(57)【要約】【課題】張り合わせ接着層の薄い光学部品を提供することを目的とする。【解決手段】第１，第２の基板１，２を張り合わせる前の少なくとも一方の基板の張り合わせ面の前記光導波路パターン４でない部分に凹部５が形成されており、第１，第２の基板１，２を張り合わせる樹脂３の余剰分を凹部５に収容して張り合わせの樹脂層ｔを薄くできる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂からなる光導波路パターンと、この樹脂より低屈折率の樹脂からなり前記光導波路パターンを挟む第１，第２の基板とを有し、
この第１，第２の基板の少なくとも一方の基板に前記光導波路パターンを設置する溝部を設け、
この第１，第２の基板の少なくとも一方の基板に前記溝部と接続しない凹部を設けた
光学部品。
【請求項２】
前記凹部が前記光導波路パターンに沿った溝形状であることを特徴とする
請求項１記載の光学部品。
【請求項３】
前記凹部が前記光導波路パターンの近傍から基板の端部に向かった溝形状であることを特徴とする
請求項１記載の光学部品。
【請求項４】
少なくとも一方の基板に光導波路パターンを設置する溝部を有する第１，第２の基板の間に、第１，第２の基板よりも高屈折率の樹脂を充填してこの第１，第２の基板を張り合わせて前記溝部に光導波路パターンを形成し、前記第１，第２の基板の少なくとも一方の基板に設けられた前記溝部と接続しない凹部に前記溝部から溢れた前記樹脂を収容して前記樹脂を硬化させる
光学部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主として光通信などに用いられる光導波路、特にシングルモード光導波路が形成された光学部品及び製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信市場の進展に伴い、光学部品には性能とコストとの両立が求められている。特に、それ自身は動作しない受動光部品に対しては、低価格化の要望が高まっている。
【０００３】
特に光導波路は非常に微細で正確なパターンを必要とする。とりわけシングルモードの光導波路に関しては、パターン精度スペックが厳しい。このようなパターンの形成には、一般には半導体プロセスに多用されているドライエッチングが用いられる。以下、光通信用のシングルモード光導波路の製造プロセスについて図を参照しながら説明する。
【０００４】
図６は、一般的な石英系シングルモード光導波路の平面図（図６（ａ））、および断面図（図６（ｂ）：図６（ａ）のＡ−Ａ断面図）である。コア（光導波路）７はクラッド８よりも屈折率が高いので、特定の条件を満たす光はコアパターン内に閉じ込められて伝達される。コアを図６（ａ）のようにパターン化することにより光回路を構成できる。波長１．３０μｍ〜１．５５μｍ帯においては、コアは、一般には一辺が８μｍ程度の正方形の断面を有する。コア形状、およびコア表面荒さは光の伝搬性能に大きく影響する。
【０００５】
図７は、従来の石英系光導波路の一般的な製造方法を示した工程図である。
図示した工程においては、まず、下部クラッド層を兼ねた石英基板９に火炎堆積法によりコア膜１０が形成される（図７（ａ））。なお、石英基板以外の材料の基板を用いる場合には、先に下部クラッド層を火炎堆積法にて形成しておく。
【０００６】
次に、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを用いることにより、コア膜を所定のパターンにパターニングする（図７（ｂ））。
さらに上部クラッド層１１を火炎堆積法により形成する（図７（ｃ））。このような方法により、低損失な光導波路が作製されてきた。
【０００７】
一方、近年では、光導波路材料として、石英系材料に加えて樹脂も検討されているが、樹脂材料は透過性能および信頼性において石英系材料には及ばない。しかし、樹脂材料は成形が容易であり、また波長６５０〜８５０ｎｍ付近に限定すれば透過性能も石英系材料に近いので、非常に有望な光導波路材料である。具体的な樹脂材料としては、透明性に優れたポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などが知られている。
【０００８】
樹脂材料による光導波路の製造は、主にスピンコートでコア層およびクラッド層を形成し、コア層のパターニングはドライエッチングを用いる方法が一般的である。
【０００９】
このように従来の光導波路の製造においては、石英系、樹脂とも、２０ミクロン以上の厚膜であるクラッドを複数回堆積し、ドライエッチングを用いてコアを凸状にパターニングすることが行われており、複雑で多くの設備が必要なプロセスを用いているため、コスト、生産性において課題を有している。このような事情から、光導波路を有する光学部品の製造については、様々な方法が提案されており、典型的なものの一つとして溝充填による光導波路の作製がある。
【００１０】
溝充填光導波路の一例は（特許文献１）（特許文献２）（特許文献３）などに記載されている。図８にその製造工程を示す。
まず、クラッドを兼ねたガラス、あるいは樹脂からなる基板１２に光導波路パターンに対応した光導波路溝１２ａを形成する（図８（ａ））。形成方法としてはドライエッチング、型による成形などが挙げられる。生産性を考慮した場合、後者が望ましい。
【００１１】
次に、光導波路溝１２ａをコアとするためにクラッドよりも高屈折率な材料１３で埋め込む（図８（ｂ））。この際、光導波路溝１２ａからあふれた余剰材料は除去する（図８（ｃ））。
【００１２】
最後にコアの上からクラッド１４を形成することで光導波路を有する光学部品が完成する（図８（ｄ））。
このような方法によれば厚膜クラッド形成、コアのドライエッチングにより作製する従来方法に比べ、低コスト化、高生産性が期待できる。
【００１３】
しかし、図８のような溝充填光導波路の製造工程においては、コア材料充填時の余剰な材料を除去する工程を含んでいる。これは光導波路溝１２ａ以外に余剰な高屈折率材料が存在すると、コアに閉じこめられた光が余剰部分に漏れると一般的に考えられているためである。しかしながら、この余剰材料の除去には、かなり工程上の負担がある。
【００１４】
例えば、コア材料が石英系のガラス材料である場合、光導波路溝１２ａにコアを充填する方法としては火炎堆積法、ＣＶＤ、真空蒸着、スパッタなどが代表的である。しかし、これらの場合、シングルモードコアに必要な８ミクロン程度の厚膜、マルチモードでは数十ミクロンもの厚膜を形成する必要があるとともに、研磨やドライエッチングで余剰部分を除去しなければならない。
【００１５】
シングルモードの場合、コア寸法はサブミクロンの精度が要求されるが、研磨については研磨量が正確でないと所定寸法のコアが得られない。しかし、形成時に膜厚分布があるとともに研磨量を正確にモニタすることは困難で歩留まりに限界がある。ドライエッチングについては先にも述べたように高価な設備工程を使用するためコスト面で不利となる。
【００１６】
一方、コア材料に樹脂を用いた場合では、厚膜堆積についてはスピンコートなどで容易に形成することは可能であるが、余剰部分の除去についてはガラスと同様、問題がある。一般に樹脂は硬度が低いものが多く、研磨面には表面に細かい傷が発生する。これは導波光の散乱原因となり性能上大きな課題となる。他にドライエッチングで余剰部分を除去することは可能であるが、先の理由でコスト上不利となる。
【００１７】
このために、溝充填による光導波路の作製では低コスト化、生産性向上と性能確保を行う別の製造方法が（特許文献４）で提案されている。
図９にその製造工程を示す。
【００１８】
まず、図９（ａ）のようにガラス基板１５に光導波路に対応する光導波路パターン溝１５ａをプレス成形を用いて形成する。
また図９（ｂ）のように、加工していない平滑なガラス基板１６にエポキシ系のＵＶ硬化樹脂１７をスピンコートで塗布し、真空チャンバの中に光導波路パターン溝１５ａを成形したガラス基板１５と、ＵＶ硬化樹脂１７を塗布した基板１６とをセットし、真空ポンプでチャンバ内を十分排気した後、両基板１５，１６を密着させた後、チャンバを大気開放して一体となった両基板を取り出し、紫外線ランプを照射してＵＶ樹脂を硬化する（図９（ｃ））。この製造方法により接着層の厚みが１〜２μｍの実用可能な導波路の製作ができる。
【００１９】
【特許文献１】
特開昭６３−１３９３０４号公報
【００２０】
【特許文献２】
特開平８−３２０４２０号公報
【００２１】
【特許文献３】
特開平１１−３０５０５５号公報
【００２２】
【特許文献４】
特開２００１−３３７２３９号公報
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
図９に挙げた従来技術で製造した光学部品でも、実用は可能ではあるが、より光導波路の伝搬ロスを低減し、高性能化をはかるには接着層無しが良く、いかに接着層を薄くすることができるかが課題である。
【００２４】
本発明は、上記課題を解決すべく、接着層の厚みを薄くして光導波路の伝搬ロスを低減できる光学部品とその製造方法を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学部品は、樹脂からなる光導波路パターンと、この樹脂より低屈折率の樹脂からなり前記光導波路パターンを挟む第１，第２の基板とを有し、この第１，第２の基板の少なくとも一方の基板に前記光導波路パターンを設置する溝部を設け、この第１，第２の基板の少なくとも一方の基板に前記溝部と接続しない凹部を設けたことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の光学部品の製造方法は、少なくとも一方の基板に光導波路パターンを設置する溝部を有する第１，第２の基板の間に、第１，第２の基板よりも高屈折率の樹脂を充填してこの第１，第２の基板を張り合わせて前記溝部に光導波路パターンを形成し、前記第１，第２の基板の少なくとも一方の基板に設けられた前記溝部と接続しない凹部に前記溝部から溢れた前記樹脂を収容して前記樹脂を硬化させることを特徴とする。
【００２７】
この構成によると、第１，第２の基板を樹脂で貼り合わせたときに接着層の厚みが従来では１〜２μｍであったものを、光導波路の周辺の接着層厚みを安定して１μｍよりも薄くできる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態を示す図１〜図５に基づいて説明する。
図１は本発明の光学部品の断面構成を示しており、第１，第２の基板１，２の張り合わせ面の光導波路パターン４でない部分に溝形状の凹部５が形成されている点が、従来例を示す図９（ｃ）とは異なっている。
【００２９】
図４に示すように光導波路パターン４と微細な凹部５が張り合わせ面に形成された第１の基板１と、張り合わせ面が平滑な第２の基板２とは、同一の材料（ガラス）で形成されている。接着性を有し第１，第２の基板１，２よりも高屈折率の樹脂３としては、エポキシ系のＵＶ硬化樹脂を使用している。
【００３０】
具体的には、凹部５は光導波路パターン４と接続されていないので、光導波路の性能とは無関係である。また、凹部５は光導波路パターン４に沿って延びており、深さは光導波路パターン４より浅く形成されている。さらに詳しくは、光導波路パターン４に最も近い位置の凹部５は、光導波路パターン４より数十ミクロンメートル離れて形成されている。
【００３１】
製造方法の一例を図２に示す。
図２（ａ）のように光導波路溝が成形された第１の基板１に、ダイシングまたはプレス成形、エッチングなどを使用して、深さ２μｍ程度の微細な凹部５を数本〜数十本形成する。
【００３２】
図２（ｂ）のように加工していない平滑な第２の基板２にエポキシ系のＵＶ硬化樹脂３をスピンコーティングで塗布をする。その時の回転数は５００〜７０００ｒｐｍの範囲で行った。
【００３３】
次に図３のような真空チャンバ６の中に、光導波路溝である光導波路パターン４と微細な数本〜数十本の凹部５を成形した第１の基板１と、ＵＶ硬化樹脂３を塗布した第２の基板２をセットし、真空ポンプで真空チャンバ６内を十分排気した後、両基板１，２を密着させ、真空チャンバ６を大気開放し、一体となった両基板を取り出す。
【００３４】
この後、紫外線ランプで照射することによってＵＶ硬化樹脂３を硬化させた。図２（ｃ）このようにして貼り合わせた光導波路サンプルを数ヶ所、ダイシングで切断後、断面を顕微鏡観察すると接着層の厚みｔは１μｍよりも薄く作成できた。
【００３５】
このように、第１の基板１に凹部５を設けておくことによって、第１，第２の基板１，２を張り合わせる際の樹脂３の余剰分を、この凹部５に収容して、接着層の厚みを安定化して１μｍよりも薄くできる。
【００３６】
図５は別の実施の形態の第１の基板１の平面図と要部断面図を示す。上記の実施の形態では、凹部５が光導波路パターン４に沿った溝形状であったが、この図５の例では、光導波路パターン４の近傍で、光導波路パターン４から数十ミクロンメートル離れた所から、第１の基板１の端部に向かった溝形状の凹部５ａを形成し、この第１の基板１を使用して、上記と同様に第２の基板２と張り合わせることによっても同様の結果を得ることができる。なお、第１の基板１には光導波路パターン４に沿う方向に所定間隔で多数の凹部５ａが形成されている。この場合の凹部５ａは光導波路パターン４に垂直でなくてもよい。また、この凹部５ａは第１の基板１の端部に達していなくてもよい。
【００３７】
上記の各実施の形態において、凹部５，５ａは光導波路パターン４が形成されている第１の基板１の側に形成しているが、張り合わせ面が平滑な第２の基板２の側に微細な同様な凹部５，５ａを形成して実施することもでき、  第１，第２の基板１，２を張り合わせる前の少なくとも一方の基板の張り合わせ面に、同様の凹部としての凹部５，５ａを予め形成することによって、同様の効果を期待できる。
【００３８】
上記の各実施の形態において凹部５，５ａの断面形状は角溝であったが、Ｖ溝、円弧溝であってもよい。例えば、光導波路パターン４の長手方向に角溝、Ｖ溝、円弧溝などのうちの複数種の形状の溝を、配列して構成することもできる。この場合の凹部５，５ａの深さは、光導波路パターン４の長手方向に均一である必要はない。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明の光学部品によると、第１，第２の基板を張り合わせる前の少なくとも一方の基板の張り合わせ面の光導波路パターンでない部分に凹部を形成したため、第１，第２の基板を張り合わせる際の樹脂の余剰分をこの凹部に収容して接着層の厚みを従来よりも薄くすることができ、光導波路の伝搬ロスを低減できる。
【００４０】
また、本発明の光学部品の製造方法によると、従来のような余剰材料を除去するような煩わしい工程を実施しなくても、良好な光導波路を有した光学部品を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学部品の断面図
【図２】同実施の形態における光学部品の製造工程図
【図３】同実施の形態の製造に用いた真空貼り合わせ装置の構成図
【図４】同実施の形態の第１の基板の平面図と要部断面図
【図５】別の実施の形態の第１の基板の平面図と要部断面図
【図６】一般的な光学部品の平面図と光導波路の断面図
【図７】従来の一般的な製造方法を示す工程図
【図８】従来の溝充填による光学部品の製造工程図
【図９】従来の溝充填による光学部品の別の製造工程図
【符号の説明】
１    第１の基板
２    第２の基板
３    樹脂
４    光導波路パターン
５，５ａ    凹部
６    真空チャンバ
【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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