(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源およびレンズを有し、前記光源からのビームを前記レンズにより光ファイバに結合する光モジュール（１０）内に封入されたアライメントアセンブリであって、
前記光モジュールの外部からのアクチュエータ信号に応じて熱駆動により撓むフレキシブルな支持体であるサスペンション部材（４６、４８、５０、５２）と、
前記サスペンション部材（４６、４８、５０、５２）により支持され、前記光源（１２）及び前記レンズ（３４；１５２）の相対位置の調節を可能にするように、前記光源（１２）又は前記レンズ（３４；１５２）が接続されたアライメントステージ（４４；８４；１１２）と、
前記光モジュール内に配置され、前記光源およびレンズの目標相対位置が達成された際に、前記アライメントステージを固定位置にロックするための融解性材料（５８と６０；１４０）と、及び
前記融解性材料との熱伝達係合において、前記融解性材料を選択的に融解するための熱源（５４と５６；１３０）とを含み、
前記アクチュエータ信号に応じて前記サスペンション部材が撓み、前記アライメントステージが横方向に移動することにより、光源及びレンズの目標の相対的なＸ軸およびＹ軸内の横方向位置が達成され、その達成された状態で、前記熱源が付勢されて前記融解性材料が融解し、前記アライメントステージが静電力により、前記横方向の移動にほぼ垂直な光軸方向であるＺ軸方向に引き寄せられて前記融解した融解性材料と接触し、前記熱源の付勢が解除されて前記融解性材料が冷却されることにより、前記アライメントステージが固定位置にロックされる、アライメントアセンブリ。
【請求項２】
前記光源と前記レンズとの間に設けられたミラーを更に含み、
前記レーザ、前記ミラー、及び前記レンズの何れかが、前記アライメントステージ（４４；８４；１１２）に接続される、請求項１に記載のアライメントアセンブリ。
【請求項３】
前記アライメントステージ（４４；８４；１１２）は、前記融解した融解性材料（５８と６０；１４０）と接触するように配置された金属めっき（１４８）を含み、前記融解性材料がハンダである、請求項１又は２に記載のアライメントアセンブリ。
【請求項４】
前記アライメントステージ（４４；８４；１１２）、前記サスペンション部材（４６、４８、５０、５２）、前記融解性材料（５８と６０；１４０）、及び前記熱源（５４と５６；１３０）が、基板（１２２）上のパターン形成された複数の層により画定された一体型の構成要素である、請求項１〜３の何れかに記載のアライメントアセンブリ。
【請求項５】
前記基板（１２２）が半導体基板であり、前記層の少なくともいくつかが３０μｍ未満の厚さを有する、請求項４に記載のアライメントアセンブリ。
【請求項６】
前記サスペンション部材（４６、４８、５０、５２）が、前記アクチュエータ信号に応じて動作する熱駆動部材（４６、４８、５０及び５２；８６、８８、９４、９６、１００及び１０２）を含む、請求項１〜５の何れかに記載のアライメントアセンブリ。
【請求項７】
光源からのビームをレンズにより光ファイバに結合する光モジュール（１０）内に封入されたアライメントアセンブリを用いて光学的アライメントを行う方法であって、そのアライメントアセンブリが、
前記光モジュールの外部からのアクチュエータ信号に応じて熱駆動により撓むフレキシブルな支持体であるサスペンション部材（４６、４８、５０、５２）と、
前記サスペンション部材（４６、４８、５０、５２）により支持され、前記光源（１２）及び前記レンズ（３４；１５２）の相対位置の調節を可能にするように、前記光源（１２）又は前記レンズ（３４；１５２）が接続されたアライメントステージ（４４；８４；１１２）と、
前記光モジュール内に配置され、前記光源およびレンズの目標相対位置が達成された際に、前記アライメントステージを固定位置にロックするための融解性材料（５８と６０；１４０）と、及び
前記融解性材料との熱伝達係合において、前記融解性材料を選択的に融解するための熱源（５４と５６；１３０）とを含むものにおいて、
前記アクチュエータ信号（１６４）を印加して、前記光源（１２）及びレンズ（３４；１５２）の目標の相対的なＸ軸およびＹ軸内の横方向位置を達成するようにアライメントステージ（４４；８４；１１２）を横方向に移動させるステップであって、目標の相対的なＸ軸およびＹ軸内の横方向位置を提供するように前記アクチュエータ信号を制御することを含む、ステップと、
前記目標の相対的なＸ軸およびＹ軸内の横方向位置を達成したこと（１６６）を検知するステップと、
静電力を用いて前記アライメントステージを前記横方向の移動にほぼ垂直な光軸方向であるＺ軸方向にシフトして、前記アライメントステージを融解性材料（５８と６０；１４０）と接触させるステップ（１７０）であって、前記熱源を付勢することにより、前記融解性材料を融解すること（１６８）を含む、ステップと、
前記熱源の付勢を解除することにより前記融解性材料を冷却して（１７２）、前記アライメントステージを前記固定位置にロックするステップとを含む、方法。
【請求項８】
前記光源と前記レンズとの間に設けられたミラーを更に含み、
前記レーザ、前記ミラー、及び前記レンズの何れかが、前記アライメントステージ（４４；８４；１１２）に接続される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記アライメントステージ（４４；８４；１１２）、前記サスペンション部材（４６、４８、５０、５２）、前記融解性材料（５８と６０；１４０）、及び前記熱源（５４と５６；１３０）が、基板（１２２）上のパターン形成された複数の層により画定された一体型の構成要素である、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記冷却して固定位置にロックするステップ後に、前記アライメントステージの横方向の移動をできないようにするために、前記サスペンション部材（４６、４８、５０、５２）の構造を無能にするステップをさらに含む、請求項７〜９の何れかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光モジュールのためのアライメントアセンブリ及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学用途において、小規模システムは、構成要素を効率的に結合するために使用される。例えば、光モジュールは、レーザーなどの光源を光ファイバに効率的に結合するように設計され得る。モジュールは、効率的な結合を向上させる１つまたは複数のレンズを含むことができる。図１は、光源１２からのビームをレンズ１６によりファイバ１４上に集束させる光モジュール１０の一例である。１つの可能性として、光源は、半導体基板１８上の一連の薄膜により、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を画定するように形成され得る。半導体基板に加えて、光モジュールのエンクロージャは、ふた２０と、１対の支持体２２と２４を含むことができる。
【０００３】
多くの場合、光源１２は、ファイバ１４の位置を維持するために使用される構造体に取り付けるために予め製作される。従って、光モジュール１０のいくつかの構成要素は、一体的に形成され得るが、他の構成要素は、機械的技術を用いて後で取り付けられる。１つの問題は、製作技術および取付け技術に厳しい許容誤差を課した場合でも、光ビームが光ファイバに正確に向けられないことである。従って、光モジュールの少なくとも１つの構成要素を、他の構成要素に対して横方向に移動できるように取り付けることは有利である。そうすれば、結合効率をモジュールごとに最大化することができる。
【特許文献１】米国特許第６，５４１，８２９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光モジュールのためのアライメントアセンブリ及び方法が必要とされており、この場合、アライメントアセンブリは、光ビームとレンズとの相対的な位置の一度だけの調整を維持することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
光源およびレンズを有する光モジュールのためのアライメントアセンブリは、光源とレンズとの相対的な位置の調節を可能にするために結合されるアライメントステージを含むが、目標の相対位置を達成した後に、アライメントステージの移動をできないようにするロック機構も含む。従って、アライメントステージがアクチュエータの力に応じて変位すると、ロック機構を用いてアライメントステージがこうした力に反応しないようにする。
【０００６】
ロック機構は融解性材料を含むことができ、この材料は、アライメントステージが適切に位置合わせされてこの材料と接触した後に固化される。位置合わせ（アライメント）は、Ｘ軸およびＹ軸における操作とすることができ、光源とレンズとの目標相対位置が達成されたと判断されると、アライメントステージがＺ軸で移動される。１つの許容できる材料は金／スズ合金である。なぜなら、この合金は望ましい融解温度を有し、一度だけのアライメント手順（以降、ワンタイムアライメント手順と称する）の後に、アライメントステージを所定位置に確実にロックするための「機械的な」特性を有するからである。
【０００７】
光モジュールのアライメントアセンブリを製作する方法は、多数のパターン形成された層を１つまたは複数の基板上に形成して、アライメントステージと、融解性材料と、その材料を選択的に融解する熱源との協働的な構成を画定することを含む。１つの可能性として、すべての層を単一の基板上に形成することができる。光源またはレンズのどちらかは、アライメントステージと共に移動するようにアライメントステージに取り付けられ得る。代案として、光源またはレンズは、層のパターン形成によりアライメントステージ上に一体的に形成されてもよい。例えば、ＶＣＳＥＬは、アライメントステージ自体の上か、又はアライメントステージが製作される基板に接続される第２の基板上に製作され得る。
【０００８】
アライメント手順の後にアライメントステージを確実に固定するために、ロック機構は、本来アライメントステージの移動を可能にする構造を永久的に無能にするための機能を含むことができる。例えば、アライメントステージが、アクチュエータ信号の印加により撓む支持部材を含む場合、１つまたは複数の支持部材は、ステージを確実にロックダウンするために意図的に無能にされ得る。従って、支持部材は、位置合わせが達成された後に電流パルスを導入することにより切断され得る可融性リンクとして設計され得る。
【０００９】
光モジュール内で光学的アライメントを行う方法は、アクチュエータ信号を印加して、レンズに対するビーム軸の相対的な横方向位置を制御するアライメントステージを横方向に変位させることを含む。所望の相対的な横方向位置が達成されると、例えば、光源から光ファイバへの光結合が最大化されると、アライメントステージは、横方向の配置を妨げない方向にシフトされて、ロック機構（例えば、融解性材料）に接触する。アライメントステージはＺ軸方向に「素早く」移動されるが、Ｘ軸およびＹ軸内の位置決めは維持される。融解性材料の冷却によりアライメントステージが固定されて、目標の相対的な横方向位置が維持される。無能化機構を含む場合、アライメントステージが横方向に移動する能力は、永久的に無能にされる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、製造後の光モジュール内で、光ビームのアライメントを調整することが可能となり、光ビームの結合効率をモジュールごとに最大化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図２を参照すると、本発明を利用する光モジュール２６の一例が示され、レーザ２８及びミラー３０を含むものとして示される。レーザ及びミラーは、剛性の基板などのサブマウント３２に取り付けられる。必要に応じて、サブマウントは、レーザ及びミラーが集積回路製造技術を用いて製作される半導体基板である。例えば、レーザは、光をミラーの方へ、又はレンズ３４に直接的に投射する端面発光型レーザとすることができる。ＶＣＳＥＬを用いて光をレンズの方へ直接的に投射する状況では、ミラーは排除され得る。
【００１２】
ふた３６は、支持体３８及び４０によりサブマウント３２から適切に間隔をおいて配置される。ふた３６、サブマウント３２、及び支持体は、協働して封入された構成要素を気密封止するが、ハーメチックシールが重要でない応用形態が存在する場合もある。ふたは、光ファイバ（図示しない）を所定位置に固定するために使用され得る。ふたは、光源の波長に対して透過的であり（例えば、１μｍ及びそれより大きい波長用のシリコン基板）、そのため光はふたを通過することができる。
【００１３】
レンズ３４は、レーザ２８により生成されてミラー３０により反射されるビームを集束または平行化するために使用され得る。例えば、ビームは光ファイバ上へ集束され得る。
【００１４】
図１に関して説明したように、アライメントの変動は、厳しい許容誤差でもって異なる製作作業および組み立て作業を実施した場合でも、ある光モジュールから次の光モジュールに生じる。少なくともいくつかの光モジュールでは、何らかのアライメントの調節が可能でない限り、決してレーザ２８から光ファイバ又は他の要素への最大結合効率は得ることができない。図２では、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）アライナーがアライメントの調節を可能にする。
【００１５】
本発明のある用途の単なる一例として、レンズ３４は、集束を行う２３０μｍ×２３０μｍの単一体とすることができる。別の用途では、この単一体は、２３０μｍ×９８０μｍの結合寸法を有する１×４アレイなどのレンズのアレイと置き換えられ得る。線４２により表される平面内における所望の横方向の平行移動は、中心から任意の方向に少なくとも５μｍでなければならない。図２に示される向きでは、アライメントはＸ軸およびＹ軸の両方である。移動の解像度は０．５μｍ未満であることが好ましい。移動範囲および解像度は、用途に応じて異なる。さらに、１つの軸（例えば、Ｘ軸）における力のかかっていない「開始」位置からの移動は、単一の方向に制限され得る。即ち、図２において考えられるように、レンズ３４の移動は、支持体３８に近い位置から開始し、誘発される変位は支持体４０の方向である。
【００１６】
レンズ３４の目標アライメントは一定の状態を維持するので、アライメントアセンブリは、アライメント手順の後にレンズの変位能力を無能にするロック機構を含むことが好ましい。従って、レンズは、アライメントが達成された後、永久的に固定される。
【００１７】
図２の光モジュール２６では、レンズ３４は、アライメントステージ（「ムーバ」）４４と、サスペンション部材４６、４８、５０及び５２と、融解性材料５８及び６０を加熱するための１対の加熱器５４及び５６を含むロック機構とからなるアライメントアセンブリに接続される。以下でより詳細に説明されるように、サスペンション部材は、アクチュエータ信号に応じて撓むフレキシブルな支持体とすることができる。アライメントアセンブリは、基板上のパターン形成された層により形成される一体型のアセンブリである。従って、ふた３６はシリコン基板とすることができる。導電性バイア６２及び６４は、アクチュエータ信号がふたを通って伝えられることを可能にするための手段を提供する。バイアとアライメントアセンブリの電気構成要素との間の連結性は、図２に示されない。
【００１８】
アライメントアセンブリは、熱駆動を含むことができる。考えられる熱アクチュエータには、バイメタルアクチュエータ、相変化アクチュエータ、及び従来の熱膨張アクチュエータが含まれる。しかしながら、他のタイプのアクチュエータを代わりに使うことができる。例えば、Hoenに付与された特許文献１に記載されているタイプの静電アクチュエータを使用することができる。
【００１９】
次に、図２及び図３を参照すると、アライメント手順中に、光モジュール２６は、モジュールから受光される光の強度を測定する光測定装置６５に接続され得る。モジュール内のレンズ３４がＸ軸およびＹ軸に沿ってシフトされる場合、光の強度は変化する。光測定装置の出力は、フィードバック制御モジュール６６に対する入力である。フィードバック制御モジュールは、ワンタイムアライメント手順の動作を制御するように特に設計されたコンピュータソフトウェアを含むことができる。従って、このソフトウェアは、最大結合効率を提供する位置が特定されるまで、レンズ３４の位置を操作することができる。レンズがこの位置にある状態で、加熱器５４及び５６が付勢されて、材料５８及び６０が融解する。アライメントステージ４４は引き寄せられて融解した材料と接触し、材料は冷却可能になる。１つの可能性として、静電力は、アライメント手順の次にアライメントステージをＺ軸において引き寄せるために使用され得る。静電力を使用する利点は、印加された力が距離の減少と共に増加するので、ステージが融解性材料５８及び６０と「素早く」接触させられることができる点である。アライメントステージのステージまでのハンダ材料のぬれを促進するために、金のコーティング６８をステージの底面に追加してもよい。融解性材料５８及び６０が冷却されると、アライメントアセンブリは固定位置にロックされる。
【００２０】
ロック機構の考えられる別の特徴として、１つ又は複数のサスペンション部材４６〜５２は、印加されるアクチュエータの力がアライメントステージをそれ以上移動させることができなくなるように、アライメント作業が完了した後に意図的に無能にされてもよい。
【００２１】
融解性材料５８及び６０は、アライメントステージに接触するように配置されるものとして示されているが、「ロックダウン」接触は、１つ又は複数のサスペンション部材４６〜５２との接触である。考えられる別の変更として、レンズ３４は、アライメントステージ４４に取り付けるのではなく、多数の他の構成要素と一体的に形成されてもよい。
【００２２】
次に図４を参照すると、レンズ又は光源を支持および移動させるためのアクチュエータ７０の考えられる一実施形態が、非対称の熱アクチュエータとして示される。この設計において、非対称性は、Ｙ軸における移動を制御する２個のアクチュエータと、Ｘ軸における移動を制御する１つのみのアクチュエータとを有する結果である。それらのアクチュエータは、メッキ仕上げ構造である。６個の固定具７２、７４、７６、７８、８０及び８２のみが、構造が形成される基板に接触するので、この構造の主要部分は基板上に懸架される。
【００２３】
Ｘ軸におけるアライメントステージ８４の移動を生じさせるために、膨張可能脚部８６に熱を印加することができる。脚部が膨張すると、「変位拡大装置」８８の上方端が、図４において考えられるように右に押される。固定具７２に接続された膨張可能脚部の端部が移動できず、かつその反対側にある端部が変位拡大装置に接続されるので、力は、脚部８６の膨張の際に変位拡大装置に印加され、それにより変位拡大装置の下方端が、図４において考えられるように左（わずかに時計方向）に回転する。この回転によって、可撓性部材９０はアライメントステージの脚部９２を押して、ステージをほぼＸ軸に沿って移動させる。要素８８は「変位拡大装置」と呼ばれることができる。その理由は、固定具７４に対する取付けが、上部の「短いアーム」と下部の「長いアーム」とを有するレバー機構を形成するからである。変位拡大装置の長さ及び固定具７４の位置は、利用できる運動に著しく影響を及ぼす。
【００２４】
Ｙ軸に沿ったアライメントステージ８４の移動は、他の２個のアクチュエータの一方または両方を付勢することにより引き起こされ得る。１つのアクチュエータの場合、膨張可能脚部９４が加熱される。膨張可能脚部は、一方の端部において固定具７６に取り付けられ、脚部の膨張によって、変位拡大装置９６が反時計方向の回転で枢動し、結果として可撓性部材９８が下方に押される。可撓性部材の下方の移動は、アライメントステージ８４に対して平行移動する。同様に、膨張可能脚部１００を加熱することにより、脚部は、その固定具８０に対向する方向に膨張し、それにより、変位拡大装置１０２を回転させて、可撓性部材１０４に下方の力を印加する。
【００２５】
図２及び図４を参照すると、図２のアライメントステージ４４を固定する融解性材料５８及び６０は、アライメントステージに取り付けられたレンズ又は光源を妨害しない限り、図４に示すアライメントステージ８４の領域内のどこにでも配置され得る。代案として、融解性材料は、アライメント手順が完了した後にアライメントステージを所定位置にロックする別の位置に固定されてもよい。例えば、融解性材料は、アライメントステージから延在する脚部９２及び１０６に固定されてもよい。
【００２６】
前述したように、ロック機構は、アライメント手順の完了後に、アライメントステージ８４が移動する能力を永久的に無能にするための構造を含むことができる。図４では、可撓性部材９０は、接点１０８及び１１０に過大な電流を印加することにより、電気的および機械的に「開放」され得る。即ち、可撓性部材は、ヒューズと同じ態様で切断され得る。接点が、アライメント手順の開始時に可撓性部材９０の撓みに与える可能性のある何らかの制限をなくすために、接点は、可撓性部材が無能にされることになるまで、可撓性部材から間隔をおいて配置され得る。従って、アライメントステージ８４が、静電力を用いて融解性材料まで引き寄せられることになる用途では、静電力は、可撓性部材を接点１０８及び１１０まで引き寄せる際に印加され得る。類似の構成は、可撓性部材９８及び１０４に使用され得る。考えられる別の変更として、リンクを「溶解する」ための電極が、一方の側では固定具により提供され、他方の側ではハンダ接続により提供されることができ、このハンダ接続部は、基板（例えば、半導体チップ）の周辺部の接触パッドに結合され得る。
【００２７】
図４の実施形態では、アライメントステージ８４は、力のかかっていない「開始」状態にあり、この場合、アライメントステージ８４は、Ｘ軸およびＹ軸の両方においてその可能な移動の一方の端部にある。一方、図５の実施形態では、アライメントステージは、アクチュエータが動作を停止した際にその移動範囲内の中心に置かれる。熱アクチュエータは、図４に関連して説明された３個のアクチュエータに類似する態様で個々に動作する４個のアクチュエータを含む。図５における４個のアクチュエータの各々は、４個の可撓性部材１１４、１１６、１１８及び１２０の１つによりアライメントステージに結合される。アクチュエータの１つが付勢されることにより、対応する可撓性部材は、図５の休止位置からアライメントステージ１１２を引っ張る。従って、アライメントステージは、４方向のうちの任意の１方向に引っ張られることができるか、又は隣接するアクチュエータを付勢することにより、ある角度で引っ張られ得る。
【００２８】
アライメントステージについて、熱アクチュエータを使用して操作されるものとして説明し、図示してきたが、他のＭＥＭＳアクチュエータは、レンズ及び／又は光源に対するビームの横方向位置を操作するために利用され得る。熱駆動を使用する場合、構造体を引き寄せて図２の融解性材料５８及び６０に接触させるための力は、以下に説明されるように静電力とすることができる。
【００２９】
図６〜図１１は、本発明によるロック機構を備えるニッケルめっきされたアクチュエータを提供するための考えられるステップの１つのプロセスの流れを示す。しかしながら、他の一連のステップを代わりに使うことができる。図６において、半導体基板には、反射防止コーティング及びパターン形成された１対の金属層が設けられる。光源からのビームが基板を通過しなければならない場合、反射防止コーティングは重要である。低圧化学蒸着法（ＬＰＣＶＤ）を用いて、薄い窒化ケイ素の層１２４及び１２６を半導体基板１２２の両側に形成することができる。次いで、プラズマ促進ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）を用いて、酸化物層１２８を設ける。２つの金属層は、蒸着処理を用いて形成される。第１の金属層はニッケルクロムとすることができ、第２の金属層はアルミニウムとすることができる。図６では、第１の層は、直列の抵抗１３０及び単一の電極１３２を提供する。簡単に図２を参照すると、抵抗は、融解性材料５８及び６０を加熱する加熱器５４又は５６の一方に相当する。電極１３２は、アライメントステージ４４を引き寄せて融解性材料と接触させるための静電力を与えるために使用される。ニッケルクロム上のアルミニウムは、１対の導電性パッド１３４及び１３６を形成する。
【００３０】
図７において、ＰＥＣＶＤ技術を用いて、窒化物層１３８を形成する。次いで、融解性材料１４０は、抵抗１３０と熱伝達係合（熱が伝わるように係合）する状態にあるように形成され、電極１３２を通る電流の結果としてアライメントステージ上にかかる静電力が、アライメントステージを融解性材料と接触させるように配置される。１つの可能性として、融解性材料の製造は一連の薄膜とすることができる。窒化物層１３８上に堆積される第１の層は、チタンなどの材料とすることができ、それは窒化物に対するその付着特性に関して選択される。次の層は、プラチナなどの障壁層とすることができる。残りの層は、所望の融解能力およびロックダウン能力を提供するように選択されるべきである。金／スズ合金は、約２８０℃の許容できる融解温度を有する。
【００３１】
融解性材料１４０を形成する金属層を堆積およびパターン形成するための製造技術は、当業者には知られている。
【００３２】
図８において、犠牲層１４２は、ブランケット堆積されて研磨される。犠牲層はフォトレジストとすることができるが、酸化物を使用してもよい。ＰＥＣＶＤ技術を使用することができる。犠牲層の厚さは約５μｍ未満とするべきであるが、融解性材料１４０の厚さは、好適には３μｍ未満であり、最も好適には約１．５μｍである。この２種類の厚さは重要であり、その理由は、アライメントステージがアライメント作業後に融解性材料内へ引き寄せられる際に移動しなければならない距離を決定するからである。
【００３３】
次に、図９を参照すると、窒化物層１３８及び犠牲層１４２は、バイア１４４及びウィンドウ１４６を形成するためにパターン形成される。バイア１４４は、パッド１３４まで延びる。その後、窒化物層１３８を貫通して延びるバイアの部分は、アクチュエータ信号などの信号を受信するための入力を提供するために、導電性材料で充填される。ウィンドウ１４６を用いて、アクチュエータのための固定具、例えば図４に示される固定具７２、７４、７６、７８、８０又は８２の１つを画定する。
【００３４】
図１０において、シード（seed：種）層１４８を堆積して、ニッケル層をめっきしてパターン形成し、アクチュエータ１５０を形成する。アクチュエータは、パッド１３６に固定される。シード層は、複数の材料から構成され得る。例えば、クロムの下部層の上に金の上部層を堆積することができる。やはり単なる一例として、シード層は約２００ｎｍ（２０００Å）の厚さを有し、アクチュエータ１５０を形成するニッケル層の厚さは、１０μｍとすることができる。従来のレジストストリップ技術およびエッチング技術が、シード層およびニッケルめっきをパターン形成する際に使用され得る。
【００３５】
図１１において、犠牲層をエッチングして、レンズ１５２がアクチュエータ１５０に取り付けられた。シード層１４８をクロム及び金の別個の薄膜から形成する場合、クロムもエッチングして、アクチュエータ１５０の下側に金のコーティングを残すことができる。
【００３６】
熱駆動は、アクチュエータ１５０に電流を流すことにより達成される。ボンディングパッド１３６に対する接続は、固定具として、及びアクチュエータに電流を伝えるための手段として機能する。図４を参照すると、熱駆動は、固定具７２などの固定具を介して電流を伝えることにより行なわれ、それにより膨張可能脚部８６が長くなる。前述したように、長くなることにより、変位拡大装置８８、及び基板に対する固定具７４によって画定されたレバー機構の短いアームが押される。レバー機構の長いアームは、脚部９２によりアライメントステージ８４に結合される可撓性部材９０に接続される。従って、膨張可能脚部８６の膨張または収縮により、アライメントステージが平行移動する。
【００３７】
図１１を参照すると、アライメントステージが適切に配置された後、電極１３２を用いて、アクチュエータ１５０に静電力を生成して、アクチュエータの片持ち梁状に突出された端部を引き寄せて融解性材料１４０と接触させる。抵抗１３０に電流を伝えることにより生じる熱の一部は、窒化物層１３８を介して伝導し、材料１４０を融解する。レンズ１５２が適切に位置合わせされて、金のコーティング１４８が融解した材料１４０と接触すると、抵抗１３０を流れる電流は終了する。これにより、融解性材料が冷えて、アクチュエータを所定位置にロックする。
【００３８】
レンズを固定ビームに対して移動させるのではなく、ビームを固定レンズに対して移動させてもよい。例えば、光源（例えば、ＶＣＳＥＬ）は、アライメントステージ上に直接的に製作され得る。別の可能性として、レンズ及び光源の両方を所定位置に固定するが、ミラーは、結合効率が最大化されるまで所定位置にシフトされ、ミラーを移動させる能力が永久的に無能にされる。
【００３９】
類似の手法は、シリコンアクチュエータの製作に適用され得る。プロセスの流れに関して、シリコンアクチュエータは、既知の表面マイクロマシンプロセス又は既知のバルクマイクロマシンプロセスを用いて構成され得る。さらに、回折光学素子を、プロセスの流れへ組み込むことができる。
【００４０】
表面マイクロマシンプロセスのステップは、ニッケルアクチュエータの形成に関して上述したステップに類似する。しかしながら、ニッケルの代わりにポリシリコンを用いることができる。ポリシリコンを金型内に堆積するのではなく、材料をブランケット堆積してから、最終的な形状にエッチングする。さらに、抵抗（加熱器）は、ポリシリコンの処理において組み込まれ得る。
【００４１】
バルクマイクロマシン加工のアクチュエータの製作は、２枚ウェハのプロセスとすることができる。第１のウェハの上には、加熱手段、アクチュエータを引き寄せる静電力の生成に使用される電極、及び融解性材料（例えば、金、スズ、一般にハンダ）などの構成要素を製作する。第２のウェハは、アクチュエータ、アクチュエータを駆動するための構成要素（例えば、熱アクチュエータ用の加熱能力）、ウェハスケールのボンディング用の接点、及びワンタイムアライメントプロセス後にアクチュエータを固定するために使用されるロック機構用の接点を組み込むことができる。
【００４２】
最後に、図１２を参照すると、アライメントアセンブリを有する光モジュールがステップ１６２で製作された後、アライメント手順が開始する。従って、ステップ１６４では、アライメントステージを変位させるために、アクチュエータ信号が印加される。前述したように、アライメントステージの最初の変位は主に横方向であるが、「Ｚ軸」に沿ってある程度の移動がある。一般に、横方向のシフトは、（Ｘ軸およびＹ軸に沿って）垂直方向に可能である。しかしながら、用途によっては、１本の軸にのみ沿った移動が必要とされる。熱アクチュエータは、アライメントステージの横方向の変位に利点を提供する。
【００４３】
アライメントステージは、ステップ１６６で目標アライメントが達成されるまで操作される。光測定装置は、光モジュールから受光した光の強度を監視して、最大強度の位置を検出できるように配置され得る。手動または自動化技術、或いは手動および自動化技術の組合せを使用することができる。
【００４４】
ステップ１６８及びステップ１７０において、ロック機構の融解性材料を加熱して、アライメントステージを融解した材料と接触させるように力を印加する。材料を融解するステップ１６８の位置は、重要ではない。例えば、利用される加熱器は、アクチュエータ信号を印加するステップ１６４の前か、又はそのステップ１６４の間に付勢されてもよい。代案として、ステップ１６８及び１７０の位置を入れ換えても、本発明から逸脱しない。一実施形態では、ステップ１７０で印加される力は、静電的に生じる。Ｚ軸に沿ってアライメントステージの位置を操作する際の静電力の利点は、この力が距離の減少と共に増加するので、Ｚ軸方向における大きな力が得られることである。
【００４５】
次いで、融解性材料をステップ１７２で冷却する。これにより、アライメントステージは所定位置にロックされる。前述したように、ロックダウン接触は、ワンタイムアライメント手順を完結させるために意図されている。従って、任意のステップとして、１つまたは複数のサスペンション部材をステップ１７４で無能にすると、結果としてアライメントステージはそれ以上移動できなくなる。ステップ１６４〜１７４のアライメント手順は、メーカにより実行されるか、或いは光モジュールと共にエンドユーザに提供される自動アライメントソフトウェアを利用して又は利用せずに、光モジュールのエンドユーザによって行われ得る。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明を組み込んで実施することができる光モジュールの側面図である。
【図２】本発明によるワンタイムアライメント能力を有する光モジュールの側断面図である。
【図３】図２の光モジュールに一度だけの位置合わせを行うための構成要素のブロック図である。
【図４】図２で使用するためのアライメントステージの１つの考えられる実施形態の上面図である。
【図５】図２で使用するためのアライメントステージの考えられる第２の実施形態の上面図である。
【図６】本発明による光モジュールの構成要素を製作するための工程の側断面図である。
【図７】本発明による光モジュールの構成要素を製作するための工程の側断面図である。
【図８】本発明による光モジュールの構成要素を製作するための工程の側断面図である。
【図９】本発明による光モジュールの構成要素を製作するための工程の側断面図である。
【図１０】本発明による光モジュールの構成要素を製作するための工程の側断面図である。
【図１１】本発明による光モジュールの構成要素を製作するための工程の側断面図である。
【図１２】光モジュール内で位置合わせを行うステップのプロセスの流れ図である。
【符号の説明】
【００４７】
10  光モジュール
12  光源
34、152  レンズ
44、84、112  アライメントステージ
46、48、50、52  サスペンション部材
86、94、96、100  膨張可能脚部
88、96、102  変位拡大装置
54、56  加熱器
58、60、140  融解性材料
122  基板
130  抵抗
148  シード層
【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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