JPS60216304A - 回折格子の製造方法 - Google Patents
回折格子の製造方法Info
- Publication number
- JPS60216304A JPS60216304A JP7335284A JP7335284A JPS60216304A JP S60216304 A JPS60216304 A JP S60216304A JP 7335284 A JP7335284 A JP 7335284A JP 7335284 A JP7335284 A JP 7335284A JP S60216304 A JPS60216304 A JP S60216304A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diffraction grating
- etching
- photoresist
- substrate
- mask
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1847—Manufacturing methods
- G02B5/1857—Manufacturing methods using exposure or etching means, e.g. holography, photolithography, exposure to electron or ion beams
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、基板面上に再現性よく、制御性よくかつ均一
に回折格子を形成する方法に関する。
に回折格子を形成する方法に関する。
従来例の構成とその問題点
波長選択性をもつ回折格子は、分光器等の波長分散素子
として古くから用いられてきた。
として古くから用いられてきた。
一方、最近になって回折格子は光集積回路における光反
射素子・光測光素子としであるいはＤＦＢ・ＤＢＲレー
ザ等の光共振用ミラーとしてなど多く２（７ｆ の新たな用途が開発され、波長多重光通信用の波長分散
素子として注目を集めている。
射素子・光測光素子としであるいはＤＦＢ・ＤＢＲレー
ザ等の光共振用ミラーとしてなど多く２（７ｆ の新たな用途が開発され、波長多重光通信用の波長分散
素子として注目を集めている。
回折格子を光集積回路に利用する場合、回折路）
子の間隔は通常子〜数千人程度と微細になり、高精度の
加工技術が要求される。
加工技術が要求される。
第１図に従来から用いられている回折格子の作成プロセ
スを示す。図中１は回折格子を作成しようとする基板、
２はホトレジスト膜、３はレーザ光である。まず基板１
上にホトレジスト２をスピンナーで回転塗布する。つぎ
にレーザ光３および３を用いた干渉露光法によってホト
レジストを露光する（、）。その後ホトレジストを現像
すると、干渉縞の周期に等しい周期でホトレジストが除
去されレジストマスクｄが形成される（ｂ）。適当なプ
リベークを行なった後に、エツチング液でこの基板を化
学エツチングするとホトレジストの回折格子マスクが基
板上に転写される（Ｃ）。その後基板１上のホトレジス
ト２′を除去して回折格子の作成を完了する（ｄ）。
スを示す。図中１は回折格子を作成しようとする基板、
２はホトレジスト膜、３はレーザ光である。まず基板１
上にホトレジスト２をスピンナーで回転塗布する。つぎ
にレーザ光３および３を用いた干渉露光法によってホト
レジストを露光する（、）。その後ホトレジストを現像
すると、干渉縞の周期に等しい周期でホトレジストが除
去されレジストマスクｄが形成される（ｂ）。適当なプ
リベークを行なった後に、エツチング液でこの基板を化
学エツチングするとホトレジストの回折格子マスクが基
板上に転写される（Ｃ）。その後基板１上のホトレジス
ト２′を除去して回折格子の作成を完了する（ｄ）。
しかしながら、上述の方法では以下のような欠３（−）
点を有している。
第１に、干渉縞露光のだめの光学系は、コヒーレンス性
のよいレーザ光源や高精度の光学系により構成される。
のよいレーザ光源や高精度の光学系により構成される。
本質的にこのような光学系は、周囲の振動や空気のゆら
ぎ等の影響を受けやすく、均一で再現性のよい露光が困
難である。
ぎ等の影響を受けやすく、均一で再現性のよい露光が困
難である。
第２に、フォ） ＩＪンプロセスにおいて現像−露光条
件は、基板上へ回転塗布した７オトレジストの膜厚・プ
リベーク条件等と密接な関係があり、それらの諸条件を
完全にコントロールすることが困難なため現像−露光条
件を再現性よく最適条件にコントロールすることが困難
であった。その結果、作成したホトレジストマスクにバ
ラツキが生じ、エツチングに際してのマスク効果に均一
性が失なわれる。回折格子の深さ、すなわちエツチング
深さは回折格子の回折効率等の特性に影響を与えるため
再現性よくエツチングされることが望まれるが、従来の
方法では困難であった。
件は、基板上へ回転塗布した７オトレジストの膜厚・プ
リベーク条件等と密接な関係があり、それらの諸条件を
完全にコントロールすることが困難なため現像−露光条
件を再現性よく最適条件にコントロールすることが困難
であった。その結果、作成したホトレジストマスクにバ
ラツキが生じ、エツチングに際してのマスク効果に均一
性が失なわれる。回折格子の深さ、すなわちエツチング
深さは回折格子の回折効率等の特性に影響を与えるため
再現性よくエツチングされることが望まれるが、従来の
方法では困難であった。
発明の目的
本発明の目的は、上述の欠点を除去することのできる、
すなわち均一で再現性、制御性にすぐれた回折格子の製
造方法を提供することにある。
すなわち均一で再現性、制御性にすぐれた回折格子の製
造方法を提供することにある。
発明の構成
上記の目的を達成するために、本発明によれば賛ずホロ
グラフィック干渉露光法により、回折格子を作成しよう
とする基板面上にホトレジスト回折格子を作成する。つ
いで、このホトレジストマスクにフッ素系ガスを用いた
プラズマ処理を加えることにより、次の化学エツチング
に適した状態までエツチング処理を加える。次に、エツ
チング速度が面方位依存性をもつエツチング液で基板を
化学エツチングすると、基板面上に刻まれた回折格子を
得ることができる。
グラフィック干渉露光法により、回折格子を作成しよう
とする基板面上にホトレジスト回折格子を作成する。つ
いで、このホトレジストマスクにフッ素系ガスを用いた
プラズマ処理を加えることにより、次の化学エツチング
に適した状態までエツチング処理を加える。次に、エツ
チング速度が面方位依存性をもつエツチング液で基板を
化学エツチングすると、基板面上に刻まれた回折格子を
得ることができる。
実施例の説明
以下本発明を実施例により詳細に説明する。
第２図に、基板結晶にＩｎＰを用いた場合の実施例を示
す。図中１は回折素子を作製しようとするＩｎＰ基板、
２はホトレジスト膜、３はレーザ光である。
す。図中１は回折素子を作製しようとするＩｎＰ基板、
２はホトレジスト膜、３はレーザ光である。
ＩｎＰ基板面上１に作成しようとする回折格子の６ペー
ン 周期に応じて適当な膜厚になるようにホトレジスト２を
回転塗布する。適当なプリベークを行なったのち、レー
ザ光３およびイを用いた干渉露光法によってホトレジス
ト２を露光する（、）。次に、ホトレジストを現像する
と、基板上にホトレジスト回折格子マスクパターン２′
を形成することができる（ｂ）。この時の基板の面方位
は（１０ｏ）とし、ホトレジスト回折格子パターンは＜
０１１＞に平行になるように形成する。適当なポストベ
ークを行なった後、フッ素系ガスを用いてプラズマ処理
を行なう（Ｃ）。
ン 周期に応じて適当な膜厚になるようにホトレジスト２を
回転塗布する。適当なプリベークを行なったのち、レー
ザ光３およびイを用いた干渉露光法によってホトレジス
ト２を露光する（、）。次に、ホトレジストを現像する
と、基板上にホトレジスト回折格子マスクパターン２′
を形成することができる（ｂ）。この時の基板の面方位
は（１０ｏ）とし、ホトレジスト回折格子パターンは＜
０１１＞に平行になるように形成する。適当なポストベ
ークを行なった後、フッ素系ガスを用いてプラズマ処理
を行なう（Ｃ）。
次に、このホトレジスト回折格子ｉをマスクとして飽和
臭素水、リン酸、水（２：１：１５）の混合液でエツチ
ングする（ｄ）。ホトレジストマスクＩを除去すると、
鋸歯状のＩｎＰ回折格子が得られる（８）。
臭素水、リン酸、水（２：１：１５）の混合液でエツチ
ングする（ｄ）。ホトレジストマスクＩを除去すると、
鋸歯状のＩｎＰ回折格子が得られる（８）。
プラズマ処理に用いられるエツチングガスとしては、Ｃ
Ｆ４． ＣＦ２０１１２等多くのガスが考えられるが、
ここではホトレジストのエツチングに用いるため、化学
的に安定で制御が容易なＣＦ４ガスを用６（−ジ いた。プラズマ処理装置としては、通常反応機構のちが
いに応じて（１）プラズマエツチング、（２）スパッタ
エツチング、 （３）イオンビームエツチングに大別さ
れるが、ここではホトレジストの形状制御の容易さから
、エツチングの異方性に富むスパッタエツチング装置を
用いた。
Ｆ４． ＣＦ２０１１２等多くのガスが考えられるが、
ここではホトレジストのエツチングに用いるため、化学
的に安定で制御が容易なＣＦ４ガスを用６（−ジ いた。プラズマ処理装置としては、通常反応機構のちが
いに応じて（１）プラズマエツチング、（２）スパッタ
エツチング、 （３）イオンビームエツチングに大別さ
れるが、ここではホトレジストの形状制御の容易さから
、エツチングの異方性に富むスパッタエツチング装置を
用いた。
この工程でプラズマ処理を加えると次のような効果が生
じる。すなわちＣＩ）ホトレジストマスクの形状最適化
によるエツチング深さ制御の容易さ、（ＩＦ）ホトレジ
ストマスクの密着性の向上である。
じる。すなわちＣＩ）ホトレジストマスクの形状最適化
によるエツチング深さ制御の容易さ、（ＩＦ）ホトレジ
ストマスクの密着性の向上である。
ＣＩ） ホトレジストマスクの最適化
第３図に化学エツチングの進行の様子を示す。図中４は
基板、５はホトレジストマスクである。ＩｎＰ基板の場
合、反応律速型のエツチング液を用いると（１１１）人
血のエツチング速度（ｖｌ）が他の面、例えば（１００
）面のエツチング速度（ｖｌ）よシおそい。
基板、５はホトレジストマスクである。ＩｎＰ基板の場
合、反応律速型のエツチング液を用いると（１１１）人
血のエツチング速度（ｖｌ）が他の面、例えば（１００
）面のエツチング速度（ｖｌ）よシおそい。
ホトレジスト回折格子マスクの方位を（０１〒）方向に
選んでいるため、エツチングは第３図のように進行する
。初期においては深さ方向７−ミーグ ＜１００＞にエツチングが進むが（ａ）、Ｖ字型の溝が
形成されると（ｂ）、エツチング形状の遅い（１１１）
Ａ面で律速され、深さ方向の速度は遅くなる。このため
エツチング深さくＤ）は、ホトレジストマスクの開口部
（ム）に大きく依存し、時間に対して非線形になり深い
溝を形成しようとする場合、深さくＤ）の制御が困難と
なる。
選んでいるため、エツチングは第３図のように進行する
。初期においては深さ方向７−ミーグ ＜１００＞にエツチングが進むが（ａ）、Ｖ字型の溝が
形成されると（ｂ）、エツチング形状の遅い（１１１）
Ａ面で律速され、深さ方向の速度は遅くなる。このため
エツチング深さくＤ）は、ホトレジストマスクの開口部
（ム）に大きく依存し、時間に対して非線形になり深い
溝を形成しようとする場合、深さくＤ）の制御が困難と
なる。
したがって、ホトレジストマスクの開口部（ム）をＯＦ
４プラズマ処理によって広げることにより、エツチング
時間と深さの線形的領域を拡大でき、深さ制御を容易に
することができる。
４プラズマ処理によって広げることにより、エツチング
時間と深さの線形的領域を拡大でき、深さ制御を容易に
することができる。
（［）ホトレジストマスクの密着性
ＯＦ４ガスを用いてホトレジストマスクにプラズマ処理
を行なうと、レジストの表面に薄くフッ素化合物を含む
変質層が形成される。
を行なうと、レジストの表面に薄くフッ素化合物を含む
変質層が形成される。
この変質層は、酸性のエッチャントに対する化学的耐性
および基板との密着にすぐれており、従来のようにエツ
チング中にホトレジストマスクがはく離してしまうとい
う現象をかなり低減できる。
および基板との密着にすぐれており、従来のようにエツ
チング中にホトレジストマスクがはく離してしまうとい
う現象をかなり低減できる。
このため第２図（Ｃ）のように、ホトレジストマスクの
開口部を十分に広く形状制御しても、基板との密着性お
よびエッチャントに対する耐性がすぐれているために、
任意の深さのエツチング制御も可能となる。ホトレジス
トマスクのプラズマ処理条件と基板のエツチング条件を
適当に選ぶと、従来の方法では得られないようなエツチ
ング形状、例えば鋸歯状の断面形状をもつ回折格子を容
易に作成することができる。
開口部を十分に広く形状制御しても、基板との密着性お
よびエッチャントに対する耐性がすぐれているために、
任意の深さのエツチング制御も可能となる。ホトレジス
トマスクのプラズマ処理条件と基板のエツチング条件を
適当に選ぶと、従来の方法では得られないようなエツチ
ング形状、例えば鋸歯状の断面形状をもつ回折格子を容
易に作成することができる。
なお、本実施例ではＩｎＰ結晶基板を用いて説明を行な
ったが、他の単結晶基板、例えばｅａＡｇ 。
ったが、他の単結晶基板、例えばｅａＡｇ 。
Ｓｉ等にも応用ができることは言うまでもない。
発明の詳細
な説明したように、本発明はフッ素系ガスを用いたホト
レジスト回折格子マスクのプラズマ処理を用いているた
めに、エツチングマスクとじて９ベーン゛ るため、エツチングの制御性が向上し、均一で再現性に
富む回折格子の作成が可能となる。
レジスト回折格子マスクのプラズマ処理を用いているた
めに、エツチングマスクとじて９ベーン゛ るため、エツチングの制御性が向上し、均一で再現性に
富む回折格子の作成が可能となる。
第１図（、）〜（ｄ）は従来の回折格子作成方法を示す
工程断面図、第２図（−）〜（８）、第３図（ａ）〜（
Ｃ）は本発明の一実施例の回折格子作成方法を示す工程
断面図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・ホトレジスト膜、
２′・・・・・・ホトレジストマスク、３および３′・
・・・・・レーザ光、４・・・・・・基板、５・・・・
・・ホトレジストマスク。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 １ｄ、１ 第２図 第３図
工程断面図、第２図（−）〜（８）、第３図（ａ）〜（
Ｃ）は本発明の一実施例の回折格子作成方法を示す工程
断面図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・ホトレジスト膜、
２′・・・・・・ホトレジストマスク、３および３′・
・・・・・レーザ光、４・・・・・・基板、５・・・・
・・ホトレジストマスク。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 １ｄ、１ 第２図 第３図
Claims (1)
- 基板面上に回折格子を形成するに際し、あらかじめ所望
の周期を有するレジスト回折格子を前記基板面上に形成
した後、前記レジスト回折格子にフッ素系ガスを用いた
プラズマ処理を施こし、しかる後に前記基板面を化学的
にエツチングすることを特徴とする回折格子の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7335284A JPS60216304A (ja) | 1984-04-12 | 1984-04-12 | 回折格子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7335284A JPS60216304A (ja) | 1984-04-12 | 1984-04-12 | 回折格子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60216304A true JPS60216304A (ja) | 1985-10-29 |
Family
ID=13515683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7335284A Pending JPS60216304A (ja) | 1984-04-12 | 1984-04-12 | 回折格子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60216304A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01105927U (ja) * | 1987-12-29 | 1989-07-17 | ||
| DE19844418A1 (de) * | 1998-09-28 | 2000-04-06 | Siemens Ag | Schutzschicht für die Mikrostrukturtechnik und deren Herstellung |
| US6096458A (en) * | 1998-08-05 | 2000-08-01 | International Business Machines Corporation | Methods for manufacturing photolithography masks utilizing interfering beams of radiation |
-
1984
- 1984-04-12 JP JP7335284A patent/JPS60216304A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01105927U (ja) * | 1987-12-29 | 1989-07-17 | ||
| US6096458A (en) * | 1998-08-05 | 2000-08-01 | International Business Machines Corporation | Methods for manufacturing photolithography masks utilizing interfering beams of radiation |
| DE19844418A1 (de) * | 1998-09-28 | 2000-04-06 | Siemens Ag | Schutzschicht für die Mikrostrukturtechnik und deren Herstellung |
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