(57)【要約】【課題】ダイシングブレードでの切削による偏向ミラーの形成に関する問題を無くす。【解決手段】少なくとも片面が所望の傾斜角となっているダイシングブレード３にて光導波路１に傾斜面を有する溝２０を切り込んで光導波路に上記傾斜面で偏向ミラーを形成するにあたり、ダイシングブレード３として上記溝２０の深さの値以上の幅の平面部を刃先先端面に有しているものを用いる。ダイシングブレードとして幅のある強度の高いものを用いることができる。【選択図】図１
2006235126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも片面が所望の傾斜角となっているダイシングブレードにて光導波路に傾斜面を有する溝を切り込んで光導波路に上記傾斜面による偏向ミラーを形成するにあたり、ダイシングブレードとして上記溝の深さの値以上の幅の平面部を刃先先端面に有しているものを用いることを特徴とする光導波路への偏向ミラー製造方法。
【請求項２】
ダイシングブレードとして平均粒径が３μｍ以下の砥粒を表面に備えたものを用いることを特徴とする請求項１記載の光導波路への偏向ミラー製造方法。
【請求項３】
必要とする溝の深さよりも浅い溝をダイシングブレードで形成し、この溝の開口幅を基にダイシングブレードの高さ位置を求め、この高さ位置を基に必要とする深さに対応するダイシングブレードの高さ位置を求めて、この高さ位置まで切り込むことを特徴とする請求項１または２記載の光導波路への偏向ミラー製造方法。
【請求項４】
ある位置での必要とする深さに対応するダイシングブレードの高さ位置と、他の位置での必要とする深さに対応するダイシングブレードの高さ位置とを求めて、ある位置と他の位置との間で、求めた高さ位置に応じてダイシングブレードを走査することで複数の偏向ミラーを形成することを特徴とする請求項３記載の光導波路への偏向ミラー製造方法。
【請求項５】
光導波路は第１クラッド層とこの第１クラッド層上に形成されたコア層と、コア層を被覆する第２クラッド層とからなり、ダイシングブレードによる溝の形成は第２クラッド層による被覆前のコア層に対して行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光導波路への偏向ミラー製造方法。
【請求項６】
ダイシングブレードにて形成した溝の傾斜面に対してエネルギー線照射による平滑化処理を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光導波路への偏向ミラー製造方法。
【請求項７】
ダイシングブレードにて形成した溝の傾斜面に対して樹脂コーティングによる平滑化処理を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光導波路への偏向ミラー製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路、殊に平面型光導波路への偏向ミラー製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバーや平面型光導波路といった光導波路に光の進路を例えば直角に曲げるにあたり、特開平１０−３００９６１号公報（特許文献１）には、頂角が略９０°の断面形状となっている刃先や、頂角が略４５°の略楔型断面となっている片刃形状の刃先を備えたダイシングブレードを、光導波路に対して垂直に当てて切削加工を行うことで、光導波路に少なくとも片側内面が傾斜面となっているＶ状の溝を形成して、上記傾斜面での反射を利用して、光導波路を伝搬する光を光導波路の平面外に出射したり、あるいは光導波路の平面外から入射する光の光路を光導波路に結合させるものが示されている。
【０００３】
ここにおいて、ダイシングブレードで光導波路に切削する溝は、深さ１００μｍほどのものであり、刃先の断面形状が上記のようなもの、殊に片刃形状のものは強度的に問題がある上に、回転時のブレの影響を受けやすいこと、摩耗による形状くずれが生じやすいことなどの点で問題を有している。
【０００４】
また光導波路に対して垂直に当てて切削加工を行う関係で、ダイシングブレードの切り込み深さによって偏向ミラーとする傾斜面の位置がずれてしまう。
【０００５】
さらに、切削後の傾斜面の平滑化のための処理として、高温に熱した鏝を当てたり、有機溶媒に浸漬したり、フッ酸緩衝液に浸漬することなどが示されているが、平面型光導波路に対してはこれらはいずれも現実的には不可能である。
【特許文献１】特開平１０−３００９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、ダイシングブレードでの切削による偏向ミラーの形成に関する問題を無くすことができる光導波路への偏向ミラー製造方法を提供することを課題とするものであり、また位置ずれの問題を低減したり、傾斜面の平滑化を容易に行うことができる光導波路への偏向ミラー製造方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明に係る光導波路への偏向ミラー製造方法は、少なくとも片面が所望の傾斜角となっているダイシングブレードにて光導波路に傾斜面を有する溝を切り込んで光導波路に上記傾斜面による偏向ミラーを形成するにあたり、ダイシングブレードとして上記溝の深さの値以上の幅の平面部を刃先先端面に有しているものを用いることに特徴を有している。幅のある強度の高いダイシングブレードを用いることができる。
【０００８】
上記ダイシングブレードとして平均粒径が３μｍ以下の砥粒を表面に備えたものを用いることが偏向ミラーとする傾斜面の面粗度を良好に保つことができる点で好ましい。
【０００９】
また、必要とする溝の深さよりも浅い溝をダイシングブレードで形成し、この溝の開口幅を基にダイシングブレードの高さ位置を求め、この高さ位置を基に必要とする深さに対応するダイシングブレードの高さ位置を求めて、この高さ位置まで切り込むことで、必要とする深さの溝を確実に得ることができる上に、偏向ミラーの位置精度も向上させることができる。
【００１０】
また、ある位置での必要とする深さに対応するダイシングブレードの高さ位置と、他の位置での必要とする深さに対応するダイシングブレードの高さ位置とを求めて、ある位置と他の位置との間で、求めた高さ位置に応じてダイシングブレードを走査することで複数の偏向ミラーを形成するようにしてもよい。
【００１１】
そして、光導波路は第１クラッド層とこの第１クラッド層上に形成されたコア層と、コア層を被覆する第２クラッド層とからなる平板型のものである場合、ダイシングブレードによる溝の形成は第２クラッド層による被覆前のコア層に対して行うと好ましい結果を得ることができる。
【００１２】
また、ダイシングブレードにて形成した溝の傾斜面に対してエネルギー線照射による平滑化処理を行ったり、樹脂コーティングによる平滑化処理を行うことも好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、ダイシングブレードとして上記溝の深さの値以上の幅の平面部を刃先先端面に有しているものを用いるために、ダイシングブレードに幅のある強度の高いものを用いることができるものであり、回転時のブレや摩耗による形状くずれの影響を受けることなく、形状の安定した偏向ミラーを長期にわたり得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、図１は平板型光導波路１の形成プロセスの一例を示しており、基板１０上に第１クラッド層１１を形成した後、この第１クラッド層１１上にコア層１２を形成し、更にコア層１２を覆うことになる第２クラッド層１３を形成する。第１クラッド層１１及び第２クラッド層１３はたとえば主成分がエポキシ樹脂で屈折率が１．５２の室温で液状であるＵＶ硬化型透明樹脂をスピンコートしてＵＶ光を照射することで硬化した後、熱処理を施すことで膜厚２０μｍのものとして形成され、コア層１２はたとえば主成分がエポキシ樹脂で屈折率が１．５４の室温で液状であるＵＶ硬化型透明樹脂をスピンコートして所望のパターンを得るためのマスクを通してＵＶ光を照射し、次いで未硬化部分を有機溶剤で洗い流すことで膜厚４０μｍ程度のものとして形成される。
【００１５】
そして光導波路１に対してダイシングブレード３を垂直に当てて切削加工を行うことで、光導波路１に少なくとも片側内面が傾斜面となっている溝２０を形成して、この溝２０の傾斜面を偏向ミラー２とするのであるが、この時、ダイシングブレード３として図２(a)または図２(b)に示すように、先端に平面部を有している断面形状のものを用いる。ただし、平面部の幅ｗは切り込んで作成する溝２０の深さＤ以上の値（ｗ≧Ｄ）とする。深さＤが５０μｍであれば、平面部の幅が５０μｍ以上のダイシングブレード３を用いるのである。
【００１６】
加工時にもっとも負荷がかかる刃先先端部にこのような平面部を有しているダイシングブレード３は、刃先部分の強度が高くなっており、回転時にぶれが生じにくいものであり、また摩耗による形状くずれを低減することができ、より長期にわたって形状の安定した傾斜面（偏向ミラー２）を得ることができる。なお、ダイシングブレード３における偏向ミラー２を形成することになる刃先の傾斜面はその高さＨが上記深さＤを越える値となるようにしておく。図示例ではほぼ深さＤの２倍の値の高さＨを有するものとしてある。
【００１７】
なお、平面部の幅ｗが切り込んで作成する溝２０の深さＤより小さいと、ダイシングブレード３の強度が作成する溝２０の大きさとの関係で必要とする強度を得ることが難しくなる上に、作成する溝２０の幅が広くなることによる後述の利点が得にくくなる。
【００１８】
偏向ミラー２の形成は、図３に示すように上記光導波路１の作成プロセス中のコア層１２の形成直後に行ってもよい。第２クラッド層１３で覆われていない状態のコア層１２に対してダイシングブレード１２による切削を行って偏向ミラー２を形成し、その後、第２クラッド層１３を形成するのである。コア層１２の上に載っている第２クラッド層１３の厚みにはばらつきがあるが、偏向ミラー２の作成のための溝２０の切削時に、上記ばらつきを考慮する必要がなくなるために、コア層１２に対して狙いの加工深さの溝２０を形成することができるほか、切削屑の排出性が良くなるために、第２クラッド層１３での被覆前と被覆後（図４参照）とにおいて同じ速度で走査カットした場合、被覆前に走査カットする方が面粗度が向上することになり、また同じ面粗度で良ければ走査速度を速くすることができるものであり、第２クラッド層１３での被覆後の走査カット速度が１ｍｍ／ｓ以下で所要の面粗度を得られる時、第２クラッド層１３での被覆前の走査カット速度は図５に示すように、１０ｍｍ／ｓ程度まで速くしても面粗度の低下がなく、従って加工時間を１／１０に短縮することができる。なお、ここで言う走査速度は、ダイシングブレード３を降ろして切り込んで行く際の降下速度にも対応する。
【００１９】
ところで、ダイシングブレード３は、その表面がダイヤモンド砥粒で形成されるものであり、その粒径が切削面の面粗度に影響を与えるが、＃５０００相当の粒径が３μｍ以下のものを用いることが好ましい。図６に示すように、これよりも粒径が大きいものでは面粗度が粗くて偏向ミラー２のミラー性能（反射率）の良いものが得られず、またこれより粒径が小さいものでは、初期には優れた面粗度を有するものを得られるが、使用中に切削力が不足して面の平坦性が崩れてしまい、結果的に反射率が低下してしまうことになる。
【００２０】
反射率の向上という点では、偏向ミラー２とする傾斜面に対して、金属や誘電体多層膜等からなる反射膜を蒸着法やスパッタ法、ナノペースト法などで形成するとよい。このような反射膜の形成により、全反射では不可能な特定の方向に対する反射を行うこともできるものとなる。なお、この反射膜の形成は、後述する平滑化処理を行ったものに対しても行っていないものに対しても有効なのはもちろんである。
【００２１】
溝２０の切削深さのコントロールについては、次のようにすることが好ましい。すなわち、図７に示すように、まず目的とする深さＤより極浅い深さの溝２０を形成し、この時点でのダイシングブレード３の高さ方向位置Ｚ０と溝２０の開口幅ｗ１を計測して、開口幅ｗ１とダイシングブレード３の平面部の幅ｗとから、上記浅い溝２０の深さＤ０の値を求め、更に最終切り込み深さＤを得るためのダイシングブレード３の高さ方向位置Ｚ１（Ｚ１＝Ｚ０−（Ｄ−Ｄ０））を求めて、ダイシングブレード３をＺ１位置まで降ろすのである。なお、当初に形成する浅い溝の深さは、溝２０の最終的な深さが５０μｍであれば３０μｍ以下とするのが好ましい。
【００２２】
光導波路１の厚みは均一でなく、表面高さもばらついているが、上述のように加工して溝２０を形成することで、各点で精度良く狙いの深さの溝２０を得ることができるものであり、特にコア層１２の下の第１クラッド層１１を貫通することが許されない場合に有効である。また、傾斜面として形成される偏向ミラー２の水平位置精度は、切り込み深さの影響を受けるために、１桁ミクロン代の高精度位置決め加工が要求される場合にも有効である。また、ダイシングブレード３として平面部を刃先に有しているものを用いているために、溝２０の幅が広くなっていることから、上記の開口幅ｗ１の測定も容易である。
【００２３】
ところで、光導波路１において、図８に示すように複数本のコア層１２ａ〜１２ｅが間隔を置いて平行に並んでいるとともに、各コア層１２ａ〜１２ｅの同じ位置に偏向ミラー２を形成する場合、各コア層１２ａ〜１２ｅ毎にダイシングブレード２を上下させて溝２０を形成するよりも、切り込ませたダイシングブレード２を走査することで各コア層１２ａ〜１２ｅを横断させて各コア層１２ａ〜１２ｅに偏向ミラー２を夫々形成する方が加工速度が向上する。この場合、並んでいるコア層１２ａ〜１２ｅのうちの例えば両端に位置するコア層１２ａ，１２ｅに対して、図７に示す手法で夫々Ｚ１ａ，Ｚ１ｅを求め、次いでコア層１２ａに対してＺ１ａの値で切り込んだ後、ダイシングブレード３をコア層１２ｅ側に向けて移動させるとともに、その高さ位置をコア層１２ｅの位置で高さＺ１ｅとなるように漸次調整するとよい。もちろん、初期に求めるＺ１値の数を増やせば、面内精度ばらつきを低減することができるが、これはスループットとのバランスで設定するとよい。
【００２４】
切削によって得た溝２０の傾斜面をそのまま偏向ミラー２とするほか、傾斜面に対して平滑性を上げる処理を加えることで、より反射率の高い偏向ミラー２を得ることができる。この場合の平滑性を上げる処理としては、エネルギー線の照射、殊に赤外線レーザの照射を好適に用いることができる。切削によって得た傾斜面には主にダイシングブレード３の切削すじとしての凹凸がミクロン〜サブミクロンのオーダーで存在しているが、この微細な凹凸を溶融させることで平滑化するのである。エネルギー線の照射は非接触式に比べて装置が簡単で接触のさせ方によるばらつきもなく、またエネルギー線の照射範囲を制限することで狙った範囲（傾斜面）のみを処理することができる。そして赤外線レーザを用いた場合、取り扱いが容易でありながら、高密度のエネルギーを供与することができるものであり、特に被照射面の分子振動を生じさせることができて、効率よく熱溶融させることができる。高分子等では波長１０μｍ近傍に分子振動による吸収があることから、波長１０μｍ近傍の炭酸ガスレーザは上記の点において特に有効であり、またコストも低い。
【００２５】
ちなみに、図２(b)で示したダイシングブレード３で４５°の傾斜面を形成後、この傾斜面の法線方向よりＴＥＡ−ＣＯ2レーザ（波長９．８μｍ）をエネルギー密度９ｍｊ／ｍｍ2、照射エリア１００μｍ□、照射パルス数４、パルス幅９．３μｓ、繰り返し周波数１００Ｈｚの条件で照射したところ、傾斜面の面粗度は１００ｎｍ（ｒｍｓ）から５０ｎｍ（ｒｍｓ）に向上し、更に金蒸着により反射膜を形成した後、偏向ミラー２での損失評価（偏向ミラー２の形成位置より１ｃｍ内側の導波路位置で切断研磨し、偏向ミラー２入射・切り出し端面出射にて反射損失を評価）したところ、波長６７０μｍで０．７ｄＢであった。
【００２６】
エネルギー線の照射は上述のように偏向ミラー２とする傾斜面の法線方向より行うことで、最も強いエネルギー密度での照射を行うことができてエネルギー効率が高く、更に傾斜面以外の部分についてはエネルギー密度が低くなるために、余計な平滑化処理がなされてしまう虞を低くすることができる上に、ダイシングブレード３として平面部を刃先に有しているものを用いているために、溝２０の幅が広くなっていて、エネルギー線を傾斜面に照射することが容易であるが、光導波路１そのものの法線方向より照射を行ってもよい。後者であれば、エネルギー線照射に際しての設備が簡単ですむことになる。
【００２７】
上記のエネルギー線の照射のほか、樹脂のコーティングで平滑性を上げるようにしてもよい。この場合の樹脂は、コアもしくはクラッドのいずれかと同等のもの、もしくは同等の屈折率を有するもので、コーティング用に希釈したものを良好に用いることができる。下地との物性値（熱膨張率など）の適合性に優れる上に、屈折率も同等であることから、光学特性を劣化させることがなく、また希釈したものを用いることで、コーティング作業性を良好に保つことができる。更に必要最小限のコーティングにより、傾斜面の平坦性を犠牲にしないようにすることができる。また、この場合においても、ダイシングブレード３として平面部を刃先に有しているものを用いているために、溝２０の幅が広くなっていることから、液だまり等によるコーティングむらを回避することができる。
【００２８】
ちなみに、ＰＧＭＥＡ（プロピレン・グリコール・モノメチルエーテル・アセテート）であるコア材料樹脂を２重量パーセントに希釈したワニス中に浸漬し、引き上げて紫外線硬化させることでコーティング層を形成したところ、傾斜面の面粗度が１００ｎｍ（ｒｍｓ）から６２ｎｍ（ｒｍｓ）に向上し、金蒸着による反射膜の形成後に偏向ミラー２の損失評価を行ったところ、波長６７０ｎｍで０．８ｄＢであった。
【００２９】
以上の説明では、光導波路１が基板１０上に第１クラッド層１１とコア層１２と第２クラッド層１３とを形成した平板型のものを示したが、本発明は基板１０上に光ファイバーを固定したタイプのものにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態の一例の説明図である。
【図２】(a)(b)は夫々本発明において用いるダイシングブレードの断面図である。
【図３】他例の説明図である。
【図４】同上の断面図である。
【図５】走査速度と面粗度との相関を示す説明図である。
【図６】砥粒度と面粗度との関係を示す説明図である。
【図７】切り込み深さ制御についての説明図である。
【図８】他例の説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  光導波路
２  偏向ミラー
３  ダイシングブレード
２０  溝 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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