(57)【要約】【課題】伝搬光を基板面の上方に入出射させるために、内部にマイクロミラーを備えた光導波路を容易に製造するための製造方法を提供する。【解決手段】この製造方法は、側面が傾斜した凸部を、表面に有するクラッド層１２を基板１０上に形成する第１の工程と、クラッド層１２の凸部の側面上に、反射膜１３を形成する第２の工程と、クラッド層１２の凸部の上に、光導波路１４を形成する第３の工程とを有する。第１の工程では、側面が傾斜した凸部を形成するために、等方性エッチングを用いる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面が傾斜した凸部を、表面に有するクラッド層を基板上に形成する第１の工程と、
前記クラッド層の前記凸部の側面上に、反射膜を形成する第２の工程と、
前記クラッド層の前記凸部の上に、光導波路を形成する第３の工程とを有し、
前記第１の工程は、前記側面が傾斜した凸部を形成するために、等方性エッチングを用いることを特徴とするマイクロミラーを備えた光導波路の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロミラーを備えた光導波路の製造方法において、
前記第１の工程は、
前記基板の表面に、前記等方性エッチングを用いて、側面が傾斜した凸部を形成する工程と、
前記基板表面に、前記凸部の形状にならうようにクラッド層を形成する工程とを有することを特徴とするマイクロミラーを備えた光導波路の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載のマイクロミラーを備えた光導波路の製造方法において、
前記第１の工程は、
前記基板上に前記クラッド層を形成する工程と、
前記クラッド層の上面に、前記等方性エッチングを用いて、前記側面が傾斜した凸部を形成する工程とを有することを特徴とするマイクロミラーを備えた光導波路の製造方法。
【請求項４】
基板上にクラッド層を形成する第１の工程と、
前記クラッド層上に、反射膜を形成する第２の工程と、
前記反射膜を、等方性エッチングを用いてエッチングすることにより、側面が傾斜した凸部に加工する第３の工程と、
前記反射膜の上に光導波路を形成する第４の工程とを有することを特徴とするマイクロミラーを備えた光導波路の製造方法。
【請求項５】
シリコン単結晶基板の表面に、シリコン単結晶の結晶面によるエッチング速度の差を利用して、側面が傾斜した凸部が形成する第１の工程と、
前記基板上に、前記凸部の形状にならうようにクラッド層を形成する第２の工程と、
前記クラッド層の前記凸部の側面上に反射膜を形成する第３の工程と、
前記クラッド層の前記凸部の上に、光導波路を形成する第４の工程とを有することを特徴とするマイクロミラーを備えた光導波路の製造方法。
【請求項６】
請求項１または５に記載のマイクロミラーを備えた光導波路の製造方法において、前記反射膜を形成する工程で、前記反射膜を金属材料で形成し、前記反射膜を、前記光導波路を横切る配線の一部をなすように形成することを特徴とするマイクロミラーを備えた光導波路の製造方法。
【請求項７】
基板と、前記基板上に配置されたクラッド層と、前記クラッド層上に配置された光導波路層とを有し、
前記基板は、上面に、側面が傾斜した形状の凸部を備え、前記クラッド層は、前記基板の凸部にならう形状の凸部を有し、
前記クラッド層の前記凸部の側面と前記光導波路層との間には、反射膜が配置されていることを特徴とする光導波路。
【請求項８】
基板と、
前記基板上に形成された、側面が傾斜した凸部を複数表面に有すクラッド層と、
前記クラッド層上に形成され光導波路層とを備えており、
前記複数の凸部の斜面の光の進行方向に対して同一側に反射膜が形成された光導波路であって、
前記反射膜は当該反射膜に到達する光量の減衰度に応じて反射光量が一定になるように調整されていることを特徴とする光導波路。
【請求項９】
請求項８に記載の光導波路において、前記反射膜の面積を変化させることにより、前記反射膜に到達する光量の減衰度に応じ反射光量が一定になるように調整されていることを特徴とする光導波路。
【請求項１０】
請求項９に記載の光導波路において、前記反射膜の面積を変化させるために、前記反射膜の横幅を変化させることを特徴とする光導波路。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光導波路において、前記反射膜の高さを一定とすることを特徴とする光導波路。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の光導波路において、前記反射膜の高さが光導波路層の厚みの２０％以下であることを特徴とする光導波路。
【請求項１３】
光導波路と所定の配線パターンとを備えた導波路基板と、
前記光導波路と対向するように前記導波路基板上に搭載された電気回路基板と、
前記導波路基板と前記電気回路基板とを連結する一以上の連結部とを有し、
前記電気回路基板は、前記光導波路を伝搬する光信号を受光するための受光素子と、電気回路とを備え、
前記連結部は、導電性であり、
前記配線パターンは、前記連結部を介して、前記受光素子および電気回路と電気的に接続されていることを特徴とする光情報処理装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光情報処理装置において、前記配線パターンは、給電用配線を有し、前記一以上の連結部の一つを介して少なくとも前記受光素子に給電することを特徴とする光情報処理装置。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の光情報処理装置において、前記配線パターンは、クロック信号用配線を有し、前記一以上の連結部の一つを介して、前記電気回路にクロック信号を供給することを特徴とする光情報処理装置。
【請求項１６】
請求項１３、１４または１５に記載の光情報処理装置において、前記配線パターンは、入出力データ用配線を有し、入出力データ用配線は、前記一以上の連結部の一つを介して、前記電気回路に接続されていることを特徴とする光情報処理装置。
【請求項１７】
請求項１３に記載の光情報処理装置において、前記光導波路は、光を循環させる構成であることを特徴とする光情報処理装置。
【請求項１８】
請求項１３または１７に記載の光情報処理装置において、前記電気回路基板は、前記受光素子が前記光導波路の上部に位置するように固定され、
前記光導波路には、前記受光素子に向かって伝搬光の一部を偏向する偏向手段が設けられていることを特徴とする光情報処理装置。
【請求項１９】
請求項１３に記載の光情報処理装置において、前記電気回路基板は、複数であり、
前記複数の電気回路基板の少なくとも一つには、前記光導波路に向かって光を照射する発光素子が搭載され、
前記光導波路には、前記発光素子から発光された光を、光導波路の伝搬方向に偏向する偏向手段が設けられていることを特徴とする光情報処理装置。
【請求項２０】
請求項１８または１９に記載の光情報処理装置において、前記偏向手段を備えてた前記光導波路は、
側面が傾斜した凸部を、表面に有するクラッド層を前記導波路基板上に形成する第１の工程と、
前記クラッド層の前記凸部の側面上に、反射膜を形成する第２の工程と、
前記クラッド層の前記凸部の上に、前記光導波路を形成する第３の工程とを含む製造方法によって製造され、
前記第１の工程は、前記側面が傾斜した凸部を形成するために、等方性エッチングを用いることを特徴とする光情報処理装置。
【請求項２１】
請求項１８に記載の光情報処理装置において、前記電気回路基板は、複数であり、前記受光素子は、複数の電気回路基板のそれぞれに搭載され、前記光導波路は、前記導波路基板上に形成されたクラッド層と、その上に形成された光導波路層とを有し、
前記偏向手段は、前記それぞれの受光素子の下部の前記クラッド層の上面に形成された凸部と、反射膜とを有し、
前記凸部は、側面が斜面であり、前記反射膜は、当該斜面上に配置され、
前記反射膜は、当該反射膜に到達する光量の減衰度に応じて反射光量が一定になるように調整されていることを特徴とする光情報処理装置。
【請求項２２】
光信号を循環させるための環状光信号伝送路と、受光素子および発光素子をそれぞれ備える複数の電気回路とを有し、
前記電気回路は、前記受光素子および発光素子によって前記環状光信号伝送路に接続されていることを特徴とする光情報処理システム。
【請求項２３】
光信号を循環させるための環状光信号伝送路と、受光素子および発光素子を備える一以上の第１電気回路と、
受光素子または発光素子を備える一以上の第２電気回路とを有し、
前記第１電気回路は、前記受光素子および発光素子によって前記環状光信号伝送路に接続され、前記第２電気回路は前記受光素子または発光素子によって前記環状光信号伝送に接続されていることを特徴とする光情報処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路間を接続するために用いられる光導波路およびその製造方法、ならびに、光導波路を用いて光信号を伝搬する光情報処理装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
複数の集積回路間での信号の送受信のために、電気信号を一旦光信号に変換し、光信号で送受信する光インターコネクション（内部光結合）の技術として、文献Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３６（１９９７）ｐｐ．１９０３−１９０６では、基板上の光導波路を用いて電気信号を伝搬する構成が開示されている。この構成では、ＬＳＩ基板に、電気信号と光信号との変換のための発光ダイオードおよび受光素子を取り付け、このＬＳＩ基板を光導波路が形成された基板上に搭載している。そして、光導波路を伝搬する光信号を、光導波路内のマイクロミラーで基板面に垂直な方向に偏向させることにより、光導波路から出射させ、この光信号をＬＳＩ基板上の受光素子で受光する。また、発光ダイオードから光導波路に向かって光信号を出射させ、これを光導波路内のマイクロミラーで光導波路の伝搬方向に偏向させ、光導波路を伝搬させる。この光導波路内のマイクロミラーとしては、光導波路の下面上に形成した山型のアルミミラーを用いている。この山型のアルミミラーの斜面で光を反射させて偏向させている。
【０００３】
しかしながら、光導波路内のマイクロミラーを効率よく製造する方法は、従来知られていなかった。
【０００４】
また、光導波路内にマイクロミラーを多段に配置した場合に、伝搬損失のために後段のマイクロミラーによる反射光強度が減少してしまうという問題もあった。
【０００５】
また、上述の光インターコネクションのシステムでは、ＬＳＩの入出力信号は光信号に変換されるため、光導波路で伝送できるが、ＬＳＩや発光ダイオードや受光素子へは依然として電源電圧を供給する必要がある。このため、電源電圧供給用の配線をどこに配置するのかが問題となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、伝搬光を基板面の上方に入出射させるために、内部にマイクロミラーを備えた光導波路を容易に製造するための製造方法を提供することを第１の目的とする。
【０００７】
本発明は、伝搬光を基板面の上方に入出射させるために、内部に多段のマイクロミラーを備えた光導波路であって、後段のマイクロミラーの反射光強度を一定以上にすることのできる光導波路を提供することを第２の目的とする。
【０００８】
本発明は、電気回路と受発光素子とが形成された基板を、光導波路基板上に搭載する構成の光情報処理装置であって、電気回路等への電源供給用配線を、効率よくコンパクトに配置することの可能な光情報処理装置を提供することを第３の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、本発明によれば、以下のような光導波路の製造方法が提供される。
【００１０】
すなわち、側面が傾斜した凸部を、表面に有するクラッド層を基板上に形成する第１の工程と、
前記クラッド層の前記凸部の側面上に、反射膜を形成する第２の工程と、
前記クラッド層の前記凸部の上に、光導波路を形成する第３の工程とを有し、前記第１の工程は、前記側面が傾斜した凸部を形成するために、等方性エッチングを用いることを特徴とするマイクロミラーを備えた光導波路の製造方法である。
【００１１】
また、上記第２の目的を達成するために、本発明によれば、以下のような光導波路が提供される。
【００１２】
すなわち、基板と、
前記基板上に形成された、側面が傾斜した凸部を複数表面に有すクラッド層と、
前記クラッド層上に形成され光導波路層とを備えており、
前記複数の凸部の斜面の光の進行方向に対して同一側に反射膜が形成された光導波路であって、
前記反射膜は反射膜に到達する光量の減衰度に応じ反射光量が一定になるように調整されていることを特徴とする光導波路である。
【００１３】
また、上記第３の目的を達成するために、本発明によれば、以下のような光情報処理装置が提供される。
【００１４】
すなわち、光導波路と所定の配線パターンとを備えた導波路基板と、
前記光導波路と対向するように前記導波路基板上に搭載された電気回路基板と、
前記前記導波路基板と前記電気回路基板とを連結する一以上の連結部とを有し、
前記電気回路基板は、前記光導波路を伝搬する光信号を受光するための受光素子と、電気回路とを備え、
前記連結部は、導電性であり、
前記配線パターンは、前記連結部を介して、前記受光素子および電気回路と電気的に接続されていることを特徴とする光情報処理装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について、以下図面を用いて説明する。
【００１６】
まず、本発明の第１の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路の製造方法について図１〜図８を用いて説明する。
【００１７】
まず、図１のように、シリコン基板１０上に厚さ約１μｍのレジスト膜１１を形成する。具体的には、粘度２０ｃｐの感光性樹脂溶液（（株）東京応化社製ＯＦＰＲ−８００）を１５００ｒｐｍで２秒、さらに、３０００ｒｐｍで３０秒の条件でスピナーを用いて塗布した後、キュアすることによりレジスト膜１１を形成する。その後、露光および現像し、図２のような形状にパターニングする。現像液としては、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド２．３８％を含む現像液（（株）東京応化社製ＮＭＤ−３）を用いる。
【００１８】
つぎに、レジスト膜１１をマスクとし、シリコン基板１０を等方性エッチングするエッチング液を用いてエッチングを行い、シリコン基板１０に、高さ約０．５μｍの凸部１５を形成する（図３）。エッチング液としては、本実施の形態では、ＨＮＯ３とＨＦとをＨＮＯ３／ＨＦ＝９５／５の割合で混合したものを用いる。このように等方性エッチングを行うと、エッチングがシリコン基板１０の厚さ方向の他に横方向にも進行するため、レジスト膜１１の下部にもエッチング液が回り込んでアンダーカットが生じる。これにより、形成される凸部１５の側面を、ミラー面に適した角度の傾斜面にすることができる。
【００１９】
この後、レジスト膜１１を取り除き、シリコン基板１０の表面全体を１１００℃で６時間かけて熱酸化して、厚さ１．２μｍ程度の酸化膜を形成する（図４）。これにより、前記凸部１５の形状にならうように酸化膜を形成することができる。この酸化膜が下部クラッド１２となる。さらに、下部クラッド１２の上に、厚さ０．２μｍのアルミ膜１３をスパッタ成膜で形成した（図５）後、アルミ膜１３が凸部１５の傾斜面を覆うように残し、残りの部分をフォトリソグラフィにより取り除く。これにより、アルミ膜１３からなるマイクロミラーを構成することができる。
【００２０】
つぎに、下部クラッド１２の表面に、厚さが分子オーダーの極薄い有機ジルコニウム化合物の被膜を形成する。このように有機ジルコニウム化合物の被膜を形成するのは、この上に形成するポリイミドの光導波路１４と下部クラッド１２との密着強度を向上させるためである。そして、日立化成工業（株）社製のＯＰＩ−Ｎ３５０５を塗布・ベークして所望の厚さのポリイミド層を形成した後、図８のように、リッジ型導波路形状にドライエッチングによりエッチングし、ポリイミドからなる光導波路１４を形成する。なお、図３３のように、凸部１５の幅およびアルミ膜１３の幅を光導波路１４の幅と同等かそれ以上に広くした構成にすることもできる。図３３の構成の場合、アルミ膜１３により偏向される光量が大きくなり、偏向光量を大きくしたい場合の構成として適している。
【００２１】
この光導波路１４は、図９のように、空気を上部クラッドとして光を伝搬する。伝搬光の一部は、アルミ膜１３のマイクロミラーの一方の傾斜面１３ａにより、シリコン基板１０の上方に向かって偏向され、光導波路１４から上方に向かって出射される。よって、シリコン基板１０の上方に、ＬＳＩ１０３、受光素子１０１および発光ダイオード（ＬＥＤの他レーザダイオードなどの発光素子を含む）１０２を搭載した基板１００を配置しておくことにより、光導波路１４の伝搬光の一部を、受光素子１０１で受光することができる。これにより、伝搬光を光信号を電気信号に変換して、ＬＳＩ１０３で処理することができる。また、ＬＳＩ１０３から出力される電気信号を発光ダイオード１０２により光信号に変換し、アルミ膜１３のマイクロミラーに向かって出射させることにより、アルミ膜１３のもう一方の傾斜面１３ｂで反射して、光導波路１４の伝搬方向に偏向することできる。これにより、ＬＳＩ１０３の出力した電気信号を、光導波路１４で伝送することができる。
【００２２】
このように、第１の実施の形態の製造方法では、等方性エッチングによるアンダーエッチングを利用することにより、マイクロミラーに適した斜面を持つ凸部を容易に形成することができるため、これに金属膜を被せることにより、マイクロミラーを備えた光導波路１４を容易に製造することができる。また、等方性エッチングのエッチング条件を変化させることにより、形成される凸部の形状を制御することができるため、光導波路を伝搬する光のモード等に応じて、凸部の傾斜面の角度を制御し、所望の方向に光を偏向するマイクロミラーを製造することができる。
【００２３】
なお、本実施の形態では、マイクロミラーを構成するためにアルミ膜１３を用いているが、他の金属、例えばＣｒ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇなどの膜を用いることももちろん可能である。また、金属膜以外に、伝搬光を反射する誘電体膜を用いることも可能である。
【００２４】
また、光導波路１４の屈折率に対して、凸部１５の屈折率が小さくなるようにするとともに、凸部１５の傾斜面の角度を調整して形成することにより、金属膜等の反射膜を特別に設けることなく、凸部１５のみでマイクロミラーを構成することも可能である。この場合、光導波路１４の屈折率と凸部１５の屈折率とに応じて凸部１５の傾斜面の角度を調整することで、全反射のマイクロミラーを構成することが可能である。
【００２５】
また、上述の実施の形態では、下部クラッド１２を熱酸化による酸化膜で形成しているが、熱酸化の代わりに図４の工程で、基板１０上にＣＶＤ、スパッタリング等によりＳｉＯ２膜等を形成し、これを下部クラッド１２にすることも可能である。この場合、厚さの厚い下部クラッド１２を容易に形成することができる。また、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ　Ｏｎ　Ｇｌａｓｓ）膜を塗布し硬化させることにより、下部クラッド１２を形成することも可能である。さらに、下部クラッド１２を、導波路１４よりも屈折率の小さい樹脂を用いて形成することもできる。この場合、安価に製造することができる。
【００２６】
また、上述の実施の形態では、基板１０の表面に凸部１５を形成し、これにならうように下部クラッド１２を形成することにより、下部クラッド１２の表面に凸部１５を形成しているが、この方法に限らず、平坦な基板１０の上に下部クラッド１２を形成した後、下部クラッド１２の表面を等方性エッチングすることにより、下部クラッド１２の表面に直接凸部を形成することも可能である。
【００２７】
さらに、図９の構成において、ＬＳＩ１０３、発光ダイオード１０２および受光素子１０１を駆動電流を供給するための電源線やグランド線、ならびに、これらから出力される電気信号を伝達するための電気配線を、後述するように、基板１０上に形成することができる。この場合には、アルミ膜１３をマイクロミラーの形状にパターニングするのと同時に、電源線、グランド線、配線等の所望の配線パターンにパターニングすることにより、マイクロミラーと配線を一括して製造できる。さらに、図１６、図１７に示すような形状にアルミ膜１３をパターニングすることにより、マイクロミラーを光導波路１４を横切る配線の一部にすることも可能である。
【００２８】
つぎに、本発明の第２の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路の製造方法について図１０〜図１３を用いて説明する。
【００２９】
本実施の形態では、金属膜を等方性エッチングすることにより、斜面を有するマイクロミラーを形成する。
【００３０】
まず、シリコン基板１０の上に、ＳｉＯ２膜を成膜して下部クラッド２１を形成した後、さらにアルミ膜２２を成膜する（図１０）。この上に、レジスト膜２３を形成してパターニングする（図１１）。このレジスト膜２３をマスクとして、アルミ膜２２を等方性エッチングするエッチング液を用いてエッチングを行うと、レジスト膜２３の下部にもエッチング液が回り込んでアンダーエッチングが生じ、傾斜面を有する凸形状のアルミ膜２２のマイクロミラーを形成することができる。この後、第１の実施の形態と同様の方法で、下部クラッド２１の表面をＯＰＩカップラで処理した後、ポリイミドの光導波路１４を形成する。
【００３１】
この方法では、アルミ膜２２を直接等方性エッチングするため、下部クラッド２１を平坦にすることができ、光導波路１４の伝搬効率を高めることができる。
【００３２】
また、この方法では、下部クラッド２１が平坦であるため、下部クラッド２１をポリイミド等の有機樹脂により形成することも可能である。
【００３３】
さらに、本発明の第３の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路の製造方法について説明する。本実施の形態では、異方性エッチングを利用して基板上に傾斜面を有する凸部を形成する。
【００３４】
本第３の実施の形態の製造方法は、第１の実施の形態とほぼ同じであるが、シリコン基板１０として、基板面が（１００）面のものを用いる。このような基板１０を用い、図１４のようにレジスト膜１１を形成し、エッチング液として水酸化カリウム水溶液等を用いると、シリコン結晶の（１１１）面のエッチング速度が、（１００）面のエッチング速度よりも極めて遅いという特性を利用して、側面が（１１１）面の斜面となる凸部２５を形成することができる。これ以降の工程は、第１の実施の形態と同様にする。
【００３５】
この方法では、傾斜面である（１１１）面の角度が基板面の（１００）面に対して、５４．７°と正確に決定されるため、マイクロミラーの傾斜面のばらつきをなくすことができる。よって、この傾斜面の角度に合わせて、光導波路のモードを設計しておくことにより、精度よく所望の方向に光を偏向することができる。
【００３６】
また、上述の各実施の形態の光導波路は、空気を上部クラッドとする構成であったが、図１８のように上部クラッド１７を備える構成にすることもできる。上部クラッド１７としては、スパッタリング法等で形成したＳｉＯ２膜や、日立化成工業（株）社製のＯＰＩ−Ｎ１００５を塗布およびベークして形成したポリイミド層等の有機樹脂層を用いることができる。
【００３７】
さらに、上述の各実施の形態では、光導波路１４の下部に、凸形状のマイクロミラーを構成するため、この部分で光導波路１４も凸形状となる。そこで、光導波路１４の上面を研磨することにより、図１８のように上面が平坦な光導波路１４を形成することも可能である。この場合、光導波路１４の伝搬損失を低減することができるという効果が得られる。
【００３８】
また、上述の第１および第２の実施の形態では、等方性エッチングとして、ウエットエッチングを用いているが、本発明はウエットエッチングに限られるものではなく、アンダーカットが生じる等方性エッチングが行える条件であれば、ドライエッチングを用いることも可能である。
【００３９】
つぎに、本発明の第４の実施の形態として、第１の実施の形態の光導波路１４を用いて構成した光情報処理システムについて説明する。
【００４０】
シリコン基板１０には、図１９のように、環状の光導波路１４が形成されている。また、基板１０の上には、合計６枚のＬＳＩ基板１００、１１１、１１２が、光導波路１４に沿うように搭載されている。ＬＳＩ基板１００、１１１、１１２の基板１０に対向する面の四隅には、図２１のように、アルミパッド１２１が形成され、基板１０上にも、アルミパッド１２１と対向する位置にアルミパッド１２２が形成されている。これらは、クロム膜１２３および導電性接着剤層１４２を介して銅バンプ１２４によって接続されている。これによって、基板１００、１１１、１１２が、わずかな空隙をあけて基板１０上に搭載される。なお、クロム膜１２３は、銅バンプ１２４とアルミパッド１２２との接着強度を高めるために配置されている。
【００４１】
また、基板１０上には、光導波路１４の他に、図１９のように、電源用配線１１３、グランド用配線１１４、クロック信号用配線１１５、および、入出力信号配線１１６、１１７が形成されている。電源用配線１１３、グランド用配線１１４、クロック信号用配線１１５は、基板１００、１１１、１１２の下の四隅のアルミパッド１２２のいずれかにそれぞれ接続されている。また、入力信号配線１１６は、基板１１２のアルミパッド１２２に接続され、出力信号配線１１７は、基板１１１のアルミパッド１２２に接続されている。よって、電源、グランド、クロック信号、入出力信号は、それぞれ、銅バンプ１２４、アルミパッド１２１を介して、基板１００、１１１、１１２に供給される。また、電源用配線１１３、グランド用配線１１４、クロック信号用配線１１５、および、入出力信号配線１１６、１１７には、アルミパッド１２１とは逆側の端部にそれぞれ接続パッド１１３ａ，１１４ａ，１１５ａ，１１６ａ，１１７ａが形成されている。接続パッド１１３ａは、電源回路１３０に接続され、接続パッド１１４ａは、アース１３１に接続され、接続パッド１１５ａは、クロック回路１３２に接続されている。また、接続パッド１１６ａ、１１７ａは、制御部１３３に接続されている。なお、図１９では、基板１０上の配線１１３等の経路をわかりやすくするために模式的な配線経路にしているが、実際の配線経路は配線１１３の引き回し等を考慮した効率的な経路にする。また、図１９、図２１では、図示を省略しているが、配線１１３等の上には保護膜が形成されている。
【００４２】
また、４枚のＬＳＩ基板１００には、図２０のように、発光ダイオード１０２と受光素子１０１とＬＳＩ１０３とが搭載されている。また、ＬＳＩ基板１１１には、発光ダイオードは搭載されておらず、受光素子１０１とＬＳＩ１０３とが搭載されている。
【００４３】
ＬＳＩ基板１１２には、受光素子は搭載されておらず、発光ダイオード１０２とＬＳＩ１０３とが搭載されている。発光ダイオード１０２および受光素子１０１は、それぞれ、図２１、図９のように受発光面が光導波路１４の真上に位置し、しかも、受発光面が光導波路１４を向くように基板１００、１１１、１１２に搭載されている。
【００４４】
ＬＳＩ基板１００には、銅バンプを介して基板１０側から供給される電源電圧およびグランド電圧を発光ダイオード１０２、受光素子１０１、ＬＳＩ１０３に供給するとともに、クロック信号をＬＳＩ１０３に入力するための配線１３４が配置されている（図２２（ａ））。また、受光素子１０１の出力をＬＳＩ１０３に入力するための配線１３４およびＬＳＩの出力を発光ダイオード１０２に入力するための配線１３４が配置されている。
【００４５】
ＬＳＩ基板１１２にも同様に、発光ダイオード１０２およびＬＳＩ１０３に電源電圧およびグランド電圧を供給するとともに、クロック信号をＬＳＩ１０３に入力するための配線１３５が形成されている（図２２（ｂ））。また、基板１１２には、受光素子が搭載されていないため、外部の制御部１３３からの入力信号をＬＳＩ１０３に入力するための配線１３５も配置されている。ＬＳＩ基板１１１にも、受光索子１０１およびＬＳＩ１０３に電源電圧およびグランド電圧を供給するとともに、クロック信号をＬＳＩ１０３に入力するための配線１３６が形成されている（図２２（ｃ））。また、基板１１１には、発光素子が搭載されていないため、ＬＳＩ１０３の出力信号を外部の制御部１３３へ出力するための配線１３６も配置されている。
【００４６】
また、光導波路１４には、６枚の基板１００、１１１、１１２と対向する位置に、アルミ膜１３からなるマイクロミラーが備えられている（図９）。このマイクロミラーは、光導波路１４の光の伝搬方向にそって２つの傾斜面１３ａ，１３ｂを有し、一方の傾斜面１３ａによって、伝搬光の一部を基板１０の上方に偏向する。また、他方の傾斜面１３ｂによって、発光ダイオード１０２から出射された光を、光導波路１４の伝搬方向に偏向し、光導波路１４に伝搬させる。
【００４７】
つぎに、本実施の形態の光情報処理システムの動作について説明する。
【００４８】
電源回路１３０からの電源電圧は、基板１０上の接続パッド１１３ａおよび電源用配線１１３およびアルミパッド１２２を通った後、銅バンプ１２４を通って６枚のＬＳＩ基板１００、１１１、１１２に達し、これらの基板１００、１１１、１１２上の配線１３４、１３５、１３６によって、発光ダイオード１０２、受光素子１０１およびＬＳＩ１０３へ供給される。同様に、グランド電圧も、基板１０上の接続パッド１１４ａ、グランド用配線１１４、アルミパッド１２２、銅バンプ１２４、アルミパッド１２１および配線１３４、１３５、１３６を経由して発光ダイオード１０２、受光素子１０１およびＬＳＩ１０３へ供給される。クロック回路１３２から出力されたクロック信号も、同様に、基板上のクロック信号用配線１１５、銅バンプ１２４等を経由して、ＬＳＩ１０３に供給される。
【００４９】
これら電源電圧およびグランド電圧の供給によって、発光ダイオード１０２および受光素子１０１は、受発光が可能になる。また、ＬＳＩ１０３も動作が可能になる。
【００５０】
４枚の基板１００上のＬＳＩ１０３は、いずれも受光素子１０１および発光ダイオード１０２と接続されているため、他の基板１００、１１１、１１２のＬＳＩ１０３との間で送受信すべき信号を、すべて光信号に変換して、光導波路１４を介して送受信する。ただし、基板１１１には発光ダイオードは搭載されていないため、基板１１１のＬＳＩ１０３は、光導波路１４を介して他の基板１００、１１２のＬＳＩ１０３から光信号を受光素子１０１を介して受け取ることはできるが、受け取った信号を演算した結果は、電気信号のまま制御部１３３に受け渡す。また、基板１１１には受光素子は搭載されていないため、基板１１１のＬＳＩ１０３は、制御部１３３から電気信号として受け取った信号を演算したのち、発光ダイオード１０２により光信号に変換して他の基板１００、１１１のＬＳＩに出力する。制御部１３３との電気信号は、銅バンプ１２４、基板１０上の信号用配線１１６、１１７を経由して送受信される。
【００５１】
本実施の形態では、基板１００のＬＳＩ１０３は、選択回路と、演算回路と、信号出力回路とを備える構成にする。選択回路は、受光素子１０１が受け取った信号から自分に向けられて発信された信号のみを選択する。演算回路は、選択回路が選択した信号を用いて予め定められた演算を行う。そして、信号出力回路は、演算回路の演算結果に、基板１１１のＬＳＩ１０３を示す宛先信号をつけた信号を作成し、それを発光ダイオード１０２に光信号として出力させる。
【００５２】
また、基板１１２のＬＳＩ１０３は、情報分割回路と信号出力回路とを備える構成にする。この情報分割回路は、制御部１３３から受け取った処理すべき情報を、４つの情報に分割し、それぞれの情報を４つの基板１００のＬＳＩ１０３にひとつづつ割り当てる。信号出力回路は、分割した情報に割り当てた相手を示す宛先信号をつけた信号を作成し、それを発光ダイオード１０２に光信号として出力させる。
【００５３】
基板１１１のＬＳＩ１０３は、選択回路と、出力回路とを備える。選択回路は、受光素子１０１が受け取った信号から自分に向けられて発信された信号のみを選択する。出力回路は、受け取った信号を合成し、制御部１３３に出力する。
【００５４】
これらの動作について具体的に説明する。基板１１２のＬＳＩ１０３は、図２３のように、処理すべき情報を制御部１３３から電気信号として受け取る。基板１１２のＬＳＩ１０３の情報分割回路は、受け取った情報を４つの情報に分割し、分割した情報をひとつづつ割り当てる先の基板１００を定める。基板１１２のＬＳＩ１０３の信号出力回路は、４つの情報にそれぞれ割り当て先の基板１００を特定する宛先信号をつけた信号を作成し、それを発光ダイオード１０２に光信号として出力させる。基板１１２の発光ダイオード１０２から発せられた光は、基板１１２の下にあるアルミ膜１３からなるマイクロミラーで偏向されることにより、光導波路１４の伝搬光となって、光導波路１４を伝搬する。
【００５５】
４つの情報の光信号は、それぞれ光導波路を伝搬し、基板１１２に最も近い基板１００の下部に到達すると、アルミ膜１３からなるマイクロミラーによって伝搬光の一部が図９のように基板１０の上方に偏向され、基板１００上の受光索子１０１によって受光され、電気信号に変換され、ＬＳＩ１０３に受け渡される。基板１００のＬＳＩ１０３の選択回路は、受け取った電気信号のうち、自分宛の情報の信号のみを選択し、演算回路がその情報を演算する。そして、信号出力回路は、演算結果に、基板１１１のＬＳＩ１０３を示す宛先信号をつけた信号を作成し、それを発光ダイオード１０２に光信号として出力させる。基板１００の発光ダイオード１０２から発せられた光は、基板１００の下にあるアルミ膜１３からなるマイクロミラーで偏向されることにより、光導波路１４の伝搬光となって、光導波路１４を伝搬する。
【００５６】
同様に、他の基板１００の下部においても、光導波路１４を伝搬している光の一部がマイクロミラーによって偏向されることにより、受光素子１０１によって受光され、基板１００のＬＳＩ１０３に受け渡される。基板１００のＬＳＩ１０３は、そのうちの自分宛の情報の信号のみを選択して演算し、演算結果に基板１１１のＬＳＩ１０３を示す宛先信号をつけた信号を作成し、それを発光ダイオード１０２に光信号として出力させる。この光信号は、光導波路１４の伝搬光となって、光導波路１４を伝搬する　基板１１１の下部においても、光導波路１４を伝搬している光の一部がマイクロミラーによって偏向されることにより、受光素子１０１によって受光され、基板１１１のＬＳＩ１０３に受け渡される。
【００５７】
基板１１１のＬＳＩ１０３の選択回路は、そのうちの自分宛の情報の信号のみを選択することにより、４つの基板１００のＬＳＩ１０３がそれぞれ演算した結果を受け取る。そして、この結果を合成することにより所望の演算結果を得て、出力回路が電気信号として制御部１３３に受け渡す。
【００５８】
このように、本実施の形態の光情報処理システムでは、環状の光導波路１４を用いているため、情報が光導波路１４を環状に循環している。したがって、ある基板から出力された情報を、常に、すべての基板で受信可能な状態にある。よって、ＬＳＩ基板１００、１１１、１１２を１対１に光導波路で接続する必要がなく、１本の光導波路１４ですべてのＬＳＩ基板１００、１１１、１１２間での信号の送受信が可能になるという利点がある。よって、複雑な光導波路網を形成する必要がない。また、本実施の形態では、６枚の基板１００、１１１、１１２を搭載しているが、情報処理内容が変更になり、基板を追加する必要が生じた場合にも、光導波路１４上のどこかに、追加すべき基板を搭載するだけで、他のすべての基板との間で情報の送受信が可能になる。よって、光導波路１４の経路を作り直す必要がなく、容易に情報処理内容の変更を行うことができる。なお、この場合には、追加する基板の位置に、マイクロミラーや電源用配線等が必要があるため、予め基板１０上に光導波路１４を製造する段階で、基板を追加可能な位置のすべてにマイクロミラーやアルミパッド１２２を設けておくことが望ましい。この場合、基板が配置されていない位置のマイクロミラーにおいても、伝搬光の一部が偏向され、光の損失となるが、発光ダイオード１０２の出力光強度を十分大きく設定しておけば問題は生じない。
【００５９】
なお、本実施の形態では、ＬＳＩ基板１１２が、電気信号で処理すべき情報を受け取って、ＬＳＩ基板１００が分割処理し、ＬＳＩ基板１１１で処理結果を合成して出力するという構成を示したが、本発明は、この構成に限定されるものではなく、ＬＳＩ基板１００間で演算結果を送受信する構成にすることももちろん可能である。また、電気信号で処理すべき情報を外部から受け取るのではなく、光導波路１４に接続された光導波路から光信号として受け取る構成や、処理結果を光信号として外部に出力する構成にすることも可能である。このように、入出力される情報をすべて光信号にする場合には、ＬＳＩ基板１１１、１１２のように電気信号で情報を入出力させる基板に代えて、すべてのＬＳＩ基板を基板１００のように、発光ダイオード１０２および受光素子１０１を備えた構成にする。
【００６０】
また、本実施の形態では、ＬＳＩ基板１００、１１１、１１２への電源電圧等の供給を、基板１０上に設けた配線１１３等、ならびに、ＬＳＩ基板１００等を支持するための銅バンプを介して行っている。このような構成にすることにより、発光ダイオード１０２、受光素子１０１を下面側に搭載している基板１００、１１１、１１２等への給電を、フリップ・チップのように下面側から行うことができる。これにより、基板１００、１１１、１１２の上面側に配線や端子を設ける必要がない。また、基板１００、１１１、１１２の基板１０上への取り付けと、電気的な接続とを銅バンプによって同時に行うことができるため、製造工程が簡単になる。
【００６１】
また、基板１０上に配線１１３等を配置することにより、配線１１３を形成する工程を、アルミ膜１３からなるマイクロミラーを形成する工程や、光導波路１４等を形成する工程と一連の工程として簡単に形成できるという利点もある。以下、基板１０上に、光導波路１４、マイクロミラー、および、配線１１３等を形成する製造工程について説明する。
【００６２】
まず、第１の実施の形態で説明した図１〜図６の工程により、図１９の基板１０上に下部クラッドを形成するとともに、基板１００、１１１、１１２の下部となる位置にアルミ膜１３と凸部１５とからなるマイクロミラーを形成する。
【００６３】
つぎに、下部クラッド１２上にレジスト膜を形成した後、リフトオフ法により配線１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、アルミパッド１２２、接続パッド１１３ａ、１１４ａ、１１５ａ、１１６ａ、１１７ａを、厚さ０．８μｍのアルミ膜によって形成する。さらに、基板１０の表面全体に、日立化成工業（株）社製のＰＩＸ−１４００を塗布およびベークすることにより、表面全体にポリイミドからなる保護膜１４０を形成する（図１４）。その後、ドライエッチングによって、光導波路１４を形成すべき領域、アルミパッド１２２、ならびに、接続パッド１１３ａ等の領域から保護膜１４０を取り除く。
【００６４】
つぎに、光導波路１４を形成すべき領域の下部クラッド１２の表面に、日立化成工業（株）社製のＯＰＩカップラを塗布し、下部クラッド１２の表面に、厚さが分子オーダーの極薄いＯＰＩカップラの有機分子膜を形成する。このようにＯＰＩカップラの有機分子膜を形成するのは、この上に形成するポリイミドの光導波路１４と下部クラッド１２との密着強度を向上させるためである。そして、日立化成工業（株）社製のＯＰＩ−Ｎ３５０５を塗布・ベークして所望の厚さのポリイミド層を形成した後、図１３、図１４のように、リッジ型導波路形状にドライエッチングによりエッチングし、ポリイミドからなる光導波路１４を形成する。
【００６５】
つぎに、アルミパッド１２２の上に、クロム膜１２３を成膜した後、めっき法により、高さ３０μｍの銅パンプ１２４を形成する。そして、別途作成した基板１００、１１１、１１２を、赤外透過光を用いて基板１０とアライメントしながら、銀ペーストによる導電性接着材層１４２を形成して、基板１００、１１１、１１２を固定する。
【００６６】
この製造方法では、配線１１３、１１４等を製造するための成膜およびリソグラフィの工程を、他のアルミ膜１３等を成膜およびリソグラフィする工程と連続して行うことができるという利点がある。
【００６７】
また、上述の製造方法では、マイクロミラーを構成するアルミ膜１３と、配線１１３、１１４等を構成するアルミ膜とを別々の工程で形成しているが、２つのアルミ膜１３、１１３、１１４等を一つの工程でいっしょに加工することも可能である。具体的には、図６の工程でアルミ膜１３をリソグラフィする際に、マイクロミラーの形状と、配線１１３、１１４等の形状に一度にパターニングする。これにより、製造工程を簡略化することができる。また、その際に、図１７、図１８に示すようにマイクロミラーのアルミ膜１３が配線１１４、１１５の一部となるようにパターニングすることにより、マイクロミラーと配線１１４と、１１５と一体にすることができる。これにより、マイクロミラーを光導波路１４を横切る配線部分１４０（図１９、図２０）として利用することができるため、配線１１４、１１５が光導波路１４を横切る箇所を減らすことができ、光導波路１４の伝搬損失を減少させることができる。
【００６８】
なお、本実施の形態では、マイクロミラーおよび配線を構成するためにアルミ膜を用いているが、他の金属、例えばＣｒ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇなどの膜を用いることももちろん可能である。また、金属膜以外に、伝搬光を反射す誘電体膜を用いることも可能である。
【００６９】
また、本実施の形態では、基板１０と、搭載される基板１００、１１１、１１２とを銅パンプ１２４によって接続しているが、導電性であって、基板１００、１１１、１１２を支持できるものであれば、銅パンプ１２４以外のものを用いることももちろん可能である。例えば、はんだ等の他の金属のパンプや、アニソルムを用いることも可能である。はんだバンプを用いる場合には、接着剤層１４２を用いることなく、はんだパンフを溶融することにより、基板１００、１１１、１１２を接着することができる。はんだバンプは、めっき法ではなく、予め球形に成形されたバンプを用いることができる。アニソルムは、接着剤樹脂成分（例えばエポキシ樹脂、アクリルゴム及び潜在性硬化剤）に導電粒子を混入・分散したもので、加圧された箇所は導電粒子の接触により導電性となり、加圧されない箇所は絶縁性である。よって、基板１００、１１１、１１２を搭載する際に加圧することにより、接着と導通を同時に行うことができる。アニソルムの導電粒子は、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕやはんだ等の金属の粒子や、ポリスチレン等の高分子の球状の核材にＮｉ、Ｃｕ、Ａｕ、はんだ等の導電層を設けたものが使用できる。接着剤樹脂成分１００容量部に対する導電粒子の割合としては、０．３〜３０容量部が望ましい。また、アニソルムは、予めフィルム状に成形したものを使用することもできる。
【００７０】
また、本実施の形態では、光導波路１４をリング状にすることにより、光信号を循環させているが、光が循環する構造であればリング状以外の光導波路の形状であってもかまわない。例えば、第５の実施の形態として図２６に示すように、１本の直線状の光導波路１５０の両端にミラー１５１を配置し、伝搬光をミラー１５１で折り返させ、光導波路１５０を往復させることにより循環させる構成にすることができる。また、第６の実施の形態として図２７に示すように、直線状の光導波路１５２を平行に配置し、それぞれの端面にミラー１５３を配置した構成にすることもできる。この図２７の構成では、光導波路１５２の伝搬した光が、端面から出射されて、ミラー１５３により折り返され、次の光導波路１５２の端面から入射することを繰り返すことにより、光を循環させる構成である。図２６、図２７の構成は、光導波路１５０、１５２が直線状であるため、光導波路１５０、１５１の製造が簡単である。また、図２７の構成は、基板１０の大きさの割に光導波路１５２の長さが長くできるため、小さな基板１０上に、多数のＬＳＩ基板を効率よく配置する必要がある場合に適している。
【００７１】
つぎに、本発明の第７の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路について説明する。
【００７２】
第１の実施の形態で示したマイクロミラーを備えた光導波路１４では、光導波路１４にそって複数のマイクロミラーを配置した場合、ミラーの段数が進むに従って、ミラーによって偏向される光強度が指数関数的に減少してしまうため、多くミラーを配置するためには、光導波路１４に入射させる光強度を増やさなければならない。以下、光導波路の上方へ光を偏向することを”跳ね上げ”とも称す。
【００７３】
跳ね上げ光強度を増やすためには凸部１５の段差高さを高くする方法が考えられるが、これはリソグラフィ工程が煩雑になる欠点がある。
【００７４】
そこで、この第７の実施の形態では、伝搬光を基板面の上方に入出射させるために、内部にマイクロミラーを備えた光導波路にあって、マイクロミラーにおける反射光量が一定になるように調製された光導波路を提供する。
【００７５】
図２７および図２８の構成の光導波路１４は、凸部１５の光の入射側の斜面にのみアルミ膜８２２を設けてマイクロミラーを構成している。光導波路１４を伝搬する光は、一般に、光導波路１４、下部クラッド２１、マイクロミラー等の構成部材の材質や、均質度、界面の形状などの影響を受けて吸収あるいは散乱されるため、伝搬光強度は、光導波路内を伝搬するのにともなって減衰する。マイクロミラーが光導波路１４中に形成されていない場合には、概ねランバートの吸収則に従って伝搬距離と共に指数関数的に減衰する。マイクロミラーがあることで光信号は一部偏向する。この偏向による伝搬光強度の減衰は、マイクロミラーの面積が大きい程大きくなる。また、図３１の様な形状に凸部１５を形成した場合、アルミ膜８２２部分で偏向される他に、凸部１５の形状によって伝搬光は一部偏向あるいは散乱する。
【００７６】
このように、マイクロミラーを有する光導波路１４内を伝搬する光信号の減衰の様子は複雑である。図２８で光入射方向３１へ伝搬する光信号は、第１のマイクロミラーに到達する時と第２，第３・・・のマイクロミラーに到達する時とでは、順に減衰して到達光量が減少する。そこで、マイクロミラーの面積が全て一定の場合には、それぞれのマイクロミラーで偏向される光量が順に減少することになる。例えば、マイクロミラーで偏向された光信号は、図９に示したように実装された受光素子１０１を搭載した基板１００へ出射されるが、この際、受光素子１０１の感度以上の光量がマイクロミラーで偏向されることが必須である。そのため、光の入射部から最も遠い位置にあるマイクロミラー、すなわち、最も光信号が減衰して到達したマイクロミラー上に設置された受光素子１０１に十分な光量を入射させることができるように、当初の光導波路１４へ入射させる光量を十分強くしておかねばならない。
【００７７】
第７の実施の形態では、各マイクロミラーでの反射光量を一定にするために、それぞれのマイクロミラーに到達する光量の減衰度に応じ反射光量が一定になるように調製する。具体的には、光の入射点に近いマイクロミラーでは、ミラーを小さく、遠くなるにつれてミラーを大きくするようにする。このようにマイクロミラーの大きさが調整されている光導波路の場合には、各マイクロミラーでの反射光量が受光素子の感度以上となるようにすることで、当初光導波路１４へ入射させる光量を小さくすることが可能である。従って、例えば、図１９に示したような光マルチチップモジュールにこれを適用することにより消費電力を低減することができる。
【００７８】
各マイクロミラーでの反射光量を一定にするためには、上述のように到達光量が大きいミラーでは、ミラーの面積を小さくし、到達光量が小さいミラーでは、ミラーの面積を大きくすればよい。マイクロミラー間の距離が等しく設置されておりそれぞれのマイクロミラーが面積以外は同様の構造を持っている場合には、マイクロミラーの面積を等比級数的に大きくしていけば反射光量一定の条件を実現できる。
【００７９】
マイクロミラーの面積を等比級数的に変化させるためには、例えば、ミラーの高さを一定として、ミラーの幅を等比級数的（公比＝Ｗ２／Ｗ１＝Ｗ３／Ｗ２＝・・・＝Ｗｎ／Ｗｎ−１）に変化させることで実現できる。この場合、ミラーの高さを低くすることが好ましい。ミラーの高さは、光導波路１４の高さの５〜２０％であることが好ましい。
【００８０】
マイクロミラーの面積を等比級数的に変化させるためには、図３１の様に凸部１５の幅を光導波路１４の幅よりも広くして、反射膜であるアルミ膜８２２の部分の面積だけを変化させることで実現できる。
【００８１】
マイクロミラーの面積を等比級数的に変化させるためには、図２８の様に凸部１５の幅を変化させることで、反射膜の面積を調製することでも実現できる。この構成は、必要な凸部１５での光信号の減衰が無いためマイクロミラー部での損失が小さくなり好ましい。このように光導波路１４内部にミラーを納める方が望ましい。リソグラフィのマージンを考慮して、コア端部からミラー端部まで２μｍ以上離すのが好ましい。
【００８２】
マイクロミラーを形成するための凸部１５の光信号の伝搬方向の長さは、リソグラフィのマージンから５〜２００μｍが好適である。
【００８３】
マイクロミラーの面積を等比級数的に変化させるためには、また、ミラーの幅を一定として、ミラーの高さを等比級数的に変化させることで実現できる。
【００８４】
アルミ膜８２２等の反射膜の光信号の伝搬方向の長さは、２〜２０μｍが好適である。長すぎるとアルミ膜８２２が金属クラッディングとして作用する影響で過剰な損失をまねくことになり、短すぎるとリソグラフィが困難となる。
【００８５】
光導波路１４の寸法は、幅１０〜５０μｍ、高さ５〜２０μｍが好適である。光導波路１４の寸法が大きすぎると、モードが増えすぎるため均一な導波光強度が得られなくなる。なお、有機材料、例えばポリイミドを光導波路１４の材料に用いることができる。
【００８６】
なお、反射光量が一定になるとは、実質的に一定であることを意味する。すなわち、各マイクロミラーではね上げられた光信号が、それぞれのミラー上部に実装された受光素子１０１に入射する際に、何れの受光素子１０１においてもその検出感度以下とならず、当初の光導波路１４へ入射させる光量を過大としないですむ程度に一定であればよい。
【００８７】
また、マイクロミラーを構成する凸部１５の傾斜面の形状は、平面、凹面、凸面の何れでも良い。目的に応じて平面、凹面、凸面の形状を選択して用いることにより、集光、拡散等の効果を併せ持たせることができる。
【００８８】
マイクロミラーを構成する凸部１５の傾斜面の角度は、０〜９０°の何れでも良い。また、図２８〜図３１では上方に偏向する構成を示したが、偏向の方向は、上方、下方、側方の何れでも良い。受光素子、発光素子の設置位置、設置方向などを考慮して決定することができる。
【００８９】
図２８、図２９のようなマイクロミラーを構成する凸部１５を形成する手順を簡単に述べる。まず、平坦な基板上に平坦な下部クラッド２１を形成した後、この上に光導波路１４と同一の材質の膜を形成し、この膜を等方性エッチング等の方法でテーパー状にエッチングすることで凸部１５を形成する。この凸部１５上にアルミ膜８２２を形成した後、光導波路１４を形成する。この方法は、特に図３１あるいは図３２のようにマイクロミラーを構成する凸部１５を光導波路１４からはみ出すような幅で形成しても、過剰な損失が生じないため好ましい。
【００９０】
この方法で作成した下部クラッド２１の上面は平坦になるが、第１の実施の形態と同様に基板１０の表面を凸部形状に加工することにより、下部クラッド２１に凸部１５を形成する方法にするも可能である。この場合、図３０のように、下部クラッド２１の上面は平坦にはならない。図３０のようなマイクロミラーを有する光導波路１４の製造方法についてさらに具体的に説明する。
（１）フォトレジストＯＦＰＲ−８００（東京応化製）をシリコンウエハ基板１０に塗布し、９０℃で３０分オーブンでプリベークした後マスクを介して露光し、現像・リンスを行って凸部１５の下部に段差部を形成するためのレジストパターンを得た。段差の間隔は２００μｍとした。次に濃硝酸／フッ酸混合液（＝９５／５）を用いて１５秒間ウエットエッチングを行った後、濃硫酸／過酸化水素水混合液（＝２／１）処理でレジストを剥離し、基板１０に段差パターン８１５（高さ０．５μｍ）を形成した。
（２）（１）の基板に熱酸化処理（１１００℃／６時間、パイロ）を行い、表面に１．２μｍの酸化膜（下部クラッド２１）を形成した。次にアルミ膜を厚さ０．２μｍになるようにスパッタし、段差の側面に架かるように長さ２０μｍ程度にをリソグラフィ処理してアルミ膜８２２を形成した。このとき、アルミ膜８２２の幅Ｗは、最初のミラー幅Ｗ１を１０μｍ、ｎ番目のミラーの幅Ｗｎを次式で規定される公比に設定した。
【００９１】
公比＝Ｗ２／Ｗ１＝Ｗｎ＋１／Ｗｎ
（３）（２）で形成した下部クラッド２１上に光導波路１４の材料としてＯＰＩ−Ｎ３５０５（日立化成製）を塗布・ベークし、ドライエッチングによって、マイクロミラー上にリッジ形状を残して光導波路１４（幅４０μｍ×高さ４μｍ）を形成した。
（４）光導波路１４の端部から波長６３３ｎｍのＨｅ／Ｎｅレーザ光を入射し、マイクロミラーにより跳ね上げられた光をＣＣＤカメラで観察し、画像処理によって跳ね上げ光量分布を調べた。ミラー幅が不変である公比＝１．０では、跳ね上げ光量が減衰した。等比級数的にミラー幅を増加させていく場合、公比＝１．２ではほぼ等しい跳ね上げ光量が得られたのに対し、公比１．３では跳ね上げ光量がｎの増加に伴って増大することが確認された。
【００９２】
第７の実施の形態の光導波路１４においては、入射点に近いところではミラーを小さく、遠くなるにつれて大きくしていくことにより、跳ね上げられる光量の減少を抑えることができる。また、ミラーの大きさを伝搬光量の減少よりも大きくすることにより、跳ね上げ光量を一定量ずつ増やしていくことも容易に可能である。これにより、受光素子１０１のしきい値以上の光量を跳ね上げることが可能になるため、光導波路１４に配置可能なマイクロミラー段数を増やすことができる。
【００９３】
上述してきたように、本発明によれば、伝搬光を、基板面の上方に入出射させるために、内部にマイクロミラーを備えた光導波路を容易に製造することのできる製造方法を提供することができる。
【００９４】
また、本発明によれば、電気回路と受発光素子とが形成された基板を、光導波路基板上に搭載する構成の光情報処理装置において、電気回路等への電源供給用配線を、導波路基板上に配置することにより、効率よくコンパクトに配置することが可能である。
【００９５】
【発明の効果】
以上のように、本発明にかかるマイクロミラーを備えた光導波路の製造方法は、マイクロミラーを備えた光導波路を効率よく製造するのに有用である。また、本発明にかかるマイクロミラーを備えた光導波路は、光情報処理装置の光信号を伝搬する光導波路として有用である。さらに、本発明にかかる光情報処理装置は、情報伝達を光信号で行うことができるため、処理速度の速い情報処理装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路を製造する工程を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路を製造する工程を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路を製造する工程を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路を製造する工程を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路を製造する工程を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路を製造する工程を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路を製造する工程を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路を製造する工程を示す断面図である。
【図９】図９は、第１の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路の伝搬光の入出射を示す説明図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路を製造する工程を示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路を製造する工程を示す断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第２の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路を製造する工程を示す断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の第２の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路を製造する工程を示す断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の第３の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路を製造する工程を示す断面図である。
【図１５】図１５は、本発明の第３の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路を製造する工程を示す断面図である。
【図１６】図１６は、第３の実施の形態において、マイクロミラーを、光導波路を横切る配線の一部とした場合の光導波路の構成を示す断面図である。
【図１７】図１７は、図１６の光導波路と配線の上面図である。
【図１８】図１８は、第１〜第３の実施の形態の光導波路に上部クラッドを設け、かつ、光導波路上面を平坦にした構成を示す断面図である。
【図１９】図１９は、本発明の第４の実施の形態の形態の光情報処理システムの基板１０上の光導波路および配線の構成を説明するための上面図である。
【図２０】図２０は、図１９の光情報処理システムにおいて、基板１００、１１１、１１２に搭載されるＬＳＩ、受光素子および発光ダイオードの配置を示すブロック図である。
【図２１】図２１は、図１９の光情報処理システムにおいて、基板１０と、基板１００等との間の連結構造を示す断面図である。
【図２２】図２２は、（ａ），（ｂ），（ｃ）　図１９の光情報処理システムにおいて、基板１００、１１１、１１２上の配線を示すブロック図である。
【図２３】図２３は、図１９の光情報処理システムにおいて、光信号の流れを示す説明図である。
【図２４】図２４は、図１９の光情報処理システムの基板１０上の光導波路を製造する工程を示す断面図である。
【図２５】図２５は、図２４のＣ−Ｃ’断面図である。
【図２６】図２６は、本発明の第５の実施の形態の光情報処理システムの光導波路の形状を示す説明図である。
【図２７】図２７は、本発明の第６の実施の形態の光情報処理システムの光導波路の形状を示す説明図である。
【図２８】図２８は、本発明の第７の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路の構成を説明するための上面図である。
【図２９】図２９は、図２８のＤ−Ｄ’断面図である。
【図３０】図３０は、第７の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路であって、基板１０に段差部８１５を設けた場合の構成を説明するための断面図である。
【図３１】図３１は、第７の実施の形態のマイクロミラーを備えた光導波路であって、凸部１５の幅を光導波路１４の幅よりも大きくした場合の構成を示す上面図である。
【図３２】図３２は、図３１の光導波路１４の構成を説明するための斜視図である。
【図３３】図３３は、図８において、凸部１５およびアルミ膜１３の幅を光導波路１４の幅と同等かそれ以上にした構成を示すための断面図である。
【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９】
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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１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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