WO2005010585A1 - 光導波路モジュールの製造方法、及び光導波路モジュール - Google Patents

Abstract

　光導波路モジュールの製造方法、及び光導波路モジュールにおいて、簡単な構成により導波路の光軸と光ファイバの光軸の容易かつ精度良い接合を実現する。コア用凸部（２１）と案内溝用凸部（２２）を備えた型（２）を、クラッド用樹脂液（４ａ）が塗布されたシリコン基板（３）に重ねて、凹凸形状を転写して、コア溝と光ファイバ案内溝を備えたクラッド基板を形成し、そのコア溝にコア材を充填・硬化して光導波路を形成したクラッド基板を分断して導波路ブロックと光ファイバ固定ブロックを形成する。光ファイバ固定ブロックに光ファイバを固定した後、両ブロックを再接合する。コア用溝と光ファイバ案内溝が一体的に形成され、各ブロックに共通の底面を持たすことができ、各々の底面を基準にできて光軸高さ位置調整が容易となる。また、各ブロックに共通の分断面を後工程における基準面として用いて平面的な位置合わせが容易となる。

Description

明 細 書

光導波路モジュールの製造方法、及び光導波路モジュール

技術分野

[0001] 本発明は、光導波路と光ファイバを接続した光導波路モジュールの製造方法、及 びその製造方法を用いて製造された光導波路モジュールに関するものである。

背景技術

[0002] 従来、光通信ネットワークや光集積デバイスにおいて、光導波路と光ファイバを接 続する技術が必須のものとして用いられており、光導波路と光ファイバを接続して一 体化した光導波路モジュールの製造が行われてレ、る。光集積デバイスの製造にぉレヽ て、光導波路を形成するとき、光伝搬の損失を低減するため、光導波路の側壁粗度 や大きなうねりからなる凹凸の影響を避ける目的でシリコンウェハ（シリコン基板）上で 作製することが多く行われている。また、光通信用デバイスを最終的に光ファイバに 接続する場合、例えば、シングルモードの光ファイバでは、サブミクロンの精度で光導 波路と光ファイバの位置合わせが必要である。そこで、光導波路と光ファイバに光信 号を入光して受光量を見ながら位置合わせをすることなどが行われている。

[0003] また、位置合わせ作業を改善する方法として、光導波路構造用予備成形部と光フ アイバ案内溝構造を有する成形部品を、一体物として 1つの型で形成し、その成形部 品に導波路形成、光ファイバ接続を行う方法が知られている。この種の公知例として は、米国特許第 5311604号明細書がある。

[0004] また、基材ブロックに基材ブロックを横断する直線状の複数の V溝を設けて、そこに 光ファイバの途中部分を配置して実装した後、基材ブロックの中央部を光ファイバと 共に削り取って光ファイバの端面を露出させると共に導波路形成用の凹部を形成し、 その凹部に別途形成した導波路部材を配置し、個々の光ファイバの位置合わせを簡 略化する光導波路モジュールの製造方法が知られている。この種の公知例としては 、特開平 8-240740号公報がある。

[0005] また、他の方法として、まず基準面を備えた同一の基板材料を分割して基板材料を 作製し、この基板材料を用いて互いに結合される光導波路基板と光ファイバ整列用 基板とを形成する。次に、光導波路基板に形成された光導波路の端面と光ファイバ 整列用基板に収容された光ファイバの端面とを結合する。このとき、基準面を用いた 位置合わせを行うとともに分割面からなるこれらの基板の端面を互いに結合すること により位置合わせ作業なしにこれらの基板を結合する光導波路モジュールの製造方 法が知られている。この種の公知例としては、米国特許第 5197109号明細書がある

[0006] し力 ながら、上述した米国特許第 5311604号明細書に示されるような光ファイバ の案内溝と導波路を同一の型を用いて一体的に成形する方法においては、導波路 の形成を光ファイバが実装された状態で行わなければならず、作業対象物の取扱や 引き回しが不便であり、生産性が悪くなる。また、光導波路が形成される部位と光ファ ィバが固定される部位とで厚さの違いから生じる成形収縮量の差により、位置精度を 確保し難い。また、特開平 8-240740号公報に示されるような製造方法においては 、固定された複数の光ファイバの光軸配置と、別途形成された導波路の複数の光軸 配置の互いの配置間の位置精度が加工精度に依存しており、必ずしも最適のものが 得られるとは限らない。

[0007] また、米国特許第 5197109号明細書に示されるような光導波路モジュールの製造 方法においては、光ファイバを光ファイバ整列用基板に位置決めして収容するため の V溝 (案内溝)を、基板材料を分割した後の基板材料に個別に機械加工して形成 するので、個々の V溝にァライメント誤差や加工誤差が発生し、光導波路と光フアイ バの相互の位置精度が保証されなレ、。シングルモードの光伝搬の場合、光導波路と 光ファイバとの位置決めにはサブミクロンの精度が要求され、これらの要求を個別の 機械加工において満足させることは困難であり、基板材料の分割前に光導波路を V 溝加工位置の目印として形成しておいたとしても、個々の V溝の加工誤差により、複 数チャネルの光導波路間に光損失のバラツキが発生することになる。

[0008] 本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により導波路の光軸と光 ファイバの光軸を容易に精度良く接合できる光導波路モジュールの製造方法、及び その方法によって製造された光導波路モジュールを提供することを目的とする。 発明の開示 [0009] 上記目的を達成するために、本発明は、光導波路に光ファイバが接続されてなる 光導波路モジュールの製造方法において、平板上にクラッド材を配置し、その上から コア溝となるコア用凸部と光ファイバ案内溝となる案内溝用凸部とを備えた型を押し 付けることによりコア溝と光ファイバ案内溝とを有するクラッド基板を形成する基板形 成工程と、基板形成工程で形成されたコア溝にコア材を充填し、硬化して光導波路 を形成する導波路形成工程と、クラッド基板を光導波路又は光導波路となるコア溝を 有した導波路ブロックと光ファイバ案内溝を表面に有した光ファイバ固定ブロックとに 分断する基板分断工程と、光ファイバ固定ブロックの光ファイバ案内溝に光ファイバ を固定する光ファイバ固定工程と、導波路ブロックと光ファイバ固定ブロックとを各々 の底面を基準として位置合わせして接合するブロック接合工程と、を備えてレ、る。

[0010] さらに、基板形成工程時に用いられる型は、コア用凸部の端部近傍が形成するコア 溝の方向と案内溝用凸部の形成する光ファイバ案内溝方向とが平行となり、かつ、平 板からのコア溝の断面中心高さと光ファイバ案内溝に光ファイバを設置したときの光 ファイバの光軸高さとが同じとなるように形成されており、基板形成工程時に用いられ る平板は、型の案内溝用凸部と相対した部位に凹部を備えている。

[0011] このような構成によれば、コア用凸部と案内溝用凸部を備えた型を用いてコア溝と 光ファイバ案内溝を備えたクラッド基板を形成し、その後、そのコア溝にコア材を充填 -硬化して光導波路を形成してからクラッド基板を分断して光導波路を有した導波路 ブロックと光ファイバ案内溝を表面に有した光ファイバ固定ブロックを形成するので、 コア溝と光ファイバ案内溝が一体的に形成され、各ブロックに共通の底面を持たすこ とができる。さらに、導波路ブロックと光ファイバ固定ブロックとが分断されているので 、各ブロックにおける各光入出端面の研磨などの表面処理を個々に容易に行うことも できる。

[0012] また、光導波路形成と分断の順序を逆にして、クラッド基板を分断した後に導波路 ブロックのコア溝にコア材を充填 *硬化して光導波路を形成し、最終的に光導波路を 有した導波路ブロックと光ファイバ案内溝を表面に有した光ファイバ固定ブロックとを 形成することもできる。この場合も上述と同様の効果がある。

[0013] また、光ファイバを固定した光ファイバ固定ブロックと導波路ブロックとの各々の底 面を基準として高さの位置合わせを行って両ブロックを接合するので、光ファイバと 導波路の光軸合わせを、容易且つ短時間で行うことができる。

[0014] また、導波路ブロックと光ファイバ固定ブロックとを分断しているので、各ブロックの 取りまわしが容易であり、また、光軸高さ位置調整が容易であるので、ブロックの接合 部における光軸ずれの少ない光導波路モジュールを容易且つ安価に製造できる。ま た、一枚の平板上に光ファイバ案内溝と光導波路になるコア溝とを備えたクラッド基 板を形成し、両溝部分を一旦分断した後に、光ファイバの固定を別途に行い、最終 的に両者を再結合させており、同一平板（同一クラッド基板）に基づいて製造される ので光軸高さ位置精度が容易に得られる。また、光導波路の形成が、光ファイバを固 定する前に行われるので、作業対象物の取扱や引き回しが容易となる。

[0015] また、コア用凸部の端部近傍が形成するコア溝の方向（以下、端部溝方向という）と 、案内溝用凸部の形成する光ファイバ案内溝方向とが平行となる形状を備えた型を 用いるので、導波路ブロックと光ファイバ固定ブロックに端部溝方向に平行な切断面 (以下、側面基準という）を容易に形成でき、各ブロックの接合時において、この側面 基準を用いて端部溝方向の容易且つ高精度な位置合わせ、すなわち光軸接合部の 前後における光軸直線性の確保が可能となる。

[0016] また、平板からのコア溝の断面中心高さと光ファイバ案内溝に光ファイバを設置し たときの光ファイバの光軸高さが同じとなるコア用凸部及び案内溝用凸部を備えた型 を用いるので、上述の効果に加え、導波路ブロックと光ファイバ固定ブロックの接合 時に、光軸の高さ方向の位置合わせを容易且つ高精度に行うことができる。すなわ ち、導波路ブロックと光ファイバ固定ブロックとを基準平面上に置くだけで、両者の光 軸高さの位置合わせができる。

[0017] また、基板形成工程時に、型の案内溝用凸部と相対した部位に凹部を備えた平板 を用いて、コア溝及び光ファイバ案内溝をその平板上に成形するので、凹部のない 平板でクラッド基板を形成する場合よりも、少ない成形樹脂でクラッド基板を形成でき る。また、平板上に形成される成型品の厚み（クラッド層の厚み）を光導波路が形成さ れる部位と光ファイバが固定される部位の両方で薄くできるので、寸法歪みが小さぐ 従って寸法精度を確保し易くなる。 [0018] 本発明は、上述の改良された発明において、導波路形成工程の後に基板分断ェ 程を行って光導波路を有した導波路ブロックと光ファイバ案内溝を表面に有した光フ アイバ固定ブロックとを形成し、光ファイバ固定工程の後に導波路ブロックと光フアイ バを固定した光ファイバ固定ブロックとを接合するブロック接合工程を行うことができ る。

[0019] このような構成によれば、クラッド基板の分断前に光導波路を形成するので、作業 対象物が大きなままで扱いやすぐまた、多数個取りの場合に一括して効率的に作 業できる。また、ブロック接合が光ファイバ固定工程の後に行われるので、光ファイバ を固定した光ファイバ固定ブロックの端面と固定された光ファイバ端面とを一体研磨 でき、ブロック接合時の光導波路端面と光ファイバ端面とをより一様に密着させて接 合すること力 Sできる。

[0020] 本発明は、上述の改良された発明において、導波路形成工程の後に基板分断ェ 程を行って光導波路を有した導波路ブロックと光ファイバ案内溝を表面に有した光フ アイバ固定ブロックとを形成し、導波路ブロックと光ファイバを固定していない光フアイ バ固定ブロックとを接合するブロック接合工程を行った後に光ファイバ固定工程を行 うことができる。

[0021] このような構成によれば、上述した導波路形成工程における作業効率の効果の他 に、光ファイバを固定していない光ファイバ固定ブロックを導波路ブロックに接合する ことから、各ブロックの取扱と位置合わせが容易である効果、及び、光ファイバを固定 する時期や、固定する光ファイバの、例えば長さなどの、構成種別の選択の自由度 が向上する効果がある。

[0022] 本発明は、上述の改良された発明において、クラッド基板を光導波路となるコア溝 を有した導波路ブロックと光ファイバ固定ブロックとに分断する基板分断工程の後に 導波路形成工程を行うことができる。

[0023] このような構成によれば、クラッド基板を分断してコア溝を表面に備えた導波路プロ ックと光ファイバ案内溝を表面に備えた光ファイバ固定ブロックとを形成し、分断した 導波路ブロックのコア溝にコア材を充填'硬化して光導波路を有した導波路ブロック を形成するので、光ファイバ固定ブロックとは全く独立に、導波路ブロックのみを対象 として導波路形成処理を行うことができる。すなわち、光ファイバ固定ブロックの光フ アイバ案内溝へのコア材の流れ込みに対する防止策や後処理を行う必要がなぐコ ァ溝へのコア材の充填 ·硬化等を行う光導波路の形成工程が単純化される。

[0024] 本発明は、上述の改良された発明において、基板形成工程時に用いられる型は、 コア用凸部の端部近傍が形成するコア溝の断面中心位置と案内溝用凸部の形成す る光ファイバ案内溝に光ファイバを設置したときの光ファイバの光軸位置とがー致す るように形成されてレ、るのが好ましレ、。

[0025] このような構成によれば、上述の発明に加えてコア溝端部の断面中心位置と光ファ ィバ案内溝に光ファイバを設置したときの光ファイバの光軸端部位置がクラッド基板 におレ、て一致した構造となるコア用凸部及び案内溝用凸部を備えた型を用いるので 、各ブロックの接合時において、各ブロックの底面 (底面基準）を基準にした高さ位置 合わせと、端部溝方向に平行な切断面 (側面基準)を基準にした端部溝に垂直方向 の位置合わせとを行うことにより、ブロック端面における光軸を容易に一致させること ができる。

[0026] また、各ブロックが一体的に形成された後に分断されているので、各ブロックにおい て成形時の樹脂収縮が同程度であり、ブロック接合された状態において、成形収縮 の大小による光軸位置ずれの影響を受けることが少なぐブロックの側面基準と底面 基準とをそれぞれ一致させることにより、容易且つ高精度に光軸を一致させることが できる。また、基板分断工程において、例えば一定幅の切断代を除去できる回転ブ レードを用いてクラッド基板を分断することにより、分断される両ブロックの対向する切 断面を互いに平行にできるので、光軸を一致させて形成したクラッド基板の光軸の位 置精度を再現してブロック接合できるとともに、両ブロックの接合面に隙間を生じるこ となくブロック接合ができる。

[0027] 本発明は、上述の改良された発明において、平板として、シリコン基板に異方性ェ ツチングにより型の案内溝用凸部と相対した凹部を形成したものを用いるのが好まし レ、。

[0028] このような構成によれば、平板として、シリコン基板を用いるので、高精度に平面加 ェされたシリコン基板を半導体産業分野で容易に入手でき、シリコン基板の高精度 な面を高さの基準面として用いることができる。また、シリコン基板に異方性エツチン グにより型の案内溝用凸部と相対した凹部を形成するので、容易に精度良く凹部を 形成できる。

[0029] 本発明は、上述の改良された発明において、基板分断工程時に、導波路ブロック の端面と光ファイバ固定ブロックの端面を同時に形成するのが好ましい。

[0030] このような構成によれば、 1つの面に沿って行う切削加工により生じる切断面（端面） には、各ブロックの構造が現れる。例えば、導波路ブロックと光ファイバ固定ブロックと の端面が切断面の両側に対向して配置され、分断前のクラッド基板における光軸が 各ブロック間で一致しておれば、切断面の互いに対応する位置に光軸が一致するよ うにコア溝及び光ファイバ案内溝の構造が現れる。このように、各ブロック接合時の突 合せ面としてのブロック端面を 1つの工程で同時に形成することで、各ブロック接合時 の光軸位置合わせ精度が向上する。

[0031] 本発明は、上述の改良された発明において、基板分断工程時に導波路ブロックの 端面と光ファイバ固定ブロックの端面とが光軸に対して傾斜するように分断するのが 好ましい。このような構成によれば、光導波路コアと光ファイバコアの接合部において 発生する反射戻り光の影響を低減できる端面を形成することができる。

[0032] 本発明は、上述の改良された発明において、基板分断工程前に、導波路ブロックと なる部位、及び、光ファイバ固定ブロックとなる部位にブロック接合工程時の光軸位 置決めのための少なくとも 1つ以上の基準となる部位を設ける基準形成工程を備える のが好ましい。このような構成によれば、この基準を用いて光軸位置合わせを精度良 く行うこと力 Sできる。

[0033] 本発明は、上述の改良された発明において、基板形成工程と導波路形成工程の 間に、光ファイバ案内溝表面にコア材との密着力よりもクラッド基板との密着力が小さ レ、剥離膜を形成する剥離膜形成工程を備えてレ、るのが好ましレ、。

[0034] このような構成によれば、光ファイバ案内溝側に漏洩したコア材を導波路形成工程 後に剥離膜とともに容易に取り除くことができるので、基板分断工程を導波路形成ェ 程の後に行う場合においても、コア材充填時に漏洩したコア材が光ファイバ固定プロ ックに残留することがなく光ファイバ固定が精度良く行え、従って、光ファイバと導波 路ブロックの位置合せを正確に行うことができる。

[0035] 本発明は、上述の改良された発明において、導波路形成工程は、クラッド基板のコ ァ溝に光硬化性材料よりなるコア材を充填した後、光ファイバ案内溝が非照射部とな るように光を選択的に照射してコア材を硬化させて光導波路を形成する選択硬化工 程を備えているのが好ましい。

[0036] このような構成によれば、光ファイバ案内溝側に漏洩したコア材が硬化されずに未 硬化コア材として容易に取り除くことができるので、基板分断工程を導波路形成工程 の後に行う場合においても、コア材充填時に漏洩したコア材が光ファイバ固定ブロッ クに残留することがなく光ファイバ固定が精度良く行え、従って、光ファイバと導波路 ブロックの位置合せを正確に行うことができる。

[0037] 本発明は、上述の改良された発明において、導波路形成工程は、光ファイバ案内 溝表面に付着したコア材を除去するために光ファイバ案内溝表面をエッチングするコ ァ材除去工程を備えているのが好ましい。

[0038] このような構成によれば、光ファイバ案内溝側に漏洩したコア材を導波路形成工程 後に取り除くことができるので、基板分断工程を導波路形成工程の後に行う場合に おいても、コア材充填時に漏洩したコア材が光ファイバ固定ブロックに残留することが なく光ファイバ固定が精度良く行え、従って、光ファイバと導波路ブロックの位置合せ を正確に行うことができる。

[0039] 本発明は、上述の光導波路モジュールの製造方法を用いて製造された光導波路 モジュールである。本光導波路モジュールは、 1枚のクラッド基板上に光ファイバ案内 溝と導波路 (又は導波路となるコア溝のみ）を形成し、その後、クラッド基板を分断し てクラッド基板から不要部分を取り除き、有用部分である導波路ブロックと光ファイバ 固定ブロックを精度良く形成し、導波路ブロック部分とは別ブロックである光ファイバ 固定ブロックにおいて光ファイバを固定し、最終的に両ブロックを再結合させることか ら、導波路の光軸と光ファイバの光軸とを精度良く位置合わせしたものとなる。また、 本光導波路モジュールは、光軸の位置合わせが容易であることから、製造工数低減 により低コストとなる。

図面の簡単な説明 [図 1]FIG. 1 (a) , FIG. 1 (b)は本発明の実施形態 1に係る光導波路モジュールの 斜視図である。

[図 2]FIG. 2は本発明の実施形態 2に係る光導波路モジュール製造方法の工程フロ 一図である。

[図 3]FIG. 3 (a)は同上製造方法の基板形成工程におけるシリコン基板の斜視図で あり、 FIG. 3 (b)は FIG. 3 (a)におけるシリコン基板の C部詳細平面図であり、 FIG. 3 (c)は FIG. 3 (b)における X— X断面図である。

[図 4]FIG. 4 (a)は同上製造方法の基板形成工程におけるクラッド樹脂液塗布を示 すシリコン基板の斜視図であり、 FIG. 4 (b)は FIG. 4 (a)におけるクラッド樹脂液塗 布後のシリコン基板の斜視図である。

[図 5]FIG. 5は同上製造方法の基板形成工程で用いられる型の斜視図。

[図 6]FIG. 6は型の斜視図、型の背面斜視図、クラッド樹脂液塗布シリコン基板の斜 視図、シリコン基板に型を配置した状態の斜視図、及び、形成されたクラッド基板とそ の一部拡大の斜視図である。

[図 7]FIG. 7 (a0)は同上製造方法の基板形成工程におけるシリコン基板の主要部 平面図であり、 FIG. 7 (al)— FIG. 7 (c3)は同上製造方法の基板形成工程におけ る光導波路モジュールの主要部断面図である。

[図 8]FIG. 8 (a) , FIG. 8 (b)は同上製造方法における剥離膜形成工程を説明する 光導波路モジュールの主要部断面図である。

[図 9]FIG. 9 (dl)— FIG. 9 (e3)は同上製造方法の各導波路形成工程における光 導波路モジュールの主要部断面図である。

[図 10]FIG. 10 (a)は同上製造方法の基板分断工程におけるクラッド基板の斜視図 であり、 FIG. 10 (b)は FIG. 10 (a)において分断して形成された導波路ブロック及 び光ファイバ固定ブロックの斜視図である。

[図 11]FIG. 11 (a) , FIG. 11 (b)は同上製造方法における光ファイバ固定工程後の 光ファイバ固定ブロックの斜視図である。

[図 12]FIG. 12 (a)は同上光導波路モジュールにおける光ファイバ固定ブロックの光 軸端面から見た正面図であり、 FIG. 11 (b)は同上光導波路モジュールにおける導 波路ブロックの光軸端面から見た正面図である。

園 13]FIG. 13は同上製造方法におけるブロック接合工程を説明する導波路ブロッ ク、光ファイバ固定ブロック、及び光導波路モジュールの斜視図である。

園 14]FIG. 14 (al)— FIG. 14 (d3)は同上製造方法の基板分断工程からブロック 接合工程における光導波路モジュールの主要部断面図である。

園 15]FIG. 15 (a) FIG. 15 (c)は本発明の実施形態 3に係る光導波路モジユー ル製造方法の導波路形成工程における光導波路モジュールの主要部断面図である 園 16]FIG. 16 (a)は本発明の実施形態 5に係る光導波路モジュール製造方法にお ける基板形成工程で用いられる型の斜視図であり、 FIG. 16 (b)は FIG. 16 (a)にお ける型を用いて形成したクラッド基板及び分断用ダイサの斜視図である。

園 17]FIG. 17は本発明の実施形態 6に係る光導波路モジュール製造方法を示す 工程フロー図である。

[図 18]FIG. 18 (a)は同上製造方法のブロック接合工程後のブロックの斜視図であり , FIG. 18 (b)は FIG. 18 (a)における接合されたブロックに光ファイバを固定した光 ファイバモジュールの斜視図である。

園 19]FIG. 19は本発明の実施形態 7に係る光導波路モジュール製造方法を示す 工程フロー図である。

園 20]FIG. 20は本発明の実施形態 8に係る光導波路モジュール製造方法を示す 工程フロー図である。

園 21]FIG. 21 (al)— FIG. 21 (d4)は本発明の実施形態 9に係る光導波路モジュ ール製造方法において用いられる型の製造工程を示す平面図及び断面図である。 園 22]FIG. 22 (el) FIG. 22 (g4)は同上型の製造工程を示す平面図及び断面 図である。

園 23]FIG. 23 (a)は本発明の実施形態 10に係る光導波路モジュール製造方法に おける基板形成工程を説明する斜視図であり、 FIG. 23 (b)はシリコン基板に設けら れる嵌合用凹部の斜視図である。

園 24]FIG. 24 (a)一 FIG. 24 (c)は同上製造方法における基板形成工程を説明す るシリコン基板及び型の断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0041] 以下、本発明の光導波路モジュールの製造方法、及び光導波路モジュールにつ いて、図面を参照して説明する。

[0042] (実施形態 1)

FIG. 1 (a) , FIG. 1 (b)は、本発明の実施形態 1に係る光導波路モジュール 1の例 を示す。光導波路モジュール 1は、下部クラッド 4、コア 5、上部クラッド 6からなる光導 波路を表面に備えた導波路ブロック 11の両側に、光ファイバ 7を備えた光ファイバ固 定ブロック 12を、光学的に接合して一体化したモジュールである。これらのブロック 1 1, 12の底部は、例えばシリコン基板 3からなつている。その底面 11a, 12aを共通の 平面に揃えることにより、その上部に構成されたコア 5及び光ファイバ 7の光軸高さを 一括して位置合わせを行い、光導波路モジュール 1が構成されてレ、る。

[0043] また、 FIG. 1 (a)に示す光導波路モジュール 1は、 2つの Y分岐導波路の構成であ り、 FIG. 1 (b)に示す光導波路モジュール 1は、 1つの Y分岐導波路の構成になって いる。このような光導波路の構成は Y分岐に限らず、 目的に応じて任意の構造とする こと力 Sできる。また、例えば、各 Y分岐したコア 5に近接してヒータを設けて、熱光学的 に光導波路中の光を遮断/導波すると光スィッチを構成することができる。以下の説 明において、 FIG. 1 (a) , FIG. 1 (b)を適宜参照する。

[0044] (実施形態 2)

次に、本発明の実施形態 2に係る光導波路モジュール製造方法を説明する。まず 、光導波路モジュール 1の製造工程 (実施形態 2)の概要を説明する。 FIG. 2は、実 施形態 2の製造工程フローを示す。まず、基板形成工程 (S1)において、光導波路の コア 5を形成するコア溝となるコア用凸部と光ファイバ案内溝となる案内溝用凸部を 備えた型を用いてコア溝と光ファイバ案内溝を備えたクラッド基板が形成される。クラ ッド基板は、シリコン基板からなる平板上に積層したクラッド用樹脂に上述の溝を成 形したものである。

[0045] 続く剥離膜形成工程（S2)では、次工程においてコア溝に充填されるコア樹脂が本 来付着すべきでない場所、例えば、上述の光ファイバ案内溝の表面に付着した場合 にこれを除去し易くするため、剥離膜の形成が行われる。続いて、導波路形成工程（ S3)において、クラッド基板のコア溝にコア材 (樹脂）を充填'硬化し、さらにコア 5の 上に上部クラッド（力バークラッド） 6を形成して光導波路を備えたクラッド基板が形成 される。

[0046] 続く基板分断工程（S4)において、上述のクラッド基板を分断して光導波路を表面 に備えた導波路ブロック 11と光ファイバ案内溝を表面に備えた光ファイバ固定ブロッ ク 12とが形成される。光ファイバ案内溝に埋まったコア樹脂及び上部クラッド樹脂は 、上述の剥離膜と共に溝から除去される。なお、後述するように、上記 2つの工程の 順番を入れ替えて、基板分断工程 (S4)の後に導波路形成工程 (S3)を行うこともで きる。

[0047] 続く光ファイバ固定工程（S5)において、上述の光ファイバ固定ブロック 12の光ファ ィバ案内溝に光ファイバが固定される。続いて、ブロック接合工程（S6)において、導 波路ブロック 11と光ファイバ固定ブロック 12とを各々の底面（底面基準）、及び各プロ ックに共通の切断面 (側面基準)を基準として位置合わせするとともに、分断面を接 合して光導波路モジュール 1が得られる。このとき、導波路ブロック 11の光導波路端 面の光軸と、光ファイバ固定ブロック 12に固定された光ファイバ端面の光軸とは自動 的に調芯された状態となる。なお、後述するように、上記 2つの工程の順番を入れ替 えて、ブロック接合工程（S6)の後に光ファイバ固定工程（S5)を行うこともできる。以 下、上述の各工程を順次詳細説明する。

[0048] (基板形成工程 S1)

FIG. 3 (a) -FIG. 3 (c) , FIG. 4 (a) , FIG. 4 (b) , FIG. 5は、基板形成工程（SI )、すなわち、シリコン基板（平板） 3上への下部クラッド 4の形成工程を示す。まず、 FI G. 3 (a)に示すように、シリコン基板 3の表面に光ファイバ案内溝 (後述）となるべき部 位に V字形状の凹部 31が、異方性エッチングによって形成される。凹部 31は、 FIG . 3 (b) , FIG. 3 (c)に示される平面図及び断面図から分かるように、矩形の開口と 4 面の傾斜面から構成されてレ、る。

[0049] 異方性エッチングについて説明する。結晶方位が（100)である面を有するシリコン 基板 3を熱酸化することにより l x m厚のシリコン酸化膜を形成する（不図示）。このシ リコン酸化膜を一部除去して凹部 31の開口パターンを有するシリコンエッチング用の マスクを形成する。このシリコンエッチング用マスクは、シリコン酸化膜上へのレジスト 塗布、露光、現像により凹部 31の開口パターンを有するレジストマスクを形成し、この レジストマスクを用いて、シリコン酸化膜をドライエッチングして一部除去することによ り形成される。

[0050] シリコン酸化膜からなるエッチングマスクを表面に備えたシリコン基板 3は、 K〇H溶 液を用いて、マスクが開口した部分をエッチングされて V字状の凹部 31が形成される 。シリコン基板 3の（111)面は、 54. 7° の角度でエッチングが進行（異方性エツチン グ)する。所定量の異方性エッチングの後、マスクであるシリコン酸化膜を除去して、 クラッド基板を形成するための平板が完成する。

[0051] 続いて、凹部 31が形成されたシリコン基板 3の表面に、 FIG. 4 (a) , FIG. 4 (b)に 示すように、下部クラッド 4を形成するためのクラッド用樹脂液 4aが塗布される。クラッ ド用樹脂液 4aとして、光硬化性材料や熱硬化性材料が用いられる。これらのクラッド 用樹脂液 4aは、マイクロピペットゃデイスペンサ 4bなどを用いて必要量だけシリコン 基板 3上に滴下され、スピンコータを用いてシリコン基板 3を回転させることにより、均 一な厚さの樹脂液層とされる。

[0052] 樹脂液層の厚みは、 10 μ m— 2000 μ mである。この膜厚は、作製するデバイスに より異なる。熱硬化性材料を用いる場合、後工程の型による成形工程において加熱 することにより硬化を行う。また、光通信のシングルモード光用のデバイスの場合、ク ラッド樹脂として、メタタリレート系の光硬化性及び熱硬化性樹脂を用いることができ る。ここでは、クラッドとして屈折率 nD= l . 538の樹脂を用いた。クラッド用樹脂液 4a として光硬化性材料を用いる場合、樹脂層を光により硬化させてクラッド層を形成す る。

[0053] 続いて、 FIG. 5に示すようにコア溝となるコア用凸部 21と光ファイバ案内溝となる 案内溝用凸部 22を 1つの型内に備えた型 2を用いて、コア溝と光ファイバ案内溝を 備えたクラッド基板を形成する。すなわち、 FIG. 6に示すように、クラッド用樹脂液 4a が塗布されたシリコン基板 3に、型 2を重ねて型 2の凹凸形状をクラッド用樹脂液 4aに 転写する。ここで用いられる基板成形方法は、温度 200°Cに加熱された型 2を、溶融 したクラッド用樹脂液 4aに押し付けて成形するプレス成形法である。また、このとき、 シリコン基板 3を移動可能な状態でプレス成形することにより、シリコン基板 3表面に 形成された凹部 31と型 2に備えられた案内溝用凸部 22とに相互に自己位置調整を 行わせて相対位置を位置決めすることが可能である。シリコン基板 3上のクラッド用樹 脂液 4aが固化した後、型 2を離型して、シリコン基板 3上に下部クラッド 4からなるコア 溝 41と光ファイバ案内溝 42とを備えたクラッド基板 8が得られる。

[0054] FIG. 7 (a0) FIG. 7 (c3)は、上述の基板形成工程（SI)における光導波路モジ ユールの主要部断面（FIG. 7 (aO)は平面図）を示す。 FIG. 7 (a0)— FIG. 7 (a3) は、 KOH溶液を用いてシリコン基板 3を異方性エッチングした後、マスクであるシリコ ン酸化膜を除去した状態を示す。凹部 31の各斜面の傾斜角《、 は共に 54. 7°と なっている。また、 FIG. 7 (bl)— FIG. 7 (b3)は、シリコン基板 3の表面にクラッド用 樹脂液 4aを塗布した後、例えば、スピンコータを用いて平坦な表面を形成した状態 を示す。

[0055] FIG. 7 (cl)— FIG. 7 (c3)は、成形されたクラッド基板 8の断面を示す。これらの 図において、シリコン基板 3の表面、及び凹部 31に、クラッド用樹脂液 4aが固化して 形成された所定厚さの下部クラッド 4が示されてレ、る。シリコン基板 3の平らな表面上 において型 2のコア用凸部 21が転写されたコア溝 41が形成されている。また、凹部 3 1の上部において型 2の案内溝用凸部 22が転写された V字形状断面のファイバ案内 溝 42が形成されている。コア溝 41と光ファイバ案内溝 42とが 1つの型 2を用いて、ク ラッド基板 8上に形成されるので、これらを別々の型や工程によって形成する場合に 比べて、両方の溝の高さ方向の位置精度の高レ、ものが得られる。クラッド基板 8の形 成方法として、上述のような、いわゆるホットエンボス成形法の他に、射出成形法を用 いてもよい。

[0056] (剥離膜形成工程 S 2)

FIG. 8 (a) , FIG. 8 (b)は、剥離膜形成工程（S2)を示す。コア溝 41に充填される コア樹脂が本来付着すべきでない場所である光ファイバ案内溝などの表面に付着し た場合にこれを除去し易くするため、コア 5との密着力よりもクラッド基板 8の下部クラ ッド 4との密着力が小さい剥離膜を形成する。この場合、不要なコア材を除去するとき に剥離膜はコア材とともに除去される。

[0057] 剥離膜は、例えば、スパッタ成膜装置を用いて成膜する。剥離膜を形成する際には 、 FIG. 8 (a)に示すように、コア溝 41が形成された導波路部の上面を金属板等から なるマスク Mを用いて物理的に遮蔽し、光ファイバ案内溝 42部分の下部クラッド樹脂 層表面などにはマスク Mに開口を設ける。そして、マスク Mの開口部を介してクラッド 基板 8の上方からスパッタ粒子を供給して、 FIG. 8 (b)に示すように、光ファイバ案内 溝 42表面などに剥離膜 43を成膜する。剥離膜 43として、例えば Cu、 Al、 Ag等の金 属膜を用いる。スパッタ成膜は、 DC200W、 60秒の条件で行い、略 0. 2 μ ΐη以下の 膜を形成する。また、スパッタ膜の密着強度の調整のための前処理として、例えば、 窒素雰囲気 1一 3Pa、 DC100W、 120sのプラズマ処理処理を行ってもよい。

[0058] (導波路形成工程 S3)

FIG. 9 (dl)— FIG. 9 (d3)は導波路形成工程（S3)のうちコア 5形成を示し、 FIG . 9 (el)— FIG. 9 (e3)は導波路形成工程（S3)のうち上部クラッド 6形成を示す。ま ず、 FIG. 9 (dl)— FIG. 9 (d3)に示すように、コア溝 41にコア用樹脂（コア材）が塗 布され、硬化されてコア 5が形成される。このとき、剥離膜 43の上にもコア用樹脂が塗 布'硬化され、下部クラッド 4の最上面及びコア 5の上面が同一面とされる。

[0059] コア 5形成についてさらに説明する。基板形成工程（S1)において形成されたクラッ ド基板 8の下部クラッド 4に作り込まれたコア溝 41の内部、及び光ファイバ案内溝 42 表面の剥離膜 43上に、下部クラッド 4よりも硬化状態における屈折率が高ぐ且つ下 部クラッド 4と同系統の樹脂を塗布する。下部クラッド 4とコア 5の屈折率差は、光通信 に使用するシングルモードレーザ光の場合、 1300 1550nmの波長域で 0. 004— 0. 01程度の差である。可視領域から赤外領域で使用するマルチモードレーザ光線 の場合、 0. 01-0. 05程度の屈折率差である。

[0060] クラッド基板 8のコア溝 41にコア樹脂を充填する方法として、例えば、スピンコータを 用いて毎分 6000回転の回転速度で、 30秒間回転させる方法によることができる。ま た、他の方法として、ゴムヘラを用いて樹脂をスキージングする方法によってもよい。 なお、コア溝 41からクラッド基板 8の下部クラッド 4の表面上に溢れ出すコア樹脂の厚 みは 1 / m以下となるように液面制御することが望ましい。これらの方法は、使用する 樹脂の粘性により使い分けられる。コア樹脂をコア溝 41部に充填した後、基板全体 に紫外光を照射してコア樹脂を硬化させる。このときの紫外線強度は、例えば、 30m W/cm²であり、照射時間は 5分間である。その後、コア樹脂を完全に重合させるた め、例えば 200°Cにおいて 1時間加熱放置する。

[0061] 続いて、 FIG. 9 (el)— FIG. 9 (e3)に示すように、上記コア 5の上面などから形成 される面上に、一様な厚みの上部クラッド 6が形成される。上部クラッド 6を形成するた め、下部クラッド 4を形成した樹脂と同一の樹脂がスピンコータを用いて形成される。 スピンコータの動作条件は、例えば毎分 2500回転で 30秒間である。このときの上部 クラッド 6の厚みは、 10 /i mであった。以上の工程によって、下部クラッド 4、コア 5、上 部クラッド 6からなる光導波路の形成されたクラッド基板 8が形成される。なお、以下の 説明において、クラッド基板 8は、光導波路の形成の如何に関わらず、シリコン基板 3 の上に下部クラッド 4が形成された基板のこととする。

[0062] (基板分断工程 S4)

FIG. 10 (a) , FIG. 10 (b)は、光導波路の形成されたクラッド基板 8を分断する基 板分断工程（S4)を示す。まず、 FIG. 10 (a)に示すように、ダイサ 80を用いて、切断 線 xl— x4, yl , y2に沿ってクラッド基板 8が切断される。これらの切断線によって、 導波路ブロック 11を含む基板領域 110と、光ファイバ固定ブロック 12を含む基板領 域 120が切り出される。

[0063] ダイサ 80を用いてクラッド基板 8を分断する際、シリコン基板 3のチッピングを抑制 するため、例えば、切断刃であるブレードの粗さとして # 800を使用し、回転数 30， 0 OOrpm,試料の送り速度 2mm/s以下という条件で、ダイシングが行われる。このとき の端面粗さは、 30nmであった。ダイサ 80のブレードの直径は φ 55mm,幅（厚み） Wは 200 x mである。ダイシング後に、導波路チップをエッチング液に浸漬させ、超 音波洗浄を行い、切断屑を除去してもよい。エッチング液は、シリコン基板をエツチン グする際に使用する水酸化カリウムの 10%水溶液が用いられる。超音波洗浄は、例 えば、 2分間行う。洗浄時間が長いとシリコン基板 3と下部クラッド 4とが剥離する可能 性があるので、過洗浄を避ける必要がある。

[0064] 切り出された基板領域 110の部分は、 FIG. 10 (b)に示すように、導波路ブロック 1 1となる。また、基板領域 120の部分は、以下に述べるように、不要なコア用樹脂の部 分と剥離膜 43が取り除かれて、 FIG. 10 (b)に示すように、光ファイバ案内溝 42を備 えた光ファイバ固定ブロック 12となる。また、ここで記載している剥離膜 43は除去され ることが望ましいが、膜厚 0. 2 z m以下であるので残在していても問題を生じることは ない。

[0065] 上述のように、クラッド基板 8を分断して形成された各ブロックは、後工程で切断面 どうしを突き合わせて接合される。その場合、上述のようにダイサ 80のブレードによる 1回の切断で分断されているので、ブレードの両面の平行度が確保されていれば、 導波路ブロックにおける切断面と、光ファイバ固定ブロックにおける切断面に平行度 が確保されることになり、後工程においてこれらの面の平行度を出すために研磨処理 を行うとレヽうこと力 S不要となる。ここで、各ブロックの切断面の平行度とは、各ブロックの 光軸を一致させたときの切断面の平行度である。

[0066] さらに、切断面について述べる。一般に、導波路と光ファイバを接合する端面で屈 折率変化に伴う表面反射が発生する。この反射が、光通信デバイス等を含むシステ ムの中を逆伝搬すると、例えばクロストークなどの信号ノイズの原因になるので、この 表面反射の逆伝搬を低減する必要がある。その方策として、例えば、反射光が散乱 によって減衰するように、接合部の端面を光伝搬方向に対して略 8° 以上傾斜させる ことが有効である。これは、例えば、 FIG. 10 (a)において、ダイサ 80のブレードによ る切断線 x2， x3をコア 5の光軸に対して傾斜させることで実現できる。この場合も、 1 回の切断でブロックを分断できることから、ブレードの両面の平行度により、端面間の 平行度が保証される。

[0067] また、 FIG. 10 (a)における切断線 yl，又は切断線 y2は、導波路ブロック 11と光フ アイバ固定ブロック 12に対して共通の平面を形成する。従って、この平面は、後工程 において導波路ブロックと光ファイバ固定ブロックとを光軸位置決めして接合する際 の基準 (側面基準）としての役割を果たすことができる。この側面基準を形成するため に、各ブロック 11， 12を分断する切断線 x2, x3に沿った切断の前に、切断線 yl又 は切断線 y2に沿って切断する基準形成工程、を行うことが必要である。

[0068] (光ファイバ固定工程 S5) FIG. 11 (a) , FIG. 11 (b) , FIG. 12 (a) , FIG. 12 (b)は、光ファイバ固定工程（ S5)を示す。この工程において、光ファイバ固定ブロック 12の光ファイバ案内溝 42に 光ファイバ 7が、固定される。光ファイバ 7の固定は、 FIG. 12 (a)に示すように、 V字 状の光ファイバ案内溝 42に光ファイバ 7のクラッド 72 (直径 125 μ m)を配置し、接着 用樹脂を滴下して、上部からカバーを押し当てた状態で、接着樹脂を硬化して行わ れる。接着用樹脂は、例えば、紫外線硬化性エポキシ樹脂を用いて、硬化のための 紫外線を 100mW/cm²で 1分間照射して硬化を行われる。光ファイバの固定に関し ては、押し当てているカバーを同時に接着しても構わない。

[0069] この光ファイバ固定の後、光ファイバ 7の端面を含む光ファイバ固定ブロック 12の端 面を研磨してもよレ、。端面研磨は、例えば、回転式の湿式研磨機を用いて # 1500 の研磨紙による研磨の後、粒径 0. 2 /1 111の310の砥粒によるバフ研磨により行われ

2

る。クラッド基板 8の各ブロックへの分断の際に 8° 以上の、ある傾斜角度を持たせて 分断が行われている場合、その傾斜角度と同一の角度で光ファイバ端面を形成する ことにより、より効率的な光の伝搬が可能となる。

[0070] FIG. 12 (a) , FIG. 12 (b)を参照して、光ファイバ固定ブロック 12及び導波路ブロ ック 11の代表的な寸法について説明する。光ファイバ固定ブロック 12の表面のクラッ ド樹脂層の厚さ cは、 c = 5— 20 μ ΐηとされる。また、導波路のコア 5の幅寸法 d5は、 d 5 = 5 12 x mであり、上咅 Βクラッド 6の厚み h6は、 h6 = 10— 1000 μ mである。また 、コア 5の厚み h5は、 h5 = 5— 12 x m (シンク、、ノレモード用）、 h5 = 10— 1000 z m (マ ルチモード用）である。さらに、コア 5とシリコン基板 3に挟まれた部分の下部クラッド 4 の厚み h3は、 h3 = 10— 1000 z mである。

[0071] また、シリコン基板 3の底面 11aから導波路のコア 5断面中心までの高さ b及び底面 12aから光ファイバのコア 5断面中心までの高さ aは、例えば、 a = b = 538 x mである 。型 2によって成形された光ファイバ案内溝 42のなす角度 Θは、シリコン基板 3に異 方性エッチングで形成した V字状凹部 31のなす角度と同じである。光ファイバ案内 溝 42の深さは、この角度 Θを考慮し、光ファイバ固定ブロック 12の底面 12aから光フ アイバ 7のコア 71の中心位置までの高さ aと、導波路ブロック 11の底面 11aから光導 波路コア 5の中心位置までの高さ bがー致するように決定される。 [0072] (ブロック接合工程 S6)

FIG. 13は、ブロック接合工程（S6)を示す。この工程において、光ファイバ 7が固 定された光ファイバ固定ブロック 12と、表面に導波路を備えた導波路ブロック 11とが 、光ファイバ 7のコア 5と光導波路のコアの光軸を光学的に結合して接合される。

[0073] 各ブロックの接合には、接合治具 9が用いられ、各ブロックの高さ合わせと、各光軸 の水平位置合わせとが効率的且つ精度良く行われる。接合治具 9は、水平基準面 9 1と、これに直行する垂直基準面 92を有している。そこで、各ブロック 11， 12を水平 基準面 91に載置することにより、光ファイバ固定ブロック 12に固定された光ファイバ のコア中心の高さと、導波路ブロック 11のコア 5断面中心の高さが自動的に精度良く 一致した状態となる。

[0074] このような高さ精度は、（1)各ブロック 11, 12が、平行度の精度の良いシリコン基板 3の上に形成されていること、（2)基板形成工程において用いられたコア溝 41となる コア用凸部 21と光ファイバ案内溝 42となる案内溝用凸部 22を備えた型 2の精度、及 び、（3)前記シリコン基板 3と型 2の平行度を保ってシリコン基板 3の底面に平行な光 導波路コア溝 41、及び光ファイバ案内溝 42を形成したことによって保証される。この (2)に関する型 2について、その製作方法が後述される。また、（3)の平行度につい ては、型 2に精度良いスぺーサを付加することなどによって達成される。

[0075] また、同一クラッド基板 8から各ブロックが切り出されるということも、高さ精度の確保 に効果がある。この効果を得るためには、切断によって分断された導波路ブロック 11 と光ファイバ固定ブロック 12のもとの組合せを再現できるように目印等を付加して管 理することが有効である。このように、高さ方向位置が合わされており、また、もとのブ ロック間の組合せを再現できるので、互いに接合されるブロックの光軸合わせは、水 平方向の位置合わせによって達成される。

[0076] 水平方向の位置合わせは、各ブロック 11 , 12を、 FIG. 13に示すように、接合治具 9の垂直基準面 92に、矢印 94で示すように突き当てることによって完了する。これは 、各ブロック 11 , 12の端面11 、 12bが、基板分断工程における基準形成工程によ つて、例えば、 FIG. 9 (a)に示す切断線 ylに沿って、同一切断面 (側面基準）として 形成されているからである。 [0077] 上述のように、光軸高さと水平位置が合わせを行った後、接合面に紫外線硬化性 接着剤を塗布し、矢印 93に示すように各ブロック 11 , 12を接合面間で圧接させて、 紫外線照射により導波路ブロック 11と光ファイバ固定ブロック 12を接合する。接合に 用いる接着剤は、光ファイバ固定工程（S5)で用いられたものと同じ光硬化性ェポキ シ接着剤であり、硬化条件も同じである。

[0078] 上述の基板分断工程（S4)、光ファイバ固定工程（S5)、ブロック接合工程（S6)に おけるクラッド基板 8の分断、各ブロック形成、及びブロック接合の様子をまとめて、 FI G. 14 (al)— FIG. 14 (d3)に示す。前出の FIG. 10 (a)における切断線 x3 (及び x 1, x2, x4)は、 FIG. 14 (a2)に示すように、幅 Wにわたつて設定されており、この幅 Wの切断代により、異方性エッチングで形成されたコア軸方向にある斜面が切り落と される。この幅 Wは、上述のダイサ 80のブレードの幅（厚み） Wに一致している。この 斜面はシリコン結晶の（111)面であり、その幅は 70 /i m程度であるので、この幅より 幅の広いブレードによって、 1回の切断で斜面が除去できる。分断された状態が、 FI G. 14 (bl)に示されている。

[0079] また、 FIG. 14 (bl)の右側に示されている分断された光ファイバ固定ブロック 12に は、不要な上部クラッド樹脂 61 ,コア樹脂 51が含まれており、これらは、剥離膜 43と 共に除去され、 FIG. 14 (c2) , FIG. 14 (c3)に示すように、下部クラッド 4で形成さ れた光ファイバ案内溝 42を備えた光ファイバ固定ブロック 12となる。この光ファイバ 固定ブロック 12に光ファイバ 7を固定するとともに、導波路ブロック 11に接合して形成 された光導波路モジュールの断面は、 FIG. 14 (dl) FIG. 14 (d3)に示すようにな つている。

[0080] (実施形態 3)

次に、本発明の実施形態 3に係る光導波路モジュール製造方法を説明する。 FIG . 15 (a)— FIG. 15 (c)は、導波路形成工程における光導波路モジュール 1の主要 部断面を示す。本実施形態 3における導波路形成工程は、クラッド基板のコア溝に光 硬化性材料よりなるコア材を充填した後、光ファイバ案内溝が非照射部となるように 光を選択的に照射してコア材を硬化させて光導波路を形成する選択硬化工程を備 えている。これは、次の理由による。本来形成されるべきでない光ファイバ案内溝 42 に、製造工程の都合上、コア材及び上部クラッド材が充填された後に、これらの不要 なコア材ゃ上部クラッド材を除去する場合、光ファイバ案内溝 42を形成している下部 クラッド 4を残して不要なコア材を除去すべきところ、下部クラッド 4とシリコン基板 3と の密着力が弱いためシリコン基板 3から下部クラッド材が剥離してしまうことがある。こ のような状況を回避するために、選択硬化工程を用いることができる。

[0081] 上述の選択硬化工程では、光硬化性材料からなるコア材を用いる。 FIG. 15 (a)に 示すように、シリコン基板 3の上に下部クラッド 4を形成した後、光硬化性のコア材 50 を塗布してコア材 50を硬化させる時に、マスク M2を用いて光ファイバ案内溝 42の上 部を遮蔽し、導波路部のコア材 50のみに光 Lを照射（露光）して、 FIG. 15 (b)に示 すようにコア 5部分のみを硬化させる。この後、有機溶剤などの現像液を用いて、未 硬化部を除去する。現像後の状態は、 FIG. 15 (c)に示すように、形成されたコア 5と 、表面に介在物のない光ファイバ案内溝 42が形成されている。コア 5の上部に、上部 クラッド 6を形成する場合、コア材と同様に、上部クラッド材を塗布後、導波路形成部 の上部クラッド材のみを露光して光ファイバ案内溝 42部分は未硬化の状態にし、光 ファイバ案内溝 42部分の上部クラッド材を現像液で除去することができる。

[0082] このような選択硬化工程を用いれば、光ファイバ案内溝側に漏洩したコア材が硬化 されずに未硬化コア材として容易に取り除くことができるので、基板分断工程を導波 路形成工程の後に行う場合に、コア材充填時に漏洩したコア材が光ファイバ固定ブ ロックに残留することがなく光ファイバ固定が精度良く行え、従って、光ファイバと導波 路ブロックの位置合せを正確に行うことができる。本実施形態 3における他の工程は 、 FIG. (2)に示した実施形態 2における工程と同様である。なお、本実施形態 3によ ると、剥離膜形成工程を省略することができる。

[0083] (実施形態 4)

次に、本発明の実施形態 4に係る光導波路モジュール製造方法を説明する。本実 施形態 4における導波路形成工程は、光ファイバ案内溝表面に付着したコア材を除 去するために光ファイバ案内溝表面をエッチングするコア材除去工程を備えている。 この実施形態 4は、前述の実施形態 2における各工程を同様に含んでいるが、導波 路形成工程にエッチングによるコア材除去工程を含んでいる点が異なる。そこで、実 施形態 2における図面を参照して説明する。光ファイバ案内溝 42を構成している下 部クラッド 4の上に、製造工程の都合上コア材及び上部クラッド材が充填される。これ らの本来不要なコア材ゃ上部クラッド材を剥離する方法として、金属膜からなる剥離 膜 43と光硬化性樹脂からなるコア 5材との密着力が弱い場合、基板分断工程後に上 部クラッド 6の表面を S書針等で機械的に引つ搔いて剥離することが行われる。しか しながら、成形を行った下部クラッド 4とシリコン基板 3との密着力が必ずしも強くない ため、上述の機械的な剥離方法では、下部クラッド 4が剥離してしまうという不具合が 発生する場合がある。このため、機械的（物理的）な剥離方法の替わりにエッチング による化学的な剥離方法によるコア材除去工程が用いられる。

[0084] コア材除去工程を説明する。クラッド基板 8上にコア 5、上部クラッド 6が形成された 後、上部クラッド 6の表面にエッチングマスクをパターニングする。このマスクの材料は 、剥離膜 43と同一材質であることが望ましぐ例えば Au薄膜を用いる。 Au薄膜を上 部クラッド 6の表面全面にスパッタ成膜した後に、 Au薄膜上にレジスト材を塗布して、 クラッド基板 8の光ファイバ案内溝近傍部分を開口するようにレジスト材を露光現像す る。その後、 KI (ヨウ化カリウム)溶液で Au薄膜をエッチングし、光ファイバ案内溝近 傍部分を開口させる。次に、 Au薄膜の開口を介して、不要なコア材及び上部クラッド 材をエッチング除去する。

[0085] コア材及び上部クラッド材のエッチングは、硝酸 +過酸化水素溶液にクラッド基板 8 全体を浸漬して行う。不要なコア材、上部クラッド材が除去されて、剥離膜 43 (今の場 合 Au薄膜）が露出すれば、エッチングが終了する。エッチング終了後に、エッチング マスクとして使用した Au薄膜をエッチング除去する。この Au薄膜は、コア 5との間に ある程度の距離 (シングノレモード伝搬導波路の場合、 15 z m以上、つまり上部クラッ ド 6の厚みが 15 μ m以上）が離れていれば、光導波路に特性上の悪影響を及ぼすこ とが少なぐその場合は、エッチングを行わずに Au薄膜を除去せずにそのままにして おいても問題ない。また、光ファイバ案内溝 42上の Au薄膜 (剥離膜 43)も、厚さが薄 いので、そのまま残しておいても問題はない。

[0086] 上述のコア材除去工程によると、機械的な接触がないため誤って光導波路を破壊 する危険性がない。また、マスク材として用いた Au薄膜と上部クラッド 6との密着力が 低い場合には、 Ti (チタン)等の薄膜による緩衝層を形成し、 Au薄膜の密着力を向 上させてもよい。また、コア材ゃ上部クラッド材のエッチング方法として、上述の化学 的なエッチング以外に、レーザ光によるエッチングを行うこともできる。この方法は、剥 離膜 43を A1や Cu、 Au等の金属膜で形成し、剥離膜 43の上に積層されたコア材'上 部クラッド材をレーザ光を用いてアブレーシヨンにより除去する。

[0087] つまり、金属膜と樹脂とでは、レーザ光によるエッチングの閾値が異なることを利用 して、金属膜は除去されないが樹脂部のみが除去されるようなエネルギー密度のレ 一ザ光を照射することにより樹脂部のみを除去する。例えば、 KrFエキシマレーザを 用いて、照射エネルギー密度が 0. 5j/cm²の強度でレーザ光を照射する。エキシマ レーザはパルスレーザであり、 1パルス当たりの除去量も 0. 3 /i m程度であるので、 V 溝部の除去には、数 100パルスの照射が必要になる。エキシマレーザの 1パルスは 3 0ns程度であるため、熱影響が殆どなぐ他の樹脂部への熱による悪影響がない。

[0088] このようなコア材除去工程を用いれば、光ファイバ案内溝側に漏洩したコア材を導 波路形成工程後に取り除くことができるので、基板分断工程を導波路形成工程の後 に行う場合においても、コア材充填時に漏洩したコア材が光ファイバ固定ブロックに 残留することがなく光ファイバ固定が精度良く行え、従って、光ファイバと導波路プロ ックの位置合せを正確に行うことができる。

[0089] (実施形態 5)

次に、本発明の実施形態 5に係る光導波路モジュール製造方法に用いられる型を 説明する。 FIG. 16 (a) , FIG. 16 (b)は、前出の実施形態 2における型 2とは異なる 凸部配置を有する型 27と、これを用いて形成されたクラッド基板 8を示す。 FIG. 16 ( a)に示す型 27は、コア用凸部 21と案内溝用凸部 22とが、前出の FIG. 5に示す型 2 と同様に（凸部端において）平行であるが、両凸部の方向と垂直な方向に各凸部 21 ， 22の配置がずれている。このような型 27を用いて形成されたクラッド基板 8は、 FIG . 16 (b)に示すような切断線 x5— x8、 y3— y5によって分断される。

[0090] 上述の型 27によるクラッド基板 8では、後工程における光軸の高さ位置合わせにつ いて、前述の型 2によるものと同等の効果が得られる。し力 ながら、ブロック接合ェ 程における光軸に対して垂直な方向における位置合わせ精度については、実施形 態 2における側面基準を用いることができない。このような型 27は、シリコン基板上に 光導波路や光ファイバ案内溝を効率的に配置して、基板を有効活用する場合などに 有効である。

[0091] (実施形態 6)

次に、本発明の実施形態 6に係る光導波路モジュール製造方法を説明する。この 製造方法は、前述の実施形態 2における光導波路モジュールを製造する工程の順 番を入れ替えた 3つの製造方法 (方法 2, 3， 4)の 1つ（方法 2)である。製造方法 3, 4 については、それぞれ実施形態 7、 8として後述する。 FIG. 17は製造方法 2のフロー を示し、 FIG. 18 (a) , FIG. 18 (b)はそのフローにより製造された光導波路モジユー ル 1を示す。この製造方法 2は、 FIG. 17に示すように、前出の FIG. 2に示した光フ アイバ固定工程（S5)とブロック接合工程（S6)の順番を入れ替えたものである。

[0092] 製造方法 2におけるブロック接合工程（S24)では、 FIG. 18 (a)に示すように、光フ アイバを備えてレ、なレ、光ファイバ固定ブロック 12が導波路ブロック 11に接合される。 続いて、光ファイバ固定工程（S25)において、 FIG. 18 (b)に示すように、前記導波 路ブロック 11に接合された光ファイバ固定ブロック 12に光ファイバ 7が固定される。こ のような方法によると、前述の実施形態 2における製造方法と同様に各ブロックどうし の位置合わせが容易である効果に加えて、光ファイバ 7を固定する時期や、固定する 光ファイバ 7の（例えば長さなどの）構成種別の選択の自由度が向上する。

[0093] (実施形態 7)

次に、本発明の実施形態 7に係る光導波路モジュール製造方法 (製造方法 3)を説 明する。製造方法 3は、 FIG. 19に示すように、前出の FIG. 2に示した導波路形成 工程（S3)と基板分断工程（S4)の順番を入れ替えたものである。製造方法 3におけ る基板分断工程（S32)では、前工程の基板形成工程で形成されたクラッド基板 8の 切断により、クラッド基板 8がコア溝 41を表面に備えた導波路ブロック 11と、光フアイ バ案内溝 42を備えた光ファイバ固定ブロック 12に分断される。続いて、導波路形成 工程（S33)において、導波路ブロック 11のコア溝 41へのコア材の充填.硬化により 導波路のコア 5が形成され、さらに、そのコア 5の上に上部クラッド 6が形成される。

[0094] このような方法によると、前述の効果に加え、光ファイバ固定ブロック 12とは全く独 立に導波路ブロック 11のみを対象として導波路形成処理を行うことができ、コア溝 41 へのコア材の充填 ·硬化等による導波路ブロック形成工程が単純化される効果がある

。すなわち、前出の FIG. 9 (d2) , FIG. 9 (d3)に示したような、分離膜 43を設ける必 要がなぐまた、余分なクラッド樹脂 61やコア樹脂 51を除去する必要がなくなる。ただ し、クラッド基板 8分断後の導波路ブロックにコア樹脂を充填する場合に、端面に押さ え板等を配置してコア樹脂が流れ出さないようにする必要がある。

[0095] (実施形態 8)

次に、本発明の実施形態 8に係る光導波路モジュール製造方法 (製造方法 4)を説 明する。製造方法 4は、 FIG. 20に示すように、前出の FIG. 2に示した導波路形成 工程（S3)と基板分断工程（S4)の順番を入れ替え、さらに、光ファイバ固定工程（S5 )とブロック接合工程（S6)の順番を入れ替えたものである。この製造方法 4では、前 出の実施形態 6及び 7 (製造方法 2及び 3)について説明したのと同様の作用'効果 が得られる。

[0096] (実施形態 9)

次に、本発明の実施形態 9に係る型 2の製造方法について説明する。この型 2は本 発明のいずれの光導波路モジュール製造方法においても用いられる。 FIG. 21 (al )一 FIG. 22 (g4)は型製造の各工程における平面図及び断面図を示す。ここで説 明する型製造方法は、ドイツで開発の進められた LIGA(Lithography

Galvanoformung Abformung)プロセスを応用したものである。 LIGAプロセスは、フォト エレクト口プレーティングの方法を用いて、立体的に、奥行きが出るように型を製造で きるプロセスであり、例えば、 PMMAというフォトレジストを深く立体的に形成した後 で、電気めつき（電気鎳造）して型を作ることができる。まず、 FIG. 21 (al)— FIG. 2 l (a3)に示すように、シリコン基板 103の表面に、前出の FIG. 3に示した凹部 31の 形成と同様に、異方性エッチングによって V溝 131が形成される。

[0097] 続レヽて、 FIG. 21 (bl)一 FIG. 21 (b3) ίこ示すよう (こ、 V溝 131 ίこレジス卜 132を充 填して表面を平らにする。その方法として、スキージング法を用いることができる。また 、スピンコータを用いてもょレ、。次に、 FIG. 21 (d)— FIG. 21 (c3)に示すように、シ リコン基板 103の表面に、光導波路コア高さに相当する厚さのレジスト 133の膜をス ピンコータにより形成する。

[0098] その後、 FIG. 21 (dl) FIG. 21 (d4)に示すように、導波路パターンのマスク（不 図示）を用いてレジスト 133に対する UVフォトリソグラフィ処理を行レ、、さらに現像、硬 化を行って、レジスト 133に導波路のコアに相当する溝 134を形成する。使用したレ ジストは、東京応化社製 PMER P—LA300PMK (ポジ型）であり、 30mWZcm²の 紫外線ランプで 10秒間露光した後、 TMAH (テトラメチルアンモニゥムハイドロォキ サイド） 3%溶液で 5分間現像し、 90°C60分間で硬化させた。また、現像の際に、前 工程で V溝 131に充填されたレジスト 132及び導波路領域以外のレジスト 133を除 去する。ここで、 V溝 131が光ファイバ案内溝となる型の案内溝用凸部に、また、溝 1 34がコア溝となる型のコア用凸部に対応する。

[0099] 続いて、 FIG. 22 (el)— FIG. 22 (e4)に示すように、上記で形成された構造体の 表面全面に銀スパッタ膜 135を形成する。その後、 FIG. 22 (fl)— FIG. 22 (f4)に 示すように、銀スパッタ膜の上に電気めつきによって Niの電気铸造型 136を成長させ る。厚さ 300 / mとなるまで電気铸造を行い、その間、反りが発生しないように注意し 、電流密度、電極間距離、めっき液の循環の最適化を行う。その結果、膜厚精度 ± 1 μ mが得られた。

[0100] 最後に、電気铸造型からレジスト構造体とシリコン基板を剥離させ、電気铸造型の 外形加工を行い、 FIG. 22 (gl) FIG. 22 (g4)に示すように、型 2が完成する。型 2 の外形加工は、型裏面 (構造体が形成された反対面、最後の図の下面）を平行にす る研削加工、及び外周加工などである。

[0101] (実施形態 10)

次に、本発明の実施形態 10に係る光導波路モジュール製造方法における基板形 成工程を説明する。本実施形態 10は、特に光導波路モジュール 1のベースとなるシ リコン基板 3と型 2の位置合わせに特徴があり、他の点は前出の実施形態 2等におけ る工程と同様である。実施形態 2における図を適宜参照する。 FIG. 23 (a) , FIG. 2 3 (b)は嵌合構造による位置合わせを示し、 FIG. 24 (a) FIG. 24 (c)は位置合わ せのための装置を示す。基板形成工程において、光ファイバ案内溝 42に対応する 凹部 31が形成されたシリコン基板 3に、案内溝用凸部 22を有する型 2を組み合わせ てクラッド基板 8を形成するとき、凹部 31と案内溝用凸部 22の位置合わせが必要とな る。そこで、実施形態 10では、 FIG. 23 (a)に示されるように、型 2の四隅に嵌合用凸 部 29を設け、さらにシリコン基板 30に嵌合用凹部 39を設けて、型 2の凸部 29とシリコ ン基板 30の凹部 39との嵌合により両者の位置合わせを行う。

[0102] 上述のシリコン基板 30の凹部 39は、光ファイバ案内溝 42に対応する凹部 31を形 成するときに、異方性エッチングによって同時に形成することができる。従って、この 凹部 39は、凹部 31の形成と同様に、 K〇H溶液によるエッチングで作製される。その 形状は、例えば、一辺 s l = 150 x m、高さ tl = 106 x mの四角錐形状とされる。この 形状は、これ以上のサイズの四角錐でも良ぐ例えば、一辺 s2 = 100 x m— 5mm程 度でも力まわない。ただし、シリコンの異方性エッチングを利用する場合、四角錐形 状になり、エッチング時間を制御しなければ、高さ（深さ）が高くなりすぎるので、 FIG . 22 (b)に示されるように、光ファイバ案内溝の深さが形成された時点でエッチングを 終了する。

[0103] このような位置合わせのための嵌合用凹凸部は、型とシリコン基板のどちらに凹部 又は凸部を形成してもよぐまた、その形状は四角錐でなくても、基板と型に形成され る形状が対応していれば、円柱でも、他の形状でも構わない。し力しながら、光フアイ バ案内溝用の凹部 31を形成する際に、同時に形成できるので、上記方法が好適で ある。

[0104] 次に、基板形成工程において、上述の型とシリコン基板の位置合わせを自動的に 進行させることについて説明する。 FIG. 24 (a)において、凹部 31及び型 2との嵌合 用凹部 39を有するシリコン基板 30は、上面に下部クラッド形成用のクラッド用樹脂液 4aを塗布した状態で、基板支持台 301に載置されている。基板支持台 301は多数の 貫通孔 302を有しており、空気流通路を形成する台座 300に固定されている。台座 3 00の下部の空気流入口 304から適度の圧力に調整された圧空 310が導入され、こ の空気の流れは、貫通孔 302を経由してシリコン基板 30の下部に上向きの圧力を加 えながら外部への流れ 311となって排出される。例えば、貫通孔 302を基板支持台 3 01に直径 lmm程度の穴を lcm間隔で開け、空気を 2リットル Z分で流すようにする [0105] シリコン基板 30は、 FIG. 24 (b)に示すように、空気圧によって、矢印 320に示すよ うに拘束のない状態で左右に移動可能とされる。そこで、型 2の嵌合用凸部 29とシリ コン基板 30の嵌合用凹部 39との大略の位置合わせをして、上部から型 2を降ろして レ、くと、嵌合用凹凸が互いに倣い合って、型 2がシリコン基板 30に押しあたる際にシリ コン基板 30が拘束なく自動的に移動して互いの位置が定まる。なお、本発明は、上 記構成に限られることなく種々の変形が可能である。

[0106] この出願は 2003年 7月 28日付けの特許出願に基づいて優先権主張を行う。その 出願の内容の全体が参照によって、この出願に組み込まれる。

Claims

請求の範囲

[1] 光導波路に光ファイバが接続されてなる光導波路モジュールの製造方法において 平板上にクラッド材を配置し、その上からコア溝となるコア用凸部と光ファイバ案内 溝となる案内溝用凸部とを備えた型を押し付けることによりコア溝と光ファイバ案内溝 とを有するクラッド基板を形成する基板形成工程と、

前記基板形成工程で形成されたコア溝にコア材を充填し、硬化して光導波路を形 成する導波路形成工程と、

前記クラッド基板を前記光導波路又は光導波路となるコア溝を有した導波路ブロッ クと光ファイバ案内溝を表面に有した光ファイバ固定ブロックとに分断する基板分断 工程と、

前記光ファイバ固定ブロックの光ファイバ案内溝に光ファイバを固定する光ファイバ 固定工程と、

前記導波路ブロックと光ファイバ固定ブロックとを各々の底面を基準として位置合わ せして接合するブロック接合工程と、を備え、

前記基板形成工程時に用レ、られる型は、前記コア用凸部の端部近傍が形成するコ ァ溝の方向と前記案内溝用凸部の形成する光ファイバ案内溝方向とが平行となり、 かつ、前記平板からの前記コア溝の断面中心高さと前記光ファイバ案内溝に光ファ ィバを設置したときの光ファイバの光軸高さとが同じとなるように形成されており、 前記基板形成工程時に用レ、られる平板は、前記型の案内溝用凸部と相対した部 位に凹部を備えてレ、ることを特徴とする。

[2] 請求項 1に記載の光導波路モジュールの製造方法において、

前記導波路形成工程の後に前記基板分断工程を行って光導波路を有した導波路 ブロックと光ファイバ案内溝を表面に有した光ファイバ固定ブロックとを形成し、前記 光ファイバ固定工程の後に前記導波路ブロックと光ファイバを固定した光ファイバ固 定ブロックとを接合する前記ブロック接合工程を行うことを特徴とする。

[3] 請求項 1に記載の光導波路モジュールの製造方法において、

前記導波路形成工程の後に前記基板分断工程を行って光導波路を有した導波路 ブロックと光ファイバ案内溝を表面に有した光ファイバ固定ブロックとを形成し、前記 導波路ブロックと光ファイバを固定していない光ファイバ固定ブロックとを接合する前 記ブロック接合工程を行った後に前記光ファイバ固定工程を行うことを特徴とする。

[4] 請求項 1に記載の光導波路モジュールの製造方法において、

前記クラッド基板を前記光導波路となるコア溝を有した導波路ブロックと光ファイバ 固定ブロックとに分断する前記基板分断工程の後に前記導波路形成工程を行うこと を特徴とする。

[5] 請求項 1に記載の光導波路モジュールの製造方法において、

前記基板形成工程時に用いられる型は、前記コア用凸部の端部近傍が形成するコ ァ溝の断面中心位置と前記案内溝用凸部の形成する光ファイバ案内溝に光ファイバ を設置したときの光ファイバの光軸位置とがー致するように形成されていることを特徴 とする。

[6] 請求項 1に記載の光導波路モジュールの製造方法において、

前記平板として、シリコン基板に異方性エッチングにより前記型の案内溝用凸部と 相対した凹部を形成したものを用いることを特徴とする。

[7] 請求項 1に記載の光導波路モジュールの製造方法において、

前記基板分断工程時に、前記導波路ブロックの端面と前記光ファイバ固定ブロック の端面を同時に形成することを特徴とする。

[8] 請求項 1に記載の光導波路モジュールの製造方法において、

前記基板分断工程時に、前記導波路ブロックの端面と前記光ファイバ固定ブロック の端面とが光軸に対して傾斜するように分断することを特徴とする。

[9] 請求項 1に記載の光導波路モジュールの製造方法において、

前記基板分断工程前に、前記導波路ブロックとなる部位、及び、前記光ファイバ固 定ブロックとなる部位にブロック接合工程時の光軸位置決めのための少なくとも 1つ 以上の基準となる部位を設ける基準形成工程を備えていることを特徴とする。

[10] 請求項 2又は請求項 3に記載の光導波路モジュールの製造方法において、

前記基板形成工程と導波路形成工程の間に、前記光ファイバ案内溝表面にコア材 との密着力よりもクラッド基板との密着力が小さい剥離膜を形成する剥離膜形成工程 を備えてレ、ることを特徴とする。

[11] 請求項 2又は請求項 3に記載の光導波路モジュールの製造方法において、

前記導波路形成工程は、前記クラッド基板のコア溝に光硬化性材料よりなるコア材 を充填した後、光ファイバ案内溝が非照射部となるように光を選択的に照射してコア 材を硬化させて光導波路を形成する選択硬化工程を備えていることを特徴とする。

[12] 請求項 2又は請求項 3に記載の光導波路モジュールの製造方法において、

前記導波路形成工程は、前記光ファイバ案内溝表面に付着したコア材を除去する ために光ファイバ案内溝表面をエッチングするコア材除去工程を備えていることを特 徴とする。

[13] 請求項 1に記載の光導波路モジュールの製造方法を用いて製造されたことを特徴 とする光導波路モジュール。