JP2013088787A - 光導波路の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】巨大な鋳型を高精度で作らなければならないため、困難であった長尺のコアの形成を可能にする製造方法を提供する。
【解決手段】Ｓｉ基板３の一面にライン状の凹部６を形成する凹部形成工程と、Ｓｉ基板３の他方の面からレーザー光を照射し、レーザー光の焦光点をＳｉ基板３の内部に合わせＳｉ基板３の内部に多光子吸収による溶融処理領域を形成することによりＳｉ基板３をダイシングし、Ｓｉ基板個片１２を形成するダイシング工程と、Ｓｉ基個片１２を凹部が連続するようにライン状に整列させ、支持基板上８に接合し、原型１３を形成する接合工程と、原型１３上に電鋳して、原型１３を剥離することにより、凹部６を反転した凸部１１を有する反転型１０を形成する電鋳工程と、反転型１０により、凸部１１を転写する転写工程とを、有する光導波路の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、長尺な光導波路の製造方法に関する。

従来の光導波路の製造方法は、図２に示すように、クラッドフィルム１０４上に、高分子材料を鋳型１１０に注入してコア１０２が形成されており、コア１０２両端部に反射ミラー面１０２Ａおよび反射ミラー面１０２Ｂが補助鋳型１２０を用いて形成されていた。

特開２００９−０７５２８８号公報

従来の光導波路の製造方法は、高分子材料を鋳型１１０に注入し、コア１０２が直線状に形成されていたため、コア１０２の長さが鋳型１１０の大きさによって制限されていた。このことにより、長尺のコア１０２を形成するためには巨大な鋳型を作らなければならないが、巨大な鋳型を高精度で作成することは困難であった。

本発明の光導波路の製造方法は、Ｓｉ基板の一面にライン状の凹部を形成する凹部形成工程と、前記Ｓｉ基板の他方の面からレーザー光を照射し、前記レーザー光の焦光点を前記Ｓｉ基板の内部に合わせ前記Ｓｉ基板の内部に多光子吸収による溶融処理領域を形成することにより前記Ｓｉ基板をダイシングし、Ｓｉ基板個片を形成するダイシング工程と、前記Ｓｉ基板個片を前記凹部が連続するようにライン状に整列させ、支持基板上に接合し、原型を形成する接合工程と、前記原型上に電鋳して、前記原型を剥離することにより、前記凹部を反転した凸部を有する反転型を形成する電鋳工程と、前記反転型により、前記凸部を転写する転写工程とを、有することを特徴とする。このことにより、レーザー光照射によるダイシングを行うことで、Ｓｉ基板上に高精度で形成された凹部形状を崩さず、かつ整列した際に接合面が整うため、継ぎ目での光損失が少ない、長尺な光導波路を形成できる。

さらに、本発明の光導波路の形成方法は、電鋳工程の後、転写工程前に、前記反転型の前記凸部の端に、反射ミラー面を形成する凸部ミラー面形成工程を有することを特徴とする。このことにより、前記凸部の端に、反射ミラー面を加工することが容易で、反射ミラー面を有する長尺な光導波路が容易にえられる。

また、本発明の光導波路の製造方法は、凹部形成工程の後、ダイシング工程前に、前記凹部の端に、反射ミラー面を形成する凹部ミラー面形成工程を有することを特徴とする。このことにより、前記凹部の端に、Ｓｉ基板に対応する小さい加工機でも、反射ミラー面を加工することが可能で、反射ミラー面を有する長尺な光導波路が容易にえられる。

本発明の光導波路の製造方法は、レーザー光照射によるダイシングを行うことで、形成された凹部形状が崩れないため、継ぎ目での光損失が少ない、長尺な光導波路を形成できる。

第１の実施形態の光導波路の製造方法を説明する図である。 従来の光導波路の製造方法を示す図である。

次に、本発明の実施形態の例について図を参照しながら詳細に説明をする。

［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係る光導波路の製造方法を説明する図である。図１（ａ）は、凹部形成工程を示す。まず初めに、図１（ａ）に示されるように、Ｓｉ基板３の一面（表面）には、ライン状の凹部６が形成された凹部形成領域５a、５ｂが配置されている。尚、凹部形成領域５aは１箇所、凹部形成領域５ｂは４箇所配置されている場合を例示しているが、凹部形成領域の個数は、これにかぎられるものではない。Ｓｉ基板３は、直径１０ｃｍ、厚さ０．５ｍｍ程度のシリコンウェハであり、ライン状の凹部６は、長さ３〜８ｃｍ程度で、幅は５０μｍ程度、深さは５０μｍ程度に形成され、２００μｍのピッチで３本並列に配置されている。本実施形態では、凹部６が３本並列に配置されている場合を例示しているが、凹部６の本数はこれにかぎられるものではない。凹部６は、Ｓｉ基板３の一面にフォトリソグラフィーによって、図示はしないがレジストマスクを形成し、Ｓｉ基板３をドライエッチングすることにより、形成される。

図１（ｂ）は、ダイシング工程を示す。次に、図１（ｂ）に示されるように、ダイシング予定線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに沿って、Ｓｉ基板３のダイシングを行い、Ｓｉ基板個片を形成する。Ｓｉ基板３の他方の面（裏面）からレーザー光を照射し、レーザー光の焦光点をＳｉ基板３の内部に合わせてスキャンし、Ｓｉ基板３の内部に多光子吸収による溶融処理領域を形成することにより、Ｓｉ基板３のダイシングを行う。レーザー光は、波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザー光などが好適である。Ｓｉ基板３の内部のレーザーの多光子吸収による溶融処理領域が、Ｓｉ基板の板厚の50％以上に形成されるようにレーザー光の焦光点の深さを変えながらレーザー照射を繰り返し行うとよい。板厚の５０％以上に溶融処理領域を形成することにより、残りの板厚を劈開によって切断しても欠けなどが生じにくく、平滑な断面を得ることができる。特に、Ｓｉ基板の板厚の100％処理の切断面の表面は、鏡面を呈し、継ぎ目の隙間の発生がない。このように、他方の面よりレーザーを入れてダイシングすることにより、凹部６の断面・角部に欠け等を発生させず、形状を崩すことなく、平滑な横断面がえられる。

ダイシング予定線Ａは、凹部形成領域５ｂの複数の凹部６の端部に、連続して合わせるよう左右に２本設定されており、ダイシング予定線Ｂは、ダイシング予定線Ａに垂直で、かつ凹部形成領域５ａ、５ｂの凹部６の長手方向に、凹部形成領域５ａ、５ｂに沿って複数設定されている。ダイシング予定線Ｃは、ダイシング予定線Ｂに垂直で、かつ凹部形成領域５ａに沿って左右に２本設定されており、ダイシング予定線Ｄは、ダイシング予定線Ｃに平行で、かつ凹部形成領域５ａの凹部６を横断するように設定されている。ダイシング予定線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに沿って、Ｓｉ基板３のダイシングを行うことにより、Ｓｉ基板個片がえられる。

図１（ｃ）は、接合工程を示す。次に、図１（ｃ）に示されるように、Ｓｉ基板個片１２a、１２ｂを凹部６が連続するようにライン状に整列させ、支持基板８上に接合し、原型１３を形成する。図１（ｂ）のダイシング工程において、形成されたＳｉ基板個片の内、凹部６が形成されたＳｉ基板個片１２a、１２ｂを支持基板８上に配置する。Ｓｉ基板個片１２aは、凹部形成領域５ａをダイシングしてえられたＳｉ基板個片であり、支持基板８上の端に配置され、Ｓｉ基板個片１２ｂは、凹部形成領域５ｂをダイシングしてえられたＳｉ基板個片であり、Ｓｉ基板個片１２aに隣接して配置される。配置の際、３本の凹部６が連続するようにライン状に整列させ、位置がずれないようにＳｉ基板個片１２a、１２ｂを支持基板８上に接合する。Ｓｉ基板個片１２ａ、Ｓｉ基板個片１２ｂの切断面は鏡面となっており、密接して配置すると隙間がほとんどなく連続した凹部６が得られる。接合は、陽極接合などによって行い、支持基板８は、陽極接合しやすいガラス基板などを用いる。このことにより、原型１３が形成される。図１（ｄ）は、図１（ｃ）のＥ−Ｅ線断面すなわち原型１３の断面を示しており、本実施形態では、Ｓｉ基板個片１２ｂが４個である場合を例示しているが、必要に応じてＳｉ基板個片１２ｂの個数を増やすことにより、１ｍ程度の長尺な連続した凹部６の形成も可能となる。

以下、断面を説明する図を用いて工程を説明する。図１（ｅ）は、電鋳工程を示す。次に、図１（ｃ）の接合工程によって形成された原型１３上にＮｉなどの金属を用いた電鋳を行い、原型１３を剥離することにより、図１（ｅ）に示されるような凹部６を反転した凸部１１を有する反転型１０を形成する。電鋳は、図示はしないが、原型１３上にシランカップリング剤を塗布し、無電解ニッケルめっき液に原型１３を浸漬させ、Ｎｉ膜を厚さ３００ｎｍ程度形成する。次いで、電解めっき法により、Ｎｉ膜を厚さ５００〜８００μｍ程度形成する。電鋳後は、原型１３を剥離することにより、反転型１０を残す。

図１（ｆ）は、凸部ミラー面形成工程を示す。次に、図１（ｆ）に示されるように、凸部１１に反射ミラー面１４を形成する。図１（ｅ）の電鋳工程において形成された反転型１０の凸部１１の端に、４５°の反射ミラー面１４を機械加工により形成する。反射ミラー面１４は、機械加工により、容易に形成することができる。

図１（ｇ）は、転写工程を示す。次に、反転型１０により、凸部１１をクラッドフィルム１５に転写する。反転型１０をクラッドフィルム１５に押し付けることにより、クラッドフィルム１５には、凸部１１が押し込まれ、図１（ｆ）に示されるように、クラッドフィルム内凹部１６を形成することができる。クラッドフィルム１５は、屈折率が１．５５よりも小さく、厚みが１００μｍ程度の脂環式アクリル樹脂フィルムや脂環式オレフィン樹脂フィルムなどを用いる。

最後に、図１（ｇ）に示されるクラッドフィルム１５に形成されたクラッドフィルム内凹部１６に、コアとなる樹脂を注入する。コアとなる樹脂は、クラッドフィルム１５の屈折率より大きな屈折率を有するアクリル系またはエポキシ系の高分子材料である。樹脂の注入は、インプリントなどの工法により行う。上述した工程を経ることで、継ぎ目での光損失が少ない、長尺な半埋め込み型の光導波路を容易に形成できる。尚、本実施形態では、明示してはいないが、コアとなる樹脂を注入後、クラッドフィルム１５の上に、さらに別のクラッドフィルムを載せ、コアをクラッドフィルムで完全に覆った埋め込み型の光導波路を形成してもかまわない。また、この状態からクラッドフィルム１５を剥離して、コアを残したリッジ型の光導波路を形成してもかまわない。

尚、本実施形態では、電鋳工程の後、転写工程前に、反転型１０の凸部１１の端に、反射ミラー面１４を形成する場合を例示したが、凹部形成工程の後、ダイシング工程前に、凹部６の端に、反射ミラー面を形成する凹部ミラー面形成工程を有していてもかまわない。この場合、図１（ｆ）に示される凸部ミラー面形成工程は行わず、図１（ａ）に示される凹部形成工程の後、図１（ａ）の凹部形成領域５ａに形成された凹部６の端に、機械加工などによって、反射ミラー面を形成する。このことにより、Ｓｉ基板３に対応する小さい加工機でも、凹部６の端に、反射ミラー面を加工することが可能で、反射ミラー面を有する長尺な光導波路が容易にえられる。

３ Ｓｉ基板
５ａ、５ｂ 凹部形成領域
６ 凹部
８ 支持基板
１０ 反転型
１１ 凸部
１２ａ、１２ｂ Ｓｉ基板個片
１３ 原型
１４ 反射ミラー面
１５ クラッドフィルム
１６ クラッドフィルム内凹部

Claims (3)

1. Ｓｉ基板の一面にライン状の凹部を形成する凹部形成工程と、前記Ｓｉ基板の他方の面からレーザー光を照射し、前記レーザー光の焦光点を前記Ｓｉ基板の内部に合わせ前記Ｓｉ基板の内部に多光子吸収による溶融処理領域を形成することにより前記Ｓｉ基板をダイシングし、Ｓｉ基板個片を形成するダイシング工程と、前記Ｓｉ基板個片を前記凹部が連続するようにライン状に整列させ、支持基板上に接合し、原型を形成する接合工程と、前記原型上に電鋳して、前記原型を剥離することにより、前記凹部を反転した凸部を有する反転型を形成する電鋳工程と、前記反転型により、前記凸部を転写する転写工程とを、有することを特徴とする光導波路の製造方法。
2. 請求項１に記載の光導波路の製造方法において、電鋳工程の後、転写工程前に、前記反転型の前記凸部の端に、反射ミラー面を形成する凸部ミラー面形成工程を有することを特徴とする光導波路の製造方法。
3. 請求項１に記載の光導波路の製造方法において、凹部形成工程の後、ダイシング工程前に、前記凹部の端に、反射ミラー面を形成する凹部ミラー面形成工程を有することを特徴とする光導波路の製造方法。