(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
６面体の電気光学結晶の長手方向に沿って設けた電極間に電圧を印加して当該電気光学結晶内に電界を生じさせ、前記電気光学結晶内に前記長手方向に進むレーザ光を通過させ、前記電気光学結晶を出射したレーザ光により、前記電圧の変化に応じた前記電界の変化を検出するようにした電気光学素子の製造方法であって、
絶縁体に複数の溝を形成する工程と、
前記絶縁体上に絶縁体上電極を設ける工程と、
前記溝の底の箇所で前記絶縁体上電極を分割する工程と、
前記溝間で前記絶縁体を分割する工程と、
予め用意した電気光学結晶を前記複数の溝のそれぞれに収める工程と
を有することを特徴とする電気光学素子の製造方法。
【請求項２】
予め用意した電気光学結晶に異方性ウェットエッチングする工程と、
異方性ウェットエッチングされた前記電気光学結晶を分割する工程と、
分割された前記電気光学結晶を前記溝に収める向きを前記異方性ウェットエッチングにより前記電気光学結晶に生じたエッチピットパターンの向きにより決める工程と
を有することを特徴とする請求項１記載の電気光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光学素子およびこれを量産できる製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電界による電気光学結晶の光学的性質の変化をレーザ光で検出する電気光学素子を用いることで、微弱な電界の変化を測定することができる。例えば、生体等の表面を伝送経路とする電界通信において、電気光学素子を用いて情報を伝達する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
電界光学素子は、ミリメートルオーダーのサイズで比較的大きなものであることから、手作業によって、直方体の電気光学結晶からリッジを削りだし、この電気光学素子を製造していた。
【０００４】
しかしながら、手作業によって加工した場合には、大量に生産することが困難であるという問題がある。また、加工しようとする電気光学結晶はミリメートルオーダーのサイズで、従来の半導体素子に比べて、パターンが大きいことから、ドライエッチングなどの高価な微細加工技術を用いることなく、低コストで加工することが望ましい。
【０００５】
これらの改善を目的として、作製の再現性、効率化を図るために、ダイシング、劈開技術を用いた手法により、図１１に示すようなリッジ２０を薄型にした小型の電気光学素子の量産が可能となった（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００５−２７７７１９号公報
【特許文献２】特開２００７−１８３５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ダイシング、劈開技術を用いて電気光学素子の製造を効率化しても、リッジの機械的強度が弱く、破損しやすい。さらに、電気光学結晶をダイシング等で削り出して、リッジと台座部分のすべてを電気光学結晶で作製しているため、加工により削り取ってしまう部分が多い上に不要な部分にも電気光学結晶を使用することになり、そのため、高価な電気光学結晶を有効利用できない。よって、その分コストが高くなってしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電気光学結晶の体積が少なく且つ高い強度の電気光学素子およびこれを量産できる製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１の本発明は、６面体の電気光学結晶の長手方向に沿って設けた電極間に電圧を印加して当該電気光学結晶内に電界を生じさせ、前記電気光学結晶内に前記長手方向に進むレーザ光を通過させ、前記電気光学結晶を出射したレーザ光により、前記電圧の変化に応じた前記電界の変化を検出するようにした電気光学素子の製造方法であって、絶縁体に複数の溝を形成する工程と、前記絶縁体上に絶縁体上電極を設ける工程と、前記溝の底の箇所で前記絶縁体上電極を分割する工程と、前記溝間で前記絶縁体を分割する工程と、予め用意した電気光学結晶を前記複数の溝のそれぞれに収める工程とを有することを特徴とする電気光学素子の製造方法をもって解決手段とする。
【００１０】
請求項２の本発明は、予め用意した電気光学結晶に異方性ウェットエッチングする工程と、異方性ウェットエッチングされた前記電気光学結晶を分割する工程と、分割された前記電気光学結晶を前記溝に収める向きを前記異方性ウェットエッチングにより前記電気光学結晶に生じたエッチピットパターンの向きにより決める工程とを有することを特徴とする請求項１記載の電気光学素子の製造方法をもって解決手段とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電気光学素子の製造方法によれば、６面体の電気光学結晶の長手方向に沿って設けた電極間に電圧を印加して当該電気光学結晶内に電界を生じさせ、前記電気光学結晶内に前記長手方向に進むレーザ光を通過させ、前記電気光学結晶を出射したレーザ光により、前記電圧の変化に応じた前記電界の変化を検出するようにした電気光学素子の製造方法であって、絶縁体に複数の溝を形成する工程と、前記絶縁体上に絶縁体上電極を設ける工程と、前記溝の底の箇所で前記絶縁体上電極を分割する工程と、前記溝間で前記絶縁体を分割する工程と、予め用意した電気光学結晶を前記複数の溝のそれぞれに収める工程とを有することで、多くの電気光学素子を一度に製造でき、量産効果によるコスト低減を期待することができる。
【００１３】
また、本発明の電気光学素子の製造方法によれば、好ましくは、予め用意した電気光学結晶に異方性ウェットエッチングする工程と、異方性ウェットエッチングされた前記電気光学結晶を分割する工程と、分割された前記電気光学結晶を前記溝に収める向きを前記異方性ウェットエッチングにより前記電気光学結晶に生じたエッチピットパターンの向きにより決める工程とを有することで、電気光学結晶を溝に収める向きを間違えることがなく、電気光学結晶を正しい向きで溝に収めた電気光学素子を製造することができる。これにより、電気光学結晶内のレーザ光が所望の挙動をし、正しい検出を行うことができる。ままた、向きの修正が不要なので、少ない労力で電気光学素子を量産でき、すなわち、効率的な電気光学素子の量産が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る電気光学素子の斜視図である。
【００１６】
電気光学素子は、溝１が形成された絶縁体３と、絶縁体３上に形成され、溝１の底の箇所で分割された絶縁体上電極５，５と、溝１に収められた電気光学結晶７とを有する。
【００１７】
この電気光学素子では、検出対象の電界変化が生じる場所を挟む各場所に絶縁体上電極５，５が電気的に接続され、これにより、絶縁体上電極５，５間に電圧が印加される。すると、電気光学結晶７内の電界強度が電界変化に応じて変化し、電気光学結晶７の光学的特性が変化する。こうした電気光学結晶７の長手方向に垂直な一方の端面から、しかも電界の方向に垂直に入射したレーザ光２１は、光学的特性の変化により変調され、他方の端面から出射する。この変調されたレーザ光を処理することにより、上記の検出対象の電界変化が検出される。
【００１８】
次に、本発明の一実施形態に係る電気光学素子の製造方法を説明する。
【００１９】
この製造方法は、絶縁体３に複数の溝１を形成する第１工程と、絶縁体３上に絶縁体上電極５を設ける第２工程と、溝１の底の箇所で絶縁体上電極５を分割する第３工程と、溝１間で絶縁体３を分割する第４工程と、電気光学結晶７を複数の溝１のそれぞれに収める第５工程とを有する。
【００２０】
第１工程では、図２に示すように、例えばダイシングにより、矩形平板状の絶縁体３に複数の平行な溝１を形成し、その絶縁体３を洗浄する。溝１の幅は例えば０．２２ｍｍであり、溝１のピッチは例えば１．５ｍｍである。絶縁体３は、電気的に絶縁で、熱的に安定であることが好ましく、ガラス、セラミック、樹脂等が用いられる。
【００２１】
図３（ａ）は、図２の符号１１の部分を示す図であり、図３（ｂ）〜（ｄ）、図４（ａ）、（ｂ）は、その部分の製造過程での変化を示す図である。これら図を参照して行う説明に係る処理加工は、符号１１の部分だけでなく、他の部分にも適用される。
【００２２】
続く第２工程では、まず、図３（ｂ）に示すように、溝１を形成した絶縁体３の上において全体的に、金属の電極材料による絶縁体上電極５を形成する。ここでは、スパッタリングで、例えば、ＣｒとＡｕやＡｌを蒸着させる。スパッタリングを用いると、スパッタ雰囲気により金属粒子が散乱され易いため、絶縁体上電極５は、上向きの面の表面上だけでなく、横向きである溝１の内壁面の表面上にも形成される。
【００２３】
次に、図３（ｃ）に示すように、絶縁体上電極５の上に全体的にレジスト６を塗布する。こうして、絶縁体上電極５を保護するのである。
【００２４】
続く、第３工程では、図３（ｄ）に示すように、例えば、０．２ｍｍ幅のダイシングブレード１３を溝１の長さ方向に移動させ、かかるダイシングにより、図４（ａ）に示すように、溝１の底の箇所でレジスト６の上から絶縁体上電極５を分割する。
【００２５】
なお、ダイシングに代えて、ワイヤーカット、レーザカット、マイクロドリルを用いてもよい。
【００２６】
続く、第４工程では、図５に示すように、加工処理後の絶縁体３を溝１間で分割することにより、溝１を１つだけ有する加工処理後の絶縁体３を複数得る。例えば、この絶縁体３の幅、高さ、長さは、それぞれ１．５ｍｍ、１．５ｍｍ、７．０ｍｍである。
【００２７】
次に、得られたもののそれぞれを洗浄することにより、図４（ｂ）に示すようにレジスト６を除去する。
【００２８】
第５工程では、まず、図６（ａ）に示すように、ＺｎＴｅまたは閃亜鉛鋼型を有する化合物半導体結晶（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＣｄＴｅなど）またはシレナイト化合物（Ｂｉ１２ＧｅＯ２０、Ｂｉ１２ＳｉＯ２０、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０など）を材料とした矩形平板状の電気光学結晶７の両面を鏡面加工する。
【００２９】
次に、電気光学結晶７の例えば、一方の面にフッ酸系エッチング液を使用して異方性ウェットエッチングを施す。図６（ｂ）、図７に示すように、その面に複数のエッチピットパターン７ａが生じる。各エッチピットパターン７ａは同じ方向を向いている。
【００３０】
ここでは、異方性ウェットエッチングを他方の面に施してもよい。こうすると、図６（ｃ）に示すように、その面にはやはり複数のエッチピットパターン７ａが生じるが、それらは、一方の面に生じるエッチピットパターン７ａの方向に対して垂直な方向を向く。これは、電気光学結晶７が複屈折率を有することを示しており、電気光学結晶７としては、このようなものを用いる必要がある。
【００３１】
次に、図６（ｄ）に示すように、矩形平板状の電気光学結晶７がもつ４つのコーナーの内の１つを切り欠く。エッチピットパターン７ａは小さくて目視できないので、どのコーナーが切り欠かれているかにより、エッチピットパターン７ａの向きを間接的に知ることができるようにするのである。
【００３２】
例えば、ここでは、顕微鏡を使用して、エッチピットパターン７ａが形成された面を正対視し、しかも、エッチピットパターン７ａが予め決められた方向を向いているように正対視し、こうした上で、予め決められたコーナー（例えば、右下のコーナー）を切り欠く。
【００３３】
次に、図６（ｅ）に示すように、例えば、電気光学結晶７の片面だけに干渉膜を形成する。ここでは、干渉膜により干渉縞が見えるようにし、干渉縞の色と他方の面（干渉膜を形成しない面）の色とを相違させる。上記の通り、エッチピットパターン７ａは小さくて目視できないので、どちらに干渉縞の色が見えるかにより、エッチピットパターン７ａの向きを間接的に知ることができるようにするのである。詳しくは、後に矩形平板状の電気光学結晶７が分割されて、コーナーの切り欠きによっては、エッチピットパターン７ａの向きを知ることができなくなるので、これは、そのときであっても、エッチピットパターン７ａの向きを知ることができるようにするものである。
【００３４】
ここでは、電気光学結晶７を正対視し、しかも、切り欠かれているコーナーが予め決められたコーナー（例えば、右下のコーナー）となるように正対視し、こうした上で、予め決められた面（例えば、正対視している面）に干渉膜を形成し、他方の面には何も形成しない。
【００３５】
次に、図６（ｅ）に示すように、電気光学結晶７の、互いに対向する端面に反射防止のためのコート（Anti-Reflection Coatといい、以下、略して「ＡＲコート」という）を施す。
【００３６】
ＡＲコートを施した端面の一方は、レーザ光の入射面となり、他方はそのレーザ光の出射面となるものである。仮にこの端面の組でなく、他方の端面の組をレーザ光の入射面および出射面の組として考え、ＡＲコートを施してしまうと、その場合には電気光学結晶７内のレーザ光が所望の挙動をしなくなる。
【００３７】
よって、ここでは、例えば、電気光学結晶７を正対視し、しかも、切り欠かれているコーナーが予め決められたコーナー（例えば、右下のコーナー）となるように正対視し、こうした上で、上下の端面にＡＲコートを施す。
【００３８】
電気光学結晶７の製造方法におけるここまでの工程は、以下に説明する工程に置き換えてもよい。
【００３９】
まず、図８（ａ）に示すように、上記のような矩形平板状の電気光学結晶７の一方の面だけを鏡面加工する。これにより、鏡面加工しない他方の面は白いままである。
【００４０】
次に、図８（ｂ）に示すように、電気光学結晶７の少なくとも一方の面に異方性ウェットエッチングを施すことで、その面にエッチピットパターン７ａを形成する。
【００４１】
次に、図８（ｃ）に示すように、例えば、顕微鏡を使用して、エッチピットパターン７ａが形成された面を正対視し、しかも、エッチピットパターン７ａが予め決められた方向を向いているように正対視し、こうした上で、予め決められたコーナー（例えば、右下のコーナー）を切り欠く。
【００４２】
次に、同図に示すように、例えば、電気光学結晶７を正対視し、しかも、切り欠かれているコーナーが予め決められたコーナー（例えば、右下のコーナー）となるように正対視し、こうした上で、上下の端面にＡＲコートを施す。
【００４３】
つまり、上記のような干渉縞の色の有無によってでなく、鏡面加工の有無により、エッチピットパターン７ａの向きを間接的に知ることができるようにするのである。
【００４４】
さて、これらの２つの工程のいずれかが行われたこととして説明を続ける。
【００４５】
次に、図８（ｄ）に示すように、ＡＲコートを施した端面に垂直に電気光学結晶７をダイシングして分割し、または劈開して分割し、図９（ａ）に示すような直方体の電気光学結晶７を複数得る。
【００４６】
なお、ＡＲコートは、途中にでなく、このように複数得られた電気光学結晶７に施してもよい。
【００４７】
この場合、図６（ｄ）に示す電気光学結晶７（図８（ｃ）に示す電気光学結晶７にＡＲコートを施す前の電気光学結晶７でも同じ）を正対視し、しかも、切り欠かれているコーナーが予め決められたコーナー（例えば、右下のコーナー）となるように正対視し、こうした上で、上下方向に電気光学結晶７を劈開またはダイシングで分割し、直方体の電気光学結晶７を複数得る。
【００４８】
そして、得られた各電気光学結晶７の長手方向に垂直な各端面にＡＲコートを施せばよい。
【００４９】
第４工程では、図９（ｂ）に示すように、処理加工後の電気光学結晶７を、処理加工後の絶縁体３の溝１に収める。ここでは、電気光学結晶７を上から溝１に収める場合、干渉縞の色の見える面とその色の見えない面の内の予め定められた方の面（例えば、干渉縞の色の見える面）を上に向ける。あるいは、鏡面加工された面と鏡面加工されていない面の内の予め定められた方の面（例えば、鏡面加工された面）を上に向ける。つまり、電気光学結晶１が溝に収める向きを異方性ウェットエッチングにより電気光学結晶１に生じたエッチピットパターンの向きにより決めるのである。
【００５０】
仮に上に向ける面と下に向ける面を取り違えた場合には電気光学結晶７内のレーザ光が所望の挙動をしなくなる。例えば、偏光面の回転方向（旋光方向）が逆になり、正しい検出ができない。しかし、このように収める向きをビットパターンの向きにより決めることで、電気光学結晶７内のレーザ光が所望の挙動をし、正しい検出を行うことができる。
【００５１】
そして、図９（ｃ）に示すように、溝１を跨ぐように接着剤１６を加え、これを紫外線で凝固させ、、電気光学結晶７を固定する。
【００５２】
次に、この電気光学素子の利用例を図１０の模式図を用いて説明する。電界検出光学装置１１０は、レーザー光と電気光学素子１００を用いた電気光学的手法により電界を検出するものであり、レーザダイオード１２１、フォトダイオード１４３ａ、１４３ｂおよび電気光学素子１００を有する。電気光学素子１００の電極３０ａ、３０ｂはそれぞれ、上記の説明における電気光学結晶７を挟む一方の電極、他方の電極であり、信号電極１２９、グランド電極１３１にそれぞれ接続されている。また、電気光学素子１００の両端には、第一波長板１３５と第二波長板１３７が接続されている。電気光学素子１００とレーザダイオード１２１の間には、コリメートレンズ１３３を有し、電気光学素子１００とフォトダイオード１４３ａ、１４３ｂの間には、偏光ビームスプリッタ１３９、集光レンズ１４１ａ、１４１ｂを有する。
【００５３】
レーザダイオード１２１から出力されるレーザー光は、コリメートレンズ１３３、第一波長板１３５を介して電気光学素子１００の電気光学結晶に入射する。入射したレーザー光は、信号電極１２９からの電界によって変調し、放射される。
【００５４】
電気光学素子１００から放射されたレーザー光は、第二波長板１３７を介し、偏光ビームスプリッタ１３９によってＰ波成分およびＳ波成分に分離され、集光レンズ１４１ａ、１４１ｂで集光されてから、フォトダイオード１４３ａ、１４３ｂにおいて電気信号に変換される。
【００５５】
したがって、本実施形態に係る電気光学素子によれば、溝１が形成された絶縁体３と、絶縁体３上に形成され、溝１の底の箇所で分割された絶縁体上電極５，５と、溝１に収められた電気光学結晶７とを有することで、電気光学結晶７としては、従来の電気光学素子におけるリッジの部分の体積ほどしか必要でなく、よって、必要な電気光学結晶７の体積を少なくでき、電気光学結晶７を効率的に使用できる。また、欠損しやすいリッジがないので、強度を高めることができ、取り扱いが容易になる。
【００５６】
また、本実施形態に係る電気光学素子の製造方法によれば、絶縁体３に複数の溝１を形成する工程と、絶縁体１上に絶縁体上電極５を設ける工程と、溝１の底の箇所で絶縁体上電極５を分割する工程と、溝１間で絶縁体３を分割する工程と、予め用意した電気光学結晶を複数の溝１のそれぞれに収める工程とを有することで、多くの電気光学素子を一度に製造でき、量産効果によるコスト低減を期待することができる。
【００５７】
また、予め用意した電気光学結晶７に異方性ウェットエッチングする工程と、異方性ウェットエッチングされた電気光学結晶７を分割する工程と、分割された電気光学結晶７を溝１に収める向きを異方性ウェットエッチングにより電気光学結晶７に生じたエッチピットパターンの向きにより決める工程とを有することで、電気光学結晶７を溝に収める向きを間違えることがなく、電気光学結晶７を正しい向きで溝に収めた電気光学素子を製造することができる。これにより、電気光学結晶７内のレーザ光が所望の挙動をし、正しい検出を行うことができる。また、向きの修正が不要なので、少ない労力で電気光学素子を量産でき、すなわち、効率的な電気光学素子の量産が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態に係る電気光学素子の斜視図である。
【図２】電気光学素子で使用される絶縁体の斜視図である。
【図３】絶縁体の加工処理の過程の一部での１部分の変化の様子を示す正面図である。
【図４】絶縁体の加工処理の残りの過程での１部分の変化の様子を示す正面図である。
【図５】分割により処理加工後の絶縁体を複数得るときの様子を示す斜視図である。
【図６】電気光学結晶の加工処理の過程の一部での変化の様子を示す斜視図である。
【図７】電気光学結晶に生じたエッチピットパターンの画像を示す図である。
【図８】他の方法による電気光学結晶の加工処理の過程の一部での変化の様子を示す斜視図である。
【図９】絶縁体の溝に電気光学結晶を収める様子などを示す斜視図である。
【図１０】電気光学素子の利用例を示す模式図である。
【図１１】従来の電気光学素子を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５９】
１…溝
３…絶縁体
５…絶縁体上電極
６…レジスト
７…電気光学結晶
７ａ…エッチピットパターン
１６…接着剤
３０ａ、３０ｂ…電極
１００…電気光学素子
１１０…電界検出光学装置
１２１…レーザダイオード
１２９…信号電極
１３１…グランド電極
１３３…コリメートレンズ
１３５…第一波長板
１３７…第二波長板
１３９…偏光ビームスプリッタ
１４１ａ…集光レンズ
１４３ａ…フォトダイオード
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図７】
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【図８】
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