(57)【要約】【課題】位置精度および角度精度よく作製できること、及びマイクロミラーに集光効果を持たせることによりアクティブアライメントからパッシブアライメントヘの移行を図ることにある。【解決手段】光導波路２１，２２，２３の作製された基板１０上に、レジスト表面よりフォーカスをずらした露光によりテーパー状レジスト４０を形成するレジスト行程と、前記光導波路層２１，２２，２３及び前記レジスト４０をエッチングするエッチング行程からなることを特徴とする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路の作製された基板上に、レジスト表面よりフォーカスをずらした露光によりテーパー状レジストを形成するレジスト行程と、前記光導波路及び前記レジストをエッチングするエッチング行程からなることを特徴とするマイクロミラーの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記レジスト工程おいて、同一露光マスクを用いて露光量やフォーカス位置を変化させた露光を複数回行うことにより多段階露光を行うことを特徴とするマイクロミラーの製造方法。
【請求項３】
請求項２において、多段階露光で最もフォーカスをずらした時の露光量が他の焦点時における露光量よりも大きいことを特徴とするマイクロミラーの製造方法。
【請求項４】
請求項１において、前記光導波路と前記レジストとのエッチングにおける選択比が０．５〜１．５であることを特徴とするマイクロミラーの製造方法。
【請求項５】
請求項１，２，３又は４において作製されたマイクロミラーであって、前記レジスト工程でテーパー状レジストに代えてある曲率半径を持つレジストを形成することにより、集光作用を有することを特徴とするマイクロミラー。
【請求項６】
請求項１，２，３又は４において作製されたマイクロミラーであって、前記光導波路がシングルモード導波路であることを特徴とするマイクロミラー。
【請求項７】
請求項１，２，３又は４において作製されたマイクロミラーであって、前記光導波路が有機材料であることを特徴とするマイクロミラー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロミラー及びその製造方法に関する。例えば、光通信における送信用あるいは受信用の光部品に適用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットの爆発的普及に伴い、通信基幹系トラヒックが爆発的に増大している。
きたる超高速大容量通信に備えた様々な電気デバイス・光デバイスを用いた光通信研究が進んでいる。
【０００３】
光信号のやりとりにおいて、ボード間・チップ間・チップ内と云った比較的短距離の部分は光導波路を通して行われ、その光導波路はガラス・半導体・ポリマーなど様々な材料を用いて作製されている。
現在の電気インタフェースを用いた信号処理系ＩＣにおいては、４０Ｇｂ／ｓの信号処理が限界であると云われている。
【０００４】
これはパッケージ化されたＩＣの電気信号の入出力速度により律速されているものであり、この問題解決する方法として、４０Ｇｂ／ｓ以上の高速信号は光による入出力、それ以下の低速信号は電気信号で入出力を行うことが研究されている。
このような光入出力を行う際、光配線を自由に引き回すための光路変更技術が必要であり、その方法としてマイクロミラーを用いるものがある。
【０００５】
マイクロミラーを作製する方法としては、図１０に示すように、基板１上に作製された光導波路層２にダイシングブレード３によりミラー面を形成するものがあるが（例えば、非特許文献１参照）、例えばシングルモード導波路のように数μｍ以下の非常に精度が必要なものにはダイシングの誤差が大きく適用できなかった。
【０００６】
また、光入出力を行う光ファイバーと光デバイスとの結合効率・トレランスを得るためにコリメートレンズ、集光レンズを用いることが多いがアクティブアライメントによる実装が必要となり、光部品の製造コストを押し上げる一因となっている。
【０００７】
【非特許文献１】
吉村、疋田、碓氷、金子、都丸、今村著、”４５°マイクロミラー付きポリマ光導波路フィルムの作製”信学技報、ＯＣＳ　９６−９４，　ＯＰＥ９６−９４，　ＬＱＥ９６−９５，　ｐｐ．１１３−１１９，　１９９６
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明においては、光通信における光信号の送受信における光路変換をする際必要なマイクロミラーの作製において、位置精度及び角度精度よく作製できること、及びマイクロミラーに集光効果を持たせることによりアクティブアライメントからパッシブアライメントヘの移行を図ることが解決しようとする課題である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１に係るマイクロミラーの製造方法は、光導波路の作製された基板上に、レジスト表面より焦点をずらした露光によりテーパー状レジストを形成するレジスト行程と、前記光導波路及び前記レジストをエッチングするエッチング行程による少なくとも２つの工程を含むことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する本発明の請求項２に係るマイクロミラーの製造方法は、請求項１において、前記レジスト工程おいて、同一露光マスクを用いて露光量やフォーカス位置を変化させた露光を複数回行うことにより多段階露光を行うことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する本発明の請求項３に係るマイクロミラーの製造方法は、請求項２において、多段階露光で最も焦点をずらした時の露光量が他の焦点時における露光量よりも大きいことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する本発明の請求項４に係るマイクロミラーの製造方法は、請求項１において、前記光導波路と前記レジストとのエッチングにおける選択比が０．５〜１．５であることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する本発明の請求項５に係るマイクロミラーは、請求項１，２，３又は４において作製されたマイクロミラーであって、前記レジスト工程でテーパー状レジストに代えてある曲率半径を持つレジストを形成することにより、集光作用を有することを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する本発明の請求項６に係るマイクロミラーは、請求項１，２，３又は４において作製されたマイクロミラーであって、前記光導波路がシングルモード導波路であることを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する本発明の請求項７に係るマイクロミラーは、請求項１，２，３又は４において作製されたマイクロミラーであって、前記光導波路が有機材料であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
〔実施例１〕
本発明の第１の実施例に係るマイクロミラー及びその製造方法について、図１〜４に示す。
図１は、光導波路の作製された基板１０で、ミラー構造を作製する前のものであり、基板１０上には、下部クラッド２１、コア２２、上部クラッド２３よりなる光導波路２０が作製されている。
【００１７】
基板１０については、半導体基板のみならず、ガラス、金属、セラミックなど何でもよく、その種類を限定するものではない。
またベアの基板のみならず、ＩＣなどの半導体プロセスを経た基板であってもかまわない。
【００１８】
図１では、埋め込み型導波路を代表に上げたが、導波路はリブ型導波路やフォトニック結晶を使った導波路など何でもよく、その種類や材料を限定するものではない。
図２は、図１の基板１０上に、マスクであるレジスト４０を塗布した状態を表している。
図３は、レチクル８０を利用して図２のレジスト４０を露光している状態をあらわしている。
【００１９】
ミラーの位置は露光機の精度（ステッパならば０．１μｍ以下）で決まり、通常のマイクロレンズやマイクロミラーにおけるメカニカルな位置合わせに比べて非常に精度が高い。
ここでレジスト４０の例として厚膜レジストが１０μｍあるとする。
露光は３段階で行い、１回目の露光におけるフォーカスをレジスト４０表面から上に距離ａだけずらし（以下Ｆ＝−ａと表記）、図３（ａ）に示すようにｉ線をＡ（Ｊ／ｍ２）照射（以下Ｅ＝Ａと表記）し、図３（ｂ）に示すように２回目の露光においてＦ＝−ｂ，Ｅ＝Ｂ、図３（ｃ）に示すように３回目の露光においてＦ＝０，Ｅ＝Ｃとする。
ここでａ＞ｂ＞０の関係がある。
【００２０】
図４は、レジスト現像後の形状である。
上記の場合、図４（ａ）に示すように、角度４５度平面状のテーパー加工が可能である。
上記露光条件のａ，ｂの値、及びＡ，Ｂ，Ｃの値を変化させることで、テーパー角をコントロールしたり、図４（ｂ）に示すように、ある曲率半径を持たせることが可能である。
例えば、図３における１回目の露光におけるａの値を大きくすればミラー角度θは小さくなり、逆に小さくすればミラー角度θは大きくなる。
また、最もフォーカスをずらした時の露光量を、他の焦点時における露光量よりも大きくすることも可能である。
【００２１】
更に、予めレチクルパタンとして曲面パタンを入れておけば水平方向にも曲率をもったレジスト加工が可能である。
これらを組み合わせれば、所望の曲率を持った曲面加工が可能となり、図４（ｃ）に示すように、厚膜レジスト４１に半円弧状の凸部を形成することもできる。
【００２２】
図５（ａ）は、図４（ａ）のパタンをエッチングした形状である。
光導波路層を構成する有機材料とレジスト４０のエッチング速度比（選択比）を１とした反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行えば、レジスト４０の形状を反映したマイクロミラー形状を得ることができる。
有機材料とレジスト４０の選択比を１より大きくすれば、光導波路層のエッチングレートが速いなりミラー角度θは大きくなる。
【００２３】
逆に選択比を１より小さくすれば、厚膜レジストのエッチングレートが速くなりミラー角度θは小さくなる。
選択比が０．５〜１．５であればレジスト４０の形状を反映させながら、ＲＩＥによってもミラーの形状を制御することが可能となる。
レジスト残りがあれば、有機洗浄等で除去する。
【００２４】
これで図５（ａ）で示すように、左から来た入射光がテーパー面で反射されて下方に進行するようなミラーが完成する。
図４（ｂ）、図４（ｃ）のような曲面形状を持ったレジストパタンの場合も同様にエッチングされ、曲面パタンが転写される。
この場合、図５（ｂ）に示すように、マイクロミラーは集光効果を持つ。
【００２５】
〔実施例２〕
実施例１で示したミラー構造を面型受光デバイスに適用した例を図６に示す。基板１０上に作製された上面入射可能な面型受光素子５０は、面型フォトダイオード（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ：ＰＤ）のようなデバイスで、ＰＤアノード電極が円環状若しくはＩＴＯ透明電極のように上面入射の可能なものに適用できる。
【００２６】
加えて、デバイスはフォトダイオードのみならず、面発光レーザダイオード（ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｃａｖｉｔｙ　ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ　ｌａｓｅｒ　ｄｉｏｄｅ：ＶＣＳＥＬ）のような面型レーザーにも適用可能であり、図７に示すように、基板１０上に面型発光素子６０を設けることができ、ＰＤとは逆向きのパスを通って光が伝搬されることとなる。
尚、図８に示すように、チップ裏面に光導波路層が或る場合、反射面から面型受光素子５０までの距離が遠くなり、反射光の拡散が無視できなくなるので、実施例１の図５（ｂ）で示した曲面ミラーによる集光が必須と考えられる。
【００２７】
このようにデバイス５０，６０の作製された基板１０上に本発明を適用する場合には、光導波路は有機材料をスピンコート法で塗布して作製することが可能である。
超高速光デバイスになると、光導波路はシングルモード導波路となる。
次世代の超１００Ｇ対応ＯＩＥＣのような場合、その受光素子であるＰＤはその面積が小さくなり、光ファイバーのビームより小さくなってしまう。
これらの場合、実施例１の図５（ｂ）で示した曲面ミラーによる集光が必須と考えられる。
【００２８】
〔実施例３〕
上記実施例に係るマイクロミラーは導波路材料と空気との全反射を利用して反射させるものであった。
しかし、４５度ミラーで光導波路層の屈折率がｓｉｎ４５°を下回った場合、若しくは４５度より大きなミラー角度が必要な場合、全反射条件が崩れてしまい、反射効率を取ることができない。
【００２９】
このような場合、実施例１の最後の工程の後、図９に示すように、蒸着やスパッタ製膜により金属薄膜７０でコートすることで反射効率を上げることが可能である。
【００３０】
このように説明したように、本実施例は、マイクロミラーの製造方法及び構造に関するものであり、レジストの露光を多段階に分けて行うことにより、レジストをテーパー状にしたり、更には曲率を持たせることが可能となり、その形状をそのまま光導波路に転写して様々なマイクロミラーを形成できる利点がある。
【００３１】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発明は、光導波路層に集光性のあるマイクロミラーを作製する技術であり、従来のマイクロミラーにはない作製精度、反射効率を得ることが可能となり、現在の面型光デバイスのインターフェースとなることはもちろんのこと、将来の微細構造を持った光デバイス実装実現に貢献することが期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】マイクロミラー作製前の基板を示す側面図である。
【図２】基板上のフォトレジストを示す側面図である。
【図３】図３（ａ）はフォーカスを距離ａずらした１回目の露光を示す側面図、図３（ｂ）はフォーカスを距離ｂずらした２回目の露光を示す側面図、図３（ｃ）はフォーカスをずらさない３回目の露光を示す側面図である。
【図４】図４（ａ）はレジスト現像後の平面テーパー状レジストを示す側面図、図４（ｂ）はレジスト現像後の曲面テーパー状レジストを示す側面図、図４（Ｃ）はレジスト現像後の水平方向曲面状レジストを示す平面図である
【図５】図５（ａ）は平面ミラー形状を示す側面図、図５（ｂ）は集光効果を持つ曲面ミラー形状を示す側面図である。
【図６】光導波路を伝搬した入射光がミラーで反射され面型受光素子に入射する様子を示す側面図である。
【図７】面型発光素子から発射された光がミラーで反射され光導波路を伝搬する様子を示す側面図である。
【図８】裏面に形成された光導波路を伝搬した入射光がミラーで反射し、集光しながら表面の受光素子に入射する様子を示す側面図である。
【図９】全反射しないミラーの反射効率を上げる為の金属薄膜コートを形成した状態を示す側面図である。
【図１０】ダイシングにより作製されたマイクロミラーを示す側面図である。
【符号の説明】
１，１０　基板
２，２０　光導波路
２１　下部クラッド
２２　コア
２３　上部クラッド
３　ダイシングブレード
４０　レジスト
４１　厚膜レジスト
５０　上面入射可能な面型受光素子
６０　面型発光素子
７０　金属薄膜
８０　レチクル
【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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