JP2007133026A - Method of manufacturing optical waveguide with v-groove - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of easily manufacturing a device, provided with an optical waveguide and a V groove on the same substrate, in high manufacturing yield without leaving polymer refuse in a V-groove region. <P>SOLUTION: In the optical device having a resin optical waveguide and the V groove for fixing an optical fiber on the same substrate, a photosensitive resin material is used for an adhesive layer between the resin optical waveguide and the substrate in manufacturing the optical device. The device is characterized in that the resin material for the optical waveguide is either one of fluorinated polyimide resin, fully fluorinated polyimide resin, fluorinated silicon resin, fluorinated acrylic resin, deuterated polysiloxane resin, fluorinated epoxy resin, fully fluorinated alicyclic resin or silicon resin, and that the photosensitive resin material is a heat-resistant photosensitive resin. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

Translated fromJapanese

本発明は、Ｖ溝付き光導波路の製造方法に関する。  The present invention relates to a method for manufacturing a V-grooved optical waveguide.

情報通信システムの基盤技術として光通信技術が浸透していくにつれて光導波路は、光ネットワーク用キーデバイスとして益々その重要性が高まると同時に、電子回路配線基板等の分野への応用に向けて開発が進められている。また、インターネットの普及により、情報伝送量が増大し、その伝送速度の高速化が望まれている。  As optical communication technology has permeated as a basic technology for information communication systems, optical waveguides are becoming increasingly important as key devices for optical networks, and at the same time, they are being developed for applications in fields such as electronic circuit wiring boards. It is being advanced. Further, with the spread of the Internet, the amount of information transmission increases, and it is desired to increase the transmission speed.

光導波路の応用として、光導波路、光導波路に光を入射する光ファイバ、あるいは光導波路から出射した光を受光する光ファイバを固定するためのＶ溝を同一基板上に備えたデバイスの高性能化、安価な製造方法の開発が切望されている。  As an application of an optical waveguide, high performance of a device having a V-groove on the same substrate for fixing an optical waveguide, an optical fiber that enters light into the optical waveguide, or an optical fiber that receives light emitted from the optical waveguide. Therefore, development of an inexpensive manufacturing method is eagerly desired.

また、光導波路デバイスの普及には低価格化と量産化が要望されており、樹脂製光導波路がその有力な候補として開発されている。 導波路用の樹脂材料としては、フッ素化ポリイミド樹脂、フッ素化アクリル樹脂、重水素化ポリシロキサン樹脂、フッ素化エポキシ樹脂、全フッ素化脂環式樹脂、シリコン樹脂等が用いられ、近赤外の光通信波長帯域である１．３〜１．５ミクロン帯での透明性を確保するために、Ｃ−Ｈ結合をＣ−Ｄ結合やＣ−Ｆ結合に置換した樹脂材料が用いられている。なかでも、フッ素化ポリイミド樹脂は近赤外領域での透過特性がすぐれており、そのうえ、最も耐熱性が高く、強度も確保できるところから、樹脂光導波路用の材料としては最も適している。  Further, the spread of optical waveguide devices is demanded to reduce the price and mass production, and resin optical waveguides have been developed as promising candidates. As the resin material for the waveguide, fluorinated polyimide resin, fluorinated acrylic resin, deuterated polysiloxane resin, fluorinated epoxy resin, perfluorinated alicyclic resin, silicon resin, etc. are used. In order to ensure transparency in the 1.3 to 1.5 micron band which is an optical communication wavelength band, a resin material in which a C—H bond is replaced with a C—D bond or a C—F bond is used. Among these, fluorinated polyimide resins are most suitable as materials for resin optical waveguides because of their excellent transmission characteristics in the near-infrared region and the highest heat resistance and sufficient strength.

このようなフッ素含有樹脂材料を用い、同一基板上に光導波路、Ｖ溝を有したデバイスの製造方法としては、例えば、基板上にＶ溝を形成し、樹脂材料と基板との密着性向上のための密着層、下部クラッド層、コア層を成膜し、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチング（ＲＩＥ、Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）の技法によりリッジ型コアパターンを形成し、さらに上部クラッドを形成して導波路を埋め込み、その後、Ｖ溝上に形成された導波路を除去する方法が考えられる。しかしこの方法では、Ｖ溝内にポリマー屑が残る可能性がある。  As a method of manufacturing a device having such an optical waveguide and V-groove on the same substrate using such a fluorine-containing resin material, for example, a V-groove is formed on the substrate to improve the adhesion between the resin material and the substrate. For this purpose, an adhesion layer, a lower cladding layer, and a core layer are formed, a ridge-type core pattern is formed by photolithography and reactive ion etching (RIE), and an upper cladding is formed to form a waveguide. Then, a method of removing the waveguide formed on the V-groove is conceivable. However, this method may leave polymer waste in the V-groove.

また、別の方法として、基板上にＶ溝を形成する工程、光導波路形成領域に密着層を形成する工程（この際、Ｖ溝領域に形成された密着層は下部クラッド形成前に除去しておく）、下部クラッド、コア層を形成する工程、コア上にレジスト層を形成し、レジスト層を光導波路形状にパターニングにしてコアを形成する工程、上部クラッドを形成する工程、Ｖ溝形成領域の下部クラッド、コア、上部クラッド層を除去する工程からなる方法が紹介されている（特許文献１参照）。
特開２００３−３１５５８４号公報As another method, a step of forming a V-groove on the substrate, a step of forming an adhesion layer in the optical waveguide formation region (in this case, the adhesion layer formed in the V-groove region is removed before forming the lower cladding). ), Forming a lower clad, a core layer, forming a resist layer on the core, patterning the resist layer into an optical waveguide shape, forming a core, forming an upper clad, A method comprising a step of removing the lower clad, the core, and the upper clad layer has been introduced (see Patent Document 1).
JP 2003-315584 A

前述した例えば特開２００３−３１５５８４号公報に記載の方法は、Ｖ溝領域に形成された密着層除去の方法として、基板全面に形成した密着層上にレジスト膜を形成し、フォトリソ工程、現像により、Ｖ溝領域のレジスト膜を除去するが、その際、Ｖ溝領域に形成されていた密着層、例えばフッ素を含有しないポリイミドを同時にウエットエッチングし、Ｖ溝領域の密着層を除去するものである。  For example, the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-315584 described above is a method for removing the adhesion layer formed in the V-groove region by forming a resist film on the adhesion layer formed on the entire surface of the substrate, and performing photolithography process and development. The resist film in the V-groove region is removed. At this time, the adhesion layer formed in the V-groove region, for example, polyimide not containing fluorine is simultaneously wet-etched to remove the adhesion layer in the V-groove region. .

しかしながら、Ｖ溝内の密着層除去具合が不十分であったり、ばらついたりし、ポリマー屑が残る場合があり、歩留まり低下の現象が見られる。これは、使用する密着層、例えばフッ素を含有しないポリイミドは膜形成にあたり、フルキュアを実施しているため、下地基板への密着性が高くなる、レジスト現像液への溶解性が低下していること等が原因と考えられる。  However, the degree of adhesion layer removal in the V-groove may be insufficient or may vary, and polymer waste may remain, resulting in a decrease in yield. This is because the adhesion layer to be used, for example, polyimide not containing fluorine, is subjected to full cure in forming the film, so that the adhesion to the base substrate is increased and the solubility in the resist developer is reduced. This is considered to be the cause.

また、一度形成した密着層を、レジストを使用して除去する工程があり、工程の簡易化も望まれている。  Further, there is a step of removing the adhesive layer once formed using a resist, and simplification of the step is also desired.

本発明は、光導波路、Ｖ溝を同一基板上に備えたデバイスの製造において、Ｖ溝領域にポリマー屑が残存せず、製造歩留まりを向上できる安易な製造方法を提供することを課題とする。  An object of the present invention is to provide an easy manufacturing method capable of improving the manufacturing yield without producing polymer waste in the V groove region in the manufacture of a device having an optical waveguide and a V groove on the same substrate.

なお、本発明において、Ｖ溝領域とは、Ｖ溝内およびデバイス作製後においてＶ溝周辺部の光導波路の必要ない部分のことを意味する。  In the present invention, the V-groove region means an unnecessary portion of the optical waveguide in the V-groove and in the periphery of the V-groove after device fabrication.

本発明は、同一基板上に、樹脂光導波路と光ファイバ固定用のＶ溝を有する光デバイスにおいて、樹脂光導波路と基板との間の密着層に感光性樹脂材料を使用することを特徴とする光デバイスの製造方法である。  The present invention is characterized in that, in an optical device having a resin optical waveguide and a V-groove for fixing an optical fiber on the same substrate, a photosensitive resin material is used for an adhesion layer between the resin optical waveguide and the substrate. It is a manufacturing method of an optical device.

また光導波路用樹脂材料がフッ素化ポリイミド樹脂、全フッ素化ポリイミド樹脂、フッ素化シリコン樹脂、フッ素化アクリル樹脂、重水素化ポリシロキサン樹脂、フッ素化エポキシ樹脂、全フッ素化脂環式樹脂、シリコン樹脂のいずれかであり、感光性樹脂材料が耐熱性感光性樹脂であることを特徴とする、上記の光デバイスの製造方法である。  Optical waveguide resin materials are fluorinated polyimide resin, perfluorinated polyimide resin, fluorinated silicon resin, fluorinated acrylic resin, deuterated polysiloxane resin, fluorinated epoxy resin, perfluorinated alicyclic resin, silicon resin. Any one of the above, wherein the photosensitive resin material is a heat-resistant photosensitive resin.

また、上記の製造方法により製造したＶ溝付き光導波路デバイスである。  Moreover, it is an optical waveguide device with a V groove manufactured by said manufacturing method.

本発明によれば、光導波路、Ｖ溝を同一基板上に備えたデバイスの製造において、Ｖ溝領域にポリマー屑が残存せず、製造歩留まりを向上できる安易な製造方法を提供できる。  ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in manufacture of the device provided with the optical waveguide and V groove | channel on the same board | substrate, polymer waste does not remain in a V groove area | region, but the easy manufacturing method which can improve a manufacturing yield can be provided.

図１、２は本発明に係わるＶ溝付き光導波路を説明する図である。  1 and 2 are views for explaining a V-grooved optical waveguide according to the present invention.

基板には表面に二酸化珪素膜１を有するシリコン基板２が用いられる。二酸化珪素膜１をフォトリソグラフィとウエットエッチングあるいはドライエッチングにより加工し、その後、シリコンの異方性を利用し、ウエットエッチングによりＶ溝３を作製する。Ｖ溝３の幅および深さは、光ファイバを固定した際、形成する光導波路のコアと光軸高さが一致するよう設計しておく必要がある。  As the substrate, asilicon substrate 2 having asilicon dioxide film 1 on the surface is used. Thesilicon dioxide film 1 is processed by photolithography and wet etching or dry etching, and then theV groove 3 is formed by wet etching utilizing the anisotropy of silicon. The width and depth of the V-groove 3 must be designed so that the optical axis height matches the core of the optical waveguide to be formed when the optical fiber is fixed.

樹脂材料、特に光導波路材料として好適なフッ素を含有する樹脂材料は一般的にシリコンや二酸化珪素膜を有するシリコンなどとの密着性が悪い。このため、これら基板上に光導波路を作製する場合には、基板と光導波路材料との密着性向上のため、基板と光導波路下部クラッド層の間に、密着層を設けることが必要である。  Resin materials, particularly resin materials containing fluorine, which are suitable as optical waveguide materials, generally have poor adhesion to silicon or silicon having a silicon dioxide film. For this reason, when an optical waveguide is produced on these substrates, it is necessary to provide an adhesion layer between the substrate and the optical waveguide lower cladding layer in order to improve the adhesion between the substrate and the optical waveguide material.

密着層としては、フッ素を含有していない樹脂材料、例えばフッ素を含有しないポリイミドなどが高耐熱性の観点より好適である。また、シリコンを含有するポリイミドシリコンなどが挙げられる。さらには、有機アルミニウム化合物、有機チタン化合物、有機ジルコニウム化合物などの有機金属化合物も挙げられる。上記樹脂材料、有機金属化合物を単独で用いても良いし、併用しても構わない。また、基板と光導波路材料との密着性が得られればその方法に限定されるものではない。  As the adhesion layer, a resin material that does not contain fluorine, for example, polyimide that does not contain fluorine, is preferable from the viewpoint of high heat resistance. Moreover, the polyimide silicon containing silicon etc. are mentioned. Furthermore, organometallic compounds such as organoaluminum compounds, organotitanium compounds, and organozirconium compounds are also included. The resin material and the organometallic compound may be used alone or in combination. Also, the method is not limited as long as the adhesion between the substrate and the optical waveguide material can be obtained.

しかしながら、さらに鋭意検討した結果、光導波路領域４への密着層形成において、密着層６には感光性樹脂材料を使用することにより、基板と光導波路材料との密着性を確保し、さらに、Ｖ溝領域５にポリマー屑を残すことなく、同一基板上に光導波路、Ｖ溝を有したデバイスを歩留まり良く、安易に作製できることを見出し、本発明に至った。  However, as a result of further diligent studies, in the formation of the adhesion layer in theoptical waveguide region 4, the adhesion between the substrate and the optical waveguide material is ensured by using a photosensitive resin material for theadhesion layer 6. It was found that a device having an optical waveguide and a V-groove on the same substrate without leaving polymer waste in thegroove region 5 can be easily produced with a good yield, and the present invention has been achieved.

図３は、本発明の作製方法を説明するための図である。以下、密着層に感光性樹脂材料を使用した作製方法を図３を用いて具体的に説明する。  FIG. 3 is a diagram for explaining the manufacturing method of the present invention. Hereinafter, a manufacturing method using a photosensitive resin material for the adhesion layer will be specifically described with reference to FIGS.

なお、密着層６に使用する感光性樹脂材料としては、耐熱性を兼ね備えた感光性樹脂が好ましい。光導波路作製温度において変質、分解しないことが必要であり、耐熱性として、熱分解温度は３００℃以上、より好ましくは３５０℃以上であることが望まれる。このような耐熱性を有した材料として、感光性ポリイミド等が好適である。さらに、密着性を考慮すると、フッ素を含有しない感光性ポリイミド等がより好適である。ポジ型、ネガ型いずれのタイプであっても構わない。  The photosensitive resin material used for theadhesion layer 6 is preferably a photosensitive resin having heat resistance. It is necessary that the optical waveguide is not altered or decomposed at the temperature at which the optical waveguide is produced, and it is desirable that the heat decomposition temperature is 300 ° C. or higher, more preferably 350 ° C. or higher. Photosensitive polyimide or the like is suitable as the material having such heat resistance. Furthermore, in consideration of adhesion, photosensitive polyimide that does not contain fluorine is more preferable. Either a positive type or a negative type may be used.

まず、二酸化珪素膜を有するシリコン基板上にＶ溝３を形成する(a)。その後、基板上全面に感光性樹脂材料を塗布する(b)。プリベーク後、フォトマスクを使用して露光し、現像を行う。現像後、光導波路領域４にのみ感光性材料が残るように、感光性材料のポジ、ネガタイプにあわせたパターンのフォトマスクを使用する。このことにより、Ｖ溝領域５に塗布されていた感光性樹脂材料を選択的に除去することができる。フルキュア工程前の感光性樹脂材料の密着性は弱く、除去がより容易となり、Ｖ溝領域５にポリマー屑を残すことなく除去できる(c)。  First, a V-groove 3 is formed on a silicon substrate having a silicon dioxide film (a). Thereafter, a photosensitive resin material is applied to the entire surface of the substrate (b). After pre-baking, exposure is performed using a photomask and development is performed. After development, a photomask having a pattern that matches the positive and negative types of the photosensitive material is used so that the photosensitive material remains only in theoptical waveguide region 4. Thereby, the photosensitive resin material applied to the V-groove region 5 can be selectively removed. The adhesiveness of the photosensitive resin material before the full cure process is weak and can be removed more easily and can be removed without leaving polymer waste in the V-groove region 5 (c).

その後、フルキュアにより光導波路領域４に残された感光性材料を硬化する。密着層６の厚さとしては、作製する光導波路の下部クラッド層７の厚さにもよるが、２μｍ以下、好ましくは１．５μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下である。  Thereafter, the photosensitive material left in theoptical waveguide region 4 is cured by full cure. The thickness of theadhesion layer 6 is 2 μm or less, preferably 1.5 μm or less, more preferably 1 μm or less, although it depends on the thickness of thelower cladding layer 7 of the optical waveguide to be produced.

なお、感光性樹脂材料塗布前に、有機アルミニウム化合物、有機チタン化合物、有機ジルコニウム化合物などの有機金属化合物による密着層を形成しておいても良い。Ｖ溝領域５に形成された有機金属化合物による密着層は感光性材料をフルキュアにより硬化したのち、反応性イオンエッチングまたはフッ酸を用いたウエットエッチングにより除去できる。  Note that an adhesion layer made of an organometallic compound such as an organoaluminum compound, an organotitanium compound, or an organozirconium compound may be formed before application of the photosensitive resin material. The adhesion layer formed of the organometallic compound formed in the V-groove region 5 can be removed by reactive ion etching or wet etching using hydrofluoric acid after curing the photosensitive material by full cure.

引き続いて、光導波路を作製する。下部クラッド層７、コア層８を成膜し、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチングの技法によりリッジ型コアパターンを形成し、さらに上部クラッド９を形成して導波路を埋め込むことにより、光導波路を作製する(d)。  Subsequently, an optical waveguide is manufactured. Alower clad layer 7 and acore layer 8 are formed, a ridge-type core pattern is formed by photolithography and reactive ion etching techniques, anupper clad 9 is formed, and a waveguide is embedded to produce an optical waveguide. (D).

その後、光導波路上にマスクを作製し、Ｖ溝領域５に形成された樹脂層（下部クラッド、コア、上部クラッド層）を除去する(e)。マスクとしては、シリコン等の無機膜、有機レジストのいずれも使用できる。有機レジストの場合には、厚さ３０μｍ程度におよぶＶ溝上に形成された樹脂層をエッチングしても光導波路上にレジストが残るよう厚さ調整することが必要である。マスク作製後、マスクが形成されていないＶ溝領域５に形成された樹脂層を反応性イオンエッチングにより除去する。この際、少なくともシリコン基板表面まではエッチングを行なう。Ｖ溝３内に残存する光導波路材料のポリイミドはフッ素を含んでおり、下地に密着層がないため、容易に除去することができる。さらに、密着層には感光性樹脂材料を使用しており、Ｖ溝内に塗布された感光性樹脂材料はフルキュア工程前、すなわち、プリベーク処理を行なったのみの段階の（感光性樹脂材料の密着性が十分発現されていない）、密着性の弱い状態で除去されているため、その除去は良好であり、作製プロセス終了後においても、Ｖ溝３内にポリマー屑をばらつきなく残すことなく、同一基板上に光導波路、Ｖ溝３を有したデバイスを作製できる。  Thereafter, a mask is formed on the optical waveguide, and the resin layers (lower clad, core, upper clad layer) formed in the V-groove region 5 are removed (e). As the mask, either an inorganic film such as silicon or an organic resist can be used. In the case of an organic resist, it is necessary to adjust the thickness so that the resist remains on the optical waveguide even if the resin layer formed on the V-groove having a thickness of about 30 μm is etched. After manufacturing the mask, the resin layer formed in the V-groove region 5 where the mask is not formed is removed by reactive ion etching. At this time, at least the silicon substrate surface is etched. Polyimide of the optical waveguide material remaining in the V-groove 3 contains fluorine, and since there is no adhesion layer on the base, it can be easily removed. Further, a photosensitive resin material is used for the adhesion layer, and the photosensitive resin material applied in the V-groove is not subjected to the full curing process, that is, the pre-baking process (adhesion of the photosensitive resin material). Since it is removed in a state of weak adhesion, the removal is good, and even after the production process is finished, the polymer waste remains the same in theV groove 3 without any variation. A device having an optical waveguide and a V-groove 3 on the substrate can be produced.

Ｖ溝領域５と光導波路領域４の境界に、光導波路の端面を切断する切込み溝１０をダイシングにより作製し(f)、Ｖ溝に固定する光ファイバが光導波路と結合するようにする(g)。  Acut groove 10 for cutting the end face of the optical waveguide is formed by dicing at the boundary between the V-groove region 5 and the optical waveguide region 4 (f) so that the optical fiber fixed to the V-groove is coupled to the optical waveguide (g ).

この作製プロセスにおいては、従来行なわれてきたような密着層の除去方法、すなわち、フッ素を含有していない樹脂材料を塗布し、フルキュアを行い、その後に、レジストを使用して除去する方法とは異なり、レジストは不要となり、コスト削減にも繋がるとともに工程も簡略できる。  In this manufacturing process, a conventional method for removing an adhesion layer, that is, a method of applying a resin material not containing fluorine, performing a full cure, and then removing using a resist In contrast, no resist is required, leading to cost reduction and simplifying the process.

基板上に作製する光導波路パターンとしては、直線導波路、Ｙ分岐導波路、方向性結合器、フィルタを挿入した波長合分波器などが挙げられるが、これに限定されるものではない。  Examples of the optical waveguide pattern produced on the substrate include, but are not limited to, a linear waveguide, a Y-branch waveguide, a directional coupler, and a wavelength multiplexer / demultiplexer in which a filter is inserted.

また、デバイス基板上に光導波路、Ｖ溝のみでなく、発光素子レーザダイオード、受光素子フォトダイオードが搭載できるように電極パターンを有するデバイスにおいても、上記作製方法により同様に作製できる。  A device having an electrode pattern so that not only an optical waveguide and a V-groove but also a light emitting element laser diode and a light receiving element photodiode can be mounted on the device substrate can be similarly manufactured by the above manufacturing method.

以下、実施例により説明する。  Hereinafter, an example explains.

４インチの熱酸化膜付き（１μｍ）シリコン基板を使用し、Ｖ溝付き光導波路を作製する。シリコン基板上の熱酸化膜をフォトリソグラフィとウエットエッチングにより加工した後、シリコンの異方性を利用し、ウエットエッチングによりＶ溝を作製した。次に、基板全面にフッ素を含まないネガ型感光性ポリイミド塗布し、プリベークを行なった。  Using a silicon substrate with a 4-inch thermal oxide film (1 μm), an optical waveguide with a V-groove is produced. After processing the thermal oxide film on the silicon substrate by photolithography and wet etching, a V groove was formed by wet etching using the anisotropy of silicon. Next, negative photosensitive polyimide not containing fluorine was applied to the entire surface of the substrate and prebaked.

その後、フォトマスクを介して、光導波路を作製する領域（Ｖ溝領域以外）に光があたるように露光し、現像を行なった。現像後、Ｖ溝領域の感光性ポリイミドは除去されており、その後加熱硬化し、光導波路を作製する領域にのみ１μｍ厚の密着層を形成した。  After that, exposure was performed through a photomask so that light was applied to a region (other than the V-groove region) for producing the optical waveguide, and development was performed. After development, the photosensitive polyimide in the V-groove region was removed, and then heat-cured to form an adhesion layer having a thickness of 1 μm only in the region for producing the optical waveguide.

続いて光導波路を作製した。光導波路に用いた樹脂はフッ素化ポリイミドである。密着層を形成した上記基板に、クラッド用のフッ素化ポリアミド酸ワニスをスピンコーティング装置により塗布した後、不活性雰囲気に保持したオーブンを用いて焼成して下部クラッド層を１５μｍ成膜し、次にコア用フッ素化ポリアミド酸ワニスをスピンコーティング装置により塗布した後、不活性雰囲気に保持したオーブンを用いて焼成し、コア層を７μｍ成膜した。使用したコア層は屈折率が（１．５１）であり、コア−クラッドの比屈折率差は０．３３％とした。  Subsequently, an optical waveguide was produced. The resin used for the optical waveguide is fluorinated polyimide. After applying a fluorinated polyamic acid varnish for cladding to the substrate on which the adhesion layer has been formed using a spin coating apparatus, firing is performed using an oven maintained in an inert atmosphere to form a lower cladding layer of 15 μm, and then The core fluorinated polyamic acid varnish was applied by a spin coating apparatus and then baked using an oven kept in an inert atmosphere to form a core layer having a thickness of 7 μm. The core layer used had a refractive index of (1.51), and the core-clad relative refractive index difference was 0.33%.

このコア層上にマスク層としてシリコンをマグネトロンスパッタにより０．５μｍ成膜した。このマスク層上にはさらにレジスト層を成膜し、直線導波路のパターンをフォトマスクを用い、アライナによって露光し、パターニングされたレジスト層を形成した。  On the core layer, a silicon film having a thickness of 0.5 μm was formed by magnetron sputtering as a mask layer. A resist layer was further formed on the mask layer, and a linear waveguide pattern was exposed by an aligner using a photomask to form a patterned resist layer.

次にレジスト層に保護されていないマスク層のシリコンをＲＩＥ装置を用いて、ＣＦ_４ガスを流入させながらエッチングした。引き続いてＯ_２ガスを流入させてマスク層のシリコンに保護されていないコア層部分をエッチングにより除去し、次に、基板をフッ酸を含有する剥離液に浸漬し、マスク層を除去した。さらに下部クラッドと同種のフッ素化ポリイミド樹脂をスピンコーティング装置により塗布した後、不活性雰囲気に保持したオーブンを用いて焼成して、厚さ１８ミクロンの上部クラッド層を形成した。コアのサイズは７×７μｍである。Next, the silicon of the mask layer not protected by the resist layer was etched using a RIE apparatus while injecting CF₄ gas. Subsequently, an O₂ gas was allowed to flow to remove the core layer portion of the mask layer that was not protected by silicon, and then the substrate was immersed in a stripping solution containing hydrofluoric acid to remove the mask layer. Further, the same kind of fluorinated polyimide resin as that of the lower clad was applied by a spin coating apparatus and then baked using an oven maintained in an inert atmosphere to form an upper clad layer having a thickness of 18 microns. The core size is 7 × 7 μm.

次にＶ溝領域に形成された樹脂層（下部クラッド、コア、上部クラッド層）を除去した。基板全面にシリコンをマグネトロンスパッタにより０．５μｍ成膜した。このマスク層上にはさらにレジスト層を成膜し、フォトマスクを用い、アライナによって露光し、パターニングされたレジスト層を形成した。レジスト層はＶ溝領域以外に形成した。  Next, the resin layer (lower clad, core, upper clad layer) formed in the V-groove region was removed. A silicon film of 0.5 μm was formed on the entire surface of the substrate by magnetron sputtering. A resist layer was further formed on the mask layer, and was exposed by an aligner using a photomask to form a patterned resist layer. The resist layer was formed outside the V-groove region.

次にレジスト層に保護されていないマスク層のシリコンをＲＩＥ装置を用いて、ＣＦ_４ガスを流入させながらエッチングした。引き続いてＯ_２ガスを流入させてマスク層のシリコンに保護されていないＶ溝領域の樹脂層をエッチングにより除去した。この際、少なくともシリコン基板の表面が露出するまでエッチングを行なった。次に、基板をフッ酸を含有する剥離液に浸漬し、マスク層を除去した。Next, the silicon of the mask layer not protected by the resist layer was etched using a RIE apparatus while injecting CF₄ gas. Subsequently, an O₂ gas was introduced to remove the resin layer in the V-groove region that was not protected by silicon in the mask layer by etching. At this time, etching was performed until at least the surface of the silicon substrate was exposed. Next, the substrate was immersed in a stripping solution containing hydrofluoric acid to remove the mask layer.

Ｖ溝内の樹脂層は密着層が形成されていないため、剥離、除去されており、Ｖ溝内およびＶ溝周辺部の光導波路のない部分、いずれにおいても、ポリマー屑は認められず良好であった。また、バラツキもなかった。
（比較例１）
密着層形成にフッ素を含まない非感光性ポリイミドを使用した以外は、実施例１と同様に行なった。Since the adhesion layer is not formed on the resin layer in the V-groove, it is peeled off and removed, and in both the V-groove and the portion without the optical waveguide in the periphery of the V-groove, polymer debris is not recognized and is good. there were. There was no variation.
(Comparative Example 1)
The same procedure as in Example 1 was performed except that non-photosensitive polyimide containing no fluorine was used for forming the adhesion layer.

４インチの熱酸化膜付き（１μｍ）シリコン基板を使用し、Ｖ溝付き光導波路を作製した。シリコン基板上の熱酸化膜をフォトリソグラフィとウエットエッチングにより加工した後、シリコンの異方性を利用し、ウエットエッチングによりＶ溝を作製した。次に、基板全面にフッ素を含まない非感光性ポリイミド塗布し、加熱硬化し、基板全面に１μｍ厚の密着層を形成した。  Using a 4-inch thermal oxide film-attached (1 μm) silicon substrate, a V-grooved optical waveguide was produced. After processing the thermal oxide film on the silicon substrate by photolithography and wet etching, a V groove was formed by wet etching using the anisotropy of silicon. Next, a non-photosensitive polyimide containing no fluorine was applied to the entire surface of the substrate and cured by heating to form an adhesive layer having a thickness of 1 μm on the entire surface of the substrate.

以下、実施例１同様に、光導波路を作製し、Ｖ溝領域に形成された樹脂層（下部クラッド、コア、上部クラッド層）を除去した。  Thereafter, in the same manner as in Example 1, an optical waveguide was produced, and the resin layers (lower clad, core, upper clad layer) formed in the V-groove region were removed.

結果、Ｖ溝内の樹脂層は十分除去されておらず、Ｖ溝内にポリマー屑が認められ、不良であった。  As a result, the resin layer in the V-groove was not sufficiently removed, and polymer debris was observed in the V-groove, which was defective.

本発明のＶ溝付き光導波路の製造方法の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the manufacturing method of the optical waveguide with a V groove of this invention.図１のＶ溝部分の断面図である。It is sectional drawing of the V-groove part of FIG.本発明の製造方法の一例を示す、図２と同じ部分の断面図である。It is sectional drawing of the same part as FIG. 2 which shows an example of the manufacturing method of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 二酸化珪素膜
２ シリコン基板
３ Ｖ溝
４ 光導波路領域
５ Ｖ溝領域
６ 密着層
７ 下部クラッド層
８ コア層
９ 上部クラッド層
１０ 切込み溝
１１ 光ファイバDESCRIPTION OFSYMBOLS 1Silicon dioxide film 2 Silicon substrate 3V groove 4 Optical waveguide area 5V groove area 6Adhesion layer 7 Lower cladlayer 8Core layer 9 Upper cladlayer 10Cut groove 11 Optical fiber

Claims (3)

Translated fromJapanese

同一基板上に、樹脂光導波路と光ファイバ固定用のＶ溝を有する光デバイスにおいて、樹脂光導波路と基板との間の密着層に感光性樹脂材料を使用することを特徴とする光デバイスの製造方法。An optical device having a resin optical waveguide and a V-groove for fixing an optical fiber on the same substrate, wherein a photosensitive resin material is used for an adhesion layer between the resin optical waveguide and the substrate. Method.光導波路用樹脂材料がフッ素化ポリイミド樹脂、全フッ素化ポリイミド樹脂、フッ素化シリコン樹脂、フッ素化アクリル樹脂、重水素化ポリシロキサン樹脂、フッ素化エポキシ樹脂、全フッ素化脂環式樹脂、シリコン樹脂のいずれかであり、感光性樹脂材料が耐熱性感光性樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載した光デバイスの製造方法。Optical waveguide resin materials are fluorinated polyimide resin, perfluorinated polyimide resin, fluorinated silicon resin, fluorinated acrylic resin, deuterated polysiloxane resin, fluorinated epoxy resin, perfluorinated alicyclic resin, silicon resin The method for producing an optical device according to claim 1, wherein the photosensitive resin material is a heat-resistant photosensitive resin.請求項１又は２に記載した製造方法により製造したＶ溝付き光導波路デバイス。
An optical waveguide device with a V groove manufactured by the manufacturing method according to claim 1.

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