(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高屈折率材料の少なくとも１つの第１の層と、その上の、低屈折率材料の第２の層を有する、エッチングされた積層体の製造方法であり、第１の層がＭｅＯxであり、Ｍｅは原子質量が少なくとも４４である金属であり、ｘは当該層の材料の波長λ＝３０８ｎｍの光における吸収係数ｋがｋ308≦０．０１となるように選択され、第２の層がＳｉＯ2である、エッチングされた積層体の製造方法であって、上記第２の層を塩素成分のないガスを使って反応エッチングし、上記第１の層の表面に達する点を検出し、そしてその後、更なるエッチングのために、塩素成分を有する別のガスを使用することを含む、エッチングされた積層体の製造方法。
【請求項２】
前記積層体を、厚みに少なくとも１つの段階を形成するため段階的にエッチングする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ｘをｋ308≦０．００３となるように選択する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
ＭｅがＴａであり、ｘが２．５であって、適用される誘電層がＴａ2Ｏ5である、請求項１記載の方法。
【請求項５】
ＭｅがＨｆであり、ｘが２であって、適用される誘電層がＨｆＯ2である、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記別のガスが、Ｃｌ2と、更に別のガスＨ2、Ｆ2、ＣＦ4、ＳＦ6のうちの少なくとも１種との組合せを含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記ガスと前記別のガスをエッチングすべき表面領域にわたって均一に分配して、それにより前記ガスと前記別のガスを当該表面領域に対してほぼ垂直に分配することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記ガス及び前記別のガスの少なくとも一方を、電子及びイオンからなる群から選ばれる荷電粒子の少なくとも一方を使って活性化することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記エッチングと前記更なるエッチングのうちの少なくとも一方を光子により支援することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記積層体を支持する支持体電極と、当該支持体電極から間隔をあけた相手側電極とを設け、そして前記ガス及び前記別のガスのうちの少なくとも一方を活性化させるための放電方向のグロー放電を当該電極間に維持し、且つ前記ガス及び前記別のガスのうちの上記少なくとも一方を、ほぼ放電方向にガスを導くためのノズルを使って供給することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記ガス及び前記別のガスのうちの少なくとも一方をガス入口を通して供給し、且つ当該ガス入口を冷却することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記低屈折率材料をドーピングされた材料として供給することを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記反応性エッチングプロセスにより前記第１の層に達する時期を放出された光線の変化を検出することにより検出する工程を更に含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記積層体の少なくとも１つの層がアルカリ土類イオンでドーピングされる、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも２つの層を有する前記積層体をアルカリ土類イオンを含有するガラス基体上に付着させる、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
前記積層体を透過するスペクトル範囲を持つ少なくとも１つの光ビームを、当該積層体のエッチングされない方の側へ導き、且つそれを通して、当該積層体のエッチングされる方の反対側へ導き、そして当該ビームの屈折光をエッチング深さの示度として監視することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１７】
Ｍｅ＝Ｙであり、ｘ＝１．５であって、従って前記層がＹ2Ｏ3である、請求項１記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の層のエッチングのためにフッ素含有ガスを使用することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１９】
前記別のガスがＣＨＣｌＦ2を含む、請求項１記載の方法。
【請求項２０】
前記別のガスがＨｅ、ＣＨＦ3及びＨ2のうちの少なくとも１種を含む、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
半導体技術におけるＵＶレーザアブレーションのためのマスクを製作するための方法であって、
基体上にＨｆＯ2の誘電層を、この誘電層の材料の波長λ＝３０８ｎｍの光での吸収係数ｋがｋ308≦０．０１となるように適用する工程、
当該誘電層の上にＳｉＯ2の層を適用する工程、及び
上記のＳｉＯ2の層を、ＳｉＯ2をエッチングする速度より実質的に小さい速度でＨｆＯ2をエッチングする、本質的に塩素成分を含まずにフッ素成分を有する活性ガスで反応エッチングして、当該エッチングが上記誘電層に達するときを検出する工程、
を含むマスク製作方法。
【請求項２２】
ｋ308≦０．００３である、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記エッチングのために活性化されるガスがＣＨＣｌＦ2を含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２４】
前記活性化されるガスがＨｅ、ＣＨＦ3及びＨ2のうちの少なくとも１種を含む、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記エッチングのために活性化されるガスが、Ｃｌ2と、更に別のガスＨ2、Ｆ2、ＣＦ4及びＳＦ6のうちの少なくとも１種との組合せを含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２６】
前記誘電層の上に更なる層を配置し、そして当該更なる層を本質的にＣｌ2成分のないガスで、当該誘電層が当該更なる層のエッチングのエッチングストップ層として働くようにして反応性エッチングする、請求項２１記載の方法。
【請求項２７】
前記エッチングの際に、エッチングすべき表面領域上にノズルを使ってガスを均一に分配し、このガスを当該表面領域の上へほぼ垂直に分配し、当該ガス中の反応性ガス種の密度を上記表面領域の近くでほぼ均一になるように選ぶことを含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２８】
前記エッチングの際に、電子及びイオンからなる群から選ばれる荷電粒子の少なくとも一方を使ってガスを活性化することを含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２９】
光子を使って前記エッチングの工程を支援することを含む、請求項２１記載の方法。
【請求項３０】
支持体電極と当該支持体電極から間隔をあけた相手側電極とを設け、ガスを活性化させるため当該支持体電極と当該相手側電極の間にグロー放電を維持し、そして当該ガスを、ほぼ放電方向に当該ガスを導くためのノズルを使って前記誘電層へ供給することを含む、請求項２１記載の方法。
【請求項３１】
前記エッチングの際に、ガス入口を通してガスを供給し、そして当該ガス入口を冷却することを含む、請求項２１記載の方法。
【請求項３２】
低反射率材料製の少なくとも一つの他の層を、前記エッチングにより当該他の層に達した時点で、検出することができる放出光線の変化が起こるように、前記誘電層の下に適用する、請求項２１記載の方法。
【請求項３３】
前記他の層がアルカリ土類イオンをドーピングされる、請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
前記基体が、反応性グロー放電を利用してガスを活性化することを含む反応性グロー放電に支援されるエッチングプロセスにさらされると前記誘電層の放出光とは検出できる程度の異なる放出光線を発生するアルカリ土類イオン含有ガラスを含む、請求項２１記載の方法。
【請求項３５】
前記誘電層が光を透過するスペクトル範囲を持つ少なくとも１つの光ビームを、当該誘電層の反応エッチングされない方の側へ導き、且つそれを通して、当該誘電層の反応エッチングされる方の反対側へ導き、そして当該光ビームの屈折光の監視によりエッチング深さを評価して、反射光の変化から当該構成要素の反対側の材料の残っているコーティング厚さについての結果を引き出すことを更に含む、請求項２１記載の方法。
【請求項３６】
前記ＨｆＯ2層のエッチングのためにフッ素含有ガスを使用することを含む、請求項２１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ａ）高屈折率材料の少なくとも１つの第１の層と、その上の、低屈折率材料の第２の層を有する、エッチングされた積層体の製造方法に関するものである。
【０００２】
本発明はさらに、ｂ）半導体技術におけるＵＶレーザアブレーションのためのマスクを製作するための方法に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
次の文献を参照することができる：
ＥＰ、Ａ、０４６３３１９（ＩＢＭ）、
ＥＰ、Ａ、０２６５６５８（ＩＢＭ）、
ＷＯ、Ａ、９１０１５１４（ＲＡＹＣＨＥＭ）、
ＥＰ、Ａ、００２６３３７（ＩＢＭ）、
ＥＰ、Ａ、００４９７９９（大日本印刷）、
ＴＨＩＮ  ＳＯＬＩＤ  ＦＩＬＭＳ．Ｂｄ．２０３、Ｎｒ．２、１９９１年８月３０日、スイス  ローザンヌ、第２２７から２５０頁、
ＬＥＨＡＮ  ＥＴ  ＡＬ  ”Ｏｐｔｉｃａｌ  ａｎｄ  ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｈａｆｎｉｕｍ  ｄｉｏｘｉｄｅ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍｓ”  第ＶＩ表。
【０００４】
上述のａ）とｂ）の方法は、支持体基体と少なくとも１箇所に所定厚さに塗布される少なくとも１つの誘電層とからなる積層体を形成するのに適しているが、本発明の積層体は大体において半導体製造テクノロジーの要請に基づいている。
【０００５】
すなわち誘電層の形成は、金属層の形成と同様に半導体テクノロジーにおいて重要なプロセスステップである。その場合にこの種の誘電層を除去するために、種々の方法が使用される。
【０００６】
「リフト・オフ・テクニック」として知られる第１の方法は、基体上にフォトレジストを塗布して、所望のパターンを用いて露光し、現像して洗浄するものである。それぞれポジティブレジストであるかネガティブレジストであるかに従って、レジストの未露光箇所又は露光箇所が残る。このように処理された基体上に層システムが取り付けられ、次に層の下にあるレジストが溶剤によって溶解される。それによって基体の、レジストが残っている領域の層システムが除去される。その場合に重要なことは、溶剤の進入を不可能にしないために、層システムがレジストの特に領域端縁を外部に対して密封しないようにすることである。
【０００７】
他の方法は、基体上にまず基板システムを設けることである。その後フォトレジストが取り付けられ、所望のパターンを用いて露光され、現像される。それによって層システムの、部分的に又はその下の基体まで除去しようとする箇所が露出される。後者は典型的なエネルギ値１０００ｅＶと典型的なイオン流密度約１ｍＡ／ｃｍ２  において貴ガスイオンの衝撃によって行われる。それによって層材料と、同様にレジストがエッチングで除かれる。レジストのエッチング率は一般に層システムのそれよりも高いので、一般に厚いレジストを塗布しなければならない。このことは、レジストで覆われていない箇所を所望の深さまで除去する前に、レジストがエッチングで除かれるのを防止するためである。
【０００８】
この方法はまた「イオン・ミリング」とも称され、例えば金属酸化物など同一タイプの層材料に関するエッチング率が余り違わないという意味においては選択的ではない。従ってこのイオン・ミリング方法の利点は、材料固有の方法ではないことである。
【０００９】
第３の方法は反応エッチング（ＲＥ、ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｅｔｃｈｉｎｇ）である。例えばフォトレジストからなるマスクを有する層システムに基づいて、それぞれ除去すべき層材料に従って、そこから反応粒子が発生されるように、選択的にガスを活性化し、反応粒子はマスクにより所定箇所で露出された層材料を揮発性の反応生成物に変換し、結果としてその反応生成物がポンピングされる。それによって層システムが除去され、又は搬出される。活性化されるガス（以下においては反応ガスと称する）を適当に選択することによって、所定材料だけ選択的にエッチングすることが可能になり、それによって大きな選択性が得られる。マスク材料、例えばフォトレジストに比べて選択性が大きいことによって、これは非常に薄く塗布することができる。反応性エッチングの場合に得られるエッチング率は、イオン・ミリングにおいて得られるエッチング率より１０倍大きく、それによって最後に挙げた方法は一般にイオン・ミリング方法より経済的に好ましい。
【００１０】
反応ガスの活性化は、それがレーザビーム衝撃により除去すべき表面上に直接にであっても、レーザビーム作用、マイクロ波エネルギの作用又はイオンないし電子ビームによって空間的に分配されてであっても、種々の方法で行うことができる。さらに、反応ガスの活性化をグロー放電で行うことができ、それによって反応性ガスイオンが形成される。
【００１１】
ローカルなレーザ作用による反応エッチングは場合によっては層システムの大きな熱的負荷をもたらすことがあるが、除去すべき層表面にわたって反応性のガス種類の均一な分配が得られる、特にグロー放電を用いる方法は、イオン・ミリング方法に比較して、エッチングされた表面領域のエッジプロフィールがより良好に管理され、実際に理想的な垂直な構造段階ステップが得られる、という大きな利点を有する。
【００１２】
ＵＳ−ＰＳ４６８４４３６からは、局地的に異なる層システムを有するマスクを用いてレーザビームの強度が変調されることによって、レーザ切除（レーザアブレーション）プロセスを用いてマスクを工作物の表面上に設けることが知られている。このマスクは誘電層システムを有し、その領域が異なるエネルギ透過値を得るために上述のイオン・ミリング方法によって深く、又は浅くエッチングで除かれ、ないしは設けられている層の多数が選択的にエッチング除去される。本発明方法によっても実現できることが知られてきているような、この種のマスクの層積層構造に関して、この文献の開示内容は参照することによって本明細書に取り入れられている。
【００１３】
ＵＳ−ＰＳ４９２３７７２からはさらに、レーザ切除プロセスに、例えば２４８ｎｍの光波長で作用し、切除プロセスには＞１００ｍＪ／ｃｍ２  のエネルギ密度を必要とする、エキシマーレーザを使用するために、マスク層システムとして大きなビームエネルギ流に関して耐性を有する（レーザダメージしきい値）高反射性の誘電層を使用することが知られている。このマスクは多層スタンプによって、高屈折材料と低屈折材料を交互に用いて形成される。高屈折材料として、ハフニウム酸化物、スカンジウム酸化物、アルミニウム酸化物又はタリウムフッ化物を使用することが提案される。その場合にマスク層堆積の表面除去は、イオン・ミリング方法によって、グロー放電エッチングによって、又は反応性のイオンエッチングによって実施することができ、しかしその場合に誘電層においてグロー放電（プラズマ）又は反応性のイオンエッチングは、高屈折材料が反応性でなくなりやすいという事実によって、比較的低速であり、かつ困難である。従ってこの文献によれば、提案されている高屈折層はイオン・ミリングによって、又はリフトオフテクニックによって形成される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、例えばフォトレジストおよび／またはクロムなどのマスキング材料に比較して大きいエッチング率と大きい選択性が得られ、それによって誘電層の除去すべき厚みが大きい場合でも、代表的には５００ｎｍの薄いレジスト層を使用することのできることによって安価な、冒頭で挙げた種類の方法を提供することである。その場合にさらに、マスキング材料、特にフォトレジストおよび／またはクロムの熱負荷を低く抑えなければならない。さらに、ほぼ垂直の段階壁を得ることができるようにするために、良好な段階プロフィール管理が可能でなければならない。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この課題は、高屈折率材料の少なくとも１つの第１の層と、その上の、低屈折率材料の第２の層を有する、エッチングされた積層体の製造方法であり、第１の層がＭｅＯxであり、Ｍｅは原子質量が少なくとも４４である金属であり、ｘは当該層の材料の波長λ＝３０８ｎｍの光における吸収係数ｋがｋ308≦０．０１となるように選択され、第２の層がＳｉＯ2である、エッチングされた積層体の製造方法であって、上記第２の層を塩素成分のないガスを使って反応エッチングし、上記第１の層の表面に達する点を検出し、そしてその後、更なるエッチングのために、塩素成分を有する別のガスを使用することを含む、エッチングされた積層体の製造方法によって達成される。
【００１６】
ＵＳ−Ａ４９２３７７２に記載の実施例に対して、本発明により利用される誘電層は、反応性エッチングに非常に適しており、さらにＵＶ領域においても高屈折率の材料であることが明らかにされた。本発明によるこの種の誘電層（高屈折率材料層）が反応性エッチング可能であることによって、この材料に大きな選択性とエッチング率を有するプロフィーリング方法を実施することができ、それによって反応性エッチングの上述の利点、特に反応性イオンエッチングの際に、段階角度形成を高度に支配することが可能になる。
【００１７】
ＵＳ−ＰＳ４４４０８４１からは、Ｔａ2Ｏ3（すなわちＴａＯ1.5）を反応的にエッチングすることが知られているが、その場合にＭｅとしてのタンタルの選択にも拘らず、ｘの選択は波長領域λ≦３０８ｎｍでＵＶ光を使用できるために必要な小さい吸収、すなわちｋ308≦０．０１あるいはまた、ｋ308≦０．００３に相当する小さい吸収を得ることはできない。ここで強調したいのは、本発明によりエッチングされるＭｅＯ層のＵＶ領域における特性は詳細に説明されているが、このことは、ＵＶ領域だけで使用可能であることを示すのではなく、例えばその化学的抵抗によって、上述の積層体が他のスペクトル領域、特に可視領域で使用されることである。
【００１８】
同様にＢ．Ｊ．Ｃｕｒｔｉｓ他の「Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｏｓａｉｃ  ｃｏｌｏｒ  ｆｉｌｔｅｒｓ  ｂｙ  ｄｒｙ−ｅｔｃｈｉｎｇ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｓｔａｃｋｓ」Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ４（１）、（１９８６）第７０頁においてＳｉＯ２  ／ＴｉＯ２  誘電層システムの反応性エッチングプロセスが記載されている。本発明によれば、誘電体におけるＴｉの質量は金属のそれよりも小さく、さらにＴｉＯ２  は上述のスペクトル領域におけるＵＶ使用には、ないしはλ≦３５０ｎｍの場合にすでに使用することができない。
【００１９】
本発明方法の好ましい変形例においては、Ｔａ2Ｏ5からなる層、又はＨｆＯ2からなる層が形成される。あるいは、Ｙ2Ｏ3からなる層を形成することもできる。
【００２０】
さらに、好ましくは更なるエッチングのためのガスとして、好ましくは少なくともＣＨＣｌＦ2を含むガスが使用され、その場合、このガスはさらにＨｅおよび／またはＣＨＦ3および／またはＨ2を含むことができる。
【００２１】
更なるエッチングのためのガスは、Ｃｌ2と、Ｈ2、Ｆ2、ＣＦ4およびＳＦ6のうちの少なくとも１種との組合せを含むこともできる。
【００２２】
本発明のエッチングされた積層体の製造方法は、積層体を透過するスペクトル範囲を持つ少なくとも１つの光ビームを、当該積層体のエッチングされない方の側へ導き、且つそれを通して、当該積層体のエッチングされる方の反対側へ導き、そして当該ビームの屈折光をエッチング深さの示度として監視することを含むこともできる。また、第１の層のエッチングのためにフッ素含有ガスを使用することもできる。
【００２３】
反応エッチングのためのガスおよび更なるエッチングのための別のガスの少なくとも一方の活性化は、一般に電子などの荷電粒子および／または例えばカウフマンソースからのイオンによって、および／または光子で支援して行われるが、好ましくはグロー放電によって、具体的には、積層体を支持する支持体電極と、当該支持体電極から間隔をあけた相手側電極とを設け、そして前記ガス及び前記別のガスのうちの少なくとも一方を活性化させるための放電方向のグロー放電を当該電極間に維持し、且つ前記ガス及び前記別のガスのうちの上記少なくとも一方を、ほぼ放電方向にガスを導くためのノズルを使って供給することによって、行われる。
【００２４】
さらに好ましくはガス入り口は冷却され、それによって形成された素子用の支持体面を冷却するのに加えて、マスキング材料、例えばレジストが許容できないように加熱されることはなく、それによって後で誘電層の除去されない表面領域からマスク層を良好に外すことが可能になる。
【００２５】
エッチングプロセスを正しい時点で打ち切るために、公知のすべての方法を使用することができ、特に例えばＡｌ2Ｏ3からなる、また本発明により認識されたＡｌ2Ｏ3層よりずっと少なくエッチングされるＹ2Ｏ3層など、１つ又は多数のエッチングストップ層を、層間に挿入することができる。
【００２６】
これに関して、低屈折材料をドーピングされた材料として供給することができ、この場合、反応性エッチングにより第１の層に達した時期を放出された光線の変化を検出することにより検出することができる。積層体の少なくとも１つの層をアルカリ土類イオンでドーピングしてもよく、あるいは、少なくとも２つの層を有する積層体をアルカリ土類イオンを含有する基体上に積層させてもよい。
【００２７】
さらにエッチングプロセスの進行を監視するために、公知の反射方法も使用することができ、それについてはＵＳ−ＰＳ４９２３７７２のそれに関する実施例を示唆し、これは本明細書の統合された構成部分であることを言明する。
【００２８】
もう１つの態様において、本発明は、半導体技術におけるＵＶレーザアブレーションのためのマスクを製作するための方法であって、基体上にＨｆＯ2の誘電層を、この誘電層の材料の波長λ＝３０８ｎｍの光での吸収係数ｋがｋ308≦０．０１、好ましくはｋ308≦０．００３、となるように適用する工程、当該誘電層の上にＳｉＯ2の層を適用する工程、及び、上記のＳｉＯ2の層を、ＳｉＯ2をエッチングする速度より実質的に小さい速度でＨｆＯ2をエッチングする、本質的に塩素成分を含まずにフッ素成分を有する活性ガスで反応エッチングして、当該エッチングが上記誘電層に達するときを検出する工程、を含むマスク製作方法である。
【００２９】
好ましくは、エッチングのために活性化されるガスはＣＨＣｌＦ2を含む。さらに好ましくは、活性化されるガスはＨｅ、ＣＨＦ3及びＨ2のうちの少なくとも１種を含むことができる。
【００３０】
活性化されるガスは、Ｃｌ2と、更に別のガスＨ2、Ｆ2、ＣＦ4及びＳＦ6のうちの少なくとも１種との組合せを含むこともできる。
【００３１】
好ましくは、誘電層の上に更なる層を配置し、そして当該更なる層を本質的にＣｌ2成分のないガスで、当該誘電層が当該更なる層のエッチングのエッチングストップ層として働くようにして反応性エッチングする。
【００３２】
エッチングの際には、エッチングすべき表面領域上にノズルを使ってガスを均一に分配し、このガスを当該表面領域の上へほぼ垂直に分配し、当該ガス中の反応性ガス種の密度を上記表面領域の近くでほぼ均一になるように選ぶことを含むことができる。
【００３３】
また、エッチングの際には、電子及びイオンからなる群から選ばれる荷電粒子の少なくとも一方を使ってガスを活性化することを含むこともできる。
【００３４】
エッチングの工程は、光子を使って支援することを含むことができる。
【００３５】
本発明のマスク製作方法は、支持体電極と当該支持体電極から間隔をあけた相手側電極とを設け、ガスを活性化させるため当該支持体電極と当該相手側電極の間にグロー放電を維持し、そして当該ガスを、ほぼ放電方向に当該ガスを導くためのノズルを使って誘電層へ供給することを含むことができる。
【００３６】
本発明のマスク製作方法は、エッチングの際に、ガス入口を通してガスを供給し、そして当該ガス入口を冷却することを含むこともできる。
【００３７】
好ましくは、低反射率材料製の少なくとも一つの他の層を、エッチングにより当該他の層に達した時点で、検出することができる放出光線の変化が起こるように、誘電層の下に適用する。当該他の層には、アルカリ土類イオンをドーピングすることができる。
【００３８】
好ましくは、基体は、反応性グロー放電を利用してガスを活性化することを含む反応性グロー放電に支援されるエッチングプロセスにさらされると誘電層の放出光とは検出できる程度の異なる放出光線を発生するアルカリ土類イオン含有ガラスを含むことができる。
【００３９】
本発明のマスク製作方法は、誘電層が光を透過するスペクトル範囲を持つ少なくとも１つの光ビームを、当該誘電層の反応エッチングされない方の側へ導き、且つそれを通して、当該誘電層の反応エッチングされる方の反対側へ導き、そして当該光ビームの屈折光の監視によりエッチング深さを評価して、反射光の変化から当該構成要素の反対側の材料の残っているコーティング厚さについての結果を引き出すことを更に含むこともできる。
【００４０】
本発明のマスク製作方法はまた、ＨｆＯ2層のエッチングのためにフッ素含有ガスを使用することを含むこともできる。
【００４１】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
【００４２】
図１において基体１上に層システム３が示されている。層システム３は少なくとも１つの高屈折の誘電層３Ｈを有するが、しかし多くの使用目的の場合に、少なくとも１つの低屈折の層３Ｌをも有する積層として形成される。最小の構成は基体１と１つの高屈折の層３Ｈである。すなわち本発明における層システムとは、少なくとも１つの高屈折層を含む積層体のことであり、高屈折層１つのみの場合を含む。
【００４３】
本発明によれば、高屈折層３Ｈは誘電化合物ＭｅＯＸ  から形成され、その場合に、
−Ｍｅは少なくとも質量４４の金属であって、
−ｘは、層材料の吸収係数が、λ＝３０８ｎｍの光において
ｋ３０８  ≦０．０１
になり、好ましくは
ｋ３０８  ≦０．００３になるように、選択される。
【００４４】
それによって、層３ＨはＵＶ光にも使用可能であり、その場合に吸収係数が小さいことによって、ＵＶ波長≦３０８ｎｍの場合でも大きなパワーを透過することができ、誘電材料の破壊しきい値に達しないことが保証される。
【００４５】
低屈折の層３Ｌとしては好ましくはＳｉＯ２  層が使用される。
【００４６】
符号７で示すものは、最上層３Ｈ又は３Ｌ上に載置された、公知の方法で形成されたエッチングマスクであって、例えばフォトレジスト層７ａおよび／またはＣｒ、ＡｌあるいはまたＦｅ２  Ｏ３  からなる金属層７ｂを有する。マスク７は公知のように（フォトレジストの現像、金属層のエッチングなど）形成される。
【００４７】
さらに符号１１で点線で示すものは、特にＹ２Ｏ３からなるエッチングストップ層であり、後述するように露出された領域３ａをエッチングする際に、基板１がエッチングされることを防止するものである。これは、図１に示す構造において層システム３を形成する層材料がエッチングされる反応性の選択作用に基づく。層１１のようなエッチングストップ層は、層システム内のエッチングプロセスを中止し、又は中断しようとするすべての場所に使用することができる。
【００４８】
さらに好ましくは、高屈折の層材料３ＨとしてＴａ２  Ｏ５  又はＨｆＯ２  が使用される。この層材料はＵＶ光領域における上述の使用にきわめて適しているが、もちろんそれより長波長の光においても使用される。
【００４９】
誘電積層３を反応性エッチングによって基体１上に達するまで除去しないようにする場合には、図２に示すように、層システムの上方の部分３ｏと下方の部分３ｕの間に、特にＹ２  Ｏ３  からなる、エッチングストップ層１１が挿入される。それに従って、誘電積層を異なる水準に除去しようとする場合には、多数のエッチングストップ層１１が挿入され、そして公知のように、第１のエッチングストップ層に達した後に、フォトレジストおよびその現像からなるエッチングマスクをエッチングストップ層に再塗布することによって、新しく塗布されたマスク層によって自由にされた領域が形成され（同様にエッチングによるものであれ、又は湿式技術を用いて）、その後にその下にある誘電積層３がさらにエッチングされ、場合によってはさらにエッチングストップ層に達するまで行われる。
【００５０】
場合によっては、図１ないし２に記載された金属層７ｂを省き、マスキングはフォトレジスト層７ａによってだけ行うことができる。さらにまたレジスト層７ａの現像、例えばＣｒからなる金属層７ｂのエッチング除去後に、残っているレジスト層を除去し、残っている金属層のみをエッチングマスクとして使用することもできる。
【００５１】
図３には、本発明による光学素子が例示されており、この光学素子の誘電層システム３が２つの水準に局地的に除去されており、その場合にフォトレジスト７１  〜７３  とエッチングストップ層１１１  および１１２  は最後に除去される。本発明による光学素子の最小構造においては図１に示す支持体１と層３Ｈが設けられ、他の層は任意かつ公知の方法でさらに形成することができる。
【００５２】
本発明によってエッチングされた、特にＴａ２  Ｏ３  からなる高屈折材料の吸収がわずかであることによって、光学素子は高精度の構造端縁で形成することがき、それは例えば材料処理、特に半導体製造の際のレーザ切除技術など、高エネルギのＵＶレーザ、エキシマーレーザと共に使用するのに非常に適している。その場合に１００ｍＪ／ｃｍ２  を越える、好ましくは２００ｍＪ／ｃｍ２  を越え、又は３００ｍＪ／ｃｍ２  を越える出力密度を使用することができる。
【００５３】
本発明による光学的複写システムが図４に概略図示されており、同複写システムにはエキシマーレーザ１５設けられており、その光路内に本発明による光学素子１７がマスクとして使用されており、それによって、レーザ切除により構造形成すべき工作物１９がマスクによってもたらされる局地的に異なるレーザエネルギ透過により、図示のように構造形成される。
【００５４】
図５には層システムが、エッチングマスク７とその下の低屈折の材料の層３Ｌおよび高屈折の材料の他の層３Ｈと共に示されている。最後に挙げた層は詳細に説明した材料ＭｅＯＸ  から形成されている。低屈折材料の層は好ましくはＳｉＯ２  からなる。概略図示するエッチングプロフィール（ａ）においてマスク７に基づく層３Ｌのエッチングが図示されている。この反応エッチングは反応ガスＧを用いて行われ、この反応ガスは現在明らかにされているように、好ましくは少なくともほとんど塩素を含まず、より好ましくはフッ素を含む。１つの反応ガスによって層３Ｈはエッチングできず、又はわずかしかエッチングできず、それによってこの層は層３Ｌのエッチングプロセスのエッチングストップ層として作用する。
【００５５】
反応エッチングプロセスの場合に、層３Ｈの表面に好ましくはフッ素を含む反応ガスが達するにもかかわらず、層３Ｌがマスク７に従って層３Ｈの表面から完全に除去されるまで、エッチングが続けられる。すなわち層３Ｈも同様にエッチングしようと意図しない場合、又はＧ（Ｃｌ）で示唆するように、好ましくは塩素を含む他のガスが使用されることによって、反応ガスが変化した場合には、処理プロセスを終了することができる。また、プロセスパラメータを変更することもできる。
【００５６】
図６には、本発明による方法の枠内で実施するエッチングプロセスを遂行するために形成された、本発明による真空処理装置が概略図示されている。すでに説明したように、本発明による方法の枠内における構造形成は、原則的には種々の反応エッチングプロセスによって遂行することができる。しかし好ましくはグロー放電を用いた反応イオンエッチングが使用される。そのために図６に示す装置の真空反応容器２０内にはパイプシステム２２を介して水冷される工作物支持体電極２４が設けられている。工作物２５を支持する工作物支持体電極２４は、符号２６で図示するように、反応容器２０の壁に対して電気的に絶縁して取り付けられている。工作物支持体電極２４の下方中央にはターボ分子ポンプ２８と接続された吸引スリーブ３０が配置されており、そのポンピング断面は虹彩絞り３２を用いて、かつそのための調節ユニット３４を介して調節することができる。
【００５７】
工作物支持体電極２４と対向して、パイプシステム３６を介して好ましくは水冷される相手側電極３７が設けられている。その工作物２６と対向する面には、ガス排出口４０が均一に分配して設けられており、ガス排出口はガス分配システム３８並びにガス供給パイプ４２と連通している。ガス供給パイプは流量制御機構４４を介して１つ又は複数のガス貯蔵容器４６と接続されている。操作部材４４によってそれぞれの流量ないし反応ガス組成が設定され、ないしは制御される。清潔にするために、装置構成を垂直又は工作物支持体電極と共に上方にあるように設計することができる。
【００５８】
すでに説明したように、図１から３に示す層堆積の１つ又は複数の高屈折の層は好ましくは反応ガスとして塩素を含むガスでエッチングされる。それによって貯蔵容器４６は、貯蔵容器４６ａで示すように、塩素を含むガス、好ましくはＣＨＣｌＦ２  、場合によってはさらにＨｅないしＣＨＦ３  ないしＨ２  を有する。この貯蔵容器４６ａはさらにガスＣｌ２  、Ｈ２  、Ｆ２  又はＣＦ４  からなる組合せを有することができ、この組合せガスは多数のガス貯蔵容器から混合され、処理室へ供給することができる。図１から３に示す積層の、特にＳｉＯ２  からなる、低屈折の層も反応ガスを用いてエッチングすることができ、その反応ガスは大体において塩素を含まず、例えば、そして好ましくはフッ素を含む。
【００５９】
従って図６に示す第２のガス貯蔵容器４６ｂは好ましくは後者の、塩素を含まずにフッ素を含むガスを準備する。それによって、すでに説明し、かつ図５に示すように、それぞれ低屈折材料の層は貯蔵容器４６ｂからのフッ素を含むガスによてエッチングされ、その下にある高屈折の層までエッチングした後に、高屈折の層は他の、好ましくは塩素を含むガスをプロセス室Ｐ内に供給することによってエッチングされる。
【００６０】
図示の例においては、工作物支持体電極２４は高周波発生器４８によって減結合ネットワーク５０を介して、アースに対して給電され、その上に例えば反応容器２０が接続されている。工作物支持体電極２４のバイアス印加のために高周波発生器４８には直流電圧源５２によって、また減結合ネットワーク５４を介してさらに調節可能なＤＣ値が供給される。
【００６１】
もちろん、交流信号が工作物支持体電極２４と電極３７間に接続され、反応容器２０が電極電位とは関係なく浮遊電位又は基準電位に接続されることによって、公知のように電気接続を他の方法で行うことも可能である。それとは関係なく工作物支持体電極をさらにＤＣバイアスに接続することも可能である。
【００６２】
すでに説明したように、本発明により使用される反応エッチングプロセスの場合に、図１から３に示す基体１上に設けられた積層の除去がいつ所定の程度に達するかが検出される。そのために、図６に概略的に示すように、検出ユニット５６が設けられており、この検出ユニットは後述する方法のいずれかにおいて所定の除去深さに達したことを検出し、評価ユニット５８を介して制御してエッチングプロセスに作用し、それは図示のようにＨｆ発生器４８および／または１つ又は複数の反応ガス用の流量制御部材４４に作用する。
【００６３】
それによって特に、低屈折層を貯蔵容器４６ｂからの１つのガスで、好ましくは塩素を含まず、好ましくはフッ素を含むガスでエッチングした後に、反応ガスを変えて、好ましくは少なくとも１つの塩素成分ないしは上述の塩素を含むガスを供給することにより、かつ図５を用いて説明したように、ＭｅＯＸ  からなる高屈折層をエッチングすることが可能になる。一般的に今日の結果は、Ｃｌ２  ／Ｆ含有物質および場合によっては他のガス成分を適当に選択することによって上述の選択性がある程度の確率で得られることを推定するきっかけを与える。
【００６４】
図１から３を用いて説明したように、エッチングストップ層１１が本発明による反応性イオンエッチングされる積層に設けられる場合には、検出ユニット５６が例えばその際に変化するプロセスビームを検出する。これに関連して、基体材料としてアルカリ土類イオンを有するガラスを使用する場合には、エッチングプロセスが基体に達すると、それ独特のスペクトル成分を有する光、すなわちオレンジの光が発生されるので、この種の基体を使用する場合にはこの基体を同時に、エッチングストップ層に達したことが容易に検出できる、エッチングストップ層として使用することができることが明らかにされている。
【００６５】
一般に、層システムにさらにアルカリ土類イオンドーピングされた表面を設けることができ、それによって上述の方法で、エッチングプロセスによってこの表面に達した時に特に変化するグロー放電光スペクトルを用いて、いつこの表面に達したかを検出することができる。上述のアルカリ土類イオンによる表面のドーピングはもちろん、この種のドーピングが後で本発明により形成された素子を使用するために容認されるか否かに従って行われる。すなわち基体ガラスなどの基体であろうと、又は積層、特にＳｉＯ２  層のような低屈折の積層であろうと、アルカリ土類ドーピングによって、製造された光学素子がもはや最適にＵＶに役立たなくなってしまうことがある。しかしすでに説明したように、本発明により処理されたＭｅＯＸ  層を有する光学素子はＵＶ使用のみに適しているのではなく、可視光線領域でも好ましく使用することができるので、上述のドーピングは多くの場合に心配はない。
【００６６】
ここで思いだしておきたいことは、上述の、特にＨＦＯ２  などの、ＭｅＯＸ  材料は化学的にきわめて安定であり、例えばイオンプレーティングにより形成され、きわめて低い拡散光成分を有するので、可視光領域で使用する光学素子の場合でも、この層の使用が強く頭に浮かんでくる。
【００６７】
例えばナトリウムイオンなど、アルカリ土類イオンを有するガラスからなる基体を使用する場合には、さらに、この基体のエッチング率が本発明により使用される誘電層ＭｅＯＸ  ないしは、好ましくは使用されるＳｉＯ２  などからなる低屈折層のエッチング率よりもずっとわずかであることが明らかにされているので、さらにこの種の基体材料を使用する場合には、基体表面は特徴的なグロー放電光スペクトル成分を検出してエッチングプロセスを中断するまえに、わずかしかエッチングされないことが保証される。
【００６８】
残されている層ないし積層厚に関してエッチングプロセスを監視するために、他の公知の方法、例えば電極３７によってエッチングされる素子上に導かれ、その反射が評価されるレーザ光線の公知の反射測定などを使用することもできる。
【００６９】
さらにプロセス制御のために、ポンピングされるガスのプラズマ放出分光学又は質量分光学などの方法を使用することも可能である。
【００７０】
プロセスを案内する好ましい方法が概略的に、かつ図６の図示に基づいて、図７（ａ）と７（ｂ）に示されている。この方法ないしはそれに従って形成された真空処理装置は、それ自体で、かつ誘電層の構造エッチングの複合体から離して、発明性を有すると考えられる。その場合に、図６に関して、工作物支持体電極２４を通して光源、好ましくはレーザ光源６２の光線６０が導入され、光線６０のスペクトル領域を透過する素子６４上に向けられ、その表面がエッチングプロセスにさらされ、又は一般に処理され、従って例えばコーティングされる。素子６４から反射される光線６６は、あるいは多数の層を通して反射される光線６６は、例えば光導体を介して評価ユニット６８へ供給される。素子６４における光線反射の変化が、どの層がエッチングプロセスによって除去されたか、又は例えばプラズマ支援のＣＶＤプロセスを用いてどのくらいの層厚が形成されたかを評価する尺度となる。
【００７１】
図７（ｂ）に示すように、この技術は、半透過性のミラー素子７０を用いて、光線が素子６４に対して垂直に向けられ、反射された光線６６が半透過性のミラー７０を介して評価ユニットへ供給され、評価ユニットが本発明によるエッチングプロセスの枠内で図６に示す反応ガス操作部材および／または高周波発生器４８に作用するように、実施することもできる。その場合に強調しておかなければならないのは、それぞれのエッチングプロセスに従って、エッチングされた層材料に当接する所定のエッチング深さに達した場合に、そのことをユニット６８で検出後に、すでに説明し、かつ今日ある程度の確率で認められるように、塩素を含むガスからフッ素を含むガスへ交換し、かつその逆、ないしは他のガス間で交換することによって、単に反応ガス混合気を変化させるために使用することができることである。
【００７２】
次に本発明による方法と本発明による素子の例を示す。
【００７３】
その場合に、
Ｌ：低屈折材料の層、
Ｈ：高屈折材料の層、
光学的厚み＝（屈折率）×（物理的厚みｘ）、
ｘ：物理的厚み、
である。
【００７４】
図５に示す工作物支持体電極２４の直径は２５ｃｍ、工作物支持体電極と相手側電極３７との距離ｄはそれぞれエッチングパラメータの下に記載されている。
【００７５】
（例１）
Ｔａ２  Ｏ５  ／ＳｉＯ２    スタック（堆積）ミラー、３０８ｎｍについて中心点決定：
【００７６】
【数１】
0003626217.tif 000002
【００７７】
構造：Ｌ１  Ｈ１  Ｌ２  Ｈ２  （ＬＨ）４  Ｌ３
全体厚、物理的：７０７ｎｍ
【００７８】
0003626217.tif 000003
【００７９】
Ｒｆ出力：        ３００Ｗ
周波数：          １３．５６ＭＨｚ
電極間隔：        ｄ＝５ｃｍ
基体までのエッチング時間：τ＝６５７秒
平均エッチング速度：１．０８ｎｍ／秒
ＤＣバイアス：    ０Ｖ
【００８０】
註：              Ｃｒマスクのエッチングを含む
【００８１】
（例２）
ＨｆＯ２  ／ＳｉＯ２    スタック（積層）ミラー、２４８ｎｍについて中心点決定：
【００８２】
【数２】
0003626217.tif 000004
【００８３】
構造：Ｌ１  Ｈ１  （ＬＨ）７
全体厚み、物理的：  ６０９ｎｍ
【００８４】
エッチングパラメータ：
反応ガス：  ＣＨＣｌＦ２
ガス流：    ５０ｓｃｃｍ
ガス圧：    ｐ＝７×１０−３ｍｂａｒ
【００８５】
Ｒｆ出力：  ３００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
電極間隔    ｄ＝５ｃｍ
エッチング時間：τ＝１０９８秒
エッチング速度：  ０．５５５ｎｍ／秒
ＤＣバイアス：  ０Ｖ
１μｍＡＺ１３５０フォトレジストマスクによる
【００８６】
（例３）
単独層  Ｔａ２  Ｏ５  
【００８７】
エッチングパラメータ
反応ガス：      ＣＨＣｌＦ２  
ガス流：        ５０ｓｃｃｍ
ガス圧：        ｐ＝１．２×１０−２ｍｂａｒ
Ｒｆ出力：      ５００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
ＤＣバイアス：  ０Ｖ
電極間隔：      ｄ＝５ｃｍ
エッチング速度：  ０．９５ｎｍ／秒
【００８８】
（例４）
単独層  ＨｆＯ２  
【００８９】
エッチングパラメータ：
反応ガス：      ＣＨＣｌＦ２  
ガス流：        ５０ｓｃｃｍ
ガス圧：        １．１×１０−２ｍｂａｒ
Ｒｆ出力：      ３００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
ＤＣバイアス：  ０Ｖ
電極間隔：      ｄ＝５ｃｍ
エッチング速度：  ０．３９ｎｍ／秒
【００９０】
（例５）
単独層  Ｙ２  Ｏ３    （エッチングストップ層として）
【００９１】
0003626217.tif 000005
【００９２】
（例６）
単独層、積層内の低屈折層として：Ａｌ２  Ｏ３  
【００９３】
0003626217.tif 000006
【００９４】
強調しておかなければならないことは、グロー放電を用いる好ましいイオンエッチングの代わりに原則的には他の反応エッチング方法、例えば「ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ  ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｉｏｎ  ｂｅａｍ  ｅｔｃｈｉｎｇ」も適していることである。その場合にはカウフマン（Ｋａｕｆｍａｎ）のイオン源からアルゴンイオンが構造エッチングすべき素子上へ照射され、素子には同時に好ましくはＣＨＣｌＦ２  が注がれる。
【００９５】
さらに、すでに説明したように、図６に示す同一の装置を用いて、特にＳｉＯ２  からなるＬ層を、他のガス、例えばＳＦ６  、すなわち塩素成分を含まないガスを用いてエッチングすることもでき、その場合にはＨ層はエッチングストップ層として作用する。
【００９６】
【発明の効果】
本発明によれば、例えばフォトレジスト及び／又はクロム等のマスキング材料に対して大きいエッチング速度と大きい選択性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エッチングマスクと基体上のエッチングストップ層とを有する、本発明により加工すべき層システムの概略図である。
【図２】例えば層システムを異なる深さに段階状にエッチングするために、埋設されたエッチングストップ層を有する、図１と同様の層システムを示す概略図である。
【図３】残っている、これから除去すべきエッチングマスク部分を有する、段階状にエッチングされた、本発明による光学素子の概略図である。
【図４】本発明による光学的複写システムの概略図である。
【図５】本発明により形成された層システムの概略を示すものであって、ＭｅＯＸ  層の１つ自体がエッチングストップ層として使用されている。
【図６】本発明による真空処理装置の概略図である。
【図７】（ａ）は図６に示す装置において好ましくエッチングされた、本発明によるエッチング深さないし層厚検出システムの概略を示し、（ｂ）は図（ａ）に示すシステムにおいて送出されて、工作物支持体内で反射された光線が同一の光案内通路を通して案内されることを示す概略図である。
【符号の説明】
１…基体
３、３ｏ、３ｕ…層システム
３Ｈ…高屈折率の誘電層
３Ｌ…低屈折率の誘電層
７、７１  、７２  、７３  …レジスト層
７ａ…フォトレジスト層
７ｂ…金属層
１１、１１１  、１１２  …エッチングストップ層
１５…エキシマーレーザー
１７…本発明による光学素子マスク
１９…レーザ処理により構造成形すべき工作物
２０…真空反応容器
２２、３６…水冷パイプシステム
２４…工作物支持体電極
２５…工作物
２８…ターボ分子ポンプ
３７…相手側電極
４０…ガス排出口
４６ａ、４６ｂ…ガス貯蔵容器
【図１】
0003626217.tif 000007
【図２】
0003626217.tif 000008
【図３】
0003626217.tif 000009
【図４】
0003626217.tif 000010
【図５】
0003626217.tif 000011
【図６】
0003626217.tif 000012
【図７】
0003626217.tif 000013