JPH0374805B2 - - Google Patents
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- JPH0374805B2 JPH0374805B2 JP25998084A JP25998084A JPH0374805B2 JP H0374805 B2 JPH0374805 B2 JP H0374805B2 JP 25998084 A JP25998084 A JP 25998084A JP 25998084 A JP25998084 A JP 25998084A JP H0374805 B2 JPH0374805 B2 JP H0374805B2
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の技術分野）
本発明は、２光束干渉露光を用いて周期的な凹
凸から成る回折格子を製造する方法に係わり、特
に隣接する二つの領域において回析格子の凹凸の
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。
凸から成る回折格子を製造する方法に係わり、特
に隣接する二つの領域において回析格子の凹凸の
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。
（従来技術とその問題点）
周期的な凹凸から成る回折格子は、所望の波長
の光のみを反射あるいは通過させるため、光通信
の分野においてはフイルタとしてあるいは分布帰
還形半導体レーザ（以下、「DFBレーザ」と略
す）の内部等に用いられている。
の光のみを反射あるいは通過させるため、光通信
の分野においてはフイルタとしてあるいは分布帰
還形半導体レーザ（以下、「DFBレーザ」と略
す）の内部等に用いられている。
その中で、発光領域またはその近傍に回折格子
を有するDFBレーザは、単一軸モードの光を発
することから、光通信の光源として脚光を浴び、
従来から種々の提案がある。特に最近では、回折
格子の中央部付近で凹凸の位相を反転した方がさ
らに安定な単一モード動作を行うものとして注目
されている。
を有するDFBレーザは、単一軸モードの光を発
することから、光通信の光源として脚光を浴び、
従来から種々の提案がある。特に最近では、回折
格子の中央部付近で凹凸の位相を反転した方がさ
らに安定な単一モード動作を行うものとして注目
されている。
このようなDFBレーザは発振波長は回折格子
の凹凸の周期Λで決定され、さらに安定な動作は
回折格子の製作精度に依存する。従つて、回折格
子の製作精度がDFBレーザの特性を左右するこ
とになる。
の凹凸の周期Λで決定され、さらに安定な動作は
回折格子の製作精度に依存する。従つて、回折格
子の製作精度がDFBレーザの特性を左右するこ
とになる。
凹凸の位相が反転した構造を有する回折格子の
従来の製造方法を述べる前に、まず凹凸の位相が
反転しない構造の回折格子の製造方法について説
明する。
従来の製造方法を述べる前に、まず凹凸の位相が
反転しない構造の回折格子の製造方法について説
明する。
第１図は従来の２光束干渉露光法による一様な
回折格子の製造の原理図である。波長λ0なる例え
ばHe−Cdレーザ光３をハーフミラー４で２つに
分波し、各々の分波光３はミラー５で反射させ、
その分波光３の合成波を図示のように基板１の上
に例えばポジタイプのフオトレジスト膜２を塗布
した液晶表面に照射したときに生じる干渉光によ
り露光し、エツチングを行えば回折格子を形成す
ることができる。ここで、凹凸の周期Λはレーザ
光３の入射角をαとすれば Λ＝λ0／2sioα ……(1) で求められる。
回折格子の製造の原理図である。波長λ0なる例え
ばHe−Cdレーザ光３をハーフミラー４で２つに
分波し、各々の分波光３はミラー５で反射させ、
その分波光３の合成波を図示のように基板１の上
に例えばポジタイプのフオトレジスト膜２を塗布
した液晶表面に照射したときに生じる干渉光によ
り露光し、エツチングを行えば回折格子を形成す
ることができる。ここで、凹凸の周期Λはレーザ
光３の入射角をαとすれば Λ＝λ0／2sioα ……(1) で求められる。
一方、レーザの中央で回折格子の位相が反転し
た構造を有する大切格子を製造する方法として、
コンピユータ制御を用いた電子ビーム走査露光が
ある。この方法は、回折格子の溝に相当する部分
に順次電子ビームを走査して照射することにより
露光するものであるが、回折格子の周期Λが大き
い場合には適用できるが、凹凸の周期Λが結晶中
の光の波長λの半分である１次の回折格子のよう
に周期Λが小さい場合（約2000Å）には、解像度
の限界に達し、構造が実質上困難となつてしま
う。また、電子ビーム露光法は個別順次走査であ
るから、回折格子パターンの全面を走査し終るま
でにかなりの時間を必要とし、これを大量生産工
程に適用することは困難である。
た構造を有する大切格子を製造する方法として、
コンピユータ制御を用いた電子ビーム走査露光が
ある。この方法は、回折格子の溝に相当する部分
に順次電子ビームを走査して照射することにより
露光するものであるが、回折格子の周期Λが大き
い場合には適用できるが、凹凸の周期Λが結晶中
の光の波長λの半分である１次の回折格子のよう
に周期Λが小さい場合（約2000Å）には、解像度
の限界に達し、構造が実質上困難となつてしま
う。また、電子ビーム露光法は個別順次走査であ
るから、回折格子パターンの全面を走査し終るま
でにかなりの時間を必要とし、これを大量生産工
程に適用することは困難である。
次に、２光束干渉露光を用いて凹凸の位相が隣
接領域で互いに反転する構造を有する回折格子を
製造する場合の問題点について説明する。
接領域で互いに反転する構造を有する回折格子を
製造する場合の問題点について説明する。
(1) 第２図は前述した２光束干渉露光により位相
反転の構造を有する回折格子を製造した場合の
模式図である。同図は領域Ａに周期的な凹凸を
製造する場合を示しており、この時領域Ｂは厚
さｔ（約50μm）のメタルマスク６によりおおわ
れている。なお通常フオトレジスト膜２上に隙
間ｄ（約数μm）を設けている。干渉パターンが
最も領域Ｂに近いところを示しているが、同図
から明らかなようにレーザ光３はメタルマスク
６の厚さの影響により照射されない部分、すな
わち凹凸が全く製造されない領域Ｃができる。
同様に領域Ａにメタルマスク６を施して領域Ｂ
に２光束干渉露光を行つても、凹凸が製造され
ない領域Ｃができ、全体としては領域Ｃの２倍
に亘つて凹凸が形成されない。
反転の構造を有する回折格子を製造した場合の
模式図である。同図は領域Ａに周期的な凹凸を
製造する場合を示しており、この時領域Ｂは厚
さｔ（約50μm）のメタルマスク６によりおおわ
れている。なお通常フオトレジスト膜２上に隙
間ｄ（約数μm）を設けている。干渉パターンが
最も領域Ｂに近いところを示しているが、同図
から明らかなようにレーザ光３はメタルマスク
６の厚さの影響により照射されない部分、すな
わち凹凸が全く製造されない領域Ｃができる。
同様に領域Ａにメタルマスク６を施して領域Ｂ
に２光束干渉露光を行つても、凹凸が製造され
ない領域Ｃができ、全体としては領域Ｃの２倍
に亘つて凹凸が形成されない。
例えば、回折格子の凹凸の周期Λを2400Åと
し、He−Cdレーザの波長λ0を3250Åとすれ
ば、入射角αは α＝sin-1（λ0／2Λ） ×５＝sin-1（3250／4800）43〔度〕 となり、マスクの厚さｔを50μmとし隙間をｄ
とすれば、周期的な凹凸が製造されない領域Ｃ
は Ｃ＝（ｔ＋ｄ）tanαｔ・tanα＝47〔μm〕 となる。
し、He−Cdレーザの波長λ0を3250Åとすれ
ば、入射角αは α＝sin-1（λ0／2Λ） ×５＝sin-1（3250／4800）43〔度〕 となり、マスクの厚さｔを50μmとし隙間をｄ
とすれば、周期的な凹凸が製造されない領域Ｃ
は Ｃ＝（ｔ＋ｄ）tanαｔ・tanα＝47〔μm〕 となる。
従つて、２回の２光束干渉露光により、凹凸
が形成されない領域Ｃの２倍の領域は94〔μm〕
となり、発光領域の全体長が通常数百〔μm〕
程度であることから、DFBレーザの動作電流
が大きくなり、また単一波長動作も不安定とな
る。この解決策として、メタルマスク６の厚さ
ｔを薄くしたり、メタルマスク６の内側端の上
面エツジに傾斜を設ければ若干改善できるが、
やはり凹凸が形成されない領域Ｃができる。
が形成されない領域Ｃの２倍の領域は94〔μm〕
となり、発光領域の全体長が通常数百〔μm〕
程度であることから、DFBレーザの動作電流
が大きくなり、また単一波長動作も不安定とな
る。この解決策として、メタルマスク６の厚さ
ｔを薄くしたり、メタルマスク６の内側端の上
面エツジに傾斜を設ければ若干改善できるが、
やはり凹凸が形成されない領域Ｃができる。
(2) 最初に領域Ａを露光し、次に領域Ｂを露光す
る時に凹凸の位相を180度反転させるため、基
板１を凹凸の周期Λの半分だけ（約1000Å）正
確に移動しなければならない。しかし、約1000
Å（0.1μm）だけ正確に基板１を移動させるこ
とは極めて難しく、再現性の面からも非常に困
難である。
る時に凹凸の位相を180度反転させるため、基
板１を凹凸の周期Λの半分だけ（約1000Å）正
確に移動しなければならない。しかし、約1000
Å（0.1μm）だけ正確に基板１を移動させるこ
とは極めて難しく、再現性の面からも非常に困
難である。
以上のように、周期的な凹凸の位相が反転する
構造を有する回折格子を従来の２光束干渉露光で
製造するのは困難であつた。
構造を有する回折格子を従来の２光束干渉露光で
製造するのは困難であつた。
（発明の目的と特徴）
本発明は、上述した従来の欠点を解消するため
になされたもので、電子ビーム露光に比べて簡便
でかつ量産性に優れた２光束干渉露光を用いて、
周期的な凹凸の位相が反転する構造の回折格子を
実現することの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。
になされたもので、電子ビーム露光に比べて簡便
でかつ量産性に優れた２光束干渉露光を用いて、
周期的な凹凸の位相が反転する構造の回折格子を
実現することの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。
本発明の特徴は、基板上にネガタイプのフオト
レジスト膜（Ｎ膜）が第１の領域Ａに形成され該
第１の領域とは別の第２の領域Ｂにはポジタイプ
のフオトレジスト膜（Ｐ膜）上に前記ネガタイプ
のフオトレジスト膜が形成された状態を形成した
後、前記基板の第１の領域と第２の領域に２光束
干渉露光を行い、前記フオトレジスト膜のネガタ
イプとポジタイプの現像特性が互いに反転してい
ることを利用して前記第１の領域と第２の領域と
に各領域で凹凸の位相が互いに反転した回折格子
を形成することにある。
レジスト膜（Ｎ膜）が第１の領域Ａに形成され該
第１の領域とは別の第２の領域Ｂにはポジタイプ
のフオトレジスト膜（Ｐ膜）上に前記ネガタイプ
のフオトレジスト膜が形成された状態を形成した
後、前記基板の第１の領域と第２の領域に２光束
干渉露光を行い、前記フオトレジスト膜のネガタ
イプとポジタイプの現像特性が互いに反転してい
ることを利用して前記第１の領域と第２の領域と
に各領域で凹凸の位相が互いに反転した回折格子
を形成することにある。
なお、ポジタイプおよびネガタイプのフオトレ
ジストを利用した回折格子の製造方法について
は、同一発明者によつて特許出願（特願昭59−
52100号）なされているが、そこではネガタイプ
のフオトレジストとして通常頻繁に用いられてい
る環化ゴム系のものを用いることを前提としてい
た。本発明はポジタイプのフオトレジストと化学
的にほぼ同じ性質を有するノボラツク系のネガタ
イプのフオトレジストを用いることにより、全体
のプロセスを簡略化すると同時に、ノボラツク系
フオトレジストの有する高解像度性により、良質
の位相反転回折格子を実現するものである。
ジストを利用した回折格子の製造方法について
は、同一発明者によつて特許出願（特願昭59−
52100号）なされているが、そこではネガタイプ
のフオトレジストとして通常頻繁に用いられてい
る環化ゴム系のものを用いることを前提としてい
た。本発明はポジタイプのフオトレジストと化学
的にほぼ同じ性質を有するノボラツク系のネガタ
イプのフオトレジストを用いることにより、全体
のプロセスを簡略化すると同時に、ノボラツク系
フオトレジストの有する高解像度性により、良質
の位相反転回折格子を実現するものである。
（発明の構成および作用）
以下に図面を用いて本発明を詳細に説明する。
第３図は本発明による実施例であり、凹凸の位
相が反転する構造を有する回折格子の製造工程を
概略的に示したものである。
相が反転する構造を有する回折格子の製造工程を
概略的に示したものである。
(a) 基板１の上の全領域にＰ膜２を塗布した後、
通常のマスク露光により第１の領域のみを露光
し、第１の領域のＰ膜を除去する。
通常のマスク露光により第１の領域のみを露光
し、第１の領域のＰ膜を除去する。
(b) Ｎ膜７を全領域に塗布し、第１の領域にＮ
膜、第２の領域にＰ膜上にＮ膜が形成されるよ
うにする。以上が第１の工程である。前述の如
く、ネガタイプのフオトレジストとしてポジタ
イプのフオトレジストと同系列のノボラツク系
を用いると、Ｐ膜とＮ膜との境界で両者が混合
する場合があるが、それを避けるためにはＰ膜
表面をクロロカーボン等で処理し、適当な熱処
理を行うか、又は、金銀等の金属薄膜がSiO2
膜をＰ膜とＮ膜の間に介在させればよい。
膜、第２の領域にＰ膜上にＮ膜が形成されるよ
うにする。以上が第１の工程である。前述の如
く、ネガタイプのフオトレジストとしてポジタ
イプのフオトレジストと同系列のノボラツク系
を用いると、Ｐ膜とＮ膜との境界で両者が混合
する場合があるが、それを避けるためにはＰ膜
表面をクロロカーボン等で処理し、適当な熱処
理を行うか、又は、金銀等の金属薄膜がSiO2
膜をＰ膜とＮ膜の間に介在させればよい。
(c) 第１および第２の領域に２光束干渉露光を行
う。黒い部分が干渉露光により露光された部分
である。以上が第２の工程である。
う。黒い部分が干渉露光により露光された部分
である。以上が第２の工程である。
(d) 第１および第２の領域の現像を行う。Ｐ膜２
およびＮ膜７ともにノポラツク系のフオトレジ
スト膜であるため、同一現像液でも現像するこ
とができるが、Ｎ膜７専用の現像液に浸した後
純水でリンスを行い、さらにＰ膜２専用の現像
液に浸した方がより効果的である。
およびＮ膜７ともにノポラツク系のフオトレジ
スト膜であるため、同一現像液でも現像するこ
とができるが、Ｎ膜７専用の現像液に浸した後
純水でリンスを行い、さらにＰ膜２専用の現像
液に浸した方がより効果的である。
(e) 現像後のＰ膜２とＮ膜７から成る回折格子状
のフオトレジスト膜をマスクとして基板１のエ
ツチングを行う。
のフオトレジスト膜をマスクとして基板１のエ
ツチングを行う。
(f) Ｐ膜２とＮ膜７を除去し、第１の領域と第２
の領域とで位相の反転した回折格子基板を得
る。
の領域とで位相の反転した回折格子基板を得
る。
以上が第３の工程である。
ノボラツク系のネガタイプフオトレジスト
は、環化ゴム系のものに比べて空中で露光する
際の減感作用が少ないので、(c)に示したように
Ｎ膜７を空中に露出したまま露光することもで
きるが、Ｎ膜７の上に薄いＰ膜２等を塗布する
かまたは窒素雰囲気中で露光することにより、
減感作用をさらに少なくすることができること
は言うまでもない。
は、環化ゴム系のものに比べて空中で露光する
際の減感作用が少ないので、(c)に示したように
Ｎ膜７を空中に露出したまま露光することもで
きるが、Ｎ膜７の上に薄いＰ膜２等を塗布する
かまたは窒素雰囲気中で露光することにより、
減感作用をさらに少なくすることができること
は言うまでもない。
（発明の効果）
以上の工程から明らかなように、本発明では１
回の２光束干渉露光しか用いないため、基板１の
移動が不要となりかつ２光束干渉露光時におい
て、メタルマスク６などをする必要がないので凹
凸が形成されない部分（領域Ｃ）もなくなるた
め、精密な位相反転を有した回折格子を製造でき
る。従つて、安定でかつ特性の良いDFBレーザ
等に応用ができその効果は極めて大である。ま
た、マスク露光および露光後の現像工程やフオト
レジストの塗布等について詳しい具体的な説明を
省いたが、通常のフオトレジストの技術が用いら
れる。
回の２光束干渉露光しか用いないため、基板１の
移動が不要となりかつ２光束干渉露光時におい
て、メタルマスク６などをする必要がないので凹
凸が形成されない部分（領域Ｃ）もなくなるた
め、精密な位相反転を有した回折格子を製造でき
る。従つて、安定でかつ特性の良いDFBレーザ
等に応用ができその効果は極めて大である。ま
た、マスク露光および露光後の現像工程やフオト
レジストの塗布等について詳しい具体的な説明を
省いたが、通常のフオトレジストの技術が用いら
れる。
第１図は従来の２光束干渉露光法の原理図、第
２図は従来の２光束干渉露光により部分的に凹凸
の位相が反転する回折格子製造の模式図、第３図
は本発明による回折格子の製造工程図である。 １……基板、２……ポジタイプのフオトレジス
ト膜、３……He−Cdレーザ光、４……ハーフミ
ラー、５……ミラー、６……メタルマスク、７…
…ネガタイプのフオトレジスト膜。
２図は従来の２光束干渉露光により部分的に凹凸
の位相が反転する回折格子製造の模式図、第３図
は本発明による回折格子の製造工程図である。 １……基板、２……ポジタイプのフオトレジス
ト膜、３……He−Cdレーザ光、４……ハーフミ
ラー、５……ミラー、６……メタルマスク、７…
…ネガタイプのフオトレジスト膜。
Claims (1)
- １ 基板上にノボラツク系のネガタイプのフオト
レジスト膜が第１の領域に形成され、該第１の領
域とは別の第２の領域にはポジタイプのフオトレ
ジスト膜上に前記ネガタイプのフオトレジスト膜
が形成された状態を形成する第１の工程と、前記
基板の第１の領域と第２の領域に２光束干渉露光
を行う第２の工程と、前記フオトレジスト膜のネ
ガタイプとポジタイプの現像特性が互いに反転し
ていることを利用して前記第１の領域と第２の領
域とに各領域で凹凸の位相が互いに反転した回析
格子を形成する第３の工程とを含む回折格子の製
造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25998084A JPS61138202A (ja) | 1984-12-11 | 1984-12-11 | 回折格子の製造方法 |
| US06/710,984 US4660934A (en) | 1984-03-21 | 1985-03-12 | Method for manufacturing diffraction grating |
| GB08507413A GB2157849B (en) | 1984-03-21 | 1985-03-21 | Method for manufacturing a diffraction grating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25998084A JPS61138202A (ja) | 1984-12-11 | 1984-12-11 | 回折格子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61138202A JPS61138202A (ja) | 1986-06-25 |
| JPH0374805B2 true JPH0374805B2 (ja) | 1991-11-28 |
Family
ID=17341603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25998084A Granted JPS61138202A (ja) | 1984-03-21 | 1984-12-11 | 回折格子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61138202A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE516194C2 (sv) * | 2000-04-18 | 2001-12-03 | Obducat Ab | Substrat för samt process vid tillverkning av strukturer |
| JP4479491B2 (ja) * | 2004-12-10 | 2010-06-09 | 住友電気工業株式会社 | 回折格子形成方法 |
-
1984
- 1984-12-11 JP JP25998084A patent/JPS61138202A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61138202A (ja) | 1986-06-25 |
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