JPS627002A - 位相シフト回折格子の製造方法 - Google Patents
位相シフト回折格子の製造方法Info
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- JPS627002A JPS627002A JP14582685A JP14582685A JPS627002A JP S627002 A JPS627002 A JP S627002A JP 14582685 A JP14582685 A JP 14582685A JP 14582685 A JP14582685 A JP 14582685A JP S627002 A JPS627002 A JP S627002A
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- Japan
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- diffraction grating
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- grating
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- Semiconductor Lasers (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シフトしてい
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シフトしてい
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」と略記する）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」と略記する）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、従来から種々の提案が
ある。特に最近では、回折格子の中央部付近で凹凸の位
相をシフト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Ａ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、
回折格子の製作精度がＤＦＢレーザの特性を左右するこ
とになる。
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、従来から種々の提案が
ある。特に最近では、回折格子の中央部付近で凹凸の位
相をシフト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Ａ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、
回折格子の製作精度がＤＦＢレーザの特性を左右するこ
とになる。
凹凸の位相がシフト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、まず凹凸の位相がシフトしない
構造の回折格子の製造方法について説明する。
製造方法を述べる前に、まず凹凸の位相がシフトしない
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 −Ｃ
ｄレーザ光３をハーフミラ−４で２つに分渡し、各々の
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
じる干渉パターンにより露光し、現像とエツチングを行
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、で求められ
る。
の製造の原理図である。波長λ。なる例えばＨｅ −Ｃ
ｄレーザ光３をハーフミラ−４で２つに分渡し、各々の
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
じる干渉パターンにより露光し、現像とエツチングを行
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、で求められ
る。
一方、レーザの中央で回折格子の位相がシフトした構造
を有する回折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次の回折格子めよ
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。
を有する回折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次の回折格子めよ
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
互いにシフトした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。
互いにシフトした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。
第２図は前述した２光束干渉露光により位相が反転、す
なわち１８０°位相シフトした構造を有する回折格子を
製造した場合の模式図であり、ＡとＢの領域をメタルマ
スクを用いて別々に露光する方法である。同面は領域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により覆
われている。
なわち１８０°位相シフトした構造を有する回折格子を
製造した場合の模式図であり、ＡとＢの領域をメタルマ
スクを用いて別々に露光する方法である。同面は領域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により覆
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μＩＩ＋
）を設けている。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
。
）を設けている。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ｔを５０μＩ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） ｔａｎａｚｔ−ｔａｎｃｔ ＝ ４７ （−μｍ
）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ｔを５０μＩ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） ｔａｎａｚｔ−ｔａｎｃｔ ＝ ４７ （−μｍ
）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〔μＩ〕となり、発光領
域の全体長が通常数百Ｃμｍ〕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を薄くしたり、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ができるが、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〔μＩ〕となり、発光領
域の全体長が通常数百Ｃμｍ〕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を薄くしたり、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ができるが、やはり凹凸
が形成されない領域Ｃができる。
さらに、第３図、第４図は位相シフター板７を用いてＡ
ｅｆｆ域とＢ ｅＮ域を一度に２光束干渉露光する従来
法であるが、位相シフター板７の平面度。
ｅｆｆ域とＢ ｅＮ域を一度に２光束干渉露光する従来
法であるが、位相シフター板７の平面度。
厚さの均一性が問題になるばかりでなく、所望の回折格
子の周期へに応°じて位相シフター板７の段差を調整す
る必要がある。ここで、第３図では、ホトレジスト膜２
と位相シフター板７との間隙ｄにより、また第４図の例
では位相シフター板７がら基板１に到達するまでの光の
回折効果により、それぞれＡｉＩ域と８９１域の境界付
近には回折格子が形成されなくなる。
子の周期へに応°じて位相シフター板７の段差を調整す
る必要がある。ここで、第３図では、ホトレジスト膜２
と位相シフター板７との間隙ｄにより、また第４図の例
では位相シフター板７がら基板１に到達するまでの光の
回折効果により、それぞれＡｉＩ域と８９１域の境界付
近には回折格子が形成されなくなる。
以上のように、周期的な凹凸の位相がシフトしている構
造の回折格子を従来のように、メタルマスクや位相シフ
ターを用いて精度よく製造することは困難であった。
造の回折格子を従来のように、メタルマスクや位相シフ
ターを用いて精度よく製造することは困難であった。
（発明の目的と特徴）
本発明は、上述した従来技術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している。
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している。
本発明の特徴は、基板上の第１の領域にまず第１の回折
格子を形成し、その基板上にネガタイプのホトレジスト
膜を塗布し、第１の領域を露光した後、所要の２光束干
渉パターンの位相が第１の回折格子に対して所定の位相
シフトを有するように基板の位置を調整し、その位置調
整された干渉パターンで露光を行い、第２の領域に第２
の回折格子を形成することにある。
格子を形成し、その基板上にネガタイプのホトレジスト
膜を塗布し、第１の領域を露光した後、所要の２光束干
渉パターンの位相が第１の回折格子に対して所定の位相
シフトを有するように基板の位置を調整し、その位置調
整された干渉パターンで露光を行い、第２の領域に第２
の回折格子を形成することにある。
（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５図は本発明の実施例である。 −（第１の工程
） （ａ） 基板１の上にネガタイプのホトレジスト膜８
を塗布する。
） （ａ） 基板１の上にネガタイプのホトレジスト膜８
を塗布する。
山） 第２の領域を通常のマスク露光法で露光する。
（Ｃ） レーザ光３により、ホトレジスト膜８の全面
に亘って２光束干渉露光を行う。
に亘って２光束干渉露光を行う。
（ｄ） 現像を行うことにより、第１の領域にホトレ
ジスト膜８の回折格子を形成する。
ジスト膜８の回折格子を形成する。
（１１） エツチング等で回折格子パターンを基板１
に形成する。
に形成する。
（ｆ） 第１の領域及び第２の領域のホトレジスト膜
８を除去して、第１の領域に第１の回折格子９を形成す
る。
８を除去して、第１の領域に第１の回折格子９を形成す
る。
（第２の工程）
（幻 第１の回折格子９を形成した基板上にネガタイプ
のホトレジスト膜８を塗布する。
のホトレジスト膜８を塗布する。
（ｈ） 第１の領域のホトレジスト膜８を通常のマス
ク露光法で露光する。
ク露光法で露光する。
（１３メタルマスク６等を用いて、第１の回折格子９の
一部分を２光束干渉露光する。この時、回折格子上に干
渉パターンができるが、その干渉パターンが凹凸の凹の
部分と凸の部分のどちらと一致するかによって干渉パタ
ーンの反射光１１（破線）の強さが大きく異なる。従っ
て、その反射光を光検出器１０でモニタし、干渉パター
ンと第１の回折格子９との間に所定の位相シフトが生じ
るように基板１の位置をピエゾ素子等を用いて微調する
０通常反射光は干渉パターンの明るい部分と凸の部分が
一致した時最も強くなる。基板１の表面を金属等のよう
に反射率の高いものにしておくと、その効果は顕著であ
る。
一部分を２光束干渉露光する。この時、回折格子上に干
渉パターンができるが、その干渉パターンが凹凸の凹の
部分と凸の部分のどちらと一致するかによって干渉パタ
ーンの反射光１１（破線）の強さが大きく異なる。従っ
て、その反射光を光検出器１０でモニタし、干渉パター
ンと第１の回折格子９との間に所定の位相シフトが生じ
るように基板１の位置をピエゾ素子等を用いて微調する
０通常反射光は干渉パターンの明るい部分と凸の部分が
一致した時最も強くなる。基板１の表面を金属等のよう
に反射率の高いものにしておくと、その効果は顕著であ
る。
例えば、以下に説明するように第１と第２の領域で回折
格子の凹凸が反転したものを製造する場合には、干渉パ
ターンの明るい部分が凹の部分と一致するようにすれば
よい。
格子の凹凸が反転したものを製造する場合には、干渉パ
ターンの明るい部分が凹の部分と一致するようにすれば
よい。
（第３の工程）
０） メタルマスク等を取り除く。上記の（１）の工
程で調整された状態で２光束干渉露光３を行う。
程で調整された状態で２光束干渉露光３を行う。
（ト））現像することによりホトレジスト膜８の回折格
子が形成される。
子が形成される。
Ｖ） ホトレジスト膜８の回折格子をマスクとしてホト
リソグラフィ技術により基板１へのエツチングを行う。
リソグラフィ技術により基板１へのエツチングを行う。
（ｆｆ＋１ ホトレジスト膜８を取り除くことにより
、第２の領域に第２の回折格子１２を形成される。ここ
で、第１の回折格子９と第２の回折格子１２との間には
、この場合１８０°の位相シフトが生じている。
、第２の領域に第２の回折格子１２を形成される。ここ
で、第１の回折格子９と第２の回折格子１２との間には
、この場合１８０°の位相シフトが生じている。
（発明の効果）
以上の工程から明らかなように、本発明では第１と第２
の領域で任意の位相シフトを有する回折格子を容易に製
造でき、第１の領域と第２の領域の境界部分で凹凸が形
成されないという従来の欠点は解消できる。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
の現像工程やホ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、通常のホトリソグラフィの技術
が用いられる。
の領域で任意の位相シフトを有する回折格子を容易に製
造でき、第１の領域と第２の領域の境界部分で凹凸が形
成されないという従来の欠点は解消できる。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
の現像工程やホ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、通常のホトリソグラフィの技術
が用いられる。
第１図は従来の２光束干渉露光の原理説明図、第２図、
第３図、第４図は位相シフト回折格子を２光束干渉露光
で製造する場合の従来例の模式図、第５図は本発明によ
る位相シフト回折格子の製造工程を説明するための断面
図である。 １・・・基板、 ２・・・ポジタイプのホトレジスト膜
、３・・・Ｈｅ −Ｃｄレーザ光、 ４・・・ハーフミ
ラ−１５・・・ミラー、 ６・・・メタルマスク、７
・・・位相シフター板、 ８・・・ネガタイプのホト
レジスト膜、 ９・・・第１の回折格子、 １０・・・
光検出器、 １１・・・干渉パターンの反射光、１２・
・・第２の回折格子。 声１０ ｙ７ｊｉ５２０ 、〒３区 〒４０ 声５０ −ＦつＡ慢しげＩ／−１−育う２−々亘月呪戸５【 ％５圀
第３図、第４図は位相シフト回折格子を２光束干渉露光
で製造する場合の従来例の模式図、第５図は本発明によ
る位相シフト回折格子の製造工程を説明するための断面
図である。 １・・・基板、 ２・・・ポジタイプのホトレジスト膜
、３・・・Ｈｅ −Ｃｄレーザ光、 ４・・・ハーフミ
ラ−１５・・・ミラー、 ６・・・メタルマスク、７
・・・位相シフター板、 ８・・・ネガタイプのホト
レジスト膜、 ９・・・第１の回折格子、 １０・・・
光検出器、 １１・・・干渉パターンの反射光、１２・
・・第２の回折格子。 声１０ ｙ７ｊｉ５２０ 、〒３区 〒４０ 声５０ −ＦつＡ慢しげＩ／−１−育う２−々亘月呪戸５【 ％５圀
Claims (1)
- 基板上の第１の領域に第１の回折格子を形成する第１の
工程と、該基板上にネガタイプのホトレジスト膜を塗布
し前記第１の領域の該ホトレジスト膜を露光した後所要
の２光束干渉パターンが前記第１の回折格子に対して所
定の位相シフトを有するように該基板と該２光束干渉パ
ターンとの相対位置を調整する第２の工程と、該調整さ
れた前記２光束干渉パターンで該基板上の少なくとも前
記第１の領域以外の第２の領域上の該ホトレジスト膜を
露光し前記第２の領域に対して現像とエッチングをそれ
ぞれ行うことにより前記第２の領域に前記第１の回折格
子に対して位相シフトした第２の回折格子を形成する第
３の工程とを含む位相シフト回折格子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14582685A JPS627002A (ja) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | 位相シフト回折格子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14582685A JPS627002A (ja) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | 位相シフト回折格子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS627002A true JPS627002A (ja) | 1987-01-14 |
| JPH0461331B2 JPH0461331B2 (ja) | 1992-09-30 |
Family
ID=15394013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14582685A Granted JPS627002A (ja) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | 位相シフト回折格子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS627002A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5792528A (en) * | 1994-06-17 | 1998-08-11 | Atomic Energy Corporation Of South Africa Limited | Process for the production of plastic components for containing and/or transporting fluids |
| CN111480262A (zh) * | 2017-11-21 | 2020-07-31 | 应用材料公司 | 制造波导组合器的方法 |
| US11327218B2 (en) | 2017-11-29 | 2022-05-10 | Applied Materials, Inc. | Method of direct etching fabrication of waveguide combiners |
-
1985
- 1985-07-04 JP JP14582685A patent/JPS627002A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5792528A (en) * | 1994-06-17 | 1998-08-11 | Atomic Energy Corporation Of South Africa Limited | Process for the production of plastic components for containing and/or transporting fluids |
| CN111480262A (zh) * | 2017-11-21 | 2020-07-31 | 应用材料公司 | 制造波导组合器的方法 |
| US11327218B2 (en) | 2017-11-29 | 2022-05-10 | Applied Materials, Inc. | Method of direct etching fabrication of waveguide combiners |
| US11662516B2 (en) | 2017-11-29 | 2023-05-30 | Applied Materials, Inc. | Method of direct etching fabrication of waveguide combiners |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0461331B2 (ja) | 1992-09-30 |
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