JP2000155207A - Manufacture of element - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、階段状の回折格子
等における微細構造を有する素子の製造方法に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an element having a fine structure such as a step-like diffraction grating.
【0002】[0002]
【従来の技術】回折光学素子は光の回折現象を利用した
光学素子であり、様々な形状や寸法の回折格子により構
成することができる。例えば、階段形状の回折格子の作
製方法が特開平9−54420号公報に記載されてお
り、この場合は基板上に初期遮光膜パターンを形成し、
この遮光膜パターンから露出した基板を第1の深さだけ
エッチングし、この上にネガ型レジストを塗布する。そ
の後に、この遮光膜上の所定部のネガレジストを露光す
ると共に、基板裏面から全面露光し現像することにより
マスクパターンを形成する。このマスクパターンから露
出した遮光膜をエッチングし、更にこのマスクパターン
から露出した基板を第2の深さだけエッチングする。こ
の工程を繰り返すことによって、2段以上の多段に基板
をエッチングする型製法である。2. Description of the Related Art A diffractive optical element is an optical element utilizing a light diffraction phenomenon, and can be constituted by diffraction gratings having various shapes and dimensions. For example, a method of manufacturing a step-shaped diffraction grating is described in JP-A-9-54420. In this case, an initial light-shielding film pattern is formed on a substrate,
The substrate exposed from the light-shielding film pattern is etched by a first depth, and a negative resist is applied thereon. Thereafter, a predetermined portion of the negative resist on the light-shielding film is exposed, and a mask pattern is formed by exposing and developing the entire surface of the substrate from the back surface. The light-shielding film exposed from the mask pattern is etched, and the substrate exposed from the mask pattern is further etched to a second depth. This is a mold manufacturing method in which the substrate is etched in two or more stages by repeating this process.
【0003】しかしながら、特開平9−54420号公
報によるネガレジストを利用して基板裏面側からパター
ニングする方式では、段数が進んでくるとエッチングす
べきアスペクト比が高くなり、深い部分のエッチング形
状が先細りしてくる。これによって、段と段の境目に角
状のエッチング残りが形成されるために、連続した矩形
をなす階段形状が得られないという問題点がある。一
方、特開平6−258510号公報に回折格子の断面が
階段形状から成る回折光学素子の作製方法が開示されて
おり、この回折光学素子はエッチングガスに対して反応
性の異なる2種類の材料を、膜厚を十分に管理して基板
上に交互に積層した後に、この2種類の材料を交互層に
対してフォトリソグラフィ技術によりパターニング、エ
ッチングを行うことにより階段状回折格子を形成してい
る。However, in the method of patterning from the back side of the substrate using a negative resist disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-54420, the aspect ratio to be etched increases as the number of steps increases, and the etching shape of a deep portion becomes tapered. Will come. As a result, since a corner-shaped etching residue is formed at the boundary between steps, there is a problem that a continuous rectangular step shape cannot be obtained. On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-258510 discloses a method for manufacturing a diffractive optical element in which the cross section of a diffraction grating has a stepped shape. This diffractive optical element uses two kinds of materials having different reactivities to an etching gas. After the film thickness is sufficiently controlled and alternately laminated on the substrate, the two kinds of materials are patterned and etched by photolithography on the alternate layer to form a step-like diffraction grating.
【0004】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
高精度な矩形階段形状となるようにエッチングを行う素
子の製造方法を提供することにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems,
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an element for performing etching so as to have a rectangular step shape with high accuracy.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、断面が
階段形状の回折格子を形成する際に、上述の従来例の特
開平6−258510号公報の方式では、パターニング
を3回重ねて行うと、階段と向かい合う側の側壁にアラ
イメントずれが発生する。このために、階段の底面に対
して、この側壁が裾を引く形状が顕著となり、この側壁
が垂直な矩形をなす階段形状が得られないという問題点
がある。However, when a diffraction grating having a stepped cross section is formed, in the above-described conventional example of Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-258510, if patterning is performed three times, the step Misalignment occurs on the side wall opposite to the side wall. For this reason, the shape in which the side wall has a skirt with respect to the bottom surface of the staircase becomes remarkable, and there is a problem that a staircase shape in which the side wall forms a vertical rectangle cannot be obtained.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る請求項1に記載の素子の製造方法は、基
板の階段状要素の最下段に相当する領域を必要な深さだ
けエッチングすることにより前記階段状要素の前記最下
段の面を生成した後に、前記基板上の前記階段状要素の
他の段に相当する領域を必要な深さだけエッチングする
ことにより前記階段状要素の前記他の段の面を生成する
ことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a device, comprising: forming a region corresponding to a lowermost step of a step-like element of a substrate by a required depth; After generating the lowermost surface of the step-like element by etching, etching a region corresponding to another step of the step-like element on the substrate to a required depth, thereby forming the step-like element. It is characterized in that the surface of the other step is generated.
【0007】また、本発明に係る請求項2に記載の素子
の製造方法は、基板上に階段状要素の高さに応じた厚み
を有する膜を形成し、前記基板上の前記膜における前記
階段状要素の最下段に相当する領域を必要な深さだけエ
ッチングすることにより、前記階段状要素の前記最下段
の面を生成した後に、前記基板上の前記膜における前記
階段状要索の他の段に相当する領域を必要な深さだけエ
ッチングすることにより前記階段状要素の前記他の段の
面を生成することを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing an element, a film having a thickness corresponding to the height of the step-like element is formed on the substrate, and the step on the film on the substrate is formed. Etching the area corresponding to the lowermost step of the step-like element to a required depth to generate the lowermost surface of the step-like element, and then forming another step of the step-like key in the film on the substrate. The step corresponding to the step is etched by a necessary depth to generate the surface of the another step of the step-like element.
【0008】また、本発明に係る請求項9に記載の素子
の製造方法は、断面が階段形状の素子の製造方法におい
て、基板上に成膜した互いにエッチングレートが異なる
エッチング膜とエッチングストッパ膜の2種類を交互に
成膜して交互積層膜を形成し、前記基板と前記交互積層
膜との間に前記2種類のエッチングレートと異なるエッ
チングレートを有する第2のエッチングストッパ層を設
けエッチングを行うことを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, in the method of manufacturing an element having a stepped cross section, the etching film and the etching stopper film formed on the substrate and having different etching rates from each other are provided. Two types are alternately formed to form an alternately laminated film, and a second etching stopper layer having an etching rate different from the two types of etching rates is provided between the substrate and the alternately laminated film to perform etching. It is characterized by the following.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】本発明を図示の実施例に基づいて
詳細に説明する。図1は第1の実施例における4段の階
段形状の回折光学素子の断面図を示し、光学ガラス、金
属、合成樹脂から成る基板1上に、エッチングによって
階段部を形成するために、交互積層膜としてスパッタリ
ング層(エッチング層)2と、各段のエッチングストッ
パとして機能するエッチングストッパ層3とが交互に積
層されて成膜されている。そして、基板1と交互積層膜
の最下層のエッチングストッパ層3との間には、第2の
エッチングストッパ層4が設けられている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiment. FIG. 1 shows a sectional view of a four-step diffractive optical element according to the first embodiment, which is alternately laminated on a substrate 1 made of optical glass, metal or synthetic resin in order to form a step by etching. As a film, a sputtering layer (etching layer) 2 and an etching stopper layer 3 functioning as an etching stopper of each stage are alternately laminated and formed. A second etching stopper layer 4 is provided between the substrate 1 and the lowermost etching stopper layer 3 of the alternate laminated film.
【0010】本実施例では、基板1としてSiウエハを
使用し、基板1の面上に形成する交互積層膜の一方の層
を成す層2にはSiO2膜を使用して、層2のそれぞれ
の膜厚が600nmとなるように通常のスパッタリング
成膜装置で成膜する。また、交互積層膜の他方の層を成
す層3には、SiO2膜とはエッチングレートが異なる
Al2O3膜をそれぞれ膜厚が10nmとなるように同様
のスパッタリング成膜装置を用いて成膜する。また、第
2のエッチングストッパ層4は交互積層膜のスパッタリ
ング膜(エッチング層)2とエッチングストッパ層3を
エッチングするエッチングガスに対して極めてエッチン
グレートが遅い特性を有する金属膜又は誘電体膜から成
り、例えばCr2O3膜を用いる。このCr2O3膜は基板
1と最下層のエッチングストッパ層3との間に、例えば
通常の真空成膜法を用いて成膜する。In the present embodiment, an Si wafer is used as the substrate 1, an SiO 2 film is used as the layer 2 which is one of the alternately laminated films formed on the surface of the substrate 1, and each of the layers 2 is used. Is formed by a normal sputtering film forming apparatus so that the thickness of the film becomes 600 nm. Further, as the layer 3 forming the other layer of the alternately laminated film, an Al 2 O 3 film having an etching rate different from that of the SiO 2 film is formed using a similar sputtering film forming apparatus so that the film thickness becomes 10 nm. Film. The second etching stopper layer 4 is made of a metal film or a dielectric film having an extremely low etching rate with respect to an etching gas for etching the sputtered film (etching layer) 2 of the alternately laminated film and the etching stopper layer 3. For example, a Cr 2 O 3 film is used. This Cr 2 O 3 film is formed between the substrate 1 and the lowermost etching stopper layer 3 by using, for example, a normal vacuum film forming method.
【0011】図2〜図7は図1における回折光学素子の
製作模式図を示し、先ず直径8インチから成り良く洗浄
された基板1を、成膜面がスパッタリング装置のターゲ
ットに向くようにして槽内のサンプルホルダにセットす
る。そして、十分に真空排気した後に、酸素ガスとアル
ゴンガスを槽内に導入して、漕内の圧力を2Paに設定
する。RF電源より出力400Wの高周波を電極に印加
し、前述のCr2O3膜から成る第2のエッチングストッ
パ層4を面内に膜厚が100nmとなるように均一に成
膜する。成膜後に一旦槽内の真空を開放し、加熱高温炉
にサンプルを投入して900度で2時間、大気雰囲気中
でアニール処理する。FIG. 2 to FIG. 7 are schematic views showing the fabrication of the diffractive optical element shown in FIG. 1. First, a substrate 1 having a diameter of 8 inches and well washed is placed on a tank so that a film forming surface faces a target of a sputtering apparatus. Set in the sample holder inside. After sufficiently evacuating, oxygen gas and argon gas are introduced into the tank, and the pressure in the tank is set to 2 Pa. A high frequency of 400 W output is applied to the electrodes from an RF power source, and the second etching stopper layer 4 made of the above-mentioned Cr 2 O 3 film is uniformly formed on the surface so as to have a thickness of 100 nm. After the film formation, the vacuum in the tank is once released, the sample is put into a heating high-temperature furnace, and annealing is performed at 900 ° C. for 2 hours in an air atmosphere.
【0012】そして、十分に徐冷した後に、再びスパッ
タリング装置に先程と同様にサンプルをセットする。タ
ーゲットをAlに変えて酸素ガスとアルゴンガスの混合
比が同じになるように調節して、アニール処理した第2
のエッチングストッパ層4上に第1のエッチングストッ
パ層3を面内に膜厚が10nmとなるように均一に成膜
する。After sufficiently cooling, the sample is set again in the sputtering apparatus in the same manner as described above. The target was changed to Al and the mixture ratio of oxygen gas and argon gas was adjusted to be the same, and the second
The first etching stopper layer 3 is uniformly formed on the etching stopper layer 4 so as to have a thickness of 10 nm in the plane.
【0013】今度は真空を開放せずにターゲットをSi
O2に交換し、酸素ガスとアルゴンガスの混合比が酸素
1に対しアルゴンガスが10となるように調節して、エ
ッチングストッパ層3上にスパッタリング膜2を面内に
膜厚が600nmになるように均一に成膜する。続け
て、層3と層2とを交互層を更に2回成膜することによ
り、6層から成る交互積層膜を第2のエッチングストッ
パ層4上に形成する。This time, the target was set to Si without releasing the vacuum.
The gas is exchanged for O 2 , and the mixture ratio of oxygen gas and argon gas is adjusted so that the ratio of argon gas to oxygen is 10 so that the thickness of the sputtering film 2 on the etching stopper layer 3 becomes 600 nm in-plane. To form a uniform film. Subsequently, alternate layers of the layer 3 and the layer 2 are formed two more times, so that an alternate laminated film including six layers is formed on the second etching stopper layer 4.
【0014】更に、このようなサンプルに、パターニン
グされたフォトレジスト5を使用して、エッチングによ
り4段の階段形状を形成する。図2において、交互積層
膜上にスピンナによりフォトレジスト5を形成し、4段
目に相当する段幅1μmのパターニングを露光、現像す
る。Further, a four-step step shape is formed on such a sample by etching using the patterned photoresist 5. In FIG. 2, a photoresist 5 is formed on the alternately laminated film by a spinner, and a pattern having a step width of 1 μm corresponding to the fourth step is exposed and developed.
【0015】次に、通常のRIEエッチング装置の電極
上に、成膜面がエッチングされるようにこのサンプルを
セットし、十分に真空排気した後に、エッチングガスと
してCF4とCHF3を導入し、槽内の圧力を1Paとな
るように設定する。高周波電源から電極に出力100W
の電力を印加して放電し、サンプル表面から層2が1層
エッチングされる所定時間だけエッチングを行う。更
に、エッチングガスをCCl4に変えて層3をエッチン
グする。これを交互に3回繰り返し、図3に示すように
交互積層膜を1μm幅で第2のエッチングストッパ層4
が完全に露出するまでエッチングを行う。これによっ
て、図3に示すように最下段に相当する上から数えて4
段目のパターニング、エッチングが終了する。Next, this sample was set on an electrode of a normal RIE etching apparatus so that the film formation surface was etched, and after sufficiently evacuating, CF 4 and CHF 3 were introduced as etching gases. The pressure in the tank is set to 1 Pa. 100W output from high frequency power supply to electrode
Is applied for discharging, and etching is performed only for a predetermined time during which one layer 2 is etched from the sample surface. Further, the layer 3 is etched by changing the etching gas to CCl 4 . This is alternately repeated three times, and as shown in FIG.
Is etched until is completely exposed. As a result, as shown in FIG.
The step patterning and etching are completed.
【0016】サンプルをエッチング装置から取り出して
レジスト5を剥離し、再度図4に示すように、スピンナ
により交互積層膜上にフォトレジスト5を形成する。今
度は2段目に相当する段幅2μmにパターニングのアラ
イメント精度として、0.3μmを加味した段幅2.3
μmで露光、現像する。このときの0.3μm幅は既に
エッチングして露出しているエッチングストッパ層側に
くるようにする。The sample is taken out of the etching apparatus, the resist 5 is peeled off, and as shown in FIG. 4, a photoresist 5 is formed on the alternately laminated film by a spinner again. This time, the step width 2.3 corresponding to the step width 2 μm corresponding to the second step and 0.3 μm as the patterning alignment accuracy is added.
Exposure and development at μm. At this time, the width of 0.3 μm is set so as to be on the side of the etching stopper layer which has already been etched and exposed.
【0017】前回と同様に、エッチング装置にサンプル
をセットし、図5に示すように層2が1層エッチングさ
れる所定時間だけエッチングし、同様にエッチングガス
を変えて層3をエッチングする。サンプルをエッチング
装置より出してレジスト5を剥離する。次に、前回と同
様に図6に示すようにスピンナにより交互積層膜上にフ
ォトレジスト5を形成し、3段目に相当する段幅1μm
にパターニングのアライメント精度として、0.3μm
を加味した段幅1.3μmで露光、現像する。このとき
の0.3μm幅も既にエッチングし露出している層3側
にくるようにする。As in the previous case, the sample is set in the etching apparatus, the layer 2 is etched for a predetermined time as shown in FIG. 5, and the layer 3 is etched by changing the etching gas in the same manner. The sample is taken out of the etching apparatus and the resist 5 is peeled off. Next, as shown in FIG. 6, a photoresist 5 is formed on the alternately laminated film by a spinner as in the previous case, and a step width of 1 μm corresponding to the third step is formed.
0.3 μm as patterning alignment accuracy
Exposure and development are performed with a step width of 1.3 μm in consideration of the above. At this time, the width of 0.3 μm is made to be on the layer 3 side already etched and exposed.
【0018】更に、前回と同様にエッチング装置にサン
プルをセットし、図7に示すように層2が1層エッチン
グされる所定時間だけエッチングし、同様にエッチング
ガスを変えて層3をエッチングする。そして、サンプル
をエッチング装置より出してレジスト5を剥離する。次
に、Cr2O3剥離液の中にエッチングしたサンプルを浸
し、超音波をかけて第2のエッチングストッパ層4だけ
を剥離し、2段目、3段目のエッチングで面荒れした第
2のエッチングストッパ層4を除去し、平滑な基板1の
面を溝底面に露出させる。そして、純水により十分に洗
い流した後にN 2ブロワにより乾燥して、図1に示すよ
うな4段の回折光学素子が形成される。Further, as in the previous case, the etching apparatus
Set the pull, and as shown in FIG.
Etching for the specified time, and etching in the same way
The gas is changed and the layer 3 is etched. And sample
Out of the etching apparatus to remove the resist 5. Next
And CrTwoOThreeImmerse the etched sample in the stripper
Then, apply ultrasonic waves to only the second etching stopper layer 4.
Is peeled off and the surface is roughened by the second and third etching steps.
2 is removed, and the smooth substrate 1 is removed.
The surface is exposed to the groove bottom. Then wash thoroughly with pure water
N after flushing TwoAfter drying with a blower, as shown in FIG.
Such a four-stage diffractive optical element is formed.
【0019】また、この回折格子面にAl反射面を通常
の真空蒸着装置により形成すれば、4段の反射式回折光
学素子を作製することができる。この実施例の作製方法
によれば、断面階段形状、特に階段と向かい合う側の側
壁が底面に対し垂直となり、エッチング底面に面荒れが
なく、かつ何れも平滑面となる1段当りの段差が揃った
矩形形状を形成することができるため回折特性に優れた
回折光学素子を低コストで安定して製造することが可能
となる。なお、階段部を構成するスパッタリング膜2や
エッチングストッパ層3は、実施例で述べた膜材に限る
組み合わせでなくとも、同様の効果が得られる。If an Al reflecting surface is formed on the diffraction grating surface by a usual vacuum evaporation apparatus, a four-stage reflective diffractive optical element can be manufactured. According to the manufacturing method of this embodiment, the step shape in cross section, in particular, the side wall facing the stair is perpendicular to the bottom surface, the etching bottom surface has no surface roughness, and the steps per one step in which both are smooth surfaces are uniform. Because a rectangular shape can be formed, a diffractive optical element having excellent diffraction characteristics can be stably manufactured at low cost. Note that the same effect can be obtained even if the sputtering film 2 and the etching stopper layer 3 constituting the staircase are not limited to the combination of the film materials described in the embodiments.
【0020】図8は第2の実施例の断面図を示し、第1
の実施例において第2のエッチングストッパ層4として
使用したCr2O3膜を金属Cr膜から成るエッチングス
トッパ層4’に変更し、加熱高温炉において400度で
2時間、N2雰囲気中でアニール処理を施す。この第2
のエッチングストッパ層4’上にAl2O3膜から成る第
1のエッチングストッパ層3と階段部を構成するSiO
2膜から成るスパッタリング膜(エッチング層)2を交
互に2回積層し、それに対応したフォトリソグラフィ工
程、エッチング工程を行って回折光学素子を作製する。
その他は第1の実施例と同様である。FIG. 8 is a sectional view of the second embodiment, and FIG.
In the embodiment, the Cr 2 O 3 film used as the second etching stopper layer 4 was changed to an etching stopper layer 4 ′ made of a metal Cr film, and annealed at 400 ° C. for 2 hours in a N 2 atmosphere in a heating high temperature furnace. Perform processing. This second
The first etching stopper layer 3 made of an Al 2 O 3 film and the SiO forming the step portion are formed on the etching stopper layer 4 ′ of FIG.
A sputtering film (etching layer) 2 composed of two films is alternately laminated twice, and a photolithography step and an etching step corresponding thereto are performed to produce a diffractive optical element.
Others are the same as the first embodiment.
【0021】このようにして、第1の実施例と同様に側
壁が底面に垂直で面荒れがなく平滑な段差が揃った矩形
形状の3段の反射式回折光学素子を作製することができ
る。金属Cr膜から成る第2のエッチングストッパ層4
‘を使用することによって、通常のフォトリソグラフィ
工程で使用するSiウエハから成る基板1と近い反射率
が得られるため、通常の露光条件を適用することがで
き、生産の切換えを円滑に行うことができる。なお、こ
れ以外の段数から成る回折光学素子についても同様の効
果が得られる。In this way, as in the first embodiment, it is possible to manufacture a three-stage reflection type diffractive optical element having a rectangular shape with side walls perpendicular to the bottom surface and without unevenness and with uniform smooth steps. Second etching stopper layer 4 made of a metal Cr film
By using ', a reflectance close to that of the substrate 1 made of a Si wafer used in a normal photolithography process can be obtained, so that normal exposure conditions can be applied and production can be switched smoothly. it can. The same effect can be obtained with a diffractive optical element having a different number of stages.
【0022】また、第1の実施例において、基板1をS
iウエハから石英に変更してエッチングした回折格子面
に、Al反射膜ではなく反射防止膜を通常の真空蒸着装
置により形成してもよい。これによって、第1の実施例
と同様の特性を有する4段の透過式回折光学素子を実現
できる。なお、ここで用いた石英以外の透明な光学基材
に対しても同様な効果が得られる。In the first embodiment, the substrate 1 is
An antireflection film instead of an Al reflection film may be formed on a diffraction grating surface etched by changing from i-wafer to quartz using a normal vacuum deposition apparatus. Thus, a four-stage transmission diffractive optical element having the same characteristics as those of the first embodiment can be realized. A similar effect can be obtained for a transparent optical base material other than quartz used here.
【0023】更に、第1の実施例において第2のエッチ
ングストッパ層4の上に、エッチングストッパ層3を成
膜せずに直接エッチング層2を成膜し、その後は第1の
実施例と同様にエッチングストッパ層3との交互積層膜
を形成することにより、4段の回折光学素子を作製して
もよい。この場合は、回折格子面にAl反射膜を形成せ
ずに、型としてこれに紫外線硬化樹脂を滴下し、その上
から光学ガラスを張り合わせ、回折格子の裏面又は表面
から紫外線を照射して硬化した後に、剥離してレプリカ
転写することにより回折格子を得る。また、型に熱可塑
性樹脂を流し込み、インジェクション成型しても回折格
子を得られる。そして、この成型により得られた回折格
子の格子面にAl反射膜を形成して反射式回折光学素子
を形成すれば、第1の実施例と同様の特性を有する4段
の反射式回折光学素子を再現性良く安価に実現すること
ができる。Further, in the first embodiment, the etching layer 2 is formed directly on the second etching stopper layer 4 without forming the etching stopper layer 3, and thereafter the same as in the first embodiment. A four-stage diffractive optical element may be manufactured by forming an alternately laminated film with the etching stopper layer 3 in advance. In this case, without forming an Al reflective film on the diffraction grating surface, a UV curable resin was dropped on the mold as a mold, an optical glass was laminated thereon, and cured by irradiating ultraviolet light from the back or front surface of the diffraction grating. Later, the diffraction grating is obtained by peeling and replica transfer. Also, a diffraction grating can be obtained by pouring a thermoplastic resin into a mold and performing injection molding. Then, by forming an Al reflective film on the grating surface of the diffraction grating obtained by this molding to form a reflective diffractive optical element, a four-stage reflective diffractive optical element having the same characteristics as in the first embodiment. Can be realized with good reproducibility and at low cost.
【0024】なお、第1の実施例において第2のエッチ
ングストッパ層4を形成せずに、基板1上に直接エッチ
ングストッパ層3とエッチング層2を交互に積層して、
回折光学素子を作製した場合には、上から数えて4段目
に相当する溝部つまり最下段に小さな溝ができたり、溝
面が荒れる等の現象が見られるが、階段と向かう合う側
の側壁は垂直にできる。In the first embodiment, the etching stopper layers 3 and the etching layers 2 are alternately stacked directly on the substrate 1 without forming the second etching stopper layers 4.
When a diffractive optical element is manufactured, phenomena such as formation of a groove corresponding to the fourth step counted from the top, that is, a small groove at the bottom, and roughening of the groove surface are observed. Can be vertical.
【0025】また、第1の実施例において第2のエッチ
ングストッパ層4を成膜した後にアニール処理を行った
のは、エッチングストッパ層3とスパッタリング膜2を
交互に積層した場合には、交互積層膜を形成している最
中に一部の膜剥離が発生したり、基板1面内において部
分的に膜質が変化して所望のパターニングが困難にな
り、またフォトリソグラフィ工程におけるレジスト剥離
や洗浄工程においても一部に膜剥離が発生する可能性を
小さくなり、なくすためである。In the first embodiment, the annealing is performed after the second etching stopper layer 4 is formed because the etching stopper layer 3 and the sputtering film 2 are alternately stacked when they are alternately stacked. Partial film peeling occurs during the formation of the film, the film quality partially changes in the surface of the substrate 1, making desired patterning difficult, and the resist peeling and cleaning steps in the photolithography process. This is because the possibility that film peeling occurs in part also becomes small and eliminated.
【0026】更に、第1の実施例において、回折格子面
にAl反射膜を成膜して反射式回折光学素子を形成する
場合、エッチングを終了した後に第2のエッチングスト
ッパ層4をウエットエッチングにより除去することにな
り、上から数えて4段目に相当する最下段の溝面が荒れ
るという現象がない。Further, in the first embodiment, when an Al reflective film is formed on the diffraction grating surface to form a reflective diffractive optical element, the second etching stopper layer 4 is wet-etched after the etching is completed. Thus, there is no phenomenon that the lowermost groove surface corresponding to the fourth step counted from the top is roughened.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る素子の
製造方法は、高精度な矩形階段形状となるようにエッチ
ングすることができる。ここで開示した実施の形態にお
いては、互いにエッチングレートが異なるエッチング膜
とエッチングストッパ膜の2種類を交互に成膜して交互
積層膜を形成する際に、基板と交互積層膜との間に先の
2種類と異なるエッチングレートを有する第2のエッチ
ングストッパ層を設けることにより、交互積層膜がエッ
チングされる条件に晒されても、ストッパ層を超えて基
板側にエッチングが進まないために、階段と向かい合う
側の側壁が溝底面に対し垂直な階段形状の断面を有する
矩形形状を形成することができ、基板と交互積層膜に対
し良好な密着性又は耐久性が得られ、素子の型とした場
合に成形転写による型耐久性を向上することができる。
更に、溝底面を平滑にすることができるので優れた回折
分光特性を有し、再現性良く低コストで安定した製造が
可能となる。As described above, according to the method for manufacturing a device according to the present invention, etching can be performed so as to form a highly accurate rectangular step shape. In the embodiment disclosed herein, when two types of etching films and an etching stopper film having different etching rates are alternately formed to form an alternately laminated film, the substrate and the alternately laminated film are firstly sandwiched. By providing the second etching stopper layer having an etching rate different from those of the two types, even if the alternately laminated film is exposed to the etching condition, the etching does not proceed to the substrate side beyond the stopper layer, so The side wall facing the side can form a rectangular shape having a step-shaped cross section perpendicular to the groove bottom surface, and good adhesion or durability to the substrate and the alternately laminated film can be obtained, which is used as an element type. In this case, the mold durability by molding transfer can be improved.
Further, since the groove bottom surface can be smoothed, it has excellent diffraction spectral characteristics, and it is possible to stably produce the film with good reproducibility at low cost.
【図1】第1の実施例の回折光学素子の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a diffractive optical element according to a first embodiment.
【図2】第1の実施例の製造工程の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a manufacturing process of the first embodiment.
【図3】第1の実施例の製造工程の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the first embodiment.
【図4】第1の実施例の製造工程の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the first embodiment.
【図5】第1の実施例の製造工程の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a manufacturing step of the first embodiment.
【図6】第1の実施例の製造工程の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the first embodiment.
【図7】第1の実施例の製造工程の断面図である。FIG. 7 is a sectional view of the manufacturing process of the first embodiment.
【図8】第1の実施例の第2の実施例の回折光学素子の
断面図である。FIG. 8 is a sectional view of a diffractive optical element according to a second embodiment of the first embodiment.
1 基板 2 スパッタリング膜 3 エッチングストッパ層 4、4’ 第2のエッチングストッパ層 5 フォトレジスト Reference Signs List 1 substrate 2 sputtering film 3 etching stopper layer 4, 4 'second etching stopper layer 5 photoresist
Claims (18)
域を必要な深さだけエッチングすることにより前記階段
状要素の前記最下段の面を生成した後に、前記基板上の
前記階段状要素の他の段に相当する領域を必要な深さだ
けエッチングすることにより前記階段状要素の前記他の
段の面を生成することを特徴とする素子の製造方法。1. The method according to claim 1, further comprising: etching a region corresponding to a lowermost step of the stepped element of the substrate to a required depth to generate the lowermost surface of the stepped element, and then forming the stepped element on the substrate. Forming a surface of the other step of the step-like element by etching a region corresponding to the other step to a required depth.
を有する膜を形成し、前記基板上の前記膜における前記
階段状要素の最下段に相当する領域を必要な深さだけエ
ッチングすることにより、前記階段状要素の前記最下段
の面を生成した後に、前記基板上の前記膜における前記
階段状要索の他の段に相当する領域を必要な深さだけエ
ッチングすることにより前記階段状要素の前記他の段の
面を生成することを特徴とする素子の製造方法。2. A film having a thickness corresponding to the height of a step-like element is formed on a substrate, and a region corresponding to a lowermost step of the step-like element in the film on the substrate is etched to a required depth. Then, after generating the lowermost surface of the step-like element, the region on the film on the substrate corresponding to the other step of the step-like wire is etched by a necessary depth. A method of manufacturing a device, comprising generating the surface of the another step of the step-like element.
る2つの材料を交互に積層した多層膜から成り、前記2
つの材料のうち前記エッチングレートが大きい方の材料
の層が前記階段状の要素の主要部であり、前記エッチン
グレートが小さい方の材料の層は、前記エッチングレー
トが大きい方の材料の層をエッチングする際のストッパ
として作用する請求項2に記載の素子の製造方法。3. The film comprises a multilayer film in which two materials having mutually different etching rates are alternately laminated.
Of the two materials, the layer of the material with the higher etching rate is the main part of the stepped element, and the layer of the material with the lower etching rate etches the layer of the material with the higher etching rate. 3. The method according to claim 2, wherein the method acts as a stopper when performing the operation.
る2つの材料を交互に積層した多層膜から成り、前記2
つの材料のうち前記エッチングレートが大きい方の材料
の層が前記階段状の要素の主要部であり、前記エッチン
グレートが小さい方の材料の層は、前記エッチングレー
トが大きい方の材料の層をエッチングする際のストッパ
として作用する第1のストッパ層であり、前記膜は前記
2つの材料よりもエッチングレートが小さい材料より成
りかつ前記2つの材料の双方をエッチングする際のスト
ッパとして作用する第2のストッパ層を前記多層膜の前
記基板側に有する請求項2に記載の素子の製造方法。4. The film comprises a multilayer film in which two materials having mutually different etching rates are alternately laminated.
Of the two materials, the layer of the material with the higher etching rate is the main part of the stepped element, and the layer of the material with the lower etching rate etches the layer of the material with the higher etching rate. A first stopper layer that acts as a stopper when the etching is performed, wherein the film is made of a material having an etching rate lower than that of the two materials, and acts as a stopper when etching both the two materials. 3. The method according to claim 2, wherein a stopper layer is provided on the substrate side of the multilayer film.
を用いて回折格子を作製する工程を含む素子の製造方
法。5. A method for manufacturing an element, comprising a step of manufacturing a diffraction grating by using the method according to claim 1.
を用いて回折格子の型を作製し、該型を用いて前記回折
格子を形成する工程を含む素子の製造方法。6. A method for manufacturing an element, comprising: manufacturing a diffraction grating mold using the manufacturing method according to claim 1; and forming the diffraction grating using the mold.
を用いて製造した回折光学素子を備える光学系。7. An optical system comprising a diffractive optical element manufactured by using the manufacturing method according to claim 1.
を用いて製造した型を用いて製作した回折光学素子を備
える光学系。8. An optical system comprising a diffractive optical element manufactured using a mold manufactured by using the manufacturing method according to claim 1.
て、基板上に成膜した互いにエッチングレートが異なる
エッチング膜とエッチングストッパ膜の2種類を交互に
成膜して交互積層膜を形成し、前記基板と前記交互積層
膜との間に前記2種類のエッチングレートと異なるエッ
チングレートを有する第2のエッチングストッパ層を設
けエッチングを行うことを特徴とする素子の製造方法。9. A method for manufacturing an element having a stepped cross section, wherein two types of etching films and etching stopper films formed on a substrate and having different etching rates from each other are alternately formed to form an alternately stacked film. A method for manufacturing a device, wherein a second etching stopper layer having an etching rate different from the two types of etching rates is provided between the substrate and the alternately stacked films, and etching is performed.
する深い溝をエッチングした後に、前記交互積層膜の上
側から順次に階段部に相当する浅い溝のエッチングを行
う請求項9に記載の素子の製造方法。10. The device according to claim 9, wherein after etching a deep groove in contact with said second etching stopper layer, a shallow groove corresponding to a step portion is sequentially etched from the upper side of said alternately laminated film. Method.
成した後にアニール処理を行う請求項9又は10に記載
の素子の製造方法。11. The method according to claim 9, wherein an annealing process is performed after forming the second etching stopper layer.
前記第2のエッチングストッパ層をエッチングにより除
去する請求項9に記載の素子の製造方法。12. The method according to claim 9, wherein the second etching stopper layer exposed by forming the step-like shape is removed by etching.
載の方法により製作した素子を型として、樹脂を充填し
硬化転写することにより回折光学素子を作製する素子の
製造方法。13. A method of manufacturing a diffractive optical element by filling a resin and curing-transferring the element using the element manufactured by the method according to claim 9 as a mold.
により回折光学素子を作製する工程を含む素子の製造方
法。14. An element manufacturing method, comprising a step of manufacturing a diffractive optical element by the method according to claim 9.
載の方法によって製作した素子。15. An element manufactured by the method according to claim 9. Description:
装置。16. An exposure apparatus having the element according to claim 18.
光工程を含むデバイス製造方法。17. A device manufacturing method including an exposure step using the exposure apparatus according to claim 15.
によって製作した素子を有する光学素子。18. An optical element having an element manufactured by the method according to claim 9. Description:
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