JP2010080763A - 回折格子の形成方法および分布帰還型半導体レーザの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この回折格子の形成方法は、回折格子を形成するための凹凸パターン12を有するモールド10を準備する工程と、真空状態においてモールド10の凹凸パターン12を樹脂体22に接触させ、当該接触を維持しながら真空状態を解除する工程と、凹凸パターン12と樹脂体22との上記接触を維持しながら樹脂体22を硬化させることによって、硬化した樹脂体22に回折格子のためのパターン24を形成する工程とを含む。モールド10の凹凸パターン12に含まれる凹部13a,13bは、該凹凸パターン12を含むモールド10の面内において閉じたパターンを構成している。
【選択図】図2
Description
Stephen Y. Chou et al., "Nanoimprint lithography", The Journal ofVacuum Science and Technology B, 14(6), Nov/Dec 1996, pp.4129-4133
図1及び図2は、実施形態に係る回折格子の形成方法の各工程を模式的に示す図である。図1(a)は本実施形態の方法において使用されるモールド10を示す底面図であり、図1(b)は図1(a)のI−I線に沿ったモールド10の側断面図である。また、図2(a)〜図2(d)は、モールド10を使用するナノインプリント法によって回折格子のためのパターンを形成する工程を示している。
まず、図1(a)及び(b)に示されるように、モールド10を準備する。モールド10は、例えば平板状であり、所定パターンを有するSOG(Spin On Glass)膜を石英基板上に接着したものや、或いは石英基板の表面に所定パターンをエッチングにより形成したもの等、様々な材料により構成されることができる。
次に、図2(a)および図2(b)に示すように、モールド10の凹凸パターン12を、半導体基板等の基板20上に形成された樹脂体22に接触させる。このとき、モールド10および基板20をチャンバ内に設置し、該チャンバ内部を真空状態とする。ここで、モールド10の樹脂体22側(凹凸パターン12が形成されている側)の面とは反対側の面を外力で押圧してもよいが、その際、モールド10と基板20とが接触しない程度に、モールド10と基板20との距離を制御することが好ましい。
次に、凹凸パターン12と樹脂体22との上記接触を維持しながら樹脂体22を硬化させる。これにより、硬化した樹脂体22に回折格子のためのパターンが形成される。樹脂体22が紫外線硬化性樹脂からなる場合には、樹脂体22に紫外線を照射し(光式ナノインプリント)、また樹脂体22が熱可塑性樹脂からなる場合には、樹脂体22を加熱する(熱式ナノインプリント)。熱可塑性樹脂の場合は、温度をガラス転移点以上に上げて軟化させておいて、型を押し付け、その状態で温度を下げて硬化させる。
次に、図2(d)に示されるように、硬化した樹脂体22からモールド10を剥離する。以上の工程を経ることによって、周期的に配列された複数の凸部及び凹部を含む回折格子のためのパターン24を形成することができる。このパターン24の形状は、モールド10の凹凸パターン12の形状に対応している。なお、硬化した樹脂体22を全面ドライエッチングしてもよい。この場合、パターン24の凹部の底面に基板20が露出してもよい。さらに、基板20の露出した部分を、例えばプラズマや酸などを用いてエッチングし、基板20に回折格子パターンを転写してもよい。
図3は、本実施形態において使用されるモールドの他の例を示す側断面図である。図3に示すモールド11は、図1に示したモールド10と同様に平板状を呈しており、回折格子を形成するための凹凸パターン14を有している。この凹凸パターン14においては、そのパターン密度が、モールド内での位置に応じて異なっている。具体的には、複数の凸部14aの幅が、モールド11内の或る領域では大きく、別の領域では小さくなっている。複数の凹部14bの幅についても、モールド11内の或る領域では大きく、別の領域では小さくなっている。すなわち、モールド11内の所定の領域毎に凹部14bのアスペクト比が異なっている。
図4は、実施形態に係る分布帰還型半導体レーザの製造方法の各工程を模式的に示す図である。図5は、上記製造方法により製造される分布帰還型半導体レーザを一部破断して示す斜視図である。
まず、図4(a)に示すように、基板20a上に、第1クラッド層30、第1光閉じ込め層32、活性層34、第2光閉じ込め層36、回折格子層38及び樹脂体22をこの順に形成する。基板20aは、例えばn型InP等のIII−V族化合物半導体からなる。第1クラッド層30は、例えばn型InP等のIII−V族化合物半導体からなる。第1光閉じ込め層32は、例えばn型GaInAsP等のIII−V族化合物半導体からなる。活性層34は、例えばGaInAsPからなる多重量子井戸構造を有する。第2光閉じ込め層36は、例えばp型GaInAsP等のIII−V族化合物半導体からなる。回折格子層38は、例えばp型GaInAsP等のIII−V族化合物半導体からなる。なお、第1光閉じ込め層32及び第2光閉じ込め層36を形成しなくてもよい。基板20a、第1クラッド層30、第1光閉じ込め層32、活性層34、第2光閉じ込め層36、及び回折格子層38によって基板20が構成される。
Claims (6)
- 回折格子を形成するための凹凸パターンを有するモールドを準備する工程と、
真空状態において前記モールドの前記凹凸パターンを樹脂体に接触させ、当該接触を維持しながら前記真空状態を解除する工程と、
前記凹凸パターンと前記樹脂体との上記接触を維持しながら前記樹脂体を硬化させることによって、硬化した樹脂体に前記回折格子のためのパターンを形成する工程と
を含み、
前記モールドの前記凹凸パターンに含まれる凹部が、該凹凸パターンを含む前記モールドの面内において閉じたパターンを構成していることを特徴とする、回折格子の形成方法。 - 前記樹脂体が紫外線硬化性樹脂からなることを特徴とする、請求項1に記載の回折格子の形成方法。
- 前記樹脂体の硬化前における粘度が1.0ミリパスカル秒以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載の回折格子の形成方法。
- 前記真空状態を解除する際に、前記モールド及び前記樹脂体の周囲を大気圧とすることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の回折格子の形成方法。
- 前記モールドの前記凹凸パターンが、所定方向を長手方向とし該所定方向と交差する方向に並んだ複数の第1の凸部と、該複数の第1の凸部を囲む第2の凸部とを含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の回折格子の形成方法。
- 活性層を含む半導体基板上に樹脂体を形成する工程と、
回折格子を形成するための凹凸パターンを有するモールドを準備する工程と、
真空状態において前記モールドの前記凹凸パターンを前記樹脂体に接触させ、当該接触を維持しながら前記真空状態を解除する工程と、
前記凹凸パターンと前記樹脂体との上記接触を維持しながら前記樹脂体を硬化させることによって、硬化した樹脂体に前記回折格子のためのパターンを形成する工程と、
前記回折格子のためのパターンを用いて前記半導体基板をエッチングすることにより、前記回折格子を形成する工程と
を含み、
前記モールドの前記凹凸パターンに含まれる凹部が、該凹凸パターンを含む前記モールドの面内において閉じたパターンを構成していることを特徴とする、分布帰還型半導体レーザの製造方法。
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