(57)【要約】【課題】テラスの精密形成が可能なキャピラリの加工方法及び加工装置を提供する。【解決手段】キャピラリ３の細孔６内にセンサー７を設置し、センサー７からのセンサー信号に基づき、加工ツール４の動きを制御してキャピラリ３の加工を行うことにより、細孔６の位置に対する加工高さｈを精密に制御してテラス５を形成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
細孔を有するキャピラリに、前記細孔の軸方向と平行または所定の角度を有する平面からなるテラスを形成する加工方法において、
前記キャピラリの加工度合いに応じて変動する前記キャピラリからの信号に基づいて、加工制御することを特徴とするキャピラリの加工方法。
【請求項２】
細孔を有するキャピラリに、前記細孔の軸方向と平行または所定の角度を有する平面からなるテラスを形成する加工方法において、
前記キャピラリの細孔には、前記キャピラリの加工度合いに応じて変動する信号を発するセンサーが設けられており、
前記細孔の位置と前記キャピラリにおいて加工が行われている位置との関係を前記センサーからの信号に基づいて判断し、
前記細孔の位置に対する前記テラスの位置が所望の位置となるように、前記キャピラリを加工する加工ツールを制御することを特徴とするキャピラリの加工方法。
【請求項３】
請求項２に記載するキャピラリの加工方法において、
前記センサーは、光ファイバであり、
前記センサーからの信号は、前記光ファイバに入力した入力光に対する透過光又は反射光であることを特徴とするキャピラリの加工方法。
【請求項４】
請求項２に記載するキャピラリの加工方法において、
前記センサーは、電気伝導線であり、
前記センサーからの信号は、前記電気伝導線に入力した高周波電力に対する高周波の反射信号であることを特徴とするキャピラリの加工方法。
【請求項５】
請求項２に記載するキャピラリの加工方法において、
前記センサーは、電気伝導線であると共に、前記加工ツールは導電性加工ツールであり、
前記センサーからの信号は、前記導電性加工ツールと前記電気伝導線との間に生じる電気容量であることを特徴とするキャピラリの加工方法。
【請求項６】
細孔を有するキャピラリに、前記細孔の軸方向と平行または所定の角度を有する平面からなるテラスを形成する加工装置において、
前記キャピラリを加工する加工ツールと、
前記キャピラリの細孔に設置されたセンサーと、
前記センサーに信号を入力する信号入力手段と、
前記キャピラリの加工度合いに応じて変動する前記センサーからの出力信号を検出する出力信号検出手段と、
前記出力信号検出手段により検出された出力信号に基づいて、前記細孔の位置と前記キャピラリにおいて加工が行われている位置との関係を判断し、
前記細孔の位置に対する前記テラスの位置が所望の位置となるように、前記加工ツールを制御する加工ツール制御手段とを有することを特徴とするキャピラリの加工装置。
【請求項７】
請求項６に記載するキャピラリの加工装置において、
前記センサーは、光ファイバであり、
前記信号入力手段は、光源であると共に、前記信号は光であり、
前記出力信号は、前記光ファイバに入力した入力光に対する透過光又は反射光であることを特徴とするキャピラリの加工装置。
【請求項８】
請求項６に記載するキャピラリの加工装置において、
前記センサーは、電気伝導線であり、
前記信号入力手段は、高周波電力源であると共に、前記信号は高周波電力であり、
前記出力信号は、前記電気伝導線に入力した高周波電力に対する高周波の反射信号であることを特徴とするキャピラリの加工装置。
【請求項９】
請求項６に記載するキャピラリの加工装置において、
前記センサーは、電気伝導線であり、
前記加工ツールは、導電性加工ツールであり、
前記信号入力手段は、電力源であると共に、前記信号は電力であり、
前記出力信号は、前記導電性加工ツールと前記電気伝導線との間に生じる電気容量であることを特徴とするキャピラリの加工装置。
【請求項１０】
細孔を有するキャピラリに、前記細孔の軸方向と平行または所定の角度を有する平面からなるテラスを形成する加工方法において、
複数のキャピラリを規則性をもたせて一括して保持すると共に、前記複数のキャピラリに一括してテラスを形成することを特徴とするキャピラリの加工方法。
【請求項１１】
細孔を有するキャピラリに、前記細孔の軸方向と平行または所定の角度を有する平面からなるテラスを形成する加工方法において、
基板に複数のＶ型の溝を規則性をもたせて形成すると共に、前記Ｖ型の溝に前記キャピラリを固定し、当該複数のキャピラリが固定された基板を加工することにより、
前記複数のキャピラリに一括してテラスを形成することを特徴とするキャピラリの加工方法。
【請求項１２】
細孔を有するキャピラリに、前記細孔の軸方向と平行または所定の角度を有する平面からなるテラスを形成する加工方法において、
一方の面に複数のＶ型の溝を、規則性をもたせかつ当該Ｖ型の溝に前記キャピラリを設置した場合に前記キャピラリの外周面が前記Ｖ型の溝を形成する頂面から突き出た状態となるように形成してある基板の前記Ｖ型の溝に前記キャピラリを固定し、
前記頂面から突き出た前記キャピラリの外周面が、前記テラスを形成する加工ツールにより予め形成された当該加工ツールの移動軌道である加工基準面に接するように、前記基板を前記加工基準面に設置し、
前記複数のキャピラリが固定された基板を加工することにより、
前記複数のキャピラリに一括してテラスを形成することを特徴とするキャピラリの加工方法。
【請求項１３】
請求項１ないし５のいずれかに記載するキャピラリの加工方法において、前記キャピラリは、
基板に規則性をもたせて形成された複数のＶ型の溝に一括して固定された複数のキャピラリであることを特徴とするキャピラリの加工方法。
【請求項１４】
請求項６ないし９のいずれかに記載するキャピラリの加工装置において、前記キャピラリは、
基板に規則性をもたせて形成された複数のＶ型の溝に一括して固定された複数のキャピラリであることを特徴とするキャピラリの加工装置。
【請求項１５】
請求項１０ないし１３のいずれかに記載するキャピラリの加工方法により、キャピラリにテラス部を加工した後、
フォトプロセスにより、当該テラス部にパターニング加工を施すことを特徴とするキャピラリの加工方法。
【請求項１６】
請求項１０ないし１３のいずれかに記載するキャピラリの加工方法により、キャピラリにテラス部を加工した後、
フォトプロセスにより、当該テラス部にパターニング加工を施し、
更に、当該テラス部に半導体素子を搭載することを特徴とするキャピラリの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はキャピラリに精度よくテラスを形成する加工方法及びその加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
小型かつ低コストの光送受信モジュールを提供するために、テラス部を有するキャピラリを用いた光送受信モジュールが提案されている。この構成のモジュールでは、下記特許文献１に記載されているように、フェルール軸方向端部に形成したテラス部に光素子を搭載し、光素子の光学軸と、テラス端面に露出した光ファイバコアとを光学的に結合させることによって光送受信モジュールを構成する。
【０００３】
通常、光学素子と光ファイバとを光学的に結合させるためには、各素子の光軸の位置ずれ量を数ミクロン以内に制御する必要がある。このため各部品には極めて高い加工精度が要求される。
【０００４】
テラス付キャピラリを用いた光送受信モジュールの主要な構成部品は、光ファイバ、光素子及びテラス付キャピラリである。このうち、光ファイバについては、外形に対するコアの同心度が極めて高く、誤差は１ミクロン以内である。また、光素子については、半導体プロセスを用いて生産されるため、コア位置の誤差は１ミクロン以内である。
【０００５】
これに対し、テラス付キャピラリについては、研削などの通常の機械加工技術を用いてテラス部を形成するため、他の主要な構成部品と比較して加工精度が低い。
【０００６】
テラス付キャピラリを用いた光送受信モジュールでは、細孔内に配置した光ファイバのコアとテラス部に設置した光素子との間で光結合を図る。このため、細孔位置を基準として正確な設定位置にテラスが形成されていることが特に重要である。
【０００７】
テラスの加工には通常、研削装置を用いる。代表的な研削装置としては、例えば非特許文献１〜３の記載にあるような、ｄｉｓｃｏ社製のグラインダー等がある。図１２は、キャピラリ上にテラスを形成する装置の概略構成図である。同図に示すように、キャピラリ１０１上のテラス１０４は、キャピラリ１０１を試料支持台１０２に固定し、回転する研削砥石１０３を移動させキャピラリ１０１を研削して形成される。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２７７６９３号公報
【非特許文献１】
インターネット＜ＵＲＬ：http://www.disco.co.jp/jp/pd/ps/grinder/index.html＞
【非特許文献２】
インターネット＜ＵＲＬ：http://www.disco.co.jp/jp/pd/ps/grinder/800.html＞
【非特許文献３】
インターネット＜ＵＲＬ：http://www.disco.co.jp/jp/pd/ps/grinder/830.html＞
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このとき、テラス１０４の加工高さｈは、研削砥石１０３の試料支持台１０２に対する最接近面と試料支持台１０２との距離によって決定される。この際、加工高さｈの基準となる機械原点は試料支持台１０２の上表面である。
【００１０】
このため、キャピラリ１０１の試料支持台１０２への固定方法が適切でない場合、例えばキャピラリ１０１が試料支持台１０２から浮いた状態である場合などには、キャピラリ１０１の細孔１０５に対するテラス１０４の位置は極めて不正確となる。また、加工途中に研削砥石１０３が磨耗してきた場合、実際の研削面は当初設定した試料支持台１０２からの加工高さｈよりも大きな高さｈ1 （ｈ1 ＞ｈ）になり、テラス１０４の加工高さｈが設定値よりも大きくなってしまうという問題があった。
【００１１】
また、キャピラリを用いた光送受信モジュールは、その構造から明らかなように、外形が円柱状である。すなわち、キャピラリは、キャピラリの回転を抑制し固定するため、または位置決めをするための基準となる平坦部を有さない。
【００１２】
このため図１３に示すように、キャピラリ１０１にテラス１０４を形成する際には、固定治具１０６を用いてキャピラリ１０１を固定して、キャピラリ１０１の回転を抑制することが必要となる。図１３は、キャピラリ１０１を研削加工する際の様子を示した図であり、キャピラリ１０１は試料支持台１０２の上にビス止めによって固定する固定治具１０６により固定されている。
【００１３】
しかしながら、キャピラリ１０１に研削砥石１０３を用いて研削加工を施す際には、キャピラリ１０１を固定治具１０６により固定しても、研削砥石１０３の回転力によりキャピラリ１０１が回転してしまう場合がある。この結果、図１４（ａ）に示すように、研削面のダレが生じ、所望の平面が形成されず、曲面状テラス１０７となってしまう場合があった。
【００１４】
また、固定方法が適切で所望の平坦なテラス１０４が形成された場合でも、研削加工後に固定治具１０６から取り外して、続く電極パターン形成工程（図１４（ｃ））、素子搭載工程（図１４（ｄ））を行う際に不具合が生じる場合がある。すなわち、各工程でキャピラリ１０１の軸方向に回転位置ずれが生じる結果、電極パターン１０８が適切に形成されないパターンダレや、半導体素子１０９の搭載位置ずれが発生する等の問題があり、光素子を高精度に搭載することは困難であった。
【００１５】
すなわち、従来の切削加工法によってキャピラリにテラスを形成する方法では、細孔位置に対するテラス位置は、キャピラリの試料支持台への設置精度や研削砥石の磨耗による研削位置ずれによって変動するため、テラス成形位置の精度を高精度に維持することは困難であった。また、キャピラリの固定が難しいため、加工基準面に対する平坦性の確保及び、その後の電極パターン形成、素子搭載を高精度に行うことが困難となるという課題があった。
【００１６】
本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、キャピラリにおける細孔位置に対するテラスの加工高さ及びテラスの平坦性を精密に制御することができる加工方法及び加工装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する第１の発明は、
細孔を有するキャピラリに、前記細孔の軸方向と平行または所定の角度を有する平面からなるテラスを形成する加工方法において、
前記キャピラリの加工度合いに応じて変動する前記キャピラリからの信号に基づいて、加工制御することを特徴とするキャピラリの加工方法である。
【００１８】
上記課題を解決する第２の発明は、
細孔を有するキャピラリに、前記細孔の軸方向と平行または所定の角度を有する平面からなるテラスを形成する加工方法において、
前記キャピラリの細孔には、前記キャピラリの加工度合いに応じて変動する信号を発するセンサーが設けられており、
前記細孔の位置と前記キャピラリにおいて加工が行われている位置との関係を前記センサーからの信号に基づいて判断し、
前記細孔の位置に対する前記テラスの位置が所望の位置となるように、前記キャピラリを加工する加工ツールを制御することを特徴とするキャピラリの加工方法である。
【００１９】
上記課題を解決する第３の発明は、
第２の発明に係るキャピラリの加工方法において、
前記センサーは、光ファイバであり、
前記センサーからの信号は、前記光ファイバに入力した入力光に対する透過光又は反射光であることを特徴とするキャピラリの加工方法である。
【００２０】
上記課題を解決する第４の発明は、
第２の発明に係るキャピラリの加工方法において、
前記センサーは、電気伝導線であり、
前記センサーからの信号は、前記電気伝導線に入力した高周波電力に対する高周波の反射信号であることを特徴とするキャピラリの加工方法である。
【００２１】
上記課題を解決する第５の発明は、
第２の発明に係るキャピラリの加工方法において、
前記センサーは、電気伝導線であると共に、前記加工ツールは導電性加工ツールであり、
前記センサーからの信号は、前記導電性加工ツールと前記電気伝導線との間に生じる電気容量であることを特徴とするキャピラリの加工方法である。
【００２２】
上記課題を解決する第６の発明は、
細孔を有するキャピラリに、前記細孔の軸方向と平行または所定の角度を有する平面からなるテラスを形成する加工装置において、
前記キャピラリを加工する加工ツールと、
前記キャピラリの細孔に設置されたセンサーと、
前記センサーに信号を入力する信号入力手段と、
前記キャピラリの加工度合いに応じて変動する前記センサーからの出力信号を検出する出力信号検出手段と、
前記出力信号検出手段により検出された出力信号に基づいて、前記細孔の位置と前記キャピラリにおいて加工が行われている位置との関係を判断し、
前記細孔の位置に対する前記テラスの位置が所望の位置となるように、前記加工ツールを制御する加工ツール制御手段とを有することを特徴とするキャピラリの加工装置である。
【００２３】
上記課題を解決する第７の発明は、
第６の発明に係るキャピラリの加工装置において、
前記センサーは、光ファイバであり、
前記信号入力手段は、光源であると共に、前記信号は光であり、
前記出力信号は、前記光ファイバに入力した入力光に対する透過光又は反射光であることを特徴とするキャピラリの加工装置である。
【００２４】
上記課題を解決する第８の発明は、
第６の発明に係るキャピラリの加工装置において、
前記センサーは、電気伝導線であり、
前記信号入力手段は、高周波電力源であると共に、前記信号は高周波電力であり、
前記出力信号は、前記電気伝導線に入力した高周波電力に対する高周波の反射信号であることを特徴とするキャピラリの加工装置である。
【００２５】
上記課題を解決する第９の発明は、
第６の発明に係るキャピラリの加工装置において、
前記センサーは、電気伝導線であり、
前記加工ツールは、導電性加工ツールであり、
前記信号入力手段は、電力源であると共に、前記信号は電力であり、
前記出力信号は、前記導電性加工ツールと前記電気伝導線との間に生じる電気容量であることを特徴とするキャピラリの加工装置である。
【００２６】
上記課題を解決する第１０の発明は、
細孔を有するキャピラリに、前記細孔の軸方向と平行または所定の角度を有する平面からなるテラスを形成する加工方法において、
複数のキャピラリを規則性をもたせて一括して保持すると共に、前記複数のキャピラリに一括してテラスを形成することを特徴とするキャピラリの加工方法である。
【００２７】
上記課題を解決する第１１の発明は、
細孔を有するキャピラリに、前記細孔の軸方向と平行または所定の角度を有する平面からなるテラスを形成する加工方法において、
基板に複数のＶ型の溝を規則性をもたせて形成すると共に、前記Ｖ型の溝に前記キャピラリを固定し、当該複数のキャピラリが固定された基板を加工することにより、
前記複数のキャピラリに一括してテラスを形成することを特徴とするキャピラリの加工方法である。
【００２８】
上記課題を解決する第１２の発明は、
細孔を有するキャピラリに、前記細孔の軸方向と平行または所定の角度を有する平面からなるテラスを形成する加工方法において、
一方の面に複数のＶ型の溝を、規則性をもたせかつ当該Ｖ型の溝に前記キャピラリを設置した場合に前記キャピラリの外周面が前記Ｖ型の溝を形成する頂面から突き出た状態となるように形成してある基板の前記Ｖ型の溝に前記キャピラリを固定し、
前記頂面から突き出た前記キャピラリの外周面が、前記テラスを形成する加工ツールにより予め形成された当該加工ツールの移動軌道である加工基準面に接するように、前記基板を前記加工基準面に設置し、
前記複数のキャピラリが固定された基板を加工することにより、
前記複数のキャピラリに一括してテラスを形成することを特徴とするキャピラリの加工方法である。
【００２９】
上記課題を解決する第１３の発明は、
第１ないし第５の発明のいずれかに係るキャピラリの加工方法において、
前記キャピラリは、基板に規則性をもたせて形成された複数のＶ型の溝に一括して固定された複数のキャピラリであることを特徴とするキャピラリの加工方法である。
【００３０】
上記課題を解決する第１４の発明は、
第６ないし第９の発明のいずれかに係るキャピラリの加工装置において、
前記キャピラリは、基板に規則性をもたせて形成された複数のＶ型の溝に一括して固定された複数のキャピラリであることを特徴とするキャピラリの加工装置である。
【００３１】
上記課題を解決する第１５の発明は、
第１０ないし第１３の発明のいずれかに係るキャピラリの加工方法により、キャピラリにテラス部を加工した後、
フォトプロセスにより、当該テラス部にパターニング加工を施すことを特徴とするキャピラリの加工方法である。
【００３２】
上記課題を解決する第１６の発明は、
第１０ないし第１３の発明のいずれかに係るキャピラリの加工方法により、キャピラリにテラス部を加工した後、
フォトプロセスにより、当該テラス部にパターニング加工を施し、
更に、当該テラス部に半導体素子を搭載することを特徴とするキャピラリの加工方法である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明するが、以下の実施形態は本発明を限定するものではない。
【００３４】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るキャピラリ加工装置の概略構成図である。同図に示すように、キャピラリ加工装置１は、試料支持台２に設置されたキャピラリ３に加工ツール４によりテラス５を形成する装置である。
【００３５】
本装置では、キャピラリ３の細孔６内にセンサー７を設置し、センサー７からのセンサー信号に基づき、加工ツール４の動きを制御してキャピラリ３の加工を行う。これにより、細孔６の位置に対する加工高さｈを精密に制御してテラス５を形成するものである。
【００３６】
本装置では、センサー７からのセンサー信号に基づき、キャピラリ３の細孔６の位置と加工ツール４の試料支持台２に対する最接近面（キャピラリ加工面）との関係を信号モニター８により検知する。更に、この検知結果に基づき、信号処理装置９により加工ツール駆動装置１０を介して、加工ツール４の運動を制御して加工を行う。加工ツール４の運動とは、加工高さｈを決定するＺ軸に沿った移動、及び試料支持台の表面（Ｘ軸）に沿った移動、加工ツール４の回転速度ωである。
【００３７】
［第２の実施形態］
図２は、第２の実施形態に係るキャピラリ加工装置の概略構成図である。同図に示すように、本実施形態では、センサーとして光ファイバ２７を用い、センサー信号としてはキャピラリ２３内の光ファイバ２７中を透過して出力された光出力を用いている。
【００３８】
本実施形態に係るキャピラリ加工装置２１は、センサーである光ファイバ２７と、細孔２６内に光ファイバ２７を貫通させたキャピラリ２３と、キャピラリ２３を設置する試料支持台２２と、キャピラリ２３にテラス２５を形成する加工ツールである回転砥石２４と、光ファイバ２７に光入力する信号入力手段である光源２８と、光ファイバ２７からの出力信号である光出力を検知する出力信号検出手段である光強度モニター２９と、光強度モニター２９からの信号を受信し回転砥石駆動装置３１を制御する信号処理装置３０と、回転砥石２４を駆動する回転砥石駆動装置３１とから構成される。なお、信号処理装置３０と回転砥石駆動装置３１とから加工ツール制御手段が構成される。
【００３９】
本装置において、キャピラリ２３は、回転砥石２４の複数回の研削工程によって研削される。回転砥石２４による一回の研削工程は、Ｚ軸方向への所定量の下降、Ｘ軸方向の往復運動によって構成され、この工程を複数回繰り返すことによりキャピラリ２３にテラス２５が形成される。
【００４０】
テラス２５を形成する際に、光ファイバ２７に光源２８から光入力し続けておくと、光強度モニター２９では以下のような透過光を検出することができる。
【００４１】
回転砥石２４の研削面（回転砥石２４の試料支持台２２に対する最接近面）がキャピラリ２３内の光ファイバ２７に達するまでは、光ファイバ２７の透過光量は変化しない。このため、予め設定した移動量に基づき、回転砥石２４を駆動し研削を行う。一方、回転砥石２４の研削面がキャピラリ２３内の光ファイバ２７に達すると透過光量が減少し、更に、研削面が光ファイバ２７の中心に存在するコア部を切断する高さに達すると透過光量がゼロとなる。
【００４２】
この透過光量の変動に対応した電気信号が光強度モニター２９から信号処理装置３０に送られる。信号処理装置３０は、この電気信号の変動を論理的に解析し、この解析結果に基づいて、回転砥石２４が光ファイバ２７の中心位置を通過した際のＺ軸方向の機械座標位置を求める。この後、求めた機械座標位置を基準として細孔２６の位置に対するテラス２５の位置が所定の位置となるよう、回転砥石駆動装置３１によりＺ軸方向の総送り量を制御する。
【００４３】
本実施形態に係る加工装置により形成したテラス付キャピラリについて、細孔２６の位置に対するテラス２５の形成位置を形状検査装置を用いて検査した。この結果、加工誤差は１μｍ以下であり、精度の高い加工を実現することができた。
【００４４】
［第３の実施形態］
図３は、第３の実施形態に係るキャピラリ加工装置の概略構成図である。同図に示すように、本実施形態では、センサーとして光ファイバ２７を用い、センサー信号としてキャピラリ２３内の光ファイバ２７からの反射光を用いている。
【００４５】
本実施形態に係るキャピラリ加工装置３５は、センサーである光ファイバ２７と、細孔２６内に光ファイバ２７を貫通させたキャピラリ２３と、キャピラリ２３を設置する試料支持台２２と、キャピラリ２３にテラス２５を形成する加工ツールである回転砥石２４と、光ファイバ２７に光入力する信号入力手段である光源２８と、ファイバカプラ３６と、光ファイバ２７からの出力信号である光出力を検知する出力信号検出手段である光強度モニター２９と、光強度モニター２９からの信号を受信し回転砥石駆動装置３１を制御する信号処理装置３０と、回転砥石２４を駆動する回転砥石駆動装置３１とから構成される。なお、信号処理装置３０と回転砥石駆動装置３１とから加工ツール制御手段が構成される。
【００４６】
本実施形態では、ファイバカプラ３６を用いることにより、キャピラリ２３中の光ファイバ２７ヘの光入力と、光ファイバ２７からの反射光の取り出しを同時に行えるようになっている。
【００４７】
本装置において、キャピラリ２３は、回転砥石２４の複数回の研削工程によって研削される。回転砥石２４による一回の研削工程は、Ｚ軸方向への所定量の下降、Ｘ軸方向の往復運動によって構成され、この工程を複数回繰り返すことによりキャピラリ２３にテラス２５が形成される。
【００４８】
テラス２５を形成する際に、光ファイバ２７に光源２８から光入力し続けておくと、光強度モニター２９では以下のような反射光を検出することができる。
【００４９】
回転砥石２４の研削面（回転砥石２４の試料支持台２２に対する最接近面）がキャピラリ２３内の光ファイバ２７に達するまでは、光ファイバ２７の反射光量は変化しない。このため、予め設定した移動量に基づき、回転砥石２４を駆動し研削を行う。一方、回転砥石２４の研削面がキャピラリ２３内の光ファイバ２７に達すると反射光量に変動が生じ、更に、研削面が光ファイバ２７の中心に存在するコア部を切断する高さに達すると反射光量が一定となる。
【００５０】
この反射光量の変動に対応した電気信号が光強度モニター２９から信号処理装置３０に送られる。信号処理装置３０は、この電気信号の変動を論理的に解析し、この解析結果に基づいて、回転砥石２４が光ファイバ２７の中心位置を通過した際のＺ軸方向の機械座標位置を求める。この後、求めた機械座標位置を基準として細孔２６の位置に対するテラス２５の位置が所定の位置となるよう、回転砥石駆動装置３１によりＺ軸方向の総送り量を制御する。
【００５１】
本実施形態に係る加工装置により形成したテラス付キャピラリについて、細孔２６の位置に対するテラス２５の形成位置を形状検査装置を用いて検査した。この結果、加工誤差は１μｍ以下であり、精度の高い加工を実現することができた。
【００５２】
［第４の実施形態］
図４は、第４の実施形態に係るキャピラリ加工装置の概略構成図である。同図に示すように、本実施形態では、センサーとして電気伝導線（銅線４１）を用い、センサー信号としてキャピラリ２３内の銅線４１を透過した後に反射された高周波信号を用いている。
【００５３】
本実施形態に係るキャピラリ加工装置４０は、同軸ケーブル４２の信号線である銅線４１（センサー）と、細孔２６内に銅線４１を貫通させたキャピラリ２３と、キャピラリ２３を設置する試料支持台２２と、キャピラリ２３にテラス２５を形成する加工ツールである回転砥石２４と、銅線４１に高周波電力を入力する信号入力手段である高周波信号源４４と、高周波分配器４３と、銅線４１から出力信号である反射された高周波信号（反射信号）を検知する出力信号検出手段である反射信号モニター４５と、反射信号モニター４５からの信号を受信し回転砥石駆動装置３１を制御する信号処理装置３０と、回転砥石２４を駆動する回転砥石駆動装置３１とから構成される。なお、信号処理装置３０と回転砥石駆動装置３１とから加工ツール制御手段が構成される。
【００５４】
本実施形態では、高周波分配器４３を用いることにより、キャピラリ２３中の銅線４１ヘの高周波入力と、銅線４１からの反射信号の取り出しを同時に行えるようになっている。
【００５５】
本装置において、キャピラリ２３は、回転砥石２４の複数回の研削工程によって研削される。回転砥石２４による一回の研削工程は、Ｚ軸方向への所定量の下降、Ｘ軸方向の往復運動によって構成され、この工程を複数回繰り返すことによりキャピラリ２３にテラス２５が形成される。
【００５６】
テラス２５を形成する際に、銅線４１に高周波信号源４４から高周波入力し続けておく。この状態で、キャピラリ２３の研削が始まると、キャピラリ２３のインピーダンスが変化するため、反射信号が変動する。
【００５７】
この反射信号の変動に対応した電気信号が反射信号モニター４５から信号処理装置３０に送られる。信号処理装置３０は、この電気信号の変動、すなわち、回転砥石２４が銅線４１に接近することによるインピーダンスの変化を論理的に解析し、この解析結果に基づいて、回転砥石２４が銅線４１の中心位置を通過した際のＺ軸方向の機械座標位置を求める。この後、求めた機械座標位置を基準として細孔２６の位置に対するテラス２５の位置が所定の位置となるよう、回転砥石駆動装置３１によりＺ軸方向の総送り量を制御する。
【００５８】
本実施形態に係る加工装置により形成したテラス付キャピラリについて、細孔２６の位置に対するテラス２５の形成位置を形状検査装置を用いて検査した。この結果、加工誤差は１μｍ以下であり、精度の高い加工を実現することができた。
【００５９】
また、上記第２、第３の実施形態とは異なり、本実施形態では回転砥石２４の研削面（回転砥石２４の試料支持台２２に対する最接近面）が細孔２６中に挿入した銅線４１に到達する以前から反射信号に変動が生じる。この結果、本実施形態では、より詳細な研削条件の設定が可能となる。
【００６０】
［第５の実施形態］
図５は、第５の実施形態に係るキャピラリ加工装置の概略構成図である。同図に示すように、本実施形態では、センサーとして電気伝導線（銅線４１）を用い、センサー信号として電気伝導性を有する回転砥石（導電性回転砥石５１）とキャピラリ２３内に設置した銅線４１との間に生じる電気容量を用いている。
【００６１】
本実施形態に係るキャピラリ加工装置５０は、センサーである銅線４１と、細孔２６内に銅線４１を貫通させたキャピラリ２３と、キャピラリ２３を設置する試料支持台２２と、キャピラリ２３にテラス２５を形成する導電性加工ツールである導電性回転砥石５１と、導電性回転砥石５１と銅線４１との間に生じる出力信号である電気容量を測定する電気容量測定器５２（信号入力手段かつ出力信号検出手段）と、電気容量測定器５２からの信号を受信し回転砥石駆動装置３１を制御する信号処理装置３０と、回転砥石２４を駆動する回転砥石駆動装置３１とから構成される。なお、信号処理装置３０と回転砥石駆動装置３１とから加工ツール制御手段が構成される。
【００６２】
本装置における、銅線４１と導電性回転砥石５１は、それぞれ電気容量測定器５２に電気的に結線され、銅線４１と導電性回転砥石５１との間の電気容量を測定できるようになっている。
【００６３】
本装置において、キャピラリ２３は、導電性回転砥石５１の複数回の研削工程によって研削される。導電性回転砥石５１による一回の研削工程は、Ｚ軸方向への所定量の下降、Ｘ軸方向の往復運動によって構成され、この工程を複数回繰り返すことによりキャピラリ２３にテラス２５が形成される。
【００６４】
テラス２５を形成する際に、電気容量測定器５２により銅線４１と導電性回転砥石５１との間の電気容量を測定し続けておく。この状態で、キャピラリ２３の研削が始まると、銅線４１と導電性回転砥石５１との間の電気容量が変動する。
【００６５】
この電気容量の変動に対応した電気信号が電気容量測定器５２から信号処理装置３０に送られる。信号処理装置３０は、この電気信号の変動、すなわち、導電性回転砥石５１が銅線４１に接近することによる電気容量の変化を論理的に解析し、この解析結果に基づいて、導電性回転砥石５１が銅線４１の中心位置を通過した際のＺ軸方向の機械座標位置を求める。この後、求めた機械座標位置を基準として細孔２６の位置に対するテラス２５の位置が所定の位置となるよう、回転砥石駆動装置３１によりＺ軸方向の総送り量を制御する。
【００６６】
本実施形態に係る加工装置により形成したテラス付キャピラリについて、細孔２６の位置に対するテラス２５の形成位置を形状検査装置を用いて検査した。この結果、加工誤差は１μｍ以下であり、精度の高い加工を実現することができた。
【００６７】
［第６の実施形態］
次に、第６の実施形態に係るキャピラリ加工方法を図６から図８に基づいて説明する。図６は、本方法に用いる多連キャピラリ保持基板の製造方法を示す図である。図７は、多連キャピラリ保持基板の複数のキャピラリにテラスを形成する方法を示す図である。また、図８は、キャピラリのテラス部へのパターニング（ａ）、半導体素子の搭載（ｂ）を示す図である。
【００６８】
図６に示すように、複数のＶ型の溝が形成されたＶ溝基板５６のＶ型溝５７にキャピラリ２３を配置し、接着材によりＶ型溝５７にキャピラリ２３を接着すると共に、Ｖ型溝５７にキャピラリ２３を固定するように蓋部材５８を設置することにより多連キャピラリ保持基板５５を作製する。Ｖ型溝５７は、規則性をもって、すなわち、溝の深さやＶ型の形状が均一に形成され、かつ各Ｖ型溝５７はそれぞれ平行に形成されている。
【００６９】
次に、図７に示すように、多連キャピラリ保持基板５５を研削加工装置の試料支持台２２上に設置し、回転砥石２４により多連キャピラリ保持基板５５を研削加工し、テラス２５を形成する。これにより、同図（ｂ）に示すように、テラス加工が施された多連キャピラリ保持基板５５が完成する。
【００７０】
次に、図８（ａ）に示すように、テラス加工が施された多連キャピラリ保持基板５５からキャピラリ２３を取り外さずに（テラス加工が施された多連キャピラリ保持基板５５のままで）、テラス２５上にパターニング加工を施す。
【００７１】
パターニング加工としては、後に行う半導体素子の搭載に必要な電極パターン、マーカーパターン、半田パターン等の形成を行う。それぞれのパターンについて、レジストの塗布、投射型アライナーを用いてのパターン露光、現像、金属薄膜の蒸着、リフトオフ加工を行い、これらのパターンを各キャピラリ２３上に一括して形成する。この結果、テラス２５の上に電極パターン、マーカーパターン、半田パターン等の金属パターン６０が形成された多連キャピラリ保持基板が完成する。
【００７２】
次に、金属パターン６０が形成された多連キャピラリ保持基板を半導体素子自動搭載装置に設置し、図８（ｂ）に示すように、半導体素子であるフォトダイオード３０を多連キャピラリ保持基板５５に形成された各キャピラリ２３のテラス２５に搭載する。各キャピラリ２３のテラス２５は極めて平坦性の高い同一面を形成しているため、フォトダイオード６１は同一平面上に規則正しく配列している。
【００７３】
この結果、キャピラリ２３のテラス２５上に形成されたマーカーと素子マーカーとの位置検出や位置合わせが極めて容易となり、半導体素子自動搭載装置が有する素子搭載アライメントプログラムを用いてエラーを起こすことなく自動的かつ、連続的に搭載が可能である。
【００７４】
本実施形態によれば、多連キャピラリ保持基板５５を用いることにより、複数のキャピラリについて、テラスを精密に一括加工することができる。更に、各テラス面の平坦性、各キャピラリの配列位置を高精度に制御することができるため、電極パターン、マーカーパターン、半田パターン等の一括パターニング及び半導体素子の精密な一括搭載が可能となった。
【００７５】
［第７の実施形態］
次に、第７の実施形態に係るキャピラリ加工方法を図９から図１１に基づいて説明する。図９は、本方法に用いるキャピラリ固定部材の概略外観図（ａ）と側面拡大図（ｂ）である。図１０は、加工装置へのキャピラリ固定部材の設置を示す図である。また、図１１は、加工装置へキャピラリ固定部材を設置した状態の側面拡大図である。
【００７６】
まず、図９（ａ）に示す様に、複数のＶ型の溝が形成されたＶ溝基板５６のＶ型溝５７にキャピラリ２３を配置すると共に、接着材によりＶ型溝５７にキャピラリ２３を接着、固定し、キャピラリ固定部材６２を作製する。Ｖ型溝５７は、規則性をもって、すなわち、溝の深さやＶ型の形状が均一に形成され、かつ各Ｖ型溝５７はそれぞれ平行に形成されている。
【００７７】
本実施形態におけるＶ溝基板５６に形成したＶ型溝５７は、図９（ｂ）に示すように、Ｖ型溝５７にキャピラリ２３を設置した場合に、キャピラリ２３の外周面の一部がＶ溝形成面からｄだけ突き出た構造、すなわち、キャピラリ２３の外周面の一部がＶ型の溝を形成する頂面からｄだけ突き出た構造となっている。すなわち、図９（ｂ）において、Ｖ溝形成面とキャピラリ外周面との距離ｄがｄ＞０となるようにＶ型溝５７の深さ又は形状を設定し加工してある。
【００７８】
次に、図１０に示すように、加工装置の試料支持台２２上に設置された蓋部材６３上に、キャピラリ固定部材６２を設置する。ここで、蓋部材６３は回転砥石２４によりその上面（表面）が予め研削加工され、蓋部材６３の上面には加工基準面が形成されている。これは、試料支持台２２が有する微小な傾き及び回転砥石２４の移動軸の微小なずれを補正し高精度の加工を実現するためである。
【００７９】
蓋部材６３の上面に形成された加工基準面について、図１１に基づいて、詳細に説明する。図１１に示すように、試料支持台２２の上面（表面）である試料設置面をＡ−Ａ’、回転砥石２４が研削加工時にその研削面（回転砥石２４の試料支持台２２に対する最接近面）が移動する軌道をＢ−Ｂ’として示す。図１１に示す蓋部材６３は、既に加工基準面が形成された状態として図示してある。
【００８０】
理想的にアライメント調整がされた加工装置では、試料設置面Ａ−Ａ’と回転砥石軌道Ｂ−Ｂ’とが平行となるように精密に位置関係が調整されている。しかしながら、実際には図１１（ａ）に示すように、試料設置面Ａ−Ａ’と回転砥石軌道Ｂ−Ｂ’とは完全に平行とはならない（Ｘ1 とＸ2 とが異なる）場合が多い。
【００８１】
試料設置面Ａ−Ａ’と回転砥石軌道Ｂ−Ｂ’とが平行でない場合に、加工基準面を形成していない蓋部材（Ｘ1 とＸ2 とは同じである）の上にキャピラリ固定部材を設置すると、キャピラリ固定部材が回転砥石軌道Ｂ−Ｂ’に対して傾いた状態で設置される。この状態で研削加工を行った場合には、キャピラリ固定部材に固定された各キャピラリに形成されるテラスの高さが異なってしまう。
【００８２】
これに対し、回転砥石２４の水平方向（図１０のＸ軸方向）への移動軌道である回転砥石軌道Ｂ−Ｂ’と、回転砥石２４を高さ方向（図１０のＺ軸方向）に移動させた場合の回転砥石２４の水平方向への移動軌道であるＣ−Ｃ’とは極めて平行度が高い。したがって、蓋部材６３の表面を研削加工し、回転砥石軌道Ｂ−Ｂ’を加工基準面として蓋部材６３の表面に形成することにより、蓋部材６３の上面と、回転砥石２４の高さを変えて加工した場合の研削加工面Ｃ−Ｃ’との平行度を極めて高くすることができる。
【００８３】
ここで、キャピラリ固定部材６２に配置されたキャピラリ２３は、上述したように外周面がＶ型の溝を形成する頂面から突き出た構造となっているため、図１１（ｂ）に示すように、蓋部材６３の上面に設置した際に、加工基準面であるＢ−Ｂ’に各キャピラリ２３の外周面が接する。
【００８４】
回転砥石軌道Ｂ−Ｂ’を加工基準面として蓋部材６３の表面に形成すると共に、加工基準面に各キャピラリ２３の外周が接するように固定してテラスの研削加工を行うことにより、各キャピラリ２３に成形されるテラスの高さをそろえると共に平坦性の高いテラスを形成することができる。これは、回転砥石軌道Ｂ−Ｂ’である加工基準面に各キャピラリ２３の外周面が接しているため、研削加工面Ｃ−Ｃ’は、各キャピラリ２３の外周面と加工基準面の接点から同一距離の面となるからである。
【００８５】
以上説明するように、本実施形態では、複数のキャピラリに対して一括して精度良くテラス形成が行える。また、テラス形成の後には、第６の実施形態と同様に電極形成及び半導体素子搭載を一括して行うことができる。
【００８６】
更に、図１１（ｂ）に示すように、キャピラリ２３の外周がＶ溝形成面から突き出た構造とすることにより、キャピラリ２３の外周を研削加工時の基準位置とすることができるので、キャピラリ外周からの距離を高精度に制御してテラス加工が可能となる。
【００８７】
［第８の実施形態］
次に、第８の実施形態に係るキャピラリ加工方法を説明する。本実施形態は、図１に示す第１の実施形態に係るキャピラリ加工装置に、図６に示す第６の実施形態に係る多連キャピラリ保持基板を適用した実施形態である。以下、便宜的に図１及び図６を用いて本実施形態を説明する。
【００８８】
本実施形態に多連キャピラリ保持基板５５を適用する場合には、多連キャピラリ保持基板５５に固定された複数のキャピラリ２３の細孔６内にセンサーを設置する。このセンサーを設置した複数のキャピラリ２３を固定した多連キャピラリ保持基板５５を、図１に示す試料支持台２の上に、キャピラリ３の代わりに設置する。
【００８９】
次に、多連キャピラリ保持基板５５に固定された複数のキャピラリ２３の細孔６内に設置されたセンサーを信号モニター８に接続する。これにより、第１の実施形態と同様に、キャピラリ２３の細孔６内に設置されたセンサーからの信号に基づいて加工ツール４を制御することができる。
【００９０】
この結果、本実施形態では、細孔６の位置に対する加工高さｈを精密に制御してテラスを形成することができる（第１の実施形態の効果）と共に、複数のキャピラリについて、テラスを精密に一括加工することができる（第６の実施形態の効果）。更に、各テラス面の平坦性、各キャピラリの配列位置を高精度に制御することができるため、一括パターニング及び半導体素子の精密な一括搭載が可能となる（第６の実施形態の効果）。
【００９１】
なお、本実施形態では、キャピラリ２３の細孔６内に設置されたセンサーからの信号に基づいて加工ツール４を制御する方法として、第２の実施形態のようにセンサーとして光ファイバ２７を用い、センサー信号としてキャピラリ２３内の光ファイバ２７中を透過して出力された光出力を用いる方法、第３の実施形態にのようにセンサーとして光ファイバ２７を用い、センサー信号としてキャピラリ２３内の光ファイバ２７からの反射光を用いる方法、第４の実施形態のようにセンサーとして電気伝導線（銅線４１）を用い、センサー信号としてキャピラリ２３内の銅線４１を透過した後に反射された高周波信号を用いる方法、及び第５の実施形態のようにセンサーとして電気伝導線（銅線４１）を用い、センサー信号として電気伝導性を有する回転砥石（導電性回転砥石５１）とキャピラリ２３内に設置した銅線４１との間に生じる電気容量を用いる方法のいずれの方法を用いてもよい。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば、キャピラリの有する細孔に対し、所定の位置にテラス部を精密に制御して形成することができる。また、平坦性に優れたテラス部の形成、複数のキャピラリに対するテラス部の一括形成が可能となる。更に、パターニングの一括化、半導体素子の一括搭載が可能となり、部品精度の向上と併せて製造工程の大幅な効率化を図ることができる。
【００９３】
また、これにより、各工程ごとにテラス付キャピラリの回転軸合わせを行う必要がなくなるため、テラス付キャピラリの製造工程の簡易化、生産効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るキャピラリ加工装置の概略構成図である。
【図２】第２の実施形態に係るキャピラリ加工装置の概略構成図である。
【図３】第３の実施形態に係るキャピラリ加工装置の概略構成図である。
【図４】第４の実施形態に係るキャピラリ加工装置の概略構成図である。
【図５】第５の実施形態に係るキャピラリ加工装置の概略構成図である。
【図６】第６の実施形態に係るキャピラリ加工方法に用いる多連キャピラリ保持基板の製造方法を示す図である。
【図７】多連キャピラリ保持基板の複数のキャピラリにテラスを形成する方法を示す図である。
【図８】キャピラリのテラス部へのパターニング（ａ）、半導体素子の搭載（ｂ）を示す図である。
【図９】第７の実施形態に係るキャピラリ加工方法に用いるキャピラリ固定部材の概略外観図（ａ）と側面拡大図（ｂ）である。
【図１０】加工装置へのキャピラリ固定部材の設置を示す図である。
【図１１】加工装置へキャピラリ固定部材を設置した状態の側面拡大図である。
【図１２】従来のキャピラリ上にテラスを形成する装置の一例の概略構成図である。
【図１３】従来の加工装置へのキャピラリの固定方法を示す図である。
【図１４】従来の加工装置で形成されるテラス付キャピラリの一例の概略外観図（ａ）、テラスに電極パターンが形成されたキャピラリの概略外観図（ｂ）及びテラスに半導体素子が搭載されたキャピラリの概略外観図（ａ）である。
【符号の説明】
１  キャピラリ加工装置
２  試料支持台
３  キャピラリ
４  加工ツール
５  テラス
６  細孔
７  センサー
８  信号モニター
９  信号処理装置
１０  加工ツール駆動装置
２１  キャピラリ加工装置
２２  試料支持台
２３  キャピラリ
２４  回転砥石
２５  テラス
２６  細孔
２７  光ファイバ
２８  光源
２９  光強度モニター
３０  信号処理装置
３１  回転砥石駆動装置
３５  キャピラリ加工装置
３６  ファイバカプラ
４０  キャピラリ加工装置
４１  銅線
４２  同軸ケーブル
４３  高周波分配器
４４  高周波信号源
４５  反射信号モニター
５０  キャピラリ加工装置
５１  導電性回転砥石
５２  電気容量測定器
５５  多連キャピラリ保持基板
５６  Ｖ溝基板
５７  Ｖ型溝
５８  蓋部材
６０  金属パターン
６１  フォトダイオード
６２  キャピラリ固定部材
６３  蓋部材
１００  キャピラリ加工装置
１０１  キャピラリ
１０２  試料支持台
１０３  研削砥石
１０４  テラス
１０５  細孔
１０６  固定治具
１０７  曲面状テラス
１０８  電極パターン
１０９  半導体素子
【図１】
2004188555.tif 000003
【図２】
2004188555.tif 000004
【図３】
2004188555.tif 000005
【図４】
2004188555.tif 000006
【図５】
2004188555.tif 000007
【図６】
2004188555.tif 000008
【図７】
2004188555.tif 000009
【図８】
2004188555.tif 000010
【図９】
2004188555.tif 000011
【図１０】
2004188555.tif 000012
【図１１】
2004188555.tif 000013
【図１２】
2004188555.tif 000014
【図１３】
2004188555.tif 000015
【図１４】
2004188555.tif 000016