[go: up one dir, main page]

DE69223534T2 - Trockenätzverfahren und Anwendung davon - Google Patents

Trockenätzverfahren und Anwendung davon

Info

Publication number
DE69223534T2
DE69223534T2 DE69223534T DE69223534T DE69223534T2 DE 69223534 T2 DE69223534 T2 DE 69223534T2 DE 69223534 T DE69223534 T DE 69223534T DE 69223534 T DE69223534 T DE 69223534T DE 69223534 T2 DE69223534 T2 DE 69223534T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sic
substrate
etching
protective layer
diffraction grating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69223534T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69223534D1 (de
Inventor
Masaru Koeda
Tetsuya Nagano
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP3057524A external-priority patent/JP2661390B2/ja
Priority claimed from JP3094518A external-priority patent/JPH0830764B2/ja
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Application granted granted Critical
Publication of DE69223534D1 publication Critical patent/DE69223534D1/de
Publication of DE69223534T2 publication Critical patent/DE69223534T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/124Geodesic lenses or integrated gratings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C15/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/53After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone involving the removal of at least part of the materials of the treated article, e.g. etching, drying of hardened concrete
    • C04B41/5338Etching
    • C04B41/5346Dry etching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/91After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics involving the removal of part of the materials of the treated articles, e.g. etching
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/18Diffraction gratings
    • G02B5/1847Manufacturing methods
    • G02B5/1857Manufacturing methods using exposure or etching means, e.g. holography, photolithography, exposure to electron or ion beams
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/0445Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising crystalline silicon carbide
    • H01L21/0475Changing the shape of the semiconductor body, e.g. forming recesses

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Trockenätzverfahren und seine Anwendungen für die Herstellung eines Beugungsgitters oder anderer Mikrostrukturen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Da ein aus Siliciumcarbid (SiC) hergestelltes Beugungsgitter bei relativ hohen Temperaturen stabil ist und eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, ist es besonders geeignet für Synchrotron-Orbital-Strahlung (im folgenden als SOR bezeichnet) und hochenergetisches Laserlicht mit kurzer Wellenlänge, dessen Energie das Beugungsgitter erwärmt.
  • Direktes Ätzen eines Beugungsgittermusters auf ein SiC-Substrat durch Trockenätzung wie etwa Ionenstrahlätzen ist jedoch nicht leicht, da die Schutzschicht zum Maskieren der Substratoberfläche schneller geätzt wird als das SiC-Substrat. Zwar wird im allgemeinen die Geschwindigkeit der Ätzung eines Substrats verbessert, wenn solche Ionen verwendet werden, welche mit dem Substrat reagieren können (reaktives Ionenätzen), doch ist SiC immer noch zu hart. Selbst wenn ein mit SiC reaktives Gas (beispielsweise CHF&sub3;) verwendet wird, ist die Geschwindigkeit des Ätzens des SiC-Substrats sehr langsam und die Schutzschicht wird schneller abgetragen als das SiC, wodurch es schwierig ist, ein korrektes Gitterprofil zu erhalten.
  • Daher wird bei einem herkömmlichen SiC-Beugungsgitter eine Oberflächenbeschichtung aus einem weichen Metall (wie etwa Gold) verwendet, in welche das Gitter mittels einer Vorrichtung zur Herstellung von Beugungsgittern oder dergleichen mechanisch graviert wird, wie in Fig. 5 gezeigt. In diesem Fall jedoch, wenn das Beugungsgitter mit einem sehr starken Licht (wie etwa SOR oder hochenergetisches Laserlicht) über einen langen Zeitraum bestrahlt wird, kann das Beugungsgitter verzerrt werden oder die Oberflächenbeschichtung kann sich aufgrund des Unterschieds der Wärmeausdehnungskoeffizienten von dem Substrat lösen.
  • Ein neuartiges Verfahren zum direkten Ätzen eines SiC-Substrats ist vorgeschlagen worden, bei welchem das SiC-Substrat mittels Hochleistungs-SOR in einer Gasatmosphäre geätzt wird (Proceedings of 1990 Spring Conference, Seite 500: Society of Applied Physics). Dieses Verfahren kann jedoch nur in Synchrotron-Anlagen, welche noch rar sind, für die industrielle Anwendung verwendet werden.
  • US-A-4,865,685 offenbart ein Ätzverfahren für Siliciumcarbid- Targets unter Verwendung eines reaktiven Ionenplasmas. Von CF&sub4;- Gas wird berichtet, daß es zu einer Polymerisation von erzeugten Fluorkohlenstoff-Radikalen führt, was bewirkt, daß Fluorkohlenstoffverbindungen auf die zu ätzende Oberfläche abgeschieden werden.
  • M. Lewis, D.G. Jones und D.F. Pual erörtern in Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A., Accel. Spectrom. Detect. Assoc. Equip. (Niederlande), 15. Mai 1986, Band 246; Nr. 1 - 3, Seiten 246 - 247 (Inspec Abstract) Laminarbeugungsgitter und sinusförmige Beugungsgitter, welche in durch chemisches Aufdampfen abgeschiedenes Siliciumcarbid ionengeätzt werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein neuartiges Trockenätzverfahren zur Verfügung, mit welchem solche harten SiC-Substrate geätzt werden können und welches mit üblichen Geräten für das Trockenätzen durchgeführt werden kann.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Plasmaätzverfahren zum Ätzen einer Oberfläche eines Siliciumcarbidsubstrats mit einem Plasma eines Quellgases dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung von
  • i) CF&sub4;- oder CHF&sub3;-Gas, welches mit dem Siliciumcarbidmaterial des Substrats reagiert,
  • und
  • ii) Argon als Inertgas
  • als Quellgas verwendet wird,
  • und daß das Verhältnis der Mischung CF&sub4;/CHF&sub3;:Ar = 50:50 bis 10:90 beträgt.
  • Eine Anwendung des oben genannten Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung eines Beugungsgitters. Zur Herstellung eines Beugungsgitters gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt das Verfahren die Schritte:
  • a) Bedecken einer Siliciumcarbid(SiC)-Substratplatte mit einer Schutzschicht, welche ein Gitterspaltmuster aufweist; und
  • b) Ätzen des SiC-Substrats mit einem Plasma unter Verwendung eines Quellgases aus einer Mischung von
  • i) CF&sub4;- oder CHF&sub3;-Gas, welches mit dem SiC-Material der Substratplatte reagiert, und
  • ii) Argon als Inertgas,
  • worin das Verhältnis der Mischung CF4/CHF&sub3;:Ar = 50:50 bis 10:90 beträgt.
  • SiC ist eines der geeignetsten Objekte für das Plasmaätzen der vorliegenden Erfindung, da es, wie oben erläutert, durch herkömmliche Verfahren schwer zu gravieren ist und SiC-Beugungsgitter gegen das starke Licht von SOR oder hochenergetisches Laserlicht beständig sind.
  • Bei dem Plasmaätzverfahren wird das reaktive Gas ionisiert, durch ein elektrisches Feld beschleunigt und auf die Substratoberfläche gestrahlt. Die Substratoberfläche wird bei einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit durch die kombinierte Wirkung von physikalischem Ätzen durch die kollidierenden Ionen und der chemischen Reaktion des reaktiven Gases mit dem Substrat geätzt.
  • Bei herkömmlichen Plasmaätzverfahren, bei welchen nur das reaktive Gas verwendet wird, werden die Reaktionsprodukte des Substrats und der reaktiven Gasionen auf der Oberfläche des Substrats angesammelt, was das weitere Fortschreiten des Ätzens verhindert. Diese Ansammlung von Reaktionsprodukten bewirkt, daß die Geschwindigkeit des Ätzens einer Schutzschicht größer ist als diejenige des Ätzens des Substrats.
  • Bei dem Plasmaätzen der vorliegenden Erfindung, bei welchem eine Mischung aus dem reaktiven Gas und dem Inertgas verwendet wird, wird die Ansammlung des Reaktionsprodukts durch die Ionen des Inertgasplasmas effektiv eliminiert. Demgemäß wird die Geschwindigkeit der Ätzung des Substrats nicht verringert, sondern auf einem Niveau beibehalten, welches gleich oder größer ist als dasjenige der Geschwindigkeit der Ätzung der Schutzschicht. Somit ist ein direktes Muster-Ätzen unter Verwendung einer Schutzschicht-Maske für ein solches hartes Substrat möglich, für welches herkömmliche Plasmaätzverfahren wirkungslos waren.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Figuren 1A bis 1E zeigen schematisch das Verfahren zum Ätzen eines Substrats mit einem beliebigen Muster gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung.
  • Die Figuren 2A bis 2E zeigen schematisch das Verfahren zum Herstellen eines Beugungsgitters vom Laminartyp gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung.
  • Die Figuren 3A bis 3C zeigen schematisch die zweite Hälfte des Verfahrens zum Herstellen eines Beugungsgitters vom Blaze-Typ gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 4A ist ein Profil eines durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Beugungsgitters vom Blaze-Typ, und Fig. 4B ist ein Profil eines durch ein herkömmliches Verfahren hergestellten Beugungsgitters.
  • Fig. 5 ist ein Querschnitt eines herkömmlichen SiC-Beugungsgitters unter Verwendung einer Oberflächenbeschichtung aus Gold.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Siliciumcarbid(SiC)-Substrate wurden gemäß dem Verfahren der Erfindung und herkömmlichen Verfahren trockengeätzt. Der Unterschied in der Geschwindigkeit der Ätzung des SiC-Substrats und der Geschwindigkeit der Ätzung einer Schutzschicht wurde sodann bei jedem Verfahren gemessen. Bei allen Verfahren ist das Substrat aus einer gesinterten SiC-Grundplatte, welche mit durch chemisches Aufdampfen (im folgenden als CVD bezeichnet) abgeschiedenem SiC bedeckt ist, hergestellt und die Hälfte der Oberfläche des Substrats wird mit einer positiven Schutzschicht OFPR-5000 (Warenzeichen von Tokyo Ohka Corp.) beschichtet. Dann wurden die Substrate durch Ionenstrahlätzen bearbeitet.
  • Erstens wurde das SiC-Substrat mit der Schutzschicht nur mit Ionenstrahlen des reaktiven Gases CF&sub4; (ohne Inertgas) geätzt. Die Ätzgeschwindigkeit für SiC betrug 72,1 (Angström/Minute)/(mA/cm²), während diejenige für die Schutzschicht 261,3 (Angström/Minute)/(mA/cm²) betrug. Das Verhältnis der Ätzgeschwindigkeit für SiC zu derjenigen für die Schutzschicht (im folgenden als "das Selektivitätsverhältnis von SiC" bezeichnet) betrug nur 0,276.
  • Zweitens wurde das SiC-Substrat mit der Schutzschicht nur mit Ionenstrahlen eines anderen reaktiven Gases CHF&sub3; (ohne Inertgas) geätzt. Die Ätzgeschwindigkeit für SiC betrug 27,6 (Angström/Minute)/(mA/cm²), während diejenige für die Schutzschicht 99,0 (Angström/Minute)/(mA/cm²) betrug. Die Ätzgeschwindigkeiten sowohl für SiC als auch für die Schutzschicht waren geringer als diejenigen mit CF&sub4;. Das Selektivitätsverhältnis von SiC betrug auch nur 0,279.
  • Drittens wurde das SiC-Substrat mit der Schutzschicht mit inertem Argongas (ohne das reaktive Gas) geätzt. Die Ätzgeschwindigkeit für SiC betrug 94,6 (Angström/Minute)/(mA/cm²), während diejenige für die Schutzschicht 325,0 (Angström/Minute)/(mA/cm²) betrug. Das Selektivitätsverhältnis von SiC betrug auch nur 0,291. Wie aus den zuvor genannten Ergebnissen klar ersichtlich ist, wurde die Schutzschicht bei jedem der drei Verfahren weit schneller geätzt als das SiC-Substrat.
  • Das SiC-Substrat mit der Schutzschicht wurde dann mit Ionenstrahlen einer Gasmischung bearbeitet, welche aus Fluoroform (CHF&sub3;) und Argon in einem Verhältnis von CHF&sub3;:Ar = 33:67 bestand. In diesem Fall betrug die Ätzgeschwindigkeit für SiC 164,2 (Angström/Minute)/(mA/cm²), während diejenige für die Schutzschicht 126,9 (Angström/Minute)/(mA/cm²) betrug. Das Selektivitätsverhältnis von SiC war groß und betrug 1,29. Das heißt, in der Kombination aus reaktivem Gas und Inertgas wurde das SiC-Substrat bei einer höheren Geschwindigkeit geätzt als die Schutzschicht. Wie das Ergebnis zeigt, erlaubt das Verfahren der Erfindung das direkte Ätzen eines Musters in Siliciumcarbid.
  • Ein Prozeß zum Ätzen eines Musters auf die Oberfläche eines SiC-Substrats gemäß dem Verfahren der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 1A bis 1E beschrieben. Ein SiC-Substrat 10 (CVD-SiC) wird hergestellt, indem ein SiC-Überzug auf die Oberfläche der gesinterten SiC-Grundplatte mittels eines CVD-Verfahrens abgeschieden wird. Eine Schutzschicht 11 (beispielsweise OFPR-5000) wird mit einer Dicke von ungefähr 3000 Angström auf die Oberfläche des SiC-Substrats 10 aufgebracht, wie in Fig. 1A gezeigt. Das Substrat 10 mit der Schutzschicht 11 wird bei 90 ºC in einem Frischluftofen 30 Minuten lang gebacken, um die Schutzschicht 11 auf dem SiC-Substrat 10 zu fixieren. Das Substrat 10 wird dann mit einer harten Maske 13 bedeckt, welche eine Maskenmusterschicht 12 aus Chrom aufweist, und mit Ultraviolettstrahlen 14 bestrahlt, wie in Fig. 1B gezeigt. Freiliegende Bereiche der Schutzschicht 11 werden mit einer speziellen Entwicklungsflüssigkeit entfernt, so daß ein Schutzschichtmuster 11b auf dem SiC-Substrat 10 gebildet wird (Fig. 1C). Das SiC-Substrat 10 wird dann mit Ionenstrahlen 15 einer Gasmischung aus Fluoroform und Argon (CHF&sub3;:Ar = 33:67) bestrahlt (Fig. 1D). Bei dem letzten Schritt wird das Schutzschicht-Muster mit O&sub2;-Plasma verascht und das auf erwünschte Weise geätzte SiC-Substrat 10 wird somit erhalten, wie in Fig. 1E gezeigt. Die Tiefe der Ätzung in dem SiC-Substrat 10 beträgt ungefähr 1000 Angström unter den Bedingungen der Ausführungs form.
  • Die Herstellung eines SiC-Beugungsgitters vom Laminartyp wird nun gemäß demin den Figuren 2A bis 2E dargestellten Prozeß beschrieben. Ein SiC-Substrat 20 wird hergestellt, indem ein SiC- Überzug auf die Oberfläche des gesinterten SiC mittels eines CVD-Verfahrens abgeschieden wird. Das SiC-Substrat 20 wird optisch poliert und mit einer positiven Schutzschicht 21 (beispielsweise OFPR-5000) durch Schleuderbeschichten bedeckt. Hier beträgt die Dicke der Schutzschicht 21 ungefähr 3000 Angström. Das Substrat 20 mit der Schutzschicht 21 wird bei 90 ºC in einem Frischluftofen 30 Minuten lang gebacken, um die Schutzschicht 21 auf dem SiC-Substrat 20 zu fixieren (Fig. 2A). Das Substrat 20 mit der Schutzschicht 21 wird zwei ebenen Wellen 22 mit verschiedenen Einfallswinkeln für eine holographische Belichtung ausgesetzt, wodurch ein latentes Bild aus parallelen Interferenzlinien in der Schutzschicht 21 ausgebildet wird, wie in Fig. 2B gezeigt. Die ebenen Wellen können beispielsweise durch einen He-Cd-Laser (Wellenlänge λ = 4416 Angström) erzeugt werden. Die Schutzschicht 21 wird dann mit einer spezifischen Entwicklungslösung (beispielsweise NMD-3) behandelt, um ein laminares Schutzschichtmuster 21b auszubilden, bei welchem parallele, lineare Schutzschichten mit einem sinusförmigen Profil in gleichen Abständen verbleiben (Fig. 2C). Hier werden die Zeiträume der Belichtung und der Lösungs-Prozeß (Entwicklung) so eingestellt, daß das Substrat 20 in den exponierten Bereichen der Schutzschicht 21 freigelegt wird, und das Verhältnis der Breite der Schutzschicht 21, welche das SiC-Substrat noch bedeckt, zu der Breite des freigelegten SiC-Substrats 20 (L & S-Verhältnis) nimmt einen vorbestimmten Wert an.
  • Das laminare Schutzschichtmuster kann durch jedes andere Verfahren hergestellt werden, etwa durch übliche Photolithographie oder Elektronenstrahllithographie.
  • Das mit der gemusterten Schutzschicht 21b maskierte SiC-Substrat 20 wird mit Ionenstrahlen 23 einer Gasmischung aus Fluoroform und Argon (CHF&sub3;:Ar = 33:67) senkrecht zu der Oberfläche des Substrats 20 bestrahlt. Die freigelegten Bereiche des SiC- Substrats 20 werden bei einer hohen Geschwindigkeit selektiv geätzt, während die Schutzschicht 21b bei einer niedrigen Geschwindigkeit geätzt wird, wie in Fig. 2D gezeigt. Die Bestrahlung mit Ionenstrahlen wird gestoppt, wenn eine vorher festgelegte Ätztiefe in dem SiC-Substrat 20 erreicht worden ist, und die verbleibende Schutzschicht 21b wird mittels O&sub2;-Plasma verascht. Somit wird das Beugungsgitter vom Laminartyp direkt auf dem SiC-Substrat 20 gebildet (das heißt, ohne eine Oberflächenbeschichtung aus Metall), wie in Fig. 2E gezeigt, welches eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und eine vorteilhafte Wärmeleitfähigkeit (Abkühlvermögen) aufweist. Bei dem Schritt des Eliminierens der verbleibenden Schutzschicht 21b wird das SiC- Substrat 20 nicht im geringsten durch das O&sub2;-Plasma beeinträchtigt und das durch das Ionenstrahlätzen ausgebildete Profil wird günstigerweise beibehalten.
  • Die Figuren 3A bis 3C zeigen einen Prozeß zum Herstellen eines SiC-Beugungsgitters des Blaze-Typs. Ein mit einer auf dieselbe Weise wie in Fig. 2C gebildeten gemusterten Schutzschicht 31b maskiertes SiC-Substrat 30 wird mit Ionenstrahlen 34 der Gasmischung schrägwinklig zu der Substratoberfläche und senkrecht zu den Schutzschichtlinien bestrahlt (Fig. 3A). Das SiC-Substrat 30 wird schrägwinklig geätzt, um das gezackte Profil eines Beugungsgitters vom Blaze-Typ zu erhalten (Fig. 3B). Der Einfallswinkel der Ionenstrahlen wird gemäß dem Blaze-Winkel des Beugungsgitters bestimmt. Die Dicke der Schutzschicht 31b ist so festgelegt, daß die Schutzschicht 31b durch die Einstrahlung der Ionenstrahlen vollständig eliminiert wird, wenn die Tiefe der Ätzung des SiC-Substrats 30 den vorher festgelegten Wert erreicht. Wenn die Bestrahlung mit Ionenstrahlen vollendet ist, wird ein Beugungsgitter des Blaze-Typs auf dem SiC-Substrat 30 erhalten, wie in Fig. 3C gezeigt.
  • Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen werden Fluoroform und Argon jeweils als reaktives Gas bzw. als Inertgas in der Gasmischung verwendet, doch können auch verschiedene andere Kombinationen von reaktivem Gas (CF&sub4; für SiC) und Inertgas (etwa Ne oder Kr) für das Verfahren verwendet werden. Das Verhältnis des reaktiven Gases zu dem Inertgas von 33 zu 67 (annähernd eins zu zwei) bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der optimale Wert für die Mischung aus CHF&sub3; und Argon. Doch ist auch ein anderes Verhältnis effektiv für das selektive Ätzen des SiC-Substrat anstelle der Schutzschicht. Gemäß anderen Versuchen stellt im Fall der Mischung aus CHF&sub3; und Argon ein Argongehalt von mehr als 50 % in der Gasmischung ein Selektivitätsverhältnis von SiC sicher, das größer ist als das beim Ätzen mit reinem Argongas oder mit reinem CHF&sub3;-Gas erhaltene Selektivitätsverhältnis. Doch ein Argonanteil von mehr als 90 % in der Mischung liefert ein Selektivitätsverhältnis, welches den mit reinem Argongas oder reinem CHF&sub3;-Gas erhaltenen Werten vergleichbar ist. Das optimale Mischverhältnis und der effektive Bereich des Verhältnisses hängen von der Kombination aus Inertgas und reaktivem Gas und dem verwendeten SiC-Substrat ab (beispielsweise, ob es ein gesintertes SiC-Substrat per se, ein gesintertes SiC-Substrat + CVD-SiC, oder ein gesintertes C-Substrat + CVD-SiC ist).
  • Das oben erläuterte Verfahren für die Herstellung eines Beugungsgitters des Blaze-Typs (Figuren 2A - 2C und 3A - 3C) ist auch für die Herstellung eines Beugungsgitters aus einem normalen Glassubstrat effektiv, welches im folgenden anhand eines Referenzbeispiels erläutert ist). Bei einem herkömmlichen Verfahren wird ein Glassubstrat durch Ionenstrahlen mit einem Gas (etwa CF&sub4; oder CHF&sub3;) geätzt, welches mit dem Hauptbestandteil SiO&sub2; von Glas reagiert. Doch ähnlich wie bei dem obengenannten Fall von SiC sammeln sich Reaktionsprodukte wie etwa C (Kohlenstoff), metallische Verunreinigungen von der Ionenstrahlelektrode oder der Ätzkammer, oder von dem Glassubstrat entfernte Metallverbindungen auf dem Substrat an. Dies beeinträchtigt das geätzte Profil des Beugungsgitters des Blaze-Typs, wie in Fig. 4B gezeigt, bei welchem der schräge Bereich S2 ziemlich eng und keine perfekte Ebene ist.
  • Dasselbe Verfahren, wie oben (und in den Figuren 2A - 2C und 3A - 3C) dargestellt, wird zum Herstellen eines Beugungsgitters des Blaze-Typs aus einem Glassubstrat verwendet. Das hier verwendete Substrat 30 ist aus normalem Glas (beispielsweise BK-7 von HOYA Co. etc.) und die Schutzschicht 31 ist ein positiver Schutzschicht-Typ, welche bei der normalen Photolitographie verwendet wird (beispielsweise Microposit 1400 von Siplay Far East Co.). Das Plasmagas ist die Mischung aus CF&sub4; und Argon. Im Fall des Glassubstrats und der Gasmischung aus CF&sub4; und Argon ist ein in einem geringfügig breiteren Bereich liegendes Mischungsverhältnis ist möglich, etwa von CF&sub4;:Ar = 55:45 bis 10:90. Fig. 4A ist das gemäß dem Verfahren der vorliegenden
  • Erfindung unter Verwendung des Mischungsverhältnisses CF&sub4;:Ar = 30:70 hergestellte Profil eines Beugungsgitters des Blaze-Typs aus einem Glassubstrat. Wie aus den Profilkurven der Figuren 4A und 4B ersichlich ist, weist das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Beugungsgitter eine breitere und perfektere schräge Ebene S1 auf, wodurch ein verbessertes monochromatisierendes Leistungsverhalten erhalten wird.
  • Die vorliegende Erfindung kann auf Plasmaätzvorgänge im allgemeinen angewendet werden. Das Plasmaätzverfahren der vorliegenden Erfindung hat eine weitere Wirkung. Neben der Eliminierung von Ansammlungen auf dem Substrat reinigen die Inertgas-Ionen auch die Oberfläche der Innenwand der Ätzkammer.

Claims (5)

1. Plasmaätzverfahren zum Ätzen einer Oberfläche eines Siliciumcarbid(SiC)-Substrats mit einem Plasma eines Quellgases, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Mischung von
i) CF&sub4; oder CHF&sub3; Gas, welches mit dem Siliciumcarbidmaterial des Substrats reagiert,
und
ii) Argon als Inertgas
als Quellgas verwendet wird,
und daß das Verhältnis der Mischung CF4/CHF&sub3;:Ar = 50:50 bis 10:90 beträgt.
2. Verfahren zur Herstellung eines Beugungsgitters umfassend die Schritte:
a) Bedecken einer Siliciumcarbid(SiC)-Substratplatte mit einer Schutzschicht, welche ein Gitterspaltmuster aufweist; und
b) Ätzen des Siliciumcarbid(SiC)-Substrats mit einem Plasma unter Verwendung eines Quellgases aus einer Mischung von
i) CF&sub4; oder CHF&sub3; Gas, welches mit dem Material der Siliciumcarbid(SiC)-Substratplatte reagiert, und
ii) Argon als Inertgas,
worin das Verhältnis der Mischung CF4/CHF&sub3;:Ar = 50:50 bis 10:90 beträgt.
3. Verfahren zur Herstellung eines Beugungsgitters gemäß Anspruch 2, worin das Plasma schrägwinklig auf die Oberfläche der Substratplatte und senkrecht zu den Gitterlinien eingestrahlt wird.
4. Beugungsgitter aus Siliciumcarbid (SiC), hergestellt durch das Verfahren der Ansprüche 2 oder 3.
5. Beugungsgitter aus Siliciumcarbid (SiC) nach Anspruch 4, worin das Ätzen des Substrats unter Verwendung eines Ionenstrahls ausgeführt wird.
DE69223534T 1991-03-22 1992-03-20 Trockenätzverfahren und Anwendung davon Expired - Fee Related DE69223534T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3057524A JP2661390B2 (ja) 1991-03-22 1991-03-22 SiCのエッチング方法
JP3094518A JPH0830764B2 (ja) 1991-04-25 1991-04-25 回折格子の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69223534D1 DE69223534D1 (de) 1998-01-29
DE69223534T2 true DE69223534T2 (de) 1998-07-09

Family

ID=26398586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69223534T Expired - Fee Related DE69223534T2 (de) 1991-03-22 1992-03-20 Trockenätzverfahren und Anwendung davon

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5234537A (de)
EP (1) EP0504912B1 (de)
CN (1) CN1036868C (de)
DE (1) DE69223534T2 (de)
SG (1) SG49673A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004049233A1 (de) * 2004-10-09 2006-04-20 Schott Ag Verfahren zur Mikrostrukturierung von Substraten aus Flachglas

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07117605B2 (ja) * 1992-03-13 1995-12-18 日本ピラー工業株式会社 回折格子
US5559367A (en) * 1994-07-12 1996-09-24 International Business Machines Corporation Diamond-like carbon for use in VLSI and ULSI interconnect systems
US5770120A (en) * 1994-12-09 1998-06-23 Olympus Optical Co., Ltd. Method of manufacturing die and optical element performed by using the die
FR2730725B1 (fr) * 1995-02-16 1997-11-14 Saverglass Verrerie Procede d'attaque superficielle d'une surface d'un materiau vitreux multicomposants par plasma
JP3407477B2 (ja) * 1995-06-08 2003-05-19 松下電器産業株式会社 位相格子とその作製方法並びに光学式エンコーダ
US5571374A (en) * 1995-10-02 1996-11-05 Motorola Method of etching silicon carbide
US5843847A (en) * 1996-04-29 1998-12-01 Applied Materials, Inc. Method for etching dielectric layers with high selectivity and low microloading
US5814563A (en) * 1996-04-29 1998-09-29 Applied Materials, Inc. Method for etching dielectric using fluorohydrocarbon gas, NH3 -generating gas, and carbon-oxygen gas
IL124592A (en) * 1997-05-23 2002-07-25 Gersan Ets Method of marking a gemstone or diamond
US6001268A (en) * 1997-06-05 1999-12-14 International Business Machines Corporation Reactive ion etching of alumina/TiC substrates
US6506315B2 (en) * 1998-12-23 2003-01-14 Illinois Tool Works, Inc. Method of reproducing colored images on a heat transferable decorative, at least partially metallized and/or 2 D or 3 D holographic film
RU2163409C1 (ru) * 2000-07-21 2001-02-20 Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет СПОСОБ МИКРОПРОФИЛИРОВАНИЯ КОМПОЗИЦИИ "SiC-AlN"
US20060216478A1 (en) * 2000-07-26 2006-09-28 Shimadzu Corporation Grating, negative and replica gratings of the grating, and method of manufacturing the same
JP2003077896A (ja) * 2001-08-31 2003-03-14 Tokyo Electron Ltd エッチング方法
JP5061506B2 (ja) * 2006-06-05 2012-10-31 富士電機株式会社 炭化珪素半導体装置の製造方法
JP5509520B2 (ja) * 2006-12-21 2014-06-04 富士電機株式会社 炭化珪素半導体装置の製造方法
WO2011068884A2 (en) 2009-12-01 2011-06-09 University Of Massachusetts A system for producing patterned silicon carbide structures
CN102468372A (zh) * 2010-11-09 2012-05-23 山东华光光电子有限公司 GaN基垂直结构LED中SiC衬底的剥离方法
CN102360093A (zh) * 2011-10-19 2012-02-22 苏州大学 一种全息闪耀光栅制作方法
CN102832167B (zh) * 2012-06-21 2016-01-20 上海华力微电子有限公司 金属硬掩膜层制备方法以及半导体制造方法
CN103513489B (zh) * 2012-06-28 2016-12-21 中国科学院理化技术研究所 一种激光承载及光束变换器件
CN102925969B (zh) * 2012-11-12 2016-01-06 上海应用技术学院 图形化的SiC衬底
SG11201509479WA (en) * 2013-05-30 2015-12-30 Goldway Technology Ltd Method of marking material and system therefore, and material marked according to same method
US10442727B2 (en) * 2017-01-05 2019-10-15 Magic Leap, Inc. Patterning of high refractive index glasses by plasma etching
US10502958B2 (en) * 2017-10-30 2019-12-10 Facebook Technologies, Llc H2-assisted slanted etching of high refractive index material
CN108439329A (zh) * 2018-03-14 2018-08-24 河南科技大学 一种微纳模具型槽的制备方法
CN109143437B (zh) * 2018-10-12 2021-03-02 宁波源禄光电有限公司 一种机械切削-离子束刻蚀制备光栅方法
EP3938824A4 (de) * 2019-03-12 2022-11-23 Magic Leap, Inc. Wellenleiter mit materialien mit hohem brechungsindex und verfahren zu deren herstellung
CN113687460B (zh) * 2021-07-29 2023-06-06 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种边界快速延伸的声波等离子体光栅产生方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5275341A (en) * 1975-12-19 1977-06-24 Rikagaku Kenkyusho Method of producing echelette grating
US4155627A (en) * 1976-02-02 1979-05-22 Rca Corporation Color diffractive subtractive filter master recording comprising a plurality of superposed two-level relief patterns on the surface of a substrate
US4124473A (en) * 1977-06-17 1978-11-07 Rca Corporation Fabrication of multi-level relief patterns in a substrate
JPS56169776A (en) * 1980-06-03 1981-12-26 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Selective dry etching method
DE3615519A1 (de) * 1986-05-07 1987-11-12 Siemens Ag Verfahren zum erzeugen von kontaktloechern mit abgeschraegten flanken in zwischenoxidschichten
US4981551A (en) * 1987-11-03 1991-01-01 North Carolina State University Dry etching of silicon carbide
US4865685A (en) * 1987-11-03 1989-09-12 North Carolina State University Dry etching of silicon carbide
US5005075A (en) * 1989-01-31 1991-04-02 Hoya Corporation X-ray mask and method of manufacturing an X-ray mask
DE69033151T2 (de) * 1989-02-23 1999-12-09 Seiko Epson Corp., Tokio/Tokyo Ätzverfahren für Verbindungshalbleiter
CA2029674C (en) * 1989-11-13 1997-06-10 Keiji Sakai Manufacturing method of optical diffraction grating element

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004049233A1 (de) * 2004-10-09 2006-04-20 Schott Ag Verfahren zur Mikrostrukturierung von Substraten aus Flachglas
US7476623B2 (en) 2004-10-09 2009-01-13 Schott Ag Method for microstructuring flat glass substrates

Also Published As

Publication number Publication date
CN1036868C (zh) 1997-12-31
DE69223534D1 (de) 1998-01-29
CN1066512A (zh) 1992-11-25
EP0504912B1 (de) 1997-12-17
SG49673A1 (en) 1998-06-15
US5234537A (en) 1993-08-10
EP0504912A1 (de) 1992-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69223534T2 (de) Trockenätzverfahren und Anwendung davon
EP0009558B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Modifizierung einer Oberfläche mittels Plasma
DE3209066C2 (de)
DE69023023T2 (de) Röntgenstrahl-Maskenstruktur und Röntgenstrahl-Belichtungsverfahren.
DE69132587T2 (de) Photolithographisches Verarbeitungsverfahren und Vorrichtung
DE3751333T2 (de) Verfahren zum Entfernen von Photoresists auf Halbleitersubstraten.
DE68909361T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer werkstoffschicht mittels einer laser-ionenquelle.
DE2922791C2 (de) Verfahren zum Trockenätzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen
DE2754396C2 (de)
DE19944039B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines Rohlings für eine Phasenverschiebungs-Photomaske und Verfahren zum Herstellen einer Phasenverschiebungs-Photomaske
DE3851753T2 (de) Verfahren zur herstellung von beugungsgittern geringen wirkungsgrades und ein dabei erhaltenes produkt.
DE2429026A1 (de) Verfahren zum kopieren von duennfilmmustern auf einem substrat und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE69409897T2 (de) Reaktivionenstrahlätzen von Gittern und gekreuzten Gitterstrukturen
DE3119682C2 (de)
EP0338102B1 (de) Verfahren zur Herstellung von integrierten Halbleiterstrukturen welche Feldeffekttransistoren mit Kanallängen im Submikrometerbereich enthalten
DE4443908C2 (de) Verfahren zur Herstellung kristallographisch gerichteter dünner Schichten von Siliciumcarbid durch Laserablagerung von Kohlestoff auf Silicium
DE2657090B2 (de) Verfahren zur Herstellung von Echelettgittern
DE3149734A1 (de) "verfahren zur herstellung eines gegenstandes mit texturierter oberflaeche durch anisotropes aetzen"
DE3407089A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur lichtinduzierten, fotolytischen abscheidung
EP1647535B1 (de) Verfahren zur Mikrostrukturierung von Substraten aus Flachglas
EP0372645A2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Maskenträgers aus SiC für Strahlungslithographie-Masken
DE10240056B4 (de) Hochtemperaturstabiler Metallemitter sowie Verfahren zur Herstellung
DE2643811A1 (de) Verfahren zur herstellung eines musters in einer photolackschicht und hierfuer geeignete maske
DE69033151T2 (de) Ätzverfahren für Verbindungshalbleiter
DE69219183T2 (de) Herstellungsmethode für abgeschrägte Oberfläche mit vorbestimmter Neigung

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee