特許 6989382 微細加工構造のための選択的なステップカバレッジ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6989382

(24)【登録日】2021年12月6日

(45)【発行日】2022年1月5日

(54)【発明の名称】微細加工構造のための選択的なステップカバレッジ

(51)【国際特許分類】

   B81C 1/00 20060101AFI20211220BHJP

   C23C 14/04 20060101ALI20211220BHJP

   G02B 26/00 20060101ALI20211220BHJP

【ＦＩ】

   B81C1/00

   C23C14/04 A

   G02B26/00

【請求項の数】28

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-542406(P2017-542406)

(86)(22)【出願日】2016年2月19日

(65)【公表番号】特表2018-508375(P2018-508375A)

(43)【公表日】2018年3月29日

(86)【国際出願番号】US2016018802

(87)【国際公開番号】WO2016134329

(87)【国際公開日】20160825

【審査請求日】2019年1月30日

【審判番号】不服2020-15136(P2020-15136/J1)

【審判請求日】2020年10月30日

(31)【優先権主張番号】15/047,032

(32)【優先日】2016年2月18日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】62/119,065

(32)【優先日】2015年2月20日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】511248294

【氏名又は名称】シーウェア システムズ

【氏名又は名称原語表記】ＳＩ−ＷＡＲＥ ＳＹＳＴＥＭＳ

(74)【代理人】

【識別番号】110001302

【氏名又は名称】特許業務法人北青山インターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】メダット，モスタファ

(72)【発明者】

【氏名】モルタダ，バセム

(72)【発明者】

【氏名】サブリィ，ヤセル

(72)【発明者】

【氏名】ナジール，セバスチャン

(72)【発明者】

【氏名】ナダ，ヤシーン

(72)【発明者】

【氏名】サディク，モハメッド

(72)【発明者】

【氏名】サダニイ，バサム，エイ

【合議体】

【審判長】 河端 賢

【審判官】 貞光 大樹

【審判官】 大山 健

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１００４２４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−２５３３１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１９９９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００２０６２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／００２１８６９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２２０７１５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭５７−７６８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−７４４０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

B81C 1/00-99/00

B81B 1/00- 7/04

G02B 6/35

G02B26/00-26/08

C23C14/00-14/58

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

デバイス内の微細加工構造の選択的なコーティングの方法において、
微細加工構造を具える基板を提供するステップと；
頂面内に第１開口部と、底面内に第２開口部とを具えるシャドーマスクを提供するステップであって、前記第２開口部が、前記第１開口部と整列し、前記第１開口部の第１の幅よりも小さい第２の幅を有し、前記第１開口部と前記第２開口部との間の第１の重複部が、前記シャドーマスク内に第１の孔を形成するステップと；
前記シャドーマスクの底面が、前記基板に面するように、前記基板上に前記シャドーマスクを配置するステップと、
前記第１の孔を通して第１の微細加工構造の第１面上にコーティング材料を堆積するステップであって、前記第１面が、前記基板に対して平面外にあるステップと；
を具え、
前記シャドーマスクが、前記第１の孔の第１の深さに対応する第１の厚さと、前記第１の厚さよりも大きく、前記シャドーマスクの全厚に対応する第２の厚さと、前記第１の厚さよりも小さく、前記第２開口部の第２の深さに対応する第３の厚さと、を具えるマルチレベルシャドーマスクであり；
前記第３の厚さが、前記シャドーマスクの底面から延在し；
前記第１開口部が、前記頂面から、前記第１の厚さと前記第３の厚さとの差に対応する第４の厚さを通って延在し；
前記第２開口部が、前記底面内の窪み部に形成され；
前記シャドーマスクが、前記底面に沿ったプロテクションリップを具え、前記プロテクションリップが、前記第１開口部の第１の幅と、前記第２開口部の第２の幅との差に対応する第３の幅を有する；
ことを特徴とする方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法において、前記シャドーマスクを提供するステップが更に、
前記シャドーマスクの底面上に少なくとも１つのスペーサを提供するステップを具え、前記少なくとも１つのスペーサが、前記第１の厚さと前記第２の厚さとの差に対応する第５の厚さを有する、
ことを特徴とする方法。

【請求項3】

請求項１に記載の方法が更に、
前記プロテクションリップを用いて前記コーティング材料を堆積する間に、第２の微細加工構造の第２面を保護するステップを具える、
ことを特徴とする方法。

【請求項4】

請求項３に記載の方法において、前記基板を提供するステップが更に、
前記第１の微細加工構造の第１面と、前記第２の微細加工構造の第２面との間の距離を、前記第１開口部の第１の幅と、前記シャドーマスクの第１の厚さと、前記シャドーマスクの第３の厚さに基づいて、最小にするステップを具える、
ことを特徴とする方法。

【請求項5】

請求項３に記載の方法において、
前記デバイスが干渉計を具え、前記第１の微細加工構造がマイクロミラーを具え、前記第２の微細加工構造がビームスプリッタを具える、
ことを特徴とする方法。

【請求項6】

請求項５に記載の方法において、
前記コーティング材料が金属層を具える、
ことを特徴とする方法。

【請求項7】

請求項６に記載の方法において、前記コーティング材料を堆積するステップが更に、
前記マイクロミラーの高さに沿って、前記金属層のステップカバレッジの均一性を最適化することにより、前記干渉計の結合効率を最大化するステップを具える、
ことを特徴とする方法。

【請求項8】

請求項５に記載の方法において、
前記マイクロミラーが移動可能である、
ことを特徴とする方法。

【請求項9】

請求項１に記載の方法において、前記コーティング材料を堆積するステップが更に、
前記シャドーマスクの前記第１開口部を用いて、前記第１の微細化構造の第１面に堆積された前記コーティング材料の輪郭および厚さを制御するステップと；
前記シャドーマスクの前記第２開口部を用いて、前記基板の前記コーティング材料の広がりを制御するステップと；
を具えることを特徴とする方法。

【請求項10】

請求項１に記載の方法において、前記第１開口部が、第１の頂面レベルの開口部であり、前記第２開口部が、第１の底面レベルの開口部であって、前記シャドーマスクを提供するステップが更に、
前記シャドーマスクの頂面内における前記第１の頂面レベルの開口部から離れた第２の頂面レベルの開口部を提供するステップと；
前記シャドーマスクの底面内における前記第１の底面レベルの開口部から離れた第２の底面レベルの開口部を提供するステップと；
を具え、
前記第２の底面レベルの開口部が、前記第２の頂面レベルの開口部と整列し、前記第２の頂面レベルの開口部の第３の幅よりも小さい第４の幅を有し、前記第２の頂面レベルの開口部と、前記第２の底面レベルの開口部との間の第２の重複部が、前記シャドーマスク内に第２の孔を形成する、
ことを特徴とする方法。

【請求項11】

請求項１０に記載の方法が更に、
前記第２の孔を通って第３の微細加工構造の光学面上に前記コーティング材料を堆積するステップを具える、
ことを特徴とする方法。

【請求項12】

請求項１１に記載の方法において、
前記第２の頂面レベルの開口部の第３の幅が、前記第１の頂面レベルの開口部の第１の幅と異なる、
ことを特徴とする方法。

【請求項13】

請求項１１に記載の方法において、前記コーティング材料を堆積するステップが更に、
前記第１の頂面レベルの開口部の第１の幅と、前記第２の頂面レベルの開口部の第３の幅との差に基づき、前記第１の微細加工構造の第１面と、前記第３の微細加工構造の光学面上に堆積される前記コーティング材料のそれぞれの厚さを制御するステップを具える、
ことを特徴とする方法。

【請求項14】

請求項１０に記載の方法において、
前記第２の底面レベルの開口部の第４の幅が、前記第１の底面レベルの開口部の第２の幅と異なる、
ことを特徴とする方法。

【請求項15】

請求項１０に記載の方法において、前記シャドーマスクを提供するステップが更に、
前記シャドーマスクの頂面に、第３の頂面レベルの開口部を提供するステップを具え、
前記第３の頂面レベルの開口部が、前記第１の頂面レベルの開口部および前記第２の頂面レベルの開口部を含む、
ことを特徴とする方法。

【請求項16】

請求項１に記載の方法において、前記コーティング材料を堆積するステップが更に、
前記第１の孔を通して前記第１の微細加工構造の第１面上に前記コーティング材料を堆積して、前記第１面の高さにわたる前記コーティング材料の均一でないステップカバレッジを生じさせるステップを具える、
ことを特徴とする方法。

【請求項17】

請求項１に記載の方法において、前記シャドーマスクを提供するステップが更に、
前記シャドーマスクの底面内の前記第２開口部に、第１の開口部サイズを有する第１サブ開口部と、前記第１の開口部サイズよりも大きい第２の開口部サイズを有する第２サブ開口部とを提供するステップ、
を具えることを特徴とする方法。

【請求項18】

請求項１７に記載の方法において、
前記第２サブ開口部が、前記第１サブ開口部と同一平面上にあり、前記第１サブ開口部に対して傾けられている、
ことを特徴とする方法。

【請求項19】

請求項１に記載の方法において、前記シャドーマスクを提供するステップが更に、
前記シャドーマスクの底面上に、第１のパターン化されたマスクを提供するステップであって、前記第１のパターン化されたマスクは、その中に第１のマスク開口部を有するステップと；
前記第１のマスク開口部を通して前記シャドーマスクの底面をエッチングして、前記シャドーマスクの底面上に前記第２開口部を形成するステップと；
前記シャドーマスクの頂面の第２のパターン化されたマスクを提供するステップであって、前記第２のパターン化されたマスクは、その中に第２のマスク開口部を有するステップと；
前記第２のマスク開口部を通して前記シャドーマスクの頂面をエッチングして、前記シャドーマスクの頂面に前記第１開口部を形成するステップと；
を具えることを特徴とする方法。

【請求項20】

請求項１９に記載の方法において、前記頂面をエッチングすることにより、前記第１開口部を形成するステップと、前記底面をエッチングすることにより、前記第２開口部を形成するステップはともに、深堀反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）を利用する、
ことを特徴とする方法。

【請求項21】

デバイス内の微小加工構造を選択的にコーティングするのに使用するシャドーマスクにおいて、
前記シャドーマスクが、
頂面および底面を有する基板と；
前記基板の頂面内の第１開口部と；
前記基板の底面内の第２開口部と；
を具え、
前記第２開口部が、前記第１開口部の第１の幅よりも小さい第２の幅を有し、
前記第１開口部と前記第２開口部との間の第１の重複部が、前記シャドーマスク内に第１の孔を形成し、
前記シャドーマスクが、前記第１の孔の第１の深さに対応する第１の厚さと、前記第１の厚さよりも大きく、前記基板の全厚に対応する第２の厚さと、前記第１の厚さよりも小さく、前記第２開口部の第２の深さに対応する第３の厚さと、を具えるマルチレベルシャドーマスクであり；
前記第３の厚さが、前記基板の底面から延在し；
前記第１開口部が、前記頂面から、前記第１の厚さと前記第３の厚さとの差に対応する第４の厚さを通って延在し；
前記第２開口部が、前記底面内の窪み部に形成され；
前記第１の孔の側壁が、前記第１の孔の一方の側における、前記第１開口部と前記第２開口部の整列により、前記第１の厚さを通って延在し；
前記第３の厚さが、前記第１の孔の前記側壁とは反対側のみにプロテクションリップを形成する；
ことを特徴とするシャドーマスク。

【請求項22】

請求項２１に記載のシャドーマスクが更に、
前記基板の底面上に少なくとも１つのスペーサを具え、前記少なくとも１つのスペーサが、前記第１の厚さと前記第２の厚さとの差に対応する第５の厚さを有する、
ことを特徴とするシャドーマスク。

【請求項23】

請求項２１に記載のシャドーマスクにおいて、前記第１開口部が、第１の頂面レベルの開口部であり、前記第２開口部が、第１の底面レベルの開口部であり、更に、
前記基板の頂面内の前記第１の頂面レベルの開口部から離れた第２の頂面レベルの開口部と；
前記基板の底面内の前記第１の底面レベルの開口部から離れた第２の底面レベルの開口部と；
を具え、
前記第２の底面レベルの開口部が、前記第２の頂面レベルの開口部と整列し、前記第２の頂面レベルの開口部の第３の幅よりも小さい第４の幅を有し、前記第２の頂面レベルの開口部と、前記第２の底面レベルの開口部との間の第２の重複部が、前記基板内に第２の孔を形成する、
ことを特徴とするシャドーマスク。

【請求項24】

請求項２３に記載のシャドーマスクにおいて、前記第２の頂面レベルの開口部の前記第３の幅が、前記第１の頂面レベルの開口部の前記第１の幅と異なる、
ことを特徴とするシャドーマスク。

【請求項25】

請求項２３に記載のシャドーマスクにおいて、前記第２の底面レベルの開口部の前記第４の幅が、前記第１の底面レベルの開口部の前記第２の幅と異なる、
ことを特徴とするシャドーマスク。

【請求項26】

請求項２３に記載のシャドーマスクが更に、
前記基板の頂面における第３の頂面レベルの開口部を具え、
前記第３の頂面レベルの開口部は、前記第１の頂面レベルの開口部と前記第２の頂面レベルの開口部を含む、
ことを特徴とするシャドーマスク。

【請求項27】

請求項２１に記載のシャドーマスクが更に、
前記基板の第２開口部内に第１サブ開口部を具え、前記第１サブ開口部は、第１の開口部サイズを有し；
前記基板の第２開口部に第２サブ開口部を具え、前記第２サブ開口部は、前記第１の開口部サイズよりも大きい第２の開口部サイズを有する；
ことを特徴とするシャドーマスク。

【請求項28】

請求項２７に記載のシャドーマスクにおいて、
前記第２サブ開口部が、前記第１サブ開口部と同一平面内にあり、前記第１サブ開口部に対して傾けられている、
ことを特徴とするシャドーマスク。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

〔関連特許への相互参照〕
本米国実用新案登録出願は、全体が参照によって組み込まれ、すべての目的において本米国実用新案登録出願の一部となる、以下の米国仮特許出願について３５Ｕ．Ｓ.Ｃ．第１１９（ｅ）条に準ずる優先権を主張する。
１．２０１５年２月２０日に出願された、「微細化構造のための選択的なステップカバレッジ」と題する米国仮出願第６２／１１９，０６５号（代理人整理番号ＳＩＷＡ−１０２０ＰＲＯＶ）
２．２０１６年２月１８日に出願された、「微細化構造のための選択的なステップカバレッジ」と題する米国特許出願第１５／０４７，０３２号

【0002】

本発明は、一般的に、微小光学ベンチデバイス内の光学面のメタライゼーションまたは薄膜コーティングに関し、特に、微小光学ベンチデバイス内の微細加工構造における光学面の選択的なステップカバレッジを提供するシャドーマスクの製造に関する。

【背景技術】

【0003】

〔関連技術の説明〕
一般的に、シリコン・オン・インシュレーター（ＳＯＩ）基板と平行に伝搬する自由空間光ビームをプロセス処理できる微小光学部品およびＭＥＭＳ部品を生産するためには、シリコン・オン・インシュレーター（ＳＯＩ）ウェーハ上への深堀反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）プロセスを用いて、深くエッチングされた微小光学ベンチを形成する。従来、深くエッチングされた微小光学ベンチ内の光学面のステップカバレッジと、選択的なメタライゼーションまたは薄膜コーティングと、を提供するには、１レベルのシャドーマスクが用いられていた。

【0004】

しかし、薄膜コーティング近くの光学面を保護するには、コーティング面とノンコーティング面とを十分な距離をとって分離して、ノンコーティング面の意図しないコーティングを避ける必要があった。したがって、微小光学ベンチデバイス内の光伝搬距離は、シャドーマスクの設計ルールに制限されていた。

【0005】

図１に、シリコン・オン・インシュレーター（ＳＯＩ）ウェーハ／基板のような、基板１１０のエッチングされた面を金属被覆するための、従来技術における例示的な１レベルのシャドーマスク１００を示す。基板１１０が、デバイス層１２０と、エッチング停止または犠牲（例えば、埋め込み酸化（ＢＯＸ））層１３０と、ハンドル層１４０と、を具える。例えば、ＤＲＩＥボッシュプロセスを用いることで、微小光学ベンチデバイス１７０の様々な微細加工構造（例えば、構造１５２および１６２）が、デバイス層１２０へとエッチングされ、微小光学面１５０および１６０を曝露する。面のうちの１つ（例えば、面１５０）にコーティング材料１５５（例えば、金属層）をスパッタするためには、シャドーマスクにメタライゼーションアングルθ_ｍを想定した幅Ｌ_ｍの開口部が必要である。ジオメトリから、メタライゼーションをするための開口幅は、

で与えられる。Ｍ、ｈ、およびＤ_２は、それぞれ、ミスアラインメントマージン、ＳＯＩデバイス層の高さ、およびシャドーマスクの厚さである。

【0006】

対向する微小光学面（例えば、面１６０）を保護し、それが金属化されないようにするには、メタライゼーションをする開口部からＬ_Ｐのプロテクションディスタンスが必要である。プロテクションディスタンスは、メタライゼーションをする開口部の幅と、デバイス層の高さと正比例であり、

で与えられる。Ｄ_１は、ＳＯＩウェーハ上の窪み部を除いたシャドーマスクの厚さである。したがって、金属被覆面１５０と保護面１６０との間の全体の距離は、

で与えられる。

【0007】

上記式より、デバイス層を高くすることが、より良い光結合効率のためには必要であり、その高さの増加は、メタライゼーションのための１レベルのシャドーマスクや、垂直微小光学面の薄膜コーティングを使用することで達成可能な、最小光学伝搬距離に直接影響する。一方で、１レベルのシャドーマスクの厚みを増すことは、必要なメタライゼーションの開口部を大きくするのと同時に、プロテクションディスタンスを減少する。

【0008】

したがって、光学面間で最小のプロテクションディスタンスを有する微小光学ベンチデバイス内においての、微細加工構造の選択的なステップカバレッジを実現するよう設計されたシャドーマスクが必要である。

【発明の概要】

【0009】

本開示の様々な態様においては、微小光学ベンチデバイス内における、選択コーティング微細加工構造にて使用するシャドーマスクを提供する。このシャドーマスクは、シャドーマスクの頂面の第１開口部と、シャドーマスクの底面の第２開口部とを具える。第２開口部は、第１開口部と整列し、第１開口部の第１の幅よりも小さい第２の幅を有する。第１開口部と第２開口部との間の重複部は、シャドーマスクに孔を形成し、その孔を通して、微小光学ベンチデバイス内における微細加工構造の選択的なコーティングが起こる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

本発明は、添付の図面と、以下の詳細な説明とを参照することによって、より完全に理解できる。

【図1】図１は、本開示の態様における、基板のエッチング面の金属化において使用する、従来技術の例示的な１レベルのシャドーマスクである。

【図2】図２は、本開示の態様における、微細加工構造の選択的なステップカバレッジを実現するために使用する、例示的なマルチレベルのシャドーマスクである。

【図3】図３は、本開示の態様における、例示的なシャドーマスクの頂面レベルの開口部である。

【図4】図４は、本開示の態様における、図３に示したシャドーマスクの頂面レベルの開口部における、異なる開口部を用いて堆積された薄膜の例示的な輪郭と厚みを示す図である。

【図5】図５は、本開示の態様において、スパッタされた薄膜の厚さが、シャドーマスクの頂面レベルの開口部の大きさに依存することを示す図である。

【図6】図６は、本開示の態様における例示的なシャドーマスクであって、頂面レベルの開口部が、異なる大きさを有するシャドーマスクである。

【図7】図７Ａおよび７Ｂは、本開示の態様における、光学面の高さにわたり、均一および不均一なステップカバレッジを達成可能な例示的なマルチレベルシャドーマスクである。

【図8】図８は、本開示の態様における、微小光学ベンチデバイス内の複数の光学面に均一なコーティングを提供するよう選択した、頂面レベルに大きな開口部を有する例示的なシャドーマスクである。

【図9】図９は、本開示の態様における、シャドーマスクと基板との間にスペーサを具える例示的なシャドーマスクである。

【図10】図１０は、本開示の態様における、例示的なマルチレベルシャドーマスクのレイアウトの平面図である。

【図11】図１１は、本開示の態様における、微小光学ベンチデバイスとして製造可能なマイケルソン干渉計を具える例示的な分光計である。

【図12】図１２は、本開示の態様において、マルチレベルシャドーマスクを用いることで、微小光学ベンチデバイス内における微細化構造の選択的なコーティングをするための例示的な方法である。

【図13】図１３Ａ−１３Ｆは、本開示の態様における、マルチレベルシャドーマスクを製造するための例示的なプロセスである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本開示の態様によれば、微小光学ベンチデバイス内における微細加工構造の光学面の選択的なメタライゼーションまたは薄膜コーティングが、微小光学ベンチデバイス上に配置されたシャドーマスクの２またはそれ以上のレベルの開口部を用いて実施される。このマルチレベルのシャドーマスクは、よりフットプリントの小さなベンチ（すなわち、より短い光学伝搬距離）のシリコン・オン・インシュレーター（ＳＯＩ）ウェーハに光学ミラーを形成することを可能にし、それにより、微小光学ベンチデバイス内における微小光学部品の薄膜コーティングを制御することができる。頂面レベルのシャドーマスク開口部の大きさと形状を用いて、堆積される薄膜の輪郭および厚みを制御する。シャドーマスクにおける２番目のレベルの開口部を用いて、堆積の広がりを制御し、コーティングされない面を保護する。さらに、マルチレベルのシャドーマスクは、単一の微小光学ベンチデバイス内、およびウェーハ個片化前の複数の微小光学ベンチデバイスを含むウェーハにわたる、１つの光学面から別の光学面へのコーティングの均一性を改善することができる。

【0012】

図２は、本開示の態様による、微小光学ベンチデバイス２７０内における微細化構造の選択的なステップカバレッジを実現するのに用いられる例示的なマルチレベルシャドーマスク２００を示している。微小光学ベンチデバイス２７０が、シリコン・オン・インシュレーター（ＳＯＩ）ウェーハ/基板のような、基板２３０内に製造される。基板２３０は、デバイス層２４０と、エッチング停止または犠牲（例えば、埋め込み酸化（ＢＯＸ））層２５０と、ハンドル層２６０と、を具える。微小光学ベンチデバイス２７０の様々な微細加工構造（例えば、構造２８２および２９２）が、例えば、ＤＲＩＥボッシュプロセスを用いることで、デバイス層２４０へとエッチングされ、その光学面２８０および２９０を曝露する。図２に示されているように、エッチングされた光学面２８０および２９０は、基板２３０に対しては面外であり、基板２３０の面に対して垂直であるか、または傾斜角を有する。

【0013】

シャドーマスク２００は、例えば、頂面２０２および底面２０６を有するシリコン（Ｓｉ）基板または別の種類の基板（例えば、プラスチック、ガラス等）で形成されていてもよい。マルチレベルのシャドーマスク２００は、２またはそれ以上の開口部を用いて形成される。例えば、図２に示されているように、シャドーマスク２００の頂面２０２内に第１開口部２０５を具え、シャドーマスク２００の底面２０４内に第２開口部２１０を具える。第２開口部２１０は、第１開口部２０５と並んでおり、第１開口部２０５の幅Ｌ_ｍよりも小さい幅Ｌ_ｍｂを有する。第１開口部２０５および第２開口部２１０の幅の重複部は、シャドーマスク２００内に頂面２０２および底面２０４を通って延在する孔２１５を形成する。図示しないが、シャドーマスク内の第１開口部２０５および第２開口部２１０の間に、追加の開口部を具えてもよいことは理解されたい。

【0014】

シャドーマスク２００の窪み部２０６が、シャドーマスク２００と、微小光学ベンチデバイス２７０内の、移動式／脆弱な微細化構造２８２および２９２との間に間隙を提供する。第１開口部２０５と第２開口部２１０が異なる幅を有することにより、シャドーマスク２００内にプロテクションリップ２２０が形成される。このプロテクションリップ２２０の幅は、第１開口部２０５の第１の幅Ｌ_ｍと、第２開口部２１０の第２の幅Ｌ_ｍｂとの差と一致する。プロテクションリップ２２０により、対向する面２８０にコーティング材料（すなわち、金属層）を堆積する間、面２９０を保護することが可能となる。

【0015】

図２に示すように、Ｄ_１、Ｄ_２、およびＤ_３であらわす３つの異なるシャドーマスクレベルが存在する。シャドーマスク２００の第１レベルＤ_１は、窪み部２０６を除いたシャドーマスク２００の厚さを有し、孔２１５の深さと一致する。シャドーマスク２００の第２レベルＤ_２は、窪み部２０６を含むシャドーマスク２００の全体の厚さを有する。シャドーマスク２００の第３レベルＤ_３は、第２開口部２１０の深さと一致するシャドーマスク２００の厚さを有し、Ｄ_３はＤ_２よりも非常に小さい。したがって、シャドーマスク２００の第３レベルＤ_３は、シャドーマスク２００の窪んだ底面２０４から第２開口部２１０の深さ分を通って延在する。さらに、第１開口部２０５は、シャドーマスク２００の頂面２０２からＤ_１とＤ_３の差と一致する深さに延在する。さらに、プロテクションリップ２２０は、シャドーマスク２００の第３レベルＤ_３以内の厚さに形成されている。

【0016】

この異なるレベルの設計により、いくつかの光学面（例えば、面２８０）が曝露され、一方でそれは同時に、微小光学ベンチデバイス２７０内の別の光学面（例えば、面２９０）を保護する。したがって、これらのレベルは、微小光学ベンチデバイス２７０の選択的なメタライゼーションまたは薄膜コーティングの制御パラメータを示す。これらのレベルを最適化することで、間の光伝搬距離が短い、より小さな微細化構造２８２および２９２を達成することができる。さらに、レベルの最適化により、微小光学ベンチデバイス１７０内のマイクロミラーの光学品質および光インターフェースのさらなる制御ができる。結果的に、マルチレベルのシャドーマスク２００は、微小光学ベンチデバイス１７０の光効率を高める。

【0017】

本開示の一態様において、シャドーマスクのレベルを制御することにより、金属化／コーティングする面（例えば、面２８０）と、金属化／薄膜コーティングから保護する面（例えば、面３９０）との間の距離を最小化することができる。例えば、頂面レベルの開口部２０５の幅は、図１と同じであり、したがって、数式１で与えられる。しかし、シャドーマスクが、より大きな厚さＤ_２を有することにより、第２レベルの厚さＤ_３を通して同様のメタライゼーション特性を提供する一方で、プロテクションディスタンスＬ_Ｐは、以下の数式で示すように減少する。

さらに、金属被覆面２８０と保護面２９０との間の全体の距離Ｌ_ｔは、

で与えられる。

【0018】

従来のシャドーマスクの厚さＤ_０の２倍の厚さ、Ｄ_２＝２Ｄ_０およびＤ_３＝Ｄ_０／２となるシャドーマスクを用いることで、全体の光学伝搬距離（Ｌ_ｔ）を、従来のシャドーマスクを用いた場合の半分の値に減少できる。Ｄ_２のさらなる増加および／またはＤ_３のさらなる減少により、これよりもさらに減らすこともできる。

【0019】

光学面２８０に堆積されたコーティング材料２８５（すなわち、金属層）の厚さおよび輪郭は、スパッタ時間および頂面の開口幅Ｌ_ｍにより制御可能であるが、基板上の金属の広がり（Ｌ_ｔ）は、以下の底面の開口幅Ｌ_ｍｂを制御することによる。

【0020】

したがって、図３に示すように、スパッタされた金属の厚みの輪郭、およびその厚さの最大値が、それぞれ、シャドーマスクの開口部の形状、およびその輪郭によって制御される。シャドーマスクの頂部開口部ｇ（ｘ，ｙ）の形状は、スパッタされた薄膜ｔ（ｘ，ｙ）の輪郭形状を制御する。図４に示すように、開口部の大きさをＬ_ｍ１からＬ_ｍ２、Ｌ_ｍ３、Ｌ_ｍ４に変更することにより、達成できる最大の厚さが、ｔ_１からｔ_２、ｔ_３、ｔ_４へと制御される。開口部の大きさが、所与の閾値Ｌ_ｍ‐ｔｈよりも小さい場合、スパッタによる厚さは無視できるものとなる。この閾値は、反応炉の中のターゲットとウェーハとの距離、バイアス電力、およびスパッタリングガスを含む、プロセス条件により制御される。さらに、その閾値は、用いられるシャドーマスクの全体の厚さによる。薄膜の厚さが開口部の大きさに依存する実験例を図５に示す。大きな開口部とすると、厚さは、ある値で飽和する。この値は、プロセス時間とプロセス条件により制御される。

【0021】

図６を参照すると、シャドーマスク２００は、異なる大きさの開口部を同時に有することができ、それにより、異なるメタライゼーションまたは薄膜の厚さをもたらす。これにより、例えば、全反射ミラー２８２ｂおよび透過制御をした部分反射／透過ミラー２８０ａを形成することができる。図６の例では、シャドーマスク２００の頂面レベルには、２つの異なる開口部２０５ａおよび２０５ｂがあり、それぞれが、異なる幅Ｌ_ｍ１とＬ_ｍ２とを有している。頂面レベルの開口部の大きさの違いは、微細加工構造２８２ａおよび２８２ｂのコーティングされた光学面２８０ａおよび２８０ｂに異なる薄膜の厚さｔ_１およびｔ_２をもたらす。薄膜２８５が金属の場合、コーティング面２８０ａおよび２８０ｂは、与えられた微小光学ベンチ２７０内を伝搬する光の波長に係る光学スキンの深さに対する金属の厚さによって、異なる反射率および透過特性を有することができる。金属面２８０ａおよび２８０ｂの一方または両方のコーティングの厚さが、スキンの深さよりも非常に大きい場合、面（例えば、面２８０ｂ）は、入射光に対して全反射面としてはたらく。

【0022】

底面レベルの開口部２１０ａおよび２１０ｂの幅は、同じであっても、異なってもよい。例えば、コーティング面２８０ａおよび２８０ｂ上へのコーティング材料２８５の堆積中に、微小光学ベンチデバイス２７０内の別の面２９０ａおよび２９０ｂを保護するように底面レベルの開口部２１０ａおよび２１０ｂの幅を選択できる。

【0023】

図７Ａおよび７Ｂを参照すると、均一または不均一なステップカバレッジの両方を、マルチレベルシャドーマスク２００を用いて達成することができる。例えば、プロセス条件に応じて、シャドーマスクの頂面レベル、および底面レベルにある開口部の大きさ２０５および２１０のそれぞれを最適化し、図７Ａに示すように光学面２８０の高さにわたり均一なコーティングにするか、または図７Ｂに示すように不均一なコーティングにする。例えば不均一なコーティングの場合、図７Ｂに示されているように、コーティング材料２８５のような楔形にできる。

【0024】

微小光学ベンチデバイス２７０における複数の光学面２８０ａおよび２８０ｂ上の薄膜の厚さを同時に制御するため、図８を参照すると、シャドーマスク２００は、底面レベルの２つまたはそれ以上の開口部２１０ａおよび２１０ｂと重なる頂面レベルにある単一の大きな開口部２０５を具えることができる。一例では、頂面レベルにある開口部２０５により、微小光学ベンチデバイス２７０の両方の光学面２８０ａおよび２８０ｂに同じ薄膜の厚さを実現できる。底面レベルの開口部２１０ａおよび２１０ｂを用いて薄膜材料２８５の広がりを制御し、その他のコーティングされない面２９０ａおよび２９０ｂを保護することができる。

【0025】

図９は、本開示の一態様による、シャドーマスク２００と基板２３０との間にスペーサ９００を具える例示的なシャドーマスク２００を示す。スペーサ９００は、個片化の前にシャドーマスク２００と基板／ウェーハ２３０との間に配置される。一例では、スペーサ９００は、シャドーマスク２００の底面レベル（すなわち、窪み部）に配置することができ、シャドーマスク２００の底面上にフォトリソグラフマスクを用いて、シャドーマスク内にエッチングされることができる。スペーサ９００は、微小光学ベンチデバイス２７０内で、移動式／脆弱な微細加工構造２８２と重ならないように、底面レベルに配置される。スペーサ９００は、シャドーマスク２００の窪んだ底面と、基板２３０の頂面との間で一定の間隙を維持することができ、それにより、基板／ウェーハ２３０にわたるメタライゼーションの均一性を改善することができる。

【0026】

図１０は、本開示の一態様における、例示的なマルチレベルシャドーマスク２００のレイアウトの平面図である。図１０に示される例では、シャドーマスク２００内の頂面レベルにある開口部２０５を通して、底面レベルの開口部２１０を見ることができる。底面レベルの開口部２１０は、微小光学ベンチデバイス２７０上（点線で示す）に所望の薄膜コーティングを作るため、異なる方向に並んだいくつかのサブ開口部２１０ａ−２１０ｄを具える。図１０に示される微小光学ベンチデバイス２７０は、金属被覆されるマイクロミラー、およびメタライゼーションから保護されるインターフェース（例えば、ビームスプリッタ−）を具える光学干渉計の少なくとも一部を形成する。

【0027】

例えば、１つのサブ開口部（例えば、サブ開口部２１０ａ）は、金属被覆されるマイクロミラー面２８０と、保護されるインターフェース面２９０とをつなぐ方向で、開口部の大きさを最小にするように設計されている。別のサブ開口部（例えば、サブ開口部２１０ｂ）は、マイクロミラー面２８０とインターフェース面２９０とをつなぐラインに対して傾いた方向で、開口部を最大にするように設計されている。したがって、図１０に示すように、底面レベルの開口部２１０は、少なくとも１つの長方形の形状と、その長方形の形状に対して傾いた開口部を形成する少なくとも１つの平行四辺形の形状との結合体を具えてもよい。

【0028】

微小光学ベンチデバイスとして製造可能な干渉計を具えた分光計の一例が、図１１に示されている。図１１の例では、分光計１１００が、マイケルソン干渉計１１０５を具える。しかし、別の例として、ファブリペロー干渉計やマッハツェンダ干渉計のような、他のタイプの干渉計を利用可能である。図１１において、広帯域源１１１０からコリメートされた光Ｉ_０が、ビームスプリッタ１１２０により２つのビームＩ_１およびＩ_２に分けられる。１つのビームＩ_１は、固定ミラー１１３０で反射し、別のビームＩ_２は、ＭＥＭＳアクチュエータのような、アクチュエータ１１５０に連結された移動式ミラー１１４０に反射する。特記すべきは、上記のように、マルチレベルシャドーマスク２００を用いて固定ミラー１１３０および移動式ミラー１１４０の高さに沿って金属層のステップカバレッジの均一性を最適化することにより、干渉計１１５０の（光）結合効率を最大化できることである。

【0029】

一例では、ＭＥＭＳアクチュエータ１１５０を、櫛型ドライブとバネとで形成する。櫛形ドライブに電圧を印加することにより、アクチュエータ１１５０に、静電容量を誘導する電位差が生まれ、それが、駆動力とともにバネからの復元力を生じさせ、それにより、移動式ミラー１１４０を、ビームＬ_２を反射させる所望位置に変位させる。その後、光学パス長の差（ＯＰＤ）が反射ビームの間に生成される。その差は、実質上ミラー１１４０の変位の２倍に等しい。

【0030】

反射ビームが、ビームスプリッタ１１２０で干渉することで、移動式ミラーが提供するそれぞれの光学パス長の差（ＯＰＤ）において光の時間的コヒーレンスの測定が可能となる。移動式ミラーの多くの異なる位置で、インターフェログラムと呼ばれる信号が、検出器１１６０により測定される。その後、スペクトルが回収され、例えば、プロセッサ１１７０によりフーリエ変換が実施される。

【0031】

プロセッサ１１７０は、単一プロセスデバイスまたは複数のプロセスデバイスであることができる。そのようなプロセスデバイスとして、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラマブルロジックデバイス、ロジック回路構造、アナログ回路構造、デジタル回路構造、および／または回路構造のハードコーディングおよび／または動作指示に基づいて何らかの信号（アナログおよび／またはデジタル）を操作するデバイスがある。プロセッサ１１７０は、関連するメモリおよび／またはメモリ要素を有しており、それは、単一のメモリデバイス、複数のメモリデバイス、および／またはプロセッサに埋め込まれた回路構造であることができる。そのようなメモリデバイスとしては、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、スタティックメモリ、ダイナミックメモリ、フラッシュメモリ、キャッシュメモリ、および／またはデジタル情報を蓄積する何らかのデバイスがある。

【0032】

図１２は、本開示の態様による、マルチレベルシャドーマスクを用いた微小光学ベンチデバイス内における微細加工構造の選択的なコーティングの、例示的な方法１２００を示すフローチャートである。方法１２００は、微小光学ベンチデバイスを形成する微細加工構造を具える基板の提供から始まる（ブロック１２１０）。その後、第１開口部をシャドーマスクの頂面内に、第２開口部をシャドーマスクの底面内に具えるマルチレベルシャドーマスクを提供する（ブロック１２２０）。第２開口部は、第１開口部と並んでおり、第１開口部の幅よりも小さく、したがって、第１開口部と第２開口部との重複部が、シャドーマスク内に孔を形成する。

【0033】

シャドーマスクを基板に配置し、その孔を通して微細加工構造の面をコーティングする（ブロック１２３０）。特に、シャドーマスクの底面は、基板の頂面に隣接配置され、コーティングされる微細加工構造の面が、孔に整列される。金属層といったコ−ティング材料が、孔を通して微細加工構造の面に堆積される（ブロック１２４０）。

【0034】

図１３Ａ−１３Ｆは、本開示の態様による、マルチレベルシャドーマスク２００を製造するための例示的なプロセスを示す。図１３Ａに示すように、シャドーマスク基板１３００が提供され、窪みパターン１３１０を、リソグラフィー工程を通して基板１３００の底面２０４に形成する。例えば、窪みパターン１３１０は、基板１３００の底面２０４上にアルミニウム層を堆積し、アルミニウム層をパターン形成することにより窪みパターン１３１０を形成してもよい。その後、図１３Ｂに示すように、フォトレジスト層１３２０を、基板１３００の底面２０４に堆積し、パターン化して、底面における開口部パターンを形成する。図１３Ｃに示すように、底面開口部パターンを通して、構造１３００に所定深さの底面開口部２１０をエッチングする。

【0035】

図１３Ｄに示すように、基板１３００の頂面２０２にフォトレジスト１３３０の別の層を堆積し、パターン化して頂面における開口部パターンを形成する。図１３Ｅに示すように、頂面の開口部２０５が底面の開口部２１０と合流し、基板１３００に孔２１５を形成するまで、頂面開口部２０５を、頂面における開口部パターンを通して基板１３００にエッチングする。最終的に、図１３Ｆに示すように、シャドーマスクの窪み部２０６を、窪みパターン１３１０を用いてエッチングし、シャドーマスク２００が、ステップカバレッジ用のシャドーマスクを用いる際、どの移動式／脆弱な微細加工構造とも接触しないようにする。

【0036】

当業者に認識されているように、本開示に記載された革新的な概念は、出願の広い範囲にわたって修正および変更可能である。それに従い、特許主題の範囲は、記載された特定の例示的な教義に限定されるべきではなく、以下の請求項により規定される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図13D】

【図13E】

【図13F】