JP2010156996A - Method of manufacturing substrate for optical element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高速光変調が可能な光変調素子等の光素子を集積した光集積回路(OIC:optical integrated circuit)、光電子集積回路(OEIC:opto-electronic integrated circuit)等に用いて好適な光素子用基板の製造方法に関するものである。 The present invention is suitable for use in an optical integrated circuit (OIC), an opto-electronic integrated circuit (OEIC) or the like in which optical elements such as an optical modulation element capable of high-speed optical modulation are integrated. The present invention relates to a method for manufacturing a device substrate.
近年、大伝送容量かつ低損失の光通信ネットワークの進展に伴い、高速光変調が可能な光変調素子等の光素子を基板上に集積した光集積回路、あるいは光素子と電子部品(素子)を基板上に集積した光電子集積回路等においても、より小型化、より高性能化が要望されている。
例えば、基板上に光変調素子等の光素子を集積した光集積回路では、広帯域で動作可能かつ低電圧駆動の光変調器を作製するために、LiNbO3基板(以下、LN基板と略記する)上に、幅が数〜十数μm、間隔が十数〜数十μmのリッジ形状の光導波路が形成されている。
In recent years, with the development of optical communication networks with large transmission capacity and low loss, optical integrated circuits in which optical elements such as optical modulation elements capable of high-speed optical modulation are integrated on a substrate, or optical elements and electronic components (elements) In optoelectronic integrated circuits and the like integrated on a substrate, there is a demand for further miniaturization and higher performance.
For example, in an optical integrated circuit in which an optical element such as an optical modulation element is integrated on a substrate, an LiNbO3 substrate (hereinafter abbreviated as an LN substrate) is used to manufacture an optical modulator that can operate in a wide band and is driven at a low voltage. In addition, a ridge-shaped optical waveguide having a width of several to several tens of μm and an interval of several tens to several tens of μm is formed.
この光導波路の加工方法としては、主に液状の化学薬品を用いるウエットエッチングと、反応性ガス等を用いるドライエッチングがある。
ウエットエッチングは、化学反応を用いているために、エッチング材料による選択性が高いという特徴を有する。
図16は、ウエットエッチングにより溝加工が施された基板を示す断面図であり、等方性エッチングの場合、同図(a)に示すように、基板1の主面1aにパターニングされたマスク2を用いて溝3を形成している。また、選択性エッチングの場合、同図(b)に示すように、基板1の主面1aにマスク2を用いて溝3を形成している。
As a processing method of this optical waveguide, there are mainly wet etching using a liquid chemical and dry etching using a reactive gas or the like.
Since wet etching uses a chemical reaction, it has a feature of high selectivity by an etching material.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a substrate on which grooves have been formed by wet etching. In the case of isotropic etching, a
ところで、近年、プロセス全体をドライ化する傾向にあることから、ドライエッチングによる加工が一般的に行われている。このドライエッチングは、選択比の制御が可能、異方性エッチングが可能、加工精度が高い、加工効率がよい、安全性に優れている等の利点を有する。
ドライエッチングには、プラズマ放電中で発生する活性ラジカルを用いたプラズマエッチングと、プラズマエッチングにスパッタリング効果を加えた反応性イオンエッチング(反応性スパッタエッチングとも称される)があるが、一般的には、等方性エッチングが可能、微細パターンのエッチングが可能、等の特徴を有するプラズマエッチングが用いられている。
By the way, in recent years, since the whole process tends to be dry, processing by dry etching is generally performed. This dry etching has advantages such as control of the selection ratio, anisotropic etching, high processing accuracy, good processing efficiency, and excellent safety.
There are two types of dry etching: plasma etching using active radicals generated in plasma discharge and reactive ion etching (also called reactive sputter etching) that adds a sputtering effect to plasma etching. Plasma etching having features such as isotropic etching and fine pattern etching is used.
図17は、プラズマエッチングにより溝加工が施された基板を示す断面図であり、同図(a)は溝3の側面3aと底面3bとの角部4の形状がシャープなエッチング断面であり、同図(b)は溝3の側面3aと底面3bとの角部4の形状がノッチ状のエッチング断面である。
このようにして得られた基板1に、変調器用回路等の集積回路を形成することで、所望の電気的特性を有する集積回路が得られる。
また、基板上に集積した集積回路の特性を向上させるために、この基板の裏面の前記集積回路に対応する位置に溝を形成し、基板の厚みを部分的に薄くした形状のものが提案され、実用に供されている。
この溝の加工は、例えば、エキシマレーザ等の高出力レーザから出射されるレーザ光を基板の裏面に照射することによりなされる。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a substrate that has been grooved by plasma etching, and FIG. 17A is an etching cross-section in which the shape of the corner 4 between the
By forming an integrated circuit such as a modulator circuit on the substrate 1 thus obtained, an integrated circuit having desired electrical characteristics can be obtained.
In addition, in order to improve the characteristics of the integrated circuit integrated on the substrate, a shape in which a groove is formed at a position corresponding to the integrated circuit on the back surface of the substrate and the thickness of the substrate is partially reduced is proposed. It is used for practical use.
The groove is processed by, for example, irradiating the back surface of the substrate with laser light emitted from a high-power laser such as an excimer laser.
ところで、上述した従来のウエットエッチングにおいては、等方性エッチングの場合、アンダーカットされ易いために、溝3の側面3aがオーバーエッチング(サイドエッチング)され易くなるという問題点があった。また、選択性エッチングの場合、結晶構造によりエッチング深さにむらが生じ易く、例えば、側面3aが難エッチング結晶面の場合には、この側面3aが易エッチング結晶面の底面3bに対して傾斜し、垂直な面にならないという問題点があった。
このように、従来のウエットエッチングでは、側面3aの形状の制御が困難であった。
By the way, the above-described conventional wet etching has a problem that the
Thus, in the conventional wet etching, it is difficult to control the shape of the
また、従来のプラズマエッチングにおいては、角部4の形状が、シャープなエッチング断面やノッチ状のエッチング断面とされているために、基板1の応力によって、溝3の加工中や加工後にリッジの損傷や基板1の破損等が生じるおそれがあった。そこで、破損を防止するために、角部4の断面を曲面とすることが試みられているが、この曲面の曲率半径が高々0.2μm程度であることから、破損が無くなるまでには至っていない。
また、プラズマエッチングにより溝加工が施された基板1に、変調器用回路等の集積回路を形成した場合、ドリフトが大きくなり過ぎて回路特性に悪影響を及ぼすおそれがあるという問題点があった。その原因は、プラズマエッチングが主に化学的な反応によって基板のエッチングを行うために、エッチング中に基板表面に反応生成物が堆積されてしまうためである。
また、基板の厚みを部分的に薄くするために裏面に溝加工を施した基板の場合では、レーザ光を照射することによる基板の損傷が大きく、形状制御が困難であるという問題点があった。
Further, in the conventional plasma etching, the corner 4 has a sharp etching cross section or a notched etching cross section, so that the ridge is damaged by the stress of the substrate 1 during or after the processing of the
In addition, when an integrated circuit such as a modulator circuit is formed on the substrate 1 that has been subjected to groove processing by plasma etching, there is a problem that the drift becomes too large and the circuit characteristics may be adversely affected. This is because plasma etching etches the substrate mainly by a chemical reaction, so that reaction products are deposited on the substrate surface during the etching.
In addition, in the case of a substrate in which a groove is formed on the back surface in order to partially reduce the thickness of the substrate, there is a problem that the substrate is greatly damaged by irradiating laser light, and shape control is difficult. .
一般に、プラズマディスプレイ等の加工工程においては、ドライエッチングの一種である砥粒を用いたサンドブラスト法と称される方法が用いられている。この方法では、加工用マスクとして、ブラストに対する耐久性が優れているゴム系のネガレジストが主に用いられている。しかしながら、このネガレジストでは、一般に、露光・現像を施した後、レジストを焼き固めるための熱処理を施しているために、この熱処理の際に膨張し易く、したがって、微細なパターンを形成することが難しく、微細形状のサンドブラスト加工が困難であった。 Generally, in a processing process such as a plasma display, a method called a sand blast method using abrasive grains, which is a kind of dry etching, is used. In this method, a rubber negative resist having excellent durability against blasting is mainly used as a processing mask. However, since this negative resist is generally subjected to a heat treatment for baking and solidifying the resist after exposure and development, it tends to expand during this heat treatment, and therefore a fine pattern can be formed. It was difficult and it was difficult to fine-blast sandblasting.
なお、プラズマエッチングにおいてよく用いられる金属製のマスクは、展性が大きいために、加工中に変形し易く、微細構造のエッチングには用いることができない。したがって、この金属製のマスクは、サンドブラスト法には向かないとされており、LN基板の加工に用いられた例は報告されていない。 Note that a metal mask often used in plasma etching has high malleability, and thus is easily deformed during processing and cannot be used for etching a fine structure. Therefore, it is said that this metal mask is not suitable for the sandblasting method, and an example used for processing an LN substrate has not been reported.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、応力が加わった場合においても破損等のおそれがなく、溝の側面の形状が高精度で制御された光素子用基板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and there is no fear of damage or the like even when stress is applied, and a method for manufacturing an optical element substrate in which the shape of the side surface of the groove is controlled with high accuracy The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、本発明は次のような光素子用基板の製造方法を提供した。
すなわち、本発明の光素子用基板の製造方法は、光素子に用いられる基板の製造方法であって、板状体の一主面に、ヤング率が1.0×1011Pa以上の金属からなる微細パターンのマスクを形成し、次いで、サンドブラスト法により、前記マスクを用いて前記一主面に、底面と側面との角部の曲率半径が0.5μm以上の凹面とされた断面略矩形状の溝または凹部を形成し、次いで、前記マスクを前記一主面から除去することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following method for manufacturing an optical element substrate.
That is, the method for manufacturing a substrate for optical elements according to the present invention is a method for manufacturing a substrate used for an optical element, and is made of a metal having a Young's modulus of 1.0 × 10 11 Pa or more on one principal surface of a plate-like body. Forming a fine pattern mask, and then by sandblasting, the mask is used to form a concave surface with a radius of curvature of 0.5 μm or more at the corner of the bottom surface and the side surface on the one main surface. A groove or a recess is formed, and then the mask is removed from the one main surface.
前記サンドブラスト法は、半径が0.5μm〜20μmの砥粒を用いることが好ましい。
前記マスクは、クロム、ニッケル、ニッケルクロム合金のいずれか1種からなることが好ましい。
前記板状体は、ニオブ酸リチウム、ガリウムヒ素、インジウムリンのいずれか1種からなることが好ましい。
In the sandblast method, it is preferable to use abrasive grains having a radius of 0.5 μm to 20 μm.
The mask is preferably made of any one of chromium, nickel, and nickel-chromium alloy.
The plate-like body is preferably made of any one of lithium niobate, gallium arsenide, and indium phosphide.
本発明の光素子用基板の製造方法によれば、板状体の一主面に、ヤング率が1.0×1011Pa以上の金属からなる微細パターンのマスクを形成し、次いで、サンドブラスト法により、前記マスクを用いて前記一主面に、底面と側面との角部の曲率半径が0.5μm以上の凹面とされた断面略矩形状の溝または凹部を形成し、次いで、前記マスクを前記一主面から除去するので、応力集中等に起因する破損が生じ難くなり、基板の加工歩留まりを向上させることができる。
また、応力集中等に起因する破損が生じ難くなるので、基板の機械的強度を高めることができ、基板の信頼性を向上させることができる。
According to the method for manufacturing an optical element substrate of the present invention, a fine pattern mask made of a metal having a Young's modulus of 1.0 × 10 11 Pa or more is formed on one main surface of a plate-like body, and then a sandblast method By using the mask, a groove or a concave portion having a substantially rectangular cross section in which the radius of curvature of the corner portion between the bottom surface and the side surface is a concave surface of 0.5 μm or more is formed on the one main surface, Since it is removed from the one main surface, breakage due to stress concentration or the like hardly occurs, and the processing yield of the substrate can be improved.
In addition, since damage due to stress concentration or the like is less likely to occur, the mechanical strength of the substrate can be increased, and the reliability of the substrate can be improved.
本発明の各実施形態について図面に基づき説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図1は本発明の第1の実施形態の基板を示す断面図であり、図において、符号11は板状体であるLN基板、12はLN基板11の表面(一主面)11aに形成された断面略矩形状の溝である。
この溝12の底面12aと側面12bとの角部は、0.5μm以上の曲率半径の凹面13とされている。
この凹面13の形状は、サンドブラスト法において用いられる砥粒の半径や形状により一義的に決定される。例えば、砥粒の半径を0.5μm〜20μmの範囲の任意の値とすることにより、凹面13の曲率半径を0.5μm〜20μmの範囲で任意に変えることが可能である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a sectional view showing a substrate according to a first embodiment of the present invention. In the figure,
The corners of the
The shape of the
このLN基板11では、溝12の底面12aと側面12bとの角部を0.5μm以上の曲率半径の凹面13としたことにより、LN基板11に応力が加わった場合においても、応力集中等に起因する破損が生じるおそれが無くなる。これにより、LN基板11の機械的強度が向上し、LN基板11の信頼性が向上する。
In this
次に、サンドブラスト法により、LN基板11の表面11aに溝12を形成する方法について、図2に基づき説明する。
まず、LN基板11の表面11aに、リフトオフ法またはメッキ法を用いて微細パターンを有するマスク14を形成する。
Next, a method for forming the
First, a
このマスク14は、ヤング率が1.0×1011Pa以上の金属により構成されている。この金属としては、例えば、Cr、Ni、Ni−Cr合金等が好適に用いられる。ここで、Crをマスク材料とした場合、LN基板11との選択比は1:4となるので、Crの方が4倍削れ難いことになる。したがって、Crはマスク材料として非常に好ましいものである。
The
次いで、サンドブラスト法により、マスク14を用いてLN基板11の表面11aに微細溝加工を施す。ここで用いられる砥粒15は、形成すべき凹面13の曲率半径に対応して、その半径及び形状が選択される。例えば、凹面13の曲率半径を0.5μm〜20μmの範囲の所望の値とするためには、この所望の値に対応して砥粒の半径を決定すればよい。
このサンドブラスト法によるLN基板11のエッチングレートは150nm/min以上であるから、従来のプラズマエッチングのエッチングレート(約12nm/min)の10倍以上である。
Next, fine groove processing is performed on the
Since the etching rate of the
このようにして、LN基板11の表面11aに、底面12aと側面12bとの角部が0.5μm以上の曲率半径の凹面13となった溝12を形成することができる。
次いで、フッ硝酸等を用いてマスク14を除去する。
In this manner, the
Next, the
次いで、フッ酸、硝酸、塩酸等を用いて溝12に酸処理を施し、溝12の内面に形成された加工歪層16を除去する。
このようにして得られたLN基板11は、基板加工中においても破損が発生せず、従来のプラズマエッチングにおいて加工中に70%以上破損したものと比べて加工工程における歩留まりが格段に向上している。その結果、LN基板11の信頼性が大幅に向上したものとなる。
Next, the
The thus obtained
図3は、加工方法の異なるLN基板の溝の形状を触針法により測定したプロファイルを示す図であり、同図(a)は従来のプラズマエッチングにより通常得られるシャープな断面形状の溝、同図(b)は従来のプラズマエッチングの入力パワーが強い場合に起こるノッチ形状の溝、同図(c)は本実施形態の加工方法により得られた、サンドブラスト法により角部が凹面とされた溝である。
以上によれば、サンドブラスト法により、LN基板11の表面11aに、底面12aと側面12bとの角部が0.5μm以上の曲率半径の凹面13であるような溝12を形成することができる。
FIG. 3 is a diagram showing profiles obtained by measuring the groove shapes of LN substrates with different processing methods by the stylus method, and FIG. 3 (a) shows a groove having a sharp cross-sectional shape usually obtained by conventional plasma etching. FIG. 4B shows a notch-shaped groove that occurs when the input power of conventional plasma etching is strong, and FIG. 4C shows a groove that has been made concave by the sandblasting method obtained by the processing method of this embodiment. It is.
According to the above, the groove |
図4及び図5は、異なる半径の砥粒を用いてサンドブラスト法による溝加工を行ったLN基板の溝の形状を触針法により測定したプロファイルを示す図であり、図4は半径が5〜10μmの砥粒を用いた場合の溝形状を、図5は半径が1μmの砥粒を用いた場合の溝形状をそれぞれ示している。
これらの図によれば、半径が1μmの砥粒を用いることにより、LN基板11の表面11aに、底面12aと側面12bとの角部が1μmの曲率半径の凹面13であるような溝12を形成することができることが明らかになった。
4 and 5 are diagrams showing profiles obtained by measuring the shape of the groove of the LN substrate, which has been grooved by sandblasting using abrasive grains having different radii, using the stylus method. FIG. FIG. 5 shows the groove shape when an abrasive grain having a radius of 1 μm is used, and FIG. 5 shows the groove shape when an abrasive grain having a diameter of 10 μm is used.
According to these figures, by using abrasive grains having a radius of 1 μm,
本実施形態のLN基板11によれば、LN基板11の表面11aに形成した溝12の底面12aと側面12bとの角部を、0.5μm以上の曲率半径の凹面13としたので、このLN基板11に応力が加わった場合においても、応力集中等に起因する破損が生じるおそれが無く、LN基板11の機械的強度を高めることができる。その結果、LN基板11の信頼性を向上させることができる。
According to the
本実施形態のLN基板の加工方法によれば、サンドブラスト法を用いて、LN基板11の表面11aに、底面12aと側面12bとの角部が0.5μm以上の曲率半径の凹面13となるような溝12を形成するので、溝加工中においても応力集中等に起因する破損が生じ難くなり、LN基板の加工歩留まりを向上させることができる。
According to the LN substrate processing method of the present embodiment, the sandblast method is used so that the corners of the
また、溝加工後においても応力集中等に起因する破損が生じ難くなるので、LN基板の機械的強度を高めることができ、LN基板の信頼性を向上させることができる。
また、砥粒15の半径及び形状を凹面13の曲率半径に対応して選択することにより、凹面13の曲率半径を0.5μm〜20μmの範囲の任意の値とすることができる。
In addition, since damage due to stress concentration or the like is less likely to occur even after the groove processing, the mechanical strength of the LN substrate can be increased, and the reliability of the LN substrate can be improved.
Further, by selecting the radius and shape of the
また、溝12に酸処理を施すことにより、溝12の内面に形成された加工歪層16を除去するので、ドライエッチングによる加工では除去することができなかった加工歪層16を溝12から除去することができ、応力集中等による破損が起こり難い基板を作製することができる。
また、マスク14の材料として、Cr、Ni、Ni−Cr合金のいずれか1種を用いたので、精度が良くかつ所望の厚みを有する微細マスクパターンを形成することができる。したがって、加工中のマスクに変形が生じるのを防止することができる。
Further, since the
In addition, since any one of Cr, Ni, and Ni—Cr alloy is used as the material of the
[第2の実施形態]
図6は本発明の第2の実施形態の光導波路基板を示す斜視図であり、図において、符号21は板状体であるLN基板11の表面11aに形成されたリッジ形状の光導波路であり、この光導波路21の両側に、底面12aと側面12bとの角部が0.5μm以上の曲率半径の凹面13とされた溝12が形成されている。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a perspective view showing an optical waveguide substrate according to the second embodiment of the present invention. In the figure,
この光導波路基板では、光導波路21の両側に、底面12aと側面12bとの角部が0.5μm以上の曲率半径の凹面13となる溝12を形成したので、LN基板11に応力が加わった場合においても、光導波路21に応力集中等に起因する破損が生じるおそれが無くなる。したがって、光導波路基板の信頼性が向上する。
In this optical waveguide substrate, since the
次に、リフトオフ法により作製した金属マスクを用いて、サンドブラスト法により光導波路21の両側に溝12を形成する方法について、図7に基づき説明する。
まず、図7(a)に示すように、光導波路21が形成されたLN基板11全面に、スピンコート法を用いてフォトレジスト22を塗布する。
Next, a method for forming the
First, as shown in FIG. 7A, a
次いで、図7(b)に示すように、フォトリソグラフィにより、リッジ形状の光導波路に対応する部分のフォトレジスト22aを除去する。
次いで、図7(c)に示すように、LN基板11全面にマスク材料であるCr膜23を蒸着する。
Next, as shown in FIG. 7B, the portion of the
Next, as shown in FIG. 7C, a
次いで、図7(d)に示すように、リフトオフ法によりCr膜23をパターン化することで、LN基板11上にマスク24を形成する。リフトオフ法で形成することのできるマスクの厚みは0.5μm程度であるから、短時間のエッチングに向いたマスクである。
Next, as shown in FIG. 7D, a
次いで、図7(e)に示すように、サンドブラスト法により、マスク24を用いてLN基板11の光導波路21の両側の部分をエッチングし、光導波路21の両側に、底面12aと側面12bとの角部が0.5μm以上の曲率半径の凹面13であるような溝12を形成する。
次いで、図7(f)に示すように、酸を用いてマスク24を除去し、リッジ形状の光導波路21を有する光導波路基板とする。
Next, as shown in FIG. 7E, the portions on both sides of the
Next, as shown in FIG. 7 (f), the
このようにして得られた光導波路基板は、溝加工中においても破損が発生せず、従来のプラズマエッチングを用いた光導波路基板と比べて加工工程における歩留まりが格段に向上している。その結果、光導波路基板の信頼性が大幅に向上したものとなる。 The optical waveguide substrate thus obtained is not damaged even during groove processing, and the yield in the processing step is markedly improved as compared with the conventional optical waveguide substrate using plasma etching. As a result, the reliability of the optical waveguide substrate is greatly improved.
本実施形態の光導波路基板によれば、光導波路21の両側に、底面12aと側面12bとの角部が0.5μm以上の曲率半径の凹面13とされた溝12を形成したので、この光導波路基板に応力が加わった場合においても、応力集中等に起因する破損が生じるおそれが無く、光導波路基板の機械的強度を高めることができる。その結果、光導波路基板の信頼性を向上させることができる。
また、本実施形態の光導波路基板の加工方法においても、上述した第1の実施形態の光導波路基板の加工方法と同様の効果を奏することができる。
According to the optical waveguide substrate of the present embodiment, the
Also in the optical waveguide substrate processing method of the present embodiment, the same effects as the optical waveguide substrate processing method of the first embodiment described above can be obtained.
[第3の実施形態]
図8は本発明の第3の実施形態の光導波路基板の加工方法を示す過程図であり、メッキ法により作製した金属マスクを用いて、サンドブラスト法により光導波路21の両側に溝12を形成する方法を示したものである。この溝12は、底面と側面との角部が0.5μm以上の曲率半径の凹面とされている。
この光導波路基板の加工方法では、まず、図8(a)に示すように、光導波路21が形成されたLN基板11全面にCr膜31を蒸着する。
次いで、図8(b)に示すように、Cr膜31全面に、スピンコート法を用いてフォトレジスト32を塗布する。
[Third Embodiment]
FIG. 8 is a process diagram showing a processing method of the optical waveguide substrate according to the third embodiment of the present invention.
In this optical waveguide substrate processing method, first, as shown in FIG. 8A, a
Next, as shown in FIG. 8B, a
次いで、図8(c)に示すように、フォトリソグラフィにより、リッジ形状の光導波路に対応する部分のフォトレジスト32aを除去する。
次いで、図8(d)に示すように、LN基板11上のフォトレジスト32aを除去した部分に、メッキ法によりCrからなるマスク33を形成する。
次いで、図8(e)に示すように、残ったフォトレジスト32を除去し、次いで、ウェットエッチングにより、マスク33の下のCr膜31a以外のCr膜31を除去する。
Next, as shown in FIG. 8C, the portion of the
Next, as shown in FIG. 8D, a
Next, as shown in FIG. 8E, the remaining
このようにして、光導波路21上にマスクパターンを形成することができる。
メッキ法で形成することのできるマスクの厚みは数μm〜数十μm程度であるから、長時間のエッチングが可能である。
次いで、図8(f)に示すように、サンドブラスト法により、マスク33を用いてLN基板11の光導波路21の両側の部分をエッチングし、光導波路21の両側に、底面と側面との角部を0.5μm以上の曲率半径の凹面13とした溝12を形成する。
In this way, a mask pattern can be formed on the
Since the thickness of the mask that can be formed by the plating method is about several μm to several tens of μm, long-time etching is possible.
Next, as shown in FIG. 8 (f), the portions on both sides of the
次いで、酸を用いてマスク33及びCr膜31aを除去し、図8(g)に示すリッジ形状の光導波路を有する光導波路基板とする。
本実施形態の光導波路基板の加工方法においても、上述した第2の実施形態の光導波路基板の加工方法と同様の効果を奏することができる。
Next, the
Also in the processing method of the optical waveguide substrate of this embodiment, the same effect as the processing method of the optical waveguide substrate of the second embodiment described above can be obtained.
[第4の実施形態]
図9は本発明の第4の実施形態の光導波路基板を示す斜視図であり、LN基板11の裏面(他の主面)11bの光導波路21に対応する位置に溝41が形成され、この溝41の底面41aと側面41bとの角部が0.5μm以上の曲率半径の凹面13とされた構成である。
このLN基板11では、裏面11bに溝41を形成したことにより、光導波路21の光伝送損失特性が向上し、その結果、光導波路21の信頼性が向上する。
[Fourth Embodiment]
FIG. 9 is a perspective view showing an optical waveguide substrate according to the fourth embodiment of the present invention. A
In the
この溝41は、サンドブラスト法を用いて形成される。すなわち、LN基板11の裏面11 bに、リフトオフ法またはメッキ法を用いて微細パターンを有するマスクを形成し、次いで、サンドブラスト法により、このマスクを用いてLN基板11の裏面11aに微細溝加工を施すことにより、LN基板11の裏面11bに、底面41aと側面41bとの角部が0.5μm以上の曲率半径の凹面13となった溝41を形成することができる。
ここで用いられる砥粒の経や形状、LN基板11のエッチングレート、酸処理によるマスクや溝41内面の加工歪層の除去等については、上述した第1の実施形態と全く同様である。
The
The diameter and shape of the abrasive grains used here, the etching rate of the
図10は本実施形態の光導波路基板の変形例を示す断面図であり、LN基板11の裏面11bの光導波路21に対応する位置に、光導波路21の半分だけの長さの溝41が形成された構成である。
図11は本実施形態の光導波路基板の他の変形例を示す断面図であり、ほぼ光導波路21の長さの溝41が形成された構成である。
図12は本実施形態の光導波路基板のさらに他の変形例を示す断面図であり、光導波路21の中央部のみに溝41が形成された構成である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modification of the optical waveguide substrate of the present embodiment, and a
FIG. 11 is a cross-sectional view showing another modification of the optical waveguide substrate of the present embodiment, in which a
FIG. 12 is a cross-sectional view showing still another modified example of the optical waveguide substrate of the present embodiment, in which a
以上説明したように、本実施形態の光導波路基板によれば、基板加工中においても破損が発生せず、従来のプラズマエッチングにより加工したものと比べて加工工程における歩留まりが格段に向上し、その結果、LN基板11の信頼性が大幅に向上したものとなる。
As described above, according to the optical waveguide substrate of the present embodiment, no breakage occurs during the processing of the substrate, and the yield in the processing step is significantly improved as compared with those processed by conventional plasma etching, As a result, the reliability of the
[第5の実施形態]
図13は本発明の第5の実施形態の光導波路基板を示す斜視図であり、LN基板11の表面11aにリッジ形状の光導波路21が複数、互いに平行になるように形成され、それぞれの光導波路21の両側に溝12が形成された構成である。
この溝12は、底面12aと側面12bとの角部が0.5μm以上の曲率半径の凹面13とされている。
これらのリッジ形状の光導波路21、21、…は、上記形状の他、光導波路21、21同士が途中交差する場合、隣接する光導波路21の間隔が狭くなったり、広くなったりする場合もある。
[Fifth Embodiment]
FIG. 13 is a perspective view showing an optical waveguide substrate according to a fifth embodiment of the present invention. A plurality of ridge-shaped
The
These ridge-shaped
この光導波路基板においても、各光導波路21の両側に、底面12aと側面12bとの角部が0.5μm以上の曲率半径の凹面13とされた溝12を形成したので、LN基板11に応力が加わった場合においても、各光導波路21に応力集中等に起因する破損が生じるおそれが無くなり、光導波路基板の信頼性を向上させることができる。
Also in this optical waveguide substrate, since the
[第6の実施形態]
図14は本発明の第6の実施形態の基板を示す平面図、図15は同基板の要部拡大断面図であり、基板51の裏面51aに、断面矩形状の凹部52が複数個、斑点状(ランダム状)に形成された構成である。これらの凹部52、52、…は、底面52aと側面52bとの角部が0.5μm以上の曲率半径の凹面とされている。
[Sixth Embodiment]
FIG. 14 is a plan view showing a substrate according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the substrate. A plurality of
この基板によれば、基板51の裏面51aに、底面52aと側面52bとの角部が0.5μm以上の曲率半径の凹面とされた凹部52を複数個、斑点状(ランダム状)に形成したので、裏面51aからの信号反射を除去することができる。
According to this substrate, on the
以上、本発明の各実施形態について図面に基づき説明してきたが、具体的な構成は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計の変更等が可能である。
例えば、溝12は、底面12aと側面12bとの角部が0.5μm以上の曲率半径の凹面13とされたものであればよく、その長さや断面形状は、LN基板11の用途や設計事項に合わせて適宜変更可能である。
As mentioned above, although each embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to each of the above-described embodiments, and the design can be changed without departing from the gist of the present invention. It is.
For example, the
また、第4の実施形態の光導波路基板では、LN基板11の裏面11bの光導波路21に対応する位置に溝41を形成した構成としたが、集積回路基板の裏面の前記集積回路に対応する位置に溝を形成してもよい。このような構成とすることにより、集積回路へのノイズの侵入を防止することができ、したがって、集積回路の信頼性を向上させることができる。
In the optical waveguide substrate of the fourth embodiment, the
また、第6の実施形態の基板では、裏面51aからの信号反射を十分に除去することができるように、複数の凹部52を斑点状(ランダム状)に形成してあればよく、上記形状に限定されない。
Further, in the substrate of the sixth embodiment, the plurality of
[効果]
上記記載の基板によれば、板状体の一主面または両面に断面略矩形状の溝を形成し、当該溝の底面と側面との角部を曲率半径が0.5μm以上の凹面としたので、この基板に外部から応力が加わった場合においても、応力集中等に起因する破損を防止することができ、したがって、基板の信頼性を向上させることができる。
[effect]
According to the substrate described above, a groove having a substantially rectangular cross section is formed on one main surface or both surfaces of the plate-like body, and the corner portion between the bottom surface and the side surface of the groove is a concave surface having a curvature radius of 0.5 μm or more. Therefore, even when a stress is applied to the substrate from the outside, it is possible to prevent damage due to stress concentration and the like, and thus the reliability of the substrate can be improved.
上記記載の基板によれば、前記板状体の一主面に光導波路を形成し、該光導波路の両側に前記溝を形成してリッジ形状の光導波路としたので、この基板に外部から応力が加わった場合においても、応力集中等に起因する破損を防止することができ、したがって、光導波路基板の信頼性を向上させることができる。 According to the substrate described above, an optical waveguide is formed on one main surface of the plate-like body, and the grooves are formed on both sides of the optical waveguide to form a ridge-shaped optical waveguide. Even when is added, damage due to stress concentration or the like can be prevented, and therefore the reliability of the optical waveguide substrate can be improved.
上記記載の基板によれば、前記板状体の一主面に光導波路を形成し、前記板状体の他の主面の前記光導波路に対応する位置に前記溝を形成したので、光導波路の光伝送損失特性を向上させることができ、したがって、光導波路の信頼性を向上させることができる。 According to the substrate described above, an optical waveguide is formed on one main surface of the plate-like body, and the groove is formed at a position corresponding to the optical waveguide on the other main surface of the plate-like body. The optical transmission loss characteristics of the optical waveguide can be improved, and therefore the reliability of the optical waveguide can be improved.
上記記載の基板によれば、前記板状体の一主面に集積回路を形成し、前記板状体の他の主面の前記集積回路に対応する位置に前記溝を形成したので、集積回路へのノイズの侵入を防止することができ、したがって、集積回路の信頼性を向上させることができる。 According to the substrate described above, an integrated circuit is formed on one main surface of the plate-like body, and the groove is formed at a position corresponding to the integrated circuit on the other main surface of the plate-like body. Noise can be prevented from entering the semiconductor device, and thus the reliability of the integrated circuit can be improved.
上記記載の基板によれば、板状体の一主面に断面略矩形状の凹部を複数個形成し、これらの凹部の底面と側面との角部を曲率半径が0.5μm以上の凹面としたので、この一主面からの反射を除去することができる。 According to the substrate described above, a plurality of recesses having a substantially rectangular cross section are formed on one main surface of the plate-like body, and the corners between the bottom surface and the side surfaces of these recesses are concave surfaces having a curvature radius of 0.5 μm or more. Therefore, the reflection from this one main surface can be removed.
上記記載の基板によれば、前記溝または前記凹部を、サンドブラスト法により形成し、前記凹面の曲率半径を前記サンドブラスト法に用いられる砥粒の半径に略等しいとしたので、加工中及び加工後の応力集中等に起因する破損を防止することができ、基板の信頼性を向上させることができる。
このサンドブラスト法は、選択的エッチングがなく、また、フッ酸の様なエッチング液を使用することがないので、ウェットエッチングのような危険性もない。
According to the substrate described above, the groove or the recess is formed by a sandblast method, and the radius of curvature of the concave surface is substantially equal to the radius of the abrasive grains used in the sandblast method. Damage due to stress concentration or the like can be prevented, and the reliability of the substrate can be improved.
This sandblasting method does not involve selective etching, and does not use an etching solution such as hydrofluoric acid, so there is no danger of wet etching.
上記記載の基板によれば、前記砥粒の半径を0.5μm〜20μmとしたので、前記凹面の曲率半径を0.5μm〜20μmの範囲で任意に変えることができる。 According to the substrate described above, since the radius of the abrasive grains is set to 0.5 μm to 20 μm, the radius of curvature of the concave surface can be arbitrarily changed within a range of 0.5 μm to 20 μm.
上記記載の基板によれば、前記サンドブラスト法に用いられるマスクのヤング率を1.0×1011Pa以上としたので、リフトオフ法やメッキ法により精度が良くかつ所望の厚みを有する微細マスクパターンを形成することができ、金属の展性が原因で発生する加工中のマスクの変形を回避することができる。 According to the substrate described above, since the Young's modulus of the mask used in the sandblasting method is 1.0 × 10 11 Pa or more, a fine mask pattern having a desired thickness is formed with high accuracy by a lift-off method or a plating method. And deformation of the mask during processing caused by metal malleability can be avoided.
上記記載の光素子によれば、上記記載の基板を用いたので、基板に応力が加わった場合においても、応力集中等に起因する破損を防止することができ、光素子の信頼性を向上させることができる。 According to the optical element described above, since the substrate described above is used, even when stress is applied to the substrate, damage due to stress concentration or the like can be prevented, and the reliability of the optical element is improved. be able to.
11 LN基板
11a 表面(一主面)
11b 裏面(他の主面)
12 溝
12a 底面
12b 側面
13 凹面
14 マスク
15 砥粒
16 加工歪層
21 光導波路
22、22a フォトレジスト
23 Cr膜
24 マスク
31 Cr膜
32、32a フォトレジスト
33 マスク
41 溝
41a 底面
41b 側面
51 基板
51a 裏面
52 凹部
52a 底面
52b 側面
11
11b Back side (other main side)
12
24
Claims (4)
板状体の一主面に、ヤング率が1.0×1011Pa以上の金属からなる微細パターンのマスクを形成し、次いで、サンドブラスト法により、前記マスクを用いて前記一主面に、底面と側面との角部の曲率半径が0.5μm以上の凹面とされた断面略矩形状の溝または凹部を形成し、次いで、前記マスクを前記一主面から除去することを特徴とする光素子用基板の製造方法。 A method of manufacturing a substrate used in an optical element,
A mask having a fine pattern made of a metal having a Young's modulus of 1.0 × 10 11 Pa or more is formed on one main surface of the plate-like body, and then the bottom surface is formed on the one main surface using the mask by sandblasting. Forming a groove or recess having a substantially rectangular cross-section with a radius of curvature of 0.5 μm or more between the corner and the side surface, and then removing the mask from the one main surface Manufacturing method for industrial use.
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