制造衍射光学元件的方法技术

本发明专利技术提供了一种制造衍射光学元件的方法，其可以抑制从绝缘基板内部产生热以稳定刻蚀速率。一种制造衍射光学元件的方法，所述衍射光学元件由绝缘基板组成，绝缘基板的表面具有凹凸结构。所述方法包括：测量绝缘基板的电阻率并选择电阻率等于或者大于特定值的绝缘基板；以及对所述选择步骤所选的绝缘基板的表面进行干法刻蚀来在绝缘基板表面上形成凹凸结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
不同于使用折射和反射的传统光学元件，衍射光学元件(DOE)直接利用光学衍射 现象来控制光学相位，表面的较小的凹凸结构处会出现光学衍射现象。DOE是能够实现近年 来需求一直增大的电子元器件或器件的小型化的光学元件。这种DOE是通过干法刻蚀制成 的，干法刻蚀提供了具有高精度的微细加工。如下执行干法刻蚀。首先，将由光学元件材料ZnSe等组成的绝缘基板放置在腔室 中。通过绝缘基板和当高频功率被提供给绝缘基板时所产生的等离子体中的活性物种之间 的化学反应，形成了副产品。同样产生于等离子体中的正离子与副产品碰撞以去除该副产 品。从而，执行了干法刻蚀。但是，传统的干法刻蚀具有这样的问题，当正离子与绝缘基板碰撞时或者当化学 反应产生时，绝缘基板的温度增大从而使得刻蚀速率(速度)不稳定。刻蚀速率的这一变 化导致绝缘基板的刻蚀深度的变化。从而，不能实现DOE的期望性能。为了解决这一问题，专利文献1中提出了一种干法刻蚀方法。在该方法中，通过利 用导电膏将绝缘基板附接至导体来稳定刻蚀速率，其抑制了当多个绝缘基板同时被干法刻 蚀时绝缘基板之间的刻蚀速率的变化。引用列表专利文献专利文献1 JP2005-157344A
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题利用专利文献1所公开的干法刻蚀方法，可改进刻蚀速率的变化。但是，本专利技术的 专利技术人已经进行了大量的研究，并且发现当利用电阻率等于或者大于特定值的绝缘基板作 为光学元件材料来执行干法刻蚀时，可抑制从绝缘基板内部产生热，并且刻蚀速率稳定。因 此，完成了本专利技术。本专利技术的一个目的是提供一种，该方法可抑制从绝缘基 板内部产生热，并且可以稳定刻蚀速率。解决所述问题的措施本专利技术提供了一种(下文简称为“制造方法”)，所述衍 射光学元件由绝缘基板组成，绝缘基板的表面具有凹凸结构，所述方法包括选择步骤，通过测量绝缘基板的电阻率来选择电阻率等于或者大于特定值的绝缘 基板；以及刻蚀步骤，通过对所述选择步骤所选的绝缘基板的表面进行干法刻蚀来形成凹凸结构。在本专利技术的制造方法中，测量绝缘基板的电阻率，并且对电阻率等于或者大于特 定值的绝缘基板进行干法刻蚀，以形成其表面上的凹凸结构。由于具有较低电阻(电阻 率)的绝缘基板在绝缘基板的晶体中具有许多自由电子，所以当施加高频功率时自由电子 振动，并因此从内部产生热量，这就增大了绝缘基板的温度。当温度上升时，绝缘基板与刻 蚀气体之间的化学反应的速率增大。于是，刻蚀速率不稳定。相反，由于具有等于或者大于 特定值的大电阻率的绝缘基板具有少量的自由电子，所以即使施加了高频功率，也能抑制 从内部产生热。从而，可以稳定刻蚀速率。稳定的刻蚀速率导致恒定的刻蚀深度，从而提供 令人满意的DOE性能。优选地，绝缘基板由ZnSe组成，并且特定值等于IO11 Ω cm或者更高。通过ZnSe与 在高频电场下进入等离子体状态的高活性刻蚀气体之间的化学反应来对ZnSe进行干法刻 蚀。化学反应的速率随着ZnSe温度升高而加速增大。因此，ZnSe的温度在刻蚀期间需要 等于或者小于特定温度，以实现稳定的反应速率，然而可通过将ZnSe所组成的绝缘基板的 电阻率调节至IO11 Ω cm或者更高，来抑制晶体中自由电子的振动所造成的热量产生。从而， 抑制绝缘基板温度的升高，并且可以稳定刻蚀速率。可以通过CVD方法形成绝缘基板。在这种情况下，绝缘基板是多晶体。由于绝缘 基板具有IO11Qcm的电阻率或者更高，因此可以抑制晶体中自由电子振动所造成的热量产生。本专利技术的有益效果根据本专利技术的制造方法，抑制了从绝缘基板内部产生热，并且可以稳定刻蚀速率。附图说明 图1是示出了可用于本专利技术的制造方法中的干法刻蚀设备的示例的示意图。图2是示出了 DOE的制造步骤的示意图。图3是示出了电阻率和刻蚀速率之间的相互关系的示图。参考标号列表1干法刻蚀设备2a，2b RF 电源3ICP线圈4腔室5绝缘基板6导体7电极8隔直流电容器 9等离子体 10鞘层区域 20光致抗蚀剂膜 21光掩膜具体实施例方式现在将参考附图来详细描述本专利技术的制造方法的实施例。为了使说明更清楚，图 1和图2中扩大了厚度方向等的元器件尺寸。在本专利技术的制造方法中，通过在电阻率等于或高于特定值的绝缘基板的表面中进 行干法刻蚀，来形成凹凸结构。例如，可利用图1所示的干法刻蚀设备1来执行干法刻蚀。 干法刻蚀设备1包括RF电源2a和2b、ICP线圈3、以及腔室4。绝缘基板5作为DOE的原 材料被附在导体6上，导体6和以氦气等冷却的电极7被布置在腔室4中，从而导体6与电 极7进行紧密的电接触。在图1中，隔直流电容器8被布置在接地的RF电源2b和电极7 之间。气体被提供至腔室4，并且由于绝缘基板5上产生的鞘层区域10中的强电场，利用 了 RF电源2a和2b的高频功率的应用所产生的等离子体9中的正离子与绝缘基板5的表 面碰撞。因此，绝缘基板5被干法刻蚀。可利用选自如下的至少一种等离子体来执行本专利技术的干法刻蚀方法例如，ICP 等离子体、CCP等离子体、ECR等离子体、以及NLD等离子体。在此情况下，由于可以执行精 细的高度各项异性的干法刻蚀，因此可以制造更高质量的DOE。此处，ICP等离子体指的是 电感耦合的等离子体，这是通过施加高频功率至ICP线圈而产生的。CCP等离子体指的是电 容耦合的等离子体，这是通过电极上电荷所产生的静电场而产生的。ECR等离子体指的是电 子回旋共振等离子体，这是通过向在磁场中进行回旋运动的正离子和电子施加交流电场而 产生的。NLD等离子体指的是磁中性环路放电等离子体，这是沿着磁场为零的磁中性点的环 路而产生的。可在本专利技术的制造方法中使用的绝缘基板5的类型在本专利技术中并不具体限定。例 如，可以采用通过CVD方法合成的ZnSe多晶体、ZnSe单晶体、诸如ZnS或ZnTe之类的II 族_ VI族化合物半导体、诸如合成石英或者熔融石英之类的SiO2、诸如GaAs或GaN之类的 III族_ V族化合物半导体、或者诸如Si或者Ge之类的IV族半导体。由于ZnSe多晶体具有 针对红外光的高透射率，所以由ZnSe多晶体组成的DOE可适用于利用发射红外线的二氧化 碳气体激光来处理电子元件等。并且，由SiO2组成的DOE可适用于利用YAG激光(例如， 基波、二次谐波、三次谐波或四次谐波)来处理电子元件。本专利技术的特点在于，电阻率等于或高于特定值的绝缘基板被选为绝缘基板5，并且 对所选的绝缘基板5执行干法刻蚀以形成绝缘基板5表面中的凹凸结构。具有等于或高于 特定值的大电阻率的绝缘基板具有较小的自由电子数。因此，即使施加了高频功率，也可抑 制从内部产生热，这稳定了刻蚀速率。上面描述的“特定值”根据绝缘基板5的类型而不同。例如，当绝缘基板由ZnSe组 成时，绝缘基板优选地具有等于或者大于 ο11 Ω cm的电阻率，如下所述。通过ZnSe和在高 频电场下进入等离子体状态的高活性的刻蚀气体之间的化学反应，对ZnSe进行干法刻蚀。 化学反应的速率随着ZnSe温度的升高而加速增大。因此，ZnSe的温度在刻蚀期间需要等 于或者小于特定温度，从而实现稳定的反应速率，但是可通过将ZnSe所组成的绝缘基板的 电阻率调节至IO11 Ω cm或者更高，来抑制晶体中自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造衍射光学元件的方法，所述衍射光学元件由绝缘基板组成，绝缘基板的表面具有凹凸结构，所述方法包括：选择步骤，通过测量绝缘基板的电阻率来选择电阻率等于或者大于特定值的绝缘基板；以及刻蚀步骤，通过对所述选择步骤所选的绝缘基板的表面进行干法刻蚀来形成凹凸结构。

【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：栗巢贤一，今村秀明，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，住友电工硬质合金株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]