(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材上にエッチングにより除去可能な第１レジスト層と、光照射による照射部分のみまたは非照射部分のみが現像溶媒に可溶となる感光性の第２レジスト層とをこの順に形成し、
照射光を受けて回折格子パターンの近接場光を発生させる手段により、前記第２レジスト層にこの近接場光を照射し、
この第２レジスト層を現像することにより該第２レジスト層に回折格子パターンを形成し、
この第２レジスト層のパターンをエッチングマスクとして前記第１レジスト層をエッチングすることにより、これらのレジスト層からなる回折格子パターンを形成し、
さらにこれらのレジスト層のパターンをエッチングマスクとして前記母材をエッチングすることにより、該母材上に回折格子を形成することを特徴とする回折格子作製方法。
【請求項２】
前記第２レジスト層を、膜厚100ｎｍ以下に形成することを特徴とする請求項１記載の回折格子作製方法。
【請求項３】
前記第１レジスト層を非感光性材料から形成し、この第１レジスト層に対する前記エッチングをドライエッチングとすることを特徴とする請求項１または２記載の回折格子作製方法。
【請求項４】
前記照射光の波長が 250〜450ｎｍであり、前記母材上に形成される回折格子の周期が 400ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の回折格子作製方法。
【請求項５】
前記回折格子を断面形状が矩形となるように形成することを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の回折格子作製方法。
【請求項６】
前記回折格子をラインアンドスペース比が1.2：１〜１：1.2となるように形成することを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の回折格子作製方法。
【請求項７】
前記近接場光を発生させる手段が、前記照射光に対して光透過性である部材の上に形成された、開口部を有する金属パターンから近接場光を発するマスクであり、
前記金属パターンを、前記母材上で露出しているレジスト層に密着または前記近接場光が届く範囲に近接させて光照射を行なうことを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の回折格子作製方法。
【請求項８】
前記近接場光を発生させる手段が、前記照射光に対して光透過性である部材の一表面に凹凸パターンが形成されてなり、前記部材の内部から前記一表面に照射光を導いて全反射させたとき前記凹凸パターンに従ったパターンの近接場光を発する光スタンプであり、
この光スタンプを、前記母材上で露出しているレジスト層に密着または前記近接場光が届く範囲に近接させて光照射を行なうことを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の回折格子作製方法。
【請求項９】
前記近接場光を発生させる手段が、前記照射光の波長より小さい径の開口を有するプローブであり、このプローブを前記母材上で露出しているレジスト層上で走査させて光照射を行なうことを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の回折格子作製方法。
【請求項１０】
前記回折格子として、ＤＦＢレーザあるいはＤＢＲレーザの回折格子を作製することを特徴とする請求項１から９いずれか１項記載の回折格子作製方法。
【請求項１１】
前記第２レジスト層を、水性アルカリ現像液で現像可能な材料であって、
水不溶性・水性アルカリ可溶性のシリコーン含有ポリマーとナフトキノンジアジド化合物及び／またはジアゾケトン化合物を含有するパターン形成材料、
水不溶性・水性アルカリ可溶性のシリコーン含有ポリマーと活性光線もしくは放射線の照射により酸を発生する化合物及び酸により分解しうる基を有し、水性アルカリ現像液中での溶解度が酸の作用により増大する性質のある高分子又は低分子化合物を含有するポジ型パターン形成材料、
酸により分解し得る基を有し水性アルカリ現像液中での溶解度が酸の作用により増大する性質のある官能基を有する水不溶性のシリコーン含有ポリマーと活性光線もしくは放射線の照射により酸を発生する化合物と酸により架橋しうる基を有し水性アルカリ現像液中での溶解度が酸の作用により減少する性質のある高分子又は低分子化合物を含有するネガ型パターン形成材料、
オレフィン性不飽和基を有し重合反応により水性アルカリ現像液中での溶解度が減少する性質のある水不溶性のシリコーン含有ポリマーと活性光線もしくは放射線の照射により重合反応開始能を発生する化合物を含有するネガ型パターン形成材料、
水不溶性・水性アルカリ可溶性のシリコーン含有ポリマーと活性光線もしくは放射線の照射により重合反応開始能を発生する化合物とオレフィン性不飽和基を有し、重合反応によりアルカリ現像液中での溶解度が減少する性質のある高分子または低分子化合物を含有するネガ型パターン形成材料、
のうちの少なくとも１つの材料から形成することを特徴とする請求項１から１０いずれか１項記載の回折格子作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回折格子の作製方法に関するものであり、特に詳細には、近接場光を用いた光リソグラフィにより、母材上に極めて微細な回折格子を作製する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＤＢＲ（distributed Bragg reflector ：分布ブラッグ反射型）レーザや、ＤＦＢ（distributed feedback ：分布帰還型）レーザ等、活性層に沿った領域に回折格子（グレーティング）を形成して、発振波長を選択、安定化させるタイプの半導体レーザが種々提供されている。近時、この種の半導体レーザにおいても、青色光源を実現する等の点から発振波長の短波長化の要求が高まっている。この短波長化の要求に応えるためには、半導体材料の選定は当然のこととして、その上で、微小周期の回折格子を作製する技術も不可欠となる。
【０００３】
なお、この回折格子を高次の回折格子とすればその周期が比較的大きくなって加工も容易となるが、高次の回折格子では空間回折光による帰還光量の低下がある上、ラインアンドスペース比を高精度で制御する必要も生じるので、多くの場合は１次の回折格子とすることが望まれている。このように１次の回折格子とする場合、要求される格子パターンの線幅は100ｎｍ以下のオーダーになる。
【０００４】
従来、微細な回折格子を作製する方法としては、例えば特開平６−１４８４１３号に示されるように、フォトリソグラフィ技術に二光束干渉露光を適用して微細な回折格子パターンを露光するという方法が広く採用されて来た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、光を用いるリソグラフィでは光の回折限界が解像度の限界となるため、波長が248nmのＦ2 エキシマレーザを用いても線幅100ｎｍ（回折格子周期ならば200ｎｍ）が微細化の限界と言われている。さらにその先のナノメータオーダーの解像度を求めようとすると、電子線やＸ線（特にＳＯＲ光：シンクロトロン放射光）リソグラフィ技術を用いる必要がある。
【０００６】
電子線リソグラフィは、基本的にはナノメータオーダーのパターンを高精度に制御して形成することができ、焦点深度も光学系に比べてかなり深く、さらにウェハ上にマスクなしで直接描画が可能であるという利点を有しているが、スループットが低く、高価な装置が必要でコストが高くつくことから、量産レベルにはほど遠いという欠点がある。またこの電子線リソグラフィは、走査露光であるため、広い面積に対して一様な線幅を保つことが難しいという問題も有している。
【０００７】
またＸ線リソグラフィは、１対１マスクの等倍露光にしても、反射型結像Ｘ線光学系を用いた場合にも、エキシマレーザ露光に比べて解像度および精度を１桁程度高めることが可能である。しかし、Ｘ線リソグラフィはマスクの作成が難しくて実現が困難であり、また装置上コストが高いという問題もある。
【０００８】
また、電子線やＸ線を用いたリソグラフィでは、その露光方法に合わせて特殊なレジストを開発する必要があり、感度、解像度、エッチング耐性等の面においてもまだ問題が多い。
【０００９】
そこで本発明は、極めて微細な周期の回折格子を安価に作製可能な方法を提供することを目的とする。
【００１０】
その上で本発明は、上述のような回折格子を、広い面積に対して一様な線幅を保って、かつ高スループットで作製できる方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による回折格子作製方法は、
母材上にエッチングにより除去可能な第１レジスト層と、光照射による照射部分のみまたは非照射部分のみが現像溶媒に可溶となる感光性の第２レジスト層とをこの順に形成し、
照射光を受けて回折格子パターンの近接場光を発生させる手段により、前記第２レジスト層にこの近接場光を照射し、
この第２レジスト層を現像することにより該第２レジスト層に回折格子パターンを形成し、
この第２レジスト層のパターンをエッチングマスクとして前記第１レジスト層をエッチングすることにより、これらのレジスト層からなる回折格子パターンを形成し、
さらにこれらのレジスト層のパターンをエッチングマスクとして前記母材をエッチングすることにより、該母材上に回折格子を形成することを特徴とするものである。
【００１３】
なお上記第２レジスト層は、膜厚100ｎｍ以下に形成するのが望ましい。一方上記第１レジスト層は非感光性材料から形成し、この第１レジスト層に対するエッチングはドライエッチングとするのが望ましい。
【００１４】
また本発明による各回折格子作製方法において、照射光の波長は 250〜450ｎｍとし、一方、母材上に形成される回折格子の周期は 400ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００１５】
また本発明による各回折格子作製方法において、回折格子の断面形状は矩形とし、ラインアンドスペース比は1.2：１〜１：1.2とするのが望ましい。
【００１６】
他方、上記近接場光を発生させる手段としては、照射光に対して光透過性である部材の上に形成された、開口部を有する金属パターンから近接場光を発するマスクを好適に用いることができる。その場合はこの金属パターンを、前記母材上で露出しているレジスト層に密着または前記近接場光が届く範囲に近接させて光照射を行なうことが望ましい。
【００１７】
また、近接場光を発生させる手段として、照射光に対して光透過性である部材の一表面に凹凸パターンが形成されてなり、前記部材の内部から前記一表面に照射光を導いて全反射させたとき前記凹凸パターンに従ったパターンの近接場光を発する光スタンプも好適に用いることができる。その場合もこの光スタンプを、前記母材上で露出しているレジスト層に密着または前記近接場光が届く範囲に近接させて光照射を行なうことが望ましい。
【００１８】
さらに、近接場光を発生させる手段として、照射光の波長より小さい径の開口を有するプローブを用い、このプローブを前記母材上で露出しているレジスト層上で走査させて光照射を行なうことも可能である。
【００１９】
また、以上述べた通りの本発明による回折格子作製方法は、ＤＦＢレーザまたはＤＢＲレーザの回折格子を作製する上で適用されると極めて好都合である。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の回折格子作製方法によれば、照射する光の波長よりも十分小さい線幅のパターンからしみ出す近接場光によりレジストを感光し、現像することにより、従来の光リソグラフィでは限界とされていた線幅100nm以下の、つまり周期が200ｎｍ以下の回折格子を形成することができる。
【００２１】
そこで、このような回折格子作製方法をＤＦＢレーザあるいはＤＢＲレーザの回折格子を作製するために適用すれば、青色領域以下の短波長域で発振するＤＦＢレーザあるいはＤＢＲレーザを実現可能となる。
【００２２】
また、これまでリソグラフィの解像度は主に光源の波長により決定されていたが、本発明の回折格子作製方法において近接場光を発生させる光源の波長は何でもよいため、新規な光源の開発の必要がなく、回折格子の作製コストを大幅に低減可能となる。
【００２３】
また、前述の第１レジスト層および第２レジスト層からなる２層レジストを用いる方法では、母材に段差があって１層のレジストでは近接場光が到達しない部分ができる場合においても、まず第１レジスト層により表面を平坦化できるため、その上の感光性第２レジスト層の膜厚を均一にすることができる。そこで、大面積のパターンでも均一に近接場光を照射可能となり、感光性第２レジスト層の精密なパターンを形成することができる。その感光性第２レジスト層のパターンをマスクにして、第１レジスト層および母材を従来のエッチング法でパターニングすることにより、アスペクト比の高い微細なパターンを容易にかつ低コストで形成することができる。
【００２４】
さらに、近接場光を発生させる手段として前述の金属パターンを有するマスクや、あるいは凹凸パターンを有する光スタンプを用いる場合は、走査露光の場合とは異なって大面積の回折格子パターンも瞬時に露光可能であるから、回折格子を高スループットで安価に作製できるようになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による回折格子作製方法の工程を示すものであり、また図２〜６は、この方法を適用して作られるＤＦＢレーザの作製途中の状態を示すものである。
【００２６】
まず図２〜６を参照してＤＦＢレーザの作製について説明する。本例においては成長用原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）およびアンモニアを用い、ｎ型ドーパントガスとしてシランガスを用い、そしてｐ型ドーパントガスとしてシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2 Ｍｇ）を用いる。
【００２７】
そして図２に示すように、有機金属気相成長法により（０００１）ｃ面サファイア基板１上に、温度５００℃でＧａＮバッファ層２を２０ｎｍ程度の膜厚に形成する。続いて、温度を１０５０℃にしてＧａＮ層３を２μｍ程度成長させる。その後ＳｉＯ2 を製膜し、通常のリソグラフィにより、
【００２８】
【数１】
0003797462.tif 000002
【００２９】
方向に延びる３μｍ幅のストライプ窓を有するラインアンドスペースのパターンからなるＳｉＯ2 マスク４を形成する。なおこのラインアンドスペースの周期は１０μｍ程度とする。
【００３０】
その後図３に示すように、１０５０℃の温度でＳｉドープＧａＮ層５を２０μｍ程度成長させる。このとき横方向の成長により最終的にストライプが合体し、表面が平坦化する。引き続きＳｉドープＩｎx2Ｇａ1-x2Ｎクラック防止層６を０．１μｍ程度成長させ、２４０層のＡｌz2Ｇａ1-z2（２．５ｎｍ）／ＳｉドープＧａＮ（２．５ｎｍ）超格子クラッド層７を形成する。そしてさらにＳｉドープＧａＮ光導波層８、Ｉｎx3Ｇａl-x3Ｎ（５ｎｍ）／Ｉｎx4Ｇａ1-x4Ｎ（２．５ｎｍ）多重量子井戸活性層９、ＭｇドープＡｌz3Ｇａl-z3Ｎ（２．５ｎｍ）キャリアブロック層10、ＭｇドープＧａＮ光導波層11を形成する。
【００３１】
この後、本発明の第１の実施形態によりＧａＮ光導波層11の表面に、図４に示すように、
【００３２】
【数２】
0003797462.tif 000003
【００３３】
方向と垂直な方向に各格子が延びる回折格子15を形成する。ここで回折格子15を１次の回折格子とする場合、その周期Λは、発振波長をλとし、導波路の等価屈折率をｎとすると、Λ＝λ／２ｎである。この回折格子15の作製方法については後に詳述するが、格子の溝は通常のドライエッチングにより形成し、溝の深さは１０〜４０ｎｍ程度とする。
【００３４】
引き続き図５に示すように、回折格子15が形成されたＧａＮ光導波層11上に、Ａ１z2Ｇａ1-z2Ｎ（２．５ｎｍ）／ＳｉドープＧａＮ（２．５ｎｍ）超格子クラッド層12、ＭｇドープＧａＮコンタクト層13を形成する。ここでｐ型の不純物Ｍｇの活性化のためには、各層成長後に酸素雰囲気中で熱処理を行なう方法か、または窒素リッチ雰囲気で各層を成長させる方法のいずれかを適用すればよい。なお上記組成は、０＜ｘ３＜ｘ２＜ｘ４≦０．３で、０≦ｚ２＜ｚ３≦０．２となる。
【００３５】
さらにコンタクト層13の上にＳｉＯ2 膜14を形成し、通常のリソグラフィにより２μｍ程度の幅からなるストライプ領域のＳｉＯ2 膜14を残し、その他のＳｉＯ2 膜14を除去する。そしてＲＩＥ（反応性イオンエッチング装置）を用いた選択エッチングにより、超格子クラッド層12の途中までエッチングを行ない、図６に示すようなリッジ部19を形成する。このエッチングにおけるクラッド層12の残し厚は、基本横モード発振が達成できる厚みとする。その後、ストライプ領域のＳｉＯ2 膜14も除去する。
【００３６】
引き続きＳｉＯ2 膜（図示せず）を形成し、ストライプの１００μｍ外側の領域外のＳｉＯ2 膜を除去し、ＲＩＥでＳｉドープＧａＮ層５が露出するまでエッチングを行なう。その後通常のリソグラフィにより、図６に示すような絶縁膜16を形成する一方、露出したＳｉドープＧａＮ層５の表面にＴｉ／Ａｕからなるｎ電極17を、またＧａＮコンタクト層13の表面にストライプ状に延びるＮｉ／Ａｌからなるｐ電極18を形成する。
【００３７】
その後基板１を研磨し、試料をへき開して形成した共振器面に高反射率コート、無反射コートを施し、次いでチップ化することによりＤＦＢレーザが完成する。
【００３８】
このようにして形成されるＤＦＢレーザにおいて、発振する波長λに関しては、活性層９のＩｎ組成を変えることにより、４００ｎｍ＜λ＜５５０ｎｍの範囲で制御可能である。また、上記実施形態における導電性を反転（ｎ型とｐ型を入れ換え）してもよい。
【００３９】
さらに、上記の例はサファイア基板を用いるものであるが、その他のＳｉＣ，ＺｎＯ，ＬｉＧａＯ2 ，ＬｉＡｌＯ2 ，ＺｎＳｅ，ＧａＡｓ，ＧａＰ，Ｇｅ，Ｓｉ等の基板を用いても、同様の方法によってＤＦＢレーザを形成することができる。
【００４０】
また図７に示すように、ＧａＮ層５を２００μｍ程度成長させ、エッチングや研磨等により基板を除去してＧａＮ層５を露出させることにより、上記例ではＧａＮ層５の上面に形成していたｎ電極17を、基板代わりとしたＧａＮ層５の下面に形成することもできる。
【００４１】
次に図１を参照して、回折格子15の作製方法について説明する。まず同図ａに示すように、回折格子を作製する母材であるＧａＮ光導波層11上に、有機高分子からなる第１レジスト層21および、感光性材料からなる第２レジスト層22をスピンコート法あるいはスプレイ法により順次塗布して、２層レジスト23を形成する。なおこの図１では、ＧａＮ光導波層11よりも下側に形成された層は図示を省略してある。
【００４２】
次に同図ｂに示すように、回折格子パターンの近接場光を発生させるマスク24を、上記２層レジスト23に密着させる。なおこのマスク24は、ガラス等の誘電体からなるマスク基板25上に微小開口部を有する格子状金属パターン26が形成されてなるものであり、本例では後の説明から明かなように金属パターン26の金属部分が、作製される回折格子の各格子に対応し、金属パターン26の開口部が格子間のスペースに対応する。次にマスク24の裏側から、つまりマスク基板25側からｉ線（365nm）等の露光光Ｌを照射すると、金属パターン26の開口部から近接場光27がしみ出し、第２レジスト層22がこの近接場光27によって感光する。
【００４３】
以上の通り本例では密着露光が採用されているが、ここで、図８に示す真空引きによる密着露光装置の断面図を参照して、この密着露光の方法をさらに詳しく説明する。まず同図ａに示すように、ＧａＮ光導波層11上に２層レジスト23が塗布された基板１を露光装置の台に装着し、その上に近接させてマスク24を装着する。なお露光の前は、装置内のマスク24と２層レジスト23の間に不活性ガス、例えばＮ2 ガスを常時流しておく。
【００４４】
そして露光時は図８ｂに示すように、マスク24と２層レジスト23との間の空間を真空引きすることにより、マスク24を２層レジスト23に（より詳しくは第２レジスト層22に）密着させる。その状態で、上述のようにマスク24の裏側から露光光Ｌを照射する。この露光が完了した後、もう一度Ｎ2 ガスをパージすると、図８ｃに示すようにマスク24が２層レジスト23から離間する。
【００４５】
次に図１ｄに示すように、第２レジスト層22を現像液で現像することにより、露光された部分が現像溶媒に可溶となり、ポジ型パターンが形成される。その後、同図ｅに示すように、第２レジスト層22のパターンをマスクにして、第１レジスト層21をＯ2 プラズマによりドライエッチングする。それにより、アスペクト比の高い微細な回折格子パターンが形成される。なお上記ドライエッチングとしては、イオンドライエッチングまたはガスエッチングを適用することができる。
【００４６】
その後第１レジスト層21および第２レジスト層22の回折格子パターンをマスクとしてＧａＮ光導波層11をエッチングした後、両レジスト層21および22をリフトオフ除去すると、図４に示したようにＧａＮ光導波層11上に回折格子15が形成される。
【００４７】
第１レジスト層21は露光により変質することがないので、この第１レジスト21の溶解により、両レジスト層21および22を容易に除去することができる。また、プラズマアッシングにより剥離することも可能である。
【００４８】
なお、第２レジスト層22を構成する感光性レジストは、光照射によって照射部分のみが現像溶媒に不溶なネガ型レジストであってもよい。また、この第２レジスト層22の厚さは、近接場光のしみ出し深さと同程度かそれ以下が望ましい。
【００４９】
また、第１レジスト層21の有機高分子材料は、Ｏ2 プラズマによりエッチングされるものであれば何でもよいが、パターン形成後に、これをマスクとして母材をエッチングする際の耐プラズマ性を考慮すると、芳香族含有ポリマーが望ましい。
【００５０】
次に図９を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。なお以下に説明する実施形態はいずれも、第１の実施形態とは露光方式やレジスト層の構成が異なるものであり、この露光後の現像やエッチング等の工程は、例えば第１の実施形態におけるものをそのまま適用すればよい。またこの図９において、図１中のものと同等の要素には同番号を付してあり、それらについての重複した説明は省略する（以下、同様）。
【００５１】
第１の実施形態では密着露光を行なったが、この第２の実施形態では図示のように、マスク24を近接場光が届く範囲で２層レジスト23に近接させて露光を行なう（いわゆるプロキシミティ露光）。このプロキシミティ露光によれば、密着露光で問題となるマスク24の破損、基板１の破損または基板１へのごみ付着等の問題が解決され、スループットが向上する。
【００５２】
次に図１０を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。この第３の実施形態では、一表面（図中の下表面）に凹凸パターンが形成されてこの凹凸パターンから近接場光を発生させる光スタンプ34が用いられる。図示のようにこの光スタンプ34を第２レジスト層22に密着させ、露光光Ｌを光スタンプ34内に導入して上記一表面で全反射させると、凹凸パターンの凸部から発生する近接場光27により第２レジスト22を露光させることができる。
【００５３】
この種の光スタンプは、マスクのように金属を使用していないため、安価で作成できるという利点がある。
【００５４】
また図１１に示す第４実施形態のように、この光スタンプ34を用いて、前述のようなプロキシミティ露光により第２レジスト層22に回折格子パターンを露光してもよい。
【００５５】
次に図１２を参照して、本発明の第５の実施形態について説明する。この第５の実施形態では、プローブ44を用いた走査露光が適用される。このプローブ44は照射光の波長より小さい径の開口を有して近接場光を発するものであり、図示しない走査駆動手段により駆動されて、第２レジスト層22の上で回折格子パターン状に走査する。それにより、この第２レジスト層22に回折格子パターンが露光される。
【００５６】
次に図１３を参照して、本発明の第６の実施形態について説明する。この第６の実施形態では、第１レジスト層21とＧａＮ光導波層11との間に反射防止膜50を備えたレジスト層構成が適用されている。近接場光27のしみ出し深さは数十ｎｍ程度であるので反射光の心配はほとんどないが、このように反射防止膜50を形成しておけば、ＧａＮ光導波層11の下面側に散乱光が漏れ出すことを確実に防止できる。
【００５７】
次に図１４を参照して、本発明の第７の実施形態について説明する。この第７の実施形態では、第１レジスト層21と第２レジスト層22との間に反射防止膜50を備えたレジスト層構成が適用されている。このようにしても、上記第６の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
次に、本発明における第１レジスト層および第２レジスト層の詳細について説明する。
【００５９】
第１レジスト層は、ドライエッチング可能な材料、特に有機高分子材料から形成される。第１レジスト層は、その上に形成される第２レジスト層と中間混合層を形成しないことが望ましく、そのために第１レジスト層の有機高分子材料としては、第２レジスト層の溶媒に溶解しないもの、あるいは常温では溶解するが加熱等の処理により、網目状に架橋し実質的に中間混合層を形成しなくなるものが好ましい。
【００６０】
後者の例として、ノボラック樹脂とナフトキノンジアジド化合物を含有する半導体デバイス製造用等に用いられるｉ線用レジストやｇ線用レジストを必要膜厚に塗設し、その後加熱処理して硬化させる方法がある。あるいはノボラック樹脂やポリヒドロキシスチレン等のアルカリ可溶樹脂と酸架橋剤および光酸発生剤とを含有するネガ型レジストを塗設し、その後全面露光して硬化させる方法もある。あるいはまた、ノボラック樹脂やポリヒドロキシスチレン等のアルカリ可溶性樹脂と多官能性モノマーおよび光重合開始剤または熱重合開始剤とを含有するネガ型レジストを塗設して、その後全面露光あるいは加熱処理して硬化させる方法もある。
【００６１】
第１レジスト層には種々の目的で添加剤（例えばフラーレンやその誘導体）を添加してもよい。
【００６２】
第２レジスト層には近接場光の照射によって照射部分のみまたは非照射部分のみが現像溶媒に可溶となり、残存部分が耐ドライエッチング性を有する感光性のレジスト材料が用いられる。このレジスト材料としては、シリコン原子を有する化合物を含有し固形分中のシリコン含量が一定以上あるものが好ましい。ドライエッチングを酸素含有プラズマで実行する場合、耐酸素プラズマ性の観点からはシリコン含量が高いほど好ましいが、通常はシリコン含量が高すぎるとパターン形成性、残さやパターンのエッジラフネス等が悪化するためシリコン含量は１％以上、好ましくは４％以上５０％以下である。特に５％以上３０％以下が好ましい。
【００６３】
本発明の第２レジスト層に用いられるレジスト材料としては、特第2035509号、同2094657、同2597163、同2606652、同2646241、同2646288、同2646289、特開昭60-191245号、同62-247350、同62-36661、同62-36662、同62-38452、同62-96526、同62-136638、同62-153853、同62-159141、同62-220949、同62-229136、同62-240954、同63-91654、同63-195649、同63-195650、同63-218948、同63-220241、同63-220242、同63-241542、同63-239440、同63-313149、特開平1-44933号、同1-46746、同1-46747、同1-76046、同1-106042、同1-102550、同1-142720、同1-201653、同1-222254、同1-283555、同2-29652、同2-3054、同2-99954、同3-100553、同4-36754、同4-36755、同4-104252、同4-106549、同4-107460、同4-107562、同4-130324、同4-245248、同6-27670、同6-118651、同6-184311、同6-27671、同6-35199、同6-43655、同6-95385、同6-202338、同6-342209、同7-114188、同8-29987、同8-160620、同8-160621、同8-160623、同8-193167、同10-319594、特公平6-7259号、同6-42075、同6-56492、同6-79160、同6-84432、同7-27211、同7-60266、同7-69610、同7-99435、同7-111582、同7-113772、米国特許4689289号、同4822716、EP229629A1号、特願平10-354878号、同11-31591、同11-20224等に記載されたレジスト材料が挙げられる。
【００６４】
これらの中でも、水性アルカリ現像液で現像可能な材料が、有機廃液がなく膨潤が少なく高現像力で良好なパターンを形成できることから、好ましい。より詳しくは、水不溶性・水性アルカリ可溶性のシリコン含有ポリマーと感光性化合物とを含有するパターン形成材料である。
【００６５】
さらに詳しくは、水不溶性・水性アルカリ可溶性のシリコーン含有ポリマーとナフトキノンジアジド化合物及び／またはジアゾケトン化合物を含有するパターン形成材料、水不溶性・水性アルカリ可溶性のシリコーン含有ポリマーと活性光線もしくは放射線の照射により酸を発生する化合物及び酸により分解しうる基を有し、水性アルカリ現像液中での溶解度が酸の作用により増大する性質のある高分子又は低分子化合物を含有するポジ型パターン形成材料、酸により分解し得る基を有し水性アルカリ現像液中での溶解度が酸の作用により増大する性質のある官能基を有する水不溶性のシリコーン含有ポリマーと活性光線もしくは放射線の照射により酸を発生する化合物と酸により架橋しうる基を有し水性アルカリ現像液中での溶解度が酸の作用により減少する性質のある高分子又は低分子化合物を含有するネガ型パターン形成材料、オレフィン性不飽和基を有し重合反応により水性アルカリ現像液中での溶解度が減少する性質のある水不溶性のシリコーン含有ポリマーと活性光線もしくは放射線の照射により重合反応開始能を発生する化合物を含有するネガ型パターン形成材料、水不溶性・水性アルカリ可溶性のシリコーン含有ポリマーと活性光線もしくは放射線の照射により重合反応開始能を発生する化合物とオレフィン性不飽和基を有し、重合反応によりアルカリ現像液中での溶解度が減少する性質のある高分子または低分子化合物を含有するネガ型パターン形成材料等が挙げられる。
【００６６】
上記の中でも、特に水不溶性・水性アルカリ可溶性のシリコーン含有ポリマーと、活性光線もしくは放射線の照射により酸を発生する化合物と、酸により分解し得る基を有し水性アルカリ現像液中での溶解度が酸により増大する性質のある高分子または低分子化合物を含有するパターン形成材料が好ましい。そのようなパターン形成材料については特願平10-354878号に一般式とその説明および具体例をもって詳しく説明されており、本発明でも同様のものを好ましく用いることができる。さらに、このパターン形成材料に添加し得る種々の添加剤に関しても、特願平10-354878号に詳しく説明されており、本発明でも同様のものを好ましく用いることができる。
【００６７】
以上、母材上にエッチングにより除去可能な第１レジスト層と、光照射による照射部分のみまたは非照射部分のみが現像溶媒に可溶となる感光性の第２レジスト層を形成して、第２レジスト層を近接場光で露光するようにした実施形態について説明したが、母材上に上記第２レジスト層と同様のレジスト層を１つだけ形成し、このレジスト層を近接場光で露光した後現像して回折格子パターンを形成し、このレジスト層のパターンをエッチングマスクとして母材をエッチングすることにより、該母材上に回折格子を形成することも可能である。
【００６８】
また本発明は、ＤＦＢレーザの回折格子を作製する場合のみならず、その他ＤＢＲレーザの回折格子や、さらには、半導体レーザ以外に設けられる回折格子を作製する場合にも同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による回折格子作製方法の工程を説明する概略図
【図２】上記回折格子作製方法を適用して形成されるＤＦＢレーザの作製途中の状態を示す概略斜視図
【図３】上記ＤＦＢレーザの作製途中の状態を示す概略斜視図
【図４】上記ＤＦＢレーザの作製途中の状態を示す概略斜視図
【図５】上記ＤＦＢレーザの作製途中の状態を示す概略斜視図
【図６】上記ＤＦＢレーザの完成状態を示す概略斜視図
【図７】本発明の回折格子作製方法を適用して形成されるＤＦＢレーザの別の例を示す概略斜視図
【図８】図１に説明した回折格子作製方法で使用される密着露光装置を示す概略側断面図
【図９】本発明の第２の実施形態における近接場光露光の状態を示す概略図
【図１０】本発明の第３の実施形態における近接場光露光の状態を示す概略図
【図１１】本発明の第４の実施形態における近接場光露光の状態を示す概略図
【図１２】本発明の第５の実施形態における近接場光露光の状態を示す概略図
【図１３】本発明の第６の実施形態における近接場光露光の状態を示す概略図
【図１４】本発明の第７の実施形態における近接場光露光の状態を示す概略図
【符号の説明】
１    サファイア基板
２    ＧａＮバッファ層
３    ＧａＮ層
４    ＳｉＯ2 マスク
５    ＳｉドープＧａＮ層
６    ＳｉドープＩｎx2Ｇａ1-x2Ｎクラック防止層
７    Ａｌz2Ｇａ1-z2／ＳｉドープＧａＮ超格子クラッド層
８    ＳｉドープＧａＮ光導波層
９    Ｉｎx3Ｇａl-x3Ｎ／Ｉｎx4Ｇａ1-x4Ｎ多重量子井戸活性層
10    ＭｇドープＡｌz3Ｇａl-z3Ｎキャリアブロック層
11    ＭｇドープＧａＮ光導波層
12    Ａ１z2Ｇａ1-z2Ｎ／ＳｉドープＧａＮ超格子クラッド層
13    ＭｇドープＧａＮコンタクト層
14    ＳｉＯ2 膜
15    回折格子
16    絶縁膜
17    ｎ電極
18    ｐ電極
21    第１レジスト層
22    第２レジスト層
23    ２層レジスト
24    マスク
25    マスク基板
26    マスクの金属パターン
27    近接場光
34    光スタンプ
44    プローブ
50    反射防止膜
Ｌ    露光光
【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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