JPH04246825A - 基板層に溝を形成する方法 - Google Patents

基板層に溝を形成する方法

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JPH04246825A
JPH04246825A JP3238172A JP23817291A JPH04246825A JP H04246825 A JPH04246825 A JP H04246825A JP 3238172 A JP3238172 A JP 3238172A JP 23817291 A JP23817291 A JP 23817291A JP H04246825 A JPH04246825 A JP H04246825A
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substrate layer
groove
grooves
forming
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JP3238172A
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Ralf-Dieter Boehnke
ラルフ　ディータ　ベーンケ
Hans Dammann
ハンス　ダーマン
Gert Rabe
ゲルト　ラーベ
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Koninklijke Philips NV
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板層に溝を形成する
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】このような方法は１９８３年に発行され
た刊行物“ジャーナル　　エレクトロケミカル　　ソサ
ィアティ（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｏｃｈｅ
ｍｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ）　”に記載されている文
献“ソリッド−ステート　　サイエンス　　アンド　　
テクノロジー（Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ　Ｓｃｉｅｎｃ
ｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）　”第６５５　頁
〜第６５９　頁に記載されている。例えば集積回路の製
造中又はデジタル型光回折格子の製造のために溝を形成
する必要がある。エッチング深さはモニタし測定する必
要がある。この目的に極めて好適な装置は上述した文献
の第３図に示すレーザ干渉計である。
【０００３】高品質のデジタル型光位相回折格子の溝を
形成するためには、溝の深さは約±０．２５％の精度で
エッチングする必要がある（１９７９年に発行された“
ジャーナル　　オブ　　アプライド　　フィジクス　５
０（６）第３８４１頁〜第３８４８頁参照）　。
【０００４】現在のところ、エッチングマスクが均質な
ＳｉＯ２基板層上にフォトリソグラフィ法によって形成
され、このマスクは基板層の溝が形成される予定の区域
には形成されずこの区域は露出した状態にある。従って
、エッチングガス（例えば、ＣＨＦ３）　を用いて溝が
形成される部分がエッチングされ、溝の全深さすなわち
マスク層の表面から溝の底面までの深さはレーザ干渉計
によりモニタされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この方法において、基
板層に形成される溝の深さの本質的な値は直接決定する
ことができず、マスク層の残存厚さを含む値が用いられ
ている。マスク材料のエッチング速度は一般に基板材料
のエッチング速度より遅く、これら基板材料のエッチン
グ速度及びマスク材料のエッチング速度が既知の場合、
基板層のエッチング深さは形成した溝の全深さから計算
することができる。しかしながら、測定の不正確度は５
％以上になってしまう。この理由は、マスク及び基板の
材料は互いに異なるエッチング速度を有し、エッチング
速度は処理のパラメータに依存するためである。
【０００６】本発明の目的は、冒頭部で述べた方法にお
いて所望の深さの溝を高精度にエッチング形成すること
ができる基板層に溝を形成する方法を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、エッチング速
度の上部層と、異なるエッチング速度を有する下部層と
を有する基板層を用い、形成すべき所望の深さとは異な
る初期深さを有する溝を形成し、その後溝が形成すべき
所望の深さに達するまでマスクを用いないでエッチング
処理を行なうことにより達成される。
【０００８】
【作用】上部層のエッチング速度が下部層のエッチング
速度よりも速い場合、溝の初期深さは形成すべき深さよ
りも深くする必要がある。また、逆の場合には初期深さ
を形成すべき深さよりも浅くなるように設定する。
【０００９】従って、本発明によれば、基板層にエッチ
ング形成した溝の深さを好適なレーザ干渉計を用いて直
接且つ高精度に測定することができる。
【００１０】上部層はスパッタリングにより溝の壁部を
構成する細条状に形成することができる。一方、上部層
を下部層の全表面領域上にスパッタリング形成し、その
後マスクを溝が形成される区域が露出するように形成し
て初期厚さまでエッチングを行ない、次にマスクを除去
し、溝の深さが形成すべき深さに達するまでエッチング
処理を続行することにより一層高精度の溝の壁部を形成
することができる。
【００１１】特に、デジタル型光位相回折格子を製造す
る場合、下部層は溶融プロセスによって製造したＳｉＯ
２本体で構成し、上部層はスパッタリングによって形成
したＳｉＯ２で構成することが好ましい。別の方法で製
造されたＳｉＯ２層は明らかにエッチング速度が相異し
ているが（約５％）、このＳｉＯ２層は下部層と同一の
屈折率を有しているから、この二重基板材料は光学的に
均一なものとみなすことができる。
【００１２】以下図面に基き本発明を詳細に説明する。
【実施例】図１において、溝２を有するデジタル型光位
相回折格子１をイオンエッチング装置３内に配置する。 この回折格子の溝２の深さはイオンエッチング装置の上
方に図示したレーザ干渉計３により測定する。このよう
な装置は例えば前述した文献“ジャーナル　　オブ　　
アプライド　　フィジクス”に記載されている。
【００１３】レーザ４から放射した光ビーム８はビーム
スプリッタ５を通過し真空窓６を経て製造すべき位相回
折格子１の表面に入射する。溝２の底面で反射した放射
光成分及び溝間の上面で反射した放射光成分は互いに位
相差を有し、これら放射光成分はビームスプリッタ５を
通過し再合成ビーム９として光検出器１０に入射する。 この光検出器１０の出力信号は溝２のエッチング深さの
関数として周期的に変化する。この関連において、エッ
チング深さの変化の周期はほぼλ／２　に相当する。こ
こで、λはレーザ光の波長である。
【００１４】光検出器１０の出力信号はレコーダ１１に
より時間の関数として記録する。このようにして溝２の
全体の深さが測定される。しかしながら、上面部分７の
高さにエッチング装置で除去されるマスクの層厚が含ま
れている場合、デジタル型光回折格子１の基板層の実際
のエッチング深さは、マスク材料と基板材料間のエッチ
ング速度の正確でない比に基いて間接的にしか決定する
ことができない。
【００１５】本発明においては、図２の基板層はＳｉＯ
２から成る約１ｍｍ厚の下部層（ベース基板）１２と、
この上にスパッタリングによって形成されＳｉＯ２から
成る厚さが約１．５　μｍ　の上部層１３で構成する。 例えばＡｌ２Ｏ３　のような他の透明材料を下部層及び
上部層１３として用いることもできる。これらの層は別
の材料で構成することも可能である。ただし、両方の層
が、用いた材料のエッチング速度が互いに相異すること
が必要である。ＳｉＯ２のベース基板のエッチング速度
はＳ２＝３１．７ｍｍ／分であり、スパッタリングによ
って形成したＳｉＯ２の上部層のエッチング速度はＳ１
＝３３．２ｍｍ／分であり、これらの値は予め定めた等
しい圧力下で測定した。
【００１６】図３に示すように、フォトレジスト（エッ
チング速度１６．０ｍｍ／分）のマスキング細条を図２
に示す基板層上に形成する。次に、図１に示す装置を用
いてマスキング細条１４間に溝２をエッチング形成する
。形成される溝は、図２に示す基板層のエッチングされ
た深さが形成すべき深さを超える深さを有している。次
に、マスキング細条１４の残存部分を除去し、図４に示
す構造体が得られる。
【００１７】溝１５は上部層１３を貫通すると共に下部
層１２にわづかに侵入するように形成される。溝１５の
深さは既知の方法で約１ｎｍの精度で光学的に決定され
る。下部層の表面１６のエッチング速度は、上部層の突
条部１８の表面のエッチング速度よりも小さいため、溝
１５の深さは形成すべき所望の深さよりも大きくなるよ
うに形成されているが、その深さは図１の装置を用いて
エッチング処理をさらに続けることにより減少し所望の
深さに適合する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による方法を実施すための装置の
構成を示す線図である。
【図２】図２は本発明に好適な基板層を示す斜視図であ
る。
【図３】図３は図２の基板層にエッチングマスクを形成
した状態を示す斜視図である。
【図４】図４は初期深さまでエッチングしたときの構造
体を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　　デジタル型位相回折格子 １２　　下部層 １３　　上部層 １４　　マスキング細条 １５　　溝

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　イオンエッチングにより基板層に少な
    くとも１個の溝（２，１５）　を形成するに当たり、エ
    ッチング速度Ｓ１の上部層（１３）と、異なるエッチン
    グ速度Ｓ２を有する下部層（１２）とを有する基板層を
    用い、形成すべき所望の深さとは異なる初期深さを有す
    る溝（１５）を形成し、その後溝（１５）が形成すべき
    所望の深さに達するまでマスクを用いないでエッチング
    処理を行なうことを特徴とする基板層に溝を形成する方
    法。
  2. 【請求項２】　　請求項１に記載の基板層に溝を形成す
    る方法において、前記エッチング処理によって形成され
    る溝（１５）の深さをレーザ干渉計により測定すること
    を特徴とする基板層に溝を形成する方法。
  3. 【請求項３】　　請求項１又は２に記載の基板層に溝を
    形成する方法において、前記上部層（１３）が、陰極線
    スパッタリングにより下部層（１２）上に形成されてい
    ることを特徴とする基板層に溝を形成する方法。
  4. 【請求項４】　　請求項３に記載の基板層に溝を形成す
    る方法において、前記上部層（１３）が、スパッタリン
    グにより溝の壁部を構成する細条の形態で形成されてい
    ることを特徴とする基板層に溝を形成する方法。
  5. 【請求項５】　　請求項３に記載の基板層に溝を形成す
    る方法において、前記上部層を下部層（１２）の全表面
    領域上にスパッタ形成し、次に溝が形成される区域が露
    出するようにマスク（１４）を形成して溝（１５）を初
    期の深さにエッチング形成し、次にマスク（１４）を除
    去し、溝（１５）が形成すべき所望の深さに達するまで
    エッチング処理を続行することを特徴とする基板層に溝
    を形成する方法。
  6. 【請求項６】　　請求項５に記載の基板層に溝を形成す
    る方法において、前記上部層（１３）のエッチング速度
    が下部層（１２）のエッチング速度よりも大きいと共に
    前記初期深さが形成すべき所望の深さよりも深いことを
    特徴とする基板層に溝を形成する方法。
  7. 【請求項７】　　請求項６に記載の基板層に溝を形成す
    る方法において、前記下部層（１２）を溶融法によって
    製造されたＳｉＯ２本体で構成し、上部層（１３）をス
    パッタ形成したＳｉＯ２で構成したことを特徴とする基
    板層に溝を形成する方法。
  8. 【請求項８】　　請求項１から７までのいずれか１項に
    記載の基板層に溝を形成する方法において、デジタル型
    光位相回折格子を形成するため、複数の相互に平行な溝
    （２，１５）　を前記基板層に形成することを特徴とす
    る基板層に溝を形成する方法。
JP3238172A 1990-09-21 1991-09-18 基板層に溝を形成する方法 Pending JPH04246825A (ja)

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