JPH0690323B2 - 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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- JPH0690323B2 JPH0690323B2 JP61089307A JP8930786A JPH0690323B2 JP H0690323 B2 JPH0690323 B2 JP H0690323B2 JP 61089307 A JP61089307 A JP 61089307A JP 8930786 A JP8930786 A JP 8930786A JP H0690323 B2 JPH0690323 B2 JP H0690323B2
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Classifications
-
- 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
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、回折格子の製造方法に関し、特に半導体基板
上に回折格子を製造するための回折格子の製造方法に関
する。
上に回折格子を製造するための回折格子の製造方法に関
する。
（従来の技術） 近年長距離大容量光伝送システムの光源として単一軸モ
ード半導体レーザの研究・開発が盛んに行なわれてい
る。その中で分布帰還形（DFB）半導体レーザは、その
単一軸モードの制御性および温度範囲の広さなどの安定
性の面と、他の単一軸モード半導体レーザに比べて製作
し易いという面から注目を集めている。
ード半導体レーザの研究・開発が盛んに行なわれてい
る。その中で分布帰還形（DFB）半導体レーザは、その
単一軸モードの制御性および温度範囲の広さなどの安定
性の面と、他の単一軸モード半導体レーザに比べて製作
し易いという面から注目を集めている。
DFBレーザは素子内に均一な回折格子を有する構造をと
っており、この回折格子の周期で定まるブラッグ波長近
傍で単一波長で発振する。しかしながら、従来の均一な
回折格子を有するDFBレーザでは、ブラッグ波長に対し
て対称な２本の近接した発振可能なモードが存在する。
このことは２軸モード動作を意味し、単一軸モードレー
ザとしては好ましくない。通常DFBレーザでは、一端は
へきかい面を用い、もう一端はファブリ・ペローモード
を抑制するために、端面反射を抑えた無反射コーティン
グを施した構造がとられる。このように端面反射率が非
対称である構造のDFBレーザの反射鏡損失特性は、ブラ
ッグ波長に対して非対称になり、１つの縦モードが選択
される傾向にある。ところが、反射鏡損失特性は端面反
射鏡の回折格子上の位置によって著しく変化するので、
従来のDFBレーザでは２本のモードで発振する素子も多
数あった。そこで、このような不安定性を除去するため
にDFBレーザの内部で回折格子の周期をλg/4（λｇは素
子内を伝播する光の波長）だけずらした構造のDFBレー
ザが試作された。このような構造のDFBレーザはλ/4シ
フト形DFBレーザと呼ばれている。
っており、この回折格子の周期で定まるブラッグ波長近
傍で単一波長で発振する。しかしながら、従来の均一な
回折格子を有するDFBレーザでは、ブラッグ波長に対し
て対称な２本の近接した発振可能なモードが存在する。
このことは２軸モード動作を意味し、単一軸モードレー
ザとしては好ましくない。通常DFBレーザでは、一端は
へきかい面を用い、もう一端はファブリ・ペローモード
を抑制するために、端面反射を抑えた無反射コーティン
グを施した構造がとられる。このように端面反射率が非
対称である構造のDFBレーザの反射鏡損失特性は、ブラ
ッグ波長に対して非対称になり、１つの縦モードが選択
される傾向にある。ところが、反射鏡損失特性は端面反
射鏡の回折格子上の位置によって著しく変化するので、
従来のDFBレーザでは２本のモードで発振する素子も多
数あった。そこで、このような不安定性を除去するため
にDFBレーザの内部で回折格子の周期をλg/4（λｇは素
子内を伝播する光の波長）だけずらした構造のDFBレー
ザが試作された。このような構造のDFBレーザはλ/4シ
フト形DFBレーザと呼ばれている。
λ/4シフト形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ことを特徴としている。
このため、従来の素子で見られた２軸モードで発振する
ような素子は極めて少なくなり、歩留り向上の点で大変
有望である。ところで、DFBレーザの回折格子の周期Λ
は発振波長λと次のような関係にある。
した１本の軸モードで発振することを特徴としている。
このため、従来の素子で見られた２軸モードで発振する
ような素子は極めて少なくなり、歩留り向上の点で大変
有望である。ところで、DFBレーザの回折格子の周期Λ
は発振波長λと次のような関係にある。
ここで、ｎｅは素子内の等価屈折率、ｍは回折格子の次
数、λｇは素子内を伝播する光の波長である。従って、
１次の回折格子（ｍ＝１）の周期は で与えられる。このことから、１次の回折格子を使った
λ/4シフト形回折格子は、シフト領域を境にして左右の
回折格子の凹凸を反転させればよいことが判る。従来、
このような回折格子を得るための回折格子の製造方法と
して以下の４つの方法が提案されている。
数、λｇは素子内を伝播する光の波長である。従って、
１次の回折格子（ｍ＝１）の周期は で与えられる。このことから、１次の回折格子を使った
λ/4シフト形回折格子は、シフト領域を境にして左右の
回折格子の凹凸を反転させればよいことが判る。従来、
このような回折格子を得るための回折格子の製造方法と
して以下の４つの方法が提案されている。
第１の製造方法としては、ノボラック系のポジ形フォト
レジストと環化ゴム形のネガ形フォトレジストを重ね塗
りして、両フォトレジストの逆感光性を利用してλ/4シ
フト形回折格子を実現した方法があげられる。この方法
の文献としては、宇高他著の1984年11月22日発行のエレ
クトロニクス・レターズ誌（Electronics Letters）第2
0巻４号1008〜1010頁記載の論文をあげることができ
る。
レジストと環化ゴム形のネガ形フォトレジストを重ね塗
りして、両フォトレジストの逆感光性を利用してλ/4シ
フト形回折格子を実現した方法があげられる。この方法
の文献としては、宇高他著の1984年11月22日発行のエレ
クトロニクス・レターズ誌（Electronics Letters）第2
0巻４号1008〜1010頁記載の論文をあげることができ
る。
第２の方法としては、ノボラック系のポジ形フォトレジ
ストとポジ形フォトレジストとは逆感光性のネガ形フォ
トレジストの間に中間層をはさんで、ポジ形フォトレジ
ストとネガ形フォトレジストが混ざり合わないようにし
て干渉露光を行ない、λ/4シフト形回折格子を実現した
方法があげられる。この方法の文献としては、宇高他著
の昭和60年秋季第46回応用物理学関係連合講演会講演予
稿集2a-N-9、202頁記載の論文をあげることができる。
ストとポジ形フォトレジストとは逆感光性のネガ形フォ
トレジストの間に中間層をはさんで、ポジ形フォトレジ
ストとネガ形フォトレジストが混ざり合わないようにし
て干渉露光を行ない、λ/4シフト形回折格子を実現した
方法があげられる。この方法の文献としては、宇高他著
の昭和60年秋季第46回応用物理学関係連合講演会講演予
稿集2a-N-9、202頁記載の論文をあげることができる。
第３の方法としては、位相シフトに相当する断差を有す
る石英のコンタクトマスクをフォトレジストを塗布した
半導体基板に密着させて干渉露光を行なう方法があげら
れる。この方法の文献としては、白崎他著の電子通信学
会技術報告OQE85-60巻、57〜64頁記載の論文をあげるこ
とができる。
る石英のコンタクトマスクをフォトレジストを塗布した
半導体基板に密着させて干渉露光を行なう方法があげら
れる。この方法の文献としては、白崎他著の電子通信学
会技術報告OQE85-60巻、57〜64頁記載の論文をあげるこ
とができる。
第４の方法としては、位相シフトに相当する段差を有す
る石英のコンタクトマスクを光学系の中に組み入れた方
法があげられる。この方法の文献としては、辻他著の昭
和60年第46回秋季応用物理学関係連合講演会講演予稿集
2a-N-10、22頁記載の論文をあげることができる。
る石英のコンタクトマスクを光学系の中に組み入れた方
法があげられる。この方法の文献としては、辻他著の昭
和60年第46回秋季応用物理学関係連合講演会講演予稿集
2a-N-10、22頁記載の論文をあげることができる。
（発明が解決しようとする問題点） 上述した従来の回折格子の製造方法には次のような欠点
が存在する。すなわち、第１の方法では、ネガ形フォト
レジストとして環化ゴム系のフォトレジストを用いてい
るために解像度が悪く、再現性よく形状が良好な回折格
子を製作することができないという欠点が存在する。
が存在する。すなわち、第１の方法では、ネガ形フォト
レジストとして環化ゴム系のフォトレジストを用いてい
るために解像度が悪く、再現性よく形状が良好な回折格
子を製作することができないという欠点が存在する。
第２の方法では、ネガ形フォトレジストとしてノボラッ
ク系のフォトレジストを用いているので解像度はよい
が、現像工程２回、エッチング工適２回と工数が多く、
なおかつ製作条件が大変厳しく歩留りが悪いという欠点
が存在する。第３の方法では、コンタクトマスクと半導
体基板との密着性に問題があり、半導体基板全面に回折
格子を形成することが難しい。第４の方法では、収差の
ために回折格子形成面積が約7mm2（半径1.5mmの円）と
極端に小さくなり、量産性に欠けるいう欠点が存在し
た。
ク系のフォトレジストを用いているので解像度はよい
が、現像工程２回、エッチング工適２回と工数が多く、
なおかつ製作条件が大変厳しく歩留りが悪いという欠点
が存在する。第３の方法では、コンタクトマスクと半導
体基板との密着性に問題があり、半導体基板全面に回折
格子を形成することが難しい。第４の方法では、収差の
ために回折格子形成面積が約7mm2（半径1.5mmの円）と
極端に小さくなり、量産性に欠けるいう欠点が存在し
た。
本発明の目的は、λ/4シフト形DFBレーザに用いるため
の回折格子として形状が良好で、かつ溝の深い、すなわ
ち結合定数の大きな回折格子を半導体基板全面に歩留り
よく得ることのできる回折格子の製造方法を提供するこ
とにある。
の回折格子として形状が良好で、かつ溝の深い、すなわ
ち結合定数の大きな回折格子を半導体基板全面に歩留り
よく得ることのできる回折格子の製造方法を提供するこ
とにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明による回折格子の製造方法は、基板の全面に塗布
したフォトレジストの上部に選択的にネガ形フォトレジ
スト薄膜を形成した後、前記基板の法線に対し傾いた方
向を中心軸として対称な角度から２本のレーザ光を照射
して干渉露光を行なう回折格子の製造方法において、前
記フォトレジストと前記ネガ形フォトレジスト薄膜との
混合あるいは反応を防止する役目を有する中間層を前記
フォトレジストと前記ネガ形フォトレジスト薄膜との間
に形成する工程を有することに特徴がある。
したフォトレジストの上部に選択的にネガ形フォトレジ
スト薄膜を形成した後、前記基板の法線に対し傾いた方
向を中心軸として対称な角度から２本のレーザ光を照射
して干渉露光を行なう回折格子の製造方法において、前
記フォトレジストと前記ネガ形フォトレジスト薄膜との
混合あるいは反応を防止する役目を有する中間層を前記
フォトレジストと前記ネガ形フォトレジスト薄膜との間
に形成する工程を有することに特徴がある。
（作用） 本発明の原理を説明する。本発明の目的は、先にも述べ
たように形状が良好で溝の深い回折格子を歩留りよく半
導体基板全面に形成することにある。では、形状が良好
で溝の深い回折格子を形成するにはどうしたらよいだろ
うか。そのためには、解像度がよいフォトレジストを用
いればよい。本発明の方法では、解像度のよいフォトレ
ジストを１種類だけ用いることにより前記第１の方法の
欠点を除去することに成功した。
たように形状が良好で溝の深い回折格子を歩留りよく半
導体基板全面に形成することにある。では、形状が良好
で溝の深い回折格子を形成するにはどうしたらよいだろ
うか。そのためには、解像度がよいフォトレジストを用
いればよい。本発明の方法では、解像度のよいフォトレ
ジストを１種類だけ用いることにより前記第１の方法の
欠点を除去することに成功した。
次に歩留りよく回折格子を製作するにはどうしたらよい
であろうか。そのためには、現像、エッチング工程を各
１回と少なくし、なおかつ現像、エッチング条件に余裕
があることが望ましい。本発明の方法では、１種類のフ
ォトレジストを用いているために現像、エッチング工程
は各１回であり、また２種類のフォトレジストを用いた
第２の方法に比べて、現像、エッチング条件の許容度が
大きいという利点があり、第２の方法における問題点は
解決される。
であろうか。そのためには、現像、エッチング工程を各
１回と少なくし、なおかつ現像、エッチング条件に余裕
があることが望ましい。本発明の方法では、１種類のフ
ォトレジストを用いているために現像、エッチング工程
は各１回であり、また２種類のフォトレジストを用いた
第２の方法に比べて、現像、エッチング条件の許容度が
大きいという利点があり、第２の方法における問題点は
解決される。
最後に基板全面に回折格子を形成するという点について
は、本発明の方法でば、膜をフォトレジストの上に形成
するので、前記第３の方法で問題となった密着性は大変
良く、これで前記第３の欠点は克服される。また、本発
明の方法では光学系はミラー、レンズ、ビームスプリッ
ター、ビームエクスパンダーのみから形成されており、
収差の影響で回折格子の形成面積が制限されるといった
ようなことはない。
は、本発明の方法でば、膜をフォトレジストの上に形成
するので、前記第３の方法で問題となった密着性は大変
良く、これで前記第３の欠点は克服される。また、本発
明の方法では光学系はミラー、レンズ、ビームスプリッ
ター、ビームエクスパンダーのみから形成されており、
収差の影響で回折格子の形成面積が制限されるといった
ようなことはない。
すなわち、前記第４の方法において存在した欠点は本発
明の方法には存在しない。
明の方法には存在しない。
では、以下に本発明の原理を数式を用いて説明する。１
種類のフォトレジストを用いてλ/4シフト形回折格子を
製作するためには、露光に用いる２本のレーザ光の干渉
によって生ずる干渉縞の明暗が２つの領域間で反転した
状態が得られなければならない。このような状態は、１
つの領域に入射する２本のレーザ光の光路差Δl1と、も
う１つの領域に入射する２本のレーザ光の光路差Δl2と
の差Δｌが という関係を満足する時に実現される。但し、ここでは
λｅはレーザ光の波長である。この具体的な方法を第２
図に示す。半導体基板１の上にフォトレジスト２を塗布
した後、フォトレジスト２を覆うように屈折率n2、厚さ
d2の薄膜３（中間層）を形成する。膜３の上に部分的に
屈折率n1、厚さd1のネガ形フォトレジスト薄膜４（以下
誘電体膜と記す）を形成する。このようにすれば、コン
タクトマスクを用いた場合と違って密着性は充分よく、
半導体基板全面に回折格子を形成することができる。半
導体基板１を角度Ψだけ傾け、上方から水平面に対して
入射角θの２本のレーザ光を照射して干渉露光する。第
２図において、破線は誘電体膜４が存在しないときの２
本のレーザ光の光路を示したものであり、実線は誘電体
膜４が存在する場合の２本のレーザ光の光路を示したも
のである。今、誘電体膜４が存在するとき、２本のレー
ザ光が交わる点Ｃで左右の光路長が等しく、光が強め合
う（Δl1＝０）と仮定すると ＋n1＋n2＝n2＋n1 …（１） ただし、ここでは、計算を簡単にするために点Ｆにおけ
る光の位相が点Ｈにおける光の位相と等しくなるように
点Ｆを決定した。すなわち、式（１）から ＝n1（−）＋n2（−） …（２） となるように点Ｆを決定した。ここで、第２図からわか
るように である。式（３）においてθ1,θ２は左からレーザ光が
それぞれ膜、フォトレジスト２に入射する際の水平面に
対する入射角であり、θ4,θ３は右からレーザ光がそれ
ぞれ膜３、フォトレジスト２に入射する際の水平面に対
する入射角である。式（２）に式（３）を代入すると、 となる。次に誘電体膜４が存在しない時、２本のレーザ
光の光路長の差がλe/2であると仮定する（Δ12＝λe/
2）。このようにすれば、 Δ１＝｜Δ11−Δ12|＝λe/2 が満たされ、誘電体膜４が存在する領域と誘電体膜４が
存在しない領域とでは、干渉縞の明暗が反転した状態を
得ることができる。上の仮定を式で表わすと、 となる。但し、ここで、 ＝＋cos（θ−θ１） （６−ａ） ＝cod（θ−θ４） （６−ｂ） である。式（５）に式（３），（４），（６）を代入し
て整理すると となり、式（７）によって誘電体膜４の膜厚d1が決定さ
れる。また、スネルの法則から sin（θ−Ψ）＝n1sin（θ１−Ψ）＝n2sin（θ２−
Ψ） （８） sin（θ＋Ψ）＝n1sin（θ４＋Ψ）＝n2sin（θ３＋
Ψ） （９） であり、式（８），（９）から となる。式（７），（10），（11）とから屈折率n1、レ
ーザ光の水平面に対する入射角θ、基板１の傾き角Ψ、
レーザ光の波長λｅを決定すると、誘電体膜４の膜厚d1
を決定することができる。また、この場合回折格子の周
期Λは となる。第３図、第４図はそれぞれΛ＝2000Å,2400Å
のλ/4シフト形回折格子を波長3250ÅのHe-Cdレーザ光
を用いて製作するための基板１の傾き角Ψと誘電体膜４
の膜厚d1、左右のレーザ光の入射角θの関係を表した図
である。ただし、ここで屈折率n1＝1.55とおいた。誘電
体膜４の厚みを２μｍとした時、図からΛ＝2000Åのと
きはθ＝54.6゜，Ψ＝5.0゜，Λ＝2400Åのときはθ＝4
3.0゜，Ψ＝7.0とすればよいことがわかる。
種類のフォトレジストを用いてλ/4シフト形回折格子を
製作するためには、露光に用いる２本のレーザ光の干渉
によって生ずる干渉縞の明暗が２つの領域間で反転した
状態が得られなければならない。このような状態は、１
つの領域に入射する２本のレーザ光の光路差Δl1と、も
う１つの領域に入射する２本のレーザ光の光路差Δl2と
の差Δｌが という関係を満足する時に実現される。但し、ここでは
λｅはレーザ光の波長である。この具体的な方法を第２
図に示す。半導体基板１の上にフォトレジスト２を塗布
した後、フォトレジスト２を覆うように屈折率n2、厚さ
d2の薄膜３（中間層）を形成する。膜３の上に部分的に
屈折率n1、厚さd1のネガ形フォトレジスト薄膜４（以下
誘電体膜と記す）を形成する。このようにすれば、コン
タクトマスクを用いた場合と違って密着性は充分よく、
半導体基板全面に回折格子を形成することができる。半
導体基板１を角度Ψだけ傾け、上方から水平面に対して
入射角θの２本のレーザ光を照射して干渉露光する。第
２図において、破線は誘電体膜４が存在しないときの２
本のレーザ光の光路を示したものであり、実線は誘電体
膜４が存在する場合の２本のレーザ光の光路を示したも
のである。今、誘電体膜４が存在するとき、２本のレー
ザ光が交わる点Ｃで左右の光路長が等しく、光が強め合
う（Δl1＝０）と仮定すると ＋n1＋n2＝n2＋n1 …（１） ただし、ここでは、計算を簡単にするために点Ｆにおけ
る光の位相が点Ｈにおける光の位相と等しくなるように
点Ｆを決定した。すなわち、式（１）から ＝n1（−）＋n2（−） …（２） となるように点Ｆを決定した。ここで、第２図からわか
るように である。式（３）においてθ1,θ２は左からレーザ光が
それぞれ膜、フォトレジスト２に入射する際の水平面に
対する入射角であり、θ4,θ３は右からレーザ光がそれ
ぞれ膜３、フォトレジスト２に入射する際の水平面に対
する入射角である。式（２）に式（３）を代入すると、 となる。次に誘電体膜４が存在しない時、２本のレーザ
光の光路長の差がλe/2であると仮定する（Δ12＝λe/
2）。このようにすれば、 Δ１＝｜Δ11−Δ12|＝λe/2 が満たされ、誘電体膜４が存在する領域と誘電体膜４が
存在しない領域とでは、干渉縞の明暗が反転した状態を
得ることができる。上の仮定を式で表わすと、 となる。但し、ここで、 ＝＋cos（θ−θ１） （６−ａ） ＝cod（θ−θ４） （６−ｂ） である。式（５）に式（３），（４），（６）を代入し
て整理すると となり、式（７）によって誘電体膜４の膜厚d1が決定さ
れる。また、スネルの法則から sin（θ−Ψ）＝n1sin（θ１−Ψ）＝n2sin（θ２−
Ψ） （８） sin（θ＋Ψ）＝n1sin（θ４＋Ψ）＝n2sin（θ３＋
Ψ） （９） であり、式（８），（９）から となる。式（７），（10），（11）とから屈折率n1、レ
ーザ光の水平面に対する入射角θ、基板１の傾き角Ψ、
レーザ光の波長λｅを決定すると、誘電体膜４の膜厚d1
を決定することができる。また、この場合回折格子の周
期Λは となる。第３図、第４図はそれぞれΛ＝2000Å,2400Å
のλ/4シフト形回折格子を波長3250ÅのHe-Cdレーザ光
を用いて製作するための基板１の傾き角Ψと誘電体膜４
の膜厚d1、左右のレーザ光の入射角θの関係を表した図
である。ただし、ここで屈折率n1＝1.55とおいた。誘電
体膜４の厚みを２μｍとした時、図からΛ＝2000Åのと
きはθ＝54.6゜，Ψ＝5.0゜，Λ＝2400Åのときはθ＝4
3.0゜，Ψ＝7.0とすればよいことがわかる。
（実施例） 以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の一実施例である回折格
子の製造方法をその工程順に説明する図である。第１図
（ａ）に示す工程では、InP半導体基板１上にノボラッ
ク系ネガ形フォトレジストであるODUR-120膜２（東京応
化社製）を膜厚500Åとなるように塗布する。第１図
（ｂ）に示す工程では、ODUR-120膜２を覆うように中間
層３として窒化シリコン膜をECRデポジション装置（日
電アネルバ製）を使って形成する。第１図（ｃ）に示す
工程では、窒化シリコン膜３上に環化ゴム系ネガ形フォ
トレジストであるNNR膜４（ナガセ社製）を膜厚が２μ
ｍとなるように塗布した後、300μｍパターンのCrマス
クで覆い水銀露光する。水銀露光後NNR専用現像液（ナ
ガセ社製）でNNR膜を現像した後、波長3250Åの２本の
レーザ光を用いて水平面に対する入射角54.6゜、基板の
傾き角5.0゜で干渉露光する。これはΛ＝2000Åのλ/4
シフト回折格子に対応している。Λ＝2400Åのλ/4シフ
ト回折格子を製作するときは波長3250Åの２本のレーザ
光を用いて水平面に対する入射角43.0゜，Ψ＝7.0゜で
干渉露光する。第１図（ｄ）に示す工程では、NNR膜４
（ナガセ社製）をH2O:H2SO4:H2O2＝1:5:1（30℃）の混
合液を用いて除去した後、窒化シリコン膜３をHF7％の
バッファッード・フッ酸で除去する。第１図（ｅ）に示
す工程では、ODUR-120膜２（東京応化社製）をODUR専用
現像液（東京応化社製）を用いて現像した後、ODUR専用
リンス液（東京応化社製）を用いてリンスする。第１図
（ｆ）に示す工程では、周期状に形成されたODUR-120膜
２をエッチングマスクとしてInP半導体基板１をHBr:H2O
2:H2O＝10:0.1:100の混合液でエッチングし、回折格子
５を得ることができた。
第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の一実施例である回折格
子の製造方法をその工程順に説明する図である。第１図
（ａ）に示す工程では、InP半導体基板１上にノボラッ
ク系ネガ形フォトレジストであるODUR-120膜２（東京応
化社製）を膜厚500Åとなるように塗布する。第１図
（ｂ）に示す工程では、ODUR-120膜２を覆うように中間
層３として窒化シリコン膜をECRデポジション装置（日
電アネルバ製）を使って形成する。第１図（ｃ）に示す
工程では、窒化シリコン膜３上に環化ゴム系ネガ形フォ
トレジストであるNNR膜４（ナガセ社製）を膜厚が２μ
ｍとなるように塗布した後、300μｍパターンのCrマス
クで覆い水銀露光する。水銀露光後NNR専用現像液（ナ
ガセ社製）でNNR膜を現像した後、波長3250Åの２本の
レーザ光を用いて水平面に対する入射角54.6゜、基板の
傾き角5.0゜で干渉露光する。これはΛ＝2000Åのλ/4
シフト回折格子に対応している。Λ＝2400Åのλ/4シフ
ト回折格子を製作するときは波長3250Åの２本のレーザ
光を用いて水平面に対する入射角43.0゜，Ψ＝7.0゜で
干渉露光する。第１図（ｄ）に示す工程では、NNR膜４
（ナガセ社製）をH2O:H2SO4:H2O2＝1:5:1（30℃）の混
合液を用いて除去した後、窒化シリコン膜３をHF7％の
バッファッード・フッ酸で除去する。第１図（ｅ）に示
す工程では、ODUR-120膜２（東京応化社製）をODUR専用
現像液（東京応化社製）を用いて現像した後、ODUR専用
リンス液（東京応化社製）を用いてリンスする。第１図
（ｆ）に示す工程では、周期状に形成されたODUR-120膜
２をエッチングマスクとしてInP半導体基板１をHBr:H2O
2:H2O＝10:0.1:100の混合液でエッチングし、回折格子
５を得ることができた。
次に中間層３として窒化シリコン膜以外の膜を用いた実
施例について説明する。第１図（ａ）に示す工程では、
前記実施例と同様にInP半導体基板１上にノボラック系
フォトレジスト膜２を膜厚1500Åとなるように塗布す
る。第１図（ｂ）に示す工程では、ノボラック系フォト
レジスト膜２を覆うように中間層３としてOBC膜（東京
応化社製）を膜厚１μｍとなるように塗布する。第１図
（ｃ）に示す工程では、OBC膜３上に水溶性フォトレジ
ストであるNONCRON膜４（東京応化社製）を膜厚が0.8μ
ｍとなるように塗布した後、300μｍパターンのCrマス
クで覆い水銀露光する。水銀露光後、水でNONCRON膜４
を現像した後、波長3250Åで２本のレーザ光を用いて干
渉露光する。第１図（ｄ）に示す工程では、OBC膜３とN
ONCRON膜４とを同時に除去する。第１図（ｅ）に示す工
程では、ノボラック系フォトレジスト膜２を現像した
後、リンスする。第１図（ｆ）に示す工程では、周期状
に形成されたノボラック系フォトレジスト膜２をエッチ
ングマスクとしてInP半導体基板１をエッチングし、回
折格子５を得ることができた。このように今回２つの実
施例によって本発明の方法が有効であることがわかっ
た。
施例について説明する。第１図（ａ）に示す工程では、
前記実施例と同様にInP半導体基板１上にノボラック系
フォトレジスト膜２を膜厚1500Åとなるように塗布す
る。第１図（ｂ）に示す工程では、ノボラック系フォト
レジスト膜２を覆うように中間層３としてOBC膜（東京
応化社製）を膜厚１μｍとなるように塗布する。第１図
（ｃ）に示す工程では、OBC膜３上に水溶性フォトレジ
ストであるNONCRON膜４（東京応化社製）を膜厚が0.8μ
ｍとなるように塗布した後、300μｍパターンのCrマス
クで覆い水銀露光する。水銀露光後、水でNONCRON膜４
を現像した後、波長3250Åで２本のレーザ光を用いて干
渉露光する。第１図（ｄ）に示す工程では、OBC膜３とN
ONCRON膜４とを同時に除去する。第１図（ｅ）に示す工
程では、ノボラック系フォトレジスト膜２を現像した
後、リンスする。第１図（ｆ）に示す工程では、周期状
に形成されたノボラック系フォトレジスト膜２をエッチ
ングマスクとしてInP半導体基板１をエッチングし、回
折格子５を得ることができた。このように今回２つの実
施例によって本発明の方法が有効であることがわかっ
た。
なお、ここではフォトレジスト膜２と誘電体膜４との混
合あるいは反応を抑えることのできる膜３として窒化シ
リコン膜やOBC膜を用いているが、これ以外に例えばフ
ォトレジスト膜、SiO2膜、アモルファスシリコン膜など
であってもよい。また、ここでは誘電体膜４として環化
ゴム系のネガ形フォトレジストであるNNR膜や水溶性フ
ォトレジストNONCRONを用いたが、これ以外のネガ形フ
ォトレジスト膜でもよい。
合あるいは反応を抑えることのできる膜３として窒化シ
リコン膜やOBC膜を用いているが、これ以外に例えばフ
ォトレジスト膜、SiO2膜、アモルファスシリコン膜など
であってもよい。また、ここでは誘電体膜４として環化
ゴム系のネガ形フォトレジストであるNNR膜や水溶性フ
ォトレジストNONCRONを用いたが、これ以外のネガ形フ
ォトレジスト膜でもよい。
（発明の効果） 本発明の回折格子の製造方法では、１種類のフォトレジ
スト２を縞状に露光して用いているので、遷移領域の両
側で形状が等しく、なおかつ形状が良好な回折格子５を
半導体基板全面に得ることができる。また、誘電体膜４
とフォトレジスト２との間に薄膜３を入れたことによ
り、フォトレジスト２に悪影響を与えることなく、誘電
体膜４を形成または除去することができる。
スト２を縞状に露光して用いているので、遷移領域の両
側で形状が等しく、なおかつ形状が良好な回折格子５を
半導体基板全面に得ることができる。また、誘電体膜４
とフォトレジスト２との間に薄膜３を入れたことによ
り、フォトレジスト２に悪影響を与えることなく、誘電
体膜４を形成または除去することができる。
コンタクト・マスクを用いた回折格子の製造方法では、
フォトレジストとコンタクト・マスクの密着性が問題と
なるが、本発明の回折格子の製造方法ではそのような密
着性を気にする必要もない。以上本発明には３つの効果
がある。
フォトレジストとコンタクト・マスクの密着性が問題と
なるが、本発明の回折格子の製造方法ではそのような密
着性を気にする必要もない。以上本発明には３つの効果
がある。
本発明により、周期2000Å、深さ1000Åののこぎり状の
回折格子と周期2400Å、深さ1200Åののこぎり状の回折
格子を不整や架橋もなく得ることができた。この回折格
子を用いて半導体レーザを製作したところ、従来の方法
で形成された回折格子に比べてしきい値電流が数mA低下
し、また歩留りが98％と向上し本発明の回折格子の製造
方法が有効であることが判った。
回折格子と周期2400Å、深さ1200Åののこぎり状の回折
格子を不整や架橋もなく得ることができた。この回折格
子を用いて半導体レーザを製作したところ、従来の方法
で形成された回折格子に比べてしきい値電流が数mA低下
し、また歩留りが98％と向上し本発明の回折格子の製造
方法が有効であることが判った。
第１図（ａ）〜（ｆ）は、本発明の一実施例の工程図で
ある。第１図において、１は半導体基板、２はフォトレ
ジスト、３は中間層、４は誘電体膜、５は回折格子であ
る。第２図は本発明による回折格子の製造方法の原理を
説明する図である。図中の数字は第１図中の数字に対応
している。第３図、第４図はそれぞれ周期2000Å、周期
2400Åのλ/4シフト形回折格子を得るための基板の傾き
角Ψと誘電体膜の厚さd1、水平面に対するレーザ光の入
射角θとの関係を示す図である。
ある。第１図において、１は半導体基板、２はフォトレ
ジスト、３は中間層、４は誘電体膜、５は回折格子であ
る。第２図は本発明による回折格子の製造方法の原理を
説明する図である。図中の数字は第１図中の数字に対応
している。第３図、第４図はそれぞれ周期2000Å、周期
2400Åのλ/4シフト形回折格子を得るための基板の傾き
角Ψと誘電体膜の厚さd1、水平面に対するレーザ光の入
射角θとの関係を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】基板の全面に塗布したフォトレジストの上
部に選択的にネガ形フォトレジスト薄膜を形成した後、
前記基板の法線に対し傾いた方向を中心軸として対称な
角度から２本のレーザ光を照射して干渉露光を行なう回
折格子の製造方法であって、前記フォトレジストと前記
ネガ形フォトレジスト薄膜との混合あるいは反応を防止
する役目を有する中間層を前記フォトレジストと前記ネ
ガ形フォトレジスト薄膜との間に形成する工程を有する
ことを特徴とする回折格子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61089307A JPH0690323B2 (ja) | 1986-04-17 | 1986-04-17 | 回折格子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61089307A JPH0690323B2 (ja) | 1986-04-17 | 1986-04-17 | 回折格子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62245204A JPS62245204A (ja) | 1987-10-26 |
| JPH0690323B2 true JPH0690323B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=13967006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61089307A Expired - Lifetime JPH0690323B2 (ja) | 1986-04-17 | 1986-04-17 | 回折格子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690323B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62208007A (ja) * | 1986-03-07 | 1987-09-12 | Fujitsu Ltd | 回折格子の製造方法 |
-
1986
- 1986-04-17 JP JP61089307A patent/JPH0690323B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62245204A (ja) | 1987-10-26 |
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