(57)【要約】【課題】  光軸調心が容易な光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路及びその製造方法を提供する。【解決手段】  ガラス基板１１の一方の面上に設けた低屈折率層１２内に、高屈折率の光伝搬層が所望パターン形状で形成されて埋め込まれた光回路１０において、ガラス基板１１の他方の面上に、光伝搬層のパターン１４を反転させた形状のメタルパターン１５が形成されているものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板の一方の面上に設けた低屈折率層内に、高屈折率の光伝搬層が所望パターン形状で形成されて埋め込まれた光回路において、上記ガラス基板の他方の面上に、上記光伝搬層のパターンを反転させた形状のメタルパターンが形成されていることを特徴とする光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路。
【請求項２】
上記メタルパターンは、保護層で覆われている請求項１記載の光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路。
【請求項３】
ガラス基板の一方の面上に設けた低屈折率層内に、高屈折率の光伝搬層が所望パターン形状で形成されて埋め込まれた光回路において、上記ガラス基板の一方の面上に、上記光伝搬層のパターンを反転させた形状のメタルパターンが形成され、そのメタルパターン上あるいは上方に上記光伝搬層のパターンが形成されていることを特徴とする光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路。
【請求項４】
上記低屈折率層及び上記光伝搬層は、ガラス材料で構成されている請求項１〜３いずれかに記載の光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路。
【請求項５】
上記低屈折率層及び上記光伝搬層は、高分子材料で構成されている請求項１〜３いずれかに記載の光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路。
【請求項６】
上記低屈折率層及び上記光伝搬層は、ガラス材料と高分子材料を併用したもので構成されている請求項１〜３いずれかに記載の光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路。
【請求項７】
上記光伝搬層のパターンは、上記メタルパターンをフォトマスクにして、フォトリソグラフィ及びドライエッチングにより形成される請求項１〜６いずれかに記載の光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路。
【請求項８】
ガラス基板の一方の面上に設けた低屈折率層内に、高屈折率の光伝搬層が所望パターン形状で形成されて埋め込まれた光回路の製造方法において、
上記ガラス基板の他方の面上に、上記光伝搬層のパターンを反転させた形状のメタルパターンを形成する工程と、
上記ガラス基板の一方の面上に第１の低屈折率層を形成する工程と、
第１の低屈折率層の上に上記光伝搬層を形成する工程と、
上記光伝搬層の上にネガ型のフォトレジスト膜を形成する工程と、
ネガ型のフォトレジスト膜に上記メタルパターンをフォトマスクにして紫外線を照射し、ネガ型のフォトレジスト膜をパターニングしてレジストパターンを形成する工程と、
レジストパターンをマスクにしてドライエッチングにより上記光伝搬層をパターニングする工程と、
熱処理を施す工程と、
その後上記光伝搬層のパターンの全体を第２の低屈折率層で覆う工程と
を備えることを特徴とする光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路の製造方法。
【請求項９】
ガラス基板の一方の面上に設けた低屈折率層内に、高屈折率の光伝搬層が所望パターン形状で形成されて埋め込まれた光回路の製造方法において、
上記ガラス基板の一方の面上に、上記光伝搬層のパターンを反転させた形状のメタルパターンを形成する工程と、
上記メタルパターンの上に第１の低屈折率層を形成する工程と、
第１の低屈折率層の上に上記光伝搬層を形成する工程と、
上記光伝搬層の上にネガ型のフォトレジスト膜を形成する工程と、
ネガ型のフォトレジスト膜に上記メタルパターンをフォトマスクにして紫外線を照射し、ネガ型のフォトレジスト膜をパターニングする工程と、
ネガ型のフォトレジストパターンをマスクにしてドライエッチングにより上記光伝搬層をパターニングする工程と、
熱処理を施す工程と、
その後上記光伝搬層のパターンの全体を第２の低屈折率層で覆う工程と
を備えることを特徴とする光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路の製造方法。
【請求項１０】
上記メタルパターンを形成する工程が、
上記ガラス基板にメタル膜を形成する工程と、
メタル膜の上にポジ型のフォトレジスト膜を形成する工程と、
ポジ型のフォトレジスト膜にフォトマスクを介して紫外線を照射し、ポジ型のフォトレジスト膜をパターニングする工程と、
ポジ型のフォトレジストパターンをマスクにして上記メタル膜をエッチングする工程とを含む請求項８または９記載の光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波路型の光回路及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光回路の一つに、導波路型の光回路がある。一般に導波路型の光回路は、低屈折率層（クラッド層）内に、高屈折率の光伝搬層（コア層）のパターンが埋め込まれた埋め込み型となっている。
【０００３】
図１０〜図１２に示すような光回路は、ガラス（石英系、多成分系ガラス）等で構成される基板１０１の表面上に、低屈折率層（クラッド層）１０２が設けられ、そのクラッド層１０２内に、クラッド層１０２よりも高屈折率の光伝搬層（コア層）パターン（回路部）１０３が形成される。ここで、クラッド層１０２は、単層からなるもの（図１０，図１１参照）と、複層からなるもの（図１２の層１０２ａ，１０２ｂ参照）とがある。
【０００４】
従来の光回路の製造方法の一例を図１３、図１４に示す。
【０００５】
まず、ガラス基板１３１の表面上にクラッド層（下部クラッド層）１３２ａを形成し、そのクラッド層１３２ａ上にコア層１３３を形成する（図１３（ａ）、図１４のＦ１）。このコア層１３３上に、メタル膜１３４、フォトレジスト膜１３５を順次成膜（形成）する（図１３（ｂ））。
【０００６】
フォトレジスト膜１３５を形成後、フォトレジスト膜１３５上に、所望のパターンＰ１が描かれたフォトマスク１３６を載置し、フォトマスク１３６の上から紫外線ＵＶを照射してフォトレジスト膜１３５を露光する（図１３（ｃ））。その後、現像処理を行い、フォトレジストパターンＰ２を形成する（図１３（ｄ）、図１４のＦ２）。
【０００７】
このフォトレジストパターンＰ２をマスクにし、ドライエッチングプロセスによりメタル膜１３４をパターニングし、フォトレジストパターンＰ２を剥離してメタルパターンＰ３を形成する（図１３（ｅ））。
【０００８】
このメタルパターンＰ３をマスクにし、ドライエッチングプロセスによりコア層１３３をエッチングしてパターニングした後、メタルパターンＰ３を剥離すると、断面矩形状の光伝搬層パターン（コアパターン）１３７が形成される（図１３（ｆ））。
【０００９】
ただし、メタル膜１３４を形成しない場合は、フォトレジストパターンＰ２をマスクにし、ドライエッチングプロセスによりコア層１３３をエッチングしてパターニングした後（図１４のＦ３）、フォトレジストパターンＰ２を剥離する（図１４のＦ４）。
【００１０】
最後に、光伝搬層パターン１３７を覆うように、クラッド層（上部クラッド層）１３２ｂを形成すると（図１４のＦ５）、埋め込み型の導波路（光回路）１３０が得られる（図１３（ｇ）、図１４のＦ６）。
【００１１】
導波路は、その入力端及び出力端に光ファイバが光学的に接続され、導波路型光デバイスとされる。この時、導波路の光伝搬層パターンと、光ファイバの光軸とが一致するように光軸調心がなされる。
【００１２】
【特許文献１】特開平２−３３１０６号公報
【特許文献２】特開平５−１５０１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の導波路及びその製造方法には次のような課題が存在していた。
【００１４】
１）導波路の入力端及び出力端に光ファイバを接続する際の光学接続調整に多大な時間と人手を要するために、導波路型光デバイスのコストが非常に高価になっていた。この光学調整に時間と人手がかかる理由は、導波路の光伝搬層と光ファイバのコア層はいずれも透明な物質であるため、コア層の位置情報が得られないためである。
【００１５】
２）導波路自身が透明材料で構成されているため、どんな光回路が形成されているかの管理と取り扱いが難しかった。
【００１６】
３）導波路型光デバイスを大面積の基板上に多数個形成した場合に、それぞれの光回路を切り取ると光回路の入力、出力などの見分けを目視で行うことが難しく、光学特性測定や、評価、管理がしにくいという問題があった。これは導波路型光回路が透明な物質で実現されているために識別が難しいということに起因していた。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、光軸調心が容易な光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、ガラス基板の一方の面上に設けた低屈折率層内に、高屈折率の光伝搬層が所望パターン形状で形成されて埋め込まれた光回路において、上記ガラス基板の他方の面上に、上記光伝搬層のパターンを反転させた形状のメタルパターンが形成されている光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路である。
【００１９】
請求項２の発明は、上記メタルパターンは、保護層で覆われている請求項１記載の光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路である。
【００２０】
請求項３の発明は、ガラス基板の一方の面上に設けた低屈折率層内に、高屈折率の光伝搬層が所望パターン形状で形成されて埋め込まれた光回路において、上記ガラス基板の一方の面上に、上記光伝搬層のパターンを反転させた形状のメタルパターンが形成され、そのメタルパターン上あるいは上方に上記光伝搬層のパターンが形成されている光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路である。
【００２１】
請求項４の発明は、上記低屈折率層及び上記光伝搬層は、ガラス材料で構成されている請求項１〜３いずれかに記載の光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路である。
【００２２】
請求項５の発明は、上記低屈折率層及び上記光伝搬層は、高分子材料で構成されている請求項１〜３いずれかに記載の光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路である。
【００２３】
請求項６の発明は、上記低屈折率層及び上記光伝搬層は、ガラス材料と高分子材料を併用したもので構成されている請求項１〜３いずれかに記載の光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路である。
【００２４】
請求項７の発明は、上記光伝搬層のパターンは、上記メタルパターンをフォトマスクにして、フォトリソグラフィ及びドライエッチングにより形成される請求項１〜６いずれかに記載の光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路である。
【００２５】
請求項８の発明は、ガラス基板の一方の面上に設けた低屈折率層内に、高屈折率の光伝搬層が所望パターン形状で形成されて埋め込まれた光回路の製造方法において、上記ガラス基板の他方の面上に、上記光伝搬層のパターンを反転させた形状のメタルパターンを形成する工程と、上記ガラス基板の一方の面上に第１の低屈折率層を形成する工程と、第１の低屈折率層の上に上記光伝搬層を形成する工程と、上記光伝搬層の上にネガ型のフォトレジスト膜を形成する工程と、ネガ型のフォトレジスト膜に上記メタルパターンをフォトマスクにして紫外線を照射し、ネガ型のフォトレジスト膜をパターニングしてレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをマスクにしてドライエッチングにより上記光伝搬層をパターニングする工程と、熱処理を施す工程と、その後上記光伝搬層のパターンの全体を第２の低屈折率層で覆う工程とを備える光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路の製造方法である。
【００２６】
請求項９の発明は、ガラス基板の一方の面上に設けた低屈折率層内に、高屈折率の光伝搬層が所望パターン形状で形成されて埋め込まれた光回路の製造方法において、上記ガラス基板の一方の面上に、上記光伝搬層のパターンを反転させた形状のメタルパターンを形成する工程と、上記メタルパターンの上に第１の低屈折率層を形成する工程と、第１の低屈折率層の上に上記光伝搬層を形成する工程と、上記光伝搬層の上にネガ型のフォトレジスト膜を形成する工程と、ネガ型のフォトレジスト膜に上記メタルパターンをフォトマスクにして紫外線を照射し、ネガ型のフォトレジスト膜をパターニングする工程と、ネガ型のフォトレジストパターンをマスクにしてドライエッチングにより上記光伝搬層をパターニングする工程と、熱処理を施す工程と、その後上記光伝搬層のパターンの全体を第２の低屈折率層で覆う工程とを備える光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路の製造方法である。
【００２７】
請求項１０の発明は、上記メタルパターンを形成する工程が、上記ガラス基板にメタル膜を形成する工程と、メタル膜の上にポジ型のフォトレジスト膜を形成する工程と、ポジ型のフォトレジスト膜にフォトマスクを介して紫外線を照射し、ポジ型のフォトレジスト膜をパターニングする工程と、ポジ型のフォトレジストパターンをマスクにして上記メタル膜をエッチングする工程とを含む請求項８または９記載の光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路の製造方法である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、導波路型光回路のパターン形状を目視で容易に識別でき、その光回路の入、出力端に光ファイバを高寸法精度で短時間に接続でき、実装コストを大幅に低減することができるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００３０】
図１（ａ）は本発明の好適な第１の実施の形態を示す光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路の横断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の１ｂ−１ｂ断面矢視図、図１（ｃ）は図１（ａ）の１ｃ方向矢視図である。
【００３１】
図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、第１の実施の形態に係る光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路１０は、ガラス基板１１の一方の面（表面）上に設けた低屈折率層（クラッド層）１２内に、光伝搬層（コア層）が所望パターン形状で形成されて構成される回路部１３として、光伝搬層パターン（光分岐回路）１４が埋め込まれた導波路型の光回路である。光伝搬層パターン１４の屈折率ｎｃは、クラッド層１２の屈折率ｎｂよりも高く、ｎｃ＞ｎｂとされる。
【００３２】
さて、ガラス基板１１の他方の面（裏面）上には、光伝搬層パターン１４を反転させた形状のメタルパターン１５が形成される。これは、後述するように、メタルパターン１５をフォトマスクにしてネガ型のフォトレジスト膜を用いることによって、メタルパターン１５を反転させた形状のパターンからなる光伝搬層パターン１４を形成するためである。
【００３３】
メタルパターン１５は、紫外線を透過させる領域１５ｔと、紫外線を透過させない領域１５ａとからなる。光伝搬層パターン１４とメタルパターン１５とは、設けられる面はそれぞれ異なるが、紫外線を透過させる領域１５ｔは、光伝搬層パターン１４のパターンと重なるように、同形状、同サイズで設けられる。
【００３４】
光伝搬層パターン１４は幅が数μｍで透明（無色透明）である。メタルパターン１５の紫外線を透過させる領域１５ｔは幅が数μｍであり、メタルパターン１５の紫外線を透過させない領域１５ａは有色で、視認が容易（ビジブル）である。
【００３５】
この光回路１０においては、光伝搬層パターン１４の回路端部（入力端）１４ａから入射、入力された光信号Ｓは、Ｙ分岐部１４ｂにおいて分岐、等分配され、回路端部（出力端）１４ｃ，１４ｄから出射、出力される。
【００３６】
メタルパターン１５の構成材は、スパッタリング法や蒸着法などで成膜可能で、ドライエッチングによるパターン形成が可能で、かつ、有色の材料（ビジブルな材料）であれば特に限定するものではなく、例えば、ＷＳｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、アモルファスシリコンなどが挙げられる。
【００３７】
ガラス基板１１の構成材は特に限定するものではなく、導波路用ガラス基板として慣用的に用いられているものが全て適用可能であり、例えば、石英ガラスや、多成分系ガラスなどが挙げられる。
【００３８】
クラッド層１２及び光伝搬層パターン１４の構成材は特に限定するものではなく、光ファイバなどのクラッド材及びコア材として慣用的に用いられているものが全て適用可能であり、例えば、ガラス、高分子材料、又はこれらを組み合わせたものなどが挙げられる。
【００３９】
ここで、メタルパターン１５の材質として、クラッド層１２や光伝搬層パターン１４の熱膨張係数とほぼ同程度のものを用いれば、熱膨張係数のミスマッチングによるガラス基板１１の反りや光学的な偏波依存性を小さくすることができる。
【００４０】
第１の実施の形態に係る光回路１０においては、クラッド層１２が一層構造の場合を例に挙げて説明を行ったが、特にこれに限定するものではない。例えば、光回路１０の第１変形例である光回路２０を図２に示すように、クラッド層を、下部クラッド層２２ａ及び上部クラッド層２２ｂの二層構造とし、下部クラッド層２２ａ上に光伝搬層パターン１４を形成してもよい。
【００４１】
また、光回路１０の第２変形例である光回路３０を図３に示すように、メタルパターン１５を、後述する紫外線が透過する透明な保護層３１で被覆してもよい。保護層３１の構成材としては、ガラスや高分子材料（ポリマ）などが挙げられる。ガラス材を保護層３１に用いることで、光回路３０を高温熱処理した際に、メタルパターン１５が劣化するのを低減することができる。その結果、低損失な導波路型光回路を実現することが可能となる。
【００４２】
次に、図２の光回路２０の製造方法を図６（ａ）〜図６（ｄ）及び図７（ａ）〜図７（ｅ）に基づいて説明する。
【００４３】
まず、図６（ａ）に示すように、石英ガラス基板１１の裏面（図６（ａ）では上面）上に、スパッタリング法、蒸着法などにより、メタル膜６５を成膜形成する。このメタル膜６５上に、ポジ型のフォトレジストを塗布し、ポジ型のフォトレジスト膜６１を成膜形成する。
【００４４】
図６（ｂ）に示すように、ポジ型のフォトレジスト膜６１の上にフォトマスク６２を載置する。フォトマスク６２は、紫外線ＵＶを透過させないメタルパターン１５と同じパターンが描かれたパターン領域６２ａと、紫外線ＵＶを透過させる透過領域６２ｂとからなる。このフォトマスク６２の上から紫外線ＵＶを照射し、フォトマスク６２のパターンをポジ型のフォトレジスト膜６１に転写露光する。
【００４５】
この転写露光により、図６（ｃ）に示すように、ポジ型のフォトレジストパターン６３、すなわち、紫外線を照射されずにレジストの残っている領域６３ａと、紫外線を照射されてレジストのない領域６３ｂとが得られる。
【００４６】
図６（ｄ）に示すように、ポジ型のフォトレジストパターン６３をマスクにし、メタル膜６５に対して、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）装置を用いたドライエッチングによるパターニングを行う。これにより、メタルパターン１５が形成される。ドライエッチング条件は、例えば、ＲＩＥ装置内に、ＣＨＦ3ガス、ＳＦ6ガスを、それぞれ３sccm、６sccmの割合で流し、圧力を２Ｐａ、高周波電力パワーを１０Ｗとする。
【００４７】
次に、図７（ａ）に示すように、石英ガラス基板１１の表面（図７（ａ）では下面）上に、液体ソースプラズマＣＶＤ法などにより、第１クラッド層２２ａ、コア層７２を順次成膜形成する。これら第１クラッド層２２ａ及びコア層７２を形成後に、１１５０℃の高温で熱処理を施す。その後、コア層７２の上に、ネガ型のフォトレジストを塗布し、ネガ型のフォトレジスト膜７３を成膜形成する。
【００４８】
例えば、第１クラッド層２２ａはＳｉＯ2膜で、コア層７２はＧｅを添加したＳｉＯ2膜で構成される。成膜は、液体ソースとしてSi(OC2H5)4、Ge(OCH3)4、P(OCH3)3などを用い、これらの蒸気を、真空排気されている反応容器内の上部と下部の平行電極間内に導入し、両電極間に高周波電力を印加しながらプラズマ雰囲気中で熱分解反応を生じさせることで行う。
【００４９】
図７（ｂ）に示すように、ガラス基板１１のメタルパターン形成面（図７（ｂ）では上面）側から紫外線ＵＶを照射し、ネガ型のフォトレジスト膜７３にメタルパターン１５を転写露光する。この転写露光により、図７（ｃ）に示すように、メタルパターン１５の紫外線を透過させる領域１５ｔと同じネガ型のフォトレジストパターン７４が得られる。
【００５０】
図７（ｄ）に示すように、ネガ型のフォトレジストパターン７４をマスクにし、コア層７２に対して、ＲＩＥ装置を用いたドライエッチングによるパターニングを行う。これにより、光伝搬層パターン（コアパターン）１４が形成される。光伝搬層パターン１４は、元を辿るとメタルパターン１５をフォトマスクにして形成されたものであるから、メタルパターン１５の紫外線を透過させる領域１５ｔ及び光伝搬層パターン１４は同形状、同サイズとなる。ドライエッチング条件は、例えば、コア層７２がＧｅを添加したＳｉＯ2からなる場合、ＲＩＥ装置内に、ＣＨＦ3ガスを５sccm流し、圧力を６Ｐａ、高周波電力パワーを２５０Ｗとする。
【００５１】
最後に、図７（ｅ）に示すように、第１クラッド層２２ａ上に、光伝搬層パターン１４の全体を覆うように第２クラッド層２２ｂを形成することにより、光回路２０（図２の光回路２０とは上下が逆）が得られる。その後、光回路２０に１１５０℃の高温で熱処理を施す。
【００５２】
次に、第１の実施の形態の作用を説明する。
【００５３】
光回路１０（あるいは図２の光回路２０、図３の光回路３０）は、ガラス基板１１の裏面に光伝搬層パターン１４を反転させた形状のメタルパターン１５を設けている。すなわち、光伝搬層パターン１４と同形状、同サイズで、メタルパターン１５の紫外線を透過させる領域１５ｔを設け、その領域１５ｔを除く部分に紫外線を透過させない有色の領域１５ａを設けている。
【００５４】
このため、領域１５ａは視認可能であり、領域１５ａを目視で観察することにより、クラッド層１２及び光伝搬層パターン１４が透明なガラス材料、高分子材料、あるいはこれらを併用して構成されているにもかかわらず、光伝搬層パターン１４の位置情報が容易にわかる。また、倍率の低い顕微鏡で観察することによっても、さらに詳細に光伝搬層パターン１４の位置情報がわかる。
【００５５】
よって、光回路１０の入力端１４ａ及び出力端１４ｃ，１４ｄの認識も容易となり、光回路１０に光ファイバを容易、かつ、短時間で接続することが可能となる。つまり、光回路１０は光軸調心が容易である。
【００５６】
これにより、高寸法精度で光ファイバと光回路１０との接続が可能となることから、接続損失を小さくすることができる。また、光ファイバと光回路１０との接続が容易となることから、接続時の作業性が大幅に向上し、延いては、光回路１０を用いた光回線の敷設コストを大幅に低減することができる。
【００５７】
光伝搬層パターン１４は幅が数μｍで構成されるが、光伝搬層パターン１４を反転させた形状のメタルパターン１５は逆に大部分が視認が容易な有色のメタル領域（領域１５ａ）で構成されるので、目視で容易に光回路構造を識別することができる。
【００５８】
光回路１０を含む導波路型光デバイスを、大面積の基板上に多数個形成した場合、メタルパターン１５を目印に、どこに、どのような状態で各光デバイスが形成されているかを目視又は顕微鏡観察で判断、識別することが可能である。その結果、各光デバイス毎の切り取り、光学特性の測定、評価、及び管理することが非常に容易にできる。
【００５９】
図１３に示した従来の方法では、フォトマスク１３６とガラス基板１３１上に設けたフォトレジスト膜１３５との間のギャップを、常に一定に制御することは困難であった。その結果、光伝搬層パターン１３７を、高寸法精度で、再現性よく形成することは困難であった。よって、得られた光回路１３０は、光学特性の再現性、歩留まりに問題があった。
【００６０】
これに対して、第１の実施の形態に係る光回路の製造方法では、ガラス基板１１上に直接設けたメタルパターン１５をフォトマスクにして、光伝搬層パターン１４を形成している。メタルパターン１５は、ガラス基板１１に密着した状態で設けられているため、ガラス基板１１やポジ型のフォトレジスト膜６１との密着性が良く、かつネガ型のフォトレジスト膜７３との間のギャップも一定である。
【００６１】
その結果、このメタルパターン１５をフォトマスクにして形成する光伝搬層パターン１４は、メタルパターン１５の紫外線を透過させる領域１５ｔと１対１に対応して形成され、高寸法精度で、再現性が良好である。よって、得られた光回路は、光学特性の再現性、歩留まりが良好となる。
【００６２】
ガラス基板１１の表面上に、ガラス基板１１とは熱膨張係数の異なるクラッド層２２ａ，２２ｂ、コア層７２を形成すると、ガラス基板１１に反りが生じ、フォトリソグラフィ工程での光伝搬層パターン１４の精度低下を招いたり、光学的に偏波依存性が生じてしまうおそれがある。
【００６３】
これに対して、光回路１０のように、ガラス基板１１の裏面上に、クラッド層２２ａ，２２ｂ及び光伝搬パターン１３と熱膨張係数がほぼ同じメタルパターン１５を形成しておけば、熱膨張係数のミスマッチングによるガラス基板１１の反りを小さくすることができる。つまり、ガラス基板１１の表面側の反りを、メタルパターン１５の反りで相殺することができる。その結果、より高精度な光伝搬層パターン１４の形成や、偏波依存性の少ない光回路１０を実現することができる。
【００６４】
また、第１の実施の形態に係る光回路の製造方法では、コア層７２上に設けたフォトレジスト膜７３の表面に、従来のようにフォトマスクを載置する工程を必要としない。このため、フォトマスクによってフォトレジスト膜７３に汚れや傷が生じたりするおそれがない。よって、フォトレジスト膜７３の汚れや傷が、光伝搬層パターン１４に悪影響を及ぼすことがなくなるため、散乱損失を大幅に低減することができる。
【００６５】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００６６】
図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、第２の実施の形態に係る光回路４０は、ガラス基板１１の表面上にメタルパターン４５を形成し、そのメタルパターン４５を覆うようにクラッド層１２を設け、そのクラッド層１２内に、光伝搬層が所望パターン形状で形成されて構成される回路部４３として、光伝搬層パターン（方向性結合器型光分岐回路）４４が埋め込まれた導波路型の光回路である。
【００６７】
メタルパターン４５は、光伝搬層パターン４４を反転させた形状のものであり、紫外線を透過させる領域４５ｔと、紫外線を透過させない領域４５ａとからなる。光伝搬層パターン４４とメタルパターン４５とは、設けられる面はそれぞれ異なるが、紫外線を透過させる領域４５ｔは、光伝搬層パターン４４のパターンと重なるように、同形状、同サイズで設けられる。
【００６８】
つまり、光回路４０は、光伝搬層パターン４４を除き、ガラス基板１１の表面上にメタルパターン４５が形成されている点が、図１の光回路１０との相違点である。
【００６９】
この光回路４０においては、光伝搬層パターン４４の回路端部（入力端）４４ａから入射、入力された光信号Ｓは、方向性結合器部４４ｂにおいて分岐、分配され、回路端部（出力端）４４ｃ，４４ｄから出射、出力される。光信号Ｓは、回路端部４４ｅからは出射、出力されない。
【００７０】
第２の実施の形態に係る光回路４０においては、クラッド層１２が一層構造の場合を例に挙げて説明を行ったが、特にこれに限定するものではない。例えば、光回路４０の変形例である光回路５０を図５に示すように、クラッド層を、下部クラッド層２２ａ及び上部クラッド層２２ｂの二層構造とし、下部クラッド層２２ａ上に光伝搬層パターン４４を形成してもよい。
【００７１】
また、光回路４０においては、ガラス基板１１の片面のみに回路部４３を設けた場合を例に挙げて説明を行ったが、特にこれに限定するものではなく、ガラス基板１１の両面に回路部４３を設けるようにしてもよい。ここで、両回路部４３，４３の光伝搬層パターン４４が同じである場合、メタルパターン４５はガラス基板１１のいずれか一方の面に形成すればよい。
【００７２】
次に、光回路５０の製造方法を図８（ａ）〜図８（ｄ）及び図９（ａ）〜図９（ｅ）に基づいて説明する。
【００７３】
まず、図８（ａ）に示すように、石英ガラス基板１１の表面（図６（ａ）では下面）上に、スパッタリング法、蒸着法などにより、メタル膜６５を成膜形成する。このメタル膜６５上に、ポジ型のフォトレジストを塗布し、ポジ型のフォトレジスト膜６１が成膜形成される。
【００７４】
図８（ｂ）に示すように、ポジ型のフォトレジスト膜６１の上にフォトマスク８２が載置される。フォトマスク８２は、紫外線ＵＶを透過させないパターン領域８２ａと、紫外線ＵＶを透過させる透過領域８２ｂとからなる。このフォトマスク８２の上から紫外線ＵＶを照射し、フォトマスク８２のパターンをポジ型のフォトレジスト膜６１に転写露光する。この転写露光により、図８（ｃ）に示すように、ポジ型のフォトレジストパターン８３が得られる。
【００７５】
図８（ｄ）に示すように、ポジ型のフォトレジストパターン８３をマスクにし、メタル膜６５に対して、ＲＩＥ装置を用いたドライエッチングによるパターニングを行う。これにより、メタルパターン４５が形成される。ドライエッチング条件は図６（ｄ）の工程と同じである。
【００７６】
次に、図９（ａ）に示すように、石英ガラス基板１１の表面上に形成されたメタルパターン４５の全体を覆うように、第１クラッド層２２ａを成膜形成し、第１クラッド層２２ａ上にコア層７２を成膜形成する。これら第１クラッド層２２ａ及びコア層７２を形成後に、１１５０℃の高温で熱処理を施す。第１クラッド層２２ａ及びコア層７２の成膜は、図７（ａ）の工程と同様にして液体ソースプラズマＣＶＤ法で行う。その後、コア層７２の上に、ネガ型のフォトレジストを塗布し、ネガ型のフォトレジスト膜７３を成膜する。
【００７７】
図９（ｂ）に示すように、ガラス基板１１の裏面（図９（ｂ）では上面）側から紫外線ＵＶを照射し、ネガ型のフォトレジスト膜７３にメタルパターン４５を転写露光する。この転写露光により、図９（ｃ）に示すように、ネガ型のフォトレジストパターン９４が得られる。
【００７８】
図９（ｄ）に示すように、ネガ型のフォトレジストパターン９４をマスクにし、コア層７２に対して、ＲＩＥ装置を用いたドライエッチングによるパターニングを行う。これにより、光伝搬層パターン（コアパターン）４４が形成される。光伝搬層パターン４４は、元を辿るとメタルパターン４５をフォトマスクにして形成されたものであるから、メタルパターン４５の紫外線を透過させる領域４５ｔ及び光伝搬層パターン４４は同形状、同サイズとなる。ドライエッチング条件は図７（ｄ）の工程と同じである。
【００７９】
最後に、図９（ｅ）に示すように、第１クラッド層２２ａ上に、光伝搬層パターン４４の全体を覆うように第２クラッド層２２ｂを形成することにより、光回路５０（図５に示した光回路５０とは上下が逆）が得られる。その後、光回路５０に１１５０℃の高温で熱処理を施す。
【００８０】
図４の光回路４０（あるいは図５の光回路５０）においても、第１実施の形態に係る光回路１０と同様の作用効果を得ることができる。
【００８１】
また、光回路４０は、メタルパターン４５が第１クラッド層２２ａで覆われているため、メタルパターン４５が、その後の光伝搬層パターン４４の形成工程や第２クラッド層２２ｂの形成工程中に汚染されたり、傷付いたりするおそれがない。
【００８２】
さらに、光回路４０は、図１の光回路１０に比べ、メタルパターン４５と光伝搬層パターン４４の間隔が狭い（離間距離が接近している）ので、メタルパターン４５の形状、サイズに忠実に、光伝搬層パターン４４をパターニングすることができる。これは、メタルパターン４５と光伝搬層パターン４４の離間距離を近くすればする程、有効である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】図１（ａ）は本発明の好適な第１の実施の形態を示す光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路の横断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の１ｂ−１ｂ断面矢視図、図１（ｃ）は図１（ａ）の１ｃ方向矢視図である。
【図２】図１の光回路の第１変形例を示す光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路の横断面図である。
【図３】図１の光回路の第２変形例を示す光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路の横断面図である。
【図４】図４（ａ）は本発明の第２の実施の形態を示す光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路の横断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の４ｂ−４ｂ断面矢視図、図４（ｃ）は図４（ａ）の４ｃ−４ｃ断面矢視図である。
【図５】図４の光回路の変形例を示す光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路の横断面図である。
【図６】図２における光回路のメタルパターンを形成するまでの工程を説明する図である。
【図７】図２における光回路のメタルパターン形成後の工程を説明する図である。
【図８】図５における光回路のメタルパターンを形成するまでの工程を説明する図である。
【図９】図５における光回路のメタルパターン形成後の工程を説明する図である。
【図１０】従来の光回路の一例を示す横断面図である。
【図１１】従来の光回路の他の例を示す横断面図である。
【図１２】従来の光回路の別の例を示す横断面図である。
【図１３】従来の光回路の製造工程例を説明する図である。
【図１４】従来の光回路の製造工程例を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
１０  光ガイド用メタルパターン付き導波路型光回路
１１  ガラス基板
１２  クラッド層（低屈折率層）
１４  光伝搬層（コア層）のパターン
１５  メタルパターン
【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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