JP2013088787A - 光導波路の製造方法 - Google Patents
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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
【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。
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。
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
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)
- 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。
- 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。
- 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。
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JP2011232412A JP2013088787A (ja) | 2011-10-24 | 2011-10-24 | 光導波路の製造方法 |
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