JPS63113504A - 自立型光学素子の製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は支持体を有さす、エネルギー線に対して結像作
用あるいは回折作用を有する光学素子、より具体的態様
として紫外線又はＸ線に対してそのような作用を有する
光学素子の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

自立型の紫外線用およびＸ線用光学素子は超微細構造を
もち、さらにそれが支持膜をもフていないという所に特
徴がある。従来、この自立型の紫外用あるいはＸ線用光
学素子は、例えば昭和５９年度科学研究費補助金（総合
研究（八）、研究課題番号５８３５０００１）研究成果
報告書に自立型フレネルゾーンプレートの製作としてみ
られるように、シリコンウェハー上に光学素子パターン
を形成し、ウェットエツチングによりシリコンウェハー
を除去することにより作製されていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

自立型フレネルゾーンプレートの光学特性は、その超微
細構造に大きく依存しているため、歪みを生じさせない
ことが木質的に重要であるが、上記従来の方法では歪み
の発生が避けられなかった。すなわち、一般に超微細パ
ターン作製において、ウェットプロセスが混入すること
は汚染、制御の困難さなどにより好ましくないが、さら
に支持膜を有しない自立型の光学素子においては、ウェ
ットプロセスにより光学素子の超微細パターンに液体の
粘性および慣性により歪みが生ずるという欠点が存在し
、この欠点を克忍することは困難であた。

また一方、歪みの発生が少い手段であるドライエツチン
グによりシリコンウェハーを除去しようとする場合、自
立型光学素子材料とシリコンウェハーとの間の選択比が
１に近く、選択的にシリコンウェハーのみをエツチング
しようとすることは極めて困難である。

本発明は上記問題点に鑑み成されたものであり、その目
的は従来例の欠点を除去し、歪みの存在しない自立型光
学素子を容易に作製する方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明の上記目的は、平面性のよい基体上に耐ウェット
エツチング性の裏打ち膜を形成しその上に光学素子のパ
ターンを形成する工程と、その後該基体をウェットエツ
チングにより除去する工程と、次に該裏打ち膜をドライ
エツチングにより除去することにより該光学素子のパタ
ーンのみを残留させる工程とを有する自立型光学素子の
製造方法によフて達成される。

本発明の方法においては、基体と裏打ち膜がウェットエ
ツチングとドライエツチングにより１つずつ順に除去さ
れるため、裏打ち膜は基体と光学素子の双方に高い選択
エツチング性を有していることが好ましい。

本発明で用いられる、ウェットエツチングの方法として
は電解エツチング、無電解エツチング等があり、ドライ
エツチングの方法としては反応性イオンエツチング、イ
オンミリング、反応性イオンビームエチング、化学ドラ
イエツチング、スパッタエツチング等がある。

以下、本発明に従って紫外線用またはＸ線用の自立型光
学素子を製造する方法を順をおって説明する。

まず平面性のよい基体（光学素子作製に必要のある領域
において表面粗さ１１００ｎ以下、好ましくはｌＯｎｍ
以下である物質）の上に、その基体と目的とする光学素
子の双方に高い選択エツチング性を有する裏打ち膜を形
成し、その裏打ち股上に超微細構造の光学素子のパター
ンを形成することにより積層体を得る。

次に、この積層体の基体側からウェットエツチングを施
し、すなわち後方エツチングすることにより基体を除去
する。この際、裏打ち膜はウェットエツチングに対して
耐性があるため、紫外線用あるいはＸ線用の光学素子が
直接エツチングの液体にふれることが裏打ち膜によって
防止され、その結果光学素子の超微細構造の歪み、汚染
の付着が防止される。

次にドライエツチングにより後方エツチングすることに
より裏打ち膜を除去し、その結果光学素子のパターンの
みが残留し、紫外線用またはＸ線用の自立型光学素子が
得られる。ドライエツチングは光学素子の超微細構造の
パターンに歪みや汚染の付着を与えることが少ないため
、得られた光学素子は歪みの少ないものである。

光学素子を形成する材料としては、使用の目的によって
異なるが、例えば金、銀、タングステンなどの遷移金属
、炭素、シリコン等の半導体元素、およびそれらのホウ
化物、炭化物、窒化物、酸化物等の自立型光学素子とし
て安定に存在するものが用いられる。

平面性のよい基体の材料としては、ウェットエツチング
により容易に除去でき且つ高い平面性を維持できるもの
として通常シリコンウェハー、研磨したガラス、ＧａＡ
ｓ等が使用される。

裏打ち膜を形成する材料としては有機物質及び無機物質
の両方が使用され、前記のように基体を除去する際に光
学素子を保護するように耐ウェットエツチング性を有す
るものである。また基体をウェットエツチングで除去し
、次に裏打ち膜をドライエツチングで除去するという過
程を経るため、この裏打ち膜は基体に対してはウェット
エツチングの高い選択エツチング性を有し、光学素子に
対してはドライエツチングの高い選択エツチング性を有
するものである。これらの条件を満たすような裏打ち膜
の材料は、基体及び光学素子との組み合わせによって異
なるが有機物としてはポリスチレン樹脂、ポリイミド樹
脂、ノボラック樹脂、ケイ皮酸系樹脂等が、無機物とし
ては金、炭素等の単体、窒化シリコン等の化合物等が使
用可能である。

この裏打ち膜の形成には、スピンコード、抵抗加熱、Ｅ
Ｂ蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、スプレィ法、電気メ
ツキ法等を、その材料が有機であるか無機であるか及び
その材質に応じて適用する。

［実施例１］ 表面粗さ５　ｎｍで４００−厚のシリコンウェハー１上
に、ｐｒＱ（ポリミドの商標名）２をスピンコードによ
り均質に１．７ｐ厚に塗布し、ブリベータにより硬化さ
せて第１図に示すような基板を作製した。

この基板上に以下のような過程を経てフレネルゾーンプ
レートパターンを形成した。すなわち、■基板上にクロ
ム１００人、金５００人を連続蒸着し■その上にＰＩＱ
膜をスピンコードにより　４μ厚に塗布、硬化した上に ■さらに電子線用レジストＰＭＭＡをスピンコードによ
り　０．５μ厚に塗布、硬化、 ■サークルパターンジェネレータを有する電子線描画装
置により描画後視像を行い、 ■Ｔｉ　５００人ＥＢ蒸着後リフトオフによりチタンの
パターンとし、 ■酸素反応性イオンエツチングにより　４μ厚のＰＩＱ
をエツチングし、ＰＩＱのパターンを作製した。さらに
電気メッキにより　３μｍ厚の金のパターンを形成し、 ■酸素反応性イオンエツチングにより金パターンの間の
ＰＩＱを除去して 第２図に示すように金製のフレネルゾーンプレートパタ
ーン３を形成した。第３図は第２図の平面図であり、黒
塗りの部分が金のパターン部である。

次にシリコンウェハー１のフレネルゾーンに相当する部
分を、硝酸とフッ酸の３：１混合液を用いたウェットエ
ツチングにより除去した。このウェットエツチングの際
にＰＩＱ膜は全く浸されず裏打ち膜として残っていた。

すなわちＰＩＱ膜が、フレネルゾーンプレートパターン
３のＨａ細溝構造歪みが生じること更に汚染が生ずるこ
とを防いでいた。

次に残った１、７ｐ厚のＰＩＱ膜２を酸素反応性イオン
エツチングにより除去した。この過程を第４図に示す。

ＰＩＱ膜は、金に比して酸素反応性エツチングの選択比
が高いため、ドライエツチングによって容易に除去が可
能であり、かつドライエツチングは超微細構造に歪みを
与えることが少ない。

以上のようにして、歪みの少ない自立型フレネルゾーン
プレートを作製することがてきた。

［実施例２］ 実施例１で用いたのと同じシリコンウェハー上に、抵抗
加熱によりクロム　１００人、金５０００人２を真空を
やふることなしに連続蒸着し基板とした。

この基板の上に、シラン、アンモニアを３対４の割合で
混合した気体を２５０℃で低温気相反応法（低温ＣＶＤ
）で成膜を行い、基板上に１μの窒化シリコンを積層さ
せた。第２図に示しているような光学素子パターンとし
て、イオンビーム描画装置によりガリウムイオンを５０
ｋＶの加速電圧で加速、レンズにより０．０５１ｍφの
ビーム径まで絞り、窒化シリコン膜を直接エツチングし
て、　０．１μ間隔の格子を形成した。

次に、シリコンウェハーを、実施例１と同様に、硝酸と
フッ酸の混合液で後方エツチングして除去した。

次に、ウェットエツチング中は裏打ち膜として窒化シリ
コンパターンの歪みを防いでいた金の膜を、アルゴンに
よるトライエツチングで除去した。

以上のようにして、支持膜を有しない歪みの少ない透過
型回折格子を作製することができた。。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の方法によれば自立型の光
学素子を、その超微細構造に歪みを生じさせることなく
かつ容易に作製できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は平面性のよい基体上に耐ウェットエツチング性
の裏打ち膜を形成したところの断面図であり、第２図は
第１図の裏打ち膜上に光学素子のパターンを形成した断
面図であり、第３図は第２図の上面図であり、第４図は
本発明の製造方法において、基体が除去された後更に裏
打ち膜がドライエツチングにより除去される過程を表す
断面図である。 ｌ：基体；シリコンウェハー ２：裏打ち膜：ＰＩＱ膜（実施例１） クロム、金の連続蒸着膜 （実施例２） ３：光学素子のパターン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、平面性のよい基体上に耐ウェットエッチング性
   の裏打ち膜を形成しその上に光学素子のパターンを形成
   する工程と、その後該基体をウェットエッチングにより
   除去する工程と、次に該裏打ち膜をドライエッチングに
   より除去することにより該光学素子のパターンのみを残
   留させる工程とを有することを特徴とする自立型光学素
   子の製造方法。
2. （２）、前記裏打ち膜が、前記基体と前記光学素子の双
   方に高い選択エッチング性を有する有機物の膜である特
   許請求の範囲第１項記載の自立型光学素子の製造方法。
3. （３）、前記裏打ち膜が、前記基体と前記光学素子の双
   方に高い選択エッチング性を有する無機物の膜である特
   許請求の範囲第１項記載の自立型光学素子の製造方法。