JPH1126878A - 回折格子の位相シフト量測定装置及び方法 - Google Patents
回折格子の位相シフト量測定装置及び方法Info
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- JPH1126878A JPH1126878A JP17717697A JP17717697A JPH1126878A JP H1126878 A JPH1126878 A JP H1126878A JP 17717697 A JP17717697 A JP 17717697A JP 17717697 A JP17717697 A JP 17717697A JP H1126878 A JPH1126878 A JP H1126878A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回折格子の位相シフト量測定装置及び方法に
関し、位相シフト量を正確に測定することができるよう
にすることを目的とする。 【解決手段】 光源１４と、該光源から照射された光を
分岐する半透明鏡１６と、該半透明鏡によって分岐され
た一部の光を反射する反射鏡１８と、該半透明鏡によっ
て分岐された他の一部の光が測定すべき回折格子に入射
し且つ該回折格子から該半透明鏡に戻るように回折格子
を支持する支持手段１２と、該反射鏡で反射され且つ該
半透明鏡を通った光、及び該回折格子から戻され且つ該
半透明鏡を通った光を同時に検出する検出手段２０とを
備えた構成とする。
関し、位相シフト量を正確に測定することができるよう
にすることを目的とする。 【解決手段】 光源１４と、該光源から照射された光を
分岐する半透明鏡１６と、該半透明鏡によって分岐され
た一部の光を反射する反射鏡１８と、該半透明鏡によっ
て分岐された他の一部の光が測定すべき回折格子に入射
し且つ該回折格子から該半透明鏡に戻るように回折格子
を支持する支持手段１２と、該反射鏡で反射され且つ該
半透明鏡を通った光、及び該回折格子から戻され且つ該
半透明鏡を通った光を同時に検出する検出手段２０とを
備えた構成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は例えば位相シフト型
回折格子を有する分布帰還型半導体レーザに用いられる
位相シフト回折格子の位相シフト量を測定する装置及び
方法に関する。
回折格子を有する分布帰還型半導体レーザに用いられる
位相シフト回折格子の位相シフト量を測定する装置及び
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】位相シフト型回折格子を有する分布帰還
型半導体レーザは例えば図２に示される。このような半
導体レーザは、活性層１、光ガイド層２、回折格子３を
備える。回折格子３は基板３ａの表面に形成される。光
は活性層１の外側へしみ出して伝播し、活性層１と平行
な方向の屈折率変化により、光の一部が回折される。回
折格子３の周期にマッチングした波長の光だけが活性層
１へ戻され、増幅され、発振するようになっている。
型半導体レーザは例えば図２に示される。このような半
導体レーザは、活性層１、光ガイド層２、回折格子３を
備える。回折格子３は基板３ａの表面に形成される。光
は活性層１の外側へしみ出して伝播し、活性層１と平行
な方向の屈折率変化により、光の一部が回折される。回
折格子３の周期にマッチングした波長の光だけが活性層
１へ戻され、増幅され、発振するようになっている。
【０００３】回折格子３は位相シフト４を有し、位相シ
フト４の左右の部分の周期の山と谷がπ位相だけずれる
ようになっている。位相シフト４を設けることによっ
て、レーザから特定の波長の光が強く出力されるように
なる。位相シフト量がπからずれると特定の波長の光の
出力は低下する。このように、位相シフト型回折格子を
有する分布帰還型半導体レーザにおいては、発振波長及
び単一縦モード発振確率は、位相シフト量に依存する。
フト４の左右の部分の周期の山と谷がπ位相だけずれる
ようになっている。位相シフト４を設けることによっ
て、レーザから特定の波長の光が強く出力されるように
なる。位相シフト量がπからずれると特定の波長の光の
出力は低下する。このように、位相シフト型回折格子を
有する分布帰還型半導体レーザにおいては、発振波長及
び単一縦モード発振確率は、位相シフト量に依存する。
【０００４】例えば、図３及び図４は、位相シフト量
と、発振波長及び規格化しきい値利得差との関係を示し
ている。回折格子３は、例えば図２に示されるように、
共振器の長さは３００μｍ、共振器の一端から位相シフ
ト４までの長さはＬ1 、位相シフト４から共振器の他端
までの長さはＬ2 を有する。規格化結合係数κＬ＝１．
５である。
と、発振波長及び規格化しきい値利得差との関係を示し
ている。回折格子３は、例えば図２に示されるように、
共振器の長さは３００μｍ、共振器の一端から位相シフ
ト４までの長さはＬ1 、位相シフト４から共振器の他端
までの長さはＬ2 を有する。規格化結合係数κＬ＝１．
５である。
【０００５】図３は位相シフト４が共振器の中央（Ｌ1
＝Ｌ2 ）に位置し、図４は位相シフト４が共振器の中央
とは異なった点（Ｌ1 ＝１００μｍ、Ｌ2 ＝２００μ
ｍ）にある場合を示している。図３に示されるように、
単一縦モード動作に必要な規格化しきい値利得差０．３
以上を達成する位相シフト量の許容範囲は、０．３５〜
１．６５πと比較的に広いが、発振波長のシフトは大き
く、発振波長偏差を±０．２ｎｍ以内に収めるためには
位相シフト量を０．８〜１．２πに抑える必要がある。
また、レーザの構造のばらつきによる発振波長偏差をも
考慮にいれると位相シフト量の許容範囲は、０．９〜
１．１πとなる。
＝Ｌ2 ）に位置し、図４は位相シフト４が共振器の中央
とは異なった点（Ｌ1 ＝１００μｍ、Ｌ2 ＝２００μ
ｍ）にある場合を示している。図３に示されるように、
単一縦モード動作に必要な規格化しきい値利得差０．３
以上を達成する位相シフト量の許容範囲は、０．３５〜
１．６５πと比較的に広いが、発振波長のシフトは大き
く、発振波長偏差を±０．２ｎｍ以内に収めるためには
位相シフト量を０．８〜１．２πに抑える必要がある。
また、レーザの構造のばらつきによる発振波長偏差をも
考慮にいれると位相シフト量の許容範囲は、０．９〜
１．１πとなる。
【０００６】一方、図４に示されるように、レーザ端面
片側からの光取り出し効率を大きくするために、位相シ
フト４の位置を中央から５０μｍずらした構造の場合
は、単一縦モード動作に必要な規格化しきい値利得差
０．３以上を達成する位相シフト量の許容範囲も、０．
９〜１．１πに抑える必要がある。ところで、位相シフ
ト型回折格子の製造方法には、二光束干渉露光法に位相
シフトマスク法を組み合わせる方法と、電子ビーム直接
描画法とがある。電子ビーム法は位相シフト量が描画時
の設定により厳密に決まるが、露光時間が膨大に長く、
生産性が悪いという欠点を有する。これに対して、二光
束干渉露光法に位相シフトマスク法を組み合わせる方法
は、生産性ははるかに良好であるが、光学系の設定や位
相シフトマスクのばらつきなどにより位相シフト量が厳
密に決まらないという欠点を有する。
片側からの光取り出し効率を大きくするために、位相シ
フト４の位置を中央から５０μｍずらした構造の場合
は、単一縦モード動作に必要な規格化しきい値利得差
０．３以上を達成する位相シフト量の許容範囲も、０．
９〜１．１πに抑える必要がある。ところで、位相シフ
ト型回折格子の製造方法には、二光束干渉露光法に位相
シフトマスク法を組み合わせる方法と、電子ビーム直接
描画法とがある。電子ビーム法は位相シフト量が描画時
の設定により厳密に決まるが、露光時間が膨大に長く、
生産性が悪いという欠点を有する。これに対して、二光
束干渉露光法に位相シフトマスク法を組み合わせる方法
は、生産性ははるかに良好であるが、光学系の設定や位
相シフトマスクのばらつきなどにより位相シフト量が厳
密に決まらないという欠点を有する。
【０００７】従って、二光束干渉露光法に位相シフトマ
スク法を組み合わせる方法で製造した回折格子の位相シ
フト量を検査することは、該位相シフト型回折格子を有
する分布帰還型半導体レーザの歩留りの向上のために必
須である。
スク法を組み合わせる方法で製造した回折格子の位相シ
フト量を検査することは、該位相シフト型回折格子を有
する分布帰還型半導体レーザの歩留りの向上のために必
須である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来、位相シフト量
は、図５に示されるように、２つの位相シフト型回折格
子３の位相シフト４の位置をずらして向かい合わせに重
ねて配置し、位相シフト４をまたぐ位置で電子顕微鏡写
真を２枚とり、山と谷のエッジの相互の位相関係から測
定していた。図６の（Ａ）は図３のＡ部の写真を示し、
図６の（Ｂ）は図３のＢ部の写真を示す。図６の（Ａ）
からΦ1 を読取り、図６の（Ｂ）からΦ2 を読取り、位
相シフト量をΦ＝Φ2 −Φ1 として求めることができ
る。
は、図５に示されるように、２つの位相シフト型回折格
子３の位相シフト４の位置をずらして向かい合わせに重
ねて配置し、位相シフト４をまたぐ位置で電子顕微鏡写
真を２枚とり、山と谷のエッジの相互の位相関係から測
定していた。図６の（Ａ）は図３のＡ部の写真を示し、
図６の（Ｂ）は図３のＢ部の写真を示す。図６の（Ａ）
からΦ1 を読取り、図６の（Ｂ）からΦ2 を読取り、位
相シフト量をΦ＝Φ2 −Φ1 として求めることができ
る。
【０００９】しかし、電子顕微鏡写真は１０万倍程度の
高倍率であり、２枚の回折格子３の測定面が厳密に面一
になっていないと、電子顕微鏡写真撮影時に、両方の回
折格子３に同時にピントを合わせるのが困難という問題
があった。そのために、一方の回折格子３にはピントが
合っていても、もう一方の回折格子３にはピントが合わ
ず、一方の回折格子３のエッジの位置を正確に検出する
ことができない。
高倍率であり、２枚の回折格子３の測定面が厳密に面一
になっていないと、電子顕微鏡写真撮影時に、両方の回
折格子３に同時にピントを合わせるのが困難という問題
があった。そのために、一方の回折格子３にはピントが
合っていても、もう一方の回折格子３にはピントが合わ
ず、一方の回折格子３のエッジの位置を正確に検出する
ことができない。
【００１０】また、位相シフト量の他の測定方法として
は、図７に示すように、位相シフト型回折格子３の上に
同一周期で位相シフトのないレジスト回折格子５を形成
し、電子顕微鏡写真を位相シフト４をまたいで２枚と
り、相互の位相関係から測定する方法もある。この場合
にも、前の方法と同様に、図８の（Ａ）は図７のＣ部の
写真を示し、図８の（Ｂ）は図７のＤ部の写真を示し、
図８の（Ａ）からΦ1 を読取り、図８の（Ｂ）からΦ2
を読取り、位相シフト量をΦ＝Φ2 −Φ1 として求める
ことができる。しかし、この方法では、基板の反り等に
より、測定値が不確実になる。例えば、図８の（Ｃ）は
図７のＥ部の写真を示し、この図からからΦ3 を読取
る。本来、Φ1 ＝Φ3 のはずであるが、そうならないこ
とがある。そうすると、Φ＝Φ2 −Φ1 も正確でなくな
る。
は、図７に示すように、位相シフト型回折格子３の上に
同一周期で位相シフトのないレジスト回折格子５を形成
し、電子顕微鏡写真を位相シフト４をまたいで２枚と
り、相互の位相関係から測定する方法もある。この場合
にも、前の方法と同様に、図８の（Ａ）は図７のＣ部の
写真を示し、図８の（Ｂ）は図７のＤ部の写真を示し、
図８の（Ａ）からΦ1 を読取り、図８の（Ｂ）からΦ2
を読取り、位相シフト量をΦ＝Φ2 −Φ1 として求める
ことができる。しかし、この方法では、基板の反り等に
より、測定値が不確実になる。例えば、図８の（Ｃ）は
図７のＥ部の写真を示し、この図からからΦ3 を読取
る。本来、Φ1 ＝Φ3 のはずであるが、そうならないこ
とがある。そうすると、Φ＝Φ2 −Φ1 も正確でなくな
る。
【００１１】本発明の目的は、位相シフト量を正確に測
定することのできる回折格子の位相シフト量測定装置及
び方法を提供することである。
定することのできる回折格子の位相シフト量測定装置及
び方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明による回折格子の
位相シフト量測定装置は、光源と、該光源から照射され
た光を分岐する半透明鏡と、該半透明鏡によって分岐さ
れた一部の光を反射する反射鏡と、該半透明鏡によって
分岐された他の一部の光が測定すべき回折格子に入射し
且つ該回折格子から該半透明鏡に戻るように回折格子を
支持する支持手段と、該反射鏡で反射され且つ該半透明
鏡を通った光、及び該回折格子から戻され且つ該半透明
鏡を通った光を同時に検出する検出手段とを備えたこと
を特徴とするものである。
位相シフト量測定装置は、光源と、該光源から照射され
た光を分岐する半透明鏡と、該半透明鏡によって分岐さ
れた一部の光を反射する反射鏡と、該半透明鏡によって
分岐された他の一部の光が測定すべき回折格子に入射し
且つ該回折格子から該半透明鏡に戻るように回折格子を
支持する支持手段と、該反射鏡で反射され且つ該半透明
鏡を通った光、及び該回折格子から戻され且つ該半透明
鏡を通った光を同時に検出する検出手段とを備えたこと
を特徴とするものである。
【００１３】上記構成においては、反射鏡からの反射光
と回折格子からの回折光とが半透明鏡によって合波され
た結果、干渉によりモアレ縞が発生する。位相シフトの
両側の回折光の位相関係について着目すると、位相シフ
トの右側の回折光は左側の回折光に対してはさんだ位相
シフトの分だけ波面位相がシフトしていることになる。
位相シフトがない場合は、入射光と反射光との干渉条件
は同一であるから、干渉により生じるモアレ縞の明暗に
は差が生じないが、位相シフトが存在するとその分だけ
干渉位相に差が生じるため、その位相差がそのままモア
レ縞の明暗の位相差となって現れることになる。従っ
て、位相シフトを挟んだモアレ縞の明暗の位相差を測定
すれば、位相シフト量の測定ができることになる。
と回折格子からの回折光とが半透明鏡によって合波され
た結果、干渉によりモアレ縞が発生する。位相シフトの
両側の回折光の位相関係について着目すると、位相シフ
トの右側の回折光は左側の回折光に対してはさんだ位相
シフトの分だけ波面位相がシフトしていることになる。
位相シフトがない場合は、入射光と反射光との干渉条件
は同一であるから、干渉により生じるモアレ縞の明暗に
は差が生じないが、位相シフトが存在するとその分だけ
干渉位相に差が生じるため、その位相差がそのままモア
レ縞の明暗の位相差となって現れることになる。従っ
て、位相シフトを挟んだモアレ縞の明暗の位相差を測定
すれば、位相シフト量の測定ができることになる。
【００１４】本発明による回折格子の位相シフト量測定
方法は、測定すべき位相シフトを有する回折格子をその
表面に形成した基板上にフォトレジストを塗布し、所定
の露光方法で該フォトレジストを露光し、該フォトレジ
ストを現像し、該フォトレジストに形成されたパターン
を検出することを特徴とするものである。この場合に
も、フォトレジストのパターンはモアレ縞になり、それ
を検出することによって位相シフト量を測定することが
できる。
方法は、測定すべき位相シフトを有する回折格子をその
表面に形成した基板上にフォトレジストを塗布し、所定
の露光方法で該フォトレジストを露光し、該フォトレジ
ストを現像し、該フォトレジストに形成されたパターン
を検出することを特徴とするものである。この場合に
も、フォトレジストのパターンはモアレ縞になり、それ
を検出することによって位相シフト量を測定することが
できる。
【００１５】本発明による回折格子の位相シフト量測定
方法は、測定すべき位相シフトを有する回折格子の回折
光に対して干渉性の光を加え、該回折光と該干渉性の光
とからモアレ縞を生じさせ、該モアレ縞から位相シフト
量を検出することを特徴とするものである。
方法は、測定すべき位相シフトを有する回折格子の回折
光に対して干渉性の光を加え、該回折光と該干渉性の光
とからモアレ縞を生じさせ、該モアレ縞から位相シフト
量を検出することを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は本発明による回折格子の位
相シフト量測定装置１０の実施例を示す図である。図１
においては、回折格子３を有する基板３ａが支持具１２
に支持されている。回折格子３は位相シフト４を有す
る。この回折格子３は図２に示した位相シフト型回折格
子を有する分布帰還型半導体レーザで使用されることが
できるものである。
相シフト量測定装置１０の実施例を示す図である。図１
においては、回折格子３を有する基板３ａが支持具１２
に支持されている。回折格子３は位相シフト４を有す
る。この回折格子３は図２に示した位相シフト型回折格
子を有する分布帰還型半導体レーザで使用されることが
できるものである。
【００１７】この測定装置１０は、光源１４と、光源１
４から照射された光を分岐する半透明鏡１６と、半透明
鏡１６によって分岐された一部の光を反射する反射鏡１
８と、半透明鏡１６によって分岐された他の一部の光が
回折格子３に入射し且つ回折格子３から半透明鏡１６に
戻るように回折格子３を支持する支持具１２と、反射鏡
１８で反射され且つ半透明鏡１６を通った光、及び回折
格子３から戻され且つ半透明鏡１６を通った光を同時に
検出する検出手段２０とを備えている。
４から照射された光を分岐する半透明鏡１６と、半透明
鏡１６によって分岐された一部の光を反射する反射鏡１
８と、半透明鏡１６によって分岐された他の一部の光が
回折格子３に入射し且つ回折格子３から半透明鏡１６に
戻るように回折格子３を支持する支持具１２と、反射鏡
１８で反射され且つ半透明鏡１６を通った光、及び回折
格子３から戻され且つ半透明鏡１６を通った光を同時に
検出する検出手段２０とを備えている。
【００１８】光源１４は平行光を所定の幅にわたって出
射するようになっている。半透明鏡１６に入射した一部
の光は半透明鏡１６で反射し、反射鏡１８に向かって進
む。反射鏡１８で反射した光は反射鏡１８に入射すると
きと同じ光路で半透明鏡１６に入射し、少なくともその
一部が半透明鏡１６を透過する。半透明鏡１６に入射し
た他の一部の光は半透明鏡１６を透過し、回折格子３に
入射する。この光は回折光として回折格子３で反射し、
回折格子３に入射するときと同じ光路で半透明鏡１６に
入射し、少なくとも一部が半透明鏡１６で反射する。従
って、回折格子３は回折角度に対応して光源と半透明鏡
１６とを結ぶ光軸に対して斜めに配置される。
射するようになっている。半透明鏡１６に入射した一部
の光は半透明鏡１６で反射し、反射鏡１８に向かって進
む。反射鏡１８で反射した光は反射鏡１８に入射すると
きと同じ光路で半透明鏡１６に入射し、少なくともその
一部が半透明鏡１６を透過する。半透明鏡１６に入射し
た他の一部の光は半透明鏡１６を透過し、回折格子３に
入射する。この光は回折光として回折格子３で反射し、
回折格子３に入射するときと同じ光路で半透明鏡１６に
入射し、少なくとも一部が半透明鏡１６で反射する。従
って、回折格子３は回折角度に対応して光源と半透明鏡
１６とを結ぶ光軸に対して斜めに配置される。
【００１９】検出手段２０は電子顕微鏡や写真装置等の
撮像手段からなり、反射鏡１８からの反射光と回折格子
３からの回折光とを同時に検出する。反射鏡１８からの
反射光と回折格子３からの回折光とが半透明鏡１６によ
って合波された結果、干渉により図９に示すようなモア
レ縞が発生する。図１０に示されるように、回折格子３
の位相シフト４の両側の回折光の位相関係について着目
すると、位相シフト４の右側の回折光は左側の回折光に
対してはさんだ位相シフト４の分だけ波面位相がシフト
していることになる。位相シフト４がない場合は、入射
光と反射光との干渉条件は同一であるから、干渉により
生じるモアレ縞の明暗には差が生じないが、位相シフト
４が存在するとその分だけ干渉位相に差が生じるため、
その位相差がそのままモアレ縞の明暗の位相差となって
現れることになる。
撮像手段からなり、反射鏡１８からの反射光と回折格子
３からの回折光とを同時に検出する。反射鏡１８からの
反射光と回折格子３からの回折光とが半透明鏡１６によ
って合波された結果、干渉により図９に示すようなモア
レ縞が発生する。図１０に示されるように、回折格子３
の位相シフト４の両側の回折光の位相関係について着目
すると、位相シフト４の右側の回折光は左側の回折光に
対してはさんだ位相シフト４の分だけ波面位相がシフト
していることになる。位相シフト４がない場合は、入射
光と反射光との干渉条件は同一であるから、干渉により
生じるモアレ縞の明暗には差が生じないが、位相シフト
４が存在するとその分だけ干渉位相に差が生じるため、
その位相差がそのままモアレ縞の明暗の位相差となって
現れることになる。
【００２０】図１１及び図１２は、位相シフト４の両側
の部分の回折光と反射鏡１８からの反射光との干渉によ
って生じたモアレ縞を示す図である。こうして、位相シ
フト４の両側に生じたモアレ縞の明暗の位相差を測定す
れば、位相シフト量の測定ができることになる。回折格
子３の山と谷のパターンの周期は２００〜２４０ｎｍで
あるのに対して、モアレ縞は１〜３ｍｍの周期で観察す
ることができ、しかもディスプレイに表示するようにす
ればさらに大きなモアレ縞を観察することができる。
の部分の回折光と反射鏡１８からの反射光との干渉によ
って生じたモアレ縞を示す図である。こうして、位相シ
フト４の両側に生じたモアレ縞の明暗の位相差を測定す
れば、位相シフト量の測定ができることになる。回折格
子３の山と谷のパターンの周期は２００〜２４０ｎｍで
あるのに対して、モアレ縞は１〜３ｍｍの周期で観察す
ることができ、しかもディスプレイに表示するようにす
ればさらに大きなモアレ縞を観察することができる。
【００２１】図１３は回折格子の位相シフト量測定装置
１０の変形例を示す図である。この測定装置１０も光源
１４と、光源１４から照射された光を分岐する半透明鏡
１６と、半透明鏡１６によって分岐された一部の光を反
射する反射鏡１８と、半透明鏡１６によって分岐された
他の一部の光が回折格子３に入射し且つ回折格子３から
半透明鏡１６に戻るように回折格子３を支持する支持具
１２と、反射鏡１８で反射され且つ半透明鏡１６を通っ
た光、及び回折格子３から戻され且つ半透明鏡１６を通
った光を同時に検出する検出手段２０とを備えている。
１０の変形例を示す図である。この測定装置１０も光源
１４と、光源１４から照射された光を分岐する半透明鏡
１６と、半透明鏡１６によって分岐された一部の光を反
射する反射鏡１８と、半透明鏡１６によって分岐された
他の一部の光が回折格子３に入射し且つ回折格子３から
半透明鏡１６に戻るように回折格子３を支持する支持具
１２と、反射鏡１８で反射され且つ半透明鏡１６を通っ
た光、及び回折格子３から戻され且つ半透明鏡１６を通
った光を同時に検出する検出手段２０とを備えている。
【００２２】この測定装置１０では、光源１４は測定す
べき回折格子３により回折光を生じる波長のコヒーレン
ス長の長い光を出射する例えばＨｅ−Ｃｄレーザからな
る。さらに、光源１４と半透明鏡１６との間には、光源
１４から出射した光を測定に必要なだけ拡大する凸レン
ズ２２と、拡大された光を平行にして平面波に変換する
凸レンズ２４とが配置される。光源１４と凸レンズ２２
との間には適当なミラー２６、２８が配置される。
べき回折格子３により回折光を生じる波長のコヒーレン
ス長の長い光を出射する例えばＨｅ−Ｃｄレーザからな
る。さらに、光源１４と半透明鏡１６との間には、光源
１４から出射した光を測定に必要なだけ拡大する凸レン
ズ２２と、拡大された光を平行にして平面波に変換する
凸レンズ２４とが配置される。光源１４と凸レンズ２２
との間には適当なミラー２６、２８が配置される。
【００２３】さらに、支持具１２は、回折格子３での回
折光をその入射光路と同じ光路で半透明鏡１６へ戻すた
めに、回折格子３に対する入射角を変化しうるように構
成されている。実施例においては、支持具１２は矢印で
示す方向に回転可能に形成されており、回折格子３の回
折角度に対応できるようになっている。また、検出手段
２０はディスプレイを含む画像処理装置３０に接続され
ている。この例の作用も、前の例の作用と同様である。
折光をその入射光路と同じ光路で半透明鏡１６へ戻すた
めに、回折格子３に対する入射角を変化しうるように構
成されている。実施例においては、支持具１２は矢印で
示す方向に回転可能に形成されており、回折格子３の回
折角度に対応できるようになっている。また、検出手段
２０はディスプレイを含む画像処理装置３０に接続され
ている。この例の作用も、前の例の作用と同様である。
【００２４】図１４は、二光束干渉露光法に位相シフト
マスク法を組み合わせる方法によって、回折格子３を製
造する例を示す図である。同図（Ａ）に示されるよう
に、ＩｎＰ基板３ａを準備し、この基板３ａ上にフォト
レジスト３２を塗布する。フォトレジスト３２上に位相
シフトマスク３４を置き、図に矢印で示される反対の二
方向（それぞれの入射角度θ１０、θ２０）から露光を
行う。位相シフトマスク３４はその中間あたりに段差が
ある。
マスク法を組み合わせる方法によって、回折格子３を製
造する例を示す図である。同図（Ａ）に示されるよう
に、ＩｎＰ基板３ａを準備し、この基板３ａ上にフォト
レジスト３２を塗布する。フォトレジスト３２上に位相
シフトマスク３４を置き、図に矢印で示される反対の二
方向（それぞれの入射角度θ１０、θ２０）から露光を
行う。位相シフトマスク３４はその中間あたりに段差が
ある。
【００２５】（Ｂ）に示されるように、フォトレジスト
３２を現像すると、二方向からの露光による干渉によっ
てフォトレジスト３２に回折パターン３２ａができる。
段差のある位相シフトマスク３４を使用することによ
り、中間部に位相シフト３２ｂができる。次に、（Ｃ）
に示されるように、エタンガスによるリアクティブイオ
ンエッチングを行って、フォトレジスト３２の回折パタ
ーン３２ａを基板３ａに転写する。次に、（Ｄ）に示さ
れるように、フォトレジスト３２を除去すると、位相シ
フト４を有する回折格子３が基板３ａ上に形成されてい
ることになる。ただし、この方法では、上記したように
位相シフト４を厳密に制御して形成することができない
ので、位相シフト量を簡単且つ確実に測定することが望
まれるのである。そして、本発明では、位相シフト量を
簡単且つ確実に測定することができる。
３２を現像すると、二方向からの露光による干渉によっ
てフォトレジスト３２に回折パターン３２ａができる。
段差のある位相シフトマスク３４を使用することによ
り、中間部に位相シフト３２ｂができる。次に、（Ｃ）
に示されるように、エタンガスによるリアクティブイオ
ンエッチングを行って、フォトレジスト３２の回折パタ
ーン３２ａを基板３ａに転写する。次に、（Ｄ）に示さ
れるように、フォトレジスト３２を除去すると、位相シ
フト４を有する回折格子３が基板３ａ上に形成されてい
ることになる。ただし、この方法では、上記したように
位相シフト４を厳密に制御して形成することができない
ので、位相シフト量を簡単且つ確実に測定することが望
まれるのである。そして、本発明では、位相シフト量を
簡単且つ確実に測定することができる。
【００２６】位相シフト４を有する回折格子３の製造の
一例においては、光源１４は波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃ
ｄレーザ、入射角θ１０＝５９°００′５４″、入射角
θ２０＝４８°４３′４７″、位相シフトマスク段差は
２．１４μｍ、位相シフトマスク屈折率は１．４７５、
記録される回折格子周期は２０２ｎｍ、位相シフト量は
πである。
一例においては、光源１４は波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃ
ｄレーザ、入射角θ１０＝５９°００′５４″、入射角
θ２０＝４８°４３′４７″、位相シフトマスク段差は
２．１４μｍ、位相シフトマスク屈折率は１．４７５、
記録される回折格子周期は２０２ｎｍ、位相シフト量は
πである。
【００２７】図１５から図１７は本発明による回折格子
の位相シフト量測定方法の実施例を示す図である。この
例においては、回折格子３は図１４を参照して説明した
製造方法により製造されたものである。回折格子３は基
板３ａの表面に形成され、位相シフト４を有する。この
回折格子３は図２に示した位相シフト型回折格子を有す
る分布帰還型半導体レーザで使用されることができるも
のである。
の位相シフト量測定方法の実施例を示す図である。この
例においては、回折格子３は図１４を参照して説明した
製造方法により製造されたものである。回折格子３は基
板３ａの表面に形成され、位相シフト４を有する。この
回折格子３は図２に示した位相シフト型回折格子を有す
る分布帰還型半導体レーザで使用されることができるも
のである。
【００２８】この実施例では、図１５に示されるよう
に、基板３ａ上に回折格子３を製造した後で、回折格子
３の表面にフォトレジスト４０を塗布する。それから、
図８で説明したのと同じ露光条件での二方向からの露光
（ただし、位相シフトマスク３４なし）でフォトレジス
ト４０を露光する。それから、図１６に示されるよう
に、フォトレジスト４０を現像する。すると、フォトレ
ジスト４０の表面には回折格子３の山と谷の回折パター
ンと同じ周期の山と谷のパターンができる。この場合、
位相シフトマスク３４を使用していないので、フォトレ
ジスト４０のパターンには位相シフトはない。しかし、
露光時の露光量が位相シフト４の両側に位置する部分４
０ａ、４０ｂにおいて変わるので、位相シフト４の両側
に位置する部分４０ａ、４０ｂの厚さが変わるようにな
る。図１６においては、右側の部分４０ｂが左側の部分
４０ａよりも厚い。
に、基板３ａ上に回折格子３を製造した後で、回折格子
３の表面にフォトレジスト４０を塗布する。それから、
図８で説明したのと同じ露光条件での二方向からの露光
（ただし、位相シフトマスク３４なし）でフォトレジス
ト４０を露光する。それから、図１６に示されるよう
に、フォトレジスト４０を現像する。すると、フォトレ
ジスト４０の表面には回折格子３の山と谷の回折パター
ンと同じ周期の山と谷のパターンができる。この場合、
位相シフトマスク３４を使用していないので、フォトレ
ジスト４０のパターンには位相シフトはない。しかし、
露光時の露光量が位相シフト４の両側に位置する部分４
０ａ、４０ｂにおいて変わるので、位相シフト４の両側
に位置する部分４０ａ、４０ｂの厚さが変わるようにな
る。図１６においては、右側の部分４０ｂが左側の部分
４０ａよりも厚い。
【００２９】図１７は、このようにして位相シフト４の
上にフォトレジスト４０を形成し、露光、現像した後
で、電子顕微鏡やカメラ等の撮像、検出手段２０によっ
てフォトレジスト４０の表面のパターンを撮像するとこ
ろを示している。フォトレジスト４０の表面のパターン
は露光時の回折光と反射光との干渉により図１８に示す
ようなモアレ縞となっている。そして、回折格子３の位
相シフト４の両側では位相がずれているために、図１９
に示すように、回折格子３の位相シフト４の両側では、
干渉により生じるモアレ縞の明暗には差が生じ、モアレ
縞の明暗の位相差から位相シフト４の位相シフト量を測
定することができる。
上にフォトレジスト４０を形成し、露光、現像した後
で、電子顕微鏡やカメラ等の撮像、検出手段２０によっ
てフォトレジスト４０の表面のパターンを撮像するとこ
ろを示している。フォトレジスト４０の表面のパターン
は露光時の回折光と反射光との干渉により図１８に示す
ようなモアレ縞となっている。そして、回折格子３の位
相シフト４の両側では位相がずれているために、図１９
に示すように、回折格子３の位相シフト４の両側では、
干渉により生じるモアレ縞の明暗には差が生じ、モアレ
縞の明暗の位相差から位相シフト４の位相シフト量を測
定することができる。
【００３０】図２０は、図１５における露光について説
明する図である。この図の関係を基に、下記の関係式が
成立する。なお、空気の屈折率を１とし、フォトレジス
ト４０の屈折率をｎとする。また、光源の波長をλと
し、回折格子３の周期をΛとする。θ１０、θ２０は二
方向露光の入射角であり、θ１１、θ２１はフォトレジ
スト４０での屈折角であり、θ１２、θ２２は回折格子
３での回折角である。
明する図である。この図の関係を基に、下記の関係式が
成立する。なお、空気の屈折率を１とし、フォトレジス
ト４０の屈折率をｎとする。また、光源の波長をλと
し、回折格子３の周期をΛとする。θ１０、θ２０は二
方向露光の入射角であり、θ１１、θ２１はフォトレジ
スト４０での屈折角であり、θ１２、θ２２は回折格子
３での回折角である。
【００３１】
【数１】
【００３２】
【数２】
【００３３】
【数３】
【００３４】
【数４】
【００３５】
【数５】
【００３６】
【数６】
【００３７】
【数７】
【００３８】このように、フォトレジスト４０にそれぞ
れ入射角度θ１０、θ２０で二方向から露光を行うと、
フォトレジスト４０は、それぞれの入射光及びフォトレ
ジスト４０を透過して回折格子３で反射した反射光によ
り露光されることになる。フォトレジスト４０を透過し
て回折格子３で反射した反射光は、いわゆる反射光Ｒ１
０、２１０と、反射回折光Ｄ１０、Ｄ２０とを含む。屈
折角θ１１、θ２１は、回折格子３の表面における反射
光Ｒ１０、２１０の反射角と等しい。従って、式
（６）、（７）は、一方の入射光の回折光の回折角は、
もう一方の入射光の反射光の反射角と等しいことを示し
ている。
れ入射角度θ１０、θ２０で二方向から露光を行うと、
フォトレジスト４０は、それぞれの入射光及びフォトレ
ジスト４０を透過して回折格子３で反射した反射光によ
り露光されることになる。フォトレジスト４０を透過し
て回折格子３で反射した反射光は、いわゆる反射光Ｒ１
０、２１０と、反射回折光Ｄ１０、Ｄ２０とを含む。屈
折角θ１１、θ２１は、回折格子３の表面における反射
光Ｒ１０、２１０の反射角と等しい。従って、式
（６）、（７）は、一方の入射光の回折光の回折角は、
もう一方の入射光の反射光の反射角と等しいことを示し
ている。
【００３９】従って、一方の入射光の回折光と、もう一
方の入射光の反射光とが干渉し、フォトレジスト４０の
表面のパターンはモアレ縞となる。このモアレ縞は、図
１９に示すように、回折格子３の位相シフト４の両側の
部分４０ａ、４０ｂにおいては、回折格子３の位相シフ
ト４の両側の位相のずれに対応してずれている。従っ
て、回折格子３の位相シフト４の両側の部分４０ａ、４
０ｂのモアレ縞を比較することにより、位相シフト４の
シフト量を測定することができる。
方の入射光の反射光とが干渉し、フォトレジスト４０の
表面のパターンはモアレ縞となる。このモアレ縞は、図
１９に示すように、回折格子３の位相シフト４の両側の
部分４０ａ、４０ｂにおいては、回折格子３の位相シフ
ト４の両側の位相のずれに対応してずれている。従っ
て、回折格子３の位相シフト４の両側の部分４０ａ、４
０ｂのモアレ縞を比較することにより、位相シフト４の
シフト量を測定することができる。
【００４０】以上の実施例においては、測定すべき位相
シフトを有する回折格子の回折光に対して干渉性の光を
加え、該回折光と該干渉性の光とからモアレ縞を生じさ
せ、該モアレ縞から位相シフト量を検出するようになっ
ている。このようにして、回折格子の検査を行い、位相
シフト型回折格子を有する分布帰還型半導体レーザに使
用することができる。
シフトを有する回折格子の回折光に対して干渉性の光を
加え、該回折光と該干渉性の光とからモアレ縞を生じさ
せ、該モアレ縞から位相シフト量を検出するようになっ
ている。このようにして、回折格子の検査を行い、位相
シフト型回折格子を有する分布帰還型半導体レーザに使
用することができる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
位相シフト量を正確に測定することのできる回折格子の
位相シフト量測定装置及び方法を提供することができ
る。
位相シフト量を正確に測定することのできる回折格子の
位相シフト量測定装置及び方法を提供することができ
る。
【図１】本発明の回折格子の位相シフト量測定装置の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図２】位相シフト型回折格子を有する分布帰還型半導
体レーザの例を示す図である。
体レーザの例を示す図である。
【図３】図２のレーザにおいて位相シフト量と発振波長
及び規格化しきい値利得差との関係を示す図である。
及び規格化しきい値利得差との関係を示す図である。
【図４】位相シフトの位置が変化した場合の位相シフト
量と発振波長及び規格化しきい値利得差との関係を示す
図である。
量と発振波長及び規格化しきい値利得差との関係を示す
図である。
【図５】従来の測定方法の一例を示す図である。
【図６】図５の部分拡大図であり、（Ａ）は図５のＡの
部分の拡大図、（Ｂ）は図５のＢの部分の拡大図であ
る。
部分の拡大図、（Ｂ）は図５のＢの部分の拡大図であ
る。
【図７】従来の測定方法の他の例を示す図である。
【図８】図７の部分拡大図であり、（Ａ）は図７のＣの
部分の拡大図、（Ｂ）は図７のＤの部分の拡大図、
（Ｂ）は図７のＥの部分の拡大図である。
部分の拡大図、（Ｂ）は図７のＤの部分の拡大図、
（Ｂ）は図７のＥの部分の拡大図である。
【図９】図１の装置を使用して生じたモアレ縞を示す図
である。
である。
【図１０】回折格子の拡大図である。
【図１１】図９のモアレ縞が位相シフトの両側にできた
例を示す図である。
例を示す図である。
【図１２】図１１の拡大図である。
【図１３】図１の装置の変形例を示す図である。
【図１４】回折格子の製造方法の例を示す図である。
【図１５】本発明の回折格子の位相シフト量測定方法の
実施例を示す図である。
実施例を示す図である。
【図１６】図１５のフォトレジストを現像する工程を示
す図である。
す図である。
【図１７】図１５のフォトレジストの上からモアレ縞を
検出する工程を示す図である。
検出する工程を示す図である。
【図１８】図１７で検出されるモアレ縞を示す図であ
る。
る。
【図１９】図１８のモアレ縞が位相シフトの両側にでき
た例を示す図である。
た例を示す図である。
【図２０】図１４のフォトレジストの露光工程における
露光方法を示す図である。
露光方法を示す図である。
１…活性層 ２…光ガイド層 ３…回折格子 ３ａ…基板 ４…位相シフト １２…支持具 １４…光源 １６…半透明鏡 １８…反射鏡 ２０…検出手段 ２２…凸レンズ ２４…凸レンズ ３０…画像処理装置 ３２…フォトレジスト ３４…位相シフトマスク ４０…フォトレジスト
Claims (7)
- 【請求項１】 光源と、該光源から照射された光を分岐
する半透明鏡と、該半透明鏡によって分岐された一部の
光を反射する反射鏡と、該半透明鏡によって分岐された
他の一部の光が測定すべき回折格子に入射し且つ該回折
格子から該半透明鏡に戻るように回折格子を支持する支
持手段と、該反射鏡で反射され且つ該半透明鏡を通った
光、及び該回折格子から戻され且つ該半透明鏡を通った
光を同時に検出する検出手段とを備えたことを特徴とす
る回折格子の位相シフト量測定装置。 - 【請求項２】 該光源は測定すべき回折格子により回折
光を生じる波長のコヒーレンス長の長い光を出射し、該
光源と該半透明鏡との間に、該光源から出射した光を測
定に必要なだけ拡大し、平面波に変換する光学系が設け
られることを特徴とする請求項１に記載の回折格子の位
相シフト量測定装置。 - 【請求項３】 該支持手段は、回折格子での回折光を該
半透明鏡によって分岐された該他の一部の光の入射光路
と同じ光路で該半透明鏡へ戻すために、回折格子に対す
る入射角を変化しうるように構成されていることを特徴
とする請求項１に記載の回折格子の位相シフト量測定装
置。 - 【請求項４】 測定すべき位相シフトを有する回折格子
をその表面に形成した基板上にフォトレジストを塗布
し、所定の露光方法で該フォトレジストを露光し、該フ
ォトレジストを現像し、該フォトレジストに形成された
パターンを検出することを特徴とする回折格子の位相シ
フト量測定方法。 - 【請求項５】 該回折格子は２方向から光を照射するこ
とにより形成されたものであり、該フォトレジストの所
定の露光方法は該回折格子の露光時と同じ２方向から露
光することであることを特徴とする請求項４に記載の回
折格子の位相シフト量測定方法。 - 【請求項６】 測定すべき位相シフトを有する回折格子
の回折光に対して干渉性の光を加え、該回折光と該干渉
性の光とからモアレ縞を生じさせ、該モアレ縞から位相
シフト量を検出することを特徴とする回折格子の位相シ
フト量測定方法。 - 【請求項７】 位相シフト型回折格子を有する分布帰還
型半導体レーザに用いられる位相シフト回折格子の位相
シフト量を測定することを特徴とする請求項６に記載の
回折格子の位相シフト量測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17717697A JPH1126878A (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 回折格子の位相シフト量測定装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17717697A JPH1126878A (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 回折格子の位相シフト量測定装置及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1126878A true JPH1126878A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16026519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17717697A Withdrawn JPH1126878A (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 回折格子の位相シフト量測定装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1126878A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118816706A (zh) * | 2024-09-18 | 2024-10-22 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 标校光栅干涉仪测量光栅余弦误差的装置及方法 |
| CN120627907A (zh) * | 2025-08-11 | 2025-09-12 | 湖南普照信息材料有限公司 | 一种反射式光栅坯料、制作方法、及其检测系统 |
-
1997
- 1997-07-02 JP JP17717697A patent/JPH1126878A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118816706A (zh) * | 2024-09-18 | 2024-10-22 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 标校光栅干涉仪测量光栅余弦误差的装置及方法 |
| CN118816706B (zh) * | 2024-09-18 | 2025-02-18 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 标校光栅干涉仪测量光栅余弦误差的装置及方法 |
| CN120627907A (zh) * | 2025-08-11 | 2025-09-12 | 湖南普照信息材料有限公司 | 一种反射式光栅坯料、制作方法、及其检测系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040907 |