(57)【要約】【課題】均一な周期構造の分極反転結晶を容易に作成可能とし、高い波長変換効率の波長変換素子を量産するための波長変換素子の製造方法、及びその波長変換素子の製造に用いられる転写型を提供すること。【解決手段】光学結晶であるニオブ酸リチウム（ＬＮ）基板２４に、絶縁層であるレジスト層２５を形成する絶縁層形成工程と、パターンが設けられた転写型２３のパターンをレジスト層２５層へ転写させるパターン転写工程と、ＬＮ基板２４に対してレジスト層２５が形成された側に配置された第１電極２６と、レジスト層２５が形成された側とは反対側に配置された第２電極２７との間に電圧を印加する電圧印加工程と、を含む。【選択図】図３
2008058763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学結晶に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
パターンが設けられた転写型の前記パターンを前記絶縁層へ転写させるパターン転写工程と、
前記光学結晶に対して前記絶縁層が形成された側に配置された第１電極と、前記絶縁層が形成された側とは反対側に配置された第２電極との間に電圧を印加する電圧印加工程と、を含むことを特徴とする波長変換素子の製造方法。
【請求項２】
前記転写型は、前記パターンを構成する凸部を有し、前記凸部の断面が矩形形状を有することを特徴とする請求項１に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項３】
前記転写型は、前記パターンを構成する凸部を有し、前記凸部の断面が波形形状を有することを特徴とする請求項１に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項４】
前記転写型は、前記パターンを構成する凸部を有し、前記凸部の断面が段形状を有することを特徴とする請求項１に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項５】
前記転写型は、前記パターンを構成する凸部を有し、
前記凸部は、前記凸部の先端部に形成された複数の凹部を備えることを特徴とする請求項４に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項６】
前記転写型は、
基板にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、
前記レジスト層をパターニングするパターニング工程と、
前記レジスト層及び前記基板をエッチングするエッチング工程と、を経て形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項７】
前記パターニング工程において、グレイスケールリソグラフィにより前記レジスト層を露光することを特徴とする請求項６に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項８】
前記転写型は、
母型上に電鋳層を形成する電鋳層形成工程と、
前記電鋳層から前記母型を剥離させる剥離工程と、を経て形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項９】
前記転写型は、前記パターンを構成する凸部と、前記凸部同士の間に形成された溝部とを有し、前記凸部の幅が前記溝部の幅以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項１０】
前記凸部及び前記溝部を合わせた幅に対して、前記凸部の幅が２０〜５０％を占めることを特徴とする請求項９に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項１１】
前記パターン転写工程により前記パターンが転写された前記絶縁層を整形する絶縁層整形工程を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項１２】
前記絶縁層整形工程において、前記絶縁層を加熱することを特徴とする請求項１１に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項１３】
前記絶縁層整形工程において、前記絶縁層をエッチングすることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の波長変換素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の波長変換素子の製造方法において用いられることを特徴とする転写型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換素子の製造方法及び転写型、特に、周期的な分極反転構造を持つ波長変換素子の製造方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光を供給するレーザ光源において、第二高調波発生（Second−Harmonic  Generation：ＳＨＧ）素子等の波長変換素子が用いられている。波長変換素子を用いることで、例えば、容易に入手可能な汎用のレーザを用いて、所望の波長のレーザ光を供給することが可能となる。高い効率での波長変換を可能とするために、従来、擬似位相整合（Quasi  Phase  Matching：ＱＰＭ）を用いる波長変換デバイスが開発されている。ＱＰＭ波長変換デバイスには、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）の分極反転結晶（Periodically  Poled  Lithium  Niobate：ＰＰＬＮ）を用いることができる。ＱＰＭ波長変換デバイスを製造するための技術としては、例えば、特許文献１に提案されるものがある。
【０００３】
【特許文献１】特表平１０−５０３６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
分極反転構造は、絶縁体の微細なパターンを結晶基板上に形成し、基板へ高電圧を印加することで作成できる。従来の技術では、絶縁体のパターンの形成には、フォトマスクを介したフォトレジストの露光等、フォトリソグラフィ技術が用いられている。高い波長変換効率を実現するには、分極反転結晶の周期構造は均一であることが望ましい。均一な周期構造の分極反転結晶を作成するためには、絶縁体の断面形状を適宜設計し、かつ絶縁体を精度良く形成することが必要となる。しかし、フォトリソグラフィ技術により絶縁体のパターンを形成する場合、断面形状が複雑になるに従い、絶縁体の高精度な形成が困難となる。分極反転結晶を量産するには、所望の断面形状の絶縁体を簡単に作成可能であることが求められる。均一な周期構造の分極反転結晶の作成が困難であることは、高い波長変換効率の波長変換素子を量産する上で問題となる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、均一な周期構造の分極反転結晶を容易に作成可能とし、高い波長変換効率の波長変換素子を量産するための波長変換素子の製造方法、及びその波長変換素子の製造に用いられる転写型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、光学結晶に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、パターンが設けられた転写型のパターンを絶縁層へ転写させるパターン転写工程と、光学結晶に対して絶縁層が形成された側に配置された第１電極と、絶縁層が形成された側とは反対側に配置された第２電極との間に電圧を印加する電圧印加工程と、を含むことを特徴とする波長変換素子の製造方法を提供することができる。
【０００６】
転写型のパターンの転写は、絶縁層に転写型を押し付けることにより行う。転写型を用いることにより、フォトリソグラフィ技術を用いる場合と比較して、絶縁層のパターニングを容易に行うことが可能となる。また、転写型の形状に応じて、絶縁層に形成するパターンを容易に変更することができる。転写型を用いる場合、複雑な断面形状を有するパターンや高いアスペクト比（高さと横幅の比）を有するパターンも精度良くかつ容易に形成することができる。これにより、均一な周期構造の分極反転結晶を容易に作成可能とし、高い波長変換効率の波長変換素子を量産することができる。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様としては、転写型は、パターンを構成する凸部を有し、凸部の断面が矩形形状を有することが望ましい。これにより、容易に形成可能な転写型を用いて、周期的な分極反転構造を作成することができる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様としては、転写型は、パターンを構成する凸部を有し、凸部の断面が波形形状を有することが望ましい。これにより、光学結晶上にて電界を集中させる位置を適宜調整し、均一な周期構造の分極反転結晶を作成することができる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、転写型は、パターンを構成する凸部を有し、凸部の断面が段形状を有することが望ましい。これにより、電界を集中させる箇所を増加させることができる。電界を集中させる箇所を増加させ、分極反転核の核密度を向上させることにより、均一な周期構造の分極反転結晶を作成することができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、転写型は、パターンを構成する凸部を有し、凸部は、凸部の先端部に形成された複数の凹部を備えることが望ましい。これにより、電界を集中させる箇所を増加させることができる。電界を集中させる箇所を増加させ、分極反転核の核密度を向上させることにより、均一な周期構造の分極反転結晶を作成することができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、転写型は、基板にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、レジスト層をパターニングするパターニング工程と、レジスト層及び基板をエッチングするエッチング工程と、を経て形成されることが望ましい。これにより、所望の形状のパターンを転写させるための転写型を得られる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、パターニング工程において、グレイスケールリソグラフィによりレジスト層を露光することが望ましい。これにより、所望の形状のパターンを転写させるための転写型を得られる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、転写型は、母型上に電鋳層を形成する電鋳層形成工程と、電鋳層から母型を剥離させる剥離工程と、を経て形成されることが望ましい。これにより、所望の形状のパターンを転写させるための転写型を得られる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様としては、転写型は、パターンを構成する凸部と、凸部同士の間に形成された溝部とを有し、凸部の幅が溝部の幅以下であることが望ましい。絶縁層のうち転写型の凸部に対応する部分は、パターニングにより取り除かれる。転写型の凸部の幅を適宜決定することにより、光学結晶の自発分極から分極状態が反転した分極反転領域の幅を調整することができる。転写型の凸部の幅を溝部の幅以下とすることで、分極反転領域の幅、及び光学結晶の自発分極のままの非反転領域の幅を略同じとする調整が可能となる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様としては、凸部及び凹部を合わせた幅に対して、凸部の幅が２０〜５０％を占めることが望ましい。これにより、分極反転領域の幅、及び非反転領域の幅を略同じとする調整ができる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様としては、パターン転写工程によりパターンが転写された絶縁層を整形する絶縁層整形工程を含むことが望ましい。パターンを構成する凸部の形状を適宜調整することにより、均一な周期構造の分極反転結晶を作成することができる。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様としては、絶縁層整形工程において、絶縁層を加熱することが望ましい。これにより、絶縁層を適宜整形することができる。
【００１８】
また、本発明の好ましい態様としては、絶縁層整形工程において、絶縁層をエッチングすることが望ましい。絶縁層整形工程では、例えば、絶縁層の厚み方向へエッチングを進行させる異方性エッチングを行うことができる。かかる異方性エッチングにより、絶縁層の厚みを調節することができる。また、パターン転写工程で形成された凹部において光学結晶を完全に露出させることができる。光学結晶を完全に露出させることで、電圧印加工程において印加する電圧を低減することが可能となる。
【００１９】
さらに、本発明によれば、上記の波長変換素子の製造方法において用いられることを特徴とする転写型を提供することができる。かかる転写型を用いることで、均一な周期構造の分極反転結晶を容易に作成可能とし、高い波長変換効率の波長変換素子を量産することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【００２１】
図１は、本発明の実施例に係る波長変換素子の製造方法により製造されたＳＨＧ素子１０を示す。ＳＨＧ素子１０は、例えばＰＰＬＮである。ＳＨＧ素子１０は、周期的に並列された分極反転構造１１を備える。分極反転構造１１は、コヒーレント長ｌCごとに非線形光学定数ｄの符号を反転させて構成されている。ＳＨＧ素子１０は、ＳＨＧ素子１０へ入射するレーザ光Ｌ１を、２分の１の波長のレーザ光Ｌ２に変換して出射させる。
【００２２】
図２〜図４は、本実施例に係る波長変換素子の製造方法によりＳＨＧ素子１０を製造する手順を説明するものである。図２に示す工程１ａ〜１ｄは、ＳＨＧ素子１０の製造に用いる転写型を製造する手順を示す。工程１ａに示すレジスト層形成工程では、基板２０上にレジスト層２１を形成する。基板２０は、例えばシリコンウェハである。工程１ｂでは、マスク２２を介してレジスト層２１を露光する。そして、レジスト層２１のうち露光された部分を取り除くことにより、工程１ｃに示すように、レジスト層２１がパターニングされる。工程１ｂ及び１ｃは、レジスト層２１をパターニングするパターニング工程である。
【００２３】
次に、工程１ｄに示すエッチング工程において、レジスト層２１及び基板２０をエッチングする。レジスト層２１及び基板２０のエッチングには、異方性ドライエッチングを用いることができる。これにより、レジスト層２１のパターンを基板２０に転写させる。レジスト層２１のパターンを基板２０に転写させることで、所定のパターンが設けられた転写型２３を得る。なお、基板２０としては、シリコンウェハの他、ガラス部材や石英部材を用いることとしても良い。
【００２４】
図３及び図４に示す工程１ｅ〜１ｉは、工程１ａ〜１ｄにより形成された転写型２３を用いてＳＨＧ素子１０を製造する手順を示す。工程１ｅでは、光学結晶であるニオブ酸リチウム（ＬＮ）基板２４にレジスト層２５を形成する。レジスト層２５は、導体間の絶縁を目的とする絶縁層であって、絶縁体により構成される。レジスト層２５は、例えば、絶縁体である有機フォトレジスト等の樹脂を１０μｍ程度成膜することで形成できる。樹脂の成膜は、スピンコートにより行うことができる。工程１ｅは、光学結晶に絶縁層を形成する絶縁層形成工程である。
【００２５】
次に、工程１ｆ、１ｇに示すパターン転写工程において、転写型２３のパターンをレジスト層２５へ転写させる。転写型２３のパターンの転写は、転写型２３のうちパターンが形成された側をレジスト層２５へ押し付けることにより行う。レジスト層２５への転写型２３の押し付けは、精密な圧力保持により行うことが望ましい。これにより、工程１ｇに示すように、パターニングされたレジスト層２５を得る。
【００２６】
工程１ｈは、工程１ｇに示す構成を挟んで配置された第１電極２６と第２電極２７との間に電圧を印加する電圧印加工程である。第１電極２６は、ＬＮ基板２４に対してレジスト層２５が形成された側に配置されている。第２電極２７は、ＬＮ基板２４に対してレジスト層２５が形成された側とは反対側に配置されている。第１電極２６、第２電極２７は、ＬＮ基板２４の外縁に沿って配置されたＯリング２９によって、ＬＮ基板２４に固定されている。第１電極２６、ＬＮ基板２４、レジスト層２５、Ｏリング２９によって囲まれた空間内には、液体電極１９が充填される。同様に、第２電極２７、ＬＮ基板２４、Ｏリング２９によって囲まれた空間内にも、液体電極１９が充填される。液体電極１９としては、導電性液体、例えばＬｉＣｌ水溶液を用いることができる。
【００２７】
電源２８は、第１電極２６及び第２電極２７の間に電圧を印加する。電圧の印加は、高電圧パルスを印加することにより行う。電圧の印加により、レジスト層２５が取り除かれた位置から分極反転領域が徐々に成長していく。分極反転領域とは、ＬＮ基板２４の自発分極から分極状態が反転した領域である。そして、ＬＮ基板２４の自発分極のままの非反転領域と分極反転領域とが略同じ幅となったとき、電圧の印加を停止させる。このようにして、工程１ｉに示すように、周期的な分極反転構造１１を持つＰＰＬＮ基板３０を得る。さらに、ＰＰＬＮ基板３０の所望の大きさへのダイシング、研磨、光学膜の形成等を経てＳＨＧ素子１０が完成する。
【００２８】
図５は、転写型２３のパターンと分極反転構造１１とについて説明するものである。転写型２３は、パターンを構成する凸部３１を有する。凸部３１は、図示する断面に直交する方向を長手方向として形成されている。凸部３１は、所定の間隔で設けられている。凸部３１同士の間には溝部３２が形成される。図５に示す断面構成において、転写型２３の凸部３１は矩形形状を有する。図５に示す断面は、凸部３１の長手方向に対して直交する断面である。
【００２９】
転写型２３の凸部３１が押し付けられることにより、レジスト層２５には、矩形形状の断面の溝部３３が形成される。また、溝部３３同士の間には、矩形形状の断面の凸部３４が形成される。本実施例で用いる転写型２３は、図２を用いて説明した手順により容易に形成可能である。これにより、容易に形成可能な転写型２３を用いて、周期的な分極反転構造を作成することができる。
【００３０】
転写型２３の凸部３１を押し付けることでレジスト層２５の溝部３３を形成する場合、レジスト層２５の溝部３３の幅ｄ３は、転写型２３の凸部３１の幅ｄ１より若干大きくなる。また、電圧の印加により、ＬＮ基板２４の分極反転領域は、レジスト層２５の溝部３３の位置から、ＬＮ基板２４の厚み方向、及び厚み方向に垂直な横方向へ拡がる。よって、ＰＰＬＮ基板３０の分極反転領域の幅ｄ５は、レジスト層２５の溝部３３の幅ｄ３より大きくなる。ＰＰＬＮ基板３０の非反転領域の幅ｄ６は、レジスト層２５の凸部３４の幅ｄ４より小さくなる。
【００３１】
転写型２３の凸部３１の幅ｄ１を適宜決定することにより、ＰＰＬＮ基板３０に形成される分極反転領域の幅ｄ５を調整することができる。ＰＰＬＮ基板３０の分極反転領域の幅ｄ５と非反転領域の幅ｄ６とを略同じとするには、転写型２３の凸部３１の幅ｄ１を溝部３２の幅ｄ２以下とする必要がある。好ましくは、転写型２３の凸部３１及び溝部３２を合わせた幅（ｄ１＋ｄ２）に対して、凸部３１の幅ｄ１が２０〜５０％を占めることが望ましい。これにより、ＰＰＬＮ基板３０の分極反転領域の幅ｄ５、及び非反転領域の幅ｄ６を略同じとする調整が可能となる。
【００３２】
転写型２３を用いることにより、フォトリソグラフィ技術を用いる場合と比較して、レジスト層２５のパターニングを容易に行うことが可能となる。これにより、均一な周期構造の分極反転結晶を容易に作成可能とし、高い波長変換効率の波長変換素子を量産できるという効果を奏する。光学結晶であるＬＮ基板２４は、非線形光学定数が大きいためＱＰＭ波長変換デバイスに適している。光学結晶としては、ＬＮ基板２４以外の他の光学結晶、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3：ＬＴ）基板等を用いても良い。
【００３３】
転写型は、矩形形状の断面の凸部３１を備えるものに限られない。転写型の形状は、適宜変更しても良い。例えば、図６に示す転写型４０の凸部４１は、断面において波形形状を有する。レジスト層２５には、凸部４１の波形を反転させた形状の溝部４２が形成される。矩形形状を有する上記の溝部３３（図５参照）を形成する場合と比較すると、波形を有する溝部４２を形成する場合、ＬＮ基板２４上のうち電界が集中する位置は、溝部４２の中心に近い位置となる。このように、転写型に形成される凸部の形状に応じて、溝部４２において電界を集中させる位置を調整することが可能となる。電界を集中させる位置を適宜調整することにより、均一な周期構造の分極反転結晶を作成することができる。
【００３４】
図７に示す転写型４３の凸部４４は、断面において段形状を備える。図中下部には、パターンが転写されたレジスト層２５の上面構成を示す。図中上部に示すレジスト層２５の断面は、図中下部の上面構成におけるＡＡ断面である。転写型４３の凸部４４の先端部には、矩形形状の断面の凹部４５が形成されている。レジスト層２５に形成される溝部４６には、転写型４３の凹部４５の形状が転写された凸部４７が形成される。図中下部の平面構成に示すように、凸部４７は、溝部４６の長手方向へ並列させて形成される。
【００３５】
矩形形状を有する上記の溝部３３（図５参照）を形成する場合と比較すると、段形状を有する溝部４６を形成する場合、ＬＮ基板２４上において電界を集中させる箇所を増加させることが可能となる。電界を集中させる箇所を増加させ、分極反転核の核密度を向上させることにより、均一な周期構造の分極反転結晶を作成することが可能となる。なお、転写型４３に形成する段形状は図７に示すものに限られず、適宜変形することができる。例えば、パターンを構成する凸部の先端部に、さらに凸部を形成しても良い。
【００３６】
図８に示す転写型５０の凸部５１は、複数の凹部５２を備える。複数の凹部５２は、凸部５１の先端部に形成されている。複数の凹部５２は、図中上部に示す断面において並列させて設けられている。凸部５１内に並列させる凹部５２の数は図示する４つである場合に限られず、複数であれば良い。断面において、各凹部５２は、略同じ矩形形状を備える。
【００３７】
レジスト層２５に形成される溝部５３には、転写型５０の凹部５２の矩形形状が転写された複数の構造体５４が形成される。断面において各構造体５４は、略同じ矩形形状を備える。図中下部の平面構成に示すように、構造体５４は、直交する二方向へ並列させて形成される。複数の構造体５４を持つ溝部５３を形成する場合、段形状を有する上記の溝部４６（図７参照）を形成する場合より更に、電界を集中させる箇所を増加させることが可能となる。これにより、更に均一な周期構造の分極反転結晶を作成することができる。
【００３８】
転写型の凸部に形成される凹部は、矩形形状を有する場合に限られない。例えば、図９に示す転写型５５の凹部５６は、断面において三角形状を有する。レジスト層２５に形成される溝部５３には、転写型５５の凹部５６の三角形状が転写された複数の構造体５７が形成される。この場合も、均一な周期構造の分極反転結晶を作成することができる。
【００３９】
図１０に示す転写型６０の凹部６２は、断面において波形形状を有する。レジスト層２５に形成される溝部５３には、転写型６０の凹部６２の波形形状が転写された複数の構造体６４が形成される。この場合も、均一な周期構造の分極反転結晶を作成することができる。なお、転写型の凸部に形成する凹部の形状は図８〜図１０に示すものに限られず、適宜変形することができる。以上のように、転写型の形状に応じて、レジスト層２５に形成するパターンを容易に変更することができる。転写型を用いる場合、複雑な断面形状を有するパターンを精度良くかつ容易に形成することができる。特に、シリコン部材で転写型を構成する場合、高いアスペクト比、例えば１以上のアスペクト比を有するパターンを精度良くかつ容易に形成することができる。
【００４０】
本実施例に係る波長変換素子の製造方法において、絶縁層整形工程によりレジスト層２５を整形することとしても良い。絶縁層整形工程では、パターン転写工程によりパターンが転写されたレジスト層２５を整形する。図１１には、絶縁層整形工程においてレジスト層２５の加熱を行う場合について示している。レジスト層２５をベイクすることにより、凸部３４の角を丸く整形することができる。このように、レジスト層２５を適宜整形することで、均一な周期構造の分極反転結晶を作成することができる。
【００４１】
図１２は、絶縁層整形工程においてレジスト層２５のエッチングを行う場合について説明するものである。ここでは、レジスト層２５の厚み方向へエッチングを進行させる異方性エッチング（エッチバック）を行う場合について説明する。異方性エッチングにより、レジスト層２５の厚みを調節することができる。例えば、パターン転写工程では所望の高さより若干高い凸部３４を形成することとし、異方性エッチングを施すことで凸部３４の高さを調節することとしても良い。
【００４２】
このように、エッチングによりレジスト層２５を適宜整形することで、均一な周期構造の分極反転結晶を作成することができる。また、異方性エッチングを施すことで、レジスト層２５の溝部３３においてＬＮ基板２４を完全に露出させることができる。ＬＮ基板２４を完全に露出させることで、電圧印加工程において印加する電圧を低減することが可能となる。
【００４３】
転写型は、図２に示す手順により製造する場合に限られない。図１３に示すように、電鋳層形成工程により転写型を製造することとしても良い。工程２ａにおいて、母型７０を形成する。母型７０は、例えば、ガラスやシリコンにより構成できる。工程２ｂに示す電鋳層形成工程では、母型７０上に電鋳層７１を形成する。電鋳層７１は、例えば、ニッケル等による電界鍍金を施すことで形成できる。次に、工程２ｃに示す剥離工程において、電鋳層７１から母型７０を剥離させる。かかる手順により得た電鋳層７１を転写型として用いることができる。電鋳は、サブミクロンオーダーの凹凸を忠実に転写できることを特徴とする。これにより、母型７０の形状を正確に転写し、正確な形状の転写型を製造できる。
【００４４】
図１４は、グレイスケールリソグラフィを用いて転写型を製造する手順を説明するものである。工程３ａに示すレジスト層形成工程では、基板８０上にレジスト層８１を形成する。工程３ｂでは、グレイスケールマスク８２を介してレジスト層８１を露光する。工程３ｂは、グレイスケールマスク８２を用いたグレイスケールリソグラフィによりレジスト層８１を露光する。グレイスケールマスク８２は、所望の形状に対応させて光の透過率を変化させたマスクであって、例えば、ＨＥＢＳマスクを用いることができる。
【００４５】
レジスト層８１のうち露光された部分を露光量に応じて取り除くことにより、工程３ｃに示すように、レジスト層８１がパターニングされる。工程３ｂ及び３ｃは、レジスト層８１をパターニングするパターニング工程である。工程３ｄに示すエッチング工程では、レジスト層８１及び基板８０のエッチングを行う。レジスト層８１のパターンを基板８０に転写させることで、転写型８３を得る。
【００４６】
透過光量が適宜設定されたグレイスケールマスク８２を用いることにより、所望の形状の転写型８３を得ることができる。なお、グレイスケールマスク８２に代えて、クロムマスクに微小開口面積分布を持たせた面積階調マスクを用いることとしても良い。さらに、マスクを介した露光の他、強度が変調された電子線又はレーザ光を用いた露光により所望の形状を得ることとしても良い。本実施例により製造されたＳＨＧ素子１０は、例えば、レーザ光を用いて画像を表示するプロジェクタのレーザ光源、レーザ加工、レーザ光を用いる光通信技術等に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上のように、本発明に係る波長変換素子の製造方法は、周期的な分極反転構造を持つ波長変換素子を製造する場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施例に係る波長変換素子の製造方法により製造されたＳＨＧ素子の図。
【図２】ＳＨＧ素子を製造する手順を説明する図。
【図３】ＳＨＧ素子を製造する手順を説明する図。
【図４】ＳＨＧ素子を製造する手順を説明する図。
【図５】転写型のパターンと分極反転構造とについて説明する図。
【図６】波形形状を有する凸部を備える転写型について説明する図。
【図７】段形状を有する凸部を備える転写型について説明する図。
【図８】複数の凹部を有する転写型を用いる場合について説明する図。
【図９】三角形状を有する凹部を備える転写型について説明する図。
【図１０】波形形状を有する凹部を備える転写型について説明する図。
【図１１】加熱によるレジスト層の整形について説明する図。
【図１２】異方性エッチングによるレジスト層の整形について説明する図。
【図１３】電鋳層形成工程により転写型を製造する手順を説明する図。
【図１４】グレイスケールリソグラフィを用いた手順を説明する図。
【符号の説明】
【００４９】
１０  ＳＨＧ素子、１１  分極反転構造、２０  基板、２１  レジスト層、２２  マスク、２３  転写型、２４  ＬＮ基板、２５  レジスト層、２６  第１電極、２７  第２電極、２８  電源、２９  Ｏリング、３０  ＰＰＬＮ基板、３１  凸部、３２  溝部、３３  溝部、３４  凸部、４０  転写型、４１  凸部、４２  溝部、４３  転写型、４４  凸部、４５  凹部、４６  溝部、４７  凸部、５０  転写型、５１  凸部、５２  凹部、５３  溝部、５４  構造体、５５  転写型、５６  凹部、６０  転写型、６２  凹部、６４  構造体、７０  母型、７１  電鋳層、８０  基板、８１  レジスト層、８２  グレイスケールマスク、８３  転写型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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