JP2004263283A - Etching method and etching system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基材に対してエッチング処理を施すことで、前記基材上に所望の形状を得るエッチング方法、及びエッチングシステムに関し、特に、前記エッチング処理の終点を適正に判断するものに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、急速に発展している光ピックアップ装置の分野においては、極めて高精度なレンズなどの光学素子が要求されている。特に、このような光学素子の光学面に形成される微細構造は、厳密な寸法精度が要求されており、その精度を確保することは重要な課題となっている。
【0003】
このような光学素子は、例えば、プラスチックやガラスなどの素材を金型によって成形することで製作することができる。係る金型成形は、均一な形状の製品を迅速に製造することができるため、光学素子の大量生産に適している。
【0004】
ところで、このような金型を、光学素子の光学面に対応した母光学面を有する母型を用いて、具体的には、その母型に対して化学反応を通じて電鋳を成長させることで、製作しようとする試みがある。係る金型製作手法によれば、例えば、光学素子の回折輪帯に対応した輪帯を精度良く形成した母型を用意することで、寸法バラツキの少ない光学素子成形用金型を容易に転写形成することができる。
【0005】
また、このような母型を製作する方法としては、これまで、切削加工が中心であったが、最近では、より微細な形状を形成するべく、且つ、より作業効率を向上するべく、プラズマなどを利用したエッチング処理が行われるようになってきている(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
このようなエッチング処理においては、その加工終点(以下、エッチング終点とも称する)をエッチング速度から割り出した時間によって制御することが一般的であるが、このエッチング速度は、エッチング条件やエッチング環境によってばらつきがあるため、エッチング処理後に得られる母型の形状には、バッチ間で1割近くの誤差が生じる場合がある。
【0007】
このように、エッチング終点の見極めは、母型の形状に大きな影響を与えるため、例えば光学素子の回折輪帯に対応した輪帯が精度良く形成された母型を得るためには、このエッチング終点の見極めを精度良く行う必要がある。
【0008】
そこで、母型の原型である基材に対してエッチング処理を施す際に、例えば、基材の形状を発光モニターによって監視したり、基材をエッチングするガスの質量を分析することで、或いは、基材の質量を測定することで、エッチング処理の進行度を判断して、このエッチング終点の見極めを精度良く行うことが考えられる。
【0009】
【特許文献1】
特願2002−253203号(段落〔0111〕‐〔0134〕、第5図)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、レンズなどの光学素子は、表面積が小さく、その光学面に形成される微細構造は、ミクロンからサブミクロンのオーダであるため、このような光学素子に対応する基材の形状を発光モニターによって監視することは困難である。また、ガス質量分析においては、一部のガスを採取して、その分析を行うため、基材の各部におけるエッチング処理の進行度を判断することは難しく、また、質量測定においても、基材全体の質量を測定するため、基材の各部におけるエッチング処理の進行度を判断することは難しいといった問題がある。
【0012】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、基材に対してエッチング処理を施す際に、基材に対して光を照射し、その反射光、或いは、回折光を検出することで、基材のエッチング状態を判断して、基材に対するエッチング処理の終点の見極めを適正に行うことができるエッチング方法、及びエッチングシステムを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、基材上に所望の形状を形成するべく、前記基材に対してエッチング処理を施している状態において、前記基材に光を照射する照射ステップと、前記基材からの反射光又は回折光を検出する検出ステップと、前記反射光又は回折光の光量変化に基づいて、前記エッチング処理の終点を判断する終点判断ステップと、を含むことを特徴とする。
【0014】
上記課題を解決するために、請求項4記載の発明は、基材上に所望の形状を形成するべく、前記基材に対してエッチング処理を施している状態において、前記基材に光を照射する照射ステップと、前記基材からの回折光を検出する検出ステップと、前記回折光のパターン形状の変化に基づいて、前記エッチング処理の終点を判断する終点判断ステップと、を含むことを特徴とする。
【0015】
上記課題を解決するために、請求項10記載の発明は、基材上に所望の形状を形成するべく、前記基材に対してエッチング処理を施すエッチング手段と、前記基材に対してエッチング処理が施されている状態において、前記基材に光を照射する照射手段と、前記基材からの反射光又は回折光を検出する検出手段と、前記反射光又は回折光の光量変化に基づいて、前記エッチング処理の終点を判断する終点判断手段と、を備えたことを特徴とする。
【0016】
上記課題を解決するために、請求項13記載の発明は、基材上に所望の形状を形成するべく、前記基材に対してエッチング処理を施すエッチング手段と、前記基材に対してエッチング処理が施されている状態において、前記基材に光を照射する照射手段と、前記基材からの回折光を検出する検出手段と、前記回折光のパターン形状の変化に基づいて、前記エッチング処理の終点を判断する終点判断手段と、を備えたことを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るエッチング方法、及びエッチングシステムの様々な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【0018】
[エッチングシステムの構成]
本実施形態におけるエッチングシステムは、基材に対してエッチング処理を施すプラズマエッチング装置と、このプラズマエッチング装置によって施されるエッチング処理の終点を検出するエッチング終点検出ユニットと、を含み構成されている。
【0019】
図1に、プラズマエッチング装置を示す。また、図3、図6乃至図8、図10乃至図12に、エッチング終点検出ユニットを示す。尚、図1に示すプラズマエッチング装置と、図3、図6乃至図8、図10乃至図12に示すエッチング終点検出ユニットとは、各々、別図として記載しているが、図1に示すプラズマエッチング装置と、図3、図6乃至図8、図10乃至図12の何れかに示すエッチング終点検出ユニットとは、エッチングシステムとして、同一筐体に構成されるものである。
【0020】
[プラズマエッチング装置の構成]
まず、当該エッチングシステムを構成するプラズマエッチング装置の概略構成について説明する。但し、以下においては、高密度プラズマを発生できる誘導結合プラズマ処理装置を例に挙げる。
【0021】
図1に示すように、当該プラズマエッチング装置10は、導電性材料、例えばアルミニウム製の筐体から分解可能に組立てられた気密な容器20を有している。この容器20は、接地線21によって接地され、壁面から汚染物が発生しないように、内壁面は陽極酸化によってアルマイト処理されている。尚、この容器20内は、上側に位置するアンテナ室24と処理室26とに気密に区画されることが好ましい。区画に際し仕切られる仕切り構造は、石英等から成るセグメントを組み合わせて成る誘電体壁32を含む支持部34により形成される。また、この支持部34の下面は、水平面上で実質的に整一した状態に形成される。この支持部34の下面は、平滑な下面を有する石英等から成る誘電体カバーにより被覆されることが好ましく、一方、誘電体壁32の上側には、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等から成る樹脂板が配設されることが好ましい。
【0022】
また、アンテナ室24にはヒータ61が配設され、このヒータ61は、電源62に接続されている。このヒータ61によって支持部34を介して誘電体壁32を含む仕切り構造が加熱され、これにより、処理室26に露出する仕切り構造の下面に副生成物が付着するのが防止される。
【0023】
支持部34は、導電性材料、望ましくは金属、例えばアルミニウム製の筐体からされた中空の部材からなり、シャワーヘッドを構成するためのシャワー筐体として兼用される。支持部34を構成する筐体の内外表面は、壁面から汚染物が発生しないように、陽極酸化によりアルマイト処理されている。支持部兼シャワー筐体34には、ガス流路が内部に形成されると共に、ガス流路に連通し、且つ、後述する載置台70、より詳細には、サセプタ71に対して開口する複数のガス供給孔が下面に形成されている。
【0024】
支持部34の中央に接続された管状の管部35内には、支持部34内のガス流路に連通するガス供給管51が配設される。ガス供給管51は、容器20の天井を貫通し、容器20外に配設された処理ガス供給源50に接続される。即ち、プラズマ処理中、処理ガスが、処理ガス供給源50からガス供給管51を介して、支持部兼シャワー筐体34内に供給され、その下面のガス供給孔から処理室26内に放出される。
【0025】
アンテナ室24内には、誘電体壁32に面するように、仕切り構造上に配設された高周波(RF)のアンテナ31が配設される。
【0026】
アンテナ31は、仕切り構造上の部分が、例えば渦巻き状を成す平面型のコイルアンテナから成る。アンテナ31は、一端部が容器20の天井の略中央から導出され、整合器41を介して高周波電源42に接続される。一方、他端部は容器20に接続され、これにより接地される。
【0027】
プラズマ処理中、高周波電源42からは、誘導電界形成用の高周波電力がアンテナ31へ供給される。アンテナ31により、処理室26内に誘導電界が形成され、この誘導電界により、支持部兼シャワー筐体34から供給された処理ガスがプラズマに転化される。このため、高周波電源42は、プラズマを発生させるのに十分な出力で高周波電力を供給できるように設定される。
【0028】
誘電体壁32を挟んで高周波のアンテナ31と対向するように、処理室26内には基材100を載置するための載置台であるサセプタ71が配設される。サセプタ71は、導電性材料、例えばアルミニウム製の部材からなり、その表面は、汚染物が発生しないように、陽極酸化によりアルマイト処理されている。サセプタ71の周囲には、基材100を固定するための保持部材73が配設される。
【0029】
サセプタ71は、絶縁体枠72内に収納され、さらに、中空の支柱上に支持される。支柱は、容器20の底部を気密に貫通し、容器20外に配設された駆動部74に支持される。即ち、サセプタ71は、基材100のロード/アンロード時に、この駆動部74により、例えば上下方向に駆動される。
【0030】
サセプタ71は、中空の支柱内に配置された給電棒により、整合器81を介して高周波電源82に接続される。プラズマ処理中、高周波電源82からは、バイアス用の高周波電力がサセプタ71に印加される。このバイアス用の高周波電力は、処理室26内で励起されたプラズマ中のイオンを効果的に基材100に引込むために使用される。
【0031】
さらに、サセプタ71内には、基材100の温度を制御するため、ヒータ等の加熱手段や冷媒流路等から成る温度調整部75や温度センサが配設され、温度調整部75を制御する温度制御部76に接続される。これらの機構や部材に対する配管や配線は、いずれも中空の支柱を通して容器20外に導出される。
【0032】
処理室26の底部には、排気管77を介して、真空ポンプなどを含む真空排気機構が接続される。真空排気機構により、処理室26内が排気されると共に、プラズマ処理中、処理室26内が真空雰囲気、所定の圧力雰囲気に設定及び維持される。
【0033】
また、バイアス用電力を出力するバイアス用の高周波電源82には、バイアス用電力の供給を制御する制御部94が接続されている。
【0034】
一方、上述のバイアス用電力よりも周波数が相対的に高いプラズマ生成用電力を出力するプラズマ生成用の高周波電源42にも、制御部94が接続されており、この制御部94によってプラズマ生成用電力の供給が制御される。この制御部94には、さらに、種々の設定入力値等を表示するための表示部93、操作入力を行うための操作入力部92、各種テーブルや種々の制御プログラム、設定情報等を記憶した記憶部91が接続される。
【0035】
このような構成において、エッチング処理を施す場合には、まず、ゲートバルブ22を通して搬送手段により基材100をサセプタ71の載置面にロードした後、保持部材73により基材100をサセプタ71に固定する。
【0036】
次に、処理室26内に処理ガス供給源50からエッチングガス(例えばSF6とO2による例えば混合比9:1の混合ガス)を含む処理ガスを吐出させると共に、排気管77を介して処理室26内を真空引きすることにより、処理室26内を所定の圧力雰囲気に維持する。
【0037】
次に、高周波電源42から所定の高周波電力をアンテナ31に印加することにより、仕切り壁構造を介して処理室26内に均一な誘導電界を形成する。係る誘導電界により、処理室26内で処理ガスがプラズマに転化され、高密度の誘導結合プラズマが生成される。
【0038】
このようにして生成されたプラズマ中のイオンは、高周波電源82からサセプタ71に対して印加される所定の高周波電力によって、基材100に効果的に引込まれ、基材100に微細パターン部分100aを形成するべくエッチング処理を施す。このエッチング処理の終点を判断する方法については、後述する。
【0039】
尚、アンテナ31、整合器41、高周波電源42、処理ガス供給源50、ガス供給管51、温度調整部75、温度制御部76、整合器81及び高周波電源82は、本発明の「エッチング手段」を構成する。
【0040】
この際、制御部94の制御により、プラズマ生成用の高周波電源42から所定の第1の周波数の第1の電力の高周波電力を印加すると共に、バイアス用の高周波電源82から整合器81を介して、上記プラズマ生成用の第1の電力よりも相対的に低い第2の周波数である第2の電力の高周波電力を印加する。
【0041】
ここで、バイアス用電力の制御は、サセプタ71に載置される基材100の各部に対応して、バイアス用電力を印加する際の電圧値を調整することで行われることが好ましい。これにより、例えば、基材100の各部におけるエッチング選択比(基材のエッチング速度/レジスト層のエッチング速度)を調整して、基材100の各部におけるエッチング量を制御することができる。
【0042】
例えばバイアス電圧とSi基材のエッチング速度及びレジスト層のエッチング速度との関係は、図2に示すような比例関係にあり、バイアス用電力と基材のエッチング速度及びレジスト層のエッチング速度の関係も、この比例関係に従うため、上述のようにバイアス用電力を印加する際の電圧値を調整することで、基材100の各部におけるエッチング選択比(基材のエッチング速度/レジスト層のエッチング速度)を調整して、基材100の各部におけるエッチング量を制御することができる。
【0043】
[エッチング終点検出ユニットの構成]
次に、当該エッチングシステムを構成するエッチング終点検出ユニットの構成について説明する。
【0044】
(実施例1)
図3に示すように、エッチング終点検出ユニット1は、基材100の光学面に形成された微細パターン部分100aに光を照射するための光源2と、光源2からの光束を平行光にするコリメーターレンズ3と、コリメーターレンズ3からの平行光を反射する偏向ビームスプリッター4と、基材100の微細パターン部分100aからの回折光を、偏向ビームスプリッター4を介して受光する光検出器5と、を備えている。尚、光源2としては、例えば半導体レーザーなどを挙げることができ、また、光検出器5としては、例えばCCDやCMOS等の固体撮像イメージセンサを挙げることができる。
【0045】
尚、光源2及びコリメーターレンズ3は、本発明の「照射手段」を構成する。
【0046】
このような構成において、上述したプラズマエッチング装置10による基材100に対するエッチング処理が開始された場合には、光源2から光が出射され、その光は、基材100の微細パターン部分100aに所定の幅をもって、且つ、面状に照射される。即ち、最終製品としてのレンズ等の光学素子に対して与えられるのと同様の光が基材100の微細パターン部分100aに対して照射される。因みに、本実施例においては、光源2から光は、レンズの光軸に対応する基材100の中心軸を含むように照射されており、さらに、その照射方向もレンズの光軸に対応する基材100の中心軸に沿った方向となっている。尚、光源2からの光の光路にあるプラズマエッチング装置10の容器20及び支持部兼シャワー筐体34の壁面部分には、各々、石英ガラスから成る透過窓20a、34aが設けられ、光源2からの光は、これらを透過するようになっている。
【0047】
基材100の微細パターン部分100aからの回折光は、光検出器5の撮像面に集光する。その集光状態はエッチング処理の進行と共に変化し、例えば、その焦点位置は、図の点線から実線の位置に移動していくことになる。回折光が集光すると、光検出器5からは、その集光状態に応じた検出信号が発生し、その検出信号は、制御部94の情報処理部94aにおいて画像処理され、これにより得られた画像情報である微細パターン部分100aからの回折光のパターン形状は、表示部93に画像表示される。さらに、制御部94の演算部94bにおいては、この微細パターン部分100aからの回折光のパターン形状と、記憶部91に予め記憶された情報である最適なエッチング状態における回折光のパターン形状との比較を行い、それらの一致/不一致を判断する。因みに、この際、表示部93において、さらに、記憶部91に予め記憶された情報である最適なエッチング状態における回折光のパターン形状を画像表示することで、微細パターン部分100aからの回折光のパターン形状と、記憶部91に予め記憶された最適なエッチング状態における回折光のパターン形状とが一致する様子を目視により確認することができる。係る比較処理、及び、判断処理は、当該演算部94bのCPU(中央演算処理装置)によって行われる。尚、此処に言う最適なエッチング状態における回折光のパターン形状とは、基材100の微細パターン部分100aが最適な形状となった場合に得られる回折光のパターン形状のことであり、係るパターン形状との一致/不一致を判断することで、基材100が光学素子として最適な光学性能を得ることができるエッチング状態を検出することができる。
【0048】
尚、光検出器5及び制御部94は、本発明の「検出手段」を構成する。また、演算部94bは、本発明の「終点判断手段」を構成する。また、記憶部91は、本発明の「記憶手段」を構成する。
【0049】
因みに、光源2から出射される光の波長は、400nm〜800nmの範囲にあり、具体的には、ピックアップレンズに使用されている400nm付近の青色レーザー領域、650nm付近の赤色レーザー領域(DVD用)、780nm付近の赤外線レーザー領域(CD用)の各々に該当する光を照射することができるものとする。これにより、例えば、基材100が互換性のある記録媒体用の回折レンズであるような場合にも、各波長領域に関して、最適な光学性能を得ることができるエッチング状態を検出することができる。
【0050】
(実施例2)
ところで、光検出器5として、例えばフォトダイオードなどを用いる場合には、以下のようにして、基材100が光学素子として最適な光学性能を得ることができるエッチング状態を検出することができる。
【0051】
上述のように、基材100の微細パターン部分100aからの回折光は、光検出器5の撮像面に集光する。その集光状態はエッチング処理の進行と共に変化するが、そのパターン形状は、例えば図4に示すように、光学素子の回折輪帯に対応した輪帯からの各次光が同心円状に映し出されたものとなる。光検出器5からの検出信号は、制御部94の情報処理部94aにおいて各次光の光量として処理され、制御部94の演算部94bにおいては、これらより特定の次光の光量を抽出して、その最大値を判断する。係る判断処理は、当該演算部94bのCPU(中央演算処理装置)によって行われる。
【0052】
尚、例えば1次光の光量(光強度)と基材100の微細パターン部分100aの形状(ブレーズ高さ)との関係は、図5に示すように、エッチング処理が進行してブレーズ高さが増加するにつれて、光量(光強度)の増減が周期的に繰り返される関係にあり、また、1次光の光量(光強度)の最大値である1[Arb]に対応するブレーズ高さ10[μm]は、基材100の微細パターン部分100aが光学素子として最適な光学性能を得ることができる形状とすることができる。
【0053】
従って、制御部94の演算部94bにおいては、特定の次光の光量を抽出して、その最大値を判断することで、基材100が光学素子として最適な光学性能を得ることができるエッチング状態を検出することができる。
【0054】
制御部94は、さらに、演算部94bにおいて、微細パターン部分100aからの回折光のパターン形状と、記憶部91に予め記憶されている最適なエッチング状態における回折光のパターン形状との一致が判断された場合に、或いは、上述のように、特定の次光の光量が抽出されて、その最大値が判断された場合に、プラズマエッチング装置10による基材100に対するエッチング処理を停止する制御を行う。具体的には、まず、処理ガス供給源50からのエッチングガスを含む処理ガスの吐出を停止させる。これにより、支持部兼シャワー筐体34からの処理ガスの供給が停止される。次に、高周波電源42から整合器41に対する高周波電力の印加を停止させる。これにより、アンテナ31による処理室26内の誘導電界の形成が停止される。次に、バイアス用の高周波電源82から整合器81に対する高周波電力の印加を停止させる。これにより、サセプタ71に対するバイアス用の高周波電力の印加が停止される。これらをもって、基材100に対するエッチング処理が停止される。さらに、保持部材73による固定を解除した後、基材100を、ゲートバルブ22を通して搬送手段によりサセプタ71の載置面から容器20外へとアンロードする。
【0055】
尚、制御部94は、本発明の「停止手段」を構成する。
【0056】
ところで、エッチング終点検出ユニット1においては、プラズマエッチング装置10による基材100に対するエッチング処理が施されている状態で、制御部94の演算部94bが、基材100の微細パターン部分100aからの回折光、或いは、基材100の微細パターン部分100aの各部からの反射光の受光光量、及び、その受光位置を解析することで、基材100の微細パターン部分100aの各部におけるエッチング処理の処理状況を判断して、さらに、その処理状況をプラズマエッチング装置10によるエッチング処理にフィードバックさせることで、即ち、制御部94が高周波電源82を制御することで、エッチング処理の処理状況に応じて、サセプタ71に載置される基材100の微細パターン部分100aの各部に対応して、バイアス用電力を印加する際の電圧値を調整することで、基材100の微細パターン部分100aの各部におけるエッチング選択比を調整して、基材100の微細パターン部分100aの各部におけるエッチング量を制御することができる。これにより、基材100の微細パターン部分100aの各部におけるエッチング処理の進行度合いを補正することができる。
【0057】
尚、エッチング処理が進行するにつれ、回折光、或いは、反射光の光量が増加することは、上述した通りであり、また、エッチング処理が進行するにつれ、回折光のパターン形状は変化し、反射光の受光位置は所定の方向へ移動することから、制御部94の演算部94bにおいては、回折光のパターン形状の各部分に関する光量を解析することで、或いは、その形状を解析することで、また、基材100の微細パターン部分100aの各部からの反射光の受光光量、及び、その受光位置を解析することで、基材100の微細パターン部分100aの各部におけるエッチング処理の処理状況を判断することができる。
【0058】
因みに、基材100の微細パターン部分100aの各部からの反射光の受光光量は、図示省略の移動手段により光源2を移動させて、基材100の微細パターン部分100aの各部に対して光を照射し、その都度、図示省略の移動手段により光検出器を移動させて、その反射光を受光することで取得することができる。また、基材100の微細パターン部分100aの各部からの反射光の受光位置は、図示省略の検出手段により反射光を受光した際の光検出器5の位置を検出することで取得することができる。
【0059】
尚、制御部94は、本発明の「状況判断手段」を構成する。また、制御部94、整合器81及び高周波電源82は、本発明の「調整手段」を構成する。
【0060】
以上に説明したように、本実施例におけるエッチング終点検出ユニット1においては、光源2により、実際に最終製品としてのレンズ等の光学素子に対して与えられるのと同様の光を基材100の微細パターン部分100aに対して照射し、光検出器5により、その回折光を受光して、制御部94により、そのパターン形状、或いは、特定の次光の光量値から最適なエッチング状態を検出することができるので、エッチング処理の終点を適確に判断することができ、プラズマエッチング装置10においては、基材100が光学素子として最適な光学性能を得ることができるように、基材100に対するエッチング処理の停止を制御することができる。
【0061】
特に、回折構造など微細構造を有する光学素子においては、レンズ等の全体的な形状の評価のみならず、微細構造に関する光学性能の評価をも行うことができるので、エッチング処理後に行われる形状検査や光学性能検査を省略することができる。これにより品質保証プロセスに要する時間やコストを削減することができる。
【0062】
また、本実施例におけるエッチング終点検出ユニット1においては、プラズマエッチング装置10による基材100に対するエッチング処理が施されている状態で、制御部94の演算部94bが、基材100の微細パターン部分100aからの回折光、或いは、基材100の微細パターン部分100aの各部からの反射光の受光光量及び受光位置から、そのエッチング処理の処理状況を判断して、これをプラズマエッチング装置10によるエッチング処理にフィードバックさせることができるので、基材100の微細パターン部分100aの各部におけるエッチング選択比を調整して、そのエッチング量を制御することができ、基材100の微細パターン部分100aの各部におけるエッチング処理の進行度合いを補正することができる。
【0063】
尚、本実施例におけるエッチング終点検出ユニット1においては、コリメーターレンズ3は、光源2と偏向ビームスプリッター4の間に配置することとしたが、構成上の都合によっては、例えば、図6に示すように、基材100と偏向ビームスプリッター4の間に配置することにしても良い。
【0064】
また、本実施例におけるエッチング終点検出ユニット1においては、光源2は、水平方向に配置され、光検出器5は、垂直方向に配置されることとしたが、構成上の都合によっては、例えば、図7に示すように、光源2を垂直方向に配置して、光検出器5を水平方向に配置することにしても良い。尚、このような場合には、光源2からの光は、垂直下方に出射され、ハーフミラー6を透過し、コリメーターレンズ3を介して基材100の微細パターン部分100aに照射され、その回折光は、コリメーターレンズ3を介して、ハーフミラー6により反射されて、光検出器5により受光されることになる。
【0065】
また、本実施例におけるエッチング終点検出ユニット1においては、制御部94の演算部94bは、基材100の微細パターン部分100aからの回折光が光検出器5の撮像面に集光した際のパターン形状、或いは、特定の次光の光量値に基づいて、プラズマエッチング装置10によるエッチング処理の終点を判断することとしたが、この他にも、例えば、基材100の微細パターン部分100aからの回折光が光検出器14の撮像面に集光した際の光量分布や集光効率に基づいて、これを判断するようにしても良い。
【0066】
また、本実施例におけるエッチング終点検出ユニット1について説明するにあたり、基材100の凸面上に微細パターン部分100aが形成されていることとしたが、基材の微細パターン部分は、平面又は凹面上に形成されていても良い。
【0067】
また、本実施例におけるエッチング終点検出ユニット1について説明するにあたり、基材100の微細パターン部分100aは、ブレーズ形状を成しているものとしたが、基材の微細パターン部分は、バイナリー形状を成していても良い。
【0068】
(実施例3)
図8に示すように、エッチング終点検出ユニット1aは、基材100の微細パターン部分100aに光を照射するための光源2と、基材100の光学面100aからの反射光を受光する光検出器5と、を備える。尚、光源2としては、例えば半導体レーザーなどが挙げることができ、また、光検出器5としては、例えばフォトダイオードなどを挙げることができる。
【0069】
このような構成において、上述したプラズマエッチング装置10による基材100に対するエッチング処理が開始された場合には、光源2から光が出射され、その光は、基材100の微細パターン部分100aに対して照射される。因みに、本実施例においては、光源2から光は、レンズの光軸に対応する基材100の中心軸に沿った方向となっている。尚、光源2からの光の光路にあるプラズマエッチング装置10の容器20及び支持部兼シャワー筐体34の壁面部分には、各々、石英ガラスから成る透過窓20a、20b、透過窓34aが設けられ、光源11からの光は、これらを透過するようになっている。
【0070】
尚、光源2は、本発明の「照射手段」を構成する。
【0071】
基材100の微細パターン部分100aからの反射光は、光検出器5の撮像面に入光する。その光路はエッチング処理が進行するにつれ、基材100の微細パターン部分100aの形状が変化することで所定の方向へ移動するが、光検出器5は、エッチング処理の終点が判断される前後において、基材100の微細パターン部分100aからの反射光が、その撮像面に入光するように位置調整される。反射光が入光すると、光検出器5からは、その受光光量に応じた検出信号が発生し、その検出信号は、制御部94の情報処理部25において、光量として処理され、制御部94の演算部94bにおいては、その光量の最大値を判断する。係る判断処理は、当該演算部94bのCPU(中央演算処理装置)によって行われる。
【0072】
尚、基材100の微細パターン部分100aからの反射光は、より詳しくは、図9に示すように、その反射の際に各次光に分散されるため、光検出器5は、予め複数(5a〜5c)が、各次光が入光される位置に配置されていることが好ましい。このような場合には、光検出器5a〜5cからの検出信号は、制御部94の情報処理部94aにおいて各次光の光量として処理され、制御部94の演算部94bにおいては、これらより特定の次光の光量を抽出して、その最大値を判断することになる。
【0073】
ところで、反射光の場合においても、上述した回折光の場合と同様に、例えば1次光の光量(光強度)と基材100の微細パターン部分100aの形状(ブレーズ高さ)との関係は、エッチング処理が進行してブレーズ高さが増加するにつれて、光量(光強度)の増減が周期的に繰り返される関係にあり、また、1次光の光量(光強度)の最大値に対応するブレーズ高さは、基材100の微細パターン部分100aが光学素子として最適な光学性能を得ることができる形状とすることができる。
【0074】
従って、制御部94の演算部94bにおいては、特定の次光の光量を抽出して、その最大値を判断することで、基材100の微細パターン部分100aが光学素子として最適な光学性能を得ることができる形状となっている状態を検出することができる。
【0075】
但し、このような場合には、基材100の微細パターン部分100aの特定部分に関して、その形状の状態を検出することができるに留まり、基材100が光学素子として最適な光学性能を得ることができるエッチング状態を検出するためには、基材100の微細パターン部分100aの各部に関して、係る反射光の光量の最大値を判断する必要がある。
【0076】
尚、基材100の微細パターン部分100aの各部からの反射光の受光光量は、図示省略の移動手段により光源2を移動させて、基材100の微細パターン部分100aの各部に対して光を照射し、その都度、図示省略の移動手段により光検出器を移動させて、その反射光を受光することで取得することができる。
【0077】
尚、光検出器5及び制御部94は、本発明の「検出手段」を構成する。また、演算部94bは、本発明の「終点判断手段」を構成する。
【0078】
因みに、光源2から出射される光の波長は、400nm〜800nmの範囲にあり、具体的には、ピックアップレンズに使用されている400nm付近の青色レーザー領域、650nm付近の赤色レーザー領域(DVD用)、780nm付近の赤外線レーザー領域(CD用)の各々に該当する光を照射することができるものとする。これにより、例えば、基材100が互換性のある記録媒体用の回折レンズであるような場合にも、各波長領域に関して、最適な光学性能を得ることができるエッチング状態を検出することができる。
【0079】
制御部94は、さらに、演算部94bにおいて、微細パターン部分100aからの反射光の特定次光の光量が抽出されて、その最大値が判断された場合に、プラズマエッチング装置10による基材100に対するエッチング処理を停止する制御を行う。具体的には、まず、処理ガス供給源50からのエッチングガスを含む処理ガスの吐出を停止させる。これにより、支持部兼シャワー筐体34からの処理ガスの供給が停止される。次に、高周波電源42から整合器41に対する高周波電力の印加を停止させる。これにより、アンテナ31による処理室26内の誘導電界の形成が停止される。次に、バイアス用の高周波電源82から整合器81に対する高周波電力の印加を停止させる。これにより、サセプタ71に対するバイアス用の高周波電力の印加が停止される。これらをもって、基材100に対するエッチング処理が停止される。さらに、保持部材73による固定を解除した後、基材100を、ゲートバルブ22を通して搬送手段によりサセプタ71の載置面から容器20外へとアンロードする。
【0080】
尚、制御部94は、本発明の「停止手段」を構成する。
【0081】
ところで、エッチング終点検出ユニット1aにおいては、プラズマエッチング装置10による基材100に対するエッチング処理が施されている状態で、制御部94の演算部94bが、基材100の微細パターン部分100aの各部からの反射光の受光光量及び受光位置を解析することで、基材100の微細パターン部分100aの各部におけるエッチング処理の処理状況を判断して、さらに、その処理状況をプラズマエッチング装置10によるエッチング処理にフィードバックさせることで、即ち、制御部94が高周波電源82を制御することで、エッチング処理の処理状況に応じて、サセプタ71に載置される基材100の微細パターン部分100aの各部に対応して、バイアス用電力を印加する際の電圧値を調整することで、基材100の微細パターン部分100aの各部におけるエッチング選択比を調整して、基材100の微細パターン部分100aの各部におけるエッチング量を制御することができる。これにより、基材100の微細パターン部分100aの各部におけるエッチング処理の進行度合いを補正することができる。
【0082】
尚、エッチング処理が進行するにつれ、反射光の光量が増加することは、上述した通りであり、また、エッチング処理が進行するにつれ、反射光の受光位置は、所定の方向に移動するため、制御部94の演算部94bにおいては、基材100の微細パターン部分100aの各部からの反射光の受光光量、及び、その受光位置を解析することで、基材100の微細パターン部分100aの各部におけるエッチング処理の処理状況を判断することができる。
【0083】
また、基材100の微細パターン部分100aの各部からの反射光の受光光量は、図示省略の移動手段により光源2を移動させて、基材100の微細パターン部分100aの各部に対して光を照射し、その都度、図示省略の移動手段により光検出器を移動させて、その反射光を受光することで取得することができる。また、基材100の微細パターン部分100aの各部からの反射光の受光位置は、図示省略の検出手段により反射光を受光した際の光検出器5の位置を検出することで取得することができる。
【0084】
尚、制御部94は、本発明の「状況判断手段」を構成する。また、制御部94、整合器81及び高周波電源82は、本発明の「調整手段」を構成する。
【0085】
以上に説明したように、本実施例におけるエッチング終点検出ユニット1aにおいては、光源2により基材100の微細パターン部分100aの各部分に対して光を照射し、光検出器5により、それらの反射光を受光して、制御部94により、その特定の次光の光量値から最適なエッチング状態を検出することができるので、エッチング処理の終点を適確に判断することができ、プラズマエッチング装置10においては、基材100が光学素子として最適な光学性能を得ることができるように、基材100に対するエッチング処理の停止を制御することができる。
【0086】
特に、回折構造など微細構造を有する光学素子においては、レンズ等の全体的な形状の評価のみならず、微細構造に関する光学性能の評価をも行うことができるので、エッチング処理後に行われる形状検査や光学性能検査を省略することができる。これにより品質保証プロセスに要する時間やコストを削減することができる。
【0087】
また、本実施例におけるエッチング終点検出ユニット1aにおいては、プラズマエッチング装置10による基材100に対するエッチング処理が施されている状態で、制御部94の演算部94bが、基材100の微細パターン部分100aの各部からの反射光の受光光量及び受光位置を解析し、そのエッチング処理の処理状況を判断して、これをプラズマエッチング装置10によるエッチング処理にフィードバックさせることができるので、基材100の微細パターン部分100aの各部におけるエッチング選択比を調整して、そのエッチング量を制御することができ、基材100の微細パターン部分100aの各部におけるエッチング処理の進行度合いを補正することができる。
【0088】
尚、本実施例におけるエッチング終点検出ユニット1aにおいては、光源2は、容器20の上壁近傍に配置され、光検出器5は、容器20の側壁近傍に配置されることとしたが、構成上の都合によっては、例えば、図10に示すように、光源2を容器20の側壁近傍に配置して、光検出器5を容器20の上壁近傍に配置することにしても良い。また、例えば、図11に示すように、光源2及び光検出器5を容器20の上壁近傍に配置することにしても良い。また、例えば、図12に示すように、光源2及び光検出器5を容器20の側壁近傍に配置することにしても良い。このような場合には、支持部兼シャワー筐体34の壁面部分に、石英ガラスから成る透過窓を設ける必要はなくなる。
【0089】
また、本実施例におけるエッチング終点検出ユニット1aにおいては、制御部94の演算部94bは、基材100の微細パターン部分100aからの反射光が光検出器5の撮像面に入光した際の光量の変化に基づいて、プラズマエッチング装置10におけるエッチング処理の終点を判断することとしたが、この他にも、例えば、基材100の微細パターン部分100aからの回折光が光検出器5の撮像面に集光した際の反射効率に基づいて、これを判断するようにしても良い。
【0090】
また、本実施例におけるエッチング終点検出ユニット1aについて説明するにあたり、基材100の凸面上に微細パターン部分100aが形成されていることとしたが、基材の微細パターン部分は、平面又は凹面上に形成されていても良い。
【0091】
また、本実施例におけるエッチング終点検出ユニット1aについて説明するにあたり、基材100の微細パターン部分100aは、ブレーズ形状を成しているものとしたが、基材の微細パターン部分は、バイナリー形状を成していても良い。
【0092】
[エッチング方法の工程]
次に、当該エッチングシステムによるエッチング方法の工程について、図13に示すフローチャートを参照しつつ、基材の微細パターン部分からの反射光の光量値の変化に基づいて、エッチング処理の終点を判断する場合を例に挙げて説明する。
【0093】
図13に示すように、まず基材100の微細パターン部分100aに対して、プラズマを照射することでエッチング処理を開始する(S01)。
【0094】
<照射ステップ>
次に、エッチング処理を施している状態において、基材100の微細パターン部分100aに対して光源2から光を照射する(S02)。
【0095】
<検出ステップ>
次に、その反射光を光検出器5によって受光する。これにより、光検出器5においては、その受光光量に応じた検出信号が発生して、制御部94においては、情報処理部94aが、この検出信号を光量として処理する(S03)。
【0096】
<判断ステップ>
そして、制御部94の演算部94bにおいては、その光量の最大値を判断する(S04)。ここで、光量が最大値となった場合には、これを最適のエッチング状態として、エッチング処理の終点と判断する(S05)。
【0097】
<停止ステップ>
さらに、このエッチング処理の終点を判断した時点で、制御部94は、プラズマの照射を停止して、エッチング処理を終了する(S06)。
【0098】
このようにして、基材100が光学素子として最適な光学性能を得ることができるように、基材100に対するエッチング処理を終了させることができる。
【0099】
<調整ステップ>
また、エッチング処理を施している状態で、基材100の微細パターン部分100aの各部からの反射光の受光光量、及び、受光位置を解析し、エッチング処理の処理状況を判断して、これをエッチング処理にフィードバックさせることで、即ち、エッチング処理の処理状況に応じて、基材100の微細パターン部分100aの各部におけるエッチング選択比を調整して、そのエッチング量を制御することで、基材100の微細パターン部分100aの各部におけるエッチング処理の進行度合いを補正することができる。
【0100】
[光学素子成形用金型の製造工程]
上述のようにしてエッチング処理を施された基材100は、最終製品として利用される他にも、例えば、最終製品としての光学素子を成形するための光学素子成形用金型を製作する母型として用いることができる。
【0101】
次に、図13に示すエッチング工程を含む光学素子成形用金型の製造工程について、図14に示すフローチャートの流れに沿って、図15を参照しつつ説明する。尚、以下においては、回折構造のための回折輪帯パターンを有する光学素子を成形するための光学素子成形用金型を、母型の形状から電鋳により転写し形成する例を挙げる。
【0102】
図14に示すように、まず母型となる基材100をSPDT加工機にセットして、光学素子の光学面に相当する非球面形状を形成する(S101、図15(A)参照)。次に、非球面形状を形成した基材100をSPDT加工機より取り外して、係る基材100を回転させながら、非球面形状に対してレジストLを滴下することで均一な膜厚のレジスト層を得る(図15(B)参照)。次に、ベーキング処理を行うことで、レジスト層を安定化させた上で(S103)、非球面形状に対して回折輪帯パターンを形成するべく電子ビームBによる描画を行う(S104、図15(C)参照))。次に、露光処理を行い(S105)、レジスト現像処理を行うことで(S106)、レジスト層に、形成過程にある輪帯パターンを得る。次に、図13に示すエッチング処理を行うことで(S107、図15(D)参照)、基材100の非球面形状に対して輪帯パターンを彫り込み、所望の輪帯パターンが形成された母型を得る。次に、係る母型に電鋳処理を施すことで(図15(E)参照)、金型となる基材200aに所望の輪帯パターンを転写、形成した後、母型脱型し、この金型となる基材200aに裏打ち部材を組み合わせることで(S108、図15(F)参照)、光学素子成形用金型200を得る。
【0103】
このようにして、回折輪帯パターンを有する光学素子を成形するための光学素子成形用金型を製造できるが、本発明に係るエッチング方法、及びエッチングシステムによれば、この製造工程におけるエッチング処理工程において、基材100の微細パターン部分100aを最適な形状にエッチング処理することができるので、光学素子成形用金型における回折輪帯パターンを最も適正な光学的性能を持つ光学素子が成形できるように形成することができる。これにより、係る光学素子成形用金型を用いて成形することで、最終製品として回折輪帯パターンを有し最も適正な光学的性能の光学素子を容易に製造することができる。
【0104】
以上、本発明に係るエッチング方法、及びエッチングシステムの様々な実施形態について説明したが、本発明に係るエッチング方法、及びエッチングシステムは、これらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で、各種の変形を行うことが可能である。
【0105】
例えば、本実施形態におけるエッチング方法、及びエッチングシステムにおいては、光学素子を成形するための光学素子成形用金型の製造に係る母型を製作する場合について適用したが、光学素子以外の微細構造を有する製品を製造する場合や、このような製品を成形するための成形用金型の製造に係る母型を製作する場合についても同様に適用することができることは勿論である。
【0106】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係るエッチング方法、及びエッチングシステムによれば、基材に対してエッチング処理を施す際に、基材に対して光を照射し、その反射光、或いは、回折光を検出することで、基材のエッチング状態を判断して、基材に対するエッチング処理の終点の見極めを適正に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態におけるエッチングシステムを構成するプラズマエッチング装置の構成を表す構成図である。
【図2】バイアス電圧とSi基材のエッチング速度及びレジスト層のエッチング速度との関係を表す説明図である。
【図3】本実施形態におけるエッチングシステムを構成するエッチング終点検出ユニットの構成を表す構成図である。
【図4】エッチング終点検出ユニットを構成する光検出器の検出面において受光される基材の微細パターン部分からの回折光のパターン形状を表す説明図である。
【図5】特定次光の回折光の光量(光強度)と、微細パターン部分(ブレーズ)の形状との関係を表す説明図である。
【図6】図3に示すエッチング終点検出ユニットの他の構成を示す概略図である。
【図7】図3に示すエッチング終点検出ユニットの他の構成を示す概略図である。
【図8】本実施形態におけるエッチングシステムを構成するエッチング終点検出ユニットの他の構成を示す概略図である。
【図9】基材の微細パターン部分からの反射光が分散されている様子を表す説明図である。
【図10】図8に示すエッチング終点検出ユニットの他の構成を示す概略図である。
【図11】図8に示すエッチング終点検出ユニットの他の構成を示す概略図である。
【図12】図8に示すエッチング終点検出ユニットの他の構成を示す概略図である。
【図13】本実施形態におけるエッチングシステムのエッチング方法の工程を表すフローチャートである。
【図14】図13に示すエッチング方法の工程を含む光学素子成形用金型の製造工程を表すフローチャートである。
【図15】図14に示す光学素子成形用金型の製造工程について説明するための説明図である。
【符号の説明】
1、1a エッチング終点検出ユニット
2 光源
3 コリメーターレンズ
4 偏向ビームスプリッター
5、5a、5b、5c 光検出器
6 ハーフミラー
10 プラズマエッチング装置
20 容器
20a、20b 透過窓
21 接地線
22 ゲートバルブ
24 アンテナ室
26 処理室
31 アンテナ
32 誘電体壁
34 支持部
34a 透過窓
35 管部
41 整合器
42 高周波電源
50 処理ガス供給源
51 ガス供給管
61 ヒータ
62 電源
70 載置台
71 サセプタ
72 絶縁体枠
73 保持部材
74 駆動部
75 温度調整部
76 温度制御部
77 排気管
81 整合器
82 高周波電源
91 記憶部
92 操作入力部
93 表示部
94 制御部
94a 情報処理部
94b 演算部
100 基材
100a 微細パターン部分
200 光学素子成形用金型
200a 金型となる基材
L レジスト
B 電子ビーム[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an etching method and an etching system for obtaining a desired shape on a base material by performing an etching process on the base material, and particularly to a method for appropriately determining an end point of the etching process.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in the field of optical pickup devices that are rapidly developing, extremely high precision optical elements such as lenses are required. In particular, a fine structure formed on the optical surface of such an optical element is required to have strict dimensional accuracy, and securing such accuracy is an important issue.
[0003]
Such an optical element can be manufactured, for example, by molding a material such as plastic or glass with a mold. Such mold molding is suitable for mass production of optical elements because a product having a uniform shape can be rapidly manufactured.
[0004]
By the way, such a mold, using a master having a mother optical surface corresponding to the optical surface of the optical element, specifically, by growing an electroformed through a chemical reaction on the mother, There are attempts to make it. According to such a mold manufacturing method, for example, by preparing a master mold in which an orb corresponding to the diffraction orb of the optical element is accurately formed, a mold for molding an optical element having less dimensional variation can be easily transferred and formed. can do.
[0005]
In addition, as a method of manufacturing such a matrix, cutting processing has been mainly used until now, but recently, in order to form a finer shape and further improve work efficiency, plasma or the like is used. (See, for example, Patent Document 1).
[0006]
In such an etching process, the processing end point (hereinafter, also referred to as an etching end point) is generally controlled by a time determined from the etching rate. However, the etching rate varies depending on the etching conditions and the etching environment. Therefore, the shape of the matrix obtained after the etching process may have an error of about 10% between batches.
[0007]
As described above, since the determination of the etching end point has a great influence on the shape of the matrix, for example, in order to obtain a matrix in which a zone corresponding to the diffraction zone of the optical element is accurately formed, the etching end point is required. Must be accurately determined.
[0008]
Therefore, when performing an etching process on the base material that is the master mold, for example, by monitoring the shape of the base material by a light emission monitor, or by analyzing the mass of a gas that etches the base material, or By measuring the mass of the base material, it is conceivable to determine the degree of progress of the etching process and accurately determine the etching end point.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 2002-253203 (paragraphs [0111] to [0134], FIG. 5)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
[0011]
However, optical elements such as lenses have a small surface area and the microstructure formed on the optical surface is on the order of microns to submicrons. It is difficult to monitor. In gas mass spectrometry, it is difficult to judge the progress of the etching process in each part of the base material because a part of the gas is collected and analyzed, and also in mass measurement, Therefore, there is a problem that it is difficult to determine the progress of the etching process in each part of the base material because the mass of the base material is measured.
[0012]
The present invention has been made in view of the above problems, and a purpose thereof is to irradiate light to a base material when performing etching processing on the base material, and to reflect the light, or An object of the present invention is to provide an etching method and an etching system capable of judging an etching state of a substrate by detecting diffracted light and appropriately determining an end point of an etching process on the substrate.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 irradiates light to the base material in a state where the base material is subjected to an etching treatment so as to form a desired shape on the base material. Irradiation step, a detection step of detecting reflected light or diffracted light from the base material, and an end point determining step of determining an end point of the etching process based on a change in the amount of reflected light or diffracted light. It is characterized by the following.
[0014]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 4 irradiates light to the base material in a state where the base material is subjected to an etching process so as to form a desired shape on the base material. Irradiation step, a detecting step of detecting diffracted light from the base material, and an end point determining step of determining an end point of the etching process based on a change in the pattern shape of the diffracted light, I do.
[0015]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
[0016]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 13 is an etching means for performing an etching process on the base material to form a desired shape on the base material, and an etching process on the base material. In the state where is applied, the irradiation means for irradiating the base material with light, the detection means for detecting the diffracted light from the base material, and based on the change in the pattern shape of the diffracted light, the etching process And an end point determining means for determining an end point.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, various embodiments of an etching method and an etching system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
[Configuration of etching system]
The etching system according to the present embodiment includes a plasma etching apparatus that performs an etching process on a base material, and an etching end point detection unit that detects an end point of the etching process performed by the plasma etching apparatus.
[0019]
FIG. 1 shows a plasma etching apparatus. FIGS. 3, 6 to 8, and 10 to 12 show an etching end point detecting unit. Although the plasma etching apparatus shown in FIG. 1 and the etching end point detection units shown in FIGS. 3, 6 to 8 and 10 to 12 are respectively shown as separate figures, the plasma etching apparatus shown in FIG. The etching apparatus and the etching end point detecting unit shown in FIG. 3, FIG. 6 to FIG. 8, or FIG. 10 to FIG.
[0020]
[Configuration of plasma etching apparatus]
First, a schematic configuration of a plasma etching apparatus included in the etching system will be described. However, in the following, an inductively coupled plasma processing apparatus capable of generating high-density plasma will be described as an example.
[0021]
As shown in FIG. 1, the
[0022]
Further, a
[0023]
The
[0024]
A
[0025]
In the
[0026]
The
[0027]
During the plasma processing, high frequency power for generating an induced electric field is supplied to the
[0028]
A
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
Further, in the
[0032]
A vacuum exhaust mechanism including a vacuum pump and the like is connected to the bottom of the
[0033]
Further, a
[0034]
On the other hand, a
[0035]
In such a configuration, when performing the etching process, first, the
[0036]
Next, a processing gas containing an etching gas (for example, a mixed gas of SF6 and O2 at a mixing ratio of, for example, 9: 1) is discharged from the processing
[0037]
Next, by applying a predetermined high-frequency power from the high-
[0038]
The ions in the plasma generated in this manner are effectively drawn into the
[0039]
The
[0040]
At this time, under the control of the
[0041]
Here, it is preferable that the control of the bias power is performed by adjusting the voltage value when the bias power is applied corresponding to each part of the
[0042]
For example, the relationship between the bias voltage and the etching rate of the Si base and the etching rate of the resist layer is in a proportional relationship as shown in FIG. 2, and the relationship between the bias power and the etching rate of the base and the etching rate of the resist layer is also In order to comply with this proportional relationship, by adjusting the voltage value when applying the bias power as described above, the etching selectivity (the etching rate of the base material / the etching rate of the resist layer) in each part of the
[0043]
[Configuration of etching end point detection unit]
Next, the configuration of the etching end point detection unit that configures the etching system will be described.
[0044]
(Example 1)
As shown in FIG. 3, the etching end
[0045]
The
[0046]
In such a configuration, when the etching process on the
[0047]
Diffracted light from the
[0048]
Note that the
[0049]
Incidentally, the wavelength of the light emitted from the
[0050]
(Example 2)
By the way, when a photodiode or the like is used as the
[0051]
As described above, the diffracted light from the
[0052]
For example, as shown in FIG. 5, the relationship between the amount of primary light (light intensity) and the shape (blaze height) of the
[0053]
Therefore, the
[0054]
The
[0055]
Note that the
[0056]
By the way, in the etching end
[0057]
As described above, the amount of diffracted light or reflected light increases as the etching process proceeds. Also, as the etching process proceeds, the pattern shape of the diffracted light changes, Since the light receiving position moves in a predetermined direction, the
[0058]
Incidentally, the received light amount of the reflected light from each part of the
[0059]
Note that the
[0060]
As described above, in the etching end
[0061]
Particularly, in an optical element having a fine structure such as a diffractive structure, not only the evaluation of the overall shape of the lens and the like but also the evaluation of the optical performance related to the fine structure can be performed. Optical performance inspection can be omitted. As a result, the time and cost required for the quality assurance process can be reduced.
[0062]
Further, in the etching end
[0063]
In the etching end
[0064]
In addition, in the etching end
[0065]
Further, in the etching end
[0066]
Further, in describing the etching end
[0067]
In the description of the etching end
[0068]
(Example 3)
As shown in FIG. 8, the etching end
[0069]
In such a configuration, when the etching process on the
[0070]
Incidentally, the
[0071]
The reflected light from the
[0072]
More specifically, as shown in FIG. 9, the reflected light from the
[0073]
By the way, in the case of the reflected light, similarly to the case of the diffracted light described above, for example, the relationship between the light amount (light intensity) of the primary light and the shape (blaze height) of the
[0074]
Therefore, the
[0075]
However, in such a case, it is only possible to detect the state of the shape of the specific portion of the
[0076]
The amount of light received from each part of the
[0077]
Note that the
[0078]
Incidentally, the wavelength of the light emitted from the
[0079]
The
[0080]
Note that the
[0081]
By the way, in the etching end
[0082]
As described above, the amount of reflected light increases as the etching process proceeds, and as the etching process proceeds, the position of receiving the reflected light moves in a predetermined direction. The
[0083]
The amount of reflected light received from each part of the
[0084]
Note that the
[0085]
As described above, in the etching end
[0086]
Particularly, in an optical element having a fine structure such as a diffractive structure, not only the evaluation of the overall shape of the lens and the like but also the evaluation of the optical performance related to the fine structure can be performed. Optical performance inspection can be omitted. As a result, the time and cost required for the quality assurance process can be reduced.
[0087]
Further, in the etching end
[0088]
In addition, in the etching end
[0089]
Further, in the etching end
[0090]
In describing the etching end
[0091]
In the description of the etching end
[0092]
[Steps of etching method]
Next, in the case of determining the end point of the etching process based on the change in the amount of light of the reflected light from the fine pattern portion of the base material with reference to the flowchart shown in FIG. Will be described as an example.
[0093]
As shown in FIG. 13, first, the etching process is started by irradiating the
[0094]
<Irradiation step>
Next, in a state where the etching process is being performed, light is irradiated from the
[0095]
<Detection step>
Next, the reflected light is received by the
[0096]
<Judgment step>
Then, the
[0097]
<Stop step>
Further, when determining the end point of the etching process, the
[0098]
In this way, the etching process on the
[0099]
<Adjustment step>
Further, while the etching process is being performed, the amount of light received and the light receiving position of the reflected light from each part of the
[0100]
[Manufacturing process of optical element molding die]
The
[0101]
Next, the manufacturing process of the optical element molding die including the etching process shown in FIG. 13 will be described with reference to FIG. 15 along the flow of the flowchart shown in FIG. In the following, an example in which an optical element molding die for molding an optical element having a diffraction ring pattern for a diffractive structure is formed by electroforming and transferring from a shape of a master mold.
[0102]
As shown in FIG. 14, first, the
[0103]
In this way, an optical element molding die for molding an optical element having a diffraction ring pattern can be manufactured. However, according to the etching method and the etching system according to the present invention, the etching process in this manufacturing process is performed. In the method described above, the
[0104]
As described above, various embodiments of the etching method and the etching system according to the present invention have been described. However, the etching method and the etching system according to the present invention are not limited to these. Various modifications can be made within the range.
[0105]
For example, the etching method and the etching system according to the present embodiment are applied to a case where a master mold for manufacturing an optical element molding die for molding an optical element is applied. It is needless to say that the present invention can be similarly applied to a case where a product having such a product is manufactured or a case where a mother die for manufacturing a molding die for forming such a product is manufactured.
[0106]
【The invention's effect】
As described above, according to the etching method and the etching system according to the present invention, when performing the etching process on the base material, the base material is irradiated with light, and the reflected light or diffraction thereof is performed. By detecting the light, the etching state of the substrate can be determined, and the end point of the etching process on the substrate can be properly determined.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a configuration of a plasma etching apparatus configuring an etching system according to an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between a bias voltage, an etching rate of a Si base material, and an etching rate of a resist layer.
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a configuration of an etching end point detection unit included in the etching system according to the present embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a pattern shape of diffracted light from a fine pattern portion of a base material received on a detection surface of a photodetector constituting an etching end point detection unit.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between a light amount (light intensity) of a diffracted light of a specific order light and a shape of a fine pattern portion (blaze).
FIG. 6 is a schematic diagram showing another configuration of the etching end point detection unit shown in FIG. 3;
FIG. 7 is a schematic diagram showing another configuration of the etching end point detection unit shown in FIG. 3;
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating another configuration of the etching end point detection unit configuring the etching system according to the present embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a state in which reflected light from a fine pattern portion of a base material is dispersed.
FIG. 10 is a schematic diagram showing another configuration of the etching end point detection unit shown in FIG. 8;
11 is a schematic diagram showing another configuration of the etching end point detection unit shown in FIG.
FIG. 12 is a schematic diagram showing another configuration of the etching end point detection unit shown in FIG. 8;
FIG. 13 is a flowchart illustrating steps of an etching method of the etching system according to the present embodiment.
FIG. 14 is a flowchart showing a manufacturing process of an optical element molding die including the etching method shown in FIG.
FIG. 15 is an explanatory diagram for describing a manufacturing process of the optical element molding die shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1, 1a Etching end point detection unit
2 Light source
3 Collimator lens
4 Deflection beam splitter
5, 5a, 5b, 5c Photodetector
6 Half mirror
10 Plasma etching equipment
20 containers
20a, 20b Transmission window
21 Ground wire
22 Gate valve
24 antenna room
26 Processing room
31 antenna
32 dielectric wall
34 Support
34a transparent window
35 tube
41 Matching device
42 High frequency power supply
50 Processing gas supply source
51 Gas supply pipe
61 heater
62 Power
70 Mounting table
71 Susceptor
72 Insulator frame
73 Holding member
74 drive unit
75 Temperature control section
76 Temperature control unit
77 Exhaust pipe
81 Matching device
82 High frequency power supply
91 Memory
92 Operation input unit
93 Display
94 Control unit
94a Information processing unit
94b arithmetic unit
100 base material
100a Fine pattern part
200 Mold for optical element molding
200a Mold base
L resist
B electron beam
Claims (20)
前記基材に対してエッチング処理を施している状態において、
前記基材に光を照射する照射ステップと、
前記基材からの反射光又は回折光を検出する検出ステップと、
前記反射光又は回折光の光量変化に基づいて、前記エッチング処理の終点を判断する終点判断ステップと、を含むことを特徴とするエッチング方法。In order to form a desired shape on the substrate,
In a state where the etching process is performed on the base material,
Irradiating the substrate with light,
A detection step of detecting reflected light or diffracted light from the base material,
An end point determining step of determining an end point of the etching process based on a change in the amount of reflected light or diffracted light.
前記基材の各部におけるエッチング処理の処理状況に応じて、前記基材の各部に対するエッチング処理の条件を調整する調整ステップを、さらに含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエッチング方法。Based on the amount of reflected light or diffracted light from each part of the base material, a situation determination step of determining the processing status of the etching process in each part of the base material,
The etching method according to claim 1, further comprising an adjusting step of adjusting a condition of the etching process on each part of the base material according to a processing state of the etching process on each part of the base material. Method.
前記基材に対してエッチング処理を施している状態において、
前記基材に光を照射する照射ステップと、
前記基材からの回折光を検出する検出ステップと、
前記回折光のパターン形状の変化に基づいて、前記エッチング処理の終点を判断する終点判断ステップと、を含むことを特徴とするエッチング方法。In order to form a desired shape on the substrate,
In a state where the etching process is performed on the base material,
Irradiating the substrate with light,
A detection step of detecting diffracted light from the base material,
An end point determining step of determining an end point of the etching process based on a change in the pattern shape of the diffracted light.
前記基材の各部におけるエッチング処理の処理状況に応じて、前記基材の各部に対するエッチング処理の条件を調整する調整ステップを、さらに含むことを特徴とする請求項4乃至請求項6の何れか一項に記載のエッチング方法。Based on the pattern shape of the diffracted light, a situation determination step of determining the processing status of the etching process in each part of the base material,
7. The method according to claim 4, further comprising an adjusting step of adjusting an etching process condition for each part of the base material according to a processing state of the etching processing in each part of the base material. Item 10. The etching method according to Item.
前記基材に対してエッチング処理を施すエッチング手段と、
前記基材に対してエッチング処理が施されている状態において、
前記基材に光を照射する照射手段と、
前記基材からの反射光又は回折光を検出する検出手段と、
前記反射光又は回折光の光量変化に基づいて、前記エッチング処理の終点を判断する終点判断手段と、を備えたことを特徴とするエッチングシステム。In order to form a desired shape on the substrate,
Etching means for performing an etching treatment on the base material,
In a state where the etching process is performed on the base material,
Irradiating means for irradiating the substrate with light,
Detecting means for detecting reflected light or diffracted light from the base material,
An end point determining means for determining an end point of the etching process based on a change in the amount of reflected light or diffracted light.
前記基材の各部におけるエッチング処理の処理状況に応じて、前記基材の各部に対するエッチング処理の条件を調整する調整手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項10又は請求項11に記載のエッチングシステム。Based on the amount of reflected light or diffracted light from each part of the base, based on the amount of reflected light or diffracted light, a situation determination unit that determines the processing status of the etching process in each part of the base,
The method according to claim 10, further comprising an adjusting unit configured to adjust an etching process condition for each part of the base material according to a processing state of the etching process in each part of the base material. Etching system.
前記基材に対してエッチング処理を施すエッチング手段と、
前記基材に対してエッチング処理が施されている状態において、
前記基材に光を照射する照射手段と、
前記基材からの回折光を検出する検出手段と、
前記回折光のパターン形状の変化に基づいて、前記エッチング処理の終点を判断する終点判断手段と、を備えたことを特徴とするエッチングシステム。In order to form a desired shape on the substrate,
Etching means for performing an etching treatment on the base material,
In a state where the etching process is performed on the base material,
Irradiating means for irradiating the substrate with light,
Detection means for detecting diffracted light from the base material,
An etching system comprising: an end point determining unit that determines an end point of the etching process based on a change in the pattern shape of the diffracted light.
前記終点判断手段は、前記回折光のパターン形状が所定のパターン形状と一致したときを、前記エッチング処理の終点と判断することを特徴とする請求項13記載のエッチングシステム。A storage unit for storing a predetermined pattern shape,
14. The etching system according to claim 13, wherein the end point determining unit determines that the end point of the etching process is when the pattern shape of the diffracted light matches a predetermined pattern shape.
前記基材の各部におけるエッチング処理の処理状況に応じて、前記基材の各部に対するエッチング処理の条件を調整する調整手段を、さらに備えることを特徴とする請求項13乃至請求項15の何れか一項に記載のエッチングシステム。Based on the pattern shape of the diffracted light, a situation determination unit that determines the processing status of the etching process in each part of the base material,
The apparatus according to claim 13, further comprising an adjusting unit configured to adjust a condition of the etching process on each part of the base material according to a processing state of the etching process on each part of the base material. 17. Item 18. The etching system according to Item.
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