JP2904541B2 - Optical glass member for producing predetermined phase difference and manufacturing method - Google Patents
Optical glass member for producing predetermined phase difference and manufacturing methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、透過する光にパターン状の位相差を生じさ
せるための段差を有する光学ガラス部材及びその製造方
法に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical glass member having a step for causing a pattern-like phase difference in transmitted light, and a method of manufacturing the same.
本発明の光学部材の代表的な例を述べれば、分布帰還
型半導体レーザ（以下、DFBレーザという。）に内蔵さ
れる、λ/4シフト形の回折格子（λは光の波長）を作製
するための位相マスクである。本発明は、このような精
密な位相マスクに代表される光学ガラス部材であって、
所定の厚さをもつ二酸化シリコン（以下、SiO2膜とい
う。）でなるパターンを有した光学ガラス部材及びその
製造方法に関する。To describe a typical example of the optical member of the present invention, a λ / 4 shift type diffraction grating (λ is the wavelength of light) built in a distributed feedback semiconductor laser (hereinafter referred to as a DFB laser) is manufactured. Is a phase mask. The present invention is an optical glass member represented by such a precise phase mask,
The present invention relates to an optical glass member having a pattern made of silicon dioxide (hereinafter, referred to as an SiO 2 film) having a predetermined thickness and a method of manufacturing the same.
近年、長距離大容量光伝送システムの光源として、連
続動作、高速変調動作を問わず、常に安定した単一縦モ
ードで発振するDFBレーザの研究が活発に行われてい
る。DFBレーザは、レーザ素子内部に回折格子を内蔵
し、この回折格子の周期で決まるブラッグ波長近傍で発
振する。回折格子のブラッグ波長λ0は、λ0＝2nΛ/mで
与えられる。ここに、ｎはレーザ素子中の等価屈折率、
Λは回折格子の周期、ｍは回折格子の次数である。In recent years, as a light source of a long-distance large-capacity optical transmission system, research has been actively conducted on a DFB laser that oscillates in a stable single longitudinal mode regardless of continuous operation or high-speed modulation operation. The DFB laser has a built-in diffraction grating inside the laser element and oscillates near the Bragg wavelength determined by the period of the diffraction grating. The Bragg wavelength λ 0 of the diffraction grating is given by λ 0 = 2nΛ / m. Where n is the equivalent refractive index in the laser element,
Λ is the period of the diffraction grating, and m is the order of the diffraction grating.
しかしながら、均一な回折格子を内蔵したDFBレーザ
は、ブラッグ波長λ0では発振せず、ブラッグ波長λ0に
対称に左右２つのモードで発振し易く、安定な単一モー
ド発振が得にくい。However, DFB lasers with built-uniform diffraction grating, does not oscillate in the Bragg wavelength lambda 0, easily oscillates at the Bragg wavelength lambda 0 in the left-right symmetrical two modes, stable single-mode oscillation is difficult to obtain.
そこで、DFBレーザに内蔵される回折格子の周期を１
次として（ｍ＝１）、λ0／（4n）だけずらすことによ
り、ブラッグ波長λ0と縦モードとを一致させるものが
試作されている。この回折格子をλ/4シフト形回折格
子、またこのλ/4シフト形回折格子を内蔵したDFBレー
ザをλ/4シフト型DFBレーザと呼んでいる。Therefore, the period of the diffraction grating built in the DFB laser is set to 1
Next, a prototype in which the Bragg wavelength λ 0 coincides with the longitudinal mode is shifted by λ 0 / (4n) by shifting (m = 1). This diffraction grating is called a λ / 4 shift type diffraction grating, and the DFB laser incorporating the λ / 4 shift type diffraction grating is called a λ / 4 shift type DFB laser.
１次の回折格子の場合、周期をλ0／（4n）だけずら
すことは、Λ/2だけずらすことに当たり、位相シフト部
において、回折格子の凹凸を反転させればよい。In the case of a first-order diffraction grating, shifting the period by λ 0 / (4n) is equivalent to shifting by 、 / 2.
従来のこのようなλ/4シフト形回折格子の形成方法
は、レーザによる干渉露光時にポジ、ネガ両タイプのレ
ジストの逆感光性を利用したもの（Utaka、Akiba、Saka
i、Matsushima IEEEJ.Quantum Electronics vol.QE−2
2、pp.1042〜1051（1986））や、レジストを塗布した光
学ガラス基板に位相マスクを密着させ、マスクの段差部
において光の位相差により位相のずれた干渉縞を発生さ
せる方法（白崎、雙田、山腰、石川、中島 電子通信学
会技術研究報告 OQE85−60、pp.57〜64（1985））など
が知られている。A conventional method of forming such a λ / 4 shift type diffraction grating utilizes the reverse photosensitivity of both positive and negative resists at the time of laser interference exposure (Utaka, Akiba, Saka
i, Matsushima IEEEJ.Quantum Electronics vol.QE-2
2, pp. 1042 to 1051 (1986)) or a method in which a phase mask is adhered to an optical glass substrate coated with a resist, and interference fringes out of phase due to the phase difference of light are generated at the step portion of the mask (Shirasaki, Sojita, Yamakoshi, Ishikawa, Nakajima IEICE Technical Report OQE85-60, pp.57-64 (1985)).
ここで位相マスクによる方法の原理を第２図に示す干
渉露光時の原理を示す断面概念図を用いて説明する。以
下の説明において、レジストといえば、光学ガラス基板
等に塗布される物質そのもののことを示し、レジストパ
ターンといえば、露光の結果により生成されたパターン
をいう。また、アルミ膜（正確にはアルミニウム膜）と
いえば、その物質を示し、アルミ膜パターンといえば、
レジストパターンを用いたリフトオフ法で生成されたも
のをいう。Here, the principle of the method using the phase mask will be described with reference to the conceptual sectional view showing the principle of interference exposure shown in FIG. In the following description, a resist refers to a substance itself applied to an optical glass substrate or the like, and a resist pattern refers to a pattern generated as a result of exposure. Also, the aluminum film (more precisely, the aluminum film) indicates the substance, and the aluminum film pattern
It is generated by a lift-off method using a resist pattern.
第１、第２のレーザ光１、２を非対称な角度で、段差
ｄを所定の位置に有する位相マスク３に、入射する。こ
こでθ１、θ２はそれぞれ第１のレーザ光１、第２のレ
ーザ光２の位相マスク３に対する入射角であり、また、
αは第１のレーザ光１、第２のレーザ光２のなす角の二
等分線の傾斜角度であり、干渉縞は位相マスク３に対し
てαだけ傾いて入射される。この干渉縞は、位相マスク
３内で第１のレーザ光１、第２のレーザ光２の屈折によ
りα′の傾斜角で進行し、段差ｄがある部分を境に光路
差の違いから位相差を生じる。そして、その結果、半導
体基板５上に塗布されたレジスト４には、干渉縞の明暗
パターンのずれたものが露光される。レジスト４を現像
後、形成されたレジストパターンをマスクにして半導体
基板５をエッチングすることにより、所定の位置で周期
のずれた回折格子が形成される。このときの回折格子の
周期Λは、レーザ光の波長をλ1として、 Λ＝λ1／（sinθ１＋sinθ２）で表わされ、 周期のずれΦは、 Φ＝ｄ（tanα−tanα′）となるので、段差ｄを調整す
ることにより、周期のずれをΛ/2とすることができる。The first and second laser beams 1 and 2 are incident at an asymmetric angle on a phase mask 3 having a step d at a predetermined position. Here, θ1 and θ2 are the incident angles of the first laser light 1 and the second laser light 2 with respect to the phase mask 3, respectively.
α is the inclination angle of the bisector of the angle between the first laser beam 1 and the second laser beam 2, and the interference fringes are incident on the phase mask 3 at an angle of α. This interference fringe advances at an inclination angle of α 'in the phase mask 3 due to the refraction of the first laser beam 1 and the second laser beam 2, and the phase difference is caused by the difference in the optical path difference at the part where the step d exists. Is generated. Then, as a result, the resist 4 applied on the semiconductor substrate 5 is exposed to light whose interference fringe pattern is shifted. After the resist 4 is developed, the semiconductor substrate 5 is etched using the formed resist pattern as a mask, thereby forming a diffraction grating having a shifted period at a predetermined position. At this time, the period 回 折 of the diffraction grating is represented by Λ = λ 1 / (sin θ1 + sin θ2), where λ 1 is the wavelength of the laser beam. Since the period shift Φ is Φ = d (tan α−tan α ′), By adjusting the step d, the deviation of the period can be set to Λ / 2.
以下、第３図に基づいて従来の技術によるλ/4シフト
形回折格子の形成に用いられる位相マスクの製造方法
（白崎他、OQE85−60:第４頁参照）を説明する。Hereinafter, a method of manufacturing a phase mask used for forming a λ / 4 shift type diffraction grating according to the prior art (Shirasaki et al., OQE85-60: see page 4) will be described with reference to FIG.
（ａ）まず、光学的な精度で研磨された光学ガラス基板
６上に第１のアルミ膜パターン７をレジストパターンの
リフトオフ法により作製する。第１のアルミ膜パターン
７は、回折格子の位相シフト部を周期的に配置すること
を目的とする。(A) First, a first aluminum film pattern 7 is formed on an optical glass substrate 6 polished with optical precision by a lift-off method of a resist pattern. The first aluminum film pattern 7 aims at periodically arranging the phase shift portions of the diffraction grating.
（ｂ）次に、その上にスパッタにより低温下で、全体の
領域に、目的とする位相マスク３の段差ｄと同じ厚さで
SiO2膜８を形成する。(B) Next, the same thickness as the step d of the target phase mask 3 is applied over the entire region at a low temperature by sputtering.
An SiO 2 film 8 is formed.
（ｃ）レジスト４をSiO2膜８の上面全体に塗布し、光学
ガラス基板６の裏側から露光する。(C) A resist 4 is applied on the entire upper surface of the SiO 2 film 8 and is exposed from the back side of the optical glass substrate 6.
（ｄ）この時、第１のアルミ膜パターン７がマスクの役
目をし、現像することにより、第１のアルミ膜パターン
７のある部分のみにレジストパターン９が形成される。(D) At this time, the first aluminum film pattern 7 serves as a mask and is developed, so that the resist pattern 9 is formed only in a portion where the first aluminum film pattern 7 exists.
（ｅ）さらに、レジストパターン９が形成されている領
域の上部及びレジストパターン９が形成されていない領
域の上部にアルミ膜10を蒸着する。(E) Further, an aluminum film 10 is deposited on the area where the resist pattern 9 is formed and on the area where the resist pattern 9 is not formed.
（ｆ）レジストパターン９のリフトオフ法により第１の
アルミ膜パターン７とはSiO2膜８を挟んで互い違いの位
置に、第２のアルミ膜パターン11を形成する。(F) A second aluminum film pattern 11 is formed at a position different from the first aluminum film pattern 7 with the SiO 2 film 8 interposed therebetween by a lift-off method of the resist pattern 9.
（ｇ）次に、ドライエッチング（例えば、反応性イオン
エッチング）により、第１のアルミ膜パターン７の上部
のSiO2膜８を、第２のアルミ膜パターン11をマスクとし
第１のアルミ膜パターン７の部分までエッチングする。
この際、第１のアルミ膜パターン７により光学ガラス基
板６の表面が、第２のアルミ膜パターン11によりSiO2膜
８の表面がそれぞれ保護される。(G) Next, the first aluminum film pattern is formed by dry etching (for example, reactive ion etching) using the SiO 2 film 8 above the first aluminum film pattern 7 and the second aluminum film pattern 11 as a mask. Etch to the portion of No. 7.
At this time, the surface of the optical glass substrate 6 is protected by the first aluminum film pattern 7, and the surface of the SiO 2 film 8 is protected by the second aluminum film pattern 11, respectively.
（ｈ）最後に、第１のアルミ膜パターン７、第２のアル
ミ膜パターン11をそれぞれ除去して位相マスク３が完成
する。(H) Finally, the first aluminum film pattern 7 and the second aluminum film pattern 11 are respectively removed to complete the phase mask 3.
位相マスクの製造方法として、第４頁に記載の白崎ら
の方法で代表される従来の技術では、光学ガラス基板上
のSiO2膜による段差を、ドライエッチングを用いて形成
するため、それに付随して下記のような課題があった。In a conventional technique represented by the method of Shirasaki et al. Described on page 4 as a method of manufacturing a phase mask, a step formed by an SiO 2 film on an optical glass substrate is formed by dry etching, so that it is associated with the step. There were the following problems.
１）第２のアルミ膜パターン11は、レジスト４のリフト
オフ法により形成されるが、それに用いるレジストパタ
ーン９は、第１のアルミ膜パターン７をマスクとした光
学ガラス基板６裏側からの露光及び現像により形成され
る。1) The second aluminum film pattern 11 is formed by a lift-off method of the resist 4, and the resist pattern 9 used for the exposure and development from the back side of the optical glass substrate 6 using the first aluminum film pattern 7 as a mask. Formed by
しかし、第１のアルミ膜パターン７とレジストパター
ン９との間にはSiO2膜８が形成されているために、この
SiO2膜の厚さがレジストパターン９のパターン精度を大
きく左右する。However, since the SiO 2 film 8 is formed between the first aluminum film pattern 7 and the resist pattern 9,
The thickness of the SiO 2 film greatly affects the pattern accuracy of the resist pattern 9.
つまり、SiO2膜８の厚さ、すなわち第２図で示す段差
ｄは、傾斜角度αを５°とした場合、２〜３μｍ以上必
要となり、その結果、マスクとなる第１のアルミ膜パタ
ーン７とレジストパターン９との間隔は２〜３μｍ以上
あることになり、レジストパターン９のパターン精度が
悪くなる。In other words, the thickness of the SiO 2 film 8, that is, the step d shown in FIG. 2 is required to be 2 to 3 μm or more when the inclination angle α is 5 °. As a result, the first aluminum film pattern 7 serving as a mask is required. Therefore, the pattern accuracy of the resist pattern 9 is degraded.
よって、この方式で露光及び現像されたレジストパタ
ーン９のリフトオフ法によって形成される第２のアルミ
膜パターン11の精度も悪くなる。Therefore, the accuracy of the second aluminum film pattern 11 formed by the lift-off method of the resist pattern 9 exposed and developed by this method also deteriorates.
２）ドライエッチングを用いてSiO2膜８のパターンを形
成するために、第２のアルミ膜パターン11のエッジ部分
の下で進行するSiO2膜８のサイドエッチングを最小限に
抑えなければならない。そのためには、精密なガス流量
の制御及び条件出しが必要になる。サイドエッチングの
進行によるSiO2膜８の段差形状の劣化は、位相シフト型
回折格子のシフト部の遷移領域（形成不良部分）を広げ
てしまう。2) In order to form the pattern of the SiO 2 film 8 using dry etching, the side etching of the SiO 2 film 8 that proceeds under the edge portion of the second aluminum film pattern 11 must be minimized. For that purpose, precise control of the gas flow rate and condition setting are required. The deterioration of the step shape of the SiO 2 film 8 due to the progress of the side etching expands the transition region (defective formation portion) of the shift portion of the phase shift type diffraction grating.
３）低温下においてスパッタにより形成したSiO2膜８の
上下に第１、第２のアルミ膜パターン７、11があるため
に、ドライエッチング時にSiO2膜８内へのアルミの混入
の可能性がある。アルミが混入した場合、SiO2膜８のレ
ーザ光に対する屈折率や透過率が変化する。従って、こ
のSiO2膜８のパターンを有した位相マスク３を用いて干
渉露光を行った場合、所定の位相差が得られないばかり
か、レジスト４への露光量が不足するので、レジストパ
ターン９のパターン切れが悪くなり、良好な形状の回折
格子が形成されない。3) Since there are the first and second aluminum film patterns 7 and 11 above and below the SiO 2 film 8 formed by sputtering at a low temperature, there is a possibility that aluminum may be mixed into the SiO 2 film 8 during dry etching. is there. When aluminum is mixed, the refractive index and transmittance of the SiO 2 film 8 with respect to the laser beam change. Therefore, when interference exposure is performed using the phase mask 3 having the pattern of the SiO 2 film 8, not only a predetermined phase difference cannot be obtained, but also the exposure amount of the resist 4 becomes insufficient. Is poor, and a diffraction grating having a good shape is not formed.
４）前述したように、ドライエッチングを用いるため、
エッチングしてはならない光学ガラス基板６の表面及び
SiO2膜８の表面を同時に第１のアルミ膜パターン７及び
第２のアルミ膜パターン11によって保護するために工程
が複雑になり歩留りも低い。4) As described above, since dry etching is used,
The surface of the optical glass substrate 6 which must not be etched and
Since the surface of the SiO 2 film 8 is simultaneously protected by the first aluminum film pattern 7 and the second aluminum film pattern 11, the process becomes complicated and the yield is low.
本発明は、従来の方法が、第１のアルミ膜パターン７
上に、低温下でSiO2膜８を形成できるスパッタ法を用い
るのに対して、敢えて光学ガラス基板６の加熱を必要と
する電子ビーム蒸着を用い、蒸着終了後の冷却時に、ア
ルミとSiO2の熱膨張係数の違いから発生する第１のアル
ミ膜パターン７の上部のSiO2膜８の亀裂を利用して、第
１のアルミ膜パターン７を酸またはアルカリで溶解する
ことにより、第１のアルミ膜パターン７の上部のSiO2膜
８を除去し、第１のアルミ膜パターン７のなかった領域
にSiO2膜８の反転パターンを形成するものである。According to the present invention, the conventional method uses the first aluminum film pattern 7.
Above, with respect to use a sputtering method capable of forming a SiO 2 film 8 at a low temperature, dare using an electron beam evaporation which requires heating of the optical glass substrate 6 at the time of cooling after completion of the deposition, aluminum and SiO 2 The first aluminum film pattern 7 is dissolved with an acid or an alkali by using a crack in the SiO 2 film 8 on the first aluminum film pattern 7 generated from the difference in thermal expansion coefficient of The SiO 2 film 8 above the aluminum film pattern 7 is removed, and an inverted pattern of the SiO 2 film 8 is formed in a region where the first aluminum film pattern 7 is not provided.
従って本発明は、位相マスク３の製造において、極め
て簡単で、良好な形状のものを、再現性良く得る方法を
提供するものである。Therefore, the present invention provides a method for obtaining a very simple and good-shaped mask with good reproducibility in the production of the phase mask 3.
本発明による位相マスクの製造方法では、マスク露光
が第１のアルミ膜パターン形成時に用いるリフトオフ用
のレジストパターンを形成する時のみであるため、パタ
ーン精度が優れている。また、SiO2膜のパターン形成が
SiO2膜のエッチングによるものでないため、サイドエッ
チングの問題、エッチング時にマスクとなるアルミ膜パ
ターンの形成する必要などがなく、しかもSiO2膜へのア
ルミの混入の可能性もない。In the method of manufacturing a phase mask according to the present invention, the mask exposure is performed only when a lift-off resist pattern used for forming the first aluminum film pattern is formed, so that the pattern accuracy is excellent. Also, the pattern formation of the SiO 2 film
Since it is not due to the etching of the SiO 2 film, there is no problem of side etching, there is no need to form an aluminum film pattern serving as a mask at the time of etching, and there is no possibility that aluminum is mixed into the SiO 2 film.
以上の作用により、本発明は良質な位相マスクを、極
めて簡単に、再現性良く製造するものである。By the above operation, the present invention is to produce a good quality phase mask very simply and with good reproducibility.
第１図を用いて本発明の実施例を説明する。上から工
程順に（ｉ）、（ii）、（iii）、（iv）へと進む。An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The process proceeds from the top to (i), (ii), (iii), and (iv) in the order of steps.
ここで、第１の領域14はその上部にアルミ膜パターン
７が生成される領域である。また、第２の領域15は高さ
が第１の領域14より高く、その上部に第２のSiO2膜13が
生成される領域である。Here, the first region 14 is a region on which the aluminum film pattern 7 is formed. The second region 15 is higher than the first region 14 and is a region where the second SiO 2 film 13 is formed thereon.
（ｉ）光学的な精度で研磨された光学ガラス基板６の第
１の領域の表面に第１のアルミ膜パターン７を、マスク
露光によって形成したレジストパターンをリフトオフす
る工程を経て形成する。第１のアルミ膜パターン７の厚
さは、少なくとも後に形成される第２のSiO2膜13の厚さ
になるように形成する。(I) A first aluminum film pattern 7 is formed on a surface of a first region of an optical glass substrate 6 polished with optical precision through a step of lifting off a resist pattern formed by mask exposure. The thickness of the first aluminum film pattern 7 is formed so as to be at least the thickness of the second SiO 2 film 13 formed later.
（ii）次に、電子ビーム蒸着により、光学ガラス基板６
を加熱しながら、第１のアルミ膜パターン７の上部及び
光学ガラス基板６の上部に、第１のSiO2膜12、第２のSi
O2膜13をそれぞれ形成する。この第１のSiO2膜12、第２
のSiO2膜13の厚さは目的とする位相マスク３の段差分の
厚さ（第２図の段差ｄ）に設定する。(Ii) Next, the optical glass substrate 6 is formed by electron beam evaporation.
While heating the first SiO 2 film 12 and the second Si film on the first aluminum film pattern 7 and the optical glass substrate 6.
An O 2 film 13 is formed. The first SiO 2 film 12 and the second
The thickness of the SiO 2 film 13 is set to the thickness of the target step difference of the phase mask 3 (step d in FIG. 2).
（iii）この第１のSiO2膜12、第２のSiO2膜13を形成
後、光学ガラス基板６を室温まで冷却することにより、
第１のアルミ膜パターン７の上の第１のSiO2膜12だけに
亀裂を発生させる。この亀裂は、アルミがSiO2より熱膨
張係数が非常に大きいために光学ガラス基板６の冷却時
に、第１のアルミ膜パターン７が収縮する際、その上の
第１のSiO2膜12に歪が生じるために発生するものであ
る。亀裂が発生した第１のアルミ膜パターン７上の第１
のSiO2膜12は、温度の低下とともに剥がれてくるが、膜
の全てが剥がれるわけではなく、一部が剥がれずに残
る。(Iii) After forming the first SiO 2 film 12 and the second SiO 2 film 13, the optical glass substrate 6 is cooled to room temperature,
Cracks are generated only in the first SiO 2 film 12 on the first aluminum film pattern 7. The cracks, aluminum is the cooling of the optical glass substrate 6 for thermal expansion coefficient than SiO 2 is very large, when the first aluminum film pattern 7 is contracted, the strain in the first SiO 2 film 12 thereon Occurs because of the occurrence of The first on the cracked first aluminum film pattern 7
The SiO 2 film 12 comes off with a decrease in temperature, but not all of the film comes off, and part of the film remains without being peeled off.
（iv）そこで、光学ガラス基板６を酸もしくはアルカリ
に浸漬する。ここで使用できる酸を挙げれば、比較的高
濃度の塩酸、硫酸、硝酸などであり、またアルカリは苛
性ソーダ、苛性カリウム、アンモニア等の水溶液であ
る。例えば、35％の塩酸に浸漬することにより、一部剥
がれずに残った第１のSiO2膜12とともに、第１のアルミ
膜パターン７を溶解し除去する。このとき、光学ガラス
基板６上に直接形成された第２のSiO2膜13は、光学ガラ
ス基板６との密着が強いために剥がれることはない。従
って第１のアルミ膜パターン７を反転した第２のSiO2膜
13が光学ガラス基板６の上に形成される。(Iv) Then, the optical glass substrate 6 is immersed in an acid or an alkali. The acids that can be used here include relatively high concentrations of hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid and the like, and the alkalis are aqueous solutions of caustic soda, caustic potassium, ammonia and the like. For example, by immersing in a 35% hydrochloric acid, the first aluminum film pattern 7 is dissolved and removed together with the first SiO 2 film 12 remaining without being partially removed. At this time, the second SiO 2 film 13 formed directly on the optical glass substrate 6 does not come off because of strong adhesion to the optical glass substrate 6. Therefore, the second SiO 2 film obtained by inverting the first aluminum film pattern 7
13 is formed on the optical glass substrate 6.
重要なことは、第１のアルミ膜パターン７上の除去す
べき第１のSiO2膜12と光学ガラス基板６上に残すべき第
２のSiO2膜13とのパターン切れの精度は第１のアルミ膜
パターン７の厚さに依存することである。最初の工程
（ｉ）で第１のアルミ膜パターン７の厚さを少なくとも
所定の位相マスク３に形成される第２のSiO2膜13の厚さ
に形成した理由はここにある。What is important is that the precision of the pattern cutting between the first SiO 2 film 12 to be removed on the first aluminum film pattern 7 and the second SiO 2 film 13 to be left on the optical glass substrate 6 is the first. This depends on the thickness of the aluminum film pattern 7. This is the reason why the thickness of the first aluminum film pattern 7 is formed to be at least the thickness of the second SiO 2 film 13 formed on the predetermined phase mask 3 in the first step (i).
以上の工程（ｉ）から（iv）により、所定の段差を有
した位相マスク３が極めて簡単な工程で、再現性良く製
造できる。Through the above steps (i) to (iv), the phase mask 3 having a predetermined step can be manufactured with extremely simple steps and with good reproducibility.
また、前記実施例では、第１のSiO2膜12、第２のSiO2
膜13を電子ビーム蒸着を用いて形成しているが、例え
ば、アルミ膜パターンを形成した光学ガラス基板にスパ
ッタ、プラズマCVD、イオンプレーティングなどを用い
て加熱下でSiO2膜を形成すれば本発明を適用することが
できる。In the above embodiment, the first SiO 2 film 12 and the second SiO 2
The film 13 is formed by using electron beam evaporation.For example, if an SiO 2 film is formed on an optical glass substrate on which an aluminum film pattern has been formed by heating using sputtering, plasma CVD, ion plating, or the like, this method is used. The invention can be applied.
また、他の実施例として、アルミ膜を微細な周期のス
トライプパターンとすれば、その反転したSiO2膜のスト
ライプパターンを形成することもできる。ここでも光学
的な精度で研磨された光学ガラス基板６の表面、すなわ
ちパターンの凹部及び、SiO2膜の表面、すなわちパター
ンの凸部がともに損傷を受けることがない。従って、こ
のままで透過形回折格子を製造することも、また金属反
射膜をコーティングすることにより反射形回折格子が簡
単に製造することもできる。Further, as another embodiment, if the aluminum film is formed into a stripe pattern having a minute period, a stripe pattern of the inverted SiO 2 film can be formed. Also here, the surface of the optical glass substrate 6 polished with optical precision, that is, the concave portion of the pattern, and the surface of the SiO 2 film, that is, the convex portion of the pattern are not damaged. Therefore, a transmission type diffraction grating can be manufactured as it is, or a reflection type diffraction grating can be easily manufactured by coating a metal reflection film.
また、アルミ膜をストライプパターンに限らず、任意
の形状もしくは図形にすれば、その反転したSiO2膜パタ
ーンを光学ガラス基板表面及び、SiO2膜表面ともに損傷
を与えずに作製することができる。Further, if the aluminum film is not limited to the stripe pattern but has an arbitrary shape or figure, the inverted SiO 2 film pattern can be manufactured without damaging both the optical glass substrate surface and the SiO 2 film surface.
また、本発明では、アルミとSiO2といった熱膨張係数
に差のある１つの組合せを例として説明したが、熱膨張
係数の差に着目すれば、この他に、銀（Ag）、銅（C
u）、金（Au）、鉄（Fe）等の熱膨張係数の大きなグル
ープに対して窒化膜（Si3N4）、シリコン（Si）等の熱
膨張係数の小さなグループの組合せで加熱条件等を用い
て調整すれば、本発明を適用することができる。Further, in the present invention, one combination having a difference in thermal expansion coefficient such as aluminum and SiO 2 has been described as an example, but if attention is paid to the difference in thermal expansion coefficient, silver (Ag), copper (C
u), gold (Au), iron (Fe), etc., which have a large thermal expansion coefficient, are combined with a nitride film (Si 3 N 4 ), silicon (Si), etc., which have a small thermal expansion coefficient, and are combined with heating conditions. The present invention can be applied by adjusting using.
以上説明したように、本発明によれば、アルミ膜上に
形成したSiO2膜に亀裂を生ぜしめるようにしているの
で、従来技術では必要とされたエッチング工程を省くこ
とが可能になり、その上、マスク露光の回数も一回にす
ることができた。As described above, according to the present invention, since a crack is formed in the SiO 2 film formed on the aluminum film, it is possible to omit the etching step required in the related art. In addition, the number of times of mask exposure could be reduced to one.
その結果、マスク露光を第１のアルミ膜パターン７を
形成するときのみにしか行わないので、パターン精度に
優れている。As a result, the mask exposure is performed only when forming the first aluminum film pattern 7, so that the pattern accuracy is excellent.
また、ドライエッチングをする必要がなくなったの
で、サイドエッチングの発生を抑える必要がなくなっ
た。Further, since it is not necessary to perform dry etching, it is no longer necessary to suppress occurrence of side etching.
また、ドライエッチング時におけるSiO2膜へのアルミ
の混入のおそれも全くない。Also, there is no risk of aluminum being mixed into the SiO 2 film during dry etching.
そして、工程が減少した分だけは確実に再現性も向上
した。And the reproducibility was surely improved only by the reduction in the number of steps.
パターン精度に優れ、サイドエッチングの発生のおそ
れがないこの製造方法では、段差の形状について、良好
な段差形状を得ることができ、この良好な段差形状を有
した位相マスクは工程数が減った分だけは確実に再現性
が良くなるという効果が得られる。In this manufacturing method which is excellent in pattern accuracy and has no risk of occurrence of side etching, a good step shape can be obtained for the shape of the step, and the phase mask having the good step shape has a reduced number of steps. Only has the effect of reliably improving reproducibility.
第１図は、本発明の実施例による位相マスクの製造工程
を示す断面図、第２図は、位相マスクを用いたλ/4シフ
ト形回折格子の形成方法における干渉露光時の原理を示
す断面概念図、第３図は従来の技術による位相マスクの
製造工程を示す断面図である。 １…第１のレーザ光、２…第２のレーザ光、３…位相マ
スク、４…レジスト、５…半導体基板、６…光学ガラス
基板、７…第１のアルミ膜パターン、８…SiO2膜、９…
レジストパターン、10…アルミ膜、11…第２のアルミ膜
パターン、12…第１のSiO2膜、13…第２のSiO2膜。 14…第１の領域、15…第２の領域FIG. 1 is a cross-sectional view showing a phase mask manufacturing process according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing the principle of interference exposure in a method of forming a λ / 4 shift type diffraction grating using a phase mask. FIG. 3 is a conceptual view, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a phase mask according to a conventional technique. 1 ... first laser beam, 2 ... second laser beam, 3 ... phase mask 4 ... resist, 5 ... semiconductor substrate, 6 ... optical glass substrate, 7 ... first aluminum film pattern, 8 ... SiO 2 film , 9 ...
Resist pattern, 10: aluminum film, 11: second aluminum film pattern, 12: first SiO 2 film, 13: second SiO 2 film. 14 ... first area, 15 ... second area
Claims (2)
上に第１の領域とそれに比して高さが高い第２の領域と
で成る段差を有する光学ガラス部材の製造方法におい
て、 （ｉ）前記第１の領域上にアルミ膜を少なくとも前記第
１の領域と前記第２の領域との段差の厚み分だけ形成す
る段階と、 （ii）アルミ膜が形成された前記第１の領域と前記第２
の領域との各々に加熱下で、前記第１の領域と前記第２
の領域との段差の厚み分だけSiO2膜を形成する段階と、 （iii）光学ガラス基板を冷却することにより前記第１
の領域上のアルミ膜の上部のSiO2膜に亀裂を生じさせる
段階と、 （iv）酸もしくはアルカリを加えて全てのアルミ膜を除
去する段階とからなる、光学ガラス基板の表面に段差を
有し、所定の位相差を生じさせる光学ガラス部材の製造
方法。1. A method of manufacturing an optical glass member having a step formed of a first region and a second region having a height higher than that of a first region on an optical glass substrate polished with optical precision. i) forming an aluminum film on the first region by at least the thickness of a step between the first region and the second region; and (ii) forming the first region on which the aluminum film is formed. And the second
The first region and the second region
Forming an SiO 2 film by the thickness of the step with respect to the region of (iii), and (iii) cooling the optical glass substrate to form the first film.
There is a step on the surface of the optical glass substrate, comprising the steps of: cracking the SiO 2 film on top of the aluminum film on the region above; and (iv) removing all the aluminum film by adding acid or alkali. And a method for producing an optical glass member for producing a predetermined phase difference.
ガラス部材。2. An optical glass member produced by the method according to claim 1.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP8697190A JP2904541B2 (en) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | Optical glass member for producing predetermined phase difference and manufacturing method |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03284703A JPH03284703A (en) | 1991-12-16 |
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