DE3731147A1 - Verfahren zum genauen einstellen von streifen eines interferenzmusters parallel zu einer kante eines substrats - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen von Streifen eines Interferenzmusters parallel zu einer Kante eines Substrats nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Für den Aufbau integriert optischer Bragg-Reflektoren auf Wellenleitern ist die genaue Justierung des Wellenleiters senkrecht zur Richtung der Linien bzw. Furchen des optischen Gitters erforderlich. Da die Gitterkonstante des optischen Gitters im allgemeinen zu klein (etwa 230 nm) ist, um im Licht­ mikroskop aufgelöst zu werden, ist die direkte Justierung des Wellenleiters zum Gitter in Maskenbelichtungsgeräten nicht möglich. Statt dessen müssen die Linien bzw. Furchen des Gitters und der Wellenleiter an den kristallografisch festge­ legten Kanten des Substrats orientiert werden. Das Problem ist daher, zu gewährleisten, daß die Richtung der Linien bzw. Furchen des Gitters parallel zu einer der festgelegten Kanten des Substrats verläuft.

Das optische Gitter wird bekannterweise durch holografische Be­ lichtung der Oberfläche des Substrats erzeugt, bei der zwei ko­ härente Strahlung zur Interferenz gebracht werden und dadurch ein streifenförmigen Interferenzmuster erzeugt wird, das dem zu erzeugenden Gitter entspricht. Damit die Linien bzw. Furchen des Gitters genau parallel zu genannten Kante des Substrats verlaufen, müssen bereits die Streifen des Interferenzmusters genau parallel zu dieser Kante eingestellt werden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, mit dem eine sehr genaue Einstellung der Streifen des Interferenzmusters parallel zur Kante des Substrats möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren nach Maßgabe des Anspruchs 2 durchgeführt.

Die Erfindung wird anhand der Figur in der folgenden Beschreibung näher erläutert.

Die Figur zeigt im wesentlichen ein gegen die Ebene der beiden interferierenden Strahlen verkipptes Substrat, auf dem das durch einen Hilfsstrahl beleuchtete Beugungsgitter ausgebildet mit dem Interferenzmuster belichtet ist.

In der Figur bezeichnet E 1 eine durch eine Kreisscheibe reprä­ sentierte Ebene, in der sich die beiden miteinander inter­ ferierenden, kohärenten Strahlen S 1 und S 2 in Richtung der Pfeilspitze ausbreiten und im Zentrum Z der Kreisscheibe schneiden mögen. Diese Strahlen repräsentieren beispielsweise die Ausbreitungsrichtungen zweier ebener optischer Wellen einer bestimmten Wellenlänge, die bei Interferenz ein streifenför­ miges Interferenzmuster IM erzeugen, dessen Streifen Str senk­ recht zur Ebene E 1 verlaufen und beispielsweise eine Breite von etwa 230 nm haben.

Mit E 2 ist eine durch eine Kreisscheibe repräsentierte substrat­ feste Ebene bezeichnet. Die Ebene E 2 steht senkrecht auf der die Oberfläche O auf einer Seite begrenzenden, vorbestimmten Kante Kt. In der Ebene E 2 liegt die Normale N der Oberfläche O des Substrats Sub.

Wenn die Ebenen E 1 und E 2 zusammenfallen oder parallel zueinander sind, sind auch die Kante Kt und die Streifen Str des Interferenzmusters IM parallel zueinander.

In dem in der Figur dargestellten Fall ist angenommen, daß die Ebene E 2 und damit auch die Kante Kt des Substrats Sub gegen die Ebene E 1 um einen Winkel α verkippt ist. Die senk­ recht zur Ebene E 1 verlaufenden Streifen Str des Interferenz­ musters IM und die senkrecht zur verkippten Ebene E 2 stehende Kante Kt des Substrats Sub sind daher nicht mehr parallel zu­ einander, sondern schließen einen Winkel ein.

Ohne Beschränkung der Allgemeinheit sei angenommen, daß die verkippte Ebene E 2 die Ebene E 1 im Zentrum Z schneidet und daß dieses Zentrum Z in der Oberfläche O des Substrats Sub bzw. einer dazu parallelen Oberfläche einer auf die Oberfläche O aufgebrachten Maskierungsschicht MS liegt. Die Schnittlinie zwischen diesen beiden Ebenen ist mit SL 1 bezeichnet.

Mit E 3 ist eine durch eine Kreisscheiben repräsentierte Ebene bezeichnet, in der die Oberfläche O des Substrats Sub liegt und welche die Ebene E 1 im Winkel β schneidet. Die Schnittlinie zwischen der Ebene E 3 und der Ebene E 1 wird mit SL 2 bezeichnet. Die Normale N fällt mit der Schnittlinie SL 1 zusammen.

Auf oder in der Oberfläche O des Substrats Sub bzw. auf der Oberfläche der Maskierungsschicht MS ist das zumindest licht­ mikroskopisch auflösbare Beugungsgitter BG angeordnet, das als Hilfsgitter dient und dessen Gitterlinien GL genau parallel zur Kante Kt des Substrats Sub verlaufen.

Wird dieses Beugungsgitter BG mit einem Hilfsstrahl HS beleuch­ tet, der sich in der Ebene E 1 der beiden miteinander inter­ ferierenden Strahlen S 1 und S 2 oder parallel zu dieser Ebene E 1 ausbreitet, so breiten sich die am Beugungsgitter BG gebeugten Strahlen stets in der substratfesten Ebene E 2 senkrecht zu den Gitterlinien GL des Beugungsgitters BG aus. Von diesen ge­ beugten Strahlen sind in der Figur lediglich zwei eingezeichnet und mit gS bezeichnet, wobei ihre Ausbreitungsrichtung durch die Pfeilspitzen angedeutet ist. Weitere gebeugte Strahlen sind durch Punkte P auf dem Umfang der Kreisscheibe E 2 angedeutet. Die gebeugten Strahlen gS und P zeigen demnach die Ebene E 2 und zugleich deren Lage gegenüber der Ebene E 1 an. Wird das Sub­ strat Sub so eingestellt, daß die gebeugten Strahlen gS und P in der Ebene E 1 liegt oder parallel zu dieser Ebene E 1 ange­ ordnet ist, sind die Kante Kt, die Gitterlinien GL des Beu­ gungsgitters BG und die Streifen Str des Interferenzmusters IM genau parallel zueinander, so wie es gewünscht ist. Die Ju­ stiergenauigkeit ist nur durch die Beugung begrenzt.

Um das gewünschte optische Gitter an einer definierten Stelle auf der Oberfläche O des Substrats Sub zu erzeugen, wird in der Praxis die Oberfläche O mit der Maskierungsschicht MS versehen. In dieser Maskierungsschicht MS werden fotolithographisch ein oder mehrere Fenster F erzeugt, in denen die Oberfläche O des Substrats Sub freiliegt und mit dem Interferenzmuster IM zur Herstellung des gewünschten optischen Gitters durch Ätzen be­ lichtet werden kann.

Zweckmäßigerweise wird das als Hilfsgitter dienende Beugungs­ gitter BG auf oder in der Maskierungsschicht MS an einer ge­ eigneten Stelle außerhalb eines Fensters F erzeugt. Dieses Beugungsgitter BG kann konventionell im gleichen Fotolitho­ grafieschritt, bei dem die Fenster F erzeugt werden, herge­ stellt werden und erfordert daher keinen zusätzlichen Aufwand. Der Periode bzw. Gitterkonstante des Beugungsgitters BG wird entsprechend dem Auflösungsvermögen der Maskierungsschicht MS gewählt. Bei der Herstellung der Maske für den Fotolitho­ grafieschritt wird gewährleistet, daß sich die Gitterlinien GL des Beugungsgitters BG parallel zur Kante Kt des Substrats aufbringen lassen. Dieses Beugungsgitter BG ermöglicht die Justierung des Substrats Sub bezüglich des gewünschten opti­ schen Gitters und aller übrigen Maskierprozesse, da es zum Maskensatz gehört.

Claims (2)

1. Verfahren zum genauen Einstellen von Streifen (Str) eines von zwei miteinander interferierenden Strahlen (S 1, S 2) erzeugten Interferenzmusters (IM) parallel zu einer vorbe­ stimmten Kanten (Kt) eines Substrats (Sub), dessen Oberfläche (O) zwecks Herstellung eines insbesondere lichtmikroskopisch nicht mehr auflösbare Gitterlinien aufweisenden optischen Gitters mit dem Interferenzmuster (IM) zu belichten ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche (O) des Substrats (Sub) ein optisches Beugungs­ gitter (BG) mit zumindest lichtmikroskopisch auflösbaren und genau parallel zur vorbestimmten Kante (Kt) des Substrats (Sub) verlaufenden Gitterlinien (GL) erzeugt wird, daß dieses Beu­ gungsgitter (BG) mit einem in der oder parallel zur Ebene (E 1) der beiden miteinander interferierenden Strahlen (S 1, S 2) sich ausbreitenden Hilfsstrahl (HS) bestrahlt wird und daß das Substrat (Sub) so eingestellt wird, daß die vom Beugungsgitter (BG) erzeugten gebeugten Strahlen (gS) sich in der Ebene (E 1) der beiden miteinander interferierenden Strahlen (S 1, S 2) oder einer dazu parallelen Ebene ausbreiten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Beugungsgitter (BG) auf oder in einer auf der Oberfläche (O) des Substrats (Sub) aufgebrachten Maskierungsschicht (MS) ausgebildet wird, in der ein oder mehrere Fenster (F) ausgebildet werden, in denen die Oberfläche (O) des Substrats (Sub) freiliegt und mit dem Interferenzmuster (IM) belichtet werden kann.