DE112013005487T5

DE112013005487T5 - Verfahren zur Herstellung einer Form für eine Antifreflexionsstruktur und Verfahren zur Verwendung als Form für eine Antireflexionsstruktur

Info

Publication number: DE112013005487T5
Application number: DE112013005487.6T
Authority: DE
Inventors: Kazuya Yamamoto
Original assignee: Nalux Co Ltd
Current assignee: Nalux Co Ltd
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2015-08-13
Anticipated expiration: 2033-04-24
Also published as: JPWO2014076983A1; DE112013005487B4; WO2014076983A1; JP5584907B1

Abstract

Es wird ein Verfahren bereitgestellt, welches die Herstellung einer Hochleistungsform für Antireflexionsstrukturen ohne die Notwendigkeit einer Strukturierung ermöglicht. Ein Gasgemisch, welches aus Schwefelhexafluorid und Sauerstoff gebildet ist, wird in eine Vorrichtung zum reaktiven Ionenätzen hinein eingeleitet. Eine Basis, welche aus einem Halbleiter oder einem Metallmaterial gebildet ist, die in der Lage sind, mit Schwefelhexafluorid zu reagieren, ist in der Vorrichtung platziert. Ein Plasma wird aus dem Gasgemisch erzeugt. Es wird Sauerstoffionen im Plasma gestattet, sich mit Ionen des Halbleiters oder des Metallmaterials, welcher/welches mit dem Schwefelhexafluorid reagiert hat, zu verbinden, wodurch Oxide an beliebigen Stellen auf der Oberfläche der Basis geformt werden. Dem Ätzen durch das Schwefelhexafluorid wird es gestattet, auf der Oberfläche der Basis unter Verwendung der Oxide als Ätzverhinderungsmasken fortzufahren. Auf diese Art kann eine feine Gitterstruktur, welche ein Teilungsmaß in einem Bereich von 0,05 μm bis 0,3 μm, eine Tiefe von 0,2 μm bis 1 μm und ein Aspektverhältnis von 0,8 oder mehr aufweist, auf der Oberfläche der Basis geformt werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Form für eine Antireflexionsstruktur, mittels welchem eine Form für eine Hochleistungsantireflexionsstruktur ohne die Notwendigkeit zur Strukturierung hergestellt werden kann, und ein Verfahren zur Verwendung des durch das Herstellungsverfahren Hergestellten als eine Form für eine Antireflexionsstruktur. Die Form für eine Antireflexionsstruktur wird zum Formen verwendet, inklusive Spritzgießen von optischen Elementen.
Beschreibung der bezogenen Technik
Antireflexionsstrukturen, welche Gittergestalten aufweisen, wobei ein Teilungsmaß (oder eine Periode) des Gitters kleiner ist als die Wellenlänge des Lichts, werden bei optischen Elementen verwendet. Als ein Verfahren zur Herstellung von Formen für derartige Antireflexionsstrukturen ist ein Verfahren bekannt, in welchem ein Abdecklack einer Strukturierung unterzogen wird mittels Interferenzexposition oder unter Verwendung eines Elektronenstrahllithographiesystems und dann ein Ätzen oder ein Elektroformen ausgeführt wird.
Durch das Verfahren, in welchem ein Elektronenstrahllithographiesystem verwendet wird, kann eine Struktur mit einem feinen Teilungsmaß geformt werden, und Lithographieren oder Strukturieren auf gekrümmten Oberflächen kann realisiert werden. Jedoch nimmt die notwendige Herstellungsdauer exzessiv zu, wenn eine Fläche zunimmt, auf welcher die Struktur geformt werden soll. Dementsprechend ist von einem praktischen Standpunkt aus betrachtet die maximale Fläche, auf welcher eine Struktur geformt werden kann, höchstens 10 mm².
Das Verfahren, in welchem die Interferenzexposition verwendet wird, hat dahingehend einen Vorteil, dass auf einmal eine große Fläche strukturiert werden kann, aber in diesem Verfahren ist die Auflösung beschränkt. Demnach kann das Teilungsmaß nicht hochfein hergestellt werden. Weiter, wenn das Verfahren zum Strukturieren auf gekrümmten Oberflächen verwendet wird, ist eine Flexibilität in der Gestaltung gering. Dementsprechend liegt dahingehend ein Problem vor, dass eine Antireflexionseigenschaft im Niederwellenlängenbereich des sichtbaren Lichts verschlechtert ist.
Deshalb sind die Verfahren, in welchen das Strukturieren verwendet wird, in der Durchführung kompliziert und zeitaufwändig.
Andererseits wurde ein Verfahren zur Herstellung einer Form für eine Antireflexionsstruktur entwickelt, welches die Strukturierung nicht benötigt (z.B. Patentdokument 1).
Jedoch liegt beim im Patentdokument 1 beschriebenen Verfahren ein Problem vor, wenn das Verfahren zur Herstellung einer Hochleistungsantireflexionsstruktur angewendet wird. Nachfolgend wir dieses Problem betreffend eine Beschreibung im Vergleich mit der vorliegenden Erfindung gegeben.
Weiter wurde unlängst schwarzes Silizium für Solarzellen entwickelt. Jedoch weichen das technische Gebiet des schwarzen Siliziums und das von Formen für optische Elemente komplett voneinander ab. Beide sind gegenüber einander irrelevant, und es gibt keine Hinweise, welche irgendeine Beziehung zwischen den beiden nahelegen.
Stand-der-Technik-Dokument Patentdokument

Patentdokument 1: US8187481B1

Erläuterung der Erfindung
Von der Erfindung zu lösendes Problem
Dementsprechend gibt es einen Bedarf für ein Verfahren zur Herstellung einer Form für eine Antireflexionsstruktur, durch welches eine Form für eine Hochleistungsantireflexionsstruktur ohne die Notwendigkeit einer Strukturierung hergestellt werden kann.
Mittel zur Lösung des Problems
Ein Verfahren zur Herstellung einer Form für eine Antireflexionsstruktur gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet eine reaktive Ätzvorrichtung, um eine Form für eine Antireflexionsstruktur herzustellen. Beim vorliegenden Herstellungsverfahren wird ein Gasgemisch aus Schwefelhexafluorid und Sauerstoff in die Vorrichtung hinein eingeführt, in welcher ein Substrat, das aus einem Halbleiter oder einem Metall hergestellt ist, welcher/welches mit Schwefelhexafluorid reagiert, platziert ist, und wird das Gasgemisch in ein Plasma umgewandelt, sodass sich Sauerstoffionen im Plasma mit Ionen des Halbleiters oder des Metalls verbinden, welcher/welches mit dem Schwefelhexafluorid reagiert hat, wobei resultierende Oxide an beliebigen Positionen auf einer Oberfläche des Substrats abgeschieden werden, wobei die Oberfläche des Substrats einem Ätzen mittels Schwefelhexafluorid unterzogen wird, während die Oxide als Ätzmasken fungieren, und deshalb eine feine Gitterstruktur auf der Oberfläche des Substrats geformt wird, wobei die Struktur ein Teilungsmaß von 0,05 Mikrometer bis 0,35 Mikrometer, eine Tiefe von 0,2 Mikrometer bis 1 Mikrometer und ein Aspektverhältnis von 0,8 oder mehr aufweist.
Das Herstellungsverfahren gemäß dem vorliegenden Aspekt benötigt keinen Strukturierungsvorgang für eine Ätzmaske und ist deshalb arbeitssparend. Weiter verwendet das im Patentdokument 1 beschriebene Verfahren ein Polymer als eine Ätzmaske, wohingegen das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ein Halbleiteroxid oder ein Metalloxid als eine Ätzmaske verwendet. Da eine Ätzselektivität gegenüber dem Halbleiteroxid oder dem Metalloxid sehr viel höher ist als eine Ätzselektivität gegenüber dem Polymer, kann eine feine Gitterstruktur, welche ein größeres Aspektverhältnis hat, geformt werden.
In einem Herstellungsverfahren einer Form für eine Antireflexionsstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Material des Substrats Silizium.
In einem Herstellungsverfahren einer Form für eine Antireflexionsstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Druck des Gasgemisches zwischen 1 Pascal bis 5 Pascal und ist ein Anteil von Sauerstoff im Gasgemisch von 30 % bis 70 %.
In einem Herstellungsverfahren einer Form für eine Antireflexionsstruktur gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Temperatur des Substrats bei 30°C oder weniger gehalten.
In einem Herstellungsverfahren einer Form für eine Antireflexionsstruktur gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Substrat eine Schicht, mit welcher eine Oberfläche eines Metallkerns beschichtet ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Oberfläche eines Metallkerns, welcher in irgendeine gewünschte Gestalt gebracht worden ist, mit einer Schicht des Substrats beschichtet, und deshalb kann eine feine Gitterstruktur zur Antireflexion auf einer Oberfläche auf einem Objekt mit irgendeiner gewünschten Form geformt werden.
In einem Verfahren zur Herstellung einer Form für eine Antireflexionsstruktur gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Metall irgendeines von Titan, Wolfram, Tantal, einer Titanlegierung, welche durch Hinzugeben von anderen Elementen zu Titan hergestellt wird, und einer Wolframlegierung, welche durch Hinzugeben von anderen Elementen zu Wolfram hergestellt wird.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Form für ein optisches Gitter, welches mit einer feinen Antireflexionsstruktur bereitgestellt ist, weist gemäß der vorliegenden Erfindung folgende Schritte auf: Formen einer feinen Antireflexionsstruktur auf einer Oberfläche eines Substrats mittels des oben beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer Form für eine Antireflexionsstruktur, Formen einer Ätzmaske, welche zur Struktur des optischen Gitters korrespondiert, und weiteres Unterziehen eines nicht maskierten Abschnitts des Substrats, auf welchem die Ätzmaske geformt wurde, dem Ätzen mittels des oben beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer Form für eine Antireflexionsstruktur.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Form für ein optisches Gitter, welches mit einer feinen Antireflexionsstruktur bereitgestellt ist, ohne die Notwendigkeit zum Strukturieren für die Antireflexionsstruktur hergestellt werden.
Ein Herstellungsverfahren gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet eine feine Gitterstruktur als eine Form für eine Antireflexionsstruktur, wobei die feine Gitterstruktur mittels eines Herstellungsverfahrens hergestellt wird, in welchem ein Gasgemisch aus Schwefelhexafluorid und Sauerstoff in das System hinein eingeleitet wird, in welchem ein Substrat, das aus einem Halbleiter oder einem Metall hergestellt ist, welches/welcher mit Schwefelhexafluorid reagiert, platziert ist, und das Gasgemisch in ein Plasma umgewandelt wird, sodass sich Sauerstoffionen im Plasma mit Ionen des Halbleiters oder des Metalls verbinden, welcher/welches mit dem Schwefelhexafluorid reagiert hat, wobei resultierende Oxide an beliebigen Positionen auf einer Oberfläche des Substrats abgeschieden werden, wobei die Oberfläche des Substrats einem Ätzen mittels Schwefelhexafluorid unterzogen wird, während die Oxide als Ätzmasken fungieren, und deshalb eine feine Gitterstruktur auf der Oberfläche des Substrats geformt wird, wobei die Struktur ein Teilungsmaß von 0,05 Mikrometer bis 0,35 Mikrometer, eine Tiefe von 0,2 Mikrometer bis 1 Mikrometer und ein Aspektverhältnis von 0,8 oder mehr aufweist.
Durch das Verfahren gemäß dem vorliegenden Aspekt kann ein Objekt mit einer feinen Gitterstruktur, die auf einer Oberfläche davon mittels des oben beschriebenen arbeitssparenden Herstellungsverfahrens hergestellt worden ist, als eine Form für eine Antireflexionsstruktur verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung basiert auf komplett neuen Erkenntnissen des Erfinders, dass ein Objekt mit einer feinen Gitterstruktur, das auf einer Oberfläche davon mittels des oben beschriebenen Herstellungsverfahrens hergestellt worden ist, als eine Form für eine Antireflexionsstruktur verwendet wird. Basierend auf den oben beschriebenen neuen Erkenntnissen hat der Erfinder das oben beschriebene Herstellungsverfahren sorgfältig untersucht und hat die Technologie erschaffen, mit welcher ein Objekt mit einer feinen Gitterstruktur, die auf einer Oberfläche davon mittels des oben beschriebenen Herstellungsverfahrens hergestellt worden ist, als eine Form für eine Antireflexionsstruktur verwendet wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Ausführung einer Vorrichtung zum reaktiven Ionenätzen, welche für ein Verfahren zur Herstellung einer Form für eine Antireflexionsstruktur verwendet wird,
2 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung des Prinzips eines Verfahrens zur Herstellung einer Form für eine Antireflexionsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
3 ist ein Flussdiagramm zur Ermittlung von Ätzbedingungen eines Verfahrens zur Herstellung einer Form für eine Antireflexionsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
4 zeigt, wie eine Form für eine Antireflexionsstruktur auf einer flachen Oberfläche geformt wird,
5 zeigt, wie eine Form für eine Antireflexionsstruktur auf einer gekrümmten Fläche geformt wird,
6 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Form für ein optisches Gitter, welches mit einer feinen Antireflexionsstruktur bereitgestellt ist,
7 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Form für ein optisches Gitter, welches mit einer feinen Antireflexionsstruktur bereitgestellt ist,
8 ist ein Diagramm zur Darstellung des Strukturierens einer Ätzmaske,
9 zeigt eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer Form für eine Antireflexionsstruktur, welche durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde,
10 zeigt eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer Form für ein optisches Gitter, welches mit einer feinen Antireflexionsstruktur bereitgestellt ist, und
11 zeigt Beziehungen zwischen einem Reflexionsgrad und einer Wellenlänge von einer Oberfläche, welche mit einer Antireflexionsstruktur bereitgestellt ist, die durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, einer Oberfläche, welche mit einer Antireflexionsstruktur bereitgestellt ist, die durch ein Verfahren gemäß der bezogenen Technik hergestellt worden ist, und einer Oberfläche ohne eine Antireflexionsstruktur.
Beschreibung von Ausführungsformen
Die 1 zeigt eine Ausführung einer Vorrichtung 200 zum reaktiven Ionenätzen, welche für ein Verfahren zur Herstellung einer Antireflexionsstruktur verwendet wird. Die Vorrichtung 200 zum reaktiven Ionenätzen hat eine Ätzkammer 201. Gase werden in die evakuierte Ätzkammer 201 durch einen Gaseinlass 207 hindurch zugeführt. Die Ätzkammer 201 ist weiter mit einem Gasauslass 209 bereitgestellt, an welchem ein Ventil 217 angebracht ist. Der Gasdruck in der Ätzkammer 201 kann auf einen gewünschten Wert geregelt werden mittels einer Steuerungsvorrichtung 215, welche eingerichtet ist, um das Ventil 217 gemäß einer Messung eines Gasmanometers 213, welches an der Ätzkammer 201 installiert ist, zu steuern. Eine obere Elektrode 203 und eine untere Elektrode 205 sind in der Ätzkammer 201 bereitgestellt. Ein Plasma kann mittels Anlegens einer Hochfrequenzspannung zwischen den beiden Elektroden unter Verwendung einer Hochfrequenzleistungsquelle 211 erzeugt werden. An der unteren Elektrode 205 ist ein Substrat 101 platziert, welches ein Basismaterial einer Form für eine Antireflexionsstruktur ist. Die untere Elektrode 205 kann mittels einer Kühlvorrichtung 219 auf eine gewünschte Temperatur gekühlt werden. Die Kühlvorrichtung 219 ist z.B. eine Wasserkühlvorrichtung. Der Grund, warum die untere Elektrode 205 gekühlt wird, ist, um die Ätzreaktion mittels Haltens der Temperatur des Substrats 101 auf einer gewünschten Temperatur zu steuern. Eine Beziehung zwischen der Temperatur des Substrats 101 und der Ätzreaktion ist nachfolgend beschrieben.
Das der Ätzkammer 201 zuzuführende Gas ist eine Mischung aus einem Schwefelhexafluoridgas und einem Sauerstoffgas. Das Material des Substrats ist ein Halbleiter oder ein Metall, welcher/welches mit Schwefelhexafluorid reagiert.
Die 2 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung des Prinzips eines Verfahrens zur Herstellung einer Form für eine Antireflexionsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Schritt S1010 der 2 wird mittels Anwendens der Hochfrequenzspannung das Gasgemisch in ein Plasma umgewandelt.
In Schritt S1020 der 2 verbinden sich Sauerstoffionen im Plasma mit Ionen des Metalls oder des Halbleiters des Substrats, welches mit dem fluorhaltigen Gas (Schwefelhexafluorid) reagiert hat, wobei resultierende Oxide an beliebigen Positionen der Oberfläche des Substrats abgeschieden werden. Die oben beschriebenen Oxide werden nur schwer vom Schwefelhexafluorid geätzt und fungieren deshalb als eine Ätzmaske.
In Schritt S1030 der 2 werden Abschnitte der Oberfläche des Substrats, welche nicht mit den Oxiden abgedeckt sind, dem Ätzen unterzogen, während die Oxide als die Maske fungieren. Folglich wird eine gitterähnliche Struktur auf der Oberfläche des Substrats geformt.
Wie oben beschrieben ist das verwendete Gas eine Mischung aus Schwefelhexafluoridgas (SF₆) und Sauerstoffgas.
Das Material des Substrats ist ein Halbleiter oder ein Metall, welcher/welches mit dem Schwefelhexafluorid reagiert. Insbesondere ist das Material Silizium, Titan, Wolfram, Tantal, eine Titanlegierung, welche durch Hinzugeben von anderen Elementen zu Titan hergestellt wird, eine Wolframlegierung, welche durch Hinzugeben von anderen Elementen zu Wolfram hergestellt wird, oder dergleichen.
Ein Herstellungsverfahren einer Form für eine Antireflexionsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist unter Verwendung eines Beispiels beschrieben. Ein Siliziumwafer wird als das Substrat verwendet.
Tabelle 1 zeigt Eigenschaften des Siliziumwafers, welcher im Beispiel verwendet wird. Tabelle 1

Art der elektrischen Leitfähigkeit N oder P

Dotierung Phosphor oder Bor

Kristallographische Achse (100)±1,0°

Spezifischer Widerstand 1,0–10,0 Ωcm
Tabelle 2 zeigt Ätzbedingungen im Beispiel. Tabelle 2

Gasdruck Zuführung von SF₆ Zuführung von O₂ Hochfrequenzleistung (RF-Leistung) Kühltemperatur Reaktionsdauer

2 Pa 50 ml/min 50 ml/min 200 W 5°C 20 min
Die Frequenz der Hochfrequenzleistung ist 13,56 MHz und die Spannung ist 200 V.
Das Teilungsmaß der feinen Gitterstruktur der Form für die Antireflexionsstruktur, welche mit den oben beschriebenen Herstellungsbedingungen hergestellt wird, ist in etwa 0,2 Mikrometer, während die Tiefe davon in etwa 0,3 Mikrometer ist. Das Aspektverhältnis ist in etwa 1,5.
Die 3 ist ein Flussdiagramm zur Ermittlung von Ätzbedingungen des Verfahrens zur Herstellung einer Form für eine Antireflexionsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Schritt S2010 in der 3 werden Ausgangswerte für die Ätzbedingungen ausgewählt. Insbesondere werden z.B. die in der Tabelle 2 gezeigten Werte ausgewählt.
In Schritt S2020 in der 3 wird das Ätzen auf dem Substrat mit den ausgewählten Ätzbedingungen unter Verwendung der Vorrichtung zum reaktiven Ionenätzen ausgeführt.
In Schritt S2030 in der 3 wird ein Reflexionsgrad der hergestellten Form ausgewertet.
In Schritt S2040 in der 3 wird eine Gestalt der hergestellten Form ausgewertet. Die Gestalt wird z.B. unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops ausgewertet.
In Schritt S2050 in der 3 wird ermittelt, ob oder ob nicht die hergestellte Form angemessen ist als eine Form für eine Antireflexionsstruktur. Falls die hergestellte Form angemessen ist, wird das Verfahren beendet. Falls die hergestellte Form nicht angemessen ist, geht das Verfahren zu Schritt S2060.
In Schritt S2060 in der 3 werden die Ätzbedingungen eingestellt. Wie die Ätzbedingungen eingestellt werden ist nachfolgend beschrieben.
Das Aspektverhältnis des Gitters sollte 0,8 oder mehr sein. Um das Aspektverhältnis zu ändern, werden hauptsächlich ein Partialdruckverhältnis der Gase, die Kühlungstemperatur des Substrats und die Ätzdauer eingestellt. Wenn der Partialdruck des SF₆-Gases im Gasgemisch erhöht wird, wird die Ätzrate höher. Wenn die Kühlungstemperatur des Substrats gesenkt wird, wird die Reaktion zur Bildung von Siliziumoxid (SiO) gefördert und wird deshalb die Bildung von abgedeckten Abschnitten (die Maske) zum Verhindern des Ätzens gefördert. Dementsprechend, wenn die Ätzdauer (Reaktionsdauer) unter den oben beschriebenen Bedingungen gesteigert wird, wird das Aspektverhältnis größer.
Das Teilungsmaß des Gitters sollte 0,35 Mikrometer oder weniger sein, sodass das Teilungsmaß kleiner als die Wellenlängen des sichtbaren Lichts ist. Um das Teilungsmaß des Gitters zu ändern, werden ein Partialdruckverhältnis der Gase und die Kühlungstemperatur des Substrats eingestellt. Wenn der Partialdruck von Sauerstoff erhört wird und die Kühlungstemperatur des Substrats gesenkt wird, wird das Teilungsmaß des Gitters kleiner.
Die Funktionen verschiedener Parameter können wie unten zusammengefasst werden.
Wenn der Partialdruck von Schwefelhexafluorid (SF₆) im Gasgemisch erhöht wird, wird die Ätzrate höher.
Wenn die Kühlungstemperatur des Substrats gesenkt wird, wird die Reaktion zur Bildung von Siliziumoxid (SiO) gefördert, und deshalb wird die Bildung von abgedeckten Abschnitten (die Maske) zum Verhindern des Ätzens gefördert.
Wenn die Reaktionsdauer gesteigert wird, wird das Ätzen gefördert.
Wenn der Gasdruck des Gasgemisches gesteigert wird, wird die Ätzrate höher.
Wenn die Leistung der Hochfrequenzleistungsquelle gesteigert wird, wird die Ätzrate höher.
Wenn jedoch der Anteil des Partialdrucks von Schwefelhexafluorid (SF₆) im Gasgemisch zu hoch ist, wird Siliziumoxid (SiO) nicht erzeugt, und deshalb werden abgedeckte Abschnitte (die Maske) zum Verhindern des Ätzens nicht geformt. Dementsprechend wird die gitterähnliche Struktur nicht geformt. Weiter, wenn der Anteil des Partialdrucks von Sauerstoff im Gasgemisch zu hoch ist, oder die Kühlungstemperatur des Substrats zu niedrig ist, werden abgedeckte Abschnitte (die Maske) zum Verhindern des Ätzens exzessiv erzeugt, und deshalb wird das Ätzen nicht ausgeführt. Dementsprechend wird die gitterähnliche Struktur nicht geformt.
Dementsprechend sollten die zahlreichen oben beschriebenen Parameter in vorbestimmten Bereichen eingestellt werden.
Tabelle 3 zeigt die Einstellungsbereiche von zahlreichen Parametern im oben beschriebenen Fall (in welchem Silizium das Material des Substrats ist und das Gasgemisch Schwefelhexafluorid (SF₆) und Sauerstoff aufweist). Tabelle 3

Gasdruck Anteil von Sauerstoff im Gasgemisch Hochfrequenzleistung (RF-Leistung) Kühltemperatur Reaktionsdauer

1–5 Pa 30–70 % 50–5000 W 30°C oder weniger 5–300 min
Tabelle 4 zeigt die Einstellungsbereiche von den zahlreichen Parametern in dem Fall, in welchem das Material des Substrats eines von Titan, Wolfram, Tantal, einer Titanlegierung, welche durch Hinzugeben von anderen Elementen zu Titan hergestellt wird, und einer Wolframlegierung, welche durch Hinzugeben von anderen Elementen zu Wolfram hergestellt wird, ist und das Gasgemisch Schwefelhexafluorid (SF₆) und Sauerstoff aufweist. Tabelle 4

Gasdruck Anteil von Sauerstoff im Gasgemisch Hochfrequenzleistung (RF-Leistung) Kühltemperatur Reaktionsdauer

1–5 Pa 30–70 % 50–5000 W 30°C oder weniger 5–600 min
Ein Vorteil des Falls, in welchem Silizium als das Material des Substrats verwendet wird, ist, dass das Bearbeiten einfacher ist, während ein Vorteil des Falls, in welchem ein Metall als das Material des Substrats verwendet wird, ist, dass die Form eine überlegenen Haltbarkeit hat.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird das Gasgemisch aus Schwefelhexafluorid und Sauerstoff verwendet. Anstelle des Schwefelhexafluorids können andere fluorhaltige Gase (Kohlenstofftetrafluorid, Fluoroform und dergleichen) ebenfalls verwendet werden.
Die 4 zeigt, wie eine Form für eine Antireflexionsstruktur auf einer flachen Oberfläche geformt wird.
Die 4(a) zeigt einen Querschnitt des Substrats 101, an welchem das Ätzen noch nicht ausgeführt wurde.
Die 4(b) zeigt einen Querschnitt des Substrats 101, welches mit einer Gestalt einer Antireflexionsstruktur auf einer Oberfläche bereitgestellt ist. Die Gestalt der Antireflexionsstruktur wurde durch Ätzen geformt, welches unter Verwendung der Vorrichtung zum reaktiven Ionenätzen ausgeführt wurde.
Die 5 zeigt, wie eine Form für eine Antireflexionsstruktur auf einer gekrümmten Oberfläche geformt wird.
Die 5(a) zeigt einen Querschnitt eines Formkerns 110, welcher mit einer gekrümmten Oberfläche bereitgestellt ist. Die gekrümmte Oberfläche wird beispielsweise durch Schneiden hergestellt.
Die 5(b) zeigt einen Querschnitt eines Formkerns 110, welcher mit einem dünnen Film Basismaterial 111 bereitgestellt ist, der auf einer Oberfläche des Kerns geformt ist. Dieser dünne Film Basismaterial 111 wird mittels Sputterns, Ausscheidens aus der Dampfphase oder dergleichen geformt.
Die 5(c) zeigt einen Querschnitt eines Formkerns, welcher erhalten wird durch Formen einer Gestalt einer Antireflexionsstruktur auf einer Oberfläche des dünnen Films Basismaterial 111, welcher in der 5(b) gezeigt ist. Die Gestalt der Antireflexionsstruktur wurde durch Ätzen geformt, welches unter Verwendung der Vorrichtung zum reaktiven Ionenätzen ausgeführt wurde. Gemäß dem durch die 5 gezeigten Verfahren kann eine Form für eine Antireflexionsstruktur auf jeder gekrümmten Oberfläche hergestellt werden.
Die 6 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Form eines optischen Gitters, welches mit einer feinen Antireflexionsstruktur bereitgestellt ist.
Die 7 ist ein Diagramm zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung einer Form für ein optisches Gitter, welches mit einer feinen Antireflexionsstruktur bereitgestellt ist.
In Schritt S3010 in der 6 wird eine Gestalt einer Antireflexionsstruktur auf einer Oberfläche eines Substrats 121 durch Ätzen geformt, welches unter Verwendung der Vorrichtung zum reaktiven Ionenätzen ausgeführt wird.
Die 7(a) zeigt einen Querschnitt des Substrats 121, welches dem Ätzen unterzogen wurde.
In Schritt S3020 in der 6 wird auf der Oberfläche des Substrats 121, auf welchem die Gestalt der Antireflexionsstruktur durch Ätzen geformt wurde, das unter Verwendung der Vorrichtung zum reaktiven Ionenätzens ausgeführt wurde, ein Strukturieren einer Ätzmaske für ein optisches Gitter ausgeführt.
Die 7(b) zeigt einen Querschnitt des Substrats 121, auf dessen Oberfläche das Strukturieren einer Ätzmaske 125 für das optisches Gitter ausgeführt wurde. Das Strukturieren der Ätzmaske 125 ist nachfolgend beschrieben.
In Schritt S3030 in der 6 wird das Substrat 121, auf dessen Oberfläche das Strukturieren der Ätzmaske 125 für das optisches Gitter ausgeführt wurde, weiter unter Verwendung der Vorrichtung zum reaktiven Ionenätzen dem Ätzen unterzogen.
In Schritt S3040 in der 6 wird die Ätzmaske 125 entfernt. Das Entfernen der Ätzmaske 125 ist nachfolgend beschrieben.
Die 7(c) zeigt einen Querschnitt einer Form für ein optisches Gitter, welches mit einer feinen Antireflexionsstruktur bereitgestellt ist. Die Form wird unter Verwendung des im Flussdiagramm der 6 gezeigten Verfahrens hergestellt.
Die 8 ist eine Ansicht zur Darstellung des Strukturierens einer Ätzmaske.
Die 8(a) zeigt einen Querschnitt eines Substrats 121, auf dessen Oberfläche das Strukturieren eines Abdecklacks 123 für ein optisches Gitter ausgeführt wurde.
Die 8(b) zeigt einen Querschnitt des Substrats 121, auf dessen Oberfläche das Strukturieren des Abdecklacks 123 für das optisches Gitter ausgeführt wurde und dann ein Metall 125, wie beispielsweise Chrom oder Nickel, welches gegenüber einer Reaktion mit den fluorhaltigen Gasen widerstandsfähig ist, abgeschieden wurde.
Die 8(c) zeigt einen Querschnitt des Substrats 121, auf dessen Oberfläche das Strukturieren des Abdecklacks 123 für das optisches Gitter ausgeführt wurde, das Metall 125, wie beispielsweise Chrom und Nickel, welches gegenüber der Reaktion mit den fluorhaltigen Gasen widerstandsfähig ist, abgeschieden wurde und dann der Abdecklack 123 entfernt wurde. Das Metall 125, wie beispielsweise Chrom und Nickel, welches in der 8(c) gezeigt ist, fungiert als Ätzmaske.
Der Abdecklack 123, welcher in der 8(a) gezeigt ist, kann ebenfalls als Ätzmaske verwendet werden. Jedoch ist die Ätzselektivität (ein Unterschied in der Ätzrate) des Substrats gegenüber dem Abdecklack kleiner als die Ätzselektivität des Substrats gegenüber einem Metall, wie beispielsweise Chrom oder Nickel, und deshalb ist eine Ätztiefe kleiner.
Die 9 zeigt eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer Form für eine Antireflexionsstruktur, welche durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Das Teilungsmaß des Gitters der Antireflexionsstruktur ist in etwa 0,2 Mikrometer.
Die 10 zeigt eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer Form für ein optisches Gitter, welches mit einer feinen Antireflexionsstruktur bereitgestellt ist. Das Teilungsmaß des optischen Gitters ist in etwa 2 Mikrometer, während das Teilungsmaß des Gitters der Antireflexionsstruktur in etwa 0,2 Mikrometer ist.
Die 11 zeigt Beziehungen zwischen einem Reflexionsgrad und der Wellenlänge von einer Oberfläche, welche mit einer Antireflexionsstruktur bereitgestellt ist, die durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, einer Oberfläche, welche mit einer Antireflexionsstruktur bereitgestellt ist, die durch ein Verfahren gemäß der bezogenen Technik hergestellt ist (ein Verfahren, welches ein Elektronenstrahllithographiesystem verwendet), und einer Oberfläche ohne eine Antireflexionsstruktur. Die Horizontalachse der 11 repräsentiert die Wellenlänge, wobei die Vertikalachse der 11 den Reflexionsgrad repräsentiert. Der Reflexionsgrad der Oberfläche, welche mit der Antireflexionsstruktur bereitgestellt ist, die durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, ist über den gesamten Wellenlängenbereich hinweg geringer als der Reflexionsgrad der Oberfläche, welche mit der Antireflexionsstruktur bereitgestellt ist, die durch das Verfahren gemäß der bezogenen Technik hergestellt ist. Dies verdeutlicht, dass eine Antireflexionsstruktur, welche eine höhere Leistungsfähigkeit hat, gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann.
Durch das Herstellungsverfahren einer Form für eine Antireflexionsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Antireflexionsstruktur, welche eine höhere Leistungsfähigkeit hat, ohne die Verwendung einer Strukturierung hergestellt werden. Gemäß dem vorliegenden Verfahren kann eine Form für eine Antireflexionsstruktur einer großen Fläche ohne andere Einschränkungen als die Fläche der Vorrichtung zum reaktiven Ionenätzen hergestellt werden. Weiter kann gemäß dem vorliegenden Verfahren eine Form für eine Antireflexionsstruktur zum Formen einer feinen Antireflexionsstruktur auf irgendeiner gekrümmten Oberfläche und eine Form für eine Antireflexionsstruktur zum Formen eines optischen Gitters, welches mit einer feinen Antireflexionsstruktur bereitgestellt ist, hergestellt werden.

Claims

Ein Verfahren zur Herstellung einer Form für eine Antireflexionsstruktur unter Verwendung einer Vorrichtung zum reaktiven Ionenätzen, in welchem ein Gasgemisch aus Schwefelhexafluorid und Sauerstoff in das System hinein eingeleitet wird, in dem ein Substrat platziert ist, das aus einem Halbleiter oder einem Metall hergestellt ist, welches/welcher mit Schwefelhexafluorid reagiert, und das Gasgemisch in ein Plasma umgewandelt wird, sodass sich Sauerstoffionen im Plasma mit Ionen des Halbleiters oder des Metalls verbinden, welcher/welches mit dem Schwefelhexafluorid reagiert hat, wobei resultierende Oxide an beliebigen Stellen auf einer Oberfläche des Substrats abgeschieden werden, wobei die Oberfläche des Substrats durch das Schwefelhexafluorid einem Ätzen unterzogen wird, während die Oxide als Ätzmasken fungieren, und deshalb eine feine Gitterstruktur auf der Oberfläche des Substrats geformt wird, wobei die Struktur ein Teilungsmaß von 0,05 μm bis 0,35 μm, eine Tiefe von 0,2 μm bis 1 μm und ein Aspektverhältnis von 0,8 oder mehr aufweist.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Form für eine Antireflexionsstruktur gemäß Anspruch 1, wobei Silizium das Material des Substrats ist.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Form für eine Antireflexionsstruktur gemäß Anspruch 2, wobei ein Druck des Gasgemisches zwischen 1 Pa und 5 Pa liegt und ein Anteil des Sauerstoffs im Gasgemisch zwischen 30% und 70% ist.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Form für eine Antireflexionsstruktur gemäß Anspruch 3, wobei die Temperatur des Substrats bei 30°C oder weniger gehalten wird.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Form für eine Antireflexionsstruktur gemäß Anspruch 1, wobei das Substrat eine Schicht ist, welche auf eine Oberfläche eines Metallkerns aufgetragen ist.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Form für eine Antireflexionsstruktur gemäß Anspruch 1, wobei das Metall irgendeines von Titan, Wolfram, Tantal, einer Titanlegierung, welche durch Zusetzen von anderen Elementen zu Titan hergestellt wird, und einer Wolframlegierung, welche durch Zusetzen von anderen Elementen zu Wolfram hergestellt wird, ist.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Form für ein optisches Gitter, welches mit einer feinen Antireflexionsstruktur bereitgestellt ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Formen einer feinen Antireflexionsstruktur auf einer Oberfläche eines Substrats gemäß dem in Anspruch 1 beschriebenen Verfahren, Formen einer Ätzmaske, welche zu einer Struktur des optischen Gitters korrespondiert, und weitergehendes Unterziehen von nicht maskierten Abschnitten des Substrats, auf welchem die Ätzmaske geformt wurde, dem Ätzen gemäß dem in Anspruch 1 beschriebenen Verfahren.
Verwendung einer feinen Gitterstruktur als eine Form für eine Antireflexionsstruktur, wobei die feine Gitterstruktur mittels eines Verfahrens hergestellt wird, in welchem ein Gasgemisch aus Schwefelhexafluorid und Sauerstoff in das System hinein eingeleitet wird, in dem ein Substrat, das aus einem Halbleiter oder einem Metall hergestellt ist, welches/welcher mit dem Schwefelhexafluorid reagiert, platziert ist, und das Gasgemisch in ein Plasma umgewandelt wird, sodass sich Sauerstoffionen im Plasma mit Ionen des Halbleiters oder des Metalls verbinden, welcher/welches mit dem Schwefelhexafluorid reagiert hat, wobei resultierende Oxide an beliebigen Stellen auf einer Oberfläche des Substrats abgeschieden werden, wobei die Oberfläche des Substrats durch das Schwefelhexafluorid einem Ätzen unterzogen wird, während die Oxide als Ätzmasken fungieren, und deshalb die feine Gitterstruktur auf der Oberfläche des Substrats geformt wird, wobei die Struktur ein Teilungsmaß von 0,05 μm bis 0,35 μm, eine Tiefe von 0,2 μm bis 1 μm und ein Aspektverhältnis von 0,8 oder mehr aufweist.