JP2000284136A - Production of two-dimensional and three-dimensional photonic crystals - Google Patents

Production of two-dimensional and three-dimensional photonic crystals

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JP2000284136A
JP2000284136A JP13767699A JP13767699A JP2000284136A JP 2000284136 A JP2000284136 A JP 2000284136A JP 13767699 A JP13767699 A JP 13767699A JP 13767699 A JP13767699 A JP 13767699A JP 2000284136 A JP2000284136 A JP 2000284136A
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dimensional
thin film
refractive index
periodic structure
photonic crystal
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Tetsuyoshi Ishii
哲好 石井
Masaya Notomi
雅也 納富
Toshiaki Tamamura
敏昭 玉村
Hiroshi Nozawa
博 野澤
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Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the method of easily producing two-dimensional and three- dimensional photonic crystals while facilitating the introduction of inhomogenenous parts. SOLUTION: This method of producing of the two-dimensional photonic crystal has a process for producing hyperfine structures in two-dimensional cyclic arrangement on a substrate 11, a process for forming a thin film of a material 12 with a refractive index n1 on the hyperfine structures, and a process for intruding the thin film into the hyperfine structure. By the method of producing the three-dimensional photonic crystal, a laminate body structure is formed by repating at least once the process for forming a 1st thin film of a 1st material with the refractive index n1, the process for processing a mold having specific hyperfine structures against the 1st thin film for imprinting, the process for laminating a 2nd thin film made of a 2nd material with the refractive index n2 on the 1st thin film, and the process for pressing the mold with specific hyperfine structures against the 2nd thin film for imprinting.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路や共振器
等の光素子として適用可能な2次元および3次元フォト
ニック結晶を作製する方法に関する。
The present invention relates to a method for producing two-dimensional and three-dimensional photonic crystals applicable as optical devices such as optical waveguides and resonators.

【0002】[0002]

【従来の技術】フォトニック結晶は、屈折率が異なる物
質が周期的に配設された周期構造物であり、物質間の屈
折率が大きくなると多重反射に基づいてフォトニックバ
ンドキャップと呼ばれる光の伝搬を禁止する周波数帯が
現れる。したがって、周期構造中に周期を乱す不均一部
分を導入すればその部分に光が閉じこめられるので光導
波路や共振器としてフォトニック結晶を適用することが
可能となる。そのため、3次元の周期構造を有するフォ
トニック結晶(以下、3次元フォトニック結晶ともい
う)に不均一部分を導入することで、より一層高い光の
閉じ込め効果が達成されることから、超微小立体光回路
や超低しきい値レーザー等の高性能な光デバイスの実現
が期待される。
2. Description of the Related Art A photonic crystal is a periodic structure in which substances having different refractive indexes are periodically arranged. When the refractive index between the substances increases, light called a photonic band cap is formed based on multiple reflection. A frequency band that prohibits propagation appears. Therefore, if an inhomogeneous portion that disturbs the period is introduced into the periodic structure, light is confined in that portion, so that a photonic crystal can be applied as an optical waveguide or a resonator. Therefore, by introducing an inhomogeneous portion into a photonic crystal having a three-dimensional periodic structure (hereinafter also referred to as a three-dimensional photonic crystal), a higher light confinement effect can be achieved. High-performance optical devices such as three-dimensional optical circuits and ultra-low threshold lasers are expected to be realized.

【0003】従来の3次元フォトニック結晶の作製方法
としては、以下に示すものが報告されている。
As a conventional method for producing a three-dimensional photonic crystal, the following has been reported.

【0004】(1)ドライエッチングを利用した方法
(C.C. Cheng et al., J. Vac. Sci.Technol., B. vol.
13, no. 6, pp. 2696-2700, 1995) 本方法では、ガリウム砒素のような屈折率の高い基板に
ドライエッチングで穴をあける。その際、基板の面に対
して垂直な軸から約35度の傾きで120度ずつ3方向
から穴をあける。この方法では、ダイヤモンド構造に近
い周期構造が得られ、全方向に対してフォトニックバン
ドギャップが形成されることが理論的に示されている。
(1) A method using dry etching (CC Cheng et al., J. Vac. Sci. Technol., B. vol.
13, no. 6, pp. 2696-2700, 1995) In this method, holes are formed by dry etching on a substrate having a high refractive index such as gallium arsenide. At this time, holes are formed in three directions at 120 degrees at an inclination of about 35 degrees from an axis perpendicular to the surface of the substrate. This method theoretically shows that a periodic structure close to a diamond structure is obtained and a photonic band gap is formed in all directions.

【0005】(2)X線リソグラフィを利用した方法
(G. Feiertag, et al., Appl. Phys.Lett., vol. 71,
no. 11, pp. 1441-1443) 本法は、X線リソグラフィを適用し、上記(1)の方法
と同様に、ダイヤモンド構造を得る方法である。X線を
硬化型の感光性樹脂に(1)の方法と同様な方向から照
射して硬化させ、現像によって(1)の方法の穴に相当
する部分を残してフォトニック結晶を作製するものであ
る。
(2) A method utilizing X-ray lithography (G. Feiertag, et al., Appl. Phys. Lett., Vol. 71,
no. 11, pp. 1441-1443) This method is a method of obtaining a diamond structure by applying X-ray lithography, similarly to the method (1). X-rays are applied to the curable photosensitive resin from the same direction as in the method (1) to cure the resin, and a photonic crystal is produced by development, leaving a portion corresponding to the hole in the method (1). is there.

【0006】(3)微小球の自己配列を利用した方法
(H. Miguez, et al., Appl. Phys. Lett. vol. 71, n
o. 9, pp. 1148-1150, 1997) 本法は、球径のそろった二酸化シリコンの微粒子をコロ
イド状分散液から3次元方向に規則正しく成長・配列さ
せフォトニック結晶を形成するものである。
(3) Method using self-arrangement of microspheres (H. Miguez, et al., Appl. Phys. Lett. Vol. 71, n
o. 9, pp. 1148-1150, 1997) This method forms photonic crystals by regularly growing and arranging fine particles of silicon dioxide having a uniform diameter in a three-dimensional direction from a colloidal dispersion.

【0007】(4)ボンディングを利用した方法(S. N
oda et al., Jpn. J. Appl. Phys.,vol. 35, pp. L909-
912, 1996) 本法は、基板上に形成した高屈折率薄膜に対してリソグ
ラフィとドライエッチングとにより2次元周期構造を作
製した後、基板同士の反転融着(周期構造同士の融着)
・基板不要部除去を繰り返し、2次元周期構造を積層し
て3次元フォトニック結晶を形成するものである。
(4) Method using bonding (S.N.
oda et al., Jpn. J. Appl. Phys., vol. 35, pp. L909-
912, 1996) In this method, a two-dimensional periodic structure is fabricated by lithography and dry etching on a high refractive index thin film formed on a substrate, and then the substrates are reverse-fused (fusion of the periodic structures).
-A three-dimensional photonic crystal is formed by repeatedly removing unnecessary portions of the substrate and stacking a two-dimensional periodic structure.

【0008】(5)一層ごとの微細加工を利用した方法
(K. A. McIntosh, et al., Appl.Phys. Lett., vol. 7
0, no. 22, pp. 2937-2939) 本法は、一層ごとに薄膜形成、リソグラフィ、ドライエ
ッチングを行い2次元周期構造を作製し、それを繰り返
すことにより3次元的に積層してフォトニック結晶を形
成するものである。
[0008] (5) A method utilizing the fine processing for each layer (KA McIntosh, et al., Appl. Phys. Lett., Vol. 7)
0, no. 22, pp. 2937-2939) In this method, a two-dimensional periodic structure is formed by forming a thin film, lithography, and dry etching for each layer, and the process is repeated to form a three-dimensionally stacked photonic. It forms a crystal.

【0009】(6)多層膜バイアススパッタ法を利用し
た方法(川上他、信学論、C-I, vol. j80-C-I, no. 6,
pp. 296-299, 1997) 本法は、基板上にあらかじめ微細構造を形成し、シリコ
ンと二酸化炭素とをその基板上に交互に積層していくも
ので、バイアススパッタ法を適用することにより基板上
の微細構造を反映した3次元フォトニック結晶が形成さ
れる。
(6) Method using multilayer bias sputtering (Kawakami et al., IEICE, CI, vol. J80-CI, no. 6,
pp. 296-299, 1997) In this method, a fine structure is formed on a substrate in advance, and silicon and carbon dioxide are alternately laminated on the substrate. A three-dimensional photonic crystal reflecting the above fine structure is formed.

【0010】上記(3)から(6)の方法は、屈折率の
大きい微小体積要素を屈折率の小さい媒質中に面心立法
構造状に配置して結晶を得るもので、フォトニックバン
ド効果が発現することが理論的かつ実験的に示されてい
る。
In the above methods (3) to (6), a crystal is obtained by arranging a small volume element having a large refractive index in a medium having a small refractive index in a face-centered cubic structure. Its expression has been shown theoretically and experimentally.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の作
製方法については、以下のような解決すべき課題があ
る。
However, the above-mentioned conventional manufacturing method has the following problems to be solved.

【0012】まず、上記(1)〜(3)の方法について
は、フォトニック結晶の作製は可能であるが、該結晶中
に周期構造を乱す不均一部分を導入することは技術的に
困難で、実用的なデバイス作製には適していない。
First, in the above methods (1) to (3), although a photonic crystal can be produced, it is technically difficult to introduce a non-uniform portion which disturbs the periodic structure in the crystal. It is not suitable for practical device fabrication.

【0013】つぎに、上記(4)の方法は、2次元周期
構造作製時に周期の不均一部分の導入が可能で、デバイ
ス作製上の点から有望とみられるが、2次元周期構造を
積層する際に一層ごとにリソグラフィ、ドライエッチン
グ、ウェハ融着のプロセスが必要で、作製プロセスが煩
雑で、かつ時間がかなるため、多量の基板を処理する上
で実用上問題がある。
[0013] Next, the method (4) can introduce a portion having a non-uniform period at the time of producing a two-dimensional periodic structure, and is considered promising in terms of device production. In addition, a lithography process, a dry etching process, and a wafer fusion process are required for each layer, and the production process is complicated and takes a long time, so that there is a practical problem in processing a large number of substrates.

【0014】また、上記(5)の方法についても、上記
(4)の方法と同様に3次元周期構造中に不均一部分を
導入することが可能であるが、一層ごとに薄膜形成、リ
ソグラフィ、ドライエッチングの3プロセスが必要とな
り作製時間に問題がある。
In the method (5), it is possible to introduce an uneven portion in the three-dimensional periodic structure as in the method (4). Three processes of dry etching are required, and there is a problem in manufacturing time.

【0015】さらに、上記(6)の方法は、作製プロセ
スが単純で、材料もシリコンと二酸化シリコンとの組み
合わせということから、現在最も有望視されているもの
であるが、周期構造中への不純物の導入において、積層
方向(基板に垂直な方向)には容易であるが、水平方向
(基板に水平な方向)には、それほど容易ではないとい
う問題がある。
Furthermore, the method (6) is the most promising at present because the fabrication process is simple and the material is a combination of silicon and silicon dioxide. Is easy in the stacking direction (direction perpendicular to the substrate), but not so easy in the horizontal direction (direction parallel to the substrate).

【0016】したがって、本発明の目的は上記課題を解
決し、不均一部分を導入することが容易で、かつ製造が
容易な2次元および3次元フォトニック結晶の作製方法
を提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a method of manufacturing a two-dimensional and three-dimensional photonic crystal in which an uneven portion can be easily introduced and which can be easily manufactured.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に記載の発明にもとづく2次元フォトニッ
ク結晶の作製方法は、基板上に薄膜が積層されてなる積
層体構造を有するフォトニック結晶の作製方法であっ
て、該基板に周期的な2次元配置の微細構造を作製する
工程と、屈折率n1を有する材料(第1の屈折率を有す
る材料)からなる薄膜を該微細構造上に形成する工程
と、該薄膜を該微細構造に押し込む工程と、を有するこ
とを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a method for producing a two-dimensional photonic crystal according to the present invention has a laminated structure in which thin films are laminated on a substrate. A method for manufacturing a photonic crystal, comprising: forming a fine structure having a periodic two-dimensional arrangement on the substrate; and forming a thin film made of a material having a refractive index n1 (a material having a first refractive index) on the substrate. Forming a thin film on the structure; and pushing the thin film into the fine structure.

【0018】また、請求項2に記載の発明にもとづく2
次元フォトニック結晶の作製方法は、基板上に薄膜が積
層されてなる積層体構造を有するフォトニック結晶の作
製方法であって、屈折率n1を有する材料からなる薄膜
を第1の基板上に形成する工程と、第2の基板に周期的
な2次元配置の微細構造を作製する工程と、前記第2の
基板上の前記微細構造を前記第1の基板上の前記薄膜に
押し込む工程とを有することを特徴とする。
Further, according to the second aspect of the present invention,
The method for manufacturing a two-dimensional photonic crystal is a method for manufacturing a photonic crystal having a stacked structure in which thin films are stacked on a substrate, wherein a thin film made of a material having a refractive index n1 is formed on a first substrate. And forming a periodic two-dimensionally arranged fine structure on the second substrate, and pressing the fine structure on the second substrate into the thin film on the first substrate. It is characterized by the following.

【0019】上記したいずれかの2次元フォトニック結
晶の作製方法において、基板は薄膜の屈折率よりも低い
屈折率の材料を用いることが好ましい。また、微細構造
は、周期的な2次元配置の一部に非周期的部分を有する
ことが好ましい。2次元フォトニック結晶の作製方法
は、さらに基板を削除する後工程を有するようにしても
よい。
In any of the above two-dimensional photonic crystal fabrication methods, it is preferable that the substrate be made of a material having a refractive index lower than that of the thin film. The microstructure preferably has a non-periodic part in a part of the periodic two-dimensional arrangement. The method for manufacturing a two-dimensional photonic crystal may further include a post-process of removing the substrate.

【0020】請求項6に記載の発明にもとづく3次元フ
ォトニック結晶の作製方法は、基板上に複数の薄膜が積
層されてなる積層体構造を有する3次元フォトニック結
晶の作製方法であって、屈折率n1を有する第1の材料
からなる第1の薄膜を形成する工程と、該第1の薄膜に
所定の微細構造を有する型を押し当てて刻印する工程
と、前記刻印が施された前記第1の薄膜上に、屈折率n
2を有する第2の材料(第2の屈折率を有する材料)か
らなる第2の薄膜を積層する工程と、該第2の薄膜に所
定の微細構造を有する型を押し当てて刻印する工程とを
少なくとも1回繰り返すことで前記積層体構造を形成す
ることを特徴とする。好ましくは、前記第1の薄膜また
は前記第2の薄膜のいずれか一方を除去する工程を、さ
らに有する。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a three-dimensional photonic crystal having a stacked structure in which a plurality of thin films are stacked on a substrate. Forming a first thin film made of a first material having a refractive index n1, pressing a mold having a predetermined microstructure against the first thin film, and engraving the first thin film; On the first thin film, a refractive index n
Laminating a second thin film made of a second material having a refractive index of 2 (a material having a second refractive index), and stamping the second thin film with a mold having a predetermined microstructure. Is repeated at least once to form the laminate structure. Preferably, the method further includes a step of removing one of the first thin film and the second thin film.

【0021】請求項8に記載の発明にもとづく3次元フ
ォトニック結晶の作製方法は、基板上に複数の薄膜が積
層されてなる積層体構造を有する3次元フォトニック結
晶の作製方法であって、屈折率n1を有する第1の材料
からなる第1の薄膜を形成し、さらに該第1の薄膜の上
に屈折率n2を有する第2の材料からなる第2の薄膜を
積層する工程を少なくとも1回繰り返すことで前記第1
の薄膜と前記第2の薄膜とが交互に積層された交互積層
体構造を形成する工程と、前記交互積層体構造に対して
所定の微細構造を有する型を押し当てて刻印する工程と
を有することを特徴とする。好ましくは、前記第1の薄
膜または前記第2の薄膜のいずれか一方を除去する工程
を、さらに有することを特徴とする。好ましくは、前記
所定の微細構造は、周期的な2次元配置の微細構造を用
いる。好ましくは、所定の微細構造は、周期的な2次元
配置の一部に非周期的部分を有する。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a three-dimensional photonic crystal having a stacked structure in which a plurality of thin films are stacked on a substrate. At least one step of forming a first thin film made of a first material having a refractive index n1 and laminating a second thin film made of a second material having a refractive index n2 on the first thin film is performed. Repeat the first
Forming a layered structure in which thin films of the above and the second thin film are alternately laminated, and stamping by pressing a mold having a predetermined fine structure against the layered structure. It is characterized by the following. Preferably, the method further comprises a step of removing one of the first thin film and the second thin film. Preferably, a fine structure having a periodic two-dimensional arrangement is used as the predetermined fine structure. Preferably, the predetermined microstructure has an aperiodic part in a part of the periodic two-dimensional arrangement.

【0022】上記第1あるいは第2の屈折率を有する材
料は、いずれかが酸化物あるいは酸化物複合材料からな
る。
Either of the materials having the first or second refractive index is made of an oxide or an oxide composite material.

【0023】酸化物あるいは酸化物複合材料としては、
チタン、ケイ素、水素、リチウム、ナトリウム、カリウ
ム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウ
ム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、セリウ
ム、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、ク
ロム、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ルテ
ニウム、オスミウム、コバルト、ニッケル、パラジウ
ム、白金、銅、銀、金、亜鉛、カドミウム、ホウ素、ア
ルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、炭素、
ゲルマニウム、スズ、鉛、窒素、リン、ヒ素、アンチモ
ン、ビスマス、イオウ、セレン、テルル、フッ素、塩
素、臭素、ヨウ素等の元素を一種類あるいは複数含むも
のが使用可能である。上記元素を含む酸化物あるいは酸
化物複合材料は、一般に屈折率が1.3〜3.0の範囲
にあることが知られており、できるだけ屈折率差が大き
くなるように第1あるいは第2の屈折率を有する材料と
して用いることが好ましい。
As the oxide or oxide composite material,
Titanium, silicon, hydrogen, lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, cerium, zirconium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, iron, ruthenium, osmium, Cobalt, nickel, palladium, platinum, copper, silver, gold, zinc, cadmium, boron, aluminum, gallium, indium, thallium, carbon,
Those containing one or more elements such as germanium, tin, lead, nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony, bismuth, sulfur, selenium, tellurium, fluorine, chlorine, bromine, and iodine can be used. It is generally known that an oxide or an oxide composite material containing the above element has a refractive index in the range of 1.3 to 3.0, and the first or second oxide is used so that the refractive index difference is as large as possible. It is preferable to use it as a material having a refractive index.

【0024】また、第1または第2の屈折率を有する材
料は、いずれかが有機高分子材料である。該有機高分子
材料としてはポリイミドや感光性樹脂が挙げられる。
Either of the materials having the first or second refractive index is an organic polymer material. Examples of the organic polymer material include polyimide and photosensitive resin.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】<2次元フォトニック結晶の作製
方法>以下、本発明にもとづく2次元フォトニック結晶
の実施形態例を図面を参照しながら詳細に説明する。図
中に示す参照符号は、異なる図面間であっても同一符号
は同一構成要素を示すものとする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS <Method of Manufacturing Two-Dimensional Photonic Crystal> Hereinafter, an embodiment of a two-dimensional photonic crystal according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same reference numerals in the drawings denote the same components even in different drawings.

【0026】[第1の実施形態例]図1は、本発明にも
とづく2次元フォトニック結晶の作製方法の一例を説明
するためのもので、図1の(a)ないし(d)は各工程
を説明するための模式的断面図である。また、図5,図
7はそのような作製法で使用される2次元の均一周期構
造を有する構造体の例の模式的斜視図である。図1
(a)において、該構造体14(図5)あるいは構造体
15(図7)は2次元方向に沿って周期的な凹凸構造が
形成された一面(該面から垂直な方向からみて格子状に
形成された凹凸構造)を有する。まずはじめに、図1
(a)に示すように2次元の均一周期構造を有する構造
体11(図5,図7参照)を作製する。その後、上記構
造体11上に屈折率n1を有する材料12の薄膜を形成
する。この薄膜形成時に前記構造体11の微細構造中に
も前記屈折率n1の材料12が埋め込まれるが微細構造
が深い場合には、通常、完全には埋め込まれないで図1
(b)のように空隙等が発生する。そこで埋め込みを完
全にするために、前記薄膜形成後、適当な外力により該
薄膜を均一に微細構造中に押し込む(図1(b))。こ
の時、屈折率n1を有する材料12は圧縮され密度が増
大して、一般には、屈折率が増大し、該構造体との屈折
率差が大きくなるためフォトニック結晶作製上有利とな
る。上述の2工程により、上記構造体11が仮に屈折率
n0の材料から構成されていれば、屈折率n0の材料中
に屈折率n1の材料が2次元的、かつ周期的に配置され
た構造となり2次元フォトニック結晶が作製される(図
1(c))。さらに図1(c)において、前記構造体1
1を除去すれば、空気中(屈折率約1)に屈折率n1の
材料が2次元的、かつ周期的に配置された構造のフォト
ニック結晶が得られる(図1(d))。この場合、空気
の屈折率が約1であることから屈折率差が大きくできる
こと、また構造的には屈折率、光透過度等の光学特性と
は無関係に使用可能となるので材料の選択の余地が広が
る等の利点がある。またこの場合、構造体12を型とし
て用い繰り返し使用することが好ましい。図5あるいは
図7で示した2次元均一周期の微細構造を有する構造体
を用い、屈折率n1を有する材料を埋め込んだ後除去す
ることにより得られた2次元フォトニック結晶例を図6
あるいは図8に示す。図5と図7の構造体は微細構造パ
タンが反転されており(図5の構造体14の凹部が図7
の構造体15の凸部に対応)、作製されたフォトニック
結晶も互いに反転したものが得られる。フォトニック結
晶としての機能は、いずれも光のフィルタ作用を示す。
すなわち、ある波長の光はフォトニック結晶の周期構造
と屈折率差にもとづき透過可能であるが他の波長の光は
透過不能となる(図6,図8において、それぞれ波長
1、波長2の光)。
[First Embodiment] FIG. 1 is a view for explaining an example of a method for manufacturing a two-dimensional photonic crystal according to the present invention. FIGS. It is a typical sectional view for explaining. FIGS. 5 and 7 are schematic perspective views of an example of a structure having a two-dimensional uniform periodic structure used in such a manufacturing method. FIG.
In (a), the structure 14 (FIG. 5) or the structure 15 (FIG. 7) has one surface on which a periodic concavo-convex structure is formed along a two-dimensional direction (in a grid shape when viewed from a direction perpendicular to the surface). (Uneven structure formed). First, Figure 1
A structure 11 having a two-dimensional uniform periodic structure (see FIGS. 5 and 7) is manufactured as shown in FIG. Thereafter, a thin film of the material 12 having the refractive index n1 is formed on the structure 11. When the thin film is formed, the material 12 having the refractive index n1 is buried also in the fine structure of the structure 11, but when the fine structure is deep, the material 12 is usually not completely buried in FIG.
Voids and the like are generated as shown in FIG. Then, in order to complete the filling, after the formation of the thin film, the thin film is uniformly pressed into the fine structure by an appropriate external force (FIG. 1B). At this time, the material 12 having the refractive index n1 is compressed to increase the density, and in general, the refractive index increases, and the refractive index difference from the structure increases, which is advantageous in manufacturing a photonic crystal. By the above two steps, if the structure 11 is made of a material having a refractive index n0, a material having a refractive index n1 is two-dimensionally and periodically arranged in the material having a refractive index n0. A two-dimensional photonic crystal is manufactured (FIG. 1C). Further, in FIG. 1C, the structure 1
If 1 is removed, a photonic crystal having a structure in which a material having a refractive index n1 is two-dimensionally and periodically arranged in air (refractive index: about 1) is obtained (FIG. 1D). In this case, since the refractive index of air is about 1, the difference in refractive index can be increased, and structurally, it can be used irrespective of optical characteristics such as refractive index and light transmittance. There are advantages such as spreading. Further, in this case, it is preferable that the structure 12 is used repeatedly as a mold. FIG. 6 shows an example of a two-dimensional photonic crystal obtained by using a structure having a two-dimensional uniform period fine structure shown in FIG. 5 or 7 and embedding and removing a material having a refractive index n1.
Alternatively, it is shown in FIG. The microstructure patterns of the structures of FIGS. 5 and 7 are inverted (the concave portions of the structure 14 of FIG.
Corresponding to the projections of the structure 15), and the produced photonic crystals are obtained by inverting each other. Each of the functions as a photonic crystal shows a light filtering action.
That is, light of a certain wavelength can be transmitted based on the periodic structure of the photonic crystal and the refractive index difference, but light of other wavelengths cannot be transmitted (in FIGS. 6 and 8, light of wavelengths 1 and 2 respectively). ).

【0027】つぎに、2次元周期構造体中に、周期を乱
す不均一な部分を導入する方法について説明する。不均
一部分を導入するためには、図1の工程(a)におい
て、2次元の微細周期構造を有する構造体11の一部に
不均一部分が設けられたものを使用する。そのような不
均一部分が設けられた構造体の例を図9,図11,図1
3あるいは15に示す。図9は2次元周期構造体の一部
の凹部が埋められて2次元周期構造の一部に不均一な部
分が設けられている。すなわち、構造体16は上から見
て一つのT字と二つのL字が結合した、いわゆる音叉型
の凸部が不均一な部分として存在する構造となる。この
ような構造体16によって作製された屈折率n1を有す
る材料12からなる2次元フォトニック結晶の模式的斜
視を図10に示す(図では構造体16の除去後を示
す)。この例の2次元フォトニック結晶では、光のT字
型分岐と90度屈曲を可能とする導波路が作製できる。
一方、図11の例は、図9の構造体16とはパタンが反
転した構造を有する構造体17で音叉型に凸部が欠落し
て不均一部分が形成されている。この構造体17を用い
て作製されたフォトニック結晶例を図12に示す。フォ
トニック結晶としての機能は図10と同等となる。さら
に、図13は一部の凹部を円状に埋め込み不均一部分を
導入した例の構造体18で、これを用いて作製された2
次元フォトニック結晶例を図14に示す。この場合には
屈折率n1を有する材料12の2次元微細構造と平行な
方向に光の閉じ込め(光の導波)が可能となる。また図
15の構造体19は、図9と図11の関係と同様に、図
13の構造体18と相反的なパタン関係にあり、フォト
ニック結晶の機能は図14と同様に2次元微細構造と平
行な方向への光の閉じ込め(光の導波)となる(図1
6)。
Next, a method for introducing a non-uniform portion that disturbs the period into the two-dimensional periodic structure will be described. In order to introduce a non-uniform portion, a structure in which a non-uniform portion is provided in a part of a structure 11 having a two-dimensional fine periodic structure in step (a) of FIG. 1 is used. FIGS. 9, 11, and 1 show examples of a structure provided with such an uneven portion.
3 or 15. In FIG. 9, a part of the two-dimensional periodic structure is filled with a concave portion, and a part of the two-dimensional periodic structure is provided with an uneven portion. In other words, the structure 16 has a structure in which a so-called tuning-fork-shaped convex portion in which one T-shape and two L-shapes are combined as viewed from above is present as an uneven portion. FIG. 10 shows a schematic perspective view of a two-dimensional photonic crystal made of the material 12 having the refractive index n1 manufactured by such a structure 16 (shown after the structure 16 is removed in the figure). In the two-dimensional photonic crystal of this example, a waveguide that enables T-shaped branching of light and bending at 90 degrees can be manufactured.
On the other hand, in the example of FIG. 11, a structure 17 having a structure in which the pattern is reversed from that of the structure 16 of FIG. FIG. 12 shows an example of a photonic crystal manufactured using this structure 17. The function as a photonic crystal is equivalent to that of FIG. FIG. 13 shows an example of a structure 18 in which a part of the concave portion is embeded in a circular shape to introduce an uneven portion.
FIG. 14 shows an example of a two-dimensional photonic crystal. In this case, light can be confined (light guided) in a direction parallel to the two-dimensional microstructure of the material 12 having the refractive index n1. The structure 19 in FIG. 15 has a reciprocal pattern relationship with the structure 18 in FIG. 13 similarly to the relationship between FIGS. 9 and 11, and the function of the photonic crystal has a two-dimensional fine structure as in FIG. The light is confined (light guided) in a direction parallel to FIG.
6).

【0028】2次元の微細構造を有する構造体の作製に
は半導体リソグラフィ技術ならびに微細加工技術の適用
が可能である。リソグラフィの手段としては、紫外線、
電子線、X線を利用することができる。また簡便な方法
としては、近年開発された、型押し法を利用した陽極酸
化法が上げられる(H. Masuda, et al., Appl. Phys.Le
tt.,vol. 71, no. 19, pp. 2770-2772, 1997)。本手法
では、アルミニウム基板等にはじめに所定の微細構造を
有した型を押して該基板表面に微細パタンの窪みを形成
した後陽極酸化を行う。この時窪みが開始点となって酸
化が進み前記の型の微細構造が反映されるため、高配列
化された微細構造がアルミニウム基板に作製可能とな
る。
A semiconductor lithography technique and a fine processing technique can be applied to manufacture a structure having a two-dimensional fine structure. Lithography means include ultraviolet light,
Electron beams and X-rays can be used. As a simple method, there is an anodization method using a stamping method, which has been recently developed (H. Masuda, et al., Appl. Phys. Le.
tt., vol. 71, no. 19, pp. 2770-2772, 1997). In this method, first, a mold having a predetermined fine structure is pressed on an aluminum substrate or the like to form a fine pattern depression on the surface of the substrate, and then anodic oxidation is performed. At this time, the dents serve as starting points and oxidation proceeds to reflect the fine structure of the above-mentioned type, so that a finely arranged fine structure can be manufactured on an aluminum substrate.

【0029】また構造体11は図1(a)で示したよう
に単一基板に2次元の微細構造が加工された一体型の構
造体でもよいし、また図3に示すように微細構造が基板
を貫通した形態であってもよい。あるいはまた図4のよ
うに、貫通基板11aと平板11bとから構成されてい
るものでもよい。
The structure 11 may be an integrated structure obtained by processing a two-dimensional fine structure on a single substrate as shown in FIG. 1A, or the fine structure may be formed as shown in FIG. It may be in a form penetrating the substrate. Alternatively, as shown in FIG. 4, it may be composed of a penetrating substrate 11a and a flat plate 11b.

【0030】上述の構造体への屈折率n1を有する材料
の薄膜形成は、スパッタ法、真空蒸着法、化学的気相成
長法等の適用が可能であるが、プロセス簡略化の点か
ら、ゾルーゲル法を用いた回転塗布法が最も好ましい。
ゾルーゲル法は、例えば、作花済夫著「ゾルーゲル法の
応用」(アグネ承風社刊、1997年)に詳述されてい
るように、あらかじめ調整された薄膜原料の溶液あるい
は分散液に熱や光を当てて化学反応を引き起こして固化
させるものである。この方法では出発材料が液体である
ため、回転塗布によって、また比較的低温でガラス材料
をはじめとして種々の複合材料の薄膜を形成できること
等の利点かある。また、成分・作製プロセスを適当に制
御することによって、柔らかい薄膜が得られるため、適
当な外力によりその薄膜を微細構造体中に押し込むこと
が可能となる。
For forming a thin film of a material having a refractive index n1 on the above-mentioned structure, a sputtering method, a vacuum deposition method, a chemical vapor deposition method, or the like can be applied. However, from the viewpoint of simplification of the process, sol-gel is used. The spin coating method using the method is most preferable.
The sol-gel method is, for example, as described in detail in “Application of the sol-gel method” by Sakubana Mio (Agune Jyofusha, 1997), by applying heat or heat to a previously prepared solution or dispersion of a thin film material. Light is used to cause a chemical reaction to solidify. In this method, since the starting material is a liquid, there is an advantage that thin films of various composite materials including glass materials can be formed by spin coating and at a relatively low temperature. In addition, since a soft thin film can be obtained by appropriately controlling the components and the production process, the thin film can be pushed into the microstructure by an appropriate external force.

【0031】さらに、図1(d)で得られる屈折率n1
を有する材料からなる2次元微細構造体が強度不足等に
より取り扱いが困難な場合には、それを支持するような
基板を設け、第2の実施形態で示す図2(c)の形態と
してもよい。
Further, the refractive index n1 obtained in FIG.
In the case where it is difficult to handle a two-dimensional microstructure made of a material having the following characteristics due to insufficient strength or the like, a substrate supporting the two-dimensional microstructure may be provided, and the configuration shown in FIG. 2C shown in the second embodiment may be adopted. .

【0032】[第2の実施形態例]図2は本発明にもと
づく2次元フォトニック結晶の作製方法の第2の例を説
明するためのもので、図2の(a)ないし(c)は各工
程を説明するための模式的断面図である。
[Second Embodiment] FIGS. 2A to 2C illustrate a second example of a method for manufacturing a two-dimensional photonic crystal according to the present invention. It is a typical sectional view for explaining each process.

【0033】以下、本実施形態例の2次元フォトニック
結晶の作製法について説明する。
Hereinafter, a method for fabricating the two-dimensional photonic crystal of this embodiment will be described.

【0034】まずはじめに、基板13上に屈折率n1を
有する材料12の薄膜を形成する(図2(a))。つぎ
に、第1の実施形態と同様の2次元の均一な周期構造を
有する構造体4(図5)あるいは構造体15(図7)を
作製し、前記薄膜に押し付け該構造体中に前記材料12
を埋め込む(図2(b))。この2工程により、上記構
造体11が屈折率n0の材料から構成されていれば、屈
折率n0の材料中に屈折率n1の材料が2次元的、かつ
周期的に配置された構造となり2次元フォトニック結晶
が作製される。さらに図2(b)において、前記構造体
11を除去すれば、空気中(屈折率約1)に屈折率n1
の材料が2次元的、かつ周期的に配置された構造のフォ
トニック結晶が得られる(図2(c))。この場合、空
気の屈折率が約1であることから屈折率差が大きくでき
ること、また構造体12は屈折率、光透過度等の光学特
性とは無関係に使用可能となるので材料の選択の余地が
広がる等の利点があること、さらに、構造体12を型と
して用い繰り返し使用することが好ましいこと、は第1
の実施形態例で述べたとおりである。
First, a thin film of the material 12 having the refractive index n1 is formed on the substrate 13 (FIG. 2A). Next, a structure 4 (FIG. 5) or a structure 15 (FIG. 7) having a two-dimensional uniform periodic structure similar to that of the first embodiment is manufactured and pressed against the thin film to form the material in the structure. 12
Is embedded (FIG. 2B). According to these two steps, if the structure 11 is made of a material having a refractive index n0, a material having a refractive index n1 is two-dimensionally and periodically arranged in the material having a refractive index n0. A photonic crystal is produced. Further, in FIG. 2B, if the structure 11 is removed, the refractive index n1 in air (about 1).
A photonic crystal having a structure in which the above materials are arranged two-dimensionally and periodically is obtained (FIG. 2C). In this case, since the refractive index of air is about 1, the refractive index difference can be increased, and the structure 12 can be used irrespective of optical characteristics such as the refractive index and light transmittance, so that there is no room for material selection. The first advantage is that the structure 12 is preferably used repeatedly as a mold.
This is as described in the embodiment.

【0035】本実施形態においても2次元周期構造体中
への不均一部分の導入は第1の実施形態と同様に行うこ
とができる。すなわち、2次元均一周期構造を有する構
造体14(図5)や15(図7)などの替わりに均一周
期構造中に不均一部分を有する構造体16〜19(図
9,図11,図13,図15)などを使用すればよい。
フォトニック結晶の機能もそれぞれ第1の実施形態と同
様なものが得られる。
In this embodiment, the introduction of the non-uniform portion into the two-dimensional periodic structure can be performed in the same manner as in the first embodiment. That is, instead of the structures 14 (FIG. 5) and 15 (FIG. 7) having a two-dimensional uniform periodic structure, structures 16 to 19 (FIGS. 9, 11, and 13) having non-uniform portions in the uniform periodic structure. , FIG. 15) may be used.
The functions of the photonic crystal are the same as those of the first embodiment.

【0036】また作製工程も第1の実施形態に準じて行
うことができる。ただし、本実施形態では、屈折率n1
を有する材料2の薄膜に構造体11を押し付け該構造体
中に埋め込むため、押し付ける対象が第1の実施形態と
は逆になる。また埋め込み工程を容易にするため前記材
料12を加熱し軟化させながら行うことが好ましい。
The manufacturing process can be performed according to the first embodiment. However, in the present embodiment, the refractive index n1
Since the structure 11 is pressed against the thin film of the material 2 having the following and embedded in the structure, the object to be pressed is opposite to that of the first embodiment. Further, in order to facilitate the embedding process, it is preferable to perform the process while heating and softening the material 12.

【0037】上記第1ないし第2の実施形態のいずれか
の方法にもとづいて2次元フォトニック結晶を具体的に
作製した例を以下に示す。
An example in which a two-dimensional photonic crystal is specifically manufactured based on the method of any of the first and second embodiments will be described below.

【0038】[実施例1]第1の実施形態例にもとづく
作製方法による2次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
[Example 1] A two-dimensional photonic crystal was manufactured by a manufacturing method based on the first embodiment.

【0039】ここでは、2次元微細構造を有する構造体
としてリソグラフィ技術を用いて微細加工した二酸化シ
リコン基板(屈折率約1.4)と屈折率n1を有する材
料として酸化チタン複合材料(屈折率約2.5)を用
い、2次元均一周期構造、および不均一部分を含む2次
元周期構造を作製した。
Here, a silicon dioxide substrate (refractive index: about 1.4) finely processed by lithography as a structure having a two-dimensional fine structure, and a titanium oxide composite material (refractive index: about 1.4) as a material having a refractive index n1. Using 2.5), a two-dimensional uniform periodic structure and a two-dimensional periodic structure including a non-uniform part were produced.

【0040】まず、二酸化シリコン基板上にクロム薄膜
を形成しレジストを回転塗布し熱処理した。つぎに、レ
ジストを電子ビームで露光し現像して0.8μm周期の
微細構造パタン(0.4μm角正方形パタン、パタン領
域2mm)を形成した。この電子ビーム露光では図5,
図7,図9,図11,図13,図15で示した6種の構
造体の微細構造を一枚の二酸化シリコン基板上に露光し
た。つぎに、ハロゲン元素を含むガスを用いた反応性ド
ライエッチングにより上記レジストパタンをマスクとし
て上記クロム薄膜をエッチングした。つぎに、該クロム
薄膜パタンをマスクにハロゲン元素を含むガス用いた二
酸化シリコン基板を深さ2μmエッチングするより、2
次元微細構造を有する二酸化シリコン構造体を作製し
た。
First, a chromium thin film was formed on a silicon dioxide substrate, and a resist was spin-coated and heat-treated. Next, the resist was exposed to an electron beam and developed to form a microstructure pattern (0.4 μm square pattern, pattern area 2 mm) having a period of 0.8 μm. In this electron beam exposure, FIG.
The fine structures of the six types of structures shown in FIGS. 7, 9, 11, 13 and 15 were exposed on one silicon dioxide substrate. Next, the chromium thin film was etched by reactive dry etching using a gas containing a halogen element, using the resist pattern as a mask. Then, the chromium thin film pattern is used as a mask to etch a silicon dioxide substrate using a gas containing a halogen element to a depth of 2 μm.
A silicon dioxide structure having a two-dimensional microstructure was fabricated.

【0041】つぎに、前記二酸化シリコン構造体上に酸
化チタン複合材料溶液を回転塗布し二酸化シリコンの微
細構造上に前記酸化チタン複合材料の薄膜を形成した。
その後、熱処理を行った後、前記酸化チタン複合材料膜
を平板を用いて均一に押し込み微細構造中への埋め込み
を確実なものとした。その後、熱処理を行い酸化チタン
複合材料膜を固化した。これにより、二酸化シリコン基
板中に配置された酸化チタン複合材料の2次元均一周期
構造ならびに不均一部分を含む2次元周期構造を作製し
た。
Next, a titanium oxide composite material solution was spin-coated on the silicon dioxide structure to form a thin film of the titanium oxide composite material on the fine structure of silicon dioxide.
Then, after performing a heat treatment, the titanium oxide composite material film was uniformly pressed using a flat plate to ensure embedding in the fine structure. Thereafter, heat treatment was performed to solidify the titanium oxide composite material film. As a result, a two-dimensional uniform periodic structure and a two-dimensional periodic structure including non-uniform portions of the titanium oxide composite material arranged in the silicon dioxide substrate were produced.

【0042】[実施例2]第1の実施形態例にもとづく
作製方法による2次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
Example 2 A two-dimensional photonic crystal was manufactured by the manufacturing method based on the first embodiment.

【0043】ここでは、2次元微細構造を有する構造体
としてリソグラフィ技術を用いて微細加工したレジスト
薄膜と屈折率n1を有する材料として酸化チタン複合材
料(屈折率約2.5)を用い、2次元均一周期構造、お
よび不均一部分を含む2次元周期構造を作製した。
Here, a resist film finely processed by lithography as a structure having a two-dimensional fine structure and a titanium oxide composite material (refractive index about 2.5) as a material having a refractive index n1 are used. A two-dimensional periodic structure including a uniform periodic structure and a non-uniform part was manufactured.

【0044】まず、シリコン基板上にフォトレジストを
1μm回転塗布し熱処理後、紫外線縮小投影露光装置で
あらかじめ作製したマスクを介して露光し、現像して
0.8μm周期構造パタン(0.4μm角正方形、パタ
ン領域2mm)を形成した。この露光では図5,図7,
図9,図11,図13,図15で示した6種の構造体の
微細構造を一括露光し、現像してレジストパタンを形成
した。これにより2次元微細構造を有するレジスト構造
体を作製した。つぎに、前記レジストパタンを紫外線硬
化させた後、前記レジストの微細構造体上に酸化チタン
複合材料溶液を回転塗布しレジストの微細構造上に前記
酸化チタン複合材料の薄膜を形成した。その後、熱処理
を行った後、前記酸化チタン複合材料膜を平板を用いて
均一に押し込み微細構造中への埋め込みを確実なものと
した。その後、熱処理を行い酸化チタン複合材料膜を固
化した。熱処理中に構造体であるレジストは一部分解し
て消失するが、さらに、レジストエッチング液を用いて
レジストを完全に除去した。これにより酸化チタン複合
材料の2次元均一周期構造ならびに不均一部分を含む2
次元周期構造を作製した。
First, a photoresist is spin-coated on a silicon substrate by 1 μm, heat-treated, exposed through a mask previously produced by an ultraviolet reduction projection exposure apparatus, developed, and developed to form a 0.8 μm periodic pattern (0.4 μm square). , Pattern area 2 mm). In this exposure, FIGS.
The fine structures of the six types of structures shown in FIGS. 9, 11, 13, and 15 were collectively exposed and developed to form a resist pattern. Thus, a resist structure having a two-dimensional fine structure was manufactured. Next, after the resist pattern was ultraviolet-cured, a titanium oxide composite material solution was spin-coated on the fine structure of the resist to form a thin film of the titanium oxide composite material on the fine structure of the resist. Then, after performing a heat treatment, the titanium oxide composite material film was uniformly pressed using a flat plate to ensure embedding in the fine structure. Thereafter, heat treatment was performed to solidify the titanium oxide composite material film. During the heat treatment, the resist as a structural body partially decomposed and disappeared, but the resist was completely removed by using a resist etching solution. Thereby, the two-dimensional uniform periodic structure of the titanium oxide composite material and the two-dimensional
A two-dimensional periodic structure was fabricated.

【0045】[実施例3]第1の実施形態例にもとづく
作製方法による2次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
Example 3 A two-dimensional photonic crystal was manufactured by a manufacturing method based on the first embodiment.

【0046】ここでは、2次元微細構造を有する構造体
として陽極酸化法を用いて微細構造を作製したアルミニ
ウム基板と屈折率n1を有する材料として酸化チタン複
合材料(屈折率約2.5)を用い、2次元均一周期構
造、および不均一部分を含む2次元周期構造を作製し
た。
Here, as a structure having a two-dimensional fine structure, an aluminum substrate having a fine structure formed by anodization is used, and a titanium oxide composite material (refractive index: about 2.5) is used as a material having a refractive index n1. A two-dimensional uniform periodic structure and a two-dimensional periodic structure including a non-uniform part were produced.

【0047】まず、アルミニウム基板を第1の実施形態
例で述べた高配列化陽極酸化法により、0.8μm周期
構造パタン(0.4μm六角形、パタン領域2mm)を
形成した。またパタン深さは5μmとした。この時アル
ミ基板の型押しに使用する型を適当に加工することによ
り図5,図9,図13で示した3種の構造体の微細構造
を一枚のアルミニウム基板に作り込み、2次元の微細構
造を有するアルミニウム構造体を作製した。つぎに、前
記アルミニウム構造体上に酸化チタンを複合材料溶液を
回転塗布しアルミニウム構造体の微細構造上に前記酸化
チタン複合材料の薄膜を形成した。その後、熱処理を行
った後、前記酸化チタン複合材料膜を平板を用いて均一
に押し込み微細構造中への埋め込みを確実なものとし
た。その後、熱処理を行い酸化チタン複合材料膜を固化
した。さらに、アルミニウム構造体をエッチング液で溶
出することにより、酸化チタン複合材料の2次元均一周
期構造ならびに不均一部分を有した周期構造を作製し
た。
First, a pattern of 0.8 μm periodic structure (0.4 μm hexagon, pattern area 2 mm) was formed on the aluminum substrate by the highly-aligned anodic oxidation method described in the first embodiment. The pattern depth was 5 μm. At this time, by appropriately processing the mold used for embossing the aluminum substrate, the fine structures of the three types of structures shown in FIGS. 5, 9 and 13 are formed on a single aluminum substrate to form a two-dimensional structure. An aluminum structure having a fine structure was manufactured. Next, a composite material solution of titanium oxide was spin-coated on the aluminum structure to form a thin film of the titanium oxide composite material on the fine structure of the aluminum structure. Then, after performing a heat treatment, the titanium oxide composite material film was uniformly pressed using a flat plate to ensure embedding in the fine structure. Thereafter, heat treatment was performed to solidify the titanium oxide composite material film. Furthermore, a two-dimensional uniform periodic structure and a periodic structure having a non-uniform portion of the titanium oxide composite material were produced by eluting the aluminum structure with an etchant.

【0048】[実施例4]第1の実施形態例にもとづく
作製方法による2次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
Example 4 A two-dimensional photonic crystal was manufactured by the manufacturing method based on the first embodiment.

【0049】ここでは、2次元微細構造を有する構造体
としてリソグラフィ技術を用いて微細加工した二酸化シ
リコン基板(屈折率約1.4)と屈折率n1を有する材
料としてチタン酸ジルコン酸鉛(以下、PZTと呼ぶ。
屈折率約2.6)を用い、2次元均一周期構造、および
不均一部分を含む2次元周期構造を作製した。
Here, a silicon dioxide substrate (refractive index: about 1.4) finely processed by lithography as a structure having a two-dimensional microstructure and lead zirconate titanate (hereinafter, referred to as a material having a refractive index n1). Called PZT.
Using a refractive index of about 2.6), a two-dimensional uniform periodic structure and a two-dimensional periodic structure including a non-uniform part were produced.

【0050】まず、二酸化シリコン基板上にクロム薄膜
を蒸着しレジストを回転塗布し熱処理した。つぎに、レ
ジストを電子ビームで露光し現像して0.8μm周期の
微細構造パタン(0.4μm角正方形、パタン領域2m
m)を形成した。この電子ビーム露光では図5,図7,
図9,図11,図13,図15で示した6種の構造体の
微細構造を一枚の二酸化シリコン基板上に露光した。つ
ぎに、ハロゲン元素を含むガスを用いた反応性ドライエ
ッチングにより上記レジストパタンをマスクとして上記
クロム薄膜をエッチングした。つぎに、該クロム薄膜パ
タンをマスクにハロゲン元素を含むガス用いた二酸化シ
リコン基板を深さ2μmエッチングするより、2次元微
細構造を有する二酸化シリコン構造体作製した。
First, a chromium thin film was deposited on a silicon dioxide substrate, and a resist was spin-coated and heat-treated. Next, the resist is exposed to an electron beam and developed to form a fine structure pattern having a period of 0.8 μm (0.4 μm square, pattern area 2 m).
m) was formed. In this electron beam exposure, FIGS.
The fine structures of the six types of structures shown in FIGS. 9, 11, 13 and 15 were exposed on one silicon dioxide substrate. Next, the chromium thin film was etched by reactive dry etching using a gas containing a halogen element, using the resist pattern as a mask. Next, a silicon dioxide structure having a two-dimensional fine structure was prepared by etching the silicon dioxide substrate using the chromium thin film pattern as a mask and using a gas containing a halogen element at a depth of 2 μm.

【0051】その後、前記二酸化シリコン構造体上にP
ZT溶液を回転塗布し二酸化シリコンの微細構造上に前
記PZTの薄膜を形成した。その後、熱処理を行った
後、前記PZT膜を平板を用いて、均一に押し込み微細
構造中への埋め込みを確実なものとした。その後、熱処
理を行いPZT膜を固化した。これにより、二酸化シリ
コン基板中に配置されたPZTの2次元均一周期構造な
らびに不均一部分を含む2次元周期構造を作製した。
Thereafter, P is formed on the silicon dioxide structure.
The ZT solution was spin-coated to form the PZT thin film on the fine structure of silicon dioxide. Thereafter, after performing a heat treatment, the PZT film was uniformly pressed using a flat plate to ensure embedding in the fine structure. Thereafter, heat treatment was performed to solidify the PZT film. Thus, a two-dimensional periodic structure of PZT disposed in the silicon dioxide substrate and a two-dimensional periodic structure including a non-uniform portion were produced.

【0052】[実施例5]第1の実施形態例にもとづく
作製方法による2次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
Example 5 A two-dimensional photonic crystal was manufactured by a manufacturing method based on the first embodiment.

【0053】ここでは、2次元微細構造を有する構造体
としてリソグラフィ技術を用いて微細加工したレジスト
薄膜と屈折率n1を有する材料としてPZT(屈折率約
2.6)を用い、2次元均一周期構造、および不均一部
分を含む2次元周期構造を作製した。
Here, a two-dimensional uniform periodic structure is formed using a resist thin film finely processed by lithography as a structure having a two-dimensional fine structure and PZT (refractive index about 2.6) as a material having a refractive index n1. , And a two-dimensional periodic structure including a non-uniform portion.

【0054】まず、シリコン基板上にフォトレジストを
1μm回転塗布し熱処理後、紫外線縮小投影露光装置で
あらかじめ作製したマスクを介して露光し、現像して
0.8μm周期構造パタン(0.4μm角正方形、パタ
ン領域2mm)を形成した。この露光では図5,図7,
図9,図11,図13,図15で示した6種の構造体の
微細構造を一括露光し、現像してレジストパタンを形成
した。これにより2次元微細構造を有するレジスト構造
体を作製した。つぎに、前記レジストパタンを紫外線硬
化させた後、前記レジストの微細構造体上にPZT溶液
を回転塗布しレジストの微細構造上に前記PZTの薄膜
を形成した。その後、熱処理を行った後、前記PZT膜
を平板を用いて均一に押し込み微細構造中への埋め込み
を確実なものとした。その後、熱処理を行いPZT膜を
固化した。熱処理中に構造体であるレジストは一部分解
して消失するが、さらに、レジストエッチング液を用い
てレジストを完全に除去した。これによりPZTの2次
元均一周期構造ならびに不均一部分を含む2次元周期構
造を作製した。
First, a photoresist is spin-coated on a silicon substrate by 1 μm, heat-treated, exposed through a mask previously prepared by an ultraviolet reduction projection exposure apparatus, developed, and developed to form a 0.8 μm periodic structure pattern (0.4 μm square square). , Pattern area 2 mm). In this exposure, FIGS.
The fine structures of the six types of structures shown in FIGS. 9, 11, 13, and 15 were collectively exposed and developed to form a resist pattern. Thus, a resist structure having a two-dimensional fine structure was manufactured. Next, after the resist pattern was cured by ultraviolet light, a PZT solution was spin-coated on the fine structure of the resist to form a thin film of the PZT on the fine structure of the resist. Then, after performing a heat treatment, the PZT film was uniformly pressed using a flat plate to ensure the filling in the fine structure. Thereafter, heat treatment was performed to solidify the PZT film. During the heat treatment, the resist as a structural body partially decomposed and disappeared, but the resist was completely removed by using a resist etching solution. Thus, a two-dimensional periodic structure including a two-dimensional uniform periodic structure and a non-uniform part of PZT was produced.

【0055】[実施例6]第1の実施形態例にもとづく
作製方法による2次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
Example 6 A two-dimensional photonic crystal was manufactured by a manufacturing method based on the first embodiment.

【0056】ここでは、2次元微細構造を有する構造体
として陽極酸化法を用いて微細構造を作製したアルミニ
ウム基板と屈折率n1を有する材料としてPZT(屈折
率約2.6)を用い、2次元均一周期構造、および不均
一部分を含む2次元周期構造を作製した。
Here, an aluminum substrate having a fine structure formed by anodization as a structure having a two-dimensional fine structure and PZT (refractive index about 2.6) as a material having a refractive index n1 are used. A two-dimensional periodic structure including a uniform periodic structure and a non-uniform part was manufactured.

【0057】まず、実施例3と同様にして、アルミニウ
ム基板に0.8μm周期構造パタン(0.4μm六角
形、パタン領域2mm)を形成した。またパタン深さは
5μmとした。この時アルミ基板の型押しに使用する型
を適当に加工することにより図5,9,13で示した3
種の構造体の微細構造を一枚のアルミニウム基板に作り
込み、2次元の微細構造を有するアルミニウム構造体を
作製した。つぎに、前記アルミニウム構造体上にPZT
溶液を回転塗布しアルミニウム構造体の微細構造上にP
ZTの薄膜を形成した。その後、熱処理を行った後、前
記PZT膜を平板を用いて均一に押し込み微細構造中へ
の埋め込みを確実なものとした。その後、熱処理を行い
PZT膜を固化した。さらに、アルミニウム構造体をエ
ッチング液で溶出することにより、PZTの2次元均一
周期構造ならびに不均一部分を有した周期構造を作製し
た。
First, in the same manner as in Example 3, a 0.8 μm periodic structure pattern (0.4 μm hexagon, pattern area 2 mm) was formed on an aluminum substrate. The pattern depth was 5 μm. At this time, the mold used for embossing the aluminum substrate is appropriately processed so that the mold shown in FIGS.
The fine structures of the various types of structures were formed on a single aluminum substrate, and an aluminum structure having a two-dimensional fine structure was manufactured. Next, PZT is formed on the aluminum structure.
The solution is spin-coated and the P
A thin film of ZT was formed. Then, after performing a heat treatment, the PZT film was uniformly pressed using a flat plate to ensure the filling in the fine structure. Thereafter, heat treatment was performed to solidify the PZT film. Furthermore, a two-dimensional uniform periodic structure of PZT and a periodic structure having a non-uniform part were produced by eluting the aluminum structure with an etchant.

【0058】[実施例7]第1の実施形態例にもとづく
作製方法による2次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
[Example 7] A two-dimensional photonic crystal was manufactured by a manufacturing method based on the first embodiment.

【0059】ここでは、2次元微細構造を有する構造体
としてリソグラフィ技術を用いて微細加工した二酸化シ
リコン基板(屈折率1.4)と屈折率n1を有する材料
としてカルコゲナイトガラスの一種であるセレン化ヒ素
(屈折率約2.9、軟化点約200℃)を用い、2次元
均一周期構造、および不均一部分を含む2次元周期構造
を作製した。
Here, a silicon dioxide substrate (refractive index 1.4) finely processed by lithography as a structure having a two-dimensional fine structure and selenium which is a kind of chalcogenite glass as a material having a refractive index n1 Using arsenic (refractive index: about 2.9, softening point: about 200 ° C.), a two-dimensional uniform periodic structure and a two-dimensional periodic structure including a non-uniform part were produced.

【0060】まず、実施例1で述べた方法で二酸化シリ
コン基板に2次元微細構造を加工し、図5,図7,図
9,図11,図13,図15で示した6種の微細構造を
含む二酸化シリコン構造体を作製した。つぎに、前記二
酸化シリコン構造体上にスパッタ法によりセレン化ヒ素
の薄膜を形成した。つぎに、加熱しながら前記セレン化
ヒ素膜を平板を用いて均一に押し込み微細構造中への埋
め込みを確実なものとした。その後、熱処理を行いセレ
ン化ヒ素膜を固化した。これにより、二酸化シリコン基
板中に配置されたセレン化ヒ素の2次元均一周期構造な
らびに不均一部分を含む2次元周期構造を作製した。
First, a two-dimensional fine structure was processed on a silicon dioxide substrate by the method described in the first embodiment, and the six types of fine structures shown in FIGS. 5, 7, 9, 11, 13, and 15 were obtained. Was produced. Next, a thin film of arsenic selenide was formed on the silicon dioxide structure by a sputtering method. Next, the arsenic selenide film was uniformly pressed by using a flat plate while heating to ensure the embedding in the fine structure. Thereafter, heat treatment was performed to solidify the arsenic selenide film. Thus, a two-dimensional uniform periodic structure of arsenic selenide disposed in the silicon dioxide substrate and a two-dimensional periodic structure including a non-uniform portion were produced.

【0061】本実施例では、カルコゲナイドガラスとし
て導波路等の作製に実績のあるセレン化ヒ素を用いた
が、本特許のカルコゲナイド化合物は該ガラスのみに限
られたものではなく、赤外線領域に光透過性を示し、高
屈折率性で軟化点の低いものであれば、同様に適用可能
である。
In this embodiment, arsenic selenide, which has a proven track record in the production of waveguides and the like, was used as a chalcogenide glass. Any material having high refractive index and low softening point is applicable.

【0062】[実施例8]第1の実施形態例にもとづく
作製方法による2次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
Example 8 A two-dimensional photonic crystal was manufactured by the manufacturing method based on the first embodiment.

【0063】ここでは、2次元微細構造を有する構造体
として陽極酸化法を用いて微細構造を作製したアルミニ
ウム基板と屈折率n1を有する材料としてカルコゲナイ
ドガラスの一種であるセレン化ヒ素(屈折率約2.9)
を用い、2次元均一周期構造、および不均一部分を含む
2次元周期構造を作製した。
Here, an aluminum substrate having a fine structure formed by anodization as a structure having a two-dimensional fine structure, and arsenic selenide (a kind of chalcogenide glass having a refractive index of about 2 .9)
Was used to produce a two-dimensional uniform periodic structure and a two-dimensional periodic structure including a non-uniform part.

【0064】まず、実施例3で述べた方法でアルミニウ
ム基板に2次元微細構造を加工し、図5,図9,図13
で示した3種の微細構造を含むアルミニウム構造体を作
製した。つぎに、前記アルミニウム構造体上にスパッタ
法によりセレン化ヒ素の薄膜を形成した。つぎに、加熱
しながら前記セレン化ヒ素膜を平板を用いて均一に押し
込み微細構造中への埋め込みを確実なものとした。その
後、熱処理を行いセレン化ヒ素を固化した。さらに、ア
ルミニウム構造体をエッチング液で溶出することによ
り、セレン化ヒ素の2次元均一周期構造ならびに不均一
部分を有した周期構造を作製した。
First, a two-dimensional fine structure was processed on an aluminum substrate by the method described in the third embodiment, and FIGS.
An aluminum structure including the three types of microstructures indicated by was manufactured. Next, a thin film of arsenic selenide was formed on the aluminum structure by a sputtering method. Next, the arsenic selenide film was uniformly pressed by using a flat plate while heating to ensure the embedding in the fine structure. Thereafter, heat treatment was performed to solidify arsenic selenide. Furthermore, the aluminum structure was eluted with an etchant to produce a two-dimensional uniform periodic structure of arsenic selenide and a periodic structure having a non-uniform portion.

【0065】[実施例9]第2の実施形態例にもとづく
作製方法による2次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
[Example 9] A two-dimensional photonic crystal was manufactured by the manufacturing method based on the second embodiment.

【0066】ここでは、2次元微細構造を有する構造体
としてリソグラフィ技術を用いて微細加工した二酸化シ
リコン基板(屈折率約1.4)と屈折率n1を有する材
料として酸化チタン複合材料(屈折率約2.5)を用
い、2次元均一周期構造、および不均一部分を含む2次
元周期構造を作製した。
Here, a silicon dioxide substrate (refractive index: about 1.4) finely processed by lithography as a structure having a two-dimensional fine structure, and a titanium oxide composite material (refractive index: about 1.4) as a material having a refractive index n1. Using 2.5), a two-dimensional uniform periodic structure and a two-dimensional periodic structure including a non-uniform part were produced.

【0067】まず、二酸化シリコン基板上に酸化チタン
複合材料溶液を回転塗布し熱処理して酸化チタン複合材
料の薄膜を形成した。つぎに、実施例1で述べた方法で
作製した二酸化シリコン構造体を前記二酸化チタン複合
材料薄膜に押し込み二酸化シリコン構造体の微細構造中
に二酸化チタン複合材料を埋め込んだ。その後、熱処理
を行い二酸化チタン複合材料膜を固化した。これによ
り、二酸化シリコン基板中に配置された二酸化チタン複
合材料の2次元均一周期構造ならびに不均一部分を含む
2次元周期構造を作製した。
First, a titanium oxide composite material solution was spin-coated on a silicon dioxide substrate and heat-treated to form a titanium oxide composite material thin film. Next, the silicon dioxide structure produced by the method described in Example 1 was pressed into the titanium dioxide composite material thin film, and the titanium dioxide composite material was embedded in the fine structure of the silicon dioxide structure. Thereafter, a heat treatment was performed to solidify the titanium dioxide composite material film. In this way, a two-dimensional periodic structure including a two-dimensional uniform periodic structure and a non-uniform part of the titanium dioxide composite material arranged in the silicon dioxide substrate was produced.

【0068】[実施例10]第2の実施形態例にもとづ
く作製方法による2次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
Example 10 A two-dimensional photonic crystal was manufactured by a manufacturing method based on the second embodiment.

【0069】ここでは、2次元微細構造を有する構造体
として陽極酸化法を用いて微細構造を作製したアルミニ
ウム基板と屈折率n1を有する材料として酸化チタン複
合材料(屈折率約2.7)を用い、2次元均一周期構
造、および不均一部分を含む2次元周期構造を作製し
た。
Here, as the structure having a two-dimensional fine structure, an aluminum substrate having a fine structure formed by anodization is used, and a titanium oxide composite material (refractive index: about 2.7) is used as a material having a refractive index n1. A two-dimensional uniform periodic structure and a two-dimensional periodic structure including a non-uniform part were produced.

【0070】まず、二酸化シリコン基板上に酸化チタン
複合材料溶液を回転塗布し熱処理して酸化チタン複合材
料の薄膜を形成した。つぎに、実施例3で述べた方法で
作製したアルミニウム構造体を前記二酸化チタン複合材
料薄膜に押し込み、アルミニウム構造体の微細構造中に
二酸化チタン複合材料を埋め込んだ。その後、熱処理を
行い二酸化チタン複合材料膜を固化した。さらに、アル
ミニウム構造体をエッチング液で溶出することにより、
酸化チタン複合材料の2次元均一周期構造ならびに不均
一部分を有した周期構造を作製した。
First, a titanium oxide composite material solution was spin-coated on a silicon dioxide substrate and heat-treated to form a thin film of the titanium oxide composite material. Next, the aluminum structure produced by the method described in Example 3 was pressed into the titanium dioxide composite material thin film, and the titanium dioxide composite material was embedded in the fine structure of the aluminum structure. Thereafter, a heat treatment was performed to solidify the titanium dioxide composite material film. Furthermore, by eluting the aluminum structure with an etchant,
A two-dimensional uniform periodic structure and a periodic structure having a non-uniform portion of a titanium oxide composite material were fabricated.

【0071】[実施例11]第2の実施形態例にもとづ
く作製方法による2次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
Example 11 A two-dimensional photonic crystal was manufactured by a manufacturing method based on the second embodiment.

【0072】ここでは、2次元微細構造を有する構造体
としてリソグラフィ技術を用いて微細加工した二酸化シ
リコン基板(屈折率約1.4)と屈折率n1を有する材
料としてPZT(屈折率約2.6)を用い、2次元均一
周期構造、および不均一部分を含む2次元周期構造を作
製した。
Here, a silicon dioxide substrate (refractive index: about 1.4) finely processed by lithography as a structure having a two-dimensional fine structure, and PZT (refractive index: about 2.6) as a material having a refractive index n1. ) To produce a two-dimensional uniform periodic structure and a two-dimensional periodic structure including a non-uniform portion.

【0073】まず、二酸化シリコン基板上にPZT溶液
を回転塗布し熱処理してPZTの薄膜を形成した。つぎ
に、実施例1で述べた方法で作製した二酸化シリコン構
造体を前記PZT膜に押し込み二酸化シリコン構造体の
微細構造中にPZTを埋め込んだ。その後、熱処理を行
いPZT膜を固化した。これにより、二酸化シリコン基
板中に配置されたPZTの2次元均一周期構造ならびに
不均一部分を含む2次元周期構造を作製した。
First, a PZT solution was spin-coated on a silicon dioxide substrate and heat-treated to form a PZT thin film. Next, the silicon dioxide structure produced by the method described in Example 1 was pushed into the PZT film, and PZT was embedded in the fine structure of the silicon dioxide structure. Thereafter, heat treatment was performed to solidify the PZT film. Thus, a two-dimensional periodic structure of PZT disposed in the silicon dioxide substrate and a two-dimensional periodic structure including a non-uniform portion were produced.

【0074】[実施例12]第2の実施形態例にもとづ
く作製方法による2次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
[Example 12] A two-dimensional photonic crystal was manufactured by the manufacturing method based on the second embodiment.

【0075】ここでは、2次元微細構造を有する構造体
として陽極酸化法を用いて微細構造を作製したアルミニ
ウム基板と屈折率n1を有する材料としてPZT(屈折
率約2.6)を用い、2次元均一周期構造、および不均
一部分を含む2次元周期構造を作製した。
Here, an aluminum substrate having a fine structure formed by anodization as a structure having a two-dimensional fine structure and PZT (refractive index: about 2.6) as a material having a refractive index n1 are used. A two-dimensional periodic structure including a uniform periodic structure and a non-uniform part was manufactured.

【0076】まず、二酸化シリコン基板上にPZT溶液
を回転塗布し熱処理してPZTの薄膜を形成した。つぎ
に、実施例3で述べた方法で作製したアルミニウム構造
体を前記PZT膜に押し込みアルミニウム構造体の微細
構造中にPZTを埋め込んだ。その後、熱処理を行いP
ZT膜を固化した。さらに、アルミニウム構造体をエッ
チング液で溶出することにより、PZTの2次元均一周
期構造ならびに不均一部分を有した周期構造を作製し
た。
First, a PZT solution was spin-coated on a silicon dioxide substrate and heat-treated to form a PZT thin film. Next, the aluminum structure manufactured by the method described in Example 3 was pushed into the PZT film, and PZT was embedded in the fine structure of the aluminum structure. After that, heat treatment is performed and P
The ZT film was solidified. Furthermore, a two-dimensional uniform periodic structure of PZT and a periodic structure having a non-uniform part were produced by eluting the aluminum structure with an etchant.

【0077】[実施例13]第2の実施形態例にもとづ
く作製方法による2次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
Example 13 A two-dimensional photonic crystal was manufactured by a manufacturing method based on the second embodiment.

【0078】ここでは、2次元微細構造を有する構造体
としてリソグラフィ技術を用いて微細加工した二酸化シ
リコン基板(屈折率約1.4)と屈折率n1を有する材
料としてカルコゲナイドガラスの一種であるセレン化ヒ
素(屈折率約2.9)を用い、2次元均一周期構造、お
よび不均一部分を含む2次元周期構造を作製した。
Here, a silicon dioxide substrate (refractive index: about 1.4) finely processed by lithography as a structure having a two-dimensional fine structure, and selenide, a kind of chalcogenide glass, as a material having a refractive index n1 Using arsenic (refractive index: about 2.9), a two-dimensional uniform periodic structure and a two-dimensional periodic structure including a non-uniform part were produced.

【0079】まず、二酸化シリコン基板上にスパッタ法
によりセレン化ヒ素の薄膜を形成する。つぎに、実施例
1で述べた方法で作製した二酸化シリコン構造体を前記
セレン化ヒ素薄膜、該薄膜を加熱しながら押し付け二酸
化シリコン構造体の微細構造中にセレン化ヒ素を埋め込
んだ。その後、熱処理を行いセレン化ヒ素を固化した。
これにより、二酸化シリコン基板中に配置されたセレン
化ヒ素の2次元均一周期構造ならびに不均一部分を含む
2次元周期構造を作製した。
First, a thin film of arsenic selenide is formed on a silicon dioxide substrate by a sputtering method. Next, the silicon dioxide structure produced by the method described in Example 1 was pressed while heating the arsenic selenide thin film and the thin film to embed arsenic selenide in the fine structure of the silicon dioxide structure. Thereafter, heat treatment was performed to solidify arsenic selenide.
Thus, a two-dimensional uniform periodic structure of arsenic selenide disposed in the silicon dioxide substrate and a two-dimensional periodic structure including a non-uniform portion were produced.

【0080】[実施例14]第2の実施形態例にもとづ
く作製方法による2次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
[Example 14] A two-dimensional photonic crystal was manufactured by a manufacturing method based on the second embodiment.

【0081】ここでは、2次元微細構造を有する構造体
として陽極酸化法を用いて微細構造を作製したアルミニ
ウム基板と屈折率n1を有する材料としてカルコゲナイ
ドガラスの一種であるセレン化ヒ素(屈折率約2.9)
を用い、2次元均一周期構造、および不均一部分を含む
2次元周期構造を作製した。
Here, an aluminum substrate having a fine structure formed by anodic oxidation as a structure having a two-dimensional fine structure, and arsenic selenide (a kind of chalcogenide glass having a refractive index of about 2 .9)
Was used to produce a two-dimensional uniform periodic structure and a two-dimensional periodic structure including a non-uniform part.

【0082】まず、二酸化シリコン基板上にスパッタ法
によりセレン化ヒ素の薄膜を形成する。つぎに、実施例
3で述べた方法で作製したアルミニウム構造体を前記セ
レン化ヒ素薄膜に、該薄膜を加熱しながら押し付け二酸
化シリコン構造体の微細構造中にセレン化ヒ素のを埋め
込んだ。その後、熱処理を行いセレン化ヒ素を固化し
た。さらに、アルミニウム構造体をエッチング液で溶出
することにより、セレン化ヒ素の2次元均一周期構造な
らびに不均一部分を有した周期構造を作製した。
First, a thin film of arsenic selenide is formed on a silicon dioxide substrate by a sputtering method. Next, the aluminum structure produced by the method described in Example 3 was pressed against the arsenic selenide thin film while heating the thin film to embed arsenic selenide in the fine structure of the silicon dioxide structure. Thereafter, heat treatment was performed to solidify arsenic selenide. Furthermore, the aluminum structure was eluted with an etchant to produce a two-dimensional uniform periodic structure of arsenic selenide and a periodic structure having a non-uniform portion.

【0083】<3次元フォトニック結晶の作製方法>つ
ぎに、本発明にもとづく3次元フォトニック結晶につい
て詳細に説明する。
<Method of Manufacturing Three-Dimensional Photonic Crystal> Next, a three-dimensional photonic crystal according to the present invention will be described in detail.

【0084】[第3の実施形態例]図17は、本発明に
もとづく3次元フォトニック結晶の作製方法の一例を説
明するためのもので、図17の(a)ないし(d)は各
工程を説明するための模式的断面図である。また、図1
8はそのような作製方法で使用される型の斜視図であ
る。図17(a)において、型4は2次元方向に沿って
周期的に凹凸構造(以下、2次元周期構造ともいう)が
形成された一面(該面から垂直な方向からみて格子状に
形成された凹凸構造)を有する。すなわち、型4の一面
上に矩形状の複数の凸部が格子状に配列している。
[Third Embodiment] FIGS. 17A to 17D illustrate an example of a method of manufacturing a three-dimensional photonic crystal based on the present invention. FIGS. It is a typical sectional view for explaining. FIG.
FIG. 8 is a perspective view of a mold used in such a manufacturing method. In FIG. 17A, the mold 4 is formed in a lattice shape when viewed from a direction perpendicular to the surface on which an uneven structure (hereinafter also referred to as a two-dimensional periodic structure) is formed periodically along a two-dimensional direction. Uneven structure). That is, a plurality of rectangular protrusions are arranged in a grid on one surface of the mold 4.

【0085】まずはじめに、図17(a)に示すように
基板1上に第1の屈折率(n1)を有する第1の材料か
らなる薄膜2を積層する。その後、型4(図17(a)
参照)を、上記薄膜2の上面に押し当てることで、該薄
膜2の表面に上記凹凸構造(以下、2次元周期構造とも
いう)を刻印する(図17(b))。この2次元周期構
造が形成された薄膜2上に、さらに第2の屈折率(n
2)を有する第2の材料からなる薄膜3を積層する(図
17(c))。その後、薄膜2の場合と同様に型4によ
る刻印を行うことで、2次元周期構造を薄膜3の表面に
形成する(図17(d))。この際、薄膜2で適用した
2次元周期構造とは異なる2次元周期構造を適用するこ
とも可能である。このように、屈折率の異なる薄膜2お
よび3をそれぞれ2次元周期構造を形成しながら交互に
積層して積層体を形成する。
First, as shown in FIG. 17A, a thin film 2 made of a first material having a first refractive index (n1) is laminated on a substrate 1. Then, mold 4 (FIG. 17 (a)
Is pressed against the upper surface of the thin film 2 to imprint the uneven structure (hereinafter, also referred to as a two-dimensional periodic structure) on the surface of the thin film 2 (FIG. 17B). On the thin film 2 on which the two-dimensional periodic structure is formed, a second refractive index (n
The thin film 3 made of the second material having 2) is laminated (FIG. 17C). Thereafter, the two-dimensional periodic structure is formed on the surface of the thin film 3 by engraving with the mold 4 as in the case of the thin film 2 (FIG. 17D). At this time, a two-dimensional periodic structure different from the two-dimensional periodic structure applied to the thin film 2 can be applied. In this manner, the thin films 2 and 3 having different refractive indexes are alternately stacked while forming a two-dimensional periodic structure, thereby forming a stacked body.

【0086】図19は、2次元周期構造を有する薄膜2
および3が基板上に積層された積層体からなる3次元フ
ォトニック結晶の斜視図である。この図では、2次元周
期構造を有する薄膜2および3が基板上に5回にわたっ
て交互に積層されることで3次元の微細周期構造を持つ
積層体となっている。
FIG. 19 shows a thin film 2 having a two-dimensional periodic structure.
And FIG. 3 is a perspective view of a three-dimensional photonic crystal formed of a laminate in which a laminate is formed on a substrate. In this figure, thin films 2 and 3 having a two-dimensional periodic structure are alternately laminated five times on a substrate to form a laminate having a three-dimensional fine periodic structure.

【0087】なお、以下の説明では、1つの薄膜2と1
つの薄膜3とを積層することを積層体形成の一周期とす
る。したがって、例えば第3周期目の積層という場合、
すでに2つの薄膜2と2つの薄膜3とが交互に積層して
形成された積層体の上に、さらに1つの薄膜2と1つの
薄膜3とを積層することをいう。
In the following description, one thin film 2 and 1
Laminating the two thin films 3 is defined as one cycle of forming a laminated body. Therefore, for example, in the case of the third cycle lamination,
This means that one thin film 2 and one thin film 3 are further stacked on a laminate already formed by alternately stacking two thin films 2 and two thin films 3.

【0088】つぎに、このような積層体の周期構造中
に、周期を乱す不均一な部分を導入する方法について説
明する。
Next, a method of introducing a non-uniform portion that disturbs the period into the periodic structure of such a laminate will be described.

【0089】不均一な部分を導入するために、上記積層
体を形成する際に、例えば上記2次元周期構造の一部に
不均一な部分が設けられた型を使用する。そのような不
均一な部分が設けられた型の一例を図20に示す。この
図では、複数の凸部がなす格子模様の中心に位置する一
つの凸部が欠けることで、2次元周期構造の一部に不均
一な部分が設けられた型5となる。すなわち、型5は上
方向から見て十字形の凹部が不均一な部分として存在す
る型となる。このような型5によって刻印された積層体
の一例を図21に示す。なお、不均一な部分の形状は特
定の形に限定されるものでなく、十字形のみならず、円
形形、矩形、L字形、X形等、実際のデバイス作製に応
じて任意の形状が可能である。例えば、L字状に複数の
凸部を取り除くことで不均一な部分が形成された型6を
図22に示す。
In order to introduce a non-uniform portion, a mold having a non-uniform portion in a part of the two-dimensional periodic structure is used in forming the laminate. FIG. 20 shows an example of a mold provided with such an uneven portion. In this figure, a mold 5 having a non-uniform part in a part of the two-dimensional periodic structure is obtained by lacking one convex part located at the center of a lattice pattern formed by a plurality of convex parts. That is, the mold 5 is a mold in which a cross-shaped concave portion exists as an uneven portion when viewed from above. FIG. 21 shows an example of a laminate imprinted with such a mold 5. The shape of the non-uniform portion is not limited to a specific shape, but may be any shape such as a circular shape, a rectangular shape, an L-shaped shape, an X-shaped shape, etc. It is. For example, FIG. 22 shows a mold 6 in which an uneven portion is formed by removing a plurality of convex portions in an L shape.

【0090】図23および図24は、図19の積層体を
形成する際に、第5周期目の2次元周期構造をそれぞれ
型5および型6を用いて作製した例を示す。図に示すよ
うに、積層体の最上層として位置する第2の屈折率を有
する薄膜3に不均一な2次元周期構造が形成されてい
る。また、第5周期目のみならず、不均一な部分を有す
る型を連続して用いることで、垂直方向に不均一な部分
が形成された積層体を設けることも可能である。また、
図21または図23の積層体の最上層に、さらに6周
期、7周期と2次元の均一な周期構造4あるいは不均一
な周期構造5または6を積層させることも可能である。
FIGS. 23 and 24 show examples in which the fifth period of the two-dimensional periodic structure is formed using the molds 5 and 6, respectively, when forming the laminate of FIG. As shown in the figure, a non-uniform two-dimensional periodic structure is formed on the thin film 3 having the second refractive index located as the uppermost layer of the laminate. Further, by using not only the fifth period but also a mold having non-uniform portions continuously, it is possible to provide a laminate in which non-uniform portions are formed in the vertical direction. Also,
It is also possible to further laminate a two-dimensional uniform periodic structure 4 or a non-uniform periodic structure 5 or 6 in six or seven periods on the uppermost layer of the laminate of FIG. 21 or FIG.

【0091】上述の薄膜形成には、スパッタ法、真空蒸
着法、化学的気相成長法等の適用が可能である。そのな
かでも、プロセスの簡略化という観点から、ゾル−ゲル
法を用いた回転塗布法が最も好ましい。ゾル−ゲル法
は、例えば作花済夫著『ゾル−ゲル法の応用』(アグネ
承風社刊、1997年)に記述されているように、あら
かじめ調整された薄膜原料の溶液あるいは分散液に熱や
光を当てて化学反応を引き起こして固化させるものであ
る。この方法では出発材料が液体であるため、回転塗布
によって均一な薄膜が得られることや比較的低温でガラ
ス、セラミックス等をはじめとして種々な複合材料の薄
膜を容易に得ることができる等の利点がある。また、成
分・作製プロセスを適当に制御することによって、柔ら
かいゲル膜が得られるため、室温で刻印法による微細パ
ターン形成が可能となる。このゾル−ゲル法回転塗布膜
を用いた刻印法による直接パターン形成では、すでにサ
ブミクロンパターンの溝を持つコンパクトディスク等が
作製されており、本発明の目的とする周期構造パターン
の解像性は技術的には十分可能な範囲にある。
For the above-described thin film formation, a sputtering method, a vacuum deposition method, a chemical vapor deposition method, or the like can be applied. Among them, the spin coating method using the sol-gel method is most preferable from the viewpoint of simplification of the process. The sol-gel method is, for example, as described in "Application of the sol-gel method" by Agio Sakubana (published by Agne Shofu, 1997). Heat and light are applied to cause a chemical reaction to solidify. In this method, since the starting material is a liquid, there are advantages that a uniform thin film can be obtained by spin coating and thin films of various composite materials such as glass and ceramics can be easily obtained at a relatively low temperature. is there. In addition, by appropriately controlling the components and the production process, a soft gel film can be obtained, so that a fine pattern can be formed at room temperature by the engraving method. In the direct pattern formation by the engraving method using the sol-gel method spin coating film, a compact disk or the like having a groove of a submicron pattern has already been manufactured. Technically, it is in the range that is possible.

【0092】一方、刻印には現在コンパクトディスク製
造に使用されているような、いわゆるスタンパーと称さ
れる装置の利用が可能である。コンパクトディスク製造
では、通常一回の刻印で工程が終了するが、本発明にも
とづく3次元フォトニック結晶の作製に適用する場合、
刻印工程を繰り返して行う必要があるので層間の重ね合
わせ精度が重要となる。良好なフォトニック結晶を得る
ためには、重ね合わせ精度は少なくとも0.05μm以
下であることが必要とされる。これには、半導体製造用
のリソグラフィ技術、特にX線リソグラフィ技術で用い
られた何らかの位置あわせ技術の適用が有望である。X
線リソグラフィは、マスクとウエハとを数10μmに近
づけ、マスクパターン寸法をウエハに1対1の比率で転
写する等倍露光法であり、型を用いた刻印法も等倍パタ
ーン形成であるため、技術的互換性が高い。現在のXス
テッパの重ね合わせ精度は、0.02μm程度であるの
で、この技術を転用すれば精度0.05μm以下で3次
元周期構造を積層することが可能である。
On the other hand, a device called a stamper, which is currently used in the manufacture of compact discs, can be used for engraving. In the manufacture of a compact disc, the process is usually completed by one stamping, but when applied to the production of a three-dimensional photonic crystal based on the present invention,
Since it is necessary to repeat the engraving process, the overlay accuracy between layers is important. In order to obtain a good photonic crystal, the overlay accuracy needs to be at least 0.05 μm or less. For this purpose, it is promising to apply some alignment technology used in lithography technology for manufacturing semiconductors, in particular, X-ray lithography technology. X
Line lithography is a 1: 1 exposure method in which a mask and a wafer are brought close to several tens of μm, and the mask pattern dimension is transferred to the wafer at a ratio of 1: 1. High technical compatibility. Since the overlay accuracy of the current X stepper is about 0.02 μm, if this technology is diverted, it is possible to laminate a three-dimensional periodic structure with an accuracy of 0.05 μm or less.

【0093】また、型については、現在半導体リソグラ
フィで行われているフォトマスク、X線マスク作製と同
様にして、電子線リソグラフィ技術とドライエッチング
技術とを用いて作製することが可能である。型用の基板
としては、硬く高耐性のものが好ましく、炭化ケイ素、
石英、シリコン、二酸化シリコン(熱酸化法、スパッタ
法、化学的気相法による)、人造ダイヤモンド、ステン
レス、ニッケル、セラミック等からなる基板があげられ
る。
The mold can be manufactured by using an electron beam lithography technique and a dry etching technique in the same manner as a photomask and an X-ray mask currently used in semiconductor lithography. As the substrate for the mold, a hard and highly resistant one is preferable, and silicon carbide,
Substrates made of quartz, silicon, silicon dioxide (by a thermal oxidation method, a sputtering method, or a chemical vapor method), artificial diamond, stainless steel, nickel, ceramic, and the like can be given.

【0094】[第4の実施形態例]図24は本発明にも
とづく3次元フォトニック結晶の作製方法の第4の例を
説明するためのもので、図24の(a)および(b)は
各工程を説明するための模式的断面図である。この実施
形態例は、複数の薄膜に対して一回の刻印で3次元周期
構造を形成することを特徴とする。したがって、薄膜形
成法、刻印に用いる型等については第1の実施形態例と
同様なものとすることが可能であることのみならず、フ
ォトニック結晶の作製過程を大幅に簡略化することが可
能である。
[Fourth Embodiment] FIGS. 24A and 24B are diagrams for explaining a fourth example of a method of manufacturing a three-dimensional photonic crystal according to the present invention. FIGS. It is a typical sectional view for explaining each process. This embodiment is characterized in that a three-dimensional periodic structure is formed by imprinting a plurality of thin films once. Therefore, not only can the thin film forming method and the mold used for engraving be the same as those in the first embodiment, but also the photonic crystal manufacturing process can be greatly simplified. It is.

【0095】以下、本実施形態例の3次元フォトニック
結晶の作製方法について説明する。
Hereinafter, a method for fabricating the three-dimensional photonic crystal of this embodiment will be described.

【0096】まずはじめに、基板1上に第1の屈折率を
有する材料からなる薄膜2を積層する。つぎに、該薄膜
2上に第2の屈折率を有する材料からなる薄膜3を積層
する。さらに、薄膜2および薄膜3を交互に積層して、
最終的にそれぞれの薄膜が3層形成された交互積層膜が
形成される。
First, a thin film 2 made of a material having a first refractive index is laminated on a substrate 1. Next, a thin film 3 made of a material having a second refractive index is laminated on the thin film 2. Further, the thin films 2 and 3 are alternately laminated,
Finally, an alternate laminated film in which three thin films are formed is formed.

【0097】このように形成された交互積層膜に対し
て、図24(a)に示すようにして、実施形態例1と同
様に図18に示す型を該交互積層膜の上から押し当てる
ことによって2次元の微細周期構造を刻印する。その結
果、図24(b)に示すように、薄膜2および薄膜3か
らなる積層体に3次元周期構造が形成される。
As shown in FIG. 24 (a), the mold shown in FIG. 18 is pressed against the alternately laminated film thus formed from above the alternately laminated film as shown in FIG. Marks a two-dimensional fine periodic structure. As a result, as shown in FIG. 24B, a three-dimensional periodic structure is formed in the stacked body including the thin films 2 and 3.

【0098】3次元周期構造への不均一部分の導入は、
第3の実施形態例と同様に、型を替えることによって容
易に行うことができる。基板と平行に不均一部分を導入
する一例を以下説明する。なお、第3の実施形態例と同
様に、本実施形態例においても任意の形状を有する型を
用いることが可能である。
The introduction of the non-uniform part into the three-dimensional periodic structure is as follows.
As in the third embodiment, it can be easily performed by changing the mold. An example of introducing an uneven portion parallel to the substrate will be described below. Note that, similarly to the third embodiment, a mold having an arbitrary shape can be used in the present embodiment.

【0099】まず、3周期積層後の刻印を、図18の均
一微細周期構造を有する型4で行う。つぎに、4周期目
の第1あるいは第2の屈折率を有する材料の薄膜に対し
て、例えば図20または図22の型5または6を用いて
刻印を行う。その後、再び交互に膜を積層し、図18の
型4で刻印することで、任意の層中に不均一部分を形成
することができる。
First, stamping after three-period lamination is performed by the mold 4 having a uniform fine periodic structure shown in FIG. Next, the thin film of the material having the first or second refractive index in the fourth cycle is marked by using, for example, the mold 5 or 6 in FIG. 20 or FIG. Thereafter, the films are alternately stacked again and stamped with the mold 4 in FIG. 18 to form an uneven portion in any layer.

【0100】また、基板と垂直な方向に不均一部分を導
入する場合は、3周期積層後の刻印を、例えば図20ま
たは図22の型5または6で行う。
When introducing a non-uniform portion in a direction perpendicular to the substrate, stamping after three cycles of lamination is performed using, for example, a mold 5 or 6 shown in FIG. 20 or FIG.

【0101】このように、本実施形態例で3次元周期構
造への不均一部分導入は、最小3回の刻印工程を行うこ
とで実現できる。その結果、3次元フォトニック結晶の
作製過程を大幅に簡略化することが可能となり、また重
ね合わせ精度も大幅に向上させることが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the introduction of the non-uniform portion into the three-dimensional periodic structure can be realized by performing the marking process at least three times. As a result, the manufacturing process of the three-dimensional photonic crystal can be greatly simplified, and the overlay accuracy can be greatly improved.

【0102】[第5の実施形態例]図25は本発明にも
とづく3次元フォトニック結晶の作製方法の第5の例を
説明するためのもので、図25の(a)ないし(f)は
各工程を説明するための模式的断面図である。
[Fifth Embodiment] FIG. 25 is a view for explaining a fifth example of a method of manufacturing a three-dimensional photonic crystal according to the present invention. FIGS. It is a typical sectional view for explaining each process.

【0103】以下、本実施形態例の3次元フォトニック
結晶の作製方法について説明する。
Hereinafter, a method for fabricating the three-dimensional photonic crystal of this embodiment will be described.

【0104】まずはじめに、基板1上に第1の屈折率を
有する材料からなる薄膜2を積層する。つぎに、図18
に示すものと同様の型4を図25(a)に示すようにし
て積層膜の上から押し当てることによって2次元の微細
周期構造を刻印する(図25(b))。
First, a thin film 2 made of a material having a first refractive index is laminated on a substrate 1. Next, FIG.
A two-dimensional fine periodic structure is stamped by pressing a mold 4 similar to that shown in FIG. 25 from above the laminated film as shown in FIG. 25A (FIG. 25B).

【0105】2次元周期構造が形成された薄膜2上に第
2の屈折率を有する材料からなる薄膜3を積層する。そ
の後、図18に示す型と同様な微細周期構造を有すると
ともに、該微細周期構造の周囲に凸状の支柱部を形成す
る図26の型4b(図25中、符号4´)を用いて刻印
を行う(図25(c)〜(d))。支柱部形成用の型の
一例を図26に示す。この型4bは、微細周期構造形成
に寄与する凹凸部と、該凹凸部を囲むようにして凹凸部
と所定の距離離間して立設する凸部とからなる。微細周
期構造形成に寄与する凹凸部の凸部は、その高さが支柱
部形成用の凸部よりも若干低い。支柱部形成用の型によ
って形成される支柱パターン(すなわち、上記凸部によ
って刻印される薄膜部分)は、3次元構造の支柱を形成
するためのものである。したがって、凸部によって刻印
される薄膜部分できるだけ薄くなることが望ましい。
On the thin film 2 on which the two-dimensional periodic structure is formed, a thin film 3 made of a material having a second refractive index is laminated. Thereafter, it is stamped using a mold 4b (reference numeral 4 'in FIG. 25) of FIG. 26 having a fine periodic structure similar to that of the mold shown in FIG. 18 and forming a convex support around the fine periodic structure. (FIGS. 25C to 25D). FIG. 26 shows an example of a mold for forming a support portion. The mold 4b includes an uneven portion that contributes to the formation of a fine periodic structure, and a convex portion that stands around the uneven portion at a predetermined distance from the uneven portion. The height of the protrusions of the concavo-convex portions contributing to the formation of the fine periodic structure is slightly lower than the height of the protrusions for forming the pillar portions. The strut pattern formed by the strut forming die (that is, the thin film portion engraved by the protrusion) is for forming a strut having a three-dimensional structure. Therefore, it is desirable that the thin film portion imprinted by the projections be as thin as possible.

【0106】つぎに、型4bによる刻印が施された薄膜
3上に薄膜2を積層し、図18に示すものと同様の型4
で刻印する(図25(e))。
Next, the thin film 2 is laminated on the thin film 3 engraved with the mold 4b, and a mold 4 similar to that shown in FIG.
(FIG. 25 (e)).

【0107】このようにして形成された積層構造体の中
で、第2の屈折率を有する材料からなる薄膜3を除去し
て空隙とする。これにより、第1の屈折率を有する材料
からなる薄膜2と空気とからなる3次元周期構造が形成
される。この場合、特に周期構造パターンの角の狭隘部
においても十分な強度が保たれるように、型ならびに刻
印を制御することが重要である。
In the laminated structure thus formed, the thin film 3 made of the material having the second refractive index is removed to form voids. Thus, a three-dimensional periodic structure including the thin film 2 made of the material having the first refractive index and the air is formed. In this case, it is important to control the mold and the engraving so that a sufficient strength is maintained even in a narrow portion of the corner of the periodic structure pattern.

【0108】図27は、5周期積層後の3次元積層体構
造を示す斜視図である。3次元周期構造中への不均一部
分の導入も第1および第2の実施形態例と同様の方法で
行うことができる。図28および図29は、不均一部分
が導入された場合の例を示す斜視図である。
FIG. 27 is a perspective view showing a three-dimensional laminate structure after five periods of lamination. The introduction of the non-uniform portion into the three-dimensional periodic structure can be performed in the same manner as in the first and second embodiments. FIG. 28 and FIG. 29 are perspective views showing an example when an uneven portion is introduced.

【0109】[第6の実施形態例]図30は本発明にも
とづく3次元フォトニック結晶の作製方法の第6の例を
説明するためのもので、図30の(a)ないし(f)は
各工程を説明するための模式的断面図である。
[Sixth Embodiment] FIG. 30 is a view for explaining a sixth example of a method of manufacturing a three-dimensional photonic crystal according to the present invention. It is a typical sectional view for explaining each process.

【0110】まずはじめに、基板1上に第1の屈折率を
有する材料からなる薄膜2を積層し、図18に示すもの
と同様の型4で刻印する(図30(a)および
(b))。さらに、刻印された薄膜2上に第2の屈折率
を有する材料からなる薄膜3を積層して、型4で刻印す
る(図30(c))。
First, a thin film 2 made of a material having a first refractive index is laminated on a substrate 1 and stamped with a mold 4 similar to that shown in FIG. 18 (FIGS. 30A and 30B). . Further, a thin film 3 made of a material having a second refractive index is laminated on the marked thin film 2 and stamped with a mold 4 (FIG. 30C).

【0111】上記刻印によって2次元周期構造が形成さ
れた積層体上に、さらにレジスト9を塗布し、フォトマ
スク7を通して紫外線8を照射することで第2の屈折率
を有する材料からなる薄膜3の微細構造周辺部を除去す
る(図30(d))。
A resist 9 is further applied on the laminate on which the two-dimensional periodic structure is formed by the engraving, and ultraviolet rays 8 are irradiated through a photomask 7 to form a thin film 3 made of a material having a second refractive index. The peripheral portion of the fine structure is removed (FIG. 30D).

【0112】つづいて、第1の屈折率を有する材料から
なる薄膜2を積層し、型4で刻印する(図30
(e))。
Subsequently, a thin film 2 made of a material having a first refractive index is laminated and stamped with a mold 4 (FIG. 30).
(E)).

【0113】このようにして形成された積層構造体の中
で、第2の屈折率を有する材料からなる薄膜3を除去し
て空隙とする(図30(f))。これにより、第1の屈
折率を有する材料からなる薄膜2と空気とからなる3次
元周期構造が形成される。この場合、特に周期構造パタ
ーンの角の狭隘部においても十分な強度が保たれるよう
に、型ならびに刻印を制御することが重要である。ま
た、支柱の間隔はフォトニック結晶の特性に影響を与え
ない距離とすることも重要である。
In the laminated structure thus formed, the thin film 3 made of the material having the second refractive index is removed to form a void (FIG. 30 (f)). Thus, a three-dimensional periodic structure including the thin film 2 made of the material having the first refractive index and the air is formed. In this case, it is important to control the mold and the engraving so that a sufficient strength is maintained even in a narrow portion of the corner of the periodic structure pattern. It is also important that the spacing between the columns is a distance that does not affect the characteristics of the photonic crystal.

【0114】5周期積層後の3次元積層体構造は、第3
の実施形態例と同様に、図24に示す構造となる。ま
た、3次元周期構造中への不均一部分の導入も第3およ
び第4の実施形態例と同様の方法で行うことができ、第
5の実施形態例と同様に、例えば図28および図29に
示す構造となる。
After the five-period lamination, the three-dimensional laminate structure
The structure shown in FIG. The introduction of the non-uniform portion into the three-dimensional periodic structure can be performed in the same manner as in the third and fourth embodiments. For example, as in the fifth embodiment, for example, FIGS. The structure shown in FIG.

【0115】[第7の実施形態例]図31は本発明にも
とづく3次元フォトニック結晶の作製方法の第7の例を
説明するためのもので、図31の(a)ないし(d)は
各工程を説明するための模式的断面図である。
[Seventh Embodiment] FIG. 31 is a view for explaining a seventh example of a method for producing a three-dimensional photonic crystal according to the present invention. It is a typical sectional view for explaining each process.

【0116】まずはじめに、基板1上に第1の屈折率を
有する材料からなる薄膜2を積層する。つぎに、該薄膜
2上に第2の屈折率を有する材料からなる薄膜3を積層
する。さらに、薄膜2および薄膜3を交互に積層して、
最終的にそれぞれの薄膜が3層形成された交互積層膜を
形成する。
First, a thin film 2 made of a material having a first refractive index is laminated on a substrate 1. Next, a thin film 3 made of a material having a second refractive index is laminated on the thin film 2. Further, the thin films 2 and 3 are alternately laminated,
Finally, an alternate laminated film in which three thin films are formed is formed.

【0117】このように形成された交互積層膜に対し
て、図18に示す型4を図31(a)に示すようにして
該交互積層膜の上から押し当てることによって2次元の
微細周期構造を刻印する。その結果、薄膜2および薄膜
3に3次元周期構造が形成される(図31(b))。
By pressing the mold 4 shown in FIG. 18 from above the alternately laminated film as shown in FIG. 31A against the alternately laminated film thus formed, a two-dimensional fine periodic structure is formed. Is engraved. As a result, a three-dimensional periodic structure is formed on the thin films 2 and 3 (FIG. 31B).

【0118】つづいて、刻印がなされた積層構造体の最
上部にフォトレジストを塗布し、フォトマスク7を通し
て紫外線8を照射することで第2の屈折率を有する材料
からなる薄膜3の微細構造周辺部を除去する。さらに、
紫外線照射によってパターン形成された薄膜3をマスク
として、ドライエッチング等の手法を用いて交互積層構
造をエッチングする。その後、エッチング部に第1の屈
折率を有する材料2’を埋め込む(図31(c))。
Subsequently, a photoresist is applied to the uppermost portion of the stamped laminated structure, and ultraviolet light 8 is irradiated through a photomask 7, thereby to form a peripheral portion of the fine structure of the thin film 3 made of a material having the second refractive index. Remove the part. further,
Using the thin film 3 patterned by ultraviolet irradiation as a mask, the alternately laminated structure is etched using a technique such as dry etching. After that, a material 2 ′ having the first refractive index is embedded in the etched portion (FIG. 31C).

【0119】以上の工程(図31の(a)〜(c))を
繰り返すことで、屈折率の異なる2種類の材料からなる
交互積層構造が得られる。エッチング部の埋め込み材料
としては第1の屈折率を有する材料が好ましいが、他の
材料を用いることも可能である。
By repeating the above steps ((a) to (c) in FIG. 31), an alternate laminated structure made of two kinds of materials having different refractive indexes can be obtained. A material having the first refractive index is preferable as a filling material of the etched portion, but another material can be used.

【0120】最後に、上記交互積層構造のうち、第2の
屈折率を有する材料の部分を除去して空隙とする(図3
1(d))。これによって、第1の屈折率を有する材料
と空気とからなる3次元周期構造が形成される。この場
合、特に周期構造パターンの角の狭隘部においても十分
な強度が保たれるように、型および刻印を制御すること
が重要である。また、支柱の間隔はフォトニック結晶の
特性に影響を与えない距離とすることも重要である。
Finally, a portion of the material having the second refractive index is removed from the above-mentioned alternately laminated structure to form a gap (FIG. 3).
1 (d)). Thereby, a three-dimensional periodic structure including the material having the first refractive index and air is formed. In this case, it is important to control the mold and the marking so that sufficient strength is maintained, especially in the narrow corners of the periodic structure pattern. It is also important that the spacing between the columns is a distance that does not affect the characteristics of the photonic crystal.

【0121】5周期積層後の3次元積層体構造は、第5
および第6の実施形態例と同様に、図27に示す構造と
なる。また、3次元周期構造中への不均一部分の導入も
第3および第4の実施形態例と同様の方法で行うことが
でき、第5および第6の実施形態例と同様に、例えば図
28および図29に示す構造となる。
After the five-period lamination, the three-dimensional laminated structure
As in the case of the sixth embodiment, the structure shown in FIG. 27 is obtained. The introduction of the non-uniform portion into the three-dimensional periodic structure can be performed in the same manner as in the third and fourth embodiments. For example, as in the fifth and sixth embodiments, FIG. And the structure shown in FIG.

【0122】[その他の実施形態例]上記実施形態例で
使用された型4の形状を変えることで、種々の3次元周
期構造を作製することが可能である。以下、その一例を
図面を参照しながら説明する。
[Other Embodiments] By changing the shape of the mold 4 used in the above embodiment, various three-dimensional periodic structures can be manufactured. Hereinafter, an example will be described with reference to the drawings.

【0123】図32は本発明にもとづく3次元フォトニ
ック結晶の作製方法の第6の例を説明するためのもの
で、図32の(a)ないし(f)は各工程を説明するた
めの模式的断面図である。また、図33はこの方法で適
用される型の斜視図である。さらに、図34は、この方
法によって作成される3次元積層体構造を示す斜視図で
ある。
FIGS. 32A to 32F illustrate a sixth example of a method for producing a three-dimensional photonic crystal according to the present invention. FIGS. 32A to 32F are schematic diagrams for explaining each step. FIG. FIG. 33 is a perspective view of a mold applied by this method. FIG. 34 is a perspective view showing a three-dimensional laminate structure created by this method.

【0124】まずはじめに、基板1上に第1の屈折率を
有する材料からなる薄膜2を積層する。
First, a thin film 2 made of a material having a first refractive index is laminated on a substrate 1.

【0125】この薄膜2に対して、図33に示す型4を
図32(a)に示すようにして該積層膜の上から押し当
てることによって2次元の微細周期構造を刻印する。型
4は、上記第1ないし第5の実施形態例のものと、凹凸
形状が異なるものを用いる。すなわち、長方形状の凸部
が複数平行して設けられたものを用いる。つぎに、該薄
膜2上に第2の屈折率を有する材料からなる薄膜3を積
層する(図32(b))。
A two-dimensional fine periodic structure is imprinted on the thin film 2 by pressing a mold 4 shown in FIG. 33 from above the laminated film as shown in FIG. The mold 4 is different from the molds of the first to fifth embodiments in the shape of the unevenness. That is, a rectangular convex portion provided in parallel is used. Next, a thin film 3 made of a material having a second refractive index is laminated on the thin film 2 (FIG. 32B).

【0126】つづいて、薄膜2を積層し、型4を第1回
目の刻印とは90度異なる方向に向けて再び刻印を行う
(図32(c))。
Subsequently, the thin film 2 is laminated, and the mold 4 is stamped again in a direction different from that of the first stamp by 90 degrees (FIG. 32 (c)).

【0127】さらに、同様にして図32(d)および
(e)に示すように、積層と刻印とを繰り返すことで、
屈折率の異なる2種類の材料からなる交互積層構造が得
られる。
Further, similarly, as shown in FIGS. 32 (d) and (e), by repeating lamination and engraving,
An alternate layered structure made of two types of materials having different refractive indexes can be obtained.

【0128】最後に、上記交互積層構造のうち、第2の
屈折率を有する材料の部分(薄膜3)を除去して空隙と
する(図32(f))。これによって、第1の屈折率を
有する材料と空気とからなる3次元周期構造が形成され
る(図34)。
Finally, a portion (thin film 3) of the material having the second refractive index is removed from the above-mentioned alternately laminated structure to form a gap (FIG. 32 (f)). Thereby, a three-dimensional periodic structure including the material having the first refractive index and the air is formed (FIG. 34).

【0129】図35は本発明にもとづく3次元フォトニ
ック結晶の作製方法の第7の例を説明するためのもの
で、図35の(a)ないし(e)は各工程を説明するた
めの模式的断面図である。また、図36はこの方法で適
用される型の斜視図である。さらに、図36はこの作製
方法によって作成される3次元積層体構造を示す斜視図
である。
FIG. 35 is a view for explaining a seventh example of the method for producing a three-dimensional photonic crystal according to the present invention. FIGS. 35 (a) to (e) are schematic views for explaining each step. FIG. FIG. 36 is a perspective view of a mold applied by this method. FIG. 36 is a perspective view showing a three-dimensional laminated body structure produced by this production method.

【0130】まずはじめに、基板1上に第2の屈折率を
有する材料からなる薄膜3を積層する。
First, a thin film 3 made of a material having a second refractive index is laminated on the substrate 1.

【0131】この薄膜3に対して、図36に示す型4を
図35(a)に示すようにして該積層膜の上から押し当
てることによって2次元の微細周期構造を刻印する。型
4は、上記第1ないし第5の実施形態例のものと、凹凸
形状が異なるものを用いる。すなわち、正方形状の凸部
が複数等間隔に離間して設けられたものを用いる。つぎ
に、該薄膜2上に第1の屈折率を有する材料からなる薄
膜2を積層する(図35(b))。
A two-dimensional fine periodic structure is stamped on the thin film 3 by pressing a mold 4 shown in FIG. 36 from above the laminated film as shown in FIG. The mold 4 is different from the molds of the first to fifth embodiments in the shape of the unevenness. That is, one having a plurality of square protrusions provided at equal intervals is used. Next, a thin film 2 made of a material having a first refractive index is laminated on the thin film 2 (FIG. 35B).

【0132】つづいて、薄膜3を積層し、上記の型4に
よる刻印を行う(図35(c))。
Subsequently, the thin films 3 are laminated, and engraving is performed with the mold 4 (FIG. 35C).

【0133】さらに、同様にして図35(d)に示すよ
うに、薄膜2を積層することで、屈折率の異なる2種類
の材料からなる交互積層構造が得られる。
Further, similarly, as shown in FIG. 35 (d), by laminating the thin films 2, an alternate lamination structure composed of two kinds of materials having different refractive indexes can be obtained.

【0134】最後に、上記交互積層構造のうち、第2の
屈折率を有する材料の部分(薄膜3)を除去して空隙と
する(図35(e))。これによって、第1の屈折率を
有する材料と空気とからなる3次元周期構造が形成され
る(図37)。
Finally, a portion (thin film 3) of the material having the second refractive index is removed from the above-mentioned alternately laminated structure to form a gap (FIG. 35 (e)). As a result, a three-dimensional periodic structure including the material having the first refractive index and the air is formed (FIG. 37).

【0135】上記第3ないし第7の実施形態例のいずれ
かの方法にもとづいて3次元フォトニック結晶を具体的
に作製した例を以下に示す。
An example in which a three-dimensional photonic crystal is specifically manufactured based on the method of any of the third to seventh embodiments will be described below.

【0136】[実施例15]第3の実施形態例にもとづ
く作製方法による3次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
[Example 15] A three-dimensional photonic crystal was manufactured by a manufacturing method based on the third embodiment.

【0137】ここでは、第1の屈折率を有する材料とし
て、チタンを含む酸化物複合材料であるチタン酸ジルコ
ン酸鉛(以下、PZTと呼ぶ。屈折率は約2.6)と、
第2の屈折率を有する材料として酸化ケイ素複合材料
(屈折率1.4)とを用い、3次元均一周期構造、およ
び不均一部分を含む3次元周期構造を作製した。
Here, as a material having the first refractive index, lead zirconate titanate (hereinafter referred to as PZT, which is an oxide composite material containing titanium, having a refractive index of about 2.6), which is an oxide composite material containing titanium, is used.
Using a silicon oxide composite material (refractive index: 1.4) as the material having the second refractive index, a three-dimensional uniform periodic structure and a three-dimensional periodic structure including a non-uniform part were produced.

【0138】まず、シリコン基板上にPZT溶液を適量
滴下して回転塗布することで、該シリコン基板上に0.
2μmの薄膜を形成した。つぎに、この塗布膜をホット
プレートで熱処理した後、炭化ケイ素基板で作製した
0.8μm周期構造(0.4μm角正方形パターン、パタ
ーン領域2mm)を有する型を上記PZT薄膜に押し当
てて刻印し、深さ約0.2μmの窪みを持つ2次元の周
期構造を形成した。その後、ホットプレートで加熱し、
上記2次元の周期構造を有する薄膜を固化した。つぎ
に、上記2次元のPZT周期構造を有する薄膜上に、酸
化ケイ素複合材料塗布液を約0.2μm回転塗布してホ
ットプレートで熱処理し、上記0.8μm周期構造を有
する型を上記酸化ケイ素複合材料の薄膜に押し当てて刻
印し、約0.2μmの窪みを持つ2次元の周期構造を形
成した。その後、ホットプレートで加熱し、上記2次元
の周期構造を有する薄膜を固化した。上記の薄膜形成、
刻印工程をそれぞれ10階繰り返すことによって3次元
均一周期構造を作製した。
First, an appropriate amount of a PZT solution was dropped on a silicon substrate and spin-coated, so that a 0.1 μm solution was formed on the silicon substrate.
A 2 μm thin film was formed. Next, after heat-treating this coating film on a hot plate, a mold having a 0.8 μm periodic structure (0.4 μm square pattern, pattern area of 2 mm) made of a silicon carbide substrate was pressed against the PZT thin film and stamped. A two-dimensional periodic structure having a depression having a depth of about 0.2 μm was formed. Then, heat on a hot plate,
The thin film having the two-dimensional periodic structure was solidified. Next, the silicon oxide composite material coating solution is spin-coated about 0.2 μm on the thin film having the two-dimensional PZT periodic structure, and heat-treated on a hot plate to form a mold having the 0.8 μm periodic structure on the silicon oxide. The thin film of the composite material was pressed against and stamped to form a two-dimensional periodic structure having a depression of about 0.2 μm. Thereafter, the thin film having the two-dimensional periodic structure was solidified by heating on a hot plate. The above thin film formation,
The three-dimensional uniform periodic structure was produced by repeating the engraving process on each tenth floor.

【0139】また、不均一部分を含む3次元周期構造中
についても、第3の実施形態例の作製プロセスに従い、
以下のようにして作製した。まず、上記のようにして作
製した10周期の3次元均一周期構造上に上述した方法
で約0.2μmのPZT薄膜を形成し、0.8μm周期構
造の中央部に図20で示したような不均一構造を有する
型を押し当てて刻印した後、ホットプレートで熱処理し
固化した。ついぎに、上記のPZTの不均一構造上に、
上述の均一周期構造を作製した場合と同様にして、0.
2μmの酸化ケイ素複合材料と0.2μmのPZTとの1
0周期分の均一周期構造を形成した。
Further, also in a three-dimensional periodic structure including a non-uniform portion, according to the manufacturing process of the third embodiment,
It was produced as follows. First, a PZT thin film of about 0.2 μm is formed on the 10-period three-dimensional uniform periodic structure manufactured as described above by the above-described method, and the center of the 0.8 μm periodic structure is formed as shown in FIG. After pressing and imprinting a mold having a non-uniform structure, the mold was heat-treated on a hot plate and solidified. Finally, on the non-uniform structure of PZT,
In the same manner as in the case where the above-described uniform periodic structure is manufactured, the .0.
1 μm of 2 μm silicon oxide composite material and 0.2 μm PZT
A zero-period uniform periodic structure was formed.

【0140】[実施例16]第4の実施形態例にもとづ
く作製方法による3次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
[Example 16] A three-dimensional photonic crystal was manufactured by a manufacturing method based on the fourth embodiment.

【0141】ここでは、第1の屈折率を有する材料とし
て、チタンを含む酸化物複合材料であるチタン酸ジルコ
ン酸鉛(屈折率約2.6)と、第2の屈折率を有する材
料として酸化ケイ素複合材料(屈折率1.4)とを用
い、3次元均一周期構造、および不均一部分を含む3次
元周期構造を作製した。
Here, as the material having the first refractive index, lead zirconate titanate (refractive index: about 2.6), which is an oxide composite material containing titanium, and oxidized as the material having the second refractive index. Using a silicon composite material (refractive index: 1.4), a three-dimensional uniform periodic structure and a three-dimensional periodic structure including a non-uniform part were produced.

【0142】まず、シリコン基板上にPZT溶液を適量
滴下して回転塗布後、ホットプレートで熱処理して約
0.2μmのPZT薄膜を形成した。つぎに、上記PZ
T薄膜上に酸化ケイ素複合材料塗布液を適量滴下して回
転塗布後、ホットプレートで熱処理して約0.2μmの
酸化ケイ素複合材料薄膜を形成した。これを10回繰り
返し、10周期分のPZTと酸化ケイ素複合材料との交
互積層膜を形成した。その後、実施例1で用いたものと
同様な0.8μmの均一周期構造を有する型を上記の交
互積層膜に押し当てて刻印し、ホットプレートで加熱す
ることで交互積層膜を固化した。これによって3次元の
均一周期構造を形成した。
First, an appropriate amount of a PZT solution was dropped on a silicon substrate, spin-coated, and heat-treated on a hot plate to form a PZT thin film of about 0.2 μm. Next, the PZ
An appropriate amount of a silicon oxide composite material coating solution was dropped on the T thin film, spin-coated, and heat-treated on a hot plate to form a silicon oxide composite material thin film of about 0.2 μm. This was repeated 10 times to form alternately laminated films of PZT and silicon oxide composite material for 10 cycles. Thereafter, a mold having a uniform periodic structure of 0.8 μm similar to that used in Example 1 was pressed against the above-mentioned alternately laminated film, stamped, and heated by a hot plate to solidify the alternately laminated film. Thus, a three-dimensional uniform periodic structure was formed.

【0143】また、不均一部分を含む3次元周期構造中
についても、第2の実施形態例と同様の作製プロセスに
従い、以下のように作製した。まず、上記で作製した3
次元均一周期構造上に上述した方法で約0.2μmのP
ZT薄膜を形成し、実施例1で用いた中央部に不均一構
造を有する型(図20参照)を押し当てて刻印した後、
ホットプレートで加熱処理して固化した。つぎに、上記
のPZTの不均一構造上に、上記の均一周期構造を作製
した場合と同様にして、0.2μmの酸化ケイ素複合材
料と0.2μmのPZTとの10周期分の交互積層膜を
形成し刻印して均一周期構造を形成した。
Further, also in a three-dimensional periodic structure including a non-uniform portion, the same fabrication process as that of the second embodiment was performed as follows. First, the 3 prepared above
Approximately 0.2 μm P
After forming a ZT thin film and pressing and stamping a mold having a non-uniform structure (see FIG. 20) at the center used in Example 1,
It was solidified by heat treatment on a hot plate. Next, on the non-uniform structure of PZT, an alternately laminated film of 0.2 μm of silicon oxide composite material and 0.2 μm of PZT for 10 periods in the same manner as in the case of forming the above-mentioned uniform periodic structure. Was formed and stamped to form a uniform periodic structure.

【0144】[実施例17]第3の実施形態例にもとづ
く作製方法による3次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
[Embodiment 17] A three-dimensional photonic crystal was manufactured by the manufacturing method based on the third embodiment.

【0145】ここでは、第1の屈折率を有する材料とし
て、チタンを含む酸化物複合材料であるチタン酸ジルコ
ン酸鉛(屈折率約2.6)と、第2の屈折率を有する材
料として酸化ケイ素複合材料(屈折率1.4)とを用
い、3次元均一周期構造、および不均一部分を含む3次
元周期構造を作製した。
Here, as the material having the first refractive index, lead zirconate titanate (refractive index: about 2.6), which is an oxide composite material containing titanium, and oxidized as the material having the second refractive index. Using a silicon composite material (refractive index: 1.4), a three-dimensional uniform periodic structure and a three-dimensional periodic structure including a non-uniform part were produced.

【0146】まず、シリコン基板上にPZT溶液を適量
滴下して回転塗布することで0.2μmの薄膜を形成し
た。つぎに、この塗布膜をホットプレートで熱処理した
後、実施例1で用いたものと同様な0.8μmの均一周
期構造を有する型を上記PZT薄膜に押し当てて刻印
し、深さ約0.2μmの窪みを持つ2次元の周期構造を
形成した。その後、ホットプレートで加熱し、上記2次
元の周期構造を有する薄膜を固化した。つぎに、上記2
次元のPZT周期構造体を有する薄膜上に、ポリイミド
塗布液を約0.2μm回転塗布し、ホットプレートで熱
処理し、上記の0.8μm周期構造を有する型を上記の
ポリイミド薄膜に押し当てて刻印し、約0.2μmの窪
みを持つ2次元周期構造を形成した。その後、ホットプ
レートで加熱し、上記2次元の周期構造を有する薄膜を
固化した。上記の薄膜形成、刻印工程をそれぞれ10回
繰り返すことにより、3次元均一周期構造を作製した。
First, an appropriate amount of a PZT solution was dropped on a silicon substrate and spin-coated to form a 0.2 μm thin film. Next, after heat-treating this coating film on a hot plate, a mold having a uniform periodic structure of 0.8 μm similar to that used in Example 1 was pressed against the PZT thin film and stamped to a depth of about 0.1 μm. A two-dimensional periodic structure having a depression of 2 μm was formed. Thereafter, the thin film having the two-dimensional periodic structure was solidified by heating on a hot plate. Next, the above 2
On a thin film having a two-dimensional PZT periodic structure, a polyimide coating solution is spin-coated at about 0.2 μm, heat-treated on a hot plate, and the above-described mold having a 0.8 μm periodic structure is pressed against the above polyimide thin film and stamped. Then, a two-dimensional periodic structure having a depression of about 0.2 μm was formed. Thereafter, the thin film having the two-dimensional periodic structure was solidified by heating on a hot plate. The three-dimensional uniform periodic structure was produced by repeating the above-mentioned thin film formation and engraving steps 10 times each.

【0147】また、不均一部分を含む3次元周期構造中
についても、第1および第2の実施形態例の作製プロセ
スに従い、以下のように作製した。まず、上記のように
して作製した10周期の3次元均一周期構造上に上述し
た方法で約0.2μmのPZT薄膜を形成し、実施例1
4で用いた0.8μm周期構造の中央部に図20で示し
たような不均一構造を有する型を押し当てて刻印した
後、ホットプレートで熱処理し固化した。つぎに、上記
のPZTの不均一構造上に、上述の均一周期構造委を作
製した場合と同様にして、0.2μmのポリイミドと
0.2μmのPZTとの10周期分の均一周期構造を形
成した。
Further, the three-dimensional periodic structure including the non-uniform portion was manufactured as follows in accordance with the manufacturing processes of the first and second embodiments. First, a PZT thin film of about 0.2 μm was formed on the ten-period three-dimensional uniform periodic structure manufactured as described above by the method described above.
A mold having a non-uniform structure as shown in FIG. 20 was pressed against the center of the 0.8 μm periodic structure used in 4 and stamped, and then heat-treated on a hot plate to be solidified. Next, a uniform periodic structure of 0.2 μm of polyimide and 0.2 μm of PZT for 10 periods is formed on the non-uniform structure of PZT in the same manner as in the case where the above-mentioned uniform periodic structure is formed. did.

【0148】[実施例18]第4の実施形態例にもとづ
く作製方法による3次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
[Embodiment 18] A three-dimensional photonic crystal was manufactured by the manufacturing method based on the fourth embodiment.

【0149】ここでは、第1の屈折率を有する材料とし
て、チタンを含む酸化物複合材料であるチタン酸ジルコ
ン酸鉛(屈折率約2.6)と、第2の屈折率を有する材
料としてポリイミド(屈折率約1.5)とを用い、3次
元均一周期構造、および不均一部分を含む3次元周期構
造を作製した。
Here, as the material having the first refractive index, lead zirconate titanate (refractive index: about 2.6), which is an oxide composite material containing titanium, and polyimide as the material having the second refractive index. (With a refractive index of about 1.5), a three-dimensional uniform periodic structure and a three-dimensional periodic structure including a non-uniform portion were produced.

【0150】まず、シリコン基板上にPZT溶液を適量
滴下し回転塗布後、ホットプレートで熱処理して約0.
2μmのPZT薄膜を形成した。つぎに、上記PZT薄
膜上に、ポリイミド塗布液を適量滴下し回転塗布後、ホ
ットプレートで熱処理して約0.2μmのポリイミド薄
膜を形成した。これを10回繰り返し、10周期分のP
ZTとポリイミドとの交互積層膜を形成した。その後、
実施例1で用いたものと同様な0.8μmの均一周期構
造を有する型を上記の交互積層膜に押し当てて刻印し、
ホットプレートで加熱し、交互積層膜を固化した。これ
により3次元の均一周期構造を形成した。
First, an appropriate amount of a PZT solution was dropped on a silicon substrate, spin-coated, and then heat-treated on a hot plate to about 0.1 μm.
A 2 μm PZT thin film was formed. Next, an appropriate amount of a polyimide coating solution was dropped on the PZT thin film, spin-coated, and heat-treated on a hot plate to form a polyimide thin film of about 0.2 μm. This is repeated 10 times and P for 10 cycles
An alternate layered film of ZT and polyimide was formed. afterwards,
A mold having a uniform periodic structure of 0.8 μm similar to that used in Example 1 was pressed against the above-described alternately laminated film and stamped,
Heating was performed on a hot plate to solidify the alternately laminated film. Thus, a three-dimensional uniform periodic structure was formed.

【0151】また、不均一部分を含む3次元周期構造中
についても、第3および第4の実施形態例の作製プロセ
スに従って、以下のように作製した。まず、上記で作製
した3次元均一周期構造上に上記した方法で約0.2μ
mのPZT薄膜を形成し、実施例14で用いた0.8μm
周期構造の中央部に図20で示したような不均一構造を
有する型を押し当てて刻印した後、ホットプレートで熱
処理し固化した。つぎに、上記のPZTの不均一構造上
に、上述の均一周期構造委を作製した場合と同様にし
て、0.2μmのポリイミドと0.2μmのPZTとの1
0周期分の均一周期構造を形成した。
Further, a three-dimensional periodic structure including a non-uniform portion was manufactured as follows in accordance with the manufacturing processes of the third and fourth embodiments. First, about 0.2 μm was formed on the three-dimensional uniform periodic structure prepared above by the method described above.
m PZT thin film was formed and 0.8 μm used in Example 14.
A mold having a non-uniform structure as shown in FIG. 20 was pressed against the center of the periodic structure and stamped, and then heat-treated on a hot plate to be solidified. Next, in the same manner as in the case where the above-mentioned uniform periodic structure was formed on the above-mentioned non-uniform structure of PZT, 1 μm of 0.2 μm of polyimide and 0.2 μm of PZT were formed.
A zero-period uniform periodic structure was formed.

【0152】[実施例19]本実施例は、第1の屈折率
を有する材料としてチタンを含む酸化物複合材料である
PZT(屈折率約2.6)と、第2の屈折率を有する材
料としてポリイミド(屈折率約1.5)とを用い、第5
の実施形態例にもとづいて3次元均一周期構造、および
不均一部分を含む3次元周期構造を作製しものである。
[Embodiment 19] In this embodiment, as a material having a first refractive index, PZT (refractive index: about 2.6), which is an oxide composite material containing titanium, and a material having a second refractive index Using polyimide (refractive index about 1.5) as the fifth
A three-dimensional periodic structure including a three-dimensional uniform periodic structure and a three-dimensional periodic structure including a non-uniform part is manufactured based on the embodiment.

【0153】まず、シリコン基板上にPZT溶液を適量
滴下し回転塗布して0.2μmの薄膜を形成した。つぎ
に、この塗布膜をホットプレートで熱処理した後、実施
例14に用いたものと同様な0.8μmの均一周期構造
を有する型を上記PZT薄膜に押し当てて刻印し、深さ
約0.2μmの窪みを持つ2次元の周期構造を形成し
た。その後、ホットプレートで加熱し、上記2次元の周
期構造を有する薄膜を固化した。つぎに、上記2次元の
PZT周期構造を有する薄膜上に、ポリイミド塗布液を
約0.2μm回転塗布しホットプレートで熱処理し、上
記の0.8μm周期構造の周辺部に支柱用パターンを有
する型を上記のポリイミド薄膜に押し当てて刻印し、約
0.2μmの窪みを持つ2次元の周期構造を形成した。
その後、ホットプレートで加熱し、上記2次元の周期構
造を有する薄膜を固化した。上記の薄膜形成、刻印をそ
れぞれ10回繰り返した後、基板を有機高分子用エッチ
ング液に浸すことによりポリイミド層を除去し、PZT
の3次元均一周期構造を形成した。
First, an appropriate amount of a PZT solution was dropped on a silicon substrate and spin-coated to form a 0.2 μm thin film. Next, after heat-treating this coating film on a hot plate, a mold having a uniform periodic structure of 0.8 μm similar to that used in Example 14 was pressed against the PZT thin film and stamped to a depth of about 0.1 μm. A two-dimensional periodic structure having a depression of 2 μm was formed. Thereafter, the thin film having the two-dimensional periodic structure was solidified by heating on a hot plate. Next, on the thin film having the two-dimensional PZT periodic structure, a polyimide coating solution is spin-coated at about 0.2 μm and heat-treated on a hot plate to form a mold having a column pattern around the 0.8 μm periodic structure. Was pressed against the above-mentioned polyimide thin film and stamped to form a two-dimensional periodic structure having a depression of about 0.2 μm.
Thereafter, the thin film having the two-dimensional periodic structure was solidified by heating on a hot plate. After the above-mentioned thin film formation and engraving are repeated 10 times, the polyimide layer is removed by immersing the substrate in an organic polymer etchant, and PZT
Was formed.

【0154】また、不均一部分を含む3次元周期構造中
についても、第3および第4の実施形態例の作製プロセ
スに従い、以下のようにして作製した。まず、上記のよ
うに作製した0.2μmのPZTと0.2μmのポリイミ
ドとの10周期の均一周期構造上に上述した方法で約
0.2μmのPZT薄膜を形成し、実施例3で用いた
0.8μm周期構造の中央部に図20で示したような不
均一構造を有する型を押し当てて刻印した後、ホットプ
レートで熱処理し固化した。つぎに、上記のPZTの不
均一構造上に、上述の均一周期構造を作製した場合と同
様にして、0.2μmのポリイミドと0.2μmのPZT
との10周期分の均一周期構造を積層した後、基板を有
機高分子用エッチング液に浸すことによりポリイミド層
を除去し、PZTの3次元周期構造を形成した。
Further, the three-dimensional periodic structure including the non-uniform portion was manufactured as follows in accordance with the manufacturing processes of the third and fourth embodiments. First, a PZT thin film of about 0.2 μm was formed on a 10-period uniform periodic structure of 0.2 μm PZT and 0.2 μm polyimide produced as described above by the method described above, and used in Example 3. A mold having a non-uniform structure as shown in FIG. 20 was pressed against the center of the 0.8 μm periodic structure and stamped, followed by heat treatment with a hot plate to solidify. Next, 0.2 μm of polyimide and 0.2 μm of PZT were formed on the non-uniform structure of PZT in the same manner as when the above-mentioned uniform periodic structure was formed.
After laminating a 10-period uniform periodic structure, the substrate was immersed in an organic polymer etchant to remove the polyimide layer, thereby forming a PZT three-dimensional periodic structure.

【0155】[実施例20]第6の実施形態例にもとづ
く作製方法による3次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
[Example 20] A three-dimensional photonic crystal was manufactured by a manufacturing method based on the sixth embodiment.

【0156】ここでは、第1の屈折率を有する材料とし
て、チタンを含む酸化物複合材料であるPZT(屈折率
約2.6)と、第2の屈折率を有する材料としてポリイ
ミド(屈折率約1.5)とを用い、3次元均一周期構
造、および不均一部分を含む3次元周期構造を作製し
た。
Here, PZT (a refractive index of about 2.6), which is an oxide composite material containing titanium, is used as a material having a first refractive index, and polyimide (a refractive index of about 2.6) is used as a material having a second refractive index. 1.5), a three-dimensional uniform periodic structure and a three-dimensional periodic structure including an uneven part were produced.

【0157】まず、シリコン基板上にPZT溶液を適量
滴下し回転塗布して0.2μmの薄膜を形成した。つぎ
に、この塗布膜をホットプレートで熱処理した後、実施
例1で用いたものと同様な0.8μmの均一周期構造を
有する型を上記PZT薄膜に押し当てて刻印し、深さ約
0.2μmの窪みを持つ2次元の周期構造を形成した。
その後、ホットプレートで加熱し、上記2次元の周期構
造を有する薄膜を固化した。つぎに、上記2次元のPZ
T周期構造を有する薄膜上に、ポリイミド塗布液を約
0.2μm回転塗布し、ホットプレートで熱処理し、上
記の0.8μm周期構造を有する型を上記のポリイミド
薄膜に押し当てて刻印し、約0.2μmの窪みを持つ2
次元周期構造を形成した。その後、フォトマスクを用い
て紫外線を照射して現像してパターン露光部を除去した
後、ホットプレートで加熱し、上記2次元の周期構造を
有する薄膜を固化した。上記の薄膜形成、刻印、紫外線
照射工程をそれぞれ10回繰り返した後、基板を有機高
分子用エッチング液に浸すことにより、ポリイミド層を
除去し、PZTの3次元均一周期構造を形成した。
First, an appropriate amount of a PZT solution was dropped on a silicon substrate and spin-coated to form a 0.2 μm thin film. Next, after heat-treating this coating film on a hot plate, a mold having a uniform periodic structure of 0.8 μm similar to that used in Example 1 was pressed against the PZT thin film and stamped to a depth of about 0.1 μm. A two-dimensional periodic structure having a depression of 2 μm was formed.
Thereafter, the thin film having the two-dimensional periodic structure was solidified by heating on a hot plate. Next, the two-dimensional PZ
On a thin film having a T-periodic structure, a polyimide coating solution is spin-coated about 0.2 μm, heat-treated on a hot plate, and the above-mentioned mold having a 0.8 μm periodic structure is pressed against the above-mentioned polyimide thin film and stamped. 2 with a depression of 0.2μm
A two-dimensional periodic structure was formed. After that, the pattern-exposed portions were removed by irradiating ultraviolet rays using a photomask to remove the pattern-exposed portions, and then heated with a hot plate to solidify the thin film having the two-dimensional periodic structure. After each of the above-described thin film formation, stamping and ultraviolet irradiation steps was repeated 10 times, the substrate was immersed in an organic polymer etchant to remove the polyimide layer and form a three-dimensional uniform periodic structure of PZT.

【0158】また、不均一部分を含む3次元周期構造中
についても、第3および第4の実施形態例の作製プロセ
スに従い、以下のようにして作製した。まず、上記のよ
うに作製した0.2μmのPZT薄膜を形成し、実施例
4で用いた0.8μm周期構造の中央部に図20で示し
たような不均一構造を有する型を押し当てて刻印した
後、ホットプレートで熱処理し固化した。つぎに、上記
のPZTの不均一構造上に、上述の均一周期構造を作製
した場合と同様にして、0.2μmのポリイミドと0.
2μmのPZTとの10周期分の均一周期構造を積層し
た後、基板を有機高分子用エッチング液に浸すことによ
りポリイミド層を除去し、PZTの3次元周期構造を形
成した。
Further, the three-dimensional periodic structure including the non-uniform portion was manufactured as follows in accordance with the manufacturing processes of the third and fourth embodiments. First, a PZT thin film of 0.2 μm produced as described above was formed, and a mold having a non-uniform structure as shown in FIG. 20 was pressed against the center of the 0.8 μm periodic structure used in Example 4. After engraving, it was heat-treated on a hot plate and solidified. Next, 0.2 μm of polyimide and 0.2 μm of PZT were formed on the non-uniform structure of PZT in the same manner as when the above-mentioned uniform periodic structure was produced.
After laminating a 10-period uniform periodic structure with 2 μm of PZT, the substrate was immersed in an organic polymer etchant to remove the polyimide layer, thereby forming a three-dimensional periodic structure of PZT.

【0159】[実施例21]第7の実施形態例にもとづ
く作製方法による3次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
[Example 21] A three-dimensional photonic crystal was manufactured by a manufacturing method based on the seventh embodiment.

【0160】ここでは、第1の屈折率を有する材料とし
て、チタンを含む酸化物複合材料であるPZT(屈折率
約2.6)と、第2の屈折率を有する材料としてポリイ
ミド(屈折率約1.5)とを用い、3次元均一周期構
造、および不均一部分を含む3次元周期構造を作製し
た。
Here, PZT (refractive index: about 2.6), which is an oxide composite material containing titanium, is used as the material having the first refractive index, and polyimide (refractive index: about 2.6) is used as the material having the second refractive index. 1.5), a three-dimensional uniform periodic structure and a three-dimensional periodic structure including an uneven part were produced.

【0161】まず、シリコン基板上にPZT溶液を適量
滴下し回転塗布後、ホットプレートで熱処理して約0.
2μmのPZT薄膜を形成した。つぎに、上記PZT薄
膜上に、ポリイミド塗布液を適量滴下し回転塗布後、ホ
ットプレートで熱処理して約0.2μmのポリイミド薄
膜を形成した。これを10回繰り返し、10周期分のP
ZTとポリイミドとの交互積層膜を形成した。つぎに、
実施例1で用いたものと同様の0.8μmの均一周期構
造を有する型を上記の交互積層膜に押し当てて刻印し
た。ただし、最上層のポリイミド膜については0.2μ
mではドライエッチング耐性が不十分であったため、刻
印・固化後、再度塗布し5μmと厚くした。つぎに、上
記交互積層膜にフォトマスクを用いて紫外線を照射し現
像してパターン露光部を除去した後、ホットプレートで
加熱固化した。その後、パターン形成した後、エッチン
グ部にPZT液を埋め込み加熱し固化した。最後に、基
板を有機高分子用エッチング液に浸すことによってポリ
イミド層を除去し、PZTの3次元周期構造を形成し
た。
First, an appropriate amount of a PZT solution was dropped on a silicon substrate, spin-coated, and then heat-treated on a hot plate to about 0.1 μm.
A 2 μm PZT thin film was formed. Next, an appropriate amount of a polyimide coating solution was dropped on the PZT thin film, spin-coated, and heat-treated on a hot plate to form a polyimide thin film of about 0.2 μm. This is repeated 10 times and P for 10 cycles
An alternate layered film of ZT and polyimide was formed. Next,
A mold having a uniform periodic structure of 0.8 μm similar to that used in Example 1 was pressed against the above-described alternately laminated film and stamped. However, for the uppermost polyimide film, 0.2μ
Since m had insufficient dry etching resistance, it was stamped and solidified and then applied again to a thickness of 5 μm. Next, the above alternately laminated film was irradiated with ultraviolet rays using a photomask and developed to remove the pattern exposed portions, and then solidified by heating on a hot plate. Then, after forming a pattern, a PZT liquid was buried in the etched portion and solidified by heating. Finally, the polyimide layer was removed by immersing the substrate in an organic polymer etchant to form a three-dimensional periodic structure of PZT.

【0162】また、不均一部分を含む3次元周期構造中
についても、第1および第2の実施形態例の作製プロセ
スに従い、以下のようにして作製した。まず、上記で作
製した3次元均一周期構造上に上述の方法で約0.2μ
mのPZT薄膜を形成し、実施例14で用いた0.8μm
周期構造の中央部に図20で示したような不均一構造を
有する型を押し当てて刻印した後、ホットプレートで熱
処理し固化した。つぎに、上記のPZTの不均一構造上
に、上述の均一周期構造を作製した場合と同様にして、
0.2μmのポリイミドと0.2μmのPZTとの10.
5周期分(ポリイミドが最上となるように)の交互積層
膜を形成し刻印して均一周期構造を形成した。ただし、
最上層のポリイミド膜はドライエッチングに耐える厚さ
とした。つぎに、上記交互積層膜にフォトマスクを用い
て紫外線を照射し、現像してパターン露光部を除去した
後、ホットプレートで加熱し固化した。その後、パター
ン形成されたポリイミド薄膜をマスクとして、ドライエ
ッチングで交互積層委構造をエッチングした後、エッチ
ング部にPZT液を埋め込み加熱し固化した。最後に基
板を有機高分子用エッチング液に浸すことによりポリイ
ミド層を除去し、PZTの3次元周期構造を形成した。
Further, a three-dimensional periodic structure including a non-uniform portion was manufactured as follows in accordance with the manufacturing processes of the first and second embodiments. First, about 0.2 μm is formed on the three-dimensional uniform periodic structure prepared above by the above-described method.
m PZT thin film was formed and 0.8 μm used in Example 14.
A mold having a non-uniform structure as shown in FIG. 20 was pressed against the center of the periodic structure and stamped, and then heat-treated on a hot plate to be solidified. Next, on the above-mentioned non-uniform structure of PZT, in the same manner as when the above-mentioned uniform periodic structure was produced,
9. 0.2 μm of polyimide and 0.2 μm of PZT
An alternately laminated film was formed for five cycles (so that the polyimide was at the top) and stamped to form a uniform periodic structure. However,
The uppermost polyimide film has a thickness that can withstand dry etching. Next, the alternately laminated film was irradiated with ultraviolet rays using a photomask and developed to remove the pattern exposed portions, and then solidified by heating on a hot plate. Then, using the patterned polyimide thin film as a mask, the alternately laminated structure was etched by dry etching, and a PZT solution was buried in the etched portion and solidified by heating. Finally, the substrate was immersed in an organic polymer etching solution to remove the polyimide layer, thereby forming a three-dimensional periodic structure of PZT.

【0163】[実施例22]第5の実施形態例にもとづ
く作製方法による3次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
Example 22 A three-dimensional photonic crystal was manufactured by a manufacturing method based on the fifth embodiment.

【0164】ここでは、第1の屈折率を有する材料とし
て、チタンを含む酸化物複合材料であるPZT(屈折率
約2.6)と、第2の屈折率を有する材料としてフォト
レジスト(屈折率約1.5)とを用い、3次元均一周期
構造、および不均一部分を含む3次元周期構造を作製し
た。
Here, PZT (refractive index: about 2.6), which is an oxide composite material containing titanium, is used as the material having the first refractive index, and photoresist (refractive index) is used as the material having the second refractive index. About 1.5), a three-dimensional uniform periodic structure and a three-dimensional periodic structure including a non-uniform part were produced.

【0165】まず、シリコン基板上にPZT溶液を適量
滴下し回転塗布して0.2μmの薄膜を形成した。つぎ
に、この塗布膜をホットプレートで熱処理した後、実施
例14で用いたものと同様な0.8μmの均一周期構造
委を有する型を上記PZT薄膜に押し当てて刻印し、深
さ約0.2μmの窪みを持つ2次元の周期構造を作製し
た。その後、ホットプレートで加熱し、上記2次元の周
期構造を有する薄膜を固化した。つぎに、上記2次元の
PZT周期構造を有する薄膜上に、フォトレジスト塗布
液を約0.2μm回転塗布し、ホットプレートで熱処理
し、上記の0.8μm周期構造の周辺部に支柱用パター
ンを有する型を上記のフォトレジスト薄膜に押し当てて
刻印し、約0.2μmの窪みを持つ2次元の周期構造を
形成した。その後、ホットプレートで加熱し上記2次元
の周期構造を有する薄膜を固化した。上記の薄膜形成、
刻印をそれぞれ10回繰り返した後、基板を有機高分子
用エッチング液に浸すことによりフォトレジスト層を除
去し、PZTの3次元均一周期構造を形成した。
First, an appropriate amount of a PZT solution was dropped on a silicon substrate and spin-coated to form a 0.2 μm thin film. Next, after heat-treating this coating film on a hot plate, a mold having a uniform periodic structure of 0.8 μm similar to that used in Example 14 was pressed against the PZT thin film and stamped to a depth of about 0. A two-dimensional periodic structure having a depression of 0.2 μm was produced. Thereafter, the thin film having the two-dimensional periodic structure was solidified by heating on a hot plate. Next, a photoresist coating solution is spin-coated about 0.2 μm on the thin film having the two-dimensional PZT periodic structure, and heat-treated on a hot plate to form a column pattern around the 0.8 μm periodic structure. The mold was pressed against the above photoresist thin film and stamped to form a two-dimensional periodic structure having a depression of about 0.2 μm. Thereafter, the thin film having the two-dimensional periodic structure was solidified by heating on a hot plate. The above thin film formation,
After the stamping was repeated 10 times, the photoresist layer was removed by immersing the substrate in an organic polymer etchant to form a three-dimensional uniform periodic structure of PZT.

【0166】また、不均一部分を含む3次元周期構造中
についても、第1および第2の実施形態例の作製プロセ
スに従い、以下のように作製した。まず、上記のように
して作製した0.2μmのPZTと0.2μmのフォトレ
ジストとの10周期の均一構造上に上述した方法で、約
0.l2μmのPZT薄膜を形成し、実施例1で用いた
0.8μm周期構造の中央部に図20で示したような不
均一構造を有する型を押し当てて刻印した後、ホットプ
レートで熱処理し固化した。つぎに、上記のPZTの不
均一構造上に、上述の均一周期構造を作製した場合と同
様にして、0.2μmのポリイミドと0.2μmのPZT
との10周期分の均一周期構造を積層した後、基板を有
機高分子用エッチング液に浸すことによりフォトレジス
ト層を除去し、PZTの3次元周期構造を形成した。
Further, the three-dimensional periodic structure including the non-uniform portion was manufactured as follows in accordance with the manufacturing processes of the first and second embodiments. First, on a uniform structure of 0.2 μm of PZT and 0.2 μm of photoresist prepared as described above having a period of 10 periods, a thickness of about 0.2 μm was obtained by the method described above. A PZT thin film of 12 μm is formed, a mold having a non-uniform structure as shown in FIG. 20 is pressed and stamped on the center of the 0.8 μm periodic structure used in Example 1, and then solidified by heat treatment on a hot plate. did. Next, 0.2 μm of polyimide and 0.2 μm of PZT were formed on the non-uniform structure of PZT in the same manner as when the above-mentioned uniform periodic structure was formed.
After laminating a 10-period uniform periodic structure, the photoresist layer was removed by immersing the substrate in an organic polymer etchant to form a PZT three-dimensional periodic structure.

【0167】[実施例23]第5の実施形態例にもとづ
く作製方法による3次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
[Example 23] A three-dimensional photonic crystal was manufactured by a manufacturing method based on the fifth embodiment.

【0168】ここでは、第1の屈折率を有する材料とし
て、チタンを含む酸化物複合材料であるPZT(屈折率
約2.6)と、第2の屈折率を有する材料としてフォト
レジスト(屈折率約1.5)とを用い、3次元均一周期
構造、および不均一部分を含む3次元周期構造を作製し
た。
Here, PZT (refractive index: about 2.6), which is an oxide composite material containing titanium, is used as the material having the first refractive index, and photoresist (refractive index) is used as the material having the second refractive index. About 1.5), a three-dimensional uniform periodic structure and a three-dimensional periodic structure including a non-uniform part were produced.

【0169】まず、シリコン基板上にPZT溶液を適量
滴下し回転塗布して0.2μmの薄膜を形成した。つぎ
に、この塗布膜をホットプレートで熱処理した後、実施
例1で用いたものと同様な0.8μmの均一周期構造を
有する型を上記PZT薄膜に押し当てて刻印し深さ約
0.2μmの窪みを持つ2次元の周期構造を形成した。
その後、ホットプレートで加熱し上記2次元の周期構造
を有する薄膜を固化した。つぎに、上記2次元のPZT
周期構造を有する薄膜上に、フォトレジスト塗布液(東
京応化工業社製)を約0.2μm回転塗布し、ホットプ
レートで熱処理し、上記の0.8μm周期構造を有する
型を上記のフォトレジスト薄膜に押し当てて刻印し、約
0.2μmの窪みを持つ2次元の周期構造を形成した。
その後、フォトマスクを用いて紫外線照射し現像してパ
ターン露光部を除去した後、ホットプレートで加熱し上
記2次元の周期構造を有する薄膜を固化した。上記の薄
膜形成、刻印、紫外線照射工程をそれぞれ10回繰り返
した後、基板を有機高分子用エッチング液に浸すことに
よりフォトレジスト層を除去し、PZTの3次元均一周
期構造を形成した。
First, an appropriate amount of a PZT solution was dropped on a silicon substrate and spin-coated to form a 0.2 μm thin film. Next, after heat-treating this coating film on a hot plate, a mold having a uniform periodic structure of 0.8 μm similar to that used in Example 1 was pressed against the PZT thin film and stamped to a depth of about 0.2 μm. A two-dimensional periodic structure having a depression was formed.
Thereafter, the thin film having the two-dimensional periodic structure was solidified by heating on a hot plate. Next, the two-dimensional PZT
A photoresist coating solution (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is spin-coated about 0.2 μm on the thin film having a periodic structure, and heat-treated on a hot plate. To form a two-dimensional periodic structure having a depression of about 0.2 μm.
Then, after irradiating with ultraviolet rays using a photomask and developing to remove the pattern exposed portion, the thin film having the two-dimensional periodic structure was solidified by heating on a hot plate. After repeating the above-described thin film formation, engraving, and ultraviolet irradiation steps 10 times each, the photoresist layer was removed by immersing the substrate in an organic polymer etchant to form a three-dimensional uniform periodic structure of PZT.

【0170】また、不均一部分を含む3次元周期構造中
についても、第1および第2の実施形態例の作製プロセ
スに従い、以下のように作製した。まず、上記のように
して作製した0.2μmのPZTと0.2μmのフォトレ
ジストとの10周期の均一周期構造上に上述した方法で
約0.2μmのPZT薄膜を形成し、実施例14で用い
た0.8μm周期構造の中央部に図20で示したような
不均一構造を有する型を押し当てて刻印した後、ホット
プレートで熱処理し固化した。つぎに、上記のPZTの
不均一構造上に、上述の均一周期構造を作製した場合と
同様にして、0.2μmのポリイミドと0.2μmのPZ
Tとの10周期分の均一周期構造を積層した後、基板を
有機高分子用エッチング液に浸すことによりフォトレジ
スト層を除去し、PZTの3次元周期構造を形成した。
Further, the three-dimensional periodic structure including the non-uniform portion was manufactured as follows in accordance with the manufacturing processes of the first and second embodiments. First, a PZT thin film of about 0.2 μm was formed on the 10-period uniform periodic structure of 0.2 μm PZT and 0.2 μm photoresist prepared as described above by the method described above. A mold having an inhomogeneous structure as shown in FIG. 20 was pressed against the center of the used 0.8 μm periodic structure and stamped, followed by heat treatment with a hot plate to solidify. Next, 0.2 μm of polyimide and 0.2 μm of PZT were formed on the non-uniform structure of PZT in the same manner as in the case where the uniform periodic structure was formed.
After laminating a uniform periodic structure for 10 cycles with T, the photoresist layer was removed by immersing the substrate in an etchant for organic polymer to form a three-dimensional periodic structure of PZT.

【0171】[実施例24]第7の実施形態例にもとづ
く作製方法による3次元フォトニック結晶の作製を行っ
た。
[Example 24] A three-dimensional photonic crystal was manufactured by a manufacturing method based on the seventh embodiment.

【0172】ここでは、第1の屈折率を有する材料とし
て、チタンを含む酸化物複合材料であるPZT(屈折率
約2.6)と、第2の屈折率を有する材料としてフォト
レジスト(屈折率約1.5)とを用い、3次元均一周期
構造、および不均一部分を含む3次元周期構造を作製し
た。
Here, PZT (refractive index: about 2.6), which is an oxide composite material containing titanium, is used as the material having the first refractive index, and photoresist (refractive index) is used as the material having the second refractive index. About 1.5), a three-dimensional uniform periodic structure and a three-dimensional periodic structure including a non-uniform part were produced.

【0173】まず、シリコン基板上にPZT溶液を適用
滴下し回転塗布後、ホットプレートで熱処理して約0.
2μmのPZT薄膜を形成した。上記PZT薄膜上に、
フォトレジスト塗布液を適量滴下し回転塗布後、ホット
プレートで熱処理して約0.2μmのフォトレジスト薄
膜を形成した。これを10回繰り返し、10周期分のP
ZTとフォトレジストとの交互積層膜を形成した。つぎ
に、実施例1で用いたものと同様な0.8μmの均一周
期構造を有する型を上記の交互積層膜に押し当てて刻印
した。つぎに、上記交互積層膜にフォトマスクを用いて
紫外線照射し現像してパターン露光部を除去した後、ホ
ットプレートで加熱し固化した。ただし、最上層のフォ
トレジスト膜についてはドライエッチング耐性を持たせ
るため、刻印、固化後、再度塗布し厚くした。その後、
パターン形成されたフォトレジスト薄膜をマスクとし
て、ドライエッチングで交互積層構造をエッチングした
後、エッチング部にPZT液を埋め込み加熱し固化し
た。最後に、基板を有機高分子用エッチング液に浸すこ
とにより、フォトレジスト相違を除去し、PZTの3次
元周期構造を形成した。
First, a PZT solution is applied and dropped on a silicon substrate, and is spin-coated.
A 2 μm PZT thin film was formed. On the PZT thin film,
An appropriate amount of a photoresist coating solution was dropped and spin-coated, and then heat-treated on a hot plate to form a photoresist thin film of about 0.2 μm. This is repeated 10 times and P for 10 cycles
An alternate layered film of ZT and photoresist was formed. Next, a mold having a uniform periodic structure of 0.8 μm similar to that used in Example 1 was pressed against the above-mentioned alternately laminated film and stamped. Next, the alternately laminated film was irradiated with ultraviolet rays using a photomask and developed to remove the pattern exposed portions, and then solidified by heating on a hot plate. However, in order to impart dry etching resistance to the uppermost photoresist film, after being stamped and solidified, it was applied again and thickened. afterwards,
Using the patterned photoresist thin film as a mask, the alternately laminated structure was etched by dry etching, and then a PZT solution was embedded in the etched portion to be solidified by heating. Finally, the substrate was immersed in an organic polymer etchant to remove the difference in the photoresist, thereby forming a three-dimensional periodic structure of PZT.

【0174】また、不均一部分を含む3次元周期構造中
についても、第1および第2の実施形態例の作製プロセ
スに従い、以下のようにして作製した。まず、上記で作
製した3次元周期構造上に上述した方法で約0.2μm
のPZT薄膜を形成し、実施例1で用いた周期構造の中
央部に図20で示したような不均一構造を有する型を押
し当てて刻印した後、ホットプレートで熱処理し固化し
た。つぎに、上記のPZTの不均一構造上に、上述の均
一周期構造を作製した場合と同様にして、0.2μmの
フォトレジストと0.2μmのPZTとの10.5周期
分(フォトレジストが最上となるように)の交互積層膜
を形成し刻印しての均一周期構造を形成した。ただし、
最上層のフォトレジスト膜はドライエッチングに耐えら
れるように厚くした。次に、上記交互積層膜にフォトマ
スクを用いて紫外線照射し現像してパターン露光部を除
去した後、ホットプレートで加熱し固化した。その後、
パターン形成されたポリイミド薄膜をマスクとして、ド
ライエッチングで交互積層構造をエッチングした後、エ
ッチング部にPZ滴を埋め込み加熱し固定した。最後に
基板を有機高分子用エッチング液に浸すことによりポリ
イミド層を除去し、PZTの3次元周期構造を形成し
た。
Further, the three-dimensional periodic structure including the non-uniform portions was manufactured as follows in accordance with the manufacturing processes of the first and second embodiments. First, about 0.2 μm is formed on the three-dimensional periodic structure prepared above by the method described above.
The PZT thin film was formed and stamped with a mold having a non-uniform structure as shown in FIG. 20 at the center of the periodic structure used in Example 1, followed by heat treatment with a hot plate to solidify. Next, on the non-uniform structure of the PZT, a 10.5 period of 0.2 μm of photoresist and 0.2 μm of PZT for a period of 10.5 (The uppermost layer) was formed and stamped to form a uniform periodic structure. However,
The uppermost photoresist film was made thick to withstand dry etching. Next, the alternately laminated film was irradiated with ultraviolet rays using a photomask and developed to remove the pattern exposed portions, and then solidified by heating on a hot plate. afterwards,
Using the patterned polyimide thin film as a mask, the layered structure was etched by dry etching, and PZ droplets were buried in the etched portions and fixed by heating. Finally, the substrate was immersed in an organic polymer etching solution to remove the polyimide layer, thereby forming a three-dimensional periodic structure of PZT.

【0175】また、本実施例では第1の屈折率を有する
材料として高屈折率のもの、また第2の屈折率を有する
材料として低屈折率のものとし、第1の屈折率を有する
材料を第1層目として交互積層したが、状況に応じて第
2の屈折率を有する材料を第1層目とすることができ
る。また、必要に応じて基板と第1層目との間に有機膜
等の柔らかい膜を導入し、刻印を容易にすることも本発
明に含まれる。また、刻印前後の熱処理条件も本実施例
のみに限られるものではなく、刻印容易性、膜質向上等
の点から適宜変更・追加することができる。また、本実
施例では、熱処理をホットプレートで行ったが、半導体
プロセスで使用されているような赤外線ランプ方式加熱
炉や紫外線照射機構付きホットプレートの利用も可能で
ある。前者の場合は高速処理、後者の場合は低温処理が
可能となる。さらに、本実施例では刻印前後の熱処理お
よび刻印工程を室内雰囲気下で、また刻印工程を室温で
行ったが、フォトニック結晶の品質向上の点から、前者
については窒素あるいは酸素などの雰囲気下で、また後
者については加熱しながら行うことも可能である。
In this embodiment, the material having the first refractive index has a high refractive index, the material having the second refractive index has a low refractive index, and the material having the first refractive index is Although alternately stacked as the first layer, a material having the second refractive index can be used as the first layer depending on the situation. Further, the present invention includes a case where a soft film such as an organic film is introduced between the substrate and the first layer as needed to facilitate engraving. Further, the heat treatment conditions before and after the marking are not limited to the present embodiment alone, but can be changed or added as appropriate from the viewpoint of the ease of marking and improvement of the film quality. Further, in this embodiment, the heat treatment is performed on a hot plate. However, an infrared lamp heating furnace or a hot plate with an ultraviolet irradiation mechanism as used in a semiconductor process can be used. In the former case, high-speed processing is possible, and in the latter case, low-temperature processing is possible. Furthermore, in this embodiment, the heat treatment before and after the marking and the marking step were performed in an indoor atmosphere, and the marking step was performed at room temperature.From the viewpoint of improving the quality of the photonic crystal, the former was performed in an atmosphere such as nitrogen or oxygen. The latter can be carried out while heating.

【0176】[0176]

【発明の効果】以上説明したように、本発明にもとづく
2次元フォトニック結晶の作製方法は、従来のものに比
べて2次元フォトニック結晶の作製工程が簡略化され、
またデバイス作製に必要な結晶中への不均一部分も容易
に行うことが可能であり、その結果超微小光回路やレー
ザー用共振器等の高性能な光デバイスの実現を可能とす
る。また、本発明にもとづく3次元フォトニック結晶の
作製方法は、従来のものに比べて3次元フォトニック結
晶の作製工程が簡略化され、またデバイス作製に必要な
結晶中への不均一部分の導入も容易に行うことが可能で
あり、その結果超微小光回路や超低しきい値レーザー等
の高性能な光デバイスへの実現を可能とする。
As described above, in the method for producing a two-dimensional photonic crystal according to the present invention, the production process of the two-dimensional photonic crystal is simplified as compared with the conventional method.
In addition, it is possible to easily perform non-uniform portions in the crystal required for device fabrication, and as a result, it is possible to realize a high-performance optical device such as an ultra-small optical circuit or a laser resonator. Further, the method of manufacturing a three-dimensional photonic crystal according to the present invention simplifies the manufacturing process of the three-dimensional photonic crystal as compared with a conventional one, and introduces an uneven portion into the crystal necessary for device manufacturing. Can be easily performed, and as a result, a high-performance optical device such as an ultra-small optical circuit or an ultra-low threshold laser can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にもとづく2次元フォトニック結晶の作
製方法の一例を説明するためのもので、(a)ないし
(d)は各工程を説明するための模式的断面図である。
FIGS. 1A to 1D are views for explaining an example of a method for manufacturing a two-dimensional photonic crystal based on the present invention, and FIGS.

【図2】本発明にもとづく2次元フォトニック結晶の作
製方法の一例を説明するためのもので、(a)ないし
(c)は各工程を説明するための模式的断面図である。
FIGS. 2A to 2C are schematic cross-sectional views for explaining an example of a method for manufacturing a two-dimensional photonic crystal according to the present invention. FIGS.

【図3】本発明にもとづく2次元フォトニック結晶の作
製方法に適用される2次元微細構造を有する構造体の一
例の断面模式図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an example of a structure having a two-dimensional microstructure applied to a method for manufacturing a two-dimensional photonic crystal according to the present invention.

【図4】本発明にもとづく2次元フォトニック結晶の作
製方法に適用される2次元微細構造を有する構造体の一
例の断面模式図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an example of a structure having a two-dimensional microstructure applied to a method for manufacturing a two-dimensional photonic crystal according to the present invention.

【図5】本発明にもとづく2次元フォトニック結晶の作
製方法に適用される2次元微細構造を有する構造体の一
例の斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of an example of a structure having a two-dimensional microstructure applied to a method for manufacturing a two-dimensional photonic crystal according to the present invention.

【図6】図5に示す構造体を用いて形成された2次元周
期構造を有する2次元フォトニック結晶の一例を示す斜
視図である。
6 is a perspective view showing an example of a two-dimensional photonic crystal having a two-dimensional periodic structure formed using the structure shown in FIG.

【図7】本発明にもとづく2次元フォトニック結晶の作
製方法に適用される2次元微細構造を有する構造体の一
例の斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view of an example of a structure having a two-dimensional microstructure applied to a method for manufacturing a two-dimensional photonic crystal according to the present invention.

【図8】図7に示す構造体を用いて形成された2次元周
期構造を有する2次元フォトニック結晶の一例を示す斜
視図である。
8 is a perspective view showing an example of a two-dimensional photonic crystal having a two-dimensional periodic structure formed using the structure shown in FIG.

【図9】本発明にもとづく2次元フォトニック結晶の作
製方法に適用される2次元微細構造を有する構造体の一
例の斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view of an example of a structure having a two-dimensional microstructure applied to a method for manufacturing a two-dimensional photonic crystal according to the present invention.

【図10】図9に示す構造体を用いて形成された2次元
周期構造を有する2次元フォトニック結晶の一例を示す
斜視図である。
10 is a perspective view showing an example of a two-dimensional photonic crystal having a two-dimensional periodic structure formed using the structure shown in FIG.

【図11】本発明にもとづく2次元フォトニック結晶の
作製方法に適用される2次元微細構造を有する構造体の
一例の斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view of an example of a structure having a two-dimensional microstructure applied to a method for manufacturing a two-dimensional photonic crystal according to the present invention.

【図12】図11に示す構造体を用いて形成された2次
元周期構造を有する2次元フォトニック結晶の一例を示
す斜視図である。
12 is a perspective view showing an example of a two-dimensional photonic crystal having a two-dimensional periodic structure formed using the structure shown in FIG.

【図13】本発明にもとづく2次元フォトニック結晶の
作製方法に適用される2次元微細構造を有する構造体の
一例の斜視図である。
FIG. 13 is a perspective view of an example of a structure having a two-dimensional microstructure applied to a method for manufacturing a two-dimensional photonic crystal according to the present invention.

【図14】図13に示す構造体を用いて形成された2次
元周期構造を有する2次元フォトニック結晶の一例を示
す斜視図である。
14 is a perspective view showing an example of a two-dimensional photonic crystal having a two-dimensional periodic structure formed using the structure shown in FIG.

【図15】本発明にもとづく2次元フォトニック結晶の
作製方法に適用される2次元微細構造を有する構造体の
一例の斜視図である。
FIG. 15 is a perspective view of an example of a structure having a two-dimensional microstructure applied to a method for manufacturing a two-dimensional photonic crystal according to the present invention.

【図16】図15に示す構造体を用いて形成された2次
元周期構造を有する2次元フォトニック結晶の一例を示
す斜視図である。
16 is a perspective view showing an example of a two-dimensional photonic crystal having a two-dimensional periodic structure formed using the structure shown in FIG.

【図17】本発明にもとづく3次元フォトニック結晶の
作製方法の一例を説明するためのもので、(a)ないし
(d)は各工程を説明するための模式的断面図である。
FIGS. 17A to 17D are views for explaining an example of a method for manufacturing a three-dimensional photonic crystal according to the present invention, and FIGS. 17A to 17D are schematic cross-sectional views for explaining each step.

【図18】本発明にもとづく3次元フォトニック結晶の
作製方法で使用される型の斜視図である。
FIG. 18 is a perspective view of a mold used in the method for producing a three-dimensional photonic crystal according to the present invention.

【図19】図18に示す型を用いて形成された3次元周
期構造を有する3次元フォトニック結晶の一例を示す斜
視図である。
19 is a perspective view showing an example of a three-dimensional photonic crystal having a three-dimensional periodic structure formed using the mold shown in FIG.

【図20】本発明にもとづく3次元フォトニック結晶の
作製方法で使用される型の斜視図である。
FIG. 20 is a perspective view of a mold used in the method for producing a three-dimensional photonic crystal according to the present invention.

【図21】図20に示す型を用いて形成された3次元周
期構造を有する3次元フォトニック結晶の一例を示す斜
視図である。
21 is a perspective view showing an example of a three-dimensional photonic crystal having a three-dimensional periodic structure formed using the mold shown in FIG.

【図22】本発明にもとづく3次元フォトニック結晶の
作製方法で使用される型の斜視図である。
FIG. 22 is a perspective view of a mold used in the method for producing a three-dimensional photonic crystal according to the present invention.

【図23】図22に示す型を用いて形成された3次元周
期構造の一例を示す斜視図である。
FIG. 23 is a perspective view showing an example of a three-dimensional periodic structure formed using the mold shown in FIG.

【図24】本発明にもとづく3次元フォトニック結晶の
作製方法の第2の例を説明するためのもので、(a)お
よび(b)は各工程を説明するための模式的断面図であ
る。
24 (a) and 24 (b) are schematic cross-sectional views for explaining each step of the method for manufacturing a three-dimensional photonic crystal according to the second embodiment of the present invention. .

【図25】本発明にもとづく3次元フォトニック結晶の
作製方法の第3の例を説明するためのもので、(a)な
いし(f)は各工程を説明するための模式的断面図であ
る。
FIGS. 25A to 25F are diagrams for explaining a third example of a method for manufacturing a three-dimensional photonic crystal according to the present invention, and FIGS. 25A to 25F are schematic cross-sectional views for explaining each process. .

【図26】本発明にもとづく3次元フォトニック結晶の
作製方法で使用される型の斜視図である。
FIG. 26 is a perspective view of a mold used in the method for producing a three-dimensional photonic crystal according to the present invention.

【図27】本発明にもとづく3次元フォトニック結晶の
作製方法で形成された3次元微細構造の一例を示す斜視
図である。
FIG. 27 is a perspective view showing an example of a three-dimensional microstructure formed by a method for manufacturing a three-dimensional photonic crystal according to the present invention.

【図28】本発明にもとづく3次元フォトニック結晶の
作製方法で形成された3次元微細構造の一例を示す斜視
図である。
FIG. 28 is a perspective view showing an example of a three-dimensional microstructure formed by a method for producing a three-dimensional photonic crystal according to the present invention.

【図29】本発明にもとづく3次元フォトニック結晶の
作製方法で形成された3次元微細構造の一例を示す斜視
図である。
FIG. 29 is a perspective view showing an example of a three-dimensional microstructure formed by a method for producing a three-dimensional photonic crystal according to the present invention.

【図30】本発明にもとづく3次元フォトニック結晶の
作製方法の第4の例を説明するためのもので、(a)な
いし(f)は各工程を説明するための模式的断面図であ
る。
FIGS. 30A to 30F are views for explaining a fourth example of the method for manufacturing a three-dimensional photonic crystal according to the present invention, and FIGS. 30A to 30F are schematic cross-sectional views for explaining each step. .

【図31】本発明にもとづく3次元フォトニック結晶の
作製方法の第4の例を説明するためのもので、(a)な
いし(d)は各工程を説明するための模式的断面図であ
る。
FIGS. 31A to 31D are views for explaining a fourth example of the method for manufacturing a three-dimensional photonic crystal according to the present invention, and FIGS. .

【図32】本発明にもとづく3次元フォトニック結晶の
作製方法の第6の例を説明するためのもので、(a)な
いし(f)は各工程を説明するための模式的断面図であ
る。
32 (a) to (f) are schematic cross-sectional views for explaining each step of the method for manufacturing a three-dimensional photonic crystal according to the sixth embodiment of the present invention. .

【図33】図32に示す方法で適用される型の斜視図で
ある。
FIG. 33 is a perspective view of a mold applied by the method shown in FIG. 32;

【図34】図32に示す方法で作成される3次元積層体
構造を示す斜視図である。
FIG. 34 is a perspective view showing a three-dimensional laminate structure created by the method shown in FIG. 32;

【図35】本発明にもとづく3次元フォトニック結晶の
作製方法の第6の例を説明するためのもので、(a)な
いし(e)は各工程を説明するための模式的断面図であ
る。
FIGS. 35 (a) to 35 (e) are schematic cross-sectional views illustrating each step of a method for manufacturing a three-dimensional photonic crystal according to a sixth embodiment of the present invention. FIGS. .

【図36】図35に示す方法で適用される型の斜視図で
ある。
FIG. 36 is a perspective view of a mold applied by the method shown in FIG. 35;

【図37】図35に示す方法で作成される3次元積層体
構造を示す斜視図である。
FIG. 37 is a perspective view showing a three-dimensional laminate structure created by the method shown in FIG. 35;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 第1の屈折率を有する材料からなる薄膜 3 第2の屈折率を有する材料からなる薄膜 4 型 5 型 6 型 7 フォトマスク 8 紫外線 9 レジスト 11 2次元微細構造を有する構造体(基板) 12 第1の屈折率を有する材料 13 基板 14 2次元微細構造を有する構造体(基板) 15 2次元微細構造を有する構造体(基板) 16 2次元微細構造を有する構造体(基板) 17 2次元微細構造を有する構造体(基板) 18 2次元微細構造を有する構造体(基板) 19 2次元微細構造を有する構造体(基板) Reference Signs List 1 substrate 2 thin film made of material having first refractive index 3 thin film made of material having second refractive index 4 type 5 type 6 type 7 photomask 8 ultraviolet ray 9 resist 11 structure having two-dimensional microstructure (substrate 12) Material having a first refractive index 13 Substrate 14 Structure (substrate) having a two-dimensional fine structure 15 Structure (substrate) having a two-dimensional fine structure 16 Structure (substrate) having a two-dimensional fine structure 17 2 Structure having two-dimensional fine structure (substrate) 18 Structure having two-dimensional fine structure (substrate) 19 Structure having two-dimensional fine structure (substrate)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉村 敏昭 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 野澤 博 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2H047 KA00 PA02 PA21 PA24 QA01 QA04 QA05 TA00 TA43  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Toshiaki Tamamura 3-19-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Japan Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Hiroshi Nozawa 3-192-1, Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo No. F-term in Nippon Telegraph and Telephone Corporation (reference) 2H047 KA00 PA02 PA21 PA24 QA01 QA04 QA05 TA00 TA43

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に薄膜が積層されてなる積層体構
造を有するフォトニック結晶の作製方法であって、 該基板に周期的な2次元配置の微細構造を作製する工程
と、 屈折率n1を有する材料からなる薄膜を該微細構造上に
形成する工程と、 該薄膜を該微細構造に押し込む工程と、 を有することを特徴とする2次元フォトニック結晶の作
製方法。
1. A method for producing a photonic crystal having a laminated structure in which thin films are laminated on a substrate, comprising the steps of: producing a periodic two-dimensionally arranged fine structure on the substrate; Forming a thin film made of a material having the following on the microstructure; and pushing the thin film into the microstructure. A method for producing a two-dimensional photonic crystal, comprising:
【請求項2】 基板上に薄膜が積層されてなる積層体構
造を有するフォトニック結晶の作製方法であって、 屈折率n1を有する材料からなる薄膜を第1の基板上に
形成する工程と、 第2の基板に周期的な2次元配置の微細構造を作製する
工程と、前記第2の基板上の前記微細構造を前記第1の
基板上の前記薄膜に押し込む工程と、 を有することを特徴とする2次元フォトニック結晶の作
製方法。
2. A method for producing a photonic crystal having a laminate structure in which a thin film is laminated on a substrate, comprising: forming a thin film made of a material having a refractive index n1 on a first substrate; Forming a periodic two-dimensionally arranged fine structure on a second substrate; and pressing the fine structure on the second substrate into the thin film on the first substrate. A method for producing a two-dimensional photonic crystal.
【請求項3】 前記基板は、前記薄膜の屈折率よりも低
い屈折率の材料を用いることを特徴とする請求項1また
は2に記載の2次元フォトニック結晶の作製方法。
3. The method for manufacturing a two-dimensional photonic crystal according to claim 1, wherein the substrate uses a material having a refractive index lower than that of the thin film.
【請求項4】 前記微細構造は、周期的な2次元配置の
一部に非周期的部分を有することを特徴とする請求項1
ないし3のいずれか一項に記載の2次元フォトニック結
晶の作製方法。
4. The microstructure according to claim 1, wherein the microstructure has a non-periodic part in a part of a periodic two-dimensional arrangement.
4. The method for producing a two-dimensional photonic crystal according to any one of items 3 to 3.
【請求項5】 前記基板を削除する後工程を、さらに有
することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項
に記載の2次元フォトニック結晶の作製方法。
5. The method for manufacturing a two-dimensional photonic crystal according to claim 1, further comprising a post-process of removing the substrate.
【請求項6】 基板上に複数の薄膜が積層されてなる積
層体構造を有する3次元フォトニック結晶の作製方法で
あって、 屈折率n1を有する第1の材料からなる第1の薄膜を形
成する工程と、 該第1の薄膜に所定の微細構造を有する型を押し当てて
刻印する工程と、 前記刻印が施された前記第1の薄膜上に、屈折率n2を
有する第2の材料からなる第2の薄膜を積層する工程
と、 該第2の薄膜に所定の微細構造を有する型を押し当てて
刻印する工程と、 を少なくとも1回繰り返すことで前記積層体構造を形成
することを特徴とする3次元フォトニック結晶の作製方
法。
6. A method for producing a three-dimensional photonic crystal having a laminated structure in which a plurality of thin films are laminated on a substrate, wherein a first thin film made of a first material having a refractive index n1 is formed. Performing a step of pressing a mold having a predetermined microstructure on the first thin film and engraving the same; and forming a second material having a refractive index n2 on the first thin film on which the engraving is performed. Forming a laminate structure by repeating at least once a step of laminating a second thin film, and a step of stamping the second thin film with a mold having a predetermined fine structure. A method for producing a three-dimensional photonic crystal.
【請求項7】 前記第1の薄膜または前記第2の薄膜の
いずれか一方を除去する工程を、さらに有することを特
徴とする請求項6に記載の3次元フォトニック結晶の作
製方法。
7. The method for producing a three-dimensional photonic crystal according to claim 6, further comprising a step of removing one of the first thin film and the second thin film.
【請求項8】 基板上に複数の薄膜が積層されてなる積
層体構造を有する3次元フォトニック結晶の作製方法で
あって、 屈折率n1を有する第1の材料からなる第1の薄膜を形
成し、さらに該第1の薄膜の上に屈折率n2を有する第
2の材料からなる第2の薄膜を積層する工程を少なくと
も1回繰り返すことで前記第1の薄膜と前記第2の薄膜
とが交互に積層された交互積層体構造を形成する工程
と、 前記交互積層体構造に対して所定の微細構造を有する型
を押し当てて刻印する工程と、 を有することを特徴とする3次元フォトニック結晶の作
製方法。
8. A method for manufacturing a three-dimensional photonic crystal having a stacked structure in which a plurality of thin films are stacked on a substrate, wherein a first thin film made of a first material having a refractive index n1 is formed. The step of laminating a second thin film made of a second material having a refractive index n2 on the first thin film is repeated at least once, whereby the first thin film and the second thin film are separated. A three-dimensional photonic, comprising: a step of forming an alternately stacked alternately laminated structure; and a step of pressing a mold having a predetermined fine structure against the alternately stacked structure to perform engraving. How to make a crystal.
【請求項9】 前記第1の薄膜または前記第2の薄膜の
いずれか一方を除去する工程を、さらに有することを特
徴とする請求項8に記載の3次元フォトニック結晶の作
製方法。
9. The method for producing a three-dimensional photonic crystal according to claim 8, further comprising a step of removing one of the first thin film and the second thin film.
【請求項10】 前記所定の微細構造は、周期的な2次
元配置の微細構造を用いることを特徴とする請求項6な
いし9のいずれか一項に記載の3次元フォトニック結晶
の作製方法。
10. The method for producing a three-dimensional photonic crystal according to claim 6, wherein the predetermined fine structure uses a fine structure having a periodic two-dimensional arrangement.
【請求項11】 前記所定の微細構造は、周期的な2次
元配置の一部に非周期的部分を有することを特徴とする
請求項6ないし9のいずれか一項に記載の3次元フォト
ニック結晶の作製方法。
11. The three-dimensional photonic according to claim 6, wherein the predetermined fine structure has a non-periodic part in a part of a periodic two-dimensional arrangement. How to make a crystal.
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1248124A3 (en) * 2001-04-04 2004-11-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Photonic crystal and related optical devices
JP2006517735A (en) * 2003-02-05 2006-07-27 ケンブリッジ ユニバーシティ テクニカル サービシズ リミティド Manufacturing method of small diameter rod and tube
US7151883B2 (en) 2004-10-08 2006-12-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Photonic crystal device and methods
US7153360B2 (en) 2003-12-16 2006-12-26 Hewlett-Packard Development Company, Lp. Template and methods for forming photonic crystals
JP2007017653A (en) * 2005-07-07 2007-01-25 Sony Corp Photoelectric converter, its manufacturing method, and optical information processor
US7255805B2 (en) 2004-01-12 2007-08-14 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Photonic structures, devices, and methods
JP2007264604A (en) * 2006-02-28 2007-10-11 Canon Inc Optical element and method of manufacturing optical element
JP2008000826A (en) * 2006-06-20 2008-01-10 Fuji Xerox Co Ltd Three dimensional structure body and its manufacturing method
US7385231B2 (en) 2005-08-31 2008-06-10 Fujifilmcorporation Porous thin-film-deposition substrate, electron emitting element, methods of producing them, and switching element and display element
WO2008117533A1 (en) * 2007-03-26 2008-10-02 Kyoto University Two-dimensional photonic crystal
CN100449336C (en) * 2006-02-28 2009-01-07 佳能株式会社 Optical element and method of manufacturing optical element
US7777403B2 (en) 2004-01-28 2010-08-17 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Photonic-crystal filament and methods
KR101012079B1 (en) * 2008-01-29 2011-02-07 이경욱 Structure colour of photonic crystals, a method of manufacturing thereof and a manufacturing apparatus thereof
KR101061578B1 (en) 2010-09-02 2011-09-02 이경욱 Structure colour of photonic crystals, a method of manufacturing thereof and a manufacturing apparatus thereof
JP5029369B2 (en) * 2006-02-09 2012-09-19 日本電気株式会社 Optical waveguide
JP2015152689A (en) * 2014-02-12 2015-08-24 日本電信電話株式会社 optical resonator

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1248124A3 (en) * 2001-04-04 2004-11-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Photonic crystal and related optical devices
JP2006517735A (en) * 2003-02-05 2006-07-27 ケンブリッジ ユニバーシティ テクニカル サービシズ リミティド Manufacturing method of small diameter rod and tube
US7153360B2 (en) 2003-12-16 2006-12-26 Hewlett-Packard Development Company, Lp. Template and methods for forming photonic crystals
US7608194B2 (en) 2004-01-12 2009-10-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Photonic structures, devices, and methods
US7255805B2 (en) 2004-01-12 2007-08-14 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Photonic structures, devices, and methods
US7777403B2 (en) 2004-01-28 2010-08-17 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Photonic-crystal filament and methods
US7151883B2 (en) 2004-10-08 2006-12-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Photonic crystal device and methods
JP4654801B2 (en) * 2005-07-07 2011-03-23 ソニー株式会社 PHOTOELECTRIC CONVERSION DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND OPTICAL INFORMATION PROCESSING DEVICE
JP2007017653A (en) * 2005-07-07 2007-01-25 Sony Corp Photoelectric converter, its manufacturing method, and optical information processor
US7385231B2 (en) 2005-08-31 2008-06-10 Fujifilmcorporation Porous thin-film-deposition substrate, electron emitting element, methods of producing them, and switching element and display element
US8374469B2 (en) 2006-02-09 2013-02-12 Nec Corporation Optical waveguide
JP5029369B2 (en) * 2006-02-09 2012-09-19 日本電気株式会社 Optical waveguide
CN100449336C (en) * 2006-02-28 2009-01-07 佳能株式会社 Optical element and method of manufacturing optical element
JP2007264604A (en) * 2006-02-28 2007-10-11 Canon Inc Optical element and method of manufacturing optical element
US7929209B2 (en) 2006-02-28 2011-04-19 Canon Kabushiki Kaisha Optical element and method of manufacturing optical element with each of first and second layers having a repetition structure
US8715516B2 (en) 2006-02-28 2014-05-06 Canon Kabushiki Kaisha Optical element and method of manufacturing optical element with each of first and second layers having a repetition structure
JP2008000826A (en) * 2006-06-20 2008-01-10 Fuji Xerox Co Ltd Three dimensional structure body and its manufacturing method
WO2008117533A1 (en) * 2007-03-26 2008-10-02 Kyoto University Two-dimensional photonic crystal
JP2008241891A (en) * 2007-03-26 2008-10-09 Kyoto Univ Two-dimensional photonic crystal
US8126306B2 (en) 2007-03-26 2012-02-28 Kyoto University Two-dimensional photonic crystal
KR101012079B1 (en) * 2008-01-29 2011-02-07 이경욱 Structure colour of photonic crystals, a method of manufacturing thereof and a manufacturing apparatus thereof
KR101061578B1 (en) 2010-09-02 2011-09-02 이경욱 Structure colour of photonic crystals, a method of manufacturing thereof and a manufacturing apparatus thereof
JP2015152689A (en) * 2014-02-12 2015-08-24 日本電信電話株式会社 optical resonator

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