專利名稱：分支光波導(dǎo)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分支光波導(dǎo)制造方法，尤其是涉及具有使用疊層技術(shù)、光刻技術(shù)和反應(yīng)性離子蝕刻技術(shù)制造高分子樹脂材料制的分支光波導(dǎo)的方法。
背景技術(shù)：
具有使用了高分子樹脂材料制的Y分支光波導(dǎo)構(gòu)造的Y分支光波導(dǎo)器件與石英制的分支光波導(dǎo)器件相比雖然光的傳播特性低，但卻具有生產(chǎn)效率特別優(yōu)良、制造成本也相當(dāng)?shù)偷膬?yōu)點(diǎn)，廣泛用于構(gòu)成光模塊的零部件。
下面對已有的使用高分子樹脂材料的分支光波導(dǎo)器件的制造工藝予以說明。實(shí)際上，使用疊層技術(shù)和光刻技術(shù)將多個(gè)分支光波導(dǎo)以矩陣狀制作在硅晶片上，最后通過對硅晶片劃片分割成單片來制造。在此，對制作單個(gè)的分支光波導(dǎo)進(jìn)行說明。設(shè)Z1-Z2為長度方向，X1-X2為寬度方向，Y1-Y2為厚度方向。
Y分支光波導(dǎo)器件1經(jīng)圖9、圖11、圖12所示的工序制造。Y分支光波導(dǎo)器件1的結(jié)構(gòu)為高分子樹脂材料制的Y分支光波導(dǎo)2形成在硅基片3的上表面。Y分支光波導(dǎo)2由高分子樹脂材料例如氟化聚酰亞胺樹脂構(gòu)成的芯4和包圍該芯4由相同的氟化聚酰亞胺樹脂構(gòu)成的下部包層5和上部包層6構(gòu)成。芯4為Y字形，具有入射側(cè)芯4a和形成2個(gè)分支的分支芯4b、4c。
首先，如圖11(A)所示，在硅基片3的上表面涂布氟化聚酰亞胺樹脂形成折射率為n1的下部包層5；進(jìn)而，如圖11(B)所示，涂布折射率為n2(＞n1)的氟化聚酰亞胺樹脂形成芯層10；進(jìn)而，如圖11(C)所示，涂布并形成硅的抗蝕劑層11。20為曝光用掩模部件，其結(jié)構(gòu)為在石英板21的下表面上以遮擋紫外線的例如鉻膜形成Y字形的掩模圖案22。其次，如圖12(A)所示，使曝光用掩模部件20與抗蝕劑層11密合，以波長為400nm左右的紫外線25進(jìn)行曝光并對抗蝕劑層11進(jìn)行顯像，經(jīng)清洗后，如圖12(B)所示，形成反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)用的抗蝕劑制掩模12A。隨后，進(jìn)行RIE處理，如圖12(C)所示，除去芯層10形成芯4。接著，如圖12(D)所示，除去抗蝕劑制掩模12，最后，涂布折射率為n1的氟代聚酰亞胺樹脂以形成覆蓋芯4的上部包層6，從而制得圖9所示的Y分支光波導(dǎo)器件1。
以上現(xiàn)有技術(shù)見專利文獻(xiàn)1-日本特開平7-92338號公報(bào)中的“0023”段及圖12。
如圖10(A)所示，入射到入射側(cè)芯4a內(nèi)并在入射側(cè)芯4a內(nèi)傳播的光100中約一半的光101在分支芯4b內(nèi)傳播，其余部分的光102在分支芯4c內(nèi)傳播。
在此，芯4的2個(gè)分支芯4b、4c的根部、即分支點(diǎn)部分4d擴(kuò)大時(shí)，如圖10(B)所示，具有被挖掉的大致橢圓形的部分4e。因此，在入射側(cè)芯4a內(nèi)傳播的光易于泄漏，如以符號110表示的、從分支點(diǎn)部分4d泄漏出來的成為輻射損失的這部分光在入射側(cè)芯4a內(nèi)傳播的光中已達(dá)到不能被忽視的程度。符號110即為輻射損失光。因此，在過去的Y分支光波導(dǎo)器件1中分支點(diǎn)部分4d的輻射損失大，存在的問題是在分支芯4b、4c內(nèi)傳播的光101、102的強(qiáng)度降低相當(dāng)大。
因此，對分支芯4b、4c的根部形狀的形成進(jìn)行了研究。
芯4如圖12(C)所示是通過反應(yīng)性離子蝕刻形成的，分支芯4b、4c的根部的形狀大致是由抗蝕劑制掩模12的形狀、進(jìn)而歸根結(jié)底是由掩模部件20的鉻膜制的Y字形的曝光用的掩模圖案22的形狀決定的。
圖13(A)表示過去的曝光用的掩模圖案22，圖13(B)放大表示曝光用的掩模圖案22中的分支點(diǎn)部分22d。
曝光用的掩模圖案22具有主體掩模部分22a和從主體掩模部分22a分支而成的第1和第2分支掩模部分22b、22c，第1和第2分支掩模部分22b、22c的分支點(diǎn)部分22d的形狀為以與曝光用的掩模圖案22的中心線CL垂直的線VL連接第1分支掩模部分22b的邊緣部分22b1和第2分支掩模部分22c的邊緣部分22c1之間的形狀，因而具有由邊緣部分22b1和邊緣部分22c1及直線狀的邊緣部分22e決定的形狀。邊緣部分22e的長度為數(shù)μm。22f是形成邊緣部分22b1和邊緣部分22e的角部，22g是形成邊緣部分22c1和邊緣部分22e的角部。這樣，在以小區(qū)域中具有角部22f、22g的曝光用掩模圖案22對抗蝕劑層11進(jìn)行曝光時(shí)，照射到邊緣部分22b1一側(cè)的紫外線25的光和照射到邊緣部分22e一側(cè)的紫外線25的光在角部22f產(chǎn)生干涉或擴(kuò)散等，紫外線25繞射到角部22f的外側(cè)(規(guī)定的曝光區(qū)域外)，抗蝕劑層11曝光后的結(jié)果，則具有如圖10所示的大致橢圓形的部分4e。
此外，與上述的曝光用掩模圖案22相比，現(xiàn)有的曝光用掩模圖案是如圖13(B)中用雙點(diǎn)劃線a、b所示的上述邊緣部分22b1和邊緣部分22c1延長并相交的頂角極小的三角形。采用這種曝光用掩模圖案的場合，在上述三角形的區(qū)域紫外線的光強(qiáng)度與其它區(qū)域比較更小，抗蝕劑制的掩模在分支點(diǎn)部分的輪廊變得不清晰，芯在分支點(diǎn)部分的輪廊也變得不清晰，其輻射損失更大。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種減少分支點(diǎn)部分的輻射損失的分支光波導(dǎo)的制造方法。
為了解決上述問題，本發(fā)明的分支光波導(dǎo)的制造方法是在使用曝光用掩模進(jìn)行曝光制成抗蝕劑的圖案，將該抗蝕劑的圖案作為掩模對高分子樹脂材料制的樹脂層進(jìn)行蝕刻而形成芯的方法中，其特征在于作為上述曝光用的掩模使用具有如下形狀的曝光用掩模，即在第1及第2分支掩模部分由主體掩模部分分支而成的分支點(diǎn)部分，該第1分支掩模部分的邊緣和該第2分支掩模部分的邊緣之間為以三段直線狀的邊緣連接成梯形的形狀。
采用本發(fā)明，作為曝光用的掩模由于使用具有如下形狀的曝光用的掩模，即在第1及第2分支掩模部分由主體掩模部分分支而成的分支點(diǎn)部分，第1分支掩模部分的邊緣和第2分支掩模部分的邊緣之間為以三段直線狀的邊緣連接成梯形的形狀，因而分支點(diǎn)部分變成沒有像被挖掉的那樣的大致橢圓形的部分，可形成具有接近理想形狀的芯，因而，與過去比較，可制造具有降低了輻射損失特性分支光波導(dǎo)。


圖1是表示利用本發(fā)明實(shí)施例1的Y分支光波導(dǎo)器件的制造方法制造的Y分支光波導(dǎo)器件的立體圖。
圖2是表示圖1的Y分支光波導(dǎo)器件的芯的圖。
圖3是表示圖1的Y分支光波導(dǎo)器件的制造工序圖。
圖4是表示圖3的制造工序之后的制造工序圖。
圖5是表示Y分支光波導(dǎo)器件的制造中所使用的曝光用的掩模圖案圖。
圖6是表示使用圖5的曝光用的掩模圖案所形成的抗蝕劑制的掩模圖。
圖7是表示Y分支光波導(dǎo)器件的制造中所使用的曝光用的掩模圖案的第1變型例圖。
圖8是表示Y分支光波導(dǎo)器件的制造中所使用的曝光用的掩模圖案的第2變型例圖。
圖9是表示利用現(xiàn)有的Y分支光波導(dǎo)器件的制造方法所制造的Y分支光波導(dǎo)器件的立體圖。
圖10是表示圖9的Y分支光波導(dǎo)器件的芯圖。
圖11是表示圖9的Y分支光波導(dǎo)器件的制造工序圖。
圖12是表示圖11的制造工序之后的制造工序圖。
圖13是表示Y分支光波導(dǎo)器件的制造中現(xiàn)有所使用的曝光用的掩模圖案圖。
具體實(shí)施例方式
下面，對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖1表示利用本發(fā)明實(shí)施例1的Y分支光波導(dǎo)器件的制造方法制造的Y分支光波導(dǎo)器件41。Z1-Z2為長度方向，X1-X2為寬度方向，Y1-Y2為厚度方向。Y分支光波導(dǎo)器件41的結(jié)構(gòu)是高分子樹脂材料制的Y分支光波導(dǎo)42形成在硅基片43的上表面。Y分支光波導(dǎo)42由折射率為n2的例如氟化聚酰亞胺樹脂制成的芯44和包圍它的折射率為n1(＜n2)的相同的氟化聚酰亞胺樹脂制成的下部包層45及上部包層46構(gòu)成。芯44為Y字形，具有入射側(cè)芯44a和分成兩支的分支芯44b、44c。入射側(cè)芯44a，分支芯44b、44c的尺寸細(xì)小到寬度W1為5μm左右，高度H1為5μm左右，為單模用。Z1端的分支芯44b、44c的間隔A窄到125-250μm左右，分支角θ1的角度極小達(dá)到0.5°-3°。
如圖2(A)所示，入射到入射側(cè)芯44a內(nèi)并通過入射側(cè)芯44a內(nèi)傳播來的光100的約一半的光101A在分支芯44b內(nèi)進(jìn)行傳播，其余部分的光102A在分支芯44c內(nèi)傳播。
此處，在芯44的2個(gè)分支芯44b、44c的根部，亦即分支點(diǎn)部分44d擴(kuò)大時(shí)，如圖2(B)所示，分支芯44b、44c的內(nèi)側(cè)邊緣44b1、44c1，具有以圓弧部分44d連接起來的形狀。因此，通過入射側(cè)芯44內(nèi)傳播來的光與以往相比難以泄漏，從分支點(diǎn)部分44d泄漏掉的輻射損失光110A比以往少。因此，Y分支光波導(dǎo)器件41與以往的Y分支光波導(dǎo)器件1相比具有分支點(diǎn)部分44d的輻射損失低的特性，與以往相比，強(qiáng)度更高的光101A、102A通過分支芯44b、44c內(nèi)傳播。
下面，對上述的Y分支光波導(dǎo)器件的制造工藝予以說明。實(shí)際上，使用疊層技術(shù)和光刻技術(shù)將多個(gè)分支光波導(dǎo)以矩陣狀制作在硅晶片上，最后通過對硅晶片劃片分割成單片來制造。在此，為了說明的方便，對制作單個(gè)的分支光波導(dǎo)進(jìn)行說明。
首先，如圖3(A)所示，在硅基片43的上表面涂布氟化聚酰亞胺樹脂形成折射率為n1的下部包層45；進(jìn)而，如圖3(B)所示，涂布折射率為n2(＞n1)的氟化聚酰亞胺樹脂形成芯層10；進(jìn)而，如圖3(C)所示，形成硅的抗蝕劑層11。20為曝光用掩模部件，其結(jié)構(gòu)為在石英板21的下表面上以鉻膜形成Y字形的掩模圖案22A。其次，如圖4(A)所示，使掩模部件20與抗蝕劑層11密合，以波長為400nm左右的紫外線25進(jìn)行曝光并對抗蝕劑層11進(jìn)行顯像，經(jīng)清洗后，如圖4(B)所示，形成反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)用的抗蝕劑制掩模12A。隨后，進(jìn)行RIE處理，如圖4(C)所示，除去芯層10形成芯44。接著，如圖4(D)所示，除去抗蝕劑制掩模12A，最后，涂布折射率為n1的氟化聚酰亞胺樹脂以形成覆蓋芯44的上部包層46，從而制得圖1所示的Y分支光波導(dǎo)器件41。
圖5(A)表示上述曝光用掩模圖案22A，圖5(B)放大表示曝光用掩模圖案22A中的分支點(diǎn)部分22d。
曝光用掩模圖案22A具有主體掩模部分22Aa和由主體掩模部分22Aa分支而成的第1及第2分支掩模部分22Ab、22Ac；第1及第2分支掩模部分22Ab、22Ac的分支點(diǎn)部分22Ad的形狀為以直線狀的邊緣51、52、53連接第1分支掩模部分22Ab的邊緣22Ab1和第2分支掩模部分22Ac的邊緣22Ac1之間的梯形。
邊緣51相對邊緣22Ab1順時(shí)針方向傾斜α角。邊緣52相對邊緣22Ac1逆時(shí)針方向傾斜α角。邊緣53是沿與曝光用掩模圖案22A的中心線CL的垂直線VL的邊緣部分，是圖13(B)中的邊緣22e的一部分。圖5(B)的雙點(diǎn)劃線表示圖13(B)所示的分支點(diǎn)部分22d的形狀。
分支點(diǎn)部分22Ad與圖13(B)所示的分支點(diǎn)部分22d比較時(shí)，圖13(B)中的角部22f、22g及其附近未予形成鉻膜的地方具有被鉻膜塞滿的形狀。
通過使用具有上述曝光用掩模圖案22A的掩模部件20A形成圖6(A)所示的抗蝕劑制掩模12A?？刮g劑制掩模12A具有主體掩模部分12Aa和從主體掩模部分12Aa分支而成的第1及第2分支掩模部分12Ab、12Ac；第1及第2分支掩模部分12Ab、12Ac的分支點(diǎn)部分12Ad為以圓弧部分12e連接第1分支掩模部分12Ab的邊緣12Ab1和第2分支掩模部分12Ac的邊緣12Ac1之間的形狀。
通過對形成了這種抗蝕劑制掩模12A的狀態(tài)進(jìn)行RIE，如圖2(B)所示，芯44的分支點(diǎn)部分44d則成為以圓弧部44d連接分支芯44b、44c的內(nèi)側(cè)邊緣44b1、44c1的形狀。
圖7及圖8是曝光用掩模圖案的變形型例。
圖7(A)的曝光用掩模圖案22B具有主體掩模部分22Ba和從主體掩模部分22Ba分支而成的第1及第2分支掩模部分22Bb、22Bc，第1及第2分支掩模部分22Ba、22Bc的分支點(diǎn)部分22Bd，如圖(B)的放大部分所示，為以圓弧狀的邊緣部分連接第1分支掩模部分22Bb的邊緣22Bb1和第2分支掩模部分22Bc的邊緣22Bc1之間的形狀。圖7(B)的雙點(diǎn)劃線表示圖13(B)的分支點(diǎn)部分22d的形狀。
圖8(A)的曝光用掩模圖案22c具有主體掩模部分22Ca和從主體掩模部分22Ca分支而成的第1及第2分支掩模部分22Cb、22Cc，第1及第2分支掩模部分22Cb、22Cc的分支點(diǎn)部分22Cd如圖8(B)的放大部分所示，是以直線狀的邊緣71、72連接第1分支掩模部分22Cb的邊緣22Cb1和第2分支掩模部分22Cc的邊緣22Cc1之間的形狀，即連接成三角形。
邊緣71相對邊緣22Cb1在順時(shí)針方向傾斜β角。邊緣72相比邊緣22Cc1在反時(shí)針方向傾斜β角。邊緣71和邊緣72的交點(diǎn)73位于圖13(B)的分支點(diǎn)部分22d的邊緣22e上。圖8(B)的雙點(diǎn)劃線表示圖13(B)的分支點(diǎn)部分22d的形狀。
使用具有上述曝光用掩模圖案22B或22C的掩模部件的情況也與使用上述掩模部件22A的情況相同，形成圖6(A)、(B)所示形狀的抗蝕劑制的掩模12A，形成圖2(A)、(B)所示形狀的芯44。
另外，本發(fā)明也可適用于制造具有Y字形以外形狀的分支光波導(dǎo)的器件。
權(quán)利要求
1.一種分支光波導(dǎo)的制造方法，使用曝光用掩模進(jìn)行曝光，形成抗蝕劑的圖案，以該抗蝕劑的圖案作為掩模對高分子樹脂材料制的樹脂層進(jìn)行蝕刻從而形成芯，其特征在于作為上述曝光用掩模使用具有如下形狀的曝光用掩模，即第1及第2分支掩模部分從主體掩模部分分支形成的分支點(diǎn)部分的形狀為以三個(gè)直線狀的邊緣部分連接該第1分支掩模部分的邊緣和第2分支掩模部分的邊緣之間的梯形。
2.一種分支光波導(dǎo)的制造方法，使用曝光用掩模進(jìn)行曝光，形成抗蝕劑的圖案，以該抗蝕劑的圖案作為掩模對高分子樹脂材料制的樹脂層進(jìn)行蝕刻從而形成芯，其特征在于作為上述曝光用掩模使用具有如下形狀的曝光用掩模，即第1及第2分支掩模部分從主體掩模部分分支形成的分支點(diǎn)部分的形狀為以曲線的邊緣部分連接該第1分支掩模部分的邊緣和第2分支掩模部分的邊緣之間的圓弧狀。
3.一種分支光波導(dǎo)的制造方法，使用曝光用掩模進(jìn)行曝光，形成抗蝕劑的圖案，以該抗蝕劑的圖案作為掩模對高分子樹脂材料制的樹脂層進(jìn)行蝕刻從而形成芯，其特征在于作為上述曝光用掩模使用具有如下形狀的曝光用掩模，即第1及第2分支掩模部分從主體掩模部分分支形成的分支點(diǎn)部分的形狀為以二個(gè)直線狀的邊緣部分連接該第1分支掩模部分的邊緣和第2分支掩模部分的邊緣之間的三角形。
4.一種曝光用掩模，具有主體掩模部分和從該主體掩模部分分支形成的第1及第2分支掩模部分，用于對高分子樹脂材料制的樹脂層的上表面進(jìn)行曝光形成用于對上述高分子樹脂材料制的樹脂層進(jìn)行蝕刻，形成具有入射側(cè)芯和從該入射側(cè)芯分支而成多個(gè)分支芯的抗蝕劑的圖案的工序，其特征在于從上述第1及第2分支掩模部分分支形成的分支點(diǎn)部分具有的形狀為以三段直線狀的邊緣部分連接該第1分支掩模部分的邊緣和第2分支掩模部分的邊緣之間的梯形。
5.一種曝光用掩模，具有主體掩模部分和從該主體掩模部分分支形成的第1及第2分支掩模部分，用于對高分子樹脂材料制的樹脂層的上表面進(jìn)行曝光形成用于對上述高分子樹脂材料制的樹脂層進(jìn)行蝕刻，形成具有入射側(cè)芯和從該入射側(cè)芯分支而成多個(gè)分支芯的抗蝕劑的圖案的工序，其特征在于從上述第1及第2分支掩模部分分支形成的分支點(diǎn)部分具有的形狀為以曲線的邊緣部分連接該第1分支掩模部分的邊緣和第2分支掩模部分的邊緣之間的圓弧形。
6.一種曝光用掩模，具有主體掩模部分和從該主體掩模部分分支形成的第1及第2分支掩模部分，用于對高分子樹脂材料制的樹脂層的上表面進(jìn)行曝光形成用于對上述高分子樹脂材料制的樹脂層進(jìn)行蝕刻，形成具有入射側(cè)芯和從該入射側(cè)芯分支而成多個(gè)分支芯的抗蝕劑的圖案的工序，其特征在于從上述第1及第2分支掩模部分分支形成的分支點(diǎn)部分具有的形狀為以二個(gè)直線狀的邊緣部分連接該第1分支掩模部分的邊緣和第2分支掩模部分的邊緣之間的三角形。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用疊層技術(shù)、光刻技術(shù)和反應(yīng)性離子蝕刻技術(shù)制造高分子樹脂材料制的Y分支光波導(dǎo)器件的方法，其目的在于將芯的分支點(diǎn)部分的形狀做成可改善輻射損失的形狀。本發(fā)明的分支光波導(dǎo)的制造方法是將曝光用掩模圖案(22A)做成其分支點(diǎn)部分(22d)的形狀為以直線狀的邊緣(51、52、53)連接第1分支掩模部分(22Ab)的邊緣(22Ab1)和第2分支掩模部分(22Ac)的邊緣(22Ac1)之間的梯形。使用這種曝光用掩模圖案(22A)，形成抗蝕劑制掩模(12A)并基于這種抗蝕劑制掩模(12A)形成芯(44)。
文檔編號G02B6/12GK1621871SQ20041005708
公開日2005年6月1日 申請日期2004年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月27日
發(fā)明者石川貴啟 申請人:三美電機(jī)株式會(huì)社