采用光刻技术制造光纤阵列Ｖ槽的方法技术

本发明专利技术提供一种采用光刻技术制造光纤阵列Ｖ槽的方法，包括如下步骤：在清洁后的熔融石英基板上镀一层保护层；在所述保护层上涂一层光刻胶，并甩胶、烘干；在经过以上工艺的石英基板上盖上掩膜板，再紫外光曝光；显影去除光刻胶中的露光部分，然后清洗烘干；采用氢氟酸腐蚀液湿法腐蚀石英基板上保护层的露光部分，最后形成Ｖ型槽；去除所述保护层。用本发明专利技术制成的石英Ｖ型槽具有以下优点：精度极高，可以达到光刻的±０．１０微米的几何尺寸精度；由于Ｖ型槽也采用了熔融石英玻璃，具有与光纤、波导芯片和盖板一样的材料，使ＰＬＣ器件的可靠性、热稳定性有了很大的提高；原料成本极低；投资设备成本很低，而且产能非常大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造光纤阵列v槽的方法，尤其是一种。
技术介绍
FTTX、 FTTB是光纤到户(大楼)，是下一代宽带网的发展方向。现在除日本韩国以外，中国是世界上光纤到户发展比较领先的国家。目前，国内正在大规模推广光纤到户项目。光纤到户中比较关键的器件就是光波导光纤阵列分路器(PLC SPILITER)。分路器中的关键器件之一就是光纤尾缆阵列的制造。而光纤阵列中的关键就是石英V型槽的大规模生产。光纤阵列的V槽是生产制作PLC的关键零件，需满足以下几个要求 1.精度要非常高，槽与槽之间的间距为纳米级的精度(+/-0. 1微米)； 2.制造工艺性好，适宜于大规模生产； 3.要采用熔融石英作为衬底基材V型槽的变型小，稳定性好； 4.材料成本和制造成本低。 目前国内外生产光纤阵列V型槽大都分为二类，第一类采用机械加工的方法，其优点是采用金钢砂切割刀，可以做成任意的V槽角度和形状，但是此方法有很多的不足之处l，因为石英玻璃硬度很高，在切割时金钢砂成形切割刀的寿命会很短，在切割了一些槽后，成形刀的形状和角度就会变化，以至V槽的形状产生了变化，不能满足精度要求，所以要不断的修磨金钢砂切刀，以确保切刀的形状和锋利，但这样就降低了 v槽的精度和生产效率。2，超精密加工设备是非常昂贵的，目前大都是从国外进口，同样金钢砂切割刀也是非常昂贵，同时还是易耗品，使得加工生产成本增加。3，由于金钢砂切割刀修磨，大大降低了生产效率。4，在切割制作多槽的V形槽，如大于32槽时，由于精度问题，使产品的合格率大大降低，因此使光纤阵列V形槽的价格居高不下，因此采用机械方法加工V形槽是成本很高的。 第二类采用的硅晶片作为基材用湿式腐蚀的方法加工V型槽，此方法也是采用了光刻的技术，利用了硅片的各向异性的特点，在硅片上(100)和(110)的面上，用K0H+2PA混合水熔液腐蚀，腐蚀出带角度的斜面，形成了底角为90。的V型槽，此方法有以下的优点1、采用了硅晶片各向异性的腐蚀特性，可以非常容易的得到形状极佳的V型槽。2、由于采用了掩膜板，光刻的加工工艺，使V型槽具有非常高的精度，可以达到纳米极。3、对于槽的多少，比如大于32槽，其制作精度仍可达到，不受V槽数量的限制，几乎是相同的合格率。4、生产效率很高，投资成本较低，具有大规模生产的优越性。其缺点如下1、最大的缺限就是在用硅晶片的材料上，因为PLC光纤器件是所有材料都采用石英来制作的，如光纤、PLC波导、芯片、盖板、支座等，都是采用石英作为原材料，而硅晶片具有与石英很多不同的物理和化学特性，熔融石英玻璃具有均匀性好，硬度高，不易变形，更重要是石英的热膨胀系数为4*10-7，而硅晶片为5. 0*10-6，具有一个数量级的差异，当这些关键材料组装在一起，在全温度测试〔-40°C， +85°C〕和可靠性试验时〔85。C温度，85X相对湿度〕，硅材料做的V型槽，就会产生一定的不稳定因素，而容易造成可靠性问题，因此大部分PLC生产厂不采用硅晶片做V型槽。2、硅晶体材料价格高，当采用lmm厚的硅片作为V型槽的基板材料，其材料成本为石英基板的数倍之高。3、硅晶片做成V型槽的工艺性较差，材料太脆，在加工过程中极易破损，并且在用胶水固定粘合时，表面处理是一个必需的工艺步骤。4、特别是在研磨光纤阵列的端面时，对硅晶片和石英玻璃盖板和石英光纤一起研磨，由于材质、硬度、脆性和颗粒的不同，会降低光纤阵列的端面研磨质量和效率。所以目前大部分还是采用熔融石英玻璃来制作V槽。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种采用光刻技术制造光纤阵列v槽的方法，精度极高、可靠性好、成本低。 按照本专利技术提供的技术方案，所述，包括如下步骤 (1)在清洁后的熔融石英基板上镀一层保护层； (2)在所述保护层上涂一层光刻胶，并甩胶、烘干； (3)在经过以上工艺的石英基板上盖上掩膜板，再紫外光曝光； (4)显影去除光刻胶中的露光部分，然后清洗烘干； (5)采用氢氟酸腐蚀液湿法腐蚀石英基板上保护层的露光部分，最后形成V型槽； (6)去除所述保护层。 所述保护层为铬层，步骤6中用铬酸去除所述铬层。所述铬层采用高温离子溅射的方法镀于所述熔融石英基板表面。铬层的厚度为2000士200A。。 所述V型槽两侧面夹角90° 100° 。 所述V型槽深度为50 60微米。 所述清洁后的熔融石英基板是指对表面进行了研磨抛光的熔融石英基板。 经曝光、显影后所述铬层上形成线宽小于或等于2微米的窗口。 用本专利技术制成的石英V型槽具有以下优点 1、精度极高，可以达到光刻的±0. IO微米的几何尺寸精度，而且不受V槽多少影响，即使64槽也能达到如此精度。2、由于V型槽也采用了熔融石英玻璃，具有与光纤、波导芯片和盖板一样的材料，使PLC器件的可靠性、热稳定性有了很大的提高，并且在端面研磨时，也不会因为硅材料和石英材料一起研磨而产生不良影响。3、成本极低，由于熔融石英的基板成本很低，只有硅片的几分之一，而且制作成本也低，合格率高，除了在后加工用的损耗以外，光刻腐蚀成V型槽的合格率几乎是100%，因此具有非常强的成本优势。4、投资设备成本很低，而且产能非常大，并且可以不受限制的扩大生产，以满足市场不断扩大的需求。附图说明 图1是干法腐蚀熔融石英制作的矩形槽剖面图。 图2是光纤安置在图1的石英矩形槽中的示意图。 图3湿法腐蚀硅晶片制作的V形槽剖面图。 图4是光纤安置在图3的硅片V形槽中的示意图。 图5本专利技术所述方法制作的V形槽剖面图。 图6是光纤安置在图5的石英V形槽中的示意图。 图7是本专利技术熔融石英基板的V型槽制作工艺流程示意图。 图中，掩模保护层l，光刻胶2，掩膜板3，V型槽4，熔融石英基板5，光纤6，石英盖板7，紫外胶8，单晶硅片9。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图7所示所述采用光刻技术制造光纤阵列V槽的方法，包括如下步骤 (1)清洁石英基板，在石英基板上镀一层保护层； (2)在保护层上涂一层光刻胶，并甩胶，烘干； (3)在经过以上工艺的石英基板上盖上掩膜板，再紫外光曝光； (4)显影去除光刻胶中的露光部分； (5)湿法腐蚀去除保护层中的露光部分，然后烘干； (6)湿法氢氟酸腐蚀石英基板上保护层的露光部分，最后产生V型槽； (7)用鉻腐蚀液去除保护层，再清洗干净带有V槽的石英基板； (8)用划片机把石英基板切开，把V槽按所需要的尺寸切割成最终产品。 本专利技术的特点是 1、采用熔融石英作为基材，而不采用硅晶片作为基材。 2、采用各向同性，即向深部和侧面同时腐蚀的方法，而不是各向异性方法，以湿法腐蚀(氢氟酸腐蚀液)，作为腐蚀V槽的方法，在石英基板上刻蚀出近似9(T (90 100)的用于光纤阵列V槽。氢氟酸腐蚀液的配方和腐蚀时间温度，都会影响到V槽的质量。 3、采用了高精度掩膜板和光刻技术，以制作高精度的光纤阵列V型槽的方法。所述V型槽深度大于50微米， 一般可做到50 60微米。 4、采用了在石英基板表面镀一层厚度2000A左右的铬层，作为保护牺牲层，在曝光显影后能够做到线宽只有几个微米的窗口。本专利技术采用了高精度超窄窗口，使光刻的宽度能够达到2微米或更小，使得槽的深度和形状更接近V型。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
采用光刻技术制造光纤阵列Ｖ槽的方法，其特征是包括如下步骤：（１）在清洁后的熔融石英基板上镀一层保护层；（２）在所述保护层上涂一层光刻胶，并甩胶、烘干；（３）在经过以上工艺的石英基板上盖上掩膜板，再紫外光曝光；（４）显影去除光刻胶中的露光部分，然后清洗烘干；（５）采用氢氟酸腐蚀液湿法腐蚀石英基板上保护层的露光部分，最后形成Ｖ型槽；（６）去除所述保护层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程正达，
申请(专利权)人：无锡爱沃富光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]