(57)【要約】【課題】クラッドの棒状体に対してコアの位置を正確に制御した光導波路および光導波路の製造方法を提供する。【解決手段】この光導波路のウエハーは、コア２１２と、コア２１２に対して位置決めされた段差を有するクラッド２１８を具備し、前記コアの位置を認識するためのマーク２０６を有することを特徴とする。また、この光導波路の製造方法は、下部クラッド２０２上にコア２１２を形成する工程と、コア２１２の実質的に全面を上部クラッド２０３で覆う工程と、コア２１２の位置を認識するためのマーク２０６をウエハーに設ける工程と、上部クラッド２０３、または上部クラッド２０３と下部クラッド２０２の双方、または両クラッドと基板２０１とに段差を設ける工程とを含むことを特徴とする。【選択図】  図１
2005017761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、前記コアに対して位置決めされた段差を有するクラッドを具備する光導波路のウエハーであって、
前記コアの位置を認識するためのマークを有することを特徴とする光導波路のウエハー。
【請求項２】
コアと、前記コアに対して位置決めされた段差を有するクラッドを有する光導波路の製造方法であって、
下部クラッド上にコアを形成する工程と、
前記コアの実質的に全面を上部クラッドで覆う工程と、
前記コアの位置を認識するためのマークをウエハーに設ける工程と、
前記上部クラッド、または前記上部クラッドと下部クラッドの双方、または両クラッドと基板とに段差を設ける工程と、
を含む光導波路の製造方法。
【請求項３】
コアと、前記コアに対して位置決めされた段差を有するクラッドを有する光導波路の製造方法であって、
下部クラッド上に光を導波するコアをパターニングし、かつ前記コアの位置を認識するためのマークをウエハーに設けるための層を形成する工程と、
前記コアの実質的に全面を上部クラッドで覆う工程と、
前記上部クラッド、または前記上部クラッドと下部クラッドの双方に段差を設ける工程と、
を含む請求項１の光導波路の製造方法。
【請求項４】
光を導波するコアと、
前記コアの実質的に全面を覆う第１のクラッドと、
前記第１のクラッドの光の伝搬方向を除いた少なくとも一部分を覆う第２のクラッドと、
前記コアの位置を認識するためのマークと、
を有することを特徴とする光導波路のウエハー。
【請求項５】
第１のクラッドと第２のクラッドを隣接して形成する工程と、
第１のクラッド上に光を導波するコアを形成する工程と、
前記コアの実質的に全面を第１のクラッドで覆う工程と、
前記コアの位置を認識するためのマークをウエハーに設ける工程と、
を含む請求項４のウエハーの製造方法。
【請求項６】
第１のクラッドと第２のクラッドを隣接して形成する工程と、
第１のクラッド上に光を導波するコアをパターニングし、かつ前記コアの位置を認識するためのマークをウエハーに設けるための層を形成する工程と、
前記コアの実質的に全面を第１のクラッドで覆う工程と、
を含む請求項４のウエハーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路および光導波路の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報伝送の高速化・大容量化を達成すべく、光通信が幅広く利用されている。光通信においては、目的とする波長の光を抽出したり、複数の異なる波長の光を合波する必要があるため、光導波路の所定の部分には波長選択性を持った光フィルタが適宜挿入される。
【０００３】
図６は、光導波路の一種である光ファイバを接続するフェルールを示す図であり、（ａ）は略斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＤ−Ｄ線に沿った断面図である。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、フェルール１０は２本の光ファイバ１１、１２を接続するために用いられ、その接続部分には溝１０ａが設けられている。また、光ファイバ１１は、コア１１ａとこれを覆うクラッド１１ｂからなるファイバ素線１１ｃとこれを覆うファイバ被覆１１ｄからなり、同様に、光ファイバ１２は、コア１２ａとこれを覆うクラッド１２ｂからなるファイバ素線１２ｃとこれを覆うファイバ被覆１２ｄからなる。光ファイバ１１、１２は、フェルール１０の内部においてそれぞれファイバ被覆１１ｄ、１２ｄが除去されてファイバ素線１１ｃ、１２ｃが露出した状態とされており、ファイバ素線１１ｃは溝１０ａの一方の側壁部分において終端し、ファイバ素線１２ｃは溝１０ａの他方の側壁部分において終端している。つまり、ファイバ素線１１ｃの終端面とファイバ素線１２ｃの終端面は、フェルール１０に設けられた溝１０ａを介して対向した状態となっている。
【０００４】
図７は、図６に示すフェルール１０に光フィルタを装着した状態を示す図であり、（ａ）は略斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＥ−Ｅ線に沿った断面図である。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、フェルール１０に設けられた溝１０ａに光フィルタ３０を挿入すると、光ファイバ１１、１２の一方より伝搬した光は、光フィルタ３０の特性に応じてフィルタリングされ、光ファイバ１１、１２の他方へ伝搬する。これにより、目的とする波長の光を抽出することが可能となる。
【０００５】
図８は、光導波路の一種である導波路埋め込み型光回路を示す図であり、（ａ）は略斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＦ−Ｆ線に沿った断面図である。図８（ａ）、（ｂ）に示すように、導波路埋込型光回路２０は、基板２１と、基板２１上に設けられたクラッド２２と、クラッド２２の内部に設けられたコア２３とを備えており、クラッド２２およびコア２３は、溝２４によってクラッド２２ａおよびコア２３ａからなる部分とクラッド２２ｂおよびコア２３ｂからなる部分に分断されている。したがって、コア２３ａは溝２４の一方の側壁部分において終端し、コア２３ｂは溝２４の他方の側壁部分において終端している。つまり、コア２３ａの終端面とコア２３ｂの終端面は溝２４を介して対向した状態となっている。
【０００６】
図９は、図８に示す導波路埋込型光回路２０に光フィルタを挿入した状態を示す図であり、（ａ）は略斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＧ−Ｇ線に沿った断面図である。図２０（ａ）、（ｂ）に示すように、クラッド２２に設けられた溝２４に光フィルタ３０を挿入すると、コア２３ａ、２３ｂの一方より伝搬した光は、光フィルタ３０の特性に応じてフィルタリングされ、コア２３ａ、２３ｂの他方へ伝搬する。これにより、目的とする波長の光を抽出することが可能となる。
【０００７】
分断された光導波路を光が伝搬する場合、分断された部分において主に回折現象に起因する損失が発生する。図１０はこれを説明するための図であり、コア４１ａおよびクラッド４１ｂからなる光導波路４１からコア４２ａおよびクラッド４２ｂからなる光導波路４２へギャップを介して光４０が伝搬する様子を、コア径が小さい場合（ａ）とコア径が大きい場合（ｂ）とに分けて模式的に示している。図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、光導波路４１より出射する光は回折現象によって広がるため、ギャップ幅ｄが大きいほど回折損失は増大する。一方、図１０（ａ）と図１０（ｂ）とを対比すれば明らかなように、回折現象はビームスポット径が小さいほど顕著となるため、回折損失を低減するためには、ギャップ幅ｄを狭くするとともにビームスポット径を大きくすればよい。
【０００８】
このため、フェルールを用いて２本の光ファイバを接続する場合、終端部においてコア径が局所的に拡大されたＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｃｏｒｅ）ファイバを用いることによってスポットサイズ変換すれば、回折現象に起因する損失を低減することができる。ＴＥＣファイバにおけるコアの拡大は、広く知られているようにマイクロバーナやヒータなどによる加熱によって行われる（特許２６９３６４９号）。
【０００９】
【特許文献】
特許２６９３６４９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８および図９に示したような導波路埋込型光回路は、光ファイバに比べて熱容量が非常に大きいことから、ＴＥＣファイバのように、加熱によってコア径を局所的に拡大することは困難である。このため、この種の光導波路においては、光フィルタが挿入される溝部において回折現象に起因する損失が大きいという問題があった。
【００１１】
この問題を解決するため、本発明者等は、特願２００２―２９５３３４において、新規なスポットサイズ変換素子およびこれを用いた導波路埋込型光回路を提案した。
【００１２】
図１１（ａ）は導波路埋込型光回路の一実施態様である導波路埋込型光回路１００を一方向から見た略斜視図であり、図１１（ｂ）は導波路埋込型光回路１００を逆方向から見た略斜視図である。
【００１３】
図１１に示すように、この実施態様の導波路埋込型光回路１００は、基板１０１と、下部クラッド１０２−１〜１０２−６と、上部クラッド１０３−１〜１０３−６と、コア１０４−１および１０４−２と、光学樹脂層１０５−１および１０５−２（これらをまとめて光学樹脂層１０５と呼ぶことがある）とを備えている。下部クラッド１０２−１〜１０２−３、上部クラッド１０３−１〜１０３−３、コア１０４−１および光学樹脂層１０５−１からなる部分と、下部クラッド１０２−４〜１０２−６、上部クラッド１０３−４〜１０３−６、コア１０４−２および光学樹脂層１０５―２からなる部分とは、溝１０６によって分断されている。つまり、溝１０６は基板１０１に達し、基板１０１が露出している。
【００１４】
コア１０４−１、１０４−２の屈折率は下部クラッド１０２−１〜１０２−６および上部クラッド１０３−１〜１０３−６の屈折率よりわずかに大きく、下部クラッド１０２−１〜１０２−６および上部クラッド１０３−１〜１０３−６の屈折率は光学樹脂層１０５の屈折率よりわずかに大きい。
【００１５】
図１１（ｃ）は図１１（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面図、図１１（ｄ）は図１１（ａ）に示すＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図１１（ｃ）および図１１（ｄ）に示すように、コア１０４―１、１０４−２は、端面から一定の距離においてその幅（図１１（ｃ）における上下方向の長さ）が実質的に一定に設定され、その後、溝１０６に向かうにつれて先端部分が徐々に細くなるテーパ形状を有している。このため、溝１０６の近傍部分においては下部クラッド１０２−２、１０２−５と上部クラッド１０３−２、１０３−５との間にはコア１０４―１、１０４−２は存在せず、両者は直接積層された状態となっている（図１１（ａ）および（ｂ）参照）。
【００１６】
本発明においては、コア１０４−１、１０４−２の幅が実質的に一定に設定されている区間における光導波路を「第１の光導波路」、コア１０４−１、１０４−２が設けられていない区間における光導波路を「第２の光導波路」、溝１０６に向かうにつれてコア１０４−１、１０４−２の幅が徐々に細くなる区間における光導波路を「遷移導波路」と呼ぶ。
【００１７】
次に、この実施態様の導波路埋込型光回路１００の製造工程について説明する。
【００１８】
まず、所定の面積を有する基板１０１を用意し、その一方の面に下部クラッド層およびコア層をこの順に成膜する。
【００１９】
次に、コア層をパターニングして、コア１０４−１、１０４−２を形成する。コア１０４−１、１０４−２の形状については上述の通りであり、幅が一定である部分と幅が徐々に細くなるテーパ部分とを備えた形状にパターニングされる。
【００２０】
次に、上部クラッド層を全面に成膜する。
【００２１】
次に、下部クラッド層および上部クラッド層の積層体（一部にコア１０４−１、１０４−２を含む）をパターニングして、中央の棒状体（１０２−２、１０３−２、１０２−５、１０３−５）と２本の棒状体（１０２−１、１０３−１、１０２−４、１０３−４）および（１０２−３、１０３−３、１０２−６、１０３−６）を形成する。ここで、中央の棒状体は、第１の光導波路として用いられるとともに第２の光導波路のコア（第２のコア）として用いられることから、その寸法形状および棒状体中のコア１０４−１、１０４−２の位置については正確に制御する必要がある。
【００２２】
そして、中央の棒状体を覆うように両側の棒状体間に光学樹脂層１０５を充填し、これを硬化させた後、溝１０６を形成する。
【００２３】
以上により、この実施態様の導波路埋込型光回路１００が完成する。
【００２４】
ここで、下部クラッド層および上部クラッド層の積層体をパターニングして棒状体を形成する方法としては、上部クラッド層の面上にマスク膜を成膜し、次にマスク膜の面上にフォトレジストを塗布し、３本の棒状体に対応する部分のみのフォトレジストを露光してエッチングパターンを形成した後、このエッチングパターンを用いてマスク膜をパターニングし、このマスク膜を用いて下部クラッド層および上部クラッド層の積層体の不要部分をドライエッチングにより除去することが好ましい。
【００２５】
特願２００２−２９５３３４の発明は、回折現象に起因する損失が大きいという問題を解決するものであったが、さらなる改善のためには棒状体に対するコアの位置を正確に制御する必要がある。すなわち、中央の棒状体は、第１の光導波路として用いられるとともに第２の光導波路のコア（第２のコア）として用いられることから、その寸法形状および棒状体中のコア１０４−１、１０４−２の位置については正確に制御する必要がある。上述の工程では、棒状体に対応するフォトレジストのエッチングパターンを形成する際に、コア１０４−１、１０４−２によって生じる上部クラッド層の凸部により、コア１０４−１、１０４−２の位置を認識していたが、この上部クラッド層の凸部は見えにくい場合があり、フォトレジストのエッチングパターンに対するコア１０４−１、１０４−２の相対位置を正確に制御できないことがあった。したがって、フォトレジストを用いてパターニングした棒状体とコア１０４−１、１０４−２の相対位置を正確に制御できず、棒状体によりスポットサイズを変換されたビームの形状が歪んで損失が増大する場合があった。
【００２６】
また、「２００２年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会  Ｃ−３−３５」の隣接するコアの間のクラッドに段差、すなわち溝を設けるなどの場合においても、コアを囲むクラッドの棒状体とコアの位置を正確に制御する必要がある。図１２は上記「Ｃ−３−３５」の構造図である。ここで、図１２に示された「Ｕｎｄｅｒ  ｃｌａｄｄｉｎｇ」、「Ｃｏｒｅ」および「Ｏｖｅｒ  ｃｌａｄｄｉｎｇ」が棒状体に相当する。
【００２７】
よって、本発明の目的は、クラッドの棒状体に対してコアの位置を正確に制御した光導波路および光導波路の製造方法を提供することである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、スポットサイズ変換導波路に対する本発明の好ましい実施態様について詳細に説明する。
【００３０】
図１は本発明の好ましい実施態様であるスポットサイズ変換導波路の第１の製造方法を示した図である。簡単のため、棒状体は１本のみ表してある。まず、所定の面積を有する石英ガラス製の基板２０１を用意し（図１（ａ））、基板上に複数のコアマーク２０６を形成する（図１（ｂ））。
【００３１】
図３はコアマーク２０６を基板２０１の上方から見た図である。コアマーク２０６の形態としては特に限定されるものではないが、本実施態様ではコアマーク２０６は一辺２０μｍの４つの正方形が１０μｍ間隔の十字型を形成し格子状に整列した形状となっている。コアマークの膜厚についても、視認性や製造しやすさを考慮して任意に設定可能である。また、基板上の位置や数についても、フォトマスクとの位置合わせを適切に行うことができるように、適宜設定可能である。
【００３２】
コアマーク２０６の形成方法としては特に限定されるものではないが、基板２０１の一方の面にコアマーク膜を形成した後、このコアマーク膜の面上にポジ型フォトレジストを塗布し、コアマーク２０６に対応する部分以外のフォトレジストを露光してエッチングパターンを形成し、このエッチングパターンを用いてコアマーク膜の不要部分をドライエッチングにより除去することが好ましい。ここで、コアマーク膜の材質・成膜方法としては特に限定されるものではないが、例えば、ＷＳｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔなどの材質をスパッタリング法、真空蒸着法などで成膜することが好ましい。また、基板をエッチングなどで直接加工して、コアマーク２０６を形成するなどしてもよい。
【００３３】
次に、コアマーク２０６を有する基板の一方の面に下部クラッド層２０２およびコア層２０４をこの順に成膜する（図１（ｃ））。下部クラッド層２０２およびコア層２０４の成膜方法としては特に限定されるものではないが、下部クラッド層２０２およびコア層２０４の構成元素を含む化学種を用いた気相成長法、例えば、ＣＶＤ法、スパッタリング法、真空蒸着法、ＦＨＤ（Ｆｌａｍｅ  Ｈｙｄｒｏｓｉｓ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法や塗布法などを用いることが好ましく、下部クラッド層２０２およびコア層２０４の材料として石英系ガラスを用いる場合には、生産性・膜質の観点からＣＶＤ法またはＦＨＤ法を用いることが特に好ましく、下部クラッド層２０２およびコア層２０４の材料としてポリマーを用いる場合には、簡便性の観点から塗布法を用いることが特に好ましい。
【００３４】
次に、コア層２０４上に、コア２１２のパターニングのためのコアマスク膜２０７を成膜する（図１（ｄ））。コアマスク膜２０７を成膜するときは、コアマーク２０６の上方部分の下部クラッド層２０２を治具などで覆って、成膜後のコアマスク膜２０７がコアマーク２０６の視認性を妨げないようにする。
【００３５】
コアマーク２０６と同様、コアマスク膜２０７の材質・成膜方法としては特に限定されるものではないが、例えば、ＷＳｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔなどの材質をスパッタリング法、真空蒸着法などで成膜することが好ましい。
【００３６】
次に、コアマスク膜２０７上にフォトレジスト２０８を塗布し、フォトマスク２０９を用いて、コア形状に対応する部分以外のフォトレジスト２０８を露光する（図１（ｅ））。その際には、基板上に設けたコアマーク２０６と、そのコアマーク２０６に対応してフォトマスク２０９に設けたマスクマーク２１０の位置を合わせた後、光を照射してコアマスク２１１に対応する部分以外のフォトレジスト２０８を露光する。このフォトマスク２０９は石英ガラス基板上にＣｒのコアマスク２１１のパターン２１９およびマスクマーク２１０を有したものであり、コアマスク２１１のパターンはマスクマーク２１０に対して正確に位置を制御されている。
【００３７】
図４はフォトマスク２０９を上方から見た図である。中央付近にはスポットサイズ変換光導波路のコアのパターン２１９を有し、端部にマスクマーク２１０を有している。マスクマーク２１０の形態としては特に限定されるものではなく、コアマーク２０６と対応した形状であればよいが、本実施態様ではマスクマーク２１０は幅６μｍで一辺４６μｍの十字型となっている。したがって、コアマーク２０６の幅１０μｍの十字型にマスクマーク２１０の幅６μｍの十字型を合わせれば、基板に対するフォトマスク２０９の位置を正確に合わせることができる。
【００３８】
次に、フォトレジストを用いてコアマスク膜２０７の不要な部分をエッチングにより除去し、コアマスク２１１を形成する（図１（ｆ））。
【００３９】
次に、コアマスク２１１を用いてコア２１２をパターニングする（図１（ｇ））。コア２１２は、その幅が一定である部分と幅が徐々に細くなるテーパ部分とを備えた形状を有している。ここで、コア２１２のパターニングの方法としては、特に限定されるものではないが、コア層２０４の不要部分をドライエッチングにより除去することが好ましい。
【００４０】
次に、コア２１２の上部に残存したコアマスク２１１をエッチングなどにより除去した後、上部クラッド層２０３を全面に成膜する（図１（ｈ））。上部クラッド層２０３の成膜方法としては特に限定されるものではないが、下部クラッド層２０２およびコア層２０４と同様、上部クラッド層２０３の構成元素を含む化学種を用いた気相成長法や塗布法などを用いることが好ましく、上部クラッド層２０３の材料として石英系ガラスを用いる場合には、上述の通りＣＶＤ法またはＦＨＤ法を用いることが特に好ましく、上部クラッド層２０３の材料としてポリマーを用いる場合には、上述の通り塗布法を用いることが特に好ましい。
【００４１】
次に、上部クラッド層２０３上に、棒状体２１８のパターニングのための棒状体マスク膜２１３を成膜する（図１（ｉ））。このとき、棒状体マスク膜２１３成膜後のコアマーク２０６の視認性を確保するため、コアマーク２０６上方部分の上部クラッド層２０３を治具などで覆うなどして成膜を行う。
【００４２】
コアマーク２０６と同様、棒状体マスク膜２１３の材質・成膜方法としては特に限定されるものではないが、例えば、ＷＳｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔなどの材質をスパッタリング法、真空蒸着法などで成膜することが好ましい。
【００４３】
次に、棒状体マスク膜２１３上にポジ型フォトレジスト２１４を塗布し、フォトマスク２１５を用いて、棒状体マスク２１７に対応する部分以外のフォトレジスト２１４を露光する（図１（ｊ））。その際には、基板上に設けたコアマーク２０６と、そのコアマーク２０６に対応してフォトマスク２１５に設けたマスクマーク２１６の位置を合わせた後、光を照射して棒状体マスク２１７に対応するフォトレジスト２１４を硬化させる。このフォトマスク２１５は石英ガラス基板上にＣｒの棒状体マスク２１７のパターンおよびマスクマーク２１６を有したものであり、棒状体マスク２１７のパターンはマスクマーク２１６に対して正確に位置を制御されている。このように基板２０１とフォトマスク２１５の位置を合わせることによって、コアマーク２０６に対する位置を正確に制御した棒状体マスク２１７を形成することができる（図１（ｋ））。
【００４４】
マスクマーク２１０と同様、マスクマーク２１６の形態としては特に限定されるものではなく、コアマーク２０６と対応した形状であればよく、例えば、図４に示したマスクマーク２１０と同じ形状でもよい。
【００４５】
次に、棒状体マスク２１７を用いて棒状体２１８をパターニングする（図１（ｌ））。ここで、棒状体２１８のパターニングの方法としては、特に限定されるものではないが、上部クラッド２０３および下部クラッド２０２の不要部分をドライエッチングにより除去して、クラッドに段差を形成することが好ましい。ここで、図１には、上部クラッドおよび下部クラッドの双方を除去して段差を形成した例であるが、必要に応じて、上部クラッドの一部を除去したり、基板の一部までまで除去するなど段差の形成の仕方は適宜選択可能である。
【００４６】
そして、棒状体２１８の上部に残存した棒状体マスク２１７をエッチングなどにより除去した後、棒状体２１８を覆うように光学樹脂層２０５を形成し（図１（ｍ））、これを硬化させる。以上のようにして、スポットサイズ変換素子のウエハーを作製できる。
【００４７】
その後、図１１に示すような溝を形成する。溝の形成方法としては特に限定されるものではないが、ダイシングにより加工することが好ましい。また、コア２１１などのパターニングと同様、光学樹脂層２０５，上部クラッド層２０３および下部クラッド層２０２をドライエッチングにより除去してもよい。
【００４８】
以上説明したように、本発明の第１の製造方法によれば、コアマーク２０６に対する位置を正確に制御した棒状体マスク２１７を形成することができるので、コア２１２と棒状体２１８の相対位置を正確に制御でき、ビーム形状の歪みが少なく、低損失のスポットサイズ変換導波路を作製することができる。
【００４９】
図２は本発明の好ましい実施態様であるスポットサイズ変換導波路の第２の製造方法を示した図である。簡単のため、棒状体は１本のみ表してある。第２の製造方法は、コア３１１をパターニングするためのコアマスク３１０とコアマーク３０６を同時に形成する点で、第１の製造方法と異なる。
【００５０】
以下、第１の製造方法と異なる点を中心に第２の製造方法を図を参照して説明する。
【００５１】
まず、所定の面積を有する石英ガラス製の基板３０１を用意し（図２（ａ））、基板の一方の面に下部クラッド層３０２およびコア層３０４をこの順に成膜する（図２（ｂ））。
【００５２】
次に、コア層３０４上に、コア３１１のパターニングのためのコアマスク膜３０７を成膜する（図２（ｃ））。
【００５３】
次に、コアマスク膜３０７上にポジ型フォトレジスト３０８を塗布し、フォトマスク３０９を用いて、コアマスク３１０およびコアマーク３０６に対応する部分以外のフォトレジスト３０８を露光する（図２（ｄ））。このフォトマスク３０９は石英ガラス基板上にＣｒのコアマスク３１０のパターンおよびコアマーク３０６を有したものであり、コアマスク３１０のパターンはコアマーク３０６に対して正確に位置を制御されている。
【００５４】
コアマーク３０６の形態としては特に限定されるものではないが、例えば、上述の第１の製造方法と同様の形状でもよい。
【００５５】
次に、フォトレジストを用いてコアマスク膜３０７の不要な部分をエッチングにより除去する（図２（ｅ））。このように、コア３１１をパターニングするためのコアマスク３１０とコアマーク３０６を同時に形成すれば、第１の製造方法のようにコアマスク３１０とコアマーク３０６の相対位置を特に合わせることなく、フォトマスク３０９により正確に制御することができる。
次に、不要なフォトレジストを除去した後、コアマスク３１０を用いてコア３１１をパターニングする（図２（ｆ））。
【００５６】
次に、コアマーク３０６を残したまま、コア３１１の上部に残存したコアマスク３１０をエッチングなどにより除去する（図２（ｇ））。その際には、コアマーク３０６のみを保護するようにフォトレジストを形成すればよいので、フォトレジスト形成時に必要なフォトマスク精度は緩くてもよい。
【００５７】
次に、上部クラッド層３０３を全面に成膜する（図２（ｈ））。
【００５８】
次に、上部クラッド層３０３上に、棒状体３１７のパターニングのための棒状体マスク膜３１２を成膜する（図２（ｉ））。このとき、棒状体マスク膜３１２成膜後のコアマーク３０６の視認性を確保するため、コアマーク３０６上方部分の上部クラッド層３０３を治具などで覆うなどして成膜を行う。
【００５９】
次に、棒状体マスク膜３１２上にフォトレジスト３１３を塗布し、棒状体３１７に対応する部分以外のフォトレジスト３１３を露光する（図２（ｊ））。その際には、基板上に設けたコアマーク３０６と、そのコアマーク３０６に対応してフォトマスク３１４に設けたマスクマーク３１５の位置を合わせた後、光を照射して棒状体３１７に対応するフォトレジスト３１３を露光する。このフォトマスク３１４は石英ガラス基板上にＣｒの棒状体３１７のパターンおよびマスクマーク３１５を有したものであり、棒状体３１７のパターンはマスクマーク３１５に対して正確に位置を制御されている。不要なフォトレジストをエッチングにより除去すれば、コアマーク３０６に対する位置を正確に制御した棒状体マスク３１６を形成することができる（図２（ｋ））。
【００６０】
次に、棒状体マスク３１６を用いて棒状体３１７をエッチングなどによりパターニングする（図２（ｌ））。
【００６１】
そして、棒状体３１７の上部に残存した棒状体マスク３１６をエッチングなどにより除去した後、棒状体３１７を覆うように光学樹脂層３０５を形成し（図２（ｍ））、これを硬化させる。以上のようにして、スポットサイズ変換素子のウエハーを作製できる。その後、図１１に示すような溝を形成する。
【００６２】
第２の製造方法によれば、コア３１１をパターニングするためのコアマスク３１０とコアマーク３０６を同時に形成するので、第１の製造方法のようにコアマスク３１０とコアマーク３０６の相対位置を特に合わせることなく、フォトマスク３０９により正確に制御することができ、工程を簡略化するとともに、製造歩留まりを向上することができる。また、スポットサイズ変換素子中に金属などのマスク膜を残存させないことが可能なので、金属とガラスなどの界面で生じるクラックなどを予防できる。
【００６３】
以上のような方法により、スポットサイズ変換光導波路を作製することができる。本実施態様の光導波路の製造方法は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されることはいうまでもない。
【００６４】
例えば、上記実施態様においては、第１の光導波路に対応する部分にも光学樹脂層が設けられているが、光学樹脂層は第２の光導波路のクラッドとして機能することから、第１の光導波路に対応する部分においては光学樹脂層を省略しても構わない。また、第２のクラッドとしても光学樹脂層を用いる必要はなく、下部クラッド層および上部クラッド層と屈折率が異なっている限り、他の材料を用いても構わない。
【００６５】
また、コアマークの位置は、第１の製造方法のような基板上や第２の製造方法のようなコア層上に限らず、例えば、基板に対してクラッド層やコア層の裏側や下部クラッド層上や下部クラッド層の内部、またはコアを認識できる範囲の上部クラッド層の内部でもよい。
【００６６】
また、石英ガラス製の基板の代わりに、例えば、熱酸化法によりＳｉ基板の表面にＳｉＯ２層を形成したものや、Ｓｉ基板上にＳｉＯ２を成膜したものなどを用いてもよい。下部クラッドより屈折率が小さくなる限りにおいて、ＢやＰなどを添加したＳｉＯ２などを成膜してもよい。
【００６７】
また、コアマークの形状、寸法および位置などは、例えば一辺１０μｍ程度の正方形や十字型など、コアマークとフォトマスクの位置合わせをしやすいように任意に選択可能である。
【００６８】
また、スポットサイズ変換光導波路に限らず、コアを囲むクラッドの棒状体とコアの位置を正確に制御する必要がある光導波路に適用することができる。すなわち、図１２に示した「２００２年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会  Ｃ−３−３５」のような棒状体を形成する際、クラッドに段差（この場合、断熱溝）を形成する位置を、コアに対して合わせる必要があるが、そのような場合にも、本発明を適用することが可能である。
【００６９】
また、クラッドの段差は上述のようにコアにほぼ平行してるものに限らず、例えば、フィルタを埋め込む場合のようにコアを横断する方向であったり、コアに対して斜め方向であってもよい。
【００７０】
【実施例】
［実施例１］
上記実施態様の光導波路の第１の製造方法により、φ３インチの石英ガラス基板の中央部には多数のスポットサイズ変換導波路のパターンを有し、外周部近傍には一辺２０μｍの４つの正方形が１０μｍ間隔の十字型を形成し格子状に整列した形状のコアマークを有する光導波路ウエハーを作製し、スポットサイズ変換導波路を作製した。
【００７１】
コア２１２（第１のコア）の材料としては、Ｇｅを添加したＳｉＯ２ガラス（屈折率：１．４５５８）を用い、下部クラッド２０２および上部クラッド２０３（第１のクラッド＝第２のコア）の材料としてはＢＰＳＧ（ＢとＰを添加したＳｉＯ２ガラス、屈折率：１．４５０１）を用い、光学樹脂層２０５（第２のクラッド）の材料としては光学接着剤（屈折率：１．４４３７）を用いた。
【００７２】
また、コア２１２（第１のコア）のサイズとしては、第１の光導波路に対応する部分の長さを２００μｍ、第１の光導波路に対応する部分の高さ及び幅をいずれも７μｍに設定し、遷移導波路に対応するテーパ部分の長さｘ２を１０００μｍに設定し、テーパ部分の先端の幅ｘ１を０．４μｍに設定した。
【００７３】
また、下部クラッド２０２及び上部クラッド２０３からなる棒状体（第１のクラッド＝第２のコア）については、長さを２４００μｍ、高さを３５μｍ、幅を３４μｍに設定した。このうち、第１のコアであるコア２１２の高さ及び幅が一定に設定されている２００μｍの区間（第１の光導波路に対応する部分）については第１のクラッドとして機能し、コア２１２が存在しない１２００μｍの区間（第２の光導波路に対応する部分）については第２のコアとして機能する。また、コア２１２がテーパ形状となっている１０００μｍの区間（遷移導波路に対応する部分）については、第１のクラッドとしての機能から第２のコアとしての機能へ徐々に変化する。
【００７４】
具体的には次のような工程でスポットサイズ変換光導波路を作製した。
【００７５】
まず、φ３インチで厚さ１ｍｍの石英ガラス製の基板２０１上に膜厚０．２μｍのＷＳｉをスパッタリング法により成膜し、一辺２０μｍの４つの正方形が１０μｍ間隔の十字型を形成し格子状に整列した形状のコアマーク２０６を、基板２０１の外周近傍に中心に対して９０度の間隔で４個形成した。次に、コアマーク２０６を有する基板２０１上に膜厚１４μｍのＢＰＳＧをＣＶＤ法により成膜して下部クラッド層２０２を形成後、その上にＧｅを添加したＳｉＯ２ガラスをＣＶＤ法により７μｍの膜厚で成膜してコア層２０４を形成した。次に、コアマーク２０６の視認性を確保するためにコアマーク２０６の上部を治具で保護して、コアマスク膜２０７であるＷＳｉを１μｍの膜厚でスパッタリング法により成膜した後、フォトレジスト２０８を塗布した。次に、コアマーク２０６と対応して幅６μｍで一辺４６μｍの十字型のマスクマーク２１０をコアマーク２０６と対応する位置に有し、中央部にはコアマスク２１１のパターン２１９を有するフォトマスク２０９を用いて、フォトマスク２０９に設けたマスクマーク２１０とコアマーク２０６の位置を合わせた後、光を照射してコアマスク２１１の部分のフォトレジストを硬化させた。次に、エッチングによりコアマスク２１１の部分のＷＳｉ膜だけを残して、不要な部分を除去した後、コア層２０４をエッチングして、高さ及び幅が７μｍのコア２１２を形成した。次に、コア２１２の上部に残ったＷＳｉを除去した後、膜厚２１μｍのＢＰＳＧをＣＶＤ法により成膜して上部クラッド層２０３を形成した。次に、コアマーク２０６の視認性を確保するためにコアマーク２０６の上部に位置するＢＰＳＧを治具で保護して、膜厚２μｍのＷＳｉをスパッタリング法により成膜した後、フォトレジスト２１４を塗布した。次に、コアマーク２０６と対応して幅６μｍで一辺４６μｍの十字型のマスクマーク２１６をコアマーク２０６と対応する位置に有し、中央部には棒状体マスク２１７のパターンを有するフォトマスク２１５を用いて、フォトマスク２１５に設けたマスクマーク２１６とコアマーク２０６の位置を合わせた後、光を照射して棒状体マスク２１７の部分のフォトレジストを硬化させた。次に、エッチングにより棒状体マスク２１７の部分のＷＳｉ膜だけを残して、不要な部分を除去した後、上部クラッド層２０３および下部クラッド層２０２をエッチングして、高さ３５μｍ、幅３４μｍの棒状体２１８を形成した。次に、棒状体２１８の上部に残ったＷＳｉを除去した後、厚さが０．１ｍｍ程度の光学接着剤２を塗布して光学樹脂層２０５を形成した。
【００７６】
このような構造を有するスポットサイズ変換光導波路に対し、第１の光導波路側から図５（ａ）に示す光電界モード分布（スポットサイズ＝約１０μｍ）を有する光を入射し、第２の光導波路側から出射する光の光電界モード分布を測定した。その結果、第２の光導波路側から出射する光の光電界モード分布は、図５（ｂ）に示す通りになった。図５（ｂ）に示すように、第２の光導波路から出射する光のスポットサイズは約２８μｍであり、２．８倍に拡大されていることが確認された。
【００７７】
［実施例２］
上記実施態様のスポットサイズ変換光導波路の第２の製造方法により、φ３インチの石英ガラス基板３０１の中央部には多数のスポットサイズ変換導波路のパターンを有し、外周部近傍には一辺２０μｍの４つの正方形が１０μｍ間隔の十字型を形成し格子状に整列した形状のコアマークを有する光導波路ウエハーを作製し、スポットサイズ変換導波路を作製した。
【００７８】
実施例２に含まれるスポットサイズ変換光導波路は、実施例１のそれと同じ材料・サイズからなる。
【００７９】
φ３インチで厚さ１ｍｍの石英ガラス製の基板３０１上に膜厚１４μｍのＢＰＳＧをＣＶＤ法により成膜して下部クラッド層３０２を形成し、その上にＧｅを添加したＳｉＯ２ガラスをＣＶＤ法により７μｍの膜厚で成膜してコア層３０４を形成した。次に、コアマスク層３０７であるＷＳｉを１μｍの厚さでスパッタリング法により成膜し、フォトレジスト３０８を塗布した。次に、一辺２０μｍの４つの正方形が６μｍ間隔の十字型を形成し格子状に整列した形状のパターンを基板３０１の中心に対して９０度の間隔で外周近傍に４個有し、中央部にはコアマスク３１０のパターンを有するフォトマスク３０９を用いて、コアマーク３０６及びコアマスク３１０の部分のフォトレジスト３０８を硬化させた。次に、エッチングによりコアマーク３０６およびコアマスク３１０の部分のＷＳｉ膜だけを残して不要な部分を除去した後、コア層３０４をエッチングして、一辺２０μｍの４つの正方形が１０μｍ間隔の十字型を形成し格子状に整列した形状であるコアマーク３０６および高さと幅が７μｍのコア３１２を形成した。次に、フォトレジストを塗布し、コアマーク３０６近傍部分のフォトレジストのみを硬化させた後、コアマーク３０６としてのＷＳｉ膜を残したまま、コアの上部に残ったＷＳｉ膜を除去した。次に、膜厚２１μｍのＢＰＳＧをＣＶＤ法により成膜して上部クラッド層３０３を形成した。次に、コアマーク３０６の視認性を確保するためにコアマーク３０６の上部に位置するＢＰＳＧを治具で保護して、棒状体マスク膜３１２であるＷＳｉ膜を２μｍの膜厚でスパッタリング法により成膜した後、フォトレジスト３１３を塗布した。次に、幅６μｍで一辺４６μｍの十字型のマスクマーク３１５をコアマーク３０６と対応する位置に有し、中央部には棒状体マスク３１６のパターンを有するフォトマスク３１４を用いて、フォトマスク３１４に設けたマスクマーク３１５とコアマーク３０６の位置を合わせた後、光を照射して棒状体マスク３１６の部分のフォトレジスト３１３を硬化させた。次に、エッチングにより棒状体３１７に対応する部分のＷＳｉ膜だけを残して、不要な部分を除去した後、ＢＰＳＧをエッチングして、高さ３５μｍ、幅３４μｍの棒状体３１７を形成した。次に、棒状体３１７の上部に残ったＷＳｉ膜を除去した後、厚さが０．１ｍｍ程度の光学接着剤を塗布し、光学樹脂層３０５を形成した。
【００８０】
このような構造を有するスポットサイズ変換光導波路に対し、第２の光導波路のほぼ中央部を分断する幅１００μｍの溝を設け、光フィルタを埋め込んだ。その結果、挿入損失１ｄＢ以下の良好な特性を有する光フィルタモジュールを作製することができた。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の製造方法では、コアの位置と棒状体の位置を制御するためのコアマークを設けて、コアマークに対してコアと棒状体のパターニングをすることによって、クラッドの棒状体に対するコアの位置を正確に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい一実施態様にかかる光導波路の製造方法を示す図である。
【図２】図１とは別の、本発明の好ましい一実施態様にかかる光導波路の製造方法を示す図である。
【図３】コアマーク２０６を有する基板２０１を上方から見た図およびコアマーク２０６の拡大図である。
【図４】フォトマスク２０９を上方から見た図およびマスクマークの拡大図である。
【図５】実施例１において光電界モード分布を示すグラフである。（ａ）は第１の光導波路側へ入射する光の光電界モード分布であり、（ｂ）は第２の光導波路側から出射する光の光電界モード分布である。
【図６】光導波路の一種である光ファイバを接続するフェルールを示す図であり、（ａ）は略斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【図７】図６に示すフェルール１０に光フィルタを装着した状態を示す図であり、（ａ）は略斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＥ−Ｅ線に沿った断面図である。
【図８】光導波路の一種である導波路埋め込み型光回路を示す図であり、（ａ）は略斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＦ−Ｆ線に沿った断面図である。
【図９】図８に示す導波路埋込型光回路２０に光フィルタを挿入した状態を示す図であり、（ａ）は略斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＧ−Ｇ線に沿った断面図である。
【図１０】回折現象に起因する損失発生のメカニズムを説明するための図であり、（ａ）はコア径が小さい場合、（ｂ）はコア径が大きい場合を示している。
【図１１】本発明にかかる導波路埋込型光回路１００を示した図であり、（ａ）は一方向から見た略斜視図、（ｂ）は逆方向から見た略斜視図、（ｃ）は図１（ａ）に示すＡ―Ａ線に沿った断面図であり、（ｄ）は図１（ａ）に示すＢ―Ｂ線に沿った断面図である。
【図１２】「２００２年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会  Ｃ−３−３５」の構造図である。
【符号の説明】
２０１、３０１  基板
２０２、３０２  下部クラッド
２０３、３０３  上部クラッド
２０４、３０４  コア層
２０５、３０５  樹脂層
２０６、３０６  コアマーク
２０７、３０７  コアマスク膜
２０８、２１４、３０８、３１３  フォトレジスト
２０９、２１５、３０９、３１４  フォトマスク
２１０、２１６、３１５  マスクマーク
２１１、３１０  コアマスク
２１２、３１１  コア
２１３、３１２  棒状体マスク膜
２１７、３１６  棒状体マスク
２１８、３１７  棒状体
【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】
2005017761.tif 000010
【図９】
2005017761.tif 000011
【図１０】
2005017761.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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