JPH04324401A - 回折格子の製造方法 - Google Patents

回折格子の製造方法

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JPH04324401A
JPH04324401A JP9451891A JP9451891A JPH04324401A JP H04324401 A JPH04324401 A JP H04324401A JP 9451891 A JP9451891 A JP 9451891A JP 9451891 A JP9451891 A JP 9451891A JP H04324401 A JPH04324401 A JP H04324401A
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JP
Japan
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substrate
gas
diffraction grating
etching
angle
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JP9451891A
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Tetsuya Nagano
哲也 長野
Masaru Koeda
小枝 勝
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ブレーズド型回折格子
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のブレーズド型回折格子の製造方法
は次の通りである。ガラス基板の表面に一定の厚みのレ
ジスト膜を被覆し、2方向から平面波を照射してレジス
ト膜を露光する(ホログラフィック露光)。これにより
、レジスト膜には両平面波の干渉による平行パターンが
潜在的に形成され、適当なレジスト溶剤で洗うことによ
り、基板上に断面がサイン波状の平行線状のレジスト層
が形成される。このとき、レジスト膜の除去をやや多め
に行うことにより、サイン波の底の部分で基板を露出さ
せる。このようにして平行線状のレジスト層で被覆され
た基板に、平行線に直角な斜め上方からイオンビームを
照射することにより基板及びレジスト層をエッチングで
削り、ブレーズド型グレーティング構造を有する回折格
子を作成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来より、エッチング
効率を上げるため、イオンビームエッチングのエッチン
グガスには基板と化学反応を生じる反応性ガスを使用し
ている。通常、回折格子の基板としては種々のガラスが
用いられるが、エッチングガスとしては、ガラスの主成
分であるSiO2に対して反応性を有するCF4ガス、
CHF3ガス等が用いられている。
【0004】しかし、これらのガスを用いてイオンビー
ムエッチングを行った場合、回折格子として理想的な断
面(傾斜面)が得られないという問題がある。本来、ブ
レーズド型回折格子の断面は一定の傾きを有する傾斜面
ができるだけ広く形成されていることが望ましいが、図
3(b)に示すように、従来の工程により作成されたグ
レーティング溝の断面形状は傾斜面部分S2が狭く、し
かも、完全な平面とはなっていない。
【0005】これは、エッチングガスであるCF4とエ
ッチングマスクであるレジスト膜の双方に炭素(C)が
含有されており、エッチング時にこれらのCが基板上に
再堆積して、表面の十分なエッチングを妨げるためと推
定される。また、イオンビーム電極や加工室内からの金
属不純物、それに、エッチングにより一旦除去されたガ
ラス中の金属化合物が基板上に再堆積することも原因の
一つと考えられる。この傾向は特にブレーズ角が小さい
場合やエッチング時間が長い場合に顕著となる。  本
発明は上記課題を解決するために成されたものであり、
その目的とするところは、傾斜面が十分に広く、理想的
な形状に近い断面形状を有するブレーズド型回折格子を
製造する方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明では、所定の傾斜角を有する傾斜面を
有する溝が基板上に多数本平行に刻まれて成るブレーズ
ド型回折格子の製造方法において、(a)基板上に、線
状のレジスト層を一定の間隔で平行に被覆する工程と、
(b)上記レジスト層で被覆された基板上に、レジスト
層の各線に直角で、かつ、基板表面に対して上記所定傾
斜角に応じて定まる角度だけ傾斜した方向から、基板物
質に対して反応性を有するガスと不活性ガスとの混合ガ
スによるイオンビームエッチングを行う工程とを含むこ
とを特徴とする。
【0007】
【作用】上記方法によると、エッチングガス中の不活性
ガスのイオンが、基板上に堆積した炭素や金属層を物理
的スパッタリングにより除去し、基板及びレジスト膜の
表面を常に清浄な状態に保つ。このため、反応性ガスイ
オンによるエッチングは理想的な形で行われ、所期の通
りの断面形状を得ることができる。すなわち、グレーテ
ィング溝の傾斜面がほぼ完全な平面となり、しかも、傾
斜面の平面領域が広い。
【0008】
【実施例】図1及び図2により、本発明を実施した回折
格子の製造方法の一例を説明する。本実施例では基板1
0としてガラス(例えば、商品名BK−7)を使用する
が石英等、他の材料を使用することもできる。この基板
10上に、まず、レジスト膜11を塗布する(図1(a
))。ここで、レジスト膜11には通常のフォトリソグ
ラフィで用いられるもの(例えば商品名マイクロポジッ
ト1400等)を使用することができる。次に、ホログ
ラフィック露光により、レジスト膜11に平行線状の潜
像パターンを形成する(図1(b))。本実施例では露
光光としてHe−Cdレーザによる波長4416オング
ストロームの光12を使用する。
【0009】2方向からの平面波干渉によりサイン波状
の強弱の露光を受けたレジスト膜11は、適当な現像液
で洗うことにより、サイン波状の断面を有する多数の平
行線となって基板上に残る(図1(c))。このとき、
サイン波の底の部分で基板10が露出するまで現像を行
う。なお、平行線状レジスト層11を形成するための工
程は、ここで述べたホログラフィック露光法以外にも、
通常の光リソグラフィや電子ビームリソグラフィ等、任
意の方法を使用することができる。
【0010】平行線状のレジスト層11で覆われた基板
10をイオンビームエッチング装置の中に入れ、レジス
ト層11の平行線に直角に、かつ、斜め上からイオンビ
ームを照射する。なお、図2(d)では基板10の方を
傾斜させ、イオンビームを真上から照射するように描い
ているが、両者の方向は相対的なものであり、いずれの
方法でもかまわない。このときの傾斜角(基板10の表
面とイオンビームの照射方向とが成す角)の大きさは、
作成しようとするグレーティング溝のブレーズ角によっ
て決定される。
【0011】このイオンビームエッチング工程において
使用するガスとして、本実施例では、基板10の材料で
あるガラスに対して反応性を有するCF4ガスと、それ
に不活性ガスであるArとを混合したものを用いる。本
実施例では両者の混合比はCF4:Ar=6:4とする
【0012】このようにしてイオンビーム照射を行うと
、レジスト層11によって覆われていない基板10の部
分からエッチングされてゆく(図2(e))。この間、
レジスト層11もエッチングされており、レジスト層1
1が完全に除去された段階でエッチングを終了すると、
図2(f)に示すようなブレーズド型グレーティングが
得られる。
【0013】上記実施例ではCF4とArの混合比は=
6:4としたが、両者の混合比はより広い範囲のものを
使用することができる。一例として、CF4:Ar=3
:7とした混合ガスでイオンビームエッチングを行い、
製造した回折格子の断面形状の実測図を図2(a)に示
す。従来の方法で製造した回折格子の断面形状である図
2(b)と比較するとわかる通り、傾斜面部分S1が広
く、しかも、ほぼ完全な平面となっている。また、反応
性ガスとしては、CF4以外にも、CHF3等、従来用
いられているものを使用することができる。不活性ガス
についても、上記実施例では最も入手しやすいガスとし
てArを使用したが、NeやKr等の他の不活性ガスも
単体で、あるいは混合して用いることができる。
【0014】
【発明の効果】本発明に係る方法により製造したブレー
ズド型回折格子は、断面の傾斜面部分が広く、また、傾
斜面がほぼ完全な平面となっている。このため、非常に
高精度で、かつ、回折効率の良い回折格子を製造するこ
とができる。また、回折格子の製造歩留まりが上昇する
ため、製造コストが低下する。さらに、不活性ガスのイ
オンが加工室の内部のクリーニングも行うため、エッチ
ング装置のクリーニングメンテナンスの回数を減らすこ
とができ、また、エッチング終了後の内部残留ガスのN
2による置換の時間を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明の一実施例である回折格子の製造工
程の前半を示す工程図。
【図2】  本発明の一実施例である回折格子の製造工
程の後半を示す工程図。
【図3】  本発明の方法により製造した回折格子(a
)と従来の方法により製造した回折格子(b)の断面形
状を比較するグラフ。
【符号の説明】
10…基板                    
      11…レジスト層 12…レーザ光

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  所定の傾斜角を有する傾斜面を有する
    溝が基板上に多数本平行に刻まれて成るブレーズド型回
    折格子の製造方法において、基板上に、線状のレジスト
    層を一定の間隔で平行に被覆する工程と、上記レジスト
    層で被覆された基板上に、レジスト層の各線に直角で、
    かつ、基板表面に対して上記所定傾斜角に応じて定まる
    角度だけ傾斜した方向から、基板物質に対して反応性を
    有するガスと不活性ガスとの混合ガスによるイオンビー
    ムエッチングを行う工程とを含むことを特徴とする回折
    格子の製造方法。
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EP92104852A EP0504912B1 (en) 1991-03-22 1992-03-20 Dry etching method and its application
SG1996003773A SG49673A1 (en) 1991-03-22 1992-03-20 Dry etching method and its application
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