JP2001215352A - 三次元コア導波路を有する石英系ガラス導波路の製造方法 - Google Patents
三次元コア導波路を有する石英系ガラス導波路の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コア導波路の位置関係が極めて高精度な三次
元コア導波路を有する石英系ガラス導波路の製造方法を
提供する。 【解決手段】本発明によれば、石英ガラス基板４０上に
多孔質ガラス層を形成することが無いので１３００℃以
上の温度で熱処理を行う必要が無い。このため、石英ガ
ラス基板４０の熱変形が生じることがなくなる。また、
第１コア導波路４３の上に金属膜５０を付けたまま第１
クラッド層用膜４４で覆い、ＣＭＰ法により第１クラッ
ド層用膜４４を除去、平坦化して第１クラッド層５１を
形成した後で第１コア導波路４３上の金属膜５０をエッ
チングにより除去するので、第１コア導波路４３にダメ
ージを与えることがない。従ってコア導波路をその相対
位置関係が所望の値に対して極めて高精度で形成するこ
とができる。
元コア導波路を有する石英系ガラス導波路の製造方法を
提供する。 【解決手段】本発明によれば、石英ガラス基板４０上に
多孔質ガラス層を形成することが無いので１３００℃以
上の温度で熱処理を行う必要が無い。このため、石英ガ
ラス基板４０の熱変形が生じることがなくなる。また、
第１コア導波路４３の上に金属膜５０を付けたまま第１
クラッド層用膜４４で覆い、ＣＭＰ法により第１クラッ
ド層用膜４４を除去、平坦化して第１クラッド層５１を
形成した後で第１コア導波路４３上の金属膜５０をエッ
チングにより除去するので、第１コア導波路４３にダメ
ージを与えることがない。従ってコア導波路をその相対
位置関係が所望の値に対して極めて高精度で形成するこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、三次元コア導波路
を有する石英系ガラス導波路の製造方法に関する。
を有する石英系ガラス導波路の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３（ａ）〜（ｌ）は三次元コア導波路
を有する石英系ガラス導波路の製造方法の従来例を示す
工程図である。
を有する石英系ガラス導波路の製造方法の従来例を示す
工程図である。
【０００３】まず、石英ガラス基板２０上に、電子ビー
ム蒸着法により組成ＳｉＯ2 −ＴｉＯ2 のコアガラス膜
２１を形成する（図３（ａ）、（ｂ））。
ム蒸着法により組成ＳｉＯ2 −ＴｉＯ2 のコアガラス膜
２１を形成する（図３（ａ）、（ｂ））。
【０００４】コアガラス膜２１をフォトリソグラフィ及
び反応性イオンエッチングを用いて第１コア導波路２２
を形成し（図３（ｃ））、第１コア導波路２２上に火炎
堆積法によりＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガ
ラス層２３を堆積させる（図３（ｄ））。
び反応性イオンエッチングを用いて第１コア導波路２２
を形成し（図３（ｃ））、第１コア導波路２２上に火炎
堆積法によりＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガ
ラス層２３を堆積させる（図３（ｄ））。
【０００５】ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガ
ラス層２３を堆積させた石英ガラス基板２０を電気炉内
に移し、Ｈｅガス雰囲気中で熱処理を施して透明ガラス
化しＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系ガラスで構成され
た第１クラッド層用膜２４とする。なお、熱処理温度は
１３５０℃である。
ラス層２３を堆積させた石英ガラス基板２０を電気炉内
に移し、Ｈｅガス雰囲気中で熱処理を施して透明ガラス
化しＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系ガラスで構成され
た第１クラッド層用膜２４とする。なお、熱処理温度は
１３５０℃である。
【０００６】ここで、Ｂ2 Ｏ3 及びＰ2 Ｏ5 のドーパン
ト剤は透明ガラス化温度を下げる目的で添加するもので
あり、第１クラッド層用膜２４の屈折率は、光学特性
上、石英ガラス基板２０、すなわちシリカと同等になる
ようにＢ及びＰの添加量を調整する必要がある（図３
（ｅ））。
ト剤は透明ガラス化温度を下げる目的で添加するもので
あり、第１クラッド層用膜２４の屈折率は、光学特性
上、石英ガラス基板２０、すなわちシリカと同等になる
ようにＢ及びＰの添加量を調整する必要がある（図３
（ｅ））。
【０００７】次に第１コア導波路２２上の第１クラッド
層用膜２４を研磨等の方法により、第１コア導波路２２
のコア面が露出するまで平坦化して第１クラッド層３１
を形成する（図３（ｆ））。
層用膜２４を研磨等の方法により、第１コア導波路２２
のコア面が露出するまで平坦化して第１クラッド層３１
を形成する（図３（ｆ））。
【０００８】第１コア導波路２２及び第１クラッド層３
１上に火炎堆積法によりＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5
系多孔質ガラス層２５を堆積させる（図３（ｇ））。
１上に火炎堆積法によりＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5
系多孔質ガラス層２５を堆積させる（図３（ｇ））。
【０００９】ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガ
ラス層２５を堆積させた石英ガラス基板２０を電気炉内
に移し、ＨＥガス雰囲気中で熱処理を施し、透明ガラス
化し、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系ガラスで構成さ
れた所定の膜厚の第２クラッド層２６とする（図３
（ｈ））。
ラス層２５を堆積させた石英ガラス基板２０を電気炉内
に移し、ＨＥガス雰囲気中で熱処理を施し、透明ガラス
化し、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系ガラスで構成さ
れた所定の膜厚の第２クラッド層２６とする（図３
（ｈ））。
【００１０】次に電子ビーム蒸着法により、第２クラッ
ド層２６表面上に、電子ビーム蒸着法により組成ＳｉＯ
2 −ＴｉＯ2 のコアガラス膜２７を形成する（図３
（ｉ））。
ド層２６表面上に、電子ビーム蒸着法により組成ＳｉＯ
2 −ＴｉＯ2 のコアガラス膜２７を形成する（図３
（ｉ））。
【００１１】コアガラス膜２７をフォトリソグラフィ及
び反応性イオンエッチングを用いて第２コア導波路２８
を形成し（図３（ｊ））、第２コア導波路２８上に、火
炎堆積法によりＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質
ガラス層２９を堆積させる（図３（ｋ））。
び反応性イオンエッチングを用いて第２コア導波路２８
を形成し（図３（ｊ））、第２コア導波路２８上に、火
炎堆積法によりＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質
ガラス層２９を堆積させる（図３（ｋ））。
【００１２】ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガ
ラス層２９を堆積させた石英ガラス基板２０を電気炉内
に移し、Ｈｅガス雰囲気中で熱処理を施し、透明ガラス
化し、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系ガラスで構成さ
れた第３クラッド層３０とする。なお、熱処理の温度は
１３５０℃である（図３（ｌ））。
ラス層２９を堆積させた石英ガラス基板２０を電気炉内
に移し、Ｈｅガス雰囲気中で熱処理を施し、透明ガラス
化し、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系ガラスで構成さ
れた第３クラッド層３０とする。なお、熱処理の温度は
１３５０℃である（図３（ｌ））。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、石英ガラス
基板にコア導波路を三次元的に積層する場合、それぞれ
のコア導波路上に火炎堆積法によりＢ及びＰを添加した
多孔質ガラス層を形成し、この多孔質ガラス層に熱処理
を施し、透明ガラス化する方法が一般的である。
基板にコア導波路を三次元的に積層する場合、それぞれ
のコア導波路上に火炎堆積法によりＢ及びＰを添加した
多孔質ガラス層を形成し、この多孔質ガラス層に熱処理
を施し、透明ガラス化する方法が一般的である。
【００１４】しかしながら、それぞれのコア導波路を隙
間なくクラッド層で覆い、埋め込むにはある一定以上の
Ｂ、Ｐの添加量と、ある一定以上の多孔質ガラス層の熱
処理温度が必要である。具体的には、１３００℃以上の
温度が必要であるが、この温度は基板である石英ガラス
基板に熱変形が生じるために、例えば第１コア導波路と
第２コア導波路との相対的位置関係に誤差が生じ、三次
元的に複数のコア導波路を有するガラス導波路の製造は
不可能であった。
間なくクラッド層で覆い、埋め込むにはある一定以上の
Ｂ、Ｐの添加量と、ある一定以上の多孔質ガラス層の熱
処理温度が必要である。具体的には、１３００℃以上の
温度が必要であるが、この温度は基板である石英ガラス
基板に熱変形が生じるために、例えば第１コア導波路と
第２コア導波路との相対的位置関係に誤差が生じ、三次
元的に複数のコア導波路を有するガラス導波路の製造は
不可能であった。
【００１５】また、第１コア導波路中心と第２コア導波
路中心との間の距離は、コア膜の成膜精度と第１コア導
波路上に形成した第１クラッド層を平坦化するときの研
磨精度、さらに、研磨後の第２クラッド層の成膜精度で
決定される。
路中心との間の距離は、コア膜の成膜精度と第１コア導
波路上に形成した第１クラッド層を平坦化するときの研
磨精度、さらに、研磨後の第２クラッド層の成膜精度で
決定される。
【００１６】しかし、従来の方法では、第１コア導波路
上に形成した第１クラッド層を平坦化させる場合、第１
コア導波路上に研磨ストップ層が無いため、経験的に第
１クラッド層ガラスの研磨速度を管理して行う必要があ
り、ある場合には、第１コア導波路の表面まで研磨して
しまい、第１コア導波路にダメージを与えてしまう場合
もあった。
上に形成した第１クラッド層を平坦化させる場合、第１
コア導波路上に研磨ストップ層が無いため、経験的に第
１クラッド層ガラスの研磨速度を管理して行う必要があ
り、ある場合には、第１コア導波路の表面まで研磨して
しまい、第１コア導波路にダメージを与えてしまう場合
もあった。
【００１７】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、コア導波路の位置関係が極めて高精度な三次元コア
導波路を有する石英系ガラス導波路の製造方法を提供す
ることにある。
し、コア導波路の位置関係が極めて高精度な三次元コア
導波路を有する石英系ガラス導波路の製造方法を提供す
ることにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の三次元コア導波路を有する石英系ガラス導波
路の製造方法は、石英ガラス基板上に、石英ガラスより
も屈折率の高いコアガラス膜を形成し、コアガラス膜上
にマスク状の金属膜を形成し、フォトリソグラフィ及び
反応性イオンエッチングにより金属膜付き第１コア導波
路を形成し、金属膜付き第１コア導波路及び石英ガラス
基板上に第１クラッド層用膜を形成し、ＣＭＰ法（Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉ
ｎｇ）により第１コア導波路と金属膜との接続面より上
側の第１クラッド層用膜を除去、平坦化して第１クラッ
ド層を形成した後、エッチングにより金属膜を除去し、
第１コア導波路及び第１クラッド層の上に第２クラッド
層を形成し、第２クラッド層の上に石英ガラスよりも屈
折率の高いコアガラス膜を形成し、フォトリソグラフィ
及び反応性イオンエッチングにより第２コア導波路を形
成し、第２コア導波路及び第２クラッド層を第３クラッ
ド層で覆うものである。
に本発明の三次元コア導波路を有する石英系ガラス導波
路の製造方法は、石英ガラス基板上に、石英ガラスより
も屈折率の高いコアガラス膜を形成し、コアガラス膜上
にマスク状の金属膜を形成し、フォトリソグラフィ及び
反応性イオンエッチングにより金属膜付き第１コア導波
路を形成し、金属膜付き第１コア導波路及び石英ガラス
基板上に第１クラッド層用膜を形成し、ＣＭＰ法（Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉ
ｎｇ）により第１コア導波路と金属膜との接続面より上
側の第１クラッド層用膜を除去、平坦化して第１クラッ
ド層を形成した後、エッチングにより金属膜を除去し、
第１コア導波路及び第１クラッド層の上に第２クラッド
層を形成し、第２クラッド層の上に石英ガラスよりも屈
折率の高いコアガラス膜を形成し、フォトリソグラフィ
及び反応性イオンエッチングにより第２コア導波路を形
成し、第２コア導波路及び第２クラッド層を第３クラッ
ド層で覆うものである。
【００１９】本発明の三次元コア導波路を有する石英系
ガラス導波路の製造方法は、石英ガラス基板上に、Ｓｉ
Ｏ2 ガラスに金属元素を１種類添加することにより石英
ガラスよりも屈折率を高くしたコアガラス膜を形成した
後、コアガラス膜上に金属層を形成し、金属層をマスク
状の金属膜に形成し、フォトリソグラフィ及び反応性イ
オンエッチングを用いて５００℃以下の温度で金属膜付
き第１コア導波路を形成し、金属膜付き第１コア導波路
を覆うように石英ガラス基板上に第１クラッド層用膜を
形成し、ＣＭＰ法により第１コア導波路と金属膜との接
続面を基準面として基準面より上側の第１クラッド層用
膜を除去、平坦化して第１クラッド層を形成した後、エ
ッチングにより金属膜付き第１コア導波路上の金属膜を
除去し、第１コア導波路及び第１クラッド層の上に第２
クラッド層を形成し、第２クラッド層の上に、ＳｉＯ2
ガラスに金属元素を１種類添加することにより石英ガラ
スよりも屈折率を高くしたコアガラス膜を形成し、フォ
トリソグラフィ及び反応性イオンエッチングを用いて第
２コア導波路を形成し、第２コア導波路及び第２クラッ
ド層を第３クラッド層で覆うものである。
ガラス導波路の製造方法は、石英ガラス基板上に、Ｓｉ
Ｏ2 ガラスに金属元素を１種類添加することにより石英
ガラスよりも屈折率を高くしたコアガラス膜を形成した
後、コアガラス膜上に金属層を形成し、金属層をマスク
状の金属膜に形成し、フォトリソグラフィ及び反応性イ
オンエッチングを用いて５００℃以下の温度で金属膜付
き第１コア導波路を形成し、金属膜付き第１コア導波路
を覆うように石英ガラス基板上に第１クラッド層用膜を
形成し、ＣＭＰ法により第１コア導波路と金属膜との接
続面を基準面として基準面より上側の第１クラッド層用
膜を除去、平坦化して第１クラッド層を形成した後、エ
ッチングにより金属膜付き第１コア導波路上の金属膜を
除去し、第１コア導波路及び第１クラッド層の上に第２
クラッド層を形成し、第２クラッド層の上に、ＳｉＯ2
ガラスに金属元素を１種類添加することにより石英ガラ
スよりも屈折率を高くしたコアガラス膜を形成し、フォ
トリソグラフィ及び反応性イオンエッチングを用いて第
２コア導波路を形成し、第２コア導波路及び第２クラッ
ド層を第３クラッド層で覆うものである。
【００２０】上記構成に加え本発明の三次元コア導波路
を有する石英系ガラス導波路の製造方法は、石英ガラス
よりも屈折率の高い金属元素を１種類添加したＳｉＯ2
ガラスからなるコアガラス膜の金属元素は、Ｔｉか、あ
るいはＧｅであるのが好ましい。
を有する石英系ガラス導波路の製造方法は、石英ガラス
よりも屈折率の高い金属元素を１種類添加したＳｉＯ2
ガラスからなるコアガラス膜の金属元素は、Ｔｉか、あ
るいはＧｅであるのが好ましい。
【００２１】上記構成に加え本発明の三次元コア導波路
を有する石英系ガラス導波路の製造方法は、石英ガラス
よりも屈折率の高い金属元素を１種類添加したＳｉＯ2
ガラスからなるコアガラス膜は、電子ビーム蒸着法か、
スパッタリング法か、あるいはプラズマＣＶＤ法を用い
て形成すると共に、その成膜温度は全て５００℃以下と
し、所望の屈折率を得るための熱処理温度を１２００℃
以下とするのが好ましい。
を有する石英系ガラス導波路の製造方法は、石英ガラス
よりも屈折率の高い金属元素を１種類添加したＳｉＯ2
ガラスからなるコアガラス膜は、電子ビーム蒸着法か、
スパッタリング法か、あるいはプラズマＣＶＤ法を用い
て形成すると共に、その成膜温度は全て５００℃以下と
し、所望の屈折率を得るための熱処理温度を１２００℃
以下とするのが好ましい。
【００２２】上記構成に加え本発明の三次元コア導波路
を有する石英系ガラス導波路の製造方法は、第１コア導
波路及び第２コア導波路を覆う第１クラッド層及び第２
クラッド層は、プラズマＣＶＤ法を用いて形成すると共
に、その成膜温度を５００℃以下とし、所望の屈折率を
得るための熱処理温度を１２００℃以下とするのが好ま
しい。
を有する石英系ガラス導波路の製造方法は、第１コア導
波路及び第２コア導波路を覆う第１クラッド層及び第２
クラッド層は、プラズマＣＶＤ法を用いて形成すると共
に、その成膜温度を５００℃以下とし、所望の屈折率を
得るための熱処理温度を１２００℃以下とするのが好ま
しい。
【００２３】上記構成に加え本発明の三次元コア導波路
を有する石英系ガラス導波路の製造方法は、コアガラス
表面上に形成する金属膜は、ＷＳｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ａｌ
のいずれかであるのが好ましい。
を有する石英系ガラス導波路の製造方法は、コアガラス
表面上に形成する金属膜は、ＷＳｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ａｌ
のいずれかであるのが好ましい。
【００２４】本発明によれば、石英ガラス基板上に多孔
質ガラス層を形成することが無いので１３００℃以上の
温度で熱処理を行う必要が無い。このため、石英ガラス
基板の熱変形が生じることがなくなる。また、第１コア
導波路の上にマスク状の金属膜を付けたまま第１クラッ
ド層で覆い、ＣＭＰ法により金属膜付きの第１コア導波
路を覆う第１クラッド層を除去、平坦化した後で第１コ
ア導波路上の金属膜をエッチングにより除去するので、
第１コア導波路にダメージを与えることがない。従って
コア導波路をその相対位置関係が所望の値に対して極め
て高精度で形成することができる。
質ガラス層を形成することが無いので１３００℃以上の
温度で熱処理を行う必要が無い。このため、石英ガラス
基板の熱変形が生じることがなくなる。また、第１コア
導波路の上にマスク状の金属膜を付けたまま第１クラッ
ド層で覆い、ＣＭＰ法により金属膜付きの第１コア導波
路を覆う第１クラッド層を除去、平坦化した後で第１コ
ア導波路上の金属膜をエッチングにより除去するので、
第１コア導波路にダメージを与えることがない。従って
コア導波路をその相対位置関係が所望の値に対して極め
て高精度で形成することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００２６】図１（ａ）〜（ｋ）は本発明の三次元コア
導波路を有する石英系ガラス導波路の製造方法の一実施
の形態を示す工程図であり、図２は本発明の三次元コア
導波路を有する石英系ガラス導波路の製造方法を適用し
た石英系ガラス導波路の断面図である。
導波路を有する石英系ガラス導波路の製造方法の一実施
の形態を示す工程図であり、図２は本発明の三次元コア
導波路を有する石英系ガラス導波路の製造方法を適用し
た石英系ガラス導波路の断面図である。
【００２７】図２に示す石英系ガラス導波路は、石英ガ
ラス基板４０の上に、第１コア導波路４３及び第１クラ
ッド層５１が形成され、第１コア導波路４３及び第１ク
ラッド層５１の上に第２クラッド層４６が形成され、第
２クラッド層４６の上に第２コア導波路４８が形成さ
れ、第２クラッド層４６及び第２コア導波路４８の上に
第３クラッド層４９が順次形成されたものである。
ラス基板４０の上に、第１コア導波路４３及び第１クラ
ッド層５１が形成され、第１コア導波路４３及び第１ク
ラッド層５１の上に第２クラッド層４６が形成され、第
２クラッド層４６の上に第２コア導波路４８が形成さ
れ、第２クラッド層４６及び第２コア導波路４８の上に
第３クラッド層４９が順次形成されたものである。
【００２８】このような石英系ガラス導波路の製造方法
について図１（ａ）〜（ｋ）を参照して説明する。
について図１（ａ）〜（ｋ）を参照して説明する。
【００２９】石英ガラス基板４０上に、石英ガラスより
も屈折率の高いコアガラス膜４１を形成する（図１
（ａ）、（ｂ））。
も屈折率の高いコアガラス膜４１を形成する（図１
（ａ）、（ｂ））。
【００３０】コアガラス膜４１上に金属層４２を形成し
（図１（ｃ））、金属層４２からマスク状の金属膜５０
を形成し、フォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチ
ングにより金属膜付き第１コア導波路４３を形成する
（図１（ｄ））。
（図１（ｃ））、金属層４２からマスク状の金属膜５０
を形成し、フォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチ
ングにより金属膜付き第１コア導波路４３を形成する
（図１（ｄ））。
【００３１】金属膜付き第１コア導波路４３及び石英ガ
ラス基板４０上に第１クラッド層用膜４４を形成する
（図１（ｅ））。
ラス基板４０上に第１クラッド層用膜４４を形成する
（図１（ｅ））。
【００３２】ＣＭＰ法により第１コア導波路４３と金属
膜５０との接続面より上側の第１クラッド層用膜４４を
除去、平坦化して第１クラッド層５１を形成する（図１
（ｆ））。
膜５０との接続面より上側の第１クラッド層用膜４４を
除去、平坦化して第１クラッド層５１を形成する（図１
（ｆ））。
【００３３】エッチングにより残りの金属膜を除去する
（図１（ｇ））。
（図１（ｇ））。
【００３４】第１コア導波路４３及び残った第１クラッ
ド層５１の上に第２クラッド層４６を形成する（図１
（ｈ））。
ド層５１の上に第２クラッド層４６を形成する（図１
（ｈ））。
【００３５】第２クラッド層４６の上に石英ガラスより
も屈折率の高いコアガラス膜４７を形成する（図１
（ｉ））。
も屈折率の高いコアガラス膜４７を形成する（図１
（ｉ））。
【００３６】コアガラス膜４７にフォトリソグラフィ及
び反応性イオンエッチングを施して第２コア導波路４８
を形成する（図１（ｊ））。
び反応性イオンエッチングを施して第２コア導波路４８
を形成する（図１（ｊ））。
【００３７】第２コア導波路４８及び第２クラッド層４
６を第３クラッド層４９で覆うことにより石英系ガラス
導波路が得られる（図１（ｋ））。
６を第３クラッド層４９で覆うことにより石英系ガラス
導波路が得られる（図１（ｋ））。
【００３８】このように構成したことで、石英ガラス基
板上に多孔質ガラス層を形成することが無いので１３０
０℃以上の温度で熱処理を行う必要が無い。このため、
石英ガラス基板の熱変形が生じることがなくなる。ま
た、第１コア導波路の上に金属膜を付けたまま第１クラ
ッド層で覆い、ＣＭＰ法により金属膜付きの第１コア導
波路を覆う第１クラッド層を除去、平坦化した後で第１
コア導波路上の金属膜をエッチングにより除去するの
で、第１コア導波路にダメージを与えることがない。従
ってコア導波路をその相対位置関係が所望の値に対して
極めて高精度で形成することができる。
板上に多孔質ガラス層を形成することが無いので１３０
０℃以上の温度で熱処理を行う必要が無い。このため、
石英ガラス基板の熱変形が生じることがなくなる。ま
た、第１コア導波路の上に金属膜を付けたまま第１クラ
ッド層で覆い、ＣＭＰ法により金属膜付きの第１コア導
波路を覆う第１クラッド層を除去、平坦化した後で第１
コア導波路上の金属膜をエッチングにより除去するの
で、第１コア導波路にダメージを与えることがない。従
ってコア導波路をその相対位置関係が所望の値に対して
極めて高精度で形成することができる。
【００３９】
【実施例】次に本発明の三次元コア導波路を有する石英
系ガラス導波路の製造方法を適用した石英系ガラス導波
路について、具体的な数値を挙げて説明するが限定され
るものではない。
系ガラス導波路の製造方法を適用した石英系ガラス導波
路について、具体的な数値を挙げて説明するが限定され
るものではない。
【００４０】外径約１０１．６ｍｍ（４インチ）、厚さ
１ｍｍの石英ガラス基板４０を準備し（図１（ａ））、
この石英ガラス基板４０上に、電子ビーム蒸着法によ
り、ＴｉＯ2 −ＳｉＯ2 の膜厚６μｍのコアガラス膜４
１を形成した（図１（ｂ））。成膜温度は３５０℃であ
り、その後、コアガラスの屈折率を所定の値にするため
に温度１１００℃、酸素雰囲気中で熱処理を施した。
１ｍｍの石英ガラス基板４０を準備し（図１（ａ））、
この石英ガラス基板４０上に、電子ビーム蒸着法によ
り、ＴｉＯ2 −ＳｉＯ2 の膜厚６μｍのコアガラス膜４
１を形成した（図１（ｂ））。成膜温度は３５０℃であ
り、その後、コアガラスの屈折率を所定の値にするため
に温度１１００℃、酸素雰囲気中で熱処理を施した。
【００４１】次に、コアガラス膜４１の表面にスパッタ
リング法により、金属層としてのＷＳｉ膜４２を０．５
μｍの厚さに成膜し（図１（ｃ））、さらにホトリソグ
ラフィ及びＷＳｉ膜４２をマスク状の金属膜５０に形成
して反応性イオンエッチングを用いて第１コア導波路４
３を形成した（図１（ｄ））。
リング法により、金属層としてのＷＳｉ膜４２を０．５
μｍの厚さに成膜し（図１（ｃ））、さらにホトリソグ
ラフィ及びＷＳｉ膜４２をマスク状の金属膜５０に形成
して反応性イオンエッチングを用いて第１コア導波路４
３を形成した（図１（ｄ））。
【００４２】次に、第１コア導波路４３上の金属膜５０
を除去する前に、金属膜付き第１コア導波路４３を覆う
ように、第１クラッド層用膜４４を、５００℃以下の温
度で形成する（図１（ｅ））。
を除去する前に、金属膜付き第１コア導波路４３を覆う
ように、第１クラッド層用膜４４を、５００℃以下の温
度で形成する（図１（ｅ））。
【００４３】さらにＣＭＰ法により金属膜付き第１コア
導波路４３と金属膜５０との接合面を基準面とし、石英
系ガラスを選択的にエッチングできるコロイダルシリカ
等の研磨剤を使用して、基準面より上側の第１クラッド
層用膜４４を研磨・平坦化した。金属膜５０はガラス研
磨のストップ層として機能し、ＣＭＰ装置に内蔵されて
いる終点検出装置で全膜厚を検知したら、その時点から
更に０．５μｍ研磨するように設定されている（図１
（ｆ））。
導波路４３と金属膜５０との接合面を基準面とし、石英
系ガラスを選択的にエッチングできるコロイダルシリカ
等の研磨剤を使用して、基準面より上側の第１クラッド
層用膜４４を研磨・平坦化した。金属膜５０はガラス研
磨のストップ層として機能し、ＣＭＰ装置に内蔵されて
いる終点検出装置で全膜厚を検知したら、その時点から
更に０．５μｍ研磨するように設定されている（図１
（ｆ））。
【００４４】エッチング法により、金属膜付き第１コア
導波路４３の上の金属膜５０のみを除去し、第１コア導
波路４３を形成した。（図１（ｇ））第１コア導波路４
３の表面を基準面として、第１コア導波路４３及び第１
クラッド層５１の上に所定の膜厚の第２クラッド層４６
を形成した。なお、第２クラッド層４６の膜厚を１０μ
ｍとした（図１（ｈ））。
導波路４３の上の金属膜５０のみを除去し、第１コア導
波路４３を形成した。（図１（ｇ））第１コア導波路４
３の表面を基準面として、第１コア導波路４３及び第１
クラッド層５１の上に所定の膜厚の第２クラッド層４６
を形成した。なお、第２クラッド層４６の膜厚を１０μ
ｍとした（図１（ｈ））。
【００４５】第２クラッド層４６の上に、ＳｉＯ2 ガラ
スに金属元素を１種類添加することにより石英ガラスよ
りも屈折率を高くしたコアガラス膜４７を形成した。コ
アガラス膜４７の膜厚を６μｍとした（図１（ｉ））。
スに金属元素を１種類添加することにより石英ガラスよ
りも屈折率を高くしたコアガラス膜４７を形成した。コ
アガラス膜４７の膜厚を６μｍとした（図１（ｉ））。
【００４６】ここで、第１クラッド層５１、第２クラッ
ド層４６及びコアガラス膜４７に対して、屈折率を所望
の値とするため、温度１１００℃、酸素雰囲気中で熱処
理を施した。
ド層４６及びコアガラス膜４７に対して、屈折率を所望
の値とするため、温度１１００℃、酸素雰囲気中で熱処
理を施した。
【００４７】フォトリソグラフィ及び反応性イオンエッ
チングを用いて第２コア導波路４８を形成し（図１
（ｊ））、第２コア導波路４８及び第２クラッド層４６
の上に第３クラッド層４９を形成した。第３クラッド層
４９の膜厚を１０μｍとした。第３クラッド層４９の屈
折率を所望の値にするために、温度１１００℃、酸素雰
囲気中で熱処理を施し、三次元的に複数のコア導波路を
有する石英系ガラス導波路を作製した（図１（ｋ））。
チングを用いて第２コア導波路４８を形成し（図１
（ｊ））、第２コア導波路４８及び第２クラッド層４６
の上に第３クラッド層４９を形成した。第３クラッド層
４９の膜厚を１０μｍとした。第３クラッド層４９の屈
折率を所望の値にするために、温度１１００℃、酸素雰
囲気中で熱処理を施し、三次元的に複数のコア導波路を
有する石英系ガラス導波路を作製した（図１（ｋ））。
【００４８】第１コア導波路４３の中心と、第２コア導
波路４８の中心とを測定したところ、設計値に対する水
平方向の位置ずれ量は０．２５μｍ、設計値に対する垂
直方向の位置ずれ量は０．１μｍと極めて高精度に形成
できたことを確認した。
波路４８の中心とを測定したところ、設計値に対する水
平方向の位置ずれ量は０．２５μｍ、設計値に対する垂
直方向の位置ずれ量は０．１μｍと極めて高精度に形成
できたことを確認した。
【００４９】以上要するに本発明によれば、製造プロセ
スの温度を、石英ガラス基板の熱変形が起こる温度以下
としたことで、石英ガラス基板上に、極めて三次元的に
高精度な位置関係にある、複数のコア導波路を有する石
英系ガラス導波路を製造することができる。
スの温度を、石英ガラス基板の熱変形が起こる温度以下
としたことで、石英ガラス基板上に、極めて三次元的に
高精度な位置関係にある、複数のコア導波路を有する石
英系ガラス導波路を製造することができる。
【００５０】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００５１】コア導波路の位置関係が極めて高精度な三
次元コア導波路を有する石英系ガラス導波路の製造方法
の提供を実現することができる。
次元コア導波路を有する石英系ガラス導波路の製造方法
の提供を実現することができる。
【図１】（ａ）〜（ｋ）は本発明の三次元コア導波路を
有する石英系ガラス導波路の製造方法の一実施の形態を
示す工程図である。
有する石英系ガラス導波路の製造方法の一実施の形態を
示す工程図である。
【図２】本発明の三次元コア導波路を有する石英系ガラ
ス導波路の製造方法を適用した石英系ガラス導波路の断
面図である。
ス導波路の製造方法を適用した石英系ガラス導波路の断
面図である。
【図３】（ａ）〜（ｌ）は三次元コア導波路を有する石
英系ガラス導波路の製造方法の従来例を示す工程図であ
る。
英系ガラス導波路の製造方法の従来例を示す工程図であ
る。
４０ 石英ガラス基板 ４３ 第１コア導波路 ４６ 第２クラッド層 ４８ 第２コア導波路 ４９ 第３クラッド層 ５０ 金属膜 ５１ 第１クラッド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 駒野 晴保 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 Ｆターム(参考） 2H047 KA03 KB08 PA03 PA21 PA24 QA04 TA05 TA44
Claims (6)
- 【請求項１】 石英ガラス基板上に、石英ガラスよりも
屈折率の高いコアガラス膜を形成し、該コアガラス膜上
にマスク状の金属膜を形成し、フォトリソグラフィ及び
反応性イオンエッチングにより金属膜付き第１コア導波
路を形成し、該金属膜付き第１コア導波路及び上記石英
ガラス基板上に第１クラッド層用膜を形成し、ＣＭＰ法
により第１コア導波路と上記金属膜との接続面より上側
の第１クラッド層用膜を除去、平坦化して第１クラッド
層を形成した後、エッチングにより金属膜を除去し、第
１コア導波路及び第１クラッド層の上に第２クラッド層
を形成し、第２クラッド層の上に石英ガラスよりも屈折
率の高いコアガラス膜を形成し、フォトリソグラフィ及
び反応性イオンエッチングにより第２コア導波路を形成
し、第２コア導波路及び第２クラッド層を第３クラッド
層で覆うことを特徴とする三次元コア導波路を有する石
英系ガラス導波路の製造方法。 - 【請求項２】 石英ガラス基板上に、ＳｉＯ2 ガラスに
金属元素を１種類添加することにより石英ガラスよりも
屈折率を高くしたコアガラス膜を形成した後、該コアガ
ラス膜上に金属層を形成し、該金属層をマスク状の金属
膜に形成し、フォトリソグラフィ及び反応性イオンエッ
チングを用いて５００℃以下の温度で金属膜付き第１コ
ア導波路を形成し、該金属膜付き第１コア導波路を覆う
ように上記石英ガラス基板上に第１クラッド層用膜を形
成し、ＣＭＰ法により第１コア導波路と上記金属膜との
接続面を基準面として該基準面より上側の第１クラッド
層用膜を除去、平坦化して第１クラッド層を形成した
後、エッチングにより上記金属膜付き第１コア導波路上
の金属膜を除去し、第１コア導波路及び上記第１クラッ
ド層の上に第２クラッド層を形成し、第２クラッド層の
上に、ＳｉＯ2 ガラスに金属元素を１種類添加すること
により石英ガラスよりも屈折率を高くしたコアガラス膜
を形成し、フォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチ
ングを用いて第２コア導波路を形成し、第２コア導波路
及び第２クラッド層を第３クラッド層で覆うことを特徴
とする三次元コア導波路を有する石英系ガラス導波路の
製造方法。 - 【請求項３】 上記石英ガラスよりも屈折率の高い金属
元素を１種類添加したＳｉＯ2 ガラスからなるコアガラ
ス膜の金属元素は、Ｔｉか、あるいはＧｅである請求項
１又は２に記載の三次元コア導波路を有する石英系ガラ
ス導波路の製造方法。 - 【請求項４】 上記石英ガラスよりも屈折率の高い金属
元素を１種類添加したＳｉＯ2 ガラスからなるコアガラ
ス膜は、電子ビーム蒸着法か、スパッタリング法か、あ
るいはプラズマＣＶＤ法を用いて形成すると共に、その
成膜温度は全て５００℃以下とし、所望の屈折率を得る
ための熱処理温度を１２００℃以下とする請求項１又は
２に記載の三次元コア導波路を有する石英系ガラス導波
路の製造方法。 - 【請求項５】 第１コア導波路及び第２コア導波路を覆
う第１クラッド層及び第２クラッド層は、プラズマＣＶ
Ｄ法を用いて形成すると共に、その成膜温度を５００℃
以下とし、所望の屈折率を得るための熱処理温度を１２
００℃以下とする請求項１又は２に記載の三次元コア導
波路を有する石英系ガラス導波路の製造方法。 - 【請求項６】 上記コアガラス表面上に形成する金属膜
は、ＷＳｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ａｌのいずれかである請求項
１又は２に記載の三次元コア導波路を有する石英系ガラ
ス導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000032790A JP2001215352A (ja) | 2000-02-04 | 2000-02-04 | 三次元コア導波路を有する石英系ガラス導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000032790A JP2001215352A (ja) | 2000-02-04 | 2000-02-04 | 三次元コア導波路を有する石英系ガラス導波路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001215352A true JP2001215352A (ja) | 2001-08-10 |
Family
ID=18557345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000032790A Pending JP2001215352A (ja) | 2000-02-04 | 2000-02-04 | 三次元コア導波路を有する石英系ガラス導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001215352A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003270467A (ja) * | 2002-01-09 | 2003-09-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光導波路デバイスの製造方法、光導波路デバイス並びに当該光導波路デバイスを用いたコヒーレント光源及び光学装置 |
| KR100635882B1 (ko) * | 2004-05-25 | 2006-10-18 | 강준모 | 광도파로 및 광도파로의 테이퍼 형성 방법 |
| KR100678977B1 (ko) * | 2004-05-25 | 2007-02-05 | 강준모 | 더미 패턴을 이용한 광도파로의 제조 방법 |
| JP2014022411A (ja) * | 2012-07-12 | 2014-02-03 | Research Institute Of Nanophotonics | 近接場光を用いたエッチング方法 |
-
2000
- 2000-02-04 JP JP2000032790A patent/JP2001215352A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003270467A (ja) * | 2002-01-09 | 2003-09-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光導波路デバイスの製造方法、光導波路デバイス並びに当該光導波路デバイスを用いたコヒーレント光源及び光学装置 |
| KR100635882B1 (ko) * | 2004-05-25 | 2006-10-18 | 강준모 | 광도파로 및 광도파로의 테이퍼 형성 방법 |
| KR100678977B1 (ko) * | 2004-05-25 | 2007-02-05 | 강준모 | 더미 패턴을 이용한 광도파로의 제조 방법 |
| JP2014022411A (ja) * | 2012-07-12 | 2014-02-03 | Research Institute Of Nanophotonics | 近接場光を用いたエッチング方法 |
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