特許 6698315 グレーティング素子およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6698315

(24)【登録日】2020年5月1日

(45)【発行日】2020年5月27日

(54)【発明の名称】グレーティング素子およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/18 20060101AFI20200518BHJP

   G02B 6/124 20060101ALI20200518BHJP

【ＦＩ】

   G02B5/18

   G02B6/124

【請求項の数】1

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-214209(P2015-214209)

(22)【出願日】2015年10月30日

(65)【公開番号】特開2017-83753(P2017-83753A)

(43)【公開日】2017年5月18日

【審査請求日】2018年10月5日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】509302663

【氏名又は名称】エヌジーケイ・セラミックデバイス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100097490

【弁理士】

【氏名又は名称】細田 益稔

(74)【代理人】

【識別番号】100097504

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 純雄

(72)【発明者】

【氏名】山口 省一郎

(72)【発明者】

【氏名】浅井 圭一郎

(72)【発明者】

【氏名】下方 英嗣

【審査官】 植野 孝郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２７２７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７２７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００９４４０２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平１０−３０８５５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ５／１８

Ｇ０２Ｂ ５／３２

Ｇ０２Ｂ ６／１２４

Ｇ０３Ｈ １／００− ５／００

Ｈ０１Ｓ ５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一の側面と第二の側面とを有する光学材料層、および前記光学材料層に設けられた回折格子であって、前記第一の側面から前記第二の側面へと向かって交互に設けられた溝と突起とからなる回折格子を備えており、溝の長手方向に見たときに前記回折格子のデューティー比を構成する前記溝の幅および前記突起の幅が一次関数的に変化する部品を準備する工程；
前記回折格子を上側から観測することによって前記回折格子の前記デューティー比を非破壊で測定する工程であって、前記突起の上面における前記溝の前記幅と前記溝の底面における前記溝の前記幅との平均値を用いて前記デューティー比を測定する工程；および
前記デューティー比の測定結果に応じてチャネル型光導波路を形成する工程
を有することを特徴とする、グレーティング素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、チャネル型光導波路を有するグレーティング素子およびその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

グレーティング素子（回折格子素子）を、例えば半導体レーザと組み合わせて使用すると、レーザの発振波長を固定化させることができ、また、周囲の環境温度が変化しても、その発振波長をある温度範囲内で安定化することが可能である（特許文献１）。グレーティング構造は光導波路中にも形成することもでき、光導波路型のグレーティングを利用すれば、非常に小型の波長安定化光源を実現することができる（特許文献２、特許文献３）。

【0003】

グレーティングの周期Pは、形成する材料、利用する光波長λによって異なり、形成する材料の実効屈折率をｎｅｆｆとすると、以下の関係を有する。

Ｐ＝λ／（２×ｎｅｆｆ）

【0004】

波長が長く、グレーティングを形成する材料の屈折率が低い場合は、グレーティングの周期が広くなり、比較的製造しやすくなる。一方、波長が短く、材料の屈折率が低くなってくると、微細なパターニングが必要となり、その制御も厳しくなってくる。例えば波長が８００ｎｍで、使用する材料の実効屈折率が２の場合は、グレーティングの周期は２００ｎｍという狭い周期となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開 2000-131559

【特許文献2】特開 2002-134833

【特許文献3】PCT/JP2014/082687

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

微細なパターニングを可能とする装置として、電子描画装置、ステッパ、ナノインプリント装置などがある。しかし、電子描画装置、ステッパは高価であり、また、これらの装置を設置する環境も厳密に管理する必要があるので、大きな投資が必要で、導入後も維持費用が嵩む。これに対し、ナノインプリント装置は前者２装置に比べ低価格であるので、比較的導入しやすい装置であるものの、電子描画装置やステッパよりもパターンバラツキが生じやすいので、回折光出力が低い素子しか得られず、製造安定性が低く、歩留りを低下させる。

【0007】

本発明の課題は、ナノインプリント装置のようなパターン精度が低い装置を利用しても、あるいは製造装置を設置する環境の温度、湿度の管理を緩めても、回折光出力を低下させないように製造トレランスを緩和するグレーティング構造を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、以下の工程を有するグレーティング素子の製造方法である。

【0009】

すなわち、本発明は、
第一の側面と第二の側面とを有する光学材料層、および前記光学材料層に設けられた回折格子であって、前記第一の側面から前記第二の側面へと向かって交互に設けられた溝と突起とからなる回折格子を備えており、溝の長手方向に見たときに前記回折格子のデューティー比を構成する前記溝の幅および前記突起の幅が一次関数的に変化する部品を準備する工程；
前記回折格子を上側から観測することによって前記回折格子の前記デューティー比を非破壊で測定する工程であって、前記突起の上面における前記溝の前記幅と前記溝の底面における前記溝の前記幅との平均値を用いて前記デューティー比を測定する工程；および
前記デューティー比の測定結果に応じてチャネル型光導波路を形成する工程
を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

回折格子およびチャネル型光導波路が設けられたグレーティング素子において、製造条件の裕度を広くすると、チャネル型光導波路からの出力の低下が生じ、製造歩留りが低下することがあった。本発明者は、この原因を検討した結果、次の知見を得た。

【0011】

すなわち、回折格子を利用する光学部品において、回折格子の効率が最も高くなる形状は、通常は、回折格子の突起の幅と溝の幅との比（突起の幅：溝の幅：以下、「デューティー比）と称す）が５０：５０の時である。製造条件にバラツキがなく、安定にパターニングができるのであれば、デューティー比が５０：５０の理想形状を常に得ることができるので、チャネル型光導波路からの出力は安定するものと考えられる。しかし、現実の製造設備および製造プロセスにおいては、製造装置の能力不足による製造バラツキが生ずる場合や、製造環境が不安定な場合があり、結果的にデューティー比が理想値からずれる。するとチャネル型光導波路からの出力が低下するため、結果的に製造歩留りの低下を招くものと思われる。

【0012】

本発明者は、こうした知見に立ち、回折格子の溝に交差する方向に向かってチャネル型光導波路を形成するのに際して、溝の長手方向に見たときに、回折格子のデューティー比が変化するように設計した。この結果、回折格子のデューティー比が好ましい値になっている場所を選択した後でチャネル型光導波路を形成することができる。この結果、チャネル型光導波路からの出力の低下を抑制し、製造歩留りの低下を防止することに成功した。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】（ａ）は、比較例の光学材料層１を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の光学材料層１にチャネル型光導波路４を設けたグレーティング素子３を示す平面図である。

【図2】（ａ）は、本発明例の光学材料層１１を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の光学材料層１１にチャネル型光導波路４を設けたグレーティング素子１３を示す平面図である。

【図3】（ａ）は、本発明例の光学材料層２１を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の光学材料層２１にチャネル型光導波路４を設けたグレーティング素子２３を示す平面図である。

【図4】（ａ）は、本発明例の光学材料層３１を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の光学材料層３１にチャネル型光導波路４を設けたグレーティング素子３３を示す平面図である。

【図5】本発明例のグレーティング素子を模式的に示す横断面図である。

【図6】（ａ）は、支持基板２５を示す正面図であり、（ｂ）は、支持基板２５上にクラッド層２６および光学材料層２７を設けた状態を示し、（ｃ）は、光学材料層２７上に回折格子形成用のマスク層２８を設けた状態を示す。

【図7】（ａ）は、支持基板２５、クラッド層２６、光学材料層２７および回折格子バターンが形成されたマスク層２８Ａからなる部品を示し、（ｂ）は、（ａ）とは別の領域におけるマスク層２８Ａからなるアライネントマーク５８Ａを含む断面部分を示す。また、（ｃ）は、（ａ）の領域において光学材料層２７Ａに回折格子２９を形成した状態を示し、（ｄ）は、（ｂ）の領域において光学材料層２７Ａに形成したアライメントマーク５９を示す。

【図8】（ａ）は、光学材料層２７Ａ上に、光導波路形成用マスク材料層３０を形成した状態を示し、（ｂ）は、チャネル型光導波路形成用のマスク３０Ａを形成した状態を示し、（ｃ）は、パターニングによってマスク材料層３０がエッチングされた部位を示している。

【図9】溝幅が突起幅よりも小さくなった断面を示す光学顕微鏡写真である。

【図10】溝幅と突起幅とが同程度である断面を示す光学顕微鏡写真である。

【図11】溝幅が突起幅よりも大きくなった断面を示す光学顕微鏡写真である。

【図12】回折格子形成用のフォトマスクパターンを示す模式図である。

【図13】光導波路形成用のマスクパターンを示す模式図である。

【図14】光導波路形成時のマスクのアライメントを説明するための模式図である。

【図15】回折格子形成用のフォトマスクにより形成した基板表面上のレジストパターンを示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１は従来例を示すものである。図１（ａ）に示すように、光学材料層１の主面１ａ側には回折格子２が形成されている。１ｂは光の入射面であり、１ｃは光の出射面である。なお、各図面においては、理解を容易にするために、各部分の寸法や格子数は実際のものとは異なるように図示する。

【0015】

回折格子２は、交互に反復される溝２ａと突起２ｂとからなっており、溝および突起は、光学材料層２の側面に平行な方向Ｌに向かって反復されている。方向Ｌに見たときの溝２ａの幅Ａと突起２ｂの幅Ｂとの比率をデューティー比と呼ぶ。

【0016】

次いで図１（ｂ）に示すように、光学材料層１にチャネル型光導波路４を形成し、グレーティング素子３を得る。チャネル型光導波路４の長手方向Ｐは、溝２ａの長手方向Ｗに対して交差している必要がある。通常のグレーティング素子では、デューティー比が５０：５０のときに、チャネル型光導波路からの出射光量が最大となる。

【0017】

ここで、現実の製造設備においては、マスク上のアライメントマークなどを使用して、チャネル型光導波路４の形成位置を定める。このとき、設計上では、チャネル型光導波路が通過する回折格子のデューティー比は５０：５０になっている。

【0018】

しかし、製造設備および製造条件の裕度を広くすると、回折格子の各部位におけるデューティー比にバラツキが生じてくる。例えば、図９に示す断面写真では、溝幅が小さくなっており、図１０に示す断面写真では、溝幅と突起幅が同程度であり、図１１に示す断面写真では、溝幅が突起幅よりも大きくなっていた。このため、図１（ｂ）に示すように所定箇所にチャネル型光導波路４を形成したとき、その光導波路が通過する回折格子の部位のデューティー比が一定しないため、光導波路からの出力が変動し、歩留り低下の原因となることが判明した。

【0019】

図２は本発明例を示すものである。図２（ａ）に示すように、光学材料層１１の主面１１ａ側には回折格子１２が形成されている。１１ｂは光の入射面であり、１１ｃは光の出射面である。回折格子１２は、交互に反復される溝１２ａと突起１２ｂとからなっており、溝および突起は、光学材料層１１の側面１１ｄ、１１ｅに平行な方向Ｌに向かって反復されている。

【0020】

ここで、溝１２ａの幅Ａは、光学材料層の第一の側面１１ｄから第二の側面１１ｅへと向かって（溝の長手方向Ｗに向かって）なめらかに単調増加しており、突起１２ｂの幅Ｂは、光学材料層の第一の側面から第二の側面へと向かってなめらかに単調減少している。この結果、デューティー比は、溝の長手方向Ｗに向かって変動する。

【0021】

この光学材料層を利用し、図２（ｂ）に示すように、チャネル型光導波路４を形成し、グレーティング素子１３を得る。チャネル型光導波路４の長手方向Ｐは、溝１２ａの長手方向Ｗに対して交差している必要がある。この交差角度は、７０°以上が好ましく、８０°以上が更に好ましく、両者が直交していることが最も好ましい。この際、本発明によれば、回折格子の各部位のデューティー比を測定し、デューティー比が所望の数値になる部位（あるいは所望の数値に近い部位）を選択し、その部位にチャネル型光導波路を形成することができる。この結果、回折格子の部位ごとのデューティー比のバラツキに起因する光導波路からの出射光量のバラツキを抑制し、製造歩留りを向上させることができる。

【0022】

図３は本発明例を示すものである。図３（ａ）に示すように、光学材料層２１の主面２１ａ側には回折格子２２が形成されている。２１ｂは光の入射面であり、２１ｃは光の出射面である。回折格子２２は、交互に反復される溝２２ａと突起２２ｂとからなっており、溝および突起は、光学材料層２１の側面２１ｄ、２１ｅに平行な方向Ｌに向かって反復されている。

【0023】

ここで、溝２２ａの幅Ａは、光学材料層の第一の側面から第二の側面へと向かって（溝の長手方向Ｗに向かって）なめらかに単調増加しており、突起２２ｂの幅Ｂは、光学材料層の第一の側面から第二の側面へと向かってなめらかに単調減少している。この結果、デューティー比は、溝の長手方向Ｗに向かって変動する。

【0024】

この光学材料層を利用し、図３（ｂ）に示すように、チャネル型光導波路４を形成し、グレーティング素子２３を得る。チャネル型光導波路４の長手方向Ｐは、溝２２ａの長手方向Ｗに対して交差している必要がある。この交差角度は、７０°以上が好ましく、８０°以上が更に好ましく、両者が直交していることが最も好ましい。この際、本発明によれば、回折格子の各部位のデューティー比を測定し、デューティー比が所望の数値になる部位（あるいは所望の数値に近い部位）を選択し、その部位にチャネル型光導波路を形成することができる。この結果、回折格子の部位ごとのデューティー比のバラツキに起因する光導波路からの出射光量のバラツキを抑制し、製造歩留りを向上させることができる。

【0025】

以上の実施例では、デューティー比（突起の幅：溝の幅）が、溝の長手方向に見たときに滑らかに変化し、特には突起の幅と溝の幅が一次関数的に変化する。

【0026】

図４はこの実施形態に係るものである。図４（ａ）に示すように、光学材料層３１の主面３１ａ側には回折格子３２が形成されている。３１ｂは光の入射面であり、３１ｃは光の出射面である。回折格子３２は、交互に反復される溝３５と突起３６とからなっており、溝および突起は、光学材料層３１の側面３１ｄ、３１ｅに平行な方向Ｌに向かって反復されている。

【0027】

ここで、溝３５の幅Ａは、光学材料層の第一の側面から第二の側面へと向かって（溝の長手方向Ｗに向かって）段階的に増加している。本例では、溝３５は、相対的に幅Ａの広い第一の部分３５ａ、より幅の狭い第二の部分３５ｂ、幅の狭い部分３５ｃを含む。隣接する各部分の間では幅に段差がある。また、本例では、突起３６は、相対的に幅Ｂの狭い第一の部分３６ａ、より幅の広い第二の部分３６ｂ、幅の広い部分３６ｃを含む。隣接する各部分の間では幅に段差がある。このように、溝幅が段階的に変化する場合には、各部分のデューティー比を測定し、デューティー比が所望の数値になる部分（あるいは所望の数値に近い部分）を選択し、その部分にチャネル型光導波路を形成することができる。この結果、回折格子の部位ごとのデューティー比のバラツキに起因する光導波路からの出射光量のバラツキを抑制し、製造歩留りを向上させることができる。

【0028】

前記デューティー比は、光学材料層中に確実に所望のデューティー比となる場所を生じさせるという観点からは、３０：７０〜７０：３０であることが好ましい。

【0029】

図５は、グレーティング素子の横断面形状を模式的に示す図である。
本例では、支持基板１６上にクラッド層１７を介して光学材料層１８が設けられており、光学材料層１８の上面側に回折格子１９が形成されている。また、光学材料層１８には一対のリッジ溝７０が形成されており、リッジ溝の間にリッジ型光導波路４が形成されている。

【0030】

以下、グレーティング素子の好適な製造手順について例示する。まず、図６（ａ）に示すように、支持基板２５を準備する。
支持基板の具体的材質は特に限定されず，ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯ、石英ガラスなどのガラス、合成石英、水晶、Ｓｉなどを例示することができる。ここで、支持基板の加工し易さという観点からは、支持基板の材質は、石英ガラスなどのガラス、合成石英、水晶、Ｓｉであることが好ましい。

【0031】

支持基板の厚さは、ハンドリングの観点からは、２５０μｍ以上が好ましく、また小型化という観点からは、１ｍｍ以下が好ましい。

【0032】

次いで、図６（ｂ）に示すように、支持基板２５上にクラッド層２６および光学材料層２７を形成する。次いで、図６（ｃ）に示すように、光学材料層２７上に、回折格子を形成するためのマスク材料層２８を形成する。

【0033】

クラッド層を設ける場合には、クラッド層の厚さを厚くすることによって、伝搬光の支持基板への染み出しを抑制できるので、この観点からは、クラッド層の厚さは０．５μｍ以上が好ましい。

【0034】

なお、光学材料層の表面に上側クラッド層をさらに設けることもできる。こうしたクラッド層および上側クラッド層は、光学材料層の材質よりも低い屈折率を有する材質から形成するが、たとえば酸化珪素、酸化タンタル、酸化亜鉛によって形成することができる。

【0035】

光学材料層は、酸化珪素、酸化亜鉛、酸化タンタル、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、五酸化ニオブ、酸化マグネシウム等の光学材料から形成することが好ましい。小型の光学部品を提供するという観点からは、光学材料層の屈折率は、１．４以上が好ましく、２以上がさらに好ましい。

【0036】

光学材料層中には、光導波路の耐光損傷性を更に向上させるために、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、スカンジウム（Ｓｃ）及びインジウム（Ｉｎ）からなる群より選ばれる１種以上の金属元素を含有させてもよく、この場合、マグネシウムが特に好ましい。また結晶中には、ドープ成分として、希土類元素を含有させることができる。希土類元素としては、特にＮｄ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｐｒが好ましい。

【0037】

光学材料層の厚さは、特に限定されないが、光の伝搬損失を低減するという観点からは、０．５〜３μｍが好ましい。

【0038】

次いで、回折格子パターンを形成する。回折格子を形成するために、図１２に示すようなフォトマスク３６を使用する。
本例のフォトマスク３６には、ウエハー上に形成する素子数量に対応して回折格子パターン３７が設けられており、隣接する回折格子パターン３７の間には、切断用の枠部が設けられている。また、所定箇所に、回折格子の位置決め用のアライメントマーク３８が設けられている。

【0039】

図１５には、フォトマスク３６を使用して、パターン処理した後の光学材料層上２７のパターンを示す。
また、図７（ａ）、（ｂ）は、光学材料層２７上の回折格子領域およびアライメントマーク領域を含む断面図を示す。図１５のＡ−Ａ‘断面が図7（ａ）に対応しており、図１５のＢ−Ｂ’断面が図７（ｂ）に対応している。

【0040】

フォトマスク３６の回折格子部３８およびアライメントマークに対応して、それぞれ、光学材料層２７上に回折格子２８Ａおよびアライメントマーク５８Ａが形成される。
ここで、回折格子２８Ａを形成するマスクパターンの材料は、エッチング加工深さが浅い場合は、フォトレジストで十分であるが、深い回折格子を得ようとすると、フォトレジストでは十分な加工ができない場合がある。深い回折格子を得る場合には、エッチング耐性のある金属材料を使用することがある。金属材料にパターニングする場合は、光学材料層２７上に金属を成膜して、その上部にフォトレジストを塗付して、露光処理、現像処理、さらには金属のエッチング処理を経て形成する。

【0041】

次いで、マスクパターン２８Ａを利用して、その下にある光学材料層２７をエッチングする。エッチング後、マスクパターン２８Ａを剥離する処理を行うことで、図７（ｃ）や（ｄ）に示すように回折格子２９やアライメントマーク５９のパターンが得られる。２７Ａは、エッチング処理された光学材料層である。

【0042】

次いで、回折格子２９のデューティー比を測定する。この際には、好ましくは、回折格子の周期が０．８μｍ以上であれば、レーザ顕微鏡で回折格子を上から測定することで、デューティー比を非破壊で測定可能である。また、回折格子の周期が更に低い場合には、原子間間力顕微鏡（ＡＦＭ）や透過型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって回折格子を上から測定することで、回折格子のデューティー比を非破壊で測定できる。

【0043】

回折格子のデューティー比を測定する場合、溝幅Ａ、突起幅Ｂが上面から溝の底面まで同じである場合には、上面における測定値を採用すれば良い。しかし、溝幅Ａが、突起の上面においては相対的に大きくなっており、溝の底面では小さくなっている場合がある。この場合には、突起の上面で溝幅を測定し、また溝の底面における溝幅を測定し、両測定値の平均を溝幅Ａとする。

【0044】

次いで、光導波路を回折格子２９上に形成する。光導波路を形成するために、例えば図１３に示すようなフォトマスク３９を使用する。フォトマスク３９には、所定パターンのチャネル型光導波路形成用の開口部６１が形成されている。また、フォトマスク３９には、回折格子用のフォトマスク３６で形成したアライメントマーク５９に重ね合わせしやすいようにアライメントマーク４６が形成されている。

【0045】

光導波路を形成するため、図８（ａ）に示すように、回折格子２９上に、光導波路形成用のマスク材料層３０を形成する。マスク材料層３０の表面は、下地の回折格子パターン２９やアライメントパターン５９を反映した凹凸パターンが形成され、アライメントマーク５９はマスク材料層３０上から視認できる。次いで、光導波路用のフォトマスク３９を利用して、フォトマスク３９上のアライメントマーク４６と、基板上のアライメントマーク５９とを位置合わせしてパターニングを行う。次いで、現像処理し、マスク材料層３０をエッチングすることによって、図８（ｂ）に示す、チャネル型光導波路形成用のマスク３０Ａを得る。また、図８（ｃ）には、パターニングによってマスク材料層３０がエッチングされた部位を示しており、この部位が、リッジ導波路を形成するパターンであれば、リッジ溝が形成される領域となる。

【0046】

マスク材料層３０の材質としては、Cr、Ni、Ti、Al、タングステンシリサイド等及びその多層膜が例示できる。
チャネル型光導波路はリッジ型光導波路には限定されず、プロトン交換型光導波路やチタン拡散型光導波路などであってもよい。

【0047】

また、マスク材料層や光学材料層のエッチング方法としては、ドライエッチング及びウェットエッチングが例示できる。
ドライエッチングは例えば、反応性エッチング等が有り、ガス種としてフッ素系・塩素系が例示できる。
ウェットエッチングは例えば、フッ酸系やTMAH系が例示できる。

【0048】

次に、デューティー比の測定値に合わせてチャネル型光導波路の形成位置を調節する方法について例示する。
図１４に示すウエハー５０には、多数のグレーティング素子を同時に形成する。本例では、縦に９列のチャネル型光導波路を同時に形成するが、むろんこうした図面は理解の便宜のために現実の寸法とは異なっており、実際には多数の素子を縦横に形成する。

【0049】

ここで、ウエハー５０の表面にマスク５６を形成し、マスク５６の開口部５２、５３を通してエッチングを行うことで、チャネル型光導波路をマスク下の光学材料層に形成する。

【0050】

この際、設計どおりであれば、光導波路用開口部５２がアライメントマーク５１を通過するように設計する。開口部５３と５２との間隔は予め一定値に設計されている。ここで、設計どおりであれば、開口部５２がアライメントマーク５１を通過するとき、同時に、開口部５２、５３が、それぞれ回折格子のうち、目的のデューティー比（例えば５０：５０）を有する部位の上を通過する。

【0051】

しかし、デューティー比の測定結果から、デューティー比が５０：５０の部位が設計位置から距離ｄだけ離れている場合には、アライメントマーク５１と光導波路用開口部５２との間隔をｄだけ離す。こうした調整は、露光装置のテーブルを移動させることによって可能である。これによって、開口部５２、５３が、それぞれ回折格子のうち、目的のデューティー比（例えば５０：５０）を有する部位の上を通過するようになる。
ウェハー間の製造バラツキにより、距離ｄはウェハー間でばらついたものになる。ウェハーそれぞれに対して、距離ｄを移動させることで、開口部５２、５３が、デューティー比（例えば５０：５０）を有する部位の上を通過させることができる。

【0052】

回折格子のパターニングはナノインプリントによる工程でも可能であり、マスクのパターンをモールドと呼ばれる型に転写することになる。

【実施例】

【0053】

図２に示すようなパターンの光学材料層１１およびグレーティング素子１３を試作した。

【0054】

具体的には、支持基板２５としてはＳｉ基板を使用した（図６）。支持基板２５上に、厚さ１μｍの酸化珪素クラッド層２６を形成し、その上にＴａ_２Ｏ_５からなる光学材料層２７を形成した。この光学材料層の厚さは２μｍとし、成膜方法はスパッタとした。

【0055】

光学材料層２７上にマスク材料層２８を形成し、マスク材料層２８をフォトリソグラフィーによってパターニングし、回折格子２９を得た。回折格子の長さを３０μｍとし、溝の深さを１００ｎｍとし、回折格子の周期を１９３ｎｍとした。次いで、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）によって、回折格子の各部分のデューティー比を測定した。ただし、設計上は、図２（ａ）に示すように、光学材料層１１の一方の側面１１ｄにおけるデューティー比を３０：７０とし、他方の側面１１ｅにおけるデューティー比を７０：３０とした。前記測定の結果、デューティー比が５０：５０になる部位は、設計部位から１．５μｍだけ離れていた。

【0056】

次いで、フォトリソグラフィー法によってマスク材料層をパターニングし、チャネル型光導波路用の開口部５２、５３を形成した。そして、ドライエッチングによって、下にある光学材料層をエッチングし、リッジ溝を形成した。この際、アライメントマークと開口５２との間隔ｄは上の測定値に合わせて１．５μｍとした。光学材料層の厚さは１．２μｍとし、リッジ幅は３μｍとし、リッジ溝の深さは１．０μｍとした。チャネル型光導波路に入射した光の反射率を評価した結果、約８％となった。
回折格子の溝の深さを１００ｎｍと浅くしたので、回折格子部による過剰損失はほとんど発生しなかった。

【0057】

（比較例）
実施例と同様にしてグレーティング素子を試作した。ただし、本例では、図１に示すように、設計上、回折格子のデューティー比を、回折格子の全長にわたって一定（５０：５０）とした。そして、設計位置にリッジ型光導波路を形成し、光導波路での反射率を測定したところ、約５％となった。

【0058】

ここで、チャネル型光導波路の形成位置におけるデューティー比を測定したところ、約４０％であった。これが反射率低下の原因であったと考えられる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】