(57)【要約】【課題】  見た目は従来の識別記号と変化ないが、クラックの発生を低減させる文字などの識別記号を刻印することが可能な技術を提供する。【解決手段】  コアと前記コアと同一材料で形成された識別記号とがクラッドで覆われ、前記識別記号を構成する線よりも細い細線または小さいドットを配置して前記識別記号を構成する線が形成されると共に、前記識別記号が目視で識別可能な大きさで形成される。【選択図】        図３
2005181560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと前記コアと同一材料で形成された識別記号とがクラッドで覆われた光導波路デバイスであって、
前記識別記号は、該識別記号を構成する線よりも細い細線または小さいドットを配置して構成されると共に、
前記識別記号は、目視で識別可能な大きさであることを特徴とする光導波路デバイス。
【請求項２】
前記細線の幅またはドットの大きさおよびそれらの配置間隔は、前記識別記号を目視で認識できる範囲の幅または大きさおよび間隔であることを特徴とする請求項１に記載の光導波路デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、識別記号が刻印された光導波路デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光導波路デバイスの研究・開発では、ある物理的なパラメータの最適値を探索することが多々ある。その物理的なパラメータのみを変数として多数のサンプルデバイスを試作し、それらの評価実験の結果から最適値を探索する方法が知られている。サンプルパターンごとに専用の露光用マスクを使用して作製した場合、莫大な時間と莫大な価格を要してしまう。このため露光用マスクやウェハに余裕がある場合、これらのデバイスパターンが刻まれた１つの露光用マスクを用いて、一括して試作することは経済的・時間的にも好ましい。
【０００３】
しかし物理的なパラメータの変化量を小さくとった場合、外見では区別ができないサンプルデバイスが存在する恐れがある。そのようなことを防ぐためサンプルデバイスの空領域を利用して文字などの識別記号を埋め込み、目視によるサンプルデバイスの識別ができるようになれば、物理的なパラメータの値を容易に把握することができる。
【０００４】
同一ウェハ上に複数の光導波路を試作する場合、コア材料を用いて文字などの識別記号を刻印すれば、光導波路と同時に文字などの識別記号も刻印される。つまり、露光用マスクに光導波路パターンと同様に記号パターンを刻印するだけで、光導波路と識別記号が同時に試作できる。
【０００５】
特許文献１は半導体装置におけるマーキングに関するものであるが、０．２ｍｍ以上の目視可能な大きさのマーキングを配線パターンと同一の材料を使用して同一の面に形成する技術が記載されている（段落番号００６２、００６３参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１９１５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来の文字などの識別記号を連続線で表記する場合、人間の目により容易に判断できなくてはならなく、その記号にある程度の大きさと太さが必要となる。単一モードの光導波路のコア形状は使用する光源波長やコア材とクラッド材の間の比屈折率差に依存するが、光通信帯（光源波長１．３μｍ〜１．６μｍ）で比屈折率差が０．３％で使用する場合７μｍ四方、光記録（光源波長４０５ｎｍ〜）で比屈折率差が０．３％で使用する場合２μｍ四方以下となる。一方、容易に目視判断するためには線の太さは１００μｍ程度以上にする必要があり、単一モードの光導波路のコア形状と比較して大幅に太くなる。
【０００８】
埋込型の光導波路を作製する場合、アンダークラッド膜の上層に断面が矩形のコアを作製した後オーバークラッド材を塗布し乾燥させる工程がある。その際に、アンダークラッド膜に亀裂（クラック）が生じることがある。一旦クラックが生じると、他の箇所でも生じたクラックと衝突するまでそのクラックは成長する。単一モードの光導波路はコア形状が小さいためクラックによる引張応力の影響を大きく受けてしまい、図１に示すようにその場合物理的形状が変化し、２本の単一モード導波路があるオフセット量を持った状態で接続された状態となる。すなわち、図１（ａ）に示すように、識別記号１０１で生じた応力によって図示しないアンダークラッド膜に生じたクラック１０３（矢印方向がクラックが成長する方向である）が光導波路１０２に到達すると、図１（ｂ）の拡大図に示すように、クラック１０３の両側で対向する向きに下層のアンダークラッド膜で引張応力が働くこととなり、アンダークラッド膜で覆われた光導波路１０２に矢印で示す向きの引張応力１０４ａ、１０４ｂが働き、光導波路１０２にクラックが生じて、あるオフセット量（ズレ量）を持った状態でクラックの右側の光導波路１０２ａとクラックの左側の光導波路１０２ｂが接続された状態となる。そのオフセット量はクラックの成長する方向と光導波路となす角度や光導波路のコア形状により依存すると思われるが、コア形状１．６μｍ×２．５μｍの光導波路に対して０．５μｍ程度のものも存在した。また、光導波路のコアにクラックが生じない場合であっても、アンダークラッド膜にクラックが生じた場合、光導波路の下部（アンダークラッド膜と接している側）と上部とでは光導波路にかかる引張応力が異なるので、光導波路の上部と下部とで伝搬特性が変化してしまい、伝搬効率が低下してしまうという問題がある。
【０００９】
図７は同一ウェハ上に複数の光導波路デバイスを形成する場合の一例を示す図である。図７（ａ）は従来の識別記号の形状を示す図であり、図７（ｂ）は同一ウェハに形成する光導波路デバイスの配置位置を示す図である。
【００１０】
図７（ａ）に示すように、従来の識別記号の内で、「２ｕ−２」等で示す識別記号では幅は１２００μｍ、高さは１５００μｍ、線幅は１００μｍ、膜厚はコアと同じ２．４〜２．７μｍであり、「２ｕｍ」で示す識別記号では幅は７５μｍ、高さは１００μｍ、線幅は１０μｍ、膜厚はコアと同じ２．４〜２．７μｍである。これらの識別記号は、図７（ｂ）に示すように、例えば１００ｍｍ×１００ｍｍ内に２２．４ｍｍ×１１．２ｍｍ等の光導波路デバイスを複数試作する場合、同一ウェハから製造される各光導波路デバイスのそれぞれの適切な部分に図７（ａ）に示すような識別記号が刻印される。
【００１１】
導光材料としてアモルファス材料を用いた場合、ある場所を起点として任意の方向にクラックが成長する。このため文字などの識別記号を配置する方向を工夫することは無意味であり、クラックの発生量を低減する唯一の方法は文字などの識別記号を構成する線の幅を細くさせることである。この場合、目視による識別が困難となってしまう。
【００１２】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、見た目は従来の識別記号と変化ないが、クラックの発生を低減させる文字などの識別記号を刻印することが可能な技術を提供することにある。
【００１３】
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なるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
コアと前記コアと同一材料で形成された識別記号とがクラッドで覆われた光導波路デバイスであって、前記識別記号は、該識別記号を構成する線よりも細い細線または小さいドットを配置して構成されると共に、前記識別記号は、目視で識別可能な大きさである。
また、前記細線の幅またはドットの大きさおよびそれらの配置間隔は、前記識別記号を目視で認識できる範囲の幅または大きさおよび間隔であることが好ましい。
【００１５】
前述する手段によれば、光導波路デバイスに刻印する識別記号を構成する線が、その線幅よりも細い細線または小さいドットを所定間隔で配列してなるコア材で形成されているので、識別記号を目視で識別可能な大きさで形成した場合であっても、識別記号とコアとを覆うクラッドの乾燥工程で生じる応力を低減させることができる。従って、識別記号の構成要素である各記号（文字、数字を含む）毎の見た目の大きさを確保しつつ、クラックを低減させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本願において開示される発明のうち代表的なもの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。
本発明によれば、幅の細い線や大きさが小さいドットを使用するため、光導波路などのデバイスの作製時に発生する応力を小さくさせることができる。その結果、クラックの発生量を低減させることができ光導波路などのデバイスの光学的特性が改善される。更に、文字などの識別記号を構成する線やドットの配置間隔を人間の目の分解能よりも小さくできる場合、見た目の大きさを大きくできるため、目視による識別情報としての役割を果たすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１８】
図２は従来の光導波路デバイスの識別記号の概略構成を説明するための図である。
図２に示すように、従来の光導波路デバイスでは、識別記号２０１の構成要素として数字の「２」と「０」とを刻印する場合、２と０の数字を構成する各線をコア材で形成された連続線２０２で構成し、２と０の数字を表現している。各連続線２０２の線幅は目視により容易に判断できるように１００μｍ程度以上で形成され、各数字は目視で識別できる大きさで形成されている。ただし、目視で識別可能である大きさとは、識別記号自体の大きさが、０．５ｍｍ四方程度以上の大きさを有していることである。
【００１９】
図３は本発明の一実施の形態である光導波路デバイスの識別記号の概略構成を説明するための図である。
図３に示すように、本実施の形態の光導波路デバイスでは、ある太さ以下の細線またはある大きさ以下のドットを目の分解能以下の間隔で複数配置し、全体として１つの記号を構成する。図３は、ある太さ以下の細線で記号を構成した場合であり、各細線３０２は光導波路を構成するコアと同一材料のコア材で形成される。
【００２０】
識別記号３０１は識別情報のみの役割しかないため、目視により容易に識別できれば問題はない。この識別記号を採用したことにより、見た目の大きさを確保しつつクラックを低減させることができる。
【００２１】
すなわち、図３に示すように、識別記号３０１の構成要素として数字の「２」と「０」とを刻印する場合、本実施の形態の光導波路デバイスでは、２と０の数字を構成する各線を、その数字を構成する線よりも細い細線３０２が所定間隔で配列したパターンで構成し、細線のパターン全体で２と０の数字を表現している。各細線３０２の線幅及び隣接する細線３０２との間隔は人間の目で見て全体として数字として認識できる程度の線幅および間隔で形成され、各数字の大きさは目視で識別できる大きさで形成される。このような構造で識別記号３０１を形成することによって、目視時に各数字の視認性を低下させる原因となる識別記号（数字、文字等）を構成する線の外形形状（目視時の見かけ上の太さ）を細くすることなく、クラックの発生を低減させることが可能となる。なお、識別記号を構成する線は、コア材で形成された細線３０２を所定間隔で配列したパターンに限定されることはなく、コア材で形成されたドットを所定間隔で配列したパターンやその組み合わせでもよいことはいうまでもない。
【００２２】
また、本実施の形態の光導波路デバイスでは、従来と同様に、コア材で識別記号３０１を形成するので、コアを形成するエッチングのための露光用マスクに光導波路デバイスのパターンの他に識別記号のためのパターンを形成するのみで、同一ウェハから得られる各光導波路デバイスに識別記号３０１を刻印することができる。
【００２３】
図８は本願発明の光導波路デバイスに識別記号を作製する手順を説明するための図（断面図）である。以下、図８に基づいて、同一ウェハに本願発明の識別記号が刻印される光導波路デバイスの作製手順を説明する。
【００２４】
図８（ａ）に示すように、Ｓｉ基板８０１上に、アンダークラッド材の溶剤をスピンコートにより塗布した後に乾燥（ベーク）し、アンダークラッド薄膜８０２を形成する。アンダークラッド材としては、例えば透明含フッ素樹脂が採用できる。ここで透明含フッ素樹脂としては、ペルフルオロアルケニルビニルエーテルを環化重合して得られる重合体（例えば旭硝子社製の商品名：ＣＹＴＯＰ、波長４０８ｎｍにおける屈折率は１．３４５０）、ペルフルオロジアルキルジオキソールを共重合して得られる重合体（例えばデュポン社製の商品名：ＴＥＦＬＯＮ  ＡＦ）等が例示できる。
【００２５】
次に、コア材をアンダークラッド薄膜８０２上にスピンコートにより塗布した後に乾燥し、図８（ｂ）に示すように、コア薄膜８０３を形成する。ただしコア材としては、前記クラッド材に高屈折率化剤を添加した樹脂組成物が採用できる。例えば屈折率１．３４５０の透明含フッ素樹脂に、高屈折率の無機化合物を添加して、屈折率１．３５０のコア材とすることができる。
【００２６】
次に、図８（ｃ）に示すように、コア薄膜８０３上にフォトレジストをスピンコートにより塗布した後に乾燥し、フォトレジスト薄膜８０４を形成する。
【００２７】
次に、周知のフォトリソグラフィ技術により、コア用のマスクパターンと共に幅の細い複数の線で構成した識別記号用のマスクパターンが描かれた露光用マスクを用いて、図８（ｄ）に示すフォトレジストパターン８０４ａ、８０４ｂを形成する。
【００２８】
次に、このフォトレジストパターン８０４ａ、８０４ｂを用いて、コア薄膜８０３をエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）し、図８（ｅ）に示すように、コア８０３ａ（矩形断面）と共に、細線８０３ｂを所定間隔で配列したパターン（識別記号を構成する線）８０３ｃを形成する。
【００２９】
次に、図８（ｆ）に示すように、オーバークラッド材としてアンダークラッド材と同じ透明含フッ素樹脂をスピンコートにより塗布した後に乾燥し、オーバークラッド薄膜８０５を形成する。
このオーバークラッド薄膜の形成時に、アンダークラッド薄膜８０２およびコア薄膜８０３にクラックが発生する場合がある。その発生機構は以下のように推測される。
【００３０】
まず、オーバークラッド材に含まれる溶媒はアンダークラッド薄膜８０２およびコア薄膜８０３を膨潤させるが、その過程で部分的に弾性率の小さな欠点部Ｆが生じる。欠点部Ｆは、異物の存在等、一様性を欠く部分で発生しやすい。また、文字等のパターンが存在した場合、アンダークラッド薄膜８０２とコア８０３ａ等との隣接部では、コア薄膜８０３に起因する引っ張り応力が、パターンの角部に集中し、欠点部Ｆが生じやすいと考えられる。ただしこの引っ張り応力は、コア薄膜８０３の形成時等の乾燥に起因し、薄膜内に残留すると考えられる。
【００３１】
次に、アンダークラッド薄膜８０２およびコア薄膜８０３内に存在する引っ張り応力がある許容値（アンダークラッド材およびコア材の破断強度に関係した値と考えられる）より大きい場合、欠点部Ｆはその応力によって広げられ、クラックとして成長する。
このようにクラックの発生は、きっかけとしての欠点部Ｆの発生と、引っ張り応力によるクラックへの成長、の２つが原因要素として考えられる。
【００３２】
本願発明によってクラックが抑制される理由は、線幅の細い識別記号では、従来の幅が広い識別記号と比較して、細線８０３ｂが見かけ上分割されていることになり、引っ張り応力が前記許容値を超えにくく、また同時に、パターンの角部の絶対数が増えることによる特定の欠点部Ｆに応力が集中しにくくなるためと考えられる。すなわち本実施の形態によれば、仮に欠点部Ｆが存在していたとしても、薄膜内の引っ張り応力が特定の１点に集中することがなくなり、クラックの発生が抑制できていると考えられる。
【００３３】
以下、従来技術と本発明の実験例について説明する。
図４は連続線で識別記号が形成された従来の光導波路デバイスの表面写真である。
図４に示す従来の光導波路デバイスに刻印される識別記号（Ｌ−２）は、前述した図２に示すように連続線２０２で識別記号２０１が形成されており、その大きさは幅が１２００μｍ、高さが１５００μｍ、線幅が１００μｍ、膜厚が２．５μｍである。
【００３４】
図５は本願発明を適用して作製した光導波路デバイスの表面写真である。
図５に示す本実施の形態の光導波路デバイスに刻印される識別記号（２５Ｕ１）も従来の識別記号と同じ視認性を有するように、外形形状の幅は１２００μｍ、高さは１５００μｍ、膜厚は２．５μｍである。しかし、識別記号（２５Ｕ１）を構成する線は、図３に示すように、細線のパターンで構成されている。細線の幅は３μｍ、隣接する細線との間隔は２０μｍである。
【００３５】
このように、従来の識別記号と本実施の形態の識別記号では、ほぼ同じ外形形状であるが、従来の光導波路デバイスでは、図４の矢印で示す図面の左下位置に識別記号を起点とするクラックが発生しているが、図５に示す本実施の形態の光導波路デバイスでは識別記号（図の上部）を起点とするクラックの発生が防止できている。また、図５から明らかなように、本実施の形態の光導波路デバイスでは、識別記号を構成する線が人間の目の分解能よりも小さい間隔２０μｍの細線のパターンで形成されているので、各文字の視認性の低下も防止できる。
【００３６】
図６はクラックによる光導波路のオフセットと接続効率との関係を説明するための図であり、図６（ａ）はクラックにより分断された２本の光導波路間のズレ量（オフセット量）を示し、図６（ｂ）は光導波路間のズレ量と接続効率との関係を示したシミュレーショングラフである。
【００３７】
以下、本実施の形態の光導波路デバイスによる接続効率の改善について説明する。
図６（ｂ）に示すシミュレーショングラフは、図６（ａ）に示すように、１本であった光導波路（コア）がクラックにより光導波路１と光導波路２に分断され、厚さ方向にオフセット量はなく水平方向のみにオフセット量ｄ［μｍ］を持った状態で２個の光導波路が接続されている場合をシミュレーションしたものである。その前提として、光導波路１および光導波路２の接続面は理想的な水平面であり、その接続面で反射波は発生しないと仮定すると共に、クラックの発生前後にて光導波路のコア形状に変化がないと仮定している。シミュレーション条件は、光源波長が４０５ｎｍ、コア径が１．６μｍ×１．６μｍ、クラッド屈折率が１．３４５、コア屈折率が１．３４９６（比屈折率差：０．３４％）である。
【００３８】
従来方法による文字刻印では、１つの光導波路（デバイス長１１ｍｍ）あたりクラックが原因で発生するオフセットは２個程度観察された。そのオフセット量は導波路の伝搬方向とクラックとがなす角度に依存するが、０．５μｍ程度のものも観測されている。
【００３９】
この場合、オフセット１個当たりのずれ量（オフセット量）は図６（ｂ）のシミュレーショングラフから０．８８となるので、２個のオフセットを通過後の光強度は
Ｌ＝０．８８2＝０．７７
となる。
【００４０】
一方、本実施の形態の光導波路デバイスでは、クラックは著しく減少し観察されなかった。
よって、光の利用効率は改善され、伝搬効率は１／０．７７＝１．２９倍となる。
【００４１】
従来の文字刻印方法では光導波路の伝搬効率は４５％程度であったため、提案方式を採用した方法では伝搬効率は４５％×１．２９＝５８％に改善されることになる。
【００４２】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施の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。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】クラック発生による光導波路の物理的形状の変化を説明するための図である。
【図２】従来の光導波路デバイスにおける識別記号を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施の形態である光導波路デバイスの識別記号の概略構成を説明するための図である。
【図４】連続線で識別記号が形成された従来の光導波路デバイスの表面写真である。
【図５】本願発明を適用して作製した光導波路デバイスの表面写真である。
【図６】クラックに起因する光導波路のオフセットと接続効率との関係を説明するための図である。
【図７】同一ウェハ上に複数の光導波路デバイスを形成する場合の一例を示す図である。
【図８】本願発明の光導波路デバイスに識別記号を作製する手順を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０１…識別記号                        １０２…光導波路
１０３…クラック                        １０４ａ、１０４ｂ…引張応力
２０１…識別記号                        ２０２…連続線
３０１…識別記号                        ３０２…細線
８０１…Ｓｉ基板                        ８０２…アンダークラッド薄膜
８０３…コア薄膜                        ８０３ａ…コア
８０３ｂ…細線
８０３ｃ…細線を所定間隔で配列したパターン
８０４…フォトレジスト薄膜
８０４ａ、８０４ｂ…フォトレジストパターン
８０５…オーバークラッド薄膜
【図１】
2005181560.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005181560.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005181560.tif 000009
【図８】
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