JPS60257407A - 石英系平面光導波路の製造方法 - Google Patents
石英系平面光導波路の製造方法Info
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- JPS60257407A JPS60257407A JP11428984A JP11428984A JPS60257407A JP S60257407 A JPS60257407 A JP S60257407A JP 11428984 A JP11428984 A JP 11428984A JP 11428984 A JP11428984 A JP 11428984A JP S60257407 A JPS60257407 A JP S60257407A
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- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
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- G02B6/136—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by etching
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は、石英系ガラスを用いた平面ツＣ￥、波路の製
造方法に関する。
造方法に関する。
（従来技術）
光フアイバ通信の進展に伴い、ｙｅ倍信号分岐や合流等
の機能を果た丁光回路部品が大垣に必要とされるに至っ
ている。従来、これらの光回路部品としては、プリズム
やレンズからの組み合わせからなるバルク形光部品が用
いられているが、バルク形光部品では、組み立て調整に
長、時間を要し、一括生産性が悪く、光部品の価格上昇
を招くという大きな間距点があった。
の機能を果た丁光回路部品が大垣に必要とされるに至っ
ている。従来、これらの光回路部品としては、プリズム
やレンズからの組み合わせからなるバルク形光部品が用
いられているが、バルク形光部品では、組み立て調整に
長、時間を要し、一括生産性が悪く、光部品の価格上昇
を招くという大きな間距点があった。
前記の問題の解決策としては、平面導波形光回路部品の
使用が考えられる。特に石英系光ファイバと同質の石英
系光導波路からなる光回路部品は、光ファイバとの接続
性に優れることから、実用的な平面導波形光回路部品実
現の有力候補と考えられている。
使用が考えられる。特に石英系光ファイバと同質の石英
系光導波路からなる光回路部品は、光ファイバとの接続
性に優れることから、実用的な平面導波形光回路部品実
現の有力候補と考えられている。
石英系光導波路は、基板上に形成された石英系光導波膜
にドライエツチング加工を施すことにより作製される。
にドライエツチング加工を施すことにより作製される。
加工に際しては、石英系光導波膜の表面にまず非晶質シ
リコン膜（以下、ａ−３ｉ膜と記述する）を形成し、続
いてフォトレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィー
の工程により、フォトレジスト膜を所望の光導波路パタ
ーン状にパターン化した後、パターン状フォトレジスト
膜をマスク材としてａ−Ｓｉ膜をドライエツチング法に
よりパターン化し、続いて、パターン状ａ−８ｉ膜をマ
スク材として最終的に石英系光導波膜をドライエツチン
グする方法が、従来用いられていた。
リコン膜（以下、ａ−３ｉ膜と記述する）を形成し、続
いてフォトレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィー
の工程により、フォトレジスト膜を所望の光導波路パタ
ーン状にパターン化した後、パターン状フォトレジスト
膜をマスク材としてａ−Ｓｉ膜をドライエツチング法に
よりパターン化し、続いて、パターン状ａ−８ｉ膜をマ
スク材として最終的に石英系光導波膜をドライエツチン
グする方法が、従来用いられていた。
・ａ−Ｓｉ膜のエツチングガスとしては通常０ＢｒＦ８
ガスが、石英系光導波膜のエツチングガスとしては、０
ｚＦｏとＣ２Ｈ，の混合ガスが用いられていた。
ガスが、石英系光導波膜のエツチングガスとしては、０
ｚＦｏとＣ２Ｈ，の混合ガスが用いられていた。
ｃ２Ｆ６−Ｃ２Ｈ，混合ガス中での石英系光導波膜とａ
−３ｉ膜とのエツチング速度比（選択比）は１０：工程
度であり、例えば多モード光ファイバと整合する厚さ５
０μｍ程度の石英系光導波膜を加工するには、７μｍ程
度の厚さのａ−ｓｉ膜がマスク材として要求されるとい
う事情があった。一方、０ＢｒＦ８ガス中でのａ−３ｉ
膜とフォトレジスト膜との選択比は３：工程度であるの
で、前記の１０μｍ厚のａ−３ｉ膜を加工するには４μ
ｍ程度以上の厚さの７オトレジスト膜がマスク材として
必要とされるという事情があった。従来、石英系光導波
膜の加工においては、このように厚いマスク材が必要と
されるので、フォトリソグラフィ一工程により所望パタ
ーンを転写していく際に、パターンやせや、側面荒れの
発生を招き、光回路設計製作上の大きな問題点となって
いた。
−３ｉ膜とのエツチング速度比（選択比）は１０：工程
度であり、例えば多モード光ファイバと整合する厚さ５
０μｍ程度の石英系光導波膜を加工するには、７μｍ程
度の厚さのａ−ｓｉ膜がマスク材として要求されるとい
う事情があった。一方、０ＢｒＦ８ガス中でのａ−３ｉ
膜とフォトレジスト膜との選択比は３：工程度であるの
で、前記の１０μｍ厚のａ−３ｉ膜を加工するには４μ
ｍ程度以上の厚さの７オトレジスト膜がマスク材として
必要とされるという事情があった。従来、石英系光導波
膜の加工においては、このように厚いマスク材が必要と
されるので、フォトリソグラフィ一工程により所望パタ
ーンを転写していく際に、パターンやせや、側面荒れの
発生を招き、光回路設計製作上の大きな問題点となって
いた。
ａ−Ｓｉ膜の代わりに、Ｔｉ金属膜をマスク材と：１し
て用いる方法も、従来提案されているが、Ｔｉ金属膜で
も石英光導波膜との選択比を１５：１以上に上げること
は一シ＜、本質的な解決策とはなり得なかった。また、
Ｔｉ金属膜を１μｍ以上の厚さに形成することは、Ｔｉ
金属膜のひび割れが発生し易くて難しく、結局１０μｍ
程度以」二の厚みの光導波膜の加工には不適であった。
て用いる方法も、従来提案されているが、Ｔｉ金属膜で
も石英光導波膜との選択比を１５：１以上に上げること
は一シ＜、本質的な解決策とはなり得なかった。また、
Ｔｉ金属膜を１μｍ以上の厚さに形成することは、Ｔｉ
金属膜のひび割れが発生し易くて難しく、結局１０μｍ
程度以」二の厚みの光導波膜の加工には不適であった。
（発明の目的）
本発明者らは前記の欠点を解決するために、種々の膜状
物質の耐ドライエツチング特性を鋭意検討した結果、金
にフッ化物膜が石英系光導波膜に対して高い選択比を与
えることを見出したもので、金属フッ化物Ｂｌセをマス
ク材とする加工法により、厚膜の石英糸導波膜を精度良
く加工して、石英系平面導波路を製造する方法を提供す
るものである。
物質の耐ドライエツチング特性を鋭意検討した結果、金
にフッ化物膜が石英系光導波膜に対して高い選択比を与
えることを見出したもので、金属フッ化物Ｂｌセをマス
ク材とする加工法により、厚膜の石英糸導波膜を精度良
く加工して、石英系平面導波路を製造する方法を提供す
るものである。
以下図面により本発明の詳細な説明する。
（発明の構成および作用）
第１図は本発明の実施例であり、光導波路の加工工程を
示す。ｍ１図（ａ）は基板１上に形成された石英系先導
波膜２を示す。基板１としては石英ガラス板またはシリ
コン結晶板を用いることができ、石英系光導波膜２は５
ｉＣ１４を主成分とし、Ｇｅ０ｔ、。
示す。ｍ１図（ａ）は基板１上に形成された石英系先導
波膜２を示す。基板１としては石英ガラス板またはシリ
コン結晶板を用いることができ、石英系光導波膜２は５
ｉＣ１４を主成分とし、Ｇｅ０ｔ、。
ｊｉＯｌ、、ＢＣｌ３．ＰＣｌ３等をドーパントするガ
ラス形成原料ガスの熱酸化反応または火炎加水分解反応
により形成されている。本発明では第１図（ｂ）に示す
ように、この石英系光導波膜上にまず金属フッ化物膜３
を、フォトリソグラフィ一工程により、所望のパターン
状に形成する。次に第１図（０）に示すように、パター
ン扶余わｌフッ化物膜８をマスク材として、ＣＦ、、０
２Ｆ６等のフッ素系ガス中で、石英系光導波膜２′？ｒ
ニドライエツチングし、光導波路４を形成する。最後に
第１図（（１）に示すように、残存した金属フッ化物膜
を除去し、工程は終了する。
ラス形成原料ガスの熱酸化反応または火炎加水分解反応
により形成されている。本発明では第１図（ｂ）に示す
ように、この石英系光導波膜上にまず金属フッ化物膜３
を、フォトリソグラフィ一工程により、所望のパターン
状に形成する。次に第１図（０）に示すように、パター
ン扶余わｌフッ化物膜８をマスク材として、ＣＦ、、０
２Ｆ６等のフッ素系ガス中で、石英系光導波膜２′？ｒ
ニドライエツチングし、光導波路４を形成する。最後に
第１図（（１）に示すように、残存した金属フッ化物膜
を除去し、工程は終了する。
第１図において、金属フッ化物膜としては、０ａＦ２．
ＭｇＦ２ｔ’Ｚｒｙ、等の単体金属フッ化物ヤ、多成分
系の７フ化物ガラスを用いることができるが１微細加工
の観点からは、膜形成時に多結晶状にならず、非晶質ガ
ラス状になることが望ましく、単体金属フッ化物では、
非晶質ガラス状になり易いＭｇＦ２が最も適している。
ＭｇＦ２ｔ’Ｚｒｙ、等の単体金属フッ化物ヤ、多成分
系の７フ化物ガラスを用いることができるが１微細加工
の観点からは、膜形成時に多結晶状にならず、非晶質ガ
ラス状になることが望ましく、単体金属フッ化物では、
非晶質ガラス状になり易いＭｇＦ２が最も適している。
これらの金属フッ化物は、もともとフッ素と化合してお
り、また融点や、気化温度も比較的高いので、フッ素系
のエツチングガスに対する耐性が高く、本発明者らの検
討によると、石英系先導波膜に対し、５ｏ：１以上の高
い選択比を与える。従って、例えば５０μｍ厚の光導波
膜を加工するには、１μｍ厚程度の金属フッ化物膜マス
クで充分であり、加工精度の大幅な向上を期待できる。
り、また融点や、気化温度も比較的高いので、フッ素系
のエツチングガスに対する耐性が高く、本発明者らの検
討によると、石英系先導波膜に対し、５ｏ：１以上の高
い選択比を与える。従って、例えば５０μｍ厚の光導波
膜を加工するには、１μｍ厚程度の金属フッ化物膜マス
クで充分であり、加工精度の大幅な向上を期待できる。
次に具体例について本発明を説明する。
光導波膜２とし゛ては、厚さ２朋の石英ガラス板上に５
０μｍ厚に形成した５ｉｎ２．ＴｉＯ２糸ガラス膜を用
い丸。ＴｉＯ２の添加量は４モル％程度であり、石英ガ
ラス基板より約１％大きい屈折率値を持っている。この
実施例では第１図（ｂ）に対応するパターン状金属フッ
化物膜８の形成に、いわゆるリフトオフ法を用いた。す
なわち第′ｚ図（ａ）に示すように、光導波膜２の上面
に７オトレジス）膜２１を塗布し第２図（ｂ）に、示す
ように、所望の光導波路パターンに対応する部分を抜き
去るようにフォトリソグラフィ一工程により、パターン
化した。
０μｍ厚に形成した５ｉｎ２．ＴｉＯ２糸ガラス膜を用
い丸。ＴｉＯ２の添加量は４モル％程度であり、石英ガ
ラス基板より約１％大きい屈折率値を持っている。この
実施例では第１図（ｂ）に対応するパターン状金属フッ
化物膜８の形成に、いわゆるリフトオフ法を用いた。す
なわち第′ｚ図（ａ）に示すように、光導波膜２の上面
に７オトレジス）膜２１を塗布し第２図（ｂ）に、示す
ように、所望の光導波路パターンに対応する部分を抜き
去るようにフォトリソグラフィ一工程により、パターン
化した。
つづいて、第２図（ｃ）に示すように、パターン状フォ
トレジスト膜２１ａの上面方向から、ＭｇＦ２膜２２を
１μｍ厚に真空蒸着した。有機溶媒によりフォトレジス
ト膜２１ａを溶解させると、第２図（ｄ）に示すように
、先導波膜表面にパターン状に付着したＭｇＦ２膜以外
は、レジスト膜２１ａとともに除去され、第１図（Ｃ）
のドライエツチング工程に耐えるパターン状ＭｇＦ２膜
２２ａが残留した。ＭｇＦ２パタ一ン幅は５０μｍとし
た。上記工程に用いたフォトレジスト膜２１はポリビニ
ールケイ皮ｍエステル系レジスト（例えば商品名ＡＺ−
１３５０Ｊとして市販されているもの）であり、膜厚は
２μｍであった。第１図（Ｃ）に対応するドライエツチ
ング工程では、平行平板型の反応性イオンエツチング装
Ｍを用い、０２Ｆ６ガスをエツチングガスとして使用し
た。約８時間のエツチングにより、５０μｍ厚の光導波
膜を完全に加工することができた。エツチング終了後に
はＭｇＦ２膜厚は０．３μｍ程度に減少したが、実質的
にＭｇＦ２膜は石英系ガラス膜に対して７０：工程度の
高い選択比を有していることが確認された。エツチング
終了後、光導波路を硝酸水溶液に浸すことしこより、残
存していたＭｇＦ２１換を除去した。
トレジスト膜２１ａの上面方向から、ＭｇＦ２膜２２を
１μｍ厚に真空蒸着した。有機溶媒によりフォトレジス
ト膜２１ａを溶解させると、第２図（ｄ）に示すように
、先導波膜表面にパターン状に付着したＭｇＦ２膜以外
は、レジスト膜２１ａとともに除去され、第１図（Ｃ）
のドライエツチング工程に耐えるパターン状ＭｇＦ２膜
２２ａが残留した。ＭｇＦ２パタ一ン幅は５０μｍとし
た。上記工程に用いたフォトレジスト膜２１はポリビニ
ールケイ皮ｍエステル系レジスト（例えば商品名ＡＺ−
１３５０Ｊとして市販されているもの）であり、膜厚は
２μｍであった。第１図（Ｃ）に対応するドライエツチ
ング工程では、平行平板型の反応性イオンエツチング装
Ｍを用い、０２Ｆ６ガスをエツチングガスとして使用し
た。約８時間のエツチングにより、５０μｍ厚の光導波
膜を完全に加工することができた。エツチング終了後に
はＭｇＦ２膜厚は０．３μｍ程度に減少したが、実質的
にＭｇＦ２膜は石英系ガラス膜に対して７０：工程度の
高い選択比を有していることが確認された。エツチング
終了後、光導波路を硝酸水溶液に浸すことしこより、残
存していたＭｇＦ２１換を除去した。
以上の光導波路の製造工程においては、ＭｇＦ２膜の耐
ドライエツチング性を反映して光導波路のパターンやせ
は２μｍ以下と微少であった。これはａ−ｓｉ、膜？用
いた場合、１０’ｔｔｒｎ程度ものやせが従来あったこ
とと対照的であり、特にＹ字状分岐部を含む先導波路の
形成に際しては、分岐部の鋭角性が保存され、ＭｇＦ２
膜の有効性が顕著であった。
ドライエツチング性を反映して光導波路のパターンやせ
は２μｍ以下と微少であった。これはａ−ｓｉ、膜？用
いた場合、１０’ｔｔｒｎ程度ものやせが従来あったこ
とと対照的であり、特にＹ字状分岐部を含む先導波路の
形成に際しては、分岐部の鋭角性が保存され、ＭｇＦ２
膜の有効性が顕著であった。
以上の実施例では、／ぜターン状の金属フッ化物膜をリ
フトオフ法により形成したが、光導鼓膜上にあらかじめ
一様に形成しておいた金属フン化物膜をイオンミーリン
グ装置等によりパターン状に加工し、これをマスク材と
して用いることももちろん可能である。ただし金属フッ
化物膜はフッ素系等の反応性イオンによりエツチングへ
の耐性が強いので、金属フッ化物膜の加工自体に反応性
イオンエツチングを用いることは困難であることに留意
すべきである。
フトオフ法により形成したが、光導鼓膜上にあらかじめ
一様に形成しておいた金属フン化物膜をイオンミーリン
グ装置等によりパターン状に加工し、これをマスク材と
して用いることももちろん可能である。ただし金属フッ
化物膜はフッ素系等の反応性イオンによりエツチングへ
の耐性が強いので、金属フッ化物膜の加工自体に反応性
イオンエツチングを用いることは困難であることに留意
すべきである。
前記の実施例は、石英系光導波膜がら、ＩＵ線状や、Ｙ
分岐状などの先導波路を作製する例に関するものである
が、この他、本発明は石英系光導波膜の一部に光回折用
のグレーティングを形成する場合にも適用することがで
きる。グレーティングの周期はＯ９５１１ｍ〜５１１ｍ
程度であり、従来、このような細かいパターンｙｉ：ａ
−３ｉ膜ｆマスク材トして１０へ・５０μｍもの深さに
ゎ仁って加工することは、エツチング時のマスク材のや
せや後退のため、精度が出せず困難であったが、本発明
の金属フッ化物膜をマスク材として用いる方法によれば
、高精度のグレーティング加工が可能である。
分岐状などの先導波路を作製する例に関するものである
が、この他、本発明は石英系光導波膜の一部に光回折用
のグレーティングを形成する場合にも適用することがで
きる。グレーティングの周期はＯ９５１１ｍ〜５１１ｍ
程度であり、従来、このような細かいパターンｙｉ：ａ
−３ｉ膜ｆマスク材トして１０へ・５０μｍもの深さに
ゎ仁って加工することは、エツチング時のマスク材のや
せや後退のため、精度が出せず困難であったが、本発明
の金属フッ化物膜をマスク材として用いる方法によれば
、高精度のグレーティング加工が可能である。
高精度のグレ一ティングを形成した石英系光導波路は、
充分波器や光合波器の構成留禦として広い５応用を見出
すと考えられる。
充分波器や光合波器の構成留禦として広い５応用を見出
すと考えられる。
（発明の効果）
以上、説明したように、本発明の金属フッ化物膜をマス
ク材とする加工法によれば、従来困難であった厚膜の石
英系光導波膜を精度良く加工することができる。本発明
の方法で製造、される石英系光導波路は、その高い加工
精度を活がして、光分岐・合流素子や、光分波合波素子
等を大垣一括生産するのに適当であり、光通信用光回路
部品の高性能化、低価格化への貢献が大である。
ク材とする加工法によれば、従来困難であった厚膜の石
英系光導波膜を精度良く加工することができる。本発明
の方法で製造、される石英系光導波路は、その高い加工
精度を活がして、光分岐・合流素子や、光分波合波素子
等を大垣一括生産するのに適当であり、光通信用光回路
部品の高性能化、低価格化への貢献が大である。
第１図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）、（ｄ）は本発明の実施
例を示す工程図、 第２図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）、（ｄ）はリフトオフ法
によりパターン状の金属フッ化物膜を形成する工程図で
あるＯ １・・・基板 ２・・・石英系光導波膜 ３・・・パターン状金属フン化物膜 ４・・・石英系光導波路 ２１・・・フォトレジスト膜 ２１ａ・・・パターン化されたフォトレジスト膜２２・
・・ＭｇＦ２膜 ２２ａ川パターン状ＭｇＦ、膜 第１図 第２図
例を示す工程図、 第２図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）、（ｄ）はリフトオフ法
によりパターン状の金属フッ化物膜を形成する工程図で
あるＯ １・・・基板 ２・・・石英系光導波膜 ３・・・パターン状金属フン化物膜 ４・・・石英系光導波路 ２１・・・フォトレジスト膜 ２１ａ・・・パターン化されたフォトレジスト膜２２・
・・ＭｇＦ２膜 ２２ａ川パターン状ＭｇＦ、膜 第１図 第２図
Claims (1)
- １基板上に形成された石英系光導波膜表面に、金属フッ
化物膜を所望のパターン状に形成し、続いて該パターン
状金属フッ化物膜をマスク材として、フッ素系ガスを用
いたドライエツチングにより石英系先導波膜を加工する
ことを特徴とする石英系平面光導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11428984A JPS60257407A (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 石英系平面光導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11428984A JPS60257407A (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 石英系平面光導波路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60257407A true JPS60257407A (ja) | 1985-12-19 |
Family
ID=14634120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11428984A Pending JPS60257407A (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 石英系平面光導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60257407A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63194206A (ja) * | 1987-02-09 | 1988-08-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 石英系光導波路の製造方法 |
-
1984
- 1984-06-04 JP JP11428984A patent/JPS60257407A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63194206A (ja) * | 1987-02-09 | 1988-08-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 石英系光導波路の製造方法 |
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