JPH02205805A

JPH02205805A - チャンネル型光導波路の製造方法

Info

Publication number: JPH02205805A
Application number: JP2592289A
Authority: JP
Inventors: Akira Enomoto; 亮榎本; Kazuyuki Otsuki; 大槻　一行; Yasushi Sakai; 酒井　靖史
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1989-02-06
Filing date: 1989-02-06
Publication date: 1990-08-15
Anticipated expiration: 2013-08-13
Also published as: JP2787324B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、基板上に屈折率差を有する領域を設け、その
領域のみ導波するようにした、所謂チャンネル型光導波
路の製造方法に関する。

（従来の技術及び解決すべき課題）光導波路には、基板上に厚さ数μｍの平面状薄膜を設け
たスラブ（平面）型光導波路と、更にその面内にも帯状
に屈折率差を設け、帯状領域のみ導波するチャンネル型
光導波路がある。そして、このチャンネル型光導波路は
、その断面構造の相違により埋め込み形、ストリップ型
、リブ型などがある。

基板上に帯状に薄膜を設けたストリップ型のチャンネル
型光導波路は、従来は通常、基板の上に結晶膜を生成さ
せ、この上に光導波路の形状のマスクパターンを施し、
次いでエツチングを行ないマスクパターン以外の結晶膜
を除去して光導波路を作成していた。しかし、この方法
では、光導波路の形状の制御が難しく、エツチングによ
る光導波路への影響が懸念され、また基板に影響を与え
ることなく結晶膜のみを選択的にエツチングする必要が
あるなど種々の問題点が存在する。

本発明は、上記従来法の欠点がない、チャンネル型先導
波路の製造方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）ｌ明者等は、液相エピタキシャル法などにより基板上に
形成させた結晶膜の結晶の性質、状態は、基板の表面の
粗さの程度に著しく影響され、その粗さの程度により結
晶膜が形成されないか、或は形成されてもその膜の結晶
の質は劣悪でエツチング等で簡単に除去されることを知
見し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、光導波路形成部分を鏡面状態とな
し、他の部分を粗面状態となした基板に。

結晶膜形成を行なわせることを特徴とするチャンネル型
光導波路の製造方法である。

上記の結晶膜形成は、液相エピタキシャル法、化学堆積
法（Ｃ￥Ｄ法）、分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ法）
、真空蒸着法又はスパッタリング法により行なうことが
できる。

鏡面状態部分と粗面状態部分とをもつ基板に液相エピタ
キシャル法、　ＣＶＯ法、又はＭＢＥ法により結晶成長
を行なわせると上記の鏡面状態の部分には良品な結晶膜
が育成するが、粗面状態の部分には膜が育成されないか
、育成されてもその膜は劣悪で簡単にエツチングで除去
できるので、本発明方法によれば、先導波路を形成すべ
き部分を鏡面状態にし、他の部分を粗面状態にし結晶成
長により結晶膜を形成させるという簡単な手段の採用に
より、基板に容易に光導波路を形成でき、従ってチャン
ネル型光導波路を容易に作成することができる。粗面状
態の部分、すなわち光導波路形成部分以外の部分に膜が
育成された場合にも、この膜は劣悪であるので、光導波
路形成部をマスクすることなくそのままリン酸などでエ
ツチングすると光導波路形成部以外の部分の膜は除去さ
れ、光導波路が形成される。

又、基板上に生成した結晶膜の性質、状態が基板表面の
粗さに影響されるのは、基板上に真空蒸着法又はスパッ
タリング法により、結晶膜を形成させる場合にも云える
ことを本発明者等は知見した。この真空蒸着法又はスパ
ッタリング法による場合においては、真空蒸着又はスパ
ッタリングで基板の鏡面状態の部分に形成された膜は、
作成条件により真空蒸着又はスパッタリングのみで単結
晶膜となるか、或は真空蒸着又はスパッタリング後の熱
処理によって単結晶化されるが、粗面状態の部分に生成
した膜は熱処理の有無にかかわらず単結晶化されず、熱
処理の後、剥離してしまう。

従って、基板上に簡単に光導波路が形成でき、チャンネ
ル型光導波路を容易に製造することができる。

以上のように、本発明によると、−旦基板全面に良品の
結晶膜を育成させ、これにマスクしてエツチングを行い
、光導波路形成部のみ残存させる従来法が有する前記の
問題点を解消することができる。

本発明方法で適用できる基板は、ガドリニウム・ガリウ
ム・ガーネット（ＧＧＧ、Ｇｄ、Ｇａ、Ｏ，□）、サマ
リウＡ−ガリウムーガーネット（ｓｍａａ、ｓｖａｍａ
ａ５ｏ１ｚ）、ネオジウム・ガリウム・ガーネット（Ｎ
ｄＧＧ、Ｎｄ３Ｇａ、０１２）。

サファイア（ＡＱｚ０３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮ
ｂＯｘ　）、タンタル酸リチウム（ＬｘＴａＯａ　）な
どである。

基板上に鏡面状態の部分（先導波路形成部分）と粗面状
態の部分を作るには、すなわち結晶膜を育成させるに当
っての基板の準備には種々の方法が採用できる０例えば
、基板表面全体を鏡面仕上げし、光導波路形成部１分以
外の部分にレジストパターンにより、レジスト膜をつく
り、次に全面にスパッタリング法でチタンなどの金属膜
を形成し、次いでレジスト膜部分の金属膜をレジストと
共に除去して露出させ、その面を研磨紙でラッピングし
て粗面状態となし、最後に金属膜を除去して鏡面状態部
分を露出させて作成する。また、この逆に基板表面全体
を粗面状態となし、光導波路形成部分にレジストパター
ンによりレジスト膜を形成し１次に全面に金属膜を形成
し、その後レジスト膜部分の金属膜をレジストと共に除
去し、光導波路形成部分を露出させ鏡面仕上げし、最後
に金属膜を除去して粗面を露呂させて作成することもで
きる。

本発明で光導波路を形成させる材料としては、イツトリ
ウム鉄ガーネット（ＹＩＧ、Ｙ３ＦｅｓＯｚｚ）、イツ
トリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ、Ｙ、Ａ　ｎ
　ｓＯ１□）、またはその置換体（ガドリニウム鉄ガー
ネット（ＧｄＩＧ）など）、部分置換体（（Ｂｌ＋Ｙ）
３．Ｆｅ５ｏｔｚなど）のガーネット結晶膜、ＺｎＯ、
Ｓｕｎ、、　Ａｇ２Ｏ３などの酸化物結晶膜、戒はＬｉ
Ｎｂ０．　、ＬｉＴａＯ３，Ｂａ、ＮａＮｂ５Ｏｔｓな
どの複合酸化物結晶膜などが用いられる。

本発明は、チャンネル型光導波路、特にストリップ型の
チャンネル型光導波路の製造に適する。

また、本発明はチャンネル型光導波路の製造のみならず
、基板上に部分的に結晶膜を構成させて製造する薄膜型
プリズム、導波路型レンズ、フィルター及びグレーティ
ング（回折格子）を用いた光デバイス（波長フィルター
、光路変換器、グレーティングレンズ、集光グレーティ
ングカップラ）など各種の光デバイスの製造にも適用で
きる。

実施例Ａ、結晶膜育成に当っての基板準備の実施例例１工）直径２インチ、厚さ０．５■のＧＧＧ　（Ｇｄ３Ｇ
ａｓ　ｏ、　＊　−ガドリニウム・ガリウム・ガーネッ
ト）単結晶ウェハの片面を＃２０００の耐水研磨紙でラ
ッピングした後、超音波洗浄、乾燥した。

２）次いで、ラップ研磨面にフォトレジストを塗布し、
露光および現像処理により、１０μ鳳の幅のレジストパ
ターン（光導波路形成部分にレジストが残っている）を
形成した。

３）その後、ＲＦ（高周波）スパッタリング法によりＴ
ｉ金属膜を形成し、レジストパターン上にＴｉ金属膜を
レジストと共に除去する。すなわち、１０μｍの幅の光
導波路部分はＧＧＧラップ研磨面であり。

その他の面はＴｉ金属膜により被覆されている状態とな
る。

４）この状態のまま、露出したＧＧＧラップ面を鏡面状
態となるよう研磨した後、Ｔｉ金属膜をフッ酸：硝酸：
水＝１：１：５０の水溶液で除去して、ラップ研磨面を
露出させた。

これにより、ウェハ全体は＃２０００ラップ研磨面であ
るが、光導波路形成部分においては、鏡面研磨により表
面が鏡面状態に整えられた状態となる。

例２ ■）直径２インチ、厚さ０．５＋ａｍのＧＧＧ　（Ｇｄ
、　Ｇａ、　０．　、　。

ガドリニウム・ガリウム・ガーネット）単結晶ウェハの
片面を鏡面研磨した後、フォトレジストを塗布し、露光
および現像処理により、　１０μ厘の幅のレジストパタ
ーン（光導波路形成部分以外の部分にレジストが残って
いる）を形成した。

２）その後、ＲＦスパッタリング法によりＴｉ金属膜を
形成し、レジストパターン上のＴｉ金属膜をレジストと
共に除去する。すなわち、１０μＩの幅の光導波路形成
部分はＴｉ金属膜により被覆されている状態であり、そ
の他の面はＧＧＧ鏡面研磨面の状態である。

３）この状態のまま、　＄１０００の耐水研磨紙でＴｉ
金属膜の全てがなくならないようにラッピングした後、
超音波洗浄し、Ｔｉ金属膜をフッ酸：硝酸：水：１：１
：５０の水溶液で除去する。

これにより、光導波路形成部分は鏡面研磨された状態で
、それ以外の面は＃１０００ラップ研磨面状態となる。

例３１）　２０＋ｍｍ　Ｘ　２０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのサ
ファイア（ＡＬＯＩ）の単結晶ウェハを鏡面研磨した後
、フォトレジストを塗布し、露光および現像処理により
、１０μｍの幅のレジストパターン（先導波路形成部分
以外の部分にレジストが残っている）を形成した。

２）その後、ＲＦスパッタリング法によりＴｉ金属膜を
形成し、レジストパターン上のＴｉ金属膜をレジストと
共に除去する。すなわち、１０μｍの幅の光導波路形成
部分はＴｉ金属膜により被覆されている状態で、その他
の面はサファイア鏡面研磨面の状態となる。

３）この状態のまま、　＃１０００の耐水研磨紙でＴｉ
金属膜の全てがなくならないようにラッピングした後、
超音波洗浄し、Ｔｉ金属膜をブッ酸：硝酸：水＝１＝ｌ
：５０の水溶液で除去する。

これにより、光導波路形成部分は鏡面研磨された状態で
、それ以外の面はＩＩｔｏｏｏラップ研磨面状態となる
。

Ｂ、チャンネル型光導波路作成の実施例例１１）基板準備の実施例の例２で得たウェハを、基板を融
液中に回転させながら浸漬して基板上に結晶膜を育成さ
せるＬＰ１１’成長育成装置にセットし。

ＰｂＯ，Ｂｉ、０３．Ｂ２０．をフラックス成分とした
Ｂｉ、　Ｙ２Ｆｅ。

Ａ　Ｑ　１ｏ１２＋ｐｂｏ＋ｌ３ｉ２ｏ、◆Ｂ２０．の
混合物融液中で、（Ｂｉ　。

Ｙ）、　（Ｆａ、Ａ　Ｑ　）、０１□単結晶薄膜をウェ
ハ上に育成した。育成条件は、基板回転数１１００ｒｐ
、育成温度８４０℃、育成時間１０分であった６次いで
前記融液上で基板を回転数１１００Ｏｒｐ、３０秒間の
条件で回転させ、融液を振り切った。徐冷の後、酢酸に
１２時間浸漬することにより余剰な付着物であるフラッ
クス成分を除去した。

２）光導波路部分である鏡面研磨面には、８〜１２μ＋
ｎの良質な（ＢｌｙＹ）ｉ　（Ｆｅ、Ａ　Ｑ　）ｓｏ□
ｓ単結晶薄膜が成長したが、光導波路以外の部分である
ラップ研磨面には何ら成長せず、ラップ研磨面のままで
あった。

３）これにより、良好な（Ｂｉ＋Ｙ）ｉ　（ＦｅｔＡ　
Ｑ　）ｓｏｘａ単結晶薄膜チャンネル型光導波路を得た
。

例２１）基板準備の実施例の例１で得たウェハをＲＦスパッ
タリング装置をセットし、Ｂｉ、Ｙ、Ｆｅ、Ａ　Ｑの各
酸化物を原料として作成したＢｉ工Ｙ、Ｆｅ４Ａ　Ｑ　
、０１□焼結体をターゲットとして用いて（ａｉ、ｙ）
、　（Ｆｅ、Ａ　Ｒ）ｓ０１８薄膜を育成した。

スパッタ条件　ガス圧　Ａｒ；８　Ｘ　１０””ＰａＯ
，；２　Ｘ　１０−’Ｐａ基板温度　５００℃、時間　２０ｈｒこれにより、膜厚２μ鳳の（ＢｉｔＹ）ａ　（Ｆｅ、Ａ
　Ａ　）ｇｏａｔ単結晶含有多結晶薄膜を得た。

２）次いで、単結晶化を図るために、酸素雰囲気中７０
０℃、１５時間熱処理を行ったところ、鏡面状態である
光導波路部分の膜のみが単結晶化しウェハ上に残ったが
、他の部分は単結晶化されず剥離除去された。これによ
り良好な（Ｂｌ　ｌ　Ｙ）３　（Ｆｅ　ｔ　Ａ　４１　
）　。

０□２単結晶薄膜チヤンネル型光導波路を得た。

例３１）基板準備の実施例の例３で得たウェハをＲＦスパッ
タリング装置をセットし、Ｌｔｈ２Ｃ０３とＮｂ、　Ｏ
。

の混合物の焼結体をターゲットとして用いて、ＬｉＮｂ
０．薄膜を育成した。

スパッタ条件　ガス圧　Ａｒ；５ｍ＋Ｔｏｒｒ０２；５
ｍＴｏｒｒ基板温度　ＳＯＯ℃、時間　２０ｈｒこれにより、膜厚１μＩのＬｉＮｂ０．単結晶含有多結
晶薄膜を得た。

２）次いで、単結晶化を図るために、酸素雰囲気中７０
０℃、１５時間熱処理を行ったところ、鏡面状態である
光導波路部分の膜のみが単結晶化しウェハ上に残ったが
、他の部分は単結晶化されず剥離除去された。これによ
り良好なＬｉＮｂ０ｉ単結晶薄膜チヤンネル型光導波路
を得た。

（発明の効果）本発明によれば、基板の光導波路形成部分を鏡面状態に
し、他の部分を粗面状態にして、該基板に液相エピタキ
シャル法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法又は真空蒸着法或はスパ
ッタリング法により結晶膜を形成させるという簡単な手
段により光導波路を形成できるので、容易にチャンネル
型先導波路を製造することができ、また単結晶膜をエツ
チングにより光導波路を形成する従来方法の有する各種
の問題点が解消できるので、工業的に極めて有用である
。

Claims

【特許請求の範囲】１、光導波路形成部分を鏡面状態となし、他の部分を粗
面状態となした基板に、結晶膜形成を行なわせることを
特徴とするチャンネル型光導波路の製造方法。２、結晶膜形成を液相エピタキシャル法、化学堆積法（
ＣＶＤ法）、分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ法）、真
空蒸着法又はスパッタリング法で行う請求項第１項記載
のチャンネル型光導波路の製造方法。