(57)【要約】【課題】  溝幅が80μｍ以下の狭いパターン溝であっても容易に溝形成が可能なパターン溝の形成方法及びそれを用いたガラス導波路型光回路の製造方法を提供するものである。【解決手段】  本発明に係るパターン溝の形成方法は、  石英ガラス基板１１上にメタル層１２を形成する工程、  そのメタル層１２に幅がW1のギャップパターン１３を形成し、石英ガラス基板１１の一部をギャップパターン１３から露出させる工程、  ビームスポット径がW2（≧W1）のCO2レーザビームＬをギャップパターン１３に沿って照射、走査し、石英ガラス基板１１の表面に溝幅W1のパターン溝２３を形成する工程、を備えたものである。【選択図】  図１
2006243158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラス基板の表面に、溝幅の狭いパターン溝を形成する方法であって、
石英ガラス基板上にメタル層を形成する工程、
そのメタル層に幅がW1のギャップパターンを形成し、石英ガラス基板の一部をギャップパターンから露出させる工程、
ビームスポット径がW2（≧W1）のCO2レーザビームを上記ギャップパターンに沿って照射、走査し、石英ガラス基板の表面に溝幅W1のパターン溝を形成する工程、
を備えたことを特徴とするパターン溝の形成方法。
【請求項２】
上記CO2レーザビームを、パワと走査移動速度の積を5×104W・ｍｍ/ｓ〜1.6×105W・ｍｍ/ｓの範囲に制御した状態で照射、走査する請求項１記載のパターン溝の形成方法。
【請求項３】
上記メタル層を、Cu、Al、W、Cr、Ni、WSi、及びSiの群から選択される１種で構成した請求項１又は２記載のパターン溝の形成方法。
【請求項４】
上記メタル層の層厚が5μｍ以下である請求項１から３いずれかに記載のパターン溝の形成方法。
【請求項５】
上記CO2レーザビームをガルバノミラーを用いて走査させる請求項１から４いずれかに記載のパターン溝の形成方法。
【請求項６】
石英ガラス基板上にガラス導波路型光回路を製造する方法であって、
屈折率がｎｓの石英ガラス基板上にメタル層を形成する工程、
そのメタル層に幅がW1のギャップパターンを形成し、石英ガラス基板の一部をギャップパターンから露出させる工程、
ビームスポット径がW2（≧W1）のCO2レーザビームを上記ギャップパターンに沿って照射、走査し、石英ガラス基板の表面に溝幅W1のパターン溝を形成する工程、
そのパターン溝に、任意の屈折率ｎｘ（≠ｎｓ）の材料を埋設する工程、
を備えたことを特徴とするガラス導波路型光回路の製造方法。
【請求項７】
石英ガラス基板上にガラス導波路型光回路を製造する方法であって、
屈折率がｎｓの石英ガラス基板上に、屈折率がｎｗ（≠ｎｓ）のガラス層を形成する工程、
そのガラス層上にメタル層を形成する工程、
そのメタル層に幅がW1のギャップパターンを形成し、ガラス層の一部をギャップパターンから露出させる工程、
ビームスポット径がW2（≧W1）のCO2レーザビームを上記ギャップパターンに沿って照射、走査し、ガラス層の表面に溝幅W1のパターン溝を形成する工程、
そのパターン溝に、任意の屈折率ｎｘ（≠ｎｗ）の材料を埋設する工程、
を備えたことを特徴とするガラス導波路型光回路の製造方法。
【請求項８】
上記材料の任意の屈折率ｎｘがｎｘ＞ｎｓである請求項６記載のガラス導波路型光回路の製造方法。
【請求項９】
上記材料の任意の屈折率ｎｘがｎｘ＜ｎｓである請求項６記載のガラス導波路型光回路の製造方法。
【請求項１０】
上記材料の任意の屈折率ｎｘがｎｘ＞ｎｗである請求項７記載のガラス導波路型光回路の製造方法。
【請求項１１】
上記材料の任意の屈折率ｎｘがｎｘ＜ｎｗである請求項７記載のガラス導波路型光回路の製造方法。
【請求項１２】
上記石英ガラス基板の表面全面を、クラッド層で覆設する工程を備えた請求項６，８，９いずれかに記載のガラス導波路型光回路の製造方法。
【請求項１３】
上記ガラス層の表面全面を、クラッド層で覆設する工程を備えた請求項７，１０，１１いずれかに記載のガラス導波路型光回路の製造方法。
【請求項１４】
上記ガラス層の形成工程の前段に、石英ガラス基板上に屈折率がｎｂ（＜ｎｗ）の中間ガラス層を形成する工程を備えた請求項７，１０，１１，１３いずれかに記載のガラス導波路型光回路の製造方法。
【請求項１５】
上記CO2レーザビームを、パワと走査移動速度の積を5×104W・ｍｍ/ｓ〜1.6×105W・ｍｍ/ｓの範囲に制御した状態で照射、走査する請求項６から１４いずれかに記載のガラス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、溝幅が80μｍ以下の狭いパターン溝を形成する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信用のガラス導波路構造として、図１１（ｃ）に示す構造のものがすでに実用化されている。図１１（ｃ）に示すように、ガラス導波路１１０は、基板１０１の上に下部クラッド層１０２を設け、その下部クラッド層１０２の上に断面矩形状のコアパターン１０３ａを設け、そのコアパターン１０３ａ及び下部クラッド層１０２全面を覆うように低屈折率（ｎｂ）の上部クラッド層１１４を設けた構造である。
【０００３】
ガラス導波路１１０は、例えば、以下に示す方法で製造される。
【０００４】
先ず、図１０（ａ）に示すように、基板（例えば、石英ガラス基板）１０１上に低屈折率（ｎｂ）の下部クラッド層１０２が設けられ、その下部クラッド層１０２上に高屈折率（ｎｐ）のコアガラス層１０３が設けられる。
【０００５】
次に、図１０（ｂ）に示すように、コアガラス層１０３の上にメタル層１０４が設けられる。そのメタル層１０４の上にフォトレジスト膜１０５を塗布、加熱した後、そのフォトレジスト膜１０５の上にフォトマスク１０６が載置される。フォトマスク１０６は、紫外線を透過させない領域（パターン部１０６ａ）と、紫外線を透過させる領域（本体部１０６ｂ）とで構成される。
【０００６】
次に、図１０（ｃ）に示すように、フォトマスク１０６の上から紫外線ＵＶを照射し、フォトマスク１０６の本体部１０６ｂを透過した紫外線ＵＶがフォトレジスト膜１０５に照射される。ここで、図１０（ｄ）に示すように、フォトレジスト膜１０５の、紫外線ＵＶが未照射の部分がフォトレジストパターン１０５ａ、紫外線ＵＶが照射された部分が領域１０５ｂとなる。その後、フォトリソグラフィ工程においてフォトレジスト膜１０５を現像することで、領域１０５ｂが除去されてフォトレジストパターン１０５ａだけが残る。
【０００７】
次に、図１０（ｅ）に示すように、フォトレジストパターン１０５ａをマスクとし、メタル層１０４をドライエッチングしてパターニングを行うことで、メタルパターン１０４ａが形成される。その後、領域１０４ｂを除去することで、メタルパターン１０４ａだけが残る。
【０００８】
次に、図１１（ａ）に示すように、メタルパターン１０４ａをマスクとし、コアガラス層１０３をドライエッチングしてパターニングを行うことで、図１１（ｂ）に示すように、断面矩形状のコアパターン１０３ａが形成される。
【０００９】
最後に、図１１（ｃ）に示すように、コアパターン１０３ａ及び下部クラッド層１０２全面を、低屈折率（ｎｂ）の上部クラッド層１１４で覆うことで、ガラス導波路１１０が得られる。
【００１０】
ガラス導波路におけるコアパターンの製造方法として、この他にも、例えば、石英ガラス基板上に、直接、パターン溝を形成し、そのパターン溝内を高屈折率ガラスで埋めてコアパターンを形成し、そのコアパターン及び石英ガラス基板全面を低屈折率のクラッド層で覆うものがある。
【００１１】
ここで、石英ガラス基板のような軟化温度の高いガラス基板に溝幅の狭いパターン溝を形成する方法として、レーザマーキング装置を用いてガラス基板にCO2レーザビームを照射する方法（以下、レーザ照射溝形成法という）がある（例えば、特許文献１参照）。また、レーザ照射溝形成法の他に、石英ガラス基板上に、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジストパターンを形成した後、ドライエッチングにより石英ガラス基板上にパターン溝を形成する方法（以下、ドライエッチング溝形成法という）がある。
【００１２】
【特許文献１】特開平６−１８３７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来の溝形成法を用いて、溝幅が80μｍ以下の狭いパターン溝を形成する場合、次のような課題が存在していた。
【００１４】
レーザ照射溝形成法は、CO2レーザビームのビーム径が最小でも80μｍ程度であるため、溝幅がビーム径以上、すなわち約80μｍ以上のパターン溝しか形成できない。このため、この方法を用い、石英ガラス基板のような軟化温度の高いガラス基板に溝幅40μｍ以下のパターン溝を形成することは困難であった。
【００１５】
ドライエッチング溝形成法は、溝幅40μｍ以下のパターン溝を形成することが可能である。しかし、この方法の場合、パターン溝の深さが深くなるにつれてエッチング時間が長くなることから、ガラス導波路の製造スループットが低く（例えば、製造に100時間程度の時間がかかる）、低コスト化及び量産化に難点があった。
【００１６】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、溝幅が80μｍ以下の狭いパターン溝であっても容易に溝形成が可能なパターン溝の形成方法及びそれを用いたガラス導波路型光回路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】
【００１７】
上記目的を達成すべく本発明に係るパターン溝の形成方法は、石英ガラス基板の表面に、溝幅の狭いパターン溝を形成する方法であって、
石英ガラス基板上にメタル層を形成する工程、
そのメタル層に幅がW1のギャップパターンを形成し、石英ガラス基板の一部をギャップパターンから露出させる工程、
ビームスポット径がW2（≧W1）のCO2レーザビームを上記ギャップパターンに沿って照射、走査し、石英ガラス基板の表面に溝幅W1のパターン溝を形成する工程、
を備えたものである。
【００１８】
ここで、CO2レーザビームは、パワと走査移動速度の積を5×104W・ｍｍ/ｓ〜1.6×105W・ｍｍ/ｓの範囲に制御した状態で照射、走査することが好ましい。
【００１９】
メタル層は、Cu、Al、W、Cr、Ni、WSi、及びSiの群から選択される１種で構成することが好ましい。また、メタル層の層厚は5μｍ以下が好ましい。
【００２０】
CO2レーザビームは、ガルバノミラーを用いて走査させることが好ましい。
【００２１】
一方、本発明に係るガラス導波路型光回路の製造方法は、石英ガラス基板上にガラス導波路型光回路を製造する方法であって、
屈折率がｎｓの石英ガラス基板上にメタル層を形成する工程、
そのメタル層に幅がW1のギャップパターンを形成し、石英ガラス基板の一部をギャップパターンから露出させる工程、
ビームスポット径がW2（≧W1）のCO2レーザビームを上記ギャップパターンに沿って照射、走査し、石英ガラス基板の表面に溝幅W1のパターン溝を形成する工程、
そのパターン溝に、任意の屈折率ｎｘ（≠ｎｓ）の材料を埋設する工程、
を備えたものである。
【００２２】
また、本発明に係るガラス導波路型光回路の製造方法は、石英ガラス基板上にガラス導波路型光回路を製造する方法であって、
屈折率がｎｓの石英ガラス基板上に、屈折率がｎｗ（≠ｎｓ）のガラス層を形成する工程、
そのガラス層上にメタル層を形成する工程、
そのメタル層に幅がW1のギャップパターンを形成し、ガラス層の一部をギャップパターンから露出させる工程、
ビームスポット径がW2（≧W1）のCO2レーザビームを上記ギャップパターンに沿って照射、走査し、ガラス層の表面に溝幅W1のパターン溝を形成する工程、
そのパターン溝に、任意の屈折率ｎｘ（≠ｎｗ）の材料を埋設する工程、
を備えたものである。
【００２３】
ここで、材料の任意の屈折率ｎｘは、ｎｘ＞ｎｓ、又はｎｘ＜ｎｓである。また、材料の任意の屈折率ｎｘは、ｎｘ＞ｎｗ、又はｎｘ＜ｎｗである。
【００２４】
石英ガラス基板の表面全面を、クラッド層で覆設する工程を備えていてもよい。また、ガラス層の表面全面を、クラッド層で覆設する工程を備えていてもよい。
【００２５】
ガラス層の形成工程の前段に、石英ガラス基板上に屈折率がｎｂ（＜ｎｗ）の中間ガラス層を形成する工程を備えていてもよい。
【００２６】
CO2レーザビームは、パワと走査移動速度の積を5×104W・ｍｍ/ｓ〜1.6×105W・ｍｍ/ｓの範囲に制御した状態で照射、走査することが好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、高い生産性で、溝幅の調整が自在なパターン溝を形成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】
【００２８】
（第１の実施形態）
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２９】
本発明の好適一実施の形態に係るパターン溝の形成方法を図１に、パターン溝が形成された図１の石英ガラス基板の横断面図を図２に示す。図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の１ａ−１ａ線断面図である。
【００３０】
従来、CO2レーザビームを用いて、石英ガラス基板のような軟化温度の高いガラス基板に溝幅が40μｍ以下のパターン溝を形成することは困難であった。
【００３１】
そこで、本実施の形態に係るパターン溝の形成方法においては、以下の手順によってパターン溝を形成している。
【００３２】
先ず、図１（ａ）に示すように、石英ガラス基板（例えば、厚さが1ｍｍ、幅が50ｍｍ、長さが90ｍｍ）１１上にメタル層（例えば、厚さが1μｍのWSi層）１２が設けられる。このメタル層１２にドライエッチング法を用いてパターニングを行い、パターン幅がW1（例えば、40μｍ）、所定形状（図１（ａ）中では直線状）のギャップパターン１３が形成される。ここで、ギャップパターン１３は、メタル層１２の上面から下面まで貫通した溝パターンのことを言うものである。
【００３３】
次に、図１（ｂ）に示すように、このギャップパターン１３を有するメタル層１２の上から、CO2レーザビームＬが石英ガラス基板１１の基板面（図１（ｂ）中では上面）に対して垂直に照射され、ガルバノミラーによってギャップパターン１３に沿って走査される。ビームスポット径W2はパターン幅W1よりも大きく、例えば、約80μｍとされる。ここで、CO2レーザビームＬのパワＰとビームの走査移動速度Ｖが重要であり、CO2レーザビームＬのパワＰとビームの走査移動速度Ｖの積（以下、積ＰＶという）は5×104W・ｍｍ/ｓ〜1.6×105W・ｍｍ/ｓの範囲に制御される。
【００３４】
CO2レーザビームＬの照射時、ギャップパターン１３のパターン幅W1はCO2レーザビームＬのビームスポット径W2よりも小さいため、CO2レーザビームＬのビーム外縁部はギャップパターン１３からはみ出し、メタル層１２によってマスキングされる。よって、石英ガラス基板１１の基板面にはギャップパターン１３を通過したCO2レーザビームＬだけが照射され、石英ガラス基板１１の基板面がビーム加工される。この時、CO2レーザビームＬの積ＰＶを上述した範囲で制御していることから、ギャップパターン１３からはみ出したCO2レーザビームＬが、メタル層１２に損傷を与えるおそれはほとんど全くない。
【００３５】
その結果、図２に示すように、石英ガラス基板１１の基板面に、溝幅がW1で、ギャップパターン１３と同形状のパターン溝２３が形成される。パターン溝２３の溝幅W1は、ギャップパターン１３のパターン幅W1を調整することで、5〜80μｍの範囲で自在に調整することができる。また、パターン溝２３の溝深さＤは、CO2レーザビームＬの積ＰＶを制御することで、1μｍ〜数十μｍの範囲で自在に調整することができる。さらに、パターン溝２３の形成は、ガルバノミラーを用いて高速度でCO2レーザビームＬを走査せることによってなされるため、生産性は非常に良好である。その結果、低コストで、かつ、量産性よく、パターン溝２３を形成することができる。
【００３６】
パターン溝２３の形成の一例として、WSiからなるメタル層１２の厚さを1μｍ、ギャップパターン１３のパターン幅W1を40μｍとし、CO2レーザビームＬのビームスポット径W2を約80μｍ、パワＰを55Ｗ、走査移動速度Ｖを1000ｍｍ/ｓ〜3000ｍｍ/ｓの範囲に調整した状態で、CO2レーザビームＬを照射、走査させた。その結果、石英ガラス基板１１上にパターン溝２３が形成された。溝幅が40μｍのパターン溝２３の溝深さＤは1〜4.5μｍの範囲で自在に調整することができた。また、この時、CO2レーザビームＬの照射によるメタル層１２へのダメージはほとんど全くなかった。
【００３７】
また、メタル層１２のギャップパターン１３のパターン幅W1を10μｍとする以外は前述の一例と同じ条件で、石英ガラス基板１１上にパターン溝２３の形成を行った。その結果、走査移動速度Ｖが1000ｍｍ/ｓの場合に、メタル層１２にわずかにダメージが生じることがわかった。そこで、メタル層１２の厚さを２倍の2μｍにした結果、メタル層１２に全くダメージを与えることなく、パターン溝２３を形成することができた。
【００３８】
以上より、CO2レーザビームＬの積ＰＶが5×104W・ｍｍ/ｓ〜1.6×105W・ｍｍ/ｓの範囲において、パターン幅W1が小さい時（例えば、40μｍ未満の時）は、パターン幅W1が十分に大きい時（例えば、40μｍ以上の時）よりもメタル層１２の厚さを厚くすることが好ましい。また、パターン幅W1が小さい時、メタル層１２の厚さが薄い時（例えば、2μｍ未満の時）は、それ以外の時よりも、走査移動速度Ｖを速くすることが好ましく、その結果、CO2レーザビームＬの積ＰＶも比較的大きくなる。さらに、CO2レーザビームＬのパワＰが大きい時（例えば、60Ｗ以上の時）は、それ以外の時よりも、走査移動速度Ｖを速くする（例えば、2000ｍｍ/ｓ以上）ことが好ましく、その結果、CO2レーザビームＬの積ＰＶも比較的大きくなる。
【００３９】
ここで、CO2レーザビームＬの積ＰＶを5×104W・ｍｍ/ｓ〜1.6×105W・ｍｍ/ｓと限定したのは、積ＰＶが5×104W・ｍｍ/ｓ未満だと、パワＰを一定とした場合では、走査移動速度Ｖが遅すぎてパターン溝２３の形成に長時間を要してしまい、一方、走査移動速度Ｖを一定とした場合では、パワＰが小さすぎてパターン溝２３を形成すること自体が困難となってしまう。また、積ＰＶが1.6×105W・ｍｍ/ｓを超えると、パワＰを一定とした場合では、走査移動速度Ｖが速すぎてギャップパターン１３に沿って安定して走査を行うことが困難となり、一方、走査移動速度Ｖを一定とした場合では、パワＰが大きすぎてメタル層１２が損傷を受けてしまう。
【００４０】
メタル層１２は、CO2レーザビームＬのエネルギーによってダメージを受けず、かつ、CO2レーザビームＬを反射させるような材質が好ましく、例えば、Cu、Al、W、Cr、Ni、WSi、Siなどが挙げられる。また、メタル層１２の厚さは、厚い方が好ましいが、あまり厚いと、パターン溝２３の寸法精度が低下するおそれがあるため、好ましくは5μｍ以下、特に好ましくは4μｍ以下とされる。メタル層１２の形成方法としては、特に限定するものではなく、例えばスパッタリング法、真空蒸着法、CVD法などが挙げられる。
【００４１】
ギャップパターン１３の形成方法としては、ドライエッチング法に限定するものではなく、メタル層１２にパターン幅5〜80μｍのギャップパターン１３を形成することができる既存の溝形成法が全て適用可能である。
【００４２】
CO2レーザビームＬをガルバノミラーで走査させる方法としては、例えば、パーソナルコンピュータに予めインストールしておいたソフトウェアを用い、CO2レーザビームＬのスキャナーの動作制御を行うという方法が挙げられる。
【００４３】
尚、本実施の形態においては、直線状のギャップパターン１３を例に挙げて説明を行ったが、ギャップパターンの形状は特に限定するものではない。例えば、図３（ａ）に示すように、屈曲部３４ａ，３４ｂ及び直線部３４ｃを有する溝３４，３４がほぼＸ字型に配置されたギャップパターン３３であってもよい。溝３４，３４の各直線部３４ｃは近接、かつ、並行に配置されており、各直線部３４ｃによって光結合領域が形成される。このようなギャップパターン３３を有するメタル層１２の上から、ビームスポット径がW2のCO2レーザビームＬが、石英ガラス基板１１の基板面（図３（ｂ）中では上面）に対して垂直に照射され、ガルバノミラーによってギャップパターン３３に沿って走査される。例えば、ギャップパターン３３のパターン幅W1及びメタル層１２の厚さはそれぞれ5μｍとし、走査移動速度Ｖは800ｍｍ/ｓとする。これによって、図４に示すように、石英ガラス基板１１の基板面にほぼＸ字型のパターン溝４３（例えば、パターン幅W1が5μｍ）を形成することができる。
【００４４】
次に、本発明の他の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００４５】
（第２の実施形態）
本発明の好適一実施の形態に係るガラス導波路型光回路の製造方法は、第１の実施形態に係るパターン溝の形成方法におけるパターン溝形成工程までは同じである。よって、パターン溝形成工程以降の工程のみを図２（又は図４）を参照しながら説明する。
【００４６】
パターン溝形成工程後、屈折率がｎｓの石英ガラス基板１１の基板面上に形成されたパターン溝２３（又は４３）に、プラズマCVD法などを用いて任意の屈折率ｎｘ（≠ｎｓ）の材料を埋設し、光信号処理回路パターンが形成される。これによって、本実施の形態に係るガラス導波路型光回路が得られる。パターン溝２３を埋める材料の屈折率ｎｘは、ｎｘ＞ｎｓ、ｎｘ＜ｎｓのいずれであってもよい。
【００４７】
本実施の形態に係るガラス導波路型光回路の製造方法によれば、前述した第１の実施形態に係るパターン溝の形成方法を用いることで、パターン幅の狭い光信号処理回路パターンを容易に、かつ、生産性よく得ることができる。
【００４８】
本実施の形態に係る製造方法によれば、CO2レーザビームＬをガルバノミラーを用いて超高速（例えば、1000ｍｍ/ｓから2000ｍｍ/ｓ程度の速度）に走査させることにより、所望のパターン形状、幅W1、及び深さＤを有するパターン溝２３（又は４３）を非常に短い時間で形成することができる。その結果、光信号処理回路パターンを低コストで製造することが可能となる。しかも、得られたパターン溝２３（又は４３）の表面形状は非常に滑らかであり、パーソナルコンピュータなどで設計されたデータ（光信号処理回路パターン）を忠実に再現することができるため、低損失なガラス導波路型光回路が実現可能である。特に、図４に示したパターン溝４３を有する石英ガラス基板１１を用いてガラス導波路型光回路を製造することで、低損失な光方向性結合器を得ることができる。
【００４９】
本実施の形態に係る製造方法において、石英ガラス基板１１の基板面全面を、適宜、クラッド層で覆設してもよい。ここで、パターン溝２３（又は４３）を埋める材料の屈折率ｎｘがｎｘ＞ｎｓの場合、クラッド層の構成材料の屈折率はｎｘよりも小さくされる。逆に、パターン溝２３（又は４３）を埋める材料の屈折率ｎｘがｎｘ＜ｎｓの場合、クラッド層の構成材料の屈折率はｎｘよりも大きくされる。
【００５０】
（第３の実施形態）
本発明の他の好適一実施の形態に係るガラス導波路型光回路の製造方法を図５に示す。本実施の形態におけるパターン溝の形成手順は、第１の実施形態に係るパターン溝の形成方法と同じとされる。
【００５１】
先ず、図５（ａ）に示すように、屈折率がｎｓの石英ガラス基板５１上に、プラズマCVD法などを用いて屈折率がｎｗ（＞ｎｓ）のガラス層（例えば、波長0.63μｍでの屈折率が1.485、層厚5μｍのSiO2−GeO2ガラス層）５２が設けられる。その後、ガラス層５２に高温（例えば、1000℃）の安定化熱処理を施した後、ガラス層５２上に、スパッタリング法などを用いてメタル層（例えば、層厚1.5μｍのWSi層）５３が設けられる。
【００５２】
次に、メタル層５３にドライエッチング法を用いてパターニングを行い、図５（ｂ）に示すように、パターン幅がW1、所定形状のギャップパターン５４が形成される。
【００５３】
次に、図５（ｃ）に示すように、このギャップパターン５４を有するメタル層５３の上から、CO2レーザビームＬが石英ガラス基板５１の基板面（図５（ｃ）中では上面）に対して垂直に照射され、ガルバノミラーによってギャップパターン５４に沿って走査される。ビームスポット径W2はパターン幅W1よりも大きく、例えば、約80μｍとされる。また、CO2レーザビームＬの走査移動速度Ｖは1000ｍｍ/ｓとされ、積ＰＶは5×104W・ｍｍ/ｓ〜1.6×105W・ｍｍ/ｓの範囲に制御される。
【００５４】
CO2レーザビームＬの照射時、ギャップパターン５４のパターン幅W1はCO2レーザビームＬのビームスポット径W2よりも小さいため、CO2レーザビームＬのビーム外縁部はギャップパターン５４からはみ出し、メタル層５３によってマスキングされる。よって、ガラス層５２にはギャップパターン５４を通過したCO2レーザビームＬだけが照射され、ガラス層５２がビーム加工される。この時、CO2レーザビームＬの積ＰＶを上述した範囲で制御していることから、ギャップパターン５４からはみ出したCO2レーザビームＬが、メタル層５３に損傷を与えるおそれはほとんど全くない。
【００５５】
CO2レーザビームＬの照射によって、図５（ｄ）に示すように、ガラス層５２に溝幅がW1で、ギャップパターン５４と同形状のパターン溝５５が形成される。パターン溝５５の溝幅W1は、ギャップパターン５４のパターン幅W1を調整することで、5〜80μｍの範囲で自在に調整することができる。また、パターン溝５５の溝深さは、CO2レーザビームＬの積ＰＶを制御することで、1μｍ〜数十μｍの範囲で自在に調整することができる。
【００５６】
次に、図５（ｅ）に示すように、メタル層５３を剥離させる。例えば、リアクテイブイオンエッチング装置を用い、ＲＦパワを10Ｗとし、CHF3を3sccm、SF6を6sccm流しながら反応容器内の圧力を2Paに保つことで、25分でメタル層５３を剥離させることができる。
【００５７】
その後、図５（ｆ）に示すように、パターン溝５５に、プラズマCVD法などを用いて任意の屈折率ｎｘの材料を埋設し、光信号処理回路パターン５６が形成される。これによって、本実施の形態に係るガラス導波路型光回路が得られる。
【００５８】
本実施の形態に係る製造方法においても、前述した第２の実施形態に係るガラス導波路型光回路の製造方法と同様の作用効果が得られる。
【００５９】
本実施の形態に係る製造方法においては、屈折率がｎｓの石英ガラス基板５１とメタル層５３の間に屈折率がｎｗ（＞ｎｓ）のガラス層５２を形成し、そのガラス層５２に溝幅がW1のパターン溝５５を形成することにより、光通信用の光部品に応用することが可能なガラス導波路型光回路を得ることができる。例えば、ガラス層５２に光信号処理回路パターン用のパターン溝５５を形成し、そのパターン溝５５内に、ガラス層５２の屈折率ｎｗよりも高屈折率の材料を埋め込むことにより、導波路構造の光信号処理回路を実現することができる。
【００６０】
また、本実施の形態に係る製造方法を用いれば、ギャップパターン５４のパターン形状やパターン溝５５の溝深さを調整するだけで、シングルモードの導波路型光信号処理回路の他に、マルチモードの導波路型光信号処理回路も容易に、短時間及び低コストで製造することが可能である。
【００６１】
本実施の形態に係る製造方法において、ガラス層５２の上面全面を、適宜、クラッド層で覆設してもよい。ここで、クラッド層の構成材料の屈折率は、ｎｘ＞ｎｗの場合、ｎｘより小さくされ、ｎｘ＜ｎｗの場合、ｎｘより大きくされる。
【００６２】
また、本実施の形態に係る製造方法において、石英ガラス基板５１とガラス層５２の間に屈折率がｎｂ（＜ｎｗ）の中間ガラス層を設けてもよい。
【００６３】
（第４の実施形態）
本発明の別の好適一実施の形態に係るガラス導波路型光回路の製造方法を図６に示す。本実施の形態における基本的な製造手順は、第３の実施形態に係るガラス導波路型光回路の製造方法と同じとされる。尚、図５（ａ）〜図５（ｆ）と同様の部材には同じ符号を付しており、これらの部材については説明を省略する。
【００６４】
先ず、図６（ａ）に示すように、屈折率がｎｓの石英ガラス基板５１上に、プラズマCVD法などを用いて屈折率がｎｗ（＜ｎｓ）のガラス層（例えば、波長0.63μｍでの屈折率が1.440、層厚12μｍのＦドープSiO2層）６２が設けられる。その後、ガラス層６２に高温（例えば、1000℃）の安定化熱処理を施した後、ガラス層６２上に、スパッタリング法などを用いてメタル層（例えば、層厚1.5μｍのWSi層）５３が設けられる。
【００６５】
次に、メタル層５３にドライエッチング法を用いてパターニングを行い、図６（ｂ）に示すように、パターン幅がW1（例えば、5μｍ）、所定形状のギャップパターン６４が形成される。
【００６６】
次に、図６（ｃ）に示すように、このギャップパターン６４を有するメタル層５３の上から、CO2レーザビームＬが石英ガラス基板５１の基板面（図６（ｃ）中では上面）に対して垂直に照射され、ガルバノミラーによってギャップパターン６４に沿って走査される。ビームスポット径W2はパターン幅W1よりも大きく、例えば、約80μｍとされる。また、CO2レーザビームＬの積ＰＶは5×104W・ｍｍ/ｓ〜1.6×105W・ｍｍ/ｓの範囲に制御される。
【００６７】
CO2レーザビームＬの照射によって、図６（ｄ）に示すように、ガラス層６２に溝幅がW1で、ギャップパターン６４と同形状のパターン溝６５が形成される。パターン溝６５の溝幅W1は、ギャップパターン６４のパターン幅W1を調整することで、5〜80μｍの範囲で自在に調整することができる。また、パターン溝６５の溝深さは、CO2レーザビームＬの積ＰＶを制御することで、1μｍ〜数十μｍの範囲で自在に調整することができる。
【００６８】
次に、図６（ｅ）に示すように、メタル層５３をドライエッチング法などを用いて剥離させる。その後、図６（ｆ）に示すように、パターン溝６５に、プラズマCVD法などを用いて任意の屈折率ｎｘ（＞ｎｗ）の材料（例えば、波長0.63μｍでの屈折率が1.485のSiO2−GeO2ガラス）を埋設し、光信号処理回路パターン６６が形成される。これによって、本実施の形態に係るガラス導波路型光回路が得られる。
【００６９】
本実施の形態に係る製造方法においても、前述した第２及び第３の実施形態に係るガラス導波路型光回路の製造方法と同様の作用効果が得られる。
【００７０】
また、本実施の形態に係る製造方法によれば、石英ガラス基板５１の屈折率ｎｓよりも屈折率が小さいガラス層６２にパターン溝６５を形成し、そのパターン溝６５に光信号処理回路パターン６６を形成しているため、図５（ｆ）に示した第３の実施形態に係るガラス導波路型光回路よりも、ガラス層と光信号処理回路パターンの屈折率差の自由度が大きいガラス導波路型光回路を得ることができる。
【００７１】
本実施の形態に係る製造方法において、ガラス層６２の上面全面を、適宜、クラッド層６７で覆設してもよい。ここで、クラッド層６７の構成材料の屈折率はｎｘよりも小さく、好ましくはｎｗと同じとされる。
【００７２】
（第５の実施形態）
本発明のさらに別の好適一実施の形態に係るガラス導波路型光回路の製造方法を図７に示す。本実施の形態における基本的な製造手順は、第３の実施形態に係るガラス導波路型光回路の製造方法と同じとされる。尚、図５（ａ）〜図５（ｆ）と同様の部材には同じ符号を付しており、これらの部材については説明を省略する。
【００７３】
先ず、図７（ａ）に示すように、屈折率がｎｓの石英ガラス基板５１上に、順に、屈折率がｎｗ（＞ｎｓ）のガラス層（例えば、波長0.63μｍでの屈折率が1.485、層厚5μｍのSiO2−GeO2ガラス層）５２、メタル層（例えば、層厚1.5μｍのWSi層）５３が設けられる。
【００７４】
次に、図７（ｂ）に示すように、メタル層５３にパターン幅がW1（例えば、5μｍ）、所定形状のギャップパターン７４が複数個（図７（ｂ）中では３個）形成される。各ギャップパターン７４は、所定の間隔を設けて（例えば、等間隔に）形成、配置される。
【００７５】
次に、図７（ｃ）に示すように、各ギャップパターン７４に対してそれぞれCO2レーザビームＬが照射され、走査される。
【００７６】
CO2レーザビームＬの照射によって、図７（ｄ）に示すように、ガラス層５２に溝幅がW1で、各ギャップパターン７４と同形状のパターン溝７５が形成される。
【００７７】
次に、図７（ｅ）に示すように、メタル層５３を剥離させた後、図７（ｆ）に示すように、各パターン溝７５に、プラズマCVD法などを用いて任意の屈折率ｎｘ（＜ｎｗ）の材料（例えば、波長0.63μｍでの屈折率が1.440のＦドープSiO2層）を埋設し、光信号処理回路パターン７６が形成される。これによって、本実施の形態に係るガラス導波路型光回路が得られる。
【００７８】
本実施の形態に係る製造方法においても、前述した第２及び第３の実施形態に係るガラス導波路型光回路の製造方法と同様の作用効果が得られる。
【００７９】
また、本実施の形態に係る製造方法によれば、ガラス層５２に所定の間隔を設けて形成された各パターン溝７５内に、ガラス層５２の構成材とは屈折率の異なる材料を埋め込むことで、所定の波長の光を取り出す（又は取り除く）ことが可能な光フィルタを実現することができる。
【００８０】
本実施の形態に係る製造方法において、ガラス層５２の上面全面を、適宜、クラッド層７７で覆設してもよい。ここで、クラッド層７７の構成材料の屈折率はｎｗよりも小さく、好ましくはｎｘと同じとされる。
【００８１】
以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。
【００８２】
次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００８３】
図８に示すように、石英ガラス基板８１上に、３枚のWSiメタル板（厚さ1μｍ）８２を5μｍの間隔を設けて配置し、各WSiメタル板８２間に直線状のギャップパターン８３を形成した。
【００８４】
次に、各WSiメタル板８２間に設けたギャップパターン８３を横断するように、CO2レーザビーム（パワＰ＝65Ｗ）８４をガルバノミラーで走査しながら照射した。この時、CO2レーザビーム８４の走査移動速度が、WSiメタル板８２にダメージを与える影響を評価すべく、走査移動速度をV1＝1000,V2＝1500,V3＝2000,V4＝2500,V5＝3000（ｍｍ/ｓ）と変えて照射を行った。
【００８５】
その結果、図９（ａ）に示すように、走査移動速度がV1＝1000ｍｍ/ｓの場合、CO2レーザビーム８４が照射された部分のWSiメタル板８２が溶断され、ダメージ（溶断部９１）が生じた。これは、CO2レーザビーム８４の積ＰＶは6.5×104W・ｍｍ/ｓと規定範囲内（5×104W・ｍｍ/ｓ〜1.6×105W・ｍｍ/ｓ）であるものの、WSiメタル板８２の厚さが1μｍと薄いことから、走査移動速度が1000ｍｍ/ｓでは遅すぎたことに起因していた。
【００８６】
これに対して、図９（ｂ）〜図９（ｄ）に示すように、走査移動速度がV3,V4,V5のように2000ｍｍ/ｓ以上になると、WSiメタル板８２にダメージはほとんど生じなかった。
【００８７】
以上より、メタル層の厚さが薄い場合には、積ＰＶを、特に1.2×105W・ｍｍ/ｓ〜1.6×105W・ｍｍ/ｓの範囲に調整した状態でCO2レーザビームを照射、走査することが好ましいことが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の好適一実施の形態に係るパターン溝の形成方法を説明するための図である。
【図２】パターン溝が形成された図１の石英ガラス基板の横断面図である。
【図３】図１の一変形例である。
【図４】パターン溝が形成された図３の石英ガラス基板の横断面図である。
【図５】本発明の他の好適一実施の形態に係るガラス導波路型光回路の製造方法を説明するための図である。
【図６】本発明の別の好適一実施の形態に係るガラス導波路型光回路の製造方法を説明するための図である。
【図７】本発明のさらに別の好適一実施の形態に係るガラス導波路型光回路の製造方法を説明するための図である。
【図８】［実施例］におけるCO2レーザビームの照射状態を説明するための図である。
【図９】図８の要部を拡大した写真観察図である。図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）、及び図９（ｄ）は、図８の要部９Ａ、要部９Ｂ、要部９Ｃ、及び要部９Ｄの写真観察図である。
【図１０】従来のガラス導波路型光回路の製造方法を説明するための図である。
【図１１】従来のガラス導波路型光回路の製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８９】
１１  石英ガラス基板
１２  メタル層
１３  ギャップパターン
２３  パターン溝
Ｌ  CO2レーザビーム
【図１】
2006243158.tif 000003
【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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