JPH10288717A - Production of v-grooved optical waveguide substrate and v-grooved optical waveguide substrate produced by this process - Google Patents
Production of v-grooved optical waveguide substrate and v-grooved optical waveguide substrate produced by this processInfo
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- JPH10288717A JPH10288717A JP9603597A JP9603597A JPH10288717A JP H10288717 A JPH10288717 A JP H10288717A JP 9603597 A JP9603597 A JP 9603597A JP 9603597 A JP9603597 A JP 9603597A JP H10288717 A JPH10288717 A JP H10288717A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は光導波路に接続さ
れる光ファイバを位置決め固定するためのＶ溝を有する
Ｖ溝付光導波路基板に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide substrate having a V-groove for positioning and fixing an optical fiber connected to an optical waveguide.
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種のＶ溝付光導波路基板は例えば図
１２に示すような構成を有するもので、Ｓｉ基板１１の
一半部に光導波路１２が形成され、他半部にＶ溝１３が
形成されている。光導波路１２はこの例ではＳｉ基板１
１上に形成されたアンダークラッドをなすＳｉＯ2 膜１
４と、ポリマーよりなるコア１５と、このコア１５を覆
うポリマーよりなるクラッド１６とによって構成されて
おり、Ｓｉ基板１１の中央部に形成された矩形溝１７に
よってその接続端面１８が形成されている。2. Description of the Related Art An optical waveguide substrate of this type having a V-groove has a structure as shown in FIG. 12, for example. An optical waveguide 12 is formed in one half of a Si substrate 11 and a V-groove 13 is formed in the other half. Is formed. The optical waveguide 12 is a Si substrate 1 in this example.
An under cladding SiO 2 film 1 formed on 1
4, a core 15 made of a polymer, and a clad 16 made of a polymer covering the core 15, and a connection end face 18 is formed by a rectangular groove 17 formed in a central portion of the Si substrate 11. .
【０００３】Ｖ溝１３は、このＶ溝１３に収容されて位
置決め固定される光ファイバ（図示せず）の軸心がコア
１５の軸心に一致するように形成されており、このＶ溝
１３に光ファイバを固定することにより、光ファイバと
光導波路１２との接続を容易に行うことができるものと
なっている。このようなＶ溝付光導波路基板は、従来、
図１３に示すような工程を経て製造されている。即ち、 （１）ＳｉＯ2 膜１４が形成されたＳｉウエハ（Ｓｉ基
板）１１にレジスト２１を塗布し、図に示したようなＶ
溝用フォトマスク２２を用いてフォトリソグラフィによ
りパターニングし、Ｖ溝となる部分２３及びマーカ２４
部分のＳｉＯ2膜１４をエッチング除去する。The V-groove 13 is formed such that the axis of an optical fiber (not shown) housed and fixed in the V-groove 13 coincides with the axis of the core 15. By fixing the optical fiber to the optical fiber, the connection between the optical fiber and the optical waveguide 12 can be easily performed. Conventionally, such an optical waveguide substrate with a V-groove has been
It is manufactured through the steps shown in FIG. That is, (1) A resist 21 is applied to a Si wafer (Si substrate) 11 on which an SiO 2 film 14 is formed, and the V 21 shown in FIG.
V-groove portion 23 and marker 24 patterned by photolithography using groove photomask 22
A portion of the SiO 2 film 14 is removed by etching.
【０００４】（２）レジスト２１を除去した後、ＳｉＯ
2 膜１４をマスクとして異方性エッチングすることによ
り、Ｓｉウエハ１１にＶ溝１３とマーカ２４とを形成す
る。 （３）このウエハ上に光導波路のコアとなるポリマー２
５を成膜する。 （４）レジスト２６を塗布して、図に示したような光導
波路用フォトマスク２７を用い、マーカ２４の位置に合
わせてフォトリソグラフィによりパターニングする。(2) After removing the resist 21, the SiO 2
The V-groove 13 and the marker 24 are formed in the Si wafer 11 by performing anisotropic etching using the second film 14 as a mask. (3) On this wafer, polymer 2 serving as an optical waveguide core
5 is formed. (4) A resist 26 is applied, and is patterned by photolithography in accordance with the position of the marker 24 by using a photomask 27 for an optical waveguide as shown in the figure.
【０００５】（５）ポリマー２５をエッチングしてコア
１５を形成する。以下、図１３には示していないが、こ
のコア１５にクラッドをなすポリマーを塗布した後、ウ
エハを所要の寸法に切断し、かつ矩形溝１７を形成する
ことにより、図１２に示したＶ溝付光導波路基板を得る
ことができる。(5) The core 15 is formed by etching the polymer 25. Although not shown in FIG. 13, a polymer forming a clad is applied to the core 15, the wafer is cut into required dimensions, and a rectangular groove 17 is formed. An attached optical waveguide substrate can be obtained.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の製造方法ではＶ溝１３と光導波路１２のコア１５の作
製に別々のフォトマスクを使用するため、Ｖ溝１３とコ
ア１５との位置合わせ精度、即ち光ファイバの軸心とコ
ア１５の軸心との位置合わせ精度は２枚のフォトマスク
２２，２７の位置合わせ精度で決まる。As described above, in the conventional manufacturing method, since a separate photomask is used for manufacturing the V-groove 13 and the core 15 of the optical waveguide 12, the positions of the V-groove 13 and the core 15 are different. The alignment accuracy, that is, the alignment accuracy between the axis of the optical fiber and the axis of the core 15 is determined by the alignment accuracy of the two photomasks 22 and 27.
【０００７】一方、例えばシングル・モード・ファイバ
のコアは直径６〜１０μm 程度と非常に小さく、光導波
路のコア寸法も同程度であるため、これらの接続には１
μm以下の位置合わせ精度が必要になるものの、２枚の
フォトマスクの位置合わせを１μm 以下の精度で行うこ
とは困難であり、従ってこのような微小コアの光ファイ
バと光導波路との接続を可能とするＶ溝付光導波路基板
の製造は従来においては極めて困難となっていた。On the other hand, for example, the core of a single mode fiber is very small, about 6 to 10 μm in diameter, and the core size of the optical waveguide is about the same.
Although alignment accuracy of μm or less is required, it is difficult to align two photomasks with an accuracy of 1 μm or less. Therefore, it is possible to connect such a small-core optical fiber to an optical waveguide. The production of an optical waveguide substrate with a V-groove described above has been extremely difficult in the past.
【０００８】この発明の目的はこの問題点に鑑み、Ｖ溝
と光導波路コアとの高精度の位置合わせを実現でき、よ
って光ファイバと光導波路との高精度の接続を行うこと
ができるＶ溝付光導波路基板の製造方法を提供すること
にある。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to realize high-precision alignment between a V-groove and an optical waveguide core, thereby enabling a high-precision connection between an optical fiber and an optical waveguide. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an attached optical waveguide substrate.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明はＶ溝パターン
と光導波路のコアパターンとが形成された１枚のフォト
マスクを用いてＶ溝付光導波路基板を製造するものであ
り、請求項１の発明によれば、Ｓｉウエハ上にアンダー
クラッド用のＳｉＯ2 膜及び光導波路のコア高さに対応
する膜厚のメタル厚膜を順次形成し、そのメタル厚膜を
Ｖ溝パターンと光導波路のコアパターンとを有する１枚
のフォトマスクを用いてフォトリソグラフィによりパタ
ーニングしてＶ溝及び光導波路のコアとなる部分のメタ
ル厚膜をエッチング除去し、次に、Ｖ溝となる部分のＳ
ｉＯ2 膜をエッチング除去して、Ｓｉウエハを異方性エ
ッチングすることにより、Ｖ溝を形成し、次に、コアと
なる部分にポリマーを充填してコアを形成した後、メタ
ル厚膜をエッチング除去して、そのコアにクラッドをな
すポリマーを塗布することによってＶ溝付光導波路基板
が製造される。According to the present invention, an optical waveguide substrate with a V-groove is manufactured using one photomask on which a V-groove pattern and a core pattern of an optical waveguide are formed. According to the invention of the above, an SiO 2 film for under cladding and a metal thick film having a thickness corresponding to the core height of the optical waveguide are sequentially formed on the Si wafer, and the metal thick film is formed with the V-groove pattern and the optical waveguide. Using a single photomask having a core pattern, patterning is performed by photolithography to etch away the V-groove and the metal thick film at the portion that will become the core of the optical waveguide, and then at the S-portion at the portion that will become the V-groove.
The V-groove is formed by anisotropically etching the Si wafer by removing the iO 2 film by etching, and then the polymer is filled into the core portion to form the core, and then the metal thick film is etched. The V-groove optical waveguide substrate is manufactured by removing and applying a clad polymer to the core.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照して実施例により説明する。図１は請求項１の発明の
実施例を製造工程順に示したものであり、以下（１）〜
（９）の各工程について説明する。 （１）Ｓｉウエハ１１上にアンダークラッド用のＳｉＯ
2 膜１４を形成し、その上に光導波路のコア高さに対応
する膜厚のメタル厚膜３１を成膜する。Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the first aspect of the present invention in the order of manufacturing steps.
Each step of (9) will be described. (1) SiO for under cladding on Si wafer 11
The second film 14 is formed, and a metal thick film 31 having a thickness corresponding to the core height of the optical waveguide is formed thereon.
【００１１】（２）レジスト３２を塗布し、Ｖ溝パター
ン３３と光導波路のコアパターン３４とを有するフォト
マスク３５を用いてフォトリソグラフィによりパターニ
ングする。 （３）メタル厚膜３１をエッチングし、Ｖ溝となる部分
３６及び光導波路のコアとなる部分３７のメタル厚膜３
１を除去する。(2) A resist 32 is applied and patterned by photolithography using a photomask 35 having a V-groove pattern 33 and a core pattern 34 of an optical waveguide. (3) The metal thick film 31 is etched to form a V-groove portion 36 and an optical waveguide core portion 37.
Remove one.
【００１２】（４）コアとなる部分３７に新たにレジス
ト３８を塗布し、Ｖ溝となる部分３６のＳｉＯ2 膜１４
をエッチング除去する。 （５）レジスト３２，３８を除去し、ＳｉＯ2 膜１４及
びメタル厚膜３１をマスクとしてＳｉウエハ１１を異方
性エッチングすることにより、Ｖ溝１３を形成する。エ
ッチャントにはＫＯＨやＴＭＡＨが使用される。(4) A new resist 38 is applied to the core portion 37, and the SiO 2 film 14 in the V groove portion 36 is applied.
Is removed by etching. (5) The V-groove 13 is formed by removing the resists 32 and 38 and anisotropically etching the Si wafer 11 using the SiO 2 film 14 and the metal thick film 31 as a mask. KOH or TMAH is used as an etchant.
【００１３】（６）コアとなる部分３７にポリマーを充
填してコア１５を形成する。 （７）メタル厚膜３１をエッチング除去する。 （８）コア１５にクラッドとなるポリマー３９を塗布す
る。 （９）ダイシングにより光導波路１２とＶ溝１３との境
界に矩形溝１７を形成する。(6) The core 15 is formed by filling the core portion 37 with a polymer. (7) The metal thick film 31 is removed by etching. (8) A polymer 39 serving as a clad is applied to the core 15. (9) A rectangular groove 17 is formed at the boundary between the optical waveguide 12 and the V groove 13 by dicing.
【００１４】以下、このウエハを所要の寸法に切断加工
すれば、図１２に示したＶ溝付光導波路基板が得られ
る。図２はＶ溝１３の形成までの工程詳細をＹ−Ｚ断面
及びＹ−Ｘ断面で示したものであり、図３は光導波路１
２の形成工程の詳細をＹ−Ｘ断面で示したものである。Hereinafter, when the wafer is cut into required dimensions, an optical waveguide substrate with a V-groove shown in FIG. 12 is obtained. FIG. 2 shows the details of the process up to the formation of the V-groove 13 in YZ section and XX section, and FIG.
2 shows the details of the forming process in a YX cross section.
【００１５】メタル厚膜３１は、この例ではメッキによ
って形成されており、即ち図２及び３に示したように、
メッキベースとなる蒸着膜（メタル薄膜）３１ａとメッ
キ膜３１ｂとによって構成されている。なお、この例に
限らず、蒸着膜やスパッタ膜等で厚膜を成膜してもよ
い。メタル厚膜３１の使用材料としては例えばニッケル
やクロムが用いられる。The metal thick film 31 is formed by plating in this example, that is, as shown in FIGS. 2 and 3,
It is composed of a deposition film (metal thin film) 31a serving as a plating base and a plating film 31b. Note that the present invention is not limited to this example, and a thick film may be formed by a vapor deposition film, a sputter film, or the like. As a material used for the metal thick film 31, for example, nickel or chromium is used.
【００１６】光導波路のコア及びクラッド用のポリマー
としては、例えばフッ素化ポリイミド、ポリシロキサ
ン、ベンゾシクロブテン、ポリメタクリレート等の材料
を用いることができ、これ以外にも液状の材料を加熱も
しくは露光により硬化させるタイプのものであれば使用
できる。コアとクラッドとの屈折率差は微量の添加物を
添加することにより、制御される。As the polymer for the core and cladding of the optical waveguide, for example, materials such as fluorinated polyimide, polysiloxane, benzocyclobutene, and polymethacrylate can be used. In addition, a liquid material can be heated or exposed. Any hardening type can be used. The refractive index difference between the core and the clad is controlled by adding a small amount of an additive.
【００１７】コアとなる部分３７へのポリマーの充填は
ディスペンサーを用いて行うことができ、またスプレー
コート等による方法でもよい。余剰なポリマー４１は図
３に示したように、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
等で除去する。クラッドをなすポリマー３９はスプレー
コート等により塗布される。なお、コアとなる部分３７
へのレジスト３８の塗布はこの部分のＳｉＯ2 膜１４が
エッチングされてしまわないようにするための保護膜で
あり、塗布精度はそれぼど必要ではないので、印刷等に
より行われる。The filling of the polymer into the core portion 37 can be performed using a dispenser, or may be performed by a method such as spray coating. Excess polymer 41 is removed by reactive ion etching (RIE) as shown in FIG.
And so on. The polymer 39 forming the clad is applied by spray coating or the like. The core portion 37
The application of the resist 38 is a protective film for preventing the SiO 2 film 14 in this portion from being etched. Since the application accuracy is not so required, it is performed by printing or the like.
【００１８】Ｓｉウエハ１１には熱酸化によってＳｉＯ
2 膜１４を形成すればよく、またこれを省いて市販のＳ
ｉＯ2 膜付Ｓｉウエハを用いるものとしてもよい。以
上、詳述したように、この例では１枚のフォトマスクに
よってＶ溝と光導波路のコアとが同時にパターニングさ
れ、つまりＶ溝と光導波路のパターンを１枚のフォトマ
スク上に形成するものであるため、それらの位置情報は
0.５μm 以下と極めて高精度となる。The Si wafer 11 has SiO 2 by thermal oxidation.
2 The film 14 may be formed.
A Si wafer with an iO 2 film may be used. As described above in detail, in this example, the V-groove and the core of the optical waveguide are simultaneously patterned by one photomask, that is, the pattern of the V-groove and the optical waveguide is formed on one photomask. Because of that, their location information
Extremely high accuracy of less than 0.5 μm.
【００１９】図４はメタル薄膜をパターニングしてＶ溝
を形成した後、そのメタル薄膜上にメッキ膜を成長させ
る請求項２の発明の実施例の要部を示したものである。
この例ではＳｉウエハ１１上にＳｉＯ2 膜１４及びメタ
ル薄膜（蒸着膜）３１ａを順次形成した後、図１の
（２）〜（５）と同様の工程で、先ずＶ溝１３を形成
し、次にこの図４に示した工程により光導波路１２を形
成する。即ち、コアとなる部分３７がエッチング除去さ
れているメタル薄膜３１ａ上にメッキ膜３１ｂを成長さ
せて光導波路のコア高さに対応する膜厚のメタル厚膜３
１を形成し、その後図１の（６）以降と同様の工程で光
導波路１２を形成する。FIG. 4 shows a main part of the second embodiment of the present invention in which a metal film is patterned to form a V-groove and then a plating film is grown on the metal film.
In this example, after an SiO 2 film 14 and a metal thin film (evaporated film) 31a are sequentially formed on a Si wafer 11, a V-shaped groove 13 is first formed in the same steps as (2) to (5) in FIG. Next, the optical waveguide 12 is formed by the process shown in FIG. That is, the plating film 31b is grown on the metal thin film 31a from which the core portion 37 has been etched away, and the metal thick film 3 having a thickness corresponding to the core height of the optical waveguide is formed.
1 is formed, and then the optical waveguide 12 is formed in the same steps as in FIG.
【００２０】この例によればメタル厚膜３１をパターニ
ングする図１に示した製造方法に比し、メタル薄膜３１
ａの膜厚が薄い分、そのパターニングを容易に行うこと
ができる。なお、メッキ膜３１ｂの形成はウエハ全体で
はなく、コア１５を形成する部分のみとしてもよい。上
述した例ではコアとなる部分３７のメタル膜をいずれも
エッチングで除去しているが、逆にこの部分を残すよう
にしてもコアを形成することができる。図５及び６はこ
のような方法をとる請求項３の発明の実施例を示したも
のであり、図５はＶ溝１３の形成までの工程を示し、図
６は光導波路１２の形成工程を示したものである。以
下、この図５，６に示した（１）〜（１０）の各工程に
ついて説明する。According to this embodiment, the metal thin film 31 is patterned as compared with the manufacturing method shown in FIG.
Since the film thickness of “a” is thin, the patterning can be easily performed. The plating film 31b may be formed not on the entire wafer but only on the portion where the core 15 is formed. In the above-described example, the metal film of the portion 37 serving as the core is removed by etching. However, the core can be formed by leaving the portion 37 on the contrary. FIGS. 5 and 6 show an embodiment of the invention of claim 3 employing such a method. FIG. 5 shows a process up to the formation of the V-groove 13, and FIG. 6 shows a process of forming the optical waveguide 12. It is shown. Hereinafter, each of the steps (1) to (10) shown in FIGS. 5 and 6 will be described.
【００２１】（１）Ｓｉウエハ１１上にアンダークラッ
ド用のＳｉＯ2 膜１４を形成し、その上に光導波路のコ
ア高さに対応する膜厚のメタル厚膜３１を成膜する。 （２）レジスト３２を塗布し、Ｖ溝パターン３３と、そ
のＶ溝パターン３３と白黒反転された光導波路のコアパ
ターン３４’とを有するフォトマスク４２を用いてフォ
トリソグラフィによりパターニングする。(1) An under cladding SiO 2 film 14 is formed on a Si wafer 11, and a metal thick film 31 having a thickness corresponding to the core height of the optical waveguide is formed thereon. (2) A resist 32 is applied, and is patterned by photolithography using a V-groove pattern 33 and a photomask 42 having the V-groove pattern 33 and a core pattern 34 'of an optical waveguide inverted in black and white.
【００２２】（３）メタル厚膜３１をエッチングし、光
導波路のコアとなる部分３７の両側及びＶ溝となる部分
３６のメタル厚膜３１を除去する。 （４）Ｖ溝となる部分３６を除いてＳｉＯ2 膜１４上に
レジスト３８を塗布し、Ｖ溝となる部分３６のＳｉＯ2
膜１４をエッチング除去する。 （５）レジスト３２，３８を除去し、Ｓｉウエハ１１を
異方性エッチングすることにより、Ｖ溝１３を形成す
る。(3) The thick metal film 31 is etched to remove the thick metal film 31 on both sides of the portion 37 serving as the core of the optical waveguide and the portion 36 serving as the V-groove. (4) except for the V-groove portion serving 36 resist 38 is coated on the SiO 2 film 14, SiO 2 portion 36 of the V-groove
The film 14 is removed by etching. (5) The V-groove 13 is formed by removing the resists 32 and 38 and anisotropically etching the Si wafer 11.
【００２３】（６）コアとなる部分３７に残っているメ
タル厚膜３１（蒸着膜３１ａとメッキ膜３１ｂとよりな
る）にポリマー４３を塗布する。このポリマー４３の、
メタル厚膜３１の両側部分はサイドクラッドとなる。 （７）レジスト４４を塗布してパターニングし、コアと
なる部分３７のメタル厚膜３１上のポリマー４３をＲＩ
Ｅにより除去する。(6) A polymer 43 is applied to the metal thick film 31 (comprising the vapor deposition film 31a and the plating film 31b) remaining in the core portion 37. Of this polymer 43,
Both side portions of the metal thick film 31 become side cladding. (7) A resist 44 is applied and patterned, and the polymer 43 on the metal thick film 31 in the portion 37 serving as a core is subjected to RI
Remove with E.
【００２４】（８）メタル厚膜３１をエッチング除去し
た後、コアとなる部分３７にポリマー４１を充填してコ
ア１５を形成する。なお、Ｖ溝１３のまわりのメタル厚
膜３１もこの際、同時にエッチング除去される。 （９）余剰なポリマー４１，４３をＲＩＥにより除去す
る。 （１０）コア１５にオーバークラッドをなすポリマー４
５を塗布して光導波路１２が完成する。(8) After the metal thick film 31 is removed by etching, the core portion 37 is filled with the polymer 41 to form the core 15. At this time, the metal thick film 31 around the V groove 13 is also removed by etching at the same time. (9) Excess polymers 41 and 43 are removed by RIE. (10) Polymer 4 forming overcladding on core 15
5, the optical waveguide 12 is completed.
【００２５】以下、矩形溝１７を形成し、所要の切断加
工を施すことにより、Ｖ溝付光導波路基板が完成する。
図７は上述したコアとなる部分のメタル膜を残す製造方
法において、メタル膜を、Ｖ溝１３形成後にメッキ成長
させる請求項４の発明の実施例の要部を示したものであ
る。Hereinafter, a rectangular groove 17 is formed and a required cutting process is performed to complete an optical waveguide substrate with a V-groove.
FIG. 7 shows a main part of an embodiment of the invention according to the fourth aspect of the present invention, in which the metal film is plated and grown after the V-groove 13 is formed in the above-described manufacturing method in which the metal film in the core portion is left.
【００２６】この例では、メタル薄膜３１ａを図５と同
様にパターニングしてＶ溝１３を形成した後、図７に示
すようにコアとなる部分３７のメタル薄膜３１ａ上にメ
ッキ膜３１ｂを成長させて光導波路のコア高さに対応す
る膜厚のメタル厚膜３１とし、以下図６と同様の工程で
光導波路１２を形成するものとなっている。以上、光導
波路のアンダークラッドをＳｉＯ2 膜とし、サイドクラ
ッド、オーバークラッド及びコアをポリマーにより形成
する例について説明したが、次にクラッド及びコアを全
てＳｉＯ2 膜とする製造方法について説明する。In this example, after the metal thin film 31a is patterned in the same manner as in FIG. 5 to form the V-groove 13, a plating film 31b is grown on the metal thin film 31a in the core portion 37 as shown in FIG. Thus, a metal thick film 31 having a thickness corresponding to the core height of the optical waveguide is formed, and the optical waveguide 12 is formed in the same process as that shown in FIG. Above, the under-cladding of the optical waveguide and the SiO 2 film, the side cladding, but the over-cladding and the core has been described an example of forming a polymer, will be described a manufacturing method for all the cladding and core SiO 2 film.
【００２７】図８はこのような構成を有する請求項５の
発明の実施例を製造工程順に示したものである。以下、
（１）〜（８）の各工程について説明する。 （１）Ｓｉウエハ１１上に光導波路のコア高さに対応す
る膜厚のサイドクラッド用ＳｉＯ2 膜５１を形成する。 （２）レジスト５２を塗布し、図１に示したものと同様
のフォトマスク３５を用いてフォトリソグラフィにより
パターニングする。FIG. 8 shows an embodiment of the invention according to claim 5 having such a configuration in the order of manufacturing steps. Less than,
Each of the steps (1) to (8) will be described. (1) On the Si wafer 11, a side cladding SiO 2 film 51 having a thickness corresponding to the core height of the optical waveguide is formed. (2) A resist 52 is applied and patterned by photolithography using a photomask 35 similar to that shown in FIG.
【００２８】（３）ＳｉＯ2 膜５１をエッチングし、Ｖ
溝となる部分３６及びコアとなる部分３７のＳｉＯ2 膜
５１を除去する。 （４）コアとなる部分３７に新たにレジスト５３を塗布
する。 （５）Ｓｉウエハ１１を異方性エッチングすることによ
り、Ｖ溝１３を形成し、レジスト５２，５３を除去す
る。そして、コアとなる部分３７にアンダークラッドを
なすＳｉＯ2 膜５４を熱酸化により形成する。(3) The SiO 2 film 51 is etched and V
The SiO 2 film 51 in the groove portion 36 and the core portion 37 is removed. (4) A new resist 53 is applied to the core portion 37. (5) The V-groove 13 is formed by anisotropically etching the Si wafer 11, and the resists 52 and 53 are removed. Then, an SiO 2 film 54 serving as an under clad is formed on the core portion 37 by thermal oxidation.
【００２９】（６）ＳｉＯ2 膜５４上にコアとして適し
た屈折率を有するＳｉＯ2 膜を成膜してコア１５を形成
する。 （７）コア１５上に、オーバークラッドをなすＳｉＯ2
膜５５を成膜する。 （８）ダイシングにより光導波路１２とＶ溝１３との境
界に矩形溝１７を形成する。(6) An SiO 2 film having a refractive index suitable as a core is formed on the SiO 2 film 54 to form the core 15. (7) SiO 2 forming an over cladding on the core 15
The film 55 is formed. (8) A rectangular groove 17 is formed at the boundary between the optical waveguide 12 and the V groove 13 by dicing.
【００３０】以下、このウエハを切断加工することによ
り、クラッド及びコアがＳｉＯ2 膜よりなるＶ溝付光導
波路基板が完成する。図９は、この図８における光導波
路１２の形成工程をＹ−Ｘ断面で示したものである。コ
ア１５を形成するＳｉＯ2 膜５６の余剰部分はＲＩＥ等
により除去される。なお、これらＳｉＯ2 膜５１，５
５，５６は例えばＣＶＤや火炎堆積法により形成され
る。コアとクラッドとの屈折率差は周知の技術により微
量の添加物を添加して制御される。Thereafter, by cutting this wafer, an optical waveguide substrate having a V-groove whose clad and core are made of a SiO 2 film is completed. FIG. 9 shows a process of forming the optical waveguide 12 in FIG. Excess portions of the SiO 2 film 56 forming the core 15 are removed by RIE or the like. The SiO 2 films 51, 5
5 and 56 are formed by, for example, CVD or flame deposition. The difference in refractive index between the core and the clad is controlled by adding a small amount of an additive by a known technique.
【００３１】この図８及び９に示した例ではＶ溝１３の
エッチング時に、コアとなる部分３７のＳｉウエハ１１
がエッチングされないようにレジスト５３を塗布する必
要があるが、次に、このレジスト５３の塗布を不要とし
た請求項６の発明の実施例について説明する。図１０
（１）〜（８）はこの実施例を工程順に示したものであ
る。以下、各工程について説明する。In the example shown in FIGS. 8 and 9, when the V groove 13 is etched,
It is necessary to apply a resist 53 so as not to be etched. Next, an embodiment of the invention of claim 6 will be described in which the application of the resist 53 is unnecessary. FIG.
(1) to (8) show this embodiment in the order of steps. Hereinafter, each step will be described.
【００３２】（１）Ｓｉウエハ１１上に、Ｖ溝となる部
分を除いてアンダークラッド用のＳｉＯ2 膜５４を形成
する。この形成は熱酸化によりＳｉＯ2 膜５４を全面形
成した後、Ｖ溝となる部分のＳｉＯ2 膜５４をエッチン
グ除去すればよく、例えば図に示したように形成され
る。 （２）光導波路のコア高さに対応する膜厚のサイドクラ
ッド用ＳｉＯ2 膜５１を全面形成する。(1) An SiO 2 film 54 for undercladding is formed on the Si wafer 11 except for a portion serving as a V groove. In this formation, after the entire surface of the SiO 2 film 54 is formed by thermal oxidation, the portion of the SiO 2 film 54 to be the V-groove may be removed by etching, for example, as shown in the figure. (2) A side cladding SiO 2 film 51 having a thickness corresponding to the core height of the optical waveguide is formed on the entire surface.
【００３３】（３）レジスト５２を塗布し、フォトマス
ク３５を用いてフォトリソグラフィによりパターニング
する。 （４）ＳｉＯ2 膜５１をエッチングし、Ｖ溝となる部分
３６及びコアとなる部分３７のＳｉＯ2 膜５１を除去す
る。この際、エッチングをコントロールすることによ
り、Ｖ溝となる部分３６にはＳｉウエハ１１が露出し、
コアとなる部分３７にはＳｉＯ2 膜５４が残ったものと
なる。(3) A resist 52 is applied and patterned by photolithography using a photomask 35. (4) The SiO 2 film 51 is etched to remove the SiO 2 film 51 in the portion 36 serving as the V groove and the portion 37 serving as the core. At this time, by controlling the etching, the Si wafer 11 is exposed in the portion 36 to be the V groove,
The SiO 2 film 54 remains in the core portion 37.
【００３４】（５）レジスト５２を除去し、Ｓｉウエハ
１１を異方性エッチングすることにより、Ｖ溝１３を形
成する。 （６）コアとなる部分３７にコアとして適した屈折率を
有するＳｉＯ2 膜５６を成膜してコア１５を形成する。
以下、図８の（７）以降と同様にしてＶ溝付光導波路基
板が完成する。(5) The V-groove 13 is formed by removing the resist 52 and anisotropically etching the Si wafer 11. (6) An SiO 2 film 56 having a refractive index suitable for the core is formed on the core portion 37 to form the core 15.
Hereinafter, an optical waveguide substrate with a V-groove is completed in the same manner as in FIG.
【００３５】これら図８及び１０に示した例はコア高さ
に対応する膜厚のＳｉＯ2 膜５１をパターニングし、エ
ッチング除去した部分に、Ｖ溝１３及びコア１５を形成
するものであり、即ちこのＳｉＯ2 膜５１がそのままサ
イドクラッドを構成するものとなっている。なお、コア
１５及びオーバークラッドはそれぞれＳｉＯ2 膜に替え
てポリマーにより構成するようにしてもよい。8 and 10, the SiO 2 film 51 having a thickness corresponding to the core height is patterned, and the V-groove 13 and the core 15 are formed in the portions removed by etching. This SiO 2 film 51 constitutes a side clad as it is. The core 15 and the over clad may be made of a polymer instead of the SiO 2 film.
【００３６】図１１はアンダークラッド６１及びサイド
クラッド６２がそれぞれＳｉＯ2 膜よりなり、コア１５
及びオーバークラッド６３がそれぞれポリマーよりなる
Ｖ溝付光導波路基板を示したものであり、例えばコア１
５の寸法を１０×１０μm □とし、ポリマーを前述した
ポリイミドで構成して、各部の屈折率を、 アンダークラッド、サイドクラッド（ＳｉＯ2 ）： １．４６ オーバークラッド（ポリイミド） ： １．５２ コア（ポリイミド） ： １．５２２ とすることにより、このような構成でもシングル・モー
ド導波路が得られることを確認した。FIG. 11 shows that the under cladding 61 and the side cladding 62 are each made of an SiO 2 film and the core 15
And optical cladding 63 with V-grooves made of polymer.
5 was set to 10 × 10 μm □, and the polymer was composed of the above-mentioned polyimide. The refractive index of each part was set as follows: under cladding, side cladding (SiO 2 ): 1.46 over cladding (polyimide): 1.52 core ( Polyimide): 1.522, it was confirmed that a single mode waveguide could be obtained even with such a configuration.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
Ｖ溝と光導波路のコアとは、Ｖ溝パターンとコアパター
ンとを有する１枚のフォトマスクによってパターニング
されるため、それらＶ溝とコアとの位置精度は１枚のフ
ォトマスク内のパターン形成精度で決まり、つまり位置
精度を0.５μm 以下と極めて高精度とすることができる
ため、光ファイバと光導波路との高精度の位置合わせが
可能となる。As described above, according to the present invention, the V-groove and the core of the optical waveguide are patterned by one photomask having a V-groove pattern and a core pattern. The position accuracy with the core is determined by the pattern formation accuracy within one photomask. In other words, the position accuracy can be extremely high, less than 0.5 μm, so that the optical fiber and the optical waveguide can be positioned with high accuracy. Becomes possible.
【図１】請求項１の発明の実施例を説明するための製造
工程図。FIG. 1 is a manufacturing process diagram for explaining an embodiment of the invention of claim 1;
【図２】図１におけるＶ溝形成までの工程詳細を示す
図。FIG. 2 is a diagram showing details of steps up to the formation of a V-groove in FIG.
【図３】図１における光導波路形成工程の詳細を示す
図。FIG. 3 is a diagram showing details of an optical waveguide forming step in FIG. 1;
【図４】請求項２の発明の実施例を説明するための製造
工程図。FIG. 4 is a manufacturing process diagram for explaining an embodiment of the invention of claim 2;
【図５】請求項３の発明の実施例を説明するための製造
工程図。FIG. 5 is a manufacturing process diagram for explaining the embodiment of the third invention.
【図６】請求項３の発明の実施例を説明するための製造
工程図。FIG. 6 is a manufacturing process diagram for explaining the embodiment of the third invention.
【図７】請求項４の発明の実施例を説明するための製造
工程図。FIG. 7 is a manufacturing process diagram for explaining an embodiment of the invention of claim 4.
【図８】請求項５の発明の実施例を説明するための製造
工程図。FIG. 8 is a manufacturing process diagram for explaining an embodiment of the invention of claim 5;
【図９】図８における光導波路形成工程の詳細を示す
図。FIG. 9 is a diagram showing details of an optical waveguide forming step in FIG. 8;
【図１０】請求項６の発明の実施例を説明するための製
造工程図。FIG. 10 is a manufacturing process diagram for explaining an embodiment of the invention of claim 6.
【図１１】請求項１１の発明の実施例を示す斜視図。FIG. 11 is a perspective view showing an embodiment of the invention of claim 11;
【図１２】Ｖ溝付光導波路基板の構成を示す斜視図。FIG. 12 is a perspective view showing a configuration of an optical waveguide substrate with a V-groove.
【図１３】従来のＶ溝付光導波路基板の製造方法を説明
するための製造工程図。FIG. 13 is a manufacturing process diagram for explaining a conventional method of manufacturing a V-groove optical waveguide substrate.
Claims (11)
決め固定するためのＶ溝を有するＶ溝付光導波路基板の
製造方法であって、 Ｓｉウエハ上にアンダークラッド用のＳｉＯ2 膜及び光
導波路のコア高さに対応する膜厚のメタル厚膜を順次形
成し、 そのメタル厚膜を、Ｖ溝パターンと光導波路のコアパタ
ーンとを有する１枚のフォトマスクを用いてフォトリソ
グラフィによりパターニングして、Ｖ溝及び光導波路の
コアとなる部分の上記メタル厚膜をエッチング除去し、 次に、上記Ｖ溝となる部分の上記ＳｉＯ2 膜をエッチン
グ除去して、上記Ｓｉウエハを異方性エッチングするこ
とにより、Ｖ溝を形成し、 次に、上記コアとなる部分にポリマーを充填してコアを
形成した後、上記メタル厚膜をエッチング除去して、そ
のコアにクラッドをなすポリマーを塗布することを特徴
とするＶ溝付光導波路基板の製造方法。1. A method of manufacturing an optical waveguide substrate having a V-groove for positioning and fixing an optical fiber connected to an optical waveguide, comprising: a SiO 2 film for undercladding on an Si wafer; and an optical waveguide. A metal thick film having a thickness corresponding to the core height is formed sequentially, and the metal thick film is patterned by photolithography using a single photomask having a V-groove pattern and a core pattern of an optical waveguide. , The V-groove and the portion of the metal waveguide that is to be the core of the optical waveguide are etched away, and then the SiO 2 film that is to be the V-groove is removed by etching, and the Si wafer is anisotropically etched. Thereby, a V-groove is formed. Next, a polymer is filled in a portion to be the core to form a core. Then, the metal thick film is removed by etching, and a clad is formed on the core. Method for manufacturing a V-grooved optical waveguide substrate, which comprises applying to the polymer.
決め固定するためのＶ溝を有するＶ溝付光導波路基板の
製造方法であって、 Ｓｉウエハ上にアンダークラッド用のＳｉＯ2 膜及びメ
タル薄膜を順次形成し、 そのメタル薄膜を、Ｖ溝パターンと光導波路のコアパタ
ーンとを有する１枚のフォトマスクを用いてフォトリソ
グラフィによりパターニングして、Ｖ溝及び光導波路の
コアとなる部分の上記メタル薄膜をエッチング除去し、 次に、上記Ｖ溝となる部分の上記ＳｉＯ2 膜をエッチン
グ除去して、上記Ｓｉウエハを異方性エッチングするこ
とにより、Ｖ溝を形成し、 次に、上記メタル薄膜上にメッキ膜を成長させて光導波
路のコア高さに対応する膜厚のメタル厚膜とした後、上
記コアとなる部分にポリマーを充填してコアを形成し、 次に、上記メタル厚膜をエッチング除去した後、上記コ
アにクラッドをなすポリマーを塗布することを特徴とす
るＶ溝付光導波路基板の製造方法。2. A method for manufacturing a V-groove optical waveguide substrate having a V-groove for positioning and fixing an optical fiber connected to an optical waveguide, comprising: a SiO 2 film and a metal thin film for undercladding on a Si wafer. Are sequentially formed, and the metal thin film is patterned by photolithography using a single photomask having a V-groove pattern and a core pattern of the optical waveguide to form a V-groove and the core of the optical waveguide at the above-mentioned metal portion. The thin film is removed by etching. Next, the SiO 2 film in the portion to be the V groove is removed by etching, and the Si wafer is anisotropically etched to form a V groove. After a plating film is grown on the metal film to have a thickness corresponding to the core height of the optical waveguide, a polymer is filled in the above-mentioned core portion to form a core. And forming a cladding polymer on the core after the metal thick film is removed by etching.
決め固定するためのＶ溝を有するＶ溝付光導波路基板の
製造方法であって、 Ｓｉウエハ上にアンダークラッド用のＳｉＯ2 膜及び光
導波路のコア高さに対応する膜厚のメタル厚膜を順次形
成し、 そのメタル厚膜を、Ｖ溝パターンと、そのＶ溝パターン
と白黒反転された光導波路のコアパターンとを有する１
枚のフォトマスクを用いてフォトリソグラフィによりパ
ターニングして、光導波路のコアとなる部分の両側及び
Ｖ溝となる部分の上記メタル厚膜をエッチング除去し、 次に、上記Ｖ溝となる部分の上記ＳｉＯ2 膜をエッチン
グ除去して、上記Ｓｉウエハを異方性エッチングするこ
とにより、Ｖ溝を形成し、 次に、上記コアとなる部分に残っているメタル厚膜の両
側にサイドクラッドをなすポリマーを塗布した後、上記
メタル厚膜をエッチング除去し、 次に、上記コアとなる部分にポリマーを充填してコアを
形成し、そのコアにオーバークラッドをなすポリマーを
塗布することを特徴とするＶ溝付光導波路基板の製造方
法。3. A method of manufacturing an optical waveguide substrate having a V-groove for positioning and fixing an optical fiber connected to an optical waveguide, comprising: a SiO 2 film for undercladding on an Si wafer; and an optical waveguide. A metal thick film having a thickness corresponding to the core height of the optical waveguide is formed in order, and the metal thick film has a V-groove pattern and a core pattern of the V-groove pattern and a core pattern of the optical waveguide which is inverted between black and white.
By patterning by photolithography using a single photomask, the metal thick film on both sides of the core portion of the optical waveguide and on the V groove portion is removed by etching. The SiO 2 film is removed by etching, and the Si wafer is anisotropically etched to form a V-groove. Next, a polymer that forms side cladding on both sides of the metal thick film remaining in the core portion And then removing the thick metal film by etching. Next, a polymer is filled into the core portion to form a core, and a polymer forming an overcladding is applied to the core. A method for manufacturing a grooved optical waveguide substrate.
決め固定するためのＶ溝を有するＶ溝付光導波路基板の
製造方法であって、 Ｓｉウエハ上にアンダークラッド用のＳｉＯ2 膜及びメ
タル薄膜を順次形成し、 そのメタル薄膜を、Ｖ溝パターンと、そのＶ溝パターン
と白黒反転された光導波路のコアパターンとを有する１
枚のフォトマスクを用いてフォトリソグラフィによりパ
ターニングして、光導波路のコアとなる部分の両側及び
Ｖ溝となる部分の上記メタル薄膜をエッチング除去し、 次に、上記Ｖ溝となる部分の上記ＳｉＯ2 膜をエッチン
グ除去して、上記Ｓｉウエハを異方性エッチングするこ
とにより、Ｖ溝を形成し、 次に、上記コアとなる部分に残っているメタル薄膜上に
メッキ膜を成長させて光導波路のコア高さに対応する膜
厚のメタル厚膜とした後、そのメタル厚膜の両側にサイ
ドクラッドをなすポリマーを塗布し、 次に、上記メタル厚膜をエッチング除去した後、上記コ
アとなる部分にポリマーを充填してコアを形成し、その
コアにオーバークラッドをなすポリマーを塗布すること
を特徴とするＶ溝付光導波路基板の製造方法。4. A method for manufacturing an optical waveguide substrate having a V-groove for positioning and fixing an optical fiber connected to an optical waveguide, comprising: a SiO 2 film for under cladding and a metal thin film on a Si wafer. Are sequentially formed, and the metal thin film is provided with a V-groove pattern and a core pattern of the V-groove pattern and a black-and-white inverted optical waveguide.
Patterning is performed by photolithography using a plurality of photomasks to etch away the metal thin film on both sides of a portion serving as a core of the optical waveguide and a portion serving as a V groove. (2) The film is removed by etching, and the Si wafer is anisotropically etched to form a V-groove. Next, a plating film is grown on the metal thin film remaining in the core portion to form an optical waveguide. After forming a metal thick film having a film thickness corresponding to the core height of the above, a polymer forming a side clad is applied on both sides of the metal thick film, and then the metal thick film is removed by etching to become the core. A method for manufacturing an optical waveguide substrate with a V-groove, wherein a portion is filled with a polymer to form a core, and a polymer forming an overcladding is applied to the core.
決め固定するためのＶ溝を有するＶ溝付光導波路基板の
製造方法であって、 Ｓｉウエハ上に光導波路のコア高さに対応する膜厚のサ
イドクラッド用ＳｉＯ 2 膜を形成し、 そのＳｉＯ2 膜を、Ｖ溝パターンと光導波路のコアパタ
ーンとを有する１枚のフォトマスクを用いてフォトリソ
グラフィによりパターニングして、Ｖ溝及び光導波路の
コアとなる部分の上記ＳｉＯ2 膜をエッチング除去し、 次に、上記コアとなる部分にレジストを塗布して上記Ｓ
ｉウエハを異方性エッチングすることにより、Ｖ溝を形
成し、 次に、上記レジストを除去して上記コアとなる部分にア
ンダークラッドをなす熱酸化ＳｉＯ2 膜及びコアを順次
形成した後、オーバークラッドを形成することを特徴と
するＶ溝付光導波路基板の製造方法。5. An optical fiber connected to an optical waveguide is positioned.
Of a V-groove optical waveguide substrate having a V-groove for fixing
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
SiO for id cladding TwoA film is formed and the SiOTwoThe film is formed by V-groove pattern and core pattern of optical waveguide.
Photolithography using one photomask having
Patterning by lithography, V-groove and optical waveguide
The above-mentioned SiO in the core portionTwoThe film is removed by etching. Next, a resist is applied to a portion to be the core, and
V-groove is formed by anisotropic etching of i-wafer
Then, the resist is removed, and the core portion is exposed.
Thermally oxidized SiO forming undercladTwoMembrane and core sequentially
After forming, the over cladding is formed
Manufacturing method of an optical waveguide substrate with a V groove.
決め固定するためのＶ溝を有するＶ溝付光導波路基板の
製造方法であって、 Ｓｉウエハ上に、Ｖ溝となる部分を除いてアンダークラ
ッド用の第１のＳｉＯ 2 膜を形成した後、光導波路のコ
ア高さに対応する膜厚のサイドクラッド用の第２のＳｉ
Ｏ2 膜を全面形成し、 その第２のＳｉＯ2 膜を、Ｖ溝パターンと光導波路のコ
アパターンとを有する１枚のフォトマスクを用いてフォ
トリソグラフィによりパターニングして、Ｖ溝及び光導
波路のコアとなる部分の上記第２のＳｉＯ2 膜をエッチ
ング除去し、 次に、上記Ｓｉウエハを異方性エッチングすることによ
り、Ｖ溝を形成し、 次に、上記コアとなる部分にコアを形成した後、オーバ
ークラッドを形成することを特徴とするＶ溝付光導波路
基板の製造方法。6. An optical fiber connected to an optical waveguide is positioned.
Of a V-groove optical waveguide substrate having a V-groove for fixing
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
First SiO for pad TwoAfter forming the film,
Second Si for side cladding with a film thickness corresponding to the height
OTwoA film is formed on the entire surface, and the second SiOTwoCoat the film with the V-groove pattern and the optical waveguide.
Using a single photomask having a pattern
Patterning by photolithography
A portion of the second SiO 2 serving as a core of the waveguideTwoEtch membrane
Then, the Si wafer is anisotropically etched.
Then, a V-groove is formed, and then a core is formed in the above-mentioned core,
-Optical waveguide with V-groove characterized by forming clad
Substrate manufacturing method.
光導波路基板の製造方法において、 上記コアを、上記コアとなる部分にポリマーを充填して
形成することを特徴とするＶ溝付光導波路基板の製造方
法。7. The method of manufacturing an optical waveguide substrate with a V-groove according to claim 5, wherein the core is formed by filling a polymer to a portion to be the core. Manufacturing method of an attached optical waveguide substrate.
光導波路基板の製造方法において、 上記コアを、上記コアとなる部分にＳｉＯ2 膜を成膜し
て形成することを特徴とするＶ溝付光導波路基板の製造
方法。8. The method for manufacturing an optical waveguide substrate with a V-groove according to claim 5, wherein the core is formed by forming an SiO 2 film on a portion to be the core. Manufacturing method of an optical waveguide substrate with a V groove.
光導波路基板の製造方法において、 上記オーバークラッドを、ポリマーを塗布して形成する
ことを特徴とするＶ溝付光導波路基板の製造方法。9. The method of manufacturing an optical waveguide substrate with a V-groove according to claim 5, wherein the overcladding is formed by applying a polymer. Production method.
付光導波路基板の製造方法において、 上記オーバークラッドを、ＳｉＯ2 膜を成膜して形成す
ることを特徴とするＶ溝付光導波路基板の製造方法。10. The method for manufacturing an optical waveguide substrate with a V-groove according to claim 5, wherein the overcladding is formed by forming a SiO 2 film. A method for manufacturing a waveguide substrate.
れ、その光導波路と接続される光ファイバを位置決め固
定するためのＶ溝が上記基板の他半部に形成されてなる
Ｖ溝付光導波路基板において、 上記光導波路のコアは、上記基板上に形成されたクラッ
ドとして適した屈折率を有するＳｉＯ2 膜を、フォトマ
スクを用いてフォトリソグラフィによりパターニングし
てエッチング除去した部分に、ポリマーが充填されて形
成され、 上記Ｖ溝は、上記ＳｉＯ2 膜が上記フォトマスクにより
上記パターニングと同時にパターニングされてエッチン
グ除去された部分に形成されていることを特徴とするＶ
溝付光導波路基板。11. An optical waveguide with a V-groove, wherein an optical waveguide is formed in one half of the substrate, and a V-groove for positioning and fixing an optical fiber connected to the optical waveguide is formed in the other half of the substrate. In the waveguide substrate, the core of the optical waveguide has a polymer in a portion where a SiO 2 film having a refractive index suitable as a clad formed on the substrate is removed by etching by patterning by photolithography using a photomask. The V-groove is formed at a portion where the SiO 2 film is patterned and etched by the photomask at the same time as the patterning by the photomask and is removed by etching.
Optical waveguide substrate with grooves.
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|---|---|---|---|
| JP9603597A JP2949282B2 (en) | 1997-04-14 | 1997-04-14 | Method of manufacturing optical waveguide substrate with V-groove and optical waveguide substrate with V-groove manufactured by the method |
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