JP2004109979A - Method of manufacturing optical component - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを備えた光部品の製造方法に関するものである。
【0002】
【背景技術】
光部品の一種である光スイッチの一例を図5(a)に示す模式的な分解図により説明する。光スイッチ1は、例えばシリコンの半導体基板2と、例えばガラスの上部基板3と、例えばガラスの下部基板4とから成る三層構造を備えている。
【0003】
半導体基板2におけるほぼ中央部には、凹部5と、凹部5の内部空間にミラー6とが形成されている。なお、図5(a)では、分かり易くするために凹部5の上方側にミラー6が配置されているが、実際には、ミラー6は凹部5の内部に収容されている。
【0004】
ミラー6は、後述するミラー駆動手段7によって変位制御可能に形成される。ミラー6は、半導体基板2をMEMS(MicroElectroMechanical Systems)技術等により微細加工して形成されたミラー基部の表面に、例えばAu等の反射膜を設けることによって形成される。
【0005】
半導体基板2の表面側には、半導体基板2の端縁部から凹部5に至る4本の光ファイバ配置用溝部8が、十文字形状に配置形成されている。各光ファイバ配置用溝部8には、それぞれ、光ファイバ10の先端部が配置される。さらに、半導体基板2の表面側の光ファイバ配置用溝部8を避けた領域には、ミラー6を変位駆動させるためのミラー駆動手段7が形成される。
【0006】
ミラー駆動手段7の一例を図6に示す。この例のミラー駆動手段7は、半導体基板2を微細加工して形成される。ミラー駆動手段7は、半導体基板2に固定された櫛歯形状の固定電極12と、半導体基板2から浮いた状態に形成され固定電極12と間隔を介して噛み合う櫛歯形状の可動電極13と、半導体基板2の固定部14に両端部が接続された梁15a,15bと、これら梁15a,15bと可動電極13とミラー6を連結する梁16とから構成されている。このミラー駆動手段7では、外部の電圧印加手段(図示せず)によって、固定電極12と可動電極13間に電圧を印加すると、その電圧印加によって、固定電極12と可動電極13間に静電引力が発生する。これにより、梁15a,15bが撓んで可動電極13が固定電極12側に引き寄せられ、梁16が図のA方向に変位して、ミラー6が変位する。
【0007】
なお、図5に示す光スイッチ1を構成する上部基板3において光ファイバ配置用溝部8に対向する部分には、凹部18が形成されており、光ファイバ配置用溝部8から上側に食み出した光ファイバ10の先端上部が凹部18内に収容される。
【0008】
光スイッチ1では、図5(b)に示すように、4本の光ファイバ10(101〜104)の十文字状配置の中心部にミラー6が位置する場合には、例えば、光ファイバ101を伝搬してきた光は、光ファイバ101の先端面から出射しミラー6によって反射する。そして、その反射光は、反射先の隣の光ファイバ104の先端面に進入し、光ファイバ104を通って外部に出射される。また同様に、光ファイバ102を伝搬してきた光は、光ファイバ102の先端面から出射しミラー6によって反射して、反射先の隣の光ファイバ103の先端面に進入し、光ファイバ103を通って外部に出射される。
【0009】
また、図5(c)に示すように、ミラー駆動手段7によってミラー6が4本の光ファイバ10(101〜104)の十文字状配置の中心部から退避している場合には、例えば、光ファイバ101を伝搬してきた光は、光ファイバ101の先端面から出射し、当該光ファイバ101の先端面と対向して配置された光ファイバ103の先端面に進入し、光ファイバ103を通って外部に出射される。また同様に、光ファイバ102を伝搬してきた光は、光ファイバ102の先端面から出射し、当該光ファイバ102の先端面と対向して配置された光ファイバ104の先端面に進入し、光ファイバ104を通って外部に出射される。
【0010】
このように、光スイッチ1では、ミラー駆動手段7によるミラー6の変位制御によって、4本の光ファイバ10(101〜104)の光接続の組み合わせを切り換えることができる。
【0011】
このような光スイッチ1は例えば次に示すように製造される。例えばシリコンの半導体親基板と、例えばガラスの下部親基板とを陽極接合する。その後、半導体親基板の表面にマトリックス状に複数の光スイッチ形成領域部を定め、各光スイッチ形成領域部にそれぞれ微細加工を利用して凹部5とミラー6とミラー駆動手段7と光ファイバ配置用溝部8を形成する。そして、半導体親基板と下部親基板から成る接合体を光スイッチ形成領域部の境界線の位置で切断し、各光スイッチ形成領域部毎に分離する。なお、接合体の切断には、ダイシング装置等が用いられる。
【0012】
この後に、分離された各光スイッチ形成領域部の半導体基板2の光ファイバ配置用溝部8に、光ファイバ10の先端部を配置する。その後、半導体基板2の上部に、凹部18が予めエッチング形成された上部基板3が、接着剤を用いて固定される。
【0013】
【特許文献1】
特開平11−119123号公報
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光スイッチ1の製造工程では、半導体親基板と下部親基板との接合体から分離した各光スイッチ形成領域部の半導体基板2の上側に1つずつ上部基板3を固定しなければならなかった。通常使用される光ファイバ10の直径は125μmと極めて細いことからも分かるように、分離された半導体基板2は微細なものであり、この微細な半導体基板2に上部基板3を固定することは時間と手間が掛かり、作業性が非常に悪いという問題がある。
【0015】
また、半導体基板2と上部基板3を接着剤で固定するため、半導体基板2と上部基板3の接合強度は満足できるものではなかった。さらに、半導体基板2と上部基板3を接続するための接着剤が半導体基板2の凹部5内に入り込み、この接着剤が光の伝搬を妨げる等の問題を発生させる場合があった。
【0016】
さらにまた、半導体親基板の上面が殆ど保護されていない状態で、半導体親基板と下部親基板の接合体をダイシングするため、半導体親基板にダイシングカッターの冷却用の水が被り、微細加工されたミラー駆動手段7等が破損してしまうという問題が発生する場合がある。また、半導体基板2の上面に切削くずが付着してしまい、半導体基板2と上部基板3の接合強度が不良となる等の問題が発生する。このような様々な問題が発生して光スイッチ1の歩留まりを低下させている。
【0017】
この発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、光部品の製造効率を高めると共に、光部品の歩留まりを向上させることができる光部品の製造方法を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明の一つの構成は、光ファイバ配置用溝部が形成された半導体基板の表面に上部基板が積層された積層体を少なくとも有し、該積層体の側面には前記光ファイバ配置用溝部に連通する開口部が設けられ、該開口部から光ファイバの先端部を光ファイバ配置用溝部に挿入して装着した光部品の製造方法であって、
半導体親基板に光部品形成領域部を複数設定し、隣接する光部品形成領域部の境界面を貫いて前記光ファイバ配置用溝部を形成する工程と、
前記半導体親基板の表面に上部親基板を接合して親基板接合体を形成する工程と、
光部品形成領域部の境界位置に合わせて、少なくとも上部親基板の厚み方向に切り込み溝を形成する工程と、
その切り込み溝を利用して上部親基板の切り残し部および半導体親基板を破断して親基板接合体を分離し、側面に光ファイバ配置用溝部の開口部が形成された前記半導体基板と上部基板の積層体を作製する工程と
を備えたことを特徴としている。
【0019】
また、この発明の別の構成の一つは、光ファイバ配置用溝部が形成された半導体基板の表面に上部基板が積層された積層体を少なくとも有し、該積層体の側面には前記光ファイバ配置用溝部に連通する開口部が設けられ、該開口部から光ファイバの先端部を光ファイバ配置用溝部に挿入して装着した光部品の製造方法であって、
半導体親基板に光部品形成領域部を複数設定し、隣接する光部品形成領域部の境界面を貫いて前記光ファイバ配置用溝部を形成する工程と、
前記半導体親基板の表面に上部親基板を接合して親基板接合体を形成する工程と、
光部品形成領域部の境界位置と光ファイバ配置用溝部とが交差する部分に、親基板接合体の表面側から光ファイバ配置用溝部に達する孔部を形成するか、あるいは、親基板接合体の表面側から底面側に貫通する孔部を形成する工程と、
親基板接合体の前記孔部に封止部材を充填する工程と、
この後に、親基板接合体を光部品形成領域部の境界面に合わせて切断し、前記半導体基板と上部基板の積層体を作製する工程と、
その積層体から封止部材を除去して該積層体の光ファイバ配置用溝部の開口部を貫通する工程と
を備えたことを特徴としている。
【0020】
さらにまた、この発明の別の構成の一つは、光ファイバ配置用溝部が形成された半導体基板の表面に上部基板が積層された積層体を少なくとも有し、該積層体の側面には前記光ファイバ配置用溝部に連通する開口部が設けられ、該開口部から光ファイバの先端部を光ファイバ配置用溝部に挿入して装着した光部品の製造方法であって、
半導体親基板に複数の光部品形成領域部を互いに緩衝帯を介して設定し、半導体親基板表面の各光部品形成領域部内にそれぞれ前記光ファイバ配置用溝部を形成する工程と、
半導体親基板表面の各光部品形成領域部間の緩衝帯の位置および各光部品形成領域部内の予め定めた接合位置で上部親基板と接合して、親基板接合体を形成する工程と、
各光部品形成領域部間の緩衝帯の両側の光部品形成領域部境界線の位置に、少なくとも上部親基板の厚み方向に切り込み溝を形成する工程と、
各光部品形成領域部間の緩衝帯の中央ラインに沿って親基板接合体を切断して前記半導体基板と上部基板の積層体毎に分離する工程と、
前記切り込み溝を利用して上部基板の切り残し部および半導体基板を破断して前記切り込み溝よりも外側の余剰部分を除去し、前記半導体基板と上部基板の積層体の側面に光ファイバ配置用溝部の開口部を形成する工程と
を備えたことを特徴としている。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
【0022】
第1実施形態例では、図5に示した光スイッチ1を例にして光部品の製造工程例を説明する。なお、第1実施形態例の説明において、図5の光スイッチの構成の説明は前述したので、その重複説明は省略する。
【0023】
まず、図1(a)に示すような例えばシリコンの半導体親基板20を用意し、この半導体親基板20の表面にマトリックス状に複数の光スイッチ形成領域部(光部品形成領域部)Hを定める。そして、各光スイッチ形成領域部Hにそれぞれ凹部5とミラー6とミラー駆動手段7と光ファイバ配置用溝部8をMEMS技術等の微細加工技術を用いて形成する。なお、第1実施形態例では、各光スイッチ形成領域部Hの光ファイバ配置用溝部8は、光スイッチ形成領域部Hの境界面Lを貫いて隣の光スイッチ形成領域部Hの光ファイバ配置用溝部8に連通している。
【0024】
次に、図1(b)に示すように、微細加工後の半導体親基板20の表面側には例えばガラスから成る上部親基板21を、また、裏面側には例えばガラスから成る下部親基板22をそれぞれ配置した後に陽極接合手法により半導体親基板20と上部親基板21と下部親基板22を一体化し、親基板接合体24を形成する。
【0025】
なお、上部親基板21には、半導体親基板20の光ファイバ配置用溝部8の形成位置に対応させて凹部18が予めエッチング形成されており、陽極接合時に、半導体親基板20の光ファイバ配置用溝部8の形成位置と、上部親基板21の凹部18の形成位置との位置合わせが行われる。
【0026】
その後、図1(c)の親基板接合体24の部分的な拡大断面図に示されるように、各光スイッチ形成領域部H間の境界面Lの位置に合わせて親基板接合体24の表裏両面に切り込み溝(ハーフカット)25を例えばダイシング装置を用いて形成する。
【0027】
この後、切り込み溝25を形成することで薄くなった親基板接合体24の切り残し部分28を手や専用治具を用いて破断し、各光スイッチ形成領域部H毎に分離する。このようにして、親基板接合体24から、図1(d)に示すような、光スイッチ1を構成する下部基板4と半導体基板2と上部基板3から成る積層体26を複数形成することができる。その分離後の積層体26の側面には光ファイバ配置用溝部8の開口部27が開けられた状態となっている。この親基板接合体24の分離分割工程では、ダイシングを用いていないので、ダイシングに起因した様々な問題(例えばダイシングの冷却用の水や切削くずが開口部27から積層体26の内部に入り込む問題)を回避することができる。
【0028】
その後、積層体26の側面に形成された光ファイバ配置用溝部8の開口部27に光ファイバ10の先端部を挿入、固定して、光スイッチ1が完成する。
【0029】
以下に、第2実施形態例を説明する。なお、第2実施形態例の説明において、第1実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【0030】
第2実施形態例では、微細加工後の半導体親基板20の表面に上部親基板21を、裏面に下部親基板22をそれぞれ配置し、それらを陽極接合して親基板接合体24を形成した後の工程に特徴がある。
【0031】
つまり、親基板接合体24において、各光スイッチ形成領域部H間の境界面Lと光ファイバ配置用溝部8とが交差する部分(例えば、図2(a)の丸印Mを参照)に、図2(b)の拡大断面図に示されるような、表面から光ファイバ配置用溝部8に達する孔部30をRIE(Reactive Ion Etching)等の乾式エッチングにより形成する。
【0032】
この後に、孔部30に封止部材31を充填する。封止部材31は後述するように後工程で除去する必要があることから、封止部材31の構成材料は、乾式方式で除去し易いことを考慮して選定される。例えば、封止部材31の一例として、紫外線硬化性樹脂が挙げられる。紫外線硬化性樹脂を用いる場合には、例えば、ペースト状の紫外線硬化性樹脂を孔部30の内部に充填し、その後に、紫外線を照射して、その紫外線硬化性樹脂を硬化させる。
【0033】
孔部30に封止部材31を充填した後、例えばダイシング装置を用いて親基板接合体24を各光スイッチ形成領域部H間の境界面Lの位置に合わせて切断し、各積層体26毎に分離する。このとき、各積層体26の光ファイバ配置用溝部8の開口部27は封止部材31によって塞がれているので、光スイッチ1の積層体26の内部にダイシングに起因した水や切削くず等が入り込むことが防止される。
【0034】
その後、酸素プラズマエッチング等の乾式エッチングによって封止部材31をアッシュ化(灰化)して、各積層体26から封止部材31を除去する。これにより、各積層体26における光ファイバ配置用溝部8の開口部27が貫通する。そして、第1実施形態例と同様に、光ファイバ10の先端部を開口部27から積層体26の内部に挿入し、光ファイバ配置用溝部8に配置固定する。このようにして、光スイッチ1を製造することができる。
【0035】
以下に、第3実施形態例を説明する。なお、この第3実施形態例の説明において、第1や第2の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【0036】
この第3実施形態例では、まず、図3(a)に示されるような半導体親基板20を用意し、この半導体親基板20の表面にマトリックス状に複数の光スイッチ形成領域部Hを設定する。このとき、各光スイッチ形成領域部H間には緩衝帯である間隙Sを設ける。
【0037】
そして、各光スイッチ形成領域部H内にそれぞれ凹部5とミラー6とミラー駆動手段7と光ファイバ配置用溝部8をMEMS技術等の微細加工技術を用いて形成する。この第3実施形態例では、光ファイバ配置用溝部8は、各光スイッチ形成領域部Hの端縁(境界線)から各光スイッチ形成領域部Hの中央部に向けて伸長形成されており、光スイッチ形成領域部Hよりも外側の間隙Sに食み出さないように形成されている。
【0038】
次に、半導体親基板20と上部親基板21と下部親基板22を陽極接合手法により一体化して親基板接合体24を形成する。このとき、半導体親基板20の表面において、各光スイッチ形成領域部H間の間隙Sの位置と、各光スイッチ形成領域部H内の予め定めた接合位置とが上部親基板21に陽極接合する。
【0039】
その後、図3(b)の親基板接合体24の部分的な拡大断面図に示されるように、各光スイッチ形成領域部H間の間隙Sの両側の光スイッチ形成領域部境界線Lに沿って親基板接合体24の表裏両面に切り込み溝(ハーフカット)25を例えばダイシング装置を利用して形成する。
【0040】
然る後に、各光スイッチ形成領域部H間の間隙Sの中央ラインTに沿って親基板接合体24をダイシング装置等により切断して、各光スイッチ形成領域部H毎に分離する。これにより、図3(c)の断面図に示されるような半導体基板2と上部基板3と下部基板4から成る積層体26が複数個切り出される。このダイシング工程では、各光スイッチ形成領域部H間の間隙Sに位置する半導体親基板部分Qにより光ファイバ配置用溝部8の開口部が塞がれている状態であるので、積層体26の内部にダイシングに起因した冷却用の水や切削くず等が入り込むことが防止される。
【0041】
その後に、各積層体26のそれぞれにおいて、切り込み溝25を利用して積層体26の切り残し部28を手や専用治具を用いて破断して切り込み溝25よりも外側の余剰部分33を除去する。これにより、図3(d)に示されるように、積層体26の側面に光ファイバ配置用溝部8の開口部27が形成される。この開口部27の形成工程では、ダイシングを用いていないので、ダイシングに起因した問題発生を回避できる。
【0042】
開口部27の形成工程の後に、積層体26の側面の開口部27から光ファイバ10の先端部を光ファイバ配置用溝部8内に挿入し、固定して、光スイッチ1が完成する。
【0043】
なお、この発明は第1〜第3の各実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、光ファイバ配置用溝部8の断面形状は、第1〜第3の各実施形態例ではV字形状であったが、光ファイバ10の先端部を配置して位置決めすることが可能な形態であればよく、例えば、半円形状であってもよいし、U字形状であってもよい。
【0044】
また、第1〜第3の各実施形態例で例示した光スイッチ1では、4本の光ファイバ10を配置するため、半導体基板2には、4本の光ファイバ配置用溝部8が形成されていた。しかしながら、例えば、図4(a)に示されるように、半導体基板2に3本の光ファイバ配置用溝部8を設けて、光ファイバ10A,10B,10Cを配置する構成としてもよい。この場合、光ファイバ10A,10B,10Cの中心部にミラー6が配置されている場合には、例えば、光ファイバ10Aを伝搬してきた光は、光ファイバ10Aの先端面から出射しミラー6によって反射して、反射先の光ファイバ10Bに入射し、光ファイバ10Bを通って外部に出射される。また、図4(b)に示されるように、光ファイバ10A,10B,10Cの中心部からミラー駆動手段7によってミラー6が退避しているときには、光ファイバ10Aを伝搬してきた光は、光ファイバ10Aの先端面から出射し、当該光ファイバ10Aと先端面同士が対向している光ファイバ10Cに入射し、光ファイバ10Cを通って外部に出射される。
【0045】
このような構成の光スイッチ1を第1実施形態例又は第2実施形態例の製造工程でもって製造する場合には、半導体親基板20には、例えば、図4(c)に示されるように、隣り合う光スイッチ形成領域部Hの境界面Lを貫いて光ファイバ配置用溝部8を形成する。
【0046】
さらに、第1と第3の各実施形態例では、親基板接合体24の表面と裏面の両方に切り込み溝25を形成したが、例えば、親基板接合体24の薄さによっては、親基板接合体24の表面と裏面の一方側だけに切り込み溝25を設けてもよい。
【0047】
さらに、第1と第3の各実施形態例では、切り込み溝25の断面形状はV字形状であったが、切り込み溝25に基づいて親基板接合体24を破断することが可能であれば、その断面形状は円弧状でもよいし、U字形状であってもよいし、また、四角形状でもよい。
【0048】
さらに、第1と第3の各実施形態例では、半導体親基板20と上部親基板21と下部親基板22の親基板接合体24を形成してから、親基板接合体24に切り込み溝25を形成していたが、上部親基板21および下部親基板22を半導体親基板20に接合する前に、上部親基板21と下部親基板22の一方又は両方に予め切り込み溝25を形成しておいてもよい。なお、この場合には、半導体親基板20と、上部親基板21および下部親基板22との位置合わせを精度良く行う必要がある。
【0049】
さらに、第2実施形態例では、封止部材31を充填するための孔部30は、親基板接合体24の表面側から光ファイバ配置用溝部8に至る孔部であったが、例えば、図2(b)の点線に示されるように、親基板接合体24の表面側から裏面側に至る貫通孔を設けてもよい。
【0050】
さらに、第2実施形態例では、親基板接合体24を形成した後に、光スイッチ形成領域部Hの境界面Lと光ファイバ配置用溝部8とが交差する部分に孔部30を形成していたが、親基板接合体24を形成する前に、予め上部親基板21に孔部30を形成しておいてもよい。
【0051】
さらに、第1〜第3の各実施形態例では、上部親基板21、下部親基板22として、ガラスを例示したが、ガラス以外の絶縁材料あるいはシリコンを用いてもよい。シリコンを用いる場合には、半導体親基板20と、上部親基板21および下部親基板22とを接合する際に、接着層としてのガラス層を介設することにより、陽極接合が可能となる。これにより、シリコン基板である半導体親基板20と上部親基板21と下部親基板22を強固に接合することができる。また、ガラス以外の絶縁材料を上部親基板21、下部親基板22の材料として用いる場合には、接合強度を考慮して他の接合手法が適宜選択される。
【0052】
さらに、半導体基板2としてシリコン基板を例示したが、ゲルマニウム等の他の半導体材料を用いてもよい。
【0053】
さらに、第1〜第3の各実施形態例では、光スイッチ1は、半導体基板と上部基板と下部基板の三層構造の積層体を備えていたが、半導体基板の厚みが厚くて強度が十分である場合には下部基板を省略してもよいし、また、四層以上の多層構造としてもよい。さらに、第1〜第3の各実施形態例では、光スイッチ1を例にして説明したが、この発明の製造方法は、光ファイバ配置用溝部が形成された半導体基板の表面に上部基板が積層された積層体を少なくとも有し、この積層体の側面に形成された開口部から光ファイバの先端部が光ファイバ配置用溝部に挿入されて装着される構成を備えた光部品であれば、その光部品の製造工程に適用することができる。
【0054】
【発明の効果】
従来では、半導体親基板を各光部品形成領域部毎に分離して光部品の半導体基板を切り出した後に、その微細な各光部品の半導体基板上にそれぞれ上部基板を固定していた。これに対して、この発明の製造方法では、半導体親基板と上部親基板を接合して親基板接合体を形成してから、その親基板接合体を各光部品形成領域部毎に分離することとした。その半導体親基板と上部親基板は、光部品の半導体基板や上部基板よりもサイズが大きいので、従来よりも作業性を向上させることができる。また、この発明では、上記のように光部品の半導体基板と上部基板をそれぞれ親基板の状態で接合している。換言すれば、複数の光部品の半導体基板に上部基板を一括的に接合させている。これにより、製造効率を高めることができる。このことと上記作業性向上とが相俟って、光部品の製造効率を大幅に高めることができる。
【0055】
また、半導体親基板に微細加工を施した後に、その半導体親基板の上側に上部親基板を接合してから、各光部品毎に分離するので、その分離工程では、半導体親基板の加工部分は上部親基板により保護されている状態となっている。これにより、分離工程での半導体基板の加工部分の破損を殆ど無くすことができる。
【0056】
さらに、親基板接合体に形成した切り込み溝を利用して、親基板接合体を分離する構成のものにあっては、ダイシングを用いずに親基板接合体を分離するので、ダイシングに起因した問題(つまり、水や切削くず等が光部品の積層体の内部に入り込む問題)を防止することができる。
【0057】
また、ダイシングを利用して親基板接合体を分離する場合であっても、各光部品形成領域部の境界位置と光ファイバ配置用溝部との交差部分に形成した孔部に封止部材を充填してからダイシングを行うこととする。これにより、ダイシング時には、各光部品の光ファイバ配置用溝部の開口部は封止部材により塞がれている状態となっているので、ダイシングに起因した問題の発生を回避することができる。
【0058】
また、複数の光部品形成領域部を半導体親基板に設定する際に、各光部品形成領域部間に緩衝帯を設け、半導体親基板と上部親基板を有する親基板接合体を例えばダイシングを利用して分離する工程では、各光部品形成領域部間の緩衝帯の中央ラインに沿って親基板接合体を切断することとする。これにより、ダイシング工程では、各光部品の光ファイバ配置用溝部の開口部は、緩衝帯として設定された半導体親基板部分で塞がれている状態となっているので、ダイシングに起因した問題の発生を防止することができる。
【0059】
上記のような分離工程での半導体基板の加工部分の破損防止効果と、ダイシングに起因した問題の発生防止効果とによって、光部品の製造の歩留まりを大幅に向上させることが可能となる。
【0060】
ところで、切り込み溝を介して光部品形成領域部が隣接している場合に、その切り込み溝を利用して破断により親基板接合体を分離分割する場合には、切り込み溝の両側又は一方側の光部品形成領域部内にひび割れが生じ、これに起因して光部品の歩留まり低下が懸念される場合がある。
【0061】
これに対して、複数の光部品形成領域部を半導体親基板に設定する際に、各光部品形成領域部間に緩衝帯を設けるものにあっては、各光部品形成領域部間の緩衝帯の両側の光部品形成領域部境界線の位置に、少なくとも上部親基板の厚み方向に切り込み溝を形成し、然る後に、その切り込み溝よりも外側の各光部品形成領域部間の緩衝帯の中央ラインに沿って親基板接合体を例えばダイシング等により切断して半導体基板と上部基板の積層体毎に分離することとしている。このため、切り込み溝を利用した破断による親基板接合体の分離分割に起因した問題を防止することができる。
【0062】
また、その分離分割の後工程で、切り込み溝を利用し当該切り込み溝よりも外側の余剰部分を破断により除去することとしているが、切り込み溝よりも外側の余剰部分にひび割れが生じても構わないことを考慮すると、切り込み溝よりも内側の光部品形成領域部内にひび割れが生じないように切り込み溝に基づいた破断除去により余剰部分を取り除くことは可能である。このことから、切り込み溝を利用して余剰部分を破断除去しても、光部品形成領域部内にひび割れが発生することを回避できる。よって、光部品の歩留まりをより一層向上させることができる。
【0063】
光部品が光スイッチと成している場合には、半導体基板には例えばミラー等の非常に微細な加工部分を有する。この場合、従来のようにダイシング工程でその微細な加工部分が水を被ったり、該加工部分に切削くずが入り込むと、その微細な加工部分の破損の確率が高くなった。これに対して、この発明では、上記のように加工部分の破損を大幅に低減することができるため、光スイッチの製造の歩留まりを格段に向上させることができる。
【0064】
半導体基板と上部基板を陽極接合するものにあっては、半導体基板と上部基板の接合強度を高めることができて、光部品の強度が高めることができる。これにより、光部品の耐久性の信頼性を向上させることができる。さらに、半導体基板の底面側に下部基板を接合することにより、より一層光部品の強度を高めることができる。
【0065】
また、半導体基板と上部基板を接着剤を利用せずに接合することにより、接着剤に起因した問題(例えば、光スイッチの内部のミラーの配置空間に接着剤が入り込み、光の伝搬を妨げる等の問題)を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光部品の製造工程の第1実施形態例を説明するための図である。
【図2】第2実施形態例を説明するための図である。
【図3】第3実施形態例を説明するための図である。
【図4】その他の実施形態例を説明するための図である。
【図5】光部品である光スイッチの一例を説明するための図である。
【図6】光スイッチを構成するミラー駆動手段の一構成例を示すモデル図である。
【符号の説明】
1 光スイッチ
2 半導体基板
3 上部基板
4 下部基板
6 ミラー
8 光ファイバ配置用溝部
10 光ファイバ
20 半導体親基板
21 上部親基板
22 下部親基板
24 親基板接合体
25 切り込み溝
28 切り残し部
30 孔部
31 封止部材
33 余剰部分[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an optical component having an optical fiber.
[0002]
[Background Art]
An example of an optical switch which is a kind of optical component will be described with reference to a schematic exploded view shown in FIG. The
[0003]
At a substantially central portion of the
[0004]
The
[0005]
On the front surface side of the
[0006]
FIG. 6 shows an example of the mirror driving means 7. The mirror driving means 7 of this example is formed by finely processing the
[0007]
A
[0008]
In the
[0009]
Also, as shown in FIG. 5C, the
[0010]
As described above, in the
[0011]
Such an
[0012]
Thereafter, the distal end of the
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-11-119123
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the manufacturing process of the
[0015]
Further, since the
[0016]
Furthermore, in order to dice the joined body of the semiconductor parent substrate and the lower parent substrate in a state where the upper surface of the semiconductor parent substrate is almost unprotected, the semiconductor parent substrate was covered with water for cooling of a dicing cutter and finely processed. There is a case where a problem that the mirror driving means 7 or the like is damaged may occur. Further, cutting debris adheres to the upper surface of the
[0017]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical component capable of improving the manufacturing efficiency of the optical component and improving the yield of the optical component. is there.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides means for solving the above problems with the following configuration. That is, one configuration of the present invention has at least a laminate in which an upper substrate is laminated on a surface of a semiconductor substrate in which an optical fiber arrangement groove is formed, and the optical fiber arrangement groove is provided on a side surface of the laminate. An opening communicating with the optical component is provided, a method for manufacturing an optical component mounted by inserting the tip of the optical fiber from the opening into the optical fiber disposing groove,
A step of setting a plurality of optical component forming region portions on a semiconductor parent substrate and forming the optical fiber arrangement groove portion through a boundary surface of an adjacent optical component forming region portion,
A step of joining an upper mother board to the surface of the semiconductor mother board to form a mother board joined body,
Forming a notch in at least the thickness direction of the upper parent substrate in accordance with the boundary position of the optical component forming region,
The semiconductor substrate and the upper substrate, in which the uncut portion of the upper parent substrate and the semiconductor parent substrate are broken using the cut grooves to separate the mother substrate bonded body and the openings of the optical fiber arrangement grooves are formed on the side surfaces. A step of producing a laminate of
It is characterized by having.
[0019]
Further, another configuration of the present invention includes at least a laminate in which an upper substrate is laminated on a surface of a semiconductor substrate in which an optical fiber arrangement groove is formed, and the optical fiber is provided on a side surface of the laminate. An opening communicating with the arrangement groove is provided, and a method for manufacturing an optical component in which the tip of the optical fiber is inserted into the optical fiber arrangement groove and mounted from the opening.
A step of setting a plurality of optical component forming region portions on a semiconductor parent substrate and forming the optical fiber arrangement groove portion through a boundary surface of an adjacent optical component forming region portion,
A step of joining an upper mother board to the surface of the semiconductor mother board to form a mother board joined body,
At a portion where the boundary position of the optical component formation region and the optical fiber arrangement groove intersect, a hole reaching the optical fiber arrangement groove from the surface side of the parent substrate joint is formed, or the parent substrate joint is formed. Forming a hole penetrating from the front side to the bottom side,
A step of filling a sealing member in the hole portion of the mother substrate joint,
Thereafter, cutting the joined mother substrate along the boundary surface of the optical component forming region to produce a laminate of the semiconductor substrate and the upper substrate,
Removing the sealing member from the laminate and penetrating the opening of the optical fiber arrangement groove of the laminate;
It is characterized by having.
[0020]
Further, another configuration of the present invention has at least a laminated body in which an upper substrate is laminated on a surface of a semiconductor substrate in which an optical fiber arranging groove is formed, and the side surface of the laminated body has the optical fiber. An opening communicating with the fiber arrangement groove is provided, and a method for manufacturing an optical component in which the tip of the optical fiber is inserted into the optical fiber arrangement groove from the opening and mounted,
A step of setting a plurality of optical component forming regions on the semiconductor parent substrate with a buffer band therebetween, and forming the optical fiber arrangement grooves in each optical component forming region on the surface of the semiconductor parent substrate,
Bonding the upper parent substrate at the position of the buffer band between each optical component forming region on the surface of the semiconductor parent substrate and at a predetermined bonding position in each optical component forming region to form a parent substrate bonded body;
A step of forming a notch groove at least in the thickness direction of the upper parent substrate at the positions of the optical component forming region part boundary lines on both sides of the buffer band between each optical component forming region part,
A step of cutting the parent substrate joined body along the central line of the buffer band between the respective optical component forming regions to separate the semiconductor substrate and the upper substrate into stacked bodies,
Utilizing the cut groove, the uncut portion of the upper substrate and the semiconductor substrate are broken to remove a surplus portion outside the cut groove, and an optical fiber arrangement groove portion is formed on a side surface of the stacked body of the semiconductor substrate and the upper substrate. Forming an opening of
It is characterized by having.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
In the first embodiment, an example of an optical component manufacturing process will be described using the
[0023]
First, a
[0024]
Next, as shown in FIG. 1B, an
[0025]
A
[0026]
Thereafter, as shown in a partially enlarged cross-sectional view of the parent-substrate joined
[0027]
Thereafter, the
[0028]
Thereafter, the tip of the
[0029]
Hereinafter, a second embodiment will be described. In the description of the second embodiment, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of the common portions will not be repeated.
[0030]
In the second embodiment, the
[0031]
In other words, in the parent substrate bonded
[0032]
Thereafter, the sealing
[0033]
After filling the
[0034]
Thereafter, the sealing
[0035]
Hereinafter, a third embodiment will be described. In the description of the third embodiment, the same components as those of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description of the common portions will not be repeated.
[0036]
In the third embodiment, first, a
[0037]
Then, the
[0038]
Next, the
[0039]
Thereafter, as shown in a partially enlarged cross-sectional view of the parent-
[0040]
Thereafter, the bonded
[0041]
Thereafter, in each of the
[0042]
After the step of forming the
[0043]
Note that the present invention is not limited to the first to third embodiments, but can adopt various embodiments. For example, the cross-sectional shape of the optical
[0044]
In the
[0045]
When the
[0046]
Furthermore, in each of the first and third embodiments, the
[0047]
Furthermore, in each of the first and third embodiments, the cross-sectional shape of the
[0048]
Furthermore, in each of the first and third embodiments, after forming the parent substrate joined
[0049]
Furthermore, in the second embodiment, the
[0050]
Further, in the second embodiment, the
[0051]
Further, in each of the first to third embodiments, glass is exemplified as the
[0052]
Furthermore, although a silicon substrate is illustrated as the
[0053]
Further, in each of the first to third embodiments, the
[0054]
【The invention's effect】
Conventionally, after separating a semiconductor parent substrate for each optical component forming region and cutting out a semiconductor substrate of the optical component, an upper substrate is fixed on the fine semiconductor substrate of each optical component. On the other hand, in the manufacturing method of the present invention, the semiconductor mother board and the upper mother board are joined to form a mother board joint, and then the mother board joint is separated for each optical component forming region. And Since the semiconductor parent substrate and the upper parent substrate are larger in size than the semiconductor substrate and the upper substrate of the optical component, the workability can be improved as compared with the related art. Further, in the present invention, as described above, the semiconductor substrate and the upper substrate of the optical component are joined in the state of the parent substrate. In other words, the upper substrate is collectively joined to the semiconductor substrates of the plurality of optical components. Thereby, manufacturing efficiency can be improved. This, combined with the above-described improvement in workability, can greatly increase the manufacturing efficiency of optical components.
[0055]
Further, after performing fine processing on the semiconductor parent substrate, the upper parent substrate is joined to the upper side of the semiconductor parent substrate, and then separated into individual optical components. It is in a state of being protected by the upper parent board. This makes it possible to almost eliminate damage to the processed portion of the semiconductor substrate in the separation step.
[0056]
Furthermore, in the configuration in which the cut-groove formed in the bonded mother substrate is used to separate the bonded mother substrate, the bonded mother substrate is separated without using dicing. (That is, the problem that water, cutting waste, and the like enter the inside of the laminate of optical components) can be prevented.
[0057]
Also, even in the case of separating the bonded mother board using dicing, the sealing member is filled into the hole formed at the intersection between the boundary position of each optical component forming region and the groove for placing the optical fiber. After that, dicing is performed. Thereby, at the time of dicing, the opening of the optical fiber arrangement groove of each optical component is in a state of being closed by the sealing member, so that it is possible to avoid the problem caused by dicing.
[0058]
Further, when setting a plurality of optical component forming region portions to the semiconductor parent substrate, a buffer band is provided between each optical component forming region portion, and a parent substrate joined body having a semiconductor parent substrate and an upper parent substrate is used by, for example, dicing. In the separating step, the bonded mother board is cut along the center line of the buffer band between the optical component forming regions. Accordingly, in the dicing step, the opening of the optical fiber arranging groove of each optical component is in a state of being closed by the semiconductor parent substrate portion set as a buffer band, so that the problem caused by dicing is reduced. Occurrence can be prevented.
[0059]
The effect of preventing damage to the processed portion of the semiconductor substrate in the above-described separation step and the effect of preventing the occurrence of problems due to dicing can greatly improve the production yield of optical components.
[0060]
By the way, when the optical component forming region portion is adjacent via the cut groove, and when the parent-substrate assembly is separated and divided by breaking using the cut groove, the light on both sides or one side of the cut groove is used. Cracks are generated in the component forming region, and there is a possibility that the yield of optical components may be reduced due to the cracks.
[0061]
On the other hand, when a plurality of optical component forming regions are provided on the semiconductor parent substrate, a buffer band is provided between the optical component forming regions. A cut groove is formed at least in the thickness direction of the upper parent substrate at the positions of the optical component forming region portion boundary lines on both sides of the optical component forming region portion, and thereafter, a buffer band between each optical component forming region portion outside the cut groove is formed. The bonded mother substrate is cut along the center line by, for example, dicing or the like to separate the stacked body of the semiconductor substrate and the upper substrate. For this reason, it is possible to prevent a problem caused by separation and division of the mother-substrate joined body due to breakage using the cut grooves.
[0062]
Further, in the post-process of the separation and division, a surplus portion outside the notch groove is to be removed by breaking using the notch groove, but a crack may occur in a surplus portion outside the notch groove. Taking this into consideration, it is possible to remove the surplus portion by removing the cut based on the cut groove so as not to cause cracks in the optical component forming region inside the cut groove. For this reason, even if the surplus portion is broken and removed by using the cut groove, it is possible to avoid the occurrence of cracks in the optical component forming region. Therefore, the yield of optical components can be further improved.
[0063]
When the optical component is an optical switch, the semiconductor substrate has a very fine processed portion such as a mirror. In this case, as in the conventional case, if the finely processed portion is covered with water in the dicing process, or if cutting waste enters the processed portion, the probability of damage to the finely processed portion increases. On the other hand, according to the present invention, as described above, breakage of the processed portion can be significantly reduced, and thus the yield of optical switch production can be significantly improved.
[0064]
In the anodic bonding of the semiconductor substrate and the upper substrate, the bonding strength between the semiconductor substrate and the upper substrate can be increased, and the strength of the optical component can be increased. Thereby, the reliability of the durability of the optical component can be improved. Further, by bonding the lower substrate to the bottom surface side of the semiconductor substrate, the strength of the optical component can be further increased.
[0065]
In addition, by bonding the semiconductor substrate and the upper substrate without using an adhesive, a problem caused by the adhesive (for example, the adhesive may enter a space where a mirror is arranged inside the optical switch and hinder light propagation, etc.). Problem) can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment of an optical component manufacturing process according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a second embodiment.
FIG. 3 is a diagram for explaining a third embodiment.
FIG. 4 is a diagram for explaining another embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an optical switch that is an optical component.
FIG. 6 is a model diagram illustrating a configuration example of a mirror driving unit that forms the optical switch.
[Explanation of symbols]
1 Optical switch
2 Semiconductor substrate
3 Upper substrate
4 Lower substrate
6 mirror
8 Optical fiber groove
10 Optical fiber
20 Semiconductor mother board
21 Upper parent board
22 Lower parent board
24 Mother board bonded body
25 Cut groove
28 Uncut part
30 holes
31 Sealing member
33 Surplus part
Claims (8)
半導体親基板に光部品形成領域部を複数設定し、隣接する光部品形成領域部の境界面を貫いて前記光ファイバ配置用溝部を半導体親基板に形成する工程と、
前記半導体親基板の表面に上部親基板を接合して親基板接合体を形成する工程と、
光部品形成領域部の境界位置に合わせて、少なくとも上部親基板の厚み方向に切り込み溝を形成する工程と、
その切り込み溝を利用して上部親基板の切り残し部および半導体親基板を破断して親基板接合体を分離し、側面に光ファイバ配置用溝部の開口部が形成された前記半導体基板と上部基板の積層体を作製する工程と
を備えたことを特徴とする光部品の製造方法。An optical fiber arranging groove is formed on the surface of the semiconductor substrate, and the upper substrate is laminated at least on a surface of the semiconductor substrate, and an opening communicating with the optical fiber arranging groove is provided on a side surface of the laminated body. A method for manufacturing an optical component in which the tip of an optical fiber is inserted into an optical fiber arrangement groove from an opening and mounted,
A step of setting a plurality of optical component forming region portions in the semiconductor parent substrate, and forming the optical fiber arrangement groove portion in the semiconductor parent substrate through a boundary surface of the adjacent optical component forming region portion,
A step of joining an upper mother board to the surface of the semiconductor mother board to form a mother board joined body,
Forming a notch in at least the thickness direction of the upper parent substrate in accordance with the boundary position of the optical component forming region,
The semiconductor substrate and the upper substrate, in which the uncut portion of the upper parent substrate and the semiconductor parent substrate are broken using the cut grooves to separate the mother substrate bonded body and the openings of the optical fiber arrangement grooves are formed on the side surfaces. A method of manufacturing an optical component.
半導体親基板に光部品形成領域部を複数設定し、隣接する光部品形成領域部の境界面を貫いて前記光ファイバ配置用溝部を半導体親基板に形成する工程と、
前記半導体親基板の表面に上部親基板を接合して親基板接合体を形成する工程と、
光部品形成領域部の境界位置と光ファイバ配置用溝部とが交差する部分に、親基板接合体の表面側から光ファイバ配置用溝部に達する孔部を形成するか、あるいは、親基板接合体の表面側から底面側に貫通する孔部を形成する工程と、
親基板接合体の前記孔部に封止部材を充填する工程と、
この後に、親基板接合体を光部品形成領域部の境界面に合わせて切断し、前記半導体基板と上部基板の積層体を作製する工程と、
その積層体から封止部材を除去して該積層体の光ファイバ配置用溝部の開口部を貫通する工程と
を備えたことを特徴とする光部品の製造方法。An optical fiber arranging groove is formed on the surface of the semiconductor substrate, and the upper substrate is laminated at least on a surface of the semiconductor substrate, and an opening communicating with the optical fiber arranging groove is provided on a side surface of the laminated body. A method for manufacturing an optical component in which the tip of an optical fiber is inserted into an optical fiber arrangement groove from an opening and mounted,
A step of setting a plurality of optical component forming region portions in the semiconductor parent substrate, and forming the optical fiber arrangement groove portion in the semiconductor parent substrate through a boundary surface of the adjacent optical component forming region portion,
A step of joining an upper mother board to the surface of the semiconductor mother board to form a mother board joined body,
At a portion where the boundary position of the optical component formation region and the optical fiber arrangement groove intersect, a hole reaching the optical fiber arrangement groove from the surface side of the parent substrate joint is formed, or the parent substrate joint is formed. Forming a hole penetrating from the front side to the bottom side,
A step of filling a sealing member in the hole portion of the mother substrate joint,
Thereafter, cutting the joined mother substrate along the boundary surface of the optical component forming region to produce a laminate of the semiconductor substrate and the upper substrate,
Removing the sealing member from the laminate and penetrating the opening of the optical fiber arrangement groove of the laminate.
半導体親基板に複数の光部品形成領域部を互いに緩衝帯を介して設定し、半導体親基板表面の各光部品形成領域部内にそれぞれ前記光ファイバ配置用溝部を形成する工程と、
半導体親基板表面の各光部品形成領域部間の緩衝帯の位置および各光部品形成領域部内の予め定めた接合位置で上部親基板と接合して、親基板接合体を形成する工程と、
各光部品形成領域部間の緩衝帯の両側の光部品形成領域部境界線の位置に、少なくとも上部親基板の厚み方向に切り込み溝を形成する工程と、
各光部品形成領域部間の緩衝帯の中央ラインに沿って親基板接合体を切断して前記半導体基板と上部基板の積層体毎に分離する工程と、
前記切り込み溝を利用して上部基板の切り残し部および半導体基板を破断して前記切り込み溝よりも外側の余剰部分を除去し、前記半導体基板と上部基板の積層体の側面に光ファイバ配置用溝部の開口部を形成する工程と
を備えたことを特徴とする光部品の製造方法。An optical fiber arranging groove is formed on the surface of the semiconductor substrate, and the upper substrate is laminated at least on a surface of the semiconductor substrate, and an opening communicating with the optical fiber arranging groove is provided on a side surface of the laminated body. A method for manufacturing an optical component in which the tip of an optical fiber is inserted into an optical fiber arrangement groove from an opening and mounted,
A step of setting a plurality of optical component forming regions on the semiconductor parent substrate with a buffer band therebetween, and forming the optical fiber arrangement grooves in each optical component forming region on the surface of the semiconductor parent substrate,
Bonding the upper parent substrate at the position of the buffer band between each optical component forming region on the surface of the semiconductor parent substrate and at a predetermined bonding position in each optical component forming region to form a parent substrate bonded body;
A step of forming a notch groove at least in the thickness direction of the upper parent substrate at the positions of the optical component forming region part boundary lines on both sides of the buffer band between each optical component forming region part,
A step of cutting the parent substrate joined body along the central line of the buffer band between the respective optical component forming regions to separate the semiconductor substrate and the upper substrate into stacked bodies,
Utilizing the cut groove, the uncut portion of the upper substrate and the semiconductor substrate are broken to remove a surplus portion outside the cut groove, and an optical fiber arrangement groove portion is formed on a side surface of the stacked body of the semiconductor substrate and the upper substrate. Forming an opening of the optical component.
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JP2015022128A (en) * | 2013-07-18 | 2015-02-02 | 日本メクトロン株式会社 | Flexible printed wiring board with optical waveguide and manufacturing method therefor |
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-
2003
- 2003-06-10 JP JP2003165416A patent/JP2004109979A/en active Pending
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