JP6630264B2 - 光導波路部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光導波路部品の製造方法に関し、より詳細には、フォトダイオードやレーザーダイオードなどの光素子を実装する際に用いる反射ミラー構造を有する光導波路部品の製造方法に関する。

近年、光ファイバ伝送の普及に伴い、多数の光機能素子を高密度に集積する技術が求められており、その一つとして、石英系平面光波回路（以下、ＰＬＣ：Planar Lightwave Circuit）が知られている。ＰＬＣは低損失、高信頼性、高い設計自由度といった優れた特徴を有する導波路型光デバイスであり、実際に光通信伝送端における伝送装置には合分波器、分岐・結合器等の機能を集積したＰＬＣが搭載されている。また、伝送装置内にはＰＬＣ以外の光デバイスとして、光と電気の信号を変換するフォトダイオード（以下ＰＤ：Photodiode）や、レーザーダイオード（ＬＤ：Laser diode）などの光素子も搭載されている。さらなる通信容量の拡大に向けて、光信号処理を行うＰＬＣ等の光導波路と光電変換を行うＰＤ等の光デバイスを集積した高機能な光電子集積型デバイスが求められている。このような集積型光デバイスのプラットフォームとしてＰＬＣは有望であり、ＰＤチップとＰＬＣチップをハイブリッドに集積した光電子集積型デバイスが提案されている（例えば、特許文献１参照）。引用文献１の例では、導波路の一部の領域に４５度ミラーを設け、その導波路上にＰＤを実装することで、光導波路を伝搬する光をミラーで垂直に光路変換し、ＰＤとの光結合を行う方法が採用されている。このようなＰＬＣ上に光結合用の光路変換ミラー、およびＰＤ等の光素子を実装するデバイス構造は、デバイスの小型化、および光回路の設計自由度の面で利点がある。

このようなミラーを形成する方法として、具体的な構造は様々であるが、加工工程の容易さから、ダイシングソーなどの機械加工や、収束イオンビームによりＰＬＣの一部に斜め溝を設ける手法、化学エッチングを利用した傾斜面を設ける手法が広く行われている。しかし、機械加工は容易に行うことができるものの、加工位置のアライメント精度が低いという欠点がある。また、収束イオンビームによるエッチング加工では時間とコストが掛かりすぎるという欠点がある。そして、化学エッチングは作製できる角度が結晶方位によって固定されているという欠点があった。そこで、上記の手法以外のミラー加工手法として、異方性プラズマエッチングを応用した手法を挙げる。異方性プラズマエッチングは半導体デバイスなどの微細加工に適した加工手法であり、加工位置はマスクにより一意に決まるため精度が高く、一度に複数箇所の加工が可能であるため時間およびコストの点でも有利である。この異方性プラズマエッチングを用いたミラー加工は、加工対象であるＰＬＣを傾けて設置することで斜め方向にエッチングする手法である。この時、ＰＬＣ周辺ではＰＬＣに沿った形で電界が形成されるため、電位勾配の向きはＰＬＣに対して垂直方向に向かう。したがって、イオンは、始めにＰＬＣ表面に対して斜めに加速するものの、次第に電界に沿ってＰＬＣに引き寄せられてゆく。結果として、設置した角度よりも、ＰＬＣに対して垂直方向に近い角度でＰＬＣのエッチングが進行するため、大きく傾斜したミラー加工が困難である。この問題を解決するためには、斜めにエッチングが進行するように電界を制御することが重要であり、具体的な方法として、斜めに設置したＰＬＣの近傍に構造物（以下、電界制御ブロック）を設置する手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

図１は、電界制御ブロック３０を設置した場合にＰＬＣの近傍に形成される電界およびエッジング方向を説明する図である。図１（ａ）に示すように、電界制御ブロック３０は、従来の斜め設置治具２０により傾斜した状態に保持されたＰＬＣ１０の近傍に設置する。図１（ａ）において、ＰＬＣ１０は、複数のＰＬＣチップからなるＰＬＣ短冊として示されている。上述したＰＬＣの近傍と同様に、この電界制御ブロック３０の近傍においても、形状に沿った形で電界が形成される。したがって、この電界制御ブロック３０の近傍に形成される電界と、ＰＬＣ短冊１０の近傍に形成される電界とで形成された電位の勾配の向きが、ＰＬＣ短冊１０に対して斜めになるように、電界制御ブロック３０とＰＬＣ１０を配置する。すると、図１（ｂ）に示すように、エッチングがＰＬＣ１０に対して斜めに進行しやすくなるため、傾斜の大きいミラー加工が容易となる。基本的にこの手法はチップでの加工になるが、図１（ａ）に示すように、複数のＰＬＣチップからなるＰＬＣ短冊として、複数の短冊を一度に斜めエッチングすることで、ウェハでの加工と同等以上のスループットが可能である。

特開２００５−７０３６５公報（図１） 特許第５３７３７１７号公報（第０００８，０００９、００３５段落、図３）

しかしながら、前述の方法でＰＬＣ短冊面内に複数のミラーを形成することを想定した場合、図２に示したようにミラー角度はＰＬＣ短冊の中央に位置するＰＬＣチップから端に位置するＰＣＬチップにかけて変化していく傾向がある。これはミラー形状の面内依存性があり、ＰＬＣ短冊内のＰＬＣチップごとに反射位置や反射角度が異なることを示している。したがって、受光径が小さい高速ＰＤを集積することを想定し、設計位置に実装しようとすると、ＰＤへの入射位置がミラー角度の面内依存性に応じて異なるため、均一な光結合が困難となっていた。その結果、ミラー形状が大きく変化する短冊端付近のチップは使用できず、実際には短冊中央付近のチップを使用するに限定され、ミラーの歩留まりが低下していた。このようにＰＬＣをプラットフォームとした、光素子とのミラーを用いたハイブリッド集積において、斜めエッチングの短冊面内依存性を解消し、形成されるミラー形状を均一化することで、ミラーの歩留まりを向上させることが課題であった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ＰＬＣへのミラー形成に適用可能な、異方性イオンエッチングを用いた均一なミラー角度を有するミラーの形成方法を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の一態様は、光回路基板の基板面の垂直方向から傾斜した反射ミラー構造を有する光導波路部品の製造方法であって、異方性プラズマエッチングを用いて前記傾斜した反射ミラー構造を作製する際に、対面する上部電極と下部電極との間に、前記基板面よりも大きい傾斜面を有する傾斜保持手段を用い、前記傾斜面により前記光回路基板の前記基板面の裏面の全体を保持して、前記下部電極の面に対して傾斜した状態で前記光回路基板を保持することと、前記傾斜した反射ミラー構造を作製する前記光回路基板の前記基板面に対面する近傍に、前記基板面に対して傾斜した平坦な面を有する電界制御手段を設置することと、電圧を印加して、発生したプラズマにより前記光回路基板に対して異方性プラズマエッチングを行うことと、を備え、前記傾斜保持手段は、前記傾斜面の反対側に平坦な面を有し、前記傾斜保持手段の前記傾斜面の反対側の前記平坦な面の前記基板面に対する傾斜は、前記電界制御手段の前記平坦な面の前記基板面に対する傾斜と等しく、前記下部電極の面に対して傾斜した状態で前記光回路基板を保持することは、複数の傾斜保持手段を、それぞれの前記傾斜面が並列になるよう、前記傾斜保持手段の前記傾斜面の反対側の前記平坦な面の近傍に配列し、前記複数の傾斜保持手段がそれぞれ前記下部電極の面に対して傾斜した状態で前記光回路基板を保持することを含み、前記光回路基板に対して異方性プラズマエッチングを行うことは、前記複数の傾斜保持手段がそれぞれ保持する複数の光回路基板を一度にエッチングすることを含む、ことを特徴とする。

他の態様は、光回路基板の基板面の垂直方向から傾斜した反射ミラー構造を有する光導波路部品の製造方法であって、異方性プラズマエッチングを用いて前記傾斜した反射ミラー構造を作製する際に、対面する上部電極と下部電極との間に、前記基板面よりも大きい傾斜面を有する傾斜保持手段を用い、前記傾斜面により前記光回路基板の前記基板面の裏面の全体を保持して、前記下部電極の面に対して傾斜した状態で前記光回路基板を保持することと、前記傾斜した反射ミラー構造を作製する前記光回路基板の前記基板面に対面する近傍に、前記基板面に対して傾斜した平坦な面を有する電界制御手段を設置することと、電圧を印加して、発生したプラズマにより前記光回路基板に対して異方性プラズマエッチングを行うことと、を備え、前記電界制御手段は、前記基板面に対して傾斜した複数の平坦な面を有し、前記下部電極の面に対して傾斜した状態で前記光回路基板を保持することは、前記電界制御手段の前記基板面に対して傾斜した前記複数の平坦な面の近傍において複数の前記傾斜保持手段を用い、前記複数の傾斜保持手段がそれぞれ前記下部電極の面に対して傾斜した状態で前記光回路基板を保持することを含む、ことを特徴とする。

一態様では、前記電界制御手段は、前記基板面に対して傾斜した複数の平坦な面を有し、前記下部電極の面に対して傾斜した状態で前記光回路基板を保持することは、前記電界制御手段の前記基板面に対して傾斜した前記複数の平坦な面の近傍において複数の前記傾斜保持手段を用い、前記複数の傾斜保持手段がそれぞれ前記下部電極の面に対して傾斜した状態で前記光回路基板を保持することを含む。

上記いずれかの態様において、前記光回路基板の前記基板面の前記裏面を保持する前記傾斜保持手段の前記傾斜面の水平方向の長さが、前記光回路基板の前記基板面の水平方向の長さに前記光回路基板の前記基板面の長手方向の幅の２倍以上を加えた長さであることが好ましい。

また、上記いずれかの態様において、前記下部電極の面に対して傾斜した状態で前記光回路基板を保持することは、前記光回路基板の水平方向の中心を、前記傾斜保持手段の前記傾斜面の水平方向の中心で保持することを含むことが好ましい。更に、上記いずれかの態様において、前記反射ミラー構造は、前記光回路基板の水平方向に並行な開口部を有することが好ましい。

加えて、上記いずれかの態様において、前記光回路基板は、複数の平面光波回路が水平方向に並列に形成された光回路基板であることが好ましい。また、上記いずれかの態様において、前記平坦な面は、前記下部電極の面に垂直な面であることが好ましい。

以上説明したように、本発明によれば、フォトダイオードやレーザーダイオード等の光素子の表面実装に適用可能で、光路変換により光素子との間での光信号入出力を行う際に、低損失な光結合を実現する光導波路部品の製造方法を提供することが可能となる。

電界制御ブロックを設置した場合にＰＬＣの近傍に形成される電界およびエッチング方向を説明する図であり、（ａ）はＰＬＣと電界制御ブロックの配置を示す斜視図であり、（ｂ）は断面図である。 異方性イオンエッチングを用いてＰＬＣ短冊面内に複数のミラーを形成する場合における、ミラー形状の面内依存性を示す図であり、（ａ）はミラー形状の面内依存性を示す図であり、（ｂ）はミラー角度を説明するＰＬＣ短冊の加工断面図である。 本実施形態の光導波路部品の製造方法を説明するための図であり、（ａ）は、ＰＬＣを傾斜した状態に保持する斜め設置治具と、加工対象であるＰＬＣと、電界制御ブロックの配置を説明する斜視図であり、（ｂ）は斜め設置治具の代替例の斜視図である。 本実施形態の光導波路部品の製造方法を説明するための図である。 ＰＬＣ短冊の端におけるエッチング方向の変化を説明するための図である。 ＰＬＣ短冊の実施例を示す図である。 電界制御ブロックおよび斜め設置治具の実施例を示す図である。 ＰＣＬ短冊の中央のＰＬＣチップに形成されたミラーの、ミラー角度の設置角度依存性を示す図である。 設置角度６０度におけるミラー角度の短冊面内依存性を示す図である。 従来の斜め設置治具を用いた場合のミラー角度の短冊面内依存性を示す図である。 ＰＬＣ短冊の実施例を示す図である。 電界制御ブロックおよび斜め設置治具の実施例を示す図である。 ＰＣＬ短冊のＰＬＣチップに形成されたミラーのミラー角度の設置位置依存性を示す図である。 電界制御ブロックと斜め設置治具の配置を示す図である。 ＰＣＬ短冊のＰＬＣチップに形成されたミラーのミラー角度の短冊面内依存性を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明は、異方性プラズマエッチングを用いて、光回路基板の基板面の垂直方向から傾斜した反射ミラー構造を有する光導波路部品の製造方法を提供する。本発明によれば、光回路基板に、ミラー角度の変化の少ない溝（反射ミラー構造）を形成することが可能になる。

図３は、本実施形態の光導波路部品の製造方法を説明するための図である。図３（ａ）に示すように、本実施形態の光導波路部品の製造方法において、異方性プラズマエッチングに用いる治具として、斜め設置治具２１と電界制御ブロック３０を用いる。

斜め設置治具２１は、対向する上部電極および下部電極（不図示）の電極面に対して、適切な角度でＰＬＣ短冊１０を斜めに設置するための傾斜面２１ａを有するブロックである。斜め設置治具２１の代表的な形状は、１つの面（紙面の手前の面）に連続する直角２つ、鋭角１つ、および鈍角１つ有する４角柱とすることができる。代替例として、斜め設置治具２１の形状は、図３（ｂ）に示すような、１つの面（紙面の手前の面）に連続する直角３つ、および鈍角２つを有する５角柱の電界制御ブロック２２とすることもできる。

電界制御ブロック３０は、下部電極（不図示）の電極面に垂直な面を有する（例えば、立方体状、直方体状、三角柱状、半円柱状または板状の）構造体であり、ＰＬＣ短冊１０のミラーが形成される面（エッチングされる面）の向かい側に設置される。より好ましくは、電界制御ブロック３０の垂直な面の下部電極側の辺とＰＬＣ短冊１０のミラーが形成される面の下部電極（不図示）側の辺とが平行になるように設置される。または、電界制御ブロック３０の垂直な面の法線とＰＬＣ短冊１０のミラーが形成される面の法線が、下部電極（不図示）の電極面に垂直な面に含まれるように設置される。電界制御ブロック３０は、斜め設置治具（２１、２２）の傾斜面（２１ａ、２２ａ）側に設置するが、設置の際にこれらの治具を固定するための台座を用いても良い。電界制御ブロック３０の垂直な面の下部電極側の辺とＰＬＣ短冊１０のミラーが形成される面の下部電極（不図示）側の辺とが平行になるように設置される。ＰＬＣ短冊１０のミラーが形成される面（エッチングされる面）の近傍に対面して設置される電界制御ブロック３０の面は、下部電極（不図示）の電極面に垂直な面である必要はなく、ＰＬＣ短冊１０のミラーが形成される面に対して傾斜した平坦な面であっても同様の効果を得ることができる。

電界制御ブロック３０、斜め設置治具（２１，２２）および台座（不図示）は、分離した別々の構成要素として示しているが、これらの治具は必ずしも別々の構造となっている必要は無く、これらが発明の効果を限定するものではない。これらの治具、すなわち、電界制御ブロック３０、斜め設置治具（２１、２２）および台座のうちの２つまたは３つを一体として構成しても良い。また、これらの治具に適した材料として、石英やサファイア、ガラス等の誘電体やカーボン等の導電体が挙げられるが、これらの材料が発明の効果を限定するものではない。半導体や誘電体を材料として用いる場合は導電性の薄膜をコーティングしてもよい。

被加工物であるＰＬＣ短冊１０は、斜め設置治具（２１、２２）の傾斜面（２１ａ、２２ａ）に、底面（下部電極（不図示）の面と平行に設置された斜め設置治具の底面）に対して傾斜角をもって設置される。この時の傾斜角が設置角度となる。電界制御ブロック３０は、ＰＬＣ短冊１０のミラー加工面の向かい側に設置される。このとき、ＰＬＣ短冊１０や斜め設置治具（２１、２２）、電界制御ブロック３０の位置でエッチング時に形成される電界分布が異なるため、ＰＬＣ短冊１０のサイズや所望のミラー角度に応じて位置の調整を行う。たとえば所望の角度のミラーを形成するには、主にＰＬＣ短冊１０の設置角度や電界制御ブロック３０の位置や高さといったパラメータを調整することで可能である。具体的には、ＰＬＣ短冊１０の設置角度が大きいほど、あるいは電界制御ブロック３０がＰＬＣ短冊１０に近いほど、より傾斜したミラーを形成でき、逆の場合は、垂直に近いミラーが作製できる。ミラー加工領域の高さが電界制御ブロック３０の高さより大きい場合、電位勾配の向きはＰＬＣ基板１０に対して垂直に近づくため、エッチングが斜めに進行しにくくなる。したがって電界制御ブロック３０を斜め設置治具（２１、２２）より高くすることが望ましく、そういった調整が必要である。例えば、ミラー加工領域の高さの調整に、斜め設置治具２０や２１を選択して使用することができる。

斜め設置治具（２１、２２）および電解制御ブロック３０並びにＰＬＣ短冊１０は、帯電する電荷を下部電極（不図示）へ逃がすように導電性テープ（不図示）で接続されることが望ましい。

ここまで斜めエッチングを断面方向から説明してきたが、ここからは奥行方向について説明する。図４に示すように、本発明の実施形態では、ＰＬＣ短冊１０の裏面全体を斜め設置治具（２１、２２）の傾斜面（２１ａ、２２ａ）で保持し、傾斜面（２１ａ、２２ａ）の奥行長さをＰＬＣ短冊１０の奥行長さよりも大きくした形状とすることで、ＰＬＣ短冊１０の近傍における電界分布を奥行方向に均一化する。言い換えると、斜め設置治具（２１、２２）を、異方性イオンエッチング時にＰＬＣ短冊１０の近傍で形成される電界に対して、ＰＬＣ短冊１０があたかも斜め設置治具（２１、２２）と一体であるかのような、形状にすることで、斜め設置治具（２１、２２）の外形のみに沿った電界分布を形成することを特徴としている。これにより、斜め設置治具（２１、２２）の断面形状が一定となる方向、つまり奥行方向では均一な電界分布が形成されるため、斜め設置治具（２１、２２）よりも小さいＰＬＣ短冊１０は奥行方向において均一にエッチングされることになる。ＰＬＣ短冊１０の近傍で均一な電界分布を形成するため、奥行方向の斜め設置治具（２１、２２）の長さは、ＰＬＣ短冊１０の長さに加えて片端でＰＬＣ短冊１０の幅以上確保されていることが望ましい。ここで、ＰＬＣ短冊１０の長さおよび幅は、図６および１１に示すように規定している。なお、電界制御ブロック３０、斜め設置治具（２１、２２）、台座（不図示）が別々の治具となっているが、必ずしも別々の構造となっている必要は無く、これらが発明の効果を限定するものではない。ここで、従来の手法でＰＬＣ短冊１０をエッチングした際に形成されるミラーのミラー角度をみると、ＰＣＬ短冊の中央に位置するＰＣＬチップに形成されるミラーのミラー角度と、ＰＬＣ短冊の端に位置するＰＣＬチップに形成されるミラーのミラー角度が大きく異なっており、つまり奥行方向でミラー角度の位置依存性が生じるという問題があった。これは、図５に示すように、電界分布がＰＬＣ短冊の形状に沿って形成されてＰＬＣ短冊の端へ電界が集中しやすくなり、ＰＬＣ短冊の端ではエッチング方向が変化するためである。特許文献２において、従来の手法では均一な電界分布を形成するために斜め設置治具を奥行方向へ長くすることについては述べられているもの、あくまでＰＬＣ短冊に対して十分な大きさの斜め設置治具とすることを述べているに過ぎず、ＰＬＣ短冊の形状に沿って形成される電界分布を安定化させることについては述べられていない。たとえば、図５の従来の斜め設置治具２０を、奥行方向に伸ばしたところでこのような設置方法ではＰＬＣ短冊１０の端付近で電界分布が大きく変化するため、やはりＰＬＣ短冊１０の端でエッチング方向が変化する。つまりＰＬＣ短冊１０の端に形成される電界分布による斜めエッチング方向の変化を想定するものではなく、本発明の実施形態のように、ＰＬＣ短冊１０の裏面全体を保持して、ＰＬＣ短冊１０を斜め設置治具（２１、２２）とあたかも一体にみせることでＰＣＬ短冊１０の端でのエッチング方向の変化を防ぎ、ミラーのミラー角度や深さといったミラー形状の位置依存性（面内依存性）を低減するという本発明の手法は明らかではなかった。

以上のように、異方性プラズマエッチング方法を用いる斜めエッチングにおいて、ＰＬＣ短冊の裏面全体を保持し、ＰＬＣ短冊より長い奥行方向の長さを有する斜め設置治具を用いることで、ＰＬＣ面内におけるミラー形状の奥行方向の位置依存性（面内依存性）を解消することができる。電界分布に対してＰＬＣ短冊と斜め設置治具とを、あたかも一体に見せるという本発明の工夫により、ＰＬＣ短冊の端でのエッチング方向の変化を防ぐことが可能となり、短冊面内で形成するミラー形状を均一化され、ミラーの歩留まりが向上する。その結果、複数のＰＬＣチップからなるＰＬＣ短冊として、複数の短冊を一度に斜めエッチングすることで、平滑なミラー面かつ、所望の角度の反射ミラーを有するＰＬＣを、ウェハでの加工と同等以上のスループットを実現可能な斜めエッチング方法を提供することが可能となる。

（実施例１）
図６は、上述したＰＬＣ短冊１０の実施例を示す図である。被加工対象として、５×２０ｍｍ²のＰＬＣが並列に１５個並んだ７５×２０ｍｍ²のＰＬＣ短冊を用いた。ＰＬＣ上にはフォトリソグラフィーにより短辺に対して並行に開口部が形成されているマスク１６を作製した。図７に示すように、斜めエッチング治具として、高さ２５ｍｍ長さ１２０ｍｍのカーボン製の電界制御ブロック３０と斜め設置治具２１を用いた。このとき、ミラー角度の加工条件を求めるため、設置角を４５度、６０度、７５度とした斜め設置治具２１を用意した。エッチングチャンバー内の下部電極上に、斜め設置治具２１とその傾斜面２１ａ側に電界制御ブロック３０を設置したのち、傾斜面２１ａの中央にＰＬＣ短冊１０を設置し、設置角度の異なる斜めエッチングをそれぞれ行った。３時間の斜めエッチングの後、ＰＬＣ短冊１０中の各ＰＣＬチップに形成されたミラーのミラー角度を評価した。

図８は、ＰＣＬ短冊１０の中央のＰＬＣチップに形成されたミラーの、ミラー角度の設置角度依存性を示す図である。このプロットから４５度のミラー形成には、設置角度６３度付近が最適であることがわかった。

図９は、設置角度６０度におけるミラー角度の短冊面内依存性を示す図である。ＰＣＬ短冊１０の中央から端にかけて、平均から±２度以内の一定のミラー角度でミラーが形成され、ＰＣＬ短冊の端付近に位置するＰＣＬチップに形成されたミラーでミラー角度が変化しないことを確認した。他の設置角度（４５度、７５度）においても、同様に、各ＰＣＬチップにおいて、平均から±２度以内の一定のミラー角度でミラーが形成され、ミラーのミラー角度が変化しないことを確認した。

本発明の効果を検証するため、上記のＰＣＬ短冊１０と、従来の電界制御ブロックおよび斜め設置治具を用意し、本実施例と同様の実験を行った。

図１０は、従来の斜め設置治具を用いた場合のミラー角度の短冊面内依存性を示す図である。ＰＬＣ短冊１０の中央のＰＬＣチップに形成されたミラーのミラー角度をみると、上記の結果と異なっているが、これは治具の形状によって形成される電界分布の形状が変わり、斜めエッチング方向が若干変化するためであり、同じ設置角度であれば同じミラー角度になるというものではない。ここで、ＰＬＣ短冊１０の中央付近のＰＬＣチップに形成されたミラーをみると、ほぼ揃ったミラー角度のミラーが形成されているが、ＰＬＣ短冊の端付近ではミラー角度が大きくなっており、ＰＬＣ短冊の中央と端を比較すると最大で１６度もの差が生じてしまっている。これはＰＬＣ短冊が電界に対してむき出しになるような設置方法のため、ＰＬＣ短冊の端へ電界が集中し、エッチング方向が変化したことを示している。

以上の実験により、斜めエッチング時にＰＣＬ短冊の端の電界分布を均一化し、斜めエッチング方向を一定にすることで、ＰＬＣ短冊を斜めエッチングする際のミラー角度の設置位置依存性（奥行き方向の面内依存性）を解消可能であることを確認し、本発明の有効性を確かめた。

（実施例２：奥行方向の長さ）
次に、斜めエッチング治具の奥行方向の長さと、ＰＣＬ短冊のＰＬＣチップに形成されたミラーのミラー角度の設置位置依存性を評価した。

図１１は、ＰＬＣ短冊１０の別の実施例を示す図である。被加工対象として、７×２５ｍｍ²のＰＬＣチップが並列に７つ並んだ４９×２５ｍｍ²のＰＬＣ短冊１０を用いた。各ＰＬＣチップ上にはフォトリソグラフィーにより短辺に対して並行に開口部が形成されているマスクを作製した。図１２に示すように、斜めエッチング治具として、高さ２５ｍｍ石英製の電界制御ブロック３０と設置角６０度の斜め設置治具２１を用いた。このとき、斜め設置治具２１の奥行方向の長さとミラー角度の関係を求めるため、奥行長さを５０ｍｍ、７５ｍｍ、１００ｍｍ、１２５ｍｍとした電界制御ブロック３０および斜め設置治具２１を用意した。エッチングチャンバー内の下部電極上に、斜め設置治具２１とその傾斜面２１ａ側に電界制御ブロック３０を設置したのち、傾斜面２１ａの中央にＰＬＣ短冊１０を設置し、設置角度の異なる斜めエッチングをそれぞれ行った。３時間の斜めエッチングの後、ＰＬＣ短冊１０中の各チップに形成されたミラーのミラー角度を評価した。

図１３は、ＰＣＬ短冊のＰＬＣチップに形成されたミラーの、ミラー角度の設置位置依存性を示す。奥行長さ５０ｍｍと７５ｍｍの場合、ＰＬＣ短冊１０の中央付近のＰＣＬチップではほぼ揃ったミラー角度になっているのに対し、ＰＣＬチップの位置がＰＬＣ短冊１０の端に近づくにつれてミラー角度が変化しており、その変化は奥行長さ５０ｍｍの方が大きい。一方で奥行長さ１００ｍｍと１２５ｍｍでは、ＰＬＣ短冊１０の中央から端にかけて、平均値から２度以内のミラー角度でミラーが形成されている。これは斜め設置治具の２１の奥行長さが設置するＰＬＣ短冊１０に対して短いと、斜め設置治具２１の端で曲がる電界分布で斜めエッチング方向が変化する影響を、斜め設置治具２１の端の近傍に設置されたＰＬＣ短冊１０内のＰＬＣチップが受けやすくなるためである。図１３には、比較のため、奥行長さを１２５ｍｍにした本実施例の電界制御ブロック３０と、従来の斜め設置治具とを用いて、斜めエッチングした結果を載せている。この場合、ＰＣＬ短冊１０の中央と端のミラーにおけるミラー角度の差は最大で１５度となっており、上記の結果と比較して位置依存性が大きい結果となっている。これにより、ＰＣＬ短冊１０の裏面全体を保持する本発明の手法は、ミラー形状の面内依存性解消に効果があるものの、斜め設置治具（２１、２２）の奥行長さはＰＬＣ短冊１０より大きいことが望ましいことがわかる。その奥行長さの目安として、上記の結果から設置するＰＬＣ短冊１０の奥行方向長さにＰＬＣ短冊の幅の２倍の長さを加えた長さが挙げられる。

以上の実験により、斜めエッチング時に斜め設置治具（２１，２２）の奥行長さをＰＬＣ短冊１０の奥行長さよりも長くすることで、より効果的に、ミラー形状の短冊面内依存性を解消可能であることを確認し、本発明の有効性を確かめた。

（実施例３：並列設置）
次に、本発明を、複数のＰＬＣ短冊の一括斜めエッチングを適用することの有効性を評価した。

被加工対象として、図６に示した５×２０ｍｍ²のＰＬＣが並列に１５個並んだ７５×２０ｍｍ²のＰＬＣ短冊を４つ用いた。各ＰＬＣチップ上にはフォトリソグラフィーにより短辺に対して並行に開口部が形成されているマスクを作製した。図１４に示すように、斜めエッチング治具として、高さ２５ｍｍ長さ１２０ｍｍの石英製の電界制御ブロック１つおよび斜め設置治具２２を４つ用いた。このとき、斜め設置治具２２の傾斜面２２ａの反対側は、電界制御ブロック３０と同様のブロック形状（すなわち、下部電極（不図示）の電極面に垂直な面）になっており、斜め設置治具２２の傾斜面２２ａ側を設置すると、電界制御ブロック３０の設置を省略可能な設置形態となる。図１４に示すように、エッチングチャンバー内の下部電極上に、電界制御ブロック３０を中心にして、その両脇に斜め設置治具２２を２つずつ設置した。斜め設置治具２２の傾斜面２２ａの中央に、ＰＬＣ短冊１０をそれぞれ設置し、３時間の斜めエッチングをそれぞれ行い、ＰＬＣ短冊中の各チップのミラー角度を評価した。上述したように、ＰＬＣ短冊１０のミラーが形成される面（エッチングされる面）の近傍に対面して設置される電界制御ブロック３０の面は、下部電極（不図示）の電極面に垂直にすることで、上部電極（不図示）から下部電極へ向かうエッチングを物理的にを妨げることが無く、かつ、斜め設置治具２２の傾斜面２２ａに物理的に近い設置角度となるため、斜めエッチング可能な電界分布を維持しつつも、エッチングレートの低下を抑制することが可能となる。しかしながら、斜めエッチングのみを考慮した場合、下部電極（不図示）の電極面に垂直な面である必要はなく、ＰＬＣ短冊１０のミラーが形成される面に対して傾斜した平坦な面であっても同様の効果を得ることができる。同様に、斜め設置治具２２の傾斜面２２ａの反対側の面も下部電極の電極面に垂直な面である必要はない。斜め設置治具２２の傾斜面２２ａの反対側の面のＰＬＣ短冊１０のミラーが形成される面に対する傾斜は、電界制御ブロック３０の平坦な面のＰＬＣ短冊１０のミラーが形成される面に対する傾斜と等しく構成されていればよい。

図１５は、ミラー角度のＰＬＣ短冊面内依存性を示す図である。すべてのＰＬＣ短冊１０において、ＰＬＣ短冊１０の中央から端にかけて、平均値から２度以内の角度でミラーが形成されており、さらにＰＬＣ短冊間でのミラー角度のばらつきも２度の角度範囲におさまっていた。これは電界制御ブロック３０の一部を省略し（電界制御ブロック３０と斜め設置治具２２とを対にせず、斜め設置治具２２の一部を電界制御ブロックとして用いるように）、並列配置した斜め設置治具で複数のＰＬＣ短冊１０を一括エッチングした場合においても、それぞれのＰＬＣ短冊１０に対し、均一な電界分布が形成され、斜めエッチングが行われた結果である。チャンバー内に斜め設置治具（２１、２２）を複数配置して複数のＰＬＣ短冊１０の一括斜めエッチングすることで、スループットを向上させることが可能だが、斜め設置治具（２１、２２）を並列に配置する際に、斜め設置治具が電界制御ブロック３０を兼ねることで、省スペース化し、より高密度に斜め設置治具を配置し、斜めエッチングすることが可能になる。

以上の実験により、複数のＰＬＣ短冊１０の一括斜めエッチングにおいて、並列配置する斜め設置治具が電界制御ブロックを兼ねることで、高密度に斜め設置治具および電界制御ブロックを配置でき、斜めエッチングの高スループット化が可能であることを確認し、本発明の有効性を確かめた。

１０ ＰＬＣ（短冊）
１６ マスク
２０、２１、２２ 斜め設置治具
２１ａ、２２ｂ 傾斜面
３０ 電界制御ブロック

Claims (8)

1. 光回路基板の基板面の垂直方向から傾斜した反射ミラー構造を有する光導波路部品の製造方法であって、
   異方性プラズマエッチングを用いて前記傾斜した反射ミラー構造を作製する際に、対面する上部電極と下部電極との間に、
   前記基板面よりも大きい傾斜面を有する傾斜保持手段を用い、前記傾斜面により前記光回路基板の前記基板面の裏面の全体を保持して、前記下部電極の面に対して傾斜した状態で前記光回路基板を保持することと、
   前記傾斜した反射ミラー構造を作製する前記光回路基板の前記基板面に対面する近傍に、前記基板面に対して傾斜した平坦な面を有する電界制御手段を設置することと、
   電圧を印加して、発生したプラズマにより前記光回路基板に対して異方性プラズマエッチングを行うことと、を備え、
   前記傾斜保持手段は、前記傾斜面の反対側に平坦な面を有し、前記傾斜保持手段の前記傾斜面の反対側の前記平坦な面の前記基板面に対する傾斜は、前記電界制御手段の前記平坦な面の前記基板面に対する傾斜と等しく、
   前記下部電極の面に対して傾斜した状態で前記光回路基板を保持することは、複数の傾斜保持手段を、それぞれの前記傾斜面が並列になるよう、前記傾斜保持手段の前記傾斜面の反対側の前記平坦な面の近傍に配列し、前記複数の傾斜保持手段がそれぞれ前記下部電極の面に対して傾斜した状態で前記光回路基板を保持することを含み、
   前記光回路基板に対して異方性プラズマエッチングを行うことは、前記複数の傾斜保持手段がそれぞれ保持する複数の光回路基板を一度にエッチングすることを含む、
   ことを特徴とする製造方法。
2. 光回路基板の基板面の垂直方向から傾斜した反射ミラー構造を有する光導波路部品の製造方法であって、
   異方性プラズマエッチングを用いて前記傾斜した反射ミラー構造を作製する際に、対面する上部電極と下部電極との間に、
   前記基板面よりも大きい傾斜面を有する傾斜保持手段を用い、前記傾斜面により前記光回路基板の前記基板面の裏面の全体を保持して、前記下部電極の面に対して傾斜した状態で前記光回路基板を保持することと、
   前記傾斜した反射ミラー構造を作製する前記光回路基板の前記基板面に対面する近傍に、前記基板面に対して傾斜した平坦な面を有する電界制御手段を設置することと、
   電圧を印加して、発生したプラズマにより前記光回路基板に対して異方性プラズマエッチングを行うことと、を備え、
   前記電界制御手段は、前記基板面に対して傾斜した複数の平坦な面を有し、
   前記下部電極の面に対して傾斜した状態で前記光回路基板を保持することは、前記電界制御手段の前記基板面に対して傾斜した前記複数の平坦な面の近傍において複数の前記傾斜保持手段を用い、前記複数の傾斜保持手段がそれぞれ前記下部電極の面に対して傾斜した状態で前記光回路基板を保持することを含む、
   ことを特徴とする製造方法。
3. 前記電界制御手段は、前記基板面に対して傾斜した複数の平坦な面を有し、
   前記下部電極の面に対して傾斜した状態で前記光回路基板を保持することは、前記電界制御手段の前記基板面に対して傾斜した前記複数の平坦な面の近傍において複数の前記傾斜保持手段を用い、前記複数の傾斜保持手段がそれぞれ前記下部電極の面に対して傾斜した状態で前記光回路基板を保持することを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
4. 前記光回路基板の前記基板面の前記裏面を保持する前記傾斜保持手段の前記傾斜面の水平方向の長さが、前記光回路基板の前記基板面の水平方向の長さに前記光回路基板の前記基板面の長手方向の幅の２倍以上を加えた長さである、
   ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の製造方法。
5. 前記下部電極の面に対して傾斜した状態で前記光回路基板を保持することは、前記光回路基板の水平方向の中心を、前記傾斜保持手段の前記傾斜面の水平方向の中心で保持することを含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の製造方法。
6. 前記反射ミラー構造は、前記光回路基板の水平方向に並行な開口部を有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の製造方法。
7. 前記光回路基板は、複数の平面光波回路が水平方向に並列に形成された光回路基板である、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の製造方法。
8. 前記平坦な面は、前記下部電極の面に垂直な面である、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の製造方法。