JPH05249334A

JPH05249334A - 石英系ミラー導波路の製造方法

Info

Publication number: JPH05249334A
Application number: JP5054292A
Authority: JP
Inventors: Shiro Nakamura; 史朗中村; Isao Oyama; 功大山; Takeshi Ueki; 健植木; Takeo Shimizu; 健男清水; Hisaharu Yanagawa; 久治柳川
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1992-03-09
Filing date: 1992-03-09
Publication date: 1993-09-28

Abstract

(57)【要約】【目的】ミラーの反射損失が低減しているミラー導波
路の製造方法を提供する。【構成】下部クラッド層２と上部クラッド層３の間に
埋設されている光導波用コアパターンにおける光導波路
４の折返し部に、同じく前記下部クラッド層２の上に形
成されている目合わせパターン６ａ，６ｂを基準にして
ミラーを形成するに際し、前記目合わせパターン６ａ，
６ｂをその高さが前記上部クラッド層３表面の高さと一
致するように形成し、かつ、前記目合わせパターン６
ａ，６ｂの上には上部クラッド層を形成することなく前
記光導波用コアパターンの光導波路４を埋設する上部ク
ラッド層３を形成したのち、前記目合わせパターン６
ａ，６ｂを基準にして前記光導波路４の折返し部にミラ
ー用スリットを形成し、ついで、前記ミラー用スリット
に金属膜を付着せしめてミラーを形成する石英系ミラー
導波路の製造方法。【効果】目合わせパターンは露出しているので、それ
を視認しながらミラー用スリットを形成でき、ミラーの
位置精度を高めることができるので低損失となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光通信システムに用いる
石英系ミラー導波路の製造方法に関し、更に詳しくは、
上・下クラッド層に埋設されている光導波用コアパター
ンの光導波路の折返し部に高い精度でミラーを形成する
ことができ、もってミラー部における反射損失の低減を
可能たらしめる石英系ミラー導波路の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】最近の光通信システムの組立てにおいて
は、導波光の進行方向を変えるために、石英系のミラー
導波路が提案されている。このミラー導波路は、図２８
の概略平面図および図２８のXXIX−XXIX線に沿う断面図
である図２９に示したような構造のものが一般的であ
る。

【０００３】すなわち、例えばＳｉから成る基板１の上
に石英系の下部クラッド層２と上部クラッド層３が順次
積層され、これら上・下クラッド層２，３の中に光導波
用コアパターンの光導波路４が埋設されている。この光
導波路４は、所望の角度で折返している折返し部４ａを
備え、そしてこの位置にミラー５が形成されている。こ
のミラー５は、後述する方法で形成されるミラー用スリ
ット５ｃとその表面を被覆して形成される金属膜１２と
から成っている。

【０００４】なお、ミラー５の両側に位置する凹み５
ａ，５ｂは、後述するミラー形成時に利用する目合わせ
パターンをエッチング除去したときに形成された凹みで
ある。このようなミラー導波路は、従来、つぎのように
して製造されている。以下にその工程を図１７〜図２７
に則して説明する。まず、例えばＳｉから成る基板１の
上に、通常は火炎堆積法によって石英ガラスの微粒子を
堆積したのちそれをガラス化して、所望厚みの下部クラ
ッド層２、コア層４’を順次形成する（図１７）。

【０００５】ついで、コア層４’に対し、ホトリソグラ
フィー技術とエッチング技術を適用して、光導波用コア
パターンを描く光導波路４と前記した目合わせパターン
６ａ，６ｂを形成し、更にこの上から火炎堆積法を適用
して石英ガラスの微粒子を堆積したのちそれをガラス化
して所望厚みの上部クラッド層３を形成することによ
り、下部クラッド層２の上に形成されている光導波路４
と目合わせパターン６ａ，６ｂを埋設して、埋込み導波
路Ａを製造する（図１８）。

【０００６】この埋込み導波路Ａの上にホトレジストを
塗布してレジスト膜７’を成膜し、その上に、目合わせ
パターン６ａ，６ｂの直上の部分のみが描画されている
ホトマスク８を、目合わせパターン６ａ，６ｂを基準に
して位置決めして載せたのちそこにホトリソグラフィー
を行ない、更に前記直上部分以外のレジスト膜７’をエ
ッチング除去して上部クラッド層３の上にホトレジスト
部分７ａ，７ｂを残置せしめる（図１９，図２０）。

【０００７】ついで、ホトレジスト部分７ａ，７ｂをマ
スクにして上部クラッド層３の一部をエッチング除去
し、上部クラッド層３における目合わせパターン６ａ，
６ｂの上に、これら目合わせパターンと同一パターンを
した突起３ａ，３ｂをそれぞれ形成し、更にその上に、
例えばα−Ｓｉをスパッタ法で被着させることにより、
上部クラッド層３の全面を覆うマスク層９を形成する
（図２１，図２２）。

【０００８】その後、マスク層９の全面にホトレジスト
を塗布してレジスト膜１０を成膜し、その上に、目合わ
せパターン６ａ，６ｂと光導波路４におけるミラー形成
用の位置（図２８における折返し部４ａ）に相当する個
所がスリット状に描画されているホトマスク１１を載せ
てホトリソグラフィーを行ない（図２３）、その後、目
合わせパターン６ａ，６ｂとミラー形成用相当個所の直
上のレジスト膜１０のみをエッチング除去してその部分
のマスク層９を露出させる（図２４）。

【０００９】ついで、残余のレジスト膜１０をマスクに
して、露出しているα−Ｓｉから成るマスク層９をエッ
チング除去することにより、突起３ａ，３ｂおよびミラ
ー形成用相当個所の上部クラッド層３スリット状にを露
出させたのちレジスト膜１０をエッチング除去する（図
２５）。そして、残余のマスク層９をマスクにして上部
クラッド層３にエッチング処理を施したのち、マスク層
９を除去する。その結果、光導波路４の折返し部と目合
わせパターン６ａ，６ｂの上に存在する上部クラッド層
３は同じようにエッチング除去されて、そこにミラー用
スリット５ｃと凹み５ａ，５ｂが同じ深さで形成される
（図２６）。なお、このとき、ミラー用スリットや凹み
は、下部クラッド層２の一部がエッチングされた状態で
形成されているのが通例である。

【００１０】最後に、ミラー材となる金属を例えば蒸着
法で上部クラッド層３と前記したミラー用スリット５
ｃ、凹み５ａ，５ｂの全面に付着させて金属膜１２を形
成する（図２７）。このようにして、クラッド内に埋設
されている折返し光導波路４の折返し部４ａには、金属
膜１２で被覆されたミラー用スリット５ｃがミラー５と
して配置されることになり、ここにミラー導波路が形成
される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図２８で示
したミラー導波路の場合、光導波用コアパターンの光導
波路４の折返し部４ａに形成されているミラー５の反射
損失は、当該ミラーへの入射角θと、折返し部４ａとそ
こに形成されているミラー５の相互間隔における精度、
すなわちミラー５の位置精度によって大きく左右され
る。例えば、θが４５°の場合、ミラー５の位置精度が
±２μｍを外れると、そのミラーにおいては約1.４dBの
反射損失が生じてしまう。

【００１２】したがって、反射損失を低減するために
は、光導波路の折返し部に形成されるミラーの一精度は
高精度であることが要求されるが、図１７〜図２７に示
した従来のミラー形成方法では、ミラーの位置精度は±
２μｍが限界とされている。これは、図１９で示したよ
うに、目合わせパターン６ａ，６ｂを基準にしてホトマ
スク８の位置決めを行なう場合、目合わせパターン６
ａ，６ｂは上部クラッド層３の中に埋設され、しかも上
部クラッド層３の厚みが通常は２０μｍ程度であるた
め、これら目合わせパターン６ａ，６ｂを明確に視認す
ることが困難になり、その結果、目合わせパターン６
ａ，６ｂと、以後の工程において、ミラー用スリット５
ｃの位置決め用基準として機能する突起３ａ，３ｂとの
間で若干の位置ずれを起こすことに基づく問題である。

【００１３】本発明は、従来方法における上記したよう
な問題を解決し、光導波路の折返し部に高い位置精度で
ミラーを形成することができ、もってミラーの反射損失
を低減することができるミラー導波路の製造方法の提供
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、下部クラッド層と上部クラ
ッド層の間に埋設されている光導波用コアパターンにお
ける光導波路の折返し部に、同じく前記下部クラッド層
の上に形成されている目合わせパターンを基準にしてミ
ラーを形成するに際し、前記目合わせパターンをその高
さが前記上部クラッド層表面の高さと一致するように形
成し、かつ、前記目合わせパターンの上には上部クラッ
ド層を形成することなく前記光導波用コアパターンの光
導波路を埋設する上部クラッド層を形成したのち、前記
目合わせパターンを基準にして前記光導波路の折返し部
にミラー用スリットを形成し、ついで、前記ミラー用ス
リットに金属膜を付着せしめてミラーを形成することを
特徴とする石英系ミラー導波路の製造方法が提供され
る。

【００１５】

【作用】本発明方法では、光導波用コアパターンの光導
波路は上部クラッド層内に埋設されているが、目合わせ
パターンは埋設されることなく、形成すべき上部クラッ
ド層と同一レベルの高さで露出している。したがって、
光導波路の折返し部にホトリソグラフィー技術とエッチ
ング技術によってミラー用のスリットを形成する場合で
も、露出しかつ明瞭に視認できる目合わせパターンを基
準にして、用いるホトマスクを正しく位置決めすること
ができる。そのため、折返し部におけるミラーの位置精
度を高めることができ、その反射損失を低減することが
できるようになる。

【００１６】

【実施例】以下に添付図面に基づいて本発明の実施例を
説明する。まず、図１で示したように、例えばＳｉから
成る基板の表面を例えば化学エッチングすることによ
り、光導波用コアパターンの光導波路を形成すべき領域
Ｂが目合わせパターンを形成すべき領域Ｃ₁，Ｃ₂より
も凹陥している基板１を製造する。この場合、領域
Ｃ₁，Ｃ₂と領域Ｂの高低差は、後に光導波用コアパタ
ーンの光導波路を埋設して形成する上部クラッド層の厚
みと同じにする。通常は、約２０μｍ程度である。

【００１７】ついで、この基板１の上に、火炎堆積法で
石英ガラスの微粒子を堆積してそれをガラス化し、所望
厚みの下部クラッド層２、コア層４’を順次形成する
（図２）。コア層４’の上に、常法のホトリソグラフィ
ーとエッチング処理を施して、領域Ｂには光導波用コア
パターンの光導波路４を形成し、領域Ｃ₁，Ｃ₂には目
合わせパターン６ａ，６ｂをそれぞれ形成する（図
３）。

【００１８】この場合、光導波路４は凹陥している領域
Ｂに形成されるため、ホトリソグラフィー時に、例え
ば、目合わせパターンの方に照射光の焦点を合わせると
光導波路４の個所では照射光が焦点を結ばないパターン
転写になって、形成された光導波路４の路幅は用いたホ
トマスクのパターン幅より狭くなるということが生ず
る。しかしながら、この問題は、用いるホトマスクのパ
ターン幅を前記した狭くなる分に相当する分だけ広くす
ることによって容易に解消することができる。

【００１９】ついで、領域Ｂのみに火炎堆積法で石英ガ
ラスの微粒子３’を堆積したのちそれをガラス化し、光
導波路４を埋設する上部クラッド層３を形成する（図
４，図５）。この操作時には、目合わせパターン６ａ，
６ｂに石英ガラスの微粒子が堆積しないように、目合わ
せパターン６ａ，６ｂを火炎堆積用マスク１３，１３で
覆う。

【００２０】このとき、光導波路４を埋設している上部
クラッド層３の厚みは、目合わせパターン６ａ，６ｂと
光導波路４の高低差と同じであるので、この上部クラッ
ド層３の上面と目合わせパターン６ａ，６ｂの上面とは
同一水準になる。ついで、目合わせパターン６ａ，６
ｂ、上部クラッド層３の全面に、例えばスパッタ法でα
−Ｓｉから成るマスク層９を成膜する（図６）。

【００２１】このマスク層９の全面にホトレジストを塗
布してレジスト膜を成膜し、その上に、目合わせパター
ン６ａ，６ｂと光導波路４におけるミラー形成用の位置
（図２８における折返し部４ａ）に相当する個所がスリ
ット状に描画されているホトマスク１１を載せてホトリ
ソグラフィーを行ない（図７）、その後、目合わせパタ
ーン６ａ，６ｂとミラー形成用相当個所の直上のレジス
ト膜１０のみをエッチング除去してその部分のマスク層
９を露出させる（図８）。

【００２２】ついで、残余のレジスト膜１０をマスクに
して、露出しているα−Ｓｉから成るマスク層９をエッ
チング除去することにより、目合わせパターン６ａ，６
ｂおよびミラー形成用相当個所の上部クラッド層３を所
定のパターンで露出させ、ホトレジスト１０をエッチン
グ除去する（図９）。そして、残余のα−Ｓｉ層９をマ
スクにして石英ガラスである上部クラッド層３にエッチ
ング処理を施す。光導波路４の折返し部においては、α
−Ｓｉ層に形成された転写パターンに基づき上部クラッ
ド層３と下部クラッド層２の一部がエッチング除去され
てミラー用スリット５ｃが形成されると同時に、目合わ
せパターン６ａ，６ｂとその下に位置する下部クラッド
層２の部分もエッチング除去され、下部クラッド層２に
凹み５ａ，５ｂが形成される（図１０）。

【００２３】最後に、ミラー材となる金属を例えば蒸着
法で、上部クラッド層３、下部クラッド層２、ミラー用
スリット５ｃ、凹み５ａ，５ｂの全面に付着せしめて金
属膜１２を形成する（図１１）。下部クラッド層、コア
層、上部クラッド層の厚みをいずれも２０μｍとして上
記した方法で製造したミラー導波路の場合、ミラー５に
おける反射損失は0.１dB程度になる。これは、光導波路
の折返し部と形成したミラー間における位置のずれが約
0.５μｍ程度であることを意味している。

【００２４】図１２および図１３は他の実施例方法を行
なう場合の基板１と下部クラッド層２の形状を示す概略
断面図である。この場合は、図１で示したように基板１
に領域Ｂ、領域Ｃ₁，Ｃ₂を事前に形成することなく平
坦な基板１の上に火炎堆積法で平坦な下部クラッド層２
を形成し（図１２）、ついで、この下部クラッド層２の
上にホトリソグラフィーとエッチング処理を施すことに
より、この下部クラッド層２に、目合わせパターンを形
成すべき領域Ｃ₁，Ｃ₂と光導波用コアパターンの光導
波路を形成すべき領域Ｂを加工したものである。なお、
領域Ｃ₁，Ｃ₂と領域Ｂの高低差は、領域Ｂに形成され
る上部クラッド層の厚みと同じであることは、図１の場
合と変わらない。

【００２５】そして、以後は、図３〜図１１で示した工
程に従って、目的とするミラー導波路を製造すればよ
い。この実施例の場合は、領域Ｂは下部クラッド層２の
化学エッチングによって形成されるため、ここにコア層
を形成したとき、コア層と領域Ｂにおける下部クラッド
層２の界面との間が汚染されて導波路伝搬損失を招く虞
れがある。しかしながら、コア層の形成に先立ち、領域
Ｂに新たに火炎堆積法によって数μｍ程度の下部クラッ
ド層を形成すれば、上記した損失を抑制することができ
る。

【００２６】図１４〜図１６は別の実施例方法を示す概
略断面図である。この場合は、まず平坦な基板１の上
に、火炎堆積法によって下部クラッド層２、コア層４’
を順次形成する（図１４）。ついで、光導波用コアパタ
ーンの光導波路を形成すべき領域Ｂをマスク１３で覆
い、この状態で火炎堆積法を行なって領域Ｂ以外のコア
層の上に石英ガラスの微粒子３’を堆積し（図１５）、
それをガラス化して所望厚みの上部クラッド層３を形成
する（図１６）。この上部クラッド層３を目合わせパタ
ーンとして機能させ、以後は、図３〜図１１で示した工
程に基づき、ミラー導波路を製造すればよい。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明方
法によれば、目合わせパターンは埋設されることなく露
出した状態にあるので、光導波用コアパターンの光導波
路の折返し部にミラー用スリットを形成するためのホト
マスクの位置決めは、前記した目合わせパターンを視認
しながら行なうことができる。したがって、形成された
ミラーの位置精度は高まり、得られたミラー導波路の反
射損失は好適に低減する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法に用いる基板例を示す概略断面図で
ある。

【図２】本発明方法において、図１の基板の上に下部ク
ラッド層とコア層を形成した状態を示す概略断面図であ
る。

【図３】本発明方法において、光導波用コアパターンの
光導波路と目合わせパターンを形成した状態を示す概略
断面図である。

【図４】本発明方法において、火炎堆積法で石英ガラス
の微粒子を堆積した状態を示す概略断面図である。

【図５】本発明方法において、光導波路を上部クラッド
層に埋設した状態を示す概略断面図である。

【図６】本発明方法において、上部クラッド層、目合わ
せパターンの上にα−Ｓｉから成るマスク層を形成した
状態を示す概略断面図である。

【図７】本発明方法において、ホトレジスト膜を成膜し
たのちホトリソグラフィーを行なう状態を示す概略断面
図である。

【図８】本発明方法において、目合わせパターンとミラ
ー形成用個所の上のホトレジスト部分を除去した状態を
示す概略断面図である。

【図９】本発明方法において、目合わせパターンとミラ
ー形成用個所の上のマスク層を除去した状態を示す概略
断面図である。

【図１０】本発明方法において、ミラー用スリットを形
成した状態を示す概略断面図である。

【図１１】本発明方法において、光導波路の折返し部に
ミラーを形成した状態を示す概略断面図である。

【図１２】本発明の他の実施例方法で用いる基板と下部
クラッド層を示す概略断面図である。

【図１３】図１２の下部クラッド層に光導波路用コアパ
ターンの光導波路を配置する凹陥領域を形成した状態を
示す概略断面図である。

【図１４】本発明の別の実施例方法で用いる基板、下部
クラッド層、コア層を示す概略断面図である。

【図１５】図１４のコア層の上に火炎堆積法で石英ガラ
スの微粒子を堆積した状態を示す概略断面図である。

【図１６】図１５の石英ガラスの微粒子をガラス化して
上部クラッド層を形成した状態を示す概略断面図であ
る。

【図１７】従来方法において、基板の上に下部クラッド
層、コア層を形成した状態を示す概略断面図である。

【図１８】従来方法に用いる埋込み導波路を示す概略断
面図である。

【図１９】従来方法において、目合わせパターンを基準
にしてホトリソグラフィーを行なう状態を示す概略断面
図である。

【図２０】従来方法において、目合わせパターンの直上
の上部クラッド層にのみホトレジストを残した状態を示
す概略断面図である。

【図２１】従来方法において、上部クラッド層に目合わ
せパターンに相当するパターンの突起を形成した状態を
示す概略断面図である。

【図２２】従来方法において、上部クラッド層、突起を
覆ってマスク層を形成した状態を示す概略断面図であ
る。

【図２３】従来方法において、ホトレジスト膜を成膜し
たのちホトリソグラフィーを行なう状態を示す概略断面
図である。

【図２４】従来方法において、目合わせパターンとミラ
ー形成用個所の上のホトレジスト部分を除去した状態を
示す概略断面図である。と

【図２５】従来方法において、目合わせパターンとミラ
ー形成用個所の上のマスク層を除去した状態を示す概略
断面図である。

【図２６】従来方法において、ミラー用スリットを形成
した状態を示す概略断面図である。

【図２７】従来方法において、光導波路の折返し部にミ
ラーを形成した状態を示す概略断面図である。

【図２８】ミラー導波路を示す概略平面図である。

【図２９】図２８のXXIX−XXIX線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１基板２下部クラッド層３上部クラッド層３ａ，３ｂ上部クラッド層の突起４光導波用コアパターンの光導波路４ａ光導波路４の折返し部４’ コア層５ミラー５ａ，５ｂ凹み５ｃミラー用スリット６ａ，６ｂ目合わせパターン７ａ，７ｂ目合わせパターンに対応するパターンのホ
トレジスト７’ ホトレジスト膜８ホトマスク９マスク層（α−Ｓｉ層）１０ホトレジスト膜１１ホトマスク１２金属膜１３火炎堆積用マスクＡ埋込み導波路Ｂ光導波用コアパターンの光導波路を形成すべき領域Ｃ₁，Ｃ₂ 目合わせパターンを形成すべき領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清水健男東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内 (72)発明者柳川久治東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下部クラッド層と上部クラッド層の間に
埋設されている光導波用コアパターンにおける光導波路
の折返し部に、同じく前記下部クラッド層の上に形成さ
れている目合わせパターンを基準にしてミラーを形成す
るに際し、前記目合わせパターンをその高さが前記上部
クラッド層表面の高さと一致するように形成し、かつ、
前記目合わせパターンの上には上部クラッド層を形成す
ることなく前記光導波用コアパターンの光導波路を埋設
する上部クラッド層を形成したのち、前記目合わせパタ
ーンを基準にして前記光導波路の折返し部にミラー用ス
リットを形成し、ついで、前記ミラー用スリットに金属
膜を付着せしめてミラーを形成することを特徴とする石
英系ミラー導波路の製造方法。