JP2016018147A - ミラー付き光回路及びミラー付き光回路の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで特性が均一な反射ミラーを備えたミラー付き光回路と、ミラー付き光回路の製造方法を提供する。【解決手段】ミラー付き光回路２０の製造方法は、ミラー基板３２に２以上の反射ミラー３１を形成するミラー形成工程と、側面に光の入出射端４１ａが形成されている２以上の光回路４１を光回路基板４２の上に形成する光回路形成工程と、２以上の光回路４１の入出射端４１ａから出射された光の各光路上に反射ミラー３１がそれぞれ位置するように、ミラー基板３２と光回路基板４２を貼り合わせてミラー付き光回路基板を作製する貼り合わせ工程と、ミラー付き光回路基板を１対の光回路４１及び反射ミラー３１ごとに分離する分離工程と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ミラー付き光回路及びミラー付き光回路の製造方法に関する。

近年、光ファイバ伝送の普及に伴い、より安価で高性能な光デバイスが求められている。それに伴い、複数の光機能部品を高密度に集積した光デバイスの開発が進められている。特に、アクセス系に用いられる送受信デバイス、例えばＰａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＰＯＮ）で用いられる送受信デバイスでは、発光素子や受光素子などの光学素子の実装コストの低減が重要になっている。

このような流れの中で、図１５に示すような、光回路１２及び光学素子１６を集積した送受信デバイス１０が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１の送受信デバイス１０は、平面型の光回路１２内に設けた反射ミラー１４を用いて基板１１の表面に対して垂直方向への光路変換を行うことで、光回路１２と光学素子１６の光学的結合を行っている。ここで、光回路１２は下部クラッド、コア、上部クラッドを備える。光はコア内部を伝搬する。このような構成を採用することで、特許文献１の平面型の光回路１２は、レンズを介した光学的結合に比べて高密度な集積を可能にしている。

特許文献１の送受信デバイス１０では、光回路１２内に反射ミラー１４を形成する。そのために、壁面が光軸と垂直な溝１７を光回路１２に形成する。そして、溝１７の壁面に基板１１となす角度αが４５度の斜面を形成し、斜面の表面に金層膜を積層して反射ミラー１４を形成している。

反射ミラー１４を設けた光回路１２を複数同時に形成することにより、送受信デバイス１０の実装コストの低減は可能であるが、それぞれの反射ミラー１４に対して最適な条件を設定する必要があるという問題がある。

反射ミラー１４用の斜面の形成方法としては、例えば、ドライエッチングを用いる方法がある（例えば、特許文献１参照。）。ドライエッチングを行うと、基板上の位置によりエッチング作用に違いが出る。例えば、一つの反射ミラー１４が４５度の傾斜の平坦な反射面を形成する条件であっても、他の反射ミラー１４では平坦性や形状に差が生じてしまう問題があった。このため、ドライエッチングでは、複数の反射ミラー１４の特性を均一にしつつ同時に形成することは非常に困難である。ここで、反射ミラー１４の特性が均一であるのは、反射ミラー１４の形状や平坦性が均一である場合である。

また、反射ミラー１４用の斜面の形成方法としては、例えば、異方性エッチングを用いる方法がある（例えば、特許文献２参照。）。しかし、異方性エッチングを用いる際には電界分布及びプラズマを安定させる必要がある。基板１１が存在し、かつ光回路１２に取り囲まれた状態では斜面での電解分布及びプラズマを安定させることは困難であるため、チップ単位で処理しなければならず、ウェハー単位では処理することができない問題があった。

また、反射ミラー１４用の斜面の形成方法としては、例えば、機械加工を用いる方法がある（例えば、特許文献３及び４参照。）。しかし、機械加工を用いた場合、斜面を形成する位置の位置合わせが困難であるという問題があった。また、チップ単位で処理しなければならず、ウェハー単位では処理することができない問題があった。また反射ミラー１４にマイクロプリズムなどのマイクロミラーを用いることも考えられるが、数１００μｍサイズであるため、反射ミラー１４としてのアセンブリは困難である。

このように、反射ミラー１４を設けた光回路１２を複数同時に形成しようとすると、特性が均一な反射ミラー１４を形成することは困難であった。そのため、特性が均一な反射ミラーを備えたミラー付き光回路を低コストで製造することは困難であり、高性能な光デバイスの実装コストの低減は困難であった。

特開平１１−３２６６６２号公報 特開２０１２−４２５１５号公報 特開平３−１０３８０４号公報 特開２００８−２１６９３６号公報

本発明は、特性が均一な反射ミラーを備えたミラー付き光回路を低コストで製造することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るミラー付き光回路の製造方法は、複数の反射ミラーが配列されたミラー基板と、複数の光回路が配列された光回路基板とを別々に作製し、その後で貼り合わせる。

具体的には、本発明に係るミラー付き光回路の製造方法は、ミラー基板に２以上の反射ミラーを形成するミラー形成工程と、側面に光の入出射端が形成されている２以上の光回路を光回路基板の上に形成する光回路形成工程と、前記２以上の光回路の前記入出射端から出射された光の各光路上に前記反射ミラーがそれぞれ位置するように、前記ミラー基板と前記光回路基板を貼り合わせてミラー付き光回路基板を作製する貼り合わせ工程と、前記ミラー付き光回路基板を１対の前記光回路及び前記反射ミラーごとに分離する分離工程と、を有する。

本発明に係るミラー付き光回路の製造方法は、ミラー形成工程及び光回路形成工程においてミラー基板と光回路基板を別々に作製し、貼り合わせ工程及び分離工程を行うことで複数のミラー付き光回路を同時に製造する。ここで、本発明に係るミラー付き光回路の製造方法は、ミラー基板と光回路基板を別々に作製するため、予め設定した位置に、特性が均一な複数のミラーを同時に形成することができる。また、貼り合わせ工程においてミラー基板と光回路基板を貼り合わせる際に反射ミラーと光回路のアライメントを行うことができる。したがって、本発明に係るミラー付き光回路の製造方法は、特性が均一な反射ミラーを備えたミラー付き光回路を低コストで製造することができる。

本発明に係るミラー付き光回路の製造方法では、前記ミラー形成工程において、前記ミラー基板のうちの前記光回路基板と貼り合わせる際に前記光回路と重なる領域に、前記ミラー基板を貫通する貫通孔を形成し、当該貫通孔の壁面を削ることで前記反射ミラーを形成し、前記貼り合わせ工程において、前記光回路が前記貫通孔に収納されるように、前記光回路基板の上面と前記ミラー基板の下面を貼り合わせてもよい。
本発明によれば、ミラー基板と光回路基板とを貼り合わせる際に嵌め合わせることで、反射ミラーと光回路のアライメントを行うことができる。

本発明に係るミラー付き光回路の製造方法では、前記ミラー形成工程において、前記ミラー基板のうちの前記反射ミラーを形成する位置に凸部を形成し、当該凸部の側面を削ることで前記反射ミラーを形成し、前記光回路形成工程において、前記光回路基板のうちの前記ミラー基板と貼り合わせる際に前記ミラー基板の前記凸部と重なる領域に、前記光回路基板を貫通する貫通孔を形成し、前記貼り合わせ工程において、前記ミラー基板の前記凸部が前記光回路基板の前記貫通孔に収納されるように、前記光回路基板の下面と前記ミラー基板の上面を貼り合わせてもよい。
本発明によれば、ミラー基板と光回路基板とを貼り合わせる際に嵌め合わせることで、反射ミラーと光回路のアライメントを行うことができる。

本発明に係るミラー付き光回路の製造方法では、前記ミラー形成工程において、前記ミラー基板のうちの前記反射ミラーを形成する位置に凸部を形成し、当該凸部の側面を削ることで前記反射ミラーを形成し、前記貼り合わせ工程において、前記凸部の前記反射ミラーの形成されている前記側面と前記光回路の前記入出射端とが対向するように、前記光回路基板の上面と前記ミラー基板の上面を貼り合わせてもよい。
本発明によれば、ミラー基板と光回路基板とを貼り合わせる際に嵌め合わせることで、反射ミラーと光回路のアライメントを行うことができる。

具体的には、本発明に係るミラー付き光回路は、光回路基板の上の一部に配置され、側面に光の入出射端が形成されている光回路と、前記光回路基板の上のうちの前記光回路の配置されていない位置に配置され、前記光回路基板の前記入出射端と対向する位置に傾斜面を有するミラー基板と、前記ミラー基板の前記傾斜面のうちの前記入出射端からの光の光路上に配置され、前記入出射端からの光を前記光回路基板の上方へ向けて反射する反射ミラーと、を備え、前記光回路基板と前記ミラー基板との接触面が貼り合わされている。

本発明に係るミラー付き光回路は、反射ミラーの形成されたミラー基板と光回路の形成された光回路基板とを別々に作製し、光回路基板とミラー基板を貼り合わせられている。ここで、本発明に係るミラー付き光回路は、ミラー基板と光回路基板を別々に作製するため、予め設定した位置に、特性が均一な複数のミラーを同時に形成することができる。また、ミラー基板と光回路基板を貼り合わせる際に反射ミラーと光回路のアライメントを行うことができる。したがって、本発明に係るミラー付き光回路は、特性が均一な反射ミラーを備えたミラー付き光回路を低コストで製造することができる。

具体的には、本発明に係るミラー付き光回路は、光回路基板の上に配置され、側面に光の入出射端が形成されている光回路と、凸状であり、前記凸状の底部が前記光回路基板の下に配置され、前記凸状の凸部が前記光回路基板の前記入出射端と対向する位置に配置され、当該凸部のうちの前記入出射端から出射された光の光路に位置する側面に傾斜面を有するミラー基板と、前記ミラー基板の前記傾斜面の前記光路上に配置され、前記光路上の光を前記光回路基板の上方へ向けて反射する反射ミラーと、を備え、前記光回路基板と前記ミラー基板との接触面が貼り合わされている。

本発明に係るミラー付き光回路は、反射ミラーの形成されたミラー基板と光回路の形成された光回路基板とを別々に作製し、光回路基板とミラー基板を貼り合わせられている。ここで、本発明に係るミラー付き光回路は、ミラー基板と光回路基板を別々に作製するため、予め設定した位置に、特性が均一な複数のミラーを同時に形成することができる。また、ミラー基板と光回路基板を貼り合わせる際に反射ミラーと光回路のアライメントを行うことができる。したがって、本発明に係るミラー付き光回路は、特性が均一な反射ミラーを備えたミラー付き光回路を低コストで製造することができる。

本発明によれば、特性が均一な反射ミラーを備えたミラー付き光回路を低コストで製造することができる。

実施形態１に係るミラー付き光回路の一例を示す。 実施形態１に係るミラー形成工程において作製するミラー基板の一例であり、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）はＡ_１−Ａ_１’断面図を示し、（ｃ）は３０ｚで示した部分の拡大図を示す。 実施形態１に係るミラー形成工程において形成する貫通孔３３の形成工程を説明するイメージ図の一例であり、（ａ）はストップ層３２ｓを形成した状態を示し、（ｂ）はレジスト３２ｒを塗布した状態を示し、（ｃ）はエッチング初期の状態を示し、（ｄ）はエッチング中期の状態を示し、（ｅ）はエッチング終了後の状態を示し、（ｆ）はレジストを除去後の状態を示し、（ｇ）はストップ層３２ｓを除去した後の状態を示し、（ａ）〜（ｇ）の断面図は上面図でのＡ_１２−Ａ_１２’の位置での断面図を示す。 実施形態１に係るミラー形成工程において形成する貫通孔３３の形成工程を説明するイメージ図の他の例であり、（ａ）はストップ層３２ｓを形成した状態を示し、（ｂ）はレジスト３２ｒを塗布した状態を示し、（ｃ）は１回目のエッチング初期の状態を示し、（ｄ）は１回目のエッチング終了後の状態を示し、（ｅ）は１回目のエッチング終了後にレジストを塗布した状態を示し、（ｆ）２回目のエッチングの終了後にレジストを除去した状態を示し、（ｇ）はストップ層３２ｓを除去した後の状態を示し、（ａ）〜（ｇ）の断面図は上面図でのＡ_１３−Ａ_１３’の位置での断面図を示す。 実施形態１に係る光回路形成工程において作製する光回路基板の一例であり、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）はＢ_１−Ｂ_１’断面図を示し、（ｃ）は４０ｚで示した部分の拡大図を示す。 実施形態１に係る貼り合わせ工程において作製するミラー付き光回路基板の一例であり、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）はＣ_１−Ｃ_１’断面図を示し、（ｃ）は５０ｚで示した部分の拡大図を示す。 光デバイスの保持部を用いたアライメントの一例を示す。 反射ミラーを透明な樹脂で保護し、さらに光回路の入出射端とミラーを保護する樹脂との空隙を樹脂で充填した場合の一例を示す。 実施形態２に係るミラー付き光回路の一例を示す。 実施形態２に係るミラー形成工程において作製するミラー基板の一例であり、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）はＡ_２−Ａ_２’断面図を示し、（ｃ）は８０ｚで示した部分の拡大図を示す。 実施形態２に係るミラー形成工程において作製するミラー基板の形成工程の一例であり、（ａ）は異方性エッチングによるＶ型溝形成を示し、（ｂ）はレジストによるミラー形成面の保護を示し、（ｃ）はエッチング部分を示し、（ｄ）は反射ミラー形成を示す。 実施形態２に係る光回路形成工程において作製する光回路基板の一例であり、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）はＢ_２−Ｂ_２’断面図を示し、（ｃ）は９０ｚで示した部分の拡大図を示す。 実施形態２に係る光回路形成工程において形成するミラー収納部４３の形成工程を説明する図の一例であり、（ａ）は、光回路４１の上面にレジスト４１ｒを塗布した状態を示し、（ｂ）は、光回路４１及び光回路基板４２をエッチングしてミラー収納部４３を形成した状態の一例であり、（ｃ）は、レジスト４１ｒを除去後の状態の一例を示す。 実施形態２に係る貼り合わせ工程において作製するミラー付き光回路基板の一例であり、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）はＣ_２−Ｃ_２’断面図を示し、（ｃ）は１００ｚで示した部分の拡大図を示す。 本発明に関連する送受信機の一例を示す。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
図１に、本実施形態に係るミラー付き光回路の一例を示す。本実施形態に係るミラー付き光回路２０は、光回路基板４２と、光回路４１と、ミラー基板３２と、反射ミラー３１とを備える。本実施形態では、光回路４１が光回路基板４２の上に配置される。光回路基板４２の上には光回路４１が配置されない部分もあるため、光回路４１が配置される部分は、凸状となる。ミラー基板３２は、光回路基板４２の上のうちの光回路４１の配置されていない位置に配置される。光回路基板４２の上面とミラー基板３２の下面は貼り合わされている。

光回路４１は、光回路基板４２の上に下部クラッド層、コア層、上部クラッド層が順に配置される。コア層は、下部クラッド層及び上部クラッド層よりも屈折率が高く、光を導波する。

ミラー基板３２は、光回路基板４１の入出射端４１ａと対向する位置に傾斜面を有する。反射ミラー３１を配置する傾斜面は、反射ミラー３１の形状に合わせた形状が良く、平面に限らず、凹面であってもよい。

反射ミラー３１は、ミラー基板３２の傾斜面のうちの入出射端４１ａからの光１５３の光路上に配置される。反射ミラー３１は、入出射端４１ａからの光１５３を光回路基板４２の上方、つまり光回路基板４２から遠ざかる方向へ向けて反射する。

次に、本実施形態に係るミラー付き光回路２０の製造方法を説明する。本実施形態に係るミラー付き光回路２０の製造方法は、ミラー形成工程及び光回路形成工程と、貼り合わせ工程と、分離工程と、を順に有する。ミラー形成工程と光回路形成工程はどちらを先に行ってもよいし、同時に行ってもよい。

図２に、ミラー形成工程において形成するミラー基板３２の一例を示す。ミラー基板３２は、例えば、シリコン単結晶基板、ＧａＡｓ単結晶基板及びＩｎＰ単結晶基板等の半導体単結晶基板、ガラス、セラミック、プラスチック並びに金属のうちのいずれでも用いることができる。本実施形態では、ミラー基板３２としてシリコン単結晶基板を用いる場合について説明する。

ミラー形成工程では、まず、後述する分離工程でミラー付き光回路基板５０より作製するミラー付き光回路２０の数と同じ数の貫通孔３３を形成する。貫通孔３３の数は２以上であるが、任意である。ここで、貫通孔３３を形成する場所は、貼り合わせ工程においてミラー基板３２及び光回路基板４２を貼り合せる際に、光回路４１と重なる領域である。

図３を用いて、ミラー形成工程のうちの貫通孔３３の形成について説明する。先ず、図３（ａ）のように、ミラー基板３２の下面にストップ層３２ｓを形成する。ストップ層３２ｓは、例えば２酸化シリコンである。次に、図３（ｂ）のように、ミラー基板３２の上面にレジスト３２ｒを塗布し、貫通孔３３及び反射ミラー３１を配置する部分の上面に位置するレジスト３２ｒを除去する。

次に、ミラー基板３２のエッチングを行う。エッチングは、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）などを用いる異方性エッチングである。図３（ｂ）のようにレジスト３２ｒを除去した後、異方性エッチングを行う。エッチングの初期には、図３（ｃ）に示すように、レジスト３２ｒで保護されていないミラー基板３２の表面の任意の位置に無数の４角錐状の窪みが形成される。図３（ｃ）では、理解が容易になるよう、レジスト３２ｒを除去した部分の中心付近のミラー基板３２に、４角錐状の窪みが１つだけ形成された場合を示すが、これに限らず、無数の窪みが形成されていてもよい。

エッチングの進行とともに、ミラー基板３２の無数の４角錐状の窪みは統合されて１つの窪みとなる。図３（ｄ）に、エッチングが進み、ミラー基板３２の表面に形成された無数の４角錐状の窪みが統合されて１つの大きな窪みとなった場合を示す。さらにエッチングが進行すると、ミラー基板３２の窪みのうち、レジスト３２ｒに近い箇所の窪みはレジスト３２ｒの影響によりエッチングがストップするが、窪みの中心付近はエッチングされ続ける。エッチング終了時には、図３（ｅ）のように、表出したミラー基板３２の結晶面がレジスト３２ｒに接することとなる。

異方性エッチングを用いることで、ミラー基板３２の結晶面を表出させ、貫通孔３３の形成と同時に、反射ミラー３１を形成するミラー基板３２の傾斜面の形成を行うことができる。さらに、異方性エッチングにより、特性が均一な反射ミラー３１を作製することができる。ここで、反射ミラー３１の特性が均一であるのは、反射ミラー３１の形状や平坦性が均一である場合である。

反射ミラー３１を凹面ミラーにする場合には、傾斜面の形成の際に、例えばミラー基板３２の裏面から電圧を印加する。印加電圧の大きさと印加時間により凹面ミラーの形状は調整可能である。

エッチングにより形成されたミラー基板３２の４角錐部分の一部が、反射ミラー３１を形成するミラー基板３２の傾斜面となる。反射ミラー３１を形成するミラー基板３２の傾斜面は、ミラー基板３２及び光回路基板４２を貼り合せる工程において、光回路４１の入出射端４１ａと対向する位置に配置される壁面である。エッチング後には、図３（ｅ）のように、ミラー基板３２を貫通し、ストップ層３２ｓにまで達する穴が形成される。

次に、図３（ｆ）のように、レジスト３２ｒを除去する。次に、図３（ｇ）のように、ストップ層３２ｓをエッチングで除去する。エッチングは、例えばドライエッチングである。ストップ層３２ｓの除去により、貫通孔３３の形成が終了する。貫通孔３３の形成の結果、残った部分がミラー基板３２の凸部となる。

ミラー基板３２のうち、傾斜面と下面が交わる部分３２ｆ１が鋭角である場合には、ミラー基板３２が欠けるのを防止するために面取りを行ってもよい。ここで、部分３２ｆ１とは、反射ミラー３１を形成するミラー基板３２の傾斜面とミラー基板３２の下面が交わる部分のうち、ミラー基板３２側である。面取りに際しては、例えば、面取りを行う部分以外をレジストで保護してエッチングを行う。その後、必要に応じて、ミラー基板３２の酸化膜の除去や酸化膜面を研磨してもよい。

ここで、図３では、ミラー基板３２の上面から、ミラー基板３２を貫通するまで異方性エッチングを行ったが、本実施形態はこれに限定されない。反射ミラー３１を形成するミラー基板３２の傾斜面が小さくても良い場合や、貫通孔３３の形成と同時にミラー基板３２の一部が欠けるのを防ぐ形状とする場合には、ミラー基板３２が貫通する前に異方性エッチングを止めることが好ましい。この場合の具体例を、図４を参照しながら説明する。

先ず、図４（ａ）のように、ミラー基板３２の下面にストップ層３２ｓを形成する。次に、図４（ｂ）のように、ミラー基板３２の上面にレジスト３２ｒを塗布し、エッチングする部分の上面に位置するレジスト３２ｒを除去する。レジスト３２ｒを除去する範囲は、ミラー基板３２をエッチングする深さに合わせて調整する。異方性エッチングを用いた場合、ミラー基板３２の結晶軸に沿ってエッチングが進むため、レジスト３２ｒを除去する範囲を狭くすることで、ミラー基板３２が貫通する前に異方性エッチングを止めることができる。

次に、図４（ｃ）のように、ミラー基板３２をエッチングする。エッチングは、例えば異方性エッチングである。このとき、エッチングの初期には、図４（ｃ）に示すように、レジストで保護されていないミラー基板３２の表面の任意の位置に無数の４角錐状の窪みが形成される。図４（ｃ）では、理解が容易になるように、レジスト３２ｒを除去した部分の中心付近のミラー基板３２に、４角錐状の窪みが１つだけ形成された場合を示すが、これに限らず、無数の窪みが形成されていてもよい。

エッチングの進行とともに、ミラー基板３２の無数の４角錐状の窪みは統合されて１つの窪みとなる。図４（ｄ）に、エッチングが進み、ミラー基板３２の表面に形成された無数の４角錐状の窪みが統合されて１つの大きな窪みとなった場合を示す。図４（ｄ）では、レジスト３２ｒの大きさを図３（ｄ）よりも大きくしているので、エッチングで形成する４角錐部分が、ストップ層３２ｓと接しない。

次に、図４（ｄ）に示したレジスト３２ｒを除去し、再度、ミラー基板３２の上面にレジスト３２ｒを塗布する。その後、図４（ｅ）のように、塗布したレジスト３２ｒのうち、４角錐の半分を覆うレジスト３２ｒを残し、もう半分を除去する。ここで、残すレジスト３２ｒのうち４角錐の内側にある面は、４角錐の最深部と、４角錐の底面を構成する対向する直線の中央のそれぞれを含む面である。次に、図４（ｆ）のように、ストップ層３２ｓまでミラー基板３２をエッチングする。エッチングは、例えばドライエッチングである。最後に、図４（ｇ）のように、ストップ層３２ｓをエッチングにより除去する。

図４のようにして貫通孔３３を作製することで、ミラー基板３２の傾斜面と下面の接続部分は、ミラー基板３２の下面と垂直な面を介して接続される部分３２ｆ２となる。そのため、部分３２ｆ２が欠けるのを防ぐことができる。

ここでは、ストップ層３２ｓを形成した後に貫通孔３３を形成する場合について説明した。しかし、ミラー基板３２を貫通するまで異方性エッチングを行わない場合には、ミラー基板３２の下面へのストップ層３２ｓの形成は任意である。ストップ層３２ｓの形成を行わない場合には、貫通孔３３を形成した後に行うストップ層３２ｓの除去工程を省略することができる。

ミラー形成工程では、貫通孔３３の形成の後に、各貫通孔３３の傾斜面に反射膜を積層して反射ミラー３１を形成する。反射膜は、例えば金等の金属膜である。以上のミラー形成工程を行うことで、図２に示す均一な反射ミラー３１を備えたミラー基板３２を作製することができる。

ミラー基板３２と光回路基板４２を貼り合せるため、貫通孔３３の幅ｗ_ｍｈｈは後述する光回路４１の幅ｗ_ｃｈ以上であり、貫通孔３３の幅ｗ_ｍｈｖは後述する光回路４１の幅ｗ_ｃｖ以上である。貫通孔３３の幅ｗ_ｍｈｈと光回路４１の幅ｗ_ｃｈは略等しいことが好ましく、貫通孔３３の幅ｗ_ｍｈｖは光回路４１の幅ｗ_ｃｖと略等しいことが好ましい。これにより、光回路４１と反射ミラー３１の位置調整を容易に行うことができる。

図５に、光回路形成工程において形成する光回路基板４２の一例を示す。光回路基板４２は、例えば、シリコン単結晶基板、ＧａＡｓ単結晶基板及びＩｎＰ単結晶基板等の半導体単結晶基板、ガラス、セラミック、プラスチック並びに金属のうちのいずれでも用いることができる。本実施形態では、光回路基板４２としてシリコン単結晶基板を用いる場合について説明する。

光回路形成工程では、まず、光回路基板４２の上に、後述する分離工程でミラー付き光回路基板５０より作製するミラー付き光回路２０の数と同じ数の光回路４１を形成する。光回路４１の数は２以上であるが、任意である。光回路４１の形成では、例えば、下部クラッドを形成し、下部クラッドの上にコアを形成し、コアの上に上部クラッドを形成する。

光回路形成工程では、次に、光回路４１以外の領域にミラー収納部４３を形成する。例えば、ドライエッチング又はウェットエッチングを用いて光回路４１以外の領域を掘り込む。ミラー収納部４３の形成とともに、光回路４１の入出射端４１ａが形成される。入出射端４１ａを平滑な面にするために、さらに、ダイシングを行ってもよい。

ここで、ミラー収納部４３を形成する場所は、貼り合わせ工程においてミラー基板３２及び光回路基板４２を貼り合せる際に、ミラー基板３２と重なる領域である。ミラー基板３２と光回路基板４２を貼り合せるため、ミラー収納部４３の幅ｗ_ｃｈｈはミラー基板３２の凸部の幅ｗ_ｍｈ以上である。ミラー収納部４３の幅ｗ_ｃｈｈはミラー基板３２の凸部の幅ｗ_ｍｈと略等しいことが好ましい。これにより、光回路４１と反射ミラー３１の位置調整を容易に行うことができる。以上の光回路形成工程を行うことで、図５に示す光回路基板４２を形成することができる。

ミラー収納部４３の中にミラー基板３２を収納するため、ミラー収納部４３の深さｈ_ｃｇは、ミラー基板３２の高さｈ_ｍ以上である。ミラー収納部４３の深さｈ_ｃｇとミラー基板３２の高さｈ_ｍは等しいことが好ましい。これにより、深さｈ_ｃｇとミラー基板３２の高さｈ_ｍを予め設定しておくことで、入出射端４１ａから出射された光１５３の光路上に位置するように、反射ミラー３１の垂直方向への位置合わせが容易になる。

また、本実施形態では、ミラー形成工程及び光回路形成工程が別工程である。そのため、ミラー基板３２及び光回路基板４２の材質は自由に選択することができる。そのため、価格、取り扱いの容易さ、窪みや貫通孔などの形成の容易さなどを勘案して、ミラー基板３２及び光回路基板４２の材質を、ガラス基板、プラスチック基板及びセラミック基板とするか選択できる。ミラー位置を優先する場合には、ミラー基板３２として異方性エッチングが利用できる材質を選択すればよく、例えば、材質がシリコンでは均一な高さに反射ミラー３１を作製することができる。

貼り合わせ工程では、ミラー基板３２及び光回路基板４２を貼り合せて図６に示すミラー付き光回路基板５０を形成する。本実施形態では、反射ミラー３１がミラー収納部４３の中でありかつ入出射端４１ａから出射された光１５３の光路上に位置するように、光回路基板４２の上面とミラー基板３２の下面を貼り合わせる。

このとき、図２に示したミラー基板３２の貫通孔３３と、図５に示した光回路基板４２の光回路４１との位置が一致するように、基板面方向の位置合わせを行う。ミラー基板３２と光回路基板４２を貼り合せた際に、光回路４１の入出射端４１ａから出射する光の光路と、ミラー基板３２が有する反射ミラー３１の位置が一致する形状で光回路４１及び反射ミラー３１を作製する。そのため、パッシブアライメントによる光回路４１と貫通孔３３の嵌め合わせ及び位置合わせを行うことができる。

ここで、ミラー基板３２と光回路基板４２に、例えば、外形が標準化されている２００ｍｍシリコンウェーハのような同じサイズの基板を用いれば、貼り合わせ工程における貼り合わせの際に位置合わせ及び重ね合わせが容易となる。これは、基板のサイズが同じであることに加え、貫通孔３３と光回路４１の位置合わせ、すなわち各反射ミラー３１と光回路４１の光軸合わせに用いることができるからである。さらに、位置合わせ及び重ね合わせを容易とするために、アライメントマークをミラー基板３２及び光回路基板４２に配置してもよい。

ミラー基板３２と光回路基板４２の貼り合わせは、接着剤を用いて固定することができる。接着剤は、例えば熱硬化型、紫外線硬化型、２液混合型の接着剤である。接着剤は、ミラー基板３２と光回路基板４２の接触する面のうち、ミラー基板３２側にのみ塗ってもよいし、光回路基板４２側にのみ塗ってもよいし、両側に塗ってもよい。なお、余分な接着剤の這い上がりを防止するため、接着面に余分な接着剤を収容する溝を形成してもよい。

分離工程では、図６に示したミラー付き光回路基板５０を、ミラー付き光回路２０を構成する１対の光回路４１及び反射ミラー３１ごとに分離する。具体的には、分離線５１に沿って分離を行う。分離には、例えば劈開又は切削を用いる。分離後の１対の光回路４１及び反射ミラー３１が、図１に示すミラー付き光回路２０となる。本実施形態に係るミラー付き光回路の製造方法は、ミラー形成工程及び光回路形成工程と、貼り合わせ工程と、分離工程によって、複数のミラー付き光回路２０を同時に製造することができる。

以上説明したように、本実施形態では、反射ミラー３１と光回路４１を別々の基板で作製するため、反射ミラー３１の高さｈ_ｍｓと光回路４１の高さｈ_ｃｓを任意に選択することができる。このため、基板面と垂直方向への反射ミラー３１と光回路４１の位置合わせを容易に行うことができるので、基板面と垂直な方向における入出射端４１ａと反射ミラー３１とのアライメントが容易になる。したがって、特性が均一で、歩留まりの高い、複数のミラー付き光回路を同時に製造することができる。

本実施形態では、光回路基板４２と光回路４１からなる凸部の高さであって、ミラー収納部４３の深さｈ_ｃｇと反射ミラー３１が形成される部分のミラー基板３２の凸部の高さｈ_ｍはほぼ等しい。これにより、貼り合わせの際のアライメントを容易にすることができる。なお、ミラー基板３２に貫通孔となる領域が多い場合、ミラー基板３２の厚さが薄いと、機械的強度が十分確保できない場合がある。そのため、ミラー基板３２の厚さはミラー基板３２のサイズが大きいほど厚くすることが好ましい。

本実施形態では、ミラー収納部４３の深さｈ_ｃｇとミラー基板３２の高さｈ_ｍが等しい例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ミラー収納部４３の深さｈ_ｃｇは、ミラー基板３２の高さｈ_ｍよりも深くしてもよい。この場合、反射ミラー３１と光学素子１６との間に空隙ができる。そのため、後述するミラー付き光回路２０の上に光学素子１６を配置する際に、反射ミラー３１と光学素子１６との接触を防ぐことができる。

また、本実施形態ではミラー収納部４３の深さｈ_ｃｇが光回路４１の高さｈ_ｃｃよりも大きい場合を示したが、ミラー収納部４３の深さｈ_ｃｇは光回路４１の高さｈ_ｃｃ以上であればよい。例えば、図７に示すように、ミラー収納部４３の深さｈ_ｃｇと光回路４１の高さｈ_ｃｃとが同じであってもよい。

また、本実施形態では、ミラー収納部４３の幅ｗ_ｃｈｈとミラー基板３２の凸部の幅ｗ_ｍｈが略等しい例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ミラー収納部４３の幅ｗ_ｃｈｈはミラー基板３２の凸部の幅ｗ_ｍｈよりも大きくてもよい。この場合、光回路４１の入出射端４１ａと反射ミラー３１との距離が延びることになり、反射ミラー３１で反射した光の位置が光軸方向にずれることになる。そこで、図７に示すように、光デバイス１６の位置を光軸方向に移動可能な光デバイスの保持部１５１を用いる。光デバイスの保持部１５１を用いることで、反射ミラー３１からの光が光デバイス１６に入力するように、光デバイス１６の位置を保持部１５１内で移動させることができる。そのため、光デバイス１６の位置ずれの調整が可能になる。

さらに、反射ミラー３１の破損を防止するために、ミラー形成工程では、図８に示すように、反射ミラー３１を透明な樹脂３４で保護してもよい。例えば、ミラー基板３２の凸部の幅ｗ_ｍｈの範囲を樹脂３４で充填する。これにより、反射ミラー３１が保護されるため、光回路基板４２とミラー基板３２を重ね合わせる際に、反射ミラー３１がミラー収納部４３の側壁面と接触しても、反射ミラー３１の破損を防止することができる。

また、ミラー収納部４３の幅ｗ_ｃｈｈがミラー基板３２の凸部の幅ｗ_ｍｈよりも大きい場合には、ミラー収納部４３とミラー基板３２との間に空隙が生じる。この空隙を、図８のように、樹脂３４と屈折率の同じ樹脂３５で充填してもよい。これにより、光回路４１からの出射光の樹脂３４の表面での反射による光損失を抑制することができる。充填材として用いる樹脂３４及び樹脂３５は光回路４１と同じ屈折率であることが望ましく、例えばアクリレート系ＵＶ硬化樹脂が好ましい。

反射ミラー３１を樹脂３４、３５で保護する場合には、貼り合わせ工程において光回路基板４２とミラー基板３２を重ね合わせた後、樹脂３４、３５を充填すればよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、平面型光回路が作製された基板と反射ミラーが作製された基板とを別々に作製し、両者を用いてパッシブアライメントによる貼り合わせを行うことで、特性が均一で、歩留まりの高い、複数のミラー付き光回路を同時に製造することができる。

（実施形態２）
図９に、本実施形態に係るミラー付き光回路の一例を示す。実施形態１ではミラー基板３２に貫通孔を形成したが、実施形態２では光回路基板４２に貫通孔を形成する。本実施形態では、ミラー基板３２の反射ミラー３１が配置される部分が凸状となっている。光回路基板４２は、凸状になっているミラー基板３２の底部の上に配置される。光回路４１は、光回路基板４２の上に配置され、側面に光の入出射端４１ａが形成されている。光回路基板４２の下面とミラー基板３２の上面は貼り合わされている。

本実施形態では、凸状になっているミラー基板３２の凸部は、光回路基板４２の入出射端４１ａと対向する位置に配置される。ミラー基板３２の凸部の側面のうち、入出射端４１ａから出射された光１５３の光路に位置する側面に、反射ミラー３１が配置される傾斜面を有する。反射ミラー３１は、ミラー基板３２の傾斜面のうちの光１５３の光路上に配置され、光１５３を光回路基板４２の上方、つまり光回路基板４２から遠ざかる方向へ向けて反射する。

本実施形態に係るミラー付き光回路の製造方法は、ミラー基板３２の上に光回路基板４２を重ね合わせるため、ミラー形成工程、光回路形成工程及び貼り合わせ工程が実施形態１と異なる。

図１０に、ミラー形成工程において形成するミラー基板３２の一例を示す。ミラー形成工程では、まず、後述する分離工程でミラー付き光回路基板１００より作製するミラー付き光回路７０の数と同じ数の凸部を形成する。凸部の数は２以上であるが、任意である。ミラー付き光回路基板１００を形成する際に、ミラー基板３２の凸部は光回路基板４２を貫通するが、ミラー基板３２の底部は貫通しない。そのため、実施形態１ではミラー基板３２の厚みｈ_ｍが凸部の高さｈ_ｍｇと等しかったのに対し、本実施形態ではミラー基板３２の厚みｈ_ｍは凸部の高さｈ_ｍｇよりも大きい。

ミラー形成工程の手順について図１１を用いて説明する。図１１（ａ）〜（ｄ）は、ミラー形成工程で形成するミラー基板３２の断面図である。先ず、異方性エッチングによりミラー基板３２の上面に図１１（ａ）のようなＶ字型の溝を形成する。これにより、反射ミラー３１が配置される傾斜面を形成する。図１１（ａ）のＶ字型の溝は、ミラー基板３２の上面から見ると、図３（ｃ）及び図４（ｃ）のような４角錐状である。

次に、図１１（ａ）のミラー基板３２の上面にレジスト３２ｒを塗布する。次に、反射ミラー３１を形成する部分のレジスト３２ｒを除去する。次に、反射ミラー３１を形成する。反射ミラー３１の形成では、例えば、金、アルミ又は高反射多層膜を堆積させる。次に、レジスト３２ｒを除去する。レジスト３２ｒの除去とともに、レジスト３２ｒの上面に堆積させた金等の膜も除去される。次に、反射ミラー３１及び反射ミラー３１が形成されたミラー基板３２の傾斜面をレジスト３２ｒで保護する。図１１（ｂ）が、反射ミラー３１をレジスト３２ｒで保護した状態である。

次に、図１１（ｃ）のように、レジスト３２ｒで保護されていないミラー基板３２をエッチングする。エッチングは、例えばドライエッチングである。エッチングする部分を図１１（ｃ）に３２ｅで示した。エッチングにより、ミラー基板３２に凸部が形成される。図１１（ｃ）がエッチング後の状態である。次に、レジスト３２ｒを除去する。図１１（ｄ）がレジスト除去後の状態である。

ここで、図１１のように、反射ミラー３１を形成した後に、部分３２ｅをエッチングするのではなく、部分３２ｅをエッチングした後に反射ミラー３１を形成する方法も考えられる。しかし、部分３２ｅのエッチング後に反射ミラー３１を形成すると、金等が反射ミラー３１を形成する部分以外にも堆積されるし、レジスト３２ｒで反射ミラー３１を形成しない部分を保護すると、レジスト塗布及びパターン化が難しいという問題がある。そのため、図１１のように、反射ミラー３１を形成した後に部分３２ｅをエッチングすることが好ましい。

図１２に、光回路形成工程において形成する光回路基板４２の一例を示す。光回路形成工程では、光回路基板４２を貫通する貫通孔をミラー収納部４３として形成する。形成するミラー収納部４３の数は、後述する分離工程でミラー付き光回路基板１００より作製するミラー付き光回路７０の数と同じ数である。ミラー収納部４３の数は２以上であるが、任意である。

図１３を用いて、ミラー収納部４３の形成について説明する。先ず、図１３（ａ）のように、光回路４１の上面にレジスト４１ｒを塗布した後、ミラー収納部４３を配置する部分の上面に位置するレジスト４１ｒを除去する。

次に、図１３（ｂ）のように、光回路４１及び光回路基板４２をエッチングしてミラー収納部４３を形成する。エッチングには、例えばＢＯＳＣＨ法等のドライエッチングを用いる。ここで、ミラー収納部４３の形成にウェットエッチングを用いると、光回路４１の上面及び光回路基板４２の下面の両方からエッチングされる。そのため、ミラー収納部４３の形成前に、例えばレジストを塗布し光回路基板４２の下面を保護する必要があり、工程が増える。ミラー収納部４３の形成にドライエッチングを用いると、光回路基板４２の下面に保護層を形成する必要がなく、光回路基板４２の製造工程を短縮することができる。また、ミラー収納部４３の形成にドライエッチングを用いると、ウェットエッチングよりも加工精度が高くすることができる。

次に、図１３（ｃ）のように、レジスト４１ｒを除去する。光回路基板４２のうち、ミラー収納部４３の形成後に残った部分が、光回路基板４２の凸部となる。

ここで、ミラー収納部４３を形成する場所は、貼り合わせ工程においてミラー基板３２及び光回路基板４２を貼り合せる際に、ミラー基板３２の凸部と重なる領域である。ミラー基板３２と光回路基板４２を貼り合せるため、ミラー収納部４３の幅ｗ_ｃｈｈはミラー基板３２の凸部の幅ｗ_ｍｈ以上であり、ミラー収納部４３の幅ｗ_ｃｈｖもミラー基板３２の凸部の幅ｗ_ｍｖ以上である。

ミラー収納部４３の中にミラー基板３２を収納するため、ミラー収納部４３の深さ、すなわち光回路基板４２の高さｈ_ｃは、ミラー基板３２の凸部の高さｈ_ｍｇ以上である。光回路基板４２の高さｈ_ｃをミラー基板３２の凸部の高さｈ_ｍｇよりも大きくして、ミラー基板３２をミラー収納部４３の底面に配置すると、光回路４１の表面よりも、ミラー基板３２は窪むこととなる。そのため、図９のように、ミラー付き光回路７０の上に光学素子１６を配置する際に、反射ミラー３１と光学素子１６との接触を防ぐことができる。

本実施形態では、ミラー基板３２の凸部の高さｈ_ｍｇと光回路基板４２の高さｈ_ｃはほぼ等しい。これにより、貼り合わせの際のアライメントを容易にすることができる。ここで、光回路４１上に光学素子１６を搭載する場合には、反射ミラー３１と光学素子１６の接触を防止するため、ｈ_ｃ＞ｈ_ｍｇとしてもよい。また、ミラー基板３２上に光学素子１６を搭載する場合にスペーサーを利用する場合はスペーサーの厚みだけｈ_ｃ＜ｈ_ｍｇとしてもよい。その他は、実施形態１に係る光回路形成工程と同様である。なお、光回路基板４２の厚さは、光回路４１の下層クラッド、コア、上層クラッド堆積後に光回路基板４２に反り等の変形が生じない厚さであることが好ましい。例えば、厚さが６００〜１０００mｍのシリコン基板を光回路基板４２として用いることが好ましい。

図１４に、貼り合わせ工程において形成するミラー付き光回路基板１００の一例を示す。本実施形態では、反射ミラー３１がミラー収納部４３の中でありかつ入出射端４１ａから出射された光１５３の光路上に位置するように、光回路基板４２の下面とミラー基板３２の上面を貼り合わせる。

このとき、図１０に示したミラー基板３２の凸部と、図１２に示した光回路基板４２のミラー収納部４３としての貫通孔との位置が一致するように、両基板の位置合わせを行う。このため、本実施形態では、ミラー収納部４３としての貫通孔にミラー基板３２の凸部を嵌め合わせる際に、各反射ミラー３１が入出射端４１ａからの光１５３の光路上に配置されるように、貼り合わせを行うことができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、平面型光回路が作製された基板と反射ミラーが作製された基板とを別々に作製し、両者を用いてパッシブアライメントによる貼り合わせを行うことで、特性が均一で、歩留まりの高い、複数のミラー付き光回路を同時に製造することができる。

本発明は情報通信産業に適用することができる。

１０：送受信デバイス
１１：基板
１２：光回路
１４：ミラー
１６：光学素子
１７：溝
２０：ミラー付き光回路
３０ｚ：拡大部分
３１：反射ミラー
３２：ミラー基板
３２ｒ：レジスト
３２ｅ：エッチングする部分
３２ｆ１：ミラー基板３２の一部
３２ｆ２：ミラー基板３２の一部
３２ｓ：ストップ層
３３：貫通孔
３４：樹脂
３５：樹脂
４０ｚ：拡大部分
４１：光回路
４１ａ：入出射端
４１ｒ：レジスト
４２：光回路基板
４３：ミラー収納部
５０：ミラー付き光回路基板
５０ｚ：拡大部分
５１：分離線
７０：ミラー付き光回路
８０ｚ：拡大部分
９０ｚ：拡大部分
１００：ミラー付き光回路基板
１００ｚ：拡大部分
１５１：保持具
１５３：光路

Claims (6)

1. ミラー基板に２以上の反射ミラーを形成するミラー形成工程と、
   側面に光の入出射端が形成されている２以上の光回路を光回路基板の上に形成する光回路形成工程と、
   前記２以上の光回路の前記入出射端から出射された光の各光路上に前記反射ミラーがそれぞれ位置するように、前記ミラー基板と前記光回路基板を貼り合わせてミラー付き光回路基板を作製する貼り合わせ工程と、
   前記ミラー付き光回路基板を１対の前記光回路及び前記反射ミラーごとに分離する分離工程と、
   を有するミラー付き光回路の製造方法。
2. 前記ミラー形成工程において、前記ミラー基板のうちの前記光回路基板と貼り合わせる際に前記光回路と重なる領域に、前記ミラー基板を貫通する貫通孔を形成し、当該貫通孔の壁面を削ることで前記反射ミラーを形成し、
   前記貼り合わせ工程において、前記光回路が前記貫通孔に収納されるように、前記光回路基板の上面と前記ミラー基板の下面を貼り合わせる、
   請求項１に記載のミラー付き光回路の製造方法。
3. 前記ミラー形成工程において、前記ミラー基板のうちの前記反射ミラーを形成する位置に凸部を形成し、当該凸部の側面を削ることで前記反射ミラーを形成し、
   前記光回路形成工程において、前記光回路基板のうちの前記ミラー基板と貼り合わせる際に前記ミラー基板の前記凸部と重なる領域に、前記光回路基板を貫通する貫通孔を形成し、
   前記貼り合わせ工程において、前記ミラー基板の前記凸部が前記光回路基板の前記貫通孔に収納されるように、前記光回路基板の下面と前記ミラー基板の上面を貼り合わせる、
   請求項１に記載のミラー付き光回路の製造方法。
4. 前記ミラー形成工程において、前記ミラー基板のうちの前記反射ミラーを形成する位置に凸部を形成し、当該凸部の側面を削ることで前記反射ミラーを形成し、
   前記貼り合わせ工程において、前記凸部の前記反射ミラーの形成されている前記側面と前記光回路の前記入出射端とが対向するように、前記光回路基板の上面と前記ミラー基板の上面を貼り合わせる、
   請求項１に記載のミラー付き光回路の製造方法。
5. 光回路基板の上の一部に配置され、側面に光の入出射端が形成されている光回路と、
   前記光回路基板の上のうちの前記光回路の配置されていない位置に配置され、前記光回路基板の前記入出射端と対向する位置に傾斜面を有するミラー基板と、
   前記ミラー基板の前記傾斜面のうちの前記入出射端からの光の光路上に配置され、前記入出射端からの光を前記光回路基板の上方へ向けて反射する反射ミラーと、
   を備え、
   前記光回路基板と前記ミラー基板との接触面が貼り合わされているミラー付き光回路。
6. 光回路基板の上に配置され、側面に光の入出射端が形成されている光回路と、
   凸状であり、前記凸状の底部が前記光回路基板の下に配置され、前記凸状の凸部が前記光回路基板の前記入出射端と対向する位置に配置され、当該凸部のうちの前記入出射端から出射された光の光路に位置する側面に傾斜面を有するミラー基板と、
   前記ミラー基板の前記傾斜面の前記光路上に配置され、前記光路上の光を前記光回路基板の上方へ向けて反射する反射ミラーと、
   を備え、
   前記光回路基板と前記ミラー基板との接触面が貼り合わされているミラー付き光回路。

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