(57)【要約】【課題】簡単な方法で製作過程におけるＤＯＥ素子のパターンを確認することができるＤＯＥ素子製作用基板及びＤＯＥ素子製作方法を提供する。【解決手段】ＤＯＥ素子領域２０の外周に、ＤＯＥ素子領域２０のパターンに近似するダミーパターンを焼付・現像によって形成した後、エッチングによって両パターンの加工を行なうときにダミーパターンの加工の完了を検出する。【選択図】　　　　図３
2004077785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板本体と、前記基板本体に形成されるＤＯＥ素子領域と、前記基板本体に形成され、前記ＤＯＥ素子領域の外周に位置するダミーパターン領域とを備え、
前記ダミーパターン領域に前記ＤＯＥ素子領域のパターンに近似するダミーパターンが形成されていることを特徴とするＤＯＥ素子製作用基板。
【請求項２】
ＤＯＥ素子領域の外周に、前記ＤＯＥ素子領域のパターンに近似するダミーパターンを焼付・現像によって形成する工程と、
エッチングによって前記両パターンの加工を行なうときに前記ダミーパターンの加工の完了を検出する工程と
を含むことを特徴とするＤＯＥ素子製作方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はＤＯＥ（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｅｌｅｍｅｎｔ）素子製作用基板及びＤＯＥ素子製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＯＥ素子のパターン形状は、一連のプロセスを経てＤＯＥ素子を製作した後、干渉計、接触又は非接触型の形状測定器を用いたり、実際に使用される光学系と同等の光学系に組み込み、結像性能や効率等を測定したりすることによって確認される。
【０００３】
ところで、ＤＯＥ素子には様々な空間周波数、高さ、勾配のパターン形状が混在しているものがある。そして、エッチング等の製造プロセスの条件はパターン形状に応じて異なる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＤＯＥ素子の全面に亘って良好なパターン形状を得るための製造プロセスの条件を見出すには、前述したように一連のプロセスを経てＤＯＥ素子を製作し、パターン形状を測定した後、その測定結果に応じてプロセスの条件を変え、ＤＯＥ素子の製作、パターン形状の測定を繰り返し行なうことが必要である。
【０００５】
このように、ＤＯＥ素子の全面に亘って良好なパターンを得るには手間のかかる煩雑な工程を経なければならなかった。
【０００６】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は簡単な方法で製作過程におけるＤＯＥ素子のパターンを確認することができるＤＯＥ素子製作用基板及びＤＯＥ素子製作方法を提供することである。
【０００７】
【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記載の発明のＤＯＥ素子製作用基板は、基板本体と、前記基板本体に形成されるＤＯＥ素子領域と、前記基板本体に形成され、前記ＤＯＥ素子領域の外周に位置するダミーパターン領域とを備え、前記ダミーパターン領域に前記ＤＯＥ素子領域のパターンに近似するダミーパターンが形成されることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明のＤＯＥ素子製作方法は、ＤＯＥ素子領域の外周に、前記ＤＯＥ素子領域のパターンに近似するダミーパターンを焼付・現像によって形成する工程と、エッチングによって前記両パターンの加工を行なうときに前記ダミーパターンの加工の完了を検出する工程とを含むことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図３はこの発明の一実施形態に係るＤＯＥ素子製作用基板の平面図である。
【００１１】
このＤＯＥ素子製作用基板は基板本体１０とＤＯＥ素子領域２０とダミーパターン領域３０とを備えている。
【００１２】
ＤＯＥ素子領域２０は基板本体１０に形成されている。このＤＯＥ素子領域２０には様々な空間周波数、高さ、勾配の複数のパターンが形成されている。
【００１３】
ダミーパターン領域３０は基板本体１０に形成され、ＤＯＥ素子領域２０の外周に位置している。ダミーパターン領域３０にはＤＯＥ素子領域２０のパターンに近似するダミーパターンが形成されている。
【００１４】
透過型ダミーパターンは下記の式（６）、（７）の関係を満たすように形成される。
【００１５】
図１は透過型ダミーパターンを示す模式図である。
【００１６】
図１は平行レーザ光Ｌが基板本体１０に対して直角に入射する状態を示す。
【００１７】
図１において、ブレーズ面１１では平行レーザ光Ｌは式（１）にしたがって屈折する。
【００１８】
ｓｉｎδ／ｓｉｎγ＝ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
ここで、ｎは屈折率である。
【００１９】
ブレーズ条件が満たされている場合、平行レーザ光Ｌは式（２）にしたがって回折される。
【００２０】
Ｐ・ｓｉｎ（δ−γ）＝ｍ・λ／ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　（２）
ここで、ｍは回折光の次数、λは波長、Ｐはグレーティング間隔（ピッチ）である。
【００２１】
裏面１２では平行レーザ光Ｌが式（３）にしたがって曲げられる。
【００２２】
ｓｉｎφ／ｓｉｎ（δ−γ）＝ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　（３）
【００２３】
式（２）、（３）から式（４）が求まる（ただし、ｍ＝１）。
【００２４】
Ｐ・ｓｉｎφ＝λ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（４）
【００２５】
式（１）、（３）から式（５）が求まる。
【００２６】
ｓｉｎφ＝ｎ・ｓｉｎ｛δ−ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎδ／ｎ）｝　　　　　（５）
【００２７】
式（４）、（５）から式（６）が求まる。
【００２８】
Ｐ＝λ／［ｎ・ｓｉｎ｛δ−ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎδ／ｎ）｝］　　　　　　（６）
【００２９】
また、グレーティングの高さＨとピッチＰとの間には式（７）の関係がある。
【００３０】
Ｈ＝Ｐ・ｔａｎδ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（７）
【００３１】
式（６）、（７）の関係を満たすグレーティングでは０次回折光（回折しないで透過する光）がなくなり１次回折光だけとなる。
【００３２】
ところで、ダミーパターンの形成は、ダミーパターンに照射した平行レーザ光Ｌが透過する０次回折光及び１次回折光の強度を観察することによって行なわれる。そして、１次回折光強度／０次回折光強度が最大になったとき（式（６）、（７）の関係を満たすとき）をダミーパターンが形成されたとみなす。
【００３３】
また、反射型ダミーパターンは下記の式（１２）、（１３）の関係を満たすように形成される。
【００３４】
図２は反射型ダミーパターンを示す模式図である。
【００３５】
図２は平行レーザ光Ｌが基板本体１５に対して斜めに入射する状態を示す。
【００３６】
図２において、ブレーズ面１６における入射光と正反射光との間には式（８）、（９）の関係がある。
【００３７】
α＝δ−φ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（８）
β＝δ＋φ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（９）
【００３８】
また、ブレーズ条件が満たされている場合、平行レーザ光Ｌは式（１０）にしたがって回折される。
【００３９】
Ｐ・（ｓｉｎα＋ｓｉｎβ）＝ｍ・λ　　　　　　　　　　　　　　（１０）
ここで、ｍは回折光の次数、λは波長、Ｐはグレーティング間隔（ピッチ）である。
【００４０】
式（８）、（９）、（１０）から式（１１）が求まる。
【００４１】
ｓｉｎα＋ｓｉｎβ＝ｓｉｎ（δ−φ）＋ｓｉｎ（δ＋φ）
＝ｓｉｎδ・ｃｏｓφ−ｃｏｓδ・ｓｉｎφ＋ｓｉｎδ・ｃｏｓφ＋ｃｏｓδ・ｓｉｎφ
＝２ｓｉｎδ・ｃｏｓφ＝ｍλ／Ｐ　　　　　　　　　（１１）
ｍ＝１としたとき
Ｐ＝λ／（２ｓｉｎδ・ｃｏｓφ）　　　　　　　　　　　　　　　（１２）
【００４２】
また、グレーティングの高さＨとピッチＰとの間には式（１３）の関係がある。
【００４３】
Ｈ＝Ｐ・ｔａｎδ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１３）
【００４４】
式（１２）、（１３）の関係を満たすグレーティングでは０次回折光がなくなり１次回折光だけとなる。
【００４５】
ところで、ダミーパターンの形成は、ダミーパターンに照射した平行レーザ光Ｌが反射する０次回折光及び１次回折光の強度を観察することによって行なわれる。そして、１次回折光強度／０次回折光強度が最大になったとき（式（１２）、（１３）の関係を満たすとき）をダミーパターンが形成されたとみなす。
【００４６】
次に、ＤＯＥ素子の製作方法を説明する。
【００４７】
まず、ＤＯＥ素子領域２０のパターンのデータから最大及び最小のピッチを抽出するとともに、最大のピッチと最小のピッチとの間で複数のピッチを抽出し、最大及び最小のピッチを含むピッチのセットを作る。
【００４８】
次に、ＤＯＥ素子領域２０のパターンのデータから最大及び最小の高さを抽出するとともに、最大の高さと最小の高さとの間に複数の高さを抽出し、最大及び最小の高さを含む高さのセットを作る。
【００４９】
その後、ピッチのセットと高さのセットとの組合せをブレーズ条件を満たす組合せ（例えば、表１〜４に示すピッチと高さとの組合せ）に置き換え、これを実際に製作するダミーパターンとする。
【００５０】
【表１】
2004077785.tif 000003
【表２】
2004077785.tif 000004
【表３】
2004077785.tif 000005
【表４】
2004077785.tif 000006
【００５１】
表１〜４は式（１）〜（７）及び式（８）〜（１３）を用いて求められている。
【００５２】
次に、ＤＯＥ素子のパターン及び実際に製作するダミーパターン用のマスクを作成する。
【００５３】
その後、そのマスクを用いてＤＯＥ素子領域２０とダミーパターン領域３０とを同時に焼付・現像し、ＤＯＥ素子のパターンとダミーパターンとが形成されたレジストを作る。
【００５４】
次に、エッチングによる加工を行なう。このとき、ダミーパターンのエッチング過程を後述する方法でモニターする。
【００５５】
図４はエッチング時の検査光学系を説明する図である。
【００５６】
この検査光学系はエッチングチャンバ５０と集光用レンズ６０とバンドパス・フィルタ７０とディテクタ８０とを備え、エッチング中の０次回折光と１次回折光とをモニターする。なお、エッチング方法としては、例えばＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）等のドライエッチングが行なわれる。
【００５７】
エッチング反応槽であるエッチングチャンバ５０には平行レーザ光Ｌを入射させるための窓５１と平行レーザ光Ｌを出射させるための窓５２とが形成されている。
【００５８】
エッチングチャンバ５０内の陰極電極側には前述したＤＯＥ素子及びダミーパターンが形成された基板本体１０が置かれている。基板本体１０はエッチングチャンバ５０の窓５１を通して入射した平行レーザ光Ｌをエッチングチャンバ５０の窓５２を通して集光レンズ６０でディテクタ８０上に集光させることができるように位置決めされている。
【００５９】
集光レンズ６０は前側焦点をダミーパターンに一致させ、後側焦点をディテクタ８０に一致させるように配置される。
【００６０】
バンドパス・フィルタ７０はエッチング中、高周波放電によってエッチングチャンバ内に発生するプラズマ光を除去する。
【００６１】
窓５１を通してエッチングチャンバ５０内に入射した平行レーザ光Ｌは基板本体１０上のダミーパターンに照射され、ダミーパターンで反射された０次回折光と１次回折光とが窓５２を通してディテクタ８０に集められる。
【００６２】
ディテクタ８０に集められる回折光のうち、０次回折光の強度が小さくなったとき（好ましくは０次回折光がなくなったとき）、ダミーパターンの加工が完了したと判断して、陰極電極側に供給している高周波電力の供給を停止し、エッチングを終了する。
【００６３】
このとき、ＤＯＥ素子領域２０にはダミーパターンと近似するパターンが形成されているため、ダミーパターンの加工の完了と同時にＤＯＥ素子の加工も完了したとみなすことができる。
【００６４】
図５は他のエッチング時の検査光学系を説明する図であり、図４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００６５】
この検査光学系はエッチングチャンバ９０と集光用レンズ６０とバンドパス・フィルタ７０とディテクタ８０とを備え、エッチング中の０次回折光と１次回折光とをモニターする。なお、エッチング方法としては、例えばＲＩＥ等のドライエッチングが行なわれる。
【００６６】
エッチング反応槽であるエッチングチャンバ９０には平行レーザ光Ｌを入射させるための窓９１と平行レーザ光Ｌを出射させるための窓９２とが形成されている。
【００６７】
エッチングチャンバ９０内の陰極電極側には前述したＤＯＥ素子及びダミーパターンが形成された基板本体１５が置かれている。基板本体１５はエッチングチャンバ９０の窓９１を通して入射した平行レーザ光Ｌをエッチングチャンバ５０の窓９２を通して集光レンズ６０でディテクタ８０上に集光させることができるように位置決めされている。
【００６８】
窓９１を通してエッチングチャンバ９０内に入射した平行レーザ光Ｌは基板本体１５上のダミーパターンに照射され、ダミーパターンを透過した０次回折光と１次回折光とが窓９２を通してディテクタ８０に集められる。
【００６９】
ディテクタ８０に集められる回折光のうち、０次回折光の強度が小さくなったとき（好ましくは０次回折光がなくなったとき）、ダミーパターンの加工が完了したと判断して、陰極電極側に供給している高周波電力の供給を停止し、エッチングを終了する。
【００７０】
このとき、ＤＯＥ素子領域２０にはダミーパターンと近似するパターンが形成されているため、ダミーパターンの加工の完了と同時にＤＯＥ素子の加工も完了したとみなすことができる。
【００７１】
この実施形態によれば、ＤＯＥ素子領域２０の外周に形成されたダミーパターンのエッチング過程をモニターするだけの簡単な方法で製作過程におけるＤＯＥ素子のパターンを確認することができる。
【００７２】
その結果、歩留まりが向上し良品を安定的に供給することが可能になる。
【００７３】
なお、上記実施形態では回折光によってダミーパターンの加工状態を判断したが、この方法以外の方法として、例えば触針式の計測器を用いてダミーパターンの加工状態を判断するようにしてもよい。
【００７４】
なお、ダミーパターンの選定方法には上記実施形態に示したものだけに限られず、次のようなものがある。
【００７５】
まず予めブレーズ条件を満たしたブレーズ形状の形状データを幾つか用意し、次に予め用意されたブレーズ形状データの中からＤＯＥ設計データ中に含まれている形状に対して近似した形状のデータを幾つか（又は１つ）選び出す。
【００７６】
そして、この選び出された形状をダミーパターンの形状としてＤＯＥ素子領域の外周に形成する。
【００７７】
【発明の効果】
以上に説明したようにこの発明によれば、簡単な方法で製作過程におけるＤＯＥ素子のパターンを確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は透過型ダミーパターンを示す模式図である。
【図２】図２は反射型ダミーパターンを示す模式図である。
【図３】図３はこの発明の一実施形態に係るＤＯＥ素子製作用基板の平面図である。
【図４】図４はエッチング時の検査光学系を説明する図である。
【図５】図５は他のエッチング時の検査光学系を説明する図である。
【符号の説明】
１０　基板本体
２０　ＤＯＥ素子領域
３０　ダミーパターン領域
【図１】
2004077785.tif 000007
【図２】
2004077785.tif 000008
【図３】
2004077785.tif 000009
【図４】
2004077785.tif 000010
【図５】
2004077785.tif 000011