JPS63163138A - 回折格子の検査方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ 大口径のレーザ光によって基板全面を均一な強度で照射
し、レーザ光の回折光パターンを観測して、基板全面の
回折光強度分布を一括評価する。

そうすれば、検査時間が短かくなり、しかも、正確に評
価できる。

［産業上の利用分野］ 本発明は半導体レーザに設ける回折格子の検査方法の改
善に関する。

半導体レーザは小型、低消費電力、高効率の利点があり
、光通信・光ディスク・プリンタなどの用途に広く利用
されている。そのためには、発光用の高品質な半導体レ
ーザが安価で得られることが望ましく、それには、迅速
で正確な検査方法の確立が重要である。

［従来の技術と発明が解決しようとする問題点］光通信
の発光光源として、先導波路に周期構造をもたせて波長
選択性を有し、単一波長で発振するＤＦＢ型（分布帰還
型：　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｆｅｅｄｂａｃｋ）半
導体レーザが知られており、第４図にその断面概要図を
示している。

同図において、ｌはｎ−ＩｎＰ基板、２はｎ　−ＩｎＧ
ａＡｓ　Ｐガイド層、３はＩｎＧａＡｓ　Ｐ活性層、４
はｐ−ＩｎＰｎチク９フ、５はＩｎＧａＡｓ　Ｐキヤツ
プ層、６は＋電極、７は一電極で、ガイド層２は導波路
層とも呼ばれ、基板との界面には回折格子が設けられて
いる。この回折格子は格子縞状に凹凸を設けたもので、
この凹凸の形状（幅・深さ）がレーザの発振波長・強度
に深い関係があり、この回−折格子を正確に制御するこ
とが非常に大切である。且つ、この回折格子は基板１表
面に形成し、その上にガイド層２をエピタキシャル成長
するため、ガイド層２の成長前にこの回折格子を測定す
る必要がある。

この回折格子の形成は、基板１面に塗布したレジスト膜
を２光束干渉露光法で露光してパターンニングし、その
レジスト膜パターンをマスクにして飽和臭素酸でエツチ
ングして作成しており、例えば、回折格子のピッチは０
．２μｍ、深さは数百人程度のものである。

ところで、この回折格子に一定の傾斜角からレーザ光を
照射すると、回折光（−次回折光）が反射して、入射レ
ーザ光強度を■ｏとし、回折光強度をＩとすれば、　　
　　Ｉ／ＩｏＸ１００で表わされる回折効率が得られる
。この回折効率、即ち、回折光強度は回折格子の凹凸の
深さに関わりがあり、回折光強度が強いほど、ＤＦＢレ
ーザが高出力となり、高性能化される。

第５図は従来の回折光強度を求める方法（回折効率を求
める方法）を説明する図である。１は回折格子を有する
基板、１０はビーム状のレーザ光。

１１は螢光スクリーン、１２は移動ステージ、１３は光
検出計（デテクタ）である。基板１を移動ステージ１２
の上に取付けて、レーザ光１０が螢光スクリーン１１の
ピンホールを透過して、基板１の回折格子面に入射し、
その回折光が反射してピンホールに返るように調整する
。レーザは、例えば発振波長３２５０人のヘリウムカド
ミウム（Ｈｅ−Ｃｄ）レーザを月１い、また、螢光スク
リーン１１は第６図に図示しているように、中心にピン
ホール１１１１を有し、表面に螢光物質を塗布した円板
である。

まず、基板１の回折格子面をレーザ光に対して凡そ回折
角だけ傾けて配置し、螢光スクリーン１１のピンホール
１１１１から入射したレーザ光が、回折格子面から反射
して、その反射回折光が再びピンホールＩＩＨに入射す
るように調整する。それには、螢光スクリーン１１の表
面にレーザ光の反射スポットが現れ、回転ステージ１２
の移動と共にそのスポットＳが左右に振れる（第６図参
照）が、ピンホールにスポットが一致し、レーザがピン
ホールを透過した位置（角度）に調整する。そうして、
レーザ光１０の入射光路に光検出計１３を配置（点線の
位置）すると入射レーザ光強度を求められる。こ−のよ
うにして、入射レーザ光強度１．を測定することができ
る。

次いで、僅かに回転ステージを回転し、レーザの回折光
がピンホールから入る入射光路から外れる位置（第４図
の状Ｂ）にして、回折格子からの回折光強度Ｉを光検出
計１３で測定する。そうすれば、回折光強度Ｉが求めら
れ、また、回折効率を求めることができる。

さて、このような回折光強度１回折効率は回折格子を形
成した直後の基板（ウェハー状態）で測定しなければな
らないが、回折格子はエツチングして作成するため、ウ
ェハー全面の回折格子にはバラツキがあって、基板全面
を隈なく検査する必要がある。従って、実用上は、上記
の方法に基づいて、入射レーザ光強度Ｉｏを一定にして
、移動ステージ１２をＸ方向、Ｚ方向にも移動できる構
造（ＹＺθパルスステージ）にして、基板全面の回折光
の分布状態を検査している。そのために、また、移動ス
テージ１２の動作に連動する検出システムを設けている
。

検査終了の後、その基板１にガイド層２．活性層３など
をエピタキシャル成長し、レーザ素子を完成して、チッ
プに裁断し、その裁断時に、回折光強度の高いチップだ
け選り出して、それを半導体レーザとして使用する。

しかし、上記した従来の回折光強度の検査方法は検査時
間が長くかかると云う欠点があり、且つ、その長い検査
時間中に測定雰囲気中の塵埃量が変化すると異常散乱が
起こって、入射レーザ光の強度が変動し、検査が不正確
になる問題がある。

本発明は、このような問題点をなくして、迅速に精度良
く測定するための回折格子の検査方法を提案するもので
ある。

ｒ問題点を解決するだめの手段］ その問題は、回折格子を有する基板をステージ上に配置
し、該基板全面に対してレーザ光を均一に照射し、該レ
ーザ光の回折光パターンを観測して、前記基板全面の回
折光強度分布を検査するようにした回折格子の検査方法
によって解決される。

［作用］ 即ち、本発明は、基板全面を大口径ビームのレーザ光に
よって基板全面を照射し、そのレーザ光の回折光パター
ンを観測（例えば、テレビカメラで撮像する）して、基
板全面の回折光強度分布を調べる。そうすれば、測定時
間が短（なり、且つ、精度良（評価できる。

［実施例コ 以下、図面を参照して実施例によって具体的に説明する
。

第１図は本発明にかかる検査方法に用いるレーザ光と回
折光とを示しており、２０は照射する大口径ビームのレ
ーザ光、２１は回折光、１は基板である。このようなレ
ーザ光２０は複数のレンズからなるビームエックスバン
ダーによって作成され、均一な強度をもった直径２０＋
ｍφ程度のビームにして、直径１０〜２０ｍφの基板１
全面を照射する。

次に、第２図は本発明にかかる検査方法の概要図を示し
ており、１は基板、　１２は移動ステージ。

２２はレンズ、２３はテレビカメラである。このように
して、レーザ光２０を基板１全面に照射し、その回折格
子からの回折光をテレビカメラ２３で撮像して観測する
。この際、レーザ光の入射角度（回折格子のピッチと関
係する）は予め求めておいて、又、入射レーザ光強度■
ｏも予め決定しておく。

そうして、第３図に示すように、テレビカメラ２３で撮
像した画面（回折光強度分布パターンの画面）の色の濃
淡から基板の回折光強度分布を検査する。淡い画面部分
は回折光強度が強く、それによって評価して選別できる
。一方、画面が一様な濃度になる場合（均等な回折光強
度分布の場合）があり、その場合には光強度分布が判か
り難い。

また、このような方法では、回折光強度の絶対値が判か
り難い。そのために、例えば、第３図に図示しているよ
うに、画面の下部にテレビ走査線の中央特定線りの強度
を抽出し、それと予め定めた標準値Ｉｓと比較して評価
する。なお、第３図上部画面の周囲の黒い枠部分は基板
１より外れた部分を図示している。

上記のようにして、基板の回折格子を検査した後、回折
光強度分布が全体に不良な基板は除外し、回折光強度分
布の良い基板のみにエピタキシャル成長する。あるいは
、基板１にエピタキシャル成長してレーザ素子に完成し
た後、次工程のチップ裁断時に、回折光強度の強い部分
のチップだけ選別して使用する。

以上のような本発明にかかる一括的な検査法を採れば、
検査時間が極めて短縮され、且つ、基板全面が公平に正
確に評価できる。しかも、従来の検査方法では、細いレ
ーザ光ビーム（直径１１１１１φ以下）で基板面を走査
するために複雑な検出システムを設けていたが、本発明
にかかる方法ではそのような複雑な処理システムも必要
ではなくなる。

従って、本発明にかかる検査方法は安価で、迅速に、且
つ、正確に評価することができる方法である。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば基板の
回折光強度を安価な検査装置を用いて、速く正確に評価
でき、ＤＦＢレーザのコストダウンと性能・品質の向上
に役立つものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるレーザ光と回折光とを示す図、 第２図は本発明にかかる検査方法を示す図、第３図はテ
レビカメラの撮像画面、 第４図はＤＦＢレーザの断面概要図、 第５図は従来の回折光強度を求める図、第６図は螢光ス
クリーン図である。 図において、 １は基板、　　　　　　１０はレーザ光、１１は螢光ス
クリーン、 １２は移動ステージ、 ２０は本発明にかかわりあるレーザ光、２１はその回折
光、 ２３はテレビカメラ、 Ｌはテレビ走査線の中央の１本の線 を示している。 第１図 テしビ゛カメラー屓慢画面 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回折格子を有する基板をステージ上に配置し、該基板全
   面に対してレーザ光を均一に照射し、該レーザ光の回折
   光パターンを観測して、前記基板全面の回折光強度分布
   を検査するようにしたことを特徴とする回折格子の検査
   方法。