光波長変換素子の製造方法およびその製造装置
【課題】分極反転核を均一で高密度に生成することで、分極反転領域の寸法を制御し易い光波長変換素子の製造方法およびその製造装置を提供する。
【解決手段】強誘電体結晶基板の裏側面に裏面電極を形成する裏面電極形成工程３００と、前記強誘電体結晶基板の表側面に微細ラインパターンを有する微細電極を形成する微細電極形成工程３０１と、前記強誘電体結晶基板の前記表側面をエッチングして前記微細ラインパターン部分に溝を形成するエッチング工程３０２と、前記裏面電極と前記微細電極との間に電圧を印加する第１分極反転工程３０３と、前記微細電極を除去する微細電極除去工程３０４と、複数の前記溝を覆うように周期的な複数の周期電極を形成する周期電極形成工程３０５と、前記裏面電極と前記周期電極との間に前記第１分極反転工程の電圧とは逆極性の電圧を印加する第２分極反転工程３０６とを備える光波長変換素子の製造方法。
【解決手段】強誘電体結晶基板の裏側面に裏面電極を形成する裏面電極形成工程３００と、前記強誘電体結晶基板の表側面に微細ラインパターンを有する微細電極を形成する微細電極形成工程３０１と、前記強誘電体結晶基板の前記表側面をエッチングして前記微細ラインパターン部分に溝を形成するエッチング工程３０２と、前記裏面電極と前記微細電極との間に電圧を印加する第１分極反転工程３０３と、前記微細電極を除去する微細電極除去工程３０４と、複数の前記溝を覆うように周期的な複数の周期電極を形成する周期電極形成工程３０５と、前記裏面電極と前記周期電極との間に前記第１分極反転工程の電圧とは逆極性の電圧を印加する第２分極反転工程３０６とを備える光波長変換素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光波長変換素子の製造方法およびその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３などの強誘電体結晶の誘電分極方向を周期的に１８０度反転（分極反転）させることにより擬似的に位相整合をさせる方法は、擬似位相整合（ＱＰＭ：Ｑｕａｓｉ Ｐｈａｓｅ Ｍａｔｃｈｉｎｇ）と呼ばれている。上記技術により、安価なレーザー光源を用いて、より高い周波数のレーザー光を得ることが可能になる。
分極反転領域を形成する方法としては、Ｔｉ拡散法、電子ビーム照射法、電圧印加法などさまざまな手法が研究開発されてきている。電圧印加法による分極反転では、電極のエッジ部分から分極反転の核が発生し、その分極反転核を起点として、強誘電体基板の第１面（＋Ｚ面）から第２面（−Ｚ面）に渡り分極反転領域が貫通し、その後、分極反転領域が結合し、分極反転領域の形成が完了する（非特許文献１を参照）。分極反転核は電極のエッジ部分から発生するため、分極反転幅全体を反転させようとすると分極反転領域が電極の外側まで広がってしまう問題があった。また、分極反転幅の広がりを考慮して事前に電極幅を狭くしておく方法はあるが、電極のエッジ部分から分極反転核が発生するのは変わらないので分極反転領域の寸法を制御することが難しかった。そこで、特許文献１は、強誘電体から成る基板の一方の表面を所定の粗さに加工した後その加工表面に第1の金属電極を形成する第1の金属電極形成工程と、前記基板の前記第1の金属電極が形成された面と反対の面の全体表面を覆うように第２の金属電極を形成する第２の金属電極形成工程と、前記第1の金属電極と前記第２の電極との間に電界を印加して前記基板に分極反転部を形成する分極反転形成工程とからなる光波長変換素子の製造方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３０９８２８号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】栗田直 他９名「ＬｉＮｂＯ３の分極反転における選択的核成長法Ｉ〜動機とその背景化〜」、第４９回応用物理学関係連合講演会予稿集（２００２年３月 ２７ａ−ＺＳ−９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の従来技術では、分極反転させない領域の分極方向の均一性は、最初の強誘電体結晶基板の品質に依存する点や分極反転核の形成位置の制御のし易さの点で問題があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、発明者は、分極反転核の均一性が分極反転領域の寸法精度に影響すると考え、本発明を考案した。本発明は、分極反転核を均一で高密度に生成することで、分極反転領域の寸法を制御し易い光波長変換素子の製造方法およびその製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の光波長変換素子の製造方法は、強誘電体結晶基板の裏側面に裏面電極を形成する裏面電極形成工程と、前記強誘電体結晶基板の表側面に微細ラインパターンを有する微細電極を形成する微細電極形成工程と、前記強誘電体結晶基板の前記表側面をエッチングして前記微細ラインパターン部分に溝を形成するエッチング工程と、前記裏面電極と前記微細電極との間に電圧を印加する第１分極反転工程と、前記微細電極を除去する微細電極除去工程と、複数の前記溝を覆うように周期的な複数の周期電極を形成する周期電極形成工程と、前記裏面電極と前記周期電極との間に前記第１分極反転工程の電圧とは逆極性の電圧を印加する第２分極反転工程とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記の製造方法によれば、分極反転領域の寸法精度が向上した光波長変換素子を製造することができる。
【０００９】
なお、前記裏面電極形成工程と前記微細電極形成工程の順番を逆にしてもよい。
【００１０】
上記の製造方法において、前記微細電極形成工程の溝は、電子ビーム（ＥＢ）で作成され、残留した微細電極部分の電極幅が２０ｎｍから１００ｎｍのライン状電極パターンであり、前記溝の深さが２０ｎｍから１００ｎｍであることが望ましい。
【００１１】
この方法によれば、微細電極の無くなった微細ラインパターン領域だけがフッ酸あるいはフッ硝酸によってエッチングされるので、複数の微細なライン状の溝を形成することができる。そして、溝深さを２０〜１００ｎｍとすることによって、微細電極パターンへのダメージを少なくすることができ、微細なエッチングパターンを形成できる。そのライン状の溝によって周期分極反転時の核生成密度を向上でき、周期的な分極反転領域の寸法精度を向上させることが可能となる。
【００１２】
さらに、前記微細電極の長手方向と前記周期電極の長手方向とが並行であることが望ましい。この方法によれば、直線性の良い周期分極反転を形成することが可能となる。
【００１３】
前記強誘電体結晶基板は、マグネシウムをドープしたニオブ酸リチウム、あるいはマグネシウムをドープしたタンタル酸リチウムであることが望ましい。また、マグネシウムをドープしないニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムでも良い。
【００１４】
また、上記の製造方法の例として、マグネシウムをドープしたニオブ酸リチウム、あるいはマグネシウムをドープしたタンタル酸リチウムを用いた場合、強誘電体結晶基板の前記裏側面を結晶の＋Ｚ面側とし、前記表側面を結晶の−Ｚ面側とし、前記エッチング工程は、フッ酸あるいはフッ硝酸を用いて前記表側面をエッチングすることを特徴とする。
【００１５】
上記の強誘電体結晶基板は、弗酸あるいは弗硝酸によって−Ｚ面だけエッチングされるので、微細ラインパターンの溝を結晶基板の−Ｚ面に形成している。エッチング工程後、結晶基板の分極方向を全面反転して元々の＋Ｚ面と−Ｚ面を入れ換えることによって、エッチング工程によって形成した微細な凹凸パターンが＋Ｚ面となり、この後の第２分極反転工程によって微細な凹凸パターンから分極反転の核が形成されることとなる。
【００１６】
また、本発明の光波長変換素子製造装置は、強誘電体結晶基板の裏側面に裏面電極を形成する裏面電極形成装置と、前記強誘電体結晶基板の表側面に微細ラインパターンを有する微細電極を形成する微細電極形成装置と、前記強誘電体結晶基板の前記表側面をエッチングして前記微細ラインパターン部分に溝を形成するエッチング装置と、前記裏面電極と前記微細電極との間に電圧を印加する第１電圧印加装置と、前記微細電極を除去する微細電極除去装置と、複数の前記溝を覆うように周期的な複数の周期電極を形成する周期電極形成装置と、前記裏面電極と前記周期電極との間に前記第１電圧印加装置の電圧とは逆極性の電圧を印加する第２電圧印加装置とを備えることを特徴とする。
【００１７】
上記の製造装置によれば、分極反転領域の寸法精度が向上した光波長変換素子を製造することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、全面分極反転されたことで最初の強誘電体結晶基板の分極が不均一であっても均一性を担保することができると共に、分極反転核の形成位置が制御されるために、分極反転核を均一で高密度に生成することができ、分極反転領域の寸法を制御し易いので、均一性が高い分極反転領域を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態における光波長変換素子の製造方法のフロー図
【図２】本発明の実施形態における電極形成装置通過後の強誘電体結晶基板の断面図
【図３】本発明の実施形態における微細電極形成工程の現像装置による処理後の強誘電体結晶基板の断面図
【図４】本発明の実施形態における微細電極形成工程の電極エッチング装置による処理後の強誘電体結晶基板の断面図
【図５】本発明の実施形態における微細電極形成工程後の強誘電体結晶基板の断面図
【図６】本発明の実施形態におけるエッチング工程後の強誘電体結晶基板の断面図
【図７】図６の上面図
【図８】本発明の実施形態における第１分極反転工程後の強誘電体結晶基板の断面図
【図９】本発明の実施形態における微細電極除去工程後の強誘電体結晶基板の断面図
【図１０】本発明の実施形態における周期電極形成工程の内、絶縁膜パターンを形成した後の強誘電体結晶基板の上面図
【図１１】本発明の実施形態における周期電極形成工程の内、絶縁膜パターンと周期電極を形成した後の強誘電体結晶基板の断面図
【図１２】本発明の実施形態における第２分極反転工程初期の強誘電体結晶基板の断面図
【図１３】本発明の実施形態における第２分極反転工程後の強誘電体結晶基板の断面図
【図１４】比較例における分極反転構造が形成された後の断面図
【図１５】本発明の実施形態における光波長変換素子製造装置のシステム構成図
【図１６】図１３の微細電極形成装置の内部を詳細に示した図
【図１７】図１３の絶縁膜パターン形成装置の内部を詳細に示した図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施することができるものである。
【００２１】
本実施例では強誘電体結晶基板としてＭｇドープした定比組成のニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）を用いた。基板の大きさは、直径３インチ、厚さ０．５ｍｍを用いた。
【００２２】
図１は本発明の実施例における光波長変換素子の作製工程を示したものである。本発明の実施形態の１つである光波長変換素子の製造方法では、強誘電体結晶基板の裏側面に裏面電極を形成する裏面電極形成工程３００と、前記強誘電体結晶基板の表側面に微細ラインパターン１０を有する微細電極を形成する微細電極形成工程３０１と、前記強誘電体結晶基板の前記表側面をエッチングして前記微細ラインパターン１０部分に溝を形成するエッチング工程３０２と、前記裏面電極と前記微細電極との間に電圧を印加する第１分極反転工程３０３と、前記微細電極を除去する微細電極除去工程３０４と、複数の前記溝を覆うように周期的な複数の周期電極を形成する周期電極形成工程３０５と、前記裏面電極と前記周期電極との間に前記第１分極反転工程の電圧とは逆極性の電圧を印加する第２分極反転工程３０６とを順に実行する。なお、裏面電極形成工程３００と微細電極形成工程３０１の順番は、逆にしてもよい。
【００２３】
図２から１３は、各工程での強誘電体結晶基板の断面図や上面図を示したものである。図１５から１７は、本発明の実施形態における光波長変換素子製造装置のシステム構成図である。図中において、各装置で処理された強誘電体結晶基板は、矢印で示された次の装置へ順次搬送される。この光波長変換素子製造装置は、基板洗浄装置１１０、電極形成装置１２０，１８０、微細電極形成装置１３０、エッチング装置１４０、電圧印加装置１５０，１９０、電極除去装置１６０、絶縁膜パターン形成装置１７０、及びダイシング装置１８０を備える。
【００２４】
そして、図１６に示すように、微細電極形成装置１３０は、ＥＢレジスト膜塗布装置１３１、プリベーク炉１３２、ＥＢ描画装置１３３、ＰＥベーク炉１３４、現像装置１３５、ポストベーク炉１３６、電極エッチング装置１３７を備えている。
【００２５】
そして、図１７に示すように、絶縁膜パターン形成装置１７０は、基板乾燥装置１７１、フォトレジスト膜塗布装置１７２、プリベーク炉１７３、露光装置１７４、現像装置１７５、ポストベーク炉１７６を備えている。
【００２６】
現像装置１３５、１７５は、現像液を保持している容器を有しており、この容器内に強誘電体結晶基板１を所定の間浸漬させることにより、ＥＢ描画やフォトで感光後のレジスト膜を現像する。現像後の強誘電体結晶基板１は、純水で洗浄された後、エアーガン又はスピンドライヤーを用いて乾燥させた。なお現像装置１３５、１７５は、上記した処理を自動で行うものであっても良いし、マニュアル操作で行うものであっても良い。
【００２７】
電極形成装置１２０，１８０は、例えば蒸着装置やスパッタリング装置である。
【００２８】
電圧印加装置１５０，１９０は、強誘電体結晶基板１に形成された電極に電圧を印加する装置であり、高電圧電源を有している。
【００２９】
以下に、各部のより具体的な説明をする。
【００３０】
基板洗浄装置１１０では、強誘電体結晶基板１をアセトン洗浄後、純水洗浄し、そして乾燥させた。
【００３１】
電極形成装置１２０では、第１面１−２（＋Ｚ面側）と第２面１−３（−Ｚ面側）に、Ｃｒ層(１０ｎｍ)とＡｕ層(４０ｎｍ)をこの順に蒸着して表面電極２と裏面電極３を作成した。Ｃｒ層上にＡｕ層を形成するのは、後述する弗酸あるいは弗硝酸によるエッチング工程でＣｒ層が腐食されることを抑制するためである。
【００３２】
微細電極形成装置１３０では、電子ビーム（ＥＢ）描画装置を用いたパターニング技術によって第２面１−３（−Ｚ面側）の電極の一部を除去して微細ラインパターン１０を作り、微細電極パターン２−２を形成した。図１６を参照して、微細電極形成装置１３０の工程のより詳細な内容を以下に説明する。
【００３３】
まず、ＥＢレジスト膜塗布装置１３１で、基板の第１面１−２の電極上にＥＢレジスト液（例えば、東京応化工業製ＯＥＢＲ-ＣＡＰ１１２ＰＭ）をスピンコートで塗布した。そして、プリベーク炉１３２にて１３０℃でプリベークを行い、ＥＢレジスト膜１１を形成した。その後、この処理と同様に、第２面１−３にもＥＢレジスト膜１２をスピンコートで塗布した後、１３０℃でプリベークを行った。ＥＢレジスト膜塗布装置１３１とプリベーク炉１３２との間を基板が往復することを避けるために、これらの装置をそれぞれ２つずつ用意して、直列配列にしてもよい。
【００３４】
ＥＢ描画装置１３３では、電子ビームでスキャンして、図３のような複数のラインが平行に並ぶ微細ラインパターン１０の露光パターンをＥＢレジスト膜１２に露光した。なお、第２面１−３にＥＢレジスト膜１２を塗布前に、必要に応じて導電性水溶液をスピンコートによって塗布しても良い。微細ラインパターン１０の長さ方向は、結晶のＹ軸と並行になるように形成した。電子ビーム照射の範囲は、上面から見ると、図７の溝５部分の位置に相当する。具体的には、ＥＢレジスト膜１２がある部分とＥＢレジスト膜１２が無い部分がそれぞれ等幅になるように（例えば、５０ｎｍ間隔）、ストライプ状の微細ラインパターン１０になるように電子ビームを照射した。
【００３５】
その後、ＰＥベーク炉１３４にて、１１０℃で露光後ベーク（ＰＥＢ）を実施した。そして、現像装置１３５では、ＥＢレジストを現像し、ＥＢレジスト膜１２を得る。ＰＥベーク炉の目的は、ＥＢ露光後のレジスト内での化学反応を進めるための熱処理を実施する炉であり、この工程を実施しないと、現像が全くできなくなる。ＥＢ露光時間を長くすればある程度現像できるようになるが、露光時間がかなり長くなってしまう。
【００３６】
次に、ポストベーク炉１３６にて、１００℃でポストベークし、その後、電極エッチング装置１３７にてＥＢレジストの無い領域に露出しているＡｕ層をＡｕエッチング液によって除去し、それによって露出したＣｒ層をＣｒエッチング液によって除去した。その後、ＥＢレジスト剥離液によって、ＥＢレジスト膜１１，１２を除去し、図５、図７に示す構造を作製した。微細電極パターン２は図７に示したように、繋がって１つの電極を形成するようにした。
【００３７】
このようにして微細電極パターン２の形成が完了する。微細電極部分の電極幅は、２０ｎｍから１００ｎｍのライン状電極パターンであることが望ましく、電子ビームの照射における寸法条件によって制御できる。なお、上記のプリベークやＰＥベークやポストベークの時間は、用いる装置によって適宜調整する。上記のプリベークやＰＥベークやポストベークの雰囲気は空気である。
【００３８】
その後、エッチング装置１４０では、微細電極パターン１２形成した強誘電体結晶基板１を室温で３分程度弗硝酸に浸漬して、電極の無い開口部分に露出している強誘電体結晶基板１の第２面１−３の表面をエッチングして溝５を形成した。エッチングによって形成された溝の深さは５０ｎｍ程度である。溝の深さは、２０ｎｍから１００ｎｍであることが望ましく、エッチング条件を適宜変更することで制御できる。
【００３９】
その後、電圧印加装置１５０では、図８に示すように、裏面電極３をプラスの電位、微細電極パターン２をマイナスの電位として、１．５ｋＶ、１ｍｓのパルスを２万回印加して、下向きの分極方向を上向きに全面反転させた。高電圧パルスの印加条件は、分極方向が全面反転して、かつ結晶が破壊されない条件であればよく、適宜変更可能である。
【００４０】
分極方向を全面反転させた後、電極除去装置１６０では、微細電極パターン２を、Ａｕエッチング液とＣｒエッチング液によって除去した（図９）。このとき、裏面電極３をエッチングしないように、あらかじめテープ等によって保護しておく。
【００４１】
次に、絶縁膜パターン形成装置１７０では、＋Ｚ面に変化した第２面１−３に絶縁膜パターン６を形成した。より詳細な内容を図１７に示した。
まず、基板乾燥装置１７１では、基板を乾燥ベークした。
次に、フォトレジスト膜塗布装置１７２では、まず、ヘキサメチルジシラザン処理（ＯＡＰ処理とも呼ばれる。東京応化工業社製ＯＡＰ（商品名））をした後、第２面１−３にフォトレジスト（例えば、東京応化工業製ＯＦＰＲ−８００）をスピンコートで塗布した。次に、プリベーク炉１７３で、基板を９０℃でプリベークした。その後、露光装置１７４で、マスクアライナーなどの露光機によって所望のパターンをフォトレジストに感光させた。その後、現像装置１７５で、現像を行い、次に、ポストベーク炉１７６で、基板を１３０℃でポストベークした。これらの処理によって周期分極反転パターンに相当する絶縁膜パターン６の形成を行った。
【００４２】
実施例で形成した絶縁膜パターン６は、レジストが無い部分が３μｍで、周期が６．８μｍのストライプ状のラインパターンを形成した。そのラインパターンの長さ方向は、弗硝酸エッチングによって形成した溝５と並行になるよう（結晶のＹ軸と並行になるように）形成した（図１０の平面図を参照）。本実施例では、レジストが無い部分が３μｍであるので、その幅の中には３０本程度の溝５があることになる。なお、図を簡略化するために、図１１〜図１３には、１つの絶縁膜６でカバーされる溝５が２本であるようにしか図示していないが、本来は、多数の溝５が存在する。
【００４３】
次に、電極形成装置１８０では、図１１に示すように、蒸着装置を用いて、絶縁膜パターン６を覆うように強誘電体結晶基板の表側面１−３の全面に周期電極７を形成した。本実施例ではＣｒ（厚さ２００ｎｍ）を用いた。絶縁膜で覆われる部分と覆われていない部分を任意の周期性を持って形成することで、強誘電体結晶基板の表側面１−３と周期電極７が接する通電領域と絶縁膜パターン６で覆われる非通電領域の周期的なパターンを作っている。
【００４４】
次に、電圧印加装置１９０では、図１２，１３に示すように、強誘電体結晶基板１の第２面１−３と第１面１−２の間に、第２面１−３が正電圧となるように高電圧パルスを印加した。高電圧パルスの印加条件として、実施例では裏面電極３をマイナスの電位、周期電極７をプラスの電位として、１．３ｋＶ、１ｍｓのパルスを４万回印加した。図１２に示すように、溝５の下から反転核が発生し、最終的には図１３に示すように周期分極反転パターンを形成した。
【００４５】
次に、ダイシング装置２００では、基板の裏面にダイシングテープを貼り付け、そして、基板を擬似位相整合素子単位に個片化する。なお、ダイシング装置１８０で先に個片化してから、電圧印加装置１９０による処理を行っても良い。
【００４６】
本発明の実施例の場合（図１３）は、後述の比較例と比較すると、周期電極７の下には溝５が多数存在するために、そこから分極反転核が効率良く均一に多数発生した効果によって、アスペクト比が高い分極反転が形成され、比較例に比べ反転領域の広がりを抑制し、制御性を向上させることが可能となった。溝５の間隔が２０ｎｍより小さい場合には、弗酸あるいは弗硝酸エッチングの際、電極下への回り込みによって近傍の溝５同士が結合してしまい、効果が小さくなった。また、例えば、分極反転周期が６．８μｍの場合には、溝５の間隔を１００ｎｍより大きくすると分極反転の核密度が低下してしまい、溝の効果が小さくなってしまう。ただし、分極反転周期が６．８μｍより大きい場合には、それに比例して溝５の間隔を１００ｎｍより広げても効果は得られる。溝５の深さは、近傍の溝５との間隔と同じ程度が良い。
（比較例）
比較例の断面図を図１４に示す。比較例の製造方法は、実施例の方法から、微細電極形成工程３０１から微細電極除去工程３０４を除いたものである。具体的には、基板は、基板洗浄装置１１０を通過後、電極形成装置１２０で裏面電極（比較例の場合、第２面１−３：−Ｚ面に形成する）のみ形成した。その後、絶縁膜パターン形成装置１７０以降の工程は、実施例と同じ工程である（絶縁膜パターン６と周期電極７は第１面１−２：＋Ｚ面に形成する）。比較例の場合、電極７が無いレジスト膜６の下内部まで分極反転が進行し、分極反転領域が広がってしまい、隣接する領域とかなり接近してしまう。
【符号の説明】
【００４７】
１ 強誘電体結晶基板
１−２ 強誘電体結晶基板の第１面
１−３ 強誘電体結晶基板の第２面
２ 表面電極
２−２ 微細電極パターン
３ 裏面電極
４−１，４−２ 分極方向
５ 溝
６ 絶縁膜パターン
７ 周期電極
１０ 微細ラインパターン
１１，１２ ＥＢレジスト膜
１１０ 基板洗浄装置
１２０，１８０ 電極形成装置
１３０ 微細電極形成装置
１３１ ＥＢレジスト膜塗布装置
１３２ プリベーク炉
１３３ ＥＢ描画装置
１３４ ＰＥベーク炉
１３５ 現像装置
１３６ ポストベーク炉
１３７ 電極エッチング装置
１４０ エッチング装置
１５０，１９０ 電圧印加装置
１６０ 電極除去装置
１７０ 絶縁膜パターン形成装置
１７１ 基板乾燥装置
１７２ フォトレジスト膜塗布装置
１７３ プリベーク炉
１７４ 露光装置
１７５ 現像装置
１７６ ポストベーク炉
２００ ダイシング装置
１０５，１９０ 電圧印加装置
３００ 裏面電極形成工程
３０１ 微細電極形成工程
３０２ エッチング工程
３０３ 第１分極反転工程
３０４ 微細電極除去工程
３０５ 周期電極形成工程
３０６ 第２分極反転工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光波長変換素子の製造方法およびその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３などの強誘電体結晶の誘電分極方向を周期的に１８０度反転（分極反転）させることにより擬似的に位相整合をさせる方法は、擬似位相整合（ＱＰＭ：Ｑｕａｓｉ Ｐｈａｓｅ Ｍａｔｃｈｉｎｇ）と呼ばれている。上記技術により、安価なレーザー光源を用いて、より高い周波数のレーザー光を得ることが可能になる。
分極反転領域を形成する方法としては、Ｔｉ拡散法、電子ビーム照射法、電圧印加法などさまざまな手法が研究開発されてきている。電圧印加法による分極反転では、電極のエッジ部分から分極反転の核が発生し、その分極反転核を起点として、強誘電体基板の第１面（＋Ｚ面）から第２面（−Ｚ面）に渡り分極反転領域が貫通し、その後、分極反転領域が結合し、分極反転領域の形成が完了する（非特許文献１を参照）。分極反転核は電極のエッジ部分から発生するため、分極反転幅全体を反転させようとすると分極反転領域が電極の外側まで広がってしまう問題があった。また、分極反転幅の広がりを考慮して事前に電極幅を狭くしておく方法はあるが、電極のエッジ部分から分極反転核が発生するのは変わらないので分極反転領域の寸法を制御することが難しかった。そこで、特許文献１は、強誘電体から成る基板の一方の表面を所定の粗さに加工した後その加工表面に第1の金属電極を形成する第1の金属電極形成工程と、前記基板の前記第1の金属電極が形成された面と反対の面の全体表面を覆うように第２の金属電極を形成する第２の金属電極形成工程と、前記第1の金属電極と前記第２の電極との間に電界を印加して前記基板に分極反転部を形成する分極反転形成工程とからなる光波長変換素子の製造方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３０９８２８号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】栗田直 他９名「ＬｉＮｂＯ３の分極反転における選択的核成長法Ｉ〜動機とその背景化〜」、第４９回応用物理学関係連合講演会予稿集（２００２年３月 ２７ａ−ＺＳ−９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の従来技術では、分極反転させない領域の分極方向の均一性は、最初の強誘電体結晶基板の品質に依存する点や分極反転核の形成位置の制御のし易さの点で問題があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、発明者は、分極反転核の均一性が分極反転領域の寸法精度に影響すると考え、本発明を考案した。本発明は、分極反転核を均一で高密度に生成することで、分極反転領域の寸法を制御し易い光波長変換素子の製造方法およびその製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の光波長変換素子の製造方法は、強誘電体結晶基板の裏側面に裏面電極を形成する裏面電極形成工程と、前記強誘電体結晶基板の表側面に微細ラインパターンを有する微細電極を形成する微細電極形成工程と、前記強誘電体結晶基板の前記表側面をエッチングして前記微細ラインパターン部分に溝を形成するエッチング工程と、前記裏面電極と前記微細電極との間に電圧を印加する第１分極反転工程と、前記微細電極を除去する微細電極除去工程と、複数の前記溝を覆うように周期的な複数の周期電極を形成する周期電極形成工程と、前記裏面電極と前記周期電極との間に前記第１分極反転工程の電圧とは逆極性の電圧を印加する第２分極反転工程とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記の製造方法によれば、分極反転領域の寸法精度が向上した光波長変換素子を製造することができる。
【０００９】
なお、前記裏面電極形成工程と前記微細電極形成工程の順番を逆にしてもよい。
【００１０】
上記の製造方法において、前記微細電極形成工程の溝は、電子ビーム（ＥＢ）で作成され、残留した微細電極部分の電極幅が２０ｎｍから１００ｎｍのライン状電極パターンであり、前記溝の深さが２０ｎｍから１００ｎｍであることが望ましい。
【００１１】
この方法によれば、微細電極の無くなった微細ラインパターン領域だけがフッ酸あるいはフッ硝酸によってエッチングされるので、複数の微細なライン状の溝を形成することができる。そして、溝深さを２０〜１００ｎｍとすることによって、微細電極パターンへのダメージを少なくすることができ、微細なエッチングパターンを形成できる。そのライン状の溝によって周期分極反転時の核生成密度を向上でき、周期的な分極反転領域の寸法精度を向上させることが可能となる。
【００１２】
さらに、前記微細電極の長手方向と前記周期電極の長手方向とが並行であることが望ましい。この方法によれば、直線性の良い周期分極反転を形成することが可能となる。
【００１３】
前記強誘電体結晶基板は、マグネシウムをドープしたニオブ酸リチウム、あるいはマグネシウムをドープしたタンタル酸リチウムであることが望ましい。また、マグネシウムをドープしないニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムでも良い。
【００１４】
また、上記の製造方法の例として、マグネシウムをドープしたニオブ酸リチウム、あるいはマグネシウムをドープしたタンタル酸リチウムを用いた場合、強誘電体結晶基板の前記裏側面を結晶の＋Ｚ面側とし、前記表側面を結晶の−Ｚ面側とし、前記エッチング工程は、フッ酸あるいはフッ硝酸を用いて前記表側面をエッチングすることを特徴とする。
【００１５】
上記の強誘電体結晶基板は、弗酸あるいは弗硝酸によって−Ｚ面だけエッチングされるので、微細ラインパターンの溝を結晶基板の−Ｚ面に形成している。エッチング工程後、結晶基板の分極方向を全面反転して元々の＋Ｚ面と−Ｚ面を入れ換えることによって、エッチング工程によって形成した微細な凹凸パターンが＋Ｚ面となり、この後の第２分極反転工程によって微細な凹凸パターンから分極反転の核が形成されることとなる。
【００１６】
また、本発明の光波長変換素子製造装置は、強誘電体結晶基板の裏側面に裏面電極を形成する裏面電極形成装置と、前記強誘電体結晶基板の表側面に微細ラインパターンを有する微細電極を形成する微細電極形成装置と、前記強誘電体結晶基板の前記表側面をエッチングして前記微細ラインパターン部分に溝を形成するエッチング装置と、前記裏面電極と前記微細電極との間に電圧を印加する第１電圧印加装置と、前記微細電極を除去する微細電極除去装置と、複数の前記溝を覆うように周期的な複数の周期電極を形成する周期電極形成装置と、前記裏面電極と前記周期電極との間に前記第１電圧印加装置の電圧とは逆極性の電圧を印加する第２電圧印加装置とを備えることを特徴とする。
【００１７】
上記の製造装置によれば、分極反転領域の寸法精度が向上した光波長変換素子を製造することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、全面分極反転されたことで最初の強誘電体結晶基板の分極が不均一であっても均一性を担保することができると共に、分極反転核の形成位置が制御されるために、分極反転核を均一で高密度に生成することができ、分極反転領域の寸法を制御し易いので、均一性が高い分極反転領域を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態における光波長変換素子の製造方法のフロー図
【図２】本発明の実施形態における電極形成装置通過後の強誘電体結晶基板の断面図
【図３】本発明の実施形態における微細電極形成工程の現像装置による処理後の強誘電体結晶基板の断面図
【図４】本発明の実施形態における微細電極形成工程の電極エッチング装置による処理後の強誘電体結晶基板の断面図
【図５】本発明の実施形態における微細電極形成工程後の強誘電体結晶基板の断面図
【図６】本発明の実施形態におけるエッチング工程後の強誘電体結晶基板の断面図
【図７】図６の上面図
【図８】本発明の実施形態における第１分極反転工程後の強誘電体結晶基板の断面図
【図９】本発明の実施形態における微細電極除去工程後の強誘電体結晶基板の断面図
【図１０】本発明の実施形態における周期電極形成工程の内、絶縁膜パターンを形成した後の強誘電体結晶基板の上面図
【図１１】本発明の実施形態における周期電極形成工程の内、絶縁膜パターンと周期電極を形成した後の強誘電体結晶基板の断面図
【図１２】本発明の実施形態における第２分極反転工程初期の強誘電体結晶基板の断面図
【図１３】本発明の実施形態における第２分極反転工程後の強誘電体結晶基板の断面図
【図１４】比較例における分極反転構造が形成された後の断面図
【図１５】本発明の実施形態における光波長変換素子製造装置のシステム構成図
【図１６】図１３の微細電極形成装置の内部を詳細に示した図
【図１７】図１３の絶縁膜パターン形成装置の内部を詳細に示した図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施することができるものである。
【００２１】
本実施例では強誘電体結晶基板としてＭｇドープした定比組成のニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）を用いた。基板の大きさは、直径３インチ、厚さ０．５ｍｍを用いた。
【００２２】
図１は本発明の実施例における光波長変換素子の作製工程を示したものである。本発明の実施形態の１つである光波長変換素子の製造方法では、強誘電体結晶基板の裏側面に裏面電極を形成する裏面電極形成工程３００と、前記強誘電体結晶基板の表側面に微細ラインパターン１０を有する微細電極を形成する微細電極形成工程３０１と、前記強誘電体結晶基板の前記表側面をエッチングして前記微細ラインパターン１０部分に溝を形成するエッチング工程３０２と、前記裏面電極と前記微細電極との間に電圧を印加する第１分極反転工程３０３と、前記微細電極を除去する微細電極除去工程３０４と、複数の前記溝を覆うように周期的な複数の周期電極を形成する周期電極形成工程３０５と、前記裏面電極と前記周期電極との間に前記第１分極反転工程の電圧とは逆極性の電圧を印加する第２分極反転工程３０６とを順に実行する。なお、裏面電極形成工程３００と微細電極形成工程３０１の順番は、逆にしてもよい。
【００２３】
図２から１３は、各工程での強誘電体結晶基板の断面図や上面図を示したものである。図１５から１７は、本発明の実施形態における光波長変換素子製造装置のシステム構成図である。図中において、各装置で処理された強誘電体結晶基板は、矢印で示された次の装置へ順次搬送される。この光波長変換素子製造装置は、基板洗浄装置１１０、電極形成装置１２０，１８０、微細電極形成装置１３０、エッチング装置１４０、電圧印加装置１５０，１９０、電極除去装置１６０、絶縁膜パターン形成装置１７０、及びダイシング装置１８０を備える。
【００２４】
そして、図１６に示すように、微細電極形成装置１３０は、ＥＢレジスト膜塗布装置１３１、プリベーク炉１３２、ＥＢ描画装置１３３、ＰＥベーク炉１３４、現像装置１３５、ポストベーク炉１３６、電極エッチング装置１３７を備えている。
【００２５】
そして、図１７に示すように、絶縁膜パターン形成装置１７０は、基板乾燥装置１７１、フォトレジスト膜塗布装置１７２、プリベーク炉１７３、露光装置１７４、現像装置１７５、ポストベーク炉１７６を備えている。
【００２６】
現像装置１３５、１７５は、現像液を保持している容器を有しており、この容器内に強誘電体結晶基板１を所定の間浸漬させることにより、ＥＢ描画やフォトで感光後のレジスト膜を現像する。現像後の強誘電体結晶基板１は、純水で洗浄された後、エアーガン又はスピンドライヤーを用いて乾燥させた。なお現像装置１３５、１７５は、上記した処理を自動で行うものであっても良いし、マニュアル操作で行うものであっても良い。
【００２７】
電極形成装置１２０，１８０は、例えば蒸着装置やスパッタリング装置である。
【００２８】
電圧印加装置１５０，１９０は、強誘電体結晶基板１に形成された電極に電圧を印加する装置であり、高電圧電源を有している。
【００２９】
以下に、各部のより具体的な説明をする。
【００３０】
基板洗浄装置１１０では、強誘電体結晶基板１をアセトン洗浄後、純水洗浄し、そして乾燥させた。
【００３１】
電極形成装置１２０では、第１面１−２（＋Ｚ面側）と第２面１−３（−Ｚ面側）に、Ｃｒ層(１０ｎｍ)とＡｕ層(４０ｎｍ)をこの順に蒸着して表面電極２と裏面電極３を作成した。Ｃｒ層上にＡｕ層を形成するのは、後述する弗酸あるいは弗硝酸によるエッチング工程でＣｒ層が腐食されることを抑制するためである。
【００３２】
微細電極形成装置１３０では、電子ビーム（ＥＢ）描画装置を用いたパターニング技術によって第２面１−３（−Ｚ面側）の電極の一部を除去して微細ラインパターン１０を作り、微細電極パターン２−２を形成した。図１６を参照して、微細電極形成装置１３０の工程のより詳細な内容を以下に説明する。
【００３３】
まず、ＥＢレジスト膜塗布装置１３１で、基板の第１面１−２の電極上にＥＢレジスト液（例えば、東京応化工業製ＯＥＢＲ-ＣＡＰ１１２ＰＭ）をスピンコートで塗布した。そして、プリベーク炉１３２にて１３０℃でプリベークを行い、ＥＢレジスト膜１１を形成した。その後、この処理と同様に、第２面１−３にもＥＢレジスト膜１２をスピンコートで塗布した後、１３０℃でプリベークを行った。ＥＢレジスト膜塗布装置１３１とプリベーク炉１３２との間を基板が往復することを避けるために、これらの装置をそれぞれ２つずつ用意して、直列配列にしてもよい。
【００３４】
ＥＢ描画装置１３３では、電子ビームでスキャンして、図３のような複数のラインが平行に並ぶ微細ラインパターン１０の露光パターンをＥＢレジスト膜１２に露光した。なお、第２面１−３にＥＢレジスト膜１２を塗布前に、必要に応じて導電性水溶液をスピンコートによって塗布しても良い。微細ラインパターン１０の長さ方向は、結晶のＹ軸と並行になるように形成した。電子ビーム照射の範囲は、上面から見ると、図７の溝５部分の位置に相当する。具体的には、ＥＢレジスト膜１２がある部分とＥＢレジスト膜１２が無い部分がそれぞれ等幅になるように（例えば、５０ｎｍ間隔）、ストライプ状の微細ラインパターン１０になるように電子ビームを照射した。
【００３５】
その後、ＰＥベーク炉１３４にて、１１０℃で露光後ベーク（ＰＥＢ）を実施した。そして、現像装置１３５では、ＥＢレジストを現像し、ＥＢレジスト膜１２を得る。ＰＥベーク炉の目的は、ＥＢ露光後のレジスト内での化学反応を進めるための熱処理を実施する炉であり、この工程を実施しないと、現像が全くできなくなる。ＥＢ露光時間を長くすればある程度現像できるようになるが、露光時間がかなり長くなってしまう。
【００３６】
次に、ポストベーク炉１３６にて、１００℃でポストベークし、その後、電極エッチング装置１３７にてＥＢレジストの無い領域に露出しているＡｕ層をＡｕエッチング液によって除去し、それによって露出したＣｒ層をＣｒエッチング液によって除去した。その後、ＥＢレジスト剥離液によって、ＥＢレジスト膜１１，１２を除去し、図５、図７に示す構造を作製した。微細電極パターン２は図７に示したように、繋がって１つの電極を形成するようにした。
【００３７】
このようにして微細電極パターン２の形成が完了する。微細電極部分の電極幅は、２０ｎｍから１００ｎｍのライン状電極パターンであることが望ましく、電子ビームの照射における寸法条件によって制御できる。なお、上記のプリベークやＰＥベークやポストベークの時間は、用いる装置によって適宜調整する。上記のプリベークやＰＥベークやポストベークの雰囲気は空気である。
【００３８】
その後、エッチング装置１４０では、微細電極パターン１２形成した強誘電体結晶基板１を室温で３分程度弗硝酸に浸漬して、電極の無い開口部分に露出している強誘電体結晶基板１の第２面１−３の表面をエッチングして溝５を形成した。エッチングによって形成された溝の深さは５０ｎｍ程度である。溝の深さは、２０ｎｍから１００ｎｍであることが望ましく、エッチング条件を適宜変更することで制御できる。
【００３９】
その後、電圧印加装置１５０では、図８に示すように、裏面電極３をプラスの電位、微細電極パターン２をマイナスの電位として、１．５ｋＶ、１ｍｓのパルスを２万回印加して、下向きの分極方向を上向きに全面反転させた。高電圧パルスの印加条件は、分極方向が全面反転して、かつ結晶が破壊されない条件であればよく、適宜変更可能である。
【００４０】
分極方向を全面反転させた後、電極除去装置１６０では、微細電極パターン２を、Ａｕエッチング液とＣｒエッチング液によって除去した（図９）。このとき、裏面電極３をエッチングしないように、あらかじめテープ等によって保護しておく。
【００４１】
次に、絶縁膜パターン形成装置１７０では、＋Ｚ面に変化した第２面１−３に絶縁膜パターン６を形成した。より詳細な内容を図１７に示した。
まず、基板乾燥装置１７１では、基板を乾燥ベークした。
次に、フォトレジスト膜塗布装置１７２では、まず、ヘキサメチルジシラザン処理（ＯＡＰ処理とも呼ばれる。東京応化工業社製ＯＡＰ（商品名））をした後、第２面１−３にフォトレジスト（例えば、東京応化工業製ＯＦＰＲ−８００）をスピンコートで塗布した。次に、プリベーク炉１７３で、基板を９０℃でプリベークした。その後、露光装置１７４で、マスクアライナーなどの露光機によって所望のパターンをフォトレジストに感光させた。その後、現像装置１７５で、現像を行い、次に、ポストベーク炉１７６で、基板を１３０℃でポストベークした。これらの処理によって周期分極反転パターンに相当する絶縁膜パターン６の形成を行った。
【００４２】
実施例で形成した絶縁膜パターン６は、レジストが無い部分が３μｍで、周期が６．８μｍのストライプ状のラインパターンを形成した。そのラインパターンの長さ方向は、弗硝酸エッチングによって形成した溝５と並行になるよう（結晶のＹ軸と並行になるように）形成した（図１０の平面図を参照）。本実施例では、レジストが無い部分が３μｍであるので、その幅の中には３０本程度の溝５があることになる。なお、図を簡略化するために、図１１〜図１３には、１つの絶縁膜６でカバーされる溝５が２本であるようにしか図示していないが、本来は、多数の溝５が存在する。
【００４３】
次に、電極形成装置１８０では、図１１に示すように、蒸着装置を用いて、絶縁膜パターン６を覆うように強誘電体結晶基板の表側面１−３の全面に周期電極７を形成した。本実施例ではＣｒ（厚さ２００ｎｍ）を用いた。絶縁膜で覆われる部分と覆われていない部分を任意の周期性を持って形成することで、強誘電体結晶基板の表側面１−３と周期電極７が接する通電領域と絶縁膜パターン６で覆われる非通電領域の周期的なパターンを作っている。
【００４４】
次に、電圧印加装置１９０では、図１２，１３に示すように、強誘電体結晶基板１の第２面１−３と第１面１−２の間に、第２面１−３が正電圧となるように高電圧パルスを印加した。高電圧パルスの印加条件として、実施例では裏面電極３をマイナスの電位、周期電極７をプラスの電位として、１．３ｋＶ、１ｍｓのパルスを４万回印加した。図１２に示すように、溝５の下から反転核が発生し、最終的には図１３に示すように周期分極反転パターンを形成した。
【００４５】
次に、ダイシング装置２００では、基板の裏面にダイシングテープを貼り付け、そして、基板を擬似位相整合素子単位に個片化する。なお、ダイシング装置１８０で先に個片化してから、電圧印加装置１９０による処理を行っても良い。
【００４６】
本発明の実施例の場合（図１３）は、後述の比較例と比較すると、周期電極７の下には溝５が多数存在するために、そこから分極反転核が効率良く均一に多数発生した効果によって、アスペクト比が高い分極反転が形成され、比較例に比べ反転領域の広がりを抑制し、制御性を向上させることが可能となった。溝５の間隔が２０ｎｍより小さい場合には、弗酸あるいは弗硝酸エッチングの際、電極下への回り込みによって近傍の溝５同士が結合してしまい、効果が小さくなった。また、例えば、分極反転周期が６．８μｍの場合には、溝５の間隔を１００ｎｍより大きくすると分極反転の核密度が低下してしまい、溝の効果が小さくなってしまう。ただし、分極反転周期が６．８μｍより大きい場合には、それに比例して溝５の間隔を１００ｎｍより広げても効果は得られる。溝５の深さは、近傍の溝５との間隔と同じ程度が良い。
（比較例）
比較例の断面図を図１４に示す。比較例の製造方法は、実施例の方法から、微細電極形成工程３０１から微細電極除去工程３０４を除いたものである。具体的には、基板は、基板洗浄装置１１０を通過後、電極形成装置１２０で裏面電極（比較例の場合、第２面１−３：−Ｚ面に形成する）のみ形成した。その後、絶縁膜パターン形成装置１７０以降の工程は、実施例と同じ工程である（絶縁膜パターン６と周期電極７は第１面１−２：＋Ｚ面に形成する）。比較例の場合、電極７が無いレジスト膜６の下内部まで分極反転が進行し、分極反転領域が広がってしまい、隣接する領域とかなり接近してしまう。
【符号の説明】
【００４７】
１ 強誘電体結晶基板
１−２ 強誘電体結晶基板の第１面
１−３ 強誘電体結晶基板の第２面
２ 表面電極
２−２ 微細電極パターン
３ 裏面電極
４−１，４−２ 分極方向
５ 溝
６ 絶縁膜パターン
７ 周期電極
１０ 微細ラインパターン
１１，１２ ＥＢレジスト膜
１１０ 基板洗浄装置
１２０，１８０ 電極形成装置
１３０ 微細電極形成装置
１３１ ＥＢレジスト膜塗布装置
１３２ プリベーク炉
１３３ ＥＢ描画装置
１３４ ＰＥベーク炉
１３５ 現像装置
１３６ ポストベーク炉
１３７ 電極エッチング装置
１４０ エッチング装置
１５０，１９０ 電圧印加装置
１６０ 電極除去装置
１７０ 絶縁膜パターン形成装置
１７１ 基板乾燥装置
１７２ フォトレジスト膜塗布装置
１７３ プリベーク炉
１７４ 露光装置
１７５ 現像装置
１７６ ポストベーク炉
２００ ダイシング装置
１０５，１９０ 電圧印加装置
３００ 裏面電極形成工程
３０１ 微細電極形成工程
３０２ エッチング工程
３０３ 第１分極反転工程
３０４ 微細電極除去工程
３０５ 周期電極形成工程
３０６ 第２分極反転工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強誘電体結晶基板の裏側面に裏面電極を形成する裏面電極形成工程と、
前記強誘電体結晶基板の表側面に微細ラインパターンを有する微細電極を形成する微細電極形成工程と、
前記強誘電体結晶基板の前記表側面をエッチングして前記微細ラインパターン部分に溝を形成するエッチング工程と、
前記裏面電極と前記微細電極との間に電圧を印加する第１分極反転工程と、
前記微細電極を除去する微細電極除去工程と、
複数の前記溝を覆うように周期的な複数の周期電極を形成する周期電極形成工程と、
前記裏面電極と前記周期電極との間に前記第１分極反転工程の電圧とは逆極性の電圧を印加する第２分極反転工程と
を備えたことを特徴とする光波長変換素子の製造方法。
【請求項２】
前記裏面電極形成工程と前記微細電極形成工程の順番を逆にした請求項１に記載の光波長変換素子の製造方法。
【請求項３】
前記微細電極形成工程の溝は電子ビームで作成され、残留した微細電極部分の電極幅が２０ｎｍから１００ｎｍのライン状電極パターンであることを特徴とする請求項１または２に記載の光波長変換素子の製造方法。
【請求項４】
前記溝の深さが２０ｎｍから１００ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光波長変換素子の製造方法。
【請求項５】
前記微細電極の長手方向と前記周期電極の長手方向とが並行であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光波長変換素子の製造方法。
【請求項６】
前記強誘電体結晶基板が、マグネシウムをドープしたニオブ酸リチウム、あるいはマグネシウムをドープしたタンタル酸リチウムであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光波長変換素子の製造方法。
【請求項７】
強誘電体結晶基板の前記裏側面を結晶の＋Ｚ面側とし、前記表側面を結晶の−Ｚ面側とし、
前記エッチング工程は、フッ酸あるいはフッ硝酸を用いて前記表側面をエッチングすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光波長変換素子の製造方法。
【請求項８】
強誘電体結晶基板の裏側面に裏面電極を形成する裏面電極形成装置と、
前記強誘電体結晶基板の表側面に微細ラインパターンを有する微細電極を形成する微細電極形成装置と、
前記強誘電体結晶基板の前記表側面をエッチングして前記微細ラインパターン部分に溝を形成するエッチング装置と、
前記裏面電極と前記微細電極との間に電圧を印加する第１電圧印加装置と、
前記微細電極を除去する微細電極除去装置と、
複数の前記溝を覆うように周期的な複数の周期電極を形成する周期電極形成装置と、
前記裏面電極と前記周期電極との間に前記第１電圧印加装置の電圧とは逆極性の電圧を印加する第２電圧印加装置と
を備えることを特徴とする光波長変換素子製造装置。
【請求項１】
強誘電体結晶基板の裏側面に裏面電極を形成する裏面電極形成工程と、
前記強誘電体結晶基板の表側面に微細ラインパターンを有する微細電極を形成する微細電極形成工程と、
前記強誘電体結晶基板の前記表側面をエッチングして前記微細ラインパターン部分に溝を形成するエッチング工程と、
前記裏面電極と前記微細電極との間に電圧を印加する第１分極反転工程と、
前記微細電極を除去する微細電極除去工程と、
複数の前記溝を覆うように周期的な複数の周期電極を形成する周期電極形成工程と、
前記裏面電極と前記周期電極との間に前記第１分極反転工程の電圧とは逆極性の電圧を印加する第２分極反転工程と
を備えたことを特徴とする光波長変換素子の製造方法。
【請求項２】
前記裏面電極形成工程と前記微細電極形成工程の順番を逆にした請求項１に記載の光波長変換素子の製造方法。
【請求項３】
前記微細電極形成工程の溝は電子ビームで作成され、残留した微細電極部分の電極幅が２０ｎｍから１００ｎｍのライン状電極パターンであることを特徴とする請求項１または２に記載の光波長変換素子の製造方法。
【請求項４】
前記溝の深さが２０ｎｍから１００ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光波長変換素子の製造方法。
【請求項５】
前記微細電極の長手方向と前記周期電極の長手方向とが並行であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光波長変換素子の製造方法。
【請求項６】
前記強誘電体結晶基板が、マグネシウムをドープしたニオブ酸リチウム、あるいはマグネシウムをドープしたタンタル酸リチウムであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光波長変換素子の製造方法。
【請求項７】
強誘電体結晶基板の前記裏側面を結晶の＋Ｚ面側とし、前記表側面を結晶の−Ｚ面側とし、
前記エッチング工程は、フッ酸あるいはフッ硝酸を用いて前記表側面をエッチングすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光波長変換素子の製造方法。
【請求項８】
強誘電体結晶基板の裏側面に裏面電極を形成する裏面電極形成装置と、
前記強誘電体結晶基板の表側面に微細ラインパターンを有する微細電極を形成する微細電極形成装置と、
前記強誘電体結晶基板の前記表側面をエッチングして前記微細ラインパターン部分に溝を形成するエッチング装置と、
前記裏面電極と前記微細電極との間に電圧を印加する第１電圧印加装置と、
前記微細電極を除去する微細電極除去装置と、
複数の前記溝を覆うように周期的な複数の周期電極を形成する周期電極形成装置と、
前記裏面電極と前記周期電極との間に前記第１電圧印加装置の電圧とは逆極性の電圧を印加する第２電圧印加装置と
を備えることを特徴とする光波長変換素子製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１５０２８２（Ｐ２０１２−１５０２８２Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８９６８（Ｐ２０１１−８９６８）
【出願日】平成２３年１月１９日（２０１１．１．１９）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１９日（２０１１．１．１９）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
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