JPH0524481B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0524481B2 JPH0524481B2 JP57194150A JP19415082A JPH0524481B2 JP H0524481 B2 JPH0524481 B2 JP H0524481B2 JP 57194150 A JP57194150 A JP 57194150A JP 19415082 A JP19415082 A JP 19415082A JP H0524481 B2 JPH0524481 B2 JP H0524481B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoresist
- diffraction grating
- substrate
- optical
- mask
- 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.)
- Expired - Lifetime
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-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(ア) 発明の目的
この発明は、半導体基板上の任意の場所に、任
意の周期、任意の大きさの回路格子を作製する方
法を提供することを目的とする。
意の周期、任意の大きさの回路格子を作製する方
法を提供することを目的とする。
(イ) 導波路形回折格子
半導体レーザ、光導波路、変調器、分波素子等
をモノリシツクに半導体基板上に形成する光IC
は、光通信、光情報処理等の分野で出現の待たれ
ている光デバイスである。
をモノリシツクに半導体基板上に形成する光IC
は、光通信、光情報処理等の分野で出現の待たれ
ている光デバイスである。
光ICを構成する機能素子には、波長多重通信
に重要なコンポーネントとなる波長分波合波素
子、分布帰還型レーザ、偏向ミラー等である。こ
れら機能素子を製作するためには、導波路形の回
折格子は、特に重要な基本的要素となる。
に重要なコンポーネントとなる波長分波合波素
子、分布帰還型レーザ、偏向ミラー等である。こ
れら機能素子を製作するためには、導波路形の回
折格子は、特に重要な基本的要素となる。
半導体基板上の所望の場所に、所望の周期の、
所望の大きさの回折格子を製作する技術の開発
は、光ICを実現するためには不可欠である。
所望の大きさの回折格子を製作する技術の開発
は、光ICを実現するためには不可欠である。
現在、導波路形の回折格子は、二光束干渉法又
は電子ビーム露光法等の方法で作製されている。
は電子ビーム露光法等の方法で作製されている。
(ウ) 電子線ビーム露光法
細い電子線ビームを、集積回路を作製すべき半
導体基板上のフオトレジスト又は酸化膜に照射し
て回折格子やその他の素子を作製するものであ
る。
導体基板上のフオトレジスト又は酸化膜に照射し
て回折格子やその他の素子を作製するものであ
る。
電子線ビームの走査は、電子計算機によつてあ
らかじめプログラムされたパターンに従つてなさ
れることができる。
らかじめプログラムされたパターンに従つてなさ
れることができる。
電子ビームによつて、所望の場所に、所望の寸
法の回折格子を作製することができる。しかし、
電子ビームの直径は有限で、ある程度（例えば
0.1μmφ）以下に絞ることができない。このため、
電子ビーム露光によつて、光ICの回折格子に要
求される微細周期のパターンを描くことは難し
い。現在、電子ビーム露光によつて製作できる回
折格子の格子周期の下限は0.5μmである。
法の回折格子を作製することができる。しかし、
電子ビームの直径は有限で、ある程度（例えば
0.1μmφ）以下に絞ることができない。このため、
電子ビーム露光によつて、光ICの回折格子に要
求される微細周期のパターンを描くことは難し
い。現在、電子ビーム露光によつて製作できる回
折格子の格子周期の下限は0.5μmである。
光IC用回折格子に必要な微細構造を得ること
ができない。
ができない。
(エ) 二光束干渉露光法
第１図は二光束干渉露光法の概略を示す光学系
構成図である。
構成図である。
半導体基板１には、予めフオトレジスト２を
（或は酸化膜）コーテイングしてある。
（或は酸化膜）コーテイングしてある。
レーザ３は例えばHe−Cdレーザで、4416Åの
波長のコヒーレント光を生ずる。シヤツタ４を通
り、ミラー５で反射されたレーザ光は、ビームス
プリツタ６で２光束に分けられる。それぞれは、
ビームエクスパンダ７，７によつて、拡径され
る。拡径された平面波に近いレーザ光は、ミラー
８，８によつて反射され、基板１に対し、反対側
から、等しい入射角θをなして、入射する。
波長のコヒーレント光を生ずる。シヤツタ４を通
り、ミラー５で反射されたレーザ光は、ビームス
プリツタ６で２光束に分けられる。それぞれは、
ビームエクスパンダ７，７によつて、拡径され
る。拡径された平面波に近いレーザ光は、ミラー
８，８によつて反射され、基板１に対し、反対側
から、等しい入射角θをなして、入射する。
二光束はコヒーレント光を分けたものであるか
ら、入射方向と直角な方向に干渉縞を作る。この
干渉縞がフオトレジスト２に露光記録される。フ
オトレジストを現像し、基板１をエツチングする
事によつて、基板上に周期的な凹凸条を形成す
る。
ら、入射方向と直角な方向に干渉縞を作る。この
干渉縞がフオトレジスト２に露光記録される。フ
オトレジストを現像し、基板１をエツチングする
事によつて、基板上に周期的な凹凸条を形成す
る。
二光束干渉露光法に於て、干渉縞の周期ｄは、
ｄ＝λ／2nsinθ (1)
で表わされる。ここで、λはレーザ光の波長、ｎ
はレジストの面する媒質の屈折率は、θはレーザ
光の基板への入射角である。
はレジストの面する媒質の屈折率は、θはレーザ
光の基板への入射角である。
二光束干渉露光法は、波長の短い可視光レーザ
（He−Cdレーザ等）を使えば、十分に周期の小
さい回折格子を露光することができる。可視光、
近赤外光による光通信に必要なサブミクロン周期
（0.2μm程度）の回折格子を得ることは可能であ
る。
（He−Cdレーザ等）を使えば、十分に周期の小
さい回折格子を露光することができる。可視光、
近赤外光による光通信に必要なサブミクロン周期
（0.2μm程度）の回折格子を得ることは可能であ
る。
しかし、拡径した二光束を干渉させるから、回
折格子を形成する領域を局所的に制限する事は難
しい。
折格子を形成する領域を局所的に制限する事は難
しい。
任意の場所に、任意の形状、寸法の回折格子を
作ることが必要である。このため、第２図に示す
ように、スリツト、マスク９をフオトレジスト２
の上に重ねて、局所的に露光する方法が試みられ
ている。
作ることが必要である。このため、第２図に示す
ように、スリツト、マスク９をフオトレジスト２
の上に重ねて、局所的に露光する方法が試みられ
ている。
しかし、スリツト、ガラスマスク等には厚みが
ある。開口部又は透明部を通して、二光束が、レ
ジスト２に入射するが、開口部、透明部のエツジ
でレーザ光が回折する。この回折によつて、エツ
ジ近傍では、レーザ光が整つた平面波ではなくな
り、干渉縞のパターンが乱れる。このため、良好
な回折格子パターンが得られない。
ある。開口部又は透明部を通して、二光束が、レ
ジスト２に入射するが、開口部、透明部のエツジ
でレーザ光が回折する。この回折によつて、エツ
ジ近傍では、レーザ光が整つた平面波ではなくな
り、干渉縞のパターンが乱れる。このため、良好
な回折格子パターンが得られない。
このような難点があつた。
本発明は、このような欠点を解決した、局所的
な回折格子作製方法を与える。
な回折格子作製方法を与える。
(オ) 薄膜による回折格子作製法
本発明を薄膜としてフオトレジストを使用した
場合を例にとつて説明する。
場合を例にとつて説明する。
第３図は、相異る性質を有する２種類のフオト
レジストを用いた回折格子作製法の工程図を示
す。
レジストを用いた回折格子作製法の工程図を示
す。
基板１に、第１フオトレジスト１０を塗布し、
二光束干渉露光し、現像して、回折格子のパター
ンを作製する。第１図１は、これを示す。
二光束干渉露光し、現像して、回折格子のパター
ンを作製する。第１図１は、これを示す。
次に、回折格子パターン上に、第２フオトレジ
スト１１を塗布する。第２フオトレジスト１１
は、第１フオトレジストと硬化特性が異なる。た
とえば、第１フオトレジスト１０がポジ型フオト
レジストであるとすれば、第２フオトレジスト１
１はネガ型フオトレジストとする。逆に、第１フ
オトレジスト１０がネガ型であれば、第２フオト
レジスト１１はポジ型である。
スト１１を塗布する。第２フオトレジスト１１
は、第１フオトレジストと硬化特性が異なる。た
とえば、第１フオトレジスト１０がポジ型フオト
レジストであるとすれば、第２フオトレジスト１
１はネガ型フオトレジストとする。逆に、第１フ
オトレジスト１０がネガ型であれば、第２フオト
レジスト１１はポジ型である。
次に第３図３に示すように、マスク１２を、基
板１、フオトレジスト１０，１１に密着させて、
基板に直角方向の光を照射し、露光する。この段
階に於ける露光は、回折格子を作製すべき場所の
第２フオトレジスト１１のみを除去し、他の部分
の第２フオトレジスト１１を残すためのものであ
る。
板１、フオトレジスト１０，１１に密着させて、
基板に直角方向の光を照射し、露光する。この段
階に於ける露光は、回折格子を作製すべき場所の
第２フオトレジスト１１のみを除去し、他の部分
の第２フオトレジスト１１を残すためのものであ
る。
第２図フオトレジスト１１がネガ型フオトレジ
ストである場合、マスク１２はネガマスクを使用
する。つまり、回折格子を作製すべき場所に対応
するマスクの部分は遮光部１３に、その他の部分
は透明部１４になつている。
ストである場合、マスク１２はネガマスクを使用
する。つまり、回折格子を作製すべき場所に対応
するマスクの部分は遮光部１３に、その他の部分
は透明部１４になつている。
この露光によつて、透明部１４の直下の部分の
第２フオトレジストは硬化する。遮光部１３の下
の第１フオトレジストはポジ型フオトレジストで
あるが、この露光に於ては光照射を受けないの
で、回折格子パターンが消去されるという事がな
い。
第２フオトレジストは硬化する。遮光部１３の下
の第１フオトレジストはポジ型フオトレジストで
あるが、この露光に於ては光照射を受けないの
で、回折格子パターンが消去されるという事がな
い。
第３図４に示すようにこれを現像すると、回折
格子を作製すべき部分に窓が開く。窓開き部Ａに
は第１フオトレジストの回折格子パターンが露出
する。その他の部分は第２フオトレジスト１１で
覆われた被覆部Ｂとなる。
格子を作製すべき部分に窓が開く。窓開き部Ａに
は第１フオトレジストの回折格子パターンが露出
する。その他の部分は第２フオトレジスト１１で
覆われた被覆部Ｂとなる。
これをエツチングすると、第３図５に示すよう
に、窓開き部Ａの基板が回折格子パターンどおり
にエツチングされる。
に、窓開き部Ａの基板が回折格子パターンどおり
にエツチングされる。
最後に、フオトレジスト１０，１１を剥離する
と、所望の場所に回折格子１５が残る。
と、所望の場所に回折格子１５が残る。
以上の説明は、第１フオトレジストがポジ型、
第２フオトレジストがネガ型の場合であるが、逆
の場合でも、同様にして、回折格子を作製するこ
とができる。この場合、マスクは遮光、透明部の
反対になつたポジ型マスクを使用する。
第２フオトレジストがネガ型の場合であるが、逆
の場合でも、同様にして、回折格子を作製するこ
とができる。この場合、マスクは遮光、透明部の
反対になつたポジ型マスクを使用する。
同一基板上の複数の領域に同じ周期、同一方向
の回折格子を作製するのは、以上の工程を１回実
行しただけでできる。
の回折格子を作製するのは、以上の工程を１回実
行しただけでできる。
複数の領域に、異なる周期、異なる方向の回折
格子を設けるには、同様の工程を何回も繰返すこ
とによつてなされる。
格子を設けるには、同様の工程を何回も繰返すこ
とによつてなされる。
また、この発明を、相異なる性質のレジスト薄
膜を使用した場合を例にとつて説明したが、この
発明は他の薄膜を使用することによつても実現で
きる。ただしその場合、薄膜形成の時点で、第１
フオトレジストの回折格子パターンが熱変形を起
さない様な低温プロセスである必要がある。真空
蒸着による金属膜等使用することができる。その
場合、金属膜に窓あけを実施するためには、通常
のフオトエツチングプロセスを行えばよい。
膜を使用した場合を例にとつて説明したが、この
発明は他の薄膜を使用することによつても実現で
きる。ただしその場合、薄膜形成の時点で、第１
フオトレジストの回折格子パターンが熱変形を起
さない様な低温プロセスである必要がある。真空
蒸着による金属膜等使用することができる。その
場合、金属膜に窓あけを実施するためには、通常
のフオトエツチングプロセスを行えばよい。
(カ) 本発明の効果
(i) 光ICに使用する回折格子を、基板上の所望
の領域に、所望の大きさで形成できる。
の領域に、所望の大きさで形成できる。
製作したフオトレジストパターン上へ、別種
のフオトレジストによりパターニングし限られ
た区域にのみ回折格子を作製できるからであ
る。
のフオトレジストによりパターニングし限られ
た区域にのみ回折格子を作製できるからであ
る。
(ii) 同一基板上の数ケ所に、それぞれ異る周期、
異なる方向を持つ回折格子を作製することがで
きる。
異なる方向を持つ回折格子を作製することがで
きる。
本発明は、領域を限定し、局所的に任意の周
期、任意の方向の回折格子を作製できるので、こ
れを繰返すことによつていかなる周期、方向の回
折格子をも多数製作できる。
期、任意の方向の回折格子を作製できるので、こ
れを繰返すことによつていかなる周期、方向の回
折格子をも多数製作できる。
(キ) この発明の用途
この発明は、光集積回路、光回路、分布帰還型
半導体レーザ、光分波器、光合波器などに応用す
ることができる。
半導体レーザ、光分波器、光合波器などに応用す
ることができる。
第１図は二光束干渉露光法の光学系構成図。第
２図はスリツト、ガラスマスクによつて露光領域
を限定した例を示す断面図。第３図は相反する性
質の２種類のフオトレジストを用いる本発明の回
折格子作製法の工程図。１は基板上に、二光束干
渉露光により回折格子のレジストパターンを作製
する工程、２は第２フオトレジストを塗布した工
程、３はマスクを通して露光した工程、４は現像
工程、５はエツチング工程、６は剥離工程を示
す。 １……基板、２……フオトレジスト、３……レ
ーザ、４……シヤツタ、５……ミラー、６……ビ
ームスプリツタ、７……ビームエクスパンダ、８
……ミラー、９……スリツト．ガラスマスク、１
０……第１フオトレジスト、１１……第２フオト
レジスト、１２……マスク、１３……遮光部、１
４……透明部、１５……回折格子、Ａ……窓開き
部、Ｂ……被覆部。
２図はスリツト、ガラスマスクによつて露光領域
を限定した例を示す断面図。第３図は相反する性
質の２種類のフオトレジストを用いる本発明の回
折格子作製法の工程図。１は基板上に、二光束干
渉露光により回折格子のレジストパターンを作製
する工程、２は第２フオトレジストを塗布した工
程、３はマスクを通して露光した工程、４は現像
工程、５はエツチング工程、６は剥離工程を示
す。 １……基板、２……フオトレジスト、３……レ
ーザ、４……シヤツタ、５……ミラー、６……ビ
ームスプリツタ、７……ビームエクスパンダ、８
……ミラー、９……スリツト．ガラスマスク、１
０……第１フオトレジスト、１１……第２フオト
レジスト、１２……マスク、１３……遮光部、１
４……透明部、１５……回折格子、Ａ……窓開き
部、Ｂ……被覆部。
Claims (1)
- １ 基板上に第１フオトレジストを塗布し、二光
束干渉露光し、現像して、基板全面に第１フオト
レジストによる回折格子パターンを作製し、第１
フオトレジスト上に第２フオトレジストを塗布
し、マスクを用いて露光し、回折格子を作製すべ
き場所以外を残す様に窓開けエツチングし、さら
に基板を第１フオトレジストの回折格子パターン
と第２フオトレジストとをマスクとして、基板を
エツチングし、第１、第２フオトレジストを除去
することにより、基板上の限られた場所にのみ、
回折格子を作製することを特徴とする光集積回路
作製法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19415082A JPS5983111A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 光集積回路作製法 |
| US06/548,591 US4517280A (en) | 1982-11-04 | 1983-11-03 | Process for fabricating integrated optics |
| EP83110986A EP0110184B1 (en) | 1982-11-04 | 1983-11-03 | Process for fabricating integrated optics |
| DE8383110986T DE3370078D1 (en) | 1982-11-04 | 1983-11-03 | Process for fabricating integrated optics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19415082A JPS5983111A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 光集積回路作製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5983111A JPS5983111A (ja) | 1984-05-14 |
| JPH0524481B2 true JPH0524481B2 (ja) | 1993-04-08 |
Family
ID=16319744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19415082A Granted JPS5983111A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 光集積回路作製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5983111A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7142282B2 (en) * | 2003-10-17 | 2006-11-28 | Intel Corporation | Device including contacts |
| US20050085085A1 (en) * | 2003-10-17 | 2005-04-21 | Yan Borodovsky | Composite patterning with trenches |
| DE102005006277B4 (de) * | 2005-02-10 | 2007-09-20 | Ovd Kinegram Ag | Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtkörpers |
| KR100881140B1 (ko) * | 2007-08-09 | 2009-02-02 | 삼성전기주식회사 | 나노패턴 형성장치 및 이를 이용한 나노패턴 형성방법 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53124457A (en) * | 1977-04-06 | 1978-10-30 | Toshiba Corp | Light amprification circuit |
| JPS6029921B2 (ja) * | 1977-08-23 | 1985-07-13 | 日本電信電話株式会社 | 回折格子作製方法 |
-
1982
- 1982-11-04 JP JP19415082A patent/JPS5983111A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5983111A (ja) | 1984-05-14 |
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