(57)【要約】【課題】  本発明は高分子光導波路デバイスに関し、偏光依存性損失の軽減を図ることを目的とする。【解決手段】  シリコン基板１１の上面に、中間層としてのＳｉＯ２層１２を有し、このＳｉＯ２層１２上にＹ分岐高分子光導波路１３を有する。ＳｉＯ２層１２内には、高分子光導波路１３内の応力１０２Ａとは逆向きの応力１１１Ａが発生する。高分子光導波路１３内の応力１０２ＡはＳｉＯ２層１２内の応力１１１Ａによって相殺されて、高分子光導波路１３内の残留応力は望ましくは零となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、高分子材料製の高分子光導波路を有する高分子光導波路デバイスにおいて、
該基板の上面と該高分子光導波路との間に、該高分子光導波路に発生している応力と反対方向の応力を発生する中間層を有する構成としたことを特徴とした高分子光導波路デバイス。
【請求項２】
基板上に、高分子材料製の下部クラッド層と該下部クラッド層上の高分子材料製のコアと該コアを覆う高分子材料製の上部クラッド層とよりなる光導波路を有する高分子光導波路デバイスにおいて、
該基板の上面と該下部クラッド層との間に、上記下部クラッド層及び上部クラッド層に発生している応力と反対方向の応力を発生する中間層を有する構成としたことを特徴とした高分子光導波路デバイス。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の高分子光導波路デバイスにおいて、
上記中間層は、無機酸化物、無機チッ化物、或いは無機フッ化物であることを特徴とした高分子光導波路デバイス。
【請求項４】
ウェハ状基板上に積層技術及びフォトリソグラフィー技術を使用して多数の光導波路を作り込み、最後にウェハ状基板をスクライブすることによって、基板上に、高分子材料製の下部クラッド層と該下部クラッド層上の高分子材料製のコアと該コアを覆う高分子材料製の上部クラッド層とよりなる光導波路を有する高分子光導波素子を製造する方法において、
上記ウェハ状基板上に、上記下部クラッド層を形成する前に、該下部クラッド層及び上部クラッド層に発生する応力と反対方向の応力を発生する中間層を形成する工程を有することを特徴とする高分子光導波路デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高分子光導波路デバイス及びその製造方法に係り、特に、積層技術及びフォトリソグラフィー技術を使用して高分子材料製の光導波路を形成してなる高分子光導波路デバイス及びその製造方法に関する。
【０００２】
高分子光導波路デバイスは、積層技術及びフォトリソグラフィー技術を使用して製造される。この高分子光導波路デバイスは、高分子材料の積層構造であること、及び製造工程において繰り返し加熱されること等に起因して、内部に応力が残留し易い。内部応力が存在していると、高分子光導波路デバイスは、偏光依存性損失が大きい、温湿度サイクルのような環境変化が繰り返されるとクラックが発生して寿命となってしまう等の問題が起きる。
【背景技術】
【０００３】
図４は従来の１例の高分子光導波路デバイス１を示す。高分子光導波路デバイス１は、シリコン基板２の上面に、シリコン系材料製の応力緩和層３を有し、この応力緩和層３上に高分子光導波路４を有し、この高分子光導波路４が、高分子材料製の下部クラッド層５と高分子材料製のコア６とコアを覆う高分子材料製の上部クラッド層７とよりなる構造である構成である。
【０００４】
応力緩和層３が所定範囲内で変形することが可能である構成であるため、下部クラッド層５及び上部クラッド層７は応力緩和層３の変形を伴って歪むことが可能である。よって、高分子光導波路４内の応力が、応力緩和層３が存在してない構成に比べて、低減されて緩和されている。
【特許文献１】特開２００１−２６４５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
応力緩和層３は高分子光導波路４内に残留する応力を緩和することが可能ではあるけれども、高分子光導波路４内に残留する応力を無くすることは出来ない。よって、図４の高分子光導波路デバイス１は、偏光依存性損失を十分に小さくすることが難しかった。
【０００６】
そこで、本発明は、高分子光導波路内の残留応力を相殺するようにして上記課題を解決した高分子光導波路デバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、上記課題を解決するため、本発明は、基板上に、高分子材料製の高分子光導波路を有する高分子光導波路デバイスにおいて、
該基板の上面と該高分子光導波路との間に、該高分子光導波路に発生している応力と反対方向の応力を発生する中間層を有する構成としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上述の如く、本発明によれば、基板の上面と該高分子光導波路との間に、高分子光導波路に発生している応力と反対方向の応力を発生する中間層を有する構成ため、高分子光導波路に発生している応力が中間層に発生している応力によって相殺され、高分子光導波路内の応力が軽減、望ましくは零とされ、偏光依存性損失を十分に小さくすることが可能となり、且つ、温湿度サイクルのような環境変化が繰り返される状況においてもクラックが発生し難くなって、寿命を長くすることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施例１になるＹ分岐高分子光導波路デバイス１０を示す。ｚ１−ｚ２は長手方向、ｘ１−ｘ２は幅方向、ｙ１−ｙ２は厚さ方向である。Ｙ分岐高分子光導波路デバイス１０は、長尺形状のシリコン基板１１の上面に、中間層としての厚さｔの無機酸化物であるＳｉＯ２層１２を有し、このＳｉＯ２層１２上にＹ分岐高分子光導波路１３を有し、この高分子光導波路１３が、下部クラッド層１４とＹ分岐コア１５とＹ分岐コアを覆う上部クラッド層１６とよりなる構造で構成される。下部クラッド層１４、上部クラッド層１６及びコア１５は例えばフッ素化ポリイミド樹脂である。コア１５のフッ素化ポリイミド樹脂は、屈折率が下部クラッド層１４及び上部クラッド層１６のフッ素化ポリイミド樹脂の屈折率よりも高い。ＳｉＯ２層１２はシリコン基板１１に密着しており、下部クラッド層１４はＳｉＯ２層１２に密着している。ＳｉＯ２層１２、下部クラッド層１４及び上部クラッド層１６は、一体的である。
【００１１】
なお、Ｙ分岐高分子光導波路デバイス１０は、図２（Ａ）乃至（Ｅ）に示すように、ウェハ状シリコン基板２５上に積層技術及びフォトリソグラフィー技術を使用して多数の分岐光導波路をマトリクス状に作り込み、最後にウェハ状シリコン基板をスクライブすることによって製造される。
【００１２】
ＳｉＯ２層形成工程２０においては、図２（Ｂ）に示すように、スパッタリングによってウェハ状シリコン基板２５の上面に全面に亘ってＳｉＯ２を積層させてＳｉＯ２層１２を形成する。スパッタリングの条件は、径が３インチのサイズのターゲットを使用し、投入電力が３００Ｗ、アルゴンガス圧が０．３Ｐａである。
【００１３】
高分子光導波路工程２１においては、図２（Ｃ）に示すように、最初に、ＳｉＯ２層１２上にフッ素化ポリイミド樹脂をスピンコートしベーク処理によりフッ素化ポリイミド樹脂を硬化して全面に下部クラッド層１４を形成し、次いで、下部クラッド層１４上にフッ素化ポリイミド樹脂をスピンコートしベーク処理によりフッ素化ポリイミド樹脂を硬化して、フォトリソグラフ法及びＲＩＥエッチング法によってＹ字状のコア１５をマトリクス状に形成し、最後に、フッ素化ポリイミド樹脂をスピンコートしベーク処理によりフッ素化ポリイミド樹脂を硬化して全面に上部クラッド層１６を形成する。これによって、高分子光導波路１３がマトリクス状に並んで形成される。
【００１４】
スクライブ工程２２においては、図２（Ｄ）に示すように、ウェハ状シリコン基板２５をマトリクス状にスクライブする。これによって、図２（Ｅ）に示すようにＹ分岐高分子光導波路デバイス１０が切り出される。
【００１５】
次に、ＳｉＯ２層１２の作用について、図３を参照して説明する。
【００１６】
図３（Ｃ），（Ｄ）に示すように、シリコン基板１００の全面に、下部クラッド層１４及び上部クラッド層１６の材料であるフッ素化ポリイミド樹脂をスピンコートしベーク処理によりフッ素化ポリイミド樹脂を硬化してフッ素化ポリイミド樹脂層１０１を形成すると、フッ素化ポリイミド樹脂層１０１はシリコン基板１００と密着されてシリコン基板１００によって拘束されている状態において収縮しようとし、フッ素化ポリイミド樹脂層１０１には矢印１０２で示す収縮しようとする方向の応力が発生し、シリコン基板１００はそれを妨げる方向に引っ張る。このためフッ素化ポリイミド樹脂層１０１を内側にして変形する。
【００１７】
一方、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、シリコン基板１００の全面に、適切な条件でのスパッタリングによってＳｉＯ２層１１０を形成すると、ＳｉＯ２層１１０はシリコン基板１００と密着されてシリコン基板１００によって拘束されている状態において拡がるように膨張しようとし、ＳｉＯ２層１１０には矢印１１１で示す拡ろうとする方向の応力が発生し、シリコン基板１００はそれを妨げる方向に引っ張る。このためＳｉＯ２層１１０を外側にして変形する。ＳｉＯ２層１１０の応力は、フッ素化ポリイミド樹脂層１０１内の応力とは反対の方向であり、フッ素化ポリイミド樹脂層１０１内の応力を相殺する方向である。ここで、ＳｉＯ２層１１０の厚さを厚くするとＳｉＯ２層１１０内の応力は大きくなる。よって、ＳｉＯ２層１１０の厚さを適宜に定めると、ＳｉＯ２層１１０内の応力の大きさがフッ素化ポリイミド樹脂層１０１内の応力の大きさを等しくなるように出来る。
【００１８】
図３（Ｅ）に示すように、シリコン基板１００上の適宜厚さのＳｉＯ２層１１０上にフッ素化ポリイミド樹脂をスピンコートしベーク処理してフッ素化ポリイミド樹脂層１０１を形成すると、フッ素化ポリイミド樹脂層１０１内の矢印１０２で示す収縮しようとする方向の応力が、ＳｉＯ２層１１０内の矢印１１１で示す拡ろうとする方向の応力によって打ち消されて、フッ素化ポリイミド樹脂層１０１は内部の応力が零であるようになる。
【００１９】
図１において、ＳｉＯ２層１２の厚さｔは、ＳｉＯ２層１２内の応力１１１Ａの大きさが高分子光導波路１３内の応力１０２Ａの大きさと等しくなるように定めてある。よって、高分子光導波路１３内の応力１０２ＡはＳｉＯ２層１２内の応力１１１Ａによって望ましくは相殺されて、高分子光導波路１３内には応力が残留していない状態となる。また、完全に相殺されなくても、高分子光導波路１３内の残留応力は従来に比較して小さい。
【００２０】
これによって、図１の高分子光導波路デバイス１０は、従来に比べて偏光依存性損失が低減され、良好な光学的特性を有する。また、図１の高分子光導波路デバイス１０は、温湿度サイクルのような環境変化が繰り返されても、従来に比較してクラックが発生しにくく、長寿命を有する。
【００２１】
なお、ＳｉＯ２は無機酸化物であり、有機物に比較して、膜厚の制御がし易いという利点を有する。
【００２２】
また、ＳｉＯ２層１２の代わりに、無機物であるＤＬＣ（Diamond-Like-Carbon）,ＳｉＣ，無機窒化物であるＳｉ３Ｎ４、或いは、無機フッ化物を使用した層を利用することが可能であり、同様の効果が得られる。
【００２３】
更には、ＳｉＯ２層１２の代わりに、有機材料の層を利用することも可能である。
【００２４】
また、中間層は、真空蒸着法、ＣＶＤ法等によって形成することも可能である。
【００２５】
また、下部クラッド層１４を適宜選択することによって、下部クラッド層が上記中間層の役割を果たすような構造にも出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例１になるＹ分岐高分子光導波路デバイスを示す図である。
【図２】図１のＹ分岐高分子光導波路デバイスの製造方法を説明する図である。
【図３】ＳｉＯ２層の役割を説明するための図である。
【図４】従来の高分子光導波路デバイスを示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  Ｙ分岐高分子光導波路デバイス
１１  シリコン基板
１２  ＳｉＯ２層
１３  Ｙ分岐高分子光導波路
１４  下部クラッド層
１５  Ｙ分岐コア
１６  上部クラッド層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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