JP2000266951A - 導波路型偏光子及びその形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単に製造することができ、光導波路
に作用する金属膜が基板や基板表面に形成されたバッフ
ァ層等から剥がれにくい導波路型偏光子を得る。 【解決手段】 基板上に形成したバッファ層１４を削っ
て形成した基板表面を底面とする凹部と、この凹部の内
面を被覆する略凹形状の金属膜２０ａとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導波路型偏光子及
びその形成方法に関し、特に、光導波路型変調器などに
おいて、偏波変動の影響を除くために用いられる導波路
型偏光子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ニオブ酸リチウム等の電気光学効果を有
する基板上に光導波路やバッファ層、進行波型電極を形
成して構成したチップに、光ファイバを接続して作成さ
れる光導波路型変調器などの光デバイスは、長距離、広
帯域の光通信システムにおけるキーデバイスとして、開
発が進められ、実システムへの導入が始まっている。

【０００３】このような光デバイスとして使用される光
導波路型変調器においては、通常、光導波路を伝播する
光波のうち、基板に対して垂直或いは水平方向にのみ振
動する振動波成分の一方のみを選択して用いる。そのた
め、光導波路型変調器の入射側に偏波面保持ファイバを
設けて、基板に対して垂直又は水平に振動する直線偏光
を選択的に入射する構成とすることが多い。

【０００４】しかしながら、偏波面保持ファイバに外部
から応力がかかった場合や、入射する光が直線偏光でな
い場合などにおいては、出射側のファィバにおける消光
比が低下するという問題が生じる。

【０００５】このような問題点を解決するため、特開平
４−２８２６０８号公報では、入力導波路端面に若しく
は入出力導波路両端面に微小偏光子を貼り付けることに
より、余分な偏波成分をカットして消光比の低下を防止
することが提案されている。

【０００６】また、特開昭６２−９９９１３号公報で
は、光導波路の近傍に、導波光の透過屈折率と等しい
（若しくは、ほぼ等しい）屈折率を持つ膜を配置し、こ
の膜を光導波路に作用させて、光導波路を伝播する２種
類の光波の一方を選択的に取り出すことが開示されてい
る。

【０００７】ところで、光導波路を伝播する２種類の光
波の一方を選択する導波路型偏光子において、最も構成
が簡単なものとして、図１５に示すように、基板１０に
形成した光導波路１２の上方に矩形状の金属膜３０を装
荷した構成の金属装荷型の導波路型偏光子がある。

【０００８】この金属装荷型の導波路型偏光子は、金属
膜の光の偏波方向に対する吸収効率の差を利用したもの
であり、Suematsu et. al：Appl.Phys.Lett.,Vol.21,No
6(1972)にその原理が示されいてる。

【０００９】簡単に述べると、光導波路上に装荷した金
属膜が基板に対して水平方向に振動する偏波（以下、Ｔ
Ｅモード光と称す。）を透過し、垂直方向に振動する偏
波（以下、ＴＭモード光と称す。）を選択的に吸収する
という作用を利用したものであり、構造が簡単で、比較
的高い消光比が得られるという特徴を有する。

【００１０】この金属装荷型の導波路型偏光子は、基板
の表面に平行な光導波路の上方に矩形状の金属膜を装荷
して構成したものが一般的であり、このような構成の金
属装荷型の導波路型偏光子では、常にＴＭモード光が吸
収されるため、ＴＥモード光を用いるＸカットのニオブ
酸リチウムを基板（以下、Ｘ基板と称す。）として用い
た光導波路型変調器等に使用されている。

【００１１】このような構成の導波路型偏光子は、ＴＭ
モード光を用いるＺカットのニオブ酸リチウム基板(以
下、Ｚ基板と称す。)を使用した光導波路型変調器等に
対しては偏光子として作用しない。そのため、例えば、
特公平６−８５００６号公報では、図１６に示すよう
に、光導波路１２に隣接してＺ基板１１に垂直な方向の
壁面を有する溝５０を形成し、この溝の壁面のみに光導
波路中を伝播する不所望な光を吸収するフィルタ作用を
有する光吸収性物質、即ち、矩形状の金属膜３０を形成
したものが提案されている。

【００１２】一般に、このような金属装荷型の導波路型
偏光子は、進行波電極などを用いた光導波路型変調器と
モノシリックに集積化されるが、近年、電極を伝播する
マイクロ波を高速化するために、基板表面にバッファ層
を形成した構成の光導波路型変調器が提案されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属装
荷型の導波路型偏光子は、通常誘電体材料よりなる基板
に形成された光導波路上に矩形状の金属膜を装荷した構
成、若しくは先に示した特公平６−８５００６号公報の
ように光導波路近傍に設置された溝の壁面に矩形状の金
属膜を装荷した構成であるが、いずれにしろ、装荷する
矩形状の金属膜の基板に対する付着力は弱いので、その
後のプロセスにおいて矩形状の金属膜が剥がれる恐れが
ある。

【００１４】例えば、金属装荷型の導波路型偏光子を備
えた光導波路型変調器は、光導波路に作用させる矩形状
の金属膜を基板表面に形成した後に、超音波などで基板
を洗浄し、電界メッキなどによって電極部を形成して製
造するが、矩形状の金属膜の形成後に行う超音波などに
よる洗浄時に矩形状の金属膜が剥がれる場合がある。

【００１５】また、矩形状の金属膜を付着させる基板、
若しくは基板上に形成されたバッファ層と、矩形状の金
属膜とは異なる材質であるため熱応力に差がある。その
ため、矩形状の金属膜の形成後などに生じる大きな温度
変化により金属膜が熱応力の差によって基板から剥がれ
る恐れもある。

【００１６】このような恐れをなくすために、バッファ
層を備える高速型の光導波路型変調器の場合では、光導
波路に作用させる金属膜を形成してから、バッファ層を
形成する構成とすることも考えられる。

【００１７】しかしながら、一般にバッファ層は、Ｓｉ
Ｏ₂等の誘電体を成膜後、膜の機械強度向上や、酸欠部
分の酸素補償などを目的として、６００℃程度の高温で
アニールする必要があり、このアニール時に、基板とバ
ッファ層との間に設けた金属膜が酸化して変質し、消光
比が劣化してしまうという別の問題が生じる。もちろ
ん、バッファ層を備えていない光導波路型変調器につい
ても何の解決策はないのが現状である。

【００１８】さらに、特公平６−８５００６号公報のよ
うに、溝の壁面に矩形状の金属膜を形成する場合は、精
度の高いパターニングが必要であり、製造効率が悪いと
いう難点もある。

【００１９】以上のことから本発明は、比較的簡単に製
造することができ、光導波路に作用する金属膜が基板や
基板表面に形成されたバッファ層等から剥がれにくい導
波路型偏光子及びその形成方法を提供することを目的と
する。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、電気光学効果を有する基
板と、前記基板に形成された光導波路とを含む導波路型
偏光子において、前記光導波路の上方又は側方の少なく
とも一方に面が形成されるように前記光導波路の近傍に
設けられた立体構造部と、偏光子として作用する部分を
含むように、前記立体構造部の上面又は底面の少なくと
も一方の面と前記立体構造部の側面部分とに連続して形
成された金属膜と、からなる。

【００２１】即ち、請求項１の発明では、光導波路の上
方又は側方の少なくとも一方に面が形成されるように光
導波路の近傍に立体構造部を形成することによって、前
記光導波路近傍に偏光子として作用する部分を含むよう
に形成される金属膜が、立体構造部の側面部分と前記立
体構造部の上面部分又は底面部分とに連続して形成され
ることとなるため、基板に対する付着力が少なくとも異
なる２方向から掛かり、剥がれにくいものとなる。

【００２２】また、この金属膜が作用するのは立体構造
部の側面を被覆する部分と立体構造部の上面又は底面を
被覆する部分のうちの一方だけであり、作用しない面を
備えている分、基板に付着する領域の面積が増大し、基
板に対する付着力が強固なものとなる。

【００２３】この金属膜は、請求項２に記載したよう
に、前記立体構造部の側面を被覆する部分の膜厚が前記
立体構造部の上面又は底面を被覆する部分の膜厚より薄
くなるように形成することによって、膜厚の薄い部分は
膜厚の厚い部分に比べて熱応力が小さくなるため、金属
膜全体としての熱応力が小さくなり、より一層剥がれに
くいものとなる。

【００２４】なお、請求項２の導波路型偏光子において
は、立体構造部の側面を被覆する部分の膜厚が立体構造
部の上面又は底面を被覆する部分の膜厚より薄くなるよ
うに、立体構造部の側面部分と前記立体構造部の上面部
分又は底面部分とに連続して形成された金属膜が有れば
よく、この金属膜がさらに別の領域に連続して形成され
た部分を有していてもよい。

【００２５】また、請求項１及び請求項２の発明におい
て、光導波路の上方又は側方の少なくとも一方に面が形
成されるように光導波路の近傍に設けられた立体構造部
とは、請求項３に記載した発明のように、光導波路の上
方に形成された面を底面とする凹部、請求項５に記載し
た発明のように、内部に光導波路を含むように、かつ、
対向する側面が光導波路の側方に位置するように光導波
路の長手方向に沿って形成された凸部、請求項６に記載
した発明のように、一方の側面が光導波路の側方に位置
するように光導波路の長手方向に沿って設けられた凹
部、光導波路の上方領域を上段とし光導波路の長手方向
に沿って形成された段差、及び光導波路の上方領域を下
段とし光導波路の長手方向に沿って形成された段差等の
立体的な構造のもの全てを含んでいる。

【００２６】また、請求項３に記載した発明のように、
立体構造部を光導波路の上方に形成された面を底面とす
る凹部とした場合、この凹部の底面及び側面に金属膜を
形成した構成とすれば、簡単な製造工程で形成できると
いう利点がある。

【００２７】なお、請求項３において、請求項４のよう
に、基板を表面にバッファ層を備えた電気光学結晶基板
とし、凹部を電気光学結晶基板の表面が露出するように
バッファ層が一部除かれた部分で構成することによって
高速型の光導波路型変調器に使用可能な導波路型偏光子
となり、好ましい。

【００２８】なお、基板としてＸ基板を用いる場合は、
請求項３に記載のように、光導波路の上方に形成した凹
部の底面を被覆する金属膜部分を光導波路に作用させる
ことによってＴＭモード光を吸収するように構成すれば
よい。

【００２９】また、基板としてＺ基板を用いる場合は、
請求項５に記載のように、光導波路を内部に含むよう
に、かつ、対向する側面が光導波路の長手方向に沿って
形成された凸部の対向する側面の少なくとも一方に形成
された金属膜を光導波路に作用させることによってＴＥ
モード光を吸収するように構成したり、請求項６に記載
のように、光導波路の側方に面が形成されるように光導
波路の長手方向に沿って凹部を形成し、この凹部の少な
くとも光導波路側の側面に形成された金属膜によってＴ
Ｅモード光を吸収するように構成すればよい。

【００３０】また、請求項５に記載のように構成した場
合、製造工程上、凸部の上面にも金属膜が形成される場
合があるが、予め凸部の上面部分に、例えば、ＳｉＯ₂
等からなるバッファ層が設けられているため、上面の金
属膜が光導波路に作用するのを防ぐことができる。ま
た、請求項５に記載のように構成した場合、光導波路に
作用する金属膜を光導波路の両側に形成することができ
るので、ＴＥモード光の吸収が効率よく行われて、性能
の良い導波路型偏光子が得られるという利点もある。

【００３１】また、請求項７の発明の導波路型偏光子の
形成方法は、予め電気光学結晶基板に形成した光導波路
の上方又は側方の少なくとも一方に面が形成されるよう
に前記光導波路の近傍に立体構造部を形成し、前記立体
構造部の上面又は側面の少なくとも１面が露出するよう
に偏光子パターンを形成し、前記立体構造部の側面に形
成する金属膜の膜厚が前記立体構造部の上面又は底面に
形成する金属膜の膜厚よりも薄くなるように金属膜を形
成した後、偏光子パターンを除去する工程を含んでい
る。

【００３２】すなわち、請求項７の発明の導波路型偏光
子の形成方法によれば、光導波路の上方又は側方の少な
くとも一方に面が形成されるように光導波路の近傍に立
体構造部を形成してから、この立体構造部の表面に金属
膜を形成することにより比較的容易に上記請求項１〜請
求項６に記載した導波路型偏光子を製造できる。

【００３３】光導波路の上方又は側方の少なくとも一方
に面が形成されるように光導波路の近傍に立体構造部を
形成する方法としては、特に限定しないが、好ましく
は、基板を削って形成したり、予め基板表面に形成した
バッファ層などの他の層を削って形成するのがよい。な
お、基板を削って形成する場合は、光導波路を予め深い
位置に形成しておくとよい。

【００３４】このとき、ドライエッチングにより立体構
造部を形成すれば、形成した立体構造部の表面には原子
レベルの荒れが生じるため、後の工程で立体構造部の表
面に形成した金属膜が立体構造部の表面の荒れた部分と
複雑に絡み合って付着力を増すというアンカー効果が生
じる。そのため、金属膜と立体構造部の表面との付着力
がより強固になるという利点がある。

【００３５】また、金属膜の形成方法としては、例え
ば、スパッタリング法や蒸着法などが挙げられるが、少
なくとも立体構造部の側面(即ち、基板表面とほぼ垂直
な面)に形成される金属膜の膜厚が、立体構造部の上面
又は底面(立体構造部が凹部であれば底面、立体構造部
が凸部であれば上面；即ち、基板表面と平行な面)に形
成される金属膜の膜厚よりも薄くなるように形成できれ
ばよい。

【００３６】なお、基板がＸ基板である場合、予め深い
位置に光導波路を形成し、光導波路の上方が底面となる
ように基板を削って形成した凹部としたり、基板の表面
に予めバッファ層を設け、光導波路の上方の基板表面が
露出するまでバッファ層をエッチングして形成したもの
でもよい。なお、バッファ層は、金属膜の作用を遮断す
るような材質のものであればよく、例えば、ＳｉＯ₂の
ような誘電体材料を使用することができる。

【００３７】また、基板がＺ基板である場合、光導波路
の長手方向に沿った上面をマスクして最大でも光導波路
の深さと同程度に達するまで前記基板をドライエッチン
グして内部に光導波路を含む凸部を形成し、マスク除去
後、少なくとも凸部の光導波路の長手方向に沿った側面
が露出するように偏光子パターンを形成し、全面に金属
膜を形成した後、偏光子パターンを除去するように形成
する。

【００３８】すなわち、この形成方法は、上記請求項５
に記載したような導波路型偏光子を製造する方法であ
り、この場合、予め基板の表面にバッファ層を形成して
凸部の上面に形成される金属膜が光導波路に対して偏光
子作用を及ぼすのを防ぐとよい。

【００３９】また、基板がＺ基板である場合の別の形成
方法として、光導波路の長手方向に沿った位置に最大で
も光導波路の深さと同程度の深さに達するまで凹部を形
成した後、少なくとも前記凹部の底面と光導波路側の側
面とが露出する様に偏光子パターンを形成し、全面に金
属膜を形成した後、偏光子パターンを除去するように形
成する。

【００４０】すなわち、この形成方法は、上記請求項６
に記載したような導波路型偏光子を製造する方法であ
り、この場合、凹部が光導波路に沿った位置に最大でも
光導波路の深さと同程度に達する程の深さであり、表面
に形成した金属膜が凹部の少なくとも底面と光導波路側
の側面に残るようにする点以外は、上記と同様であるの
で、説明は省略する。

【００４１】なお、上記全ての請求項で述べた凹部と
は、内面形状が、例えば、四角柱状等の多角柱状、溝状
等を含むものであり、また、上記全ての請求項で述べた
凸部は、断面形状が、例えば、矩形状等や台形状等を含
むものである。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
から図１４を参照しながら説明する。

【００４３】（第１の実施の形態）図１は、第１の実施
の形態における導波路型偏光子の製造工程を示すフロー
図である。以下、図１を参照しながら第１の実施の形態
を説明する。なお、本第１の実施の形態では、Ｘカット
のニオブ酸リチウム基板（Ｘ基板）１０を使用してい
る。

【００４４】まず、Ｔｉを熱拡散させて基板表面に光導
波路１２を形成したＸ基板１０の表面に、ＳｉＯ₂より
なるバッファ層１４をスパッタリング法により厚さ０．
５μｍとなるように形成し、６００℃で５時間アニール
処理する。

【００４５】次に、基板全面にフォトレジストを塗布し
た後、フォトリソグラフィにより光導波路１２の上方の
フォトレジストが矩形状に残るようにパターニングし、
基板表面の偏光子として金属膜を形成する金属膜形成予
定領域を覆う矩形状のレジストパターン１６ａを形成す
る。その後、Ｔｉを蒸着してＸ基板１０の全面にＴｉ膜
１８を形成する（図１（ａ））。

【００４６】その後、レジストパターン１６ａをリフト
オフして、光導波路１２の上方の矩形状領域（すなわ
ち、金属膜形成予定領域）を開口とするＴｉマスク１８
ａを形成する（図１（ｂ））。

【００４７】ＥＣＲ（Electron cyclotron resonance）
プラズマ源を利用したドライエッチングにより、開口部
分に露出するバッファ層を除去してＸ基板１０の表面を
露出させた後、ケミカルエッチングによりＴｉマスク１
８ａを取り除く。これにより、金属膜形成予定領域部分
を矩形状開口としたバッファ層１４ａを備えたＸ基板１
０、言い換えると、金属膜形成予定領域部分を底面とす
る四角柱状の凹部を備えたＸ基板１０が得られる（図１
（ｃ））。

【００４８】その後、全面にフォトレジストを塗布し
て、フォトリソグラフィにより内部に凹部を含むように
形成された矩形状の開口を有するレジストパターン１６
ｂを偏光子パターンとして形成する（図１（ｄ））。

【００４９】さらに、スパッタリング法によって全面に
金属膜としてＡｌ膜２０を形成し（図１（ｅ））、レジ
ストパターン１６ｂを取り除くことによって、四角柱状
の凹部を被覆する金属膜２０ａを備えた導波路型偏光子
を得る（図１（ｆ））。

【００５０】得られた導波路型偏光子は、図２に示すよ
うに、金属膜２０ａの凹部底面を被覆する部分がＸ基板
１０に付着し、凹部側面を被覆する部分がバッファ層１
４ａに付着しているため、従来の扁平な偏光子と比較し
て剥がれにくいという特徴を有している。

【００５１】また、この凹部を被覆する金属膜２０ａは
スパッタリング法によって形成しているため、底面部分
の膜厚よりも側面部分の膜厚が薄く形成される。すなわ
ち、側面部分の膜厚が薄く形成されていることによっ
て、金属膜全体としての熱応力が小さくなっているの
で、より一層剥がれにくいものとなっている。

【００５２】なお、本第１の実施の形態では、基板上に
形成したバッファ層を削って基板表面を底面とする凹部
を形成し、この凹部の内面を被覆する金属膜２０ａを備
えた導波路型偏光子について述べたが、例えば、図３に
示すように、基板自体を削って凹部としこの凹部の内面
を被覆する金属膜２０ａを備えた導波路型偏光子とする
こともできる。また、凹部の内面形状を四角柱状とする
場合について述べたが、凹部の内面形状は特に四角柱状
に限らず、例えば、光導波路に対して交差する方向に切
られた溝状等その他の構成としてもよい。

【００５３】さらに、本第１の実施の形態では、凹部を
被覆する金属膜２０ａの形状が凹形状のものを挙げた
が、本発明は、特にこの形状に限らず、立体構造部の側
面を被覆する部分の金属膜の膜厚が、上面又は底面を被
覆する部分の金属膜の膜厚よりも薄く構成されていれば
よい。

【００５４】例えば、図４及び図５に示すように、基板
表面に形成した段差部分を被覆する断面略Ｌ字状の金属
膜２０ｂを備えた導波路型偏光子とすることもできる。
なお、段差は、図４のように、基板表面にバッファ層を
形成してこのバッファ層１４ａを削って形成したり、図
５のように基板１０自体を削って形成することができ
る。

【００５５】また、製造時のアライメント精度を高くし
て凹部の内面のみが露出するようにレジストパターン１
６ｂを形成し、図６及び図７のように、凹部の内面のみ
を被覆する金属膜２０ｃを備えた導波路型偏光子として
もよい。この場合、金属膜２０ｃの外縁部の膜厚が薄く
なるため、熱応力による伸び縮みの自由度が大きくなり
好ましい。もちろん、段差により形成した場合も同様
に、外縁部の膜厚が薄くなるように構成した断面がＬ字
状の金属膜とすることも可能である。

【００５６】なお、本第１の実施の形態では、スパッタ
リング法によってＡｌ膜を形成したが、蒸着法によって
Ａｌ膜を形成しても底面部分の膜厚よりも側面部分の膜
厚が薄く形成されるのでよい。

【００５７】（第２の実施の形態）図８は、第２の実施
の形態における導波路型偏光子の製造工程を示すフロー
図である。以下、図８を参照しながら第２の実施の形態
を説明する。なお、本第２の実施の形態では、Ｚカット
のニオブ酸リチウム基板（Ｚ基板）１１を使用してい
る。

【００５８】まず、Ｔｉを熱拡散させて基板表面に光導
波路１２を形成したＺ基板１１の表面に、ＳｉＯ₂より
なるバッファ層１４を蒸着法により厚さ０．５μｍとな
るように形成し、６００℃で５時間アニール処理する。

【００５９】次に、基板全面にフォトレジストを塗布し
た後、フォトリソグラフィにより光導波路１２の上方の
フォトレジストが矩形状に取り除かれる様にパターニン
グし、矩形状の開口を有するレジストパターン１７ａを
形成してから、Ｔｉを蒸着してＺ基板１１の全面にＴｉ
膜１８を形成する（図８（ａ））。

【００６０】その後、レジストパターン１７ａをリフト
オフして、Ｚ基板１１の表面の光導波路１２の上方の領
域を矩形状に覆う矩形状のＴｉマスク１８ｂを形成する
（図８（ｂ））。

【００６１】ＥＣＲ（Electron cyclotron resonance）
プラズマ源を利用したドライエッチングにより、Ｔｉマ
スク１８ｂにより被覆されていないバッファ層及びその
下の基板をほぼ光導波路１２が形成された深さまでエッ
チングした後、ケミカルエッチングによりＴｉマスク１
８ｂを取り除く。これにより、内部に光導波路１２を含
む断面が矩形状の凸部を備えたＺ基板１１が得られる
（図８（ｃ））。

【００６２】その後、全面にフォトレジストを塗布し
て、フォトリソグラフィにより金属膜形成予定領域を内
部に含む矩形状の開口を有するレジストパターン１７ｂ
を偏光子パターンとして形成する。

【００６３】さらに、蒸着法によって全面に金属膜とし
てＡｌ膜２０を形成し（図８（ｄ））、レジストパター
ン１７ｂを取り除くことによって、断面が矩形状の凸部
を被覆するように形成された凸形状の金属膜２１ａを備
えた導波路型偏光子を得る（図８（ｅ））。

【００６４】なお、以上は、金属膜部分を製造する説明
をわかりやすくするために、矩形状の凸部として説明し
ているが、実際には導波路型偏光子は、光導波路型変調
器などの一部として使用されるものであり、光導波路部
分は他の部品と光学的に接続されるため、エッチングな
どにより削ることはない。即ち、実際の光導波路型変調
器として使用する際には、図９（ａ）に示すように、光
導波路の側方に面が形成されるように光導波路に沿って
バッファ層及び基板がエッチングにより削られた構成と
なる。

【００６５】即ち、図９は、第２の実施の形態の導波路
型偏光子を示す概略説明図であり、この導波路型偏光子
は、断面が矩形状の凸部４０を被覆するように形成され
た凸形状の金属膜２１ａを備えている。

【００６６】この金属膜２１ａは、Ｚ基板１１に形成さ
れた凸部４０の上面部分と光導波路に平行な対向する２
側面部分とに付着しているため、従来の扁平な偏光子と
比較して剥がれにくいという特徴を有している。

【００６７】また、蒸着法で金属膜２１ａを形成した場
合も、図９（ｂ）の断面図に示されるように、凸部の側
面を被覆する金属膜の膜厚が凸部４０の上面を被覆する
金属膜の膜厚よりも薄く形成されるので、この薄い部分
の熱応力が厚い部分よりも小さいために、大きな温度変
化が生じても基板や基板表面に形成されたバッファ層等
に対する付着力が良好であり、剥がれにくいものとなっ
ている。

【００６８】なお、本第２の実施の形態では、断面が矩
形状の凸部を形成しこれを被覆する金属膜２１ａを光導
波路に作用させる場合について述べたが、凸部は特に断
面が矩形状のものに限らず、例えば、図１０に示すよう
な断面が台形状となるように構成し、これを被覆する金
属膜（図１０では２１ｂ）の側面部分を光導波路に作用
させる構成とすることもできる。

【００６９】なお、断面が台形状となる凸部を形成する
には、凸部の側面部分を形成する時のドライエッチング
時に基板をプラズマの引き出し方向に対して斜めとなる
ように配置すればよい。このような断面が台形状の凸部
に構成することによって光導波路中を伝播する光の損失
を低く抑えられるという利点がある。

【００７０】また、本第２の実施の形態では、凸部の光
導波路に平行な対向する２側面と上面、即ち、表面に露
出する全ての面に金属膜を形成する構成について述べた
が、これに限らず、少なくとも厚い膜が形成される上面
部分と薄い膜が形成される凸部の光導波路に平行な１面
とに形成されていれば良い。

【００７１】また、レジストパターン１７ｂの側面が凸
部の光導波路に平行な対向する２側面と近接するように
位置合わせしてレジストパターン１７ｂを形成し、図１
１及び図１２のように、凸部の外面のみを被覆する凸形
状の金属膜２１ｃ、２１ｄを光導波路に作用させる構成
とすることもできる。

【００７２】なお、本第２の実施の形態では、蒸着法に
よってＡｌ膜を形成したが、上記第１の実施の形態と同
様にスパッタリング法によってＡｌ膜を形成してもよ
い。

【００７３】（第３の実施の形態）図１３は、第３の実
施の形態における導波路型偏光子の製造工程を示すフロ
ー図である。以下、図１３を参照しながら第３の実施の
形態を説明する。なお、本第３の実施の形態では、Ｚ基
板１１を使用している。

【００７４】まず、Ｔｉを熱拡散させて基板表面に光導
波路１２を形成したＺ基板１１の表面に、ＳｉＯ₂より
なるバッファ層１４をスパッタリング法により厚さ０．
５μｍとなるように形成し、６００℃で５時間アニール
処理する。

【００７５】次に、基板全面にフォトレジストを塗布し
た後、フォトリソグラフィにより光導波路１２に沿った
位置のフォトレジストが矩形状に残るようにパターニン
グし、光導波路１２に沿った位置に矩形状のレジストパ
ターン１６ａを形成する。その後、Ｔｉを蒸着してＺ基
板１１の全面にＴｉ膜１８を形成する（図１３
（ａ））。

【００７６】その後、レジストパターン１６ａをリフト
オフして、光導波路１２に沿った位置の矩形状領域を開
口とするＴｉマスク１８ｃを形成する（図１３
（ｂ））。

【００７７】ＥＣＲ（Electron cyclotron resonance）
プラズマ源を利用したドライエッチングにより、開口内
に露出するバッファ層を除去して、更に、バッファ層の
除去により露出したＺ基板１１をほぼ光導波路１２の深
さ程度までエッチングした後、ケミカルエッチングによ
りＴｉマスク１８ｃを取り除く。これにより、光導波路
１２に沿った位置の矩形状領域を開口とし、バッファ層
１４を貫通した四角柱状の凹部を備えたＺ基板１１が得
られる（図１３（ｃ））。

【００７８】その後、全面にフォトレジストを塗布し
て、フォトリソグラフィにより内部に凹部を含むように
形成された矩形状の開口を有するレジストパターン１６
ｃを偏光子パターンとして形成する（図１３（ｄ））。

【００７９】さらに、スパッタリング法によって全面に
金属膜としてＡｌ膜２０を形成し（図１３（ｅ））、レ
ジストパターン１６ｃを取り除くことによって、四角柱
状の凹部を被覆するように形成された凹形状の金属膜２
２ａを備えた導波路型偏光子を得る（図１３（ｆ））。

【００８０】この凹形状の金属膜２２ａは、バッファ層
１４ｃを貫通してＺ基板１１に形成されており、その光
導波路１２側の側面が光導波路に作用する。第３の実施
の形態の金属膜２２ａも第１及び第２の実施の形態と同
様に、バッファ層１４ｃとＺ基板１１との両方に付着し
ているため、従来の扁平な偏光子と比較して剥がれにく
いという特徴を有している。

【００８１】なお、本第３の実施の形態も第１の実施の
形態と同様に、例えば、図１４に示すように、基板の表
面に基板表面と垂直な段差をつけてその段差部分を被覆
する断面が略Ｌ字状の金属膜２２ｂを備えた導波路型偏
光子としてもよい。この場合、基板表面と垂直な段差部
分が光導波路に作用するので、光導波路が形成されてい
ない部分を削って段差を形成する事は言うまでもない。
なお、段差は、図１４のように基板表面にバッファ層を
形成しバッファ層と基板とを削って最大でも光導波路の
深さと同程度の深さとするとよい。なお、その他は、第
１の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。

【００８２】以上述べた全ての実施の形態において、Ａ
ｌ等の金属膜は誘電体材料に対する付着力が弱いため剥
がれやすいが、凹部または凸部をドライエッチングによ
り形成しているため、基板表面に適度な荒れが生じ、こ
の荒れた部分が装荷される金属膜との間にアンカー効果
を引き起こすため、金属膜が剥がれにくいものとなる。

【００８３】また、この金属膜は、立体構造部が凹部の
場合は底面部分の金属膜の膜厚よりも側面部分の金属膜
の膜厚の方が薄くなるように設けられおり、また、立体
構造部が凸部の場合は上面部分の金属膜の膜厚よりも側
面部分の金属膜の膜厚の方が薄くなるように設けられて
いるので、この薄い金属膜部分の熱応力が厚い金属膜部
分よりも小さいために、大きな温度変化が生じても基板
や基板表面に形成されたバッファ層等に対する付着力が
良好であり、剥がれにくいという効果がある。

【００８４】さらに、以上述べた全ての実施の形態にお
ける金属膜は、バッファ層上に比較的容易に形成するこ
とができ、また、バッファ層の材料として使用される誘
電体材料に対する付着力が良好なものとなるため、特
に、バッファ層が必要な高速型の光導波路型変調器に使
用する導波路型偏光子を構成するものとして好適なもの
となる。

【００８５】また、以上述べたすべての実施の形態で
は、導波路型偏光子を構成する金属として最も電界吸収
率の良いＡｌを使用したが、電界吸収率の良いもので有
ればＡｌに限らない。例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ及びＰ
ｔや、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ及びＰｔのうち少なくと
も２つより成る合金を使用することができる。

【００８６】また、特に、ハイパワー光を光導波路に入
射する場合、金属膜に吸収された電界成分が熱エネルギ
ーに変わって偏光子を劣化させる恐れが大きいが、上記
第１から第３の実施の形態で述べた導波路型偏光子で
は、装荷する金属膜の基板に対する付着面積が従来の構
成の導波路型偏光子よりも大きいため、放熱効率が向上
したものとなっている。すなわち、吸収した電界成分が
熱エネルギーに変わっても効率よく放熱できるため、熱
エネルギーによる劣化の可能性を低くできる。

【００８７】また、上記第１から第３の実施の形態で述
べた導波路型偏光子の製造方法によれば、細かいパター
ニングが不用で、アライメント精度が低くても性能の良
い導波路型偏光子を形成できるので、製造効率及び製造
歩留まりが向上し、好ましいという利点もある。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１及び請求
項２の発明によれば、光導波路に作用させる金属膜が基
板や基板表面に形成されたバッファ層等から剥がれにく
い導波路型偏光子が得られる、という効果がある。

【００８９】また、請求項３から請求項６の発明によれ
ば、比較的簡単な構成で剥がれにくい導波路型偏光子が
得られる、という効果がある。

【００９０】請求項７の発明によれば、細かいパターニ
ングが不用で、アライメント精度が低くても性能の良い
導波路型偏光子を形成できる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の導波路型偏光子の製造工程
を示すフロー図である。

【図２】(ａ)は、第１の実施の形態の導波路型偏光子の
概略を示す斜視図であり、(ｂ)は（ａ）のＡ−Ａ線断面
図である。

【図３】第１の実施の形態において、別の実施の形態を
示した断面図である。

【図４】第１の実施の形態において、別の実施の形態を
示した断面図である。

【図５】第１の実施の形態において、別の実施の形態を
示した断面図である。

【図６】第１の実施の形態において、別の実施の形態を
示した断面図である。

【図７】第１の実施の形態において、別の実施の形態を
示した断面図である。

【図８】第２の実施の形態の導波路型偏光子の製造工程
を示すフロー図である。

【図９】(ａ)は、第２の実施の形態の導波路型偏光子の
概略を示す斜視図であり、(ｂ)は（ａ）のＡ−Ａ線断面
図である。

【図１０】第２の実施の形態において、別の実施の形態
を示した断面図である。

【図１１】第２の実施の形態において、別の実施の形態
を示した断面図である。

【図１２】第２の実施の形態において、別の実施の形態
を示した断面図である。

【図１３】第３の実施の形態の導波路型偏光子の製造工
程を示すフロー図である。

【図１４】第３の実施の形態において、別の実施の形態
を示した断面図である。

【図１５】Ｘ基板に用いられる従来の金属装荷型偏光子
の一例を示す斜視説明図である。

【図１６】Ｚ基板に用いられる従来の金属装荷型偏光子
の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ Ｘ基板 １１ Ｚ基板 １２ 光導波路 １４ バッファ層 １４ａ〜１４ｃ パターン形成済のバッファ層 １６ａ〜１６ｃ、１７ａ、１７ｂ レジストパター
ン １８ Ｔｉ膜 １８ａ〜１８ｃ Ｔｉマスク ２０ 金属膜 ２０ａ〜２０ｃ、２２ａ、２２ｂ 凹形状の金属膜 ２１ａ〜２１ｄ 凸形状の金属膜 ３０ 矩形状の金属膜 ４０ 凸部 ５０ 溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 裕俊 千葉県船橋市豊富町585番地 住友大阪セ メント株式会社新規技術研究所内 Ｆターム(参考） 2H047 LA21 QA03 TA21 2H079 AA13 BA02 CA08 DA03 DA22 DA25 DA26 EA01 HA22

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気光学効果を有する基板と、前記基板
   に形成された光導波路とを含む導波路型偏光子におい
   て、 前記光導波路の上方又は側方の少なくとも一方に面が形
   成されるように前記光導波路の近傍に設けられた立体構
   造部と、 偏光子として作用する部分を含むように、前記立体構造
   部の上面又は底面の少なくとも一方の面と前記立体構造
   部の側面部分とに連続して形成された金属膜と、 からなる導波路型偏光子。
2. 【請求項２】 前記金属膜は、前記立体構造部の側面を
   被覆する部分の膜厚が前記立体構造部の上面又は底面を
   被覆する部分の膜厚より薄くなるように形成されている
   請求項１に記載の導波路型偏光子。
3. 【請求項３】 前記立体構造部は、前記光導波路の上方
   に形成された面を底面とする凹部であり、 前記金属膜は、前記凹部の底面及び側面に形成されてい
   る請求項１又は２に記載の導波路型偏光子。
4. 【請求項４】 前記基板は、表面にバッファ層を備えた
   電気光学結晶基板であり、 前記凹部は、前記電気光学結晶基板の表面が露出するよ
   うにバッファ層が１部除かれた部分である請求項３に記
   載の導波路型偏光子。
5. 【請求項５】 前記立体構造部は、内部に前記光導波路
   を含むように、かつ、対向する側面が光導波路の長手方
   向に沿って形成された凸部であり、 前記金属膜は、前記凸部の上面と前記対向する側面の少
   なくとも一方に形成されている請求項１に記載の導波路
   型偏光子。
6. 【請求項６】 前記立体構造部は、前記光導波路の側方
   に面が形成されるように前記光導波路の長手方向に沿っ
   て設けられた凹部であり、 前記金属膜は、前記凹部の底面と少なくとも光導波路側
   の側面とに形成されている請求項１に記載の導波路型偏
   光子。
7. 【請求項７】 予め電気光学結晶基板に形成した光導波
   路の上方又は側方の少なくとも一方に面が形成されるよ
   うに前記光導波路の近傍に立体構造部を形成し、 前記立体構造部の上面又は側面の少なくとも１面が露出
   するように偏光子パターンを形成し、 前記立体構造部の側面に形成する金属膜の膜厚が前記立
   体構造部の上面又は底面に形成する金属膜の膜厚よりも
   薄くなるように金属膜を形成した後、 偏光子パターンを除去する工程を含む導波路型偏光子の
   形成方法。