(57)【要約】【課題】  任意の屈折率を有するガラス基板上に、微細化が可能で、かつ格子形状の精度を確保することができる回折格子を形成する。【解決手段】  任意の屈折率を有するガラス基板上にシリコン酸窒化膜を形成する第１工程と、シリコン酸窒化膜上に感光膜を塗布し、リソグラフィと現像によりマスクを形成する第２工程と、シリコン酸窒化膜を乾式エッチングし、マスクとして用いられた感光膜を除去して、シリコン酸窒化膜の回折格子パターンを形成する第３工程とを備えた。【選択図】  図１
2005284187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の屈折率を有するガラス基板上に形成された回折格子であって、前記ガラス基板上に形成され、前記ガラス基板と同一の屈折率を有するシリコン酸窒化膜に、回折格子パターンが形成されたことを特徴とする回折格子。
【請求項２】
任意の屈折率を有するガラス基板上にシリコン酸窒化膜を形成する第１工程と、
該シリコン酸窒化膜上に感光膜を塗布し、リソグラフィと現像によりマスクを形成する第２工程と、
前記シリコン酸窒化膜を乾式エッチングし、マスクとして用いられた感光膜を除去して、前記シリコン酸窒化膜の回折格子パターンを形成する第３工程と
を備えたことを特徴とする回折格子の製造方法。
【請求項３】
前記第１工程は、屈折率制御可能なＥＣＲプラズマＣＶＤ法を用いて、前記シリコン酸窒化膜を形成することを特徴とする請求項２に記載の回折格子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折格子およびその製造方法に関し、より詳細には、光デバイスに適用される回折格子であって、ガラス基板上に形成された回折格子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な光デバイスにおいて回折格子が利用されている。例えば、光通信システムにおいては、共振器内に回折格子を備えたＤＦＢ（Distributed FeedBack）レーザが知られている。光通信システムにおけるレーザ光源の出力は、細い線スペクトルを有するレーザ光が必要とされ、回折格子による共振現象を利用して、発振波長の狭帯域化を行っている。一般的に、共振器内の回折格子のピッチおよび深さの精度が悪くなると、発振波長の帯域が広がると共に、共振波長における光強度が低下する。従って、回折格子の格子形状の精度を高めることが必要不可欠である。
【０００３】
また、光学的記憶デバイスにおいては、デバイスの小型化のために、各構成要素を小型化すると共に、各構成要素間の間隔が狭くなる一方である。例えば、位置検出用のホログラムパターンとして利用されている回折格子は、高い回折角を得る必要があり、回折格子の微細化が必要である。また、検出位置精度の向上のために、格子形状の精度を確保することが求められている。
【０００４】
さらに、回折格子の微細化と格子形状の精度を確保するとともに、所望の回折効率を得るために、任意の屈折率を有するガラス基板上に回折格子を製造することが求められている。
【０００５】
回折格子の製造方法は、ガラス基板上に形成されたシリコン酸化膜上に、感光膜を塗布し、リソグラフィと現像とを行って、乾式エッチングにより回折格子パターンを得る（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この製造方法は、シリコン酸化膜の屈折率を制御することが困難であり、制御できる屈折率の幅が小さいために、特定の屈折率を有するガラス基板にしか適用できない。すなわち、任意の屈折率を有するガラス基板に対して、回折格子を製造することが困難であった。
【０００６】
一方、ガラス基板を直接加工して、回折格子パターンを得る方法も採用されている。この方法は、ガラス基板上に感光膜を塗布し、リソグラフィと現像とを行って、乾式エッチングにより回折格子パターンを得る。この方法は、ガラス基板の材質によらず適用することができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１８０６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、一般にガラス基板は、アルカリ金属等多くの元素を含むため、反応性イオンエッチングでの加工が困難である。そのため、ガラス基板の加工には、Ａｒ＋イオン等によるスパッタエッチングが用いられている。しかし、スパッタエッチングは、エッチング選択比が小さく、エッチングされた粒子の再付着が起こるために、回折格子の微細化と格子形状の精度を確保することが困難であるという問題があった。具体的には、回折格子のピッチが数μｍであり、格子形状の精度が０．１μｍ程度である。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、任意の屈折率を有するガラス基板上に、微細化が可能で、かつ格子形状の精度を確保することができる回折格子およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、任意の屈折率を有するガラス基板上に形成された回折格子であって、前記ガラス基板上に形成され、前記ガラス基板と同一の屈折率を有するシリコン酸窒化膜に、回折格子パターンが形成されたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、回折格子の製造方法であって、任意の屈折率を有するガラス基板上にシリコン酸窒化膜を形成する第１工程と、該シリコン酸窒化膜上に感光膜を塗布し、リソグラフィと現像によりマスクを形成する第２工程と、前記シリコン酸窒化膜を乾式エッチングし、マスクとして用いられた感光膜を除去して、前記シリコン酸窒化膜の回折格子パターンを形成する第３工程とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の前記第１工程は、屈折率制御可能なＥＣＲプラズマＣＶＤ法を用いて、前記シリコン酸窒化膜を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、ガラス基板と同一の屈折率を有するシリコン酸窒化膜に、回折格子パターンを形成するので、任意の屈折率を有するガラス基板上に、微細で、かつ精度の高い回折格子を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施形態においては、屈折率の制御が容易であり、制御できる屈折率の幅が十分に広い、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法を、シリコン酸窒化膜に適用する。制御できる屈折率は、可視光域において、シリコン酸化膜の屈折率である１．４６から、シリコン窒化膜の屈折率である２．０の間の任意の値を取ることができる。本実施形態にかかるシリコン酸窒化膜は、従来のシリコン酸化膜に窒素をドープする手法と、シリコン窒化膜に酸素をドープする手法と比較して、屈折率の深さ方向に対する変化量が非常に小さい。
【００１５】
一方、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法を用いて形成したシリコン酸窒化膜は、同様の手法で形成したシリコン酸化膜と同様に、優れた加工性を有している。そのため、シリコン酸窒化膜を用いることにより、回折格子の微細化と、格子形状の精度を確保することができる。具体的には、回折格子のピッチが０．１μｍであり、格子形状の精度が０．０１μｍ程度である。さらに、容易な加工性を有していることから、製造コストを低減することもできる。
【００１６】
このようにして、深さ方向に対して均一に任意の屈折率を有し、かつ優れた加工性を特徴とするシリコン酸窒化膜を形成することができる。また、制御できる屈折率の幅が十分に広いので、任意の屈折率を有するガラス基板上に回折格子パターンを形成することが可能となる。
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。なお、本発明は以下の各実施例に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施例は適宜変更され得ることは明らかである。
【実施例１】
【００１８】
図１に、本発明の一実施形態にかかる回折格子の製造方法を示す。図１（ａ）に示す第１工程は、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法により、ＢＫ７ガラス基板１１の上にシリコン酸窒化膜１２を形成する。ＢＫ７ガラス基板１１は、６３２．８ｎｍの光波長に対して、１．５１５０９の屈折率を有する。シリコン酸窒化膜１２は、ＢＫ７ガラス基板１１と同一の屈折率に制御されている。このとき、膜形成ガスとしてシラン、酸素、および窒素を用い、酸素と窒素の混合比をおよそ６対４に制御する。このような制御により、１．５１６の屈折率を持有するシリコン酸窒化膜１２を形成することができる。
【００１９】
図１（ｂ）に示す第２工程は、シリコン酸窒化膜１２上に感光膜１３を塗布し、電子線露光と現像により微細な回折格子マスクパターンを形成する。
【００２０】
図１（ｃ）に示す第３工程は、シリコン酸窒化膜１３を、六弗化二炭素（Ｃ２Ｆ６）ガスによる反応性イオンエッチングを用いて加工する。最後に、回折格子マスクとして用いられた感光膜１３を除去することにより、シリコン酸窒化膜１２の回折格子パターンを得る。
【００２１】
このようにして、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法を用いて形成したシリコン酸窒化膜に、電子線露光と現像によるパターン形成と、反応性イオンエッチングを用いて、回折格子を形成する。シリコン酸窒化膜は、優れた加工性を有し、回折格子の微細化と、格子形状の精度を確保することができる。
【実施例２】
【００２２】
図２に、本発明の一実施形態にかかる回折格子の断面を示す。任意の屈折率を有するガラス基板２１の上に、ガラス基板２１と同一の屈折率を有するシリコン酸窒化膜２２の回折格子パターンが形成されている。シリコン酸窒化膜２２の厚さは、最大で５μｍである。ＥＣＲプラズマＣＶＤ法を用いて形成されたシリコン酸窒化膜２２は、膜厚方向に対して、ほとんど屈折率変化を有していない。従って、可視域から近赤外域の光に対して十分な回折効率を持つ回折格子を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる回折格子の製造方法を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる回折格子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１１，２１  ＢＫ７ガラス基板
１２，２２  シリコン酸窒化膜
１３  感光膜
【図１】
2005284187.tif 000003
【図２】
2005284187.tif 000004