JP2007206403A - Method of manufacturing optical crystal microstructure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信に用いられる光遅延素子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing an optical delay element used for optical communication.
LiNbO3(ニオブ酸リチウム)は、大きな電気光学定数を有すること、Ti熱拡散やイオン交換により通信波長帯で低損失な光導電路を形成できること、LiNbO3結晶が光学デバイス用材料として直径3〜4インチの高品質な結晶が安定して得られることなどの特徴を有しており、光変調器、光ジャイロ、光スイッチや電界センサ等の電気光学効果を利用したデバイスや、音響光学効果を用いたチューナブルフィルタ等、多くの光デバイスに利用されてきている。 LiNbO 3 (lithium niobate) has a large electro-optic constant, can form a low-loss photoconductive path in the communication wavelength band by Ti thermal diffusion or ion exchange, and LiNbO 3 crystal has a diameter of 3 to 4 as an optical device material. Inch high-quality crystals can be obtained stably. Devices that use electro-optic effects such as optical modulators, optical gyros, optical switches, and electric field sensors, and acousto-optic effects are used. It has been used in many optical devices such as tunable filters.
また、光ファイバ通信システムにおいて、情報を光の信号に変換し、光ファイバにその情報を乗せる働きをする光変調器が重要であり、電気光学効果を持つLiNbO3結晶上に光の導波路を形成したLiNbO3変調器は、大容量の主幹線にあたる光システムの変調器として使用されている。 In an optical fiber communication system, an optical modulator that functions to convert information into an optical signal and place the information on an optical fiber is important. An optical waveguide is formed on a LiNbO 3 crystal having an electro-optic effect. The formed LiNbO 3 modulator is used as a modulator for an optical system corresponding to a large-capacity main line.
図5にLiNbO3光変調器の概略図を示す。 FIG. 5 shows a schematic diagram of a LiNbO 3 optical modulator.
LiNbO3光変調器は、1次の電気光学効果である、ポッケルス効果を用いた屈折率変化によって光変調を行うデバイスである。電気光学効果の応答速度は非常に早いので高速なスイッチング応答が可能である。 The LiNbO 3 optical modulator is a device that performs optical modulation by changing the refractive index using the Pockels effect, which is the primary electro-optic effect. Since the response speed of the electro-optic effect is very fast, a high-speed switching response is possible.
光変調器はLiNbO3基板501上に形成されたMach−Zehnder型構造の光導波路502、503と変調用の電極504、505、506から構成されており、光変調器に入射された光が電極により強度変調されて出射される。また、電極504、505、506とLiNbO3基板501との間には、電極金属による光波の電搬損失を防ぐため、LiNbO3基板501よりも低屈折率であるSiO2等のバッファ層が形成される。
The optical modulator includes
光変調器動作に関して簡単に説明する。 The operation of the optical modulator will be briefly described.
入射光507は分岐点508で2等分して分かれ(510、511)、導波路502、503をそれぞれ通過し、分岐点509で合流する。
The
電極504から505、504から506の方向にそれぞれ電圧を印加した場合、入射光57は分岐点58で2等分され、導波路502、503には逆方向の電界がそれぞれ印加されて導波路502にはΔφ、導波路503には−Δφの位相変化を与えることができる。
When voltages are applied in the directions of the
ここで、Δφは数(1)で与えられる。 Here, Δφ is given by the number (1).
ここで、2つの導波路502、503での位相差が2Δφ=πとなるように電圧を印加すると、導波路502、503を通過する光は逆位相の状態で分岐点509において再結合し、干渉して打ち消し合い、分岐点509から出射されない。この電圧は半波長電圧Vπと呼ばれ、印加電圧Vを0[V]とVπ[V]の間で行き来させることで強度変調可能である。
Here, when a voltage is applied so that the phase difference between the two
光変調器を実際にデバイスとして実装する場合、コストや実装面積等の問題により変調器のサイズを小さくする必要がある。 When an optical modulator is actually mounted as a device, it is necessary to reduce the size of the modulator due to problems such as cost and mounting area.
ここで、光変調器の光変調の効率を下げずに光変調器のサイズを小さくするために、図5に示した光変調器に形成した光導波路502、503に光と電界とが相互作用する時間を大きくするような構造を検討した。具体的には、光導波路502、503を通過する光の移動速度を小さくする構造を検討した。
Here, in order to reduce the size of the optical modulator without reducing the optical modulation efficiency of the optical modulator, the light and electric field interact with the
図6に検討した1.55μm帯の光に対して動作する図5の光導波路502、503に設けた導波路構造の概略を示す。
FIG. 6 shows an outline of the waveguide structure provided in the
LiNbO3基板601に形成した光導波路602の長手方向に対して、光導波路602の長手方向と垂直方向に溝による空孔を設け、凹凸状のパターン603が形成されている。ここで、凹凸状のパターン603の設計としては、凹の幅:180nm、凸の幅:180nmである。また、凸部の構造を2つ足し合わせた部分(ここでは線欠陥部64と呼ぶ)を設けた。線欠陥部分604の幅は360nmである。この線欠陥部分64を線対称中心として光導波路602に200周期の凹凸パターン605、606を設けた。ここで図6の導波路構造において、凹凸状のパターン603の周期構造は一部を除いて省略している(図6において点線で示している)。
With respect to the longitudinal direction of the
前記に示した図6の光遅延構造を導入した光導波路602のTMモードに関する導波特性をモード結合理論による計算から求めたものを図7に示す。
FIG. 7 shows the waveguide characteristics related to the TM mode of the
例えば、図7より図6に示したLiNbO3基板601上に凹凸状のパターン603の構造に300nmの溝の深さを与えると、凹凸状のパターン603の周期構造の影響によって、1.5μm帯の光に対して光導波路を通過する光の速度vを真空における光速cで割算したものとして群速比v/cを0.2以下とできることが明らかである。即ち300nm以上の深さの凹凸を持つ凹凸状のパターン603の周期構造を作製することができれば、300nm以上の深さの凹凸を持つ微細周期構造内を通る光の速度が5分の1以下になることが分かり、5倍の変調効率が得られる。
For example, when a groove depth of 300 nm is given to the structure of the concavo-
即ち、式(1)のΔφを5倍にすることができるために、式(1)の電極長Lは図5に示した光変調器に形成した光導波路502、503における光と電界との相互作用長(電極長)を1/5にすることができ、光変調器の小型化が可能である。
That is, since Δφ in the equation (1) can be increased by five times, the electrode length L in the equation (1) is the difference between the light and the electric field in the
上記光遅延素子構造を作製するために、従来の製造方法としては、ドライエッチングによりアスペクト比の高い加工技術がある。例えば特許文献1にはドライエッチングによる半導体装置の製造方法が記載されている。
As a conventional manufacturing method for producing the optical delay element structure, there is a processing technique having a high aspect ratio by dry etching. For example,
特許文献1に示されている半導体装置の製造方法について以下に述べる。
A method for manufacturing the semiconductor device disclosed in
図8(a)に示すように、HgCdTe基板1上にポジ型のレジスト膜2−1を約1μmの厚さでスピンコートし、100℃の温度で乾燥して固化する。
As shown in FIG. 8A, a positive resist film 2-1 is spin-coated on the
次いで図8(b)に示すように、アルミニウムよりなる金属膜3を約0.5μm の厚さに蒸着、或いはスパッタ法等の手段で被着する。次いで図8(c)に示すように、該金属膜3上に約1μmの厚さでレジスト膜2−2を塗布し、露光および現像工程によって、μmオーダの幅の所定のパターンを形成し、該パターン形成したレジスト膜2−2をマスクとして金属膜3を所定のパターンにエッチングする。
Next, as shown in FIG. 8B, a
次いで図8(d)に示すように、下層のレジスト膜2−1を酸素プラズマのリアクティブイオンエッチング法によってドライ現像して除去する。この下層のレジスト膜2−1を除去する工程で、最上層のレジスト膜2−2も同時に除去される。 Next, as shown in FIG. 8D, the lower resist film 2-1 is removed by dry development by a reactive ion etching method using oxygen plasma. In the step of removing the lower resist film 2-1, the uppermost resist film 2-2 is also removed at the same time.
この工程で図9(a)に示すように、金属膜3の表面が露出するので、さらに矢印Aに示すように、酸素プラズマを照射することによって金属膜3の表面を酸化する。金属膜3がアルミニウム膜で有るので、酸化によって約0.05μmの厚さのアルミナ膜より成る金属酸化膜4を形成する。
In this step, as shown in FIG. 9A, the surface of the
次いで図9(b)に示すように、HgCdTe基板1がエッチング可能なCF4 ガスのガスプラズマを、矢印Bのように照射し、リアクテイブイオンエッチング法でHgCdTe基板1をエッチングして溝5を形成する。
Next, as shown in FIG. 9B, CF 4 gas gas plasma that can etch the
このようにすると、HgCdTe基板1とアルミナより成る金属酸化膜4のエッチングの選択比は1:50で、HgCdTe基板1とアルミニウムより成る金属膜3のエッチングの選択比は1:5であるので、本実施例の場合、一度のエッチングで、且つ一度のエッチング用マスクの形成で、HgCdTe基板1に約5μmの深さの高アスペクト比の溝5が形成できる。
In this case, the etching selectivity of the
次いでHgCdTe基板1上に残存しているアルミニウムよりなる金属膜3を、下層のレジスト膜2−1を有機溶媒のレジスト膜除去剤で除去する際に、いわゆるリフトオフ法によって取り去ることで容易に除去でき、図9(c)に示すような溝5がHgCdTe基板1に形成できる。
しかしながら、従来の半導体装置の製造方法では、HgCdTe基板1上に形成させるエッチング用マスクとして、最下層に1μmのレジスト膜2−1があり、その上は金属膜のアルミニウム3となっているが、従来の半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置は光デバイスとして用いるため、HgCdTe基板1上に直接、金属膜のアルミニウム3を形成し残すとアルミニウム3が導波光を吸収してしまう問題が生じる。そのため、最後にアルミニウム3を除去する工程が必要となってしまう。
However, in the conventional method for manufacturing a semiconductor device, as a mask for etching formed on the
ゆえに、従来の半導体装置の製造方法では、HgCdTe基板1の直上にあるレジスト膜2−1をリフトオフして取り除く工程が必要である。
Therefore, the conventional method for manufacturing a semiconductor device requires a step of lifting off and removing the resist film 2-1 immediately above the
この課題を解決するために、ICPドライエッチングによるLiNbO3基板の加工に対して、EBレジストとLiNbO3基板よりも屈折率の小さいAl2O3をマスクとして用い、EBレジストの微細パターンの転写をLiNbO3基板に精度良く行ない、かつLiNbO3基板の加工後にLiNbO3基板よりも低屈折率であるAl2O3はバッファ層として用いることを可能とする光学結晶微細構造の製造方法である。 In order to solve this problem, for the processing of LiNbO 3 substrate by ICP dry etching, EB resist and Al 2 O 3 having a refractive index smaller than that of LiNbO 3 substrate are used as a mask to transfer a fine pattern of EB resist. LiNbO 3 performed accurately in the substrate, and LiNbO 3 Al 2 O 3 is a lower refractive index than the LiNbO 3 substrate after processing of the substrate is a method for producing an optical crystal microstructure which enables the use as a buffer layer.
上記課題を解決するため、本発明の光学結晶微細構造の製造方法は、LiNbO3基板上に加工する形状寸法程度となるように、Al2O3膜を30nmから90nmの膜厚を持たせて形成し、さらにその上にEBレジストを150nmから500nmの膜厚で形成させ、その後、現像・露光により選択的にEBレジストのマスクパターンを形成し、その後ArとCF4の混合ガス雰囲気中でICPドライエッチングにて、上記EBレジストのマスクパターンが形成されていない部位に対応する上記Al2O3膜を掘り込み、さらにその後、Arのガス雰囲気中でICPドライエッチングにて、上記Al2O3膜の掘り込み部に対応する部位に上記LiNbO3基板の掘り込みを行なうことを特徴とする光学結晶微細構造の製造方法である。 In order to solve the above-described problems, the optical crystal microstructure manufacturing method of the present invention has an Al 2 O 3 film with a thickness of 30 nm to 90 nm so as to have a shape dimension to be processed on a LiNbO 3 substrate. Then, an EB resist is formed thereon with a film thickness of 150 nm to 500 nm, and then a mask pattern of EB resist is selectively formed by development and exposure, and then ICP in a mixed gas atmosphere of Ar and CF 4 The Al 2 O 3 film corresponding to the portion where the mask pattern of the EB resist is not formed is dug by dry etching, and then the Al 2 O 3 is etched by ICP dry etching in an Ar gas atmosphere. An optical crystal microstructure manufacturing method is characterized in that the LiNbO 3 substrate is dug in a portion corresponding to a dug portion of the film.
また、前記LiNbO3基板上に形成されたAl2O3膜は前記LiNbO3基板をICPドライエッチングによってエッチングした後、除去しないことを特徴とする光学結晶微細構造の製造方法である。 Further, Al 2 O 3 film formed on said LiNbO 3 substrate is after etching the LiNbO 3 substrate by ICP dry etching, a method of manufacturing an optical crystal microstructure characterized by not removed.
以上説明したように、本発明の光学結晶微細構造の製造方法は、LiNbO3基板上にAl2O3膜を形成し、さらにその上にEBレジストを形成させた構成により、EBレジストがAl2O3膜のドライエッチング時にエッチング保護膜として働き、エッチングされてパターンが形成されたAl2O3膜はLiNbO3基板エッチング時にエッチング保護膜として働いて、かつ前記LiNbO3基板よりもAl2O3膜は屈折率が小さいために、LiNbO3基板上から除去する必要が無いという効果を有する。 As described above, the optical crystal microstructure manufacturing method of the present invention has a structure in which an Al 2 O 3 film is formed on a LiNbO 3 substrate and an EB resist is further formed thereon, whereby the EB resist is made of Al 2. O 3 film serves as an etching protective film during dry etching, the etched Al 2 O 3 pattern is formed by film works as an etching protection film when the LiNbO 3 substrate etching, and the LiNbO 3 Al 2 O 3 than the substrate Since the film has a small refractive index, there is an effect that it is not necessary to remove the film from the LiNbO 3 substrate.
以下に、上記LiNbO3基板における光学結晶微細構造の製造方法について説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing the optical crystal microstructure in the LiNbO 3 substrate.
本発明では、EBレジストとAl2O3膜をエッチング保護膜として使用し、LiNbO3基板をエッチングする。 In the present invention, an EB resist and an Al 2 O 3 film are used as an etching protective film, and the LiNbO 3 substrate is etched.
LiNbO3基板上に形成したAl2O3膜はLiNbO3基板に対してArガスによるドライエッチング選択比が10以上あるため、EBレジストとAl2O3膜をエッチング保護膜として用いることにより、LiNbO3基板に対して高アスペクト比の微細な溝形状を作製することが可能である。 Because LiNbO 3 the Al 2 O 3 film formed on the substrate have a dry etching selection ratio with Ar gas to the LiNbO 3 substrate is 10 or more, by using the EB resist and the Al 2 O 3 film as an etching protection film, LiNbO It is possible to produce a fine groove shape with a high aspect ratio for three substrates.
さらに、LiNbO3基板上に形成したAl2O3膜はLiNbO3基板の屈折率2.2よりも小さい屈折率(1.7)であるため、LiNbO3基板をエッチング加工後に除去する必要が無く、LiNbO3基板とLiNbO3基板に電界を印加する電極との間に挟むバッファ層としての機能を持たせることが可能である。 Furthermore, since the Al 2 O 3 film formed on LiNbO 3 substrate is a refractive index less than 2.2 of the LiNbO 3 substrate (1.7), it is not necessary to remove the LiNbO 3 substrate after etching It is possible to provide a function as a buffer layer sandwiched between the LiNbO 3 substrate and the electrode for applying an electric field to the LiNbO 3 substrate.
図6にあるLiNbO3基板601に形成した光導波路602の長手方向に対して設けた凹凸状の溝パターン603のエッチング加工深さによる1.55μm帯の光の群速度比特性(図7に図示)から、200nm以上の溝パターン603のエッチング加工深さを与えることで、1.55μm帯の光の群速度比特性は0.35以下が得られる。さらに、凹凸状の溝パターン603のエッチング加工深さによる1.55μm帯の光の群速度比特性(図7に図示)から、500nmまで溝パターン603のエッチング加工深さを与えることで、1.55μm帯の光の群速度比特性は0.01が得られる。
The group velocity ratio characteristics of light in the 1.55 μm band depending on the etching depth of the concave and
上記光の群速度比特性が0.35から0.01である範囲のLiNbO3基板601に設けられた凹凸状の溝パターン603のエッチング深さが、200nm以上500nm以下の凹凸状の溝パターンをLiNbO3基板に加工する実施例の形態を具体的に以下に説明する。
An uneven groove pattern having an etching depth of 200 nm or more and 500 nm or less of the
説明に使用する図面内の寸法、寸法比率及び位置関係は必ずしも正確ではない。以下、図面を参照しながら、本発明による光学結晶微細構造の製造方法の好ましい実施形態を説明する。 The dimensions, dimensional ratios, and positional relationships in the drawings used for explanation are not necessarily accurate. Hereinafter, preferred embodiments of a method for producing an optical crystal microstructure according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の実施形態を図1に示す。図1において、101はLiNbO3基板、102はAl2O3膜、103はEBレジスト膜である。 An embodiment of the present invention is shown in FIG. In FIG. 1, 101 is a LiNbO 3 substrate, 102 is an Al 2 O 3 film, and 103 is an EB resist film.
図1(a)に示すように、LiNbO3基板101上にスパッタや蒸着等にて膜厚30nmのAl2O3膜102を成膜した。さらに、その上にEBレジスト膜103をスピンコートにて膜厚200nmの厚さで塗布した。塗布後にプリベーキングを190℃で25分間行った。
As shown in FIG. 1A, an Al 2 O 3 film 102 having a film thickness of 30 nm was formed on a LiNbO 3 substrate 101 by sputtering or vapor deposition. Further, an EB resist
その後、図2に示すようにEBレジスト103を電子ビーム露光にて30μm×0.18μmの露光パターン201(網掛部)を作製した。露光パターン201の配置としては、露光部201と非露光部202との形状が30μm×0.36μm程度の周期構造となるようにした。
Thereafter, as shown in FIG. 2, an exposure pattern 201 (shaded portion) of 30 μm × 0.18 μm was produced by electron beam exposure of the EB resist 103. As the arrangement of the
さらに、現像工程を行うことによって図2の露光パターン201が除去され、図1(b)にあるように0.18μmの幅のEBレジスト103のマスクパターンを形成した。さらにその後、ポストベーキングを120℃で25分間行いEBレジスト3を固化した。
Further, the
続いて、現像工程によって形成されたEBレジスト103の非マスク部分を、ICPドライエッチングによってAl2O3膜102をエッチングした。 Subsequently, the Al 2 O 3 film 102 was etched by ICP dry etching on the non-masked portion of the EB resist 103 formed by the development process.
ICPドライエッチングのドライエッチング条件は、RF Biasパワー:100W、ガス雰囲気はArとCF4の混合ガス系あり、チャンバー内の全圧は8mTorrであった。ここで、予めArとCF4の混合流量に対するCF4のガス比率(CF4/(Ar+CF4))に対して、EBレジスト膜103とAl2O3膜102のエッチングレート選択比を図3にあるように調べた。
The dry etching conditions of ICP dry etching were RF Bias power: 100 W, the gas atmosphere was a mixed gas system of Ar and CF 4 , and the total pressure in the chamber was 8 mTorr. Here, with respect to pre-Ar gas ratio of CF 4 for the mixed flow rate of CF 4 (CF 4 / (Ar + CF 4)), the etching rate selectivity of EB resist
図3より、ArとCF4の混合流量に対するCF4のガス比率が12.5%〜25.1%の領域でAl2O3膜102とEBレジスト膜103との選択比(Al2O3膜102のエッチングレートをEBレジスト膜103のエッチングレートで割り算したもの)0.2以上が得られたことが確認できた。
Than 3, the selection ratio between the Al 2 O 3 film 102 and the EB resist
この混合流量に対するCF4のガス比率が12.5%〜25.1%エッチング条件下においては、膜厚30nmのAl2O3膜102をエッチングするためには、EBレジスト膜103は最高150nm程度エッチングされることがわかる。
When the gas ratio of CF 4 to the mixed flow rate is 12.5% to 25.1% under etching conditions, the EB resist
その結果、図1(c)のようなAl2O3膜102に微細構造を形成することができる。 As a result, a fine structure can be formed in the Al 2 O 3 film 102 as shown in FIG.
今回は、ArとCF4の全流量に対するCF4のガス比率が19%の場合に対するAl2O3膜2のドライエッチング加工について述べる。 This time, describes dry etching of the Al 2 O 3 film 2 for the case the gas ratio of CF 4 to the total flow rate of Ar and CF 4 is 19%.
混合流量に対するCF4のガス比率19%の場合、Al2O3膜102とEBレジスト膜103との選択比は0.27あるため、Al2O3膜102に30nmのエッチングによる溝加工を行なう際、EBレジスト103は110nm程度エッチングされる。よって、30nmのAl2O3膜102のエッチング加工後に、EBレジスト103は90nm程度残ることになる。
If for the mixed flow rate of the gas ratio of 19% CF 4, because the selection ratio between the Al 2 O 3 film 102 and the EB resist
次にLiNbO3基板101に対して、上記に示したエッチング加工によりEBレジスト103のパターンが転写されたAl2O3膜102をマスクとしてICPドライエッチングを行った。 Next, ICP dry etching was performed on the LiNbO 3 substrate 101 using the Al 2 O 3 film 102 onto which the pattern of the EB resist 103 was transferred by the etching process described above as a mask.
ICPドライエッチングの条件として、RF Biasパワーは100W、チャンバー内の全圧は8mTorrを設定し、LiNbO3基板101のICPドライエッチング時のガス雰囲気をArとCF4の混合ガス系とし、ArとCF4の混合流量に対するCF4のガス比率(CF4/(Ar+CF4))に対して、Al2O3膜102とLiNbO3基板101のエッチングレート選択比(LiNbO3基板101のエッチングレートをAl2O3膜102のエッチングレートで割り算したもの)を調べた。
As conditions for ICP dry etching, the RF bias power is set to 100 W, the total pressure in the chamber is set to 8 mTorr, the gas atmosphere during ICP dry etching of the LiNbO 3 substrate 101 is a mixed gas system of Ar and CF 4 , and Ar and CF gas ratio of CF 4 for the mixed flow rate of 4 (CF 4 / (Ar + CF 4)) with respect to, Al 2 O 3 film 102 and LiNbO 3 etch rate selectivity of the substrate 101 (LiNbO 3 the etching rate of the
上記条件により得られたLiNbO3基板101のエッチングレート、Al2O3膜102のエッチングレート、Al2O3膜102とLiNbO3基板101のエッチングレート選択比を図4に示す。図4にあるようにArガスのみのガス雰囲気でICPドライエッチングを行えば、LiNbO3基板101とAl2O3膜102のエッチングレート選択比は14と非常に高いエッチングレート選択比が得られた。 The etching rate of the LiNbO 3 substrate 101 obtained by the above conditions, the etching rate of the Al 2 O 3 film 102, the etching rate selectivity of the Al 2 O 3 film 102 and the LiNbO 3 substrate 101 shown in FIG. As shown in FIG. 4, when ICP dry etching was performed in a gas atmosphere containing only Ar gas, the etching rate selectivity between the LiNbO 3 substrate 101 and the Al 2 O 3 film 102 was 14 and a very high etching rate selectivity was obtained. .
このため、RF Biasパワー:100W、チャンバー内の全圧は8mTorrという条件でドライエッチングを行なった場合、膜厚30nmのAl2O3膜102を22nmエッチングすることで、図1(d)にあるようにLiNbO3基板101の表面には330nm程度の溝加工深さが得られた。 For this reason, when dry etching is performed under the conditions of RF Bias power: 100 W and the total pressure in the chamber of 8 mTorr, the Al 2 O 3 film 102 having a thickness of 30 nm is etched by 22 nm, which is shown in FIG. Thus, a groove processing depth of about 330 nm was obtained on the surface of the LiNbO 3 substrate 101.
このとき、図7にあるモード結合理論から求めた計算結果より、LiNbO3基板101の表面に330nmの溝加工深さを形成させることで群速度比として0.15が得られ、光遅延素子が得られることが確認できる。 At this time, from the calculation result obtained from the mode coupling theory in FIG. 7, by forming a groove processing depth of 330 nm on the surface of the LiNbO 3 substrate 101, a group velocity ratio of 0.15 is obtained, and the optical delay element is It can be confirmed that it is obtained.
また、LiNbO3基板101上には、Al2O3膜102がエッチング後に8nm残るが、光変調器に適用した際にLiNbO3基板101に対するバッファ層として用いることができるのでAl2O3膜102の除去が必要で無い。 Further, although the Al 2 O 3 film 102 remains on the LiNbO 3 substrate 101 after etching by 8 nm, it can be used as a buffer layer for the LiNbO 3 substrate 101 when applied to an optical modulator, so that the Al 2 O 3 film 102 can be used. No removal is necessary.
また、本発明では1.5μm帯における光遅延素子としての機能である群速度比が0.15のものを製造する方法を示したが、得たい群速度比を設定し、その群速度比になるようにLiNbO3基板101をドライエッチングにより形成させる溝深さ、Al2O3膜102の膜厚、EBレジスト103の膜厚といった構造パラメータは適宜変更可能である。 In the present invention, a method for manufacturing a group velocity ratio of 0.15, which is a function as an optical delay element in the 1.5 μm band, is shown. The structural parameters such as the groove depth for forming the LiNbO 3 substrate 101 by dry etching, the film thickness of the Al 2 O 3 film 102, and the film thickness of the EB resist 103 can be changed as appropriate.
本発明の光学結晶微細構造の製造方法により、光遅延素子等の微細構造を光学結晶上に作製可能である。 By the method for producing an optical crystal microstructure of the present invention, a microstructure such as an optical delay element can be produced on the optical crystal.
101 LiNbO3基板
102 Al2O3膜
103 EBレジスト
201 露光部
202 非露光部
501 LiNbO3基板
502 導波路
503 導波路
504 電極
505 電極
506 電極
507 入射光
508 分岐点
509 分岐点
510 分岐光
511 分岐光
601 LiNbO3基板
602 光導波路
603 凹凸状のパターン
604 線欠陥部
605 200周期の凹凸パターン
606 200周期の凹凸パターン
1 HgCdTe基板
2−1 レジスト膜
2−2 レジスト膜
3 金属膜
4 金属酸化膜
5 溝
A 酸素プラズマ
B CF4ガス
101 LiNbO 3 substrate 102 Al 2 O 3 film 103 EB resist 201
Claims (2)
30nm以上90nm以下の膜厚を持つAl2O3とを、
LiNbO3基板上に形成した光学結晶微細構造の製造方法であって、
前記EBレジストに形成した微細パターンのAl2O3への転写をCF4流量比が12.5%から25.1%におけるCF4/Arガス系を用いたICPドライエッチングで行い、
前記Al2O3に形成した微細パターンのLiNbO3基板上への転写をArガスを用いたICPドライエッチングで行い、
LiNbO3基板上に微細構造を形成する、光学結晶微細構造の製造方法。 An EB resist having a thickness of 150 nm to 500 nm;
Al 2 O 3 having a film thickness of 30 nm or more and 90 nm or less,
A method for producing an optical crystal microstructure formed on a LiNbO 3 substrate, comprising:
The fine pattern formed on the EB resist is transferred to Al 2 O 3 by ICP dry etching using a CF 4 / Ar gas system with a CF 4 flow ratio of 12.5% to 25.1%,
The fine pattern formed on the Al 2 O 3 is transferred onto the LiNbO 3 substrate by ICP dry etching using Ar gas,
A method for producing an optical crystal microstructure, wherein a microstructure is formed on a LiNbO 3 substrate.
2. The method of manufacturing an optical crystal microstructure according to claim 1, wherein Al 2 O 3 on the LiNbO 3 substrate is not removed after the fine pattern is transferred to the LiNbO 3 substrate.
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