(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン薄膜をエッチングマスクとして、石英基板若くは、ＳｉＯ2下部クラッド層に光回路パターンの溝を形成する工程と、溝および前記シリコン薄膜上に光回路となるコアガラスを形成する工程と、前記シリコン薄膜を研磨バリア層として、溝以外に形成されたコアガラスを研磨により除去する工程と、酸素雰囲気中でアニール処理して前記シリコン薄膜をガラス化させてＳｉＯ2薄膜とする工程と、その上にＳｉＯ2上部クラッド層を形成しコアガラスを埋め込む工程とを有することを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項２】
シリコン薄膜をエッチングマスクとして、ＲＩＥ装置を使用して、石英基板若くはＳｉＯ2下部クラッド層に光回路パターンの溝を形成することを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方法。
【請求項３】
溝およびシリコン薄膜上に、プラズマＣＶＤ法若くは火炎堆積法で、少なくともＰ2Ｏ5、Ｂ2Ｏ3、ＧｅＯ2などを１種類以上ドーパントして、光回路となるコアガラスを形成することを特徴とする請求項１または２記載の光導波路の製造方法。
【請求項４】
酸素雰囲気中で約１２００℃の加熱下でアニール処理してシリコン薄膜をガラス化させてＳｉＯ2薄膜とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項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、光導波路の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来の光導波路の製造手順を示している。
【０００３】
図２Ａに示すように、まず、石英基板１の上にＷＳｉ膜９が形成され、このＷＳｉ膜９の上に、図２Ｂに示すように、光回路がパターニングされたレジストパターン３が形成される。ついで、図２Ｃに示すように、レジストパターン３をマスクとして、ＷＳｉ膜９がエッチングされた後、レジストパターン３が除去されて、ＷＳｉパターン１０が形成される。
【０００４】
そして、図２Ｄに示すように、ＷＳｉパターン１０をマスクとして石英基板１がエッチングされ、この石英基板１には溝１Ａが形成され、図２Ｅに示すように、ＷＳｉパターン１０が除去される。
【０００５】
ついで、図２Ｆに示すように、石英基板１の全面もしくは一部に研磨バリア層としてＴｉＮ膜１１が形成される。
【０００６】
図２Ｇでは、石英基板１の全面にプラズマＣＶＤ法若くは火炎堆積法で少なくともＰ2Ｏ5、Ｂ2Ｏ3、ＧｅＯ2などを１種類以上ドーパントして、石英基板１であるＳｉＯ2よりも屈折率が高いコアガラス６が形成され、図２Ｈでは、上記溝１Ａの外に形成された余分なコアガラス６が研磨によって除去されて、上記溝１Ａに光回路が形成される。
【０００７】
つぎに、図２Ｉに示すように、研磨バリア層のＴｉＮ膜１１が除去され、その上に、図２Ｊに示すように、プラズマＣＶＤ法若くは火炎堆積法で、石英ガラスと同屈折率のＳｉＯ2上部クラッド層８が形成され、このＳｉＯ2上部クラッド層８でコアガラス６を埋め込むことによって作製される。なお、シリコン基板または石英基板上に、ＳｉＯ2下部クラッド層を形成し、このＳｉＯ2下部クラッド層に溝を形成し、上記と同様な工程を経て作製することも可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法では、図２Ｉの工程で、ＴｉＮ膜１１のエッチング除去が不十分な場合、次工程で、ＳｉＯ2上部クラッド層８形成を行ったとき、残留したＴｉＮにより導波路にクラックが発生するといった問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、クラックの発生を抑制することのできる光導波路の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、シリコン薄膜をエッチングマスクとして、石英基板若くはＳｉＯ2下部クラッド層に光回路パターンの溝を形成する工程と、溝および前記シリコン薄膜上に光回路となるコアガラスを形成する工程と、前記シリコン薄膜を研磨バリア層として、溝以外に形成されたコアガラスを研磨により除去する工程と、酸素雰囲気中でアニール処理して前記シリコン薄膜をガラス化させてＳｉＯ2薄膜とする工程と、その上にＳｉＯ2上部クラッド層を形成しコアガラスを埋め込む工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、シリコン薄膜をエッチングマスクとして、ＲＩＥ装置を使用して、石英基板若くはＳｉＯ2下部クラッド層に光回路パターンの溝を形成することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のものにおいて、溝およびシリコン薄膜上に、プラズマＣＶＤ法若くは火炎堆積法で、少なくともＰ2Ｏ5、Ｂ2Ｏ3、ＧｅＯ2などを１種類以上ドーパントして、光回路となるコアガラスを形成することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか一項記載のものにおいて、酸素雰囲気中で約１２００℃の加熱下でアニール処理してシリコン薄膜をガラス化させてＳｉＯ2薄膜とすることを特徴とする。
【００１４】
上記方法によれば、シリコン薄膜は酸素雰囲気中でアニール処理することで、基板と同物質であるＳｉＯ2となるため、後工程のＳｉＯ2上部クラッド層形成において、クラックの発生を防くことが可能となる。
【００１５】
また、シリコン薄膜はガラスのエッチングマスクにも使用可能なため、光回路パターンの溝を基板に形成する工程から使用することにより、従来のガラスエッチングマスクであるＷＳｉ膜成膜工程および除去工程、ＴｉＮ膜成膜工程および除去工程を削除することができ、製造工程の短縮、また、製造コストの改善を行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態による光導波路の製造手順を示す。図１Ａに示すように、まず、石英基板１の上にガラスのエッチングマスクとして、膜厚が約１．０μｍのシリコン薄膜２がスパッタリング法、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法等によって形成される。ついで、シリコン薄膜２の上に、図１Ｂに示すように、フォトレジスト３が塗布されて、このフォトレジスト３にフォトリソグラフィーにより光回路の原形パターンが形成される。
【００１８】
つぎに、ＲＩＥ（Reactive ion etching）装置を使用し、光回路のパターンを有したフォトレジスト３をマスクにして、図１Ｃに示すように、シリコン薄膜２がエッチングされて、光回路のパターンにパターニングされたシリコン薄膜４が形成される。また、ＲＩＥ装置で、シリコン薄膜４をマスクにして石英基板１がエッチングされ、図１Ｄに示すように、石英基板１に深さ６μｍの溝１Ａが形成され、深さ６μｍの光回路パターンが作製される。この場合、マスクに使用したシリコン薄膜４が研磨バリア層として残される。
【００１９】
ついで、図１Ｅに示すように、シリコン薄膜４の全面に、プラズマＣＶＤ法若くは火炎堆積法で、少なくともＰ2Ｏ5、Ｂ2Ｏ3、ＧｅＯ2などを１種類以上ドーパントして、石英基板１であるＳｉＯ2よりも屈折率が高い厚さ６μｍのコアガラス６が形成される。コアガラス６と石英基板１との比屈折率差は０．８％に設定される。ついで、図１Ｆに示すように、上記溝１Ａの外に形成された余分なコアガラス６が研磨によって除去されて、上記溝１Ａにコアガラス６からなる光回路が形成される。この場合、シリコン薄膜４を研磨バリア層として、溝１Ａの外に形成された余分なコアガラス６が研磨され、この研磨はシリコン薄膜４を研磨によって除去しない状態で終了させる。
【００２０】
そして、図１Ｇに示すように、酸素雰囲気中で、１２００℃でアニール処理し、研磨バリア層のシリコン薄膜４を酸化させ、このシリコン薄膜４をガラス化させてＳｉＯ2薄膜とする。最後に、図１Ｈに示すように、石英基板１上にプラズマＣＶＤ法若くは火炎堆積法で、石英ガラスと同屈折率の厚さ１５μｍのＳｉＯ2上部クラッド層８が形成され、このＳｉＯ2上部クラッド層８でコアガラス６を埋め込むことによって光導波路が作製される。なお、シリコン基板または石英基板上に、ＳｉＯ2下部クラッド層を形成し、このＳｉＯ2下部クラッド層に溝を形成し、上記と同様な工程を経て作製することも可能である。
【００２１】
上記方法で導波路素子を作製した場合、図１ＨのＳｉＯ2上部クラッド層８の形成工程におけるクラックの発生が防止され、この導波路素子の特性を評価したところ、光回路設計値通りの特性を得ることができた。
【００２２】
そもそも、従来の製法では、ＴｉＮ膜１１のエッチング除去（図２Ｉ）が不十分になって、次工程で、ＳｉＯ2上部クラッド層８形成を行ったとき（図２Ｊ）、残留したＴｉＮにより導波路にクラックが発生した。
【００２３】
本実施形態では、図１Ｆの工程で、マスクに使用したシリコン薄膜４が研磨バリア層として残されて、図１Ｇの工程で、酸素雰囲気中でアニール処理してシリコン薄膜４がガラス化によってＳｉＯ2薄膜となり、いわゆるＴｉＮ膜成膜工程および除去工程が省略されるため、図１ＨのＳｉＯ2上部クラッド層８の形成工程におけるクラックの発生を未然に防ぐことが可能となる。
【００２４】
また、シリコン薄膜４はガラス１のエッチングマスクにも使用可能なため、光回路パターンの溝１Ａを基板１に形成する工程（図１Ｄ）から使用することにより、従来のガラスエッチングマスクであるＷＳｉ膜成膜工程および除去工程、ＴｉＮ膜成膜工程および除去工程を削除することができ、製造工程の短縮、また、製造コストの改善を行うことができる。
【００２５】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものでないことは明らかである。
【００２６】
石英基板１を例に挙げたが、石英基板１以外の基板でも同様の効果が得られる。また、基板上にＳｉＯ2下部クラッド層を形成しても同様の効果が得られる。また、ガラス膜の形成はプラズマＣＶＤ法に限ったことではなく、いかなる方法で形成した場合も同様の効果を得ることができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明では、シリコン薄膜は酸素雰囲気中でアニール処理することで、基板と同物質であるＳｉＯ2となるため、後工程のＳｉＯ2上部クラッド層形成において、クラックの発生を防くことが可能となる。
【００２８】
また、シリコン薄膜はガラスのエッチングマスクにも使用可能なため、光回路パターンの溝を基板に形成する工程から使用することにより、従来のガラスエッチングマスクであるＷＳｉ膜成膜工程および除去工程、ＴｉＮ膜成膜工程および除去工程を削除することができ、製造工程の短縮、また、製造コストの改善を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  Ａ〜Ｈは本発明による光導波路の一実施形態を示す工程フロー図。
【図２】  Ａ〜Ｊは従来の導波路素子の工程フロー図。
【符号の説明】
１  石英基板
２  シリコン薄膜
３  フォトレジスト
４  シリコン薄膜
６  コアガラス
８  ＳｉＯ2上部クラッド層
【図１】
0003809792.tif 000002
【図２】
0003809792.tif 000003