(57)【要約】 【課題】  フッ化物強誘電体単結晶における特定の分極面を有する領域のみを選択的にエッチングする方法を提供すること。【解決手段】  フッ化物強誘電体単結晶における負の分極面を有する領域をエッチングする方法は、塩酸を加熱するステップと、塩酸をフッ化物強誘電体単結晶に付与するステップとを包含する。【選択図】  図１
2007308344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ化物強誘電体単結晶における負の分極面を有する領域をエッチングする方法であって、
塩酸を加熱するステップと、
前記塩酸を前記フッ化物強誘電体単結晶に付与するステップと
を包含する、方法。
【請求項２】
前記フッ化物強誘電体単結晶は、ＢａＭｇＦ４、ＳｒＭｇＦ４、Ｂａ１−ｘＳｒｘＭｇＦ４（ただし、ｘは、０＜ｘ＜１を満たす）、ＢａＭｎＦ４およびＢａＺｎＦ４からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フッ化物強誘電体単結晶は、周期分極反転構造またはドット構造を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記加熱するステップは、前記塩酸を４０℃以上８０℃以下に加熱する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記加熱するステップは、前記塩酸を７０℃に加熱する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記付与するステップは、前記塩酸を前記フッ化物強誘電体単結晶に１０秒以上６０秒以下の時間接触させる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記付与するステップは、前記塩酸を前記フッ化物強誘電体単結晶に１０秒以上２０秒以下の時間接触させる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
フッ化物強誘電体単結晶の分極状態を判定する方法であって、
塩酸を加熱するステップと、
前記塩酸を前記フッ化物強誘電体単結晶に付与するステップと、
前記塩酸が付与されたフッ化物強誘電体単結晶の表面を観察するステップと、
前記フッ化物強誘電体単結晶の分極状態を判定するステップであって、前記観察するステップによる観察結果が、前記表面全体にわたってエッチングパターンを示さない場合には、前記フッ化物強誘電体単結晶の分極状態は、自発分極が単一方向に配向した分極状態であると判定し、前記観察結果が、前記表面に所定のエッチングパターン示す場合には、前記フッ化物強誘電体単結晶の分極状態は、自発分極が反平行に配向した分極状態であると判定し、前記観察結果が、前記表面にエッチングパターンを示さない、ならびに、前記所定のエッチングパターンを示すのいずれにも該当しない場合には、前記フッ化物強誘電体単結晶の分極状態は、自発分極がランダムに配向した分極状態であると判定する、ステップと
を包含する、方法。
【請求項９】
前記判定するステップにおいて、前記自発分極がランダムに配向した分極状態であると判定された場合、前記フッ化物強誘電体単結晶をポーリングするステップをさらに包含する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ポーリングするステップ後に、前記加熱するステップ、前記付与するステップ、前記観察するステップ、および、前記判定するステップを繰り返すステップをさらに包含する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記所定のエッチングパターンは、ドットパターン、格子パターンおよび周期アレイパターンである、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ化物強誘電体単結晶を選択的にエッチングする方法に関する。より詳細には、本発明は、フッ化物強誘電体単結晶における負の分極面を有する領域をエッチングする方法、および、それを用いてフッ化物強誘電体単結晶の分極状態を判定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体レーザ結晶と組み合わせることによって紫外光を発生させる非線形光学単結晶の研究が盛んである。そのような非線形光学単結晶として、β−ＢａＢ２Ｏ４（ＢＢＯ）、ＬｉＢ３Ｏ５（ＬＢＯ）、ＣｓＢ３Ｏ５（ＣＢＯ）、ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０（ＣＬＢＯ）等が知られている。これらの非線形光学単結晶に加えて、フッ化物強誘電体単結晶が有力な候補として注目されている。中でも、ＢａＭｇＦ４（ＢＭＦ）単結晶は、波長１３０ｎｍの真空紫外・紫外領域から赤外領域まで無色透明であり、擬似位相整合を利用した真空紫外・紫外光の発生が期待される。近年、ＢＭＦ等のフッ化物強誘電体単結晶を、チョクラルスキー法を用いて成長させる技術が開発された（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載のフッ化物強誘電体単結晶を用いて波長変換素子を製造するプロセスは、得られたフッ化物強誘電体単結晶を単一分極状態にし、次いで、単一分極化されたフッ化物強誘電体単結晶に所定の周期を有した周期分極反転構造を形成することである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２６７７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような波長変換素子の製造プロセスにおいて、フッ化物強誘電体単結晶の分極状態を知ることは、正確な周期分極反転構造を形成するために必要である。しかしながら、フッ化物強誘電体単結晶の分極状態を知るための技術は、未だ確立していない。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、フッ化物強誘電体単結晶における特定の分極面を有する領域のみを選択的にエッチングする方法を提供することである。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、上記方法を用いてフッ化物強誘電体単結晶の分極状態を判定する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるフッ化物強誘電体単結晶における負の分極面を有する領域をエッチングする方法は、塩酸を加熱するステップと、前記塩酸を前記フッ化物強誘電体単結晶に付与するステップとを包含し、これにより上記目的を達成する。
【０００９】
前記フッ化物強誘電体単結晶は、ＢａＭｇＦ４、ＳｒＭｇＦ４、Ｂａ１−ｘＳｒｘＭｇＦ４（ただし、ｘは、０＜ｘ＜１を満たす）、ＢａＭｎＦ４およびＢａＺｎＦ４からなる群から選択される構成を採用した。
【００１０】
前記フッ化物強誘電体単結晶は、周期分極反転構造またはドット構造を有する構成を採用した。
【００１１】
前記加熱するステップは、前記塩酸を４０℃以上８０℃以下に加熱する構成を採用した。
【００１２】
前記加熱するステップは、前記塩酸を７０℃に加熱する構成を採用した。
【００１３】
前記付与するステップは、前記塩酸を前記フッ化物強誘電体単結晶に１０秒以上６０秒以下の時間接触させる構成を採用した。
【００１４】
前記付与するステップは、前記塩酸を前記フッ化物強誘電体単結晶に１０秒以上２０秒以下の時間接触させる構成を採用した。
【００１５】
本発明によるフッ化物強誘電体単結晶の分極状態を判定する方法は、塩酸を加熱するステップと、前記塩酸を前記フッ化物強誘電体単結晶に付与するステップと、前記塩酸が付与されたフッ化物強誘電体単結晶の表面を観察するステップと、前記フッ化物強誘電体単結晶の分極状態を判定するステップであって、前記観察するステップによる観察結果が、前記表面全体にわたってエッチングパターンを示さない場合には、前記フッ化物強誘電体単結晶の分極状態は、自発分極が単一方向に配向した分極状態であると判定し、前記観察結果が、前記表面に所定のエッチングパターン示す場合には、前記フッ化物強誘電体単結晶の分極状態は、自発分極が反平行に配向した分極状態であると判定し、前記観察結果が、前記表面にエッチングパターンを示さない、ならびに、前記所定のエッチングパターンを示すのいずれにも該当しない場合には、前記フッ化物強誘電体単結晶の分極状態は、自発分極がランダムに配向した分極状態であると判定する、ステップとを包含し、これにより上記目的を達成する。
【００１６】
前記判定するステップにおいて、前記自発分極がランダムに配向した分極状態であると判定された場合、前記フッ化物強誘電体単結晶をポーリングするステップをさらに包含する構成を採用した。
【００１７】
前記ポーリングするステップ後に、前記加熱するステップ、前記付与するステップ、前記観察するステップ、および、前記判定するステップを繰り返すステップをさらに包含する構成を採用した。
【００１８】
前記所定のエッチングパターンは、ドットパターン、格子パターンおよび周期アレイパターンである構成を採用した。
【発明の効果】
【００１９】
本発明による方法は、塩酸を加熱するステップと、塩酸をフッ化物強誘電体単結晶に付与するステップとを包含する。フッ化物強誘電体単結晶が負の分極面を有している場合、塩酸に対して、その負の分極面のみが選択的にエッチングされ得る。このような方法を用いることによって、フッ化物強誘電体単結晶に形成された分極反転領域が、所望の形状を有しているか否かを目視にて確認することができるので、分極反転領域を利用した光学素子の検査が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳述する。
【００２１】
（実施の形態１）
発明者らは、塩酸を用いて、フッ化物強誘電体単結晶の特定の領域（以降で説明する負の分極面を有する領域）のみを選択的にエッチングする方法を見出した。以降では、そのエッチング方法をステップごとに詳述する。
【００２２】
図１は、本発明によるフッ化物強誘電体単結晶の特定の領域をエッチングするステップを示す図である。
【００２３】
ステップＳ１１０：塩酸を加熱する。本明細書において、塩酸とは、未使用の塩酸を意図しており、使用済みの塩酸を含まない。使用済みの塩酸を用いた場合、本発明の効果は得られない。また、塩酸が、塩化水素の水溶液であることは言うまでもない。塩酸の加熱温度は、４０℃以上８０℃以下の範囲である。４０℃未満の場合、塩酸の温度が低すぎるため、十分なエッチングが起こらない。８０℃を超えると、塩酸が加熱されすぎているため、対象としていない領域にもエッチングが生じてしまう恐れがある。塩酸の加熱温度は、好ましくは、７０℃（±１℃の誤差を含む）である。この温度であれば、確実に対象としている領域にのみエッチングが進行するので、好ましい。なお、塩酸の加熱は、例えば、ビーカ等の容器に入れた塩酸をホットプレート等任意の加熱手段で加熱することによって行われ得る。
【００２４】
ステップＳ１２０：塩酸をフッ化物強誘電体単結晶に付与する。本発明を適用可能なフッ化物強誘電体単結晶は、フッ化物（ただし、酸フッ化物を含まない）であり、かつ、強誘電体である任意の単結晶である。フッ化物強誘電体単結晶は、好ましくは、ＢａＭｇＦ４、ＳｒＭｇＦ４、Ｂａ１−ｘＳｒｘＭｇＦ４（ただし、ｘは、０＜ｘ＜１を満たす）、ＢａＭｎＦ４およびＢａＺｎＦ４からなる群から選択される単結晶である。これらの単結晶は、分極方向・極性軸を結晶学的なＣ軸方向で表現した場合、Ｃ軸方向に反平行な１８０度分域を有することができるので、擬似位相整合を利用した波長変換素子への応用が可能である。また、これらの中でも、ＢａＭｇＦ４（ＢＭＦ）は、ＬｉＮｂＯ３等の代表的な非線形光学単結晶材料の非線形光学定数と比較して小さいものの、擬似位相整合に可能な０．０６ｐｍ／Ｖ以上の非線形光学定数を有しているため好ましい。また、これらのフッ化物強誘電体単結晶は、上述の特許文献１に示されるように、高品質な単結晶が得られる技術が確立しており、実用に近い。
【００２５】
また、実施の形態１では、塩酸は、負の分極面を有する領域を含むフッ化物強誘電体単結晶に付与される。負の分極面とは、分極の負が表面に向いている領域を意図する。
【００２６】
塩酸の付与とは、塩酸をフッ化物強誘電体単結晶に任意の手段によって接触させることを意図している。具体的には、塩酸にフッ化物強誘電体単結晶を浸漬させてもよいし、フッ化物強誘電体単結晶に塩酸を滴下してもよい。フッ化物強誘電体単結晶の塩酸への浸漬は、フッ化物強誘電体単結晶を厚さ方向にわたってエッチングする場合に好ましい。フッ化物強誘電体単結晶の表面への塩酸の滴下は、フッ化物強誘電体単結晶の片面のみをエッチングする場合に好ましい。
【００２７】
塩酸を付与する時間は、１０秒以上６０秒以下の時間範囲であるが、好ましくは、１０秒以上２０秒以下の時間範囲である。１０秒未満の場合は、エッチング時間が短いため、エッチング効果が得られない。６０秒を超えると、エッチング時間が長すぎる、対象としていない領域もエッチングされてしまう恐れがある。２０秒以下であれば、そのような不要なエッチングを心配する必要はない。塩酸を付与する時間は、フッ化物強誘電体単結晶の厚さによって異なるため、上述の時間に限定されない。
【００２８】
なお、ステップＳ１１０およびステップＳ１２０の順番は任意であり、ステップＳ１１０に引き続いてステップＳ１２０行ってもよいし、ステップＳ１２０の後にステップＳ１１０を行ってもよい。
【００２９】
ステップＳ１１０およびステップＳ１２０の後、フッ化物強誘電体単結晶を純水で洗浄し、窒素ブローをしてもよい。
【００３０】
発明者らは、上述の条件下において、フッ化物強誘電体単結晶の負の分極面のみが塩酸によって選択的にエッチングされることを見出した。このようなフッ化物強誘電体単結晶の選択的なエッチングが可能になることにより、フッ化物強誘電体単結晶の分極状態を容易に調べることができる。実施の形態２では、上述の方法を利用した、本発明によるフッ化物強誘電体単結晶の分極状態の判定方法について説明する。
【００３１】
（実施の形態２）
図２は、本発明によるフッ化物強誘電体単結晶の分極状態を判定するステップを示す図である。
【００３２】
本発明のステップは、図１で説明したステップＳ１１０およびステップＳ１２０に続いて行われる。なお、実施の形態２では、ステップＳ１２０において、塩酸が付与されるのは、任意の分極状態を有するフッ化物強誘電体単結晶であり、フッ化物強誘電体単結晶が負の分極面を含むか否かは問わない。
【００３３】
ステップＳ２１０：フッ化物強誘電体単結晶の表面を観察する。表面の観察は、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）および透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）に代表される電子顕微鏡、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、走査型フォース顕微鏡（ＳＦＭ）、圧電応答顕微鏡（ＰＦＭ）に代表されるプローブを使用した顕微鏡等の任意の顕微鏡を用いて行われ得る。光学顕微鏡または電子顕微鏡を用いた場合には、表面の状態をそのまま観察できる。また、プローブを使用した顕微鏡を用いた場合には、表面の状態を表面粗さ（凹凸）として観察できる。
【００３４】
ステップＳ２２０：ステップＳ２１０の観察結果を用いて、フッ化物強誘電体単結晶の分極状態を判定する。観察結果が、フッ化物強誘電体単結晶の表面全体にわたってエッチングパターンを何ら示さない場合には、フッ化物強誘電体単結晶の分極状態は、結晶全体にわたってその自発分極が単一方向に配向した分極状態（すなわち単一分極化）であると判定される。観察結果がエッチングパターンを示さないとは、フッ化物強誘電体単結晶の表面状態が全体にわたって平滑であり、凹凸を示さないことを意味する。この場合、フッ化物強誘電体単結晶は、単一分極化されている。このような状態は、例えば、ポーリング後のフッ化物強誘電体単結晶に相当する。
【００３５】
観察結果が、フッ化物強誘電体単結晶の表面に所定のエッチングパターンを示す場合には、フッ化物強誘電体単結晶の分極状態は、その自発分極が反平行に配向した分極状態であると判定される。
【００３６】
図３は、エッチングパターンの模式図を示す。
【００３７】
所定のエッチングパターンとは、フッ化物強誘電体単結晶の表面が特定の形状を有した凹凸を示すことを意味し、具体的には、ドットパターン、周期パターン、または格子パターンであるが、これらに限定されない。図３を参照して、所定のエッチングパターンを詳述するが、図３に示されるエッチングパターンは一例に過ぎないことを理解されたい。
【００３８】
図３（Ａ）は、ドットパターンの一例であり、各ドットがアレイ状に配列している様子を示す。エッチングパターンがドットパターンである場合、フッ化物強誘電体単結晶は、正の分極面が凸部に相当する領域３１０、および、負の分極面が凹部に相当する領域３２０（またはその逆）のような分極状態を有する。ドットパターンは、アレイ状の配列以外にも、単一のドットであってもよいし、ドットの配列様態、ドットの数に制限はない。このような分極状態を有するフッ化物強誘電体単結晶は、フォトニック結晶として利用され得る。
【００３９】
図３（Ｂ）は、周期パターンの一例であり、線状の領域が、所定の周期で平行に配列している様子を示す。エッチングパターンが周期パターンである場合、フッ化物強誘電体単結晶は、正の分極面が凸部に相当する領域３１０、および、負の分極面が凹部に相当する領域３２０（またはその逆）のような分極状態を有する。このような分極状態を有するフッ化物強誘電体単結晶は、擬似位相整合を利用した波長変換素子として利用され得る。
【００４０】
図３（Ｃ）は、格子パターンの一例である。図３（Ａ）および（Ｂ）と同様に、エッチングパターンが格子パターンである場合、フッ化物強誘電体単結晶は、正の分極面が凸部に相当する領域３１０、および、負の分極面が凹部に相当する領域３２０（またはその逆）のような分極状態を有する。
【００４１】
再度、図２のステップＳ２２０に戻り、観察結果が、フッ化物強誘電体単結晶の表面にエッチングパターンを示さない、ならびに、所定のエッチングパターンを示すのいずれにも該当しない場合には、フッ化物強誘電体単結晶の分極状態は、その自発分極がランダムに配向した分極状態であると判定される。
【００４２】
ステップＳ２３０：ステップＳ２２０において、フッ化物強誘電体単結晶の分極状態が、その自発分極がランダムに配向した分極状態であると判定された場合、フッ化物強誘電体単結晶をポーリングしてもよい。これにより、フッ化物強誘電体単結晶中の自発分極を単一方向に配向させ、単一分極化させることができる。なお、ポーリングは、フッ化物強誘電体単結晶のキュリー温度より高温かつ分解温度より低温にフッ化物強誘電体単結晶を加熱し、フッ化物強誘電体単結晶の抗電界を印加することによって行われるが、これに限定されない。
【００４３】
ステップＳ２３０後、再度、ステップＳ１１０、Ｓ１２０、Ｓ２１０およびＳ２２０を繰り返し行い、フッ化物強誘電体単結晶の分極状態を判定し、フッ化物強誘電体単結晶全体にわたって単一分極化されたか否かを判定してもよい。
【００４４】
以上説明してきたように、実施の形態２による分極状態の判定方法によれば、分極状態が不明なフッ化物強誘電体単結晶の分極状態を容易に判定することができる。ステップＳ２２０において、フッ化物強誘電体単結晶が単一分極化されていると判定されれば、そのフッ化物強誘電体単結晶は、ポーリング処理後であることが分かる。次いで、そのフッ化物強誘電体単結晶は、所定のパターンの分極反転領域を形成するプロセスへ移動され得る。所定のパターンの分極反転領域を形成するプロセスは、電界印加法、電子ビーム照射法等の公知の技術によって行われる。所定のパターンの分極反転領域が形成されたフッ化物強誘電体単結晶に、再度、上記ステップＳ１１０、Ｓ１２０、Ｓ２１０およびＳ２２０を行い、分極状態を判定する。ステップＳ２２０において、フッ化物強誘電体単結晶の分極状態が、その自発分極が反平行に配向した分極状態であると判定されれば、フッ化物強誘電体単結晶に所定のパターンどおりの分極反転領域が形成されたことが分かる。
【００４５】
このように、所定のパターンの分極反転領域を有するフッ化物強誘電体単結晶を用いた光学素子を製造するプロセスに、実施の形態２の判定方法を採用することができる。これにより、光学素子の歩留まりが向上するとともに、安定した光学特性を有する光学素子の供給が可能になる。
【００４６】
次に具体的な実施例を用いて本発明を詳述するが、本発明がこれら実施例に限定されないことに留意されたい。
【実施例１】
【００４７】
特許文献１に記載の方法にしたがって、ＢａＭｇＦ４（ＢＭＦ）単結晶を製造した。得られたブール状のａｓ−ｇｒｏｗｎのＢＭＦ単結晶から、０．５ｍｍ厚のウェハを切り出した。エッチング前のウェハの表面を光学顕微鏡で観察したところ、コントラスト等は見えなかった。
【００４８】
ビーカにエッチャントとして塩酸を注ぎ、ホットプレート上で塩酸を７０℃に加熱した。次いで、ウェハをビーカに入れ、３０秒間保持した後、ウェハを取り出し純水にて洗浄し、窒素ブローし、これを試料とした。
【００４９】
試料の両面を、光学顕微鏡を用いて観察した。観察結果を図４（Ａ）、図５に示し、後述する。
【比較例１】
【００５０】
実施例１で切り出されたウェハを用い、エッチャントとして、塩酸、フッ酸、硝酸、フッ硝酸、および、硝酸銀を用いた。それぞれのエッチャントをビーカに注ぎ、ホットプレート上で７０℃に加熱した。次いで、ウェハを各ビーカに入れ、各エッチャントについて、２分、５分、５分、５分および２４時間保持した後、ウェハを取り出し純水にて洗浄し、窒素ブローし、これらを各試料とした。
【００５１】
得られた試料のそれぞれの片面を、光学顕微鏡を用いて観察した。塩酸を用いた場合の観察結果のみを図４（Ｂ）に示し、後述する。
【実施例２】
【００５２】
実施例１で得られたブール状のＢＭＦ単結晶をポーリングした。次いで、１２０μｍ厚になるまでウェハを研磨した。ウェハにＡＦＭを用いて、分極反転領域を形成した。分極反転領域は、以下の手順で形成した。ウェハ全体にわたって、負のバイアスを印加した。次いで、特定の領域（後述する図６（Ｂ）の領域６１０）にのみ正のバイアスを印加した。印加バイアスは、１９０Ｖであった。エッチング前の表面観察の結果を図６に示し、後述する。分極反転領域が形成されたウェハを実施例１と同様の条件でエッチングを行い、これを試料とした。得られた試料の両面を、光学顕微鏡およびＰＦＭを用いて観察した。ＰＦＭの動作条件は、交流周波数８．４ｋＨｚ、交流電圧２０Ｖｐ-ｐで行った。それぞれの観察結果を図７および図８に示し、後述する。
【実施例３】
【００５３】
実施例１で得られたブール状のＢＦＭ単結晶をポーリングした。次いで、０．５ｍｍ厚のウェハを切り出した。ウェハにリソグラフィを用いたパルス電界印加法によって、周期７５μｍの周期分極反転構造を形成した。周期分極反転構造が形成されたウェハを実施例１と同様の条件でエッチングを行い、これを試料とした。得られた試料の表面を、光学顕微鏡およびＰＦＭを用いて観察した。それぞれの観察結果を図９および図１０に示し、後述する。
【００５４】
図４は、実施例１および比較例１の表面観察の結果を示す図である。
【００５５】
図４（Ａ）は、実施例１の表面観察の結果であり、図４（Ｂ）は、塩酸を用いた場合の比較例１の表面観察の結果を示す図である。図４（Ａ）および（Ｂ）いずれにもコントラストの異なる領域が存在することが分かる。このコントラストの違いは、試料の表面に凹凸を有することを示唆している。しかしながら、そのコントラストの状態は、図４（Ａ）および（Ｂ）では大きく異なっている。
【００５６】
図４（Ａ）は、コントラスト明るい領域の中に、コントラストの暗い領域が島状に存在している。一方、図４（Ｂ）は、全体にわたってコントラストの暗い領域が引っかき傷または針状に存在している。図示しないが、比較例１において他のエッチャントを用いた場合も、図４（Ｂ）と同様の結果が得られた。エッチング前の観察結果、および、これらの結果から、コントラストの暗い領域が、エッチングされた領域に相当することが分かった。したがって、図４（Ａ）は、特定の領域のみがエッチングされており、図４（Ｂ）は、全体にわたってエッチングされていることが示される。
【００５７】
以上より、実施例１のエッチング条件により、フッ化物強誘電体単結晶の選択的エッチングが成功したことが示された。
【００５８】
図５は、実施例１の表面観察の結果を示す図である。
【００５９】
図５（Ａ）は、図４（Ａ）に示す領域４１０に相当する。図５（Ｂ）は、領域４１０の裏面に相当する。図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、コントラストが逆になっており、かつ、そのコントラストで示される領域は相似である。このことから、実施例１のエッチング条件により、フッ化物強誘電体単結晶の選択的エッチングを単結晶の厚さ方向にわたって成功したことが示された。
【００６０】
図６は、エッチング前の実施例２の表面観察の結果を示す図である。
【００６１】
図６（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、分極反転後かつエッチング前の試料の表面のＡＦＭによるトポグラフィ像と圧電応答像とを示す。
【００６２】
図６（Ａ）から、エッチング前の試料には凹凸がないことを確認した。図６（Ｂ）より、領域６１０は、正の分極面に相当し、領域６２０が負の分極面に相当することを確認した。
【００６３】
図６（Ｂ）より、領域６２０のみが暗いコントラストを示し、領域６１０およびそれ以外の領域は、明るいコントラストを示した。領域６２０は、負の分極面であり、領域６１０は、正の分極面であることが確認された。
【００６４】
図７は、エッチング後の実施例２の表面観察の結果を示す図である。
【００６５】
図７より、領域６２０のみが明るいコントラストを示しており、エッチングされたことが明瞭に示される。
【００６６】
図８は、エッチング後の実施例２の表面観察のさらなる結果を示す図である。
【００６７】
図８（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、エッチング後の試料の表面のＰＦＭによるトポグラフィ像と圧電応答像とを示す。
【００６８】
図８（Ａ）は、領域６２０のみが暗いコントラストを明瞭に示し、領域６１０およびそれ以外の領域は、明るいコントラストを示した。明るいコントラストの領域は、暗いコントラストの領域よりも高さが高い。このことから、領域６２０のみ（すなわち負の分極面のみ）が選択的にエッチングされたことが示された。
【００６９】
図８（Ｂ）も、図８（Ａ）と同様のパターンを示し、エッチング後も、領域６２０は、負の分極面を維持していることを確認した。
【００７０】
以上より、本発明の方法は、負の分極面である分極反転領域のみをエッチングすることができ、かつ、エッチング後の分極反転領域の極性は維持されることが示された。
【００７１】
図９は、実施例３の表面観察の結果を示す図である。
【００７２】
図９に示されるコントラストの違いから、周期７５μｍの周期分極反転構造が良好に形成されたことを確認した。
【００７３】
図１０は、実施例３の表面観察のさらなる結果を示す図である。
【００７４】
図１０（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、試料の表面のＰＦＭによるトポグラフィ像と圧電応答像とを示す。
【００７５】
図１０（Ａ）から、図９と同様に、コントラストの暗い領域のみがエッチングされており、周期７５μｍの周期分極反転構造が良好に形成されたことを確認した。実施例２より、コントラストの暗い領域（すなわち、エッチングされた領域）は、負の分極面であり、コントラストの明るい領域は、正の分極面に相当する。
【００７６】
図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のトポグラフィ像とは異なり、コントラストが反転しているが、同様のパターンを示すことを確認した。
【００７７】
以上より本発明の方法は、分極反転領域を有する光学素子において、分極反転領域が正確に形成されているか否かの判定に有効であることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上説明してきたように、本発明による方法を用いれば、フッ化物強誘電体単結晶の負の分極面のみを選択的にエッチングができる。これにより、任意の分極状態のフッ化物強誘電体単結晶の分極状態を容易に判定することができる。特に、分極反転領域を利用した光学素子において、分極反転領域が正確に形成されたか否かを、光学顕微鏡といった簡便な装置を用いて光学素子全体にわたって容易に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明によるフッ化物強誘電体単結晶の特定の領域をエッチングするステップを示す図
【図２】本発明によるフッ化物強誘電体単結晶の分極状態を判定するステップを示す図
【図３】エッチングパターンの模式図
【図４】実施例１および比較例１の表面観察の結果を示す図
【図５】実施例１の表面観察の結果を示す図
【図６】エッチング前の実施例２の表面観察の結果を示す図
【図７】エッチング後の実施例２の表面観察の結果を示す図
【図８】エッチング後の実施例２の表面観察のさらなる結果を示す図
【図９】実施例３の表面観察の結果を示す図
【図１０】実施例３の表面観察のさらなる結果を示す図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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