DE2248297A1 - In integrierter technik aufgebaute lichtwellenleiter und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

• In integrierter Technik aufgebaute Lichtwellenleiter und Verfahren zu dessen Herstellung Die Erfindung betrifft einen in integrierter Technik aufgebauten Lichtwellenleiter und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
• Hohlleiter für optische Wellen dienen der verlustarmen Lichtsignalübertragung. In Sende- und Empfangsstationen ist- es von Vorteil, wenn optische Schaltkreise auf engem Raum und stabil gegen Erschütterungen und Temperatureinflüsse aufgebaut sind.
• Es ist bekannt, optische Schaltkreise mit dielektrischen Wellenleitern unter Anwendung von aus der Nikrowellentechnik bekannten Herstellungsverfahren integriert aufzubauen.
• Neu sind jedoch bisher in integrierter Technik aufgebaute Lichtwellenhohlleiter und Verfahren zu dessen Herstellung.
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen derartigen Lichtwellenhohlleiter anzugeben.
• Die rufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Lichtwellenleiter in Form eines Lichtwellenhohlleiters auf einen dielektrischen Substrat angeordnet ist.
• Hergestellt wird ein derartiger Lichtwellenhohlleiter dadurch, daß auf ein dielektrisches Substrat eine lichtempfindliche Schicht aufgebracht wird, diese Schicht mit dem Bild des herzustellenden Hohlleiters belichtet und anschließend entwickelt wird, so daß ein Negativ des Hohlleiters erzeugt wird, daß sodann das Substrat mit einem dielektrischen Material mit gleichem Brechungsindex wie das Substrat bedampft und anschließend das restliche lichtempfindliche Material herausgelöst wird.
• Ein alternatives Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenhohlleiters besteht darin, daß auf ein dielektrisches Substrat eine lichtempfindliche Schicht aufgebracht wird, diese Schicht mit dem Bild des herzustellenden Hohlleiters belichtet und anschließend entwickelt, derart, daß ein Positiv des Hohlleiters erzeugt wird, daß sodann das dielektrische Substrat unter Verwendung des restlichen lichtempfindlichen Naterials als ätzmaske geätzt wird, worauf das restliche lichtempfindliche Material entfernt, und daß auf die Oberfläche des Substrates eine dielektrische Platte mit dem gleichen Brechungsindex wie das Substrat aufgebracht wird.
• Hier werden zum Teil aus der Mikrowellentechnik bekannte Herstellungsverfahren angewendet. Sie müssen Jedoch zur Herstellung von optischen Schaltkreisen wesentlich verfeinert werden. Dies ist hauptsächlich wegen der Beinheit der Strukturen notwendig, die in der lichtempfindlichen Schicht erzeugt werden müssen.
• Die Belichtung der lichtempfindlichen Schichten erfolgt vorteilhafterweise unter Verwendung einer Belichtungsmaske, die die herzustellenden Hohlleiter in einem vergrößerten Naß stab wiedergibt. Die Belichtung erfolgt unter Verwendung eines konvergenten Beleuchtungsstrahls, so daß die Hohlleiter auf die lichtempfindliche Schicht verkleinert abgebildet werden.
• Da die Hohlleiterabmessungstoleranzen weniger als 500 nm aufweiseüssen, werden an die Ebenheit, an den Haftgrund für die lichtempfindlichen Schichten auf dem Substrat eowie an die Abbildungsgenauigkeit extreme Anforderungen gestellt. Es wurde festgestellt, daß bei der Belichtung die immer auftretenden Abbildungsfehler so gering sind, daß die Abweichungen von den Strukturabmessungen unter der Toleranzgrenze von 500 nm liegen. Beugungs- und Streuungserscheinungen an Kanten der Vorlage führen zu einer gleichmäßigen Ausleuchtung bei der Belichtung der lichtempfindlichen Schicht, so daß durch diesen Prozeß eher eine Kantenverbesserung als ine Verschlechterung hervorgerufen wird.
• Bei der Herstellung der Lichtwellenhohlleiter nach dem zuletzt geschilderten Verfahren werden die restlichen Teile der bei lichteten lichtempfindlichen Schicht vorteilhafterweise zunächst durch Tauchen des Substrates in Salpetersäure und anschließende Behandlung mit Azeton im Ultraschallbad aus den gebildeten Hohlleitern herausgelöst.
• Es bestand bisher das Vorurteil, daß ein solches Maskenmaterial in einem in sich geschlossenen System bei engen Kanälen infolge der Kapillarwirkung nicht entfernbar wäre.
• Versuche haben Jedoch gezeigt, daß diese unter Verwendung von flüchtigen Stoffen wie Azeton doch möglich ist.
• Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen in der Figurenbeschreibung weiter erläutert.
• Die Figur 1 zeigt eine Anordnung zur Naskenherstellung, die Figuren 2, 3 und 4 Anordnungen zu Verfahrensschritten nach dem erstgenannten Verfahren, die Figuren 5, 6, 7 und 8 Anordnungen zu Verfahrensschritten nach dem zuletzt genannten Verfahren.
• In der Figur 1 wird eine Photoschicht aus einem Negativphotolack 1, die auf einem dielektrischen Substrat 2 angeordnet ist, über eine Maske 3 belichtet. Diese Maske enthält die Strukturen der Hohlleiterbahnen im vergrößerten Maßstab. Durch ein fokussiertes Lichtstrahlenbündel 4 werden die Strukturen der Maske auf der Photoachicht 1 im MaBstab 1 : 10 verkleinert abgebildet.
• Durch Entwicklung der Photoschicht 1 entsteht eine Negativmaske 5 (Figur 2). Die Negativmaske 5 und das Substrat 2 werden anschließend nach bekannten Verfahren mit einer dielektrischen Schicht 6 bedampft (Figur 3) aus einem dielektrischen Material mit dem gleichen Brechungsindex wie das Substrat 2. Das Material der Maske 5 wird schließlich aus den Kanälen dadurch entfernt, daß die ganze Vorrichtung 25 bis 30 Stunden in 25 ziege Salpetersäure gelegt wird, wobei sich die Negativmaske 5 auflöst, wobei jedoch das Maskenbild die engen Kanäle noch nicht verläßt. Erst durch Anwendung von Azeton kann das aufgelöste Maskenmaterial aus den Kanälen entfernt werden. In einem Ultraschallbad werden dann letzte Reste des Maskenmaterials entfernt (Figur 4).
• Die Figuren 5 bis 8 dienen zur Erläuterung eines alternativen Verfahrens. Auf ein Substrat 2 (Figur 5) wird eine säurefeste Positivphotomaske 8 aufgebracht und die freigelassenen Bereiche des Substrats 2 gemäß Figur 6 geätzt, wobei die Kanäle 9 in dem Substrat 2 entstehen (Figur 7). Anschließend wird die Positivmaske 8 entfernt und eine folienförmige dielektrische Schicht 10 gemäß der Figur 8 aufgesprengt.
• Dieses Verfahren läßt sich dazu verwenden, um vor dem Aufbringen der Folie 10 in den Kanälen 9 eine laseraktive Substanz anzuordnen.
• 8 Figuren 5 Patentansprüche

Claims (1)

1. Patentansprüche lj. In integrierter Technik aufgebauter Lichtwellenleiter, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lichtwellenleiter in Form eines Lichtwellenhohlleiters auf einem dielektrischen Substrat angeordnet ist.

   2. Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß auf dielektrisches Substrat eine lichtempfindliche Schicht aufgebracht wird, daß diese Schicht mit dem Bild des herzustellenden Hohlleiters belichtet und anschließend entwickelt wird, so daß ein Negativ des Hohlleiters erzeugt wird, daß sodann das Substrat mit einem dielektrischen Material mit gleichem Brechungsindex wie das Substrat bedampft und anschließend das restliche lichtempfindliche Material herausgelöst wird.

   5. Verfahren zur Herstellung eines Lichtwellenleiters nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h ne t , daß auf ein dielektrisches Substrat eine lichtempfindliche Schicht aufgebracht wird, daß diese Schicht mit dem Bild des herzustellenden Hohlleiters belichtet und anschließend entwickelt wird, derart, daß ein Positiv des Hohlleiters erzeugt wird, daß sodann das dielektrische Substrat unter Verwendung des restlichen lichtempfindlichen Material als Ätzmaske entfernt und daß auf die Oberfläche des Substrates eine dielektrische Platte mit dem gleichen Brechungsindex wie das Substrat aufgebracht wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Belichtung der lichtempfindlichen Schichten unter Verwendung einer Belichtungsmaske erfolgt, die die hersustellenden Hohlleiter in einem vergrößerten Maßstab wiedergibt und daß die Belichtung unter Verwendung eines konvergenten Beleuchtungsstrahls erfolgt, so daß die Hohlleiter auf die lichtempfindliche Schicht verkleinert abgebildet werden.

   5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die restlichen Teile der belichteten lichtempfindlichen Schicht zunächst durch Tauchen des Substrates in Salpetersäure und anschließende Behandlung mit Azeton und Ultraschallbehandlung aus den gebildeten Hohlleitern herausgelöst werden.