JPH0461331B2 - - Google Patents
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- JPH0461331B2 JPH0461331B2 JP14582685A JP14582685A JPH0461331B2 JP H0461331 B2 JPH0461331 B2 JP H0461331B2 JP 14582685 A JP14582685 A JP 14582685A JP 14582685 A JP14582685 A JP 14582685A JP H0461331 B2 JPH0461331 B2 JP H0461331B2
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- JP
- Japan
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- diffraction grating
- region
- photoresist film
- substrate
- beam interference
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Landscapes
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の技術分野）
本発明は、２光束干渉露光を用いて周期的な凹
凸から成る回折格子を製造する方法に係わり、特
に、隣接する二つの領域において回折格子の凹凸
の位相がシフトしている構造を有する回折格子の
製造方法に関するものである。
凸から成る回折格子を製造する方法に係わり、特
に、隣接する二つの領域において回折格子の凹凸
の位相がシフトしている構造を有する回折格子の
製造方法に関するものである。
（従来技術とその問題点）
周期的な凹凸から成る回折格子は、所望の波長
の光のみを反射あるいは通過させるため、光通信
の分野においてはフイルタとしてあるいは分布帰
還形半導体レーザ（以下、「DFBレーザ」と略記
する）の内部等に用いられている。
の光のみを反射あるいは通過させるため、光通信
の分野においてはフイルタとしてあるいは分布帰
還形半導体レーザ（以下、「DFBレーザ」と略記
する）の内部等に用いられている。
その中で、発光領域またはその近傍に回折格子
を有するDFBレーザは、単一軸モードの光を発
することから、光通信の光源として脚光を浴び、
従来から種々の提案がある。特に最近では、回折
格子の中央部付近で凹凸の位相をシフトした方が
さらに安定な単一モード動作を行うものとして注
目されている。このようなDFBレーザの発振波
長は回折格子の凹凸の周期Λで決定され、さらに
安定な動作は回折格子の製作精度に依存する。従
つて、回折格子の製作精度がDFBレーザの特性
を左右することになる。
を有するDFBレーザは、単一軸モードの光を発
することから、光通信の光源として脚光を浴び、
従来から種々の提案がある。特に最近では、回折
格子の中央部付近で凹凸の位相をシフトした方が
さらに安定な単一モード動作を行うものとして注
目されている。このようなDFBレーザの発振波
長は回折格子の凹凸の周期Λで決定され、さらに
安定な動作は回折格子の製作精度に依存する。従
つて、回折格子の製作精度がDFBレーザの特性
を左右することになる。
凹凸の位相がシフトした構造を有する回折格子
の従来の製造方法を述べる前に、まず凹凸の位相
がシフトしない構造の回折格子の製造方法につい
て説明する。
の従来の製造方法を述べる前に、まず凹凸の位相
がシフトしない構造の回折格子の製造方法につい
て説明する。
第１図は従来の２光束干渉露光法による一様な
回折格子の製造の原理図である。波長λ0なる例え
ばHe−Cdレーザ光３をハーフミラー４で２つに
分波し、各々の分波光３はミラー５で反射させ、
その分波光３の合成波を図示のように基板１の上
に例えばポジタイプのフオトレジスト膜２を塗布
した結晶表面に照射したときに生じる干渉パター
ンにより露光し、現像とエツチングを行えば回折
格子を形成することができる。ここで、凹凸の周
期Λははレーザ光３の入射角をαとすれば、 Λ＝λ0／2sinα ……(1) で求められる。
回折格子の製造の原理図である。波長λ0なる例え
ばHe−Cdレーザ光３をハーフミラー４で２つに
分波し、各々の分波光３はミラー５で反射させ、
その分波光３の合成波を図示のように基板１の上
に例えばポジタイプのフオトレジスト膜２を塗布
した結晶表面に照射したときに生じる干渉パター
ンにより露光し、現像とエツチングを行えば回折
格子を形成することができる。ここで、凹凸の周
期Λははレーザ光３の入射角をαとすれば、 Λ＝λ0／2sinα ……(1) で求められる。
一方、レーザの中央で回折格子の位相がシフト
した構造を有する回折格子を製造する方法とし
て、コンピユータ制御を用いた電子ビーム走査露
光がある。この方法は、回折格子の溝に相当する
部分に順次電子ビームを走査して照射することに
より露光するものであるが、回折格子の周期Λが
大きい場合には適用できるが、凹凸の周期Λが結
晶中の光の波長λの半分である１次の回折格子の
ように周期Λが小さい場合（約2000Å）には、解
像度の限界に達し、製造が実質上困難となつてし
まう。また、電子ビーム露光法は個別順次走査で
あるから、回折格子パターンの全面を走査し終え
るまでにかなりの時間を必要とし、これを大量生
産工程に適用することは困難である。
した構造を有する回折格子を製造する方法とし
て、コンピユータ制御を用いた電子ビーム走査露
光がある。この方法は、回折格子の溝に相当する
部分に順次電子ビームを走査して照射することに
より露光するものであるが、回折格子の周期Λが
大きい場合には適用できるが、凹凸の周期Λが結
晶中の光の波長λの半分である１次の回折格子の
ように周期Λが小さい場合（約2000Å）には、解
像度の限界に達し、製造が実質上困難となつてし
まう。また、電子ビーム露光法は個別順次走査で
あるから、回折格子パターンの全面を走査し終え
るまでにかなりの時間を必要とし、これを大量生
産工程に適用することは困難である。
次に、２光束干渉露光を用いて凹凸の位相が隣
接領域で互いにシフトした構造を有する回折格子
を製造する場合の問題点について説明する。
接領域で互いにシフトした構造を有する回折格子
を製造する場合の問題点について説明する。
第２図は前述した２光束干渉露光により位相が
反転、すなわち180°位相シフトした構造を有する
回折格子を製造した場合の模式図であり、ＡとＢ
の領域をメタルマスクを用いて別々に露光する方
法である。同図は領域Ａに周期的な凹凸を製造す
る場合を示しており、この時領域Ｂは厚さｔ（約
50μm）のメタルマスク６により覆われている。
なお通常フオトレジスト膜２上に〓間ｄ（約数
μm）を設けている。干渉パターンが最も領域Ｂ
に近いところを示しているが、同図から明らかな
ようにレーザ光３はメタルマスク６の厚さの影響
により照射されない部分、すなわち凹凸が全く製
造されない領域Ｃができる。同様に領域Ａにメタ
ルマスク６を施して領域Ｂに２光束干渉露光を行
つても、凹凸が製造されない領域Ｃができ、全体
としては領域Ｃの２倍に亘つて凹凸が形成されな
い。
反転、すなわち180°位相シフトした構造を有する
回折格子を製造した場合の模式図であり、ＡとＢ
の領域をメタルマスクを用いて別々に露光する方
法である。同図は領域Ａに周期的な凹凸を製造す
る場合を示しており、この時領域Ｂは厚さｔ（約
50μm）のメタルマスク６により覆われている。
なお通常フオトレジスト膜２上に〓間ｄ（約数
μm）を設けている。干渉パターンが最も領域Ｂ
に近いところを示しているが、同図から明らかな
ようにレーザ光３はメタルマスク６の厚さの影響
により照射されない部分、すなわち凹凸が全く製
造されない領域Ｃができる。同様に領域Ａにメタ
ルマスク６を施して領域Ｂに２光束干渉露光を行
つても、凹凸が製造されない領域Ｃができ、全体
としては領域Ｃの２倍に亘つて凹凸が形成されな
い。
例えば、回折格子の凹凸の周期Λを2400Åと
し、He−Cdレーザの波長λ0を3250Åとすれば、
入射角αは α＝sin-1（λ0／2Λ）＝sin-1（3250／4800）43〔
度〕 となり、マスクの厚さｔを50μmとし〓間をｄと
すれば、周期的な凹凸が製造されない領域Ｃは Ｃ＝（ｔ＋ｄ）tanαｔ・tanα＝47〔μm〕 となる。
し、He−Cdレーザの波長λ0を3250Åとすれば、
入射角αは α＝sin-1（λ0／2Λ）＝sin-1（3250／4800）43〔
度〕 となり、マスクの厚さｔを50μmとし〓間をｄと
すれば、周期的な凹凸が製造されない領域Ｃは Ｃ＝（ｔ＋ｄ）tanαｔ・tanα＝47〔μm〕 となる。
従つて、２回の２光束干渉露光にり、凹凸が形
成されない領域Ｃの２倍の領域は94〔μm〕とな
り、発光領域の全体長が通常数百〔μm〕程度で
あることから、DFBレーザの動作電流が大きく
なり、また単一波長動作も不安定となる。この解
決策として、メタルマスク６の厚さｔを薄くした
り、メタルマスク６の内側端の上面エツジに傾斜
を設ければ若干改善ができるが、やはり凹凸が形
成されない領域Ｃができる。
成されない領域Ｃの２倍の領域は94〔μm〕とな
り、発光領域の全体長が通常数百〔μm〕程度で
あることから、DFBレーザの動作電流が大きく
なり、また単一波長動作も不安定となる。この解
決策として、メタルマスク６の厚さｔを薄くした
り、メタルマスク６の内側端の上面エツジに傾斜
を設ければ若干改善ができるが、やはり凹凸が形
成されない領域Ｃができる。
さらに、第３図、第４図は位相シフター板７を
用いてＡ領域とＢ領域を一度に２光束干渉露光す
る従来法であるが、位相シフター板７の平面度，
厚さの均一性が問題になるばかりでなく、所望の
回折格子の周期Λに応じて位相シフター板７の段
差を調整する必要がある。ここで、第３図では、
ホトレジスト膜２と位相シフター板７との間〓ｄ
により、また第４図の例では位相シフター板７か
ら基板１に到達するまでの光の回折効果により、
それぞれＡ領域とＢ領域の境界付近には回折格子
が形成されなくなる。
用いてＡ領域とＢ領域を一度に２光束干渉露光す
る従来法であるが、位相シフター板７の平面度，
厚さの均一性が問題になるばかりでなく、所望の
回折格子の周期Λに応じて位相シフター板７の段
差を調整する必要がある。ここで、第３図では、
ホトレジスト膜２と位相シフター板７との間〓ｄ
により、また第４図の例では位相シフター板７か
ら基板１に到達するまでの光の回折効果により、
それぞれＡ領域とＢ領域の境界付近には回折格子
が形成されなくなる。
以上のように、周期的な凹凸の位相がシフトし
ている構造の回折格子を従来のように、メタルマ
スクや位相シフターを用いて精度よく製造するこ
とは困難であつた。
ている構造の回折格子を従来のように、メタルマ
スクや位相シフターを用いて精度よく製造するこ
とは困難であつた。
（発明の目的と特徴）
本発明は、上述した従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、電子ビーム露光に比べて
簡便でかつ量産性に優れた２光束干渉露光を用い
て、周期的な凹凸の位相が反転する構造の回折格
子を実現することのできる回折格子の製造方法を
提供することを目的としている。
ためになされたもので、電子ビーム露光に比べて
簡便でかつ量産性に優れた２光束干渉露光を用い
て、周期的な凹凸の位相が反転する構造の回折格
子を実現することのできる回折格子の製造方法を
提供することを目的としている。
本発明の特徴は、基板上の第１の領域にまず第
１の回折格子を形成し、その基板上にネガタイプ
のホトレジスト膜を塗布し、第１の領域を露光し
た後、所要の２光束干渉パターンの位相が第１の
回折格子に対して所定の位相シフトを有するよう
に基板の位置を調整し、その位置調整された干渉
パターンで露光を行い、第２の領域に第２の回折
格子を形成することにある。
１の回折格子を形成し、その基板上にネガタイプ
のホトレジスト膜を塗布し、第１の領域を露光し
た後、所要の２光束干渉パターンの位相が第１の
回折格子に対して所定の位相シフトを有するよう
に基板の位置を調整し、その位置調整された干渉
パターンで露光を行い、第２の領域に第２の回折
格子を形成することにある。
（発明の構成および作用）
以下に図面を用いて本発明を詳細に説明する。
第５図は本発明の実施例である。
（第１の工程）
(a) 基板１の上にネガタイプのホトレジスト膜８
を塗布する。
を塗布する。
(b) 第２の領域を通常のマスク露光法で露光す
る。
る。
(c) レーザ光３により、ホトレジスト膜８の全面
に亘つて２光束干渉露光を行う。
に亘つて２光束干渉露光を行う。
(d) 現像を行うことにより、第１の領域にホトレ
ジスト膜８の回折格子を形成する。
ジスト膜８の回折格子を形成する。
(e) エツチング等で回折格子パターンを基板１に
形成する。
形成する。
(f) 第１の領域及び第２の領域のホトレジスト膜
８を除去して、第１の領域に第１の回折格子９
を形成する。
８を除去して、第１の領域に第１の回折格子９
を形成する。
（第２の工程）
(g) 第１の回折格子９を形成した基板上にネガタ
イプのホトレジスト膜８を塗布する。
イプのホトレジスト膜８を塗布する。
(h) 第１の領域のホトレジスト膜８を通常のマス
ク露光法で露光する。
ク露光法で露光する。
(i) メタルマスク６等を用いて、第１の回折格子
９の一部分を２光束干渉露光する。この時、回
折格子上に干渉パターンができるが、その干渉
パターンが凹凸の凹の部分と凸の部分のどちら
かと一致するかによつて干渉パターンの反射光
１１（破線）の強さが大きく異なる。従つて、
その反射光を光検出器１０でモニタし、干渉パ
ターンと第１の回折格子９との間に所定の位相
シフトが生じるように基板１の位置をピエゾ素
子等を用いて微調する。通常反射光は干渉パタ
ーンの明るい部分と凸の部分が一致した時最も
強くなる。基板１の表面を金属等のように反射
率の高いものにしておくと、その効果は顕著で
ある。例えば、以下に説明するように第１と第
２の領域で回折格子の凹凸が反転したものを製
造する場合には、干渉パターンの明るい部分が
凹の部分と一致するようにすればよい。
９の一部分を２光束干渉露光する。この時、回
折格子上に干渉パターンができるが、その干渉
パターンが凹凸の凹の部分と凸の部分のどちら
かと一致するかによつて干渉パターンの反射光
１１（破線）の強さが大きく異なる。従つて、
その反射光を光検出器１０でモニタし、干渉パ
ターンと第１の回折格子９との間に所定の位相
シフトが生じるように基板１の位置をピエゾ素
子等を用いて微調する。通常反射光は干渉パタ
ーンの明るい部分と凸の部分が一致した時最も
強くなる。基板１の表面を金属等のように反射
率の高いものにしておくと、その効果は顕著で
ある。例えば、以下に説明するように第１と第
２の領域で回折格子の凹凸が反転したものを製
造する場合には、干渉パターンの明るい部分が
凹の部分と一致するようにすればよい。
（第３の工程）
(j) メタルマスク等を取り除く。上記の(i)の工程
で調整された状態で２光束干渉露光３を行う。
で調整された状態で２光束干渉露光３を行う。
(k) 現像することによりホトレジスト膜８の回折
格子が形成される。
格子が形成される。
(l) ホトレジスト膜８の回折格子をマスクとして
ホトリソグラフイ技術により基板１へのエツチ
ングを行う。
ホトリソグラフイ技術により基板１へのエツチ
ングを行う。
(m) ホトレジスト膜８を取り除くことにより、第
２の領域に第２の回折格子１２を形成される。
ここで、第１の回折格子９と第２の回折格子１
２との間には、この場合180°の位相シフトが生
じている。
２の領域に第２の回折格子１２を形成される。
ここで、第１の回折格子９と第２の回折格子１
２との間には、この場合180°の位相シフトが生
じている。
（発明の効果）
以上の工程から明らかなように、本発明では第
１と第２の領域で任意に位相シフトを有する回折
格子を容易に製造でき、第１の領域と第２の領域
の境界部分で凹凸が形成されないという従来の欠
点は解消できる。従つて、安定でかつ特性の良い
DFBレーザ等に応用ができ、その効果は極めて
大である。また、マスク露光および露光後の現像
工程やホトレジストの塗布等については詳しい具
体的な説明を省いたが、通常のホトリソグラフイ
の技術が用いられる。
１と第２の領域で任意に位相シフトを有する回折
格子を容易に製造でき、第１の領域と第２の領域
の境界部分で凹凸が形成されないという従来の欠
点は解消できる。従つて、安定でかつ特性の良い
DFBレーザ等に応用ができ、その効果は極めて
大である。また、マスク露光および露光後の現像
工程やホトレジストの塗布等については詳しい具
体的な説明を省いたが、通常のホトリソグラフイ
の技術が用いられる。
第１図は従来の２光束干渉露光の原理説明図、
第２図、第３図、第４図は位相シフト回折格子を
２光束干渉露光で製造する場合の従来例の模式
図、第５図は本発明による位相シフト回折格子の
製造工程を説明するための断面図である。 １……基板、２……ポジタイプのホトレジスト
膜、３……He−Cdレーザ光、４……ハーフミラ
ー、５……ミラー、６……メタルマスク、７……
位相シフター板、８……ネガタイプのホトレジス
ト膜、９……第１の回折格子、１０……光検出
器、１１……干渉パターンの反射光、１２……第
２の回折格子。
第２図、第３図、第４図は位相シフト回折格子を
２光束干渉露光で製造する場合の従来例の模式
図、第５図は本発明による位相シフト回折格子の
製造工程を説明するための断面図である。 １……基板、２……ポジタイプのホトレジスト
膜、３……He−Cdレーザ光、４……ハーフミラ
ー、５……ミラー、６……メタルマスク、７……
位相シフター板、８……ネガタイプのホトレジス
ト膜、９……第１の回折格子、１０……光検出
器、１１……干渉パターンの反射光、１２……第
２の回折格子。
Claims (1)
- １ 基板上の全面にネガタイプのホトレジスト膜
を塗布し第１の回折格子を形成すべき第１の領域
以外の第２の領域に全面露光をするとともに前記
第１の領域と前記第２の領域に２光束干渉露光を
行つて現像することにより前記第１の領域に前記
ホトレジスト膜の回折格子が形成され前記第２の
領域には全面に亘つて前記ホトレジスト膜が形成
されるようにし前記第１の領域と前記第２の領域
に形成された前記ホトレジスト膜を利用してエツ
チングを行うことにより前記第１の領域に前記第
１の回折格子を形成する第１の工程と、該第１の
工程を行つた前記基板上にネガタイプのホトレジ
スト膜を塗布し前記第１の領域の該ホトレジスト
膜を露光した後所要の２光束干渉パターンが前記
第１の回折格子に対して所定の位相シフトを有す
るように該基板と該２光束干渉パターンとの相対
位置を調整する第２の工程と、該調整された前記
２光束干渉パターンで該基板上の少なくとも前記
第１の領域以外の第２の領域上の該ホトレジスト
膜を露光し前記第２の領域に対して現像とエツチ
ングをそれぞれ行うことにより前記第２の領域に
前記第１の回折格子に対して位相シフトした第２
の回折格子を形成する第３の工程とを含む位相シ
フト回折格子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14582685A JPS627002A (ja) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | 位相シフト回折格子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14582685A JPS627002A (ja) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | 位相シフト回折格子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS627002A JPS627002A (ja) | 1987-01-14 |
| JPH0461331B2 true JPH0461331B2 (ja) | 1992-09-30 |
Family
ID=15394013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14582685A Granted JPS627002A (ja) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | 位相シフト回折格子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS627002A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5792528A (en) * | 1994-06-17 | 1998-08-11 | Atomic Energy Corporation Of South Africa Limited | Process for the production of plastic components for containing and/or transporting fluids |
| KR102444339B1 (ko) * | 2017-11-21 | 2022-09-19 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 도파관 결합기들의 제조 방법 |
| EP3717967A4 (en) | 2017-11-29 | 2021-09-01 | Applied Materials, Inc. | DIRECT ENGRAVING WAVEGUIDE COMBINERS MANUFACTURING PROCESS |
-
1985
- 1985-07-04 JP JP14582685A patent/JPS627002A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS627002A (ja) | 1987-01-14 |
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