JP2001255426A - Optical waveguide - Google Patents

Optical waveguide

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JP2001255426A
JP2001255426A JP2000063183A JP2000063183A JP2001255426A JP 2001255426 A JP2001255426 A JP 2001255426A JP 2000063183 A JP2000063183 A JP 2000063183A JP 2000063183 A JP2000063183 A JP 2000063183A JP 2001255426 A JP2001255426 A JP 2001255426A
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JP
Japan
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polymer optical
optical film
film
substrate
polymer
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Application number
JP2000063183A
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Japanese (ja)
Inventor
Yujiro Kato
雄二郎 加藤
Akira Tomaru
暁 都丸
Makoto Hikita
真 疋田
Kouji Enbutsu
晃次 圓佛
Toru Maruno
透 丸野
Shoichi Hayashida
尚一 林田
Takashi Kurihara
栗原  隆
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent generation of cracks due to mismatching of hardening and shrinking between a polymer optical material and a substrate in an optical waveguide using a polymer optical material. SOLUTION: A first polymer optical film to be used as a lower clad 2 is formed on a substrate 1, and a second polymer optical film is formed on the first polymer optical film. Gaps 11 are formed by etching or the like in the second polymer optical film and the residual part is used as a core ridge 5 and a buffer 10. With the presence of the buffer 10, release of the compressive stress in the substrate 1 is suppressed to the minimum to prevent decrease in the warpage of the substrate 1, and therefore, to prevent generation of cracks. Further a third polymer optical film to be used as an upper clad 6 is formed on the core ridge 5 and the buffer 10 to manufacture the optical waveguide. The gap 11 is formed to have the minimum width which can prevent leaking of light from the core ridge 5 to the buffer 10.

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】この発明は、例えば高分子光
学材料を用いた光導波路において、応力に起因するクラ
ックを防止するための構造に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure for preventing a crack caused by stress in an optical waveguide using, for example, a polymer optical material.

【0002】[0002]

【従来の技術】高分子光学材料を用いた光導波路は、光
学ガラス材料や無機光学結晶材料を用いた光導波路に比
較して、超高真空装置を用いることなくスピンコータで
の塗布、そしてたかだか200℃乃至400℃程度の比
較的低温での焼成により硬化させることにより高分子光
学膜の形成が可能であることや、酸素プラズマ等により
容易に加工できるという利点があり、低価格で高機能の
光導波路部品への応用が期待され、検討が進められてい
る。
2. Description of the Related Art An optical waveguide using a polymer optical material is different from an optical waveguide using an optical glass material or an inorganic optical crystal material in that application by a spin coater without using an ultra-high vacuum apparatus, and at most 200 There is an advantage that a polymer optical film can be formed by curing by baking at a relatively low temperature of about 400 ° C. to 400 ° C., and that it can be easily processed by oxygen plasma or the like. It is expected to be applied to waveguide components and is being studied.

【0003】ところが、利点ばかりが強調されてはいる
ものの、解決すべき課題も多い。中でも、高分子光学材
料と基板材料との熱膨張係数の差に伴い、焼成・硬化
後、室温まで冷却した際には、ほとんどの場合、高分子
光学膜に強い引っ張り応力が生じ、その応力のためにそ
の後の光導波路作製プロセスや部品化プロセスにおい
て、高分子光学膜にクラックが発生するという問題点に
は、今のところ根本的な解決法は見いだされていない。
[0003] However, although only the advantages are emphasized, there are many problems to be solved. Above all, due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the polymer optical material and the substrate material, in most cases when the polymer optical film is cooled to room temperature after firing and curing, a strong tensile stress is generated in the polymer optical film, For this reason, no fundamental solution has been found so far for the problem that cracks occur in the polymer optical film in the subsequent optical waveguide fabrication process and component fabrication process.

【0004】高分子光学材料を用いた光導波路の作製
は、例えば、理想的には図4に見られるように、以下の
ような工程で行われる。
The fabrication of an optical waveguide using a polymer optical material is performed, for example, ideally as shown in FIG.

【0005】まず図4(a)に示すように、シリコンや
ガラスの基板1上に、高分子光学膜となるべき高分子光
学材料を溶剤等に溶解した溶液や、熱あるいは光照射に
より重合して高分子光学膜となる液状の高分子光学材料
を例えばスピンコータにより塗布する。しかる後に、オ
ーブン中での加熱や光照射等により、溶剤を蒸発させた
り、重合させることにより硬化させて、光導波路の下部
クラッド2となるべき第1の高分子光学膜とする。
First, as shown in FIG. 4A, a polymer optical material to be a polymer optical film is polymerized on a silicon or glass substrate 1 by a solution in which a polymer optical material is dissolved in a solvent or the like or by heat or light irradiation. Then, a liquid polymer optical material to be a polymer optical film is applied by, for example, a spin coater. Thereafter, the solvent is evaporated or polymerized by heating in an oven, light irradiation, or the like, and cured to form a first polymer optical film to be the lower clad 2 of the optical waveguide.

【0006】次に図4(b)に示すように、下部クラッ
ド2となるべき第1の高分子光学膜まで形成した基板1
上に、硬化後には前記下部クラッド2よりもわずかに屈
折率が大きい高分子光学膜となるように調整された溶液
をスピンコータにより塗布して、第1の高分子光学膜と
同様にしてオーブン中での加熱や光照射等により硬化さ
せて光導波路のコア層膜3となるべき第2の高分子光学
膜を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, a substrate 1 on which a first polymer optical film to be a lower clad 2 is formed.
A solution adjusted so as to become a polymer optical film having a refractive index slightly larger than that of the lower clad 2 after curing is applied by a spin coater on the upper side, and the solution is placed in an oven in the same manner as the first polymer optical film. The second polymer optical film which is to be cured by heating, light irradiation, or the like in the step (a) to become the core layer film 3 of the optical waveguide is formed.

【0007】次に図4(c)に示すように、第2の高分
子光学膜上に金属膜やレジスト膜4を形成して、フォト
工程およびエッチング等によりチャンネル導波路のコア
リッジ5以外の部分の金属膜やレジスト膜4を除去す
る。しかる後、金属膜やレジスト膜4をマスクにして、
第2の高分子光学膜をエッチング等により加工してチャ
ンネル導波路のコアリッジ5を得る。
Next, as shown in FIG. 4C, a metal film or a resist film 4 is formed on the second polymer optical film, and a portion other than the core ridge 5 of the channel waveguide is formed by a photo process and etching. The metal film and the resist film 4 are removed. Then, using the metal film and the resist film 4 as a mask,
The second polymer optical film is processed by etching or the like to obtain the core ridge 5 of the channel waveguide.

【0008】最後に図4(d)に示すように、チャンネ
ル導波路のコアリッジ5上に残存する金属膜やレジスト
膜を除去し、下部クラッド2と同等の屈折率を有する上
部クラッド6となるべき第3の高分子光学膜を第1ある
いは第2の高分子光学膜と同様の手法により形成して高
分子光導波路の形成を終わる。
Finally, as shown in FIG. 4D, the metal film and the resist film remaining on the core ridge 5 of the channel waveguide are removed to form the upper clad 6 having the same refractive index as the lower clad 2. The third polymer optical film is formed in the same manner as the first or second polymer optical film, and the formation of the polymer optical waveguide is completed.

【0009】ここで、図4は、あくまで理想的な工程模
式図であって、クラックの発生等を全く考慮していない
ことを認識すべきである。
Here, it should be recognized that FIG. 4 is a schematic diagram of an ideal process, and that generation of cracks and the like are not considered at all.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】高分子光学材料は、基
板材料であるシリコンやガラスの熱膨張係数が10-6
℃あるいは10-7/℃台であるのに対して、10-5/℃
あるいは10-4/℃台と大きい。このような高分子光学
材料からなる高分子光学膜を、特に300℃程度に加熱
して硬化させた後室温まで冷却すると、1%程度のミス
マッチが基板1との間に生ずることになる。
A polymer optical material has a thermal expansion coefficient of 10 −6 / of silicon or glass as a substrate material.
℃ or 10 -7 / ℃, whereas 10 -5 / ℃
Or it is as large as 10 -4 / ° C. When the polymer optical film made of such a polymer optical material is heated to about 300 ° C. and cured, and then cooled to room temperature, a mismatch of about 1% occurs between the polymer optical film and the substrate 1.

【0011】このミスマッチのために、高分子光学膜に
は引っ張り応力が生じ、それを少しでも緩和しようとし
て基板1を圧縮する形で高分子光学膜を形成した側に凹
状に反らせることとなる。すなわち、焼成直後の温度が
高い状態では、基板1と高分子光学膜とは殆ど反ってい
ることはない。室温まで冷却すると、反りが生ずる。図
2(a)(b)はこれを模式的に示しており、7は焼成
直後の高分子光学膜を、8は焼成後室温まで冷却した高
分子光学膜を示す。
Due to this mismatch, a tensile stress is generated in the polymer optical film, and the substrate 1 is bent in a concave shape toward the side where the polymer optical film is formed in a manner to compress the substrate 1 in an attempt to alleviate the stress. That is, when the temperature is high immediately after firing, the substrate 1 and the polymer optical film hardly warp. Upon cooling to room temperature, warpage occurs. FIGS. 2 (a) and 2 (b) schematically show this, where 7 is a polymer optical film immediately after baking, and 8 is a polymer optical film cooled to room temperature after baking.

【0012】また、加熱による重合・硬化ではなく、例
えば光照射により重合・硬化させた場合にも、重合反応
により高分子光学膜は収縮するため、同様に基板1との
間に応力が生じ、高分子光学膜は引っ張り応力を、基板
1は圧縮応力を受けることを認識すべきである。
In addition, when the polymer optical film is not polymerized and cured by heating but is polymerized and cured by light irradiation, for example, the polymer optical film shrinks due to the polymerization reaction, so that stress is similarly generated between the polymer optical film and the substrate 1. It should be recognized that the polymer optical film receives a tensile stress and the substrate 1 receives a compressive stress.

【0013】前述の従来の高分子光学材料を用いた光導
波路の構造において、第2の高分子光学膜まで形成・硬
化させて室温まで冷却した段階(光照射による重合・硬
化においては、重合反応終了後)では、実際には上述の
ように基板1の高分子光学膜を形成した側では、下部ク
ラッド2である第1の高分子光学膜および加工後にコア
層膜3となる第2の高分子光学膜の両者から圧縮応力を
受けて凹状に反っている(図3(a)参照)。
In the structure of the optical waveguide using the conventional polymer optical material described above, the step of forming and curing up to the second polymer optical film and cooling it to room temperature (in the polymerization and curing by light irradiation, the polymerization reaction At the end), actually, on the side of the substrate 1 where the polymer optical film is formed as described above, the first polymer optical film which is the lower clad 2 and the second high layer which becomes the core layer film 3 after processing. It receives a compressive stress from both of the molecular optical films and warps concavely (see FIG. 3A).

【0014】従来は、チャンネル導波路のコアリッジ5
以外の第2の高分子光学膜は、マーカ等を除いて殆どが
不要な部分であるとして除去されていた。すなわち、コ
ア部を含めて、加工後に残存する第2の高分子光学膜の
面積の加工前の面積に対する割合は、高々数%以下程度
であった。この不要とされる部分を除去することによ
り、基板1への圧縮応力は緩和され、基板1の反りは小
さくなる(図3(b)参照)。
Conventionally, a core ridge 5 of a channel waveguide is used.
Most of the second polymer optical film except for the marker was removed as an unnecessary portion except for a marker and the like. That is, the ratio of the area of the second polymer optical film remaining after processing including the core portion to the area before processing was at most about several percent or less. By removing the unnecessary portion, the compressive stress on the substrate 1 is reduced, and the warpage of the substrate 1 is reduced (see FIG. 3B).

【0015】基板1の反りが小さくなるということは、
高分子光学膜側から見れば、より強い引っ張り応力が生
ずることを意味する。加工後の第2の高分子光学膜は加
工前に比較して、さらに伸ばされることになる。さらに
伸ばされることに抗しきれずに、応力の集中するコアリ
ッジ5の下部と下部クラッド2の境目周辺にクラック9
が発生することがしばしばある(図3(c)参照)。
The fact that the warpage of the substrate 1 is reduced means that
When viewed from the polymer optical film side, it means that a stronger tensile stress is generated. The second polymer optical film after the processing is further elongated as compared with before the processing. Cracks 9 are formed around the boundary between the lower part of the core ridge 5 and the lower clad 2 where the stress is concentrated without being able to withstand further elongation.
Often occurs (see FIG. 3C).

【0016】クラック9の発生は、コアリッジ5を加工
する間にも、加工後にもさらには光導波路作製を終わっ
た後においても生ずることがある。クラック9が発生す
ると、光導波路の伝搬損失の増加や、光の閉じこめ不良
さらには信頼性の低下という問題点に至る。図3(d)
はクラック9の発生した光導波路の断面構造を模式的に
示すものである。
The crack 9 may be generated during the processing of the core ridge 5, after the processing, or even after the fabrication of the optical waveguide. When the crack 9 occurs, problems such as an increase in the propagation loss of the optical waveguide, poor light confinement, and a decrease in reliability occur. FIG. 3 (d)
1 schematically shows a cross-sectional structure of an optical waveguide in which cracks 9 have occurred.

【0017】本発明の目的は、このようなクラックの発
生という問題点に鑑み、高分子光学膜への応力の増加を
押さえることにより、クラックの発生を防止し、もっ
て、低損失で信頼性の高い光導波路を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to prevent the occurrence of cracks by suppressing an increase in stress on the polymer optical film in view of the problem of the occurrence of cracks, thereby achieving low loss and low reliability. It is to provide a high optical waveguide.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、上述の
クラック発生という問題点を解決するために、コアリッ
ジ加工の際に除去すべき不要とされる高分子光学膜の面
積を、漏話等の問題点が生じない範囲で極力小さくする
ことにより、基板から見た圧縮応力の解放を最小限度に
留めて基板の反りが小さくなるのを防ぎ、加工後のコア
リッジがさらに伸ばされることのないようにして、コア
リッジへの応力の増加を最小限度に留め、もってコアリ
ッジ下部におけるクラックの発生を防止するものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The gist of the present invention is to solve the above-mentioned problem of crack generation by determining the area of an unnecessary polymer optical film to be removed at the time of core ridge processing by crosstalk or the like. By minimizing the release of the compressive stress as seen from the substrate to prevent the substrate from warping, the core ridge after processing is prevented from being further extended by minimizing the release of the compressive stress as viewed from the substrate. Thus, an increase in stress on the core ridge is minimized, thereby preventing the occurrence of cracks below the core ridge.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態及び実
施例を詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments and examples of the present invention will be described below in detail.

【0020】前記のような目的を達成するために、本発
明の実施の形態では、例えば前述の従来技術と同様にし
て第2の高分子光学膜まで形成する。すなわち、まず、
シリコンやガラスの基板1上に、高分子光学膜となるべ
き高分子光学材料を溶剤等に溶解した溶液や、熱あるい
は光照射により重合して高分子光学膜となる液状の高分
子光学材料を例えばスピンコータにより塗布し、オーブ
ン中での加熱や光照射等により、溶剤を蒸発させたり、
重合させることにより硬化させて、光導波路の下部クラ
ッド2となるべき第1の高分子光学膜とする。
In order to achieve the above object, in the embodiment of the present invention, for example, up to the second polymer optical film is formed in the same manner as in the above-mentioned prior art. That is, first,
A solution in which a polymer optical material to be a polymer optical film is dissolved in a solvent or the like or a liquid polymer optical material to be polymerized by heat or light irradiation to be a polymer optical film is formed on a silicon or glass substrate 1. For example, by applying with a spin coater, and evaporating the solvent by heating or light irradiation in an oven,
The first polymer optical film which is to be cured by polymerization to become the lower clad 2 of the optical waveguide is obtained.

【0021】次に、下部クラッド2となるべき第1の高
分子光学膜まで形成した基板1上に、硬化後には前記下
部クラッド2よりもわずかに屈折率が大きい高分子光学
膜となるように調整された溶液をスピンコータにより塗
布して、第1の高分子光学膜と同様にしてオーブン中で
の加熱や光照射等により硬化させて光導波路のコア層膜
となるべき第2の高分子光学膜を形成する。ここまで
は、従来技術との差異はない。
Next, on the substrate 1 on which the first polymer optical film to be the lower clad 2 is formed, after curing, a polymer optical film having a refractive index slightly larger than that of the lower clad 2 is formed. The prepared polymer solution is applied by a spin coater and cured by heating in an oven or light irradiation in the same manner as the first polymer optical film to form a second polymer optical film to become a core layer film of the optical waveguide. Form a film. Up to this point, there is no difference from the prior art.

【0022】次に、本発明の要旨を図1を参照して説明
する。第2の高分子光学膜上に金属膜やレジスト膜等を
形成して、フォト工程およびエッチング等によりチャン
ネル導波路のコアリッジ5近傍の限られた部分(図1
(a)のギャップ11に相当)の金属膜やレジスト膜の
みを除去する。つまりコアリッジ5の両サイドの限られ
た部分の金属膜やレジスト膜のみを除去する。しかる
後、金属膜やレジスト膜をマスクにして、第2の高分子
光学膜をエッチング等により加工してチャンネル導波路
のコアリッジ5およびコアリッジへの応力の増加を緩和
する緩衝部10を得る。
Next, the gist of the present invention will be described with reference to FIG. A metal film, a resist film, or the like is formed on the second polymer optical film, and a limited portion of the channel waveguide near the core ridge 5 (FIG.
Only the metal film and the resist film (corresponding to the gap 11 in (a)) are removed. That is, only the metal film and the resist film in the limited portions on both sides of the core ridge 5 are removed. Thereafter, using the metal film or the resist film as a mask, the second polymer optical film is processed by etching or the like to obtain the core ridge 5 of the channel waveguide and the buffer portion 10 for alleviating an increase in stress on the core ridge.

【0023】最後に、チャンネル導波路のコアリッジ5
および前記緩衝部10上に残存する金属膜やレジスト膜
を除去し、下部クラッド2と同等の屈折率を有する上部
クラッド6となるべき第3の高分子光学膜を第1あるい
は第2の高分子光学膜と同様の手法により形成して応力
の増加を緩和する緩衝部を有する本発明の高分子光導波
路の形成を終わる(図1(b)参照)。
Finally, the core ridge 5 of the channel waveguide
And removing the metal film and the resist film remaining on the buffer section 10 and forming the third polymer optical film to be the upper clad 6 having the same refractive index as the lower clad 2 with the first or second polymer. The formation of the polymer optical waveguide of the present invention having a buffering portion formed by the same method as that of the optical film to reduce the increase in stress is completed (see FIG. 1B).

【0024】本発明の高分子光導波路の構造において
は、第2の高分子光学膜を加工するのにコアリッジ5お
よびマーカ等ごく一部を残して殆どの部分を除去すると
いう従来の構造と相違して、コアリッジ5近傍のごく一
部分(コアリッジ5の両サイドの一部分)のみを除去す
るだけであり、第2の高分子光学膜の殆どが残存するこ
とにより、基板1の反りが加工前後で殆ど変化せず、も
ってコアリッジ5への応力増加を緩和できるという利点
がある。
The structure of the polymer optical waveguide of the present invention is different from the conventional structure in which the core ridge 5 and most of the marker and the like are removed and almost all portions are removed in processing the second polymer optical film. Then, only a very small portion near the core ridge 5 (part of both sides of the core ridge 5) is removed, and most of the second polymer optical film remains. There is an advantage that the stress does not change and the stress on the core ridge 5 can be reduced.

【0025】上記構造において、どのような緩衝部10
を残すかに関しては、光導波路のコアリッジ5から緩衝
部10への光の漏れだしがなければ、基本的にはできる
だけ広い面積にわたって残すことが好ましい。また、第
2の高分子光学膜をエッチングするのに、第1の高分子
光学膜の深さにまでエッチングすることなく、光を閉じ
こめるのに問題がなければ、エッチング除去されるべき
部分の第2の高分子光学膜の下部の一部を残すことは、
応力を緩和する点からさらに好ましい。
In the above structure, what kind of buffer 10
Is preferably left over as large an area as possible unless light leaks from the core ridge 5 of the optical waveguide to the buffer portion 10. Further, if there is no problem in confining light without etching to the depth of the first polymer optical film when etching the second polymer optical film, the second portion of the portion to be etched away is removed. Leaving a part of the lower part of the polymer optical film of 2,
It is more preferable from the viewpoint of relaxing stress.

【0026】また、本発明による光導波路の構造は、特
に高分子光導波路においては、クラックの発生を防止す
るという利点が最も大きいが、応力の増加を押さえるこ
とから応力に伴う偏波依存損失の改善に資することを忘
れてはならない。これは、例えば、石英導波路に対して
も言えることである。
The structure of the optical waveguide according to the present invention has the greatest advantage of preventing the occurrence of cracks, particularly in a polymer optical waveguide. However, since the increase in stress is suppressed, the polarization dependent loss accompanying the stress is reduced. Don't forget to contribute to improvement. This is also true for, for example, quartz waveguides.

【0027】[0027]

【実施例】次に実施例を説明する。片面研磨でおよそ
0.5μmの厚さの熱酸化膜のついた0.5mm厚の4
インチシリコン基板((100)方位)を用意して、フ
ッ素化ポリイミドからなる3次元埋め込み型光導波路の
作製を行った。まず、あらかじめ熱酸化膜表面をプラズ
マ等により改質したり、あるいはポリイミドワニス等の
塗布およびキュアによりフッ素化ポリイミドとの接着性
の改善を行っておくことが好ましい。
Next, an embodiment will be described. 0.5 mm thick 4 with thermal oxide film about 0.5 μm thick by single side polishing
An inch silicon substrate ((100) orientation) was prepared, and a three-dimensional embedded optical waveguide made of fluorinated polyimide was manufactured. First, it is preferable to previously modify the surface of the thermal oxide film by plasma or the like, or to improve the adhesiveness with the fluorinated polyimide by applying and curing a polyimide varnish or the like.

【0028】フッ素化ポリアミド酸溶液をおよそ7μm
の厚さにスピンコータにより上記シリコン基板上に塗布
し、オーブン中で加熱することにより下部クラッド層と
した。加熱温度はポリアミド酸が重合してポリイミドと
なるのに十分な300℃以上とするのが好ましく、ま
た、できれば、窒素等の不活性ガスを導入しながら行う
とさらに好ましい。
Approximately 7 μm of the fluorinated polyamic acid solution
Was coated on the silicon substrate by a spin coater and heated in an oven to form a lower clad layer. The heating temperature is preferably 300 ° C. or higher, which is sufficient for the polyamic acid to be polymerized into a polyimide, and more preferably, while introducing an inert gas such as nitrogen.

【0029】下部クラッドの厚さは、特に7μmである
必要はなく、光の閉じこめに必要にして十分な厚さであ
れば問題はない。例えば、5μm程度でもまた10μm
以上あっても良い。
The thickness of the lower cladding is not particularly required to be 7 μm, and there is no problem as long as it is necessary and sufficient to confine light. For example, about 5 μm and 10 μm
There may be more.

【0030】次に、下部クラッド上に、加熱重合の後に
は下部クラッドに比較して通信波長領域(1.3乃至
1.55μm波長)においてわずかに屈折率が大きくな
るように調整されたフッ素化ポリアミド酸溶液をおよそ
7μmの厚さにスピンコートしてオーブン中で加熱・キ
ュアしてコア層膜とした。コア層膜の膜厚はクラッドと
の屈折率差を勘案して決める必要があることは言うまで
もない。
Next, on the lower clad, a fluorinated substance adjusted so that the refractive index in the communication wavelength region (1.3 to 1.55 μm wavelength) becomes slightly larger than that of the lower clad after heat polymerization. A polyamic acid solution was spin-coated to a thickness of about 7 μm, heated and cured in an oven to form a core layer film. Needless to say, the thickness of the core layer film needs to be determined in consideration of the refractive index difference from the cladding.

【0031】このようにして形成したコア層膜の上にコ
アリッジを加工するための金属マスクを形成した。金属
マスクの材料はポリイミド材料とのドライエッチングの
選択比が大きいものであればどのようなものでも良く、
金属マスクそのものがドライエッチングにより容易に加
工できるチタン、ニオブ、モリブデン、タンタル等が特
に好ましいが、銅、クロム、アルミニウム、マグネシウ
ム、金、銀、白金等でも問題はない。
A metal mask for processing a core ridge was formed on the core layer film thus formed. The material of the metal mask may be any material as long as the selectivity of dry etching with the polyimide material is large,
Titanium, niobium, molybdenum, tantalum, etc., which can easily process the metal mask itself by dry etching, are particularly preferred, but copper, chromium, aluminum, magnesium, gold, silver, platinum and the like do not pose any problem.

【0032】金属マスクの加工は、フォトプロセスによ
り金属膜上にレジストパターンを形成しておいて、その
レジストパターンをマスクとして金属膜を反応性イオン
エッチングやイオンビームエッチング等により不要な部
分を除去することにより行うことができる。
In the processing of the metal mask, a resist pattern is formed on the metal film by a photo process, and unnecessary portions of the metal film are removed by reactive ion etching or ion beam etching using the resist pattern as a mask. It can be done by doing.

【0033】ところで、本願発明においては、図1に示
すように、コアリッジ5の周辺のみのコア層膜を除去す
るが、コアリッジ5とコアリッジ5に近接する緩衝部1
0との距離いわゆるギャップ11は、次の条件を勘案し
て決定すればよい。
In the present invention, as shown in FIG. 1, only the core layer film around the core ridge 5 is removed, but the core ridge 5 and the buffer 1 near the core ridge 5 are removed.
The distance from zero, so-called gap 11, may be determined in consideration of the following conditions.

【0034】まず、光導波路のコアとクラッドの屈折率
差によりギャップ11の最小値は異なるものとなるが、
少なくともコアリッジ5から緩衝部10への導波光の漏
れだしがないこと。次に、ギャップ11があることによ
るコアリッジ側壁およびギャップ底面の加工形状が良好
となる程度のギャップであることすなわち過剰損失を生
じない程度のギャップ11であること。さらに、上部ク
ラッド6の形成時に泡やボイドを生じない程度のギャッ
プ11であること。少なくとも、以上の3点を考慮して
決める必要がある。
First, the minimum value of the gap 11 differs depending on the refractive index difference between the core and the clad of the optical waveguide.
At least there is no leakage of the guided light from the core ridge 5 to the buffer portion 10. Next, the gap 11 should be such that the processed shape of the core ridge side wall and the gap bottom surface due to the presence of the gap 11 is good, that is, the gap 11 should not cause excessive loss. Further, the gap 11 is such that bubbles and voids are not generated when the upper clad 6 is formed. It is necessary to determine at least the above three points.

【0035】これらを満足できれば、膜への応力を緩和
するにはギャップ11は小さいことが好ましく、クラッ
クの防止が困難な高分子光学材料に関してはできること
なら3μm以下まで小さくすべきである。
If these conditions can be satisfied, the gap 11 is preferably small in order to alleviate the stress on the film. For polymer optical materials in which cracks are difficult to prevent, the gap 11 should be reduced to 3 μm or less if possible.

【0036】しかし、現実的には、技術と歩留まり、マ
スク合わせ等の観点からさらには高分子光学膜への応力
の緩和の効果が十分でありさえすれば、5μm以上例え
ば50μm程度あるいはそれ以上であっても問題はな
い。また、言うまでもないことであるが、ギャップは光
導波路チップ上で一様である必要はない。例えばコア部
同士を近接させるところでは、それを優先して緩衝部は
それらの外側とすればよい。
However, in practice, from the viewpoints of technology, yield, mask alignment, etc., if the effect of alleviating the stress on the polymer optical film is sufficient, it is 5 μm or more, for example, about 50 μm or more. There is no problem. Needless to say, the gap does not need to be uniform on the optical waveguide chip. For example, where the core portions are brought close to each other, the buffer portion may be set outside the core portions with priority.

【0037】このようにして決めたギャップで隔てられ
た構造のコア部と緩衝部を有するコア層膜の加工を前述
の金属マスクを介して、ドライエッチングにより行っ
た。発明の実施の形態の欄で述べた通り、エッチング深
さは必ずしも下部クラッドまで及ぶ必要はない。コア層
膜の加工後、金属マスクをドライエッチングやウェット
エッチング等により除去した。その後、下部クラッドと
同等のフッ素化ポリアミド酸溶液を用いてスピンコー
ト、加熱によりおよそ10μm程度の厚さの上部クラッ
ドを形成して、本願発明の高分子光導波路の作製を終わ
った。
The processing of the core layer film having the core part and the buffer part having the structure separated by the gap determined in this way was performed by dry etching through the above-mentioned metal mask. As described in the section of the embodiment of the invention, the etching depth does not necessarily need to reach the lower clad. After the processing of the core layer film, the metal mask was removed by dry etching, wet etching, or the like. Thereafter, an upper clad having a thickness of about 10 μm was formed by spin coating using a fluorinated polyamic acid solution equivalent to that of the lower clad and heating to complete the production of the polymer optical waveguide of the present invention.

【0038】このようにして作製した光導波路には、ク
ラックは全く見られなかった。一方、緩衝部を設けない
従来の構造の光導波路をコア層膜を加工するためのマス
クパターン以外は同一にして作製したところ、コアリッ
ジ下部と下部クラッドとの間にクラックが発生している
箇所が多数見られた。
No crack was observed in the optical waveguide thus manufactured. On the other hand, when an optical waveguide having a conventional structure without a buffer portion was manufactured in the same manner except for a mask pattern for processing a core layer film, a portion where cracks occurred between a lower portion of a core ridge and a lower clad was found. Many were seen.

【0039】さらに、フッ素化ポリイミド以外の各種高
分子光学材料例えばシリコーン樹脂、PMMA、UV硬
化樹脂等を用いて同様の光導波路を作製してみたが、本
願発明の構造についてはクラックの発生は見られず、従
来の構造については、少なくとも複数箇所でクラックの
発生が見られた。
Further, similar optical waveguides were manufactured using various polymer optical materials other than fluorinated polyimide, for example, silicone resin, PMMA, UV curable resin and the like. No cracks were found in at least a plurality of locations in the conventional structure.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コアリッジ加工の際に除去すべき不要とされる高分子光
学膜の面積を、漏話等の問題点が生じない範囲で極力小
さくすることにより、基板から見た圧縮応力の解放を最
小限度に留めて基板の反りが小さくなるのを防ぎ、加工
後のコアリッジがさらに伸ばされることのないようにし
て、コアリッジへの応力の増加を最小限度に留め、もっ
てコアリッジ下部におけるクラックの発生のない光導波
路を提供することができる。
As described above, according to the present invention,
By minimizing the area of unnecessary polymer optical film that should be removed during core ridge processing as long as problems such as crosstalk do not occur, release of compressive stress seen from the substrate is minimized. Providing an optical waveguide free from cracks under the core ridge by preventing the warpage of the substrate from becoming small and preventing the core ridge after processing from being further stretched, minimizing the increase in stress on the core ridge. can do.

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

【図1】本発明による光導波路の作製工程を示す模式
図。
FIG. 1 is a schematic view showing a manufacturing process of an optical waveguide according to the present invention.

【図2】基板と高分子光学膜とのミスマッチによる基板
の反りが生ずる状態を示す模式図。
FIG. 2 is a schematic view showing a state in which the substrate is warped due to a mismatch between the substrate and the polymer optical film.

【図3】応力に伴うクラックの発生を示す模式図。FIG. 3 is a schematic view showing generation of cracks due to stress.

【図4】従来の高分子光導波路の作製工程を示す模式
図。
FIG. 4 is a schematic view showing a process for manufacturing a conventional polymer optical waveguide.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 下部クラッド 3 コア層膜 4 レジストまたは金属マスク 5 コアリッジ 6 上部クラッド 7 焼成直後の高分子光学膜 8 焼成後室温まで冷却した高分子光学膜 9 クラック 10 緩衝部 11 ギャップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Lower clad 3 Core layer film 4 Resist or metal mask 5 Core ridge 6 Upper clad 7 Polymer optical film immediately after baking 8 Polymer optical film cooled to room temperature after baking 9 Crack 10 Buffer section 11 Gap

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 疋田 真 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 圓佛 晃次 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 丸野 透 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 林田 尚一 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 栗原 隆 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2H047 KA04 PA02 PA24 PA28 TA00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Makoto Hikita 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Within Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Koji Enbutsu 2-3-3, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo No. 1 Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Toru Maruno 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Shoichi Hayashida Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo 2-3-1, Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Takashi Kurihara 2-3-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term within Nippon Telegraph and Telephone Corporation 2H047 KA04 PA02 PA24 PA24 PA28 TA00

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板と、 前記基板上に第1の高分子光学材料を塗布してから硬化
させてなる、第1の高分子光学膜である下部クラッド
と、 前記下部クラッド上に第2の高分子光学材料を塗布して
から硬化させてなる、第1の高分子光学膜よりも屈折率
が大きい第2の高分子光学膜に対して、コアリッジとな
る部分の両サイドにコアリッジからの光の漏れ出しを防
止するギャップを形成する除去加工をすることにより、
第2の高分子光学膜のうち残存した部分により構成され
るコアリッジ及び緩衝部と、 除去加工後の前記第2の高分子光学膜上に、第3の高分
子光学材料を塗布してから硬化させてなる、第1の高分
子光学膜と屈折率が等しい第3の高分子光学膜である上
部クラッドとを有することを特徴とする光導波路。
1. A substrate, a lower polymer cladding that is a first polymer optical film formed by applying and curing a first polymer optical material on the substrate, and a second clad on the lower clad. The light from the core ridge is applied to both sides of the portion serving as the core ridge for the second polymer optical film having a higher refractive index than the first polymer optical film, which is formed by applying and curing the polymer optical material. By forming a gap to prevent leakage of
A core ridge and a buffer portion formed by the remaining portion of the second polymer optical film; and a third polymer optical material applied on the second polymer optical film after the removal processing, followed by curing. An optical waveguide comprising a first polymer optical film and an upper clad as a third polymer optical film having the same refractive index.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004295118A (en) * 2003-03-12 2004-10-21 Sanyo Electric Co Ltd Optical waveguide
US6847772B2 (en) 2002-02-14 2005-01-25 Fujitsu Limited Planar optical waveguide device
US6852563B1 (en) 2004-01-21 2005-02-08 Lumera Corporation Process of fabricating electro-optic polymer devices with polymer sustained microelectrodes
US6937811B2 (en) 2002-11-19 2005-08-30 Lumera Corporation Polymer waveguide devices incorporating electro-optically active polymer clads
WO2005116705A1 (en) * 2004-05-27 2005-12-08 Omron Corporation Optical divider and manufacturing method thereof
US7125949B2 (en) 2004-01-21 2006-10-24 Lumera Corporation Fluorinated sol-gel electro-optic materials, process for producing same, and devices therefrom
US7241394B2 (en) 2004-01-21 2007-07-10 Lumera Corporation Process of fabricating polymer sustained microelectrodes
US7250712B2 (en) 2004-01-21 2007-07-31 Lumera Corporation Polymer sustained microelectrodes
US7561774B2 (en) 2003-03-12 2009-07-14 Sanyo Electric Co., Ltd. Optical waveguide
US8442360B2 (en) 2008-11-05 2013-05-14 Gigoptix, Inc. Intrinsically low resistivity hybrid sol-gel polymer clads and electro-optic devices made therefrom

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6847772B2 (en) 2002-02-14 2005-01-25 Fujitsu Limited Planar optical waveguide device
US7206490B2 (en) * 2002-11-19 2007-04-17 Lumera Corporation Electro-optic polymer waveguide devices incorporating organically modified sol-gel clads
US6937811B2 (en) 2002-11-19 2005-08-30 Lumera Corporation Polymer waveguide devices incorporating electro-optically active polymer clads
US7330631B2 (en) 2002-11-19 2008-02-12 Lumera Corporation Electro-optic polymer waveguide devices incorporating organically modified sol-gel clads
JP2004295118A (en) * 2003-03-12 2004-10-21 Sanyo Electric Co Ltd Optical waveguide
US7561774B2 (en) 2003-03-12 2009-07-14 Sanyo Electric Co., Ltd. Optical waveguide
US6852563B1 (en) 2004-01-21 2005-02-08 Lumera Corporation Process of fabricating electro-optic polymer devices with polymer sustained microelectrodes
US7125949B2 (en) 2004-01-21 2006-10-24 Lumera Corporation Fluorinated sol-gel electro-optic materials, process for producing same, and devices therefrom
US7241394B2 (en) 2004-01-21 2007-07-10 Lumera Corporation Process of fabricating polymer sustained microelectrodes
US7250712B2 (en) 2004-01-21 2007-07-31 Lumera Corporation Polymer sustained microelectrodes
WO2005116705A1 (en) * 2004-05-27 2005-12-08 Omron Corporation Optical divider and manufacturing method thereof
US7335875B2 (en) 2004-05-27 2008-02-26 Omron Corporation Optical branching unit, and method of manufacturing the same
US8442360B2 (en) 2008-11-05 2013-05-14 Gigoptix, Inc. Intrinsically low resistivity hybrid sol-gel polymer clads and electro-optic devices made therefrom

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