JP2007272049A

JP2007272049A - ガラス導波路型光回路の製造方法

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Publication number: JP2007272049A
Application number: JP2006099301A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Imoto; 克之井本
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-10-18

Abstract

【課題】高寸法精度で、低損失なシングルモードおよびマルチモードのガラス導波路型光回路を作製する簡易な方法を提供する。
【解決手段】石英系ガラス基板１上にレーザ光Ｌを反射させるメタル膜２を形成するメタル膜形成工程と、そのメタル膜２に導波路型光回路パターン３を切り抜くためのエッチング工程と、導波路型光回路パターン３内に、屈折率制御用ドーパントを含むガラス膜の原料となるソースガスをＯ₂ ガスと混合して吹き付けると共に、レーザ光Ｌを集光させて照射し、ソースガスとＯ₂ ガスを熱酸化反応させつつ、石英系ガラス基板１よりも高屈折率のコアガラス膜８を形成するコアガラス膜形成工程と、メタル膜２をエッチングして剥離するメタル膜剥離工程と、コアガラス膜８全体をそれよりも低屈折率のクラッドガラス膜９で覆うクラッドガラス膜形成工程とを備えた方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、シングルモードおよびマルチモードのガラス導波路型光回路を製造する方法に関する。

従来、埋め込み型ガラス導波路構造として、図３に示すガラス導波路３０の構造が報告されている。基板３１にはガラス（石英系、多成分系ガラス）が用いられ、その基板３１の表面上には低屈折率のクラッド層（ガラス、あるいはポリマ）３２が形成されている。クラッド層３２上には高屈折率の矩形状の光回路パターン（コア、コアガラス）３３Ａが設けられており、そして光回路パターン３３Ａの全面を覆うように低屈折率ｎｂの上部クラッド層３４が設けられている。

ガラス導波路３０の製造方法として図４（ａ）〜図４（ｇ）に示す方法が報告されている。

まず、図４（ａ）に示すように、基板３１上に低屈折率の下部クラッド層３２をＣＶＤ法、あるいはスパッタリング法などで形成し、その上に高屈折率ｎｐのコアガラス層３３をＣＶＤ法、あるいはスパッタリング法などで形成する。

図４（ｂ）に示すように、コアガラス層３３の上にメタル層３５をスパッタリング法で形成する。ついで図４（ｃ）に示すように、そのメタル層３５の上にフォトレジスト膜３６を塗布、加熱後にそのフォトレジスト膜３６の上にフォトマスク３７を置き、そのフォトマスク３７の上から紫外線ＵＶを照射する。

ここで、フォトマスク３７には、紫外線を透過させる領域３７Ａの中に、コア層用の光回路パターンを形成するための紫外線を透過させない領域３７Ｂが形成されている。紫外線ＵＶはフォトマスク３７を介してフォトレジスト膜３６に照射され、その後で現像することによりフォトレジストパターン３６Ａを得る。つまりフォトリソグラフィ工程でレジストパターン３６Ａが得られている。

ついで図４（ｄ）に示すように、そのフォトレジストパターン３６Ａをマスクにしてメタル層３５をドライエッチングによりパターニングしてメタルパターン３５Ａを得る。

その後、図４（ｅ）に示すように、そのメタルパターン３５Ａをマスクにしてコアガラス層３３をドライエッチングによって矩形状の光回路パターン３３Ａに加工する。そしてその光回路パターン３３Ａの上のメタルパターン３５Ａをドライエッチングで取り除き、図４（ｆ）に示すような形状を得る。

最後に光回路パターン３３Ａの全面を覆うように屈折率ｎｂの上部クラッド層３４を形成することにより埋め込み型ガラス導波路３０が得られている。

他方、ガラス導波路の別の製造方法として、図５に示すように、ＧｅＣｌ₄ を含んだＳｉＣｌ₄ のガスからなる気体状のガラス原料とＯ₂ ガスとを混合した雰囲気中に、熱膨張係数の小さい平板型ガラス基板５１を置き、この基板５１に直径数十μｍに細く絞られたＣＯ₂ レーザ光５２を照射しつつ、矢印Ａ方向に２次元的に移動させ、基板５１を約１４００℃に加熱する。そして加熱された基板５１の領域に、熱酸化反応によって生じたＧｅＯ₂ を含むＳｉＯ₂ の透明なガラス５３を堆積させて光導波路５０を形成させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５７−１６３２０４号公報特許第２８２７６４０号公報特開平８−６２４４５号公報

しかし、上記従来の埋め込み型ガラス導波路の製造方法には次のような課題があった。

１）図４の方法では工程数が多く、製造時間も多大にかかることと、製造装置が高価であるために、低コスト化が難しい。

２）図５の方法は、図４の方法に比して工数が少ないことと、高価な製造装置が要らないことから低コスト化を期待できるが、導波路のコアの幅が１０μｍ以下のシングルモード導波路を実現することが難しい。また、コアの幅の制御も難しい。さらに高寸法精度の光回路パターンを形成することも非常に難しい。これは、コアとなるガラス５３を堆積させるために、レーザ光５２を繰り返し重ねて照射しなければならないからである。

そこで、本発明の目的は、上記した従来の問題点を解決し、高寸法精度で、低損失なシングルモードおよびマルチモードのガラス導波路型光回路を作製する簡易な方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、
石英系ガラス基板上にレーザ光を反射させるメタル膜を形成するメタル膜形成工程と、そのメタル膜に導波路型光回路パターンを切り抜くためのエッチング工程と、
上記導波路型光回路パターン内に、屈折率制御用ドーパントを含むガラス膜の原料となるソースガスをＯ₂ ガスと混合して吹き付けると共に、レーザ光を集光させて照射し、ソースガスとＯ₂ ガスを熱酸化反応させつつ、上記石英系ガラス基板よりも高屈折率のコアガラス膜を形成するコアガラス膜形成工程と、
上記メタル膜をエッチングして剥離するメタル膜剥離工程と、
上記コアガラス膜全体をそれよりも低屈折率のクラッドガラス膜で覆うクラッドガラス膜形成工程
とを備えたガラス導波路型光回路の製造方法である。

請求項２の発明は、
上記コアガラス膜形成工程において、
上記導波路型光回路パターン内に、屈折率制御用ドーパントを含むガラス膜の原料となるソースガスをＯ₂ ガスと混合して吹き付けると共に、レーザ光を集光させて照射し、ソースガスとＯ₂ ガスを熱酸化反応させつつ、上記石英系ガラス基板よりも高屈折率のコアガラス膜を形成する際に、
上記石英系ガラス基板を基板移動手段上に固定し、その基板移動手段を上記導波路型光回路パターンに沿って移動させて上記コアガラス膜を形成する請求項１記載のガラス導波路型光回路の製造方法である。

請求項３の発明は、
上記コアガラス膜形成工程において、
上記導波路型光回路パターン内に、屈折率制御用ドーパントを含むガラス膜の原料となるソースガスをＯ₂ ガスと混合して吹き付けると共に、レーザ光を集光させて照射し、ソースガスとＯ₂ ガスを熱酸化反応させつつ、上記石英系ガラス基板よりも高屈折率のコアガラス膜を形成する際に、
上記レーザ光を上記導波路型光回路パターンに沿って移動させて上記コアガラス膜を形成する請求項１記載のガラス導波路型光回路の製造方法である。

請求項４の発明は、上記エッチング工程と上記コアガラス膜形成工程の間に、上記導波路型光回路パターン内に高出力のレーザ光を集光させ、上記導波路型光回路パターン下部の上記石英系ガラス基板に溝を形成する溝形成工程を備えた請求項１〜３いずれかに記載のガラス導波路型光回路の製造方法である。

請求項５の発明は、上記レーザ光としてＣＯ₂ レーザ光を用いる請求項１〜４いずれかに記載のガラス導波路型光回路の製造方法である。

請求項６の発明は、上記メタル膜として、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｗのいずれかからなる膜を２種類以上組み合わせて積層したメタル膜を用いる請求項１〜５いずれかに記載のガラス導波路型光回路の製造方法である。

請求項７の発明は、上記屈折率制御用ドーパントとして、Ｇｅ、Ｐ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｎの中から少なくとも１種含んだものを用いる請求項１〜６いずれかに記載のガラス導波路型光回路の製造方法である。

請求項８の発明は、上記石英系ガラス基板として、ＯＨ基含有量が５０ｐｐｍ以下の石英ガラス、あるいは石英ガラス上にＦを添加したＳｉＯ₂ 膜が形成されたものを用いる請求項１〜７いずれかに記載のガラス導波路型光回路の製造方法である。

請求項９の発明は、上記ソースガスとして、ハロゲン化物系、アルコレート系、シラン系のいずれかを用いる請求項１〜８いずれかに記載のガラス導波路型光回路の製造方法である。

本発明によれば、高寸法精度で、低損失なシングルモードおよびマルチモードのガラス導波路型光回路を簡単に作製できる。

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。

本発明の第１の実施形態に係るガラス導波路型光回路（ガラス導波路）の製造方法は、石英系ガラス基板上にレーザ光を反射させるメタル膜を形成するメタル膜形成工程と、そのメタル膜に導波路型光回路パターンを切り抜くためのエッチング工程と、
上記導波路型光回路パターン内に、屈折率制御用ドーパントを含むガラス膜の原料となるソースガスをＯ₂ ガスと混合して吹き付けると共に、レーザ光を集光させて照射し、ソースガスとＯ₂ ガスを熱酸化反応させつつ、上記石英系ガラス基板よりも高屈折率のコアガラス膜を形成するコアガラス膜形成工程と、
上記メタル膜をエッチングして剥離するメタル膜剥離工程と、
上記コアガラス膜全体をそれよりも低屈折率のクラッドガラス膜で覆うクラッドガラス膜形成工程
とを備えた方法である。

メタル膜に形成する導波路型光回路パターンは、シングルモード用導波路パターン、あるいはマルチモード用導波路パターンのいずれも用いることができ、その幅は数μｍ〜数百μｍの範囲から選ばれる。

第１の実施形態におけるレーザの出力は、石英系ガラス基板を削らず、かつソースガスとＯ₂ ガスを熱酸化反応させるのに十分な出力とする。

コアガラス膜には、例えば、後述する屈折率制御用ドーパントを少なくとも１種含んだＳｉＯ₂ 膜を用いるとよい。

コアガラス膜を形成するには、レーザ光を固定して基板を動かしてもよいし、逆に基板を固定してレーザ光を動かしてもよい。

すなわち、コアガラス膜を形成するには、
上記コアガラス膜形成工程において、
上記導波路型光回路パターン内に、屈折率制御用ドーパントを含むガラス膜の原料となるソースガスをＯ₂ ガスと混合して吹き付けると共に、レーザ光を集光させて照射し、ソースガスとＯ₂ ガスを熱酸化反応させつつ、上記石英系ガラス基板よりも高屈折率のコアガラス膜を形成する際に、
上記石英系ガラス基板を平面内で移動自在なＸＹステージなどの基板移動手段上に固定し、上記ＸＹステージを上記導波路型光回路パターンに沿って移動させてコアガラス膜を形成してもよい。

また、ガラス膜形成工程は、上記レーザ光を上記導波路型光回路パターンに沿って移動させてコアガラス膜を形成してもよい。

また、第２の実施形態に係る方法は、エッチング工程とコアガラス膜形成工程の間に、上記導波路型光回路パターン内に高出力のレーザ光を集光させて照射し、上記導波路型光回路パターン下部の上記石英系ガラス基板に溝を形成する溝形成工程を備えた方法である。

この溝形成工程におけるレーザの出力は、石英系ガラス基板を削ることができる出力とする。

第２の実施形態に係る方法は、第１の実施形態に係る方法で作製したコアガラス膜が、メタル膜の厚さで決定されるのに対し、メタル膜の厚さを超えるような厚いコアガラス膜を作製する場合に用いる。

レーザ光としては、ガスレーザ光が好ましく、例えばＣＯ₂ レーザ光を用いるとよい。これは、ＣＯ₂ レーザがガスレーザの中では最も効率が高く、１Ｗ〜２０ｋＷの小出力から大出力に達するものがあるからである。また、本実施の形態に係る方法によれば、メタル膜によって導波路型光回路パターンを形成する部分を高精度に位置決めできるため、このＣＯ₂ レーザ（波長は約１０．６μｍ）のような波長の長いものを使用できる。

ＣＯ₂ レーザ光のパワーは数十Ｗ〜数百Ｗの範囲のものを用いることができ、パワーを高くするほど、コアガラス膜の形成速度を早くすることができる。また、石英ガラス系基板の表面に形成する溝を高速で形成することができる。

ＸＹステージを光回路パターンに沿ってＸ，Ｙ方向に所望速度で繰り返し移動させ、導波路型光回路パターン内にレーザ光を１〜１０回程度の範囲で繰り返し重ねて照射してもよい。

エッチング工程およびメタル膜を剥離する工程におけるエッチングには、よく知られたウエットエッチング、あるいは反応性イオンエッチングなどのドライエッチングを用いる。

メタル膜としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｗのいずれかからなる膜を２種類以上組み合わせて積層したメタル膜を用いるとよい。

屈折率制御用ドーパントとしては、Ｇｅ、Ｐ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｎの中から少なくとも１種含んだものを用いるとよい。

石英系ガラス基板としては、ＯＨ基含有量が２００ｐｐｍ以上の石英ガラス（有水の石英ガラス）はもちろん、ＯＨ基含有量が５０ｐｐｍ以下の石英ガラス（無水の石英ガラス）、あるいは石英ガラス上にＦを添加したＳｉＯ₂ 膜が形成されたものを用いてもよい。

このような基板を用いると、屈折率制御用ドーパントの量を少なくして高比屈折率差の導波路を実現することができる。また、熱酸化反応中に発生したＯＨ基が基板内に混入するのをＦの添加で低減させることができる。

ソースガスとしては、ハロゲン化物系（例えば、ＳｉＣｌ₄ 、ＧｅＣｌ₄ など）、アルコレート系（例えば、Ｓｉ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₄ 、Ｇｅ（ＯＣＨ₃ ）₄ など）、シラン系（例えば、ＳｉＨ₄ 、ＰＨ₃ 、ＢＨ₄ など）のいずれかを用いるとよい。

本実施形態に係る製造方法は、まず、石英系基板上にメタル膜を形成し、そのメタル膜に導波路型光回路パターンを形成するようにメタル膜を切り抜く。この切り抜いた導波路型光回路パターン内に、屈折率制御用ドーパントを含んだガラス膜の原料となるソースガスとＯ₂ ガスを混合して吹き付けると共に、ＣＯ₂ レーザ光を集光させて照射し、ソースガスとＯ₂ ガスを熱酸化反応させつつコアガラス膜を形成している。

これにより、本実施形態に係る製造方法によれば、以下の（１）〜（５）に記載した作用効果が得られる。

（１）メタル膜の導波路型光回路パターンはエッチングにより高精度に形成でき、しかもメタル膜がマスクの役目を果たすことで、その導波路型光回路パターンの場所のみにコアガラス膜を高精度に形成できる。したがって、メタル膜をエッチングする際に、導波路型光回路パターンの幅（コア幅）をマルチモード用にするかシングルモード用にすることによってマルチモードおよびシングルモードの導波路を高精度に実現することが容易に可能である。

（２）コアの形状およびその側面荒れは導波路型光回路パターン（メタルパターン）の側面荒れ、あるいは第２の実施形態に係る方法のように、切り抜かれた導波路型光回路パターン内にＣＯ₂ レーザで形成した溝に依存している。しかし、導波路型光回路パターンはフォトリソグラフィ工程とドライエッチング工程で実現されるために、高寸法精度でかつその側面も滑らかである。また、ＣＯ₂ レーザで形成した溝は切り抜かれた導波路型光回路パターンに依存しているために、その溝の形状は高寸法精度であり、かつその側面も非常に滑らかである。したがって、これらを基にして作製されたコアの形状は高寸法精度であり、またその側面も滑らかである。これにより、低損失のガラス導波路型光回路を実現することが可能である。

（３）コアは切り抜かれた導波路型光回路パターン内、あるいは第２の実施形態に係る方法のように、ＣＯ₂ レーザで形成された溝内のみに形成されるので、高寸法精度に実現でき、非常に効率よくコアガラス膜を形成することが可能となる。

（４）切り抜かれた導波路型光回路パターン内、あるいは第２の実施形態に係る方法のように、ＣＯ₂ レーザで形成された溝内にコアガラス膜を形成した後は、メタル膜を剥離する工程と、その後にクラッドガラス膜を形成する工程により、図４の従来の方法に比べて少ない工数でガラス導波路型光回路を実現することができる。このため、ガラス導波路型光回路の製造方法の低コスト化を期待することができる。

（５）石英系ガラス基板に無水の石英ガラス基板を用いれば、ＯＨ基が少ない低損失なクラッド層として作用するので、低損失なガラス導波路型光回路を実現できる。

（実施例１）
実施例１は、第１の実施形態に係る製造方法のより詳細な一例であり、これを図１（ａ）〜図１（ｆ）で説明する。

まず図１（ａ）に示すように、例えば、基板として直径４インチ、厚み１ｍｍの石英系ガラス基板１上に、ＣＯ₂ レーザ光を反射させ、ＣＯ₂ レーザ光（出力５５Ｗ）によってダメージを受けにくい材料のメタル膜２を形成する（メタル膜形成工程）。メタル膜２には、厚みが０．１μｍのＴｉ膜の上にＣｕ膜を４μｍの厚みに形成したメタル膜を用いた。このメタル膜２の膜厚は後述するコアガラス膜の膜厚と同程度の厚みが好ましい。メタル膜２は真空蒸着装置を用いて形成したが、スパッタリング装置を用いて形成してもよい。

図１（ｂ）に示すように、このメタル膜２に導波路型光回路パターン（メタルパターン）３を切り抜くためのエッチングを行う。このエッチングはよく知られたウエットエッチング、あるいはドライエッチング（反応性イオンエッチング）で行う（エッチング工程）。

この導波路型光回路パターン３の幅はシングルモード用かマルチモード用によって異なるが、実施例１ではシングルモード用として作製し、その幅は４μｍとした。

その後で図１（ｃ）に示すように、導波路型光回路パターン３付きの基板１をＸＹステージ１０上に固定する。この状態で、石英系ガラス基板１よりも屈折率を高くするための屈折率制御用ドーパントを含んだガラス膜の原料となるソースガスｓの供給源と、Ｏ₂ ガスｇの供給源と、これら供給源に接続され、導波路型光回路パターン３の近傍にガス供給口を有するガス供給ライン４とからなるガス供給系５を設置する。さらに、ＣＯ₂ レーザ光Ｌを出力するレーザ装置と、そのレーザ光を集光するレンズ６とからなる光学系７を設置する。

そして、導波路型光回路パターン３内に、ソースガスｓをＯ₂ ガスｇと混合して吹き付けると共に、レーザ光Ｌをレンズ６で集光させて照射し、ソースガスｓとＯ₂ ガスｇを熱酸化反応させつつ、ＸＹステージ１０を導波路型光回路パターン３に沿って移動させてコアガラス膜８を形成する（コアガラス膜形成工程）。このとき、光回路パターン３内にソースガスｓとＯ₂ ガスｇを吹き付ける前に、レーザ光Ｌを照射しないようにする。ＣＯ₂ レーザの出力は２００Ｗとした。

この実施例１では、アルコレート系（すなわちＳｉ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₄ を７０℃に加熱させて発生させた蒸気（流量６ｓｃｃｍ）とＧｅ（ＯＣＨ₃ ）₄ を７０℃に加熱させて発生させた蒸気（流量３ｓｃｃｍ）の混合蒸気からなるガス）を用いた。また、Ｏ₂ ガスｇの流量として１００ｓｃｃｍを流した。

ＸＹステージ１０を導波路型光回路パターン３内に沿ってＸ，Ｙ方向に１００ｍｍ／ｓの速度で移動させ、導波路型光回路パターン３内を３回繰り返し重ねて照射した。その結果、導波路型光回路パターン３内に屈折率が１．５１（波長０．６３２μｍでの値）のコアガラス膜８を約４μｍの厚みに形成した（図１（ｄ））。

図１（ｅ）に示すように、メタル膜２をエッチングによって剥離する（メタル膜剥離工程）。その後に図１（ｆ）に示すように、コアガラス膜８全体をそれよりも低屈折率のクラッドガラス膜９（ＳｉＯ₂ 膜）を約２０μｍの厚みで覆うことにより（クラッドガラス膜形成工程）、埋め込み型ガラス導波路型光回路１１を得た。

低屈折率のクラッドガラス膜９はプラズマＣＶＤ法を用い、４００℃の温度で上記Ｓｉ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₄ を７０℃に加熱して発生させた蒸気（流量６ｓｃｃｍ）とＯ₂ ガスを３００ｓｃｃｍ流しながら形成した。

なお、図１（ｅ）の工程において、コアガラス膜８をより安定した膜にするため、１０００〜１３００℃の範囲で熱処理するようにしてもよいし、あるいは図１（ｆ）の工程が終わってから上記温度で熱処理するようにしてもよい。

作製したガラス導波路型光回路１１の伝搬損失は波長１．３μｍにおいて０．１５ｄＢ／ｃｍ、波長１．５５μｍにおいて０．１３ｄＢ／ｃｍであり、低損失特性を実現できることがわかった。

なお、上記結果は石英系ガラス基板１に有水の石英ガラス基板（ＯＨ基含有量が２００ｐｐｍ以上）を用いた結果であり、石英系ガラス基板１に無水石英ガラス基板（ＯＨ基含有量が５０ｐｐｍ以下）を用いた場合には、波長１．５５μｍにおいて０．０９５ｄＢ／ｃｍであり、無水石英ガラス基板のＯＨ基含有量の低さが低損失化に寄与していることがわかった。

（実施例２）
実施例２は、第２の実施形態に係る製造方法のより詳細な一例であり、これを図２（ａ）〜図２（ｆ）で説明する。

図２（ａ）のメタル膜形成工程は、図１（ａ）のメタル膜形成工程と同じである。実施例２では、図１（ｂ）のエッチング工程と、その次の工程である図１（ｃ）のガラス膜形成工程の間に、図２（ｂ）に示すように、高出力のＣＯ₂ レーザ光Ｌ２を導波路型光回路パターン３内に集光させて照射し、導波路型光回路パターン３の下の石英系ガラス基板１に溝２１を形成する（溝形成工程）。

この溝２１の深さはＣＯ₂ レーザ光Ｌ２のエネルギー、すなわちパワー、照射回数などで制御することができる。例えば、５５ＷのＣＯ₂ レーザ光Ｌ２を用いた場合には、ＸＹステージ１０をＸ，Ｙ方向に移動させる速度を５００ｍｍ／ｓとした場合、約１０μｍの深さの溝２１を形成することができる。また、ＸＹステージ１０をＸ，Ｙ方向に移動させる速度を１０００ｍｍ／ｓとした場合には、約４．５μｍの深さの溝２１を形成することができた。

以下、図１（ｃ）〜図１（ｆ）の工程と同様にして、図２（ｃ）〜図２（ｆ）の工程を行い、溝２１内と導波路型光回路パターン３内にコアガラス膜２８を形成して埋め込み型ガラス導波路型光回路２０を得た。

作製したガラス導波路型光回路２０の伝搬損失も波長１．３μｍにおいて０．１５ｄＢ／ｃｍ、波長１．５５μｍにおいて０．１３ｄＢ／ｃｍであり、低損失特性を実現できることがわかった。

図１（ａ）〜図１（ｆ）は、本発明の好適な第１の実施形態であるガラス導波路型光回路の製造方法を用いた実施例１における製造方法を説明する断面図である。図２（ａ）〜図２（ｆ）は、第２の実施形態であるガラス導波路型光回路の製造方法を用いた実施例２における製造方法を説明する断面図である。従来の製造方法を用いて作製したガラス導波路型光回路の断面図である。図４（ａ）〜図４（ｇ）は、従来のガラス導波路型光回路の製造方法を説明する断面図である。図４とは別の方法による従来のガラス導波路型光回路の製造方法を説明する概略図である。

符号の説明

１石英系ガラス基板
２メタル膜
３導波路型光回路パターン
８コアガラス膜
９クラッドガラス膜
１０ＸＹステージ
ｓソースガス
ｇＯ₂ ガス
Ｌレーザ光

Claims

石英系ガラス基板上にレーザ光を反射させるメタル膜を形成するメタル膜形成工程と、そのメタル膜に導波路型光回路パターンを切り抜くためのエッチング工程と、
上記導波路型光回路パターン内に、屈折率制御用ドーパントを含むガラス膜の原料となるソースガスをＯ₂ ガスと混合して吹き付けると共に、レーザ光を集光させて照射し、ソースガスとＯ₂ ガスを熱酸化反応させつつ、上記石英系ガラス基板よりも高屈折率のコアガラス膜を形成するコアガラス膜形成工程と、
上記メタル膜をエッチングして剥離するメタル膜剥離工程と、
上記コアガラス膜全体をそれよりも低屈折率のクラッドガラス膜で覆うクラッドガラス膜形成工程
とを備えたことを特徴とするガラス導波路型光回路の製造方法。
上記コアガラス膜形成工程において、
上記導波路型光回路パターン内に、屈折率制御用ドーパントを含むガラス膜の原料となるソースガスをＯ₂ ガスと混合して吹き付けると共に、レーザ光を集光させて照射し、ソースガスとＯ₂ ガスを熱酸化反応させつつ、上記石英系ガラス基板よりも高屈折率のコアガラス膜を形成する際に、
上記石英系ガラス基板を基板移動手段上に固定し、その基板移動手段を上記導波路型光回路パターンに沿って移動させて上記コアガラス膜を形成することを特徴とする請求項１記載のガラス導波路型光回路の製造方法。
上記コアガラス膜形成工程において、
上記導波路型光回路パターン内に、屈折率制御用ドーパントを含むガラス膜の原料となるソースガスをＯ₂ ガスと混合して吹き付けると共に、レーザ光を集光させて照射し、ソースガスとＯ₂ ガスを熱酸化反応させつつ、上記石英系ガラス基板よりも高屈折率のコアガラス膜を形成する際に、
上記レーザ光を上記導波路型光回路パターンに沿って移動させて上記コアガラス膜を形成することを特徴とする請求項１記載のガラス導波路型光回路の製造方法。
上記エッチング工程と上記コアガラス膜形成工程の間に、上記導波路型光回路パターン内に高出力のレーザ光を集光させ、上記導波路型光回路パターン下部の上記石英系ガラス基板に溝を形成する溝形成工程を備えたことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のガラス導波路型光回路の製造方法。
上記レーザ光としてＣＯ₂ レーザ光を用いることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のガラス導波路型光回路の製造方法。
上記メタル膜として、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｗのいずれかからなる膜を２種類以上組み合わせて積層したメタル膜を用いることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載のガラス導波路型光回路の製造方法。
上記屈折率制御用ドーパントとして、Ｇｅ、Ｐ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｎの中から少なくとも１種含んだものを用いることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載のガラス導波路型光回路の製造方法。
上記石英系ガラス基板として、ＯＨ基含有量が５０ｐｐｍ以下の石英ガラス、あるいは石英ガラス上にＦを添加したＳｉＯ₂ 膜が形成されたものを用いることを特徴とする請求項１〜７いずれかに記載のガラス導波路型光回路の製造方法。
上記ソースガスとして、ハロゲン化物系、アルコレート系、シラン系のいずれかを用いることを特徴とする請求項１〜８いずれかに記載のガラス導波路型光回路の製造方法。