Abstract

We demonstrate an innovative method for fabrication of high-spatial-frequency grating structures. This technique makes use of the near-field diffraction patterns from computer-generated phase holograms for lithographic fabrication of grating structures with periods that are one half that of the phase hologram mask. Linear, rectilinear, and circular gratings were fabricated with this technique. Experimental results from gratings with periods to 0.5 μm and feature sizes to 0.2 μm are presented.

© 1999 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. R. C. Enger and S. K. Case, Appl. Opt. 22, 3220 (1983).
    [CrossRef]
  2. R. Magnusson, D. Shin, and Z. S. Liu, Opt. Lett. 23, 612 (1998).
    [CrossRef]
  3. K. O. Hill, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, and J. Albert, Appl. Phys. Lett. 62, 1035 (1993).
    [CrossRef]
  4. D. M. Tennant, T. L. Koch, P. P. Mulgrew, R. P. Gnall, F. Ostermeyer, and J.-M. Verdiell, J. Vac. Sci. Technol. B 10, 2530 (1992).
    [CrossRef]
  5. J. M. Verdiell, T. L. Koch, D. M. Tennant, K. Feder, R. P. Gnall, M. G. Young, B. I. Miller, U. Koren, M. A. Newkirk, and B. Tell, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 619 (1993).
    [CrossRef]
  6. D. M. Tennant, K. F. Dreyer, K. Feder, R. P. Gnall, T. L. Koch, U. Koren, B. I. Miller, C. Vartuli, and M. G. Young, J. Vac. Sci. Technol. B 12, 3689 (1994).
    [CrossRef]
  7. P. I. Jensen and A. Sudbo, IEEE Photon. Technol. Lett. 7, 783 (1995).
    [CrossRef]
  8. M. Okai, S. Tsuji, N. Chinone, and T. Harada, Appl. Phys. Lett. 55, 415 (1989).
    [CrossRef]
  9. P. Pakulski, R. Moore, C. Maritan, F. Shepherd, M. Fallahi, I. Templeton, and G. Champion, Appl. Phys. Lett. 62, 222 (1993).
    [CrossRef]
  10. T. Erdogan, O. King, G. W. Wicks, D. G. Hall, C. L. Dennis, and M. J. Rooks, Appl. Phys. Lett. 60, 1773 (1992).
    [CrossRef]
  11. T. Erdogan, O. King, G. W. Wicks, D. G. Hall, E. H. Anderson, and M. J. Rooks, Appl. Phys. Lett. 60, 1921 (1992).
    [CrossRef]
  12. C. Olson, P. L. Greene, G. W. Wicks, D. G. Hall, and S. Rishton, Appl. Phys. Lett. 72, 1284 (1998).
    [CrossRef]
  13. M. G. Moharam and T. K. Gaylord, J. Opt. Soc. Am. 72, 1385 (1982).
    [CrossRef]

1998 (2)

C. Olson, P. L. Greene, G. W. Wicks, D. G. Hall, and S. Rishton, Appl. Phys. Lett. 72, 1284 (1998).
[CrossRef]

R. Magnusson, D. Shin, and Z. S. Liu, Opt. Lett. 23, 612 (1998).
[CrossRef]

1995 (1)

P. I. Jensen and A. Sudbo, IEEE Photon. Technol. Lett. 7, 783 (1995).
[CrossRef]

1994 (1)

D. M. Tennant, K. F. Dreyer, K. Feder, R. P. Gnall, T. L. Koch, U. Koren, B. I. Miller, C. Vartuli, and M. G. Young, J. Vac. Sci. Technol. B 12, 3689 (1994).
[CrossRef]

1993 (3)

J. M. Verdiell, T. L. Koch, D. M. Tennant, K. Feder, R. P. Gnall, M. G. Young, B. I. Miller, U. Koren, M. A. Newkirk, and B. Tell, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 619 (1993).
[CrossRef]

K. O. Hill, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, and J. Albert, Appl. Phys. Lett. 62, 1035 (1993).
[CrossRef]

P. Pakulski, R. Moore, C. Maritan, F. Shepherd, M. Fallahi, I. Templeton, and G. Champion, Appl. Phys. Lett. 62, 222 (1993).
[CrossRef]

1992 (3)

T. Erdogan, O. King, G. W. Wicks, D. G. Hall, C. L. Dennis, and M. J. Rooks, Appl. Phys. Lett. 60, 1773 (1992).
[CrossRef]

T. Erdogan, O. King, G. W. Wicks, D. G. Hall, E. H. Anderson, and M. J. Rooks, Appl. Phys. Lett. 60, 1921 (1992).
[CrossRef]

D. M. Tennant, T. L. Koch, P. P. Mulgrew, R. P. Gnall, F. Ostermeyer, and J.-M. Verdiell, J. Vac. Sci. Technol. B 10, 2530 (1992).
[CrossRef]

1989 (1)

M. Okai, S. Tsuji, N. Chinone, and T. Harada, Appl. Phys. Lett. 55, 415 (1989).
[CrossRef]

1983 (1)

1982 (1)

Albert, J.

K. O. Hill, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, and J. Albert, Appl. Phys. Lett. 62, 1035 (1993).
[CrossRef]

Anderson, E. H.

T. Erdogan, O. King, G. W. Wicks, D. G. Hall, E. H. Anderson, and M. J. Rooks, Appl. Phys. Lett. 60, 1921 (1992).
[CrossRef]

Bilodeau, F.

K. O. Hill, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, and J. Albert, Appl. Phys. Lett. 62, 1035 (1993).
[CrossRef]

Case, S. K.

Champion, G.

P. Pakulski, R. Moore, C. Maritan, F. Shepherd, M. Fallahi, I. Templeton, and G. Champion, Appl. Phys. Lett. 62, 222 (1993).
[CrossRef]

Chinone, N.

M. Okai, S. Tsuji, N. Chinone, and T. Harada, Appl. Phys. Lett. 55, 415 (1989).
[CrossRef]

Dennis, C. L.

T. Erdogan, O. King, G. W. Wicks, D. G. Hall, C. L. Dennis, and M. J. Rooks, Appl. Phys. Lett. 60, 1773 (1992).
[CrossRef]

Dreyer, K. F.

D. M. Tennant, K. F. Dreyer, K. Feder, R. P. Gnall, T. L. Koch, U. Koren, B. I. Miller, C. Vartuli, and M. G. Young, J. Vac. Sci. Technol. B 12, 3689 (1994).
[CrossRef]

Enger, R. C.

Erdogan, T.

T. Erdogan, O. King, G. W. Wicks, D. G. Hall, E. H. Anderson, and M. J. Rooks, Appl. Phys. Lett. 60, 1921 (1992).
[CrossRef]

T. Erdogan, O. King, G. W. Wicks, D. G. Hall, C. L. Dennis, and M. J. Rooks, Appl. Phys. Lett. 60, 1773 (1992).
[CrossRef]

Fallahi, M.

P. Pakulski, R. Moore, C. Maritan, F. Shepherd, M. Fallahi, I. Templeton, and G. Champion, Appl. Phys. Lett. 62, 222 (1993).
[CrossRef]

Feder, K.

D. M. Tennant, K. F. Dreyer, K. Feder, R. P. Gnall, T. L. Koch, U. Koren, B. I. Miller, C. Vartuli, and M. G. Young, J. Vac. Sci. Technol. B 12, 3689 (1994).
[CrossRef]

J. M. Verdiell, T. L. Koch, D. M. Tennant, K. Feder, R. P. Gnall, M. G. Young, B. I. Miller, U. Koren, M. A. Newkirk, and B. Tell, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 619 (1993).
[CrossRef]

Gaylord, T. K.

Gnall, R. P.

D. M. Tennant, K. F. Dreyer, K. Feder, R. P. Gnall, T. L. Koch, U. Koren, B. I. Miller, C. Vartuli, and M. G. Young, J. Vac. Sci. Technol. B 12, 3689 (1994).
[CrossRef]

J. M. Verdiell, T. L. Koch, D. M. Tennant, K. Feder, R. P. Gnall, M. G. Young, B. I. Miller, U. Koren, M. A. Newkirk, and B. Tell, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 619 (1993).
[CrossRef]

D. M. Tennant, T. L. Koch, P. P. Mulgrew, R. P. Gnall, F. Ostermeyer, and J.-M. Verdiell, J. Vac. Sci. Technol. B 10, 2530 (1992).
[CrossRef]

Greene, P. L.

C. Olson, P. L. Greene, G. W. Wicks, D. G. Hall, and S. Rishton, Appl. Phys. Lett. 72, 1284 (1998).
[CrossRef]

Hall, D. G.

C. Olson, P. L. Greene, G. W. Wicks, D. G. Hall, and S. Rishton, Appl. Phys. Lett. 72, 1284 (1998).
[CrossRef]

T. Erdogan, O. King, G. W. Wicks, D. G. Hall, E. H. Anderson, and M. J. Rooks, Appl. Phys. Lett. 60, 1921 (1992).
[CrossRef]

T. Erdogan, O. King, G. W. Wicks, D. G. Hall, C. L. Dennis, and M. J. Rooks, Appl. Phys. Lett. 60, 1773 (1992).
[CrossRef]

Harada, T.

M. Okai, S. Tsuji, N. Chinone, and T. Harada, Appl. Phys. Lett. 55, 415 (1989).
[CrossRef]

Hill, K. O.

K. O. Hill, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, and J. Albert, Appl. Phys. Lett. 62, 1035 (1993).
[CrossRef]

Jensen, P. I.

P. I. Jensen and A. Sudbo, IEEE Photon. Technol. Lett. 7, 783 (1995).
[CrossRef]

Johnson, D. C.

K. O. Hill, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, and J. Albert, Appl. Phys. Lett. 62, 1035 (1993).
[CrossRef]

King, O.

T. Erdogan, O. King, G. W. Wicks, D. G. Hall, E. H. Anderson, and M. J. Rooks, Appl. Phys. Lett. 60, 1921 (1992).
[CrossRef]

T. Erdogan, O. King, G. W. Wicks, D. G. Hall, C. L. Dennis, and M. J. Rooks, Appl. Phys. Lett. 60, 1773 (1992).
[CrossRef]

Koch, T. L.

D. M. Tennant, K. F. Dreyer, K. Feder, R. P. Gnall, T. L. Koch, U. Koren, B. I. Miller, C. Vartuli, and M. G. Young, J. Vac. Sci. Technol. B 12, 3689 (1994).
[CrossRef]

J. M. Verdiell, T. L. Koch, D. M. Tennant, K. Feder, R. P. Gnall, M. G. Young, B. I. Miller, U. Koren, M. A. Newkirk, and B. Tell, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 619 (1993).
[CrossRef]

D. M. Tennant, T. L. Koch, P. P. Mulgrew, R. P. Gnall, F. Ostermeyer, and J.-M. Verdiell, J. Vac. Sci. Technol. B 10, 2530 (1992).
[CrossRef]

Koren, U.

D. M. Tennant, K. F. Dreyer, K. Feder, R. P. Gnall, T. L. Koch, U. Koren, B. I. Miller, C. Vartuli, and M. G. Young, J. Vac. Sci. Technol. B 12, 3689 (1994).
[CrossRef]

J. M. Verdiell, T. L. Koch, D. M. Tennant, K. Feder, R. P. Gnall, M. G. Young, B. I. Miller, U. Koren, M. A. Newkirk, and B. Tell, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 619 (1993).
[CrossRef]

Liu, Z. S.

Magnusson, R.

Malo, B.

K. O. Hill, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, and J. Albert, Appl. Phys. Lett. 62, 1035 (1993).
[CrossRef]

Maritan, C.

P. Pakulski, R. Moore, C. Maritan, F. Shepherd, M. Fallahi, I. Templeton, and G. Champion, Appl. Phys. Lett. 62, 222 (1993).
[CrossRef]

Miller, B. I.

D. M. Tennant, K. F. Dreyer, K. Feder, R. P. Gnall, T. L. Koch, U. Koren, B. I. Miller, C. Vartuli, and M. G. Young, J. Vac. Sci. Technol. B 12, 3689 (1994).
[CrossRef]

J. M. Verdiell, T. L. Koch, D. M. Tennant, K. Feder, R. P. Gnall, M. G. Young, B. I. Miller, U. Koren, M. A. Newkirk, and B. Tell, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 619 (1993).
[CrossRef]

Moharam, M. G.

Moore, R.

P. Pakulski, R. Moore, C. Maritan, F. Shepherd, M. Fallahi, I. Templeton, and G. Champion, Appl. Phys. Lett. 62, 222 (1993).
[CrossRef]

Mulgrew, P. P.

D. M. Tennant, T. L. Koch, P. P. Mulgrew, R. P. Gnall, F. Ostermeyer, and J.-M. Verdiell, J. Vac. Sci. Technol. B 10, 2530 (1992).
[CrossRef]

Newkirk, M. A.

J. M. Verdiell, T. L. Koch, D. M. Tennant, K. Feder, R. P. Gnall, M. G. Young, B. I. Miller, U. Koren, M. A. Newkirk, and B. Tell, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 619 (1993).
[CrossRef]

Okai, M.

M. Okai, S. Tsuji, N. Chinone, and T. Harada, Appl. Phys. Lett. 55, 415 (1989).
[CrossRef]

Olson, C.

C. Olson, P. L. Greene, G. W. Wicks, D. G. Hall, and S. Rishton, Appl. Phys. Lett. 72, 1284 (1998).
[CrossRef]

Ostermeyer, F.

D. M. Tennant, T. L. Koch, P. P. Mulgrew, R. P. Gnall, F. Ostermeyer, and J.-M. Verdiell, J. Vac. Sci. Technol. B 10, 2530 (1992).
[CrossRef]

Pakulski, P.

P. Pakulski, R. Moore, C. Maritan, F. Shepherd, M. Fallahi, I. Templeton, and G. Champion, Appl. Phys. Lett. 62, 222 (1993).
[CrossRef]

Rishton, S.

C. Olson, P. L. Greene, G. W. Wicks, D. G. Hall, and S. Rishton, Appl. Phys. Lett. 72, 1284 (1998).
[CrossRef]

Rooks, M. J.

T. Erdogan, O. King, G. W. Wicks, D. G. Hall, E. H. Anderson, and M. J. Rooks, Appl. Phys. Lett. 60, 1921 (1992).
[CrossRef]

T. Erdogan, O. King, G. W. Wicks, D. G. Hall, C. L. Dennis, and M. J. Rooks, Appl. Phys. Lett. 60, 1773 (1992).
[CrossRef]

Shepherd, F.

P. Pakulski, R. Moore, C. Maritan, F. Shepherd, M. Fallahi, I. Templeton, and G. Champion, Appl. Phys. Lett. 62, 222 (1993).
[CrossRef]

Shin, D.

Sudbo, A.

P. I. Jensen and A. Sudbo, IEEE Photon. Technol. Lett. 7, 783 (1995).
[CrossRef]

Tell, B.

J. M. Verdiell, T. L. Koch, D. M. Tennant, K. Feder, R. P. Gnall, M. G. Young, B. I. Miller, U. Koren, M. A. Newkirk, and B. Tell, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 619 (1993).
[CrossRef]

Templeton, I.

P. Pakulski, R. Moore, C. Maritan, F. Shepherd, M. Fallahi, I. Templeton, and G. Champion, Appl. Phys. Lett. 62, 222 (1993).
[CrossRef]

Tennant, D. M.

D. M. Tennant, K. F. Dreyer, K. Feder, R. P. Gnall, T. L. Koch, U. Koren, B. I. Miller, C. Vartuli, and M. G. Young, J. Vac. Sci. Technol. B 12, 3689 (1994).
[CrossRef]

J. M. Verdiell, T. L. Koch, D. M. Tennant, K. Feder, R. P. Gnall, M. G. Young, B. I. Miller, U. Koren, M. A. Newkirk, and B. Tell, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 619 (1993).
[CrossRef]

D. M. Tennant, T. L. Koch, P. P. Mulgrew, R. P. Gnall, F. Ostermeyer, and J.-M. Verdiell, J. Vac. Sci. Technol. B 10, 2530 (1992).
[CrossRef]

Tsuji, S.

M. Okai, S. Tsuji, N. Chinone, and T. Harada, Appl. Phys. Lett. 55, 415 (1989).
[CrossRef]

Vartuli, C.

D. M. Tennant, K. F. Dreyer, K. Feder, R. P. Gnall, T. L. Koch, U. Koren, B. I. Miller, C. Vartuli, and M. G. Young, J. Vac. Sci. Technol. B 12, 3689 (1994).
[CrossRef]

Verdiell, J. M.

J. M. Verdiell, T. L. Koch, D. M. Tennant, K. Feder, R. P. Gnall, M. G. Young, B. I. Miller, U. Koren, M. A. Newkirk, and B. Tell, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 619 (1993).
[CrossRef]

Verdiell, J.-M.

D. M. Tennant, T. L. Koch, P. P. Mulgrew, R. P. Gnall, F. Ostermeyer, and J.-M. Verdiell, J. Vac. Sci. Technol. B 10, 2530 (1992).
[CrossRef]

Wicks, G. W.

C. Olson, P. L. Greene, G. W. Wicks, D. G. Hall, and S. Rishton, Appl. Phys. Lett. 72, 1284 (1998).
[CrossRef]

T. Erdogan, O. King, G. W. Wicks, D. G. Hall, E. H. Anderson, and M. J. Rooks, Appl. Phys. Lett. 60, 1921 (1992).
[CrossRef]

T. Erdogan, O. King, G. W. Wicks, D. G. Hall, C. L. Dennis, and M. J. Rooks, Appl. Phys. Lett. 60, 1773 (1992).
[CrossRef]

Young, M. G.

D. M. Tennant, K. F. Dreyer, K. Feder, R. P. Gnall, T. L. Koch, U. Koren, B. I. Miller, C. Vartuli, and M. G. Young, J. Vac. Sci. Technol. B 12, 3689 (1994).
[CrossRef]

J. M. Verdiell, T. L. Koch, D. M. Tennant, K. Feder, R. P. Gnall, M. G. Young, B. I. Miller, U. Koren, M. A. Newkirk, and B. Tell, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 619 (1993).
[CrossRef]

Appl. Opt. (1)

Appl. Phys. Lett. (6)

K. O. Hill, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, and J. Albert, Appl. Phys. Lett. 62, 1035 (1993).
[CrossRef]

M. Okai, S. Tsuji, N. Chinone, and T. Harada, Appl. Phys. Lett. 55, 415 (1989).
[CrossRef]

P. Pakulski, R. Moore, C. Maritan, F. Shepherd, M. Fallahi, I. Templeton, and G. Champion, Appl. Phys. Lett. 62, 222 (1993).
[CrossRef]

T. Erdogan, O. King, G. W. Wicks, D. G. Hall, C. L. Dennis, and M. J. Rooks, Appl. Phys. Lett. 60, 1773 (1992).
[CrossRef]

T. Erdogan, O. King, G. W. Wicks, D. G. Hall, E. H. Anderson, and M. J. Rooks, Appl. Phys. Lett. 60, 1921 (1992).
[CrossRef]

C. Olson, P. L. Greene, G. W. Wicks, D. G. Hall, and S. Rishton, Appl. Phys. Lett. 72, 1284 (1998).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (2)

J. M. Verdiell, T. L. Koch, D. M. Tennant, K. Feder, R. P. Gnall, M. G. Young, B. I. Miller, U. Koren, M. A. Newkirk, and B. Tell, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 619 (1993).
[CrossRef]

P. I. Jensen and A. Sudbo, IEEE Photon. Technol. Lett. 7, 783 (1995).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. (1)

J. Vac. Sci. Technol. B (2)

D. M. Tennant, K. F. Dreyer, K. Feder, R. P. Gnall, T. L. Koch, U. Koren, B. I. Miller, C. Vartuli, and M. G. Young, J. Vac. Sci. Technol. B 12, 3689 (1994).
[CrossRef]

D. M. Tennant, T. L. Koch, P. P. Mulgrew, R. P. Gnall, F. Ostermeyer, and J.-M. Verdiell, J. Vac. Sci. Technol. B 10, 2530 (1992).
[CrossRef]

Opt. Lett. (1)

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (5)

Fig. 1
Fig. 1

Technique for manufacturing high-frequency diffraction gratings by use of near-field holography.

Fig. 2
Fig. 2

(a) Linear phase grating in fused silica with a 1.0μm period. (b) Linear phase grating in fused silica with a 0.5μm period manufactured from the phase mask shown in (a) by the near-field holographic technique.

Fig. 3
Fig. 3

Rectilinear grating in fused silica manufactured from a 1.6μm period checkerboard grating by near-field holography.

Fig. 4
Fig. 4

(a) Concentric-circle phase grating with a 1.0μm radial period. (b) Concentric-circle phase grating in fused silica with a 0.5μm radial period manufactured from the phase mask shown in (a) by the near-field holographic technique.

Fig. 5
Fig. 5

Close-up of the concentric-circle grating structure shown in Fig.  4(b).

Metrics