JP4910788B2 - 光モジュール及び光導波路の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、レンズと光導波路を結合した光モジュール及びレンズと結合される光導波路の製造方法に関する。詳しくは、光導波路と結合されるレンズの裏面側のレンズ側接合面に形成された位置合わせマーカーと、レンズと結合されるコアの端面を露出させた光導波路の導波路側接合面に形成された位置合わせマーカーにより、レンズと光導波路の位置合わせを行うことで、レンズと光導波路の高精度な位置合わせを、容易に行なえるようにしたものである。

従来より、電子機器内のボード間、チップ間等の情報伝達は電気信号により行われてきたが、更に超高速、大容量の情報伝送を実現するために、光配線技術が注目されている。

光配線を実現するための技術としては、光信号が伝送される伝送手段として、光ファイバや光ファイバを平面状に束ねたファイバアレイが用いられ、ファイバアレイ同士をレンズアレイを介して結合する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ファイバアレイは、光ファイバが所定のピッチで並列したものが市販されており、複数本の光ファイバを一括して実装可能となっている。これに対して、レンズアレイの各レンズのピッチは、市販されているようなファイバアレイのピッチより広い。このため、汎用のファイバアレイが使用できず、光ファイバを１本ずつ実装しなければならないので、実装工程が煩雑であった。

一方、ファイバアレイと平面型の光導波路を結合する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このような光導波路では、コアでマーカー用導波路を形成し、マーカー用導波路から出射された光で調芯しながら、光ファイバと光導波路の位置合わせをできるようにしている。

更に、光導波路にレンズを一体に形成した技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。このような技術を組み合わせると、光導波路に一体に形成されたレンズとファイバアレイを結合させることが可能となる。

特開２００１−３０７１７号公報 特開平８−１６０２３５号公報 特開平１１−２４８９５３号公報

光導波路にレンズを一体で形成するには、光導波路の平面にレンズを形成する構成とすれば作製が容易である。このため、光導波路の端面には反射面を形成し、光導波路に対して垂直方向から光が入出射する構成として、反射面に対向した光導波路の平面にレンズを一体で形成している。

しかし、光導波路に反射面を形成して光路を曲げる構成とすると、損失が大きくなるという問題がある。一方、光導波路の端面にレンズを形成するのは困難であるという問題がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、光導波路とレンズを別に作製し、かつ、光導波路とレンズを、簡単な構成で高精度な位置合わせを可能とした光モジュール及びレンズと結合される光導波路の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の光モジュールは、少なくとも１個のレンズが形成されると共に、レンズの裏面側にレンズ側接合面が形成され、所定の波長の光が透過されるレンズ部材と、レンズ部材のレンズ側接合面に形成され、レンズ部材のレンズが形成された表面側から視認されるレンズ側位置合わせマーカーと、光が伝搬される少なくとも１本のコアを有すると共に、コアの伸びる方向に沿った一方の端部に、レンズの配置に合わせてコアの端面が露出され、レンズ部材のレンズ側接合面と当接される導波路側接合面が形成された光導波路と、光導波路の導波路側接合面に形成されて、導波路側接合面にレンズ側接合面が当接されたレンズ部材のレンズが形成された表面側から視認され、レンズ部材のレンズ側位置合わせマーカーに位置が合わせられると、レンズ部材のレンズと光導波路の前記コアの位置が合わせられる導波路側位置合わせマーカーとを備えた。
そして、導波路側位置合わせマーカーは、コアと同一平面にコアと同一材料で作製される。

本発明の光モジュールでは、レンズ部材のレンズ側接合面と光導波路の導波路側接合面が当接されると、レンズ部材のレンズが形成された表面側からレンズ側位置合わせマーカーと導波路側位置合わせマーカーが視認可能となり、レンズ部材と光導波路の位置を確認できる。そして、レンズ側位置合わせマーカーと導波路側位置合わせマーカーの位置が合わせられると、レンズ部材のレンズと光導波路のコアの光軸位置が合わせられる。

本発明の光導波路の製造方法は、基板上にクラッドを形成する導波路材料及びコアを形成する導波路材料を成膜して、アンダークラッド、少なくとも１本のコア及びコアを覆うオーバークラッドを作製すると共に、コアを作製するプロセスで、マーカー形成薄膜を成膜して導波路シートを作製し、コア及びマーカー形成薄膜を横切る所定の位置で導波路シートを切断して、コアの端面が露出すると共に、マーカー形成薄膜の端面が露出して導波路側位置合わせマーカーが形成された導波路側接合面を備えた光導波路を作製することを特徴とする。

本発明の光導波路の製造方法では、基板上にクラッドを形成する導波路材料を成膜して、アンダークラッドが形成される。次に、コアを形成する導波路材料を成膜して、コアが形成される。このコアの作製プロセスで、コアを形成する導波路材料を成膜して、マーカー形成薄膜が形成される。次に、クラッドを形成する導波路材料を成膜して、コア及びマーカー形成薄膜を覆うオーバークラッドが形成される。

そして、コア及びマーカー形成薄膜が形成された導波路シートを、コア及びマーカー形成薄膜を横切る所定の位置で切断して、コアの端面が露出すると共に、マーカー形成薄膜の端面が露出して導波路側位置合わせマーカーが形成された導波路側接合面を備えた光導波路が作製される。

コアの作製プロセスで、コアとマーカー形成薄膜は、同一のマスクで一度にパターンを形成できるようにすれば、導波路側位置合わせマーカーの精度をコアの精度に合わせることが可能となる。

本発明の光モジュールによれば、別々の部品として作製された光導波路とレンズを、簡単な構成で高精度に位置合わせを行うことが可能となり、光導波路の端面にレンズを備えることができる。これにより、光導波路の伝送経路中にレンズと結合するための反射面が不要で、損失を低減することができる。

本発明の光導波路の製造方法によれば、光導波路とレンズとの位置合わせに利用される導波路側位置合わせマーカーを、コアの精度に合わせて高精度に作製することができる。これにより、レンズと光導波路を高精度に位置合わせてして結合することができ、損失を低減することができる。

以下、図面を参照して本発明の光モジュール及び光導波路の製造方法の実施の形態について説明する。

＜本実施の形態の光モジュールの構成例＞
図１は、本実施の形態の光モジュールの構成の一例を示す分解斜視図、図２は、本実施の形態の光モジュールの構成の一例を示す正面図、図３は、本実施の形態の光モジュールの構成の一例を示す側断面図である。

本実施の形態の光モジュール１Ａは、レンズアレイ２と光導波路３と光ファイバ４を備え、レンズアレイ２と光ファイバ４が、本例ではピッチ変換機能を有する光導波路３を介して接続される。

レンズアレイ２はレンズ部材の一例で、レンズ２０とレンズ側位置合わせマーカー２１を備える。レンズアレイ２は、所定の波長の光を透過する例えば透明な樹脂材料で構成され、板状のレンズ基板の一方の面に、本例では複数のレンズ２０が所定のピッチで１列に並べられて一体に形成される。

また、レンズアレイ２は、レンズ２０が形成された面の裏面側の平面で構成されるレンズ側接合面２２を備え、レンズ側接合面２２の所定の位置にレンズ側位置合わせマーカー２１が形成される。

レンズ側位置合わせマーカー２１は、例えばチタン等の金属薄膜で作製され、レンズ２０の形成位置の外側で、本例では、一列に並んだレンズ２０の両側に形成されて、レンズアレイ２のレンズ２０が形成された表面側から、レンズ２０を通すことなく視認が可能である。

レンズアレイ２は、レンズ２０が凸レンズで構成され、レンズ側接合面２２が光の入出射面となって、例えば、レンズ側接合面２２から入射された所定の放射角で拡がる光が、レンズ２０を透過することでコリメートされ、平行光がレンズ２０から出射される。また、レンズ２０から入射された平行光が、レンズ２０を透過することで集光されて、レンズ側接合面２２から出射される。

光導波路３は、レンズアレイ２の各レンズ２０と光ファイバ４を光学的に結合する本例では複数本のコア３０と、コア３０を覆うクラッド３１を備えたフィルム状の導波路部材で、例えばシリコン（Ｓｉ）で作製された実装基板５の表面に接着等により実装される。

コア３０及びクラッド３１は、例えば感光性を有したアクリル系の高分子材料で作製され、クラッド３１は、バッファークラッド３１ａ上にアンダークラッド３１ｂが形成される。また、複数本のコア３０が、アンダークラッド３１ｂ上に所定のパターンで配置され、アンダークラッド３１ｂ上のコア３０が、クラッド３１を形成するオーバークラッド３１ｃで覆われて、埋め込み型の導波路を構成している。

光導波路３は、コア３０の屈折率がクラッド３１の屈折率より若干大きくなるように構成され、コア３０に結合された光が、コア３０に閉じ込められて伝送される。

光導波路３は四角形状で、コア３０の伸びる方向に沿った一方の端面に、レンズアレイ２のレンズ側接合面２２と当接される導波路側接合面３２を備える。

導波路側接合面３２は、光導波路３の平面に対して略垂直な平面で構成され、光が入射または出射されるコア３０の一方の端面３０ａが、レンズアレイ２のレンズ２０の配置に合わせて同一面に露出される。

光導波路３は、導波路側接合面３２に導波路側位置合わせマーカー３３を備える。導波路側位置合わせマーカー３３は、例えばコア３０の形成プロセスでコア材料により作製され、光導波路３の導波路側接合面３２側の一部、または、光導波路３の両端まで達して形成されて、導波路側位置合わせマーカー３３の端面が導波路側接合面３２に露出される。

これにより、導波路側位置合わせマーカー３３は、光導波路３の導波路側接合面３２にレンズアレイ２のレンズ側接合面２２が当接されると、レンズアレイ２のレンズ２０が形成された表面側から視認が可能である。そして、導波路側位置合わせマーカー３３は、レンズアレイ２のレンズ側位置合わせマーカー２１の位置が合わせられると、レンズアレイ２の各レンズ２０と光導波路３の各コア３０の光軸が合わせられる位置に形成される。

光導波路３は、コア３０の伸びる方向に沿った他方の端面に、光ファイバ４が挿入されるファイバガイド溝３４を備える。ファイバガイド溝３４は、断面形状が四角形で、光導波路３の他方の端面に開口が形成されて、コア３０から直線状に伸びる。ファイバガイド溝３４の終端は、コア３０に対して垂直な面で、コア３０の他方の端面が露出している。

ファイバガイド溝３４は、光導波路３の厚み方向において、オーバークラッド３１ｃの上面から、アンダークラッド３１ｂの下面まで到達し、バッファークラッド３１ａでファイバガイド溝３４の底面を形成しており、ファイバガイド溝３４の深さは、光ファイバ４の直径より若干浅く構成される。また、ファイバガイド溝３４の幅は、光ファイバ４の直径と略同等に構成される。

これにより、光導波路３は、ファイバガイド溝３４に光ファイバ４が挿入されると、光ファイバ４の外周面とファイバガイド溝３４の内壁面との間にはほとんど隙間が形成されず、光ファイバ４の径方向の移動が規制される。

そして、光導波路３は、光ファイバ４がファイバガイド溝３４に挿入されると、光導波路３のコア３０と、光ファイバ４のコア４０の光軸が合うように、ファイバガイド溝３４の形成位置等が設定される。

従って、光導波路３は、光ファイバ４がファイバガイド溝３４に挿入されると、光ファイバ４のコア４０が、コア３０に対して光軸が一致するように位置調芯されて、光ファイバ４とコア３０が光学的に結合される構成となっており、光導波路３と光ファイバ４との結合を、機械的な位置決め精度によるパッシブアライメントで行うことが可能である。

さて、ファイバアレイとして市販されている光ファイバ４のピッチは、例えば約２５０μｍである。これに対して、レンズアレイ２の各レンズ２０は、直径が２５０μｍあるいは２５０μｍ以上の大径のレンズで構成されている。これは、レンズ２０を大径にすることで、光モジュール１Ａ同士を結合する際の結合トレランスが緩和されるためである。

光導波路３の各コア３０は、導波路側接合面３２側ではレンズアレイ２の各レンズ２０と結合されるため、導波路側接合面３２側における各コア３０のピッチは、レンズ２０のピッチと等しく構成される。レンズ２０の直径が２５０μｍであると、各レンズ２０の間に隙間を形成する必要がある場合等、レンズ２０のピッチは２５０μｍ以上となる。また、レンズ２０の直径が２５０μｍ以上であると、レンズ２０のピッチは２５０μｍ以上となる。

一方、光導波路３の各コア３０は、ファイバガイド溝３４側では光ファイバ４と結合されるため、ファイバガイド溝３４側における各コア３０のピッチは、光ファイバ４のピッチと等しく構成される。

これにより、本例の光モジュール１Ａでは、光導波路３におけるコア３０のピッチが、ファイバガイド溝３４側より導波路側接合面３２側の方が広く構成されている。

このため、各コア３０は、ファイバガイド溝３４側から導波路側接合面３２に向かうに従って、徐々に間隔が広がるように曲線部分を有したＳ字型導波路である。なお、各コア３０は、曲線部分での損失を抑えるため、損失が大きくなるような半径が小さい曲線部分や、角度がきつい折り曲げ部分が光路中に存在しない滑らかな曲線で繋がった形状である。

更に、ファイバガイド溝３４のピッチは、コア３０のピッチと等しく構成されることでファイバガイド溝３４を直線状として、各光ファイバ４のファイバガイド溝３４に挿入される部分には曲線部分を形成することなく、光ファイバ４と光導波路３を接続することが可能となる。

＜本実施の形態におけるレンズアレイと光導波路の位置合わせの動作例＞
図４は、本実施の形態の光モジュールにおける位置合わせマーカーを使用した位置合わせ動作の詳細を示す動作説明図である。光導波路３の導波路側位置合わせマーカー３３は、十字形状で構成される。一方、レンズアレイ２のレンズ側位置合わせマーカー２１は、導波路側位置合わせマーカー３３の十字形状を囲う４個の四角形状で構成される。

レンズアレイ２と光導波路３の位置合わせは、図３に示すように、光導波路３の導波路側接合面３２にレンズアレイ２のレンズ側接合面２２を当接させて、図２に示すように、レンズアレイ２のレンズ２０が形成された表面側から視認する。

このとき、図４（ａ）に示すように、導波路側位置合わせマーカー３３の４頂点３３ａと、各レンズ側位置合わせマーカー２１の頂点２１ａが一致し、かつ、導波路側位置合わせマーカー３３のＬ字状の辺３３ｂと、各レンズ側位置合わせマーカー２１のＬ字状の辺２１ｂが一致するように、レンズアレイ２と光導波路３の位置を調整することで、レンズアレイ２の各レンズ２０と光導波路３の各コア３０の光軸が合わせられる。

一方、光導波路３に対してレンズアレイ２が回転している場合等は、図４（ｂ）に示すように、導波路側位置合わせマーカー３３のＬ字状の辺３３ｂと、各レンズ側位置合わせマーカー２１のＬ字状の辺２１ｂが平行にならず、隙間が形成されたり重なったりすることで、位置ずれが容易に確認できる。

なお、導波路側位置合わせマーカー３３を四角形状としても、レンズアレイ２と光導波路３の位置合わせは可能であるが、位置合わせマーカーを図４に示すような形状とすることで、位置ずれの方向や角度が容易に確認できるようになり、位置合わせ作業を短時間で行うことが可能となる。

また、レンズ側位置合わせマーカー２１と導波路側位置合わせマーカー３３が、一列に並んだレンズ２０の両側に形成されることで、光導波路３に対してレンズアレイ２が回転している場合等、例えば、一方のレンズ側位置合わせマーカー２１と導波路側位置合わせマーカー３３の位置ずれ量が大きくなって、位置ずれの確認が容易にできる。

更に、導波路側位置合わせマーカー３３はコア材料で作製されることで、光が伝搬される。そこで、導波路側位置合わせマーカー３３を光導波路３の両端に到達させる形態とすると、光導波路３のファイバガイド溝３４側の端面に露出した導波路側位置合わせマーカー３３に光（可視光）を入射すれば、導波路側位置合わせマーカー３３内を光が導波される。

これにより、導波路側接合面３２で導波路側位置合わせマーカー３３が発光し、レンズアレイ２の表面側から導波路側位置合わせマーカー３３がはっきりと見えるようになって、レンズアレイ２と光導波路３の位置合わせが容易になる。

また、レンズ側位置合わせマーカー２１がレンズ側接合面２２に形成されることで、レンズアレイ２の厚み分の視差を無くし、正確な位置合わせが可能となる。更に、レンズ側位置合わせマーカー２１をレンズ２０の外側に形成することで、レンズ２０を通して位置合わせマーカーが拡大されたり歪んだりせず、正確な位置合わせが可能となる。

レンズアレイ２と光導波路３は、所定の波長の光を透過し、接着性を考慮してクラッド３１と同等の屈折率を有したアクリル系接着剤、例えば紫外線（ＵＶ）硬化型の接着剤で固定される。レンズアレイ２と光導波路３を固定する際には、レンズアレイ２のレンズ側接合面２２と光導波路３の導波路側接合面３２の間に紫外線硬化型接着剤を塗布し、上述したように、位置合わせマーカーを使用して位置合わせを行った後、紫外線を照射して接着剤を硬化させる。

これにより、レンズアレイ２の各レンズ２０と光導波路３の各コア３０の光軸が合わせられて、レンズアレイ２と光導波路３が接着固定される。そして、レンズアレイ２のレンズ側接合面２２と光導波路３の導波路側接合面３２との間に屈折率が同等の接着剤が介在することで、接合面での反射が抑えられ、結合損失を低減させることができる。

また、光導波路３と光ファイバ４も、所定の波長の光を透過するアクリル系接着剤で固定される。ここで、アンダークラッド３１ｂの下面にバッファークラッド３１ａを形成して、ファイバガイド溝３４の底面が、実装基板５に露出しないような構成とすると、光ファイバ４を接着固定する工程において、光導波路３と実装基板５との間への接着剤の回り込みを防ぎ、光導波路３の実装基板５からの剥離を防止することが可能となる。

＜本実施の形態の光モジュールの動作例＞
上述したように構成された光モジュール１Ａは、例えば一対の光モジュール１Ａをレンズ２０を対向させて配置して、光コネクタを構成する。

光モジュール１Ａの動作の一例を説明すると、一方の光モジュール１Ａが光ファイバ４を介して図示しない送信装置と接続されている構成では、図示しない送信装置から出力され、光ファイバ４を伝送された光信号は、光導波路３のコア３０に入射して、コア３０を伝送される。コア３０を伝送される光は、導波路側接合面３２に露出したコア３０の端面３０ａから出射し、レンズアレイ２のレンズ２０を通りコリメートされて、平行光が出射される。

一方の光モジュール１Ａのレンズ２０から出射された光信号（平行光）は、対向する他方の光モジュール１Ａのレンズ２０に入射する。レンズ２０に入射した光は、レンズアレイ２を通り導波路側接合面３２に露出したコア３０の端面３０ａに集光され、コア３０に入射する。

コア３０に入射した光信号は、コア３０を伝送されて、ファイバガイド溝３４に接続された光ファイバ４に入射し、光ファイバ４を伝送されて、図示しない対向機器で受信される。

＜本実施の形態の光導波路の製造工程例＞
本実施の形態の光導波路３は、例えばフォトリソグラフィプロセスによってコア３０、導波路側位置合わせマーカー３３及びファイバガイド溝３４を形成して作製される。

図５〜図１１は、本実施の形態の光導波路の製造工程の一例を示す説明図で、図５〜図７は、コア３０とファイバガイド溝３４の製造方法を示し、図８〜図１１は、導波路側位置合わせマーカー３３の製造方法を示す。

まず、コア３０とファイバガイド溝３４の製造方法について説明すると、図５（ａ）に示すように、バッファークラッド３１ａを構成する紫外線硬化型のアクリル系高分子材料により、ウェハ基板６０上にバッファークラッド形成薄膜６１ａを所定の膜厚で塗布する。バッファークラッド３１ａは、本例では、クラッド３１を構成する材料で作製する。なお、バッファークラッド３１ａは、コア３０を構成する材料で作製しても良い。

そして、バッファークラッド形成薄膜６１ａに紫外線（ＵＶ）を照射して硬化させ、熱処理を行って、バッファークラッド３１ａを形成する。

次に、図５（ｂ）に示すように、バッファークラッド３１ａの表面の所定の位置に、マスク等の位置合わせ用のチタン（Ｔｉ）マーカー６２を形成する。

次に、図５（ｃ）に示すように、ウェハ基板６０上に形成されたバッファークラッド３１ａ上に、アンダークラッド３１ｂを構成する紫外線硬化型のアクリル系高分子材料により、アンダークラッド形成薄膜６１ｂを所定の膜厚で塗布する。

次に、図１で説明したようなファイバガイド溝３４のパターンが形成されたフォトマスク６３ａを位置合わせして配置し、フォトマスク６３ａを介してアンダークラッド形成薄膜６１ｂに紫外線を照射し、ファイバガイド溝３４を形成する部位以外のアンダークラッド形成薄膜６１ｂを硬化させる。

そして、図５（ｄ）に示すように、例えば溶液現像によって、ファイバガイド溝３４の形成部位を除去し、熱処理を行って、アンダークラッド３１ｂを形成する。ここで、溶液現像で使用される現像液としては、例えばＴＭＡＨ（Tetramethyl ammonium hydroxide）水溶液を使用する。

次に、図６（ａ）に示すように、バッファークラッド３１ａ上に形成されたアンダークラッド３１ｂ上に、コア３０を構成する紫外線硬化型のアクリル系高分子材料により、コア形成薄膜６４を所定の膜厚で塗布する。

次に、図１に示すようなコア３０のパターンが形成されたフォトマスク６３ｂを位置合わせして配置し、図６（ｂ）に示すように、フォトマスク６３ｂを介してコア形成薄膜６４に紫外線を照射し、コア３０を形成する部位のコア形成薄膜６４を硬化させる。そして、図６（ｃ）に示すように、溶液現像によって、コア３０の形成部位以外を除去し、熱処理を行って、図１に示すような所定のパターンでコア３０を形成する。

次に、図７（ａ）に示すように、バッファークラッド３１ａ上に形成されたアンダークラッド３１ｂ及びコア３０上に、オーバークラッド３１ｃを構成する紫外線硬化型のアクリル系高分子材料により、オーバークラッド形成薄膜６１ｃを所定の膜厚で塗布する。

次に、ファイバガイド溝３４のパターンが形成されたフォトマスク６３ａを位置合わせして配置し、フォトマスク６３ａを介してオーバークラッド形成薄膜６１ｃに紫外線を照射し、ファイバガイド溝３４を形成する部位以外のオーバークラッド形成薄膜６１ｃを硬化させる。そして、図７（ｂ）に示すように、溶液現像によって、ファイバガイド溝３４の形成部位を除去し、熱処理を行って、オーバークラッド３１ｃを形成する。

次に、導波路側位置合わせマーカー３３の製造方法について説明すると、図８（ａ）に示すように、バッファークラッド３１ａを構成する紫外線硬化型のアクリル系高分子材料により、ウェハ基板６０上にバッファークラッド形成薄膜６１ａを所定の膜厚で塗布する。

そして、バッファークラッド形成薄膜６１ａに紫外線（ＵＶ）を照射して硬化させ、熱処理を行って、バッファークラッド３１ａを形成する。

次に、図８（ｂ）に示すように、バッファークラッド３１ａの表面の所定の位置に、マスク等の位置合わせ用のチタン（Ｔｉ）マーカー６２を形成する。

次に、図８（ｃ）に示すように、ウェハ基板６０上に形成されたバッファークラッド３１ａ上に、アンダークラッド３１ｂを構成する紫外線硬化型のアクリル系高分子材料により、アンダークラッド形成薄膜６１ｂを所定の膜厚で塗布する。

次に、図５（ｃ）で説明したファイバガイド溝３４の形成工程で、図１で説明したような導波路側位置合わせマーカー３３のパターンが形成されたフォトマスク６５ａを位置合わせして配置し、フォトマスク６５ａを介してアンダークラッド形成薄膜６１ｂに紫外線を照射し、導波路側位置合わせマーカー３３を形成する部位以外のアンダークラッド形成薄膜６１ｂを硬化させる。

そして、図８（ｄ）に示すように、溶液現像によって、導波路側位置合わせマーカー３３の形成部位を除去し、熱処理を行って、マーカー形成溝６６が開口したアンダークラッド３１ｂを形成する。

次に、図６（ａ）で説明したコア３０の形成工程で、図９（ａ）に示すように、バッファークラッド３１ａ上に形成されたアンダークラッド３１ｂ上及びマーカー形成溝６６に、コア３０を構成する紫外線硬化型のアクリル系高分子材料により、コア形成薄膜６４を所定の膜厚で塗布する。

次に、図６（ｂ）で説明したコア３０の形成工程で、図１に示すような導波路側位置合わせマーカー３３のパターンが形成されたフォトマスク６５ｂを位置合わせして配置し、図９（ｂ）に示すように、フォトマスク６５ｂを介してコア形成薄膜６４に紫外線を照射し、導波路側位置合わせマーカー３３を形成する部位のコア形成薄膜６４を硬化させる。そして、図９（ｃ）に示すように、溶液現像によって、導波路側位置合わせマーカー３３の形成部位以外を除去し、熱処理を行って、導波路側位置合わせマーカー３３の一部を構成するマーカー形成薄膜６７ａを形成する。

次に、図１０（ａ）に示すように、バッファークラッド３１ａ上に形成されたアンダークラッド３１ｂ及びマーカー形成薄膜６７ａ上に、オーバークラッド３１ｃを構成する紫外線硬化型のアクリル系高分子材料により、オーバークラッド形成薄膜６１ｃを所定の膜厚で塗布する。

次に、図１０（ｂ）に示すように、導波路側位置合わせマーカー３３のパターンが形成されたフォトマスク６５ａを位置合わせして配置し、フォトマスク６５ａを介してオーバークラッド形成薄膜６１ｃに紫外線を照射し、導波路側位置合わせマーカー３３を形成する部位以外のオーバークラッド形成薄膜６１ｃを硬化させる。そして、図１０（ｃ）に示すように、溶液現像によって、導波路側位置合わせマーカー３３の形成部位を除去し、熱処理を行って、マーカー形成溝６６が開口したオーバークラッド３１ｃを形成する。

次に、図１１（ａ）に示すように、オーバークラッド３１ｃに形成されたマーカー形成溝６６に、コア３０を構成する紫外線硬化型のアクリル系高分子材料により、マーカー形成薄膜６７ｂを所定の膜厚で塗布し、マーカー形成薄膜６７ｂに紫外線を照射して硬化させる。

これにより、コア３０の形成位置では、図７（ｂ）に示すように、アンダークラッド３１ｂ上にコア３０が所定のパターンで形成されると共に、ファイバガイド溝３４の形成位置では、バッファークラッド３１ａより上側にファイバガイド溝３４が形成され、更に、導波路側位置合わせマーカー３３の形成位置では、図１１（ｂ）に示すように、断面形状が十字形状の導波路側位置合わせマーカー３３が形成された導波路シート６８が、ウェハ基板６０上に作製される。

なお、図示しないが、コア３０及び導波路側位置合わせマーカー３３を横切る導波路シート６８の所定の位置を、断面形状が垂直な刃部を有するダイシングブレードによりカットすることで、導波路シート６８は、端面が略９０度にカットされた１枚ずつの光導波路３として分割され、図１で説明した導波側接合面３２が形成される。

以上のプロセスにより、コア材料を使用してコアの作製プロセスで導波路側位置合わせマーカー３３を作製することができ、コア３０を形成するため膜厚の精度及びマスクの精度で導波路側位置合わせマーカー３３を作製することができる。

すなわち、図５（ｃ）で説明したファイバガイド溝３４のパターンが形成されたフォトマスク６３ａと、図８（ｃ）で説明した導波路側位置合わせマーカー３３のパターンが形成されたフォトマスク６５ａを一体に形成する。

また、図６（ｂ）で説明したコア３０のパターンが形成されたフォトマスク６３ｂと、図９（ｂ）で説明した導波路側位置合わせマーカー３３のパターンが形成されたフォトマスク６５ｂを一体に形成する。

更に、図７（ａ）で説明したファイバガイド溝３４のパターンが形成されたフォトマスク６３ａと、図１０（ｂ）で説明した導波路側位置合わせマーカー３３のパターンが形成されたフォトマスク６５ａを一体に形成する。

これにより、導波路側位置合わせマーカー３３を作製するためのマスクの精度を、コア３０を作製するマスクの精度及びファイバガイド溝３４を作製するマスクの精度に合わせることができ、水平方向の精度をコア３０に合わせて、導波路側位置合わせマーカー３３を作製することができる。

また、導波路側位置合わせマーカー３３の十字形状の幅の広い部分は、コア層で形成されることで、コア３０と同一平面に形成されるので、高さ方向の精度をコア３０に合わせて、導波路側位置合わせマーカー３３を作製することができる。

このように、導波路側位置合わせマーカー３３をコア３０の精度で製作できるようにすることで、コア３０に対する導波路側位置合わせマーカー３３の誤差を排除して、レンズアレイ２と光導波路３の位置合わせを行うことができ、レンズ２０とコア３０の光軸を高精度に位置合わせすることができる。

以上のように作製された光導波路３の外形寸法は、例えば、コア３０の伸びる方向の長さを４ｍｍ、コア３０の並列する方向の長さ５ｍｍとした。

光導波路３のコア３０、クラッド３１及びファイバガイド溝３４の寸法は、図７（ｂ）に示すように、各コア３０のコア径は約４０×４０μｍで、バッファークラッド３１ａの厚みは約２０μｍ、アンダークラッド３１ｂの厚みは約４０μｍ、オーバークラッド３１ｃのコア３０より上側の部分の厚みは約３０μｍとした。

また、ファイバガイド溝３４は、本例では、オーバークラッド３１ｃの上面からバッファークラッド３１ａの上面まで到達しているので、ファイバガイド溝３４の深さは、約１１５μｍである。

更に、光ファイバ４として、基本モードと少なくとも１つ以上の高次のモードが伝送されるマルチモードの光ファイバを用いるため、ファイバガイド溝３４の幅は約１２５μｍとした。

導波路側位置合わせマーカー３３は、アンダークラッド層、コア層及びオーバークラッド層を作製するプロセスを利用して十字形状の断面形状を得ているので、図１１（ｂ）に示すように、アンダークラッド層で形成される十字形状の下側の部分の高さは約４０μｍである。アンダークラッド層で形成される十字形状の下側の部分の幅は約５０μｍとした。

また、コア層で形成される十字形状の幅の広い部分の高さは約４０μｍである。十字形状の側方に突出した部分の長さは約５０μｍとした。更に、オーバークラッド層で形成される十字形状の上側の部分の高さは約３０μｍである。また、オーバークラッド層で形成される十字形状の上側の部分の幅は約５０μｍとした。

導波路側位置合わせマーカー３３の寸法を上述したように設定したので、レンズ側位置合わせマーカー２１の寸法は、図４に示すように、それぞれが縦約３０μｍ、横約５０μｍの四角形とした。これにより、導波路側位置合わせマーカー３３とレンズ側位置合わせマーカー２１の位置が合わせられると、縦が約１１０μｍ、横が約１５０μｍの四角形となり、ＣＣＤカメラ等で撮像して位置合わせを行う作業に十分な大きさである。

図１２は、本実施の形態のレンズアレイの製造工程の一例を示す説明図で、次に、レンズアレイ２の製造方法について説明する。

まず、図１２（ａ）に示すように、シリコン基板７１に所望の凹状のレンズ形成部７２を作製する。本例では、直径は約２５０μｍ、深さは約３０μｍのレンズ形成部７２を作製した。

次に、図１２（ｂ）に示すように、シリコン基板７１のレンズ形成部７２側の面に、光導波路３のクラッド材料と同等のアクリル系樹脂材料を塗布し、薄膜７３を形成する。本例では、薄膜７３の厚さは約２００μｍとした。ここで、レンズアレイ２をクラッド材料で構成するのは、上述したように、レンズアレイ２と光導波路３を接着する際、レンズ側接合面２２に接する面積は、光導波路３のコア３０よりクラッド３１の方が大きいので、レンズアレイ２と光導波路３の接着性が向上するためである。

次に、図１２（ｃ）に示すように、レンズアレイ２のレンズ側接合面２２になる薄膜７３の表面に、蒸着等によるチタンマーカーでレンズ側位置合わせマーカー２１を作製する。レンズ側位置合わせマーカー２１は、蒸着等で作製されることで、形状及び位置の精度は十分に高い。

次に、図１２（ｄ）に示すように、シリコン基板７１から薄膜７３を剥離して、レンズ２０及びレンズ側位置合わせマーカー２１が形成されたレンズアレイ２を作製する。なお、本例では、レンズアレイ２を作製する型にシリコン基板を利用したが、ガラス基板や樹脂基板でも良い。

＜本実施の形態の光モジュールの変形例＞
以上説明した光モジュール１Ａでは、光導波路３を構成する導波路材料は、アクリル系高分子材料に限らず、エポキシ系高分子材料、その他無機高分子材料でも良い。また、光導波路３の形状は上述した例に限らず、どのような形状のものでも良い。

更に、本実施の形態の光モジュール１Ａでは、レンズと光ファイバを光導波路を介して光学的に結合する例で説明したが、光導波路において、導波路側接合面と反対側のコアの伸びる方向に沿った他方の端部に発光素子や受光素子等の光素子を実装して、レンズと光素子を光導波路を介して結合する構成でも良い。

本発明は、電子機器のボード間やチップ間の光通信モジュールや、光ファイバを利用した通信ケーブルのコネクタ等に適用される。

本実施の形態の光モジュールの構成の一例を示す分解斜視図である。 本実施の形態の光モジュールの構成の一例を示す正面図である。 本実施の形態の光モジュールの構成の一例を示す側断面図である。 本実施の形態の光モジュールにおける位置合わせマーカーを使用した位置合わせ動作の詳細を示す動作説明図である。 コアとファイバガイド溝の製造方法を示す本実施の形態の光導波路の製造工程説明図である。 コアとファイバガイド溝の製造方法を示す本実施の形態の光導波路の製造工程説明図である。 コアとファイバガイド溝の製造方法を示す本実施の形態の光導波路の製造工程説明図である。 導波路側位置合わせマーカーの製造方法を示す本実施の形態の光導波路の製造工程説明図である。 導波路側位置合わせマーカーの製造方法を示す本実施の形態の光導波路の製造工程説明図である。 導波路側位置合わせマーカーの製造方法を示す本実施の形態の光導波路の製造工程説明図である。 導波路側位置合わせマーカーの製造方法を示す本実施の形態の光導波路の製造工程説明図である。 本実施の形態のレンズアレイの製造工程の一例を示す説明図である。

符号の説明

１Ａ：光モジュール、２・・・レンズアレイ、２０・・・レンズ、２１・・・レンズ側位置合わせマーカー、２２・・・レンズ側接合面、３・・・光導波路、３０・・・コア、３１・・・クラッド、３２・・・導波路側接合面、３３・・・導波路側位置合わせマーカー、３４・・・ファイバガイド溝、４・・・光ファイバ、５・・・実装基板

Claims (5)

1. 少なくとも１個のレンズが形成されると共に、前記レンズの裏面側にレンズ側接合面が形成され、所定の波長の光が透過されるレンズ部材と、
   前記レンズ部材の前記レンズ側接合面に形成され、前記レンズ部材の前記レンズが形成された表面側から視認されるレンズ側位置合わせマーカーと、
   光が伝搬される少なくとも１本のコアを有すると共に、前記コアの伸びる方向に沿った一方の端部に、前記レンズの配置に合わせて前記コアの端面が露出され、前記レンズ部材の前記レンズ側接合面と当接される導波路側接合面が形成された光導波路と、
   前記光導波路の前記導波路側接合面に形成されて、前記導波路側接合面に前記レンズ側接合面が当接された前記レンズ部材の前記レンズが形成された表面側から視認され、前記レンズ部材の前記レンズ側位置合わせマーカーに位置が合わせられると、前記レンズ部材の前記レンズと前記光導波路の前記コアの位置が合わせられる導波路側位置合わせマーカーと、を備え、
   前記導波路側位置合わせマーカーは、前記コアと同一平面に前記コアと同一材料で作製される
   光モジュール。
2. 前記レンズ部材と前記光導波路は、前記レンズ側接合面と前記導波路側接合面が当接され、前記レンズ側位置合わせマーカーと前記導波路側位置合わせマーカーの位置が合わせられて、接着固定される
   請求項１記載の光モジュール。
3. 前記導波路側位置合わせマーカーは、前記光導波路の前記コアの伸びる方向に沿った他方の端部に到達する長さを有し、前記光導波路の他方の端部側から入射された光で、前記導波路側接合面で前記導波路側位置合わせマーカーが照射される
   請求項１または２に記載の光モジュール。
4. 基板上にクラッドを形成する導波路材料及びコアを形成する導波路材料を成膜して、アンダークラッド、少なくとも１本のコア及び前記コアを覆うオーバークラッドを作製すると共に、
   前記コアを作製するプロセスで、マーカー形成薄膜を成膜して導波路シートを作製し、
   前記コア及び前記マーカー形成薄膜を横切る所定の位置で前記導波路シートを切断して、前記コアの端面が露出すると共に、前記マーカー形成薄膜の端面が露出して導波路側位置合わせマーカーが形成された導波路側接合面を備えた光導波路を作製する
   光導波路の製造方法。
5. 前記導波路シートはフォトリソグラフィプロセスで前記コアが作製され、前記コアを作製するプロセスで、前記コアのパターンと前記導波路側位置合わせマーカーのパターンが一体に形成されたフォトマスクを使用して、前記コアと前記マーカー形成薄膜を作製する
   請求項４記載の光導波路の製造方法。

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