Abstract

We describe a simple and convenient method of controlling the profile of a blazed grating that consists of using a patterned native-oxide layer of off-cut silicon (111) wafers as the mask of anisotropic etching to maximize the smooth blaze facets of the desired blaze angle and to minimize the deficiencies of the groove apexes. With the blazed-grating profile well controlled by this technique, a 1200gmm blazed grating was fabricated that had a blaze angle of 5.0° and smooth blaze facets of about 0.2nm rms. It was measured to have blaze efficiency in the vacuum–ultraviolet wavelength region.

© 2009 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. P. Kowalski, R. G. Cruddance, K. F. Heidemann, R. Lenke, H. Kierey, T. W. Barbee, Jr., and W. R. Hunter, Opt. Lett. 29, 2914 (2004).
    [CrossRef]
  2. W.-T. Tsang and S. Wang, J. Appl. Phys. 46, 2163 (1975).
    [CrossRef]
  3. J. Muller, R. Nietz, and U. Unrau, Proc. SPIE 192, 244 (1979).
  4. P. Philippe, S. Valette, O. Mata Mendez, and D. Maystre, Appl. Opt. 24, 1006 (1985).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. A. E. Franke, M. L. Schattenburg, E. M. Gullikson, J. Cottam, S. M. Kahn, and A. Rasmussen, J. Vac. Sci. Technol. B 15, 2940 (1997).
    [CrossRef]
  6. C.-H. Chang, R. K. Heilmann, R. C. Fleming, J. Carter, E. Murphy, T. C. Bailey, J. G. Ekerdt, R. D. Frankel, and R. Voisin, J. Vac. Sci. Technol. B 21, 2755 (2003).
    [CrossRef]
  7. C.-H. Chang, J. C. Montoya, M. Akilian, A. Lapsa, R. K. Heilmann, M. L. Schattenburg, M. Li, K. A. Flanagan, A. P. Rasmussen, J. F. Seely, J. M. Laming, B. Kjornrattanawanich, and L. I. Goray, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 3260 (2004).
    [CrossRef]
  8. M. K. Shams, D. Botez, and S. Wang, Opt. Lett. 4, 96 (1979).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. M. P. Kowalski, R. K. Heilmann, M. L. Schattenburg, C.-H. Chang, F. B. Berendse, and W. R. Hunter, Appl. Opt. 45, 1676 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. K. Osterried, K. F. Heidemann, and B. Nelles, Appl. Opt. 37, 8002 (1998).
    [CrossRef]
  11. M. Morita, T. Ohmi, E. Hasegawa, M. Kawakami, and M. Ohwada, J. Appl. Phys. 68, 1272 (1990).
    [CrossRef]
  12. B. Vodar, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2, 393 (1962).
    [CrossRef]

2006

2004

M. P. Kowalski, R. G. Cruddance, K. F. Heidemann, R. Lenke, H. Kierey, T. W. Barbee, Jr., and W. R. Hunter, Opt. Lett. 29, 2914 (2004).
[CrossRef]

C.-H. Chang, J. C. Montoya, M. Akilian, A. Lapsa, R. K. Heilmann, M. L. Schattenburg, M. Li, K. A. Flanagan, A. P. Rasmussen, J. F. Seely, J. M. Laming, B. Kjornrattanawanich, and L. I. Goray, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 3260 (2004).
[CrossRef]

2003

C.-H. Chang, R. K. Heilmann, R. C. Fleming, J. Carter, E. Murphy, T. C. Bailey, J. G. Ekerdt, R. D. Frankel, and R. Voisin, J. Vac. Sci. Technol. B 21, 2755 (2003).
[CrossRef]

1998

1997

A. E. Franke, M. L. Schattenburg, E. M. Gullikson, J. Cottam, S. M. Kahn, and A. Rasmussen, J. Vac. Sci. Technol. B 15, 2940 (1997).
[CrossRef]

1990

M. Morita, T. Ohmi, E. Hasegawa, M. Kawakami, and M. Ohwada, J. Appl. Phys. 68, 1272 (1990).
[CrossRef]

1985

1979

J. Muller, R. Nietz, and U. Unrau, Proc. SPIE 192, 244 (1979).

M. K. Shams, D. Botez, and S. Wang, Opt. Lett. 4, 96 (1979).
[CrossRef] [PubMed]

1975

W.-T. Tsang and S. Wang, J. Appl. Phys. 46, 2163 (1975).
[CrossRef]

1962

B. Vodar, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2, 393 (1962).
[CrossRef]

Akilian, M.

C.-H. Chang, J. C. Montoya, M. Akilian, A. Lapsa, R. K. Heilmann, M. L. Schattenburg, M. Li, K. A. Flanagan, A. P. Rasmussen, J. F. Seely, J. M. Laming, B. Kjornrattanawanich, and L. I. Goray, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 3260 (2004).
[CrossRef]

Bailey, T. C.

C.-H. Chang, R. K. Heilmann, R. C. Fleming, J. Carter, E. Murphy, T. C. Bailey, J. G. Ekerdt, R. D. Frankel, and R. Voisin, J. Vac. Sci. Technol. B 21, 2755 (2003).
[CrossRef]

Barbee, T. W.

Berendse, F. B.

Botez, D.

Carter, J.

C.-H. Chang, R. K. Heilmann, R. C. Fleming, J. Carter, E. Murphy, T. C. Bailey, J. G. Ekerdt, R. D. Frankel, and R. Voisin, J. Vac. Sci. Technol. B 21, 2755 (2003).
[CrossRef]

Chang, C.-H.

M. P. Kowalski, R. K. Heilmann, M. L. Schattenburg, C.-H. Chang, F. B. Berendse, and W. R. Hunter, Appl. Opt. 45, 1676 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

C.-H. Chang, J. C. Montoya, M. Akilian, A. Lapsa, R. K. Heilmann, M. L. Schattenburg, M. Li, K. A. Flanagan, A. P. Rasmussen, J. F. Seely, J. M. Laming, B. Kjornrattanawanich, and L. I. Goray, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 3260 (2004).
[CrossRef]

C.-H. Chang, R. K. Heilmann, R. C. Fleming, J. Carter, E. Murphy, T. C. Bailey, J. G. Ekerdt, R. D. Frankel, and R. Voisin, J. Vac. Sci. Technol. B 21, 2755 (2003).
[CrossRef]

Cottam, J.

A. E. Franke, M. L. Schattenburg, E. M. Gullikson, J. Cottam, S. M. Kahn, and A. Rasmussen, J. Vac. Sci. Technol. B 15, 2940 (1997).
[CrossRef]

Cruddance, R. G.

Ekerdt, J. G.

C.-H. Chang, R. K. Heilmann, R. C. Fleming, J. Carter, E. Murphy, T. C. Bailey, J. G. Ekerdt, R. D. Frankel, and R. Voisin, J. Vac. Sci. Technol. B 21, 2755 (2003).
[CrossRef]

Flanagan, K. A.

C.-H. Chang, J. C. Montoya, M. Akilian, A. Lapsa, R. K. Heilmann, M. L. Schattenburg, M. Li, K. A. Flanagan, A. P. Rasmussen, J. F. Seely, J. M. Laming, B. Kjornrattanawanich, and L. I. Goray, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 3260 (2004).
[CrossRef]

Fleming, R. C.

C.-H. Chang, R. K. Heilmann, R. C. Fleming, J. Carter, E. Murphy, T. C. Bailey, J. G. Ekerdt, R. D. Frankel, and R. Voisin, J. Vac. Sci. Technol. B 21, 2755 (2003).
[CrossRef]

Franke, A. E.

A. E. Franke, M. L. Schattenburg, E. M. Gullikson, J. Cottam, S. M. Kahn, and A. Rasmussen, J. Vac. Sci. Technol. B 15, 2940 (1997).
[CrossRef]

Frankel, R. D.

C.-H. Chang, R. K. Heilmann, R. C. Fleming, J. Carter, E. Murphy, T. C. Bailey, J. G. Ekerdt, R. D. Frankel, and R. Voisin, J. Vac. Sci. Technol. B 21, 2755 (2003).
[CrossRef]

Goray, L. I.

C.-H. Chang, J. C. Montoya, M. Akilian, A. Lapsa, R. K. Heilmann, M. L. Schattenburg, M. Li, K. A. Flanagan, A. P. Rasmussen, J. F. Seely, J. M. Laming, B. Kjornrattanawanich, and L. I. Goray, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 3260 (2004).
[CrossRef]

Gullikson, E. M.

A. E. Franke, M. L. Schattenburg, E. M. Gullikson, J. Cottam, S. M. Kahn, and A. Rasmussen, J. Vac. Sci. Technol. B 15, 2940 (1997).
[CrossRef]

Hasegawa, E.

M. Morita, T. Ohmi, E. Hasegawa, M. Kawakami, and M. Ohwada, J. Appl. Phys. 68, 1272 (1990).
[CrossRef]

Heidemann, K. F.

Heilmann, R. K.

M. P. Kowalski, R. K. Heilmann, M. L. Schattenburg, C.-H. Chang, F. B. Berendse, and W. R. Hunter, Appl. Opt. 45, 1676 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

C.-H. Chang, J. C. Montoya, M. Akilian, A. Lapsa, R. K. Heilmann, M. L. Schattenburg, M. Li, K. A. Flanagan, A. P. Rasmussen, J. F. Seely, J. M. Laming, B. Kjornrattanawanich, and L. I. Goray, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 3260 (2004).
[CrossRef]

C.-H. Chang, R. K. Heilmann, R. C. Fleming, J. Carter, E. Murphy, T. C. Bailey, J. G. Ekerdt, R. D. Frankel, and R. Voisin, J. Vac. Sci. Technol. B 21, 2755 (2003).
[CrossRef]

Hunter, W. R.

Kahn, S. M.

A. E. Franke, M. L. Schattenburg, E. M. Gullikson, J. Cottam, S. M. Kahn, and A. Rasmussen, J. Vac. Sci. Technol. B 15, 2940 (1997).
[CrossRef]

Kawakami, M.

M. Morita, T. Ohmi, E. Hasegawa, M. Kawakami, and M. Ohwada, J. Appl. Phys. 68, 1272 (1990).
[CrossRef]

Kierey, H.

Kjornrattanawanich, B.

C.-H. Chang, J. C. Montoya, M. Akilian, A. Lapsa, R. K. Heilmann, M. L. Schattenburg, M. Li, K. A. Flanagan, A. P. Rasmussen, J. F. Seely, J. M. Laming, B. Kjornrattanawanich, and L. I. Goray, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 3260 (2004).
[CrossRef]

Kowalski, M. P.

Laming, J. M.

C.-H. Chang, J. C. Montoya, M. Akilian, A. Lapsa, R. K. Heilmann, M. L. Schattenburg, M. Li, K. A. Flanagan, A. P. Rasmussen, J. F. Seely, J. M. Laming, B. Kjornrattanawanich, and L. I. Goray, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 3260 (2004).
[CrossRef]

Lapsa, A.

C.-H. Chang, J. C. Montoya, M. Akilian, A. Lapsa, R. K. Heilmann, M. L. Schattenburg, M. Li, K. A. Flanagan, A. P. Rasmussen, J. F. Seely, J. M. Laming, B. Kjornrattanawanich, and L. I. Goray, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 3260 (2004).
[CrossRef]

Lenke, R.

Li, M.

C.-H. Chang, J. C. Montoya, M. Akilian, A. Lapsa, R. K. Heilmann, M. L. Schattenburg, M. Li, K. A. Flanagan, A. P. Rasmussen, J. F. Seely, J. M. Laming, B. Kjornrattanawanich, and L. I. Goray, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 3260 (2004).
[CrossRef]

Maystre, D.

Mendez, O. Mata

Montoya, J. C.

C.-H. Chang, J. C. Montoya, M. Akilian, A. Lapsa, R. K. Heilmann, M. L. Schattenburg, M. Li, K. A. Flanagan, A. P. Rasmussen, J. F. Seely, J. M. Laming, B. Kjornrattanawanich, and L. I. Goray, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 3260 (2004).
[CrossRef]

Morita, M.

M. Morita, T. Ohmi, E. Hasegawa, M. Kawakami, and M. Ohwada, J. Appl. Phys. 68, 1272 (1990).
[CrossRef]

Muller, J.

J. Muller, R. Nietz, and U. Unrau, Proc. SPIE 192, 244 (1979).

Murphy, E.

C.-H. Chang, R. K. Heilmann, R. C. Fleming, J. Carter, E. Murphy, T. C. Bailey, J. G. Ekerdt, R. D. Frankel, and R. Voisin, J. Vac. Sci. Technol. B 21, 2755 (2003).
[CrossRef]

Nelles, B.

Nietz, R.

J. Muller, R. Nietz, and U. Unrau, Proc. SPIE 192, 244 (1979).

Ohmi, T.

M. Morita, T. Ohmi, E. Hasegawa, M. Kawakami, and M. Ohwada, J. Appl. Phys. 68, 1272 (1990).
[CrossRef]

Ohwada, M.

M. Morita, T. Ohmi, E. Hasegawa, M. Kawakami, and M. Ohwada, J. Appl. Phys. 68, 1272 (1990).
[CrossRef]

Osterried, K.

Philippe, P.

Rasmussen, A.

A. E. Franke, M. L. Schattenburg, E. M. Gullikson, J. Cottam, S. M. Kahn, and A. Rasmussen, J. Vac. Sci. Technol. B 15, 2940 (1997).
[CrossRef]

Rasmussen, A. P.

C.-H. Chang, J. C. Montoya, M. Akilian, A. Lapsa, R. K. Heilmann, M. L. Schattenburg, M. Li, K. A. Flanagan, A. P. Rasmussen, J. F. Seely, J. M. Laming, B. Kjornrattanawanich, and L. I. Goray, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 3260 (2004).
[CrossRef]

Schattenburg, M. L.

M. P. Kowalski, R. K. Heilmann, M. L. Schattenburg, C.-H. Chang, F. B. Berendse, and W. R. Hunter, Appl. Opt. 45, 1676 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

C.-H. Chang, J. C. Montoya, M. Akilian, A. Lapsa, R. K. Heilmann, M. L. Schattenburg, M. Li, K. A. Flanagan, A. P. Rasmussen, J. F. Seely, J. M. Laming, B. Kjornrattanawanich, and L. I. Goray, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 3260 (2004).
[CrossRef]

A. E. Franke, M. L. Schattenburg, E. M. Gullikson, J. Cottam, S. M. Kahn, and A. Rasmussen, J. Vac. Sci. Technol. B 15, 2940 (1997).
[CrossRef]

Seely, J. F.

C.-H. Chang, J. C. Montoya, M. Akilian, A. Lapsa, R. K. Heilmann, M. L. Schattenburg, M. Li, K. A. Flanagan, A. P. Rasmussen, J. F. Seely, J. M. Laming, B. Kjornrattanawanich, and L. I. Goray, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 3260 (2004).
[CrossRef]

Shams, M. K.

Tsang, W.-T.

W.-T. Tsang and S. Wang, J. Appl. Phys. 46, 2163 (1975).
[CrossRef]

Unrau, U.

J. Muller, R. Nietz, and U. Unrau, Proc. SPIE 192, 244 (1979).

Valette, S.

Vodar, B.

B. Vodar, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2, 393 (1962).
[CrossRef]

Voisin, R.

C.-H. Chang, R. K. Heilmann, R. C. Fleming, J. Carter, E. Murphy, T. C. Bailey, J. G. Ekerdt, R. D. Frankel, and R. Voisin, J. Vac. Sci. Technol. B 21, 2755 (2003).
[CrossRef]

Wang, S.

Appl. Opt.

J. Appl. Phys.

M. Morita, T. Ohmi, E. Hasegawa, M. Kawakami, and M. Ohwada, J. Appl. Phys. 68, 1272 (1990).
[CrossRef]

W.-T. Tsang and S. Wang, J. Appl. Phys. 46, 2163 (1975).
[CrossRef]

J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf.

B. Vodar, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2, 393 (1962).
[CrossRef]

J. Vac. Sci. Technol. B

A. E. Franke, M. L. Schattenburg, E. M. Gullikson, J. Cottam, S. M. Kahn, and A. Rasmussen, J. Vac. Sci. Technol. B 15, 2940 (1997).
[CrossRef]

C.-H. Chang, R. K. Heilmann, R. C. Fleming, J. Carter, E. Murphy, T. C. Bailey, J. G. Ekerdt, R. D. Frankel, and R. Voisin, J. Vac. Sci. Technol. B 21, 2755 (2003).
[CrossRef]

C.-H. Chang, J. C. Montoya, M. Akilian, A. Lapsa, R. K. Heilmann, M. L. Schattenburg, M. Li, K. A. Flanagan, A. P. Rasmussen, J. F. Seely, J. M. Laming, B. Kjornrattanawanich, and L. I. Goray, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 3260 (2004).
[CrossRef]

Opt. Lett.

Proc. SPIE

J. Muller, R. Nietz, and U. Unrau, Proc. SPIE 192, 244 (1979).

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

AFM topography images for the fabrication process: (a) photoresist grating after development, (b) photoresist grating after photoresist-ashing, and (c) finished grating sample.

Fig. 2
Fig. 2

AFM topography image of the 1200 g mm blazed grating with a blaze angle of 5.0° and an antiblaze angle of 65.5° in horizontal scale of 10 μ m . The vertical scale is exaggerated to reveal texture.

Fig. 3
Fig. 3

Roughness of blaze facets calculated by section analysis.

Fig. 4
Fig. 4

Measured grating efficiencies of different orders versus wavelength at an incident angle α of 5.0° shown in the inset.

Fig. 5
Fig. 5

Measured and calculated grating efficiencies of the 1 st order versus wavelength.

Metrics