(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機材料基板の上に光導波路積層体を備えた光導波路デバイスの製造方法であって、
電極部を複数個縦横に形成した無機材料基板の上面全体に、下部クラッド層を樹脂により形成する第１の工程と、
前記下部クラッド層の上に、樹脂製の予め定めた形状の光導波路を前記電極部に対応して複数個縦横に配列して形成する第２の工程と、
前記基板の上面全体を覆う上部クラッド層を樹脂により形成する第３の工程と、を有し、前記第１〜第３の工程により、縦横に配列された前記電極部及び光導波路積層体が前記基板の上に形成され、
更に、前記縦横に配列された前記電極部及び光導波路積層体ごとに前記基板を切断することにより、個々の前記電極部及び前記光導波路積層体を切り離す第４の工程とを有し、
前記第３の工程と第４の工程との間に、前記基板に前記電極部及び前記光導波路が配列されている方向に沿って、前記電極部と前記光導波路積層体との境界の前記下部クラッド層および上部クラッド層をダイシングにより前記基板上から除去し、隣接する前記光導波路と前記光導波路との境界の前記下部クラッド層および上部クラッド層をドライエッチング又はアッシングにより前記基板上から帯状に除去する除去工程を行い、前記第４の工程は、前記除去工程において帯状に除去された位置で前記基板を切断する工程を有することを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光導波路デバイスの製造方法において、前記第４の工程は、前記切断をダイシングブレードを用いるダイシングによって行い、前記除去工程で除去する帯状部分の幅は、前記ダイシングブレードの厚さよりも広いことを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の光導波路デバイスの製造方法において、前記第４の工程における前記帯状に除去された位置での切断は、前記ダイシングブレードが、前記下部および上部クラッド層に接触しないように行われることを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
【請求項４】
無機材料基板の上に光導波路積層体を備えた光導波路デバイスの製造方法であって、
無機材料基板の上面全体に、下部クラッド層を樹脂により形成する第１の工程と、
前記下部クラッド層の上に、樹脂製の予め定めた形状の光導波路を複数個縦横に配列して形成する第２の工程と、
前記基板の上面全体を覆う上部クラッド層を樹脂により形成する第３の工程と、を有し、前記第１〜第３の工程により、縦横に配列された光導波路積層体が前記基板の上に形成され、
更に、前記縦横に配列された光導波路積層体ごとに前記基板を切断することにより、個々の前記光導波路積層体を切り離す第４の工程とを有し、
前記第３の工程と第４の工程との間に、前記基板に前記光導波路が配列されている方向に沿って、隣接する前記光導波路と前記光導波路との境界の前記下部クラッド層および上部クラッド層を前記基板上から帯状に除去する除去工程を行い、前記第４の工程は、前記除去工程において帯状に除去された位置で前記基板を切断する工程を有し、
前記第４の工程は、前記切断をダイシングブレードを用いるダイシングによって行い、前記除去工程で除去する帯状部分の幅は、前記ダイシングブレードの厚さよりも広く、
前記除去工程は、ダイシングブレードを用いたダイシングにより、前記除去すべき帯状部の前記下部および上部クラッド層に対して切り込みを入れた後、前記下部および上部クラッド層を前基板から剥がすことによって行われることを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の光導波路デバイスの製造方法において、前記除去工程で用いる前記ダイシングブレードとして樹脂切削用のブレードを用い、前記第４の工程で用いる前記ダイシングブレードとして無機材料切削用のブレードを用いることを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載の光導波路デバイスの製造方法において、前記除去工程は、ドライエッチングまたはアッシングによって行われることを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の光導波路デバイスの製造方法において、切断される樹脂製以外の無機材料が、シリコンまたはガラスであることを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
【請求項８】
無機材料基板と、この無機材料基板の上に設けられた樹脂製の光導波路積層体と、を有する光導波路デバイスであって、
前記無機材料基板は、切削された長手方向の切削側面を有し、
前記光導波路積層体は、前記無機材料基板を露出させるように前記無機材料基板の前記長手方向の切削側面から帯状に引込んだ長手方向の側面を有し、
前記帯状に引っ込んだ側面は、前記光導波路積層体の下部クラッド層および上部クラッド層にダイシングブレードによって切り込みを入れて前記下部クラッドおよび上部クラッド層を前記基板から剥がすことによって形成され、前記帯状に引込んだ部分の幅は、前記ダイシングブレードの厚さよりも広い、ことを特徴とする光導波路デバイス。
【請求項９】
前記無機材料基板の切削側面は、無機材料切削用のブレードを用いるダイシングによって形成される、請求項８に記載の光導波路デバイス。
【請求項１０】
前記光導波路積層体の引込んだ側面は、樹脂切削用のブレードを用いるダイシングによって形成される、請求項８又は９に記載の光導波路デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路に関し、特に、無機材料基板の上に搭載された樹脂製の光導波路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のパソコンやインターネットの普及に伴い、情報伝送需要が急激に増大している。このため、伝送速度の速い光伝送を、パソコン等の末端の情報処理装置まで普及させることが望まれている。これを実現するには、光インターコネクション用に、高性能な光導波路を、安価かつ大量に製造する必要がある。
【０００３】
光導波路の材料としては、ガラスや半導体材料等の無機材料と、樹脂が知られている。無機材料により光導波路を製造する場合には、真空蒸着装置やスパッタ装置等の成膜装置により無機材料膜を成膜し、これを所望の導波路形状にエッチングすることにより製造する方法が用いられる。しかしながら、真空蒸着装置やスパッタ装置は、真空排気設備が必要であるため、装置が大型で高価である。また、真空排気工程が必要であるため工程が複雑になる。これに対し、樹脂によって光導波路を製造する場合には、成膜工程を、塗布と加熱により大気圧中で行うことができるため、装置および工程が簡単であるという利点がある。
【０００４】
また、光導波路ならびにクラッド層を構成する樹脂としては、種々のものが知られているが、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高く、耐熱性に優れるポリイミドが特に期待されている。ポリイミドにより光導波路およびクラッド層を形成した場合、長期信頼性が期待でき、半田付けにも耐えることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
樹脂製の光導波路は、一般的には、基板上に、樹脂製の下部クラッド層、光導波路層および上部クラッド層を積層することにより構成される。このような光導波路を量産するためには、基板としてウエハ状等の大きなのものを用い、多数の光導波路を基板上に配列して一度に成膜およびパターニングした後、基板をダイシング等により切り分けることにより、個々の光導波路デバイスとする手法を用いることができる。基板は、精度良く平滑な面を有するものが入手しやすいという点で、Ｓｉ基板、石英基板、ガラス基板等の無機材料基板が用いられることが多い。これらの無機材料と樹脂とが積層された構造を、量産時にダイシングにより個々の光導波路デバイスに切り分ける場合、ダイシングブレードは、無機材料と樹脂層とを両方切断しなければならない。しかしながら、ダイシングブレードとして無機材料の切削に適した目の粗いものを用いると、樹脂がダイシングブレードの砥粒と砥粒との間に詰まり、切削面が荒れてしまうという問題が生じる。また、ダイシング時に樹脂層のクラッド層や光導波路層の切削面に、応力が集中し、さらに切削時には樹脂に力が加わるため端面からこれらの層が剥がれやすくなるという問題も生じる。一方、ダイシングブレードとして、樹脂層の切削に適したものを用いると、無機材料基板の切削が遂行できないという問題が生じる。
【０００６】
また、樹脂製の光導波路の端面を研磨で仕上げる場合、研磨剤や異物が樹脂層の上面に付着したり、洗浄時に樹脂層の上面に傷が付く等の問題が発生している。
【０００７】
本発明では、無機材料基板上に樹脂製光導波路を搭載した光導波路デバイスの製造方法であって、量産に適した光導波路デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、以下のような光導波路デバイスの製造方法が提供される。
【０００９】
すなわち、無機材料基板の上面全体に、下部クラッド層を樹脂により形成する第１の工程と、
前記下部クラッド層の上に、樹脂製の予め定めた形状の光導波路（コア）を複数個縦横に配列して形成する第２の工程と、
前記基板の上面全体を覆う上部クラッド層を樹脂により形成する第３の工程と、前記縦横に配列された光導波路ごとに前記基板を切断することにより、個々の前記光導波路を切り離す第４の工程とを有し、
前記第３の工程と第４の工程との間に、前記第４の工程で切断される位置に沿って、前記下部クラッド層および上部クラッド層を前記基板上から帯状に除去する除去工程を行うことを特徴とする光導波路デバイスの製造方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について説明する。
【００１１】
まず、本発明の第１の実施の形態の製造方法により製造される光導波路デバイス１００の構成を図３、図４を用いて説明する。光導波路デバイス１００は、Ｓｉ基板１の上に、光導波路積層体１０を備え、光導波路積層体１０が配置されていない領域に電極部７が配置された構成である。
【００１２】
光導波路積層体１０は、シリコン基板１の上に配置された下部クラッド層３と、その上に搭載された光導波路４と、光導波路４を埋め込む上部クラッド層５と、保護層９とを含んでいる。
【００１３】
下部クラッド層３および上部クラッド層５は、いずれも、日立化成工業株式会社製ＯＰＩ−Ｎ１００５（商品名）を用いて形成したポリイミド膜からなる。下部クラッド層３の膜厚は、約６μｍ、上部クラッド層５の膜厚は、下部クラッド層表面から約１２μｍである。光導波路４は、日立化成工業株式会社製ＯＰＩ−Ｎ３２０５（商品名）を用いて形成したポリイミド膜からなり、その膜厚は約６μｍで、光導波路４の幅は約６μｍであるある。保護層９は、日立化成デュポンマイクロシステムズ株式会社製ＰＩＸ−６４００（商品名）を用いて形成したポリイミド膜であり、その膜厚は、光導波路４から離れた端部の部分で約５μｍである。
【００１４】
電極部７は、シリコン基板１の上に配置されている。電極は、発光素子、発光素子の出力をモニタする受光素子、受光素子等を搭載するための電極である。
【００１５】
つぎに、本実施の形態の光導波路デバイスの製造方法について、図１（ａ）〜（ｃ）、図２（ｄ）、（ｅ）、図５、図６（ａ）〜（ｄ）、図７を用いて説明する。
【００１６】
ここでは、基板１として直径約１２．７ｃｍのシリコンウエハを用意し、この基板１の上に図３の構造を多数配列して形成し、後の工程でダイシングにより切り離して、多数の図３の光導波路デバイス１００を一度に製造する。なお、図１（ａ）〜（ｃ）および図２（ｄ），（ｅ）は、図示の都合上、ウエハ状の基板１のうち、一つの光導波路デバイス１００となる一部分のみを切り出した状態で図示している。また、成膜やパターニング等は、ウエハ状の基板１全体で一度に行う。
【００１７】
まず、ウエハ状の基板１の上面全体に、金属膜を成膜してパターニングすることにより、図１（ａ）のように電極７を形成する。
【００１８】
つぎに、基板１の上面全体に前述のＯＰＩ−Ｎ１００５をスピン塗布して材料溶液膜を形成する。その後、乾燥器で１００℃で３０分、次いで、２００℃で３０分加熱することにより溶媒を蒸発させ、続けて３７０℃で６０分加熱することにより硬化させ、厚さ６μｍの下部クラッド層３を形成する（図１（ｂ））。
【００１９】
この下部クラッド層３の上に、前述のＯＰＩ−Ｎ３２０５をスピン塗布して材料溶液膜を形成する。その後、乾燥器で１００℃で３０分、次いで、２００℃で３０分加熱することにより溶媒を蒸発させ、続けて３５０℃で６０分加熱することにより硬化を行い、光導波路４となる厚さ６μｍのポリイミド膜を形成する。つぎに、このポリイミド膜をフォトリソグラフィにより光導波路４の形状にパターニングする。具体的には、光導波路４となるポリイミド層の上にレジストをスピン塗布し、乾燥後、水銀ランプでマスク像を露光する。つぎに、レジストを現像し、レジストパターン層を形成する。このレジストパターン層は、前述のポリイミド膜を光導波路４の形状に加工するためのマスクとして用いられる。このレジストパターン層をマスクとして、前述のポリイミド層を酸素でリアクティブイオンエッチング（Ｏ2−Ｒ１Ｅ）することにより、光導波路４を基板１上に多数配列して形成することができる（図１（ｃ））。その後、レジストパターン層を剥離する。
【００２０】
つぎに、光導波路４および下部クラッド層３を覆うように、ＯＰＩ−Ｎ１００５をスピン塗布する。得られた材料溶液膜を、乾燥器で１００℃で３０分、次いで、２００℃で３０分加熱して材料溶液膜中の溶媒を蒸発させ、３５０℃で６０分加熱することによりポリイミド膜の上部クラッド層５を形成する（図２（ｄ））。
【００２１】
さらに、上部クラッド層５の上面に、ＰＩＸ−６４００をスピン塗布し、乾燥器で１００℃で３０分、２００℃で３０分加熱して溶媒を蒸発させ、続けて、３５０℃で６０分加熱して、上面がほぼ平坦な厚さ５μｍのポリイミド膜の保護層９を得る。
【００２２】
つぎに、ウエハ状の基板１に光導波路４が配列されている方向に沿って、電極部７の両脇すなわち電極部７と光導波路積層体１０との境界に、ダイシングにより２本の平行な切り込みを入れ、電極部７の上部の光導波路積層体１０を基板１から帯状に図５のように剥がす。このとき、ダイシングによる切り込みの深さは、光導波路積層体１０は切り離されるが、基板１は切り離さない深さにする。よって、この時点では基板１は図５のようにウエハ状のままである。また、このときのダイシングは、樹脂層の光導波路積層体１０を切断するのであるのから、ダイシングブレードとしては樹脂の切断に適した粗さのブレードを用いる。よって、ダイシングブレードに目詰まり等の不都合は生じない。このように帯状に光導波路積層体１０を除去して電極露出ライン５０を形成することにより、基板１上の電極部７の領域では、電極部７とシリコン基板１が露出される。また、光導波路積層体１０は、光導波路４の端面が電極部７に向けて露出される図２（ｅ）の形状となる。
【００２３】
つぎに、露出された電極部７に、所望の形状のＡｕ／Ｓｎはんだ層を形成する。
つぎに、ウエハ状の基板１に光導波路４が配列されている方向に沿って、隣接する光導波路４と光導波路４との境界の下部クラッド層３、上部クラッド層５および保護層９を予め定めた幅の帯状に取り除き、スクライブライン５１を形成する。スクライブライン５１は、先の工程で形成した電極露出ライン５０に対して図５のように直交している。このスクライブライン５１の形成は、スクライブライン５１以外の部分をレジストや金属膜によりマスクし、酸素ガスを用いたドライエッチングまたは酸素ガスを用いたプラズマアッシングにより下部クラッド層３、上部クラッド層５および保護層９を除去することにより行う。スクライブライン５１が設けられている位置は、後述する光導波路デバイス１００を個片化する工程（図６（ｃ））でダイシングにより切削される位置である。スクライブライン５１の幅は、図６（ｃ）のダイシング工程に用いるダイシングブレードの幅よりも広くなるように設定する。ここでは、図６（ｃ）でダイシングブレードとして幅１００μｍのものを用いるため、スクライブライン５１の幅を３００μｍとしている。
【００２４】
つぎに、ウエハ状の基板１をダイシングにより図６（ａ）のように切削し、基板１を短冊状に切り出す。このときダイシングにより切削される位置は、電極露出ライン５０の位置である。
【００２５】
つぎに、図６（ｂ）のように短冊状の基板１の上面にコート材を塗布し、光導波路積層体１０および電極部７をコート材の膜で被覆する。このコート材の膜は、この後の側面１１の研磨工程において、光導波路積層体１０や電極部７に、研磨剤や異物が付着したり、洗浄時に傷が付いたりするのを防止する作用をする。ここでは、コート材として、日化精工株式会社製スカイコートＮＡＲ−３０１１（商品名）を用いる。図７のように光導波路積層体１０および電極部７の上部にコート材をスプレーする方法や、スピンコートで光導波路積層体１０および電極部７の上面全体に塗り広げる方法を用いることができる。
【００２６】
つぎに、図６（ｂ）の短冊状の基板１の側面１１に研磨処理を施し、光導波路４の端面を研磨する。このとき、光導波路積層体１０および電極部７の上面は、コート材により保護されているので、研磨材や異物が付着したり、傷が付いたりすることはない。
【００２７】
つぎに、短冊状の基板１をスクライブライン５１に沿ってダイシングにより切り出し、光導波路デバイス１００を完成させる（図６（ｃ）、（ｄ））。このとき、スクライブライン５１は、図８（ａ）のように上部および下部クラッド層３，５と保護層９の樹脂層は除去されているため、ダイシングブレードが切削するのはＳｉ基板１である。よって、ダイシングブレードとしてはＳｉ基板１の切削に適したものを用いることができる。また、スクライブライン５１の幅はダイシングブレードの幅よりも広いため、ダイシングブレードは、図８（ｂ）のように上部および下部クラッド層３，５等の樹脂層に触れないため、ダイシングブレードが樹脂によって目詰まりを起こすこともない。また、上部および下部クラッド層３，５等の端面にダイシング時に応力が加わることがないため、切削部から上部および下部クラッド層３，５が膜剥がれを起こすおそれもない。よって、効率よく、しかも、精密に基板１を切削して、光導波路デバイス１００を個片化することができる。コート材は、個片化後にアルコール洗浄等で剥がす。
【００２８】
比較例として、スクライブライン５１を形成せずに、他の工程は本実施の形態と同様にして基板１をダイシングして個片化した。ダイシングブレードとしてはＳｉ基板１の切削に適したものを用いた。この場合、ダイシングブレードは、図８（ｃ）のように下部および上部クラッド層３，５等の樹脂層と基板１とを同時に切削することになるため、ダイシングブレードが樹脂によって目詰まりを起こし、切削面に荒れが生じた。また、切削時に樹脂に力が加わるため、下部および上部クラッド層３，５等の端部が剥がれやすくなる現象が生じた。
【００２９】
このように、本実施の形態で製造する光導波路デバイス１００は、無機材料基板１の上に、樹脂層の光導波路積層体１０を搭載し、予め帯状に樹脂を除去したラインを形成した無機材料／樹脂の構造であるため、無機材料／樹脂／無機材料の構造であっても、ダイシングにより切り出す部分について、下部および上部クラッド層３，５等の樹脂層を予め帯状に取り除いておくことにより、ダイシングによる切り出しを滑らかにかつ効率よく行うことができる。よって、本実施の形態の製造方法を用いることにより、樹脂製の高精度な光導波路デバイスを効率よく量産することができる。
【００３０】
また、本実施の形態では、光導波路４の端面を研磨処理する工程を含んでいるが、研磨時に光導波路積層体１０の上面および電極部７の上面をコート材によりコートしておくことにより、光導波路積層体１０および電極部７に異物が付着したり傷が生じたりすることがない。これらに異物が付着したり傷が生じると、光導波路の伝搬特性に影響を与えたり、傷や異物の部分から耐食性が劣化するおそれがあるが、本実施の形態では、清浄で傷のない上面となるため、性能の安定した光導波路デバイスを量産することができる。
【００３１】
なお、第１の実施の形態では、電極露出ライン５０をダイシングにより形成し、スクライブライン５１をドライエッチングまたはアッシングにより形成したが、電極露出ライン５０とスクライブライン５１を、酸素ガスを用いたドライエッチングにより一度に形成することもできる。これ以外の工程は、第１の実施の形態と同じにする。このように、電極露出ライン５０とスクライブライン５１を同一工程で一度に形成することにより、第１の実施の形態よりも製造工程を簡略化できるという効果が得られる。
【００３２】
また、スクライブライン５１をダイシングにより形成することもできる。この場合、スクライブライン５１の幅が広いときには、電極露出ライン５０と同様にスクライブライン５１の両脇に切り込みを入れ、下部および上部クラッド層３，５を剥がすことにより形成することができる。また、スクライブライン５１の幅と同じ厚さのダイシングブレードにより、下部および上部クラッド層３，５を切削してスクライブライン５１を形成することも可能である。
【００３３】
上述してきた本実施の形態で製造される光導波路デバイス１００は、下部クラッド層３から保護層９まで全ての層をポリイミドで形成しているため、Ｔｇが高く、耐熱性にすぐれている。よって、本実施の形態の光導波路デバイスは、高温になっても伝搬特性を維持できる。また、ポリイミドは、半田付け等の高温工程にも耐えることができるため、光導波路デバイスの上にさらに別の光導波路デバイスや電気回路素子や受発光素子をはんだ付けすることも可能である。
【００３４】
本実施の形態の光導波路デバイス１００は、無機材料基板１上に樹脂製の光導波路積層体１０を搭載した無機材料／樹脂の積層構造でありながら、ダイシング部分の樹脂層を予め取り除いておく製造方法を用いることにより、効率良くダイシングでき、しかも、ダイシング時に樹脂層に力を与えない。よって、本実施の形態の優れた光学特性を有する光導波路デバイスを低コストに量産することができる。
【００３５】
【発明の効果】
上述してきたように、本発明によれば、無機材料基板上に樹脂製光導波路を搭載した光導波路デバイスの製造方法であって、量産に適した光導波路デバイスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施の形態の模式化した光導波路デバイスの製造方法を示す切り欠き斜視図である。
【図２】  （ｄ）、（ｅ）は、本発明の一実施の形態の模式化した光導波路デバイスの製造方法を示す切り欠き斜視図である。
【図３】  本発明の一実施の形態の製造方法で製造した模式化した光導波路デバイスの構成を示す斜視図である。
【図４】  図３の光導波路デバイスのＡ−Ａ’断面図である。
【図５】  本発明の一実施の形態の光導波路デバイスの製造方法において電極露出ライン５０とスクライブライン５１を形成する工程を示す上面図である。
【図６】  （ａ）は、本発明の一実施の形態の光導波路デバイスの製造方法においてウエハ状の基板１を短冊状に切り出すダイシング位置を示すため基板１の上面図と部分断面図であり、（ｂ）は、短冊状の基板１の状態を示す上面図と断面図であり、（ｃ）は、短冊状の基板１を個片にするダイシング位置を示す上面図であり、（ｄ）は、個片にされた光導波路デバイスを示す上面図である。
【図７】  本発明の一実施の形態の光導波路デバイスの製造方法において、短冊状に切り出された基板１上にコート材を塗布する工程を示す説明図である。
【図８】  （ａ）は、本発明の一実施の形態の光導波路デバイスの製造方法においてダイシングの工程を示すＢ−Ｂ’断面図であり、（ｂ）は、上面から見たダイシングブレードとスクライブライン５１との位置関係を示す説明図であり、（ｃ）は比較例のスクライブライン５１がない場合のダイシングブレードと樹脂層との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１・・・シリコン基板
３・・・下部クラッド層
４・・・光導波路
５・・・上部クラッド層
７・・・電極部
９・・・保護層
１０・・・光導波路積層体
５０・・・電極露出ライン
５１・・・スクライブライン
１００・・・光導波路デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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