JPS6029921B2 - 回折格子作製方法 - Google Patents
回折格子作製方法Info
- Publication number
- JPS6029921B2 JPS6029921B2 JP10018177A JP10018177A JPS6029921B2 JP S6029921 B2 JPS6029921 B2 JP S6029921B2 JP 10018177 A JP10018177 A JP 10018177A JP 10018177 A JP10018177 A JP 10018177A JP S6029921 B2 JPS6029921 B2 JP S6029921B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- diffraction grating
- mask
- etching
- photoresist
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は容易に、再現性よく回折格子を作製する方法に
関する。
関する。
回折格子は古くから分光器に用いられていることは周知
のとおりである。
のとおりである。
さらに、回折格子は光集積回路における光反射素子、光
偏光素子として、あるいは分布帰還形半導体レーザにお
ける光共振用ミラーとしてなど、多くの光学機器、光部
品に応用されている。回折格子を光集積回路や分布帰還
形半導体レーザに利用する場合の格子の間隔は通常千〜
数千オングストロームと微細であり、高精度の加工技術
が要求される。
偏光素子として、あるいは分布帰還形半導体レーザにお
ける光共振用ミラーとしてなど、多くの光学機器、光部
品に応用されている。回折格子を光集積回路や分布帰還
形半導体レーザに利用する場合の格子の間隔は通常千〜
数千オングストロームと微細であり、高精度の加工技術
が要求される。
第１図は従来から用いられている回折格子の作製プロセ
スを段階的に図示したものである。
スを段階的に図示したものである。
まず、回折格子を形成しようとする基板１の表面にホト
レジスト２を回転塗布する。本発明において、基板１の
種類は半導体、誘電体、金属など適宜に選べばよく、制
限はない。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２を周期的に露光する（図
ａ）。ついで、ホトレジスト２を現像して同図ｂに示す
ように、基板１上にホトレジストの格子マスク２′を形
成する。格子マスク２′の周期はしーザ光３および３′
の波長と照射角によって決定される。しかる後に、エッ
チング液を用いて基板１の表面が露出している部分を選
択的に化学的にエッチングする（図ｃ）。その後、基板
１の上に残っている格子マスク２′を除去して回折格子
の作製を完了する（図ｄ）。上記工程でとくに注意しな
ければならない問題点はつぎの２点である。
レジスト２を回転塗布する。本発明において、基板１の
種類は半導体、誘電体、金属など適宜に選べばよく、制
限はない。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２を周期的に露光する（図
ａ）。ついで、ホトレジスト２を現像して同図ｂに示す
ように、基板１上にホトレジストの格子マスク２′を形
成する。格子マスク２′の周期はしーザ光３および３′
の波長と照射角によって決定される。しかる後に、エッ
チング液を用いて基板１の表面が露出している部分を選
択的に化学的にエッチングする（図ｃ）。その後、基板
１の上に残っている格子マスク２′を除去して回折格子
の作製を完了する（図ｄ）。上記工程でとくに注意しな
ければならない問題点はつぎの２点である。
‘１｝ ホトレジストの露光
ホトレジストが露光不足であると、現像しても第２図ａ
に示すように、基板１のエッチすべき表面が露出せず、
したがって、次段階の基板１のエッチングが不可能とな
る。
に示すように、基板１のエッチすべき表面が露出せず、
したがって、次段階の基板１のエッチングが不可能とな
る。
また、同図ｂに示すように、露光過多であると、現像し
て得られる格子マスクは細くなって、次段階のエッチン
グの間にハクリする原因となり、極端な場合には、エッ
チングに際してマスク効果がなくなってしまう。すなわ
ち、同図ｃに示すような最適形状の格子マスクが製作が
要求される。‘２１ エッチング深さの制御回折格子の
深さ、すなわち、エッチング深さｄの大きさは回折格子
の回折能率や回折スペクトルに影響を与えるために、再
現性よく、エッチングがなされなければならない。
て得られる格子マスクは細くなって、次段階のエッチン
グの間にハクリする原因となり、極端な場合には、エッ
チングに際してマスク効果がなくなってしまう。すなわ
ち、同図ｃに示すような最適形状の格子マスクが製作が
要求される。‘２１ エッチング深さの制御回折格子の
深さ、すなわち、エッチング深さｄの大きさは回折格子
の回折能率や回折スペクトルに影響を与えるために、再
現性よく、エッチングがなされなければならない。
従釆、ェツチング深さｄはエッチング条件（温度や時間
）を一定にすることによって制御しているが、１０％程
度のバラツキは避けることができなかった。とくに、Ｇ
ａＡｓなどの半導体材料は表面状態の不安定性が顕著で
あって、表面状態によってエッチング深さは大幅に変化
して再現性が乏しいという欠点があった。これら２つの
問題点が解決されれば、回折格子は容易に製作可能とな
り、性能も向上して利用範囲はさらに広がる。
）を一定にすることによって制御しているが、１０％程
度のバラツキは避けることができなかった。とくに、Ｇ
ａＡｓなどの半導体材料は表面状態の不安定性が顕著で
あって、表面状態によってエッチング深さは大幅に変化
して再現性が乏しいという欠点があった。これら２つの
問題点が解決されれば、回折格子は容易に製作可能とな
り、性能も向上して利用範囲はさらに広がる。
本発明は上記２つの問題点を解決するために、回折格子
作製の手段にあらたにイオン注入技術を導入することを
特徴とし、その目的は容易かつ再現性よく、回折格子を
製作することにある。
作製の手段にあらたにイオン注入技術を導入することを
特徴とし、その目的は容易かつ再現性よく、回折格子を
製作することにある。
以下に本発明を実施例によって詳細に説明する。第３図
は本発明の実施例であって、ホトレジスト２への干渉露
光（図ａ）およびホトレジスト現像（図ｂ）の工程は従
来方法と同じである。
は本発明の実施例であって、ホトレジスト２への干渉露
光（図ａ）およびホトレジスト現像（図ｂ）の工程は従
来方法と同じである。
つぎに、イオン注入装置を用いて、同図ｃに示すように
、格子マスク２′側からイオン５を注入することによっ
て基板１の中に欠陥を導入する。この場合に、格子マス
ク２′はイオン注入に対してもマスク効果があるために
、基板１中で欠陥が導入された部分４はほぼ注入された
イオンの分布と同じく周期的である。しかも加速された
イオンのホトレジストに対する透過性は良いために、格
子マスク２′の形状は第２図ｃのように完全に基板１の
表面が露出している必要はなく、第２図ａのような状態
でも良い。このために、前記‘１｝の問題点が解決され
る。注入するイオンは基板１にイオン衝撃による欠陥を
導入するのが目的であり、日，Ｈｅ，Ｎｅ，０，Ａ省筆
の任意のイオンを用いることができる。つぎに、基板１
上にある格子マスク２′を有機溶剤もしくはプラズマ酸
化法などで除去した後（同図ｄ）に、基板１ををその材
料に応じたエッチング液中に浸債する。
、格子マスク２′側からイオン５を注入することによっ
て基板１の中に欠陥を導入する。この場合に、格子マス
ク２′はイオン注入に対してもマスク効果があるために
、基板１中で欠陥が導入された部分４はほぼ注入された
イオンの分布と同じく周期的である。しかも加速された
イオンのホトレジストに対する透過性は良いために、格
子マスク２′の形状は第２図ｃのように完全に基板１の
表面が露出している必要はなく、第２図ａのような状態
でも良い。このために、前記‘１｝の問題点が解決され
る。注入するイオンは基板１にイオン衝撃による欠陥を
導入するのが目的であり、日，Ｈｅ，Ｎｅ，０，Ａ省筆
の任意のイオンを用いることができる。つぎに、基板１
上にある格子マスク２′を有機溶剤もしくはプラズマ酸
化法などで除去した後（同図ｄ）に、基板１ををその材
料に応じたエッチング液中に浸債する。
公知のように、イオン注入により欠陥が導入された部分
はイオン注入量によるが、エッチング速度が数倍から数
十倍増加するために、格子欠陥層４が選択的にヱッチン
グされる。基板が結晶である場合には注入されたイオン
衝撃により結晶が破壊され、この破壊層が増速的にエッ
チングされる。基板カギＳｉＱガラス等の場合にもＳｉ
−Ｓｉ又はＳｉ−○等の原子間結合が破壊して結晶と同
じく欠陥層が形成されて、かかる欠陥層は増速的にエッ
チングを受ける。この結果、第３図ｅに示すように、回
折格子が形成される。回折格子の深さｄは導入した欠陥
層４の深さ分布と同じである。欠陥層４の深さはイオン
の加速電圧によって任意に決定することができる。さら
に、欠陥層４が完全に除去された後は、基板１のエッチ
ングは本来のゆっくりとした速度で回折格子の深さｄは
変化することなく進行する。
はイオン注入量によるが、エッチング速度が数倍から数
十倍増加するために、格子欠陥層４が選択的にヱッチン
グされる。基板が結晶である場合には注入されたイオン
衝撃により結晶が破壊され、この破壊層が増速的にエッ
チングされる。基板カギＳｉＱガラス等の場合にもＳｉ
−Ｓｉ又はＳｉ−○等の原子間結合が破壊して結晶と同
じく欠陥層が形成されて、かかる欠陥層は増速的にエッ
チングを受ける。この結果、第３図ｅに示すように、回
折格子が形成される。回折格子の深さｄは導入した欠陥
層４の深さ分布と同じである。欠陥層４の深さはイオン
の加速電圧によって任意に決定することができる。さら
に、欠陥層４が完全に除去された後は、基板１のエッチ
ングは本来のゆっくりとした速度で回折格子の深さｄは
変化することなく進行する。
このため、上記■の問題点は解決される。例えば、基板
１として半導体レーザ材料であるＧａ偽を用いた場合の
実例をあげると、つぎのようになる。
１として半導体レーザ材料であるＧａ偽を用いた場合の
実例をあげると、つぎのようになる。
Ｇａ舵基板上にＡｚ−１３５０（商品名）ホトレジスト
を塗布、露光、現像して厚さ１ミク。ンのレジスト膜を
形成した後、加速電圧２００ＫＶで〜イオンを単位面積
あたり５×１び５のドーズ量で注入した後、ホトレジス
ト膜を除去した。しかる後、基板を通常のＡＢエッチン
グ液でエッチングした。このときのエッチ速度を、イオ
ン注入しないＧａＡｓ基板のエッチ速度と共に第４図に
示す。図において、曲線ａはイオン注入した欠陥層の、
曲線ｂはイオン注入しない場合、すなわち非欠陥層のエ
ッチ曲線である。図から明らかなように、欠陥層のエッ
チ速度は非欠陥層のエッチ速度に比べ数倍大きく、欠陥
層が完全に除去された後は非欠陥層と同一速でゆっくり
とエッチされて行き、この場合、両者の差はほぼ０．２
ミクロンとなった。
を塗布、露光、現像して厚さ１ミク。ンのレジスト膜を
形成した後、加速電圧２００ＫＶで〜イオンを単位面積
あたり５×１び５のドーズ量で注入した後、ホトレジス
ト膜を除去した。しかる後、基板を通常のＡＢエッチン
グ液でエッチングした。このときのエッチ速度を、イオ
ン注入しないＧａＡｓ基板のエッチ速度と共に第４図に
示す。図において、曲線ａはイオン注入した欠陥層の、
曲線ｂはイオン注入しない場合、すなわち非欠陥層のエ
ッチ曲線である。図から明らかなように、欠陥層のエッ
チ速度は非欠陥層のエッチ速度に比べ数倍大きく、欠陥
層が完全に除去された後は非欠陥層と同一速でゆっくり
とエッチされて行き、この場合、両者の差はほぼ０．２
ミクロンとなった。
第２図ｃあるいは第２図ｃのような格子マスクをもった
基板に上記の条件でイオン注入を行ない、深さｄがほぼ
２０００オングストロームの回折格子を再現性良く作製
することができた。以上は基板としてＧａＡｓを用いた
実施例を述べたが、基板材料として他の半導体結晶針Ｇ
ａＡｓ，ｌｎＰ，Ｓｉ，戊等、さらに、水晶、ＬｉＮｂ
０３，ＬＩＴａ０８等の誘電体結晶についても、本発明
が適用できることは明白である。
基板に上記の条件でイオン注入を行ない、深さｄがほぼ
２０００オングストロームの回折格子を再現性良く作製
することができた。以上は基板としてＧａＡｓを用いた
実施例を述べたが、基板材料として他の半導体結晶針Ｇ
ａＡｓ，ｌｎＰ，Ｓｉ，戊等、さらに、水晶、ＬｉＮｂ
０３，ＬＩＴａ０８等の誘電体結晶についても、本発明
が適用できることは明白である。
また、格子マスク材料として、ホトレジスト位１３５０
を用いたが、格子マスクの機能は注入イオンを阻止し得
るものであれば他のホトレジスト材料でもよい。
を用いたが、格子マスクの機能は注入イオンを阻止し得
るものであれば他のホトレジスト材料でもよい。
以上説明したように、本発明はイオン注入によって基板
に発生せしめられた欠陥層の増速エッチング効果を用い
ているために、（１｝ 基板表面に形成する格子マスク
は、従来法の場合では、基板表面が完全に露出する領域
とマスクされる領域とが明確でなければならない。
に発生せしめられた欠陥層の増速エッチング効果を用い
ているために、（１｝ 基板表面に形成する格子マスク
は、従来法の場合では、基板表面が完全に露出する領域
とマスクされる領域とが明確でなければならない。
しかるに、本発明によれば、格子マスクの厚さが所望の
周期で変化していれば、基板表面が露出していなくても
よい。すなわち、格子マスクの製作条件はゆるくなる。
【２ー 増遠エッチングを利用するので、回折格子の深
さは、基板に導入された欠陥層の振幅と同じ大きさであ
る。
周期で変化していれば、基板表面が露出していなくても
よい。すなわち、格子マスクの製作条件はゆるくなる。
【２ー 増遠エッチングを利用するので、回折格子の深
さは、基板に導入された欠陥層の振幅と同じ大きさであ
る。
イオン注入によって基板中に導入される欠陥層の深さは
イオンの加速電圧で決定されるので、再現性良く回折格
子の深さを制御できる。などの特徴を有する。
イオンの加速電圧で決定されるので、再現性良く回折格
子の深さを制御できる。などの特徴を有する。
第１図は従釆の方法による回折格子の作製工程説明図、
第２図は基板上に形成される格子マスクの形状説明図、
第３図は本発明による回折格子の作製工程説明図、第４
図は本発明において利用している増速エッチング効果の
説明図である。 ０ 図において、１：基板、２：ホトレジスト膜、２′
：格子マスク、３：レーザ光、４：欠陥層。 第１図第２図 第３図 第４図
第２図は基板上に形成される格子マスクの形状説明図、
第３図は本発明による回折格子の作製工程説明図、第４
図は本発明において利用している増速エッチング効果の
説明図である。 ０ 図において、１：基板、２：ホトレジスト膜、２′
：格子マスク、３：レーザ光、４：欠陥層。 第１図第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- １ 半導体もしくは誘電体でなる結晶質もしくは非晶質
の基板表面に回折格子を作製するに際し、あらかじめ所
望の周期を有するホトレジストマスクを上記固体表面に
形成した後、上記マスクを介して上記基板表面にイオン
注入処理を施こし、しかる後に化学的に上記基板表面を
エツチングすることを特徴とする回折格子作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10018177A JPS6029921B2 (ja) | 1977-08-23 | 1977-08-23 | 回折格子作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10018177A JPS6029921B2 (ja) | 1977-08-23 | 1977-08-23 | 回折格子作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5434253A JPS5434253A (en) | 1979-03-13 |
| JPS6029921B2 true JPS6029921B2 (ja) | 1985-07-13 |
Family
ID=14267131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10018177A Expired JPS6029921B2 (ja) | 1977-08-23 | 1977-08-23 | 回折格子作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6029921B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5983111A (ja) * | 1982-11-04 | 1984-05-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光集積回路作製法 |
| JPS5984205A (ja) * | 1982-11-06 | 1984-05-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光集積回路作製法 |
| US6964744B2 (en) | 2002-05-01 | 2005-11-15 | Certainteed Corporation | Surfactant modified oils for dust control of loose-fill insulation |
-
1977
- 1977-08-23 JP JP10018177A patent/JPS6029921B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5434253A (en) | 1979-03-13 |
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