(57)【要約】【課題】他の光素子との光結合を容易にするガイド溝を有し、製造工程が簡略化され大量生産に適する光導波路素子、および製造方法を提供する。【解決手段】基材（１０）上に光導波路（２０）およびこの光導波路との光結合用のガイド溝（３０）を備えた光導波路素子（１）である。光導波路素子（１）は、基材（１０）上の光導波路形成領域（１２）に光導波路（２０）を形成する感光性組成物（２５）を用いて、基材（１０）上のガイド溝形成領域（１３）にガイド溝用のエッチングマスクとなる保護層（３１）をガイド溝（３０）を除いて形成した。【選択図】図１
2006350014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に光導波路およびこの光導波路との光結合用のガイド溝を備えた光導波路素子であって、
基材上の光導波路形成領域に前記光導波路を形成する感光性組成物を用いて、基材上のガイド溝形成領域にガイド溝用のエッチングマスクとなる保護層を形成したことを特徴とする光導波路素子。
【請求項２】
基材上に光導波路およびこの光導波路との光結合用のガイド溝を備えた光導波路素子であって、
基材上の光導波路形成領域に形成される前記光導波路のコア部と、基材上のガイド溝形成領域に形成されるガイド溝用のエッチングマスクとなる保護層とを、同一の感光性組成物を用いて形成したことを特徴とする光導波路素子。
【請求項３】
前記基材は、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面のシリコン基板であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光導波路素子。
【請求項４】
前記感光性組成物を用いてフォトリソグラフィ処理により形成されたパターンが、シリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の光導波路素子。
【請求項５】
前記感光性組成物が、下記成分（Ａ）及び（Ｂ）：
（Ａ）下記一般式（１）で表される加水分解性シラン化合物の加水分解物及び該加水分解物の縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上、
（Ｒ１）ｐ（Ｒ２）ｑＳｉ（Ｘ）４−ｐ−ｑ        （１）
［一般式（１）中、Ｒ１はフッ素原子を含有する炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基、Ｒ２は炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基（ただし、フッ素原子を含有するものを除く。）、Ｘは加水分解性基、ｐは１又は２の整数、ｑは０又は１の整数である。］
および
（Ｂ）光酸発生剤
を含有する組成物であって、
該組成物中の全Ｓｉ上の結合基に占めるシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）基の含有率が、１０〜５０％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の光導波路素子。
【請求項６】
前記（Ａ）成分が、下記一般式（２）及び（３）からなる群のうち少なくとも一種以上の構造を有することを特徴とする請求項５記載の光導波路素子。
【化１】
2006350014.tif 000008
［一般式（２）及び（３）中、Ｒ３はフッ素原子を含有する炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基、Ｒ４はフッ素原子を含んでいてもよい炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基であって、Ｒ３と同じでもよい。］
【請求項７】
前記式（１）中のＲ１が、ＣＦ３（ＣＦ２）ｎ（ＣＨ２）ｍ［ｍは０〜５の整数、ｎは１〜１１の整数であり、ｍ＋ｎは１〜１１である。］であることを特徴とする請求項６記載の光導波路素子。
【請求項８】
前記成分（Ａ）が、さらに下記一般式（４）及び（５）からなる群より選ばれる少なくとも一種以上の構造を有することを特徴とする請求項６または請求項７記載の光導波路素子。
【化２】
2006350014.tif 000009
［一般式（４）及び（５）中、Ｒ５はフェニル基又はフッ素化フェニル基、Ｒ６はフッ素原子を含んでいてもよい炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基であって、Ｒ５と同じでもよい。］
【請求項９】
前記成分（Ａ）１００質量部に対する前記（Ｂ）光酸発生剤の添加量が０．０１〜１５質量部であることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項記載の光導波路素子。
【請求項１０】
基材上に光導波路およびこの光導波路との光結合用のガイド溝を備えた光導波路素子の製造方法であって、
基材上の光導波路形成領域に感光性組成物を用いて前記光導波路を形成するのに要する一部の工程と同一工程で、同一の感光性組成物を用いて、基材上のガイド溝形成領域にガイド溝用のエッチングマスクとなる保護層を同時に形成することを特徴とする光導波路素子の製造方法。
【請求項１１】
基材上に光導波路およびこの光導波路との光結合用のガイド溝を備えた光導波路素子の製造方法であって、
基材上の光導波路形成領域に感光性組成物を用いて前記光導波路のコア部を形成する工程と同一工程で、同一の感光性組成物を用いて、基材上のガイド溝形成領域にガイド溝用のエッチングマスクとなる保護層を同時に形成することを特徴とする光導波路素子の製造方法。
【請求項１２】
前記コア部および前記エッチングマスクの露光工程を、同一のフォトマスクを用いて同時に行うことを特徴とする請求項１１記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項１３】
シリコン基板上に光導波路およびこの光導波路との光結合用のガイド溝を備えた光導波路素子の製造方法であって、
シリコン基板上の光導波路形成領域に、感光性組成物を用いて下部クラッド層を形成する工程と、
光導波路形成領域の前記下部クラッド層上およびシリコン基板上のガイド溝形成領域に、感光性組成物を用いて、コア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を同時に形成する工程と、
光導波路形成領域の前記下部クラッド層および前記コア部上に、感光性組成物を用いて上部クラッド層を形成する工程と、
ガイド溝形成領域の前記エッチングマスク部が形成されないシリコン基板表面を、異方性エッチングすることによりガイド溝を形成する工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする光導波路素子の製造方法。
【請求項１４】
前記感光性組成物として、下記成分（Ａ）及び（Ｂ）：
（Ａ）下記一般式（１）で表される加水分解性シラン化合物の加水分解物及び該加水分解物の縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上、
（Ｒ１）ｐ（Ｒ２）ｑＳｉ（Ｘ）４−ｐ−ｑ        （１）
［一般式（１）中、Ｒ１はフッ素原子を含有する炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基、Ｒ２は炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基（ただし、フッ素原子を含有するものを除く。）、Ｘは加水分解性基、ｐは１又は２の整数、ｑは０又は１の整数である。］
および
（Ｂ）光酸発生剤
を含有する組成物であって、
該組成物中の全Ｓｉ上の結合基に占めるシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）基の含有率が、１０〜５０％である組成物を用いることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項１５】
前記上部クラッド層を形成する工程と、前記ガイド溝を形成する工程とは、先後を選択可能であることを特徴とする請求項１３記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項１６】
前記下部クラッド層を形成する工程の前に、シリコン基板上に耐アルカリ性の表面処理を施す工程を含むことを特徴とする請求項１３または請求項１５記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項１７】
前記表面処理の材料として、シリコン基板と、下記成分（Ａ）及び（Ｂ）：
（Ａ）下記一般式（１）で表される加水分解性シラン化合物の加水分解物及び該加水分解物の縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上、
（Ｒ１）ｐ（Ｒ２）ｑＳｉ（Ｘ）４−ｐ−ｑ        （１）
［一般式（１）中、Ｒ１はフッ素原子を含有する炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基、Ｒ２は炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基（ただし、フッ素原子を含有するものを除く。）、Ｘは加水分解性基、ｐは１又は２の整数、ｑは０又は１の整数である。］
および
（Ｂ）光酸発生剤
を含有する組成物であって、
該組成物中の全Ｓｉ上の結合基に占めるシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）基の含有率が、１０〜５０％である組成物を硬化させてなる硬化膜とを接着させるための、ジルコニウム化合物を含有するプライマー用組成物を用いることを特徴とする請求項１６記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項１８】
前記プライマー用組成物が含有するジルコニウム化合物が、アセチルアセトネートジルコニウムであることを特徴とする請求項１７記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項１９】
前記プライマー用組成物をシリコン基板に塗布した後、３５０℃以上に加熱することを特徴とする請求項１７または請求項１８記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項２０】
前記上部クラッド層を形成する工程および前記ガイド溝を形成する工程の後に、光導波路形成領域とガイド溝形成領域との境界において前記ガイド溝に隣接する前記コア部の端面を平坦面にする加工工程を含むことを特徴とする請求項１３，１５，１６のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項２１】
前記下部クラッド層を形成する工程は、
表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板の表面に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に不溶となり、かつ、シリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するクラッド用の感光性組成物を塗布する工程と、
シリコン基板上のガイド溝形成領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理により光導波路形成領域にのみ下部クラッド層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１３，１５，１６，２０のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項２２】
前記下部クラッド層を形成する工程は、
表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板の表面に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に可溶となり、光非照射部がシリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するクラッド用の感光性組成物を塗布する工程と、
シリコン基板上の光導波路形成領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理により光導波路形成領域にのみ下部クラッド層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１３，１５，１６，２０のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項２３】
前記コア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を同時に形成する工程は、
表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板上の下部クラッド層が形成された光導波路形成領域、および、シリコン基板上のガイド溝形成領域に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に不溶となり、かつ、シリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するコア用の感光性組成物を塗布する工程と、
前記下部クラッド層上のコア部以外の領域および前記ガイド溝形成領域中のガイド溝領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理によりコア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１３，１５，１６，２０のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項２４】
前記コア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を同時に形成する工程は、
表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板上の下部クラッド層が形成された光導波路形成領域、および、シリコン基板上のガイド溝形成領域に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に可溶となり、光非照射部がシリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するコア用の感光性組成物を塗布する工程と、
前記下部クラッド層上のコア部領域および前記ガイド溝形成領域中のガイド溝を除く領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理によりコア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１３，１５，１６，２０のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項２５】
前記上部クラッド層を形成する工程は、
表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板上の下部クラッド層およびコア部が形成された光導波路形成領域、および、シリコン基板上のエッチングマスク部が形成されたガイド溝形成領域に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に不溶となり、かつ、シリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するクラッド用の感光性組成物を塗布する工程と、
シリコン基板上の前記ガイド溝形成領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理により光導波路形成領域にのみ上部クラッド層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１３，１５，１６，２０のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項２６】
前記上部クラッド層を形成する工程は、
表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板上の下部クラッド層およびコア部が形成された光導波路形成領域、および、シリコン基板上のエッチングマスク部が形成されたガイド溝形成領域に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に可溶となり、光非照射部がシリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するクラッド用の感光性組成物を塗布する工程と、
シリコン基板上の前記光導波路形成領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理により光導波路形成領域にのみ上部クラッド層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１３，１５，１６，２０のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項２７】
前記ガイド溝を形成する工程は、
表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板上の下部クラッド層およびコア部が少なくとも形成された光導波路形成領域およびエッチングマスク部が形成されたガイド溝形成領域のうち、少なくともガイド溝形成領域をシリコンの異方性エッチングのエッチャントを用いてエッチングすることにより、当該エッチャントに耐性を有するコア用の感光性組成物を用いて形成した前記エッチングマスク部を除くシリコン基板表面領域にガイド溝を形成する工程、
を含むことを特徴とする請求項１３，１５，１６，２０のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項２８】
前記ガイド溝を形成する工程は、
前記下部クラッド層を形成する工程の前にシリコン基板上に施されて前記エッチングマスク部を除くシリコン基板表面領域に露出している耐アルカリ性の表面処理を溶解除去する工程、
を含むことを特徴とする請求項２７記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項２９】
シリコン基板上に光導波路およびこの光導波路との光結合用のガイド溝を備えた光導波路素子の製造方法であって、
シリコン基板上の光導波路形成領域に、下部クラッド層となる酸化膜を形成する工程と、
光導波路形成領域の前記酸化膜上およびシリコン基板上のガイド溝形成領域に、感光性組成物を用いて、コア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を同時に形成する工程と、
光導波路形成領域の前記酸化膜および前記コア部上に、感光性組成物を用いて上部クラッド層を形成する工程と、
ガイド溝形成領域の前記エッチングマスク部が形成されないシリコン基板表面を、異方性エッチングすることによりガイド溝を形成する工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする光導波路素子の製造方法。
【請求項３０】
前記感光性組成物として、下記成分（Ａ）及び（Ｂ）：
（Ａ）下記一般式（１）で表される加水分解性シラン化合物の加水分解物及び該加水分解物の縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上、
（Ｒ１）ｐ（Ｒ２）ｑＳｉ（Ｘ）４−ｐ−ｑ        （１）
［一般式（１）中、Ｒ１はフッ素原子を含有する炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基、Ｒ２は炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基（ただし、フッ素原子を含有するものを除く。）、Ｘは加水分解性基、ｐは１又は２の整数、ｑは０又は１の整数である。］
および
（Ｂ）光酸発生剤
を含有する組成物であって、
該組成物中の全Ｓｉ上の結合基に占めるシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）基の含有率が、１０〜５０％である組成物を用いることを特徴とする請求項２９記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項３１】
前記上部クラッド層を形成する工程と、前記ガイド溝を形成する工程とは、先後を選択可能であることを特徴とする請求項２９記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項３２】
前記コア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を同時に形成する工程の前に、光導波路形成領域の前記酸化膜上およびシリコン基板上のガイド溝形成領域に、接着層となる耐アルカリ性の表面処理を施す工程を含むことを特徴とする請求項２９または請求項３１記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項３３】
前記表面処理の材料として、シリコン基板と、下記成分（Ａ）及び（Ｂ）：
（Ａ）下記一般式（１）で表される加水分解性シラン化合物の加水分解物及び該加水分解物の縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上、
（Ｒ１）ｐ（Ｒ２）ｑＳｉ（Ｘ）４−ｐ−ｑ        （１）
［一般式（１）中、Ｒ１はフッ素原子を含有する炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基、Ｒ２は炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基（ただし、フッ素原子を含有するものを除く。）、Ｘは加水分解性基、ｐは１又は２の整数、ｑは０又は１の整数である。］
および
（Ｂ）光酸発生剤
を含有する組成物であって、
該組成物中の全Ｓｉ上の結合基に占めるシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）基の含有率が、１０〜５０％である組成物を硬化させてなる硬化膜とを接着させるための、ジルコニウム化合物を含有するプライマー用組成物を用いることを特徴とする請求項３２記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項３４】
前記プライマー用組成物が含有するジルコニウム化合物が、アセチルアセトネートジルコニウムであることを特徴とする請求項３３記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項３５】
前記プライマー用組成物をシリコン基板に塗布した後、３５０℃以上に加熱することを特徴とする請求項３３または請求項３４記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項３６】
前記上部クラッド層を形成する工程および前記ガイド溝を形成する工程の後に、光導波路形成領域とガイド溝形成領域との境界において前記ガイド溝に隣接する前記コア部の端面を平坦面にする加工工程を含むことを特徴とする請求項２９，３１，３２のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項３７】
前記酸化膜を形成する工程は、
表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板の表面全体に酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ処理によりガイド溝形成領域のフォトレジストを除去する工程と、
光導波路形成領域のフォトレジスト膜をマスクとしてガイド溝形成領域に露出している前記酸化膜をエッチングすることにより、ガイド溝形成領域の前記酸化膜を除去する工程と、
光導波路形成領域のフォトレジスト膜を除去する工程と、
を含むことを特徴とする請求項２９，３１，３２，３６のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項３８】
前記コア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を同時に形成する工程は、
表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板上の酸化膜が形成された光導波路形成領域、および、シリコン基板上のガイド溝形成領域に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に不溶となり、かつ、シリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するコア用の感光性組成物を塗布する工程と、
前記酸化膜上のコア部以外の領域および前記ガイド溝形成領域中のガイド溝領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理によりコア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項２９，３１，３２，３６のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項３９】
前記コア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を同時に形成する工程は、
表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板上の酸化膜が形成された光導波路形成領域、および、シリコン基板上のガイド溝形成領域に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に可溶となり、光非照射部がシリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するコア用の感光性組成物を塗布する工程と、
前記酸化膜上のコア部領域および前記ガイド溝形成領域中のガイド溝を除く領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理によりコア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項２９，３１，３２，３６のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項４０】
前記上部クラッド層を形成する工程は、
表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板上の酸化膜およびコア部が形成された光導波路形成領域、および、シリコン基板上のエッチングマスク部が形成されたガイド溝形成領域に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に不溶となり、かつ、シリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するクラッド用の感光性組成物を塗布する工程と、
シリコン基板上の前記ガイド溝形成領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理により光導波路形成領域にのみ上部クラッド層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項２９，３１，３２，３６のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項４１】
前記上部クラッド層を形成する工程は、
表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板上の酸化膜およびコア部が形成された光導波路形成領域、および、シリコン基板上のエッチングマスク部が形成されたガイド溝形成領域に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に可溶となり、光非照射部がシリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するクラッド用の感光性組成物を塗布する工程と、
シリコン基板上の前記光導波路形成領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理により光導波路形成領域にのみ上部クラッド層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項２９，３１，３２，３６のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項４２】
前記ガイド溝を形成する工程は、
表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板上の酸化膜およびコア部が少なくとも形成された光導波路形成領域およびエッチングマスク部が形成されたガイド溝形成領域のうち、少なくともガイド溝形成領域をシリコンの異方性エッチングのエッチャントを用いてエッチングすることにより、当該エッチャントに耐性を有するコア用の感光性組成物を用いて形成した前記エッチングマスク部を除くシリコン基板表面領域にガイド溝を形成する工程、
を含むことを特徴とする請求項２９，３１，３２，３６のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法。
【請求項４３】
前記ガイド溝を形成する工程は、
前記コア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を同時に形成する工程の前に光導波路形成領域の前記酸化膜上およびシリコン基板上のガイド溝形成領域に施されて前記エッチングマスク部を除くシリコン基板表面領域に露出している耐アルカリ性の表面処理を溶解除去する工程、
を含むことを特徴とする請求項４２記載の光導波路素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基材上に光導波路およびこの光導波路との光結合用のガイド溝を備えた光導波路素子と、この光導波路素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信の適用範囲が基幹系だけに留まらず、加入者系にまで広範囲に拡大するのに伴い、光部品の機能集積化、小型化、低コスト化が一層求められ、それに応えることがますます重要になってきている。
【０００３】
このような光部品の機能集積化、小型化に応えるため、光導波路が広く使用されているが、従来の光導波路は一般に石英系の光導波路であるため、低コスト化が進まず、おもに基幹系に適用されている。
【０００４】
一方、石英系の光導波路に比べて成膜工程の簡略化が期待できることから、低コスト化の実現を目的として、ポリマー系の光導波路が広く研究されている。
【０００５】
また、光導波路素子を用いて、光および電気の入出力ポートを有する光部品を組み立てる際に、光導波路素子と光ファイバなどの光素子との光結合を容易に実現できる光素子実装用ガイド溝を備えた光導波路素子、およびその製造方法の研究も行われている。
【０００６】
従来、このような光素子実装用ガイド溝を備えたポリマー系光導波路素子の製造方法として、あらかじめ異方性エッチングなどによりガイド溝を形成したシリコン基板上に光導波路を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
図２７は、従来の光導波路素子の一例を示す構成図である。この光導波路素子５０１は、光ファイバ実装用Ｖ溝がシリコン基板上に光導波路と一体で形成されたものである。図１に示すこの発明の光導波路素子１と比較すると、光導波路コア５２３の平端面５２３ｅをドライエッチングで形成しているため、ダイシングによる端面溝はない。
【０００８】
図２８〜図３６により、従来の光導波路素子５０１の製造工程を説明する。基板面の結晶方位が（１００）面であるシリコン基板５１０の表面に厚さが１μｍ程度の酸化膜５１５を形成する（図２８（ａ）参照）。
【０００９】
ガイド溝５３０の断面形状をＶ字形にする場合は、通常、基板面の結晶方位を（１００）面とする。フォトレジスト５２６を塗布し（図２８（ｂ）参照）、露光、現像処理を施し、ガイド溝形成領域５１３の一部にフォトレジスト膜５２６が除去され、酸化膜５１５が露出している状態にパターニングする（図２８（ｃ）参照）。
【００１０】
次にパターニングされたフォトレジスト５２６をマスクとして、フッ酸などにより露出した酸化膜５１５をエッチングし、（１００）面のシリコン基板面を露出させる（図２９（ａ）参照）。
【００１１】
フォトレジスト剥離剤によりフォトレジスト５２６を除去し全ての酸化膜５１５を露出させる（図２９（ｂ）参照）。
【００１２】
異方性エッチング用エッチャントであるＫＯＨ水溶液などで、露出している（１００）面をエッチングしＶ溝５３０を形成する（図３０参照）。
【００１３】
ポリマー材料である感光性組成物と無機物である二酸化珪素との密着性をよくする一方、後工程でガイド溝形成領域５１３に付着している感光性組成物の硬化膜を容易に除去できるよう、光導波路形成領域５１２に選択的に接着層５１１を形成する（図３１参照）。
【００１４】
次に、光導波路形成領域５１２およびガイド溝形成領域５１３の全面に、クラッド材およびコア材を、スピンコート法などにより順に塗布し、下部クラッド５２１、コア５２３の成膜を行なう（図３２参照）。
【００１５】
次にフォトレジスト（図示省略）を塗布し、露光、現像処理により、コア５２３の上部だけフォトレジスト膜を形成した後、そのフォトレジスト膜をエッチングマスクとしてドライエッチングなどによりコア部５２３以外のコア材を除去し、さらにコア上部のフォトレジスト膜を剥離剤などにより除去する（図３３参照）。
【００１６】
なお、フォトレジストをパターニングする際に用いるフォトマスクをアライメントする際には、シリコン基板５１０上に設けられたアライメントマークと、フォトマスク上のアライメントマークとを位置合わせすることにより、Ｖ溝５３０とコア５２３との、基板面に平行な面内の相対位置を合わせる。
【００１７】
次に、クラッド材を塗布して、上部クラッド５２４を成膜する（図３４参照）。
【００１８】
次に、フォトレジスト膜（図示省略）を光導波路形成領域５１２のみに、露光、現像処理により選択的に形成し、このフォトレジスト膜をエッチングマスクとして、ドライエッチングなどによりガイド溝形成領域５１３の、酸化膜５１５の表面より上部にある感光性組成物の硬化膜を除去し、コア５２３の端面５２３ｅを平坦面に形成する（図３５参照）。
【００１９】
最後に、Ｖ溝５３０の内部に残存する感光性組成物の硬化膜である下部クラッド材５２１（図３５に斜線で示す）を、超音波振動、加熱、冷却を組み合わせた処理により除去して、光導波路素子５０１が完成する（図３６参照）。
【特許文献１】特開２００４−１５７２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、上記のような従来の光導波路素子およびその製造方法には、次のような課題があった。
【００２１】
すなわち、上述したように、従来の製造方法では、Ｖ溝の製造工程に加え、ポリマー光導波路の製造工程、さらにＶ溝との一体化のために付加される製造工程が加わり、全体の製造工程数が多く、ドライプロセスとウエットプロセスを組み合わせた非常に複雑な製造工程となる。
【００２２】
また、高価な大型設備であるドライエッチング装置を必要とする。さらに、製造工程全体で使用する材料は、フォトレジストを初め多岐にわたり、その廃液処理コストもかさむ。結果として、光部品の組立ての低コスト化のためにＶ溝を一体に形成した光導波路素子のコストが高くなり、それを用いて構成した光部品の低コスト化が十分図れない。
【００２３】
一方、Ｖ溝をあらかじめ形成した基板の上に光導波路を形成するため、コアのパターニングの際にはフォトマスクを、基板上に形成したアライメントマークと、フォトマスク上に形成したアライメントマークを互いに合わせることにより、コアとＶ溝との基板面内の相対位置を合わせる必要がある。
【００２４】
ところが、アライメントマークによる位置合わせ誤差は、一般に０．５μｍほどあり、その他の要因による誤差が累積され、光ファイバを無調心でＶ溝上に実装した場合、光ファイバのコアと、光導波路のコアとの軸ずれが１μｍ以上となり得る。
【００２５】
この軸ずれ量は、光ファイバがシングルモードファイバの場合には特に、光部品の挿入損失増大の原因となる。以上のように従来の製造方法で製造した光導波路素子では、それを用いて構成する光部品の低コスト化が十分図れず、また、挿入損失も増大する。
【００２６】
この発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、光ファイバなどの光素子を無調心で高精度に位置合わせすることのできるガイド溝を一体で有する、低コストの光導波路素子、および、そ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】
【００２７】
この発明の請求項１に係る光導波路素子は、基材上に光導波路およびこの光導波路との光結合用のガイド溝を備えた光導波路素子であって、基材上の光導波路形成領域に前記光導波路を形成する感光性組成物を用いて、基材上のガイド溝形成領域にガイド溝用のエッチングマスクとなる保護層を形成したことを特徴とするものである。
【００２８】
この発明の請求項２に係る光導波路素子は、基材上に光導波路およびこの光導波路との光結合用のガイド溝を備えた光導波路素子であって、基材上の光導波路形成領域に形成される前記光導波路のコア部と、基材上のガイド溝形成領域に形成されるガイド溝用のエッチングマスクとなる保護層とを、同一の感光性組成物を用いて形成したことを特徴とするものである。
【００２９】
この発明の請求項３に係る光導波路素子は、請求項１または請求項２記載の光導波路素子において、前記基材は、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面のシリコン基板であることを特徴とするものである。
【００３０】
この発明の請求項４に係る光導波路素子は、請求項１〜３のいずれか１項記載の光導波路素子において、前記感光性組成物を用いてフォトリソグラフィ処理により形成されたパターンが、シリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有することを特徴とするものである。
【００３１】
この発明の請求項５に係る光導波路素子は、請求項１〜５のいずれか１項記載の光導波路素子において、前記感光性組成物が、下記成分（Ａ）及び（Ｂ）：
（Ａ）下記一般式（１）で表される加水分解性シラン化合物の加水分解物及び該加水分解物の縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上、
（Ｒ１）ｐ（Ｒ２）ｑＳｉ（Ｘ）４−ｐ−ｑ        （１）
［一般式（１）中、Ｒ１はフッ素原子を含有する炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基、Ｒ２は炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基（ただし、フッ素原子を含有するものを除く。）、Ｘは加水分解性基、ｐは１又は２の整数、ｑは０又は１の整数である。］
および
（Ｂ）光酸発生剤
を含有する組成物であって、
該組成物中の全Ｓｉ上の結合基に占めるシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）基の含有率が、１０〜５０％であることを特徴とするものである。
【００３２】
この発明の請求項６に係る光導波路素子は、請求項５記載の光導波路素子において、前記（Ａ）成分が、下記一般式（２）及び（３）からなる群のうち少なくとも一種以上の構造を有することを特徴とするものである。
【化１】
2006350014.tif 000003
【００３３】
［一般式（２）及び（３）中、Ｒ３はフッ素原子を含有する炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基、Ｒ４はフッ素原子を含んでいてもよい炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基であって、Ｒ３と同じでもよい。］
この発明の請求項７に係る光導波路素子は、請求項６記載の光導波路素子において、前記式（１）中のＲ１が、ＣＦ３（ＣＦ２）ｎ（ＣＨ２）ｍ［ｍは０〜５の整数、ｎは１〜１１の整数であり、ｍ＋ｎは１〜１１である。］であることを特徴とするものである。
【００３４】
この発明の請求項８に係る光導波路素子は、請求項６または請求項７記載の光導波路素子において、前記成分（Ａ）が、さらに下記一般式（４）及び（５）からなる群より選ばれる少なくとも一種以上の構造を有することを特徴とするものである。
【化２】
2006350014.tif 000004
【００３５】
［一般式（４）及び（５）中、Ｒ５はフェニル基又はフッ素化フェニル基、Ｒ６はフッ素原子を含んでいてもよい炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基であって、Ｒ５と同じでもよい。］
この発明の請求項９に係る光導波路素子は、請求項５〜８のいずれか１項記載の光導波路素子において、前記成分（Ａ）１００質量部に対する前記（Ｂ）光酸発生剤の添加量が０．０１〜１５質量部であることを特徴とするものである。
【００３６】
この発明の請求項１０に係る光導波路素子の製造方法は、基材上に光導波路およびこの光導波路との光結合用のガイド溝を備えた光導波路素子の製造方法であって、基材上の光導波路形成領域に感光性組成物を用いて前記光導波路を形成するのに要する一部の工程と同一工程で、同一の感光性組成物を用いて、基材上のガイド溝形成領域にガイド溝用のエッチングマスクとなる保護層を同時に形成することを特徴とするものである。
【００３７】
この発明の請求項１１に係る光導波路素子の製造方法は、基材上に光導波路およびこの光導波路との光結合用のガイド溝を備えた光導波路素子の製造方法であって、基材上の光導波路形成領域に感光性組成物を用いて前記光導波路のコア部を形成する工程と同一工程で、同一の感光性組成物を用いて、基材上のガイド溝形成領域にガイド溝用のエッチングマスクとなる保護層を同時に形成することを特徴とするものである。
【００３８】
この発明の請求項１２に係る光導波路素子の製造方法は、請求項１１記載の光導波路素子の製造方法において、前記コア部および前記エッチングマスクの露光工程を、同一のフォトマスクを用いて同時に行うことを特徴とするものである。
【００３９】
この発明の請求項１３に係る光導波路素子の製造方法は、シリコン基板上に光導波路およびこの光導波路との光結合用のガイド溝を備えた光導波路素子の製造方法であって、シリコン基板上の光導波路形成領域に、感光性組成物を用いて下部クラッド層を形成する工程と、光導波路形成領域の前記下部クラッド層上およびシリコン基板上のガイド溝形成領域に、感光性組成物を用いて、コア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を同時に形成する工程と、光導波路形成領域の前記下部クラッド層および前記コア部上に、感光性組成物を用いて上部クラッド層を形成する工程と、ガイド溝形成領域の前記エッチングマスク部が形成されないシリコン基板表面を、異方性エッチングすることによりガイド溝を形成する工程と、を少なくとも含むことを特徴とするものである。
【００４０】
この発明の請求項１４に係る光導波路素子の製造方法は、請求項１０〜１３のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法において、前記感光性組成物として、下記成分（Ａ）及び（Ｂ）：
（Ａ）下記一般式（１）で表される加水分解性シラン化合物の加水分解物及び該加水分解物の縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上、
（Ｒ１）ｐ（Ｒ２）ｑＳｉ（Ｘ）４−ｐ−ｑ        （１）
［一般式（１）中、Ｒ１はフッ素原子を含有する炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基、Ｒ２は炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基（ただし、フッ素原子を含有するものを除く。）、Ｘは加水分解性基、ｐは１又は２の整数、ｑは０又は１の整数である。］
および
（Ｂ）光酸発生剤
を含有する組成物であって、
該組成物中の全Ｓｉ上の結合基に占めるシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）基の含有率が、１０〜５０％である組成物を用いることを特徴とするものである。
【００４１】
この発明の請求項１５に係る光導波路素子の製造方法は、請求項１３記載の光導波路素子の製造方法において、前記上部クラッド層を形成する工程と、前記ガイド溝を形成する工程とは、先後を選択可能であることを特徴とするものである。
【００４２】
この発明の請求項１６に係る光導波路素子の製造方法は、請求項１３または請求項１５記載の光導波路素子の製造方法において、前記下部クラッド層を形成する工程の前に、シリコン基板上に耐アルカリ性の表面処理を施す工程を含むことを特徴とするものである。
【００４３】
この発明の請求項１７に係る光導波路素子の製造方法は、請求項１６記載の光導波路素子の製造方法において、前記表面処理の材料として、シリコン基板と、下記成分（Ａ）及び（Ｂ）：
（Ａ）下記一般式（１）で表される加水分解性シラン化合物の加水分解物及び該加水分解物の縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上、
（Ｒ１）ｐ（Ｒ２）ｑＳｉ（Ｘ）４−ｐ−ｑ        （１）
［一般式（１）中、Ｒ１はフッ素原子を含有する炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基、Ｒ２は炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基（ただし、フッ素原子を含有するものを除く。）、Ｘは加水分解性基、ｐは１又は２の整数、ｑは０又は１の整数である。］
および
（Ｂ）光酸発生剤
を含有する組成物であって、
該組成物中の全Ｓｉ上の結合基に占めるシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）基の含有率が、１０〜５０％である組成物を硬化させてなる硬化膜とを接着させるための、ジルコニウム化合物を含有するプライマー用組成物を用いることを特徴とするものである。
【００４４】
この発明の請求項１８に係る光導波路素子の製造方法は、請求項１７記載の光導波路素子の製造方法において、前記プライマー用組成物が含有するジルコニウム化合物が、アセチルアセトネートジルコニウムであることを特徴とするものである。
【００４５】
この発明の請求項１９に係る光導波路素子の製造方法は、請求項１７または請求項１８記載の光導波路素子の製造方法において、前記プライマー用組成物をシリコン基板に塗布した後、３５０℃以上に加熱することを特徴とするものである。
【００４６】
この発明の請求項２０に係る光導波路素子の製造方法は、請求項１３，１５，１６のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法において、前記上部クラッド層を形成する工程および前記ガイド溝を形成する工程の後に、光導波路形成領域とガイド溝形成領域との境界において前記ガイド溝に隣接する前記コア部の端面を平坦面にする加工工程を含むことを特徴とするものである。
【００４７】
この発明の請求項２１に係る光導波路素子の製造方法は、請求項１３，１５，１６，２０のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法において、前記下部クラッド層を形成する工程は、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板の表面に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に不溶となり、かつ、シリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するクラッド用の感光性組成物を塗布する工程と、シリコン基板上のガイド溝形成領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理により光導波路形成領域にのみ下部クラッド層を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００４８】
この発明の請求項２２に係る光導波路素子の製造方法は、請求項１３，１５，１６，２０のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法において、前記下部クラッド層を形成する工程は、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板の表面に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に可溶となり、光非照射部がシリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するクラッド用の感光性組成物を塗布する工程と、シリコン基板上の光導波路形成領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理により光導波路形成領域にのみ下部クラッド層を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００４９】
この発明の請求項２３に係る光導波路素子の製造方法は、請求項１３，１５，１６，２０のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法において、前記コア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を同時に形成する工程は、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板上の下部クラッド層が形成された光導波路形成領域、および、シリコン基板上のガイド溝形成領域に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に不溶となり、かつ、シリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するコア用の感光性組成物を塗布する工程と、前記下部クラッド層上のコア部以外の領域および前記ガイド溝形成領域中のガイド溝領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理によりコア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００５０】
この発明の請求項２４に係る光導波路素子の製造方法は、請求項１３，１５，１６，２０のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法において、前記コア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を同時に形成する工程は、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板上の下部クラッド層が形成された光導波路形成領域、および、シリコン基板上のガイド溝形成領域に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に可溶となり、光非照射部がシリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するコア用の感光性組成物を塗布する工程と、前記下部クラッド層上のコア部領域および前記ガイド溝形成領域中のガイド溝を除く領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理によりコア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００５１】
この発明の請求項２５に係る光導波路素子の製造方法は、請求項１３，１５，１６，２０のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法において、前記上部クラッド層を形成する工程は、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板上の下部クラッド層およびコア部が形成された光導波路形成領域、および、シリコン基板上のエッチングマスク部が形成されたガイド溝形成領域に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に不溶となり、かつ、シリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するクラッド用の感光性組成物を塗布する工程と、シリコン基板上の前記ガイド溝形成領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理により光導波路形成領域にのみ上部クラッド層を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００５２】
この発明の請求項２６に係る光導波路素子の製造方法は、請求項１３，１５，１６，２０のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法において、前記上部クラッド層を形成する工程は、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板上の下部クラッド層およびコア部が形成された光導波路形成領域、および、シリコン基板上のエッチングマスク部が形成されたガイド溝形成領域に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に可溶となり、光非照射部がシリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するクラッド用の感光性組成物を塗布する工程と、シリコン基板上の前記光導波路形成領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理により光導波路形成領域にのみ上部クラッド層を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００５３】
この発明の請求項２７に係る光導波路素子の製造方法は、請求項１３，１５，１６，２０のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法において、前記ガイド溝を形成する工程は、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板上の下部クラッド層およびコア部が少なくとも形成された光導波路形成領域およびエッチングマスク部が形成されたガイド溝形成領域のうち、少なくともガイド溝形成領域をシリコンの異方性エッチングのエッチャントを用いてエッチングすることにより、当該エッチャントに耐性を有するコア用の感光性組成物を用いて形成した前記エッチングマスク部を除くシリコン基板表面領域にガイド溝を形成する工程、を含むことを特徴とするものである。
【００５４】
この発明の請求項２８に係る光導波路素子の製造方法は、請求項２７記載の光導波路素子の製造方法において、前記ガイド溝を形成する工程は、前記下部クラッド層を形成する工程の前にシリコン基板上に施されて前記エッチングマスク部を除くシリコン基板表面領域に露出している耐アルカリ性の表面処理を溶解除去する工程、を含むことを特徴とするものである。
【００５５】
この発明の請求項２９に係る光導波路素子の製造方法は、シリコン基板上に光導波路およびこの光導波路との光結合用のガイド溝を備えた光導波路素子の製造方法であって、シリコン基板上の光導波路形成領域に、下部クラッド層となる酸化膜を形成する工程と、光導波路形成領域の前記酸化膜上およびシリコン基板上のガイド溝形成領域に、感光性組成物を用いて、コア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を同時に形成する工程と、光導波路形成領域の前記酸化膜および前記コア部上に、感光性組成物を用いて上部クラッド層を形成する工程と、ガイド溝形成領域の前記エッチングマスク部が形成されないシリコン基板表面を、異方性エッチングすることによりガイド溝を形成する工程と、を少なくとも含むことを特徴とするものである。
【００５６】
この発明の請求項３０に係る光導波路素子の製造方法は、請求項２９記載の光導波路素子の製造方法において、前記感光性組成物として、下記成分（Ａ）及び（Ｂ）：
（Ａ）下記一般式（１）で表される加水分解性シラン化合物の加水分解物及び該加水分解物の縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上、
（Ｒ１）ｐ（Ｒ２）ｑＳｉ（Ｘ）４−ｐ−ｑ        （１）
［一般式（１）中、Ｒ１はフッ素原子を含有する炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基、Ｒ２は炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基（ただし、フッ素原子を含有するものを除く。）、Ｘは加水分解性基、ｐは１又は２の整数、ｑは０又は１の整数である。］
および
（Ｂ）光酸発生剤
を含有する組成物であって、
該組成物中の全Ｓｉ上の結合基に占めるシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）基の含有率が、１０〜５０％である組成物を用いることを特徴とするものである。
【００５７】
この発明の請求項３１に係る光導波路素子の製造方法は、請求項２９記載の光導波路素子の製造方法において、前記上部クラッド層を形成する工程と、前記ガイド溝を形成する工程とは、先後を選択可能であることを特徴とするものである。
【００５８】
この発明の請求項３２に係る光導波路素子の製造方法は、請求項２９または請求項３１記載の光導波路素子の製造方法において、前記コア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を同時に形成する工程の前に、光導波路形成領域の前記酸化膜上およびシリコン基板上のガイド溝形成領域に、接着層となる耐アルカリ性の表面処理を施す工程を含むことを特徴とするものである。
【００５９】
この発明の請求項３３に係る光導波路素子の製造方法は、請求項３２記載の光導波路素子の製造方法において、前記表面処理の材料として、シリコン基板と、下記成分（Ａ）及び（Ｂ）：
（Ａ）下記一般式（１）で表される加水分解性シラン化合物の加水分解物及び該加水分解物の縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上、
（Ｒ１）ｐ（Ｒ２）ｑＳｉ（Ｘ）４−ｐ−ｑ        （１）
［一般式（１）中、Ｒ１はフッ素原子を含有する炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基、Ｒ２は炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基（ただし、フッ素原子を含有するものを除く。）、Ｘは加水分解性基、ｐは１又は２の整数、ｑは０又は１の整数である。］
および
（Ｂ）光酸発生剤
を含有する組成物であって、
該組成物中の全Ｓｉ上の結合基に占めるシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）基の含有率が、１０〜５０％である組成物を硬化させてなる硬化膜とを接着させるための、ジルコニウム化合物を含有するプライマー用組成物を用いることを特徴とするものである。
【００６０】
この発明の請求項３４に係る光導波路素子の製造方法は、請求項３３記載の光導波路素子の製造方法において、前記プライマー用組成物が含有するジルコニウム化合物が、アセチルアセトネートジルコニウムであることを特徴とするものである。
【００６１】
この発明の請求項３５に係る光導波路素子の製造方法は、請求項３３または請求項３４記載の光導波路素子の製造方法において、前記プライマー用組成物をシリコン基板に塗布した後、３５０℃以上に加熱することを特徴とするものである。
【００６２】
この発明の請求項３６に係る光導波路素子の製造方法は、請求項２９，３１，３２のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法において、前記上部クラッド層を形成する工程および前記ガイド溝を形成する工程の後に、光導波路形成領域とガイド溝形成領域との境界において前記ガイド溝に隣接する前記コア部の端面を平坦面にする加工工程を含むことを特徴とするものである。
【００６３】
この発明の請求項３７に係る光導波路素子の製造方法は、請求項２９，３１，３２，３６のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法において、前記酸化膜を形成する工程は、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板の表面全体に酸化膜を形成する工程と、前記酸化膜上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ処理によりガイド溝形成領域のフォトレジストを除去する工程と、光導波路形成領域のフォトレジスト膜をマスクとしてガイド溝形成領域に露出している前記酸化膜をエッチングすることにより、ガイド溝形成領域の前記酸化膜を除去する工程と、光導波路形成領域のフォトレジスト膜を除去する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００６４】
この発明の請求項３８に係る光導波路素子の製造方法は、請求項２９，３１，３２，３６のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法において、前記コア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を同時に形成する工程は、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板上の酸化膜が形成された光導波路形成領域、および、シリコン基板上のガイド溝形成領域に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に不溶となり、かつ、シリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するコア用の感光性組成物を塗布する工程と、前記酸化膜上のコア部以外の領域および前記ガイド溝形成領域中のガイド溝領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理によりコア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００６５】
この発明の請求項３９に係る光導波路素子の製造方法は、請求項２９，３１，３２，３６のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法において、前記コア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を同時に形成する工程は、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板上の酸化膜が形成された光導波路形成領域、および、シリコン基板上のガイド溝形成領域に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に可溶となり、光非照射部がシリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するコア用の感光性組成物を塗布する工程と、前記酸化膜上のコア部領域および前記ガイド溝形成領域中のガイド溝を除く領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理によりコア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００６６】
この発明の請求項４０に係る光導波路素子の製造方法は、請求項２９，３１，３２，３６のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法において、前記上部クラッド層を形成する工程は、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板上の酸化膜およびコア部が形成された光導波路形成領域、および、シリコン基板上のエッチングマスク部が形成されたガイド溝形成領域に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に不溶となり、かつ、シリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するクラッド用の感光性組成物を塗布する工程と、シリコン基板上の前記ガイド溝形成領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理により光導波路形成領域にのみ上部クラッド層を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００６７】
この発明の請求項４１に係る光導波路素子の製造方法は、請求項２９，３１，３２，３６のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法において、前記上部クラッド層を形成する工程は、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板上の酸化膜およびコア部が形成された光導波路形成領域、および、シリコン基板上のエッチングマスク部が形成されたガイド溝形成領域に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に可溶となり、光非照射部がシリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するクラッド用の感光性組成物を塗布する工程と、シリコン基板上の前記光導波路形成領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理により光導波路形成領域にのみ上部クラッド層を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００６８】
この発明の請求項４２に係る光導波路素子の製造方法は、請求項２９，３１，３２，３６のいずれか１項記載の光導波路素子の製造方法において、前記ガイド溝を形成する工程は、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板上の酸化膜およびコア部が少なくとも形成された光導波路形成領域およびエッチングマスク部が形成されたガイド溝形成領域のうち、少なくともガイド溝形成領域をシリコンの異方性エッチングのエッチャントを用いてエッチングすることにより、当該エッチャントに耐性を有するコア用の感光性組成物を用いて形成した前記エッチングマスク部を除くシリコン基板表面領域にガイド溝を形成する工程、を含むことを特徴とするものである。
【００６９】
この発明の請求項４３に係る光導波路素子の製造方法は、請求項４２記載の光導波路素子の製造方法において、前記ガイド溝を形成する工程は、前記コア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を同時に形成する工程の前に光導波路形成領域の前記酸化膜上およびシリコン基板上のガイド溝形成領域に施されて前記エッチングマスク部を除くシリコン基板表面領域に露出している耐アルカリ性の表面処理を溶解除去する工程、を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００７０】
この発明は以上のように、基材上に光導波路およびこの光導波路との光結合用のガイド溝を備えた光導波路素子であって、基材上の光導波路形成領域に形成される前記光導波路のコア部と、基材上のガイド溝形成領域に前記ガイド溝を除いて形成されるガイド溝用のエッチングマスクとなる保護層とを、同一の感光性組成物を用いて形成したので、光導波路のコアに対して高精度に位置出しされた光結合用のガイド溝を一体に備えた光導波路素子を作製することができ、しかも、高価な大型設備を必要とせず、簡素な製造工程だけで、低コストで光導波路素子を実現することができる効果がある。
【００７１】
また、この光導波路素子は光素子との光結合が容易で組み立て性に優れているため、この光導波路素子を用いることで、低損失で性能のよい光部品を構成することができ、しかも、組み立ての自動化が容易で、量産性の高い光部品を実現することができる。
【００７２】
そして、この光導波路素子を用いることで、光導波路による光部品の機能集積化、小型化に加えて、光部品の大量生産と低コスト化を実現することができ、それにより、加入者系の光通信装置の大量生産と低コスト化が達成可能で、加入者系の光通信そのものの普及に大きく貢献することが期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７３】
この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００７４】
図１は、この発明による光導波路素子の第１の実施形態を示し、この光導波路素子１は、基材１０上に光導波路２０およびこの光導波路２０との光結合用のガイド溝３０を備えたものである。
【００７５】
すなわち、光導波路素子１は、図１に示すように、基材１０上の光導波路形成領域１２に形成される光導波路２０のコア部２３と、基材１０上のガイド溝形成領域１３にガイド溝３０を除いて形成されるガイド溝用のエッチングマスクとなる保護層３１とを、ポリマー材料である同一の感光性組成物２５を用いて形成したものである。
【００７６】
図１において、基材１０は、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面のシリコン基板であり、その表面に、接着層となる耐アルカリ性の表面処理１１が施されている。
【００７７】
この基材（シリコン基板）１０の光導波路形成領域１２には、感光性組成物２５を用いて形成される下部クラッド層２１、下部クラッドより屈折率の高い感光性組成物２５を用いて形成されるコア部２３、下部クラッドと同様の感光性組成物２５を用いて形成される上部クラッド層２４が、順次形成されている。
【００７８】
一方、基材（シリコン基板）１０のガイド溝形成領域１３には、ガイド溝３０を形成する際のエッチングマスクとなる保護層３１が、コアと同一の感光性組成物２５を用いて形成されている。この保護層３１は、コア部２３が形成されるとき同時に形成されたものである。
【００７９】
そして、この保護層３１をエッチングマスクとして、シリコンの異方性エッチングのエッチャントを用いたエッチングによって、基材（シリコン基板）１０のガイド溝形成領域１３において保護層３１のない部位にガイド溝３０が形成されている。
【００８０】
さらに、光導波路形成領域１２とガイド溝形成領域１３との境界において、ガイド溝３０に隣接するコア部２３の端面２３ｅを平坦面にするための端面溝３５が形成されている。
【００８１】
このような光導波路素子１のガイド溝３０の形成に用いるエッチャントとしては、例えば、ＴＭＡＨ（Tetramethylammonium hydroxide：水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液を用いることができる。
【００８２】
また、光導波路素子１のコア部２３および保護層３１の形成に用いる感光性組成物２５は、感光性組成物２５を用いてフォトリソグラフィ処理により形成されたパターンが、シリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するものである。下部クラッド層２１および上部クラッド層２４の形成に用いる感光性組成物２５も同様である。
【００８３】
このような感光性組成物２５は、下記成分（Ａ）及び（Ｂ）：
（Ａ）下記一般式（１）で表される加水分解性シラン化合物の加水分解物及び該加水分解物の縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上、
（Ｒ１）ｐ（Ｒ２）ｑＳｉ（Ｘ）４−ｐ−ｑ        （１）
［一般式（１）中、Ｒ１はフッ素原子を含有する炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基、Ｒ２は炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基（ただし、フッ素原子を含有するものを除く。）、Ｘは加水分解性基、ｐは１又は２の整数、ｑは０又は１の整数である。］
および
（Ｂ）光酸発生剤
を含有する組成物であって、
該組成物中の全Ｓｉ上の結合基に占めるシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）基の含有率が、１０〜５０％であるものである。
【００８４】
また、この感光性組成物２５は、上記（Ａ）成分が、下記一般式（２）及び（３）からなる群のうち少なくとも一種以上の構造を有するものである。
【化１】
2006350014.tif 000005
【００８５】
［一般式（２）及び（３）中、Ｒ３はフッ素原子を含有する炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基、Ｒ４はフッ素原子を含んでいてもよい炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基であって、Ｒ３と同じでもよい。］
また、この感光性組成物２５は、前記式（１）中のＲ１が、ＣＦ３（ＣＦ２）ｎ（ＣＨ２）ｍ［ｍは０〜５の整数、ｎは１〜１１の整数であり、ｍ＋ｎは１〜１１である。］であるものである。
【００８６】
また、この感光性組成物２５は、前記成分（Ａ）が、さらに下記一般式（４）及び（５）からなる群より選ばれる少なくとも一種以上の構造を有するものである。
【化２】
2006350014.tif 000006
【００８７】
［一般式（４）及び（５）中、Ｒ５はフェニル基又はフッ素化フェニル基、Ｒ６はフッ素原子を含んでいてもよい炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基であって、Ｒ５と同じでもよい。］
さらに、この感光性組成物２５は、前記成分（Ａ）１００質量部に対する前記（Ｂ）光酸発生剤の添加量が０．０１〜１５質量部であるものである。
【００８８】
このような感光性組成物２５を用いて形成される下部クラッド層２１および保護層３１と、シリコン基板１０とを接着させる耐アルカリ性の表面処理１１としては、つぎのようなプライマー用組成物を用いることができる。
【００８９】
すなわち、シリコン基板１０と、下記成分（Ａ）及び（Ｂ）：
（Ａ）下記一般式（１）で表される加水分解性シラン化合物の加水分解物及び該加水分解物の縮合物からなる群より選ばれる少なくとも一種以上、
（Ｒ１）ｐ（Ｒ２）ｑＳｉ（Ｘ）４−ｐ−ｑ        （１）
［一般式（１）中、Ｒ１はフッ素原子を含有する炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基、Ｒ２は炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基（ただし、フッ素原子を含有するものを除く。）、Ｘは加水分解性基、ｐは１又は２の整数、ｑは０又は１の整数である。］
および
（Ｂ）光酸発生剤
を含有する組成物であって、
該組成物中の全Ｓｉ上の結合基に占めるシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）基の含有率が、１０〜５０％である組成物を硬化させてなる硬化膜とを接着させるための表面処理１１の材料として、ジルコニウム化合物を含有するプライマー用組成物を用いることができる。
【００９０】
また、このプライマー用組成物が含有するジルコニウム化合物は、例えば、アセチルアセトネートジルコニウムである。
【００９１】
以下、具体例（実施例）について説明する。
【００９２】
上記一般式（１）の化合物として、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１０−ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシランや３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１０−ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシルトリクロロシラン等が使用できる。
【００９３】
また、上記一般式（４）または一般式（５）の構造を有する加水分解性化合物の具体例としては、上述の一般式（１）、または一般式（１）以外の加水分解性シラン化合物の具体例のうち、フェニル基またはフッ素化フェニル基を有する化合物が挙げられる。このような化合物の例として、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ペンタフルオロフェニルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【００９４】
また、（Ｂ）成分は光酸発生剤である。放射線を照射することにより、（Ｂ）成分が分解し、（Ａ）成分を光硬化させる酸性活性物質を放出することができる。
【００９５】
ここで、放射線としては、可視光、紫外線、赤外線、Ｘ線、電子線、α線、γ線等を挙げることができる。ただし、一定のエネルギーレベルを有し、硬化速度が大であり、しかも照射装置が比較的安価でかつ小型である観点から、紫外線を使用することが好ましい。
【００９６】
成分（Ｂ）としては、例えば、下記一般式（６）で表される構造を有するオニウム塩を挙げることができる。
【００９７】
［Ｒ７ａＲ８ｂＲ９ｃＲ１０ｄＷ］ｍ＋［ＭＺｍ＋ｎ］ｍ−      （６）
［一般式（６）中、カチオンはオニウムイオンであり、ＷはＳ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｏ、Ｉ、Ｂｒ、Ｃｌまたは−Ｎ≡Ｎであり、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９およびＲ１０は同一または異なる有機基であり、ａ、ｂ、ｃ、およびｄはそれぞれ０〜３の整数であって、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）はＷの価数に等しい。また、Ｍはハロゲン化物錯体［ＭＺｍ＋ｎ］の中心原子を構成する金属またはメタロイドであり、例えばＢ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏである。Ｚは、例えばＦ、Ｃｌ、Ｂｒ等のハロゲン原子またはアリール基であり、ｍはハロゲン化物錯体イオンの正味の電荷であり、ｎはＭの原子価である。］
一般式（６）におけるアニオン［ＭＺｍ＋ｎ］の具体例としては、テトラフルオロボレート（ＢＦ４−）、ヘキサフルオロホスフェート（ＰＦ６−）、ヘキサフルオロアンチモネート（ＳｂＦ６−）、ヘキサフルオロアルセネート（ＡｓＦ６−）、ヘキサクロルアンチモネート（ＳｂＣｌ６−）、テトラフェニルボレート、テトラキス（トリフルオロメチルフェニル）ボレート、テトラキス（ペンタフルオロメチルフェニル）ボレート等が挙げられる。
【００９８】
また、一般式（６）におけるアニオン［ＭＺｍ＋ｎ］の代わりに、一般式［ＭＺｎＯＨ−］で表されるアニオンを使用することも好ましい。さらに、過塩素酸イオン（ＣｌＯ４−）、トリフルオロメタンスルフォン酸イオン（ＣＦ３ＳＯ４−）、フルオロスルフォン酸イオン（ＦＳＯ４−）、トルエンスルフォン酸イオン、トリニトロベンゼンスルフォン酸アニオン、トリニトロトルエンスルフォン酸アニオン等の他のアニオンを有するオニウム塩を使用することもできる。
【００９９】
また、オニウム塩としては芳香族オニウム塩が好ましく、特に好ましくはトリアリールスルホニウム塩、下記一般式（７）で表される化合物である。
【化３】
2006350014.tif 000007
【０１００】
［一般式（７）中、Ｒ１２およびＲ１３は、それぞれ独立して水素又はアルキル基、Ｒ１４は水酸基または−ＯＲ１５（但し、Ｒ１５は１価の有機基である。）を示し、ａは４〜７の整数、ｂは１〜７の整数である。ナフタレン環への各置換基の結合位置は特に限定されない。］
一般式（７）で表される化合物としては、４−ヒドロキシ−１−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、４−ブトキシ−１−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、１−（４，７−ジヒドロキシ）−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、１−（４，７−ジ−ｔ−ブトキシ）−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネートなどが挙げられる。
【０１０１】
（Ｂ）光酸発生剤の添加量は特に制限されるものではないが、（Ａ）成分１００質量部に対して、通常０．０１〜１５質量部である。光酸発生剤の添加量が０．１質量部未満では、光硬化性が低下し、十分な硬化速度が得られない傾向がある。一方、光酸発生剤の添加量が１５質量部を超えると、得られる硬化物の耐候性や耐熱性が低下する傾向がある。
【０１０２】
光硬化性と得られる硬化物の耐候性等とのバランスをより良好にする観点から、（Ｂ）成分としての光酸発生剤の添加量を、（Ａ）成分１００質量部に対して、０．１〜１０質量部の範囲内の値とすることが好ましい。
【０１０３】
コア部形成用の感光性組成物２５（２５ｒ）は、つぎのようにして調製することができる。
【０１０４】
攪拌機、還流管付のフラスコに、フェニルトリメトキシシラン（３０．７９ｇ）、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１０−ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン（２２．６４ｇ）、テトラエトキシシラン（４．６２ｇ）、１−メトキシ−２−プロパノール（２９．９３ｇ）、およびシュウ酸（０．０４ｇ）を添加、撹拌した後、溶液の温度を６０℃に加熱した。次いで、蒸留水（１１．９８ｇ）を滴下し、滴下終了後、溶液を１２０℃にて６時間撹拌した。そして、最終的に固形分を６５質量％に調整した（Ａ）成分（Ａ−１）の１−メトキシ−２−プロパノール溶液を得た。
【０１０５】
前記（Ａ−１）の溶液（固形分および有機溶媒）９２．５６ｇに対し、光酸発生剤として１−（４，７−ジ−ｔ−ブトキシ）ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート０．３２ｇ、トリ−ｎ−オクチルアミン０．０３ｇ、１−メトキシ−２−プロパノール７．０９ｇを添加し、均一に混合することにより、固形分濃度を６５質量％に調整したコア部形成用の感光性組成物２５（２５ｒ）を得た。
【０１０６】
また、クラッド部形成用の感光性組成物２５（２５ｄ）は、つぎのようにして調製することができる。
【０１０７】
攪拌機、還流管付のフラスコに、メチルトリメトキシシラン（２．９７ｇ）、フェニルトリメトキシシラン（２９．０１ｇ）、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１０−ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン（２５．６４ｇ）、１−メトキシ−２−プロパノール（３１．００ｇ）、およびシュウ酸（０．０４ｇ）を添加、撹拌した後、溶液の温度を６０℃に加熱した。次いで、蒸留水（１１．３５ｇ）を滴下し、滴下終了後、溶液を１２０℃にて６時間撹拌した。そして、最終的に固形分を７０質量％に調整した（Ａ）成分（Ａ−２）の１−メトキシ−２−プロパノール溶液を得た。
【０１０８】
前記（Ａ−２）の溶液（固形分および有機溶媒）９２．８ｇに対し、光酸発生剤としてアデカオプトマーＳＰ１７２（商品名、旭電化工業製）を０．０６ｇ、１−メトキシ−２−プロパノール７．１６ｇを添加し、均一に混合することにより、固形分濃度を６５質量％に調整したクラッド部形成用の感光性組成物２５（２５ｄ）を得た。
【０１０９】
図２〜図７は、この発明による光導波路素子の製造方法の第１の実施形態を示し、この光導波路素子の製造方法は、図１に示す光導波路素子１を製造する第１の方法である。
【０１１０】
すなわち、この光導波路素子の製造方法は、基材（シリコン基板）１０上に光導波路２０およびこの光導波路２０との光結合用のガイド溝３０を備えた光導波路素子１を製造する際、基材（シリコン基板）１０上の光導波路形成領域１２に感光性組成物２５を用いて光導波路２０のコア部２３を形成する工程と同一工程で、同一の感光性組成物２５を用いて、基材（シリコン基板）１０上のガイド溝形成領域１３にガイド溝３０を除きガイド溝用のエッチングマスクとなる保護層３１を同時に形成するものである。
【０１１１】
この光導波路素子の製造方法を工程順に説明すると、まず、シリコン基板１０上に、接着層となる耐アルカリ性の表面処理１１を施す（図２参照）。
【０１１２】
このとき、表面処理１１として用いたプライマー用組成物をシリコン基板１０に塗布した後、３５０℃以上に加熱する。
【０１１３】
つぎに、シリコン基板１０上の光導波路形成領域１２に、感光性組成物２５を用いて下部クラッド層２１を形成する（図３参照）。
【０１１４】
具体的には、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板１０の表面（表面処理１１済み）に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に不溶となり、かつ、シリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するクラッド用の感光性組成物２５ｄを塗布する（図３（ａ）参照）。
【０１１５】
続いて、シリコン基板１０上のガイド溝形成領域１３を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理により光導波路形成領域１２にのみ下部クラッド層２１を形成する（図３（ｂ）参照）。
【０１１６】
または、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板１０の表面（表面処理１１済み）に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に可溶となり、光非照射部がシリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するクラッド用の感光性組成物２５ｄを塗布し、続いて、シリコン基板１０上の光導波路形成領域１２を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理により光導波路形成領域１２にのみ下部クラッド層２１を形成する。
【０１１７】
ここで、フォトリソグラフィ処理には、プレベークおよび露光後ペーク（ＰＥＢ）を含むものとする。以下同様である。
【０１１８】
これにより、図３（ｂ）に示すように、下部クラッド層２１が形成される。
【０１１９】
つぎに、光導波路形成領域１２の下部クラッド層２１上およびシリコン基板１０上のガイド溝形成領域１３に、感光性組成物２５を用いて、コア部２３およびガイド溝３０用のエッチングマスク部３１を同時に形成する（図４参照）。
【０１２０】
具体的には、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板１０上の下部クラッド層２１が形成された光導波路形成領域１２、および、シリコン基板１０上のガイド溝形成領域１３に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に不溶となり、かつ、シリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するコア用の感光性組成物２５ｒを塗布する（図４（ａ）参照）。
【０１２１】
続いて、下部クラッド層２１上のコア部２３以外の領域およびガイド溝形成領域１３中のガイド溝３０領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理によりコア部２３およびガイド溝３０用のエッチングマスク部３１を形成する（図４（ｂ）参照）。
【０１２２】
このとき、コア部２３およびエッチングマスク部３１の露光工程を、同一のフォトマスクを用いて同時に行うものである。
【０１２３】
または、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板１０上の下部クラッド層２１が形成された光導波路形成領域１２、および、シリコン基板１０上のガイド溝形成領域１３に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に可溶となり、光非照射部がシリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するコア用の感光性組成物２５ｒを塗布し、続いて、下部クラッド層２１上のコア部２３領域およびガイド溝形成領域１３中のガイド溝３０を除く領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理によりコア部２３およびガイド溝３０用のエッチングマスク部３１を形成する。
【０１２４】
この場合も、コア部２３およびエッチングマスク部３１の露光工程を、同一のフォトマスクを用いて同時に行うことはいうまでもない。
【０１２５】
これにより、図４（ｂ）に示すように、コア部２３およびガイド溝３０用のエッチングマスク部３１が同時に形成される。
【０１２６】
つぎに、光導波路形成領域１２の下部クラッド層２１およびコア部２３上に、感光性組成物２５を用いて上部クラッド層２４を形成する（図５参照）。
【０１２７】
具体的には、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板１０上の下部クラッド層２１およびコア部２３が形成された光導波路形成領域１２、および、シリコン基板１０上のエッチングマスク部３１が形成されたガイド溝形成領域１３に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に不溶となり、かつ、シリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するクラッド用の感光性組成物２５ｄを塗布する（図５（ａ）参照）。
【０１２８】
続いて、シリコン基板１０上のガイド溝形成領域１３を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理により光導波路形成領域１２にのみ上部クラッド層２４を形成する（図５（ｂ）参照）。
【０１２９】
または、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板１０上の下部クラッド層２１およびコア部２３が形成された光導波路形成領域１２、および、シリコン基板１０上のエッチングマスク部３１が形成されたガイド溝形成領域１３に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に可溶となり、光非照射部がシリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するクラッド用の感光性組成物２５ｄを塗布し、続いて、シリコン基板１０上の光導波路形成領域１２を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理により光導波路形成領域１２にのみ上部クラッド層２４を形成する。
【０１３０】
これにより、図５（ｂ）に示すように、上部クラッド層２４が形成される。
【０１３１】
つぎに、ガイド溝形成領域１３のエッチングマスク部３１が形成されないシリコン基板１０表面を、異方性エッチングすることによりガイド溝３０を形成する（図６参照）。
【０１３２】
具体的には、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板１０上の下部クラッド層２１およびコア部２３が少なくとも形成された光導波路形成領域１２およびエッチングマスク部３１が形成されたガイド溝形成領域１３のうち、少なくともガイド溝形成領域１３をシリコンの異方性エッチングのエッチャントを用いてエッチングすることにより、当該エッチャントに耐性を有するコア用の感光性組成物２５ｒを用いて形成したエッチングマスク部３１を除くシリコン基板１０表面領域にガイド溝３０を形成する。
【０１３３】
このとき、下部クラッド層２１を形成する工程の前にシリコン基板１０上に施されてエッチングマスク部３１を除くシリコン基板１０表面領域に露出している耐アルカリ性の表面処理１１を溶解除去する。
【０１３４】
これにより、図６に示すように、ガイド溝３０が形成される。
【０１３５】
なお、上部クラッド層２４を形成する工程と、ガイド溝３０を形成する工程とは、先後を逆にすることも可能である。
【０１３６】
最後に、光導波路形成領域１２とガイド溝形成領域１３との境界においてガイド溝３０に隣接するコア部２３の端面を平坦面にするため、例えばダイシングソーを用いて加工することで端面溝３５を形成する（図７参照）。
【０１３７】
これにより、図１に示す光導波路素子１が得られる。
【０１３８】
図８〜図１４は、この発明による光導波路素子の製造方法の第２の実施形態を示し、この光導波路素子の製造方法は、図１に示す光導波路素子１を製造する第２の方法である。
【０１３９】
すなわち、この光導波路素子の製造方法は、基材（シリコン基板）１０上に光導波路２０およびこの光導波路２０との光結合用のガイド溝３０を備えた光導波路素子１を製造する際、基材（シリコン基板）１０上の光導波路形成領域１２に感光性組成物２５を用いて光導波路２０のコア部２３を形成する工程と同一工程で、同一の感光性組成物２５を用いて、基材（シリコン基板）１０上のガイド溝形成領域１３にガイド溝３０を除きガイド溝用のエッチングマスクとなる保護層３１を同時に形成するものである。
【０１４０】
この光導波路素子の製造方法を工程順に説明すると、まず、シリコン基板１０上の光導波路形成領域１２に、下部クラッド層となる酸化膜２２を形成する（図８、図９参照）。
【０１４１】
具体的には、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板１０の表面全体に酸化膜２２ｐを形成する（図８（ａ）参照）。
【０１４２】
続いて、酸化膜２２ｐ上にフォトレジスト２６ｐを塗布し（図８（ｂ）参照）、フォトリソグラフィ処理によりガイド溝形成領域１３のフォトレジスト２６ｐを除去し、光導波路形成領域１２にフォトレジスト膜２６を形成する（図８（ｃ）参照）。
【０１４３】
続いて、光導波路形成領域１２のフォトレジスト膜２６をマスクとしてガイド溝形成領域１３に露出している酸化膜２２ｐをエッチングすることにより、ガイド溝形成領域１３の酸化膜２２ｐを除去し、光導波路形成領域１２にのみ酸化膜２２を残す（図９（ａ）参照）。
【０１４４】
続いて、フォトレジスト剥離剤により光導波路形成領域１２のフォトレジスト膜２６を除去する（図９（ｂ）参照）。
【０１４５】
これにより、図９（ｂ）に示すように、下部クラッド層となる酸化膜２２が形成される。
【０１４６】
つぎに、光導波路形成領域１２の酸化膜２２上およびシリコン基板１０上のガイド溝形成領域１３に、接着層となる耐アルカリ性の表面処理１１を施す（図１０参照）。
【０１４７】
この耐アルカリ性の表面処理１１の材料としては、図２〜図７に示す第１の実施形態の製造方法で用いた材料と同様のプライマー用組成物を用いることができる。
【０１４８】
このときも、表面処理１１として用いたプライマー用組成物を、シリコン基板１０上のガイド溝形成領域１３および光導波路形成領域１２の酸化膜２２上に塗布した後、３５０℃以上に加熱する。
【０１４９】
つぎに、光導波路形成領域１２の酸化膜２２上およびシリコン基板１０上のガイド溝形成領域１３に、感光性組成物２５を用いて、コア部２３およびガイド溝３０用のエッチングマスク部３１を同時に形成する（図１１参照）。
【０１５０】
具体的には、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板１０上の酸化膜２２が形成された光導波路形成領域１２、および、シリコン基板１０上のガイド溝形成領域１３に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に不溶となり、かつ、シリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するコア用の感光性組成物２５ｒを塗布する（図１１（ａ）参照）。
【０１５１】
続いて、酸化膜２２上のコア部２３以外の領域およびガイド溝形成領域１３中のガイド溝３０領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理によりコア部２３およびガイド溝３０用のエッチングマスク部３１を形成する（図１１（ｂ）参照）。
【０１５２】
または、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板１０上の酸化膜２２が形成された光導波路形成領域１２、および、シリコン基板１０上のガイド溝形成領域１３に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に可溶となり、光非照射部がシリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するコア用の感光性組成物２５ｒを塗布し、続いて、酸化膜２２上のコア部２３領域およびガイド溝形成領域１３中のガイド溝３０を除く領域を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理によりコア部２３およびガイド溝３０用のエッチングマスク部３１を形成する。
【０１５３】
これにより、図１１（ｂ）に示すように、コア部２３およびガイド溝３０用のエッチングマスク部３１が同時に形成される。
【０１５４】
つぎに、光導波路形成領域１２の酸化膜２２およびコア部２３上に、感光性組成物２５を用いて上部クラッド層２４を形成する（図１２参照）。
【０１５５】
具体的には、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板１０上の酸化膜２２およびコア部２３が形成された光導波路形成領域１２、および、シリコン基板１０上のエッチングマスク部３１が形成されたガイド溝形成領域１３に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に不溶となり、かつ、シリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するクラッド用の感光性組成物２５ｄを塗布する（図１２（ａ）参照）。
【０１５６】
続いて、シリコン基板１０上のガイド溝形成領域１３を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理により光導波路形成領域１２にのみ上部クラッド層２４を形成する（図１２（ｂ）参照）。
【０１５７】
または、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板１０上の酸化膜２２およびコア部２３が形成された光導波路形成領域１２、および、シリコン基板１０上のエッチングマスク部３１が形成されたガイド溝形成領域１３に、フォトリソグラフィ処理によりパターンが形成されるとき光照射部が現像液に可溶となり、光非照射部がシリコンの異方性エッチングのエッチャントに耐性を有するクラッド用の感光性組成物２５ｄを塗布し、続いて、シリコン基板１０上の光導波路形成領域１２を選択的にマスクし、フォトリソグラフィ処理により光導波路形成領域１２にのみ上部クラッド層２４を形成する。
【０１５８】
これにより、図１２（ｂ）に示すように、上部クラッド層２４が形成される。
【０１５９】
つぎに、ガイド溝形成領域１３のエッチングマスク部３１が形成されないシリコン基板１０表面を、異方性エッチングすることによりガイド溝３０を形成する（図１３参照）。
【０１６０】
具体的には、表面の結晶方位が（１００）面または（１１０）面であるシリコン基板１０上の酸化膜２２およびコア部２３が少なくとも形成された光導波路形成領域１２およびエッチングマスク部３１が形成されたガイド溝形成領域１３のうち、少なくともガイド溝形成領域１３をシリコンの異方性エッチングのエッチャントを用いてエッチングすることにより、当該エッチャントに耐性を有するコア用の感光性組成物２５ｒを用いて形成したエッチングマスク部３１を除くシリコン基板１０表面領域にガイド溝３０を形成する。
【０１６１】
このとき、コア部２３およびガイド溝３０用のエッチングマスク部３１を同時に形成する工程の前に光導波路形成領域１２の酸化膜２２上およびシリコン基板１０上のガイド溝形成領域１３に施されてエッチングマスク部３１を除くシリコン基板１０表面領域に露出している耐アルカリ性の表面処理１１を溶解除去する。
【０１６２】
これにより、図１３に示すように、ガイド溝３０が形成される。
【０１６３】
なお、上部クラッド層２４を形成する工程と、ガイド溝３０を形成する工程とは、先後を逆にすることも可能である。
【０１６４】
最後に、光導波路形成領域１２とガイド溝形成領域１３との境界においてガイド溝３０に隣接するコア部２３の端面２３ｅを平坦面にするため、例えばダイシングソーを用いて加工することで端面溝３５を形成する（図１４参照）。
【０１６５】
これにより、図１に示す光導波路素子１が得られる。
【０１６６】
図１５は、この発明による光導波路素子の第２の実施形態を示し、この光導波路素子２は、基材１０上に光導波路２０およびこの光導波路２０との光結合用のガイド溝３０を備えたものである。
【０１６７】
そして、この光導波路素子２は、図１に示す光導波路素子１と同様に、基材１０上の光導波路形成領域１２に形成される光導波路２０のコア部２３と、基材１０上のガイド溝形成領域１３にガイド溝３０を除いて形成されるガイド溝用のエッチングマスクとなる保護層３１とを、同一の感光性組成物２５を用いて形成したものであり、基材１０および感光性組成物２５は図１に示す光導波路素子１と同様のものであるので、重複した説明は省略する。
【０１６８】
この光導波路素子２は、コア２３がＹ字状のパターンに形成された光導波路形成領域１２の両側にガイド溝形成領域１３ａ，１３ｂが配置され、一方のガイド溝形成領域１３ａには、コア２３の端面２３ａに対向して１つのＶ溝（ガイド溝）３０ａが形成されて入力ポートを構成し、他方のガイド溝形成領域１３ｂには、コア２３の端面２３ｂ，２３ｃに対向して２つのＶ溝（ガイド溝）３０ｂ，３０ｃが形成されて出力ポートを構成している。
【０１６９】
コア２３の位置決め用パターニングと、各Ｖ溝（ガイド溝）３０ａ〜３０ｃの位置決め用パターニングは、同一のフォトマスクを用いて同時に行うため、互いに対向するコア２３の中心位置とＶ溝（ガイド溝）３０の中心位置は、基板１０平面およびコア２３端面に直交する面内において高い精度で一致する。
【０１７０】
また、各Ｖ溝（ガイド溝）３０ａ〜３０ｃに光ファイバ４０ａ〜４０ｃ（図１６参照）を配置したときの光ファイバ中心高さは、各Ｖ溝（ガイド溝）３０ａ〜３０ｃのエッチング深さに依存し、エッチング深さは、エッチングマスク３１の中央部に開いた窓の幅で決まる。この窓の幅の精度は、フォトマスクの描画精度で決まるため、互いに対向するコア２３の中心高さとＶ溝（ガイド溝）３０に載置された光ファイバの中心高さは高い精度で一致する。
【０１７１】
したがって、この光導波路素子２は、入力ポートのＶ溝（ガイド溝）３０ａに光ファイバ４０ａを無調心で実装するだけで、互いに対向するコア２３の中心とＶ溝（ガイド溝）３０の中心は位置・高さともに高い精度で一致する。また、出力ポートのＶ溝（ガイド溝）３０ｂ，３０ｃに光ファイバ４０ｂ，４０ｃを無調心で実装するだけで、互いに対向するコア２３の中心とＶ溝（ガイド溝）３０の中心は位置・高さともに高い精度で一致する。
【０１７２】
そのため、この光導波路素子２は、入力ポートおよび出力ポートの各Ｖ溝（ガイド溝）３０ａ〜３０ｃに光ファイバ４０ａ〜４０ｃをそれぞれ無調心で実装するだけで、入力ポートの光ファイバ４０ａの出力パワーが所定の分岐比で分岐され、出力ポートの各光ファイバ４０ｂ，４０ｃから光パワーが出力される光分岐器として好適な光導波路素子であり、低コストで低損失な光分岐器を実現することが可能である。
【０１７３】
図１６は、光導波路素子２を用いて構成した光分岐器５０の平面図、図１７は断面図である。この光分岐器５０は、１本の入力光ファイバ４０ａおよび２本の出力光ファイバ４０ｂ，４０ｃが、無調心でＶ溝３０上に位置決めされ、押え板５１で押えたうえ接着剤５２で固定されている。基板１０の上方から部品を置いていくだけで組み立てられるため、組み立ての自動化が容易である。
【０１７４】
また、出力光ファイバ４０ｂ，４０ｃは、押え板５１とＶ溝３０ｂ，３０ｃに挟まれて高精度に位置決めされ、エッチングマスク３１および、Ｖ溝３０ｂ，３０ｃと押え板５１の間の空間を接着剤５２で埋める状態で永久固定される。押え板５１の材質としては透明なガラスなどを用い、接着剤５２としては紫外線硬化樹脂などを用いることで、短時間で組み立てが完了する。
【０１７５】
また、この光分岐器５０は、光導波路素子２の主要な製造工程であるフォトリソグラフィでは、図１８に示すように、光導波路親基板２Ａ上に多数の光導波路素子２のパターンを一括で形成する。図１８は、コア２３と、コア２３に対向しシリコン基板１０面を露出している開口部を有するエッチングマスク３１をコア材で、同一のフォトマスクを用いて同時に形成した後、上部クラッド２４を形成した光導波路親基板２Ａを示す。
【０１７６】
図１８の光導波路親基板２Ａを異方性エッチング用エッチャント中に浸し、開口部のシリコン基板１０面のエッチングにより、Ｖ溝３０を形成した後、光導波路形成領域１２とガイド溝形成領域１３の境界にあるコア２３のだれの部分をダイシングで除き、コア２３の平坦面を形成した光導波路親基板２Ａを図１９に示す。
【０１７７】
切り分け線５３ａ〜５３ｄに沿ってダイシングなどで光導波路親基板２Ａを切断し、Ｙ字状パターンのコア２３を１箇所だけ有する、図１５の光導波路素子２を得る。
【０１７８】
以上のように、光導波路親基板２Ａ上に、多数の光導波路素子２のコア２３のパターニングおよびＶ溝３０の加工を一括して行うことができるため、多数の光導波路素子２を一括して製造することができる。
【０１７９】
以上の説明の通り、低損失で組み立て量産性の高い光分岐器５０を実現する、高精度な光ファイバ実装用Ｖ溝３０を有し量産性の高い光導波路素子２を提供する。
【０１８０】
図２０、図２１は、この発明による光導波路素子の第３の実施形態を示し、この光導波路素子３は、基材１０上に光導波路２０およびこの光導波路２０との光結合用のガイド溝３０を備えたものである。
【０１８１】
そして、この光導波路素子３は、図１に示す光導波路素子１と同様に、基材１０上の光導波路形成領域１２に形成される光導波路２０のコア部２３と、基材１０上のガイド溝形成領域１３にガイド溝３０を除いて形成されるガイド溝用のエッチングマスクとなる保護層３１とを、同一の感光性組成物２５を用いて形成したものであり、基材１０および感光性組成物２５は図１に示す光導波路素子１と同様のものであるので、重複した説明は省略する。
【０１８２】
この光導波路素子３は、発光素子６１と受光素子６２とによって光ファイバで双方向の通信を実現する双方向光モジュール６０用光導波路素子である。光導波路形成領域１２では、酸化膜２２が光導波路２０の下部クラッドとなるとともに、発光素子６１および受光素子６２を半田付けするための電極膜６３ａ，６３ｂ間の絶縁体としても機能している。
【０１８３】
光導波路２０は、酸化膜２２の上にＴ字形にパターニングされたコア２３と上部クラッド２４とから構成される。コア２３のＴ字の交差部を横切るようにフィルタ挿入溝６４がダイシングなどで形成され、そのフィルタ挿入溝６４に干渉膜フィルタ６５が挿入され、透明な接着剤で光路を埋めるように固定されている。発光素子６１および受光素子６２は、電極膜６３ａ，６３ｂ上に半田付けされている。
【０１８４】
一方、ガイド溝形成領域１３では、コア材でコア２３と同一のフォトマスクで同時に形成されたエッチングマスク３１の中央部の開口部に、Ｖ溝３０がコア２３の平坦面に対向するように異方性エッチングで形成されている。光ファイバをＶ溝３０に置くだけで、光ファイバとコア２３の光軸が一致する。
【０１８５】
図２１（ａ）、図２１（ｂ）により光導波路素子３の製造工程を説明する。基板面が（１００）面のシリコン基板１０の表面全体に酸化膜２２を１５μｍの厚さとなるよう形成する。ガイド溝形成領域１３の酸化膜２２を除去するため、フォトレジスト２６をパターニングし、エッチングのマスクを形成する。
【０１８６】
つぎに、フッ酸により、露出している酸化膜２２をエッチングし、結晶面（１００）面を露出させる。
【０１８７】
つぎに、フォトレジスト（図示省略）をパターニングした後、金の薄膜をスパッタなどでコーティングする。そして、フォトレジストを剥離剤で除去することにより、フォトレジストの開口部に形成された金の薄膜が残り、電極膜６３ａ，６３ｂを形成する。図２１（ａ）は、電極膜６３ａ，６３ｂが形成され、コア２３を形成する前の状態を示す。
【０１８８】
つぎに、Ｔ字形のコア２３と、エッチングマスク３１を、同一のフォトマスクで、同時の露光、現像処理で形成する。
【０１８９】
次に、Ｔ字形のコア２３の上に、選択的に上部クラッド２４を形成する（図２１（ｂ）参照）。
【０１９０】
エッチングマスク３１の中央部の開口部に露出している（１００）面を、異方性エッチングすることによりＶ溝３０を形成する。
【０１９１】
最後に、Ｖ溝３０に対向しているコア２３のだれの部分をダイシングで除去し、コア２３の平坦面を形成して光導波路素子３が完成する。
【０１９２】
以上の説明のように、組み立てが容易で、光ファイバとコア２３との結合効率の高い双方向光モジュール６０を構成する、量産性の高い、低コストな光導波路素子３が実現できる。
【０１９３】
図２２、図２３は、この発明による光導波路素子の第４の実施形態を示し、この光導波路素子４は、基材１０上に光導波路２０およびこの光導波路２０との光結合用のガイド溝３０を備えたものである。
【０１９４】
そして、この光導波路素子４は、図１に示す光導波路素子１と同様に、基材１０上の光導波路形成領域１２に形成される光導波路２０のコア部２３と、基材１０上のガイド溝形成領域１３にガイド溝３０を除いて形成されるガイド溝用のエッチングマスクとなる保護層３１とを、同一の感光性組成物２５を用いて形成したものであり、基材１０および感光性組成物２５は図１に示す光導波路素子１と同様のものであるので、重複した説明は省略する。
【０１９５】
この光導波路素子４は、多心コネクタプラグ７１との着脱可能な光分岐器７０を構成する光導波路素子である。多心コネクタプラグ７１は、２本の光ファイバコード７２ａ，７２ｂおよび２本のガイドピン７３ａ，７３ｂを有している。光ファイバコード７２ａ，７２ｂの先端には、接着、研磨などの端末処理が施され平坦な光学面が形成されている。
【０１９６】
光導波路素子４には、Ｙ字形のコア２３および、光出力ポートの二つのコア端面に対して高精度に位置決めされた、コア２３に並列するＶ溝３０ａ，３０ｂが形成されている。
【０１９７】
多心コネクタプラグ７１のガイドピン７３ａ，７３ｂを、Ｖ溝３０ａ，３０ｂに嵌合することで、コア２３の端面と光ファイバコード７２ａ，７２ｂの端面とが高精度に光軸が一致するように突き当たるよう、ガイドピン７３ａ，７３ｂ、光ファイバコード７２ａ，７２ｂの端面、コア２３の端面、Ｖ溝３０ａ，３０ｂのすべてが、互いに高精度な相対的位置関係となるよう形成されている。
【０１９８】
図２３により、この光導波路素子４の製造工程を説明する。基板面の結晶方位が（１００）面であるシリコン基板１０の光導波路形成領域１２の上に、感光性を利用して下部クラッド２１を選択的に形成する（図２３（ａ）参照）。
【０１９９】
下部クラッド２１の上にはＹ字形のパターンのコア２３を、またガイド溝形成領域１３の（１００）面の上にはエッチングマスク３１を、同一のフォトマスクで同時に、露光・現像処理することにより形成する。
【０２００】
Ｙ字形コア２３パターンの両側に、２本のエッチングマスク３１で形成される帯状の開口部がそれぞれ形成されており、その開口部には（１００）面が露出している（図２３（ｂ）参照）。
【０２０１】
下部クラッド２１およびコア２３の上に上部クラッド２４を、その感光性を利用して選択的に形成する。
【０２０２】
次に、エッチングマスク３１の開口部のシリコン面を、異方性エッチングすることにより、Ｖ溝３０を形成する。
【０２０３】
最後に、多数のＹ字形コア２３とＶ溝３０が一括して形成されている光導波路親基板をダイシングで切断することより、光導波路素子４が得られる。
【０２０４】
以上の説明のように、多心コネクタプラグ７１の光ファイバと低損失で結合し、プラグの着脱が可能な光分岐器７０を構成する、量産性の高い、低コストな光導波路素子４を実現できる。
【０２０５】
図２４〜図２６は、この発明による光導波路素子の第５の実施形態を示し、この光導波路素子５は、基材１０上に光導波路２０およびこの光導波路２０との光結合用のガイド溝３０を備えたものである。
【０２０６】
そして、この光導波路素子５は、図１に示す光導波路素子１と同様に、基材１０上の光導波路形成領域１２に形成される光導波路２０のコア部２３と、基材１０上のガイド溝形成領域１３にガイド溝３０を除いて形成されるガイド溝用のエッチングマスクとなる保護層３１とを、同一の感光性組成物２５を用いて形成したものであり、基材１０および感光性組成物２５は図１に示す光導波路素子１と同様のものであるので、重複した説明は省略する。
【０２０７】
この光導波路素子５は、２入力、２出力のポートを有する機械式光スイッチ８０を構成する光導波路素子である。互いに並列する２本のコア２３は中間部で分断されており、その中間部を含むガイド溝形成領域１３には、方形溝８１ａ，８１ｂを形成するための正方形の開口部を有するエッチングマスク３１が、コア材で形成されている。
【０２０８】
正方形の開口部の（１００）面を異方性エッチングすることにより、四角錐の先端の形状を有する方形溝８１ａ，８１ｂが形成される。方形溝８１ａ，８１ｂの内面を構成する４箇所の｛１１１｝面に同時に点接触するように球レンズ８２，８２ｂが実装される。
【０２０９】
コア２３およびエッチングマスク３１は、コア材で同一のフォトマスクを用いて同時に露光・現像処理を施すことにより形成されるため、コア２３と方形溝８１ａ，８１ｂの位置と大きさは、相対的に高精度に設定できる。その結果、外形精度の高い球レンズ８２ａ，８２ｂを方形溝８１ａ，８１ｂに無調心で実装するだけで、球レンズ８２ａ，８２ｂで構成する光学系を通して、入力ポートのコア２３ａ，２３ｃと出力ポートのコア２３ｂ，２３ｄは高い効率で結合する。
【０２１０】
二つの球レンズ８２ａ，８２ｂの間の光ビームにミラー８５を挿入したり、引き上げたりして、光路を切り替える。ミラー８５はミラー駆動部品８３のアーム８４に支持されており、ミラー駆動部品８３およびミラー８５は、光ビームへのミラー８５の挿入・引き上げで、入力ポートと出力ポートのコア２３で形成される光路が効率的に切り替わるように、機械的に固定される。
【０２１１】
図２５、図２６により、この光導波路素子５の光路切り替えの原理を説明する。図２５（ａ）は、基板１０面に平行で光軸を含む面の断面図であり、図２５（ｂ）は基板１０面に垂直でミラー面を含む面の断面図で、図２５（ａ）と同じ、ミラー８５が引き上げられた状態を示す。
【０２１２】
入出力ポート用コア２３ａから出射された光ビームは球レンズ８２ａ，８２ｂを介して対向する入出力ポート用コア２３ｄに結合する。一方、入出力ポート用コア２３ｃから出射された光ビームは球レンズ８２ａ，８２ｂを介して対向する入出力ポート用コア２３ｂに結合する。
【０２１３】
次に、ミラー８５が球レンズ８２ａ，８２ｂで形成される光ビーム中に挿入された状態を、図２６（ａ）および図２６（ｂ）により説明する。図２６（ａ）は基板１０面に平行で光軸を含む面の断面図であり、図２６（ｂ）は基板１０面に垂直でミラー面を含む面の断面図を示す。
【０２１４】
入出力ポート用コア２３ａから出射された光ビームは球レンズ８２ａを通過した後、挿入されたミラー８５に反射され、球レンズ８２ａにより入出力用ポート２３ｃに結合する。
【０２１５】
以上のように、ミラー８５の光ビーム中への挿入・引き上げにより、２入力、２出力の機械式光スイッチ８０として動作する。
【０２１６】
以上の説明のように、組み立てが容易で低損失な機械式光スイッチ８０を構成する、量産性の高い、低コストな光導波路素子５を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０２１７】
【図１】この発明による光導波路素子の第１の実施形態を示す概略的斜視図である。
【図２】この発明による光導波路素子の製造方法の第１の実施形態において、接着層となる耐アルカリ性の表面処理を施す工程を示す概略的斜視図である。
【図３】下部クラッド層を形成する工程を示す概略的斜視図である。
【図４】コア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を同時に形成する工程を示す概略的斜視図である。
【図５】上部クラッド層を形成する工程を示す概略的斜視図である。
【図６】ガイド溝を形成する工程を示す概略的斜視図である。
【図７】ガイド溝に隣接するコア部の端面を平坦面にする加工工程を示す概略的斜視図である。
【図８】この発明による光導波路素子の製造方法の第２の実施形態において、下部クラッド層となる酸化膜を形成する工程（１／２）を示す概略的斜視図である。
【図９】下部クラッド層となる酸化膜を形成する工程（２／２）を示す概略的斜視図である。
【図１０】接着層となる耐アルカリ性の表面処理を施す工程を示す概略的斜視図である。
【図１１】コア部およびガイド溝用のエッチングマスク部を同時に形成する工程を示す概略的斜視図である。
【図１２】上部クラッド層を形成する工程を示す概略的斜視図である。
【図１３】ガイド溝を形成する工程を示す概略的斜視図である。
【図１４】ガイド溝に隣接するコア部の端面を平坦面にする加工工程を示す概略的斜視図である。
【図１５】この発明による光導波路素子の第２の実施形態を示す概略的斜視図である。
【図１６】図１５の光導波路素子を用いて構成した光分岐器の平面図である。
【図１７】図１６のXVII−XVII線に沿ってとられた断面図である。
【図１８】図１５の光導波路素子を親基板上に複数個形成する製造方法の一例において、途中工程を示す概略的斜視図である。
【図１９】親基板から各光導波路素子を切断する工程を示す平面図である。
【図２０】この発明による光導波路素子の第３の実施形態を示す概略的斜視図である。
【図２１】図２０の光導波路素子の製造方法の一例における途中工程を示す概略的斜視図である。
【図２２】この発明による光導波路素子の第４の実施形態を示す概略的斜視図である。
【図２３】図２２の光導波路素子の製造方法の一例における途中工程を示す概略的斜視図である。
【図２４】この発明による光導波路素子の第５の実施形態を示す概略的斜視図である。
【図２５】図２４の光導波路素子で構成される光スイッチの動作原理について、一方の状態を示す光学系の断面図である。
【図２６】他方の状態を示す光学系の断面図である。
【図２７】従来の光導波路素子の一例を示す概略的斜視図である。
【図２８】図２７の光導波路素子の製造方法において、酸化膜上にフォトレジストをパターニングする工程を示す概略的斜視図である。
【図２９】酸化膜をパターニングする工程を示す概略的斜視図である。
【図３０】Ｖ溝を形成する工程を示す概略的斜視図である。
【図３１】接着層を形成する工程を示す概略的斜視図である。
【図３２】下部クラッドおよびコアの成膜工程を示す概略的斜視図である。
【図３３】コアを形成する工程を示す概略的斜視図である。
【図３４】上部クラッドを形成する工程を示す概略的斜視図である。
【図３５】コアの平坦面を形成する工程を示す概略的斜視図である。
【図３６】Ｖ溝内部に残存する下部クラッド材を除去する工程を示す概略的斜視図である。
【符号の説明】
【０２１８】
１，２，３，４，５  光導波路素子
２Ａ  光導波路親基板
１０  基材（シリコン基板）
１１  表面処理
１２  光導波路形成領域
１３  ガイド溝形成領域
２０  光導波路
２１  下部クラッド層
２２  酸化膜（下部クラッド層）
２３  コア部
２３ｅ  コア端面
２４  上部クラッド層
２５  感光性組成物
２５ｄ  クラッド用の感光性組成物
２５ｒ  コア用の感光性組成物
２６  フォトレジスト
３０  ガイド溝（Ｖ溝）
３１  保護層（エッチングマスク部）
３５  端面溝
４０  光ファイバ
５０  光分岐器
５１  押え板
５２  接着剤
５３  切り分け線
６０  双方向光モジュール
６１  発光素子
６２  受光素子
６３  電極膜
６４  フィルタ挿入溝
６５  干渉膜フィルタ
７０  光分岐器
７１  多心コネクタプラグ
７２  光ファイバコード
７３  ガイドピン
８０  機械式光スイッチ
８１  方形溝
８２  球レンズ
８３  ミラー駆動部品
８４  アーム
８５  ミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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