JP3079401B2 - 光導波路端部ミラーの形成方法 - Google Patents
光導波路端部ミラーの形成方法Info
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Description
光導波路の端部にミラーを形成する方法に関するもので
ある。
どに使用されるプリズムなどの光部品は、バルク形の個
別部品であると、個別部品の光学軸調整が面倒であると
共に、温度や振動などの環境に対して不安定であり、ま
た小形化や量産化ができないなどの問題があるため、薄
膜化して一つの基板上に並べ、集積化する研究が進めら
れている。
の高い薄膜導波路を基板上に形成すればよく、基本構造
として2次元導波路(スラブ状導波路)あるいは3次元
導波路(チャンネル状、リッヂ状等)がある。3次元導
波路中の導波光を空間に垂直に取り出す場合には、導波
路中に反射ミラーを形成している。図4に示すのは、反
射ミラーをイオンビーム加工により3次元光導波路中に
形成するための従来の製作方法である。この図は、L.
R.Harriott,R.E.Scotti,K.D.Cummings,and A.F.Ambro
se,"Micromachining of optical structure with focus
ed ion beam",J.Vac.Sci.Technol,B5(1),207-210,(198
7) から引用したものである。
熱酸化シリコン基板等の誘電体基板2の上に、光導波路
コア層1を成膜し、この光導波路コア層1のミラー形成
位置にイオンビームBを照射し、イオンビームBを走査
しつつイオンビーム照射面積を順次小さくすることによ
り、傾斜構造の反射ミラー8を形成していた。
ような従来のイオンビームによる方法では、イオンビー
ムを走査しながら1個づつミラーを形成するため、ミラ
ーの形成時間が長くなり、多数個のミラーを形成するに
は能率が悪く、不向きであった。
べくなされたもので、その目的は、多数の光導波路中の
ミラーを同時に一括して形成することができ、ミラー形
成時間の大幅な短縮を図ることのできる光導波路端部ミ
ラーの形成方法を提供することにある。
成するために、次のような構成とした。即ち、この発明
のミラー形成方法は、フォトレジストからなるエッチン
グフォトマスク形状がエッチング材料の加工形状に転写
される現象と、エッチングフォトマスクとなるフォトレ
ジストの形状が露光量によって制御可能であることとを
応用したものである。
の形成方法は、リッジ型光導波路においてミラーを一体
的に形成する方法であって、(a) 誘電体基板(熱酸化シ
リコン基板など)上に光導波路コア材(フッ素化ポリイ
ミドなど)を成膜した後、この光導波路コア材上にフォ
トレジスト(シリコン系ポジ型フォトレジストなど)を
成膜する工程と、(b) 開口部の大きさまたは密度が光導
波路の長手方向に漸次増加または減少するマスクパター
ンを一部に備えたフォトマスクを用いて、前記フォトレ
ジストをパタニングする工程と、(c) 前記パタニングさ
れたフォトレジストとその下層膜とをドライエッチング
法(反応性イオンエッチング、エキシマレーザエッチン
グ等)によりエッチングする工程からなる。
の形成方法は、リッジ型光導波路においてミラーを一体
的に形成する方法であって、(a) 誘電体基板(熱酸化シ
リコン基板など)上に光導波路の下地クラッド材(光導
波路コアより屈折率の低いフッ素化ポリイミドなど)を
成膜する工程と、(b) この下地クラッド材上に光導波路
コア材(フッ素化ポリイミドなど)を成膜した後、この
光導波路コア材上にフォトレジスト(シリコン系ポジ型
フォトレジストなど)を成膜する工程と、(c) 開口部の
大きさまたは密度が光導波路の長手方向に漸次増加また
は減少するマスクパターンを一部に備えたフォトマスク
を用いて、前記フォトレジストをパタニングする工程
と、(d) 前記パタニングされたフォトレジストとその下
層膜とをドライエッチング法(反応性イオンエッチン
グ、エキシマレーザエッチング等)によりエッチングす
る工程からなる。
の形成方法は、埋め込み型光導波路においてミラーを一
体的に形成する方法であって、(a) 誘電体基板(熱酸化
シリコン基板など)上に光導波路の下地クラッド材(光
導波路コアより屈折率の低いフッ素化ポリイミドなど)
を成膜する工程と、(b) この下地クラッド材上に光導波
路コア材(フッ素化ポリイミドなど)を成膜した後、こ
の光導波路コア材上にフォトレジスト(シリコン系ポジ
型フォトレジストなど)を成膜する工程と、(c) 前記フ
ォトレジストをフォトマスクを用いてパタニングした
後、ドライエッチング法により光導波路コアをエッチン
グ形成する工程と、(d) 前記光導波路コア上に上部クラ
ッド(シリコン系ポジ型フォトレジストなど)を成膜し
た後、この上部クラッド上にフォトレジスト(シリコン
系ポジ型フォトレジストなど)を成膜する工程と、(e)
開口部の大きさまたは密度が光導波路の長手方向に漸次
増加または減少するマスクパターンを一部に備えたフォ
トマスクを用いて、前記フォトレジストをパタニングす
る工程と、(d) 前記パタニングされたフォトレジストと
その下層膜とをドライエッチング法(反応性イオンエッ
チング、エキシマレーザエッチング等)によりエッチン
グする工程からなる。
制御したフォトマスクにより、反射ミラー部に対応した
位置に斜面構造を有するエッチングマスク(フォトレジ
スト)が形成され、このエッチングマスクを用いて反応
性イオンエッチング等を行うことにより、光導波路コア
に反射ミラーが形成される。
光量によって変化するため、紫外光透過量が漸次増加す
るパターン構成をもったフォトマスクを用いて露光する
ことにより、斜面構造をもったフォトレジストのエッチ
ングマスクを得ることができる。一方、一般のエッチン
グ加工においては、エッチングマスクもエッチング材料
も同様に加工されるものの、フォトレジストエッチング
マスクの方がエッチャントに対する耐性が強いために、
所望の加工形状が得られる。しかし、エッチングマスク
厚が薄い場合には、エッチングマスクもエッチングされ
てしまい、エッチング材料が露出し、エッチングされる
こととなる。このエッチング材料が露出するまでの時間
はエッチングマスク厚に比例し、エッチングマスク厚が
厚ければ厚いほど遅くなる。従って、本発明の斜面構造
で漸次厚みが変化するエッチングマスクを用いた場合に
は、エッチング終了後、その対応する光導波路コア等に
斜面の反射ミラーが形成されることになる。
面積で数多くのミラーが必要な光導波路回路構成におい
ても、通常のフォトリソグラフィ技術で一括してミラー
を形成することが可能となり、ミラー形成時間を大幅に
短縮することができる。
詳細に説明する。図1はこの発明のリッヂ型光導波路部
品におけるミラー形成方法の第1実施例、図2は同様の
リッヂ型光導波路部品におけるミラー形成方法の第2実
施例、図3は埋め込み型光導波路部品におけるミラー形
成方法の第3実施例である。
(6) に示すように、熱酸化シリコン基板2上に光導波路
コア(ここではフッ素化ポリイミド材)1を複数列突設
したリッヂ型光部品の例であり、光導波路コア1となる
フッ素化ポリイミド膜A1 にエッチングマスク(例えば
シリコン系ポジ型フォトレジスト)3を形成し、光量漸
増マスクパターン6が形成されたフォトマスク4によ
り、エッチングマスク3に斜面構造7を形成し、酸素プ
ラズマの反応性イオンエッチングにより光導波路コア1
に反射ミラー8を形成する。以下、工程順に詳述する。
コア1となるフッ素化ポリイミド材をスピンコーティン
グ法により回転塗布し、キュア工程を経て、フッ素化ポ
リイミド膜A1 を例えば10μm以下の厚さで成膜す
る。 (2) フッ素化ポリイミド膜A1 上にエッチングマスク3
となるシリコン系ポジ型フォトレジストA3 を回転塗布
し、プリベークを行って成膜する。
にフォトマスク4を載せてパタニングを行う。このフォ
トマスク4は、間隔をおいて平行な複数の直線パターン
5を備え、その直線パターン端部に例えば1μm以下の
オーダの間隔で配置された微小矩形パターン6aの面積
・密度により露光時の透過量が光導波路の長手方向に漸
増する構成の光量漸増マスクパターン6(図1(C)参
照)を備えている。
ジストA3 の光の当たった部分が構造変化し、溶媒処理
により溶解し、直線パターンのエッチングマスク3が得
られると共に、フォトマスク4の光量漸増部に対応する
エッチングマスク3のパターンは、透過量に比例した傾
斜の斜面構造7となる。 (5) 酸素プラズマPを用いた反応性イオンエッチングに
より、光導波路コア1となる部分以外のフッ素化ポリイ
ミド膜A1 のエッチングを行う。
ラズマによりエッチングを受けるため、エッチングマス
ク厚が薄い部分は(例えば2μm以下)、所望の膜厚ま
でフッ素化ポリイミド膜A1 (例えば10μm)のエッ
チング終了前にエッチングされる。従って、厚みが漸次
変化したエッチングマスク3の斜面構造7では、薄い部
分から漸次マスクがエッチング終了し、フッ素化ポリイ
ミド膜A1 が漸次露出してエッチングが開始することに
なり、その傾斜厚みに応じてエッチングが進行するた
め、斜面構造7に対応する光導波路コア1に、斜面の反
射ミラー8が形成されることになる。
において、シリコン熱酸化膜、フッ素化ポリイミド、空
気から構成されるリッヂ型光導波路中を伝播する導波光
Lは、導波路から出射した後、形成した反射ミラー8に
おいて反射し、空間中に取り出すことができた。
(7) に示すように、熱酸化シリコン基板2上に光導波路
の下地クラッド11(光導波路コア1よりも屈折率の低
いフッ素化ポリイミド)を形成し、この下地クラッド1
1上に光導波路コア(フッ素化ポリイミド材)1を複数
列突設したリッヂ型光部品の例であり、下地クラッド1
1上に、第1実施例と同様にエッチングマスク(例えば
シリコン系ポジ型フォトレジスト)3を形成し、光量漸
増マスクパターン6が形成されたフォトマスク4によ
り、エッチングマスク3に斜面構造7を形成し、酸素プ
ラズマの反応性イオンエッチングにより光導波路コア1
・下地クラッド11に反射ミラー8を形成する。以下、
工程順に詳述する。
下地クラッド11となるフッ素化ポリイミド材をスピン
コーティング法により回転塗布し、キュア工程を経て、
フッ素化ポリイミド膜A1 より屈折率の低いフッ素化ポ
リイミド膜A11を例えば20μm以下の厚さで成膜す
る。 (2) 下地クラッド11上に、光導波路コア1となるフッ
素化ポリイミド材をスピンコーティング法により回転塗
布し、キュア工程を経て、フッ素化ポリイミド膜A1 を
例えば10μm以下の厚さで成膜する。
ングマスク3となるシリコン系ポジ型フォトレジストA
3 を回転塗布し、プリベークを行って成膜する。 (4) シリコン系ポジ型フォトレジストA3 にフォトマス
ク4を載せてパタニングを行う。このフォトマスク4
は、間隔をおいて平行な複数の直線パターン5を備え、
その直線パターン端部に例えば1μm以下のオーダの間
隔で配置された微小矩形パターン6aの面積・密度によ
り露光時の透過量が光導波路の長手方向に漸増する構成
の光量漸増マスクパターン6(図2(C)参照)を備え
ている。
ジストA3 の光の当たった部分が構造変化し、溶媒処理
により溶解し、直線パターンのエッチングマスク3が得
られると共に、フォトマスク4の光量漸増部に対応する
エッチングマスク3のパターンは、透過量に比例した傾
斜の斜面構造7となる。 (6) 酸素プラズマを用いた反応性イオンエッチングによ
り、光導波路コア1となる部分以外のフッ素化ポリイミ
ド膜A1 のエッチングを行う。
ラズマによりエッチングを受けるため、エッチングマス
ク厚が薄い部分は(例えば2μm以下)、所望の膜厚ま
でフッ素化ポリイミド膜A1 (例えば10μm)のエッ
チング終了前にエッチングされる。従って、厚みが漸次
変化したエッチングマスク3の斜面構造7では、薄い部
分から漸次マスクがエッチング終了し、フッ素化ポリイ
ミド膜A1 ,A11が漸次露出してエッチングが開始する
ことになり、その傾斜厚みに応じてエッチングが進行す
るため、斜面構造7に対応する光導波路コア1,下地ク
ラッド11に、斜面の反射ミラー8が形成されることに
なる。
において、シリコン熱酸化膜、下地クラッド・コアのフ
ッ素化ポリイミド、空気から構成されるリッヂ型光導波
路中を伝播する導波光Lは、導波路から出射した後、形
成した反射ミラー8において反射し、空間中に取り出す
ことができた。
1)に示すように、光導波路コア(第1実施例と同じフッ
素化ポリイミド材)1を下地クラッド11(光導波路コ
ア1よりも屈折率の低いフッ素化ポリイミド)と上部ク
ラッド12(光導波路コア1よりも屈折率の低いフッ素
化ポリイミド)との間に埋め込んだ埋め込み型光部品の
例であり、クラッド11,12間に光導波路コア1のパ
ターンを形成した後、上部クラッド12の上にエッチン
グマスク(例えばシリコン系ポジ型フォトレジスト)3
を形成し、光量漸増マスクパターン6が形成されたフォ
トマスク4により、エッチングマスク3に斜面構造7を
形成し、酸素プラズマの反応性イオンエッチングにより
上部クラッド12・下地クラッド11に反射ミラー8を
形成する。以下、工程順に詳述する。
下地クラッド11となるフッ素化ポリイミド材をスピン
コーティング法により回転塗布し、キュア工程を経て、
フッ素化ポリイミド膜A1 より屈折率の低いフッ素化ポ
リイミド膜A11を例えば20μm以下の厚さで成膜す
る。 (2) 下地クラッド11上に、光導波路コア1となるフッ
素化ポリイミド材をスピンコーティング法により回転塗
布し、キュア工程を経て、フッ素化ポリイミド膜A1 を
例えば10μm以下の厚さで成膜する。
ングマスク3’となるシリコン系ポジ型フォトレジスト
A3 ’を回転塗布し、プリベークを行って成膜する。 (4) シリコン系ポジ型フォトレジストA3 ’に図示しな
いフォトマスクを載せてパタニングを行う。このフォト
マスクには、光導波路コア1上の一部分(反射ミラーを
形成する部分)が開口されており、露光によりシリコン
系ポジ型フォトレジストA3 ’の光の当たった部分が構
造変化し、溶媒処理により溶解し、エッチングマスク
3’に開口部6’が形成される。
ッチングにより、エッチングマスク3’とフッ素化ポリ
イミド膜A1 のエッチングを行い、光導波路コア1の一
部分1aが除去された所定の光導波路回路パターンが形
成される。 (6) このような光導波路コア1の回路パターンの上に、
光導波路上部クラッド12となるフッ素化ポリイミド材
を回転塗布し、キュア工程を経て、フッ素化ポリイミド
膜A1 より屈折率の低いフッ素化ポリイミド膜A12を成
膜する。
ングマスク3となるシリコン系ポジ型フォトレジストA
3 を回転塗布し、プリベークを経て成膜する。 (8) シリコン系ポジ型フォトレジストA3 にフォトマス
ク4を載せてパタニングを行う。このフォトマスク4
は、光導波路コア1の除去部分1aに、例えば1μm以
下のオーダの間隔で配置された微小矩形パターン6aの
面積・密度により露光時の透過量が光導波路の長手方向
に漸増する構成の光量漸増マスクパターン6を備えてい
る。
の露光により光の当たった部分が構造変化し、溶媒処理
により溶解し、フォトマスク4の光量漸増部に対応する
エッチングマスク3のパターンは、透過量に比例した傾
斜の斜面構造7となる。 (10)酸素プラズマを用いた反応性イオンエッチングによ
り、フッ素化ポリイミド膜A12のエッチングを行う。
ラズマによりエッチングを受けるため、エッチングマス
ク厚が薄い部分は(例えば2μm以下)、所望の膜厚ま
でフッ素化ポリイミド膜A12,A11(例えば40μm以
下)のエッチング終了前にエッチングされる。従って、
厚みが漸次変化したエッチングマスク3の斜面構造7で
は、薄い部分から漸次マスクがエッチング終了し、フッ
素化ポリイミド膜A11,A12が漸次露出してエッチング
が開始することになり、その傾斜厚みに応じてエッチン
グが進行するため、斜面構造7に対応する上部クラッド
12,下地クラッド11に斜面の反射ミラー8が形成さ
れることになる。
において、コア・上下クラッドともにフッ素化ポリイミ
ドで構成される埋め込み型光導波路中を伝播する導波光
Lは、導波路から出射した後、形成した反射ミラー8に
おいて反射し、空間中に取り出されることとなる。
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のでなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変
更可能であることはもちろんである。例えば、前記実施
例ではミラー面をポリイミド面のままとしているが、形
成したミラー面において反射効率を高めるために金属蒸
着を行ってもよい。
度、面積を変化させることにより光量を漸増・漸減して
いくマスクパターン構造としたが、本実施例以外に例え
ばスリット構造とすることにより光量を制御する構成と
してもよいことはいうまでもない。さらに、エッチング
方法として反応性イオンエッチング法を取り上げたが、
エキシマレーザによるエッチング法を用いてもよい。
は、開口部の大きさまたは密度が光導波路長手方向に漸
次増減するマスクパターンを部分的に備えたフォトマス
クを用いて、ミラー形成位置に斜面構造を有するフォト
レジストのエッチングマスクを形成し、このようなエッ
チングマスクを用いて反応性イオンエッチング等のドラ
イエッチングを行うようにしたため、フォトリソグラフ
ィ技術によりミラーを光導波路中に一体的に形成するこ
とができ、大面積で数多くのミラーが必要な薄膜光導波
路回路構成においてもミラーを一括して短時間に作製す
ることができ、作成能率を大幅に向上させることができ
る。
ー形成方法を工程順に示した縦断面図、(B)はその横
断面図、(C)はフォトマスクの光量漸増マスクパター
ンにおける透過量の変化を示すグラフである。
ー形成方法を工程順に示した縦断面図、(B)はその横
断面図、(C)はフォトマスクの光量漸増マスクパター
ンにおける透過量の変化を示すグラフである。
ー形成方法を工程順に示した縦断面図、(B)はその横
断面図である。
トレジスト) 4 フォトマスク 5 直線パターン 6 光量漸増マスクパターン 6a 微小矩形パターン 7 斜面構造 8 反射ミラー 11 下地クラッド 12 上部クラッド
Claims (3)
- 【請求項1】 誘電体基板上に形成された光導波路に、
光導波路中の導波光を反射するミラーを一体的に形成す
る方法であって、(a) 誘電体基板上に光導波路コア材を
成膜した後、この光導波路コア材上にフォトレジストを
成膜する工程と、(b) 開口部の大きさまたは密度が光導
波路の長手方向に漸次増加または減少するマスクパター
ンを一部に備えたフォトマスクを用いて、前記フォトレ
ジストをパタニングする工程と、(c) 前記パタニングさ
れたフォトレジストとその下層膜とをドライエッチング
法によりエッチングする工程からなることを特徴とする
光導波路端部ミラーの形成方法。 - 【請求項2】 誘電体基板上に形成された光導波路に、
光導波路中の導波光を反射するミラーを一体的に形成す
る方法であって、(a) 誘電体基板上に光導波路の下地ク
ラッド材を成膜する工程と、(b) この下地クラッド材上
に光導波路コア材を成膜した後、この光導波路コア材上
にフォトレジストを成膜する工程と、(c) 開口部の大き
さまたは密度が光導波路の長手方向に漸次増加または減
少するマスクパターンを一部に備えたフォトマスクを用
いて、前記フォトレジストをパタニングする工程と、
(d) 前記パタニングされたフォトレジストとその下層膜
とをドライエッチング法によりエッチングする工程から
なることを特徴とする光導波路端部ミラーの形成方法。 - 【請求項3】 誘電体基板上に形成された光導波路に、
光導波路中の導波光を反射するミラーを一体的に形成す
る方法であって、(a) 誘電体基板上に光導波路の下地ク
ラッド材を成膜する工程と、(b) この下地クラッド材上
に光導波路コア材を成膜した後、この光導波路コア材上
にフォトレジストを成膜する工程と、(c) 前記フォトレ
ジストをフォトマスクを用いてパタニングした後、ドラ
イエッチング法により光導波路コアをエッチング形成す
る工程と、(d) 前記光導波路コア上に上部クラッドを成
膜した後、この上部クラッド上にフォトレジストを成膜
する工程と、(e) 開口部の大きさまたは密度が光導波路
の長手方向に漸次増加または減少するマスクパターンを
一部に備えたフォトマスクを用いて、前記フォトレジス
トをパタニングする工程と、(d) 前記パタニングされた
フォトレジストとその下層膜とをドライエッチング法に
よりエッチングする工程からなることを特徴とする光導
波路端部ミラーの形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5693293A JP3079401B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 光導波路端部ミラーの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5693293A JP3079401B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 光導波路端部ミラーの形成方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06265738A JPH06265738A (ja) | 1994-09-22 |
JP3079401B2 true JP3079401B2 (ja) | 2000-08-21 |
Family
ID=13041296
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5693293A Expired - Lifetime JP3079401B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 光導波路端部ミラーの形成方法 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3079401B2 (ja) |
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1993
- 1993-03-17 JP JP5693293A patent/JP3079401B2/ja not_active Expired - Lifetime
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