JP2011022547A - 回折格子の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】寸法バラツキの小さい回折格子を提供する。
【解決手段】（ａ）半導体基板１０の上の半導体層１６上に形成された絶縁膜１８上に、第１の樹脂層２０を形成する工程と、（ｂ）第１の樹脂層上に、第２の樹脂層２２を提供する工程と、（ｃ）第２の樹脂層を、互いに平行な複数の帯状の凸部を含むストライプパターンへとパターニングする工程と、（ｄ）パターニングされた第２の樹脂層上に、Ｓｉを含有する第３の樹脂層２６を形成する工程と、（ｅ）複数の帯状の凸部が表面に露出するまで第３の樹脂層をエッチングする工程と、（ｆ）第３の樹脂層をマスクとして用いて、酸素を含むガスにより、第１の樹脂層及び第２の樹脂層をエッチングする工程と、（ｇ）エッチングされた第１の樹脂層及び第２の樹脂層をマスクとして用いて、絶縁膜をエッチングする工程と、（ｈ）エッチングされた絶縁膜をマスクとして用いて、半導体層をエッチングする工程を含む。
【選択図】図８

Description

本発明は、回折格子の形成方法に関するものであり、特に、半導体基板の上に回折格子を好適に形成する方法に関するものである。

半導体基板の上に回折格子を形成する方法としては、特許文献１に開示されたものが知られている。この特許文献１に開示された方法は、分布帰還型（ＤＦＢ）レーザ等を製造する方法である。

特許文献１に開示されているように、半導体基板の上に回折格子を形成する従来の方法は、以下の通りに行われる。まず、回折格子を形成すべき半導体層の上にレジストが設けられる。次いで、このレジストが、ストライプパターンへとパターニングされる。そして、パターニングされたレジストをマスクとして用いて半導体層をエッチングすることにより、回折格子が形成される。

特開昭６２−４３８６号公報

上述した従来の回折格子の形成方法では、レジストのストライプパターンの幅にバラツキが生じ、その結果、回折格子の幅方向の寸法バラツキが生じることがある。

本発明は、寸法バラツキの小さい回折格子を形成する方法を提供することを目的としている。

半導体基板の表面には、例えば、２インチ（約５０ｍｍ）直径のウエハの場合に、ウエハ面内で５〜６μｍ、ウエハ内の約１ｃｍ×１ｃｍの領域で約１００ｎｍの凹凸の分布が発生し得る。この半導体基板の上に形成される半導体層も同様に、凹凸のある表面を有する。したがって、当該半導体層の上にレジストを設けると、レジストの厚みが、半導体基板上の位置によって変動する。このように変動した厚みを有するレジストを露光等によりストライプパターンへとパターニングすると、ストライプパターンの幅が位置によって変動する。本発明は、かかる知見に鑑みてなされたものであり、半導体基板の表面に凹凸の分布が存在している場合であっても、生成されるレジストのストライプパターンの幅方向のバラツキを低減し、その結果、幅方向の寸法バラツキの小さい回折格子を形成するものである。

本発明の回折格子の形成方法は、（ａ）半導体基板の上に設けられた半導体層上に形成されている絶縁膜上に、Ｓｉを含有しない第１の樹脂層を形成する工程と、（ｂ）第１の樹脂層上に、Ｓｉを含有しない第２の樹脂層を提供する工程と、（ｃ）第２の樹脂層を、互いに平行な複数の帯状の凸部を含むストライプパターンへとパターニングする工程と、（ｄ）パターニングされた第２の樹脂層上に、Ｓｉを含有する第３の樹脂層を形成する工程と、（ｅ）複数の帯状の凸部が表面に露出するまで第３の樹脂層をエッチングする工程と、（ｆ）第３の樹脂層をマスクとして用いて、酸素を含むガスにより、第１の樹脂層及び第２の樹脂層をエッチングする工程と、（ｇ）エッチングされた第１の樹脂層及び第２の樹脂層をマスクとして用いて、絶縁膜をエッチングする工程と、（ｈ）エッチングされた絶縁膜をマスクとして用いて、半導体層をエッチングする工程と、を含んでいる。

本発明の回折格子の形成方法によれば、第１の樹脂層の形成により、当該第１の樹脂層が略平坦な表面を提供する。この第１の樹脂層の上に第２の樹脂層を設けてパターニングすることにより、幅方向の寸法バラツキが小さい複数の凸部を形成することができる。そして、第３の樹脂層が第２の樹脂層上に設けられ、凸部が表面に露出するまで第３の樹脂層がエッチバックされる。ここまでに形成された第３の樹脂層は、第２の樹脂層の凸部に倣って、幅方向の寸法バラツキが小さいストライプパターンとなる。この第３の樹脂層をマスクとして、第２の樹脂層及び第１の樹脂層をエッチングすることにより、第１の樹脂層を用いたストライプパターンのマスクが形成される。この段階で形成されたストライプパターンは、第３の樹脂層によるストライプパターンに倣って、幅方向の寸法バラツキが小さいストライプパターンとなる。このストライプパターンのマスクを用いて絶縁膜をエッチングし、エッチングされた絶縁膜をマスクとして用いて半導体層をエッチングすることにより、幅方向の寸法バラツキが小さい回折格子を形成することができる。

本発明の回折格子の形成方法においては、第１の樹脂層が熱硬化樹脂からなり、第２の樹脂層がＵＶ硬化樹脂からなることが好適である。また、第３の樹脂層をマスクとして用いて、第１の樹脂層及び第２の樹脂層をエッチングする工程において、反応性イオンエッチング法を用いることが好適である。

本発明の第１の樹脂層及び第２の樹脂層をエッチングする工程においては、半導体基板の周囲に炭素を含む部材が配置されることが好ましい。この部材を半導体基板の周囲に設けることにより、半導体基板上の位置による酸素の消費量の差が低減される。これにより、第１の樹脂層によるストライプパターンは、より幅方向の寸法バラツキの小さいストライプパターンとなる。その結果、より幅方向の寸法バラツキが小さい回折格子が形成される

以上説明したように、本発明によれば、寸法バラツキの小さい回折格子が提供される。

一実施形態の回折格子の形成方法により製造される回折格子を有する素子の一例を一部破断して示す斜視図である。 一実施形態の回折格子の形成方法の一工程により製造される生産物を示す断面図である。 一実施形態の回折格子の形成方法の一工程により製造される生産物を示す断面図である。 一実施形態の回折格子の形成方法の一工程を示す図である。 一実施形態の回折格子の形成方法の一工程により製造される生産物を示す断面図である。 一実施形態の回折格子の形成方法の一工程により製造される生産物を示す断面図である。 一実施形態の回折格子の形成方法の一工程により製造される生産物を示す断面図である。 一実施形態の回折格子の形成方法の一工程により製造される生産物を示す断面図である。 一実施形態の回折格子の形成方法の一工程を概略的に示す図である。。 一実施形態の回折格子の形成方法の一工程により製造される生産物を示す断面図である。 一実施形態の回折格子の形成方法の一工程により製造される生産物を示す断面図である。 一実施形態の回折格子の形成方法の一工程により製造される生産物を示す断面図である。 別の実施形態の回折格子の形成方法の一工程を概略的に示す図である。 更に別の実施形態の回折格子の形成方法の一工程を概略的に示す図である。 更に別の実施形態の回折格子の形成方法の一工程により製造される生産物を示す断面図である。 更に別の実施形態の回折格子の形成方法の一工程により製造される生産物を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。

図１は、一実施形態の回折格子の形成方法により製造される回折格子を有する素子の一例を一部破断して示す斜視図である。図１に示す素子は、分布帰還型（ＤＦＢ）レーザ１００であり、以下に説明する回折格子の形成方法により生成される回折格子を備えるものである。以下、図２〜図１２を参照して、光通信用のＤＦＢレーザ１００における回折格子の形成方法を例に、一実施形態の回折格子の形成方法を説明する。なお、図３〜図１２のうち断面を示す図は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面を示している。また、図３〜図１２のうち断面を示す図は、図２に示す半導体基板（ウエハ）の一部及びその上に設けられた層及び膜を拡大して示している。

本実施形態の回折格子の形成方法では、まず、半導体基板（ウエハ）１０の上に設けられた半導体層１６上に形成されている絶縁膜１８上に、Ｓｉを含有しない第１の樹脂層２０を形成する工程が行われる。この工程により、図２に示す生産物が製造される。なお、半導体基板１０の上には、第１導電型の半導体層１２、活性層１４、半導体層１６、及び絶縁膜１８が設けられている。これらの層１２、１４、及び１６は、有機金属気相成長（ＯＭＶＰＥ：OrganoMetaric Vapor Phase Epitaxy）法により成長することができるものである。また、絶縁膜１８は、ＣＶＤ法等により形成することができる。

光通信用のＤＦＢレーザ１００の各層の構成の一例を示すと、半導体基板１０は、第１導電型（ｎ型）の半導体基板、例えば、ＳｎがドープされたＩｎＰ基板である。半導体層１２は、半導体基板と同じ導電型のＩｎＰ層とすることができる。活性層１４は、ＧａＩｎＡｓＰ（４元混晶）量子井戸半導体層とＧａＩｎＡｓＰ（４元混晶）バリア半導体層とが交互に積層された多重量子井戸（Multiple Quantum Well：ＭＱＷ）構造を有し得る。半導体層１６は、後に回折格子が形成される半導体層であり、ＧａＩｎＡｓＰ層である。また、絶縁膜１８には、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、又はＳｉＮによる膜を用いことができる。なお、光通信用のＤＦＢレーザ１００に、２００ｎｍ〜２４０ｎｍの周期の回折格子を形成する場合には、当該絶縁膜１８の厚みを２０〜５０ｎｍとすることができる。

第１の樹脂層２０としては、エポキシ樹脂を用いることができる。この第１の樹脂層２０は、スピンコート等により絶縁膜１８上に設けることができる。第１の樹脂層２０は、例えば熱硬化により、硬化される熱硬化樹脂からなる。

ここで、半導体基板１０の上に形成された半導体層１６は、ウエハ内の約１ｃｍ×１ｃｍの領域の半導体基板１０の表面の凹凸を反映している。絶縁膜１８により、数十ｎｍの凹凸まで平坦化されるが、絶縁膜１８の表面には凹凸が存在する。第１の樹脂層２０は、この凹凸を吸収して、平坦な表面を提供する。そのため、第１の樹脂層２０は、この凹凸をカバーするように凹凸の大きさよりも厚く形成される。具体的には、５０〜１００ｎｍの厚みを有することが好適である。この工程により、第１の樹脂層２０の表面はより平坦性が向上し、この後の工程で形成される第２の樹脂層の厚みの面内均一性および表面の平坦性をより向上させることができる。

次いで、本実施形態の回折格子の形成方法では、図３に示すように、第１の樹脂層２０上に、Ｓｉを含有しない第２の樹脂層２２を提供する工程が行われる。第２の樹脂層２２は、例えば、滴化等によって、第１の樹脂層２０上に提供される。この第２の樹脂層２２には、例えば、ＵＶ硬化樹脂を用いることができる。

次いで、本実施形態の回折格子の形成方法では、第２の樹脂層２２を、互いに平行な複数の帯状の凸部２２ａを含むストライプパターンへとパターニングする工程が行われる。この工程では、例えば、図４に示すように、形成すべきストライプパターンに対して反転したパターンを有するテンプレート２４を第２の樹脂層２２に押し当てつつ、紫外線光ＵＶにより第２の樹脂層２２を硬化させる。

次いで、本実施形態の回折格子の形成方法では、テンプレート２４が取り去られる。これにより、図５に示すように、第２の樹脂層２２は、互いに平行な複数の帯状の凸部２２ａを有するストライプパターンをもった表面となる。このように形成される凸部２２ａの幅方向の寸法バラツキは、テンプレート２４の寸法精度に依存するので、小さいものとなる。なお、第２の樹脂層２２の層厚は、例えば、３００μｍであり、凸部２２ａの表面と凸部２２ａ間の表面との高さの差は、例えば、２００μｍである。

本実施形態の回折格子の形成方法では、次いで、Ｓｉを含有する第３の樹脂層２６を第２の樹脂層２２上に形成する工程が行われる。この工程により、図６に示す生産物が生成される。第３の樹脂層２６には、エポキシ樹脂を主成分とし、Ｓｉを約２０％含有する樹脂を用いることができる。この工程では、第３の樹脂層２６を、例えば、スピンコート等により第２の樹脂層２２上に形成し、熱硬化により硬化させることができる。

次いで、本回折格子の形成方法では、複数の帯状の凸部２２ａが表面に露出するまで第３の樹脂層２６をエッチングする工程が行われる。この工程により、図７に示す生産物が生成される。この工程は、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置を用いて行うことができる。ＲＩＥ装置を用いる場合には、当該ＲＩＥ装置の反応室内にＣＦ_４ガスと酸素ガスとの混合ガスを供給してプラズマを発生させることにより、第３の樹脂層２６をエッチングすることができる。本工程によって形成される図６に示す生産物では、第３の樹脂層２６がストライプパターンを有している。この第３の樹脂層２６のストライプパターンは、凸部２２ａに倣って、幅方向の寸法バラツキが小さいストライプパターンとなる。

次いで、本回折格子の形成方法では、図７に示すエッチング後の第３の樹脂層２６をマスクとして用いて、第１の樹脂層２０及び第２の樹脂層２２をエッチングする工程が行われる。この工程により、図８に示す生産物が生成される。本工程によれば、第３の樹脂層２６がマスクとして用いられるので、図８に示す生産物においては、エッチング後の第１の樹脂層２０及び第２の樹脂層２２のストライプパターンが、幅方向の寸法バラツキが小さいストライプパターンとなる。

この工程は、図９に示す反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置を用いて行うことができる。図９に示す装置は、ＩＣＰ−ＲＩＥ(誘導結合高周波プラズマ型反応性イオンエッチング)装置５０である。装置５０は、反応室５２を画成する外壁５４及び天窓５６、ガス源５８、電極６０、ステージ６２、並びに、ＩＣＰ電源６４及びバイアス電源６６を備えている。ガス源５８は、反応室５２に結合されている。電極６０は、天窓５６の上に設けられており、ＩＣＰ電源６４に接続されている。また、ステージ６２は、処理対象物Ｗを搭載するものであり、電極を兼ねている。このステージ６２は、バイアス電源６６に接続されている。ＩＣＰ−ＲＩＥ装置５０は、バイアスパワーを調整することにより処理対象物Ｗ上に堆積する異物を除去するスパッタ効果を調整することができる。したがって、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置５０は、平行平板型のＲＩＥ装置より、本実施形態の回折格子の形成方法に好適に用いられ得る。なお、バイアスパワーは１００Ｗ〜３００Ｗ、ＩＣＰパワー１００Ｗ〜１０００Ｗであることが好ましい。

図８に示す生産物を生成する本工程では、装置５０の反応室５２に、処理対象物Ｗとして図７に示す生産物を収容し、ガス源５８から酸素ガスを供給することにより、第１の樹脂層２０及び第２の樹脂層２２がエッチングされる。なお、本工程により、第３の樹脂層２６は、ＳｉＯ_２へと変質する。

本工程では、酸素ガスと窒素ガスとの混合ガスが反応室５２に供給されることが好適である。ここで、混合ガスにおける酸素ガスの流量比は、窒素ガス：酸素ガス＝１０：１〜２：１であることが好ましい。これは、混合ガスにおける酸素ガスの比率が高すぎると、第３の樹脂層２６中のＳｉとＯ_２との反応により生成される堆積物が増大し、一方、酸素ガスの比率が低すぎると、第１の樹脂層２０及び第２の樹脂層２２のエッチングレートが低下するからである。また、エッチング時の反応室５２内の圧力は、０．１〜１Ｐａであることが好ましい。これは、圧力が１Ｐａより大きい場合には、イオンやラジカルの平均自由行程が短くなって第１の樹脂層２０及び第２の樹脂層２２のサイドエッチが大きくなるからであり、一方、０．１Ｐａより圧力が小さい場合には、プラズマの放電が不安定になるからである。また、第１の樹脂層２０及び第２の樹脂層２２のエッチングレートは、１００ｎｍ／ｍｉｎ〜２００ｎｍ／ｍｉｎであることが望ましい。さらに、第１の樹脂層２０及び第２の樹脂層２２のエッチングレートは、第３の樹脂層２６のエッチングレートより１０倍〜２０倍大きいことが好ましい。

本実施形態の回折格子の形成方法では、次いで、図８に示すようにエッチングされた第１の樹脂層２０及び第２の樹脂層２２をマスクとして用いて、絶縁膜１８をエッチングする工程が行われる。この工程により、図１０に示す生産物が生成される。本工程は、ＲＩＥ装置を用いて行うことができる。具体的には、ＲＩＥ装置の反応室内にＣＦ_４ガスを供給してプラズマを発生させることにより、絶縁膜１８をエッチングすることができる。なお、このときに、第２の樹脂層２２の上の第３の樹脂層２６、即ちＳｉＯ_２に変質した層もエッチングされる。

本工程では、幅方向の寸法バラツキが小さいストライプパターンを有する第１の樹脂層２０及び第２の樹脂層２２がマスクとして用いられる。したがって、図１０に示す生産物においては、エッチング後の絶縁膜１８のストライプパターンは、幅方向の寸法バラツキが小さいストライプパターンとなる。

次いで、本実施形態の回折格子の形成方法では、図１０に示す生産物から第１の樹脂層２０及び第２の樹脂層２２を除去する工程が行われる。この工程により、図１１に示す生産物が得られる。本工程は、例えば、ＲＩＥ装置に酸素ガスを供給してプラズマを発生させることにより、実施することができる。

次いで、本回折格子の形成方法では、図１１に示すエッチング後の絶縁膜１８をマスクとして、半導体層１６をエッチングする工程が行われる。この工程により、図１２に示す生産物が製造される。本工程は、ＲＩＥ装置にＣＨ_４ガスとＨ_２ガスの混合ガスを供給してプラズマを発生させることにより、実施することができる。本工程では、上述したように幅方向の寸法バラツキが小さいストライプパターンの絶縁膜１８が、マスクとして用いられる。したがって、半導体層１６に形成されるストライプパターンの幅方向の寸法バラツキも小さくなる。本工程で形成されるストライプパターンは、ＤＦＢレーザ１００における回折格子を構成するものとなる。

なお、ＤＦＢレーザ１００は、以上の工程の後、以下に説明するように製造される。まず、半導体層１６上に第２導電型（ｐ型）のＩｎＰ半導体層２８が形成される。次いで、エッチングにより、第１導電型の半導体層１２、活性層１４、半導体層１６、及び、第２導電型の半導体層２８を含むメサ構造３０が形成される。次いで、メサ構造３０の側面に、埋込層３２が形成される。この埋込層３２は、第２導電型のＩｎＰ半導体層３２ａ、第１導電型のＩｎＰ半導体層３２ｂ、及び第２導電型のＩｎＰ半導体層３２ｃを含むものである。次いで、半導体層２８及び半導体層３２ｃの上に、第２導電型のＩｎＰ半導体層３４が形成される。次いで、半導体層３４上に、第２導電型のＧａＩｎＡｓコンタクト層３６が形成される。これら半導体層は、ＯＭＶＰＥにより成長させることが可能である。次いで、メサ構造３０の上において開口した誘電体膜３８がコンタクト層３６上に形成される。そして、メサ構造３０の上のコンタクト層３６上に電極４０が形成され、半導体基板１０の裏面に電極４２が形成される。以上の工程により、ＤＦＢレーザ１００が製造される。

以上説明したように、本実施形態の回折格子の形成方法によれば、半導体基板（ウエハ）上の位置に依存せずに、幅方向の寸法バラツキの小さい回折格子が得られる。ここで、光通信用のＤＦＢレーザには、発信波長の単一モード性要求される。また、半導体基板上に形成される複数のＤＦＢレーザの発信波長のバラツキを抑えることにより、歩留まりを高める必要がある。本実施形態の回折格子の形成方法によれば、半導体基板上に形成される回折格子の幅方向の寸法バラツキが小さくなるので、光通信用のＤＦＢレーザの単一モード性を向上し、歩留まりを高めることが可能である。

ここで、本願発明者が、従来の回折格子の形成方法により、線幅１２０ｎｍ且つ抜け幅１２０ｎｍの周期２４０ｎｍのストライプパターンの絶縁膜１８用のマスクを作成したところ、抜け幅は９０〜１４０ｎｍであった。即ち、従来の回折格子の形成方法では、周期２４０ｎｍのストライプパターンの幅方向の寸法バラツキが５０ｎｍであった。なお、従来の回折格子の形成方法としては、絶縁膜１８上に設けたレジストを露光して、ストライプパターンのマスクを形成する方法を用いた。

一方、本実施形態の方法により、線幅１２０ｎｍ且つ抜け幅１２０ｎｍの周期２４０ｎｍのストライプパターンの絶縁膜１８用のマスクを作成したところ、抜け幅は７７〜１０７ｎｍとなった。即ち、本実施形態の回折格子の形成方法では、周期２４０ｎｍのストライプパターンの幅方向の寸法バラツキが３０ｎｍであった。

以下、別の実施形態の回折格子の形成方法について説明する。この実施形態の回折格子の形成方法では、図１３に示すように、第１の樹脂層２０及び第２の樹脂層２２をエッチングする工程において、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置５０のステージ６２上に搭載した処理対象物Ｗ（即ち、図７に示す生産物）の周囲に炭素を含むガイドリング７０が配置される。ガイドリング７０は、例えば、グラッシーカーボン製であることが好適である。

炭素を含むガイドリング７０を設けることにより、ガイドリング７０上でも、酸素が消費されることになり、半導体基板の中央部の上方における酸素の消費量と半導体基板の縁部での酸素の消費量との差が低減される。その結果、第１の樹脂層２０及び第２の樹脂層２２のストライプパターンの幅方向の寸法バラツキがより小さくなる。

この実施形態の方法により、線幅１２０ｎｍ且つ抜け幅１２０ｎｍの周期２４０ｎｍのストライプパターンの絶縁膜１８用のマスクを作成したところ、抜け幅は９３〜１１０ｎｍとなった。即ち、この方法によれば、周期２４０ｎｍのストライプパターンの幅方向の寸法バラツキが１７ｎｍであり、より小さいバラツキとなった。

ここで、ガイドリング７０の面積は、半導体基板（ウエハ）の面積の８倍以上であることが好ましい。これにより、ウエハ上の酸素の消費よりも、ガイドリング７０上での酸素の消費が、支配的となるので、第１の樹脂層２０及び第２の樹脂層２２のエッチングレートの位置依存性が抑制される。例えば、２インチのウエハに対しては、６インチのガイドリング７０を用いることが望ましい。

以下、更に別の実施形態の回折格子の形成方法について説明する。上述した実施形態では、酸素ガスを用いて第１の樹脂層２０及び第２の樹脂層２２をエッチングする工程において、第３の樹脂層２６がＳｉＯ_２に変質し、ＳｉＯ_２に変質した第３の樹脂層２６は、ＣＦ_４ガスを用いて絶縁膜１８をエッチングする工程において、除去されると説明した。しかしながら、第１の樹脂層２０及び第２の樹脂層２２をエッチングする工程では、第３の樹脂層２６がＳｉＯ_２へと完全に変質しないことがある。

第３の樹脂層２６が完全にはＳｉＯ_２へと変質していない場合には、この第３の樹脂層２６をＣＦ_４とＯ_２の混合ガスを用いたエッチングにより除去することも可能である。しかしながら、この除去を絶縁膜１８をエッチングする工程の前に行うと、酸素ガスの影響により第１の樹脂層２０及び第２の樹脂層２２のストライプパターンの幅方向の寸法が小さくなる。一方、この除去を絶縁膜１８をエッチングする工程の後に行うと、第３の樹脂層２６を除去するための混合ガスに含まれるＣＦ_４ガスにより、絶縁膜１８に形成されたストライプパターンの幅方向の寸法が小さくなる。さらに、絶縁膜１８をエッチングする工程以降も樹脂層が残されていると、半導体層１６のエッチングに用いられるＣＨ_４ガスとＨ_２ガスの混合ガスによって樹脂層が膨脹することにより、半導体層１６に形成される回折格子のパターンが設計上のパターンに対して変形したものとなる。

そこで、本実施形態では、絶縁膜１８をエッチングする工程と半導体層１６をエッチングする工程との間に、図１４に示すように、酸素を含むガスＧにより、第１の樹脂層２０及び第２の樹脂層２２をアッシングする工程を行う。この工程には、バレル型アッシャや図９及び図１３に示したＩＣＰ−ＲＩＥ装置５０といったＲＩＥ装置を用いることができる。なお、アッシングの条件は、圧力１３０Ｐａ、パワー４００Ｗ、酸素ガス流量５０ｓｃｃｍ、アッシング時間３０分程度であることが好ましい。

このアッシング工程により、第１の樹脂層２０及び第２の樹脂層２２は、アンダーカットされ、除去される。また、第３の樹脂層２６に含まれる炭素は、Ｏ_２と結合してＣＯ_２となり気化する。一方、第３の樹脂層２６に含まれるＳｉは、Ｏ_２と結合してＳｉＯ_２となり固化する。固化したＳｉＯ_２と絶縁膜１８は互いに近接しているので、両者の間にファンデルワールス力が働く。したがって、図１５に示すように、絶縁膜１８にＳｉＯ_２（参照符号８０を参照）が吸着する。なお、第３の樹脂層２６の厚みが厚すぎると、ＳｉＯ_２へと変質しない樹脂成分が残存することがある。したがって、第３の樹脂層２６の厚みは、最大１００ｎｍ程度であることが好ましい。また、第３の樹脂層２６の厚みが薄すぎると、第１の樹脂層２０及び第２の樹脂層２２をエッチングする工程におけるマスクとしての機能を、第３の樹脂層２６が果たし得ないことがある。したがって、第３の樹脂層２６の厚みは最小で５０ｎｍ程度であることが好ましい。また、第３の樹脂層２６と絶縁膜１８との間の距離（即ち、第１の樹脂層２０の厚みと第２の樹脂層２２の厚みの和は）、ファンデルワールス力が働くように、１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度であることが好ましい。

次いで、本実施形態では、ＳｉＯ_２が吸着した絶縁膜１８のストライプパターンをマスクとして用いて、ＣＨ_４とＨ_２の混合ガスにより半導体層１６をエッチングすることにより、図１６に示すような回折格子を形成することができる。このような本実施形態の回折格子の形成方法によれば、幅方向の寸法バラツキの小さい回折格子が得られる。なお、回折格子の形成に引き続き、絶縁膜１８及び当該絶縁膜１８に吸着したＳｉＯ_２をフッ酸水溶液により除去した後、上述した実施形態と同様に、ＤＦＢレーザ１００を製造することが可能である。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、回折格子を有する素子としてＤＦＢレーザを例示したが、ＤＢＲ（分布反射型）レーザ等の回折格子を有する素子にも本発明の回折格子の形成方法を適用することができる。

また、上述した実施形態では、第２の樹脂層２２のパターニングは、テンプレートを用いたインプリントにより行われるが、このパターニングは、電子線描画方法又は二光束干渉露光法等の種々の方法により実施することが可能である。

１０…半導体基板、１２…第１導電型の半導体層、１４…活性層、１６…半導体層、１８…絶縁膜、２０…第１の樹脂層、２２…第２の樹脂層、２２ａ…凸部、２４…テンプレート、２６…第３の樹脂層、２８…第２導電型の半導体層、３０…メサ構造、３２…埋込層、３４…第２導電型の半導体層、３６…コンタクト層、３８…誘電体膜、４０…電極、４２…電極、５０…ＩＣＰ−ＲＩＥ装置、７０…ガイドリング、１００…ＤＦＢレーザ。

Claims (5)

1. 半導体基板の上に設けられた半導体層上に形成されている絶縁膜上に、Ｓｉを含有しない第１の樹脂層を形成する工程と、
   前記第１の樹脂層上に、Ｓｉを含有しない第２の樹脂層を提供する工程と、
   前記第２の樹脂層を、互いに平行な複数の帯状の凸部を含むストライプパターンへとパターニングする工程と、
   パターニングされた前記第２の樹脂層上に、Ｓｉを含有する第３の樹脂層を形成する工程と、
   前記複数の帯状の凸部が表面に露出するまで前記第３の樹脂層をエッチングする工程と、
   前記第３の樹脂層をマスクとして用いて、酸素を含むガスにより、第１の樹脂層及び第２の樹脂層をエッチングする工程と、
   エッチングされた前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層をマスクとして用いて、前記絶縁膜をエッチングする工程と、
   エッチングされた前記絶縁膜をマスクとして用いて、前記半導体層をエッチングする工程と、
   を含む回折格子の形成方法。
2. 前記第１の樹脂層が熱硬化樹脂からなり、前記第２の樹脂層がＵＶ硬化樹脂からなる、請求項１に記載の回折格子の形成方法。
3. 前記第３の樹脂層をマスクとして用いて、前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層をエッチングする工程において、反応性イオンエッチング法を用いる、請求項１又は２に記載の回折格子の形成方法。
4. 前記第１の樹脂層及び第２の樹脂層をエッチングする工程においては、前記半導体基板の周囲に炭素を含む部材が配置される、請求項１〜３の何れか一項に記載の回折格子の形成方法。
5. 前記絶縁膜をエッチングする工程と前記半導体層をエッチングする工程の間に、前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層を、酸素を含むガスを用いてアッシングする工程を更に含む、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。

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