JP2000131546A - リッジ形３次元導波路製造方法 - Google Patents
リッジ形３次元導波路製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械的に化学的にも加工し難い強誘電体酸化
物非線形結晶のリッジ形３次元導波路を製造する方法を
提供する。 【解決手段】 強誘電体酸化物非線形結晶からなるリッ
ジ形３次元導波路の製造方法において、強誘電体酸化物
非線形結晶からなる基板上に基板より屈折率の高い高屈
折率強誘電体酸化物非線形結晶膜を形成する工程と、高
屈折率強誘電体酸化物非線形結晶膜上に、金属膜を形成
する工程と、金属膜を食刻してマスクを形成する工程
と、マスクを介して、高屈折率強誘電体酸化物非線形結
晶膜をドライエッチング法により選択的に除去すること
により高屈折率強誘電体酸化物非線形結晶からなるリッ
ジ部分を作成する工程と、を含む。
物非線形結晶のリッジ形３次元導波路を製造する方法を
提供する。 【解決手段】 強誘電体酸化物非線形結晶からなるリッ
ジ形３次元導波路の製造方法において、強誘電体酸化物
非線形結晶からなる基板上に基板より屈折率の高い高屈
折率強誘電体酸化物非線形結晶膜を形成する工程と、高
屈折率強誘電体酸化物非線形結晶膜上に、金属膜を形成
する工程と、金属膜を食刻してマスクを形成する工程
と、マスクを介して、高屈折率強誘電体酸化物非線形結
晶膜をドライエッチング法により選択的に除去すること
により高屈折率強誘電体酸化物非線形結晶からなるリッ
ジ部分を作成する工程と、を含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はリッジ形３次元導波
路の製造方法に関し、特に、波長変換素子に利用され得
る強誘電体酸化物非線形結晶のリッジ形３次元導波路の
製法に関する。
路の製造方法に関し、特に、波長変換素子に利用され得
る強誘電体酸化物非線形結晶のリッジ形３次元導波路の
製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】波長変換素子において、第２高調波発生
(Second Harmonic Generation:SHG）を効率よく発生す
るために、光学定数の高い強誘電体酸化物非線形結晶が
用いられる。波長変換素子は基本波と第２高調波とで位
相整合条件を満たす必要がある。位相整合方法には、波
長変換素子の基板結晶の複屈折性を利用し角度同調、温
度同調、電界同調を用いて位相整合条件を満たす方法
や、チェレンコフ放射、疑似位相整合など、種々の方法
が試みられている。
(Second Harmonic Generation:SHG）を効率よく発生す
るために、光学定数の高い強誘電体酸化物非線形結晶が
用いられる。波長変換素子は基本波と第２高調波とで位
相整合条件を満たす必要がある。位相整合方法には、波
長変換素子の基板結晶の複屈折性を利用し角度同調、温
度同調、電界同調を用いて位相整合条件を満たす方法
や、チェレンコフ放射、疑似位相整合など、種々の方法
が試みられている。
【０００３】波長変換素子の基板には、ＬｉＴａＯ
3（以下、ＬＴという）、ＬｉＮｂＯ3（以下、ＬＮとい
う）、ＫＴｉＯＰＯ4（以下、ＫＴＰという）などの非
線形光学定数の大きい強誘電体酸化物非線形結晶のバル
ク結晶が用いられている。例えば、Ｌｉ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｏからなるもの（以下、ＬＮＴという）のバルク結晶は
融液から引上げるＣＺ法で形成される。
3（以下、ＬＴという）、ＬｉＮｂＯ3（以下、ＬＮとい
う）、ＫＴｉＯＰＯ4（以下、ＫＴＰという）などの非
線形光学定数の大きい強誘電体酸化物非線形結晶のバル
ク結晶が用いられている。例えば、Ｌｉ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｏからなるもの（以下、ＬＮＴという）のバルク結晶は
融液から引上げるＣＺ法で形成される。
【０００４】そのバルク結晶の高品質なものは高価で実
用的ではない。そこで、サファイア基板上にプラズマ気
相成長法によりＬＮＴの単結晶膜を作成する方法（特公
平５−１１０７８号公報）などが開発されている。この
方法では、酸素プラズマ中でサファイア基板上にＬｉ、
Ｔａ及びＮｂを酸化させＬＮＴ単結晶膜をエピタキシャ
ル成長させて堆積している。
用的ではない。そこで、サファイア基板上にプラズマ気
相成長法によりＬＮＴの単結晶膜を作成する方法（特公
平５−１１０７８号公報）などが開発されている。この
方法では、酸素プラズマ中でサファイア基板上にＬｉ、
Ｔａ及びＮｂを酸化させＬＮＴ単結晶膜をエピタキシャ
ル成長させて堆積している。
【０００５】さらに高い光学定数を有する強誘電体が波
長変換素子の導波路のためには望まれ、Ｋ，Ｌｉ，Ｎ
ｂ，Ｔａ及びＯからなる結晶（以下、ＫＬＮＴという）
やＫ，Ｌｉ，Ｎｂ及びＯからなる結晶（以下、ＫＬＮと
いう）の、例えばＫ3Ｌｉ2-xＮｂ5+x-yＴａyＯ
15+2x（−0.4≦ｘ≦0.20，０≦ｙ≦0.33）なる式で表さ
れる組成を持つ強誘電体酸化物非線形結晶を、有機金属
気相エピタキシ（以下、ＭＯＣＶＤという）法によっ
て、基板上にエピタキシャル層として形成してなる波長
変換素子なども開発されている（特開平８−６０８３号
公報）。
長変換素子の導波路のためには望まれ、Ｋ，Ｌｉ，Ｎ
ｂ，Ｔａ及びＯからなる結晶（以下、ＫＬＮＴという）
やＫ，Ｌｉ，Ｎｂ及びＯからなる結晶（以下、ＫＬＮと
いう）の、例えばＫ3Ｌｉ2-xＮｂ5+x-yＴａyＯ
15+2x（−0.4≦ｘ≦0.20，０≦ｙ≦0.33）なる式で表さ
れる組成を持つ強誘電体酸化物非線形結晶を、有機金属
気相エピタキシ（以下、ＭＯＣＶＤという）法によっ
て、基板上にエピタキシャル層として形成してなる波長
変換素子なども開発されている（特開平８−６０８３号
公報）。
【０００６】ＫＬＮＴ，ＫＬＮ，ＫＮ，ＬＮＴ，ＬＮな
どの強誘電体酸化物非線形結晶を波長変換素子として用
いたＳＨＧデバイスにおいて、基本光波長を青色光波長
へ変換する変換効率を高くすために３次元の導波路を作
製し、基本光を強く閉じ込める試みがなされている。
（１）例えば、Ｔｉの拡散導波路では、ＬＮ基板の結晶
表面にＴｉと拡散させることにより、基板クラッドに比
べてその拡散部分の屈折率をあげ、３次元導波路を形成
したり、プロトン交換方法では燐酸中でＬＮ結晶基板を
浸すことによりＬｉ＋をプロトン（Ｈ＋）の交換が起こ
り、結晶表面において基板クラッドに比べて高い高屈折
率層を得て３次元導波路としている。または（２）予め
形成した２次元導波路の一部に誘電体を装荷すると基板
クラッドに比べて、誘電体装荷部分の等価屈折率が大き
くなり、この部分に光を閉じ込めることができる装荷型
３次元導波路がある。さらに、（３）研磨カッティング
等によるチャネル型導波路の作製も試みられている。
どの強誘電体酸化物非線形結晶を波長変換素子として用
いたＳＨＧデバイスにおいて、基本光波長を青色光波長
へ変換する変換効率を高くすために３次元の導波路を作
製し、基本光を強く閉じ込める試みがなされている。
（１）例えば、Ｔｉの拡散導波路では、ＬＮ基板の結晶
表面にＴｉと拡散させることにより、基板クラッドに比
べてその拡散部分の屈折率をあげ、３次元導波路を形成
したり、プロトン交換方法では燐酸中でＬＮ結晶基板を
浸すことによりＬｉ＋をプロトン（Ｈ＋）の交換が起こ
り、結晶表面において基板クラッドに比べて高い高屈折
率層を得て３次元導波路としている。または（２）予め
形成した２次元導波路の一部に誘電体を装荷すると基板
クラッドに比べて、誘電体装荷部分の等価屈折率が大き
くなり、この部分に光を閉じ込めることができる装荷型
３次元導波路がある。さらに、（３）研磨カッティング
等によるチャネル型導波路の作製も試みられている。
【０００７】しかしながら、これらの酸化物非線形結晶
の３次元導波路化には次の難点があった。（１）の拡散
型、プロトン交換型（化学的加工型）の導波路の形成方
法では、簡便に平滑で低損失な導波路が作製できるが、
結晶本来の特性がの劣化し、ＳＨＧの効率を決める非線
形定数の低下などが見られるほかに、光損傷の発生など
が問題となる。また、（２）の装荷型導波路の方法で
は、簡便であり結晶自体に損傷を与えないという利点が
あるが、その屈折率差が小さいために光の閉じ込めが弱
く伝搬光のビームプロファイルが歪むために、変換効率
が悪くなる。さらに、（３）の研磨カッティングでは生
産性が悪く設計どおりに作製するのが困難となる、など
の欠点がある。
の３次元導波路化には次の難点があった。（１）の拡散
型、プロトン交換型（化学的加工型）の導波路の形成方
法では、簡便に平滑で低損失な導波路が作製できるが、
結晶本来の特性がの劣化し、ＳＨＧの効率を決める非線
形定数の低下などが見られるほかに、光損傷の発生など
が問題となる。また、（２）の装荷型導波路の方法で
は、簡便であり結晶自体に損傷を与えないという利点が
あるが、その屈折率差が小さいために光の閉じ込めが弱
く伝搬光のビームプロファイルが歪むために、変換効率
が悪くなる。さらに、（３）の研磨カッティングでは生
産性が悪く設計どおりに作製するのが困難となる、など
の欠点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで、基板上に、基
板クラッドに比べて高い屈折率を有する突出部のチャネ
ルを形成した閉じ込めの強いリッジ形３次元導波路を簡
便に作成することが試みられている。リッジ形３次元導
波路を作成する方法の１つに反応性イオンエッチング
（以下、ＲＩＥという）が用いられる。ＲＩＥは、イオ
ンを被加工材料に衝突させて材料を弾き飛ばす物理的な
スパッタエッチング効果と化学的に活性であるラジカル
による化学エッチング効果との相乗効果によりエッチン
グする方式の総称である。
板クラッドに比べて高い屈折率を有する突出部のチャネ
ルを形成した閉じ込めの強いリッジ形３次元導波路を簡
便に作成することが試みられている。リッジ形３次元導
波路を作成する方法の１つに反応性イオンエッチング
（以下、ＲＩＥという）が用いられる。ＲＩＥは、イオ
ンを被加工材料に衝突させて材料を弾き飛ばす物理的な
スパッタエッチング効果と化学的に活性であるラジカル
による化学エッチング効果との相乗効果によりエッチン
グする方式の総称である。
【０００９】物理的スパッタ効果によるエッチングで
は、化学反応は無用であるので、どんな物質でも原理的
にはエッチングが可能であるが、レートが遅い、被加工
材料にダメージを与えるなどの問題がある。また、強誘
電体酸化物非線形結晶は、非常に強いため、選択比が取
れるようなマスクがなかなかない。一方、化学的エッチ
ングでは、使用する活性ガスが被加工物質と化学反応を
起こすこと、また反応するだけでなく、発生した生成物
を除去できなければならない。すなわち、反応生成物の
蒸気圧が高いことが必要になる。
は、化学反応は無用であるので、どんな物質でも原理的
にはエッチングが可能であるが、レートが遅い、被加工
材料にダメージを与えるなどの問題がある。また、強誘
電体酸化物非線形結晶は、非常に強いため、選択比が取
れるようなマスクがなかなかない。一方、化学的エッチ
ングでは、使用する活性ガスが被加工物質と化学反応を
起こすこと、また反応するだけでなく、発生した生成物
を除去できなければならない。すなわち、反応生成物の
蒸気圧が高いことが必要になる。
【００１０】本発明の目的は、機械的に化学的にも加工
し難い強誘電体酸化物非線形結晶のリッジ形３次元導波
路を製造する方法を提供することにある。
し難い強誘電体酸化物非線形結晶のリッジ形３次元導波
路を製造する方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、強誘電体酸化
物非線形結晶からなるリッジ形３次元導波路の製造方法
において、強誘電体酸化物非線形結晶からなる基板上に
前記基板より屈折率の高い高屈折率強誘電体酸化物非線
形結晶膜を形成する工程と、前記高屈折率強誘電体酸化
物非線形結晶膜上に、金属膜を形成する工程と、前記金
属膜を食刻してマスクを形成する工程と、前記マスクを
介して、前記高屈折率強誘電体酸化物非線形結晶膜をド
ライエッチング法により選択的に除去することにより高
屈折率強誘電体酸化物非線形結晶からなるリッジ部分を
作成する工程と、を含むことを特徴とする。
物非線形結晶からなるリッジ形３次元導波路の製造方法
において、強誘電体酸化物非線形結晶からなる基板上に
前記基板より屈折率の高い高屈折率強誘電体酸化物非線
形結晶膜を形成する工程と、前記高屈折率強誘電体酸化
物非線形結晶膜上に、金属膜を形成する工程と、前記金
属膜を食刻してマスクを形成する工程と、前記マスクを
介して、前記高屈折率強誘電体酸化物非線形結晶膜をド
ライエッチング法により選択的に除去することにより高
屈折率強誘電体酸化物非線形結晶からなるリッジ部分を
作成する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】本発明のリッジ形３次元導波路の製造方法
において、前記強誘電体酸化物非線形結晶は、Ｋ，Ｌ
ｉ，Ｎｂ及びＯからなる結晶又はＴａ，Ｒｂ，Ｎａもし
くは希土類元素をドープしたＫ，Ｌｉ，Ｎｂ及びＯから
なる結晶であることを特徴とする。本発明のリッジ形３
次元導波路の製造方法において、前記ドライエッチング
法においては、Ｏ2とＣＦ4とを所定の混合比により混合
したエッチングガスにより前記高屈折率強誘電体酸化物
非線形結晶膜を食刻することを特徴とする。
において、前記強誘電体酸化物非線形結晶は、Ｋ，Ｌ
ｉ，Ｎｂ及びＯからなる結晶又はＴａ，Ｒｂ，Ｎａもし
くは希土類元素をドープしたＫ，Ｌｉ，Ｎｂ及びＯから
なる結晶であることを特徴とする。本発明のリッジ形３
次元導波路の製造方法において、前記ドライエッチング
法においては、Ｏ2とＣＦ4とを所定の混合比により混合
したエッチングガスにより前記高屈折率強誘電体酸化物
非線形結晶膜を食刻することを特徴とする。
【００１３】本発明のリッジ形３次元導波路の製造方法
において、前記ドライエッチング法において、前記強誘
電体酸化物非線形結晶基板を保持するトレイは、前記エ
ッチングガスに対して不活性な材料からなることを特徴
とする。本発明のリッジ形３次元導波路の製造方法にお
いて、前記エッチングガスに対して不活性な材料は石
英、アルミナ又はサファイアであることを特徴とする。
において、前記ドライエッチング法において、前記強誘
電体酸化物非線形結晶基板を保持するトレイは、前記エ
ッチングガスに対して不活性な材料からなることを特徴
とする。本発明のリッジ形３次元導波路の製造方法にお
いて、前記エッチングガスに対して不活性な材料は石
英、アルミナ又はサファイアであることを特徴とする。
【００１４】本発明のリッジ形３次元導波路の製造方法
において、前記マスクを形成する工程においては、前記
金属膜上にフォリソグラフィ方法でレジストパターンを
形成し、前記レジストパターンをマスクにして、金属膜
をウェットエッチングまたはドライエッチングすること
を特徴とする。本発明のリッジ形３次元導波路の製造方
法において、前記金属膜はＡｌからなり、Ａｌ膜をドラ
イエッチングすることを特徴とする。
において、前記マスクを形成する工程においては、前記
金属膜上にフォリソグラフィ方法でレジストパターンを
形成し、前記レジストパターンをマスクにして、金属膜
をウェットエッチングまたはドライエッチングすること
を特徴とする。本発明のリッジ形３次元導波路の製造方
法において、前記金属膜はＡｌからなり、Ａｌ膜をドラ
イエッチングすることを特徴とする。
【００１５】本発明のリッジ形３次元導波路の製造方法
において、前記金属膜はＣｒからなり、Ｃｒ膜をウェッ
トエッチングすることを特徴とする。
において、前記金属膜はＣｒからなり、Ｃｒ膜をウェッ
トエッチングすることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明による実施例を図
面を参照しつつ説明する。発明者は、まず、第１に、ド
ライエッチングのエッチングガスにＣＦ4とＯ2との混合
ガスを選択し、これらを適当な混合比で使用することに
より、強誘電体酸化物から、ふっ化物と酸化物が生成さ
れ、蒸発し、非線形結晶膜を食刻すなわちエッチングさ
せること、第２に、通常のレジストマスクと比較して物
理的に固くかつエッチングガスに対して不活性な金属を
マスクに使用することによって、化学的エッチングを抑
制すると共に、スパッタエッチングに強いことから選択
比を向上させること、さらに、第３に、エッチングガス
に対して不活性な材料からなるトレイを用いることによ
り、トレイと反応してできた反応生成物が被加工材料と
の反応生成物の蒸発を妨げないこと、の以上３点を行な
うことにより、ＫＬＮなどの強誘電体酸化物非線形結晶
基板のドライエッチングが可能となったことを知見し、
本発明に到った。 （２次元導波路作製）具体的に、一例として、図１に示
すように、強誘電体酸化物非線形結晶のＫＬＮＴ基板１
上にＭＯＣＶＤ法を用いて、該基板より屈折率の高い高
屈折率強誘電体酸化物非線形結晶のＫＬＮ膜３を所望の
膜厚までエピタキシャル成長させ、２次元の導波路を作
製する。
面を参照しつつ説明する。発明者は、まず、第１に、ド
ライエッチングのエッチングガスにＣＦ4とＯ2との混合
ガスを選択し、これらを適当な混合比で使用することに
より、強誘電体酸化物から、ふっ化物と酸化物が生成さ
れ、蒸発し、非線形結晶膜を食刻すなわちエッチングさ
せること、第２に、通常のレジストマスクと比較して物
理的に固くかつエッチングガスに対して不活性な金属を
マスクに使用することによって、化学的エッチングを抑
制すると共に、スパッタエッチングに強いことから選択
比を向上させること、さらに、第３に、エッチングガス
に対して不活性な材料からなるトレイを用いることによ
り、トレイと反応してできた反応生成物が被加工材料と
の反応生成物の蒸発を妨げないこと、の以上３点を行な
うことにより、ＫＬＮなどの強誘電体酸化物非線形結晶
基板のドライエッチングが可能となったことを知見し、
本発明に到った。 （２次元導波路作製）具体的に、一例として、図１に示
すように、強誘電体酸化物非線形結晶のＫＬＮＴ基板１
上にＭＯＣＶＤ法を用いて、該基板より屈折率の高い高
屈折率強誘電体酸化物非線形結晶のＫＬＮ膜３を所望の
膜厚までエピタキシャル成長させ、２次元の導波路を作
製する。
【００１７】基板には、例えばＫＬＮＴ（Ｋ3Ｌ2-xＮｂ
5+x-yＴａzＯ15+2x）などの結晶基板を用い、その＋ｃ
面もしくは−ｃ面上に成膜する。また、基板上にバッフ
ァー層として例えばＫ3Ｌｉ2Ｎｂ5Ｏ15などを予め成膜
したものを用いてもよい。さらに、基板には、Ｔａ，Ｒ
ｂ，Ｎａ又はＣｒ，Ｅｒ，Ｎｄなどの希土類元素をドー
プしたＫＬＮの結晶基板も用いられる。
5+x-yＴａzＯ15+2x）などの結晶基板を用い、その＋ｃ
面もしくは−ｃ面上に成膜する。また、基板上にバッフ
ァー層として例えばＫ3Ｌｉ2Ｎｂ5Ｏ15などを予め成膜
したものを用いてもよい。さらに、基板には、Ｔａ，Ｒ
ｂ，Ｎａ又はＣｒ，Ｅｒ，Ｎｄなどの希土類元素をドー
プしたＫＬＮの結晶基板も用いられる。
【００１８】ＭＯＣＶＤ装置を用いて、出発原料とし
て、ジピバロイルメタナトカリウム［Ｋ（Ｃ11Ｈ
19Ｏ2）］（以下、Ｋ（ＤＰＭ）という）と、ジピバロ
イルメタナトリチウム［Ｌｉ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2）］（以
下、Ｌｉ（ＤＰＭ）という）と、ペンタエトキシニオブ
Ｎｂ（ＯＣ2Ｈ5）5と、を装填して、これら出発原料の
ガスをＡｒキャリアガスを用いて、流量制御しつつ加熱
基板が配置された反応室へ導き、原料ガスを基板上に流
すことによって、基板より屈折率の大きいＫＬＮ膜をエ
ピタキシャル成長させてスラブ導波路３とする。なお、
基板上に屈折率の低いクラッド層を形成する場合は、予
め上記出発原料ガスに、ペンタエトキシタンタルＴａ
（ＯＣ2Ｈ5）5を添加して予め成膜しておく。これらＫ3
Ｌｉ2-xＮｂ5+x-yＴａ yＯ15+2xなる式で表される組成を
持つ結晶薄膜は、基板上のエピタキシャル層の成分の原
子比を変えて成膜できる。
て、ジピバロイルメタナトカリウム［Ｋ（Ｃ11Ｈ
19Ｏ2）］（以下、Ｋ（ＤＰＭ）という）と、ジピバロ
イルメタナトリチウム［Ｌｉ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2）］（以
下、Ｌｉ（ＤＰＭ）という）と、ペンタエトキシニオブ
Ｎｂ（ＯＣ2Ｈ5）5と、を装填して、これら出発原料の
ガスをＡｒキャリアガスを用いて、流量制御しつつ加熱
基板が配置された反応室へ導き、原料ガスを基板上に流
すことによって、基板より屈折率の大きいＫＬＮ膜をエ
ピタキシャル成長させてスラブ導波路３とする。なお、
基板上に屈折率の低いクラッド層を形成する場合は、予
め上記出発原料ガスに、ペンタエトキシタンタルＴａ
（ＯＣ2Ｈ5）5を添加して予め成膜しておく。これらＫ3
Ｌｉ2-xＮｂ5+x-yＴａ yＯ15+2xなる式で表される組成を
持つ結晶薄膜は、基板上のエピタキシャル層の成分の原
子比を変えて成膜できる。
【００１９】さらに具体的には、出発原料として、Ｋ
（ＤＰＭ）、Ｌｉ（ＤＰＭ）、Ｎｂ（ＯＣ2Ｈ5）5及び
Ｔａ（ＯＣ2Ｈ5）5を個別に気化器に封入し、これら原
料をそれぞれ恒温空気浴槽中で設定温度に対して±１℃
以内に保ちつつ、１６０Torrの減圧下で昇華させ、流量
調整されたＡｒキャリアガスを用いてフローチャネルの
付いた横型反応装置へ供給する。出発原料からの各酸化
物の生成には酸化反応をともなうため、反応ガスに一定
量の酸素を添加する。反応装置中には石英トレイを置き
その上に基板を配置し、高周波加熱によって約５００℃
〜９００℃で加熱する。
（ＤＰＭ）、Ｌｉ（ＤＰＭ）、Ｎｂ（ＯＣ2Ｈ5）5及び
Ｔａ（ＯＣ2Ｈ5）5を個別に気化器に封入し、これら原
料をそれぞれ恒温空気浴槽中で設定温度に対して±１℃
以内に保ちつつ、１６０Torrの減圧下で昇華させ、流量
調整されたＡｒキャリアガスを用いてフローチャネルの
付いた横型反応装置へ供給する。出発原料からの各酸化
物の生成には酸化反応をともなうため、反応ガスに一定
量の酸素を添加する。反応装置中には石英トレイを置き
その上に基板を配置し、高周波加熱によって約５００℃
〜９００℃で加熱する。
【００２０】恒温空気浴槽の設定温度はそれぞれ、Ｋ
（ＤＰＭ）が１８０℃〜２００℃、Ｌｉ（ＤＰＭ）が１
８０℃〜２１０℃、Ｎｂ（ＯＣ2Ｈ5）5が１００℃〜１
２０℃、及びＴａ（ＯＣ2Ｈ5）5が１００℃〜１２０℃
の温度範囲から適宜選ばれる。ＫＬＮ膜のエピタキシャ
ル導波路層３の膜厚については、２〜４μｍが好まし
く、基本波および第２高調波の波長と、基板又はクラッ
ド層の屈折率とから、基本波の導波光が基本モードで伝
播するように定める。また、エピタキシャルクラッド層
を形成する場合は、その膜厚については、導波光のエバ
ネッセントが基板１に漏れ出ないように少なくとも２μ
ｍ以上は確保する必要がある。 （金属膜作製）図２に示すように、このＫＬＮ膜のエピ
タキシャル導波路層３上に金属膜４を蒸着、またはスパ
ッタ法により作製する。金属膜４はＫＬＮをエッチング
するＣＦ4ガスと酸素ガスに対して反応しにくい金属で
あり、例えば、Ｃｒ、Ａｌなどが挙げられる。 （金属マスク作製）次に、図３に示すように、金属膜４
上に通常のフォリソグラフィでレジストパターン５を形
成し、これをマスクにして、ウェットエッチングまたは
ドライエッチングで金属膜４を食刻する。その後、レジ
ストを除去し、図４に示すように、金属マスク６を形成
する。基本的に、Ａｌ膜マスクに関しては、ドライエッ
チング、Ｃｒ膜マスクに関しては、ウェットエッチング
で行うことが好ましい。 （ドライエッチング加工）次に、ＲＩＥ装置を用いて、
図５に示すように、金属膜をマスク６として、ＫＬＮ膜
３をドライエッチングにより加工し、リッジ形導波路７
を作製する。ドライエッチングは、ＲＩＥび他に、スパ
ッタエッチング法、高周波誘導結合型プラズマ（ＩＣ
Ｐ：Inductively Coupled Plasma）エッチング法などを
用いることができる。ＩＣＰエッチングは、基本的にＲ
ＩＥと同様であり、高真空下での高密度のプラズマによ
りエッチングする方法で、高異方性エッチングを達成し
高速エッチングレートが得られる。
（ＤＰＭ）が１８０℃〜２００℃、Ｌｉ（ＤＰＭ）が１
８０℃〜２１０℃、Ｎｂ（ＯＣ2Ｈ5）5が１００℃〜１
２０℃、及びＴａ（ＯＣ2Ｈ5）5が１００℃〜１２０℃
の温度範囲から適宜選ばれる。ＫＬＮ膜のエピタキシャ
ル導波路層３の膜厚については、２〜４μｍが好まし
く、基本波および第２高調波の波長と、基板又はクラッ
ド層の屈折率とから、基本波の導波光が基本モードで伝
播するように定める。また、エピタキシャルクラッド層
を形成する場合は、その膜厚については、導波光のエバ
ネッセントが基板１に漏れ出ないように少なくとも２μ
ｍ以上は確保する必要がある。 （金属膜作製）図２に示すように、このＫＬＮ膜のエピ
タキシャル導波路層３上に金属膜４を蒸着、またはスパ
ッタ法により作製する。金属膜４はＫＬＮをエッチング
するＣＦ4ガスと酸素ガスに対して反応しにくい金属で
あり、例えば、Ｃｒ、Ａｌなどが挙げられる。 （金属マスク作製）次に、図３に示すように、金属膜４
上に通常のフォリソグラフィでレジストパターン５を形
成し、これをマスクにして、ウェットエッチングまたは
ドライエッチングで金属膜４を食刻する。その後、レジ
ストを除去し、図４に示すように、金属マスク６を形成
する。基本的に、Ａｌ膜マスクに関しては、ドライエッ
チング、Ｃｒ膜マスクに関しては、ウェットエッチング
で行うことが好ましい。 （ドライエッチング加工）次に、ＲＩＥ装置を用いて、
図５に示すように、金属膜をマスク６として、ＫＬＮ膜
３をドライエッチングにより加工し、リッジ形導波路７
を作製する。ドライエッチングは、ＲＩＥび他に、スパ
ッタエッチング法、高周波誘導結合型プラズマ（ＩＣ
Ｐ：Inductively Coupled Plasma）エッチング法などを
用いることができる。ＩＣＰエッチングは、基本的にＲ
ＩＥと同様であり、高真空下での高密度のプラズマによ
りエッチングする方法で、高異方性エッチングを達成し
高速エッチングレートが得られる。
【００２１】従来は、レジストとの選択比が取れないた
めに、レジストをマスクに用いて、幅数μｍ、高さ２μ
ｍから３μｍの導波路を前記の方法で作製するのは困難
であったが、本実施例のように、（１）エッチングガス
にＣＦ4とＯ2を混合させたものを用いること、（２）エ
ッチングトレイに、石英、アルミナ、サファイアなどの
前記エッチングガスに対して、不活性なものを用いてエ
ッチングレートを大幅に稼ぐことができること、（３）
マスクとしてレジストではなく金属を用いることによ
り、マスクとの選択比が取れるようになり、光損失の少
ない、閉じ込めの強いリッジ形の３次元導波路が簡単に
実現できる。このように、基板より屈折率の高いＫＬＮ
膜をＲＩＥ，ＩＣＰなどでドライエッチングすることに
より、リッジ形３次元導波路を作製したので、高変換効
率のＳＨＧデバイスを製造できる。
めに、レジストをマスクに用いて、幅数μｍ、高さ２μ
ｍから３μｍの導波路を前記の方法で作製するのは困難
であったが、本実施例のように、（１）エッチングガス
にＣＦ4とＯ2を混合させたものを用いること、（２）エ
ッチングトレイに、石英、アルミナ、サファイアなどの
前記エッチングガスに対して、不活性なものを用いてエ
ッチングレートを大幅に稼ぐことができること、（３）
マスクとしてレジストではなく金属を用いることによ
り、マスクとの選択比が取れるようになり、光損失の少
ない、閉じ込めの強いリッジ形の３次元導波路が簡単に
実現できる。このように、基板より屈折率の高いＫＬＮ
膜をＲＩＥ，ＩＣＰなどでドライエッチングすることに
より、リッジ形３次元導波路を作製したので、高変換効
率のＳＨＧデバイスを製造できる。
【図１】本発明による実施例のリッジ形３次元導波路製
造方法における基板の概略斜視図。
造方法における基板の概略斜視図。
【図２】本発明による実施例のリッジ形３次元導波路製
造方法における基板の概略斜視図。
造方法における基板の概略斜視図。
【図３】本発明による実施例のリッジ形３次元導波路製
造方法における基板の概略斜視図。
造方法における基板の概略斜視図。
【図４】本発明による実施例のリッジ形３次元導波路製
造方法における基板の概略斜視図。
造方法における基板の概略斜視図。
【図５】本発明による実施例のリッジ形３次元導波路製
造方法における基板の概略斜視図。
造方法における基板の概略斜視図。
１ 基板 ３ エピタキシャル導波路層 ４ 金属膜 ５ レジストパターン ６ 金属マスク ７ リッジ形導波路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹間 清文 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パイ オニア株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 2H047 KA05 PA05 PA21 PA24 QA03 TA41 2K002 CA02 CA22 DA06 FA05 FA06 FA07 FA17 HA20
Claims (8)
- 【請求項１】強誘電体酸化物非線形結晶からなるリッジ
形３次元導波路の製造方法において、 強誘電体酸化物非線形結晶からなる基板上に前記基板よ
り屈折率の高い高屈折率強誘電体酸化物非線形結晶膜を
形成する工程と、 前記高屈折率強誘電体酸化物非線形結晶膜上に、金属膜
を形成する工程と、 前記金属膜を食刻してマスクを形成する工程と、 前記マスクを介して、前記高屈折率強誘電体酸化物非線
形結晶膜をドライエッチング法により選択的に除去する
ことにより高屈折率強誘電体酸化物非線形結晶からなる
リッジ部分を作成する工程と、を含むことを特徴とする
リッジ形３次元導波路の製造方法。 - 【請求項２】前記強誘電体酸化物非線形結晶は、Ｋ，Ｌ
ｉ，Ｎｂ及びＯからなる結晶又はＴａ，Ｒｂ，Ｎａもし
くは希土類元素をドープしたＫ，Ｌｉ，Ｎｂ及びＯから
なる結晶であることを特徴とする請求項１記載の製造方
法。 - 【請求項３】前記ドライエッチング法においては、Ｏ2
とＣＦ4とを所定の混合比により混合したエッチングガ
スにより前記高屈折率強誘電体酸化物非線形結晶膜を食
刻することを特徴とする請求項１又は２記載の製造方
法。 - 【請求項４】前記ドライエッチング法において、前記強
誘電体酸化物非線形結晶基板を保持するトレイは、前記
エッチングガスに対して不活性な材料からなることを特
徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のリッジ形３
次元導波路の製造方法。 - 【請求項５】前記エッチングガスに対して不活性な材料
は石英、アルミナ又はサファイアであることを特徴とす
る請求項１〜４のいずれか１項記載のリッジ形３次元導
波路の製造方法。 - 【請求項６】前記マスクを形成する工程においては、前
記金属膜上にフォリソグラフィ方法でレジストパターン
を形成し、前記レジストパターンをマスクにして、金属
膜をウェットエッチングまたはドライエッチングするこ
とを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のリッ
ジ形３次元導波路の製造方法。 - 【請求項７】前記金属膜はＡｌからなり、Ａｌ膜をドラ
イエッチングすることを特徴とする請求項６記載のリッ
ジ形３次元導波路の製造方法。 - 【請求項８】前記金属膜はＣｒからなり、Ｃｒ膜をウェ
ットエッチングすることを特徴とする請求項６記載のリ
ッジ形３次元導波路の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10303652A JP2000131546A (ja) | 1998-10-26 | 1998-10-26 | リッジ形３次元導波路製造方法 |
| US09/425,940 US6605227B2 (en) | 1998-10-26 | 1999-10-25 | Method of manufacturing a ridge-shaped three dimensional waveguide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10303652A JP2000131546A (ja) | 1998-10-26 | 1998-10-26 | リッジ形３次元導波路製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000131546A true JP2000131546A (ja) | 2000-05-12 |
Family
ID=17923595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10303652A Pending JP2000131546A (ja) | 1998-10-26 | 1998-10-26 | リッジ形３次元導波路製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6605227B2 (ja) |
| JP (1) | JP2000131546A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011016381A1 (ja) * | 2009-08-06 | 2011-02-10 | 株式会社アルバック | 圧電素子の製造方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7190008B2 (en) * | 2002-04-24 | 2007-03-13 | E Ink Corporation | Electro-optic displays, and components for use therein |
| WO2023139586A2 (en) * | 2022-01-24 | 2023-07-27 | Genopore Ltd | System for detecting biological reactions on a substrate using waveguides and nanopores |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4275286A (en) * | 1978-12-04 | 1981-06-23 | Hughes Aircraft Company | Process and mask for ion beam etching of fine patterns |
| JPH01167297A (ja) | 1987-12-22 | 1989-06-30 | Sharp Corp | ＬｉＮｂ↓１−ｘＴａｘＯ↓３（０≦ｘ≦１）単結晶薄膜の製造方法 |
| JPH01172933A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光波長変換素子の製造方法 |
| JPH077135B2 (ja) * | 1989-02-09 | 1995-01-30 | 松下電器産業株式会社 | 光導波路および光波長変換素子および短波長レーザ光源の製造方法 |
| JP3025982B2 (ja) * | 1992-01-21 | 2000-03-27 | イビデン株式会社 | 導波路型光方向性結合器 |
| US5347608A (en) * | 1992-06-30 | 1994-09-13 | Ibiden Co., Ltd. | Optical waveguide and optical waveguide device |
| JP3462265B2 (ja) | 1994-06-21 | 2003-11-05 | パイオニア株式会社 | 波長変換素子 |
| JPH08339002A (ja) | 1995-04-10 | 1996-12-24 | Ngk Insulators Ltd | 第二高調波発生素子およびその製造方法 |
-
1998
- 1998-10-26 JP JP10303652A patent/JP2000131546A/ja active Pending
-
1999
- 1999-10-25 US US09/425,940 patent/US6605227B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011016381A1 (ja) * | 2009-08-06 | 2011-02-10 | 株式会社アルバック | 圧電素子の製造方法 |
| KR101281429B1 (ko) | 2009-08-06 | 2013-07-02 | 가부시키가이샤 알박 | 압전 소자의 제조 방법 |
| JP5800710B2 (ja) * | 2009-08-06 | 2015-10-28 | 株式会社アルバック | 圧電素子の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6605227B2 (en) | 2003-08-12 |
| US20020179567A1 (en) | 2002-12-05 |
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|---|---|---|---|
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050704 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050901 |
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