(57)【要約】【課題】  本発明は光学装置に光ファイバーを位置決めして固定するのに用いて好適な光ファイバーの位置決め方法及び光ファイバーの位置決め装置に関し、光ファイバーの位置決め及び固定を簡単な作業で高精度に行なうことを課題とする。【解決手段】  下部基板１１に形成された底面１９Ａ，１９Ｂが平坦面とされたファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂに光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃを装着し、その後にファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂを押圧する弾性膜２０Ａが設けられた上部基板１２Ａを下部基板１１に接着し、弾性膜２０Ａにより光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃを下部基板１１に向け押圧することにより固定する。また、上部基板１２Ａを下部基板１１に装着する際、弾性膜２０Ａの弾性変形を利用して、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃの位置決め処理を行なう。【選択図】  図１
2005215072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材に形成された底面が平坦面とされた装着溝に光ファイバーを装着し、
その後に、前記装着溝と対応する位置に押圧手段が設けられた第２の部材を前記第１の部材に接着し、押圧手段により前記光ファイバーを前記第１の部材に押圧することにより固定することを特徴とする光ファイバーの固定方法。
【請求項２】
請求項１記載の光ファイバーの固定方法において、
前記光ファイバーは前記装着溝に装着されることにより、装着溝底面に対する高さ方向の位置決めが行なわれ、
前記押圧手段により押圧される際、該押圧手段により前記光ファイバーの面方向に対する位置決めを行なうことを特徴とする光ファイバーの固定方法。
【請求項３】
請求項２記載の光ファイバーの固定方法において、
前記押圧手段は、前記光ファイバーと当接することにより弾性変形する弾性部材を有しており、前記光ファイバーは該弾性部材の弾性力を利用して前記面方向に対する位置決めがされることを特徴とする光ファイバーの固定方法。
【請求項４】
光ファイバーが装着されると共に、底面が平坦面とされた装着溝が形成された第１の部材と、
該第１の部材に接着されると共に、前記光ファイバーを押圧することにより該光ファイバーの面方向に対する位置決めを行なう押圧手段を有してなる第２の部材と
を設けたことを特徴とする光ファイバーの固定装置。
【請求項５】
請求項４記載の光ファイバーの固定装置において、
前記押圧手段は、弾性膜であることを特徴とする光ファイバーの固定装置。
【請求項６】
請求項５記載の光ファイバーの固定装置において、
前記弾性膜は、前記光ファイバーの所定装着位置にスリットが形成されてなることを特徴とする光ファイバーの固定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ファイバーの固定方法及び光ファイバーの固定装置に係り、特に光学装置に光ファイバーを位置決めして固定するのに用いて好適な光ファイバーの位置決め方法及び光ファイバーの位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信の分野では、マイクロマシン技術を用いたマイクロデバイスの応用が進められている。その中でも、シリコン製のミラーを有した光スイッチを各種光路切替え装置に使用する試みが実用化されようとしている。この光スイッチは、具体的には光通信ネットワークにおける光交換機等として使用される。
【０００３】
この光スイッチは、大略すると光反射面となるミラーと、このミラーを駆動するためのアクチュエータと、光ファイバーを所定位置に固定するための固定装置とにより構成される。ミラーは、半導体プロセスを利用することにより−括形成されることが多く、よって加工に高い精度が要求されるとは言え、その形成はそれ程困難ではない。
【０００４】
一方、外部伝送光とのやり取りには光ファイバーを光スイッチに固定させる固定装置が必要となるが、この固定装置は光スイッチの製造工程の後工程で光スイッチに作り込まれるのが一般的である。この固定装置の一例としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。
【０００５】
この特許文献１に開示された固定装置は、シリコン結晶基板に光ファイバーが挿入されるＶ字溝が形成されると共に、このＶ字溝の真上はスリットを有する外層で覆われた構成とされている。光ファイバーは、Ｖ字溝と外層との間に形成される空間部に挿入されることにより固定される。
【０００６】
具体的には、Ｖ字溝と外層との間に形成される空間部に、光ファイバーはその軸方向に挿入されることにより固定される構成とされていた。この固定状態において光ファイバーは外層によりＶ字溝に向け押圧されており、よって光ファイバーはＶ字溝により位置決めがされる構成とされていた。
【特許文献１】特表平１１−５００２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の光ファイバーの固定装置では、上記のようにＶ字溝と外層との間に形成される細長く狭い空間部の中に光ファイバーをその軸方向に挿入して固定する必要があったため、挿入作業が面倒であるという問題点があった。また、挿入時に光ファイバーがＶ字溝及び外層と擦れてしまい、光ファイバー或は固定装置に損傷が生じてしまうおそれがある。光ファイバー或は固定装置に損傷が発生した場合、光ファイバーの正確な位置決めが行なえなくなってしまう。
【０００８】
更に、光ファイバーを高精度で位置決めするためには、Ｖ字溝を高精度に形成する必要がある。しかしながら、シリコン結晶基板にＶ字溝を高精度に形成するのは高精度の加工技術が必要となり、固定装置の製造効率が低下し製造コストも高くなってしまうという問題点があった。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、光ファイバーの位置決め及び固定を簡単な作業で高精度に行ないうる光ファイバーの固定方法及び光ファイバーの固定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項１記載の発明に係る光ファイバーの固定方法は、
第１の部材に形成された底面が平坦面とされた装着溝に光ファイバーを装着し、
その後に、前記装着溝と対応する位置に押圧手段が設けられた第２の部材を前記第１の部材に接着し、押圧手段により前記光ファイバーを前記第１の部材に押圧することにより固定することを特徴とするものである。
【００１２】
上記発明によれば、第１の部材に形成されている装着溝に光ファイバーを装着し、続いて第１の部材に第２の部材を接着するだけの処理で、光ファイバーの固定を行なうことができる。よって、従来のように装着孔に対して軸方向より光ファイバーを装着し固定する方法に比べ、容易にかつ光ファイバーに損傷を与えることなく固定処理を行なうことができる。また、この固定状態において、押圧手段により前記光ファイバーを前記第１の部材に押圧するため、確実な固定を行なうことができる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、
請求項１記載の光ファイバーの固定方法において、
前記光ファイバーは前記装着溝に装着されることにより、装着溝底面に対する高さ方向の位置決めが行なわれ、
前記押圧手段により押圧される際、該押圧手段により前記光ファイバーの面方向に対する位置決めを行なうことを特徴とするものである。
【００１４】
上記発明によれば、光ファイバーは装着溝に装着されることにより高さ方向の位置決めが行なわれ、かつ押圧手段により面方向に対する位置決めがされるため、第１及び第２の部材内に固定処理を行なうのと同時に光ファイバーの位置決め処理も行なわれる。このため、位置決め処理を含めた光ファイバーの固定処理を短時間で容易に行なうことができる。
【００１５】
また、請求項３記載の発明は、
請求項２記載の光ファイバーの固定方法において、
前記押圧手段は、前記光ファイバーと当接することにより弾性変形する弾性部材を有しており、前記光ファイバーは該弾性部材の弾性力を利用して前記面方向に対する位置決めがされることを特徴とするものである。
【００１６】
上記発明によれば、光ファイバーは弾性部材の弾性力を利用して面方向の位置決めが行なわれるため、簡単な構成で光ファイバーの位置決め処理を行なうことができる。
【００１７】
また、請求項４記載の発明に係る光ファイバーの固定装置は、
光ファイバーが装着されると共に、底面が平坦面とされた装着溝が形成された第１の部材と、
該第１の部材に接着されると共に、前記光ファイバーを押圧することにより該光ファイバーの面方向に対する位置決めを行なう押圧手段を有してなる第２の部材とを設けたことを特徴とするものである。
【００１８】
上記発明によれば、第１の部材の装着溝に装着された光ファイバーを第２の部材に設けられた押圧手段で押圧することにより光ファイバーは固定されるため、固定装置の構造の簡単化を図ることができる。
【００１９】
また、請求項５記載の発明は、
請求項４記載の光ファイバーの固定装置において、
前記押圧手段は、弾性膜であることを特徴とするものである。
【００２０】
上記発明によれば、押圧手段を弾性膜としたことにより、弾性膜の弾性変形において最も安定する形状に変形した位置に光ファイバーを位置決めすることができる。
【００２１】
また、請求項６記載の発明は、
請求項５記載の光ファイバーの固定装置において、
前記弾性膜は、前記光ファイバーの所定装着位置にスリットが形成されてなることを特徴とするものである。
【００２２】
上記発明によれば、弾性膜の光ファイバーの所定装着位置にスリットを形成したことにより、光ファイバーはスリット形成位置からずれた場合には、このスリット形成位置に向け弾性膜により移動付勢されるため、光ファイバーの位置決め精度を高めることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、装着溝に光ファイバーを装着した第１の部材に第２の部材を装着するだけの処理で、光ファイバーの固定を行なうことができるため、光ファイバーに損傷を与えることなく容易に光ファイバーの固定処理を行なうことができる。また、装着溝の底面により光ファイバーの高さ方向の位置決めを行い、かつ、押圧手段により光ファイバーの面方向の位置決めを行なうことにより、簡単かつ高精度に光ファイバーの位置決めを行なうことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。
【００２５】
図１及び図２は、本発明の第１実施例である光ファイバーの固定装置（以下、単に固定装置という）を適用した光スイッチ１０Ａを示している。図１は光スイッチ１０Ａの分解斜視図であり、図２は光スイッチ１０Ａの正面図である。
【００２６】
尚、本実施例では、固定装置を光スイッチ１０Ａに適用した例について説明するが、本発明の適用はこれに限定されものではなく、光ファイバーを装着する装着溝を有する各種マイクロデバイスに適用できるものである。また、図１に示す光スイッチ１０Ａは１×２タイプの光スイッチであるが、２×２タイプの光スイッチに対しても適用可能なものである。
【００２７】
光スイッチ１０Ａは可動ミラー切り換え式の光スイッチであり、例えば光ネットワーク関連機器内に配設されて信号光の光路の切り換え処理を行なうものである。この光スイッチ１０Ａは固定装置を一体的に組み込んだ構成とされており、大略すると下部基板１１（請求項に記載の第１の部材に相当する）と上部基板１２Ａ（請求項に記載の第２の部材に相当する）とにより構成されている。
【００２８】
下部基板１１は、第１のシリコン層１４，酸化膜層１５，及び第２のシリコン層１６を積層したＳＯＩ(Silicon On Insulator)基板を加工したものである。この下部基板１１ａには、矩形状（図２参照）のファイバー装着溝１８Ａとファイバー装着溝１８Ｂが形成されている。
【００２９】
ファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂは、後述するように酸化膜層１５をエッチストップ層として第２のシリコン層１６をエッチングすることにより形成されており、その底面１９Ａ，１９Ｂは酸化膜層１５が露出した状態となっている。従って、ファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂの各底面１９Ａ，１９Ｂは平坦性が高く、かつ摩擦係数の低い面となっている。
【００３０】
このファイバー装着溝１８Ａとファイバー装着溝１８Ｂは、直交するよう形成されている。また、ファイバー装着溝１８Ａとファイバー装着溝１８Ｂが直交する中央位置には、ミラー１７が形成されている。このミラー１７は、図示しない駆動機構により図中矢印Ｚ１，Ｚ２方向に移動可能な構成とされている。
【００３１】
上記のファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂには、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃが装着される。この内、光ファイバー１３Ａと光ファイバー１３Ｃは、ファイバー装着溝１８Ａ内にミラー１７を挟んで対向するよう配置される。また、光ファイバー１３Ｂは、ミラー１７と対向するようファイバー装着溝１８Ｂ内に配置される。
【００３２】
この際、各ファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂの底面１９Ａ，１９Ｂは酸化膜層１５が露出した平坦性が高い面となっているため、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃをファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂに装着した状態で、換言すると光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃを底面１９Ａ，１９Ｂ上に装着した状態で、各光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃの高さ方向（図中、矢印Ｚ１，Ｚ２方向）の位置決めが行なわれる。
【００３３】
但し、各光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃは、各ファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂの内壁（内側面）とは接触していない構成とされている。即ち、各ファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂの幅方向（ファイバー装着溝１８ＡにおけるＸ１，Ｘ２方向、ファイバー装着溝１８ＢにおけるＹ１，Ｙ２方向）の長さＷ（図２参照）は、各光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃの直径Ｄ（図２参照）よりも大きく設定されている。また、各ファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂの深さＨ（図２参照）は、各光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃの直径Ｄよりも小さく設定されている。
【００３４】
従って、各光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃを各ファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂに装着した状態で、前記のように各光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃは高さ方向に対する位置決めは行なわれるが、底面１９Ａ，１９Ｂ上における図中Ｘ１，Ｘ２方向及び図中矢印Ｙ１，Ｙ２方向（以下、この方向を面内方向という）に対する位置決めは行なわれていない。即ち、各光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃを各ファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂに装着した状態では、各光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃは面内方向に移動可能な状態となっている。また、上記の装着状態において、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃは、その一部がファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂから突出した状態となる。
【００３５】
一方、上部基板１２Ａは、弾性膜２０Ａ（請求項に記載の押圧手段に相当する）とシリコン基板２５とにより構成されている。弾性膜２０Ａは、均一な弾性力を発生しうると共に低摩擦係数を有する薄膜であれば、特にその材質を限定されるものではない。本実施例では、この弾性膜２０Ａとして、樹脂膜（例えば、シリコンゴム）を用いてる。
【００３６】
シリコン基板２５は、前記した下部基板１１と略同等の平面形状を有している。このシリコン基板２５は、膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂが形成されている。この膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂは、下部基板１１に形成されたファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂと対応する位置に高精度に形成されている。また、膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂの幅寸法は、ファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂの幅方向Ｗと大略等しく設定されている（図２参照）。よって、膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂの幅寸法Ｗも、各光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃの直径Ｄよりも大きくなる（図２参照）。
【００３７】
上記の弾性膜２０Ａは、シリコン基板２５の膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂの形成された面に固定されている。従って、膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂと対向する位置においては、弾性膜２０Ａは膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂ側に向け弾性変形可能な構成となる。
【００３８】
次に、上記構成とされた光スイッチ１０Ａにおいて、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃを光スイッチ１０Ａに固定する方法について説明する。
【００３９】
光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃを光スイッチ１０Ａに固定するには、先ず光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃを下部基板１１のファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂに装着する。前記したように、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃをファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂに装着した時点で、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃの高さ方向（Ｚ１，Ｚ２方向）の位置決めが行なわれる。
【００４０】
続いて、図１に矢印で示すように上部基板１２Ａを下部基板１１に接着する。この際、上部基板１２Ａは、各膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂがファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂと対向するよう精度良く位置決めされた上で下部基板１１に接着される。
【００４１】
上部基板１２Ａが下部基板１１に接着されることにより、図２に示されるように、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃ（図２では、１３Ａのみ示す）のファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂから突出した部分は、弾性膜２０ＡをＺ１方向に押圧する。これにより弾性膜２０Ａは膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂ内に向け弾性変形し、この変形により発生する弾性力により光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃはファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂの底面１９Ａ，１９Ｂに向け押圧される。この弾性膜２０Ａの弾性力により、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃはファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂ内に固定される。
【００４２】
ところで、前記したようにファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂの内壁（内側面）と光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃとは離間して接触してはいないため、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃは必ずしもファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂ内の所定固定位置（本実施例では、この所定固定位置をファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂの中央位置とする）に位置しているとは限らない。即ち、光ファイバー１３Ａを例に挙げると、図３（Ａ）に示すように所定固定位置よりも左側（矢印Ｘ１方向側）に位置する場合、或は図３（Ｂ）に示すように所定固定位置よりも右側（矢印Ｘ２方向側）に位置する場合がある。
【００４３】
しかしながら、光ファイバー１３Ａが所定固定位置よりも左側にある図３（Ａ）の状態を注目すると、弾性膜２０Ａの図中矢印Ｌで示す光ファイバー１３Ａの位置よりも左側の変形状態は、弾性膜２０Ａの図中矢印Ｒで示す光ファイバー１３Ａの位置よりも右側の変形状態よりも急な変形となっている。よって、弾性膜２０Ａの矢印Ｌで示す左側部分が光ファイバー１３Ａを矢印Ｘ２方向に移動させようとする弾性力ＦＬは、弾性膜２０Ａの矢印Ｒで示す右側部分が光ファイバー１３Ａを矢印Ｘ１方向に移動させようとする弾性力ＦＲに比べて大きくなる（ＦＬ＞ＦＲ）。更に、底面１９Ａ，１９Ｂ及び弾性膜２０Ａの表面は摩擦係数の小さい平滑面とされている。
【００４４】
このため、光ファイバー１３Ａは図中矢印Ｘ２方向に移動を開始し、弾性力ＦＬと弾性力ＦＲが等しくなる位置で停止する。この弾性力ＦＬと弾性力ＦＲが等しくなる位置は、光ファイバー１３Ａを中心とした弾性膜２０Ａの状態が最も安定する左右対称となる位置であり、具体的にはファイバー装着溝１８Ａの幅方向（Ｘ１，Ｘ２方向）に対する中央位置である。
【００４５】
また、光ファイバー１３Ａが所定固定位置よりも右側にある図３（Ｂ）の状態では、弾性膜２０Ａの図中矢印Ｒで示す光ファイバー１３Ａの位置よりも右側の変形状態は、弾性膜２０Ａの図中矢印Ｌで示す光ファイバー１３Ａの位置よりも左側の変形状態よりも急な変形となっている。よって、弾性膜２０Ａの矢印Ｒで示す右側部分が光ファイバー１３Ａを矢印Ｘ１方向に移動させようとする弾性力ＦＲは、弾性膜２０Ａの矢印Ｌで示す左側部分が光ファイバー１３Ａを矢印Ｘ２方向に移動させようとする弾性力ＦＬに比べて大きくなる（ＦＲ＞ＦＬ）。このため、光ファイバー１３Ａは図中矢印Ｘ１方向に移動を開始し、弾性力ＦＬと弾性力ＦＲが等しくなる弾性膜２０Ａの状態が左右対称となる安定位置で停止する。
【００４６】
よって、光ファイバー１３Ａは、上部基板１２Ａを下部基板１１に装着するだけの処理で、ファイバー装着溝１８Ａの幅方向の中央位置（所定固定位置）に自動的に位置決めされる。即ち、本実施例によれば、ファイバー装着溝１８Ａの面内方向に対する位置決めが自動的に行なわれる。この位置決めが行なわれた状態で、光ファイバー１３Ａは弾性膜２０Ａから下方（Ｚ２方向）に押圧される弾性力のみが付勢される。この押圧力は、光ファイバー１３Ａを下部基板１１に固定する力として作用する。
【００４７】
尚、前記したように弾性膜２０Ａは均一な膜であるため、弾性膜２０Ａの弾性変形は光ファイバー１３Ａとの当接部分の全体において均一に発生する。このため、光ファイバー１３Ａはファイバー装着溝１８Ａの中央位置に確実に位置決めされ、ファイバー装着溝１８Ａに斜めに傾いた状態で位置決めされるようなことはない。上記した光ファイバー１３Ａの自動位置決めは、他の光ファイバー１３Ｂ，１３Ｃにおいても同様に行なわれる。
【００４８】
上記したように本実施例によれば、下部基板１１に形成されているファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂに光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃを装着し、続いて下部基板１１に上部基板１２Ａを装着するだけの処理で、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃの位置決めと固定を同時に行なうことができる。よって、従来のように装着孔に対して軸方向より光ファイバーを装着し固定する方法に比べ、容易に位置決め処理及び固定処理を行なうことができる。また、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃの位置決め処理と固定処理とを同時に行なうことができるため、各処理に要する時間を短縮することができる。
【００４９】
更に、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃを固定する弾性膜２０Ａは、固定時に光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃを覆うよう上部から配設される。このため、位置決め処理及び固定処理時において光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃやファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂに損傷が発生することを防止できる。
【００５０】
続いて、図４乃至図７を参照して、上記した光スイッチ１０Ａ（固定装置）の製造方法について説明する。尚、図４乃至図７において図１乃至図３に示した構成と同一構成については同一符号を付してその説明は省略するものとする。
【００５１】
先ず、図４及び図５を用いて上部基板１２Ａの製造方法について説明する。図４（Ａ）は、上部基板１２Ａとなるシリコン基板２５を示している。このシリコン基板２５には、図４（Ｂ）に示すように、その全面にレジスト２６が形成される。続いて、このレジスト２６に対して露光・現像処理が実施され、図４（Ｃ）に示されるように、膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂの形成位置に対応する部分の除去が行なわれる。
【００５２】
上記のようにレジスト２６に所定のパターンが形成されると、シリコン基板２５に対してＩＣＰ−ＲＩＥ等により異方性エッチングが実施される。これにより、シリコン基板２５には、図４（Ｄ）に示されるように膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂが形成される。
【００５３】
この膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂの深さは、前記した光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃのファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂからの突出量よりも大きい深さであればよくファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂに要求される程の精度を要求されない。このため、膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂの深さは、異方性エッチングを時間管理することにより行なっている。このため、下部基板１１と異なりシリコン基板２５はＳＯＩ基板を用いる必要はなく、上部基板１２Ａは安価に製造することができる。
【００５４】
上記のように膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂが形成されると、図５（Ａ）に示すようにレジスト２６の除去が行なわれる。続いて、膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂが形成されたシリコン基板２５には、図５（Ｂ）に示すように弾性膜２０Ａが固定される。本実施例では、弾性膜２０Ａはシリコン基板２５と別処理により形成され、シリコン基板２５に固定される。
【００５５】
この際、弾性膜２０Ａはシリコン基板２５に均一な状態となるよう固定され、弾性膜２０Ａ内に応力が発生しないよう考慮されている。尚、弾性膜２０Ａの均一性は少なくとも膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂと対向する位置において維持されれば足り、シリコン基板２５の全体において均一化する必要はない。上記した一連の処理を行なうことにより、図５（Ｃ）に示すように上部基板１２Ａが製造される。
【００５６】
続いて、下部基板１１の製造方法について説明する。図６（Ａ）は、下部基板１１となるＳＯＩ基板２７を示している。ＳＯＩ基板２７は、第１のシリコン層１４，酸化膜層１５，及び第２のシリコン層１６が積層された構成である。第１及び第２のシリコン層１４，１６は単結晶シリコン（Ｓｉ）のバルクであり、酸化膜層１５は二酸化シリコン（ＳｉＯ２）である。このＳＯＩ基板２７は、ＳＩＭＯＸ(Silicon IMplanted OXide)法或いは貼り合わせ法等の周知のＳＯＩ技術を用いて形成される。
【００５７】
上記構成とされたＳＯＩ基板２７には、図６（Ｂ）に示すように、先ずレジスト２８が塗布される。このレジスト２８は、第２のシリコン層１６上に塗布される。このレジスト２８は、ポジ型，ネガ型のいずれであってもよい。
【００５８】
続いて、レジスト２８には露光・現像処理が行なわれ、ファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂ、ミラー１７、及びミラー１７のアクチュエータを構成する所定部部位（アクチュエータについては図示を省略）の上部を残しレジスト２８の除去処理が実施される。図６（Ｃ）は、レジスト２８の不要部分が除去されたパターニング後の状態を示している。同図に示すように、レジスト２８が除去された部分は、第２のシリコン層１６が露出した状態となっている。
【００５９】
上記のようにレジスト２８のパターニングが終了すると、続いてシリコン基板２５に対して異方性エッチングが実施される。本実施例では、異方性エッチングとして誘導プラズマ型反応性イオンエッチング（ＩＣＰ−ＲＩＥ）を用いている。具体的な異方性エッチング方法としては、反応性イオンエッチングを行なうエッチング装置にＳＯＩ基板２７を装着し、レジスト２８をマスクとして第２のシリコン層１６に対し誘導プラズマ型反応性イオンエッチングを実施する。
【００６０】
本実施例では、ＳＦ６ガスを用いた反応性イオンエッチングを用いている。この反応性イオンエッチングは、シリコン（Ｓｉ）と二酸化シリコン（ＳｉＯ２）との間に高いエッチレートの選択比を持つことを大きな特徴の一つとしている。このエッチレートの選択比は、条件によって異なるが、Ｓｉ：ＳｉＯ２=（100〜300）：１である。この反応性イオンエッチング処理により、図７（Ａ）に示すようにファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂが形成される。
【００６１】
上記のように形成されたファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂの底面１９Ａ，１９Ｂは、酸化膜層１５が完全に露出した状態となっている。即ち、第２のシリコン層１６が酸化膜層１５上に部分的に残存するようなことはない。前記したように、底面１９Ａ，１９Ｂは光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃの高さ方向の位置決めを行なう面である。この底面１９Ａ，１９Ｂに第２のシリコン層１６が残存した場合、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃの高さ方向の位置決め精度が低下してしまう。
【００６２】
しかしながら本実施例では、第２のシリコン層１６に対する反応性イオンエッチングは、酸化膜層１５が露出するまで行なわれ、また酸化膜層１５が露出した後は第１のシリコン層１４までエッチングが及ぶのを防止する。即ち、酸化膜層１５は第２のシリコン層１６に対するエッチング量を規制するエッチストップ材として機能する。よって、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃの高さ位置決めを高精度に行なうことが可能となる。更に、底面１９Ａ，１９Ｂは酸化膜層１５が露出した面であり、前記したＳＩＭＯＸ法或いは貼り合わせ法等で形成された酸化膜層１５の表面は平滑面となっているため、露出した底面１９Ａ，１９Ｂも平滑面となる。
【００６３】
上記のようにファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂが形成されると、図７（Ｂ）に示すようにレジスト２８が除去され、これにより下部基板１１が製造される。図７（Ｃ）は、このように製造された下部基板１１に光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃが装着された状態を示している。
【００６４】
続いて、本発明の第２実施例である固定装置を適用した光スイッチ１０Ｂについて説明する。図８及び図９は、第２実施例である固定装置を適用した光スイッチ１０Ｂを示している。尚、図８及び図９において、図１及び図２に示した構成と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。
【００６５】
光スイッチ１０Ｂは、大略すると下部基板１１と上部基板１２Ｂとにより構成されている。下部基板１１は、図１及び図２を用いて説明した第１実施例に係る光スイッチ１０Ａに設けられていたものと同一構成である。そのため、第２実施例の説明においては、下部基板１１の説明は省略するものとする。
【００６６】
上部基板１２Ｂは、弾性膜２０Ｂとシリコン基板２５とにより構成されている。弾性膜２０Ｂは酸化シリコン膜（ＳｉＯ２）またはシリコンの窒化膜（ＳｉＮ）であり、シリコン基板２５と一体的に形成されている。また、弾性膜２０Ｂにはスリット３０Ａ〜３０Ｃが形成されており、このスリット３０Ａ〜３０Ｃの形成位置は光ファイバー１３Ａ〜１３Ｂの所定固定位置と対応する位置に設定されている。
【００６７】
シリコン基板２５は、前記した下部基板１１と略同等の平面形状を有している。また、シリコン基板２５には膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂが形成されるが、本実施例ではこの膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂはシリコン基板２５に一体的に形成された弾性膜２０Ｂの内側に形成されている。前記したスリット３０Ａ〜３０Ｃは、この膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂの中央位置に位置している。尚、膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂの幅寸法は、ファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂの幅方向Ｗと大略等しく設定されており、よって各光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃの直径Ｄよりも大きく設定されていることは第１実施例と同様である（図９参照）。
【００６８】
次に、上記構成とされた光スイッチ１０Ｂにおいて、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃを光スイッチ１０Ｂに固定する方法について説明する。
【００６９】
光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃを光スイッチ１０Ｂに固定するには、先ず光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃを下部基板１１のファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂに装着する。前記したように、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃをファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂに載置した時点で、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃの高さ方向（Ｚ１，Ｚ２方向）の位置決めが行なわれる。
【００７０】
続いて、図８に矢印で示すように上部基板１２Ｂを下部基板１１に接着する。この際、上部基板１２Ｂは、各膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂがファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂと対向するよう精度良く位置決めされた上で下部基板１１に接着される。
【００７１】
上部基板１２Ｂが下部基板１１に接着されることにより、図９に示されるように、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃ（図９では、１３Ａのみ示す）のファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂから突出した部分は、弾性膜２０ＢをＺ１方向に押圧する。また、弾性膜２０Ｂに形成されているスリット３０Ａ〜３０Ｃは、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃの所定固定位置に位置するよう構成されている。
【００７２】
よって、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃが弾性膜２０Ｂを押圧すると、これにより弾性膜２０Ｂは膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂ内に向け弾性変形し、この変形により発生する弾性力により光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃはファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂの底面１９Ａ，１９Ｂに向け押圧される。
【００７３】
この弾性膜２０Ｂの弾性力により、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃはファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂ内に固定される。この際、前記のように弾性膜２０Ｂにはスリット３０Ａ〜３０Ｃが形成されているため、このスリット３０Ａ〜３０Ｃを挟んだ弾性膜２０Ｂの左端部２０Ｂ-Lと右端部２０Ｂ-Ｒは上方に向け反るように弾性変形する（図９参照）。
【００７４】
ところで、本実例においてもファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂの幅Ｗは光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃの直径Ｄよりも大きい（Ｗ＞Ｄ）ため、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃは必ずしもファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂ内の所定固定位置（本実施例においても、この所定固定位置をファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂの中央位置とする）に位置しているとは限らない。よって、光ファイバー１３Ａを例に挙げると、図１０（Ａ）に示すように所定固定位置よりも左側（矢印Ｘ１方向側）に位置する場合、或は図１０（Ｂ）に示すように所定固定位置よりも右側（矢印Ｘ２方向側）に位置する場合がある。
【００７５】
光ファイバー１３Ａが所定固定位置よりも左側にある図１０（Ａ）の状態を注目すると、弾性膜２０Ｂの光ファイバー１３Ａの位置よりも左側の左端部２０Ｂ-Ｌの反り（変形）状態は、光ファイバー１３Ａの位置よりも右側の右端部２０Ｂ-Ｒの反り（変形）状態よりも急な反りとなっている。
よって、弾性膜２０Ｂの左端部２０Ｂ-Ｌが光ファイバー１３Ａを矢印Ｘ２方向に移動させようとする弾性力ＦＬは、弾性膜２０Ｂの右端部２０Ｂ-Ｒが光ファイバー１３Ａを矢印Ｘ１方向に移動させようとする弾性力ＦＲに比べて大きくなる（ＦＬ＞ＦＲ）。更に、底面１９Ａ，１９Ｂ及び弾性膜２０Ｂの表面が、摩擦係数の小さい平滑面とされていることは第１実施例と同様である。
【００７６】
このため、光ファイバー１３Ａは図中矢印Ｘ２方向に移動を開始し、弾性力ＦＬと弾性力ＦＲが等しくなる位置（左端部２０Ｂ-Ｌと右端部２０Ｂ-Ｒの状態が左右対称となる安定位置）で停止する。この停止位置は、具体的には図９に示すファイバー装着溝１８Ａの幅方向（Ｘ１，Ｘ２方向）に対する中央位置である。
【００７７】
また、光ファイバー１３Ａが所定固定位置よりも右側にある図１０（Ｂ）の状態では、弾性膜２０Ｂの光ファイバー１３Ａの位置よりも右側の右端部２０Ｂ-Ｒの反り（変形）状態は、弾性膜２０Ｂの光ファイバー１３Ａの位置よりも左側の左端部２０Ｂ-Ｌの反り（変形）状態よりも急な変形となっている。よって、弾性膜２０Ｂの右端部２０Ｂ-Ｒが光ファイバー１３Ａを矢印Ｘ１方向に移動させようとする弾性力ＦＲは、弾性膜２０Ｂの左端部２０Ｂ-Ｌが光ファイバー１３Ａを矢印Ｘ２方向に移動させようとする弾性力ＦＬに比べて大きくなる（ＦＲ＞ＦＬ）。このため、光ファイバー１３Ａは図中矢印Ｘ１方向に移動を開始し、弾性力ＦＬと弾性力ＦＲが等しくなる、左端部２０Ｂ-Ｌと右端部２０Ｂ-Ｒの状態が安定する左右対称となる位置で停止する。上記した光ファイバー１３Ａの自動位置決めは、他の光ファイバー１３Ｂ，１３Ｃにおいても同様に行なわれる。
【００７８】
よって、本実施例においても上部基板１２Ｂを下部基板１１に装着するだけの処理で、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃは、ファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂの所定固定位置に自動的に位置決めされる。また、位置決めが行なわれた状態で、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃは弾性膜２０Ｂから下方（Ｚ２方向）に押圧される弾性力のみが付勢され、この押圧力により下部基板１１に固定される。
【００７９】
尚、弾性膜２０Ｂにはスリット３０Ａ〜３０Ｃが直線状に形成されているため、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃはスリット３０Ａ〜３０Ｃの形成位置に確実に位置決めされ、ファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂに対して斜めに傾いた状態で位置決めされるようなことはない。
【００８０】
上記したように本実施例においても、下部基板１１に形成されているファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂに光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃを装着し、続いて下部基板１１に上部基板１２Ｂを装着するだけの処理で、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃの位置決めと固定を同時に行なうことができ、位置決め処理及び固定処理の容易化及び要処理時間の短縮を図ることができる。また、位置決め処理及び固定処理時において、光ファイバー１３Ａ〜１３Ｃやファイバー装着溝１８Ａ，１８Ｂに損傷が発生することを防止できる。
【００８１】
続いて、図１１及び図１２を参照して、上記した光スイッチ１０Ｂ（固定装置）の製造方法について説明する。尚、図１１及び図１２において図１乃至図１０に示した各構成と同一構成については同一符号を付してその説明は省略するものとする。また、前記したように本実施例で用いている下部基板１１は、第１実施例と構成及び製造方法が同一のものであり、よって製造方法の説明についても省略するものとする。
【００８２】
図１１（Ａ）は、上部基板１２Ｂとなるシリコン基板２５を示している。このシリコン基板２５には、図１１（Ｂ）に示すように、その全面に弾性膜２０Ｂを成膜する。本実施例では、ＣＶＤ装置を用いてＳｉＮ膜を弾性膜２０Ｂとしてシリコン基板２５上に形成している。
【００８３】
シリコン基板２５上に弾性膜２０Ｂが形成されると、図１１（Ｃ）に示すように、弾性膜２０Ｂの上面にレジスト２９が形成される。続いて、このレジスト２９に対して露光・現像処理が実施され、図１２（Ａ）に示されるように、スリット３０Ａ〜３０Ｃの形成位置に対応する部分の除去が行なわれる。
【００８４】
上記のようにレジスト２９に所定のパターンが形成されると、弾性膜２０Ｂに対して乾式エッチングが実施される。この乾式エッチングが終了するとレジスト２９の除去が行われ、これにより弾性膜２０Ｂには、図１２（Ｂ）に示されるようにスリット３０Ａ〜３０Ｃが形成される。
【００８５】
上記のようにスリット３０Ａ〜３０Ｃが形成されると、スリット３０Ａ〜３０Ｃが形成された弾性膜２０Ｂをマスクとして、シリコン基板２５のエッチングが実施される。この際、エッチング方法としては、結晶異方性エッチングが実施され、よってエッチング管理を適宜行なうことにより、シリコン基板２５にはスリット３０Ａ〜３０Ｃを回り込むようにエッチングが行われ、これにより膜変形用溝２１Ａ，２１Ｂが形成される。上記した一連の処理を行なうことにより、図１２（Ｃ）に示す上部基板１２Ｂが製造される。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】図１は、本発明の第１実施例である光ファイバーの固定装置を適用した光スイッチの分解斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す光スイッチの正面図である。
【図３】図３は、第１実施例において光ファイバーが位置決めされる原理を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施例である光ファイバーの固定装置を構成する上部基板の製造方法を説明するための図である（その１）。
【図５】図５は、本発明の第１実施例である光ファイバーの固定装置を構成する上部基板の製造方法を説明するための図である（その２）。
【図６】図６は、本発明の第１実施例である光ファイバーの固定装置を構成する下部基板の製造方法を説明するための図である（その１）。
【図７】図７は、本発明の第１実施例である光ファイバーの固定装置を構成する下部基板の製造方法を説明するための図である（その２）。
【図８】図８は、本発明の第２実施例である光ファイバーの固定装置を適用した光スイッチの分解斜視図である。
【図９】図９は、図８に示す光スイッチの正面図である。
【図１０】図１０は、第２実施例において光ファイバーが位置決めされる原理を説明するための図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２実施例である光ファイバーの固定装置を構成する上部基板の製造方法を説明するための図である（その１）。
【図１２】図１２は、本発明の第２実施例である光ファイバーの固定装置を構成する上部基板の製造方法を説明するための図である（その２）。
【符号の説明】
【００８７】
１０Ａ，１０Ｂ  光スイッチ
１１  下部基板
１２Ａ，１２Ｂ  上部基板
１３Ａ〜１３Ｃ  光ファイバー
１４  第１のシリコン層
１５  酸化膜層
１６  第２のシリコン層
１８Ａ，１８Ｂ  ファイバー装着溝
１９Ａ，１９Ｂ  底面
２０Ａ，２０Ｂ  弾性膜
２１Ａ，２１Ｂ  膜変形用溝
２５  シリコン基板
２６，２８，２９  レジスト
２７  ＳＯＩ基板
３０Ａ〜３０Ｃ  スリット
【図１】
2005215072.tif 000003
【図２】
2005215072.tif 000004
【図３】
2005215072.tif 000005
【図４】
2005215072.tif 000006
【図５】
2005215072.tif 000007
【図６】
2005215072.tif 000008
【図７】
2005215072.tif 000009
【図８】
2005215072.tif 000010
【図９】
2005215072.tif 000011
【図１０】
2005215072.tif 000012
【図１１】
2005215072.tif 000013
【図１２】
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