JPH0980246A - 石英系ガラス導波路の製造方法 - Google Patents

石英系ガラス導波路の製造方法

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JPH0980246A
JPH0980246A JP7237008A JP23700895A JPH0980246A JP H0980246 A JPH0980246 A JP H0980246A JP 7237008 A JP7237008 A JP 7237008A JP 23700895 A JP23700895 A JP 23700895A JP H0980246 A JPH0980246 A JP H0980246A
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JP
Japan
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core
groove
refractive index
dry etching
wsi
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JP7237008A
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English (en)
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Akihiro Hori
彰弘 堀
Shinobu Sato
佐藤  忍
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光フィルタ,光スイッチ,分散補償回路など
を実現するために、これらの構成要素の1つである光合
分波器を、希望の特性とすることが容易に可能な石英系
ガラス導波路の製造方法を提供する。 【解決手段】 SiO2 あるいはSi基板12,20表
面に形成された低屈折率のクラッド層13,21の上
に、一対のコア用の溝16,24を作成するためのWS
iマスクパターン15,23を形成し、このWSiマス
クパターン15,23を用いて、上記低屈折率のクラッ
ド層13,21中にコア用の溝16,24を形成し、こ
のコア用溝16,24に、溝同士の幅Sに応じて所望の
高屈折率のコア18,26を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光フィルタ,光ス
イッチ,分散補償回路などに利用できる石英系ガラス導
波路の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の石英系ガラス導波路の製造方法を
図9,図10に示す。
【0003】最初にSiO2 あるいはSiの基板1上
に、SiO2 のクラッド層2を、プラズマCVD法,ス
パッタ法,イオンビーム法等により成膜する(図9
(a))。
【0004】ついでTiO2 ,GeO2 などの屈折率制
御用ドーバントを添加したSiO2 ,あるいはSiOX
Ny Hz 等の石英系ガラス材料のコア膜3を、プラズマ
CVD法,スパッタ法,イオンビーム法等により成膜す
る(図9(b))。さらにこの上にWSi膜4をスパッ
タ法により成膜する(図9(c))。ついでフォトリソ
グラフィ工程,ドライエッチング工程によりコアとなる
場所を覆うWSiマスクパターン5を形成する(図10
(a))。ドライエッチング工程により石英系ガラス材
料のコア6を形成する(図10(b))。最後に石英系
ガラス材料のクラッド層7で覆うことにより、石英系ガ
ラス導波路ができる(図10(c))。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような光フィル
タ,光スイッチ,分散補償回路などの導波路型光回路の
構成要素の1つとして光合分波器があり、コア6,6の
屈折率と光結合領域のコア6,6との距離Sを調整する
ことにより、希望する分波特性を得ることができる。
【0006】しかし、図9,図10に示した従来方法で
はコア6,6の屈折率はコア膜3を形成した時点で決定
される。従って、希望する分波特性を得るためには図1
0(b)の工程におけるドライエッチングの条件を最適
化し、コア6,6間の距離Sを設計値通りにする必要が
ある。しかし、このドライエッチングの条件を最適化す
ることは容易ではなく、コア6,6間の距離Sは設計値
よりもずれることが多く、希望する3dBカプラの特性
を得ることは困難である。
【0007】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決し、光フィルタ,光スイッチ,分散補償回路などを
実現するために、これらの構成要素の1つである光合分
波器を、希望の特性とすることが容易に可能な石英系ガ
ラス導波路の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、請求項1の発明は、SiO2 あるいはS
i基板表面に形成された低屈折率のクラッド層の上に、
一対のコア用の溝を作成するためのWSiマスクパター
ンを形成し、このWSiマスクパターンを用いて、上記
低屈折率のクラッド層中にコア用の溝を形成し、このコ
ア用溝に、溝同士の幅に応じて所望の高屈折率のコアを
形成するものである。
【0009】請求項2の発明は、SiO2 あるいはSi
基板表面に形成された低屈折率のクラッド層の上にWS
i膜を形成後、フォトリソグラフィ工程およびドライエ
ッチング工程を経てコア用の溝を作成するためのWSi
マスクパターンを形成し、ついでこのWSiマスクパタ
ーンを用いて、ドライエッチング工程によりコア用の溝
を低屈折率のクラッド層中に形成し、その上に、プラズ
マCVD法により溝幅に応じた所望の値を有した高屈折
率のコア膜を形成してこの溝内を埋め込み、ついでドラ
イエッチング工程により余分なコア膜を、WSi膜が現
れてくるまでエッチングして取り除き、このWSiマス
クをドライエッチング工程により取り除き、最後に上記
のエッチングした表面全体に低屈折率のクラッド層を形
成する請求項1記載の石英系ガラス導波路の製造方法で
ある。
【0010】請求項3の発明は、SiO2 あるいはSi
基板表面に形成された低屈折率のクラッド層の上にWS
i膜を形成後、フォトリソグラフィ工程およびドライエ
ッチング工程を経てコア用の溝を作成するためのWSi
マスクパターンを形成し、ついでこのWSiマスクパタ
ーンを用いて、ドライエッチング工程によりコア用の溝
を低屈折率のクラッド層中に形成し、その後、ドライエ
ッチング工程によりWSiマスクパターンを除去した
後、プラズマCVD法により溝幅に応じた所望の値を有
した高屈折率のコア膜を形成してこの溝内を埋め込み、
ついでドライエッチング工程により余分なコア膜を、エ
ッチングして取り除き、最後にこの表面に低屈折率のク
ラッド層を形成する請求項1記載の石英系ガラス導波路
の製造方法である。
【0011】本発明の方法によれば、ドライエッチング
等により低屈折率のクラッド層中に一対のコアを形成す
る溝を作成した後、この溝と溝との距離Sを測定し、そ
の値から希望する3dBカプラの特性が得られるよう、
コア膜の屈折率を調整しながら作成することで、希望す
るカプラの特性を得ることが可能となる。従って、容易
に希望する特性を有した石英系ガラス導波路ができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施の形態を
添付図面に基づいて詳述する。
【0013】図2,図3,図4に本発明の石英系ガラス
導波路の製造方法を示す。
【0014】図2(a)において、SiO2 あるいはS
iの基板12上に、SiO2 のクラッド層13を、プラ
ズマCVD法,スパッタ法,イオンビーム法等により成
膜する。ついでこの上にWSi膜14をスパッタ法によ
り成膜する(図2(b))。次にフォトリソグラフィ工
程,ドライエッチング工程により、コアとなる場所以外
を覆うWsiマスクパターン15を形成する(図2
(c))。
【0015】そしてドライエッチングにより光合分波用
コアのための一対の溝16を形成する(図3(a))。
次にドライエッチングにより形成したコアのための溝と
溝の距離Sを正確に計測し希望の特性が得られるよう
に、屈折率を調整しながら、SiO2 にTiO2 ,Ge
2 などの屈折率制御用ドーパントを添加したもの,あ
るいはSiOx Ny Hz 等の石英系ガラス材料のコア膜
17を、プラズマCVD法,スパッタ法,イオンビーム
法等により成膜する(図3(b))。ついで余分なコア
膜をドライエッチング工程によりWSiマスクパターン
15が表れるまで除去しコア18を形成する(図3
(c))。
【0016】そしてドライエッチング工程によりこのW
Siマスクパターン15を除去する(図4(a))。最
後に石英ガラス材料のクラッド層19で覆うことによ
り、希望の特性を有した石英系ガラス導波路が容易にで
きる(図4(b))。
【0017】図5,図6,図7は、本発明の石英系ガラ
ス導波路の製造方法の他の実施の形態を示すものであ
る。
【0018】図5(a)において、SiO2 あるいはS
iの基板20上に、SiO2 のクラッド層21を、プラ
ズマCVD法,スパッタ法,イオンビーム法等により成
膜する。ついでこの上にWSi膜22をスパッタ法によ
り成膜する(図5(b))。次にフォトリソグラフィ工
程,ドライエッチング工程により、コアとなる場所以外
を覆うWSiマスクパターン23を形成する(図5
(c))。
【0019】そしてドライエッチングによりコアのため
の溝24を形成する(図6(a))。次にドライエッチ
ング工程によりWSiマスクパターン23を取り除く
(図6(b))。次にコアのための溝と溝の距離Sを正
確に計測し希望の特性が得られるように、屈折率を調整
しながら、SiO2 にTiO2 ,GeO2 などの屈折率
制御用ドーパントを添加したもの,あるいはSiOx N
y Hz 等の石英系ガラス材料のコア膜25を,プラズマ
CVD法,スパッタ法,イオンビーム法等により形成す
る(図6(c))。ついで余分なコア膜はドライエッチ
ング工程を用い、あらかじめ求めておいたエッチングレ
ートから、余分なコア膜の厚さをエッチングするのに必
要な時間を計算し、その時間だけドライエッチングする
ことで除去し、コア26を形成する(図7(a))。最
後に石英ガラス材料のクラッド層27で覆うことによ
り、希望の特性を有した石英系ガラス導波路が容易にで
きる(図7(b))。
【0020】次に、上記方法を用い試作した導波路構造
の光合分波器の試作結果について説明する。
【0021】図1(a)および(b)は導波路型光合分
波器の概略図を示したもので、図1(a)は全体図、図
1(b)は図(a)のa−a’断面図をそれぞれ示した
ものである。
【0022】まず図1(a)に示したように、光信号2
7のごとく光合分波器の入力端に入射した波長λ1 およ
びλ2 の光信号はコア28−1内を伝搬し、結合領域2
9内に達し、コア28−1とコア28−2間を干渉しな
がら伝搬して光合分波器の出力端から矢印30−1およ
び30−2のごとく、波長λ1 およびλ2 の光信号がそ
れぞれ分波されて出力される。
【0023】この構成において、低損失で分波しかつ波
長分離度を良くするためには、それぞれのコア28−1
と28−2の距離Sを設計値にできるだけ近づける必要
がある。
【0024】コア28−1および28−2の幅Wを8μ
m、コア28−1と28−2との距離Sを5.5μm、
コア28−1(28−2)とクラッド28との比屈折率
差を0.25%として試作した光合分波器の分波特性を
評価した結果を図6の実線(本発明の方法により作成し
た光合分波器)および点線(従来方法により作成した光
合分波器)で示す。ただし、設計値ではλ1 =1.3μ
m、λ2 =1.55μmとした。
【0025】本発明の方法のものは、それぞれの分波す
べき中心波長のずれがほとんど無いのに、従来の方法の
ものはかなり中心波長のずれ(約0.12μm)が生じ
た。また伝搬損失も本発明の方法のものが低い結果であ
った。これは本提案の方法はドライエッチングによりコ
アを形成する溝を作成した後、この溝と溝とのギャップ
Sを測定し、その値から希望する特性が得られるよう、
コア膜の屈折率を制御しながら作成したので、設計値に
近い構造となっているためである。
【0026】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、ドライエ
ッチングによりコアを形成する溝を作成した後、この溝
と溝との距離を測定し、その値から希望する光合分波器
の特性が得られるよう、コア膜の屈折率を制御しながら
作成することができ、希望する光合分波器の特性を得る
ことが可能となる。従つて、容易に希望する特性を有し
た石英系ガラス導波路ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法で得られた石英系ガラス導波路を
示す概略図である。
【図2】本発明の石英系ガラス導波路の製造方法を示す
図である。
【図3】図2に続く本発明の石英系ガラス導波路の製造
方法を示す図である。
【図4】図3に続く本発明の石英系ガラス導波路の製造
方法を示す図である。
【図5】本発明の石英系ガラス導波路の他の製造方法を
示す図である。
【図6】図5に続く本発明の石英系ガラス導波路の他の
製造方法を示す図である。
【図7】図6に続く本発明の石英系ガラス導波路の他の
製造方法を示す図である。
【図8】本発明及び従来の方法で試作した導波路型光合
分波器の分波特性を示す図である。
【図9】従来の石英系ガラス導波路の製造方法を示す図
である。
【図10】図9に続く従来の石英系ガラス導波路の製造
方法を示す図である。
【符号の説明】
12,20 基板 13,21 クラッド層 14,22 WSi膜 15,23 WSiマスクパターン 16,24 コア形成のための溝 17,25 コア膜 18,26 ドライエッチングにより形成したコア 19,27 クラッド層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SiO2 あるいはSi基板表面に形成さ
    れた低屈折率のクラッド層の上に、一対のコア用の溝を
    作成するためのWSiマスクパターンを形成し、このW
    Siマスクパターンを用いて、上記低屈折率のクラッド
    層中にコア用の溝を形成し、このコア用溝に、溝同士の
    幅に応じて所望の高屈折率のコアを形成することを特徴
    とする石英系ガラス導波路の製造方法。
  2. 【請求項2】 SiO2 あるいはSi基板表面に形成さ
    れた低屈折率のクラッド層の上にWSi膜を形成後、フ
    ォトリソグラフィ工程およびドライエッチング工程を経
    てコア用の溝を作成するためのWSiマスクパターンを
    形成し、ついでこのWSiマスクパターンを用いて、ド
    ライエッチング工程によりコア用の溝を低屈折率のクラ
    ッド層中に形成し、その上に、プラズマCVD法により
    溝幅に応じた所望の値を有した高屈折率のコア膜を形成
    してこの溝内を埋め込み、ついでドライエッチング工程
    により余分なコア膜を、WSi膜が現れてくるまでエッ
    チングして取り除いた後、このWSiマスクをドライエ
    ッチング工程により取り除き、最後に上記のエッチング
    した表面全体に低屈折率のクラッド層を形成する請求項
    1記載の石英系ガラス導波路の製造方法。
  3. 【請求項3】 SiO2 あるいはSi基板表面に形成さ
    れた低屈折率のクラッド層の上にWSi膜を形成後、フ
    ォトリソグラフィ工程およびドライエッチング工程を経
    てコア用の溝を作成するためのWSiマスクパターンを
    形成し、ついでこのWSiマスクパターンを用いて、ド
    ライエッチング工程によりコア用の溝を低屈折率のクラ
    ッド層中に形成し、その後、ドライエッチング工程によ
    りWSiマスクパターンを除去した後、プラズマCVD
    法により溝幅に応じた所望の値を有した高屈折率のコア
    膜を形成してこの溝内を埋め込み、ついでドライエッチ
    ング工程により余分なコア膜を、エッチングして取り除
    き、最後にこの表面に低屈折率のクラッド層を形成する
    請求項1記載の石英系ガラス導波路の製造方法。
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