JP2000147293A - 基板型光導波路およびその製造方法 - Google Patents

基板型光導波路およびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】反りの発生をさらに抑制してなる高特性の基板
型光導波路およびその製造方法を提供する。 【解決手段】石英基板1上に電子ビーム蒸着法を用いて
コア層2を形成する工程と、コア層2をパターニングす
る工程と、パターニング後のコア層2を被覆するように
石英基板1上に火炎堆積法を用いて多孔質クラッド層6
を形成する工程と、多孔質クラッド層6に熱処理を施し
透明ガラス化してクラッド層7を形成する工程とを有す
る基板型光導波路の製造方法において、コア層2のパタ
ーニングは、光回路を成すコア4と、コア4を形成しな
い部分のほぼ全面であってコア4から所定間隔以上離れ
てなる反り抑制層5となる部分を残すように成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信等に利用さ
れる基板型光導波路およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の基板型光導波路は、図3(e)に
示すように、石英基板31上にコア34およびクラッド
36からなるガラス膜が形成された構成をしている。
【0003】この基板型光導波路の製造方法は、石英基
板31の上に、電子ビーム蒸着法により、コア層32を
形成し(図3(a))、コア層32の上面にフォトリソ
グラフィ技術を用いて所定の光回路パターンを有するフ
ォトレジスト33を形成し(図3(b))、コア層32
に対して反応性イオンエッチングを施し、パターンニン
グしてコア34を形成し(図3(c))、これらの上に
火炎堆積法を用いて多孔質クラッド層35を堆積し(図
3(d))、1200℃以上の高温で加熱処理し、透明
ガラス化することによりクラッド層36を形成していた
(図3(e))。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】石英基板31の代わり
にSi基板を用い、Si基板上にアンダークラッド層を
形成した後に、上述したようにコア34、クラッド層3
6を形成する方法もあるが、火炎堆積法で基板上にガラ
ス膜を形成するには、ガラス微粒子を1200〜140
0℃の温度で焼結する必要があり、この高温焼結工程で
Si基板上にクラッド層となるガラス膜を形成すると
き、ガラス膜の熱膨張係数とSiの熱膨張係数との差が
大きいために両者の間で反りが発生するという問題があ
った。
【0005】上記従来の技術のように、石英基板を用い
ることにより、この熱膨脹係数の差を小さくして基板型
光導波路の反りをある程度抑えることができるが、それ
でもまだわずかに反りが発生するという問題があった。
この反りは、ガラス層の内部で屈折率を不均一とさせ、
TEモードおよびTMモードの伝送特性に異なる影響を
与えて偏波特性を劣化させるという問題を発生させる。
【0006】近年、高密度光波長多重伝送技術の急速な
進歩に伴い、基板型光導波路の光伝搬特性の要求は年々
厳しくなってきており、わずかな反りによっても基板型
光導波路の性能に大きく影響を及し、要求特性が得られ
ないという問題が生じている。
【0007】本発明の目的は、上記した問題を解決し、
反りの発生をさらに抑制してなる高特性の基板型光導波
路およびその製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の発明は、
石英基板の直上にコアが形成され、該石英基板および該
コアの上にクラッド層が形成されてなる基板型光導波路
において、前記石英基板直上の前記コアが形成されてい
ない部分のほぼ全面に、前記コアと所定間隔以上離れて
前記コアと同じ材質からなる反り抑制層が設けられてい
ることにある。
【0009】前記コアと前記反り抑制層との間隔は10
μm以上離れていることが好ましい。
【0010】本発明の第2の発明は、石英基板上に電子
ビーム蒸着法を用いてコア層を形成する工程と、前記コ
ア層をパターニングする工程と、パターニング後のコア
層を被覆するように前記石英基板上に火炎堆積法を用い
て多孔質クラッド層を形成する工程と、前記多孔質クラ
ッド層に熱処理を施し透明ガラス化してクラッド層を形
成する工程とを有する基板型光導波路の製造方法におい
て、前記コア層のパターニングは、光回路を成すコア
と、該コアを形成しない部分のほぼ全面であって該コア
から所定間隔以上離れてなる反り抑制層となる部分を残
すように成されることにある。
【0011】前記コアと前記反り抑制層との間隔は10
μm以上離れていることが好ましい。
【0012】前記石英基板は、円形状をしたウエーハか
らなり、該ウエーハに複数個の基板型光導波路を形成
し、該ウエーハを切断加工して各々の基板型光導波路を
取り出す製造方法であり、前記反り抑制層は、基板型光
導波路とならない前記ウエーハの周辺部領域にも形成さ
れていることが好ましい。
【0013】[作用]火炎堆積法を用いて形成した多孔
質クラッド層を、高温焼結してクラッド層とし、これを
常温に戻すまでの間に基板型光導波路の内部で応力が発
生し、これが反りの原因になるものと思われる。この内
部応力は、クラッド層の厚さに比例するので、本発明に
おいては、コア層をパターニングする際に、コア以外
に、反り抑制層として、コアを形成しない部分のほぼ全
面をコアと所定間隔隔てて残しておくことにより、その
上に形成されるクラッド層の平均厚さを薄くし、内部応
力の発生を抑え反りを抑制している。
【0014】また、本発明によれば、コア層のパターニ
ングを変更するだけでよいため、従来と比べて製造工程
を増やすことなく、反りの発生を抑制でき、さらには、
多孔質クラッド層は従来より薄くするため、その形成時
間を減らすことができ、基板型光導波路の生産性を向上
することができる、という作用・効果も生じる。
【0015】コアと反り抑制層の間は、コアの十分な光
の閉じ込め作用を得るために、約10μm以上とするの
が好ましい。
【0016】また、コアと反り抑制層の間をあまり離す
と、反り抑制層の領域が狭くなり本発明の効果も薄れて
くるので50μm以下とするのが好ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1および
図2を参照しながら説明する。
【0018】図1(a)〜(e)は、本発明の実施の形
態である基板型光導波路の製造方法を示す工程図であ
る。本実施の形態では、直径3インチ、厚さ1.0mmの
純粋SiO2 からなる合成石英のウエーハを石英基板1
として用意し、このウエーハ上に石英系ガラスからなる
導波層を形成した。図1(a)〜(e)は、このウエー
ハのうち、1つの基板型光導波路となる部分のみを断面
図で示した。
【0019】図1(a)のように、石英基板1上に、電
子ビーム蒸着法を用いてコア層2を形成する。このコア
層2は、SiO2 +TiO2 の組成構成を有する。Ti
2は屈折率増加用のドーパントである。電子ビーム蒸
着法は、直接コア層を形成でき、焼結工程は必要ないの
で、ここまでの工程で反りが発生することはない。
【0020】次に、コア層2にパターニング加工を施す
べく、コア層2の上面にフォトリソグラフィ技術を用い
て所定の光回路パターンを有するコア用フォトレジスト
3aおよび該光回路パターンを形成しない部分のほぼ全
面であって該光回路パターンから15μm以上離れた部
分を残すように、反り抑制層用フォトレジスト3bを形
成する(図1(b))。
【0021】次に、コア層2に対して反応性イオンエッ
チングを施し、コア4および反り抑制層5を形成する
(図1(c))。コア4は、8×8μmの矩形断面を有
するように形成した。
【0022】次に、上記のようにして作製された光導波
路基体の上にクラッド層となる多孔質クラッド層6を火
炎堆積法を用いて形成する。これは、酸水素炎中にドー
パント原料たるBCl3 およびPOCl4 のガスをSi
Cl4 とともに送り込みながら、火炎中で生成されるガ
ラス微粒子をコア2、反り抑制層5および石英基板1の
上面に吹き付けることにより行う(図1(d))。
【0023】次に、この多孔質クラッド層6を焼結炉中
で加熱してから除冷して透明ガラス化を行い、ドーパン
トの添加されたクラッド層7(SiO2 +B2 3 +P
2 5 )を形成する。クラッド層7の層厚(コア4の上
面からクラッド層7の上面までの厚さ)は約15μmと
なるように形成した。このクラッド層7は、石英基板1
と組み合わさって一つのクラッドを形成しており、この
クラッド中にコア4が埋め込まれている(図1
(e))。
【0024】クラッド層7に含まれるB2 3 、P2
5 は、コア4および石英基板1より軟化温度を下げるた
めのドーパントである。これにより、多孔質クラッド層
6の焼結温度を石英基板1およびコア4の軟化温度以下
とすることができ、石英基板1およびコア4の熱変形を
抑制できる。B2 3 とP2 5 の含有比率は、石英基
板1の屈折率と同じになるように設定する。コア4の屈
折率は、1.4657に、石英基板1およびクラッド層
7の屈折率は、1.458に設定した。
【0025】以上のようにして製造された基板型光導波
路は、石英基板1のコア4が形成されていない部分のほ
ぼ全面に、コア4と所定間隔(15μm)以上離れて、
反り抑制層5が設けられた構成をしている。コア4と反
り抑制層5の間dは、光の閉じ込め効果および反り抑制
効果の点から10〜50μmの範囲とするのが好まし
い。
【0026】上記基板型光導波路は、図2に示すよう
に、1枚のウエーハ21上に、複数個同時に形成され、
ウエーハ21を切断加工することにより、各々の基板型
光導波路22として取り出される。前記反り抑制層5
は、基板型光導波路22とならないウエーハ21の周辺
部領域23にも形成するのが好ましい。そのためには、
前述した製造工程において、前記反り抑制層用フォトレ
ジスト3bを、基板型光導波路22が取れないウエーハ
21の周辺部領域23の全面に亘って形成すればよい。
なお、図2において、コアおよび反り抑制層のパターン
の図示は省略してある。
【0027】上記本実施の形態によれば、反り抑制層5
が形成された部分において、反り抑制層5の厚さ(8μ
m)分、従来よりクラッド層7の厚さを薄くすることが
できるため、石英基板1の全面におけるクラッド層7の
平均厚さを薄くすることができ、その分、クラッド層の
形成による内部応力を抑えることが可能となり、反りの
発生を抑制することができる。高光伝搬特性が要求され
るアレイ導波路格子型光合分波器等において、本発明の
効果は、顕著に発揮される。
【0028】
【発明の効果】上記したように、本発明によれば、反り
の発生をさらに抑えた高光伝搬特性の基板型光導波路を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態である基板型光導波路の製
造方法を示す工程図である。
【図2】1枚のウエーハに本発明の実施の形態である基
板型光導波路を6個形成した状態を示す上面概略図であ
る。
【図3】従来の基板型光導波路の製造工程を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 石英基板 2 コア層 3a コア用フォトレジスト 3b 反り抑制層用フォトレジスト 4 コア 5 反り抑制層 6 多孔質クラッド層 7 クラッド層 21 ウエーハ 22 基板型光導波路 23 周辺部領域

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】石英基板の直上にコアが形成され、該石英
    基板および該コアの上にクラッド層が形成されてなる基
    板型光導波路において、前記石英基板直上の前記コアが
    形成されていない部分のほぼ全面に、前記コアと所定間
    隔以上離れて前記コアと同じ材質からなる反り抑制層が
    設けられていることを特徴とする基板型光導波路。
  2. 【請求項2】前記コアと前記反り抑制層との間隔は10
    μm以上離れていることを特徴とする請求項1記載の基
    板型光導波路。
  3. 【請求項3】石英基板上に電子ビーム蒸着法を用いてコ
    ア層を形成する工程と、前記コア層をパターニングする
    工程と、パターニング後のコア層を被覆するように前記
    石英基板上に火炎堆積法を用いて多孔質クラッド層を形
    成する工程と、前記多孔質クラッド層に熱処理を施し透
    明ガラス化してクラッド層を形成する工程とを有する基
    板型光導波路の製造方法において、前記コア層のパター
    ニングは、光回路を成すコアと、該コアを形成しない部
    分のほぼ全面であって該コアから所定間隔以上離れてな
    る反り抑制層となる部分を残すように成されることを特
    徴とする基板型光導波路の製造方法。
  4. 【請求項4】前記コアと前記反り抑制層との間隔は10
    μm以上離れていることを特徴とする請求項3記載の基
    板型光導波路の製造方法。
  5. 【請求項5】前記石英基板は、円形状をしたウエーハか
    らなり、該ウエーハに複数個の基板型光導波路を形成
    し、該ウエーハを切断加工して各々の基板型光導波路を
    取り出す製造方法であり、前記反り抑制層は、基板型光
    導波路とならない前記ウエーハの周辺部領域にも形成さ
    れていることを特徴とする請求項3または4記載の基板
    型光導波路の製造方法。
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