JP3472512B2 - Optical waveguide forming method - Google Patents

Optical waveguide forming method

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JP3472512B2
JP3472512B2 JP22095199A JP22095199A JP3472512B2 JP 3472512 B2 JP3472512 B2 JP 3472512B2 JP 22095199 A JP22095199 A JP 22095199A JP 22095199 A JP22095199 A JP 22095199A JP 3472512 B2 JP3472512 B2 JP 3472512B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、光配線板、光デバ
イス、光機能回路等における光導波路の形成方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming an optical waveguide in an optical wiring board, an optical device, an optical functional circuit or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】ポリマー材料を用いた光導波路の形成
は、一般的にスピンコート法を用いて液状ないしはワニ
ス状のポリマー材料をシリコン(Si)ウェハ上に滴下
し、所望膜厚が得られる回転数でSiウェハを回転させ
ながら、下部クラッド層、コア層となる膜を順次形成し
熱処理した後に、コア層の表面に形成したエッチングマ
スクを介してコア層をエッチングし、断面が矩形状のコ
アを形成した後に、コアが完全に埋め込まれるように上
部クラッド層を積層して、埋め込み型光導波路を形成す
る。
2. Description of the Related Art An optical waveguide using a polymer material is generally formed by a spin coating method in which a liquid or varnished polymer material is dropped on a silicon (Si) wafer to obtain a desired film thickness. While rotating the Si wafer by a number, the lower clad layer and the core layer are sequentially formed and heat-treated, and then the core layer is etched through the etching mask formed on the surface of the core layer to form a core with a rectangular cross section. After forming, the upper clad layer is laminated so that the core is completely embedded to form an embedded optical waveguide.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記光
導波路層の形成で熱処理すると、Siウェハのような基
板と光導波路層を構成するポリマーとの間の熱膨張係数
差が1桁程度以上に大きい場合には、常温に降下した際
にポリマーの収縮が基板よりも大きく、光導波路層を内
側にして基板に「そり」が生じる。従って、マスクを介
してコア層を反応性イオンエッチングしてコアを形成す
る場合に、エッチングビームの方向とコア層表面とのな
す角度が直角ではなくなるために、図4に示すように、
コア15の断面が、ゆがんだ矩形状になりやすい。ま
た、熱膨張係数差によりコア層内部に応力が残存するた
め、コア層をエッチングしていくと、マスクで覆われて
いないエッチング領域とマスクで覆われている非エッチ
ング領域とでコア層内に応力分布が生じ、特に領域界面
付近で応力差が大さくなるために、エッチング速度が不
均一になりやすく、エッチング領域の断面が図5に示す
ようになる。そのため、コア層の一部13’が残りやす
くなり、コア間の光クロストークの原因になるととも
に、コア間の狭ピッチ化が困難になるといった問題があ
った。前記図4及び図5において、11はSi等の基
板、12は下部クラッド層、13はコア層、14はマス
ク、15はコア、16は上部クラッド層である。
However, when the heat treatment is performed in forming the optical waveguide layer, the difference in the coefficient of thermal expansion between the substrate such as the Si wafer and the polymer forming the optical waveguide layer is large by about one digit or more. In this case, when the temperature is lowered to room temperature, the shrinkage of the polymer is larger than that of the substrate, and “warpage” occurs in the substrate with the optical waveguide layer inside. Therefore, when the core layer is formed by reactive ion etching through the mask to form the core, the angle formed by the direction of the etching beam and the surface of the core layer is not a right angle, and as shown in FIG.
The cross section of the core 15 tends to have a distorted rectangular shape. In addition, since the stress remains inside the core layer due to the difference in the thermal expansion coefficient, when the core layer is etched, the etching region not covered with the mask and the non-etched region covered with the mask will remain in the core layer. Since the stress distribution is generated and the stress difference becomes large especially near the region interface, the etching rate tends to become non-uniform, and the cross section of the etching region becomes as shown in FIG. Therefore, there is a problem that a part of the core layer 13 'is likely to remain, which causes optical crosstalk between the cores and makes it difficult to narrow the pitch between the cores. 4 and 5, 11 is a substrate such as Si, 12 is a lower clad layer, 13 is a core layer, 14 is a mask, 15 is a core, and 16 is an upper clad layer.

【0004】本発明の目的は、光導波路層を構成するポ
リマーと基板との間の熱膨張係数差が大きくても、コア
層内の応力分布を低減することが可能な技術を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、光導波路形成の歩留
まりが向上することが可能な技術を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、光クロストークの低減とコア
間の狭ピッチ化が可能な技術を提供することにある。本
発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明
細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
An object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the stress distribution in the core layer even if the difference in the coefficient of thermal expansion between the polymer forming the optical waveguide layer and the substrate is large. is there. Another object of the present invention is to provide a technique capable of improving the yield of forming an optical waveguide. Another object of the present invention is to provide a technique capable of reducing optical crosstalk and narrowing the pitch between cores. The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.

【0006】(1)基板上に、下部クラッド層と、前記
下部クラッド層よりも屈折率が高いコア層を順次積層
し、前記コア層を厚み方向の断面を矩形状に加工して1
つ以上のアレイ状に配置したコアを形成し、前記アレイ
状に配置した前記コアを、前記下部クラッド層と等しい
屈折率を持つ上部クラッド層で完全に埋め込んで光導波
路を形成する光導波路形成方法であって、前記アレイ状
に配置した基板上の前記コアのパターンと等しい第1の
マスクを前記コア層の表面に形成し、その上に第2のマ
スクの断面形状内に第1のマスクの断面形状が含まれる
ように前記第1のマスクを覆う第2のマスクを形成し、
前記第2のマスクを形成したコア層の表面から化学的、
あるいは機械的に前記コア層をエッチングし、前記第2
のマスクを除去した後に、前記第1のマスクを介して前
記コア層、あるいは前記コア層と前記下部クラッド層を
エッチングし、前記第1のマスクを除去して前記矩形状
のコアを形成する方法である。
(1) A lower clad layer and a core layer having a refractive index higher than that of the lower clad layer are sequentially laminated on a substrate, and the core layer is processed into a rectangular cross section in the thickness direction.
Method of forming an optical waveguide by forming cores arranged in one or more arrays and completely filling the cores arranged in the array with an upper clad layer having a refractive index equal to that of the lower clad layer And forming a first mask on the surface of the core layer, the first mask having the same pattern as the core on the substrate arranged in the array, and forming the first mask on the surface of the first mask within the cross-sectional shape of the second mask. Forming a second mask covering the first mask so as to include a cross-sectional shape;
Chemically from the surface of the core layer on which the second mask is formed,
Alternatively, the core layer is mechanically etched and the second
Method of forming a rectangular core by etching the core layer or the core layer and the lower clad layer through the first mask after removing the first mask, and removing the first mask. Is.

【0007】(2)基板上に、下部クラッド層と、前記
下部クラッド層よりも屈折率が高いコア層を順次積層
し、前記コア層の厚み方向の断面を矩形状に加工して1
つ以上のアレイ状に配置したコアを形成し、前記アレイ
状に配置したコアを、前記下部クラッド層と等しい屈折
率を持つ上部クラッド層で完全に埋め込んで光導波路を
形成する光導波路形成方法であって、前記アレイ状に配
置した基板面内の前記コアのパターンと等しい第1のマ
スクを前記コア層の表面に形成し、その上に第2のマス
クの断面形状内に第1のマスクの断面形状が含まれるよ
うに前記第1のマスクを覆う第2のマスクを形成し、前
記第1あるいは第2のマスクの反転パターンの断面形状
内にその断面形状が含まれるようなパターンの第3のマ
スクを前記下部クラッド層の表面に形成し、前記第2の
マスクを積層したコア層の表面から化学的、あるいは機
械的に前記コア層をエッチングし、前記第2のマスクを
除去した後に、前記第1のマスクを介して前記コア層を
エッチングし、前記第1,第3のマスクを除去して矩形
状のコアを形成する方法である。
(2) A lower clad layer and a core layer having a refractive index higher than that of the lower clad layer are sequentially laminated on a substrate, and the cross section in the thickness direction of the core layer is processed into a rectangular shape.
A method of forming an optical waveguide by forming cores arranged in one or more arrays and completely filling the cores arranged in the array with an upper clad layer having a refractive index equal to that of the lower clad layer. Then, a first mask having the same pattern as the core in the plane of the substrate arranged in the array is formed on the surface of the core layer, and the first mask is formed on the surface of the second mask in the cross-sectional shape of the second mask. A second mask is formed so as to cover the first mask so as to include the cross-sectional shape, and a third mask having a pattern in which the cross-sectional shape is included in the cross-sectional shape of the inverted pattern of the first or second mask. Is formed on the surface of the lower clad layer, and the core layer is chemically or mechanically etched from the surface of the core layer on which the second mask is laminated, and the second mask is removed. Previous The core layer is etched through the first mask, the first is a method of removing the third mask to form a rectangular core.

【0008】(3)基板上に、下部クラッド層と、前記
下部クラッド層よりも屈折率が高いコア層を順次積層
し、前記コア層の厚み方向の断面を矩形状に加工して1
つ以上のアレイ状に配置したコアを形成し、前記アレイ
状に配置したコアを、前記下部クラッド層と等しい屈折
率を持つ上部クラッド層で完全に埋め込んで光導波路を
形成する光導波路形成方法であって、前記下部クラッド
の表面に、第4のマスクの断面形状内に第1のマスクの
断面形状が含まれているパターンで、完全に前記第1の
マスクを覆う前記第4のマスクを形成し、前記第4のマ
スクを形成した下部クラッド層の表面から化学的、ある
いは機械的に前記下部クラッド層をエッチングした後
に、前記第4のマスクを除去し、前記コア層及び第1の
マスクを順次積層して、前記第1のマスクを介して前記
コア層をエッチングし、前記第1のマスクを除去して矩
形状のコアを形成する方法である。
(3) A lower clad layer and a core layer having a refractive index higher than that of the lower clad layer are sequentially laminated on a substrate, and the cross section of the core layer in the thickness direction is processed into a rectangular shape.
A method of forming an optical waveguide by forming cores arranged in one or more arrays and completely filling the cores arranged in the array with an upper clad layer having a refractive index equal to that of the lower clad layer. And forming the fourth mask on the surface of the lower clad so as to completely cover the first mask with a pattern in which the cross-sectional shape of the first mask is included in the cross-sectional shape of the fourth mask. Then, after chemically or mechanically etching the lower clad layer from the surface of the lower clad layer on which the fourth mask is formed, the fourth mask is removed to remove the core layer and the first mask. In this method, the core layers are sequentially laminated, the core layer is etched through the first mask, and the first mask is removed to form a rectangular core.

【0009】(4)前記手段(1)乃至(3)のいずれ
か1つの光導波路形成方法において、前記コア層、下部
及び上部クラッド層がポリマーからなる方法である。
(4) In the method for forming an optical waveguide according to any one of the means (1) to (3), the core layer, the lower and upper clad layers are made of a polymer.

【0010】(5)前記手段(1)乃至(4)のいずれ
か1つの光導波路形成方法において、前記第1乃至第4
のマスクの中で、少なくとも前記第1及び第3のマスク
が金属よりなる方法である。
(5) In the method for forming an optical waveguide according to any one of the means (1) to (4), the first to fourth
Of the masks, at least the first and third masks are made of metal.

【0011】本発明による光導波路形成方法を用いれ
ば、矩形状のコアを形成する前に、コア間を投影するコ
ア層あるいは下部クラッド層にコアピッチよりも幅の狭
い溝を形成するので、光導波路層を構成するポリマーと
基板との間の熱膨張係数差が大きくても、コア層内の応
力分布を予め低減することができる。従って基板の「そ
り」が抑制でき、エッチングビームの方向とコア層表面
とのなす角を直角にすることができる。また、エッチン
グ領域内のエッチング速度を均一にすることができる。
According to the method of forming an optical waveguide of the present invention, a groove having a width narrower than the core pitch is formed in the core layer or the lower clad layer projecting between the cores before forming the rectangular core. Even if the difference in the coefficient of thermal expansion between the polymer forming the layer and the substrate is large, the stress distribution in the core layer can be reduced in advance. Therefore, "warpage" of the substrate can be suppressed, and the angle between the etching beam direction and the surface of the core layer can be made right. Further, the etching rate in the etching region can be made uniform.

【0012】以下、本発明について、図面を参照して実
施の形態(実施例)とともに詳細に説明する。なお、実
施の形態(実施例)を説明するための全図において、同
一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの
説明は省略する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings together with embodiments (embodiments). In all the drawings for explaining the embodiments (examples), components having the same function are designated by the same reference numeral, and repeated description thereof will be omitted.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】(実施形態1)図1は、本発明に
よる実施形態(実施例)1の光導波路形成方法を説明す
るための各工程における断面図である。図1において、
1はSi等の基板、2は下部クラッド層、3はコア層、
4は第1のマスク、5は第2のマスク、6は溝、7はコ
ア、8は上部クラッド層である。本実施形態(実施例)
1の光導波路形成方法は、前記下部クラッド層2、コア
層3、及び上部クラッド層8として、例えばポリイミド
系樹脂を用いた場合について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views in each step for explaining an optical waveguide forming method according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG.
1 is a substrate such as Si, 2 is a lower clad layer, 3 is a core layer,
Reference numeral 4 is a first mask, 5 is a second mask, 6 is a groove, 7 is a core, and 8 is an upper clad layer. This embodiment (example)
The optical waveguide forming method of No. 1 will be described for the case where, for example, a polyimide resin is used as the lower clad layer 2, the core layer 3, and the upper clad layer 8.

【0014】図1(a)に示すように、前記下部クラッ
ド層2は、例えば40μm厚であり、ワニス状のポリイ
ミド系樹脂をスピンコートした後に、例えば350℃以
上で加熱キュアして基板1の上に形成する。前記コア層
3は、例えば前記下部クラッド層2よりも屈折率が高く
(例えば比屈折率が1.2%)50μm厚であり、前記
下部クラッド層2と同様の方法で、下部クラッド層2の
上に形成する。コア層3の表面に形成した第1のマスク
4は幅が50μm厚の例えばチタン(Ti)から成り、
図1(a)中の隣り合う第1のマスク4の間のギャップ
は、例えば250μmである。第2のマスク5は例えば
レジストからなり、この第2のマスク5の断面形状内に
第1のマスク4の断面形状が含まれるように、完全に第
1のマスク4を覆っている。図1(a)中の隣り合う第
2のマスク5の間のギャップは、例えば125μmであ
る。
As shown in FIG. 1 (a), the lower clad layer 2 has a thickness of, for example, 40 μm, and is spin-coated with a varnish-like polyimide resin and then cured by heating at, for example, 350 ° C. or above to form a substrate 1 of the substrate 1. Form on top. The core layer 3 has, for example, a refractive index higher than that of the lower clad layer 2 (for example, a relative refractive index of 1.2%) and a thickness of 50 μm. Form on top. The first mask 4 formed on the surface of the core layer 3 is made of, for example, titanium (Ti) having a width of 50 μm,
The gap between the adjacent first masks 4 in FIG. 1A is, for example, 250 μm. The second mask 5 is made of resist, for example, and completely covers the first mask 4 so that the cross-sectional shape of the second mask 5 includes the cross-sectional shape of the first mask 4. The gap between the adjacent second masks 5 in FIG. 1A is 125 μm, for example.

【0015】この状態で、例えば酸素雰囲気中にて反応
性イオンエッチングを行い、図1(b)に示すように、
前記コア層3内に幅が約125μmの溝6を形成する。
残った第2のマスクを剥離液にて除去し、第1のマスク
4を最表面に露出させる。その後、例えば酸素雰囲気中
にて反応性イオンエッチングを行い、図1(c)に示す
ように、50μm角のコア7を形成する。第1のマスク
4を、例えばフッ硝酸にて除去した後に、図1(d)に
示すように、下部クラッド層2と同様の組成からなりコ
ア7上面からの厚さが例えば40μmの上部クラッド層
8を、下部クラッド層2と同様の方法にて積層すること
により、光導波路を形成する。
In this state, reactive ion etching is performed in, for example, an oxygen atmosphere, and as shown in FIG.
A groove 6 having a width of about 125 μm is formed in the core layer 3.
The remaining second mask is removed with a stripping solution to expose the first mask 4 on the outermost surface. Then, reactive ion etching is performed in, for example, an oxygen atmosphere to form a core 7 of 50 μm square as shown in FIG. After removing the first mask 4 with, for example, hydrofluoric nitric acid, as shown in FIG. 1D, an upper clad layer having the same composition as that of the lower clad layer 2 and having a thickness of, for example, 40 μm from the upper surface of the core 7 is formed. 8 is laminated in the same manner as the lower clad layer 2 to form an optical waveguide.

【0016】(実施形態2)図2は、本発明による実施
形態(実施例)2の光導波路形成方法を説明するための
各工程における断面図であり、9は第3のマスクであ
る。本実施形態(実施例)2の光導波路形成方法は、前
記下部クラッド層2、コア層3、及び上部クラッド層8
として、例えばポリイミド系樹脂を用いた場合について
説明する。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a sectional view in each step for explaining an optical waveguide forming method according to Embodiment 2 of the present invention. Reference numeral 9 is a third mask. In the optical waveguide forming method according to the present embodiment (Example) 2, the lower clad layer 2, the core layer 3, and the upper clad layer 8 are formed.
As an example, a case of using a polyimide resin will be described.

【0017】図2(a)に示すように、前記下部クラッ
ド層2は、例えば40μm厚であり、ワニス状のポリイ
ミド系樹脂をスピンコートした後に、例えば350℃以
上で加熱キュアして基板1上に形成する。前記下部クラ
ッド層2の表面に形成された第3のマスク9は、例えば
チタン(Ti)からなり、第1あるいは第2のマスク
4,5の反転パターンの断面形状内に第3のマスク9の
断面形状が含まれる位置に配置されている。その第3の
マスク9のパターン幅は例えば200μmである。前記
コア層3は、例えば下部クラッド層2よりも屈折率が高
く(例えば比屈折率が1.2%)50μm厚であり、下
部クラッド層2と同様の方法で、下部クラッド層2の上
に形成する。第1のマスク4は幅が50μmの例えばチ
タン(Ti)からなり、図2(a)中の隣り合う第1の
マスク4の間のギャップは、例えば250μmである。
第2のマスク5は例えばレジストからなり、この第2の
マスク5の断面形状内に第1のマスク4の断面形状が含
まれるように、完全に第1のマスク4を覆っている。図
2(a)中の隣り合う第2のマスク5の間のギャップ
は、例えば125μmである。
As shown in FIG. 2A, the lower clad layer 2 has a thickness of, for example, 40 μm, and is spin-coated with a varnish-shaped polyimide resin, and then cured by heating at, for example, 350 ° C. or higher. To form. The third mask 9 formed on the surface of the lower cladding layer 2 is made of, for example, titanium (Ti), and the third mask 9 is formed in the cross-sectional shape of the inverted pattern of the first or second mask 4 or 5. It is arranged at a position including the sectional shape. The pattern width of the third mask 9 is, for example, 200 μm. The core layer 3 has, for example, a refractive index higher than that of the lower clad layer 2 (for example, a relative refractive index of 1.2%) and a thickness of 50 μm, and is formed on the lower clad layer 2 in the same manner as the lower clad layer 2. Form. The first mask 4 is made of, for example, titanium (Ti) having a width of 50 μm, and the gap between the adjacent first masks 4 in FIG. 2A is, for example, 250 μm.
The second mask 5 is made of, for example, a resist, and completely covers the first mask 4 so that the cross-sectional shape of the second mask 5 includes the cross-sectional shape of the first mask 4. The gap between the adjacent second masks 5 in FIG. 2A is, for example, 125 μm.

【0018】この状態で、例えば酸素雰囲気中にて反応
性イオンエッチングを行い、図2(b)に示すように、
前記コア層3内に幅が約125μmの溝6を形成する。
残った第2のマスクを剥離液にて除去し、第1のマスク
4を表面に露出させる。その後、例えば酸素雰囲気中に
て反応性イオンエッチングを行い、図2(c)に示すよ
うに、50μm角のコア7を形成する。この場合、第3
のマスク9があるために、図1(c)のように下部クラ
ッド層2内までエッチングが達するのを防ぐことができ
る。
In this state, reactive ion etching is performed in, for example, an oxygen atmosphere, and as shown in FIG.
A groove 6 having a width of about 125 μm is formed in the core layer 3.
The remaining second mask is removed with a stripping solution to expose the first mask 4 on the surface. After that, reactive ion etching is performed in, for example, an oxygen atmosphere to form a core 7 of 50 μm square as shown in FIG. In this case, the third
The presence of the mask 9 makes it possible to prevent the etching from reaching the lower clad layer 2 as shown in FIG.

【0019】前記第1及び第3のマスク4,9を例えば
フッ硝酸にて除去した後に、図2(d)に示すように、
下部クラッド層2と同様の組成からなりコア7上面から
の厚さが例えば40μmの上部クラッド層8を、下部ク
ラッド層2と同様の方法にて積層することにより、光導
波路を形成する。
After removing the first and third masks 4 and 9 with, for example, hydrofluoric nitric acid, as shown in FIG.
An optical waveguide is formed by stacking an upper clad layer 8 having the same composition as the lower clad layer 2 and having a thickness of, for example, 40 μm from the upper surface of the core 7 in the same manner as the lower clad layer 2.

【0020】(実施形態3)図3は、本発明による実施
形態(実施例)3の光導波路形成方法を説明するための
各工程における断面図であり、10は第4のマスクであ
る。本実施形態(実施例)3の光導波路形成方法は、前
記下部クラッド層2、コア層3、及び上部クラッド層8
として、例えばポリイミド系樹脂を用いた場合について
説明する。
(Embodiment 3) FIG. 3 is a sectional view in each step for explaining an optical waveguide forming method according to Embodiment 3 of the present invention, and 10 is a fourth mask. The optical waveguide forming method according to the present embodiment (Example) 3 includes the lower clad layer 2, the core layer 3, and the upper clad layer 8.
As an example, a case of using a polyimide resin will be described.

【0021】図3(a)に示すように、前記下部クラッ
ド層2は、例えば40μm厚であり、ワニス状のポリイ
ミド系樹脂をスピンコートした後に、例えば350℃以
上で加熱キュアして基板1上に形成する。その下部クラ
ッド層2の最表面に、例えばレジストからなり、その断
面形状内に第1のマスク4の断面形状が含まれる寸法の
第4のマスク10を形成する。図3(a)中の隣り合う
第4のマスク10の間のギャップは、例えば125μm
である。
As shown in FIG. 3 (a), the lower clad layer 2 has a thickness of, for example, 40 μm, and is spin-coated with a varnish-shaped polyimide resin, and then cured by heating at, for example, 350 ° C. or above, onto the substrate 1. To form. On the outermost surface of the lower clad layer 2, a fourth mask 10 made of, for example, a resist and having a dimension that includes the cross-sectional shape of the first mask 4 in its cross-sectional shape is formed. The gap between the adjacent fourth masks 10 in FIG. 3A is, for example, 125 μm.
Is.

【0022】この状態で、例えば酸素雰囲気中にて反応
性イオンエッチングを行い、図3(b)に示すように、
前記コア層3内に幅が約125μmの溝6を形成する。
残った第4のマスク10を剥離液にて除去した後、コア
層3を積層する。前記コア層3は、例えば下部クラッド
層2よりも屈折率が高く(例えば比屈折率が1.2%)
50μm厚であり、下部クラッド層2と同様の方法で、
下部クラッド層2の上に形成する。このコア層3の上に
形成された第1のマスク4は、幅50μmの例えばチタ
ン(Ti)から成り、図3(b)中の隣り合う第1のマ
スク4の間のギャップは、例えば250μmである。
In this state, reactive ion etching is performed in, for example, an oxygen atmosphere, and as shown in FIG.
A groove 6 having a width of about 125 μm is formed in the core layer 3.
After the remaining fourth mask 10 is removed with a stripping solution, the core layer 3 is laminated. The core layer 3 has, for example, a higher refractive index than the lower cladding layer 2 (for example, a relative refractive index of 1.2%).
The thickness is 50 μm, and the same method as that for the lower clad layer 2
It is formed on the lower clad layer 2. The first mask 4 formed on the core layer 3 is made of, for example, titanium (Ti) having a width of 50 μm, and the gap between the adjacent first masks 4 in FIG. 3B is, for example, 250 μm. Is.

【0023】この状態で、例えば酸素雰囲気中にて反応
性イオンエッチングを行い、図3(c)に示すように、
50μm角のコア7を形成する。第1のマスク4を、例
えばフッ硝酸にて除去した後に、図3(d)に示すよう
に、下部クラッド層2と同様の組成からなり、前記コア
7上面からの厚さが例えば40μmの上部クラッド層8
を、下部クラッド層2と同様の方法にて積層することに
より、光導波路を形成する。
In this state, reactive ion etching is performed in, for example, an oxygen atmosphere, and as shown in FIG.
A 50 μm square core 7 is formed. After removing the first mask 4 with, for example, hydrofluoric nitric acid, as shown in FIG. 3D, an upper portion having a composition similar to that of the lower cladding layer 2 and having a thickness of 40 μm from the upper surface of the core 7 is formed. Clad layer 8
Are laminated in the same manner as the lower clad layer 2 to form an optical waveguide.

【0024】なお、光導波路材料はポリイミド系樹脂に
限ることなく、アクリル系やシリコーン系樹脂など、特
に材料を限定するものではない。また、基板はSiウェ
ハに限ることなく、セラミックス基板でもよく、さらに
基板形状も角形状であっても良い。また、第1,第3の
マスク4,9の材料はチタン(Ti)に限るものではな
く、光導波路材料に対して選択比の高い材料であればよ
い。また、光導波路の上下部のクラッド層8,2の厚さ
は40μmに限るものではなく、コア7の寸法も50μ
m角でなくても、例えば8μm角でもよい。また、コア
7とクラッド層2,8との間の屈折率差は1.2%に限
るものではない。さらに、エッチング方法は反応性イオ
ンエッチングに限ることなく、化学エッチングでもよ
く、またマスクを介して紫外線等を照射し、光学的にコ
ア7を形成した後に、非照射部を化学エッチングにて除
去してもよいことは言うまでもない。
The optical waveguide material is not limited to the polyimide resin, and the material such as acrylic resin or silicone resin is not particularly limited. Further, the substrate is not limited to the Si wafer, but may be a ceramic substrate, and the substrate shape may be a square shape. The material of the first and third masks 4 and 9 is not limited to titanium (Ti), and any material having a high selection ratio with respect to the optical waveguide material may be used. The thickness of the clad layers 8 and 2 above and below the optical waveguide is not limited to 40 μm, and the size of the core 7 is 50 μm.
For example, it may be 8 μm square instead of m square. Further, the difference in refractive index between the core 7 and the cladding layers 2 and 8 is not limited to 1.2%. Further, the etching method is not limited to reactive ion etching, and may be chemical etching. Further, after irradiating ultraviolet rays or the like through a mask to optically form the core 7, the non-irradiated portion is removed by chemical etching. It goes without saying that it is okay.

【0025】以上、本発明を実施形態に基づき具体的に
説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変
更し得ることは勿論である。
Although the present invention has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. is there.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
矩形状のコアを形成する前に、予めコア間を投影するコ
ア層あるいは下部クラッド層にコアピッチよりも幅の狭
い溝を形成しておくので、光導波路層を構成するポリマ
ーと基板との間の熱膨張係数差が大きくても、コア層内
の応力分布を低減することができる。従って基板の「そ
り」が抑制でき、エッチングしたコアの断面形状を矩形
状にすることができる。また、応力分布を低減しておく
ことにより、エッチング領域内のエッチング速度を均一
にすることができるので、光導波路形成の歩留まりが向
上することがきる。また、光クロストークの低減とコア
間の狭ピッチ化が可能になる。
As described above, according to the present invention,
Before forming the rectangular core, a groove having a width narrower than the core pitch is formed in the core layer or the lower clad layer projecting between the cores in advance, so that the gap between the polymer forming the optical waveguide layer and the substrate is formed. Even if the difference in the coefficient of thermal expansion is large, the stress distribution in the core layer can be reduced. Therefore, "warpage" of the substrate can be suppressed, and the cross-sectional shape of the etched core can be made rectangular. Further, by reducing the stress distribution, the etching rate in the etching region can be made uniform, so that the yield of forming the optical waveguide can be improved. Further, it becomes possible to reduce the optical crosstalk and narrow the pitch between the cores.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による実施形態(実施例)1の光導波路
形成方法を説明するための各工程における断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view in each step for explaining an optical waveguide forming method according to an embodiment (Example) 1 of the present invention.

【図2】本発明による実施形態(実施例)2の光導波路
形成方法を説明するための各工程における断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view in each step for explaining an optical waveguide forming method according to an embodiment (Example) 2 of the present invention.

【図3】本発明による実施形態(実施例)3の光導波路
形成方法を説明するための各工程における断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view in each step for explaining an optical waveguide forming method according to a third embodiment (embodiment) of the present invention.

【図4】従来の光導波路形成方法の問題点を説明するた
めの断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a problem of a conventional optical waveguide forming method.

【図5】従来の光導波路形成方法の問題点を説明するた
めの断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a problem of the conventional optical waveguide forming method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11…Si等の基板、2,12…下部クラッド層、
3,13…コア層、4…第1のマスク、5…第2のマス
ク、6…溝、7,15…コア、8,16…上部クラッド
層、9…第3のマスク、10…第4のマスク、13’…
コア層の一部、14…マスク。
1, 11 ... Substrate such as Si, 2, 12 ... Lower clad layer,
3, 13 ... Core layer, 4 ... First mask, 5 ... Second mask, 6 ... Groove, 7, 15 ... Core, 8, 16 ... Upper clad layer, 9 ... Third mask, 10 ... Fourth Mask of 13 '...
Part of the core layer, 14 ... Mask.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−29632(JP,A) 特開 昭63−43105(JP,A) 特開 平8−43654(JP,A) 特開 平5−224055(JP,A) 特開 平10−311922(JP,A) 特開 平8−15540(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/12 - 6/14 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-8-29632 (JP, A) JP-A-63-43105 (JP, A) JP-A-8-43654 (JP, A) JP-A-5- 224055 (JP, A) JP 10-311922 (JP, A) JP 8-15540 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 6/12-6 /14

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上に、下部クラッド層と、前記下部
クラッド層よりも屈折率が高いコア層を順次積層し、前
記コア層を厚み方向の断面を矩形状に加工して1つ以上
のアレイ状に配置したコアを形成し、前記アレイ状に配
置した前記コアを、前記下部クラッド層と等しい屈折率
を持つ上部クラッド層で完全に埋め込んで光導波路を形
成する光導波路形成方法であって、 前記アレイ状に配置した基板上の前記コアのパターンと
等しい第1のマスクを前記コア層の表面に形成し、その
上に第2のマスクの断面形状内に第1のマスクの断面形
状が含まれるように前記第1のマスクを覆う前記第2の
マスクを形成し、前記第2のマスクを形成したコア層の
表面から化学的、あるいは機械的に前記コア層をエッチ
ングし、前記第2のマスクを除去した後に、前記第1の
マスクを介して前記コア層、あるいは前記コア層と前記
下部クラッド層をエッチングし、前記第1のマスクを除
去して前記矩形状のコアを形成することを特徴とする光
導波路形成方法。
1. A lower clad layer and a core layer having a refractive index higher than that of the lower clad layer are sequentially laminated on a substrate, and the core layer is processed into a rectangular cross-section in the thickness direction to form one or more layers. A method of forming an optical waveguide, comprising forming cores arranged in an array and completely filling the cores arranged in the array with an upper clad layer having a refractive index equal to that of the lower clad layer. Forming a first mask on the surface of the core layer having the same pattern as that of the cores on the substrate arranged in the array, and setting the cross-sectional shape of the first mask within the cross-sectional shape of the second mask. Forming a second mask overlying the first mask to include and chemically or mechanically etching the core layer from the surface of the core layer on which the second mask is formed, Removed the mask And etching the core layer, or the core layer and the lower cladding layer through the first mask, and removing the first mask to form the rectangular core. Waveguide formation method.
【請求項2】 基板上に、下部クラッド層と、前記下部
クラッド層よりも屈折率が高いコア層を順次積層し、前
記コア層の厚み方向の断面を矩形状に加工して1つ以上
のアレイ状に配置したコアを形成し、前記アレイ状に配
置したコアを、前記下部クラッド層と等しい屈折率を持
つ上部クラッド層で完全に埋め込んで光導波路を形成す
る光導波路形成方法であって、 前記アレイ状に配置した基板面内の前記コアのパターン
と等しい第1のマスクを前記コア層の表面に形成し、そ
の上に第2のマスクの断面形状内に第1のマスクの断面
形状が含まれるように前記第1のマスクを覆う第2のマ
スクを形成し、前記第1あるいは第2のマスクの反転パ
ターンの断面形状内にその断面形状が含まれるパターン
の第3のマスクを前記下部クラッド層の表面に形成し、
前記第2のマスクを形成したコア層の表面から化学的、
あるいは機械的に前記コア層をエッチングし、前記第2
のマスクを除去した後に、前記第1のマスクを介して前
記コア層をエッチングし、前記第1,第3のマスクを除
去して矩形状のコアを形成することを特徴とする光導波
路形成方法。
2. A lower clad layer and a core layer having a refractive index higher than that of the lower clad layer are sequentially laminated on a substrate, and the cross section in the thickness direction of the core layer is processed into a rectangular shape to form one or more layers. An optical waveguide forming method for forming an optical waveguide by forming cores arranged in an array and completely filling the cores arranged in the array with an upper cladding layer having a refractive index equal to that of the lower cladding layer, A first mask having the same pattern as the cores in the plane of the substrate arranged in the array is formed on the surface of the core layer, and the cross-sectional shape of the first mask is formed on the cross-sectional shape of the second mask. A second mask is formed to cover the first mask so as to be included, and the third mask having a pattern in which the cross-sectional shape is included in the cross-sectional shape of the inversion pattern of the first or second mask is formed on the lower portion. Clad layer surface Formed in,
Chemically from the surface of the core layer on which the second mask is formed,
Alternatively, the core layer is mechanically etched and the second
Method for forming an optical waveguide, wherein the core layer is etched through the first mask after removing the first mask, and the first and third masks are removed to form a rectangular core. .
【請求項3】 基板上に、下部クラッド層と、前記下部
クラッド層よりも屈折率が高いコア層を順次積層し、前
記コア層の厚み方向の断面を矩形状に加工して1つ以上
のアレイ状に配置したコアを形成し、前記アレイ状に配
置したコアを、前記下部クラッド層と等しい屈折率を持
つ上部クラッド層で完全に埋め込んで光導波路を形成す
る光導波路形成方法であって、 前記下部クラッドの表面に、第4のマスクの断面形状内
に第1のマスクの断面形状が含まれているようなパター
ンで前記第1のマスクを覆う前記第4のマスクを形成
し、前記第4のマスクを形成した下部クラッド層の表面
から化学的、あるいは機械的に前記下部クラッド層をエ
ッチングした後に、前記第4のマスクを除去し、前記コ
ア層及び第1のマスクを順次積層形成して、前記第1の
マスクを介して前記コア層をエッチングし、前記第1の
マスクを除去して矩形状のコアを形成することを特徴と
する光導波路形成方法。
3. A lower clad layer and a core layer having a refractive index higher than that of the lower clad layer are sequentially laminated on a substrate, and the cross section in the thickness direction of the core layer is processed into a rectangular shape to form one or more layers. An optical waveguide forming method for forming an optical waveguide by forming cores arranged in an array and completely filling the cores arranged in the array with an upper cladding layer having a refractive index equal to that of the lower cladding layer, The fourth mask is formed on the surface of the lower clad so as to cover the first mask in a pattern such that the cross-sectional shape of the fourth mask is included in the cross-sectional shape of the fourth mask. After chemically or mechanically etching the lower clad layer from the surface of the lower clad layer having the mask No. 4, the fourth mask is removed, and the core layer and the first mask are sequentially laminated. hand, Serial through the first mask by etching the core layer, the optical waveguide forming method comprising forming a rectangular core by removing the first mask.
【請求項4】 前記請求項1乃至3のいずれか1項に記
載の光導波路形成方法において、前記コア層、下部及び
上部クラッド層がポリマーからなることを特徴とする光
導波路形成方法。
4. The method of forming an optical waveguide according to claim 1, wherein the core layer, the lower and upper clad layers are made of a polymer.
【請求項5】 前記請求項1乃至4のいずれか1項に記
載の光導波路形成方法において、前記第1乃至第4のマ
スクの中で、少なくとも前記第1及び第3のマスクが金
属よりなることを特徴とする光導波路形成方法。
5. The optical waveguide forming method according to claim 1, wherein at least the first and third masks of the first to fourth masks are made of metal. An optical waveguide forming method characterized by the above.
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