JP2009139920A - グレイスケールマスク及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】半透過膜から形成されるグレイスケールマスク、及びこれに関連する製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のグレイスケールマスク100の製造方法においては、例えば石英のような、表面を有する透過基板102を準備する。第1の表面領域を有する半透過膜の第1の層106を、当該透過基板102の上に形成する。少なくとも、第1の表面領域よりも広い第2の表面領域を有する半透過膜の第2の層110を、第1の層106を覆うように形成する。透過基板102、第1の層106及び第2の層110の組合せによる第1の光減衰パラメータを有するように、第1の垂直領域114を形成する。第1の層106及び透過基板102の組合せによる第2の光減衰パラメータを有するように、第2の垂直領域116を形成する。また、透過基板102による第3の光減衰パラメータを有するように第3の垂直領域117を形成する。
【選択図】図1
【解決手段】本発明のグレイスケールマスク100の製造方法においては、例えば石英のような、表面を有する透過基板102を準備する。第1の表面領域を有する半透過膜の第1の層106を、当該透過基板102の上に形成する。少なくとも、第1の表面領域よりも広い第2の表面領域を有する半透過膜の第2の層110を、第1の層106を覆うように形成する。透過基板102、第1の層106及び第2の層110の組合せによる第1の光減衰パラメータを有するように、第1の垂直領域114を形成する。第1の層106及び透過基板102の組合せによる第2の光減衰パラメータを有するように、第2の垂直領域116を形成する。また、透過基板102による第3の光減衰パラメータを有するように第3の垂直領域117を形成する。
【選択図】図1
Description
本発明は、主に、集積回路(IC)製造に関するものであり、より具体的には、複数の半透過膜の層からなるグレイスケールマスク、及び当該グレイスケールマスクの製造方法に関するものである。
CCD又はCMOS撮像装置中の光学素子として使用されるマイクロレンズは、当該装置中の光検出器上に配置され、画像センサの感度を増加させるように、生じる電気信号の強度を増加させるものである。このようなマイクロレンズの形成方法としては、フォトレジストにレンズ形状を形成し、続いて、最終的なレンズ物質へのエッチングパターンの転写をすることを含んでいる。フォトレジストにレンズ形状を形成する方法としては、フォトレジストリフロー、もしくは、グレイスケールマスクから直接レンズ形状をパターニングする方法がある。
グレイスケールマスクあるいはレチクルは、感光性フォトレジスト(PR)あるいは感光性樹脂材を露光するために用いられる。露光に基づいて、PR膜は、ICフィルムを選択的にエッチングするため、又は樹脂に所望の形状を直接パターニングするための一時的なマスクとして形成され得る。グレイスケール及びPRマスクは、例えば、イメージセンサ、ディスプレイ、マイクロ電気機械システム(MEMS)、及び光学機器の製造において利用される。グレイスケールマスクを作成する方法の1つには、電子線リソグラフィーを利用する方法が挙げられる。この電子線リソグラフィーを用いる方法では、電子線によってHEBS材料(high-energy-beam-sensitive material)を露光して、グレイスケールマスクを製造する。HEBS材料の減衰ファクターは電子線量に関連している。
このようなグレイスケールマスクの製造方法が、特許文献1に開示されている。特許文献1に記載されたグレイスケールフォトマスクの製造工程においては、フォトマスクが平坦であることが必要不可欠である。特許文献1に記載の製造方法においては、約1μmの厚みの亜鉛ケイ酸塩の層を、電子線によって露光する。また、電子線の照射量に応じて、より不透明な層を形成して伝導特性を変更する。これにより、透過率を変えたマイクロレンズを作製することができるようになっている。
米国特許第6,562,523号明細書(2003年5月13日査定)
上述した特許文献1に記載の技術では、電子線リソグラフィーを利用してグレイスケールマスクを製造している。しかしながら、電子線リソグラフィーを用いた場合、処理に非常に時間がかかるとともに、HEBS材料は高価なために費用がかかるという問題がある。これらの問題は、サイズの大きい構造物において顕著に見られ、実際に工業的に使用するには経済的に負担がかかることが多い。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、電子線リソグラフィーを利用せずに、堆積工程/パターニング工程/エッチング工程/アッシング工程という従来の薄膜ICの製造方法を用いて、HEBS材料ではない薄膜によってグレイスケールマスクを生産性良く製造する方法を提供する。
本発明に係るグレイスケールマスクの製造方法では、半透過性を有する薄膜を用いてグレイスケールマスクを製造する。本明細書において半透過膜は、半透過性の薄膜が意図される。例えば、半透過膜(例えば、チタン、酸化クロム、MoSi2又は窒化クロム)はシリコン(Si)又は石英基板上に堆積されて、レチクル製造装置における従来のフォトリソグラフィー法によってパターニングされてもよい。堆積工程/パターニング工程/エッチング工程/アッシング工程という複数のサイクルを経た後、領域毎の光減衰率が異なるグレイスケールマスクが形成する。この光減衰率堆積した薄膜の全膜厚に依存する。
ウエハ上にグレイスケールマスクを形成した場合、いくつかの多様なウエハ接着技術を用いて、完成したグレイスケールマスクを石英レチクルプレート上に移してもよい。また、チタン(Ti)はグレイスケールマスクを製造するために用いることができる金属の1つであるが、これに限定されるものではなく、同様の性質を有するその他の金属又は非金属を用いてもよい。
したがって、本方法では、半透過性を有する薄膜の層によりグレイスケールマスクを製造する方法を提供する。本発明において、まず、例えば石英のような、表面領域を有する透過基板を準備する。次に、透過基板を覆うように、第1の表面領域を有する半透過膜の第1の層を形成する。次に、少なくとも、第1の表面領域よりも大きい第2の表面領域を有する半透過膜の第2の層を第1の層を覆うように形成する。
また、透過基板は第1の光透過率を有しており、一方、半透過膜の第1の層及び第2の層は第1の光透過率よりも低い第2の光透過率を有する。これにより、透過基板、第1の層及び第2の層の組合せによる第1の光減衰パラメータを有する第1の垂直領域が形成される。また、第1の層及び透過基板の組合せによる第2の光減衰パラメータを有する第2の垂直領域を形成し、さらに透過基板による第3の光減衰パラメータを有する第3の垂直領域を形成する。加えて、半透過膜の第1の層及び第2の層は、半透過膜の膜厚に応じた光透過性を有しており、例えば、それぞれ0.1〜50ナノメートル(nm)の範囲内の厚さにすればよい。
半透過膜の第1の層は、例えば、半透過膜の第1の層をコンフォーマルに堆積し、当該第1の層の上にフォトレジストのパターンを形成し、当該第1の層の露光された領域をエッチングすることにより形成される。なお、その他の半透過膜の層も同様の方法により形成すればよい。半透過膜の材料としては、特に限定されず、例えば、Ti,V,Cr,Co,Ni,Zr,Nb,Mo,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag,Hf,Ta,Os,Ir,Pt,CrN,Cr2O3,MoSi2,及びAuが挙げられる。
上述した方法、及び半透過膜の層のグレイスケールマスクの、さらに詳細な説明を以下に示す。
(グレイスケールマスクの構成)
図1は、複数の半透過膜の層のグレイスケールマスクの概略構成を示す部分断面図である。この図に示すように、グレイスケールマスク100は、面104を有する透過基板102(以下、単に基板102と表現することもある)を備えている。基板102の材料には、例えば石英を用いることができる。また、基板102は、ガラス又はプラスチックであってもよい。この基板102の面104上に、第1の表面領域を有する面108を有する第1の層106が形成されている。また、第1の表面領域よりも大きい第2の表面領域を有する面112を有する第2の層110が、第1の層106を覆うように形成されている。
図1は、複数の半透過膜の層のグレイスケールマスクの概略構成を示す部分断面図である。この図に示すように、グレイスケールマスク100は、面104を有する透過基板102(以下、単に基板102と表現することもある)を備えている。基板102の材料には、例えば石英を用いることができる。また、基板102は、ガラス又はプラスチックであってもよい。この基板102の面104上に、第1の表面領域を有する面108を有する第1の層106が形成されている。また、第1の表面領域よりも大きい第2の表面領域を有する面112を有する第2の層110が、第1の層106を覆うように形成されている。
半透過膜の第1の層106及び第2の層110の材料としては、金属又は非金属のどちらであってもよく、例えば、Ti,V,Cr,Co,Ni,Zr,Nb,Mo,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag,Hf,Ta,Os,Ir,Pt,CrN,Cr2O3,MoSi2,又はAuが挙げられる。しかしながら、グレイスケールマスク100の材料はこれらに限定されるものではなく、公知技術において用いられる別の半透過膜材料であってもよい。
また、第1の層106及び第2の層110の膜は、例えば、IC製造に用いられる薄膜堆積プロセスによって形成することができる薄膜である。薄膜堆積プロセスとしては、例えば、電子線蒸着、化学気相蒸着(CVD)、原子層堆積(ALD)、及びスパッタリングが挙げられる。
図2は、図1のグレイスケールマスク100の上面図を示す図である。この図において、第1の表面領域200は斜交平行線で示しており、第1の層106と一体となっている。また、第2の表面領域202は(一重)斜線で示しており、第2の層110と一体となっている。
ここで、再び図1に戻って説明する。本実施形態において、透過基板102の材料は、第1の光透過率を有する。また、第1の層106及び第2の層110を形成する半透過膜の材料は、第1の光透過率よりも低い第2の透過率を有する。このため、半透過膜の第1の層106及び第2の層110に入射する光は、透過基板102に入射する光よりも減衰される。結果として、半透過膜の第1の層106及び第2の層110には、異なる光減衰パラメータを有する垂直領域が形成される。
第1の垂直領域114(斜交平行線で示す)は、透過基板102、第1の層106及び第2の層110の組合せによる第1の光減衰パラメータを有する。第2の垂直領域116(斜線で示す)は、第1の層106及び透過基板102の組合せによる第2の光減衰パラメータを有する。また、第3の垂直領域117は透過基板102による第3の光減衰パラメータを有する。また、ある態様において、第1の層106及び第2の層110を、それぞれ異なる種類の膜から作ることができる。このとき用いる膜の材料は、それぞれ異なる光透過率を有していてもよい。
さらに別の態様では、半透過膜の第1の層及び第2の層の光透過率を、当該半透過膜の膜厚を変更することによって変えることができる。すなわち、第1の層106は第1の膜厚118を有しており、第1の層106の光透過率は、この第1の膜厚118に対応する。同様に、第2の層110は第2の膜厚120を有しており、第2の層110の光透過率は、第2の膜厚120に対応する。その結果、第1の垂直領域114及び第2の垂直領域116の光減衰パラメータは、第1の膜厚118及び第2の膜厚120に応じて変化する。例えば、第1の層106及び第2の層110がチタン膜である場合には、それぞれの膜における第1の膜厚118及び第2の膜厚120は、0.1〜10ナノメートル(nm)の範囲内であることが好ましい。また、第1の層106及び第2の層110として非金属膜を用いる場合には、一般的に金属膜(例えば、チタン)の膜厚よりも約3〜5倍厚い膜厚を有することがより好ましい。
図3は、図1に示すグレイスケールマスク100の第1の形態を示す部分断面図である。本形態において、半透過膜の第2の層110はチタンであると想定する。この図に示すように、第2の層110は透過性のTiO2保護層300によって覆われている。なお、第2の層110は、別の材料を用いてもよい。また、保護層300は下層の材料が酸化又は窒化された層であってもよい。
図4は、図1に示すグレイスケールマスク100の第2の形態を示す部分断面図である。本形態において、半透過膜の第2の層110はチタンであり、また半透過膜の第1の層106もチタンであることを想定する。この図に示すように、透過性のTiO2膜400は、チタンからなる第1及び第2の層の間に挿入されるように形成されている。上述したように、透過性のTiO2保護層300は、チタン膜である第2の層110を覆っている。なお、半透過膜の第2の層110は、別の材料であってもよい。また、保護層300は下層の材料が酸化された層であってもよい。同様に、半透過膜の第1の層106は、チタン以外の膜であってもよく、透過性のTiO2膜400は下層の材料が酸化された膜であってもよい。また、ある側面において(図示せず)、酸化されたTiO2膜400を形成し、酸化された保護層300を形成しなくてもよい。さらに別の側面において、下層の半透過膜の層は窒素で露光される。
図5は、図1に示すグレイスケールマスク100の第3の形態を示す部分断面図である。図5においては、n層の半透過膜500が示され、第2の層110を覆う各層は、固有の表面領域を含む面502を有する。なお、nは1以上の整数であり、本実施形態においてn=1である。
図6A及び6Bは、図1に示すグレイスケールマスク100の第4ならびに第5の形態を示す部分断面図である。図1〜5に示す半透過膜の第1及び第2の層は、ピラミッド構造を形成している。詳細は後述するが、このピラミッド構造はICマイクロレンズの製造に結びつく。図6Aにおいては、4つの半透過膜の層(600、602、604及び606)で示される階段構造の変形例を示し、図6Bにおいては、上記半透過膜4層で示される傾斜台構造を示す。これらの構造は、それぞれの断面形状によって定義される。これらの半透膜の層を露光する場合、各半透過膜の層において露光される面が傾斜台構造よりも均一であるという点で、階段構造と傾斜台構造とを区別できる。また、図1〜6Bに示す断面形状以外にも、その他多くの断面形状を有するグレイスケールマスクを形成することができるという点に留意すべきである。
なお、図1〜6Bに示すグレイスケールマスク100は、透過基板102上に作製されるように示されているが、これに限定されず、例えば、Siのような別の透過基板の上にグレイスケールマスクを作製することが可能であり、また製造後に透過基板の上に当該マスクを移すこともできる。
(機能の詳細な説明)
図7は、チタンをベースとしたグレイスケールマスク製造における製造工程を示すフローチャートである。この製造方法は、主に、1.透過基板の準備、2.半透過膜の堆積、及び3.レチクルプレートへのパターン転写の3つのパートに分けることができる。
図7は、チタンをベースとしたグレイスケールマスク製造における製造工程を示すフローチャートである。この製造方法は、主に、1.透過基板の準備、2.半透過膜の堆積、及び3.レチクルプレートへのパターン転写の3つのパートに分けることができる。
本明細書中では、主に半透過膜の堆積であるパート2(図7においてより黒く縁取られた枠に示す)を中心に説明を展開する。レチクルプレートへパターンを転写するパート3の詳細については、本件に関連する係属出願である、U.S. Patent Application Serial No.11/709,008(Gaoらによって発明され、2007年2月20日に出願された「METHOD OF FABRICATING A GRAYSCALE MASK USING A WAFER BONDING PROCESS」)、及びU.S. Patent Application Serial No.11/657,258(Gaoらによって発明され、2007年1月24日に出願された「METHOD OF FABRICATING GRAYSCALE MASK USING SMART CUT7(登録商標) WAFER BONDING PROCESS」)に記載されている。これらの出願は、どちらも本明細書において参考として援用される。
グレイスケールマスクの製造プロセスにおけるパート2には、薄膜堆積工程、パターニング工程、エッチング工程及びフォトレジスト(PR)アッシング工程の繰り返しが含まれる。この製造プロセスにおけるパターニング工程については、U.S. Patent Application Serial No.11/657,326(Gaoらによって発明され、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」)に記載されている。なお、この出願は本明細書中において参考として援用される。単純な丸型マイクロレンズの配列を形成する場合、パターニング工程では、設計に基づいて様々な直径の同心円状の丸型ドットを形成する。それぞれの層の厚さは、層に用いる材料の減衰率及びレンズを形成するために用いるフォトレジストの光応答曲線に基づいて事前に計算しておく。
図8は、半透過膜4層を用いて作製されたグレイスケールマスクの光学顕微鏡画像における平面図である。この図に示すように、レンズアレイは均等の間隔(ピッチ)で直角の配列に配置される。本実施形態において、マイクロレンズのグレイスケールマスクは、様々な直径を有する、厚さ1.1nmのチタン膜4層により形成されている。この4つのチタン金属層を光が透過するとき、各マイクロレンズの白色(中央)領域で、光の減衰が最も高くなる。
半透過膜材料を選択するときに考えられ得るいくつかの要因としては、a.堆積法の有効性、b.下層材料を伴うエッチング法の有効性及び選択性、及びc.製造プロセス中及びプロセス後の物理的ならびに化学的安定性が挙げられる。
チタンは上述した3つの基準をすべて満たすため、半透過膜の材料として好適な金属である。また、CrN及びCr2O3は従来のレチクルの製造に用いられる材料であるために好適な金属である。
図9は、異なる波長でチタン膜を透過する光の透過率を示すグラフである。このグラフにおいて、チタン膜の透過率をガラスを基準として示している。このグラフに示すように、チタン薄膜(10nm未満の厚さ)の透過率は、可視光域に亘って比較的変化が少ない。そのため、チタンはニュートラルデンシティフィルターとして好ましい。10nmのチタン膜に関して、透過率は、可視光の範囲(400nm〜700nm)において23%から19%までの減少のみに留まる。
図10は、半透過チタン薄膜を透過する光の透過率がベール(Beer)の法則に従うことを示すグラフである。堆積法には、電子線金属蒸着器(CHA Industries, Ca)を用いた。結晶厚みモニターは、優れた再現性を伴って、オングストロームレベルまでの厚さ精度を提供する。
また、チタンは、例えば、Si、Si3N4、及びSiO2のような様々な種類の透過基板に対して優れた接着性がある。このチタンの優れた接着性及びエッチング性は、チタンの化学活性によりもたらされる。また、この活性のために、チタン膜は5%NH3OHと95%H2O2とからなる簡易な水溶液によって、室温でエッチングされ得る。この特有のエッチング溶液は、多くの材料と同様に、チタンと、Si、Si3N4、及びSiO2との間に非常に優れた選択性を提供する。このことは、完成したグレイスケールマスクにおいて高い光学的品質を維持するために重要である。
チタンはエッチングが容易であるが、それと引き換えに、化学物質によって容易に作用され、酸素プラズマに晒されたときに、酸化され易い傾向にある。チタンが完全にTiO2に酸化される場合、TiO2は下層のチタン膜に対して非常に優れた保護機能を果たすことが知られている。チタン薄膜の光減衰ファクターを制御するために、堆積/酸化の影響を考慮してもよい。
本発明に係るグレイスケールマスクのチタンの各層の厚さは1〜3nmの範囲内であることが好ましい。このとき、酸化により消費される部分を提供するために堆積される必要がある、チタン層の余分な量の厚さが決定される必要がある。本実施形態の例は、異なる層厚のチタン層を堆積する工程、及び様々なサイクルを含む酸素プラズマ中での酸化プロセス工程からなる。光学透過率測定は、膜厚の変化を測定するために行なわれた。
堆積工程に続いて、堆積されたチタン膜に対してフォトレジスト(以下、PRと表現する)コーティング工程、露光工程、及び現像工程を行なった。これらの工程を従来のICプロセスの方法に従って行なった。また、ある領域においてチタンを露光し、PRによって当該領域を覆った後、ウエハを酸素プラズマに晒した(マトリックスアッシャー:200℃、O2、2.5torr、550W、2.25分)。この工程では、PRが除去されるだけではなく、チタン表面が酸化される。チタンが酸化されることによって、一定の厚さのチタン膜が、透過性のTiO2に変化した。この一定のチタンの厚みの損失量は、ベールの法則に基づいて、光の透過率の変化を膜厚の変化に変換することによって測定した。
堆積された各チタン層の膜厚は異なるため、第1のPRアッシング工程ではチタンの膜厚の約3.4nmを消費した。また、第2のPRアッシング工程では、より少ないオングストローム分のみを消費した。酸素プラズマに晒されるチタン膜の領域、及びアッシング工程の初めにPRによって覆われたチタン膜の領域の間で検出されるチタン消費量に著しい差異はなかった。この結果から、酸素プラズマ中のチタンの酸化率は急速に減少することが示唆された。
この検討から、2つのPRアッシング工程の後、酸素プラズマにより酸化されたチタン膜は、飽和したTiO2の膜厚に達したと判断することができる。2つのアッシング工程後全チタン損失量の見積もりは、約3.6nmである。酸化されたチタンは、保護層であるTiO2を形成する。この保護層は、チタンエッチング又はさらなる酸化による作用から下層のチタンを保護している。
酸素プラズマアッシング工程において形成されたTiO2の品質を試験するために、TiO2が形成されたウエハにおいて、さらに2つの試験を行なった。まず、最初の試験では、チタンエッチング溶液(95%H2O2+5%NH3OH)中に5分間ウエハを置いた。また、別の試験では、400℃でTEOS(テトラエトキシシラン)を用いてSiO2を200nm堆積した。
これら2つの試験から得られたデータによると、PRアッシングの後では、残存するチタンの上に形成されたTiO2によってチタン膜は保護されていることが示している。この保護によって、チタンエッチング溶液中にウエハを5分間置いた後でも、光学的な変化は観察されなかった。TEOS SiO2の堆積によって、光透過率が上昇する。
TiO2及びTEOS SiO2の屈折率はそれぞれ2.5及び1.5であるため、この上昇した透過率は、SiO2によってもたらされる反射防止コーティング効果の結果である。また、TiO2と外気との間にTEOS SiO2を挿入することによって、反射は18%から10%まで減少する。これは、膜厚が0.7nm異なる場合に観察された結果に非常に近い。
アッシング工程において形成されたTiO2は、チタンエッチングから下層のチタンを保護するために十分な機能を果たすけれども、ピラニア洗浄(H2SO4、140℃)又は熱リン酸エッチング(H3PO4、170℃)の処理温度は低いため、これらからTiを保護するのに十分なほど強く保護する必要はない。チタン膜の性質は、一例として挙げられているものである。しかしながら、別の半透過膜の材料も類似した性質であること、又は本発明のグレイスケールマスクに適用可能な性質であることが理解されるべきである。
図12A、図12B、及び図12Cはそれぞれ、一群のマイクロレンズ(ピラミッド型)グレイスケールマスクの断面、平面、及び光の透過率を示している。図12Aでは、4つの異なるグレイスケールマスクが断面図が示されており、それぞれ半透過膜の層1200、1202、1204、及び1206から構成されている。図12Bは、4つの異なるグレイスケールマスクの平面図(上から見た図)を示している。各半透過膜の層の上面は、円形又は長方形のパターンの何れかを有するように示している。しかしながら、当該マスクはこれらの形状又はその組合せだけに限定されるものではない。図12Cは各マスクの減衰パラメータを示している。各マスク中央の白色領域はより多くの光を減衰することを示しており、当該マスクの端の黒い領域はより少ない光を減衰する領域であることを示す。
図13は、半透過膜の層によりグレイスケールマスクを作製する第2の方法を示すフローチャートである。この図に示すフローチャートには、工程の順序を明確にするために一連の番号を付して表わしているが、この番号は必ずしも工程の順序を示すものではない。また、これらの工程のうちいくつかは省略されるか、並行して行なわれてもよく、厳密に順序を維持する必要はない。この方法は、工程1300から始まる。
工程1302では、表面を有する透過基板を準備する。ここで、透過基板は、例えば石英を用いてもよい。工程1304では、透過基板の表面上に、第1の表面領域を有する半透過膜の第1の層を形成する。工程1306では、第1の層を覆い、第1の表面領域よりも広い、第2の表面領域を有する半透過膜の第2の層を形成する。半透過膜の第1の層及び第2の層の材料としては、例えば、Ti,V,Cr,Co,Ni,Zr,Nb,Mo,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag,Hf,Ta,Os,Ir,Pt,CrN,Cr2O3,MoSi2,及びAuが挙げられる。
上述したように、工程1304及び1306において形成されるグレイスケールマスクの構造は、例えば、ピラミッド構造、階段構造、又は傾斜台構造(断面で観察した場合)が挙げられる。また、工程1308では、第2の層を覆い、固有の表面領域をそれぞれ有する半透過膜の層をn層形成する。なお、nは1以上の整数であればよい。
なお、工程1302における透過基板を準備する工程では、第1の光透過率を有する透過基板を準備してもよい。半透過膜の第1の層を形成する工程1304及び半透過膜の第2の層を形成する工程1306ではそれぞれ、第1の光透過率よりも低い第2の光透過率を有する半透過膜を堆積してもよい。
別の実施形態において、工程1304では、第1の膜厚を有し、当該第1の膜厚に応じた光透過率を有する半透過膜の第1の層を形成する。同様に、工程1306では、第2の膜厚を有し、当該第2の膜厚に応じた光透過率を有する半透過膜の第2の層を形成する。
また、半透過膜の第1の層を形成する工程1304には、半透過膜の第1の層をコンフォーマルに堆積する工程1304aと、当該第1の層を覆うフォトレジストパターンを形成する工程1304bと、第1の層の露光された領域をエッチングする工程1304cとがさらに含まれてもよい。同様に、半透過膜の第2の層を形成する工程1306には、半透過膜の第2の層をコンフォーマルに堆積する工程1306aと、当該第2の層を覆うフォトレジストパターンを形成する工程1306bと、第2の層の露光された領域をエッチングする工程1306cとが含まれてもよい。
また、半透過膜の第1の層を形成する工程1304及び半透過膜の第2の層を形成する工程1306において、半透過膜としてチタン膜を、0.1〜10nmの範囲内の膜厚を有するように形成してもよい。半透過膜としてチタン膜を形成する場合、工程1306aでは電子線蒸着プロセスによって第2の層を堆積してもよく、また、工程1306cでは水中で約5%NH3OHを用いてチタン膜を選択的にエッチングしてもよい。さらに、これらの工程では、チタンの第1の層にパターンを形成してもよい。さらに、工程1307aではチタン膜の第2の層を酸化しており、工程1307bでは透過性のTiO2保護層を形成する。
別の実施形態において、工程1305aではチタン膜の第1の層を酸化しており、工程1305bではチタン膜の第1の層及び第2の層の間に挿入されるように透過性のTiO2膜を形成する。例えば、工程1304及び1306においてチタン膜以外の材料が用いられるのであれば、酸化又は窒化される工程1305aが行なわれてもよい。
さらに、例えば、半透過膜がn層形成される場合(工程1308)には、酸化(あるいは窒化)層はそれぞれの膜層の間に挿入されるように形成されてもよい。また、例えば半透過膜がn層形成される場合(工程1308)には、形成された各層は状況に応じて酸化層を形成するために酸化されてもよい(1309及び1310それぞれの工程で)。さらに、形成された各層は窒化プロセスにより窒素に晒されてもよい。
図11は、半透過膜の層によりグレイスケールマスクを作製する第1の製造方法を示すフローチャートである。工程1102では、表面を有する透過基板を準備する。工程1104では、基板の表面上に、第1の表面領域を有する半透過膜の第1の層を形成する。工程1106では、第1の層を覆い、第1の表面領域よりも広い第2の表面領域を有する半透過膜の第2の層を形成する。
なお、工程1106における半透過膜の第2の層を形成する工程において、透過基板、第1の層及び第2の層の組合せによる第1の光減衰パラメータを有する第1の垂直領域を形成する。また、工程1104の第1の層を形成する工程には、第1の層及び透過基板の組合せによる第2の光減衰パラメータを有する第2の垂直領域を形成する工程1104aと、透過基板による第3の光減衰パラメータを有する第3の垂直領域を形成する工程1104bと、を含んでもよい。
このように、複数の半透過膜の層により作られるグレイスケールマスクは、関連する製造プロセスと共に提供される。具体的な構造、形状、大きさ及びプロセスフローは、本発明を説明するための例として与えられるが、本発明はこれらの例だけに限定されるものではなく、本発明の別のバリエーション及び形態は、当業者に想定され得るであろう。
本発明は、例えば、イメージセンサ、ディスプレイ、マイクロ電気機械システム(MEMS)、及び光学機器の製造において利用することができるグレイスケールマスク及びその製造方法を提供することができる。
100 グレイスケールマスク
102 透過基板
106 第1の層
110 第2の層
102 透過基板
106 第1の層
110 第2の層
Claims (24)
- 半透過膜の層によりグレイスケールマスクを製造する方法であって、
表面を有する透過基板を準備する工程と、
上記透過基板上に、第1の表面領域を有する半透過膜の第1の層を形成する工程と、
第1の層を覆い、第1の表面領域よりも大きい第2の表面領域を有する半透過膜の第2の層を形成する工程と、を含むことを特徴とする方法。 - 上記透過基板を準備する工程において、第1の光透過率を有する基板を準備し、
上記半透過膜の第1の層を形成する工程及び上記半透過膜の第2の層を形成する工程において、第1の光透過率よりも低い第2の光透過率を有する半透過膜を堆積することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 上記半透過膜の第2の層を形成する工程において、上記透過基板、上記半透過膜の第1の層及び第2の層の組合せによる第1の光減衰パラメータを有する第1の垂直領域を形成し、
上記半透過膜の第1の層を形成する工程において、第1の層及び上記透過基板の組合せによる第2の光減衰パラメータを有する第2の垂直領域を形成し、かつ上記透過基板による第3の光減衰パラメータを有する第3の垂直領域を形成することを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 上記半透過膜の第1の層を形成する工程において、第1の膜厚を有し、当該第1の膜厚に応じた光透過率を有する半透過膜の第1の層を形成し、
上記半透過膜の第2の層を形成する工程において、第2の膜厚を有し、当該第2の膜厚に応じた光透過率を有する半透過膜の第2の層を形成することを特徴とする請求項3に記載の方法。 - 上記半透過膜の第1の層を形成する工程には、上記半透過膜の第1の層を均一に堆積する工程と、第1の層を覆うフォトレジストパターンを形成する工程と、第1の層の露光された領域をエッチングする工程が含まれ、
上記半透過膜の第2の層を形成する工程には、上記半透過膜の第2の層を均一に堆積する工程と、第2の層を覆うフォトレジストパターンを形成する工程と、第2の層の露光された領域をエッチングする工程と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 上記半透過膜の第2の層を覆い、固有の表面領域をそれぞれ有している半透過膜をn層形成する工程をさらに含んでおり、nは1以上の整数であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 上記半透過膜の第1の層を形成する工程及び上記半透過膜の第2の層を形成する工程において、Ti,V,Cr,Co,Ni,Zr,Nb,Mo,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag,Hf,Ta,Os,Ir,Pt,CrN,Cr2O3,MoSi2,及びAuからなる群より選択される材料から半透過膜を形成することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 上記半透過膜の第1の層を形成する工程及び上記半透過膜の第2の層を形成する工程において、上記半透過膜の第1の層及び第2の層の膜厚がそれぞれ0.3〜50ナノメートル(nm)の範囲内となるように、上記半透過膜の第1の層及び第2の層を形成することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 上記半透過膜はチタン膜であり、上記半透過膜の第1の層を形成する工程及び上記半透過膜の第2の層を形成する工程において、
電子線蒸着プロセスによってチタンを堆積する工程と、
上記チタンを堆積する工程の後、約5%NH3OH水溶液によって上記チタンを選択的にエッチングする工程とによって上記チタン膜を形成することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 上記チタン膜の第2の層を酸化する工程と、
上記チタン膜の第2の層を酸化した後、透過性のTiO2保護層を形成する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。 - 上記チタン膜の第1の層を形成した後、上記チタン膜の第2の層を形成する前に、上記チタン膜の第1の層を酸化する工程と、
上記チタン膜の第1の層を酸化した後、上記チタン膜の第2の層を形成する工程の前に、第1の層と第2の層との間に挿入されるように、透過性のTiO2膜を形成する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。 - 上記透過基板を準備する工程において、石英基板を準備することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 上記半透過膜の第1の層を形成する工程及び上記半透過膜の第2の層を形成する工程において、ピラミッド構造、階段構造及び傾斜台構造からなる群より選択される構造となるように、第1の層及び第2の層を形成することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 半透過膜の層からなるグレイスケールマスクであって、
表面を有する透過基板と、
上記透過基板の表面上に、第1の表面領域を有する半透過膜の第1の層と、
第1の層を覆い、第1の表面領域よりも大きい第2の表面領域を有する半透過膜の第2の層と、を備えることを特徴とするグレイスケールマスク。 - 上記透過基板の材料は第1の光透過率を有しており、上記半透過膜の第1の層及び第2の層の材料は、第1の光透過率よりも低い第2の光透過率を有していることを特徴とする請求項14に記載のグレイスケールマスク。
- 上記透過基板、上記半透過膜の第1の層及び第2の層の組合せによる第1の光減衰パラメータを有する第1の垂直領域と、
上記透過基板及び第1の層の組合せによる第2の光減衰パラメータを有する第2の垂直領域と、
上記透過基板による第3の光減衰パラメータを有する第3の垂直領域と、が形成されていることを特徴とする請求項15に記載のグレイスケールマスク。 - 上記半透過膜の第1の層は第1の膜厚を有し、当該第1の膜厚に応じた光透過率を有しており、
上記半透過膜の第2の層は第2の膜厚を有し、当該第2の膜厚に応じた光透過率を有していることを特徴とする請求項16に記載のグレイスケールマスク。 - 上記半透過膜の第1の層及び第2の層の材料は、Ti,V,Cr,Co,Ni,Zr,Nb,Mo,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag,Hf,Ta,Os,Ir,Pt,CrN,Cr2O3,MoSi2,及びAuからなる群より選択されることを特徴とする請求項14に記載のグレイスケールマスク。
- 上記半透過膜の第1の層及び第2の層のそれぞれの膜厚は、0.3〜50ナノメートル(nm)の範囲内であることを特徴とする請求項14に記載のグレイスケールマスク。
- 上記半透過膜の第1の層及び第2の層の膜はチタン膜であり、第2の層を覆う透過性のTiO2保護層をさらに備えることを特徴とする請求項14に記載のグレイスケールマスク。
- 上記チタン膜の第1の層及び第2の層の間に挿入されている透過性のTiO2膜をさらに備えることを特徴とする請求項20に記載のグレイスケールマスク。
- 上記透過基板は石英であることを特徴とする請求項14に記載のグレイスケールマスク。
- 上記半透過膜の第2の層を覆い、固有の表面領域をそれぞれ有する半透過膜をn層備えており、nは1以上の整数であることを特徴とする請求項14に記載のグレイスケールマスク。
- 上記半透過膜の第1の層及び第2の層は、ピラミッド構造、階段構造及び傾斜台構造からなる群より選択される構造に形成されていることを特徴とする請求項14に記載のグレイスケールマスク。
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