JPS61138202A - 回折格子の製造方法 - Google Patents
回折格子の製造方法Info
- Publication number
- JPS61138202A JPS61138202A JP25998084A JP25998084A JPS61138202A JP S61138202 A JPS61138202 A JP S61138202A JP 25998084 A JP25998084 A JP 25998084A JP 25998084 A JP25998084 A JP 25998084A JP S61138202 A JPS61138202 A JP S61138202A
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- JP
- Japan
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- film
- region
- diffraction grating
- substrate
- photoresist
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (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。
め要約のデータは記録されません。
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反転する構造
を有する回折格子の製造方法に関するものである。
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反転する構造
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
はフィルタとしであるいは分布帰還形半導体レーザ（以
下、ｒＤＦＢレーザ」と略す）の内部等に用いられてい
る。
を反射あるいは通過させるため、光通信の分野において
はフィルタとしであるいは分布帰還形半導体レーザ（以
下、ｒＤＦＢレーザ」と略す）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、従来から種々の提藁が
ある。特に最近では、回折格子の中央部付近で凹凸の位
相を反転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。
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、従来から種々の提藁が
ある。特に最近では、回折格子の中央部付近で凹凸の位
相を反転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。
このようなりＦＢレーザの発振波長は回折格子の凹凸の
周期へで決定され、さらに安定な動作は回折格子の製作
精度に依存する。従って、回折格子の製作９度がＤＦＢ
レーザの特性を左右することになる。
周期へで決定され、さらに安定な動作は回折格子の製作
精度に依存する。従って、回折格子の製作９度がＤＦＢ
レーザの特性を左右することになる。
凹凸の位相が反転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、まず凹凸の位相が反転しない構造
の回折格子の製造方法について説明する。
造方法を述べる前に、まず凹凸の位相が反転しない構造
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λ。なる例えばＨｅ−Ｃｄ
レーザ光３をハーフミラ−４で２つに分波し、各、〜
・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
ォトレジスト膜２を塗布した結晶表面に照射したときに
生じる干渉光により露光し、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Δはレ
ーザ光３の入射角をαとすれば λ。
の製造の原理図である。波長λ。なる例えばＨｅ−Ｃｄ
レーザ光３をハーフミラ−４で２つに分波し、各、〜
・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
ォトレジスト膜２を塗布した結晶表面に照射したときに
生じる干渉光により露光し、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Δはレ
ーザ光３の入射角をαとすれば λ。
Δ；□ −・−−−−一−−−−−・−−−−
−（１）２ ｓｉｎα で求められろ。
−（１）２ ｓｉｎα で求められろ。
一方、レーザの中央で回折格子の位相が反転した構造を
有する大切格子を製造する方法として、コンピュータ制
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
周期へが大きい場合には適用できるが、凹凸の周期へが
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
に周期へが小さい場合（約２０００人）には、解像度の
限界に達し、製造が実質上困難となってしまう。
有する大切格子を製造する方法として、コンピュータ制
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
周期へが大きい場合には適用できるが、凹凸の周期へが
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
に周期へが小さい場合（約２０００人）には、解像度の
限界に達し、製造が実質上困難となってしまう。
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。
折格子パターンの全面を走査し終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
互いに反転する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。
互いに反転する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。
（１） 第２図は前述した２光束干渉露光により位相
反転の構造を有する回折格子を製造した場合の模式図で
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によりおおわれている。なお通常フォトレジ
スト膜２上に隙間ｄ （約数μｍ）を設げている。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光束干渉露光を行っても、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倍に亘って凹凸が形成されない。
反転の構造を有する回折格子を製造した場合の模式図で
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によりおおわれている。なお通常フォトレジ
スト膜２上に隙間ｄ （約数μｍ）を設げている。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光束干渉露光を行っても、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倍に亘って凹凸が形成されない。
例えば、回折格子の凹凸の周期へを２４００人とし、Ｈ
ｅ−Ｃｄ レーザの波長λ。を３２５０人とすれば、入
射角αは となり、マスクの厚さＬを５０μｍとし隙間を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）ｔａｎα２ｔ−ｔａｎα＝４７ （μｌ〕となる
。
ｅ−Ｃｄ レーザの波長λ。を３２５０人とすれば、入
射角αは となり、マスクの厚さＬを５０μｍとし隙間を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）ｔａｎα２ｔ−ｔａｎα＝４７ （μｌ〕となる
。
従って、２回の２光束干渉露光により、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、Ｄ
ＦＢ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を薄くシたり、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できるが、やはり凹凸が
形成されない領域Ｃができる。
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、Ｄ
ＦＢ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を薄くシたり、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できるが、やはり凹凸が
形成されない領域Ｃができる。
（２）最初に領域Ａを露光し、次に領域Ｂを露光する時
に凹凸の位相を１８０度反転させるため、基板１を凹凸
の周期への半分だけ（約１０００人）正確に移動しなけ
ればならない。しかし、約１０００人（０，１μｍ）だ
け正確に基板１を移動させることは極めて難しく、再現
性の面からも非常に困難である。
に凹凸の位相を１８０度反転させるため、基板１を凹凸
の周期への半分だけ（約１０００人）正確に移動しなけ
ればならない。しかし、約１０００人（０，１μｍ）だ
け正確に基板１を移動させることは極めて難しく、再現
性の面からも非常に困難である。
以上のように、周期的な凹凸の位相が反転する構造を有
する回折格子を従来の２光束干渉露光で製造するのは困
難であった。
する回折格子を従来の２光束干渉露光で製造するのは困
難であった。
（発明の目的と特徴）
本発明は、上述した従来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する。
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する。
本発明の特徴は、基板上にネガタイプのフォトレジスト
膜（Ｎ膜）が第１の領域Ａだけに形成され第２の領域Ｂ
にはポジタイプのフォトレジスト膜（Ｐ膜）上に前記ネ
ガタイプのフォトレジスト膜が形成された状態を形成し
た後、前記基板の第１の領域と第２の領域に２光束干渉
露光を行い、前記フォトレジスト膜のネガタイプとポジ
タイプの特性を利用して前記第１の領域と第２の領域と
に各領域で凹凸の位相が互いに反転した回折格子を形成
することにある。
膜（Ｎ膜）が第１の領域Ａだけに形成され第２の領域Ｂ
にはポジタイプのフォトレジスト膜（Ｐ膜）上に前記ネ
ガタイプのフォトレジスト膜が形成された状態を形成し
た後、前記基板の第１の領域と第２の領域に２光束干渉
露光を行い、前記フォトレジスト膜のネガタイプとポジ
タイプの特性を利用して前記第１の領域と第２の領域と
に各領域で凹凸の位相が互いに反転した回折格子を形成
することにある。
なお、ポジタイプおよびネガタイプのフォトレジストを
利用した回折格子の製造方法については、同一発明者に
よって特許出願（特願昭５９−５２１００号）なされて
いるが、そこではネガタイプのフォトレジストとして通
常頻繁に用いられている環化ゴム系のものを用いること
を前提としていた。本発明はポジタイプのフォトレジス
トと化学的にほぼ同じ性質を有するノボラック系のネガ
タイプのフォトレジストを用いることにより、全体のプ
ロセスを簡略化すると同時に、ノボラック系フォトレジ
ストの有する高解像度性により、良質の位相反転回折格
子を実現するものである。
利用した回折格子の製造方法については、同一発明者に
よって特許出願（特願昭５９−５２１００号）なされて
いるが、そこではネガタイプのフォトレジストとして通
常頻繁に用いられている環化ゴム系のものを用いること
を前提としていた。本発明はポジタイプのフォトレジス
トと化学的にほぼ同じ性質を有するノボラック系のネガ
タイプのフォトレジストを用いることにより、全体のプ
ロセスを簡略化すると同時に、ノボラック系フォトレジ
ストの有する高解像度性により、良質の位相反転回折格
子を実現するものである。
（発明の構成および作用）
以下に図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第３図は本発明による実施例であり、凹凸の位相が反転
する構造を有する回折格子の製造工程を概略的に示した
ものである。
する構造を有する回折格子の製造工程を概略的に示した
ものである。
（ａｌ 基板１の上の全領域にＰ膜２を塗布した後、
通 常のマスク露光により第１の領域のみを露光し、第
１の領域のＰ膜を除去する。
通 常のマスク露光により第１の領域のみを露光し、第
１の領域のＰ膜を除去する。
（ｂ） Ｎ膜７を全領域に塗布し、第１の領域にＮ膜
。
。
第２の領域にＰ膜上にＮ膜が形成されるようにする。以
上が第１の工程である。前述の如く、ネガタイプのフォ
トレジストとしてポジタイプのフォトレジストと同系列
のノボラック系を用いると、Ｐ膜とＮ膜との境界で両者
が混合する場合があるが、それを避けるためにはＰ膜表
面をクロロカーボン等で処理し、適当な熱処理を行えば
よい。
上が第１の工程である。前述の如く、ネガタイプのフォ
トレジストとしてポジタイプのフォトレジストと同系列
のノボラック系を用いると、Ｐ膜とＮ膜との境界で両者
が混合する場合があるが、それを避けるためにはＰ膜表
面をクロロカーボン等で処理し、適当な熱処理を行えば
よい。
（Ｃ１第１および第２の領域に２光束干渉露光を行う。
黒い部分が干渉露光により露光された部分である。以上
が第２の工程である。
が第２の工程である。
（ｄ） 第１および第２の領域の現像を行う。Ｐ膜２
およびＮ膜７ともにノボラック系のフォトレジスト膜で
あ４ため、同一現像液でも現像することができるが、Ｎ
膜７専用の現像液に浸した後純水でリンスを行い、さら
にＰ膜２専用の現像液に浸した方がより効果的である。
およびＮ膜７ともにノボラック系のフォトレジスト膜で
あ４ため、同一現像液でも現像することができるが、Ｎ
膜７専用の現像液に浸した後純水でリンスを行い、さら
にＰ膜２専用の現像液に浸した方がより効果的である。
（ｅｌ 現像後のＰ膜２とＮ膜７から成る回折格子状
のフォトレジスト膜をマスクとして基板１のエツチング
を行う。
のフォトレジスト膜をマスクとして基板１のエツチング
を行う。
ｆｆ） Ｐ膜２とＮ膜７を除去し、第１の領域と第２
の領域とで位相の反転した回折格子基板を得る。
の領域とで位相の反転した回折格子基板を得る。
以上が第３の工程である。
ノボラック系のネガタイプフォトレジストは、環化ゴム
系のものに比べて空中で露光する際の減感作用が少ない
ので、（Ｃ１に示したようにＮ膜７を空中に露出したま
ま露光することもできるが、Ｎ膜７の上に薄いＰ膜２等
を塗布するかまたは窒素雰囲気中で露光することにより
、減感作用をさらに少なくすることができることは言う
までもない。
系のものに比べて空中で露光する際の減感作用が少ない
ので、（Ｃ１に示したようにＮ膜７を空中に露出したま
ま露光することもできるが、Ｎ膜７の上に薄いＰ膜２等
を塗布するかまたは窒素雰囲気中で露光することにより
、減感作用をさらに少なくすることができることは言う
までもない。
（発明の効果）
以上の工程から明らかなように、本発明では１回の２光
束干渉露光しか用いないため、基板１の移動が不要とな
りかつ２光束干渉露光時において、メタルマスク６など
をする必要がないので凹凸が形成されない部分（領域Ｃ
）もなくなるため、精密な位相反転を有した回折格子を
製造できる。従って、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フォトレジストの塗
布等については詳しい具体的な説明を省いたが、通常の
フォトレジストの技術が用いられる。
束干渉露光しか用いないため、基板１の移動が不要とな
りかつ２光束干渉露光時において、メタルマスク６など
をする必要がないので凹凸が形成されない部分（領域Ｃ
）もなくなるため、精密な位相反転を有した回折格子を
製造できる。従って、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フォトレジストの塗
布等については詳しい具体的な説明を省いたが、通常の
フォトレジストの技術が用いられる。
第１図は従来の２光束干渉露光法の原理図、第２図は従
来の２光束干渉露光により部分的に凹凸の位相が反転す
る回折格子製造の模式図、第３図は本発明による回折格
子の製造工程図である。 １・・・基板、 ２・・・ポジタイプのフォトレジス
ト膜、 ３−４１ｅ−Ｃｄレーザ光、 ４・・・ハーフミラ−１５・・・ミラー、 ６・・・
メタルマスク、 ７・・・ネガタイプのフォトレジ
スト膜。
来の２光束干渉露光により部分的に凹凸の位相が反転す
る回折格子製造の模式図、第３図は本発明による回折格
子の製造工程図である。 １・・・基板、 ２・・・ポジタイプのフォトレジス
ト膜、 ３−４１ｅ−Ｃｄレーザ光、 ４・・・ハーフミラ−１５・・・ミラー、 ６・・・
メタルマスク、 ７・・・ネガタイプのフォトレジ
スト膜。
Claims (1)
- （１）基板上にネガタイプのフォトレジスト膜が第１の
領域だけに形成され、第２の領域にはポジタイプのフォ
トレジスト膜上に前記ネガタイプのフォトレジスト膜が
形成された状態を形成する第１の工程と、前記基板の第
１の領域と第２の領域に２光束干渉露光を行う第２の工
程と、前記フォトレジスト膜のネガタイプとポジタイプ
の特性を利用して前記第１の領域と第２の領域とに各領
域で凹凸の位相が互いに反転した回折格子を形成する第
３の工程とを含む回折格子の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25998084A JPS61138202A (ja) | 1984-12-11 | 1984-12-11 | 回折格子の製造方法 |
| US06/710,984 US4660934A (en) | 1984-03-21 | 1985-03-12 | Method for manufacturing diffraction grating |
| GB08507413A GB2157849B (en) | 1984-03-21 | 1985-03-21 | Method for manufacturing a diffraction grating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25998084A JPS61138202A (ja) | 1984-12-11 | 1984-12-11 | 回折格子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61138202A true JPS61138202A (ja) | 1986-06-25 |
| JPH0374805B2 JPH0374805B2 (ja) | 1991-11-28 |
Family
ID=17341603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25998084A Granted JPS61138202A (ja) | 1984-03-21 | 1984-12-11 | 回折格子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61138202A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004513504A (ja) * | 2000-04-18 | 2004-04-30 | オブドゥカト アクティエボラーグ | 構造体に関連する基板及びその製造方法 |
| US7282455B2 (en) * | 2004-12-10 | 2007-10-16 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of producing a diffraction grating |
-
1984
- 1984-12-11 JP JP25998084A patent/JPS61138202A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004513504A (ja) * | 2000-04-18 | 2004-04-30 | オブドゥカト アクティエボラーグ | 構造体に関連する基板及びその製造方法 |
| US7282455B2 (en) * | 2004-12-10 | 2007-10-16 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of producing a diffraction grating |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0374805B2 (ja) | 1991-11-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |