(57)【要約】【課題】複数の光回路が集積された光導波回路を加工する際に、各光回路が最適な機能を発揮するように、エッチング加工を行う。【解決手段】領域Ａ側の非対称ＭＺＩと領域Ｂ側のＡＷＧが集積して１つの光導波回路が構成されている。この場合、エッチング加工する際において、方向性結合器５ａ，５ｂを理想的な結合特性にする加工条件と、境界１ａ，１ｂを低損失にする加工条件とが異なる。このため、領域Ａをエッチングするときには、領域Ｂをマスクで覆い、方向性結合器５ａ，５ｂを理想的な結合特性にする加工条件で加工し、領域Ｂをエッチングするときには、領域Ａをマスクで覆い、境界１ａ，１ｂを低損失にする加工条件で加工する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面基板上に下部クラッド層を形成する工程と、前記下部クラッド層上にコア層を形成する工程と、前記コア層上にフォトレジストを用いて回路パターンを形成するフォトリソグラフィー工程と、前記回路パターン形成後のコア層を光導波路の形状に加工するエッチング工程と、前記エッチング工程後のコア層を覆うように上部クラッド層を形成する工程とからなる光導波回路の製造方法であって、
前記コア層を光導波路の形状に加工するエッチング工程で、少なくとも２種類の加工条件を用いて光導波路を形成することを特徴とする光導波回路の製造方法。
【請求項２】
前記の少なくとも２種類の加工条件を、光導波回路の異なる領域に対して適用することを特徴とする請求項１に記載の光導波回路の製造方法。
【請求項３】
前記の少なくとも２種類の加工条件を、光導波回路の異なる領域に対して適用し、しかも各加工条件は、その加工条件で加工する領域の特性が最適になるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光導波回路の製造方法。
【請求項４】
前記のエッチング工程において、非加工領域がマスクで覆われていることを特徴とする請求項２または請求項３にに記載の光導波回路の製造方法。
【請求項５】
前記光導波回路の材料が石英系ガラスであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光導波回路の製造方法。
【請求項６】
前記平面基板の材料がシリコンまたは石英ガラスであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光導波回路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信，光信号処理、光計測の分野で利用される光導波回路の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、飛躍的に増大する通信容量の拡大のため、多波長の光を多重させて高密度な信号伝送を可能にする光波長多重（ＷＤＭ）通信システムの開発が盛んである。これに伴って、光通信システムを構成する光回路の研究開発にも拍車がかかっており、ＬＳＩ微細加工技術を応用して平面基板上に光導波路を一括形成できる光導波回路は、集積性・量産性に優れていることから、高性能で複雑な光回路を実現できる手段として期待されている。
【０００３】
光導波回路は光の干渉現象を機能的に利用することによって多種多様な光回路を実現できる。中でもアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）型光波長合分波器や非対称マッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）型光波長合分波器は、ＷＤＭシステムのキーデバイスとして重要である。
【０００４】
さらに、光導波回路は、ＡＷＧや非対称ＭＺＩのような異なる種類の複数の光回路を一つの基板上に集積化して、フィルタ特性の向上や新しい機能をもった光部品を容易に実現できるという利点を有する。たとえば、前記のＡＷＧ二つとチャネル数分の非対称ＭＺＩ構成の熱光学スイッチを集積化すると、特定波長の光を選択可能なアド・ドロップフィルタが実現できる［Ｏｋａｍｏｔｏ　ｅｔ　ａｌ．，　１６−ｃｈａｎｎｅｌ　ｏｐｔｉｃａｌ　ａｄｄ／ｄｒｏｐ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ　ｕｓｉｎｇ　ｓｉｌｉｃａ−ｂａｓｅｄ　ａｒｒａｙｅｄ　ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｇｒａｔｉｎｇｓ，　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．　Ｌｅｔｔ．，　３１，　ｐｐ．７２３−７２４（１９９５）］。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように複数の光回路を一つの基板上に集積化して光導波回路を製造した際に、光導波路の最適な加工条件が個別の光回路毎に異なっているにもかかわらず、同一の加工条件で複数の光回路の光導波路を加工してしまうと、各々の光回路の性能が単体の光回路の性能よりも劣化してしまうことがある。
【０００６】
本発明の目的は、たとえ異なる種類の光回路を集積化した光部品（光導波回路）であっても、個々の光回路の性能が、単体の光回路の特性と同等な良好な性能を有している、光導波回路の製造方法を提供することである。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明の特徴を簡単に説明すれば、下記の通りである。
１）平面基板上に下部クラッド層を形成する工程と、前記下部クラッド層上にコア層を形成する工程と、前記コア層上にフォトレジストを用いて回路パターンを形成するフォトリソグラフィー工程と、前記回路パターン形成後のコア層を光導波路の形状に加工するエッチング工程と、前記エッチング工程後のコア層を覆うように上部クラッド層を形成する工程とからなる光導波回路の製造方法であって、前記コア層を光導波路の形状に加工するエッチング工程で、少なくとも２種類の加工条件を用いて光導波路を形成する。
２）前記の少なくとも２種類の加工条件を、光導波回路の異なる部分に対して適用する。
３）前記の少なくとも２種類の加工条件を、光導波回路の異なる領域に対して適用し、しかも各加工条件は、その加工条件で加工する領域の特性が最適になるように設定されている。
４）前記のエッチング工程において、非加工領域がマスクで覆われている。
５）典型例として、光導波回路の材料が石英系ガラスで平面基板の材料がシリコンまたは石英ガラスである。
【０００８】
本発明のポイントは、複数の回路要素が集積化された光導波回路を加工する際にそれぞれの回路要素に対して最適な条件で加工することにある。また本発明によれば、ある領域を加工する際に非加工領域をマスクで覆うことにより、加工条件の使い分けを簡便に行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、図面を参照して本発明の実施の形態（実施例）とともに詳細に説明する。
【００１０】
［実施例１］
図１は、本発明による実施例１の光導波回路の概略構成を示す図である。この回路は、入力側スラブ導波路１，出力側スラブ導波路２，アレイ導波路３，出力導波路４からなるＡＷＧの入力導波路の部分と、入力側３ｄＢ方向性結合器５ａ，出力側３ｄＢ方向性結合器５ｂ，２本のアーム導波路５ｃ，２本の入力導波路５ｄからなる非対称ＭＺＩとを接続するため、出力側３ｄＢ方向性結合器５ｂを、入力側スラブ導波路１に接続して構成した変則的なＡＷＧである（参考：特開平８−６９０２１号公報）。
【００１１】
本回路の場合、スラブ導波路１，２とアレイ導波路３の境界１ａ，２ａを低損失に加工する条件と、方向性結合器５ａ，５ｂを理想的な結合特性に加工する条件が全く異なるため、これまで通りの方法で加工する限り、即ちＡＷＧを構成する光導波路と非対称ＭＺＩを構成する光導波路を同一の加工条件で加工する限り、単体のＡＷＧに匹敵する低損失な透過特性を得ることが困難である。
【００１２】
よって本実施例１では、図１に示すように本回路を領域Ａ，Ｂに分割し、後述する手順にしたがって、コア膜（光導波路のコア層）の加工を行う。
【００１３】
なお、５ｅは導波路のパターンではなく位相調整用の薄膜ヒータである。位相調整が必要な場合には、上部クラッド形成後に２本のアーム導波路の片方または両方の上部に形成する。
【００１４】
導波路の作製は以下の手順で行う。始めにＳｉ基板上に、ＳｉＯ２　を主成分とする下部クラッド層と、ＳｉＯ２　を主成分としてＧｅＯ２　を主なドーパントとするコア層を火炎堆積法で堆積する。この場合、Ｓｉ基板（平面基板）上に下部クラッド層を形成し、この下部クラッド層の上にコア層を形成する。
【００１５】
次に、フォトリソグラフィーでレジストを図１の回路パターン状に形成するが、この時の露光は領域Ａ，Ｂともに加工可能な条件で行っておく。
【００１６】
そして、まず非対称ＭＺＩ上部に、開口部Ｗ１を持つシャドウマスクＭ１をウエハから１ｍｍほど上部に配置する（図２（ａ）参照）。この状態で、反応性イオンエッチングに用いるガスの種類、ガスの混合比、エッチング時のガス圧、エッチング時のプラズマ発生のための高周波電力を、非対称ＭＺＩの方向性結合器５ａ，５ｂに対して最適な加工条件に設定して、開口部Ｗ１のコア膜のエッチングを行う。この時ＡＷＧ上面はシャドウマスクＭ１で覆われていることからＡＷＧ部分でのエッチングは進行しない。
【００１７】
次にシャドウマスクＭ１を、ＡＷＧの上部に開口部Ｗ２を持つシャドウマスクＭ２に代える（図２（ｂ）参照）。今度は、反応性イオンエッチングに用いるガスの種類、ガスの混合比、エッチング時のガス圧、エッチング時のプラズマ発生のための高周波電力を、ＡＷＧに最適な加工条件（ＡＷＧの境界１ａ，２ａを低損失に加工する条件）に設定して、開口部Ｗ２のコア膜のエッチングを行う。この時ＭＺＩ部はシャドウマスクＭ２で覆われているため、ＡＷＧ部分のエッチングの影響を受けない。
【００１８】
以上のように２つの領域Ａ，Ｂを異なるエッチング条件で加工し、最後に上部クラッド層を形成する。なお、ＭＺＩ部とＡＷＧ部のどちらの領域を最初にエッチングしても構わない。
【００１９】
こうして形成した１００ＧＨｚ間隔３２チャネルＡＷＧの特性を図３に示す。図３に示すように、領域分割エッチングをすることによって、損失が１．５ｄＢ改善していることがわかる。
【００２０】
なお、本領域分割エッチングを行うに際し、シャドウマスクの設置をより容易にするために、ＡＷＧの設計を変更して図４のような回路レイアウトにすると効果的である。即ち、アレイ導波路の境界１ａが領域Ａ，Ｂの境界線からなるべく離れて領域Ｂの内部に位置すると共に、方向性結合器５ｂが領域Ａ，Ｂの境界線からなるべく離れて領域Ａの内部に位置するように、入力側スラブ導波路１の向きを変更した回路レイアウトにすると、シャドウマスクの設置がより容易になる。ただし、図４に示すレイアウトはやや回路サイズが大きくなるため、実際にどのようなレイアウトを用いるかについては、装置，回路サイズ，ウエハサイズ等を考慮に入れて決定する必要がある。
【００２１】
図５に第２の実施例を示す。この回路は、ＦＳＲ１００ＧＨｚの非対称ＭＺＩと２つの１００ＧＨｚ間隔ＡＷＧを集積化した５０ＧＨｚ間隔６４チャネルの光波長合分波器である（特願平１０−２４２２１号公報）。この回路も領域ＣとＤに分割してそれぞれを異なる加工条件でエッチングすることで、１．５ｄＢ程度の損失改善を実現することができる。
【００２２】
なお、実施例１と実施例２の光波長合分波器は、コアの断面寸法６μｍ×６μｍ、コアとクラッドの比屈折率差は０．７５％である。
【００２３】
今回提案する方法は、導波膜の作製法（火炎堆積法，スパッタ法，各種のＣＶＤ法，スピンコート法），材質（石英系ガラス，ポリマー材料），組成（ドーパントの種類など）及び仕様（コアサイズ，屈折率，比屈折率差など）の異なる多様な光導波回路に対して広範囲に適用できる利点を持っている。
【００２４】
また、本発明は、各種光波長合分波器，光共振器，非対称マッハツェンダ干渉計を用いた光減衰器や熱光学スイッチ，遅延線などを回路要素として集積化される様々な複合光回路に適用できる。
【００２５】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】
本願において開示される発明によって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）個別の回路要素の特性を劣化させることなく複合光回路を実現できる。
（２）作製法，材質，組成，仕様の異なる多様な複合光回路に対して広範囲に適用できる。
（３）各種光波長合分波器，光共振機，非対称マッハツェンダ干渉計を用いた光可変減衰器や熱光学スイッチ，遅延線などの様々な要素回路からなる複合光回路に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施例１の光導波回路の概略構成を示す構成図である。
【図２】本実施例１のコア加工工程におけるシャドウマスクの配置を示す説明図である。
【図３】本実施例１の方法で作製したアレイ導波路格子型光波長合分波器の光波長分波特性を従来の方法と比較して示す特性図である。
【図４】本実施例１による光導波路回路の別の回路レイアウトを示す構成図である。
【図５】本発明による本実施例２の光導波回路の概略構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１　入力側スラブ導波路
１ａ　入力側スラブ導波路とアレイ導波路の境界
２　出力側スラブ導波路
２ａ　出力側スラブ導波路とアレイ導波路の境界
３　アレイ導波路
４　出力導波路
５ａ　入力側３ｄＢ方向性結合器
５ｂ　出力側３ｄＢ方向性結合器
５ｃ　２本のアーム導波路
５ｄ　２本の入力導波路
５ｅ　位相調整用薄膜ヒータ
【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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