JP4588269B2 - 光導波路部品の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路部品の製造方法に関し、特に、レーザ光を集光照射して屈折率上昇領域を基板内部に連続して形成して光導波路を形成する光導波路部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ光を集光照射して屈折率上昇領域を基板内部に連続して形成して光導波路を形成する光導波路部品の製造方法については、ガラス内部にフェムト秒パルスレーザーを集光、走査して導波路を作製する方法が、例えば特開平９-311237号公報において提案されている。同号報においては、その際の導波路の作製方法について開示されている。
また、特開平11-156568号公報においては、対象物がないときの焦点光の深さをH1とし、対象物の屈折率をｎとしたとき、実際のレーザ光の集光点の深さH2はｎ×Ｈ1となることを利用して、所望する深さＨ2に導波路を作成する技術について開示されている。
例えばフェムト秒レーザーをガラス内部に集光、走査することにより光導波路を作製する場合、任意の深さに精度よく導波路を製作するためには、まず導波路を形成する対象物であるガラスの表面を決定し、その後に所望の深さで屈折率が上昇するよう、レンズを用いてしかるべき深さでレーザ光を集光させる必要がある
。
この対象物の表面を検知する方法として、例えば画像処理方式や自動フォーカス方式が挙げられる。このうち、自動フォーカス方式は、フェムト秒レーザーを集光するレンズに、半導体レーザなどの参照光をハーフミラーなどで導入し、同レンズで対象物上に集光し、さらにその反射光を同レンズを通して取り出した後、前記ハーフミラーを用いて分離し、ディテクターで検出する方法である。対象物からの反射光強度が最も高くなる状態が、対象物の表面に焦点が合った状態であるとするものである。
【０００３】
また、光導波路部品表面にマーキングを行うためのマーキング方法としては、従来、石英系導波路では導波路作製後に行う切断加工時の位置合わせのために、導波路作製前に別途スパッタリング、フォトリソグラフィ等で位置合わせ用のマーキングを作製する方法、光導波路形成後にヒータ電極等を作製する際に同時に位置合わせ用のマーキングを作製する方法、作製した導波路を顕微鏡を通して目視し位置合わせを行う方法等がとられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、画像処理方式の場合、鏡面研磨され、透明で平坦なガラス表面の検出は困難である。油性ペンでマーキングをしても、付加した油性マーカー部分にはピントを合わせることができるが、ガラス表面に合わす事はできない。あらかじめガラスに傷をつけておくことも可能であるが、手間がかかる。また、傷つけることによってクラックが生じ、基板自体を壊してしまう危険もある。さらにいずれの場合でも、マーキング部分を探すのに時間がかかる。
自動フォーカス方式の場合も、対象物が鏡面研磨された石英ガラスである場合、反射率が小さいために表面位置を検出することが困難である。
【０００５】
一方、マーキング方法に関しては、フェムト秒レーザを用いてガラス内部に導波路を作製し、石英導波路と同様にダイシング位置決め用等のマーキングを作製する際に、従来技術のようにフォトリソ等でマーキング加工をすると工程数がかなり増加してしまう。また、フェムト秒レーザで作製した導波路は目視確認するのが困難なので、これによる位置合わせは出来なかった。
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、光導波路部品表面を簡単な方法で検出して、少ない工数で正確に光導波路部品を製造する光導波路部品の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、レーザ光を対物レンズによって集光し、該集光されたレーザ光を基板表面に集光照射して屈折率上昇領域を基板内部に連続して形成して光導波路を形成する光導波路部品の製造方法において、該レーザ光照射によって該基板表面にアブレーションを発生させ、このアブレーション跡を、前記対物レンズを介してカメラで観測し、該アブレーション跡のふちにピントが合うように前記基板が設置された精密ステージまたは対物レンズの位置を調整することによって前記基板表面を検知し、この基板表面を基準として所望の深さにレーザ光を集光照射して光導波路を形成することを特徴とする光導波路部品の製造方法である。
これにより、工数を少なくして、所望の深さに精度よく導波路を作製することが可能な光導波路部品の製造方法を実現することができる。
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の光導波路部品の製造方法において、前記レーザ光としてフェムト秒パルスレーザを用い、このフェムト秒パルスレーザを集光し、走査して光導波路を形成することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の光導波路部品の製造方法、マーキング方法及び加工方法で用いる装置の１例を示している。
図１中、符号１は光源であり、符号２は光源１から送られたレーザ光である。レーザ光２は、ハーフミラー３で反射されて対物レンズ４に照射される。対物レンズ４は、レーザ光を集光するためのもので、対物レンズ４によって集光されたレーザ光２は、導波路が形成される基板５に集光照射される。この基板５として、例えば光学研磨されたガラスが用いられる。符号６は、精密ステージであり、この精密ステージ６は、ＣＣＤカメラ７によって基板５の位置がモニタされ、この結果に基づいて位置が調整される。
【００１０】
このような装置を用いて、本発明の光導波路部品の製造は、以下のようにして行われる。
まず、光源１から例えばフェムト秒レーザを加工対象物である基板５の表面付近に集光して、基板５の表面にアブレーションを起こし、このアブレーション跡を基準としてガラス表面にレーザ光の焦点を合わせる。
この具体的な操作を図２に基づいて説明する。
図２中、符号４は対物レンズであり、符号５は加工対象物である基板である。符号６は、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向に移動可能な精密ステージであり、この精密ステージ６上に加工対象物である基板５を設置する。
まず形成されるべき導波路の始点において、基板５の表面だと思われる付近前後で精密ステージ６をｚ軸方向に大きく動かし、基板５表面に確実にアブレーションを起こす。
次にこのアブレーション跡のふちにピントが合うようＣＣＤカメラ７で観測しながら手動、あるいは画像処理技術を用いて精密ステージ６のｚ軸方向の位置を調整する。このようにして、アブレーション跡を基板５の表面位置として認識する。
このアブレーション跡を基板５表面の基準として、図３に示すようにして基板５中に光導波路を形成する。
【００１１】
図３は、加工対象物である基板の側面断面図であり、図３中、符号４は対物レンズであり、符号５は加工対象物である基板である。
図３に示すように、基板５の屈折率をｎとし、基板５がないときのレーザ光２の集光点Ｐの深さをＨ１とすると、基板５内部におけるレーザ光２の屈折の影響により、レーザ光２の実際の集光点Ｑの深さＨ２は、基板５の表面側からＨ１×ｎに移動する。このように、基板５の屈折率をｎの値に応じて、精密ステージ６のｚ軸方向の位置を調整し、実際の集光点Ｑの深さＨ２を正確に制御することができる。
光導波路を形成するために、集光点を基板５内部で相対移動させることにより、光導波路として機能する連続した高屈折率領域が基板５の内部に形成される。集光点の相対移動は、この位置で精密ステージ６のＸ軸方向またはＹ軸方向に走査することにより行う。また、同時にｚ軸方向にも走査することにより三次元導波路の作成も可能である。
【００１２】
加工対象物である基板５の材料としては、レーザ光を表面に集光した場合にアブレーションが起こり、なおかつ内部に集光した時に屈折率上昇が生じるものであればよく、石英ガラス、石英を主成分とした石英系ガラス等に限定されず、高分子樹脂等であってもよい。
以上の説明においては、基板５のアブレーション跡にレーザ光の焦点を合わせる手段、及び光導波路を形成するためにレーザ光の集光位置を走査する手段として、精密ステージ６を移動させることにより行っているが、これに限定されるものではない。例えば、基板５のアブレーション跡にレーザ光の焦点を合わせる際には、対物レンズ４自体を動かしてもよく、あるいは、レーザ光の集光位置の走査方法としては、ガルバノミラー等を用いてレーザの集光点を走査してもよい。
【００１３】
次に、本発明の光導波路部品のマーキング方法及び加工方法について説明する。
上述の方法により、図２に示すようにして基板５内に光導波路を形成した後、光導波路形成に使用したフェムト秒レーザを基板５表面に集光し、基板５表面にアブレーションを発生させる。このアブレーションを発生させる方法は、上述した光導波路部品の製造方法におけるアブレーションの発生方法と同様である。
このアブレーションを利用すると、任意の場所に点状及び線状のマーキングを作製でき、このアブレ−ションによって光導波路部品の表面に位置合わせ用のマーキング、社名、チップ番号等の文字の書き込みを行うことができる。
この位置合わせ用のマーキングを基準として、ダイシング等の切断加工を容易に行うことができ、あるいはこの位置合わせ用のマーキングを基準として、フォトマスク等の位置合わせを容易に行うことができる。
【００１４】
この例の光導波路部品の製造方法によると、レーザ光照射によって基板５表面にアブレ−ションを発生させ、このアブレ−ション跡を検知することによって基板５表面を検知し、この基板５表面を基準として所望の深さにレーザ光を集光照射して屈折率上昇領域を基板５内部に連続的に形成して光導波路を形成することにより、工数を少なくして、所望の深さに精度よく導波路を作製することが可能な光導波路部品の製造方法を実現することができる。
具体的には、光導波路を形成する直前にアブレーションを起こせばよいため、余分な工数を必要とせず、ＣＣＤカメラ７でモニタしている位置とアブレーションが起こる位置とが同じであるため、マーキング部分を探すことを必要としない。
【００１５】
また、この例の光導波路部品のマーキング方法によると、光導波路部品にレーザ光を集光照射してアブレ−ションを行い、このアブレ−ションによって光導波路部品の表面に位置合わせ用のマーキング、文字の書き込みを行うことにより、サブミクロンオーダーという、光導波路形成と同程度の精度で位置合わせ用等のマーキングが作製可能であり、かつ別途工程を必要としないので、加工にかかる時間、コストを大幅に短縮することが可能な光導波路部品のマーキング方法を実現することができる。
また、この例の光導波路部品の加工方法によると、上述した光導波路部品のマーキング方法によって形成されたマーキングを基準として切断加工を行い、またこのマーキングを基準としてフォトマスクの位置合わせを行うことにより、切断、研削加工の際の位置合わせ等を簡単に行うことができ、少ない工数で、正確な加工を行うことが可能な光導波路部品の加工方法を実現ずることができる。
さらに、上述した光導波路部品の製造方法、光導波路部品のマーキング方法及び光導波路部品の加工方法によって、安価で高信頼な光導波路部品を提供することができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、レーザ光照射によって基板表面にアブレ−ションを発生させ、このアブレ−ション跡を検知することによって基板表面を検知し、この基板表面を基準として所望の深さにレーザ光を集光照射して屈折率上昇領域を基板内部に連続的に形成して光導波路を形成することにより、工数を少なくして、所望の深さに精度よく導波路を作製することが可能な光導波路部品の製造方法を実現することができる。
また、光導波路部品にレーザ光を集光照射してアブレ−ションを行い、このアブレ−ションによって光導波路部品の表面に位置合わせ用のマーキング、文字の書き込みを行うことにより、サブミクロンオーダーという、光導波路形成と同程度の精度で位置合わせ用等のマーキングが作製可能であり、かつ別途工程を必要としないので、加工にかかる時間、コストを大幅に短縮することが可能な光導波路部品のマーキング方法を実現することができる。
【００１７】
また、上述した光導波路部品のマーキング方法によって形成されたマーキングを基準として切断加工を行い、またこのマーキングを基準としてフォトマスクの位置合わせを行うことにより、切断、研削加工の際の位置合わせ等を簡単に行うことができ、少ない工数で、正確な加工を行うことが可能な光導波路部品の加工方法を実現ずることができる。
さらに、上述した光導波路部品の製造方法、光導波路部品のマーキング方法及び光導波路部品の加工方法によって、安価で高信頼な光導波路部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光導波路部品の製造方法、マーキング方法及び加工方法で用いる装置の１例を示す図である。
【図２】本発明の光導波路部品の製造方法を説明するための説明図である。
【図３】レーザ光を集光照射する深さを示す図である。
【符号の説明】
１…光源、２…レーザ光、３…ハーフミラー、４…対物レンズ、５…基板、
６…精密ステージ、７…ＣＣＤカメラ

Claims (2)

1. レーザ光を対物レンズによって集光し、該集光されたレーザ光を基板表面に集光照射して屈折率上昇領域を基板内部に連続して形成して光導波路を形成する光導波路部品の製造方法において、
   該レーザ光照射によって該基板表面にアブレーションを発生させ、このアブレーション跡を、前記対物レンズを介してカメラで観測し、該アブレーション跡のふちにピントが合うように前記基板が設置された精密ステージまたは対物レンズの位置を調整することによって前記基板表面を検知し、この基板表面を基準として所望の深さにレーザ光を集光照射して光導波路を形成することを特徴とする光導波路部品の製造方法。
2. 前記レーザ光としてフェムト秒パルスレーザを用い、このフェムト秒パルスレーザを集光し、走査して光導波路を形成することを特徴とする請求項１に記載の光導波路部品の製造方法。

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