【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】单晶金刚石衍射光学元件及其制造方法相关申请的交叉引用本申请要求2017年8月30日提交的国际专利申请PCT/IB2017/055208的优先权，在此通过引用将该申请的整个内容并入。
本专利技术涉及一种用于在单晶金刚石中制造光学部件的方法。本专利技术涉及一种用于在单晶金刚石中制造光学部件的方法，这些光学部件沿着明确限定的晶面展示原子级光滑表面。本专利技术还涉及仅由单晶金刚石零件或产品构成的光学衍射部件，包括但不限于光栅或分束器。
技术介绍
随着近来可以利用工业高纯度化学气相沉积(CVD)单晶金刚石，已经广泛报道利用其独特的光学和机械特性的应用。已经示例了诸如纳米机械谐振器、纳米线尖端以及悬臂的机械结构。在光学领域中，微透镜、光栅以及微腔是单晶金刚石是理想材料的应用。微结构晶体块状材料展现晶面的能力是微制造中的已知现象。已经使用各种湿式蚀刻剂(KOH、TMAH等)(还利用具有对某些晶面具有选择性的蚀刻剂的效果)来在硅中制造三角形或矩形轮廓的光栅结构。如果基板切割错误，即，基板表面被故意相对...
【技术保护点】
1.一种单晶金刚石光学元件的生产方法，该单晶金刚石光学元件的生产方法包括以下步骤：/n-提供单晶金刚石基板或层(1)；/n-将掩模层(3)涂敷到所述单晶金刚石基板或层(1)；/n-穿过所述掩模层(3)形成至少一个或多个凹陷或凹口(15B)，以露出所述单晶金刚石基板或层(1)的一个或多个部分(17B)；以及/n-蚀刻所述单晶金刚石基板或层(1)的露出的一个或多个部分(17B)。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170830 IB PCT/IB2017/0552081.一种单晶金刚石光学元件的生产方法，该单晶金刚石光学元件的生产方法包括以下步骤：
-提供单晶金刚石基板或层(1)；
-将掩模层(3)涂敷到所述单晶金刚石基板或层(1)；
-穿过所述掩模层(3)形成至少一个或多个凹陷或凹口(15B)，以露出所述单晶金刚石基板或层(1)的一个或多个部分(17B)；以及
-蚀刻所述单晶金刚石基板或层(1)的露出的一个或多个部分(17B)。
2.根据前一权利要求所述的方法，其中，使用基于氧的等离子体蚀刻来进行所述单晶金刚石基板或层(1)的所述露出的一个或多个部分(17B)的所述蚀刻；或者其中，在富氧环境中在升高的温度下进行所述单晶金刚石基板或层(1)的所述露出的一个或多个部分(17B)的所述蚀刻，并且所述蚀刻是非等离子体蚀刻。
3.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述单晶金刚石基板或层(1)的所述露出的一个或多个部分(17B)的所述蚀刻使用基于氧的等离子体蚀刻且在没有物理蚀刻的情况下，经由等离子体产生的离子针对所述单晶金刚石基板或层(1)的所述露出的一个或多个部分的加速或以所述等离子体产生的离子的加速水平来进行，该加速水平允许发生沿着一个或多个晶面的晶体蚀刻或各向异性蚀刻。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，仅使用O2等离子体蚀刻进行所述单晶金刚石基板或层(1)的所述露出的一个或多个部分(17B)的所述蚀刻。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，进行所述蚀刻，以沿所述单晶金刚石基板或层(1)的<100>晶向蚀刻，以产生梯形轮廓的光学结构或梯形结构的光栅。
6.根据前述权利要求1至4中任意一项所述的方法，其中，进行所述蚀刻，以沿所述单晶金刚石基板或层(1)的所述<100>晶向蚀刻，以展现至少一个晶面，并且蚀刻所述单晶金刚石基板或层(1)的所述至少一个展现的晶面或所述晶面的表面，以在所述单晶金刚石基板或层(1)中产生三角形凹槽结构。
7.根据前一权利要求所述的方法，其中，进行所述蚀刻，以使蚀刻前部遇到所述单晶金刚石基板或层(1)的(111)平面，并且继续所述蚀刻，以在所述单晶金刚石基板或层中产生所述三角形凹槽结构。
8.根据前述权利要求1至4中任意一项所述的方法，其中，进行所述蚀刻，以沿所述单晶金刚石基板或层(1)的所述<100>晶向蚀刻，以在所述单晶金刚石基板或层(1)中产生矩形凹槽结构。
9.根据前一权利要求所述的方法，其中，进行所述蚀刻，以使蚀刻前部遇到所述单晶金刚石基板或层(1)的(100)平面，并且继续所述蚀刻，以在所述单晶金刚石基板或层中产生所述矩形凹槽结构。
10.根据前述权利要求5至9中任意一项所述的方法，还包括以下步骤：去除包括顶部金刚石部分(19B)和掩模层材料(19A)的上段(19)，以露出三角形或矩形凹槽表面(21)。
11.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述单晶金刚石基板或层(1)贴附到基板(7)，或者该方法还包括以下步骤：在形成所述至少一个凹陷或多个凹陷(15B)之前，将所述单晶金刚石基板或层(1)贴附到支架。
12.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述掩模层(3)包括或仅包括：比露出到基于氧的等离子体蚀刻的单晶金刚石更慢蚀刻的材料。
13.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述掩模层(3)包括或仅包括：氧化硅、或氮化硅、或氧化铝。
14.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述掩模层(3)包括或仅包括：Al、或Si、或Au、或Ti、或Si3N4、或Ni、或Ni-Ti合金、或W；或Ag、或Cu、或Fe、或Cr、或Co、或Ga、或Ge、或In、或Mo、或NiFe、或NiCr、或Nb、或Pd、或Pt、或Si、或Sn、或Ta、或Y；或MgO、或铟锡氧化物(ITO、In2O3-SnO2)、或钛氧化物TiO2、或Ti2O3、或Ti3O5、或ZrO2、或HfO2、或La2O3、或Y2O3、或SiC；或以上的任意组合。
15.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述掩模层(3)的厚度在10nm与1μm之间。
16.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所提供的单晶金刚石基板或层(1)是切割错误的单晶金刚石基板或层(1A)，该基板或层包括所述单晶金刚石基板或层的表面，该表面相对于晶体金刚石基板或层的晶向限定了预定角度(θ)。
17.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所提供的单晶金刚石基板或层(1)是切割错误的单晶金刚石基板或层(1A)，该基板或层包括所述单晶金刚石基板或层的表面，该表面相对于晶体金刚石基板或层的<100>方向限定了预定角度(θ)，以便产生不对称光学结构或闪耀光栅。
18.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，还包括以下步骤：在所述掩模层(3)上提供轮廓形成层(9)，以便在所述掩模层(3)中形成所述至少一个凹陷或所述多个凹陷(15B)。
19.根据前一权利要求所述的方法，还包括以下步骤：穿过所述轮廓形成层(9)形成至少一个或多个凹陷或凹口(15A)，以露出所述掩模层(3)的一个或多个部分(17A)。
20.根据前述权利要求18至20中任意一项所述的方法，还包括以下步骤：在所述轮廓形成层(9)中光刻地限定至少一个或多个凹陷或凹口。
21.根据前一权利要求所述的方法，其中，所述光刻限定的至少一个或多个凹陷或凹口沿所述单晶金刚石基板...
【专利技术属性】
技术研发人员：N·夸克，M·基斯，T·格拉齐奥西，
申请(专利权)人：洛桑联邦理工学院，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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