(57)【要約】【課題】  電極の形状を精度良く形成でき、しかも、複雑な電極形状に対しても、製造工程を複雑化させること無く、効率よく電極を形成することが可能な、光変調器の製造方法を提供すること。【解決手段】  電気光学効果を有する材料で形成された基板１と、該基板の表面又は裏面に形成された光導波路２と、該基板の表面に形成され、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極１１とを含む光変調器の製造方法において、変調電極形状に対応する凹部を有する型枠１０に、電極材料１１を充填固化し、該型枠を導波路を形成した基板表面に接合して、基板上に変調電極を形成することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学効果を有する材料で形成された基板と、該基板の表面又は裏面に形成された光導波路と、該基板の表面に形成され、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを含む光変調器の製造方法において、
変調電極形状に対応する凹部を有する型枠に、電極材料を充填固化し、
該型枠を導波路を形成した基板表面に接合して、基板上に変調電極を形成することを特徴とする光変調器の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光変調器の製造方法において、該型枠と該基板とを接合する前に、該型枠の接合側表面又は該基板の表面の少なくとも一方に、バッファ層を形成することを特徴とする光変調器の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光変調器の製造方法において、該型枠と該基板とを接合した後、該基板の型枠が接合されていない面を研磨して、薄板化された基板上に変調電極を形成することを特徴とする光変調器の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の光変調器の製造方法において、該型枠は、複数の型枠部品を組合せて構成することを特徴とする光変調器の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の光変調器の製造方法において、該型枠は樹脂材料で形成されていることを特徴とする光変調器の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の光変調器の製造方法において、該型枠を基板から除去することを特徴とする光変調器の製造方法。
【請求項７】
電気光学効果を有する材料で形成された基板と、該基板の表面又は裏面に形成された光導波路と、該基板の表面に形成され、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを含む光変調器の製造方法において、
変調電極形状に対応する凹部を有する型枠と、
該型枠内に電極材料が充填され、
該型枠を導波路を形成した基板表面に接合されていることを特徴とする光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調器の製造方法に関し、特に、電気光学効果を有する材料で形成された基板と、該基板の表面に形成された光導波路と、該基板の表面又は裏面に形成され、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを含む光変調器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信分野や光測定分野において、電気光学効果を有する基板上に光導波路や変調電極を形成した導波路型光変調器が多用されている。光変調器の電極の形成方法としては、例えば、特許文献１に示すように、フォトリソグラフィーにより電極パターンを形成し、メッキ法により製作されている。
【特許文献１】特開平８−２７１８４４号公報
【０００３】
図１に、従来の電極の形成方法を示す。
図１の（１）では、ＬｉＮｂＯ３基板１上に、Ｔｉ拡散により導波路２を形成し、その上にバッファ層３としてＳｉＯ２膜を成膜した後、メッキ下地膜４として、例えばクロム／金（Ｃｒ／Ａｕ）膜をそれぞれ１００Å、及び１０００Åの厚さで蒸着する。次に、（２）のように、厚さ１０μｍ程度のフォトレジスト膜５をスピンコートによりメッキ下地膜４の上に形成する。
【０００４】
（３）では、フォトリソグラフィーにより電極形成領域のフォトレジスト膜を、６のように取り除き、（４）では、ノンシアン系金メッキ液を用い４ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で３０分程度電気メッキを行い、変調電極７を形成する。
次に、（５）では、フォトレジスト膜５を剥離液により除去した後、更にウエットエッチングにより電極形成領域以外のメッキ下地膜４を除去する。なお、このとき変調電極がエッチングされるが、その量はごく僅かであり無視することができる。
【０００５】
従来のようなメッキ法を利用した場合には、電気光学効果を有する基板であるウェハの面内において、メッキ厚のバラツキが生じやすく、電極の高さを精密に制御することが困難である。しかも、メッキを厚く形成する場合には、フォトレジスト膜を厚くする必要があり、電極パターンをフォトリソグラフィーにより形成する際に、パターン形状が鈍り、台形状の電極が形成されるなど、目的とする形状が作成し難いという問題も生じる。
【０００６】
このような原因により、同一のウェハに製作された複数の光変調素子であっても、ウェハを切断し、個々の光変調器に組み上げた際には、電極の損失、マイクロ波の実効屈折率などが異なり、結果として同一ウェハから組み上げた光変調器であっても電気特性にバラツキが生じた光変調器となる可能性が高くなる。
また、特許文献１にも記載されているように、電極の断面が複雑な形状を持つ電極を形成する場合には、フォトリソグラフィー工程を複数回、繰り返して行う必要があり、上記問題に加え、製造工程の複雑化・煩雑化、さらに製造コストの増大などの問題も生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、上述したような問題を解決し、電極の形状を精度良く形成でき、しかも、複雑な電極形状に対しても、製造工程を複雑化させること無く、効率よく電極を形成することが可能な、光変調器の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明では、電気光学効果を有する材料で形成された基板と、該基板の表面又は裏面に形成された光導波路と、該基板の表面に形成され、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを含む光変調器の製造方法において、変調電極形状に対応する凹部を有する型枠に、電極材料を充填固化し、該型枠を導波路を形成した基板表面に接合して、基板上に変調電極を形成することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明では、請求項１に記載の光変調器の製造方法において、該型枠と該基板とを接合する前に、該型枠の接合側表面又は該基板の表面の少なくとも一方に、バッファ層を形成することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明では、請求項１又は２に記載の光変調器の製造方法において、該型枠と該基板とを接合した後、該基板の型枠が接合されていない面を研磨して、薄板化された基板上に変調電極を形成することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載の光変調器の製造方法において、該型枠は、複数の型枠部品を組合せて構成することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明では、請求項１乃至４のいずれかに記載の光変調器の製造方法において、該型枠は樹脂材料で形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明では、請求項１乃至５のいずれかに記載の光変調器の製造方法において、該型枠を基板から除去することを特徴とする。
【００１４】
請求項７に係る発明では、電気光学効果を有する材料で形成された基板と、該基板の表面又は裏面に形成された光導波路と、該基板の表面に形成され、該光導波路内を通過する光を変調するための変調電極とを含む光変調器の製造方法において、変調電極形状に対応する凹部を有する型枠と、該型枠内に電極材料が充填され、該型枠を導波路を形成した基板表面に接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明により、変調電極形状に対応する凹部を有する型枠に、電極材料を充填固化し、該型枠を導波路を形成した基板表面に接合して、基板上に変調電極を形成するため、従来のフォトリソグラフィーを用いず、精密な形状の電極を安定して生成することが可能となる。
【００１６】
請求項２に係る発明により、型枠と基板とを接合する前に、該型枠の接合側表面又は該基板の表面の少なくとも一方に、バッファ層を形成するため、バッファ層などの機能性膜を基板表面と変調電極との間に容易に配置することも可能となる。
【００１７】
請求項３に係る発明により、型枠と基板とを接合した後、該基板の裏面を研磨処理する際に、型枠を研磨保持材として、かつ電極保護材として使用することが可能となる。
【００１８】
請求項４に係る発明により、複数の型枠部品を組合せて構成するため、複雑な形状の電極であっても、容易に型枠を形成することが可能となる。
【００１９】
請求項５に係る発明により、型枠は樹脂材料で形成されているため、電極に対応した形状の凹部が容易に構成でき、また、成形した電極の形状を崩すことなく、剥離又は溶解により型枠を容易に除去できる。
【００２０】
請求項６に係る発明により、型枠を基板から除去するため、従来の光変調器と同じ、変調電極の周辺に余分な材料が残存しない光変調器を、フォトリソグラフィーを用いずに、容易かつ安定して製造することが可能となる。
【００２１】
請求項７に係る発明により、型枠を残した光変調器であるため、型枠が変調電極の保持機能や保護機能、さらには、基板の補強機能としての役割も果たすため、変調電極の形状や表面が変化あるいは変質したり、基板への接合が不安定化するなどの不具合を抑制し、また、基板の機械的強度を向上させるため、安定した光変調器を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を好適例を用いて詳細に説明する。
図２は、本発明に係る光変調器の製造方法を示す図である。
図２の（１）は、電気光学効果を有する基板１を示し、電気光学効果を有する材料としては、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ＰＬＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛ランタン）、及び石英系の材料及びこれらの組み合わせが利用可能である。特に、電気光学効果の高いニオブ酸リチウム（ＬＮ）結晶が好適に利用される。
【００２３】
（２）において、Ｔｉなどを熱拡散法やプロトン交換法などで基板表面に拡散させることにより光導波路２を形成し、必要に応じて光導波路形成後の基板表面に誘電体ＳｉＯ２等のバッファ層３を形成する。
【００２４】
（３）は、信号電極や接地電極などの変調電極を形成するための型枠１０であり、型枠には、各変調電極に対応した凹部が切削や金型により形成される。型枠に使用される材料には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、またはポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂などの熱可塑性樹脂、さらにはＵＶ硬化樹脂が使用できる。
型枠を形成する方法は、上述の樹脂をフィルム状とし、これを切削により凹部を形成する方法や、金型に上述の樹脂を注入し成形する方法などがある。また、安定して大量に生産する場合には、厚さ１ｍｍ程度に成形した樹脂フィルムを、加熱しながら金型で押圧し、凹部を形成する方法が好ましい。
【００２５】
（４）では、無電解メッキにて型枠１０の表面に金属層を設け、さらに電気メッキによって電極１１を形成する。
このような型枠を利用した電極を形成することで、フォトリソグラフィーを用いず、精密な形状の電極を安定して製作することが可能となる。
【００２６】
（５）では、基板１側と型枠１０側（特に、型枠内の電極１１）とを貼り合わせるため、例えば、基板のバッファ層３上に接着剤１２を塗布し、（６）のように両者を接合することができる。接合に際しては、型枠側に接着剤を塗布することも可能である。
また、必要に応じて、接着剤の屈折率や導電率を適切に調整することにより、バッファ層などの機能性膜の役割を、接着剤が形成する層に持たせることも可能である。
さらに、型枠側にも基板側と同様にバッファ層を形成し、該バッファ層を張り合わせることにより、接着剤を用いずに接合することも可能である。
【００２７】
（７）では、型枠１０を、剥離処理や溶解処理を行うことにより除去し、基板１上に電極を露出させることが可能となる。
型枠の除去方法としては、機械的な剥離処理が一番簡便であるが、後述するように複雑な形状の電極には使用できないという問題がある。したがって使用する樹脂に合わせて、適当な溶媒を選択して溶解除去することが適切である。例えば樹脂材料としてポリカーボネイト樹脂を使用する場合には、複素環化合物、塩素化脂肪族炭化水素を使用することで、容易にポリカーボネイト樹脂を除去することが可能である。
【００２８】
また、図２（６）の工程で作業を止め、型枠１０を除去せず、電極と共に基板上に残存させることも可能である。
この構成により、型枠が変調電極の保持機能や保護機能、さらには、基板の補強機能としての役割も果たすため、変調電極の形状や表面が変化あるいは変質したり、基板への接合が不安定化するなどの不具合を抑制し、また、基板の機械的強度を向上させるため、安定した光変調器を提供することが可能となる。
図２においては、Ｘカット型の基板を使用した光変調器の製造方法を示したが、これに限らず図６のように、Ｚカット型の基板を使用しても同様に光変調器を製造することが可能である。
【００２９】
基板１を研磨し薄板化した光変調器の製造方法について、図３により説明する。
図３（１）から（６）までは、図２（１）から（６）までと同様に形成することができる。
そして、図３（７）において、基板に接合された型枠１０は、基板１の研磨時に使用する、基板の研磨保持材及び電極保護材として使用される。
薄板化した基板１には、接着剤１３を塗布し、補強板１４を図３（８）のように接合する。その後、必要に応じて型枠１０を除去し、光変調器が完成する（図３（９）参照）。
【００３０】
次に、より複雑な形状の電極を製作する方法について説明する。
図４は、本発明に係る第２の実施例であり、複数の型枠を使用し複雑な電極形状を形成する方法を示したものである。
（１）は、型枠２０と型枠２１との２つの型枠を組み合わせたものである。
【００３１】
（２）では、２つの型枠２０，２１とを組合わせて接合する。接合に際しては、接合面の一部に接着剤を塗布する方法や局所的に熱を付加し、型枠を構成する樹脂材料を溶融結合させる方法などがある。
【００３２】
（３）では、無電解メッキなどにより、電極材料を充填し、電極２２，２３を形成する。
そして、図２と同様に、光導波路２及びバッファ層３を形成した基板１に、型枠を接着剤１２などを介して接合し、図４（４）に示すような状態を形成する。
最後に、（５）のように、型枠を、熱処理や溶解処理などにより除去する。なお、図２の製造工程でも述べたように、型枠１０を残存させ、変調電極の保持や保護、さらには基板の補強のために使用することも可能である。
【００３３】
図４（５）のような複雑な形状の電極を形成するには、従来は複数工程のフォトリソグラフィーを利用する必要があったが、本発明によれば、図４（１）のような複数の型枠を用意することにより、図５（３）に示すように一度に電極を形成することが可能となる。
以上はその作製例であり、実際には基板と型枠２０を接合した後に、型枠２１を型枠２０へ積み重ねても構わない。
【００３４】
図５は、光導波路と電極を保持した型枠１０とが、基板１に対して表裏逆の位置に配置された光変調器の断面図を示す。
図５のような光変調器を形成する場合には、基板１の裏面に光導波路を形成した後、当該面に接着剤１３により補強板１４を接合する。その後、基板１の表面を研磨加工し、薄板化を行い、必要に応じてバッファ層３を形成した後、接着剤１２により電極を保持した型枠１０を接合する。
【実施例】
【００３５】
次に、本発明の光変調器の製造方法を用いて、実際に作成した光変調器の例を説明する。
基板に厚み５００μｍのＸカット型のＬＮ基板を使用し、Ｔｉ拡散プロセスにより、基板表面に光導波路を形成する。次に、バッファ層として厚さ０．２μｍのＳｉＯ２膜を形成した。
【００３６】
一方、型枠として、厚み１ｍｍのポリカーボネイト樹脂シートを用い、電極に対応する箇所に凸部を有する金型により、加熱加圧して成型した。このとき電極厚さは１０μｍ、信号電極の幅が７μｍ、信号電極と接地電極との間隔が２５μｍとなるように金型を成型してある。
【００３７】
次にこの型枠をジメチルホルムアミドでプリエッチングし、クロム酸と濃硫酸などからなる溶液でエッチングを行った。さらに型枠を塩化パラジウム、塩化第一錫を含む塩酸溶液で活性化し、これを無電解ニッケル浴に入れて表面にニッケル層を形成した。ここで形成されたニッケル層に通電して電気メッキにより電極を形成した。不要にメッキ成長した部分は研磨、エッチング等により除去して、基板との接合面は平滑にした。
【００３８】
次に、バッファ層の上面にＵＶ硬化性接着剤を塗付して、型枠と基板面に予め形成しておいた位置合わせマークを用いて精密に位置合わせして重ね合せた。このとき接着剤厚は２μｍ以下となるように型枠側を加圧し、紫外線を照射して良好な接着を得た。
【００３９】
この後、基板と型枠をジオキサンに浸し、ポリカーボネイト型枠を溶解させて光変調素子とした。
この光変調素子を光変調器として組み上げ、高周波領域での電気透過特性、光応答特性を評価したところ、フォトリソグラフィーにより電極を形成した従来の光変調器と同様に動作することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上説明したように、本発明によれば、電極の形状を精度良く形成でき、しかも、複雑な電極形状に対しても、製造工程を複雑化させること無く、効率よく電極を形成することが可能な、光変調器の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来の光変調器の製造方法を示す図である。
【図２】本発明の光変調器の製造方法を示す図である。
【図３】本発明の薄板化した光変調器の製造方法を示す図である。
【図４】本発明の光変調器の製造方法において、複数の部材からなえう型枠を使用した場合の例を示す図である。
【図５】本発明の裏面に光導波路を有する光変調器の断面図である。
【図６】本発明に光変調器でＺカット型基板を用いた例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  基板
２  光導波路
３  バッファ層
４  メッキ下地層
５  フォトレジスト
７  メッキ電極
１０，２０，２１  型枠
１１，２２，２３  充填電極
１２，１３  接着剤
１４  補強板
【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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