JPH06148413A

JPH06148413A - 回折格子の作成方法

Info

Publication number: JPH06148413A
Application number: JP31786592A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Oguri; 宣明大栗; Hiroyuki Hashimoto; 浩行橋本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-11-02
Filing date: 1992-11-02
Publication date: 1994-05-27

Abstract

(57)【要約】【目的】同一基板上に位相の変化した回折格子を精度良
く安定に作成することである。【構成】基板１上に基準となる周期を有する薄膜材料の
矩形状の回折格子パターン３を形成する。この回折格子
パターン３の周期とは反転した周期を有する回折格子を
形成する領域に、反転周期パターンを異種材料８で形成
し、薄膜材料３を除去することにより周期の反転した異
種材料の回折格子パターン８を形成する。リフトオフ法
により、中間層４を除去することにより基準となる周期
パターン３を形成する。これら基準周期回折格子パター
ン３及び反転周期回折格子パターン８をエッチングマス
クとして位相シフト型の回折格子１１を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回折格子の作成方法に
関し、特に、位相シフト型回折格子を作成する為の作成
方法、及び位相シフト型回折格子の作成プロセスにおけ
るマスク方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回折格子は、光エレクトロニクス
の分野において、フィルター、光結合器、分布帰還型
（ＤＦＢ）レーザ、分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）レー
ザ等の種々の光素子に用いられている。特に、光通信用
などの光源として、レーザ共振器の反射器として回折格
子を用いたＤＦＢ、ＤＢＲレーザは、直接変調しても波
長安定であると言うその安定な動的単一モード特性から
盛んに研究、開発がなされている。一方、数年前には、
これらレーザの更に高い単一性の向上を目的としてλ／
４シフト型ＤＦＢレーザが開発されている（特開昭６２
−２６２００４参照）。λ／４シフト型ＤＦＢレーザは
ブラッグ波長に完全に一致した１本の軸モードで発振す
る為、従来構造で問題になっていた２軸モードで発振す
る素子は少なくなった。

【０００３】λ／４シフト効果を実現する構造として、
大きく分けると次の方法がある。（１）回折格子の周期を途中で反転させてλ／４だけ位
相シフトさせる。（２）回折格子の幅を変化させるなどして伝搬定数を一
部調整して等価的に光の位相をシフトさせる。これらの中でも、比較的簡単に実現できるものが、一般
的な回折格子の作成技術を応用して実現できる（１）の
方法である。

【０００４】また、位相シフト型回折格子の作成方法に
は大きく分けて次の方法が良く知られている。

【０００５】（１）図５に示す様な電子ビーム直接描画
法。（２）図６に示すノボラック系の高分解能のポジ型レジ
ストとネガ型レジストを併用する方法。（３）図７に示す石英のコンタクトマスク（位相マス
ク）を用いる干渉露光法。（４）図８に示す位相マスク（位相板）の投影像を用い
る干渉露光法。（５）図９に示す様に、通常の干渉露光法を利用し、一
部分をＥＣＲ−ＣＶＤ法によるＳｉＮ_x膜を用いて基板
に反転して転写する方法。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上述べた位
相シフト型回折格子の作成方法には、次のような問題が
あった。

【０００７】第１の方法（図５）では、微細なパターン
を高精度に直接描画することができるが、反面、隣接す
る格子間で生じる近接効果（格子間隔（例えば０．２５
μｍ）と電子ビーム径（例えば０．１μｍ）との関係に
よる）や、レジストの塗布された基板面での電子ビーム
散乱による後方散乱の為、０．３μｍ以下の周期を持つ
回折格子を厚いレジスト、厚い基板の上に描画すること
は困難であり、更にスループット、歩留まりが低下する
と言う欠点がある。

【０００８】第２の方法（図６）では、複雑な作成プロ
セスを必要とし、感度の異なるポジレジスト（ＡＺ）、
ネガレジスト（ＯＮＮＲ）での露光、現像条件の違いか
ら条件の制御が難しく、再現性に乏しく、歩留まりが悪
い。

【０００９】第３の方法（図７）では、コンタクトマス
ク（位相マスク）の基板表面上に塗布されたホトレジス
ト膜への密着が十分でないと、干渉露光させる為に照射
した光束のフレネル回折によりレーザ共振器の位相遷移
領域が広がってしまう。

【００１０】第４の方法（図８）では、位相シフトに相
当する段差を有する石英板である位相板を光学系の中に
組み込んでこの位相シフターを斜め投影する為（２光束
が斜めに投影される試料面に結像する必要があるから斜
め投影となる）、試料面上で収差を生じ回折格子作成面
積が制限されてしまう。

【００１１】第５の方法（図９）では、レジスト上と基
板上でのＳｉＮ_x膜のエッチング条件の制御が難しく、
また基板のエッチングを２回行なう為、その際の条件の
制御不足により形状の不整が生じ、深さ、寸法精度の安
定性に欠けると言う欠点があった。

【００１２】従って、本発明は、上記問題点に鑑み、同
一基板上に位相の変化した回折格子を精度良く安定的に
作成できる回折格子作成方法を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明による回折格子の第１の形態の作成方法においては、
基板上に、最下層を、基準となる周期を有する薄膜材料
の回折格子パターン層として、順次、中間層、最上層を
形成して複数のマスク層とする工程と；中間層、最上層
にパターン形成する工程と；露出した前記薄膜材料上及
び基板の露出部に異種材料を被覆する工程と；前記薄膜
材料を除去することにより異種材料による周期の反転し
た回折格子パターンを得る工程と；前記中間層を除去す
ることにより、前記基準となる薄膜材料の回折格子パタ
ーンを露出させる工程とを含み、更に前記基準となる周
期を有する薄膜材料の回折格子パターン及び前記周期の
反転した異種材料の回折格子パターンをエッチングマス
クとして基板をエッチングして位相シフト型の回折格子
を得る事を特徴とする。

【００１４】より具体的には、前記基準となる周期を有
する薄膜材料の回折格子パターン及び前記周期の反転し
た異種材料の回折格子パターンの基板への転写を同時に
行ったり、前記中間層の材料は非感光性材料とし誘電
体、金属または有機物であったり、最上層の材料は感光
性材料であったり、異種材料は金属酸化物であったりす
る。

【００１５】上記目的を達成する本発明による第２の形
態の回折格子作成方法においては、基板上に、基準とな
る周期を有する薄膜材料の回折格子パターンを形成し、
前記回折格子パターンの周期とは反転した周期を有する
回折格子を形成する領域の前記薄膜材料上及び前記基板
の露出部に異種材料である金属酸化物を被覆し、リフト
オフ法により前記薄膜材料を除去することにより、周期
を反転させ前記基板に前記異種材料で形成した周期の反
転した異種材料の回折格子パターンを得、更に前記基準
周期を有する薄膜材料の回折格子パターン及び前記周期
の反転した異種材料の回折格子パターンをエッチングマ
スクとして基板をエッチングして位相シフト型の回折格
子を得ることを特徴とする。

【００１６】より具体的には、前記金属酸化物は二酸化
ケイ素または二酸化チタンであったり、前記リフトオフ
工程における周期の反転した異種材料の回折格子パター
ンの形成と前記基準周期を有する半導体基板の回折格子
のエッチング保護膜（好適には、金属酸化物）の形成と
回折格子の基準周期領域と周期反転領域の形成を同時に
行なったり、前記回折格子の基準周期領域とこれとは反
転した周期反転領域の形成法において、マスクアライメ
ントを含まなかったり、前記基準となる周期を有する薄
膜材料の回折格子パターンは矩形状回折格子パターンで
あったりする。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１及び図２は、本発明に基づく回折格子の作成方
法の第１実施例の工程を示す工程図である。

【００１８】先ず、初めに半導体基板１を界面活性剤で
洗浄し、次に有機溶剤による超音波洗浄を２〜３回繰り
返した後、Ｎ₂ブローで乾燥して２００°Ｃ、３０分の
熱処理を基板１に行う。続いて、干渉露光用のフォトレ
ジストを所望に稀釈したものを基板１全面に塗布してフ
ォトレジスト層２を基板１上に形成し、ホットプレート
による１１５°Ｃ、４５秒のソフトベークを行う。フォ
トレジスト２の厚さは８００Å〜１０００Å程度が適当
である。

【００１９】次に、Ｈｅ−Ｃｄレーザ（波長λ＝３２５
ｎｍ）による二光束干渉露光法で、所望の周期に対応す
る入射角度で二光束を照射して上記フォトレジスト層２
を露光する。その後、フォトレジスト層２をアルカリ系
の現像液で現像し、干渉露光により生じた干渉縞の強度
分布に応じた感光度合に対応したレジストパターン（回
折格子）３を形成する（図１（ｂ））。この断面形状は
矩形状であることが好ましい。

【００２０】次に、中間層として窒化シリコン膜４を、
ＣＶＤ法を用いてレジストパターン３を埋め込むように
全面に堆積する。このときの窒化シリコン膜４の厚さは
レジストパターン３の厚みの３倍程度が好ましい（図１
（ｃ））。

【００２１】続いて、位相領域（基準周期）、位相シフ
ト領域（反転周期）を形成する為の最上層として、例え
ば、フォトレジスト層５（商品名ＲＤ−２０００Ｎ：日
立化成社製）を中間層（窒化シリコン膜４）上全面に塗
布形成し、８０°Ｃ、２０分の乾燥を行う（図１
（ｄ））。この時のフォトレジスト５の厚さは１．５μ
ｍ〜２．０μｍが適当である。

【００２２】次に、通常のフォトリソグラフィー技術を
用いて、フォトマスク６によりマスク露光を行う（図１
（ｅ））。更に、前記フォトレジスト層５の専用現像液
（商品名ＲＤ−Ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ：日立化成社製）と
専用リンス液（商品名ＲＤ−Ｐｏｓｔｒｉｎｓｅ：日立
化成社製）で順次、現像、リンスを行う。これにより、
半導体基板１上にフォトレジスト５のストライプパター
ン７が形成される（図１（ｆ））。

【００２３】更に、露出した中間層である窒化シリコン
膜４を、フォトレジストのストライプパターン７をエッ
チングマスクとして、例えば、バッファフッ酸を用いて
エッチングする（図２（ｇ））。これにより、位相反転
領域（図の左側の部分）にはフォトレジストの回折格子
パターン３が残存し、位相領域（図の右側の部分）に
は、フォトレジストの回折格子パターン３、中間層であ
る窒化シリコン膜４、フォトレジストのストライプパタ
ーン７が残存している。

【００２４】次に、電子ビーム蒸着法により、位相シフ
ト用の反転マスク層８である例えば金属チタンを半導体
基板１全面に蒸着する。このときの条件は、到達真空
度：２．０×１０^-6Ｔｏｒｒ、基板温度：室温、加速電
圧：１０ｋＶ、エミッション電流：９５ｍＡである。こ
の条件の下、蒸着レートを２Å／ｓｅｃとした。また、
この時の金属チタン８の膜厚は１００Å〜２００Åが適
当である（図２（ｈ））。この膜厚は、回折格子３の厚
さの１／２以下になっているのが好ましい。

【００２５】次に、位相反転領域にエッチオフ法により
金属チタンの反転マスク層８（回折格子）を形成するた
めに、半導体基板１に、例えば、酸素のリアクティブイ
オンエッチング（ＲＩＥ）を行うと、位相反転領域に露
出しているフォトレジストの回折格子パターン３とこの
パターン上の不要な金属チタン８がエッチオフされ金属
チタンの反転マスク層８（回折格子）が形成される。こ
の時、位相領域の最下層のフォトレジストの回折格子パ
ターン３は中間層４、最上層のストライプパターン７、
金属チタン８によって保護される（図２（ｉ））。

【００２６】更に、位相領域のフォトレジストの回折格
子パターン３を露出させる為に、不要な中間層である窒
化シリコン膜４、最上層のストライプパターン７、更に
その上の金属チタン８を除去する。この時、窒化シリコ
ン膜４を、例えば、バッファフッ酸を用いて除去する
と、ストライプパターン７や金属チタン８もエッチオフ
により除去される。こうして同一基板１上にフォトレジ
ストの回折格子パターン３と金属チタンによる反転マス
ク層８（回折格子）が形成される（図２（ｊ））。

【００２７】そして、これをエッチングマスクとして半
導体基板１を例えば塩素系のリアクティブイオンビーム
エッチング（ＲＩＢＥ）でエッチングを行うと、エッチ
ングマスク３の領域には半導体回折格子９が形成され、
エッチングマスク８の領域には周期反転した回折格子１
０が形成される（図２（ｋ））。

【００２８】続いて、上記エッチングマスク３、８を除
去すると、半導体基板１に位相シフト型回折格子１１を
得る事ができる（図２（ｌ））。

【００２９】ところで、上記第１実施例においては次の
様な変更ができる。例えば、干渉露光用の紫外線レーザ
の種類や波長は仕様に応じて定めれば良い。また、上記
実施例では半導体基板を用いたが、ガラス、光学ガラス
などでも良い。更に、薄膜材料２として上記実施例では
フォトレジストを用いたが、基準となる周期を有した回
折格子パターン３を形成できれば形成方法は問わず、ま
た材料も例えば酸化膜、窒化膜、若しくは金属材料でも
構わない。

【００３０】また、ストライプパターン形成用のフォト
レジスト層５は上記実施例ではネガタイプのＲＤ−２０
００Ｎを用いたが、種類やポジ・ネガのタイプは仕様に
応じて定めれば良い。更に、反転マスク層８として金属
チタンを用いたが、例えば、ＳｉＯ₂やＳｉ₃Ｎ₄の酸化
膜や窒化膜、若しくは他の金属材料でも良く、膜厚比や
エッチング時の選択性及び仕様に応じて定めれば良い。

【００３１】更には、反転マスク層８の金属チタンの形
成方法に電子ビーム蒸着法を用いたが、仕様に応じてス
パッタ蒸着や抵抗加熱蒸着でも良く、材料に合わせて選
べば良い。加えて、上記実施例では半導体基板１のエッ
チングにドライな方法である塩素ガスを用いたリアクテ
ィブイオンビームエッチングを用いたが、エッチングの
種類及びガス種は限定されるものではなく、材料や選択
性等の仕様に応じて定めれば良い。

【００３２】ところで、上記実施例の位相シフト型回折
格子の作成方法においては、（１）上記プロセス中で使
用される金属のマスク材が基板表面に残り易く、その結
果、該マスク材の除去工程に時間を要す、（２）該マス
ク材の残渣物の影響で基板上にエピタキシャル成長しに
くい、またはエピタキシャル成長しても段差を生じ易
い、等の点が指摘されうる。また、その結果として、上
記デバイスの品質及び歩留まりが悪くなる傾向がある。
そこで、変更例のところで少し触れた様に、マスク材と
して金属酸化物（例えば、ＳｉＯ₂）を用いるとこの様
な問題点が解決される。

【００３３】また、上記実施例に限らず、金属酸化物を
マスク材として用いることによって、回折格子の他の形
成方法においても同様の効果が得られる。このことを以
下の第２実施例で説明する。

【００３４】次に、第２実施例を説明する。この実施例
は、金属酸化物のマスク材を用いた他の形態の回折格子
作成方法である。

【００３５】即ち、本実施例は、ホログラフィックな方
法で回折格子を作成するプロセスにおいて、マスク材と
して二酸化ケイ素や二酸化チタン等の金属酸化物を用い
ることを特徴とするマスク方法である。上記金属酸化物
の中では、二酸化ケイ素が好ましい。また、好適な例で
は、上記金属酸化物のマスクの形成方法として電子ビー
ム蒸着法を使用する。更に、本実施例における好適な例
では、上記金属酸化物マスクの膜厚を２ｎｍから２μｍ
に設定する。

【００３６】なお、電子ビーム蒸着法による標準的なマ
スク形成条件は、マスク材：二酸化ケイ素、到達真空
度：２．０×１０^-6Ｔｏｒｒ、基板温度：室温、加速電
圧：１０ｋＶ、エミッション電流：２５ｍＡである。ま
た、上記マスクの除去には公知の方法を利用することが
できる。

【００３７】本実施例のマスク方法を機器分析手法を用
いて評価することも可能である。即ち、上記金属酸化物
マスクを形成しその後除去処理を施した回折格子を、表
面分析手法、例えば、Ｘ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）や
オージェ電子分光法（ＡＥＳ）等で調べることによりマ
スクの残存状態を把握することができる。例えば、マス
ク材として金属クロムを用いてマスクを形成し、その後
マスクの除去処理を施した回折格子の表面をＥＳＣＡで
分析すると、微量ながら回折格子表面からクロムが検出
される。一方、マスク材として二酸化ケイ素等の金属酸
化物を用いた場合には、マスク材が不検出となる。この
ことからも、回折格子作成プロセスの中で使用するマス
ク材として二酸化ケイ素等の金属酸化物が優れているこ
とが証明される。

【００３８】以下、第２実施例を回折格子作成プロセス
を含めて具体的に説明する。図３及び図４は、回折格子
作成プロセスの全工程図である。

【００３９】まず初めに、半導体基板２１を界面活性剤
で洗浄し、次に有機溶剤による超音波洗浄を２〜３回繰
り返した後、窒素ブローで乾燥して、２００°Ｃ、３０
分の熱処理を基板２１に行う。続いて、干渉露光用のフ
ォトレジストを所望に稀釈したものを全面に塗布してフ
ォトレジスト層２２を基板２１上に形成し、ホットプレ
ートによる１１５°Ｃ、４５秒のソフトベークを行う。
本実施例では、上記干渉露光用フォトレジストの組成物
として、丸善石化製のポリビニルフェノール（商品名：
マルカリンカー、平均分子量：１５，０００（ポリスチ
レン換算））と、ナフトキノンジアジドー５−スルフォ
ニルクロリドと２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェ
ノンのエステル化合物（感光剤）を重量比３：１で混合
したものをエチルセロソルブアセテートに溶解し、０．
２μｍのテフロン製メンブレンフィルターで濾過したも
のを用いた。フォトレジストの厚さは８０〜１００ｎｍ
程度が適当である（図３（ａ））。

【００４０】次に、Ｈｅ−Ｃｄレーザ（波長λ＝３２５
ｎｍ）による二光束干渉露光法で、所望の周期に対応す
る入射角度で二光束を照射して上記フォトレジスト層２
２を露光する。その後、フォトレジスト層２２をアルカ
リ系の現像液で現像し、干渉露光により生じた干渉縞の
強度分布に応じた感光度合いに対応したレジストパター
ン（回折格子）２３を形成する（図３（ｂ））。この回
折格子２３は矩形状になっている。

【００４１】次に、電子ビーム蒸着法により位相シフト
用に反転マスク層２４である、例えば、二酸化ケイ素を
蒸着する。この時の条件は、到達真空度：２．０×１０
^-6Ｔｏｒｒ、基板温度：室温、加速電圧：１０ｋＶ、エ
ミッション電流：２５ｍＡである。この条件のもと、蒸
着レートを０．２ｎｍ／秒とした。また、この時の二酸
化ケイ素の膜厚は１０〜２０ｎｍが適当である（図３
（ｃ））。これは、フォトレジスト２２の厚さ８０〜１
００ｎｍ程度の１／２以下になっている。

【００４２】次に、位相領域（基準周期領域、図の左側
の部分）、位相シフト領域（反転周期領域、図の右側の
部分）を形成するための、例えば、フォトレジスト層２
５（商品名：ＲＤ−２０００Ｎ：日立化成製）を半導体
基板２１全面に塗布形成し、８０°Ｃ、２０分の乾燥を
行う（図３（ｄ））。この時のフォトレジストの厚さは
１．５〜２．０μｍが適当である。続いて、通常のフ
ォトリソグラフィー技術を用いてフォトマスク２６によ
りマスク露光する（図３（ｅ））。

【００４３】更に、前記フォトレジスト層２５の専用現
像液（商品名：ＲＤ−デベロッパー（Ｄｅｖｅｌｏｐｅ
ｒ）、日立化成製）と専用リンス液（商品名：ＲＤ−ポ
ストリンス（Ｐｏｓｔｒｉｎｓｅ）、日立化成製）で、
順次、現像、リンスを行う。これにより半導体基板２１
上にストライプパターン２７が形成される（図３
（ｆ））。前記ストライプパターン２７は位相領域エッ
チング時の位相シフト領域のエッチング保護層と位相領
域の保護膜形成用のリフトオフ層を兼ねている。

【００４４】次に、位相領域の半導体基板２１のエッチ
ングのために、不要な二酸化ケイ素２４を、例えば、バ
ッファフッ酸を用いて除去する（図４（ｇ））。これに
より位相領域にフォトレジストの回折格子パターン２３
のみが残存する。

【００４５】次に、前記位相領域上のフォトレジストの
回折格子パターン２３をエッチングマスクとして、半導
体基板２１を、例えば、塩素系のリアクティブイオンエ
ッチング（ＲＩＢＥ）でエッチングを行う（図４
（ｈ））。この時、位相シフト領域はスイライプパター
ン２７がエッチング保護層となってカバーされる。

【００４６】続いて、上記エッチングマスク２３をウェ
ット或いはドライで除去すると半導体基板２１の位相領
域に半導体回折格子２８を得ることができる（図４
（ｉ））。

【００４７】次に、電子ビーム蒸着法により前記半導体
回折格子２８のエッチングマスク層２９として、例え
ば、二酸化ケイ素を全面に蒸着する。この時の条件は、
到達真空度：２．０×１０^-6Ｔｏｒｒ、基板温度：室
温、加速電圧：１０ｋＶ、エミッション電流：２５ｍＡ
である。上記条件のもと、蒸着レートを０．２ｎｍ／秒
とした。また、この時の二酸化ケイ素の膜厚は２００〜
３００ｎｍが適当である（図４（ｊ））。ここで、位相
領域と位相シフト領域の形成は、マスクアライメントを
含まず、ストライプパターン２７を用いたセルフアライ
メントで行われる。

【００４８】次に、位相シフト領域に回折格子を形成す
るために、リフトオフ法により二酸化ケイ素の反転マス
ク層２４を形成する。この時、フォトレジストの回折格
子パターン２３と共に不要となったストライプパターン
２７のフォトレジスト、また前工程で蒸着したリフトオ
フ用の二酸化ケイ素２９を同時にリフトオフする。この
時の条件は、剥離液（商品名：マイクロポジットリム
ーバ（ＭｉｃｒｏｐｏｓｉｔＲｅｍｏｖｅｒ）、シプ
レー（Ｓｈｉｐｌｅｙ）社製）をホットプレートで８０
〜９０°Ｃに加熱し、その後、超音波洗浄でリフトオフ
を行う。こうして、位相領域上の半導体回折格子２８は
二酸化ケイ素２９によって保護され、位相シフト領域に
は二酸化ケイ素の反転マスク層２４が形成される（図４
（ｋ））。

【００４９】次に、位相シフト領域上の前記反転マスク
層２４をエッチングマスクとして、半導体基板２１を、
例えば、塩素系のＲＩＢＥでエッチングを行い、位相領
域に作成したものとは周期反転した回折格子３０を得
る。この時、位相領域上の半導体回折格子２８は二酸化
ケイ素のエッチングマスク２９で保護される（図４
（ｌ））。

【００５０】続いて、不要な上記反転マスク層２４とエ
ッチングマスク層２９の二酸化ケイ素を、例えば、バッ
ファフッ酸を用いて除去すると、半導体基板２１に位相
シフト型回折格子３１を得ることができる（図４
（ｍ））。

【００５１】比較例として、第２実施例において、二酸
化ケイ素の代わりに金属クロムを用い、電子ビーム蒸着
法によりマスクを形成する際のエミッション電流を９５
ｍＡとし、また、マスクの除去にバッファフッ酸を用い
る代わりに、燐酸、塩酸、水の１：１：１（容量比）混
合物と金属亜鉛板を組み合わせたものを用いる以外は第
２実施例と同様にして回折格子を作成した。得られた回
折格子では安定したレーザが発振しなかった。

【００５２】上記第２実施例によれば、回折格子作成プ
ロセスにおける従来のマスク方法に比べ、（１）マスク
材の除去工程の時間が短縮される、（２）マスク材が残
存しないためエピタキシャル成長が容易になり、かつエ
ピタキシャル成長後段差が生じない、等の効果がもたら
される。またその結果として、上記デバイスの品質及び
歩留まりが向上する。

【００５３】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、前
記従来技術と比較して、位相シフト型回折格子を作成す
る上で、（１）簡単な作成方法で作成できる、（２）条
件の制御が簡単である、（３）パターン寸法精度、形状
の安定性が向上する、（４）基板のエッチングが１回で
済む、（５）遷移領域を短くできる、等の効果がもたら
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の前半の工程を説明する断
面図。

【図２】本発明の第１実施例の後半の工程を説明する断
面図。

【図３】本発明の第２実施例の前半の工程を説明する断
面図。

【図４】本発明の第２実施例の後半の工程を説明する断
面図。

【図５】従来の第１の回折格子作成方法を説明する図。

【図６】従来の第２の回折格子作成方法を説明する図。

【図７】従来の第３の回折格子作成方法を説明する図。

【図８】従来の第４の回折格子作成方法を説明する図。

【図９】従来の第５の回折格子作成方法を説明する図。

【符号の説明】

１，２１半導体基板２，２２フォトレジスト層３，２３フォトレジスト層の回折格子パターン４窒化シリコン膜５，２５フォトレジスト層６，２６フォトマスク７，２７ストライプパターン８，２４反転マスク層９，２８半導体回折格子１０，３０周期反転した回折格子１１，３１位相シフト型回折格子２９エッチングマスク層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、最下層を、基準となる周期を有
する薄膜材料の回折格子パターン層として、順次、中間
層、最上層を形成して複数のマスク層とする工程と；中
間層、最上層にパターンを形成する工程と；露出した前
記薄膜材料上及び基板の露出部に異種材料を被覆する工
程と；前記薄膜材料を除去することにより異種材料によ
る周期の反転した回折格子パターンを得る工程と；前記
中間層を除去することにより、前記基準となる薄膜材料
の回折格子パターンを露出させる工程を含み、更に、前
記基準となる周期を有する薄膜材料の回折格子パターン
及び前記周期の反転した異種材料の回折格子パターンを
エッチングマスクとして基板をエッチングして位相シフ
ト型の回折格子を得る事を特徴とする回折格子の作成方
法。
【請求項２】前記異種材料による周期の反転した回折格
子パターンはエッチングにより形成される事を特徴とす
る請求項１記載の回折格子の作成方法。
【請求項３】前記薄膜材料と異種材料の膜厚の関係は前
記薄膜材料を１とした場合、異種材料は１／２以下であ
ることを特徴とする請求項１記載の回折格子の作成方
法。
【請求項４】前記基準となる周期を有する薄膜材料の回
折格子パターン及び前記周期の反転した異種材料の回折
格子パターンの基板への転写を同時に行う事を特徴とす
る請求項１記載の回折格子の作成方法。
【請求項５】前記中間層の材料は非感光性材料とし、最
上層の材料は感光性材料である事を特徴とする請求項１
記載の回折格子の作成方法。
【請求項６】前記異種材料は金属酸化物である事を特徴
とする請求項１記載の回折格子の作成方法。
【請求項７】基板上に、基準となる周期を有する薄膜材
料の回折格子パターンを形成し、前記回折格子パターン
の周期とは反転した周期を有する回折格子を形成する領
域の前記薄膜材料上及び前記基板の露出部に異種材料で
ある金属酸化物を被覆し、リフトオフ法により前記薄膜
材料を除去することにより、周期を反転させ前記基板に
前記異種材料で形成した周期の反転した異種材料の回折
格子パターンを得、更に、前記基準周期を有する薄膜材
料の回折格子パターン及び前記周期の反転した異種材料
の回折格子パターンをエッチングマスクとして基板をエ
ッチングして位相シフト型の回折格子を得る事を特徴と
する回折格子の作成方法。
【請求項８】前記リフトオフ工程における周期の反転し
た異種材料の回折格子パターンの形成と前記基準周期を
有する半導体基板の回折格子のエッチング保護膜の形成
と回折格子の基準周期領域と周期反転領域の形成を同時
に行なう事を特徴とする請求項７記載の回折格子の作成
方法。
【請求項９】前記回折格子の基準周期領域とこれとは反
転した周期反転領域の形成法において、マスクアライメ
ントを含まない事を特徴とする請求項７記載の回折格子
の作成方法。
【請求項１０】前記基準となる周期を有する薄膜材料の
回折格子パターンは矩形状回折格子パターンである事を
特徴とする請求項７記載の回折格子の作成方法。
【請求項１１】回折格子を有する化合物半導体基板上に
エピタキシャル成長してなるデバイスの作成プロセスに
おいて、該回折格子をホログラフィックな方法で作成す
るに際し、金属酸化物をマスク材として用いる事を特徴
とする回折格子の作成方法。
【請求項１２】上記金属酸化物のマスクを電子ビーム蒸
着法により形成する事を特徴とする請求項７または１１
記載の回折格子の作成方法。
【請求項１３】上記金属酸化物のマスクの膜厚を２ｎｍ
から２μｍの間に設定する事を特徴とする請求項７また
は１１記載の回折格子の作成方法。
【請求項１４】前記金属酸化物は二酸化ケイ素である事
を特徴とする請求項７または１１記載の回折格子の作成
方法。
【請求項１５】前記金属酸化物は二酸化チタンである事
を特徴とする請求項７または１１記載の回折格子の作成
方法。