JP2000035524A - 光導波路およびその製造方法 - Google Patents

光導波路およびその製造方法

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JP2000035524A JP10204945A JP20494598A JP2000035524A JP 2000035524 A JP2000035524 A JP 2000035524A JP 10204945 A JP10204945 A JP 10204945A JP 20494598 A JP20494598 A JP 20494598A JP 2000035524 A JP2000035524 A JP 2000035524A
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cladding layer
core
lower cladding
optical waveguide
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Takeshi Ogawa
剛 小川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多くの工数を要することなく、表面粗さが小
であるとともに高精度な矩形状のコア部を形成する光導
波路の製造方法を提供し、光の伝搬損失が小である光導
波路を提供することである。 【解決手段】 基板１上に形成された下部クラッド層
２、コア部３ａおよび上部クラッド層４とを有する光導
波路において、コア部３ａが所定の波長光の照射により
硬化する光硬化材で構成され、基板１が上記した所定の
波長光に対して透明である透明材で構成されていること
を特徴とする。たとえば上記した所定の波長光が紫外線
であれば、コア部３ａを紫外線の照射により硬化する紫
外線硬化型樹脂で構成し、基板１を紫外線に対して透明
である石英およびガラスのうちの何れか一種で構成する
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光導波路およびその
製造方法に関し、さらに詳しくは、少なくとも下部クラ
ッド層上にコア部が形成され、下部クラッド層およびコ
ア部を覆って上部クラッド層が形成されている光導波路
およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の分野では、動作速度のさら
なる高速化や集積規模のさらなる大規模化が図られ、た
とえばマイクロプロセッサの高性能化やメモリチップの
大容量化が急速に進展している。これらのさらなる進展
を図るためには、信号配線のさらなる高速且つ高密度化
および電気配線遅延の改善が必要であり、高速且つ高密
度化に伴うＥＭＩ(Electro Magnetic Interference) の
対策も不可欠となる。これらの問題点を解決するものと
して、光インターコネクション（光配線）が注目されて
いる。光インターコネクションは、機器装置間、機器装
置内ボード間、ボード内チップ間等、様々な状況におい
て適用可能と考えられているが、たとえばチップ間のよ
うに比較的短距離の伝送においては、光導波路を伝送路
とした光伝送通信手段が適していると考えられている。
そして、このような光導波路を使用した光伝送通信手段
の普及には、光導波路を作製するプロセスの確立が重要
な課題となっている。
【０００３】光導波路に要求される条件として、光の伝
搬損失が小であること、および製造が容易であることが
挙げられる。このうち光の伝搬損失が小である材料とし
ては、石英系がある。たとえば石英は光ファイバーで実
証済みのように光透過性が極めて良好であり、この石英
で作製した光導波路では、０．１ｄＢ／ｃｍ以下の低損
失が達成されている。しかしながら、この石英で光導波
路を作製するには多くの工数を要すること、作製時に高
温（８００℃以上）の工程があること、光導波路の大面
積化が困難であること、等の問題点がある。そこで、低
温プロセスでの作製が可能であるポリメチルメタクリレ
ート樹脂やポリイミド樹脂等の高分子材料を用いて光導
波路を作製することが従来より行われている。以下、基
板上に高分子材料を用いてコア部を形成する光導波路に
ついて、概略製造工程説明図である図３（ａ）〜（ｄ）
を参照して説明する。
【０００４】まず、図３（ａ）に示したように、シリコ
ンやガラス等で構成された基板１上に、スピンコートお
よび必要な熱処理等により、下部クラッド層２を形成す
る。
【０００５】つぎに、図３（ｂ）に示したように、下部
クラッド層２上に、下部クラッド層２よりも屈折率が大
であるコア層３を形成する。
【０００６】つぎに、図３（ｃ）に示したように、コア
層３に対してフォトリソグラフィによるパターニングお
よびＲＩＥ(Reactive Ion Etching)等を行い、導波路パ
ターンとなる矩形状のコア部３ａを形成する。
【０００７】最後に、図３（ｄ）に示したように、スピ
ンコートおよび必要な熱処理等により、コア部３ａおよ
び下部クラッド層２上に上部クラッド層４を形成すれ
ば、埋め込み型チャンネル光導波路の作製が完了する。
【０００８】ところで、上記の図３（ｃ）に示したコア
部３ａを形成する工程において、ＲＩＥ等のドライエッ
チングを用いる場合では、酸素雰囲気中で行われるのが
一般的である。この場合、ＲＦパワーを大とするとコア
部３ａの表面粗さが大となり、ガス圧を小にするとコア
部３ａの表面粗さは改善されるが、コア部３ａのサイド
ウォールがエッチングされる傾向にある。このため、表
面粗さが小であるとともに高精度な矩形状のコア部３ａ
を形成するには、ＲＦパワーを小にするとともに最適な
ガス圧にてエッチングを行う必要があった。
【０００９】しかしながら、ＲＦパワーを小とすると、
たとえばコア部３ａの厚さが数μｍ〜１０μｍ程度であ
るシングルモード光導波路の作製には多くの工数は要し
ないものの、コア部３ａの厚さが数十μｍ〜数百μｍ以
上のマルチモード光導波路の作製には多くの工数を必要
とし、且つ形成後のコア部３ａのサイドウォールおよび
下部クラッド層２の表面粗さが大となり、光導波路を構
成するコア部３ａにおける光の伝搬損失が大となる欠点
を有していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、多く
の工数を要することなく、表面粗さが小であるとともに
高精度な矩形状のコア部を形成する光導波路の製造方法
を提供するとともに、光の伝搬損失が小である光導波路
を提供することである。
【００１１】
【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の発明の光導波路では、基板と、この基板
上に形成された下部クラッド層と、この下部クラッド層
上に形成されたコア部と、下部クラッド層およびコア部
を覆って形成された上部クラッド層とを有する光導波路
において、基板が所定の波長光に対して透明の材料で構
成され、コア部が前記した所定の波長光の照射により硬
化する材料で構成されていることを特徴とする。たとえ
ば前記した所定の波長光が紫外線であれば、基板を紫外
線に対して透明である、たとえば石英およびガラスのう
ちの何れか一種で構成し、コア部を紫外線の照射により
硬化する、たとえば紫外線硬化型樹脂で構成するもので
ある。
【００１２】請求項３の発明の光導波路はフレキシブル
な光導波路であり、下部クラッド層と、この下部クラッ
ド層上に形成されたコア部と、下部クラッド層およびコ
ア部を覆って形成された上部クラッド層とを有する光導
波路において、下部クラッド層が所定の波長光に対して
透明の材料で構成され、コア部が前記した所定の波長光
の照射により硬化する光硬化材で構成されていることを
特徴とする。たとえば上記した所定の波長光が紫外線で
あれば、下部クラッド層を紫外線に対して透明の材料で
構成し、コア部を紫外線の照射により硬化する、たとえ
ば紫外線硬化型樹脂で構成するものである。
【００１３】請求項４の発明の光導波路の製造方法で
は、所定の波長光に対して透明である基板上に、下部ク
ラッド層を形成する工程と、この下部クラッド層上に、
前記した所定の波長光を遮断する光遮断膜を形成する工
程と、この光遮断膜をパターニングして開口部を形成す
る工程と、この光遮断膜上に、上記した所定の波長光の
照射により硬化するコア層を形成する工程と、基板側か
ら上記した所定の波長光を照射して光遮断膜の開口部上
にあるコア層を硬化する工程と、コア層の硬化部以外を
除去してコア部を形成する工程と、光遮断膜を除去する
工程と、コア部および下部クラッド層を覆って、上部ク
ラッド層を形成する工程とを有することを特徴とする。
たとえば前記した所定の波長光が紫外線であれば、基板
を紫外線に対して透明である、たとえば石英およびガラ
スのうちの何れか一種で構成し、光遮断膜を、たとえば
クロム等の金属膜で形成し、コア部を紫外線の照射によ
り硬化する、たとえば紫外線硬化型樹脂で形成する。な
お、表面粗さが小であるとともに高精度な矩形状にコア
部を形成する観点から、基板側から照射する所定の波長
光は平行光であるとともに、照射方向に対して均一なエ
ネルギー分布を有していることが望ましい。
【００１４】請求項５の発明の光導波路の製造方法は、
フレキシブルな光導波路の製造方法であり、所定の波長
光に対して透明である基板上に剥離膜を形成する工程
と、この剥離膜上に下部クラッド層を形成する工程と、
この下部クラッド層上に前記した所定の波長光を遮断す
る光遮断膜を形成する工程と、この光遮断膜をパターニ
ングして開口部を形成する工程と、この光遮断膜上に上
記した所定の波長光の照射により硬化するコア層を形成
する工程と、基板側から前記した所定の波長光を照射し
て光遮断膜の開口部上にあるコア層を硬化する工程と、
このコア層の硬化部以外を除去してコア部を形成する工
程と、光遮断膜を除去する工程と、コア部および下部ク
ラッド層を覆って、上部クラッド層を形成する工程と、
剥離膜を除去して剥離膜上に形成された下部クラッド
層、コア部パターンおよび上部クラッド層を基板から一
体的に剥離する工程とを有することを特徴とする。たと
えば上記した所定の波長光が紫外線であれば、基板を紫
外線に対して透明である、たとえば石英およびガラスの
うちの何れか一種で構成し、剥離膜を、たとえば弱フッ
酸により溶解する酸化シリコン等で形成し、光遮断膜
を、たとえばクロム等の金属膜で形成し、コア部を紫外
線の照射により硬化する、たとえば紫外線硬化型樹脂で
形成する。なお、表面粗さが小であるとともに高精度な
矩形状にコア部を形成する観点から、基板側から照射す
る所定の波長光は平行光であるとともに、照射方向に対
して均一なエネルギー分布を有していることが望まし
い。
【００１５】上述した手段によれば、光遮断膜の開口部
形状に倣って、表面粗さが小であるとともに高精度な矩
形状のコア部を、簡便且つ多くの工数を要することなく
形成することができ、光の伝搬損失が小である光導波路
の提供が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明は、少なくとも下部クラッ
ド層上にコア部が形成され、下部クラッド層およびコア
部を覆って上部クラッド層が形成されている光導波路お
よびその製造方法に適用することができる。以下、本発
明の実施の形態例について、図１〜図２を参照して説明
する。なお、図中の構成要素で従来の技術と同様の構造
を成しているものについては、同一の参照符号を付すも
のとする。
【００１７】実施の形態例１ 本実施の形態例は、基板１上に下部クラッド層２が形成
され、下部クラッド層２上にコア部３ａが形成され、下
部クラッド層２およびコア部３ａを覆うように上部クラ
ッド層４が形成されている光導波路の事例である。以
下、この光導波路の概略製造工程説明図である図１
（ａ）〜（ｇ）を参照して説明する。
【００１８】まず、図１（ａ）に示したように、基板１
上に下部クラッド層２を形成する。この下部クラッド層
２は、スピンコート法やスプレー法を用いて形成する、
あるいはフィルム状のものをラミネートして形成する
等、通常の均一な膜厚の形成が可能な方法により形成す
ることができる。なお、スピンコート法やスプレー法に
よる塗布材として、光の照射により硬化する材料を用い
た場合では、塗布後に光の照射による硬化を行い、熱に
より硬化する材料を用いた場合では、塗布後に高温処理
による硬化を行う。
【００１９】つぎに、図１（ｂ）に示したように、下部
クラッド層２上に光遮断膜５を形成した後、後にコア部
３ａとなる部分が開口するパターニングを行う。すなわ
ち、パターニングされる光遮断膜５はコア部３ａに対し
てネガパターンであり、コア部３ａを形成する部位には
光遮断膜５が形成されていない。このパターニングは、
フォトリソグラフィを用いてレジストを光遮断膜５上に
パターニングした後、光遮断膜５のエッチングを行う、
あるいは光遮断膜５の形成前にレジストをパターニング
し、後に光遮断膜５を形成し、さらにリフトオフを行う
ことによって光遮断膜５のパターニングを行うことがで
き、通常のパターニング法を採用することができる。こ
の光遮断膜５は、後の工程で形成するコア部３ａを硬化
させる所定の波長光６を遮断するとともに下部クラッド
層２に対して密着性を有する、たとえばクロムやタンタ
ル等の金属膜あるいは有機材料で構成された膜で形成す
る。たとえば光遮断膜５をクロムの金属膜で形成する場
合には、コア部３ａを硬化させる所定の波長光６を十分
遮断する膜厚、たとえば１０-8ｍ以上が望ましく、後の
光遮断膜５を除去する工程を考慮すると１０-7ｍ程度が
さらに望ましい。
【００２０】つぎに、図１（ｃ）に示したように、光遮
断膜５および下部クラッド層２を覆うコア層３を形成す
る。このコア層３は、スピンコート法やスプレー法を用
いて形成する等、通常の均一な膜厚の形成が可能な方法
により形成することができる。なお、コア層３は、所定
の波長光６の照射により硬化する材料、たとえば紫外線
の照射により硬化する紫外線硬化型樹脂で形成されてい
る。
【００２１】つぎに、図１（ｄ）に示したように、基板
１側から所定の波長光６を照射し、光遮断膜５のパター
ンの開口部上にあるコア層３を硬化する。すなわち、基
板１側から照射された所定の波長光６は、基板１および
下部クラッド層２を透過し、光遮断膜５の形成部は遮断
されるが、後にコア部３ａとなる光遮断膜５のパターン
の開口部上にあるコア層３を照射し、この開口部形状に
倣った形状にコア層３を硬化させる。この場合、コア部
３ａを光遮断膜５のパターンの開口部形状に倣って表面
粗さが小であるとともに高精度な矩形状に形成する観点
から、所定の波長光６は平行光であるとともに、照射方
向に対して均一なエネルギー分布を有していることが望
ましい。
【００２２】つぎに、図１（ｅ）に示したように、所定
の波長光６で露光されなかった部分のコア層３を除去す
れば、光遮断膜５のパターンの開口部形状に倣って高精
度な矩形状のコア部３ａが形成されることとなる。所定
の波長光６で露光されなかった部分のコア層３を除去す
る方法は、たとえばコア層３をエポキシ系紫外線硬化形
樹脂で形成した場合には、エタノール等の有機溶剤を用
いて容易に除去することができる。このように所定の波
長光６により形成されたコア部３ａのサイドウォール
は、表面粗さが小であるとともに、基板１の主面に対し
て垂直面を有する高精度な矩形状となっている。
【００２３】つぎに、図１（ｆ）に示したように、下部
クラッド層２上に残る光遮断膜５を除去する。たとえば
光遮断膜５をクロムの金属膜で形成した場合には、塩酸
等により容易に除去することができる。この際、コア部
３ａおよび下部クラッド層２に影響を与えないように行
うことが肝要である。
【００２４】最後に、図１（ｇ）に示したように、コア
部３ａおよび下部クラッド層２を覆う上部クラッド層４
を形成すれば、高精度にパターニングされ且つ光の伝搬
損失が小であるコア部３ａを有する光導波路の作製が完
了する。なお、この上部クラッド層４は、スピンコート
法やスプレー法を用いて形成する、あるいはフィルム状
のものをラミネートして形成する等、通常の均一な膜厚
の形成が可能な方法により形成することができる。な
お、スピンコート法やスプレー法による塗布材として、
光の照射により硬化する材料を用いた場合では、塗布後
に光の照射による硬化を行い、熱により硬化する材料を
用いた場合では、塗布後に高温処理による硬化を行う。
【００２５】実施の形態例２ 本実施の形態例は、下部クラッド層２上にコア部３ａが
形成され、下部クラッド層２およびコア部３ａを覆うよ
うに上部クラッド層４が形成されているフレキシブルな
光導波路の事例である。以下、この光導波路の概略製造
工程説明図である図２（ａ）〜（ｈ）を参照して説明す
る。
【００２６】まず、図２（ａ）に示したように、基板１
上に剥離膜７を形成し、さらにこの剥離膜７上に下部ク
ラッド層２を形成する。ここで使用する基板１は、実施
の形態例１と同様、所定の波長光６に対して透明の材
料、たとえば石英やＢＫ−７等のガラスで構成されてい
る。また、剥離膜７も所定の波長光６に対して透明であ
る材料、たとえば酸化シリコン等の誘電体膜や有機膜で
形成されている。さらに下部クラッド層２も、所定の波
長光６に対して透明である材料によりスピンコート法や
スプレー法を用いて形成する、あるいはフィルム状のも
のをラミネートして形成する等、通常の均一な膜厚の形
成が可能な方法により形成されている。なお、スピンコ
ート法やスプレー法による塗布材として、光の照射によ
り硬化する材料を用いた場合では、塗布後に光の照射に
よる硬化を行い、熱により硬化する材料を用いた場合で
は、塗布後に高温処理による硬化を行う。
【００２７】以下図２（ｂ）〜（ｆ）に示した工程は、
実施の形態例１において図１（ｂ）〜（ｆ）を参照して
説明した事例と同様であるので、重複する説明を省略す
る。
【００２８】つぎに、図２（ｇ）に示したように、コア
部３ａおよび下部クラッド層２を覆う上部クラッド層４
を形成する。なお、この上部クラッド層４は、スピンコ
ート法やスプレー法を用いて形成する、あるいはフィル
ム状のものをラミネートして形成する等、通常の均一な
膜厚の形成が可能な方法により形成することができる。
なお、スピンコート法やスプレー法による塗布材とし
て、光の照射により硬化する材料を用いた場合では、塗
布後に光の照射による硬化を行い、熱により硬化する材
料を用いた場合では、塗布後に高温処理による硬化を行
う。
【００２９】最後に、図２（ｈ）に示したように、基板
１の剥離膜７より上に構成された下部クラッド層２、コ
ア部３ａおよび上部クラッド層４を一体的に剥離すれ
ば、高精度にパターニングされ且つ光の伝搬損失が小で
あるコア部３ａを有するとともに、フレキシブルな光導
波路の作製が完了する。なお、この剥離工程ではコア部
３ａ、下部クラッド層２および上部クラッド層４に影響
を与えないように行うことが肝要であり、たとえば剥離
膜７を酸化シリコンで構成した場合の剥離液としては弱
フッ酸を用いることができる。
【００３０】
【発明の効果】本発明の光導波路およびその製造方法に
よれば、簡便且つ多くの工数を要することなく、高精度
な矩形状且つ表面粗さが小であるコア部の形成が可能と
なり、光の伝搬損失が小である光導波路の提供が可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態例１を示し、光導波路の
概略製造工程説明図である。
【図２】 本発明の実施の形態例２を示し、光導波路の
概略製造工程説明図である。
【図３】 従来の光導波路の概略製造工程説明図であ
る。
【符号の説明】
１…基板、２…下部クラッド層、３…コア層、３ａ…コ
ア部、４…上部クラッド層、５…光遮断膜、６…所定の
波長光、７…剥離膜

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板と、 前記基板上に形成された下部クラッド層と、 前記下部クラッド層上に形成されたコア部と、 前記下部クラッド層および前記コア部を覆って形成され
    た上部クラッド層とを有する光導波路において、 前記基板が、所定の波長光に対して透明の材料で構成さ
    れ、 前記コア部が、前記所定の波長光の照射により硬化する
    材料で構成されていることを特徴とする光導波路。
  2. 【請求項２】 前記基板が、石英およびガラスのうちの
    何れか一種であり、 前記コア部が、紫外線硬化型樹脂であることを特徴とす
    る請求項１に記載の光導波路。
  3. 【請求項３】 下部クラッド層と、 前記下部クラッド層上に形成されたコア部と、 前記下部クラッド層および前記コア部を覆って形成され
    た上部クラッド層とを有する光導波路において、 前記下部クラッド層が、所定の波長光に対して透明の材
    料で構成され、 前記コア部が、前記所定の波長光の照射により硬化する
    材料で構成されていることを特徴とする光導波路。
  4. 【請求項４】 所定の波長光に対して透明である基板上
    に、下部クラッド層を形成する工程と、 前記下部クラッド層上に、前記所定の波長光を遮断する
    光遮断膜を形成する工程と、 前記光遮断膜をパターニングし、開口部を形成する工程
    と、 前記光遮断膜上に、前記所定の波長光の照射により硬化
    する材料でコア層を形成する工程と、 前記基板側から前記所定の波長光を照射し、前記開口部
    上にある前記コア層を硬化する工程と、 前記コア層の硬化部以外を除去し、コア部を形成する工
    程と、 前記光遮断膜を除去する工程と、 前記コア部および前記下部クラッド層を覆って、上部ク
    ラッド層を形成する工程とを有することを特徴とする光
    導波路の製造方法。
  5. 【請求項５】 所定の波長光に対して透明である基板上
    に、剥離膜を形成する工程と、 前記剥離膜上に、下部クラッド層を形成する工程と、 前記下部クラッド層上に、前記所定の波長光を遮断する
    光遮断膜を形成する工程と、 前記光遮断膜をパターニングし、開口部を形成する工程
    と、 前記光遮断膜上に、前記所定の波長光の照射により硬化
    する材料でコア層を形成する工程と、 前記基板側から前記所定の波長光を照射し、前記開口部
    上にある前記コア層を硬化する工程と、 前記コア層の硬化部以外を除去し、コア部を形成する工
    程と、 前記光遮断膜を除去する工程と、 前記コア部および前記下部クラッド層を覆って、上部ク
    ラッド層を形成する工程と、 前記剥離膜を除去し、前記剥離膜上に形成された前記下
    部クラッド層、前記コア部パターンおよび前記上部クラ
    ッド層を、前記基板から一体的に剥離する工程とを有す
    ることを特徴とする光導波路の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記基板が、石英およびガラスのうちの
    何れか一種であり、 前記コア部が、紫外線硬化型樹脂であることを特徴とす
    る請求項４または請求項５に記載の光導波路の製造方
    法。
  7. 【請求項７】 前記光遮断膜が金属膜であることを特徴
    とする請求項４または請求項５に記載の光導波路の製造
    方法。
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