにする工程と、上記基板と当該基板上の層とを酸化して、上記シリコンリッチオキサイド層を透明な二酸化ケイ素層へと変化させる工程と、残存する上記窒化ケイ素層を除去する工程と、上記基板と当該基板上の二酸化ケイ素とからレチクルを形成する工程と、マイクロレンズアレイのパターンを形成させることに上記レチクルを使用する工程と、を含むことを特徴としている。

上記方法では、上記基板を準備する工程が石英基板を準備する工程を含むことが好ましい。

また、上記方法では、上記酸化する工程は、シリコンリッチオキサイドを酸化して屈折率が約１．４７である二酸化ケイ素層を形成する工程を含むことが好ましい。

更には、上記方法では、上記酸化する工程は、シリコンリッチオキサイドを酸化してｎ値が約０である二酸化ケイ素層を形成する工程を含むことが好ましい。

また、上記方法では、上記酸化する工程は、シリコンリッチオキサイドを酸化して、シリコンリッチオキサイド層の透過率を上記基板の約１０％〜５０％とする工程を含むことが好ましい。

更には、上記方法では、上記酸化する工程は、約８００ＥＣ〜１１００ＥＣの範囲の温度で、窒素酸素混合気体及び窒素水蒸気混合気体からなる群から選択される少なくとも１つの酸化環境で、１分〜６０分間酸化させる工程を含むことが好ましい。

また、上記方法では、上記フォトレジストにパターンを形成する工程は、約１．０μｍ〜１０μｍのピッチアレイを有し、約０．５μｍ〜１．０μｍの開口部を有する正方形のパターンを生成するマスクを形成するように、パターン形成する工程を含むことが好ましい。

また、本発明の方法は、グレースケールレチクルの製造方法であり、石英基板を準備する工程と、上記石英基板上に、シリコンリッチオキサイドの層を堆積する工程と、上記シリコンリッチオキサイド層上に酸化バリア層として窒化ケイ素の層を堆積する工程と、フォトレジストの層を堆積させ、当該フォトレジストの層にパターンを形成する工程と、上記パターンの窒化ケイ素をエッチングする工程と、上記フォトレジスト層を除去する工程と、上記基板と残存している層とをきれいにする工程と、上記基板と当該基板上の層とを酸化して、上記石英基板の約１０％〜５０％の透過率となる透明な二酸化ケイ素層へと上記シリコンリッチオキサイド層を変化させる工程と、残存する上記窒化ケイ素層を除去する工程と、上記基板と当該基板上の二酸化ケイ素とからレチクルを形成する工程と、マイクロレンズアレイのパターンを形成させることに上記レチクルを使用する工程とを、含むことを特徴としている。

上記方法では、上記酸化する工程は、シリコンリッチオキサイドを酸化して屈折率が約１．４７である二酸化ケイ素層を形成する工程を含むことが好ましい。

また、上記方法では、上記酸化する工程は、シリコンリッチオキサイドを酸化してｎ値が約０である二酸化ケイ素を形成する工程を含むことが好ましい。

更には、上記方法では、上記酸化する工程は、約８００ＥＣ〜１１００ＥＣの範囲の温度で、窒素酸素混合気体及び窒素水蒸気混合気体からなる群から選択される酸化環境の少なくとも１つで、１分〜６０分間酸化させる工程を含むことが好ましい。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を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。

本発明の方法は、フィルファクターが１００％に近い、マイクロレンズ製造プロセスで用いられるグレースケールレチクルを低コストで製造することができる。このため、グレースケールレチクルの製造に広く適用することができる。

本実施形態に係る、幾つかの露光におけるグラデーション生成用に用いられるグレースケールレチクル（マスク）のフィルムパターンを示す断面図である。本実施形態に係る方法を示すフローチャートである。本実施形態に係る様々なシリコンリッチオキサイドフィルムにおける３６５ｎｍでのｎ及びｋの相互依存性を示す。本実施形態に係る方法における石英基板上のＳＲＯ層の堆積を示す断面図である。本実施形態に係る方法における薄い窒化ケイ素層の堆積を示す断面図である。本実施形態に係る方法における開口部のアレイを用いたフォトリソグラフィプロセスを示す断面図である。本実施形態に係る方法における、ＳＲＯ上で停止した窒化物エッチング後における素子の概略構成を示す断面図である。本実施形態に係る方法における、露光した領域を透明な材料へ変換する酸化工程を示す断面図である。本実施形態に係る方法における、窒化物除去後の素子の概略構成を示す断面図である。本実施形態に係る方法における、レチクルとして備え付けられた石英上のフィルムの概略構成を示す断面図である。図９のレチクルによりパターン形成された、結果として生じるフォトレジスト層の概略構成を示す断面図である。本実施形態に係る方法における、グレースケールグラデーションでの遷移領域の横方向距離の設定を示す素子の断面図である。本実施形態に係る方法におけるアレイのレチクルの概略構成を示す平面図である。従来技術における、幾つかの露光におけるグラデーション生成用に用いられるグレースケールレチクル（マスク）のフィルムパターンを示す断面図である。従来技術における、幾つかの露光におけるグラデーション生成用に用いられるグレースケールレチクル（マスク）のフィルムパターンを示す断面図である。従来技術における、幾つかの露光におけるグラデーション生成用に用いられるグレースケールレチクル（マスク）のフィルムパターンを示す断面図である。

符号の説明

４０石英基板（基板）
４２シリコンリッチオキサイド層
４４窒化ケイ素層（窒化ケイ素の層）
４６フォトレジスト層
５２レチクル（グレースケールレチクル）

Claims

マイクロレンズアレイのパターンを形成させることに使用されるグレースケールレチクルの製造方法であり、
基板を準備する工程と、
上記基板上にシリコンリッチオキサイドの層を堆積させる工程と、
上記シリコンリッチオキサイド層の上に酸化バリア層として窒化ケイ素の層を堆積させる工程と、
フォトレジスト層を堆積させ、当該フォトレジスト層にパターンを形成する工程と、
上記パターンの窒化ケイ素をエッチングする工程と、
上記フォトレジスト層を除去する工程と、
上記基板と残存している層とをきれいにする工程と、
上記基板と当該基板上の層とを酸化して、上記シリコンリッチオキサイド層を透明な二酸化ケイ素層へと変化させる工程と、
残存する上記窒化ケイ素層を除去する工程と、
上記基板と当該基板上の二酸化ケイ素とからレチクルを形成する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
上記基板を準備する工程は、石英基板を準備する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
上記酸化は、シリコンリッチオキサイドを酸化して、シリコンリッチオキサイド層の透過率を上記基板の１０％以上５０％以下の範囲内とする工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
上記酸化は、シリコンリッチオキサイドを酸化して、屈折率が１．４５以上１.５０以下の範囲内である二酸化ケイ素層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
上記酸化は、シリコンリッチオキサイドを酸化してｋ値が０以上０.００５以下の範囲内である二酸化ケイ素層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の方法。
上記酸化する工程は、８００℃以上１１００℃以下の範囲内の温度で、
窒素酸素混合気体及び窒素水蒸気混合気体からなる酸化環境群から選択される少なくとも１つの酸化環境で、１分以上６０分以下の範囲内で酸化させる工程を含むことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の方法。
上記フォトレジストにパターンを形成する工程は、１．０μｍ以上１０μｍ以下の範囲内のピッチアレイを有し、０．５μｍ以上１．０μｍ以下の範囲内の開口部を有する正方形のパターンを生成するマスクを形成するように、パターン形成する工程を含むことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の方法。