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 process

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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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core
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sio
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable the high positional accuracy of a V-groove and an optical waveguide core. SOLUTION: An SiO2 film 14 and a metallic thick film 31 of the film thickness corresponding to the core height are successively formed on an Si wafer 11. This metallic thick film 31 is patterned by photolitography by using one sheet of a photomask 35 having the Vgroove and core pattern, by which the metallic thick film 31 of the V-groove 36 and the core part 37 is etched away. Next, the SiO2 film 14 of the V-groove part 36 is etched away and thereafter, the V-groove 13 is formed by anisotropic etching of Si and the core 15 is formed by a polymer in the core part 37. The metallic thick film 31 is etched away and the polymer 39 constituting a clad is applied on the core 15.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【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
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.

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

【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)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 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.
【請求項2】 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.
【請求項3】 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.
【請求項4】 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.
【請求項5】 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.
【請求項6】 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
2 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.
【請求項7】 請求項5乃至6記載のいずれかのV溝付
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.
【請求項8】 請求項5乃至6記載のいずれかのV溝付
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.
【請求項9】 請求項5乃至6記載のいずれかのV溝付
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、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.
【請求項10】 請求項5乃至6記載のいずれかのV溝
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.
【請求項11】 基板上の一半部に光導波路が形成さ
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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