JPH11337713A - 回折格子の形成方法 - Google Patents
回折格子の形成方法Info
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- JPH11337713A JPH11337713A JP13949798A JP13949798A JPH11337713A JP H11337713 A JPH11337713 A JP H11337713A JP 13949798 A JP13949798 A JP 13949798A JP 13949798 A JP13949798 A JP 13949798A JP H11337713 A JPH11337713 A JP H11337713A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回折格子の形成方法に関し、複雑な光学系を
必要とせず、一光束を用いて簡単に位相シフトを有し、
同一基板面内で周期が変調された回折格子を形成する。 【解決手段】 表面に回折格子１が形成された透明媒質
２に、基板４上に設けた感光材３が感光する波長の入射
光５を入射し、回折格子１により生成される＋１次回折
光６と−１次回折光７との干渉によって生じる干渉パタ
ーンを感光材３に記録する。
必要とせず、一光束を用いて簡単に位相シフトを有し、
同一基板面内で周期が変調された回折格子を形成する。 【解決手段】 表面に回折格子１が形成された透明媒質
２に、基板４上に設けた感光材３が感光する波長の入射
光５を入射し、回折格子１により生成される＋１次回折
光６と−１次回折光７との干渉によって生じる干渉パタ
ーンを感光材３に記録する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回折格子の形成方法
に関するものであり、特に、波長多重通信用光源として
用いるλ／４シフト分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザ
等に設ける任意の位相シフト量を有する１箇所以上の位
相シフト領域を備えた回折格子の形成方法に関するもの
である。
に関するものであり、特に、波長多重通信用光源として
用いるλ／４シフト分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザ
等に設ける任意の位相シフト量を有する１箇所以上の位
相シフト領域を備えた回折格子の形成方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、分布帰還型半導体レーザに用いら
れる回折格子は、おもに、大きな面積に亘って均一で精
度の良い周期の回折格子を形成することのできる二光束
干渉露光法により形成されているが、この二光束干渉露
光法の場合には、同一基板内で回折格子の周期を変調す
ることが容易でない、或いは、回折格子の周期を変更す
る際の光学系の調整が複雑であるという問題がある。
れる回折格子は、おもに、大きな面積に亘って均一で精
度の良い周期の回折格子を形成することのできる二光束
干渉露光法により形成されているが、この二光束干渉露
光法の場合には、同一基板内で回折格子の周期を変調す
ることが容易でない、或いは、回折格子の周期を変更す
る際の光学系の調整が複雑であるという問題がある。
【０００３】また、この二光束干渉露光法における位相
シフト領域の形成方法としては、位相シフトマスクを用
いる方法（必要ならば、特願昭６０−５７４５５号参
照）があり、この位相シフトマスクを用いることによっ
て任意の位置に任意量の位相シフトを導入することがで
きる。
シフト領域の形成方法としては、位相シフトマスクを用
いる方法（必要ならば、特願昭６０−５７４５５号参
照）があり、この位相シフトマスクを用いることによっ
て任意の位置に任意量の位相シフトを導入することがで
きる。
【０００４】しかし、この場合には、同一基板内で回折
格子の周期を変調して形成することが困難であるととも
に、位相シフトマスクの段差部により８〜１５μｍ程度
の遷移領域と呼ばれる回折格子形状が不整な領域が形成
されるという問題がある。
格子の周期を変調して形成することが困難であるととも
に、位相シフトマスクの段差部により８〜１５μｍ程度
の遷移領域と呼ばれる回折格子形状が不整な領域が形成
されるという問題がある。
【０００５】また、他の方法としては、電子ビーム露光
を用いる方法もあり、この場合には、同一基板内で回折
格子の周期を変調すること、及び、位相シフトを導入す
ることは容易であるものの、描画時に電子ビーム加速電
圧の基板面内での揺らぎ等に起因する周期の揺らぎが生
ずるという問題がある。
を用いる方法もあり、この場合には、同一基板内で回折
格子の周期を変調すること、及び、位相シフトを導入す
ることは容易であるものの、描画時に電子ビーム加速電
圧の基板面内での揺らぎ等に起因する周期の揺らぎが生
ずるという問題がある。
【０００６】また、電子ビームで連続で描画できる領域
には制限があり、例えば、最大領域が５００μｍ×５０
０μｍとなるため、例えば、１ｍｍ（＝１０００μｍ）
程度の共振器長の長いレーザ用の回折格子を描画する場
合、領域のつなぎの部分で回折格子の位相がずれること
がしばしば発生し、位相のずれによる不要の位相シフト
が素子特性の劣化を招くという問題がある。さらには、
大面積を露光するのに時間がかかり、例えば、直径２イ
ンチ（≒５．０８ｃｍ）のウェハの場合には、丸２日程
度かかり、生産性が悪いという問題もある。
には制限があり、例えば、最大領域が５００μｍ×５０
０μｍとなるため、例えば、１ｍｍ（＝１０００μｍ）
程度の共振器長の長いレーザ用の回折格子を描画する場
合、領域のつなぎの部分で回折格子の位相がずれること
がしばしば発生し、位相のずれによる不要の位相シフト
が素子特性の劣化を招くという問題がある。さらには、
大面積を露光するのに時間がかかり、例えば、直径２イ
ンチ（≒５．０８ｃｍ）のウェハの場合には、丸２日程
度かかり、生産性が悪いという問題もある。
【０００７】この様な方法に代わるものとして、例え
ば、ガラス等の透明な誘電体基板の表面に回折格子を形
成したマスクを用いて一光束露光により半導体基板に回
折格子を形成する方法が提案されており（必要ならば、
特願平６−１２２７４号、特願平７−２９４１３７号、
Ｍ．Ｏｋａｉ，ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．５５，ｎｏ．５，
ｐｐ．４１５−４１７，１９８９、Ｇ．Ｐａｋｕｉｓｋ
ｉ，ｅｔ，ａｌ．，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．６２，ｎｏ．３，ｐｐ．２２
２−２２４，１９９３参照）、この様な方法を用いるこ
とによって、任意の周期で、任意の位相シフトを導入し
た回折格子パターンを形成することが可能になる。
ば、ガラス等の透明な誘電体基板の表面に回折格子を形
成したマスクを用いて一光束露光により半導体基板に回
折格子を形成する方法が提案されており（必要ならば、
特願平６−１２２７４号、特願平７−２９４１３７号、
Ｍ．Ｏｋａｉ，ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．５５，ｎｏ．５，
ｐｐ．４１５−４１７，１９８９、Ｇ．Ｐａｋｕｉｓｋ
ｉ，ｅｔ，ａｌ．，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．６２，ｎｏ．３，ｐｐ．２２
２−２２４，１９９３参照）、この様な方法を用いるこ
とによって、任意の周期で、任意の位相シフトを導入し
た回折格子パターンを形成することが可能になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これら方法の
場合には、透過光と１次回折光、即ち、０次回折光と−
１次回折光を基板上で干渉させることによって回折格子
像を得ているため、その周期は元のマスクに形成された
マスター回折格子の周期と全く同一の回折格子しか形成
できないという問題がある。
場合には、透過光と１次回折光、即ち、０次回折光と−
１次回折光を基板上で干渉させることによって回折格子
像を得ているため、その周期は元のマスクに形成された
マスター回折格子の周期と全く同一の回折格子しか形成
できないという問題がある。
【０００９】即ち、ＤＦＢ半導体レーザで用いられてい
る回折格子の様に、例えば、１８０〜２５０ｎｍ程度の
非常に細かい周期の回折格子を得ようとする場合には、
同様に細かい周期の回折格子をガラスマスク上に形成し
なければならなくなる。
る回折格子の様に、例えば、１８０〜２５０ｎｍ程度の
非常に細かい周期の回折格子を得ようとする場合には、
同様に細かい周期の回折格子をガラスマスク上に形成し
なければならなくなる。
【００１０】また、この場合、一般には、透過光と１次
回折光の強度比が１：１にならないため、回折格子像の
光強度、即ち、明暗における暗部が完全に０にならず、
回折格子像をフォトレジストのような感光性の媒体に転
写する場合、良好な回折格子パターンが得にくくなると
いう問題がある。
回折光の強度比が１：１にならないため、回折格子像の
光強度、即ち、明暗における暗部が完全に０にならず、
回折格子像をフォトレジストのような感光性の媒体に転
写する場合、良好な回折格子パターンが得にくくなると
いう問題がある。
【００１１】この様な問題を解決するために、Ｃｒ等の
金属を蒸着することによって透過光の抑制と１次回折光
の増強を行って強度比を１：１に近づけてはいるが、表
面積の半分近くをＣｒ等の金属膜で覆うために入射光強
度の半分しか寄与しないことになる。
金属を蒸着することによって透過光の抑制と１次回折光
の増強を行って強度比を１：１に近づけてはいるが、表
面積の半分近くをＣｒ等の金属膜で覆うために入射光強
度の半分しか寄与しないことになる。
【００１２】また、この場合には、レーザ光をマスクに
対して斜め入射させるため、光学系が複雑になったり、
位置合わせが面倒になる等の問題もある。なお、この斜
め入射においては、＋１次回折光は回折限界になるため
出射されない。
対して斜め入射させるため、光学系が複雑になったり、
位置合わせが面倒になる等の問題もある。なお、この斜
め入射においては、＋１次回折光は回折限界になるため
出射されない。
【００１３】したがって、本発明は、複雑な光学系を必
要とせず、一光束を用いて簡単に位相シフトを有し、同
一基板面内で周期が変調された回折格子を形成すること
を目的とする。
要とせず、一光束を用いて簡単に位相シフトを有し、同
一基板面内で周期が変調された回折格子を形成すること
を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図１参照 （１）本発明は、回折格子の形成方法において、表面に
回折格子１が形成された透明媒質２に、基板４上に設け
た感光材３が感光する波長の入射光５を入射し、回折格
子１により生成される＋１次回折光６と−１次回折光７
との干渉によって生じる干渉パターンを感光材３に記録
することを特徴とする。
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図１参照 （１）本発明は、回折格子の形成方法において、表面に
回折格子１が形成された透明媒質２に、基板４上に設け
た感光材３が感光する波長の入射光５を入射し、回折格
子１により生成される＋１次回折光６と−１次回折光７
との干渉によって生じる干渉パターンを感光材３に記録
することを特徴とする。
【００１５】この様に、回折格子１により生成される＋
１次回折光６（θ+ dif ）と−１次回折光７
（θ- dif ）との干渉を用いることにより、干渉パター
ンの周期を入射光５の波長λ及び入射角θinに依存する
ことなく、回折格子１の周期ΛM の１／２にすることが
でき、それによって、透明媒質２に設ける回折格子１、
即ち、マスター回折格子の周期ΛM を実際に必要とする
周期ΛG の２倍にすることができるので、マスター回折
格子の形成が容易になる。
１次回折光６（θ+ dif ）と−１次回折光７
（θ- dif ）との干渉を用いることにより、干渉パター
ンの周期を入射光５の波長λ及び入射角θinに依存する
ことなく、回折格子１の周期ΛM の１／２にすることが
でき、それによって、透明媒質２に設ける回折格子１、
即ち、マスター回折格子の周期ΛM を実際に必要とする
周期ΛG の２倍にすることができるので、マスター回折
格子の形成が容易になる。
【００１６】（２）また、本発明は、上記（１）におい
て、回折格子１が、干渉パターンにおいて必要とされる
位相シフト量の半分の位相シフトを有することを特徴と
する。
て、回折格子１が、干渉パターンにおいて必要とされる
位相シフト量の半分の位相シフトを有することを特徴と
する。
【００１７】この様に、回折格子１により生成される＋
１次回折光６（θ+ dif ）と−１次回折光７
（θ- dif ）との干渉を用いた場合には、干渉パターン
における位相シフト量ΦG は、回折格子１に設ける位相
シフト量ΦM の２倍になるので、回折格子１に設ける位
相シフト量ΦM は、必要とする位相シフト量ΦG の半
分、即ち、１／２で良い。
１次回折光６（θ+ dif ）と−１次回折光７
（θ- dif ）との干渉を用いた場合には、干渉パターン
における位相シフト量ΦG は、回折格子１に設ける位相
シフト量ΦM の２倍になるので、回折格子１に設ける位
相シフト量ΦM は、必要とする位相シフト量ΦG の半
分、即ち、１／２で良い。
【００１８】（３）また、本発明は、上記（１）におい
て、回折格子１が、干渉パターンにおいて必要とされる
位相シフト量に相当する段差を有することを特徴とす
る。
て、回折格子１が、干渉パターンにおいて必要とされる
位相シフト量に相当する段差を有することを特徴とす
る。
【００１９】この様に、回折格子１により生成される＋
１次回折光６（θ+ dif ）と−１次回折光７
（θ- dif ）との干渉を用いた場合には、回折格子１に
段差を設けることによって、段差ｈに応じた位相シフト
量ΦG を得ることができる。因に、ΦG ＝４πｈ・ｔａ
ｎθin／ΛM となる。
１次回折光６（θ+ dif ）と−１次回折光７
（θ- dif ）との干渉を用いた場合には、回折格子１に
段差を設けることによって、段差ｈに応じた位相シフト
量ΦG を得ることができる。因に、ΦG ＝４πｈ・ｔａ
ｎθin／ΛM となる。
【００２０】（４）また、本発明は、上記（１）乃至
（３）のいずれかにおいて、回折格子１を構成する凹凸
の深さが、０次回折光を最小にする深さであることを特
徴とする。
（３）のいずれかにおいて、回折格子１を構成する凹凸
の深さが、０次回折光を最小にする深さであることを特
徴とする。
【００２１】この様に、回折格子１を構成する凹凸の深
さｄを、０次回折光を最小にする深さとすることによっ
て、０次回折光の影響を除去し、干渉パターンにおける
暗部の強度をほぼ０にすることができるので、良好な回
折格子パターンを得ることができる。因に、透明媒質２
に屈折率をｎ、空気の屈折率を１とした場合、回折格子
１の凸部を透過した０次回折光と凹部を透過した０次回
折光が互いに干渉して消滅するように、 ｄ＝λ／〔２（ｎ−１）〕 を満たすように深さｄを設定すれば良い。
さｄを、０次回折光を最小にする深さとすることによっ
て、０次回折光の影響を除去し、干渉パターンにおける
暗部の強度をほぼ０にすることができるので、良好な回
折格子パターンを得ることができる。因に、透明媒質２
に屈折率をｎ、空気の屈折率を１とした場合、回折格子
１の凸部を透過した０次回折光と凹部を透過した０次回
折光が互いに干渉して消滅するように、 ｄ＝λ／〔２（ｎ−１）〕 を満たすように深さｄを設定すれば良い。
【００２２】（５）また、本発明は、上記（１）乃至
（４）のいずれかにおいて、透明媒質２の回折格子１を
形成した面と反対側の面に、入射光５に対する無反射コ
ーティングを設けることを特徴とする。
（４）のいずれかにおいて、透明媒質２の回折格子１を
形成した面と反対側の面に、入射光５に対する無反射コ
ーティングを設けることを特徴とする。
【００２３】この様に、透明媒質２の回折格子１を形成
した面と反対側の面に入射光５に対する無反射コーティ
ングを設けることにより、透明媒質２内における不所望
な多重反射による光量の変化を防止することができ、そ
れによって、良好な回折格子パターンを得ることができ
る。
した面と反対側の面に入射光５に対する無反射コーティ
ングを設けることにより、透明媒質２内における不所望
な多重反射による光量の変化を防止することができ、そ
れによって、良好な回折格子パターンを得ることができ
る。
【００２４】（６）また、本発明は、上記（１）乃至
（４）のいずれかにおいて、透明媒質２の回折格子１を
形成した面と反対側の面が、回折格子１を形成した面に
対して非平行になっていることを特徴とする。
（４）のいずれかにおいて、透明媒質２の回折格子１を
形成した面と反対側の面が、回折格子１を形成した面に
対して非平行になっていることを特徴とする。
【００２５】この様に、透明媒質２の回折格子１を形成
した面と反対側の面を回折格子１を形成した面に対して
非平行にすることにより、透明媒質２内における不所望
な多重反射による光量の変化を防止することができ、そ
れによって、良好な回折格子パターンを得ることができ
る。
した面と反対側の面を回折格子１を形成した面に対して
非平行にすることにより、透明媒質２内における不所望
な多重反射による光量の変化を防止することができ、そ
れによって、良好な回折格子パターンを得ることができ
る。
【００２６】（７）また、本発明は、上記（１）乃至
（６）のいずれかにおいて、入射光５として、電界ベク
トルが回折格子１の溝の延在方向と平行である偏光を用
いることを特徴とする。
（６）のいずれかにおいて、入射光５として、電界ベク
トルが回折格子１の溝の延在方向と平行である偏光を用
いることを特徴とする。
【００２７】この様に、電界ベクトルが回折格子１の溝
の延在方向と平行である偏光を入射光５として用いるこ
とによって、＋１次回折光６（θ+ dif ）と−１次回折
光７（θ- dif ）の電界ベクトルが互いに平行になるの
で、その射影和に比例する干渉縞の最大強度を最大にす
ることができる。
の延在方向と平行である偏光を入射光５として用いるこ
とによって、＋１次回折光６（θ+ dif ）と−１次回折
光７（θ- dif ）の電界ベクトルが互いに平行になるの
で、その射影和に比例する干渉縞の最大強度を最大にす
ることができる。
【００２８】（８）また、本発明は、上記（１）乃至
（７）のいずれかにおいて、透明媒質２に、互いに、回
折格子周期の異なる回折格子１が複数設けられるている
ことを特徴とする。
（７）のいずれかにおいて、透明媒質２に、互いに、回
折格子周期の異なる回折格子１が複数設けられるている
ことを特徴とする。
【００２９】この様に、透明媒質２自体に回折格子周期
の異なる回折格子１を複数設けることによって、同一基
板４面内における回折格子１の周期を任意に変調するこ
とができる。
の異なる回折格子１を複数設けることによって、同一基
板４面内における回折格子１の周期を任意に変調するこ
とができる。
【００３０】（９）また、本発明は、上記（１）乃至
（８）のいずれかにおいて、基板４が半導体基板であ
り、感光材３に記録される干渉パターンにより半導体レ
ーザの発振波長を規定する分布帰還型共振器を形成する
ことを特徴とする。
（８）のいずれかにおいて、基板４が半導体基板であ
り、感光材３に記録される干渉パターンにより半導体レ
ーザの発振波長を規定する分布帰還型共振器を形成する
ことを特徴とする。
【００３１】上記の（１）乃至（８）のいずれかの方法
を半導体レーザの製造方法に適用することによって、良
好な分布帰還型共振器を有する半導体レーザを生産性良
く製造することができる。
を半導体レーザの製造方法に適用することによって、良
好な分布帰還型共振器を有する半導体レーザを生産性良
く製造することができる。
【００３２】（１０）また、本発明は、上記（９）にお
いて、基板４上に、互いに発振波長の異なる分布帰還型
半導体レーザをモノリシックに集積化することを特徴と
する。
いて、基板４上に、互いに発振波長の異なる分布帰還型
半導体レーザをモノリシックに集積化することを特徴と
する。
【００３３】上記の（１）乃至（８）のいずれかの方法
を半導体レーザの製造方法に適用することによって、互
いに所定の高精度の発振波長関係を有する分布帰還型半
導体レーザアレイを生産性良く製造することができる。
を半導体レーザの製造方法に適用することによって、互
いに所定の高精度の発振波長関係を有する分布帰還型半
導体レーザアレイを生産性良く製造することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】ここで、本発明の第１の実施の形
態を、図２乃至図５を参照して説明する。 図２（ａ）参照 図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態の一光束露光
による回折格子の形成方法の説明図であり、ＩｎＰ基板
１１上に塗布したフォトレジスト膜１２に対して、回折
格子１３を形成したガラス基板からなる透明基板１４を
対向させ、Ｈｅ−Ｃｄレーザを用いて波長λ＝３２５ｎ
ｍの入射光１５を入射させ、その＋１次回折光と−１次
回折光との干渉によって生ずる干渉パターンをフォトレ
ジスト膜１２に転写し、この干渉パターンを転写された
フォトレジストパターン（図示せず）によりＩｎＰ基板
１１をエッチングすることによってＩｎＰ基板１１の表
面に回折格子を形成する。
態を、図２乃至図５を参照して説明する。 図２（ａ）参照 図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態の一光束露光
による回折格子の形成方法の説明図であり、ＩｎＰ基板
１１上に塗布したフォトレジスト膜１２に対して、回折
格子１３を形成したガラス基板からなる透明基板１４を
対向させ、Ｈｅ−Ｃｄレーザを用いて波長λ＝３２５ｎ
ｍの入射光１５を入射させ、その＋１次回折光と−１次
回折光との干渉によって生ずる干渉パターンをフォトレ
ジスト膜１２に転写し、この干渉パターンを転写された
フォトレジストパターン（図示せず）によりＩｎＰ基板
１１をエッチングすることによってＩｎＰ基板１１の表
面に回折格子を形成する。
【００３５】図２（ｂ）参照 この場合、透明基板１４に形成した回折格子１３の周期
をΛM とし、入射光１５の波長をλとし、入射角をθin
及び回折角をθdif とした場合、±ΛM ＝λ／（ｓｉｎ
θin−ｓｉｎθdif ）となる関係があるので、回折角θ
dif は、 ｓｉｎθ+ dif ＝ｓｉｎθin＋λ／ΛM ・・・＋１次回折光１６ ｓｉｎθ- dif ＝ｓｉｎθin−λ／ΛM ・・・−１次回折光１７ となる。
をΛM とし、入射光１５の波長をλとし、入射角をθin
及び回折角をθdif とした場合、±ΛM ＝λ／（ｓｉｎ
θin−ｓｉｎθdif ）となる関係があるので、回折角θ
dif は、 ｓｉｎθ+ dif ＝ｓｉｎθin＋λ／ΛM ・・・＋１次回折光１６ ｓｉｎθ- dif ＝ｓｉｎθin−λ／ΛM ・・・−１次回折光１７ となる。
【００３６】図３参照 この場合、回折格子１３により発生した＋１次回折光１
６と−１次回折光１７との干渉によって、回折波の山２
０の交点と回折波の谷２１の交点が明部となる干渉パタ
ーン２２の周期ΛG は、 ΛG ＝λ／（ｓｉｎθ+ dif −ｓｉｎθ- dif ） となり、上記のｓｉｎθ+ dif ，ｓｉｎθ- dif に関す
る関係式を代入することによって、 ΛG ＝ΛM ／２ となる。
６と−１次回折光１７との干渉によって、回折波の山２
０の交点と回折波の谷２１の交点が明部となる干渉パタ
ーン２２の周期ΛG は、 ΛG ＝λ／（ｓｉｎθ+ dif −ｓｉｎθ- dif ） となり、上記のｓｉｎθ+ dif ，ｓｉｎθ- dif に関す
る関係式を代入することによって、 ΛG ＝ΛM ／２ となる。
【００３７】したがって、干渉パターン２２の周期ΛG
は、入射光１５の波長λ及び入射角θinに依存すること
なく、透明基板１４に形成した回折格子１３の周期ΛM
の１／２となるので、例えば、ＩｎＰ基板１１に形成す
る回折格子の周期ΛG としてΛG ＝２４０ｎｍが必要な
場合には、回折格子１３の周期ΛM はΛM ＝４８０ｎｍ
で良いので、回折格子１３を形成する際の精度が緩和さ
れる。
は、入射光１５の波長λ及び入射角θinに依存すること
なく、透明基板１４に形成した回折格子１３の周期ΛM
の１／２となるので、例えば、ＩｎＰ基板１１に形成す
る回折格子の周期ΛG としてΛG ＝２４０ｎｍが必要な
場合には、回折格子１３の周期ΛM はΛM ＝４８０ｎｍ
で良いので、回折格子１３を形成する際の精度が緩和さ
れる。
【００３８】また、この場合には、１光束露光法を用い
ているので光学系が簡素になり、且つ、上述の様に、干
渉パターン２２の周期ΛG が入射光１５の波長λ及び入
射角θinに依存しないので、初期位置調整の精度を必要
としない。
ているので光学系が簡素になり、且つ、上述の様に、干
渉パターン２２の周期ΛG が入射光１５の波長λ及び入
射角θinに依存しないので、初期位置調整の精度を必要
としない。
【００３９】また、入射角θinが小さい場合には、＋１
次回折光１６と−１次回折光１７の強度がほぼ１：１に
なるので、良好な明暗を有する干渉パターン２２を得る
ことができ、それによって、ＩｎＰ基板１１に形成する
回折格子パターンも良好なものとなるが、透過光、即
ち、０次回折光の影響をなくすためには、回折格子１３
を構成する凹凸の深さｄを所定の値に設定することが望
ましいので、そのための手段を図（ｃ）を参照して説明
する。
次回折光１６と−１次回折光１７の強度がほぼ１：１に
なるので、良好な明暗を有する干渉パターン２２を得る
ことができ、それによって、ＩｎＰ基板１１に形成する
回折格子パターンも良好なものとなるが、透過光、即
ち、０次回折光の影響をなくすためには、回折格子１３
を構成する凹凸の深さｄを所定の値に設定することが望
ましいので、そのための手段を図（ｃ）を参照して説明
する。
【００４０】図２（ｃ）参照 即ち、透明基板１４の屈折率をｎ、凹凸の深さをｄ、空
気の屈折率をｎ0 、入射光１５の波長をλ、回折格子１
３の凸部から出射される０次回折光１８の出射端面にお
ける位相をφA 、回折格子１３の凹部から出射される０
次回折光１９の０次回折光１８と同じ位置における位相
をφB とした場合、 φA ＝２πｎｄ／λ φB ＝２πｎ0 ｄ／λ となるので、回折格子１３の凸部の表面における位相差
φA −φB は、 φA −φB ＝２πｎｄ／λ−２πｎ0 ｄ／λ ＝２πｄ（ｎ−ｎ0 ）／λ となる。
気の屈折率をｎ0 、入射光１５の波長をλ、回折格子１
３の凸部から出射される０次回折光１８の出射端面にお
ける位相をφA 、回折格子１３の凹部から出射される０
次回折光１９の０次回折光１８と同じ位置における位相
をφB とした場合、 φA ＝２πｎｄ／λ φB ＝２πｎ0 ｄ／λ となるので、回折格子１３の凸部の表面における位相差
φA −φB は、 φA −φB ＝２πｎｄ／λ−２πｎ0 ｄ／λ ＝２πｄ（ｎ−ｎ0 ）／λ となる。
【００４１】そして、この位相差φA −φB がπの時
に、０次回折光１８の０次回折光１９とが互いに打ち消
し合い、透過光の強度が０になるので、 φA −φB ＝２πｄ（ｎ−ｎ0 ）／λ＝π したがって、 ｄ＝λ／〔２（ｎ−ｎ0 ）〕 に設定することによって、０次回折光１８，１９による
影響を最小にすることができ、空気の屈折率ｎ0 をｎ0
＝１で近似することによって、 ｄ＝λ／〔２（ｎ−１）〕 となる。
に、０次回折光１８の０次回折光１９とが互いに打ち消
し合い、透過光の強度が０になるので、 φA −φB ＝２πｄ（ｎ−ｎ0 ）／λ＝π したがって、 ｄ＝λ／〔２（ｎ−ｎ0 ）〕 に設定することによって、０次回折光１８，１９による
影響を最小にすることができ、空気の屈折率ｎ0 をｎ0
＝１で近似することによって、 ｄ＝λ／〔２（ｎ−１）〕 となる。
【００４２】また、入射光１５を最大限に利用するため
には、入射光１５として、電界ベクトルが回折格子１３
の溝の延在方向と平行な偏光を用いることが望ましいの
でこの事情を図４を参照して説明する。 図４（ａ）参照 干渉パターン２２における明暗の最大強度は、＋１次回
折光１６と−１次回折光１７の電界ベクトルの射影和に
比例することになるが、入射光１５として電界ベクトル
が回折格子１３の溝の延在方向と平行な偏光を用いた場
合、＋１次回折光１６と−１次回折光１７の電界ベクト
ルが互いに平行になるので、射影和が最大となる。
には、入射光１５として、電界ベクトルが回折格子１３
の溝の延在方向と平行な偏光を用いることが望ましいの
でこの事情を図４を参照して説明する。 図４（ａ）参照 干渉パターン２２における明暗の最大強度は、＋１次回
折光１６と−１次回折光１７の電界ベクトルの射影和に
比例することになるが、入射光１５として電界ベクトル
が回折格子１３の溝の延在方向と平行な偏光を用いた場
合、＋１次回折光１６と−１次回折光１７の電界ベクト
ルが互いに平行になるので、射影和が最大となる。
【００４３】図４（ｂ）参照 一方、入射光１５として電界ベクトルが回折格子１３の
溝の延在方向と直交する偏光を用いた場合には、例え
ば、λ＝３２５ｎｍの入射光１５をΛM ＝４８０ｎｍの
回折格子１３に小さい入射角θinで入射すると、回折角
θdif は、 ｓｉｎθ+ dif ＝ｓｉｎθin＋λ／ΛM ｓｉｎθ- dif ＝ｓｉｎθin−λ／ΛM の関係式から θdif 〜４２° となり、したがって、その射影和はほぼ０になり、干渉
パターン２２が得られなくなる。なお、通常は、回折格
子１３の溝の延在方向（図においては、縦方向）を基準
にして、回折格子１３の溝の延在方向と平行な偏光をｓ
偏光と称し、直交する偏光をｐ偏光と称する。
溝の延在方向と直交する偏光を用いた場合には、例え
ば、λ＝３２５ｎｍの入射光１５をΛM ＝４８０ｎｍの
回折格子１３に小さい入射角θinで入射すると、回折角
θdif は、 ｓｉｎθ+ dif ＝ｓｉｎθin＋λ／ΛM ｓｉｎθ- dif ＝ｓｉｎθin−λ／ΛM の関係式から θdif 〜４２° となり、したがって、その射影和はほぼ０になり、干渉
パターン２２が得られなくなる。なお、通常は、回折格
子１３の溝の延在方向（図においては、縦方向）を基準
にして、回折格子１３の溝の延在方向と平行な偏光をｓ
偏光と称し、直交する偏光をｐ偏光と称する。
【００４４】次に、図５を参照して、本発明の第１の実
施の形態の変形例を説明する。 図５（ａ）及び（ｂ）参照 図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態の
変形例の回折格子１３を設けた透明基板１４の概略的透
視斜視図であり、図５（ａ）は透明基板１４の回折格子
１３を形成した面と反対側の面を溝の配列方向にテーパ
状になった傾斜裏面２３としたものであり、また、図５
（ｂ）は透明基板１４の回折格子１３を形成した面と反
対側の面を溝の延在方向にテーパ状になった傾斜裏面２
４としたものである。この様な傾斜裏面２３或いは傾斜
裏面２４を設けることによって、入射光１５が透明基板
１４の表裏面間における多重反射することによる光量の
変化を防止することができる。
施の形態の変形例を説明する。 図５（ａ）及び（ｂ）参照 図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態の
変形例の回折格子１３を設けた透明基板１４の概略的透
視斜視図であり、図５（ａ）は透明基板１４の回折格子
１３を形成した面と反対側の面を溝の配列方向にテーパ
状になった傾斜裏面２３としたものであり、また、図５
（ｂ）は透明基板１４の回折格子１３を形成した面と反
対側の面を溝の延在方向にテーパ状になった傾斜裏面２
４としたものである。この様な傾斜裏面２３或いは傾斜
裏面２４を設けることによって、入射光１５が透明基板
１４の表裏面間における多重反射することによる光量の
変化を防止することができる。
【００４５】なお、この様な多重反射防止手段は、単純
なテーパ状の傾斜裏面２３，２４に限られるものではな
く、回折格子１３を形成した側の面と、その反対側の面
を互いに非平行にすれば良いものである。さらには、回
折格子１３を形成した側の面と、その反対側の面が互い
に平行な場合には、回折格子１３を形成した面と反対側
の面に誘電体多層膜による無反射コーティングを施せば
良い。
なテーパ状の傾斜裏面２３，２４に限られるものではな
く、回折格子１３を形成した側の面と、その反対側の面
を互いに非平行にすれば良いものである。さらには、回
折格子１３を形成した側の面と、その反対側の面が互い
に平行な場合には、回折格子１３を形成した面と反対側
の面に誘電体多層膜による無反射コーティングを施せば
良い。
【００４６】次に、図６を参照して、本発明の第２の実
施の形態を説明する。 図６（ａ）参照 図６（ａ）は、本発明の第２の実施の形態の一光束露光
による位相シフト領域を有する回折格子の形成方法の説
明図であり、ＩｎＰ基板１１上に塗布したフォトレジス
ト膜１２に対して、位相シフト領域２５を有する回折格
子１３を形成したガラス基板からなる透明基板１４を対
向させ、Ｈｅ−Ｃｄレーザを用いて波長λ＝３２５ｎｍ
の入射光１５を入射させ、その＋１次回折光と−１次回
折光との干渉によって生ずる干渉パターンをフォトレジ
スト膜１２に転写し、この干渉パターンを転写されたフ
ォトレジストパターン（図示せず）によりＩｎＰ基板１
１をエッチングすることによってＩｎＰ基板１１の表面
に位相シフト領域を有する回折格子を形成する。
施の形態を説明する。 図６（ａ）参照 図６（ａ）は、本発明の第２の実施の形態の一光束露光
による位相シフト領域を有する回折格子の形成方法の説
明図であり、ＩｎＰ基板１１上に塗布したフォトレジス
ト膜１２に対して、位相シフト領域２５を有する回折格
子１３を形成したガラス基板からなる透明基板１４を対
向させ、Ｈｅ−Ｃｄレーザを用いて波長λ＝３２５ｎｍ
の入射光１５を入射させ、その＋１次回折光と−１次回
折光との干渉によって生ずる干渉パターンをフォトレジ
スト膜１２に転写し、この干渉パターンを転写されたフ
ォトレジストパターン（図示せず）によりＩｎＰ基板１
１をエッチングすることによってＩｎＰ基板１１の表面
に位相シフト領域を有する回折格子を形成する。
【００４７】図６（ｂ）参照 この場合も、回折波の山２０の交点及び回折波の谷２１
の交点により、干渉パターン２２における明暗の位置が
規定されるので、干渉パターン２２における位相シフト
量ΦG は、回折格子１３の位相シフト量ΦM に対して、 ΦG ＝２ΦM となり、干渉パターン２２における位相シフト量ΦG と
して、ΦG ＝πが必要な時には、回折格子１３の位相シ
フト量ΦM は、ΦM ＝π／２で良い。
の交点により、干渉パターン２２における明暗の位置が
規定されるので、干渉パターン２２における位相シフト
量ΦG は、回折格子１３の位相シフト量ΦM に対して、 ΦG ＝２ΦM となり、干渉パターン２２における位相シフト量ΦG と
して、ΦG ＝πが必要な時には、回折格子１３の位相シ
フト量ΦM は、ΦM ＝π／２で良い。
【００４８】再び、図６（ａ）参照 なお、この場合、フォトレジスト膜１２と回折格子１３
との間隔Ｄは、間隔Ｄが大きいとフレネル回折によって
位相シフト領域の形成に伴う遷移領域が拡がるので、な
るべく間隔Ｄ小さくすること、特に、密着することが望
ましい。
との間隔Ｄは、間隔Ｄが大きいとフレネル回折によって
位相シフト領域の形成に伴う遷移領域が拡がるので、な
るべく間隔Ｄ小さくすること、特に、密着することが望
ましい。
【００４９】次に、図７を参照して、本発明の第３の実
施の形態を説明する。 図７（ａ）参照 図７（ａ）は、本発明の第３の実施の形態の一光束露光
による位相シフト領域を有する回折格子の形成方法の説
明図であり、ＩｎＰ基板１１上に塗布したフォトレジス
ト膜１２に対して、段差ｈの位相シフト領域２５を有す
る回折格子１３を形成したガラス基板からなる透明基板
１４を対向させ、Ｈｅ−Ｃｄレーザを用いて波長λ＝３
２５ｎｍの入射光１５を入射角θin＝１０°で入射さ
せ、その＋１次回折光と−１次回折光との干渉によって
生ずる干渉パターンをフォトレジスト膜１２に転写し、
この干渉パターンを転写されたフォトレジストパターン
（図示せず）によりＩｎＰ基板１１をエッチングするこ
とによってＩｎＰ基板１１の表面に位相シフト領域を有
する回折格子を形成する。
施の形態を説明する。 図７（ａ）参照 図７（ａ）は、本発明の第３の実施の形態の一光束露光
による位相シフト領域を有する回折格子の形成方法の説
明図であり、ＩｎＰ基板１１上に塗布したフォトレジス
ト膜１２に対して、段差ｈの位相シフト領域２５を有す
る回折格子１３を形成したガラス基板からなる透明基板
１４を対向させ、Ｈｅ−Ｃｄレーザを用いて波長λ＝３
２５ｎｍの入射光１５を入射角θin＝１０°で入射さ
せ、その＋１次回折光と−１次回折光との干渉によって
生ずる干渉パターンをフォトレジスト膜１２に転写し、
この干渉パターンを転写されたフォトレジストパターン
（図示せず）によりＩｎＰ基板１１をエッチングするこ
とによってＩｎＰ基板１１の表面に位相シフト領域を有
する回折格子を形成する。
【００５０】図６（ｂ）参照 この場合も、回折波の山２０の交点及び回折波の谷２１
の交点により、干渉パターン２２における明暗の位置が
規定されることになり、段差位置がＣの状態の時に、回
折波の山２０の交点及び回折波の谷２１の交点の位置
が、段差がない場合のＡの状態と同じになるので、その
間のＢの状態の段差を設けることによって任意量の位相
シフトを導入することができる。
の交点により、干渉パターン２２における明暗の位置が
規定されることになり、段差位置がＣの状態の時に、回
折波の山２０の交点及び回折波の谷２１の交点の位置
が、段差がない場合のＡの状態と同じになるので、その
間のＢの状態の段差を設けることによって任意量の位相
シフトを導入することができる。
【００５１】この場合の干渉パターン２２における位相
シフト量ΦG を、段差ｈの関係で表すと、状態Ｃの時
に、状態Ａと同じ位相に、即ち、位相シフト量ΦG が、
ΦG ＝２πになり、また、その時の段差ｈは、幾何学的
にｔａｎθin＝ΛG ／ｈであるので、 ΦG ＝２πｈ・ｔａｎθin／ΛG となり、上記のΛG ＝ΛM ／２の関係式を代入すること
によって、 ΦG ＝４πｈ・ｔａｎθin／ΛM となり、段差ｈについて書き直すと、 ｈ＝（ΦG ・ΛM ）／（４πｔａｎθin） となる。
シフト量ΦG を、段差ｈの関係で表すと、状態Ｃの時
に、状態Ａと同じ位相に、即ち、位相シフト量ΦG が、
ΦG ＝２πになり、また、その時の段差ｈは、幾何学的
にｔａｎθin＝ΛG ／ｈであるので、 ΦG ＝２πｈ・ｔａｎθin／ΛG となり、上記のΛG ＝ΛM ／２の関係式を代入すること
によって、 ΦG ＝４πｈ・ｔａｎθin／ΛM となり、段差ｈについて書き直すと、 ｈ＝（ΦG ・ΛM ）／（４πｔａｎθin） となる。
【００５２】したがって、干渉パターン２２における位
相シフト量をΦG ＝π、干渉パターンの周期をΛG ＝２
４０ｎｍとしたい時、マスクの回折格子１３の周期はΛ
M ＝４８０ｎｍとなるので、入射角θin＝１０°の場合
には、段差ｈは、 ｈ＝（π・４８０）／（４π・ｔａｎ１０°） ＝１２０／ｔａｎ１０°≒６８１．８ｎｍ にすれば良い。即ち、段差ｈ或いは入射角θinにより、
干渉パターン２２における位相シフト量ΦG を任意の値
に設定することができる。
相シフト量をΦG ＝π、干渉パターンの周期をΛG ＝２
４０ｎｍとしたい時、マスクの回折格子１３の周期はΛ
M ＝４８０ｎｍとなるので、入射角θin＝１０°の場合
には、段差ｈは、 ｈ＝（π・４８０）／（４π・ｔａｎ１０°） ＝１２０／ｔａｎ１０°≒６８１．８ｎｍ にすれば良い。即ち、段差ｈ或いは入射角θinにより、
干渉パターン２２における位相シフト量ΦG を任意の値
に設定することができる。
【００５３】以上の第１乃至第３の実施の形態から明ら
かなように、本発明においては、＋１次回折光１６と−
１次回折光１７との干渉による干渉パターン２２を利用
して基板上に回折格子パターンを形成しているので、マ
スクに設ける回折格子１３の周期ΛM は、必要とする回
折格子パターンの周期ΛG の２倍で良いので、回折格子
１３を形成する際の精度が緩和される。
かなように、本発明においては、＋１次回折光１６と−
１次回折光１７との干渉による干渉パターン２２を利用
して基板上に回折格子パターンを形成しているので、マ
スクに設ける回折格子１３の周期ΛM は、必要とする回
折格子パターンの周期ΛG の２倍で良いので、回折格子
１３を形成する際の精度が緩和される。
【００５４】また、回折格子パターンに位相シフトを導
入する場合には、マスクの回折格子１３に必要とする位
相シフト量ΦG の１／２の位相シフト量ΦM に相当する
位相シフト領域２５、或いは、必要とする位相シフト量
ΦG に相当する段差ｄを有する位相シフト領域２５を設
けておけば良いので、位相シフトの導入が容易になる。
入する場合には、マスクの回折格子１３に必要とする位
相シフト量ΦG の１／２の位相シフト量ΦM に相当する
位相シフト領域２５、或いは、必要とする位相シフト量
ΦG に相当する段差ｄを有する位相シフト領域２５を設
けておけば良いので、位相シフトの導入が容易になる。
【００５５】次に、図８乃至図１３を参照して、本発明
の第４の実施の形態であるλ／４シフト分布帰還型半導
体レーザアレイの製造工程を説明する。 図８参照 まず、ｎ型ＩｎＰ基板３１上に、フォトレジスト膜３２
を形成したのち、周期ΛM1＝４８０ｎｍの回折格子３
３、周期ΛM2＝４８５ｎｍの回折格子３４、及び、周期
ΛM3＝４９０ｎｍの回折格子３５を設けたガラスからな
る透明基板１４を対向させ、Ｈｅ−Ｃｄレーザを用いて
波長λ＝３２５ｎｍのレーザ４０を入射させ、その＋１
次回折光と−１次回折光との干渉によって生ずる干渉パ
ターンをフォトレジスト膜１２に転写する。なお、回折
格子３３乃至回折格子３５には各々位相シフト量ΦM ＝
π／２に相当する位相シフト領域３７乃至位相シフト領
域３９が設けられている。
の第４の実施の形態であるλ／４シフト分布帰還型半導
体レーザアレイの製造工程を説明する。 図８参照 まず、ｎ型ＩｎＰ基板３１上に、フォトレジスト膜３２
を形成したのち、周期ΛM1＝４８０ｎｍの回折格子３
３、周期ΛM2＝４８５ｎｍの回折格子３４、及び、周期
ΛM3＝４９０ｎｍの回折格子３５を設けたガラスからな
る透明基板１４を対向させ、Ｈｅ−Ｃｄレーザを用いて
波長λ＝３２５ｎｍのレーザ４０を入射させ、その＋１
次回折光と−１次回折光との干渉によって生ずる干渉パ
ターンをフォトレジスト膜１２に転写する。なお、回折
格子３３乃至回折格子３５には各々位相シフト量ΦM ＝
π／２に相当する位相シフト領域３７乃至位相シフト領
域３９が設けられている。
【００５６】図９参照 次いで、フォトレジスト膜３２を現像することによって
回折格子パターン４１乃至回折格子パターン４３からな
るフォトレジストパターン４７を形成する。なお、この
場合の回折格子パターン４１の周期ΛG1、回折格子パタ
ーン４２の周期ΛG2、及び、回折格子パターン４３の周
期ΛG3は、上記の関係によって、夫々、ΛG1＝２４０ｎ
ｍ、ΛG2＝２４２．５ｎｍ、及び、ΛG3＝２４５ｎｍと
なり、また、位相シフト領域４４乃至位相シフト領域４
６の位相シフト量ΦG は、Φ G ＝πとなる。
回折格子パターン４１乃至回折格子パターン４３からな
るフォトレジストパターン４７を形成する。なお、この
場合の回折格子パターン４１の周期ΛG1、回折格子パタ
ーン４２の周期ΛG2、及び、回折格子パターン４３の周
期ΛG3は、上記の関係によって、夫々、ΛG1＝２４０ｎ
ｍ、ΛG2＝２４２．５ｎｍ、及び、ΛG3＝２４５ｎｍと
なり、また、位相シフト領域４４乃至位相シフト領域４
６の位相シフト量ΦG は、Φ G ＝πとなる。
【００５７】図１０参照 次いで、フォトレジストパターン４７をマスクとして、
エタンガスによる反応性イオンエッチングを行うことに
よって、ｎ型ＩｎＰ基板３１の表面に、回折格子４８乃
至回折格子５０を形成したのち、フォトレジストパター
ン４７を除去する。なお、回折格子４８乃至回折格子５
０の周期は、フォトレジストパターン４７に形成した回
折格子パターン４１乃至４３の周期ΛG1乃至ΛG3と同じ
であり、また、位相シフト領域５１乃至５３の位相シフ
ト量も位相シフト領域４４乃至４６の位相シフト量と同
じΦG ＝πとなる。
エタンガスによる反応性イオンエッチングを行うことに
よって、ｎ型ＩｎＰ基板３１の表面に、回折格子４８乃
至回折格子５０を形成したのち、フォトレジストパター
ン４７を除去する。なお、回折格子４８乃至回折格子５
０の周期は、フォトレジストパターン４７に形成した回
折格子パターン４１乃至４３の周期ΛG1乃至ΛG3と同じ
であり、また、位相シフト領域５１乃至５３の位相シフ
ト量も位相シフト領域４４乃至４６の位相シフト量と同
じΦG ＝πとなる。
【００５８】図１１参照 次いで、ＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長法）を用い
て、位相シフト領域５１を有する回折格子４８等を形成
したｎ型ＩｎＰ基板３１上に、厚さが、例えば、１．１
μｍのｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層５４、ＭＱＷ活性
層５５、及び、厚さが、例えば、２．０μｍのｐ型Ｉｎ
Ｐクラッド層５６、及び、厚さが、例えば、０．５μｍ
のｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層５７を連続的に成
長させる。なお、この場合、ＭＱＷ活性層５５は、例え
ば、厚さ１０ｎｍの１．３μｍ波長組成のＩｎＧａＡｓ
Ｐ障壁層と、厚さ６ｎｍ、圧縮歪０．８％で、１．７５
μｍ波長組成のＩｎＧａＡｓＰ井戸層を交互に井戸層が
５層になるように堆積させて形成する。
て、位相シフト領域５１を有する回折格子４８等を形成
したｎ型ＩｎＰ基板３１上に、厚さが、例えば、１．１
μｍのｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層５４、ＭＱＷ活性
層５５、及び、厚さが、例えば、２．０μｍのｐ型Ｉｎ
Ｐクラッド層５６、及び、厚さが、例えば、０．５μｍ
のｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層５７を連続的に成
長させる。なお、この場合、ＭＱＷ活性層５５は、例え
ば、厚さ１０ｎｍの１．３μｍ波長組成のＩｎＧａＡｓ
Ｐ障壁層と、厚さ６ｎｍ、圧縮歪０．８％で、１．７５
μｍ波長組成のＩｎＧａＡｓＰ井戸層を交互に井戸層が
５層になるように堆積させて形成する。
【００５９】図１２（ａ）参照 次いで、全面に厚さ０．２〜０．５μｍ、例えば、０．
３μｍのＳｉＯ2 膜（図示せず）を堆積させ、幅１．０
〜１．５μｍ、例えば、１．２μｍの（１１０）方向に
延びるストライプ状のＳｉＯ2 マスク（図示せず）にパ
ターニングしたのち、このＳｉＯ2 マスクをマスクとし
て、メタンガス・水素混合ガスによる反応性イオンエッ
チングを施すことによってｎ型ＩｎＰ基板３１に達する
メサエッチングを行って、回折格子４８乃至回折格子５
０に対応する位置に夫々ストライプ状メサ５８を形成す
る。
３μｍのＳｉＯ2 膜（図示せず）を堆積させ、幅１．０
〜１．５μｍ、例えば、１．２μｍの（１１０）方向に
延びるストライプ状のＳｉＯ2 マスク（図示せず）にパ
ターニングしたのち、このＳｉＯ2 マスクをマスクとし
て、メタンガス・水素混合ガスによる反応性イオンエッ
チングを施すことによってｎ型ＩｎＰ基板３１に達する
メサエッチングを行って、回折格子４８乃至回折格子５
０に対応する位置に夫々ストライプ状メサ５８を形成す
る。
【００６０】図１２（ｂ）参照 次いで、このＳｉＯ2 マスクをそのまま選択成長マスク
として、減圧ＭＯＶＰＥ法によって選択成長させること
によって、ストライプ状メサ５８の側部をＦｅドープＩ
ｎＰ高抵抗層５９で埋め込む。
として、減圧ＭＯＶＰＥ法によって選択成長させること
によって、ストライプ状メサ５８の側部をＦｅドープＩ
ｎＰ高抵抗層５９で埋め込む。
【００６１】図１３（ａ）参照 次いで、ＳｉＯ2 マスクを除去したのち、ｎ型ＩｎＰ基
板３１の裏面に３つのストライプ状メサ５８に対して共
通のｎ側電極６０を形成し、ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰコン
タクト層５７上には、個々のストライプ状メサ５８に対
応するｐ側電極６１を形成する。
板３１の裏面に３つのストライプ状メサ５８に対して共
通のｎ側電極６０を形成し、ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰコン
タクト層５７上には、個々のストライプ状メサ５８に対
応するｐ側電極６１を形成する。
【００６２】図１３（ｂ）参照 次いで、素子分割を行うことによって発振波長が互いに
異なる波長多重用λ／４シフト分布帰還型半導体レーザ
アレイが完成する。
異なる波長多重用λ／４シフト分布帰還型半導体レーザ
アレイが完成する。
【００６３】この様に、本発明の第４の実施の形態にお
いては、マスクとなる透明基板３６の表面に、予め、必
要とする周期の２倍で、且つ、互いに異なった周期の回
折格子３３乃至回折格子３５を形成するだけであるの
で、同一ウェハ内に任意の位相シフト量を有し、且つ、
互いに異なった任意の周期を有する回折格子を設けたλ
／４シフト分布帰還型半導体レーザを容易に製造するこ
とができる。したがって、この透明基板３６を用いて多
数のウェハに対して一光束露光を行うだけで、良好な回
折格子４８乃至５０を有する波長多重用λ／４シフト分
布帰還型半導体レーザアレイを得ることができるので、
光学系が簡素化されるとともに、生産性が向上する。
いては、マスクとなる透明基板３６の表面に、予め、必
要とする周期の２倍で、且つ、互いに異なった周期の回
折格子３３乃至回折格子３５を形成するだけであるの
で、同一ウェハ内に任意の位相シフト量を有し、且つ、
互いに異なった任意の周期を有する回折格子を設けたλ
／４シフト分布帰還型半導体レーザを容易に製造するこ
とができる。したがって、この透明基板３６を用いて多
数のウェハに対して一光束露光を行うだけで、良好な回
折格子４８乃至５０を有する波長多重用λ／４シフト分
布帰還型半導体レーザアレイを得ることができるので、
光学系が簡素化されるとともに、生産性が向上する。
【００６４】また、上記の第４の実施の形態から明らか
なように、マスク上に部分的に回折格子を形成しないで
おくことにより、自動的に回折格子を必要としない部分
に回折格子を生成しないようにすることができることは
自明である。
なように、マスク上に部分的に回折格子を形成しないで
おくことにより、自動的に回折格子を必要としない部分
に回折格子を生成しないようにすることができることは
自明である。
【００６５】なお、この第４の実施の形態においては、
位相シフト量ΦM ＝π／２の位相シフト領域３７〜３９
を有する回折格子３３〜３５を利用しているが、上記の
第３の実施の形態と同様に、互いに異なった段差を有す
る回折格子を設けたマスクを利用しても良いものであ
る。
位相シフト量ΦM ＝π／２の位相シフト領域３７〜３９
を有する回折格子３３〜３５を利用しているが、上記の
第３の実施の形態と同様に、互いに異なった段差を有す
る回折格子を設けたマスクを利用しても良いものであ
る。
【００６６】また、この第４の実施の形態の説明におい
ては、エッチング方法として反応性イオンエッチングを
用いているが、ウェット・エッチングを用いても良いも
のであり、また、結晶成長法としてＭＯＶＰＥ法を用い
ているが、ＬＰＥ法（液相エピタキシャル成長法）等を
用いても良いものである。
ては、エッチング方法として反応性イオンエッチングを
用いているが、ウェット・エッチングを用いても良いも
のであり、また、結晶成長法としてＭＯＶＰＥ法を用い
ているが、ＬＰＥ法（液相エピタキシャル成長法）等を
用いても良いものである。
【００６７】以上、本発明の各実施の形態を説明してき
たが、本発明は実施の形態に記載された構成或いは条件
に限られるものではなく、各種の変更が可能であり、例
えば、上記の第２乃至第４の実施の形態においては、マ
スクとなる透明基板１４，３６の表面と裏面は互いに平
行であるが、図５に示したように、互いに非平行になる
ように傾斜裏面としても良いものであり、また、裏面に
無反射コーティングを施しても良いものである。
たが、本発明は実施の形態に記載された構成或いは条件
に限られるものではなく、各種の変更が可能であり、例
えば、上記の第２乃至第４の実施の形態においては、マ
スクとなる透明基板１４，３６の表面と裏面は互いに平
行であるが、図５に示したように、互いに非平行になる
ように傾斜裏面としても良いものであり、また、裏面に
無反射コーティングを施しても良いものである。
【００６８】また、上記の第２乃至第４の実施の形態に
おいても、図２（ｃ）に示した様に、凹凸の深さｄが所
定の関係を有する様に回折格子を形成することが望まし
く、また、回折格子を形成した面とフォトレジスト膜と
の間隔Ｄはなるべく密着するようにすることが望まし
い。
おいても、図２（ｃ）に示した様に、凹凸の深さｄが所
定の関係を有する様に回折格子を形成することが望まし
く、また、回折格子を形成した面とフォトレジスト膜と
の間隔Ｄはなるべく密着するようにすることが望まし
い。
【００６９】また、上記の各実施の形態の説明において
は、ＩｎＰ基板の表面に回折格子を形成しているが、回
折格子を形成する部分は基板に限られるものではなく、
バッファ層、光ガイド層、活性層、或いは、クラッド層
の表面であっても良いものである。
は、ＩｎＰ基板の表面に回折格子を形成しているが、回
折格子を形成する部分は基板に限られるものではなく、
バッファ層、光ガイド層、活性層、或いは、クラッド層
の表面であっても良いものである。
【００７０】また、上記の各実施の形態の説明において
は、光通信用半導体レーザを前提にしているのでＩｎＧ
ａＡｓＰ／ＩｎＰ系半導体で説明しているが、光通信用
半導体レーザに限られるものではなく、ＡｌＧａＡｓ／
ＧａＡｓ系等の他の半導体レーザも対象とするものであ
る。
は、光通信用半導体レーザを前提にしているのでＩｎＧ
ａＡｓＰ／ＩｎＰ系半導体で説明しているが、光通信用
半導体レーザに限られるものではなく、ＡｌＧａＡｓ／
ＧａＡｓ系等の他の半導体レーザも対象とするものであ
る。
【００７１】また、上記の各実施の形態の説明において
は、回折格子により分布帰還型共振器を構成している
が、分布帰還型共振器に限られるものではなく、分布ブ
ラッグ反射（ＤＢＲ）型共振器を構成する際にも適用さ
れるものである。
は、回折格子により分布帰還型共振器を構成している
が、分布帰還型共振器に限られるものではなく、分布ブ
ラッグ反射（ＤＢＲ）型共振器を構成する際にも適用さ
れるものである。
【００７２】また、上記の第４の実施の形態の説明にお
いては、ｎ側電極を共通として半導体レーザアレイを形
成しているが、ｎ側電極を個別電極として、１個１個の
単体の半導体レーザに分割しても良いものである。
いては、ｎ側電極を共通として半導体レーザアレイを形
成しているが、ｎ側電極を個別電極として、１個１個の
単体の半導体レーザに分割しても良いものである。
【００７３】また、本発明は、半導体レーザの回折格子
の形成方法に限られるものでなく、強誘電体を用いたＯ
ＥＩＣ等における回折格子の形成方法としても適用され
るものであり、さらには、マスクとなる透明基板に回折
格子を形成する際の形成方法として用いても良いもので
あり、例えば、最終的に半導体基板を露光するためのマ
スクに設けた回折格子の周期として４８０ｎｍが必要な
場合、この周期が４８０ｎｍの回折格子を形成する場合
の元になる回折格子の周期は９６０ｎｍで良く、この様
な工程を繰り返すことによって、最初の回折格子の周期
はかなり大きな周期で良くなり、回折格子のオリジナル
パターンの精度が大幅に緩和される。
の形成方法に限られるものでなく、強誘電体を用いたＯ
ＥＩＣ等における回折格子の形成方法としても適用され
るものであり、さらには、マスクとなる透明基板に回折
格子を形成する際の形成方法として用いても良いもので
あり、例えば、最終的に半導体基板を露光するためのマ
スクに設けた回折格子の周期として４８０ｎｍが必要な
場合、この周期が４８０ｎｍの回折格子を形成する場合
の元になる回折格子の周期は９６０ｎｍで良く、この様
な工程を繰り返すことによって、最初の回折格子の周期
はかなり大きな周期で良くなり、回折格子のオリジナル
パターンの精度が大幅に緩和される。
【００７４】
【発明の効果】本発明によれば、＋１次回折光と−１次
回折光の干渉による干渉パターンを利用して被処理基板
の表面に回折格子を形成しているので、マスクに設けた
マスター回折格子の周期は、必要とする周期の２倍とな
り、それによって、マスター回折格子の形成精度が緩和
され、また、この場合、１光束露光法を用いており、且
つ、干渉パターンの明暗周期は入射光の波長、入射角に
依存しないので、光学系が簡素化されるとともに、生産
性が向上する。
回折光の干渉による干渉パターンを利用して被処理基板
の表面に回折格子を形成しているので、マスクに設けた
マスター回折格子の周期は、必要とする周期の２倍とな
り、それによって、マスター回折格子の形成精度が緩和
され、また、この場合、１光束露光法を用いており、且
つ、干渉パターンの明暗周期は入射光の波長、入射角に
依存しないので、光学系が簡素化されるとともに、生産
性が向上する。
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における干渉パター
ンの説明図である。
ンの説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における偏光依存性
の説明図である。
の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の変形例の説明図で
ある。
ある。
【図６】本発明の第２の実施の形態の説明図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態の説明図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態の途中までの製造工
程の説明図である。
程の説明図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態の図８以降の途中ま
での製造工程の説明図である。
での製造工程の説明図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態の図９以降の途中
までの製造工程の説明図である。
までの製造工程の説明図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態の図１０以降の途
中までの製造工程の説明図である。
中までの製造工程の説明図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態の図１１以降の途
中までの製造工程の説明図である。
中までの製造工程の説明図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態の図１２以降の製
造工程の説明図である。
造工程の説明図である。
１ 回折格子 ２ 透明媒質 ３ 感光材 ４ 基板 ５ 入射光 ６ ＋１次回折光 ７ −１次回折光 １１ ＩｎＰ基板 １２ フォトレジスト膜 １３ 回折格子 １４ 透明基板 １５ 入射光 １６ ＋１次回折光 １７ −１次回折光 １８ ０次回折光 １９ ０次回折光 ２０ 回折波の山 ２１ 回折波の谷 ２２ 干渉パターン ２３ 傾斜裏面 ２４ 傾斜裏面 ２５ 位相シフト領域 ３１ ｎ型ＩｎＰ基板 ３２ フォトレジスト膜 ３３ 回折格子 ３４ 回折格子 ３５ 回折格子 ３６ 透明基板 ３７ 位相シフト領域 ３８ 位相シフト領域 ３９ 位相シフト領域 ４０ レーザ光 ４１ 回折格子パターン ４２ 回折格子パターン ４３ 回折格子パターン ４４ 位相シフト領域 ４５ 位相シフト領域 ４６ 位相シフト領域 ４７ フォトレジストパターン ４８ 回折格子 ４９ 回折格子 ５０ 回折格子 ５１ 位相シフト領域 ５２ 位相シフト領域 ５３ 位相シフト領域 ５４ ｎ型ＩｎＧａＡｓ光ガイド層 ５５ ＭＱＷ活性層 ５６ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ５７ ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ５８ ストライプ状メサ ５９ ＦｅドープＩｎＰ高抵抗層 ６０ ｎ側電極 ６１ ｐ側電極
Claims (10)
- 【請求項１】 表面に回折格子が形成された透明媒質
に、基板上に設けた感光材が感光する波長の入射光を入
射し、前記回折格子により生成される＋１次回折光と−
１次回折光との干渉によって生じる干渉パターンを前記
感光材に記録することを特徴とする回折格子の形成方
法。 - 【請求項２】 上記回折格子が、上記干渉パターンにお
いて必要とされる位相シフト量の半分の位相シフトを有
することを特徴とする請求項１記載の回折格子の形成方
法。 - 【請求項３】 上記回折格子が、上記干渉パターンにお
いて必要とされる位相シフト量に相当する段差を有する
ことを特徴とする請求項１記載の回折格子の形成方法。 - 【請求項４】 上記回折格子を構成する凹凸の深さが、
０次回折光を最小にする深さであることを特徴とする請
求項１乃至３のいずれか１項に記載の回折格子の形成方
法。 - 【請求項５】 上記透明媒質の回折格子を形成した面と
反対側の面に、上記入射光に対する無反射コーティング
を設けることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１
項に記載の回折格子の形成方法。 - 【請求項６】 上記透明媒質の回折格子を形成した面と
反対側の面が、回折格子を形成した面に対して非平行に
なっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
１項に記載の回折格子の形成方法。 - 【請求項７】 上記入射光として、電界ベクトルが上記
回折格子の溝の延在方向と平行である偏光を用いること
を特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回
折格子の形成方法。 - 【請求項８】 上記透明媒質に、互いに、回折格子周期
の異なる回折格子が複数設けられるていることを特徴と
する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の回折格子の
形成方法。 - 【請求項９】 上記基板が半導体基板であり、上記感光
材に記録される干渉パターンにより半導体レーザの発振
波長を規定する分布帰還型共振器を形成することを特徴
とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の回折格子
の形成方法。 - 【請求項１０】 上記基板上に、互いに発振波長の異な
る分布帰還型半導体レーザをモノリシックに集積化する
ことを特徴とする請求項９記載の回折格子の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13949798A JPH11337713A (ja) | 1998-05-21 | 1998-05-21 | 回折格子の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13949798A JPH11337713A (ja) | 1998-05-21 | 1998-05-21 | 回折格子の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11337713A true JPH11337713A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=15246658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13949798A Withdrawn JPH11337713A (ja) | 1998-05-21 | 1998-05-21 | 回折格子の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11337713A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001188115A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Fujitsu Ltd | 回折格子マスク |
| JP2016153919A (ja) * | 2009-12-15 | 2016-08-25 | トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ，インコーポレイティド | 分光用の回折格子構造体 |
| JP2018098419A (ja) * | 2016-12-15 | 2018-06-21 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体レーザ、光源ユニット、通信システム及び波長多重光通信システム |
| KR20200038413A (ko) * | 2018-10-02 | 2020-04-13 | 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 | 특히 마이크로리소그라피용 광학 시스템에서 요소의 노광 동안 노광 에너지를 결정하기 위한 디바이스 |
| WO2020167446A1 (en) * | 2019-02-15 | 2020-08-20 | Applied Materials, Inc. | Large area high resolution feature reduction lithography technique |
| WO2020170707A1 (ja) * | 2019-02-21 | 2020-08-27 | 株式会社小糸製作所 | 光学素子および画像表示装置 |
| CN112513688A (zh) * | 2018-07-19 | 2021-03-16 | 应用材料公司 | 可变高度的斜向光栅方法 |
-
1998
- 1998-05-21 JP JP13949798A patent/JPH11337713A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001188115A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Fujitsu Ltd | 回折格子マスク |
| JP4535542B2 (ja) * | 1999-12-28 | 2010-09-01 | 富士通株式会社 | 回折格子マスク |
| JP2016153919A (ja) * | 2009-12-15 | 2016-08-25 | トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ，インコーポレイティド | 分光用の回折格子構造体 |
| JP2018098419A (ja) * | 2016-12-15 | 2018-06-21 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体レーザ、光源ユニット、通信システム及び波長多重光通信システム |
| CN112513688A (zh) * | 2018-07-19 | 2021-03-16 | 应用材料公司 | 可变高度的斜向光栅方法 |
| CN112513688B (zh) * | 2018-07-19 | 2023-05-26 | 应用材料公司 | 可变高度的斜向光栅方法 |
| KR20200038413A (ko) * | 2018-10-02 | 2020-04-13 | 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 | 특히 마이크로리소그라피용 광학 시스템에서 요소의 노광 동안 노광 에너지를 결정하기 위한 디바이스 |
| WO2020167446A1 (en) * | 2019-02-15 | 2020-08-20 | Applied Materials, Inc. | Large area high resolution feature reduction lithography technique |
| US11042098B2 (en) | 2019-02-15 | 2021-06-22 | Applied Materials, Inc. | Large area high resolution feature reduction lithography technique |
| WO2020170707A1 (ja) * | 2019-02-21 | 2020-08-27 | 株式会社小糸製作所 | 光学素子および画像表示装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050802 |