(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと該コアの周囲を囲むように形成されたクラッド層とが積層された基板を備えた光部品であって、
前記クラッド層の上面に導電体薄膜からなる光路切り替え用ヒータが設けられ、前記クラッド層の外周端が導電体薄膜で縁取られており、前記光部品が、熱光学効果型光スイッチであることを特徴とする光部品。
【請求項２】
基板上に下部クラッド層を形成する工程と、該下部クラッド層の上面にコアを形成する工程と、該下部クラッド層と該コアの上に上部クラッド層を形成し、前記下部クラッド層と前記上部クラッド層が一体化したクラッド層を形成する工程と、該クラッド層の上面に、導電体薄膜を形成する工程と、該導電体薄膜からなる光路切り替え用ヒータおよび光部品チップの縁取りを同時に形成する工程と、該光部品チップを切り出す工程とを備えたことを特徴とする光部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱光学効果型光スイッチなどの光部品およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱光学効果とは、熱による屈折率の変化のことである。この熱光学効果を利用した光部品としては、熱光学効果型光スイッチが挙げられる。
熱光学効果型光スイッチは、熱光学効果を利用して、光路の切り替えを行なうものであり、金属薄膜ヒータに通電することにより、光の出力ポートを切り替えられる光部品である。
【０００３】
図３は、従来の熱光学効果型光スイッチを示す平面図である。
この熱光学効果型光スイッチは、光導波路であるコア１と、コア１よりも屈折率が低いクラッド層２と、光導波路の光路切り替え用ヒータ３ａ、３ｂと、入射ポート７ａ、７ｂと、出射ポート８ａ、８ｂとを備えている。
コア１は光の導波路となるものであり、断面の一辺が５〜１０μｍの四角形である。さらに、この熱光学効果型光スイッチにおいては、図４に示すような１つのコア１ａが途中でコア１ｂとコア１ｃの２つに分岐しているＹ型分岐コアが形成されている。このＹ型分岐コアは直線部９ａと分岐部９ｂと分離部９ｃとから構成されている。
【０００４】
コア１を形成する材料としては、光通信用のプラスチックや石英ガラスが挙げられる。中でも、例えばフッ素化ポリイミド樹脂などのポリイミド系樹脂は熱光学効果が大きいため好ましい。
クラッド層２は、図示略のシリコン基板上にコア１の周囲を囲むように形成されている。また、クラッド層２を形成する材料としては、コア１を形成する材料と同様のものが挙げられる。
【０００５】
光路切り替え用ヒータ３は、金、チタン、アルミニウム、クロム、ニクロムなどの薄膜からなる線状のヒータである。この光路切り替え用ヒータ３ａおよび３ｂは、光が進行方向を切り替えられるか、または分岐されるＹ型分岐コアの直線部９ａのコア１ａから、分離部９ｃのコア１ｂおよび１ｃに沿って設けられている。また、光路切り替え用ヒータ３ａおよび３ｂは、クラッド層２の上面に設けられている。さらに、光路切り替え用ヒータ３ａ、３ｂの両端部には、例えば、四角形状の電極パッド５ａ、５ｂが設けられており、これらにはそれぞれ図示略の外部電極が接続されている。
光路の制御は、例えば、光路切り替え用ヒータ３ａを加熱すると、加熱された側のコア１ｂの屈折率が下がり、もう一方のコア１ｃに光が集中することを利用している。
すなわち、光路切り替え用ヒータ３ａを加熱すると、光はコア１ｃに導波され、光路切り替え用ヒータ３ｂを加熱すると、光はコア１ｂに導波される。
【０００６】
このような熱光学効果型光スイッチの製造方法を、以下に示す。
まず、図示略のシリコン基板の上面に、スピンコート法により下部クラッド層を形成し、その上面全体にコア１の厚さに相当するコア層を形成する。次いで、このコア層の上面にフォトリソグラフィーによりコア１のパターンをマスクした後に、このコア層をリアクティブイオンエッチングなどによって加工し、コア１を形成する。この時、コア１を１枚の基板上に複数個形成することができる。次いで、再びスピンコート法などにより、下部クラッド層およびコア１の上に、上部クラッド層を形成し、下部クラッド層と上部クラッド層が一体化したクラッド層２を形成する。
【０００７】
次いで、このクラッド層２の上に、スパッタ法などによって、金、チタン、アルミニウム、クロム、ニクロムなどからなる金属薄膜を形成する。次いで、フォトリソグラフィーにより光路切り替え用ヒータ３ａおよび３ｂのパターンをマスクした後に、金属薄膜をエッチングもしくはリフトオフして、光路切り替え用ヒータ３ａおよび３ｂを形成し、複数個の熱光学効果型光スイッチのチップが形成されたシリコン製基板を得る。
次いで、シリコン基板上に形成された複数個の熱光学効果型光スイッチのチップをダイシングソーなどの加工機で切り出し、熱光学効果型光スイッチのチップを得る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記熱光学効果型光スイッチの製造方法において、コア１およびクラッド層２を形成するには、ポリイミド系樹脂の前駆体のポリアミド酸などをシリコン基板上に塗布した後、このポリイミド系樹脂の前駆体を３００〜４００℃で加熱する方法が行なわれている。
ところで、ポリイミド系樹脂の熱膨張係数は、シリコンの熱膨張係数よりも大きい。したがって、コア１およびクラッド層２の形成後、これらを常温に戻すと、ポリイミド系樹脂とシリコンの熱膨張係数の差により、コア１およびクラッド層２には、収縮しようとする応力が発生する。
このような状態で、熱光学効果型光スイッチのチップを切り出すと、熱光学効果型光スイッチのチップの端部における残留応力により、コア１およびクラッド層２の端部がシリコン基板から浮き上がり、剥離することがあった。
【０００９】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、シリコン製の基板上に積層されたコアおよびクラッドが、剥離することがない光部品およびその製造方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、コアと該コアの周囲を囲むように形成されたクラッド層とが積層された基板を備えた光部品であって、前記クラッド層の上面に導電体薄膜からなる光路切り替え用ヒータが設けられ、前記クラッド層の外周端が導電体薄膜で縁取られており、前記光部品が、熱光学効果型光スイッチである光部品によって解決できる。
すなわち、前記課題は、基板上に下部クラッド層を形成する工程と、該下部クラッド層の上面にコアを形成する工程と、該下部クラッド層と該コアの上に上部クラッド層を形成し、前記下部クラッド層と前記上部クラッド層が一体化したクラッド層を形成する工程と、該クラッド層の上面に、導電体薄膜を形成する工程と、該導電体薄膜からなる光路切り替え用ヒータおよび光部品チップの縁取りを同時に形成する工程と、該光部品チップを切り出す工程とを備えた光部品の製造方法によって解決できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の光部品の一例として、熱光学効果型光スイッチを示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩで切断した状態を示す断面図である。
この例の熱光学効果型光スイッチは、シリコン製の基板１１上に、光導波路であるコア１２と、コア１２よりも屈折率が低いクラッド層１３と、光導波路の光路切り替え用ヒータ１４ａおよび１４ｂと、クラッド層１３の上面の外周端を縁取っている導電体薄膜１５とから概略構成されている。
また、この例の熱光学効果型光スイッチは、２つの入射ポート１８ａ、１８ｂと、２つの出射ポート１９ａ、１９ｂとが設けられている２×２の熱光学効果型光スイッチである。
この２×２熱光学効果型光スイッチの使用例として、例えば、ＡＤＭ（Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ  Ｍｏｄｕｌｅ）に使用する場合、一方の入射ポート１８ａは、波長分波器に接続されるものであり、他方の入射ポート１８ｂは、アドする光を入射するためのものである。
また、一方の出射ポート１９ａは、波長合波器に接続されるものであり、他方の出射ポート１９ｂは、ドロップする光を出射するためのものである。
【００１２】
基板１は、シリコンで形成された厚さ１００〜１０００μｍ程度の平板である。基板１の大きさは、熱光学効果型光スイッチの大きさに応じて、適宜設定される。
【００１３】
コア１２は、図２に示すように、その断面の形状が５〜１０μｍ程度の四角型である。コア１２を形成する材料としては、熱光学効果が大きいプラスチックが挙げられ、例えば、フッ素化ポリイミド樹脂などのポリイミド系樹脂、シリコーン樹脂、フッ素化ポリメタクリレートなどのメタクリル樹脂などが挙げられる。これらは、熱光学係数が石英ガラスなどのガラス材料と比較して一桁大きく、コア１２に適した材料である。
【００１４】
クラッド層１３は、基板１１上にコア１２の周囲を囲むように形成されているものであり、厚さは数十μｍである。また、クラッド層１３を形成する材料としては、コア１２を形成する材料と同様のものが挙げられるが、コア１２よりも屈折率が低いものが用いられる。
【００１５】
特に、コア１２およびクラッド層１３を形成する材料として、ポリイミド系樹脂が用いられる場合、この樹脂の前駆体の所定量をシリコン製の基板上に塗布した後に、３００〜４００℃に加熱して、コア１２およびクラッド層１３を形成する。
ここで用いられるポリイミド系樹脂の前駆体としては、ポリアミド酸が用いられ、その具体例として、２，２´−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物（６ＦＤＡ）、４，４´−オキシジアニリン（ＯＤＡ）および２，２´−ビス（トリフルオロメチル）−４，４´−ジアミノビフェニルなどが挙げられる。
【００１６】
光路切り替え用ヒータ１４ａおよび１４ｂは、金、チタン、アルミニウム、クロム、ニクロムなどの薄膜からなる線状のヒータである。この光路切り替え用ヒータ１４ａおよび１４ｂは、クラッド層１３の上面に設けられている。これら光路切り替え用ヒータ１４ａおよび１４ｂの両端部には、例えば四角形状の電極パッド１６ａ、１６ｂが設けられており、これらにはそれぞれ図示略の外部電極が接続されている。
【００１７】
導電体薄膜１５は、光路切り替え用ヒータ１４ａおよび１４ｂと同様に、金、チタン、アルミニウム、クロム、ニクロムなどの薄膜からなり、クラッド層１３の上面の外周端を覆っている線状の縁取りである。
導電体薄膜１５の厚さは０．５〜２．０μｍ程度、好ましくは０．５〜１．０μｍである。導電体薄膜１５の幅は５〜２０μｍ程度、好ましくは６〜８μｍである。また、導電体薄膜１５の形状は、熱光学効果型光スイッチの形状に応じて、任意に設定することができる。
この導電体薄膜１５が、クラッド層１３の上面の外周端に存在すれば、導電体薄膜１５の剛性により、コア１２およびクラッド層１３の弾性変形を抑制することができる。したがって、熱光学効果型光スイッチのチップの端部における残留応力により、コア１２およびクラッド層１３が基板１１から浮き上がり、剥離するのを防止することができる。
【００１８】
また、本発明の光部品の他の例としては、例えば、プラスチックからなるコアと、このコアの周囲を囲むように形成されたプラスチックからなるクラッド層とが積層された基板を備えた可変光アッテネータ、導波路型グレーティングフィルタなどが挙げられる。
【００１９】
この例の熱光学効果型光スイッチの製造方法を示して、本発明の光部品の製造方法を説明する。
まず、シリコン製の基板の上面に、例えば、ポリイミド系樹脂の前駆体のポリアミド酸などをスピンコート法により塗布し、３００〜４００℃に加熱して、下部クラッド層を形成する。次いで、下部クラッド層の上面全体に、ポリイミド系樹脂の前駆体のポリアミド酸などをスピンコート法により塗布し、３００〜４００℃に加熱して、コア１２の厚さに相当するコア層を形成する。次いで、このコア層を、フォトリソグラフィーにより形成したコア１２のパターンに沿って、リアクティブイオンエッチングなどによって加工し、コア１２を形成する。次いで、下部クラッド層およびコア１２の上に、ポリイミド系樹脂の前駆体のポリアミド酸などをスピンコート法により塗布し、３００〜４００℃に加熱して、上部クラッド層を形成し、下部クラッド層と上部クラッド層が一体化したクラッド層１３を形成する。
【００２０】
次いで、このクラッド層１３の上面の全面に、スパッタ法などによって、金、チタン、アルミニウム、クロム、ニクロムなどの金属からなる導電体薄膜を形成する。次いで、フォトリソグラフィーにより光路切り替え用ヒータ１４ａ、１４ｂおよび導電体薄膜１５のパターンをマスクした後に、導電体薄膜をエッチングして、光路切り替え用ヒータ１４ａ、１４ｂおよび導電体薄膜１５を形成し、複数個の熱光学効果型光スイッチのチップが形成されたシリコン製の基板を得る。次いで、このシリコン製の基板上に形成された複数個の熱光学効果型光スイッチのチップをダイシングソーなどの加工機で切り出し、熱光学効果型光スイッチのチップを得る。
【００２１】
この例の熱光学効果型光スイッチの製造方法にあっては、光路切り替え用ヒータ１４ａ、１４ｂおよびクラッド層１３の上面の外周端を縁取っている導電体薄膜１５を同時に形成することができるから、工程数が増えることがない。したがって、残留応力により、コア１２およびクラッド層１３が基板１１から剥離することのない熱光学効果型光スイッチを容易に製造することができる。
【００２２】
以下、図１および図２を用いて、具体的な実施例を示して本発明の効果を明らかにする。
（実施例１）
厚さ１０００μｍのシリコン製の基板の上面に、ポリアミド酸をスピンコート法により塗布し、３６０℃以上、８時間程度加熱して、下部クラッド層を形成した。次いで、下部クラッド層の上面全体に、ポリイミド系樹脂の前駆体のポリアミド酸などをスピンコート法により塗布し、３６０℃以上、８時間程度加熱して、コア１２の厚さに相当するコア層を形成した。次いで、このコア層を、フォトリソグラフィーにより形成したコア１２のパターンに沿って、リアクティブイオンエッチングによって加工し、７．０μｍ角のコア１２を形成した。次いで、下部クラッド層およびコア１２の上に、ポリアミド酸をスピンコート法により塗布し、３６０℃以上、８時間程度加熱して、上部クラッド層を形成し、下部クラッド層と上部クラッド層が一体化した厚さ３５μｍのクラッド層１３を形成した。次いで、このクラッド層１３の上面の全面に、スパッタ法によって、金およびクロムからなる導電体薄膜を形成した。次いで、フォトリソグラフィーにより光路切り替え用ヒータ１４ａ、１４ｂおよび導電体薄膜１５のパターンをマスクした後に、導電体薄膜をエッチングして、光路切り替え用ヒータ１４ａ、１４ｂおよび熱光学効果型光スイッチのチップの外周端を縁取っている導電体薄膜１５を形成し、複数個の熱光学効果型光スイッチのチップが形成されたシリコン製の基板を得た。
次いで、この複数個の熱光学効果型光スイッチのチップを、ダイシングソーで切り出し、複数個の導電体薄膜１５からなる縁取りを有する熱光学効果型光スイッチのチップを得た。
【００２３】
（実施例２）
シリコン製の基板上に形成されたクラッド層１３の上面に、熱光学効果型光スイッチのチップの外周端を縁取っている導電体薄膜１５を形成した部分と形成しない部分を交互に設けた以外は、実施例１と同様にして、複数個の導電体薄膜１５からなる縁取りを有する熱光学効果型光スイッチのチップおよび導電体薄膜１５からなる縁取りを有さない熱光学効果型光スイッチのチップを得た。
【００２４】
（比較例１）
シリコン製の基板上に形成されたクラッド層１３の上面に、導電体薄膜１５を形成しなかった以外は、実施例１と同様にして、複数個の導電体薄膜１５からなる縁取りを有さない熱光学効果型光スイッチのチップを得た。
【００２５】
実施例１で得られた熱光学効果型光スイッチのチップにあっては、シリコン製の基板からダイシングソーで切り出した後も、コア１２およびクラッド層１３が基板１１から浮き上がることはなく、剥離することもなかった。
実施例２で得られた熱光学効果型光スイッチのチップにあっては、シリコン製の基板からダイシングソーで切り出した後、導電体薄膜１５からなる縁取りを有するチップは、コア１２およびクラッド層１３が基板１１から浮き上がることはなく、剥離することもなかった。一方、導電体薄膜１５からなる縁取りを有さないチップは、コア１２およびクラッド層１３が基板１１から浮き上がり、剥離した。
比較例１で得られた熱光学効果型光スイッチのチップにあっては、シリコン製の基板からダイシングソーで切り出した後、コア１２およびクラッド層１３が基板１１から浮き上がり、剥離した。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光部品は、コアと該コアの周囲を囲むように形成されたクラッド層とが積層された基板を備えた光部品であって、前記クラッド層の上面の外周端が導電体薄膜で縁取られているから、光部品の端部の残留応力により、コアおよびクラッド層が基板から浮き上がり、剥離するのを防止することができる。
また、本発明の光部品の製造方法は、基板上に下部クラッド層を形成する工程と、該下部クラッド層の上面にコアを形成する工程と、該下部クラッド層と該コアの上に上部クラッド層を形成し、前記下部クラッド層と前記上部クラッド層が一体化したクラッド層を形成する工程と、該クラッド層の上面に、導電体薄膜からなる光部品チップの縁取りを形成する工程と、該光部品チップを切り出す工程とを備えているから、光部品のクラッド層の上面に形成される光路切り替え用ヒータと、光部品のクラッド層の上面の外周端を縁取っている導電体薄膜とを同時に形成することができるため、残留応力により、コアおよびクラッド層が基板から剥離することのない光部品を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の光部品の一例を示す平面図である。
【図２】  本発明の光部品の示す断面図であり、図１のＩＩ−ＩＩで切断した状態を示す断面図である。
【図３】  従来の熱光学効果型光スイッチを示す平面図である。
【図４】  従来の熱光学効果型光スイッチにおけるＹ型分岐コアの一例を示す平面図である。
【符号の説明】
１１・・・基板、１２・・・コア、１３・・・クラッド層、１４ａ，１４ｂ・・・光路切り替え用ヒータ、１５・・・導電体薄膜、１６ａ，１６ｂ・・・電極パッド、１８ａ，１８ｂ・・・入射ポート、１９ａ，１９ｂ・・・出射ポート
【図１】
0003977047.tif 000002
【図２】
0003977047.tif 000003
【図３】
0003977047.tif 000004
【図４】
0003977047.tif 000005