JP2008300634A - Bonding method of optical crystal - Google Patents

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Yasuhiro Sugano
泰弘 菅野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bonding method of an optical crystal capable of optical bonding even when bonding the optical crystals different in composition to each other. <P>SOLUTION: In the bonding method of the optical crystal 1 for bonding the first optical crystal 2 and second optical crystal 3 which are each different in the composition, on mutual bonding surfaces 2a and 3a, reactive ion etching is applied to the bonding surface 2b of the first optical crystal using a gas containing halogen which is allowed to chemically react with the first optical crystal, the reactive ion etching is applied to the bonding surface 3b of the second optical crystal using the gas containing the halogen which is allowed to chemically react with the second optical crystal, and the bonding surfaces 2a and 3a are optically bonded to each other thereafter. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学結晶体の接合方法に係り、特に、組成の異なる光学結晶体同士を互いの接合面で光学接合(オプティカルコンタクト)する光学結晶体の接合方法に関する。   The present invention relates to a method for joining optical crystal bodies, and more particularly, to a method for joining optical crystal bodies in which optical crystal bodies having different compositions are optically joined (optical contact) to each other at their joint surfaces.

加工・評価用や各種映像表示装置の光源用として用いられる高出力型の固体レーザは、そのレーザ光を励起する際に結晶体内で発生する熱によって、結晶体表面に形成されたコーティング膜が破壊され、レーザ出力が低下したり動作寿命が短くなるといった不具合が生じる場合があった。
上記不具合を解決する手段として、例えば特許文献1に記載されているような、光学活性物質を含むレーザ結晶体と光学活性物質を含まない光学結晶体とを光学接合して高出力型の固体レーザを得る光学結晶の接合方法がある。
特開2004−54170号公報
High-power solid-state lasers used for processing / evaluation and as light sources for various video display devices destroy the coating film formed on the crystal surface due to the heat generated in the crystal when exciting the laser light. In some cases, the laser output is reduced or the operation life is shortened.
As a means for solving the above problems, for example, as described in Patent Document 1, a high-power type solid-state laser is obtained by optically bonding a laser crystal body containing an optically active substance and an optical crystal body not containing an optically active substance. There is a method for joining optical crystals.
JP 2004-54170 A

しかしながら、特許文献1に記載されているような光学結晶体の接合方法では、同組成の光学結晶体同士を光学接合する場合には有効であるが、特に、加工用の高出力型の固体レーザのような、組成の異なる光学結晶体同士を光学接合する場合には、光学結晶体の結晶方位に対するイオンビームエッチングのエッチング速度の差によって、予め機械的研磨によって高い面精度に仕上げられた結晶体表面は、上記イオンビームエッチングによって異方性を有してエッチングされる。
従って、イオンビームエッチング後の結晶体表面である接合面は、エッチング前に比べてその面精度が悪化してしまうため、組成の異なる光学結晶体同士を光学接合することが困難になる。
However, the optical crystal bonding method described in Patent Document 1 is effective when optically bonding optical crystal bodies having the same composition to each other. In particular, a high-power solid-state laser for processing is used. When optical crystal bodies having different compositions are optically bonded, the crystal body that has been finished with high surface accuracy by mechanical polishing in advance due to the difference in the etching rate of ion beam etching with respect to the crystal orientation of the optical crystal body. The surface is etched with anisotropy by the ion beam etching.
Therefore, since the surface accuracy of the bonding surface, which is the crystal surface after ion beam etching, is worse than that before etching, it is difficult to optically bond optical crystal bodies having different compositions.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、組成の異なる光学結晶体同士を接合する場合においても光学接合を可能とする光学結晶体の接合方法を提供することにある。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a method for bonding optical crystals that enables optical bonding even when optical crystals having different compositions are bonded together.

上記の課題を解決するために、本願発明は次の手段を有する。
互いに組成の異なる第1の光学結晶体(2)と第2の光学結晶体(3)とを互いの接合面(2a,3a)で接合する光学結晶体(1)の接合方法であって、前記第1の光学結晶体と化学反応するハロゲン元素を含むガスを用いて、当該第1の光学結晶体の接合面(2b)に反応性イオンエッチングを行う第1の反応性イオンエッチング工程と、前記第2の光学結晶体と化学反応するハロゲン元素を含むガスを用いて、当該第2の光学結晶体の接合面(3b)に反応性イオンエッチングを行う第2の反応性イオンエッチング工程と、前記第1の反応性イオンエッチング工程及び前記第2の反応性イオンエッチング工程後に、前記接合面同士(2a,3a)を光学接合する光学接合工程と、を有する光学結晶体の接合方法である。
In order to solve the above problems, the present invention has the following means.
A bonding method of an optical crystal body (1) in which a first optical crystal body (2) and a second optical crystal body (3) having different compositions are bonded to each other at their bonding surfaces (2a, 3a), A first reactive ion etching step of performing reactive ion etching on the bonding surface (2b) of the first optical crystal using a gas containing a halogen element that chemically reacts with the first optical crystal; A second reactive ion etching step of performing reactive ion etching on the bonding surface (3b) of the second optical crystal using a gas containing a halogen element that chemically reacts with the second optical crystal; An optical bonding step of optically bonding the bonding surfaces (2a, 3a) after the first reactive ion etching step and the second reactive ion etching step.

本発明によれば、光学結晶体の接合方法において、組成の異なる光学結晶体同士を接合する場合においても光学接合が可能になるという効果を奏する。   According to the present invention, in the method for bonding optical crystals, there is an effect that optical bonding becomes possible even when optical crystals having different compositions are bonded.

本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図1〜図3を用いて説明する。
図1は、本発明の光学結晶体の接合方法の実施例により作製された接合体を説明するための斜視図である。
図2は、本発明の光学結晶体の接合方法の実施例を説明するための工程フロー図であり、図3は、実施例における反応性イオンエッチング装置及びこれを用いた反応性イオンエッチング処理方法を説明するための模式的断面図である。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view for explaining a joined body produced by an embodiment of the optical crystal joining method of the present invention.
FIG. 2 is a process flow diagram for explaining an embodiment of the optical crystal bonding method of the present invention, and FIG. 3 shows a reactive ion etching apparatus and a reactive ion etching processing method using the same in the embodiment. It is a typical sectional view for explaining.

<実施例>
実施例では、映像表示装置等の光源、例えばピーク波長が532nmの緑色光用の光源として用いられる固体レーザにおける光学結晶体の接合方法を例に挙げて説明する。
<Example>
In the embodiment, an optical crystal bonding method in a solid-state laser used as a light source for an image display device, for example, a green light source having a peak wavelength of 532 nm will be described as an example.

まず、本発明の光学結晶体の接合方法により作製された光学接合体である固体レーザ1について説明する。   First, the solid-state laser 1 that is an optical bonded body manufactured by the optical crystal bonding method of the present invention will be described.

図1に示すように、固体レーザ1は、光学活性物質であるNd(ネオジウム)を含むYVO(Yttrium Orthovanadate)レーザ結晶体2と、非線形光学結晶体であるKTiOPO(Potassium Titanyl Phosphate、KTPと略す場合がある。)結晶体3と、が光学接合(オプティカルコンタクト)されてなる光学接合体である。
また、YVOレーザ結晶体2とKTiOPO結晶体3とが光学接合されるために、YVOレーザ結晶体2及びKTiOPO結晶体3の各接合面2a,3aは、それぞれ、面精度が150nm以下であり、表面粗さ(中心線平均粗さ:Ra)が1nm以下である平坦な面になされている。
そして、YVOレーザ結晶体2を励起させることにより、ピーク波長が1064nmである赤外レーザ光が発振され、この赤外レーザ光がKTiOPO結晶体3を通過することにより、2倍波、即ちピーク波長が532nmである緑色のレーザ光が、KTiOPO結晶体3におけるYVOレーザ結晶体2とは反対側から出射される。
As shown in FIG. 1, the solid-state laser 1 includes a YVO 4 (Yttrium Orthovanadate) laser crystal body 2 containing Nd (neodymium) which is an optically active substance, and a KTiOPO 4 (Potassium Titanyl Phosphate, KTP) which is a nonlinear optical crystal body. The crystal body 3 is an optically bonded body formed by optical bonding (optical contact).
In addition, since the YVO 4 laser crystal body 2 and the KTiOPO 4 crystal body 3 are optically bonded, each of the bonding surfaces 2a and 3a of the YVO 4 laser crystal body 2 and the KTiOPO 4 crystal body 3 has a surface accuracy of 150 nm. This is a flat surface having a surface roughness (centerline average roughness: Ra) of 1 nm or less.
Then, by exciting the YVO 4 laser crystal body 2, an infrared laser beam having a peak wavelength of 1064 nm is oscillated, and when this infrared laser light passes through the KTiOPO 4 crystal body 3, the second harmonic, Green laser light having a peak wavelength of 532 nm is emitted from the opposite side of the KTiOPO 4 crystal 3 to the YVO 4 laser crystal 2.

実施例では、YVOレーザ結晶体2の形状を、長さL2及び幅W2が10mm、厚さt2が1mmの板状とし、KTiOPO結晶体3の形状を、長さL3及び幅W3が12mm、厚さt3が1mmの板状とした。 In the embodiment, the shape of the YVO 4 laser crystal body 2 is a plate shape having a length L2 and a width W2 of 10 mm and a thickness t2 of 1 mm, and the shape of the KTiOPO 4 crystal body 3 is 12 mm in length L3 and width W3. The plate was formed with a thickness t3 of 1 mm.

次に、上述した固体レーザ1を作製するための光学結晶体の接合方法の実施例について図2及び図3を用いて説明する。   Next, an example of a method for joining optical crystals for producing the above-described solid-state laser 1 will be described with reference to FIGS.

まず、上述したYVOレーザ結晶体2の接合面2aとなる面、及び、KTiOPO結晶体3の接合面3aとなる面を、周知の研磨方法を用いて研磨して、それぞれ、面精度が150nm以下であり、表面粗さ(中心線平均粗さ:Ra)が1nm以下である平坦な面にする(P1)。 First, the surface to be the bonding surface 2a of the YVO 4 laser crystal body 2 and the surface to be the bonding surface 3a of the KTiOPO 4 crystal body 3 are polished by using a well-known polishing method. A flat surface having a surface roughness (centerline average roughness: Ra) of 1 nm or less is set to 150 nm or less (P1).

次に、上記研磨に用いた研磨液や研磨剤を超音波洗浄によって十分に除去し、さらにこの除去後に上記各面に埃や異物が付着した場合、これら埃や異物を、フィルター処理が施された窒素ガスで吹き飛ばして(窒素ブロー)除去する。
また、これら埃や異物が窒素ブローによって完全に除去できなかった場合は、窒素ブロー後にイソプロピールアルコール等の揮発性溶剤を滲み込ませた綿棒等を用いて上記埃や異物を完全に除去する(P2)。
Next, if the polishing liquid or polishing agent used in the polishing is sufficiently removed by ultrasonic cleaning, and dust or foreign matter adheres to each surface after the removal, the dust or foreign matter is filtered. Blow off with nitrogen gas (nitrogen blow) to remove.
In addition, when the dust and foreign matter cannot be completely removed by nitrogen blowing, the dust and foreign matter are completely removed using a cotton swab or the like soaked with a volatile solvent such as isopropyl alcohol after nitrogen blowing ( P2).

その後、光学顕微鏡等を用いて、上記各面に上記埃や異物の付着やクラックがないことを確認する(P3)。   Thereafter, using an optical microscope or the like, it is confirmed that there is no dust or foreign matter adhering or cracking on each surface (P3).

上述した窒素ブローや光学顕微鏡による確認は、クラス100以下のクリーンルーム内で行うことが望ましい。   It is desirable to perform the above-described nitrogen blow or optical microscope confirmation in a clean room of class 100 or lower.

次に、上記各面2b,3bに、各結晶体2,3に対して化学反応を呈するハロゲン系ガスを用いた反応性イオンエッチング処理を行う(P4)。   Next, a reactive ion etching process using a halogen-based gas that exhibits a chemical reaction with respect to each of the crystals 2 and 3 is performed on each of the surfaces 2b and 3b (P4).

ここで、反応性イオンエッチングによる具体的な処理方法を、図3を用いて説明する。   Here, a specific processing method by reactive ion etching will be described with reference to FIG.

まず、反応性イオンエッチングを行うための反応性イオンエッチング装置10について説明する。   First, the reactive ion etching apparatus 10 for performing reactive ion etching is demonstrated.

図3に示すように、反応性イオンエッチング装置10は、主として、平坦な電極面11aを有するカソード電極11と、電極面11a上に設けられた板状の絶縁部材12と、絶縁部材12の上方に設けられ、カソード電極11の電極面11aに対して所定の間隙を有して対向する平坦な電極面13aを有するアノード電極13と、これらカソード電極11,絶縁部材12,及びアノード電極13を収容する真空チャンバー14と、真空チャンバー14内を減圧する減圧手段15と、カソード電極11とアノード電極13と間に所定の高周波電界を付与する高周波電源16と、より構成されている。   As shown in FIG. 3, the reactive ion etching apparatus 10 mainly includes a cathode electrode 11 having a flat electrode surface 11a, a plate-like insulating member 12 provided on the electrode surface 11a, and an upper portion of the insulating member 12. And an anode electrode 13 having a flat electrode surface 13a that is opposed to the electrode surface 11a of the cathode electrode 11 with a predetermined gap, and accommodates the cathode electrode 11, the insulating member 12, and the anode electrode 13. A vacuum chamber 14 for reducing the pressure in the vacuum chamber 14, and a high-frequency power source 16 for applying a predetermined high-frequency electric field between the cathode electrode 11 and the anode electrode 13.

真空チャンバー14は、上述したハロゲン系ガスや不活性ガス等のガスをこの真空チャンバー14内に導入するためのガス導入口18と、真空チャンバー14内への上記ガスの導入及び遮断を開閉自在に制御する自在開閉弁19と、上述した減圧手段15が接続される排気口20と、減圧手段15による真空チャンバー14内の減圧及び遮断を開閉自在に制御する自在開閉弁21と、を備えている。   The vacuum chamber 14 can freely open and close the gas introduction port 18 for introducing the gas such as the halogen-based gas and the inert gas into the vacuum chamber 14 and the introduction and blocking of the gas into the vacuum chamber 14. There is provided a universal open / close valve 19 to be controlled, an exhaust port 20 to which the above-described pressure reducing means 15 is connected, and a universal open / close valve 21 for controlling the pressure reduction and blocking in the vacuum chamber 14 by the pressure reducing means 15 so as to be openable and closable. .

カソード電極11は、高周波電源16の陽極側にブロッキングコンデンサ25を介して配線部23で電気的に接続されている。
アノード電極13は、高周波電源16の陰極側に配線部23で電気的に接続されており、また、アノード電極13及び高周波電源16の陰極側は接地されている。
減圧手段15としては、市販の真空ポンプ等を用いることができる。
The cathode electrode 11 is electrically connected to the anode side of the high-frequency power source 16 via the wiring capacitor 23 via the blocking capacitor 25.
The anode electrode 13 is electrically connected to the cathode side of the high-frequency power source 16 via the wiring portion 23, and the anode electrode 13 and the cathode side of the high-frequency power source 16 are grounded.
As the decompression means 15, a commercially available vacuum pump or the like can be used.

次に、上記反応性イオンエッチング装置10を用いて、まずは、YVOレーザ結晶体2における上述のP1〜P3工程による処理が施された面及びその近傍を、反応性イオンエッチング処理する方法について、同図3を用いて説明する。
ここで、上述のP1〜P3工程による処理が施された面を、面2bとする。
Next, using the reactive ion etching apparatus 10, first, a method of performing reactive ion etching on the surface of the YVO 4 laser crystal 2 that has been subjected to the above-described processes of the P1 to P3 processes and the vicinity thereof. This will be described with reference to FIG.
Here, the surface that has been subjected to the processes in the above-described P1 to P3 steps is referred to as a surface 2b.

まず、絶縁部材12上に、YVOレーザ結晶体2を、面2bがアノード電極13と対向するように載置する。
実施例では、YVOレーザ結晶体2の厚さt2と略同じ厚さを有すると共にYVOレーザ結晶体2を収容可能な開口部26aを有する絶縁板26を用い、この絶縁板26を絶縁部材12上に載置した後、YVOレーザ結晶体2を開口部26a内に収容されるように絶縁部材12上に載置した。
この絶縁板26を用いることにより、絶縁板26の開口部26aにYVOレーザ結晶体2を収容した状態で反応性イオンエッチングを行った際に、YVOレーザ結晶体2の縁部に電界が集中してしまうことを防止できるので、エッチング速度の面内ばらつきを低減することができる。
First, the YVO 4 laser crystal body 2 is placed on the insulating member 12 so that the surface 2 b faces the anode electrode 13.
In an embodiment, an insulating plate 26 having a housing capable of opening 26a of the YVO 4 laser crystal 2 and having substantially the same thickness as the YVO 4 thickness t2 of the laser crystal 2, the insulating plate 26 insulating member Then, the YVO 4 laser crystal body 2 was placed on the insulating member 12 so as to be accommodated in the opening 26a.
By using this insulating plate 26, when reactive ion etching is performed in a state where the YVO 4 laser crystal 2 is accommodated in the opening 26a of the insulating plate 26, an electric field is generated at the edge of the YVO 4 laser crystal 2. Since concentration can be prevented, in-plane variation in the etching rate can be reduced.

次に、自在開閉弁21を開いた状態にして、減圧手段15により真空チャンバー14内を排気口20を介して減圧する。
そして、真空チャンバー14内の圧力が例えば0.1Pa以下に減圧された後に、自在開閉弁19を開き、YVOレーザ結晶体2に対して化学反応を呈するハロゲン系ガスをガス導入口18から真空チャンバー14内に導入し、真空チャンバー14内の圧力を4Paに調整する。
実施例では、上記ハロゲン系ガスとして、CHF(トリフルオロメタン)ガスを用いた。また、このCHFガスに替えて、CF(テトラフルオロメタン)ガスやC(ヘキサフルオロエタン)ガス等フッ素系ガスを用いることもできる。
Next, the open / close valve 21 is opened, and the pressure in the vacuum chamber 14 is reduced by the pressure reducing means 15 through the exhaust port 20.
Then, after the pressure in the vacuum chamber 14 is reduced to, for example, 0.1 Pa or less, the open / close valve 19 is opened, and a halogen-based gas that exhibits a chemical reaction with respect to the YVO 4 laser crystal 2 is vacuumed from the gas inlet 18. The pressure is introduced into the chamber 14 and the pressure in the vacuum chamber 14 is adjusted to 4 Pa.
In the examples, CHF 3 (trifluoromethane) gas was used as the halogen-based gas. Further, instead of this CHF 3 gas, a fluorine-based gas such as CF 4 (tetrafluoromethane) gas or C 2 F 6 (hexafluoroethane) gas may be used.

次に、高周波電源16により、カソード電極11とアノード電極13との間に、例えば電力が100Wであり周波数が13.56MHzである高周波電界を発生させて、プラズマ放電を生じさせる。
このプラズマ放電によって、真空チャンバー14内のCHFガスはイオン化され、イオン化されたフッ素イオンがカソード電極11の電極面11aに発生した負の電位により引き寄せられて、YVOレーザ結晶体2の面2bに加速しながら衝突し、その際の化学反応によって、上記面2b及びその近傍はエッチングされる。このようなエッチングを、一般的に、反応性イオンエッチングと称す。
実施例では、上記反応性イオンエッチングを約10分間行うことにより、YVOレーザ結晶体2をその面2bから厚さ方向に約50nmエッチングした。
Next, a high frequency electric field having a power of 100 W and a frequency of 13.56 MHz, for example, is generated between the cathode electrode 11 and the anode electrode 13 by the high frequency power supply 16 to generate plasma discharge.
By this plasma discharge, the CHF 3 gas in the vacuum chamber 14 is ionized, and the ionized fluorine ions are attracted by the negative potential generated on the electrode surface 11a of the cathode electrode 11, and the surface 2b of the YVO 4 laser crystal 2 The surface 2b and its vicinity are etched by a chemical reaction at that time. Such etching is generally referred to as reactive ion etching.
In the example, the reactive ion etching was performed for about 10 minutes, so that the YVO 4 laser crystal body 2 was etched by about 50 nm from the surface 2b in the thickness direction.

その後、高周波電源16による高周波電界の発生を終了させ、自在開閉弁19を閉じて真空チャンバー14内へのハロゲン系ガスの導入を停止する。
さらに、真空チャンバー14内のハロゲン系ガスを減圧手段15で十分に排気した後、例えばガス導入口18から真空チャンバー14内に大気を導入して真空チャンバー14内を大気圧状態にする。
Thereafter, the generation of the high-frequency electric field by the high-frequency power source 16 is terminated, the free opening / closing valve 19 is closed, and the introduction of the halogen-based gas into the vacuum chamber 14 is stopped.
Further, after the halogen-based gas in the vacuum chamber 14 is sufficiently exhausted by the decompression means 15, the atmosphere is introduced into the vacuum chamber 14 from, for example, the gas inlet 18 to bring the inside of the vacuum chamber 14 to an atmospheric pressure state.

次に、真空チャンバー14内から上述の手順を経たYVOレーザ結晶体2及び絶縁板26を取り出し、絶縁部材12上に、KTiOPO結晶体3を、上述のP1〜P3工程による処理が施された面がアノード電極13と対向するように載置する。
ここで、上述のP1〜P3工程による処理が施された面を、面3bとする。
Next, the YVO 4 laser crystal body 2 and the insulating plate 26 that have undergone the above-described procedure are taken out from the vacuum chamber 14, and the KTiOPO 4 crystal body 3 is processed on the insulating member 12 by the above-described P1 to P3 processes. It is placed so that the opposite surface faces the anode electrode 13.
Here, the surface that has been subjected to the processes in the above-described P1 to P3 steps is referred to as a surface 3b.

実施例では、KTiOPO結晶体3の厚さt3と略同じ厚さを有すると共にKTiOPO結晶体3を収容可能な開口部27aを有する絶縁板27を用い、この絶縁板27を絶縁部材12上に載置した後、KTiOPO結晶体3を開口部27a内に収容されるように絶縁部材12上に載置した。
この絶縁板27を用いることにより、絶縁板27の開口部27aにKTiOPO結晶体3を収容した状態で反応性イオンエッチングを行った際に、KTiOPO結晶体3の縁部に電界が集中してしまうことを防止できるので、エッチング速度の面内ばらつきを低減することができる。
In an embodiment, an insulating plate 27 having a housing capable of opening 27a of KTiOPO 4 crystal 3 which has substantially the same thickness as the thickness t3 of KTiOPO 4 crystal 3, the insulating plate 27 insulating member 12 on Then, the KTiOPO 4 crystal 3 was placed on the insulating member 12 so as to be accommodated in the opening 27a.
By using this insulating plate 27, when reactive ion etching is performed in a state where the KTiOPO 4 crystal 3 is accommodated in the opening 27 a of the insulating plate 27, the electric field is concentrated on the edge of the KTiOPO 4 crystal 3. Therefore, the in-plane variation in the etching rate can be reduced.

次に、自在開閉弁21を開いた状態で減圧手段15により真空チャンバー14内を排気口20を介して減圧する。
そして、真空チャンバー14内の圧力が、例えば0.1Pa以下に減圧された後に、自在開閉弁19を開き、KTiOPO結晶体3に対して化学反応を呈するハロゲン系ガスをガス導入口18から真空チャンバー14内に導入して真空チャンバー14内の圧力を4Paにする。
実施例では、上記ハロゲン系ガスとして、CHFガスを用いた。また、このCHFガスに替えて、CFガスやCガス等フッ素系ガスを用いることもできる。
Next, the vacuum chamber 14 is depressurized through the exhaust port 20 by the depressurizing means 15 in a state where the openable on-off valve 21 is opened.
Then, after the pressure in the vacuum chamber 14 is reduced to, for example, 0.1 Pa or less, the openable valve 19 is opened, and a halogen-based gas that exhibits a chemical reaction with respect to the KTiOPO 4 crystal 3 is vacuumed from the gas inlet 18. The pressure in the vacuum chamber 14 is set to 4 Pa by introducing into the chamber 14.
In the examples, CHF 3 gas was used as the halogen-based gas. Further, instead of this CHF 3 gas, a fluorine-based gas such as CF 4 gas or C 2 F 6 gas can be used.

次に、高周波電源16により、カソード電極11とアノード電極13との間に、例えば電力が100Wであり周波数が13.56MHzである高周波電界を発生させて、プラズマ放電を生じさせる。
このプラズマ放電によって、真空チャンバー14内のCHFガスはイオン化され、イオン化されたフッ素イオンがカソード電極11の電極面11aに発生した負の電位により引き寄せられて、KTiOPO結晶体3の面3bに加速しながら衝突し、その際の化学反応によって、上記面3b及びその近傍はエッチングされる。このようなエッチングを、一般的に、反応性イオンエッチングと称す。
実施例では、上記反応性イオンエッチングを約10分間行うことにより、KTiOPO結晶体3をその面3bから厚さ方向に約50nmエッチングした。
Next, a high frequency electric field having a power of 100 W and a frequency of 13.56 MHz, for example, is generated between the cathode electrode 11 and the anode electrode 13 by the high frequency power supply 16 to generate plasma discharge.
By this plasma discharge, the CHF 3 gas in the vacuum chamber 14 is ionized, and the ionized fluorine ions are attracted by the negative potential generated on the electrode surface 11 a of the cathode electrode 11 and are attracted to the surface 3 b of the KTiOPO 4 crystal 3. Colliding while accelerating, the surface 3b and its vicinity are etched by a chemical reaction. Such etching is generally referred to as reactive ion etching.
In the example, the reactive ion etching was performed for about 10 minutes, so that the KTiOPO 4 crystal 3 was etched from the surface 3b in the thickness direction by about 50 nm.

その後、高周波電源16による高周波電界の発生を終了させ、自在開閉弁19を閉じて真空チャンバー14内へのハロゲン系ガスの導入を停止する。
真空チャンバー14内のハロゲン系ガスを減圧手段15で十分に排気した後、例えばガス導入口18から真空チャンバー14内に大気を導入して真空チャンバー14内を大気圧状態にする。
Thereafter, the generation of the high-frequency electric field by the high-frequency power source 16 is terminated, the free opening / closing valve 19 is closed, and the introduction of the halogen-based gas into the vacuum chamber 14 is stopped.
After the halogen-based gas in the vacuum chamber 14 is sufficiently exhausted by the decompression means 15, for example, air is introduced into the vacuum chamber 14 from the gas inlet 18 to bring the inside of the vacuum chamber 14 into an atmospheric pressure state.

次に、真空チャンバー14内からKTiOPO結晶体3を取り出し、これらYVOレーザ結晶体2及びKTiOPO結晶体3における反応性イオンエッチング後の各エッチング処理面2a,3aの面精度及び表面粗さを測定する(図2中のP5)。
その結果、各エッチング処理面2a,3aは、それぞれ、面精度が150nm以下であり、表面粗さ(中心線平均粗さ:Ra)が1nm以下である略平坦な面であることを確認した。
これらエッチング処理面2a,3aは、上述の工程を経たYVOレーザ結晶体2とKTiOPO結晶体3とが互いに光学接合される接合面2a,3aとなる。
Next, the KTiOPO 4 crystal 3 is taken out from the vacuum chamber 14, and the surface accuracy and surface roughness of the etched surfaces 2 a and 3 a after the reactive ion etching in the YVO 4 laser crystal 2 and the KTiOPO 4 crystal 3 are obtained. Is measured (P5 in FIG. 2).
As a result, it was confirmed that each of the etched surfaces 2a and 3a was a substantially flat surface having a surface accuracy of 150 nm or less and a surface roughness (centerline average roughness: Ra) of 1 nm or less.
These etched surfaces 2a and 3a become bonding surfaces 2a and 3a on which the YVO 4 laser crystal body 2 and the KTiOPO 4 crystal body 3 that have undergone the above-described steps are optically bonded to each other.

その後、YVOレーザ結晶体2の接合面2aと、KTiOPO結晶体3の接合面3aとを互いに圧接させながら、接合面2a,3a間に生じる干渉縞を、例えば干渉計を用いて観察する。
そして、上記干渉縞が確認できなくなった後に、上記圧接を終了する。
この圧接によって、YVOレーザ結晶体2とKTiOPO結晶体3とは互いの接合面2a,3aで光学接合(オプティカルコンタクトと称す)される(P6)。
Thereafter, the interference fringes generated between the joint surfaces 2a and 3a are observed using, for example, an interferometer while the joint surface 2a of the YVO 4 laser crystal body 2 and the joint surface 3a of the KTiOPO 4 crystal body 3 are pressed against each other. .
Then, after the interference fringes cannot be confirmed, the press contact is finished.
By this pressure welding, the YVO 4 laser crystal body 2 and the KTiOPO 4 crystal body 3 are optically joined (referred to as optical contact) at the joint surfaces 2a and 3a (P6).

さらに、上記工程を経たYVOレーザ結晶体2とKTiOPO結晶体3との接合体を、真空中またはArガス等の不活性ガス雰囲気中にて、例えば550℃で48時間の熱処理を施すことによって、上記光学接合における接合強度を向上させることができる(P7)。 Further, the bonded body of the YVO 4 laser crystal body 2 and the KTiOPO 4 crystal body 3 that has undergone the above-described process is subjected to a heat treatment, for example, at 550 ° C. for 48 hours in a vacuum or in an inert gas atmosphere such as Ar gas. Thus, the bonding strength in the optical bonding can be improved (P7).

上述した工程により、前述した図1に示す、YVOレーザ結晶体2とKTiOPO結晶体3とが互いの接合面2a,3aで強固に光学接合した接合体である固体レーザ1を得る。 Through the above-described steps, the solid laser 1 is obtained which is a bonded body in which the YVO 4 laser crystal body 2 and the KTiOPO 4 crystal body 3 shown in FIG.

本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。   The embodiment of the present invention is not limited to the configuration and procedure described above, and it goes without saying that modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、実施例では、組成の異なる光学結晶体同士の接合体として固体レーザを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。   For example, in the embodiments, a solid laser is described as an example of a joined body of optical crystal bodies having different compositions, but the present invention is not limited to this.

また、実施例では、組成の異なる光学結晶体として、YVOレーザ結晶体及びKTiOPO結晶体を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、上記光学結晶体以外の光学結晶体においても、その光学結晶体に対して化学反応を呈するハロゲン系ガスを用いた反応性イオンエッチング処理を、その接合面となる面に施すことにより、実施例と同様の効果を得ることができる。 In the examples, the YVO 4 laser crystal and the KTiOPO 4 crystal have been described as examples of the optical crystal having different compositions. However, the present invention is not limited to this, and an optical crystal other than the above optical crystal. Also in the body, the same effect as in the embodiment can be obtained by performing the reactive ion etching process using the halogen-based gas that exhibits a chemical reaction on the optical crystal body on the surface to be the bonding surface. .

また、実施例における反応性イオンエッチング処理後に、このエッチング処理面に、例えばAr(アルゴン)ガスによる逆スパッタ処理を行ってもよい。
この場合、逆スパッタ処理によるエッチング量を、エッチング処理面から厚さ方向に10nm以下とすることが望ましい。10nmを越えると、逆スパッタ処理による異方性エッチングの影響が大きくなるため、その面精度が悪化する場合がある。
Further, after the reactive ion etching process in the embodiment, a reverse sputtering process using, for example, Ar (argon) gas may be performed on the etching process surface.
In this case, it is desirable that the etching amount by the reverse sputtering treatment be 10 nm or less in the thickness direction from the etching treatment surface. If the thickness exceeds 10 nm, the influence of anisotropic etching due to the reverse sputtering treatment increases, and the surface accuracy may deteriorate.

実施例の反応性イオンエッチング処理において、絶縁部材12及び絶縁板26,27の材料として、酸化アルミニウム(例えばAl)や酸化珪素 (例えばSiO)を用いることができる。また、他の材料として、反応性イオンエッチング処理される光学結晶体と同じ材料を用いることもできる。 In the reactive ion etching process of the embodiment, aluminum oxide (for example, Al 2 O 3 ) or silicon oxide (for example, SiO 2 ) can be used as the material for the insulating member 12 and the insulating plates 26 and 27. Further, as the other material, the same material as that of the optical crystal to be subjected to reactive ion etching can be used.

本発明の光学結晶体の接合方法の実施例により作製された接合体を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the joined_body | zygote produced by the Example of the joining method of the optical crystal body of this invention. 本発明の光学結晶体の接合方法の実施例を説明するための工程フロー図である。It is a process flow figure for explaining the example of the joining method of the optical crystal of the present invention. 実施例における反応性イオンエッチング装置及びこれを用いた反応性イオンエッチング処理方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the reactive ion etching apparatus and reactive ion etching processing method using the same in an Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 固体レーザ、 2 YVOレーザ結晶体、 2a,2b,3a,3b 面、 3 KTiOPO結晶体、 10 反応性イオンエッチング装置、 11 カソード電極、 11a,13a 電極面、 12 絶縁部材、 13 アノード電極、 14 真空チャンバー、 15 減圧手段、 16 高周波電源、 18 ガス導入口、 19,21 自在開閉弁、 20 排気口、 23 配線部、 24 絶縁部材、 25 ブロッキングコンデンサ、 26,27 絶縁板、 26a,27a 開口部、 L2,L3 長さ、 W2,W3 幅、 t2,t3 厚さ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid state laser, 2 YVO 4 laser crystal body, 2a, 2b, 3a, 3b surface, 3 KTiOPO 4 crystal body, 10 Reactive ion etching apparatus, 11 Cathode electrode, 11a, 13a electrode surface, 12 Insulating member, 13 Anode electrode , 14 Vacuum chamber, 15 Depressurization means, 16 High frequency power supply, 18 Gas inlet, 19, 21 Free open / close valve, 20 Exhaust port, 23 Wiring section, 24 Insulating member, 25 Blocking capacitor, 26, 27 Insulating plate, 26a, 27a Opening, L2, L3 length, W2, W3 width, t2, t3 thickness

Claims (1)

互いに組成の異なる第1の光学結晶体と第2の光学結晶体とを互いの接合面で接合する光学結晶体の接合方法であって、
前記第1の光学結晶体と化学反応するハロゲン元素を含むガスを用いて、当該第1の光学結晶体の接合面に反応性イオンエッチングを行う第1の反応性イオンエッチング工程と、
前記第2の光学結晶体と化学反応するハロゲン元素を含むガスを用いて、当該第2の光学結晶体の接合面に反応性イオンエッチングを行う第2の反応性イオンエッチング工程と、
前記第1の反応性イオンエッチング工程及び前記第2の反応性イオンエッチング工程後に、前記接合面同士を光学接合する光学接合工程と、
を有する光学結晶体の接合方法。
A method of bonding optical crystals, in which a first optical crystal and a second optical crystal having different compositions are bonded to each other at their bonding surfaces,
A first reactive ion etching step of performing reactive ion etching on a bonding surface of the first optical crystal using a gas containing a halogen element that chemically reacts with the first optical crystal;
A second reactive ion etching step of performing reactive ion etching on the bonding surface of the second optical crystal using a gas containing a halogen element that chemically reacts with the second optical crystal;
An optical bonding step of optically bonding the bonding surfaces after the first reactive ion etching step and the second reactive ion etching step;
Bonding method of optical crystal body having
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015098927A1 (en) * 2013-12-25 2015-07-02 株式会社ニコン Calcium fluoride member, method for producing same, and method for pressure-bonding calcium fluoride crystal
US10458042B2 (en) 2013-12-25 2019-10-29 Nikon Corporation Calcium fluoride member, method for producing same, and method for pressure-bonding calcium fluoride crystal

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