(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンダークラッド上に、モードフィールド径が変化した部分を有するコアを形成する光導波路の製造方法であって、石英系ガラスからなるアンダークラッド上に、反応性イオンエッチングによって幅と深さの比が等しくかつ幅が徐々に変化した部分を有する溝を形成し、該溝を形成したアンダークラッド上にコア材料を堆積し、溝以外に堆積したコア材料を除去して、幅及び高さが異なるコアを同一面内に同時形成する光導波路の製造方法において、上記反応性イオンエッチングを、フッ化炭化水素をエッチングガスに用いて基板温度を２０℃に設定して行うか、炭化水素と水素の混合ガスをエッチングガスに用いて基板温度を１００℃以下に設定して行うか、またはフッ化炭化水素と水素をエッチングガスに用いて行うことを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項２】
上記溝以外に堆積したコア材料を除去するために表面研磨を行う請求項１に記載の光導波路の製造方法。
【請求項３】
上記溝以外に堆積したコア材料を除去するためにエッチバック法を用いる請求項１に記載の光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野で広く用いられる光導波路の製造方法に係り、特にモールドフィールド径を変化させるためのコア径変換光導波路の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光通信分野において、様々な光導波路が広く用いられているが、特に、モードフィールド径を変化させるための光導波路として、コア径が徐々に変化した部分を有するコアが同一面内に形成されたコア径変換光導波路が用いられている。これは、光導波路において、モードフィールド径を変化させるために、コア径を変化させることが有効であるためである。
【０００３】
従来のコア径変換光導波路を図７と図１３を用いて説明する。
【０００４】
図７に示すように、光導波路は、石英基板（アンダークラッド）１と、その石英基板１上に形成されたコア２と、そのコア２を石英基板１とで覆うように形成されたオーバークラッド３とから主に構成されている。
【０００５】
コア径変換光導波路にあっては、コア２は、例えば一端部２ｓの高さｈが８μｍ、幅ｗ1 が８μｍの矩形状に形成されていると共に、他端部２ｔの高さｈが８μｍ、幅ｗ2 が１６μｍの矩形状に形成されており、図１３に示すように、その一端部２ｓから他端部２ｔの間にコア径が徐々に変化した部分が形成されている。
【０００６】
この光導波路を製造するに際しては、図８（ａ）及びその平面図である図９に示すように、アンダークラッドとして正方形状の石英基板１を用意し、図８（ｂ）及びその平面図である図１０に示すように、その石英基板１上にコア材料２ａを８μｍ堆積させ、さらに図８（ｃ）及びその平面図である図１１に示すように、そのコア材料２ａ上にエッチングマスクとなるＷＳｉ（２ｃ）をスパッタ法で堆積する。
【０００７】
そして、図８（ｄ）及びその平面図である図１２に示すように、フォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によってＷＳｉをエッチングして、幅が徐々に変化する部分を有するコアパターン３ｃを形成する。
【０００８】
そして、図８（ｅ）に示すように、ＷＳｉのコアパターン３ｃをマスクにしてコア材料をＲＩＥによってエッチングし、コア２を形成する。
【０００９】
最後に、ＷＳｉのコアパターン３ｃを除去した後、図８（ｆ）に示すように、オーバークラッド３を堆積して光導波路を形成する。
【００１０】
このように、従来の光導波路は、石英基板１上にコア材料２ａを堆積させ、その堆積膜（コア膜）をエッチングしてコア２が形成されているため、コア２の高さは堆積させるコア膜の厚さで決められている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コア径が徐々に変化した部分を有するコアを形成する場合に、従来の光導波路はコア高さｈが一定であるため、コア幅ｗ1 ，ｗ2 のみしか変化させることができず、そのため、モードフィールド径を変化させるのに十分な効果が得られなかった。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、両端部の幅及び高さが異なるコアを同一面内に形成し、モードフィールド径を効果的に変化させることができる光導波路の製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、アンダークラッド上に、モードフィールド径が変化した部分を有するコアを形成する光導波路の製造方法であって、石英系ガラスからなるアンダークラッド上に、反応性イオンエッチングによって幅と深さの比が等しくかつ幅が徐々に変化した部分を有する溝を形成し、該溝を形成したアンダークラッド上にコア材料を堆積し、溝以外に堆積したコア材料を除去して、幅及び高さが異なるコアを同一面内に同時形成する光導波路の製造方法において、上記反応性イオンエッチングを、フッ化炭化水素をエッチングガスに用いて基板温度を２０℃に設定して行うか、炭化水素と水素の混合ガスをエッチングガスに用いて基板温度を１００℃以下に設定して行うか、またはフッ化炭化水素と水素をエッチングガスに用いて行う方法である。
【００１７】
請求項２の発明は、上記溝以外に堆積したコア材料を除去するために表面研磨を行う方法である。
【００１８】
請求項３の発明は、上記溝以外に堆積したコア材料を除去するためにエッチバック法を用いる方法である。
【００１９】
上記構成によれば、基板温度を１００℃以下とし、水素や炭化水素を添加してドライエッチングすると、溝の幅と深さの比が一定の値を超えるとエッチングが進行しなくなる。すなわち、幅の狭い溝ではエッチングがあまり進行せずに浅い溝ができ、幅の広い溝ではエッチングが進行して深い溝ができる。このため、幅の異なる溝を上記の条件でドライエッチングすると、溝幅と溝深さが比例する。これにより、両端部の幅及び高さの比が等しいコアの鋳型（溝）が同一面内に形成される。そして、この溝にコア材料が堆積されることで、両端部の幅及び高さが異なるコアが同一面内に形成される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２１】
図１に本発明にかかる光導波路の断面図を示す。
【００２２】
図１に示すように、本発明にかかる光導波路は、石英基板（アンダークラッド）１１と、その石英基板１１の表面に形成された溝１４の中に形成されＴｉドープ又はＧｅドープＳｉＯ2 からなるコア１２と、そのコア１２を覆うように石英基板１１上に形成されＳｉＯ2 又はＰ，ＢドープＳｉＯ2 からなるオーバークラッド１３とから主に構成されている。
【００２３】
このコア１２は、一端部１２ｓの断面形状が幅８μｍ、高さ６μｍのほぼ逆三角形状に形成されていると共に、他端部１２ｔの断面形状が幅１６μｍ、高さ１２μｍのほぼ逆三角形状に形成されており、その一端部１２ｓから他端部１２ｔの間にはコア径が徐々に変化する部分が形成されている。
【００２４】
次に、この光導波路の製造方法を図２（ａ）〜図２（ｇ）と図３〜図６を用いて作用と共に説明する。
【００２５】
本発明にかかる光導波路を製造するに際しては、図２（ａ）及びその平面図である図３に示すように、アンダークラッドとして正方形状の石英基板１１を用意し、図２（ｂ）に示すように、その石英基板１１上にエッチングマスクとなるＷＳｉ（１５ａ）をスパッタ法で堆積する。
【００２６】
そして、図２（ｃ）及びその平面図である図４に示すように、フォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によってＷＳｉをエッチングして、幅が除々に変化する部分を有するコアパターン１５ｂを形成する。
【００２７】
そして、図２（ｄ）及びその平面図である図５に示すように、ＷＳｉ（１５ｂ）をマスクにして石英基板１１をＲＩＥによってエッチングし、幅に比例して深さが徐々に変化する部分を有するコアの鋳型１４を形成する。
【００２８】
この時、エッチングガスとしてフッ化炭化水素（ＣＨＦ3 ）と水素（Ｈ2 ）の混合ガスを用いる。これにより、幅の狭い溝ではエッチングがあまり進行せずに浅い溝ができ、幅の広い溝ではエッチングが進行して深い溝ができる。このため、幅の異なる溝をドライエッチングすると、溝幅と溝深さが比例する。これにより、両端部の幅及び高さの比が等しいコアの鋳型（溝）１４が同一面内に形成される。
【００２９】
そして、図２（ｅ）に示すように、ＷＳｉを除去した後、コア材料１２ａを堆積し、鋳型４内部をコア材料１２ａで満たす。
【００３０】
そして、図２（ｆ）及びその平面図である図６に示すように、コア材料１２ａ表面を研磨し、鋳型１４内部のコア材料１２ａを残し、その他のコア材料１２ａを取り除いてコア１２を形成する。
【００３１】
最後に、図２（ｇ）に示すように、オーバークラッド１３を堆積して光導波路を形成する。
【００３２】
このようにして光導波路を製造することにより、図１に示したような両端部１２ｓ，１２ｔの幅ｗ1 ，ｗ2 及び高さｈ1 ，ｈ2 が異なるコア１２を同一面内に有する光導波路を形成できる。
【００３３】
これにより、光導波路のモードフィールド径を効果的に変化させることができるようになる。
【００３４】
また、本実施の形態の変形例として、鋳型１４の内部にコア材料１２ａを満たした後、エッチバック法により、鋳型１４内部のコア材料１２ａを残し、その他のコア材料１２ａを取り除いてコア１２を形成しても良い。
【００３５】
また、他の実施の形態として、コアの鋳型１４を形成する時に、ＲＩＥのエッチングガスをＣＨＦ3 とし、エッチング中の基板温度を２０℃一定とした以外は本実施の形態と同様にしてコアの鋳型１４を形成し、光導波路を製造しても良い。
【００３６】
この方法で製造した光導波路のコアは、一端部の幅が８μｍ、高さが９μｍであり、他端部の幅が１６μｍ、高さが１８μｍであった。
【００３７】
このことから、この方法であっても本実施の形態と同様な効果が得られることが分かる。
【００３８】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、両端部の幅及び高さが異なるコアを同一面内に有する光導波路を形成でき、モードフィールド径を効果的に変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す光導波路の断面図である。
【図２】図１の光導波路の製造方法を説明するための図であり、（ａ）〜（ｆ）は光導波路の断面図である。
【図３】図２（ａ）の光導波路の平面図である。
【図４】図２（ｃ）の光導波路の平面図である。
【図５】図２（ｄ）の光導波路の平面図である。
【図６】図２（ｆ）の光導波路の平面図である。
【図７】従来の光導波路の断面図である。
【図８】図７の光導波路の製造方法を説明するための図であり、（ａ）〜（ｆ）は光導波路の断面図である。
【図９】図８（ａ）の光導波路の平面図である。
【図１０】図８（ｂ）の光導波路の平面図である。
【図１１】図８（ｃ）の光導波路の平面図である。
【図１２】図８（ｄ）の光導波路の平面図である。
【図１３】図８（ｅ）の光導波路の水平断面図である。
【符号の説明】
１１  石英基板（アンダークラッド）
１２  コア
１４  コアの鋳型（溝）
ｗ1 ，ｗ2   コア幅
ｈ1 ，ｈ2   コア高さ
【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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