JP2023098802A - グレーティング及びその製造方法、光導波路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板基材を提供することと、前記グレーティングのターゲットパターン構造に基づいて、前記基板基材の表面に、前記ターゲットパターン構造と相補的なパターン構造を有するマスクレイヤを製造し、前記パターン構造は突出領域とくぼんだ領域とを含むことと、前記基板基材の前記マスクレイヤが設けられた側の表面にグレーティングレイヤを堆積し、前記グレーティングレイヤは半導体材料で製造され、前記グレーティングレイヤは前記マスクレイヤのパターン構造のくぼんだ領域に堆積され、前記ターゲットパターン構造を形成し、前記グレーティングレイヤの厚さは前記マスクレイヤの厚さより小さいことと、リフトオフプロセスによって前記マスクレイヤを除去することと、を含む。【効果】本発明に係るグレーティングの製造方法は、ステップが簡単であり、生産効率が高く、製造されたグレーティングは、高い屈折率を有し、光散乱を低減することができる。【選択図】図１
Description
本発明は、光イメージングデバイスの技術分野に関し、特にグレーティング及びその製造方法、光導波路に関するものである。
グレーティングは各種分光分析機器の重要な光学素子であり、計測、イメージング、情報処理、光学と光通信などの新しい分野でますます多く採用されている。 近年、半導体プロセスの急速な発展に伴い、新しい光学応用製品、例えばＡＲ拡張現実製品も発展してきた。ＡＲは現実に対する拡張であり、仮想映像と現実映像の融合である。現在市場ににおけるヘッドマウントＡＲデバイスは、光学投射式原理、即ち目の前に設置されたレンズで現実場面と仮想場面の融合を実現することを採用することが多い。表面レリーフ型光導波路は現在、ＡＲ製品の主流の表示光学方式である。この方式では、インカップリンググレーティングを介して画像源からの光を導波路にカップリングして伝播し、光線がアウトカップリンググレーティング領域に伝播する時、アウトカップリンググレーティングにアウトカップリングされ、人間の目に入ると、人間の目は画像源からの光を見ることができる。
グレーティング材料の屈折率は画像表示の視野の大きさや、色と明るさの均一性などに影響するため、グレーティング材料の屈折率は光導波路における非常に重要な指標である。
現在、高屈折率グレーティングの製造方法は主に下記の２種類があり、第一の方法では基板基材に高屈折率のエンボス接着剤を塗布し、更にエンボス接着剤をナノインプリントし、離型した後、高屈折率を持つグレーティング構造を形成している。この方法はエンボス接着剤に限られており、その屈折率をそれ以上高めることは困難であり、また高屈折率の接着剤は専門的な処方が必要であり、価格が高く、製造コストが高くなっている。もう一つの方法では、基板基材に高屈折率のＴｉＯｘをめっきし、それから、その表面に金属Ｃｒ層をめっきし、さらに金属Ｃｒ層にエンボス接着剤を塗布し、エンボス接着剤をナノインプリントし、離型し、そして、金属Ｃｒ層をマスクとしてＴｉＯｘ上の格子構造をエッチングし、最後に残留したエンボス接着剤と金属Ｃｒ層を除去して、高屈折率を持つグレーティング構造を得る。この方法で製造されたグレーティングは非常に高い屈折率を持っているが、その製造方法が複雑で、ＴｉＯｘをエッチングする速度が遅く、生産効率が低く、最終的に生産コストの増加を招いている。
本発明は、従来技術におけるグレーティングの屈折率が高くないこと、製造方法が複雑であり、生産効率が低いことなどの技術的課題を解決するためのグレーティング及びその製造方法、光導波路を提供することを目的とする。
本発明の技術考案は下記の通りである。
グレーティングの製造方法であって、
基板基材を提供することと、
前記グレーティングのターゲットパターン構造に基づいて、前記基板基材の表面に、前記ターゲットパターン構造と相補的なパターン構造を有するマスクレイヤを製造し、前記パターン構造は突出領域とくぼんだ領域とを含むことと、
前記基板基材の前記マスクレイヤが設けられた側の表面にグレーティングレイヤを堆積し、前記グレーティングレイヤは半導体材料で製造され、前記グレーティングレイヤは前記マスクレイヤのパターン構造のくぼんだ領域に堆積され、前記ターゲットパターン構造を形成し、前記グレーティングレイヤの厚さは前記マスクレイヤの厚さより小さいことと、
リフトオフプロセスによって前記マスクレイヤを除去することと、を含む。
基板基材を提供することと、
前記グレーティングのターゲットパターン構造に基づいて、前記基板基材の表面に、前記ターゲットパターン構造と相補的なパターン構造を有するマスクレイヤを製造し、前記パターン構造は突出領域とくぼんだ領域とを含むことと、
前記基板基材の前記マスクレイヤが設けられた側の表面にグレーティングレイヤを堆積し、前記グレーティングレイヤは半導体材料で製造され、前記グレーティングレイヤは前記マスクレイヤのパターン構造のくぼんだ領域に堆積され、前記ターゲットパターン構造を形成し、前記グレーティングレイヤの厚さは前記マスクレイヤの厚さより小さいことと、
リフトオフプロセスによって前記マスクレイヤを除去することと、を含む。
上記の技術考案に対するさらなる改良は下記の通りである。
前記マスクレイヤの具体的な製造過程は、
前記基板基材の表面に犠牲層としてフォトレジストを塗布し、前記犠牲層を露光かつ現像して前記パターン構造を形成させることである。前記マスクレイヤの厚さ範囲は２００～５００ｎｍである。
前記基板基材の表面に犠牲層としてフォトレジストを塗布し、前記犠牲層を露光かつ現像して前記パターン構造を形成させることである。前記マスクレイヤの厚さ範囲は２００～５００ｎｍである。
または、前記マスクレイヤの具体的な製造過程は下記の通りである。
まず、前記基板基材の表面に犠牲層としてフォトレジストを塗布し、そして、前記犠牲層の上面に硬化型接着剤を塗布すること、前記硬化型接着剤層をナノインプリントし、前記犠牲層及び前記犠牲層に残留した硬化型接着剤層を露光かつ現像し、現像後の前記犠牲層と前記硬化型接着剤層とはともに前記パターン構造を形成することである。前記マスクレイヤの厚さ範囲は４００～１０００ｎｍである。
まず、前記基板基材の表面に犠牲層としてフォトレジストを塗布し、そして、前記犠牲層の上面に硬化型接着剤を塗布すること、前記硬化型接着剤層をナノインプリントし、前記犠牲層及び前記犠牲層に残留した硬化型接着剤層を露光かつ現像し、現像後の前記犠牲層と前記硬化型接着剤層とはともに前記パターン構造を形成することである。前記マスクレイヤの厚さ範囲は４００～１０００ｎｍである。
前記の露光かつ現像することは、具体的に、
前記パターン構造に基づいて、前記基板基材の垂直方向を投影方向とし、前記基板基材を前記突出領域の投影と重なる第１領域と前記くぼんだ領域の投影と重なる第２領域に分け、 前記第２領域のフォトレジストを除去するように、ポジ型またはネガ型現像法を採用することと、
ポジ型現像法を採用する場合、前記第２領域のフォトレジストを露光処理し、前記第２領域内のフォトレジストを硬化させ、ポジ型現像液を用いて前記第２領域内のフォトレジストを除去することと、
ネガ型現像を採用する場合、前記第１領域のフォトレジストを露光処理し、前記第１領域内のフォトレジストを硬化させ、ネガ型現像液を用いて前記第２領域内のフォトレジストを除去することと、を含む。
前記パターン構造に基づいて、前記基板基材の垂直方向を投影方向とし、前記基板基材を前記突出領域の投影と重なる第１領域と前記くぼんだ領域の投影と重なる第２領域に分け、 前記第２領域のフォトレジストを除去するように、ポジ型またはネガ型現像法を採用することと、
ポジ型現像法を採用する場合、前記第２領域のフォトレジストを露光処理し、前記第２領域内のフォトレジストを硬化させ、ポジ型現像液を用いて前記第２領域内のフォトレジストを除去することと、
ネガ型現像を採用する場合、前記第１領域のフォトレジストを露光処理し、前記第１領域内のフォトレジストを硬化させ、ネガ型現像液を用いて前記第２領域内のフォトレジストを除去することと、を含む。
前記グレーティングレイヤの材料は、ＴｉＯｘ、Ｃｒ２Ｏ３、ＬｉＮｂＯ３、ＴｉＳｉＯｘ、ＳｉＣ、ＺｎＳｅ、ＩｎＧａＡｓとＧａＰのいずれかを含む。
前記グレーティングレイヤの堆積方法は、原子層堆積、電子ビーム蒸着、イオンビームスパッタリング、マグネトロンスパッタリングまたは化学気相成長を含む。
本発明には、上記製造方法により製造されたグレーティングが提供され、前記グレーティングの周期範囲は１２５ｎｍ～６００ｎｍであり、前記グレーティングのデューティ比が３０％～７０％である。
本発明には、導波路本体、インカップリンググレーティング及びアウトカップリンググレーティングを備え、前記インカップリンググレーティング及び／又は前記アウトカップリンググレーティングが上述したグレーティングである光導波路が提供される。
本発明の技術考案によれば、本発明におけるグレーティングの製造方法は、基板基材の表面にマスクレイヤを製造し、堆積法によりマスクレイヤのパターン構造のくぼんだ領域にグレーティングのターゲットパターン構造を形成し、最後にリフトオフプロセスにより前記マスクレイヤを除去すると、ターゲットのグレーティングを得ることができる。この方法は、そのステップが簡単で、堆積後にターゲットパターン構造を得ることができ、エッチングプロセスを必要とせず、また、マスクレイヤをリフトオフで除去する時、グレーティングレイヤの厚さがマスク層の厚さより小さいため、リフトオフで除去する効率も非常に高く、グレーティングの高い屈折率を確保すると共に、生産効率を著しく向上させ、生産コストを効果的に削減することができる。また、堆積法で製造されたグレーティングレイヤは基板基材の表面粗さを効果的に低減することができ、表面粗さによる光散乱損失を低減し、光導波路のイメージング効果を高めるのに有利である。
１…基板基材、２…フォトレジスト、３…露光テンプレート、４…グレーティングレイヤ、５…硬化型接着剤層。
本発明の理解を容易にするために、以下、関連図面を参照して本発明をより包括的に説明する。図面には、本発明の好適な実施形態が示されている。しかしながら、本発明は、本明細書に記載された実施形態に限定されるものではなく、多くの異なる形態で実施することができる。逆に、これらの実施形態を提供する目的は、本発明の開示をより完全に理解することである。
なお、要素が「固定」された別の要素と称される場合、要素は、直接別の要素上に存在してもよいし、中央に位置する要素が存在してもよい。1つの構成部品が「接続」された別の構成部品と見なされる場合、それは、別の構成部品に直接接続されていてもよく、または中央の構成部品が同時に存在していてもよい。
特に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術および科学用語は、本発明の技術分野に属する技術者が通常理解する意味と同じである。本明細書において本発明の明細書において使用される用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定することを意図するものではない。
実施例１
実施例１
図１と図２に示すように、本発明の実施例１で提供されたグレーティングの製造方法は下記のステップを含む。
Ｓ１、基板基材の提供：基板基材１を洗浄装置に入れ、無水エタノール及びアセトンに浸して、基板基材１に残留した有機物を除去した後、大量の脱イオン水で洗浄して、乾燥させ、前記基板基材１は上・下面が平面構造のシリコンウエハやガラスウエハであってもよい。
曲面グレーティングを製造しようとする時、曲面構造を有する基板基材１、すなわち曲面のシリコンウエハまたは曲面のガラスウエハを提供する必要があり、前記曲面構造の高さの差は１ｍｍ以下である。
Ｓ２、マスクレイヤの製造：グレーティングのターゲットパターン構造に応じて、基板基材１の表面に前記ターゲットパターン構造と相補的なパターン構造を有するマスクレイヤを製造し、前記パターン構造は突出領域とくぼんだ領域を含んでいる。前記グレーティングのターゲットパターン構造は１次元矩形グレーティング構造、２次元円柱形グレーティング構造、２次元ブロック型グレーティング構造、二次元六角形、五角形などのグレーティング構造であってもよい。
最終的なターゲットパターン構造は堆積によって形成されるため、マスクレイヤのパターン構造とターゲットパターン構造の形状が相補的である必要がある。
具体的に、本実施例で前記マスクレイヤの製造過程は下記の通りである。
Ｓ２．１、フォトレジストの塗布：前記基板基材１の表面に犠牲層としてフォトレジスト２を塗布し、前記犠牲層を露光かつ現像して、前記パターン構造を形成させる。
前記フォトレジスト２は汎用フォトレジスト材料であり、例えばポリイミドフォトレジスト、ＫｒＦフォトレジストまたはＡｒＦフォトレジストなどであってもよい。フォトレジスト２塗布装置はスピンコーターであり、例えばＥＶＧ１２０装置であるもよい。塗布時に、まずスピンコーターを例えば５００ｒｐｍ／ｍｉｎの低速で回転させ、そして、グルーを滴下してから、例えば３０００ｒｐｍ／ｍｉｎの加速で回転を行い、スピニングを行い、加熱プレートで加熱して、溶剤を揮発させる。スピンコーターの真空加熱プレートの温度範囲は８５℃～１２０℃で、加熱時間は３０ｓ－６０ｓである。フォトレジスト２の厚さは２００ｎｍ～５００ｎｍに制御され、例えば２５０ｎｍ、３００ｎｍ、３５０ｎｍ、４００ｎｍ、または４５０ｎｍであってもよい。フォトレジスト２の濃度とスピンコーディング速度が変わらない場合、１回のスピンコーディングの厚さは変わらないため、複数回のスピンコーディングで予め設定された厚さに達する必要がある。フォトレジスト２の濃度が一定の場合、１回のスピンコーディングの膜厚が厚いほど、スピンコーディング速度は速くする必要がある。
膜厚とフォトレジスト濃度とスピンコーディング速度の関係式は下記の通りである。
ここで、ｈは膜厚、ｃはフォトレジスト濃度、ｗはスピンコーディング速度、ｋは定数を示している。
Ｓ２．２、露光：前記パターン構造に基づいて、露光テンプレート３を製造し、前記基板基材１の垂直方向を投影方向とし、前記基板基材１を前記突出領域の投影と重なる第１領域と、前記くぼんだ領域の投影と重なる第２領域に分け、前記第２領域のフォトレジスト２を露光処理し、前記第２領域内のフォトレジスト２を硬化させる。
ここで、露光量はフォトレジスト２の材料にかかっており、材料によって異なる露光量を選択する。露光すると同時に、基板基材１は１～５回上下運動する必要がある。
Ｓ２．３、現像：基板基材１をマスクレイヤとともにと現像液に浸し、ポジ型現像液を用いて現像を行い、第２領域内のフォトレジスト２を除去する。前記現像液はアルカリ性水溶液であり、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）であってもよい。
現像後、残留されたフォトレジスト２をさらに除去し、パターン構造をより正確にするため、洗浄プロセスを含んでもよい。洗浄液として酢酸ブチル、エタノール、トリクロロエチレンなどを用いることができる。
Ｓ３、グレーティングレイヤの堆積：基板基材１のマスクレイヤが設けられた側の表面には、グレーティングレイヤ４が堆積されており、前記グレーティングレイヤ４は高屈折率を持つ半導体材料から製造され、前記グレーティングレイヤ４は前記マスクレイヤのパターン構造のくぼんだ領域に堆積され、前記ターゲットパターン構造を形成し、且つ前記グレーティングレイヤ４の厚さは前記マスクレイヤの厚いより小さく、グレーティングレイヤ４の厚さがマスクレイヤの厚さより小さいことは犠牲層のリフトオフ除去に有利である。
前記半導体材料の屈折率は２．０以上であり、例えばＴｉＯｘ、Ｃｒ２Ｏ３、ＬｉＮｂＯ３、ＴｉＳｉＯｘ、ＳｉＣ、ＺｎＳｅ、ＩｎＧａＡｓとＧａＰのいずれかであってもよい。
前記グレーティングレイヤ４の堆積方法は、原子層堆積（ＡＬＤ）、電子ビーム蒸着、イオンビームスパッタリング、マグネトロンスパッタリングまたは化学気相成長（ＣＶＤ）を含む。
グレーティングレイヤ４の堆積過程は、堆積装置を使用して行うことができ、例えばＯｐｔｏｒｕｎ ＳＤＡＲＰ－１８００を使うことができる。
原子層堆積のプロセスは比較的成熟しており、良好で均一に被覆することができ、比較的良い界面品質を持っているが、スパッタリングや蒸着に比べると、その速度は相対的に遅い。電子ビーム蒸着は電子ビーム配向を利用してターゲットに衝撃し、他の部分を加熱せず、ルツボ内の元素源を局所的に加熱し、汚染を避けることができる。イオンビームスパッタリングは不活性ガスを電離することで不活性イオンを発生させ、ローレンツ力によってイオンが加速されてターゲットに衝撃し、ターゲット表面の原子を離脱させ、基板基材１の表面に飛来して堆積する。その堆積速度が速く、プロセスの再現性がよい。
Ｓ４、マスクレイヤのリフトオフ除去：リフトオフプロセス（ｌｉｆｔ－ｏｆｆ）によって、グレーティングレイヤ４が堆積された基板基材１を溶剤に置き、犠牲層を溶解することでマスクレイヤを除去し、ターゲットのグレーティングを得る。
本実施例におけるグレーティングの製造方法は、そのステップが簡単で、堆積法によって前記グレーティングレイヤを直接成形でき、従来の方法より迅速で便利であり、かつエッチングプロセスが不要になり、生産効率が大幅に向上され、生産コストが著しく低下している。同時に、本実施例で製造されたグレーティングは、そのターゲットパターン構造が限られない。本実施例によって曲面グレーティングや周期可変グレーティングを含んだ各種形状のグレーティングを製造できる。本実施例で製造されたグレーティングの周期範囲は１２５ｎｍ～６００ｎｍであり、前記グレーティングのデューティ比は３０％～７０％である。この方法で製造されたグレーティングは、より良い表面粗さを有し、光散乱を効果的に低減できる。
前記デューティ比の計算式は下記の通りである。
実施例２
図１と図２に示すように、本発明の実施例２で提供されるグレーティングの製造方法は、そのステップが実施例１のステップとほぼ同じであり、同じ部分はここで繰り返して述べず、異なる点は下記の通りである。
Ｓ２．２、露光：前記基板基材１の垂直方向を投影方向とし、前記基板基材１を前記突出領域の投影と重なる第１領域と、前記くぼんだ領域の投影と重なる第２領域に分け、前記第１領域のフォトレジスト２を露光処理し、前記第１領域内のフォトレジスト２を硬化させる。
ここで、露光量はフォトレジスト２の材料にかかっており、材料によって異なる露光量を選択する。露光すると同時に、基板基材１は１～５回上下運動する必要がある。
Ｓ２．３、現像：基板基材１をマスクレイヤとともに現像液に浸し、ネガ型現像液を用いて現像を行い、前記第２領域内のフォトレジスト２を除去する。 前記現像液はキシレンであってもよい。
実施例３
実施例３
図１と図３に示すように、本発明の実施例３で提供されるグレーティングの製造方法は、そのステップが実施例１のステップとほぼ同じであり、同じ部分はここで繰り返して述べず、異なる点は下記の通りである。
Ｓ２、マスクレイヤの製造：まず、前記基板基材１の表面に犠牲層としてフォトレジスト２を塗布し、さらに前記犠牲層の上面に硬化型接着剤層５を塗布し、前記固化接着剤層５をナノインプリントし、前記犠牲層及び前記犠牲層上にある残留固化接着剤層５を露光かつ現像し、現像後の前記犠牲層と前記固化接着剤層５とともに前記パターン構造を形成する。
最終的なターゲットパターン構造は堆積によって形成されるため、マスクレイヤのパターン構造とターゲットパターン構造の形状が相補的である必要がある。
具体的に、本実施例では、前記マスクレイヤの製造過程は下記の通りである。
Ｓ２．１、フォトレジストの塗布：前記基板基材１の表面に犠牲層としてフォトレジスト２を塗布し、前記犠牲層を露光かつ現像して、前記パターン構造を形成させる。
前記フォトレジスト２は汎用フォトレジスト材料であり、例えばポリイミドフォトレジスト、ＫｒＦフォトレジストまたはＡｒＦフォトレジストなどであってもよく、フォトレジスト２塗布装置はスピンコーターであり、例えばＥＶＧ１２０装置であってもよい。塗布時には、まずスピンコーターを例えば５００ｒｐｍ／ｍｉｎの低速で回転させ、それから、グルー滴下を行い、そして例えば３０００ｒｐｍ／ｍｉｎの加速で回転を行い、さらにスピニング・溶剤揮発を行う。スピンコーターの真空加熱プレートの温度範囲は８５℃～１２０℃で、加熱時間は３０ｓ～６０ｓである。フォトレジスト２の厚さは２００ｎｍ～５００ｎｍに制御され、例えば２２０ｎｍ、２７０ｎｍ、３２０ｎｍ、３７０ｎｍまたは４２０ｎｍであってもよい。
Ｓ２．２硬化型接着剤層：前記犠牲層の上面に紫外線硬化接着剤５を塗布する。
Ｓ２．３硬化型接着剤のインプリント：硬化性接着剤層５にナノインプリントを行い、ターゲットパターン構造と相補的なパターン構造を形成し、前記パターン構造は突出領域とくぼんだ領域を含んでいる。硬化型接着剤層５は嫌気性であるため、インプリント前に窒素ガスを流して酸素を除去し、且つ次の露光過程中で窒素ガスを流し続けて窒素ガス雰囲気を保つ必要がある。
Ｓ２．４パターン構造の形成：前記パターン構造によって、前記基板基材１の垂直方向を投影方向とし、前記基板基材１を前記突出領域の投影と重なる第１領域と、前記くぼんだ領域の投影と重なる第２領域に分け、前記第２領域のフォトレジスト２を露光処理し、前記第２領域内のフォトレジスト２を硬化させ、ポジ型現像液を用いて現像し、前記第２領域内のフォトレジスト２と残留する硬化型接着剤層５を除去し、パターン構造を形成する。
ここで、露光量はフォトレジストの材料にかかっており、材料によって異なる露光量を選択する。露光すると同時に、基板基材１は１～５回上下運動する必要がある。
あるいは、フォトリソグラフィを用いてパターン構造の成形を行ってもよく、例えばＲＩＥ反応イオンエッチング装置を用いて第２領域内のフォトレジスト２と残留された硬化型接着剤層５をエッチングしてパターン構造を形成してもよい。本実施例ではフォトリソグラフィ技術を採用しているが、エッチングしたのは従来のＴｉＯ２層や金属層ではなくフォトレジスト２であり、そのエッチング速度が速く、全体の生産効率に影響しない。
実際の必要に応じてウェットエッチング成形、またはドライエッチング成形を選択することができ、ドライエッチングの線幅制御がより正確になり、ウェットエッチングがより簡便になる。
本実施例の方法で製造されるマスクレイヤの厚さは４００～１０００ｎｍに達することができるが、堆積するグレーティングレイヤ４の厚さはマスクレイヤの厚さより小さくしてから、後のリフトオフプロセスでの分離に便利であるため、本実施例の方法で製造されたグレーティングレイヤ４の厚さはより厚くすることができる。本実施例の方法では、高アスペクト比の犠牲層パターン構造を製造することができるが、製造プロセスのステップが多くなる。
実施例４
実施例４
本実施例では、実施例１～実施例３のいずれかの製造方法で製造されたグレーティングを提供し、前記グレーティングの周期範囲は１２５ｎｍ～６００ｎｍであり、前記グレーティングのデューティ比は３０％～７０％である。
実施例５
実施例５
本実施例では、導波路本体とインカップリンググレーティングとアウトカップリンググレーティングとを含み、前記インカップリンググレーティング及び／又は前記アウトカップリンググレーティングは実施例４に記載されたグレーティングである光導波路を提供する。
本実施例の光波層におけるグレーティング４は、堆積法により製造されたものであり、グレーティングレイヤ４と基板基材１との間の粗さが小さく、光の散乱を効果的に低減し、光導波路のイメージング効果を高めることができる。
以上に説明されたのは、本発明の実施形態に過ぎなく、当業者にとっては、本発明の構想から逸脱しない限り、さらに改良することができ、これらの改良はいずれも本発明の保護範囲に含まれるとここで指摘すべきである。
Claims (10)
- 基板基材を提供することと、
前記グレーティングのターゲットパターン構造に基づいて、前記基板基材の表面に、前記ターゲットパターン構造と相補的なパターン構造を有するマスクレイヤを製造し、前記パターン構造は突出領域とくぼんだ領域とを含むことと、
前記基板基材の前記マスクレイヤが設けられた側の表面にグレーティングレイヤを堆積し、前記グレーティングレイヤは半導体材料で製造され、前記グレーティングレイヤは前記マスクレイヤのパターン構造のくぼんだ領域に堆積され、前記ターゲットパターン構造を形成し、前記グレーティングレイヤの厚さは前記マスクレイヤの厚さより小さいことと、
リフトオフプロセスによって前記マスクレイヤを除去することと、を含むことを特徴とするグレーティングの製造方法。 - 前記マスクレイヤの具体的な製造過程は、
前記基板基材の表面に犠牲層としてフォトレジストを塗布し、前記犠牲層を露光かつ現像して前記パターン構造を形成させることであることを特徴とする請求項１に記載のグレーティングの製造方法。 - 前記マスクレイヤの厚さ範囲は２００～５００ｎｍであることを特徴とする請求項２に記載のグレーティングの製造方法。
- 前記マスクレイヤの具体的な製造過程は、
まず、前記基板基材の表面に犠牲層としてフォトレジストを塗布し、そして、前記犠牲層の上面に硬化型接着剤を塗布すること、前記硬化型接着剤層をナノインプリントし、前記犠牲層及び前記犠牲層に残留した硬化型接着剤層を露光かつ現像し、現像後の前記犠牲層と前記硬化型接着剤層とはともに前記パターン構造を形成することであることを特徴とする請求項１に記載のグレーティングの製造方法。 - 前記マスクレイヤの厚さ範囲は４００～１０００ｎｍであることを特徴とする請求項４に記載のグレーティングの製造方法。
- 前記の露光かつ現像することは、具体的に、
前記パターン構造に基づいて、前記基板基材の垂直方向を投影方向とし、前記基板基材を前記突出領域の投影と重なる第１領域と前記くぼんだ領域の投影と重なる第２領域に分け、前記第２領域のフォトレジストを除去するように、ポジ型またはネガ型現像法を採用することと、
ポジ型現像法を採用する場合、前記第２領域のフォトレジストを露光処理し、前記第２領域内のフォトレジストを硬化させ、ポジ型現像液を用いて前記第２領域内のフォトレジストを除去することと、
ネガ型現像を採用する場合、前記第１領域のフォトレジストを露光処理し、前記第１領域内のフォトレジストを硬化させ、ネガ型現像液を用いて前記第２領域内のフォトレジストを除去することと、を含むことを特徴とする請求項２または４に記載のグレーティングの製造方法。 - 前記グレーティングレイヤの材料は、ＴｉＯｘ、Ｃｒ２Ｏ３、ＬｉＮｂＯ３、ＴｉＳｉＯｘ、ＳｉＣ、ＺｎＳｅ、ＩｎＧａＡｓとＧａＰのいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載のグレーティングの製造方法。
- 前記グレーティングレイヤの堆積方法は、原子層堆積、電子ビーム蒸着、イオンビームスパッタリング、マグネトロンスパッタリングまたは化学気相成長を含むことを特徴とする請求項１または７に記載のグレーティングの製造方法。
- 請求項１～８のいずれか１項に記載の製造方法により製造され、前記グレーティングの周期範囲は１２５ｎｍ～６００ｎｍであり、前記グレーティングのデューティ比が３０％～７０％であることを特徴とするグレーティング。
- 導波路本体、インカップリンググレーティング及びアウトカップリンググレーティングを備え、前記インカップリンググレーティング及び／又は前記アウトカップリンググレーティングが請求項９に記載のグレーティングであることを特徴とする光導波路。
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