-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
optischen Vorrichtung.
-
Der
Anmelder der vorliegenden Erfindung hat ein Herstellungsverfahren
eines optischen Elements wie etwa einer Mikrolinse in einer früheren Anmeldung
(JP-A-2004-271756,
korrespondierend zur US 2004-0173862-A1) vorgeschlagen. In diesem Herstellungsverfahren
werden zahlreiche Gräben
parallel in ein Siliziumsubstrat geätzt. In jedem Graben wird ein
Siliziumoxid durch thermische Oxidation vergraben. Die in dem Siliziumsubstrat
integrierte Mikrolinse wird dadurch erzeugt, dass eine Siliziumschicht zwischen
den jeweiligen Gräben
durch das Siliziumoxid ersetzt wird.
-
Die
folgenden Inhalte wurden durch anschließende Überlegungen gewonnen. Jeder
Graben wird durch Verwenden einer Ätzmaske, die auf der Grundlage
einer Foto- bzw. Abdecklackmaske mit einem Muster versehen (gemustert)
wird, und Verarbeiten des Siliziumsubstrats durch D-RIE (Deep Reactive
Ion Etching) gebildet. Die Breite des Grabens streut aufgrund von
Schwankungen bei der Herstellung der Lackmaske, der Herstellung
der Ätzmaske und
schließlich
der Ausbildung der Gräben
verursacht wird. Daher besteht die Gefahr, dass das Innere eines
Grabens nicht lückenlos
mittels thermischer Oxidation durch das Siliziumoxid vergraben bzw. ausgefüllt werden
kann.
-
Zum
Beispiel ergibt sich, wenn eine Lackmaske durch Halbleiter-Fotolithografie
erzeugt wird, eine Streuung von ungefähr 0,2 μm bei einer Furchenbreite von
2 μm. Ferner
ergeben sich, wenn die Ätzmaske
hergestellt wird, die Breite der Furche, die dem Graben entspricht,
Streuungen von zum Beispiel 0,1 μm
bis 0,2 μm.
Ferner streut, wenn der Graben durch die Verwendung der Ätzmaske
hergestellt wird, die Breite des Grabens um zum Beispiel 0,1 μm bis 0,2 μm.
-
Wenn
der Freiraum innerhalb des Grabens aufgrund derartiger Streuungen
bei der Herstellung verbleibt, tritt Beugung auf, und das gebeugte
Licht pflanzt sich in einer von einer ursprünglichen Konvergenz- und Brechungsrichtung
abweichenden Richtung fort. Daher besteht die Gefahr, dass der Wirkungsgrad
verschlechtert ist.
-
In
einem Verfahren, das eine flüssige
Phase verwendet, wie etwa das Sol-Gel-Verfahren; ist es aufgrund
der hohen Viskosität
der Flüssigkeit
schwierig, diese in einen Graben mit einem großen Tiefen-Breiten-Verhältnis einzubringen.
Andererseits kann in einem Gasphasen-Verfahren wie etwa dem CVD (Chemical
Vapour Deposition) – Verfahren
zwar der Graben vergraben bzw. gefüllt werden, doch muss die den
Film bildende Geschwindigkeit stark verringert werden. Schließlich wird
in einem physikalischen Verfahren zur Herstellung einer dünnen Schicht
bzw. eines Films wie etwa beim Sputtern und Verdampfen, eine Seitenwand
innerhalb des Grabens abgeschattet. Daher ist es schwierig, den
Graben vollständig
zu vergraben.
-
Insbesondere
existiert ein Problem dahingehend, dass sich, wenn jedes der oben
genannten Verfahren auf den Graben mit einem Tiefen-Breiten-Verhältnis größer als
zehn angewendet wird, ein Öffnungsabschnitt
des Grabens (d.h. ein oberes offenes Ende) früh verjüngt und ein Freiraum innerhalb des
Grabens übrig
bleibt. 27 ist eine
schematische Ansicht, die einen Zustand zeigt, indem der Freiraum
innerhalb des Grabens übrig
bleibt. Ein Siliziumoxidfilm 32 ist an einer inneren Wandoberfläche des
Grabens 31 gebildet, der in dem Siliziumsubstrat 30 gebildet
ist. Jedoch wird der Öffnungsabschnitt durch
den Siliziumoxidfilm 32 geschmälert, und es wird schwierig,
das Siliziumoxid in den Graben 31 einzubringen, so dass
der Freiraum 33 in dem Graben 31 verbleibt.
-
Wie
es oben erwähnt
ist, wurde festgestellt, dass die Gefahr besteht, dass der Freiraum
in dem Graben übrig
bleibt.
-
Angesichts
des oben beschriebenen Problems ist es ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung
bereitzustellen, die keine Freiräume
aufweist.
-
Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung einer optischen Vorrichtung mit einem optischen Block, durch
welchen Licht gesendet wird, bereitgestellt. Das Verfahren umfasst
die Schritte: Bilden von mehreren Siliziumoxidelementen, die auf
einem Siliziumsubstrat angeordnet sind, wobei die Siliziumoxidelemente
mit einem vorbestimmten Freiraum jeweils zwei benachbarten von ihnen
parallel zueinander angeordnet sind, und Einfüllen eines superkritischen Fluids
in den Freiraum, so dass der Freiraum mit einem Produkt gefüllt ist,
das aus einer vorbestimmten Verbindung zur Bildung des optischen
Blocks gebildet ist, wobei die vorbestimmte Verbindung in dem superkritischen
Fluid gelöst
ist.
-
In
dem obigen Fall ist es möglich,
einen Block zu bilden, in dem jeder Freiraum durch das oben genannte
Produkt aus der vorbestimmten chemischen Verbindung lükkenlos
vergraben ist. Somit ist es möglich,
ein optisches Element herzustellen, bei dem keine Gefahr besteht,
dass durch den Freiraum Beugung auftritt und der Wirkungsgrad dadurch herabgesetzt
wird. Ferner kann jeder Freiraum durch das Produkt aus der vorbestimmten
chemischen Verbindung in einer im Vergleich zu dem Gasphasenverfahren
kurzen Zeit vergraben werden. Somit ist die Herstellungszeit verkürzt.
-
Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung einer optischen Verbindung mit einem optischen Block, durch
den Licht hindurchtritt, bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die
Schritte: Bilden von mehreren Siliziumoxidelementen, die in einem
Siliziumsubstrat angeordnet sind, wobei die Siliziumoxidelemente
mit einem vorbestimmten Freiraum jeweils zwei benachbarten von ihnen
parallel zueinander angeordnet sind, Einfüllen eines superkritischen
Fluids in den Freiraum, so dass der Freiraum mit einem Produkt gefüllt ist,
das aus einer vorbestimmten Verbindung gebildet ist, wobei die vorbestimmte
Verbindung in dem superkritischen Fluid gelöst ist, und Entfernen eines
Umfangsabschnitts des Siliziumsubstrats, der um die Siliziumoxidelemente
angeordnet ist, wobei die Verbindung in den Freiraum gefüllt ist,
so dass der optische Block gebildet wird.
-
In
dem obigen Fall ist es möglich,
den Block zu bilden, in dem jeder Freiraum durch das oben genannte
Produkt aus der vorbestimmten Verbindung vergraben ist, so dass
kein Freiraum mehr verbleibt. Somit ist es möglich, ein optisches Element
herzustellen, bei dem nicht die Gefahr besteht, dass durch den Freiraum
Beugung auftritt und der Wirkungsgrad herabgesetzt wird. Ferner
kann jeder Freiraum durch das Produkt aus der vorbestimmten chemischen
Verbindung in einer im Vergleich zu dem Gasphasenverfahren kurzen
Zeit vergraben werden. Somit ist die Herstellungszeit verkürzt.
-
Die
obigen und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden
Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung,
die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gemacht wurde,
deutlicher ersichtlich. In den Zeichnungen sind:
-
1 eine
perspektivische Ansicht, die eine optische Vorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
2A eine
Draufsicht, die die optische Vorrichtung zeigt, 2B eine
Querschnittsansicht, die die Vorrichtung entlang der Linie IIB-IIB
in 1 zeigt;
-
3 eine
Draufsicht, die eine Oxidmaske auf einem Siliziumsubstrat zeigt,
um ein Verfahren zur Herstellung der optischen Vorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform
zu erläutern;
-
4 eine
Querschnittsansicht, die die optische Vorrichtung entlang der Linie
IV-IV in 3 zeigt;
-
5 eine
Draufsicht, die einen Schritt zur Bildung eines Grabens in dem Verfahren
zur Herstellung der optischen Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
zeigt;
-
6 eine
Querschnittsansicht, die die optische Vorrichtung entlang der Linie
VI-VI in 5 zeigt;
-
7 eine
Querschnittsansicht, die einen Schritt zur Entfernung der Oxidmaske
in dem Verfahren zur Herstellung der optischen Vorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
8 eine
Querschnittsansicht, die einen Schritt zur thermischen Oxidation
in dem Verfahren zur Herstellung der optischen Vorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform
zeigt;
-
9 eine
Querschnittsansicht, die einen Schritt zur Füllung des Grabens mit einem
Siliziumoxid in dem Verfahren zur Herstellung der optischen Vorrichtung
gemäß der ersten
Ausführungsform zeigt;
-
10 eine
vertikale Querschnittsansicht, die die optische Vorrichtung zeigt;
-
11A und 11B vergrößerte Draufsichten,
die einen Verbindungsabschnitt zwischen zwei Siliziumschichten zeigen;
-
12A und 12B Draufsichten,
die eine Verformung eines Siliziumoxidschicht, verursacht durch
thermische Spannungen, zeigen;
-
13A und 13B Draufsichten,
die durch thermische Spannungen bewirkte Verformungen der Siliziumoxidschichten
erläutern;
-
14A und 14B Querschnittsansichten,
die mit den Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung
gemäß Modifikationen
der ersten Ausführungsform
gebildete Gräben
zeigen;
-
15 eine
Querschnittsansicht, die einen Schritt zur Bildung eines Grabens
in einem Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
16 eine
Querschnittsansicht, die einen Schritt zur thermischen Oxidation
in dem Verfahren zur Herstellung der optischen Vorrichtung gemäß der zweiten
Ausführungsform
zeigt;
-
17 ist
eine Querschnittsansicht, die einen Schritt zum Füllen des
Grabens mit Siliziumoxid in dem Verfahren zur Herstellung der optischen
Vorrichtung gemäß der zweiten
Ausführungsform
zeigt;
-
18 eine
Querschnittsansicht, die einen Schritt zum Entfernen eines Umfangs-
bzw. Umgebungsabschnitts in dem Verfahren zur Herstellung der optischen
Vorrichtung gemäß der zweiten
Ausführungsform
zeigt;
-
19A bis 19C Draufsichten,
die optische Vorrichtungen gemäß einer
dritten Ausführungsform
und Modifikationen der dritten Ausführungsform zeigen;
-
20A und 20B Draufsichten,
die optische Vorrichtungen gemäß Modifikationen
der dritten Ausführungsform
zeigen;
-
21A und 21B Draufsichten,
die optische Vorrichtungen mit einer Mehrzahl von optischen Elementen
gemäß Modifikationen
der dritten Ausführungsform
zeigen;
-
22 eine
Draufsicht, die eine optische Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt;
-
23 eine
Querschnittsansicht, die die Vorrichtung entlang der Linie XXIII-XXIII
in 22 zeigt;
-
24 eine
perspektivische Ansicht, die eine optische Vorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform
zeigt;
-
25 eine
perspektivische Ansicht, die eine optische Vorrichtung gemäß einer
Modifikation der vierten Ausführungsform
zeigt;
-
26 eine
Draufsicht, die die optische Vorrichtung gemäß der Modifikation der vierten
Ausführungsform
zeigt; und
-
27 eine
Querschnittsansicht, die einen Graben gemäß dem Stand der Technik zeigt.
-
(Erste Ausführungsform)
-
Nachfolgend
ist ein Herstellungsverfahren eines optischen Elements gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. In
dieser Ausführungsform umfasst
das optische Element eine Mikrolinse. 1 ist eine
perspektivische Ansicht des optischen Elements, das mit dem Herstellungsverfahren
gemäß dieser
Ausführungsform
hergestellt wird. Die 2A und 2B sind
erläuternde
Ansichten des in 1 gezeigten optischen Elements,
wobei 2A eine Draufsicht und 2B eine
Querschnittsansicht entlang einer Linie IIB-IIB von 1 zeigt.
-
[Hauptstruktur des optischen
Elements]
-
Das
optische Element 20 dieser Ausführungsform umfasst eine Mikrolinse 3,
die auf einer inneren Bodenoberfläche eines konkaven Abschnitts 2,
der in einem Siliziumsubstrat 1 ausgebildet ist, angeordnet
ist. Wie es in den 2A und 2B gezeigt
ist, ist in dieser Ausführungsform
die Mikrolinse 3 eine plankonvexe Zylinderlinse mit einer
ebenen Eintrittsfläche 3a und
einer Austrittsfläche 3b,
die aus einer konvexen Oberfläche
gebildet ist: Eine Oberfläche
des Siliziumsubstrats 1 ist eine (110)-Oberfläche.
-
Eine
Mehrzahl von dünnen,
säulenartigen Strukturkörpern 4 mit
dünnplattiger
Form, die aus Siliziumoxid (d.h. SiO2) gebildet
sind, ragen nebeneinander angeordnet von der inneren Bodenoberfläche des
konkaven Abschnitts 2 des Siliziumsubstrats 1 nach
oben. Eine Vergrabungsschicht 15, die aus einem Siliziumoxid
gebildet ist, ist zwischen jeweils zwei der säulenartigen Strukturkörper 4 ohne
Freiraum vergraben, wie es in 2B gezeigt
ist. Die säulenartigen
Strukturkörper 4 und
die Vergrabungsschicht 15 sind einstückig mit dem Siliziumsubstrat 1 ausgebildet.
Und zwar ist die Mikrolinse 3 aus einem Siliziumoxidblock
gebildet, der seinerseits aus der Mehrzahl von säulenartigen Strukturkörpern 4 und der
Mehrzahl von Vergrabungsschichten 15 gebildet ist.
-
Wie
es in den 2A und 2B gezeigt ist,
ist eine untere Oberfläche
jedes säulenartigen Strukturkörpers 4 und
der Vergrabungsschicht 15 bogenförmig nach unten gewölbt. Der
Siliziumoxidblock (die Mikrolinse 3) ist an einer Grenzfläche, die
mikroskopische Unregelmäßigkeiten
aufweist, mit dem Siliziumsubstrat 1 verbunden, und zwar
ohne Zwischenfügung
eines Klebemittels. Und zwar ist der Siliziumoxidblock (die Mikrolinse 3)
so angeordnet, dass sich die untere Oberfläche, die die Grenzfläche zu dem
Siliziumsubstrat 1 bildet und eine unregelmäßige Form
ausweist, in horizontaler Richtung auf der inneren Bodenoberfläche des
konkaven Abschnitts 2 des Siliziumsubstrats 1 erstreckt.
Das Licht tritt durch die Struktur des Siliziumoxidblocks (der Mikrolinse 3) hindurch,
der einteilig mit dem Siliziumsubstrat 1 ausgebildet ist.
-
Ferner,
wie es in den 2A und 2B gezeigt
ist, erstrecken sich die säulenartigen
Strukturkörper 4,
die aus dem Siliziumoxid gebildet sind, parallel zu einer optischen
Achse auf der inneren Bodenoberfläche des konka ven Abschnitts 2 des
Siliziumsubstrats 1. Somit ist die Erstreckungsrichtung der
säulenartigen
Strukturkörper 4 parallel
zur optischen Achse, und ein zwischen dieser Erstreckungsrichtung
und der Austrittsrichtung des Lichts gebildeter Winkel kann auf
einen Winkel eingestellt werden, der kleiner gleich dem Totalreflexionswinkel
zwischen dem Siliziumoxid und einer Luftschicht ist. Somit ist es
möglich,
die Transmissionsverluste durch Streuung des Lichts zu begrenzen.
Die als Siliziumoxidblock ausgebildete Mikrolinse 3 und
das Siliziumsubstrat 1 sind an einem Verbindungsabschnitt
(Sockelabschnitt) 5 miteinander verbunden, wobei der zur
Mikrolinse 3 gehörende
Teil und der zum Siliziumsubstrat 1 gehörende Teil komplementär ausgebildet sind.
Ferner ist die Mikrolinse 3 (der Siliziumoxidblock), die
innerhalb des konkaven Abschnitts 2 angeordnet und einteilig
mit dem Siliziumsubstrat 1 gebildet ist, von einem Luftspalt 6 umgeben.
Somit kann der Siliziumoxidblock und das Siliziumsubstrat außerhalb
des Siliziumoxidblocks perfekt getrennt sein, und ein Verkrümmen bei
der Herstellung (die nachstehend ausführlich beschrieben ist) kann
vermieden werden. In dieser Ausführungsform
hat die Mikrolinse 3 (der Siliziumoxidblock) eine Dicke
in der vertikalen Richtung (Höhe
H) von 10 μm
oder mehr, zum Beispiel 100 μm,
wie es in den 2A und 2B gezeigt
ist. Ferner beträgt
die Breite W in der horizontalen Richtung der Mikrolinse 3 etwa
500 μm.
-
Diese
Mikrolinse 3 hat dadurch, dass ihre Struktur ohne eine
zwischen ihr und dem Siliziumsubstrat 1 angeordnete Klebeschicht
mit diesem verbunden ist, ausgezeichnete Strahlungseigenschaften.
Zum Beispiel ist die Mikrolinse 3 klein, wenn sie zur Kollimation
eines Hochleistungslasers 7 verwendet wird. Daher ist,
wie es in 10 als einem Längsschnitt
des optischen Elements 20 gezeigt ist, wenn ein Aufweitungswinkel
des Laserstrahls auf 90° eingestellt
ist, der Abstand L (siehe die 2A und 2B)
zwischen einem Licht aussendenden Ende des Hochleistungslasers 7 und
der Linse 3 auf etwa 100 μm eingestellt. Ferner ist die
Austrittsfläche 3b der
Mikrolinse 3 maximal etwa 100 μm von dem Licht aussendenden
Ende des Hochleistungslasers 7 entfernt angeordnet. In
diesem Fall besteht die Gefahr, dass die Temperatur der Mikrolinse 3 durch
Absorption der Wärme
des Laserstrahls ansteigt. Jedoch ist die Mikrolinse 3 mit
dem Siliziumsubstrat 1 verbunden, das eine im Vergleich
zu Glas sehr hohen Wärmeleitfähigkeit
besitzt. Somit steigt vorteilhafterweise die Temperatur der Mikrolinse
nicht schnell an, da die Wärme
auf der Seite des Siliziumsubstrats 1 abgeführt wird.
-
[Herstellungsverfahren
des optischen Elements]
-
Nachstehend
ist das Herstellungsverfahren des optischen Elements 20 der
obigen Struktur erläutert.
-
3 ist
eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Oxidfilmmaske
auf der Oberfläche des
Siliziumsubstrats angeordnet ist. 4 ist eine Querschnittsansicht
entlang einer Linie IV-IV von 3. 5 ist
eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem ausgehend von dem
Zustand von 3 Gräben gebildet sind. 6 ist
eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VI-VI von 5. 7 ist eine
Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine in dem
Zustand von 6 noch vorhandene Oxidfilmmaske
entfernt ist. 8 ist eine Querschnittsansicht,
die einen Zustand zeigt, in dem der Zustand von 7 thermisch
oxidiert ist. 9 ist eine Querschnittsansicht,
die einen Zustand zeigt, in dem der Graben von einem Siliziumsubstrat
vergraben ist.
-
<Bildung der Gräben>
-
Zuerst,
wie es in den 3 und 4 gezeigt
ist, wird ein Muster der Form der Mikrolinse 3 durch Verwenden
einer Oxidfilmmaske 10 auf der (oberen) Oberfläche des
Siliziumsubstrats 1 festgelegt. Mehrere Öffnungsabschnitte 10a,
die jeweils der Form eines der Gräben entsprechen, die in dem nachfolgenden Ätzprozess
gebildet werden, sind in der Oxidfilmmaske 10 aus gebildet.
-
Wie
es in den 5 und 6 gezeigt
ist, wird von jedem Öffnungsabschnitt 10a der
Oxidfilmmaske 10 eine Ätzung
ausgeführt,
so dass die Gräben 11 gebildet
werden. Und zwar wird das Siliziumsubstrat 1 von der Substratoberfläche grabengeätzt, indem
die gemusterte Oxidfilmmaske 10 verwendet wird, so dass
viele Gräben 11 mit
einer konstanten Breite und einem konstantem Intervall parallel
angeordnet sind. Als Ätztechnik
wird zum Beispiel reaktives Ionenätzen verwendet. Anschließend werden
die Gräben
mit einem großen
Tiefen-Breiten-Verhältnis (zum
Beispiel 60) gebildet, indem im Wechsel ein Ätzschritt zum Ätzen des
Siliziumsubstrats 1 durch Plasma eines Gases mit Ätzeigenschaften
und ein Schutzfilmausbildungsschritt zum Ausbilden eines Seitenwandschutzfilms
innerhalb des Grabens durch Plasma eines Gases mit Abscheidungseigenschaften
wiederholt werden.
-
Es
ist erforderlich, Gräben
mit einem großen Tiefen-Breiten-Verhältnis zu
erzeugen, um so eine dreidimensionale Linsenform durch Formen eines
im Verhältnis
zu einer vorbestimmten Grabenbreite tiefen Grabens 11 zu
erhalten.
-
Daher
wird ein Schutzoxidfilm auf einer inneren Oberfläche (einer Seitenoberfläche und
einer Bodenoberfläche)
der gebildeten Gräben
11 erzeugt,
indem die in der JP-A-2000-299310
(die korrespondierend ist zu der
US
6 277 756 ) beschriebene Ätztechnik verwendet wird, der
Oxidfilm der Bodenoberfläche
durch reaktives Ionenätzen
wieder entfernt, und das Siliziumsubstrat
1 anschließend von
dieser Bodenoberfläche
aus geätzt.
Der Prozess zur Bildung des Schutzoxidfilms und der Ätzprozess
der Grabenbodenabschnitte werden im Wechsel solange ausgeführt, bis
man Gräben
mit einem im Wesentlichen rechteckigen Profil erhält, deren
Tiefen-Breiten-Verhältnis
etwa 60 beträgt.
Somit werden die Gräben
11 durch
reaktives Ionenätzen
gebildet, und ein Oxidfilm zum Schutz ist auf der Innenwand des
Grabens gebildet. Ferner, nachdem der Oxidfilm zum Schutz in dem
Grabenbodenabschnitt weggeätzt
ist, wird der Gräben
weiter vertieft, indem der Bodenabschnitt des Grabens
11 einer
reaktiven Ionenätzung
unterzogen wird. Somit kann der Gräben mit einem großen Tiefen-Breiten-Verhältnis gebildet
werden.
-
Die 14A und 14B sind
erläuternde Ansichten,
die modifizierte Beispiele des Grabens zeigen. Wie es in 14A gezeigt ist, können auch Gräben 11 mit
einer nach unten geringer werdenden Breite erzeugt werden. Die Gräben 11 können auch wie
es in 14B gezeigt ist gebildet werden.
Diese Gräben 11 weisen
jeweils von ihrem Boden bis zu einem mittleren Abschnitt eine konstante
Breite auf, welche dann von diesem mittleren Abschnitt nach oben
hin allmählich
zunimmt, so dass der oberste Abschnitt jedes Grabens 11 am
breitesten ist. Zum Beispiel kann ein Abschnitt der sich nach oben
hin weitenden Form dadurch erzeugt werden, dass der Oxidfilm zum
Schutz so gesteuert wird, dass eine dicke Schicht davon verbleibt.
-
In
den 5 und 6 sind viele Gräben 11 mit
einer konstanten Breite und einem konstanten Intervall durch Grabenätzen parallel
angeordnet. Jedoch ist die Anordnung nicht hierauf begrenzt. Zum Beispiel
können
auch Gräben
parallel angeordnet werden, die keine konstante Breite besitzen,
und ferner können
viele Gräben
parallel angeordnet werden, wobei das Intervall nicht konstant ist.
-
Ferner
erstrecken sich in dem Mikrolinsen-Bildungsbereich eine Mehrzahl
von Gräben 11 parallel
zu einer optischen Achse, wobei ein Verhältnis zwischen einer Grabenbreite
und einer Breite (nachfolgend als "verbleibende Breite" bezeichnet) einer Siliziumschicht 13 als
einer Trennwand zwischen den Gräben
so eingestellt wird, dass auch nach einer anschließenden thermischen
Oxidation der Siliziumschichten 13 die Grabenbreite, d.h.
der Freiraum zwischen den jeweiligen Siliziumschichten 13,
ausreichend groß ist,
so dass ein superkritisches Fluid in die Gräben gefüllt werden kann.
-
In
den 5 und 6 wird um einen Bereich zum
Bilden des Blocks zur Lichttransmission (der Mikrolinse 3),
der die durch die Siliziumschichten 13 getrennten Gräben 11 umfasst,
ein Graben 9 gebildet, wobei der Graben 9 von
dem Bereich zum Bilden des Blocks zur Lichttransmission (der Mikrolinse 3)
durch eine Siliziumschicht 12 vorbestimmter Breite getrennt
ist, d.h. die Siliziumschicht 12 bildet die Grenzsschicht
zwischen dem Graben 9 einerseits und den Gräben 11 bzw.
den Siliziumschichten 13 andererseits. Die Krümmungen
einer Lichteintrittsfläche
und einer Lichtaustrittsfläche
werden durch das Muster dieser Konturlinie 12 bestimmt.
Auf diese Weise kann entsprechend dem Muster eine beliebig gekrümmte Oberfläche hergestellt
werden.
-
Die
Breite der durch die Siliziumschicht 12 definierten Konturlinie
ist gleich der Breite einer jeden Siliziumschicht 13 zwischen
jeweils zwei Gräben 11 oder
dünner.
Dies hat folgende Gründe.
-
Die 11A und 11B sind
vergrößerte Ansichten
von Verbindungsabschnitten zwischen den einzelnen Siliziumschichten 13 und
der Siliziumschicht 12. wie es in 11A gezeigt
ist, sind die äußeren Abschnitte 14 der
Siliziumschichten 13 und die Konturlinie 12 in
etwa T-förmig
verbunden, jedoch ist eine Vorrückungsgeschwindigkeit
des Oxidfilms in diesem T-förmigen
Abschnitts langsamer als in den weiteren Abschnitten. Dadurch kann
es vorkommen, dass, wenn die Breite W2 der Konturlinie 12 größer als
die Breite W1 der Siliziumschicht 13 zwischen den Gräben 11 ist,
in diesem Abschnitt ein nicht oxidierter Abschnitt 8 gebildet
wird. Daher wird, wie es in 11B gezeigt
ist, die Breite W2 der Konturlinie 12 gleich oder der Breite
W1 der Siliziumschicht 13 zwischen den Gräben 11 eingestellt,
oder so eingestellt, dass sie kleiner als diese ist. Somit ist es
möglich,
einen Bereich zu verringern, in dem die Siliziumschichten 12, 14 nicht
oxidiert sind.
-
Ferner
besitzt der Graben 9, der außerhalb des Linsenbildungsbereichs
(um den Bildungsbereich des Blocks zur Lichttransmission herum)
gebildet ist, eine im Vergleich zur Grabenbreite innerhalb des Blocks
zur Lichttransmission ausreichende Breite. Wie es in 8 gezeigt
ist, wird der Graben 9, der um den Bildungsbereich des
Blocks zur Lichttransmission gebildet ist, so eingestellt, dass
er durch die anschließende
thermische Oxidation nicht verschlossen wird und somit der Bildungsbereich
des Blocks zur Lichttransmission von einem Luftspalt umgeben ist.
Somit können
Verkrümmungen
vermieden werden. Ferner ist der Ätzbereich (Graben 9)
aufgrund eines Mikro-Loading-Effekts im Grabenätzprozess im Vergleich zu den
Gräben 11 innerhalb
der Mikrolinse 3 tiefer eingeätzt. Diese Form ist wichtig,
damit das Licht weder beim Eintreten noch beim Austreten behindert
wird. Und zwar kann ein Siliziumoxidblock 3, der einteilig
mit dem Siliziumsubstrat 1 gebildet ist, die Blockierung
des einfallenden und austretenden Lichts, dargestellt durch L1 in 10,
vermeiden, wenn ein Verbindungsabschnitt 5, der von dem
Siliziumsubstrat und in der gleichen Form wie der Siliziumoxidblock 3 gebildet
ist, unterhalb dieses Siliziumoxidblocks 3 angeordnet ist.
-
Die
Wärmeausdehnungskoeffizienten
von Silizium und Siliziumoxid (SiO2) sind
verschieden (Si: 2,6·10–6/°C, geschmolzener
Quarz: 0,4 bis 0,55·10–6/°C bei 20°C; Quelle:
Rika-nenpyo (d.h. science chronological table)). Demzufolge werden,
wie es in den 12A und 12B als
Draufsichten zur Erläuterung
von Verformungen durch thermische Spannungen gezeigt ist, wenn die
thermische Oxidation ausgeführt
wird, nachdem plattenförmige
Siliziumelemente (Siliziumschichten 13) durch das Grabenätzen zurückbleiben,
von beiden Seiten Spannungen auf das plattenförmige Siliziumoxid (SiO2) ausgeübt,
und zwar aufgrund des unterschiedlichen Schwindungsbetrag beim Abkühlen, so
dass Verkrümmungen
entstehen. 12A zeigt ein Substrat mit einem
Graben und einer SiO2-Schicht bei einer Wärmebehandlungstemperatur
(annealing temperature) von zum Beispiel 1000°C. 12B zeigt
das Substrat mit einer gekrümmten
SiO2-Schicht bei Raumtemperatur nach der
Wärmebehandlung.
Daher besteht, selbst wenn viele Gräben 11 in einer Richtung
angeordnet sind, wie es in 13A als
einer Draufsicht zur Erläuterung
einer Verformung durch thermische Spannungen gezeigt ist, die Gefahr,
dass eine einzelne Siliziumoxidschicht (SiO2-Schicht) aus den oben
genannten Gründen nach
der thermischen Oxidation gekrümmt
wird, wie es in 13B gezeigt ist, und die Linse
kann nicht mit der vorgesehenen Form hergestellt werden. 13A zeigt ein Substrat vor der Wärmebehandlung,
und 13B zeigt ein Substrat nach
der Wärmebehandlung.
-
Daher
werden in dieser Ausführungsform
die folgenden drei Maßnahmen
zur Bildung der Mikrolinse getroffen.
-
Als
erste Maßnahme
wird der Umfang eines Bereichs zur Ausbildung der Mikrolinse von
einem Graben 9 umgeben. Und zwar wird der Graben 9 um den
Bildungsbereich des Blocks zur Lichttransmission herum gebildet.
Als zweite Maßnahme
wird die Mikrolinse von dem Restbereich 12 als Konturlinie
umschlossen. Als dritte Maßnahme
wird die Erstreckungsrichtung des Grabens parallel zur Transmissionsrichtung
des Lichts eingestellt. Und zwar werden viele Gräben 11 parallel zur
optischen Achse angeordnet.
-
Durch
die erste Maßnahme
wird verhindert, dass das Linsenmuster während des Abhühlens nach
der thermischen Oxidation von umgebendem Silizium weggedrückt wird.
Somit wird das plattenförmig
ausgebildete Siliziumoxid (SiO2) nicht gekrümmt bzw.
gewellt. Ferner sind durch die zweite Maßnahme die einzelnen plattenförmigen Siliziumoxidschichten
(SiO2-Schichten) von dem Restbereich 12 als
einer Konturlinie dynamisch miteinander verbunden. Ferner, da eine
Linsenoberfläche
durch entsprechende Musterung des Restbereichs 12 als einer
Konturlinie bestimmt werden kann, kann entsprechend dem Muster eine
Linsenoberfläche
mit einer beliebigen Krümmung
gewonnen werden. Ferner kann durch die dritte Maßnahme eine Schnittstelle,
bei der die einzelnen plattenförmigen
Siliziumoxidschichten (SiO2-Schichten) benachbart
zueinander sind, parallel zu der Transmissionsrichtung des Licht
eingestellt werden. Daher kann eine Verringerung des Transmissionsgrades
der Linse durch Reflexionen und Streuungen etc. von Licht in diesem
Abschnitt auf ein Minimum begrenzt werden.
-
Der
obige Bildungsprozess des Grabens entspricht einem ersten Prozess.
-
<Wärmebehandlungsprozess
(annealing process)>
-
Als
nächstes
wird das gesamte Substrat einer Wärmebehandlung in einer Wasserstoffatmosphäre unterzogen,
und die Oberflächenrauhigkeit
der Grabenwände
wird verringert. Eine glatte Oberfläche der Seitenwand des Grabens
nach dem vorherigen Ätzprozess,
insbesondere des äußersten
Umfangsabschnitts des Linsenbildungsbereichs, ist wichtig, da diese
Oberfläche
schließlich
eine Eintritts- oder Austrittsfläche des
Lichts bildet. Anschließend
kann durch thermische Oxidation eine glatte Linsenoberfläche gewonnen
werden. Diese Technik ist in der JP-A-2002-231945, die der
US 6 630 389 entspricht, gewonnen
werden.
-
<Entfernen der Oxidfilmmaske>
-
Als
nächstes
wird, wie es in 7 gezeigt ist, die Oxidfilmmaske 10 durch
Tauchen in eine HF-Lösung
etc. entfernt.
-
<Thermische Oxidation>
-
Als
nächstes
wird, wie es in 8 gezeigt ist, jede Siliziumschicht 13 in
die Siliziumoxidschicht 14 umgewandelt, indem eine thermische
Oxidation ausgeführt
wird. Diese thermische Oxidation wird so ausgeführt, dass kein vergrabenes
Siliziumoxid zwischen den jeweiligen Siliziumschichten vergraben
ist und Gräben 11 reduzierter
Breite übrig
bleiben. Ferner wird die thermische Oxidation so ausgeführt, dass
in dem oberen Abschnitt jedes Grabens 11 ein Öffnungsabschnitt übrig bleibt,
und zwar derart, dass in dem nächsten
Prozess ein superkritisches Fluid in die Gräben 11 gefüllt werden
kann.
-
<Auffüllen des Grabens>
-
Als
nächstes
wird, wenn das superkritische Fluid, in dem eine vorbestimmte Verbindung
wie etwa eine organische Verbindung gelöst ist, in die Gräben 11 gefüllt wird,
die in dem superkritischen Fluid gelöste vorbestimmte Verbin dung
an einer Innenwandoberfläche
jedes erwärmten
Grabens 11 abgeschieden, und das aus dem superkritischen
Fluid abgeschiedene Produkte wird als Film auf dieser Innenwandoberfläche abgeschieden.
Insbesondere ist in dieser Ausführungsform
die vorbestimmte Verbindung TMOS (Tetramethoxysilan). Das TMOS in
dem superkritischen Fluid wird umgesetzt bzw. gespalten und chemisch
reagieren gelassen, so dass das Siliziumoxid an den Innenwandoberflächen der
Gräben 11 gebildet
wird. Wenn diese Filmbildung fortgeschritten wird, ist schließlich jeder
Graben 11 dem Siliziumoxid gefüllt. wie es in 9 gezeigt
ist, ist eine Vergrabungsschicht 15, die aus dem Siliziumoxid
gebildet ist, das durch das superkritische Fluid eingebracht wurde,
in den Gräben 11 zwischen
den Siliziumoxidschichten 14 gebildet. In dieser Ausführungsform wird
ein kritischer Zustand leicht erreicht und leicht gesteuert, da
sowohl eine kritische Temperatur als auch ein kritischer Druck niedrig
sind. Aus diesen Gründen
wird das superkritische Fluid mit Kohlenstoffdioxid als Hauptkomponente
verwendet.
-
Das
superkritische Fluid besitzt die Eigenschaften eines Gases (Diffusion)
und die Eigenschaften einer Flüssigkeit
(Lösung)
zur Lösung
einer Komponente und besitzt ferner die Eigenschaften, ihre Dichte
kontinuierlich und stark zu ändern.
Daher kann jeder der Gräben
mit dem Siliziumoxid gefüllt bzw.
durch dieses vergraben werden, ohne dass am Ende ein Freiraum existiert.
Ferner kann sich das superkritische Fluid bis in alle Ecken des
Grabens ausbreiten, selbst wenn Unregelmäßigkeiten in dem Graben 11 vorhanden
sind und der Öffnungsabschnitt
des im oberen Bereich eines Grabens 11 verschmälert ist.
Daher können
die Gräben 11 von
dem Siliziumoxid aufgefüllt
bzw. durch dieses vergraben werden, ohne dass ein Freiraum existiert.
-
Auf
diese Weise wird die Mikrolinse (Block zur Lichttransmission) 3 einteilig
mit dem Siliziumsubstrat 1 gebildet.
-
Wie
es in den 14A und 14B gezeigt ist,
besteht, wenn der obere Abschnitt des Grabens breit ausgebildet
ist, keine Gefahr, dass der obere Abschnitt des Grabens 11 durch
das Siliziumoxid verschlossen wird, das als ein Film in dem Graben 11 gebildet
ist. Daher besteht keine Gefahr, dass ein Vergrabungsrest innerhalb
des Grabens 11 gebildet wird.
-
Schließlich wird
der Umfang der Mikrolinse in einer vorbestimmten Größe ausgeschnitten
(dicing-cut). Auf diese Weise wird eine Zylinderlinse wie in 1 gewonnen.
Der Vergrabungs- bzw. Auffüllprozess
des oben genannten Grabens entspricht einem zweiten Prozess.
-
Das
gesamte Substrat kann, je nach Notwendigkeit, ferner mit einer Antireflexionsschicht
zur Verbesserung der Transmission beschichtet sein.
-
[Eigenschaften der ersten
Ausführungsform]
-
Wie
es oben erwähnt
ist, wird gemäß dem Herstellungsverfahren
des optischen Elements gemäß der ersten
Ausführungsform
Kohlenstoffdioxid in dem superkritischen Zustand, in dem das TMOS
gelöst
ist, in die Gräben 11 zwischen
den Siliziumschichten 14 gefüllt, die auf der Oberfläche des
Siliziumsubstrats 1 parallel angeordnet sind, und in jedem der
Gräben 11 wächst ein
Film aus Siliziumoxid. Somit ist es möglich, die Mikrolinse 3 in
einem Zustand zu bilden, in dem jeder der Gräben 11 ohne Freiraum durch
das Siliziumoxid vergraben ist.
-
Demzufolge
ist es möglich,
die Mikrolinse 3 herzustellen, ohne dass Gefahr besteht,
dass Beugung durch verbleibende Freiräume auftritt und der Wirkungsgrad
verringert wird.
-
Ferner
hat das superkritische Fluid eine im Vergleich zu einem Gas in einem
Gasphasenverfahren wie der CVD hohe Dichte. Daher kann das Siliziumoxid
in hoher Konzentration gelöst
werden. Demzufolge kann in kurzer Zeit eine große Menge an oxidiertem Silizium
die Gräben
eingebracht werden.
-
Demzufolge
kann jeder Graben in im Vergleich zu dem Gasphasenverfahren kurzer
Zeit durch das oxidierte Silizium vergraben werden.
-
(Zweite Ausführungsform)
-
Nachfolgend
ist eine zweite Ausführungsform
mit Bezug auf die 15 bis 18 erläutert. Diese
Ausführungsform
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang des Mikrolinsenbildungsbereichs nach
dem Vergraben jedes Grabens entfernt wird.
-
15 ist
eine Längsschnittansicht
des Siliziumsubstrats, in dem die Gräben gebildet sind. 16 ist
eine Längsschnittansicht,
die einen Zustand anzeigt, in dem das in 15 gezeigte
Siliziumsubstrat thermisch oxidiert ist. 17 ist
eine Längsschnittansicht,
die einen Zustand zeigt, in dem jeder Graben des Substrats, der
in 16 gezeigt ist, durch das Siliziumoxid vergraben
ist. 18 ist eine Längsschnittansicht,
die einen Zustand zeigt, in dem der Umfang des in 17 gezeigten
Siliziumoxidblocks entfernt ist. Erläuterungen der gleichen Konstruktionen
und Prozesse wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform
sind weggelassen, und die gleichen Bezugszeichen werden bezüglich der
gleichen Konstruktionen verwendet.
-
Wie
es in 15 gezeigt ist, unterscheidet sich
diese Ausführungsform
von der ersten Ausführungsform
dahingehend, dass in dem Siliziumsubstrat 1 kein in 6 gezeigter
konkaver Abschnitt 2 gebildet ist, und der Oxidfilmmaske
davon entfernt ist. Wie es in 16 gezeigt
ist, wird jede Siliziumschicht 13 in die Siliziumoxidschicht 14 umgewandelt,
indem eine Wärmebehandlung ähnlich jener
der ersten Ausführungsform
ausgeführt
wird. Ähnlich
wie bei der ersten Ausführungsform
wird Kohlenstoffdioxid im superkritischen Zustand, in dem TMOS gelöst ist, in
jeden der Gräben 11 eingefüllt, und
jeder der Gräben 11 wird
ohne Freiraum durch das Siliziumoxid vergraben.
-
Als
nächstes
wird die obere Oberfläche
des Siliziumoxidblocks mit einer Ätzmaske bedeckt, und die Umgebung
des Mikrolinsenbildungsbereichs wird geätzt. Das Ätzen wird gestoppt, wenn der
untere Abschnitt eines durch das Ätzen entfernten Bereichs eine
Tiefe erreicht hat, die gleich der des Siliziumoxidblocks ist. Somit
wird, wie es in 18 gezeigt ist, die Mikrolinse 3 auf
der Oberfläche
des Siliziumsubstrats 1 gebildet.
-
In
dieser Ausführungsform
wird das anisotrope Ätzen
unter Verwendung von wässriger
Kaliumhydroxid (KOH) – Lösung oder
wässriger
Tetramethylamoniumhydroxid (TMAH) – Lösung ausgeführt. Ferner, da das Siliziumsubstrat 1 eine
(110)-Oberflächenorientierung
aufweist, kann das Ätzen
senkrecht zu der Substratoberfläche
durch Verwenden der obigen wässrigen
Lösung
ausgeführt
werden. Demzufolge kann eine äußere Umfangsoberfläche des
Siliziumoxidblocks (Mikrolinse) exakt in eine gewünschte Form
gebracht werden, wobei der Siliziumoxidblock keine Fehler aufweist.
-
Der
Entfernungsprozess der Umgebung des obigen Mikrolinsenbildungsbereichs
entspricht einem dritten Prozess.
-
[Effekt der zweiten Ausführungsform]
-
Wie
es oben erwähnt
ist, wird ferner in dem Herstellungsverfahren des optischen Elements
der zweiten Ausführungsform
Kohlenstoffdioxid im superkritischen Zustand, in dem TMOS gelöst ist,
in jeden der Gräben 11 zwischen
den Siliziumoxidschichten 14 gefüllt, die auf der Oberfläche des
Siliziumsubstrats 1 parallel angeordnet sind, und jeder
Graben 11 ist ebenfalls als ein Siliziumoxidfilm ausgebildet. Somit
ist es möglich,
die Mikrolinse 3 in einem Zustand auszubilden, in dem jeder
Graben 11 durch das Siliziumoxid ohne Freiraum vergraben
ist.
-
Demzufolge
ist es möglich,
die Mikrolinse 3 herzustellen, ohne dass die Gefahr besteht,
dass aufgrund des verbleibenden Freiraums Beugung auftritt und der
Wirkungsgrad verringert wird.
-
Ferner,
da das superkritische Fluid eine im Vergleich mit einem Gas in einem
Gasphasenverfahren wie etwa dem CVD hohe Dichte besitzt, kann das Siliziumoxid
in hoher Konzentration gelöst
werden. Demzufolge kann in kurzer Zeit eine große Menge an oxidiertem Silizium
in jeden der Gräben
gefüllt
werden.
-
Demzufolge
kann jeder Graben durch das oxidierte Silizium in einer im Vergleich
zu dem Gasphasenverfahren kurzen Zeit vergraben werden.
-
(Dritte Ausführungsform)
-
Nachfolgend
ist eine dritte Ausführungsform dieser
Erfindung mit Bezug auf die 19 bis 21 erläutert.
-
Die 19A bis 19C und 20A und 20B sind
Draufsichten, die modifizierte Beispiele des optischen Elements
zeigen. Die 21A und 21B sind
Draufsichten von Zu ständen,
in denen eine Mehrzahl von optischen Elementen gebildet ist.
-
19A stellt eine plankonvexe Zylinderlinse dar,
die gemäß der obigen
ersten und zweiten Ausführungsform
hergestellt wird. Jedoch ist es in Übereinstimmung mit der Auslegung
einer Konturlinie möglich,
eine Linse beliebiger Form wie etwa eine Bikonvexlinse, wie es in 19B gezeigt ist, eine Bikonkavlinse wie es in 19C gezeigt ist, eine Plankonkavlinse wie sie
in 20A gezeigt ist, eine Meniskuslinse wie sie in 20B gezeigt ist, etc. zu bilden. Ferner kann eine
Linse mit hoher numerischer Apertur NA gebildet werden.
-
Ferner,
wenn eine Mehrzahl von Mustern hergestellt wird, kann die Linse
in größeren Mengen hergestellt
werden. Daher ist es zum Beispiel möglich, eine Linsenfeld wie
es in 21A gezeigt ist und Linsengruppen
aus mehreren Arten, die auf derselben optischen Achse angeordnet
sind, wie es in 21B gezeigt ist, herzustellen.
Ferner, wie es in 21B gezeigt ist, kann ein Spalt,
etc. gleichzeitig mit der Linse hergestellt werden. Ferner kann
ein Prisma gleichzeitig mit der Linse hergestellt werden, obwohl
dieses Prisma in den Zeichnungen nicht dargestellt ist.
-
Somit
wird das Muster für
die mehreren Linsen (das Linsenfeld) oder die Linse, das Prisma
und der Spalt zusammen erzeugt, und diese Teile können über das
Grabenätzen,
den thermischen Oxidationsprozess und den Vergrabungs- bzw. Auffüllungsprozess
des Grabens unter Verwendung des superkritischen Fluids zusammen
hergestellt werden. In diesem Fall können diese Teile dadurch gebildet
werden, dass das Mustern mittels einer einzigen Maske des Substrats
selbst in vielen Linsenfeldern und einem komplizierten optischen
System, in dem Licht durch eine Mehrzahl von Linsen tritt, zusammen
ausgeführt
wird. Insbesondere im letzteren Fall ist es möglich, das Problem der Ausrichtung
eines einzelnen optischen Teils entlang der optischen Achse, welches
ein schwieriges Problem in einem mikrooptischen System ist, zu lösen. In
einem weiten Sinne ist keine Ausrichtung der optischen Achse erforderlich, wenn
es beabsichtigt ist, es zusammen in dem Siliziumsubstrat über das
Grabenätzen,
den thermischen Oxidationsprozess und den Vergrabungsprozess des Grabens
unter Verwendung des superkritischen Fluids unter Verwendung einer
Struktur zur Bildung mehrerer optischer Teile einschließlich wenigstens entweder
der Linse, einem optischen Wellenleiterweg, dem Prisma oder dem
Spalt als eine Maske, herzustellen. Und zwar ist keine Positionsausrichtung
der optischen Achse erforderlich, wenn die mehreren optischen Teile,
einschließlich
wenigstens entweder der Linse, des optischen Wellenleiterwegs oder
des Spalts als die Struktur des optischen Elements in dem Siliziumsubstrat
hergestellt sind.
-
(Vierte Ausführungsform)
-
Nachfolgend
ist eine vierte Ausführungsform dieser
Erfindung erläutert,
die sich im Wesentlichen in einem Punkt von der ersten Ausführungsform
unterscheidet.
-
22 ist
eine Draufsicht eines optischen Elements gemäß dieser Ausführungsform. 23 ist eine
Querschnittsansicht entlang der Linie XXIII-XXIII von 22.
-
Gemäß dieser
Ausführungsform
ist eine Zylinderlinse 21 einer von dem Siliziumsubstrat 1 getrennten
Struktur in das Siliziumsubstrat 1 eingepasst. Diese Zylinderlinse 21 und
eine Zylinderlinse als das optische Element 20 sind optisch
miteinander verbunden. Die Zylinderlinse 20 hat die Aufgabe, Licht
nur in der horizontalen Richtung bezüglich des einfallenden Lichts
zu kollimieren bzw. zu bündeln, jedoch
ist die Zylinderlinse 21 als ein getrennter Körper mit
dieser Zylinderlinse 20 verbunden. Somit ist es möglich, Licht
in der vertikalen Richtung zu kollimieren bzw. zu bündeln.
-
Die
Zylinderlinse 21 als ein separater Körper wird befestigt, indem
ein Loch 22 zur Montage in dem Siliziumsubstrat 1 durch Ätzen, etc.
erzeugt und die Zylinderlinse 21 in dieses Loch 22 eingepasst
wird. Zum Beispiel kann ein Halbleiterlaser 23 von diesem optischen
System kollimiert werden. In dem Halbleiterlaser 23 sind
die Aufweitwinkel eines Strahls in der horizontalen Richtung und
der vertikalen Richtung normalerweise sehr unterschiedlich. Daher
ist es notwendig, zwei Zylinderlinsen, die den jeweiligen Richtungen
entsprechen, zu kombinieren, um den Halbleiterlaser 23 zu
kollimieren. In diesem Fall wird die folgende Konstruktion verwendet.
Die Zylinderlinse 20 ist in dem Siliziumsubstrat 1 ausgebildet,
und das Loch 22 ist in dem Siliziumsubstrat 1 ausgebildet.
Die Zylinderlinse 21 ist in dieses Loch 22 eingepasst,
und es ist möglich,
einen Aufbau festzulegen, um den durch das Paar von Zylinderlinsen 20, 21 transversal und
longitudinal auf geweiteten Lichtstrahl einzeln zu bündeln (der
Lichtstrahl kann auch in der vertikalen Richtung gebündelt bzw.
konvergiert werden).
-
Das
Beispiel der Zylinderlinse ist als eine Linse gezeigt, die in das
Siliziumsubstrat 1 eingepasst ist, doch eine säulenförmige Linse,
etc. kann ebenfalls verwendet werden.
-
(Fünfte Ausführungsform)
-
Nachfolgend
ist eine fünfte
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung erläutert,
die sich im Wesentlichen durch ein Merkmal von der ersten Ausführungsform
unter scheidet. 24 ist eine perspektivische
Ansicht eines optischen Elements gemäß dieser Ausführungsform.
-
In
dieser Ausführungsform
ist ein Lichtleiterweg 55 zusammen mit einer Linse 3 gebildet.
Der Lichtleiterweg 55 kann mit dem gleichen Verfahren wie
die Linse 3 hergestellt werden. Und zwar kann, wenn in
einer periodischen Grabenstruktur die Anzahl von Gräben klein
ist und ein in der Längsrichtung extrem
langes Muster ausgebildet wird, ein linienförmiger Siliziumoxidblock, d.h.
der Lichtleiterweg 55 gebildet werden.
-
Zum
Beispiel kann der Lichtleiterweg 55 durch Ausführen einer
D-RIE, eines thermischen Oxidationsprozesses und eines Vergrabungsprozesses des
Grabens unter Verwendung eines superkritischen Fluids bezüglich eines
Musters, in dem der Graben zwischen zwei Siliziumschichten angeordnet ist,
die sich in Längsrichtung
erstrecken, gebildet werden. Es besteht ein Unterschied im Brechungsindex
in der vertikalen Richtung innerhalb des Lichtleiterwegs 55,
und Licht wird in der Mitte eines höchsten Brechungsindex eingesperrt.
Da die Umgebung des Lichtleiterwegs 55 in der Querrichtung
ein offener Raum ist, wird Licht in dem Lichtleiterweg 55 eingesperrt.
Dieser Lichtleiterweg 55 kann in Übereinstimmung mit einem Muster
beliebig ausgebildet werden. Ferner, da der Lichtleiterweg 55 zeitgleich
mit der Linse 3 gebildet werden kann, ist keine positionelle
Ausrichtung bei der Kopplung mit der Linse 3 erforderlich.
-
Ferner,
die Anzahl der Lichtleiterwege kann in Übereinstimmung mit Mustern
von einem zu mehreren und außerdem
von mehreren zu einem geändert
werden. Daher ist es möglich,
ein komplexes optisches System zu bilden, in dem Licht verteilt
und auf eine Mehrzahl von Linsenfeldern gerichtet wird. Ein konkretes
Beispiel ist in der per spektivischen Ansicht von 25 gezeigt,
und eine entsprechende Draufsicht ist in 26 gezeigt.
-
In
den 25 und 26 sind
mehrere Zylinderlinsen 60 für die horizontale Richtung
gebildet, und eine Zylinderlinse 61 für die vertikale Richtung ist so
angeordnet, dass sie jeder der Zylinderlinsen 60 für die horizontale
Richtung gegenüberliegt.
Ferner ist mit jeder der Zylinderlinsen 60 ein Lichtleiterweg 62 für die horizontale
Richtung optisch gekoppelt. Ferner, die jeweiligen Lichtleiterwege 62 sind
zu einem Weg zusammengeführt.
Eine Endfläche
eines Lichtleiters 63 ist so angeordnet, dass sie einer
Endfläche
dieses zusammengeführten
Lichtleiterwegs 62 gegenüberliegt. Die Zylinderlinse 61 für die vertikale Richtung
und der Lichtleiter 63 sind auf einem Substrat 1 angeordnet.
In diesem Fall ist keine positionelle Ausrichtung bezüglich der
Zylinderlinse 60 für
die horizontale Richtung und den Lichtleiterweg 62 erforderlich.
Ferner können
die Zylinderlinse 61 für
die vertikale Richtung und der Lichtleiter 63 beim Anordnen
auf dem Substrat 1 leicht ausgerichtet werden. Ferner,
da dies eine einfache Struktur ist, ist der optische Kopplungswirkungsgrad
nur gering reduziert. Ferner ist diese Struktur hervorragend für die Massenfertigung
geeignet und kostengünstig.
-
Somit
kann der einteilig mit dem Siliziumsubstrat gebildete Siliziumoxidblock
sowohl ein Lichtleiterweg als auch eine Mikrolinse und der Lichtleiterweg
sein.
-
(Weitere Ausführungsformen)
-
Eine
chemische Verbindung, die dazu geeignet ist, eine Substanz mit einem
Brechungsindex zu bilden, der gleich dem des Siliziumoxids ist,
wird in dem superkritischen Fluid gelöst, so dass jedweder Freiraum
ebenfalls durch das Produkt vergraben werden kann, das aus der che mischen
Verbindung gebildet ist, und zwar ohne Spalt. Zum Beispiel sind die
Brechungsindices von Kalziumfluorid, Magnesiumfluorid und Aluminiumoxid
0,13 bis 8, 0,21 bis 10 bzw. 0,23 bis 2, und sind in etwa gleich
dem 1,2- bis 8-fachen des Brechungsindex von Siliziumoxid.
-
Die
vorliegende Erfindung besitzt die folgenden Eigenschaften.
-
Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung einer optischen Vorrichtung mit einem optischen Block, durch
den Licht hindurchtritt, bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die
folgenden Schritte: Ausbilden von einer Mehrzahl von Siliziumoxidelementen,
die auf einem Siliziumsubstrat angeordnet sind, wobei die Siliziumoxidelemente
in einem vorbestimmten Intervall zwischen jeweils zwei Elementen
parallel zueinander angeordnet sind, und Einfüllen eines superkritischen
Fluids in den Freiraum, so dass der Freiraum mit einem Produkt gefüllt ist,
das aus einer vorbestimmten Verbindung zur Ausbildung des optischen Blocks
gebildet ist, wobei die vorbestimmte Verbindung in dem superkritischen
Fluid gelöst
ist.
-
Das
superkritische Fluid besitzt die Eigenschaften eines Gases (Diffusionsfähigkeit)
und die Eigenschaften einer Flüssigkeit
(Lösungsmittelfähigkeit)
zur Auflösung
einer Komponente, und ist ferner dazu geeignet, seine Dichte kontinuierlich
und stark zu ändern.
-
Demzufolge
wird das superkritische Fluid, in dem eine vorbestimmte chemische
Verbindung gelöst
ist, in jeden Freiraum zwischen jeweiligen Strukturkörpern gefüllt, die
aus einem Siliziumoxid gebildet und parallel auf der Oberfläche des
Siliziumsubstrats angeordnet sind. Anschließend wird aus dem obigen Produkt
in jedem Freiraum ein Film aus der vorbestimmten chemischen Verbindung
gebildet. Somit ist es möglich,
einen Block in einem Zustand zu bilden, in dem jeder Freiraum durch
das obige Produkt aus der vorbestimmten chemischen Verbindung ohne Spalt
vergraben ist.
-
Und
zwar ist es möglich,
ein optisches Element herzustellen, ohne dass die Gefahr besteht, dass
durch den Spalt Beugung auftritt und der Wirkungsgrad dadurch verringert
wird.
-
Ferner,
da das superkritische Fluid eine im Vergleich zu dem Gas bei dem
Gasphasenverfahren wie etwa dem CVD hohe Dichte aufweist, wird ein Filmbildungsmaterial
(die vorbestimmte chemische Verbindung) mit hoher Konzentration
gelöst.
Demzufolge kann in kurzer Zeit eine große Menge an Filmbildungsmaterial
in den Freiraum gegeben werden.
-
Demzufolge
kann jeder Freiraum in einer im Vergleich zu dem Gasphasenverfahren
kurzen Zeit durch das Produkt aus der vorbestimmten chemischen Verbindung
vergraben werden.
-
Alternativ
kann die vorbestimmte Verbindung dissoziiert werden, so dass das
Produkt gebildet wird. Alternativ kann die vorbestimmte Verbindung chemisch
reagiert werden, so dass das Produkt gebildet wird.
-
Alternativ
kann der Schritt zum Bilden der Siliziumoxidelemente einen Schritt
zum Ätzen
des Siliziumsubstrats unter Verwendung einer Maske mit einem vorbestimmten
Muster umfassen.
-
Wenn
eine Technik zur Bildung von einer Mehrzahl von Strukturkörpern durch Ätzen des
Siliziumsubstrats unter Verwendung einer gemusterten Maske angewendet
wird, können
die Form und die Anordnung jedes Strukturkörpers durch Ändern des Maskenmusters
geändert
werden. Daher ist es möglich,
ein optisches Element mit einem bezüglichen der Form hohen Grad
an Freiheiten herzustellen. Zum Beispiel kann eine Linse mit einer
großen
numerischen Apertur NA und einer Linsenform mit einer asphärischen
Oberfläche
erzeugt werden.
-
Ferner
kann der Schritt zum Bilden der Siliziumoxidelemente einen Schritt
zum Oxidieren eines geätzten
Siliziumsubstrats enthalten, so dass die Siliziumoxidelemente bereitgestellt
werden.
-
Alternativ
kann in dem Schritt zum Bilden der Siliziumoxidelemente jeder Freiraum
zwischen den Siliziumoxidelementen eine Breite aufweisen, die von von
oben nach unten abnimmt. In diesem Fall kann der Freiraum zwischen
den jeweiligen Strukturkörpern
so ausgebildet werden, dass dessen Breite abnimmt, wenn er vertieft
wird. Alternativ kann in dem Schritt zum Bilden der Siliziumoxidelemente
jeder Freiraum zwischen den Siliziumoxidelementen zwei Teile umfassen,
einen, der eine konstante Breite aufweist, und einen, der eine Breite
aufweist, die nach oben hin zunimmt, wobei die Breite des Freiraums ganz
oben am größten ist.
In diesem Fall kann der Freiraum so ausgebildet sein, dass er von
einem mittleren Abschnitt aus und von unten nach oben allmählich zunimmt
und ganz oben am größten ist.
Da in den oben genannten Fällen
der obere Abschnitt des Freiraums breiter ausgebildet ist, besteht
keine Gefahr, dass der obere Abschnitt des Freiraums durch das Produkt
aus der chemischen Verbindung verschmälert wird, die bei der Ausführung der
Vergrabungsverarbeitung jedes Freiraums durch das Produkt aus der
chemischen Verbindung, die in dem superkritischen Fluid gelöst ist,
als Film in dem Freiraum gebildet wird. Daher besteht keine Gefahr,
dass in dem Freiraum ein Vergrabungsrückstand gebildet wird.
-
Alternativ
kann jedes Siliziumoxidelement eine dünnplattige Form aufweisen,
die sich in Längsrichtung,
parallel zu einer optischen Achse des optischen Blocks erstreckt,
und jedes Siliziumoxidelement dünnplattiger
Form hat eine Seitenwand, die sich in Längsrichtung erstreckt, wobei
die Seitenwand eine innere Wand des Freiraums darstellt. In einem
ersten Prozess ist jeder Strukturkörper so in Form einer dünnen Platte
ausgebildet, dass sich eine Längsseite,
die sich in Richtung einer optischen Achse erstreckt, eine Wandoberfläche des
Freiraums wird. Daher kann ein Winkel, der bezüglich einer Austrittsrichtung
des Lichts gebildet wird, auf einen Winkel eingestellt werden, der
höchstens
gleich dem Winkel der Totalreflexion zwischen dem Strukturkörper und
einer Luftschicht ist. Somit ist es möglich, dass die Verringerung
des Transmissionsgrades durch Streuung etc. begrenzt wird.
-
Alternativ
kann der Schritt zur Bildung der Siliziumoxidelemente die Schritte
umfassen: Bilden von mehreren Siliziumelementen, die auf dem Siliziumsubstrat
angeordnet sind, wobei die Siliziumelemente mit einem vorbestimmten
Abstand zwischen jeweils zwei Elementen parallel zueinander angeordnet
sind, und thermisches Oxidieren der Siliziumelemente, so dass die
Siliciumoxidelemente erzeugt werden. In dem Schritt zur thermischen
Oxidation der Siliziumelemente bleibt der Freiraum zwischen zwei benachbarten
Siliziumelementen, ohne mit einem Siliziumoxid gefüllt zu werden.
In dem ersten Prozess werden mehrere Strukturkörper, die aus dem Siliziumoxid
gebildet sind, durch thermische Oxidation so umgewandelt, dass kein
Freiraum durch das Siliziumoxid vergraben ist. Daher kann ein Block
in einem Zustand, in dem jeder Freiraum ohne Lücke durch eine Substanz vergraben
ist, die wenig stens ein Produkt von einer vorbestimmten chemischen
Verbindung umfasst, gebildet werden, indem das superkritische Fluid
in die zwischen den jeweiligen Strukturkörpern verbleibenden Freiraum
gefüllt
wird.
-
Alternativ
kann jedes Siliziumelement eine Breite haben und jeder Freiraum
kann eine Breite haben. Die Breite des Siliziumelements und die
Breite des Freiraums werden derart bestimmt, dass der Freiraum in
dem Schritt der thermischen Oxidation der Siliziumelemente zwischen
zwei benachbarten Siliziumelementen verbleibt. In dem ersten Prozess werden
die Breite jedes Strukturkörpers,
der aus Silizium gebildet ist, und die Breite jedes Freiraums so eingestellt,
dass durch die thermische Oxidation kein Freiraum durch das Siliziumoxid
vergraben wird. Daher besteht keine Gefahr, dass ein enger Abschnitt eines Öffnungsabschnitts,
ein Blockierabschnitt etc. innerhalb des Freiraums gebildet wird
und das superkritische Fluid nicht in ausreichendem Maße in den Freiraum
gefüllt
werden kann und dadurch nicht in den Freiraum gefüllt werden
kann, dass der Freiraum unvollständig
durch das Siliziumoxid vergraben ist.
-
Alternativ
kann das Produkt aus der Verbindung aus Siliziumoxid gebildet sein.
Es ist möglich, einen
Block zu bilden, in dem jeder Freiraum lückenlos durch das Silizium
vergraben ist, indem das superkritische Fluid, in dem das TMOS gelöst ist,
in den Freiraum zwischen den jeweiligen Strukturkörpern gefüllt wird.
Demzufolge kann, da ein Bock gewonnen werden kann, der vollständig aus
dem Siliziumoxid gebildet ist, ein optisches Element mit einem Brechungsindex
hergestellt werden, der gleich dem des Siliziumoxids ist.
-
Alternativ
kann das Produkt aus der Verbindung einen Brechungsindex haben,
der im Wesentlichen gleich dem Bre chungsindex von Siliziumoxid ist.
Eine chemische Verbindung (z.B. Kalziumfluorid, Magnesiumfluorid,
Aluminiumoxid, etc.), die dazu geeignet ist, eine Substanz mit einem
Brechungsindex zu bilden, der gleich dem einer Substanz ist, die durch
das Siliziumoxid gebildet wird, wird in dem superkritischen Fluid
gelöst,
so dass jeder Freiraum auch durch dieses Produkt aus der chemischen
Verbindung lückenlos
vergraben werden kann.
-
Alternativ
kann das Siliziumsubstrat eine (100)-orientierte Oberfläche aufweisen. Da die Substratoberfläche (110)-orientiert
ist, ist es möglich, eine
Wandfläche
(eine Seitenfläche
jedes Strukturkörpers)
jedes Freiraums aufgrund der vorliegenden Anisotropie vertikal zu ätzen.
-
Alternativ
kann der Schritt zum Bilden der Siliziumoxidelemente einen Schritt
zum Ätzen
des Siliziumsubstrats durch ein reaktives Ionenätzen umfassen, so dass ein
Graben als der Freiraum gebildet wird. In diesem Fall kann jeder
Freiraum durch reaktives Ionenätzen
des Siliziumsubstrats grabenförmig gebildet
werden. Zum Beispiel kann, indem zwischen einem Ätzschritt zum Ätzen des
Siliziumsubstrats durch Plasma eines Gases mit Ätzeigenschaften und einem Schutzfilmbildungsschritt
zum Bilden eines Seitenwandschutzfilms innerhalb des Grabens durch Plasma
eines Gases mit Abscheidungseigenschaften gewechselt wird, der Graben
mit einem hohen Tiefen-Breiten-Verhältnis gebildet
werden. In einem Verfahren zur Abscheidung einer Siliziumoxidschicht mittels
CVD ist die Dicke einer Linsenschicht, das es sich um eine Abscheidung
handelt, auf etwa 10 μm begrenzt.
Es ist jedoch möglich,
die Linsenschicht mit einer Dicke von 100 μm oder mehr durch das Grabenätzverfahren
mit dem hohen Tiefen-Breiten-Verhältnis zu
bilden. Somit kann eine Zylinderlinse als dreidimensionale Struktur
gebildet werden, die eine praktische Verwendung besitzt.
-
Alternativ
kann das superkritische Fluid eine Hauptkomponente aus Kohlenstoffdioxid
enthalten. Zum Beispiel besitzt Kohlenstoffdioxid eine niedriger kritische
Temperatur und einen niedrigen kritischen Druck im Vergleich zu
Wasser, erreicht leicht einen kritischen Zustand und ist leicht
kontrollierbar. Demzufolge wird das superkritische Fluid von Kohlenstoffdioxid
als eine Hauptkomponente verwendet.
-
Alternativ
kann der optische Block eine Mikrolinse sein. Oder der optische
Block kann ein Lichtwellenleiter sein. Oder der optische Block kann
ein Prisma sein. Alternativ kann der optische Block wenigstens entweder
eine Mehrzahl von Mikrolinsen, eine Mehrzahl von Lichtleitern oder
eine Mehrzahl von Prismen umfassen. Oder der optische Block kann
wenigstens zwei aus einer Mikrolinse, einem Lichtleiter und einem
Prisma umfassen. Oder der optische Block kann wenigstens zwei aus
einer Mehrzahl von Mikrolinsen, einer Mehrzahl von Lichtleitern und
einer Mehrzahl von Prismen umfassen. In den oben genannten Fällen ist
es möglich,
eine Mikrolinse, einen Lichtleiterweg oder ein Prisma herzustellen,
in der/dem zwischen den jeweiligen Strukturkörpern kein Freiraum verbleibt
und der Wirkungsgrad nicht durch Beugung herabgesetzt ist. Ferner
kann entweder die Mikrolinse, der Lichtleiterweg oder das Prisma
in Mehrzahl gleichzeitig hergestellt werden. Ferner können wenigstens
zwei aus der Mikrolinse, dem Lichtleiter und dem Prisma in Mehrzahl
gleichzeitig hergestellt werden. Wenn, wie in diesen Fällen, eine
Mehrzahl von optischen Elementen gleichzeitig hergestellt wird,
ist keine optische Ausrichtung nach der Bildung der Elemente erforderlich,
da die optischen Elemente so in dem Siliziumsubstrat ausgebildet
werden, dass sich die optischen Achsen jedes Blocks jedes optischen
Elements decken.
-
Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung einer optischen Vorrichtung mit einem optischen Block, durch
den Licht hindurchtritt, bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die
Schritte: Bilden von mehreren Siliziumoxidelementen, die in einem
Siliziumsubstrat angeordnet sind, wobei die Siliziumoxidelemente
mit einem vorbestimmten Freiraum zwischen jeweils zwei benachbarten
Siliziumelementen parallel zueinander angeordnet sind, Einfüllen eines
superkritischen Fluids in den Freiraum, so dass der Freiraum mit
einem Produkt gefüllt
ist, das aus einer vorbestimmten Verbindung gebildet ist, wobei
die vorbestimmte Verbindung in dem superkritischen Fluid gelöst ist,
und Entfernen eines Umfangsabschnitts des Siliziumsubstrats, der
um die Siliziumoxidelemente angeordnet ist, wobei die Verbindung
in den Freiraum gefüllt
ist, so dass der optische Block gebildet wird.
-
Das
superkritische Fluid besitzt die Eigenschaften eines Gases (Diffusionsfähigkeit)
und die Eigenschaften einer Flüssigkeit
(Lösungsmittelfähigkeit)
zum Lösen
einer Komponente, und kann ferner in hohem Maße kontinuierlich seine Dichte ändern.
-
Demzufolge
wird das superkritische Fluid, in dem eine vorbestimmte chemische
Verbindung gelöst
ist, in jeden Freiraum zwischen jeweiligen Strukturkörpern, die
aus Siliziumoxid gebildet und parallel zueinander innerhalb des
Siliziumsubstrats angeordnet sind, gefüllt. Dann wird innerhalb jedes
Freiraums aus dem obigen Produkt, das aus der vorbestimmten chemischen
Verbindung gebildet ist, ein Film gebildet. Somit kann jeder Freiraum
durch das obige Produkt aus der vorbestimmten chemischen Verbindung lükkenlos
vergraben werden. Es ist dann möglich,
einen Bock in einem Zustand zu bilden, in dem jeder Freiraum durch das
obige Produkt aus der vorbestimmten chemischen Verbindung lückenlos
vergraben ist, indem ein Umfangsabschnitt eines aus jedem Strukturkörper gebildeten
Abschnitts entfernt wird.
-
Und
zwar ist es möglich,
ein optisches Element herzustellen, bei dem nicht die Gefahr besteht, dass
durch den Spalt Beugung auftritt und der Wirkungsgrad verringert
ist.
-
Ferner,
da das superkritische Fluid eine im Vergleich zu dem Gas im CVD-Verfahren
geringe Dichte aufweist, wird ein filmbildendes Material (die vorbestimmte
chemische Verbindung) in hoher Konzentration gelöst. Demzufolge kann in kurzer
Zeit eine große
Menge des filmbildenden Materials in jeden Freiraum gefüllt werden.
-
Demzufolge
kann jeder Freiraum mit dem Produkt aus der vorbestimmten chemischen
Verbindung in einer im Vergleich zu dem Gasphasenverfahren kurzen
Zeit gefüllt
werden.
-
Alternativ
kann in dem Schritt zum Entfernen des Umfangsabschnitts der Umfangsabschnitt
von einer Oberfläche
des Siliziumsubstrats entfernt werden, bis eine Tiefe eines von
der Oberfläche
des Siliziumsubstrats entfernten Umfangsabschnitts im Wesentlichen
gleich einer Tiefe des Siliziumelements ist. In diesem Fall wird
in einem dritten Prozess ein Umfangsabschnitt eines aus jedem Strukturkörper gebildeten
Abschnitts von der Oberfläche
des Siliziumsubstrats entfernt. Wenn der untere Abschnitt einer entfernten
Bereichs eine Tiefe besitzt, die gleich der eines jeden Strukturkörpers ist,
wird die obige Verarbeitung gestoppt. Somit kann ein Block mit einer
Höhe, die
gleich der Tiefe eines jeden Strukturkörpers ist, auf der Oberfläche des
Siliziumsubstrats gebildet werden.
-
Alternativ
kann der Schritt zum Entfernen des Umfangsabschnitts ein Ätzprozess
des Umfangsabschnitts sein. In diesem Fall kann der Umgangsabschnitt
des Abschnitts, der aus jedem Strukturkörper gebildet ist, durch Ätzen entfernt
werden.
-
Alternativ
kann der Ätzprozess
ein anisotroper Ätzprozess
sein. In diesem Fall kann der Umfangsabschnitt der Abschnitts, der
aus jedem Strukturkörper
gebildet ist, durch anisotropes Ätzen
entfernt werden. Insbesondere erfolgt eine isotrope Ätzung auch
in Querrichtung, so dass keine Form des Umfangsabschnitts außer einer
Blockform wie vorgesehen erzeugt werden kann. Jedoch erfolgt die Ätzung nur
in einer zur Substratoberfläche
senkrechten Richtung, indem eine anisotrope Ätzung ausgeführt wird.
Daher kann eine äußere Umfangsoberfläche exakt
auf die gewünschte
Form gebracht werden.
-
Alternativ
kann der Prozess der anisotropen Ätzung unter Verwendung einer
KOH- oder einer TMAH-Lösung
ausgeführt
werden. In diesem Fall kann die anisotrope Ätzung kostengünstig und
leicht ausgeführt
werden, wenn eine wässrige
Kaliumhydroxid (KOH)-Lösung
oder eine wässrige
Tetramethylammonium (TMAH)-Lösung
verwendet wird.
-
Obgleich
die vorliegende Erfindung bezüglich
der bevorzugten Ausführungsformen
offenbart worden ist, um ein besseres Verständnis von diesen zu ermöglichen,
sollte wahrgenommen werden, dass die Erfindung auf verschiedene
Weisen verwirklicht werden kann, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.
Deshalb sollte die Erfindung derart verstanden werden, dass sie
alle möglichen
Ausführungsformen
und Ausgestaltungen zu den gezeigten Ausführungsformen beinhaltet, die
realisiert werden können,
ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.