JP2003512645A - 位置合せマーカーを備えた光部品及びその製造方法 - Google Patents
位置合せマーカーを備えた光部品及びその製造方法Info
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Abstract
Description
スまたはシリコン基板上に光導波路と位置合せマーカーとが形成された光部品の
製造方法及び光部品に関する。
トダイオードやレーザダイオード等の光学素子との接続、即ち光路合わせがその
性能に大きく影響する。また、上記光送受信モジュールでは直接光ケーブルと光
学素子とを接続するのではなく、基板上に形成した光導波路を介して接続するも
のが多い。従って、光導波路を形成した基板に、各光学素子または光ファイバと
の位置合わせのためのマーカーを例えば基板の四隅に形成している。
わせされている必要があり、従来は光導波路と位置合せマーカーとを別々に形成
することから各パターニング用のマスクの位置合わせを高精度に行う必要があり
、これに高い技術を必要とし、作業が複雑になると共に高価な露光装置等が必要
となるという問題があった。
時に段差部で生じた空隙(ボイド)や内部応力を除去するために熱処理を行うこ
とがあるが、その際上記光導波路形成に用いられる材料(例えばクラッド層に用
いられるガラス)と、位置合わせマーカーに用いられる材料(例えば金属)とが
異なることから、マーカーの形状によってはその熱膨張率の差により両者間にク
ラックを生じる虞があり、これにより部品の信頼性または製造歩留まりが低下す
るという問題もあった。
は、同一基板上に光導波路と位置合せマーカーとを形成してなる光部品の製造を
容易にすることにある。
とにある。
コストに形成し得るようにすることにある。
カーとが形成された光部品の製造方法であって、基板上に下側クラッド層を前記
基板上に形成する過程と、前記下側クラッド層とは異なる屈折率を有するコア層
を前記下側クラッド層上に形成する過程と、前記コア層をパターニングして所定
の形状のコアを形成する過程と、前記下側クラッド層と同様の屈折率を有す上側
クラッド層を前記コア層及び下側クラッド層上に形成する過程と、前記基板上に
て位置が画定されるように、前記基板上の層をパターニングすることを含む過程
として、位置合せマーカーを形成する過程とを有し、前記コア及び位置合せマー
カーの前記パターニングが、共通のマスクを用いて行われることを特徴とする光
部品の製造方法を提供することにより達成される。
と、前記下側クラッド層とは異なる屈折率を有し、前記下側クラッド層上にパタ
ーン化されて形成されたコアと、前記下側クラッド層と同様の屈折率を有し、前
記コア層及び下側クラッド層上に形成された上側クラッド層と、前記コアと同じ
層レベルの層上に形成された金属化パッチを含む位置合せマーカーとを有するこ
とを特徴とする光部品が実現するが、共通のマスクを用いてコア及び位置合せマ
ーカーをパターニングすることから、コアと位置合せマーカーとの位置関係を極
めて正確にかつ簡単に定めることができる。
る前記過程が、前記コア層上に金属化層を形成する過程を有するものとし、前記
位置合せマーカーが、前記金属化パッチの下側に同形に設けられ、前記コアと同
じ層レベルに設けられたランド領域を有するものとすると良い。
程が、レジスト層を形成し、前記共通のマスクを用いて前記レジスト層をパター
ニングする過程と、前記金属化層及び前記コア層を選択的に除去する過程とを有
するものとすることにより容易に実現することができる。
ーカーを外囲するように前記コア層にマーカー溝を形成する過程を有するものと
することにより、前記位置合せマーカーの外周を明瞭に画定することができ、更
に前記環状マーカー溝が、前記コアと同じ層レベルに設けられた層により外囲さ
れていることとすることにより、位置合せマーカーの近傍の外側クラッド層の外
面を容易に平坦化し、当該光部品をベースにマウントする際に、良好な基準面を
提供することができる。
位置合せマーカーが、R形状をなす角部を有し、或いは曲線的な輪郭を有するも
のとすると良い。更に、前記基板が石英ガラスのように概ね透明な材料からなる
ものであれば、前記位置合せマーカーが、前記基板の裏側から認識することがで
き、当該光部品をベースにマウントする際に、位置決めを容易に行うことができ
る。
この光送受信モジュールは、シリコン基板からなるベース1上にフォトダイオー
ド2、レーザダイオード3及び本発明に基づく光部品としての光導波路ユニット
4を搭載し、この光導波路ユニット4の端面に図示されない光ファイバの端面を
整合させて取り付けるようになっている。
上にコア6及び上側クラッド層7を形成したものである。また、基板5の四隅に
はベース1上に設けられた図示外の対応マーカーとの位置合わせのために、4つ
の位置合わせマーカー8が形成されている。尚、光導波路ユニット4の上側クラ
ッド層7側の面4aがベース1に対して当接するように両者が組み合わされる。
膜6’上に例えばクロム等の金属からなる膜8’を形成し、コア6のパターニン
グ時に、その周囲のコア膜6’及びクロム膜8’を除去してマーカー溝9を形成
し、これにより位置合わせマーカー8を略方形に形成したものからなる。ここで
、マーカー8の表面を金属とすることにより、画像処理等で認識する際に反射率
の関係から識別し易くなる。
)や内部応力を除去するために熱処理を行うが、そのとき、位置合わせマーカー
8を構成するクロム膜8’と、その下層のコア6を構成する例えばSiO2から
なる膜6’及び同じくSiO2からなる上側クラッド層7との間の熱膨張率の差
により生じる応力が位置合わせマーカー8の角部8aへ集中することでクラック
が発生することが懸念される。そこで、本構成では位置合わせマーカー8の各角
部8aをR形状としている。これにより角部8aでのクラックの発生を防止して
いる。また、マーカー溝9があることにより、この溝で位置合わせマーカー8の
金属膜とクラッド層7との熱膨張率の差を吸収する効果も得られる。更にマーカ
ー溝9の4隅をもR形状とすることで、その隅部への応力集中も防止している。
したが、位置合わせマーカー8の形状自体を変え、輪郭を曲線状とすることでも
応力の集中によるクラックの発生を防止でき、長円形または楕円形としても良く
、例えば図5に示すように円形とすることで一層効率的に応力を分散できる。
h)〜(m)及び図8(n)〜(s)を参照して説明する。この場合、基板5は
石英ガラスからなり、それ自体が下側クラッド層をなす。下側クラッド層即ち基
板5の上に、コア6を構成するべきコア膜6’を成膜し、更にその表面にクロム
膜8’を成膜する(図6(a))。クロム膜8’は、後に位置合わせマーカーの
一部として必要となるもので、少なくとも光導波路として機能する部分から除去
する(図6(b))。所望に応じて、クロム膜8’を位置合わせマーカーが形成
されるべき部分にのみ成膜するようにしても良い。図6(b)では、クロム膜8
’が除去された領域をA、クロム膜8’が残された領域をBとして示している。
図6(c))、更に、その上からフォトレジスト13を塗布する(図6(d))
。次に1つの共通のマスク11を用いて(図6(e))、コア6、位置合わせマ
ーカー8の形状にフォトレジスト13をパターニングする(図6(f))。続い
て、次に、パターニングされたフォトレジスト13をマスクとして、保護膜10
を選択的に除去する(図6(g))。このとき、領域Bに於けるマーカー溝9の
外側部分は、位置合わせや光導波路の機能を実現する上で不要であるが、この部
分の保護膜10が残るようにしている。これは、後記するように、ベース1に当
接するべき光導波路ユニット4の面が後出のステップにより容易に平坦面とする
ことができるようにするためである。
グにより選択的に除去し、(図7(h))、続いてフォトレジスト13を除去す
る(図7(i))。次に、保護膜10をマスクとして、コア膜6’をドライエッ
チングにより選択的に除去し、コア6のパターンを形成する。(図7(j))こ
のようにして、同時に位置合わせマーカー8の周囲もエッチングにより除去され
、環状のマーカー溝9が形成される。このとき、位置合わせマーカー8は、領域
Bに設けられた環状のマーカー溝9により外囲されたランド領域として形成され
る。続いて、保護膜10が除去される(図7(k))。
ーニングし(図7(l))、位置合わせマーカー8以外の部分からクロム膜8’
をウェットエッチングにより除去し(図7(m))、フォトレジスト15を除去
する(図8(n))。
全面に渡って形成する(図8(o))。これにより、光導波路としての構成が完
成する。図1に示されるように、ベース1には、概略の位置合わせ用の縦方向溝
1aが設けられており、光導波路ユニットの上側クラッド層7側の対応面4aに
設けられた対応突部14をガイドし得るようになっている。以下に、この対応突
部14の形成方法を説明する。
対応突部14の形状に基づくパターニングを行い(図8(q))、更に保護膜1
2をマスクとして上側クラッド層7をドライエッチングして、段差部7aを有す
るクラッド層7を形成し(図8(r))、保護膜12を除去する(図8(s))
。このようにして、このようにして、対応突部14が、左右のクラッド層段差部
7aにより画定される。このとき、段差部7aの両外側のクラッド層7の面が、
ベース1の対向面に当接し、光導波路ユニットの上下方向の位置決めが達成され
る。前記したように、位置合わせマーカー8及びその周囲が、細幅のマーカー溝
以外では平坦であることから、上側クラッド層7の表面の平滑度が元々良好であ
ることから、比較的浅いドライエッチングにより、対応突部14及び当接面が確
保される。
オード2、レーザダイオード3等を搭載し、図示されない光ファイバを整合させ
て光送受信モジュールが完成する。
光導波路のコアと位置合わせマーカーとの形成時の位置合わせを同一の過程で行
うことで、高い技術や高価な露光装置等を必要とすることなく、コアと位置合わ
せマーカーとの位置精度が向上する。
可能である。その場合、下側クラッド層或いはバッファ層をシリコン基板上に設
け、その上にコアを形成することになるが、シリコン基板が不透明であることか
ら、位置合せマーカーを、上側クラッド層から認識するような使用方法を採用す
ることになる。
形成された光部品に於いて、位置合せマーカーを正確にかつ低コストに形成し得
るようにし、光部品の信頼性或いは製造歩留まりを向上することができ、産業上
の利用価値が高い。
である。
。
テップ(a)〜(s)を示す工程図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 共通の基板上に光導波路と位置合せマーカーとが形成され
た光部品の製造方法であって、 基板上に下側クラッド層を前記基板上に形成する過程と、 前記下側クラッド層とは異なる屈折率を有するコア層を前記下側クラッド層上
に形成する過程と、 前記コア層をパターニングして所定の形状のコアを形成する過程と、 前記下側クラッド層と同様の屈折率を有す上側クラッド層を前記コア層及び下
側クラッド層上に形成する過程と、 前記基板上にて位置が画定されるように、前記基板上の層をパターニングする
ことを含む過程として、位置合せマーカーを形成する過程とを有し、 前記コア及び位置合せマーカーの前記パターニングが、共通のマスクを用いて
行われることを特徴とする光部品の製造方法。 - 【請求項2】 位置合せマーカーを形成する前記過程が、前記コア層上に
金属化層を形成する過程を有することを特徴とする請求項1に記載の光部品の製
造方法。 - 【請求項3】 前記コア及び位置合せマーカーをパターニングする前記過
程が、レジスト層を形成し、前記共通のマスクを用いて前記レジスト層をパター
ニングする過程を有することを特徴とする請求項2に記載の光部品の製造方法。 - 【請求項4】 前記コア及び位置合せマーカーをパターニングする前記過
程が、更に前記金属化層及び前記コア層を選択的に除去する過程を有することを
特徴とする請求項3に記載の光部品の製造方法。 - 【請求項5】 前記位置合せマーカーをパターニングする前記過程が、前
記位置合せマーカーをを外囲するマーカー溝を形成する過程を有することを特徴
とする請求項4に記載の光部品の製造方法。 - 【請求項6】 前記位置合せマーカーが、R形状をなす角部を有し、或い
は曲線的な輪郭を有することを特徴とする請求項4に記載の光部品の製造方法。 - 【請求項7】 前記基板が概ね透明な材料からなることにより、前記位置
合せマーカーが、前記基板の裏側から認識されるべく適合されていることを特徴
とする請求項1に記載の光部品の製造方法。 - 【請求項8】 共通の基板上に光導波路と位置合せマーカーとが形成され
た光部品であって、 基板と、 前記基板上に形成上に形成された下側クラッド層と、 前記下側クラッド層とは異なる屈折率を有し、前記下側クラッド層上にパター
ン化されて形成されたコアと、 前記下側クラッド層と同様の屈折率を有し、前記コア層及び下側クラッド層上
に形成された上側クラッド層と、 前記コアと同じ層レベルの層上に形成された金属化パッチを含む位置合せマー
カーとを有することを特徴とする光部品。 - 【請求項9】 前記位置合せマーカーが、前記金属化パッチの下側に同形
に設けられ、前記コアと同じ層レベルに設けられたランド領域を有することを特
徴とする請求項8に記載の光部品。 - 【請求項10】 前記位置合せマーカーが、環状マーカー溝に外囲され、
該環状マーカー溝が、前記コアと同じ層レベルに設けられた層により外囲されて
いることを特徴とする請求項9に記載の光部品。 - 【請求項11】 前記位置合せマーカーが、R形状をなす角部を有し、或
いは曲線的な輪郭を有することを特徴とする請求項10に記載の光部品。 - 【請求項12】 前記基板が概ね透明な材料からなることにより、前記位
置合せマーカーが、前記基板の裏側から認識されるべく適合されていることを特
徴とする請求項8に記載の光部品。
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