JP3173803B2 - 回折格子の作成方法 - Google Patents
回折格子の作成方法Info
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回折格子の作成方法に
関し、特に極微細な周期を持つ回折格子の作成方法に関
する。
関し、特に極微細な周期を持つ回折格子の作成方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】回折格子は、光エレクトロニクスの分野
において、フィルター、光結合器、分布帰還型（ＤＦ
Ｂ）レーザ、分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）レーザ等の
種々の光回路素子に用いられている。特に、ＤＦＢ、Ｄ
ＢＲレーザに代表される波長制御用ないし波長可変半導
体レーザに形成された回折格子は、レーザの共振器とし
て用いられる為、回折格子の周期、形状、深さはレーザ
特性（発振閾値、結合係数など）を決定する重要な因子
であり、高精度の回折格子をこうしたレーザ中に制御性
良く作成することは重要な課題となっている。
において、フィルター、光結合器、分布帰還型（ＤＦ
Ｂ）レーザ、分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）レーザ等の
種々の光回路素子に用いられている。特に、ＤＦＢ、Ｄ
ＢＲレーザに代表される波長制御用ないし波長可変半導
体レーザに形成された回折格子は、レーザの共振器とし
て用いられる為、回折格子の周期、形状、深さはレーザ
特性（発振閾値、結合係数など）を決定する重要な因子
であり、高精度の回折格子をこうしたレーザ中に制御性
良く作成することは重要な課題となっている。
【０００３】従来、回折格子の作成は、格子状ホトレジ
ストマスクの作成とエッチングとの２段階の方法で行な
われている。ここで、光エレクトロニクス分野の回折格
子の周期は０．１〜１．０μｍ程度と微細な為、ホトレ
ジストマスクの作成に従来の光リソグラフィー技術を適
用することは出来ない。この為、ホログラフィックな露
光法が一般に用いられてきた。これはレーザ光の干渉を
用いた露光法であり、その工程を図２で説明する。
ストマスクの作成とエッチングとの２段階の方法で行な
われている。ここで、光エレクトロニクス分野の回折格
子の周期は０．１〜１．０μｍ程度と微細な為、ホトレ
ジストマスクの作成に従来の光リソグラフィー技術を適
用することは出来ない。この為、ホログラフィックな露
光法が一般に用いられてきた。これはレーザ光の干渉を
用いた露光法であり、その工程を図２で説明する。
【０００４】この方法では、先ず図２（ａ）の如く基板
１１にホトレジスト１２を塗布し、ここに十分に平行光
線とされた２つのレーザビーム１３、１４を２方向（図
示例では、垂線に対してθの角度を成す２方向）から照
射して干渉縞を作ってホトレジスト１２を周期的に露光
し、これを現像、ベークすることで図２（ｂ）の様な格
子状のホトレジストマスク１５を作成する。次に、上記
ホトレジストマスク１５をエッチングマスクとして図２
（ｃ）の様にエッチング（ウェット又はドライ）し、そ
の後エッチングマスクを剥離することにより図２（ｄ）
の如く基板１１に周期構造（回折格子）１６を転写す
る。
１１にホトレジスト１２を塗布し、ここに十分に平行光
線とされた２つのレーザビーム１３、１４を２方向（図
示例では、垂線に対してθの角度を成す２方向）から照
射して干渉縞を作ってホトレジスト１２を周期的に露光
し、これを現像、ベークすることで図２（ｂ）の様な格
子状のホトレジストマスク１５を作成する。次に、上記
ホトレジストマスク１５をエッチングマスクとして図２
（ｃ）の様にエッチング（ウェット又はドライ）し、そ
の後エッチングマスクを剥離することにより図２（ｄ）
の如く基板１１に周期構造（回折格子）１６を転写す
る。
【０００５】ホログラフィックな干渉露光法において
は、２つのレーザビームの入射角度をθ、レーザビーム
の波長をλとすると、作成できる格子間隔Λ（図２
（ｂ）参照）は、Λ＝λ／２ｓｉｎθと表わせる。露光
用レーザとしては、Ａｒレーザ（λ＝３５１ｎｍ）又は
Ｈｅ−Ｃｄレーザ（λ＝３２５ｎｍ）が適している。Λ
≦０．２５μｍ程度のマスクを作るにはＨｅ−Ｃｄレー
ザを用いる。
は、２つのレーザビームの入射角度をθ、レーザビーム
の波長をλとすると、作成できる格子間隔Λ（図２
（ｂ）参照）は、Λ＝λ／２ｓｉｎθと表わせる。露光
用レーザとしては、Ａｒレーザ（λ＝３５１ｎｍ）又は
Ｈｅ−Ｃｄレーザ（λ＝３２５ｎｍ）が適している。Λ
≦０．２５μｍ程度のマスクを作るにはＨｅ−Ｃｄレー
ザを用いる。
【０００６】一方、ＤＦＢ、ＤＢＲ半導体レーザの発振
波長λは、λ＝λ0 ／Ｎeff ＝２Λ／ｍ（ｍ＝１，２，
・・・）で表わすことができる。ここで、λ0 ／Ｎeff
は媒質内でのブラッグ波長、Ｎeff は媒質の等価屈折
率、Λはこの半導体レーザ中の回折格子の周期である。
整数ｍ＝１の場合が１次回折、ｍ＝２の場合が２次回折
を意味する。
波長λは、λ＝λ0 ／Ｎeff ＝２Λ／ｍ（ｍ＝１，２，
・・・）で表わすことができる。ここで、λ0 ／Ｎeff
は媒質内でのブラッグ波長、Ｎeff は媒質の等価屈折
率、Λはこの半導体レーザ中の回折格子の周期である。
整数ｍ＝１の場合が１次回折、ｍ＝２の場合が２次回折
を意味する。
【０００７】こうした半導体レーザにおいて、例えば、
ＧａＡｓを活性層とする短波長のものでは、回折格子の
周期Λは、発振波長を０．８μｍとすると上述の式から
（１次回折を利用する場合とする）約１１５０Å（０．
１１５μｍ）にまで小さくなる。ｍ次回折を利用すると
きでも、１１５０Åのｍ倍程度にしか大きくならない。
よって、回折格子作成の際に露光用レーザビームの波長
を小さくすべく、Ｈｅ−Ｃｄレーザの波長λ＝３２５０
Å（３２５ｎｍ）を用いたとしても、空気中では１次回
折用の格子を作成することは出来ない。
ＧａＡｓを活性層とする短波長のものでは、回折格子の
周期Λは、発振波長を０．８μｍとすると上述の式から
（１次回折を利用する場合とする）約１１５０Å（０．
１１５μｍ）にまで小さくなる。ｍ次回折を利用すると
きでも、１１５０Åのｍ倍程度にしか大きくならない。
よって、回折格子作成の際に露光用レーザビームの波長
を小さくすべく、Ｈｅ−Ｃｄレーザの波長λ＝３２５０
Å（３２５ｎｍ）を用いたとしても、空気中では１次回
折用の格子を作成することは出来ない。
【０００８】そこで、ＧａＡｓ系短波長ＤＦＢ、ＤＢＲ
半導体レーザの１次回折格子（周期Λ＝１３００Å以
下）の作成方法として別のものが提案されており、代表
的なものとして、次の３つのものが挙げられる。第１の
方法として、試料を高屈折率媒質中に浸して、その中で
干渉露光を行なって媒質の屈折率分だけ回折格子の周期
を短くする方法がある。高屈折率媒質としては、例え
ば、光吸収の少ないキシレンを用いる。また、類似の方
法例として、ホトレジスト膜上に屈折率整合用オイルを
介して３角形又は長方形プリズムを置き、このプリズム
の両側から露光用の２つの光束を入射させる方法もあ
る。
半導体レーザの１次回折格子（周期Λ＝１３００Å以
下）の作成方法として別のものが提案されており、代表
的なものとして、次の３つのものが挙げられる。第１の
方法として、試料を高屈折率媒質中に浸して、その中で
干渉露光を行なって媒質の屈折率分だけ回折格子の周期
を短くする方法がある。高屈折率媒質としては、例え
ば、光吸収の少ないキシレンを用いる。また、類似の方
法例として、ホトレジスト膜上に屈折率整合用オイルを
介して３角形又は長方形プリズムを置き、このプリズム
の両側から露光用の２つの光束を入射させる方法もあ
る。
【０００９】第２の方法は、２光束干渉露光法によって
得られた回折格子の周期を更に処理して半分にするもの
である。図３（ａ）に示す如く、先ず基板２５の上に複
数の溝（回折格子）２５ａを形成し、次にエッチングマ
スク材料（ホトレジスト）２２を全面に形成する。この
後、図３（ｂ）に示す如く露光、現像によりエッチング
面を露出させてから、図３（ｃ）の様にエッチングを行
ない、こうして図３（ｄ）に示す様に周期が初めの溝２
５ａの半分の回折格子を得る。
得られた回折格子の周期を更に処理して半分にするもの
である。図３（ａ）に示す如く、先ず基板２５の上に複
数の溝（回折格子）２５ａを形成し、次にエッチングマ
スク材料（ホトレジスト）２２を全面に形成する。この
後、図３（ｂ）に示す如く露光、現像によりエッチング
面を露出させてから、図３（ｃ）の様にエッチングを行
ない、こうして図３（ｄ）に示す様に周期が初めの溝２
５ａの半分の回折格子を得る。
【００１０】第３の方法としては、図４の様に、先ず２
光束干渉露光法によりホトレジストマスク３１を基板３
２上に形成し（同図（ａ））、次にその上にＥＣＲ−Ｃ
ＶＤによりＳｉＮX 膜を成長させ（同図（ｂ））、そし
てエッチング時間を調整することでレジストとＳｉＮX
膜によるエッチングマスク３１、３４を作成し（同図
（ｃ））、このマスク３１、３４を用いてエッチングを
行なって周期が最初に形成したホトレジストマスク３１
の半分の回折格子３５を作成する方法がある（同図
（ｄ））。
光束干渉露光法によりホトレジストマスク３１を基板３
２上に形成し（同図（ａ））、次にその上にＥＣＲ−Ｃ
ＶＤによりＳｉＮX 膜を成長させ（同図（ｂ））、そし
てエッチング時間を調整することでレジストとＳｉＮX
膜によるエッチングマスク３１、３４を作成し（同図
（ｃ））、このマスク３１、３４を用いてエッチングを
行なって周期が最初に形成したホトレジストマスク３１
の半分の回折格子３５を作成する方法がある（同図
（ｄ））。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上述べた短
波長（λ＝０．８μｍ）ＤＦＢ、ＤＢＲ半導体レーザ用
の１次回折格子（周期Λ＝１３００Å以下）の作成方法
には、次のような問題があった。
波長（λ＝０．８μｍ）ＤＦＢ、ＤＢＲ半導体レーザ用
の１次回折格子（周期Λ＝１３００Å以下）の作成方法
には、次のような問題があった。
【００１２】第１の方法では、液体やその容器等に起因
する散乱や多重反射の為に露光用ビームの光波面が乱れ
たり、装置の振動や空気の揺らぎの影響を受け易くて回
折格子の精度が悪くなると言う欠点がある。第２の方法
では、エッチングマスクとしてホトレジスト膜を全面に
形成した後の露光／現像条件の制御が厳しく、面内でバ
ラツキが生じて回折格子の精度が悪くなる。また、第２
のエッチング時に、ウェットエッチングを用いるなら
ば、基板の面方位が限定される及び回折格子形状の不整
が生じると言う欠点が生じる。
する散乱や多重反射の為に露光用ビームの光波面が乱れ
たり、装置の振動や空気の揺らぎの影響を受け易くて回
折格子の精度が悪くなると言う欠点がある。第２の方法
では、エッチングマスクとしてホトレジスト膜を全面に
形成した後の露光／現像条件の制御が厳しく、面内でバ
ラツキが生じて回折格子の精度が悪くなる。また、第２
のエッチング時に、ウェットエッチングを用いるなら
ば、基板の面方位が限定される及び回折格子形状の不整
が生じると言う欠点が生じる。
【００１３】第３の方法では、レジスト上のＳｉＮX 膜
と基板上のＳｉＮX 膜のエッチング条件の制御が難し
い。また、エッチング時、ウェットエッチングならば基
板の面方位が限定され、ドライエッチングならば、エッ
チングマスクがレジストとＳｉＮX 膜との２種類の材料
で形成されている為、エッチングガスに対する耐性に差
が生じ回折格子形状の不整、深さや寸法の精度が悪くな
ると言う欠点がある。
と基板上のＳｉＮX 膜のエッチング条件の制御が難し
い。また、エッチング時、ウェットエッチングならば基
板の面方位が限定され、ドライエッチングならば、エッ
チングマスクがレジストとＳｉＮX 膜との２種類の材料
で形成されている為、エッチングガスに対する耐性に差
が生じ回折格子形状の不整、深さや寸法の精度が悪くな
ると言う欠点がある。
【００１４】従って、本発明は、上記問題点に鑑み、上
記第２の方法を改善して短波長（λ＝０．８μｍ）ＤＦ
Ｂ、ＤＢＲレーザ等の１次回折用などの様な極微細な回
折格子も形成できる回折格子作成方法を提供することを
目的とする。
記第２の方法を改善して短波長（λ＝０．８μｍ）ＤＦ
Ｂ、ＤＢＲレーザ等の１次回折用などの様な極微細な回
折格子も形成できる回折格子作成方法を提供することを
目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に所望
の回折格子周期の２倍の周期の凹凸を有する第１の回折
格子を形成する工程と、前記第１の回折格子上に前記基
板とは異なる材料から成るマスク層を全面に形成するこ
とによって、第１の回折格子の凹部上のマスク層の厚さ
が、第１の回折格子の凸部上のマスク層の厚さよりも厚
い構造を形成する工程と、前記第１の回折格子の凸部の
頂上付近をマスク層から露出させる工程と、露出された
第１の回折格子の凸部の頂上付近をエッチングすること
によって、所望の回折格子周期を有する第１の回折格子
を形成する工程とから成る回折格子の作成方法におい
て、前記基板のエッチレートがマスク層のエッチレート
よりも大きいことを利用して、全面をドライエッチング
することによって、前記第１の回折格子の凸部の頂上付
近の露出及びエッチングを単一の工程で行うことを特徴
とする。
の回折格子周期の２倍の周期の凹凸を有する第１の回折
格子を形成する工程と、前記第１の回折格子上に前記基
板とは異なる材料から成るマスク層を全面に形成するこ
とによって、第１の回折格子の凹部上のマスク層の厚さ
が、第１の回折格子の凸部上のマスク層の厚さよりも厚
い構造を形成する工程と、前記第１の回折格子の凸部の
頂上付近をマスク層から露出させる工程と、露出された
第１の回折格子の凸部の頂上付近をエッチングすること
によって、所望の回折格子周期を有する第１の回折格子
を形成する工程とから成る回折格子の作成方法におい
て、前記基板のエッチレートがマスク層のエッチレート
よりも大きいことを利用して、全面をドライエッチング
することによって、前記第１の回折格子の凸部の頂上付
近の露出及びエッチングを単一の工程で行うことを特徴
とする。
【００１６】より具体的には、前記第１の回折格子を形
成する工程は、基板上にホトレジストを塗布する工程
と、前記ホトレジストを干渉露光する工程と、前記ホト
レジストを現像してホトレジストのパターニングを行う
工程と、パターニングされたホトレジストをマスクとし
て基板をエッチングする工程と、残存したホトレジスト
を除去する工程とから成ったり、前記マスク層はホトレ
ジストから成ったりする。
成する工程は、基板上にホトレジストを塗布する工程
と、前記ホトレジストを干渉露光する工程と、前記ホト
レジストを現像してホトレジストのパターニングを行う
工程と、パターニングされたホトレジストをマスクとし
て基板をエッチングする工程と、残存したホトレジスト
を除去する工程とから成ったり、前記マスク層はホトレ
ジストから成ったりする。
【００１７】本発明の回折格子の形成方法では、ホトレ
ジストなどの異種材料を被覆後に露光、現像などの工程
を含まないので工程が短縮でき、更にドライエッチング
する場合は回折格子形状の不整を生じることがない。ま
た、前記異種材料と前記回折格子の格子形成材とを同時
にエッチングするのをドライエッチングとすれば、面方
位の限定や形状の不整がなくなる。よって、回折格子の
パターン精度の安定性が向上して、歩留まりも向上す
る。
ジストなどの異種材料を被覆後に露光、現像などの工程
を含まないので工程が短縮でき、更にドライエッチング
する場合は回折格子形状の不整を生じることがない。ま
た、前記異種材料と前記回折格子の格子形成材とを同時
にエッチングするのをドライエッチングとすれば、面方
位の限定や形状の不整がなくなる。よって、回折格子の
パターン精度の安定性が向上して、歩留まりも向上す
る。
【００１８】
【実施例】図１は、本発明に基づく回折格子の作成方法
の１実施例の工程を示す工程図である。先ず初めに、所
望の回折格子周期の２倍となる様な周期を持つ第１の回
折格子１を半導体基板２上に、図２で説明した従来のホ
ログラフィック干渉法で作成する（図１（ａ））。詳細
には以下の通りである。
の１実施例の工程を示す工程図である。先ず初めに、所
望の回折格子周期の２倍となる様な周期を持つ第１の回
折格子１を半導体基板２上に、図２で説明した従来のホ
ログラフィック干渉法で作成する（図１（ａ））。詳細
には以下の通りである。
【００１９】半導体基板２を界面活性剤で洗浄し、次に
有機溶剤による超音波洗浄を２〜３回繰り返した後、Ｎ
2 ブローで乾燥して２００℃、３０分の熱処理を基板２
に行なう。続いて、２光束干渉露光用のホトレジスト層
（商品名ＡＺ−１３５０Ｊ：ヘキスト社製を所望な程度
希釈したもの）を基板２全面に塗布形成し、８０℃の乾
燥をこれに行なう。ホトレジスト層の厚さは６００Å〜
８００Å程度が適当である。
有機溶剤による超音波洗浄を２〜３回繰り返した後、Ｎ
2 ブローで乾燥して２００℃、３０分の熱処理を基板２
に行なう。続いて、２光束干渉露光用のホトレジスト層
（商品名ＡＺ−１３５０Ｊ：ヘキスト社製を所望な程度
希釈したもの）を基板２全面に塗布形成し、８０℃の乾
燥をこれに行なう。ホトレジスト層の厚さは６００Å〜
８００Å程度が適当である。
【００２０】次に、Ｈｅ−Ｃｄレーザ（波長λ＝３２５
ｎｍ）による２光束干渉露光法で、上記ホトレジスト層
を所望の周期Λに対応する入射角度θで露光する。その
後、ホトレジスト層をＡＺ系の現像液で現像し、干渉露
光により生じた干渉縞の強度分布に応じた感光度合いに
対応したレジストパターン（回折格子）を形成する。続
いて、上記レジストパターンをエッチングマスクとし
て、半導体基板２を、ウェットエッチングならば例えば
Ｈ3 ＰＯ4 系やＮＨ4 ＯＨ系のエッチング液を用いて、
ドライエッチングならばＣｌ2 系のガスを用いてエッチ
ングを行ない、そしてエッチングマスク層を除去するこ
とにより第１の回折格子１を基板２上に得る（図１
（ａ））。
ｎｍ）による２光束干渉露光法で、上記ホトレジスト層
を所望の周期Λに対応する入射角度θで露光する。その
後、ホトレジスト層をＡＺ系の現像液で現像し、干渉露
光により生じた干渉縞の強度分布に応じた感光度合いに
対応したレジストパターン（回折格子）を形成する。続
いて、上記レジストパターンをエッチングマスクとし
て、半導体基板２を、ウェットエッチングならば例えば
Ｈ3 ＰＯ4 系やＮＨ4 ＯＨ系のエッチング液を用いて、
ドライエッチングならばＣｌ2 系のガスを用いてエッチ
ングを行ない、そしてエッチングマスク層を除去するこ
とにより第１の回折格子１を基板２上に得る（図１
（ａ））。
【００２１】次は、第１の回折格子１の周期の半分の周
期を持つ第２の回折格子５の作成工程である。初めに、
第１の回折格子１のある半導体基板２に有機溶剤による
超音波洗浄を２〜３回繰り返し施した後、Ｎ2 ブローで
乾燥し９０℃、３０分の熱処理をこれに行なう。続い
て、エッチングマスク層３として、ホトレジスト（商品
名ＡＺ−１３５０Ｊ：ヘキスト社製）を所望の値に希釈
したものを半導体基板２全面に塗布形成し、これに対し
て８０℃、２０分の乾燥を施す（図１（ｂ））。次に、
Ｃｌ2 ガスによるリアクティブイオンビームエッチング
（ＲＩＢＥ）を用いて、適正時間エッチングを行なう。
この時の条件は、到達真空度２×１０-6Ｔｏｒｒ、Ｃｌ
2 流量１５ＳＣＣＭ以下、エッチング圧力７．５×１０
-4Ｔｏｒｒ〜１．５×１０-3Ｔｏｒｒ、イオン引出電圧
４００Ｖであり、このエッチング条件での半導体基板２
のエッチレートは１６００Å／ｍｉｎであり、レジスト
マスク（エッチングマスク）３との選択比はほぼ４：１
であった。
期を持つ第２の回折格子５の作成工程である。初めに、
第１の回折格子１のある半導体基板２に有機溶剤による
超音波洗浄を２〜３回繰り返し施した後、Ｎ2 ブローで
乾燥し９０℃、３０分の熱処理をこれに行なう。続い
て、エッチングマスク層３として、ホトレジスト（商品
名ＡＺ−１３５０Ｊ：ヘキスト社製）を所望の値に希釈
したものを半導体基板２全面に塗布形成し、これに対し
て８０℃、２０分の乾燥を施す（図１（ｂ））。次に、
Ｃｌ2 ガスによるリアクティブイオンビームエッチング
（ＲＩＢＥ）を用いて、適正時間エッチングを行なう。
この時の条件は、到達真空度２×１０-6Ｔｏｒｒ、Ｃｌ
2 流量１５ＳＣＣＭ以下、エッチング圧力７．５×１０
-4Ｔｏｒｒ〜１．５×１０-3Ｔｏｒｒ、イオン引出電圧
４００Ｖであり、このエッチング条件での半導体基板２
のエッチレートは１６００Å／ｍｉｎであり、レジスト
マスク（エッチングマスク）３との選択比はほぼ４：１
であった。
【００２２】上記のエッチングにおいては、エッチング
過程で、全面に塗布形成されたエッチングマスク層３が
最初にエッチングされて減っていき（図１（ｂ）、
（ｃ）参照）、下の半導体基板２が露出したところで、
エッチングマスク層３と半導体基板２との選択比の差に
よりこのエッチングマスク層３と半導体基板２の境でエ
ッチングレートの律速が起こり、独特のエッチングが進
行する（図１（ｃ）、（ｄ）参照）。こうして、初めに
作成した第１の回折格子１の周期の半分の周期を持つ第
２の回折格子５が形成される。
過程で、全面に塗布形成されたエッチングマスク層３が
最初にエッチングされて減っていき（図１（ｂ）、
（ｃ）参照）、下の半導体基板２が露出したところで、
エッチングマスク層３と半導体基板２との選択比の差に
よりこのエッチングマスク層３と半導体基板２の境でエ
ッチングレートの律速が起こり、独特のエッチングが進
行する（図１（ｃ）、（ｄ）参照）。こうして、初めに
作成した第１の回折格子１の周期の半分の周期を持つ第
２の回折格子５が形成される。
【００２３】最後に、残存しているエッチングマスク層
３を除去して、半導体基板２に所望の周期の回折格子５
を得る（図１（ｅ））。
３を除去して、半導体基板２に所望の周期の回折格子５
を得る（図１（ｅ））。
【００２４】以上の如く、本実施例では、従来技術のホ
ログラフィック干渉法で得た回折格子１にホトレジスト
を全面塗布し、これに露光、現像することなくそのまま
ドライエッチングを施すと言う簡単な方法で、微細な周
期（初めの回折格子の周期の１／２の周期）の回折格子
を精度良く安定して得ることができる。
ログラフィック干渉法で得た回折格子１にホトレジスト
を全面塗布し、これに露光、現像することなくそのまま
ドライエッチングを施すと言う簡単な方法で、微細な周
期（初めの回折格子の周期の１／２の周期）の回折格子
を精度良く安定して得ることができる。
【００２５】こうして精度、安定性良く短波長（λ＝
０．８μｍ）ＤＦＢ、ＤＢＲ半導体レーザ用などに回折
格子（Λ＝１３００Å）を作成でき、これを光素子へ用
いた場合、２次回折格子を利用した素子と比べて、種々
の利点を持つ。例えば、ＤＦＢ、ＤＢＲレーザでは、活
性領域と回折格子領域間で高光結合効率が得られ、放射
損失、高次散乱ロスの低減、発振しきい値の低下を可能
にした。
０．８μｍ）ＤＦＢ、ＤＢＲ半導体レーザ用などに回折
格子（Λ＝１３００Å）を作成でき、これを光素子へ用
いた場合、２次回折格子を利用した素子と比べて、種々
の利点を持つ。例えば、ＤＦＢ、ＤＢＲレーザでは、活
性領域と回折格子領域間で高光結合効率が得られ、放射
損失、高次散乱ロスの低減、発振しきい値の低下を可能
にした。
【００２６】ところで、本発明は上記実施例の形態のみ
に限定されるものではなく、例えば第１の回折格子１の
形状は３角形を用いたが、矩形、台形等でもよく最終的
に求められる仕様に応じて定めれば良く、その場合、形
成方法も本質的に同じである。また、上記実施例では第
２の回折格子５のエッチングマスク層３としてホトレジ
ストを用いたが、例えばＳｉＯ2 やＳｉ3 Ｎ4 膜の酸化
膜や窒化膜、また金属材料でも良い。要するに、ドライ
エッチング時のエッチング条件に応じて材料を決めれば
良い。基板についても、半導体基板２に限らず、ガラ
ス、光学ガラスなどでも良い。
に限定されるものではなく、例えば第１の回折格子１の
形状は３角形を用いたが、矩形、台形等でもよく最終的
に求められる仕様に応じて定めれば良く、その場合、形
成方法も本質的に同じである。また、上記実施例では第
２の回折格子５のエッチングマスク層３としてホトレジ
ストを用いたが、例えばＳｉＯ2 やＳｉ3 Ｎ4 膜の酸化
膜や窒化膜、また金属材料でも良い。要するに、ドライ
エッチング時のエッチング条件に応じて材料を決めれば
良い。基板についても、半導体基板２に限らず、ガラ
ス、光学ガラスなどでも良い。
【００２７】更に、第２の回折格子５のエッチング法に
おいて、リアクティブイオンビームエッチング（ＲＩＢ
Ｅ）を用いたが、スパッタエッチング、イオンミリン
グ、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＢ）などでも
良く、エッチングガスもＣｌ2に限定されず材料に合わ
せて選べば良い。
おいて、リアクティブイオンビームエッチング（ＲＩＢ
Ｅ）を用いたが、スパッタエッチング、イオンミリン
グ、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＢ）などでも
良く、エッチングガスもＣｌ2に限定されず材料に合わ
せて選べば良い。
【００２８】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、従
来の方法で形成された第１の回折格子を形成した後これ
にホトレジストなどの異種材料を全面塗布し、これをそ
のままドライエッチングなどでエッチングして周期の微
細な第２の回折格子を形成するので、工程を短縮できる
と共にパターン精度の安定性が向上でき歩留まりも向上
して極微細の回折格子が作成できる。よって、可視光Ｄ
ＦＢ、ＤＢＲレーザなどの特性が向上でき、更に一般的
には１次回折を利用するレーザ、フィルタなどの素子の
特性を向上させることができる。
来の方法で形成された第１の回折格子を形成した後これ
にホトレジストなどの異種材料を全面塗布し、これをそ
のままドライエッチングなどでエッチングして周期の微
細な第２の回折格子を形成するので、工程を短縮できる
と共にパターン精度の安定性が向上でき歩留まりも向上
して極微細の回折格子が作成できる。よって、可視光Ｄ
ＦＢ、ＤＢＲレーザなどの特性が向上でき、更に一般的
には１次回折を利用するレーザ、フィルタなどの素子の
特性を向上させることができる。
【図１】本発明の１実施例の工程を説明する断面図であ
る。
る。
【図２】従来のホログラフィック干渉法による回折格子
の作成法の工程を示す断面図である。
の作成法の工程を示す断面図である。
【図３】従来の第２の方法の工程を説明する断面図であ
る。
る。
【図４】従来の第３の方法の工程を説明する断面図であ
る。
る。
１ 第１の回折格子 ２ 半導体基板 ３ エッチングマスク層 ５ 第２の回折格子 １１ 基板 １２ ホトレジスト １３ レーザビーム １４ レーザビーム １５ ホトレジストマスク １６ 周期構造 ２２ ホトレジスト ２５ ＧａＡｓ基板 ２５ａ 溝 ３１ ホトレジスト ３２ 基板 ３３ ＳｉＮX 膜 ３４ ＳｉＮX 膜のエッチングマスク ３５ 回折格子
Claims (3)
- 【請求項１】基板上に所望の回折格子周期の２倍の周期
の凹凸を有する第１の回折格子を形成する工程と、前記
第１の回折格子上に前記基板とは異なる材料から成るマ
スク層を全面に形成することによって、第１の回折格子
の凹部上のマスク層の厚さが、第１の回折格子の凸部上
のマスク層の厚さよりも厚い構造を形成する工程と、前
記第１の回折格子の凸部の頂上付近をマスク層から露出
させる工程と、露出された第１の回折格子の凸部の頂上
付近をエッチングすることによって、所望の回折格子周
期を有する第１の回折格子を形成する工程とから成る回
折格子の作成方法において、 前記基板のエッチレートがマスク層のエッチレートより
も大きいことを利用して、全面をドライエッチングする
ことによって、前記第１の回折格子の凸部の頂上付近の
露出及びエッチングを単一の工程で行うことを特徴とす
る回折格子の作成方法。 - 【請求項２】前記第１の回折格子を形成する工程は、基
板上にホトレジストを塗布する工程と、前記ホトレジス
トを干渉露光する工程と、前記ホトレジストを現像して
ホトレジストのパターニングを行う工程と、パターニン
グされたホトレジストをマスクとして基板をエッチング
する工程と、残存したホトレジストを除去する工程とか
ら成る請求項１記載の回折格子の作成方法。 - 【請求項３】前記マスク層はホトレジストから成る請求
項１記載の回折格子の作成方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40979490A JP3173803B2 (ja) | 1990-12-10 | 1990-12-10 | 回折格子の作成方法 |
| AT91121093T ATE142795T1 (de) | 1990-12-10 | 1991-12-09 | Verfahren zur herstellung eines beugungsgitters |
| EP91121093A EP0490320B1 (en) | 1990-12-10 | 1991-12-09 | A method for producing a diffraction grating |
| DE69122054T DE69122054T2 (de) | 1990-12-10 | 1991-12-09 | Verfahren zur Herstellung eines Beugungsgitters |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40979490A JP3173803B2 (ja) | 1990-12-10 | 1990-12-10 | 回折格子の作成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06317704A JPH06317704A (ja) | 1994-11-15 |
| JP3173803B2 true JP3173803B2 (ja) | 2001-06-04 |
Family
ID=18519074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40979490A Expired - Fee Related JP3173803B2 (ja) | 1990-12-10 | 1990-12-10 | 回折格子の作成方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0490320B1 (ja) |
| JP (1) | JP3173803B2 (ja) |
| AT (1) | ATE142795T1 (ja) |
| DE (1) | DE69122054T2 (ja) |
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| JP2009147215A (ja) * | 2007-12-17 | 2009-07-02 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 半導体デバイスの製造方法 |
| WO2009144117A1 (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-03 | Asml Netherlands B.V. | Radiation system, radiation collector, radiation beam conditioning system, spectral purity filter for a radiation system and method of forming a spectral purity filter |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3733258A (en) * | 1971-02-03 | 1973-05-15 | Rca Corp | Sputter-etching technique for recording holograms or other fine-detail relief patterns in hard durable materials |
| US4241109A (en) * | 1979-04-30 | 1980-12-23 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Technique for altering the profile of grating relief patterns |
| US4321282A (en) * | 1981-02-06 | 1982-03-23 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Surface gratings and a method of increasing their spatial frequency |
| JPS60191209A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-28 | Nec Corp | 回折格子の製造方法 |
| JPS61212803A (ja) * | 1985-03-18 | 1986-09-20 | Sony Corp | 回折格子の製造方法 |
| JPS63149603A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-22 | Toshiba Corp | 回折格子の形成方法 |
| US4895790A (en) * | 1987-09-21 | 1990-01-23 | Massachusetts Institute Of Technology | High-efficiency, multilevel, diffractive optical elements |
-
1990
- 1990-12-10 JP JP40979490A patent/JP3173803B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-12-09 DE DE69122054T patent/DE69122054T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-12-09 EP EP91121093A patent/EP0490320B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-12-09 AT AT91121093T patent/ATE142795T1/de not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0490320B1 (en) | 1996-09-11 |
| JPH06317704A (ja) | 1994-11-15 |
| EP0490320A3 (en) | 1993-02-24 |
| DE69122054T2 (de) | 1997-02-06 |
| EP0490320A2 (en) | 1992-06-17 |
| DE69122054D1 (de) | 1996-10-17 |
| ATE142795T1 (de) | 1996-09-15 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |