JP3137958B2 - ファイバ／導波路−鏡−レンズアラインメント装置 - Google Patents
ファイバ／導波路−鏡−レンズアラインメント装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学装置同士の間
の光エネルギーを結合するためのモノリシック集積アラ
インメント装置と、ＩＩＩ−Ｖ半導体の異方性エッチ特
性を使用したその製造方法とに関し、この方法では、一
方の直交の（orthogonal）エッチ方向はファイバ位置決
めのための自然のチャネル（natural channel）を提供
し、他方の直交のエッチ方向はファイバまたは導波路と
光学装置との間の光エネルギーの方向変換のための反射
表面を提供し、非選択性エッチは光エネルギーを光学装
置上に集束するためのレンズを提供する。
の光エネルギーを結合するためのモノリシック集積アラ
インメント装置と、ＩＩＩ−Ｖ半導体の異方性エッチ特
性を使用したその製造方法とに関し、この方法では、一
方の直交の（orthogonal）エッチ方向はファイバ位置決
めのための自然のチャネル（natural channel）を提供
し、他方の直交のエッチ方向はファイバまたは導波路と
光学装置との間の光エネルギーの方向変換のための反射
表面を提供し、非選択性エッチは光エネルギーを光学装
置上に集束するためのレンズを提供する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロ光学装置用のコンパクトでかつ
簡易な光学結合系は、光通信系において不可欠である。
加えて、マイクロ光学結合系の実装における簡略化され
た組立方法は、低コストで高信頼度の系を製造する際に
非常に重要である。光学装置と系との間で光エネルギー
を結合するための次第に普及しつつある方法は、ファイ
バとマイクロ光学レンズとに依っている。ファイバは、
結合効率と通信遅れとを改良することで、光学装置同士
の間の効果的な伝達媒体となる。マイクロ光学レンズ
は、光ファイバ端部からの発散性の光エネルギー出力を
集束することにより、さらなる結合効率を与える。現在
の光学結合系は、マイクロ光学装置同士の間の効果的な
結合を得るために、様々な結合機構を使用している。
簡易な光学結合系は、光通信系において不可欠である。
加えて、マイクロ光学結合系の実装における簡略化され
た組立方法は、低コストで高信頼度の系を製造する際に
非常に重要である。光学装置と系との間で光エネルギー
を結合するための次第に普及しつつある方法は、ファイ
バとマイクロ光学レンズとに依っている。ファイバは、
結合効率と通信遅れとを改良することで、光学装置同士
の間の効果的な伝達媒体となる。マイクロ光学レンズ
は、光ファイバ端部からの発散性の光エネルギー出力を
集束することにより、さらなる結合効率を与える。現在
の光学結合系は、マイクロ光学装置同士の間の効果的な
結合を得るために、様々な結合機構を使用している。
【０００３】Oikawa et al.によるJournal of Lightwav
e Technology Vol. 12 No.2 pp.343-352,１９９４年２
月の刊行物"Packaging Technology for a 10-Gb/a Phot
oreceiver Module"が開示する光学結合系は、図１に示
す通り、ファイバフェルール１２に固定された傾斜端面
付き（slant-ended）ファイバ１０を含み、ファイバフ
ェルール１２はフラットパッケージ１６の側壁１４に溶
接され、マイクロレンズ１８はフォトダイオード２０上
にモノリシックに製造され、フォトダイオード２０はフ
ラットパッケージ１６にフリップチップボンディングさ
れている。光信号２２は水平に入り、ファイバ１０の傾
斜縁で垂直に反射する。次にマイクロレンズ１８が、光
信号２２をフォトダイオード２０の感光性領域上に集束
する。
e Technology Vol. 12 No.2 pp.343-352,１９９４年２
月の刊行物"Packaging Technology for a 10-Gb/a Phot
oreceiver Module"が開示する光学結合系は、図１に示
す通り、ファイバフェルール１２に固定された傾斜端面
付き（slant-ended）ファイバ１０を含み、ファイバフ
ェルール１２はフラットパッケージ１６の側壁１４に溶
接され、マイクロレンズ１８はフォトダイオード２０上
にモノリシックに製造され、フォトダイオード２０はフ
ラットパッケージ１６にフリップチップボンディングさ
れている。光信号２２は水平に入り、ファイバ１０の傾
斜縁で垂直に反射する。次にマイクロレンズ１８が、光
信号２２をフォトダイオード２０の感光性領域上に集束
する。
【０００４】Oikawaの刊行物においては、ファイバとフ
ォトダイオードチップとの間でアラインメントを維持す
ることが、光信号の最適結合のためには不可欠である。
ミスアラインメントは、ファイバフェルールへの機械的
応力または系全体の熱変動の結果として起きることがあ
る。こうした因子を克服するための試みにおいて、複雑
な組立と製造技術が使用されている。ファイバの取付け
は、複雑なフェルール取付けであり、これは、取付けの
機械的強度を最適化し、従ってファイバ移動の影響を最
小にしようと試みるものである。フォトダイオードチッ
プはフラットパッケージにフリップチップボンディング
されているので、高精密アラインメントには複雑なボン
ディング装置が必要である。最後に、高い光学結合効率
を得るために、広いミスアラインメント許容度をフォト
ダイオードチップに製造最中に組み込み、ファイバ取付
けによる移動と温度変動による変形との両方を補償しな
ければならない。
ォトダイオードチップとの間でアラインメントを維持す
ることが、光信号の最適結合のためには不可欠である。
ミスアラインメントは、ファイバフェルールへの機械的
応力または系全体の熱変動の結果として起きることがあ
る。こうした因子を克服するための試みにおいて、複雑
な組立と製造技術が使用されている。ファイバの取付け
は、複雑なフェルール取付けであり、これは、取付けの
機械的強度を最適化し、従ってファイバ移動の影響を最
小にしようと試みるものである。フォトダイオードチッ
プはフラットパッケージにフリップチップボンディング
されているので、高精密アラインメントには複雑なボン
ディング装置が必要である。最後に、高い光学結合効率
を得るために、広いミスアラインメント許容度をフォト
ダイオードチップに製造最中に組み込み、ファイバ取付
けによる移動と温度変動による変形との両方を補償しな
ければならない。
【０００５】米国特許第5,346,583号に開示されている
のは、マイクロレンズとファイバとの間の光エネルギー
伝達のためのモノリシック結合系であり、これは図２に
示す通りである。特許‘５８３に開示されている形状
は、標準的なフォトリソグラフィ工程により基板３４の
表面３３に接して形成された、少なくとも一つの予め成
形されたフォトレジスト（ＰＲ）マイクロレンズ２４を
含み、基板３４の対立する表面３１に接して、光ファイ
バガイド２６が標準的なフォトリソグラフィ工程によっ
て形成されている。ファイバガイド２６を使用して、光
ファイバ２８の中心軸３０がＰＲマイクロレンズ２４の
中心軸３２に実質的に一致するように光ファイバ２８を
取り付ける。ファイバ２８がマイクロレンズ２４に接近
していることで、ファイバ２８と光学装置との間の光エ
ネルギーの効果的な結合が可能になるが、これには幾つ
かの大きな不利益がある。第一に、基板３４の表面３１
に対するファイバ２８の方向が理由となって、系はあま
りコンパクトではない。さらに重要なことには、ＰＲマ
イクロレンズ２４は、変化の多い温度サイクルに耐える
ことができず、系の長期的信頼性が問題となると思われ
る。
のは、マイクロレンズとファイバとの間の光エネルギー
伝達のためのモノリシック結合系であり、これは図２に
示す通りである。特許‘５８３に開示されている形状
は、標準的なフォトリソグラフィ工程により基板３４の
表面３３に接して形成された、少なくとも一つの予め成
形されたフォトレジスト（ＰＲ）マイクロレンズ２４を
含み、基板３４の対立する表面３１に接して、光ファイ
バガイド２６が標準的なフォトリソグラフィ工程によっ
て形成されている。ファイバガイド２６を使用して、光
ファイバ２８の中心軸３０がＰＲマイクロレンズ２４の
中心軸３２に実質的に一致するように光ファイバ２８を
取り付ける。ファイバ２８がマイクロレンズ２４に接近
していることで、ファイバ２８と光学装置との間の光エ
ネルギーの効果的な結合が可能になるが、これには幾つ
かの大きな不利益がある。第一に、基板３４の表面３１
に対するファイバ２８の方向が理由となって、系はあま
りコンパクトではない。さらに重要なことには、ＰＲマ
イクロレンズ２４は、変化の多い温度サイクルに耐える
ことができず、系の長期的信頼性が問題となると思われ
る。
【０００６】多くの場合に、外部レンズを使用すること
で、光ファイバまたは導波路と光学装置との間の光エネ
ルギーを結合する。そのような結合技術の例は、米国特
許第5,247,597号、同第4,653,847号、同第4,433,898
号、同第4,875,750号、及び同第5,343,546号に開示され
ている。外部マイクロレンズを使用することで、結合は
極めて複雑なものになり、ほとんどの場合には信頼性の
ないものになる。
で、光ファイバまたは導波路と光学装置との間の光エネ
ルギーを結合する。そのような結合技術の例は、米国特
許第5,247,597号、同第4,653,847号、同第4,433,898
号、同第4,875,750号、及び同第5,343,546号に開示され
ている。外部マイクロレンズを使用することで、結合は
極めて複雑なものになり、ほとんどの場合には信頼性の
ないものになる。
【０００７】検討したように、現在の光学結合系は、様
々な結合機構を使用して、マイクロ光学装置同士の間の
効果的な結合を得る。しかしながらこうした機構は、多
くの構成要素を使用し、複雑な組立方法を必要とし、コ
ンパクトではない。加えて、こうした構成要素は典型的
には様々な材料で作られており、様々な熱膨張係数を有
する。こうした差異は、軍事用または宇宙用には一般的
な温度変化の最中に、光学的なミスアラインメントを引
き起こす可能性がある。その上、個別のバルク光学構成
要素を使用する際には、アラインメントするべき個別の
構成要素がより多くなるため、組立方法の複雑さは増大
する。より複雑になれば、組立コストはますます増大
し、信頼性は低減する。
々な結合機構を使用して、マイクロ光学装置同士の間の
効果的な結合を得る。しかしながらこうした機構は、多
くの構成要素を使用し、複雑な組立方法を必要とし、コ
ンパクトではない。加えて、こうした構成要素は典型的
には様々な材料で作られており、様々な熱膨張係数を有
する。こうした差異は、軍事用または宇宙用には一般的
な温度変化の最中に、光学的なミスアラインメントを引
き起こす可能性がある。その上、個別のバルク光学構成
要素を使用する際には、アラインメントするべき個別の
構成要素がより多くなるため、組立方法の複雑さは増大
する。より複雑になれば、組立コストはますます増大
し、信頼性は低減する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】光電子結合機構に関す
る従来技術において周知の技術に基づくと、ファイバま
たは導波路と光学装置との間で光エネルギーを結合する
ために、モノリシックアラインメント装置は非常に望ま
しい。
る従来技術において周知の技術に基づくと、ファイバま
たは導波路と光学装置との間で光エネルギーを結合する
ために、モノリシックアラインメント装置は非常に望ま
しい。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の態様は、第一の
結晶面と、第二の結晶面と、第三の結晶面と、第一の結
晶面と交差して基板ウェーハの側面上に第三の結晶面に
沿ってエッチされた溝と、を有する基板ウェーハと；基
板ウェーハの第一の結晶面に沿ってエッチされた鏡と；
基板ウェーハの第二の結晶面に沿ってエッチされたレン
ズと；を含む、光学装置同士の間の光結合のためのアラ
インメント装置を提供することにある。
結晶面と、第二の結晶面と、第三の結晶面と、第一の結
晶面と交差して基板ウェーハの側面上に第三の結晶面に
沿ってエッチされた溝と、を有する基板ウェーハと；基
板ウェーハの第一の結晶面に沿ってエッチされた鏡と；
基板ウェーハの第二の結晶面に沿ってエッチされたレン
ズと；を含む、光学装置同士の間の光結合のためのアラ
インメント装置を提供することにある。
【００１０】また本発明の態様は、光学装置同士の間の
光結合のためのアラインメント装置を製造するための方
法を提供することにある。本方法は、第一の表面と、第
一の表面に対立する第二の表面と、第一の結晶面と、第
二の結晶面と、第三の結晶面と、を有する基板ウェーハ
を提供する工程と；基板ウェーハの第一の表面全体をラ
ッピングしてから、基板ウェーハの第一の表面全体をポ
リシングする工程と；基板ウェーハの第一の表面全体を
覆うようにフォトレジスト材料の第一の層をコートし、
基板ウェーハの第一の表面全体を覆うようにフォトレジ
スト材料の第二の層をコートし、基板ウェーハの第二の
表面全体を覆うようにフォトレジスト材料の第三の層を
コートする工程と；基板ウェーハの第一の表面と第二の
表面をベークする工程と；基板ウェーハの第一の表面の
ための第一のマスクを提供し、基板ウェーハの第一の表
面のための第二のマスクと基板ウェーハの第二の表面の
ための第三のマスクを提供する工程と；第一のマスクを
基板ウェーハの第一の表面に選択的にアラインメント
し、第二のマスクを基板ウェーハの第一の表面に選択的
にアラインメントし、第三のマスクを基板ウェーハの第
二の表面に選択的にアラインメントする工程と；フォト
レジスト材料の第一の層でコートされた基板ウェーハの
第一の表面を、光源により露光して、第一のフォトレジ
ストマスクを形成し、フォトレジスト材料の第二の層で
コートされた基板ウェーハの第一の表面を、光源により
露光して、第二のフォトレジストマスクを形成し、フォ
トレジスト材料の第三の層でコートされた基板ウェーハ
の第二の表面を、光源により露光して、第三のフォトレ
ジストマスクを形成する工程と；基板ウェーハの第一の
表面と第二の対立する表面を現像する工程と；基板ウェ
ーハの第一の対立する表面と第二の表面をエッチングす
る工程と；第一のフォトレジストマスクを除去してか
ら、基板ウェーハの第一の表面を洗浄し、第二のフォト
レジストマスクを除去してから、基板ウェーハの第一の
表面を洗浄し、第三のフォトレジストマスクを除去して
から、基板ウェーハの第二の表面を洗浄する工程と；最
後に基板ウェーハ全体をメタライズする工程とを含む。
光結合のためのアラインメント装置を製造するための方
法を提供することにある。本方法は、第一の表面と、第
一の表面に対立する第二の表面と、第一の結晶面と、第
二の結晶面と、第三の結晶面と、を有する基板ウェーハ
を提供する工程と；基板ウェーハの第一の表面全体をラ
ッピングしてから、基板ウェーハの第一の表面全体をポ
リシングする工程と；基板ウェーハの第一の表面全体を
覆うようにフォトレジスト材料の第一の層をコートし、
基板ウェーハの第一の表面全体を覆うようにフォトレジ
スト材料の第二の層をコートし、基板ウェーハの第二の
表面全体を覆うようにフォトレジスト材料の第三の層を
コートする工程と；基板ウェーハの第一の表面と第二の
表面をベークする工程と；基板ウェーハの第一の表面の
ための第一のマスクを提供し、基板ウェーハの第一の表
面のための第二のマスクと基板ウェーハの第二の表面の
ための第三のマスクを提供する工程と；第一のマスクを
基板ウェーハの第一の表面に選択的にアラインメント
し、第二のマスクを基板ウェーハの第一の表面に選択的
にアラインメントし、第三のマスクを基板ウェーハの第
二の表面に選択的にアラインメントする工程と；フォト
レジスト材料の第一の層でコートされた基板ウェーハの
第一の表面を、光源により露光して、第一のフォトレジ
ストマスクを形成し、フォトレジスト材料の第二の層で
コートされた基板ウェーハの第一の表面を、光源により
露光して、第二のフォトレジストマスクを形成し、フォ
トレジスト材料の第三の層でコートされた基板ウェーハ
の第二の表面を、光源により露光して、第三のフォトレ
ジストマスクを形成する工程と；基板ウェーハの第一の
表面と第二の対立する表面を現像する工程と；基板ウェ
ーハの第一の対立する表面と第二の表面をエッチングす
る工程と；第一のフォトレジストマスクを除去してか
ら、基板ウェーハの第一の表面を洗浄し、第二のフォト
レジストマスクを除去してから、基板ウェーハの第一の
表面を洗浄し、第三のフォトレジストマスクを除去して
から、基板ウェーハの第二の表面を洗浄する工程と；最
後に基板ウェーハ全体をメタライズする工程とを含む。
【００１１】
【実施例】簡潔に述べると、本発明は、ＩＩＩ−Ｖ半導
体モノリシック光学アラインメント装置と、光学装置同
士の間で光エネルギーを結合するためのその製造方法と
に関する。モノリシック組立体であるアラインメント装
置は、光ファイバ、導波路またはモジュレータを正確に
アラインメントでき、反射表面とマイクロ光学レンズと
を使用して光学装置への及び光学装置からの光エネルギ
ーを方向変換し、集束できる。アラインメント装置の構
成は、ＩＩＩ−Ｖ半導体の異方性エッチ特性を活用する
ことにより実現される。一つの方向でのエッチングは、
精密なファイバ位置決めのための自然のチャネルを作り
出し、直交する別の方向でのエッチングは、光エネルギ
ーを方向変換するためにファイバチャネルの一端に反射
表面を作り出し、最後にマイクロ光学レンズを、光エネ
ルギーを集束するために非選択的にエッチングする。
体モノリシック光学アラインメント装置と、光学装置同
士の間で光エネルギーを結合するためのその製造方法と
に関する。モノリシック組立体であるアラインメント装
置は、光ファイバ、導波路またはモジュレータを正確に
アラインメントでき、反射表面とマイクロ光学レンズと
を使用して光学装置への及び光学装置からの光エネルギ
ーを方向変換し、集束できる。アラインメント装置の構
成は、ＩＩＩ−Ｖ半導体の異方性エッチ特性を活用する
ことにより実現される。一つの方向でのエッチングは、
精密なファイバ位置決めのための自然のチャネルを作り
出し、直交する別の方向でのエッチングは、光エネルギ
ーを方向変換するためにファイバチャネルの一端に反射
表面を作り出し、最後にマイクロ光学レンズを、光エネ
ルギーを集束するために非選択的にエッチングする。
【００１２】マイクロ光学装置のためのモノリシックで
コンパクトかつ簡易な光学結合系を形成するための能力
は、幾つかの利点を有する。第一に、アラインメント装
置は装置と同じ半導体材料で作ることができるため、マ
イクロベンチとマイクロ光学装置との間には、より良好
な熱膨張の整合がある。最良の熱膨張の整合があること
は、熱膨張係数の相違が温度変化の最中に光学的なミス
アラインメントを引き起こし得る場合、安定性にとって
は重要である。さらに効果的な結合を、ファイバ、反射
表面、レンズ及び装置の間に実現でき、その際、多くの
構成要素と複雑な組立方法とを必要とする複雑な結合と
アラインメント機構とを使用することがない。他の利点
としては、一つの組立体を使用した光エネルギーの方向
変換及び集束と、レンズ構成用の高屈折率（high inde
x）ＩＩＩ−Ｖ半導体の使用によるより低い損失、より
低い球面収差と、コンパクトな構成及び低減されたパッ
ケージプロフィルと、反射体の光学装置への非常に正確
なアラインメントと、受動（passive）アラインメント
による、反射体のマイクロ光学装置へのアラインメント
に必要な時間の低減と、多数の反射体を一つの構造に集
積する拡張可能性と、光エレクトロニクス系のより効果
的な実装を提供することが挙げられる。最後に、非常に
精密な製造が、標準的なフォトリソグラフィ法を使用す
ることで可能であり、そして、ウェーハレベルの製造
は、大量生産と高い再現性とをもたらすことができる。
コンパクトかつ簡易な光学結合系を形成するための能力
は、幾つかの利点を有する。第一に、アラインメント装
置は装置と同じ半導体材料で作ることができるため、マ
イクロベンチとマイクロ光学装置との間には、より良好
な熱膨張の整合がある。最良の熱膨張の整合があること
は、熱膨張係数の相違が温度変化の最中に光学的なミス
アラインメントを引き起こし得る場合、安定性にとって
は重要である。さらに効果的な結合を、ファイバ、反射
表面、レンズ及び装置の間に実現でき、その際、多くの
構成要素と複雑な組立方法とを必要とする複雑な結合と
アラインメント機構とを使用することがない。他の利点
としては、一つの組立体を使用した光エネルギーの方向
変換及び集束と、レンズ構成用の高屈折率（high inde
x）ＩＩＩ−Ｖ半導体の使用によるより低い損失、より
低い球面収差と、コンパクトな構成及び低減されたパッ
ケージプロフィルと、反射体の光学装置への非常に正確
なアラインメントと、受動（passive）アラインメント
による、反射体のマイクロ光学装置へのアラインメント
に必要な時間の低減と、多数の反射体を一つの構造に集
積する拡張可能性と、光エレクトロニクス系のより効果
的な実装を提供することが挙げられる。最後に、非常に
精密な製造が、標準的なフォトリソグラフィ法を使用す
ることで可能であり、そして、ウェーハレベルの製造
は、大量生産と高い再現性とをもたらすことができる。
【００１３】前述したように、本発明は、光学装置同士
の間の光エネルギーの結合の改良に関する。現在の光学
系が使用している様々な結合機構は、非常に複雑なかつ
信頼性のないものになり得る。光ファイバ、導波路また
はモジュレータ及びマイクロ光学装置の間の、より複雑
でなく、より効果的な結合を作るために、反射鏡と、マ
イクロ光学レンズと、ファイバ溝と、を同一の半導体材
料からモノリシックに形成することで、光学アラインメ
ント装置を形成できる。
の間の光エネルギーの結合の改良に関する。現在の光学
系が使用している様々な結合機構は、非常に複雑なかつ
信頼性のないものになり得る。光ファイバ、導波路また
はモジュレータ及びマイクロ光学装置の間の、より複雑
でなく、より効果的な結合を作るために、反射鏡と、マ
イクロ光学レンズと、ファイバ溝と、を同一の半導体材
料からモノリシックに形成することで、光学アラインメ
ント装置を形成できる。
【００１４】本発明の原則を、多くのタイプの反射鏡、
レンズ、及びマイクロ光学装置、例えば平面鏡、放物面
鏡、非球面レンズ、半球面レンズ、半円柱レンズ、ガウ
ス円柱レンズ、屈折レンズ、バイナリレンズ、フレネル
レンズ、回折レンズ、導波路装置、ダイオードレーザー
装置、ファイバオプティカル装置、フォトダイオード装
置、及び光集積回路に適用可能なことは、当業者には理
解できるはずである。本発明の原則を、多くのタイプの
ＩＩＩ−Ｖ半導体、例えばリン化インジウム（Ｉｎ
Ｐ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、ヒ化インジウム（Ｉ
ｎＡｓ）、及びリン化ガリウム（ＧａＰ）にも適用可能
である。
レンズ、及びマイクロ光学装置、例えば平面鏡、放物面
鏡、非球面レンズ、半球面レンズ、半円柱レンズ、ガウ
ス円柱レンズ、屈折レンズ、バイナリレンズ、フレネル
レンズ、回折レンズ、導波路装置、ダイオードレーザー
装置、ファイバオプティカル装置、フォトダイオード装
置、及び光集積回路に適用可能なことは、当業者には理
解できるはずである。本発明の原則を、多くのタイプの
ＩＩＩ−Ｖ半導体、例えばリン化インジウム（Ｉｎ
Ｐ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、ヒ化インジウム（Ｉ
ｎＡｓ）、及びリン化ガリウム（ＧａＰ）にも適用可能
である。
【００１５】本発明は、光学アラインメント装置に関
し、特に、図３に示す通りの、リン化インジウム（Ｉｎ
Ｐ）等のＩＩＩ−Ｖ半導体基板３６、ファイバ溝３８、
レンズ３９、及び反射鏡４０を含む光学アラインメント
装置に関する。本発明の重要な態様は、アラインメント
装置のモノリシックな集積である。ファイバ溝３８は、
精密な光ファイバ位置決めのための自然のチャネルとな
り、そしてそこで、光エネルギー４２は光ファイバ４４
から放射され、反射鏡４０で方向変換され、レンズ３９
で集束されて光学検出器装置４６で集められる。本発明
の原則はまた、導波路から光学装置への光エネルギーの
結合に適用可能なことは、理解できるはずである。本反
射鏡は、放射体または導波路からの光エネルギーの発散
する出力を方向変換しかつ集束するために使用できる
か、または、導波路または検出器の入力に至る光エネル
ギーを集めるために使用できることは、さらに理解でき
るはずである。
し、特に、図３に示す通りの、リン化インジウム（Ｉｎ
Ｐ）等のＩＩＩ−Ｖ半導体基板３６、ファイバ溝３８、
レンズ３９、及び反射鏡４０を含む光学アラインメント
装置に関する。本発明の重要な態様は、アラインメント
装置のモノリシックな集積である。ファイバ溝３８は、
精密な光ファイバ位置決めのための自然のチャネルとな
り、そしてそこで、光エネルギー４２は光ファイバ４４
から放射され、反射鏡４０で方向変換され、レンズ３９
で集束されて光学検出器装置４６で集められる。本発明
の原則はまた、導波路から光学装置への光エネルギーの
結合に適用可能なことは、理解できるはずである。本反
射鏡は、放射体または導波路からの光エネルギーの発散
する出力を方向変換しかつ集束するために使用できる
か、または、導波路または検出器の入力に至る光エネル
ギーを集めるために使用できることは、さらに理解でき
るはずである。
【００１６】解説のために、本モノリシック光学アライ
ンメント装置を製造するための方法をさらに、図４、図
５〜１８、及び図１９〜図２４において、基板ウェーハ
４８、溝８２、レンズ１１６、及び反射鏡６６を用いて
説明しかつ図示する。
ンメント装置を製造するための方法をさらに、図４、図
５〜１８、及び図１９〜図２４において、基板ウェーハ
４８、溝８２、レンズ１１６、及び反射鏡６６を用いて
説明しかつ図示する。
【００１７】具体的にまた図面と関連させて、アライン
メント装置製造の第一の工程は、図４と図５〜１８に示
す通り、標準的なフォトリソグラフィ法によって半導体
材料から溝と反射鏡とを形成することに関する。アライ
ンメント装置の構成は、ＩＩＩ−Ｖ半導体の異方性エッ
チ特性を活用することで実現される。ＩＩＩ−Ｖ半導体
材料の独特の結晶面特性により、図４に示す通り、基板
の一つの（１１１）結晶面４７中で反射表面を優先的に
エッチすることと、基板ウェーハの（００１）結晶面３
４に沿ってレンズをエッチすることと、基板ウェーハの
（１００）結晶面３５に沿って交差する溝をエッチする
ことが可能になる。
メント装置製造の第一の工程は、図４と図５〜１８に示
す通り、標準的なフォトリソグラフィ法によって半導体
材料から溝と反射鏡とを形成することに関する。アライ
ンメント装置の構成は、ＩＩＩ−Ｖ半導体の異方性エッ
チ特性を活用することで実現される。ＩＩＩ−Ｖ半導体
材料の独特の結晶面特性により、図４に示す通り、基板
の一つの（１１１）結晶面４７中で反射表面を優先的に
エッチすることと、基板ウェーハの（００１）結晶面３
４に沿ってレンズをエッチすることと、基板ウェーハの
（１００）結晶面３５に沿って交差する溝をエッチする
ことが可能になる。
【００１８】アラインメント装置製造方法の第一の工程
は、図５と６に示す通り、リン化インジウム（ＩｎＰ）
基板ウェーハ４８の第一の表面５４全体をラッピングし
てから、第一の表面５４全体をポリシングして厚さ約１
３５〜１７５ミクロンにすることを含む。ラッピングと
ポリシングの工程を実行して、基板ウェーハ４８に所望
の厚さを与え、その間基板ウェーハ４８はキャリア５０
上にワックス５２を使用して固定して実行する。
は、図５と６に示す通り、リン化インジウム（ＩｎＰ）
基板ウェーハ４８の第一の表面５４全体をラッピングし
てから、第一の表面５４全体をポリシングして厚さ約１
３５〜１７５ミクロンにすることを含む。ラッピングと
ポリシングの工程を実行して、基板ウェーハ４８に所望
の厚さを与え、その間基板ウェーハ４８はキャリア５０
上にワックス５２を使用して固定して実行する。
【００１９】ラッピングとポリシングの工程に続くの
は、反射鏡製造工程である。反射鏡製造方法の第一の工
程は、図７に示す通り、フォトレジスト材料５６の層
で、リン化インジウム（ＩｎＰ）基板ウェーハ４８の第
一の表面５４全体を覆ってコートすることである。好ま
しいフォトレジスト材料５６は、キシレンとヘキサメチ
ルジシロザン（hexametyldisilozane）（ＨＤＭＳ）と
の中の２−エトキシエチルアセテート（2-ethoxpyethyl
acetate）（６０％）とｎ−酢酸ブチル（５％）であ
り、これは様々なエッチ技術と共に使用するのに適して
いるため好ましい。リン化インジウム基板ウェーハ４８
を、そのエッチング特性と、収差がほとんどなく高レン
ズ屈折率を形成する能力があるという理由から選択す
る。他の材料を、基板ウェーハ４８用及びフォトレジス
トコーティング５６用に使用できることに留意するのは
重要である。例えば、基板ウェーハ４８は、任意のＩＩ
Ｉ−Ｖ半導体材料とすることができ、ヒ化ガリウム（Ｇ
ａＡｓ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、及びリン化ガ
リウム（ＧａＰ）を挙げることができる。フォトレジス
トコーティング材料５６としては、キシレン溶媒中の２
−エトキシエチルアセテート＋ｎ−酢酸ブチル、キシレ
ン中の２−エトキシエチルアセテート＋ｎ−酢酸ブチル
と二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、キシレン中の２−エトキ
シエチルアセテート＋ｎ−酢酸ブチルと窒化ケイ素（Ｓ
ｉ3Ｎ4）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）と複合（complex）
窒化ケイ素（ＳｉxＮy）、または酸化アルミニウム（Ａ
ｌ2Ｏ3）を挙げることができる。
は、反射鏡製造工程である。反射鏡製造方法の第一の工
程は、図７に示す通り、フォトレジスト材料５６の層
で、リン化インジウム（ＩｎＰ）基板ウェーハ４８の第
一の表面５４全体を覆ってコートすることである。好ま
しいフォトレジスト材料５６は、キシレンとヘキサメチ
ルジシロザン（hexametyldisilozane）（ＨＤＭＳ）と
の中の２−エトキシエチルアセテート（2-ethoxpyethyl
acetate）（６０％）とｎ−酢酸ブチル（５％）であ
り、これは様々なエッチ技術と共に使用するのに適して
いるため好ましい。リン化インジウム基板ウェーハ４８
を、そのエッチング特性と、収差がほとんどなく高レン
ズ屈折率を形成する能力があるという理由から選択す
る。他の材料を、基板ウェーハ４８用及びフォトレジス
トコーティング５６用に使用できることに留意するのは
重要である。例えば、基板ウェーハ４８は、任意のＩＩ
Ｉ−Ｖ半導体材料とすることができ、ヒ化ガリウム（Ｇ
ａＡｓ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、及びリン化ガ
リウム（ＧａＰ）を挙げることができる。フォトレジス
トコーティング材料５６としては、キシレン溶媒中の２
−エトキシエチルアセテート＋ｎ−酢酸ブチル、キシレ
ン中の２−エトキシエチルアセテート＋ｎ−酢酸ブチル
と二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、キシレン中の２−エトキ
シエチルアセテート＋ｎ−酢酸ブチルと窒化ケイ素（Ｓ
ｉ3Ｎ4）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）と複合（complex）
窒化ケイ素（ＳｉxＮy）、または酸化アルミニウム（Ａ
ｌ2Ｏ3）を挙げることができる。
【００２０】フォトレジスト材料５６の層を基板ウェー
ハ４８の第一の表面５４を覆ってコーティングした後、
基板ウェーハ４８を約１００℃〜１５０℃の温度で約４
５分間ソフトベークし、フォトレジスト材料５６から溶
媒を除去する。
ハ４８の第一の表面５４を覆ってコーティングした後、
基板ウェーハ４８を約１００℃〜１５０℃の温度で約４
５分間ソフトベークし、フォトレジスト材料５６から溶
媒を除去する。
【００２１】次に図８に示す通り、マスク５８を使用し
て、反射鏡パターン６０をマスク５８から基板ウェーハ
４８に転写する。マスク５８を（１１１）結晶面に沿っ
て基板ウェーハ４８にアラインメントし、フォトレジス
ト材料５６の層を紫外ＵＶ光源６２によりマスク５８を
通して露光し、反射鏡パターン６０を基板ウェーハ４８
に転写する。次に図９に示す通り、図８のフォトレジス
ト材料５６の層を現像して、基板ウェーハ４８の第一の
表面５４上にフォトレジストマスク６４を形成してか
ら、フォトレジストマスク６４を約１５０℃で約１時間
再ベークする。フォトレジスト材料の現像は、フォトリ
ソグラフィ処理の標準的な工程である。
て、反射鏡パターン６０をマスク５８から基板ウェーハ
４８に転写する。マスク５８を（１１１）結晶面に沿っ
て基板ウェーハ４８にアラインメントし、フォトレジス
ト材料５６の層を紫外ＵＶ光源６２によりマスク５８を
通して露光し、反射鏡パターン６０を基板ウェーハ４８
に転写する。次に図９に示す通り、図８のフォトレジス
ト材料５６の層を現像して、基板ウェーハ４８の第一の
表面５４上にフォトレジストマスク６４を形成してか
ら、フォトレジストマスク６４を約１５０℃で約１時間
再ベークする。フォトレジスト材料の現像は、フォトリ
ソグラフィ処理の標準的な工程である。
【００２２】前述したフォトリソグラフィ工程に続い
て、基板ウェーハ４８を、フォトレジストマスク６４で
保護されていない領域で優先的にエッチし、図１０及び
１１に示す通り、平面反射鏡６６を形成する。この優先
的なエッチ工程を、湿式化学エッチ法により行うが、こ
の方法では基板４８を、図４に示す（１１１）結晶面４
７に沿って直交方向にエッチする。好適な実施例に示す
ように、ＩＩＩ−Ｖ半導体材料の独特の結晶面特性によ
り、平面でかつ傾斜付きの（flat angled）反射表面を
３６と５３度の間で優先的にエッチすることが可能にな
る。好適な実施例のために、図１０に示す基板ウェーハ
４８の表面５４を、脱イオン水：重クロム酸カリウム：
酢酸：臭化水素酸（Ｈ2Ｏ：Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7：Ｈ3ＣＣＯＯ
Ｈ：ＨＢｒ）、４５０ml：６６g：１００ml：３００ml
の溶液中で温度０℃未満で湿式化学エッチする。代わり
の湿式化学エッチ溶液としては、臭素：メタノール（Ｂ
ｒ2：Ｈ3ＣＯＨ）、臭素：イソプロパノール（Ｂｒ2：
Ｈ5Ｃ2ＯＨ）、脱イオン水：臭化水素酸：酢酸（Ｈ
2Ｏ：ＨＢｒ：Ｈ3ＣＣＯＯＨ）、脱イオン水：重クロム
酸カリウム：硫酸：塩酸（Ｈ2Ｏ：Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7：Ｈ2Ｓ
Ｏ4：ＨＣｌ）、リン酸：塩酸（Ｈ3ＰＯ4：ＨＣｌ）、
リン酸：塩酸：脱イオン水（Ｈ3ＰＯ4：ＨＣｌ：Ｈ
2Ｏ）、リン酸：塩酸：過酸化水素（Ｈ3ＰＯ4：ＨＣ
ｌ：Ｈ2Ｏ2）、照射下の塩化鉄：塩酸（ＦｅＣｌ3：Ｈ
Ｃｌ）、過ヨウ素酸カリウム：塩酸（ＫＩＯ3：ＨＣ
ｌ）、塩酸：酢酸：過酸化水素（ＨＣｌ：酢酸：Ｈ
2Ｏ2）、塩酸：過酸化水素：脱イオン水（ＨＣｌ：Ｈ2
Ｏ2：Ｈ2Ｏ）、硫酸：過酸化水素：脱イオン水（Ｈ2Ｓ
Ｏ 4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ）、クエン酸：過酸化水素：脱イオ
ン水（クエン酸：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ）、臭素：メタノール
（Ｂｒ2：ＣＨ3ＯＨ）、硝酸：フッ酸：脱イオン水（Ｈ
ＮＯ3：ＨＦ：Ｈ2Ｏ）、または過酸化水素：水酸化アン
モニウム（amoniumhydroxide）：脱イオン水（Ｈ2Ｏ2：
ＮＨ4ＯＨ：Ｈ2Ｏ）を挙げることができる。
て、基板ウェーハ４８を、フォトレジストマスク６４で
保護されていない領域で優先的にエッチし、図１０及び
１１に示す通り、平面反射鏡６６を形成する。この優先
的なエッチ工程を、湿式化学エッチ法により行うが、こ
の方法では基板４８を、図４に示す（１１１）結晶面４
７に沿って直交方向にエッチする。好適な実施例に示す
ように、ＩＩＩ−Ｖ半導体材料の独特の結晶面特性によ
り、平面でかつ傾斜付きの（flat angled）反射表面を
３６と５３度の間で優先的にエッチすることが可能にな
る。好適な実施例のために、図１０に示す基板ウェーハ
４８の表面５４を、脱イオン水：重クロム酸カリウム：
酢酸：臭化水素酸（Ｈ2Ｏ：Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7：Ｈ3ＣＣＯＯ
Ｈ：ＨＢｒ）、４５０ml：６６g：１００ml：３００ml
の溶液中で温度０℃未満で湿式化学エッチする。代わり
の湿式化学エッチ溶液としては、臭素：メタノール（Ｂ
ｒ2：Ｈ3ＣＯＨ）、臭素：イソプロパノール（Ｂｒ2：
Ｈ5Ｃ2ＯＨ）、脱イオン水：臭化水素酸：酢酸（Ｈ
2Ｏ：ＨＢｒ：Ｈ3ＣＣＯＯＨ）、脱イオン水：重クロム
酸カリウム：硫酸：塩酸（Ｈ2Ｏ：Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7：Ｈ2Ｓ
Ｏ4：ＨＣｌ）、リン酸：塩酸（Ｈ3ＰＯ4：ＨＣｌ）、
リン酸：塩酸：脱イオン水（Ｈ3ＰＯ4：ＨＣｌ：Ｈ
2Ｏ）、リン酸：塩酸：過酸化水素（Ｈ3ＰＯ4：ＨＣ
ｌ：Ｈ2Ｏ2）、照射下の塩化鉄：塩酸（ＦｅＣｌ3：Ｈ
Ｃｌ）、過ヨウ素酸カリウム：塩酸（ＫＩＯ3：ＨＣ
ｌ）、塩酸：酢酸：過酸化水素（ＨＣｌ：酢酸：Ｈ
2Ｏ2）、塩酸：過酸化水素：脱イオン水（ＨＣｌ：Ｈ2
Ｏ2：Ｈ2Ｏ）、硫酸：過酸化水素：脱イオン水（Ｈ2Ｓ
Ｏ 4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ）、クエン酸：過酸化水素：脱イオ
ン水（クエン酸：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ）、臭素：メタノール
（Ｂｒ2：ＣＨ3ＯＨ）、硝酸：フッ酸：脱イオン水（Ｈ
ＮＯ3：ＨＦ：Ｈ2Ｏ）、または過酸化水素：水酸化アン
モニウム（amoniumhydroxide）：脱イオン水（Ｈ2Ｏ2：
ＮＨ4ＯＨ：Ｈ2Ｏ）を挙げることができる。
【００２３】基板ウェーハ４８の表面５４をエッチして
平面反射鏡６６を形成した後、図１２に示す通り、フォ
トレジストマスク６４を基板ウェーハ４８の表面５４か
ら除去する。表面５４をアセトンを使用して洗浄する。
次に、アセトンを基板ウェーハ４８の表面５４からイソ
プロパノールを用いて除去してから、イソプロパノール
を脱イオン水を使用して除去する。最後に、酸化物類を
表面５４から水酸化カリウム（ＫＯＨ）を使用して除去
し、エッチ残渣を硫酸：過酸化水素：脱イオン水（Ｈ2
ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ）の溶液を使用して表面５４から
除去する。
平面反射鏡６６を形成した後、図１２に示す通り、フォ
トレジストマスク６４を基板ウェーハ４８の表面５４か
ら除去する。表面５４をアセトンを使用して洗浄する。
次に、アセトンを基板ウェーハ４８の表面５４からイソ
プロパノールを用いて除去してから、イソプロパノール
を脱イオン水を使用して除去する。最後に、酸化物類を
表面５４から水酸化カリウム（ＫＯＨ）を使用して除去
し、エッチ残渣を硫酸：過酸化水素：脱イオン水（Ｈ2
ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ）の溶液を使用して表面５４から
除去する。
【００２４】前述したように、反射表面と溝とのモノリ
シックな集積は重要である。モノリシックな集積によ
り、光学装置同士の間のより高信頼度でかつより複雑で
ない光学アラインメントが可能になる。光学アラインメ
ント装置のさらなるモノリシックな集積のためには、反
射鏡が既に形成されている基板ウェーハの表面上に溝を
形成する。
シックな集積は重要である。モノリシックな集積によ
り、光学装置同士の間のより高信頼度でかつより複雑で
ない光学アラインメントが可能になる。光学アラインメ
ント装置のさらなるモノリシックな集積のためには、反
射鏡が既に形成されている基板ウェーハの表面上に溝を
形成する。
【００２５】溝の製造における第一の工程は、図１３に
示すフォトリソグラフィ工程である。第一の工程は、平
面反射鏡６６が既に形成されている基板ウェーハ４８の
表面５４上に、フォトレジスト材料７２の層をコートす
ることを含む。好ましいフォトレジスト材料７２は、キ
シレン中の２−エトキシエチルアセテート＋ｎ−酢酸ブ
チルである。次に、基板ウェーハ４８を約１００℃〜１
５０℃の温度で約４５分間ソフトベークし、フォトレジ
スト材料７２から溶媒を除去する。
示すフォトリソグラフィ工程である。第一の工程は、平
面反射鏡６６が既に形成されている基板ウェーハ４８の
表面５４上に、フォトレジスト材料７２の層をコートす
ることを含む。好ましいフォトレジスト材料７２は、キ
シレン中の２−エトキシエチルアセテート＋ｎ−酢酸ブ
チルである。次に、基板ウェーハ４８を約１００℃〜１
５０℃の温度で約４５分間ソフトベークし、フォトレジ
スト材料７２から溶媒を除去する。
【００２６】図１４にさらに示す通り、マスク７４を使
用して、溝パターン７６を基板ウェーハ４８に転写す
る。次に、マスク７４を（１００）結晶面に沿って基板
ウェーハ４８に選択的にアラインメントする。標準的な
フォトリソグラフィ工程を使用して、フォトレジスト材
料７２の層を、紫外光源７８によりマスク７４を通して
露光する。
用して、溝パターン７６を基板ウェーハ４８に転写す
る。次に、マスク７４を（１００）結晶面に沿って基板
ウェーハ４８に選択的にアラインメントする。標準的な
フォトリソグラフィ工程を使用して、フォトレジスト材
料７２の層を、紫外光源７８によりマスク７４を通して
露光する。
【００２７】図１５に示す通り、フォトレジスト材料７
２の層を現像して、基板ウェーハ４８の表面５４上にフ
ォトレジストマスク８０を作り出し、フォトレジストマ
スク８０を約１５０℃で約１時間再ベークする。図１６
と１７に示す通り、フォトレジストマスク８０を含む基
板ウェーハ４８の表面５４を、フォトレジストマスク８
０で保護されていない領域で湿式化学エッチし、溝８２
を形成する。溝８２を、図４に示すように基板ウェーハ
４８の（１００）結晶面３５に沿って直交の方向にエッ
チし、その際、溝８２の端部８４は平面反射鏡６６の平
面と交差するようにする。基板ウェーハ４８の異方性エ
ッチ特性のために、図１６に示す通り、溝８２は半円形
に形成される。溝８２が半円形であるために、マイクロ
ベンチ系の熱膨張の最中の安定性を増加させることが可
能になる。というのは、半円溝８２では、同等のｖ溝構
造よりも、円形光ファイバとのより大きい表面積での接
触が可能になるからである。
２の層を現像して、基板ウェーハ４８の表面５４上にフ
ォトレジストマスク８０を作り出し、フォトレジストマ
スク８０を約１５０℃で約１時間再ベークする。図１６
と１７に示す通り、フォトレジストマスク８０を含む基
板ウェーハ４８の表面５４を、フォトレジストマスク８
０で保護されていない領域で湿式化学エッチし、溝８２
を形成する。溝８２を、図４に示すように基板ウェーハ
４８の（１００）結晶面３５に沿って直交の方向にエッ
チし、その際、溝８２の端部８４は平面反射鏡６６の平
面と交差するようにする。基板ウェーハ４８の異方性エ
ッチ特性のために、図１６に示す通り、溝８２は半円形
に形成される。溝８２が半円形であるために、マイクロ
ベンチ系の熱膨張の最中の安定性を増加させることが可
能になる。というのは、半円溝８２では、同等のｖ溝構
造よりも、円形光ファイバとのより大きい表面積での接
触が可能になるからである。
【００２８】溝８２の形成に続いて、平面反射鏡の形成
において説明したものと同一の工程を使用して、フォト
レジストマスク８０を基板ウェーハ４８の表面５４から
除去し、基板ウェーハ４８の表面５４を洗浄する。
において説明したものと同一の工程を使用して、フォト
レジストマスク８０を基板ウェーハ４８の表面５４から
除去し、基板ウェーハ４８の表面５４を洗浄する。
【００２９】光学アラインメント装置のモノリシックな
集積を完成するために、マイクロ光学レンズを、基板ウ
ェーハ４８上に形成し、これは溝８２と平面反射鏡６６
とが既に形成してある表面５４と対立する。具体的にま
た図面と関連させて、マイクロ光学レンズ製造の第一の
工程は、図１９〜２４に示す通り、フォトリソグラフィ
法によってマイクロ光学レンズを形成することに関す
る。レンズ製造方法の第一の工程は、図１９に示す通
り、フォトレジスト材料１０２の層で、基板ウェーハ４
８の表面７０全体を覆ってコートすることである。好ま
しいフォトレジスト材料１０２は、キシレンとヘキサメ
チルジシロザン（ＨＤＭＳ）との中の２−エトキシエチ
ルアセテート（６０％）とｎ−酢酸ブチル（５％）であ
る。リン化インジウム基板ウェーハ４８を、そのエッチ
ング特性と、低収差で高屈折率レンズを形成する能力が
あるという理由から選択する。前のフォトリソグラフィ
工程において言及したように、フォトレジストコーティ
ング材料１０２としては、キシレン溶媒中の２−エトキ
シエチルアセテート＋ｎ−酢酸ブチル、キシレン中の２
−エトキシエチルアセテート＋ｎ−酢酸ブチルと予めコ
ート済みの二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、キシレン中の２
−エトキシエチルアセテート＋ｎ−酢酸ブチルと予めコ
ート済みの窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、二酸化ケイ素（Ｓ
ｉＯ2）と複合窒化ケイ素（ＳｉxＮy）、または予めコ
ート済みの酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を挙げること
ができる。
集積を完成するために、マイクロ光学レンズを、基板ウ
ェーハ４８上に形成し、これは溝８２と平面反射鏡６６
とが既に形成してある表面５４と対立する。具体的にま
た図面と関連させて、マイクロ光学レンズ製造の第一の
工程は、図１９〜２４に示す通り、フォトリソグラフィ
法によってマイクロ光学レンズを形成することに関す
る。レンズ製造方法の第一の工程は、図１９に示す通
り、フォトレジスト材料１０２の層で、基板ウェーハ４
８の表面７０全体を覆ってコートすることである。好ま
しいフォトレジスト材料１０２は、キシレンとヘキサメ
チルジシロザン（ＨＤＭＳ）との中の２−エトキシエチ
ルアセテート（６０％）とｎ−酢酸ブチル（５％）であ
る。リン化インジウム基板ウェーハ４８を、そのエッチ
ング特性と、低収差で高屈折率レンズを形成する能力が
あるという理由から選択する。前のフォトリソグラフィ
工程において言及したように、フォトレジストコーティ
ング材料１０２としては、キシレン溶媒中の２−エトキ
シエチルアセテート＋ｎ−酢酸ブチル、キシレン中の２
−エトキシエチルアセテート＋ｎ−酢酸ブチルと予めコ
ート済みの二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、キシレン中の２
−エトキシエチルアセテート＋ｎ−酢酸ブチルと予めコ
ート済みの窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、二酸化ケイ素（Ｓ
ｉＯ2）と複合窒化ケイ素（ＳｉxＮy）、または予めコ
ート済みの酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を挙げること
ができる。
【００３０】フォトレジスト材料１０２の層を基板ウェ
ーハ４８の表面７０を覆ってコーティングした後、基板
ウェーハ４８を約１００℃〜１５０℃の温度で約４５分
間ソフトベークし、フォトレジスト材料１０２から溶媒
を除去する。
ーハ４８の表面７０を覆ってコーティングした後、基板
ウェーハ４８を約１００℃〜１５０℃の温度で約４５分
間ソフトベークし、フォトレジスト材料１０２から溶媒
を除去する。
【００３１】次に図２０に示す通り、マスク１０６を使
用して、レンズパターン１０４をマスク１０６から基板
ウェーハ４８に転写する。レンズパターンを、個々の光
学用途に必要なレンズのタイプに基づいて選択する。好
適な実施例のためには、半球面レンズを選択する。半導
体基板ウェーハ上に形成するレンズのタイプは、マスク
パターンにより決まり、非球面、半円柱、ガウス円柱、
バイナリ、フレネル、屈折、または回折とすることがで
きる。
用して、レンズパターン１０４をマスク１０６から基板
ウェーハ４８に転写する。レンズパターンを、個々の光
学用途に必要なレンズのタイプに基づいて選択する。好
適な実施例のためには、半球面レンズを選択する。半導
体基板ウェーハ上に形成するレンズのタイプは、マスク
パターンにより決まり、非球面、半円柱、ガウス円柱、
バイナリ、フレネル、屈折、または回折とすることがで
きる。
【００３２】図２０に示す通り、マスク１０６を基板ウ
ェーハ４８にアラインメントし、その際、その後のエッ
チング工程により形成されるレンズと反射鏡６６とが光
学的にアラインメントされるようにする。マスク１０６
を、基板ウェーハ４８の（１１０）結晶面３３（図４を
参照されたい）に沿って、赤外線カメラを使用してアラ
インメントする。次に、フォトレジスト材料１０２の層
を紫外ＵＶ光源１０８によりマスク１０６を通して露光
し、レンズパターン１０４を基板ウェーハ４８に転写す
る。図２１に示す通り、図１９のフォトレジスト材料１
０２の層を現像して、基板ウェーハ４８の表面７０上に
フォトレジストマスク１１０を形成してから、フォトレ
ジストマスク１１０を約１５０℃で約１時間再ベークす
る。フォトレジスト材料の現像は、フォトリソグラフィ
処理の標準的な工程である。
ェーハ４８にアラインメントし、その際、その後のエッ
チング工程により形成されるレンズと反射鏡６６とが光
学的にアラインメントされるようにする。マスク１０６
を、基板ウェーハ４８の（１１０）結晶面３３（図４を
参照されたい）に沿って、赤外線カメラを使用してアラ
インメントする。次に、フォトレジスト材料１０２の層
を紫外ＵＶ光源１０８によりマスク１０６を通して露光
し、レンズパターン１０４を基板ウェーハ４８に転写す
る。図２１に示す通り、図１９のフォトレジスト材料１
０２の層を現像して、基板ウェーハ４８の表面７０上に
フォトレジストマスク１１０を形成してから、フォトレ
ジストマスク１１０を約１５０℃で約１時間再ベークす
る。フォトレジスト材料の現像は、フォトリソグラフィ
処理の標準的な工程である。
【００３３】前述のフォトリソグラフィ工程に続いて、
基板ウェーハ４８を図２２に示す通り、フォトレジスト
マスク１１０を囲繞する領域で非選択的にエッチする。
酸化物または窒化物フォトレジストを用いて予めコート
されている基板ウェーハの場合、その酸化物または窒化
物を、非選択的エッチングを実行する前に除去しなけれ
ばならない。非選択的エッチング工程を、レンズ形成を
始めるために行い、基板ウェーハ４８の（００１）結晶
面３４（図４を参照されたい）に沿って湿式化学エッチ
により成し遂げることができる。好適な実施例のために
は、図２２に示す基板ウェーハ４８の表面７０を、脱イ
オン水：重クロム酸カリウム：酢酸：臭化水素酸（Ｈ2
Ｏ：Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7：Ｈ3ＣＣＯＯＨ：ＨＢｒ）、４５０m
l：６６g：１００ml：３００mlの溶液中で温度４０℃〜
６０℃で湿式化学エッチする。使用する基板材料によっ
て、代わりの湿式化学エッチ溶液としては、臭素：メタ
ノール（Ｂｒ2：Ｈ3ＣＯＨ）、臭素：イソプロパノール
（Ｂｒ2：Ｈ5Ｃ2ＯＨ）、脱イオン水：臭化水素酸：酢
酸（Ｈ2Ｏ：ＨＢｒ：Ｈ3ＣＣＯＯＨ）、脱イオン水：重
クロム酸カリウム：硫酸：塩酸（Ｈ2Ｏ：Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7：
Ｈ2ＳＯ4：ＨＣｌ）、リン酸：塩酸（Ｈ3ＰＯ4：ＨＣ
ｌ）、リン酸：塩酸：脱イオン水（Ｈ3ＰＯ4：ＨＣｌ：
Ｈ2Ｏ）、リン酸：塩酸：過酸化水素（Ｈ3ＰＯ4：ＨＣ
ｌ：Ｈ2Ｏ2）、照射下の塩化鉄：塩酸（ＦｅＣｌ3：Ｈ
Ｃｌ）、過ヨウ素酸カリウム：塩酸（ＫＩＯ3：ＨＣ
ｌ）、塩酸：酢酸：過酸化水素（ＨＣｌ：酢酸：Ｈ
2Ｏ2）、塩酸：過酸化水素：脱イオン水（ＨＣｌ：Ｈ2
Ｏ2：Ｈ2Ｏ）、硫酸：過酸化水素：脱イオン水（Ｈ2Ｓ
Ｏ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ）、クエン酸：過酸化水素：脱イオ
ン水（クエン酸：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ）、臭素：メタノール
（Ｂｒ2：ＣＨ3ＯＨ）、硝酸：フッ酸：脱イオン水（Ｈ
ＮＯ3：ＨＦ：Ｈ2Ｏ）、または過酸化水素：水酸化アン
モニウム：脱イオン水（Ｈ2Ｏ2：ＮＨ4ＯＨ：Ｈ2Ｏ）を
挙げることができる。
基板ウェーハ４８を図２２に示す通り、フォトレジスト
マスク１１０を囲繞する領域で非選択的にエッチする。
酸化物または窒化物フォトレジストを用いて予めコート
されている基板ウェーハの場合、その酸化物または窒化
物を、非選択的エッチングを実行する前に除去しなけれ
ばならない。非選択的エッチング工程を、レンズ形成を
始めるために行い、基板ウェーハ４８の（００１）結晶
面３４（図４を参照されたい）に沿って湿式化学エッチ
により成し遂げることができる。好適な実施例のために
は、図２２に示す基板ウェーハ４８の表面７０を、脱イ
オン水：重クロム酸カリウム：酢酸：臭化水素酸（Ｈ2
Ｏ：Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7：Ｈ3ＣＣＯＯＨ：ＨＢｒ）、４５０m
l：６６g：１００ml：３００mlの溶液中で温度４０℃〜
６０℃で湿式化学エッチする。使用する基板材料によっ
て、代わりの湿式化学エッチ溶液としては、臭素：メタ
ノール（Ｂｒ2：Ｈ3ＣＯＨ）、臭素：イソプロパノール
（Ｂｒ2：Ｈ5Ｃ2ＯＨ）、脱イオン水：臭化水素酸：酢
酸（Ｈ2Ｏ：ＨＢｒ：Ｈ3ＣＣＯＯＨ）、脱イオン水：重
クロム酸カリウム：硫酸：塩酸（Ｈ2Ｏ：Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7：
Ｈ2ＳＯ4：ＨＣｌ）、リン酸：塩酸（Ｈ3ＰＯ4：ＨＣ
ｌ）、リン酸：塩酸：脱イオン水（Ｈ3ＰＯ4：ＨＣｌ：
Ｈ2Ｏ）、リン酸：塩酸：過酸化水素（Ｈ3ＰＯ4：ＨＣ
ｌ：Ｈ2Ｏ2）、照射下の塩化鉄：塩酸（ＦｅＣｌ3：Ｈ
Ｃｌ）、過ヨウ素酸カリウム：塩酸（ＫＩＯ3：ＨＣ
ｌ）、塩酸：酢酸：過酸化水素（ＨＣｌ：酢酸：Ｈ
2Ｏ2）、塩酸：過酸化水素：脱イオン水（ＨＣｌ：Ｈ2
Ｏ2：Ｈ2Ｏ）、硫酸：過酸化水素：脱イオン水（Ｈ2Ｓ
Ｏ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ）、クエン酸：過酸化水素：脱イオ
ン水（クエン酸：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ）、臭素：メタノール
（Ｂｒ2：ＣＨ3ＯＨ）、硝酸：フッ酸：脱イオン水（Ｈ
ＮＯ3：ＨＦ：Ｈ2Ｏ）、または過酸化水素：水酸化アン
モニウム：脱イオン水（Ｈ2Ｏ2：ＮＨ4ＯＨ：Ｈ2Ｏ）を
挙げることができる。
【００３４】フォトレジストマスク１１０を囲繞する領
域内で基板ウェーハ４８の表面７０をエッチングした
後、図２３に示す通り、フォトレジストマスク１１０を
基板ウェーハ４８の表面７０から除去する。基板ウェー
ハ４８の表面７０を、アセトンを使用して洗浄する。次
に、アセトンを基板ウェーハ４８の表面７０からイソプ
ロパノールを用いて除去してから、イソプロパノールを
脱イオン水を使用して除去する。フォトレジストを、フ
ォトレジスト剥離剤、水酸化カリウム、または他の同等
のアルカリ性化学薬品を使用して除去することもでき、
続いて脱イオン水で濯ぐ。最後に、酸化物類を表面７０
から水酸化カリウム（ＫＯＨ）を使用して除去し、エッ
チ残渣を硫酸：過酸化水素：脱イオン水（Ｈ2ＳＯ4：Ｈ
2Ｏ2：Ｈ2Ｏ）の溶液を使用して表面７０から除去す
る。
域内で基板ウェーハ４８の表面７０をエッチングした
後、図２３に示す通り、フォトレジストマスク１１０を
基板ウェーハ４８の表面７０から除去する。基板ウェー
ハ４８の表面７０を、アセトンを使用して洗浄する。次
に、アセトンを基板ウェーハ４８の表面７０からイソプ
ロパノールを用いて除去してから、イソプロパノールを
脱イオン水を使用して除去する。フォトレジストを、フ
ォトレジスト剥離剤、水酸化カリウム、または他の同等
のアルカリ性化学薬品を使用して除去することもでき、
続いて脱イオン水で濯ぐ。最後に、酸化物類を表面７０
から水酸化カリウム（ＫＯＨ）を使用して除去し、エッ
チ残渣を硫酸：過酸化水素：脱イオン水（Ｈ2ＳＯ4：Ｈ
2Ｏ2：Ｈ2Ｏ）の溶液を使用して表面７０から除去す
る。
【００３５】次に、レンズをポリシングするために、基
板ウェーハ４８の表面７０上にエッチされたピーク１１
２が既に形成されている基板ウェーハ４８の表面７０全
体をエッチする。図２２に説明したものと同一の湿式化
学エッチング溶液をここで使用して、エッチされたピー
ク１１２の表面を平滑化することでレンズをポリシング
する。レンズをポリシングするための、基板ウェーハ４
８の表面７０全体のエッチングは、より低い温度、好ま
しくは３０℃〜４０℃でエッチングを行う必要がある。
この低温エッチの結果として、図２４に示す通り、基板
ウェーハ４８の表面７０上にレンズ１１４が形成され
る。
板ウェーハ４８の表面７０上にエッチされたピーク１１
２が既に形成されている基板ウェーハ４８の表面７０全
体をエッチする。図２２に説明したものと同一の湿式化
学エッチング溶液をここで使用して、エッチされたピー
ク１１２の表面を平滑化することでレンズをポリシング
する。レンズをポリシングするための、基板ウェーハ４
８の表面７０全体のエッチングは、より低い温度、好ま
しくは３０℃〜４０℃でエッチングを行う必要がある。
この低温エッチの結果として、図２４に示す通り、基板
ウェーハ４８の表面７０上にレンズ１１４が形成され
る。
【００３６】レンズ１１４に、電子ビーム（ｅ−ビー
ム）蒸着法を使用して反射防止膜１１６でコートする。
例示する実施例では、ｅ−ビーム蒸着法を使用して反射
防止膜を適用するが、スパッタリングまたは化学気相成
長法（ＣＶＤ）のような代わりの方法も使用できる。例
示する実施例のために、フッ化マグネシウム（Ｍｇ
Ｆ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、フッ化ハフニウ
ム（ＨｆＦ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、及び窒化ケ
イ素（Ｓｉ3Ｎ4）を含む反射防止（ＡＲ）膜の結晶混合
物を、レンズ１１４を含む基板ウェーハ４８の表面７０
全体を覆って堆積させる。
ム）蒸着法を使用して反射防止膜１１６でコートする。
例示する実施例では、ｅ−ビーム蒸着法を使用して反射
防止膜を適用するが、スパッタリングまたは化学気相成
長法（ＣＶＤ）のような代わりの方法も使用できる。例
示する実施例のために、フッ化マグネシウム（Ｍｇ
Ｆ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、フッ化ハフニウ
ム（ＨｆＦ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、及び窒化ケ
イ素（Ｓｉ3Ｎ4）を含む反射防止（ＡＲ）膜の結晶混合
物を、レンズ１１４を含む基板ウェーハ４８の表面７０
全体を覆って堆積させる。
【００３７】マイクロベンチ系をマイクロ光学装置に固
定するために、基板４８全体を、レンズ６６の領域を除
いてメタライズするが、この方法は図１８に示す通り、
最初に基板ウェーハ４８を覆ってチタン（Ｔｉ）の層８
６を蒸着９２し、チタンの層８６を覆って白金（Ｐｔ）
の層８８を蒸着９２し、白金の層８８を覆って金（Ａ
ｕ）の層９０を蒸着９２し、標準的な合金処理を諸金属
層に適用して、より良好な接着を得るために諸層を接合
する。
定するために、基板４８全体を、レンズ６６の領域を除
いてメタライズするが、この方法は図１８に示す通り、
最初に基板ウェーハ４８を覆ってチタン（Ｔｉ）の層８
６を蒸着９２し、チタンの層８６を覆って白金（Ｐｔ）
の層８８を蒸着９２し、白金の層８８を覆って金（Ａ
ｕ）の層９０を蒸着９２し、標準的な合金処理を諸金属
層に適用して、より良好な接着を得るために諸層を接合
する。
【００３８】最後に図２５に示す通り、光ファイバ９２
と基板ウェーハ４８とを、共晶接合１００を使用して固
定する。光ファイバ９２を溝８２内に固定し、基板ウェ
ーハ４８を光学装置９４にマウントする。光信号９６は
光ファイバ９２から放射され、平面反射鏡６６で反射
し、レンズ１１６を通って目標領域９８に集束する。
と基板ウェーハ４８とを、共晶接合１００を使用して固
定する。光ファイバ９２を溝８２内に固定し、基板ウェ
ーハ４８を光学装置９４にマウントする。光信号９６は
光ファイバ９２から放射され、平面反射鏡６６で反射
し、レンズ１１６を通って目標領域９８に集束する。
【００３９】明らかに本発明の多くの修正と変形とが、
上記の教示に照らして可能である。従って添付の請求の
範囲内で、本発明は、上記に具体的に説明したものとは
別の方法で実施できることは理解できるはずである。
上記の教示に照らして可能である。従って添付の請求の
範囲内で、本発明は、上記に具体的に説明したものとは
別の方法で実施できることは理解できるはずである。
【図１】マウント済みファイバ組立体とフォトダイオー
ドにモノリシックに集積されたマイクロレンズとを含
む、従来技術の光学結合系の図である。
ドにモノリシックに集積されたマイクロレンズとを含
む、従来技術の光学結合系の図である。
【図２】基板の表面に接して形成された複数のマイクロ
レンズと基板の対立する表面に接して形成された対応す
る光ファイバガイドとを含む、別の従来技術の光学結合
系の図である。
レンズと基板の対立する表面に接して形成された対応す
る光ファイバガイドとを含む、別の従来技術の光学結合
系の図である。
【図３】本発明によるアラインメント装置の側面図であ
る。
る。
【図４】ＩＩＩ−Ｖ半導体基板の自然の結晶面の図であ
る。
る。
【図５】本発明による基板のラッピングとポリシングの
側面図である。
側面図である。
【図６】ラッピングとポリシングの工程の後の図５の基
板の側面図である。
板の側面図である。
【図７】本発明によるフォトリソグラフィ工程によって
反射表面の形成を始めるために、フォトレジスト材料の
層でコートされた基板の側面図である。
反射表面の形成を始めるために、フォトレジスト材料の
層でコートされた基板の側面図である。
【図８】本発明による、基板ウェーハの表面上のフォト
レジスト材料の層を含む基板ウェーハの側面図であり、
フォトレジスト材料の層は紫外光源によりマスクを通し
て露光され、後に反射鏡を形成する。
レジスト材料の層を含む基板ウェーハの側面図であり、
フォトレジスト材料の層は紫外光源によりマスクを通し
て露光され、後に反射鏡を形成する。
【図９】本発明による、基板ウェーハと、基板ウェーハ
への紫外光源による露光に続いて基板の表面上に形成さ
れたフォトレジストマスクとの側面図である。
への紫外光源による露光に続いて基板の表面上に形成さ
れたフォトレジストマスクとの側面図である。
【図１０】本発明による、優先的にエッチされ平面反射
鏡が形成された、基板ウェーハの表面の断面の側面図で
ある。
鏡が形成された、基板ウェーハの表面の断面の側面図で
ある。
【図１１】本発明による、優先的にエッチされ平面反射
鏡が形成された、基板ウェーハの表面の平面図である。
鏡が形成された、基板ウェーハの表面の平面図である。
【図１２】フォトレジストを基板の表面から除去した図
１０の基板の断面の側面図である。
１０の基板の断面の側面図である。
【図１３】本発明による、平面反射鏡が形成されている
場所に対立して、表面上にフォトリソグラフィ工程によ
って溝の形成を始めるために、フォトレジスト材料の層
でコートされた基板ウェーハの断面の側面図である。
場所に対立して、表面上にフォトリソグラフィ工程によ
って溝の形成を始めるために、フォトレジスト材料の層
でコートされた基板ウェーハの断面の側面図である。
【図１４】本発明による、基板ウェーハの表面上のフォ
トレジスト材料の層を含む基板ウェーハの側面図であ
り、フォトレジスト材料の層は紫外光源によりマスクを
通して露光され、後に溝を形成する。
トレジスト材料の層を含む基板ウェーハの側面図であ
り、フォトレジスト材料の層は紫外光源によりマスクを
通して露光され、後に溝を形成する。
【図１５】本発明による、基板ウェーハと、基板ウェー
ハへの紫外光源による露光に続いて基板の表面上に形成
されたフォトレジストマスクとの平面図である。
ハへの紫外光源による露光に続いて基板の表面上に形成
されたフォトレジストマスクとの平面図である。
【図１６】本発明による、エッチされた平面反射鏡の平
面に交差するようなエッチされた溝を備えた基板ウェー
ハの平面図である。
面に交差するようなエッチされた溝を備えた基板ウェー
ハの平面図である。
【図１７】本発明による、エッチされた平面反射鏡の平
面に交差するようなエッチされた溝を備えた基板ウェー
ハの側面図である。
面に交差するようなエッチされた溝を備えた基板ウェー
ハの側面図である。
【図１８】本発明による基板ウェーハのメタライゼーシ
ョン方法の図である。
ョン方法の図である。
【図１９】本発明によるフォトリソグラフィ工程によっ
てレンズの形成を始めるために、フォトレジスト材料の
層をコートした基板の側面図である。
てレンズの形成を始めるために、フォトレジスト材料の
層をコートした基板の側面図である。
【図２０】本発明による、基板ウェーハの表面上のフォ
トレジスト材料の層を含む基板ウェーハの側面図であ
り、フォトレジスト材料の層は紫外光源によりマスクを
通して露光され、後にレンズを形成する。
トレジスト材料の層を含む基板ウェーハの側面図であ
り、フォトレジスト材料の層は紫外光源によりマスクを
通して露光され、後にレンズを形成する。
【図２１】本発明による、基板ウェーハと、基板ウェー
ハへの紫外光源による露光及びフォトリソグラフィ現像
の後に基板ウェーハの表面上に形成されたフォトレジス
トマスクとの側面図である。
ハへの紫外光源による露光及びフォトリソグラフィ現像
の後に基板ウェーハの表面上に形成されたフォトレジス
トマスクとの側面図である。
【図２２】本発明による、優先的にエッチされレンズが
形成された、基板ウェーハの表面の断面の側面図であ
る。
形成された、基板ウェーハの表面の断面の側面図であ
る。
【図２３】フォトレジストを基板の表面から除去した図
２２の基板ウェーハの断面の側面図である。
２２の基板ウェーハの断面の側面図である。
【図２４】本発明による、レンズをポリシングしてから
反射防止膜をコートした、基板ウェーハの側面図であ
る。
反射防止膜をコートした、基板ウェーハの側面図であ
る。
【図２５】本発明によるアラインメント装置の図であ
る。
る。
３３ （１１０）結晶面 ３４ （００１）結晶面 ３５ （１００）結晶面 ３６ ＩＩＩ−Ｖ半導体基板 ３８ ファイバ溝 ３９ レンズ ４０ 反射鏡 ４２ 光エネルギー ４４ 光ファイバ ４６ 光学検出器装置 ４７ （１１１）結晶面 ４８ 基板ウェーハ ５０ キャリア ５２ ワックス ５４ 基板ウェーハ４８の表面 ５６ フォトレジストコーティング ５８ マスク ６０ 反射鏡パターン ６２ 紫外ＵＶ光源 ６４ フォトレジストマスク ６６ 反射鏡（レンズの領域） ７０ 基板ウェーハ４８の表面 ７２ フォトレジスト材料 ７４ マスク ７６ 溝パターン ７８ 紫外光源 ８０ フォトレジストマスク ８２ 溝 ８４ 溝８２の端部 ８６ チタンの層 ８８ 白金の層 ９０ 金の層 ９２ 蒸着（光ファイバ） ９４ 光学装置 ９６ 光信号 ９８ 目標領域 １００ 共晶接合 １０２ フォトレジスト材料 １０４ レンズパターン １０６ マスク １０８ 紫外ＵＶ光源 １１０ フォトレジストマスク １１２ エッチされたピーク １１４ レンズ １１６ レンズ（反射防止膜）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリック・アール・アンダーソン アメリカ合衆国カリフォルニア州90278, レダンド・ビーチ，フィスク・レーン 2515 (72)発明者 ロナルド・エル・ストリイェク アメリカ合衆国カリフォルニア州92083, ヴィスタ，カントリー・ヴュー・レーン 1466 (72)発明者 エドワード・エイ・レゼク アメリカ合衆国カリフォルニア州90505, トーランス，パセオ・トーチュガス 4720 (56)参考文献 特開 平７−181331（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−5569（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−337333（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−151903（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−122564（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−77632（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−307191（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−73610（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/42
Claims (23)
- 【請求項１】 第一の結晶面と、第二の結晶面と、第三
の結晶面と、前記第一の結晶面と交差してＩＩＩ−Ｖ半
導体基板ウェーハの側面上に前記第三の結晶面に沿って
エッチされた溝とを有する基板ウェーハと； 該基板ウェーハの前記第一の結晶面に沿ってエッチされ
た鏡と； 前記基板ウェーハの前記第二の結晶面に沿ってエッチさ
れたレンズと； を備える、光学装置同士の間の光結合のためのアライン
メント装置。 - 【請求項２】 前記基板は、ヒ化ガリウム（ＧａＡ
ｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、リン化インジウム
（ＩｎＰ）、またはヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）からな
る群から選択されるＩＩＩ−Ｖ半導体材料を含む、請求
項１に記載のアラインメント装置。 - 【請求項３】 前記第一の結晶面は（１１１）面であ
る、請求項１に記載のアラインメント装置。 - 【請求項４】 前記第二の結晶面は（００１）面であ
る、請求項１に記載のアラインメント装置。 - 【請求項５】 前記第三の結晶面は（１００）面であ
る、請求項１に記載のアラインメント装置。 - 【請求項６】 前記レンズは、半球面、非球面、半円
柱、屈折、回折、フレネル、バイナリ、またはガウス円
柱からなる群から選択される形状を備える、請求項１に
記載のアラインメント装置。 - 【請求項７】 前記光学装置の少なくとも一つは光ファ
イバである、請求項１に記載のアラインメント装置。 - 【請求項８】 前記光ファイバは前記溝内に位置決めさ
れる、請求項７に記載のアラインメント装置。 - 【請求項９】 光学装置同士の間の光結合のためのアラ
インメント装置を製造するための方法であって： 第一の表面と、該第一の表面に対立する第二の表面と、
第一の結晶面と、第二の結晶面と、第三の結晶面と、第
四の結晶面とを有する基板ウェーハを提供する工程と； 前記基板ウェーハの前記第一の表面全体をラッピングし
てから、前記基板ウェーハの前記第一の表面全体をポリ
シングする工程と； 前記基板ウェーハの前記第一の表面全体を覆うようにフ
ォトレジスト材料の第一の層をコートし、前記基板ウェ
ーハの前記第一の表面全体を覆うようにフォトレジスト
材料の第二の層をコートし、前記基板ウェーハの前記第
二の表面全体を覆うようにフォトレジスト材料の第三の
層でコートする工程と； 前記基板ウェーハの前記第一の表面と前記第二の表面を
ベークする工程と； 前記基板ウェーハの前記第一の表面のための第一のマス
クを提供し、前記基板ウェーハの前記第一の表面のため
の第二のマスクを提供し、前記基板ウェーハの前記第二
の表面のための第三のマスクを提供する工程と； 前記第一のマスクを前記基板ウェーハの前記第一の表面
に選択的にアラインメントし、前記第二のマスクを前記
基板ウェーハの前記第一の表面に選択的にアラインメン
トし、前記第三のマスクを前記基板ウェーハの前記第二
の表面に選択的にアラインメントする工程と； フォトレジスト材料の前記第一の層でコートされた前記
基板ウェーハの前記第一の表面を、光源により露光し
て、第一のフォトレジストマスクを形成し、フォトレジ
スト材料の前記第二の層でコートされた前記基板ウェー
ハの前記第一の表面を、光源により露光して、第二のフ
ォトレジストマスクを形成し、フォトレジスト材料の前
記第三の層でコートされた前記基板ウェーハの前記第二
の表面を、光源により露光して、第三のフォトレジスト
マスクを形成する工程と； 前記基板ウェーハの前記第一の表面と前記第二の表面を
現像する工程と； 前記基板ウェーハの前記第一の表面と前記第二の表面を
エッチングする工程と； 前記第一のフォトレジストマスクを除去してから、前記
基板ウェーハの前記第一の表面を洗浄し、前記第二のフ
ォトレジストマスクを除去してから、前記基板ウェーハ
の前記第一の表面を洗浄し、前記第三のフォトレジスト
マスクを除去してから、前記基板ウェーハの前記第二の
表面を洗浄する工程と； 前記基板ウェーハをメタライズする工程と；を含み； 前記基板ウェーハを提供する工程は、レンズを形成する
ために、前記基板ウェ ーハの前記第二の表面と前記第三
の結晶面とを提供する工程とをさらに含む前記方法。 - 【請求項１０】 前記レンズを形成するために、前記基
板ウェーハの前記第二の表面と前記第三の結晶面とを提
供する工程は、（００１）の第三の結晶面を提供する工
程をさらに含む、請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記レンズを形成するために、前記基
板ウェーハの前記第二の表面と前記第三の結晶面とを提
供する工程は、前記レンズを形成するために、前記基板
ウェーハの前記第二の表面全体を覆うようにフォトレジ
スト材料の前記第三の層でコートする工程をさらに含
む、請求項９に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記レンズを形成するために、前記基
板ウェーハの前記第二の表面と前記第三の結晶面とを提
供する工程は、前記レンズを形成するために、前記基板
ウェーハの前記第二の表面のための前記第三のマスクを
提供する工程をさらに含む、請求項９に記載の方法。 - 【請求項１３】 前記第三のマスクは、半球面、非球
面、半円柱、バイナリ、屈折、回折、フレネル、または
ガウス円柱からなる群からのレンズ形状を形成するため
のパターンを備える、請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記レンズを形成するために、前記基
板ウェーハの前記第二の表面のための前記第三のマスク
を提供する工程は、前記第四の結晶面に沿って前記第三
のマスクを前記基板ウェーハの前記第二の表面に選択的
にアラインメントする工程をさらに含む、請求項１２に
記載の方法。 - 【請求項１５】 前記第四の結晶面に沿って前記第三の
マスクを前記基板ウェーハの前記第二の表面に選択的に
アラインメントする工程は、（１１０）の第四の結晶面
を提供する工程をさらに含む、請求項１４に記載の方
法。 - 【請求項１６】 前記第四の結晶面に沿って前記第三の
マスクを前記基板ウェーハの前記第二の表面に選択的に
アラインメントする工程は、赤外線カメラを使用して前
記第三のマスクをアラインメントする工程をさらに含
む、請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１７】 レンズを形成するために、前記基板ウ
ェーハの前記第二の表面と前記第三の結晶面とを提供す
る工程は、前記レンズを形成するために、前記第三のフ
ォトレジストマスクを提供する工程をさらに含む、請求
項９に記載の方法。 - 【請求項１８】 レンズを形成するために、前記基板ウ
ェーハの前記第二の表面と前記第三の結晶面とを提供す
る工程は、前記レンズを形成するために、前記基板ウェ
ーハの前記第二の表面を非選択的にエッチングする工程
をさらに含む、請求項９に記載の方法。 - 【請求項１９】 前記レンズを形成するために、前記基
板ウェーハの前記第二の表面を非選択的にエッチングす
る工程は、前記基板ウェーハの前記第三の結晶面に沿っ
て非選択的にエッチングする工程をさらに含む、請求項
１８に記載の方法。 - 【請求項２０】 前記レンズを形成するために、前記基
板ウェーハの前記第二の表面を非選択的にエッチングす
る工程は、温度４０℃〜６０℃で非選択的にエッチング
する工程をさらに含む、請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２１】 前記レンズを形成するために、前記基
板ウェーハの前記第二の表面と前記第三の結晶面とを提
供する工程は、前記レンズをポリシングするために、前
記基板ウェーハの前記第二の表面を非選択的にエッチン
グする工程をさらに含む、請求項９に記載の方法。 - 【請求項２２】 前記レンズをポリシングするために、
前記基板ウェーハの前記第二の表面を非選択的にエッチ
ングする工程は、温度３０℃〜４０℃で非選択的にエッ
チングする工程をさらに含む、請求項２１に記載の方
法。 - 【請求項２３】 前記基板ウェーハをメタライズする工
程は： 前記レンズを除いて前記基板ウェーハ全体を覆うように
チタン（Ｔｉ）の層を蒸着する工程と； チタンの前記層を覆うように白金（Ｐｔ）の層を蒸着す
る工程と； 白金の前記層を覆うように金（Ａｕ）の層を蒸着する工
程と； 合金処理を前記チタン層、前記白金層、及び前記金層に
適用して、前記基板ウェーハの前記表面をチタンの前記
層に、チタンの前記層を白金の前記層に、及び白金の前
記層を金の前記層に接着させる工程と； を含む、請求項９に記載の方法。
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|---|---|---|---|
| US74187 | 1998-05-07 | ||
| US09/074,187 US6115521A (en) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | Fiber/waveguide-mirror-lens alignment device |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12770399A Expired - Fee Related JP3137958B2 (ja) | 1998-05-07 | 1999-05-07 | ファイバ／導波路−鏡−レンズアラインメント装置 |
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|---|---|
| US (1) | US6115521A (ja) |
| JP (1) | JP3137958B2 (ja) |
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