JP3353281B2 - 誘電体光学材料の微細加工方法 - Google Patents
誘電体光学材料の微細加工方法Info
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Description
おける光部品の基板材料として広く用いられる誘電体光
学材料表面の微細加工方法に関するものである。
を作り込む微細加工方法としては、例えば特開平3−2
53802号公報がある。これによると、誘電体光学材
料としてLiNbO3 を用い、金属Ti膜をマスクとし
てLiNbO3 表面の微細加工(エッチング)を行って
いる。
ッチングガスとして反応性ガスCF4 と不活性ガスAr
との混合ガス、あるいはCF4 とN2 との混合ガスを用
いて反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etchi
ng)を行っている。
合ガスを用いて高周波電力印加パワー密度(以下、RF
電力印加パワー密度という)1.27〜3.82W/c
m2の範囲内において、最大14nm/分程度のエッチ
ングレートを実現している。
の微細加工方法は以上のように、エッチングガスとして
反応性ガスCF4 と不活性ガスArとの混合ガス、ある
いはCF4 とN2 との混合ガスを用いて微細加工(ドラ
イエッチング)を行っているので、エッチングレートが
小さく、また大きなRF電力印加パワー密度が要求さ
れ、かつ微細加工(上記混合ガスを用いたドライエッチ
ング)された誘電体光学材料表面が荒れてしまうという
>課題があった。
めになされたもので、エッチングレートを大きくすると
もに、同じエッチングレートならばさらに低RF電力印
加パワー密度化を実現し、微細加工後の誘電体光学材料
表面の平滑化を実現する誘電体光学材料の微細加工方法
を提供することを目的とする。
学材料の微細加工方法は、誘電体光学材料の表面をドラ
イエッチングすることにより、この誘電体光学材料表面
に微細パターンを形成する場合、エッチングガスとして
フロン系エッチングガス(反応性ガス)にハロゲン(以
下、明細書中でハロゲンと記載する場合は、Fを含まな
いClあるいはBr等の元素を示唆するものとして記載
する)を含むガスを添加した混合ガスを使用することを
特徴としている。
bO3 、またエッチングガスとしては反応性ガスである
フロン系エッチングガス(C2 F6 ガスあるいはCF4
ガス)と、例えばClあるいはBr等のハロゲン(F含
まず)を含むガスとの混合ガスを用いる。
法は、エッチングガスとしてフロン系エッチングガス
(反応性ガス)にハロゲンを含むガスを添加した混合ガ
スを使用して、ドライエッチングにより誘電体光学材料
表面の微細加工を行っているが、このドライエッチング
は、フロン系エッチングガス及びハロゲン系ガスがLi
NbO3 表面のLi及びNbとそれぞれ反応し、気化す
ることにより進行する。
b(ニオブ)のハロゲン化合物(例えばNbCl5 )の
沸点は254℃であり、フッ化物(例えばNbF5 )の
沸点(236℃)とほぼ同じである一方、Li(リチウ
ム)のハロゲン化合物(例えばLiCl、LiCl
O3 、LiClO4 )の沸点は、それぞれ1325℃、
300℃、430℃であり、フッ化物(例えばLiF)
の沸点(1676℃)と比較して低いことから気化しや
すいので、エッチングの高速化(エッチングエートを大
きくする)を実現することができ、また同一エッチング
レートであれば低RF電力印加パワー密度で実現するこ
とができるとともに、微細加工された誘電体光学材料表
面の平滑化が実現できる。
用いて説明する。なお、図中同一部分には同一符号を付
して説明を省略する。
微細加工方法の一実施例を説明するための工程図であ
り、特に、この実施例では誘電体光学材料としてLiN
bO3表面にリッジ構造を作り込む微細加工方法につい
て説明する。
O3 、LiTaO3 等があるが、特にこのLiNbO3
単結晶は大きな電気光学効果を示し、音響光学材料とし
ても比較的大きな良度指数と電気機械結合係数を持ち、
かつ低損失の薄膜導波路が容易に作成できるということ
で、導波路形機能デバイス(例えば光変調器)の基板材
料として広く用いられているものである。
3 基板1を所定形状にパターニングされたレジストマス
ク2を形成し、真空チャンバ内に置く。
ガスとして反応性ガスであるフロン系エッチングガス
(この実施例ではC2 F6 を用いるが、CF4 を用いて
もよい)にハロゲン(ClあるいはBr、この実施例で
はCl)を含むガス(CCl4)を添加した混合ガスを
導入し、RF電力(高周波電力)を印加してLiNbO
3 基板1表面を30分間ドライエッチング(反応性イオ
ンエッチング:RIE)する。
a、RF電力パワー密度は0.65W/cm2 とし、チ
ャンバ内では上記混合ガスがプラズマに解離し、フッ素
系反応性イオン及びハロゲン系イオンが生成され、Li
NbO3 基板1表面のLi及びNbと反応して気化する
ことにより、ドライエッチングが進行していく(図1
(b))。
O3 基板1表面をO2 アッシャーすることにより、レジ
ストマスク2を除去する。
基板1表面を、図1(d)に示すように触針式段差計
(図中、3は測定用の触針を示す)を走査させることに
より、レジストマスク2によりマスキングされていた領
域とドライエッチされた領域との段差を測定すること
で、この発明によるエッチングレートを算出した図を図
2に示す。
3 とこのLiNbO3 に遷移金属としてTiを熱拡散さ
せた試料について、RF電力印加パワーを0.65W/
cm2 の条件の下、CCl4 の添加比%(反応性ガスC
2 F6 に対するCCl4 の添加量)に対するエッチング
レートをプロットした図である。
3 (Ti拡散LiNbO3 )は、純LiNbO3 上にT
iを約70nm堆積させ、6時間1050℃の状態を保
持することにより、LiNbO3 基板内に熱拡散させて
製造した。また、拡散させる遷移金属としてTiを選択
した理由は、一般に遷移金属にはTi、V、Ni、Cu
等があるが、すでに報告されている実験例からみて、T
iを拡散させた導波路形LiNbO3 デバイスが最も良
好な伝搬特性を示し、またTi拡散による顕著な結晶性
の低下や電気光学効果の低減は報告されていないからで
ある。
添加しないでドライエッチングした場合よりもCCl4
を添加してエッチングした方がエッチングレートが大き
くなり、また前述した従来技術では最大でも14nm/
分のエッチングレートしか実現できなかったのに対し、
この発明ではそれ以上のエッチングレートを実現するこ
とができる(この実施例では、上記エッチング条件によ
り1μm以上の段差が得られることを確認している)。
ングレートを得るため、RF電力印加パワー密度を0.
65W/cm2 として製造しているが、前述した従来技
術では1.27〜3.82W/cm2 程度印加して製造
している。したがって、この発明によれば仮に同じエッ
チングレートであっても大幅に印加するRF電力印加パ
ワー密度を低減できることが分かる。
ロゲンを含むガスを添加した混合ガスをエッチングガス
とした微細加工方法(CCl4 の添加量を10%として
ドライエッチングを行った)により加工されたLiNb
O3 基板1表面のSEM写真であり、この写真からLi
NbO3 基板1表面が従来と比較して平滑化されている
ことが分かる。
光学材料(特にLiNbO3 )表面をドライエッチング
により微細加工する際のエッチングガスとして、フロン
系エッチングガス(C2 F6 あるいはCF4 )にハロゲ
ン(Fを含まないCl、Br等の元素)を含むガスとの
混合ガスを用いるようにしたので、従来と比較してエッ
チングレートを大きく(ドライエッチングの高速化)、
かつRF電力印加パワー密度を低減させることができる
という効果がある。
発明による微細加工後の誘電体光学材料(特にLiNb
O3 )の表面は平滑になるという効果がある。
の一実施例を説明するための工程図である。
において、エッチングガスとして混合されるClを含む
ガス(CCl4 )の添加比に対するエッチングレートの
変化を示す図である。
の一実施例により表面にリッジ構造を作り込んだLiN
bO3 基板であって、基板上に形成された微細なパター
ンを表しているSEM写真である。
ク…、3…触針。
Claims (4)
- 【請求項1】 誘電体光学材料の表面に微細パターンを
ドライエッチングにより形成する誘電体光学材料の微細
加工方法において、 前記ドライエッチングは、フロン系エッチングガスにハ
ロゲンを含むガスをエッチングガスとして添加した混合
ガスを使用して行うことを特徴とする誘電体光学材料の
微細加工方法。 - 【請求項2】 前記誘電体光学材料は、LiNbO3で
あることを特徴とする請求項1記載の誘電体光学材料の
微細加工方法。 - 【請求項3】 前記フロン系エッチングガスは、C2F
6ガスあるいはCF4ガスであることを特徴とする請求
項1又は2記載の誘電体光学材料の微細加工方法。 - 【請求項4】 前記ハロゲンは、ClあるいはBrであ
ることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載
の誘電体光学材料の微細加工方法。
Priority Applications (1)
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JP19512193A JP3353281B2 (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 誘電体光学材料の微細加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP19512193A JP3353281B2 (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 誘電体光学材料の微細加工方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0727911A JPH0727911A (ja) | 1995-01-31 |
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Family Applications (1)
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JP19512193A Expired - Fee Related JP3353281B2 (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 誘電体光学材料の微細加工方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110364441B (zh) * | 2018-04-11 | 2022-07-22 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 用于铌酸锂材料的刻蚀方法 |
JP7304557B2 (ja) * | 2019-07-16 | 2023-07-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | プラズマエッチング方法および素子チップの製造方法 |
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1993
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