JP2002228867A - 光導波路の製造方法 - Google Patents

光導波路の製造方法

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JP2002228867A JP2001024952A JP2001024952A JP2002228867A JP 2002228867 A JP2002228867 A JP 2002228867A JP 2001024952 A JP2001024952 A JP 2001024952A JP 2001024952 A JP2001024952 A JP 2001024952A JP 2002228867 A JP2002228867 A JP 2002228867A
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Takeshi Sakuma
健 佐久間
Shibun Ishikawa
紫文 石川
Hideyuki Hosoya
英行 細谷
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Abstract

(57)【要約】 【課題】コア間隔の大小とは無関係に埋設層を形成し
て、挿入損失を低減することができる光導波路の製造方
法を提供する。 【解決手段】下部クラッド層101の上にコア層110
を形成し、レジスト111をフォトマスクとしてエッチ
ングを行い、コア103と埋設層となる部分115とを
同じ厚みとなるように形成する。その後、埋設層となる
部分115に対してレーザ光を照射し、垂直方向に厚み
傾斜を有する埋設層120を形成する。最後に、上部ク
ラッド層104を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信において使
用される光受動部品の光導波路製造方法に関し、特に、
Y分岐型光分波器やアレイ導波路型光合分波器(以下
「AWG」と略記する)等において、挿入損失の低減を
目的として光導波路を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】挿入損失の低減が可能となるように、Y
分岐型光分波器やAWG等の光導波路部品を製造した例
として、光導波路部品の光導波路コア間に埋設層を備え
たものが特開2000−147283号公報において開示されてい
る。この埋設層は、例えば図5に示したY分岐型光分波
器において、Y分岐部106に設けられているものであ
る。このY分岐型光分波器では、下部クラッド層上に形
成された入力導波路102の入力端から信号光が入力さ
れ、この入力された信号光はコア103により導波さ
れ、出力導波路105の出力端より出力される。
【0003】図6は、図5に示すY分岐型光分波器にお
いて、光を分波するY分岐部106の拡大図であり、埋
設層120は分岐して隣接するコア103の間に密接し
て形成されている。図7は、図6のA―A´断面を示
し、図8は図6のB―B´断面を示している。図7及び
図8からわかるように、埋設層120は、下部クラッド
層101と上部クラッド層104とに挟まれて形成さ
れ、埋設層120の厚みは、Y分岐点から離れるに従っ
て薄くなるように形成されている。この埋設層120が
設けられた光導波路部品は、Y分岐部106において電
磁界分布が徐々に変化するため、この接続部分における
損失を低下させることができる。
【0004】このような埋設層120は、公知のフォト
リソグラフィ技術とリアクティブイオンエッチング技術
とを利用して製造されるが、特開2000−147283号公報に
おいては、埋設層120の厚みの制御は、光導波路中で
隣接するコア103の間隔との相関関係を利用して行わ
れている。この方法では、Y分岐部106を形成するた
めに、図9に示すように、Y分岐部のコアの形状にあわ
せて、コアとなる部分だけを覆うフォトマスクが使用さ
れる。このフォトマスクを用いてエッチングを行うにあ
たり、レジストパターンの露光条件及びエッチングに用
いるガスの種類、ガスの混合比、エッチング時のガス
圧、エッチング時のプラズマ発生のための高周波電力の
組み合わせによって、エッチング条件を制御する。この
ようなエッチング条件でエッチングを行うと、隣接する
コア103間に存在する、マスクされていないガラス層
の残膜率を、隣接するコア103の間隔に応じて、0か
ら1の間で制御することができ、隣接するコア103の
間隔が狭いほど、コア103に挟まれたガラス層の残存
率を高くすることができる。従って、隣接するコア10
3の間隔が狭いほど、ガラス層が除去されずに残り、こ
の残存したガラス層が埋設層となるため、埋設層の残膜
率が高くなり、Y分岐点に近いほど埋設層は厚く、Y分
岐点から離れるほど埋設層は薄くなるように形成され
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、埋設層の厚み
の制御をこのようにして行うと、光導波回路の設計上の
理由により、同一基板上にコア間隔が狭い部分を設けよ
うとする場合、その部分に望ましくない埋設層が残存し
てしまう。例えば、光導波回路にX字型の交差導波路を
配置したい場合に、この交差部はコア間隔が狭くなるた
め、望ましくない埋設層が残存し、これがクロストーク
劣化の一因となってしまうという問題点があった。ま
た、埋設層の形状は、コア間隔と、フォトリソグラフィ
及びリアクティブイオンエッチングのプロセス条件との
関係によって一意的に決定されるため、埋設層の形状を
精密に制御することは困難であった。本発明は、このよ
うな事情を考慮してなされたもので、コア間隔の大小と
は無関係に埋設層を形成して、挿入損失を低減すること
ができる光導波路の製造方法を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項1記載の発明は、1の主光導波路から2以
上の副光導波路が分岐し、これら副光導波路間に埋設層
が設けられた光導波路の製造方法において、埋設層の製
造工程は、埋設層の厚みがコアの厚みと等しく又はコア
の厚み以上となるように埋設層を形成した後、埋設層を
光照射により厚み傾斜を有する形状に形成する工程から
なることを特徴とする光導波路の製造方法である。請求
項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、光照
射は、エキシマレーザの照射、又は、ピコ秒パルスレー
ザ、又はフェムト秒パルスレーザの集光照射であること
を特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
ここでは、本発明の光導波路の製造方法の例として、Y
分岐型光分波器の光導波路の製造方法について説明す
る。図1は、本発明の光導波路の製造方法の例を示すプ
ロセス図であり、図7に示した図6のY分岐部のA―A
´断面の形状が形成されていくプロセスを示したもので
ある。
【0008】まず、図1(a)に示すように、SiO2
のターゲットを用いたスパッタリング法やシラン等を用
いたCVD法等により、下部クラッド層101を堆積し
て形成した後、同様の堆積法により、コア及び埋設層を
形成するためのコア層110を形成する。その後、コア
層110上に、レジスト111を塗布する。次に、図1
(b)に示すように、コア103と埋設層となる部分1
15との両方をマスクするパターンのフォトマスク11
2を用意し、フォトリソグラフィ工程を行う。図1
(c)は、このフォトリソグラフィ工程を行った結果、
コア103と埋設層となる部分115の上にのみレジス
ト111が残存している状態を示している。ここで、例
えばリアクティブイオンエッチングを行い、コア103
及び埋設層となる部分115を形成する。このリアクテ
ィブイオンエッチングの工程においては、特開2000−14
7283号公報において開示されているような、コア間隔の
狭い部分に埋設層が残存するプロセス条件でエッチング
するのではなく、レジストの無い部分のガラス層は全て
除去することを目的としてエッチングを行う。従って、
このレジスト111を除去すると、図1(d)に示すよ
うに、コア103と埋設層となる部分115とが同じ高
さで残存し、レジストの無い部分のガラス層は全て除去
されている。
【0009】次に、図1(e)に示すように、この埋設
層となる部分115に対して、アブレーション加工可能
なレーザ光を照射することにより、埋設層となる部分1
15のみを追加工して、図1(f)のような、垂直方向
に厚み傾斜を有する埋設層120を形成する。最後に、
図1(g)のように、コア103及び埋設層120を覆
うように、上部クラッド層104を製膜する。
【0010】図1(b)に示す、コア103及び埋設層
となる部分115の形成時において使用するフォトマス
ク112の形状を図2に示す。図2は、図6に示すY分
岐部106を形成するために使用されるフォトマスクの
平面図であり、コア103をマスクする部分103M
と、埋設層となる部分115をマスクする部分115M
とからなっている。即ち、このフォトマスクは、コア1
03のみならず、埋設層となる部分115をもマスクす
る機能を有するものである。このような形状のフォトマ
スクを用いることによって、図1(d)に示すように、
コア103と埋設層となる部分115とが同じ厚みで残
存することが可能となる。
【0011】このY分岐部を組み合わせて光回路を形成
する例として、4つのY分岐部を組み合わせた2×2光
回路を形成する場合には、図3に示すフォトマスクを用
いる。このフォトマスクは、Y分岐部においては、コア
103をマスクする部分103Mと、埋設層となる部分
115をマスクする部分115Mとからなっているが、
中央のX分岐部においては、コアのみをマスクするよう
に形成されている。従って、Y分岐部においては、コア
103のみならず、埋設層となる部分115もマスクさ
れるため、コア103と埋設層となる部分115とが同
じ厚みで残存するが、中央のX分岐部においては、コア
のみがマスクされるため、X分岐部の周辺には、埋設層
となる部分115が形成されない。
【0012】コア103、下部クラッド層101、上部
クラッド層104、埋設層120の材料として、シリカ
ガラスを主成分とする石英系ガラス、フッ素化ポリイミ
ド等の透明材料が用いられる。また、特開平10−123357
号公報に開示されているように、埋設層形成のためのレ
ーザ加工における加工性を向上させるために、これらの
透明材料にAgを含有させたものも用いられる。また、
コア103、下部クラッド層101、上部クラッド層1
04と、埋設層120とを別の材料を用いて形成しても
よい。この場合には、埋設層120の屈折率が、下部ク
ラッド層101、上部クラッド層104の屈折率より大
きく、コア103の屈折率以下となるように材料を選択
する。例えば、コア103と下部クラッド層101を石
英系ガラスで形成し、その後スピンコートによってエポ
キシを主成分とする紫外線硬化樹脂や重水素化シリコー
ン等の有機高分子材料を塗布し、硬化した後レーザ加工
して埋設層120を形成してもよい。
【0013】次に、本発明の光導波路の製造方法におい
て、埋設層となる部分115を追加工して埋設層120
を形成する方法の詳細について、図4を用いて説明す
る。図4(a)は、下部クラッド層101上に形成され
たコア103及び埋設層となる部分115と、レーザ光
L1との、加工前における位置関係を示したものであ
る。レーザ光源からレーザ光L1を発振するが、このと
き図4(a)に示したように、埋設層となる部分115
にはレーザ光L1は照射されていない。次に、この下部
クラッド層101と、下部クラッド層101上に形成さ
れたコア103及び埋設層となる部分115を、位置合
わせのステージによって、矢印方向即ちレーザ光L1の
照射位置方向に等速で移動させる。
【0014】図4(b)から図4(d)に示すように、
位置合わせのステージによって、下部クラッド層101
が移動することにより、この下部クラッド層101上に
形成された埋設層となる部分115の端面側から順にレ
ーザ光L1が照射され、これにより、埋設層となる部分
115にテーパ状の加工面が形成される。埋設層となる
部分115が所定の位置に到達し、図4(e)に示すよ
うに、加工面が120aのようなテーパ形状になったと
ころでレーザ光の発振を停止し、位置合わせステージの
移動を停止する。これにより、埋設層120の形成が完
了する。このレーザ光照射による追加工により、図7に
示すように、垂直方向に厚み傾斜を有する埋設層120
が形成される。なお、埋設層120の形状は図7に示す
ものに限らず、Y分岐点から離れるに従って埋設層の厚
みが薄くなるように形成されているものであれば、他の
形状を有するものであってもよい。
【0015】以上説明した追加工において使用するレー
ザ光としては、エキシマレーザ、ピコ秒パルスレーザ、
フェムト秒パルスレーザが用いられる。エキシマレーザ
は高出力であるため、集光せずに照射して加工すること
ができるが、ピコ秒パルスレーザ、フェムト秒パルスレ
ーザを照射する場合には、集光せずに照射すると、照射
されるレーザ光の波長によっては被加工材料を透過して
しまい、加工できないことがあるため、対物レンズ等を
用いてレーザビームを集光照射して加工する。光源とし
てはこの他、照射の対象となる材料に応じて、Nd:YAGレ
ーザ、Ti:Al2O3レーザ、あるいはそれらの高調波または
波長変換されたレーザ光を使用してもよい。
【0016】このレーザ加工の位置制御の精度は、位置
合わせのステージ精度と同等程度にまで向上させること
ができるため、0.1μm程度の精度で制御することが可
能である。また、照射するレーザ光の集光スポット径
は、数μm程度まで絞り込むことができ、加工の深さに
ついては、レーザ光の強度、照射時間、照射パルス数を
適切に制御することで、0.1μm程度の精度で制御する
ことができる。
【0017】この例による光導波路の製造方法による
と、隣接するコアのコア間隔に無関係に埋設層を形成す
るため、同一素子上において、コア間隔が狭くかつ埋設
層が存在しないことが望ましい部分においては埋設層を
形成せず、埋設層の存在が必要である部分についてのみ
選択的に埋設層の形成が可能となる。また、レーザ加工
により埋設層を形成するため、埋設層の厚み制御を精度
よく行うことができる。なお、以上の説明は、Y分岐型
光分波器の光導波路の製造を例として行ったが、このよ
うな製造方法は、Y分岐型光分波器の光導波路に限定さ
れず、AWG等の光導波路を製造する場合にも適用され
る。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
隣接するコアのコア間隔に無関係に埋設層を形成するた
め、同一素子上において、コア間隔が狭くかつ埋設層が
存在しないことが望ましい部分においては埋設層を形成
せず、埋設層の存在が必要である部分についてのみ選択
的に埋設層の形成が可能となる。また、本発明による
と、レーザ加工により埋設層を形成するため、埋設層の
厚み制御を精度よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光導波路の製造方法の例を示すプロセ
ス図である。
【図2】Y分岐部の形成に用いるフォトマスクの形状を
示す図である。
【図3】Y分岐部を4つ組み合わせた2×2光回路を形
成する場合に用いるフォトマスクの形状を示す図であ
る。
【図4】埋設層を形成するための、レーザ照射加工のプ
ロセスを示す図である。
【図5】Y分岐光回路を示す図である。
【図6】Y分岐光回路を構成するY分岐部の拡大図であ
る。
【図7】図6に示したY分岐部のA―A´断面図であ
る。
【図8】図6に示したY分岐部のB―B´断面図であ
る。
【図9】Y分岐部の形成に用いるフォトマスクの形状の
従来例を示す図である。
【符号の説明】
101…下部クラッド層、103…コア、120…埋設
層、 104…上部クラッド層、L1…レーザ光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細谷 英行 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 Fターム(参考) 2H047 KA03 LA12 PA04 PA05 PA21 PA24 TA37

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1の主光導波路から2以上の副光導波路
    が分岐し、これら副光導波路間に埋設層が設けられ、 この埋設層は、該副光導波路のコアが分岐する分岐点よ
    り該コアの間に密接して形成され、かつ該分岐点から離
    れて該副光導波路のコアの間隔が広くなるに伴って該埋
    設層の厚みが薄くなるように形成された光導波路の製造
    方法において、 該埋設層の製造工程は、該埋設層の厚みが該コアの厚み
    と等しく又は該コアの厚み以上となるように該埋設層を
    形成した後、該埋設層を光照射により厚み傾斜を有する
    形状に形成する工程からなることを特徴とする光導波路
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記光照射は、エキシマレーザの照射、
    又は、ピコ秒パルスレーザ、又はフェムト秒パルスレー
    ザの集光照射であることを特徴とする請求項1記載の光
    導波路の製造方法。
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