[发明专利]制造衍射光学元件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造衍射光学元件的方法。

背景技术

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

发明内容

本发明所解决的技术问题

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，本发明的发明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，完成了本发明。

本发明的一个目的是提供一种制造衍射光学元件的方法，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

本发明提供了一种制造衍射光学元件的方法(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。

在本发明的制造方法中，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10¹¹Ωcm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10¹¹Ωcm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10¹¹Ωcm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。

本发明的有益效果

根据本发明的制造方法，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是示出了可用于本发明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