(57)【要約】      （修正有）【課題】曲率半径が導波路方向に変化する任意曲線形状の導波路パターンをＥＢ描画等により滑らかに描画する。【解決手段】設計データの最小の曲率半径から所定の長さΛを決定し、光導波路パターンを前記光導波路パターンの露光開始位置の曲率半径とΛで決定される長さＬ１′だけ、サブ露光量ｄでレジストを露光する第１回目の一次サブ露光工程と、光導波路パターンのＬ１′の終点位置において、終点位置の曲率半径とΛで決定される長さＬ２′だけ、サブ露光量ｄでレジストを露光する第１回目の２次サブ露光工程と、第１回目のサブ露光工程を光導波路パターンの終点まで２次サブ露光工程と同じ手順で順次繰り返す第１回目のサブ露光工程と、光導波路パターンの露光開始位置から長さＬ１′に対する曲率中心からの見込み角の1／Ｎだけ移動した位置を露光開始点として、１回目のサブ露光工程と同じ手順で第２回目以降のサブ露光工程を繰り返して行う。【選択図】図１
2011215365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジストの適正露光量Ｄに対して、予め設定した重ね合わせ露光の回数Ｎ（但し、Ｎ≧２）からサブ露光量ｄ＝Ｄ／Ｎを決定する工程と、
曲率が場所によって変化する光導波路パターンの設計データから最小の曲率半径Ｒｍｉｎを求める工程と、
前記求めた最小の曲率半径Ｒｍｉｎから所定の長さΛを決定する工程と、
前記光導波路パターンを前記光導波路パターンの露光開始位置Ｐ１の曲率半径Ｒ１と前記Λで決定される長さＬ１′だけ、前記サブ露光量ｄでレジストをスポット状に集光された電子ビームにより露光する第１回目の一次サブ露光工程と、
前記光導波路パターンの前記Ｌ１′の終点位置Ｐ２において、前記終点位置の曲率半径Ｒ２と前記Λで決定される長さＬ２′だけ、サブ露光量ｄでレジストを露光する第１回目の２次サブ露光工程と、
前記第１回目のサブ露光工程を前記光導波路パターンの終点まで前記２次サブ露光工程と同じ手順で順次繰り返す第１回目のサブ露光工程と、
前記光導波路パターンの露光開始位置から前記長さＬ１′に対する曲率中心Ｃ１からの見込み角θ１の1／Ｎだけ移動した位置Ｐ１（２）を露光開始点として、前記１回目のサブ露光工程と同じ手順で第２回目のサブ露光を行う第２回目のサブ露光工程と、
第３回目のサブ露光工程から第Ｎ回目までのサブ露光工程を、前記第２回目のサブ露光工程と同じ手順で繰り返す工程と
を備えた光導波路パターンの形成方法。
【請求項２】
上記一連の各工程が、以下のステップＳ１〜Ｓ１１のフローにしたがって行われる請求項１に記載の光導波路パターンを形成する製造方法。
Ｓ１．  描画したい導波路パターンが含まれる領域を領域Ｓとする。重ね合わせ露光の回数をＮとする。適正ドーズ量をＤとする。複数回の重ね合わせ露光の、各露光におけるドーズ量をｄ＝Ｄ/Ｎとして定める。
Ｓ２．  まず、領域Ｓに含まれる導波路のパターンにおいて含まれる、最も小さい曲率半径をＲｍｉｎとする。このＲｍｉｎに対して、Λ＜２×ＲｍｉｎとなるようにΛを定める。
Ｓ３．  描画したい領域の中で最初に描画する点を始点Ｐ１とした場合、Ｐ１における曲率半径、曲率中心を、それぞれＲ１、Ｃ１とする。また、Ｃ１とＰ１を結ぶ直線をＬ１とする。
Ｓ４． Ｃ１を中心として、Ｌ１をＰ１から導波路方向にθ１だけ回転させてできる直線をＬ１′とする。ここで、θ１は、先に決めたΛを用いて、以下の式により求める。
θ１ ＝２×ｓｉｎ−１（Λ／（２×Ｒ１）） ≒Λ／Ｒ１
Ｌ１′と導波路パターンとの交点を新たにＰ２とする。
Ｓ５．Ｐ１とＰ２を結ぶ直線を電子ビーム描画装置により、ドーズ量ｄにより描画する。
Ｓ６．Ｐ２を新しい描画の始点として、Ｓ３〜Ｓ５の作業を繰り返すことにより、Ｐ２と新しい点Ｐ３の間を直線で描画する。以降、同様にして、領域Ｓに含まれる導波路パターンを始点Ｐ１から終点Ｐｍまで描画する。
Ｓ７．  一旦、始点Ｐ１に戻り、先に求めたＣ１を中心として、Ｌ１を角度θ１′だけ回転させてできる直線をＬ１（２）とする。ここで、θ１′は以下の式により求める。
θ１′＝θ１／Ｎ
Ｌ１（２）と導波路パターンとの交点を新たにＰ１（２）とする。
Ｓ８．  同様にして、Ｐ２〜Ｐｍに対して、θ２′〜θｍ′、Ｌ２（２）〜Ｌｍ（２）、Ｐ２（２）〜Ｐｍ（２）までを求める。
Ｓ９．  Ｐ１（２）〜Ｐ２（２）間、Ｐ２（２）〜Ｐ３（２）間をそれぞれ直線で結び、ドーズ量ｄにて描画する。同様にＰ３（２）からＰｍ（２）までの隣り合う各点を直線で結び、ドーズ量ｄにて描画する。
Ｓ１０．  Ｐ１（２）からＰｍ（２）の各点を基準にして、Ｓ７〜Ｓ９の操作を繰り返し、θ１′〜θｍ′、Ｌ２（３）〜Ｌｍ（３）を用いて、Ｐ１（３）〜Ｐｍ（３）を求め、Ｐ１（３）〜Ｐｍ（３）の隣り合う各点を結ぶ直線をドーズ量ｄにて描画する。
Ｓ１１．  同様に、Ｐ１（Ｎ）〜Ｐｍ（Ｎ）の隣り合う各点を結ぶ直線をドーズ量ｄにて描画するまで、Ｓ１０の操作を繰り返す。
【請求項３】
前記光導波路パターンを複数の細線パターンに分割し、前記各細線パターンに対して請求項１または請求項２に記載の光導波路パターンの形成方法を繰り返して幅太パターンとする光導波路パターンの形成方法。
【請求項４】
基板上に、少なくとも下部クラッド層とコア層を順次形成して積層構造を形成する工程と、
前記積層構造上にレジストを塗布する工程と、
前記レジストに対して、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載した光導波路パターンの形成方法を用いて光導波路パターンを露光する工程と、
前記レジストを現像して光導波路パターンを形成するレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、少なくとも前記コア層の露出部をエッチングして光導波路を形成する工程と
を有する光デバイスの製造方法。
【請求項５】
基板上に、少なくとも下部クラッド層とコア層を順次形成して積層構造を形成する工程と、
前記積層構造上にレジストを塗布する工程と、
前記レジストに対して、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載した光導波路パターンの形成方法を用いて形成したフォトマスクを用いて光露光により光導波路パターンを露光する工程と、
前記レジストを現像して光導波路パターンを形成するレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、少なくとも前記コア層の露出部をエッチングして光導波路を形成する工程と
を有する光デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光導波路パターンの形成方法及び光デバイスの製造方法に関するものであり、例えば、ウェーハまたはガラスマスク用基板等の上に任意の曲線形状を有する光導波路パターンを電子ビーム描画等により滑らかに描画するための構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポイント・ビーム型のＥＢ（電子ビーム）描画装置においては、ＥＢのスポット位置を電気的な方法によりウェーハ上でスキャンすることにより所望のパターンの露光を行っている。光導波路のパターンにおいては、直線のみならず、円弧や円などのパターン、曲率半径が導波路方向に変化していく任意曲線パターンが含まれており、このようなパターンを滑らかにＥＢ描画装置で露光する必要がある。
【０００３】
また、光導波路パターンにおいては、曲線と直線を接続したパターンの描画の必要性が頻繁に生じる。このようなパターンについては、直線部分を曲率半径が無限大の部分ととらえることで、広い意味では、曲率半径が導波路方向に変化していく任意曲線パターンに含まれる。
【０００４】
ところで、一般的なＥＢ描画装置において描画可能なパターンは直線的なものに限定される。そのため、従来は、これらの様々な曲線パターンを描画する際には、曲線を直線にて細かく分割し、連結された直線パターンとして描画を行うといった方法がとられていた。
【０００５】
図１３は、曲線を多角形近似して描画して現像した場合のレジストパターンの平面図であり、図に示すように、分割された直線の始点・終点位置に対応した周期的な凹凸が円弧に現れてしまう。このような凹凸は、光の散乱、多重反射を生じさせるため、所期の導波特性を得る上で障害となる。なお、図１３（ａ）は、写真であり、図１３（ｂ）は、写真の模写図である。
【０００６】
このような凹凸の問題を避けるための方法の一つとして、真円の描画方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この提案においては、真円を多角形で近似して描画する。その際に、近似した多角形を円周方向にずらしながら、各描画点におけるドーズ量が最適値になるように設定された回数により、重ね合わせ露光をすることで滑らかな円を描画している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１０２２６６号公報
【特許文献２】特開昭６１−１９３４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記特許文献１で開示されている方法は、真円の描画方法に限られており、曲率半径が連続的に変化していく任意曲線パターン、或いは、曲線と直線を接続したパターンの描画を行うことができないという問題がある。
【０００９】
したがって、本発明は、曲率半径が導波路方向に変化する任意曲線形状の導波路パターンをＥＢ描画等により滑らかに描画することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
開示による一観点からは、レジストの適正露光量Ｄに対して、予め設定した重ね合わせ露光の回数Ｎ（但し、Ｎ≧２）からサブ露光量ｄ＝Ｄ／Ｎを決定する工程と、曲率が場所によって変化する光導波路パターンの設計データから最小の曲率半径Ｒｍｉｎを求める工程と、前記求めた最小の曲率半径Ｒｍｉｎから所定の長さΛを決定する工程と、前記光導波路パターンを前記光導波路パターンの露光開始位置Ｐ１の曲率半径Ｒ１と前記Λで決定される長さＬ１′だけ、前記サブ露光量ｄでレジストをスポット状に集光された電子ビームにより露光する第１回目の一次サブ露光工程と、前記光導波路パターンの前記Ｌ１′の終点位置Ｐ２において、前記終点位置の曲率半径Ｒ２と前記Λで決定される長さＬ２′だけ、サブ露光量ｄでレジストを露光する第１回目の２次サブ露光工程と、前記第１回目のサブ露光工程を前記光導波路パターンの終点まで前記２次サブ露光工程と同じ手順で順次繰り返す第１回目のサブ露光工程と、前記光導波路パターンの露光開始位置から前記長さＬ１′に対する曲率中心Ｃ１からの見込み角θ１の1／Ｎだけ移動した位置Ｐ１（２）を露光開始点として、前記１回目のサブ露光工程と同じ手順で第２回目のサブ露光を行う第２回目のサブ露光工程と、第３回目のサブ露光工程から第Ｎ回目までのサブ露光工程を、前記第２回目のサブ露光工程と同じ手順で繰り返す工程とを備えた光導波路パターンの形成方法が提供される。
【００１１】
また、開示による別の観点からは、基板上に、少なくとも下部クラッド層とコア層を順次形成して積層構造を形成する工程と、前記積層構造上にレジストを塗布する工程と、前記レジストに対して、上述の光導波路パターンの形成方法を用いて光導波路パターンを露光する工程と、前記レジストを現像して光導波路パターンを形成するレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして、少なくとも前記コア層の露出部をエッチングして光導波路を形成する工程とを有する光デバイスの製造方法が提供される。
【００１２】
また、開示によるさらに別の観点からは、基板上に、少なくとも下部クラッド層とコア層を順次形成して積層構造を形成する工程と、前記積層構造上にレジストを塗布する工程と、前記レジストに対して、上述の光導波路パターンの形成方法を用いて形成したフォトマスクを用いて光露光により光導波路パターンを露光する工程と、前記レジストを現像して光導波路パターンを形成するレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして、少なくとも前記コア層の露出部をエッチングして光導波路を形成する工程とを有する光デバイスの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
開示の光導波路パターンの形成方法及び光デバイスの製造方法によれば、曲率半径が導波路方向に変化する任意曲線形状の導波路パターンをＥＢ描画等により滑らかに描画することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態の光導波路パターンの形成方法を示すフローチャートである。
【図２】第１回目のサブ露光工程の説明図である。
【図３】第２回目以降のサブ露光工程の説明図である。
【図４】本発明の光導波路パターンの形成方法の変形例の説明図である。
【図５】ＥＢ描画とデータのやり取りを示すシステム図である。
【図６】本発明の実施例１の光導波路パターンの形成方法における座標データ（１）である。
【図７】本発明の実施例１の光導波路パターンの形成方法における座標データ（２）である。
【図８】本発明の実施例２の光導波路パターンの形成方法により形成した光導波路パターンの平面図である。
【図９】本発明の実施例３の光デバイスの製造工程の途中までの説明図である。
【図１０】本発明の実施例３の光デバイスの製造工程の図９以降の説明図である。
【図１１】本発明の実施例４の光デバイスの製造工程の説明図である。
【図１２】本発明の実施例５の光デバイスの概略的構成図である。
【図１３】曲線を多角形近似して描画して現像した場合のレジストパターンの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ここで、図１乃至図５を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態の光導波路パターンの形成方法を示すフローチャートである。図２は、第１回目のサブ露光工程の説明図であり、図３は第２回目以降のサブ露光工程の説明図である。
【００１６】
図１に示すように、曲率が場所によって変化する光導波路パターンをウェーハ上にレジストで形成する工程において、以下のＳ１〜Ｓ１１のフローにしたがって、スポット状に集光された電子ビームによる描画による露光を行なって導波路パターンを形成する。
【００１７】
Ｓ１．描画したい導波路パターンが含まれる領域を領域Ｓとする。重ね合わせ露光の回数をＮとする。適正ドーズ量をＤとする。複数回の重ね合わせ露光の、各露光におけるドーズ量をｄ＝Ｄ/Ｎとして定める。なお、適正ドーズ量Ｄは、露光を１回行う場合にレジストを十分感光させるのに必要な露光量であり、レジスト材料や膜厚によって異なるが、数十Ｃ／ｃｍ２〜数百Ｃ／ｃｍ２である。
Ｓ２．領域Ｓに含まれる導波路のパターンにおいて含まれる、最も小さい曲率半径をＲｍｉｎとする。このＲｍｉｎに対して、Λ＜ ２×ＲｍｉｎとなるようにΛを定める。
Ｓ３．  図２に示すように、描画したい領域の中で最初に描画する点を始点Ｐ１とした場合、Ｐ１における曲率半径、曲率中心を、それぞれＲ１、Ｃ１とする。また、Ｃ１とＰ１を結ぶ直線をＬ１とする。
Ｓ４．Ｃ１を中心として、Ｌ１をＰ１から導波路方向にθ１だけ回転させてできる直線をＬ１′とする。ここで、θ１は、先に決めたΛを用いて、以下の式により求める。
θ１ ＝２×ｓｉｎ−１（Λ／（２×Ｒ１）） ≒Λ／Ｒ１
Ｌ１′と導波路パターンとの交点を新たにＰ２とする。
Ｓ５．Ｐ１とＰ２を結ぶ直線をＥＢ描画装置により、ドーズ量ｄにより描画する。
Ｓ６．Ｐ２を新しい描画の始点として、Ｓ３〜Ｓ５の作業を繰り返すことにより、Ｐ２と新しい点Ｐ３の間を直線で描画する。以降、同様にして、領域Ｓに含まれる導波路パターンを始点Ｐ１から終点Ｐｍまで描画する。
Ｓ７．  次いで、図３に示すように、一旦、始点Ｐ１に戻り、先に求めたＣ１を中心として、Ｌ１を角度θ１′だけ回転させてできる直線をＬ１（２）とする。ここで、θ１′は以下の式により求める。
θ１′＝θ１／Ｎ
Ｌ１（２）と導波路パターンとの交点を新たにＰ１（２）とする。
Ｓ８．同様にして、Ｐ２〜Ｐｍに対して、θ２′〜θｍ′、Ｌ２（２）〜Ｌｍ（２）、Ｐ２（２）〜Ｐｍ（２）までを求める。
Ｓ９．Ｐ１（２）〜Ｐ２（２）間、Ｐ２（２）〜Ｐ３（２）間をそれぞれ直線で結び、ドーズ量ｄにて描画する。同様にＰ３（２）からＰｍ（２）までの隣り合う各点を直線で結び、ドーズ量ｄにて描画する。
Ｓ１０．Ｐ１（２）からＰｍ（２）の各点を基準にして、Ｓ７〜Ｓ９の操作を繰り返し、θ１′〜θｍ′、Ｌ２（３）〜Ｌｍ（３）を用いて、Ｐ１（３）〜Ｐｍ（３）を求め、Ｐ１（３）〜Ｐｍ（３）の隣り合う各点を結ぶ直線をドーズ量ｄにて描画する。
Ｓ１１．同様に、Ｐ１（Ｎ）〜Ｐｍ（Ｎ）の隣り合う各点を結ぶ直線をドーズ量ｄにて描画するまで、Ｓ１０の操作を繰り返す。
【００１８】
なお、特殊な場合として、元々の導波路パターンが直線になっている部分に対しては、Ｓ３〜Ｓ６において、単純に次の点を、元の点から導波路に沿って長さΛだけ進めた点に取ることとする。また、Ｓ７〜Ｓ１０において、Ｐｉ（ｊ）を基準にＰｉ（ｊ＋１）を求める際には、Ｐｉ（ｊ）から導波路に沿って、Λ／Ｎだけ進めた点をＰｉ（ｊ＋１）とする。
【００１９】
重ね合わせ露光の回数Ｎについては、後述の説明から分かるとおり、Ｎを大きくすることで、より滑らかな曲線の描画が可能となる。一方、Ｎを大きくすることはトータルの描画時間の増大と、これに伴う重ね合わせの際のパターンずれの増大を招く。そこで、重ね合わせ回数Ｎは、両者の効果の大きさを考慮した最適な値に適宜定められるものであり、通常は５〜３０回程度とする。
【００２０】
上記の説明においては、単一の領域Ｓを考えて、その中で一定の長さΛにて直線近似を行った。これに対して、領域Ｓをサブ領域Ｓ１、Ｓ２に分割し、それぞれに対して異なるΛを適用しても良い。例えば、直線部から曲線部へと変化する箇所において領域の境界を設定し、直線部においてより大きなΛを適用しても良い。
【００２１】
また、上記の説明において、ΛはΛ＜２×Ｒｍｉｎの条件を満たすように定めるとした。上記の説明からも分かるように、Λは領域Ｓ内の導波路パターンを直線で分割近似するときの各直線の長さに概ね等しくなる。したがって、滑らかな導波路パターンを形成するためには、Λ≪２×ＲｍｉｎとなるようにΛを選ぶことが望ましく、通常は、０.５×Ｒｍｉｎ以下とすることが望ましい。
【００２２】
このように、ステップＳ１〜Ｓ１１の手順によれば、直線と曲線を含み、曲率半径が変化する任意曲線形状の導波路のＥＢ描画を行うことができる。曲線を直線で分割近似する際には、領域に含まれる最も小さい曲率半径Ｒｍｉｎを基準にして、直線の長さを定めているため、領域内のどの部分をとっても十分に元の曲線に近い、滑らかな形状を保ったパターンを描画することができる。
【００２３】
また、Ｎ回の重ね合わせ露光を行い、重ね合わせの回数毎に、描画の始点と終点をずらしているため、これら特異点の影響は重ね合わせ露光を行い時に比較して、１／Ｎに弱められる。その結果、導波路パターンのどの箇所においても、滑らかな曲線の描画が可能となる。
【００２４】
この実施の形態において形成されるのは、レジストパターンであり、このレジストパターンを用いてエッチングにすることによって、ストライプ状の光導波路構造や、光導波路構造を形成するためのエッチングマスクが形成される。
【００２５】
また、上記のステップＳ１〜Ｓ１１の手順を用いて光導波路パターンを遮光マスク部とするフォトマスク或いはレチクルを形成しても良い。このフォトマスク或いはレチクルを用いて紫外線露光することによって、光導波路を含む光デバイスを製造しても良い。
【００２６】
また、光デバイスとしては、半導体レーザを含む化合物半導体を用いた光デバイスでも良いし、シリコン基板上に埋込酸化膜層を挟んで形成したシリコン導波路により形成した光デバイスでも良い。また、屈折率の異なる酸化膜層のコア及びクラッドによりシリコン基板上に形成した光導波路からなる光デバイスでも良い。さらには、強誘電体を用いた光デバイスでも良く、また、ガラス基板やシリコン基板上にポリイミド樹脂等の樹脂を塗布して形成したものでも良い。
【００２７】
また、上記の説明では、電子ビームを用いた製造工程として説明しているが、必ずしも電子ビームである必要はなく、スポット状のレーザビームを用いても同じステップで光導波路パターンを形成することが可能である。但し、レーザ光の場合には、スポット径は、レーザ光の波長程度のサイズになるので、微細パターンには限界がある。
【００２８】
次に、図４を参照して、本発明の光導波路パターンの形成方法の変形例を説明する。この変形例は基本的ステップは上記の実施の形態と全く同様であるが、この変形例においては、最終的に形成する光導波路パターンを、より細い幅の導波路パターンに分割し、各分割パターンに対して上述のステップを適用したものである。
【００２９】
その結果、図４に概念的平面図として示すように、描画に用いるビーム形よりも太い導波路パターンの描画を行うことができる。例えば、描画に用いるビーム形状が、例えば、１０ｎｍであれば、幅が０。５μｍの線幅の光導波路パターンを描画するためには、最少でも５０本に分割する必要がある。なお、図においては、説明を簡単にするために３本の細線パターンに分割した例として示している。
【００３０】
図５は、ＥＢ描画とデータのやり取りを示すシステム図である。図に示すように、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）において、光導波路パターンを設計する。その設計値に基づいて、領域に含まれる最も小さい曲率半径Ｒｍｉｎを求め、この最も小さい曲率半径Ｒｍｉｎを基準にして座標Ｐ１（１）〜Ｐｍ（１）、Ｐ１（２）〜Ｐｍ（２）・・・・Ｐ１（Ｎ）〜Ｐｍ（Ｎ）を求める。
【００３１】
得られたＥＢ描画コマンド、座標データ、指定ドーズ量等をＥＢ描画装置に入力して、指定されたドーズ量により、指定された座標データ間のサブ露光を繰り返し行う。
【実施例１】
【００３２】
以上を前提として、次に、図６及び図７を参照して、本発明の実施例１の光導波路パターンの形成方法を説明する。ここでは、曲率が変化する導波路形状として、ｘｙ座標系において、設計データとして、ｙ＝ｆ（ｘ）＝ｘ２／１６（−１０＞ｘ＞１０）で表わされる放物線状の光導波路パターンとする。
【００３３】
この放物線の設計データとして、上述のＳ１〜Ｓ１１のステップに合わせて行う。以下、断らない限り、単位は全て〔μｍ〕とする。
ｓ１．描画したい領域Ｓを前述のようにｙ＝ｘ２／１６（−１０＞ｘ＞１０）を囲う領域として定義する。また、重ね合わせ露光の回数として、Ｎ＝１０回とする。
ｓ２．ｙ＝ｆ（ｘ）の形で表される関数の曲率半径Ｒ（ｘ）は、以下の式（１）で表される。
【数１】
2011215365.tif 000003
ｙ＝ｘ２／１６の関数に対しては、以下の式（２）のようになる。
【数２】
2011215365.tif 000004
したがって、−１０＜ｘ＜１０の領域Ｓにおいては、ｘ＝０で最小になるので、Ｒｍｉｎ＝Ｒ（０）＝８である。また、Λ＝１．４とする。
【００３４】
ｓ３．始点Ｐ１のｘ座標をｘ１＝−１０とする。この時ｙ座標はｙ１＝ｆ（ｘ１）＝６．２５である。したがって、Ｐ１の座標は以下のようになる。
Ｐ１（−１０, ６．２５）
また、Ｒ１＝Ｒ（ｘ１）＝３２．８１６と求めまる。曲率中心Ｃ１の座標は、以下の式（３）のように表される。
【数３】
2011215365.tif 000005
また、Ｃ１とＰ１を結ぶ直線Ｌ１を表す式は、下記の式（４）で表わされる。
ｙ＝α（ｘ）×（ｘ−Ｃ1ｘ）＋Ｃ１ｙ      ・・・（４）
但し、α（ｘ）＝−１／ｆ′（ｘ）  とする。
【００３５】
ｓ４．θ1は、先に決めたΛを用いて、θ１＝Λ／Ｒ１＝０．０４３ｒａｄ.〔ラジアン〕と求められる。
直線Ｌ１を、Ｃ１を起点として、導波路の描画方向にθ1だけ回転させてできる直線Ｌ１′を表す式は、以下のように式（５）で表される。
【数４】
2011215365.tif 000006
上式（５）と、描画パターンを表す式ｙ＝ｆ（ｘ）を連立させることで、直線Ｌ１′と描画パターンとの交点Ｐ２を求める。これによりＰ２の座標は以下のようになる。
Ｐ２（−９．１０１, ５．１７７）
【００３６】
ｓ５．始点Ｐ１と新しく求めたＰ２を直線で結び、この直線をドーズ量ｄにて描画する。
ｓ６．Ｐ２を新しい描画の始点として、上記のｓ２〜ｓ４のステップを繰り返すことにより、Ｐ２と新しい点Ｐ３の間を直線で描画する。以降、同様にして、領域Ｓに含まれる光導波路パターンを始点Ｐ１から終点Ｐ１９まで描画する。求めたＰ１〜Ｐ１９の座標を図６及び図７に示す。
【００３７】
ｓ７．Ｐ１（２）については、ｓ４において、θ1をθ1′＝θ１/Ｎ＝０．００４３ｒａｄ．として、同様の計算を行うことにより、以下のように求められる。
Ｐ１（２）（−９．９１２, ６．１４１）
【００３８】
ｓ８〜ｓ１１．以下、同様にして、Ｐ１（２）〜Ｐ１９（２）、Ｐ１（３）〜Ｐ１９（３）から Ｐ１（１０）〜Ｐ１９（１０）の各点を求める。これらの点の座標を図６及び図７に示す。これらの座標点をもとにして、Ｐ１（２）〜Ｐ１９（２）の各点を結ぶ直線をドーズｄにて描画する。
【００３９】
同様に、Ｐ１（３）〜Ｐ１９（３）からＰ１（１０）〜Ｐ１９（１０）において、各Ｐ１（ｉ）〜Ｐ１９（ｉ）の各点の間をそれぞれ直線で結び描画を行う。なお、図６及び図７において、描画の開始点のｘ座標が１０より大きくなる点が数点あるが、これらについては無視しても良い。
【実施例２】
【００４０】
次に、図８を参照して、本発明の実施例２を説明するが、基本的なステップは、上記の実施例１と全く同様であるが、幅広のパターンであるので実施の形態の変形例と同様に細線に分割する。ここでは、光導波路パターンを、半径が８μｍで一定の９０°の円弧部分と、その両端に接続された長さ数μｍの直線部分とからなる光導波路パターンとする。因みに、電子ビーム径は１０ｎｍとし、最適ドーズ量Ｄは３０Ｃ／ｃｍ２とする。
【００４１】
また、Λ＝１．４μｍにすると、Ｒｍｉｎ＝８μｍであるので、
θ≒Λ／Ｒ＝０．１７５ｒａｄ.≒１０°、Ｎ＝１０として描画を行う。これにより、図８に示すように、従来に比べて滑らかなパターンの形成を行うことができる。なお、図８（ａ）は写真であり、図８（ｂ）は写真を模写したものである。
【実施例３】
【００４２】
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の実施例３の光デバイスの製造方法を説明する。ここでは、光導波路部分の製造工程として説明するが、他の領域には光増幅器や、光偏向素子部や、光偏光素子部等が必要に応じて設けられている。
【００４３】
まず、図９（ａ）に示すように、埋込酸化膜を下部クラッド層１２として設けたシリコン基板１１上にＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）層がコア形成層１３として形成されたＳＯＩ基板を用意する。
【００４４】
次いで、図９（ｂ）に示すように、コア形成層１３上にスパッタ法を用いてマスクとなる誘電体薄膜１４を形成したのち、その上に電子線レジスト１５を塗布して乾燥させる。
【００４５】
次いで、図９（ｃ）に示すように、上述のステップＳ１〜Ｓ１１を実施することによって光導波路パターンをスポット状の電子ビーム１６で露光する。
【００４６】
次いで、図１０（ｄ）に示すように、電子線レジスト１５を現像することによって光導波路パターンに対応するレジストパターン１７とする。
【００４７】
次いで、図１０（ｅ）に示すように、レジストパターン１７をマスクとして誘電体薄膜１４の露出部をウェットエッチングして誘電体薄膜パターン１８を形成する。次いで、図１０（ｆ）に示すように、レジストパターン１７を除去したのち、誘電体薄膜パターン１８をマスクとしてコア形成層１３をドライエッチングすることによってコア１９を形成する。
【００４８】
次いで、図１０（ｇ）に示すように、誘電体薄膜パターン１８を除去したのち、誘電体薄膜をコア１９を覆うようにプラズマＣＶＤ法等により堆積して上部クラッド層２０を形成する。以上の工程により、光デバイスの要部を構成する任意曲線パターンからなる光導波路が完成する。
【実施例４】
【００４９】
次に、図１１を参照して、本発明の実施例４の光デバイスの製造方法を説明するが、基本的製造工程は、上記の実施例３と同様であるが、ここでは、レジストを直接ＥＢ描画する代わりに、上記のステップＳ１〜Ｓ１１を適用して形成したフォトマスクを用いて光露光する。
【００５０】
まず、図１１（ａ）に示すように、シリコン基板１１上に上述の方法で下部クラッド層１２、コア形成層１３及び誘電体薄膜１４を形成したのち、その上にポジ型フォトレジスト２１を塗布して乾燥させる。
【００５１】
次いで、図１１（ｂ）に示すように、上述のステップＳ１〜Ｓ１１を実施して形成したフォトマスク２２を密着させて紫外線２３で露光する。次いで、図１１（ｃ）に示すように、ポジ型フォトレジスト２１を現像することによって光導波路パターンに対応するレジストパターン２４とする。
【００５２】
次いで、図１１（ｄ）に示すように、レジストパターン２４をマスクとして金属薄膜１４の露出部をウェットエッチングして金属薄膜パターン１８を形成する。以降は、上述の図１０（ｆ）及び図１０（ｇ）と同様の工程を行うことによって、光デバイスの要部を構成する任意曲線パターンからなる光導波路が完成する。
【実施例５】
【００５３】
次に、図１２を参照して、本発明の実施例５の光デバイスの製造方法を説明するが、製造工程は、上記の実施例２と実施例３とを組み合わせたものであるので、概略的構成図のみを示す。図１２は、本発明の実施例５の光デバイスの概略的構成図であり、図１２（ａ）は平面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）におけるＡ-Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図である。
【００５４】
この場合、レーストラック型共振器３０は、曲率半径が８μｍの２つに等分割された円弧部３１と、これを繋ぐ長さが２．５μｍの直線部３２とからなる。また、この直線部３２と直線からなるバス導波路３３との間のギャップは０．２μｍである。
【００５５】
図に示すように、まず、埋込酸化膜を下部クラッド層４２として設けたシリコン基板４１上にＳＯＩ層がコア形成層として形成されたＳＯＩ基板を用意する。次いで、コア形成層上にスパッタ法を用いてマスクとなる誘電体薄膜を形成したのち、その上に電子線レジストを塗布して乾燥させる。
【００５６】
次いで、上述のステップＳ１〜Ｓ１１を実施することによって光導波路パターンをスポット状の電子ビームで露光する。但し、ここでは、幅広のパターンであるので上記の実施例２と同様に、細線に分割して多数回の露光を行う。
【００５７】
次いで、電子線レジストを現像することによって光導波路パターンに対応するレジストパターンとする。次いで、レジストパターンをマスクとして誘電体薄膜の露出部をウェットエッチングして誘電体薄膜パターンを形成する。
【００５８】
次いで、レジストパターンを除去したのち、誘電体薄膜パターンをマスクとしてコア形成層をドライエッチングすることによってレーストラック型共振器３０を構成するコア４３とバス導波路３３を構成するコア４４とを形成する。
【００５９】
次いで、誘電体薄膜パターンを除去したのち、誘電体薄膜をコア４３及びコア４４を覆うようにプラズマＣＶＤ法等により堆積して上部クラッド層４５を形成する。以上の工程により、レーストラック型共振器３０とバス導波路３３からなる光デバイスが完成する。
【００６０】
なお、実施例５においては、電子線レジストを用いて電子線により直接描画しているが、上記の実施例４と同様に、電子線描画によりフォトマスクを作成し、このフォトマスクを用いて光露光を行っても良い。
【００６１】
ここで、実施例１乃至実施例５を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を開示する。
（付記１）
レジストの適正露光量Ｄに対して、予め設定した重ね合わせ露光の回数Ｎ（但し、Ｎ≧２）からサブ露光量ｄ＝Ｄ／Ｎを決定する工程と、
曲率が場所によって変化する光導波路パターンの設計データから最小の曲率半径Ｒｍｉｎを求める工程と、
前記求めた最小の曲率半径Ｒｍｉｎから所定の長さΛを決定する工程と、
前記光導波路パターンを前記光導波路パターンの露光開始位置Ｐ１の曲率半径Ｒ１と前記Λで決定される長さＬ１′だけ、前記サブ露光量ｄでレジストをスポット状に集光された電子ビームにより露光する第１回目の一次サブ露光工程と、
前記光導波路パターンの前記Ｌ１′の終点位置Ｐ２において、前記終点位置の曲率半径Ｒ２と前記Λで決定される長さＬ２′だけ、サブ露光量ｄでレジストを露光する第１回目の２次サブ露光工程と、
前記第１回目のサブ露光工程を前記光導波路パターンの終点まで前記２次サブ露光工程と同じ手順で順次繰り返す第１回目のサブ露光工程と、
前記光導波路パターンの露光開始位置Ｐ１から前記長さＬ１′に対する曲率中心Ｃ１からの見込み角θ１の1／Ｎだけ移動した位置Ｐ１（２）を露光開始点として、前記１回目のサブ露光工程と同じ手順で第２回目のサブ露光を行う第２回目のサブ露光工程と、
第３回目のサブ露光工程から第Ｎ回目までのサブ露光工程を、前記第２回目のサブ露光工程と同じ手順で繰り返す工程とを備えた光導波路パターンの形成方法。
（付記２）
上記一連の各工程が、以下のステップＳ１〜Ｓ１１のフローにしたがって行われる付記１に記載の光導波路パターンを形成する製造方法。
Ｓ１．  描画したい導波路パターンが含まれる領域を領域Ｓとする。重ね合わせ露光の回数をＮとする。適正ドーズ量をＤとする。複数回の重ね合わせ露光の、各露光におけるドーズ量をｄ＝Ｄ/Ｎとして定める。
Ｓ２．  まず、領域Ｓに含まれる導波路のパターンにおいて含まれる、最も小さい曲率半径をＲｍｉｎとする。このＲｍｉｎに対して、Λ＜ ２×ＲｍｉｎとなるようにΛを定める。
Ｓ３．  描画したい領域の中で最初に描画する点を始点Ｐ１とした場合、Ｐ１における曲率半径、曲率中心を、それぞれＲ１、Ｃ１とする。また、Ｃ１とＰ１を結ぶ直線をＬ１とする。
Ｓ４． Ｃ１を中心として、Ｌ１をＰ１から導波路方向にθ１だけ回転させてできる直線をＬ１′とする。ここで、θ１は、先に決めたΛを用いて、以下の式により求める。
θ１ ＝２×ｓｉｎ−１（Λ／（２×Ｒ１）） ≒Λ／Ｒ１
Ｌ１′と導波路パターンとの交点を新たにＰ２とする。
Ｓ５．   Ｐ１とＰ２を結ぶ直線を電子ビーム描画装置により、ドーズ量ｄにより描画する。
Ｓ６．   Ｐ２を新しい描画の始点として、Ｓ３〜Ｓ５の作業を繰り返すことにより、Ｐ２と新しい点Ｐ３の間を直線で描画する。以降、同様にして、領域Ｓに含まれる導波路パターンを始点Ｐ１から終点Ｐｍまで描画する。
Ｓ７．  一旦、始点Ｐ１に戻り、先に求めたＣ１を中心として、Ｌ１を角度θ１′だけ回転させてできる直線をＬ１（２）とする。ここで、θ１′は以下の式により求める。
θ１′＝θ１／Ｎ
Ｌ１（２）と導波路パターンとの交点を新たにＰ１（２）とする。
Ｓ８．  同様にして、Ｐ２〜Ｐｍに対して、θ２′〜θｍ′、Ｌ２（２）〜Ｌｍ（２）、Ｐ２（２）〜Ｐｍ（２）までを求める。
Ｓ９．  Ｐ１（２）〜Ｐ２（２）間、Ｐ２（２）〜Ｐ３（２）間をそれぞれ直線で結び、ドーズ量ｄにて描画する。同様にＰ３（２）からＰｍ（２）までの隣り合う各点を直線で結び、ドーズ量ｄにて描画する。
Ｓ１０．  Ｐ１（２）からＰｍ（２）の各点を基準にして、Ｓ７〜Ｓ９の操作を繰り返し、θ１′〜θｍ′、Ｌ２（３）〜Ｌｍ（３）を用いて、Ｐ１（３）〜Ｐｍ（３）を求め、Ｐ１（３）〜Ｐｍ（３）の隣り合う各点を結ぶ直線をドーズ量ｄにて描画する。
Ｓ１１．  同様に、Ｐ１（Ｎ）〜Ｐｍ（Ｎ）の隣り合う各点を結ぶ直線をドーズ量ｄにて描画するまで、Ｓ１０の操作を繰り返す。
（付記３）
前記光導波路パターンの露光開始位置Ｐ１から露光方向と反対側に、前記露光開始位置Ｐ１以前の領域が前記適正露光量Ｄに達しない範囲でずらした位置から前記のサブ露光手順を開始する付記１または付記２に記載の光導波路パターンの形成方法。
（付記４）
前記重ね合わせ露光の回数Ｎを、５回乃至３０回とした付記１乃至付記３のいずれか１に記載の光導波路パターンの形成方法。
（付記５）
前記Λを前記最小の曲率半径Ｒｍｉｎに対して、Λ／Ｒｍｉｎ＜０．５とした付記１乃至付記４のいずれか１に記載の光導波路パターンの形成方法。
（付記６）
前記光導波路パターンを複数の細線パターンに分割し、前記各細線パターンに対して付記１乃至付記５のいずれか１に記載の光導波路パターンの形成方法を繰り返して幅太パターンとする光導波路パターンの形成方法。
（付記７）
前記光導波路パターンを複数の領域に分割して、各分割領域に対してそれぞれ最小の曲率半径を求めて付記１乃至付記６のいずれか１に記載の光導波路パターンの形成方法により露光を行う光導波路パターンの形成方法。
（付記８）
基板上に、少なくとも下部クラッド層とコア層を順次形成して積層構造を形成する工程と、
前記積層構造上にレジストを塗布する工程と、
前記レジストに対して、付記１乃至付記７のいずれか１に記載した光導波路パターンの形成方法を用いて光導波路パターンを露光する工程と、
前記レジストを現像して光導波路パターンを形成するレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、少なくとも前記コア層の露出部をエッチングして光導波路を形成する工程と
を有する光デバイスの製造方法。
（付記９）
基板上に、少なくとも下部クラッド層とコア層を順次形成して積層構造を形成する工程と、
前記積層構造上にレジストを塗布する工程と、
前記レジストに対して、付記１乃至付記７のいずれか１に記載した光導波路パターンの形成方法を用いて形成したフォトマスクを用いて光露光により光導波路パターンを露光する工程と、
前記レジストを現像して光導波路パターンを形成するレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、少なくとも前記コア層の露出部をエッチングして光導波路を形成する工程と
を有する光デバイスの製造方法。
【符号の説明】
【００６２】
１１，４１  シリコン基板
１２，４２  下部クラッド層
１３  コア形成層
１４  誘電体薄膜
１５  電子線レジスト
１６  電子ビーム
１７  レジストパターン
１８  誘電体薄膜パターン
１９，４３，４４  コア
２０，４５  上部クラッド層
２１  ポジ型フォトレジスト
２２  フォトマスク
２３  紫外線
２４  レジストパターン
３０  レーストラック型共振器
３１  円弧部
３２  直線部
３３  バス導波路
【図１】
2011215365.tif 000007
【図２】
2011215365.tif 000008
【図３】
2011215365.tif 000009
【図４】
2011215365.tif 000010
【図５】
2011215365.tif 000011
【図６】
2011215365.tif 000012
【図７】
2011215365.tif 000013
【図８】
2011215365.tif 000014
【図９】
2011215365.tif 000015
【図１０】
2011215365.tif 000016
【図１１】
2011215365.tif 000017
【図１２】
2011215365.tif 000018
【図１３】
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