JPH0829606A - 位相シフト回折格子の作製方法 - Google Patents
位相シフト回折格子の作製方法Info
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- JPH0829606A JPH0829606A JP18177194A JP18177194A JPH0829606A JP H0829606 A JPH0829606 A JP H0829606A JP 18177194 A JP18177194 A JP 18177194A JP 18177194 A JP18177194 A JP 18177194A JP H0829606 A JPH0829606 A JP H0829606A
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- substrate
- mask
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Abstract
(57)【要約】
【目的】再現性よく精密な回折格子形状が作製できる位
相シフト回折格子の作製技術を提供することにある。 【構成】基板１上に均一な凹凸の周期を有する回折格子
２を作製し、これをマスクとした結晶成長を行って、均
一な凹凸形状の回折格子ｇ１を作る。続いて、レジスト
３′で一部領域を覆って、このマスク２を利用してエッ
チングすることにより、元の均一な回折格子ｇ１の凹凸
に対して逆相の部分と同相の部分を作製する。こうし
て、位相シフト回折格子ｇ２を得る。
相シフト回折格子の作製技術を提供することにある。 【構成】基板１上に均一な凹凸の周期を有する回折格子
２を作製し、これをマスクとした結晶成長を行って、均
一な凹凸形状の回折格子ｇ１を作る。続いて、レジスト
３′で一部領域を覆って、このマスク２を利用してエッ
チングすることにより、元の均一な回折格子ｇ１の凹凸
に対して逆相の部分と同相の部分を作製する。こうし
て、位相シフト回折格子ｇ２を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光記録、光情報処理、
光計測、光通信などの分野において用いられる光素子に
必要な回折格子の作製技術に関するものであり、特にＤ
ＦＢレーザの開発に不可欠な位相シフト回折格子の作製
技術に関するものである。
光計測、光通信などの分野において用いられる光素子に
必要な回折格子の作製技術に関するものであり、特にＤ
ＦＢレーザの開発に不可欠な位相シフト回折格子の作製
技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、回折格子は、例えば、分布帰還型
半導体レーザ（以下ＤＦＢレーザ）に用いられている。
ＤＦＢレーザは単一軸モードの光を発するので光通信な
どに多く用いられている。ところが、ＤＦＢレーザで
は、ブラッグ波長を中心とする２つの異なる軸モードの
損失及び利得が等しく、端面での回折格子の位相の非対
称性、共振器方向での成長膜厚のゆらぎなど、いくつか
の不確定な要素により、一つの軸モードが選択されてい
るにすぎない。
半導体レーザ（以下ＤＦＢレーザ）に用いられている。
ＤＦＢレーザは単一軸モードの光を発するので光通信な
どに多く用いられている。ところが、ＤＦＢレーザで
は、ブラッグ波長を中心とする２つの異なる軸モードの
損失及び利得が等しく、端面での回折格子の位相の非対
称性、共振器方向での成長膜厚のゆらぎなど、いくつか
の不確定な要素により、一つの軸モードが選択されてい
るにすぎない。
【０００３】この問題を回避する手段として、たとえば
１次回折格子を用いた場合においては、回折格子の中央
近傍で回折格子の凹凸の位相を反転させたλ／４位相シ
フト回折格子の採用が提案されている。これまで、様々
な位相シフト回折格子の製造方法が考案された。初期に
は、基板上に塗布されたレジスト膜に電子ビームで直接
描画する方法が採用されたが、これは余りにも描画に時
間がかかり一般的ではなかった。
１次回折格子を用いた場合においては、回折格子の中央
近傍で回折格子の凹凸の位相を反転させたλ／４位相シ
フト回折格子の採用が提案されている。これまで、様々
な位相シフト回折格子の製造方法が考案された。初期に
は、基板上に塗布されたレジスト膜に電子ビームで直接
描画する方法が採用されたが、これは余りにも描画に時
間がかかり一般的ではなかった。
【０００４】通常、比較的大きな面積に一括して回折格
子を形成する方法としては、二光束干渉露光という方法
が使われている。この方法は、Ｈｅ−Ｃｄレーザのよう
な波長の短いコヒーレントな光をハーフミラーで２つに
分けて再びミラーで合成し、その干渉による周期的パタ
ーンを基板上のレジストに照射して露光するものであ
る。
子を形成する方法としては、二光束干渉露光という方法
が使われている。この方法は、Ｈｅ−Ｃｄレーザのよう
な波長の短いコヒーレントな光をハーフミラーで２つに
分けて再びミラーで合成し、その干渉による周期的パタ
ーンを基板上のレジストに照射して露光するものであ
る。
【０００５】この二光束干渉露光法を応用して、ネガ／
ポジレジストを併用したλ／４位相シフト回折格子の作
製方法が考案されている。図４にこの製法を示す。図４
において、記号１０１は基板、１０４はポジレジスト、
１０５はネガレジストを示す。 図４の各工程を説明す
る。 （１）まず、ネガレジスト１０５のストライプを基板１
０１上に形成する。 （２）次にポジレジスト１０４を塗布する。 （３）ここに一括で二光束干渉露光し、まずポジレジス
ト部分１０４を現像する。 （４）エッチングしてポジレジスト１０４のパターンを
基板１０１に転写する。 （５）次にネガレジスト部分１０５を現像する。 （６）エッチングしてネガレジスト１０５のパターンを
基板１０１に転写する。 （７）レジストを除去する。
ポジレジストを併用したλ／４位相シフト回折格子の作
製方法が考案されている。図４にこの製法を示す。図４
において、記号１０１は基板、１０４はポジレジスト、
１０５はネガレジストを示す。 図４の各工程を説明す
る。 （１）まず、ネガレジスト１０５のストライプを基板１
０１上に形成する。 （２）次にポジレジスト１０４を塗布する。 （３）ここに一括で二光束干渉露光し、まずポジレジス
ト部分１０４を現像する。 （４）エッチングしてポジレジスト１０４のパターンを
基板１０１に転写する。 （５）次にネガレジスト部分１０５を現像する。 （６）エッチングしてネガレジスト１０５のパターンを
基板１０１に転写する。 （７）レジストを除去する。
【０００６】ネガレジストとポジレジストでは感光特性
が逆なのでパターン反転するため、ネガレジスト／ポジ
レジスト境界部で凹凸が反転した位相シフト回折格子が
得られる。
が逆なのでパターン反転するため、ネガレジスト／ポジ
レジスト境界部で凹凸が反転した位相シフト回折格子が
得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、こ
の方法には以下に示すような欠点がある。第１に、２種
類のレジストを用いるため、その２種類を積層したとき
反応しない事、レジストの感度を揃える事等の制約か
ら、実際使用できるレジストの組み合わせは極めて少な
い。特にネガレジストは一般に感度が低く、解像度も低
いので、ネガレジスト／ポジレジストの各領域で作製さ
れる回折格子形状を揃えるのが非常に難しい。この様
に、位相シフト回折格子パターンの作製に２種類のレジ
ストを用いるため、レジストの種類によってはネガレジ
ストとポジレジストが反応してしまうことが多々ある。
この対策として、ネガレジストとポジレジストの間に反
応防止を目的として中間層を設けた方法も考案されてい
るが、これでは工程が多くなってしまう上に再現性に乏
しい。
の方法には以下に示すような欠点がある。第１に、２種
類のレジストを用いるため、その２種類を積層したとき
反応しない事、レジストの感度を揃える事等の制約か
ら、実際使用できるレジストの組み合わせは極めて少な
い。特にネガレジストは一般に感度が低く、解像度も低
いので、ネガレジスト／ポジレジストの各領域で作製さ
れる回折格子形状を揃えるのが非常に難しい。この様
に、位相シフト回折格子パターンの作製に２種類のレジ
ストを用いるため、レジストの種類によってはネガレジ
ストとポジレジストが反応してしまうことが多々ある。
この対策として、ネガレジストとポジレジストの間に反
応防止を目的として中間層を設けた方法も考案されてい
るが、これでは工程が多くなってしまう上に再現性に乏
しい。
【０００８】第２に、ポジレジスト部分の基板はネガレ
ジスト部分の基板のエッチング時もエッチングされるの
で、ポジレジスト部分の基板のエッチング量が多くな
り、位相シフトの境界部に段差を生じてしまう。
ジスト部分の基板のエッチング時もエッチングされるの
で、ポジレジスト部分の基板のエッチング量が多くな
り、位相シフトの境界部に段差を生じてしまう。
【０００９】境界部に段差を生じると、次の様な問題点
が発生する。 （１）位相シフト回折格子を基板の上に形成した後、導
波層を成長した場合、段差の上に均一な厚さの導波層が
形成される。このとき導波層が段差部で曲がりを生じる
為、段差部で導波光が散乱し損失となる。 （２）位相シフト回折格子を基板の上に成長した導波層
上に形成した場合、導波層は段差部の左右で厚みが変わ
る。そのため導波層の実効屈折率も段差の左右で変わ
り、一方、回折格子の凹凸の周期は変わらない為、回折
格子のブラッグ波長が左右で変わる。従って、位相シフ
ト回折格子の効果が十分に得られないよって、本発明の
目的は、上記の課題に鑑み、再現性よく精密な回折格子
形状が作製できる位相シフト回折格子の作製技術を提供
することにある。
が発生する。 （１）位相シフト回折格子を基板の上に形成した後、導
波層を成長した場合、段差の上に均一な厚さの導波層が
形成される。このとき導波層が段差部で曲がりを生じる
為、段差部で導波光が散乱し損失となる。 （２）位相シフト回折格子を基板の上に成長した導波層
上に形成した場合、導波層は段差部の左右で厚みが変わ
る。そのため導波層の実効屈折率も段差の左右で変わ
り、一方、回折格子の凹凸の周期は変わらない為、回折
格子のブラッグ波長が左右で変わる。従って、位相シフ
ト回折格子の効果が十分に得られないよって、本発明の
目的は、上記の課題に鑑み、再現性よく精密な回折格子
形状が作製できる位相シフト回折格子の作製技術を提供
することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に均一
な凹凸の周期を有する回折格子を作製し、これをマスク
とした結晶成長を行い、続いて一部領域をこのマスクを
利用してエッチングすることにより、元の均一な回折格
子の凹凸に対して逆相の部分と同相の部分を作製して、
位相シフト回折格子を得る。使用するマスクは１種類の
レジストを用い、１回の干渉露光で作製できる為、工程
が簡単である上に再現性が高い。
な凹凸の周期を有する回折格子を作製し、これをマスク
とした結晶成長を行い、続いて一部領域をこのマスクを
利用してエッチングすることにより、元の均一な回折格
子の凹凸に対して逆相の部分と同相の部分を作製して、
位相シフト回折格子を得る。使用するマスクは１種類の
レジストを用い、１回の干渉露光で作製できる為、工程
が簡単である上に再現性が高い。
【００１１】また、本発明は、均一な凹凸の周期を有す
る回折格子のマスクを利用した結晶成長と一部領域のエ
ッチングにより位相シフト回折格子を作製した後、境界
部に結晶成長部の方が高くなる段差を生じるが、エッチ
ング部を覆い結晶成長部の回折格子パターンのマスクを
除去してから、結晶成長部を異方性エッチングすること
により高さを低くして段差を解消する。
る回折格子のマスクを利用した結晶成長と一部領域のエ
ッチングにより位相シフト回折格子を作製した後、境界
部に結晶成長部の方が高くなる段差を生じるが、エッチ
ング部を覆い結晶成長部の回折格子パターンのマスクを
除去してから、結晶成長部を異方性エッチングすること
により高さを低くして段差を解消する。
【００１２】詳細には、本発明による位相シフト回折格
子の作製方法は、基板上に第１の材料による均一な凹凸
の周期を有する回折格子パターンを作製し、該第１の材
料による回折格子パターンをマスクとして該基板上に第
２の材料を成長した後、該基板の一部領域を該第１の材
料による回折格子パターンをマスクとしてエッチングす
ることを特徴とする。
子の作製方法は、基板上に第１の材料による均一な凹凸
の周期を有する回折格子パターンを作製し、該第１の材
料による回折格子パターンをマスクとして該基板上に第
２の材料を成長した後、該基板の一部領域を該第１の材
料による回折格子パターンをマスクとしてエッチングす
ることを特徴とする。
【００１３】より具体的には、以下の態様も可能であ
る。前記基板には予め段差が設けてあり、段差の高い領
域は後にエッチングされる領域と一致する。前記基板と
該第２の材料は同一材料である。前記第１の材料は誘電
体、金属、半導体などである。前記第１の材料による回
折格子パターンをマスクとして該基板上に第２の材料を
成長した後、該基板の一部領域を第３の材料で覆って該
第３の材料と該第１の材料による回折格子パターンをマ
スクとしてエッチングを行う。前記第３の材料はレジス
トである。前記基板の一部領域を第３の材料で覆って該
第３の材料と該第１の材料による回折格子パターンをマ
スクとしてエッチングしたのち、該エッチングした該一
部領域を覆い、該第１の材料を除去してから基板のエッ
チングを更に行う。前記基板の一部領域を第３の材料で
覆って該第３の材料と該第１の材料による回折格子パタ
ーンをマスクとしてエッチングしたのち、該エッチング
した該一部領域を金属膜で覆う。
る。前記基板には予め段差が設けてあり、段差の高い領
域は後にエッチングされる領域と一致する。前記基板と
該第２の材料は同一材料である。前記第１の材料は誘電
体、金属、半導体などである。前記第１の材料による回
折格子パターンをマスクとして該基板上に第２の材料を
成長した後、該基板の一部領域を第３の材料で覆って該
第３の材料と該第１の材料による回折格子パターンをマ
スクとしてエッチングを行う。前記第３の材料はレジス
トである。前記基板の一部領域を第３の材料で覆って該
第３の材料と該第１の材料による回折格子パターンをマ
スクとしてエッチングしたのち、該エッチングした該一
部領域を覆い、該第１の材料を除去してから基板のエッ
チングを更に行う。前記基板の一部領域を第３の材料で
覆って該第３の材料と該第１の材料による回折格子パタ
ーンをマスクとしてエッチングしたのち、該エッチング
した該一部領域を金属膜で覆う。
【００１４】
【実施例１】本発明の第１実施例を説明する。図１は本
実施例である位相シフト回折格子の作製工程を示す図で
ある。 図１における図中記号は、１がＩｎＰ基板、２
が酸化シリコン（ＳｉＯ2）、３および３′がフォトレ
ジストである。
実施例である位相シフト回折格子の作製工程を示す図で
ある。 図１における図中記号は、１がＩｎＰ基板、２
が酸化シリコン（ＳｉＯ2）、３および３′がフォトレ
ジストである。
【００１５】図１を用いて作製工程を説明する。 （１）まずＩｎＰ基板１上にＳｉＯ2膜２を成膜し、さ
らにフォトレジスト３を塗布する。 （２）回折格子パターンを露光し、フォトレジスト３を
現像する。この回折格子パターンは位相シフトの無い均
一なものである。 （３）フォトレジスト３をマスクとしてＳｉＯ2膜２を
エッチングし、回折格子パターンをＳｉＯ2膜２に転写
する。ＳｉＯ2は後の工程でマスクとして用いられるの
だが、ＳｉＯ2に転写することにより、後の工程での加
熱（数百度にもなる）やエッチング、有機溶剤による洗
浄にも回折格子パターンが耐えるため、取り扱いが簡単
になる。レジスト材料では、蒸発して消滅してしまう。
本実施例においてＳｉＯ2と同様に使用できる他の材料
としては、ＳｉＮxなどの各種誘電体や各種金属ならび
に各種半導体など広範囲にある。
らにフォトレジスト３を塗布する。 （２）回折格子パターンを露光し、フォトレジスト３を
現像する。この回折格子パターンは位相シフトの無い均
一なものである。 （３）フォトレジスト３をマスクとしてＳｉＯ2膜２を
エッチングし、回折格子パターンをＳｉＯ2膜２に転写
する。ＳｉＯ2は後の工程でマスクとして用いられるの
だが、ＳｉＯ2に転写することにより、後の工程での加
熱（数百度にもなる）やエッチング、有機溶剤による洗
浄にも回折格子パターンが耐えるため、取り扱いが簡単
になる。レジスト材料では、蒸発して消滅してしまう。
本実施例においてＳｉＯ2と同様に使用できる他の材料
としては、ＳｉＮxなどの各種誘電体や各種金属ならび
に各種半導体など広範囲にある。
【００１６】（４）フォトレジスト３を除去する。 （５）ＩｎＰ結晶を成長する。結晶成長は分子線エピタ
キシー（ＭＢＥ）、有機金属成長法（ＭＯＶＰＥ）、化
学ビームエピタキシー（ＣＢＥ）などが有効である。こ
れらの結晶成長法は、ＳｉＯ2やＳｉＮxなどの誘電体や
幾つかの金属材料や半導体材料などの上には結晶成長さ
せず（この観点からもレジスト材料は使えない）、もと
の基板１が露出しているところに選択的に結晶成長させ
ることが可能だからである。結晶成長の終わった時点で
ＩｎＰの回折格子ｇ１ができている。この回折格子ｇ１
はＳｉＯ2の回折格子パターン２とは凹凸が逆相であ
る。
キシー（ＭＢＥ）、有機金属成長法（ＭＯＶＰＥ）、化
学ビームエピタキシー（ＣＢＥ）などが有効である。こ
れらの結晶成長法は、ＳｉＯ2やＳｉＮxなどの誘電体や
幾つかの金属材料や半導体材料などの上には結晶成長さ
せず（この観点からもレジスト材料は使えない）、もと
の基板１が露出しているところに選択的に結晶成長させ
ることが可能だからである。結晶成長の終わった時点で
ＩｎＰの回折格子ｇ１ができている。この回折格子ｇ１
はＳｉＯ2の回折格子パターン２とは凹凸が逆相であ
る。
【００１７】（６）フォトレジスト３′で一部領域を覆
う。この境界は厳密に設定する必要がない。 （７）フォトレジスト３′とＳｉＯ2２をマスクとして
ＩｎＰをエッチングする。 （８）フォトレジスト３′およびＳｉＯ2２を除去す
る。 エッチングした領域（右側領域）では回折格子は最初の
ＳｉＯ2２の回折格子パターンと凹凸が同相である。
う。この境界は厳密に設定する必要がない。 （７）フォトレジスト３′とＳｉＯ2２をマスクとして
ＩｎＰをエッチングする。 （８）フォトレジスト３′およびＳｉＯ2２を除去す
る。 エッチングした領域（右側領域）では回折格子は最初の
ＳｉＯ2２の回折格子パターンと凹凸が同相である。
【００１８】したがって、図１では真ん中を境に、左側
が逆相、右側が同相になっている。図１の（３）の工程
で作製したＳｉＯ2２の回折格子パターンが一次回折格
子であれば、λ／４シフトの位相シフトができたことに
なる。以上の工程により位相シフトの回折格子ｇ２が作
製できた。
が逆相、右側が同相になっている。図１の（３）の工程
で作製したＳｉＯ2２の回折格子パターンが一次回折格
子であれば、λ／４シフトの位相シフトができたことに
なる。以上の工程により位相シフトの回折格子ｇ２が作
製できた。
【００１９】本実施例では長波長半導体レーザの作製を
想定してＩｎＰ位相シフト回折格子ｇ２を作製する方法
を説明した。他の半導体材料を使用しても同様に作製可
能である。基板１の上に半導体結晶を成長させる手段
も、先に述べた分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、有機金
属成長法（ＭＯＶＰＥ）、化学ビームエピタキシー（Ｃ
ＢＥ）などの手法が使える。再成長の際の基板１の材料
と成長する材料（（５）の工程）の組み合わせの選択
は、必ずしも格子整合する必要はなく、単結晶成長可能
であればよい。
想定してＩｎＰ位相シフト回折格子ｇ２を作製する方法
を説明した。他の半導体材料を使用しても同様に作製可
能である。基板１の上に半導体結晶を成長させる手段
も、先に述べた分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、有機金
属成長法（ＭＯＶＰＥ）、化学ビームエピタキシー（Ｃ
ＢＥ）などの手法が使える。再成長の際の基板１の材料
と成長する材料（（５）の工程）の組み合わせの選択
は、必ずしも格子整合する必要はなく、単結晶成長可能
であればよい。
【００２０】
【実施例２】本実施例を図２に沿って以下に説明する。
本実施例は位相シフト回折格子のシフト部における段差
を解消する工程を含んでいる。本実施例である位相シフ
ト回折格子の作製工程を示す図２における図中記号は、
２１がＩｎＰ基板、２２が酸化シリコン（ＳｉＯ2）、
２３および２３′がフォトレジストである。
本実施例は位相シフト回折格子のシフト部における段差
を解消する工程を含んでいる。本実施例である位相シフ
ト回折格子の作製工程を示す図２における図中記号は、
２１がＩｎＰ基板、２２が酸化シリコン（ＳｉＯ2）、
２３および２３′がフォトレジストである。
【００２１】図２を用いて作製工程を説明する。 （１）最初にＩｎＰ基板２１上に段差を形成する。段差
は基板２１上の一部領域をレジストで覆って、エッチン
グすればよい。図２では左半分をエッチングして段差を
付けている。 （２）次にＩｎＰ基板２１上にＳｉＯ2膜２２を成膜
し、さらにフォトレジスト２３を塗布する。 （３）回折格子パターンを露光し、フォトレジスト２３
を現像する。この回折格子パターンは位相シフトの無い
均一なものである。 （４）フォトレジスト２３をマスクとしてＳｉＯ2膜２
２をエッチングし、回折格子パターンをＳｉＯ2膜２２
に転写する。ＳｉＯ2膜２２は後の工程でマスクとして
用いられるのだが、第１実施例と同様、ＳｉＯ2に転写
することにより、後の工程での加熱やエッチング、有機
溶剤による洗浄にも回折格子パターンが耐えるため、取
り扱いが簡単になる。本実施例においても、ＳｉＯ2と
同様に使用できる他の材料としては、ＳｉＮxなどの各
種誘電体や各種金属ならびに各種半導体など広範囲にあ
る。
は基板２１上の一部領域をレジストで覆って、エッチン
グすればよい。図２では左半分をエッチングして段差を
付けている。 （２）次にＩｎＰ基板２１上にＳｉＯ2膜２２を成膜
し、さらにフォトレジスト２３を塗布する。 （３）回折格子パターンを露光し、フォトレジスト２３
を現像する。この回折格子パターンは位相シフトの無い
均一なものである。 （４）フォトレジスト２３をマスクとしてＳｉＯ2膜２
２をエッチングし、回折格子パターンをＳｉＯ2膜２２
に転写する。ＳｉＯ2膜２２は後の工程でマスクとして
用いられるのだが、第１実施例と同様、ＳｉＯ2に転写
することにより、後の工程での加熱やエッチング、有機
溶剤による洗浄にも回折格子パターンが耐えるため、取
り扱いが簡単になる。本実施例においても、ＳｉＯ2と
同様に使用できる他の材料としては、ＳｉＮxなどの各
種誘電体や各種金属ならびに各種半導体など広範囲にあ
る。
【００２２】（５）フォトレジスト２３を除去する。 （６）ＩｎＰ結晶を成長する。結晶成長は分子線エピタ
キシー（ＭＢＥ）、有機金属成長法（ＭＯＶＰＥ）、化
学ビームエピタキシー（ＣＢＥ）などが有効である。第
１実施例と同様、これらの結晶成長法は、ＳｉＯ2やＳ
ｉＮxなどの誘電体やいくつかの金属材料や半導体材料
などの上には結晶成長させず、もとの基板２１が露出し
ているところに選択的に結晶成長させることが可能だか
らである。結晶成長の終わった時点でＩｎＰの回折格子
ｇ１ができている。この回折格子ｇ１はＳｉＯ2２２の
回折格子パターンとは凹凸が逆相である。
キシー（ＭＢＥ）、有機金属成長法（ＭＯＶＰＥ）、化
学ビームエピタキシー（ＣＢＥ）などが有効である。第
１実施例と同様、これらの結晶成長法は、ＳｉＯ2やＳ
ｉＮxなどの誘電体やいくつかの金属材料や半導体材料
などの上には結晶成長させず、もとの基板２１が露出し
ているところに選択的に結晶成長させることが可能だか
らである。結晶成長の終わった時点でＩｎＰの回折格子
ｇ１ができている。この回折格子ｇ１はＳｉＯ2２２の
回折格子パターンとは凹凸が逆相である。
【００２３】（７）フォトレジスト２３′で一部領域を
覆う。覆うのは最初に（１）で作った段差の低い領域に
ほぼ等しい。 （８）フォトレジスト２３′とＳｉＯ2２２をマスクと
してＩｎＰをエッチングする。 （９）フォトレジスト２３′およびＳｉＯ2２２を除去
する。エッチングした領域（右側領域）では回折格子は
最初のＳｉＯ2２２の回折格子パターンと凹凸が同相で
ある。したがって、図２では真ん中を境に、左側が逆
相、右側が同相になっている。図２の（４）の工程で作
製したＳｉＯ2２２の回折格子パターンが一次回折格子
であれば、λ／４シフトの位相シフトができたことにな
る。以上の工程により位相シフト回折格子ｇ２が作製で
きた。
覆う。覆うのは最初に（１）で作った段差の低い領域に
ほぼ等しい。 （８）フォトレジスト２３′とＳｉＯ2２２をマスクと
してＩｎＰをエッチングする。 （９）フォトレジスト２３′およびＳｉＯ2２２を除去
する。エッチングした領域（右側領域）では回折格子は
最初のＳｉＯ2２２の回折格子パターンと凹凸が同相で
ある。したがって、図２では真ん中を境に、左側が逆
相、右側が同相になっている。図２の（４）の工程で作
製したＳｉＯ2２２の回折格子パターンが一次回折格子
であれば、λ／４シフトの位相シフトができたことにな
る。以上の工程により位相シフト回折格子ｇ２が作製で
きた。
【００２４】本実施例では予め最初に、基板２１上に段
差を設けているため位相シフト回折格子ｇ２の境界部に
は段差ができない。したがって、位相シフト量が設計値
通りに正確に製造できる。
差を設けているため位相シフト回折格子ｇ２の境界部に
は段差ができない。したがって、位相シフト量が設計値
通りに正確に製造できる。
【００２５】本実施例でも長波長半導体レーザの作製を
想定してＩｎＰ位相シフト回折格子を作製する方法を説
明した。他の半導体材料を使用しても同様に作製可能で
あり、その他、第１実施例で述べた事と同様なことが言
える。
想定してＩｎＰ位相シフト回折格子を作製する方法を説
明した。他の半導体材料を使用しても同様に作製可能で
あり、その他、第１実施例で述べた事と同様なことが言
える。
【００２６】
【実施例３】本発明の第３実施例を説明する。図３は本
実施例である位相シフト回折格子の作製工程を示す図で
ある。 図３における図中記号は、３１がＩｎＰ基板、
３２が酸化シリコン（ＳｉＯ2）、３３および３３′が
フォトレジスト、３６が金属膜である。
実施例である位相シフト回折格子の作製工程を示す図で
ある。 図３における図中記号は、３１がＩｎＰ基板、
３２が酸化シリコン（ＳｉＯ2）、３３および３３′が
フォトレジスト、３６が金属膜である。
【００２７】図３を用いて作製工程を説明する。 （１）まずＩｎＰ基板３１上にＳｉＯ2膜３２を成膜
し、さらにフォトレジスト３３を塗布する。上記実施例
と同様、ＳｉＯ2３２は後の工程の際に選択的に結晶成
長させる為の成長マスクになる。成長マスク材料として
は、この他に窒化シリコン（ＳｉＮx）や幾つかの金属
材料などが使用可能である。 （２）回折格子パターンを露光し、フォトレジスト３３
を現像する。この回折格子パターンは位相シフトの無い
均一なものである。 （３）フォトレジスト３３をマスクとしてＳｉＯ2膜３
２をエッチングし、回折格子パターンをＳｉＯ2膜３２
に転写する。 （４）フォトレジスト３３を除去する。
し、さらにフォトレジスト３３を塗布する。上記実施例
と同様、ＳｉＯ2３２は後の工程の際に選択的に結晶成
長させる為の成長マスクになる。成長マスク材料として
は、この他に窒化シリコン（ＳｉＮx）や幾つかの金属
材料などが使用可能である。 （２）回折格子パターンを露光し、フォトレジスト３３
を現像する。この回折格子パターンは位相シフトの無い
均一なものである。 （３）フォトレジスト３３をマスクとしてＳｉＯ2膜３
２をエッチングし、回折格子パターンをＳｉＯ2膜３２
に転写する。 （４）フォトレジスト３３を除去する。
【００２８】（５）ＩｎＰ結晶を成長する。結晶成長は
分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、有機金属成長法（ＭＯ
ＶＰＥ）、化学ビームエピタキシー（ＣＢＥ）などが有
効である。上記実施例と同様、これらの結晶成長法は、
ＳｉＯ2やＳｉＮxなどの誘電体やいくつかの金属材料な
どの上には結晶成長させず、もとの基板３１が露出して
いるところに選択的に結晶成長させることが可能だから
である。結晶成長の終わった時点でＩｎＰの回折格子ｇ
１ができている。この回折格子ｇ１はＳｉＯ2３２の回
折格子パターンとは凹凸が逆相である。
分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、有機金属成長法（ＭＯ
ＶＰＥ）、化学ビームエピタキシー（ＣＢＥ）などが有
効である。上記実施例と同様、これらの結晶成長法は、
ＳｉＯ2やＳｉＮxなどの誘電体やいくつかの金属材料な
どの上には結晶成長させず、もとの基板３１が露出して
いるところに選択的に結晶成長させることが可能だから
である。結晶成長の終わった時点でＩｎＰの回折格子ｇ
１ができている。この回折格子ｇ１はＳｉＯ2３２の回
折格子パターンとは凹凸が逆相である。
【００２９】（６）フォトレジスト３３′で一部領域を
覆う。この境界は左程厳密である必要はない。 （７）フォトレジスト３３′とＳｉＯ2３２をマスクと
してＩｎＰをエッチングする。エッチングした領域（右
側領域）ではＩｎＰの回折格子は最初のＳｉＯ2３２の
回折格子パターンと凹凸が同相である。したがって、図
３では真ん中を境に、左側が逆相、右側が同相になって
いる。図３の（３）の工程で作製したＳｉＯ2３２の回
折格子パターンが一次回折格子であれば、λ／４シフト
の位相シフトができたことになる。しかしながら、この
ままでは真ん中の位相シフト部に段差が出来ている。
覆う。この境界は左程厳密である必要はない。 （７）フォトレジスト３３′とＳｉＯ2３２をマスクと
してＩｎＰをエッチングする。エッチングした領域（右
側領域）ではＩｎＰの回折格子は最初のＳｉＯ2３２の
回折格子パターンと凹凸が同相である。したがって、図
３では真ん中を境に、左側が逆相、右側が同相になって
いる。図３の（３）の工程で作製したＳｉＯ2３２の回
折格子パターンが一次回折格子であれば、λ／４シフト
の位相シフトができたことになる。しかしながら、この
ままでは真ん中の位相シフト部に段差が出来ている。
【００３０】そこで段差を解消する必要がある。以下の
工程で段差を解消する。 （８）金属膜３６を全面に形成する。 （９）レジスト３３′を有機溶剤等で剥離し、レジスト
３３′上の金属膜３６をリフトオフする。金属膜３６を
全面に形成してから、（６）の工程で形成したレジスト
パターン３３′を剥離して金属膜３６のパターンを作る
為、丁度（６）の工程のレジストパターン３３′以外の
場所に金属膜３６が形成出来る。これは（７）のエッチ
ング工程の結果低くなった領域（右側領域）と完全に一
致する。ここで使用する金属は成膜可能であれば大抵の
ものが使用出来る。また、金属以外の材料も使用可能で
ある。金属以外の材料を使用する場合、この材料がこの
後の工程でＳｉＯ2３２を除去するときに剥離しなけれ
ば使用出来る。 （１０）露出したＳｉＯ2３２を、フッ酸などで洗う等
の方法で除去する。 （１１）金属膜３６をマスクとして、ＩｎＰをエッチン
グし、全体の高さを揃える。このエッチングには反応性
イオンビームエッチングなどの異方性エッチングを用い
る。異方性エッチングを用いる事により、基板３１の深
さ方向へのエッチング速度が横方向へのエッチング速度
を上回る為、回折格子形状を保ったまま全体の高さを低
くすることが出来る。 （１２）最後に金属膜３６及び残りのＳｉＯ2３２を除
去する。以上の工程により位相シフト回折格子ｇ２が作
製出来た。
工程で段差を解消する。 （８）金属膜３６を全面に形成する。 （９）レジスト３３′を有機溶剤等で剥離し、レジスト
３３′上の金属膜３６をリフトオフする。金属膜３６を
全面に形成してから、（６）の工程で形成したレジスト
パターン３３′を剥離して金属膜３６のパターンを作る
為、丁度（６）の工程のレジストパターン３３′以外の
場所に金属膜３６が形成出来る。これは（７）のエッチ
ング工程の結果低くなった領域（右側領域）と完全に一
致する。ここで使用する金属は成膜可能であれば大抵の
ものが使用出来る。また、金属以外の材料も使用可能で
ある。金属以外の材料を使用する場合、この材料がこの
後の工程でＳｉＯ2３２を除去するときに剥離しなけれ
ば使用出来る。 （１０）露出したＳｉＯ2３２を、フッ酸などで洗う等
の方法で除去する。 （１１）金属膜３６をマスクとして、ＩｎＰをエッチン
グし、全体の高さを揃える。このエッチングには反応性
イオンビームエッチングなどの異方性エッチングを用い
る。異方性エッチングを用いる事により、基板３１の深
さ方向へのエッチング速度が横方向へのエッチング速度
を上回る為、回折格子形状を保ったまま全体の高さを低
くすることが出来る。 （１２）最後に金属膜３６及び残りのＳｉＯ2３２を除
去する。以上の工程により位相シフト回折格子ｇ２が作
製出来た。
【００３１】本実施例でも長波長半導体レーザの作製を
想定してＩｎＰ位相シフト回折格子を作製する方法を説
明した。他の半導体材料を使用しても同様に作製可能で
あり、その他、上記実施例で述べた事と同様なことが言
える。
想定してＩｎＰ位相シフト回折格子を作製する方法を説
明した。他の半導体材料を使用しても同様に作製可能で
あり、その他、上記実施例で述べた事と同様なことが言
える。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では全工程での回折格子形状を決定付ける最初の均一回
折格子形状は、１種類のレジストによる１回の干渉露光
により容易に作製できるため、複数のレジスト材料の相
互作用は全く考慮する必要が無く、再現性よく精密な回
折格子形状が作製できる利点がある。
では全工程での回折格子形状を決定付ける最初の均一回
折格子形状は、１種類のレジストによる１回の干渉露光
により容易に作製できるため、複数のレジスト材料の相
互作用は全く考慮する必要が無く、再現性よく精密な回
折格子形状が作製できる利点がある。
【００３３】また、位相シフトの境界領域に段差が出来
ない様にも出来るので、位相シフト回折格子として所定
の効果が得られる。
ない様にも出来るので、位相シフト回折格子として所定
の効果が得られる。
【図１】本発明の第１実施例の位相シフト回折格子の作
製工程を示す図。
製工程を示す図。
【図２】本発明の第２実施例の位相シフト回折格子の作
製工程を示す図。
製工程を示す図。
【図３】本発明の第３実施例の位相シフト回折格子の作
製工程を示す図。
製工程を示す図。
【図４】従来例を示す図。
１、２１、３１ 基板 ２、２２、３２ 酸化シリコン ３、３′、２３、２３′、３３、３３′ フォトレジ
スト ３６ 金属膜 １０４ ポジレジスト １０５ ネガレジスト
スト ３６ 金属膜 １０４ ポジレジスト １０５ ネガレジスト
Claims (10)
- 【請求項１】 基板上に第１の材料による均一な凹凸の
周期を有する回折格子パターンを作製し、該第１の材料
による回折格子パターンをマスクとして該基板上に第２
の材料を成長した後、該基板の一部領域を該第１の材料
による回折格子パターンをマスクとしてエッチングする
ことを特徴とする位相シフト回折格子の作製方法。 - 【請求項２】 前記基板には予め段差が設けてあり、段
差の高い領域は後にエッチングされる領域と一致するこ
とを特徴とする請求項１記載の位相シフト回折格子の作
製方法。 - 【請求項３】 前記基板と該第２の材料は同一材料であ
ることを特徴とする請求項１記載の位相シフト回折格子
の作製方法。 - 【請求項４】 前記第１の材料は誘電体であることを特
徴とする請求項１記載の位相シフト回折格子の作製方
法。 - 【請求項５】 前記第１の材料は金属であることを特徴
とする請求項１記載の位相シフト回折格子の作製方法。 - 【請求項６】 前記第１の材料は半導体であることを特
徴とする請求項１記載の位相シフト回折格子の作製方
法。 - 【請求項７】 前記第１の材料による回折格子パターン
をマスクとして該基板上に第２の材料を成長した後、該
基板の一部領域を第３の材料で覆って該第３の材料と該
第１の材料による回折格子パターンをマスクとしてエッ
チングを行うことを特徴とする請求項１記載の位相シフ
ト回折格子の作製方法。 - 【請求項８】 前記第３の材料はレジストであることを
特徴とする請求項７記載の位相シフト回折格子の作製方
法。 - 【請求項９】 前記基板の一部領域を第３の材料で覆っ
て該第３の材料と該第１の材料による回折格子パターン
をマスクとしてエッチングしたのち、該エッチングした
該一部領域を覆い、該第１の材料を除去してから基板の
エッチングを更に行うことを特徴とする請求項７記載の
位相シフト回折格子の作製方法。 - 【請求項１０】 前記基板の一部領域を第３の材料で覆
って該第３の材料と該第１の材料による回折格子パター
ンをマスクとしてエッチングしたのち、該エッチングし
た該一部領域を金属膜で覆うことを特徴とする請求項９
記載の位相シフト回折格子の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18177194A JPH0829606A (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 位相シフト回折格子の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18177194A JPH0829606A (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 位相シフト回折格子の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0829606A true JPH0829606A (ja) | 1996-02-02 |
Family
ID=16106604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18177194A Pending JPH0829606A (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 位相シフト回折格子の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0829606A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005018061A (ja) * | 2003-06-27 | 2005-01-20 | Agilent Technol Inc | 反射防止コーティングを施された回折光学素子 |
| JP2007057622A (ja) * | 2005-08-22 | 2007-03-08 | Ricoh Co Ltd | 光学素子及びその製造方法、光学素子用形状転写型の製造方法及び光学素子用転写型 |
| WO2020131852A1 (en) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | Applied Materials, Inc. | Method of forming a plurality of gratings |
-
1994
- 1994-07-11 JP JP18177194A patent/JPH0829606A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005018061A (ja) * | 2003-06-27 | 2005-01-20 | Agilent Technol Inc | 反射防止コーティングを施された回折光学素子 |
| JP2007057622A (ja) * | 2005-08-22 | 2007-03-08 | Ricoh Co Ltd | 光学素子及びその製造方法、光学素子用形状転写型の製造方法及び光学素子用転写型 |
| WO2020131852A1 (en) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | Applied Materials, Inc. | Method of forming a plurality of gratings |
| US11247298B2 (en) | 2018-12-17 | 2022-02-15 | Applied Materials, Inc. | Method of forming a plurality of gratings |
| US11766744B2 (en) | 2018-12-17 | 2023-09-26 | Applied Materials, Inc. | Method of forming a plurality of gratings |
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