加工方法
【課題】加工対象物の部位に応じて異なるエッチング量を実現可能な加工方法を提供すること。
【解決手段】チャンバー（１１）内に設けられた一対の電極の一方の表面に加工対象物（２０）を配置するステップと、チャンバー（１１）内にエッチングガスを導入するステップと、一対の電極間に電圧を印加して一対の電極間にプラズマを発生させることで加工対象物（２０）をエッチングするステップと、を備え、加工対象物（２０）が、その第１部位より第２部位において高いエッチングレートで加工されるように、少なくとも一方の電極として、電極表面の第１部位に対応する位置に凹部（１３ａ）が設けられ、電極表面の第２部位に対応する位置に凸部（１３ｂ）が設けられた電極を用いることを特徴とする。
【解決手段】チャンバー（１１）内に設けられた一対の電極の一方の表面に加工対象物（２０）を配置するステップと、チャンバー（１１）内にエッチングガスを導入するステップと、一対の電極間に電圧を印加して一対の電極間にプラズマを発生させることで加工対象物（２０）をエッチングするステップと、を備え、加工対象物（２０）が、その第１部位より第２部位において高いエッチングレートで加工されるように、少なくとも一方の電極として、電極表面の第１部位に対応する位置に凹部（１３ａ）が設けられ、電極表面の第２部位に対応する位置に凸部（１３ｂ）が設けられた電極を用いることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ドライエッチングにより加工対象物を加工する加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体プロセスなどにおける微細加工技術として、ドライエッチングを用いるものが知られている。ドライエッチングに用いられるドライエッチング装置は、一般に、エッチング処理室を構成するチャンバーの内部空間において略平行に配置された一対の平板状電極を備え、当該電極に高周波電力（ＲＦ電力）を供給可能に構成されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このようなドライエッチング装置を用いてドライエッチングを行う場合、まず、チャンバー下部に配置された下部電極の表面に、エッチングマスクが形成された加工対象物を配置してチャンバー内にエッチングガスを導入する。チャンバー内の圧力を所定範囲に保った状態で電極に高周波電力を供給すると、電極間にプラズマが発生する。加工対象物表面のエッチングマスクに覆われない領域がプラズマに曝されると、プラズマを構成するプラズマイオンなどによって当該領域の化学反応が進行し、その結果、エッチングマスクのマスクパターンに対応して加工対象物の表面が削り取られる。
【０００４】
このようなドライエッチングにおいては通常、微細加工精度を担保するために面内におけるエッチング均一性が求められる。エッチング均一性は、面内におけるエッチング量の最大値と最小値とを用いて次の式により求まる値である。エッチング均一性の値が小さい場合、エッチングの面内ばらつきが小さいことを示し、エッチング均一性の値が大きい場合、エッチングの面内ばらつきが大きいことを示す。例えば、特許文献１では、排気の時間間隔を短くして反応生成物等をチャンバー内から除去することによりエッチング均一性の値を小さく保っている。
エッチング均一性（％）＝（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）×１００
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１３６０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年では、光の表面反射防止を目的として微細な凹凸構造（モスアイ構造）を備えた光学素子が実用化されている。このような光学素子において所望の光学特性を得るため、例えば、ある領域において凹凸構造の高低差を大きくし、別の領域において凹凸構造の高低差を小さくしたい場合がある。しかしながら、従来のドライエッチング技術を用いて凹凸構造を形成する場合、面内において略一定のエッチング量は実現されるものの、領域毎にエッチング量を異ならせることは困難であった。異なるパターンのエッチングマスクを用い、エッチング処理を複数回行うことで凹凸構造の高低差を異ならせることは可能だが、マスクパターンの作り分けやエッチング処理等に手間がかかるという問題がある。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、加工対象物の部位に応じて異なるエッチング量を実現可能な加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の加工方法は、チャンバー内に設けられた一対の電極の一方の表面に加工対象物を配置するステップと、前記チャンバー内にエッチングガスを導入するステップと、前記一対の電極間に電圧を印加して前記一対の電極間にプラズマを発生させることで前記加工対象物をエッチングするステップと、を備え、前記加工対象物が、その第１部位より第２部位において高いエッチングレートで加工されるように、前記加工対象物の前記第１部位近傍における電界強度より前記第２部位近傍における電界強度を高めたことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、加工対象物の第１部位より第２部位において高いエッチングレートが実現されるように、加工対象物の第１部位近傍における電界強度より第２部位近傍における電界強度を高めているため、プラズマイオンの照射量は、第１部位より第２部位において増大する。これにより、加工対象物において、第１部位より第２部位におけるエッチング量を大きくすることができる。すなわち、加工対象物の部位に応じて異なるエッチング量を実現可能である。
【００１０】
本発明の加工方法において、前記第１部位における前記加工対象物の加工表面と前記一方の電極の表面との距離を、前記第２部位における前記加工対象物の加工表面と前記一方の電極の表面との距離より大きくしても良い。この構成によれば、加工対象物の第１部位近傍における電界強度より第２部位近傍における電界強度が高まるため、加工対象物において、第１部位より第２部位におけるエッチング量を大きくすることができる。
【００１１】
本発明の加工方法において、前記一方の電極として、電極の表面の前記第１部位に対応する位置に凹部を有する電極、又は電極の表面の前記第２部位に対応する位置に凸部を有する電極を用いても良い。この構成によれば、加工対象物の第１部位近傍における電界強度より第２部位近傍における電界強度が高まるため、加工対象物において、第１部位より第２部位におけるエッチング量を大きくすることができる。
【００１２】
本発明の加工方法において、前記一方の電極の凹部及び凸部は、前記プラズマ中のプラズマイオンが前記加工対象物の加工表面に略垂直に入射するよう形成されても良い。この構成によれば、プラズマイオンが加工対象物の加工表面に対して略垂直に入射するため、エッチングの異方性を高め、十分な高低差のあるパターンを形成することができる。
【００１３】
本発明の加工方法において、前記一方の電極の凹部又は凸部は、円柱、角柱、楕円柱のいずれかの形状を有し、六方格子、正方格子、直線のいずれかの態様で配列されても良い。
【００１４】
本発明の加工方法において、前記一方の電極は、平板、曲面、半円筒のいずれかの形状を有しても良い。
【００１５】
本発明の加工方法において、前記一方の電極の凹部、又は凸部と凸部との間に、誘電体が充填されても良い。
【００１６】
本発明の加工方法において、前記加工対象物は、酸化シリコン、シリコン、アルミニウム、鉄、クロムのいずれかを含む材料で構成されても良い。
【００１７】
本発明の加工方法において、前記エッチングガスは、フロン系ガス又は塩素系ガスであっても良い。
【００１８】
本発明の加工方法において、前記加工対象物は、石英、酸化シリコン、シリコンのいずれかで構成されており、前記エッチングガスは、フロン系ガスであっても良い。
【００１９】
本発明の加工方法において、前記フロン系ガスは、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ３Ｆ８、ＣｘＦｙ（ｘは２から４の整数、ｙは２ｘ）、ＳＦ６のいずれか一、又は複数を含むガスであっても良い。
【００２０】
本発明の加工方法において、前記加工対象物の加工表面にドライエッチング用のマスクパターンが形成されても良い。
【００２１】
本発明の加工方法において、前記マスクパターンが有する複数の孔の平面形状が、多角形、円形、楕円形のいずれかであり、前記複数の孔が、六方格子、正方格子、直線、ランダムのいずれかの態様で配列されても良い。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、加工対象物の部位に応じて異なるエッチング量を実現可能な加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施の形態に係る加工方法に用いられるエッチング装置の構成例を示す模式図である。
【図２】本実施例に係る加工方法の各ステップを示す模式図である。
【図３】実験例に係る実験系の構成及び実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明者らは、ドライエッチングを用いる加工方法において、加工対象物近傍の電界強度（セルフバイアスの強度）を制御することで加工対象物の部位に応じたエッチング量を実現可能であることを見出した。加工対象物近傍における電界強度を部位に応じて相対的に異ならせることで、加工対象物に対するプラズマイオンの照射量を部位に応じて異ならせることができるためである。この技術思想を実現するためには、例えば、加工対象物が配置されるエッチング装置の電極に所定の凹凸構造を設けることにより、加工対象物表面と電極表面との距離を部位に応じて異ならせれば良い。
【００２５】
より具体的には、例えば、エッチング量を小さくしたい部位に対応する位置に凹部を有する電極を用いる。又は、エッチング量を大きくしたい部位に対応する位置に凸部を有する電極を用いる。これにより、加工対象物の加工表面に照射されるプラズマイオンの量が凹凸構造に応じて異なってくるため、加工対象物の部位に応じてエッチングレート（エッチング速度）を変えてエッチング量を異ならせることができる。以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本実施の形態に係る加工方法に用いられるエッチング装置の構成例を示す模式図である。図１Ａに示されるように、本実施の形態に係るエッチング装置１０はいわゆる反応性イオンエッチング装置であり、エッチング処理室を構成するチャンバー１１と、チャンバー１１内の上方に配置されたアノード（接地電極、上部電極）１２と、チャンバー１１内の下方に配置されたカソード（印加電極、下部電極）１３とを有する。
【００２７】
チャンバー１１は、ステンレスやアルミニウムなどの金属材料を用いて、チャンバー１１内の圧力を所定範囲に保つことができるよう構成されている。チャンバー１１は、バルブ１４ａを介して不図示のガス供給源と接続されており、チャンバー１１内にガス供給源からエッチングガスなどが供給される。また、チャンバー１１は、バルブ１４ｂを介して不図示の排気系と接続されており、エッチングガスや反応生成物などを排気可能になっている。チャンバー１１は、チャンバー１１内の圧力を所定範囲に保つことができるようにバルブ１４ｃを介して不図示の圧力調整機構と接続されている。
【００２８】
アノード１２は、接地電位と接続されている。カソード１３は高周波電源１５と接続されており、カソード１３に対して高周波電源１５から高周波電力が供給されることでアノード１２とカソード１３との間に高周波電圧を印加できるようになっている。カソード１３は、その表面に基材等の加工対象物２０を配置可能になっており、加工対象物２０の設置台としても機能する。
【００２９】
図１Ｂに示されるように、カソード１３において加工対象物２０が配置される表面（上方の表面）には、所定の凹部１３ａ及び凸部１３ｂでなる凹凸構造が設けられている。これにより、カソード１３の表面に配置される加工対象物２０の加工表面（上方の表面）とカソード１３の表面との距離は、凹部１３ａ上方において大きくなり、凸部１３ｂ上方において小さくなるようになっている。加工表面とカソード１３表面との距離が大きくなると、加工表面におけるカソード１３による電界（セルフバイアス）の影響が小さくなってプラズマイオンを加工表面に照射する力が弱くなり、プラズマイオンの照射量は減少する。加工表面とカソード１３表面との距離が小さくなると、加工表面におけるカソード１３による電界（セルフバイアス）の影響が大きくなってプラズマイオンを加工表面に照射する力が強くなり、プラズマイオンの照射量は増大する。このように、カソード１３の表面に凹部１３ａ及び凸部１３ｂを設けることで、凹部１３ａ上方において加工対象物２０のエッチングレートを小さくでき、凸部１３ｂ上方において加工対象物２０のエッチングレートを大きくできる。
【００３０】
凹部１３ａ及び凸部１３ｂの形状、数量、大きさ等は特に限定されない。図１Ｂでは、平板状のカソード１３の一部に凹部１３ａを形成することで、凹部１３ａが形成されていない部分が凸部１３ｂとなる凹凸構造を設けているが、カソード１３の一部に凸部１３ｂを形成して、凸部１３ｂが形成されていない部分が凹部１３ａとなる凹凸構造を設けても良い。
【００３１】
凹部１３ａ及び凸部１３ｂは、アノード１２とカソード１３との間に発生したプラズマイオンが、カソード１３の表面に配置される加工対象物の加工表面に対して略垂直に入射するように形成されることが望ましい。プラズマイオンが加工表面に対して略垂直に入射することで、エッチングの異方性を高め、十分な高低差のあるパターンを形成することができる。
【００３２】
プラズマイオンが加工表面に対して略垂直に入射する凹部１３ａ又は凸部１３ｂの形状としては、円柱、角柱、楕円柱等を挙げることができる。このような形状の場合、凹部１３ａの底又は凸部１３ｂの頂上が加工表面に対して略平行になり、凹部１３ａの側面形状又は凸部１３ｂの側面形状が加工表面に対して略垂直になる。このような形状では、加工表面に対する斜め方向の電界（セルフバイアス）が殆ど発生しないため、プラズマイオンを加工表面に対して略垂直に入射させることができる。なお、凹部１３ａ及び凸部１３ｂの角の部分は、多少丸みを帯びていても良い。図１Ｂでは、凹部１３ａの形状が円柱である場合を例示している。
【００３３】
また、凹部１３ａ又は凸部１３ｂの配列は、六方格子、正方格子、直線、ランダムのいずれかであることが望ましい。凹部１３ａ又は凸部１３ｂをこのように配列させることで、加工表面のエッチングレートを凹部１３ａ又は凸部１３ｂの配列によって調節することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態において、カソード１３の全体形状は略平板状であるが、曲面状、半円筒状などであっても良い。カソード１３の全体形状は、カソード１３に配置される加工対象物の形状等に応じて適宜変更することができる。同様に、アノード１２の形状も適宜変更することができる。
【００３５】
また、カソード１３の凹部１３ａ（又は、凸部１３ｂと隣接する凸部１３ｂとの間の領域）には、誘電体が充填されても良い。凹部１３ａに誘電体を充填することで、凹部１３ａの誘電率が変化するため、誘電体の充填による誘電率の変化を利用して加工表面における電界強度を調節できる。これにより、凹部１３ａを含む加工表面のエッチングレートを調節可能である。充填される誘電体としては、例えば、シリコンの酸化物、窒化物、ハロゲン化物、アルミニウムをはじめとする各種金属の酸化物、窒化物、ハロゲン化物など挙げることができる。
【００３６】
このように構成されたエッチング装置１０において、チャンバー１１内にエッチングガスを導入し、所定圧力下においてカソード１３に高周波電力を供給すると、アノード１２とカソード１３との間に高周波電圧が印加されて、これら一対の電極間にプラズマが発生する。プラズマ中の電子はプラズマイオンと比較して軽いため、直ちにアノード１２及びカソード１３に移動する。アノード１２は接地されているため、移動した電子による電位変動は生じない。一方で、カソード１３の電位は移動した電子によって低下し、カソード１３の近傍には当該電位低下に起因する電界（セルフバイアス）が生じる。このセルフバイアスにより、陽イオンであるプラズマイオンはカソード１３側に移動して、カソード１３の表面に配置された加工対象物２０に照射される。
【００３７】
上述したように、カソード１３の表面には、凹部１３ａ及び凸部１３ｂでなる凹凸構造が設けられており、加工対象物２０の加工表面とカソード１３の表面との距離は、凹部１３ａ上方と凸部１３ｂ上方とで異なっている。このため、加工表面におけるセルフバイアスの影響は、凹部１３ａ上方の領域と凸部１３ｂ上方の領域とで異なる。具体的には、凹部１３ａ上方においてセルフバイアスの影響は小さくなり、凸部１３ｂ上方においてセルフバイアスの影響は大きくなる。これにより、凹部１３ａ上方の領域において、プラズマイオンは加工表面に弱く引き寄せられて加工対象物２０のエッチングレートは小さくなり、凸部１３ｂ上方の領域において、プラズマイオンは加工表面に強く引き寄せられて加工対象物２０のエッチングレートは大きくなる。
【００３８】
その結果、凹部１３ａ上方の領域において加工対象物２０のエッチング量は小さくなり、凸部１３ｂ上方の領域において加工対象物２０のエッチング量は大きくなる。このように、所望のエッチング量に対応するようカソード１３表面に凹凸構造を設けることで、加工対象物の部位に応じた異なるエッチング量を実現できる。
【００３９】
なお、本実施の形態に係るエッチング装置１０では、カソード１３の表面のみに凹凸構造を設けているが、アノード１２の表面に凹凸構造を設けても良い。また、本実施の形態に係るエッチング装置１０では、カソード１３の表面に凹部１３ａと凸部１３ｂとを設けることで、カソード１３表面と加工表面との距離を２段階で異ならせているが、カソード１３表面と加工表面との距離を３段階以上の多段階で異ならせても良い。このようにカソード１３と加工表面との距離を多段階で異ならせることにより、エッチング量を多段階で制御することができる。
【００４０】
図２は、上述したエッチング装置１０を用いて行う本実施の形態の加工方法について示す模式図である。図２Ａ〜図２Ｅは、加工方法の各ステップに対応しており、各図の左側は上述した凹部１３ａに対応する領域の状態を示し、各図の右側は上述した凸部１３ｂに対応する領域の状態を示している。
【００４１】
図２Ａに示されるように、まず、加工対象物を用意する。ここでは、加工対象物として平板状の基材２１を用いる。基材２１としては、例えば、酸化シリコン、シリコン、アルミニウム、鉄、クロムなどを含む材料で構成されたものを用いることができる。基材２１の表面には、基材２１と同様の材料、又は基材２１と異なる材料でなる膜が形成されていても良い。
【００４２】
なお、本実施の形態の加工方法によって光学素子又は光学素子の原版を製造する場合、基材２１は、所定の波長領域において実質的に透明であることが望ましい。光学素子の原版が所定の波長領域において実質的に透明の場合、紫外線硬化樹脂などの光硬化性の樹脂を用いて光学素子を製造できるようになる。このような基材２１として、酸化シリコン、酸化シリコンを主成分とする石英、シリコンなどを挙げることができる。ただし、本実施の形態の加工方法に用いることができる基材２１はこれに限られない。
【００４３】
基材２１の形状は、代表的には上述した平板状である。ただし、基材２１の形状は、曲面状、半円筒状などであっても良い。このように、基材２１の形状を変更する場合、エッチング装置１０におけるカソード１３の形状も基材２１の形状に合わせて変更することが望ましい。
【００４４】
その後、図２Ｂに示されるように、基材２１の表面（基材２１に膜が形成されている場合には膜の表面）に所定のマスクパターンを有するエッチングマスク２２を形成する。エッチングマスク２２は、ドライエッチングに対してある程度の耐性を有する材料で構成されていれば特に限定されない。エッチングマスク２２は、例えば、フォトレジスト材料を用いるフォトリソグラフィによって形成することができる。
【００４５】
エッチングマスク２２のマスクパターンは、所望する加工形状に応じて適宜設定することができる。例えば、モスアイ構造の光学素子又は光学素子の原版を製造する場合、多角形、円形、楕円形などの複数の穴を有するマスクパターンを用いることが望ましい。また、複数の孔が、六方格子、正方格子、直線のいずれかの態様で配列されたマスクパターンを用いることが望ましい。
【００４６】
次に、図２Ｃに示されるように、エッチング装置１０のカソード１３表面に、エッチングマスク２２がアノード１２の方向を向くように基材２１を配置する。そして、バルブ１４ａを通じてエッチング装置１０のチャンバー１１内にエッチングガスを供給する。
【００４７】
エッチングガスとしては、フロン系ガス、塩素系ガスなどを用いることができる。フロン系ガスとしては、例えば、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ３Ｆ８、ＣｘＦｙ（ｘは２から４の整数、ｙは２ｘ）、ＳＦ６を含むガスを挙げることができる。塩素系ガスとしては、例えば、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４を含むガスを挙げることができる。なお、モスアイ構造の光学素子又は光学素子の原版を製造する場合のように、基材２１として、酸化シリコン、酸化シリコンを主成分とする石英、シリコンなどを用いる場合には、エッチングガスとしてはフロン系ガスを用いることが望ましい。
【００４８】
次に、図２Ｄに示されるように、チャンバー内の圧力を所定範囲に保った状態でカソード１３に高周波電源１５から高周波電力を供給し、電極間に高周波電圧を印加してプラズマを発生させる。チャンバー内の圧力、高周波電源１５から供給する電力、電力の周波数などは、プラズマを発生させることができる範囲内において適宜設定できる。このように発生したプラズマ（プラズマイオン）は、セルフバイアスによりカソード１３に向かって移動する。プラズマイオンが基材２１表面のエッチングマスク２２に覆われていない領域に到達すると、当該プラズマイオンにより基材２１表面の化学反応が進行して基材２１表面から反応生成物が脱離する。これにより、基材２１表面のエッチングマスク２２に覆われていない領域が削り取られて基材２１表面に凹凸構造が形成される。
【００４９】
ここで、カソード１３の表面には凹部１３ａ及び凸部１３ｂが設けられているため、基材２１表面の凹部１３ａに対応する領域においてセルフバイアスの影響は小さくなり、基材２１表面の凸部１３ｂに対応する領域においてセルフバイアスの影響は大きくなる。このため、基材２１表面の凹部１３ａに対応する部位（第１部位）において、プラズマイオンが弱く引き寄せられてエッチングレートが低くなり、基材２１表面の凸部１３ｂに対応する部位（第２部位）において、プラズマイオンが強く引き寄せられてエッチングレートが高くなる。このため、エッチング処理の時間が同じでも、凹部１３ａ上方の部位（第１部位）のエッチング量は小さくなり、凸部１３ｂ上方の部位（第２部位）のエッチング量は大きくなる。その結果、凹部１３ａ上方の部位（第１部位）において浅い凹部２１ａが形成され、凸部１３ｂ上方の部位（第２部位）において深い凹部２１ｂが形成される。
【００５０】
その後、図２Ｅに示されるように、エッチング装置１０のチャンバー１１から基材２１を取り出して、基材２１表面のエッチングマスク２２をアッシング等により除去する。このようにして、表面に浅い凹部２１ａと深い凹部２１ｂとによる凹凸構造が形成された基材２１が得られる。
【００５１】
以上のように、本実施の形態に係る加工方法では、加工対象物である基材２１の第１部位より第２部位において高いエッチングレートが実現されるように、基材２１が配置されるカソード１３表面の第１部位に対応する領域に凹部１３ａを設け、基材２１が配置されるカソード１３表面の第２部位に対応する領域に凸部１３ｂを設けている。このように、基材２１の部位に応じてカソード１３からのセルフバイアスの強度を異ならせることで、基材２１の部位に応じて異なるエッチング量を実現可能である。
【００５２】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することができる。例えば、エッチング装置１０は、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内において、他の構成を備えることができる。また、同様に、エッチング装置１０の構成の一部を省略することもできる。
【００５３】
以下、本発明の加工方法を想定した実験例により本発明の効果について説明する。ただし、本発明は以下の記載に限定されるものではない。
【００５４】
図３は、本実験例において用いた実験系の構成及び実験結果について示す図である。図３Ａに示されるように、本実験例では、上部電極であるアノード１１２と下部電極であるカソード１１３とを有する平行平板型のエッチング装置１１０を用いた。エッチング装置１１０のカソード１１３には厚さの異なる複数の石英ガラス基材１１６を配置し、石英ガラス基材１１６の上面にエッチング対象となる基材１２１を配置して基材１２１をエッチングした。アノード１２と基材１２１との距離はエッチングレートにはほとんど影響しないため、カソード１１３表面と基材１２１表面との距離が異なる場合のエッチングレートが確認できる。
【００５５】
エッチング対象の基材１２１として、スパッタリング法により成膜された厚さ３００ｎｍのＳｉＯ２膜を用いた。基材１２１の表面には部分的にエッチングマスクを形成した。エッチングマスクとしては、フォトレジスト又はカプトンテープを用いた。エッチングは、エッチングガスとしてＳＦ６を用い、高周波電力を３００Ｗとし、チャンバー内の圧力を１Ｐａ又は５Ｐａとして行った。
【００５６】
エッチングの後、基材１２１表面のエッチングマスクに覆われた領域とエッチングマスクに覆われていない領域との段差を段差計（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製Ａｌｐｈａ−ＳｔｅｐＩＱ）を用いて測定した。当該測定結果をエッチング処理時間で除してエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を算出した。
【００５７】
図３Ｂに、カソード１１３と基材１２１との距離（ｍｍ）と、エッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）との関係を示す。図３Ｂから、カソード１１３と基材１２１との距離が小さい場合にはエッチングレートは高くなり、カソード１１３と基材１２１との距離が大きい場合にはエッチングレートは低くなることが確認できる。このことから、カソード表面に凹凸構造を設けることで、凹部に対応する領域ではエッチングレートを低くでき、凸部に対応する領域ではエッチングレートを高くできるのが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の加工方法は、例えば、モスアイ構造の光学素子又は光学素子の原版を製造する際に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０ エッチング装置
１１ チャンバー
１２ アノード
１３ カソード
１３ａ 凹部
１３ｂ 凸部
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ バルブ
１５ 高周波電源
２０ 加工対象物
２１ 基材
２２ エッチングマスク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ドライエッチングにより加工対象物を加工する加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体プロセスなどにおける微細加工技術として、ドライエッチングを用いるものが知られている。ドライエッチングに用いられるドライエッチング装置は、一般に、エッチング処理室を構成するチャンバーの内部空間において略平行に配置された一対の平板状電極を備え、当該電極に高周波電力（ＲＦ電力）を供給可能に構成されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このようなドライエッチング装置を用いてドライエッチングを行う場合、まず、チャンバー下部に配置された下部電極の表面に、エッチングマスクが形成された加工対象物を配置してチャンバー内にエッチングガスを導入する。チャンバー内の圧力を所定範囲に保った状態で電極に高周波電力を供給すると、電極間にプラズマが発生する。加工対象物表面のエッチングマスクに覆われない領域がプラズマに曝されると、プラズマを構成するプラズマイオンなどによって当該領域の化学反応が進行し、その結果、エッチングマスクのマスクパターンに対応して加工対象物の表面が削り取られる。
【０００４】
このようなドライエッチングにおいては通常、微細加工精度を担保するために面内におけるエッチング均一性が求められる。エッチング均一性は、面内におけるエッチング量の最大値と最小値とを用いて次の式により求まる値である。エッチング均一性の値が小さい場合、エッチングの面内ばらつきが小さいことを示し、エッチング均一性の値が大きい場合、エッチングの面内ばらつきが大きいことを示す。例えば、特許文献１では、排気の時間間隔を短くして反応生成物等をチャンバー内から除去することによりエッチング均一性の値を小さく保っている。
エッチング均一性（％）＝（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）×１００
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１３６０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年では、光の表面反射防止を目的として微細な凹凸構造（モスアイ構造）を備えた光学素子が実用化されている。このような光学素子において所望の光学特性を得るため、例えば、ある領域において凹凸構造の高低差を大きくし、別の領域において凹凸構造の高低差を小さくしたい場合がある。しかしながら、従来のドライエッチング技術を用いて凹凸構造を形成する場合、面内において略一定のエッチング量は実現されるものの、領域毎にエッチング量を異ならせることは困難であった。異なるパターンのエッチングマスクを用い、エッチング処理を複数回行うことで凹凸構造の高低差を異ならせることは可能だが、マスクパターンの作り分けやエッチング処理等に手間がかかるという問題がある。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、加工対象物の部位に応じて異なるエッチング量を実現可能な加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の加工方法は、チャンバー内に設けられた一対の電極の一方の表面に加工対象物を配置するステップと、前記チャンバー内にエッチングガスを導入するステップと、前記一対の電極間に電圧を印加して前記一対の電極間にプラズマを発生させることで前記加工対象物をエッチングするステップと、を備え、前記加工対象物が、その第１部位より第２部位において高いエッチングレートで加工されるように、前記加工対象物の前記第１部位近傍における電界強度より前記第２部位近傍における電界強度を高めたことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、加工対象物の第１部位より第２部位において高いエッチングレートが実現されるように、加工対象物の第１部位近傍における電界強度より第２部位近傍における電界強度を高めているため、プラズマイオンの照射量は、第１部位より第２部位において増大する。これにより、加工対象物において、第１部位より第２部位におけるエッチング量を大きくすることができる。すなわち、加工対象物の部位に応じて異なるエッチング量を実現可能である。
【００１０】
本発明の加工方法において、前記第１部位における前記加工対象物の加工表面と前記一方の電極の表面との距離を、前記第２部位における前記加工対象物の加工表面と前記一方の電極の表面との距離より大きくしても良い。この構成によれば、加工対象物の第１部位近傍における電界強度より第２部位近傍における電界強度が高まるため、加工対象物において、第１部位より第２部位におけるエッチング量を大きくすることができる。
【００１１】
本発明の加工方法において、前記一方の電極として、電極の表面の前記第１部位に対応する位置に凹部を有する電極、又は電極の表面の前記第２部位に対応する位置に凸部を有する電極を用いても良い。この構成によれば、加工対象物の第１部位近傍における電界強度より第２部位近傍における電界強度が高まるため、加工対象物において、第１部位より第２部位におけるエッチング量を大きくすることができる。
【００１２】
本発明の加工方法において、前記一方の電極の凹部及び凸部は、前記プラズマ中のプラズマイオンが前記加工対象物の加工表面に略垂直に入射するよう形成されても良い。この構成によれば、プラズマイオンが加工対象物の加工表面に対して略垂直に入射するため、エッチングの異方性を高め、十分な高低差のあるパターンを形成することができる。
【００１３】
本発明の加工方法において、前記一方の電極の凹部又は凸部は、円柱、角柱、楕円柱のいずれかの形状を有し、六方格子、正方格子、直線のいずれかの態様で配列されても良い。
【００１４】
本発明の加工方法において、前記一方の電極は、平板、曲面、半円筒のいずれかの形状を有しても良い。
【００１５】
本発明の加工方法において、前記一方の電極の凹部、又は凸部と凸部との間に、誘電体が充填されても良い。
【００１６】
本発明の加工方法において、前記加工対象物は、酸化シリコン、シリコン、アルミニウム、鉄、クロムのいずれかを含む材料で構成されても良い。
【００１７】
本発明の加工方法において、前記エッチングガスは、フロン系ガス又は塩素系ガスであっても良い。
【００１８】
本発明の加工方法において、前記加工対象物は、石英、酸化シリコン、シリコンのいずれかで構成されており、前記エッチングガスは、フロン系ガスであっても良い。
【００１９】
本発明の加工方法において、前記フロン系ガスは、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ３Ｆ８、ＣｘＦｙ（ｘは２から４の整数、ｙは２ｘ）、ＳＦ６のいずれか一、又は複数を含むガスであっても良い。
【００２０】
本発明の加工方法において、前記加工対象物の加工表面にドライエッチング用のマスクパターンが形成されても良い。
【００２１】
本発明の加工方法において、前記マスクパターンが有する複数の孔の平面形状が、多角形、円形、楕円形のいずれかであり、前記複数の孔が、六方格子、正方格子、直線、ランダムのいずれかの態様で配列されても良い。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、加工対象物の部位に応じて異なるエッチング量を実現可能な加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施の形態に係る加工方法に用いられるエッチング装置の構成例を示す模式図である。
【図２】本実施例に係る加工方法の各ステップを示す模式図である。
【図３】実験例に係る実験系の構成及び実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明者らは、ドライエッチングを用いる加工方法において、加工対象物近傍の電界強度（セルフバイアスの強度）を制御することで加工対象物の部位に応じたエッチング量を実現可能であることを見出した。加工対象物近傍における電界強度を部位に応じて相対的に異ならせることで、加工対象物に対するプラズマイオンの照射量を部位に応じて異ならせることができるためである。この技術思想を実現するためには、例えば、加工対象物が配置されるエッチング装置の電極に所定の凹凸構造を設けることにより、加工対象物表面と電極表面との距離を部位に応じて異ならせれば良い。
【００２５】
より具体的には、例えば、エッチング量を小さくしたい部位に対応する位置に凹部を有する電極を用いる。又は、エッチング量を大きくしたい部位に対応する位置に凸部を有する電極を用いる。これにより、加工対象物の加工表面に照射されるプラズマイオンの量が凹凸構造に応じて異なってくるため、加工対象物の部位に応じてエッチングレート（エッチング速度）を変えてエッチング量を異ならせることができる。以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本実施の形態に係る加工方法に用いられるエッチング装置の構成例を示す模式図である。図１Ａに示されるように、本実施の形態に係るエッチング装置１０はいわゆる反応性イオンエッチング装置であり、エッチング処理室を構成するチャンバー１１と、チャンバー１１内の上方に配置されたアノード（接地電極、上部電極）１２と、チャンバー１１内の下方に配置されたカソード（印加電極、下部電極）１３とを有する。
【００２７】
チャンバー１１は、ステンレスやアルミニウムなどの金属材料を用いて、チャンバー１１内の圧力を所定範囲に保つことができるよう構成されている。チャンバー１１は、バルブ１４ａを介して不図示のガス供給源と接続されており、チャンバー１１内にガス供給源からエッチングガスなどが供給される。また、チャンバー１１は、バルブ１４ｂを介して不図示の排気系と接続されており、エッチングガスや反応生成物などを排気可能になっている。チャンバー１１は、チャンバー１１内の圧力を所定範囲に保つことができるようにバルブ１４ｃを介して不図示の圧力調整機構と接続されている。
【００２８】
アノード１２は、接地電位と接続されている。カソード１３は高周波電源１５と接続されており、カソード１３に対して高周波電源１５から高周波電力が供給されることでアノード１２とカソード１３との間に高周波電圧を印加できるようになっている。カソード１３は、その表面に基材等の加工対象物２０を配置可能になっており、加工対象物２０の設置台としても機能する。
【００２９】
図１Ｂに示されるように、カソード１３において加工対象物２０が配置される表面（上方の表面）には、所定の凹部１３ａ及び凸部１３ｂでなる凹凸構造が設けられている。これにより、カソード１３の表面に配置される加工対象物２０の加工表面（上方の表面）とカソード１３の表面との距離は、凹部１３ａ上方において大きくなり、凸部１３ｂ上方において小さくなるようになっている。加工表面とカソード１３表面との距離が大きくなると、加工表面におけるカソード１３による電界（セルフバイアス）の影響が小さくなってプラズマイオンを加工表面に照射する力が弱くなり、プラズマイオンの照射量は減少する。加工表面とカソード１３表面との距離が小さくなると、加工表面におけるカソード１３による電界（セルフバイアス）の影響が大きくなってプラズマイオンを加工表面に照射する力が強くなり、プラズマイオンの照射量は増大する。このように、カソード１３の表面に凹部１３ａ及び凸部１３ｂを設けることで、凹部１３ａ上方において加工対象物２０のエッチングレートを小さくでき、凸部１３ｂ上方において加工対象物２０のエッチングレートを大きくできる。
【００３０】
凹部１３ａ及び凸部１３ｂの形状、数量、大きさ等は特に限定されない。図１Ｂでは、平板状のカソード１３の一部に凹部１３ａを形成することで、凹部１３ａが形成されていない部分が凸部１３ｂとなる凹凸構造を設けているが、カソード１３の一部に凸部１３ｂを形成して、凸部１３ｂが形成されていない部分が凹部１３ａとなる凹凸構造を設けても良い。
【００３１】
凹部１３ａ及び凸部１３ｂは、アノード１２とカソード１３との間に発生したプラズマイオンが、カソード１３の表面に配置される加工対象物の加工表面に対して略垂直に入射するように形成されることが望ましい。プラズマイオンが加工表面に対して略垂直に入射することで、エッチングの異方性を高め、十分な高低差のあるパターンを形成することができる。
【００３２】
プラズマイオンが加工表面に対して略垂直に入射する凹部１３ａ又は凸部１３ｂの形状としては、円柱、角柱、楕円柱等を挙げることができる。このような形状の場合、凹部１３ａの底又は凸部１３ｂの頂上が加工表面に対して略平行になり、凹部１３ａの側面形状又は凸部１３ｂの側面形状が加工表面に対して略垂直になる。このような形状では、加工表面に対する斜め方向の電界（セルフバイアス）が殆ど発生しないため、プラズマイオンを加工表面に対して略垂直に入射させることができる。なお、凹部１３ａ及び凸部１３ｂの角の部分は、多少丸みを帯びていても良い。図１Ｂでは、凹部１３ａの形状が円柱である場合を例示している。
【００３３】
また、凹部１３ａ又は凸部１３ｂの配列は、六方格子、正方格子、直線、ランダムのいずれかであることが望ましい。凹部１３ａ又は凸部１３ｂをこのように配列させることで、加工表面のエッチングレートを凹部１３ａ又は凸部１３ｂの配列によって調節することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態において、カソード１３の全体形状は略平板状であるが、曲面状、半円筒状などであっても良い。カソード１３の全体形状は、カソード１３に配置される加工対象物の形状等に応じて適宜変更することができる。同様に、アノード１２の形状も適宜変更することができる。
【００３５】
また、カソード１３の凹部１３ａ（又は、凸部１３ｂと隣接する凸部１３ｂとの間の領域）には、誘電体が充填されても良い。凹部１３ａに誘電体を充填することで、凹部１３ａの誘電率が変化するため、誘電体の充填による誘電率の変化を利用して加工表面における電界強度を調節できる。これにより、凹部１３ａを含む加工表面のエッチングレートを調節可能である。充填される誘電体としては、例えば、シリコンの酸化物、窒化物、ハロゲン化物、アルミニウムをはじめとする各種金属の酸化物、窒化物、ハロゲン化物など挙げることができる。
【００３６】
このように構成されたエッチング装置１０において、チャンバー１１内にエッチングガスを導入し、所定圧力下においてカソード１３に高周波電力を供給すると、アノード１２とカソード１３との間に高周波電圧が印加されて、これら一対の電極間にプラズマが発生する。プラズマ中の電子はプラズマイオンと比較して軽いため、直ちにアノード１２及びカソード１３に移動する。アノード１２は接地されているため、移動した電子による電位変動は生じない。一方で、カソード１３の電位は移動した電子によって低下し、カソード１３の近傍には当該電位低下に起因する電界（セルフバイアス）が生じる。このセルフバイアスにより、陽イオンであるプラズマイオンはカソード１３側に移動して、カソード１３の表面に配置された加工対象物２０に照射される。
【００３７】
上述したように、カソード１３の表面には、凹部１３ａ及び凸部１３ｂでなる凹凸構造が設けられており、加工対象物２０の加工表面とカソード１３の表面との距離は、凹部１３ａ上方と凸部１３ｂ上方とで異なっている。このため、加工表面におけるセルフバイアスの影響は、凹部１３ａ上方の領域と凸部１３ｂ上方の領域とで異なる。具体的には、凹部１３ａ上方においてセルフバイアスの影響は小さくなり、凸部１３ｂ上方においてセルフバイアスの影響は大きくなる。これにより、凹部１３ａ上方の領域において、プラズマイオンは加工表面に弱く引き寄せられて加工対象物２０のエッチングレートは小さくなり、凸部１３ｂ上方の領域において、プラズマイオンは加工表面に強く引き寄せられて加工対象物２０のエッチングレートは大きくなる。
【００３８】
その結果、凹部１３ａ上方の領域において加工対象物２０のエッチング量は小さくなり、凸部１３ｂ上方の領域において加工対象物２０のエッチング量は大きくなる。このように、所望のエッチング量に対応するようカソード１３表面に凹凸構造を設けることで、加工対象物の部位に応じた異なるエッチング量を実現できる。
【００３９】
なお、本実施の形態に係るエッチング装置１０では、カソード１３の表面のみに凹凸構造を設けているが、アノード１２の表面に凹凸構造を設けても良い。また、本実施の形態に係るエッチング装置１０では、カソード１３の表面に凹部１３ａと凸部１３ｂとを設けることで、カソード１３表面と加工表面との距離を２段階で異ならせているが、カソード１３表面と加工表面との距離を３段階以上の多段階で異ならせても良い。このようにカソード１３と加工表面との距離を多段階で異ならせることにより、エッチング量を多段階で制御することができる。
【００４０】
図２は、上述したエッチング装置１０を用いて行う本実施の形態の加工方法について示す模式図である。図２Ａ〜図２Ｅは、加工方法の各ステップに対応しており、各図の左側は上述した凹部１３ａに対応する領域の状態を示し、各図の右側は上述した凸部１３ｂに対応する領域の状態を示している。
【００４１】
図２Ａに示されるように、まず、加工対象物を用意する。ここでは、加工対象物として平板状の基材２１を用いる。基材２１としては、例えば、酸化シリコン、シリコン、アルミニウム、鉄、クロムなどを含む材料で構成されたものを用いることができる。基材２１の表面には、基材２１と同様の材料、又は基材２１と異なる材料でなる膜が形成されていても良い。
【００４２】
なお、本実施の形態の加工方法によって光学素子又は光学素子の原版を製造する場合、基材２１は、所定の波長領域において実質的に透明であることが望ましい。光学素子の原版が所定の波長領域において実質的に透明の場合、紫外線硬化樹脂などの光硬化性の樹脂を用いて光学素子を製造できるようになる。このような基材２１として、酸化シリコン、酸化シリコンを主成分とする石英、シリコンなどを挙げることができる。ただし、本実施の形態の加工方法に用いることができる基材２１はこれに限られない。
【００４３】
基材２１の形状は、代表的には上述した平板状である。ただし、基材２１の形状は、曲面状、半円筒状などであっても良い。このように、基材２１の形状を変更する場合、エッチング装置１０におけるカソード１３の形状も基材２１の形状に合わせて変更することが望ましい。
【００４４】
その後、図２Ｂに示されるように、基材２１の表面（基材２１に膜が形成されている場合には膜の表面）に所定のマスクパターンを有するエッチングマスク２２を形成する。エッチングマスク２２は、ドライエッチングに対してある程度の耐性を有する材料で構成されていれば特に限定されない。エッチングマスク２２は、例えば、フォトレジスト材料を用いるフォトリソグラフィによって形成することができる。
【００４５】
エッチングマスク２２のマスクパターンは、所望する加工形状に応じて適宜設定することができる。例えば、モスアイ構造の光学素子又は光学素子の原版を製造する場合、多角形、円形、楕円形などの複数の穴を有するマスクパターンを用いることが望ましい。また、複数の孔が、六方格子、正方格子、直線のいずれかの態様で配列されたマスクパターンを用いることが望ましい。
【００４６】
次に、図２Ｃに示されるように、エッチング装置１０のカソード１３表面に、エッチングマスク２２がアノード１２の方向を向くように基材２１を配置する。そして、バルブ１４ａを通じてエッチング装置１０のチャンバー１１内にエッチングガスを供給する。
【００４７】
エッチングガスとしては、フロン系ガス、塩素系ガスなどを用いることができる。フロン系ガスとしては、例えば、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ３Ｆ８、ＣｘＦｙ（ｘは２から４の整数、ｙは２ｘ）、ＳＦ６を含むガスを挙げることができる。塩素系ガスとしては、例えば、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４を含むガスを挙げることができる。なお、モスアイ構造の光学素子又は光学素子の原版を製造する場合のように、基材２１として、酸化シリコン、酸化シリコンを主成分とする石英、シリコンなどを用いる場合には、エッチングガスとしてはフロン系ガスを用いることが望ましい。
【００４８】
次に、図２Ｄに示されるように、チャンバー内の圧力を所定範囲に保った状態でカソード１３に高周波電源１５から高周波電力を供給し、電極間に高周波電圧を印加してプラズマを発生させる。チャンバー内の圧力、高周波電源１５から供給する電力、電力の周波数などは、プラズマを発生させることができる範囲内において適宜設定できる。このように発生したプラズマ（プラズマイオン）は、セルフバイアスによりカソード１３に向かって移動する。プラズマイオンが基材２１表面のエッチングマスク２２に覆われていない領域に到達すると、当該プラズマイオンにより基材２１表面の化学反応が進行して基材２１表面から反応生成物が脱離する。これにより、基材２１表面のエッチングマスク２２に覆われていない領域が削り取られて基材２１表面に凹凸構造が形成される。
【００４９】
ここで、カソード１３の表面には凹部１３ａ及び凸部１３ｂが設けられているため、基材２１表面の凹部１３ａに対応する領域においてセルフバイアスの影響は小さくなり、基材２１表面の凸部１３ｂに対応する領域においてセルフバイアスの影響は大きくなる。このため、基材２１表面の凹部１３ａに対応する部位（第１部位）において、プラズマイオンが弱く引き寄せられてエッチングレートが低くなり、基材２１表面の凸部１３ｂに対応する部位（第２部位）において、プラズマイオンが強く引き寄せられてエッチングレートが高くなる。このため、エッチング処理の時間が同じでも、凹部１３ａ上方の部位（第１部位）のエッチング量は小さくなり、凸部１３ｂ上方の部位（第２部位）のエッチング量は大きくなる。その結果、凹部１３ａ上方の部位（第１部位）において浅い凹部２１ａが形成され、凸部１３ｂ上方の部位（第２部位）において深い凹部２１ｂが形成される。
【００５０】
その後、図２Ｅに示されるように、エッチング装置１０のチャンバー１１から基材２１を取り出して、基材２１表面のエッチングマスク２２をアッシング等により除去する。このようにして、表面に浅い凹部２１ａと深い凹部２１ｂとによる凹凸構造が形成された基材２１が得られる。
【００５１】
以上のように、本実施の形態に係る加工方法では、加工対象物である基材２１の第１部位より第２部位において高いエッチングレートが実現されるように、基材２１が配置されるカソード１３表面の第１部位に対応する領域に凹部１３ａを設け、基材２１が配置されるカソード１３表面の第２部位に対応する領域に凸部１３ｂを設けている。このように、基材２１の部位に応じてカソード１３からのセルフバイアスの強度を異ならせることで、基材２１の部位に応じて異なるエッチング量を実現可能である。
【００５２】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することができる。例えば、エッチング装置１０は、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内において、他の構成を備えることができる。また、同様に、エッチング装置１０の構成の一部を省略することもできる。
【００５３】
以下、本発明の加工方法を想定した実験例により本発明の効果について説明する。ただし、本発明は以下の記載に限定されるものではない。
【００５４】
図３は、本実験例において用いた実験系の構成及び実験結果について示す図である。図３Ａに示されるように、本実験例では、上部電極であるアノード１１２と下部電極であるカソード１１３とを有する平行平板型のエッチング装置１１０を用いた。エッチング装置１１０のカソード１１３には厚さの異なる複数の石英ガラス基材１１６を配置し、石英ガラス基材１１６の上面にエッチング対象となる基材１２１を配置して基材１２１をエッチングした。アノード１２と基材１２１との距離はエッチングレートにはほとんど影響しないため、カソード１１３表面と基材１２１表面との距離が異なる場合のエッチングレートが確認できる。
【００５５】
エッチング対象の基材１２１として、スパッタリング法により成膜された厚さ３００ｎｍのＳｉＯ２膜を用いた。基材１２１の表面には部分的にエッチングマスクを形成した。エッチングマスクとしては、フォトレジスト又はカプトンテープを用いた。エッチングは、エッチングガスとしてＳＦ６を用い、高周波電力を３００Ｗとし、チャンバー内の圧力を１Ｐａ又は５Ｐａとして行った。
【００５６】
エッチングの後、基材１２１表面のエッチングマスクに覆われた領域とエッチングマスクに覆われていない領域との段差を段差計（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製Ａｌｐｈａ−ＳｔｅｐＩＱ）を用いて測定した。当該測定結果をエッチング処理時間で除してエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を算出した。
【００５７】
図３Ｂに、カソード１１３と基材１２１との距離（ｍｍ）と、エッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）との関係を示す。図３Ｂから、カソード１１３と基材１２１との距離が小さい場合にはエッチングレートは高くなり、カソード１１３と基材１２１との距離が大きい場合にはエッチングレートは低くなることが確認できる。このことから、カソード表面に凹凸構造を設けることで、凹部に対応する領域ではエッチングレートを低くでき、凸部に対応する領域ではエッチングレートを高くできるのが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の加工方法は、例えば、モスアイ構造の光学素子又は光学素子の原版を製造する際に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０ エッチング装置
１１ チャンバー
１２ アノード
１３ カソード
１３ａ 凹部
１３ｂ 凸部
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ バルブ
１５ 高周波電源
２０ 加工対象物
２１ 基材
２２ エッチングマスク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内に設けられた一対の電極の一方の表面に加工対象物を配置するステップと、
前記チャンバー内にエッチングガスを導入するステップと、
前記一対の電極間に電圧を印加して前記一対の電極間にプラズマを発生させることで前記加工対象物をエッチングするステップと、を備え、
前記加工対象物が、その第１部位より第２部位において高いエッチングレートで加工されるように、前記加工対象物の前記第１部位近傍における電界強度より前記第２部位近傍における電界強度を高めたことを特徴とする加工方法。
【請求項２】
前記第１部位における前記加工対象物の加工表面と前記一方の電極の表面との距離を、前記第２部位における前記加工対象物の加工表面と前記一方の電極の表面との距離より大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の加工方法。
【請求項３】
前記一方の電極として、電極の表面の前記第１部位に対応する位置に凹部を有する電極、又は電極の表面の前記第２部位に対応する位置に凸部を有する電極を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加工方法。
【請求項４】
前記一方の電極の凹部又は凸部は、前記プラズマ中のプラズマイオンが前記加工対象物の加工表面に略垂直に入射するよう形成されたことを特徴とする請求項３に記載の加工方法。
【請求項５】
前記一方の電極の凹部又は凸部は、円柱、角柱、楕円柱のいずれかの形状を有し、六方格子、正方格子、直線のいずれかの態様で配列されたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の加工方法。
【請求項６】
前記一方の電極は、平板、曲面、半円筒のいずれかの形状を有することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載の加工方法。
【請求項７】
前記一方の電極の凹部、又は凸部と凸部との間に、誘電体が充填されたことを特徴とする請求項３から請求項６のいずれかに記載の加工方法。
【請求項８】
前記加工対象物は、酸化シリコン、シリコン、アルミニウム、鉄、クロムのいずれかを含む材料で構成されたことを特徴とする請求項３から請求項７のいずれかに記載の加工方法。
【請求項９】
前記エッチングガスは、フロン系ガス又は塩素系ガスであることを特徴とする請求項３から請求項８のいずれかに記載の加工方法。
【請求項１０】
前記加工対象物は、石英、酸化シリコン、シリコンのいずれか構成されており、前記エッチングガスは、フロン系ガスであることを特徴とする請求項３から請求項９のいずれかに記載の加工方法。
【請求項１１】
前記フロン系ガスは、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ３Ｆ８、ＣｘＦｙ（ｘは２から４の整数、ｙは２ｘ）、ＳＦ６のいずれか一、又は複数を含むガスであることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の加工方法。
【請求項１２】
前記加工対象物の加工表面にドライエッチング用のマスクパターンが形成されたことを特徴とする請求項３から請求項１１のいずれかに記載の加工方法。
【請求項１３】
前記マスクパターンが有する複数の孔の平面形状が、多角形、円形、楕円形のいずれかであり、前記複数の孔が、六方格子、正方格子、直線、ランダムのいずれかの態様で配列されたことを特徴とする請求項１２に記載の加工方法。
【請求項１】
チャンバー内に設けられた一対の電極の一方の表面に加工対象物を配置するステップと、
前記チャンバー内にエッチングガスを導入するステップと、
前記一対の電極間に電圧を印加して前記一対の電極間にプラズマを発生させることで前記加工対象物をエッチングするステップと、を備え、
前記加工対象物が、その第１部位より第２部位において高いエッチングレートで加工されるように、前記加工対象物の前記第１部位近傍における電界強度より前記第２部位近傍における電界強度を高めたことを特徴とする加工方法。
【請求項２】
前記第１部位における前記加工対象物の加工表面と前記一方の電極の表面との距離を、前記第２部位における前記加工対象物の加工表面と前記一方の電極の表面との距離より大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の加工方法。
【請求項３】
前記一方の電極として、電極の表面の前記第１部位に対応する位置に凹部を有する電極、又は電極の表面の前記第２部位に対応する位置に凸部を有する電極を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加工方法。
【請求項４】
前記一方の電極の凹部又は凸部は、前記プラズマ中のプラズマイオンが前記加工対象物の加工表面に略垂直に入射するよう形成されたことを特徴とする請求項３に記載の加工方法。
【請求項５】
前記一方の電極の凹部又は凸部は、円柱、角柱、楕円柱のいずれかの形状を有し、六方格子、正方格子、直線のいずれかの態様で配列されたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の加工方法。
【請求項６】
前記一方の電極は、平板、曲面、半円筒のいずれかの形状を有することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載の加工方法。
【請求項７】
前記一方の電極の凹部、又は凸部と凸部との間に、誘電体が充填されたことを特徴とする請求項３から請求項６のいずれかに記載の加工方法。
【請求項８】
前記加工対象物は、酸化シリコン、シリコン、アルミニウム、鉄、クロムのいずれかを含む材料で構成されたことを特徴とする請求項３から請求項７のいずれかに記載の加工方法。
【請求項９】
前記エッチングガスは、フロン系ガス又は塩素系ガスであることを特徴とする請求項３から請求項８のいずれかに記載の加工方法。
【請求項１０】
前記加工対象物は、石英、酸化シリコン、シリコンのいずれか構成されており、前記エッチングガスは、フロン系ガスであることを特徴とする請求項３から請求項９のいずれかに記載の加工方法。
【請求項１１】
前記フロン系ガスは、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ３Ｆ８、ＣｘＦｙ（ｘは２から４の整数、ｙは２ｘ）、ＳＦ６のいずれか一、又は複数を含むガスであることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の加工方法。
【請求項１２】
前記加工対象物の加工表面にドライエッチング用のマスクパターンが形成されたことを特徴とする請求項３から請求項１１のいずれかに記載の加工方法。
【請求項１３】
前記マスクパターンが有する複数の孔の平面形状が、多角形、円形、楕円形のいずれかであり、前記複数の孔が、六方格子、正方格子、直線、ランダムのいずれかの態様で配列されたことを特徴とする請求項１２に記載の加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−８７３１（Ｐ２０１３−８７３１Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３８６３１（Ｐ２０１１−１３８６３１）
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（０００００００３３）旭化成株式会社 (901)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（０００００００３３）旭化成株式会社 (901)
【Ｆターム（参考）】
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