(57)【要約】  ピグテイル付プレーナ型光デバイスを作成するための器具及び方法が開示される。器具及び方法は、段領域（１４）を有する基板（１２）を含むツール（１０）を提供する工程を含む。ツール（１０）は、さまざまな高さを含むデバイス基板（３２）上にグリッパー（４８）または導波路（５２）などの素子を形成できる。
2007501433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレーナ型導波路を有するプレーナ型光デバイスの形成方法において、
上面に段領域を有する基板、および可撓性光素子グリップ素子を形成するように構成されたマスクパターンを前記基板の一部の上に備えた、概ね平坦な形成ツールを提供する工程、および
前記形成ツールをデバイス基板に重ねて置き、前記ツールと前記デバイス基板の間に硬化性材料を加え、光素子を保持するようになっている少なくとも一対の側壁によって画定されるチャネルを有する可撓性グリップ素子を形成する工程を有してなり、
光ファイバが前記チャネルに入れられたときに、前記光ファイバと前記プレーナ型導波路が水平方向及び垂直方向で光学的に位置合わさされるように、前記チャネルが形成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記形成ツールの前記段領域にプレーナ型導波路形成溝を形成し、前記デバイス基板上に可撓性光素子グリップ素子を形成するように構成された前記パターンを前記基板上に形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記導波路形成溝に硬化性材料を加え、前記硬化性材料を硬化させてプレーナ型導波路を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記プレーナ型導波路を前記デバイス基板上に転写し、前記プレーナ型導波路を前記デバイス基板上に接着する工程をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記デバイス基板が前記デバイス基板表面上に形成された台地領域を有し、前記プレーナ型導波路が前記デバイス基板台地領域上に形成され、前記グリップ素子が前記デバイス基板表面上に形成されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記形成ツールが、前記デバイス基板上に可撓性ロックグリッパーを形成するようになっているマスクパターンを前記段領域上に有し、前記デバイス基板上に光ファイバグリップ素子を形成するようになっているマスクパターンを前記ツール基板上に有し、前記段領域上の前記マスクパターン及び前記ツール基板上の前記マスクパターンがマスク付領域及びマスク無し領域を有し、前記マスク付領域は紫外光を遮断し、前記マスク無し領域は紫外光の前記ツールの透過及び前記透過紫外光による前記マスク無し領域の下方の材料の硬化を可能にすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
導波路基板であって、前記導波路基板の表面上にプレーナ型導波路及び相補型ロックグリッパーを有する導波路基板を提供する工程をさらに含み、前記相補型ロックグリッパーは前記デバイス基板上の前記可撓性ロックグリッパーと協働するようになっていることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記形成ツールを前記デバイス基板に重ねて置く工程及び前記デバイス基板上に前記光素子グリップ素子及び前記ロックグリッパーを形成する工程をさらに含み、前記光素子グリップ素子の高さが前記ロックグリッパーの高さより大きいことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記デバイス基板上の前記ロックグリッパーと前記導波路基板上の前記相補型ロックグリッパーとの協働により、前記導波路基板を前記デバイス基板に固定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
プレーナ基板を有し、前記プレーナ基板上に光素子及び第１の複数の可撓性ロックグリッパーが搭載されている、第１の部分、
ベース基板を有する第２の部分であって、前記ベース基板が前記第１の部分と前記第２の部分をロックして一体にするために前記第１の複数の可撓性ロックグリッパーと協働するようになっている第２の複数の可撓性ロックグリッパー及び一対の側壁によって画定される光ファイバ受入れチャネルを有する複数の可撓性グリップ素子を有する、第２の部分、
を有し、
前記チャネルは、前記チャネルに光ファイバが固定されると前記光ファイバが前記光素子と光学的に位置合せされるように配置されている、
ことを特徴とするプレーナ型光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光素子、特に光ファイバの、他の光素子との受動的位置合せに関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に形成された光導波路デバイスはプレーナ型集積光デバイスまたはプレーナ型フォトニックデバイスと称されることが多い。光導波路デバイスが光通信システムに利用されることになるときには、光導波路デバイスは通常、基板上の一点、多くは多数の点において、少なくとも１つの光ファイバまたは光素子と結合される。光システムへの挿入を容易にするために数本の光ファイバと結合された光導波路デバイスは時に当業者によって“ピグテイル付”導波路デバイスと称される。光は光ファイバのコア領域を通って伝搬し、これらのコア領域の直径は数μｍでしかないことがあり得る。ファイバと導波路デバイスの間の高効率光結合を保証するためには、基板上の導波路へのファイバの位置合せが肝要である。光導波路デバイスが組み込まれている基板に光ファイバを位置合せするための様々な器具が存在する。要求される位置合せ許容量が極めて小さいため、従来技術のそのような器具及び方法には高度の複雑さ及び高い費用が発生した。シリコンのある結晶方位の選択エッチングに基づく、シリコンＶ溝を位置決め素子として利用する方法の説明が多くなされている。これは、レジスト塗布及び露光、その後の液剤エッチングを含む一連のリソグラフィ工程によって達成される。しかしＶ溝は、作成されても、シリコンウエハの表面に対して光ファイバを位置決めすることにしか役立たない。導波路端に対するファイバ端の位置決めは残されたままである。これは通常、２つのコンポーネントを互いに対して顕微操作し、続いて合せた位置を光学品質の接着剤で固定することにより達成される。顕微操作は、製造作業での使用には、費用がかかり、時間がかかるプロセスである。あるいは、補助位置決め素子を用いることによってＶ溝と光ファイバを導波路に対して位置決めすることができるが、これも方法の複雑性及び費用を高める。またＶ溝法は、シリコン自体の表面のような、ある表面に対する光ファイバの位置決めに役立つが、Ｖ溝は光ファイバを所定の位置に保持するための力を全く提供しない。すなわち、何らかの保持力を与えるための１つまたはそれより多くの補助素子が存在しなければ、光ファイバは容易にＶ溝から抜け落ちることができる。一般に、光ファイバをＶ溝内に保持するため、カバープレートすなわち第２のＶ溝付基板が光ファイバに接して押し付けられ、アセンブリーを一体保持するために光学セメントまたは感光性ポリマーが用いられる。
【０００３】
導波路または集積光デバイスも有する基板上で光ファイバを位置決めするための方法及び器具がいくつか存在する。しかし、それらの技法は複雑であるか、あるいは、簡単で低コストであっても、そのような結合を与えるに有効な方法を提供するに要する十分な保持力に欠けている。そこで、様々な望ましい基板上の光導波路への光ファイバの簡単で正確な位置決めを可能にする器具及び方法が必要とされている。多くの追加の作成工程または補助位置決め素子あるいは顕微操作による精巧な位置合せを必要としない、光学接着剤または熱処理によって所定の場所に保持される補助素子を必要とせずに光ファイバに固定する保持力を与える、方法及び器具を提供することも望ましいであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、接着剤または熱処理によって所定の位置に保持される補助素子を必要とせずに、基板上の光導波路への光ファイバの簡単で正確な位置決めを可能にする器具及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のある実施形態は、ピグテイル付プレーナ型光デバイスを作成する方法及び器具に関する。本発明の様々な実施形態は、光ファイバをはじめとする光素子を基板上の別の光素子と位置合せするための、比較的簡単で費用のかからない方法を提供する。本方法及び器具は基板にファイバを固定するために接着剤を必要としない。上述の一般的説明及び以下の詳細な説明はいずれも例示であり、特許請求される本発明をさらに詳しく説明することを目的とするものであることは当然である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明のいくつかの例示的実施形態を説明する前に、本発明が以下の説明に述べられる構成またはプロセス工程の詳細に限定されないことを理解すべきである。本発明には他の実施形態が可能であり、本発明は様々な態様で実施または実行することができる。
【０００７】
本発明の様々な実施形態は方法及びプレーナ型光デバイスに関し、プレーナ型光デバイスは、光素子、特に光ファイバをデバイスに付帯する光素子に固定し、位置合せするようになっているグリップ素子を有する。ある実施形態にしたがえば、方法及び器具は、基板上で光ファイバを固定し、位置合せするように、また同じ基板上に光素子を形成するようになっているグリップ素子を形成するための新規な形成ツールを含む。
【０００８】
ある実施形態にしたがえば、それぞれのグリップ素子は少なくとも一対の可撓性部材、例えば、高分子材の、略台形の部材を有する。グリップ素子すなわちグリッパーは可撓性高分子材でつくられた多能構造体である。グリップ素子の形状及び構造の詳細は、米国特許第６２６６４７２号明細書及び米国特許第５３５９６８７号明細書に説明されており、これらの明細書はいずれも文献参照によって本明細書に組込まれる。米国特許第６２６６４７２号明細書は光ファイバの永久接続に用いられる高分子材グリップ素子を説明している。
【０００９】
本発明の例示的実施形態が図１〜２に示される。図１及び２はそれぞれ、本発明の一実施形態にしたがうピグテイル付プレーナ型光デバイスを作成するために用いられるツール１０の中間段階及び完成段階の全体的斜視図を示す。図１は、段領域１４を有する基板１２からなる、ツール１０の中間形態を示し、この準備段階すなわち中間段階のツールは続いて、一実施形態にしたがうピグテイル付プレーナ型光デバイスを作成するために用いられる、図２に示される完成ツールを形成するために改変される。中間段階のツール１０は一対の基準マーク１６を有することが好ましく、この基準マークの使用については以下で論じる。ツール基板１２は、限定するものではないが、ガラス、シリカ、半導体材料、セラミック及びプラスチックを含む広範囲の様々な材料でつくることができる。段領域１４は基板１２と同じかまたは異なるタイプの材料片を基板１２に接着するかまたは別の手段で取り付けることによって形成することができる、あるいは段領域１４は、段領域を形成するために、基板１２の外側の周辺部分から材料を取り除くことによって形成することができよう。例えば、段領域は、基板１２の段とはしない部分から材料を研削するか、あるいは、技術上既知の技法を用い、マスクをかけて非段部分をエッチングすることによって、形成することができよう。ある実施形態においては、さまざまな高さを含むデバイス基板上に造作を形成するために用いることができる多段状の段領域を設けるために、段領域１４上に隆起させた区画またはくぼませた区画（図示せず）を設けることが望ましいことがある。
【００１０】
図２は、完成した、すなわちそのまま使用できる形態のツール１０を示す。表面段領域１４をもつツール１０は、基板の非段部分に、ツールの略平坦な主部分上に形成される少なくとも１つのグリップ素子形成パターンマスク領域１８も有する。ツール１０はツール基板１２の非段部分上に横列または縦列に配置された複数のパターンマスク領域１８を有することが好ましい。図２に示されるそれぞれのパターンマスク領域１８は、（図７及び８に詳細に示されるように）デバイス基板に光ファイバを固定するためのチャネルを有する可撓性光ファイバグリップ素子を形成するように構成された、マスク付領域１８Ａ及びマスク無し領域１８Ｂからなるパターンを有する。それぞれのパターンマスク領域１８は、（図には示されていない）デバイス基板上にグリップ素子の単横列を形成するためのマスク無し領域の単横列、あるいは、図７及び８に示されるような、デバイス基板上にグリップ素子の複数の横列を形成するためのマスク無し領域１８Ｂの複数の横列を有することができる。以下でさらに詳細に説明するように、デバイス基板上のグリップ素子は、ＵＶ（紫外）光硬化性液体のような、材料を硬化させること及び、ツールのパターンマスク領域１８のマスク無し領域１８Ｂの下方に配置された材料を硬化させるための、ＵＶ光源を用いることによって形成される。このプロセスは図７及び８を参照してさらに詳細に示され、説明される。ツール基板１２の表面上に形成されたパターンマスク領域１８は、半導体プロセスの技術で既知のマスク形成及びリソグラフィ技法によって形成することができる。マスク付領域は一般にクロム層で被覆され、不透明であるが、マスク無し領域は被覆されず、本質的に透明である。図２に示されるツール実施形態はさらに、段領域１４に形成された、複数の導波路形成領域２０を有する。以下でさらに詳細に説明するように、いくつかの実施形態にしたがえば、それぞれの導波路形成領域２０は、グリップ素子とあらかじめ位置合せされる、デバイス基板上のプレーナ型導波路の形成に用いられる、複数の導波路形成チャネルすなわち溝２０Ａを有する。（図７に示される）導波路形成チャネルすなわち溝２０Ａは、マスク形成及びエッチングまたはその他の適する技法のような、通常の微細エレクトロニクスプロセスを用いて形成することができる。図５〜９に関して以下でさらに詳細に説明するように、導波路形成チャネルすなわち溝２０Ａは、導波路コアを形成するためにある程度または完全に硬化させることができ、次いでデバイス基板上に被着させることができる、硬化性材料で埋められる。
【００１１】
図３はデバイス基板３２の全体的斜視図であり、デバイス基板３２は、図４に全体的斜視図が示されるプレーナ型光デバイス３０に後から形成される。図３は、デバイス３０への形成の前の、未完成のデバイス基板３２を示す。基板３２は従来の光導波路デバイスのための基板の形成に用いられるいずれかの固体材料で形成することができる。そのような材料の望ましい特性には、デバイスの代表的な動作温度における機械的及び光学的な安定性がある。基板３２の作成に用いるための好ましい材料には、プリント回路板材料、高分子材、石英、ガラス、石英ガラス、半導体ウエハ及び無機物結晶がある。図３に示される実施形態にしたがえば、基板３２は、基板上に台地領域３６を形成するために用いられる、一対のレールすなわち突起構造３４を有する。基板３２は、デバイス基板をツール基板１２の基準マーク１６に位置合せするために用いられる、基準マーク３８も有する。図４は完成形態のデバイス３０の全体図を示す。デバイス３０は、基板表面上に光ファイバを保持するようになっているグリップ素子を有する複数のグリップ素子領域４０及び台地領域３６上に配置された複数の導波路を有する複数の導波路領域４２を有する。ツール１０及びデバイス３０並びにそれらの作成のための方法の例の詳細を以下で論じる。
【００１２】
ここで、本発明の一実施形態にしたがうピグテイル付プレーナ型光デバイスの作成方法を、特に図５〜９を参照して論じる。図５〜７は段領域１４に導波路形成領域２０を有するツール１０を示し、それぞれの導波路領域２０は段領域１４に形成された複数の導波路形成溝すなわちチャネル２０Ａを有する。段領域１４及びデバイス基板３２上のレール３４の高さにより、デバイス基板上に形成される光ファイバグリップ素子の高さが制御される。当業者は、デバイス基板上の導波路との光ファイバグリップ素子に挿入される光ファイバの垂直方向位置合せを、光ファイバグリップ素子の高さを変えること及び／またはデバイス基板上の台地領域３６の高さを変えることによって調節できることが分かるであろう。ツールはさらに、グリップ素子を形成するためのマスク付領域１８Ａ及びマスク無し領域１８Ｂを有するマスク領域１８を有する。
【００１３】
特に図６〜８を参照すれば、使用時に、ツール１０は、レールすなわち突起構造３４を有するデバイス基板３２に重ねて配置される。段領域１４を有するツール１０は、段領域１４がデバイス基板３２に向くように配置される。ツール１０及びデバイス基板３２は、段領域１４がレールすなわち突起構造３４上に載るように接触させて配置されて、内部に硬化性材料が被着および硬化されて台地領域３６が形成される空洞を形成する。
【００１４】
紫外（ＵＶ）光源５０を用いることによるプレーナ型光導波路デバイスの形成を示す図６及び７をさらに参照する。ＵＶ光源は、ＵＶ硬化性材料を硬化させて複数のグリップ素子４８及び台地領域３６を形成するようにＵＶ光５１を方向付ける。本発明の一実施形態にしたがえば、硬化性材料の第１の層がレールすなわち突起構造３４の間かつ基板１２と３２の間の空間において基板上に被着される。本実施形態にしたがえば、この硬化した材料層はデバイス基板の表面上に台地領域すなわちアンダークラッド部３６を形成する。さらに、この材料が、以下でさらに詳細に説明する、プレーナ型導波路アンダークラッド部３６を提供する。台地領域すなわちアンダークラッド部３６の材料は、低伝搬損失導波路構造を提供するように選ばれ、以下でさらに詳細に論じるプレーナ型導波路コアを形成するために用いられる材料に対して選ばれる。台地領域すなわちアンダークラッド部３６の作成に用いられる材料の例は、低屈折率感光性高分子材、スピンコート高分子材層、スピンオンガラス、二酸化ケイ素、化学的気相成長法（ＣＶＤ）で形成された酸化物及びフルオロポリマーである。用いられる材料のタイプに依存して、台地領域に被着される材料は、台地領域３６を形成するための充実材料塊を提供するために、熱的手段によるかまたは紫外光を用いることによって硬化させられる。
【００１５】
好ましい実施形態においてＵＶ光源５０はコリメートされたＵＶ光源である。本発明がグリップ素子のＵＶ硬化に限定されず、その他の形成方法をグリップ素子及び導波路の形成及び硬化に用い得ることは理解されるであろう。ツール１０は、ツール１０上の基準マーク１６をデバイス基板３２上の基準マーク３８に合せることによってデバイス基板３２と位置合せして置かれる。図６及び７に示される図においては、それぞれが分離され、導波路コア５２がデバイス基板３２の台地領域３６上に形成された後の、デバイス基板３２及びツール基板１２が示される。グリップ素子４８は台地領域３６に隣接して形成されている。ＵＶ光５１への露光の前に、ツール基板１２及びデバイス基板３２は、先に述べたように、ツール基板１２の段領域１４がデバイス基板３２上のガイドレールすなわち突起構造３４上に載るように接して置かれる。デバイス基板３２及びツール基板１２が接して置かれた後、上述した空洞領域及びガイドレールで囲まれたデバイス基板の領域のいずれもが硬化性材料で埋められる。これらの２つの領域において硬化性材料が必ずしも同じである必要はない。ＵＶ光がツール１０に照射されると、以下でさらに詳細に論じる導波路５２がグリップ素子４８の形成と同時に台地領域３６上に形成される。ＵＶ光は、ツール１０の基板１２上でグリップ素子パターンを形成する透明なマスク無し領域１８Ｂを透過し、ＵＶ光がデバイス基板３２の表面上の硬化性材料を硬化させてグリップ素子４８を形成する。
【００１６】
パターンマスク領域１８のマスク無し領域１８Ｂを透過する紫外光５１は、それらのパターン像すなわちマスク無し領域１８Ｂの直下の硬化性材料領域に光重合反応をおこさせる。マスクパターン領域１８の不透明なマスク付領域１８ＡによってＵＶ光から遮蔽されたモノマー層領域では光反応がおこらない。（図９Ａ及び９Ｂに示される）チャネル６２を定めるグリップ素子４８は、後に説明するように、未硬化材料を除去すると台形または実質的に台形の断面を有することが好ましい。本発明のリソグラフィによって可能な、単純性及び高い位置合せ確度により、ファイバを光デバイスに位置合せするための従来の方法の欠点の多くを本発明の方法で克服することが可能になる。グリップ素子４８の独特な台形形状は適切な光照射条件の選択によって達成することができる。ＵＶ光の波長において未反応の硬化性材料の光吸収は、ＵＶ光強度の勾配が硬化した材料にわたって確立されるように、十分高くなければならない。すなわち、光反応の開始をおこさせるために硬化性材料に利用できるＵＶ光の量は、硬化性材料の有限の吸収により、上面すなわちパターンマスク側から、底面すなわち基板側にかけて減少するであろう。このＵＶ光の勾配が、上面から底面にかけておこる光重合反応の量に勾配を生じさせ、この結果、現像されたグリップ素子構造の独特の台形形状が生じる。
【００１７】
図８は、本発明の一実施形態にしたがうツール１０の単一の導波路形成領域２０及び単一のマスクパターン領域１８の一部の詳細な部分斜視図を示す。マスクパターン領域１８は基板表面上に複数のマスク無し領域１８Ｂを有する。ツールの段領域１４は少なくとも１つの導波路形成領域２０を有し、それぞれの領域は、（図９Ａおよび９Ｂに示される）プレーナ型導波路コア５２を形成するための、少なくとも１つ、好ましくは複数の溝２０Ａを有する。本発明の一実施形態において、溝２０Ａは、溝２０Ａを所望の寸法の幅及び深さにエッチング、例えば反応性イオンエッチングすることによって形成することができる。チャネルを形成するために当業界で公知のその他の技法を用いることができる。その後、チャネルを埋め、後に導波路コアを形成するために、適するポリマーまたはモノマーのような硬化性材料を用いることができる。図９Ａおよび９Ｂに示される導波路コアの作成において、硬化性材料で溝２０Ａを埋めるためには当業界で公知のドクターブレードプロセスを用いることが望ましいであろう。溝２０Ａが硬化性材料で埋められた後、材料は、熱的にまたはＵＶ光により、完全にまたはある程度硬化させることができる。その後の作成工程において、ツール１０の段領域１４とデバイスの台地領域すなわちアンダークラッド部３６が接触させられ、グリップ素子を形成するためにＵＶ光が照射されると、導波路コアは台地領域すなわちアンダークラッド部３６の表面上に転写されて接合される。本発明は特定の動作理論によって制限されるべきではないが、導波路コア５２は、デバイス基板上の台地領域すなわちアンダークラッド部３６の硬化中に、台地領域すなわちアンダークラッド部３６に化学的に接合または接着すると考えられる。
【００１８】
次に図９〜１３を参照すれば、デバイス基板上３２にグリップ素子４８及び導波路コア５２を形成するためにＵＶ光を照射した後、適切な溶剤を用いて未硬化材料がデバイス基板表面から除去される。その後、鋸またはレーザを用いることによるような、様々な技法によってガイドレールすなわち突起構造を除去することができる。図１０及び１１を特に参照すれば、好ましい実施形態にしたがい、それぞれのグリップ素子４８はグリッパーチャネル６２を定める少なくとも一対の可撓性側壁６０を有し、それぞれのグリップ素子アレイは光ファイバアレイを保持するように適合された複数のグリッパーチャネル６２を基板３２の表面上に形成する。
【００１９】
図示される実施形態において、グリッパーチャネル６２は複数のセグメント化グリップ素子４８によって画定される。グリッパーチャネルが上述した複数のセグメント化グリップ素子だけでなく、一対の一体グリップ素子（図示せず）によっても形成され得ることは認められるであろう。図１２を参照すれば、グリッパーチャネル６２は、それぞれの軸線が台形領域３６上に形成された導波路コア２０と位置合せされているかまたは実質的に位置合せされているように、基板３２の表面上に配置される。したがって、光ファイバ６４がグリッパーチャネル６２の内の１つに固定されると、光ファイバ６４及びグリッパーチャネル６２に位置合せされたプレーナ型導波路コアは水平方向及び垂直方向で光学的に位置合せされるであろう。グリップ素子を形成するためのマスク無し領域１８Ｂの横列及び導波路形成溝２０Ａを有するツールはフォトリソグラフィ技法を用いてマスク上にパターン形成されるから、そのように形成されたグリッパーチャネル６２と１回の形成工程において、高い正確度でプレーナ型導波路コア５２を位置合せすることができ、許容差は一般に約１００ｎｍと１μｍの間である。図１２はツール１０の一部の上面図を示し、複数のマスク無し領域１８Ｂの横列の間の中心線２１は導波路コア５２を形成するために用いられる導波路形成溝２０Ａと位置合せされている。グリップ素子を形成するためにフォトリソグラフィを用い、グリップ素子及び導波路コア５２のいずれをも形成するために単一ツール１０を用いることにより、グリッパーチャネル６２に固定された光ファイバ６４は単一形成工程で導波路コア５２と受動的に位置合せされるであろう。図１３は、デバイス３０の形成後で、デバイス基板３２からの取外し直後の、デバイス３０の上方に置かれた、段領域１４に形成された導波路チャネル２０Ａをもつツール１０の側面図すなわち端面図を示す。導波路コア５２はグリップ素子４８で形成されたグリッパーチャネル６２の中心に配置される。本発明のこの実施形態の利点の１つは、デバイス基板３２上で異なる高さにある２つの個別の構造、すなわち高分子材導波路コア５２及び光ファイバグリップ素子４８、を同時にデバイス基板３２上に形成し得ることである。さらに、本発明のある実施形態にしたがえば、異なる材料系及び異なる形成方法、例えば、フォトリソグラフィ及び型押しまたは成形を、併用することができ、精確に位置合せされた光ファイバグリップ素子及びプレーナ型導波路を形成するために同時に実施することができる。ある実施形態にしたがえば、グリップ素子４８及びプレーナ型導波路コア５２をデバイス基板上に形成した後に、図９Ｂに示されるように、別のクラッド材料層５３をプレーナ型導波路に重ねて被覆することができる。オーバークラッド層５３の材料は、低伝搬損失導波路構造を与えるように選ばれ、プレーナ型導波路コアを形成するために用いた材料に対して選ばれる。望ましければ接着剤として用いるために、装着された光ファイバに重ねて同じオーバークラッド材料を同時に被覆することができる。別の実施形態においては、導波路コアに重なるオーバークラッド層が形成されず、空気が導波路のためのクラッド材料として機能することができる���
【００２０】
図９Ａ及び９Ｂを参照すれば、ある実施形態にしたがい、本発明の複数のグリップ素子４８に位置合せされている複数のプレーナ型導波路コア５２アンダークラッド領域３６上に設けられている。素子４８の対のそれぞれは、素子４８の対のそれぞれにともなう光導波路コア５２の末端の中心線に中心が合され、中心線に平行であって、位置合せは、例えば、目合せマークもその上にもつ露光マスクを利用することをはじめとするリソグラフィによる技術上既知の方法によって達成されることが好ましい。ファイバ６４の光搬送コアがプレーナ型導波路コア５２の末端と位置合せされ、中心が合わされるように、グリップ素子４８によって形成されたグリッパーチャネル６２の内の１つに挿入されている、光ファイバ６４の末端が示される。光ファイバ６４は、補助素子または光学接着剤または溶融を必要とすることなく、グリップ素子により加えられる保持力によってチャネルに堅固に保持される。この堅固な位置決めにより、既に所定の場所にある光ファイバ６４の位置決めを乱すことなく、近くのグリッパーチャネルへの別の光ファイバ６４の配置が可能になる。この結果、プレーナ型導波路コア５２への光ファイバ６４の取付けのための工程が従来方法に比べて極めて容易になる。ファイバアレイを提供するために個々のグリッパーチャネル６２に複数の光ファイバのそれぞれを個々に導入し、よって、光ファイバアレイを構成するファイバの全てが同時に装荷されなければならない従来技術の方法にともなう累積位置決め誤差を克服できる能力も提供される。段領域をもつツールにより、グリップ素子４８及び導波路コア５２を形成して、垂直方向及び水平方向での正確な位置合せを提供することが可能になる。
【００２１】
次に図１４〜１７に関して本発明の別の実施形態を説明する。ピグテイル付プレーナ型光デバイス１００が図１４〜１７に示される。デバイス１００は光素子１０４を表面に有するプレーナ基板１０２を含む第１の部分を有する。図１４〜１７に示される実施形態において、光素子１０４はプレーナ型導波路であり、プレーナ基板１０２は導波路基板と称することができる。しかし、光素子が、限定するものではないが、導波路カプラ、スイッチ、回折格子コントローラ、増幅器、変調器、モード変換器及びアイソレータを含む広範囲の様々な光素子であり得ることは理解されるであろう。第１の部分は第１の部分の基板表面１０３上に形成された少なくとも第１の対のロックグリッパー１０６も有する。デバイス１００の第２の部分はその上に第２の対のロックグリッパー１１２を有するベース基板すなわちデバイス基板１１０を有する。第１の対のロックグリッパー１０６及び第２の対のロックグリッパー１１２は、図１６及び１７に示されるように、第１の部分と第２の部分を固定すなわちロックして一体にするために互いに協働するように配置および構成されている。第２の部分はさらに、光ファイバ１１８をその中に受け入れて固定するようになっているグリップチャネル１１６を定める複数の可撓性グリップ素子１１４を有する。第１の部分と第２の部分が固定されて一体にされると、光ファイバのコア１１９とプレーナ型導波路コア１０４は光学的に位置合せされるか、または実質的に光学的に位置合せされる。
【００２２】
図１４〜１７に示される実施形態にしたがえば、光ファイバグリップ素子１１４及びロックグリッパー１１２は、上で論じた材料及び技法と同様の硬化性材料及び形成技法を、以下のように改変して、利用することによってベース基板上に形成して、デバイスの第２の部分を提供することができる。第２の部分を形成する基板１１０上のロックグリッパー１１２及び光ファイバグリップ素子１１４は、図１〜８に関して上述したプロセスと同様の、段領域をもつ形成ツールを用いて作成することができる。ファイバグリップ素子１１４の高さはロックグリッパー１１２の高さより大きいから、その上に段領域を有するフォトリソグラフィ形成ツールが基板１１０上に高さの異なる構造を形成するために利用される。１回のフォトリソグラフィプロセス工程でデバイス基板上に高さの異なる構造を形成することができるから、複数の高さを形成できるツールが有利である。
【００２３】
図１８Ａ及び１８Ｂを参照すれば、図１４〜１７に示されるデバイスを形成するために用いられるツール基板１３２及び一対の段領域１３４を有する形成ツール１３０の一部が示される。本実施形態においては、間隔が置かれた２つの段領域１３４が基板上に設けられる。段領域１３４は、マスク付領域１３６Ａ及びマスク無し領域１３６Ｂを含むマスクパターン１３６を有する。ツール基板は、マスク付領域１４０Ａ及びマスク無し領域１４０Ｂを含むマスクパターン１４０も有する。図１８Ｂを参照すれば、ガイドレール１５２を有するデバイス基板１５０が提供される。デバイス基板１５０上のガイドレール１５２の間隔は、ツール１３０の段領域１３４がガイドレール１５２上に載り、基板１３２，１５０，ガイドレール１５２及び段領域１３４で画定される空洞１６０を提供するような間隔である。硬化性材料が空洞１６０に入れられ、ＵＶ光源１６６がツールに向けられる。ＵＶ光はマスク無し領域１４０Ｂを通過して光ファイバグリップ素子１１４を画定及び形成し、ＵＶ光はマスク無し領域１３４Ｂを通過してロックグリッパー１１２を形成する。段領域１３４とデバイス基板１５０の間隔はツール基板１３２とベース基板の間隔より小さいから、ロックグリッパー１１２の高さは光ファイバグリップ素子１１４の高さより小さくなるであろう。すなわち、段領域を有する形成ツールにより、高さの異なる構造を有する光デバイス基板の形成が可能になる。そのようなデバイスの例が図１４〜１７に示される。
【００２４】
図１４〜１７に示されるデバイスの第１の部分は、リソグラフィ技法を用いて基板１０２上に導波路１０４を形成することによって形成することができる。基板１０２上のロックグリッパーは、マスク付領域及びマスク無し領域を有するパターンマスクを用いて形成することができる。第１及び第２の部分の形成後、図１６及び１７に示されるように、導波路１０４がファイバグリップチャネル１１６に位置合せされるようにして２つの部分を組み立てることができる。
【００２５】
本発明のある実施形態にしたがえば、本明細書に開示されるロックグリッパーを利用することによって広い範囲の様々なデバイスが作成され得ることが認められるであろう。グリップ素子及びグリッパーを形成するための形成プロセスは、広い範囲の様々な表面及び材料に適合させることができるから、広い範囲の様々な光素子を互いにロックし、位置合せするために、グリップ素子及びロックグリッパーを広い範囲の様々なデバイス表面上に形成することができる。例えば、プレーナ型導波路を有する半導体基板はその上に、相補型ロックグリッパーを有する別の基板と互いにロックされ得るロックグリッパーを有することができるであろう。図１４〜１７に示される実施形態は特に、光ファイバを有する基板との光導波路チップの位置合せに関しているが、他の光素子をピグテイル付光ファイバと位置合せすることができるであろう。さらに、本明細書に説明されるグリッパーは、プレーナ型導波路及び所定の場所に電気コンタクトが既に結線されているプラットフォームを含むデバイスにファイバを位置合せするために用いることができる。本発明のロックグリッパーの別の用途はポンピングレーザチップのような能動コンポーネントのパッケージ封入である。一般にそのようなデバイスはデバイスから単一モードファイバへの結合効率を高めるために特殊な集束レンズ付ファイバを用いる。ロックグリッパーの使用により、そのようなデバイスのパッケージ封入を簡単にすることができる。
【００２６】
本発明の精神または範囲を逸脱することなく本発明に様々な改変及び変形がなされ得ることが当業者には明らかであろう。したがって、本発明の改変及び変形が添付される特許請求項及びそれらの等価物の範囲に入れば、本発明はそれらの改変及び変形を包含すると目される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態にしたがう、段領域を有する基板を示す、ピグテイル付プレーナ型光デバイスを作成するための未完成ツールの斜視図である
【図２】本発明の一実施形態にしたがうピグテイル付プレーナ型光デバイスを作成するための完成ツールの斜視図である
【図３】本発明の一実施形態にしたがうデバイス基板の斜視図である
【図４】本発明の一実施形態にしたがうプレーナ型光デバイスの全体的斜視図である
【図５】本発明の一実施形態にしたがうデバイス基板に重ねて配置されたツールを示す、作成工程の全体的斜視図である
【図６】本発明の一実施形態にしたがう、図５のアセンブリーに照射されている紫外光を示す、作成工程の全体的斜視図である
【図７】図６に示されるツール及びデバイス基板の一区画の、拡大された、詳細な部分斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態にしたがう、図７に示される形成ツールの一区画の一部の、拡大された、詳細な部分斜視図である
【図９Ａ】本発明の一実施形態にしたがうプレーナ型光デバイスの部分斜視図である
【図９Ｂ】本発明の一実施形態にしたがうプレーナ型導波路に重なるオーバークラッド層を有するプレーナ型光デバイスの部分斜視図である
【図１０】図９Ａ及び９Ｂに示されるプレーナ型光デバイスの一部の、拡大された、詳細な部分斜視図である
【図１１】図１０の線１１−１１に沿ってとられた断面図である
【図１２】本発明の一実施形態にしたがうツールの、拡大された、部分上面図である
【図１３】本発明の一実施形態にしたがう形成ツール及びプレーナ型光デバイスの端面図である
【図１４】本発明の一実施形態にしたがう、組立て前の、上部及び底部を含むプレーナ型光デバイスの部分斜視図である
【図１５】本発明の一実施形態にしたがうプレーナ型光デバイスの組立て前の端面図である
【図１６】本発明の一実施形態にしたがうプレーナ型光デバイスの組立て後の端面図である
【図１７】本発明の一実施形態にしたがうプレーナ型光デバイスの斜視図である
【図１８Ａ】図１４〜１７に示されるプレーナ型光デバイスの底部を形成するために用いられるツールの下側の斜視図である
【図１８Ｂ】デバイス基板に重ねて配置された図１８Ａに示されるツールを示す、図１４〜１７のデバイスの底部を形成するために用いられる作成工程の端面図である
【符号の説明】
【００２８】
１０    ツール
１２    ツール基板
１４    段領域
１６，３８    基準マーク
１８    パターンマスク領域
２０    導波路形成領域
３２    デバイス基板
３４    突起構造
４２    導波路領域
４８    グリッパー
５０    ＵＶ光源
５１    ＵＶ光
５２    導波路
【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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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【国際調査報告】
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