JPH07101302B2 - 回折格子の作製方法及びそれに用いるオートマスク - Google Patents
回折格子の作製方法及びそれに用いるオートマスクInfo
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- JPH07101302B2 JPH07101302B2 JP21571886A JP21571886A JPH07101302B2 JP H07101302 B2 JPH07101302 B2 JP H07101302B2 JP 21571886 A JP21571886 A JP 21571886A JP 21571886 A JP21571886 A JP 21571886A JP H07101302 B2 JPH07101302 B2 JP H07101302B2
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/50—Mask blanks not covered by G03F1/20 - G03F1/34; Preparation thereof
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、分布帰還型レーザなどの回折格子を内蔵する
素子の作製に用いるホトマスクに係り、特に再現性良く
回折格子を得るためのホトマスクおよびそれを用いた回
折格子の製法に関する。
素子の作製に用いるホトマスクに係り、特に再現性良く
回折格子を得るためのホトマスクおよびそれを用いた回
折格子の製法に関する。
従来の方式においては、特開昭49-148050に記載される
ように、レーザ光を分岐した後に合波する、いわゆる二
光束干渉露光法により回折格子を得ていた。とくに均一
な回折格子はこの方法で作られている。
ように、レーザ光を分岐した後に合波する、いわゆる二
光束干渉露光法により回折格子を得ていた。とくに均一
な回折格子はこの方法で作られている。
回折格子の構造としては、均一な回折格子の他に途中で
回折格子位相を反転したλ/4シフト回折格子が用いら
れ、この製作は干渉露光法を基本としたポジ・ネガレジ
スト併用法や位相板法が用いられている。なお、ポジ・
ネガレジスト併用法は、電子通信学会技術研究報告 オ
ーキユーイー85-11,69頁（1985年）に、位相板法は、電
子通信学会技術研究報告 オーキユーイー85-60,57頁
（1985年）においてそれぞれ論じられている。
回折格子位相を反転したλ/4シフト回折格子が用いら
れ、この製作は干渉露光法を基本としたポジ・ネガレジ
スト併用法や位相板法が用いられている。なお、ポジ・
ネガレジスト併用法は、電子通信学会技術研究報告 オ
ーキユーイー85-11,69頁（1985年）に、位相板法は、電
子通信学会技術研究報告 オーキユーイー85-60,57頁
（1985年）においてそれぞれ論じられている。
上記従来技術においては、下記に述べる２つの問題点が
あつた。第１は、二光束干渉露光法では、機械的振動、
空気のゆらぎ、などによつて干渉縞の可視度（明暗比）
が低下するため、再現性良く回折格子を得ることが困難
なことである。特に、露光面積の拡大を図る場合には長
時間露光が必要となるため、可視度の劣化は大きな問題
であつた。また、第２の問題は回折格子の凹凸の位置を
部分的に変化させた位相シフト型回折格子や凹凸の周期
が比較的短い周期で変化させたチヤープト回折格子など
不均一な回折格子作製が困難なことである。
あつた。第１は、二光束干渉露光法では、機械的振動、
空気のゆらぎ、などによつて干渉縞の可視度（明暗比）
が低下するため、再現性良く回折格子を得ることが困難
なことである。特に、露光面積の拡大を図る場合には長
時間露光が必要となるため、可視度の劣化は大きな問題
であつた。また、第２の問題は回折格子の凹凸の位置を
部分的に変化させた位相シフト型回折格子や凹凸の周期
が比較的短い周期で変化させたチヤープト回折格子など
不均一な回折格子作製が困難なことである。
また、ポジ・ネガレジスト併用法はレジスト間の混合を
防ぐために中間膜を介在させる必要があるため再現性が
悪くなる。また、位相板法においては、位相板の密着に
よつて生じる多重反射による干渉パターンのため、雑音
の少ない回折格子を得ることが困難であつた。
防ぐために中間膜を介在させる必要があるため再現性が
悪くなる。また、位相板法においては、位相板の密着に
よつて生じる多重反射による干渉パターンのため、雑音
の少ない回折格子を得ることが困難であつた。
本発明の目的は、通常の密着露光装置を用いて均一な回
折格子はもちろんのこと、途中で回折格子の位相が反転
したλ/4シフト回折格子のような位相シフト型回折格子
や周期が徐々に変化した回折格子など各種の回折格子を
容易にかつ再現性よく得るための新規なホトマスクおよ
びそれを用いた回折格子の製作方法を提案することにあ
る。
折格子はもちろんのこと、途中で回折格子の位相が反転
したλ/4シフト回折格子のような位相シフト型回折格子
や周期が徐々に変化した回折格子など各種の回折格子を
容易にかつ再現性よく得るための新規なホトマスクおよ
びそれを用いた回折格子の製作方法を提案することにあ
る。
上記目的は、ルーリングエンジンによる機械刻線や、電
子線直接描画法により作製した位相型，振幅型および位
相かつ振幅型のいずれかの回折格子のホトマスクを用い
た密着マスク露光法により達成される。密着マスク露光
法は第１図に示すように構成される。
子線直接描画法により作製した位相型，振幅型および位
相かつ振幅型のいずれかの回折格子のホトマスクを用い
た密着マスク露光法により達成される。密着マスク露光
法は第１図に示すように構成される。
すなわち、密着露光法においては試料基板50上のレジス
ト膜２にホトマスク20の回折格子パターンを投影するの
で、ホトマスク20と試料50を固定すれば、光源の位置ゆ
らぎ、空気のゆらぎ等が周期性パタンの位置に対し、ほ
とんど影響しないため再現性良くパタンの転写が可能で
ある。また、パターン寸法が短く、光の波長と同程度に
短い周期を有する場合であつても、ホトマスクと被転写
物との間隔が光のコヒーレンス長程度の範囲にあれば、
明暗のパターンを被転写物上に転写することが可能であ
る。
ト膜２にホトマスク20の回折格子パターンを投影するの
で、ホトマスク20と試料50を固定すれば、光源の位置ゆ
らぎ、空気のゆらぎ等が周期性パタンの位置に対し、ほ
とんど影響しないため再現性良くパタンの転写が可能で
ある。また、パターン寸法が短く、光の波長と同程度に
短い周期を有する場合であつても、ホトマスクと被転写
物との間隔が光のコヒーレンス長程度の範囲にあれば、
明暗のパターンを被転写物上に転写することが可能であ
る。
但し、ホトマスクを透過する光の明暗比が低い場合に
は、この転写が不可能となるため、ホトマスクの最適比
が必要である。この最適化はホトマスクの表面に凹凸を
導入し、かつホトマスクの局所的な透過率を異にするよ
うにして達成される。
は、この転写が不可能となるため、ホトマスクの最適比
が必要である。この最適化はホトマスクの表面に凹凸を
導入し、かつホトマスクの局所的な透過率を異にするよ
うにして達成される。
密着露光法は、ホトマスクと基板との相対的な位置が固
定されていれば、機械的な振動や大気の対流などによる
ゆらぎの影響をほとんど受けず、簡単な装置で安定に再
現性よく回折格子を作製することができる。
定されていれば、機械的な振動や大気の対流などによる
ゆらぎの影響をほとんど受けず、簡単な装置で安定に再
現性よく回折格子を作製することができる。
また、回折格子のパタン寸法が小さくなり、その周期Λ
が波長の程度になると、回折現象を考慮する必要があ
る。回折によるパタン転写の原理は第２図に示すもので
ある。すなわち、入射各θで波長λの光を回折格子に入
射すると、 ksinθ′＝ksinθ＋mK ｋ＝２π／λ,K＝２π／Λ,m＝0,±1,±２… を満足するθ′の回折波が出射される。特に、λ/2＜Λ
＜λの範囲では、回折波としては、ｍ＝０次の回折波
（透過波）60をｍ＝＋１または−１の１次回折波10のみ
が現われる。ホトマスクの周期性パタンは、これら、０
次回折波と１次回折波の干渉縞として投影されることに
なる。
が波長の程度になると、回折現象を考慮する必要があ
る。回折によるパタン転写の原理は第２図に示すもので
ある。すなわち、入射各θで波長λの光を回折格子に入
射すると、 ksinθ′＝ksinθ＋mK ｋ＝２π／λ,K＝２π／Λ,m＝0,±1,±２… を満足するθ′の回折波が出射される。特に、λ/2＜Λ
＜λの範囲では、回折波としては、ｍ＝０次の回折波
（透過波）60をｍ＝＋１または−１の１次回折波10のみ
が現われる。ホトマスクの周期性パタンは、これら、０
次回折波と１次回折波の干渉縞として投影されることに
なる。
干渉縞の明暗比は、これら回折波の強度比が１となると
ころで最大となるが、これと同時に各回折波の強度その
ものが大きい必要がある。平坦な基板上にパタンを形成
したホトマスクでは、１次回折波の選択性が弱いため、
入射角度の変化に対する回折波強度の変化は小さいもの
の、強度そのものは弱くなる。一方、回折格子が凹凸状
となり、厚みを増すと回折波の選択性が大きくなり、ブ
ラツグ条件近傍で１次回折強度の増大が生じる。０次回
折波と１次回折波の強度比は、ホトマスクの各周期毎の
局所的な透過率を制御することにより達成出来る。特に
これは凹凸の表面の一部に金属膜等の薄膜を斜め蒸着に
よつて形成することにより、容易に制御可能である。
ころで最大となるが、これと同時に各回折波の強度その
ものが大きい必要がある。平坦な基板上にパタンを形成
したホトマスクでは、１次回折波の選択性が弱いため、
入射角度の変化に対する回折波強度の変化は小さいもの
の、強度そのものは弱くなる。一方、回折格子が凹凸状
となり、厚みを増すと回折波の選択性が大きくなり、ブ
ラツグ条件近傍で１次回折強度の増大が生じる。０次回
折波と１次回折波の強度比は、ホトマスクの各周期毎の
局所的な透過率を制御することにより達成出来る。特に
これは凹凸の表面の一部に金属膜等の薄膜を斜め蒸着に
よつて形成することにより、容易に制御可能である。
周期が、0.1μｍ〜0.6μｍの回折格子を密着露光で作製
するためにHe-Cdレーザ光（発振波長325nm）などの可干
渉性の高い光源を使用し、ホトマスクの、回折格子の方
向と垂直な平面内で、ホトマスクの法線に対して角度θ
で入射し、０次光と１次回折光の干渉を利用することに
より、回折格子パターンをホトマスクに垂直方向に投影
することができる。この場合、回折格子の投影パターン
の明暗比が最も大きくなるのは、０次光と１次回折光の
強度が１対１の場合であり、１次回折光の強くなるブラ
ツク各θB近傍で入射する必要がある。なお、ブラツク
角θBは正弦位相型回折格子の場合次式で与えられる。
するためにHe-Cdレーザ光（発振波長325nm）などの可干
渉性の高い光源を使用し、ホトマスクの、回折格子の方
向と垂直な平面内で、ホトマスクの法線に対して角度θ
で入射し、０次光と１次回折光の干渉を利用することに
より、回折格子パターンをホトマスクに垂直方向に投影
することができる。この場合、回折格子の投影パターン
の明暗比が最も大きくなるのは、０次光と１次回折光の
強度が１対１の場合であり、１次回折光の強くなるブラ
ツク各θB近傍で入射する必要がある。なお、ブラツク
角θBは正弦位相型回折格子の場合次式で与えられる。
ここでλは光源として使用するレーザの発振波長、Λは
回折格子の周期である。
回折格子の周期である。
ところで、基板表面とホトマスク表面には一般に反り及
び凹凸が存在するため、完全な密着は困難であり、波長
の数倍程度の空隙が出来るとホトマスクと基板の間での
多重反射による干渉パターンが生じる。この干渉パター
ンの明暗比と、回折格子投影パターンの明暗比が同程度
である場合には、２つのパターンが重なつて、ホトレジ
ストに投影されてしまう。この多重反射による干渉パタ
ーンは、ホトマスクと基板との間の空隙の拡大により除
去可能であり、空隙が０〜300μｍの範囲では、回折格
子投影パターンの明暗比の劣化が少ないことを見出し
た。
び凹凸が存在するため、完全な密着は困難であり、波長
の数倍程度の空隙が出来るとホトマスクと基板の間での
多重反射による干渉パターンが生じる。この干渉パター
ンの明暗比と、回折格子投影パターンの明暗比が同程度
である場合には、２つのパターンが重なつて、ホトレジ
ストに投影されてしまう。この多重反射による干渉パタ
ーンは、ホトマスクと基板との間の空隙の拡大により除
去可能であり、空隙が０〜300μｍの範囲では、回折格
子投影パターンの明暗比の劣化が少ないことを見出し
た。
後述の実施例においては、露光時には50〜250μｍの空
隙を設けて実施し、とくに良好な結果を得た。
隙を設けて実施し、とくに良好な結果を得た。
以下本発明の実施例を説明する。
実施例１ 第３図により説明する。ルーリングエンジンにより作製
した周期が150〜500nmの凹凸型回折格子のレプリカを、
エポキシ樹脂５によりガラス板１の上に形成する。次
に、透過率制御膜（第１図の30）としてアルミニウム・
クロムなどの金属６を斜め方向から蒸着することによ
り、回折格子の一方の斜面にだけ、金属が蒸着されたパ
ターンを作製する。このようにして作製した振幅かつ位
相型のホトマスクを用いて、密着露光法を行なう。InP
基板３の表面には50〜200nmのホトレジスト２を塗布し
た。光源にはHe-Cdレーザ光４（発振波長325nm）を使用
し、ホトマスク透過後の０次光と１次光の強度比が1:1
に近づくように、斜め方向から入射した。ここで、ホト
マスク１とInP基板３との間の空隙が、０〜300μｍの間
であれば、像のぼけの影響は、ほとんどなかつた。そこ
で、マスク保護およびホトマスク１とInP基板３との間
で生じるニユートンクリングの除去のために、50〜250
μｍの空隙を設けて露光を行なつた。露光後、ホトレジ
スト２を現像することによりホトレジスト２の回折格子
パターン２′を作製する。このホトレジストの回折格子
パターン２′をマスクにして、選択エツチングを行なう
ことにより、InP基板表面に、回折格子を作製した。こ
のようにして作製した回折格子の形状および回折効率
は、通常の干渉露光法で作製したものと同程度であり、
半導体レーザ用折格子として必要な条件を充分満足して
いることがわかつた。
した周期が150〜500nmの凹凸型回折格子のレプリカを、
エポキシ樹脂５によりガラス板１の上に形成する。次
に、透過率制御膜（第１図の30）としてアルミニウム・
クロムなどの金属６を斜め方向から蒸着することによ
り、回折格子の一方の斜面にだけ、金属が蒸着されたパ
ターンを作製する。このようにして作製した振幅かつ位
相型のホトマスクを用いて、密着露光法を行なう。InP
基板３の表面には50〜200nmのホトレジスト２を塗布し
た。光源にはHe-Cdレーザ光４（発振波長325nm）を使用
し、ホトマスク透過後の０次光と１次光の強度比が1:1
に近づくように、斜め方向から入射した。ここで、ホト
マスク１とInP基板３との間の空隙が、０〜300μｍの間
であれば、像のぼけの影響は、ほとんどなかつた。そこ
で、マスク保護およびホトマスク１とInP基板３との間
で生じるニユートンクリングの除去のために、50〜250
μｍの空隙を設けて露光を行なつた。露光後、ホトレジ
スト２を現像することによりホトレジスト２の回折格子
パターン２′を作製する。このホトレジストの回折格子
パターン２′をマスクにして、選択エツチングを行なう
ことにより、InP基板表面に、回折格子を作製した。こ
のようにして作製した回折格子の形状および回折効率
は、通常の干渉露光法で作製したものと同程度であり、
半導体レーザ用折格子として必要な条件を充分満足して
いることがわかつた。
これを用いて長い400μｍの分布帰還型半導体レーザを
作製した所しきい電流値20mAの良好な単一モード特性を
もつ半導体レーザを作製できた。
作製した所しきい電流値20mAの良好な単一モード特性を
もつ半導体レーザを作製できた。
実施例２ 第４図を用いて説明する。この実施例では、途中で位相
の反転した回折格子をホトマスクとして使用している点
が、実施例１と異なる。これにより、途中で位相の反転
した回折格子を、InP基板表面に作製することができ
た。
の反転した回折格子をホトマスクとして使用している点
が、実施例１と異なる。これにより、途中で位相の反転
した回折格子を、InP基板表面に作製することができ
た。
実施例３ 第５図を用いて説明する。この実施例では、周期が徐々
に変化した回折格子をホトマスクとして使用している点
が、実施例１と異なる。これにより、周期が徐々に変化
した回折格子を、InP基板表面に作製することができ
た。
に変化した回折格子をホトマスクとして使用している点
が、実施例１と異なる。これにより、周期が徐々に変化
した回折格子を、InP基板表面に作製することができ
た。
実施例４ 第６図を用いて説明する。ガラス１の表面に、10〜50nm
の厚さにアルミニウム・ニツケルなどの金属７を蒸着し
た後、ルーリングエンジンにより、ガラス１の表面まで
届く溝を形成する。この切削により作製した金属の回折
格子７をホトマスクにして、密着露光を行なう。光源及
びホトマスクとInP基板の間の空隙については、実施例
１と同様である。露光後、現像および転写エツチングを
行なうことにより、InP基板表面に良好な回折格子を作
製することができた。
の厚さにアルミニウム・ニツケルなどの金属７を蒸着し
た後、ルーリングエンジンにより、ガラス１の表面まで
届く溝を形成する。この切削により作製した金属の回折
格子７をホトマスクにして、密着露光を行なう。光源及
びホトマスクとInP基板の間の空隙については、実施例
１と同様である。露光後、現像および転写エツチングを
行なうことにより、InP基板表面に良好な回折格子を作
製することができた。
実施例５ 第７図を用いて説明する。この実施例では、途中で位相
の反転した回折格子をホトマスクとして使用している点
が、実施例４と異なる。これにより、途中で位相の反転
した回折格子をInP基板表面に作製することができた。
の反転した回折格子をホトマスクとして使用している点
が、実施例４と異なる。これにより、途中で位相の反転
した回折格子をInP基板表面に作製することができた。
本回折格子を用いて位相シフトを有する分布帰還型半導
体レーザを作製した所非常に高い作製歩留で単一モード
発振のレーザを得ることができた。
体レーザを作製した所非常に高い作製歩留で単一モード
発振のレーザを得ることができた。
実施例６ 第８図を用いて説明する。この実施例では、周期が徐々
に変化した回折格子をホトマスクとして使用している点
が、実施例４と異なる。これにより、周期が徐々に変化
した回折格子をInP基板表面に作製することができた。
に変化した回折格子をホトマスクとして使用している点
が、実施例４と異なる。これにより、周期が徐々に変化
した回折格子をInP基板表面に作製することができた。
実施例７ 第９図により説明する。ガラス表面にクロム，酸化クロ
ムなどの金属を10〜100nmの厚みに蒸着する。その上
に、ホトレジストを50〜200nmの厚さにスピンナー塗布
する。電子線直接描画装置により回折格子のパターンを
描画した後現像し、ホトレジストの回折格子パターン
２′をマスクにして、塩素ガスを用いた反応性イオンエ
ツチング装置により、金属をエツチングし、金属の回折
格子８パターンを作製する。このようにして作製した回
折格子をホトマスクにして密着露光を行なう。光源及び
ホトマスクとInP基板の間の空隙については、第１の実
施例と同様である。露光後、現像および転写エツチング
を行なうことにより、InP基板表面に良好な回折格子を
作製することができた。
ムなどの金属を10〜100nmの厚みに蒸着する。その上
に、ホトレジストを50〜200nmの厚さにスピンナー塗布
する。電子線直接描画装置により回折格子のパターンを
描画した後現像し、ホトレジストの回折格子パターン
２′をマスクにして、塩素ガスを用いた反応性イオンエ
ツチング装置により、金属をエツチングし、金属の回折
格子８パターンを作製する。このようにして作製した回
折格子をホトマスクにして密着露光を行なう。光源及び
ホトマスクとInP基板の間の空隙については、第１の実
施例と同様である。露光後、現像および転写エツチング
を行なうことにより、InP基板表面に良好な回折格子を
作製することができた。
実施例８ 第10図を用いて説明する。この実施例では、途中で位相
の反転した回折格子をホトマスクとして使用している点
が、実施例７と異なる。これにより、途中で位相の反転
した回折格子をInP基板表面に作製することができた。
の反転した回折格子をホトマスクとして使用している点
が、実施例７と異なる。これにより、途中で位相の反転
した回折格子をInP基板表面に作製することができた。
実施例９ 第11図を用いて説明する。この実施例では、周期が徐々
に変化した回折格子をホトマスクとして使用している点
が、実施例４と異なる。これにより、周期が徐々に変化
した回折格子をInP基板表面に作製することができる。
に変化した回折格子をホトマスクとして使用している点
が、実施例４と異なる。これにより、周期が徐々に変化
した回折格子をInP基板表面に作製することができる。
実施例10 第12図により説明する。ガラス板１の表面にクロム，酸
化クロムなどの金属９を10〜100nmの厚みに蒸着する。
（第12図（ａ））その上に、ホトレジスト２を50〜200n
mの厚さにスピンナー塗布する。第１の実施例で示した
ものと同じホトマスクを第１のホトマスクとして用い、
密着露光を行なう。光源およびホトマスクとInP基板の
間のギヤツプについては第１の実施例と同様である。現
像後、ホトレジストの回折格子パターン２′を作製する
（第12図（ｂ））。これをマスクにして、塩素ガスを用
いた反応性イオンエツチング装置により金属をエツチン
グし、金属の回折格子パターン８を作製する（第12図
（Ｃ））。このようにして作製した回折格子を第２のホ
トマスクにして密着露光を行なう（第12図（ｄ））。光
源及びホトマスクとInP基板の間の空隙については、第
１の実施例と同様である。露光後、現像および転写エツ
チングを行なうことにより、InP基板表面に良好な回折
格子を作製することができた。ここで、第１のホトマス
クとして実施例２〜９で示したホトマスクを用いても、
同様に良好な回折格子を得ることができた。以下、本発
明で作製した回折格子を用いて分布帰還型半導体レーザ
を作製し単一モード発振の良好な特性を得た。
化クロムなどの金属９を10〜100nmの厚みに蒸着する。
（第12図（ａ））その上に、ホトレジスト２を50〜200n
mの厚さにスピンナー塗布する。第１の実施例で示した
ものと同じホトマスクを第１のホトマスクとして用い、
密着露光を行なう。光源およびホトマスクとInP基板の
間のギヤツプについては第１の実施例と同様である。現
像後、ホトレジストの回折格子パターン２′を作製する
（第12図（ｂ））。これをマスクにして、塩素ガスを用
いた反応性イオンエツチング装置により金属をエツチン
グし、金属の回折格子パターン８を作製する（第12図
（Ｃ））。このようにして作製した回折格子を第２のホ
トマスクにして密着露光を行なう（第12図（ｄ））。光
源及びホトマスクとInP基板の間の空隙については、第
１の実施例と同様である。露光後、現像および転写エツ
チングを行なうことにより、InP基板表面に良好な回折
格子を作製することができた。ここで、第１のホトマス
クとして実施例２〜９で示したホトマスクを用いても、
同様に良好な回折格子を得ることができた。以下、本発
明で作製した回折格子を用いて分布帰還型半導体レーザ
を作製し単一モード発振の良好な特性を得た。
実施例11 第13図及び第１図を用いて説明する。
先づ、原盤15の作製工程を説明する。ガラス基板11上に
アルミニウムなどの金属12を蒸着した後、表面に刻線す
ることにより、回折格子、すなわち原盤15を作製した。
次に石英ガラス基板21上にエポキシ樹脂などの樹脂22を
塗布し基本原盤15上に圧着した後樹脂22を硬化させ、樹
脂22の表面に、凹凸を転写した（第13図（ａ））。次い
で、Crを斜め蒸着し、凹凸形状の片面にのみ透過率制御
膜30を形成しホトマスク20を得た（第13図（ｂ））。ホ
トマスクの作製では樹脂22を介在させることにより機械
的なレプリカ法が使用出来る。このため、原盤15の作製
にあたつてはスループツトが悪くとも問題とならなかつ
た。
アルミニウムなどの金属12を蒸着した後、表面に刻線す
ることにより、回折格子、すなわち原盤15を作製した。
次に石英ガラス基板21上にエポキシ樹脂などの樹脂22を
塗布し基本原盤15上に圧着した後樹脂22を硬化させ、樹
脂22の表面に、凹凸を転写した（第13図（ａ））。次い
で、Crを斜め蒸着し、凹凸形状の片面にのみ透過率制御
膜30を形成しホトマスク20を得た（第13図（ｂ））。ホ
トマスクの作製では樹脂22を介在させることにより機械
的なレプリカ法が使用出来る。このため、原盤15の作製
にあたつてはスループツトが悪くとも問題とならなかつ
た。
次にこのホトマスクを用いた回折格子の製造工程を第１
図により説明する。上記で得たホトマスク20と基板５を
第１図に示すように配置し、ホトマスクの回折格子パタ
ーンを基板50上のホトレジスト２に光学的に転写した。
露光光源としてHe-Cdレーザ（波長325nm）を用い、角度
42.6°±20°で入射したところ周期240nmの回折格子パ
タンを転写することが可能であつた。このレジストパタ
ンをマスクとしてエツチングを行い、基板結晶50表面上
に回折格子を転写した。この転写した回折格子の回折効
率は５〜10％で、DFBレーザ作製には充分な値が得られ
た。
図により説明する。上記で得たホトマスク20と基板５を
第１図に示すように配置し、ホトマスクの回折格子パタ
ーンを基板50上のホトレジスト２に光学的に転写した。
露光光源としてHe-Cdレーザ（波長325nm）を用い、角度
42.6°±20°で入射したところ周期240nmの回折格子パ
タンを転写することが可能であつた。このレジストパタ
ンをマスクとしてエツチングを行い、基板結晶50表面上
に回折格子を転写した。この転写した回折格子の回折効
率は５〜10％で、DFBレーザ作製には充分な値が得られ
た。
実施例12 実施例11では、均一な周期を有する回折格子を得る手法
について述べたが、ホトマスク20の形状を変化すること
により、周期、位相の変化した変形回折格子を作製する
ことが可能であつた。第14図に透過率制御膜30の被着箇
所を、斜め蒸着の方向を変えることにより移動した例を
示す。上記のホトマスク20を用いてパタンを転写するこ
とにより、レジスト２上に位相の反転した回折格子を作
製できた。
について述べたが、ホトマスク20の形状を変化すること
により、周期、位相の変化した変形回折格子を作製する
ことが可能であつた。第14図に透過率制御膜30の被着箇
所を、斜め蒸着の方向を変えることにより移動した例を
示す。上記のホトマスク20を用いてパタンを転写するこ
とにより、レジスト２上に位相の反転した回折格子を作
製できた。
実施例13 位相の反転は、ホトマスク20の凹凸の周期を可変とする
ことによつても実現可能であり、これを第15図に示す。
透過率制御膜30の作製が１回で済むため、実施例12に比
して、蒸着時にパタン合せが不要であるという利点があ
る。このホトマスク20を用いてレジスト４上にパタンを
転写したところ、位相反転部に対応して、回折格子の消
失した遷移領域が生じた。これは、回折波が位相反転効
果により互いに打ち消しあうためであることがわかつ
た。遷移領域長は、ホトマスク20とホトレジスト２との
空隙の大きさに依存しており、これを150μｍ以下とす
ることで、遷移領域長を５μｍ以下とすることが可能で
あつた。また、この回折格子を半導体レーザ中に埋め込
むことにより、安定に単一モードで発振する素子が得ら
れた。
ことによつても実現可能であり、これを第15図に示す。
透過率制御膜30の作製が１回で済むため、実施例12に比
して、蒸着時にパタン合せが不要であるという利点があ
る。このホトマスク20を用いてレジスト４上にパタンを
転写したところ、位相反転部に対応して、回折格子の消
失した遷移領域が生じた。これは、回折波が位相反転効
果により互いに打ち消しあうためであることがわかつ
た。遷移領域長は、ホトマスク20とホトレジスト２との
空隙の大きさに依存しており、これを150μｍ以下とす
ることで、遷移領域長を５μｍ以下とすることが可能で
あつた。また、この回折格子を半導体レーザ中に埋め込
むことにより、安定に単一モードで発振する素子が得ら
れた。
実施例４ 第16図に示すように、ホトマスク２の回折格子周期を可
変とすることで、周期の変化したチヤープト回折格子の
転写が可能であつた。分波器用の回折格子として用いる
ことが出来た。
変とすることで、周期の変化したチヤープト回折格子の
転写が可能であつた。分波器用の回折格子として用いる
ことが出来た。
本発明によれば、均一な回折格子はもちろんのこと、λ
/4シフト回折格子，位相反転型回折格子などの位相シフ
ト型回折格子や、周期が徐々に変化する回折格子（周期
可変形回折格子）などの変形回折格子を容易にかつ再現
性よく製作できる。
/4シフト回折格子，位相反転型回折格子などの位相シフ
ト型回折格子や、周期が徐々に変化する回折格子（周期
可変形回折格子）などの変形回折格子を容易にかつ再現
性よく製作できる。
第１図は、本発明の構成を示す断面図、第２図は、回折
波を示す模式図、第３図〜第12図は、回折格子の方向と
垂直な方向でのホトマスクおよび基板の断面図および第
13図〜第16図はホトマスクの断面図である。 １……ガラス板、２……ホトレジスト、２′……ホトレ
ジストの回折格子パターン、３……InP基板、４……レ
ーザ光、４′……紫外光、５……エポキシ樹脂、６……
斜め蒸着した金属、７……切削により作製した金属の回
折格子、８……エツチングにより作製した金属の回折格
子、９……蒸着した金属、20……ホトマスク、30……透
過膜制御膜。
波を示す模式図、第３図〜第12図は、回折格子の方向と
垂直な方向でのホトマスクおよび基板の断面図および第
13図〜第16図はホトマスクの断面図である。 １……ガラス板、２……ホトレジスト、２′……ホトレ
ジストの回折格子パターン、３……InP基板、４……レ
ーザ光、４′……紫外光、５……エポキシ樹脂、６……
斜め蒸着した金属、７……切削により作製した金属の回
折格子、８……エツチングにより作製した金属の回折格
子、９……蒸着した金属、20……ホトマスク、30……透
過膜制御膜。
フロントページの続き (72)発明者 平尾 元尚 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 松村 宏善 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 原田 達男 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 喜多 敏昭 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 平 秀樹 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−18559（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−18503（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−145178（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−172723（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−94758（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−141573（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】ホトレジストを塗布した基板を固定する工
程と、上記基板との間に所定の空隙をもって表面に周期
的に凹凸を有するホトマスクを固定する工程と、外部か
ら照射された光により上記ホトマスクを通して上記基板
に塗布したホトレジストを露光する工程とを含む回折格
子の作製方法において、上記基板とホトマスクとの空隙
は50乃至250μｍとし、かつ上記照射光の上記ホトマス
ク通過後の０次光と１次光の強度比を約1:1とすること
を特徴とする回折格子の作製方法。 - 【請求項２】表面に周期的に形成された凹凸を有するホ
トマスクにおいて、上記各凹凸の所定部分に光の透過率
を他の部分と異ならせるための膜を備えたことを特徴と
するホトマスク。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21571886A JPH07101302B2 (ja) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | 回折格子の作製方法及びそれに用いるオートマスク |
| US07/895,430 US5340637A (en) | 1986-09-16 | 1992-06-05 | Optical device diffraction gratings and a photomask for use in the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21571886A JPH07101302B2 (ja) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | 回折格子の作製方法及びそれに用いるオートマスク |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6371851A JPS6371851A (ja) | 1988-04-01 |
| JPH07101302B2 true JPH07101302B2 (ja) | 1995-11-01 |
Family
ID=16677025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21571886A Expired - Lifetime JPH07101302B2 (ja) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | 回折格子の作製方法及びそれに用いるオートマスク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07101302B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0792647A (ja) * | 1993-09-27 | 1995-04-07 | Nec Corp | ホトマスク |
| JP3526215B2 (ja) * | 1997-07-03 | 2004-05-10 | 大日本印刷株式会社 | 光ファイバー加工用位相マスク及びその製造方法 |
| JP4475501B2 (ja) * | 2003-10-09 | 2010-06-09 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 分光素子、回折格子、複合回折格子、カラー表示装置、および分波器 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55145178A (en) * | 1979-05-02 | 1980-11-12 | Agency Of Ind Science & Technol | Precision working method of solid surface |
| JPS5994758A (ja) * | 1982-11-22 | 1984-05-31 | Nec Corp | フオトマスク |
| JPS59172723A (ja) * | 1983-03-22 | 1984-09-29 | Nec Corp | パタ−ン形成方法 |
| JPS6218559A (ja) * | 1985-07-17 | 1987-01-27 | Fujitsu Ltd | 露光用マスク |
| JP2537596B2 (ja) * | 1985-07-17 | 1996-09-25 | 富士通株式会社 | 回折格子の製造方法 |
-
1986
- 1986-09-16 JP JP21571886A patent/JPH07101302B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6371851A (ja) | 1988-04-01 |
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