JPS6033505A - 回折格子の製造方法 - Google Patents
回折格子の製造方法Info
- Publication number
- JPS6033505A JPS6033505A JP14323183A JP14323183A JPS6033505A JP S6033505 A JPS6033505 A JP S6033505A JP 14323183 A JP14323183 A JP 14323183A JP 14323183 A JP14323183 A JP 14323183A JP S6033505 A JPS6033505 A JP S6033505A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- diffraction grating
- photoresist
- pattern
- resist
- 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
Links
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
本発明は平らな表面を有する基板上に容易に再現性よく
かつ大量に回折格子を作成する方法に関する。
かつ大量に回折格子を作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。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・元価光素子と
しであるいは分布帰還型・分布反射型レーザにおける光
共振用ミラーとしてなど多く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、回折格子の
間隔は通常子〜数千オングストローム程度と微細になり
、高精度の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。
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・元価光素子と
しであるいは分布帰還型・分布反射型レーザにおける光
共振用ミラーとしてなど多く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、回折格子の
間隔は通常子〜数千オングストローム程度と微細になり
、高精度の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。
捷ず基板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及び３′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（＝Ｊ。
する。つぎにレーザ光３及び３′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（＝Ｊ。
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２′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
ジストの格子マスクが基板上に転写される（−ｃ）。そ
の後基板１−ヒのホトレジスト２を除去して回折格子の
作成を完了する（ｄ）。
い周期でホトレジストが除去されレジストマスク２′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
ジストの格子マスクが基板上に転写される（−ｃ）。そ
の後基板１−ヒのホトレジスト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、上述のホログラフィック干渉露法による
回折格子の作成方法では、以下の様な欠点を有している
。第１に、干渉縞露光のだめの光学系ハ、コヒーレンス
のよいレーザ光源や高精度かつ安定な装置が必要とされ
る。本質的にこの様な光学系は、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。第２に、フォトリソ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フォトレジストの
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る。
回折格子の作成方法では、以下の様な欠点を有している
。第１に、干渉縞露光のだめの光学系ハ、コヒーレンス
のよいレーザ光源や高精度かつ安定な装置が必要とされ
る。本質的にこの様な光学系は、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。第２に、フォトリソ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フォトレジストの
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る。
第２図にその様子を示す。例えば露光−現像が不足であ
ると基板１のエツチングすべき表面が露出せず（ａ）、
したがって基板のエツチングが不可能となる。
ると基板１のエツチングすべき表面が露出せず（ａ）、
したがって基板のエツチングが不可能となる。
また露光−現像が過多であると得られだホトレジストマ
スク２′は細くなり、エツチング中にハクリしたり極端
な場合にはエツチングに際してマスク効果がなくなって
しまう（ｂ）。
スク２′は細くなり、エツチング中にハクリしたり極端
な場合にはエツチングに際してマスク効果がなくなって
しまう（ｂ）。
以上の様な理由により、従来の方法では均一な回折格子
を再現性よく、かつ大量に作成することが困難であった
。
を再現性よく、かつ大量に作成することが困難であった
。
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が良く量産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。
なわち均一で再現性が良く量産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、本発明によればあらかじ
め所望の周期及び形状を有する回折格子を基板面上に作
成する。ついでこの基板面上にホトレジストを塗布した
後、回折格子を作製しようとする基板をこの基板上に互
いにはり合わせる。
め所望の周期及び形状を有する回折格子を基板面上に作
成する。ついでこの基板面上にホトレジストを塗布した
後、回折格子を作製しようとする基板をこの基板上に互
いにはり合わせる。
適当なベークをしだ後に双方の基板を分離するとホトレ
ジストのマスクパターンが基板面上に転写される。ここ
でホトレジストの溝には、基板表面が露出しているもの
とする。次に、転写されたホトレジストマスクによりこ
の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。
ジストのマスクパターンが基板面上に転写される。ここ
でホトレジストの溝には、基板表面が露出しているもの
とする。次に、転写されたホトレジストマスクによりこ
の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。
光集積回路を製作するだめの加工技術としては、サブミ
クロンサイズの加工ができ、加工精度は光回路の種類、
大きさによっても変わるが数ｎｍ〜数十ｎｍ程度を有す
ることが望まれる。このような超微細加工には、従来よ
り行なわれてきたホトリソグラフィー等では実現は極め
て困難であり、電子ビーム・イオンビームおよびＸ線等
を利用した新しい超微細加工法を用いる必要がある。こ
こでは、イオンビームを使った方法について説明を行な
う。
クロンサイズの加工ができ、加工精度は光回路の種類、
大きさによっても変わるが数ｎｍ〜数十ｎｍ程度を有す
ることが望まれる。このような超微細加工には、従来よ
り行なわれてきたホトリソグラフィー等では実現は極め
て困難であり、電子ビーム・イオンビームおよびＸ線等
を利用した新しい超微細加工法を用いる必要がある。こ
こでは、イオンビームを使った方法について説明を行な
う。
第３図は、基板結晶にＳｉを用いてこれに基準となる回
折格子を形成する場合を示す。Ｓｉ結晶基板４上に高解
像度の特性を有するＰＭＭ人レジスト５を、作成しよう
とする回折格子の周期に応じて適当な膜厚になるように
塗布する（２Ｌ）。次に加速電圧５０ＫＶのＨイオンに
より所望する周期の線パターンを露光する。この露光に
は、通常２Ｊ／ ｃｌ程度の照射が必要となる。次にこ
の基板４を現像すると、ＰＭＭＡレジスト回折格子マス
ク６′が作成される（ｂ）。ＫＯＨの水の混合液を用い
てエツチングし、ＰＭＭ人レジストを除去するとこの結
果Ｃに示すように三角形状の３ｉ回折格子が得られる。
折格子を形成する場合を示す。Ｓｉ結晶基板４上に高解
像度の特性を有するＰＭＭ人レジスト５を、作成しよう
とする回折格子の周期に応じて適当な膜厚になるように
塗布する（２Ｌ）。次に加速電圧５０ＫＶのＨイオンに
より所望する周期の線パターンを露光する。この露光に
は、通常２Ｊ／ ｃｌ程度の照射が必要となる。次にこ
の基板４を現像すると、ＰＭＭＡレジスト回折格子マス
ク６′が作成される（ｂ）。ＫＯＨの水の混合液を用い
てエツチングし、ＰＭＭ人レジストを除去するとこの結
果Ｃに示すように三角形状の３ｉ回折格子が得られる。
この時基板の面方位は（１０ｏ）とし、ＰＭＭＡレジス
ト回折格子パターンは＜ＯＩ Ｔ＞に平行になるように
作成した。このようにして得られたＳｉ回折格子をレジ
スト回折格子マスク作成用の鋳型（マスク）として使用
する。
ト回折格子パターンは＜ＯＩ Ｔ＞に平行になるように
作成した。このようにして得られたＳｉ回折格子をレジ
スト回折格子マスク作成用の鋳型（マスク）として使用
する。
以下第４図によりレジスト回折格子の作成方法を示す。
１ず、鋳型として用いる第３図で作成したＳｉ基板４に
ホトレジストとの密着を低下させる効果をもつ表面ハク
リ剤を塗布する。次にこの基板４上にホトレジスト６を
適当な厚さになるように塗布する（ａ）。しかる後、溝
の部分にだけホトレジスト６′が残るように表面のレジ
ストを除去する（ｂ）。更に回折格子を作製しようとす
る別のＳｉ基板７をこの基板４上に互いに密着するよう
にはり合せる（Ｃ）。この状態で１４０°Ｃのベーク炉
で２０分程度ベークを行なった後、基板７を鋳型用基板
４から分離すると、基板Ｔ上にはホトレジストマスクパ
ターン６′が転写される（ｄ、）。次に鋳型用Ｓｉ基板
の時と同様にこの基板７をＫＯＨ系のエツチング液でエ
ツチングを行なうと、三角形状の溝断面を持つ８１回折
格子を作成することができる（→０ ここでは、転写されたホトレジストマスクパターン６′
の溝は、基板表面が露出しているものとして説明したが
、完全に基板表面が露出し得ていない場合には、０２プ
ラズマ等のドライエツチング手法により、容易に溝のレ
ジスト残りを除去することが可能である。
ホトレジストとの密着を低下させる効果をもつ表面ハク
リ剤を塗布する。次にこの基板４上にホトレジスト６を
適当な厚さになるように塗布する（ａ）。しかる後、溝
の部分にだけホトレジスト６′が残るように表面のレジ
ストを除去する（ｂ）。更に回折格子を作製しようとす
る別のＳｉ基板７をこの基板４上に互いに密着するよう
にはり合せる（Ｃ）。この状態で１４０°Ｃのベーク炉
で２０分程度ベークを行なった後、基板７を鋳型用基板
４から分離すると、基板Ｔ上にはホトレジストマスクパ
ターン６′が転写される（ｄ、）。次に鋳型用Ｓｉ基板
の時と同様にこの基板７をＫＯＨ系のエツチング液でエ
ツチングを行なうと、三角形状の溝断面を持つ８１回折
格子を作成することができる（→０ ここでは、転写されたホトレジストマスクパターン６′
の溝は、基板表面が露出しているものとして説明したが
、完全に基板表面が露出し得ていない場合には、０２プ
ラズマ等のドライエツチング手法により、容易に溝のレ
ジスト残りを除去することが可能である。
上記のプロセスによると、一度鋳型として用いる基板の
回折格子を作成すれば、比較的短時間に何度でも繰返し
てレジスト回折格子マスクパターンを作成することがで
き、その結果、従来のホログラフィック干渉露光法では
期待できないような再現性に富みかつ大量な回折格子作
成が可能になる。上記の実施例では、Ｓｉ基板としたも
のであるが、他の単結晶基板、例えばＩｎＰ−ＧａＡｓ
等にも応用できることは言うまでもない。
回折格子を作成すれば、比較的短時間に何度でも繰返し
てレジスト回折格子マスクパターンを作成することがで
き、その結果、従来のホログラフィック干渉露光法では
期待できないような再現性に富みかつ大量な回折格子作
成が可能になる。上記の実施例では、Ｓｉ基板としたも
のであるが、他の単結晶基板、例えばＩｎＰ−ＧａＡｓ
等にも応用できることは言うまでもない。
発明の効果
以上述べたように本発明は、光集積回路に用いられる微
細な周期をもつ回折格子を均一に、再現性よく、かつ大
量に作成し得る方法を提供するもので、その実用上の効
果は犬である。
細な周期をもつ回折格子を均一に、再現性よく、かつ大
量に作成し得る方法を提供するもので、その実用上の効
果は犬である。
第１図ａ −ｄは従来のホログラフィックな回折格子を
作成する方法を示す工程断面図、第２図ａ。 ｂは基板上に形成される回折格子マスクの形状説明図、
第３図ａ−ｃ、第４図ａ −ａは本発明の一実施例の回
折格子の作成工程断面図である。 ４・・・・・・鋳型用（Ｓｉ）基板、５・・・、・・Ｐ
ＭＭ人レジスト膜、６・・・・・・ホトレジスト膜、６
′・・・・・・ホトレジストマスク、７・・・・・自暴
板。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ２′ 鈎 −７ 第２図 ２′ （ｂ） ／ 第３図 ５ 第４図 （ｅ）７
作成する方法を示す工程断面図、第２図ａ。 ｂは基板上に形成される回折格子マスクの形状説明図、
第３図ａ−ｃ、第４図ａ −ａは本発明の一実施例の回
折格子の作成工程断面図である。 ４・・・・・・鋳型用（Ｓｉ）基板、５・・・、・・Ｐ
ＭＭ人レジスト膜、６・・・・・・ホトレジスト膜、６
′・・・・・・ホトレジストマスク、７・・・・・自暴
板。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ２′ 鈎 −７ 第２図 ２′ （ｂ） ／ 第３図 ５ 第４図 （ｅ）７
Claims (1)
- 第１の基板上に回折格子を作成するに際し、あらかじめ
所望の周期を有する回折格子を前記第１の基板とは異な
る第２の基板面上に形成した後、前記第２の基板面−に
の回折格子のパターンをホトレジストを用いて前記第１
の基板面上に転写し、しかる後に前記第１の基板面をエ
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 |
|---|---|---|---|
| JP14323183A JPS6033505A (ja) | 1983-08-04 | 1983-08-04 | 回折格子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14323183A JPS6033505A (ja) | 1983-08-04 | 1983-08-04 | 回折格子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6033505A true JPS6033505A (ja) | 1985-02-20 |
Family
ID=15333947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14323183A Pending JPS6033505A (ja) | 1983-08-04 | 1983-08-04 | 回折格子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6033505A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0321222A (ja) * | 1989-06-19 | 1991-01-30 | Agency Of Ind Science & Technol | 調節・輻輳同時計測装置 |
| US5092951A (en) * | 1986-07-30 | 1992-03-03 | Softub, Inc. | Method of forming a tub apparatus |
| US5133818A (en) * | 1986-07-30 | 1992-07-28 | Softub, Inc. | Method of forming a tub apparatus |
| WO2001074560A3 (en) * | 2000-04-03 | 2001-12-20 | Suisse Electronique Microtech | Technique for microstructuring replication moulds |
| JP2004077922A (ja) * | 2002-08-20 | 2004-03-11 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | 三次元構造物品及びその製造方法、並びにアレー型多心光コネクタ |
-
1983
- 1983-08-04 JP JP14323183A patent/JPS6033505A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5092951A (en) * | 1986-07-30 | 1992-03-03 | Softub, Inc. | Method of forming a tub apparatus |
| US5133818A (en) * | 1986-07-30 | 1992-07-28 | Softub, Inc. | Method of forming a tub apparatus |
| JPH0321222A (ja) * | 1989-06-19 | 1991-01-30 | Agency Of Ind Science & Technol | 調節・輻輳同時計測装置 |
| JPH0356047B2 (ja) * | 1989-06-19 | 1991-08-27 | ||
| WO2001074560A3 (en) * | 2000-04-03 | 2001-12-20 | Suisse Electronique Microtech | Technique for microstructuring replication moulds |
| JP2004077922A (ja) * | 2002-08-20 | 2004-03-11 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | 三次元構造物品及びその製造方法、並びにアレー型多心光コネクタ |
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