JP2786229B2 - 回折格子の製造方法 - Google Patents
回折格子の製造方法Info
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- JP2786229B2 JP2786229B2 JP2670689A JP2670689A JP2786229B2 JP 2786229 B2 JP2786229 B2 JP 2786229B2 JP 2670689 A JP2670689 A JP 2670689A JP 2670689 A JP2670689 A JP 2670689A JP 2786229 B2 JP2786229 B2 JP 2786229B2
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- diffraction grating
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光通信分野においてフィルタとして或いは
分布帰還形半導体レーザ（Distributed Feedback Lase
r;以下、DFBレーザと略す。）の内部等に用いられる回
折格子の製造方法に係り、特に隣接する二つの領域にお
いて回折格子の凹凸の位相が反転する構造を有する回折
格子の製造方法に関するものである。
分布帰還形半導体レーザ（Distributed Feedback Lase
r;以下、DFBレーザと略す。）の内部等に用いられる回
折格子の製造方法に係り、特に隣接する二つの領域にお
いて回折格子の凹凸の位相が反転する構造を有する回折
格子の製造方法に関するものである。
（従来の技術） 従来、DFBレーザは、単一軸モードの光を発生するよ
うに発行領域又はその近傍に周期的な凹凸から成る回折
格子が設けられ、光通信の光源として汎用されている。
特に、現在ではこの回折格子としてλ/4シフトと称さ
れ、回折格子の中央部近くでその凹凸の位相を反転させ
たものがあるが、λ/4シフトを設けることにより更に安
定な単一軸モード発振が期待できるために注目されてい
る。
うに発行領域又はその近傍に周期的な凹凸から成る回折
格子が設けられ、光通信の光源として汎用されている。
特に、現在ではこの回折格子としてλ/4シフトと称さ
れ、回折格子の中央部近くでその凹凸の位相を反転させ
たものがあるが、λ/4シフトを設けることにより更に安
定な単一軸モード発振が期待できるために注目されてい
る。
次に、上記した回折格子の製造する際の露光法につい
て述べる。例えばHe−Cdレーザ光を２つの光路に分波
し、例えば半導体基板上において再び合波させればその
基板上に干渉パターンが形成される。この干渉パターン
を利用して基板上のホトレジスト膜を露光する方法を２
光束干渉露光法と呼ぶ。この干渉パターンの周期はΛ＝
λ0/2pinα（但し、λ０はレーザ光の波長、αはレーザ
光の入射角）となる。この２光束干渉露光法を利用して
λ/4シフトを回折格子に設ける回折格子の製造方法が例
えば特開昭62−206501号公報等に開示されている。次
に、この公報に開示された従来の回折格子の製造方法に
ついて第２図を参照して説明する。
て述べる。例えばHe−Cdレーザ光を２つの光路に分波
し、例えば半導体基板上において再び合波させればその
基板上に干渉パターンが形成される。この干渉パターン
を利用して基板上のホトレジスト膜を露光する方法を２
光束干渉露光法と呼ぶ。この干渉パターンの周期はΛ＝
λ0/2pinα（但し、λ０はレーザ光の波長、αはレーザ
光の入射角）となる。この２光束干渉露光法を利用して
λ/4シフトを回折格子に設ける回折格子の製造方法が例
えば特開昭62−206501号公報等に開示されている。次
に、この公報に開示された従来の回折格子の製造方法に
ついて第２図を参照して説明する。
まず、第２図（Ａ）に示すように、例えばｎ型InP基
板等の基板１上にポジタイプホトレジスト膜（以下、PR
膜と略す。）２を塗布した後、周知のホトリソグラフィ
技術により未露光の状態のものを領域Ｉのみに残す。次
に、例えば窒化シリコン膜等の透明性を有する分離膜３
をECR法によるプラズマCVDにより全面に膜付けする。そ
の後、全面にネガタイプホトレジスト膜（以下、NR膜と
略す。）４を塗布し、２光束干渉露光法によりPR膜２と
NR膜４を縞状に同時露光する。この２光束干渉露光法に
より同時露光した時にその光は基板１によって反射され
る定在波となる。その定在波の腹の部分がPR膜２に位置
し、その定在波の節の部分が領域ＩのNR膜４部分に位置
するようにPR膜２やNR膜４の厚さ等は調整されている。
この定在波により、PR膜２は閾値以上の露光状態とな
り、NR膜４の内で領域Ｉのみでは閾値以下の未露光状態
となる。
板等の基板１上にポジタイプホトレジスト膜（以下、PR
膜と略す。）２を塗布した後、周知のホトリソグラフィ
技術により未露光の状態のものを領域Ｉのみに残す。次
に、例えば窒化シリコン膜等の透明性を有する分離膜３
をECR法によるプラズマCVDにより全面に膜付けする。そ
の後、全面にネガタイプホトレジスト膜（以下、NR膜と
略す。）４を塗布し、２光束干渉露光法によりPR膜２と
NR膜４を縞状に同時露光する。この２光束干渉露光法に
より同時露光した時にその光は基板１によって反射され
る定在波となる。その定在波の腹の部分がPR膜２に位置
し、その定在波の節の部分が領域ＩのNR膜４部分に位置
するようにPR膜２やNR膜４の厚さ等は調整されている。
この定在波により、PR膜２は閾値以上の露光状態とな
り、NR膜４の内で領域Ｉのみでは閾値以下の未露光状態
となる。
次に第２図（Ｂ）に示すように、NR膜４の現像を行な
うが、ここで上記のような定在波による露光状態の相異
によりPR膜２上の領域ＩのNR膜の方が領域IIのNR膜に比
べて現像の進行が速いため、現像時間を調整することに
より、領域ＩではNR膜４部分を除去でき、領域IIではNR
膜４を回折格子状に形成できる。図中、PR膜２及びNR膜
４の斜線部は露光部を示す。このNR膜４をマスクとして
例えば緩衝弗酸液により分離膜３をエッチングすると、
領域IIに回折格子状に残る。その後、PR膜２上層部のダ
メージ層をO2プラズマエッチングにより除去する。
うが、ここで上記のような定在波による露光状態の相異
によりPR膜２上の領域ＩのNR膜の方が領域IIのNR膜に比
べて現像の進行が速いため、現像時間を調整することに
より、領域ＩではNR膜４部分を除去でき、領域IIではNR
膜４を回折格子状に形成できる。図中、PR膜２及びNR膜
４の斜線部は露光部を示す。このNR膜４をマスクとして
例えば緩衝弗酸液により分離膜３をエッチングすると、
領域IIに回折格子状に残る。その後、PR膜２上層部のダ
メージ層をO2プラズマエッチングにより除去する。
次に第２図（Ｃ）に示すように、PR膜２の現像を行な
うことにより、領域Ｉ及びIIでは周期的な凹凸の位相が
互いに反転したPR膜２及び分離膜３の回折格子が形成さ
れる。
うことにより、領域Ｉ及びIIでは周期的な凹凸の位相が
互いに反転したPR膜２及び分離膜３の回折格子が形成さ
れる。
次に第２図（Ｄ）に示すように、PR膜２及び分離膜３
の回折格子をマスクにして例えば臭素系のエッチング液
により基板１をエッチングして回折格子を形成する。
の回折格子をマスクにして例えば臭素系のエッチング液
により基板１をエッチングして回折格子を形成する。
（発明が解決しようとする課題） ここで、上記述べた方法により形成した回折格子につ
いてみると、第２図（Ｄ）から明らかなように領域IIで
は基板１に対する分離膜３の密着性が良好なために基板
１に形成される回折格子はその面形状が方形波状にな
る。しかし、領域Ｉでは、基板１に対するPR膜２の回折
格子の密着性が悪いためにPR膜２下の基板１も上方側か
らエッチングされ、形成される回折格子はその面形状が
正弦波状になる。このような基板１に対する分離膜３と
PR膜２の密着性の相異は材料の組合せの相異によるもの
である。ところで、上記形成した回折格子のうち、領域
IIでの方形波状の回折格子面ではある特定のスペクトル
の回折格子との結合効率が良好となる。しかし、領域Ｉ
での正弦波状の回折格子面では回折格子との結合効率が
悪くなる。よって、従来の回折格子ではλ/4シフト部の
両側で回折効率に差が出来てしまう等の課題があった。
いてみると、第２図（Ｄ）から明らかなように領域IIで
は基板１に対する分離膜３の密着性が良好なために基板
１に形成される回折格子はその面形状が方形波状にな
る。しかし、領域Ｉでは、基板１に対するPR膜２の回折
格子の密着性が悪いためにPR膜２下の基板１も上方側か
らエッチングされ、形成される回折格子はその面形状が
正弦波状になる。このような基板１に対する分離膜３と
PR膜２の密着性の相異は材料の組合せの相異によるもの
である。ところで、上記形成した回折格子のうち、領域
IIでの方形波状の回折格子面ではある特定のスペクトル
の回折格子との結合効率が良好となる。しかし、領域Ｉ
での正弦波状の回折格子面では回折格子との結合効率が
悪くなる。よって、従来の回折格子ではλ/4シフト部の
両側で回折効率に差が出来てしまう等の課題があった。
本発明は、以上述べた基板上の回折格子が正弦波状に
なるという課題を除去し、回折効果が良好且つ一様にで
きる回折格子の製造方法を提供することを目的とする。
なるという課題を除去し、回折効果が良好且つ一様にで
きる回折格子の製造方法を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明に係る回折格子の製造方法は、２種類のホトレ
ジスト膜と第２の分離膜とにより２光束干渉露光法を用
いて基板上に形成されている第１の分離膜を従来方法と
同様にして回折格子状に形成し、この回折格子をマスク
として凹凸の位相が互いに反転した回折格子を基板表面
に形成する。
ジスト膜と第２の分離膜とにより２光束干渉露光法を用
いて基板上に形成されている第１の分離膜を従来方法と
同様にして回折格子状に形成し、この回折格子をマスク
として凹凸の位相が互いに反転した回折格子を基板表面
に形成する。
（作 用） 本発明の回折格子の製造方法は、基板をエッチングす
る際に密着性の良い第１の分離膜をマスクとして用いて
いるために方形波状の凹凸の回折格子を形成することが
できる。
る際に密着性の良い第１の分離膜をマスクとして用いて
いるために方形波状の凹凸の回折格子を形成することが
できる。
（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。第１図は本発明の一実施例による回折格子の工程
図である。
する。第１図は本発明の一実施例による回折格子の工程
図である。
まず、第１図（Ａ）に示すように、半導体基板（例え
ばシリコン基板）等の基板11全面上にCVD法等により例
えばシリコン酸化膜のような基板11に対して密着性の良
好な第１の分離膜12を被着させる。この第１の分離膜12
上にPR膜13を塗布した後、周知のホトリソグラフィ技術
により露光状態のものを領域IIから除去し、未露光の状
態のものを領域Ｉに残す。
ばシリコン基板）等の基板11全面上にCVD法等により例
えばシリコン酸化膜のような基板11に対して密着性の良
好な第１の分離膜12を被着させる。この第１の分離膜12
上にPR膜13を塗布した後、周知のホトリソグラフィ技術
により露光状態のものを領域IIから除去し、未露光の状
態のものを領域Ｉに残す。
次に第１図（Ｂ）に示すように、例えば窒化シリコン
膜等の透明性を有する第２の分離膜14をECR法によるプ
ラズマCVDにより全面に膜付けする。その後、第２の分
離膜14全面上にNR膜15を塗布する。
膜等の透明性を有する第２の分離膜14をECR法によるプ
ラズマCVDにより全面に膜付けする。その後、第２の分
離膜14全面上にNR膜15を塗布する。
次に第１図（Ｃ）に示すように、基板11に対して２光
束干渉露光法により干渉パターンを露光する。この露光
によってPR膜13及びNR膜15が同時に露光される。この２
光束干渉露光法により同時露光した時にその光は基板11
によって反射される定在波となる。その定在波の腹の部
分がPR膜13に位置し、その定在波の節の部分が領域Ｉの
NR膜15部分に位置するようにPR膜13やNR膜15の厚さ等は
調整されている。この定在波により、PR膜13は閾値以上
の露光状態となり、NR膜15の内で領域Ｉのみでは閾値以
下の未露光状態となる。
束干渉露光法により干渉パターンを露光する。この露光
によってPR膜13及びNR膜15が同時に露光される。この２
光束干渉露光法により同時露光した時にその光は基板11
によって反射される定在波となる。その定在波の腹の部
分がPR膜13に位置し、その定在波の節の部分が領域Ｉの
NR膜15部分に位置するようにPR膜13やNR膜15の厚さ等は
調整されている。この定在波により、PR膜13は閾値以上
の露光状態となり、NR膜15の内で領域Ｉのみでは閾値以
下の未露光状態となる。
次に第１図（Ｄ）に示すように、NR膜15の現像を行な
うが、ここで上記のような定在波による露光状態の相異
により領域ＩのNR膜の方が領域IIのNR膜に比べて現像の
進行が速いため、現像時間を調整することにより、領域
ＩではNR膜15部分全てを完全に除去でき、領域IIではNR
膜15を回折格子状に形成できる。
うが、ここで上記のような定在波による露光状態の相異
により領域ＩのNR膜の方が領域IIのNR膜に比べて現像の
進行が速いため、現像時間を調整することにより、領域
ＩではNR膜15部分全てを完全に除去でき、領域IIではNR
膜15を回折格子状に形成できる。
次に第１図（Ｅ）に示すように、例えば緩衝弗酸液等
を用いて第２の分離膜14をケミカルエッチングする。こ
れにより第２の分離膜14は、PR膜13上では完全に除去さ
れ、領域IIではNR膜15の回折格子パターンに応じて回折
格子状に残存する。
を用いて第２の分離膜14をケミカルエッチングする。こ
れにより第２の分離膜14は、PR膜13上では完全に除去さ
れ、領域IIではNR膜15の回折格子パターンに応じて回折
格子状に残存する。
次に第１図（Ｆ）に示すように、PR膜13の上層部のダ
メージ層を酸素プラズマエッチングにより除去した後に
PR膜13の現像を行なう。これによりPR膜13は回折格子状
に形成され且つ回折格子状のNR膜15が除去される。そし
て、回折格子状のPR膜13及び第２の分離膜14をマスクに
して例えば緩衝弗酸液等により第１の分離膜12をケミカ
ルエッチングすると領域Ｉ及びIIでは周期的な凹凸の位
相が互いに反転した第１の分離膜12の回折格子状パター
ンが形成される。この場合、PR膜13の第１の分離膜12に
対する密着性が基板11に対するそれよりも良く、また、
用いるエッチング液に対してPR膜13の耐化学性が良好な
ためにその回折格子パターンは方形波状になる。
メージ層を酸素プラズマエッチングにより除去した後に
PR膜13の現像を行なう。これによりPR膜13は回折格子状
に形成され且つ回折格子状のNR膜15が除去される。そし
て、回折格子状のPR膜13及び第２の分離膜14をマスクに
して例えば緩衝弗酸液等により第１の分離膜12をケミカ
ルエッチングすると領域Ｉ及びIIでは周期的な凹凸の位
相が互いに反転した第１の分離膜12の回折格子状パター
ンが形成される。この場合、PR膜13の第１の分離膜12に
対する密着性が基板11に対するそれよりも良く、また、
用いるエッチング液に対してPR膜13の耐化学性が良好な
ためにその回折格子パターンは方形波状になる。
また、例えば、エッチング液として緩衝弗酸液を用
い、第１の分離膜12としてシリコン酸化膜を用い、第２
の分離膜14として窒化シリコン膜を用いた場合、緩衝弗
酸液によるエッチング速度は窒化シリコン膜より酸化膜
に対する方がはるかに速いために窒化シリコン膜の回折
格子パターンを崩さずにシリコン酸化膜を回折格子状に
エッチングでき、この場合方形波形状の規則的な回折格
子に形成できる。
い、第１の分離膜12としてシリコン酸化膜を用い、第２
の分離膜14として窒化シリコン膜を用いた場合、緩衝弗
酸液によるエッチング速度は窒化シリコン膜より酸化膜
に対する方がはるかに速いために窒化シリコン膜の回折
格子パターンを崩さずにシリコン酸化膜を回折格子状に
エッチングでき、この場合方形波形状の規則的な回折格
子に形成できる。
次に第１図（Ｇ）に示すように、第１の分離膜12の回
折格子状パターンをマスクにして基板11のケミカルエッ
チングを行なうことにより、中央で凹凸の位相が反転し
た回折格子付基板11が得られる。この場合、第１の分離
膜12と基板11との密着性が従来のようなPR膜と基板との
密着性より優れているためにその回折格子は全て方形波
状になる。
折格子状パターンをマスクにして基板11のケミカルエッ
チングを行なうことにより、中央で凹凸の位相が反転し
た回折格子付基板11が得られる。この場合、第１の分離
膜12と基板11との密着性が従来のようなPR膜と基板との
密着性より優れているためにその回折格子は全て方形波
状になる。
上記実施例において、分離膜として例えば金等の金属
膜を用いることができ、一方の分離膜に金膜を用いた場
合には、第１及び第２の分離膜はエッチングを行なう時
に第一のエッチング液ではエッチング出来なくて好まし
い。
膜を用いることができ、一方の分離膜に金膜を用いた場
合には、第１及び第２の分離膜はエッチングを行なう時
に第一のエッチング液ではエッチング出来なくて好まし
い。
（発明の効果） 以上詳述したように本発明の製造方法によれば基板と
密着性の良い分離膜を従来方法と同様にして回折格子状
パターンに形成し、この回折格子状パターンをマスクに
して基板をエッチングすることにより基板表面の２つの
領域で凹凸の位相が互いに反転した回折格子を形成する
ようにしたので、基板の回折格子全てが方形波状にな
り、回折効率の良好なものが得られる効果がある。
密着性の良い分離膜を従来方法と同様にして回折格子状
パターンに形成し、この回折格子状パターンをマスクに
して基板をエッチングすることにより基板表面の２つの
領域で凹凸の位相が互いに反転した回折格子を形成する
ようにしたので、基板の回折格子全てが方形波状にな
り、回折効率の良好なものが得られる効果がある。
第１図は本発明の一実施例による回折格子の工程図、第
２図は従来方法による回折格子の工程図である。 11……基板、12……第１の分離膜、13……PR膜、14……
第２の分離膜、15……NR膜。
２図は従来方法による回折格子の工程図である。 11……基板、12……第１の分離膜、13……PR膜、14……
第２の分離膜、15……NR膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−206501（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−70477（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18 G02B 5/18
Claims (1)
- 【請求項１】基板上の全面に第１の分離膜を形成し、こ
の第１の分離膜上で前記基板上の第１の領域に少なくと
も第１のホトレジスト膜を形成する第１の工程と、 全面に第２の分離膜、前記第１のホトレジスト膜とは感
光特性の反転した第２のホトレジスト膜を順次に形成
し、前記基板に対して２光束干渉露光を行なう第２の工
程と、 前記第２のホトレジスト膜の現像、前記第２の分離膜の
エッチング、前記第１のホトレジスト膜表面のドライエ
ッチング及び前記第１のホトレジスト膜の現像を順次に
行ない、前記第１の領域では前記第１のホトレジスト膜
による回折格子、第２の領域では前記第２の分離膜によ
る回折格子を形成する第３の工程と、 前記第１及び第２の領域の回折格子をマスクとして前記
第１の分離膜のエッチングを行ない、前記第１の分離膜
による回折格子を形成する第４の工程と、 前記第１の分離膜による回折格子をマスクとして前記基
板表面に前記第１と第２の領域で凹凸の位相が互いに反
転した回折格子をエッチングにより形成する第５の工程
と、 を備えた回折格子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2670689A JP2786229B2 (ja) | 1989-02-07 | 1989-02-07 | 回折格子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2670689A JP2786229B2 (ja) | 1989-02-07 | 1989-02-07 | 回折格子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02207582A JPH02207582A (ja) | 1990-08-17 |
| JP2786229B2 true JP2786229B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=12200827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2670689A Expired - Lifetime JP2786229B2 (ja) | 1989-02-07 | 1989-02-07 | 回折格子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2786229B2 (ja) |
-
1989
- 1989-02-07 JP JP2670689A patent/JP2786229B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02207582A (ja) | 1990-08-17 |
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