JP4380166B2 - 光デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光デバイスの製造方法に関し、特にヒータを有する導波路型光デバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコンウエハ上に光導波路を形成した光導波路基板において、光導波路基板には、光ファイバとの接着強度を十分な強度に保つための厚みを確保するために、例えば特許文献１に開示されているように、光導波路基板における光ファイバとの接合端面部分において、補強ブロックを設ける構成が用いられていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１２４９５２号公報（特許請求の範囲等）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ヒータの加熱による導波路の屈折率変化を利用して光信号のオンオフを行う熱光学式光スイッチ等のような導波路型光デバイスでは、ヒータでの加熱による応答性を向上するために、ヒータとコアとの間に介在するクラッドの厚みを薄く形成することが求められており、このため補強ブロックの接合に用いる接着剤がコアを導波する光に対して与える影響が大きくなってしまう。特に、このような補強ブロックを接合するための接着剤としては、クラッドよりも屈折率が大きいものが用いられていたために、導波光の強度分布が接着剤側に偏って光ロスが大きくなってしまうものであった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、屈折率制御用のヒータを有する導波路型光デバイスにおいて、光ファイバ接続用の補強ブロックを設けるにあたり、光ロスが低減され、特に熱光学式光スイッチに好適に適用することができる光デバイスの製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る光デバイスの製造方法は、コア４とクラッド３とからなる光導波層２に対して、屈折率制御のためのヒータ６を設けた光デバイス１において、光導波層２のヒータ６が設けられている側の面に、光ファイバ接続用の補強ブロック５を、光導波層２のクラッド３よりも屈折率が低い接着層７を介して接合して設ける。
【０００７】
前記補強ブロック５は、光導波層２の端縁部のみに設ける。
【０００８】
この光デバイスの製造方法では、コア４とクラッド３とからなる光導波層２の一面に、光導波層２の屈折率制御のためのヒータ６を設けた後、この光導波層２の一面における、補強ブロック５が設けられない部位に、光導波層２との間で高い表面密着力を有し且つ光導波層２に対して難接着性の位置決め用ブロック１７を配置した状態で、光導波層２の一面に補強バー１６を、光導波層２のクラッド３よりも屈折率が低い接着層７を介して接合して設けた後、位置決め用ブロック１７を光導波層２の一面に配置した状態で、光導波層２と補強バー１６とをダイシング法により端面が面一となるように同時に切削すると共に切断された補強バー１６にて補強ブロック５を形成する。前記補強バー１６は、ダイシング法によって切削加工される方向に長い角棒状であり、前記切削工程において前記補強バー１６の長手方向に沿った１面と長手方向に直交する２面とが形成され、前記長手方向に沿った１面に光導波路の端面が形成される。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１において、前記位置決めブロック１７を不透明な部材で形成すると共に、前記接着層７を、光硬化型接着剤を光硬化させて形成することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１，２は、本発明に係る光デバイス１の一例を示すものである。
【００１３】
図示の光デバイス１は、コア４とクラッド３とからなる光導波層２の表面に、ヒータ６が設けられており、更にこの光導波層２のヒータ６が設けられている側の面に、補強ブロック５が設けられている。
【００１４】
図示の例では、上記の光導波層２は基板８の上面に設けられている。基板８は適宜の材質から形成でき、例えばシリコン基板等から構成することができる。この基板８の厚みは特に制限されないが、０．３〜１．０ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００１５】
光導波層２は、コア４とクラッド３とから構成され、これにより光導波路が形成されている。クラッド３は、薄膜状に形成されており、その厚みは１０〜５０μｍの範囲であることが好ましい。
【００１６】
クラッド３の内部に形成されるコア４は、光が通過するための導波路状に形成されている。コア４の形状は適宜に形成されるが、本発明の光デバイス１を熱光学式光スイッチとして形成する場合には、例えば分岐を有する導波路状に形成したコア４を一又は複数形成する。例えば１×２の分岐を有するコア４を並列に四個形成すると、４×８の熱光学式光スイッチを形成することができる。
【００１７】
コア４の寸法は適宜設定されるが、コア４の光の導波方向と直交する断面寸法は、一辺が４〜１０μｍの範囲であることが好ましい。
【００１８】
またこのコア４の一端及び他端は、光導波層２の端面で露出するように形成される。このとき、このコア４の端部が露出する箇所においては、上記の基板８及び光導波層２の端面が面一となるように形成される。尚、図示の実施形態では、基板８及び光導波層２は平面視矩形状に形成され、その基板８及び光導波層２の周囲の全ての端面が面一となるように形成されている。また図示はしていないが、コア４の一端及び他端は、光導波層２の長手方向の両端面でそれぞれ露出するように形成されている。
【００１９】
上記のコア４及びクラッド３は、適宜の材質にて形成することができ、例えば石英等にて形成するほか、ポリマーにて形成することもでき、加熱時の屈折率変化の度合いが大きいポリマーにて形成することが好ましい。特にフッ素を含むポリイミド系樹脂は、光の透過性が高いと共に屈折率が低く、コア４及びクラッド３の形成材料として好適に用いることができ、このため屈折率の異なる二種のフッ素を含むポリイミド系樹脂にてコア４とクラッド３とをそれぞれ形成することが好ましい。
【００２０】
またヒータ６は、光導波層２の上面（基板８側とは反対側の面）に設けられている。ヒータ６は、光導波層２の屈折率を加熱により制御するために用いられる。ヒータ６は、コア４及びクラッド３の構成に応じて適宜のパターン状に形成することができる。
【００２１】
ヒータ６は例えば光導波層２の上面に金等の金属にて膜状に形成することができ、このとき光導波層２の上面にはヒータ６への給電用の配線９を形成する。この場合、配線９を介してヒータ６に電流を通電することにより発熱させて、ヒータ６による加熱を行うことができる。
【００２２】
図示の例では、光導波層２の長手方向に延びたコア４が複数形成されており、このコア４に沿って複数のヒータ６が形成されると共に、このヒータに接続された配線９が形成されている。ここでヒータ６によりコア４の分岐部分を加熱することによりその屈折率を低下させると、このコア４の分岐部分に光が導波しなくなり、これにより光スイッチのスイッチング機能が発揮される。上記のヒータ６及び配線９は、例えば光導波層２の上面に金等の金属膜をパターン状に形成することで製造することができる。このとき、ヒータ６は、厚み０．１〜０．３μｍ、線幅４〜１０μｍの金属膜にて形成することが好ましい。
【００２３】
図２はヒータ６の構成の一例を模式的に示したものである。ヒータ６は、基板８上に形成された光導波層２の上面に金属膜にて形成されている。このヒータ６は、分岐を有するコア４の、二股に分かれた各分岐部分の上方に、この各分岐部分に沿って形成されている。またこのヒータ６の両端には、給電用の配線９が、ヒータ６と同じく金属膜にて形成されている。
【００２４】
このとき、配線９を通じてヒータ６に通電して加熱させると、そのヒータ６の下方におけるコア４の分岐部分が加熱されてその屈折率が低下し、このためその分岐部分に光が導波しなくなる。このため、ヒータ６を制御することにより、コア４の分岐部分の光の導波のオンオフを制御することができるのである。
【００２５】
ここで、コア４とヒータ６との間にはクラッド３が介在するが、ヒータ６の加熱によるコア４の屈折率変化の応答性を向上させるためには、コア４とヒータ６との間の距離ができるだけ近い方が好ましい。このため、クラッド３（光導波層２）の上面（ヒータ６が形成される面）と、クラッド３に埋設されたコア４の上端部（前記のクラッド３の上面に最も近接する部位）との間の寸法が、１０〜１５μｍの範囲であることが好ましい。
【００２６】
また、光導波層２の上面（ヒータ６が設けられている側の面）に設けられる補強ブロック５は、光デバイス１と光ファイバとの接続性を確保するために設けられる。このとき補強ブロック５は、光導波層２のコア４が露出する端面と補強ブロック５の端面とが面一となるように形成することが好ましい。このような補強ブロック５を設けることで、光ファイバ芯線や、セラミックやガラス等のフェルールに挿入されたフェルール付き光ファイバや、複数の光ファイバを基板に整列された光ファイバアレイなどを、光デバイス１のコア４の端部に接着等にて接続するにあたり、その接着強度を向上して光デバイス１と光ファイバとの接続性を確保することができるのである。
【００２７】
この補強ブロック５は、適宜の材質で形成することができるが、特に石英やパイレックス（Ｒ）ガラス（パイレックス（Ｒ）はコーニング社の登録商標。以下同じ）等の光学ガラスを使用することが好ましい。
【００２８】
補強ブロック５は、光導波層２の上面の全面に亘って形成しても良いが、光導波層２の端縁部のみに設けることが、より好ましい。図示の例では、光導波層２の長手方向の両端縁、すなわち光導波層２におけるコア４の一端が露出する端面側の端縁と、コア４の他端が露出する端面側の端縁とのそれぞれにおいて、光導波層２の上面に補強ブロック５を設けている。
【００２９】
このように補強ブロック５を光導波層２の端縁部のみに設けると、補強ブロック５はヒータ６の上面を避けて形成することができ、ヒータ６からの熱が補強ブロック５に伝達されてヒータ６による光導波層２の加熱効率が低下してしまうことを防ぐことができて、光デバイス１の熱効率を向上することができる。またヒータ６による加熱の際の、光導波層２と補強ブロック５との熱変形量の相違により補強ブロック５と光導波層２との間の剥離が発生することを抑制することもできる。また、補強ブロック５を、光導波層２のコア４が露出する端面と補強ブロック５の端面とが面一となるように位置合わせするにあたり、補強ブロック５が形成されている側の端縁のみにおいて端面の位置合わせをすれば良くなり、補強ブロック５の位置精度を向上させることができるものである。
【００３０】
そして、本発明では、光導波層２と補強ブロック５との間の接合を、光導波層２のクラッド３よりも屈折率の小さい接着層７を介して行うようにするものである。
【００３１】
ここで、上記のようにヒータ６を設けた光デバイス１では、ヒータ６の熱による応答性を確保するために、クラッド３（光導波層２）の上面（ヒータ６が形成される面）と、クラッド３に埋設されたコア４の上端部（前記のクラッド３の上面に最も近接する部位）との間の寸法を小さくすることが求められ、この場合、光導波層２の上面に接着層７が配置されると、この接着層７の屈折率が、コア４における光の導波に影響を与えてしまうものであり、特に接着層７の屈折率がクラッドの屈折率よりも大きいと、導波光の強度分布が接着層７側に偏って光ロスが大きくなってしまうのであるが、本発明のように光導波層２と補強ブロック５との間の接合を、光導波層２のクラッド３よりも屈折率の小さい接着層７を介して行うようにすれば、上記のような導波光の強度分布の偏りを抑制し、光ロスを低減することができる。
【００３２】
このとき、クラッド３と接着層７との屈折率の差は０を超えると共に０．２以下となるようにすると、特に上記のような光ロスを大幅に低減することができる。
【００３３】
図３乃至５は、本発明の光デバイス１に対する光ファイバーの接続例を示すものである。図示の例では、光デバイス１に対して、光ファイバアレイ１０を接続している。
【００３４】
図示の光ファイバアレイ１０は、複数の光ファイバを整列させた状態で、端部が上基板１２と下基板１１との間に挟持して固定することにより形成されている。上基板１２と下基板１１の先端面は面一に形成されており、この先端面に、光ファイバアレイ１０の先端面が露出している。
【００３５】
光デバイス１と光ファイバアレイ１０との接続は、光デバイス１のコア４が露出する端面と、上基板１２と下基板１１との先端面とを接着剤等で接続すると共に、光デバイス１におけるコア４と光ファイバアレイ１０を構成する光ファイバとを、自動又は手動の調芯機を用いるなどして光軸を合わせて接合することにより行われる。この接合には、適宜の接着剤を用いることができるが、この接合部位における光ロスを抑制するように接着剤を選択することが好ましい。例えば接着剤の硬化物の屈折率が光ファイバの屈折率よりも大きく、且つコア４の屈折率よりも小さくなるものを用いることが好ましい。またこの接着剤としては例えば紫外線硬化型の接着剤を用いることができる。この場合、光デバイス１のコア４が露出する端面と、上基板１２と下基板１１との先端面とを接着剤を介して当接させた後、図５に示すようにこの当接部位に紫外線光源１３から紫外線Ｌを照射することにより、接着を行うことができる。
【００３６】
次に、光デバイス１の製造方法について説明する。
【００３７】
基板８の材料である母基板１４としては、適宜の材質のものを用いることができるが、シリコン基板（シリコンウエハ）を用いることが好ましい。図示の母基板１４は平面視円形状に形成されており、また所望の基板８の厚みに形成される。
【００３８】
この母基板１４（基板８）の一面（上面）には、光導波層２、及びヒータ６を形成する。このとき、母基板１４の上面に複数のチップ形成領域１５を設定し、各チップ形成領域１５にそれぞれ光導波層２及びヒータ６を形成して、一つの母基板１４から複数の光デバイス１を形成することができる。
【００３９】
光導波層２は適宜の手法により形成することができる。たとえば母基板１４の上面の略全面（図示の例では、母基板１４の外縁部を除く一面の全面）に亘ってクラッド３を形成すると共に、このクラッド３に、各チップ形成領域１５ごとにコア４を埋設して、各チップ形成領域１５に光導波層２を形成することができる。クラッド３及びコア４は、上記のように適宜の材質により適宜の手法で形成することができるが、例えばクラッド３形成用のフッ素を含むポリイミド系樹脂による膜を形成した後、エッチング等にてこの膜にコア４のパターン状に溝を形成して、この溝内に前記のクラッド３形成用のものよりも屈折率の高いコア４形成用のフッ素を含むポリイミド系樹脂にてコア４を形成した後、更にその上にクラッド３形成用のフッ素を含むポリイミド系樹脂による膜を形成することにより、クラッド３及びコア４を形成することができる。
【００４０】
またヒータ６及びその配線９も適宜の手法で形成することができるが、例えばこのヒータ６及び配線９を金などの金属膜にて形成する場合には、蒸着、スパッタリング等により形成することができる。
【００４１】
図示の例では、チップ形成領域１５を、母基板１４上に複数列（三列）に整列するように設定することにより、一つの母基板１４に複数のチップ形成領域１５が設定されている。
【００４２】
次に、母基板１４の上のクラッド３の上面に、補強ブロック５となる補強バー１６を、接着層７形成用の接着剤を介して位置決めして配置する。図示の例では、補強バー１６は角棒状に形成されている。このとき補強バー１６は、その長手方向が基板８におけるチップ形成領域１５の整列方向と一致するように配置され、各チップ形成領域１５の列の両側にそれぞれ配置されるようにし、またこのとき隣り合うチップ形成領域１５の列間には一つの補強バー１６が配置されるように、位置決めされる。
【００４３】
接着層７形成用の接着剤としては、適宜のものが用いられるが、紫外線硬化型の接着剤を用いることが好ましい。例えばコア４の屈折率が１．５２７、クラッド３の屈折率が１．５２０である場合には、紫外線硬化型の接着剤としては、ＵＶＯ−１１４（Ｅｐｏｘｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．製；硬化物の屈折率１．４５１）等のようなエポキシ系のものを挙げることができる。
【００４４】
チップ形成領域１５に対する補強バー１６の位置決めは、固定ブロック１８又は位置決めブロック１７を用いて行うことができ、また双方を併用して行うこともできる。
【００４５】
固定ブロック１８は、母基板１４の平面視形状に合致する凹部１９が上方に開口して形成されており、母基板１４はこの凹部１９内に配置されて固定される。
【００４６】
またこの固定ブロック１８には、凹部１９の内面に向けて開口する複数の固定用溝２０が設けられている。この固定用溝２０は、少なくとも凹部１９の内側壁から内側方に向けて開口すると共に上方に向けて開口するように形成されており、上方から補強バー１６の一端及び他端を固定用溝２０に嵌合させることで、補強バー１６を固定ブロック１８に配置された母基板１４に対して所定の位置に位置決めされた状態で配置することができる。
【００４７】
また位置決めブロック１７は、母基板１４におけるクラッド３の上面に、複数列のチップ形成領域１５の各列ごとに、その列の全てのチップ形成領域１５に亘って配置される。この位置決めブロック１７の幅方向の寸法（各列のチップ形成領域１５の並び方向と直交する横方向の寸法）は、完成された光デバイス１における両端部の補強ブロック５間の寸法と同一に形成されており、この位置決めブロック１７の幅方向の両端面に接して補強バー１６を配置することにより、母基板１４の上面に補強バー１６が位置決めして配置される。図示の例では、固定ブロック１８に配置された母基板１４の上面に位置決めブロック１７を配置することで、補強バー１６の位置を、上記の固定用溝２０と共に位置決めしている。
【００４８】
また上記のような位置決めブロック１７は、クラッド３と補強バー１６（補強ブロック５）との間からの接着剤の漏れを阻止する機能も有する。これにより、光デバイス１における光導波層２の、補強ブロック５が設けられない面に接着剤が付着することを防止して、この接着剤による光ロスの発生を防止することができる。
【００４９】
また接着層７の形成のための接着剤として紫外線硬化型の接着剤を用いる場合には、位置決めブロック１７として有色不透明の材質からなるものを用いると、万一クラッド３と補強バー１６（補強ブロック５）との間から位置決めブロック１７とクラッド３との間へ接着剤が漏れ出したとしても、紫外線照射による接着剤の硬化時に位置決めブロック１７とクラッド３との間の接着剤に紫外線Ｌが照射されることを位置決めブロック１７により防止してこの接着剤の硬化を防止することができ、補強ブロック５が設けられない面に付着した接着剤を容易に除去可能となる。
【００５０】
ここで、位置決めブロック１７の材質としては、適宜のものが用いられるが、上記のような接着剤の漏れを防止するためには、位置決めブロック１７とクラッド３（光導波層２）との間の表面密着力が高いものを用いることが好ましく、また位置決めブロック１７とクラッド３（光導波層２）とが接着されてしまうことを防止するためにクラッド３（光導波層２）に対して難接着性のものを用いることが好ましい。この場合、特にショアＡ硬さ２０〜６０のシリコーンゴム等のゴムを用いることが好ましい。また更に上記のような位置決めブロック１７とクラッド３との間における接着剤の硬化を防止するためには、位置決めブロック１７を紫外線Ｌが透過しないように有色不透明のシリコーンゴムを用いることが好ましい。
【００５１】
母基板１４に対して補強バー１６（補強ブロック５）が位置決めされて配置された後は、接着剤を硬化する前に、各補強バー１６（補強ブロック５）の平面度を調整することが好ましい。この場合、各補強バー１６（補強ブロック５）の平面度を２０μｍ以下となるようにすることが好ましく、図示の例では、平面板２１を用いることにより平面度の調整を行うことにより、均一に位置決めブロックに圧力を加えて、接着層の厚みのばらつきを低減することができる。
【００５２】
平面板２１は、平面視形状が固定ブロック１８の凹部１９の平面視形状と合致する形状に形成される。またこの平面板２１は、下面（平面度調整時に補強バー１６（補強ブロック５）と当接する面）の平面度が、補強バー１６（補強ブロック５）に要求される平面度の許容範囲となるように形成されるものであり、好ましくは平面度が２０μｍ以下になるように形成される。
【００５３】
また、平面板２１は、特に接着層７を接着剤の紫外線硬化により形成する場合には、紫外線Ｌを透過する材質で形成することが好ましく、例えば石英や、パイレックス（Ｒ）ガラス等の光学ガラスにて形成することができる。
【００５４】
平面板２１にて補強バー１６（補強ブロック５）の平面度を調整する場合には、例えば上記のように固定ブロック１８に対して母基板１４及び補強バー１６が固定された状態で、更に平面板２１を固定ブロック１８の凹部１９内に配置して、補強バー１６に当接させる。これにより補強バー１６の上面は平面板２１の下面によって均されて、補強バー１６（補強ブロック５）の平面度が調整される。
【００５５】
次に、紫外線硬化性の接着剤を硬化させて接着層７を形成するにあたっては、上記のように平面板２１を固定ブロック１８に配置した状態で、接着剤に対して紫外線光源１３から紫外線Ｌを照射する。この様子を一部拡大して示したのが図９である。
【００５６】
このとき、紫外線Ｌは平面板２１を透過すると共に補強バー１６（補強ブロック５）も透過して接着剤に到達し、補強バー１６（補強ブロック５）の平面度が調整された状態で接着層７が形成される。このとき補強バー１６（補強ブロック５）は、紫外線Ｌが透過するように石英やパイレックス（Ｒ）ガラス等の光学ガラスにて形成しておくことが好ましい。
【００５７】
このように接着層７にて補強バー１６（補強ブロック５）を平面度が調整された状態でクラッド３に接着させた後、図１０に示すように母基板１４を個片に切断する。切断は、ダイサー２２を用いたダイシングにより行うことができる。この場合、例えばリング状の治具（固着リング）の内側にＵＶテープを張設して、このＵＶテープに母基板１４の下面を貼着した状態でＵＶテープの下面を吸着等で固定し、この状態でダイシングにより切断を行うことができる。そして切断後にＵＶテープに紫外線Ｌを照射することによりＵＶテープの接着力を失わせる。
【００５８】
上記の切断加工は、母基板１４を縦横に切断して各チップ形成領域１５に相当する個片を切り出すことにより行われる。このとき図１１に示すように、補強バー１６はその長手方向と直交する方向に沿って複数箇所で切断されると共にその長手方向の中心線に沿って切断されるものであり、この切断された補強バー１６にて、光デバイス１の補強ブロック５が形成される。
【００５９】
この切断加工時には、位置決めブロック１７が配置されていると、この位置決めブロック１７によりクラッド３の上面（光導波層２の上面）が保護されており、このため光導波層２の上面への削りカスの付着が防止されて、光導波性能の悪化が防止される。
【００６０】
そして、切断後、位置決めブロック１７をクラッド３の上面（光導波層２の上面）から剥離することにより、光デバイス１が得られるのである。
【００６１】
ここで、上記の補強バー１６をその長手方向の中心線に沿って切断した際に形成される、補強ブロック５、光導波層２及び基板８の端面は、面一に形成されるものであり、光導波層２はこの端面にコア４が露出するように形成される。このため、光導波層２のコア４が露出する端面と、補強ブロック５及び基板８の端面とが容易に面一に形成される。ここでダイシングにより形成される端面は平滑性が高いものであるが、更にこの端面を研磨処理して更に平滑性を向上させることもできる。
【００６２】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって詳述する。
【００６３】
（実施例）
図６〜１２に示される工程を経ることにより、光デバイス１を形成した。
【００６４】
ここで、図６に示す工程では、基板８の形成のための母基板１４として、厚み厚み０．５２５ｍｍのシリコンウエハを用い、これに対して、屈折率１．５２０のフッ素を含むポリイミド系樹脂にて厚み３０μｍのクラッド３を形成すると共に、屈折率１．５２７のフッ素を含むポリイミド系樹脂にて、光導波方向と直交する断面が一辺７μｍの方形状のコア４を形成し、４×８の光導波路を形成した。このとき、クラッド３の上面と、クラッド３に埋設されたコア４の上端部との間の寸法が１０μｍとなるようにした。またヒータ６及び配線９は、スパッタによる金製の膜にて、幅１０μｍ、厚み０．２μｍに形成した。
【００６５】
また補強ブロック５の形成のための補強バー１６としては、パイレックス（Ｒ）ガラス製のものを用い、位置決めブロック１７はショアＡ硬さ３０の有色不透明のシリコーンゴムにて形成したものを用いた。また接着層７の形成のための接着剤としては、エポキシ系紫外線硬化型接着剤（ＵＶＯ−１１４；Ｅｐｏｘｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．製）を用い、その紫外線硬化条件は、紫外線Ｌの照射強度１００ｍＷ／ｃｍ２、照射時間１分として、屈折率１．４５１の接着層７を形成し、その厚みは１０μｍとした。
【００６６】
また図１０，１１に示されるダイシング加工時でのダイシング条件は、ダイサー２２として＃８００のブレードを用い、回転速度３００００ｒｐｍ、送り速度を２ｍｍ／ｓｅｃ以下とした。また切断後に切断端面を研磨してその表面粗さを５ｎｍとした。
【００６７】
そして、完成された光デバイス１は、全体の平面視寸法が４．５ｍｍ×１９ｍｍ、基板８の厚み０．５２５ｍｍ、光導波層２の厚み３０μｍ、補強ブロック５の平面視寸法が４．５ｍｍ×２ｍｍ、厚みが１ｍｍとなるようにした。
【００６８】
（比較例）
実施例において、接着層７の形成のための接着剤として、エポキシ系紫外線硬化型接着剤を用い、その紫外線硬化条件は、紫外線Ｌの照射強度１００ｍＷ／ｃｍ２、照射時間１分として、屈折率１．５４２の接着層７を形成し、その厚みは１０μｍとした。
【００６９】
それ以外は実施例１と同様にして、光デバイス１を得た。
【００７０】
（評価試験）
実施例及び比較例のそれぞれにおいて、光デバイス１の一端から光を入力すると共に他端からこの光を出力させ、入力光と出力光との間の光ロスを測定した。測定は、光マルチメータにて入力光と出力光との間の光の強度の差を測定することにより行った。
【００７１】
実施例における光ロスを０とした場合の、光ロスの評価結果を表１に示す。
【００７２】
【表１】
【００７３】
このように、接着層７として、その屈折率がクラッド３よりも小さいものを形成することにより、光ロスが低減されることが明らかとなった。
【００７４】
【発明の効果】
上記のように請求項１に係る光デバイスの製造方法は、コアとクラッドとからなる光導波層に対して、屈折率制御のためのヒータを設けた光デバイスにおいて、光導波層のヒータが設けられている側の面に、光ファイバ接続用の補強ブロックを、光導波層のクラッドよりも屈折率が低い接着層を介して接合して設けるため、得られる光デバイスでは、補強ブロックを接合するための接着層の屈折率が光導波層に及ぼす影響を低減することができ、特にヒータの加熱による屈折率変化の応答性を向上するためにコアとヒータとの間に介在するクラッドの厚みを薄く形成しても接着層がコアを導波する光に対して与える影響を低減することができて、導波光の光ロスを低減することができるものである。
【００７５】
また、前記補強ブロックを、光導波層の端縁部のみに設けるため、補強ブロックをヒータの上面を避けて形成することができ、ヒータからの熱が補強ブロックに伝達されてヒータによる光導波層の加熱効率が低下してしまうことを防ぐことができて、光デバイスの熱光学特性を向上することができ、またヒータによる加熱の際の、光導波層と補強ブロックとの熱変形量の相違により補強ブロックと光導波層との間の剥離が発生することを抑制することもでき、また、補強ブロックを、光導波層に対して位置合わせするにあたり、補強ブロックが形成されている側の端縁のみにおいて位置合わせをすれば良くなり、補強ブロックの位置精度を向上することができるものである。
【００７６】
また、コアとクラッドとからなる光導波層の一面に、光導波層の屈折率制御のためのヒータを設けた後、この光導波層の一面における、補強ブロックが設けられない部位に、光導波層との間で高い表面密着力を有し且つ光導波層に対して難接着性の位置決め用ブロックを配置した状態で、光導波層の一面に補強バーを、光導波層のクラッドよりも屈折率が低い接着層を介して接合して設けた後、位置決め用ブロックを光導波層の一面に配置した状態で、光導波層と補強バーとをダイシング法により端面が面一となるように同時に切削すると共に切断された補強バーにて補強ブロックを形成するものであり、前記補強バーは、ダイシング法によって切削加工される方向に長い角棒状であり、前記切削工程において前記補強バーの長手方向に沿った１面と長手方向に直交する２面とが形成され、前記長手方向に沿った１面に光導波路の端面が形成される。
【００７７】
このため、補強ブロックを位置決め用ブロックにて位置決めして設けることができて補強ブロックの形成位置精度を向上することができ、またこの位置決めブロックにてクラッドと補強ブロックとの間からの接着剤の漏れを阻止することができ、光デバイスにおける光導波層の、補強ブロックが設けられない面に接着剤が付着することを防止して、この接着剤による光ロスの発生を防止することができるものである。
また、光導波層と補強ブロックの端面を容易に面一になるように形成することができ、またこのダイシングによる切削時に発生する削りカスが光導波層の上面へ付着することが位置決めブロックにより防止されて、光導波性能の悪化を防止することができるものである。
【００７８】
請求項２の発明は、請求項１において、前記位置決めブロックを不透明な部材で形成すると共に、前記接着層を、光硬化型接着剤を光硬化させて形成するため、光硬化型接着剤の光硬化により接着層を形成する場合に、万一クラッドと補強ブロックとの間から位置決めブロックとクラッドとの間へ接着剤が漏れ出したとしても、光照射による接着剤の硬化時に位置決めブロックとクラッドとの間の接着剤に光が照射されることを位置決めブロックにより防止してこの接着剤の硬化を防止することができ、補強ブロックが設けられない面に付着した接着剤を容易に除去可能として、接着剤による光ロスの発生を防止することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図２】同上の実施の形態における、ヒータの配置構成を説明するための模式図である。
【図３】同上の実施の形態における、使用形態の一例を示す斜視図である。
【図４】同上の一部拡大図である。
【図５】同上の一部拡大図である。
【図６】光デバイスの製造工程の一例を示す斜視図である。
【図７】同上の製造工程の一例を示す斜視図である。
【図８】同上の製造工程の一例を示す斜視図である。
【図９】同上の製造工程の一例を示す一部拡大した斜視図である。
【図１０】同上の製造工程の一例を示す斜視図である。
【図１１】同上の製造工程の一例を示す一部拡大した斜視図である。
【図１２】同上の製造工程の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 光デバイス
２ 光導波層
３ クラッド
４ コア
５ 補強ブロック
６ ヒータ
７ 接着層
１７ 位置決めブロック
【発明の属する技術分野】
本発明は、光デバイスの製造方法に関し、特にヒータを有する導波路型光デバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコンウエハ上に光導波路を形成した光導波路基板において、光導波路基板には、光ファイバとの接着強度を十分な強度に保つための厚みを確保するために、例えば特許文献１に開示されているように、光導波路基板における光ファイバとの接合端面部分において、補強ブロックを設ける構成が用いられていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１２４９５２号公報（特許請求の範囲等）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ヒータの加熱による導波路の屈折率変化を利用して光信号のオンオフを行う熱光学式光スイッチ等のような導波路型光デバイスでは、ヒータでの加熱による応答性を向上するために、ヒータとコアとの間に介在するクラッドの厚みを薄く形成することが求められており、このため補強ブロックの接合に用いる接着剤がコアを導波する光に対して与える影響が大きくなってしまう。特に、このような補強ブロックを接合するための接着剤としては、クラッドよりも屈折率が大きいものが用いられていたために、導波光の強度分布が接着剤側に偏って光ロスが大きくなってしまうものであった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、屈折率制御用のヒータを有する導波路型光デバイスにおいて、光ファイバ接続用の補強ブロックを設けるにあたり、光ロスが低減され、特に熱光学式光スイッチに好適に適用することができる光デバイスの製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る光デバイスの製造方法は、コア４とクラッド３とからなる光導波層２に対して、屈折率制御のためのヒータ６を設けた光デバイス１において、光導波層２のヒータ６が設けられている側の面に、光ファイバ接続用の補強ブロック５を、光導波層２のクラッド３よりも屈折率が低い接着層７を介して接合して設ける。
【０００７】
前記補強ブロック５は、光導波層２の端縁部のみに設ける。
【０００８】
この光デバイスの製造方法では、コア４とクラッド３とからなる光導波層２の一面に、光導波層２の屈折率制御のためのヒータ６を設けた後、この光導波層２の一面における、補強ブロック５が設けられない部位に、光導波層２との間で高い表面密着力を有し且つ光導波層２に対して難接着性の位置決め用ブロック１７を配置した状態で、光導波層２の一面に補強バー１６を、光導波層２のクラッド３よりも屈折率が低い接着層７を介して接合して設けた後、位置決め用ブロック１７を光導波層２の一面に配置した状態で、光導波層２と補強バー１６とをダイシング法により端面が面一となるように同時に切削すると共に切断された補強バー１６にて補強ブロック５を形成する。前記補強バー１６は、ダイシング法によって切削加工される方向に長い角棒状であり、前記切削工程において前記補強バー１６の長手方向に沿った１面と長手方向に直交する２面とが形成され、前記長手方向に沿った１面に光導波路の端面が形成される。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１において、前記位置決めブロック１７を不透明な部材で形成すると共に、前記接着層７を、光硬化型接着剤を光硬化させて形成することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１，２は、本発明に係る光デバイス１の一例を示すものである。
【００１３】
図示の光デバイス１は、コア４とクラッド３とからなる光導波層２の表面に、ヒータ６が設けられており、更にこの光導波層２のヒータ６が設けられている側の面に、補強ブロック５が設けられている。
【００１４】
図示の例では、上記の光導波層２は基板８の上面に設けられている。基板８は適宜の材質から形成でき、例えばシリコン基板等から構成することができる。この基板８の厚みは特に制限されないが、０．３〜１．０ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００１５】
光導波層２は、コア４とクラッド３とから構成され、これにより光導波路が形成されている。クラッド３は、薄膜状に形成されており、その厚みは１０〜５０μｍの範囲であることが好ましい。
【００１６】
クラッド３の内部に形成されるコア４は、光が通過するための導波路状に形成されている。コア４の形状は適宜に形成されるが、本発明の光デバイス１を熱光学式光スイッチとして形成する場合には、例えば分岐を有する導波路状に形成したコア４を一又は複数形成する。例えば１×２の分岐を有するコア４を並列に四個形成すると、４×８の熱光学式光スイッチを形成することができる。
【００１７】
コア４の寸法は適宜設定されるが、コア４の光の導波方向と直交する断面寸法は、一辺が４〜１０μｍの範囲であることが好ましい。
【００１８】
またこのコア４の一端及び他端は、光導波層２の端面で露出するように形成される。このとき、このコア４の端部が露出する箇所においては、上記の基板８及び光導波層２の端面が面一となるように形成される。尚、図示の実施形態では、基板８及び光導波層２は平面視矩形状に形成され、その基板８及び光導波層２の周囲の全ての端面が面一となるように形成されている。また図示はしていないが、コア４の一端及び他端は、光導波層２の長手方向の両端面でそれぞれ露出するように形成されている。
【００１９】
上記のコア４及びクラッド３は、適宜の材質にて形成することができ、例えば石英等にて形成するほか、ポリマーにて形成することもでき、加熱時の屈折率変化の度合いが大きいポリマーにて形成することが好ましい。特にフッ素を含むポリイミド系樹脂は、光の透過性が高いと共に屈折率が低く、コア４及びクラッド３の形成材料として好適に用いることができ、このため屈折率の異なる二種のフッ素を含むポリイミド系樹脂にてコア４とクラッド３とをそれぞれ形成することが好ましい。
【００２０】
またヒータ６は、光導波層２の上面（基板８側とは反対側の面）に設けられている。ヒータ６は、光導波層２の屈折率を加熱により制御するために用いられる。ヒータ６は、コア４及びクラッド３の構成に応じて適宜のパターン状に形成することができる。
【００２１】
ヒータ６は例えば光導波層２の上面に金等の金属にて膜状に形成することができ、このとき光導波層２の上面にはヒータ６への給電用の配線９を形成する。この場合、配線９を介してヒータ６に電流を通電することにより発熱させて、ヒータ６による加熱を行うことができる。
【００２２】
図示の例では、光導波層２の長手方向に延びたコア４が複数形成されており、このコア４に沿って複数のヒータ６が形成されると共に、このヒータに接続された配線９が形成されている。ここでヒータ６によりコア４の分岐部分を加熱することによりその屈折率を低下させると、このコア４の分岐部分に光が導波しなくなり、これにより光スイッチのスイッチング機能が発揮される。上記のヒータ６及び配線９は、例えば光導波層２の上面に金等の金属膜をパターン状に形成することで製造することができる。このとき、ヒータ６は、厚み０．１〜０．３μｍ、線幅４〜１０μｍの金属膜にて形成することが好ましい。
【００２３】
図２はヒータ６の構成の一例を模式的に示したものである。ヒータ６は、基板８上に形成された光導波層２の上面に金属膜にて形成されている。このヒータ６は、分岐を有するコア４の、二股に分かれた各分岐部分の上方に、この各分岐部分に沿って形成されている。またこのヒータ６の両端には、給電用の配線９が、ヒータ６と同じく金属膜にて形成されている。
【００２４】
このとき、配線９を通じてヒータ６に通電して加熱させると、そのヒータ６の下方におけるコア４の分岐部分が加熱されてその屈折率が低下し、このためその分岐部分に光が導波しなくなる。このため、ヒータ６を制御することにより、コア４の分岐部分の光の導波のオンオフを制御することができるのである。
【００２５】
ここで、コア４とヒータ６との間にはクラッド３が介在するが、ヒータ６の加熱によるコア４の屈折率変化の応答性を向上させるためには、コア４とヒータ６との間の距離ができるだけ近い方が好ましい。このため、クラッド３（光導波層２）の上面（ヒータ６が形成される面）と、クラッド３に埋設されたコア４の上端部（前記のクラッド３の上面に最も近接する部位）との間の寸法が、１０〜１５μｍの範囲であることが好ましい。
【００２６】
また、光導波層２の上面（ヒータ６が設けられている側の面）に設けられる補強ブロック５は、光デバイス１と光ファイバとの接続性を確保するために設けられる。このとき補強ブロック５は、光導波層２のコア４が露出する端面と補強ブロック５の端面とが面一となるように形成することが好ましい。このような補強ブロック５を設けることで、光ファイバ芯線や、セラミックやガラス等のフェルールに挿入されたフェルール付き光ファイバや、複数の光ファイバを基板に整列された光ファイバアレイなどを、光デバイス１のコア４の端部に接着等にて接続するにあたり、その接着強度を向上して光デバイス１と光ファイバとの接続性を確保することができるのである。
【００２７】
この補強ブロック５は、適宜の材質で形成することができるが、特に石英やパイレックス（Ｒ）ガラス（パイレックス（Ｒ）はコーニング社の登録商標。以下同じ）等の光学ガラスを使用することが好ましい。
【００２８】
補強ブロック５は、光導波層２の上面の全面に亘って形成しても良いが、光導波層２の端縁部のみに設けることが、より好ましい。図示の例では、光導波層２の長手方向の両端縁、すなわち光導波層２におけるコア４の一端が露出する端面側の端縁と、コア４の他端が露出する端面側の端縁とのそれぞれにおいて、光導波層２の上面に補強ブロック５を設けている。
【００２９】
このように補強ブロック５を光導波層２の端縁部のみに設けると、補強ブロック５はヒータ６の上面を避けて形成することができ、ヒータ６からの熱が補強ブロック５に伝達されてヒータ６による光導波層２の加熱効率が低下してしまうことを防ぐことができて、光デバイス１の熱効率を向上することができる。またヒータ６による加熱の際の、光導波層２と補強ブロック５との熱変形量の相違により補強ブロック５と光導波層２との間の剥離が発生することを抑制することもできる。また、補強ブロック５を、光導波層２のコア４が露出する端面と補強ブロック５の端面とが面一となるように位置合わせするにあたり、補強ブロック５が形成されている側の端縁のみにおいて端面の位置合わせをすれば良くなり、補強ブロック５の位置精度を向上させることができるものである。
【００３０】
そして、本発明では、光導波層２と補強ブロック５との間の接合を、光導波層２のクラッド３よりも屈折率の小さい接着層７を介して行うようにするものである。
【００３１】
ここで、上記のようにヒータ６を設けた光デバイス１では、ヒータ６の熱による応答性を確保するために、クラッド３（光導波層２）の上面（ヒータ６が形成される面）と、クラッド３に埋設されたコア４の上端部（前記のクラッド３の上面に最も近接する部位）との間の寸法を小さくすることが求められ、この場合、光導波層２の上面に接着層７が配置されると、この接着層７の屈折率が、コア４における光の導波に影響を与えてしまうものであり、特に接着層７の屈折率がクラッドの屈折率よりも大きいと、導波光の強度分布が接着層７側に偏って光ロスが大きくなってしまうのであるが、本発明のように光導波層２と補強ブロック５との間の接合を、光導波層２のクラッド３よりも屈折率の小さい接着層７を介して行うようにすれば、上記のような導波光の強度分布の偏りを抑制し、光ロスを低減することができる。
【００３２】
このとき、クラッド３と接着層７との屈折率の差は０を超えると共に０．２以下となるようにすると、特に上記のような光ロスを大幅に低減することができる。
【００３３】
図３乃至５は、本発明の光デバイス１に対する光ファイバーの接続例を示すものである。図示の例では、光デバイス１に対して、光ファイバアレイ１０を接続している。
【００３４】
図示の光ファイバアレイ１０は、複数の光ファイバを整列させた状態で、端部が上基板１２と下基板１１との間に挟持して固定することにより形成されている。上基板１２と下基板１１の先端面は面一に形成されており、この先端面に、光ファイバアレイ１０の先端面が露出している。
【００３５】
光デバイス１と光ファイバアレイ１０との接続は、光デバイス１のコア４が露出する端面と、上基板１２と下基板１１との先端面とを接着剤等で接続すると共に、光デバイス１におけるコア４と光ファイバアレイ１０を構成する光ファイバとを、自動又は手動の調芯機を用いるなどして光軸を合わせて接合することにより行われる。この接合には、適宜の接着剤を用いることができるが、この接合部位における光ロスを抑制するように接着剤を選択することが好ましい。例えば接着剤の硬化物の屈折率が光ファイバの屈折率よりも大きく、且つコア４の屈折率よりも小さくなるものを用いることが好ましい。またこの接着剤としては例えば紫外線硬化型の接着剤を用いることができる。この場合、光デバイス１のコア４が露出する端面と、上基板１２と下基板１１との先端面とを接着剤を介して当接させた後、図５に示すようにこの当接部位に紫外線光源１３から紫外線Ｌを照射することにより、接着を行うことができる。
【００３６】
次に、光デバイス１の製造方法について説明する。
【００３７】
基板８の材料である母基板１４としては、適宜の材質のものを用いることができるが、シリコン基板（シリコンウエハ）を用いることが好ましい。図示の母基板１４は平面視円形状に形成されており、また所望の基板８の厚みに形成される。
【００３８】
この母基板１４（基板８）の一面（上面）には、光導波層２、及びヒータ６を形成する。このとき、母基板１４の上面に複数のチップ形成領域１５を設定し、各チップ形成領域１５にそれぞれ光導波層２及びヒータ６を形成して、一つの母基板１４から複数の光デバイス１を形成することができる。
【００３９】
光導波層２は適宜の手法により形成することができる。たとえば母基板１４の上面の略全面（図示の例では、母基板１４の外縁部を除く一面の全面）に亘ってクラッド３を形成すると共に、このクラッド３に、各チップ形成領域１５ごとにコア４を埋設して、各チップ形成領域１５に光導波層２を形成することができる。クラッド３及びコア４は、上記のように適宜の材質により適宜の手法で形成することができるが、例えばクラッド３形成用のフッ素を含むポリイミド系樹脂による膜を形成した後、エッチング等にてこの膜にコア４のパターン状に溝を形成して、この溝内に前記のクラッド３形成用のものよりも屈折率の高いコア４形成用のフッ素を含むポリイミド系樹脂にてコア４を形成した後、更にその上にクラッド３形成用のフッ素を含むポリイミド系樹脂による膜を形成することにより、クラッド３及びコア４を形成することができる。
【００４０】
またヒータ６及びその配線９も適宜の手法で形成することができるが、例えばこのヒータ６及び配線９を金などの金属膜にて形成する場合には、蒸着、スパッタリング等により形成することができる。
【００４１】
図示の例では、チップ形成領域１５を、母基板１４上に複数列（三列）に整列するように設定することにより、一つの母基板１４に複数のチップ形成領域１５が設定されている。
【００４２】
次に、母基板１４の上のクラッド３の上面に、補強ブロック５となる補強バー１６を、接着層７形成用の接着剤を介して位置決めして配置する。図示の例では、補強バー１６は角棒状に形成されている。このとき補強バー１６は、その長手方向が基板８におけるチップ形成領域１５の整列方向と一致するように配置され、各チップ形成領域１５の列の両側にそれぞれ配置されるようにし、またこのとき隣り合うチップ形成領域１５の列間には一つの補強バー１６が配置されるように、位置決めされる。
【００４３】
接着層７形成用の接着剤としては、適宜のものが用いられるが、紫外線硬化型の接着剤を用いることが好ましい。例えばコア４の屈折率が１．５２７、クラッド３の屈折率が１．５２０である場合には、紫外線硬化型の接着剤としては、ＵＶＯ−１１４（Ｅｐｏｘｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．製；硬化物の屈折率１．４５１）等のようなエポキシ系のものを挙げることができる。
【００４４】
チップ形成領域１５に対する補強バー１６の位置決めは、固定ブロック１８又は位置決めブロック１７を用いて行うことができ、また双方を併用して行うこともできる。
【００４５】
固定ブロック１８は、母基板１４の平面視形状に合致する凹部１９が上方に開口して形成されており、母基板１４はこの凹部１９内に配置されて固定される。
【００４６】
またこの固定ブロック１８には、凹部１９の内面に向けて開口する複数の固定用溝２０が設けられている。この固定用溝２０は、少なくとも凹部１９の内側壁から内側方に向けて開口すると共に上方に向けて開口するように形成されており、上方から補強バー１６の一端及び他端を固定用溝２０に嵌合させることで、補強バー１６を固定ブロック１８に配置された母基板１４に対して所定の位置に位置決めされた状態で配置することができる。
【００４７】
また位置決めブロック１７は、母基板１４におけるクラッド３の上面に、複数列のチップ形成領域１５の各列ごとに、その列の全てのチップ形成領域１５に亘って配置される。この位置決めブロック１７の幅方向の寸法（各列のチップ形成領域１５の並び方向と直交する横方向の寸法）は、完成された光デバイス１における両端部の補強ブロック５間の寸法と同一に形成されており、この位置決めブロック１７の幅方向の両端面に接して補強バー１６を配置することにより、母基板１４の上面に補強バー１６が位置決めして配置される。図示の例では、固定ブロック１８に配置された母基板１４の上面に位置決めブロック１７を配置することで、補強バー１６の位置を、上記の固定用溝２０と共に位置決めしている。
【００４８】
また上記のような位置決めブロック１７は、クラッド３と補強バー１６（補強ブロック５）との間からの接着剤の漏れを阻止する機能も有する。これにより、光デバイス１における光導波層２の、補強ブロック５が設けられない面に接着剤が付着することを防止して、この接着剤による光ロスの発生を防止することができる。
【００４９】
また接着層７の形成のための接着剤として紫外線硬化型の接着剤を用いる場合には、位置決めブロック１７として有色不透明の材質からなるものを用いると、万一クラッド３と補強バー１６（補強ブロック５）との間から位置決めブロック１７とクラッド３との間へ接着剤が漏れ出したとしても、紫外線照射による接着剤の硬化時に位置決めブロック１７とクラッド３との間の接着剤に紫外線Ｌが照射されることを位置決めブロック１７により防止してこの接着剤の硬化を防止することができ、補強ブロック５が設けられない面に付着した接着剤を容易に除去可能となる。
【００５０】
ここで、位置決めブロック１７の材質としては、適宜のものが用いられるが、上記のような接着剤の漏れを防止するためには、位置決めブロック１７とクラッド３（光導波層２）との間の表面密着力が高いものを用いることが好ましく、また位置決めブロック１７とクラッド３（光導波層２）とが接着されてしまうことを防止するためにクラッド３（光導波層２）に対して難接着性のものを用いることが好ましい。この場合、特にショアＡ硬さ２０〜６０のシリコーンゴム等のゴムを用いることが好ましい。また更に上記のような位置決めブロック１７とクラッド３との間における接着剤の硬化を防止するためには、位置決めブロック１７を紫外線Ｌが透過しないように有色不透明のシリコーンゴムを用いることが好ましい。
【００５１】
母基板１４に対して補強バー１６（補強ブロック５）が位置決めされて配置された後は、接着剤を硬化する前に、各補強バー１６（補強ブロック５）の平面度を調整することが好ましい。この場合、各補強バー１６（補強ブロック５）の平面度を２０μｍ以下となるようにすることが好ましく、図示の例では、平面板２１を用いることにより平面度の調整を行うことにより、均一に位置決めブロックに圧力を加えて、接着層の厚みのばらつきを低減することができる。
【００５２】
平面板２１は、平面視形状が固定ブロック１８の凹部１９の平面視形状と合致する形状に形成される。またこの平面板２１は、下面（平面度調整時に補強バー１６（補強ブロック５）と当接する面）の平面度が、補強バー１６（補強ブロック５）に要求される平面度の許容範囲となるように形成されるものであり、好ましくは平面度が２０μｍ以下になるように形成される。
【００５３】
また、平面板２１は、特に接着層７を接着剤の紫外線硬化により形成する場合には、紫外線Ｌを透過する材質で形成することが好ましく、例えば石英や、パイレックス（Ｒ）ガラス等の光学ガラスにて形成することができる。
【００５４】
平面板２１にて補強バー１６（補強ブロック５）の平面度を調整する場合には、例えば上記のように固定ブロック１８に対して母基板１４及び補強バー１６が固定された状態で、更に平面板２１を固定ブロック１８の凹部１９内に配置して、補強バー１６に当接させる。これにより補強バー１６の上面は平面板２１の下面によって均されて、補強バー１６（補強ブロック５）の平面度が調整される。
【００５５】
次に、紫外線硬化性の接着剤を硬化させて接着層７を形成するにあたっては、上記のように平面板２１を固定ブロック１８に配置した状態で、接着剤に対して紫外線光源１３から紫外線Ｌを照射する。この様子を一部拡大して示したのが図９である。
【００５６】
このとき、紫外線Ｌは平面板２１を透過すると共に補強バー１６（補強ブロック５）も透過して接着剤に到達し、補強バー１６（補強ブロック５）の平面度が調整された状態で接着層７が形成される。このとき補強バー１６（補強ブロック５）は、紫外線Ｌが透過するように石英やパイレックス（Ｒ）ガラス等の光学ガラスにて形成しておくことが好ましい。
【００５７】
このように接着層７にて補強バー１６（補強ブロック５）を平面度が調整された状態でクラッド３に接着させた後、図１０に示すように母基板１４を個片に切断する。切断は、ダイサー２２を用いたダイシングにより行うことができる。この場合、例えばリング状の治具（固着リング）の内側にＵＶテープを張設して、このＵＶテープに母基板１４の下面を貼着した状態でＵＶテープの下面を吸着等で固定し、この状態でダイシングにより切断を行うことができる。そして切断後にＵＶテープに紫外線Ｌを照射することによりＵＶテープの接着力を失わせる。
【００５８】
上記の切断加工は、母基板１４を縦横に切断して各チップ形成領域１５に相当する個片を切り出すことにより行われる。このとき図１１に示すように、補強バー１６はその長手方向と直交する方向に沿って複数箇所で切断されると共にその長手方向の中心線に沿って切断されるものであり、この切断された補強バー１６にて、光デバイス１の補強ブロック５が形成される。
【００５９】
この切断加工時には、位置決めブロック１７が配置されていると、この位置決めブロック１７によりクラッド３の上面（光導波層２の上面）が保護されており、このため光導波層２の上面への削りカスの付着が防止されて、光導波性能の悪化が防止される。
【００６０】
そして、切断後、位置決めブロック１７をクラッド３の上面（光導波層２の上面）から剥離することにより、光デバイス１が得られるのである。
【００６１】
ここで、上記の補強バー１６をその長手方向の中心線に沿って切断した際に形成される、補強ブロック５、光導波層２及び基板８の端面は、面一に形成されるものであり、光導波層２はこの端面にコア４が露出するように形成される。このため、光導波層２のコア４が露出する端面と、補強ブロック５及び基板８の端面とが容易に面一に形成される。ここでダイシングにより形成される端面は平滑性が高いものであるが、更にこの端面を研磨処理して更に平滑性を向上させることもできる。
【００６２】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって詳述する。
【００６３】
（実施例）
図６〜１２に示される工程を経ることにより、光デバイス１を形成した。
【００６４】
ここで、図６に示す工程では、基板８の形成のための母基板１４として、厚み厚み０．５２５ｍｍのシリコンウエハを用い、これに対して、屈折率１．５２０のフッ素を含むポリイミド系樹脂にて厚み３０μｍのクラッド３を形成すると共に、屈折率１．５２７のフッ素を含むポリイミド系樹脂にて、光導波方向と直交する断面が一辺７μｍの方形状のコア４を形成し、４×８の光導波路を形成した。このとき、クラッド３の上面と、クラッド３に埋設されたコア４の上端部との間の寸法が１０μｍとなるようにした。またヒータ６及び配線９は、スパッタによる金製の膜にて、幅１０μｍ、厚み０．２μｍに形成した。
【００６５】
また補強ブロック５の形成のための補強バー１６としては、パイレックス（Ｒ）ガラス製のものを用い、位置決めブロック１７はショアＡ硬さ３０の有色不透明のシリコーンゴムにて形成したものを用いた。また接着層７の形成のための接着剤としては、エポキシ系紫外線硬化型接着剤（ＵＶＯ−１１４；Ｅｐｏｘｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．製）を用い、その紫外線硬化条件は、紫外線Ｌの照射強度１００ｍＷ／ｃｍ２、照射時間１分として、屈折率１．４５１の接着層７を形成し、その厚みは１０μｍとした。
【００６６】
また図１０，１１に示されるダイシング加工時でのダイシング条件は、ダイサー２２として＃８００のブレードを用い、回転速度３００００ｒｐｍ、送り速度を２ｍｍ／ｓｅｃ以下とした。また切断後に切断端面を研磨してその表面粗さを５ｎｍとした。
【００６７】
そして、完成された光デバイス１は、全体の平面視寸法が４．５ｍｍ×１９ｍｍ、基板８の厚み０．５２５ｍｍ、光導波層２の厚み３０μｍ、補強ブロック５の平面視寸法が４．５ｍｍ×２ｍｍ、厚みが１ｍｍとなるようにした。
【００６８】
（比較例）
実施例において、接着層７の形成のための接着剤として、エポキシ系紫外線硬化型接着剤を用い、その紫外線硬化条件は、紫外線Ｌの照射強度１００ｍＷ／ｃｍ２、照射時間１分として、屈折率１．５４２の接着層７を形成し、その厚みは１０μｍとした。
【００６９】
それ以外は実施例１と同様にして、光デバイス１を得た。
【００７０】
（評価試験）
実施例及び比較例のそれぞれにおいて、光デバイス１の一端から光を入力すると共に他端からこの光を出力させ、入力光と出力光との間の光ロスを測定した。測定は、光マルチメータにて入力光と出力光との間の光の強度の差を測定することにより行った。
【００７１】
実施例における光ロスを０とした場合の、光ロスの評価結果を表１に示す。
【００７２】
【表１】
このように、接着層７として、その屈折率がクラッド３よりも小さいものを形成することにより、光ロスが低減されることが明らかとなった。
【００７４】
【発明の効果】
上記のように請求項１に係る光デバイスの製造方法は、コアとクラッドとからなる光導波層に対して、屈折率制御のためのヒータを設けた光デバイスにおいて、光導波層のヒータが設けられている側の面に、光ファイバ接続用の補強ブロックを、光導波層のクラッドよりも屈折率が低い接着層を介して接合して設けるため、得られる光デバイスでは、補強ブロックを接合するための接着層の屈折率が光導波層に及ぼす影響を低減することができ、特にヒータの加熱による屈折率変化の応答性を向上するためにコアとヒータとの間に介在するクラッドの厚みを薄く形成しても接着層がコアを導波する光に対して与える影響を低減することができて、導波光の光ロスを低減することができるものである。
【００７５】
また、前記補強ブロックを、光導波層の端縁部のみに設けるため、補強ブロックをヒータの上面を避けて形成することができ、ヒータからの熱が補強ブロックに伝達されてヒータによる光導波層の加熱効率が低下してしまうことを防ぐことができて、光デバイスの熱光学特性を向上することができ、またヒータによる加熱の際の、光導波層と補強ブロックとの熱変形量の相違により補強ブロックと光導波層との間の剥離が発生することを抑制することもでき、また、補強ブロックを、光導波層に対して位置合わせするにあたり、補強ブロックが形成されている側の端縁のみにおいて位置合わせをすれば良くなり、補強ブロックの位置精度を向上することができるものである。
【００７６】
また、コアとクラッドとからなる光導波層の一面に、光導波層の屈折率制御のためのヒータを設けた後、この光導波層の一面における、補強ブロックが設けられない部位に、光導波層との間で高い表面密着力を有し且つ光導波層に対して難接着性の位置決め用ブロックを配置した状態で、光導波層の一面に補強バーを、光導波層のクラッドよりも屈折率が低い接着層を介して接合して設けた後、位置決め用ブロックを光導波層の一面に配置した状態で、光導波層と補強バーとをダイシング法により端面が面一となるように同時に切削すると共に切断された補強バーにて補強ブロックを形成するものであり、前記補強バーは、ダイシング法によって切削加工される方向に長い角棒状であり、前記切削工程において前記補強バーの長手方向に沿った１面と長手方向に直交する２面とが形成され、前記長手方向に沿った１面に光導波路の端面が形成される。
【００７７】
このため、補強ブロックを位置決め用ブロックにて位置決めして設けることができて補強ブロックの形成位置精度を向上することができ、またこの位置決めブロックにてクラッドと補強ブロックとの間からの接着剤の漏れを阻止することができ、光デバイスにおける光導波層の、補強ブロックが設けられない面に接着剤が付着することを防止して、この接着剤による光ロスの発生を防止することができるものである。
また、光導波層と補強ブロックの端面を容易に面一になるように形成することができ、またこのダイシングによる切削時に発生する削りカスが光導波層の上面へ付着することが位置決めブロックにより防止されて、光導波性能の悪化を防止することができるものである。
【００７８】
請求項２の発明は、請求項１において、前記位置決めブロックを不透明な部材で形成すると共に、前記接着層を、光硬化型接着剤を光硬化させて形成するため、光硬化型接着剤の光硬化により接着層を形成する場合に、万一クラッドと補強ブロックとの間から位置決めブロックとクラッドとの間へ接着剤が漏れ出したとしても、光照射による接着剤の硬化時に位置決めブロックとクラッドとの間の接着剤に光が照射されることを位置決めブロックにより防止してこの接着剤の硬化を防止することができ、補強ブロックが設けられない面に付着した接着剤を容易に除去可能として、接着剤による光ロスの発生を防止することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図２】同上の実施の形態における、ヒータの配置構成を説明するための模式図である。
【図３】同上の実施の形態における、使用形態の一例を示す斜視図である。
【図４】同上の一部拡大図である。
【図５】同上の一部拡大図である。
【図６】光デバイスの製造工程の一例を示す斜視図である。
【図７】同上の製造工程の一例を示す斜視図である。
【図８】同上の製造工程の一例を示す斜視図である。
【図９】同上の製造工程の一例を示す一部拡大した斜視図である。
【図１０】同上の製造工程の一例を示す斜視図である。
【図１１】同上の製造工程の一例を示す一部拡大した斜視図である。
【図１２】同上の製造工程の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 光デバイス
２ 光導波層
３ クラッド
４ コア
５ 補強ブロック
６ ヒータ
７ 接着層
１７ 位置決めブロック
Claims (2)
- コアとクラッドとからなる光導波層に対して、屈折率制御のためのヒータを設けた光デバイスにおいて、光導波層のヒータが設けられている側の面の端縁部のみに、光ファイバ接続用の補強ブロックを、光導波層のクラッドよりも屈折率が低い接着層を介して接合して設けて成る光デバイスの製造方法であって、
コアとクラッドとからなる光導波層の一面に、光導波層の屈折率制御のためのヒータを設けた後、この光導波層の一面における、補強ブロックが設けられない部位に、光導波層との間で高い表面密着力を有し且つ光導波層に対して難接着性の位置決め用ブロックを配置した状態で、光導波層の一面に補強バーを、光導波層のクラッドよりも屈折率が低い接着層を介して接合して設けた後、位置決め用ブロックを光導波層の一面に配置した状態で、光導波層と補強バーとをダイシング法により端面が面一となるように同時に切削すると共に切断された補強バーにて補強ブロックを形成するものであり、
前記補強バーは、ダイシング法によって切削加工される方向に長い角棒状であり、前記切削工程において前記補強バーの長手方向に沿った１面と長手方向に直交する２面とが形成され、前記長手方向に沿った１面に光導波路の端面が形成されることを特徴とする光デバイスの製造方法。 - 前記位置決めブロックを不透明な部材で形成すると共に、前記接着層を、光硬化型接着剤を光硬化させて形成することを特徴とする請求項１に記載の光デバイスの製造方法。
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