JP2003149440A - Photonic crystal and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 整形層ができるだけ少なく、かつ、従来のフ
ォトニック結晶における矩形の側壁部分で脆弱な膜が生
成しやすく欠陥も生じやすいという問題のないフォトニ
ック結晶及びその製造方法を提供する。
【解決手段】断面形状が台形の凹凸パターンからなる周
期構造を有する基板の上に、屈折率が互いに異なる2種
類の膜が交互に積層され、定常形状を有する層の膜の断
面形状が三角形又は台形であることを特徴とするフォト
ニック結晶、及び基板表面に矩形断面の凹凸パターンを
形成し、該凹凸パターンの断面形状を台形にして、該断
面形状が台形の凹凸パターンを有する基板上に屈折率n
1の膜と屈折率n2の膜を交互に形成し、イオンエッチ
ング又は反応性イオンエッチングにより膜の形状を整形
することを特徴とするフォトニック結晶の製造方法。
[PROBLEMS] To provide a photonic crystal having as few shaping layers as possible and having no problem that a fragile film is easily formed on a rectangular side wall portion of a conventional photonic crystal and defects are easily generated, and a method of manufacturing the same. I will provide a. Kind Code: A1 Abstract: Two types of films having different refractive indices are alternately stacked on a substrate having a periodic structure composed of a concave-convex pattern having a trapezoidal cross-sectional shape, and the cross-sectional shape of a layer having a stationary shape is triangular or A photonic crystal characterized by a trapezoid, and a rectangular cross-sectional pattern formed on the substrate surface, the cross-sectional shape of the pattern is trapezoidal, and the cross-sectional shape is refracted onto a substrate having a trapezoidal pattern. Rate n
1. A method for producing a photonic crystal, comprising: forming a film having a refractive index of n2 and a film having a refractive index of 1 alternately; and shaping the film by ion etching or reactive ion etching.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子、小型光
導波路等に用いる、屈折率の異なる2種以上の材料を周
期的に配列したフォトニック結晶とその製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photonic crystal used for a light emitting device, a small optical waveguide, etc., in which two or more kinds of materials having different refractive indexes are periodically arranged, and a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】この種のフォトニック結晶では、二次元
の周期構造を形成させた基板上に、誘電率の異なる層を
積層することにより三次元周期構造を形成させて三次元
フォトニック結晶とする方法がある。この場合、通常の
積層条件を用いると、表面の平坦化が速やかに起こるた
め三次元周期構造が形成されないが、基板に凹凸パター
ンを形成し、バイアススパッタリング法により、基板表
面の凹凸パターンを複製しながら多層膜を堆積させると
三次元周期構造を有するフォトニック結晶が作成できる
ことが報告された(S.Kawasaki, Electronics Letters
33,1260,1997)。この基板表面の凹凸パターンを複製し
ながら多層膜を堆積させる特定の製膜モードを自己クロ
ーニングモードという。2. Description of the Related Art In this type of photonic crystal, a three-dimensional photonic crystal is formed by forming a three-dimensional periodic structure by laminating layers having different dielectric constants on a substrate on which a two-dimensional periodic structure is formed. There is a way to do it. In this case, if the normal stacking conditions are used, the three-dimensional periodic structure is not formed because the surface is rapidly flattened, but an uneven pattern is formed on the substrate and the uneven pattern on the substrate surface is duplicated by the bias sputtering method. However, it was reported that photonic crystals with a three-dimensional periodic structure could be prepared by depositing multilayer films (S. Kawasaki, Electronics Letters
33, 1260, 1997). A specific film formation mode in which a multilayer film is deposited while replicating the concavo-convex pattern on the substrate surface is called a self-cloning mode.
【0003】従来、フォトニック結晶は、その表面に矩
形断面形状の凹凸パターンを有する基板を用い、高周波
マグネトロンスパッタを用いて、その基板の上に互いに
屈折率の異なる2種の膜を自己クローニングモードで交
互に製膜、積層することにより製造されている。自己ク
ローニングモードで三次元フォトニック結晶を形成する
主要工程を以下に示す。図6は基板形成工程を示す図で
あり、6−1は基板を示し、6−2はレジストパターン
2を基板1上に形成した状態を示す。6−3はレジスト
パターンで被覆されずに露出した基板を反応性イオンエ
ッチングし、次いでレジストパターンを除去して、基板
上に矩形断面の凹凸パターンを形成した状態を示す。基
板1としては、シリコンウエハ、酸化膜付きウエハ、石
英等が用いられ、この上に周期的なレジストパターンを
形成する。このレジストパターンをマスクとして、反応
性イオンエッチングを行い基板表面に矩形断面の凹凸パ
ターンを形成する。次いでレジストパターンを除去し、
凹凸パターンを有する基板3に、スパッタとイオンエッ
チングを組み合わせたバイアススパッタで屈折率の異な
る膜4、5を交互に製膜、積層する。例えば、波長1.
55μmの光通信用を対象にしたフォトニック結晶の場
合は、シリコンと酸化シリコンを交互に製膜、積層した
ものが用いられる。Conventionally, a photonic crystal uses a substrate having an uneven pattern of a rectangular cross section on its surface, and uses high frequency magnetron sputtering to form two films having different refractive indexes on the substrate in a self-cloning mode. It is manufactured by alternately forming a film and laminating. The main steps of forming a three-dimensional photonic crystal in the self-cloning mode are shown below. FIG. 6 is a diagram showing a substrate forming process, 6-1 shows a substrate, and 6-2 shows a state in which the resist pattern 2 is formed on the substrate 1. 6-3 shows a state in which the substrate exposed without being covered with the resist pattern is subjected to reactive ion etching, and then the resist pattern is removed to form an uneven pattern having a rectangular cross section on the substrate. A silicon wafer, a wafer with an oxide film, quartz, or the like is used as the substrate 1, and a periodic resist pattern is formed on this. Using this resist pattern as a mask, reactive ion etching is performed to form an uneven pattern having a rectangular cross section on the substrate surface. Then remove the resist pattern,
Films 4 and 5 having different refractive indexes are alternately formed and laminated on the substrate 3 having an uneven pattern by bias sputtering in which sputtering and ion etching are combined. For example, wavelength 1.
In the case of a photonic crystal intended for optical communication of 55 μm, one in which silicon and silicon oxide are alternately formed and laminated is used.
【0004】図7にオートクローニング法で形成したフ
ォトニック結晶の断面構造の一例を示す。即ち、基板表
面に矩形断面の凹凸パターンを有する基板11の上に、
屈折率n1を有する膜6と、屈折率n2を有する膜7が
交互に積層されている。製膜にあたっては、図6で示し
た工程で製造した表面に矩形断面の凹凸パターンを有す
る基板11の上に、高周波マグネトロンスパッタで成膜
しながら、基板にバイアスを印加する。この方法では、
成膜と同時にエッチングが起こり、膜を積層するにつれ
て、矩形断面の形状が三角形断面の形状に移行する。こ
の矩形断面の形状が三角形断面の形状に移行する状態を
整形層12と呼び、所望の三角形断面の形状になった状
態を定常形状を有する層13と呼ぶ。FIG. 7 shows an example of a sectional structure of a photonic crystal formed by the autocloning method. That is, on the substrate 11 having an uneven pattern of a rectangular cross section on the substrate surface,
A film 6 having a refractive index n1 and a film 7 having a refractive index n2 are alternately laminated. In forming the film, a bias is applied to the substrate while forming the film by the high-frequency magnetron sputtering on the substrate 11 having the uneven pattern of the rectangular cross section on the surface manufactured in the process shown in FIG. in this way,
Etching occurs simultaneously with film formation, and as the films are stacked, the shape of the rectangular cross section shifts to the shape of the triangular cross section. The state in which the shape of the rectangular cross section shifts to the shape of the triangular cross section is called a shaping layer 12, and the state in which the shape of the desired triangular cross section is changed is called a layer 13 having a steady shape.
【0005】この自己クローニングの主要なメカニズム
は、
1)矩形断面の凹凸パターンを持つ基板上に、膜の原料
となるシリコンや酸化シリコンが拡散入射する。突起部
は上方、左右に広がり、凹み部は、影の効果で膜の堆積
は進まない。さらに、原料粒子は電気的に中性であるか
らプラズマシースに沿って発生する直流電位差に影響さ
れない。
2)矩形断面の凹凸パターンを持つ基板の上に、エッチ
ングする気体イオン(通常アルゴン)が入射する。直流
電位差によりアルゴンは基板に垂直に入射する。イオン
衝撃による傾斜面のエッチング率は、45〜60°の急
な斜面で普通最大になる。そのため、1)、2)の効果
を重ね合わせると、表面形状が変化して、初期の矩形か
ら所望の形状に移行する。
3)凹凸のある基板からエッチングで飛び出した原料粒
子の一部は別の部分に到達し、付着する。再付着は凹み
部分において生ずる。再付着現象が凹み部分を埋める作
用をするの3点である。
このように、高周波マグネトロンスパッタによる成膜に
バイアスによるイオンエッチングを重畳することによ
り、矩形断面の凹凸パターンから三角形断面を有するフ
ォトニック結晶が形成できる。The main mechanism of this self-cloning is as follows: 1) Silicon or silicon oxide, which is a raw material of a film, is diffused and incident on a substrate having an uneven pattern of a rectangular cross section. The protrusions spread upward, left and right, and the recesses do not progress the film deposition due to the effect of shadows. Furthermore, since the raw material particles are electrically neutral, they are not affected by the DC potential difference generated along the plasma sheath. 2) Gas ions (usually argon) to be etched are incident on a substrate having an uneven pattern of a rectangular cross section. Argon is vertically incident on the substrate due to the DC potential difference. The etching rate of the inclined surface due to ion bombardment is usually maximum at a steep slope of 45-60 °. Therefore, when the effects of 1) and 2) are overlapped, the surface shape changes and the initial rectangle shifts to a desired shape. 3) A part of the raw material particles jumped out from the uneven substrate by etching reaches another part and adheres thereto. Redeposition occurs at the recess. There are three points in which the redeposition phenomenon acts to fill the recessed portion. In this way, by superimposing the ion etching by the bias on the film formation by the high frequency magnetron sputtering, the photonic crystal having the triangular cross section can be formed from the uneven pattern of the rectangular cross section.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】以上述べた様な自己ク
ローニング法によるフォトニック結晶の作製でも基板と
して矩形断面の凹凸パターンを持つ基板を用いた場合
は、矩形断面の形状が三角形断面の形状に移行する整形
層を多く必要とし、この整形層は、フォトニック結晶と
してはロス部分に相当する。従って、この整形層をでき
るだけ少なくしたいという要望があった。また、矩形断
面の凹凸パターンを持つ基板を用いた場合は、高周波マ
グネトロンスパッタで製膜しても、矩形の側壁部分には
膜が付着しがたいため、脆弱な膜が生成しやすく欠陥も
生じやすいという問題があった。側壁部分の付着を強化
しようとすると、イオンによりスパッタされた粒子がよ
り多く散乱して、スパッタ粒子が装置の試料台や内壁に
付着し、欠陥の原因になるという問題があった。Even in the production of photonic crystals by the self-cloning method as described above, when a substrate having a concave-convex pattern of a rectangular cross section is used as the substrate, the rectangular cross section has a triangular cross section. A large number of shaping layers are required to migrate, and this shaping layer corresponds to a loss portion as a photonic crystal. Therefore, there has been a demand for minimizing the shaping layer. In addition, when a substrate having an uneven pattern with a rectangular cross section is used, even if a film is formed by high-frequency magnetron sputtering, it is difficult for the film to adhere to the rectangular side wall, so a fragile film is likely to be generated and defects are also generated. There was a problem that it was easy. When attempting to strengthen the adhesion of the side wall portion, there is a problem that more particles sputtered by the ions are scattered and the sputtered particles adhere to the sample stage and the inner wall of the apparatus, causing defects.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明者等はこのような
状況に鑑み、整形層をより少なくすることが可能で、側
壁への付着性に基づく問題がなく、良質の膜が得られる
フォトニック結晶の製造方法につき鋭意検討した結果、
本発明に到達した。即ち、本発明の要旨は、断面形状が
台形の凹凸パターンからなる周期構造を有する基板の上
に、屈折率が互いに異なる2種類の膜が交互に積層さ
れ、定常形状を有する層の膜の断面形状が三角形又は台
形であることを特徴とするフォトニック結晶にあり、さ
らに、基板表面に矩形断面の凹凸パターンを形成する第
一の工程と、イオンエッチング又は反応性イオンエッチ
ングにより、該凹凸パターンから断面形状が台形の凹凸
パターンを形成する第二の工程と、該断面形状が台形の
凹凸パターンを有する基板上に屈折率n1の膜を形成
し、イオンエッチング又は反応性イオンエッチングによ
り該屈折率n1の膜の形状を整形する第三の工程と、屈
折率n1の膜の上に屈折率n2の膜を形成し、イオンエ
ッチング又は反応性イオンエッチングにより該屈折率n
2の膜の形状を整形する第四の工程とからなり、第三と
第四の工程が交互に1回以上行われることを特徴とする
フォトニック結晶の製造方法にある。In view of such a situation, the present inventors can reduce the number of shaping layers, have no problem due to the adhesion to the side wall, and can obtain a high-quality film. As a result of earnestly studying the manufacturing method of the nick crystal,
The present invention has been reached. That is, the gist of the present invention is that the cross-section of a film of a layer having a steady shape is formed by alternately laminating two types of films having different refractive indexes on a substrate having a periodic structure having a concavo-convex pattern having a trapezoidal cross-section. The photonic crystal is characterized in that the shape is a triangle or a trapezoid, and further, the first step of forming an uneven pattern of a rectangular cross section on the substrate surface, and the uneven pattern from the uneven pattern by ion etching or reactive ion etching. A second step of forming a concavo-convex pattern having a trapezoidal cross section, and forming a film having a refractive index n1 on a substrate having the concavo-convex pattern having a trapezoidal cross section, and performing the ion etching or the reactive ion etching to obtain the refractive index n1. The third step of shaping the shape of the film is formed by forming a film having a refractive index n2 on the film having a refractive index n1 and performing ion etching or reactive ion etching.該屈 Oriritsu n
And a fourth step of shaping the shape of the film, wherein the third and fourth steps are alternately performed one or more times.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しながら、本
発明の実施の形態を詳述する。図1は基板表面に断面形
状が台形の凹凸パターンを形成する工程の図を示す。基
板1に所定の周期構造を形成するようにレジスト2によ
るパターンを形成し(1−1)、このレジスト2をマス
クとして基板1をエッチングして断面形状が矩形の凹凸
パターンを形成する(1−2)。次いで、矩形断面の突
起3をスパッタエッチングして台形断面の突起4にし
て、断面形状が台形の凹凸パターンを形成する。本発明
において用いられる基板1の材質としては、フォトニッ
ク結晶形成に用いられるものであればどのようなものも
用いることができ、シリコンウエハ、酸化膜付きウエ
ハ、石英等を例示できる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a process of forming a concavo-convex pattern having a trapezoidal sectional shape on the substrate surface. A pattern of a resist 2 is formed on the substrate 1 so as to form a predetermined periodic structure (1-1), and the substrate 1 is etched using the resist 2 as a mask to form an uneven pattern having a rectangular cross-section (1-). 2). Next, the protrusions 3 having a rectangular cross section are sputter-etched to form the protrusions 4 having a trapezoidal cross section, and an uneven pattern having a trapezoidal cross section is formed. As the material of the substrate 1 used in the present invention, any material can be used as long as it is used for forming a photonic crystal, and examples thereof include a silicon wafer, a wafer with an oxide film, and quartz.
【0009】ここで、溶融石英基板の場合を例として台
形凹凸パターン形成の一例を示す。石英基板にレジスト
を塗布し、電子線リソグラフィ、X線リソグラフィ、フ
ォトリソグラフィなどにより、所望のレジストパターン
を形成する。パターンサイズに応じて適切なリソグラフ
ィ手段を選定すればよい。このレジストをエッチングマ
スクとして、C2F6等のフレオン系エッチングガスを用
い、反応性イオンエッチングで垂直な断面形状(矩形断
面)を持つ石英パターンを形成する。その後、残ったレ
ジストを剥離し、平行平板型のイオンエッチング装置に
アルゴンガスを導入して、スパッタエッチングを行うこ
とにより断面形状が台形の凹凸パターンが得られる。一
般に、イオン照射角度が45〜60°でスパッタ速度が
最大になり、45〜60°の傾斜を持つパターンが形成
される。本発明の場合、RFパワー200W、アルゴン
ガス流量20sccmで傾斜角度ほぼ50°であった。Here, an example of trapezoidal concavo-convex pattern formation will be described by taking a case of a fused silica substrate as an example. A resist is applied to a quartz substrate, and a desired resist pattern is formed by electron beam lithography, X-ray lithography, photolithography, or the like. Appropriate lithographic means may be selected according to the pattern size. Using this resist as an etching mask, a Freon-based etching gas such as C 2 F 6 is used to form a quartz pattern having a vertical cross-sectional shape (rectangular cross-section) by reactive ion etching. Then, the remaining resist is peeled off, argon gas is introduced into a parallel plate type ion etching apparatus, and sputter etching is performed to obtain a concavo-convex pattern having a trapezoidal sectional shape. Generally, when the ion irradiation angle is 45 to 60 °, the sputtering speed becomes maximum and a pattern having an inclination of 45 to 60 ° is formed. In the case of the present invention, the RF power was 200 W, the argon gas flow rate was 20 sccm, and the tilt angle was approximately 50 °.
【0010】図1に示した工程により得られる基板は、
その表面に断面形状が台形の突起が一定の間隔で多数平
行に並んだ、一次元の周期構造を有している。基板1の
上に形成する台形状の凹凸断面の周期のピッチは、得ら
れるフォトニック結晶で処理する対象の光の波長λの半
分以下(≦λ/2)とすることが好ましい。このピッチ
は十分の一以上(≧λ/10)とすることが好ましい。The substrate obtained by the process shown in FIG.
The surface has a one-dimensional periodic structure in which a large number of protrusions having a trapezoidal cross section are arranged in parallel at regular intervals. The pitch of the period of the trapezoidal concave-convex cross section formed on the substrate 1 is preferably half the wavelength λ of the light to be processed by the obtained photonic crystal (≦ λ / 2). This pitch is preferably one tenth or more (≧ λ / 10).
【0011】図2は断面形状が台形の凹凸パターンを有
する基板5の上に屈折率n1の膜6と屈折率n2の膜7
を交互に積層して得られた、定常形状を有する層が三角
形断面の形状になっているフォトニック結晶の断面模式
図である。このフォトニック結晶は台形に垂直な基板表
面方向と、基板表面に垂直な方向に周期構造を有する二
次元周期構造の結晶である。図2では比較的少ない積層
数で定常形状を有する層が得られたような図としている
が、通常は、フォトニック結晶としては10〜200の
積層数(屈折率n1の膜の層と屈折率n2の膜の層を一
対としたときの対の数)であることが好ましい。また、
定常形状を有する層の積層数は、10層以上であること
が好ましい。In FIG. 2, a film 6 having a refractive index n1 and a film 7 having a refractive index n2 are formed on a substrate 5 having a concavo-convex pattern having a trapezoidal cross section.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a photonic crystal in which layers having a steady shape have a triangular cross-section, which are obtained by alternately stacking This photonic crystal is a crystal having a two-dimensional periodic structure having a substrate surface direction perpendicular to the trapezoid and a periodic structure in a direction perpendicular to the substrate surface. Although FIG. 2 shows that a layer having a steady shape can be obtained with a relatively small number of layers, normally, a photonic crystal has a number of layers of 10 to 200 (a layer of a film having a refractive index n1 and a refractive index of n1). It is preferably the number of pairs when the layer of the film of n2 is a pair). Also,
The number of layers having a steady shape is preferably 10 or more.
【0012】膜の形成は、断面形状が台形の凹凸パター
ンを有する基板5の上に屈折率n1の膜6をスパッタに
より形成し、イオンエッチング又は反応性イオンエッチ
ングにより膜の形状を整形する工程と、屈折率n2の膜
7をスパッタにより形成し、イオンエッチング又は反応
性イオンエッチングにより膜の形状を整形する工程とを
交互に行うが、屈折率n1の膜及び屈折率n2の膜のう
ち少なくともいずれか一方を電子サイクロトロン共鳴ス
パッタ(以下、ECRスパッタという)により形成する
ことが好ましい。ECRスパッタの場合、イオン衝撃を
受けた部分が良質の膜となる。本発明においては、断面
形状が台形の凹凸パターンを有する基板を用いているの
で、周期的な凹凸パターンの斜面部に対しても充分なイ
オン衝撃が得られる。従って、パターンの底部、斜面、
ならびに上部に比較的均一にイオン衝撃を受け、全面に
イオン衝撃を受けるので、良質な膜が得られる。The film is formed by forming a film 6 having a refractive index n1 on a substrate 5 having a concavo-convex pattern having a trapezoidal cross section by sputtering and shaping the film by ion etching or reactive ion etching. The step of forming the film 7 having the refractive index n2 by sputtering and shaping the film by ion etching or reactive ion etching is performed alternately. At least one of the film having the refractive index n1 and the film having the refractive index n2 is formed. One of them is preferably formed by electron cyclotron resonance sputtering (hereinafter referred to as ECR sputtering). In the case of ECR sputtering, the part that has been subjected to ion bombardment becomes a good quality film. In the present invention, since a substrate having a concavo-convex pattern having a trapezoidal cross section is used, sufficient ion bombardment can be obtained even on the slope of the periodic concavo-convex pattern. Therefore, the bottom of the pattern, the slope,
In addition, since the upper part is relatively uniformly ion-impacted and the entire surface is ion-impacted, a high quality film can be obtained.
【0013】さらに、ECRスパッタを用いた場合は、
非常に反応性が強いので、金属ターゲットを用い、酸化
タンタル、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムのよう
な光学的に有効で良質な化合物膜を容易に形成できる。
窒化アルミニウム、窒化シリコンのような窒化物も容易
に形成できる。このように、材料選択に余裕がでること
により、従来法では、考えられない材料の組み合わせか
らなるフォトニック結晶が形成可能となる。ECRスパ
ッタを用いた場合は、イオン衝撃を受けた部分が良質の
膜になり、直接イオン衝撃を受ける部分と受けない部分
とでの良質な膜のでき方の差が高周波マグネトロンスパ
ッタの場合よりも顕著となる。基板表面に矩形の凹凸パ
ターンが存在する場合、矩形の垂直側壁では、イオン衝
撃が殆どなく脆弱な膜が形成され、ECRスパッタの特
徴が失われる。これに対して、本発明におけるように基
板表面に台形状の周期的なパターンを形成すれば、周期
的な凹凸の斜面に対しても、充分なイオン衝撃が与えら
れる。従って、パターンの底部、斜面、ならびに上部に
比較的均一にイオンが衝撃される。全面にイオン衝撃を
受けるので、良質な膜が得られる。Further, when ECR sputtering is used,
Since it has a very high reactivity, an optically effective and high-quality compound film such as tantalum oxide, zirconium oxide, and aluminum oxide can be easily formed using a metal target.
A nitride such as aluminum nitride or silicon nitride can be easily formed. As described above, since there is a margin in material selection, it is possible to form a photonic crystal made of a combination of materials that cannot be considered by the conventional method. When ECR sputtering is used, the part that receives ion bombardment becomes a good quality film, and the difference in the quality of the film between the part that is not directly bombarded with ion bombardment and the part that is not bombarded is more than in high frequency magnetron sputtering. It becomes remarkable. When a rectangular uneven pattern is present on the substrate surface, a weak film is formed on the rectangular vertical side wall with almost no ion bombardment, and the characteristic of ECR sputtering is lost. On the other hand, if a trapezoidal periodic pattern is formed on the surface of the substrate as in the present invention, sufficient ion bombardment is given even to the slope of the periodic unevenness. Therefore, the ions are bombarded relatively uniformly on the bottom, slope and top of the pattern. Since the entire surface is subjected to ion bombardment, a good quality film can be obtained.
【0014】各層の厚みは、屈折率n1の膜の厚みをd
1、屈折率n2の膜の厚みをd2とした時、n1×d1
もn2×d2もλ/4±λ/10の範囲内にあることが
好ましい。図3は断面形状が台形の凹凸パターンを有す
る基板5の上に屈折率n1の膜と屈折率n2の膜を交互
に形成して得られ、各層が基板の台形断面形状のパター
ンを維持しつつ積層されて得られた二次元周期構造のフ
ォトニック結晶を示す断面模式図である。各層が基板の
台形断面形状のパターンを維持している場合は、整形層
はなく、全ての層が定常形状を有する層であるというこ
とができる。即ち、二次元周期構造のフォトニック結晶
としては、定常形状を有する層の膜の断面形状が三角形
であっても台形であってもよい。膜が形成された後に、
スパッタエッチングで台形の頂点の部分をエッチングす
れば、層数が多くなるにつれて、台形の肩の部分が除去
され、三角形の形状になる。基板として台形断面形状の
パターンを有するものを用いた場合は、矩形断面形状の
凹凸パターンを有する基板を用いた場合に比べて、整形
層の層数を少なくすることができる。また、膜形成後の
スパッタエッチングの時間を減少させることにより、各
層を基板の台形断面形状のパターンを維持しつつ積層す
ることができる。The thickness of each layer is the thickness of a film having a refractive index n1.
1. When the thickness of the film having a refractive index n2 is d2, n1 × d1
And n2 × d2 are preferably in the range of λ / 4 ± λ / 10. FIG. 3 is obtained by alternately forming a film having a refractive index n1 and a film having a refractive index n2 on a substrate 5 having a concavo-convex pattern having a trapezoidal sectional shape, and each layer maintains the trapezoidal sectional shape pattern of the substrate. It is a cross-sectional schematic diagram which shows the photonic crystal of a two-dimensional periodic structure obtained by laminating. When each layer maintains the pattern of the trapezoidal cross-sectional shape of the substrate, it can be said that there is no shaping layer and all layers are layers having a steady shape. That is, as the photonic crystal having the two-dimensional periodic structure, the cross-sectional shape of the film of the layer having a steady shape may be triangular or trapezoidal. After the film is formed,
If the apex of the trapezoid is etched by sputter etching, as the number of layers increases, the shoulder of the trapezoid is removed, resulting in a triangular shape. When a substrate having a trapezoidal cross-section pattern is used as the substrate, the number of shaping layers can be reduced as compared with the case where a substrate having a rectangular cross-section uneven pattern is used. Further, by reducing the time of sputter etching after the film formation, each layer can be laminated while maintaining the trapezoidal cross-sectional pattern of the substrate.
【0015】図4は基板表面を二次元に加工した例を示
す図であり、図4aは六角形パターンの平面図であり、
図4bはその基板のXY断面図である。基板1には六角
形の台形状に穴があけられており、8は台形状の穴の斜
面を示し、9は台形状の穴の底面を示す。図5は六角形
の台形状の穴を有する基板の製造工程を示す図であり、
穴をあける部分以外の基板表面をレジストでマスクし、
イオンエッチング又は反応性イオンエッチングにより、
断面が矩形状の六角形の穴をあける。図5aは断面矩形
状の穴をあけた基板の平面図を示す。次いで、スパッタ
エッチングで穴のエッジ部分を除去して、穴の斜面8を
形成する。図5bは台形状の穴が形成された基板の平面
図である。図4、図5は断面形状が台形の穴をあけた例
であるが、穴をあける代わりに台形状の突起を設けても
よい。一次元の台形断面形状の凹凸パターンの場合も二
次元の台形断面形状の凹凸パターンの場合も、斜面の傾
斜が45〜60°であることが好ましい。FIG. 4 is a diagram showing an example in which the substrate surface is two-dimensionally processed, and FIG. 4a is a plan view of a hexagonal pattern.
FIG. 4b is an XY sectional view of the substrate. A hexagonal trapezoidal hole is formed in the substrate 1, 8 indicates the slope of the trapezoidal hole, and 9 indicates the bottom of the trapezoidal hole. FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing process of a substrate having hexagonal trapezoidal holes,
Mask the surface of the substrate other than the part to make holes with resist,
By ion etching or reactive ion etching,
Make a hexagonal hole with a rectangular cross section. FIG. 5a shows a plan view of the substrate with holes having a rectangular cross section. Then, the edge portion of the hole is removed by sputter etching to form the slope 8 of the hole. FIG. 5b is a plan view of a substrate having trapezoidal holes. Although FIGS. 4 and 5 show an example in which a hole having a trapezoidal cross section is formed, a trapezoidal protrusion may be provided instead of forming a hole. In both the case of the concavo-convex pattern having a one-dimensional trapezoidal sectional shape and the case of a concavo-convex pattern having a two-dimensional trapezoidal sectional shape, the inclination of the slope is preferably 45 to 60 °.
【0016】[0016]
【実施例】以下に、実施例を用いて、本発明をさらに詳
しく説明する。なお、本発明は各実施例に限定されるも
のではないことは明らかである。
(実施例1)波長1.55μmに対する光偏向子用途向
けに用いることを考慮して、図1に示した工程により、
断面形状が台形の凹凸パターンを有する一次元周期構造
の凹凸パターンをピッチほぼ0.7μmでシリコン基板
上に形成した。台形断面の斜面の角度は50°とした。
この基板上に、酸化シリコンの膜とシリコンの膜を交互
に積層した。酸化シリコンの膜(屈折率1.46)の膜
厚は0.27μm、シリコン(屈折率3.24)の膜厚
は0.12μmとなるようにした。酸化シリコンの膜は
ECRスパッタを用い、製膜条件をAr20sccm、
酸素7sccmで、マイクロ波パワーは500W、RF
パワーは200Wとした。シリコンの膜は高周波マグネ
トロンスパッタで形成し、製膜条件はAr50scc
m、RFパワーは200Wとした。酸化シリコン膜の場
合もシリコン膜の場合も膜形成後にスパッタエッチング
を2〜3分行って膜形状を整形し、膜の最外層の断面形
状が三角形になるようにした。定常形状を有する層にお
ける積層数は10であった。得られたフォトニック結晶
は、矩形断面の凹凸パターンを有する基板を用いたとき
に見られる側壁の脆弱な膜は認められず、全面にわたっ
て均一な周期構造を示し、良質な膜が形成されていた。
この結晶における整形層の積層数は3層程度であった。
このフォトニック結晶は、通信用波長1.55μmに対
する光偏向子として良好なものであった。EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. Obviously, the present invention is not limited to each embodiment. (Example 1) Considering the use for an optical deflector for a wavelength of 1.55 μm, the process shown in FIG.
The concavo-convex pattern having a one-dimensional periodic structure having a concavo-convex pattern having a trapezoidal cross section was formed on a silicon substrate at a pitch of about 0.7 μm. The angle of the slope of the trapezoidal cross section was 50 °.
A silicon oxide film and a silicon film were alternately laminated on this substrate. The film thickness of the silicon oxide film (refractive index 1.46) was 0.27 μm, and the film thickness of silicon (refractive index 3.24) was 0.12 μm. ECR sputtering was used for the silicon oxide film, and the film forming conditions were Ar 20 sccm,
Oxygen 7sccm, microwave power 500W, RF
The power was 200W. The silicon film is formed by high frequency magnetron sputtering, and the film forming conditions are Ar50scc.
m and RF power were 200W. In both the case of the silicon oxide film and the case of the silicon film, sputter etching was performed for 2 to 3 minutes after the film formation to shape the film shape so that the cross-sectional shape of the outermost layer of the film was triangular. The number of laminated layers in the layer having a steady shape was 10. The obtained photonic crystal did not show a fragile film on the side wall, which was observed when using a substrate having an uneven pattern of a rectangular cross section, showed a uniform periodic structure over the entire surface, and a good quality film was formed. .
The number of laminated shaping layers in this crystal was about three.
This photonic crystal was a good optical deflector for a communication wavelength of 1.55 μm.
【0017】(実施例2)He−Neレーザ(波長0.
6328μm)を光源に用いた偏向子用途向けに用いる
ことを考慮して、図1に示した工程により、断面形状が
台形の凹凸パターンを有する一次元周期構造の凹凸パタ
ーンをピッチほぼ0.3μmで酸化シリコン基板上に形
成した。台形断面の斜面の角度は50°とした。この基
板上に、酸化タンタルの膜と酸化シリコンの膜を交互に
積層して、20層積層した。酸化タンタルの膜(屈折率
2.55)の膜厚は0.07μm、酸化シリコン(屈折
率1.46)の膜厚は0.14μmとなるようにした。
酸化タンタルの膜も酸化シリコンの膜もECRスパッタ
を用い、ターゲットとして、酸化タンタル膜形成の場合
はタンタル、酸化シリコン膜形成の場合はシリカを用
い、製膜条件をAr20sccm、酸素7sccmで、
マイクロ波パワーを500W、RFパワーを500Wと
した。膜の積層にあたっては、酸化シリコンの基板に形
成した台形パターンの形状を維持するように、膜形成と
その後のスパッタエッチングで形状を維持した。得られ
たフォトニック結晶は、全面にわたって均一な周期構造
を示し、脆弱な部分のない良質な膜が形成されていた。
この結晶には整形層が存在していないものである。この
フォトニック結晶の偏光子特性は、He−Neレーザ用
光偏向子として良好なものであった。(Example 2) He-Ne laser (wavelength: 0.
6328 μm) for use as a light source for a deflector, the step shown in FIG. It was formed on a silicon oxide substrate. The angle of the slope of the trapezoidal cross section was 50 °. Tantalum oxide films and silicon oxide films were alternately laminated on this substrate to form 20 layers. The film thickness of the tantalum oxide film (refractive index 2.55) was 0.07 μm, and the film thickness of silicon oxide (refractive index 1.46) was 0.14 μm.
Both the tantalum oxide film and the silicon oxide film were subjected to ECR sputtering, tantalum was used as the target for forming the tantalum oxide film, and silica was used for forming the silicon oxide film, and the film forming conditions were Ar 20 sccm and oxygen 7 sccm.
The microwave power was 500 W and the RF power was 500 W. When laminating the films, the shape was maintained by film formation and subsequent sputter etching so that the shape of the trapezoidal pattern formed on the silicon oxide substrate was maintained. The obtained photonic crystal showed a uniform periodic structure over the entire surface, and a good quality film having no brittle portion was formed.
This crystal has no shaping layer. The polarizer characteristics of this photonic crystal were good as an optical deflector for a He-Ne laser.
【0018】(実施例3)図4に示すような六角形の台
形断面形状の穴(台形断面の斜面の角度:50°)をピ
ッチほぼ0.7μmで設けたシリコン基板を用いた以外
は実施例1と同様にして積層数105のフォトニック結
晶を得た。得られたフォトニック結晶の定常形状を有す
る層の膜の断面形状は三角形であった。定常形状を有す
る層における積層数は100であり、整形層における積
層数は5程度であった。得られたフォトニック結晶は、
全面にわたって均一な周期構造を示し、脆弱な部分のな
い良質な膜が形成されており、通信用波長1.55μm
に対する光偏向子として良好なものであった。(Embodiment 3) Implementation was carried out except that a silicon substrate provided with hexagonal trapezoidal cross-section holes (angle of slope of trapezoidal cross section: 50 °) at a pitch of about 0.7 μm as shown in FIG. A photonic crystal having a stacking number of 105 was obtained in the same manner as in Example 1. The cross-sectional shape of the film of the layer having a steady shape of the obtained photonic crystal was triangular. The number of layers in the layer having a steady shape was 100, and the number of layers in the shaping layer was about 5. The photonic crystal obtained is
It has a uniform periodic structure over the entire surface, and a good quality film with no fragile parts is formed. The wavelength for communication is 1.55 μm.
Was a good light deflector for.
【0019】(実施例4)図4に示すような六角形の台
形断面形状の穴(台形断面の斜面の角度:50°)をピ
ッチほぼ0.3μmで設けた酸化シリコン基板を用いた
以外は実施例2と同様にして積層数20のフォトニック
結晶を得た。得られたフォトニック結晶の各層の膜は酸
化シリコン基板の凹凸形状をそのまま維持していた。得
られたフォトニック結晶は、全面にわたって均一な周期
構造を示し、脆弱な部分のない良質な膜が形成されてい
た。このフォトニック結晶の偏光子特性は、He−Ne
レーザ用光偏向子として良好なものであった。(Embodiment 4) A silicon oxide substrate having hexagonal trapezoidal cross-section holes (angle of slope of trapezoidal cross section: 50 °) with a pitch of about 0.3 μm as shown in FIG. 4 was used. A photonic crystal having 20 layers was obtained in the same manner as in Example 2. The film of each layer of the obtained photonic crystal maintained the uneven shape of the silicon oxide substrate as it was. The obtained photonic crystal showed a uniform periodic structure over the entire surface, and a good quality film having no brittle portion was formed. The polarizer characteristic of this photonic crystal is He-Ne.
It was a good laser light deflector.
【0020】(比較例1)ピッチほぼ0.7μmで断面
形状が矩形の凹凸パターンを有する一次元周期構造の凹
凸パターンを有するシリコン基板を用い、積層数を13
とし、酸化シリコン膜、シリコン膜とも高周波マグネト
ロンスパッタで、製膜条件をAr50sccm、RFパ
ワー200Wとして形成した以外は実施例1と同様にし
て、通信用波長1.55μmに対する光偏向子用フォト
ニック結晶を作成した。得られた結晶は整形層が3層
で、定常形状を有する層が10層であった。この結晶
は、三角形の底辺部で酸化シリコンの膜質が悪く、又、
三角形の角度が40°と浅かった。このため、形状的に
も光学的にも不充分なものであった。(Comparative Example 1) A silicon substrate having a concavo-convex pattern of a one-dimensional periodic structure having a concavo-convex pattern having a rectangular cross-section with a pitch of approximately 0.7 μm was used, and the number of laminated layers was 13.
In the same manner as in Example 1, except that both the silicon oxide film and the silicon film were formed by high frequency magnetron sputtering under the conditions of Ar 50 sccm and RF power of 200 W, a photonic crystal for an optical deflector for a communication wavelength of 1.55 μm. It was created. The obtained crystals had 3 shaping layers and 10 layers having a steady shape. In this crystal, the film quality of silicon oxide is poor at the bottom of the triangle, and
The angle of the triangle was as shallow as 40 °. Therefore, the shape and the optical properties are insufficient.
【0021】(比較例2)ピッチほぼ0.7μmで断面
形状が矩形の凹凸パターンを有する一次元周期構造の凹
凸パターンを有するシリコン基板を用いた以外は実施例
1と同様にして、通信用波長1.55μmに対する光偏
向子用フォトニック結晶を作成しようとした。矩形凹凸
パターンの底部の隅にイオンが届かないため、空洞がで
きて欠陥となり、更に垂直側壁は非常に脆弱な膜とな
り、フォトニック結晶とはならなかった。(Comparative Example 2) A wavelength for communication was obtained in the same manner as in Example 1 except that a silicon substrate having an uneven pattern of a one-dimensional periodic structure having an uneven pattern having a rectangular cross section with a pitch of about 0.7 μm was used. An attempt was made to make a photonic crystal for a light deflector for 1.55 μm. Ions did not reach the bottom corners of the rectangular concavo-convex pattern, resulting in cavities and defects, and the vertical sidewalls became very fragile films, not photonic crystals.
【0022】以上述べたように、断面が矩形形状の凹凸
パターンを有する基板を用いた場合は、ECRスパッタ
では側壁部分が非常に脆弱な膜となり、良好な膜は得ら
れず、高周波マグネトロンスパッタで製膜した場合は、
得られたフォトニック結晶の均一性が不充分であり、欠
陥も多く見られたのに対し、本発明の方法によれば、全
面にわたって均一な周期構造を示し、脆弱な部分のない
良質な膜が形成されたフォトニック結晶が得られること
がわかる。As described above, when a substrate having a concavo-convex pattern having a rectangular cross section is used, the side wall becomes a very fragile film in ECR sputtering, and a good film cannot be obtained. When a film is formed,
The obtained photonic crystal had insufficient uniformity and many defects were observed. On the other hand, according to the method of the present invention, a high-quality film showing a uniform periodic structure over the entire surface and having no fragile portion. It can be seen that a photonic crystal in which is formed is obtained.
【0023】[0023]
【発明の効果】本発明のフォトニック結晶は従来の矩形
断面の凹凸パターンを有する基板を用いたときに見られ
る側壁の脆弱な膜は認められず、全面にわたって均一で
良質な膜を有する。また、定常形状を有する層の膜の断
面形状が台形のものは整形層がなく、比較的少ない積層
数でも良好なフォトニック結晶となるという特徴を有す
る。また、定常形状を有する層の膜の断面形状が三角形
のものも、従来の矩形断面の凹凸パターンを有する基板
を用いた場合に比べて整形層の積層数が大幅に減少させ
ることができるという特徴を有する。EFFECTS OF THE INVENTION The photonic crystal of the present invention has no fragile film on the side wall, which is observed when a conventional substrate having an uneven pattern of a rectangular cross section is used, and has a uniform and good quality film over the entire surface. In addition, a film having a regular shape and having a trapezoidal cross-section has no shaping layer, and has a characteristic that a good photonic crystal can be obtained with a relatively small number of layers. In addition, even if the cross-sectional shape of the film of the layer having a steady shape is triangular, the number of layers of shaping layers can be significantly reduced as compared with the case where a substrate having a concavo-convex pattern of a rectangular shape is used. Have.
【0024】本発明のフォトニック液晶の製造方法によ
れば、基板として、断面形状が台形の凹凸パターンを有
するものを用いているため、全面にわたって良質の膜を
形成することができ、整形層をなくすことあるいは大幅
に減少させることができる。また、従来の矩形断面の凹
凸パターンを有する基板を用いた場合に比べ、全面に充
分なイオン衝撃を与えることができるので、全面に良質
な膜を形成でき、均一性を向上させることができる。According to the method for producing a photonic liquid crystal of the present invention, since a substrate having a concavo-convex pattern having a trapezoidal sectional shape is used, a good quality film can be formed over the entire surface and a shaping layer is formed. It can be eliminated or greatly reduced. Further, compared to the case of using a conventional substrate having a concavo-convex pattern with a rectangular cross section, sufficient ion bombardment can be applied to the entire surface, so that a good quality film can be formed on the entire surface and uniformity can be improved.
【0025】また、屈折率n1の膜及び屈折率n2の膜
のうち少なくともいずれか一方をECRスパッタにより
形成する方法を採用すると、非常に反応性が強いので、
金属ターゲットを用い、酸化タンタル、酸化ジルコニウ
ム、酸化アルミニウムのような光学的に有効で良質な化
合物膜を容易に形成できる。窒化アルミニウム、窒化シ
リコンのような窒化物も容易に形成できる。これは、表
面に矩形の凹凸パターンを有する基板を用いた場合は、
ECRスパッタでは矩形の垂直側壁でイオン衝撃が殆ど
なく脆弱な膜となるので、ECRスパッタを採用するこ
とができなかったが、基板として、断面形状が台形の凹
凸パターンを有するものを用いているため、全面にわた
って良質の膜を形成することができ、反応性の低い化合
物膜を形成できるのである。このように、材料選択に余
裕がでることにより、従来法では、考えられない材料の
組み合わせからなるフォトニック結晶が形成可能とな
る。If a method of forming at least one of the film having the refractive index n1 and the film having the refractive index n2 by ECR sputtering is adopted, the reactivity is very strong.
Using a metal target, an optically effective and high-quality compound film such as tantalum oxide, zirconium oxide, or aluminum oxide can be easily formed. A nitride such as aluminum nitride or silicon nitride can be easily formed. This is because when using a substrate with a rectangular uneven pattern on the surface,
In ECR sputtering, a rectangular vertical side wall is a fragile film with almost no ion bombardment, so ECR sputtering could not be adopted, but since a substrate with a trapezoidal uneven pattern is used as the substrate. That is, a good quality film can be formed over the entire surface, and a compound film with low reactivity can be formed. As described above, since there is a margin in material selection, it is possible to form a photonic crystal made of a combination of materials that cannot be considered by the conventional method.
【図1】 基板表面に台形の凹凸パターンを形成する工
程を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a step of forming a trapezoidal concavo-convex pattern on a substrate surface.
【図2】 断面形状が台形の凹凸パターンを有する基板
上に屈折率の互いに異なる2種の膜を交互に形成して得
られた、定常形状を有する層が三角形断面の形状になっ
ているフォトニック結晶の断面模式図である。FIG. 2 is a photo showing that a layer having a steady shape has a triangular cross section, which is obtained by alternately forming two kinds of films having different refractive indexes on a substrate having a concavo-convex pattern having a trapezoidal cross section. It is a cross-sectional schematic diagram of a nick crystal.
【図3】 断面形状が台形の凹凸パターンを有する基板
上に屈折率の互いに異なる2種の膜を、各層が基板の台
形断面形状のパターンを維持しつつ積層されて得られた
二次元周期構造のフォトニック結晶を示す断面模式図で
ある。FIG. 3 is a two-dimensional periodic structure obtained by laminating two kinds of films having different refractive indexes on a substrate having a concavo-convex pattern having a trapezoidal sectional shape, each layer being maintained while maintaining the trapezoidal sectional pattern of the substrate. 3 is a schematic cross-sectional view showing the photonic crystal of FIG.
【図4】 基板表面を二次元に加工した例を示す図であ
り、図4aは六角形パターンの平面図であり、図4bは
その基板のXY断面図である。FIG. 4 is a diagram showing an example in which a substrate surface is two-dimensionally processed, FIG. 4a is a plan view of a hexagonal pattern, and FIG. 4b is an XY sectional view of the substrate.
【図5】 六角形の台形状の穴を有する基板の製造工程
を示す図であり、図5aは断面矩形状の穴をあけた基板
の平面図、図5bは台形状の穴が形成された基板の平面
図である。5A and 5B are views showing a manufacturing process of a substrate having hexagonal trapezoidal holes, FIG. 5A is a plan view of a substrate having a rectangular cross section, and FIG. 5B is a plan view showing trapezoidal holes. It is a top view of a substrate.
【図6】 基板上に矩形断面の凹凸パターンを形成する
従来法の工程を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a step of a conventional method of forming an uneven pattern having a rectangular cross section on a substrate.
【図7】 オートクローニング法で形成したフォトニッ
ク結晶の断面構造の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of a cross-sectional structure of a photonic crystal formed by an autocloning method.
1:基板、 2:レジスト、 3:矩形断面の突起、
4:台形断面の突起、5:断面形状が台形の凹凸パター
ンを有する基板、 6:屈折率n1の膜、7:屈折率n
2の膜、 8:台形状の穴の斜面、 9:台形状の穴の
底面11:表面に矩形断面の凹凸パターンを有する基
板、12:整形層、13:定常形状を有する層1: substrate, 2: resist, 3: protrusion of rectangular cross section,
4: Projection of trapezoidal cross section, 5: Substrate having a concavo-convex pattern of trapezoidal cross section, 6: Film with refractive index n1, 7: Refractive index n
2 film, 8: slope of trapezoidal hole, 9: bottom surface of trapezoidal hole 11: substrate having an uneven pattern of rectangular cross section on the surface, 12: shaping layer, 13: layer having a steady shape
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 隆司 東京都新宿区西新宿二丁目1番1号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 (72)発明者 栗原 健二 東京都新宿区西新宿二丁目1番1号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 (72)発明者 高橋 千春 東京都新宿区西新宿二丁目1番1号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 Fターム(参考) 2H047 PA04 PA21 PA24 QA01 QA02 QA04 2H049 BA02 BA45 BB00 BB06 BB62 BC08 BC09 BC25 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Takashi Kaneko 2-1-1, Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nutty Advance Technology Co., Ltd. Inside the company (72) Inventor Kenji Kurihara 2-1-1, Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nutty Advance Technology Co., Ltd. Inside the company (72) Inventor Chiharu Takahashi 2-1-1, Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nutty Advance Technology Co., Ltd. Inside the company F term (reference) 2H047 PA04 PA21 PA24 QA01 QA02 QA04 2H049 BA02 BA45 BB00 BB06 BB62 BC08 BC09 BC25
Claims (4)
周期構造を有する基板の上に、屈折率が互いに異なる2
種類の膜が交互に積層され、定常形状を有する層の膜の
断面形状が三角形又は台形であることを特徴とするフォ
トニック結晶。1. A substrate having a periodic structure composed of a concavo-convex pattern having a trapezoidal cross section, and having different refractive indexes from each other.
A photonic crystal in which films of different types are alternately laminated, and the cross-sectional shape of the film of a layer having a steady shape is triangular or trapezoidal.
が得られるフォトニック結晶で処理する対象の光の波長
の半分以下であることを特徴とする請求項1に記載のフ
ォトニック結晶。2. The photonic crystal according to claim 1, wherein the pitch of the period of the trapezoidal concavo-convex pattern is not more than half the wavelength of the light to be processed by the photonic crystal.
成する第一の工程と、イオンエッチング又は反応性イオ
ンエッチングにより、該凹凸パターンから断面形状が台
形の凹凸パターンを形成する第二の工程と、該断面形状
が台形の凹凸パターンを有する基板上に屈折率n1の膜
を形成し、イオンエッチング又は反応性イオンエッチン
グにより該屈折率n1の膜の形状を整形する第三の工程
と、屈折率n1の膜の上に屈折率n2の膜を形成し、イ
オンエッチング又は反応性イオンエッチングにより該屈
折率n2の膜の形状を整形する第四の工程とからなり、
第三と第四の工程が交互に1回以上行われることを特徴
とするフォトニック結晶の製造方法。3. A first step of forming an uneven pattern having a rectangular cross section on a substrate surface, and a second step of forming an uneven pattern having a trapezoidal cross section from the uneven pattern by ion etching or reactive ion etching. A third step of forming a film having a refractive index n1 on a substrate having a concavo-convex pattern having a trapezoidal cross section and shaping the film having a refractive index n1 by ion etching or reactive ion etching; and a fourth step of forming a film having a refractive index n2 on the film having a refractive index n1 and shaping the film having a refractive index n2 by ion etching or reactive ion etching.
A method for producing a photonic crystal, wherein the third and fourth steps are alternately performed once or more.
ち少なくともいずれか一方を電子サイクロトロン共鳴ス
パッタにより形成することを特徴とする請求項3に記載
のフォトニック結晶の製造方法。4. The method for producing a photonic crystal according to claim 3, wherein at least one of the film having a refractive index n1 and the film having a refractive index n2 is formed by electron cyclotron resonance sputtering.
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---|---|---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006023571A (en) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | Three-dimensional periodic structural body, manufacturing method thereof, optical element and optical article |
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2001
- 2001-11-13 JP JP2001347717A patent/JP2003149440A/en active Pending
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