(57)【要約】【課題】光導波路の特性を向上させることが可能な光導波路の作製方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の光導波路の作製方法は、第一の基板上にコア膜を形成するコア膜形成工程Ｓ１と、コア膜を加工して矩形断面形状を有するコアを形成するコア膜加工工程Ｓ２と、第二の基板にコアに対応する溝を形成する溝形成工程Ｓ３と、第一の基板に形成されたコアと第二の基板に形成された溝とを互いに対応させて第一の基板と第二の基板とを接合する接合工程Ｓ４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の基板上にコア膜を形成するコア膜形成工程と、
前記コア膜を加工して前記第一の基板上に矩形断面形状を有するコアを形成するコア膜加工工程と、
第二の基板に前記コアに対応する溝を形成する溝形成工程と、
前記第一の基板に形成された前記コアと前記第二の基板に形成された前記溝とを互いに対応させて前記第一の基板と前記第二の基板とを接合する接合工程と、
を備えることを特徴とする光導波路の作製方法。
【請求項２】
前記接合工程において、前記第一の基板と前記第二の基板との接合に接着剤を用いることを特徴とする請求項１に記載の光導波路の作製方法。
【請求項３】
前記第一及び前記第二の基板が石英ガラス基板であり、前記コア膜が屈折率上昇用ドーパントが添加された石英ガラスであることを特徴とする請求項１に記載の光導波路の作製方法。
【請求項４】
前記コア膜加工工程において、前記コアを形成すると共に前記コアの厚さより薄い膜を前記コアと同一面上に残すように前記コア膜を加工し、
前記接合工程において、1200℃以上に加熱することにより第一の基板と第二の基板とを接合することを特徴とする請求項３に記載の光導波路の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光導波路の作製方法として、基板上に形成されたコアをリッジ形状に加工し、火炎堆積法（FHD）、プラズマCVD法などを用いて、基板及びコア上にオーバークラッドガラスを堆積してコアの上面と側面を覆うオーバークラッドを形成する方法がある（下記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１２５７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、FHD法では高温のため所望の形状が得られにくく、さらにオーバークラッドに添加物を加えるため残留応力による偏波特性の劣化が懸念される。また、PVD法やCVD法ではボイドが残って十分な特性が得られにくい。
【０００４】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、光導波路の特性を向上させることが可能な光導波路の作製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】
【０００５】
本発明の光導波路の作製方法は、第一の基板上にコア膜を形成するコア膜形成工程と、コア膜を加工して第一の基板上に矩形断面形状を有するコアを形成するコア膜加工工程と、第二の基板にコアに対応する溝を形成する溝形成工程と、第一の基板に形成されたコアと第二の基板に形成された溝とを互いに対応させて第一の基板と第二の基板とを接合する接合工程と、を備える。
【０００６】
本発明の光導波路の作製方法によれば、第一の基板に形成された矩形断面形状を有するコアと第二の基板に形成された溝とを対応させて、第一の基板と第二の基板とを接合するので、オーバークラッドを第二の基板で構成することとなる。よって、ガラスを堆積してオーバークラッドを形成する場合に発生するボイドの発生又は変形を防止することができる。よって、損失を低減して、特性の向上した光導波路を作製することができる。
【０００７】
また、本発明の光導波路の作製方法は、接合工程において、第一の基板と第二の基板との接合に接着剤を用いることも好ましい。このようにして、第一の基板と第二の基板とを確実に接合することができる。
【０００８】
また、本発明の光導波路の作製方法は、第一及び第二の基板が石英ガラス基板であり、コア膜が屈折率上昇用ドーパントが添加された石英ガラスであることも好ましい。このようにして、第一及び第二の基板の屈折率をコアの屈折率よりも低く設定して、コアに対して第一及び第二の基板をクラッドとして適切に機能させることができる。また、コアの周囲を同一材質の第一の基板と第二の基板とで囲むこととなる。よって光導波路の偏波特性が向上し、より特性の向上した光導波路を作製することができる。屈折率上昇用ドーパントとしては、例えばGeが使用できる。
【０００９】
また、本発明の光導波路の作製方法は、コア膜加工工程において、コアを形成すると共に、コアの厚さより薄い膜をコアと同一面上に残すように前記コア膜を加工し、接合工程において、１２００℃以上に加熱することにより第一の基板と第二の基板とを接合することも好ましい。
【００１０】
このように第一及び第二の基板が石英ガラス基板であり、コア膜が屈折率上昇用ドーパントが添加された石英ガラスである場合、一般にコア膜加工工程において形成される膜及びコアは、第一及び第二の基板よりも低い温度で軟化する。そして、接合工程において、１２００℃以上に加熱するので、膜及びコアが軟化して、膜及びコアと第一の基板及び第二の基板との密着性が向上する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光導波路の作製方法によれば、光導波路の特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る光導波路の作製方法の工程を示す図である。本実施形態に係る光導波路の作製方法は、コア膜形成工程Ｓ１、コア膜加工工程Ｓ２、溝形成工程Ｓ３、及び接合工程Ｓ４を備える。続いて、図２を参照して、第１実施形態に係る光導波路の作製方法の各工程について説明する。図２は、第１実施形態に係る光導波路の作製方法を示す断面図である。
【００１４】
コア膜形成工程Ｓ１において、図２（ａ）に示すように、第一の基板１１上にコア膜１２を形成する。第一の基板１１は、直径４インチ程度、厚さ０．５ｍｍ程度の石英ガラス基板である。コア膜１２は、プラズマCVD法を用いて屈折率上昇用ドーパントとしてGeが添加された石英ガラス膜を厚さ７．５μｍ程度堆積して形成される。コア膜１２を形成する方法としては、FHD法またはスパッタ等を用いてもよい。
【００１５】
コア膜形成工程Ｓ１の後、コア膜加工工程Ｓ２が行われる。図２（ｂ）に示すように、コア膜加工工程Ｓ２において、コア膜１２を加工して矩形断面形状を有するコア１２ａを形成する。コア膜１２の上面に、導波路回路パターンに対応するフォトマスクを形成し、フォトリソグラフィー及びリアクティブイオンエッチングを用いて、導波路回路パターンに沿ったコア１２ａを形成する。
【００１６】
本実施形態では、コア１２ａの周囲のコア膜１２を除去し、コア１２ａは、断面が幅７．５μm、高さ７．５μmの正方形となるように形成される。その後、コア１２ａが形成された第一の基板１１Ａを酸素雰囲気中、温度１０００℃で８時間アニールする。
【００１７】
また、溝形成工程Ｓ３において、第二の基板１３にコア１２ａに対応する溝１４を形成する。まず、図２（ｃ）に示すように、第一の基板１１と同様な材質である石英ガラス製であって、直径４インチ程度、厚さ０．５ｍｍ程度の第二の基板１３を準備する。続いて、図２（ｄ）に示すように、第二の基板１３の主面に、コア１２ａのパターンに対応するフォトマスクを形成し、フォトリソグラフィー及びリアクティブイオンエッチングを用いて、コア１２ａのパターンに対応する溝１４を形成する。溝１４の断面は、幅８．５μm、深さ７．７μmの長方形であり、溝１４にコア１２ａがはまるように形成される。
【００１８】
そして、コア１２ａが形成された第一の基板１１Ａと溝１４が形成された第二の基板１３Ａとを、バッファードフッ酸を含む洗浄液で洗浄し、乾燥する。その後、洗浄した第一の基板１１Ａ及び第二の基板１３Ａの表面をシランカップリング剤を用いて処理し、溝１４が形成された第二の基板１３Ａの表面に接着剤をスピンコーターで塗布する。接着剤としては、例えば、粘度が１００cP以下程度のエポキシ系UV接着剤を用いる。
【００１９】
次に、接合工程Ｓ４において、図２（ｅ），（ｆ）に示すように、コア１２ａと溝１４を対応させて第一の基板１１Ａと第二の基板１３Ａとを接合する。まず、第一の基板１１Ａのコア１２ａが形成された面と第二の基板１３Ａの溝１４が形成された面とが間隔をあけて対向するように、第一の基板１１Ａと第二の基板１３Ａとを露光機にセットする。露光機は、フォトリソグラフィーで用いられる密着型の露光機である。第一の基板１１Ａを露光機のフォトマスクホルダにセットし、第二の基板１３Ａを露光機の基板ホルダにセットする。
【００２０】
そして、露光機の接眼レンズでコア１２ａのパターンと溝１４のパターンとを見て、双方のパターンが重なるように第一の基板１１Ａと第二の基板１３Ａの位置合わせを行う。パターンが重なったら、第一の基板１１Ａと第二の基板１３Ａとを密着させ、第一及び第二の基板１１Ａ，１３Ａの全面にＵＶ光を照射して接着剤を硬化させ、第一の基板１１Ａと第二の基板１３Ａとを接着する。このようにして光導波路１０Ａが作製される。
【００２１】
光導波路１０Ａでは、接着剤によって互いに接着された第一の基板１１及び第二の基板１３Ａが、コア１２ａに対するクラッドとして機能する。断面四角形状のコア１２ａの一面が第一の基板１１と接し、コア１２ａの他三面が第二の基板１３Ａの溝１４を構成する３面とそれぞれ接している。すなわち、コア１２ａの周囲は、互いに材質が同じ第一及び第二の基板１１，１３Ａに接している。
【００２２】
引き続いて、本実施形態に係る光導波路の作製方法による効果について説明する。本実施形態の光導波路の作製方法によれば、第一の基板１１Ａに形成された矩形断面形状を有するコア１２ａと第二の基板１３Ａに形成された溝１４とを対応させて、第一の基板１１と第二の基板１３Ａとを接合するので、オーバークラッドを第二の基板１３Ａで構成することとなる。よって、ガラスを堆積してオーバークラッドを形成する場合に発生するボイドの発生及び変形を防止することができる。従って、より損失が少ない特性の向上した光導波路１０Ａを作製することができる。
【００２３】
また、従来のように、基板上にコアを形成し、基板及びコア上にオーバークラッドガラスを堆積して作製した光導波路は、基板とオーバークラッドの特性が異なる。すなわち、コアの四方を囲むクラッドの特性が異なることにより、偏波特性が劣化する。
【００２４】
それに対して、本実施形態に係る光導波路の作製方法によれば、第一の基板１１Ａに形成された矩形断面形状を有するコア１２ａと第二の基板１３Ａに形成された溝１４とを対応させて、互いに同じ材質の第一の基板１１と第二の基板１３Ａとを接合するので、コア１２ｂの周囲を同一材質の第一の基板１１と第二の基板１３Ａとで囲むことができる。よって、光導波路１０Ｂの偏波特性が向上する。
【００２５】
また、従来では、オーバークラッドガラスを堆積するための装置が必要であった。特に、ボイド等を低減するためにより高温、且つより高圧雰囲気で堆積を行うＨＩＰ法を用いる場合には、より大掛かりな装置が必要であった。
【００２６】
それに対して本実施形態では、第一及び第二の基板１１、１３Ａによってコア１２ａの周囲を覆いクラッドを構成するので、ガラスを堆積する工程及び装置は不要である。なお、本実施形態において、第一の基板１１Ａと第二の基板１３Ａとを接合する際に用いる装置は、フォトリソグラフィーで用いる露光機であるので、接合工程Ｓ４において新たな装置は不要である。
【００２７】
また、上記従来の方法で作製した光導波路を実装するには、光導波路に補強版を貼り付ける必要がある。それに対して、本実施形態の光導波路の作製方法では、オーバークラッドを構成する第二の基板１３Ａを、従来のオーバークラッドの厚さと補強版に相当する厚さとを合わせた厚さとすることができる。よって、光導波路を実装する場合に、補強板を貼り付ける必要がなくなる。すなわち、本実施形態の光導波路の作成方法により光導波路を作製することにより、デバイス実装工程での補強板貼り付けまで考えたときの総工程数を減らすことができる。
【００２８】
なお、第１実施形態に係る光導波路の作製方法により作製した光導波路１０Ａをダイシングして各チップに分割し、端面を研磨し、端面に光ファイバアレイを接続して、光導波路デバイスを作製した。このようにして作製した長さ３．５cmの直線導波路の挿入損失（両端の光ファイバの接続部の損失と導波路の損失を合わせた損失）は、1dBであった。
【００２９】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る光導波路の作製方法は、第１実施形態と同様に、コア膜形成工程Ｓ１、コア膜加工工程Ｓ２、溝形成工程Ｓ３、及び接合工程Ｓ４を備える。図３を参照して、第２実施形態に係る光導波路の作製方法の各工程について説明する。図３は、第２実施形態に係る光導波路の作製方法を示す断面図である。
【００３０】
コア膜形成工程Ｓ１において、第１実施形態と同様に、直径４インチ程度、厚さ０．５ｍｍ程度の石英ガラス基板である第一の基板１１上にコア膜１２を形成する。コア膜１２は、屈折率上昇用ドーパントとしてGeが添加された石英ガラス膜であり、プラズマCVD法を用いて８．０μｍ程度の厚さに堆積して形成される（図３（ａ））。
【００３１】
コア膜形成工程Ｓ１の後、コア膜加工工程Ｓ２が行われる。図３（ｂ）に示すように、コア膜加工工程Ｓ２において、コア膜１２を加工して矩形断面形状を有するコア１２ｂ及び膜１２ｃを形成する。コア膜１２の上面に、導波路回路パターンに対応するフォトマスクを形成し、フォトリソグラフィー及びリアクティブイオンエッチングを用いて、導波路回路パターンに沿ったコア１２ｂを形成する。
【００３２】
コア１２ｂを形成すると共に、コア１２ｂの周囲は、コア１２ｂの厚さよりも薄い膜１２ｃを残して加工する。コア１２ｂは断面が幅７．５μm、高さ７．５μm、膜１２ｃは厚さ０．５μｍとなるように加工する。
【００３３】
また、溝形成工程Ｓ３において、第一実施形態と同様に、直径４インチ程度、厚さ０．５ｍｍ程度の石英ガラス基板である第二の基板１３にコア１２ｂに対応する溝１４を形成する（図３（ｃ），（ｄ））。そして、コア１２ｂ及び膜１２ｃが形成された第一の基板１１Ｂと溝１４が形成された第二の基板１３Ａとを、共にバッファードフッ酸を含む洗浄液で洗浄し、乾燥する。
【００３４】
次に、接合工程Ｓ４において、図３（ｅ）に示すように、コア１２ｂと溝１４とを対応させて第一の基板１１Ｂと第二の基板１３Ａとを接合する。まず、第一の基板１１Ｂのコア１２ｂが形成された面と第二の基板１３Ａの溝１４が形成された面とが間隔をあけて対向するように、第一の基板１１Ｂと第二の基板１３Ａとを露光機にセットする。露光機は、フォトリソグラフィーで用いられる密着型の露光機である。第一の基板１１Ｂを露光機のフォトマスクホルダにセットし、第二の基板１３Ａを露光機の基板ホルダにセットする。
【００３５】
そして、露光機の接眼レンズでコア１２ｂのパターンと溝１４のパターンとを見て、双方のパターンが重なるように第一の基板１１Ｂと第二の基板１３Ａの位置合わせを行う。パターンが重なったら、第一の基板１１Ｂと第二の基板１３Ａを密着させる。密着させた第一及び第二の基板１１Ｂ，１３Ａの上下を耐熱性の板（例えばSiC板）で挟み込んで、酸素雰囲気中、１３００℃で２０時間、熱処理を行う。
【００３６】
Geが添加された石英ガラスの膜１２ｃ及びコア１２ｂは、石英ガラス基板である第一及び第二の基板１１Ｂ，１３Ａよりも低い温度で軟化する。すなわち、１３００℃で２０時間加熱することにより、膜１２ｃ及びコア１２ｂが軟化して、膜１２ｃ及びコア１２ｂと第一の基板及び第二の基板との密着性を良くすることができる。なお、Ge添加石英ガラスの膜１２ｃを厚くすると、そこにコア１２ｂから光が漏れて損失の原因となるが、1μm以下程度の厚さの層であれば光学特性への影響は小さい。
【００３７】
このようにして光導波路１０Ｂが作製される。光導波路１０Ｂでは、互いに接着された第一の基板１１及び第二の基板１３Ａが、コア１２ａに対するクラッドとして機能する。そして、第一の基板１１と第二の基板１３Ａとは、コア１２ｂと同じ材質の膜１２ｃを介して接着されている。また、断面四角形状のコア１２ｂの一面が第一の基板１１と接し、コア１２ｂの他三面が第二の基板１３Ａと接している。すなわち、コア１２ｂの周囲は、互いに材質が同じ第一及び第二の基板１１，１３Ａに接している。
【００３８】
第２実施形態の光導波路の作製方法によれば、第一の基板１１Ｂに形成された矩形断面形状を有するコア１２ｂと第二の基板１３Ａに形成された溝１４とを対応させて、第一の基板１１と第二の基板１３Ａとを接合するので、オーバークラッドを第二の基板１３Ａで構成することとなる。よって、ガラスを堆積してオーバークラッドを形成する場合に発生するボイド又は変形の発生を防止することができる。従って、損失の少なくより特性の向上した光導波路１０Ｂを作製することができる。
【００３９】
また、第一の基板１１Ｂに形成された矩形断面形状を有するコア１２ｂと第二の基板１３Ａに形成された溝１４とを対応させて、互いに同じ材質の第一の基板１１と第二の基板１３Ａとを接合するので、コア１２ｂの周囲を同一材質の第一の基板１１と第二の基板１３Ａとで囲むことができる。よって、光導波路１０Ｂの偏波特性が向上する。
【００４０】
なお、第２実施形態に係る光導波路の作製方法により作製した光導波路１０Ｂをダイシングして各チップに分割し、端面を研磨し、端面に光ファイバアレイを接続して、光導波路デバイスを作製した。このようにして作製した長さ３．５cmの直線導波路の挿入損失（両端の光ファイバの接続部の損失と導波路の損失を合わせた損失）は、1dBであった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施形態に係る光導波路の作製方法の工程を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る光導波路の作製方法を示す断面図である。
【図３】第２実施形態に係る光導波路の作製方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０Ａ，１０Ｂ…光導波路、１１…第一の基板、１１Ａ…第一の基板、１２ａ，１２ｂ…コア、１２…コア膜、１３…第二の基板、１３Ａ…第二の基板、１４…溝。
【図１】
2007147751.tif 000003
【図２】
2007147751.tif 000004
【図３】
2007147751.tif 000005