JP3820849B2 - 光導波路の製造方法 - Google Patents

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JP3820849B2 JP2000192153A JP2000192153A JP3820849B2 JP 3820849 B2 JP3820849 B2 JP 3820849B2 JP 2000192153 A JP2000192153 A JP 2000192153A JP 2000192153 A JP2000192153 A JP 2000192153A JP 3820849 B2 JP3820849 B2 JP 3820849B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野で広く用いられる光導波路の製造方法に係り、コア径変換光導波路の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、光通信分野で広く用いられる光導波路の内、幅の異なるコアを有する光導波路が知られている。
【0003】
この種のものでは、図3a〜図3kに示すように、例えば、石英基板1上にコア材料2を8μm堆積し、このコア材料2の上にエッチングマスクとなるWSi3をスパッタ法により堆積する。つぎに、フォトリソグラフイ及び反応性イオンエッチング(RIE)によって、WSi3をエッチングし、幅が徐々に変化するコアパターン4を形成する。この場合、コアパターン4の幅は最大のもので9μm、最小のもので5μmとする。
【0004】
つぎに、WSi3をマスクにして、コア材料2をフォトリソグラフイ及び反応性イオンエッチングによってエッチングし、コア5を形成する。そして、上記WSi3を除去した後、コア5および石英基板1上に、オーバークラッド6を堆積して導波路を形成する。
【0005】
この場合、幅が最大のコア5および最小のコア5の幅(7e、7f)、及び高さ(8e、8f)を測定した。
【0006】
上記製法によると、幅が最大のコア5の幅7eは8.2μm、高さ8eは8.0μmであった。また、幅が最小のコア5の幅7fは4・2μm、高さ8fは高さ8eと等しく8.0μmであった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光導波路のコア形成法では、コア材料を堆積し、該堆積膜(コア膜)をエッチングして矩形状のコアを形成するため、コア5の高さはコア膜の厚さで決まり、高さの異なるコア5を同一面内に同時に形成することはできない。
【0008】
一方、光導波路において、モードフィールド径を変化させるために、コア5の径を変化させることが有効である。
【0009】
しかし、従来の構成では、光導波路においてコア5の高さが一定であるため、コア5の幅のみを変化させて対応しなければならず、モードフィールド径を変化させるのに十分な効果が得られない。
【0010】
そこで、本発明の目的は、高さの異なるコアを同一面に同時に形成することができる光導波路の製造方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、アンダークラッド上に、幅が異なり且つ断面形状が矩形のコアを形する工程と、コア及びアンダークラッド上に表面保護膜を堆積する工程とを備え、コア及び表面保護膜をプラズマ中でスパッタエッチングしコアの中で最大の幅の部分の断面形状が三角形となるまでエッチングすることによりコアの断面形状が相似形を保ちながら三角形とする工程と、コア及びアンダークラッド上にオーバークラッドを堆積する工程を含み、コアの幅に比例してコアの高さが異なると共に断面形状が三角形となるコアを同一面内に形成することを特徴とする。
【0013】
請求項記載の発明は、請求項において、プラズマがArガス又はArを含むガスを導入したプラズマであることを特徴とする。
【0014】
請求項記載の発明は、請求項において、光導波路が石英系ガラス光導波路であり、表面保護膜が石英系ガラスであり、プラズマがOガスを導入したプラズマであることを特徴とする。
【0016】
つぎに、本発明の動作を説明する。
【0017】
断面形状が矩形状の構造物を、Ar等のプラズマ中でスパッタエッチングすると、矩形上部の2点の角が選択的にエッチングされ、断面形状が六角形となる。さらにエッチングを続けると、上部の2斜面は底面に対して一定の角度を保ちながら、他の面よりも速くエッチングされ、断面形状は三角形となる。断面形状が三角形となった後さらにエッチングを続けると、2斜面は底面に対して一定の角度を保ちながら、底面よりも速くエッチングされて、断面形状は相似形を保ちながら、幅、高さが小さくなる。
【0018】
すなわち、アンダークラッド上に幅の異なる、断面形状が矩形状のコアを形成し、該コアをAr等のプラズマ中でスパッタエッチングし、幅が最大のコアが三角形になるまでエッチングすると、コアの断面形状は相似な三角形となり、該コアの高さは幅に比例して異なる。以上により、幅及び高さが異なるコアを同一面内に形成することができる。
【0019】
本発明では、解決すべき課題を克服するために、アンダークラッド上に、幅が異なり且つ断面形状が矩形のコアを形成し、該コアをAr等のプラズマ中でスパッタエッチングして断面形状が三角形になるまでエッチングし、該コア及びアンダークラッド上にオーバークラッドを堆積して、幅及び高さが異なるコアを同一面内に有する光導波路を形成する。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照して説明する。
【0021】
第一の実施形態
図1a〜図1mにおいて、1は石英基板を示している。この石英基板1上にはコア材料2を厚さ8μm堆積し、このコア材料2の上には、エッチングマスクとなるWSi3をスパッタ法で堆積する。
【0022】
基板は、石英基板1に限定されず、基板上にアンダークラッドを形成し、その上にコア材料2を堆積してもよい。なお、本明細書では、アンダークラッドと呼称した場合、石英基板1を含めるものとする。つぎに、フォトリソグラフイ及び反応性イオンエッチング(RIE)によってWSi3をエッチングして、幅が徐々に変化するコアパターン4を形成する。この場合、コアパターン4の幅は最大のもので9μm、最小のもので5μmとする。
【0023】
つぎに、WSi3をマスクにして、コア材料2を、RIEによってエッチングして、コア5を形成する。さらに、WSi3を除去した後、Arガス又はArを含むガスを導入したプラズマ中で、コア5および石英基板1をスパッタエッチングして、図1kに示すように、コア5の断面形状が、幅が最大のものでも、三角形になるように処理する。
【0024】
この処理の手順を、より詳細に説明する。
【0025】
すなわち、断面形状が矩形状の構造物(図1i)を、Ar等のプラズマ中でスパッタエッチングすると、図示は省略したが、矩形上部の2点の角が選択的にエッチングされて、まず、断面形状が六角形となる。
【0026】
さらにエッチングを続けると、上部の2斜面は、底面に村して一定の角度を保ちながら、他の面よりも速くエッチングされて、断面形状が三角形となる。断面形状が三角形となった後、さらにエッチングを続けると、2斜面は底面に対して一定の角度を保ちながら、底面よりも速くエッチングされて、断面形状は相似形を保ちながら、コアの幅、高さが小さくなる。
【0027】
このようにアンダークラッド上に幅の異なる、断面形状が矩形状のコアを形成し、該コアをAr等のプラズマ中でスパッタエッチングし、幅が最大のコアが三角形になるまでエッチングすると、コアの断面形状が相似な三角形となり、該コアの高さが幅に比例して異なるものとなる。これにより、幅及び高さの異なるコアを同一面内に形成することができる。
【0028】
そして、最後に、コア5および石英基板1上に、オーバークラッド6を堆積することにより石英系ガラス光導波路を形成する。
【0029】
この場合、幅が最大のコア5および最小のコア5の幅(7a、7b)、及び高さ(8a、8b)を測定した。
【0030】
上記製法によると、幅が最大のコア5の幅7aは7.1μm、高さ8aは6.1μmであった。また、幅が最小のコア5の幅7bは3.0μm、高さ8bは2.6μmであった。
【0031】
本実施形態では、アンダークラッド上に、幅が異なり且つ断面形状が矩形のコア5を形成し、該コア5をAr等のプラズマ中でスパッタエッチングして断面形状が三角形になるまでエッチングし、該コア5及びアンダークラッド上にオーバークラッド6を堆積しているため、幅及び高さが異なるコア5を同一面内に有した光導波路を形成することができる。
【0032】
第二の実施形態
この実施形態では、断面形状が矩形のコア5を形成し、WSi3を除去するまでの工程が、上記第一の実施形態と同じである。
【0033】
その後、図2a〜図2gに示すように、石英基板1及びコア5上に表面保護膜9として石英系ガラス等のSiO2膜をO2ガスを導入したプラズマCVDにより堆積し、Arプラズマ中でコア5、表面保護膜9及び石英基板1をスパッタエッチングして、コア5の断面形状が、幅が最大のものでも三角形であり、且つ表面保護膜9がなくなるまでエッチングする。
【0034】
そして、コア5及び石英基板1上に、オーバークラッド6を堆積して石英系ガラス光導波路を形成する。
【0035】
この場合、幅が最大のコア5および最小のコア5の幅(7c、7d)、及び高さ(8c、8d)を測定した。
【0036】
上記製法によると、幅が最大のコア5の幅7cは7.9μm、高さ8cは6.9μmであった。また、幅が最小のコア5の幅7dは4.1μm、高さ8dは3.5μmであった。
【0037】
この実施形態では、石英基板1及びコア5上に表面保護膜9が形成されるため、スパッタエッチングする場合、石英基板1及びコア5が保護され、製品歩留まりが向上する等の効果が得られる。
【0038】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものでないことは明らかである。
【0039】
【発明の効果】
本発明によれば、断面形状が相似な三角形を保ちつつ幅及び高さが徐々に変化するコアを有する光導波路を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による第一の実施形態の工程図である。
【図2】本発明による第二の実施形態の工程図である。
【図3】従来方法の工程図である。
【符号の説明】
1 石英基板
2 コア材料
3 WSi
4 コアパターン
5 コア
7a、7b、7c、7d、7e、7f コア幅
8a、8b、8c、8d、8e、8f コア高さ
9 表面保護膜

Claims (3)

  1. アンダークラッド上に、幅が異なり且つ断面形状が矩形のコアを形成する工程と、上記コア及び上記アンダークラッド上に表面保護膜を堆積する工程とを備え、上記コア及び上記表面保護膜をプラズマ中でスパッタエッチングし上記コアの中で最大の幅の部分の断面形状が三角形となるまでエッチングすることにより上記コアの断面形状が相似形を保ちながら三角形とする工程と、上記コア及び上記アンダークラッド上にオーバークラッドを堆積する工程を含み、上記コアの幅に比例して上記コアの高さが異なると共に断面形状が三角形となるコアを同一面内に形成することを特徴とする光導波路の製造方法。
  2. 請求項において、上記プラズマがArガス又はArを含むガスを導入したプラズマであることを特徴とする光導波路の製造方法。
  3. 請求項において、光導波路が石英系ガラス光導波路であり、表面保護膜が石英系ガラスであり、プラズマがOガスを導入したプラズマであることを特徴とする光導波路の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108328567A (zh) * 2018-01-08 2018-07-27 东南大学 一种获得高密度不等高晶体微针阵列的方法

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