(57)【要約】【課題】リッジ型光導波路波長変換素子のレーザー光入射面の面垂れやクラックを無くす。【解決手段】少なくとも、周期分極反転ストライプに直交する溝を形成してリッジを形成する工程と、基板を複数の光導波路波長変換素子チップを含むブロックに切断する工程と、ブロックのリッジ面にホットメルトワックスを供給する工程と、ブロックのリッジ面にダミー基板を搭載する工程と、ブロックとダミー基板を加圧しながらホットメルトワックスを溶かす工程と、ブロックとダミー基板を加圧しながら冷却する工程と、リッジ端面を研削する工程と、リッジ端面を研磨する工程と、ダミー基板を剥離する工程と、ブロックを単個の光導波路波長変換素子チップに分割する工程とを具備する光導波路波長変換素子の製造方法とする。【選択図】図３
2011048011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
ベース基板に導電膜を形成する工程と、
強誘電体単結晶基板に絶縁膜を形成する工程と、
ベース基板の導電膜と強誘電体単結晶基板の絶縁膜を相対向させて接着する工程と、
強誘電体単結晶基板を薄板化する工程と、
薄板化した強誘電体単結晶基板の表面に金属膜を形成し複数の分極反転用電極を形成する工程と、
強誘電体単結晶基板に周期分極反転領域を形成する工程と、
分極反転用電極を除去する工程と、
周期分極反転ストライプに直交する溝を形成してリッジを形成する工程と、
基板を複数の光導波路波長変換素子チップを含むブロックに切断する工程と、
ブロックのリッジ面にホットメルトワックスを供給する工程と、
ブロックのリッジ面にダミー基板を搭載する工程と、
ブロックとダミー基板を加圧しながらホットメルトワックスを溶かす工程と、
ブロックとダミー基板を加圧しながら冷却する工程と、
リッジ端面を研削する工程と、
リッジ端面を研磨する工程と、
ダミー基板を剥離する工程と、
研磨したリッジ端面にＡＲコート膜を形成する工程と、
ブロックを単個の光導波路波長変換素子チップに分割する工程を具備することを特徴とする
光導波路波長変換素子の製造方法。
【請求項２】
ブロックのリッジ面にホットメルトワックスを供給する工程と、
ブロックのリッジ面にダミー基板を搭載する工程が、
ブロックのリッジ面にホットメルトワックスを供給する工程と、
ブロックのリッジ面にダミー基板を搭載する工程と、
ダミー基板の上にホットメルトワックスを供給する工程と、
その上にブロックのリッジ面をダミー基板に対向させて搭載する工程であることを特徴とする請求項１記載の光導波路波長変換素子の製造方法。
【請求項３】
接着時のホットメルトワックスは７μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の光導波路波長変換素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリッジ型光導波路波長変換素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光導波路波長変換素子の非線形光学効果を利用して、小型半導体ポンプレーザーの光を２次高調波に変換する方式（ＳＨＧ方式という）が注目されている。他の方式（例えば半導体励起固体レーザーなど）では実現困難である波長変換を低ノイズで行うことができるためである。このようなＳＨＧ方式では、周期状分極反転構造が形成された強誘電体単結晶基板が用いられ、この周期状分極反転構造に機械加工を施してなるリッジ型光導波路波長変換素子が期待されている。
【０００３】
リッジ型光導波路波長変換素子の製造方法として、強誘電体単結晶基板の一方面をベース基板に接着する貼付工程と、強誘電体単結晶基板の他方面を研削、研磨して薄板化す研削・研磨工程と、薄板化された強誘電体単結晶基板に電圧を印加して周期状分極反転構造を基板内部に形成する分極反転構造形成工程と、周期状分極反転構造のストライプ方向に垂直な方向に沿った２本の溝を形成する溝形成工程と、導波路の端面切断する切断工程と、導波路の切断面を研削し更に光学的研磨処理をする光学的研磨工程を有する製造方法が開示されている。（特許文献１）
【０００４】
また、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムのような強誘電体材料のウェハーに、電極形成、極反転、スライス、研磨、反射防止膜成膜等のプロセスを経て光波長変換素子を製造する方法が開示されている。（特許文献２）
【０００５】
図９は本発明に係るリッジ型光導波路波長変換素子の製造方法を説明するための図であり（Ａ）〜（Ｇ）は側面図、（Ｈ）〜（Ｎ）は工程ブロックを示す。（Ａ）は厚さ０．５ｍｍの強誘電体単結晶基板１１（例えばＭｇＯをドープしたＬｉＮｂＯ３の５度オフＹ板）であり、（Ｂ）は表面に絶縁膜１３を形成したものである。絶縁膜としては例えばＳｉＯ２を０．１〜１．０μｍ蒸着する。
【０００６】
（Ｃ）はベース基板１２であり強誘電体単結晶基板１１と熱膨張係数が近いものから選出（例えばＬｉＮｂＯ３のＹ板）し、厚さは１ｍｍとする。（Ｄ）は表面に透明電極１４を形成したものである。透明電極１４は透明な導電膜であり、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯ等々があるが、透明性、導電性に優れたＩＴＯ膜が好ましく例えば、０．０２〜１．０μｍ蒸着する。
【０００７】
（Ｅ）は前記強誘電体単結晶基板１１とベース基板１２をそれぞれに形成された透明電極１４と絶縁膜１３を相対向させて接着層１５を介して接着した状態である。接着層１５は例えばポリイミド系の接着剤であり、接着層の厚さは例えば、０．２〜１．０μｍとする。
【０００８】
次に、ベース基板１２を研磨用基板（不図示）に接着し、強誘電体単結晶基板１１を研削、研磨する。薄板化された強誘電体単結晶基板１１’は例えば２．５〜５．０μｍである。
【０００９】
（Ｇ）は薄板化した強誘電体単結晶基板１１’の表面に分極反転用の電極となる金属膜１６を形成する。例えば、強誘電体単結晶基板１１’の表面に一様にＴａ膜を０．０１〜２．０μｍ蒸着する。その上にマスク用の膜を形成し、所望の分極反転用の櫛歯電極、対向印加電極が形成できるようマスクをパターニングしてエッチングする。
【００１０】
（Ｈ）は前記マスクを使用してＴａをエッチングし櫛歯電極を形成する工程である。
【００１１】
（Ｉ）は電極に電圧を印加して強誘電体単結晶基板１１’に周期分極反転処理を施す工程である。
【００１２】
（Ｊ）は印加用の櫛歯電極と対向印加電極を除去する工程である。
【００１３】
（Ｋ）はリッジ形成工程である。溝ＧＲ１、ＧＲ２を形成することでリッジ１１’Ａが形成される。（図１０参照）
【００１４】
（Ｌ）は端面研磨工程であり、櫛歯電極本体部を切断して除去し、レーザー光が入射する端面と出射する端面を研磨する工程である。
【００１５】
（Ｍ）は研磨した端面にＡＲコートをする工程である。
【００１６】
（Ｎ）は単個分割工程であり、図１０は完成したリッジ型光導波路波長変換素子の斜視図である。
【００１７】
図１１はリッジ型光導波路波長変換素子にレーザー光が入射する模式図である。
レンズ２０で集光されたレーザー光２１はレーザー光入射位置２２に入射されるが、入射位置は３μ×３．５μｍ程度と小さな面積である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００７−１８３３１６号公報
【特許文献２】特開２００８−３０４６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
導波路を形成した後、導波路の両端を切断、研削、光学的研磨を行うが、光学的端面研磨を行うことにより研磨面の輪郭部（エッジ部）に微小な欠けや面垂れが発生する。レーザー光の波長１０６４ｎｍを波長５３２ｎｍに変換するリッジ型光導波路波長変換素子の場合、リッジ部の断面は幅３μｍ、高さ３．５μｍ程度であるため、リッジ部稜線に０．５μｍの欠けや面垂れが発生するとレーザーの入射面となる平面が小さくなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
少なくとも、
（１）ベース基板に導電膜を形成する工程と、
（２）強誘電体単結晶基板に絶縁膜を形成する工程と、
（３）ベース基板の導電膜と強誘電体単結晶基板の絶縁膜を相対向させて接着する工程と、
（４）強誘電体単結晶基板を薄板化する工程と、
（５）薄板化した強誘電体単結晶基板の表面に金属膜を形成し複数の分極反転用電極を形成する工程と、
（６）強誘電体単結晶基板に周期分極反転領域を形成する工程と、
（７）分極反転用電極を除去する工程と、
（８）周期分極反転ストライプに直交する溝を形成してリッジを形成する工程と、
（９）基板を複数の光導波路波長変換素子チップを含むブロックに切断する工程と、
（１０）ブロックのリッジ面にホットメルトワックスを供給する工程と、
（１１）ブロックのリッジ面にダミー基板を搭載する工程と、
（１２）ブロックとダミー基板を加圧しながらホットメルトワックスを溶かす工程と、
（１３）ブロックとダミー基板を加圧しながら冷却する工程と、
（１４）リッジ端面を研削する工程と、
（１５）リッジ端面を研磨する工程と、
（１６）ダミー基板を剥離する工程と、
（１７）研磨したリッジ端面にＡＲコート膜を形成する工程と、
（１８）ブロックを単個の光導波路波長変換素子チップに分割する工程
とを具備する光導波路波長変換素子の製造方法とする。
【００２１】
ブロックのリッジ面にホットメルトワックスを供給する工程（１０）と、
ブロックのリッジ面にダミー基板を搭載する工程（１１）が、
ブロックのリッジ面にホットメルトワックスを供給する工程（１０）と、
ブロックのリッジ面にダミー基板を搭載する工程（１１）と、
ダミー基板の上にホットメルトワックスを供給する工程（１０’）と、
その上にブロックのリッジ面をダミー基板に対向させて搭載する工程（１１’）である光導波路波長変換素子の製造方法とする。
【００２２】
接着時のホットメルトワックスの厚さは７μｍ以下である光導波路波長変換素子の製造方法とする。
【発明の効果】
【００２３】
ダミー基板を貼付して、端面の研削、研磨を行うのでリッジ端面の欠けや面垂れの発生を防止できる。また、ブロックを複数集合して端面の研削、研磨を行うので安定した作業ができると共に、１個あたりの作業工数が低減できる。
接着時のホットメルトワックスは７μｍ以下にすることにより、貼付した基板間に研削時の脱落砥粒や研削かすが入り込むことを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】基板の上面図
【図２】ブロックの正面図（Ａ）と上面図（Ｂ）
【図３】工程（１０）、（１１）を説明するための正面図
【図４】工程（１０’）、（１１’）を説明するための正面図
【図５】工程（１２）、（１３）を説明するための正面図
【図６】ブロックを４個とダミー基板４個を積層した正面図
【図７】ブロックのポリシング面にＡＲコートを施した正面図
【図８】ブロックを単個のリッジ型光導波路波長変換素子チップに分割した模式図
【図９】本発明に係るリッジ型光導波路波長変換素子の製造方法を説明するための図
【図１０】完成したリッジ型光導波路波長変換素子の斜視図
【図１１】リッジ型光導波路波長変換素子にレーザー光が入射する模式図
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２５】
図１から図８を用いて本発明を詳細に説明する。
【００２６】
図１は、（１）ベース基板に導電膜を形成する工程と、
（２）強誘電体単結晶基板に絶縁膜を形成する工程と、
（３）ベース基板の導電膜と強誘電体単結晶基板の絶縁膜を相対向させて接着する工程と、
（４）強誘電体単結晶基板を薄板化する工程と、
（５）薄板化した強誘電体単結晶基板の表面に金属膜を形成し複数の分極反転用電極を形成する工程と、
（６）強誘電体単結晶基板に周期分極反転領域を形成する工程と、
（７）分極反転用電極を除去する工程と、
（８）周期分極反転ストライプに直交する溝を形成してリッジを形成する工程までを終了した基板の上面図であり、１１’は強誘電体単結晶基板、２はリッジ型光導波路波長変換素子チップ、３は５個のリッジ型光導波路波長変換素子チップ２を含むブロック（以下単にブロックという）である。図では２７個のブロック３で１３５個のリッジ型光導波路波長変換素子チップ２が形成されている。
【００２７】
図２は、工程（９）により切断されたブロック３の正面図（Ａ）と上面図（Ｂ）である。
符号は図１０と同じである。切断は＃４００ダイヤモンドホイール（ｔ＝０．２ｍｍ）を使用する。
【００２８】
図３は工程（１０）、（１１）を説明するための正面図であり、ブロック３のリッジ面にホットメルトワックス４を供給する工程とブロックのリッジ面にダミー基板５を搭載する工程を示している。ホットメルトワックス４は例えば日化精工（株）のアルコワックス５４０２であり、ダミー基板５は例えばＬｉＮｂＯ３を使用している。
【００２９】
図４は、工程（１０’）、（１１’）を説明するための正面図であり、ダミー基板５の上にホットメルトワックス４を供給する工程と、その上にブロック３のリッジ面をダミー基板５に対向させて搭載する工程を示している。
【００３０】
図５は、工程（１２）、（１３）を説明するための正面図であり、ブロック３とダミー基板５を加圧しながらホットメルトワックス４を溶かす工程と、ブロック３とダミー基板５を加圧しながら冷却する工程を示している。本図ではダミー基板５の両面にブロック３が接着する例となっている。ホットメルトワックス４を溶かしながら加圧（例えば、１Ｋｇ／ｃｍ２）することで余分なホットメルトワックス４をはみ出させ、できるだけ薄くする。後工程の端面研削、研磨条件にもよるが、冷却後のホットメルトワックス４の厚みは７μｍ以下が良い。
【００３１】
図６は、ブロック３を４個とダミー基板５個を積層した正面図であり、上下をダミー基板５として、片面を研磨した後他面を研磨する際にダミー基板５を治具にセットすることで研磨面を傷つけないようにしている。本構造では、上下のダミー基板を省略しブロック３の端部を治具にセットすることも可能である。
【００３２】
図５、図６の状態で正面及び裏面を研削、研磨する。研削は＃７００（ダイヤモンド粒径２０μｍ）の平面研削用砥石で研削する。次に、ダイヤモンドの粒径１μｍ以下の研磨材を使用して３０μｍほど研磨（ラップ）する。更にコロイダルシリカ（粒径５０〜６０ｎｍ）を使用して１〜３μｍほど研磨（ポリシング）する。
【００３３】
ポリシングが終了したらホットメルトワックス４を溶かし、ダミー基板５とブロック３を剥離する。
【００３４】
図７はブロックのポリシング面にＡＲコートを施した正面図である。ＡＲコートは
【００３５】
図８はブロックを単個のリッジ型光導波路波長変換素子チップに分割した模式図である。５個のリッジ型光導波路波長変換素子チップ領域が形成されているブロックをダイヤモンドホイールにて単個のリッジ型光導波路波長変換素子チップに分割する。
【符号の説明】
【００３６】
２        リッジ型光導波路波長変換素子チップ
３        ブロック
４        ホットメルトワックス
５        ダミー基板
６        ＡＲコート
１１        強誘電体単結晶基板
１１’      薄板化した強誘電体単結晶基板
１１’Ａ    リッジ
１２        ベース基板
１３        絶縁膜
１４        透明電極
１５        接着層
１６        金属膜
２０        レンズ
２１        レーザー光
２２        レーザー光入射位置
【図１】
2011048011.tif 000003
【図２】
2011048011.tif 000004
【図３】
2011048011.tif 000005
【図４】
2011048011.tif 000006
【図５】
2011048011.tif 000007
【図６】
2011048011.tif 000008
【図７】
2011048011.tif 000009
【図８】
2011048011.tif 000010
【図９】
2011048011.tif 000011
【図１０】
2011048011.tif 000012
【図１１】
2011048011.tif 000013