JP2008216610A - Method of manufacturing optical component for laser beam machining - Google Patents

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JP2008216610A JP2007053659A JP2007053659A JP2008216610A JP 2008216610 A JP2008216610 A JP 2008216610A JP 2007053659 A JP2007053659 A JP 2007053659A JP 2007053659 A JP2007053659 A JP 2007053659A JP 2008216610 A JP2008216610 A JP 2008216610A
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賢一 栗巣
Keiji Ehata
恵司 江畑
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing an optical component for laser beam machining, by which fine ruggedness can be formed on substrate surface having insulation properties simply and in a short period to impart nonreflective function to a substrate. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the optical component, which transmits laser beams at laser beam machining, comprises a process (a) of directly forming a photoresist film 3, 13 on the surface of substrate 4, 14 having insulation properties; a process (b) of forming an un-photosensitive part 2, 12 presenting a fine rugged shape by exposing the photoresist film 3, 13 with laser beams L; and a process (c) of transferring the rugged shape of the un-photosensitive part 2, 12 to the substrate 4, 14 by etching and thereby, forming fine ruggedness on the surface of the substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明はレーザ加工用光学部品の製法に関する。さらに詳しくは、レーザ加工時にレーザ光が透過する光学部品であって、無反射機能を有する表面を備えた光学部品の製法に関する。   The present invention relates to a method for producing an optical component for laser processing. More specifically, the present invention relates to a method of manufacturing an optical component that transmits laser light during laser processing and has a surface having a non-reflection function.

レーザ加工においてレーザ光を透過させて当該レーザ光を集光するのに用いる光学部品では、レーザ光の透過率を高めるために、レーザ光が入射する側の光学部品の表面の反射をできるだけ抑える必要がある。そこで、従来、光学部品にAR機能(反射防止機能)を付与するために、当該光学部品を構成する基板の表面に、基板と異なる屈折率を有する物質をコーティングして反射防止膜を形成することが行われている。   In an optical component used for transmitting laser light and condensing the laser light in laser processing, it is necessary to suppress reflection on the surface of the optical component on which the laser light is incident as much as possible in order to increase the transmittance of the laser light. There is. Therefore, conventionally, in order to provide an AR function (antireflection function) to an optical component, a surface having a refractive index different from that of the substrate is coated on the surface of the substrate constituting the optical component to form an antireflection film. Has been done.

しかしながら、基板及び反射防止膜は、僅かではあるがレーザ光を吸収することから、レーザ光の照射により温度が上昇する。前記基板及び反射防止膜は、屈折率だけでなく熱膨張係数も互いに異なるが、温度上昇の程度によっては熱膨張の差により反射防止膜が基板から剥離する惧れがある。   However, since the substrate and the antireflection film absorb laser light, although slightly, the temperature rises due to laser light irradiation. The substrate and the antireflection film differ not only in refractive index but also in thermal expansion coefficient, but depending on the degree of temperature rise, the antireflection film may peel off from the substrate due to the difference in thermal expansion.

また、基板上に前記物質をコーティングするに際しては、当該基板表面の洗浄が行われるが、この洗浄が不十分であり僅かでも残留不純物が基板と反射防止膜間に存在すると、レーザ光照射時に、残留不純物が存在する部分でレーザ光の吸収が発生する。その結果、この部分を起点として基板又は反射防止膜が破壊されることがある。   Further, when the substrate is coated with the substance, the surface of the substrate is cleaned.If this cleaning is insufficient and even a slight amount of residual impurities exist between the substrate and the antireflection film, the laser beam is irradiated. Absorption of laser light occurs in the portion where residual impurities exist. As a result, the substrate or the antireflection film may be destroyed starting from this portion.

さらに、一般に反射防止膜の方が基板よりもレーザ光の吸収係数が大きいことから、基板単体で用いる場合よりも反射防止膜をコーティングした基板を光学部品として用いる場合の方が光学部品の温度上昇が発生し易くなる。レーザ加工はレーザ光を光学部品で集光して被加工物を加熱溶融させるものであるが、光学部品の温度が上昇するとその屈折率が変化し、それに伴い焦点位置が変動する。焦点位置が変動すると充分な集光ができなくなり、レーザ加工ができなくなってしまう。   Furthermore, since the antireflection film generally has a larger absorption coefficient of laser light than the substrate, the temperature of the optical component increases when the substrate coated with the antireflection film is used as an optical component rather than when the substrate is used alone. Is likely to occur. Laser processing condenses laser light with an optical component and heats and melts the workpiece. When the temperature of the optical component rises, its refractive index changes, and the focal position changes accordingly. If the focal position fluctuates, sufficient focusing cannot be performed and laser processing cannot be performed.

そこで、かかる反射防止膜を用いることなく光学部品にAR機能を与える方法として、基板の表面に傾斜面を有する微小な凹凸を形成することが提案されている(特許文献1参照)。   Therefore, as a method for giving an AR function to an optical component without using such an antireflection film, it has been proposed to form minute irregularities having an inclined surface on the surface of the substrate (see Patent Document 1).

特許文献1記載の方法は、シリコンの表面にマスクを設けておき、エッチングによってシリコンの露出している表面を処理する方法であり、前記シリコンよりも遅い速度でエッチングされる材料からなるマスクを、2次元配列を成すように複数設け、前記マスクが所定の大きさになるまで反応性イオンエッチングを行うものである。前記マスクは、シリコン基板の表面にコーティングしたポジ型の電子レジストを電子ビームによって所定の2次元配列となるように描画し、この描画した部分を現像により除去し、ついでレジストが除去されて露出した基板表面と残存するレジストの上に金属を蒸着し、最後にレジストとともに当該レジスト上の金属をリフトオフ法により除去し、基板上に金属のみを残すことで作製している。   The method described in Patent Document 1 is a method in which a mask is provided on the surface of silicon, and the exposed surface of silicon is processed by etching. A mask made of a material that is etched at a slower rate than the silicon is used. A plurality of two-dimensional arrays are provided, and reactive ion etching is performed until the mask has a predetermined size. The mask is formed by drawing a positive type electronic resist coated on the surface of a silicon substrate so as to form a predetermined two-dimensional array by an electron beam, and removing the drawn portion by development, and then removing the resist and exposing it. The metal is deposited on the substrate surface and the remaining resist, and finally the metal on the resist is removed together with the resist by a lift-off method, leaving only the metal on the substrate.

特開2004−107765号公報JP 2004-107765 A

しかしながら、特許文献1記載の方法では、所定形状のマスクを作製するに際し、電子ビームを用いて描画しているので、微小な凹凸を形成し得るパターンを描画するのに長時間を要し、その結果製造コストが高くつくという問題がある。   However, in the method described in Patent Document 1, since a mask having a predetermined shape is drawn using an electron beam, it takes a long time to draw a pattern capable of forming minute irregularities. As a result, the manufacturing cost is high.

また、絶縁性の基板を用いる場合、電子が当該基板内に溜まり、チャージアップしてしまう。このため電子ビームがまっすぐ入らなくなり、思い通りに描画することができなくなる。これを避けるためには、基板の上に導電膜を形成し、この導電膜の上にレジストを形成する必要がある。そして、前記導電膜に設けたコンタクトから電子を逃がす必要がある。このような、導電膜及びコンタクトの形成は、手間がかかり、さらなるコストアップの要因になる。   When an insulating substrate is used, electrons accumulate in the substrate and are charged up. This prevents the electron beam from entering straight and makes it impossible to draw as desired. In order to avoid this, it is necessary to form a conductive film on the substrate and form a resist on the conductive film. And it is necessary to let an electron escape from the contact provided in the said electrically conductive film. The formation of such a conductive film and contact takes time and causes further cost increase.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、絶縁性を有する基板表面に簡単且つ短時間に微細な凹凸を形成して当該基板に無反射機能を付与することができる、レーザ加工用光学部品の製法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a laser capable of easily forming fine irregularities on a surface of an insulating substrate in a short time and imparting a non-reflective function to the substrate. It aims at providing the manufacturing method of the optical component for a process.

本発明のレーザ加工用光学部品の製法は、レーザ加工時にレーザ光が透過する光学部品の製法であって、
(a)絶縁性を有する基板の表面にフォトレジスト膜を直接形成する工程、
(b)前記フォトレジスト膜をレーザ光で露光して微細な凹凸形状を呈する未感光部を形成する工程、及び
(c)前記未感光部の凹凸形状をエッチングにより基板に転写して当該基板表面に微細な凹凸を形成する工程
を含むことを特徴としている。
The method for producing an optical component for laser processing according to the present invention is a method for producing an optical component that transmits laser light during laser processing,
(A) a step of directly forming a photoresist film on the surface of an insulating substrate;
(B) exposing the photoresist film with a laser beam to form an unexposed portion exhibiting a fine uneven shape; and (c) transferring the uneven shape of the unexposed portion to a substrate by etching to form a surface of the substrate. It includes a step of forming fine irregularities.

本発明のレーザ加工用光学部品の製法では、絶縁性基板上のフォトレジスト膜にレーザ光を露光することで微細な凹凸を形成しているので、電子ビームを用いて描画する場合のような導電膜を基板とフォトレジスト膜との間に設ける必要がない。また、導電膜から電子を逃がすためのコンタクトを形成する必要もない。したがって、製造工程を簡略化することができる。   In the method for manufacturing an optical component for laser processing according to the present invention, fine irregularities are formed by exposing a photoresist film on an insulating substrate to a laser beam. There is no need to provide a film between the substrate and the photoresist film. Further, it is not necessary to form a contact for releasing electrons from the conductive film. Therefore, the manufacturing process can be simplified.

また、レーザ光は電子ビームとは異なり、短時間で微細な凹凸を形成することができることから、製造コストを大幅に低減させることができる。   Further, unlike the electron beam, the laser light can form fine irregularities in a short time, and thus the manufacturing cost can be greatly reduced.

前記工程(b)において、前記フォトレジスト膜にレーザ光をスキャンさせながらその出力を制御して、複数の円錐体を未感光部に形成するのが好ましい。この場合、続くエッチングによる転写工程を経ることで基板の表面に複数の円錐体からなる凹凸構造を形成することができる。この複数の円錐体からなる凹凸構造は、反射率が極めて小さく無反射構造として理想的なものであり、基板表面におけるレーザ光の反射を確実に防止することができる。   In the step (b), it is preferable to form a plurality of cones in the unexposed portion by controlling the output of the photoresist film while scanning the laser beam. In this case, a concavo-convex structure composed of a plurality of cones can be formed on the surface of the substrate through a subsequent transfer process by etching. The concavo-convex structure composed of a plurality of cones has an extremely low reflectance and is ideal as a non-reflective structure, and can reliably prevent reflection of laser light on the substrate surface.

前記基板を、ZnSe、ZnS等の2−6族化合物、GaAs、GaN等の3−5族化合物、Si、Ge等の4族元素、天然ダイヤモンド、合成ダイヤモンド、CVDダイヤモンド等のダイヤモンド、石英やアルミナ等の酸化物からなるものとすることができる。前記基板は、レーザ光が波長9.3〜10.6μmの炭酸ガスレーザの場合、ZnSeやCVDダイヤモンド、0.5〜1.1μm程度のLDレーザ、YAGレーザ、ファイバーレーザの場合は、石英であるのが好ましい。この場合、これらの材料はそれぞれの波長領域での透過率が大きくレーザ光の吸収による熱レンズ効果(基板の発熱により屈折率変化が変化し、焦点距離などの光学特性が変化する現象)が発生しにくい。特にCVDダイヤモンド等のダイヤモンドは熱伝導が良く高出力炭酸ガスレーザ用として好適である。   The substrate is made of a group 2-6 compound such as ZnSe or ZnS, a group 3-5 compound such as GaAs or GaN, a group 4 element such as Si or Ge, diamond such as natural diamond, synthetic diamond or CVD diamond, quartz or alumina. It can consist of oxides, such as. The substrate is quartz in the case of a carbon dioxide laser with a wavelength of 9.3 to 10.6 μm, ZnSe or CVD diamond, an LD laser of about 0.5 to 1.1 μm, a YAG laser, or a fiber laser. Is preferred. In this case, these materials have a large transmittance in each wavelength region, and a thermal lens effect (a phenomenon in which the refractive index changes due to the heat generation of the substrate and the optical characteristics such as the focal length change) is generated. Hard to do. In particular, diamond such as CVD diamond has a good thermal conductivity and is suitable for a high-power carbon dioxide laser.

前記エッチングをIPCドライエッチング法により行うのが好ましい。この場合、異方性(垂直性)の高いエッチングが可能なためフォトレジストの形状をそのまま基板へ転写するのに有効である。   The etching is preferably performed by an IPC dry etching method. In this case, since etching with high anisotropy (perpendicularity) is possible, it is effective to transfer the shape of the photoresist as it is to the substrate.

本発明のレーザ加工用光学部品の製法によれば、絶縁性を有する基板表面に簡単且つ短時間に微細な凹凸を形成して当該基板に無反射機能を付与することができる。   According to the method for producing an optical component for laser processing of the present invention, it is possible to easily form fine irregularities on an insulating substrate surface in a short time and to impart a non-reflective function to the substrate.

以下、添付図面を参照しつつ、本発明のレーザ加工用光学部品の製法(以下、単に「製法」ともいう)の実施の形態を詳細に説明する。なお、分かり易くするために、図1〜3において、構成要素の厚さ方向の寸法などを誇張して描いている。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a method for manufacturing an optical component for laser processing of the present invention (hereinafter also simply referred to as “manufacturing method”) will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in order to make it intelligible, in FIG. 1-3, the dimension of the thickness direction of a component, etc. is drawn exaggeratingly.

本発明の製法は、レーザ加工においてレーザ光を集光するのに用いられる光学部品を構成する絶縁性基板の表面に微細な凹凸を形成するものであり、前記基板の表面にフォトレジスト膜を直接形成する工程、前記フォトレジスト膜をレーザ光で露光して微細な凹凸形状を呈する未感光部を形成する工程、及び前記未感光部の凹凸形状をエッチングにより基板に転写して当該基板表面に微細な凹凸を形成する工程を含んでいる。   The manufacturing method of the present invention forms fine irregularities on the surface of an insulating substrate constituting an optical component used for condensing laser light in laser processing, and a photoresist film is directly formed on the surface of the substrate. Forming a non-exposed portion exhibiting a fine uneven shape by exposing the photoresist film with a laser beam, and transferring the uneven shape of the unexposed portion to a substrate by etching to form a fine surface A step of forming a rough surface.

前記絶縁性を有する基板は、本発明において特に限定されるものではなく、レーザ光を透過する機能を備えた材料で作製されたものを広く用いることができ、例えばZnSe、ZnS等の2−6族化合物、GaAs、GaN等の3−5族化合物、Si、Ge等の4族元素、天然ダイヤモンド、合成ダイヤモンド、CVDダイヤモンド等のダイヤモンド、石英やアルミナ等の酸化物からなるものを用いることができる。これらのうち、レーザ光の透過率が大きい方がレーザ光の吸収による温度上昇が少なく熱レンズ効果が起こりにくいことから、レーザ光が波長9.3〜10.6μmの炭酸ガスレーザの場合、ZnSeやダイヤモンド、0.5〜1.1μm程度のLDレーザ、YAGレーザ、ファイバーレーザの場合は、石英からなるものを用いるのが好ましい。また、基板の形状も、本発明において特に限定されるものではなく、レーザ光の入射面又は出射面となる面の少なくとも一部を、平面、球面、非球面、自由曲面などで構成したものとすることができる。   The insulating substrate is not particularly limited in the present invention, and a substrate made of a material having a function of transmitting laser light can be widely used. For example, 2-6 such as ZnSe and ZnS can be used. Group III compounds, Group 3-5 compounds such as GaAs and GaN, Group 4 elements such as Si and Ge, diamonds such as natural diamond, synthetic diamond and CVD diamond, and oxides such as quartz and alumina can be used. . Among these, when the laser beam transmittance is larger, the temperature rise due to absorption of the laser beam is less and the thermal lens effect is less likely to occur. Therefore, when the laser beam is a carbon dioxide laser with a wavelength of 9.3 to 10.6 μm, ZnSe or In the case of diamond, an LD laser of about 0.5 to 1.1 μm, a YAG laser, and a fiber laser, it is preferable to use one made of quartz. Further, the shape of the substrate is not particularly limited in the present invention, and at least a part of the surface that becomes the incident surface or the emitting surface of the laser light is configured by a plane, a spherical surface, an aspherical surface, a free curved surface, or the like. can do.

前記基板の表面に、フォトレジストをスピンコータなどにより塗布し、ついでフォトレジストを塗布した基板を80〜110℃で2〜30分間程度加熱することにより、フォトレジスト膜を直接基板上に形成する。この加熱は、例えば当該温度に加熱したホットプレート上に置くことで行うことができる。フォトレジストの塗布厚さは、基板表面に形成する微細な凹凸の高低差や使用波長などに基づき選定されるが、通常、0.5〜20μmが目安である。本発明では、レーザ光を用いて描画しているので、電子ビームのような専用のレジストを用いる必要がなく、一般に使用されている、例えばAZP4620(AZエレクトロニックスマテリアルズ社製)などのフォトレジストを適宜採用することができる。また、電子ビームを用いて描画する場合のような導電膜を絶縁性基板とフォトレジスト膜との間に設ける必要がなく、当該導電膜から電子を逃がすためのコンタクトを形成する必要もない。したがって、製造工程を簡略化することができる。   A photoresist is coated on the surface of the substrate by a spin coater or the like, and then the substrate coated with the photoresist is heated at 80 to 110 ° C. for about 2 to 30 minutes, thereby forming a photoresist film directly on the substrate. This heating can be performed, for example, by placing it on a hot plate heated to the temperature. The coating thickness of the photoresist is selected based on the height difference of fine irregularities formed on the surface of the substrate, the wavelength used, and the like, but generally 0.5 to 20 μm is a standard. In the present invention, since drawing is performed using a laser beam, it is not necessary to use a dedicated resist such as an electron beam, and a commonly used photoresist such as AZP4620 (manufactured by AZ Electronics Materials) is used. Can be adopted as appropriate. Further, it is not necessary to provide a conductive film between the insulating substrate and the photoresist film as in the case of drawing using an electron beam, and it is not necessary to form a contact for releasing electrons from the conductive film. Therefore, the manufacturing process can be simplified.

基板上に形成されたフォトレジスト膜をレーザ光で露光して当該フォトレジスト膜に微細な凹凸形状を呈する未感光部を形成する。この凹凸形状は、フォトレジスト膜上にレーザ光をスキャンさせながらその出力(露光強度)を制御することにより、形成することができる。例えば、図1の(c)を部分的に拡大した図において、1はレーザ光Lにより露光された感光部、2はレーザ光Lにより露光されていない未感光部を示している。この図において、フォトレジスト膜3のxで示される地点にきたときのレーザ光Lの出力を、フォトレジスト膜3の厚さhだけ感光できる大きさとし、フォトレジスト膜3のyで示される地点にきたときのレーザ光Lの出力がゼロとなるように、レーザ光Lをスキャンさせる速度及びその出力を制御することで、図1の(c)に示されるような鋸歯状の未感光部2を形成することができる。かかる制御をするために、使用するレーザ光の強度とフォトレジスト膜の感光厚さとの相関関係が予め把握される。なお、図1〜2に示される凹凸は平面的なものとして表現されているが、実際の凹凸は、図3に示されるように3次元形状を呈している。したがって、レーザ光をスキャンさせる速度及びその出力は、図1〜2において左右方向だけでなく、紙面貫通方向においても変化させる。本発明では、レーザ光を用いて描画しているので、電子ビームを用いる場合に比べて極めて短時間で微細な凹凸を形成することができ、製造コストを大幅に低減させることができる。   The photoresist film formed on the substrate is exposed with a laser beam to form an unexposed portion having a fine uneven shape on the photoresist film. This uneven shape can be formed by controlling the output (exposure intensity) while scanning a laser beam on the photoresist film. For example, in a partially enlarged view of FIG. 1C, reference numeral 1 denotes a photosensitive portion exposed by the laser light L, and 2 denotes an unexposed portion not exposed by the laser light L. In this figure, the output of the laser beam L when it reaches the point indicated by x of the photoresist film 3 is set to a size that can be exposed by the thickness h of the photoresist film 3, and at the point indicated by y of the photoresist film 3. By controlling the speed at which the laser beam L is scanned and the output so that the output of the laser beam L is zero, the sawtooth-shaped unexposed portion 2 as shown in FIG. Can be formed. In order to perform such control, a correlation between the intensity of the laser beam used and the photosensitive thickness of the photoresist film is grasped in advance. Although the unevenness shown in FIGS. 1 and 2 is expressed as a flat surface, the actual unevenness has a three-dimensional shape as shown in FIG. Therefore, the scanning speed of the laser beam and its output are changed not only in the horizontal direction in FIGS. In the present invention, since drawing is performed using laser light, fine irregularities can be formed in an extremely short time compared to the case of using an electron beam, and the manufacturing cost can be significantly reduced.

また、基板表面が入射光に対して無反射機能を有するためには、当該基板の表面に、使用されるレーザ光の波長よりも小さい微細な凹凸を形成する必要がある。具体的には、波長0.5〜10.6μmの加工用レーザ光に対して、例えば図3に示されるような複数の円錐体10により基板表面に凹凸を形成する場合、円錐体の高さh(図1の(f)参照)を0.5〜20μmとし、当該円錐体の底面の円の直径dを0.4〜20μmとすることで、基板表面に無反射機能を付与することができる。   In addition, in order for the substrate surface to have a non-reflecting function with respect to incident light, it is necessary to form fine irregularities smaller than the wavelength of the laser light used on the surface of the substrate. Specifically, for the case of forming irregularities on the substrate surface with a plurality of cones 10 as shown in FIG. 3 for processing laser light having a wavelength of 0.5 to 10.6 μm, for example, the height of the cones By setting h (see (f) in FIG. 1) to 0.5 to 20 μm and the diameter d of the circle on the bottom surface of the cone to 0.4 to 20 μm, a non-reflective function can be imparted to the substrate surface. it can.

レーザ光により露光された基板は、現像された後に洗浄される。基板の現像は、例えばAZデベロッパー(AZエレクトロニックスマテリアルズ社製)を用いて、当該基板を1〜5分間程度揺動させることにより行うことができる。また、基板の洗浄は、例えば超純水(抵抗率≧18MΩcm)中で当該基板を1〜5分間程度揺動させることにより行うことができる。レーザ光により露光された感光部は、前記現像プロセスにおいてフォトレジスト膜から除去される。   The substrate exposed by the laser light is cleaned after being developed. The development of the substrate can be performed by, for example, using an AZ developer (manufactured by AZ Electronic Materials) to swing the substrate for about 1 to 5 minutes. The substrate can be cleaned by, for example, rocking the substrate for about 1 to 5 minutes in ultrapure water (resistivity ≧ 18 MΩcm). The exposed portion exposed by the laser beam is removed from the photoresist film in the development process.

洗浄後の基板は、80〜110℃で2〜30分間程度加熱される。この加熱は、例えば当該温度に加熱したホットプレート上に放置することで行うことができる。   The cleaned substrate is heated at 80 to 110 ° C. for about 2 to 30 minutes. This heating can be performed, for example, by leaving it on a hot plate heated to the temperature.

ついで、この基板にエッチング処理を施してフォトレジスト膜の未感光部の凹凸形状を基板に転写する。エッチング法としては、ドライエッチング法又はウェットエッチング法を用いることができるが、レジスト形状をそのまま基板に転写する必要があることから、IPCドライエッチング法を用いるのが好ましい。基板及びフォトレジスト膜の種類により異なるが、IPCドライエッチング法を用いる場合、IPC投入パワー及びバイアス投入パワーとして、例えばそれぞれ100〜800W及び100〜700Wとすることができる。また、圧力を0.1〜10Paとし、流すガス量をBCl1〜50sccm、Ar1〜100sccmとすることができる。以上の工程により、絶縁性基板の表面に、無反射機能を提供する微細な凹凸を形成することができる。 Next, the substrate is etched to transfer the uneven shape of the unexposed portion of the photoresist film to the substrate. As the etching method, a dry etching method or a wet etching method can be used. However, since the resist shape needs to be transferred to the substrate as it is, it is preferable to use the IPC dry etching method. Although depending on the type of the substrate and the photoresist film, when the IPC dry etching method is used, the IPC input power and the bias input power can be set to, for example, 100 to 800 W and 100 to 700 W, respectively. Further, the pressure can be 0.1 to 10 Pa, and the flow amount of gas can be BCl 3 1 to 50 sccm and Ar 1 to 100 sccm. Through the above steps, fine unevenness providing a non-reflective function can be formed on the surface of the insulating substrate.

次に本発明の製法の実施例を説明するが、本発明はもとよりかかる実施例にのみ限定されるものではない。   Next, although the Example of the manufacturing method of this invention is described, this invention is not limited only to this Example from the first.

[実施例1]
両方の面が平面であり、この両平面に微細な凹凸が形成された光学部品を製造した。
直径50mm、厚さ5mmのZnSe(セレン化亜鉛)製の円形基板4(図1(a)参照)の一方の面上にAZP4620(クラリアントジャパン社製フォトレジスト)を6μmの厚さとなるように塗布し、このフォトレジストを塗布した基板4をホットプレート上に載置し、90℃で10分間加熱して当該基板4上にフォトレジスト膜3を形成した(図1(b)参照)。
[Example 1]
Both surfaces were flat, and an optical component having fine irregularities formed on both the surfaces was manufactured.
AZP4620 (Clariant Japan Photoresist) is applied to one surface of a circular substrate 4 (see FIG. 1A) made of ZnSe (zinc selenide) having a diameter of 50 mm and a thickness of 5 mm so as to have a thickness of 6 μm. Then, the substrate 4 coated with the photoresist was placed on a hot plate and heated at 90 ° C. for 10 minutes to form a photoresist film 3 on the substrate 4 (see FIG. 1B).

ついで、レーザ光Lの強度を変化させながらレーザ光Lをスキャンさせて前記フォトレジスト膜3を露光した(図1(c)参照)。予め求めておいた露光レーザ強度とフォトレジスト膜の感光厚さとの相関関係に基づいて、複数の円錐体(図3参照)からなる未感光部2が形成されるようにレーザ光の強度を制御した。高さHが6μmであり、底面の円の直径dが3μmの円錐体が隙間なく連続して形成されるようにレーザ光のスキャン速度及び強度を制御した。使用したレーザ光の径は、約0.4μmであり、また、レーザ光の強度は0.1〜20mWの範囲内で制御された。   Next, the photoresist film 3 was exposed by scanning the laser beam L while changing the intensity of the laser beam L (see FIG. 1C). Based on the correlation between the exposure laser intensity obtained in advance and the photosensitive thickness of the photoresist film, the intensity of the laser beam is controlled so that an unexposed portion 2 composed of a plurality of cones (see FIG. 3) is formed. did. The scanning speed and intensity of the laser beam were controlled so that cones having a height H of 6 μm and a bottom circle having a diameter d of 3 μm were continuously formed without gaps. The diameter of the used laser beam was about 0.4 μm, and the intensity of the laser beam was controlled within a range of 0.1 to 20 mW.

次に、露光した基板4をAZ−Deveropper(AZエレクトロニックスマテリアルズ社製)で4分間揺動させて現像し、フォトレジスト膜3の感光部1を除去した。現像後、基板4を超純水(抵抗率≧18MΩcm)中で2分間揺動させて洗浄し、ついで洗浄した基板4をホットプレート上に載置し、100℃で5分間加熱した(図1(d)参照)。   Next, the exposed substrate 4 was developed with AZ-Developer (manufactured by AZ Electronic Materials) for 4 minutes, and the photosensitive portion 1 of the photoresist film 3 was removed. After the development, the substrate 4 was washed by shaking in ultrapure water (resistivity ≧ 18 MΩcm) for 2 minutes, and then the washed substrate 4 was placed on a hot plate and heated at 100 ° C. for 5 minutes (FIG. 1). (See (d)).

ついで、基板4を表1に示す条件下で、ICPドライエッチング法によりエッチングした。フォトレジスト膜3及び基板4を同一速度でエッチングして、当該フォトレジスト膜3の未感光部2に形成した複数の円錐体からなる凹凸形状を基板4上に転写した(図1(e)、(f)参照)。なお、図1(e)は、エッチング処理の途中の段階を模式的に示しており、円錐体の上部がフォトレジスト膜3の未感光部2で構成され、円錐体の下部が基板4で構成されている。   Next, the substrate 4 was etched by the ICP dry etching method under the conditions shown in Table 1. The photoresist film 3 and the substrate 4 are etched at the same speed, and the concavo-convex shape formed of a plurality of cones formed on the unexposed portion 2 of the photoresist film 3 is transferred onto the substrate 4 (FIG. 1 (e), (Refer to (f)). FIG. 1E schematically shows a stage in the middle of the etching process, in which the upper part of the cone is constituted by the unexposed part 2 of the photoresist film 3 and the lower part of the cone is constituted by the substrate 4. Has been.

Figure 2008216610
Figure 2008216610

基板4の他方の面に対しても前記と同様の条件で複数の円錐体からなる凹凸形状を当該基板4上に形成した。   An uneven shape composed of a plurality of cones was formed on the substrate 4 on the other surface of the substrate 4 under the same conditions as described above.

得られた基板4の表面形状を光学的3次元形状測定器で測定した結果、面精度±0.2μmで仕上がっていることが確認された。また、この基板4の波長10.6μmのレーザ光に対する透過率は99.0%以上であった。   As a result of measuring the surface shape of the obtained substrate 4 with an optical three-dimensional shape measuring instrument, it was confirmed that the substrate was finished with a surface accuracy of ± 0.2 μm. Further, the transmittance of the substrate 4 with respect to laser light having a wavelength of 10.6 μm was 99.0% or more.

[実施例2]
片方の面が凹面であり、他方の面が片面である光学部品の前記凹面に微細な凹凸を形成した。
[Example 2]
Fine irregularities were formed on the concave surface of the optical component in which one surface was a concave surface and the other surface was a single surface.

図2(a)に示される凹面及び平面を備えた直径25mmのZnSe製の円形基板14の凹面上にAZP4620を6μmの厚さとなるように塗布し、このフォトレジストを塗布した基板14をホットプレート上に載置し、90℃で10分間加熱して当該基板14上にフォトレジスト膜13を形成した(図2(b)参照)。   AZP4620 is applied to a concave surface of a circular substrate 14 made of ZnSe having a concave surface and a flat surface shown in FIG. 2A and having a diameter of 25 mm so as to have a thickness of 6 μm. The photoresist film 13 was placed on the substrate 14 and heated at 90 ° C. for 10 minutes (see FIG. 2B).

ついで、レーザ光Lの強度を変化させながらレーザ光Lをスキャンさせて前記フォトレジスト膜13を露光した(図2(c)参照)。実施例1と同様に、予め求めておいた露光レーザ強度とフォトレジスト膜の感光厚さとの相関関係に基づいて、複数の円錐体からなる未感光部12が形成されるようにレーザ光Lの強度を制御した。高さが6μmであり、底面の円の直径が3μmの円錐体が隙間なく連続して形成されるようにレーザ光のスキャン速度及び強度を制御した。使用したレーザ光の径は、約0.4μmであり、また、レーザ光の強度は0.1〜20mWの範囲内で制御された。   Subsequently, the photoresist film 13 was exposed by scanning the laser beam L while changing the intensity of the laser beam L (see FIG. 2C). As in the first embodiment, the laser beam L of the laser beam L is formed so that the unexposed portion 12 composed of a plurality of cones is formed based on the correlation between the exposure laser intensity obtained in advance and the photosensitive thickness of the photoresist film. Strength was controlled. The scanning speed and intensity of the laser light were controlled so that a cone having a height of 6 μm and a bottom circle with a diameter of 3 μm was continuously formed without a gap. The diameter of the used laser beam was about 0.4 μm, and the intensity of the laser beam was controlled within a range of 0.1 to 20 mW.

次に、露光した基板14をAZ−Deveropperで4分間揺動させて現像し、フォトレジスト膜13の感光部を除去した。現像後、基板14を超純水(抵抗率≧18MΩcm)中で2分間揺動させて洗浄し、ついで洗浄した基板14をホットプレート上に載置し、100℃で5分間加熱した。   Next, the exposed substrate 14 was developed by swinging for 4 minutes with an AZ-developer, and the exposed portion of the photoresist film 13 was removed. After the development, the substrate 14 was cleaned by shaking in ultrapure water (resistivity ≧ 18 MΩcm) for 2 minutes, and then the cleaned substrate 14 was placed on a hot plate and heated at 100 ° C. for 5 minutes.

ついで、基板14を前記表1に示す条件下で、ICPドライエッチング法によりエッチングした。フォトレジスト膜13及び基板14を同一速度でエッチングして、当該フォトレジスト膜13の未感光部12に形成した複数の円錐体からなる凹凸形状を基板14上に転写した。   Next, the substrate 14 was etched by the ICP dry etching method under the conditions shown in Table 1. The photoresist film 13 and the substrate 14 were etched at the same speed, and the concavo-convex shape formed of a plurality of cones formed on the unexposed portion 12 of the photoresist film 13 was transferred onto the substrate 14.

得られた基板4の表面形状を光学的3次元形状測定器で測定した結果、面精度±0.2μmで仕上がっていることが確認された。また、この基板4の波長10.6μmのレーザ光に対する透過率は99.0%以上であった。   As a result of measuring the surface shape of the obtained substrate 4 with an optical three-dimensional shape measuring instrument, it was confirmed that the substrate was finished with a surface accuracy of ± 0.2 μm. Further, the transmittance of the substrate 4 with respect to laser light having a wavelength of 10.6 μm was 99.0% or more.

なお、今回開示された実施の形態はすべての点において単なる例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。   It should be noted that the embodiment disclosed this time is merely an example in all respects and is not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the meanings described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の製法の一実施の形態を模式的に示す断面説明図である。It is sectional explanatory drawing which shows typically one Embodiment of the manufacturing method of this invention. 本発明の製法の他の実施の形態の一部を模式的に示す断面説明図である。It is sectional explanatory drawing which shows typically a part of other embodiment of the manufacturing method of this invention. 基板表面に形成される円錐体からなる凹凸構造の斜視説明図である。It is perspective explanatory drawing of the uneven structure which consists of a cone formed in the board | substrate surface.

符号の説明Explanation of symbols

1 感光部
2 未感光部
3 フォトレジスト膜
4 基板
12 未感光部
13 フォトレジスト膜
14 基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photosensitive part 2 Unexposed part 3 Photoresist film 4 Substrate 12 Unexposed part 13 Photoresist film 14 Substrate

Claims (4)

レーザ加工時にレーザ光が透過する光学部品の製法であって、
(a)絶縁性を有する基板の表面にフォトレジスト膜を直接形成する工程、
(b)前記フォトレジスト膜をレーザ光で露光して微細な凹凸形状を呈する未感光部を形成する工程、及び
(c)前記未感光部の凹凸形状をエッチングにより基板に転写して当該基板表面に微細な凹凸を形成する工程
を含むことを特徴とするレーザ加工用光学部品の製法。
A method of manufacturing an optical component that transmits laser light during laser processing,
(A) a step of directly forming a photoresist film on the surface of an insulating substrate;
(B) a step of exposing the photoresist film with a laser beam to form an unexposed portion exhibiting a fine uneven shape; and (c) transferring the uneven shape of the unexposed portion onto the substrate by etching. A method for producing an optical component for laser processing, comprising the step of forming fine irregularities on the substrate.
前記工程(b)において、前記フォトレジスト膜にレーザ光をスキャンさせながらその出力を制御して、複数の円錐体を未感光部に形成する請求項1に記載のレーザ加工用光学部品の製法。   2. The method of manufacturing an optical component for laser processing according to claim 1, wherein in the step (b), a laser beam is scanned on the photoresist film and an output thereof is controlled to form a plurality of cones in an unexposed portion. 前記基板が、2−6族化合物、3−5族化合物、4族元素、ダイヤモンド、又は酸化物からなる請求項1又は2に記載のレーザ加工用光学部品の製法。   The method for producing an optical component for laser processing according to claim 1, wherein the substrate is made of a 2-6 group compound, a 3-5 group compound, a 4 group element, diamond, or an oxide. 前記エッチングをIPCドライエッチング法により行う請求項1〜3のいずれかに記載のレーザ加工用光学部品の製法。   The method for producing an optical component for laser processing according to claim 1, wherein the etching is performed by an IPC dry etching method.
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