JPH085854A - リッジ型の形成方法 - Google Patents

リッジ型の形成方法

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JPH085854A
JPH085854A JP16461494A JP16461494A JPH085854A JP H085854 A JPH085854 A JP H085854A JP 16461494 A JP16461494 A JP 16461494A JP 16461494 A JP16461494 A JP 16461494A JP H085854 A JPH085854 A JP H085854A
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JP
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substrate
ridge
noble metal
thin film
optical crystal
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JP16461494A
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English (en)
Inventor
Yasuji Hiramatsu
靖二 平松
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Ibiden Co Ltd
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Ibiden Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 実用に充分な速度でニオブ酸リチウム、タン
タル酸リチウムまたはサファイアから選ばれる少なくと
も1種の基板もしくは薄膜上にリッジ構造を形成する。 【構成】 パターンニングされた貴金属層が形成されて
なり、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたはサ
ファイアより選ばれる少なくとも1種の光学結晶基板も
しくは光学結晶薄膜を金属酸化物あるいは金属ハロゲン
化物から選ばれる少なくとも1種から成る融液に接触さ
せて貴金属層が形成されていない部分の光学結晶基板も
しくは光学結晶薄膜をエッチングすることによりリッジ
型を形成することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信等の基本素子で
ある光導波路に関し、特にはリッジ型の光導波路の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来技術】光学結晶は、大容量の情報伝送が可能な光
ファイバ通信などの分野で広く使用されており、特にこ
れを選択的に薄膜化すると、リッジ型導波路(信学技
法、OQE92−139)やリッジ型光変調器(特開H
4−288518号)、光スイッチ(特開H4−288
531号)、光集積回路(特開H4−268765号)
などの光デバイスとして使用できるため、このような光
学結晶のリッジ加工技術が望まれていた。
【0003】このような基板上にリッジ構造を形成する
技術としては、 1)基板上にTaやAl、Cr、Tiなどの金属あるい
はフォトレジストを使ってマスクパターンを形成する工
程を行った後RIE法、RIBE法、あるいはイオンビ
ームエッチング法などによりドライエッチングを行うこ
とによりリッジ構造を得る方法、 2)基板上にフォトレジストやSiO2 をフォトプロセ
スによりパターンニングした後アルカリ溶液や酸溶液に
よりウエットエッチングした後フォトレジストやSiO
2 を剥離してリッジ構造を得る方法、などがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法では以下のような問題点がある。上記1)の例で
は、ドライエッチングする工程により基板にダメージを
与える。ドライエッチングのエッチング速度が遅いため
に深い溝を得るのに時間がかかる。さらにドライエッチ
ングは強力なエッチングであり適当なマスク材がなくニ
オブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムまたはそれら
の混合物またはサファイアのエッチングと同時にマスク
材がエッチングされるため50μm以上の深い溝加工を
する場合にはマスク材の厚みは10μm〜50μmとな
りマスク膜の作製が難しい上に精度の良いパターンニン
グが難しい、材料をたくさん使うため不経済である等の
問題点がある。2)の例ではニオブ酸リチウムまたはタ
ンタル酸リチウムまたはそれらの混合物またはサファイ
アには実用に充分な速度でエッチングできる適当な酸ま
たはアルカリの溶液がない等の問題点がある。本願の目
的は、実用に充分な速度でニオブ酸リチウム、タンタル
酸リチウムまたはサファイアから選ばれる少なくとも1
種の基板もしくは薄膜上にリッジ構造を形成することで
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本願発明者らは、これら
の問題を解決するために鋭意研究した結果、V2 5
の金属酸化物や金属ハロゲン化物融液に貴金属を接触さ
せても、貴金属は融液に侵されず、ニオブ酸リチウム、
タンタル酸リチウム、またはサファイアから選ばれる少
なくとも1種の基板あるいは薄膜はこれらの融液に充分
に溶解することを知見するとともに、これを利用して、
基板上に貴金属からなるマスク層を設け、これを融液に
浸漬することによりマスク層が形成されていない部分の
みを選択的にエッチングさせ、光学結晶基板表面または
基板上の光学結晶薄膜にリッジ構造を形成することを実
現したのである。
【0006】
【作用】本願発明は、パターンニングされた貴金属層が
形成されたニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、サ
ファイアから選ばれる少なくとも1種よりなる光学結晶
基板またはそれらの光学結晶薄膜を金属酸化物あるいは
金属ハロゲン化物融液から選ばれる少なくとも1種から
なる融液に接触させて貴金属層が形成されていない部分
の光学結晶基板をエッチングすることによりリッジ部を
形成することを特徴とした光学結晶基板もしくはその基
板上の薄膜にリッジ型を作製する方法である。基板上に
形成された貴金属のマスクは金属酸化物あるいは金属ハ
ロゲン化物融液によりエッチングされず、また貴金属は
高温酸化条件下でも酸化もしないうえに基板とも反応し
ないことからマスク層としての機能が苛酷な条件でも維
持され、また溶融液を汚染することがない。またニオブ
酸リチウムまたはタンタル酸リチウムまたはそれらの混
合物、もしくはサファイアよりなる光学結晶基板または
それらの薄膜は一般的な酸やアルカリ水溶液ではほとん
どエッチングされないがV2 5 等を含む金属酸化物あ
るいは金属ハロゲン化物融液では非常に速くエッチング
される。そのため貴金属膜で被われているところはエッ
チングされず、被われていないところはすみやかにエッ
チングされるために光学結晶基板またはそれらの薄膜に
すみやかにリッジ構造を形成することができる。
【0007】以下詳細に本願発明を説明する。本願発明
で使用される基板は、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リ
チウムまたはそれらの混合物あるいはサファイア基板ま
たはそれらの薄膜であることが必要である。ニオブ酸リ
チウムまたはタンタル酸リチウムまたはそれらの混合物
は電気光学定数も大きく光制御素子としてきわめて有望
である。サファイアは非常に硬く安定でありかつ誘電率
が小さいために光制御素子用の薄膜形成用基板として極
めて重要である。次に、この基板上に貴金属マスク部を
形成する。マスク部の形成方法としては、フォトプロセ
スを利用する方法が精度よく簡便である。フォトプロセ
スを利用したマスク部の形成方法としてはエッチング法
とリフトオフ法があるが、リフトオフ法はどのような材
料にも適用できるため有利である。
【0008】リフトオフ法は、基板にフォトレジストを
塗布して、ついで紫外線による露光ついで現像を行い、
レジストパターンを形成する。その後、真空蒸着法ある
いはスパッタ法等により貴金属による薄膜を形成する。
この後、フォトレジストを有機溶剤により溶解し、レジ
スト上の貴金属を除去し基板に貴金属パターンを形成す
る。
【0009】前記貴金属としては、Ru、Rh、Pd、
Ag、Os、Ir、Pt、Auなどが望ましい。 これ
らの貴金属は、融液中の光学結晶と反応せず、また高温
酸化条件でも酸化しないため、マスク材として好適であ
る。前記貴金属層の厚さは、0.01μm〜10μmで
あることが望ましい。この理由は、貴金属層が0.01
μmよりも薄いと融液析出温度において基板に拡散した
り貴金属自身が燒結して一様な膜が得られないとか、あ
るいは極めてわずかではあるが融液に溶け本願発明の効
果が得られない、また10μmよりも厚いと融液析出温
度において貴金属と基板の熱膨張差が違い過ぎるため融
液析出時に貴金属層が基板から剥がれてしまうためであ
る。
【0010】前記金属酸化物あるいは金属ハロゲン化物
融液としては、V2 5 、B2 3、PbO、Bi2
3 等の酸化物、Na2 O、Li2 O、K2 O、Rb2
等のアルカリ金属酸化物、LiF, NaF、KF、Rb
F、LiCl、NaCl、KCl、RbCl等のアルカ
リ金属のハロゲン化物もしくはこれらの元素を含む例え
ばLiVO3 のような融点が1000℃以下の化合物な
どがよい。融点が1000℃以下である理由は、融点が
1000℃よりも高いと貴金属層が溶けてしまう恐れが
あるうえに、例えばニオブ酸リチウム結晶の融点は12
53℃でありニオブ酸リチウム結晶の融点と融液の融点
の温度が近いためにエッチングの制御がしにくいためで
ある。また融点が1000℃以下であれば温度が低く使
いやすい。 接触時間や温度は、エッチングする基板や
膜の種類や深さにより適宜設定するが、特には、500
〜1200℃、3分〜20時間であることが望ましい。
この理由は、温度が500℃よりも低いとエッチング速
度が遅く、温度が1200℃よりも高いとニオブ酸リチ
ウム基板またはそれらの薄膜が軟化してしまうためであ
る。また育成時間は3分間よりも短いと膜厚を制御する
のが難しく、20時間よりも長いと工業的な生産性が落
ちるからである。本願発明では、基板の任意の場所をエ
ッチングできるが、必要に応じて、膜表面を研摩した
り、マスク材料をエッチングしてリッジ型導波路として
使用する。
【0011】以上の方法により基板上の貴金属マスク層
の非形成部分をエッチングすることによりリッジ型光導
波路が選択的に形成されるのである。
【0012】
【実施例】
(実施例1)以下に本発明の一つであるニオブ酸リチウ
ム基板にリッジ加工を施しリッジ型導波路を形成した例
を図をもって示す。基板として市販のZカットニオブ酸
リチウム基板(図1のA)を用いた。この基板にスパッ
タリングによりTi膜を600A形成し(図1のB)つ
いで加湿雰囲気で1020℃で10時間熱処理しTiを
基板中に拡散させた(図1の2)。このTiを拡散させ
た基板にフォトレジストとして市販のポジ型フォトレジ
スト(OFPR−800 東京応化製)をスピンコート
により塗布した(図1の3)。この時の膜厚は1μmで
あった。この後、巾10μmの直線パターンを露光現像
してレジストを転写した(図1の4)。次にスパッタリ
ングにより厚さ0.2μmの白金膜を形成した後リフト
オフし白金のパターンを基板に形成した(図1の5)。
次に白金のパターンが形成された基板を溶融液に接触さ
せTi拡散部を5μm程エッチングし、その後白金を王
水によりエッチングし除去しニオブ酸リチウム単結晶上
にリッジ型のチャンネル導波路を得た(図1の6)。溶
融液はLiVO3で、エッチングの温度条件は800℃
で10分間とした。次にこの素子の端面を研摩し、顕微
鏡レンズにより波長1.55μmの半導体レーザの光を
所謂TMモードで結合したところ、反対側の端面から光
を出射されることが確認された。これにより光が導波す
ることがわかった。この素子の伝搬損失をカットバック
法により波長1.55μmで測定したところ1.5デシ
ベル/センチメートルと低損失であり実用的なチャンネ
ル導波路であることがわかった。
【0013】(実施例2)基板として市販のZカットサ
ファイア基板を用いた。この基板にフォトレジストとし
て市販のポジ型フォトレジスト(OFPR−800 東
京応化製)をスピンコートにより塗布した。この時の膜
厚は1μmであった。この後、巾10μmの直線パター
ンを露光現像してレジストを転写した。次にスパッタリ
ングにより厚さ0.2μmの白金膜を形成した後リフト
オフし白金のパターンを基板に形成した。次に白金のパ
ターンが形成された基板を溶融液に接触させた。溶融液
はLi3AlF6で、エッチングの温度条件は9 00℃
で10分間とした。表面粗さ計でエッチング量を測定し
たところ5μm程エッチングされていた。その後白金を
王水によりエッチングし除去しサファイア単結晶基板上
にリッジ型を得た。次にこの素子の端面を研摩し、顕微
鏡レンズにより波長1.55μmの半導体レーザの光を
所謂TMモードで結合したところ、反対側の端面から光
を出射されることが確認された。これにより光が導波す
ることがわかった。この素子の伝搬損失をカットバック
法により波長1.55μmで測定したところ1.5デシ
ベル/センチメートルと低損失であり実用的なチャンネ
ル導波路であることがわかった。
【0014】(比較例)基板として市販のZカットニオ
ブ酸リチウム基板基板を用いた。この基板にスパッタリ
ングによりTi膜を600A形成しついで加湿雰囲気で
1020℃で10時間熱処理しTiを基板中に拡散させ
た。このTiを拡散させた基板にフォトレジストとして
市販のポジ型フォトレジスト(OFPR−800 東京
応化製)をスピンコートにより塗布した。この時の膜厚
は1μmであった。この後、巾10μmの直線パターン
を露光現像してレジストを転写した。次にこの基板にス
パッタリングによりTi膜を1μm形成した。リフトオ
フ法によりTiのパターンをニオブ酸リチウム基板に転
写した。このTiのパターンが転写されたニオブ酸リチ
ウム基板をイオンビームエッチングによりAr/O2=
1/1の混合ガスによりエッチングを試みたところエッ
チング速度は0.04μm/minと極めて遅いうえに
ニオブ酸リチウム基板を3μm削ったところでTi膜が
なくなり、それ以上のリッジ加工をすることはできなか
った。
【0015】
【発明の効果】本願発明の製造方法では、光デバイスを
作成する際に、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチ
ウムまたはそれらの混合物またはサファイアに極めて簡
単にかつ短時間にリッジ構造を作製でき導波路として使
用することができ光変調器や光スイッチなどを極めて容
易に製造することができる。 また本願発明は、単結晶
だけでなくセラミック等の多結晶の溝加工等の製造にも
応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1の1〜6は、本願発明の形成工程の模式図
である。
【符号の説明】
A ニオブ酸リチウム単結晶基板 B Ti薄膜 C Ti拡散部 D フォトレジスト E 白金薄膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パターンニングされた貴金属層が形成さ
    れてなり、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまた
    はサファイアより選ばれる少なくとも1種の光学結晶基
    板もしくは光学結晶薄膜を金属酸化物あるいは金属ハロ
    ゲン化物から選ばれる少なくとも1種から成る融液に接
    触させて貴金属層が形成されていない部分の光学結晶基
    板もしくは光学結晶薄膜をエッチングすることによりリ
    ッジ型を形成することを特徴としたリッジ型の形成方
    法。
  2. 【請求項2】 前記貴金属は、Ru、Rh、Pd、A
    g、Os、Ir、Pt、Auからなる請求項1に記載の
    リッジ型の形成方法。
  3. 【請求項3】 前記貴金属層の厚さは、0.01μm〜
    10μmである請求項1に記載のリッジ型の形成方法。
  4. 【請求項4】 前記融液は少なくともV2 5 、B2
    3 、PbO、Na2 O、Li2 O、K2 O、Rb2 O、
    Bi2 3 、LiF, NaF、KF、RbF、LiC
    l、NaCl、KCl、RbClを含んでいることを特
    徴とする請求項1に記載のリッジ型の形成方法。
JP16461494A 1994-06-22 1994-06-22 リッジ型の形成方法 Pending JPH085854A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6334008B2 (en) 1998-02-19 2001-12-25 Nec Corporation Optical circuit and method of fabricating the same
CN105151061A (zh) * 2015-08-28 2015-12-16 石家庄国祥运输设备有限公司 一种轨道车辆应急通风控制电路
CN116500857A (zh) * 2023-04-28 2023-07-28 华中科技大学 一种薄膜铌酸锂光子器件的制备方法

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