JPS6398608A - 回折格子の製造方法 - Google Patents

回折格子の製造方法

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JPS6398608A
JPS6398608A JP61244669A JP24466986A JPS6398608A JP S6398608 A JPS6398608 A JP S6398608A JP 61244669 A JP61244669 A JP 61244669A JP 24466986 A JP24466986 A JP 24466986A JP S6398608 A JPS6398608 A JP S6398608A
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JP
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diffraction grating
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light
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interference
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JP61244669A
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English (en)
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Shoji Hirata
照二 平田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70408Interferometric lithography; Holographic lithography; Self-imaging lithography, e.g. utilizing the Talbot effect
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light 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
    • G02B6/122Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/124Geodesic lenses or integrated gratings

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、分布帰還型半導体レーザ、バンドパスフィル
タ等に応用される回折格子の製造方法に関する。
〔発明の概要〕
本発明は、回折格子の製造方法において、第1の領域に
第1の回折格子を形成した基板上にフォトレジストを形
成し、位相制御した2光線干渉露光法を利用して第1の
領域に隣接する領域に第1の回折格子と所定の位相差を
有する第2の回折格子を形成するこにより、任意の位相
シフト回折格子を製造できるようにしたものである。
〔従来の技術〕
例えば単−縦モードで発振する分布帰還型半導体レーザ
では第4図で示すようなλ/4位相シフト(π位相シフ
ト)回折格子(1)が必要である。従来、このλ/4位
相シフト回折格子!1)の製造法としては、「ネガ・ポ
ジレジスト法J  (1985年秋期応用物理学会予稿
集2a−N−9,電子通信学会0QE85−11) 、
r位相マスク法」 (電子通信学会0QE85−60)
 、r位相面投影法J  (1985年秋期応用物理学
会予稿集2a−N−10)など種々提案されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし乍ら、「ネジ・ポジレジスト法」ではネガレジス
トの分解能が悪すぎてネガレジストとボジレジストとの
分解能の差によりポジ領域とネガ領域で回折格子の形状
(質)が異りすぎること、また位相シフト領域近傍に回
折格子非形成領域が存在するなどの欠点がある。またこ
の方法では1次グレーティングの時にのみλ/4位相シ
フトを付けることができるだけである(即ち1次グレー
ディングが直接露光できない可視領域分布帰還型半導体
レーザには適用不能技術である)。
他の「位相マスク法」、「位相面投影法」は原理的に回
折ノイズやレンズ収差を除去する事が困難な為、ノイズ
の少ない均一な回折格子を作りにくいばかりか、位相シ
フト領域に広い(数μm以上)回折格子非形成領域が出
現してしまう等の欠点を有している。この様に2光線干
渉露光法で、 。
決定的な手法が無いのが現状である。
他方、電子線描画法でもλ/4位相シフト回折格子は形
成できるが、しかし0.3μm以下のピッチの回折格子
形成は難しいうえ、大量形成には不向きである。
本発明は、上述の点に鑑み、λ/4位相シフト回折格子
は勿論のこと任意の位相シフト回折格子の形成を可能に
し、しかも回折格子の形状、均一性が共に良(、また回
折格子非形成領域がきわめて狭い(1μ踊以下)位相シ
フト回折格子を再現性良く形成できる回折格子の製造方
法を提供するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、基板上にフォトレジストを塗布し、予め2光
線干渉露光法を用いて第1の領域に第1の回折格子を形
成する0次にかかる第1の回折格子を有する基板上に上
記と同一種のフォトレジストを再塗布し、第1の領域を
全面露光し、また第1の領域に隣接する領域を位相制御
した2光線干渉露光法で露光し、現像後エツチング処理
して第1の回折格子を形成した第1の領域に隣接する領
域に、第1の回折格子と所定の位相差を有する第2の回
折格子を形成する。
位相制御した2光線干渉露光法とは、予め形成した回折
格子を参照回折格子とし、この参照回折格子による反射
波と回折波の干渉明・暗と、参照回折格子及び2光線干
渉によって生じている干渉縞の位相関係が1対1に対応
づく事を利用し、周期的に変化する干渉明・暗をモニタ
することで位相制御を施すようにした2光線干渉露光法
を云う。
〔作用〕
上述の位相制御露光において、予め形成した第1の回折
格子(参照回折格子)による反射波と回折波との干渉明
・暗強度は、第1の回折格子と2光線で生じている干渉
縞の位相に対応するため(即ち位相関係が2π変化する
ごとに明−暗一明と1周期の変化が起きるため)、この
明・暗の成るレベルで露光系を固定すれば、第1の回折
格子と干渉縞の位相関係も固定される。したがって、予
め干渉明・暗強度と位相差の関係を計測しておけば、干
渉明・暗強度をモニタすることにより、第1の回折格子
と干渉縞の位相差が制御される。
従って、2光線干渉露光と、位相制御した2光線干渉露
光の2度の露光工程を用いることによって、λ/4位相
シフト等、任意位相シフトをもつ回折格子が容易に製造
される。
〔実施例〕
先ず、第1図の露光系を用いて本発明に適用される2光
線干渉露光法を説明する。基本的には、同一の光源から
のレーザ光線(2)をビームスプリンタ(3)で2つに
分け、その第1及び第2のレーザ光線(2L)及び(2
R)を夫々第1及び第2のミラー(4)及び(5)で反
射して成る角度θで重ね合せると、干渉縞が角度θに応
じて現われる。この干渉縞が存在する領域にホトレジス
トを塗布した試料例えば半導体ウェハ(6)を置き露光
を行う。すると、干渉縞の明暗に対応した露光がなされ
る。そして現像、エツチングすることによって回折格子
(7)が形成される0次に、回折格子(7)が刻まれた
半導体ウェハ(6)を再度露光台に設置し、上記露光の
際と全く同じ条件で2光線(2L)及び(2R)を照射
すると、左側からの光(2L)の右側への反射光(8)
と、右側からの光(2R)の右側への回折光(9)とが
(右側からの光(2R)の左側への反射光と、左側から
の光(2L)の左側への回折光も同様)丁度干渉を生じ
、ヌル・フリンジ(全面的に明か暗となる干渉縞の事)
を生じる。実は、この明・暗強度は刻まれている回折格
子(7)と、2光線(2L)及び(2R)で生じている
干渉縞の位相に対応する為(位相関係が2π変化するご
とに明−暗→明と1周期の変化が起こる)、この明・暗
の成るレベルで露光系を固定すれば回折格子と干渉縞の
位相関係も固定される。所定の位相差を得ようとする場
合には、この明・暗を検出器(10)で検出し、その位
相検出出力をフィードバックして半導体ウェハ(6)又
は第2のミラー(5)又はビームスプリンタ(3)を角
度θを変えないように平行移動(矢印方向)させて所定
の明・暗レベルで露光系を固定するようになせばよい0
以上の性質を利用すると、半導体ウェハの一部に第1の
回折格子を形成しておき、残りの領域はその回折格子を
参照回折格子とすることで、それに対し任官の希望する
位相量だけずらせた第2の回折格子を形成するこができ
る。
次に本発明の実施例をλ/4位相シフト回折格子の製造
に適用した場合につき説明する。
第2図Aに示すように先ず半導体ウェハ(6)の表面に
例えばポジ型ホトレジストI’5(11)を被着形成す
る。
次に、第2図Bに示すように通常のホトリソグラフィー
技術により所要の領域(12)  (13)のみ全面露
光し、次に、第1図の露光系において全領域にわたって
2光線干渉露光法により回折格子の潜像を露光する。こ
のとき、回折格子の潜像が露光されるのは、領域(12
)  (13)の全面露光されなかった領域(14)の
みとなる、なお、全面露光と回折格子の潜像の露光の順
序は逆でもよい。
次に、レジスト層(11)を現像する。全面露光された
領域(12)  (13)上のレジスト層(11)は除
去され、回折格子の潜像が露光された領域(14)上の
レジスト層(11)は干渉縞に対応したパターンに残る
。そしてエツチング処理して第2図Cに示すように領域
(14)に第1の回折格子(15)を形成する。
次に、第2図り示すように半導体ウェハ(6)の表面に
再び同一のポジ型ホトレジストF!(11)を被着形成
して後、第2図Bの時とは逆に第1の回折格子(15)
が形成された領域(14)を全面露光し、他の領域(1
2)  (13)を第1図の露光系によって前述した位
相制御された2光線干渉露光法で回折格子(15)に対
してλ/4の位相量だけずれた回折格子の潜像を露光す
る。この位相制御された2光線干渉露光では半導体ウェ
ハのポジ型ホトレジスト層(11)が形成された表面に
対して、モニター用に供する一部を残して他部全面は露
光されないようにマスクする。そして、λ/4の位相差
に対応した明・暗のレベルで露光系を固定し、次いでマ
スクを除去して2光線干渉露光を施す。
次に、レジスト層(11)を現像し、残ったレジスト層
をマスクにしてエツチング処理すると、領域(12)及
び(13)に、第1の回折格子(15)に対してλ/4
だけ位相がずれた第2の回折格子(16)が形成される
。このとき、第1の回折格子(15)を有する領域(1
4)は全面エツチングされるので第1の回折格子(15
)を保存したまま新たな第2の回折格子(16)の位置
までエツチングされる(そのようなエツチング液を用い
る)、これにより、第2図Eに示すようにλ/4位相シ
フト回折格子(17)が形成される0分布帰還型半導体
レーザに用いる場合は領域(18)が1個のレーザチッ
プに対応する。
第3図ANEは、ネガ型のホトレジスト層(19)を用
いた場合のλ/4位相シフト回折格子(17)の製造例
を示すもので、工程は第2図A−Eと同じであるので、
対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。
ポジ型ホトレジスト層(11)を用いた場合第2図りの
工程の後に、回折格子(16)を全面エツチングした場
合、エツチング液によっては形状が少しなまるが、ある
程度なまると、それ以上エツチングしても、なまりの程
度は同等である。この事を利用すれば、第2図E工程の
後、再び全面エツチングをする事で全面均一な回折格子
にすることができる。なおネガ型ホトレジスト層(19
)の場合は、この問題は生じない。
本法によれば、前述した従来法での不満はすべて解決さ
れ、広い面積に均一なλ/4位相シフト回折格子を再現
性よく形成することができる。又、本法では一般性を持
っていて位相シフト量を任意に設定することができ任意
の位相シフト回折格子の形成が可能となる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、2度の2光線干渉露光を用い、且つ2
度目は位相制御した2光線干渉露光を用いることにより
、形状、均一性ともに良く、又非形成領域がきわめて狭
い(1μm以下)任意位相シフト回折格子が再現性よく
形成できる。
従って例えばλ/4位相シフト回折格子を必要とする分
布帰還型半導体レーザ、或いはバンドパスフィルタ等の
製造に通用して好適ならしめるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に適用される2光線干渉露光系の構成図
、第2図A−Eは本発明による回折格子の製造方法の一
実施例を示す工程図、第3図A〜Eは本発明の他の実施
例を示す工程図、第4図は本発明の説明に供するλ/4
位相シフト回折格子の例を示す断面図である。 (2+ (2R)  (2L)はレーザビーム、(3)
はビームスプリフタ、+4) 15)はミラー、(6)
は試料、(7)は回折格子、(8)は反射光、(9)は
回折光、(10)は検出器、(17)はλ/4位相シフ
ト回折格子である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第1の回折格子を形成した第1の領域を有する基板上に
    フォトレジストを塗布する工程、 上記第1の領域を全面露光する工程、 上記第1の領域に形成した上記第1の回折格子と所定の
    位相差を有する第2の回折格子を上記第1の領域に隣接
    する領域に形成する工程を有する回折格子の製造方法。
JP61244669A 1986-10-15 1986-10-15 回折格子の製造方法 Pending JPS6398608A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013145863A (ja) * 2011-11-29 2013-07-25 Gigaphoton Inc 2光束干渉装置および2光束干渉露光システム
CN107643656A (zh) * 2017-10-25 2018-01-30 中国科学院光电技术研究所 一种激光双光束干涉光刻***
WO2023210181A1 (ja) * 2022-04-28 2023-11-02 ウシオ電機株式会社 干渉露光装置およびデバイスの製造方法

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CN107643656A (zh) * 2017-10-25 2018-01-30 中国科学院光电技术研究所 一种激光双光束干涉光刻***
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