JP2007310173A - Dry etching method and diffractive optical element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dry etching method by which a uniform etching plane can be obtained and to provide a diffractive optical element to be manufactured by using the dry etching method. <P>SOLUTION: A dry etching apparatus 1 is used. An insulating substrate 8 is brought into electric contact with an electrode 6. Dry etching is performed on the resulting insulating substrate in plasma 9 in such a state that a dielectric 11 is interposed between the insulating substrate 8 and the electrode 6. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ドライエッチング方法と回折型光学部品（Diffractive Optical Element：以下、「ＤＯＥ」という。）に関し、特に、安定したエッチングレートを得るドライエッチング方法、およびその方法を用いて製造されるＤＯＥに関する。   The present invention relates to a dry etching method and a diffractive optical element (hereinafter referred to as “DOE”), and more particularly, to a dry etching method for obtaining a stable etching rate, and a DOE manufactured using the method. .

近年、携帯電話やパソコン等に用いられる電子部品およびデバイスの小型化が進み、それらに対して、精度の高い加工が要求されている。そして、この要求を満足させるデバイスとして、光の回折現象を利用するＤＯＥが注目されている。このＤＯＥは、表面を鏡面に磨き、屈折・反射といった幾何光学を利用する従来の光学部品とは異なり、表面にミクロン単位の微細な凹凸を形成することにより、光の回折現象を利用し、位相を直接制御することによって、例えば、多点分光機能等の幅広い応用分野が期待できる光学部品である。   In recent years, electronic components and devices used for mobile phones, personal computers, and the like have been miniaturized, and high-precision processing is required for them. As a device that satisfies this requirement, DOE that uses the diffraction phenomenon of light has attracted attention. Unlike conventional optical components that use geometric optics such as refraction and reflection, and polishing the surface to a mirror surface, this DOE uses the diffraction phenomenon of light by forming microscopic irregularities on the surface. By directly controlling the optical component, for example, it is an optical component that can be expected to have a wide range of application fields such as a multipoint spectroscopic function.

このＤＯＥの利用例としては、レーザ加工用の光学部品が挙げられる。これは、１本の加工用レーザ光をＤＯＥに照射し、このレーザ光を多点に分岐して複数個の穴を同時にあけることで、微細な穴明け加工の高速性を実現するものである。   An example of the use of DOE is an optical component for laser processing. This is to irradiate the DOE with a single processing laser beam, branch the laser beam into multiple points, and simultaneously open a plurality of holes, thereby realizing high speed of fine drilling processing. .

また、一般に、ＤＯＥを製造する際に、ドライエッチング方法が使用されている。例えば、図７に示すドライエッチング装置１を用いて、誘導結合性プラズマ（Inductively−Coupled−Plasma：以下、「ＩＣＰプラズマ」という。）によるドライエッチング方法が採用されている。なお、ＩＣＰプラズマとは、ＩＣＰコイルに高周波電力を印加することによって生成したプラズマのことである。このドライエッチング装置５０は、ＲＦ電源２、３と、ＩＣＰコイル４と、反応室５と、Ｈｅガス等によって冷却された電極６と、ブロッキングコンデンサ７とを備えている。また、ＤＯＥの原材料となる絶縁性基板（例えば、石英基板）８が、反応室５の内部に設置されている。なお、ここでいう「絶縁性基板」とは、静電場を加えた時に、誘電分極を生じるが、直流電流を生じない基板のことをいう。   In general, a dry etching method is used when manufacturing a DOE. For example, a dry etching method using inductively coupled plasma (hereinafter referred to as “ICP plasma”) is employed using the dry etching apparatus 1 shown in FIG. The ICP plasma is plasma generated by applying high frequency power to the ICP coil. The dry etching apparatus 50 includes RF power sources 2 and 3, an ICP coil 4, a reaction chamber 5, an electrode 6 cooled by He gas or the like, and a blocking capacitor 7. In addition, an insulating substrate (for example, a quartz substrate) 8 that is a raw material of the DOE is installed inside the reaction chamber 5. Here, the “insulating substrate” refers to a substrate that generates dielectric polarization when an electrostatic field is applied but does not generate a direct current.

そして、反応室５内にガスを供給し、ＲＦ電源２、３によって高周波電力を印加して誘導磁場を発生させる。そうすると、イオン、および活性種を含むプラズマ９が発生し、当該活性種を絶縁性基板８の表面で反応させ、絶縁性基板８の表面において二次生成物を発生させる。次いで、プラズマ９中のイオンを、絶縁性基板８上に発生するシース領域１０で発生するシース電界により加速させて、絶縁性基板８の表面へ衝突させ、二次生成物をスパッタさせ、絶縁性基板８のドライエッチングが行われる（例えば、非特許文献１参照）。
徳山巍著、「応用物理学シリーズ 超微細加工技術」、第１版、株式会社 オーム社、１９９７年２月、ｐ２１６−２２１ Then, gas is supplied into the reaction chamber 5 and high frequency power is applied by the RF power sources 2 and 3 to generate an induction magnetic field. Then, a plasma 9 containing ions and active species is generated, and the active species are reacted on the surface of the insulating substrate 8 to generate secondary products on the surface of the insulating substrate 8. Next, ions in the plasma 9 are accelerated by a sheath electric field generated in the sheath region 10 generated on the insulating substrate 8 and collide with the surface of the insulating substrate 8 to sputter secondary products, thereby insulating the insulating material. Dry etching of the substrate 8 is performed (see, for example, Non-Patent Document 1).
Tokuyama Satoshi, "Applied Physics Series, Ultra Fine Machining Technology", 1st Edition, Ohm Co., Ltd., February 1997, p216-221

しかし、上記従来のドライエッチング方法においては、エッチングレートが安定せず、エッチングが行われる絶縁性基板８の表面において、エッチング深さの不均一性が発生するという問題があった。これは、プラズマ９中に存在するイオン、活性種が、エッチングが行われる絶縁性基板８の表面において均一に分布しないことに起因する。そして、これを改善するためには、エッチングを行う際に、反応室５内の圧力を下げて、プラズマ９中に存在するイオンと活性種の拡散長を大きくして、平均自由工程を大きくする必要がある。しかし、反応室５内の圧力を下げると、反応室５内に供給されたガスの分子数が低下するため、ガス分子間の衝突頻度が減少してしまい、プラズマ９を発生させることが困難になる。また、仮に、プラズマ９が発生した場合であっても、反応室５内の圧力低下に伴い、プラズマ９中のイオンや活性種の濃度が低下するため、エッチング速度が大幅に低下するという問題が生じる。   However, the conventional dry etching method has a problem in that the etching rate is not stable, and the etching depth is uneven on the surface of the insulating substrate 8 on which etching is performed. This is because ions and active species present in the plasma 9 are not uniformly distributed on the surface of the insulating substrate 8 on which etching is performed. In order to improve this, when etching is performed, the pressure in the reaction chamber 5 is lowered, the diffusion length of ions and active species existing in the plasma 9 is increased, and the mean free path is increased. There is a need. However, when the pressure in the reaction chamber 5 is lowered, the number of molecules of the gas supplied into the reaction chamber 5 is reduced, so that the collision frequency between the gas molecules is reduced and it is difficult to generate the plasma 9. Become. Even if the plasma 9 is generated, the concentration of ions and active species in the plasma 9 decreases as the pressure in the reaction chamber 5 decreases, so that the etching rate is greatly reduced. Arise.

このように、絶縁性基板８の表面において、エッチング深さの不均一性が発生すると、ＤＯＥの光学特性が低下するという問題があった。即ち、上述のごとく、ＤＯＥは、ドライエッチングにより、表面にミクロン単位の微細な凹凸を形成して使用するものであり、入射するレーザ光に対して微細な凹凸で発生する光路長差に基づく光の回折現象を利用して、分岐やホモナイズ等の光の強度変換を発生させるために利用されるものである。しかし、エッチング深さの不均一性が発生すると、上述の光路長差が発生しないため、所望の光の強度変換を得ることができず、結果として、ＤＯＥの光学特性が低下するという問題があった。   Thus, when the etching depth non-uniformity occurs on the surface of the insulating substrate 8, there is a problem that the optical characteristics of the DOE deteriorate. That is, as described above, the DOE is used by forming fine irregularities in units of microns on the surface by dry etching, and is based on the optical path length difference generated by the fine irregularities with respect to the incident laser beam. The diffraction phenomenon is used to generate light intensity conversion such as branching or homogenization. However, when the etching depth non-uniformity occurs, the optical path length difference described above does not occur, so that the desired light intensity conversion cannot be obtained, and as a result, the optical characteristics of the DOE deteriorate. It was.

そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、均一なエッチング面を得ることができるドライエッチング方法、およびこの方法を用いて製造される回折型光学部品を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a dry etching method capable of obtaining a uniform etching surface, and a diffractive optical component manufactured by using this method. And

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、絶縁性基板を電極と電気的に密着させて、プラズマでドライエッチングを行うドライエッチング方法であって、絶縁性基板と電極の間に、誘電体が設けられていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a dry etching method in which an insulating substrate is electrically contacted with an electrode and dry etching is performed with plasma, and the insulating substrate is disposed between the electrode and the electrode. Further, a dielectric is provided.

同構成によれば、絶縁性基板の各エッチング部位におけるシース電圧のバラツキを抑制するとともに、エッチングレートを制御することができる。従って、絶縁性基板の各エッチング部位におけるエッチング深さの均一性を向上することができ、結果として、光学特性に優れたＤＯＥを製造することが可能になる。   According to this configuration, it is possible to suppress variations in sheath voltage at each etching portion of the insulating substrate and to control the etching rate. Therefore, it is possible to improve the uniformity of the etching depth at each etching portion of the insulating substrate, and as a result, it is possible to manufacture a DOE having excellent optical characteristics.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のドライエッチング方法であって、絶縁性基板と電極の間に誘電体を設けない状態で、ドライエッチングを行った場合の、絶縁性基板の各エッチング部位のエッチング深さに対応させて、誘電体の厚みを変更することを特徴とする。同構成によれば、簡単な方法で、絶縁性基板の各エッチング部位におけるエッチング深さの均一性を向上することができる。   Invention of Claim 2 is the dry etching method of Claim 1, Comprising: When the dry etching is performed in a state where a dielectric is not provided between the insulating substrate and the electrode, the insulating substrate The thickness of the dielectric is changed in accordance with the etching depth of each etching site. According to this configuration, the uniformity of the etching depth at each etching site of the insulating substrate can be improved with a simple method.

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のドライエッチング方法であって、誘電体が、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、およびフッ素樹脂から選ばれる少なくとも１つにより形成されていることを特徴とする。   Invention of Claim 3 is the dry etching method of Claim 1 or Claim 2, Comprising: The dielectric material is formed with at least 1 chosen from a polyimide resin, a polyester resin, and a fluororesin. It is characterized by that.

同構成によれば、エッチングの際に使用されるガス（例えば、ＣＨＦ3やＡｒ）に対して反応せず、また、真空中におけるガスの発生や分解を回避できる誘電体を提供することが可能になる。 According to this configuration, it is possible to provide a dielectric that does not react with a gas used during etching (for example, CHF 3 or Ar) and that can avoid generation and decomposition of the gas in a vacuum. become.

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のドライエッチング方法であって、プラズマが、ＩＣＰプラズマ、ＣＣＰプラズマ、ＥＣＲプラズマおよびＮＬＤプラズマから選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする。同構成によれば、微細で異方性の高いドライエッチングが可能となるため、より一層高品質のＤＯＥを製造することが可能になる。   The invention described in claim 4 is the dry etching method according to any one of claims 1 to 3, wherein the plasma is at least one selected from ICP plasma, CCP plasma, ECR plasma, and NLD plasma. It is characterized by being. According to this configuration, since fine and highly anisotropic dry etching is possible, it is possible to manufacture an even higher quality DOE.

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のドライエッチング方法であって、絶縁性基板が、ＺｎＳｅ多結晶からなることを特徴とする。同構成によれば、ＺｎＳｅ多結晶は赤外光の透過性が良いため、赤外光を出射する炭酸ガスレーザを用いた電子部品等の加工に好適に使用できるＤＯＥを得ることができる。   A fifth aspect of the present invention is the dry etching method according to any one of the first to fourth aspects, wherein the insulating substrate is made of ZnSe polycrystal. According to this configuration, since the ZnSe polycrystal has good infrared light transmittance, it is possible to obtain a DOE that can be suitably used for processing electronic parts using a carbon dioxide laser that emits infrared light.

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のドライエッチング方法であって、絶縁性基板が、ＳｉＯ2からなることを特徴とする。同構成によれば、ＹＡＧレーザ（基本波、二倍波、三倍波または四倍波等）を用いた電子部品等の加工に好適に使用できるＤＯＥを得ることができる。 A sixth aspect of the present invention is the dry etching method according to any one of the first to fourth aspects, wherein the insulating substrate is made of SiO 2 . According to this configuration, it is possible to obtain a DOE that can be suitably used for processing electronic components using a YAG laser (fundamental wave, second harmonic, third harmonic, or fourth harmonic).

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のドライエッチング方法により製造されたことを特徴とする回折型光学部品である。同構成によれば、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のドライエッチング方法により製造されているため、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の発明と、同様の効果を有する回折型光学部品を得ることができる。   A seventh aspect of the present invention is a diffractive optical component manufactured by the dry etching method according to any one of the first to sixth aspects. According to this configuration, since it is manufactured by the dry etching method according to any one of claims 1 to 6, it has the same effect as the invention according to any one of claims 1 to 6. A diffractive optical component can be obtained.

本発明によれば、絶縁性基板の各エッチング部位におけるエッチング深さの均一性を向上することができ、光学特性に優れたＤＯＥを製造することが可能になる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the uniformity of the etching depth in each etching site | part of an insulating substrate can be improved, and it becomes possible to manufacture DOE excellent in the optical characteristic.

以下に、本発明の好適な実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るドライエッチング方法を実施するためのドライエッチング装置の全体構成を示す概略図である。なお、上述の図７と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a dry etching apparatus for performing a dry etching method according to an embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the above-mentioned FIG. 7, and the description is abbreviate | omitted.

本実施形態に係るドライエッチング方法は、図１に示すドライエッチング装置１を使用して、絶縁性基板８を電極６と電気的に密着させて、プラズマ９でドライエッチングを行うドライエッチング方法であって、反応室５内において、電極６と絶縁性基板８の間に、誘電体１１を設けた状態で、ドライエッチングを行う点に特徴がある。   The dry etching method according to the present embodiment is a dry etching method in which the dry etching apparatus 1 shown in FIG. 1 is used to bring the insulating substrate 8 into electrical contact with the electrode 6 and perform dry etching with plasma 9. In the reaction chamber 5, the dry etching is performed with the dielectric 11 provided between the electrode 6 and the insulating substrate 8.

より具体的には、本実施形態に係るドライエッチング方法は、ドライエッチングを行う際に、プラズマ９中のイオンを加速させるシース領域１０のシース電圧を制御することにより、反応室５内の圧力を下げることなく（即ち、プラズマ９中のイオンや活性種の濃度が低下させることなく）、エッチングレートを制御する点に特徴がある。即ち、プラズマ９中のイオンがシース領域１０から得る運動エネルギーは、シース電界の強度に比例するため、シース電界強度、即ち、シース電圧を制御することによりエッチングレートを制御する。   More specifically, in the dry etching method according to this embodiment, the pressure in the reaction chamber 5 is controlled by controlling the sheath voltage of the sheath region 10 that accelerates ions in the plasma 9 when performing dry etching. It is characterized in that the etching rate is controlled without lowering (that is, without reducing the concentration of ions or active species in the plasma 9). That is, the kinetic energy obtained by the ions in the plasma 9 from the sheath region 10 is proportional to the strength of the sheath electric field, so that the etching rate is controlled by controlling the sheath electric field strength, that is, the sheath voltage.

そして、このシース電圧が、電極６と絶縁性基板８の間に設けられた誘電体１１の厚みにより変動することを見出した。図２は、反応室５に投入された電圧に対するシース電圧の割合と、電極６と絶縁性基板８の間に設けられた誘電体１１の厚みとの関係を示した図である。図２に示すように、誘電体１１の厚みが増加すると、シース電圧の割合が減少（即ち、シース電圧が低下）していることが判る。   And it discovered that this sheath voltage was fluctuate | varied with the thickness of the dielectric material 11 provided between the electrode 6 and the insulating board | substrate 8. FIG. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the ratio of the sheath voltage to the voltage input to the reaction chamber 5 and the thickness of the dielectric 11 provided between the electrode 6 and the insulating substrate 8. As shown in FIG. 2, it can be seen that when the thickness of the dielectric 11 is increased, the ratio of the sheath voltage is decreased (that is, the sheath voltage is decreased).

なお、図２に示すシース電圧と誘電体１１との厚みとの関係は、次のようにして求めた。シース領域１０の静電容量をＣ１、絶縁性基板８の静電容量をＣ２、誘電体１１の静電容量をＣ３、反応室５の静電容量をＣ４、およびブロッキングコンデンサ７の静電容量をＣ５とすると、図１に示したドライエッチング装置１の系全体の静電容量Ｃ０は、以下の（式１）により求めることができる。
１／Ｃ０＝１／｛１／（１／Ｃ１＋１／Ｃ２＋１／Ｃ３）＋Ｃ４｝＋１／Ｃ５…（式１） In addition, the relationship between the sheath voltage shown in FIG. 2 and the thickness of the dielectric 11 was calculated | required as follows. The capacitance of the sheath region 10 is C1, the capacitance of the insulating substrate 8 is C2, the capacitance of the dielectric 11 is C3, the capacitance of the reaction chamber 5 is C4, and the capacitance of the blocking capacitor 7 is Assuming C5, the capacitance C0 of the entire system of the dry etching apparatus 1 shown in FIG. 1 can be obtained by the following (Equation 1).
1 / C0 = 1 / {1 / (1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3) + C4} + 1 / C5 (Formula 1)

なお、この場合、誘電体１１の厚みａの変化に伴う静電容量の変化が生じるが、ブロッキングコンデンサ７を自動可変にすることにより、系全体の静電容量Ｃ０が一定となるようにしている。即ち、誘電体１１の厚みａが変化すると、静電容量Ｃ３が変化するが、それに応じて、系全体の容量Ｃ０が変化しないように、ブロッキングコンデンサ７の静電容量Ｃ５が変化するように構成されている。   In this case, the capacitance changes with the change of the thickness a of the dielectric 11. However, by automatically changing the blocking capacitor 7, the capacitance C0 of the entire system is made constant. . That is, when the thickness a of the dielectric 11 is changed, the capacitance C3 is changed, and accordingly, the capacitance C5 of the blocking capacitor 7 is changed so that the capacitance C0 of the entire system is not changed. Has been.

また、シース領域１０の厚みを２ｍｍ、直径を１５０ｍｍ、シース領域１０の比誘電率を１、およびシース領域１０の静電容量Ｃ１を７８．２ｐＦとした。また、絶縁性基板８として、厚み１ｍｍ、直径１５０ｍｍ、比誘電率が３．７５、静電容量Ｃ２が５８６．５ｐＦの石英基板を使用した。また、反応室５の静電容量Ｃ４を２００ｐＦとし、誘電体１１を使用しない場合のブロッキングコンデンサ７の静電容量Ｃ５を２５０ｐＦとした。また、誘電体１１として、厚みがａ（単位：μｍ）、直径が１５０ｍｍ、比誘電率が３．５のポリイミドシート（東レデュポン社製、商品名カプトン）を使用した。また、系全体の静電容量Ｃ０は、誘電体１１を使用しない場合、即ち、図１に示す誘電体１１の部分が導体であって、静電容量が無限大であると仮定して算出したところ、１２９．６ｐＦであった。   The thickness of the sheath region 10 was 2 mm, the diameter was 150 mm, the relative dielectric constant of the sheath region 10 was 1, and the capacitance C1 of the sheath region 10 was 78.2 pF. As the insulating substrate 8, a quartz substrate having a thickness of 1 mm, a diameter of 150 mm, a relative dielectric constant of 3.75, and a capacitance C2 of 586.5 pF was used. The capacitance C4 of the reaction chamber 5 was 200 pF, and the capacitance C5 of the blocking capacitor 7 when the dielectric 11 was not used was 250 pF. As the dielectric 11, a polyimide sheet (product name: Kapton, manufactured by Toray DuPont) having a thickness of a (unit: μm), a diameter of 150 mm, and a relative dielectric constant of 3.5 was used. Further, the capacitance C0 of the entire system was calculated when the dielectric 11 was not used, that is, assuming that the portion of the dielectric 11 shown in FIG. 1 was a conductor and the capacitance was infinite. However, it was 129.6 pF.

以上の条件の下、上述の（式１）を変形して、誘電体１１の静電容量Ｃ３、および誘電体１１を使用する場合のブロッキングコンデンサ７の静電容量Ｃ５を求めると、以下の（式２）、（式３）のようになる。
Ｃ３＝５４７．４／ａ（単位：ｐＦ）…（式２）
Ｃ５＝｛２３１６７２１３（５４７．４／ａ）＋１１８８４６１０００｝／｛９２６６９（５４７．４／ａ）＋３２２９６６５（単位：ｐＦ）…（式３） Under the above conditions, the above-described (Equation 1) is modified to obtain the capacitance C3 of the dielectric 11 and the capacitance C5 of the blocking capacitor 7 when the dielectric 11 is used. Equation 2) and Equation 3 are obtained.
C3 = 547.4 / a (unit: pF) (Formula 2)
C5 = {23167213 (547.4 / a) +1188461000} / {92669 (547.4 / a) +3229665 (unit: pF) (Expression 3)

また、図１に示したドライエッチング装置１の系全体の電圧をＶ０、シース領域１０の電圧（即ち、シース電圧）をＶ１、絶縁性基板８の電圧をＶ２、誘電体１１の電圧をＶ３、反応室５の電圧をＶ４、およびブロッキングコンデンサ７の電圧をＶ５とすると、等価回路により、以下の（式４）〜（式７）が成立する。
Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＝Ｖ４…（式４）
Ｖ４＋Ｖ５＝Ｖ０…（式５）
Ｃ１Ｖ１＝Ｃ２Ｖ２＝Ｃ３Ｖ３…（式６）
Ｃ３Ｖ３＋Ｃ５Ｖ４＝Ｃ４Ｖ５…（式７） Further, the voltage of the entire system of the dry etching apparatus 1 shown in FIG. 1 is V0, the voltage of the sheath region 10 (that is, the sheath voltage) is V1, the voltage of the insulating substrate 8 is V2, the voltage of the dielectric 11 is V3, When the voltage of the reaction chamber 5 is V4 and the voltage of the blocking capacitor 7 is V5, the following (Expression 4) to (Expression 7) are established by an equivalent circuit.
V1 + V2 + V3 = V4 (Formula 4)
V4 + V5 = V0 (Formula 5)
C1V1 = C2V2 = C3V3 (Formula 6)
C3V3 + C5V4 = C4V5 (Expression 7)

そして、上述の（式４）〜（式７）を変形すると、シース電圧Ｖ１は、以下の（式８）で表される。
Ｖ１＝Ｃ２Ｃ３Ｃ５／（Ｃ１Ｃ２Ｃ３＋Ｃ２Ｃ３Ｃ４＋Ｃ１Ｃ３Ｃ４＋Ｃ１Ｃ２Ｃ４＋Ｃ２Ｃ３Ｃ５＋Ｃ１Ｃ３Ｃ５＋Ｃ１Ｃ２Ｃ５）Ｖ０…（式８） Then, when the above (formula 4) to (formula 7) are modified, the sheath voltage V1 is expressed by the following (formula 8).
V1 = C2C3C5 / (C1C2C3 + C2C3C4 + C1C3C4 + C1C2C4 + C2C3C5 + C1C3C5 + C1C2C5) V0 (Equation 8)

そして、誘電体１１の厚みａを０〜３００μｍの間で変化させて、上述の（式２）、（式３）より、誘電体１１の静電容量をＣ３、および誘電体１１を使用する場合のブロッキングコンデンサ７の静電容量Ｃ５を求めるとともに、これら求めた誘電体１１の静電容量をＣ３、ブロッキングコンデンサ７の静電容量Ｃ５、上述の、シース領域の静電容量をＣ１、絶縁性基板８の静電容量をＣ２、反応室５の静電容量をＣ４、および系全体の電圧Ｖ０（＝５００Ｖ）を、上述の（式８）に代入することにより、図２に示す、誘電体１１の厚みに対するシース電圧Ｖ１を求めた。   Then, when the thickness a of the dielectric 11 is changed between 0 to 300 μm and the capacitance of the dielectric 11 is C3 and the dielectric 11 is used from the above (Formula 2) and (Formula 3). The capacitance C5 of the blocking capacitor 7 is obtained, the capacitance of the obtained dielectric 11 is C3, the capacitance C5 of the blocking capacitor 7, the capacitance of the above-described sheath region is C1, and the insulating substrate The dielectric 11 shown in FIG. 2 is substituted by substituting the capacitance of 8 for C2, the capacitance of the reaction chamber 5 for C4, and the voltage V0 (= 500 V) of the entire system into the above (Equation 8). The sheath voltage V1 with respect to the thickness of was determined.

また、エッチングレート（単位：μｍ／分）と、電極６と絶縁性基板８の間に設けられた誘電体１１の厚みａ（単位：ｍｍ）の関係について調べたところ、図３に示すように、図２に示すシース電圧と同様に、エッチングレートが、電極６と絶縁性基板８の間に設けられた誘電体１１の厚みにより変動し、誘電体１１の厚みが増加すると、エッチングレートが低下することが確認された。即ち、図２、図３から判るように、誘電体１１の厚みに対するシース電圧、およびエッチングレートは、ほぼ比例関係にあることが確認された。   Further, when the relationship between the etching rate (unit: μm / min) and the thickness a (unit: mm) of the dielectric 11 provided between the electrode 6 and the insulating substrate 8 was examined, as shown in FIG. As in the sheath voltage shown in FIG. 2, the etching rate varies depending on the thickness of the dielectric 11 provided between the electrode 6 and the insulating substrate 8, and the etching rate decreases as the thickness of the dielectric 11 increases. Confirmed to do. That is, as can be seen from FIGS. 2 and 3, it was confirmed that the sheath voltage with respect to the thickness of the dielectric 11 and the etching rate are in a substantially proportional relationship.

なお、この場合、絶縁性基板８として、厚み１ｍｍ、直径１５０ｍｍ、比誘電率が３．７５の石英基板を使用し、また、反応室５内にＣＨＦ３ガスを２５ｓｃｃｍ、Ａｒガスを１０ｓｃｃｍの流量で導入し、ＲＦ電源２、３に対して、ＩＣＰパワーが５００Ｗ、バイアスパワーが５００Ｗの高周波電力を印加してプラズマを発生させて、絶縁性基板８の表面をドライエッチングした。また、誘電体１１として、厚みが５０μｍ、直径が１５０ｍｍ、比誘電率が３．５のポリイミドシート（東レデュポン社製、商品名カプトン）を使用し、当該５０μｍのポリイミドシートを積層することにより、誘電体１１の厚みが、１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、および３００μｍの場合のエッチングレートを調べた。また、図３に示す、エッチングレートは、以下の（式９）により、近似的に求めることができる。なお、この場合、上述のごとく、エッチングレートの単位にμｍ／分、誘電体１１の厚みａの単位にｍｍを使用する。
エッチングレート＝−０．０１４１×（誘電体１１の厚みａ）＋０．０４１９…（式９） In this case, a quartz substrate having a thickness of 1 mm, a diameter of 150 mm, and a relative dielectric constant of 3.75 is used as the insulating substrate 8, and a CHF 3 gas flow rate of 25 sccm and an Ar gas flow rate of 10 sccm in the reaction chamber 5. Then, a plasma was generated by applying high frequency power having an ICP power of 500 W and a bias power of 500 W to the RF power sources 2 and 3 to dry-etch the surface of the insulating substrate 8. Further, as the dielectric 11, by using a polyimide sheet having a thickness of 50 μm, a diameter of 150 mm, and a relative dielectric constant of 3.5 (product name: Kapton, manufactured by Toray DuPont), by laminating the 50 μm polyimide sheet, The etching rate when the thickness of the dielectric 11 was 100 μm, 150 μm, 200 μm, and 300 μm was examined. Further, the etching rate shown in FIG. 3 can be obtained approximately by the following (Equation 9). In this case, as described above, μm / min is used as the unit of the etching rate, and mm is used as the unit of the thickness a of the dielectric 11.
Etching rate = −0.0141 × (thickness a of dielectric 11) +0.0419 (Equation 9)

以上から、電極６と絶縁性基板８の間に設けられた誘電体１１の厚みを変更して、シース電圧を制御することにより、エッチングレートを制御することができる。即ち、まず、電極６と絶縁性基板８の間に誘電体１１を設けない状態で、ドライエッチングを行い、上述の図３に基づいて、絶縁性基板８の各エッチング部位（即ち、ドライエッチングが行われる部分）のエッチング深さに対応させて、各エッチング部位におけるエッチングレートを制御すべく、誘電体１１の厚みを決定する。そして、当該誘電体１１を電極６と絶縁性基板８の間に設けた状態で、ドライエッチングを行うことにより、絶縁性基板８の各エッチング部位におけるシース電圧のバラツキを抑制するとともに、エッチングレートを制御することができる。   From the above, the etching rate can be controlled by changing the thickness of the dielectric 11 provided between the electrode 6 and the insulating substrate 8 to control the sheath voltage. That is, first, dry etching is performed in a state where the dielectric 11 is not provided between the electrode 6 and the insulating substrate 8, and each etching portion (that is, dry etching is performed on the insulating substrate 8) based on FIG. 3 described above. The thickness of the dielectric 11 is determined so as to control the etching rate at each etching site in accordance with the etching depth of the portion to be performed. Then, by performing dry etching in a state where the dielectric 11 is provided between the electrode 6 and the insulating substrate 8, variation in sheath voltage at each etching portion of the insulating substrate 8 is suppressed, and an etching rate is set. Can be controlled.

なお、使用される誘電体１１としては、絶縁性基板８の各エッチング部位におけるシース電圧のバラツキを抑制することができるものであれば、どのようなものを使用しても良いが、エッチングの際に使用されるガス（例えば、ＣＨＦ3やＡｒ）に対して反応せず、また、真空中で、ガスを発生したり、分解したりしないものが好適に使用できる。かかる観点から、上述のポリイミド樹脂以外に、例えば、ポリエステル樹脂、テフロン（登録商標）等のフッ素樹脂を使用することができる。 Any dielectric 11 may be used as long as it can suppress variations in sheath voltage at each etching portion of the insulating substrate 8. A gas that does not react with a gas used in the above (for example, CHF 3 or Ar) and that does not generate or decompose gas in a vacuum can be suitably used. From this viewpoint, in addition to the above-described polyimide resin, for example, a fluororesin such as a polyester resin or Teflon (registered trademark) can be used.

また、絶縁性基板８と電極６の間に誘電体１１を設ける（即ち、絶縁性基板８の下に、誘電体１１を設ける）場合、誘電体１１の厚みによっては、エッチングを行う際に、絶縁性基板８が傾斜し、絶縁性基板８において、傾斜したエッチング部位が形成（即ち、エッチング部位の側壁に傾斜面が形成）されてしまい、ＤＯＥの光学特性に影響を及ぼす可能性がある。従って、上述の光学特性への影響を回避すべく、例えば、厚み１ｍｍ、直径１５０ｍｍの絶縁性基板８を使用する際には、厚さが５００μｍ以下の誘電体１１を使用するのが好適であるとの観点から、当該誘電体１１の比誘電率は、１以上５以下であることが好ましい。   When the dielectric 11 is provided between the insulating substrate 8 and the electrode 6 (that is, the dielectric 11 is provided under the insulating substrate 8), depending on the thickness of the dielectric 11, The insulating substrate 8 is inclined, and an inclined etching site is formed in the insulating substrate 8 (that is, an inclined surface is formed on the side wall of the etching site), which may affect the optical characteristics of the DOE. Therefore, in order to avoid the influence on the above optical characteristics, for example, when using the insulating substrate 8 having a thickness of 1 mm and a diameter of 150 mm, it is preferable to use the dielectric 11 having a thickness of 500 μm or less. From the viewpoint of the above, the relative dielectric constant of the dielectric 11 is preferably 1 or more and 5 or less.

また、本実施形態のドライエッチング方法は、ＩＣＰプラズマ、ＣＣＰプラズマ、ＥＣＲプラズマおよびＮＬＤプラズマから選ばれる少なくとも１つを用いて行なわれることが好ましい。この場合には、微細で異方性の高いドライエッチングが可能となるため、より高品質のＤＯＥを製造することができるからである。ここで、ＣＣＰプラズマとは、容量結合型プラズマのことであって、電極上の電荷がつくる静電場によって生成したプラズマのことである。また、ＥＣＲプラズマとは、電子サイクロトロン共鳴プラズマのことであって、磁場の中でサイクロトロン運動をしている電子と正イオンに交流電場を加えることによって生成したプラズマのことである。また、ＮＬＤプラズマとは、磁気中性線放電プラズマのことであって、磁界が０となる磁気中性点のループを形成し、このループに沿って生成したプラズマのことである。   In addition, the dry etching method of the present embodiment is preferably performed using at least one selected from ICP plasma, CCP plasma, ECR plasma, and NLD plasma. In this case, since fine and highly anisotropic dry etching is possible, a higher quality DOE can be manufactured. Here, the CCP plasma is a capacitively coupled plasma, which is a plasma generated by an electrostatic field generated by an electric charge on an electrode. The ECR plasma is an electron cyclotron resonance plasma, which is a plasma generated by applying an alternating electric field to electrons and positive ions that are in a cyclotron motion in a magnetic field. The NLD plasma is a magnetic neutral line discharge plasma, which is a plasma generated along a loop of a magnetic neutral point where the magnetic field is zero.

次に、本実施形態のドライエッチング方法のメカニズムについて説明する。まず、図１に示すように、反応室５内の電極６上に絶縁性基板８を配置するとともに、当該電極６と絶縁性基板８の間に、誘電体１１を設ける。次いで、反応室５内にガスを供給し、ＲＦ電源２、３によって高周波電力を印加して誘導磁場を発生させる。そうすると、図４（ａ）に示すように、イオン（この場合、プラスイオン）１２、および活性種１３を含むプラズマ９が発生する。そして、活性種１３を絶縁性基板８の表面で反応させ、図４（ｂ）に示すように、絶縁性基板８の表面において、活性種１３と、絶縁性基板８を構成する元素１７からなる二次生成物１４を発生させる。次いで、図４（ｃ）に示すように、プラズマ９中のイオン１２を、絶縁性基板８上のシース領域１０で発生する、バラツキが抑制されたシース電界により加速させて、絶縁性基板８の表面の二次生成物１４へ衝突させる。そうすると、図４（ｄ）に示すように、二次生成物１４がスパッタされて、各エッチング部位におけるエッチングレートが制御された状態で、ドライエッチングが行われることになる。   Next, the mechanism of the dry etching method of this embodiment will be described. First, as shown in FIG. 1, the insulating substrate 8 is disposed on the electrode 6 in the reaction chamber 5, and the dielectric 11 is provided between the electrode 6 and the insulating substrate 8. Next, gas is supplied into the reaction chamber 5 and high frequency power is applied by the RF power sources 2 and 3 to generate an induction magnetic field. Then, as shown in FIG. 4A, plasma 9 including ions (in this case, positive ions) 12 and active species 13 is generated. Then, the active species 13 are reacted on the surface of the insulating substrate 8, and the active species 13 and the elements 17 constituting the insulating substrate 8 are formed on the surface of the insulating substrate 8 as shown in FIG. A secondary product 14 is generated. Next, as shown in FIG. 4C, the ions 12 in the plasma 9 are accelerated by the sheath electric field generated in the sheath region 10 on the insulating substrate 8 and the variation is suppressed. Collide with secondary product 14 on the surface. Then, as shown in FIG. 4D, the secondary product 14 is sputtered, and dry etching is performed in a state where the etching rate at each etching site is controlled.

また、本実施形態のドライエッチング方法において使用される絶縁性基板８は、ＺｎＳｅ多結晶からなることが好ましい。これは、ＺｎＳｅ多結晶は赤外光の透過性が良いため、ＺｎＳｅ多結晶からなるＤＯＥは、赤外光を出射する炭酸ガスレーザを用いた電子部品等の加工に好適に使用できるからである。   The insulating substrate 8 used in the dry etching method of this embodiment is preferably made of ZnSe polycrystal. This is because the ZnSe polycrystal has good infrared light transmission, so the DOE made of ZnSe polycrystal can be suitably used for processing electronic parts and the like using a carbon dioxide laser that emits infrared light.

また、本発明のドライエッチング方法において使用される絶縁性基板８は、合成石英等のＳｉＯ2からなることが好ましい。ＳｉＯ2からなるＤＯＥは、ＹＡＧレーザ（基本波、二倍波、三倍波または四倍波等）を用いた電子部品等の加工に好適に使用できるからである。 The insulating substrate 8 used in the dry etching method of the present invention is preferably made of SiO 2 such as synthetic quartz. DOE made of SiO 2 is, YAG laser (fundamental wave, double wave, triple wave or quadruple wave, etc.) because can be suitably used in the processing of such electronic components using.

以上に説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）本実施形態においては、電極６と絶縁性基板８の間に、誘電体１１を設けた状態で、プラズマ９を用いてドライエッチングを行うことにより、絶縁性基板８の各エッチング部位におけるシース電圧のバラツキを抑制して、絶縁性基板８の各エッチング部位におけるエッチングレートを制御することができる。従って、絶縁性基板８の各エッチング部位におけるエッチング深さの均一性を向上することができ、結果として、光学特性に優れたＤＯＥを製造することが可能になる。 According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) In the present embodiment, dry etching is performed using plasma 9 in a state where the dielectric 11 is provided between the electrode 6 and the insulating substrate 8, so that each etching portion of the insulating substrate 8 is etched. It is possible to control the etching rate at each etching portion of the insulating substrate 8 while suppressing variations in the sheath voltage. Therefore, the uniformity of the etching depth at each etching portion of the insulating substrate 8 can be improved, and as a result, a DOE having excellent optical characteristics can be manufactured.

（２）本実施形態においては、絶縁性基板８と電極６の間に誘電体１１を設けない状態で、ドライエッチングを行った場合の、絶縁性基板８の各エッチング部位のエッチング深さに対応させて、誘電体１１の厚みを変更する構成としている。従って、簡単な方法で、絶縁性基板８の各エッチング部位におけるエッチング深さの均一性を向上することができる。   (2) In the present embodiment, it corresponds to the etching depth of each etching portion of the insulating substrate 8 when dry etching is performed without providing the dielectric 11 between the insulating substrate 8 and the electrode 6. Thus, the thickness of the dielectric 11 is changed. Therefore, the uniformity of the etching depth at each etching site of the insulating substrate 8 can be improved by a simple method.

（３）本実施形態においては、誘電体１１を、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、およびフッ素樹脂から選ばれる少なくとも１つにより形成する構成としている。従って、エッチングの際に使用されるガス（例えば、ＣＨＦ3やＡｒ）に対して反応せず、また、真空中におけるガスの発生や分解を回避できる誘電体１１を提供することが可能になる。 (3) In the present embodiment, the dielectric 11 is formed of at least one selected from polyimide resin, polyester resin, and fluororesin. Therefore, it is possible to provide the dielectric 11 that does not react with a gas (for example, CHF 3 or Ar) used during etching and can avoid generation and decomposition of the gas in a vacuum.

（４）本実施形態においては、ドライエッチングの際に使用するプラズマ９として、ＩＣＰプラズマ、ＣＣＰプラズマ、ＥＣＲプラズマおよびＮＬＤプラズマから選ばれる少なくとも１つを使用する構成としている。従って、微細で異方性の高いドライエッチングが可能となり、製造されるＤＯＥの品質をより一層向上させることが可能になる。   (4) In this embodiment, at least one selected from ICP plasma, CCP plasma, ECR plasma, and NLD plasma is used as the plasma 9 used in dry etching. Therefore, fine and highly anisotropic dry etching is possible, and the quality of the manufactured DOE can be further improved.

（５）本実施形態においては、赤外光の透過性が良いＺｎＳｅ多結晶からなる絶縁性基板８を使用する構成としている。従って、赤外光を出射する炭酸ガスレーザを用いた電子部品等の加工に好適に使用できるＤＯＥを得ることが可能になる。   (5) In this embodiment, the insulating substrate 8 made of ZnSe polycrystal having good infrared light transmission is used. Therefore, it is possible to obtain a DOE that can be suitably used for processing electronic components using a carbon dioxide laser that emits infrared light.

（６）本実施形態においては、ＳｉＯ2からなる絶縁性基板を使用する構成としている。従って、ＹＡＧレーザ（基本波、二倍波、三倍波または四倍波等）を用いた電子部品等の加工に好適に使用できるＤＯＥを得ることが可能になる。 (6) In this embodiment, an insulating substrate made of SiO 2 is used. Therefore, it is possible to obtain a DOE that can be suitably used for processing electronic components using a YAG laser (fundamental wave, second harmonic, third harmonic, or fourth harmonic).

なお、上記実施形態は以下のように変更しても良い。
・絶縁性基板８の表面に、エッチング部位に相当する部分に穴が形成されたフォトレジストを設ける構成としても良い。この場合には、フォトレジストに形成された穴の部分のみに対してドライエッチングを行うことにより、高品質のＤＯＥを製造することが可能になる。 In addition, you may change the said embodiment as follows.
-It is good also as a structure which provides the photoresist by which the hole was formed in the part corresponding to an etching site | part on the surface of the insulating substrate 8. FIG. In this case, high quality DOE can be manufactured by performing dry etching only on the hole portion formed in the photoresist.

・また、ＤＯＥの表面に、光の反射を抑制する物質（例えば、ＺｎＳｅ多結晶からなる絶縁性基板８を使用する場合は、ＺｎＳｅとＴｈＦ４等のフッ化物）をコーティングすることもできる。 Further, the surface of the DOE can be coated with a substance that suppresses reflection of light (for example, when an insulating substrate 8 made of ZnSe polycrystal is used, a fluoride such as ZnSe and ThF 4 ).

以下に、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、これらの実施例を本発明の趣旨に基づいて変形、変更することが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。   Hereinafter, the present invention will be described based on examples. In addition, this invention is not limited to these Examples, These Examples can be changed and changed based on the meaning of this invention, and they are excluded from the scope of the present invention. is not.

まず、図７に示すドライエッチング装置５０を使用して、絶縁性基板８と電極６の間に誘電体１１を設けない状態で、ＩＣＰプラズマによるドライエッチングを行い、ドライエッチングが行われる絶縁性基板８の各エッチング部位におけるエッチング深さを測定した。   First, the dry etching apparatus 50 shown in FIG. 7 is used to perform dry etching using ICP plasma in a state where the dielectric 11 is not provided between the insulating substrate 8 and the electrode 6, and the insulating substrate on which dry etching is performed. The etching depth at each of the 8 etching sites was measured.

より具体的には、反応室５内において、電極６上に合成石英からなる円盤状の絶縁性基板８（径：１５０ｍｍ、厚さ：１ｍｍ）を配置した。次いで、反応室５内の圧力が１０5Ｐａ程度になるまで排気を行い、反応室５内にＣＨＦ3（流量：２５ｓｃｃｍ）とＡｒ（流量：１０ｓｃｃｍ）を導入した。次いで、反応室５内の圧力を１Ｐａに維持した状態で、ＲＦ電源２、３に対して、高周波電力を印加（ＩＣＰパワー：５００Ｗ、ＲＦパワー：５００Ｗ）してプラズマ９を発生させ、当該プラズマ９により、絶縁性基板８に対してドライエッチングを行なった。なお、エッチング時間は、２２分である。そして、図５に示す絶縁性基板８の１２個の各エッチング部位Ａ〜Ｌにおけるエッチング深さを測定した。その結果を、表１に示す。また、エッチングが行われた絶縁性基板８の表面状態の面内均一性を、以下の（式１０）により算出したところ、６．９％であった。
面内均一性＝{（エッチングの最大深さ）−（エッチングの最小深さ）}／{（エッチングの最大深さ）＋（エッチングの最小深さ）}…（式１０） More specifically, a disc-shaped insulating substrate 8 (diameter: 150 mm, thickness: 1 mm) made of synthetic quartz was disposed on the electrode 6 in the reaction chamber 5. Next, evacuation was performed until the pressure in the reaction chamber 5 reached about 10 5 Pa, and CHF 3 (flow rate: 25 sccm) and Ar (flow rate: 10 sccm) were introduced into the reaction chamber 5. Next, with the pressure in the reaction chamber 5 maintained at 1 Pa, high-frequency power is applied to the RF power sources 2 and 3 (ICP power: 500 W, RF power: 500 W) to generate plasma 9, and the plasma 9, dry etching was performed on the insulating substrate 8. The etching time is 22 minutes. And the etching depth in each of 12 etching site | parts A-L of the insulated substrate 8 shown in FIG. 5 was measured. The results are shown in Table 1. The in-plane uniformity of the surface state of the etched insulating substrate 8 was calculated by the following (Equation 10), and was 6.9%.
In-plane uniformity = {(maximum etching depth) − (minimum etching depth)} / {(maximum etching depth) + (minimum etching depth)} (Equation 10)

次いで、上述の図３に基づいて、絶縁性基板８の各エッチング部位Ａ〜Ｊにおいて、同一のエッチング深さが得られるように、各エッチング部位Ａ〜Ｌにおけるエッチングレートを制御すべく、電極６と絶縁性基板８の間に設ける誘電体１１として使用するポリイミドシート（東レデュポン社製、商品名カプトン）の厚みを算出した。より具体的には、まず、上述の１２個のエッチング部位Ａ〜Ｌのうち、エッチング部位Ａ〜ＤをＸ部、エッチング部位Ｅ〜ＨをＹ部、およびエッチング部位Ｉ〜ＬをＺ部に分け（図５参照）、Ｘ部のエッチング部位Ａ〜Ｄにおけるエッチング深さの平均値（以下、「Ｘ部の平均値」という。）、Ｙ部のエッチング部位Ｅ〜Ｈにおけるエッチング深さの平均値（以下、「Ｙ部の平均値」という。）、およびＺ部のエッチング部位Ｉ〜Ｌにおけるエッチング深さの平均値（以下、「Ｚ部の平均値」という。）を算出した。次いで、Ｚ部の平均値に対する、Ｘ部の平均値、およびＹ部の平均値の比率αを算出し、上述の（式９）を用いて、Ｘ部、Ｙ部の各々において、エッチングレートが０．０４１９／αとなる誘電体１１の厚みを算出した。以上の結果を、表１に示す。   Next, based on FIG. 3 described above, the electrode 6 is used to control the etching rate at each of the etching portions A to L so that the same etching depth is obtained at each of the etching portions A to J of the insulating substrate 8. The thickness of a polyimide sheet (product name: Kapton, manufactured by Toray DuPont) used as the dielectric 11 provided between the insulating substrate 8 and the insulating substrate 8 was calculated. More specifically, first, among the above-described 12 etching sites A to L, the etching sites A to D are divided into X parts, the etching sites E to H are divided into Y parts, and the etching parts I to L are divided into Z parts. (See FIG. 5), average value of etching depths in etching parts A to D in the X part (hereinafter referred to as “average value in X part”), average value of etching depths in etching parts E to H in the Y part (Hereinafter referred to as “the average value of the Y portion”) and the average value of the etching depth (hereinafter referred to as “the average value of the Z portion”) in the etching portions I to L of the Z portion were calculated. Next, the ratio α of the average value of the X part and the average value of the Y part with respect to the average value of the Z part is calculated. The thickness of the dielectric 11 that was 0.0419 / α was calculated. The results are shown in Table 1.

なお、Ｘ部においては、表１より、αが１．１１であるため、（式９）より、０．０４１９／１．１１＝−０．０１４１×ａ＋０．０４１９となり、ａ＝０．２９４ｍｍ＝２９４μｍとなる。また、同様に、Ｙ部においては、表１より、αが１．０７であるため、（式９）より、０．０４１９／１．０７＝−０．０１４１×ａ＋０．０４１９となり、ａ＝０．１９４ｍｍ＝１９４μｍとなる。   In part X, α is 1.11 from Table 1, and from (Equation 9), 0.0419 / 1.11 = −0.0141 × a + 0.0419, and a = 0.294 mm = 294 μm. Similarly, in part Y, α is 1.07 from Table 1, and from (Equation 9), 0.0419 / 1.07 = −0.0141 × a + 0.0419, and a = 0 194 mm = 194 μm.

次いで、図６に示すように、合成石英からなる円盤状の絶縁性基板８のＸ部、Ｙ部の各々において、上述の算出された厚みａを有する誘電体１１であるポリイミドシート１５、１６を貼り付けた。なお、ポリイミドシート１５、１６は、特定の厚さのものしか入手できなかったため、上述の算出結果に近い厚みを有するポリイミドシートを使用した。より具体的には、図６に示すように、Ｘ部においては、径が６０ｍｍ、厚みが３００μｍのポリイミドシート１５を貼り付けるとともに、Ｙ部においては、径が１１０ｍｍ、厚さが２００μｍのポリイミドシート１６を貼り付けた。   Next, as shown in FIG. 6, polyimide sheets 15 and 16, which are the dielectrics 11 having the calculated thickness a, are respectively provided in the X part and the Y part of the disc-shaped insulating substrate 8 made of synthetic quartz. Pasted. In addition, since the polyimide sheets 15 and 16 could obtain only the thing of specific thickness, the polyimide sheet which has the thickness close | similar to the above-mentioned calculation result was used. More specifically, as shown in FIG. 6, a polyimide sheet 15 having a diameter of 60 mm and a thickness of 300 μm is pasted in the X part, and a polyimide sheet having a diameter of 110 mm and a thickness of 200 μm is adhered in the Y part. 16 was pasted.

次いで、図１に示すドライエッチング装置１を使用して、絶縁性基板８と電極６の間に誘電体１１であるポリイミドシート１５、１６を設けた状態で、ＩＣＰプラズマによるドライエッチングを行い、ドライエッチングが行われる絶縁性基板８の各エッチング部位におけるエッチング深さを測定した。   Next, using the dry etching apparatus 1 shown in FIG. 1, dry etching using ICP plasma is performed in a state where the polyimide sheets 15 and 16 as the dielectric 11 are provided between the insulating substrate 8 and the electrode 6. The etching depth at each etching site of the insulating substrate 8 to be etched was measured.

即ち、まず、反応室５内において、電極６上に、上述のポリイミドシート１５、１６を貼り付けた合成石英からなる絶縁性基板８を配置した。この際、電極６と絶縁性基板８の間に、上述の誘電体１１であるポリイミドシート１５、１６を設けた。次いで、上述の、絶縁性基板８と電極６の間に誘電体１１を設けない場合と同様の条件下で、図１に示すドライエッチング装置１を使用して、絶縁性基板８に対してドライエッチングを行なった。そして、各エッチング部位Ａ〜Ｌにおけるエッチング深さを、再度、測定した。その結果を表１に示す。また、上述の（式１）を使用して、面内均一性を算出したところ、３．９％であった。   That is, first, in the reaction chamber 5, the insulating substrate 8 made of synthetic quartz on which the polyimide sheets 15 and 16 were attached was disposed on the electrode 6. At this time, polyimide sheets 15 and 16, which are the above-described dielectric 11, were provided between the electrode 6 and the insulating substrate 8. Next, the dry etching apparatus 1 shown in FIG. 1 is used to dry the insulating substrate 8 under the same conditions as in the case where the dielectric 11 is not provided between the insulating substrate 8 and the electrode 6 described above. Etching was performed. And the etching depth in each etching site | part A-L was measured again. The results are shown in Table 1. Further, when the in-plane uniformity was calculated using the above-described (Formula 1), it was 3.9%.

Figure 2007310173
Figure 2007310173

表１に示すように、電極６と絶縁性基板８の間に誘電体１１を設けた場合は、電極６と絶縁性基板８の間に誘電体１１を設けない場合に比し、絶縁性基板８の各エッチング部位Ａ〜Ｌにおけるエッチング深さが均一となっており、絶縁性基板８と電極６の間に誘電体１１を設けた状態で、ＩＣＰプラズマによるドライエッチングを行うことにより、面内均一性が向上（６．９％から３．９％に向上）していることが判る。これは、絶縁性基板８と電極６の間に誘電体１１を設けることにより、絶縁性基板８の各エッチング部位Ａ〜Ｌにおけるシース電圧のバラツキを抑制することができたためと考えられる。   As shown in Table 1, when the dielectric 11 is provided between the electrode 6 and the insulating substrate 8, the insulating substrate is compared to the case where the dielectric 11 is not provided between the electrode 6 and the insulating substrate 8. The etching depth in each of the etching portions A to L of FIG. 8 is uniform, and dry etching using ICP plasma is performed in a state where the dielectric 11 is provided between the insulating substrate 8 and the electrode 6. It can be seen that the uniformity is improved (from 6.9% to 3.9%). This is considered to be because the variation of the sheath voltage at each of the etching portions A to L of the insulating substrate 8 can be suppressed by providing the dielectric 11 between the insulating substrate 8 and the electrode 6.

本発明の活用例としては、ドライエッチング方法とＤＯＥに関し、特に、安定したエッチングレートを得るドライエッチング方法、およびその方法を用いて製造されるＤＯＥが挙げられる。   Examples of utilization of the present invention relate to a dry etching method and DOE, and in particular, include a dry etching method that obtains a stable etching rate, and a DOE manufactured using the method.

本発明の実施形態に係るドライエッチング方法を実施するためのドライエッチング装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the dry etching apparatus for enforcing the dry etching method which concerns on embodiment of this invention. 反応室に投入された電圧に対するシース電圧の割合と、電極と絶縁性基板の間に設けられた誘電体の厚みとの関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the ratio of the sheath voltage with respect to the voltage thrown into the reaction chamber, and the thickness of the dielectric material provided between the electrode and the insulating substrate. エッチングレートと、電極と絶縁性基板の間に設けられた誘電体の厚みの関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between an etching rate and the thickness of the dielectric material provided between the electrode and the insulating substrate. （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態に係るドライエッチング方法のメカニズムを説明するための図である。(A)-(d) is a figure for demonstrating the mechanism of the dry etching method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施例における絶縁性基板のエッチング部位を示す図である。It is a figure which shows the etching site | part of the insulating substrate in the Example of this invention. 本発明の実施例における絶縁性基板の各エッチング部位において、誘電体を貼り付けた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which affixed the dielectric material in each etching site | part of the insulating substrate in the Example of this invention. 従来のドライエッチング方法を実施するためのドライエッチング装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the dry etching apparatus for enforcing the conventional dry etching method.

符号の説明Explanation of symbols

１…ドライエッチング装置、２…ＲＦ電源、３…ＲＦ電源、４…ＩＣＰコイル、５…反応室、６…電極、７…ブロッキングコンデンサ、８…絶縁性基板、９…プラズマ、１０…シース領域、１１…誘電体、１２…イオン、１４…二次生成物、１５…ポリイミドシート（誘電体）、１６…ポリイミドシート（誘電体）、Ａ〜Ｌ…絶縁性基板のエッチング部位   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Dry etching apparatus, 2 ... RF power supply, 3 ... RF power supply, 4 ... ICP coil, 5 ... Reaction chamber, 6 ... Electrode, 7 ... Blocking capacitor, 8 ... Insulating substrate, 9 ... Plasma, 10 ... Sheath area | region, DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Dielectric material, 12 ... Ion, 14 ... Secondary product, 15 ... Polyimide sheet (dielectric material), 16 ... Polyimide sheet (dielectric material), A-L ... Etching site of insulating substrate

Claims (7)

絶縁性基板を電極と電気的に密着させて、プラズマでドライエッチングを行うドライエッチング方法であって、
前記絶縁性基板と前記電極の間に、誘電体が設けられていることを特徴とするドライエッチング方法。 A dry etching method in which an insulating substrate is electrically adhered to an electrode and dry etching is performed with plasma,
A dry etching method, wherein a dielectric is provided between the insulating substrate and the electrode. 前記絶縁性基板と前記電極の間に前記誘電体を設けない状態で、ドライエッチングを行った場合の、前記絶縁性基板の各エッチング部位のエッチング深さに対応させて、前記誘電体の厚みを変更することを特徴とする請求項１に記載のドライエッチング方法。   When the dry etching is performed in a state where the dielectric is not provided between the insulating substrate and the electrode, the thickness of the dielectric is set corresponding to the etching depth of each etching portion of the insulating substrate. The dry etching method according to claim 1, wherein the dry etching method is changed. 前記誘電体が、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、およびフッ素樹脂から選ばれる少なくとも１つにより形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のドライエッチング方法。   The dry etching method according to claim 1, wherein the dielectric is formed of at least one selected from a polyimide resin, a polyester resin, and a fluororesin. 前記プラズマが、ＩＣＰプラズマ、ＣＣＰプラズマ、ＥＣＲプラズマおよびＮＬＤプラズマから選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のドライエッチング方法。   4. The dry etching method according to claim 1, wherein the plasma is at least one selected from ICP plasma, CCP plasma, ECR plasma, and NLD plasma. 5. 前記絶縁性基板が、ＺｎＳｅ多結晶からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のドライエッチング方法。   The dry etching method according to claim 1, wherein the insulating substrate is made of ZnSe polycrystal. 前記絶縁性基板が、ＳｉＯ2からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のドライエッチング方法。 The insulating substrate, a dry etching method according to any one of claims 1 to 4, characterized by comprising of SiO 2. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のドライエッチング方法により製造されたことを特徴とする回折型光学部品。   A diffractive optical part manufactured by the dry etching method according to claim 1.
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