JPH11211933A - 光回路/光ファイバ接続方法 - Google Patents

光回路/光ファイバ接続方法

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JPH11211933A
JPH11211933A JP2638598A JP2638598A JPH11211933A JP H11211933 A JPH11211933 A JP H11211933A JP 2638598 A JP2638598 A JP 2638598A JP 2638598 A JP2638598 A JP 2638598A JP H11211933 A JPH11211933 A JP H11211933A
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JP
Japan
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optical fiber
side wall
substrate
optical
forming
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JP2638598A
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English (en)
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Yukio Kasuya
行男 糟谷
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバの調芯の時間を短縮することが可
能な光回路/光ファイバ接続方法を提供する。 【解決手段】 基板110表面に基板表面と平行方向に
光ファイバ位置決め用溝を形成する光回路/光ファイバ
接続方法は,マスクを用いてパターニングされた基板表
面に,光ファイバ130の直径と略同一の幅を有し,か
つ側面が垂直な垂直側壁110aを形成する工程と,垂
直側壁の底部に,基板内部に進むにつれて幅が狭くなる
傾斜のついた傾斜側壁110bを,垂直側壁と略同一方
向に形成する工程とを含むことを特徴とする。傾斜側壁
が形成された部分におさまった光ファイバは,垂直側壁
により位置ずれが防止される。従って,光ファイバは高
い精度で溝におさまり,調芯の時間を短縮することが可
能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,光通信に適用され
る光回路/光ファイバ接続方法にかかり,特に,プレー
ナ光波回路における光回路/光ファイバ接続方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】光回路基板の材質をシリコンとして,そ
の上に光導波路及び他の電気回路を形成する光回路は,
今後の光通信の分野で広く用いられようとしている。こ
の光回路基板と光ファイバとを結合する方式として,シ
リコン基板の選択エッチング(結晶異方性エッチング)
によって得られるV溝と呼ばれる凹部に光ファイバを載
せることにより光回路基板に接続する方式が,文献「マ
イクロマシーニングとマイクロメカトロニクス(培風
館,1992)」に示されている。
【0003】上記文献に示された従来技術にかかる光回
路/光ファイバ接続方法について,図3を参照しながら
説明する。まず,図3(A)に示した(100)面Si
基板310を準備し,Si基板310上にSiNx膜3
20を形成する(図3(B)参照のこと)。次いで,ホ
トリソグラフィにより,SiNx膜320をパターニン
グする(図3(C)参照のこと)。
【0004】次に,パターニングされたSiNx膜32
0をマスクとして,KOH(水酸化カリウム)水溶液で
Si基板310を異方性エッチングし,(111)側面
を有するV溝310aを形成する(図3(D)参照のこ
と)。SiNx膜320を除去し(図3(E)参照のこ
と),次いで,光ファイバ330をV溝310aにはめ
て,樹脂等で光ファイバ330とSi基板310とを固
定する(図3(F)参照のこと)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで,上述の従来
技術にかかる光回路/光ファイバ接続方法においては,
エッチング速度や一括形成する場合の基板面内での速度
不均一性などにより,溝の深さ方向の精度はあまりよく
ない。このため,損失が少なく,ばらつきの少ない光結
合を実現するため,光端部を微動して光結合が最良とな
る位置に光ファイバを移動(以下「調芯」と称する。)
し,その後に固定する必要があり,V溝と光ファイバと
の調芯に時間がかかるという問題点があった。
【0006】本発明は,従来の光回路/光ファイバ接続
方法が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり,
本発明の目的は,溝の深さ方向の精度を向上させ,溝と
光ファイバとの調芯の時間を短縮することが可能な,新
規かつ改良された光回路/光ファイバ接続方法を提供す
ることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に,請求項1の記載によれば,基板表面に基板表面と平
行方向に光ファイバ位置決め用溝を形成する光回路/光
ファイバ接続方法であって,マスクを用いてパターニン
グされた基板表面に,光ファイバの直径と略同一の幅を
有し,かつ側面が垂直な第一の側壁を形成する工程と,
第一の側壁の底部に,基板内部に進むにつれて幅が狭く
なる傾斜のついた第二の側壁を,第一の側壁と略同一方
向に形成する工程とを含むことを特徴とする光回路/光
ファイバ接続方法が提供される。なお,基板は,請求項
4に記載のようにSiO2基板であってもよい。
【0008】かかる方法によれば,側面が垂直な側壁が
形成された後,傾斜のついた側壁が形成されるため,傾
斜のついた側壁が形成された部分におさまった光ファイ
バは,側面が垂直な側壁により位置ずれが防止される。
従って,光ファイバは,高い精度で溝におさまるため,
調芯の時間を短縮することが可能である。
【0009】さらに,第一の側壁を形成する工程は,請
求項2に記載のように,試料の温度を常温に保持して行
ってもよい。かかる方法によれば,容易に側面が垂直な
側壁を形成することが可能である。
【0010】さらに,第二の側壁を形成する工程は,請
求項3に記載のように,試料の温度を15度〜マイナス
30度に保持して行ってもよい。かかる方法によれば,
容易に側面が垂直な側壁を形成することが可能である。
【0011】また,請求項5の記載によれば,基板表面
に基板表面と平行方向に光ファイバ位置決め用溝を形成
する光回路/光ファイバ接続方法であって,マスクを用
いてパターニングされた基板表面に,基板表面の開口部
の幅は光ファイバの直径より広く,基板内部に進むにつ
れて幅が狭くなり,光ファイバの直径と略同一になる傾
斜のついた第一の側壁を形成する工程と,第一の側壁の
底部に,光ファイバの直径と略同一の幅を有し,かつ側
面が垂直な第二の側壁を,第一の側壁と略同一方向に形
成する工程とを含むことを特徴とする光回路/光ファイ
バ接続方法が提供される。なお,基板は,請求項8に記
載のようにSiO2基板であってもよい。
【0012】かかる方法によれば,基板表面の開口部の
幅が,光ファイバの直径より広く,傾斜のついた側壁が
形成される。光ファイバは,広い開口部から傾斜のつい
た側壁を伝わり,側面が垂直な側壁におさまるため,高
い精度で溝におさまる。従って,調芯の時間を短縮する
ことが可能である。
【0013】さらに,第一の側壁を形成する工程は,請
求項6に記載のように,試料の温度を15度〜マイナス
30度に保持して行ってもよい。かかる方法によれば,
容易に側面が垂直な側壁を形成することが可能である。
【0014】さらに,第二の側壁を形成する工程は,請
求項7に記載のように,試料の温度を常温に保持して行
ってもよい。かかる方法によれば,容易に側面が垂直な
側壁を形成することが可能である。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照しながら,
本発明にかかる光回路/光ファイバ接続方法の好適な実
施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書及び
図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要
素については,同一の符号を付することにより重複説明
を省略する。
【0016】(第1の実施の形態)以下では,第1の実
施の形態にかかる光回路/光ファイバ接続方法を,図1
を参照しながら説明する。以下の実施の形態において
は,一例として,基板にSiO2基板を用いるものと
し,マスク材料として絶縁膜であるSiNxを用いるも
のとする。まず,図1(A)に示したSiO2基板11
0上に,SiNx膜120(厚さ0.5μm〜2.0μ
m)をプラズマCVD法等によって形成し(図1(B)
参照のこと),SiNx膜120を通常のホトリソグラ
フィ工程によりパターニングする(図1(C)参照のこ
と)。なお,第1の実施の形態においては,SiO2基
板110表面の溝の幅は,光ファイバ130の直径Rと
略同一で,光ファイバ130が完全に収容できる幅であ
るように形成される。
【0017】上述のパターニング工程について説明す
る。まず,SiNx膜120上にレジストを約1.0μ
mスピンコートする(図示せず)。その後,O2雰囲気
での反応性イオンエッチング(Reactive Io
n Etching,以下「RIE」と称する。)法に
よって,不図示のレジストのパターニングを行い,さら
にCF4ガス雰囲気でのRIE法を実施してSiNx膜
120を選択的にエッチングする。その後,残存してい
る不図示のレジストをO2雰囲気でのRIE法により除
去する。
【0018】SiNx膜120のパターニングの後,S
iO2基板110のエッチングを行う。以下の実施の形
態においては,通常のエッチング装置を用いることと
し,処理ガスはCHF3,流量は2sccm〜200s
ccm,圧力雰囲気は10Torr以下,RFパワーは
2W〜1500Wという条件によりエッチングを行うも
のとする。
【0019】チャンバ内の試料の載置台は,電極または
サーキュレータ(冷却器)等により温度調整が可能であ
り,エッチング工程を常温(15度〜35度の範囲,好
ましくは25度程度)とした場合を「常温エッチング」
と称する。上述した条件における常温エッチングにおい
ては,側面が垂直な側壁(以下,「垂直側壁」と称す
る。)が形成される。また,載置台を15度〜マイナス
30度の範囲で冷やした場合を「低温エッチング」と称
する。上述した条件における低温エッチングにおいて
は,側面に傾斜(テーパ)のついた側壁(以下,「傾斜
側壁」と称する。)が形成される。なお,以下の実施の
形態においては,常温エッチングにより垂直側壁を形成
し,低温エッチングにより傾斜側壁を形成する場合の一
例につき説明するが,本発明はかかる場合に限定されな
い。
【0020】本実施の形態においては,まず,垂直側壁
を形成し(図1(D)参照のこと),次いで,傾斜側壁
を形成することにより溝を形成することを特徴とする
(図1(E)参照のこと)。形成された溝の形状につい
て,図1(E),図2(F)を参照しながら説明する。
溝の幅をWとすると,基板表面では,Wは光ファイバ1
30の直径Rと略同一で,光ファイバ130が完全に収
容できる幅である。基板表面から内部に進むにつれて,
垂直側壁110aが形成されている部分の間は,Wは一
定である。さらに内部に進むと,傾斜側壁110bが形
成されている部分となり,傾斜側壁110bが形成され
ている部分の間は,Wは徐々に小さくなっていき,最終
的にはWは0になる。SiO2基板110に上述のよう
に溝を形成した後,SiNx膜120を除去し,光ファ
イバ130を溝に接続する。
【0021】本実施の形態にかかる光回路/光ファイバ
接続方法により,以下のような優れた効果を奏すること
が可能である。すなわち,上記工程により形成された光
ファイバ溝においては,垂直側壁110aが形成された
後,傾斜側壁110bが形成されるため,傾斜側壁11
0bが形成された部分におさまった光ファイバ130
は,垂直側壁110aにより位置ずれが防止される。従
って,光ファイバは,高い精度で溝におさまるため,調
芯の時間を短縮することが可能である。
【0022】(第2の実施の形態)以下では,第2の実
施の形態にかかる光回路/光ファイバ接続方法を,図2
を参照しながら説明する。まず,SiO2基板210上
に,SiNx膜220(厚さ0.5μm〜2.0μm)
を成膜し,その後にパターニングを行う工程は,第1の
実施の形態と同様である。なお,第1の実施の形態にお
いては,SiO2基板210表面の側壁の幅は,光ファ
イバの直径より大きくなるように形成される。
【0023】さらに,第1の実施の形態と同様に,RI
E装置にて,例えばCF4/O2混合ガスにてSiNx
膜220のエッチングを行う。第1の実施の形態におい
ては,まず,「常温エッチング」を行い,側面が垂直な
垂直側壁110aを得た後に,「低温エッチング」を行
い,傾斜(テーパ)のついた傾斜側壁110bを得てい
た。本実施の形態においては,まず,傾斜側壁を形成
し,次いで,垂直側壁を形成することにより溝を形成す
ることを特徴とする。
【0024】形成された溝の形状について,図2
(E),図2(F)を参照しながら説明する。溝の幅を
Wとすると,基板表面では,Wは光ファイバ230の直
径Rよりも大きい。基板表面から内部に進むにつれて,
傾斜側壁210bが形成されている部分の間は,Wは徐
々に小さくなっていく。Wが光ファイバ230の直径R
と略同一で,光ファイバ230が完全に収容できる幅に
なると,垂直側壁210aが形成されている部分とな
り,垂直側壁210aが形成されている部分の間は,W
は一定である。SiO2基板210に上述のように溝を
形成した後,SiNx膜220を除去し,光ファイバ2
30を溝に接続する。
【0025】本実施の形態にかかる光回路/光ファイバ
接続方法により,以下のような優れた効果を奏すること
が可能である。すなわち,光ファイバ230は,広い開
口部から傾斜側壁210bを伝わり,垂直側壁210a
におさまるため,高い精度で溝におさまる。従って,調
芯の時間を短縮することが可能である。
【0026】以上,添付図面を参照しながら本発明にか
かる光回路/光ファイバ接続方法の好適な実施形態につ
いて説明したが,本発明はかかる例に限定されない。当
業者であれば,特許請求の範囲に記載された技術的思想
の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得
ることは明らかであり,それらについても当然に本発明
の技術的範囲に属するものと了解される。
【0027】例えば,本発明は導波路を応用した光ファ
イバモジュール作製に適用した例を説明したが,光ファ
イバ接続を行うあらゆる方法について適用可能である。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように,請求項1,2,3
または4のいずれかに記載の発明によれば,垂直側壁が
形成された後,傾斜側壁が形成されるため,傾斜側壁が
形成された部分におさまった光ファイバは,垂直側壁に
より位置ずれが防止される。従って,光ファイバは,高
い精度で溝におさまるため,調芯の時間を短縮すること
が可能である。
【0029】さらに,請求項5,6,7または8のいず
れかに記載の発明によれば,基板表面の開口部の幅が,
光ファイバの直径より広く,傾斜のついた側壁が形成さ
れる。光ファイバは,広い開口部から傾斜のついた側壁
を伝わり,側面が垂直な側壁におさまるため,高い精度
で溝におさまる。従って,調芯の時間を短縮することが
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる光回路/光ファイバ接続方法の
一の実施の形態にかかる工程図であり,図1(A)は基
板を示し,図1(B)は絶縁膜が成膜された状態を示
し,図1(C)は絶縁膜がエッチングされた状態を示
し,図1(D)は基板に垂直側壁が形成された状態を示
し,図1(E)は基板に傾斜側壁が形成された状態を示
し,図1(F)は,光ファイバが溝に接続された状態を
示している。
【図2】本発明にかかる光回路/光ファイバ接続方法の
別の実施の形態にかかる工程図であり,図2(A)は基
板を示し,図2(B)は絶縁膜が成膜された状態を示
し,図2(C)は絶縁膜がエッチングされた状態を示
し,図2(D)は基板に傾斜側壁が形成された状態を示
し,図2(E)は基板に垂直側壁が形成された状態を示
し,図2(F)は,光ファイバが溝に接続された状態を
示している。
【図3】従来技術にかかる光回路/光ファイバ接続方法
の工程図であり,図3(A)は基板を示し,図3(B)
は絶縁膜が成膜された状態を示し,図3(C)は絶縁膜
がエッチングされた状態を示し,図3(D)は基板にV
溝が形成された状態を示し,図3(E)は絶縁膜を除去
した状態を示し,図3(F)は,光ファイバが溝に接続
された状態を示している。
【符号の説明】
110 SiO2基板 110a 垂直側壁 110b 傾斜側壁 120 SiNx膜 130 光ファイバ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板表面に前記基板表面と平行方向に光
    ファイバ位置決め用溝を形成する光回路/光ファイバ接
    続方法であって;マスクを用いてパターニングされた前
    記基板表面に,光ファイバの直径と略同一の幅を有し,
    かつ側面が垂直な第一の側壁を形成する工程と,前記第
    一の側壁の底部に,基板内部に進むにつれて幅が狭くな
    る傾斜のついた第二の側壁を,前記第一の側壁と略同一
    方向に形成する工程と,を含むことを特徴とする,光回
    路/光ファイバ接続方法。
  2. 【請求項2】 前記第一の側壁を形成する工程は,試料
    の温度を常温に保持して行われることを特徴とする,請
    求項1に記載の光回路/光ファイバ接続方法。
  3. 【請求項3】 前記第二の側壁を形成する工程は,試料
    の温度を15度〜マイナス30度に保持して行われるこ
    とを特徴とする,請求項1または2に記載の光回路/光
    ファイバ接続方法。
  4. 【請求項4】 前記基板はSiO2基板であることを特
    徴とする,請求項12または3のいずれかに記載の光回
    路/光ファイバ接続方法。
  5. 【請求項5】 基板表面に前記基板表面と平行方向に光
    ファイバ位置決め用溝を形成する光回路/光ファイバ接
    続方法であって;マスクを用いてパターニングされた前
    記基板表面に,前記基板表面の開口部の幅は光ファイバ
    の直径より広く,基板内部に進むにつれて幅が狭くな
    り,前記光ファイバの直径と略同一になる傾斜のついた
    第一の側壁を形成する工程と,前記第一の側壁の底部
    に,前記光ファイバの直径と略同一の幅を有し,かつ側
    面が垂直な第二の側壁を,前記第一の側壁と略同一方向
    に形成する工程と,を含むことを特徴とする,光回路/
    光ファイバ接続方法。
  6. 【請求項6】 前記第一の側壁を形成する工程は,試料
    の温度を15度〜マイナス30度に保持して行われるこ
    とを特徴とする,請求項5に記載の光回路/光ファイバ
    接続方法。
  7. 【請求項7】 前記第二の側壁を形成する工程は,試料
    の温度を常温に保持して行われることを特徴とする,請
    求項5または6に記載の光回路/光ファイバ接続方法。
  8. 【請求項8】 前記基板はSiO2基板であることを特
    徴とする,請求項5,6または7のいずれかに記載の光
    回路/光ファイバ接続方法。
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