(57)【要約】  本発明の主題は、特に屈折性または回折性光学装置を製造するための方法であり、この方法は、複数の踏み段（１００）を有する階段プロファイルによって近似された少なくとも１つの傾斜付き全体プロファイル（１１０）の、第１の層（１０）における生成を含み、プロファイル（１１０）の生成は、第１の層（１０）の上にバッファパターン（２１）を形成するステップと、後述するステップを含むステップの少なくとも１つのシーケンスとを含み、後述するステップとは、マスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）を形成するステップであって、それぞれのマスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）が、バッファパターン（２１）の上方に位置する少なくとも１つのエッジ（４０ｂ、４０ｃ、５０ｂ、５０ｃ、６０ｂ、６０ｃ）を有しており、バッファパターン（２１）によってマスクされていない第１の層（１０）の少なくとも１つの領域を被覆するように実行され、かつ、第１の層（１０）に対し、マスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）によってまたはバッファパターン（２１）によってマスクされていない複数の自由領域（２０ｂ、３０ａ）を画定するようにも実行される、ステップと、第１の層（１０）において溝を形成するために、自由領域（２０ｂ、３０ａ）をエッチングするステップと、であり、プロファイル（１１０）の生成は、また、マスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）を除去するステップと、バッファパターン（２１）を除去して、バッファパターン（２１）によって以前に被覆されていた壁部（１０ａ）を明らかにするステップと、壁部を除去するために等方性エッチングを行うステップとを含む。
2015504237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の踏み段（１００）を有する階段プロファイルによって近似された少なくとも１つの傾斜付き全体プロファイル（１１０）を、第１の層（１０）において生成するための方法であって、前記傾斜付き全体プロファイル（１１０）の前記生成は、前記第１の層（１０）の上にバッファパターン（２１）を形成するステップと、後述するステップを含むステップの少なくとも１つのシーケンスとを含み、前記後述するステップとは、
−  マスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）を形成するステップであって、それぞれのマスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）が、バッファパターン（２１）の上方に位置する少なくとも１つのエッジ（４０ｂ、４０ｃ、５０ｂ、５０ｃ、６０ｂ、６０ｃ）を有しており、前記バッファパターン（２１）によってマスクされていない前記第１の層（１０）の少なくとも１つの領域を被覆するように実行され、かつ、前記第１の層（１０）に対し、前記マスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）によってまたは前記バッファパターン（２１）によってマスクされていない複数の自由領域（２０ｂ、３０ａ）を画定するようにも実行される、ステップと、
−  前記第１の層（１０）において溝を形成するために、前記自由領域（２０ｂ、３０ａ）をエッチングするステップと、
であり、
前記傾斜付き全体プロファイル（１１０）の前記生成は、また、マスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）を除去するステップと、前記バッファパターン（２１）を除去して、前記バッファパターン（２１）によって以前に被覆されていた壁部（１０ａ）を露出させるステップと、前記壁部を除去するために等方性エッチングを行うステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記マスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）の少なくとも一部は、バッファパターン（２１）の上方にそれぞれ位置する２つのエッジ（４０ｂ、４０ｃ、５０ｂ、５０ｃ、６０ｂ、６０ｃ）を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記エッチングをするステップの最後において、前記マスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）は除去され、前記バッファパターン（２１）は現在の場所に残されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
マスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）を形成するステップと、溝を形成するために前記自由領域（２０ｂ、３０ａ）をエッチングするステップとをそれぞれが含むステップの少なくとも２つのシーケンスを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つのシーケンスを含み、前記シーケンスでは、少なくとも１つのマスキングパターン（５０ａ、６０ａ）が、前記第１の層（１０）に以前に形成された少なくとも１つの溝を被覆することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つのシーケンスを含み、前記少なくとも１つのシーケンスでは、少なくとも１つのマスキングパターン（５０ａ、６０ａ）が、前記第１の層（１０）に以前に形成された少なくとも１つの溝と少なくとも１つの自由領域（２０ｂ、３０ａ）とを被覆することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つのシーケンスを含み、前記少なくとも１つのシーケンスでは、少なくとも１つのマスキングパターン（６０ａ）が、前記第１の層（１０）に以前に形成され異なる深さを有するいくつかの溝を被覆することを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記バッファパターン（２１）の幅が、前記マスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）を形成するための機器の位置合わせの公差範囲以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記マスキングパターンを形成するステップの間は、少なくとも１つのマスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）が、バッファパターン（２１）によってマスクされない少なくとも１つの領域を被覆し、バッファパターン（２１）によってマスクされない領域であって同じ前記マスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）によって被覆される領域の数は、ｎを前記第１の層（１０）において以前に実行されたエッチングステップの回数として２ｎであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記傾斜付き全体プロファイル（１１０）上の踏み段（１００）の数は、ｎを前記第１の層（１０）に溝を形成するために以前に実行されたエッチングステップの回数として２ｎであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
溝をエッチングするいくつかのステップを含み、それぞれのエッチングステップの間には、溝を形成するために以前に実行されたエッチングステップの回数をｎとして、最初のエッチングの間にエッチングされる深さをｐとすると、Ｐ＝ｐ・２ｎとなるように深さＰがエッチングされることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記最初のエッチングの間にエッチングされる深さｐは２００ｎｍから１μｍまでの間にあることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の層（１０）に溝を形成するための前記少なくとも１つのエッチングステップは異方性エッチングであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記等方性エッチングは非局在プラズマによるドライエッチング、深堀反応性イオンエッチング、またはＸｅＦ２ガスによる化学エッチングであることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記壁部（１０ａ）を除去するためのエッチングの間にエッチングされる厚さは、最も幅の広い壁部（１０ａ）の厚さとほぼ等しいかまたは２倍であることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の層（１０）は半導体材料の層であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の層（１０）は少なくとも主に透過性の材料の層であり、前記傾斜付き全体プロファイルは本質的に屈折において機能する光学機器の製造の一部を形成することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の層（１０）は少なくとも主に反射性の材料の層であり、前記傾斜付き全体プロファイルは本質的に回折において機能する光学機器の製造の一部を形成することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記バッファパターンはアルミニウムから作られることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記踏み段（１００）のメタライゼーションのステップを含むことを特徴とする請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法によって得られた少なくとも１つの傾斜付き全体プロファイル（１１０）を備える少なくとも１つの屈折性または回折性光学機器を備えることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィおよびエッチングによる、傾斜付き全体プロファイルの製作に関する。本発明は、有利な出願のために、広くは、リソグラフィおよびエッチングによる光学装置を製造するための方法に関し、より詳しくは、屈折性または回折性の光学装置を製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの技術的部材が、ミリメートル、マイクロメートルまたは更にナノメートルのサイズの傾斜付き構造の製造を必要とする。これらの傾斜付き構造は、特に、屈折性または回折性の光学装置を製造するのに必要である。既知の態様で、これらの装置は、光の屈折または回折という現象を利用する。
【０００３】
小型の光学装置は、しばしば、例えば光スイッチ、光コネクタまたはマイクロミラーマトリクスなど、マイクロ−オプト−エレクトロ−メカニカルなシステム（ＭＯＥＭＳ）として一体化される。それらは、光導波路やより一般的には屈折または回折レンズなど、多くの他の応用例においても一体化することができる。
【０００４】
これらの装置は、のこぎり歯またはヘリンボーン型パターンを一般的に有する一般的な構造を形成する多くの傾斜付きプロファイルに基づく。このプロファイルの品質は重要であり、特に、その品質によって光学装置の性能が決定されるという理由で重要である。
【０００５】
通常、屈折性または回折性の光学装置は、例えばガラスで作られた反射鏡や、またはシリコン基板などの基板の表面上に直線をエッチングすることによって、得られる。エッチングは、ダイアモンドによって、または、より精細な構造のためには反応性プラズマエッチングによって、行うことができる。
【０００６】
後者の場合には、２つのアプローチが一般的に用いられる。
【０００７】
第１の既知のアプローチは、エッチングされる基板上にレジストを積層し、レジストを現像した後で必要なのこぎり歯またはヘリンボーン型のプロファイルを有するように、レジストを孤立させることから構成される。次に、基板は、レジストと基板とを同じ速度でエッチングする方法を用いて、エッチングされる。こうして、必要なプロファイルが、基板に転写される。このアプローチは、例えば、非特許文献１に記載がある。
【０００８】
この第１のアプローチには、グレイスケールマスクが用いられ、そのために、オプションではあるが数回の反復により、グレイレベルがそれぞれのパターンのために最適化されることが要求される。これは、製作するコンポーネントの数が少数であって製造時間が短い場合には特に、短所である。
【０００９】
別のアプローチは、要求されている傾斜付きプロファイルを、階段プロファイルによって近似することで構成されている。可変的な深さおよび幅の溝を作成するためには、連続的なリソグラフィおよびエッチングのステップが実行されることにより、階段の踏み段が形成される。小さなエッチングの深さが要求されているのだから、一般的には、３回のリソグラフィのステップと３回のエッチングのステップとで、理想的なプロファイルの近似を得るためには、十分である。このようなリソグラフィおよびエッチングのステップは、それぞれのパターンに容易に適合可能な標準的なステップである。
【００１０】
このアプローチの短所は、あるリソグラフィのステップとその直前のステップとを比較する場合の位置合わせの公差に存在する。この理由は、２つの連続的なリソグラフィのステップの間に位置合わせの欠陥が存在すると、デバイスの性能を劣化させる望ましくない寄生ピークまたは空洞が生じるからである。
【００１１】
図１、２、３、４ａおよび図５ａには、その間の位置合わせが完璧になされている第２のアプローチによる方法の理論的なステップが示されている。
【００１２】
図１に示されているように、レジストパターン２ａが基板１の上に形成され、よって、これらのパターン２ａがマスクされる領域３ａを画定する。次に、基板１が、レジストによってマスクされていない領域２ａにおいて、エッチングされる（図２）。レジストが次に除去される（図３）。図４に示されているように、レジストの新たな積層物が、以前にエッチングされていない領域４ａと以前にエッチングされている領域５ａとの上にパターン２ｂを形成するように、配置される。２番目に形成されたパターン２ｂの幅Ｌ２は、最初に形成されたパターン２ａの幅Ｌの半分である。ＬおよびＬ２の幅は、図２および図５ａにそれぞれ示されている。次に、基板をエッチングする新たなステップが、パターン２ｂによってマスクされていない領域において実行される。このようにして、異なる深さを有する溝が得られる（図５ａを参照）。これで、階段プロファイルを得るためには、レジストパターン２ｂを除去すれば十分である。
【００１３】
実際問題としては、上述したステップ４ａおよび５ａを実行するのは、比較的複雑である。その理由は、これらのステップにおいては、２番目に生成されるパターンが、既に生成されている溝との関係で、非常に正確に位置決めされることが要求されるからである。
【００１４】
一方では図４ｂ、図５ｂが、そして他方では図４ｃ、図５ｃが、様々なリソグラフィのステップにおける位置合わせの欠陥から生じる結末を明確に示している。これらは、図１から図３を参照して説明したステップの後になされるステップである。
【００１５】
図４ｂに示されているように、レジストパターン２ｂが、図４ａに示されているその理論的な位置と比較すると右方向へのオフセットｄ１を有する場合には、それに続くエッチングの間に、空洞５が形成される。この空洞５は図５ｂに明確に現れており、レジストパターン２ｂを除去した後も存在し続ける。
【００１６】
図４ｃに示されているように、レジストパターン２ｂが、図４ａに示されているその理論的な位置と比較すると左方向へのオフセットｄ２を有する場合には、それに続くエッチングの間に、ピーク６が形成される。このピーク６は図５ｃに明確に現れており、レジストパターン２ｂを除去した後も存在し続ける。
【００１７】
この第２のアプローチは、したがって、後続のリソグラフィにおけるステップの間に、レジストマスクの重ね合わせに起因する寄生ピークまたは空洞を生じさせる危険の原因となる。したがって、得られるプロファイルは、要求されているプロファイルとは異なることになり、補正のためのステップが要求され、または、製造されたデバイスのパフォーマンスの劣化の原因となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】Ｄａｓｃｈｎｅｒ，  Ｌｏｎｇ，  Ｓｔｅｉｎ，  Ｗｕ  ａｎｄ  Ｌｅｅ，  “Ｃｏｓｔ−ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｍａｓｓ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ  ｂｙ  ｕｓｅ  ｏｆ  ａ  ｓｉｎｇｌｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｘｐｏｓｕｒｅ  ｗｉｔｈ  ａ  ｇｒａｙ−ｓｃａｌｅ  ｍａｓｋ  ｏｎ  ｈｉｇｈ−ｅｎｅｒｇｙ  ｂｅａｍ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｇｌａｓｓ，”  ＡＰＰＬＩＥＤ  ＯＰＴＩＣＳ  Ｖｏｌ．  ３６  Ｎｏ．  ２０，  １０  Ｊｕｌｙ  １９９７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の目的は、ピークおよび空洞が形成される危険を低減させながら、傾斜付きプロファイルを得るための解決策を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の主題は、複数のステップを有する階段プロファイルによって近似された少なくとも１つの傾斜付き全体プロファイルの第１の層における生成を含む方法であって、プロファイル生成は、第１の層の上にバッファパターンを形成して第１の層の上にバッファマスクを画定するステップと後述するステップを含むステップの少なくとも１つのシーケンスとを含み、前記後述するステップとは、
−  マスキングパターンを形成するステップであって、それぞれのマスキングパターンが、バッファパターンの上方に位置する少なくとも１つのエッジを有しておりバッファパターンによってマスクされていない第１の層の少なくとも１つの領域を被覆するように実行され、かつ、第１の層に対し、マスキングパターンによってまたはバッファパターンによってマスクされていない複数の自由領域を画定するようにも実行される、ステップと、
−  第１の層に溝を形成するために自由領域をエッチングするステップと、
である。
【００２１】
好ましくは、プロファイル生成は、また、マスキングパターンを除去するステップと、バッファパターンを除去してバッファパターンによって以前に被覆されていた壁部を露出させるステップと、壁部を除去するためにエッチングを、好ましくは等方性エッチングを、行うステップと、を含む。
【００２２】
こうして、バッファパターンのエッジが、溝の少なくとも１つの壁部の範囲を定める。エッジの少なくとも１つの上のそれぞれのマスキングパターンは、第１の層のエッチングの間に形成された溝の壁部の１つの範囲を定めることはない。したがって、エッチングパターンは、それらのエッジの少なくとも１つとの関係で、このエッジがバッファパターンの上方に位置している限りは、完全に位置合わせがなされていることは必要ない。本発明は、このようにして、スタックにおける他の層に対するマスキングパターンの位置合わせの欠陥の影響を、除去または少なくとも減らすことを可能にする。このように、不所望の空洞または凸部の形成が回避される。
【００２３】
この方法は、マスキングパターンの形成とそれに続く第１の層のエッチングとをそれぞれが含む複数のシーケンスを含むから、本発明の効果は、なおいっそう明白である。
【００２４】
したがって、バッファパターンは、マスキングパターンの位置合わせにおける欠陥を吸収するまたは除去するバッファとして、機能するのである。
【００２５】
本発明は、したがって、マスキングパターンの位置決めにおける制約を減らしながら、より正確なプロファイルを取得することを可能にする。
【００２６】
位置決めの制約が減らされることにより、本発明は、更に、必要な機器のコストと、傾斜付きプロファイルを得るコストとを下げることを可能にする。
【００２７】
オプションであるが、本発明による方法は、後述するオプションであるステップと特徴との内の少なくとも任意の１つを有しうる。
【００２８】
効果的な実施形態によると、傾斜付き全体プロファイルを生成するためのこの方法は、屈折性または回折性の光学装置を生成するために実装される。
【００２９】
特に効果的な態様では、マスキングパターンの少なくともいくつかは、バッファパターンの上方に位置する２つの対応するエッジを有する。
【００３０】
このようにして、溝の２つの壁部は、バッファパターンのエッジによって、範囲が定められる。その結果として、その位置決めがどのようなものであっても、そのエッジがバッファパターンの上方に位置している限り、マスキングパターンが溝の壁部を画定することはない。したがって、その位置合わせに欠陥があったとしても、第１の層に形成されるパターンに対する影響は存在しない。
【００３１】
有利であることに、エッチングステップの最後において、マスキングパターンは除去され、バッファパターンは現在の位置にそのまま残される。マスキングパターンを除去するという直前のステップは、それぞれのシーケンスのエッチングステップの最後に実行される。
【００３２】
好ましくは、この方法は、少なくとも２つのシーケンスを含む。
【００３３】
好ましくは、この方法は、少なくとも１つのシーケンスを含み、そのシーケンスでは、少なくとも１つのマスキングパターンが、第１の層に以前に形成された少なくとも１つの溝を被覆する。
【００３４】
優先的には、この方法は、少なくとも１つのシーケンスを含み、そのシーケンスでは、少なくとも１つのマスキングパターンが、第１の層と少なくとも１つ自由領域とに以前に形成された少なくとも１つの溝を被覆する。
【００３５】
好ましくは、この方法は、少なくとも１つのシーケンスを含み、そのシーケンスでは、少なくとも１つのマスキングパターンが、第１の層に以前に形成され異なる深さを有するいくつかの溝を被覆する。
【００３６】
優先的には、バッファパターンは、第１の層の上に直接に積層される。あるいは、少なくとも１つの中間層が、第１の層の上の複数のバッファパターンの間に存在しており、この少なくとも１つの中間層を、溝を形成するために、エッチングステップの間にエッチングすることができる。
【００３７】
有利であることに、マスキングステップの間は、少なくとも１つのマスキングパターンが、バッファパターンによってマスクされていない少なくとも１つの領域を被覆する。ここで、バッファパターンによってマスクされていない領域であって同じマスキングパターンによって被覆される領域の数は、ｎを第１の層において以前に実行されたエッチングステップの回数として、２ｎに等しい。
【００３８】
優先的には、プロファイル上の踏み段の数は、ｎを前記第１の層において溝を形成するために以前に実行されたエッチングステップの回数として２ｎに等しい。
【００３９】
好ましくは、この方法は、溝をエッチングするいくつかのステップを含む。なお、それぞれのエッチングステップの間には、溝を形成するために以前に実行されたエッチングステップの回数をｎとして、最初のエッチングの間にエッチングされる深さをｐとすると、Ｐ＝ｐ・２ｎとなるように深さＰがエッチングされる。
【００４０】
この方法は、ステップの複数のシーケンスを含み、溝をエッチングするステップは、バッファパターンの下に位置する複数の壁部を形成する。
【００４１】
有利であることに、溝を形成する少なくとも１つのエッチングステップは、異方性エッチングである。異方性エッチングの主な方向は、第１の層の平面に対して実質的に垂直である。
【００４２】
この方法は、少なくとも１つのシーケンスの後で、マスキングパターンを除去するステップと、それから、バッファパターンを除去するステップとを含む。
【００４３】
この方法は、好ましくは、マスキングパターンを除去するステップと、バッファパターンを除去してバッファパターンによって以前に被覆されていた壁部を露出させるステップと、それから、壁部を除去するためのエッチングステップとを含む。
【００４４】
有利なことに、壁部を除去するためのエッチングステップは、等方性エッチングである。ある実施形態によると、等方性エッチングは、非局在プラズマによるドライエッチングである。別の実施形態によると、等方性エッチングは、等方性モードで機能するシリコンの深堀エッチングのためのマシンによって得ることができる。シリコンの等方性エッチングもまた、プラズマを用いることなく、ＸｅＦ２ガスを用いて得ることができる。半導体または半導体ではない材料の層の上での等方性エッチングを可能にする任意の液体を用いても、壁部のエッチングを実行することが可能である。
【００４５】
有利なことに、壁部を除去するためにエッチングの間にエッチングされる厚さは、最も幅の広い壁部の厚さの半分以上である。特に有利であることに、壁部を除去するためのエッチングの間にエッチングされる厚さは、最も幅の広い壁部の厚さの約２倍に等しい。これにより、踏み段によって近似される傾斜付きの壁部の粗さを減らすことが可能になる。
【００４６】
特に有利なことに、バッファパターンの幅は、マスキングパターンを形成するための機器の位置合わせにおける公差ギャップ以上である。典型的には、マスキングパターンを形成するための機器の位置合わせの公差は、−８０ｎｍから＋８０ｎｍまでの間にあり、パターンの幅は少なくとも１６０ｎｍである。
【００４７】
優先的には、複数のバッファパターンは、同じ幅を有する。
【００４８】
優先的には、複数の溝は同じ幅を有する。有利であることに、階段によって近似される傾斜付き全体プロファイルの勾配は、一定である。別の場合には、複数の溝は異なる幅を有しており、階段によって近似される傾斜付き全体プロファイルの勾配は可変である。
【００４９】
第１の実施形態によると、第１の層は、半導体材料の層である。別の実施形態によると、第１の層は、金属などのように、少なくとも部分的に反射性であり、または、主に反射性である材料の層である。この場合、好ましくは、装置は、主に回折を行うように機能する。別の実施形態によると、第１の層は、例えばガラスや水晶などのように、少なくとも部分的に透過性であり、または、主に透過性である材料の層である。この場合には、装置は、主に屈折を行うように機能する。
【００５０】
有利であることに、第１の層は基板を形成する。一般的に論じると、第１の層は、異方的かつ等方的にエッチングすることが可能な任意の材料から形成されうる。
【００５１】
有利であることに、半導体材料はシリコンである。そのような基板は、特に、他の態様で開発されたＭＥＭＳ（マイクロ−エレクトロ−メカニカルなシステム）装置またはＭＥＯＭＳ（マイクロ−オプト−エレクトロ−メカニカルなシステム）装置と互換性を有するという効果を有する。このように、傾斜付きプロファイルが生成されている基板または層は、ＭＥＭＳまたはＭＯＥＭＳを生成することが、意図されている。
【００５２】
有利であることに、バッファパターンは、シリコン酸化物から作られている。この材料は、第１のシリコン層のエッチングに耐えることができ、後者に損傷を与えることなく、除去することが可能である。有利であることに、シリコン酸化物のバッファパターンは、シリコン酸化物の層から得られる。バッファ層の厚さは、したがって、バッファパターンの厚さは、１００ｎｍから２マイクロメートルまでの間である。好ましくは、それは、およそ数百ナノメートルであり、より正確には、２００ｎｍから５００ｎｍの間である。それは、シリコンの熱酸化または積層によって、得ることができる。
【００５３】
優先的には、バッファパターンは、アルミニウムで作られている。この材料は、第１の水晶層のエッチングに耐えることができ、後者に損傷を与えずに除去することができる。
【００５４】
有利なことに、マスキングパターンは、第１の層を被覆するバッファ層からのフォトリソグラフィによって生成される。例えば、レジストマスクをバッファ層の上に積層することができ、次に、レジストマスクを介してバッファ層をエッチングする前に、パターンを、レジストの層に形成することができる。
【００５５】
有利なことに、この方法は、壁部をエッチングするステップの後に、踏み段をメタライゼーションするステップを含む。これは、シリコンタイプの基板の場合と比較して、反射率を改善するという効果を有する。回折によって機能している装置の効率を、このようにして改善することができる。例えば、金属の積層を、真空蒸着、陰極スパッタリング、またはＣＶＤもしくはＰＥＣＶＤ積層などの既知の技術を用いて実行することができる。
【００５６】
有利なことに、同じ第１の層において、複数の階段プロファイルが生成される。こうして、「のこぎり歯」または「ヘリンボーン」構造を得ることが可能になる。
【００５７】
別の態様によると、本発明は、上述した特徴の任意の１つによる方法によって得られる少なくとも１つの屈折性または回折性光学装置を備えたシステムに関する。
【００５８】
他の態様によると、本発明は、複数の踏み段を有する階段プロファイルによって近似された少なくとも１つの傾斜付き全体プロファイルを、第１の層において生成するための方法であって、プロファイルの生成は、第１の層の上にバッファパターンを形成して第１の層の上にバッファマスクを画定するステップと、後述するステップを含むステップの少なくとも１つのシーケンスとを含み、前記後述するステップとは、
−  マスキングパターンを形成するステップであって、それぞれのマスキングパターンが、バッファパターンの上方に位置する少なくとも１つのエッジを有しておりバッファパターンによってマスクされていない第１の層の少なくとも１つの領域を被覆するように実行され、かつ、第１の層に対し、マスキングパターンによってまたはバッファパターンによってマスクされていない複数の自由領域を画定するようにも実行される、ステップと、
−  溝を形成するために自由領域をエッチングするステップと、
である。
【００５９】
オプションであり、有利なことに、屈折性または回折性光学装置を生成する方法を参照して詳細を述べた他のステップおよび特徴は、階段プロファイルによって近似される傾斜付きプロファイルを生成する方法に、完全に応用可能である。
【００６０】
本発明の他の特徴、目的および効果は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによって得られるはずである。なお、添付の図面は、非限定的な例を用いることによって与えられており、次の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】既知の技術によって溝を生成する方法の主なステップを示している。
【図２】既知の技術によって溝を生成する方法の主なステップを示している。
【図３】既知の技術によって溝を生成する方法の主なステップを示している。
【図４ａ】既知の技術によって溝を生成する方法の主なステップを示している。
【図４ｂ】右方向への位置合わせにおける欠陥が生じている既知の技術による生成方法のステップを示している。
【図４ｃ】左方向への位置合わせにおける欠陥が生じている既知の技術による生成方法のステップを示している。
【図５ａ】既知の技術に従って溝を生成する方法の主なステップを示している。
【図５ｂ】右方向への位置合わせにおける欠陥が生じている既知の技術による生成方法のステップを示している。
【図５ｃ】左方向への位置合わせにおける欠陥が生じている既知の技術による生成方法のステップを示している。
【図６】図１７に示されているように階段プロファイルによって近似される傾斜付きプロファイルを得ることを可能にする本発明の例示的な実施形態による方法のステップを示している。より正確には、階段プロファイルによって近似される傾斜付きプロファイルを生成することが望まれている第１の層を被覆するバッファ層を備える複数の層のスタック状態を示している。
【図７】図１７に示されているように階段プロファイルによって近似される傾斜付きプロファイルを得ることを可能にする本発明の例示的な実施形態による方法のステップを示している。より正確には、バッファパターンを形成するようにバッファ層が部分的にエッチングされる最後におけるステップを示している。
【図８】図１７に示されているように階段プロファイルによって近似される傾斜付きプロファイルを得ることを可能にする本発明の例示的な実施形態による方法のステップを示している。より正確には、第１のマスキングパターンを形成するステップを示している。
【図９】図１７に示されているように階段プロファイルによって近似される傾斜付きプロファイルを得ることを可能にする本発明の例示的な実施形態による方法のステップを示している。より正確には、溝を形成するために第１の層がマスキングパターンとバッファパターンとを介してエッチングされるステップを示している。
【図１０】図１７に示されているように階段プロファイルによって近似される傾斜付きプロファイルを得ることを可能にする本発明の例示的な実施形態による方法のステップを示している。より正確には、マスキングパターンを形成する第２のステップを示している。
【図１１】図１７に示されているように階段プロファイルによって近似される傾斜付きプロファイルを得ることを可能にする本発明の例示的な実施形態による方法のステップを示している。より正確には、溝を形成するまたは深くするために第１の層が新たに形成されたマスキングパターンとバッファパターンとを介してエッチングされる別のステップを示している。
【図１２】図１７に示されているように階段プロファイルによって近似される傾斜付きプロファイルを得ることを可能にする本発明の例示的な実施形態による方法のステップを示している。より正確には、マスキングパターンを形成する第３のステップを示している。
【図１３】図１７に示されているように階段プロファイルによって近似される傾斜付きプロファイルを得ることを可能にする本発明の例示的な実施形態による方法のステップを示している。より正確には、溝を形成するまたは深くするために第１の層が新たに形成されたマスキングパターンとバッファパターンとを介してエッチングされる別のステップを示している。
【図１４】図１７に示されているように階段プロファイルによって近似される傾斜付きプロファイルを得ることを可能にする本発明の例示的な実施形態による方法のステップを示している。より正確には、マスキングパターンを除去するステップを示している。
【図１５】図１７に示されているように階段プロファイルによって近似される傾斜付きプロファイルを得ることを可能にする本発明の例示的な実施形態による方法のステップを示している。より正確には、バッファパターンを除去するステップを示している。
【図１６】図１７に示されているように階段プロファイルによって近似される傾斜付きプロファイルを得ることを可能にする本発明の例示的な実施形態による方法のステップを示している。より正確には、ステップ１５の最後における第１の層を示しており、更に、ステップ１７の最後において得られるプロファイルを示している。
【図１７】この図に示されているように階段プロファイルによって近似される傾斜付きプロファイルを得ることを可能にする本発明の例示的な実施形態による方法のステップを示している。より正確には、複数の溝の間に残っており以前はバッファパターンによって被覆されていた壁部をエッチングするステップを示している。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
好ましくは光学装置を形成する傾斜付きプロファイルの生成について、図６から１７を参照して詳細に説明する。
【００６３】
最初に断っておくが、本発明の文脈では、「上に（ｏｎ）」という用語は、必ずしも「接触している」ことを意味しない。したがって、例えば、ある層を別の層の上に積層するというのは、これら２つの層が相互に直接に接していることを必ずしも意味するものではなく、これらの層の一方が他方の層を少なくとも部分的に被覆していて、２つの層が相互に直接に接触しているか、または、２つの層が膜、別の層または別の要素によって分離されているかのいずれかであることを意味する。
【００６４】
本発明の文脈では、傾斜付きプロファイルという用語は、そのプロファイルの勾配が、第１の層によって画定される平面に対して傾斜していることを意味する。図面においては、この平面は、図面に対して横断する方向にあり、図６における正規直交座標系ＸＹＺによって定義される平面ＸＹと平行である。傾斜は、典型的には、０度から９０度までの間である。
【００６５】
上述したように、次の方法の目的は、傾斜付き全体プロファイルを近似する階段プロファイル１１０を生成することである。階段は、複数の踏み段１００を備える。プロファイル１１０は、図１６および図１７に示されている。傾斜付きプロファイル１１０と少なくとも踏み段１００とは、好ましくは、マイクロメートル／ナノメートルのレベルの尺度である。
【００６６】
図６に示されている第１のステップでは、バッファ層２０が、そこに階段の踏み段を形成することが望まれている第１の層１０の上に積層される。第１の層１０は、等方性かつ異方性エッチングが可能な材料で作られている。有利なことに、第１の層１０は基板として機能する。
【００６７】
図７に示されているように、バッファ層２０にパターンが形成されることによって、バッファマスク２０ｃが形成される。これらのパターンは、以後、バッファパターン２１と称される。このようにして、バッファマスク２０ｃは、第１の層１０に対して、バッファパターン２１によってマスクされている領域と、バッファパターン２１によってマスクされていない自由領域２０ａとを画定する。有利なことに、バッファパターン２１は、バッファパターン２１によってマスクされている領域と、バッファパターン２１によってマスクされていない自由領域２０ａとの交互配列を画定するように積層される。
【００６８】
バッファパターン２１は、従来型のリソグラフィのステップによって、得ることができる。レジストを用いてバッファ層２０を被覆し、次に、レリーフを備えた金型を用いたナノメートル規模の印刷によって、または、光感知性のレジストの場合にはレジストの領域の選択部分の露光によって、レジスト層においてパターニングを実行することが、特に可能である。レジストの任意の現像の後で、バッファ層２０が、レジストパターンを通じてエッチングされ、次に、後者が除去される。バッファ層２０のエッチングまたは選択的エッチングのステップは、異方性エッチングである。このエッチングは、プラズマドライエッチングにより、有利に実行される。
【００６９】
図８に示されているように、第２の層にマスクが生成される。このマスクは、マスキングパターン４０ａと称されるパターンを有する。
【００７０】
有利であるが、これらのマスキングパターン４０ａは、マスキング層と称される層から生成される。マスキング層は、バッファマスク２０ｃに適用されている。マスキングパターン４０ａは、好ましくは、レジストで作られる。マスキングパターン４０ａは、このように、バッファパターン２１の生成について上述したような、ナノメートル規模の印刷またはフォトリソグラフィによる従来型のリソグラフィ法によって、生成されうる。
【００７１】
マスキングパターン４０ａは、バッファパターン２１によってマスクされていない一定の自由領域２０ａを被覆し、バッファパターン２１によってマスクされていない一定の他の自由領域２０ａを被覆しないように、適用される。よって、第１の層１０のある領域２０ｂは、バッファパターン２１によってもマスキングパターン４０ａによっても被覆されていない。このような領域２０ｂは、図８で見ることができる。
【００７２】
複数の層がスタック状になっている断面をＸ軸およびＺ軸を含む平面に沿って観察すると、バッファパターン２１によって被覆されていない領域２０ａは、マスキングパターン４０ａによって被覆されている部分と被覆されていない部分とが交互になっている。このように、複数の層のスタックの端部を除いて、バッファパターン２１によって被覆されておらずマスキングパターン４０ａによっても被覆されていない領域２０ｂは、バッファパターン２１によって被覆されている２つの領域に隣接している。
【００７３】
特に有利であるが、マスキングパターン４０ａは、バッファパターン２１を被覆する少なくとも１つのエッジ（４０ｂまたは４０ｃ）を有する。
【００７４】
エッジは、第１の層１０の表面に実質的に垂直な方向に、すなわち図６における座標系の軸Ｚに実質的に平行な方向に延長するパターンの壁部によって、形成されている。パターンが直線のときは、そのエッジは、第１の層１０のパターンと実質的に平行な平面に沿って、やはり直線を形成する。パターンが環の場合には、そのエッジは、第１の層のパターンと実質的に平行な平面において、その環と同じ中心を有する円を形成する。示されている図面では、これらのエッジは、パターンが延長する方向に対して実質的に横断する断面に従って、生じる。このように、図面では、パターンと溝とは、直線、線分の連続、位置合わせがなされているかもしくは位置合わせがなされていない、円などでありうる。本発明は、第１の層の平面（平面ＸＹ）に平行な平面におけるパターンによって画定される形状には、限定されない。
【００７５】
マスキングパターン４０ａは、バッファパターン２１によって被覆されていない第１の層１０の領域だけでなくて、バッファパターン２１の少なくとも一部を被覆している。よって、バッファパターン２１の上のマスキングパターン４０ａのエッジ（４０ｂまたは４０ｃ）の位置がどこにあっても、このエッジがバッファパターン２１の上方に位置している限り、このエッジ（４０ｂまたは４０ｃ）は、第１の層１０に溝を形成するために実行されるエッチングの間、まったく影響しない。このエッジは、溝の壁部のどれに対しても、範囲を定めることはない。
【００７６】
このようにして、マスキングパターン４０ａの位置決めにおける制約を緩和することができる。
【００７７】
マスキングパターン４０ａがバッファパターン２１を被覆する両方のエッジ４０ｂ、４０ｃを有することが好ましいことには注意すべきである。これは、図８に示されている。平面ＺＸにおける２つの垂直方向のエッジ４０ｂ、４０ｃのそれぞれは、バッファパターン２１の上方に位置している。それぞれのマスキングパターン４０ａは、おそらくは複数の層のスタックの端部における場合を除いて、したがって、そのエッジ４０ｂの１つから連続的に重複する。すなわち、バッファパターン２１、バッファパターン２１にマスクされていない領域、および別のバッファパターン２１である。以下で述べる他のステップの間に見られるように、同じマスキングパターン４０ａ、５０ａまたは６０ａが、２つよりも多くのバッファパターン２１と、バッファパターン２１によって被覆されていない第１の層１０の複数の領域２０ｂとを被覆する場合がありうる。
【００７８】
したがって、第１の層１０におけるエッチングによって生成することができる溝の壁部の範囲を決めているのは、まさにバッファパターン２１である。マスキングパターン４０ａは、これらの壁部に対して何も影響を有していない。１つまたは複数のマスキングパターン４０ａの位置合わせにおける欠陥は、このマスキングパターン４０ａのエッジ（４０ｂ、４０ｃ）がバッファパターン２１と一致して開示されている限り、溝の壁部の位置決めに、まったく影響しない。そのような位置決めにおける欠陥は、したがって、いかなる空洞やピークも生じさせない。本発明は、このように、位置決めに関する制約を軽減し、空洞やピークが生じる危険性を著しく限定する。
【００７９】
特に有利であることに、バッファパターン２１の幅は、マスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）を生成するのに用いられるリソグラフィ機器の位置合わせにおける公差以上である。本発明の文脈では、例えばＡＳＭ／３００タイプの機器など、従来型のリソグラフィ機器を用いることが可能である。従来型のリソグラフィ機器の位置合わせにおける公差は、およそ＋／−７５ｎｍ（ナノメートル）前後であり、すなわち、公差振幅は１５０ｎｍである。少なくとも１５０ｎｍの幅を有するバッファパターン２１が、次に生成される。パターンの幅とは、第１の層１０の表面に対して実質的に平行な方向に測定された寸法である。これは、すなわち、図６の座標系のＸ軸に実質的に平行な方向である。
【００８０】
マスキングパターン４０ａを生成する第１のリソグラフィステップの最後では、第１の層１０は、平面ＺＸに沿った断面において軸Ｘの方向で観察すると、領域のいくつかの連続を備えており、それぞれの連続は、
−  バッファパターン２１によってマスクされた領域と、
−  マスキングパターン４０ａによってマスクされた領域と、
−  バッファパターン２１によってマスクされた領域と、
−  マスクされていない領域２０ｂと、を連続的に含む。
【００８１】
好ましくは、おそらくは端部を除いて、Ｘ方向に沿った第１の層１０の長さ全体にわたり、以上の４つの領域が反復する。
【００８２】
第１のリソグラフィステップの最後において、第１の層１０をエッチングする第１のステップが実行される。このステップの結果は、図９に示されている。バッファパターン２１とマスキングパターン４０ａとの組み合わせが、どのパターンにも被覆されていない第１の層１０の領域においてこの層をエッチングするためのエッチングマスクを形成する。このようにして、エッチングによって溝が形成される。この第１のステップの間にエッチングされる深さｐは、典型的には、２００ｎｍから１μｍの間であり、優先的には約４００ｎｍである。深さは、Ｚ方向に測定される。このエッチングは異方性であり、その主たる方向はＺ軸に沿った方向である。
【００８３】
好ましくは、マスキングパターン４０ａを除去するステップが実行される。バッファパターン２１は、その保持されている部分に対するものである。したがって、マスキングパターン４０ａを選択的に除去する方法が、適用される。マスキングパターン４０ａがレジストで作られていて、バッファパターン２１がシリコン酸化物、シリコン窒化物、または金属で作られているときには、選択的な除去は特に単純である。
【００８４】
図１０に示されているように、マスキングパターン４０ａを形成する第２のステップが実行される。これらの新たなマスキングパターン４０ａは、好ましくは、リソグラフィによって生成される。
【００８５】
これらの新たなマスキングパターン５０ａは、少なくとも１つのそれらのエッジ５０ｂ、５０ｃがバッファパターン２１と一致して位置するように、形成される。上述した理由により、２つのエッジ５０ｂ、５０ｃのそれぞれは、バッファパターン２１と垂直方向に一致するように位置することが好ましい。
【００８６】
これらの新たなマスキングパターン５０ａは、また、
−  エッチングされていない領域と、以前のエッチングステップで形成された溝とを被覆し、
−  エッチングされていない領域と、以前のエッチングステップで形成された溝とを被覆しないように積層される。
【００８７】
新たなマスキングパターン５０ａを生成するこの第２のリソグラフィステップの最後において、平面ＺＸに沿っており軸Ｘの方向の断面において観察される第１の層１０は、領域の複数の連続を備えており、それぞれの連続は、
−  バッファパターン２１によってマスクされた領域と、
−  マスキングパターン５０ａによってマスクされており、エッチングがなされていて、好ましくは深さｐを有する溝と、
−  バッファパターン２１によってマスクされた領域と、
−  マスキングパターン５０ａによってマスクされており、エッチングがなされていて、好ましくは深さｐを有する溝と、
−  バッファパターン２１によってマスクされた領域と、
−  マスクされておらず、エッチングがなされていて、好ましくは深さｐを有する溝と、
−  バッファパターン２１によってマスクされた領域と、
−  マスクされておらず、エッチングもなされていない領域と、
を連続的に備える。
【００８８】
８つの領域のこの連続は、方向Ｘに沿って、端部を除く第１の層１０の長さ全体に対して反復される。
【００８９】
好ましくは、単一のマスキングパターン５０ａが、先に画定された領域の連続に対して形成される。
【００９０】
図１１に示されているように、第１の層１０の第２のエッチングは、バッファパターン２１と最後に形成されたマスキングパターン５０ａとの組み合わせから形成されたマスクを介して実行される。
【００９１】
このエッチングにより、また、以前には溝が存在しなかった位置に溝を形成し、以前に形成されていた溝の深さを増加させることが可能になる。このエッチングの間にエッチングされる深さは、有利には約２ｐであり、すなわち、（図９に示されている）以前のエッチングステップの間にエッチングされた深さの２倍である。第１の層１０は、したがって、エッチングされていない領域と、深さがｐである１回だけエッチングされた溝と、深さが２ｐである１回だけエッチングされた溝と、深さが３ｐ（ｐ＋２ｐ）である２回エッチングされた溝とを有する。
【００９２】
よって、第１の層１０をエッチングするこの第２のステップの終わりには、第１の層１０は、方向Ｘに沿って、深さが段階的に減少する３つの連続的な溝の反復を有する。これらの溝の内の２つは、第２のエッチングステップの間にエッチングされたのであり、１つは、レジストマスキングパターン５０ａによって保護されているために、そのステップの間にエッチングされていない。後者の溝は、エッチングされていない領域に隣接している。
【００９３】
したがって、３つの溝と１つの領域とが連続的に得られ、エッチングはなされておらず、それぞれが、第１の層によって形成された壁部によって分離されている。この連続が軸Ｘに沿って反復される。
【００９４】
最後に形成されたマスキングパターン５０ａを除去するステップが、好ましくは、実行される。バッファパターン２１は、その役割のために、保持される。
【００９５】
図１２に示されているように、マスキングパターン６０ａを形成する新たなステップが実行される。好ましくは、これらの新たなマスキングパターン６０ａは、リソグラフィによって生成される。
【００９６】
これらの新たなマスキングパターン６０ａは、少なくとも１つのそれらのエッジ６０ｂ、６０ｃがバッファパターン２１と一致するように位置するように、形成される。上述した理由により、２つのエッジ６０ｂ、６０ｃのそれぞれは、バッファパターン２１と垂直方向に一致するように位置することが好ましい。
【００９７】
これらの新たなマスキングパターン６０ａは、また、
−  エッチングされていない領域と、以前のエッチングステップで形成された溝とを被覆し、
−  エッチングされていない領域と、以前のエッチングステップで形成された溝とを被覆しないように積層される。
【００９８】
新たなマスキングパターン６０ａを生成するこの新たなリソグラフィステップの最後において、平面ＺＸに沿った断面において観察される第１の層１０は、領域のいくつかの連続を備える。それぞれの連続は、マスキングパターン６０ａを備えていて、このマスキングパターン６０ａは、
−  バッファパターン２１によってマスクされた領域と、
−  マスキングパターン６０ａによってマスクされており、２回のエッチングステップの対象になっており、好ましくは深さ３ｐを有する溝と、
−  バッファパターン２１によってマスクされた領域と、
−  マスキングパターン６０ａによってマスクされており、１回のエッチングステップの対象になっており、好ましくは深さ２ｐを有する溝と、
−  バッファパターン２１によってマスクされた領域と、
−  マスキングパターン６０ａによってマスクされており、１回のエッチングステップの対象になっており、好ましくは深さｐを有する溝と、
−  バッファパターン２１によってマスクされた領域と、
−  マスキングパターン６０ａによってマスクされており、エッチングがなされていない溝と、
−  バッファパターン２１によってマスクされた領域と、
を軸Ｘに沿って、連続的に被覆している。
【００９９】
更に、複数の領域の連続は、２つの連続的なマスキングパターン６０ａの間に、どのパターンにもマスクされていない４つの領域を含んでいて、これら４つのマスクされていない領域は、３つのバッファパターン２１によって分離されている。これら４つのマスクされていない領域は、それぞれが、
−  好ましくは３ｐの深さを有する溝と、
−  好ましくは２ｐの深さを有する溝と、
−  好ましくはｐの深さを有する溝と、
−  エッチングのなされていない領域と、
である。
【０１００】
図１３に示されているように、バッファパターン２１と最後に形成されたマスキングパターン６０ａとの組み合わせによって形成されたマスクを介して第１の層１０をエッチングする第３のステップが、実行される。
【０１０１】
よって、このエッチングは、以前には溝が存在しなかった位置に溝を形成し、以前に形成されていた溝の深さを増加させる。このエッチングの間にエッチングされる深さは、有利には約４ｐであり、すなわち、（図１１に示されている）以前のエッチングステップの間にエッチングされた深さの２倍であり、（図９に示されている）最初のエッチングステップの間にエッチングされた深さの４倍大きい。第１の層１０は、したがって、エッチングされていない領域と、深さがｐである１回だけエッチングされた溝と、深さが２ｐである１回だけエッチングされた溝と、深さが３ｐである２回エッチングされた溝と、深さが４ｐである１回だけエッチングされた溝と、深さが５ｐである２回エッチングされた溝と、深さが６ｐである２回エッチングされた溝と、深さが７ｐである３回エッチングされた溝とを有する。
【０１０２】
よって、第１の層１０をエッチングするこの第３のステップの終わりには、第１の層１０は、方向Ｘに沿って、深さが段階的に減少する７つの連続的な溝とエッチングされていない領域との反復を有する。これらの７つの溝とこのエッチングされていない領域とは、それぞれが、第１の層に形成された壁部によって分離されている。この連続は、軸Ｘに沿って反復される。
【０１０３】
図１４に示されているように、最後に形成されたマスキングパターン６０ａを除去するステップが実行されることが好ましい。バッファパターン２１は、保持される部分のためのものである。
【０１０４】
溝を形成するために第１の層１０をエッチングする最後のステップが終わると、バッファパターン２１は、図１５に示されているように、取り除かれる。
【０１０５】
すると、段々に増大または減少する深さを有し相互に壁部１０ａによって分離されている複数の溝を有する構造が得られる。これらの壁部は、バッファパターン２１によって被覆される第１の層の領域に対応する。以前のエッチングが異方性であることにより、第１の層１０において実行されるエッチングによると、バッファパターン２１のエッジと実質的に垂直方向に一致するように、壁部が保持される。したがって、溝の壁部の範囲を決めているのは、まさにバッファパターン２１であり、壁部１０ａが溝を分離している。
【０１０６】
図１６および図１７に示されているように、溝を分離している壁部１０ａを取り除くように、第１の層１０に対してエッチングが実行される。これらの図では、得られたプロファイルに参照番号１１０が付されている。
【０１０７】
好ましくは、壁部１０ａをエッチングするステップは、等方性エッチングステップである。ある実施形態によると、この等方性エッチングは、「リモートプラズマ」という用語によって称されることもある非局在プラズマによるドライエッチングである。プラットフォーム上で用いられる機器は、例えば、機器製造業者シバウラによる産業用機械であり、ＣＤＥ８０チャンバをサポートするアレグロによるメインフレームまたはベースモジュールによって、構成されている。他の代替物によると、等方性エッチングは、等方性モードで機能する深堀シリコンエッチングマシンによって得ることが可能である。例えば、深堀シリコンエッチング用に設計されたＳＰＴＳ社による２台の産業用機器が、プラットフォーム上で用いられる。等方性エッチングは、チャンバのソース生成器だけを動作させることによって、得られる。シリコンの等方性エッチングもまた、プラズマなしで、ＸｅＦ２ガスを用いて得ることができる。この場合には、例えばＸａｃｔｉｘラボラトリ社の機器を、例えばプラットフォーム上に設置することが可能である。また、半導体または非半導体材料の層の上での等方性エッチングを可能にする任意の液体を用いて、壁部１０ａのエッチングを実行することも可能である。
【０１０８】
壁部１０ａをエッチングするこのステップにより、壁部１０ａの幅ｅ１の少なくとも半分に等しい、または、すべての壁部が同じ幅を有していない場合には最も幅が広い壁部の厚さｅ１の少なくとも半分に等しい、第１の層１０の材料の厚さｅ２が除去される。
【０１０９】
有利であることに、このエッチングされる厚さは、倍増される、すなわち、壁部の幅とほぼ等しくなる。この場合に、ステップは平滑化され、勾配の壁部の粗さは緩和されて、より直線的になる。
【０１１０】
バッファパターン２１が１５０ｎｍの幅を有する従前の例を継続すると、壁部１０ａは、実質的に、その方向において１５０ｎｍの幅を有する。エッチングされる最小の深さは、したがって、７５ｎｍである。有利であることに、これは、傾斜付きプロファイルの粗さを平滑化するための１５０ｎｍである。
【０１１１】
このようにして、踏み段１００が得られ、階段におけるプロファイル１１０が形成される。上述したステップの連鎖によると、踏み段１００の数は８である。
【０１１２】
以前のステップに加えて、壁部の等方性エッチングを行うこのステップにより、ステップの総数が著しく減少する。更に、等方性エッチングステップは壁部に対して横方向に作用するのであるが、これにより、溝の底部にある小さな厚さだけでなく薄く高い壁部も迅速に消費することになり、よって、このエッチングが継続される場合には、壁部を迅速に取り除き、勾配を平滑化することができる。
【０１１３】
本発明は、上述の例で説明された踏み段の数、エッチングの深さ、またはパターンに限定されない。これらのパラメータは、製作することが望まれている傾斜付きプロファイルに応じて改変される。
【０１１４】
したがって、一般論として論じるが、同じプロファイル１１０の踏み段１００の数は、ｎを第１の層に溝を形成するためにそれまでに実行されたエッチングステップの回数とすると、２ｎに等しい。所望のプロファイルを得るために製作される踏み段の数に応じて実行されるエッチングステップの回数は、このようにして、容易に決定される。よって、ステップ１７の最後の時点では、それまでに、第１の層１０をエッチングするステップは３回実行されているのであるから（図９、１１および１３に示されているステップを参照のこと）、踏み段の数は、２ｎ＝８である。
【０１１５】
やはり一般論として論じると、マスキングパターン（４０ａ、５０ａまたは６０ａ）を形成するステップの間に、バッファパターン２１によってマスクされていない少なくとも１つの領域を被覆する少なくとも１つのマスキングパターンが作製される。ここで、ｎを第１の層１０において以前に実行されたエッチングステップの回数とすると、この同じマスキングパターンが被覆するバッファパターン２１およびそれ以降ものによって被覆されていない領域の数は、２ｎに等しい。したがって、図８に示されているように、マスキングパターン４０ａは、マスクされていない２０＝１つの領域を被覆する。この理由は、図８におけるマスキングパターン４０ａの生成の前には、第１の層をエッチングするステップは１度も実行されていないからである。図１０に示されているように、それぞれのマスキングパターン５０ａは、マスクされていない２１＝２つの領域を被覆する。この理由は、図１０におけるマスキングパターンの生成の前には、第１の層をエッチングするステップ（図９に示されている）は１回だけ実行されているからである。図１２に示されているように、それぞれのマスキングパターン６０ａは、マスクされていない２２＝４つの領域を被覆する。この理由は、図１２におけるマスキングパターン６０ａの生成の前には、第１の層をエッチングするステップ（図１１に示されている）は１回だけ実行されているからである。
【０１１６】
同様にして、マスキングパターンを形成するそれぞれのステップでは、２つの連続するマスキングパターンは、それらの間に、どのバッファパターン２１にもマスキングパターンにも被覆されていない２ｎの領域が残るように、分離される。このようにして、バッファパターン２１およびそれ以降のものにも被覆されていない２ｎの領域は、エッチングの対象となることが可能である。なお、ｎは、常に、第１の層１０においてそれまでに実行されたエッチングステップの回数である。
【０１１７】
一般的に、第１の層１０をエッチングするそれぞれのステップの間に、Ｐ＝ｐ・２ｎを満たす深さＰがエッチングされる。
−  ｎは、溝を形成するために第１の層１０においてそれまでに実行されたエッチングステップの回数であり、
−  ｐは、第１のエッチングの深さである。
【０１１８】
このように、図９に示されているエッチングは、第１のエッチングであり、その深さはｐである。これよりも前に第１の層をエッチングするステップは実行されていないのであるから、この深さは、Ｐ＝ｐ・２０＝ｐという法則を満たしている。図１１に示されているエッチングは、第２のエッチングであり、その深さはＰ＝ｐ・２１＝２ｐである。その理由は、第１の層１０においてエッチングが１回だけ実行されているからである。図１３に示されているエッチングは、第３のエッチングであり、その深さはＰ＝ｐ・２２＝４ｐである。その理由は、それ以前に、第１の層１０においてエッチングが２回実行されているからである。これら２回の以前のエッチングは、図９および図１１に示されているステップに対応する。
【０１１９】
本発明による方法により、それぞれが優先的には２００ｎｍから１μｍの間にあり典型的には約４００ｎｍの高さを有する踏み段１００が得られる。なお、高さは、Ｚ方向にとられている。したがって、深さがｐである第１のエッチングは、好ましくは２００ｎｍから１μｍの間にある。示されている例では、壁部１０ａを除去する前の最も深い溝の深さは７ｐである。したがって、それは、７＊２００ｎｍから７＊１μｍの間であり、すなわち、１．４μｍから７μｍの間である。踏み段１００の幅、すなわち、Ｘ方向のその寸法は、優先的には２００ｎｍから１μｍの間であり、典型的には約５００ｎｍである。
【０１２０】
同じ層１０の上に、複数の踏み段１００を、このようにして形成することができる。これらの他の踏み段の１つの上にある最も高い段は、図１６および図１７では、左側に見えている。このようにして、のこぎり歯またはヘリンボーン型の構造を得ることができる。
【０１２１】
先に指摘したように、第１の層１０は、等方性および異方性エッチングが可能な材料で作られていることが必要である。
【０１２２】
ある実施形態によると、第１の層は、半導体材料で作られている。有利であることに、第１の層はシリコンで作られており、したがって、ＭＥＭＳやＭＯＥＭＳなど他の装置との互換性を有する。別の実施形態によると、第１の層は、金属などのように、反射性であり、または、主に反射性である材料の層である。この場合、好ましくは、装置は、主に回折を行うように機能する。別の実施形態によると、第１の層は、例えばガラスや水晶などのように、透過性または本質的に透過性である材料の層である。この場合には、好ましくは、装置は、主に屈折を行うように機能する。
【０１２３】
バッファ層２０は、シリコン酸化物で生成することができる。シリコン酸化物は、シリコンの熱酸化によって、または積層によって、効果的に得られる。バッファ層２０は、Ｚ軸に沿って測定した場合、典型的には数百ナノメートルの厚さを有する。
【０１２４】
変形例によると、バッファ層２０は、半導体材料がシリコンである場合には、シリコン窒化物で生成される。また、半導体材料が水晶の場合には、アルミニウムでも生成可能である。これらの材料は、後述のエッチングに耐えることができ、第１の層１０に損傷を与えることなく除去することが可能である。
【０１２５】
その光学的性能を改善するために、オプションではあるが、得られたプロファイル１１０に対してメタライゼーションが行われる。これは、反射率がより低い基板の場合と比較して、反射率を改善するという効果を有する。主に回折によって機能している装置の効率を、このようにして改善することができる。例えば、金属の積層物を、真空蒸着、陰極スパッタリング、またはＣＶＤもしくはＰＥＣＶＤ積層などの既知の技術を用いて生成することが可能である。
【０１２６】
本発明は、このように、空洞またはピークの形成を回避しながら、マイクロメートル／ナノメートルのサイズの複数の踏み段を有する傾斜付きプロファイルを得るための特に信頼性が高く簡潔な方法を提案している。この方法によると、品質が改善された屈折性または回折性光学装置を効果的に得ることが可能になる。更に、位置決めに関する制約が緩和されるため、本発明によると、必要な機器のコストとプロファイルを得るためのコストとを下げることができる。
【０１２７】
本発明は、以上で説明した実施形態に限定されず、その精神による任意の実施形態にまで及ぶ。本発明は、特に、Ｘ軸に沿った直線方向に延長する踏み段に限定されず、一定の高さや厚さを有する踏み段にも限定されず、更には、エッチングステップや踏み段について上述した数にも限定されない。
【符号の説明】
【０１２８】
１００  踏み段
１１０  プロファイル
１０  第１の層
２０  バッファ層
２０ａ  自由領域
２０ｂ  被覆されていない領域
２０ｃ  バッファマスク
２１  バッファパターン
４０ａ  マスキングパターン
４０ｂ  エッジ
４０ｃ  エッジ
５０ａ  マスキングパターン
５０ｂ  エッジ
５０ｃ  エッジ
６０ａ  マスキングパターン
６０ｂ  エッジ
６０ｃ  エッジ
【図１】
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【図２】
2015504237.tif 000004
【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2015504237.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年5月6日(2013.5.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の踏み段（１００）を有する階段プロファイルによって近似された少なくとも１つの傾斜付き全体プロファイル（１１０）を、第１の層（１０）において生成するための方法であって、前記傾斜付き全体プロファイル（１１０）の前記生成は、前記第１の層（１０）の上にバッファパターン（２１）を形成するステップと、後述するステップを含むステップの少なくとも１つのシーケンスとを含み、前記後述するステップとは、
−  マスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）を形成するステップであって、それぞれのマスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）が、バッファパターン（２１）の上方に位置する少なくとも１つのエッジ（４０ｂ、４０ｃ、５０ｂ、５０ｃ、６０ｂ、６０ｃ）を有しており、前記バッファパターン（２１）によってマスクされていない前記第１の層（１０）の少なくとも１つの領域を被覆するように実行され、かつ、前記第１の層（１０）に対し、前記マスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）によってまたは前記バッファパターン（２１）によってマスクされていない複数の自由領域（２０ｂ、３０ａ）を画定するようにも実行される、ステップと、
−  前記第１の層（１０）において溝を形成するために、前記自由領域（２０ｂ、３０ａ）をエッチングするステップと、
であり、
前記傾斜付き全体プロファイル（１１０）の前記生成は、また、マスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）を除去するステップと、前記バッファパターン（２１）によって被覆されていた壁部（１０ａ）を露出させるために前記バッファパターン（２１）を除去するステップと、前記壁部の被覆を取ってから、前記壁部を除去するために等方性エッチングを行うステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記マスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）の少なくとも一部は、バッファパターン（２１）の上方にそれぞれ位置する２つのエッジ（４０ｂ、４０ｃ、５０ｂ、５０ｃ、６０ｂ、６０ｃ）を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記エッチングをするステップの最後において、前記マスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）は除去され、前記バッファパターン（２１）は現在の場所に残されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
マスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）を形成するステップと、溝を形成するために前記自由領域（２０ｂ、３０ａ）をエッチングするステップとをそれぞれが含むステップの少なくとも２つのシーケンスを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つのシーケンスを含み、前記シーケンスでは、少なくとも１つのマスキングパターン（５０ａ、６０ａ）が、前記第１の層（１０）に以前に形成された少なくとも１つの溝を被覆することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つのシーケンスを含み、前記少なくとも１つのシーケンスでは、少なくとも１つのマスキングパターン（５０ａ、６０ａ）が、前記第１の層（１０）に以前に形成された少なくとも１つの溝と少なくとも１つの自由領域（２０ｂ、３０ａ）とを被覆することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つのシーケンスを含み、前記少なくとも１つのシーケンスでは、少なくとも１つのマスキングパターン（６０ａ）が、前記第１の層（１０）に以前に形成され異なる深さを有するいくつかの溝を被覆することを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記バッファパターン（２１）の幅が、前記マスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）を形成するための機器の位置合わせの公差範囲以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記マスキングパターンを形成するステップの間は、少なくとも１つのマスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）が、バッファパターン（２１）によってマスクされない少なくとも１つの領域を被覆し、バッファパターン（２１）によってマスクされない領域であって同じ前記マスキングパターン（４０ａ、５０ａ、６０ａ）によって被覆される領域の数は、ｎを前記第１の層（１０）において以前に実行されたエッチングステップの回数として２ｎであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記傾斜付き全体プロファイル（１１０）上の踏み段（１００）の数は、ｎを前記第１の層（１０）に溝を形成するために以前に実行されたエッチングステップの回数として２ｎであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
溝をエッチングするいくつかのステップを含み、それぞれのエッチングステップの間には、溝を形成するために以前に実行されたエッチングステップの回数をｎとして、最初のエッチングの間にエッチングされる深さをｐとすると、Ｐ＝ｐ・２ｎとなるように深さＰがエッチングされることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記最初のエッチングの間にエッチングされる深さｐは２００ｎｍから１μｍまでの間にあることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の層（１０）に溝を形成するための前記少なくとも１つのエッチングステップは異方性エッチングであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記等方性エッチングは非局在プラズマによるドライエッチング、深堀反応性イオンエッチング、またはＸｅＦ２ガスによる化学エッチングであることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記壁部（１０ａ）を除去するためのエッチングの間にエッチングされる厚さは、最も幅の広い壁部（１０ａ）の厚さとほぼ等しいかまたは２倍であることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の層（１０）は半導体材料の層であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の層（１０）は少なくとも主に透過性の材料の層であり、前記傾斜付き全体プロファイルは本質的に屈折において機能する光学機器の製造の一部を形成することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の層（１０）は少なくとも主に反射性の材料の層であり、前記傾斜付き全体プロファイルは本質的に回折において機能する光学機器の製造の一部を形成することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記バッファパターンはアルミニウムから作られることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記踏み段（１００）のメタライゼーションのステップを含むことを特徴とする請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法によって得られた少なくとも１つの傾斜付き全体プロファイル（１１０）を備える少なくとも１つの屈折性または回折性光学機器を備えることを特徴とするシステム。
【国際調査報告】
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2015504237.tif 000025
2015504237.tif 000026
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2015504237.tif 000028
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