JP2000180648A - Processing of optical waveguide element - Google Patents

Processing of optical waveguide element

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JP2000180648A JP36233898A JP36233898A JP2000180648A JP 2000180648 A JP2000180648 A JP 2000180648A JP 36233898 A JP36233898 A JP 36233898A JP 36233898 A JP36233898 A JP 36233898A JP 2000180648 A JP2000180648 A JP 2000180648A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the adhesion of a clad layer and a light shielding film made of metal, and to obtain the superior optical transmittivity by specifying a relative moving speed of a laser beam and a work piece, and the shape of laser beam to be applied to the work piece. SOLUTION: An organic polymer is applied and baked on a base 1 to form a buffer layer 2, and then an organic polymer of refractive index higher than that of the buffer layer 2 is applied and baked to form a core layer 3 (a). Then an organic polymer is coated and baked to form an overclad layer 5 (b). An optical waveguide is patterned with excimer laser, and an edge is tapered with an obtuse angle or worked into the elliptic or semicircular shape by changing the relative moving speed of the laser beam of the excimer laser to be irradiated and the base (c). A light shielding film 6 is formed on the same according to the necessity (d). Whereby the optical waveguide superior in the mode matching characteristic with the fiber and superior in the optical transmittivity can be worked.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路素子、特
に有機膜光導波路及びその有機高分子膜の加工方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide device, and more particularly to an organic film optical waveguide and a method for processing the organic polymer film.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、光通信や光情報記録の分野
で、光導波路素子がよく用いられている。光導波路素子
は、石英ガラス、Ti拡散LiNbO3等の無機材料や
ポリイミドなどの有機材料が主に用いられ、石英ガラ
ス、Si、InP、Al23等の基板上に形成される。
2. Description of the Related Art Conventionally, optical waveguide devices have been often used in the fields of optical communication and optical information recording. The optical waveguide element mainly uses an inorganic material such as quartz glass or Ti-diffused LiNbO 3 or an organic material such as polyimide, and is formed on a substrate such as quartz glass, Si, InP, or Al 2 O 3 .

【0003】これら光導波路素子の一般的な作成方法を
図13を用いて説明する。まず、上記に示す基板101
上にスパッタ法によりSiO2等のバッファ層102を
薄膜状に形成する(図13(a))。
[0003] A general method of manufacturing these optical waveguide elements will be described with reference to FIG. First, the substrate 101 shown above
A buffer layer 102 of SiO 2 or the like is formed on the upper surface by a sputtering method (FIG. 13A).

【0004】次に、スパッタ法やスピンコート法あるい
は吹き付けなどにより、薄膜あるいは厚膜の膜状の平面
型光導波路のコア層103を基板一面に形成し(図13
(b))、この上に金属マスク107として、銅やアル
ミニウムをスパッタ法等により成膜する(図13
(c))。
Next, a thin-film or thick-film planar optical waveguide core layer 103 is formed on the entire surface of the substrate by sputtering, spin coating, spraying, or the like (FIG. 13).
(B)) Copper or aluminum is formed thereon as a metal mask 107 by sputtering or the like (FIG. 13).
(C)).

【0005】さらに、その上に有機材料系のフォトレジ
スト108をスピンコートにより塗布し、焼成する。そ
の後、導波路膜を所望のパターンを有するフォトマスク
を用いて、リソグラフィ技術により露光、エッチング
し、所望のパターンを得る(図13(d))。
Further, a photoresist 108 of an organic material is applied thereon by spin coating and baked. Thereafter, the waveguide film is exposed and etched by a lithography technique using a photomask having a desired pattern to obtain a desired pattern (FIG. 13D).

【0006】次に、ガスによるドライエッチングにより
パターン化し、パターン導波路のコアを得る(図13
(e))。このようにして形成されたパターン導波路コ
ア103の上部にコアより屈折率の低いオーバークラッ
ド層105をスピンコートなどにより形成し、焼成する
ことでパターン光導波路が得られる(図13(f))。
さらに、図示していないが。その上には外光を遮断する
ための遮光膜を形成する。
Next, patterning is performed by dry etching with a gas to obtain a core of a patterned waveguide (FIG. 13).
(E)). An over clad layer 105 having a lower refractive index than the core is formed by spin coating or the like on the patterned waveguide core 103 formed as described above, and is baked to obtain a patterned optical waveguide (FIG. 13F). .
Further, although not shown. A light-shielding film for blocking external light is formed thereon.

【0007】このような導波路の作成方法をもとにし
て、特開平5−173036号公報にはテーパ状の導波
路の形成方法が開示されている。ここでは、まず上記図
13の方法で、幅方向にテーパ形状を有するエッチング
マスクを用いて導波路コアを形成した後、その上に粘性
のある物質を塗布し、全面エッチングによりコア層の厚
さをテーパ状に加工している。
On the basis of such a method of forming a waveguide, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-173036 discloses a method of forming a tapered waveguide. Here, first, a waveguide core is formed using an etching mask having a tapered shape in the width direction by the method of FIG. 13 described above, and then a viscous substance is applied thereon, and the thickness of the core layer is determined by etching the entire surface. Is tapered.

【0008】また、特開平5−210020号公報に開
示されている導波路の作成方法は、上記方法で導波路コ
アパターンを形成した後、炭酸ガスレーザを用い、その
光を集光して導波路に熱的なダメージを与えずに導波路
パターンを部分的に溶融することで、断面が円形状の導
波路パターンを得るというものである。
[0008] Further, in a method of manufacturing a waveguide disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-210020, after a waveguide core pattern is formed by the above method, the light is condensed using a carbon dioxide gas laser and the waveguide is condensed. By partially melting the waveguide pattern without thermally damaging the substrate, a waveguide pattern having a circular cross section is obtained.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
以下のような問題点がある。
In the above prior art,
There are the following problems.

【0010】一般的な導波路加工はフォトリソグラフ
ィ、RIE等のドライエッチングを用いているため、1
プロセスでは断面が矩形の形状しか得られず、断面が円
形状の導波路を得ようとすると複雑なプロセスを必要と
する。
[0010] Since the general waveguide processing uses dry etching such as photolithography and RIE,
In the process, only a rectangular cross section is obtained, and a complicated process is required to obtain a waveguide having a circular cross section.

【0011】また、特開平5−173036号公報で
は、テーパ形状を得るには導波路の幅及び物質の粘性を
制御しなければならず、導波路の作成に制約が多く、導
波路幅と塗布する物質の粘性で一義的にテーパ角が決ま
ってしまうため、設計の自由度が少ない。また、導波路
形状が矩形であるため断面が円形であるファイバとのモ
ードマッチングが得られず、光伝播特性が悪くなる。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-173036, the width of the waveguide and the viscosity of the material must be controlled in order to obtain a tapered shape. Since the taper angle is uniquely determined by the viscosity of the material, the degree of freedom in design is small. In addition, since the waveguide shape is rectangular, mode matching with a fiber having a circular cross section cannot be obtained, and the light propagation characteristics deteriorate.

【0012】また、特開平5−210020号公報で
は、CO2等のレーザによる熱的プロセスで導波路を溶
融加工するため、当然のことながら熱的なダメージを受
け、導波路パターンとともに基板及びクラッド層が歪ん
でしまう。また、導波路を部分的に溶融し、その表面張
力により丸くなり、断面が曲面形状を有する導波路を得
ているが、寸法精度が得られず、設計どおりのものが得
ることは容易ではない。また、CO2等の熱溶融加工で
は局所的な熱はひずみを受けやすく、安定した導波路が
得られず、熱溶融をした箇所は他の場所に比べ屈折率な
どの光学的な必要条件が満足されず、結果的に良好な円
形断面の導波路が得られない。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-210020, since a waveguide is melt-processed by a thermal process using a laser such as CO 2 , the waveguide is naturally damaged, and the substrate and the cladding are not only damaged together with the waveguide pattern. The layers are distorted. In addition, the waveguide is partially melted, rounded by its surface tension, and a waveguide having a curved cross section is obtained. However, dimensional accuracy cannot be obtained, and it is not easy to obtain a waveguide as designed. . In the case of hot melt processing such as CO 2 , local heat is easily distorted, and a stable waveguide cannot be obtained. This is not satisfied, and as a result, a waveguide having a good circular cross section cannot be obtained.

【0013】また、導波路断面が矩形の場合、特に鋭角
を有するエッジ部に遮光膜がつきにくく、その結果クラ
ッド層と遮光膜との密着性が悪く、外光や半導体レーザ
からの漏れ光が導波路内に進入し、SN比の低下に繋が
る。
Further, when the waveguide has a rectangular cross section, a light-shielding film is hardly formed particularly on an edge portion having an acute angle. It penetrates into the waveguide and leads to a decrease in the SN ratio.

【0014】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あって、その目的とするところは、有機高分子導波路パ
ターンの断面形状においてエッジをなくし、熱的なダメ
ージのないエッジ角度が鈍角である導波路パターンある
いは円形状の導波路パターンを得ることで、クラッド層
と金属からなる遮光膜の密着性を良好にし、良好な光伝
播特性を得ることができ、またファイバとのモードマッ
チングが良好な光導波路素子の加工方法を提供するこ
と、また更にファイバとの良好な接続が可能な三次元形
状を有する光導波路素子の加工方法を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to eliminate edges in the cross-sectional shape of an organic polymer waveguide pattern so that the edge angle without thermal damage is obtuse. By obtaining a certain waveguide pattern or a circular waveguide pattern, the adhesion between the cladding layer and the metal light-shielding film can be improved, good light propagation characteristics can be obtained, and mode matching with the fiber can be improved. It is an object of the present invention to provide a method for processing an optical waveguide element, and to provide a method for processing an optical waveguide element having a three-dimensional shape that can be favorably connected to a fiber.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
させるためになされたものであって、請求項1記載の発
明は、レーザビームの照射により、基板上に形成された
コア層を所望の光導波路パターンに加工する光導波路素
子の加工方法であって、レーザビームと被加工物との相
対移動速度、並びに被加工物に照射するレーザビーム形
状を特定することにより、被加工物である基板上に形成
されたコア層を所望の光導波路パターンに加工すること
を特徴とする光導波路素子の加工方法である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to achieve the above object. According to the first aspect of the present invention, a core layer formed on a substrate is irradiated with a laser beam. A method of processing an optical waveguide element for processing into an optical waveguide pattern, wherein the relative movement speed between a laser beam and a workpiece, and the shape of a laser beam to be irradiated on the workpiece are specified, whereby the workpiece is processed. A method of processing an optical waveguide element, comprising processing a core layer formed on a substrate into a desired optical waveguide pattern.

【0016】また、請求項2記載の発明は、前記相対速
度を一定とし、且つ前記レーザビーム形状を矩形形状と
することを特徴とする請求項1記載の光導波路素子の加
工方法である。
The invention according to claim 2 is the method for processing an optical waveguide device according to claim 1, wherein the relative speed is constant and the laser beam shape is rectangular.

【0017】また、請求項3記載の発明は、前記相対速
度を一定とし、且つ前記レーザビーム形状の少なくとも
1辺を曲面形状とすることを特徴とする請求項1記載の
光導波路素子の加工方法である。
According to a third aspect of the present invention, in the method of the first aspect, the relative speed is constant and at least one side of the laser beam is curved. It is.

【0018】また、請求項4記載の発明は、前記相対速
度を変化させ、且つ前記レーザビーム形状を矩形形状と
することを特徴とする請求項1記載の光導波路素子の加
工方法である。
The invention according to claim 4 is the method for processing an optical waveguide device according to claim 1, wherein the relative speed is changed and the laser beam is formed in a rectangular shape.

【0019】また、請求項5記載の発明は、前記レーザ
ビームの照射領域面積を被加工物の被加工領域の平面投
影面積以上となるように設定することを特徴とする請求
項2及び4記載の光導波路素子の加工方法である。
According to a fifth aspect of the present invention, the area of the irradiation area of the laser beam is set to be equal to or larger than the planar projection area of the processing area of the workpiece. This is a method for processing the optical waveguide device.

【0020】また、請求項6記載の発明は、前記レーザ
はエキシマレーザであることを特徴とする請求項1乃至
5記載の光導波路素子の加工方法である。
The invention according to claim 6 is the method for processing an optical waveguide device according to any one of claims 1 to 5, wherein the laser is an excimer laser.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の光導波路の構成と
その作成方法について図面に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of an optical waveguide according to the present invention and a method of forming the same will be described below with reference to the drawings.

【0022】図1(a)〜(c)は、本発明の光導波路
の断面を表す概略図である。図1(a)、(b)におい
て、基板1上には、バッファ層2として、コア層3より
屈折率の低い有機ポリマが形成されている。その上に多
角形形状あるいは楕円形状や略円形の有機ポリマからな
るコア層3が形成されている。また、必要に応じて、コ
ア層3の上にはオーバークラッド層5が形成され、これ
はコア層3より屈折率の低い材料が選択される。
FIGS. 1A to 1C are schematic views showing a cross section of an optical waveguide according to the present invention. 1A and 1B, an organic polymer having a lower refractive index than the core layer 3 is formed on the substrate 1 as the buffer layer 2. A core layer 3 made of a polygonal, elliptical, or substantially circular organic polymer is formed thereon. If necessary, an over cladding layer 5 is formed on the core layer 3, and a material having a lower refractive index than the core layer 3 is selected.

【0023】例えば、バッファ層2及びオーバークラッ
ド層5としてはポリイミド等の有機膜を用いることがで
きる。有機膜の場合、スピンコート法で形成され、オー
バクラッド層5の周囲を厚さ100nm程度のアルミニ
ウム等の金属からなる遮光膜6で覆う構成としている。
For example, an organic film such as polyimide can be used for the buffer layer 2 and the over cladding layer 5. In the case of an organic film, it is formed by a spin coating method, and has a configuration in which the periphery of the over cladding layer 5 is covered with a light shielding film 6 made of a metal such as aluminum having a thickness of about 100 nm.

【0024】次に、図2をもとに作成方法について説明
する。
Next, a creation method will be described with reference to FIG.

【0025】1)まず、基板1上にバッファ層2として
有機ポリマをスピンコート法により塗布、焼成し、次
に、コア層3として、バッファ層2よりも屈折率の高い
有機ポリマを塗布、焼成する(図2(a))。
1) First, an organic polymer is applied as a buffer layer 2 on a substrate 1 by spin coating and baked, and then an organic polymer having a higher refractive index than the buffer layer 2 is applied and baked as a core layer 3. (FIG. 2A).

【0026】2)さらに、オーバークラッド層5として
有機ポリマを塗布、焼成する(図2(b))。
2) Further, an organic polymer is applied and baked as the over cladding layer 5 (FIG. 2B).

【0027】3)次に、エキシマレーザにより光導波路
をパターン加工し、照射するエキシマレーザのレーザビ
ームと基板の相対移動速度を変化させることにより、エ
ッジを鈍角にテーパ加工、あるいは楕円、略半円状に加
工する(図2(c))。
3) Next, by patterning the optical waveguide with an excimer laser and changing the relative movement speed between the laser beam of the excimer laser to be irradiated and the substrate, the edge is tapered at an obtuse angle, or an ellipse or a substantially semicircle (FIG. 2C).

【0028】4)必要に応じて遮光膜6をその上に形成
する(図2(d))。
4) If necessary, a light shielding film 6 is formed thereon (FIG. 2D).

【0029】また、図1(c)は、上記図1(a)、
(b)と異なり、バッファ層2として酸化シリコン等の
無機誘電体膜を用いている。無機誘電体膜の場合、CV
D法やスパッタ法、蒸着法等により形成する。
FIG. 1 (c) is the same as FIG. 1 (a),
Unlike (b), an inorganic dielectric film such as silicon oxide is used as the buffer layer 2. CV for inorganic dielectric film
It is formed by a D method, a sputtering method, an evaporation method, or the like.

【0030】上記の作成に関する工程を図3を用いて説
明する。
The steps relating to the above-mentioned preparation will be described with reference to FIG.

【0031】1)まず、基板1上にバッファ層2として
酸化シリコンをCVD法により形成する(図3
(a))。
1) First, silicon oxide is formed as a buffer layer 2 on a substrate 1 by a CVD method (FIG. 3).
(A)).

【0032】2)さらに、コア層3として、バッファ層
2よりも屈折率の高い有機ポリマをスピンコートにより
塗布し、焼成する(図3(b))。
2) Further, as the core layer 3, an organic polymer having a higher refractive index than that of the buffer layer 2 is applied by spin coating and baked (FIG. 3B).

【0033】3)この上に金属マスク7として、銅やア
ルミニウムをスパッタ法等により成膜する(図3
(c))。
3) A copper or aluminum film is formed thereon as a metal mask 7 by sputtering or the like (FIG. 3).
(C)).

【0034】4)次に、フォトレジスト8を塗布し、フ
ォトリソ工程によりパターニングを行う(図3
(d))。
4) Next, a photoresist 8 is applied and patterned by a photolithography process (FIG. 3).
(D)).

【0035】5)次に、イオンミリングやウエットエッ
チングによりマスクパターンを金属マスク7に転写する
(図3(e))。
5) Next, the mask pattern is transferred to the metal mask 7 by ion milling or wet etching (FIG. 3E).

【0036】6)次に、酸素ガスを用いたRIEにより
コア層3をエッチングする(図3(f))。
6) Next, the core layer 3 is etched by RIE using oxygen gas (FIG. 3 (f)).

【0037】7)その後、金属マスク7をウエットエッ
チングにより除去する(図3(g))。
7) Thereafter, the metal mask 7 is removed by wet etching (FIG. 3G).

【0038】8)次に、エキシマレーザにより鋭角なエ
ッジを有する導波路を鈍角にテーパ加工、あるいは楕
円、略半円状の曲面形状に加工する(図3(h))。
8) Next, the waveguide having an acute edge is tapered at an obtuse angle or processed into an elliptical or substantially semicircular curved surface by an excimer laser (FIG. 3 (h)).

【0039】9)オーバークラッド層5として、コア層
3よりも屈折率の低い有機ポリマをスピンコートにより
塗布、焼成する(図3(i))。
9) As the over cladding layer 5, an organic polymer having a lower refractive index than the core layer 3 is applied by spin coating and baked (FIG. 3 (i)).

【0040】10)必要に応じて金属遮光膜6をその上
に形成する(図3(j))。
10) If necessary, a metal light shielding film 6 is formed thereon (FIG. 3 (j)).

【0041】以上のような図2および図3の工程で断面
が多角形あるいは楕円、略半円状の導波路が得られる。
上記作成方法では、バッファ層2あるいはオーバークラ
ッド層5の材質、エキシマレーザのパワーにより加工の
可否が決まる。そのため、様々な変形例をあげることが
できるが、ここでは代表的なもののみ記載することにし
た。
2 and 3, a waveguide having a polygonal, elliptical, or substantially semicircular cross section can be obtained.
In the above manufacturing method, the possibility of processing is determined by the material of the buffer layer 2 or the over cladding layer 5 and the power of the excimer laser. For this reason, various modifications can be given, but only representative ones are described here.

【0042】このような、有機光導波路素子では、導波
路断面を多角形状あるいは楕円、略半円状としているこ
とにより、コア層3とオーバークラッド層5あるいはオ
ーバークラッド層5と遮光膜6との密着性が良好にな
る。また、断面が矩形の光導波路に比べ、断面が円形で
ある光ファイバとのモードマッチングが良好でSN比が
向上する。
In such an organic optical waveguide device, the cross section of the waveguide is polygonal, elliptical, or substantially semicircular, so that the core layer 3 and the over cladding layer 5 or the over cladding layer 5 and the light shielding film 6 are formed. Good adhesion. Further, as compared with an optical waveguide having a rectangular cross section, mode matching with an optical fiber having a circular cross section is better, and the SN ratio is improved.

【0043】ここでの製造工程は一例であり、RIE以
外の加工方法で有機ポリマの加工を行ったり、一部を変
更した工程を用いても良い。
The manufacturing process here is merely an example, and the organic polymer may be processed by a processing method other than RIE, or a partially modified process may be used.

【0044】また、有機ポリマ材料としては透過率の高
い材料が望ましく、半導体レーザとの集積化を考えた場
合、オーミック電極形成時の熱処理が必要なため、約3
00℃以上の耐熱性が必要となる。このことから、有機
ポリマの中でも耐熱性が高く、比較的透過率の高いポリ
イミドをコア材料として用いることが望ましい。更に
は、フッ素化ポリイミドを用いることにより、可視光領
域での透過率がより高くなり、特に通信用途に最適の低
損失有機光導波路を得ることができる。
As the organic polymer material, a material having a high transmittance is desirable, and when integration with a semiconductor laser is considered, a heat treatment for forming an ohmic electrode is required.
Heat resistance of 00 ° C. or higher is required. For this reason, it is desirable to use polyimide having high heat resistance and relatively high transmittance as the core material among the organic polymers. Furthermore, by using fluorinated polyimide, the transmittance in the visible light region is further increased, and a low-loss organic optical waveguide particularly suitable for communication applications can be obtained.

【0045】次に、上記図2(c)や図3(h)のよう
に、ポリイミドの有機高分子膜から成る光導波路端面に
エキシマレーザによって導波路断面のエッジを加工する
方法について詳細に説明する。
Next, as shown in FIGS. 2 (c) and 3 (h), a method of processing the edge of the optical waveguide formed of an organic polymer film of polyimide with an excimer laser on the end face of the optical waveguide will be described in detail. I do.

【0046】図4(a)は加工条件と加工深さの関係を
説明する図である。エキシマレーザの発振周波数をf
(Hz)、エキシマレーザの照射時間をt(s)、エキ
シマレーザビームの1パルス当りの加工深さr(mm)
とすると、加工深さd(mm)は、
FIG. 4A is a diagram for explaining the relationship between the processing conditions and the processing depth. Let the oscillation frequency of the excimer laser be f
(Hz), irradiation time of excimer laser is t (s), processing depth r (mm) per pulse of excimer laser beam
Then, the processing depth d (mm) is

【0047】[0047]

【数1】 (Equation 1)

【0048】となる。Is as follows.

【0049】ステージの移動速度を一定とした場合、ワ
ーク上のエキシマレーザビームのスキャン方向長さをL
(mm)、ビームに対するステージの相対移動速度をv
(mm/sec)とすると、照射時間tはt=L/vで
表され、加工深さd1(mm)は
When the moving speed of the stage is constant, the length of the excimer laser beam on the work in the scanning direction is L
(Mm), the relative movement speed of the stage with respect to the beam is represented by v
(Mm / sec), the irradiation time t is represented by t = L / v, and the processing depth d1 (mm) is

【0050】[0050]

【数2】 (Equation 2)

【0051】となる。Is as follows.

【0052】図4(a)では、ワーク上をスキャンする
レーザビーム10の形状を矩形としているために、加工
される溝の断面形状は矩形となる(最終照射面は照射時
間が異なりテーパ状となる)が、図4(b)に示すよう
にレーザビーム形状を三角形形状にするとテーパ加工が
可能になり、また、図4(c)に示すように楕円形ビー
ムを走査すると楕円の曲率にあった形状に加工溝の断面
形状も決定される。すなわち単位時間あたりに照射され
るエネルギー量によって加工断面形状が決まることにな
る。断面が楕円形状の曲率を得る場合には、図4(d)
のような一辺以上が曲率を有するビーム形状とすれば良
いことがわかる。
In FIG. 4A, since the shape of the laser beam 10 for scanning the workpiece is rectangular, the cross-sectional shape of the groove to be processed is rectangular (the final irradiation surface has a different irradiation time and has a tapered shape). However, when the laser beam is formed into a triangular shape as shown in FIG. 4B, tapering can be performed, and when the elliptical beam is scanned as shown in FIG. The cross-sectional shape of the processed groove is also determined by the shape. That is, the processed cross-sectional shape is determined by the amount of energy applied per unit time. In the case of obtaining an elliptical curvature in the cross section, FIG.
It can be understood that a beam shape having one or more sides having a curvature as described above may be used.

【0053】また、別の加工方法として、図4(e)に
示す矩形形状のマスク直下の加工断面は曲面状となって
いる。すなわちマスク形状が矩形でもマスクあるいはス
テージの移動速度vを変化させれば(ステージを加速度
移動させる)、照射エネルギー量を変化させることがで
き、その結果断面が曲面状の加工が可能になる。
As another processing method, the processing section just below the rectangular mask shown in FIG. 4E is a curved surface. That is, even if the mask shape is rectangular, if the moving speed v of the mask or the stage is changed (the stage is moved with acceleration), the irradiation energy amount can be changed, and as a result, the processing of a curved cross section becomes possible.

【0054】ステージを加速度移動させたときの加工深
さについて図5を用いて説明する。図中15はレーザビ
ームの照射領域を示している。15aはレーザ照射初期
位置の照射領域を示し、15bは加工開始位置での照射
領域を示し、15cは最終照射位置での照射領域を示し
ている。
The processing depth when the stage is moved with acceleration will be described with reference to FIG. In the figure, reference numeral 15 denotes a laser beam irradiation area. Reference numeral 15a denotes an irradiation area at a laser irradiation initial position, 15b denotes an irradiation area at a processing start position, and 15c denotes an irradiation area at a final irradiation position.

【0055】レーザ照射による微小長さΔLの加工深さ
を考え、レーザ照射時間をΔtとすると、加工深さΔd
は、
Considering the processing depth of the minute length ΔL by laser irradiation, and letting the laser irradiation time be Δt, the processing depth Δd
Is

【0056】[0056]

【数3】 (Equation 3)

【0057】となる。Is as follows.

【0058】上述したように加工量を知るには加工位置
におけるレーザの照射時間を求めればよい。
As described above, in order to know the processing amount, the laser irradiation time at the processing position may be obtained.

【0059】ここで、レーザ照射初期位置から加工位置
までの距離をL1とし、その加工位置L1でのレーザ照
射初期位置から加工開始位置に到達する時間t1はステ
ージ移動速度をv(t)を用いて以下の式で求めること
ができる。ここでL1、v(t)は設計により決定し、
既知であるとする。
Here, the distance from the laser irradiation initial position to the processing position is L1, and the time t1 from the laser irradiation initial position to the processing start position at the processing position L1 is determined by using the stage moving speed v (t). Can be obtained by the following equation. Here, L1, v (t) is determined by design,
Assume that it is already known.

【0060】[0060]

【数4】 (Equation 4)

【0061】次に、加工位置による照射時間を考える。
マスクによるレーザ照射距離をLとすると、最終照射面
直下の照射時間は短くなりテーパが形成される。ここ
で、レーザ照射初期位置からレーザ照射最終位置までの
距離をL1maxとすると加工量は次の場合に分けて考
えることができる。
Next, the irradiation time depending on the processing position will be considered.
Assuming that the laser irradiation distance by the mask is L, the irradiation time immediately below the final irradiation surface is shortened and a taper is formed. Here, assuming that the distance from the laser irradiation initial position to the laser irradiation final position is L1max, the processing amount can be considered in the following cases.

【0062】L1≦L1max−L の場合 加工位置L1でのレーザ照射時間は通過終了時間をt2
とするとレーザ照射通過完了位置までの距離はL1+L
であるから、下記式が成り立ち、t2が求められる。
In the case of L1 ≦ L1max−L The laser irradiation time at the processing position L1 is the passage end time t2.
Then, the distance to the laser irradiation completion position is L1 + L
Therefore, the following equation is established, and t2 is obtained.

【0063】[0063]

【数5】 (Equation 5)

【0064】従って、ビーム初期位置からL1離れた位
置における全加工深さd2はレーザ照射の通過時間(t
2−t1)照射されているので加工深さd2(mm)は
数3より、
Therefore, the total processing depth d2 at a position L1 away from the beam initial position is equal to the passing time (t
2-t1) Since it is irradiated, the processing depth d2 (mm) is

【0065】[0065]

【数6】 (Equation 6)

【0066】で表されることになる。## EQU10 ##

【0067】一方、L1>L1max−L の場合 最終照射面直下の加工量は加工位置L1でのレーザ照射
時間はレーザの最終到達時間をt2maxとすると下記
式が成り立つ。
On the other hand, in the case of L1> L1max-L, the following formula is satisfied when the laser irradiation time at the processing position L1 is t2max, where t2max is the final arrival time of the laser.

【0068】[0068]

【数7】 (Equation 7)

【0069】従って、、ビーム初期位置からL1離れた
位置における全加工深さd2はレーザ照射の通過時間
(t2max−t1)照射されているので加工深さd2
(mm)は数3より、
Accordingly, since the entire processing depth d2 at a position L1 away from the beam initial position is irradiated during the laser irradiation passage time (t2max-t1), the processing depth d2 is obtained.
(Mm) is from Equation 3.

【0070】[0070]

【数8】 (Equation 8)

【0071】で表されることになる。## EQU5 ##

【0072】以上の結果から、最終照射面形状はステー
ジ移動速度を一定とした場合には、ある一定の角度をも
ったテーパ形状となり、ステージ移動を加速度移動させ
た場合には曲面形状となることが分かる。
From the above results, when the stage moving speed is constant, the final irradiation surface shape is a tapered shape having a certain angle, and when the stage movement is accelerated, the final irradiation surface shape is a curved surface shape. I understand.

【0073】ところで、一般に、光学部品では高精度の
加工面粗さが要求される。エキシマレーザはパルスレー
ザであり、ビームもしくは加工対象物を移動しながらレ
ーザビームを照射すると、1パルス毎にレーザ照射位置
が移動することによって加工が進行するため、加工表面
には微小な凹凸が形成される。エキシマレーザによる高
分子材料の加工では、光化学反応によって理想的な材料
の分解除去加工が行われるため、前記凹凸はレーザ1パ
ルス当りの加工量と同等になる。すなわち、加工面の粗
さを小さくするには、1パルス当りの加工量を小さくす
ればよい。加工量を小さくするには、一般にレーザビー
ムのエネルギを調整すれば良いことが知られている。
In general, optical components are required to have a high-precision machined surface roughness. Excimer lasers are pulsed lasers. When a laser beam is irradiated while moving the beam or the object to be processed, the processing proceeds as the laser irradiation position moves for each pulse, so that minute irregularities are formed on the processing surface. Is done. In the processing of a polymer material using an excimer laser, an ideal material is decomposed and removed by a photochemical reaction, so that the irregularities are equal to the processing amount per laser pulse. That is, in order to reduce the roughness of the processing surface, the processing amount per pulse may be reduced. It is generally known that the amount of processing can be reduced by adjusting the energy of the laser beam.

【0074】清浄な加工面を必要とする光学部品では、
加工表面の表面の粗さは、対象とする光の波長に対し
て、十分小さいことが必要であり、例えば、波長780
nmの半導体レーザを用いた場合、加工面の最大表面粗
さは、波長の1/10、すなわち、78nm以下にすれ
ば、所定の光学特性を満たすことを確認している。した
がって、エキシマレーザ加工による1パルス当りの加工
深さが78nm以下となるように、加工領域に照射する
エキシマレーザのエネルギ量を調整すれば所望の形状が
得られる。
For an optical component requiring a clean processing surface,
The surface roughness of the processed surface needs to be sufficiently small with respect to the wavelength of the target light.
It has been confirmed that when a semiconductor laser having a thickness of 10 nm is used, the maximum surface roughness of the processed surface is 1/10 of the wavelength, that is, 78 nm or less, so that predetermined optical characteristics are satisfied. Therefore, a desired shape can be obtained by adjusting the amount of energy of the excimer laser applied to the processing area so that the processing depth per pulse by the excimer laser processing is 78 nm or less.

【0075】次に、図6に上記端面加工に用いたエキシ
マレーザ励起装置20の概略構成図を示す。本装置は住
友重機械工業(株)製であり、使用ガスはKrF、また
そのレーザの発振波長は248nmで、発振出力は27
0mJ、発振周波数は毎秒200パルスである。
Next, FIG. 6 shows a schematic configuration diagram of the excimer laser excitation device 20 used for the end face processing. This device is manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd., the gas used is KrF, the laser oscillation wavelength is 248 nm, and the oscillation output is 27
0 mJ, the oscillation frequency is 200 pulses per second.

【0076】図6において、エキシマレーザ発振器21
から出射したレーザ光は、まずバリアブルアッテネータ
22を通過する。前記バリアブルアッテネータ22は、
エキシマレーザ光の透過率を無段階に調整できるもの
で、レーザ光の透過率を変化させることによって、被加
工物を搭載した基板1上に照射される光のエネルギを調
整する。
In FIG. 6, the excimer laser oscillator 21
First, the laser light emitted from passes through the variable attenuator 22. The variable attenuator 22 includes:
The transmittance of the excimer laser light can be adjusted in a stepless manner, and the energy of the light applied to the substrate 1 on which the workpiece is mounted is adjusted by changing the transmittance of the laser light.

【0077】次に、ビームベンダ23でレーザ光路を決
定するが、レーザ光路中にレーザマスク24を設置し、
レーザビームを必要とする形状に整形している。さら
に、レーザビーム面積の縮小率が1/10から1/36
に任意に設定できる石英レンズ等の縮小光学系、すなわ
ちイメージングレンズ25によって、前記マスクパター
ン24の像を基板1上に縮小投影し、基板1上のビーム
パワー60mJ/cm2となるように調整する。
Next, the laser beam path is determined by the beam bender 23. A laser mask 24 is set in the laser beam path,
The laser beam is shaped into a required shape. Further, the reduction rate of the laser beam area is 1/10 to 1/36.
An image of the mask pattern 24 is reduced and projected onto the substrate 1 by a reduction optical system such as a quartz lens, which can be arbitrarily set, and adjusted so that the beam power on the substrate 1 becomes 60 mJ / cm 2. .

【0078】ここでは、マスクパターンを1/10に縮
小して、基板上に投影した。照射するエキシマレーザの
条件として、前記レーザの条件で、1パルス当りの加工
深さを予め測定しておいたところ、0.03(μm/P
ulse)であった。
Here, the mask pattern was reduced to 1/10 and projected onto the substrate. As a condition of the excimer laser to be irradiated, a processing depth per pulse was measured in advance under the conditions of the laser, and was found to be 0.03 (μm / P
ulse).

【0079】以上の光学系を経て、レーザビーム10を
被加工物の光導波路端面に照射する。基板を載せている
ステージは面内に2方向(X,Y方向)および高さ方向
(Z方向)に速度制御可能で移動させることができるよ
うな構成である。
Through the above optical system, the laser beam 10 is irradiated on the end face of the optical waveguide of the workpiece. The stage on which the substrate is placed has a configuration in which the speed can be controlled in two directions (X and Y directions) and a height direction (Z direction) so that the stage can be moved.

【0080】図7にはエキシマレーザによって被加工物
端面にテーパ加工を施す工程の模式図を示す。図7
(a)は加工前の図であり、図7(b)〜(d)は加工
の進行工程を示す図であり、図7(e)の加工終了後の
図である。
FIG. 7 is a schematic view showing a process of tapering the end face of the workpiece by using an excimer laser. FIG.
7A is a diagram before processing, and FIGS. 7B to 7D are diagrams illustrating a progress step of the processing, and are diagrams after the processing in FIG. 7E is completed.

【0081】ここで、レーザビームの照射と被加工物を
相対的に移動させることによりテーパ面が得られる。テ
ーパ面は相対移動速度を一定とすることによって得るこ
とができ、また相対移動速度を変化させると曲面形状が
得られる。詳細な実験による結果は後述することにす
る。上記に示したような加工を少なくとも導波路コア層
を含む部分に適応することで、図1(a)〜(c)に示
した断面形状が台形(多角形)状あるいは円形状などの
形状をした光導波路素子を得ることができる。
Here, a tapered surface can be obtained by irradiating the laser beam and relatively moving the workpiece. The tapered surface can be obtained by keeping the relative moving speed constant, and a curved surface shape can be obtained by changing the relative moving speed. Detailed experimental results will be described later. By applying the above-described processing to at least a portion including the waveguide core layer, the cross-sectional shape shown in FIGS. 1A to 1C becomes a trapezoidal (polygonal) shape or a circular shape. An optical waveguide element can be obtained.

【0082】図7に示した加工すなわちエッジ端面部分
に傾斜端面を施す方法を図6を参照しながら、以下に示
す。
The process shown in FIG. 7, that is, a method of forming an inclined end face on the edge end face portion will be described below with reference to FIG.

【0083】図7(a)のように、レーザマスク24、
反射ミラー23、イメージングレンズ25を通過したレ
ーザビーム10のフォーカスを被加工物上に合わせ、レ
ーザビーム10の照射を開始する。このとき被加工物に
照射しない。
As shown in FIG. 7A, the laser mask 24,
The laser beam 10 that has passed through the reflection mirror 23 and the imaging lens 25 is focused on the workpiece, and irradiation with the laser beam 10 is started. At this time, the workpiece is not irradiated.

【0084】図7(b)〜(e)のように、このレーザ
ビーム10を照射しながら等速でステージを移動させ
る。加工終了位置まで来たらレーザビーム照射を止め
る。ステージ26を停止する。
As shown in FIGS. 7B to 7E, the stage is moved at a constant speed while irradiating the laser beam 10. When the processing end position is reached, the laser beam irradiation is stopped. The stage 26 is stopped.

【0085】光導波路素子の作成方法としては、石英基
板1上にバッファ層2としてSiO2を有機絶縁膜とし
て高透明ポリイミド(日立化成のOPIシリーズN20
05)をフォトリソ、RIEにより厚みt=50μm、
幅w=400μm、長さl=2000μmになるように
形成し、約90度のエッジに傾斜を形成し、その後上記
方法によりマスク形状、移動方向、照射面積等をパラメ
ータとしてエキシマレーザによる有機絶縁膜の端面加工
を行った。その後、オーバークラッド5、遮光膜6を設
けた。
As a method of fabricating the optical waveguide device, highly transparent polyimide (OPI series N20 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) is used as an organic insulating film of SiO 2 as a buffer layer 2 on a quartz substrate 1.
05) by photolithography and RIE, t = 50 μm,
An organic insulating film formed by excimer laser using the mask shape, moving direction, irradiation area, and the like as parameters by the above-described method by forming the mask so as to have a width w = 400 μm and a length 1 = 2000 μm, and to form an inclination at about 90 ° edge Was processed. Thereafter, an over clad 5 and a light shielding film 6 were provided.

【0086】エキシマレーザ加工に用いたレーザマスク
穴形状すなわちレーザビーム形状は矩形または三角形
(カーブのものを含む)であり、レーザビーム形状が矩
形のものについては模式図8(a)に示すように長さL
(移動方向の長さ)、幅Wのものを用いた。またビーム
形状が三角形のものについては模式図8(b)に示すよ
うに、幅(底辺)W、高さLとした。
The laser mask hole shape used for the excimer laser processing, that is, the laser beam shape is rectangular or triangular (including a curved shape), and the laser beam shape is rectangular as shown in FIG. Length L
(Length in the moving direction) and width W were used. For a beam having a triangular shape, the width (base) W and the height L were set as shown in FIG. 8B.

【0087】図9に被加工物への加工前(図左)と加工
後(図右)のビーム位置及び被加工物の加工形状の斜視
図を示す。図9(a)はレーザビーム形状が矩形の場合
であり、図9(b)はレーザビーム形状が三角形の場合
であり、図9(c)はレーザビーム形状がカーブした三
角形の場合であり、図9(d)はレーザビーム形状がカ
ーブした半三角形の場合であり、図9(e)はレーザビ
ーム形状が矩形の場合である。
FIG. 9 is a perspective view showing a beam position and a processed shape of the workpiece before (left in the figure) and after processing (right in the figure) the workpiece. 9A shows a case where the laser beam shape is a rectangle, FIG. 9B shows a case where the laser beam shape is a triangle, and FIG. 9C shows a case where the laser beam shape is a curved triangle. FIG. 9D shows a case where the laser beam shape is a curved semi-triangular shape, and FIG. 9E shows a case where the laser beam shape is rectangular.

【0088】図9では片側の加工形状のみ示した。条件
及び表面粗さ測定結果を表1に示す。
FIG. 9 shows only the processed shape on one side. Table 1 shows the conditions and the results of the surface roughness measurement.

【0089】[0089]

【表1】 [Table 1]

【0090】上記実施例1(図9(a))及び実施例2
(図9(b))ではテーパ状のエッジ形状を有する光導
波路を得ることができ、実施例3(図9(c))〜実施
例5(図9(e))では曲面形状を有する光導波路を得
ることができ、共に光導波路断面にエッジをなくすこと
ができる。
Example 1 (FIG. 9A) and Example 2
In FIG. 9B, an optical waveguide having a tapered edge shape can be obtained. In the third embodiment (FIG. 9C) to the fifth embodiment (FIG. 9E), a light guide having a curved surface shape can be obtained. A waveguide can be obtained, and both edges can be eliminated in the cross section of the optical waveguide.

【0091】上記実施例のように作成した光導波路と従
来のRIEエッチングで得た光導波路を比較した。その
結果RIEエッチングで得た光導波路は導波路断面が矩
形であり、端面がほぼ垂直に形成されている。このよう
な垂直端面にはCVD法やスパッタ法などにより金属遮
光膜が形成しにくく、特にとがっているエッジ部分での
光の遮光が不完全であった。したがって、上記実施例の
ように導波路断面にエッジをなくすことにより、CVD
法やスパッタ法などによってコア、クラッド層の上部に
形成される遮光膜との密着性が良好になり、漏れ光がな
くなると同時に外部光の入射を防ぐことが可能になっ
た。
The optical waveguide prepared as in the above embodiment was compared with an optical waveguide obtained by conventional RIE etching. As a result, the optical waveguide obtained by the RIE etching has a rectangular waveguide cross section, and the end face is formed almost vertical. It was difficult to form a metal light-shielding film on such a vertical end face by a CVD method, a sputtering method, or the like, and light shielding at a sharp edge portion was incomplete. Therefore, by eliminating the edge in the waveguide section as in the above embodiment, the CVD
Adhesion with the light-shielding film formed on the core and the cladding layer is improved by the method or the sputtering method, so that it is possible to eliminate the leakage light and prevent the incidence of external light.

【0092】さらに実施例3〜実施例5によると断面を
楕円形及び円形に加工することも可能となり、光ファイ
バとの良好なモードマッチングが得られる。
Further, according to the third to fifth embodiments, the cross section can be processed into an elliptical shape and a circular shape, and good mode matching with the optical fiber can be obtained.

【0093】ここで基板とレーザビームの相対速度を変
化させて行った実施例5における計算結果を図10に示
す。図10の横軸は被加工物の端面からの距離、縦軸は
被加工物底面からの高さを示している。
FIG. 10 shows a calculation result in the fifth embodiment performed by changing the relative speed between the substrate and the laser beam. The horizontal axis in FIG. 10 indicates the distance from the end face of the workpiece, and the vertical axis indicates the height from the bottom face of the workpiece.

【0094】このときの加工条件は、加工初期位置にお
けるステージ初速度v0=0.1mm/min、パルス
数500pulse/s、L=190μm、L1=25
0μm、L1max=340μm、r=0.03μm/
pulse、加工速度v=v0×t3である。また加工
領域に達するまではステージ速度はv=v0の一定とし
た。
The processing conditions at this time were as follows: stage initial speed v0 at the processing initial position v0 = 0.1 mm / min, pulse number 500 pulse / s, L = 190 μm, L1 = 25
0 μm, L1max = 340 μm, r = 0.03 μm /
pulse and the processing speed v = v0 × t3. The stage speed was kept constant at v = v0 until reaching the processing area.

【0095】上記結果から、基板とレーザビームの相対
速度を適切に変化させることにより、曲面形状が得られ
る。実際に上記の条件で加工を行い表面形状測定器( F
ormTalysurf Series2 [Taylor-Hobson Ltd.])で表面
形状の測定を行ったところその加工形状も上記計算結果
と同様であった。
From the above results, a curved surface shape can be obtained by appropriately changing the relative speed between the substrate and the laser beam. Processing is actually performed under the above conditions, and a surface profile measurement device (F
When the surface shape was measured by ormTalysurf Series2 [Taylor-Hobson Ltd.]), the processed shape was the same as the above calculation result.

【0096】また、実施例1及び実施例5のように、レ
ーザビームの照射領域面積をコア層3の平面投影面積以
上となるようにすると、設定ステージの移動時間が短
く、加工時間が短縮される上、加工面の顕微鏡観察結果
から反応生成物の付着が少なく、加工面の表面粗さが良
好であった。これはステージを加工面に向かって移動さ
せかつビームの最終照射面とすれば、表面粗さが小さく
なりなお一層良好な加工面が得ることができるからであ
る。
When the irradiation area of the laser beam is set to be equal to or larger than the plane projection area of the core layer 3 as in the first and fifth embodiments, the moving time of the setting stage is shortened and the processing time is shortened. In addition, microscopic observation of the processed surface showed that there was little adhesion of the reaction product and that the processed surface had good surface roughness. This is because if the stage is moved toward the processing surface and is used as the final irradiation surface of the beam, the surface roughness is reduced, and a still better processing surface can be obtained.

【0097】ところで、この反応生成物が付着する原因
としては、以下のような理由によると考えられる。
The reason why the reaction product adheres is considered to be as follows.

【0098】加工されて上昇した分解片が更にビームで
2次分解更には3次以降の分解を生ずるため、最後には
空気中の酸素と反応して炭酸ガスとなる。したがって、
ビームが照射している場合は反応生成物になりにくく加
工面に対しては反応生成物の付着が抑制される。
[0098] Since the decomposed pieces that have been processed and ascended are further decomposed by the beam into secondary decomposition and further tertiary decomposition, finally, they react with oxygen in the air to form carbon dioxide gas. Therefore,
When the beam is irradiated, it is difficult to become a reaction product, and the adhesion of the reaction product to the processed surface is suppressed.

【0099】しかしながら、加工中にビームを移動させ
た場合、加工面自体が移動していくため、加工が完了し
た加工面にはビームが照射されず、次の加工面の反応生
成物が周囲に飛び散り、それが再付着してしまう。ビー
ム進行方向のものは、再度ビームの照射により分解され
るため、再付着した反応生成物は再分解される。
However, when the beam is moved during the processing, the processing surface itself moves, so that the beam is not irradiated on the processed surface after the processing is completed, and the reaction products on the next processed surface are not surrounded. It splatters and re-adheres. Those in the beam traveling direction are again decomposed by the irradiation of the beam, so that the reattached reaction products are re-decomposed.

【0100】以上の理由により、レーザを用いたテーパ
加工において加工終端面が最も反応生成物の付着の少な
い面が得られることになる。
For the above reasons, in the taper processing using a laser, the processing end surface is obtained as the surface on which the reaction products are least adhered.

【0101】次に、上記エキシマレーザでの導波路端面
加工方法を三次元導波路に適応した例について図を用い
て説明する。
Next, an example in which the waveguide end face processing method using the excimer laser is applied to a three-dimensional waveguide will be described with reference to the drawings.

【0102】図11にはこの三次元導波路を示す。ここ
に示す三次元導波路は基板上に光の導波方向に沿って幅
方向だけでなく厚さ方向もテーパ状に変化しているた
め、素子間あるいはLDやPD等のチップや光ファイバ
等との光接続が極めて高効率に行うことができる。
FIG. 11 shows this three-dimensional waveguide. The three-dimensional waveguide shown here is tapered not only in the width direction but also in the thickness direction along the light guiding direction on the substrate, so that the chip or the optical fiber between the elements or LD or PD, etc. The optical connection with the device can be performed with extremely high efficiency.

【0103】その作成方法は上記で説明したエキシマレ
ーザのアブレーション加工による光導波路の加工方法を
用いて作成したものである。ここで使用したマスク形状
は図8(a)に示す矩形上のものを使用しで、レーザビ
ームを照射したまま、図11の矢印方向に移動させるこ
とで3次元導波路の加工が実現できた。
The fabrication method is a fabrication method using the above-described optical waveguide processing method by excimer laser ablation processing. The mask shape used here was a rectangular shape shown in FIG. 8A, and the processing of the three-dimensional waveguide was realized by moving the mask in the direction of the arrow in FIG. 11 while irradiating the laser beam. .

【0104】さらにエッジに曲率をもつ任意の3次元導
波路を実現する方法を図12を用いて説明する。図11
の形状に加工後、図12に示すように両側の導波路の端
面を曲面上に加工することで3次元導波路が得られる。
A method of realizing an arbitrary three-dimensional waveguide having a curvature at an edge will be described with reference to FIG. FIG.
Then, as shown in FIG. 12, by processing the end faces of the waveguides on both sides on a curved surface, a three-dimensional waveguide is obtained.

【0105】従って、上記図11のビームあるいは基板
の相対移動速度を変化させることで任意のテーパをもつ
光導波路を得ることができ、また、図12において加工
中にビームあるいは基板の相対移動速度を変えること
で、任意の曲率を持つ光導波路の加工を実現でき、任意
の3次元光導波路を得ることができる。このような端面
にエッジのない光導波路素子をファイバと結合させて用
いることで、特に端面のエッジによる光散乱を防止で
き、良好な光伝播特性を有し、また集光能力を有する光
導波路素子を提供することができる。
Therefore, an optical waveguide having an arbitrary taper can be obtained by changing the relative movement speed of the beam or the substrate in FIG. 11, and the relative movement speed of the beam or the substrate during the processing in FIG. By changing, an optical waveguide having an arbitrary curvature can be processed, and an arbitrary three-dimensional optical waveguide can be obtained. By using such an optical waveguide element having no edge on the end face in combination with a fiber, it is possible to prevent light scattering particularly due to the edge of the end face, to have good light propagation characteristics, and to have an optical condensing ability. Can be provided.

【0106】なお、上記説明では、コア層上にオーバー
クラッド層や遮光層を設けているが、このようなコア層
や遮光層は必ずしも必要ではない。
In the above description, the over cladding layer and the light shielding layer are provided on the core layer. However, such a core layer and the light shielding layer are not always required.

【0107】[0107]

【発明の効果】本発明によれば、請求項1乃至4記載の
光導波路素子の加工方法によれば、ファイバとのモード
マッチング特性が良好で、良好な光伝播特性を有する光
導波路の加工が可能である。
According to the present invention, according to the method for processing an optical waveguide device according to any one of claims 1 to 4, it is possible to process an optical waveguide having good mode matching characteristics with a fiber and excellent light propagation characteristics. It is possible.

【0108】また、請求項5記載の光導波路素子の加工
方法によれば、加工時間が短縮される上、さらに反応生
成物の付着が少なく、加工面の表面粗さが小さくなりな
お一層良好な加工面が得ることができる。
According to the method of processing an optical waveguide device according to the fifth aspect, the processing time is shortened, the adhesion of reaction products is further reduced, and the surface roughness of the processed surface is reduced, which is even more favorable. A machined surface can be obtained.

【0109】また、請求項6記載の光導波路素子の加工
方法によれば、非熱的プロセスで加工することが可能
で、加工の際パターンが溶けたりせず、残渣ができにく
い加工が可能である。
Further, according to the method for processing an optical waveguide element according to the sixth aspect, it is possible to perform processing by a non-thermal process, and it is possible to perform processing in which a pattern is not melted during processing and a residue is hardly formed. is there.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光導波路素子の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical waveguide device of the present invention.

【図2】本発明の光導波路素子の加工方法の説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory view of a method for processing an optical waveguide element according to the present invention.

【図3】本発明の光導波路素子の他の加工方法の説明図
である。
FIG. 3 is an explanatory view of another processing method of the optical waveguide device of the present invention.

【図4】(a)は加工条件と加工深さの関係を説明する
図であり、(b)〜(e)は照射位置でのレーザビーム
形状および加工形状を示す模式図である。
FIG. 4A is a diagram illustrating a relationship between processing conditions and a processing depth, and FIGS. 4B to 4E are schematic diagrams illustrating a laser beam shape and a processing shape at an irradiation position.

【図5】本発明の加工方法に関する加工形状を算出する
ための模式図と記号の定義を示す図である。
FIG. 5 is a schematic diagram for calculating a processing shape related to the processing method of the present invention and a diagram showing definitions of symbols.

【図6】使用したレーザ励起装置の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a laser excitation device used.

【図7】エキシマレーザによって被加工物端面にテーパ
加工を施す工程の模式図である。
FIG. 7 is a schematic view of a step of performing taper processing on an end face of a workpiece by an excimer laser.

【図8】レーザ加工に使用したビーム形状を示す模式図
である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a beam shape used for laser processing.

【図9】種々のレーザビーム形状および加工形状を説明
する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating various laser beam shapes and processing shapes.

【図10】基板とレーザビームの相対速度を変化させて
行った場合の計算結果を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing calculation results when the relative speed between the substrate and the laser beam is changed.

【図11】三次元導波路の加工工程をを示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a processing step of a three-dimensional waveguide.

【図12】他の三次元導波路の加工工程をを示す図であ
る。
FIG. 12 is a diagram showing another three-dimensional waveguide processing step.

【図13】従来の導波路加工方法を示す図である。FIG. 13 is a view showing a conventional waveguide processing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 バッファ層 3 コア層 5 オーバークラッド層 6 遮光膜 7 金属マスク 8 フォトレジスト 9 被加工物 10 エキシマレーザビーム 15 レーザビーム照射領域 16 加工領域 20 エキシマレーザ励起装置 21 エキシマレーザ発振器 22 バリアブルアッテネータ 23 ビームベンダー(反射ミラー) 24 レーザマスク 25 イメージングレンズ 26 XYテーブル(ステージ) 28 コントローラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Buffer layer 3 Core layer 5 Over clad layer 6 Shielding film 7 Metal mask 8 Photoresist 9 Workpiece 10 Excimer laser beam 15 Laser beam irradiation area 16 Processing area 20 Excimer laser excitation device 21 Excimer laser oscillator 22 Variable attenuator 23 Beam bender (reflection mirror) 24 Laser mask 25 Imaging lens 26 XY table (stage) 28 Controller

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 訓明 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 藤田 英明 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Fターム(参考) 2H047 KA04 LA24 MA05 PA02 PA24 QA05 TA42 TA44  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Noriaki Okada 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (72) Inventor Hideaki Fujita 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka F term (reference) 2H047 KA04 LA24 MA05 PA02 PA24 QA05 TA42 TA44

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザビームの照射により、基板上に形
成されたコア層を所望の光導波路パターンに加工する光
導波路素子の加工方法であって、 レーザビームと被加工物との相対移動速度、並びに被加
工物に照射するレーザビーム形状を特定することによ
り、被加工物である基板上に形成されたコア層を所望の
光導波路パターンに加工することを特徴とする光導波路
素子の加工方法。
1. A method for processing an optical waveguide element for processing a core layer formed on a substrate into a desired optical waveguide pattern by irradiating a laser beam, comprising: a relative moving speed between a laser beam and a workpiece; A method of processing an optical waveguide device, comprising: processing a core layer formed on a substrate, which is a workpiece, into a desired optical waveguide pattern by specifying a shape of a laser beam to be irradiated on the workpiece.
【請求項2】 前記相対速度を一定とし、且つ前記レー
ザビーム形状を矩形形状とすることを特徴とする請求項
1記載の光導波路素子の加工方法。
2. The method according to claim 1, wherein the relative speed is constant and the laser beam has a rectangular shape.
【請求項3】 前記相対速度を一定とし、且つ前記レー
ザビーム形状の少なくとも1辺を曲面形状とすることを
特徴とする請求項1記載の光導波路素子の加工方法。
3. The method according to claim 1, wherein the relative speed is constant, and at least one side of the laser beam is curved.
【請求項4】 前記相対速度を変化させ、且つ前記レー
ザビーム形状を矩形形状とすることを特徴とする請求項
1記載の光導波路素子の加工方法。
4. The method according to claim 1, wherein the relative speed is changed and the laser beam is formed in a rectangular shape.
【請求項5】 前記レーザビームの照射領域面積を被加
工物の被加工領域の平面投影面積以上となるように設定
することを特徴とする請求項2及び4記載の光導波路素
子の加工方法。
5. The method for processing an optical waveguide device according to claim 2, wherein an irradiation area of the laser beam is set to be equal to or larger than a planar projection area of a processing area of the processing object.
【請求項6】 前記レーザはエキシマレーザであること
を特徴とする請求項1乃至5記載の光導波路素子の加工
方法。
6. The method according to claim 1, wherein the laser is an excimer laser.
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