JP2004133482A - Method for manufacturing phase mask for worknig optical fiber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバー加工用位相マスクの製造方法に関し、特に、光通信等に用いられる光ファイバー内に紫外線レーザ光を用いて回折格子を作製するための位相マスクの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a phase mask for processing an optical fiber, and more particularly to a method of manufacturing a phase mask for manufacturing a diffraction grating using an ultraviolet laser beam in an optical fiber used for optical communication or the like.
光ファイバーは地球規模の通信に大革新をもたらし、高品質、大容量の大洋横断電話通信を可能にしたが、従来より、この光ファイバーに沿ってコア内に周期的に屈折率分布を作り出し、光ファイバー内にブラック回折格子を作り、その回折格子の周期と長さ、屈折率変調の大きさによって回折格子の反射率の高低と波長特性の幅を決めることにより、その回折格子を光通信用の波長多重分割器、レーザやセンサーに使用される狭帯域の高反射ミラー、ファイバーアンプにおける余分なレーザ波長を取り除く波長選択フィルター等として利用できることが知られている。 Optical fibers have revolutionized global communications and have enabled high-quality, high-capacity transoceanic telephone communications. A black diffraction grating is created, and the period of the diffraction grating, the length of the diffraction grating, and the magnitude of the refractive index modulation determine the level of the reflectance of the diffraction grating and the width of the wavelength characteristic. It is known that it can be used as a splitter, a narrow band high reflection mirror used for a laser or a sensor, a wavelength selection filter for removing an extra laser wavelength in a fiber amplifier, and the like.
しかし、石英光ファイバーの減衰が最小となり、長距離通信システムに適している波長は1.55μmであることにより、この波長で光ファイバー回折格子を使用するためには、格子間隔を約500nmとする必要があり、このような細かい構造をコアの中に作ること自体が当初は難しいとされており、光ファイバーのコア内にブラック回折格子を作るのに、側面研磨、フォトレジストプロセス、ホログラフィー露光、反応性イオンビームエッチング等からなる何段階もの複雑な工程がとられていた。このため、作製時間が長く、歩留まりも低かった。 However, since the attenuation of the quartz optical fiber is minimized and the wavelength suitable for long-distance communication systems is 1.55 μm, in order to use an optical fiber diffraction grating at this wavelength, the grating interval needs to be about 500 nm. It is initially considered difficult to create such a fine structure in the core itself.To make a black diffraction grating in the core of an optical fiber, side polishing, a photoresist process, holographic exposure, reactive ion Many stages of complicated processes such as beam etching were performed. For this reason, the manufacturing time was long and the yield was low.
しかし、最近、紫外線を光ファイバーに照射し、直接コア内に屈折率の変化をもたらし回折格子を作る方法が知られるようになり、この紫外線を照射する方法は複雑なプロセスを必要としないため、周辺技術の進歩と共に次第に実施されるようになってきた。 However, recently, there has been known a method of irradiating an ultraviolet ray to an optical fiber to directly change the refractive index in a core and to form a diffraction grating. It has been gradually implemented with the progress of technology.
この紫外光を用いる方法の場合、上記のように格子間隔が約500nmと細かいため、2本の光束を干渉させる干渉方法、(エキシマレーザからのシングルパルスを集光して回折格子面を1枚ずつ作る)1点毎の書き込みによる方法、グレーティングを持つ位相マスクを使って照射する方法等がとられている。 In the case of the method using this ultraviolet light, since the lattice spacing is as small as about 500 nm as described above, an interference method of causing two light beams to interfere with each other (condensing a single pulse from an excimer laser to form one diffraction grating surface) A method of writing one point at a time, and a method of irradiating using a phase mask having a grating.
上記の2光束を干渉させる干渉方法には、横方向のビームの品質、すなわち空間コヒーレンスに問題があり、1点毎の書き込みによる方法には、サブミクロンの大きさの緻密なステップ制御が必要で、かつ光を小さく取り込み多くの面を書き込むことが要求され、作業性にも問題があった。 The interference method of causing the two light beams to interfere with each other has a problem in the beam quality in the lateral direction, that is, spatial coherence. The method of writing one point at a time requires precise step control of a submicron size. In addition, it is required to capture a small amount of light and write on many surfaces, and there is also a problem in workability.
このため、上記問題に対応できる方法として、位相マスクを用いる照射方法が注目されるようになってきたが、この方法は図7(a)に示すように、石英基板の1面に凹溝を所定のピッチで所定の深さに設けた位相シフトマスク21を用いて、KrFエキシマレーザ光(波長:248nm)23をそのマスク21照射し、光ファイバー22のコア22Aに直接屈折率の変化をもたらし、グレーティング(格子)を作製するものである(符号22Bは光ファイバー22のクラッドを示す。)。なお、図7(a)には、コア22Aにおける干渉縞パターン24を分かりやすく拡大して示してある。図7(b)、図7(c)はそれぞれ位相マスク21の断面図、それに対応する上面図の一部を示したものである。位相マスク21は、その1面に繰り返しピッチPで深さDの凹溝26を設け、凹溝26間に略同じ幅の凸条27を設けてなるバイナリー位相型回折格子状の構造を有するものである。
For this reason, an irradiation method using a phase mask has been attracting attention as a method capable of coping with the above problem. However, as shown in FIG. 7A, this method forms a concave groove on one surface of a quartz substrate. A KrF excimer laser beam (wavelength: 248 nm) 23 is irradiated on a
位相マスク21の凹溝26の深さ(凸条27と凹溝26との高さの差)Dは、露光光であるエキシマレーザ光(ビーム)23の位相をπラジアンだけ変調するように選択されており、0次光(ビーム)25Aは位相シフトマスク21により5%以下に抑えられ、マスク21から出る主な光(ビーム)は、回折光の35%以上を含むプラス1次の回折光25Bとマイナス1次の回折光25Cに分割される。このため、このプラス1次の回折光25Bとマイナス1次の回折光25Cによる所定ピッチの干渉縞の照射を行い、このピッチでの屈折率変化を光ファイバー22内にもたらすものである。
The depth D of the
上記のような位相マスク21を用いて作製する光ファイバー中のグレーティングはピッチが一定のものであり、そのためその作製に用いられる位相マスク21の凹溝26のピッチも一定のものであった。
(4) The pitch of the grating in the optical fiber manufactured using the above-described
このような位相マスクを作製するには、格子状の溝ピッチに対応したパターンデータを作製し、電子線描画装置により描画し、凹溝状の格子を作製していた。 In order to manufacture such a phase mask, pattern data corresponding to a lattice-shaped groove pitch was prepared and drawn by an electron beam lithography apparatus to prepare a groove-shaped lattice.
ところで、最近、光ファイバー中に形成するブラック回折格子として、格子のピッチが格子溝に直交する方向(格子の繰り返し方向)の位置に応じて線形あるいは非線形に増加あるいは減少しているチャープトグレーティングが要求されるようになってきた。このようなグレーティングは、例えば反射帯域を広げた高反射ミラー、遅延時間を調整する手段等として用いられる。 Recently, as a black diffraction grating formed in an optical fiber, a chirped grating in which the pitch of the grating linearly or non-linearly increases or decreases according to the position in the direction perpendicular to the grating grooves (the direction of repetition of the grating) is required. It has come to be. Such a grating is used, for example, as a high-reflection mirror having a wide reflection band, a means for adjusting a delay time, or the like.
このように格子のピッチが光ファイバーの長さ方向の位置に応じて線形あるいは非線形に変化するグレーティングを、位相マスクを用いてプラス1次の回折光とマイナス1次の回折光の干渉により作製しようとする場合、位相マスクの凹溝のピッチも、図7(a)の原理より明らかなように、同様に位置に応じて線形あるいは非線形に増加あるいは減少する必要がある(位相マスクの凹溝のピッチがより小さければ、プラス1次回折光とマイナス1次回折光のなす角度がより大きくなり、干渉縞のピッチはより小さくなる。)。このような位相マスクを電子線描画装置により描画して作製するには、従来、凹溝あるいはその間の凸条をマスクの全範囲にわたって描くための多くの描画データを必要とし、製造が困難になる場合がある。 In this way, a grating in which the grating pitch changes linearly or non-linearly according to the position in the length direction of the optical fiber is to be manufactured using a phase mask by interference between the plus-first-order diffracted light and the minus-first-order diffracted light. In this case, the pitch of the groove of the phase mask also needs to increase or decrease linearly or non-linearly in accordance with the position, as is apparent from the principle of FIG. 7A (the pitch of the groove of the phase mask). Is smaller, the angle between the plus first order diffracted light and the minus first order diffracted light becomes larger, and the pitch of the interference fringes becomes smaller.) Conventionally, in order to form such a phase mask by drawing with an electron beam lithography apparatus, a lot of drawing data is required for drawing a groove or a ridge between the grooves over the entire range of the mask, which makes manufacturing difficult. There are cases.
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、凹溝ピッチが溝に直交する方向の位置に応じて変化する位相マスクの電子線描画を簡単に行うことができる光ファイバー加工用位相マスクの製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object of the present invention is to easily perform electron beam writing on a phase mask in which a groove pitch changes according to a position in a direction orthogonal to the groove. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a phase mask for processing an optical fiber.
本発明のもう1つの目的は、凹溝ピッチが溝方向の位置に応じて変化する光ファイバー加工用位相マスクの電子線描画による製造方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a phase mask for processing an optical fiber by electron beam lithography, in which the pitch of the groove changes according to the position in the groove direction.
上記目的を達成する本発明の光ファイバー加工用位相マスクの製造方法は、透明基板の1面に格子状の凹溝と凸条の繰り返しパターンが設けられ、その繰り返しパターンによる回折光を光ファイバーに照射して異なる次数の回折光相互の干渉縞により光ファイバー中に回折格子を作製する光ファイバー加工用位相マスクの製造方法において、ピッチが異なる凹溝と凸条からなる複数のパターンを並列させて描画することにより前記の格子状の凹溝と凸条の繰り返しパターンを作製するに際して、1つの凹溝と凸条からなる基本パターンの描画データを基本とし、その基本パターンの描画データの縮尺を変えて前記のピッチが異なる凹溝と凸条からなるパターンを連続的に描画することにより、前記の格子状の凹溝と凸条の繰り返しパターンを作製することを特徴とする方法である。 In the method for manufacturing a phase mask for optical fiber processing of the present invention that achieves the above object, a repetitive pattern of a lattice-like concave groove and a convex stripe is provided on one surface of a transparent substrate, and the optical fiber is irradiated with diffracted light by the repetitive pattern. In a method of manufacturing a phase mask for optical fiber processing, in which a diffraction grating is formed in an optical fiber by interference fringes of diffracted light beams of different orders, by drawing a plurality of patterns formed of grooves and ridges having different pitches in parallel. When producing the repetition pattern of the lattice-shaped groove and the ridge, the pitch is based on the drawing data of the basic pattern composed of one groove and the ridge, and the scale of the drawing data of the basic pattern is changed. By successively drawing a pattern consisting of different grooves and ridges, a repetitive pattern of the lattice-like grooves and ridges described above A method characterized in that to produce.
この場合、複数のパターンを相互に溝に直交する方向へ並列させて描画することも、溝の方向へ並列させて描画することもできる。 In this case, a plurality of patterns can be drawn in parallel with each other in a direction orthogonal to the groove, or can be drawn in parallel with the direction of the groove.
後者の場合、1つのパターンの凹溝と隣接するパターンの凹溝との溝に直交する方向のずれ幅が、左右の最外端においても1つの凹溝の幅以内にあるようにすることが望ましい。 In the latter case, the deviation width in the direction perpendicular to the groove between the groove of one pattern and the groove of the adjacent pattern may be within the width of one groove at the outermost left and right ends. desirable.
また、格子状の凹溝と凸条の繰り返しパターンのピッチの位置に応じた変化は、光ファイバー中に作製される回折格子のピッチの変化に応じて定められ、基本パターンの描画データの縮尺の位置に応じた変化により与えられることが望ましい。 The change according to the position of the pitch of the repetition pattern of the lattice-shaped concave groove and the ridge is determined according to the change of the pitch of the diffraction grating produced in the optical fiber, and the position of the scale of the drawing data of the basic pattern is determined. Is desirably given by a change according to
また、ピッチが異なる凹溝と凸条からなる複数のパターン各々の凹溝あるいは凸条の一方を描画する走査線数及び他方をブランキングする走査線数が、何れのパターンにおいても同じ本数であるであることが望ましい。 Further, the number of scanning lines for drawing one of the grooves or ridges and the number of scanning lines for blanking the other in each of the plurality of patterns having the grooves and the ridges having different pitches are the same in any pattern. It is desirable that
このような格子状の凹溝と凸条の繰り返しパターンは、電子線描画により形成することができる。 (4) Such a repetitive pattern of lattice-shaped concave grooves and convex stripes can be formed by electron beam drawing.
また、格子状の凹溝と凸条の繰り返しパターンのピッチは、例えば0.85μm〜1.25μmの間で変化するものとすることができる。 ピ ッ チ Further, the pitch of the repetitive pattern of the lattice-like concave grooves and convex stripes can be changed, for example, between 0.85 μm and 1.25 μm.
なお、格子状の凹溝と凸条の繰り返しパターンの凹溝と凸条の高さの差は、光ファイバー加工用の紫外線が透過する際に位相が略πだけずれる大きさであることが望ましい。 It is desirable that the difference between the height of the concave groove and the height of the convex ridge in the repetition pattern of the lattice-shaped concave groove and the convex ridge is such that the phase is shifted by approximately π when ultraviolet rays for optical fiber processing are transmitted.
本発明においては、1つの凹溝と凸条からなる基本パターンの描画データを基本とし、その基本パターンの描画データの縮尺を変えてピッチが異なる凹溝と凸条からなるパターンを連続的に描画することにより、ピッチが異なる凹溝と凸条からなる複数のパターンが並列されてなる光ファイバー加工用位相マスクを作製するので、描画データ量を大幅に低減することができ、パターン作製が容易になる。また、この手法により、任意のピッチ配列の位相マスクが作製可能となる。 In the present invention, the drawing data of the basic pattern consisting of one groove and the ridge is basically used, and the pattern consisting of the groove and the ridge having different pitches is continuously drawn by changing the scale of the drawing data of the basic pattern. By doing so, a phase mask for optical fiber processing in which a plurality of patterns each having a concave groove and a convex line having different pitches is arranged in parallel is manufactured, so that the amount of drawing data can be significantly reduced, and the pattern can be easily manufactured. . In addition, a phase mask having an arbitrary pitch arrangement can be manufactured by this method.
以下に、本発明の光ファイバー加工用位相マスク及びその製造方法を実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, a phase mask for processing an optical fiber and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described based on examples.
図2(b)に、図7(a)のような配置で光ファイバー中にブラック回折格子を作製するための交互に凹溝26と凸条27の繰り返しパターンからなる位相マスク21の断面図を示す。このようなマスク21の凹溝26と凸条27は、図2(a)の上面図に示すように、電子ビームの走査線28が凹溝26に沿う方向へ向くようにラスタースキャンして描画することにより凹溝26を露光し、図に破線で示すように、電子ビームのスキャンをブランクにすることにより凸条27を作製する場合を考える。マスク21全体の露光は、図2(a)中、二重矢印で示す方向へラスタースキャンを行い、上記のように、凹溝26を描画すべき位置においては所定の走査線数(図の場合は5本)だけ実際のスキャンを行い、次の凸条27を描画すべき位置においては同じ走査線数だけスキャンをブランクにし、これを繰り返すことにより所定長さの位相マスク21が電子線露光される。
FIG. 2B is a cross-sectional view of the
本発明においては、上記のように電子ビームの走査線28によるラスタースキャンを行うことによりマスク21全体の露光を行う場合に、凹溝26又は凸条27のピッチを溝26に直交する方向あるいは溝26の方向の位置に応じて線形あるいは非線形に増加あるいは減少させるものである。この場合に、凹溝26の幅をその変化に従って増加あるいは減少させるが、1本の凹溝26を描画するラスタースキャンの走査線数を何れの位置においても同じにし、その走査線28の中心間の距離をその変化に応じて増加あるいは減少させるようにするものである。
In the present invention, when the
図1は溝26に直交する方向の位置に応じて線形あるいは非線形に凹溝26又は凸条27のピッチを増加あるいは減少させる場合の描画方法を説明するための上面図であり、位相マスク21のサンプルされた左端の領域A1 は凹溝26又は凸条27のピッチP1 、サンプルされた中央の領域A2 は凹溝26又は凸条27のピッチP2 、サンプルされた右端の領域A3 は凹溝26又は凸条27のピッチP3 を有する。ここで、P1 <P2 <P3 とする。電子ビームの走査線28を上から下へ描きながら左端から右端へラスタースキャンにより各凹溝26部を描画する。その際、領域A1 においても、領域A2 においても、また、領域A3 においても、1本の凹溝26を描画する走査線数を同じにする(図の場合は5本)。そして、凸条27を描画すべき位置においては同じ走査線数だけスキャンをブランクにする。そのため、その走査線28の中心間の距離は、ピッチP1 、P2 、P3 に応じて領域A1 、A2 、A3 で変化する。
FIG. 1 is a top view for explaining a drawing method for linearly or non-linearly increasing or decreasing the pitch of the
このような描画方法を採用した場合に、凹溝26部での走査線28間の電子ビームにより露光されなかった部分の面積が領域A1 、A2 、A3 によって変化し、電子線レジスト(図6参照)現像後にその未露光部が残ることが考えられるが、実際には走査線28に相当する部分の現像に伴ってその未露光レジストは除去されるので何ら問題にはならない。
When such a drawing method is adopted, the area of the portion of the
以上のように、位相マスク21の凹溝26又は凸条27のピッチを溝26に直交する方向の位置に応じて線形あるいは非線形に増加あるいは減少させ、凹溝26と凸条27の幅をその変化に従って増加あるいは減少させるが、1本の凹溝26を描画するラスタースキャンの走査線数を何れの位置においても同じにする描画方法を採用すると、描画データとしてマスク21の1ピッチ分の基本パターンデータと、溝26に直交する方向の位置に応じたピッチの変化関数に対応するその基本パターンデータに対する縮尺変化関数とを用意するだけで、全体の位相マスク21のパターンを電子ビーム描画できる。
As described above, the pitch of the
図3は溝26の方向の位置に応じて線形あるいは非線形に凹溝26又は凸条27のピッチを増加あるいは減少させる場合の描画方法を説明するための上面図であり、位相マスク21の溝26に沿う方向の下端の領域B1 は凹溝26又は凸条27のピッチP1 、溝26に沿う方向のその上の領域B2 は凹溝26又は凸条27のピッチP2 、溝26に沿う方向のその上の領域B3 は凹溝26又は凸条27のピッチP3 、・・・、溝26に沿う方向の上端の下の領域B7 は凹溝26又は凸条27のピッチP7 、溝26に沿う方向の上端の領域B8 は凹溝26又は凸条27のピッチP8 を有する。ここで、P1 >P2 >P3 >・・・>P7 >P8 とする。1つの領域Bn (n=1〜7)の各凹溝26部を電子ビームのラスタースキャンで上から下へ描き、その次の領域Bn+1 の描画を同様に描画して全ての領域B1 〜B8 の凹溝26部の描画を行う。その際、何れの領域B1 〜B8 においても、1本の凹溝26を描画する走査線数を同じにする(図の場合は5本)。そして、凸条27を描画すべき位置においては同じ走査線数だけスキャンをブランクにする。そのため、その走査線28の中心間の距離は、ピッチP1 〜P8 に応じて領域B1 〜B8 で変化する。
FIG. 3 is a top view for explaining a drawing method for linearly or non-linearly increasing or decreasing the pitch of the
このような描画方法を採用した場合に、凹溝26部での走査線28間の電子ビームにより露光されなかった部分の面積が領域B1 〜B8 によって変化し、電子線レジスト(図6参照)現像後にその未露光部が残ることが考えられるが、実際には走査線28に相当する部分の現像に伴ってその未露光レジストは除去されるので何ら問題にはならない。
In the case of employing such a drawing method, it varies with the electronic area of the portion which was not exposed by the beam area B 1 .about.B 8 between the
以上のように、位相マスク21の凹溝26又は凸条27のピッチを溝26の方向の位置に応じて線形あるいは非線形に増加あるいは減少させ、凹溝26と凸条27の幅をその変化に従って増加あるいは減少させるが、1本の凹溝26を描画するラスタースキャンの走査線数を何れの位置においても同じにする描画方法を採用すると、描画データとしてマスク21の1ピッチ分の基本パターンデータと、溝26の方向の位置に応じたピッチの変化関数に対応するその基本パターンデータに対する縮尺変化関数とを用意するだけで、全体の位相マスク21のパターンを電子ビーム描画できる。
As described above, the pitch of the
なお、図3のように、溝26の方向の位置に応じて線形あるいは非線形に凹溝26又は凸条27のピッチを増加あるいは減少させた位相マスク21は、光ファイバー中に形成するブラック回折格子のピッチが格子溝の方向の位置に応じて線形あるいは非線形に増加あるいは減少しているグレーティングを製造するのに適している。このようなグレーティングは、例えば光ファイバー中の位置に応じて反射波長が異なるようにするのに適している。また、このような位相マスク21の凹溝26及び凸条27は図7(a)の紙面に垂直な方向に伸びているので、位相マスク21の紙面に垂直な方向の位置を調節することにより、光ファイバー22中に作製するグレーティングのピッチを選択調節するために用いることもできる。
As shown in FIG. 3, the
なお、図3の描画方法の場合、1つの領域Bn の凹溝26とその次の領域Bn+1 の凹溝26との溝26に直交する方向のずれ幅は、図4に示すように、それらの左右の最外端においても、1つの凹溝26の幅以内にあるように、上記の縮尺変化関数を設定する必要がある。また、相互に隣接する領域Bn とBn+1 間の描画は相互に接触すればよいが、相互に一部重なるようにする方が凹溝26及び凸条27がスムーズに繋がるようになるので望ましい。
In the case of the drawing method shown in FIG. 3, the shift width of the
図5は従来技術による場合と比較して本発明の描画方法を模式的に示す図である。この図は、図1の描画方法に対応する図であるが、図3の描画方法の場合も略同様である。位相マスク21の凹溝26又は凸条27のピッチを位置に応じて線形あるいは非線形に増加あるいは減少させる場合、従来の描画方法に従えば、図5(b)に示すように、位相マスク21の位置に応じて多数の描画パターンデータA,B,C,D,E,・・・・・V,W,X,Y,Zを用意しておかなければならず、描画データ量が膨大になる。これに対して、本発明の描画方法においては、基本パターンデータAと位置x(図1の場合は、溝26に直交する方向の位置、図3の場合は、溝26の方向の位置)に応じた縮尺変化関数β(x)とを用意しておき、描画の際に、図5(a)に示すよう、A×β(x)=An と基本パターンデータAをその位置に応じて縮尺して用いればよく、描画データ量が少なくてすみ、描画が簡単になる。なお、図1、図5(a)において、上下方向の描画範囲が位置によって異なるのは、左右方向だけでなる上下方向の縮尺も同時に変えているからであり、縮尺を位置に応じて左右方向だけ変化するようにする場合(図3の場合は特に必要)は、上下方向の描画範囲は全ての位置で揃えることができる。
FIG. 5 is a diagram schematically showing the drawing method of the present invention as compared with the case of the conventional technique. This drawing corresponds to the drawing method of FIG. 1, but the drawing method of FIG. 3 is substantially the same. When the pitch of the
具体例として、基本パターンデータとして、0.125μmのアドレスユニットからなり、10本の走査線からなる1ピッチ分の描画データを用意し、縮尺は(所望の格子ピッチ)/(0.125×10)で与えられる。この縮尺と基本パターンデータとを用いて、電子線描画装置により透明基板上に塗布された電子線レジスト上を描画する。以下、このような描画方法を用いた本発明の位相マスクの製造方法の1実施例を説明する。 As a specific example, drawing data for one pitch consisting of 0.125 μm address units and ten scanning lines is prepared as basic pattern data, and the scale is (desired grid pitch) / (0.125 × 10 ). Using the reduced scale and the basic pattern data, an electron beam lithography apparatus draws an image on an electron beam resist applied on a transparent substrate. Hereinafter, an embodiment of a method for manufacturing a phase mask of the present invention using such a drawing method will be described.
図6はこの実施例の工程を示した断面図である。図6中、10は位相マスクのブランク、11は石英基板、12はクロム薄膜、12Aはクロム薄膜パターン、12Bはクロム薄膜開口部、13は電子線レジスト、13Aはレジストパターン、13Bはレジスト開口部、14は電子線(ビーム)、21は位相マスク、26は凹溝、27は凸条である。
FIG. 6 is a sectional view showing the steps of this embodiment. 6,
まず、図6(a)に示すように、石英基板11上に150Å厚のクロム薄膜12をスパッタにて成膜したブランクス10を用意した。クロム薄膜12は、後工程の電子線レジスト13に電子線14を照射する際のチャージアップ防止に役立ち、石英基板に凹溝26を作製する際のマスクとなるものであるが、クロム薄膜エッチングにおける解像性の点でもその厚さの制御は重要で、100〜200Å厚が適当である。
First, as shown in FIG. 6A, a blank 10 was prepared by sputtering a chromium
次いで、図6(b)に示すように、電子線レジスト13としては、電子線レジストRE5100P(日立化成(株)製)を用い、厚さ400nmに塗布し、乾燥した。 Next, as shown in FIG. 6 (b), an electron beam resist RE5100P (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) was used as the electron beam resist 13 to a thickness of 400 nm and dried.
この後、図6(c)に示すように、電子線レジスト13を電子線描画装置MEBESIII (ETEC社製)にて露光量1.2μC/cm2 で、図1、図3を用いて説明したように、凹溝26のピッチが溝26に直交する方向の位置あるいは溝26の方向の位置に応じて図の左から右あるいは手前から奥にかけて線形に増加するように、かつ、凹溝26と凸条27の幅がその変化に従って増加するようにしながら、1本の凹溝26を描画するラスタースキャンの走査線数を何れの位置においても5本にするように、電子ビーム14の走査線間の幅を順次制御しながら露光した。
Thereafter, as shown in FIG. 6C, the electron beam resist 13 was described with an electron beam lithography system MEBESIII (manufactured by ETEC) at an exposure amount of 1.2 μC / cm 2 with reference to FIGS. Thus, the pitch of the
露光後、90℃で5分間ベーク(PEB:Post Exposure Baking)した後、2.38%濃度のTMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)で電子線レジスト13を現像し、図6(d)に示すような所望のレジストパターン13Aを形成した。なお、露光後のベーク(PEB)は電子ビーム14が照射された部分を選択的に感度アップするためのものである。
After exposure, baking at 90 ° C. for 5 minutes (PEB: Post Exposure Baking), and then developing the electron beam resist 13 with 2.38% concentration of TMAH (tetramethylammonium hydroxide), as shown in FIG. A desired resist
次いで、レジストパターン13Aをマスクとして、CH2 Cl2 ガスを用いてドライエッチングして、図6(e)に示すようなクロム薄膜パターン12Aを形成した。
Next, using the resist
次いで、図6(f)に示すように、クロム薄膜パターン12AをマスクとしてCF4 ガスを用いて石英基板11を深さ240nmだけエッチングした。深さの制御はエッチング時間を制御することにより行われ、深さ200〜400nmの範囲で制御してエッチングが可能である。
Next, as shown in FIG. 6F, the
この後、図6(g)に示すように、70℃の硫酸にてレジストパターン13Aを剥離し、次いで、図6(h)に示すように、硝酸第二セリウムアンモニウム溶液によりクロム薄膜パターン12Aをエッチングして除去し、洗浄処理を経て、深さ240nm、ピッチが溝26に直交する方向又は溝26の方向に0.85μmから1.25μmへ線形に変化するライン(凸条27)&スペース(凹溝26)の位相マスク21を完成した。
Thereafter, as shown in FIG. 6 (g), the resist
以上、本発明の光ファイバー加工用位相マスク及びその製造方法を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。なお、以上の本発明の説明においては、電子線描画装置としてラスタースキャン型のものを用いるものとしたが、ベクタースキャン型のもの、あるいはその他の方式を用いる場合にも、本発明を適用することができる。 Although the phase mask for processing an optical fiber and the method of manufacturing the same according to the present invention have been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications are possible. In the above description of the present invention, a raster scan type electron beam lithography apparatus is used. However, the present invention may be applied to a case where a vector scan type apparatus or another method is used. Can be.
10…位相マスクのブランク
11…石英基板
12…クロム薄膜
12A…クロム薄膜パターン
12B…クロム薄膜開口部
13…電子線レジスト
13A…レジストパターン
13B…レジスト開口部
14…電子線(ビーム)
21…位相シフトマスク
22…光ファイバー
22A…光ファイバーのコア
22B…光ファイバーのクラッド
23…KrFエキシマレーザ光
24…干渉縞パターン
25A…0次光(ビーム)
25B…プラス1次回折光
25C…マイナス1次回折光
26…凹溝
27…凸条
28…電子ビームの走査線
A1 〜A3 …領域
B1 〜B8 …領域
P1 〜P8 …ピッチ
21
25B ... plus one scanning line A 1 to A-order diffracted light 25C ... minus first-order diffracted light 26 ... groove 27 ...
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