JP3079264B1 - 光導波路素子及びその製造方法 - Google Patents
光導波路素子及びその製造方法Info
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- JP3079264B1 JP3079264B1 JP14638499A JP14638499A JP3079264B1 JP 3079264 B1 JP3079264 B1 JP 3079264B1 JP 14638499 A JP14638499 A JP 14638499A JP 14638499 A JP14638499 A JP 14638499A JP 3079264 B1 JP3079264 B1 JP 3079264B1
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Abstract
【要約】
【課題】磁性ガーネットで構成された光導波路を有し、
その形状及び寸法を正確に制御することが可能な光導波
路素子及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】本発明の光導波路素子は、単結晶下地層と
単結晶の磁性ガーネットから実質的になり前記単結晶下
地層上に形成された光導波路とを具備し、前記光導波路
は順テーパー状の断面形状を有すること及び前記光導波
路の側面は平面で構成されたことを特徴とする。
その形状及び寸法を正確に制御することが可能な光導波
路素子及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】本発明の光導波路素子は、単結晶下地層と
単結晶の磁性ガーネットから実質的になり前記単結晶下
地層上に形成された光導波路とを具備し、前記光導波路
は順テーパー状の断面形状を有すること及び前記光導波
路の側面は平面で構成されたことを特徴とする。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路素子及び
その製造方法に係り、特に磁性ガーネットで構成された
光導波路を有する光導波路素子及びその製造方法に関す
る。
その製造方法に係り、特に磁性ガーネットで構成された
光導波路を有する光導波路素子及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光アイソレータや光サーキュレータなど
の導波路型光非相反素子において、磁性ガーネットから
なる光導波路は必要不可欠である。このような光導波路
は、例えば、以下に示す方法により形成することができ
る。
の導波路型光非相反素子において、磁性ガーネットから
なる光導波路は必要不可欠である。このような光導波路
は、例えば、以下に示す方法により形成することができ
る。
【０００３】すなわち、まず、ガーネットからなる単結
晶基板上に液相エピタキシにより磁性ガーネット層を成
膜する。次に、この磁性ガーネット層上に金属パターン
を形成する。さらに、この金属パターンをマスクとして
用いて、磁性ガーネット層をドライエッチングする。こ
れにより、磁性ガーネットからなる光導波路を得る。
晶基板上に液相エピタキシにより磁性ガーネット層を成
膜する。次に、この磁性ガーネット層上に金属パターン
を形成する。さらに、この金属パターンをマスクとして
用いて、磁性ガーネット層をドライエッチングする。こ
れにより、磁性ガーネットからなる光導波路を得る。
【０００４】この方法によると、比較的少ない工程数で
光導波路を形成することができる。しかしながら、磁性
ガーネット層のドライエッチングの際にマスクとして金
属パターンを用いた場合、光導波路の光損失が増大する
ことが判明している。そのため、通常、磁性ガーネット
光導波路は図５に示す方法により形成されている。
光導波路を形成することができる。しかしながら、磁性
ガーネット層のドライエッチングの際にマスクとして金
属パターンを用いた場合、光導波路の光損失が増大する
ことが判明している。そのため、通常、磁性ガーネット
光導波路は図５に示す方法により形成されている。
【０００５】図５（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、従来の
磁性ガーネット光導波路の形成方法を概略的に示す断面
図である。従来の方法によると、まず、図５（ａ）に示
すように、ガーネットからなる単結晶基板１１上に液相
エピタキシにより磁性ガーネット層１２を成膜する。
磁性ガーネット光導波路の形成方法を概略的に示す断面
図である。従来の方法によると、まず、図５（ａ）に示
すように、ガーネットからなる単結晶基板１１上に液相
エピタキシにより磁性ガーネット層１２を成膜する。
【０００６】次に、図５（ｂ）に示すように磁性ガーネ
ット層１２上にシリコン酸化物層１３を成膜する。シリ
コン酸化物層１３上にレジスト層１４を成膜した後、図
５（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィー技術を用
いてレジスト層１４に導波路パターンに対応した開口部
を形成する。
ット層１２上にシリコン酸化物層１３を成膜する。シリ
コン酸化物層１３上にレジスト層１４を成膜した後、図
５（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィー技術を用
いてレジスト層１４に導波路パターンに対応した開口部
を形成する。
【０００７】その後、単結晶基板１１のレジスト層１４
が形成された面に対して金属を蒸着させ、さらにレジス
ト層１４をリフトオフすることにより、図５（ｄ）に示
す金属パターン１５を形成する。次に、この金属パター
ン１５をマスクとして用い、反応性イオンエッチング等
を行う。これにより、図５（ｅ）に示すように、シリコ
ン酸化物層１３をパターニングし、さらに金属パターン
１５を除去する。
が形成された面に対して金属を蒸着させ、さらにレジス
ト層１４をリフトオフすることにより、図５（ｄ）に示
す金属パターン１５を形成する。次に、この金属パター
ン１５をマスクとして用い、反応性イオンエッチング等
を行う。これにより、図５（ｅ）に示すように、シリコ
ン酸化物層１３をパターニングし、さらに金属パターン
１５を除去する。
【０００８】次に、このパターニングしたシリコン酸化
物層１３をマスクとして用い、ドライエッチングにより
磁性ガーネット層１２を図５（ｆ）に示すようにパター
ニングする。以上のようにして、磁性ガーネットからな
る光導波路を得る。
物層１３をマスクとして用い、ドライエッチングにより
磁性ガーネット層１２を図５（ｆ）に示すようにパター
ニングする。以上のようにして、磁性ガーネットからな
る光導波路を得る。
【０００９】上述した方法によると、磁性ガーネット層
のエッチングマスクとしてパターニングしたシリコン酸
化物層１３を用いているため、金属パターンを用いた場
合に比べて光導波路の光損失は少ない。
のエッチングマスクとしてパターニングしたシリコン酸
化物層１３を用いているため、金属パターンを用いた場
合に比べて光導波路の光損失は少ない。
【００１０】しかしながら、この方法によると、磁性ガ
ーネット層１２はドライエッチングによりパターニング
されるので、光導波路の側壁はダメージを受ける。すな
わち、光散乱損失の一因である光導波路側壁の荒れを生
じてしまう。また、この方法は、上記から明らかなよう
に、極めて多くの工程を必要とする。
ーネット層１２はドライエッチングによりパターニング
されるので、光導波路の側壁はダメージを受ける。すな
わち、光散乱損失の一因である光導波路側壁の荒れを生
じてしまう。また、この方法は、上記から明らかなよう
に、極めて多くの工程を必要とする。
【００１１】これに対し、磁性ガーネット層をウェット
エッチングによりパターニングした場合、そのエッチン
グマスクとして金属パターンを用いたとしても光損失が
過剰となることはない。したがって、この場合、比較的
少ない工程数で光導波路を形成することができる。
エッチングによりパターニングした場合、そのエッチン
グマスクとして金属パターンを用いたとしても光損失が
過剰となることはない。したがって、この場合、比較的
少ない工程数で光導波路を形成することができる。
【００１２】しかしながら、ウェットエッチングは等方
的に進行するため、エッチングマスク下部のサイドエッ
チングによりアンダーカットが生じ、光導波路の形状を
正確に制御することは困難である。また、エッチレート
は温度のような環境からの影響を受け易いため、上述し
た方法によると、高い再現性で光導波路を形成すること
ができない。一方、ドライエッチングではサイドエッチ
ングは生じにくいが、エッチングの進行に伴いエッチマ
スクの端部が徐々にエッチングされ、マスク幅が細くな
ることにより、やはり高い再現性で光導波路を形成する
ことができない。すなわち、エッチングを用いた方法に
よると、光導波路の寸法を正確に制御することが困難で
ある。
的に進行するため、エッチングマスク下部のサイドエッ
チングによりアンダーカットが生じ、光導波路の形状を
正確に制御することは困難である。また、エッチレート
は温度のような環境からの影響を受け易いため、上述し
た方法によると、高い再現性で光導波路を形成すること
ができない。一方、ドライエッチングではサイドエッチ
ングは生じにくいが、エッチングの進行に伴いエッチマ
スクの端部が徐々にエッチングされ、マスク幅が細くな
ることにより、やはり高い再現性で光導波路を形成する
ことができない。すなわち、エッチングを用いた方法に
よると、光導波路の寸法を正確に制御することが困難で
ある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたものであり、磁性ガーネットで構成さ
れた光導波路を有し、その形状及び寸法を正確に制御す
ることが可能な光導波路素子及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。
に鑑みてなされたものであり、磁性ガーネットで構成さ
れた光導波路を有し、その形状及び寸法を正確に制御す
ることが可能な光導波路素子及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。
【００１４】また、本発明は、磁性ガーネットで構成さ
れた光導波路を有し、少ない工程数で製造することが可
能な光導波路素子及びその製造方法を提供することを目
的とする。
れた光導波路を有し、少ない工程数で製造することが可
能な光導波路素子及びその製造方法を提供することを目
的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、単結晶下地層と単結晶の磁性ガーネット
から実質的になり上記単結晶下地層上に形成された光導
波路とを有し、この光導波路は順テーパー状の断面形状
を有すること及びこの光導波路の側面は平面で構成され
たことを特徴とする光導波路素子を提供する。
に、本発明は、単結晶下地層と単結晶の磁性ガーネット
から実質的になり上記単結晶下地層上に形成された光導
波路とを有し、この光導波路は順テーパー状の断面形状
を有すること及びこの光導波路の側面は平面で構成され
たことを特徴とする光導波路素子を提供する。
【００１６】また、本発明は、単結晶下地層上に所定の
パターンの開口部を有する金属層を形成する工程と、こ
の金属層が形成された単結晶下地層の露出面上で液相エ
ピタキシにより磁性ガーネットの結晶成長を生じさせて
磁性ガーネットから実質的になる光導波路を形成する工
程とを有することを特徴とする光導波路素子の製造方法
を提供する。
パターンの開口部を有する金属層を形成する工程と、こ
の金属層が形成された単結晶下地層の露出面上で液相エ
ピタキシにより磁性ガーネットの結晶成長を生じさせて
磁性ガーネットから実質的になる光導波路を形成する工
程とを有することを特徴とする光導波路素子の製造方法
を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明について、図面を参
照しながらより詳細に説明する。図１（ａ）〜（ｃ）
は、それぞれ、本発明の一実施形態に係る光導波路素子
の製造方法を概略的に示す断面図である。
照しながらより詳細に説明する。図１（ａ）〜（ｃ）
は、それぞれ、本発明の一実施形態に係る光導波路素子
の製造方法を概略的に示す断面図である。
【００１８】光導波路素子を製造するに当たり、まず、
図１（ａ）に示すように、単結晶下地層であるガーネッ
ト基板１上にレジスト層２を形成し、これをフォトリソ
グラフィー技術をはじめとするリソグラフィー技術を用
いてパターニングする。このレジスト層２のパターン
は、最終的に形成される光導波路のパターンと対応して
いる。
図１（ａ）に示すように、単結晶下地層であるガーネッ
ト基板１上にレジスト層２を形成し、これをフォトリソ
グラフィー技術をはじめとするリソグラフィー技術を用
いてパターニングする。このレジスト層２のパターン
は、最終的に形成される光導波路のパターンと対応して
いる。
【００１９】次に、図１（ｂ）に示すように、薄膜とし
て、例えば金属を蒸着することにより金属層３を形成
し、さらにリフトオフプロセスによりレジスト層２を除
去する。これにより、金属層３にはレジスト層２のパタ
ーンに対応した開口部が形成される。
て、例えば金属を蒸着することにより金属層３を形成
し、さらにリフトオフプロセスによりレジスト層２を除
去する。これにより、金属層３にはレジスト層２のパタ
ーンに対応した開口部が形成される。
【００２０】その後、基板１の金属層３が形成された面
に、液相エピタキシにより磁性ガーネット層４を成膜す
る。磁性ガーネットの結晶成長は基板１の露出面上で選
択的に生ずるので、磁性ガーネット層４は金属層３の開
口部のパターンと対応したパターンに形成される。
に、液相エピタキシにより磁性ガーネット層４を成膜す
る。磁性ガーネットの結晶成長は基板１の露出面上で選
択的に生ずるので、磁性ガーネット層４は金属層３の開
口部のパターンと対応したパターンに形成される。
【００２１】なお、液相エピタキシは高温下で行われる
ので、通常、金属層３は時間の経過とともに溶融して最
終的には消滅する。したがって、磁性ガーネット層４
は、必ずしも金属層３の開口部だけに形成される訳では
ない。
ので、通常、金属層３は時間の経過とともに溶融して最
終的には消滅する。したがって、磁性ガーネット層４
は、必ずしも金属層３の開口部だけに形成される訳では
ない。
【００２２】しかしながら、金属層３は少なくとも液相
エピタキシの初期においてはマスクとして機能する。そ
のため、液相エピタキシの初期において、磁性ガーネッ
トの結晶成長は金属層３の開口部内で露出した基板１の
表面上で選択的に生ずる。
エピタキシの初期においてはマスクとして機能する。そ
のため、液相エピタキシの初期において、磁性ガーネッ
トの結晶成長は金属層３の開口部内で露出した基板１の
表面上で選択的に生ずる。
【００２３】また、金属層３と基板２との界面は液相エ
ピタキシの際に荒らされる。そのため、そこに成長する
磁性ガーネットは単結晶とはならず、アモルファス（非
晶質）と微量の結晶とが混在する多結晶となる。通常、
単結晶と多結晶とでは成長速度が異なる。
ピタキシの際に荒らされる。そのため、そこに成長する
磁性ガーネットは単結晶とはならず、アモルファス（非
晶質）と微量の結晶とが混在する多結晶となる。通常、
単結晶と多結晶とでは成長速度が異なる。
【００２４】したがって、最終的に形成される磁性ガー
ネット層４の形状には、金属層３の開口部のパターンが
反映される。すなわち、図１（ｃ）に示すリブ導波路構
造を得ることができる。本実施形態に係る方法による
と、以上のようにして、磁性ガーネット層４で構成され
た光導波路５を有する光導波路素子を得る。このように
して得られた光導波路素子は、さらに所定の加工を施す
ことにより、例えば、光アイソレータや光サーキュレー
タなどの導波路型光非相反素子とすることができる。
ネット層４の形状には、金属層３の開口部のパターンが
反映される。すなわち、図１（ｃ）に示すリブ導波路構
造を得ることができる。本実施形態に係る方法による
と、以上のようにして、磁性ガーネット層４で構成され
た光導波路５を有する光導波路素子を得る。このように
して得られた光導波路素子は、さらに所定の加工を施す
ことにより、例えば、光アイソレータや光サーキュレー
タなどの導波路型光非相反素子とすることができる。
【００２５】上述した方法によると、磁性ガーネットを
エッチングすることなく光導波路５を形成することが可
能である。そのため、光導波路５の側壁がエッチングに
よりダメージを受けることがない。したがって、本方法
によると、光散乱損失が低減された光導波路５を形成す
ることができる。
エッチングすることなく光導波路５を形成することが可
能である。そのため、光導波路５の側壁がエッチングに
よりダメージを受けることがない。したがって、本方法
によると、光散乱損失が低減された光導波路５を形成す
ることができる。
【００２６】本方法において、金属層３は、レジスト層
２が形成する開口部内に金属を堆積させることにより形
成されるため、当然の如く、そのパターン形成時にレジ
スト層がエッチングされることは殆どない。また、レジ
スト層２が形成するレジストパターンの線幅は、公知の
フォトリソグラフィー技術等を用いることにより高精度
に制御することが可能である。したがって、本方法によ
ると、金属層３の寸法及び形状を極めて高い精度で制御
することができる。
２が形成する開口部内に金属を堆積させることにより形
成されるため、当然の如く、そのパターン形成時にレジ
スト層がエッチングされることは殆どない。また、レジ
スト層２が形成するレジストパターンの線幅は、公知の
フォトリソグラフィー技術等を用いることにより高精度
に制御することが可能である。したがって、本方法によ
ると、金属層３の寸法及び形状を極めて高い精度で制御
することができる。
【００２７】また、本方法において、磁性ガーネット層
４は液相エピタキシにより形成されるので、光導波路５
の幅はその形成初期段階における金属層３の開口部の寸
法と極めて高い相関を有している。すなわち、本方法に
おいては、液相エピタキシにおいて金属層３が溶融した
としても、それが光導波路５の幅に与える影響は極めて
少ない。したがって、上述した方法によると、光導波路
５の幅を高い精度で制御することが可能である。
４は液相エピタキシにより形成されるので、光導波路５
の幅はその形成初期段階における金属層３の開口部の寸
法と極めて高い相関を有している。すなわち、本方法に
おいては、液相エピタキシにおいて金属層３が溶融した
としても、それが光導波路５の幅に与える影響は極めて
少ない。したがって、上述した方法によると、光導波路
５の幅を高い精度で制御することが可能である。
【００２８】さらに、本方法においては、光導波路５の
形成に、選択成長法の１つである液相エピタキシが用い
られる。公知のように、選択成長法によると、極めて高
い精度で膜厚を制御することが可能である。したがっ
て、本方法によると、光導波路５の高さも高い精度で制
御することができる。
形成に、選択成長法の１つである液相エピタキシが用い
られる。公知のように、選択成長法によると、極めて高
い精度で膜厚を制御することが可能である。したがっ
て、本方法によると、光導波路５の高さも高い精度で制
御することができる。
【００２９】このように、上述した方法によると、光導
波路５の幅及び高さの双方を高い精度で制御することが
できる。すなわち、本方法によると、光導波路５の寸法
を正確に制御することが可能である。
波路５の幅及び高さの双方を高い精度で制御することが
できる。すなわち、本方法によると、光導波路５の寸法
を正確に制御することが可能である。
【００３０】上述した方法により形成される光導波路５
は、順テーパー状の断面形状を有しており、その側面は
平面で構成される。なお、ここで順テーパー状の断面形
状とは、例えば、図１（ｃ）に示すような等脚台形或い
は二等辺三角形を意味する。
は、順テーパー状の断面形状を有しており、その側面は
平面で構成される。なお、ここで順テーパー状の断面形
状とは、例えば、図１（ｃ）に示すような等脚台形或い
は二等辺三角形を意味する。
【００３１】液相エピタキシにより薄膜を成膜した場
合、そのサイズに関わらず薄膜の断面形状は順テーパー
状となる。また、この場合、薄膜の側面にはある特定の
結晶面が現れるため、側面は平面状となる。このような
断面形状は、液相エピタキシにより形成した薄膜をパタ
ーニングする従来の方法を用いた場合においても観察さ
れる。
合、そのサイズに関わらず薄膜の断面形状は順テーパー
状となる。また、この場合、薄膜の側面にはある特定の
結晶面が現れるため、側面は平面状となる。このような
断面形状は、液相エピタキシにより形成した薄膜をパタ
ーニングする従来の方法を用いた場合においても観察さ
れる。
【００３２】例えば、図５（ａ）に示したように基板１
１の全面に磁性ガーネット層１２を液相エピタキシによ
り成膜した場合、磁性ガーネット層１２の断面形状は極
めて偏平ではあるが巨視的に見れば順テーパー状であ
り、その側面は平面となる。
１の全面に磁性ガーネット層１２を液相エピタキシによ
り成膜した場合、磁性ガーネット層１２の断面形状は極
めて偏平ではあるが巨視的に見れば順テーパー状であ
り、その側面は平面となる。
【００３３】しかしながら、基板１１の全面に磁性ガー
ネット層１２を成膜した場合には、エッチング法を用い
てパターニングを行う必要がある。そのため、このよう
な場合、最終的に形成される光導波路には、液相エピタ
キシにより形成された特徴的な断面形状は残されない。
すなわち、最終的に形成される光導波路の断面形状は、
エッチング工程で決定される。
ネット層１２を成膜した場合には、エッチング法を用い
てパターニングを行う必要がある。そのため、このよう
な場合、最終的に形成される光導波路には、液相エピタ
キシにより形成された特徴的な断面形状は残されない。
すなわち、最終的に形成される光導波路の断面形状は、
エッチング工程で決定される。
【００３４】磁性ガーネット層１２をドライエッチング
或いはウェットエッチングを用いてパターニングした場
合、得られる光導波路の断面形状はエッチング条件等に
応じて多様である。しかしながら、これら方法は、磁性
ガーネット層１２の露出部を等方的にエッチングするも
のであるので、それにより得られる光導波路の側面は曲
面となるものと考えられる。
或いはウェットエッチングを用いてパターニングした場
合、得られる光導波路の断面形状はエッチング条件等に
応じて多様である。しかしながら、これら方法は、磁性
ガーネット層１２の露出部を等方的にエッチングするも
のであるので、それにより得られる光導波路の側面は曲
面となるものと考えられる。
【００３５】また、反応性イオンエッチングは高い指向
性を有しているため、矩形状の断面形状を得るのには適
している。しかしながら、反応性イオンエッチングによ
り順テーパー状の断面形状を得ることは困難であると考
えられる。
性を有しているため、矩形状の断面形状を得るのには適
している。しかしながら、反応性イオンエッチングによ
り順テーパー状の断面形状を得ることは困難であると考
えられる。
【００３６】したがって、上記順テーパー状の断面形状
及び平面で構成された側面、より詳細には、所定の結晶
面で構成された側面を有する光導波路５が得られること
は、本方法において特徴的であるといえる。
及び平面で構成された側面、より詳細には、所定の結晶
面で構成された側面を有する光導波路５が得られること
は、本方法において特徴的であるといえる。
【００３７】上述した方法により形成される光導波路５
の幅に特に制限はないが、通常はサブミクロンのオーダ
ー〜数１０μｍの範囲内である。また、光導波路５の高
さについても特に制限はないが、通常はサブミクロンの
オーダー〜１０μｍの範囲内である。
の幅に特に制限はないが、通常はサブミクロンのオーダ
ー〜数１０μｍの範囲内である。また、光導波路５の高
さについても特に制限はないが、通常はサブミクロンの
オーダー〜１０μｍの範囲内である。
【００３８】光導波路５の側面と単結晶下地層１の主面
とがなす角度の範囲は、磁性ガーネット層４に用いる材
料等に応じて異なる。通常、この角度は０°より大きく
９０°よりも小さい。
とがなす角度の範囲は、磁性ガーネット層４に用いる材
料等に応じて異なる。通常、この角度は０°より大きく
９０°よりも小さい。
【００３９】上述したように、本方法により形成された
光導波路５は等脚台形状或いは二等辺三角形状の断面形
状を有する。光導波路５がいずれの断面形状をとるかは
光導波路５の幅や高さ及び光導波路５の側面と単結晶下
地層１の主面とがなす角度に応じて決定される。例え
ば、光導波路５は、その幅が広い場合には等脚台形状の
断面形状を有し、その幅が狭い場合には二等辺三角形状
の断面形状を有する。
光導波路５は等脚台形状或いは二等辺三角形状の断面形
状を有する。光導波路５がいずれの断面形状をとるかは
光導波路５の幅や高さ及び光導波路５の側面と単結晶下
地層１の主面とがなす角度に応じて決定される。例え
ば、光導波路５は、その幅が広い場合には等脚台形状の
断面形状を有し、その幅が狭い場合には二等辺三角形状
の断面形状を有する。
【００４０】単結晶下地層１を構成する材料としては、
磁性ガーネット層４と格子整合をとることができ且つ液
相エピタキシの際に磁性ガーネット層４が形成されるも
のであれば特に制限はなく、例えば、Ｇｄ3Ｇａ5Ｏ12等
のガーネットを挙げることができる。通常、単結晶下地
層１は、単結晶基板である。
磁性ガーネット層４と格子整合をとることができ且つ液
相エピタキシの際に磁性ガーネット層４が形成されるも
のであれば特に制限はなく、例えば、Ｇｄ3Ｇａ5Ｏ12等
のガーネットを挙げることができる。通常、単結晶下地
層１は、単結晶基板である。
【００４１】また、光導波路５を構成する磁性ガーネッ
トとしては、上記単結晶下地層１上に液相エピタキシに
より成長可能な材料であれば特に制限はなく、例えば、
（ＬｕＮｄＢｉ）3（ＦｅＡｌ）5Ｏ12等を挙げることが
できる。
トとしては、上記単結晶下地層１上に液相エピタキシに
より成長可能な材料であれば特に制限はなく、例えば、
（ＬｕＮｄＢｉ）3（ＦｅＡｌ）5Ｏ12等を挙げることが
できる。
【００４２】レジスト層２の材料に特に制限はなく、フ
ォトリソグラフィー技術において一般に使用されるフォ
トレジスト等を使用することができる。また、金属層３
の材料としては、例えば、Ｔｉのような金属を挙げるこ
とができる。
ォトリソグラフィー技術において一般に使用されるフォ
トレジスト等を使用することができる。また、金属層３
の材料としては、例えば、Ｔｉのような金属を挙げるこ
とができる。
【００４３】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
２（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、本発明の実施例に係る
光導波路素子の製造方法を概略的に示す断面図である。
図２（ｅ）に示す光導波路素子を、以下に示す方法によ
り作製した。
２（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、本発明の実施例に係る
光導波路素子の製造方法を概略的に示す断面図である。
図２（ｅ）に示す光導波路素子を、以下に示す方法によ
り作製した。
【００４４】まず、図２（ａ）に示すように、Ｇｄ3Ｇ
ａ5Ｏ12で示される組成のガーネット基板１上に、電子
ビーム露光用のポジ型レジストであるＯＥＢＲ−１００
０をスピナーにより塗布して厚さ０．５μｍの塗布膜を
形成した。この塗布膜を１８０℃で３０分間ベーキング
することにより、レジスト層２を形成した。
ａ5Ｏ12で示される組成のガーネット基板１上に、電子
ビーム露光用のポジ型レジストであるＯＥＢＲ−１００
０をスピナーにより塗布して厚さ０．５μｍの塗布膜を
形成した。この塗布膜を１８０℃で３０分間ベーキング
することにより、レジスト層２を形成した。
【００４５】次に、図２（ｂ）に示すように、このレジ
スト層２上に、真空蒸着装置を用いて厚さ約０．２μｍ
のＡｌ膜６を成膜した。このＡｌ膜６は、後述する電子
ビーム露光時に基板１が帯電するのを防止するものであ
る。
スト層２上に、真空蒸着装置を用いて厚さ約０．２μｍ
のＡｌ膜６を成膜した。このＡｌ膜６は、後述する電子
ビーム露光時に基板１が帯電するのを防止するものであ
る。
【００４６】Ａｌ膜６を成膜後、レジスト層２の光導波
路が形成されない領域を電子ビームで露光した。露光
後、Ａｌ膜６をＮａＯＨ水溶液を用いて除去した。その
後、レジスト層２をメチルイソブチルケトンとイソプロ
ピルアルコール（ＩＰＡ）とを１：１の比で混合してな
る現像液で現像し、ＩＰＡでリンスした。さらに、現像
後に僅かに残留する不所望なレジストをＯ2プラズマア
ッシングにより除去した。なお、アッシングは、入射電
力を５０Ｗとし、４５秒間行った。以上のようにして、
図２（ｃ）に示すレジスト層２からなるレジストパター
ンを形成した。
路が形成されない領域を電子ビームで露光した。露光
後、Ａｌ膜６をＮａＯＨ水溶液を用いて除去した。その
後、レジスト層２をメチルイソブチルケトンとイソプロ
ピルアルコール（ＩＰＡ）とを１：１の比で混合してな
る現像液で現像し、ＩＰＡでリンスした。さらに、現像
後に僅かに残留する不所望なレジストをＯ2プラズマア
ッシングにより除去した。なお、アッシングは、入射電
力を５０Ｗとし、４５秒間行った。以上のようにして、
図２（ｃ）に示すレジスト層２からなるレジストパター
ンを形成した。
【００４７】次に、このレジストパターンをマスクとし
て、基板１上に厚さ約９０ｎｍのＴｉ膜３を成膜した。
なお、Ｔｉ膜３は、Ｅ−ｇｕｎを用いて、すなわち、電
子ビームを用いた蒸着法により成膜した。
て、基板１上に厚さ約９０ｎｍのＴｉ膜３を成膜した。
なお、Ｔｉ膜３は、Ｅ−ｇｕｎを用いて、すなわち、電
子ビームを用いた蒸着法により成膜した。
【００４８】Ｔｉ膜３を成膜後、基板１をアセトン中に
浸漬させることによりリフトオフを行った。レジスト層
２上に成膜されたＴｉ膜３はレジストとともに除去さ
れ、基板１上に成膜されたＴｉ膜３のみが残留し、その
結果、図２（ｄ）に示す構造が得られた。
浸漬させることによりリフトオフを行った。レジスト層
２上に成膜されたＴｉ膜３はレジストとともに除去さ
れ、基板１上に成膜されたＴｉ膜３のみが残留し、その
結果、図２（ｄ）に示す構造が得られた。
【００４９】次に、Ｔｉ膜３をマスクとして、図２
（ｅ）に示すように、基板１上に（ＬｕＮｄＢｉ）
3（ＦｅＡｌ）5Ｏ12で示される組成の磁性ガーネットか
らなる光導波路５を液相エピタキシャル成長法により形
成した。なお、成長温度は７５５℃とし、成長時間は３
０秒〜１分とした。また、Ｔｉ膜３は、磁性ガーネット
の成長の際に、上記磁性ガーネットの液晶エピタキシャ
ル成長に用いた溶融液中に溶け込み、基板１上から消失
した。
（ｅ）に示すように、基板１上に（ＬｕＮｄＢｉ）
3（ＦｅＡｌ）5Ｏ12で示される組成の磁性ガーネットか
らなる光導波路５を液相エピタキシャル成長法により形
成した。なお、成長温度は７５５℃とし、成長時間は３
０秒〜１分とした。また、Ｔｉ膜３は、磁性ガーネット
の成長の際に、上記磁性ガーネットの液晶エピタキシャ
ル成長に用いた溶融液中に溶け込み、基板１上から消失
した。
【００５０】以上のようにして作製した図２（ｅ）に示
す光導波路素子の光導波路５の膜厚は約０．４５〜０．
６２μｍであり、波長１．５５μｍの光についての屈折
率は約２．２５〜２．２６であった（膜厚及び屈折率は
ｍ−ｌｉｎｅ法により測定した）。また、光導波路５の
露出面は平坦であり且つ結晶面で構成されていた。
す光導波路素子の光導波路５の膜厚は約０．４５〜０．
６２μｍであり、波長１．５５μｍの光についての屈折
率は約２．２５〜２．２６であった（膜厚及び屈折率は
ｍ−ｌｉｎｅ法により測定した）。また、光導波路５の
露出面は平坦であり且つ結晶面で構成されていた。
【００５１】図３及び図４は、以上のようにして作製し
た光導波路素子の電子顕微鏡写真である。図３に示す光
導波路素子において、光導波路５は等脚台形状の断面形
状を有している。一方、図４に示す光導波路素子におい
て、光導波路５は二等辺三角形状の断面形状を有してい
る。図３に示す光導波路素子はレジストパターンの線幅
をより広くした場合に得られたものであり、図４に示す
光導波路素子はレジストパターンの線幅をより狭くした
場合に得られたものである。以上から、金属マスク３の
開口幅に応じて、光導波路５の断面形状及び寸法を制御
可能であることが確認された。
た光導波路素子の電子顕微鏡写真である。図３に示す光
導波路素子において、光導波路５は等脚台形状の断面形
状を有している。一方、図４に示す光導波路素子におい
て、光導波路５は二等辺三角形状の断面形状を有してい
る。図３に示す光導波路素子はレジストパターンの線幅
をより広くした場合に得られたものであり、図４に示す
光導波路素子はレジストパターンの線幅をより狭くした
場合に得られたものである。以上から、金属マスク３の
開口幅に応じて、光導波路５の断面形状及び寸法を制御
可能であることが確認された。
【００５２】また、光導波路５の側面は基板１の主面と
約２２°の角度をなしており、且つ（３ ２ １）面に
相当することが確認された。
約２２°の角度をなしており、且つ（３ ２ １）面に
相当することが確認された。
【００５３】さらに、上記光導波路素子は、光導波路の
側壁がエッチングダメージを受けていないため、光損失
が極めて低減されていることが確認された。
側壁がエッチングダメージを受けていないため、光損失
が極めて低減されていることが確認された。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
光導波路は、所定のパターンの開口部を有する金属層が
形成された単結晶下地層上で結晶成長を生じさせること
により形成される。そのため、エッチングを用いた場合
とは異なり、その形状及び寸法を正確に制御することが
可能であり、且つ光導波路素子を少ない工程数で製造す
ることが可能である。
光導波路は、所定のパターンの開口部を有する金属層が
形成された単結晶下地層上で結晶成長を生じさせること
により形成される。そのため、エッチングを用いた場合
とは異なり、その形状及び寸法を正確に制御することが
可能であり、且つ光導波路素子を少ない工程数で製造す
ることが可能である。
【００５５】すなわち、本発明によると、磁性ガーネッ
トで構成された光導波路を有し、その形状及び寸法を正
確に制御することが可能な光導波路素子及びその製造方
法が提供される。また、本発明によると、磁性ガーネッ
トで構成された光導波路を有し、少ない工程数で製造す
ることが可能な光導波路素子及びその製造方法が提供さ
れる。
トで構成された光導波路を有し、その形状及び寸法を正
確に制御することが可能な光導波路素子及びその製造方
法が提供される。また、本発明によると、磁性ガーネッ
トで構成された光導波路を有し、少ない工程数で製造す
ることが可能な光導波路素子及びその製造方法が提供さ
れる。
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本発明の一実施
形態に係る光導波路素子の製造方法を概略的に示す断面
図。
形態に係る光導波路素子の製造方法を概略的に示す断面
図。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、本発明の実施例
に係る光導波路素子の製造方法を概略的に示す断面図。
に係る光導波路素子の製造方法を概略的に示す断面図。
【図３】本発明の実施例に係る光導波路素子の電子顕微
鏡写真図。
鏡写真図。
【図４】本発明の実施例に係る光導波路素子の電子顕微
鏡写真図。
鏡写真図。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、従来の磁性ガー
ネット光導波路の形成方法を概略的に示す断面図。
ネット光導波路の形成方法を概略的に示す断面図。
１，１１…基板 ２，１４…レジスト層 ３…金属層 ４，１２…磁性ガーネット層 ５…光導波路 ６…Ａｌ膜 １３…シリコン酸化物層 １５…金属パターン
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/12 - 6/14 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (5)
- 【請求項１】 単結晶下地層と前記単結晶下地層上に形
成された磁性ガーネット層とを具備し、前記磁性ガーネ
ット層は前記単結晶下地層上に単結晶の磁性ガーネット
から実質的になる単結晶部と多結晶の磁性ガーネットか
らなる多結晶部とが並置された構造を有し、前記単結晶
部は光導波路を構成していることを特徴とする光導波路
素子。 - 【請求項２】 前記単結晶部は前記多結晶部に比べてよ
り厚く形成されたことを特徴とする請求項１に記載の光
導波路素子。 - 【請求項３】 前記光導波路の露出部は順テーパー状の
断面形状を有すること及び前記光導波路の露出した側面
は平面で構成されたことを特徴とする請求項２に記載の
光導波路素子。 - 【請求項４】 単結晶下地層上に所定のパターンの開口
部を有する金属層を形成する工程と、 前記金属層が形成された単結晶下地層の露出面上で液相
エピタキシにより磁性ガーネットの結晶成長を生じさせ
つつ前記金属層の溶融を生じさせて前記単結晶下地層の
前記開口部に対応する領域に単結晶の磁性ガーネットか
ら実質的になる光導波路を形成するとともに前記金属層
を前記単結晶下地層上から除去する工程とを具備するこ
とを特徴とする光導波路素子の製造方法。 - 【請求項５】 前記光導波路を形成するとともに前記金
属層を除去する工程は、前記単結晶下地層の前記金属層
を除去することにより露出した面上で多結晶の磁性ガー
ネットを成長させることを含む請求項４に記載の光導波
路素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14638499A JP3079264B1 (ja) | 1999-05-26 | 1999-05-26 | 光導波路素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14638499A JP3079264B1 (ja) | 1999-05-26 | 1999-05-26 | 光導波路素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3079264B1 true JP3079264B1 (ja) | 2000-08-21 |
| JP2000338346A JP2000338346A (ja) | 2000-12-08 |
Family
ID=15406492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14638499A Expired - Lifetime JP3079264B1 (ja) | 1999-05-26 | 1999-05-26 | 光導波路素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3079264B1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9687962B2 (en) | 2012-06-29 | 2017-06-27 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive article and method of forming |
| US9862041B2 (en) | 2009-08-14 | 2018-01-09 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive articles including abrasive particles bonded to an elongated body |
| US9878382B2 (en) | 2015-06-29 | 2018-01-30 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive article and method of forming |
| US9902044B2 (en) | 2012-06-29 | 2018-02-27 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive article and method of forming |
-
1999
- 1999-05-26 JP JP14638499A patent/JP3079264B1/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9862041B2 (en) | 2009-08-14 | 2018-01-09 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive articles including abrasive particles bonded to an elongated body |
| US9687962B2 (en) | 2012-06-29 | 2017-06-27 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive article and method of forming |
| US9902044B2 (en) | 2012-06-29 | 2018-02-27 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive article and method of forming |
| US10596681B2 (en) | 2012-06-29 | 2020-03-24 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive article and method of forming |
| US9878382B2 (en) | 2015-06-29 | 2018-01-30 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive article and method of forming |
| US10137514B2 (en) | 2015-06-29 | 2018-11-27 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive article and method of forming |
| US10583506B2 (en) | 2015-06-29 | 2020-03-10 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive article and method of forming |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000338346A (ja) | 2000-12-08 |
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