DE4324325A1

DE4324325A1 - Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes und optisches Bauelement

Info

Publication number: DE4324325A1
Application number: DE4324325A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Rudigier; Johannes Edlinger
Original assignee: Balzers AG
Current assignee: Oerlikon Surface Solutions AG Pfaeffikon
Priority date: 1992-07-21
Filing date: 1993-07-20
Publication date: 1994-01-27
Anticipated expiration: 2013-07-21
Also published as: NL195025C; NL9301283A; GB9314993D0; JP3626217B2; JPH06279059A; US5667700A; GB2271087B; FR2694131A1; GB2271087A; FR2694131B1; DE4324325B4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft

a) ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes, insbesondere eines optischen Bauelementes, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1;

Sie betrifft weiter

b) ein optisches Bauelement nach dem Oberbegriff von Anspruch 20,
c) ein optisches Abbildungssystem nach dem Oberbe griff von Anspruch 27,
d) eine Vakuumbehandlungsanlage zur Herstellung ei nes derartigen Bauelementes nach dem Oberbegriff von Anspruch 29,
e) ein Verfahren zur Verfolgung des Schichtabtrages bzw. Schichtauftrages nach dem Oberbegriff von Anspruch 40,
f) eine Anlage hierfür nach dem Oberbegriff von An spruch 41,
g) ein Verfahren zur Feststellung des Erreichens ei ner Oberfläche beim reaktiven Ätzen nach dem Oberbegriff von Anspruch 42,
h) ein optisches Bauelement nach dem Oberbegriff von Anspruch 45,
i) ein Ätzprozeß-Steuerverfahren nach dem Oberbe griff von Anspruch 44 sowie
k) eine Verwendung einer Y₂O₃-Schicht als Ätzstopp-Schicht nach Anspruch 49.

Es wird verwiesen auf:
EP A 0 463 319 (IBM)
EP A 0 265 658 (IBM)
WO A 9 101 514 (RAYCHEM)
EP A 0 026 337 (IBM)
EP A 0 049 799 (DAI NIPPON INSATSU)
THIN SOLID FILMS. Bd. 203, Nr. 2, 30. August 1991, Lausanne CH, Seiten 227-250
LEHAN ET AL "Optical and microstructural properties of hafnium dioxide thin films", siehe Tabelle VI.

Obwohl das erwähnte Verfahren nach a) und damit auch die erfindungsgemäße Vakuumbehandlungsanlage nach d) sich für die Herstellung einer weiten Palette von Bauelementen eignen, welche aus einem Trägersubstrat sowie mindestens einer dielektrischen Schicht beste hen, die an mindestens einer Stelle auf eine vorgeb bare Dicke abzutragen ist, entspringt der Komplex der vorliegenden Erfindung im wesentlichen den Bedürfnis sen der Halbleiter-Herstellungstechnologie.

Das Strukturieren von dielektrischen Schichten, eben so wie von metallischen, ist nämlich in der Halblei tertechnologie ein wesentlicher Prozeßschritt. Für den Abtrag derartiger dielektrischer Schichten werden dabei verschiedene Methoden eingesetzt.

Eine erste Methode, bekannt als "lift-off-Technik", besteht darin, einen Fotolack auf das Substrat aufzu bringen und mit dem gewünschten Muster zu belichten, zu entwickeln und zu reinigen. Je nachdem, ob es sich um einen Positiv- oder Negativlack handelt, bleiben die unbelichteten oder die belichteten Stellen des Lackes stehen. Auf das so behandelte Substrat wird ein Schichtsystem aufgebracht und anschließend der unter den Schichten liegende Lack mit Lösungsmitteln gelöst. Damit wird das Schichtsystem an den Bereichen des Substrates, an welchen der Lack verblieben ist, entfernt. Dabei ist wesentlich, daß das Schichtsy stem den Lack vor allem an den Bereichskanten nicht gegen außen dicht abschließt, um den Lösungsmittel zutritt nicht zu verunmöglichen.

Eine weitere Methode besteht darin, auf das Substrat vorerst das Schichtsystem aufzubringen. Danach wird der Fotolack aufgebracht, belichtet mit dem erwünsch ten Muster, und entwickelt. Das Schichtsystem wird dadurch an denjenigen Stellen freigelegt, wo es teil weise oder bis hinunter auf das Substrat entfernt werden soll. Letzteres erfolgt durch Beschuß mittels Edelgas-Ionen bei typischen Energiewerten von 1000 eV und einer typischen Ionenstromdichte von ca. 1 mA/cm². Dadurch wird das Schichtmaterial weggeätzt und eben falls der Lack. Da die Ätzrate des Lackes im allge meinen höher ist als diejenige des Schichtsystems, muß im allgemeinen ein dicker Lack aufgebracht wer den. Dies, um zu verhindern, daß der Lack weggeätzt ist, bevor die nicht lackbedeckten Stellen auf die erwünschte Tiefe abgetragen sind.

Dieses Verfahren wird auch "ion milling" genannt und ist in dem Sinne nicht selektiv, als daß die Ätzraten für Schichtmaterialien gleichen Typs, wie bei spielsweise von Metalloxiden, nicht wesentlich ver schieden sind. Ein Vorteil dieses ion milling-Verfah rens besteht mithin darin, daß es kein materialspe zifisches Verfahren ist.

Ein drittes Verfahren ist das reaktive Ätzen (RE, reactive etching). Ausgehend von einem Schichtsystem mit Maske, z. B. aus Fotolack, wie beim ion milling, wird selektiv, je nach abzutragendem Schichtmaterial, ein Gas aktiviert, in dem Sinne, daß daraus reaktive Teilchen erzeugt werden, welche das durch die Maske an bestimmten Stellen freigegebene Schichtmaterial in flüchtige Reaktionsprodukte umwandeln, welche in der Folge abgepumpt werden. Dadurch wird das Schichtsy stem entfernt oder abgetragen. Durch geeignete Wahl des aktivierten Gases, im folgenden Reaktivgas ge nannt, kann erreicht werden, daß nur ein bestimmtes Material selektiv geätzt wird, wodurch eine hohe Se lektivität erzielt wird. Dank der hohen Selektivität gegenüber dem Maskenmaterial, beispielsweise dem Fo tolack, kann dieses nur dünn aufgebracht werden. Die Ätzraten, welche beim reaktiven Ätzen erzielt wer den, können um Dekaden größer sein als die beim ion milling erzielten Ätzraten, womit letzterwähnte Ver fahren im allgemeinen wirtschaftlich vorteilhafter sind als ion milling-Verfahren.

Die Aktivierung des Reaktivgases kann auf verschiede ne Art und Weise erfolgen, sei dies unmittelbar auf der abzutragenden Oberfläche durch Laserstrahlbeschuß, sei dies, räumlich verteilt, durch Laser strahleinwirkung, die Einwirkung von Mikrowellenener gie oder von Ionen- bzw. Elektronenstrahlen. Im wei teren kann die Reaktivgasaktivierung in einer Glimm entladung erfolgen, wodurch reaktive Gas-Ionen gebil det werden.

Während das reaktive Ätzen durch lokale Lasereinwir kung unter Umständen zu hoher thermischer Belastung des Schichtsystems führen kann, weisen diejenigen Verfahren, bei denen über der abzutragenden Schicht oberfläche eine homogene Dichteverteilung reaktiver Gasspezies erreicht wird, wie insbesondere mittels einer Glimmentladung, gegenüber dem ion milling-Ver fahren den weiteren wesentlichen Vorteil auf, daß die Kantenprofile der abgeätzten Oberflächenbereiche besser kontrolliert werden können, in dem Sinne, als sich dabei praktisch ideale vertikale Strukturstufen schritte einstellen lassen.

Aus der US-PS 4 684 436 ist es bekannt, ein Muster mittels eines Laserablationsprozesses auf die Ober fläche eines Werkstückes aufzubringen, indem ein La serstrahl mittels einer Maske mit örtlich unter schiedlichem Schichtsystem in seiner Intensität modu liert wird. Die Maske umfaßt ein dielektrisches Schichtsystem, woran Bereiche zum Erzielen unter schiedlicher Energietransmissionswerte durch das ob genannte ion milling-Verfahren mehr oder weniger tief weggeätzt werden bzw. selektiv eine Anzahl der vorge sehenen Schichten weggeätzt wird. Bezüglich der Schichtstapelstrukturen einer derartigen Maske, wel che Strukturen sich, wie erkenntlich werden wird, auch nach dem erfindungsgemäßen Vorgehen realisieren lassen, wird der Offenbarungsgehalt dieser Schrift durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung in tegriert.

Aus der US-PS-4 923 772 ist es weiter bekannt, für den Einsatz von Exzimerlasern für Laserablationspro zesse, beispielsweise auf einer Lichtwellenlänge von 248 nm arbeitend und wobei für den Ablationsprozeß Energiedichten < 100 mJ/cm² notwendig sind, hochre flektierende dielektrische Schichten, die beständig sind in bezug auf hohe Strahlenergieflüsse (laser da mage threshold), als Maskenschichtsystem einzusetzen. Die Maske wird mit einem Mehrschichtenstapel gebil det, abwechselnd mit Schichten hochbrechenden und niedrigbrechenden Materials. Als hochbrechendes Mate rial wird vorgeschlagen, Hafniumoxid, Scandiumoxid, Aluminiumoxid oder Thalliumfluorid einzusetzen. Der Oberflächenabtrag am Maskenschichtstapel könne dabei durch ein ion milling-Verfahren, durch Glimmentla dungsätzen oder reaktives Ionenätzen realisiert wer den, wobei aber die Glimmentladung (Plasma) oder re aktives Ionenätzen langsamer und schwieriger sei bei dielektrischen Schichten, aufgrund der Tatsache, daß das hochbrechende Material dazu neige, nicht reaktiv zu sein. Deshalb werden gemäß dieser Schrift die vorgeschlagenen hochbrechenden Schichten durch ion milling oder durch lift off-Technik strukturiert.

Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, ein Verfahren eingangs genannter Art zu schaffen, welches kostengünstig ist, indem eine hohe Ätzrate und hohe Selektivität gegenüber einem Maskierungsmaterial, wie z. B. Fotolack und/oder Chrom, erzielt wird und da durch dünne Lackschichten, typischerweise von 500 nm, eingesetzt werden können, auch für hohe abzutragende Dicken der dielektrischen Schicht. Dabei soll weiter die thermische Belastung des Maskierungsmaterials, insbesondere des Fotolackes und/oder Cr, gering blei ben. Im weiteren soll eine gute Stufenprofilkontrolle möglich sein, in dem Sinne, daß im wesentlichen ver tikale Stufenwände erzielbar sein sollen.

Dies wird beim Vorgehen nach dem Wortlaut von An spruch 1 erreicht.

Entgegen den Ausführungen in der US-A-4 923 772 wurde gefunden, daß sich die erfindungsgemäß ausgenützten dielektrischen Schichten ausgezeichnet für reaktives Ätzen eignen und zudem Materialien sind, die auch im UV-Bereich hochbrechend sind. Dadurch, daß erfindungsgemäß solche dielektrische Schichten reaktiv geätzt werden können, wird für diese Materialien ein Profilierungsverfahren mit hoher Selektivität und Ätzrate realisiert, wodurch die oben diskutierten Vorteile des reaktiven Ätzens, und insbesondere beim reaktiven Ionenätzen, die hohe Beherrschbarkeit der Stufenwinkelbildung realisiert wird.

Aus der US-PS-4 440 841 ist es zwar bekannt, Ta₂O₃ reaktiv zu ätzen, d. h. TaO_1,5, wobei aber trotz der Wahl von Tantal als Me die Wahl von x nicht die für die Anwendbarkeit für UV-Licht im Wellenlängenbereich λ < 308 nm notwendig kleine Absorption erzielt wird, nämlich k₃₀₈ 0,01 oder gar, gemäß Anspruch 2, ent sprechend k₃₀₈ 0,003. Es soll an dieser Stelle be tont sein, daß, obwohl die MeO-Schichten, die erfindungsgemäß geätzt werden, mit ihrem Verhalten im UV- Bereich spezifiziert werden, dies nicht heißt, daß sie nur im UV-Bereich einsetzbar sein sollen, z. B. aufgrund ihrer chemischen Resistenz sollen die be schriebenen und beanspruchten Schichten bzw. Schicht stapel auch in anderen Spektralbereichen, insbesonde re im sichtbaren, eingesetzt werden.

Ebenso ist in "Fabrication of mosaic color filters by dry-etching dielectric stacks", B. J. Curtis et al., J. Vac. Sci. Technol. A 4(1), (1986), S. 70, ein reak tiver Ätzprozeß für SiO₂/TiO₂ dielektrische Schichtsysteme beschrieben. Die Masse von Ti ist kleiner als diejenige der Metalle in den Dielektrika gemäß vorliegender Erfindung, und im weiteren kann TiO₂ für UV-Anwendungen im obgenannten Spektralbe reich bzw. bereits für λ 350 nm, nicht eingesetzt werden.

Dem Wortlaut von Anspruch 3 folgend, wird in einer bevorzugten Variante beim erfindungsgemäßen Verfah ren die Schicht aus Ta₂O₅ oder, dem Wortlaut von An spruch 4 folgend, HfO₂ erstellt. Im weiteren wird für viele Anwendungszwecke, wie beispielsweise für die Herstellung von Masken der in der US-PS-4 684 436 dargestellten Art, gemäß Wortlaut von Anspruch 5, ein Schichtsystem aufgebracht, bestehend aus minde stens zwei der dielektrischen Schichten, aus im UV- Bereich bei Wellenlängen λ 351 nm, insbesondere bei Wellenlängen λ 308 nm, hochbrechendem Material, mit Schichten in diesem Spektralbereich niedrigbrechenden Materials, wie beispielsweise von SiO₂-Schichten.

Im weiteren wird bevorzugterweise, dem Wortlaut von Anspruch 6 folgend, als zu aktivierendes Gas ein Gas- Chloranteil, vorzugsweise mindestens mit CHClF₂, ein gesetzt, wobei es, gemäß Wortlaut von Anspruch 7, in gewissen Fällen weiter He und/oder CHF₃ und/oder H₂ enthält.

Gemäß Wortlaut von Anspruch 8 kann das hochbrechende Material auch mit einer Kombination der dort erwähn ten Gase geätzt werden.

Wird im weiteren, gemäß Wortlaut von Anspruch 9, die mindestens eine Schicht hochbrechenden Materials, d. h. die MeO_x-Schicht, vor ihrem Abbau mit einer Schicht niedrigbrechenden Materials, insbesondere von SiO₂, mindestens teilweise abgedeckt, so ergibt sich die höchst vorteilhafte Möglichkeit, die erwähnte hochbrechende Schicht gleichzeitig als Ätz-Stoppschicht einzusetzen, indem die Schicht niedrigbre chenden Materials mit einem anderen Gas, im wesentli chen ohne Chloranteil, reaktiv geätzt wird, so daß die MeO_x-Schicht nicht geätzt wird oder nur in einem verschwindenden Ausmaße.

Obwohl die Aktivierung des Reaktivgases nach dem Wortlaut von Anspruch 12 bzw. 13 generell mittels ge ladener Partikel, wie mittels Elektronen und/oder Io nen, wie beispielsweise aus einer Kaufman-Quelle, und/oder photonen- bzw. laserunterstützt, erfolgen kann, wird bevorzugterweise, nach dem Wortlaut von Anspruch 14, die Aktivierung des Gases in einer Glimmentladung in einer Vakuumkammer vorgenommen.

Im weiteren wird bevorzugterweise der Gaseinlaß ge kühlt, womit, zusätzlich zur Kühlung der Trägerfläche für das hergestellte Bauelement, erreicht wird, daß ein Maskierungsmaterial, z. B. ein Lack, nicht unzu lässig erwärmt wird, was nachträglich eine bessere Ablösung der Maskenschicht von den nicht abgetragenen Oberflächenbereichen der dielektrischen Schicht er möglicht.

Um den Ätzprozeß im richtigen Zeitpunkt abzubre chen, sei dies, wenn das Schichtsystem mit der minde stens einen dielektrischen Schicht bis auf das Sub strat abgetragen ist, oder sei dies, wenn an einem Mehrschichtsystem die Abtragung bis zu einer vorgege benen verbleibenden Schichtsystemdicke erfolgt ist, können alle bekannten Verfahren eingesetzt werden, insbesondere können ein oder mehrere Ätz-Stopp- Schichten direkt auf dem Substrat oder zwischen den Schichten des Mehrschichtsystems eingebaut werden, beispielsweise aus Al₂O₃, wie aber erfindungsgemäß erkannt wurde, insbesondere eine Y₂O₃-Schicht, die wesentlich weniger geätzt wird als eine Al₂O₂-Schicht.

In diesem Zusammenhang wurde erkannt, gemäß Wortlaut der Ansprüche 16, 17, 18, daß mit der Verwendung ei ner Oberfläche eines mit Erdalkali-Ionen dotierten oder versehenen Materials ein markantes, orangefarbe nes Leuchten beim Erreichen dieser Oberfläche durch das reaktive Ionenätzen mittels der Glimmentladung entsteht, was höchst einfach als Abschaltkriterium für den Ätzprozeß ausgenützt werden kann. Ein gemäß Anspruch 18 so eingesetztes Glas weist weiter gegenüber den Schichtmaterialien eine deutlich nied rigere Ätzrate auf und wirkt somit automatisch als sog. Ätz-Stopp-Schicht. Dadurch wird ein unzulässig tiefes Hineinätzen in das Glassubstrat verhindert.

Im weiteren können für die Überwachung des Ätzpro zeß-Fortschreitens auch die bekannten Reflexionsver fahren eingesetzt werden, wozu auf die diesbezügli chen Ausführungen in der US-PS-4 923 772 verwiesen sei, welche diesbezüglich als integrierter Bestand teil der vorliegenden Beschreibung erklärt wird.

Gemäß Wortlaut von Anspruch 19 wird erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, mindestens einen Lichtstrahl von der nicht dem Abtrag ausgesetzten Seite des Bau elementes durch das Substrat gegen die Schicht zu richten und aus Änderungen des reflektierten Strahls auf die verbleibende Schichtdicke zu schließen. Dies hat den wesentlichen Vorteil, daß die homogene Gas eindüsung behandlungsseitig des Bauteiles nicht für das Eindringen des Lichtstrahls und Auskoppeln des reflektierten Strahls beeinträchtigt werden muß und daß zudem Licht-Ein- und -Auskopplungsöffnungen, ge gebenenfalls mit Lichtleitern, dem Abtragprozeß nicht ausgesetzt sind, indem sie durch das Bauteil selbst geschützt bleiben.

Ein erfindungsgemäßes optisches Bauelement zeichnet sich im weiteren nach dem Wortlaut des kennzeichnen den Teils von Anspruch 20 aus.

Die mindestens eine Schicht am Bauelement absorbiert im UV-Bereich λ 308 nm praktisch keine Lichtenergie, womit sich dieses Bauelement ausgezeichnet für den Einsatz mit UV-Lasern eignet. Im weiteren kann die Dickenstufung ideal senkrecht zu den jeweiligen Schichtflächen sein, was durch den Einsatz des reak tiven Ionenätzverfahrens realisierbar ist.

Im weiteren wird ein optisches Abbildungssystem nach dem Wortlaut von Anspruch 27 vorgeschlagen.

Dem Wortlaut von Anspruch 28 folgend, wird dabei als Laserquelle eine Quelle mit einer Strahlenergiedichte von über 100 mJ/cm² eingesetzt, vorzugsweise von über 200 mJ/cm², dabei vorzugsweise gar von über 300 mJ/cm². Dies wird aufgrund des eingesetzten Schichtmaterials MeO_x möglich, wobei aufgrund der durch das erfindungsgemäß eingesetzte reaktive Ionenätzen erzielten präzisen Dickenstufung das optische Abbildungssystem höchst präzis die Energie des Laserstrahls örtlich moduliert.

Eine Vakuumbehandlungsanlage zur Herstellung des ob genannten Bauelementes bzw. zur Ausführung mindestens des Ätzschrittes obgenannten Herstellungsverfahrens zeichnet sich nach dem Wortlaut von Anspruch 29 aus.

Bevorzugte Ausführungsvarianten dieser Anlage sind in den Ansprüchen 30 bis 39 spezifiziert.

Ein Verfahren zum Verfolgen des Schichtabtrages oder -auftrages an mindestens in einem gegebenen Spektral bereich transmittierenden Bauelement zeichnet sich nach dem Wortlaut von Anspruch 40 aus, eine entspre chende Anlage nach demjenigen von Anspruch 41, wonach die erwähnte Verfolgung durch eine Reflexionsmessung erfolgt, die an der dem Aufbau- oder Abtragprozeß abgewandten Bauelementseite vorgenommen wird.

Anspruch 42 spezifiziert ein Verfahren zur Feststel lung des Erreichens des Substrates durch reaktives Ionenätzen, bei dem die sich ändernde Glimmentla dungs-Lichtemission bei Ätzen einer Oberfläche, die mit Erdalkali-Ionen dotiert ist, ausgenützt wird.

Insbesondere wird dabei gemäß Wortlaut von Anspruch 43 vorgeschlagen, auszunützen, daß ein Substrat, be stehend aus einem Glas mit Erdalkali-Ionen, eine der artige Oberfläche bildet und mithin durch die erwähn te Lichtemissionsdetektion rasch ermittelt werden kann, wann der Ätzprozeß lokal das Substrat er reicht.

Gemäß Wortlaut des kennzeichnenden Teils von An spruch 44 wird weiter ausgenützt, daß hochbrechende Schichten, wie insbesondere die erwähnten MeO_x- Schichten, mittels des einen Gases, insbesondere mit Chloranteil, reaktiv geätzt werden. Niedrigbrechende Schichten werden hingegen durch andere Gase, wie ins besondere fluorhaltige Gase, geätzt, bei denen die hochbrechenden in nur stark verringertem Maße geätzt werden. Damit wird ermöglicht, gemäß dem besagten kennzeichnenden Teil, eine niedrigbrechende Schicht mit dem erwähnten einen Gas zu ätzen, dies bis zum Erreichen der hochbrechenden Schicht, und schließlich weiter bis zum vollständigen, homogenen Abtrag der niedrigbrechenden Schicht im erwünschten Bereich, weil für das eine eingesetzte Gas, vorzugsweise im wesentlichen ohne Chloranteil, wie sich heute abzu zeichnen beginnt, die hochbrechende Schicht als Ätz- Stopp-Schicht wirkt. Erstaunlich ist aber, daß die hochbrechenden Schichten, und dies sei betont, auch mit gewissen fluorhaltigen Gasen, insbesondere CHF₃, ätzbar sind, mit durchaus vernünftigen Ätzraten. Danach kann gegebenenfalls mit Zuführung eines wei teren Gases, vorzugsweise mit Chloranteil, das Wei terätzen der hochbrechenden Schicht in Angriff genom men werden. Ausnützen der erwähnten Selektivität er möglicht einen großflächig vollständigen Abtrag der niedrigbrechenden Schicht, auf der hochbrechenden aufliegend.

Gemäß Wortlaut von Anspruch 45 umfaßt ein weiteres erfindungsgemäßes, optisches Bauelement eine Lage, die mit Erdalkali-Ionen dotiert ist, womit bei dessen Herstellung ermöglicht wurde, an der Glimmentladungs- Lichtemission zu detektieren, wann die erwähnte Lage durch den Ätzprozeß erreicht wurde.

Gemäß Wortlaut von Anspruch 46 wird die erwähnte La ge durch ein Substratglas mit Erdalkali-Ionen gebil det.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren er läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein erfindungsgemäß zu bearbei tendes Schichtsystem mit Ätzmaske und Ätz-Stopp-Schicht am Substrat;

Fig. 2 ein Schichtsystem, analog zu demjenigen von Fig. 1, mit eingebetteter Ätz-Stopp- Schicht, beispielsweise um das Schichtsystem auf unterschiedliche Tiefen gestaffelt zu ätzen;

Fig. 3 schematisch ein erfindungsgemäßes optisches Bauelement, tiefengestaffelt geätzt, mit verbleibenden, noch zu entfernenden Ätzmas kenpartien;

Fig. 4 schematisch ein erfindungsgemäßes optisches Abbildungssystem;

Fig. 5 schematisch ein erfindungsgemäß hergestell tes Schichtsystem, bei welchem eine der MeO_x-Schichten selbst als Ätz-Stopp-Schicht eingesetzt wird;

Fig. 6 schematisch eine erfindungsgemäße Vakuumbe handlungsanlage;

Fig. 7a ein an der Anlage gemäß Fig. 6 bevorzugter weise eingesetztes, an sich erfindungsgemäßes Ätztiefen- bzw. Schichtdicken-Detek tionssystem, schematisch dargestellt, und

Fig. 7b das System gemäß Fig. 7a, bei welchem ge sendeter und reflektierter Lichtstrahl in der Werkstückträger-Elektrode durch den gleichen Lichtleitkanal geführt werden.

In Fig. 1 ist auf einem Substrat 1 ein Schichtsystem 3 dargestellt. Das Schichtsystem 3 umfaßt mindestens eine hochbrechende dielektrische Schicht 3H, ist aber für die meisten Anwendungsfälle als Schichtstapel aufgebaut, mit mindestens auch einer niedrigbrechen den Schicht 3L. Die Minimalkonfiguration ist Substrat 1 und eine hochbrechende Schicht 3H.

Erfindungsgemäß ist die hochbrechende Schicht 3H aus einer dielektrischen Verbindung MeO_x aufgebaut, wobei

- Me ein Metall mindestens der Masse 44 ist,
- x so gewählt wird, daß der Absorptionskoeffi zient des Schichtmaterials bei Licht von λ = 308 nm zu k₃₀₈ 0,01,bevorzugterweise gar zuk₃₀₈ 0,003wird.

Dadurch wird die Schicht 3H auch für UV-Licht ein setzbar, wobei der kleine Absorptionskoeffizient si cherstellt, daß auch bei UV-Wellenlängen 308 nm ho he Leistungen transmittiert werden können, ohne daß die Zerstörungsschwelle des dielektrischen Materials erreicht wird.

Als niedrigbrechende Schicht 3L wird vorzugsweise ei ne SiO₂-Schicht eingesetzt.

Bei 7 ist eine in bekannter Art und Weise gebildete Ätzmaske dargestellt, auf der obersten Schicht 3H oder 3L aufliegend, die z. B. eine Fotolackschicht 7a und/oder eine Metallschicht 7b aus Cr, Al oder auch aus Fe₂O₃ umfassen kann. Die Maske 7 wurde auf be kannte Art und Weise, Entwickeln des Fotolackes, Ätzen der Metallschicht oder dergleichen, gebildet.

Bei 11 ist weiter gestrichelt eine Ätz-Stopp-Schicht eingetragen, insbesondere aus Y₂O₃, welche beim noch zu beschreibenden Ätzen der freigesetzten Bereiche 3a verhindern soll, daß das Substrat 1 angeätzt wird. Dies aufgrund der selektiven Wirkung des Reak tivätzens, bei welchem an der Struktur gemäß Fig. 1 nur die das Schichtsystem 3 bildenden Schichtmateria lien geätzt werden. Eine Ätz-Stopp-Schicht analog der Schicht 11 kann überall dort im Schichtsystem eingebaut werden, wo der Ätzvorgang ab- oder unter brochen werden soll.

In weitaus bevorzugter Weise wird als hochbrechendes Schichtmaterial der Schichten 3H Ta₂O₅ oder HfO₂ ein gesetzt. Diese Schichtmaterialien eignen sich ausge zeichnet für den erwähnten Einsatz im UV-Lichtbe reich, lassen sich aber selbstverständlich auch bei längerwelligem Licht einsetzen.

Soll der dielektrische Schichtstapel 3 nicht bis auf das Substrat 1 durch den reaktiven Ätzprozeß abge tragen werden, so wird, wie in Fig. 2 dargestellt ist, zwischen einem oberen Teil des Schichtsystems 3o und einem unteren, 3u, eine etch-Stoppschicht 11, wie insbesondere aus Y₂O₃, eingeführt. Entsprechend wer den dann, wenn der dielektrische Schichtstapel auf unterschiedliche Niveaus abgetragen werden soll, meh rere Ätz-Stopp-Schichten 11 eingelegt und, wie be kannt, nach Erreichen der ersten Ätz-Stopp-Schicht, durch Wiederauftrag einer Ätzmaske, wie aus Fotolack und deren Entwicklung, an der Ätz-Stopp-Schicht von der neuerlich aufgetragenen Maskenschicht freigelas sene Bereiche gebildet, sei dies durch entsprechendes Ätzen oder mittels einer Naßtechnik, worauf dann der darunterliegende dielektrische Schichtstapel 3 weitergeätzt wird, bis gegebenenfalls zum Erreichen einer weiteren Ätz-Stopp-Schicht etc.

Gegebenenfalls kann die in Fig. 1 bzw. 2 eingetragene Metallschicht 7b entfallen und die Maskierung ledig lich mittels der Fotolackschicht 7a vorgenommen wer den. Weiter kann auch nach Entwickeln der Lackschicht 7a, Wegätzen der Metallschicht 7b, z. B. aus Cr, die verbleibende Lackschicht entfernt werden und nur die verbleibende Metallschicht als Ätzmaske verwendet werden.

In Fig. 3 ist beispielsweise ein erfindungsgemäßes optisches Bauelement dargestellt, an welchem das di elektrische Schichtsystem 3 auf zwei Niveaus lokal abgetragen wurde, wobei der Fotolack 7 ₁ bis 7 ₃ sowie die Ätz-Stopp-Schichten 11 ₁ und 11 ₂ als letztes noch zu entfernen sind. Ein erfindungsgemäßes optisches Bauelement umfaßt in seiner Minimalstruktur einen Träger 1 sowie eine Schicht 3H gemäß Fig. 1 und kann mit weiteren Schichten beliebig und auf bekannte Art und Weise weitergebildet sein.

Aufgrund der geringen Absorption des erfindungsgemäß eingesetzten, hochbrechenden Materials, insbesondere aus Ta₂O₅ oder HfO₂, werden optische Bauelemente rea lisierbar mit hochpräzisen Strukturierungskanten, die sich ausgezeichnet eignen, zusammen mit UV-Lasern, Exzimer-Lasern hoher Energie, eingesetzt zu werden, wie beispielsweise für die Laserablationstechnik bei der Materialbearbeitung, insbesondere bei der Halb leiterproduktion. Dabei werden Leistungsdichten ein setzbar über 100 mJ/cm², bevorzugterweise über 200 mJ/ cm² oder gar über 300 mJ/cm².

Ein erfindungsgemäßes optisches Abbildungssystem ist in Fig. 4 schematisch dargestellt und umfaßt einen Exzimer-Laser 15, in dessen Strahlengang ein erfindungsgemäßes optisches Bauelement 17 als Maske ein gesetzt ist, derart, daß ein durch Laserablation zu strukturierendes Werkstück 19 aufgrund der maskenbe dingten, lokal unterschiedlichen Laserenergietrans mission, wie schematisch dargestellt, strukturiert wird.

In Fig. 5 ist ein Schichtsystem dargestellt, mit ei ner Ätzmaske 7, darunter einer Schicht 3L niedrig brechenden Materials und einer weiteren Schicht 3H hochbrechenden Materials. Die letzterwähnte besteht aus dem spezifizierten Material MeO_x. Die Schicht niedrigbrechenden Materials ihrerseits besteht vor zugsweise aus SiO₂. Am schematisch dargestellten Ätzprofil (a) ist das Ätzen der Schicht 3L entspre chend der Maske 7 dargestellt. Dieses reaktive Ätzen erfolgt mit einem Reaktivgas G, das, wie sich heute abzeichnet, vorzugsweise mindestens im wesentlichen kein Chlor enthält, sondern bevorzugterweise Fluor. Mittels des einen Reaktivgases kann die Schicht 3H nicht oder nur unwesentlich geätzt werden, womit die se Schicht als Ätz-Stopp-Schicht für den Ätzprozeß der Schicht 3L wirkt.

Im Falle eines reaktiven Ätzprozesses wird trotz Er reichens der Oberfläche der Schicht 3H mit dem vor zugsweise fluorhaltigen Reaktivgas weitergeätzt, bis die Schicht 3L entsprechend der Maske 7 von der Ober fläche der Schicht 3H völlig weggeätzt ist. Nun kann der Bearbeitungsvorgang abgeschlossen sein, wenn näm lich nicht beabsichtigt ist, die Schicht 3H ebenfalls zu ätzen, oder es wird das Reaktivgas geändert, indem nun ein anderes, vorzugsweise chlorhaltiges Gas ein gesetzt wird, wie mit G(Cl) schematisch angedeutet. Möglicherweise können auch die Prozeßparameter geän dert werden.

In Fig. 6 ist schematisch eine erfindungsgemäße Va kuumbehandlungsanlage dargestellt, ausgelegt zur Durchführung des im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführenden Ätzprozesses. Wie er wähnt wurde, kann die Strukturierung im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens grundsätzlich mit ver schiedenen Reaktivätzprozessen durchgeführt werden. Bevorzugterweise wird aber reaktives Ionenätzen mit Hilfe einer Glimmentladung eingesetzt. Hierzu weist die Anlage gemäß Fig. 6 in einem Vakuumrezipienten 20 eine über ein Leitungssystem 22 wassergekühlte Werkstückträger-Elektrode 24 auf. Die Werkstückträ ger-Elektrode 24 für das Werkstück 25 ist bezüglich der Wandung des Rezipienten 20, wie schematisch bei 26 dargestellt, elektrisch isoliert montiert. Zen trisch unter der Werkstückträger-Elektrode 24 ist der mit einer Turbomolekularpumpe 28 verbundene Saugstut zen 30 angeordnet, dessen Pumpquerschnitt mittels ei ner Irisblende 32 und über eine Verstelleinheit 34 hierfür verstellt werden kann.

Der Werkstückträger-Elektrode 24 gegenüberliegend ist eine über ein Leitungssystem 36 vorzugsweise wasser gekühlte Gegenelektrode 37 vorgesehen. An ihrer dem Werkstück 26 gegenüberliegenden Fläche sind, regelmäßig verteilt, Gasauslaßöffnungen 40 vorgesehen, welche mit einem Gasverteilsystem 38 und einer Gaszuführleitung 42 kommunizieren. Letztere ist über Durchfluß-Regelorgane 44 mit ein oder mehreren Gas vorräten 46 verbunden. Mit den Stellgliedern 44 wird die jeweilige Durchflußmenge bzw. die Reaktivgas-Zu sammensetzung gestellt bzw. geregelt. Aus Gründen der Sauberkeit ist es durchaus möglich, die Anlagekonfi guration vertikal oder mit Werkstückträger-Elektrode obenliegend auszubilden.

Wie erwähnt wurde, wird oder werden die hochbrechen den Schichten des Schichtstapels gemäß den Fig. 1 bis 3 bevorzugterweise mit einem chlorhaltigen Gas als Reaktivgas geätzt. Damit umfassen die Vorräte 46, wie mit dem Vorrat 46a dargestellt, ein chlorhaltiges Gas, bevorzugterweise CHClF₂, gegebenenfalls zusätz lich He bzw. CHF₃ bzw. H₂. Dieser Vorrat 46a kann im weiteren eine Kombination aus den Gasen Cl₂, H₂, F₂ oder CF₄ umfassen, welches Kombinationsgas auch aus mehreren Gasvorräten gemischt der Behandlungskammer zugeführt werden kann. Die niedrigbrechenden Schich ten, insbesondere aus SiO₂, am Schichtstapel gemäß den Fig. 1 bis 3 sind auch mittels eines Reaktivgases ätzbar, das im wesentlichen kein Chlor enthält, son dern beispielsweise und vorzugsweise fluorhaltig ist.

Mithin wird mit einem zweiten Gasvorrat 46b gemäß Fig. 6 bevorzugterweise das letzterwähnte, nicht chlorhaltige, sondern fluorhaltige Gas bereitge stellt. Damit kann, wie noch erläutert werden wird und gemäß Fig. 5, jeweils eine Schicht niedrigbre chenden Materials mit dem fluorhaltigen Gas aus dem Vorrat 46b geätzt werden, nach deren Abätzen, bis auf die nächstuntere, hochbrechende Schicht, letztere dann durch Zuführen eines anderen, vorzugsweise eines chlorhaltigen Gases in den Prozeßraum P geätzt wer den.

Am dargestellten Beispiel wird die Werkstückträger- Elektrode 24 mittels eines Hf-Generators 48 über ein Entkopplungsnetzwerk 50 gespiesen, bezogen auf Masse, worauf beispielsweise auch der Rezipient 20 geschal tet ist. Zur bias-Legung der Werkstückträger-Elektro de kann dem Hf-Signal durch eine Gleichspannungsquel le 52, wiederum über ein Entkopplungsnetzwerk 54, zu sätzlich ein einstellbarer DC-Wert zugespiesen wer den.

Selbstverständlich kann die elektrische Beschaltung in bekannter Art und Weise auch anders vorgenommen werden, indem das Wechselsignal zwischen Werkstück träger-Elektrode 24 und Elektrode 37 geschaltet wird und der Rezipient 20 von den Elektrodenpotentialen unabhängig schwebend oder auf ein Bezugspotential ge legt wird. Unabhängig davon kann die Werkstückträger- Elektrode weiterhin auf DC-bias gelegt sein.

Wie erläutert worden ist, ist es beim erfindungsgemäß eingesetzten reaktiven Ätzprozeß wesentlich zu detektieren, wann der Abtrag des auf dem Substrat 1 gemäß den Fig. 1 bis 3 aufgebrachten Schichtstapels ein vorgegebenes Maß erreicht hat. Hierzu ist, wie in Fig. 6 schematisch dargestellt, eine Detektorein heit 56 vorgesehen, die in einer der noch zu be schreibenden Arten das Erreichen einer vorgegebenen Abtragtiefe detektiert und über eine Auswerteeinheit 58 steuernd auf den Ätzprozeß eingreift, sei dies, wie dargestellt, auf den Hf-Generator 48 und/oder auf die Durchfluß-Stellglieder 44 für das Reaktivgas bzw. die Reaktivgase.

Insbesondere ist es damit möglich, nach dem Ätzen der niedrigbrechenden Schichten mit dem einen Gas, vorzugsweise mit nicht chlor-, sondern bevorzugter weise fluorhaltigem Gas aus dem Vorrat 46b das Reak tivgas zu ändern, vorzugsweise durch Zuführen minde stens eines Chloranteiles bzw. des erwähnten chlor haltigen Gases und, wie mit Fig. 5 erläutert wurde, die hochbrechende Schicht aus MeO_x zu ätzen. Generell geben die heutigen Resultate dazu Anlaß zu vermuten, daß mit einiger Wahrscheinlichkeit die erwähnte Se lektivität durch geeignete Wahl des Cl₂/F-Gehaltes sowie gegebenenfalls weiterer Gasanteile erreicht wird.

Werden, wie anhand der Fig. 1 bis 3 beschrieben wur de, Ätz-Stopp-Schichten 11 im erfindungsgemäß reak tiv ionengeätzten Schichtstapel vorgesehen, so detek tiert die Detektoreinheit 56 beispielsweise eine sich dabei ändernde Prozeßstrahlung. In diesem Zusammen hang wurde gefunden, daß, wenn als Substratmaterial ein Glas mit Erdalkali-Ionen eingesetzt wird, sich dann, wenn der Ätzprozeß das Substrat erreicht, Licht mit einem hierfür signifikanten Spektralanteil erzeugt wird, nämlich oranges Licht, so daß bei Ver wendung eines solchen Substrates letzteres gleichzei tig als Ätz-Stopp-Schicht, deren Erreichen leicht detektierbar ist, eingesetzt werden kann.

Generell können nun weiter am Schichtsystem Schicht oberflächen vorgesehen werden, welche Erdalkali-Io nen-dotiert sind, um in der erwähnten Art und Weise, anhand des sich bei Erreichen dieser Oberfläche durch den Ätzprozeß signifikant ändernden Glimmentla dungs-Lichtspektrums, zu detektieren, wann diese Oberfläche erreicht ist. Die Dotierung der erwähnten Oberfläche mit Erdalkali-Ionen erfolgt selbstver ständlich in Abhängigkeit davon, ob eine solche Do tierung für den späteren Einsatz des erfindungsgemäß hergestellten Bauelementes toleriert werden kann oder nicht. So kann eine Erdalkali-Ionen-Dotierung, sei dies des Substrates, wie des Substratglases, oder ei ner Stapelschicht, insbesondere einer niedrigbrechen den, wie einer SiO₂-Schicht, dazu führen, daß das fertiggestellte optische Bauelement nicht mehr opti mal UV-tauglich ist. Da aber, wie bereits erwähnt wurde, die optischen Bauelemente mit der erfindungsgemäß bearbeiteten MeO_x-Schicht keinesfalls nur für den UV-Einsatz geeignet sind, sondern durchaus auch im sichtbaren Lichtbereich vorteilhaft eingesetzt werden können, ist die erwähnte Dotierung in vielen Fällen unbedenklich.

Es sei daran erinnert, daß die erwähnten MeO_x-Mate rialien, wie insbesondere HfO₂, chemisch außerordentlich stabil sind und, beispielsweise durch Ionen plattieren hergestellt, einen äußerst niedrigen Streulichtanteil aufweisen, so daß sich der Einsatz dieser Schichten auch bei optischen Bauelementen oft aufdrängt, die im sichtbaren Lichtbereich eingesetzt werden sollen.

Bei der Verwendung eines Substratmaterials aus Glas mit Erdalkali-Ionen, z. B. Natrium-Ionen, hat sich weiter ergeben, daß die Ätzrate dieses Substrates wesentlich geringer ist als diejenige der erfindungsgemäß eingesetzten dielektrischen Schichten MeO_x bzw. der bevorzugterweise eingesetzten niedrigbre chenden Schichten, wie aus SiO₂, so daß zusätzlich bei Einsatz eines solchen Substratmaterials gewähr leistet ist, daß die Substratoberfläche, vor Unter brechung des Ätzprozesses bei Detektion des kenn zeichnenden Glimmentladungs-Lichtspektralanteils, nur wenig angeätzt wird.

Zur Überwachung des Ätzprozesses bezüglich der ver bleibenden Schicht bzw. Schichtstapeldicke können auch andere bekannte Verfahren eingesetzt werden, wie beispielsweise bekannte Reflexionsmessungen eines La serstrahls, der beispielsweise durch die Elektrode 37 auf das geätzte Bauelement geführt wird und dessen Reflexion ausgewertet wird.

Im weiteren können auch Methoden, wie Plasmaemis sions-Spektroskopie oder Massenspektroskopie der ab gepumpten Gase zur Prozeßsteuerung herangezogen wer den.

Ein bevorzugtes Verfahren zur Prozeßführung ist schematisch und, ausgehend von der Darstellung von Fig. 6, in den Fig. 7a und 7b dargestellt. Dieses Verfahren bzw. eine entsprechend aufgebaute Vakuumbe handlungsanlage werden für sich und losgelöst vom Komplex der Strukturätzung dielektrischer Schichten als erfinderisch betrachtet. Dabei wird, bezogen auf Fig. 6, durch die Werkstückträger-Elektrode 24 hin durch der Strahl 60 einer Lichtquelle, vorzugsweise einer Laserlichtquelle 62, durchgeleitet und auf das im Spektralbereich des Lichtstrahls 60 transmittie rende Bauelement 64 gerichtet, dessen Oberfläche dem Abtragprozeß unterworfen ist oder generell bearbei tet, also z. B. auch beschichtet wird. Der vom Bauele ment 64 reflektierte Strahl 66 oder die durch die mehreren Schichten reflektierten Strahlen 66 werden, beispielsweise über Lichtleiter, einer Auswerteein heit 68 zugeführt. Änderungen der Strahlreflexion am Bauelement 64 werden als Maß dafür ausgewertet, wel che Schichten bis dahin durch den Ätzprozeß abge tragen worden sind oder welche Schichtdicken aufge bracht worden sind, z. B. mittels eines plasmaunter stützten CVD-Prozesses.

Wie in Fig. 7b dargestellt, kann diese Technik auch so ausgeführt werden, daß, mittels eines semi-perme ablen Spiegelelementes 70, der Strahl senkrecht gegen das Bauelement 64 gerichtet wird und über den semi permeablen Spiegel 70 der reflektierte Strahl 66 der Auswerteeinheit 68 zugeführt wird, welche auf die Re aktivgas-Stellglieder und/oder den Hf-Generator 48 gemäß Fig. 6 wirkt, im Rahmen des erfindungsgemäßen Ätzprozesses. Dabei muß betont werden, daß je nach Ätzprozeß bei Erreichen einer vorgegebenen Ätztiefe, bei welcher auf ein geändertes Schichtmaterial gestoßen wird, dies nach Detektion an der Einheit 68 auch lediglich zu einer Änderung des Reaktivgasgemi sches ausgenützt werden kann, wie erwähnt wurde und sich heute mit einiger Wahrscheinlichkeit abzeichnet, durch Wechsel von chlorhaltigem auf fluorhaltiges Gas und umgekehrt bzw. durch Wechsel zwischen anderen Ga sen.

Es werden nachfolgend Beispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie erfindungsgemäßer Bauelemente dargestellt.

Dabei bedeuten:

- L: Schicht niedrigbrechenden Materials,
- H: Schicht hochbrechenden Materials,
- optische Dicke = (Brechungsindex) _* (physikali sche Dicke x),
- x: physikalische Dicke.

Der Durchmesser der Werkstückträger-Elektrode 24 gemäß Fig. 5 beträgt 25 cm, der Abstand d zwischen Werkstückträger-Elektrode und Gegenelektrode 37 ist jeweils unter den Ätzparametern angegeben.

Beispiel 1

Ta₂O₅/SiO₂ Stack-(Stapel)-Spiegel, zentriert für 308 nm:

Beispiel 2

HfO₂/SiO₂ Stack-(Stapel)-Spiegel, zentriert für 248 nm:

Beispiel 3
Einzelschicht Ta₂O₅
Ätzparameter:
Reaktivgas:
CHClF₂
Gasfluß:	50 sccm
Gasdruck:	p=1,2×10^-2 mbar
Rf-Leistung:	500 W (13,56 MHz)
DC-Bias:	0 V
Elektrodenabstand:	d=5 cm
Ätzrate:	0,95 nm/sec

Beispiel 4
Einzelschicht HfO₂
Ätzparameter:
Reaktivgas:
CHClF₂
Gasfluß:	50 sccm
Gasdruck:	1,1×10^-2 mbar
Rf-Leistung:	300 W (13,56 MHz)
DC-Bias:	0 V
Elektrodenabstand:	d=5 cm
Ätzrate:	0,39 nm/sec

Beispiel 5
Einzelschicht Y₂O₃ (als Ätz-Stopp-Schicht!)
Ätzparameter:
Reaktivgas:
CHClF₂, He
Gasflüsse:	CHClF₂: 50 sccm; He: 69 sccm
Druck:	1,2 · 10^-2 mbar
Rf-Leistung:	300 W (13,56 MHz)
DC-Bias:	-80 V
Elektrodenabstand:	d=5 cm
Ätzrate:	0,06 nm/sec

Beispiel 6
Einzelschicht, als niedrigbrechende in Stapel: Al₂O₃
Ätzparameter:
Reaktivgas:
CHClF₂, He
Gasflüsse:	CHClF₂: 50 sccm; He: 69 sccm
Druck:	1,2 · 10^-2 mbar
Rf-Leistung:	500 W (13,56 MHz)
DC-Bias:	-97 V
Elektrodenabstand:	d=5 cm
Ätzrate:	0,41 nm/sec

Es muß betont werden, daß anstelle des bevorzugten reaktiven Ionenätzens mittels Glimmentladung sich prinzipiell auch andere reaktive Ätzverfahren, wie beispielsweise "chemically assisted ion beam et ching", eignen. Dabei werden Argon-Ionen aus einer Kaufman-Ionenquelle auf das strukturzuätzende Bauele ment geschossen, welches gleichzeitig vorzugsweise mit CHClF₂ besprüht wird.

Im weiteren können mit der gleichen Anordnung gemäß Fig. 6, wie bereits erwähnt wurde; die L-Schichten insbesondere aus SiO₂ mit einem anderen Gas, z. B. mit SF₆, geätzt werden, d. h. einem Gas ohne Chloranteil, wobei dann die H-Schichten als Ätz-Stopp-Schichten wirken.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes, ins besondere eines optischen Bauelementes, bestehend aus einem Trägersubstrat sowie einem Schichtsystem, mit mindestens einer an mindestens einem Bereich gegen über mindestens einem zweiten Bereich in ihrer Dicke gestuften dielektrischen Schicht, dadurch gekenn zeichnet, daß

- die dielektrische Schicht der Gattung MeO_x auf eine Unterlage aufgebracht wird, wobei
Me ein Metall ist, dessen Masse mindestens 44 be trägt,
x so gewählt wird, daß der Absorptionskoeffi zient k_λ des Schichtmaterials bei Licht der Wel lenlänge λ=308 nm k₃₀₈ 0,01ist,
- die Schicht durch reaktives Ätzen mittels eines aktivierten Gases zur Bildung der Dickenstufung abgebaut wird.

2. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß k₃₀₈ 0,003 ist.

3. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß gilt: Me = Ta und
x = 2,5,und damit die Schicht aus Ta₂O₅ erstellt wird.

4. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß gilt: Me = Hf und
x = 2,und damit die Schicht aus HfO₂ erstellt wird.

5. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß mindestens die eine oder mehrere der Schichten als Teil eines Schichtstapels auf dem Substrat aufgebracht werden und der Stapel gestuft zur Bildung einer oder mehrerer Dickenabstu fungen abgetragen wird.

6. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß als zu aktivierendes Gas ein Gas mit CHClF₂ eingesetzt wird.

7. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß das zu aktivierende Gas weiter He und/oder CHF₃ und/oder H₂ enthält.

8. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß das zu aktivierende Gas eine Kombination von Cl₂ mit mindestens einem der weiteren Gase H₂, F₂, CF₄, SF₆ umfaßt.

9. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die Schicht vor ihrem Ab bau mit einer Schicht niedrigbrechenden Materials, insbesondere von SiO₂, mindestens teilweise abgedeckt wird und die letztgenannte mit einem Gas, vorzugswei se im wesentlichen ohne Chloranteil, reaktiv geätzt wird, vorzugsweise durch ein Gas mit Fluoranteil, welches die MeO_x-Schicht nicht ätzt.

10. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß weitere Schichten vorgese hen werden und diese mit einem Gas, vorzugsweise im wesentlichen ohne Cl₂-Anteil, geätzt werden, derart, daß die mindestens eine MeO_x-Schicht für diesen Ätzvorgang als Ätz-Stopp-Schicht wirkt.

11. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß das mindestens eine zu akt tivierende Gas homogen verteilt über den abzutragen den Oberflächenbereich gedüst wird, vorzugsweise im wesentlichen senkrecht hierzu, und die Reaktivgas dichte dort im wesentlichen homogen ist.

12. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da durch gekennzeichnet, daß die Aktivierung des minde stens einen Gases mittels geladener Partikel, wie mittels Elektronen, insbesondere aber mittels Ionen, erfolgt.

13. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß der Ätzvorgang photonen unterstützt wird, insbesondere laserunterstützt.

14. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da durch gekennzeichnet, daß die Aktivierung des minde stens einen Gases in einer Glimmentladung erfolgt. welche vorzugsweise zwischen einer Bauelementträger- Elektrode und einer Gegenelektrode unterhalten wird, wobei das zu aktivierende Gas vorzugsweise im wesent lichen in Richtung der Entladung dem zu behandelnden Bauelement zugedüst wird.

15. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da durch gekennzeichnet, daß ein Gaseinlaß für das mindestens eine zu aktivierende Gas gekühlt, vorzugs weise wassergekühlt, wird.

16. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da durch gekennzeichnet, daß mindestens eine niedriger brechende Schicht, vorzugsweise aus SiO₂, vorgesehen wird, welche so dotiert ist, daß das Erreichen die ser Schicht durch den Ätzprozeß, vorzugsweise durch Detektion einer Änderung der emittierten Lichtstrah lung, detektiert wird.

17. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich net, daß die Dotierung mit Erdalkali-Ionen erfolgt.

18. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 17, da durch gekennzeichnet, daß als Substrat ein Glas mit Erdalkali-Ionen eingesetzt wird und vorzugsweise eine Änderung der emittierten Lichtstrahlung detektiert wird, wenn der reaktive glimmentladungs-unterstützte Ätzprozeß die Glasoberfläche erreicht.

19. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 18, da durch gekennzeichnet, daß mindestens ein Lichtstrahl mit einem Spektralbereich, in welchem das Bauelement lichttransmittierend ist, von der nicht abgetragenen Seite des Bauelementes her auf letzteres gerichtet wird und aus Änderungen der Strahlreflexion auf die verbleibende Beschichtungsdicke des Substrates ge schlossen wird.

20. Optisches Bauelement, aufgebaut aus einem Träger substrat und mindestens einer dielektrischen Schicht mit mindestens zwei in ihrer Dicke gestuften Berei chen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus einem Material der Gattung MeO_x besteht und

- Me ein Metall mindestens der Masse 44 ist,
- x so gewählt ist, daß das Schichtmaterial für Licht der Wellenlänge λ=308 nm einen Absorp tionskoeffizienten k_λ k₃₀₈ 0,01aufweist und die Dickenstufung durch ein reakti ves Ionenätzverfahren erstellt ist.

21. Optisches Bauelement, vorzugsweise nach minde stens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 20, da durch gekennzeichnet, daß k₃₀₈ 0,003 ist.

22. Optisches Bauelement, vorzugsweise nach minde stens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprü che 20 oder 21, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19.

23. Optisches Bauelement, vorzugsweise nach minde stens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprü che 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß an minde stens einer Schicht gilt:

- Me = Ta,
- x = 2,5.

24. Optisches Bauelement, vorzugsweise nach minde stens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprü che 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß an minde stens einer der Schichten gilt:

- Me = Hf,
- x = 2.

25. Optisches Bauelement, vorzugsweise nach minde stens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprü che 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke am Bauelement in mindestens einem Be reich reduzierter Dicke nicht verschwindet.

26. Optisches Bauelement, vorzugsweise nach minde stens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprü che 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die min destens eine Schicht Teil eines auf dem Substrat auf gebrachten Schichtstapels ist, woran nebst der er wähnten Schicht mindestens eine Schicht niedrigerbre chenden Materials, vorzugsweise im wesentlichen aus SiO₂ oder Al₂O₃, vorgesehen ist.

27. Optisches Abbildungssystem mit einer UV-, insbe sondere einer Exzimer-Laserquelle, deren Strahl durch eine Maske läuft, zur Modulation des Laserstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske ein nach einem der Ansprüche 20 bis 26 aufgebautes optisches Bauele ment ist.

28. Optisches Abbildungssystem, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserquelle eine Strahlenergiedichte von über 100 mJ/cm² abgibt, vor zugsweise von über 200 mJ/cm², dabei vorzugsweise gar von über 300 mJ/cm².

29. Vakuumbehandlungsanlage zur Herstellung eines Bauelementes nach einem der Ansprüche 20 bis 26 bzw. mindestens zur Ausführung des Ätzschrittes am Ver fahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:

- einen Vakuumrezipienten, darin
- eine Substratträgerelektrode,
- diesbezüglich eine Gegenelektrode,
- einen Wechselspannungsgenerator an Substratträ gerelektrode und Gegenelektrode,
wobei die Gegenelektrode eine Anordnung verteilter, im wesentlichen gegen die Werkstückträger-Elektrode gerichteter Gasauslaßöffnungen für ein Reaktivgas umfaßt.

30. Vakuumbehandlungsanlage, vorzugsweise nach minde stens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 29, da durch gekennzeichnet, daß die Öffnungen an der Ge genelektrode regelmäßig flächig verteilt angeordnet sind.

31. Vakuumbehandlungsanlage, vorzugsweise nach minde stens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprü che 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Ge genelektrode gekühlt ist, vorzugsweise wassergekühlt ist.

32. Vakuumbehandlungsanlage, vorzugsweise nach minde stens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprü che 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß minde stens eine Anordnung zur Durchleitung eines Licht strahls, gewinkelt - dies rechtwinklig einschließend - durch die Werkstückträger-Elektrode vorgesehen ist und, an deren Trägerfläche für ein Werkstück, ausmün det, und daß weiter durch die Trägerelektrode, ein mündend an deren Trägerfläche, eine weitere Anordnung zur Durchleitung eines Lichtstrahls vorgesehen ist, wobei die eine der Anordnungen mit einer Lichtquelle verbunden ist, die andere mit einer Auswerteeinheit zur Auswertung des durch letzterwähnte Anordnung emp fangenen Lichtstrahls.

33. Vakuumbehandlungsanlage, vorzugsweise nach minde stens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 32, da durch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Anord nungen durch Lichtleiter gebildet ist.

34. Vakuumbehandlungsanlage, vorzugsweise nach minde stens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprü che 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, daß die bei den Anordnungen durch ein und denselben Lichtleitka nal gebildet werden, welcher im wesentlichen senk recht zur Werkstückträger-Oberfläche der Trägerelek trode durch letztere durchgeführt ist.

35. Vakuumbehandlungsanlage, vorzugsweise nach minde stens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprü che 29 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die An ordnung verteilter Auslaßöffnungen, vorzugsweise über Durchfluß-Stellglieder, mit einem Vorrat mit CHClF₂ kommuniziert, gegebenenfalls zusätzlich mit einem Vorrat für He und/oder CHF₃ und/oder H₂.

36. Vakuumbehandlungsanlage, vorzugsweise nach minde stens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprü che 29 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die An ordnung verteilter Auslaßöffnungen einerseits mit einem Vorrat Cl₂ enthaltenden Gases sowie mit einem Vorrat eines anderen Gases verbunden ist und die Ver bindung zu den Vorräten stellbar ist.

37. Vakuumbehandlungsanlage, vorzugsweise nach minde stens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 36, da durch gekennzeichnet, daß eine Detektoranordnung vorgesehen ist, die für unterschiedliche, dem Ätzprozeß ausgesetzte Oberflächen unterschiedliche Si gnale abgibt, und daß eine Auswerteeinheit für die Signale das Aufschalten der Vorräte steuert.

38. Vakuumbehandlungsanlage, vorzugsweise nach minde stens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprü che 32 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus gang der Auswerteeinheit die Zusammensetzung des den Gasauslaßöffnungen zugeführten Gases steuert.

39. Vakuumbehandlungsanlage, vorzugsweise nach minde stens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprü che 29 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus gang der Auswerteeinheit auf den Wechselspannungsge nerator und/oder auf Stellglieder für die Gaszuspei sung zu den Auslaßöffnungen wirkt.

40. Verfahren zur Verfolgung des Abtrages oder des Auftrages von Material an einem mindestens in einem gegebenen Spektralbereich transmittierenden Bauele ment während des Abtrag- bzw. Auftragprozesses, da durch gekennzeichnet, daß man von der unbehandelten Bauelementseite her mindestens einen Lichtstrahl im genannten Spektralbereich auf und durch das Bauele ment leitet und aus Änderungen eines reflektierten Lichtstrahls auf die momentane Dicke des Bauelementes schließt.

41. Vakuumbehandlungsanlage zum Auftrag oder Abtrag von Material an der Oberfläche mindestens eines Werk stückes, welches in einem vorgegebenen Spektralbe reich transmittierend ist, mit einem Werkstückträger, worauf das Werkstück mit einer nicht zu behandelnden Oberfläche aufliegt dadurch gekennzeichnet, daß durch den Träger mindestens eine Lichtkanalanordnung durchgeführt ist und an dessen Trägerfläche ausmün det, welche mit einer Lichtquelle, vorzugsweise einer Laserquelle, kommuniziert, und daß am Bauelementträ ger eine weitere Anordnung zur Durchleitung eines Lichtstrahls vorgesehen ist, welche mit einer Aus werteeinheit für die Auswertung des durch diese An ordnung empfangenen Lichtstrahls verbunden ist, wobei vorzugsweise die beiden Lichtdurchleit-Anordnungen durch ein und denselben Lichtleitkanal gebildet sind, der im wesentlichen senkrecht zur Trägerfläche durch den Träger durchgeführt ist.

42. Verfahren zur Feststellung des Erreichens einer vorgegebenen Oberfläche durch reaktives Ätzen minde stens einer darüberliegenden Schicht, dadurch gekenn zeichnet, daß die Oberfläche mit Erdalkali-Ionen do tiert wird und ihr Erreichen durch den Ätzprozeß aufgrund des Auftretens von Licht eines gegebenen Spektralbereiches im Prozeßraum detektiert wird.

43. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 42, dadurch gekennzeich net, daß die Oberfläche durch ein Substrat aus Glas mit Erdalkali-Ionen gebildet wird.

44. Verfahren zur Steuerung eines reaktiven Ätzprozesses eines Schichtstapels mit mindestens einer hochbrechenden und, darüber, einer niedrigbrechenden Schicht, erstere vorzugsweise einer MeO-Schicht der in Anspruch 1 spezifizierten Art, letztere vorzugs weise eine SiO₂-Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die letztere Schicht mit einem Gas, vorzugsweise ohne Cl₂-Anteil, geätzt wird, Erreichen der Oberfläche der ersten Schicht detektiert wird und darnach gegebenen falls ein anderes Gas, vorzugsweise mit Cl₂-Anteil, verwendet wird.

45. Optisches Bauelement, bestehend aus einem durch reaktives Ionenätzen strukturierten Schichtsystem mit mindestens einer Lage, die mit Erdalkali-Ionen do tiert ist.

46. Optisches Bauelement, vorzugsweise nach minde stens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 45, da durch gekennzeichnet, daß die Lage durch ein Sub strat aus Glas mit Erdalkali-Ionen gebildet ist.

47. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß Me = Y und
x = 1,5und damit die Schicht Y₂O₃ ist.

48. Optisches Bauelement, vorzugsweise nach minde stens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprü che 20 bis 22, 25, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Schicht gilt: Me = Y
x = 1,5.

49. Verwendung einer Y₂O₃-Schicht als Stopp-Schicht in einem reaktiven Ätzprozeß.

50. Verwendung nach Anspruch 49 für einen reaktiven Ätzprozeß mit CHClF₂ und vorzugsweise He.

51. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 19, 47, dadurch gekennzeichnet, daß für das Ätzen der MeO_x- Schicht ein fluorhaltiges Gas, vorzugsweise CHF₃ eingesetzt wird.