JP2004157275A

JP2004157275A - 光導波路デバイスの製造方法

Info

Publication number: JP2004157275A
Application number: JP2002322073A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Kuroda; 敏裕黒田; Hiroaki Kikuchi; 広明菊池; Hiroyuki Matsuura; 弘幸松浦
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2004-06-03

Abstract

【課題】ポリマー屑を発生させずにＶ溝を有するポリマー光導波路デバイスを製造する方法を提供すること、及びポリマー屑の付着による光軸のずれなどが無いＶ溝を有するポリマー光導波路デバイスを、短い工程時間で製造する方法を提供すること。
【解決手段】基板上にポリマー層からなる光導波路と、前記光導波路に接続する光ファイバを搭載するためのＶ溝を少なくとも有する光導波路デバイスの製造方法であって、前記基板上にＶ溝を設ける工程、前記Ｖ溝を設けた基板上にポリマー層からなる光導波路を形成する工程、前記Ｖ溝領域上のポリマー層を反応性イオンエッチングにより少なくともＶ溝上端面まで除去する工程、前記Ｖ溝内に残存するポリマー層を、超音波振動、加熱若しくは冷却、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される方法により除去する工程を含む上記製造方法。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを固定するためのＶ溝を有するポリマー光導波路デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のパソコンやインターネットの普及に伴い、情報伝送需要が急激に増大している。このため、伝送速度の速い光伝送を、パソコン等の末端の情報処理装置まで普及させることが望まれている。これを実現するには、光インターコネクション用に、高性能な光導波路を、安価かつ大量に製造する必要がある。
【０００３】
光導波路の材料として、従来より樹脂を用いたものが知られているが、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高く、耐熱性に優れるポリイミドが特に期待されている。ポリイミドにより光導波路のコア層及びクラッド層を形成した場合、長期信頼性が期待でき、半田付けにも耐えることができる。
このようなポリマー光導波路デバイスには目的により、光ファイバを搭載するためのＶ溝と称される溝を設けることが必要である。このようなＶ溝を有するポリマー光導波路デバイスを製造する方法として、予めＶ溝を設けた基板上にクラッド及びコアとなるポリマー層を全体に設けた後、Ｖ溝領域上に積層されたポリマー層を削除する方法が知られている。
Ｖ溝領域上のポリマー層を削除する方法として、従来フォトリソグラフィーによりマスクを上部に形成してエッチングを行う方法があるが、エッチングすべき膜厚が厚いと時間がかかり、さらに長時間のエッチングに耐えるようにマスクを厚くしなければならず、また端面表面の荒れが見られるという問題があった。
この問題を解決する方法として、Ｖ溝領域に下部クラッド層として基板と低い接着力を有する層若しくは下部クラッド層と基板との密着性を低下させるための層を形成するか、またはＶ溝領域以外の光導波路形成領域（光導波路領域）にのみポリマー層と基板の接着性を高めるための層を形成し、Ｖ溝領域と光導波路領域との境界をダイシング等により切断して、Ｖ溝領域上のポリマー層を例えば粘着テープにより剥離する方法が報告されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。しかし、切断後にＶ溝領域上のポリマー層を剥離させる場合、剥離されるポリマーが隣接する基板上に残存するポリマー層と接触して、ポリマー屑を発生しやすい。このようなポリマー屑は光導波路上に再付着する場合があり、特に電極素子搭載領域上や、Ｖ溝領域上に付着した場合には、光軸のずれがおきるなど問題となっていた。また、このような従来の方法では各ウエハについてＶ溝領域と光導波路領域との間を切断する必要があり、作業時間が長くなるという問題もある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１３９６４１号公報
【特許文献２】
特開２０００−１４４４５８号公報
【特許文献３】
特開２００１−２８１４７９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ポリマー屑を発生させずにＶ溝を有するポリマー光導波路デバイスを製造する方法を提供することを目的とする。また、本発明は、ポリマー屑の付着による光軸のずれなどが無いＶ溝を有するポリマー光導波路デバイスを、短い工程時間で製造する方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、基板上にポリマー層からなる光導波路と、前記光導波路に接続する光ファイバを搭載するためのＶ溝を少なくとも有する光導波路デバイスの製造方法であって、前記基板上にＶ溝を設ける工程、前記Ｖ溝を設けた基板上にポリマー層からなる光導波路を形成する工程、前記Ｖ溝領域上のポリマー層を反応性イオンエッチングにより少なくともＶ溝上端面まで除去する工程、前記Ｖ溝内に残存するポリマー層を、超音波振動、加熱若しくは冷却、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される方法により除去する工程を含む上記製造方法により解決される。
上記方法により、ポリマー層同士の接触によりポリマー屑を発生させることなく、Ｖ溝を有するポリマー光導波路デバイスを製造することができる。また、各ウエハにおけるＶ溝領域と光導波路領域との間を切断する工程が不必要である一方、反応性イオンエッチング及びその後の超音波処理等は複数のウエハを一括してバッチ処理できるため、多数のウエハを短時間で処理できるという利点がある。
本発明の製造方法の他の形態は、上述した製造方法においてさらに、Ｖ溝形成後ポリマー層形成前に、該基板上全体に接着層を設けた後、該Ｖ溝領域上の接着層を除去する工程を含む方法である。
上記製造方法において、該超音波振動によるポリマー層除去は、ウエハに純水中で２００〜６００Ｗ／１５〜６０ｋＨｚの超音波振動をかけることにより行われる事が好ましく、また該加熱によるポリマー層除去は、ウエハを９０〜９５℃の純水に浸漬することにより行われる事が好ましい。また、上記製造方法において、ポリマー層がフッ素化ポリイミド樹脂からなることが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の光導波路デバイスの製造方法は、基板上に光ファイバを搭載するためのＶ溝を設ける工程、前記Ｖ溝を設けた基板上にポリマー層からなる光導波路を形成する工程、前記Ｖ溝領域上のポリマー層を反応性イオンエッチングにより少なくともＶ溝上端面まで除去する工程、前記Ｖ溝内に残存するポリマー層を、超音波振動、加熱若しくは冷却、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される方法により除去する工程を含む製造方法である。
【０００８】
以下、本発明の光導波路デバイスの製造方法の代表的例について、図１ａ、図１ｂ及び図２を用いて説明する。
（１）基板１上に光ファイバを搭載するためのＶ溝２１を異方性ウエットエッチングにより形成する。
（２）Ｖ溝２１を設けた基板１上に必要に応じて二酸化珪素層等の無機膜を形成する。
（３）前記基板１全体に接着層２を形成する。
（４）Ｖ溝領域２０上の接着層２をフォトリソグラフィによりマスクを形成してエッチング除去する。
（５）基板１上にコア４及びクラッド３及びクラッド５となるポリマー層を形成する。
（６）任意にポリマー層上に保護層を形成する。
（７）フォトリソグラフィと反応性イオンエッチングによりＶ溝領域２０上のポリマー層を少なくともＶ溝上端面まで除去する。
（８）Ｖ溝２１内のポリマー層を、超音波振動、加熱若しくは冷却、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される方法により除去する。
【０００９】
光導波路デバイス１００とは、基板として、ガラス、石英等の無機材料、シリコン、ガリウムヒ素、アルミニウム、チタン等の半導体や、金属材料、ポリイミド、ポリアミド等の高分子材料、またはこれらの材料を複合化した材料を用いて、これら基板の上に、ポリマー層からなる光導波路と、光ファイバを搭載するためのＶ溝を少なくとも有する。さらに、光合波器、光分波路、光減衰器、光回折器、光増幅器、光干渉器、光フィルタ、光スイッチ、波長変換器、発光素子、受光素子あるいはこれらが複合化されたものなどが形成されていてもよい。上記の基板上には、発光ダイオード、フォトダイオード等の半導体装置や金属膜を形成することもあり、更に基板の保護や屈折率調整などのために、基板上に、上述のとおり二酸化珪素被膜を形成したり、あるいは、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化タンタルなどの被膜を形成してもよい。
【００１０】
Ｖ溝２１は、光導波路のコアを伝搬した光を受ける光ファイバを搭載するための基板に設けられた断面がＶ字形状をした溝である。従って溝２１は光導波路１０と連続して形成されている。Ｖ溝２１をシリコン基板上に設ける場合には、通常、シリコン単結晶の基板を異方性のウェットエッチングすることにより形成され、その深さ及び幅は搭載する光ファイバがコア４とアライメントした状態（ひかりファイバの軸心とコアの軸心と一致する）となるように光ファイバのサイズ（径）により決定される。本明細書において、“Ｖ溝領域”とは、Ｖ溝内部及びＶ溝に隣接する領域であって、光導波路を設けない領域を意味する。また、“Ｖ溝上端面”とは、Ｖ溝長手方向の両端を結ぶ面であって、Ｖ溝が設けられていない基板の表面と同じ高さの面を意味する。従ってＶ溝上端面までポリマー層の反応性イオンエッチングを行うと、Ｖ溝領域中のＶ溝以外の領域の基板が露出することになる。
【００１１】
本発明において、光導波路デバイスに使用される基板は上述したように種々のものが挙げられるが、最も代表的なものはシリコン基板である。
Ｖ溝２１が設けられた基板１の上面に、任意に基板１を保護し、屈折率を調整するための二酸化珪素層等の無機膜（図示されていない）が備えられる。この二酸化珪素層の上に、有機ジルコニウム化合物層２Ａと、フッ素を含まない樹脂層２Ｂが設けられる（図１ａ−（１Ａ））。有機ジルコニウム化合物層２Ａ及びフッ素を含まない樹脂層２Ｂは、基板１と下部クラッド３との接着性を高めるために配置される接着層２である。一般にフッ素を含むポリマーを下部クラッド３として用いた場合には、シリコンや酸化シリコン等の無機物との密着性が低いためこのような密着層２を設ける事が好ましい。しかし、このような密着層２を設けた場合には、後工程においてＶ溝領域２０のポリマー層の除去が困難となるため、密着層２はＶ溝領域２０以外の領域（すなわち光導波路領域１０）に選択的に設けるか、若しくは基板全体に設けた後、Ｖ溝領域２０の密着層２を選択的に除去する必要がある。
接着層２としては、アルミニウム、ジルコニウム、チタンなどの有機金属キレートやエステル溶液を塗布、ベークして得られる有機金属化合物や、シリコンを含有したシリコン樹脂やフッ素を含有しない樹脂、あるいは両者の複合膜などを用いることができる。前記有機金属化合物の例としては、特開平７−１７４９３０号公報に記載されているものを挙げることができる。また、シリコン樹脂やフッ素を含有しない樹脂としては、国際特許出願国際公開パンフレットＷＯ９８／３７４４５号に記載されるものが挙げられる。
【００１２】
有機金属化合物層は、膜厚が５０オングストローム以上２００オングストローム以下の範囲に収まるように、特に望ましくは、５０オングストローム以上１５０オングストローム以下の範囲に収まるようにむらなく形成されていることが好ましい。これは、膜厚が５０オングストロームよりも薄くなると、接着性向上の効果を発揮できず、下部クラッド層３が基板１からはがれることがあるためである。また膜厚が２００オングストロームを超えると、膜がもろくなるためである。フッ素を含まない樹脂層の場合には、約０．１〜０．４μｍであることが好ましい。０．４μｍを超えると光が導波しやすくなり、光強度の損失があるためであり、また０．１μｍより薄くなると下部クラッドを重ね塗りした時に溶解して無くなり、直接有機金属化合物層と下部クラッドが接触して接着力が低下するためである。
接着層２として有機ジルコニウム化合物を用いる場合には、種々の化合物を用いることができるが、ここでは有機ジルコニウム化合物層２Ａとして、トリブトキシアセチルアセトネートジルコニウムを用いている。
【００１３】
次に、Ｖ溝領域２０のポリマー層を後工程で剥離するために、Ｖ溝領域２０上の有機ジルコニウム化合物層２Ａと、フッ素を含まない樹脂層２Ｂを除去する。まず、有機ジルコニウム層２Ａとフッ素を含まない樹脂層２Ｂとを形成したウエハ状の基板１の全面にレジスト液をスピンコートし、１００℃で乾燥することによりポジ型またはネガ型のレジスト膜を形成する。この後、水銀ランプでフォトマスクの像を露光する。フォトマスクは、Ｖ溝領域２０にはレジスト膜が残らず、光導波路を形成すべき光導波路領域１０にのみレジスト膜が残るように形成されている（図１ａ−（１Ｂ））。その後、レジスト膜を現像する。これによりレジスト膜のみならず、フッ素を含まない樹脂層２Ｂもウェットエッチングされ、両者をほぼ除去することができる。さらにフッ酸を用いたウェットエッチングまたは反応性イオンエッチングにより有機ジルコニウム化合物層２Ａを除去する（図１ａ−（１Ｃ））。最後にレジスト膜を除去する。
【００１４】
Ｖ溝領域２０について有機ジルコニウム層２Ａ及びフッ素を含まない樹脂層２Ｂを選択的に除去した後、コア及びクラッドとなるポリマー層を設ける（図１ａ−（１Ｄ））。コア及びクラッドを設ける方法には種々の方法があるが、例として、下部クラッド３と、コア４と、コア４を埋め込む上部クラッド５からなるポリマー層の形成方法について述べる。この例では下部クラッド３、コア４及び上部クラッド５は、いずれもフッ素を含むポリイミド樹脂により形成されている。
【００１５】
下部クラッド３及び上部クラッド５は、いずれも、第１のポリイミド樹脂膜からなる。下部クラッド３、上部クラッド５及びコア４等の厚さは、ポリマー光導波路デバイスの目的等により適宜選択可能である。一実施態様として、下部クラッド３の膜厚は、約５〜１０μｍ、上部クラッド５の膜厚は、コア４の直上で約５〜２０μｍ、他の部分で約１０〜３０μｍである。コア４は、第２のポリイミド樹脂膜からなり、その膜厚は約５〜１０μｍである。
なお、Ｖ溝２１内に形成されるポリマー層の厚さは、塗布等の際にＶ溝内部にポリマーが流れ込むためＶ溝内では他の領域に比べて厚くなっている。
上部クラッド層５の上にさらに、レジスト剥離など溶剤浸漬処理によるクラックやダイシング後の個片単位での取り扱いで生じる傷によりコアが切断されることを防止する目的で、保護層が設けられていてもよい。保護層は、第３のポリイミド樹脂膜であり、その膜厚は、コア４から離れた端部で約１〜５μｍである。
【００１６】
また、光導波路（コア及びクラッド）を作成するためのポリマーとしてはいずれのものも使用できるが、具体例としては、ポリイミド系樹脂（例、ポリイミド樹脂、ポリ（イミド・イソインドロキナゾリンジオンイミド）樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエステルイミド樹脂等）、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリキノリン系樹脂、ポリキノキサリン系樹脂、ポリベンゾオキサゾール系樹脂、ポリベンゾチアゾール系樹脂、ポリベンゾイミダゾール系樹脂、及びフォトブリーチング用樹脂（例、特開２００１−２９６４３８号公報記載のポリシラン、ニトロン化合物を有するシリコーン樹脂、ＤＭＡＰＮ｛（４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルニトロン｝を含有するポリメタクリル酸メチル、ダイポリマー（ｄｙｅｐｏｌｙｍｅｒ）、ニトロン化合物を含有するポリイミド樹脂あるいはエポキシ樹脂、特開２０００−６６０５１号公報記載の加水分解性シラン化合物等）が挙げられる。上記樹脂はフッ素原子を有しているものであってもよい。ポリマーとして好ましいものとしては、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高く、耐熱性に優れることからポリイミド樹脂が挙げられ、その中でもフッ素化ポリイミド樹脂が特に好ましい。
【００１７】
下部クラッド３から保護層までの各ポリマー層は、これらが不要なＶ溝領域２０に配置されているため、これを剥がして除去する必要がある。
除去は、ポリマー層が不要なＶ溝領域２０のみを反応性イオンエッチングを少なくともＶ溝上端面まで行うことにより行う。すなわち、ポリマー層及び任意に設けた保護層上に無機レジスト液をスピンコートし、９０℃で乾燥することによりポジ型またはネガ型のレジスト膜を形成する。この後、水銀ランプでフォトマスクの像を露光する。フォトマスクは、光導波路領域１０にのみレジスト膜が残るように形成されている。その後、レジスト膜を現像する（図１ｂ−（１Ｅ））。さらに、反応性イオンエッチングを行うことにより、ポリマー層を少なくともＶ溝上端面まで、すなわちＶ溝領域２０（Ｖ溝２１内部以外）のシリコン基板表面まで除去する（図１ｂ−（１Ｆ））。反応性イオンエッチングは、酸素を用いたＯ_２−ＲＩＥを用い行うが、アルゴンガスを２０％程度混ぜて使用しても良い。エッチング時間は、ポリマ導波路１μｍ厚あたり、約３分程度にガス圧及びパワーを調節して行う。これ以上早いと、導波路にクラック等が発生し易くなり、遅いとエッチング時間が長くなり作業効率が低下する。
反応性イオンエッチングの条件は、ポリマーの種類やガスの種類により適宜当業者が選択することができ、特に限定されないが、例えばＯ_２−ＲＩＥの場合、パワー４００〜１０００ｗでガス圧１０〜３０Ｐａ程度であり、アルゴンを２０％混合する場合には、パワーを同程度にし、ガス圧を１〜５Ｐａ程度にして行うことができる。
【００１８】
次に、Ｖ溝２１内に残存するポリマーを、超音波振動、加熱若しくは冷却、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される方法により除去する（図１ｂ−（１Ｇ））。
超音波振動による具体的処理方法は、例えばウエハ全体を純水で満たされた超音波処理槽内にいれ、２００〜６００Ｗ／１５〜６０ｋＨｚ程度の超音波を５〜１５分かけることにより行う。フッ素化ポリイミド等の基板との接着力が弱いポリマーは基板との間に接着力を高める接着層が存在しないと、超音波による振動によりシリコン基板から遊離する。
加熱による具体的処理方法は、例えばウエハ全体を９０℃〜９５℃の純水に１０〜２０分浸漬し、その後常温に戻すことにより行う。これはポリマーとシリコンウエハの熱膨張係数の差により両者の界面が遊離するためと考えられる。このとき、９０℃以上の純水に１０〜２０分浸漬した後、すぐに常温に戻すとウエハにクラックが発生する場合があるので、５０℃程度の純水に３分程度浸漬して徐冷することが望ましい。同様にウエハを冷却することによりＶ溝２１内のポリマーを遊離させることもできる。
上記超音波振動及び加熱若しくは冷却を適宜組み合わせることによりポリマー層を剥離することもできる。
その後無機レジストを通常の方法により剥離する。
【００１９】
次に、ウエハ状の基板１をダイシングにより切断することにより、短冊状に切り出し、この短冊状の基板１をダイシングにより、個々のポリマー光導波路デバイス１００（図２）に切り出し、ポリマー光導波路デバイス１００を完成させる。なお、基板１を切断するダイシング工程の手順は、この手順に限られるものではなく、縦横にメッシュ状にダイシングしてポリマー光導波路デバイス１００を形成することも可能である。
この実施態様の光導波路のコア４は直線形状であるが、コア４の形状は、ポリマー光導波路デバイスとして必要とされる機能に合わせて直線形状に限らずｙ分岐やｘ型等の所望の形状にすることができる。また、コアの形状に合わせて、電極を複数個備える構成にすることも可能である。
【００２０】
また、こうして製造されるポリマー光導波路デバイス１００は、下部クラッド３から上部クラッド５まで全ての層をポリイミド樹脂で形成すると、Ｔｇが高く、耐熱性に優れるため好ましい。よって、本実施の形態のポリマー光導波路デバイス１００は、高温になっても伝搬特性を維持できる。また、ポリイミド樹脂は、半田付け等の高温工程にも耐えることができるため、ポリマー光導波路の上にさらに別のポリマー光導波路や電気回路素子や発光素子を半田付けすることも可能である。
【００２１】
実施例
次に、本発明のポリマー光導波路デバイス１００の製造方法をさらに具体的に説明する。
［基板上に光ファイバ搭載用のＶ溝を形成する工程］
ここでは、基板１として直径約１２．７ｃｍのシリコンウエハを用意し、このウエハの上に図２の構造を縦横に多数配列して形成し、後の工程でダイシングにより切り離して、個々のポリマー光導波路デバイス１００に分離した。これにより、多数のポリマー光導波路デバイス１００を量産することができる。よって、成膜やパターニング等は、ウエハ状の基板１全体で一度に行った。
まず、ウエハ状の基板１の上面全体に、二酸化珪素層を熱酸化法や気相堆積法等により形成した後、フォトリソグラフィとシリコン単結晶の異方性を利用したウェットエッチングにより、深さ１００μｍ×幅１４１μｍ×長さ１．５ｍｍのＶ溝２１を配列して形成した。
【００２２】
［接着層の形成］
次に、ウエハ状の基板１の全体に有機ジルコニウム化合物層２Ａを形成した（厚さ１００Å）。この有機ジルコニウム化合物層２Ａの上に、フッ素を含まない樹脂層形成用組成物をスピンコートで塗布し、得られた塗膜を加熱して溶媒を蒸発させ、さらに加熱して硬化させることにより、フッ素を含まない樹脂層２Ｂを形成した。フッ素を含まない樹脂層２Ｂの厚さは、０．２３μｍとなるようにスピンコートの条件を制御した。
次に、ウエハ状の基板１の上面のうち、完成後のポリマー光導波路デバイスで光導波路が配置されないＶ溝領域２０について、フッ素を含まない樹脂層２Ｂと、有機ジルコニウム化合物層２Ａを以下のようにして除去した。
【００２３】
［Ｖ溝領域２０上の接着層の除去］
まず、ウエハ状の基板１の全面にレジスト液をスピンコートし、１００℃で乾燥することによりレジスト膜を形成した。この後、水銀ランプでフォトマスクの像を露光した。フォトマスクは、光導波路を形成すべき部分（光導波路領域１０）にのみレジスト膜が残るように形成した。その後、レジスト膜を現像した。これによりレジスト膜のみならず、フッ素を含まない樹脂層２Ｂもウェットエッチングされ、両者をほぼ除去することができた。
この後、フッ酸を用いたウェットエッチングまたは反応性イオンエッチングにより、有機ジルコニウム化合物層２Ａを除去した。有機ジルコニウム化合物層２Ａは、膜厚が非常に薄いため、Ｖ溝２１の内部の層もウェットエッチングまたは反応性イオンエッチングにより除去することができる。最後に、レジスト膜を除去した。
【００２４】
［基板上に下部クラッド３を形成する工程］
次に、ウエハ状の基板１の上面全体に前述の第１のポリイミド樹脂膜形成用組成物（すなわち、下部クラッド３形成用組成物）をスピンコートして材料溶液膜を形成した。これを加熱硬化させ、厚さ６μｍの下部クラッド３を形成した。
【００２５】
［下部クラッド３上にコア４を形成する工程］
この下部クラッド３の上に、コア用の前述の第２のポリイミド樹脂膜形成用組成物をスピンコートして材料溶液膜を形成した。これを加熱硬化させ、コア４となる厚さ６．５μｍの第２のポリイミド樹脂膜を形成した。
【００２６】
次に、第２のポリイミド樹脂膜（即ち、コア４となる層）上に、シリコン含有レジスト層（通常は膜厚約１μｍ程度）を設け、該レジスト層を所望のコア４のパターンを有するフォトマスクを介して露光、現像してレジストパターンを形成した。
該レジストパターンをエッチングマスクとして、コア４となる樹脂層をエッチングして、所望のコア４を形成した。エッチングは、レジストパターンをエッチングマスクとして、酸素イオンを用いた反応性イオンエッチング（Ｏ_２−ＲＩＥ）により行った。これにより、基板１上に多数のポリマー光導波路デバイス１００を配列して一度に形成することができた。
【００２７】
［上部クラッド５及び保護層を形成する工程］
次に、コア４及び下部クラッド３を覆うように、第１のポリイミド樹脂膜形成用組成物をスピンコートした。得られた材料溶液膜を、加熱硬化させ第１のポリイミド樹脂膜の上部クラッド５を形成した。上部クラッド５の膜厚は、コア４の直上で約１０μｍ、他の部分で約１５μｍであった。さらに、上部クラッド５の上面に、フッ素を含まないポリイミド樹脂膜形成用組成物をスピンコートし、加熱硬化させて、上面がほぼ平坦でコア４から離れた端部の部分の厚さが約２μｍのフッ素を含まないポリイミド樹脂膜の保護層を得た。
【００２８】
［反応性イオンエッチングによりＶ溝領域２０上のポリマー層を除去する工程］
上述したように設けた保護層上に反応性イオンエッチング用無機レジスト液（富士フィルムアーチ製、ＦＨ−ＳＰ−３ＣＬ）をスピンコートし、９０℃で９０秒間加熱乾燥することにより２〜３μｍのポジ型レジスト膜を形成した。この後、白色水銀ランプ（露光量６００ｍＪ）でフォトマスクの像を露光した。フォトマスクは、ポリマー層が不要なＶ溝領域２０のレジスト膜が除去されるように形成されている。その後、レジスト膜をＴＭＡＨ２．３８％アルカリ現像液に１００秒間浸漬して現像した。
次に反応性イオンエッチング（プロセスガス：Ｏ_２）をＶ溝領域２０のシリコン基板表面が露出するまで（Ｖ溝上端面まで）行い、ポリマー層を除去した。Ｖ溝２１内にはポリマー層が残存するため、次の操作によりＶ溝２１内のポリマー層を除去した。
【００２９】
［Ｖ溝２１内のポリマー層を除去する工程］
反応性イオンエッチング後、ウエハ全体を９５℃の純水に１０分浸漬し、その後５０℃の純水に３分浸漬し、さらに常温の純水に浸漬すると、Ｖ溝２１内のポリマー層のみが剥離した。ポリマー層とシリコンウエハの熱膨張係数の差によりポリマー層が基板表面から剥離したと考えられる。
無機レジストは、６０℃のジプロピレングリコールモノメチルエーテル−モノイソプロパノールアミン（７５：２５）溶液に５分浸漬し、その後純水中で超音波処理により前記溶液の除去を行い、溶液中に溶解したレジストを光導波路より剥離した。
【００３０】
［ポリマー光導波路デバイス１００を形成する工程］
次に、ウエハ状の基板１をダイシングにより切断することにより、短冊状に切り出し、この短冊状の基板１をダイシングにより、個々のポリマー光導波路デバイス１００に切り出し、ポリマー光導波路デバイス１００を完成させた。
【００３１】
実施例２
実施例１において、［Ｖ溝２１内のポリマー層を除去する工程］のみを下記のように変えて行った。
反応性イオンエッチング後、ウエハ全体を常温の純水が満たされた超音波処理装置内にいれて、３００Ｗ、４５ｋＨｚの条件下で超音波を３分間かけると、Ｖ溝２１内のポリマー層のみが剥離した。機械的振動によりポリマー層が基板表面から剥離すると考えられる。
【００３２】
（結果）
光導波路（ポリマー層）が不要なＶ溝領域と光導波路領域との間にダイシングにより溝を入れ、光導波路を剥離する工程を含む製造方法ではウエハ１枚あたり４０分の作業時間を有していたが、実施例１及び実施例２に記載の方法によりウエハ１枚あたり作業時間を１８分に短縮することができた。また、光導波路の剥がし取り工程によるポリマー屑の発生も見られなかった。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の方法により、光導波路が不要なＶ溝領域と光導波路領域との間にダイシングにより溝を入れて不要な光導波路を剥がす工程を行うことなく、Ｖ溝を有するポリマー光導波路デバイスを製造することが出来る。各ウエハのダイシング工程が不要となり、一括して反応性イオンエッチング、超音波処理等を行えることにより作業時間が大幅に短縮され、ポリマー光導波路の剥離工程で生じるポリマー屑等の異物の発生も無い。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】本発明のポリマー光導波路デバイスの製造方法の一実施形態を示す図である。
【図１ｂ】本発明のポリマー光導波路デバイスの製造方法の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明の製造方法により製造されるポリマー光導波路デバイスの斜視図である。
【図３】従来のの製造方法により製造されるポリマー光導波路デバイスの斜視図である。
【符号の説明】
１：シリコン基板、２Ａ：有機ジルコニウム化合物層、２Ｂ：フッ素を含まない樹脂層、２：接着層、３：下部クラッド、４：コア、５：上部クラッド、７：溝：１０：光導波路領域、２０：Ｖ溝領域、２１：Ｖ溝、１００：光導波路デバイス。

Claims

基板上にポリマー層からなる光導波路と、前記光導波路に接続する光ファイバを搭載するためのＶ溝を少なくとも有する光導波路デバイスの製造方法であって、前記基板上にＶ溝を設ける工程、前記Ｖ溝を設けた基板上にポリマー層からなる光導波路を形成する工程、前記Ｖ溝領域上のポリマー層を反応性イオンエッチングにより少なくともＶ溝上端面まで除去する工程、前記Ｖ溝内に残存するポリマー層を、超音波振動、加熱若しくは冷却、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される方法により除去する工程を含む上記製造方法。
Ｖ溝形成後ポリマー層形成前に、該基板上全体に接着層を設けた後、該Ｖ溝領域上の接着層を除去する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
該超音波振動によるポリマー層除去が、ウエハに純水中で２００〜６００Ｗ／１５〜６０ｋＨｚの超音波振動をかけることにより行われる、請求項１または２に記載の方法。
該加熱によるポリマー層除去が、ウエハを９０〜９５℃の純水に浸漬することにより行われる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
該ポリマー層がフッ素化ポリイミド樹脂からなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。