光学元件及其制造方法技术

提供一种光学元件的制造方法，该方法包括：在基板上形成框架部分并在被框架部分包围的空间部分中形成结构体，以由此形成第一光学部件；在减压环境中，在第一光学部件上设置第二光学部件，以形成在减压状态下密封空间部分的光学元件；以及将光学元件暴露于大气中，由此通过大气和在减压状态下被密封的空间部分之间的差压来使结构体和第二光学部件相互紧密接触。因此，能够在接合光学元件时抑制光学元件在接合中的损坏并进一步在不使用粘接剂的情况下提高光学元件的功能和强度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学元件和光学元件的制造方法。特别地，本专利技术涉及诸如偏振 (polarization)光束分离器、相位板或带通滤波器之类的具有三维中空结构的透射型光学 元件，并涉及其制造方法，所述具有三维中空结构的透射型光学元件在其表面上具有面内 周期比可见光的波长短的结构。这里使用的术语“面内周期”指的是在面内周期性地布置 结构体的状态。
技术介绍
近年来，诸如偏振光束分离器和带通滤波器之类的透射型光学元件被积极地开发。常规上以多层膜结构形成这种透射型光学元件。但是，为了获得投影仪等的更高的亮度 和对比度，最近开发了以小于或等于可见光波长的间距的间距形成的精微(microscopic) 三维中空结构体。美国专利申请公开No. 2007/0201135提出具有三维结构的光学元件和光 学元件的制造方法。顺便说一句，在美国专利申请公开No. 2007/0201135的透射型微光学元件的制 造方法中，当精微三维中空结构体与基板接合时，使用粘接剂。但是，由于该元件具有 精微三维中空结构，因此发现，当对于与基板接合使用粘接剂时，在间隙中出现毛细管 (capillary)现象并且粘接剂粘附于结构体的内部，这产生折射率的波动。因此，希望不使 用粘接剂的接合技术。但是，面内周期比可见光的波长短并且具有特别小的线宽度和点直 径的结构的强度低，由此，当被施加大的负载时，结构体受损。如果在形成于基板上的结构 体和接合基板之间产生非接触部分，那么入射光会被非接触部分反射，由此导致光学元件 的光学性能可能降低。此外，负载集中在接触部分上，由此使得结构体可能被损坏。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的一个目的是，提供这样的光学元件和光学元件的制造方 法，所述光学元件和光学元件的制造方法使得能够在不使用粘接剂的情况下接合光学元 件、抑制在接合期间对于光学元件的损坏、以及进一步提高其功能和强度。根据本专利技术，一种光学元件的制造方法，所述光学元件包含第一光学部件和第二 光学部件，所述制造方法包括在基板上形成框架部分，并且在被框架部分包围的空间部 分中形成结构体，以由此形成第一光学部件；在减压(pressure-reduced)环境中，在第一 光学部件上设置第二光学部件，以形成在减压状态中密封所述空间部分的光学元件；以及 将所述光学元件暴露于大气中，由此通过大气和在减压状态中密封的空间部分之间的差压 (differential pressure)而使结构体和所述第二光学部件相互紧密接触。根据本专利技术的光学元件包括具有在基板上形成的框架部分并具有在被基板上的 框架部分包围的空间部分中形成的结构体的第一光学部件；以及被设置在第一光学部件上 以密封空间部分的第二光学部件，其中，空间部分被减压。根据本专利技术，可以实现这样的光学元件制造方法和光学元件，所述光学元件制造方法和光学元件使得能够在不使用粘接剂的情况下接合光学元件、抑制在接合期间对于光 学元件的损坏、以及进一步提高其功能和强度。参照附图阅读示例性 实施例的以下描述，本专利技术的其它特征变得清晰。 附图说明图1是根据本专利技术第一实施例的光学元件的透视图。图2A、图2B、图2C和图2D是用于示出根据本专利技术第一实施例的光学元件的制造 方法的步骤的断面图。图3A、图3B和图3C是用于示出根据本专利技术另一实施例的光学元件的制造方法的 步骤的断面图。图4A、图4B、图4C、图4D和图4E是用于示出根据本专利技术第二实施例的光学元件的 制造方法的步骤的断面图。图5是示出本专利技术的例子3中的偏振特性的评价结果的图示。 具体实施例方式现在将参照附图详细描述本专利技术的优选实施例。(第一实施例)图2A 2D是用于示出根据本专利技术第一实施例的光学元件的制造方法的断面图。 在图2A 2D中，附图标记1、2、3、4、5、9和10分别表示由光学玻璃等制成的基板、由根据 本实施例的光学玻璃等制成的基板形成的第二光学部件、框架部分、空间部分、结构体、电 介质膜、以及用于构图的抗蚀剂。在本实施例中，基板1、框架部分3和结构体5 —起被称为第一光学部件。(形成第一光学部件的步骤)首先，在图2A所示的步骤中，在基板1上形成电介质膜9，电介质膜9主要包含钛 氧化物(titanium oxide)、铌氧化物(niobium oxide)、锆氧化物(zirconium oxide)、铝氧 化物(aluminium oxide)、钇氧化物(yttlium oxide)、铪氧化物(hafnium oxide)、钽氧化 物(tantalum oxide)和硅氧化物(silicon oxide)中的至少一种氧化物。然后，进一步在 电介质膜9上涂敷抗蚀剂10。然后，在图2B所示的步骤中，执行曝光、显影和干法蚀刻，以由此在基板1上形成 框架部分3和结构体5。顺便说一句，在本实施例中，结构体5具有通过空间部分和结构部 分的重复而形成的、面内周期比可见光的波长短的线结构(line structure)。但是，该结 构体不限于根据本实施例的结构体，并且，只要在形成在基板1上的、被基板1上的框架部 分3包围的空间部分中形成结构体，那么可以构想各种形式。例如，可以根据设计，以线图 案(线结构)、孔图案(孔结构)或点图案(点结构)形成结构体。(形成其中空间部分被密封并且被减压的光学元件的步骤)然后，在图2C所示的步骤中，设置在基板1上形成的具有框架部分和结构体的第 一光学部件和由例如基板2形成的第二光学部件2。在图2D所示的步骤中，框架部分和第 二光学部件相互接触，由此密封被框架部分包围的空间部分。更具体而言，在真空室中制备 构图的第一光学部件和第二光学部件。然后，真空室被抽空(evacuate)到约IOe-IPa 10e-7Pa,并且，第二光学部件2被设置在第一光学部件的框架部分3上。因此，第一光学部 件的框架部分3的上表面与第二光学部件接触，并且，第一光学部件和第二光学部件相互 接合，结果可以获得其中空间部分4被密封并且被减压的光学元件12。如图3A所 示，可以通过使用离子束枪11等用氩离子束照射第一光学部件1和第 二光学部件的接触表面。优选地，用氩离子束照射第一光学部件1和第二光学部件2的整个 接触表面。作为结果，第一光学部件1和第二光学部件2的各接触表面可被清洗和活性化 (activate)，并且，更容易以更高的精度使各接触表面相互接合，这提高密封精度。顺便说 一句，施加的电压和离子束枪11的照射时间分别优选为30 600V和约30秒 1小时。作 为清洗和活性化手段，作为氩离子束的替代，可以使用其它的等离子体、原子团(radical) 束、原子束、激光或灯，并且，在这种情况下可获得类似的结果。作为气体类型，可以有效地 使用其它的惰性(inert)气体、氧气或二氧化碳。如图3C所示，框架部分3可沿轮廓线(outline)箭头指示的方向被加压以及被加 热，并且，接触表面可被活性化以相互接合，由此形成在光学玻璃基板1上的、被框架部分3 包围的空间部分4被真空密封。顺便说一句，优选地，分别以0. 001N/mm2 100N/mm2和以 室温 400°C执行加压和加热。因此，第一光学部件和第二光学部件可以更牢固地相互接 合，这进一步提高密封精度。此外，如图3B所示，在lOe本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学元件制造方法，包括：　　在基板上形成框架部分，以及在被所述框架部分包围的空间部分中形成结构体，以由此形成第一光学部件；　　在减压环境中，在所述第一光学部件上设置第二光学部件，以形成在减压状态下密封所述空间部分的光学元件；以及　　将所述光学元件暴露于大气中，由此通过大气和在减压状态下被密封的所述空间部分之间的差压而使所述结构体和所述第二光学部件相互紧密接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩片政秀，荒井一浩，寺田顺司，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]