JP2007093747A - Optical waveguide film and method for manufacturing optical waveguide film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コア・クラッド構造で光を導波する光導波路フィルム及び光導波路フィルムの製造方法に関する。 The present invention relates to an optical waveguide film that guides light in a core / cladding structure, and a method of manufacturing the optical waveguide film.
近年、ネットワークの基幹サーバから各家庭のPC(Personal Computer)などを含む様々なデータ処理装置においては、CPU(Central Processing Unit)などの開発が進み、演算処理の高速化、扱うデータの大容量化が進んでいる。 In recent years, in various data processing devices including network backbone servers and personal computers (PCs) in each home, development of CPUs (Central Processing Units) and the like has progressed, speeding up arithmetic processing and increasing the amount of data handled Is progressing.
このため、その装置内部の基板などにおけるデータ転送は、正確に高速で行う必要があるため、従来のメタリックケーブルによる通信に代わって、基板上にコア・クラッド構造に相当する薄膜を形成して光を導波させる光導波路により、低損失で広帯域の通信で行うものがある。 For this reason, data transfer on the substrate inside the device must be performed accurately and at high speed. Therefore, instead of the conventional communication using a metallic cable, a thin film corresponding to the core / cladding structure is formed on the substrate and the light is transferred. There is an optical waveguide that guides light in a wideband communication with low loss.
この光導波路による通信では、光導波路とLD(LaserDiode)やVCSEL(Vertical-Cavity Surface-emitting Laser)又はPD(PhotoDiode)との接続箇所や、光導波路同士の接続箇所において、接続デバイスと光を導波するコアとの位置や角度ずれによる損失を少なくするため、正確な位置合わせ(アライメント:Alignment)を行うことが重要である。 In communication using this optical waveguide, light is guided from the connection device at the connection between the optical waveguide and LD (LaserDiode), VCSEL (Vertical-Cavity Surface-emitting Laser) or PD (PhotoDiode), or between the optical waveguides. In order to reduce the loss due to the position relative to the waved core and the angular deviation, it is important to perform accurate alignment.
光導波路におけるアライメントには、光源からの光を光導波路に導波し、光出力が最大になるようにモニタしながら位置合わせを行うアクティブアライメントと、ダイシングソーなどで形成されたコアを包むクラッドの外形形状やアライメントマーク及び接続デバイス側の形状やアライメントマークで位置合わせを行うパッシブアライメントがある。 For alignment in the optical waveguide, light from the light source is guided to the optical waveguide, and alignment is performed while monitoring so that the optical output is maximized, and the clad surrounding the core formed by a dicing saw or the like is used. There is passive alignment in which alignment is performed using the outer shape and alignment mark and the shape and alignment mark on the connection device side.
アクティブアライメントは、個体差に関係なく損失の少ない接続を行うことができるが、工数が多くなるため量産には向かない。パッシブアライメントは、工数が少ないため、量産に適している。このため、量産に適したパッシブアライメントで正確に接続するための技術開発が進められている。例えば、非特許文献1には、光導波路コアの形状を透過光で観察し、コア自身をアライメントマークとする技術や、凹みのある光導波路断面形状をマーカとする技術が開示されている。
しかしながら、従来のダイシングソーなどで形成されたクラッドの外形形状やアライメントマークを用いる方法では、ダイシングソーによる加工精度が誤差に影響するため、十分ではなかった。また、非特許文献1に記載のコア自身をアライメントマークとする技術では、実装精度がウェハーロットやウェハー面内のコア寸法やコア形状のばらつきに依存する問題や、コアからデバイスに導光する部分に45度ミラー面を形成し、その面に透過防止のために金属膜などで被膜する場合など、コア部分の観察ができない状態ではアライメントを行うことができないという制約があった。 However, the method using the outer shape of the clad formed by a conventional dicing saw or the like and the alignment mark is not sufficient because the processing accuracy by the dicing saw affects the error. Further, in the technique of using the core itself as an alignment mark described in Non-Patent Document 1, there is a problem that the mounting accuracy depends on variations in the wafer lot and the core dimensions and the core shape in the wafer surface, and the part that guides light from the core to the device. There is a restriction that alignment cannot be performed in a state where the core portion cannot be observed, such as when a 45-degree mirror surface is formed on the surface and coated with a metal film or the like to prevent transmission.
本発明は、上記の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、光導波路フィルムにおけるコアとデバイスとの接続精度を向上させることを課題とする。 This invention is made | formed in view of the problem in said prior art, Comprising: It makes it a subject to improve the connection precision of the core and device in an optical waveguide film.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、光を導波する方向に延在するフィルム基板の一面に沿って第1のクラッド層が形成され、前記第1のクラッド層にコアパターンとアライメントマークが形成され、前記コアパターンとアライメントマークを前記第1のクラッド層と挟持する第2のクラッド層が形成されたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is characterized in that a first cladding layer is formed along one surface of a film substrate extending in a direction of guiding light, and the first cladding layer is formed on the first cladding layer. A core pattern and an alignment mark are formed, and a second cladding layer that sandwiches the core pattern and the alignment mark with the first cladding layer is formed.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記アライメントマークは前記コアパターンを形成するコア材で形成されることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the alignment mark is formed of a core material that forms the core pattern.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記アライメントマークは前記コアパターンと異なる屈折率で形成されることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2, wherein the alignment mark is formed with a refractive index different from that of the core pattern.
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記アライメントマークは、金属片で形成されることを特徴とする。 The invention according to claim 4 is the invention according to claim 1, wherein the alignment mark is formed of a metal piece.
請求項4に記載の発明は、コアパターンと当該コアパターンを被覆するクラッドにより、当該コアパターンの延在方向に光を導波する光導波路フィルムの製造方法であって、フィルム基板上に第1のクラッド層を形成する第1クラッド層形成工程と、前記第1のクラッド層上にコア層を形成するコア層形成工程と、前記形成されたコア層に前記コアパターンとアライメントマークを形成するパターン形成工程と、前記形成されたコアパターンをクラッドで被覆する被覆工程と、を有することを特徴とする。 The invention according to claim 4 is a method for producing an optical waveguide film in which light is guided in the extending direction of the core pattern by a core pattern and a clad covering the core pattern. A first clad layer forming step for forming the clad layer, a core layer forming step for forming a core layer on the first clad layer, and a pattern for forming the core pattern and the alignment mark on the formed core layer And a covering step of covering the formed core pattern with a clad.
本発明によれば、光を導波する方向に延在するフィルム基板の一面に沿って第1のクラッド層が形成され、前記第1のクラッド層にコアパターンとアライメントマークが形成され、前記コアパターンとアライメントマークを前記第1のクラッド層と挟持する第2のクラッド層が形成される構成であるため、光導波フィルムと接続するデバイスとのアライメントを外形形状の誤差等に影響されることなく行うことができ、光導波路フィルムとデバイスとの接続精度を向上することができる。 According to the present invention, a first clad layer is formed along one surface of a film substrate extending in a light guiding direction, a core pattern and an alignment mark are formed on the first clad layer, and the core Since the second clad layer that sandwiches the pattern and the alignment mark with the first clad layer is formed, the alignment between the optical waveguide film and the device connected to the optical waveguide film is not affected by the error of the outer shape or the like. It is possible to improve the connection accuracy between the optical waveguide film and the device.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明するが、この発明はこの実施の形態に限定されない。また、この発明の実施の形態は発明の最も好ましい形態を示すものであり、発明の用語や用途などはこれに限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these embodiments. Further, the embodiment of the present invention shows the most preferable mode of the invention, and the terms and uses of the invention are not limited thereto.
図1(A)は、本発明である光導波フィルム100の一端側の斜視図であり、図1(B)は、光導波フィルム100におけるアライメントマーク14a近傍の斜視図であり、図2(A)は、本発明の別形態である光導波フィルム101の一端側の斜視図であり、図2(B)は、光導波フィルム101におけるアライメントマーク14c近傍の斜視図であり、図3、図4は、本発明である光導波フィルム100、101の製造方法を説明する断面概略図である。
1A is a perspective view of one end side of the
先ず、光導波フィルム100の構成について説明する。図1(A)に示すように、光導波フィルム100は、フィルム基板11、コアパターン12、クラッド13及びアライメントマーク14a、14bを有する構成である。なお、光導波フィルム100は光導波する方向である延在方向(図示例ではY2−Y1方向)に対して対称な構造であるため、他端側の構成は省略する。
First, the configuration of the
光を導波する方向に延在するフィルム基板11の一面には、コアパターン12、アライメントマーク14a、14bを有するクラッド13がその面に沿って設けられる。クラッド13は、図1(B)に示すように、フィルム基板11と接する下部クラッド層13aとその上に積層する上部クラッド層13bから形成され、その下部クラッド層13aと上部クラッド層13bとは同一の屈折率である。
A
コアパターン12は下部クラッド層13a上に延在方向に沿って形成され、上部クラッド層13bがそのコアパターン12を覆うように積層される。このコアパターン12における屈折率は、下部クラッド層13a、上部クラッド層13bにおける屈折率より高い。したがって、光は、クラッド13の延在方向に設けられたコアパターン12の内部を全反射しながら伝播する。
The
アライメントマーク14a、14bは下部クラッド層13a上のコアパターン12と異なる所定位置に形成され、上部クラッド層13bが覆うように積層される。アライメントマーク14a、14bは、コアパターン12と同じコア材である。このため、クラッド13に対してコアパターン12と同様な屈折率であり、外部から容易に観測可能である。
The
アライメントマーク14a、14bの形成位置の例としては、その中心位置が延在方向の一端側(図示例ではY2方向端部側)から距離D1であり、アライメントマーク14aとアライメントマーク14bの互いの間隔が距離D2であり、コアパターン12がその互いの中間である距離D3を通る位置である。このため、アライメントマーク14a、14bの位置を計測することで、コアパターン12の位置を特定することが可能となる。
As an example of the formation positions of the
なお、このアライメントマーク14a、14bの形成位置は、コアパターン12の位置を特定可能な予め定められた所定位置であり、コアパターン12と異なる位置であればいずれであってもよい。例えば、図2に示す光導波フィルム101のように、アライメントマーク14c、14dが角部近傍において、その角部を形成する面と接するように設けられる構成であっても良い。この場合は、外部からのアライメントマークの観測をより容易に行うことができる。
The formation positions of the alignment marks 14 a and 14 b are predetermined positions that can specify the position of the
また、このアライメントマークの形状は、図示例に限定されるものではないが、円形状や直線が計測位置で交わるなどの計測位置や計測方向が特定し易い形状が好ましい。 Further, the shape of the alignment mark is not limited to the illustrated example, but a shape in which the measurement position and the measurement direction can be easily specified such as a circular shape or a straight line intersecting at the measurement position is preferable.
また、このアライメントマークは、コアパターン12と同様な屈折率で形成される構成以外に、コアパターン12と異なる屈折率、より好適にはコアパターン12より高い屈折率で形成されても良い。この場合は、より容易にアライメントマークの計測を行うことができる。
Further, the alignment mark may be formed with a refractive index different from the
また、アライメントマークは、ミラーコーティングされた金属片など他の物質で形成されてもよい。この場合は、ミラーコーティングで反射される光を観測するなど、より容易にアライメントマークの位置計測を行うことができる。また、金属片が導電性を有する場合であり、図2に例示したように外部の面と接するように形成された場合は、導通テストを行うことで容易なアライメントを実施することができる。 The alignment mark may be formed of other materials such as a mirror-coated metal piece. In this case, the position of the alignment mark can be measured more easily, such as by observing the light reflected by the mirror coating. Further, in the case where the metal piece has electrical conductivity and is formed so as to be in contact with an external surface as illustrated in FIG. 2, easy alignment can be performed by conducting a continuity test.
次に、光導波フィルム100の製造方法について説明する。図3(A)に示すように、フィルム基板11の上に下部クラッド層13aを形成する。フィルム基板11は、例えば、PI(ポリイミド)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)などの樹脂フィルムによる可撓性を有するフレキシブル基板や、ガラスクロスを重ねたものにエポキシ樹脂を含浸させたガラスエキポシ基板、紙にフェノール樹脂を含浸させた紙フェノール基板、紙にエポキシ樹脂を含浸させた紙エポキシ基板、テフロン(登録商標)樹脂による基板などの可撓性をもたないリジッド基板である。
Next, a method for manufacturing the
下部クラッド層13aは、例えばフッ素化ポリイミドなどの光透過性を有する透明樹脂から構成されている。このフッ素化ポリイミドの下部クラッド層13aは、例えば、ポリアミド酸などの層をフィルム基板11上にスピンコート法などにより形成した後、加熱処理することでイミド化させることにより形成される。このイミド化した塗膜は溶剤に不溶となるため、塗り重ねが可能である。なお、光透過性を有する透明樹脂としては、フッ素化ポリイミドの他に、エポキシ系樹脂、シリコン樹脂又はアクリル系樹脂(例えばポリメタクリル酸メチル:PMMA)などであってもよい。
The
次いで、図3(B)に示すように、下部クラッド層13a上に当該下部クラッド層13aより屈折率の高いコア層121を形成する。コア層121は、前述した下部クラッド層13aの物質に他の物質をドープさせて屈折率を調整したものでもよいが、フッ素化ポリイミドなどではフッ素化率を変化させたものを下部クラッド層13aと同様にスピンコート法などにより形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, a
次いで、図3(C)に示すように、RIE(Reactive Ion Etching)によりコアパターンとアライメントマークを形成するためのフォトレジスト122をフォトリソグラフィ技術により形成して、パターニングする。フォトレジスト122の材料としては、Si含有レジスト、金属、ガラスなどの蒸着膜、SOG(Spin On Glass)などを用いることができる。
Next, as shown in FIG. 3C, a
次いで、図4(A)に示すように、RIE装置などにより、下部クラッド層13aが露出するまでドライエッチング処理を行う。次いで、図4(B)に示すように、残留したフォトレジスト122を除去する。
Next, as shown in FIG. 4A, dry etching is performed using an RIE apparatus or the like until the
次いで、図4(C)に示すように、コアパターン12を覆うように上部クラッド層13bをスピンコート法などにより形成する。上部クラッド層13bは、下部クラッド層13aと同じ屈折率になるように成分調整され、例えば、フッ素化ポリイミドの場合はポリアミド酸の層を形成した後、加熱処理され、ポリアミド酸がイミド化されて形成される。
Next, as shown in FIG. 4C, an upper
なお、光導波フィルム100の製造方法については、図5(a)に示すような直接露光法や、図5(b)に示すようなフォトブリーチング法(屈折率変化法)であってもよい。
In addition, about the manufacturing method of the
直接露光法は、フィルム基板11に下部クラッド層131a、コア層124を塗布し、フォトレジスト125でマスクした後にUV(紫外線)を照射してパターン部分を硬化させてエッチング処理を行い、コアパターン12やアライメントマーク14(前述のアライメントマーク14a、14b)を露出させ、上部クラッド層131bを塗布する製造方法である。
In the direct exposure method, the lower
フォトブリーチング法は、フィルム基板11に下部クラッド層132a、コア層126を塗布し、マスク127でマスクした後にUV(紫外線)を照射してコア層126におけるパターン部分とクラッド部分との屈折率を変化させ、上部クラッド層132bを塗布する製造方法である。なお、アライメントマーク14を形成するマスク部分に対しては、照射時間を調整して屈折率を高める構成であってよい。この場合は、作成されたアライメントマーク14が周りのクラッド13と比較して高屈折率となるため、より容易にアライメントマーク14の検出を行うことができる。
In the photobleaching method, the lower
以上のように、光導波フィルム100は、光導波フィルム100は、フィルム基板11の一面に沿って下部クラッド層13aが形成され、この下部クラッド層13aにアライメントマーク14aと光を導波する方向に延在するコアパターン12が形成され、このアライメントマーク14aとコアパターン12を下部クラッド層13aと挟持する上部クラッド層13bが形成される構成である。このため、光導波フィルムと接続するデバイスとのアライメントを外形形状の誤差等に影響されることなく行うことができ、光導波路フィルムにおけるコアとデバイスとの接続精度を向上することができる。
As described above, in the
また、光導波フィルム100は、アライメントマークがコア材で形成する構成であり、クラッドに対して異なる屈折率であるため、外部から容易にアライメントマークを観測することができ、容易なコア位置の特定を実現する。また、アライメントマークの屈折率はコアと異なる屈折率で形成されるため、より容易にアライメントマークを識別することができる。
Further, the
また、光導波フィルム100は、アライメントマークを金属片で形成することにより、光の反射によるアライメントマークの計測などをより容易に行うことができる。
Moreover, the
また、光導波フィルム100は、コアパターンを形成する際にアライメントマークを形成する工程で形成されるため、コアパターンと同精度でアライメントマークの形成を行うことができ、外形形状でアライメントを行う場合よりも高い精度でコアとデバイスとのアライメントを行うことができる。
In addition, since the
なお、本実施の形態における記述は、本発明の一例を示すものであり、これに限定しない。本発明における光導波フィルム100、101の細部構成に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
Note that the description in the present embodiment shows an example of the present invention, and the present invention is not limited to this. The detailed configuration of the
100、101 光導波フィルム
11 フィルム基板
12 コアパターン
121、124、126 コア層
122、125 フォトレジスト
127 マスク
13 クラッド
13a、131a、132a 下部クラッド層
13b、131b、132b 上部クラッド層
132c 中間クラッド層
14、14a〜14d アライメントマーク
D1〜D3 距離
100, 101
Claims (5)
前記第1のクラッド層にコアパターンとアライメントマークが形成され、
前記コアパターンとアライメントマークを前記第1のクラッド層と挟持する第2のクラッド層が形成されたことを特徴とする光導波路フィルム。 A first cladding layer is formed along one surface of the film substrate extending in the direction of guiding light,
A core pattern and an alignment mark are formed on the first cladding layer;
An optical waveguide film, wherein a second clad layer for sandwiching the core pattern and the alignment mark with the first clad layer is formed.
フィルム基板上に第1のクラッド層を形成する第1クラッド層形成工程と、
前記第1のクラッド層上にコア層を形成するコア層形成工程と、
前記形成されたコア層に前記コアパターンとアライメントマークを形成するパターン形成工程と、
前記形成されたコアパターンをクラッドで被覆する被覆工程と、
を有することを特徴とする光導波路フィルムの製造方法。 A method of manufacturing an optical waveguide film that guides light in the extending direction of the core pattern by a core pattern and a clad covering the core pattern,
A first cladding layer forming step of forming a first cladding layer on the film substrate;
A core layer forming step of forming a core layer on the first cladding layer;
A pattern forming step of forming the core pattern and an alignment mark on the formed core layer;
A coating step of coating the formed core pattern with a clad;
A method for producing an optical waveguide film, comprising:
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