JPS62139503A - 回折格子の製造方法 - Google Patents
回折格子の製造方法Info
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- JPS62139503A JPS62139503A JP28034485A JP28034485A JPS62139503A JP S62139503 A JPS62139503 A JP S62139503A JP 28034485 A JP28034485 A JP 28034485A JP 28034485 A JP28034485 A JP 28034485A JP S62139503 A JPS62139503 A JP S62139503A
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- Japan
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- photoresist
- diffraction grating
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- mask
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/124—Geodesic lenses or integrated gratings
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
〔産業上の利用分野〕
本発明は、回折格子の製造方法Ｉこ関する。
（従来の技術〕
同−半導体基板上の、特定の場所に任意の周期を有する
回折格子を形成する技術は１元集！Ｒ素子を実現する上
で重要な技術である。例えば同一基板上に複数の波長で
発振する分布帰還形（以下ＤＰＢ） レーザのアレー
８実現するためには、適当な間隔をあけて、ストライプ
状に、それぞれ周期のわず力）ずつ異なる回折格子を形
成する必要がある。従来、この目的のためには、例えば
英日らによって電子通信学会技術研究報告（ＯＱｇ８４
−７６．１９８４年）に報告された、次のような方法が
用いられていた。すなわち、半導体基板全面に７オトレ
ジス）％塗布し、良く知られた干渉露光法によって回折
格子を形成する。この際、金属性のストライプマスクを
用いて基板の一部のみ露光されるようにする。続いてマ
スクの位置をわずかにずらし、かつ、干渉光の角度を変
えて再び露光し基板上の他の部分に周期の異なる回折格
子を露光する。以下この手順を繰夕返した後、フｔトレ
ジストを現像し、化学エツチングによって半導体基板に
周期の異なるストライプ状の回折格子を形成する。
回折格子を形成する技術は１元集！Ｒ素子を実現する上
で重要な技術である。例えば同一基板上に複数の波長で
発振する分布帰還形（以下ＤＰＢ） レーザのアレー
８実現するためには、適当な間隔をあけて、ストライプ
状に、それぞれ周期のわず力）ずつ異なる回折格子を形
成する必要がある。従来、この目的のためには、例えば
英日らによって電子通信学会技術研究報告（ＯＱｇ８４
−７６．１９８４年）に報告された、次のような方法が
用いられていた。すなわち、半導体基板全面に７オトレ
ジス）％塗布し、良く知られた干渉露光法によって回折
格子を形成する。この際、金属性のストライプマスクを
用いて基板の一部のみ露光されるようにする。続いてマ
スクの位置をわずかにずらし、かつ、干渉光の角度を変
えて再び露光し基板上の他の部分に周期の異なる回折格
子を露光する。以下この手順を繰夕返した後、フｔトレ
ジストを現像し、化学エツチングによって半導体基板に
周期の異なるストライプ状の回折格子を形成する。
以上に述べた回折格子の製造方法には、次のような問題
点があった。すなわち、干渉露光法によって、多段階の
露光を行う際に、金属マスクを用いているために、微細
なパターンを形成することが出来ない点である。金属マ
スクを使用する場合フォトレジストを塗布した基板表面
にマスクを完全に密着することはフォトレジストを傷つ
けるためにできない。また金属マスク自体にも１００μ
ｍ以上の厚さがある。このため、干渉露光の際、マスク
のエツジ部での元の回折によって、基板上のパターンの
境界部分にぼけが生ずる。この境界領域の幅は５０〜１
００μｍ程度であり、 このため１０μｍ程度の微細な
パターンを形成することは不可能であった。 回折格子を形成する他の方法としては、を子ビーム露光
による直接描画がある。この方法は１本発明が目的とす
るような微細なパターンを形成する有力な方法であるが
、現状でｔｉ％ＤＰＢレーザに必要とされる２ ０００
ｍ程度の周期を有する回折格子の形成は困難であり、ま
た、生産性の点からも干渉露光法に劣っている。 本発明の目的は、以上に述べた問題点を改善し同一基板
上の任意の場所に、任意の大きさと周期を有する微細な
回折格子パターンを、生産性の点で優れる干渉露光法を
用いて形成する製造方法を提供することにある。 〔問題を解決するための手段〕 基板上の％定の領域に、任意の周期を有する回折格子を
形成する方法において、第１のフォトレジストから成る
前記領域を窓としたマスクを形成した後、前記第１のフ
ォトレジストと反応しない干渉露光用の第２のフォトレ
ジストを前記基板全面に塗布し、干渉露光法とエツチン
グζこより前記領域にのみ回折格子を形成する製造方法
によって上述の問題点を解決できる。 〔作用〕 第１図を用いて１本発明による回折格子の製造方法にお
ける基本的な過程を、半導体基板上の特定の場所に回折
格子を形成する場合を例にとって説明する。第１図の（
ａ）から（ｅ）Ｆｉ回折格子を形成する手順を示してい
る。まず半導体基板１０の表面に第１のフォトレジスト
２０を塗布し１通常のフォトリソグラフィーによって、
基板１０上の回折格子を形成したい領域５０の第１のフ
ォトレジスト２ｏ８除去する。この段階で基板１０の表
面に残った第１のフォトレジスト２０を回折格子を形成
する際のマスクとして用騒る（図の（ａ））。 次に、基板１０の全面ζこ第２のフォトレジスト３０そ
塗布する。第２のフォトレジスト３０は微細パターンが
形成でき７）ｚつ第１の７オドレジスト２ｏト反応しな
いものを選ぶ。例えば実施例で述べるよりに、第１の２
オドレジスト２ｏとして環化ゴム系ネガレジストを、第
２のフォトレジスト３ｏとしてノボラック系ポジレジス
レを用いれば良い（図の（ｂ））。 次に、通常の干渉露光法によって基板１ｏ全而の第２の
フォトレジスト３０を１ｘ光・現象し、回折格子パター
ンを形成する（図の（Ｃ））。次にこのフォトレジスト
パターンをマスクとして基板１０の必要な領域５０１乙
エツチングによって回折格子５５を形成する。このエツ
チングの際、領域５０以外の場所は第１のフォトレジス
ト２０によっておおわれているために、その部分の基板
１０には回折格子は形成されない（図の（ｄ））。 最後に第２のフォトレジスト３０と第１のフォトレジス
ト２０を除去すれば基板ｌＯ上の特定の領域（資）に回
折格子５５が形成されてｂる（図の（ｅ））にの方法の
特長は次の点にある。すなわち、最初に回折格子を形成
したい領域５０を特定するために第１の７オトレジス）
２０のマスクを用いる点である。マスクとして第１のフ
ォトレジスト２０％用いているために、通常のフォトリ
ソグラフィーの方法を適用して領域５０の大きさと場所
８稽度よく決足でき、かつ微細な領域に回折格子をル成
できる。さらに第１のフォトレジスト２０の厚さも通常
１μｍ程度以下であるため、マスクパターンヲ形成した
後、第２の７オトレジス）３０を基板１ｏ全面に塗布す
る場合も非常に均一に塗布できる。 したがって従来例で述べたような金属マスクを用いる場
合と比べて、境界領域を非常に小さくすることができる
。通常この境界領域の幅は２〜３μｍ以下ｌこできるた
め、２０μｍ程度の幅の領域にのみ回折格子５５８形成
することも可能である。 （実施例） 第２図に、本発明の製造方法を適用した一実施例を示す
。 これは、２波長ＤＦＢレーザを実現するために、ＩｎＰ
基板１１０上にそれぞれ異なった周期を有する回折格子
のストライプ状のパターンを形成する方法である。基本
的には（作用）の項で述べた手順を２回繰り返せばよい
。具体的には、まず（１００）面１ｎＰ基板１１０全面
に環化ゴム系ネガレジスト（０ＭＲ８３）１２０を塗布
し１通常の７オトグラフイーによって、回折格子を形成
する領域１５０を窓として＜ｏＴｘ＞方向に幅２０μｍ
のストライツノ９−ンを形成する。続いて１対３に薄め
たノボラック系ボジレジス） （ＡＺ１３５０）１３０
を全面に塗布する（図の（ａ） ）。次に干渉′ｉ４光
法によって ＜Ｑｌｌ＞方向に溝を有する周期２４０ｎ
ｍのポジレジスト１３０の回折格子パターンを形成した
後、臭素系エツチングにより、Ｉｎｋ’基板１１０のス
トライプ領域１５０に回折格子１５５を形成する。その
後２種類のレジス） １２０．１３０を除去する（図の
（ｂ））。なお第２図は（０丁Ｏ）面力）らみた断面図
である。 次に第２の回折格子を形成するために最初の工程を繰り
返す。すなわち、最初に回折格子１５５を形成したスト
ライプ領域１５０と平行に幅２０μｍの第２のストライ
プ領域１６０をネガレジスト１２０％用いて形成する。 領域１５０と１６０の中心間隔は３０μｍである。この
際、領域１５０の回折格子１５５はネガレジスト１２０
によって保護されている。 続いてポジレジスト１３０を全面に塗布する（図の（Ｃ
））。最後に干渉鱈九法と化学エツチングによって、領
域１６０に周期２４２ｎｍの回折格子１６５を形成した
後、レジスト１２０．１３０’）除去する（図の（ｄ）
）こうして１周期がわずかに異なる回折格子のストライ
プパターンを同一基板の３０μｍという近接した場所に
形成することができた。このようにして製造したＩｎＰ
基板を用いて、ストライプ構造のＩ）ＦＢレーザアレー
を製作したところ、隣り合うレーザの発振波長は回折格
子の周期２４０ｎｍと２４２１ｍに対応して、それぞれ
１．５５０μｍ と１．５６５μｍであった。このよう
な多波長ＤＦＢレーザアレーは波長分割多重元通信用光
源として用いることができる。 なお、上述した実施例は％ ２つの周期の異なる回折格
子を形成した例であるが、この方法を繰り返せば、さら
に多数の！ ＪｖＪ８有する回折格子のパターンを、そ
れぞれごく接近させて形成することもできる。また回折
格子を形成する領域の形状も必ずしもストライプ状であ
る必要はない。このように微細な領域に任意の周期の回
折格子を形成できることは、高密度の光講５に素子を実
現する上で非常に重要な技術である。 また、本発明の重要な要素であるＺｆｉ類のフォトレジ
ストの例については、！ｊ！施例で述べたような、第１
および第２のフォトレジストの組合せとして０ＭＲ８３
とＡＺ］３５０の他に、０ＭＲ８３とノボラック系ネガ
レジスト０ＵＩ）Ｒなどを用いてもよ騒。 〔発明の効果〕 以上のように１本発明によれば、同一基板上の任意の場
所に任意の周１期と形状を有する微細な回折格子パター
ンを形成できる。２波長ＤＦＢレーザアレーを試作した
例では、幅２０μｍのストライプ状の回折格子パターン
を３０μｍの間隔で形成し、２つのレーザの間隔が３０
μｍとごく接近したレーザアレーを実現した。なお、こ
のような製造方法はＩｎＰ基板に限られたものではなく
、Ｇ ａ Ａ Ｓや他の半導体基板、さらにはＬｉＮｂ
Ｏ３などの誘電体基板にも適用できることは言うまでも
なｈ０
点があった。すなわち、干渉露光法によって、多段階の
露光を行う際に、金属マスクを用いているために、微細
なパターンを形成することが出来ない点である。金属マ
スクを使用する場合フォトレジストを塗布した基板表面
にマスクを完全に密着することはフォトレジストを傷つ
けるためにできない。また金属マスク自体にも１００μ
ｍ以上の厚さがある。このため、干渉露光の際、マスク
のエツジ部での元の回折によって、基板上のパターンの
境界部分にぼけが生ずる。この境界領域の幅は５０〜１
００μｍ程度であり、 このため１０μｍ程度の微細な
パターンを形成することは不可能であった。 回折格子を形成する他の方法としては、を子ビーム露光
による直接描画がある。この方法は１本発明が目的とす
るような微細なパターンを形成する有力な方法であるが
、現状でｔｉ％ＤＰＢレーザに必要とされる２ ０００
ｍ程度の周期を有する回折格子の形成は困難であり、ま
た、生産性の点からも干渉露光法に劣っている。 本発明の目的は、以上に述べた問題点を改善し同一基板
上の任意の場所に、任意の大きさと周期を有する微細な
回折格子パターンを、生産性の点で優れる干渉露光法を
用いて形成する製造方法を提供することにある。 〔問題を解決するための手段〕 基板上の％定の領域に、任意の周期を有する回折格子を
形成する方法において、第１のフォトレジストから成る
前記領域を窓としたマスクを形成した後、前記第１のフ
ォトレジストと反応しない干渉露光用の第２のフォトレ
ジストを前記基板全面に塗布し、干渉露光法とエツチン
グζこより前記領域にのみ回折格子を形成する製造方法
によって上述の問題点を解決できる。 〔作用〕 第１図を用いて１本発明による回折格子の製造方法にお
ける基本的な過程を、半導体基板上の特定の場所に回折
格子を形成する場合を例にとって説明する。第１図の（
ａ）から（ｅ）Ｆｉ回折格子を形成する手順を示してい
る。まず半導体基板１０の表面に第１のフォトレジスト
２０を塗布し１通常のフォトリソグラフィーによって、
基板１０上の回折格子を形成したい領域５０の第１のフ
ォトレジスト２ｏ８除去する。この段階で基板１０の表
面に残った第１のフォトレジスト２０を回折格子を形成
する際のマスクとして用騒る（図の（ａ））。 次に、基板１０の全面ζこ第２のフォトレジスト３０そ
塗布する。第２のフォトレジスト３０は微細パターンが
形成でき７）ｚつ第１の７オドレジスト２ｏト反応しな
いものを選ぶ。例えば実施例で述べるよりに、第１の２
オドレジスト２ｏとして環化ゴム系ネガレジストを、第
２のフォトレジスト３ｏとしてノボラック系ポジレジス
レを用いれば良い（図の（ｂ））。 次に、通常の干渉露光法によって基板１ｏ全而の第２の
フォトレジスト３０を１ｘ光・現象し、回折格子パター
ンを形成する（図の（Ｃ））。次にこのフォトレジスト
パターンをマスクとして基板１０の必要な領域５０１乙
エツチングによって回折格子５５を形成する。このエツ
チングの際、領域５０以外の場所は第１のフォトレジス
ト２０によっておおわれているために、その部分の基板
１０には回折格子は形成されない（図の（ｄ））。 最後に第２のフォトレジスト３０と第１のフォトレジス
ト２０を除去すれば基板ｌＯ上の特定の領域（資）に回
折格子５５が形成されてｂる（図の（ｅ））にの方法の
特長は次の点にある。すなわち、最初に回折格子を形成
したい領域５０を特定するために第１の７オトレジス）
２０のマスクを用いる点である。マスクとして第１のフ
ォトレジスト２０％用いているために、通常のフォトリ
ソグラフィーの方法を適用して領域５０の大きさと場所
８稽度よく決足でき、かつ微細な領域に回折格子をル成
できる。さらに第１のフォトレジスト２０の厚さも通常
１μｍ程度以下であるため、マスクパターンヲ形成した
後、第２の７オトレジス）３０を基板１ｏ全面に塗布す
る場合も非常に均一に塗布できる。 したがって従来例で述べたような金属マスクを用いる場
合と比べて、境界領域を非常に小さくすることができる
。通常この境界領域の幅は２〜３μｍ以下ｌこできるた
め、２０μｍ程度の幅の領域にのみ回折格子５５８形成
することも可能である。 （実施例） 第２図に、本発明の製造方法を適用した一実施例を示す
。 これは、２波長ＤＦＢレーザを実現するために、ＩｎＰ
基板１１０上にそれぞれ異なった周期を有する回折格子
のストライプ状のパターンを形成する方法である。基本
的には（作用）の項で述べた手順を２回繰り返せばよい
。具体的には、まず（１００）面１ｎＰ基板１１０全面
に環化ゴム系ネガレジスト（０ＭＲ８３）１２０を塗布
し１通常の７オトグラフイーによって、回折格子を形成
する領域１５０を窓として＜ｏＴｘ＞方向に幅２０μｍ
のストライツノ９−ンを形成する。続いて１対３に薄め
たノボラック系ボジレジス） （ＡＺ１３５０）１３０
を全面に塗布する（図の（ａ） ）。次に干渉′ｉ４光
法によって ＜Ｑｌｌ＞方向に溝を有する周期２４０ｎ
ｍのポジレジスト１３０の回折格子パターンを形成した
後、臭素系エツチングにより、Ｉｎｋ’基板１１０のス
トライプ領域１５０に回折格子１５５を形成する。その
後２種類のレジス） １２０．１３０を除去する（図の
（ｂ））。なお第２図は（０丁Ｏ）面力）らみた断面図
である。 次に第２の回折格子を形成するために最初の工程を繰り
返す。すなわち、最初に回折格子１５５を形成したスト
ライプ領域１５０と平行に幅２０μｍの第２のストライ
プ領域１６０をネガレジスト１２０％用いて形成する。 領域１５０と１６０の中心間隔は３０μｍである。この
際、領域１５０の回折格子１５５はネガレジスト１２０
によって保護されている。 続いてポジレジスト１３０を全面に塗布する（図の（Ｃ
））。最後に干渉鱈九法と化学エツチングによって、領
域１６０に周期２４２ｎｍの回折格子１６５を形成した
後、レジスト１２０．１３０’）除去する（図の（ｄ）
）こうして１周期がわずかに異なる回折格子のストライ
プパターンを同一基板の３０μｍという近接した場所に
形成することができた。このようにして製造したＩｎＰ
基板を用いて、ストライプ構造のＩ）ＦＢレーザアレー
を製作したところ、隣り合うレーザの発振波長は回折格
子の周期２４０ｎｍと２４２１ｍに対応して、それぞれ
１．５５０μｍ と１．５６５μｍであった。このよう
な多波長ＤＦＢレーザアレーは波長分割多重元通信用光
源として用いることができる。 なお、上述した実施例は％ ２つの周期の異なる回折格
子を形成した例であるが、この方法を繰り返せば、さら
に多数の！ ＪｖＪ８有する回折格子のパターンを、そ
れぞれごく接近させて形成することもできる。また回折
格子を形成する領域の形状も必ずしもストライプ状であ
る必要はない。このように微細な領域に任意の周期の回
折格子を形成できることは、高密度の光講５に素子を実
現する上で非常に重要な技術である。 また、本発明の重要な要素であるＺｆｉ類のフォトレジ
ストの例については、！ｊ！施例で述べたような、第１
および第２のフォトレジストの組合せとして０ＭＲ８３
とＡＺ］３５０の他に、０ＭＲ８３とノボラック系ネガ
レジスト０ＵＩ）Ｒなどを用いてもよ騒。 〔発明の効果〕 以上のように１本発明によれば、同一基板上の任意の場
所に任意の周１期と形状を有する微細な回折格子パター
ンを形成できる。２波長ＤＦＢレーザアレーを試作した
例では、幅２０μｍのストライプ状の回折格子パターン
を３０μｍの間隔で形成し、２つのレーザの間隔が３０
μｍとごく接近したレーザアレーを実現した。なお、こ
のような製造方法はＩｎＰ基板に限られたものではなく
、Ｇ ａ Ａ Ｓや他の半導体基板、さらにはＬｉＮｂ
Ｏ３などの誘電体基板にも適用できることは言うまでも
なｈ０
第１図は、本発明の基本的な製造方法を示す図で、（ａ
ｌ〜（ｅ）はその判造手１＠そ示している。第２図は実
施例の裂造手Ｊ＠を示す図である。 図中。
ｌ〜（ｅ）はその判造手１＠そ示している。第２図は実
施例の裂造手Ｊ＠を示す図である。 図中。
Claims (1)
- 基板上の特定の領域に、任意の周期を有する回折格子を
形成する方法において、第１のフォトレジストから成る
前記領域を窓としたマスクを形成した後、前記第１のフ
ォトレジストと反応しない干渉露光用の第２のフォトレ
ジストを前記基板全面に塗布し、干渉露光法とエッチン
グにより、前記領域にのみ回折格子を形成する製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28034485A JPS62139503A (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | 回折格子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28034485A JPS62139503A (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | 回折格子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62139503A true JPS62139503A (ja) | 1987-06-23 |
Family
ID=17623696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28034485A Pending JPS62139503A (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | 回折格子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62139503A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0604407A2 (en) * | 1988-08-26 | 1994-06-29 | AT&T Corp. | Photonic-integrated-circuit fabrication process |
| US6204078B1 (en) | 1998-06-23 | 2001-03-20 | Nec Corporation | Method of fabricating photonic semiconductor device using selective MOVPE |
| US6642075B2 (en) | 2002-03-05 | 2003-11-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing semiconductor laser device |
-
1985
- 1985-12-13 JP JP28034485A patent/JPS62139503A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0604407A2 (en) * | 1988-08-26 | 1994-06-29 | AT&T Corp. | Photonic-integrated-circuit fabrication process |
| EP0604407A3 (en) * | 1988-08-26 | 1995-02-22 | At & T Corp | Manufacturing process for photonic, integrated circuits. |
| US6204078B1 (en) | 1998-06-23 | 2001-03-20 | Nec Corporation | Method of fabricating photonic semiconductor device using selective MOVPE |
| US6642075B2 (en) | 2002-03-05 | 2003-11-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing semiconductor laser device |
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