JPH08292335A - Manufacture of optical waveguide - Google Patents

Manufacture of optical waveguide

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JPH08292335A
JPH08292335A JP9480595A JP9480595A JPH08292335A JP H08292335 A JPH08292335 A JP H08292335A JP 9480595 A JP9480595 A JP 9480595A JP 9480595 A JP9480595 A JP 9480595A JP H08292335 A JPH08292335 A JP H08292335A
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JP
Japan
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optical waveguide
substrate
mask
gel film
sol
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JP9480595A
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Japanese (ja)
Inventor
Michihiro Nakai
道弘 中居
Hiromi Hidaka
啓視 日▲高▼
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Abstract

PURPOSE: To improve thermal efficiency, to shorten the number and time for manufacture, to allow patterning with high resolution and to attain the use of a wide range of substrate materials by locally irradiating the parts corresponding to the desired optical waveguide patterns of a material layer formed on a substrate with heat rays. CONSTITUTION: An underclad layer 2 is formed on the quarts substrate 1 and a sol prepd. by mixing silicon alkoxide and germanium alkoxide with water, shrinkage relieving agent, catalyst, thickener, etc., is applied. This sol is dried to cause condensation polymn., by which a gen film 3 is formed. A pair of mask 4 meeting the desired optical waveguide patterns is then put on the gel film 3. The mask 4 is thereafter irradiated with a laser beam 5 to locally irradiate the surface of the dry gel film 3 with the laser beam 5 to the shapes of the patterns of the mask 4. As a result, the gel film 3 is heated to the shapes of the patterns of the mask 4 and is sintered. The pair of gel film 3 after the sintering is developed by a soln. prepd. by mixing alcohol and acid, by which the unnecessary gel film 3 exclusive of the parts sintered by the irradiation with the laser beam 5 is removed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光部品、特に光導波路
の作製方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an optical component, especially an optical waveguide.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光分波合波器、分岐結合器等を形
成した導波路型光部品において、基板上に光導波路を作
製する方法には、堆積法とイオン交換法との、2つに分
けることができる。その1つの堆積法は、シリコン等か
らなる基板上にガラスの膜を付ける方法であって、火炎
堆積法(FHD:Flame Hydrolysis Deposision)、P
−CVD(Chemical Vapor Deposisin)、MBE(Molec
ular Beam Epitaxy)蒸着が上げられる。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a waveguide type optical component having an optical demultiplexer-multiplexer, a branch coupler, etc., there are two methods for producing an optical waveguide on a substrate: a deposition method and an ion exchange method. It can be divided into two. One of the deposition methods is a method of depositing a glass film on a substrate made of silicon or the like, which is a flame deposition method (FHD: Flame Hydrolysis Deposision),
-CVD (Chemical Vapor Deposisin), MBE (Molec
ular Beam Epitaxy) Deposition is increased.

【0003】堆積法により光導波路を作製する際には、
例えば、図3に示す工程で行う。すなわち、図3の
(a)〜(c)に示すように、基板(シリコンウェハ
ー)a上に、下部クラッド層(under clad)bとコア層
(core)cとの2層構造のガラス膜を成膜する。前記F
HDを用いる場合はシリコン基板上に微粒子状の石英ス
ートを堆積させ、これを高温下で全面にわたって焼結し
て透明ガラス化し、コア層cとする。ついで、前記コア
層cを微細加工して導波路パターンを形成する。例え
ば、図3の(d)に示すように、フォトリソグラフィに
よりマスクパターンを転写して、そのパターンでドライ
エッチング等により前記コア層cをチャネル状に加工す
る。ついで、図3の(e)に示すように、前記エッチン
グによりチャネル状に加工したコア層c(光導波路)を
上部クラッド層(over clad)dで埋め込む。この上部
クラッド層dは前記下部クラッド層bと同様の製法で埋
め込むことができる。なお、上記火炎堆積法を用いて光
導波路を作成する技術には、特開平4−344602が
ある。
When manufacturing an optical waveguide by a deposition method,
For example, the process shown in FIG. 3 is performed. That is, as shown in (a) to (c) of FIG. 3, a glass film having a two-layer structure of a lower clad layer (under clad) b and a core layer (core) c is formed on a substrate (silicon wafer) a. Form a film. The F
When HD is used, fine particles of quartz soot are deposited on a silicon substrate, and this is sintered at high temperature over the entire surface to form a transparent glass, which is used as the core layer c. Then, the core layer c is finely processed to form a waveguide pattern. For example, as shown in FIG. 3D, a mask pattern is transferred by photolithography, and the core layer c is processed into a channel shape by dry etching or the like with the pattern. Then, as shown in FIG. 3E, the core layer c (optical waveguide) processed into the channel shape by the etching is embedded with an upper clad layer (over clad) d. The upper clad layer d can be embedded by the same manufacturing method as the lower clad layer b. As a technique for forming an optical waveguide by using the flame deposition method, there is JP-A-4-344602.

【0004】また、他の1つのイオン交換法において
は、次の工程になる。まず、ボロシリケート系ガラス基
板上に導波路パターンの金属マスクを形成する。つい
で、前記基板をドーパンドを含む溶融塩中に浸漬し、導
波路パターン上にイオン交換現象を利用して、ドーパン
トをガラス基板中に拡散させる(コア層の表面形成)。
In another ion exchange method, the next step is performed. First, a metal mask having a waveguide pattern is formed on a borosilicate glass substrate. Then, the substrate is dipped in a molten salt containing dopant and the dopant is diffused into the glass substrate on the waveguide pattern by utilizing an ion exchange phenomenon (surface formation of the core layer).

【0005】さらに、ガラス内のイオン(ドーパントで
ないもの)と同種のイオンのみを含む溶融塩中にガラス
基板を浸漬し、電界を印加して表面のコア層(ドーパン
ト)をガラス内部に泳動させて(コア部の内部形成)、
光導波路となる高屈折率部を形成する。なお、マスクを
除去後に光導波路を基板内部に押し込めかつ表面層を低
屈折率に形成する。
Further, the glass substrate is immersed in a molten salt containing only ions of the same kind as the ions (not the dopant) in the glass, and an electric field is applied to cause the surface core layer (dopant) to migrate inside the glass. (Internal formation of core part),
A high refractive index portion to be an optical waveguide is formed. After removing the mask, the optical waveguide is pushed into the substrate and the surface layer is formed to have a low refractive index.

【0006】なお、ゾルゲル法という簡易なガラス製造
法がある。このゾルゲル法は、室温程度の温度におい
て、Si、Al、Zr、Ti、B等の種々の化学組成の
液体原料、有機金属化合物の溶液等を約150℃に加熱
し、加水分解、脱水縮合反応によりゾル状態そしてゲル
状態を経て、約800℃で焼結して生成物の固体状のガ
ラス、セラミック等を合成する方法である。しかしなが
ら、このゾルゲル法は、成膜速度、焼結温度、焼結時間
が多数かかり、また、焼結時の割れ等のために、現状で
は導波路用ガラスの成膜には余り使用されていない。ゾ
ルゲル法については特開平5−34742がある。
There is a simple glass manufacturing method called the sol-gel method. In this sol-gel method, liquid raw materials having various chemical compositions such as Si, Al, Zr, Ti, and B, a solution of an organometallic compound, and the like are heated to about 150 ° C. at a temperature of about room temperature to carry out hydrolysis and dehydration condensation reaction. The sol state and gel state are followed by sintering at about 800 ° C. to synthesize a solid glass, ceramic or the like of the product. However, this sol-gel method requires a large number of film-forming speeds, sintering temperatures, and sintering times, and is not currently used for film-forming of glass for a waveguide because of cracks during sintering. . Regarding the sol-gel method, there is JP-A-5-34742.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記堆
積法においては、次の問題点がある。 コア層の堆積工程と、コア層全面の焼結工程と、リソ
グラフィーによるパターニング工程という3つの工程で
光導波路を作製するので工数および時間がかかる(3工
程で42時間)。 バルク全体に対する熱処理は、熱効率の点で局所的な
熱処理には及ばないものである。 コア形成の分解能限界は、リソグラフィーの解像度と
ドライエッチングのサイドエッチ量に制約される。
However, the above-mentioned deposition method has the following problems. Since the optical waveguide is manufactured by three steps including the core layer deposition step, the core layer entire surface sintering step, and the patterning step by lithography, it takes man-hours and time (42 hours for 3 steps). The heat treatment for the entire bulk is inferior to the local heat treatment in terms of thermal efficiency. The resolution limit of core formation is limited by the resolution of lithography and the side etch amount of dry etching.

【0008】また、前記イオン交換法においては、次の
問題点がある。 コアの作製が1プロセスで可能であるが、リソグラフ
ィーに8時間以上かかり、また、イオンの拡散による交
換に十時間以上もかかり、全体で数十時間もかかる。 固体中の拡散を用いているため、コア形成の分解能限
界はコアの埋め込み深さとリソグラフィーの解像度に制
約され、高解像度が得にくい。 基板はガラス基板に限定され、汎用的なシリコン基板
を用いることができない。 なお、前記いずれの方法においても、熱処理をバルク全
体に行うため、導波路部分は熱履歴により、例えば、反
りが生じて加工精度を上げにくかったり、内部応力(残
留歪)が影響して割れが生じる等の問題点もある。
Further, the above-mentioned ion exchange method has the following problems. Although the core can be manufactured by one process, lithography takes 8 hours or more, and ion diffusion exchange takes 10 hours or more, and it takes tens of hours in total. Since diffusion in solid is used, the resolution limit of core formation is limited by the embedded depth of the core and the resolution of lithography, and it is difficult to obtain high resolution. The substrate is limited to a glass substrate, and a general-purpose silicon substrate cannot be used. In any of the above methods, the heat treatment is performed on the entire bulk, so that the waveguide portion has a thermal history, for example, a warp occurs, which makes it difficult to improve the processing accuracy, or internal stress (residual strain) influences cracking. There are also problems such as occurrence.

【0009】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたものであって、熱効率を向上させ、製作工
数、製作時間を短縮し、高解像度でパターニングでき、
広範な基板材料を使用可能にして基板に製作時間が短く
できる光導波路作製方法を提供することを課題とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems. It improves thermal efficiency, reduces man-hours and time required for manufacturing, and enables patterning with high resolution.
It is an object of the present invention to provide an optical waveguide manufacturing method that enables a wide range of substrate materials to be used and shortens the manufacturing time of the substrate.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、前記
課題を解決するため、基板型光導波路を作製する方法に
おいて、焼結前の光導波路材料層を基板上に形成し、形
成された前記材料層に対して、所望する光導波路パター
ンに対応した部分に局所的に熱線を照射し、当該熱線の
照射により前記部分を加熱、焼結して光導波路とするこ
とを特徴とする光導波路作製方法の構成を有する。ま
た、請求項2の発明は、基板に石英基板を用い、光導波
路材料層をゾルゲル法で形成することを特徴とする請求
項1に記載の光導波路作製方法の構成を有する。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is a method for producing a substrate-type optical waveguide, in which an optical waveguide material layer before sintering is formed on a substrate. In the material layer, a portion corresponding to a desired optical waveguide pattern is locally irradiated with heat rays, and the portion is heated and sintered by the irradiation of the heat rays to form an optical waveguide. It has a configuration of a waveguide manufacturing method. Further, the invention of claim 2 has a constitution of the method for producing an optical waveguide according to claim 1, characterized in that a quartz substrate is used as a substrate and the optical waveguide material layer is formed by a sol-gel method.

【0011】[0011]

【作用】請求項1の発明によれば、基板型光導波路を作
製するに際して、焼結前の光導波路材料層を基板上に形
成し、形成された前記材料層に対して、所望する光導波
路パターンに対応した部分に局所的に熱線を照射し、当
該熱線の照射により前記部分を加熱、焼結して光導波路
とする。したがって、光導波路材料層への局所的な熱線
照射による加熱、焼結で、コア層の作成とそのパターニ
ングが1プロセスで行える。また、局所的な熱処理によ
り従来の全面を熱処理したのに比較してエネルギー効率
が向上する。また、請求項2の発明によれば、基板に石
英基板を用い、光導波路材料層をゾルゲル法で形成する
ので、全体的に加熱せずに局所的に加熱するために、焼
結時には加熱部分以外の未焼結ゲル状流動体部分から材
料が補われて焼結するため、残留歪の発生もなく、従っ
て割れや反りが生じることなくガラス等からなる導波路
が作製できる。
According to the invention of claim 1, when a substrate type optical waveguide is manufactured, an optical waveguide material layer before sintering is formed on a substrate and a desired optical waveguide is formed with respect to the formed material layer. The portion corresponding to the pattern is locally irradiated with heat rays, and the portions are heated and sintered by the irradiation of the heat rays to form an optical waveguide. Therefore, the core layer can be formed and patterned in one process by heating and sintering the optical waveguide material layer by local irradiation of heat rays. Further, the energy efficiency is improved as compared with the conventional case where the entire surface is heat-treated by the heat treatment. Further, according to the invention of claim 2, since the quartz substrate is used as the substrate and the optical waveguide material layer is formed by the sol-gel method, the heating portion is locally heated without being heated. Since the material is supplemented from the non-sintered gel-like fluid portion other than the above and sintered, residual strain does not occur, and thus a waveguide made of glass or the like can be produced without cracking or warping.

【0012】なお、前記光導波路材料層の成膜は前記ゾ
ルゲル法による他、FHDで行なうこともできる。ま
た、前記熱線は好適にはレーザー光を用いる。レーザー
光は光束の収束性が良好でエネルギー密度を適切に上げ
られるものである。また、前記熱線の照射の際に光導波
路パターンのマスクを用いればレーザー光の収束精度を
上げなくても微細なパターンを形成ができる。レーザー
光には種々の物を用いる事ができるが、赤外領域のレー
ザー光を用いることが好ましい。熱を集中的に発生させ
得るからである。例えばCO2ガスレーザー光(炭酸ガ
スレーザー)等が用いられる。
The film formation of the optical waveguide material layer can be carried out not only by the sol-gel method but also by FHD. Further, the heat ray preferably uses laser light. The laser light has a good convergence of the light flux and can appropriately increase the energy density. Further, if a mask of an optical waveguide pattern is used at the time of irradiating the heat rays, a fine pattern can be formed without increasing the accuracy of focusing the laser light. Various kinds of laser light can be used, but it is preferable to use laser light in the infrared region. This is because heat can be generated intensively. For example, CO 2 gas laser light (carbon dioxide laser) or the like is used.

【0013】[0013]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1の(a)〜(f)は本発明の実施例に
係る光導波路作製方法の工程説明図である。この実施例
はゾルゲル法に本発明を適用した一例であるが、光導波
路材料層の成膜は前記FHDあるいはその他の方法を用
いることができる。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. 1A to 1F are process explanatory diagrams of an optical waveguide manufacturing method according to an embodiment of the present invention. Although this embodiment is an example in which the present invention is applied to the sol-gel method, the FHD or other method can be used for forming the optical waveguide material layer.

【0014】実施例において、光導波路の作製に際して
は、図1の(a)に示す合成石英基板1を用意する。次
いで、図1(b)に示すように、前記石英基板1上にア
ンダークラッド層2を形成して、図1(c)に示すよう
に、そのアンダークラッド層2上に、シリコンアルコキ
シドとゲルマニウムアルコキシドを水、収縮緩和剤、触
媒、増粘剤等を調整したゾルを塗布し、そのゾルを10
0℃程度の温度で乾燥、縮重合させてゲル膜3とする。
なお、ゾルゲルの原料には、前記の他、金属アルコキシ
ドとしてテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラ
ン、テトラプロピルシラン、テトラブチルシラン等と水
と収縮緩和剤、触媒、増粘剤を加えたものも用いること
ができる。
In the embodiment, when manufacturing an optical waveguide, a synthetic quartz substrate 1 shown in FIG. 1 (a) is prepared. Next, as shown in FIG. 1B, an underclad layer 2 is formed on the quartz substrate 1, and as shown in FIG. 1C, a silicon alkoxide and a germanium alkoxide are formed on the underclad layer 2. Is coated with a sol in which water, a shrinkage easing agent, a catalyst, a thickener, etc. are applied, and the sol
The gel film 3 is obtained by drying and polycondensing at a temperature of about 0 ° C.
As the raw material of the sol-gel, in addition to the above, those added with metal alkoxides such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropylsilane, tetrabutylsilane, etc., water, and a shrinkage-relieving agent, a catalyst, and a thickener may also be used. You can

【0015】次いで、図1の(d)のように、前記のゲ
ル膜3上に所望する光導波路パターンに応じたマスク4
を被せる。次いで、図1の(e)のように、レーザー光
5を前記マスク4上に照射して前記乾燥ゲル膜3上をマ
スク4のパターンの形に局所的にレーザー光5を照射す
る。これにより、前記ゲル膜3は前記マクス4パターン
の形に加熱され、焼結する(ガラス化する)。レーザー
光5には、好ましくは赤外領域のレーザー光、さらに、
好ましくはCO2ガス(炭酸ガス)レーザーを用いる。
これにより、熱の集中的発生ができる。また、前記焼結
の際には、レーザー光5の光量(エネルギー量)の制御
について、レーザー光5の反射光量あるいは透過光量を
フィードバックして制御することもできる。例えば、ゲ
ル膜3が焼結してガラス化すると、レーザー光5は吸収
されなくなり、透過するようになるのでこれを検知す
る。このように、フィードバック制御すれば、最短焼結
時間が得られ、プロセスにかかる時間を削減できる。な
お、レーザー光5にCO2ガスレーザーを用いる時はマ
スクにガラスを用い、YAGレーザーを用いるときはマ
スクとして金属を用いる。エキシマレーザーの場合は、
金属を用いてもよいしガラスを用いることも可能であ
る。
Then, as shown in FIG. 1D, a mask 4 is formed on the gel film 3 in accordance with a desired optical waveguide pattern.
Cover. Then, as shown in FIG. 1E, the laser beam 5 is irradiated onto the mask 4 to locally irradiate the dry gel film 3 in the pattern of the mask 4 with the laser beam 5. As a result, the gel film 3 is heated into the shape of the max 4 pattern and is sintered (vitrified). The laser light 5 is preferably laser light in the infrared region,
A CO 2 gas (carbon dioxide) laser is preferably used.
As a result, heat can be intensively generated. In addition, during the sintering, the light amount (energy amount) of the laser light 5 can be controlled by feeding back the reflected light amount or the transmitted light amount of the laser light 5. For example, when the gel film 3 is sintered and vitrified, the laser light 5 is no longer absorbed and is transmitted, and this is detected. Thus, if feedback control is performed, the shortest sintering time can be obtained, and the time required for the process can be reduced. When a CO 2 gas laser is used as the laser beam 5, glass is used as a mask, and when a YAG laser is used, a metal is used as a mask. In case of excimer laser,
A metal may be used or glass may be used.

【0016】次いで、焼結後のゲル膜3をアルコール、
酸を調製した溶液で現像して、図1(e)のように、前
記レーザー光5の照射で焼結した部分6(ガラス化して
光導波路になるコア層)以外の不要のゲル膜3を除去す
る。実施例によるものは、光導波路となる焼結部分6を
作製するのに、局所的にレーザー光を照射すればよいの
で、小電力かつ短時間で加熱、焼結ができる。このた
め、熱効率も格段に向上した。すなわち、従来法のよう
に、FHDで成膜した材料層を全体的に加熱、焼結する
のには大電力で長時間の加熱、焼結(2000w×10
時間)をする必要があったのに対して、実施例では小電
力かつ短時間(例えば500w×1時間)で加熱、焼結
ができた。また、従来法では光導波路作製に使用できな
かったゾルゲル法を有効に使用できた。
Next, the gel film 3 after sintering is treated with alcohol,
As shown in FIG. 1 (e), the unnecessary gel film 3 other than the portion 6 (the core layer which becomes the optical waveguide by vitrification) is developed by developing with an acid-prepared solution. Remove. In the case of the example, it is sufficient to locally irradiate the laser beam in order to produce the sintered portion 6 to be the optical waveguide, and therefore, heating and sintering can be performed with low power and in a short time. For this reason, the thermal efficiency has been remarkably improved. That is, as in the conventional method, in order to heat and sinter the material layer formed by FHD as a whole, heating and sintering (2000 w × 10
However, in the example, heating and sintering could be performed with a small amount of power and in a short time (for example, 500 w × 1 hour). In addition, the sol-gel method, which could not be used for producing an optical waveguide in the conventional method, could be effectively used.

【0017】また、実施例の製作法では、アルコキシド
からなるゲル膜3は0.5時間で作製でき、パターニン
グ、焼結というコア層の作製とパターニングとを同時に
行っているので、2工程、3時間程度で済んだ。これに
対して、従来技術でFHDでコア層を作製した場合は3
工程を要し、コア層の堆積に1.5時間、焼結に10時
間、リソグラフィーに10時間を要しており全体で24
時間かかっていた。また、イオン交換法を用いた場合に
は2工程、数10時間を要していた。したがって、実施
例では工程の削減、時間の大幅な短縮化を図れることが
わかる。また、従来法では、上記のように、大電力で長
時間加熱していたので、基板に反りが出る等の問題点が
生じたが、実施例では小電力で短時間の局所的な加熱の
ため反りの発生が無くなり加工精度が向上した。また、
内部応力(残留歪)も低減し、導波路チップの割れの発
生も無くなった。すなわち、ゾルゲル法によるゲル膜3
を局所的に加熱するので、焼結時には加熱部分以外の未
焼結ゲル状流動体部分から材料が補われて焼結するた
め、残留歪の発生もなく、したがって割れが生じること
なくガラス等からなる導波路が作製できるものである。
また、パターン形成にエッチングプロセス、拡散プロセ
スを含まないため、解像度がリソグラフィーの解像度に
等しく高解像度(1ミクロンルール)が得られる。
Further, in the manufacturing method of the embodiment, the gel film 3 made of alkoxide can be manufactured in 0.5 hours, and the core layer forming and patterning such as patterning and sintering are performed at the same time. It took about time. On the other hand, when the core layer is formed by FHD by the conventional technique, it is 3
It takes 1.5 hours to deposit the core layer, 10 hours to sinter, and 10 hours to lithographically.
It took time. Moreover, when the ion exchange method is used, two steps and several tens hours are required. Therefore, in the example, it is understood that the number of steps can be reduced and the time can be greatly shortened. Further, in the conventional method, as described above, since heating was performed with a large amount of power for a long time, there was a problem that the substrate was warped, but in the example, a small amount of local heating for a short time was required. Therefore, the occurrence of warpage was eliminated and the processing accuracy was improved. Also,
Internal stress (residual strain) was also reduced, and the occurrence of cracks in the waveguide chip was eliminated. That is, the gel film 3 by the sol-gel method
Since the material is locally heated, the material is supplemented from the unsintered gel-like fluid portion other than the heated portion during sintering, and sintering does not occur, so that residual strain does not occur, and therefore, cracks do not occur and glass is used. The following waveguide can be manufactured.
Further, since the pattern formation does not include the etching process and the diffusion process, the resolution is equal to the resolution of lithography and a high resolution (1 micron rule) can be obtained.

【0018】次いで、一般的な方法(FHD、CVD、
スパッターリング、ゾルゲル法)で図1(f)のよう
に、前記焼結部分6を覆って、オーバークラッド層7を
成膜する。なお、オーバークラッド層7とアンダークラ
ッド層2とは前記焼結部分6とは屈折率が異なり、光導
波路を形成する。以上の工程で、石英基板1の上に光導
波路を作製する。
Then, general methods (FHD, CVD,
As shown in FIG. 1F, an over cladding layer 7 is formed by a sputter ring or sol-gel method so as to cover the sintered portion 6. The over-cladding layer 7 and the under-cladding layer 2 have different refractive indexes from the sintered portion 6, and form an optical waveguide. Through the above steps, an optical waveguide is manufactured on the quartz substrate 1.

【0019】前記実施例ではゾルゲル法で材料層を生成
していたが、図2の他の実施例のように、シリコンから
なる基板8上にFHDで材料層9を成膜してもよい。こ
のFHDによる場合には、火炎のガスには、O2、H2
SiCl4、GeCl4、POCl3、BBr3、Arを組
成として、前記基板8上にSiO2の粉末で材料層9を
堆積させる。そして、前記図1の(d)〜(f)と同様
の工程でパターニングと焼結等を同時に行えばよい。
Although the material layer is formed by the sol-gel method in the above embodiment, the material layer 9 may be formed by FHD on the substrate 8 made of silicon as in the other embodiment of FIG. In the case of this FHD, the flame gas contains O 2 , H 2 ,
A material layer 9 of SiO 2 powder is deposited on the substrate 8 with a composition of SiCl 4 , GeCl 4 , POCl 3 , BBr 3 , and Ar. Then, patterning, sintering and the like may be simultaneously performed in the same steps as those in (d) to (f) of FIG.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、コア
形成に要する時間が、従来3工程、24時間程度かかっ
ていたものが、本発明では、2工程、3時間程度に大幅
に短縮でき、製作工程数、製作時間を共に大幅に削減で
きる。また、局所的に加熱、焼結するので、コア形成に
要するエネルギー量も大幅に低減できる。例えば、従来
法によりFHDで成膜した材料層を全体的に焼結するの
に大電力で長時間加熱、焼結(例えば2000w×10
時間)する必要があったのに対して、本発明では、小電
力かつ短時間(例えば500w×1時間)で加熱、焼結
ができた。また、局所的に加熱するのでエネルギーの投
入量が大幅に減り、基板の温度上昇が小さく抑えられ
る。このため加熱時に発生する反りが低減するので、加
工精度が向上する。例えばチップ長が30mmの場合
に、従来法では100μm/30mmの反りであったの
が、本発明を実施した場合、0μm/30mmの反りに
なり、外形精度でも10μmが5μmと1/2に改善さ
れた。更に、基板が高温にさらされないで済み、温度上
昇が小さいことから、内部応力も大幅に低減できる。材
料層をFHDで成膜した場合、従来法では、内部応力が
25.3kg/mm2であったのが、本発明を実施した
ときには内部応力が0kg/mm2に低減した。また、
基板の温度上昇が小さいことから、使用する基板材料の
選択幅が増大する。すなわち、従来法では1300℃で
焼結する必要があったので、1300℃で化学的にも、
熱的にも安定なものが必要であったが、本発明法では、
熱線の照射面のみが局所的に加熱されるだけで全体はそ
れ程温度は上がらない。
As described above, according to the present invention, the time required for core formation was conventionally 3 steps and 24 hours, but in the present invention, it can be greatly reduced to 2 steps and 3 hours. The number of manufacturing processes and manufacturing time can be greatly reduced. Moreover, since the local heating and sintering are performed, the amount of energy required for core formation can be significantly reduced. For example, in order to sinter the material layer formed by FHD by the conventional method as a whole, heating and sintering with high power for a long time (for example, 2000 w × 10
However, in the present invention, heating and sintering can be performed with low power and in a short time (for example, 500 w × 1 hour). Moreover, since the heating is performed locally, the amount of energy input is greatly reduced, and the temperature rise of the substrate can be suppressed to a small level. Therefore, the warp that occurs during heating is reduced, and the processing accuracy is improved. For example, when the chip length is 30 mm, the conventional method has a warp of 100 μm / 30 mm, but when the present invention is carried out, the warp is 0 μm / 30 mm, and the outer shape accuracy is improved from 10 μm to 5 μm, which is 1/2. Was done. Furthermore, since the substrate does not have to be exposed to a high temperature and the temperature rise is small, the internal stress can be greatly reduced. When the material layer was formed by FHD, the internal stress was 25.3 kg / mm 2 in the conventional method, but when the present invention was carried out, the internal stress was reduced to 0 kg / mm 2 . Also,
Since the temperature rise of the substrate is small, the selection range of the substrate material used is increased. That is, since it was necessary to sinter at 1300 ° C. in the conventional method, chemically at 1300 ° C.,
A thermally stable material was required, but in the method of the present invention,
Only the surface irradiated with heat rays is locally heated, and the temperature does not rise so much.

【0021】また、本発明では、ゾルゲル法を初めとし
て種々の方法で各種基板に材料層を成膜できるため、コ
アやクラッドの材質および組成のものを選択することが
できる。また、材料層の作製にゾルゲル法を用いれば、
ゾルゲルの組成を調節して熱線の吸収波長領域を広げた
り熱線吸収効率を上げることもできるので、熱処理条件
の設定も相当自由に制御できるようになる。また、パタ
ーン形成に於いてエッチングプロセス、拡散プロセスを
含まないため、解像度がリソグラフィーの解像度に依存
するのみであり、このため高解像度のパターン(1ミク
ロンルール)が得られる。
Further, in the present invention, since the material layer can be formed on various substrates by various methods including the sol-gel method, the material and composition of the core and the clad can be selected. In addition, if the sol-gel method is used for producing the material layer,
Since the composition of the sol-gel can be adjusted to broaden the absorption wavelength range of heat rays and increase the heat ray absorption efficiency, the setting of heat treatment conditions can be controlled considerably freely. Further, since the pattern formation does not include an etching process and a diffusion process, the resolution only depends on the resolution of lithography, and thus a high resolution pattern (1 micron rule) can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)〜(f)は、それぞれ本発明の実施例に
係る光導波路作製方法の各工程説明図である。
FIG. 1A to FIG. 1F are explanatory diagrams of respective steps of an optical waveguide manufacturing method according to an example of the present invention.

【図2】本発明の他の実施例の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of another embodiment of the present invention.

【図3】(a)〜(e)は、それぞれ従来の光導波路作
製方法の各工程説明図である。
3 (a) to 3 (e) are explanatory diagrams of respective steps of a conventional optical waveguide manufacturing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 石英基板 2 アンダークラッド層 3 ゲル膜(材料層に相当) 4 マスク 5 レーザー光 6 レーザー光を照射した焼結部分(コア層) 7 オーバークラッド層 8 基板 9 材料層 1 Quartz Substrate 2 Underclad Layer 3 Gel Film (Corresponding to Material Layer) 4 Mask 5 Laser Light 6 Sintered Part Irradiated with Laser Light (Core Layer) 7 Overclad Layer 8 Substrate 9 Material Layer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板型光導波路を作製する方法におい
て、 焼結前の光導波路材料層を基板上に形成し、 形成された前記材料層に対して、所望する光導波路パタ
ーンに対応した部分に局所的に熱線を照射し、 当該熱線の照射により前記部分を加熱、焼結して光導波
路とすることを特徴とする光導波路作製方法。
1. A method for producing a substrate type optical waveguide, wherein an optical waveguide material layer before sintering is formed on a substrate, and a portion corresponding to a desired optical waveguide pattern is formed on the formed material layer. A method for producing an optical waveguide, comprising locally irradiating a heat ray, and heating and sintering the portion by the irradiation of the heat ray to form an optical waveguide.
【請求項2】 基板に石英基板を用い、光導波路材料層
をゾルゲル法で形成することを特徴とする請求項1に記
載の光導波路作製方法。
2. The method for producing an optical waveguide according to claim 1, wherein a quartz substrate is used as the substrate, and the optical waveguide material layer is formed by a sol-gel method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007298895A (en) * 2006-05-08 2007-11-15 Nec Corp Optical element, integrated optical device, and manufacturing method therefor

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