(57)【要約】【課題】深さ方向の形状が高精度に制御された加工を効率よく施すことができ、それにより加工面における光学特性に優れた光導波路を容易に製造可能な光導波路の製造方法および光導波路の製造装置を提供すること。【解決手段】本発明の光導波路の製造方法は、光導波路形成用部材２９と、透過部２２１を有する固定マスク（第１のマスク）２２ａと、遮蔽部２２３を有する可動マスク（第２のマスク）２２ｂと、を配置する工程と、透過部２２１と遮蔽部２２３とが重なり合う重複領域の面積が経時的に変化するように可動マスク２２ｂを移動させつつ、透過部２２１を介して光導波路形成用部材２９にレーザーＬ５を照射することにより、加工を施し、光導波路を得る工程と、を有し、可動マスク２２ｂを移動させる方向（移動方向）と、重複領域の面積が経時的に変化する方向（変化方向）と、が交差するように可動マスク２２ｂを移動させることを特徴とする。【選択図】図３
2015007669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部とクラッド部とを備える光導波路形成用部材と、透過部を有する第１のマスクと、遮蔽部を有する第２のマスクと、を配置する配置工程と、
前記透過部と前記遮蔽部とが重なり合う重複領域の面積が経時的に変化するように前記第１のマスクに対して前記第２のマスクを相対的に移動させつつ、前記透過部を介して前記光導波路形成用部材にレーザーを照射することにより、前記光導波路形成用部材に加工を施し、光導波路を得る加工工程と、を有し、
前記第１のマスクを基準にした系における、前記第２のマスクを移動させる方向を移動方向とし、前記重複領域の面積が経時的に変化する方向を変化方向としたとき、前記移動方向と前記変化方向とが交差するように、前記第１のマスクおよび前記第２のマスクの少なくとも一方を移動させることを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項２】
前記移動方向と前記変化方向との交差角度は、１〜８９°である請求項１に記載の光導波路の製造方法。
【請求項３】
前記第１のマスクは、複数個の前記透過部を有し、前記第２のマスクは、前記透過部の数以上の前記遮蔽部を有している請求項１または２に記載の光導波路の製造方法。
【請求項４】
前記透過部の形状は、細長い形状をなしている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光導波路の製造方法。
【請求項５】
前記透過部を透過したレーザー照射像の長軸が前記コア部の延在方向と平行になるように、前記第１のマスクに対して前記光導波路形成用部材を配置する請求項４に記載の光導波路の製造方法。
【請求項６】
光導波路形成用部材に向けてレーザーを照射するレーザー光源と、透過部を有する第１のマスクと、遮蔽部を有する第２のマスクと、前記透過部と前記遮蔽部とが重なり合うようにかつ重なり合う重複領域の面積が経時的に変化するように、前記第１のマスクに対して前記第２のマスクを相対的に移動させる移動機構と、を有し、
前記移動機構は、前記第１のマスクを基準にした系における、前記第２のマスクが移動する方向を移動方向とし、前記重複領域の面積が経時的に変化する方向を変化方向としたとき、前記移動方向と前記変化方向とが交差するように、前記第１のマスクおよび前記第２のマスクの少なくとも一方を移動させるよう構成されていることを特徴とする光導波路の製造装置。
【請求項７】
前記第２のマスクは、レーザーの透過性を有する透明基板と、前記透明基板上に成膜された遮蔽性を有する遮蔽膜と、を備えるものである請求項６に記載の光導波路の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路の製造方法および光導波路の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザーを照射することにより被加工物を加工するレーザー加工法は、非接触加工法であり、被加工物に過剰な外力が加わらないので、加工歪みが生じ易い材料や薄肉のものに対しても高精度の加工を施すことができるという特長を有している。また、機械加工の困難な材料に対しても加工することができる場合があり、その点でも有用である。
【０００３】
レーザー加工では、レーザー発振器で発生させたレーザーをマスクやレンズ等の光学系を介して成形し、それを被加工物に照射して材料を気化させることにより、任意の加工痕を形成する。
【０００４】
例えば特許文献１には、エキシマーレーザーを用いて、光導波路に斜め４５度の傾斜面を加工し、これを光反射用の鏡面（ミラー）として用いることが開示されている。また、レーザー加工により光導波路に傾斜面を加工する際には、あらかじめ非加工面を金属マスクで遮蔽しておくことで、目的とする領域のみを加工することが開示されている。また、特許文献１には、加工面に金属マスクを載置した例が図示されており、この金属マスクは、蒸着、めっき、金属箔転写等の方法で形成されることが例示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１６９０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、この方法の場合、加工面に対して直接、金属マスクを載置する必要があり、作業効率が低いという課題がある。また、金属マスクを載置するという作業の特性上、位置精度の向上にも限界があり、加工精度を十分に高めることができない。
【０００７】
また、レーザー加工では、積算光量を部分的に異ならせることによって加工深さを変えることができる。これを利用することで加工痕の深さ方向の形状を自在に制御して、光反射用のミラーの形状を目的とする形状にすることが検討されている。
【０００８】
しかしながら、光導波路のコア部の形状は多様であり、それに応じてミラーを形成する必要があるため、形成しようとするミラーの形状に応じて積算光量を制御するためには多くの技術的な課題を解決しなければならない。具体的には、積算光量を部分的に異ならせるため、透過領域を経時的に変化させられるマスクを用いる等、レーザーの照射領域を経時的に変化させる機構を用いる必要がある。このような機構は、高精度に変化させられる方向が決まっているなど、駆動条件に制限があるため、照射領域の変更には制約を伴う。このため、多様なコア部の形状に応じてミラーの形状を変更しようとしても、対応できないことも多かった。
【０００９】
以下、具体例を説明する。
図６は、従来の光導波路の製造装置の構成を示す斜視図であり、図７は、図６に示す光導波路の製造装置において被加工物に対して照射されるレーザーの照射領域とその走査方向とを示す平面図であり、図８は、図６に示す光導波路の製造装置により加工されて得られる光導波路を示す斜視図であり、図９は、図８の平面図である。
【００１０】
図６に示す光導波路の製造装置９は、図６の＋Ｘ方向に向けてレーザーＬ１を出射するレーザー光源９１と、透過部９２１によってレーザーＬ１をレーザーＬ２に成形するマスク９２と、レーザーＬ２を図６の−Ｚ方向に向けて反射する反射鏡９３と、を有している。
【００１１】
マスク９２によって成形されたレーザーＬ２は、反射鏡９３によって反射された後、反射鏡９３の−Ｚ側に設けられた光導波路形成用部材９９に達し、照射領域Ｄ１に照射される。これにより、照射領域Ｄ１では、材料の気化が生じ、積算光量に応じた深さ形状を有する凹部を加工することができる。
【００１２】
図６に示す光導波路形成用部材９９は、Ｘ方向に延在する長尺の帯状をなす部材であり、下側からクラッド層９９１、コア層９９３およびクラッド層９９２がこの順で積層されてなる部材である。また、コア層９９３には、平面視で線状をなすコア部９９４と、それ以外の部位である側面クラッド部９９５と、が形成されている。コア部９９４の一端部９９４１は、コア層９９３の一端面９９３１からわずかに離間しており、その結果、コア部９９４の一端部９９４１は、側面のみならず端面も含めて側面クラッド部９９５により囲まれている。
【００１３】
照射領域Ｄ１は、図７に示すように、この光導波路形成用部材９９のうち、コア部９９４の光軸Ｃ１の延長線上に位置するよう、側面クラッド部９９５に対応する位置に設定されている。この位置にレーザー加工が施され、凹部が形成されることにより、図８に示す光導波路９０が得られる。
【００１４】
また、マスク９２は、Ｚ方向に沿ってシフトさせられるよう構成されており、このシフトにより照射領域Ｄ１をＸ方向に走査することができる。図７では、光導波路形成用部材９９において照射領域Ｄ１を走査可能な範囲Ｓ１を一点鎖線で示している。
【００１５】
したがって、図６に示す光導波路の製造装置９では、マスク９２のシフト速度を制御することにより、照射領域Ｄ１の走査速度をＸ方向に沿って変化させることができる。その結果、光導波路形成用部材９９の上面のうち、コア部９９４の光軸Ｃ１の延長線上に沿う領域の各部において、積算光量を自在に制御することができ、深さ方向において任意の形状を有する凹部９９７を加工することができる。例えば、図６の−Ｘ方向に向かうにつれて深さが徐々に深くなる凹部を形成することにより、図８に示すような傾斜面９９７１を含む凹部９９７を得ることができ、これにより光反射用の鏡面（傾斜面９９７１）を備えた光導波路９０を製造することができる。
【００１６】
ところで、図６に示す光導波路の製造装置９では、マスク９２のシフト方向がＺ方向の１軸のみである。これは、２軸駆動にした場合、マスク９２を滑らかにシフトさせることが困難であり、かつ、機構の複雑化、高コスト化を招く場合があるためである。
【００１７】
図６に示す光導波路の製造装置９では、反射鏡９３によってシフト方向が変換されるため、照射領域Ｄ１の走査方向はＸ方向のみに限定される。このような理由から、図６に示す光導波路の製造装置９では、光導波路形成用部材９９のＸ方向に沿って深さが変化した深さ形状（プロファイル）を有する凹部しか形成することができないという制約を伴う。すなわち、図６に示す光導波路の製造装置９において形成可能な凹部における深さ形状の変化方向は、Ｘ方向に限定されることとなる。その結果、光導波路形成用部材９９に形成される傾斜面９９７１の法線Ｎ１をコア層９９３と同一の平面上に投影したとき、投影された法線Ｎ２（以下、「投影法線Ｎ２」という。）は、図８に示すように、自ずとＸ方向と平行になる。したがって、図６に示す光導波路の製造装置９には、Ｘ方向と平行な投影法線Ｎ２を有する傾斜面９９７１しか形成することができないという制約を伴っているといえる。
【００１８】
また、光導波路９０には、図８、９等に示すように、複数の凹部９９７が形成されている。このような複数の凹部９９７は、加工効率や加工精度の観点から、１回の加工プロセスにおいて同時に加工されることが求められる。この点について、図６に示す光導波路の製造装置９では、図９に示すように傾斜面９９７１の投影法線Ｎ２と複数の凹部９９７の配列軸Ｅ１とが直交している場合のみ、同時加工が可能である。これは、図６に示す光導波路の製造装置９においては、前述したように、マスク９２のシフト方向がＺ方向の１軸のみであるという制約に加え、レーザーＬ１がＹ方向に細長い長方形の断面形状を有しており、その断面形状の変更は一般的に困難であるという制約を伴っているからである。後者の制約とは、レーザーＬ１の断面形状がＹ方向に細長い長方形の断面形状を有しているため、複数の凹部９９７の配列軸Ｅ１がＹ方向に平行でなければ、それらの凹部９９７を同時に加工することができないというものである。
【００１９】
これら２つの制約は、マスク９２の２軸駆動が困難であること、および、レーザー光源９１の取り換えが容易ではないこと、等の理由から、容易に解消することができないため、複数の凹部９９７の同時形成は、傾斜面９９７１の投影法線Ｎ２と複数の凹部９９７の配列軸Ｅ１とが直交している場合にしか適用することができないという問題を抱えている。
【００２０】
一方、前述したように、コア部９９４の形状は多様であり、したがってそのコア部９９４に対応して形成すべき傾斜面９９７１についても、投影法線Ｎ２が配列軸Ｅ１と直交していない形状のものが新たに検討されている。この場合、形成すべき凹部９９７の数が少数であれば、例えば光導波路形成用部材９９をＸ−Ｙステージ等に載せ、Ｘ−Ｙ平面上で２軸駆動することによって対応することもできるが、その場合、Ｘ−Ｙステージの位置精度を極めて高くする必要がある。特にＸ−ＹステージをＸ軸とＹ軸の双方において高精度に移動させる必要があり、かつ、その移動精度が形成される傾斜面９９７１の面精度に直接反映されるため、とりわけ多くの困難を伴う。すなわち、加工効率や加工精度の観点から見れば、２軸駆動ではなく、１軸駆動の方が有利であるといえる。また、形成すべき凹部９９７の数が増えれば、レーザーＬ２を走査可能な範囲からはみ出してしまうため、いずれにしても同時形成は困難である。
【００２１】
以上の理由から、従来の光導波路の製造方法では、被加工物に凹部を形成しようとしたとき、深さ方向の形状において多くの制約を伴い、深さ方向の形状が高精度に制御された加工を効率よく施すことができないという問題があった。
【００２２】
本発明の目的は、深さ方向の形状が高精度に制御された加工を効率よく施すことができ、それにより加工面における光学特性に優れた光導波路を容易に製造可能な光導波路の製造方法および光導波路の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
このような目的は、下記（１）〜（７）の本発明により達成される。
（１）  コア部とクラッド部とを備える光導波路形成用部材と、透過部を有する第１のマスクと、遮蔽部を有する第２のマスクと、を配置する配置工程と、
前記透過部と前記遮蔽部とが重なり合う重複領域の面積が経時的に変化するように前記第１のマスクに対して前記第２のマスクを相対的に移動させつつ、前記透過部を介して前記光導波路形成用部材にレーザーを照射することにより、前記光導波路形成用部材に加工を施し、光導波路を得る加工工程と、を有し、
前記第１のマスクを基準にした系における、前記第２のマスクを移動させる方向を移動方向とし、前記重複領域の面積が経時的に変化する方向を変化方向としたとき、前記移動方向と前記変化方向とが交差するように、前記第１のマスクおよび前記第２のマスクの少なくとも一方を移動させることを特徴とする光導波路の製造方法。
【００２４】
（２）  前記移動方向と前記変化方向との交差角度は、１〜８９°である上記（１）に記載の光導波路の製造方法。
【００２５】
（３）  前記第１のマスクは、複数個の前記透過部を有し、前記第２のマスクは、前記透過部の数以上の前記遮蔽部を有している上記（１）または（２）に記載の光導波路の製造方法。
【００２６】
（４）  前記透過部の形状は、細長い形状をなしている上記（１）ないし（３）のいずれか１項に記載の光導波路の製造方法。
【００２７】
（５）  前記透過部を透過したレーザー照射像の長軸が前記コア部の延在方向と平行になるように、前記第１のマスクに対して前記光導波路形成用部材を配置する上記（４）に記載の光導波路の製造方法。
【００２８】
（６）  光導波路形成用部材に向けてレーザーを照射するレーザー光源と、透過部を有する第１のマスクと、遮蔽部を有する第２のマスクと、前記透過部と前記遮蔽部とが重なり合うようにかつ重なり合う重複領域の面積が経時的に変化するように、前記第１のマスクに対して前記第２のマスクを相対的に移動させる移動機構と、を有し、
前記移動機構は、前記第１のマスクを基準にした系における、前記第２のマスクが移動する方向を移動方向とし、前記重複領域の面積が経時的に変化する方向を変化方向としたとき、前記移動方向と前記変化方向とが交差するように、前記第１のマスクおよび前記第２のマスクの少なくとも一方を移動させるよう構成されていることを特徴とする光導波路の製造装置。
【００２９】
（７）  前記第２のマスクは、レーザーの透過性を有する透明基板と、前記透明基板上に成膜された遮蔽性を有する遮蔽膜と、を備えるものである上記（６）に記載の光導波路の製造装置。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、深さ方向の形状が高精度に制御された加工を効率よく施すことができ、それにより加工面における光学特性に優れた光導波路を容易に製造することができる。
【００３１】
また、本発明によれば、上記光導波路を容易に製造可能な光導波路の製造装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の光導波路の製造方法により製造される光導波路を一部透過して示す斜視図である。
【図２】図１に示す光導波路の平面図である。
【図３】本発明の光導波路の製造装置の構成を示す斜視図である。
【図４】図３に示す光導波路の製造装置に備えられた２枚のマスクの位置関係を模式的に示す図である。
【図５】光導波路形成用部材に対してレーザー加工を施して光導波路を製造する方法を説明するための平面図である。
【図６】従来の光導波路の製造装置の構成を示す斜視図である。
【図７】図６に示す光導波路の製造装置において被加工物に対して照射されるレーザーの照射領域とその走査方向とを示す平面図である。
【図８】図６に示す光導波路の製造装置により加工されて得られる光導波路を示す斜視図である。
【図９】図８の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の光導波路の製造方法および光導波路の製造装置について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３４】
＜光導波路＞
まず、本発明の光導波路の製造方法により製造される光導波路の一例について説明する。
【００３５】
図１は、本発明の光導波路の製造方法により製造される光導波路を一部透過して示す斜視図であり、図２は、図１に示す光導波路の平面図である。
【００３６】
図１に示す光導波路１は、帯状をなしており、一端と他端との間で光信号を伝送し、光通信を行う。なお、図１には、光導波路１の一端部のみを図示している。
【００３７】
図１に示す光導波路１は、下側からクラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２を積層してなる積層体１０を備えている。コア層１３中には、長尺状のコア部１４とその側面に隣接して設けられた側面クラッド部１５とが形成されている。なお、図１、２では、クラッド層１２から透けて見えるコア層１３中のコア部１４や側面クラッド部１５についても点線等で図示している。
【００３８】
コア部１４の幅および高さ（コア層１３の厚さ）は、特に限定されないが、１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、５〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、コア部１４の伝送効率を高めつつコア部１４の高密度化を図ることができる。すなわち、単位面積当たりに敷設可能なコア部１４の数を多くすることができるので、小面積であっても大容量の光通信を行うことができる。
【００３９】
なお、コア層１３に形成されるコア部１４の数は、特に限定されないが、例えば１〜１００本とされる。
【００４０】
光導波路１には、その一部を除去する加工によって形成された凹部１７０が形成されている。図１に示す凹部１７０は、コア部１４の端部の延長線上であって、側面クラッド部１５に対応する位置に形成されている。そして、凹部１７０の内側面の一部は、コア層１３と同一の平面に対して傾斜する傾斜面１７１で構成されている。この傾斜面１７１は、コア部１４の光路を変換するミラー（光路変換部）として機能する。すなわち、傾斜面１７１からなるミラーは、図２に示すコア部１４を下側から上側に向かって伝搬する光を、図２の紙面裏側に向けて反射することにより、光の伝搬方向を変換する。
【００４１】
傾斜面１７１は、図１、２に示すように、クラッド層１２からコア層１３を経てクラッド層１１に至るまでの間に連続して形成された平坦面である。また、凹部１７０の内側面のうち、傾斜面１７１に対向する位置には、直立面１７２が設けられている。この直立面１７２は、クラッド層１２からコア層１３を経てクラッド層１１に至るまでの間に連続して形成された平坦面であって、コア層１３と同一の平面に対して垂直な面である。なお、本実施形態では、傾斜面１７１が平坦面である場合を例に説明しているが、本発明では、傾斜面１７１が必ずしも平坦面である必要はなく、必要に応じて湾曲面であったり、部分的に傾斜角度が異なる平坦面であってもよい。
【００４２】
一方、凹部１７０の内側面のうち、コア部１４の光軸とほぼ平行な２つの面も、それぞれコア層１３と同一の平面に対して垂直な直立面１７３、１７４である。
【００４３】
このような傾斜面１７１と、３つの直立面１７２、１７３、１７４とにより、凹部１７０の内側面が構成されている。
【００４４】
また、凹部１７０の最大深さは、積層体１０の厚さから適宜設定されるものであり、特に限定されないが、光導波路１の機械的強度や可撓性といった観点から、好ましくは１〜５００μｍ程度とされ、より好ましくは５〜４００μｍ程度とされる。なお、凹部１７０は、部分的に積層体１０を貫通していてもよい。
【００４５】
また、凹部１７０の最大長さ、すなわち図２における凹部１７０の開口のうち、コア部１４の光軸Ｃ２に平行な成分の最大長さは、特に限定されないが、クラッド層１１、１２やコア層１３の厚さや傾斜面１７１の傾斜角度との関係から、好ましくは２〜１２００μｍ程度とされ、より好ましくは１０〜１０００μｍ程度とされる。
【００４６】
さらに、凹部１７０の最大幅、すなわち図２における凹部１７０の開口のうち、コア部１４の光軸Ｃ２に直交する成分の最大長さは、特に限定されず、コア部１４の幅等に応じて適宜設定されるが、好ましくは１〜６００μｍ程度とされ、より好ましくは５〜５００μｍ程度とされる。
【００４７】
なお、凹部１７０は、１本のコア部１４に対して１つ形成されていてもよいが、複数本のコア部１４に対してこれらに跨るように１つの凹部１７０が設けられていてもよい。
【００４８】
また、複数個の凹部１７０を形成する場合、それらの形成位置は、Ｘ方向において互いに同じ位置であっても、互いにずれていてもよい。なお、Ｘ方向における凹部１７０の位置をずらすことにより、凹部１７０同士の離間距離を十分に確保することができるので、例えば隣り合う２つの凹部１７０を形成する際、一方の凹部１７０を形成するときの影響が、他方の凹部１７０に及んで傾斜面１７１の面精度が低下する等の不具合を抑えることができる。
【００４９】
なお、図１に示す凹部１７０の開口の形状は、長方形であるが、本発明で加工される凹部１７０の開口の形状はこれに限定されず、いかなる形状であってもよいが、例えば、五角形、六角形のような多角形、楕円形、長円形のような円形等が挙げられる。
【００５０】
また、傾斜面１７１は、ミラーとして機能するものであるため、コア部１４の光路を変換する方向に応じてその傾斜角度が適宜設定されるが、コア層１３と同一の平面を基準面としたとき、基準面と傾斜面１７１とがなす角度（鋭角側）は、３０〜６０°程度であるのが好ましく、４０〜５０°程度であるのがより好ましい。傾斜角度を前記範囲内に設定することにより、傾斜面１７１においてコア部１４の光路を効率よく変換し、光路変換に伴う損失を抑制することができる。
【００５１】
一方、基準面と直立面１７２、１７３、１７４とがなす角度（鋭角側）は、それぞれ好ましくは６０〜９０°程度とされる。各図では、ほぼ９０°として図示している。なお、基準面と直立面１７２、１７３、１７４とがなす角度は、このような範囲に限定されず、６０°未満であってもよい。
【００５２】
上述したようなコア層１３およびクラッド層１１、１２の構成材料（主材料）は、例えば、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリウレタン、ポリオレフィン系樹脂、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ＰＥＴやＰＢＴのようなポリエステル、ポリエチレンサクシネート、ポリサルフォン、ポリエーテル、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料等を用いることができる。なお、樹脂材料は、異なる組成のものを組み合わせた複合材料であってもよい。これらは、レーザー加工により容易に加工し得るため、コア層１３やクラッド層１１、１２の構成材料として好適である。
【００５３】
ここで、光導波路１に形成された各傾斜面１７１の法線がコア層１３と同一の平面上に投影されたとき、投影された法線Ｎ３（以下、「投影法線Ｎ３」という。）は、図２に示すように、Ｘ方向にもＹ方向にも傾いている。なお、「Ｘ方向にもＹ方向にも傾いている」とは、投影法線Ｎ３が、図２に示すように、Ｘ方向に対して平行も直交もしておらず、かつ、Ｙ方向に対しても平行も直交もしていない状態を指す。同様に、コア部１４の光軸Ｃ２も、Ｘ方向およびＹ方向の双方に対して傾いている。
【００５４】
一方、光導波路１には、複数の（各図では２つの）凹部１７０が形成されており、これらの凹部１７０の配列は、Ｙ方向に平行な配列軸Ｅ２に沿っている。
【００５５】
したがって、光導波路１では、傾斜面１７１の投影法線Ｎ３（コア部１４の光軸Ｃ２）と複数の凹部１７０の配列軸Ｅ２とが直交していないこととなる。複数の凹部１７０がこのように配置されている場合、従来の光導波路の製造装置では、前述したように、いくつかの装置構造上の制約により、これらの凹部１７０を同時にレーザー加工することができないという問題を抱えていた。
【００５６】
これに対し、後述する光導波路の製造装置２では、これら複数の凹部１７０を１回の加工プロセスで同時に加工することが可能である。
【００５７】
＜光導波路の製造装置＞
次に、本発明の光導波路の製造装置の実施形態について説明する。
【００５８】
図３は、本発明の光導波路の製造装置の構成を示す斜視図であり、図４は、図３に示す光導波路の製造装置に備えられた２枚のマスクの位置関係を模式的に示す図、図５は、光導波路形成用部材に対してレーザー加工を施して光導波路を製造する方法を説明するための平面図である。
【００５９】
図３に示す光導波路の製造装置２は、図３の＋Ｘ方向に向けてレーザーＬ３を出射するレーザー光源２１と、レーザーＬ３をレーザーＬ５に成形する固定マスク（第１のマスク）２２ａおよび可動マスク（第２のマスク）２２ｂと、レーザーＬ５を図３の−Ｚ方向に向けて反射する反射鏡２３と、を有している。また、光導波路の製造装置２は、可動マスク２２ｂをＺ方向にシフトさせ得る移動機構２５を有している。
【００６０】
固定マスク２２ａおよび可動マスク２２ｂによって成形されたレーザーＬ５は、反射鏡２３によって反射された後、反射鏡２３の−Ｚ側に設けられた光導波路形成用部材２９に達し、照射領域Ｄ２に照射される。これにより、照射領域Ｄ２では、材料の気化が生じ、積算光量に応じた深さ形状を有する凹部を加工することができる。
【００６１】
図３に示す光導波路形成用部材２９は、Ｘ方向に延在する長尺の帯状をなす部材であり、下側からクラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２がこの順で積層されてなる部材である。また、コア層１３には、平面視で線状をなすコア部１４と、それ以外の部分である側面クラッド部１５と、が形成されている。コア部１４の一端部１４１は、コア層１３の一端面１３１からわずかに離間しており、その結果、コア部１４の一端部１４１は、側面のみならず端面も含めて側面クラッド部１５により囲まれている。
【００６２】
照射領域Ｄ２は、図５に示すように、この光導波路形成用部材２９のうち、コア部１４の光軸Ｃ２の延長線上に位置するよう設定されている。この位置にレーザー加工が施され、凹部１７０が形成されることにより、図１に示す光導波路１が得られる。
【００６３】
以下、光導波路の製造装置２の各部の構成について順次詳述する。
（レーザー光源）
レーザー光源２１としては、特に限定されないが、比較的広い領域に対して均等な光量を照射可能なものが好ましく用いられる。具体的には、例えば、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザー、Ｙｂレーザー、半導体レーザーのような各種固体レーザー、ＣＯ２レーザー、Ｈｅ−Ｎｅレーザー、エキシマーレーザーのような各種気体レーザー等が挙げられる。このうち、光量の均等性や加工に適した波長であるといった観点から、エキシマーレーザーが好ましく用いられる。
【００６４】
なお、本実施形態に係るレーザー光源２１は、Ｙ方向に長軸を持つ長方形をなす断面形状を有するレーザーＬ３を出射する。
【００６５】
（反射鏡）
反射鏡２３は、レーザーＬ５を反射させ、照射方向を変換する。このような反射鏡２３を用いることにより、レーザーＬ３の出射方向とレーザーＬ５の照射方向とを異ならせることができるので、光導波路の製造装置２の設計自由度を高めることができる。その結果、より小型の装置を実現することができる。
【００６６】
なお、光導波路の製造装置２は、必要に応じて、このような反射鏡２３を２枚以上備えていてもよい。
【００６７】
また、反射鏡２３を省略し、可動マスク２２ｂで成形されたレーザーＬ５を直接、光導波路形成用部材２９に照射するようにしてもよい。
【００６８】
その場合、固定マスク２２ａと可動マスク２２ｂの配置を入れ替えるようにしてもよい。すなわち、可動マスク２２ｂをレーザー光源２１側に配置し、固定マスク２２ａを光導波路形成用部材２９側に配置するようにしてもよい。なお、この配置の入れ替えは、反射鏡２３を用いる場合であっても可能である。
【００６９】
また、光導波路形成用部材２９側に配置した固定マスク２２ａについては、必要に応じて、光導波路形成用部材２９の近傍に、または光導波路形成用部材２９に接するように配置してもよい。この場合、固定マスク２２ａとして後述するような各種マスクを用いることもできるが、必要に応じて、光導波路形成用部材２９の表面上に成膜されたマスク層で代替することもできる。
【００７０】
（マスク）
図３に示す光導波路の製造装置２は、前述したように、位置が固定された固定マスク２２ａと、固定マスク２２ａに対して移動可能に設けられた可動マスク２２ｂと、を備えている。
【００７１】
このうち、固定マスク２２ａは、光導波路の製造装置２に対して固定されており、したがって、レーザーＬ３は、常時、固定マスク２２ａの同じ位置に照射されることとなる。固定マスク２２ａは、透光性のない材料で構成された板状体２２０を備えており、その一部には、板状体２２０を貫通する２つの透過部２２１が形成されている。固定マスク２２ａに照射されたレーザーＬ３は、この透過部２２１で成形され、成形後のレーザーＬ４は、固定マスク２２ａの＋Ｘ側に位置する可動マスク２２ｂに照射される。
【００７２】
固定マスク２２ａは、透過部２２１においてレーザーＬ３を透過し、それ以外の部位においてレーザーＬ３を遮蔽または減衰させるよう構成されているが、このような構成に限定されず、部分的にレーザーＬ３を透過する透過部２２１を備えたマスクであればいかなるものでもよい。
【００７３】
具体的には、クロムマスク、エマルジョンマスク、フィルムマスクのような各種フォトマスク、メタルマスク、シリコンマスクのような各種ステンシルマスク等が挙げられるが、レーザーＬ３に対する耐性、遮光性等の観点から、ステンシルマスクが好ましく用いられ、メタルマスクがより好ましく用いられる。
【００７４】
一方、可動マスク２２ｂは、Ｚ方向にシフト可能になっている。可動マスク２２ｂは、透光性を有する材料で構成された板状体２２２を備えており、その一部には、光の透過を遮蔽する遮蔽部（遮蔽膜）２２３が設けられている。可動マスク２２ｂに照射されたレーザーＬ４は、図３に示すように、その一部が板状体２２２を透過する一方、残る一部が遮蔽部２２３で遮蔽され、これにより所定の形状に成形される。その結果、成形後のレーザーＬ５は、可動マスク２２ｂの＋Ｘ側に位置する反射鏡２３に照射されることとなる。
【００７５】
可動マスク２２ｂは、遮蔽部２２３においてレーザーＬ４を遮蔽または減衰させ、それ以外の部位においてレーザーＬ４を透過させるよう構成されているが、このような構成に限定されず、部分的にレーザーＬ４を遮蔽する遮蔽部２２３を備えたマスクであればいかなるものでもよい。
【００７６】
具体的には、前述した固定マスク２２ａと同様の種類のマスクを用いることができるが、遮蔽部２２３の形成し易さ等の観点から、クロムマスクやエマルジョンマスク等が好ましく用いられる。
【００７７】
ここで、図４は、図１に示す固定マスク２２ａおよび可動マスク２２ｂを、これらの位置より＋Ｘ側から見たときの平面図である。図４に示すように、固定マスク２２ａに形成される透過部２２１は、形成しようとする凹部１７０の数に合わせて２個形成されている。
【００７８】
また、各透過部２２１は、形成しようとする凹部１７０の開口の形状に合わせて長方形をなしている。なお、透過部２２１の形状は、凹部１７０の開口の形状に応じて設定され、前述したような多角形や円形であってもよいが、好ましくは細長い形状に設定される。これにより、各透過部２２１について、可動マスク２２ｂの遮蔽部２２３によって遮蔽し得る長さが長くなるので、凹部１７０に形成される傾斜面１７１の傾斜角度の調整幅を広くとることができる。その結果、より形状自由度の高い光導波路１を得ることができる。なお、レーザーＬ４やレーザーＬ５の光路の途中にレンズ等の倍率可変光学系が設けられていてもよい。その場合、この光学系の倍率に応じて、形成しようとする凹部１７０の開口の大きさに対して透過部２２１の大きさを変更することができる。これにより、例えば露光領域の分解能を高めたりすることができる。
【００７９】
また、固定マスク２２ａに形成する透過部２２１の数は、形成しようとする凹部１７０の数より多ければいくつでもよいが、光導波路の製造装置２は、複数の凹部１７０を同時に形成する場合、複数の傾斜面１７１の面精度における個体差を小さく抑えられるため、チャンネル間（コア部１４同士の間）における伝送特性のバラツキが小さい光導波路１を効率よく製造することができるという点で、固定マスク２２ａには複数の透過部２２１が形成されていることが好ましい。
【００８０】
また、可動マスク２２ｂに設けられる遮蔽部２２３の数は、遮蔽部２２３の形状を工夫することによって透過部２２１の数よりも少なくすることもできるが、透過部２２１と遮蔽部２２３とを一対一に対応させる場合、透過部２２１の数以上に設定されていればよい。
【００８１】
図４では、固定マスク２２ａの透過部２２１と可動マスク２２ｂの遮蔽部２２３とが重なっていない状態から、可動マスク２２ｂをシフトさせることにより、透過部２２１に遮蔽部２２３が徐々に重なる様子を、遮蔽部２２３のシフトの軌跡を連続的に図示することにより示している。
【００８２】
図４の矢印２２９に示すように可動マスク２２ｂをシフトさせると、遮蔽部２２３の外縁のうちの一部は、図４の矢印２２８で示す方向に沿って徐々に移動することとなる。これにより、遮蔽部２２３は、軌跡２２４で示すように透過部２２１を徐々に覆い隠し、それに伴って透過部２２１の露出領域が徐々に小さくなる。その結果、透過部２２１で成形されたレーザーＬ４は、遮蔽部２２３でさらに成形されることとなり、成形後のレーザーＬ５が反射鏡２３に照射されることとなる。
【００８３】
このように光導波路の製造装置２は、可動マスク２２ｂを徐々にシフトさせることにより、透過部２２１と遮蔽部２２３とが重なり合う重複領域２２７の面積を経時的に変化させ得るよう構成されている。これにより、成形されたレーザーＬ５の横断面の面積も経時的に変化することとなり、ひいては、このレーザーＬ５が光導波路形成用部材２９に照射される領域である照射領域Ｄ２の面積も、可動マスク２２ｂのシフトに伴って経時的に変化することとなる。
【００８４】
具体的には、可動マスク２２ｂのシフトによって照射領域Ｄ２の面積は変化し得るが、その変化範囲は透過部２２１の形状によって規定され、図５の場合、図示した範囲Ｓ２の中で、照射領域Ｄ２の面積が変化する。これにより、照射領域Ｄ２内の各部では、積算光量に差が生じ、その差に応じて加工量が変化する。例えば、図５に示す照射領域Ｄ２が、図示の状態からさらに拡張するよう変化した場合、コア部１４に近い側が浅く、コア部１４から遠ざかるにつれて徐々に深くなる形状の傾斜面が形成されることとなる。これを利用することにより、所定の形状の傾斜面１７１を含む凹部１７０を形成することができる。
【００８５】
例えば、図２に示す光導波路１の場合、コア部１４の光軸Ｃ２は、Ｘ方向に対して傾斜角度θ２で傾斜しており、そのコア部１４に対応して形成される傾斜面１７１の投影法線Ｎ３も、Ｘ方向に対して傾斜角度θ２で傾斜している。したがって、このような形状の傾斜面１７１を含む凹部１７０を形成するためには、投影法線Ｎ３に平行な方向に沿って積算光量が変化するように、レーザーＬ５の断面形状を変化させる必要がある。よって、図４において遮蔽部２２３をシフトさせる方向（図４の矢印２２８で示す方向）とＺ方向とがなす角度を傾斜角度θ１としたとき、傾斜角度θ２と等しくなるように傾斜角度θ１を設定することで、目的とするあおり角を有する傾斜面１７１（Ｘ方向に対して傾斜角度θ２で傾斜する投影法線Ｎ３を有する傾斜面１７１）を確実に形成することができる。
【００８６】
また、固定マスク２２ａに形成される透過部２２１については、長方形の長軸（図４に示す長軸Ｒ１）がＺ方向に対して傾斜角度θ１で傾くように形成されるのが好ましい。これにより、この長軸Ｒ１に沿って透過部２２１を徐々に覆い隠すように遮蔽部２２３を構成することにより、透過部２２１と遮蔽部２２３との重複領域２２７の面積が経時的に変化する方向（図４の矢印２２８で示す方向）も、Ｚ方向に対して傾斜角度θ１で傾くことになるため、図２に示す光導波路１を形成し易い。
【００８７】
なお、可動マスク２２ｂをシフトさせる方向（図４のＺ方向）と、重複領域２２７の面積が経時的に変化する方向（図４の矢印２２８で示す方向）と、がなす交差角度（図４に示す傾斜角度θ１）は、０°超９０°未満であれば特に限定されないが、好ましくは１〜８９°程度であるのが好ましく、１０〜８０°程度であるのがより好ましい。交差角度を前記範囲内に設定することにより、形成される傾斜面１７１のあおり角（投影法線Ｎ３とＸ方向とがなす角度）の精度をより高めることができ、他の光学部品との光結合効率といった光学性能の高い光導波路１を得ることができる。ただし、前記交差角度とは、２つの方向がなす角度のうち、鋭角側の角度を指す。
【００８８】
以上のことから、光導波路の製造装置２によれば、可動マスク２２ｂの駆動方向をＺ方向のみに限定した場合であっても、Ｚ方向に対して傾いた方向に重複領域２２７の面積を変化させることができる。すなわち、本実施形態では、可動マスク２２ｂのシフト（移動）方向（図４のＺ方向）と、透過部２２１と遮蔽部２２３とが重なり合う重複領域２２７の面積が前記可動マスク２２ｂのシフトによって変化する変化方向と、を傾斜角度θ１で交差させるようにしたので、図２に示すように、形成しようとする傾斜面１７１の投影法線Ｎ３が複数の凹部１７０の配列軸Ｅ２と直交していない場合であっても、可動マスク２２ｂを一方向にシフトさせるのみで、深さ方向の形状（深さ形状）が高精度に制御された傾斜面１７１を効率よく（容易に）形成することができる。これにより、傾斜面１７１の面精度が上がって光の反射効率も高まり、光学特性に優れた光導波路を容易に製造することができる。
【００８９】
また、図４に示すように、固定マスク２２ａにおいて、複数の透過部２２１が配列する配列軸Ｅ３は、Ｙ方向と平行である。前述したように、本実施形態に係るレーザー光源２１は、Ｙ方向に長軸を持つ長方形をなす断面形状を有するレーザーＬ３を出射するので、このようなレーザー光源２１を用いて複数の凹部１７０を同時に形成する場合、固定マスク２２ａに形成される複数の透過部２２１の配列軸Ｅ３についてもＹ方向と平行になるよう構成されるのが好ましい。これにより、形成しようとする傾斜面１７１の投影法線Ｎ３が複数の凹部１７０の配列軸Ｅ２と直交していない場合であっても、多数の凹部１７０を同時に形成することができ、凹部１７０同士の深さ形状や面精度のバラツキ等を抑制することができる。
【００９０】
また、光導波路の製造装置２によれば、被加工物である光導波路形成用部材２９を固定したままで上記の加工を施すことができる。このため、移動要素が減って加工精度をより高められるだけでなく、Ｘ−Ｙステージ等を用いる必要がないので、装置の簡略化、低コスト化を図ることができる。なお、本発明は、光導波路形成用部材２９を移動させるＸ−Ｙステージ等の使用を排除するものではなく、Ｘ−Ｙステージ等によって光導波路形成用部材２９を移動させつつレーザーＬ５を照射するようにしてもよい。
【００９１】
なお、本実施形態では、可動マスク２２ｂのみをシフトさせる場合について説明しているが、必要に応じて固定マスク２２ａのみをシフトさせるようにしてもよく、固定マスク２２ａと可動マスク２２ｂの双方をシフトさせるようにしてもよい。双方をシフトさせる場合には、固定マスク２２ａを基準にした系において、上記の関係が相対的に成り立つように、固定マスク２２ａと可動マスク２２ｂの双方をシフトさせるようにすればよい。
【００９２】
また、本実施形態では、遮蔽部２２３が長方形をなしているが、この形状は特に限定されず、上記の関係が成り立つ形状であれば、いかなる形状であってもよい。すなわち、本実施形態では、長方形をなす遮蔽部２２３の長軸が、同じく長方形をなす透過部２２１の長軸（図４に示す長軸Ｒ１）と直交しているが、少なくとも遮蔽部２２３の外縁のうちの一部（図４に示す遮蔽部２２３の２つの長辺）が透過部２２１の長軸と直交していれば、遮蔽部２２３の形状は長方形に限定されず、例えば平行四辺形、菱形等であってもよく、複数の遮蔽部２２３同士が繋がっていてもよい。
【００９３】
なお、本実施形態では、傾斜面１７１の投影法線Ｎ３がコア部１４の光軸Ｃ２と平行である場合について説明しているが、これらが平行でない場合についても本発明は適用可能である。この場合、その傾斜面１７１のあおり角に応じて、透過部２２１の長軸に対する遮蔽部２２３の長軸の交差角度を９０°以外の角度に変更すればよい。
【００９４】
（移動機構）
上記の可動マスク２２ｂは、移動機構２５によってシフトさせることができる。
【００９５】
移動機構２５としては、可動マスク２２ｂをＺ方向にシフトさせ得る機構であれば、いかなるものであってもよい。具体的には、アクチュエーター、油圧シリンダー、電動シリンダー等が挙げられる。
【００９６】
なお、本発明では、可動マスク２２ｂをＺ方向にのみシフトさせられればよいので、移動機構２５としては１軸駆動のものであれば足りる。したがって、２軸駆動あるいは３軸駆動の移動機構を備える場合に比べて、光導波路の製造装置２の構成を簡素化することができ、光導波路の製造装置２の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００９７】
また、１軸駆動の移動機構２５は、例えば２軸駆動の移動機構において２軸双方を使用して可動マスク２２ｂをシフトさせる場合に比べて、シフト量やシフト速度をより高精度に制御することができるため、加工精度の観点から有用である。
【００９８】
以上のような各部の他、光導波路の製造装置２は、必要に応じて光導波路形成用部材２９を載置するステージを備えていてもよい。このステージには、前述したように、Ｘ方向に沿って光導波路形成用部材２９を駆動し得る機能、Ｘ方向とＹ方向の双方に駆動し得る機能、さらにＺ方向にも駆動し得る機能等が付加されていてもよい。
【００９９】
さらには、前述したように、レーザーＬ４やレーザーＬ５を集光したり発散させたりする光学系、あるいは、レーザーＬ３、Ｌ４、Ｌ５を一時的に遮蔽するシャッター等を備えていてもよい。
【０１００】
＜光導波路の製造方法＞
次に、本発明の光導波路の製造方法の実施形態について説明する。
【０１０１】
図１に示す光導波路１を製造する方法は、まず、図３に示す光導波路の製造装置２に光導波路形成用部材２９をセットする。また、固定マスク２２ａおよび可動マスク２２ｂを、可動マスク２２ｂがシフトする前の状態に配置する（配置工程）。
【０１０２】
このとき、固定マスク２２ａの透過部２２１のみをレーザーが透過し、光導波路形成用部材２９に照射された場合を想定すると、レーザー照射像の長軸が、光導波路形成用部材２９のコア部１４の延在方向（図２に示す光軸Ｃ２）と平行になるように、固定マスク２２ａおよび光導波路形成用部材２９をそれぞれ配置する。これにより、形成される傾斜面１７１のあおり角を目的とする角度（本実施形態では、傾斜面１７１の投影法線Ｎ３とコア部１４の光軸Ｃ２とが平行になるあおり角）に合わせることができる。
【０１０３】
次いで、レーザー光源２１からレーザーＬ３を照射しつつ、固定マスク２２ａの透過部２２１と可動マスク２２ｂの遮蔽部２２３とが重なり合う重複領域２２７の面積が経時的に変化するように、可動マスク２２ｂをシフトさせる。これにより、透過部２２１の面積が変化し、それによってレーザーＬ５の横断面の形状も変化するため、照射領域Ｄ２における各部の積算光量を変化させることができる。
【０１０４】
このときの積算光量の変化方向は、透過部２２１の形状および遮蔽部２２３の形状により決定することができる。図４の場合、可動マスク２２ｂのシフト方向に対して、重複領域２２７の面積の変化方向が傾斜角度θ１だけ傾く（シフト方向と変化方向とが交差する）ように、透過部２２１の形状と遮蔽部２２３の形状とを設定しているので、光導波路形成用部材２９に対しては、Ｘ方向に対して傾斜角度θ２（θ２＝θ１）だけ傾いた方向に平行な投影法線Ｎ３を有する傾斜面１７１を形成することができる。その結果、可動マスク２２ｂを一方向にのみシフトさせるだけで、投影法線Ｎ３を有する傾斜面１７１を形成することができる。可動マスク２２ｂを一方向にのみシフトさせる場合、そのシフト量やシフト速度を高精度に制御することができるので、形成される傾斜面１７１の面精度もそれに応じて高めることが容易である。そして、傾斜面１７１の光学性能に優れた光導波路１を容易に製造することができる。
【０１０５】
以上、本発明の光導波路の製造方法および光導波路の製造装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１０６】
例えば、前記実施形態では、光導波路形成用部材に対し、ミラーとして用いるため傾斜面（凹部）を形成する場合について説明したが、加工面の用途はこれに限定されず、例えば光導波路に任意の目的の凹部や貫通孔（例えば、ランド部を形成するための凹部や貫通配線を形成するための貫通孔）を形成する場合にも、本発明を適用することができる。
また、この傾斜面は、コア部の延長線上ではなく、コア部の途中に形成されてもよい。
【符号の説明】
【０１０７】
１              光導波路
１０            積層体
１１            クラッド層
１２            クラッド層
１３            コア層
１３１          一端面
１４            コア部
１４１          一端部
１５            側面クラッド部
１７０          凹部
１７１          傾斜面
１７２          直立面
１７３          直立面
１７４          直立面
２              光導波路の製造装置
２１            レーザー光源
２２ａ          固定マスク
２２０          板状体
２２１          透過部
２２ｂ          可動マスク
２２２          板状体
２２３          遮蔽部
２２４          軌跡
２２７          重複領域
２２８          矢印
２２９          矢印
２３            反射鏡
２５            移動機構
２９            光導波路形成用部材
Ｃ１            光軸
Ｃ２            光軸
Ｄ１            照射領域
Ｄ２            照射領域
Ｅ１            配列軸
Ｅ２            配列軸
Ｅ３            配列軸
Ｌ１            レーザー
Ｌ２            レーザー
Ｌ３            レーザー
Ｌ４            レーザー
Ｌ５            レーザー
Ｎ１            法線
Ｎ２            投影法線
Ｎ３            投影法線
Ｒ１            長軸
Ｓ１            範囲
Ｓ２            範囲
θ１            傾斜角度
θ２            傾斜角度
９              光導波路の製造装置
９０            光導波路
９１            レーザー光源
９２            マスク
９３            反射鏡
９９            光導波路形成用部材
９２１          透過部
９９１          クラッド層
９９２          クラッド層
９９３          コア層
９９４          コア部
９９５          側面クラッド部
９９７          凹部
９９３１        一端面
９９４１        一端部
９９７１        傾斜面
【図１】
2015007669.tif 000003
【図２】
2015007669.tif 000004
【図３】
2015007669.tif 000005
【図４】
2015007669.tif 000006
【図５】
2015007669.tif 000007
【図６】
2015007669.tif 000008
【図７】
2015007669.tif 000009
【図８】
2015007669.tif 000010
【図９】
2015007669.tif 000011