JPH0697600A - 回折格子の形成方法 - Google Patents

回折格子の形成方法

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JPH0697600A
JPH0697600A JP26960792A JP26960792A JPH0697600A JP H0697600 A JPH0697600 A JP H0697600A JP 26960792 A JP26960792 A JP 26960792A JP 26960792 A JP26960792 A JP 26960792A JP H0697600 A JPH0697600 A JP H0697600A
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JP
Japan
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substrate
diffraction grating
forming
wavelength
resist
Prior art date
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Pending
Application number
JP26960792A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhiro Kunitsugu
恭宏 國次
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70408Interferometric lithography; Holographic lithography; Self-imaging lithography, e.g. utilizing the Talbot effect

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 それぞれ発光波長の異なるレーザからなる多
波長レーザアレイを得るための回折格子の形成方法を提
供する。 【構成】 異なる角度でもって膜厚が徐々に変化する複
数の部分を有する光学マスク14を二光束干渉光露光装
置の光学系に加え、該露光装置を用いて基板状のレジス
トに二光束干渉光を露光する工程と、露光後のレジスト
を現像してレジストパターンを形成する工程と、該レジ
ストパターンをマスクとして上記基板をエッチング処理
する工程とを備え、同一基板上に異なる周期の部分を有
する回折格子を形成する。 【効果】 簡易に多波長レーザアレイを形成することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は回折格子の形成方法に
関し、特にそれぞれ波長の異なるレーザを配列してなる
多波長レーザアレイを得るための回折格子の形成方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来の他のDFBレーザを示
し、これは、多波長レーザアレイに用いられる波長可変
半導体レーザとしての、位相調整領域付きの2電極DF
Bレーザ(Destributed Feedback Laser)を示す構造断
面図である。
【0003】図において、1はn−InP基板、2は該
n−InP基板1の表面領域上に形成されたInGaA
sP導波層、3は上記n−InP基板1上に形成された
p−InPクラッド層、4は上記n−InP基板1上の
一部領域上に上記p−InPクラッド層3との間に挟ま
れて形成されたInGaAsP活性層、5はこのレーザ
の端面にコーティングされた端面コーティング膜、6は
上記n−InP基板1とInGaAsP導波層5との界
面に形成された回折格子、7は上記n−InP基板1の
下面に形成されたn電極、8は上記InGaAsP活性
層4を有する部分である発光領域、9は上記活性層4を
有さない部分である位相調整領域、10は発光領域8部
の,上記クラッド層3の上面に設けられ、発光領域8へ
電流を注入するための電極、11は位相調整領域9部
の,上記クラッド層3の上面に設けられ、位相調整領域
9へ電流を注入するための電極である。
【0004】次に動作について説明する。この従来例の
レーザは、DFB(分布帰還型)レーザを基礎とし、発
光領域8と位相調整領域9の2領域を有するものとなっ
ている。即ち、この構造では、活性層4と端面コーティ
ング膜5との間に位相調整領域9が設けられている。活
性層4で発生した光は位相調整領域9を通り、端面コー
ティング膜5で反射され、再度位相調整領域9を通り、
活性層4に戻る。この位相調整領域9に電極11から電
流を注入すると、その電流の大きさに応じて位相調整領
域9の屈折率が変化し、該屈折率の変化により回折格子
の端面位相を変化させるのと等価な働きが生じ、これに
より波長の可変を行うことができる。
【0005】従って、多波長のレーザアレイを作製する
場合には、この位相調整領域9への注入電流を各々のレ
ーザで制御することにより、波長の異なるレーザを並べ
ることができる。しかるに、波長可変の範囲としては最
大でも縦モード間隔程度で、2〜3nm程度であり、こ
の範囲を越えるとモードがホップしてしまうため、連続
的な波長変調を行うことができない。また、外部導波路
層が必要となるため、この層の形成のために転写等の多
数の工程が必要で、製作に手間がかかる。
【0006】なお、上記回折格子6の形成には通常、二
光束干渉露光法が用いられ、以下これについて説明す
る。図5において、51は基板、63は露光光源(例え
ばArレーザ)、64は露光光源63から出射されるレ
ーザ光、65はレーザ光64を反射するミラー、66は
反射されたレーザ光を広げるビームエキスパンダー、6
7は広げられたレーザ光を二分割するビームスプリッタ
ー、68は二分割されたレーザ光を基板51上に照射さ
せるために該レーザ光を反射するミラーである。露光光
源63で発生したレーザ光64はミラー65で反射さ
れ、ビームエキスパンダー66で広げられた後、ビーム
スプリッター67で二光束に分割される。そしてミラー
65及び可動式のミラー68により反射され、基板上に
角度θで入射される。この時、両ミラー65,68から
の光により基板1上に干渉縞が発生し、この干渉縞の周
期Λは、Λ=λ/(2sinθ)(λは露光光源の波
長)で表される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の多波長レーザア
レイに用いられる、位相調整領域付きの2電極DFBレ
ーザよりなる波長可変レーザは、以上のように屈折率の
変化により波長を変化させるようにしているため、該屈
折率の変化を設けるには限度があり、波長を変えるれる
範囲が狭いという問題があった。また、上記のように外
部導波路層が必要となるため、製造工程が複雑になり、
かつ手間がかかるという問題があった。
【0008】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、波長可変レーザを用いた場合よ
りも広い波長範囲の多波長レーザアレイが得られるとと
もに、簡易な工程で多波長レーザアレイを得ることので
きる回折格子の形成方法を提供することを目的としてい
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明に係る回折格子
の形成方法は、膜厚が徐々に変化し、しかもその角度の
異なる領域を複数有する光学マスクを、二光束干渉露光
の光学系に加えた二光束干渉光露光装置を備え、該露光
装置により基板上のレジストに干渉縞を有する二光束干
渉光を露光する工程と、露光後のレジストを現像してレ
ジストパターンを形成する工程と、該レジストパターン
をマスクとして上記基板をエッチング処理する工程とを
含み、同一基板上に異なる周期の部分を有する回折格子
を形成するようにしたものである。
【0010】この発明に係る回折格子の形成方法は、光
学マスクに代へて、上記基板に対する入射光の角度を変
える光学ミラーを上記光学系に含むものとしたものであ
る。
【0011】
【作用】この発明における回折格子の形成方法は、膜厚
の変化する光学マスクまたは光学ミラーを二光束干渉露
光の光学系に加えることにより、同一基板上に周期の異
なる回折格子を複数形成でき、これにより多波長半導体
レーザアレイを形成することができる。このため、従来
の位相調整領域付きの2電極DFBレーザよりなる波長
可変レーザのように屈折率の変化範囲に制限されること
がなく、波長範囲を広げることができる。また、光学系
の構造が簡単になるので、工程の簡易化を図ることがで
きる。
【0012】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。 実施例1 図1はこの発明の一実施例により同一基板上に異なる周
期の回折格子を形成する方法の原理を示し、図2は4波
長レーザアレイ用の光学マスクの模式図を示す。両図に
おいて、1は従来と同じn−InP基板である。15は
基板1上に形成されるレジストであり、4つの異なる波
長のレーザが基板1の長手方向に並ぶように4つの周期
の異なる,波形に形成されたレジスト15a,15b,
15c,15dが上記基板の長手方向に配列形成された
状態が示されている。14は上記レジスト15a,15
b,15c,15dの各部分を形成するよう、それぞれ
基板1の短手方向に異なる角度で膜厚が徐々に変化する
4つの部分14a,14b,14c,14dを有する光
学マスク、12,13は該光学マスク14に入射角θ2
で入力される二光束干渉に用いられる単一波長(波長
λ)の2つの光である。
【0013】次に図1,2を用いて多波長レーザアレイ
の形成方法について説明する。まず、基板1上にレジス
ト15を一様に塗布し、光学マスク14の上から二光束
干渉用の光12,13を入射する。光学マスク14の屈
折率をn、該光学マスク14の膜厚変化の傾きをθ1 と
し、二光束干渉光12,13の光学マスク14への入射
角をθ2 とする。二光束干渉用の光の波長はλとする。
このとき、光学マスク14がない状態で露光を行った場
合に発生する干渉縞の周期ΛはΛ=λ/(2 sinθ2 )
で表される。
【0014】光学マスク14を透過した光12,13
は、それぞれ光学マスク14の膜厚の傾きがθ1 である
ことによって、各々基板1に対する入射角度θ3 及びθ
4 は次式のようになる。
【0015】
【数1】
【0016】
【数2】
【0017】このとき、基板1上に発生する干渉縞の周
期Λ’はΛ’=λ/(sinθ3 + sinθ4)となるので、光
学マスク14の膜厚の傾きθ1 を変えることによって、
異なる周期の干渉縞を基板1上に発生させることができ
る。そこで、図2に示すように、光学マスク14に膜厚
の傾きが異なる,即ち、異なる角度で膜厚が徐々に変化
する領域を14a,14b,14c,14dと複数形成
し、該光学マスク14を通してレジスト15の露光を行
うことにより、多数の,この場合4つの異なる周期をも
つ回折格子を同一基板1上に同時に形成することができ
る。
【0018】このようにすると、この基板を用いて多波
長レーザ,この場合4波長レーザを容易に形成すること
ができ、従来技術において説明した、位相調整領域付き
の2電極DFBレーザよりなる波長可変レーザの場合の
ように、屈折率の変化により波長を変化させるものでは
ないため、該屈折率の変化を設けるにおいての限界から
波長可変範囲が狭くなるという問題はなく、波長可変範
囲は大きくとることができる。また、同じく上記の例の
ように外部導波路層が必要となるため、製造工程が複雑
になり、かつ手間がかかるという問題はなく、製造を非
常に簡易にすることができる。
【0019】実施例2 上記実施例1においては、基板1の上に光学マスク14
を配することにより、部分的に基板1に対する入射角を
変えて干渉縞の周期を変えるようにしたが、図3に示す
本発明の第2の実施例は、二光束干渉の二光束に分けた
後の光学系のミラー16において、やはり上記実施例と
同様,4つの領域16a,16b,16c,16dにて
各々反射角度を変えるようにしたものである。本実施例
においても上記実施例と同様に2つの入射光12,13
の基板1上での入射角を変えられるため、周期の異なる
4つの回折格子を同一基板上に形成でき、上記実施例1
と同様、多波長半導体レーザアレイを構成することがで
きる。その際、上記実施例1と同様に、波長可変範囲を
大きくとることができ、かつ製造を非常に簡易にするこ
とができる。
【0020】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、二光
束干渉露光を用いた回折格子の形成方法において、異な
る角度で膜厚が徐々に変化する複数の部分を有する光学
マスク,又は入射角に対する反射角度を異なるものとす
る複数の部分を有する光学ミラーを二光束干渉露光装置
の光学系に含めることにより、基板に入射する二光束の
角度を複数の領域で任意に変えられるように構成したの
で、同一基板上に周期の異なる回折格子を形成すること
ができ、これにより多波長のレーザアレイが得られる効
果がある。しかも、その際、波長可変範囲を大きくとる
ことができ、製造を非常に簡易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による回折格子の形成方法
の原理を説明する原理図。
【図2】この発明の一実施例に用いた光学マスクの模式
図。
【図3】この発明の他の実施例において用いる二光束干
渉露光装置の概略図。
【図4】従来の多波長レーザアレイに用いられる波長可
変レーザである位相調整領域付きの2電極DFBレーザ
の構造図。
【図5】一般の二光束干渉露光装置の概略図。
【符号の説明】
1 n−InP基板 2 InGaAsP導波層 3 p−InPクラッド層 4 InGaAsP活性層 5 端面コーティング膜 6 回折格子 7 n電極 8 発光領域 9 位相調整領域 10 発光領域への電流注入用電極 11 位相調整領域への電流注入用電極 12 二光束干渉に用いられる単一波長光 13 二光束干渉に用いられる単一波長光 14 膜厚が徐々に変化する光学マスク 15 レジスト 16 角度の異なる部分を有する光学ミラー
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/027

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上のレジストに干渉縞を有する二光
    束干渉光を露光する二光束干渉光露光装置を用い、基板
    上に回折格子を形成する回折格子の形成方法において、 上記二光束干渉光露光装置は、それぞれ異なる角度でも
    って膜厚が徐々に変化する複数の領域を有し、空気中と
    異なる屈折率を有する光学マスクをその光学系に備えた
    ものであり、 該露光装置により基板上のレジストに干渉縞を有する二
    光束干渉光を露光する工程と、 露光後のレジストを現像してレジストパターンを形成す
    る工程と、 該レジストパターンをマスクとして上記基板をエッチン
    グ処理する工程とを含み、 同一基板上に異なる周期の部分を有する回折格子を形成
    することを特徴とする回折格子の形成方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の回折格子の形成方法にお
    いて、 上記二光束干渉光露光装置は、上記光学マスクに代へ
    て、上記基板に対する入射光の角度をそれぞれ異なるも
    のとする複数の領域を有する光学ミラーをその光学系に
    備えたものであり、同一基板上に異なる周期の部分を有
    する回折格子を形成することを特徴とする回折格子の形
    成方法。
JP26960792A 1992-09-10 1992-09-10 回折格子の形成方法 Pending JPH0697600A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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