(57)【要約】      （修正有）【課題】簡素な手順のスポット変換部を備えた光導波路の作製方法を提供する。【解決手段】コア部１２の前端側にスポット変換部を備えた光導波路の製造方法であって、基板１０ｂ上に下方クラッド層１１ｂとコア層１２ｂとを順に積層した処理基板１００上に壁部２１を形成するステップ（ｓ２ａ、ｓ２ｂ）と、スピンコート法によりレジストを塗布することで回転中心５０に対して壁部の外壁面２１ｏから外方に向かって下方に傾斜するレジスト傾斜面３１を形成するステップ（ｓ３ａ、ｓ３ｂ）と、物理エッチングによりレジスト傾斜面に沿うコア傾斜面３２をコア層に形成するステップ（ｓ４ａ、ｓ４ｂ）と、レジストの膜２２と壁部を除去するステップ（ｓ５ａ、ｓ５ｂ）と、処理基板上に上方クラッド層１３ｂを形成するステップ（ｓ６ａ、ｓ６ｂ）と、コア傾斜面の斜面途上を壁面法線方向と直交する面で切断してコア部の前端開口を形成するステップとを含む。【選択図】図２
2016014719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後端開口から矩形の断面形状を維持しながら前方に延長する途上で徐々に断面積が拡大して矩形状の前端開口に至るスポット変換部が形成されたコア部と、当該コア部の下面側に積層された下方クラッド部と、前記コア部の上面側に積層された上方クラッド部とを備えた光導波路の製造方法であって、
基板上に前記下方クラッド部に対応する下方クラッド層と、前記コア部に対応するコア層とがこの順に積層されてなる処理基板上に上方に突出する壁部を形成する壁部形成ステップと、
前記処理基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成ステップと、
前記レジスト膜が形成された状態の前記処理基板の上面を物理エッチングするエッチングステップと、
前記処理基板上の前記レジスト膜および前記壁部を除去する除去ステップと、
前記処理基板上に前記上方クラッド部に対応するクラッド層を形成する上方クラッド層形成ステップと、
前記上方クラッド層が積層された状態の前記処理基板を前記光導波路の形状となるように加工する基板加工ステップと、
を含み、
前記壁部形成ステップでは、前記処理基板上に塗布したフォトレジストをフォトリソグラフィを用いてパターンニングすることで前記壁部を形成し、
前記レジスト膜形成ステップでは、前記壁部における壁面の法線方向に設けた回転中心周りに前記処理基板を回転させながらスピンコート法によりレジストを塗布することで、前記壁部において前記回転中心に対して外側の壁面から前記処理基板の外方に向かって下方に傾斜するレジスト傾斜面を形成し、
前記エッチングステップでは、前記コア層における前記レジスト傾斜面の下方領域に、当該レジスト傾斜面の傾斜形状に沿って傾斜するコア傾斜面を形成し、
前記基板加工ステップでは、前記コア傾斜面の斜面途上を前記壁面の法線方向と直交する面で切断することで、当該切断面を前記コア部の前端側開口とする、
ことを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記除去ステップと前記上方クラッド層形成ステップとの間に光導波路パターンニングステップを挿入し、
当該光導波路パターニングステップでは、フォトリソグラフィを用いて前記コア部の平面形状を有するレジストの膜を形成するとともに、当該レジストの膜をマスクとして前記コア層を選択的にエッチングする、
ことを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記壁部形成ステップでは、前記回転中心に対して同心円状となる円環領域に沿う平面形状を有する前記壁部を形成することを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記エッチングステップでは前記処理基板を法線方向に延長する回転軸周りに回転させつつ、当該法線方向に対して斜めの方向から前記物理エッチングための衝突物質を入射させることを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、前記レジスト膜形成ステップにて使用するレジストに含まれる溶剤と、前記壁部形成ステップで使用する前記フォトレジストに含まれる溶剤とが異なっていることを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記壁部形成ステップと前記レジスト膜形成ステップとの間に壁部形状制御ステップを挿入し、
当該壁部形状制御ステップでは、前記除去ステップによって前記壁部の除去が不可能となる温度よりも低い温度で前記壁部を熱処理することで、前記壁部の頂部と前記壁面とが連続面を形成するように当該壁部の形状を変形させる、
ことを特徴とする光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光導波路の製造方法に関し、具体的にはスポット変換器として機能する光導波路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光導波路は光ファイバと同様に屈折率が異なるクラッドとコアを備えた光伝送路であるが、フォトリソグラフィの技術を用いて基板上に作製することができる。そのため光導波路を用いた極めて小型の光モジュール（分波器、合波器、光分岐器など）が光通信技術の分野などで利用されている。
【０００３】
ところで光導波路を用いた光回路モジュールは、光通信機器内で他の光モジュールや、光通信網の信号伝送路となる光ファイバと接続される場合がある。すなわち光導波路は他の光伝送路に接続される場合がある。このような場合、相互に接続される光伝送路における屈折率が異なると接続点で結合損失が発生し、光信号の伝送効率が悪化する。そこで光導波路には他の光伝送路と低損失で結合する機能を担うスポット変換器と呼ばれる光導波路がある。
【０００４】
スポット変換器は光の入射側のスポットサイズと出射側のスポットサイズが異なる光導波路であり、例えば、光回路モジュールと光ファイバを接続するためには、光ファイバに接続される端部のスポットサイズを拡大することで結合損失を低減させている。なお以下の特許文献１〜４にはスポット変換器に関する技術について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１７３１６２号公報
【特許文献２】特開平０９−１９７１５３号公報
【特許文献３】特開平０７−０２７９３４号公報
【特許文献４】特開２００２−１５６５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１〜４のいずれかに記載されているように、スポット変換器として機能する光導波路の製造方法がいくつか存在する。例えば、特許文献１に記載の技術は、基板上にクラッド層とコア層をこの順に堆積させるとともに、線幅が異なるパターンを有する複数のエッチングマスクを順次用いてコア層をドライエッチングすることで、スポット変換器の一端側断面を矩形状とし、他端側をその矩形の上端側の幅を狭めて凸状にしている。しかしこの特許文献１に記載の製造方法では、複数回のドライエッチング工程が必要となり高い位置合わせ精度を要するともに、工程数が多くなり製造コストが嵩むという問題がある。また特許文献２に記載の技術では、シリコンにおけるエッチング速度の結晶異方性を利用してスポット変換器となる光導波路を形成している。そのためシリコン以外の基板を用いることができず、汎用性に欠ける。
【０００７】
特許文献３に記載の技術ではエッチングマスクとなるレジストに高粘性のものを用いている。そして高粘度のレジストをスピンコートすると基板のエッジ部分が厚く盛り上がることを利用し、基板上において光導波路の両端となる部分でレジスト膜が厚くなるようにしている。この状態でドライエッチングをするとレジストが厚い部分のコアが後からエッチングされてコアの両端の断面積が他の部分よりも大きくなる。しかしこの特許文献３に記載の技術では、基板のコア層に事前に溝を形成しておき、この溝のエッジを利用してレジスト膜の厚さを変えている。そのため工程が複雑となる。またコア層を光導波路の形状にパターニングする工程に加え、溝を形成する工程でもコア層をその層の厚さ分だけ深くエッチングをすることになり、コア層にエッチング速度が遅い材料を用いている場合、製造時間が長くなり、やはり製造コストが増大する。
【０００８】
特許文献４に記載の技術では、基板上に石英からなるクラッド層とコア層を形成するとともに、先端に向かって徐々に幅が細くなっている金属膜をコア層に埋め込んでおく。この状態でエッチングを行うと、コア層に金属膜の形状に沿って先端がテーパー状となる形状の光導波路が作製される。そしてこのテーパー状の領域をスポット変換器として機能させている。このように特許文献４に記載の技術では、コア層を形成していく工程の途上で金属膜を形成する工程が介在することになり、極めて複雑な工程が必要となる。そして複雑な工程は製造コストを増大させる。
【０００９】
上述したようにスポット変換器として機能する光導波路を作製するための様々な方法が従来から存在するが、工程が複雑であったり、基板の材料が限定されてしまったりするなど、何らかの問題があった。そこで本発明は、スポット変換器として機能する光導波路を基板の材料に依存することなく極めた簡素な工程で製造できる方法を提供することを主な目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明は、後端開口から矩形の断面形状を維持しながら前方に延長する途上で徐々に断面積が拡大して矩形状の前端開口に至るスポット変換部が形成されたコア部と、当該コア部の下面側に積層された下方クラッド部と、前記コア部の上面側に積層された上方クラッド部とを備えた光導波路の製造方法であって、
基板上に前記下方クラッド部に対応する下方クラッド層と、前記コア部に対応するコア層とがこの順に積層されてなる処理基板上に上方に突出する壁部を形成する壁部形成ステップと、
前記処理基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成ステップと、
前記レジスト膜が形成された状態の前記処理基板の上面を物理エッチングするエッチングステップと、
前記処理基板上の前記レジスト膜および前記壁部を除去する除去ステップと、
前記処理基板上に前記上方クラッド部に対応するクラッド層を形成する上方クラッド層形成ステップと、
前記上方クラッド層が積層された状態の前記処理基板を前記光導波路の形状となるように加工する基板加工ステップと、
を含み、
前記壁部形成ステップでは、前記処理基板上に塗布したフォトレジストをフォトリソグラフィを用いてパターンニングすることで前記壁部を形成し、
前記レジスト膜形成ステップでは、前記壁部における壁面の法線方向に設けた回転中心周りに前記処理基板を回転させながらスピンコート法によりレジストを塗布することで、前記壁部において前記回転中心に対して外側の壁面から前記処理基板の外方に向かって下方に傾斜するレジスト傾斜面を形成し、
前記エッチングステップでは、前記コア層における前記レジスト傾斜面の下方領域に、当該レジスト傾斜面の傾斜形状に沿って傾斜するコア傾斜面を形成し、
前記基板加工ステップでは、前記コア傾斜面の斜面途上を前記壁面の法線方向と直交する面で切断することで、当該切断面を前記コア部の前端側開口とする、
ことを特徴とする光導波路の製造方法としている。
【００１１】
前記除去ステップと前記上方クラッド層形成ステップとの間に光導波路パターンニングステップを挿入し、
当該光導波路パターニングステップでは、フォトリソグラフィを用いて前記コア部の平面形状を有するレジストの膜を形成するとともに、当該レジストの膜をマスクとして前記コア層を選択的にエッチングする、
ことを特徴とする光導波路の製造方法とすることもできる。
【００１２】
前記壁部形成ステップでは、前記回転中心に対して同心円状となる円環領域に沿う平面形状を有する前記壁部を形成してもよい。前記エッチングステップでは前記処理基板を法線方向に延長する回転軸周りに回転させつつ、当該法線方向に対して斜めの方向から前記物理エッチングための衝突物質を入射させる光導波路の製造方法や、前記レジスト膜形成ステップにて使用するレジストに含まれる溶剤と、前記壁部形成ステップで使用する前記フォトレジストに含まれる溶剤とが異なっている光導波路の製造方法とすれば寄り好ましい。
【００１３】
前記壁部形成ステップと前記レジスト膜形成ステップとの間に壁部形状制御ステップを挿入し、
当該壁部形状制御ステップでは、前記除去ステップによって前記壁部の除去が不可能となる温度よりも低い温度で前記壁部を熱処理することで、前記壁部の頂部と前記壁面とが連続面を形成するように当該壁部の形状を変形させる、
ことを特徴とする光導波路の製造方法とすることもできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかる光導波路の製造方法によれば、スポット変換器として機能する光導波路を基板の材料に依存することなく極めて簡素な工程で製造することができる。そのため当該光導波路の製造コストを削減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例に係る製造方法によって作製される光導波路の一例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る光導波路の製造方法の流れを示す図である。
【図３】上記第１の実施例の製造方法の流れの中で形成される壁部と傾斜形成膜の膜厚分布を示す図である。
【図４】上記第１の実施例の製造方法の流れの中で実施される物理エッチングの前後での基板の表面状態を示す図である。
【図５】本発明の実施例によって作製される光導波路のその他の例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係る光導波路の製造方法の流れを示す図である。
【図７】本発明の第３の実施例に係る光導波路の製造方法の概略を示す図である。
【図８】上記第３の実施例の製造方法を評価するための手順を示す図である。
【図９】上記第３の実施例の製造方法の流れの中で形成される傾斜形成膜の膜厚分布を示す図である。
【図１０】上記物理エッチングの問題点を説明するための図である。
【図１１】上記物理エッチングの問題点を解決するための方法を示す図である。
【図１２】上記壁部に対する熱処理と壁部の形状変化との関係を示す図である。
【図１３】上記熱処理によって変形した壁部を示す顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施例について、以下に添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明に用いた図面において、同一または類似の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略することがある。図面によっては説明に際して不要な符号を省略することもある。
【００１７】
＝＝＝光導波路の構造＝＝＝
図１は本発明の実施例に係る製造方法によって作製された光導波路１ａの一例を示す図である。この図では、光導波路１ａの内部構造を透視図にして示している。ここで図中に示したように前後、上下、左右の各方向を規定すると、例示した光導波路１ａは基板部１０上にクラッド部（以下、下方クラッド部１１とも言う）とコア部１２が積層され、そのコア部１２を覆うようにさらにクラッド部（以下、上方クラッド部１３とも言う）が形成されている。コア部１２については斜線のハッチングで示した。この光導波路１ａでは基板部１０、下方クラッド部１１、コア部１２、および上方クラッド部１３の前後長および左右幅は同じとなっており、コア部１２の前端３と後端４を光の入出射面として、この前後方向に光が伝搬するようになっている。
【００１８】
コア部１２は後端４よりも前端３の開口面積が広く、後端４から前端３に向けて延長する途上で上方に傾斜する部位（以下、傾斜部５とも言う）を経て前端３に至っている。そして、コア部１２において傾斜部５が形成されている部位２がスポット変換器として機能する。以下、コア部１２においてスポット変換器として機能する部位２をスポット変換部２と称することとする。
【００１９】
＝＝＝第１の実施例＝＝＝
本発明の基本的な実施例に係る光導波路の製造方法（以下、実施例１とも言う）として図１に示した光導波路１ａの製造手順を挙げる。図２は実施例１に係る製造方法の概略を示している。図２では（ｓ１ａ、ｓ１ｂ）〜（ｓ６ａ、ｓ６ｂ）の順に当該製造方法の流れを示した。なおｓ１ａ〜ｓ６ａは製造途上にある光導波路１ａを上面から見たときの平面図であり、ｓ１ｂ〜ｓ６ｂは、ｓ１ａ〜ｓ６ａにおけるａ−ａ矢視断面図である。またｓ３ｂ〜ｓ５ｂ、およびｓ６ａでは円および楕円内の拡大図も併せて示した。
【００２０】
まず準備した単結晶基板１０ｂ上に下方クラッド層１１ｂとコア層１２ｂをこの順に形成する（ｓ１ａ、ｓ１ｂ）。実施例１ではＫＴａＯ３（以下、ＫＴ）からなる平面が１０ｍｍ四方の基板を用いるとともに、０＜ｘ＜１としてＫＴａ１−ｘＮｂｘＯ３の化学式で表される物質（以下、ＫＴＮ）を液層エピタキシャル成長法（以下、ＬＰＥ法）を用いてクラッド層１１ｂを形成している。さらにそのクラッド層１１ｂの上に同じくＫＴＮをＬＰＥ法を用いてコア層１２ｂを形成している。なおクラッド層１１ｂとコア層１２ｂは上記ＫＴＮの化学式中のｘの値を調整することで屈折率を変えている。もちろんスパッタリングなどの方法を用いて各層（１１ｂ、１２ｂ）を形成することもできる。そして基板１０ｂ、下方クラッド層１１ｂおよびコア層１２ｂは、最終的には図１に示した光導波路１ａにおける基板部１０、下方クラッド部１１およびコア部１２に形成される。なお以下では、基板１０ｂ、クラッド層１１ｂ、およびコア層１２ｂならなる積層体を処理基板１００と称することとする。
【００２１】
つぎに処理基板１００のコア層１２ｂ上に上方に突出する壁部２１を形成する（ｓ２ａ、ｓ２ｂ）。ここではフォトレジスト（例えば、ＡＺ４６２０、ＡＺエレクトロニック・マテリアル社製）を塗布するとともに、そのフォトレジストをフォトリソグラフィによりパターンニングすることでコア層１２ｂ上に壁部２１を形成した。なお壁部２１は、フォトレジストの粘度や塗布条件（スピンコート時の基板回転数、ディップコート時のディピング速度など）を調整することで約１０μｍの高さとした。また壁部２１は直方体形状を有し、互いに対面するように二カ所に形成した。ここで二つの壁部２１において互いに対面する側の壁面を内壁面２１ｉと称し、他方の壁面を外壁面２１ｏと称することとする。
【００２２】
壁部２１を形成したならば、壁部２１が形成されている処理基板１００上にレジスト（例えば、ＡＺ６１１２、ＡＺエレクトロニック・マテリアル社製）をスピンコート法を用いて塗布し、そのレジストからなる膜２２を形成する（ｓ３ａ、ｓ３ｂ）。ここで用いたレジストに含まれている溶剤は壁部２１を形成したフォトレジストに含まれている溶剤とは異なっておりレジスト膜２２の形成に際してすでに形成されている壁部２１を溶解させることがない。もちろん双方のレジストが同じであったり、同じ溶剤を使っていたりしたとしても、壁部２１はフォトリソグラフィの工程を通じて硬化されており、レジスト膜２２を形成する際に壁部２１が溶解する可能性は少ない。しかし極めて高い精度でコア部１２を形成する場合に対応し、実施例１では溶剤が異なる２種類のレジストを使い分けている。
【００２３】
レジストの膜２２をスピンコート法により形成する際の処理基板１００の回転中心５０は、壁部２１の内壁面２１ｉの法線上にあり、ここでは対面する二つの壁部２１が回転中心５０によって互いに対称となるように形成されている。またレジストを塗布する際には、回転中心５０に液状のレジストを処理基板１００に滴下している。それによって滴下されたレジストが処理基板１００の放射外方向へ向かって拡散していき、その拡散途上で壁部２１の内壁面２１ｉを遠心力によって乗り越える。このとき手順ｓ３ｂの円内に拡大して示したように、壁部２１の外壁面２１ｏ側に処理基板１００の外方に向かって下る傾斜面（以下、レジスト傾斜面３１ともいう）が形成される。溶剤を揮発させるなどして塗布したレジストを硬化させると、そのレジスト傾斜面３１が処理基板１００上に定着される。以下、レジスト傾斜面３１を含むレジストの膜２２を傾斜形成膜２２と称することとする。
【００２４】
図３は処理基板１００におけるレジスト傾斜面３１近傍の表面形状を表面粗さ計を用いて測定した結果を示している。図３では横軸を回転中心５０からの距離（ｍｍ）として、縦軸を壁部２１および傾斜形成膜２２の厚さ（μｍ）とした膜厚分布のグラフが示されている。そしてコア層１２ｂの上面を縦軸における膜厚０μｍの位置としている。この図に示したように壁部２１の外壁面２１ｏ側に処理基板１００の外側に向かって下るレジスト傾斜面３１が形成されていることが確認できる。
【００２５】
ここまでの手順により処理基板１００上に傾斜形成膜２２を形成したならば、この傾斜形成膜２２の膜面全体を物理エッチングし、コア層１２ｂに図１に示したスポット変換部２に対応する傾斜面（以下、コア傾斜面３２とも言う）を形成する（ｓ４ａ、ｓ４ｂ）。ここではイオンミリングによって壁部２１、傾斜形成膜２２、およびその下層のコア層１２ｂをエッチングの対象として膜面を削っていく。それによって手順ｓ４ｂの円内拡大図に示したように、傾斜形成膜２２におけるレジスト傾斜面３１の下方にあるコア層１２ｂにコア傾斜面３２が形成され、このコア傾斜面３２の一部領域が図１に示した光導波路１ａにおけるスポット変換部２の傾斜部５となる。なおコア傾斜面３２の傾斜角度については傾斜形成膜２２の膜厚分布、および当該傾斜形成膜２２とコア層１２ｂにおけるエッチングレートの差を考慮することで予測可能であり、ここでは図３に示した傾斜形成膜２２の膜厚分布と上記エッチングレートの差から、壁部２１の外壁面から１．２ｍｍ離れた位置での傾斜が０．００１゜となると予測していた。
【００２６】
図４に物理エッチングの前後における処理基板１００の表面状態を示した。ここでもコア層１２ｂの上面を膜厚０μｍとしている。そして当該図４に示したように、コア層１２ｂにおいて、物理エッチング前の傾斜形成膜２２のレジスト傾斜面３１に対応する領域が物理エッチング後にコア傾斜面３２として形成されていることがわかる。しかも上記の予測通り０．００１゜の角度が正しく外壁面２１ｏから１．２ｍｍの位置３２ｐに形成されていた。以上により、壁部２１の高さや傾斜形成膜２２の形成条件（レジストの粘度、レジスト塗布時の基板回転数など）とレジスト傾斜面３１の形成状態との関係を事前に調べておけば、傾斜形成膜２２の所定の位置に所望のレジスト傾斜面３１を形成することができ、結果としてコア層１２ｂの所定の位置の所望の角度のコア傾斜面３２を形成することができる。
【００２７】
このようにコア層１２ｂにコア傾斜面３２が形成されたならば、処理基板１００の表面に残留している傾斜形成膜２２および壁部２１を除去する（ｓ５ａ、ｓ５ｂ）。それによって手順ｓ５ｂの円内に拡大して示したように、コア層１２ｂの表面にコア傾斜面とそれに伴う凹凸形状が形成される。なおこの例では、処理基板１００をアセトン中で超音波洗浄することでレジストからなる壁部２１および傾斜形成膜２２を除去した。もちろんレジスト専用の剥離液や溶剤を用いることもできる。
【００２８】
コア層１２ｂ表面のレジストを除去したならば、そのコア層１２ｂの上にクラッド層１３を形成する（ｓ６ａ、ｓ６ｂ）。それによって光導波路１ａを構成する基板部１０、下方クラッド部１１、コア部１２、および上方クラッド部１３のそれぞれに対応する層（１０ｂ〜１３ｂ）からなる積層体１０１が完成する。そして手順ｓ５ａの楕円内に拡大して示したように、一点鎖線で示した切断線５１に沿って積層体１０１を切断する。図１に示した光導波路１ａの左右幅で切り出すことが難しければ、切り出した積層体１０１において光導波路１ａの左右側面となる面を研磨すれば、細線状のコア部１２の前端３にスポット変換部２を備えた光導波路１ａが完成する。
【００２９】
このように実施例１に係る製造方法では、処理基板１００上にフォトリソグラフィにより壁部２１を形成するとともにスピンコート法より傾斜形成膜２２を形成した状態で、その処理基板１００の表面を物理エッチングする、という簡素な手順でコア層１２ｂにスポット変換部２に対応する立体形状を形成することができる。またこの実施例１の製造方法を用いれば、ＫＴ基板に限らず各種基板材料を用いることができる。そして基板材料と格子定数が整合するのであれば各種光学材料を用いて光導波路１ａを作製することができる。そして膜厚制御が容易なレジストによる成膜技術とエッチングレートに基づいて形状を予測することができる物理エッチング技術を基本としているため、スポット変換部２を精度よく形成することができる。
【００３０】
＝＝＝第２の実施例＝＝＝
上記実施例１ａでは光導波路１ａのコア部１２の左右幅に合わせて積層体１０１を切断していたが、図５に示した光導波路１ｂのように上下のクラッド部（１１、１３）の内部に細線状のコア部１２を内蔵させることもできる。ここに示した光導波路１ｂではスポット変換部２の形状がコア部１２における後端４の開口形状に対して上方向だけではなく左右方向にも拡幅している。
【００３１】
そこで本発明の第２の実施例（実施例２とも言う）として図５に示した光導波路１ｂの製造方法を挙げる。図６は実施例２に係る製造方法の手順を示す図である。当該実施例２の製造方法では、図２に示した（ｓ１ａ、ｓ１ｂ）〜（ｓ６ａ、ｓ６ｂ）の手順の内、（ｓ１ａ、ｓ１ｂ）〜（ｓ５ａ、ｓ５ｂ）までが同じである。そこで図６では図２に示した手順（ｓ５ａ、ｓ５ｂ）と、それ以降の手順（ｓ１６ａ、ｓ１６ｂ）〜（ｓ１９ａ、ｓ１９ｂ）を示した。なおｓ１６ａ〜ｓ１９ａは処理基板１００を上面から見たときの平面図であり、ｓ１６ｂはｓ１６ａにおけるａ−ａ矢視断面図である。ｓ１７ｂ〜ｓ１９ｂは、それぞれｓ１７ａ〜ｓ１９ａにおけるｂ−ｂ矢視断面図である。
【００３２】
実施例２では先に図２に示した（ｓ１ａ、ｓ１ｂ）〜（ｓ５ａ、ｓ５ｂ）の手順に従ってコア層１２ｂの表面にコア傾斜面３２を形成したならば、コア層１２ｂの上面にフォトレジスト塗布し、そのフォトレジストをフォトリソグラフィによりパターンニングする（ｓ１６ａ、ｓ１６ｂ）。ここで形成するパターンの平面形状は処理基板１００を横断する帯状であり、その帯の一部が光導波路１ｂのコア部１２の平面形状に一致する。具体的には、回転中心５０と二つのコア傾斜面３２とを通って処理基板１００を横断する帯状で、コア傾斜面３２の領域に図５に示した光導波路１ｂにおけるスポット変換部２の平面形状に一致するようにテーパー状のパターンが形成されている。以下、この帯状にパターンニングされたレジストの膜２３をコアパターン膜２３と称することとする。なお光導波路１ｂにおけるスポット変換部２の平面形状としては、テーパー状に限らず、例えばコア部１２の前端３に向かって階段状に左右幅が拡大していくステップ状の形状なども考えられる。
【００３３】
つぎにコアパターン膜２３をマスクとしてドライエッチング法あるいはウエットエッチング法によりコア層１２ｂを選択的にエッチングして下層のクラッド層１１ｂを露出させる（ｓ１７ａ、ｓ１７ｂ）。ここではドライエッチング法を用いた。そしてコアパターン膜２３を壁部２１や傾斜形成膜２２と同様の方法で除去すると、クラッド層１１ｂ上に帯状に形成されたコア層１２ｂが残る（ｓ１８ａ、ｓ１８ｂ）。そしてパターニングされたコア層１２ｂを覆うように処理基板１００の上面全体にクラッド層１３ｂを積層して積層体１０１を形成し（ｓ１９ａ、ｓ１９ｂ）、その積層体１０１を、例えば切断線５２で切断すれば図５に示したようなクラッド部（１１、１３）内に帯状のコア部１２が内蔵された光導波路１ｂが完成する。このように実施例２に係る製造方法ではコア部１２の平面形状をより自由に形成することができる。またコア部１２がクラッド部（１１、１３）に内蔵されるため、光漏れを確実に防止することができる。
【００３４】
＝＝＝第３の実施例＝＝＝＝＝＝
上記実施例１または２では、一つの処理基板１００の二カ所にスポット変換部２に対応するコア傾斜面３２を形成していた。すなわち一つの処理基板１００で２本の光導波路（１ａまたは１ｂ）を形成していた。もちろん個々に独立した光導波路であれば、回転中心５０からの放射方向を法線として壁部２１を形成することで一つの処理基板１００を用いて３本以上の光導波路を作製することができる。
【００３５】
しかし、互いに平行して延長する複数の光導波路を形成するとともに、各光導波路に同じ特性のスポット変換器を備えさせるような場合では上記実施例１、２の製造方法では対応できない。具体的には、一つの壁部２１に対して複数本の光導波路を形成することになるため、壁部２１の外壁面側の傾斜形成膜２２の膜厚分布が、当該外壁面の法線上と法線と平行して離間する線上とで異なってしまいスポット変換部の形状が異なってしまう。複数本の光導波路間でスポット変換器の形状が異なれば、各光導波路の光学特性を均一にすることが難しい。そこで本発明の第３の実施例（以下、実施例３とも言う）として、平行に延長する複数の光導波路を１枚の処理基板１００上に形成するとともに、各光導波路におけるスポット変換部の形状差を極めて小さくできる製造方法を挙げる。
【００３６】
図７は実施例３に係る製造法の概略を示す図である。図７では処理基板１００上に形成される壁部２１の平面形状を示しており、図７（Ａ）は実施例３の製造方法において形成される壁部２１の平面形状であり、（Ｂ）は実施例１および２の方法で形成した壁部２１の平面形状である。また図７（Ａ）、（Ｂ）のそれぞれについて、壁部２１の拡大図を円内に示した。そして図７（Ａ）に示したように実施例３では回転中心５０に対して同心円状の円環の一部を壁部２１ｂとしている。実施例１、２では図７（Ｂ）に示したように矩形平面形状の壁部２１を形成しており、その壁部２１の壁面（２１ｉ、２１ｏ）の法線方向に回転中心５０がある。
【００３７】
ここで実施例３によって作製した光導波路の特性について検討するために、図２に示した手順（ｓ１ａ、ｓ１ｂ）（ｓ２ａ、ｓ２ｂ）と同様の手順に基づいて図７（Ａ）（Ｂ）のそれぞれに示した形状の壁部（２１、２１ｂ）を形成するとともに、（ｓ３ａ、ｓ３ｂ）の手順により処理基板１００上に傾斜形成膜２２を形成した。そしてその傾斜形成膜２２の膜厚分布を表面粗さ計を用いて測定してみた。図８は膜厚分布の測定方法を示す概略図であり、図８（Ａ）は実施例３において形成した壁部２１ｂ近傍における傾斜形成膜２２の膜厚分布の測定方法を示しており、図８（Ｂ）は実施例１、２に対応して矩形状の壁部２１近傍における傾斜形成膜２２の膜厚分布の測定方法を示している。どちらの壁部（２１ｂ、２１）においても内外の壁面（２１ｉ、２１ｏ）の法線１５０上とその法線位置をｄ＝０ｍｍとして、その法線１５０に対して距離ｄ＝０．４ｍｍおよびｄ＝０．７ｍｍ離間する平行線（１５１、１５２）に沿って図中白抜き矢印方向に膜厚を測定した。すなわち実施例３によって形成する壁部２１ｂは回転中心５０に対して内外の壁面（２１ｉ、２１ｏ）が同心円状になっているが、膜厚の測定方向は回転中心５０に対して放射状ではなく、壁部２１ｂの平面形状を二等分する法線１５０とそれに平行な二本の直線（１５１、１５２）上としている。なお形成した壁部（２１ｂ、２１）のサイズは、ともに法線１５０方向の厚さｔ＝１ｍｍ、法線１５０と直交する方向の幅ｗ＝１．８ｍｍである。
【００３８】
図９（Ａ）および（Ｂ）に図８（Ａ）および（Ｂ）の方法で測定した壁部（２１ｂ、２１）近傍における傾斜形成膜２２の膜厚分布を示した。図９（Ａ）に示したように実施例３の製造方法ではｄ＝０ｍｍ、０．４ｍｍ、０．７ｍｍとなる互いに平行な三つの線（１５０〜１５２）上の膜厚がほぼ一定になっている。一方実施例１または２の製造方法では図９（Ｂ）に示したように三つの線（１５１〜１５３）上の膜厚にバラツキが生じる。以上から、傾斜形成膜２２となるレジストをスピンコートする際の回転中心に対して同心円状となる円環領域に沿う平面形状となる壁部２１ｂを形成することでレジスト傾斜面３１がその形成領域に亘って均一な斜度に形成される。それによって光学特性が極めて近似するスポット変換部を備えた複数本の光導波路を平行に形成することができる。
【００３９】
＝＝＝物理エッチングについて＝＝＝
実施例１〜３を含め、本発明の実施例に係る製造方法では物理エッチングを用いることでコア層１２ｂにコア傾斜面３２を形成している。物理エッチングではイオン粒子などを処理基板１００に衝突させてその基板１００を構成する物質をはじき出すことで処理基板１００の表面を削っていく。したがってその「削りカス」が基板１００上に再付着する可能性がある。そして実際に上記各実施例の方法で光導波路を多数作製していく途上で処理基板１００の表面形状を測定したところ、いくつかの個体において物理エッチング（ここではイオンミリング）後に表面荒れが発生しているのを確認した。図１０は処理基板１００の上面に表面荒れが発生した固体の膜厚分布である。イオンミリング前では傾斜形成膜２２に滑らかなレジスト傾斜面３２が形成されているが、イオンミリング後では上記の「削りカス」が再付着したと思われる起伏の激しい凹凸形状が確認できる。
【００４０】
そこで図１１に示したように、物理エッチングに際してイオンミリングのイオン源Ｉからのイオンビームの入射方向（図中白抜き矢印方向）に対し、基板面を角度θだけ傾けつつ、当該処理基板１００を基板面法線方向に延長する回転軸１５３周りに回転させてイオンミリングを行った。その結果、図１０に示したような表面荒れの発生をほぼ完全に抑制することができた。
【００４１】
＝＝＝壁面形状について＝＝＝
上記各実施例において、傾斜形成膜２２を形成する際、スピンコート法によってレジストを処理基板１００に塗布する。レジストはスピンコートに際し、処理基板１００上を拡散しながら壁部２１の内壁面２１ｉに衝突するとともに内壁面２１ｉを這い上がって上面を経て外壁面２１ｏ側に流れ込みレジスト傾斜面３１を形成する。そして上記各実施例で形成する壁部２１は内壁面２１ｉと上面、および上面と外壁面２１ｏが直交している形状のため、レジストの粘度が低かったり回転数が速かったりすると、スピンコートに際して内壁面２１ｉを這い上がったレジストの一部が上方に飛散したり、上面にて回転中心５０から放射外方向へ流れるレジストが水平方向に飛散する。その飛散したレジストの液滴がレジスト傾斜面３１となる領域に落下すれば、その傾斜面３１に凹凸形状を生じさせ、その凹凸形状に沿ってコア傾斜面３２が形成されれば、光導波路の光学特性が劣化する。
【００４２】
そこで本発明者は、スピンコートに際して壁部２１の表面をレジストがなめらかに流れるようにするために内壁面から上面を経て外壁面に至る面がなめらかに連続してれば、レジストの飛散を防止できると考え、壁部２１の形状を制御する方法について検討した。その結果、壁部２１形成後に処理基板１００を熱処理すると壁部の形状が変形することを知見した。またレジストの種類に応じて熱処理時の温度や時間を調整することで壁部２１の内壁面２１ｉから外壁面２１ｏに至る連続面の形状を制御できることも知見した。
【００４３】
図１２は図２に示した手順で壁部２１を形成した後に熱処理を行ったときの壁部２１の変形状態を示している。図１２は熱処理の温度をパラメーターとするとともに、膜厚の測定開始位置を０ｍｍとして壁部２１を内壁面２１ｉ側から外壁面２１ｏに向けて走査したときの膜厚（μｍ）を示している。図１２（Ａ）は壁部２１の形成領域全体の膜厚を示しており、（Ｂ）は（Ａ）における内壁面２１ｉ側を拡大した図である。図示したように、熱処理を行わないと壁部２１はほぼ直方体形状を維持し、内外の壁面（２１ｉ、２１ｏ）と頂部の面がほぼ直交していることがわかる。しかし熱処理を施すことで壁部２１の頂部の形状が変化し、熱処理の温度が高いほど形状がなめらかになっていくことがわかる。もちろん熱処理の温度が高すぎると壁部２１を構成するレジストが処理基板１００に強固に固着し、その除去が不可能になってしまう可能性がある。そうなると光導波路自体を作製することができない。実際にも実施例１で用いたフォトレジストでは２００度以上の温度で処理した場合、アセトン中で処理基板１００を超音波洗浄しても壁部２１を除去することができなかった。なおフォトレジストの材料が異なれば、この除去ができなくなる温度も変わる。いずれにしても壁部２１を形成した後に熱処理を行うことで壁部２１の形状を制御することが確認できた。図１３は熱処理後の壁部２１を上方から撮影したときの顕微鏡写真であり、直方体形状におけるコーナーの部分が滑らかになっていることが目視でも確認できる。
【００４４】
＝＝＝光導波路の特性＝＝＝
上記実施例の手順にしたがって実際に作製した光導波路がスポット変換器として機能しているかどうか検討した。具体的には、実施例２の手順に基づきつつ、物理エッチングに際しては、図１１に示した方法でθ＝４５゜の条件でイオンミリングを行い、図５に示した光導波路１ｂを作製した。ここではコア部１２の後端４から前方に延長する直線部分の断面形状を一辺６μｍの正方形とするとともに、スポット変換部２の傾斜部５の傾斜角度を０．００１゜とした。そしてこのような条件で作製した光導波路１ｂについて、コア部１２の後端４にモード径６μｍの光ファイバを接続して光を入射するとともに前端３から出射する光を撮像素子で受光し、その出射光のモード径を測定した。その結果モード径が１０μｍになっていた。すなわち本発明の実施例の方法で作製した光導波路は、スポット変換部が正しく機能することが確認できた。
【符号の説明】
【００４５】
１ａ，１ｂ  光導波路、２  スポット変換部、３  コア部前端、４  コア部後端、５  傾斜部、１０  基板部、１０ｂ  基板、１１  クラッド部（下方クラッド部）、１１ｂ  クラッド層（下方クラッド層）、１２  コア部、１２ｂ  コア層、１３  クラッド部（上方クラッド部）、１３ｂ  クラッド層（上方クラッド層）、２１，２１ｂ  壁部  ２１ｉ  内壁面、２１ｏ  外壁面  ２２  レジストの膜（傾斜形成膜）、３１  レジスト傾斜面、３２  コア傾斜面、５０  回転中心、１００  処理基板、１０１  積層体
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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