(57)【要約】【課題】光学素子の上面側からの光学的結合を実現する。【解決手段】  光学素子１０は、下地層２２、及び下地層上に設けられており、平坦な上面２４Ｘを有するクラッド層２４を有している基板２０と、この上面内に少なくとも１つの端面２６ａを有している光導波路２６と、基板の上面から基板の厚み内に至る深さを有しているミラー部形成用凹部２８であって、入射する信号光を反射するミラー部３０が設けられている反射側面２２ａ、及びこの反射側面に対向している対向側面２２ｂを有しているミラー部形成用凹部を具えている。【選択図】図１
2009139413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地層、及び当該下地層上に設けられており、平坦な上面を有するクラッド層を有している基板と、
前記上面内に少なくとも１つの端面を有して設けられている光導波路と、
前記基板の前記上面から当該基板の厚み内に至る深さを有しているミラー部形成用凹部であって、入射する信号光を反射するミラー部が設けられている反射側面、及び当該反射側面に対向しており、前記光導波路の前記端面に連接している対向側面を有している当該ミラー部形成用凹部と
を具えていることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記光導波路の前記端面は、前記上面に垂直な面に対して傾斜して設けられていて、前記ミラー部に信号光を入射させ又は該ミラー部から反射する信号光を受光できる傾斜平面であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記光導波路は、前記上面上に延在している細線状のシリコン光導波路であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記下地層はシリコン層であり、かつ前記クラッド層はシリコン酸化層であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項５】
前記ミラー部は、金の薄膜として設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項６】
前記光導波路の前記端面及び前記ミラー部を一体的に覆って、前記ミラー部形成用凹部を埋め込んでおり、前記光導波路の屈折率よりも小さく、かつ空気よりも屈折率が大きい埋込み部をさらに具えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項７】
前記埋込み部は、エポキシ樹脂により構成されていることを特徴とする請求項６に記載の光学素子。
【請求項８】
下地層、当該下地層上に設けられているクラッド層及び当該クラッド層上に設けられている光導波路形成層を有している基板を準備する工程と、
前記光導波路形成層をパターニングして、前記クラッド層上の中途に一端面を有して延在する光導波路を形成する工程と、
前記光導波路外に露出している前記クラッド層の、前記一端面に対面する側の領域部分をエッチング除去して、前記下地層を露出させる工程と、
基板の上面側を覆い、前記下地層の露出領域の上側にレジスト凹部を有するレジスト層を形成する工程と、
前記下地層に、前記レジスト凹部の形状を転写して、反射側面、及び当該反射側面に対向している対向側面を有するミラー部形成用凹部を形成する工程と、
前記反射側面に設定されるミラー部形成領域にミラー部を形成する工程と
を具えることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項９】
前記ミラー部形成用凹部を形成する工程では、前記光導波路の端面を、前記クラッド層の上面に垂直な面に対して傾斜している傾斜平面にパターニングすることを特徴とする請求項８に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１０】
前記ミラー部を形成する工程は、前記ミラー部形成領域を露出するミラー部形成用レジストパターンを用いて、当該ミラー部形成領域のみに金の薄膜を蒸着する工程であることを特徴とする請求項８又は９に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１１】
前記光導波路の端面及び前記ミラー部を一体的に覆って前記ミラー部形成用凹部を埋め込む埋込み部を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項８から１０のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１２】
前記埋込み部を形成する工程は、前記光導波路の屈折率よりも小さく、かつ空気よりも屈折率が大きい材料により前記埋込み部を形成する工程であることを特徴とする請求項１１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１３】
前記材料を、エポキシ樹脂として前記埋込み部の製造工程を行うことを特徴とする請求項１２に記載の光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば光ファイバ通信に用いられる、光導波路を具える光学素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信において、例えば、光ファイバから入力される光信号を分岐させたり、光ファイバ同士を光学的に結合するための光導波路を具えた光学素子が知られている。
【０００３】
このような光学素子として、光導波路が形成されている基板上に受光素子が搭載されており、この基板とは別に、光導波路から出射された信号光をこの受光素子で受光させるための反射鏡を有するカバーを具える構成が知られている（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
また、シリコン細線からなる、いわゆるシリコン光導波路を具える光学素子において、先端に向かうにつれて断面積の面積が小さくなるテーパ部を有する導波路を具える構成が知られている（例えば特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１８４９８６号公報
【特許文献２】特許第２９３０１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シリコンを材料としているシリコン光導波路は、曲げ半径をより小さくすることができるが、シングルモード条件を満たすためには光導波路の断面寸法を、例えば３００ｎｍ角程度とする必要がある。
【０００６】
特許文献１が開示するような、断面寸法の小さな光導波路と光ファイバとを光学的に結合するには、極めて精密な位置合わせを行う必要がある。
【０００７】
このような精密な位置合わせを行うに際しては、専用の装置を準備しなければならない上に長時間の作業が必要となる。
【０００８】
また、特許文献２が開示しているように、光導波路の形状をいわゆるテーパ状とすれば、この光導波路と光ファイバとの位置合わせの精度を緩和することはできるものの、光ファイバから出射される信号光を集光するためのレンズ等の集光部材がさらに必要となり、さらにこの集光部材と光ファイバとの位置合わせが必要となる。
【０００９】
特許文献１が開示している光学素子においては、光導波路が設けられている基板とは別に、さらなる部材として反射鏡を具えたカバーが用いられている。
【００１０】
このように、上記従来の光学素子によれば、光学素子全体の構造が複雑になってしまう上、光学素子が全体として大型化してしまう傾向がある。
【００１１】
また、上記従来の光学素子の製造工程においては、いわゆるウエハプロセスで用いられる製造装置以外にさらなる特殊な製造装置を必要とする場合もある。
【００１２】
また、従来の上述したような光学素子の製造工程においては、例えば回転するブレードを用いるいわゆるダイシング工程により、信号光が入射されるか又は出射する光導波路の端面を形成する場合があるが、このような場合には、特に光導波路の端面が損傷して光学的な特性を損なうおそれがある。
【００１３】
この発明の発明者は、鋭意研究を進める中で、光導波路が形成されている基板の厚み内にミラー部が形成されている光学素子を従来のウエハプロセスのみを適用して簡易な工程で製造することで上記従来の問題点を解決しうることを見出し、この発明を完成するに至った。
【００１４】
この発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、従って、この発明の目的は、特に光学素子の上面側に配置された光ファイバとの位置合わせが容易である簡易な構成の光学素子、及びかかる光学素子を製造するにあたり、従来のウエハプロセス、及びかかるウエハプロセスに適用されている製造装置のみを使用して製造することが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】
【００１５】
この発明の光学素子の好適な構成例によれば、以下の構成を具えているのがよい。
【００１６】
すなわち、光学素子は、下地層、及び当該下地層上に設けられており、平坦な上面を有するクラッド層を有している基板を具えている。
【００１７】
また、光学素子は、この上面内に少なくとも１つの端面を有して設けられている光導波路を具えている。
【００１８】
さらに、光学素子は、基板の上面から当該基板の厚み内に至る深さを有しているミラー部形成用凹部であって、入射する信号光を反射するミラー部が設けられている反射側面、及び当該反射側面に対向しており、光導波路の端面に連接している対向側面を有しているミラー部形成用凹部を具えている。
【００１９】
光学素子の光導波路の端面は、上面に垂直な面に対して傾斜して設けられていて、ミラー部に信号光を入射させ又はミラー部から反射する信号光を受光できる傾斜平面とされているのがよい。
【００２０】
また、光学素子の光導波路は、上面上に延在している細線状のシリコン光導波路とするのがよい。
【００２１】
さらに、光学素子の下地層はシリコン層であり、かつクラッド層はシリコン酸化層とするのがよい。
【００２２】
さらにまた、ミラー部は、金の薄膜として設けるのがよい。
【００２３】
また、光学素子は、光導波路の端面及びミラー部を一体的に覆って、ミラー部形成用凹部を埋め込んでおり、光導波路の屈折率よりも小さく、かつ空気よりも屈折率が大きい埋込み部をさらに具えるのがよい。
【００２４】
このとき、光学素子の埋込み部は、エポキシ樹脂により構成するのがよい。
【００２５】
またこの発明の光学素子の製造方法によれば、下記の工程を含むのがよい。
【００２６】
下地層、下地層上に設けられているクラッド層及びクラッド層上に設けられている光導波路形成層を有している基板を準備する工程。
【００２７】
光導波路形成層をパターニングして、クラッド層上の中途に一端面を有して延在する光導波路を形成する工程。
【００２８】
光導波路外に露出しているクラッド層の、一端面に対面する側の領域部分をエッチング除去して、下地層を露出させる工程。
【００２９】
基板の上面側を覆い、下地層の露出領域の上側にレジスト凹部を有するレジスト層を形成する工程。
【００３０】
下地層に、レジスト凹部の形状を転写して、反射側面、及び反射側面に対向している対向側面を有するミラー部形成用凹部を形成する工程。
【００３１】
反射側面に設定されるミラー部形成領域にミラー部を形成する工程。
【００３２】
また、ミラー部形成用凹部を形成する工程では、光導波路の端面を、クラッド層の上面に垂直な面に対して傾斜している傾斜平面にパターニングする工程とするのがよい。
【００３３】
さらに、ミラー部を形成する工程は、ミラー部形成領域を露出するミラー部形成用レジストパターンを用いて、当該ミラー部形成領域のみに金の薄膜を蒸着する工程とするのがよい。
【００３４】
光学素子の製造方法は、光導波路の端面及びミラー部を一体的に覆ってミラー部形成用凹部を埋め込む埋込み部を形成する工程をさらに含むのがよい。
【００３５】
この埋込み部を形成する工程は、光導波路の屈折率よりも小さく、かつ空気よりも屈折率が大きい材料により埋込み部を形成する工程とするのがよい。
【００３６】
また、この材料を、エポキシ樹脂として埋込み部の製造工程を行うのがよい。
【発明の効果】
【００３７】
この発明の光学素子によれば、光導波路が設けられている基板と同一基板の厚み内にミラー部形成用凹部を形成し、このミラー部形成用凹部の一側面にミラー部を設けてあるので、さらなる部材を用いることなく、光学素子のさらなる小型化が可能となる。
【００３８】
また、この発明の光学素子によれば、上側に開放しているミラー部形成用凹部内にミラー部が設けられているので、例えばスポットサイズが数μｍである光ファイバの光信号を数μｍのミラー部に位置合わせするため、ボールレンズ等により１μｍから２μｍ程度の径に集光された光信号を１μｍ程度の径の導波路に対して位置合わせする場合と比較して位置合わせが容易となる。よって、位置合わせの精度をより向上させ、結合効率をより高めることができる。
【００３９】
さらに、この発明の光学素子の製造方法によれば、上述した構成を有するこの発明の光学素子を、従来のいわゆるウエハプロセスにより形成することができる。よって、さらなる設備投資等を要せずに、より効率的に光学素子の製造を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、図を参照して、この発明の実施形態につき説明する。なお、図には、この発明が理解できる程度に各構成成分の形状、大きさ及び配置関係が概略的に示されているに過ぎず、これによりこの発明が特に限定されるものではない。また、以下の説明に用いる各図において、同様の構成成分については同一の符号を付して示し、その重複する説明を省略する場合もあることを理解されたい。
【００４１】
（第１の実施の形態）
図１（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を参照して、この発明の実施形態の光学素子の構成例につき説明する。
【００４２】
図１（Ａ）は光学素子を上面側からみた概略的な平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示したＩ−Ｉ’一点鎖線で切断した切断面を示す概略的な断面図であり、図１（Ｃ）は図１（Ａ）に示したＩＩ−ＩＩ’一点鎖線で切断した切断面を示す概略的な断面図である。
【００４３】
図１（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示されるように、この発明の実施形態の光学素子１０は、基板２０を具えている。基板２０は、好ましくは平行平板型、すなわち図１（Ａ）に示されるように、上面からみた輪郭が長方形状の形状を有している。
【００４４】
図１（Ｂ）に示されるように、この例では基板２０は、下地層２２、及びこの下地層２２上に設けられており、平坦な上面２４Ｘを有するクラッド層２４を有している。
【００４５】
クラッド層２４の上面２４Ｘ上には、光導波路２６が設けられている。図１（Ｃ）に示されるように、この例では光導波路２６は、延在長のいずれの個所においてもその断面積が一様な細線状の導波路である。
【００４６】
光導波路２６は、クラッド層２４の上面内に少なくとも１つの端面、すなわち図示例では第１端面２６ａを有している。
【００４７】
詳細は後述するが、製造工程においては、光導波路２６は、上述した下地層２２及びクラッド層２４と一体であった層に由来するため、以下の説明においては基板２０の一部分として説明する場合もある。
【００４８】
この例では基板２０は、好ましくは例えば第１シリコン層、この第１シリコン層上に積層されているシリコン酸化膜層、及びこのシリコン酸化層上に積層されている第２シリコン層を有している、いわゆるＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板とするのがよい。すなわち、下地層２２を第１シリコン層とし、クラッド層２４をシリコン酸化層とし、かつ光導波路２６を第２シリコン層に由来する構成とするのがよい。
【００４９】
光導波路２６をシリコンを材料とするシリコン導波路とする場合には、延在長に対する横断面を３００ｎｍ角程度の正方形とするのがよい。
【００５０】
また、シリコン導波路である光導波路２６に対しては、所望の光学的特性を得るために、例えばリン（Ｐ）といった不純物をドープした構成としてもよい。
【００５１】
また、基板２０は、上述したＳＯＩ基板に限定されず、例えばガラス基板を用い、このガラス基板上に光導波路の材料として例えばゲルマニウムを堆積した構成とすることもできる。
【００５２】
光学素子１０は、ミラー部形成用凹部２８を有している。ミラー部形成用凹部２８は、この例では基板２０、すなわちクラッド層２４の上面２４Ｘから基板２０の厚み内、すなわち下地層２２の厚みの途中までに至る深さを有している。
【００５３】
図１（Ａ）に示されるように、この例ではミラー部形成用凹部２８は、平面的には長方形状の光学素子１０、すなわち基板２０の短軸方向に延在する、両端が開放された略半円筒状、すなわち溝状としてある。
【００５４】
この例ではミラー部形成用凹部２８を短軸方向の両端が開放している溝状として説明したが、これに限定されず、光学的な機能を損なわないことを条件として、例えば短軸方向の両端が閉じたへこみといった任意好適な構成とすることもできる。
【００５５】
図１（Ｂ）に示すように、ミラー部形成用凹部２８は、反射側面２８ａと、この反射側面２８ａと対向している対向側面２８ｂと、これら反射側面２８ａ及び対向側面２８ｂに連接している底面２２ｃを有している。
【００５６】
この例では、反射側面２８ａは、任意好適な曲率を有する曲面とされている。また、対向側面２８ｂは、平坦な傾斜面とされている。そして、底面２２ｃは平坦で水平な面としてこれら反射側面２８ａと対向側面２８ｂとを接続している。
【００５７】
反射側面２８ａは、クラッド層２４を貫通して形成されるクラッド層第１側面２４ａとこれに連接していて、下地層２２の厚み内に端縁が位置している下地層第１側面２２ａにより構成されている。
【００５８】
反射側面２８ａの全面又はその一部分の領域にはミラー部形成領域３０Ｘが設定されている。このミラー部形成領域３０Ｘ内にはミラー部３０が設けられている。ミラー部３０は、入射面を有する面状或いは立体的な構造体であって任意好適な光学的特性を有している。
【００５９】
ミラー部３０は、この例では入射される信号光をコリメート光として反射する反射鏡として設けられている。
【００６０】
このミラー部３０は、反射側面２８ａに密着する、好ましくは例えば金（Ａｕ）の薄膜として構成するのがよい。
【００６１】
例えば光学素子１０を光ファイバ同士の光学的な結合に用いる場合には、このミラー部３０を曲率半径１μｍ程度の曲面として構成するのがよい。
【００６２】
このミラー部３０の曲率半径は、例えば光導波路２６との距離といった要因を勘案して任意好適なものとすることができる。
【００６３】
対向側面２８ｂは、クラッド層２４を貫通して形成されるクラッド層第２側面２４ｂとこれに連接していて、下地層２２の厚み内に下側の端縁が位置している下地層第２側面２２ｂにより構成されている。
【００６４】
対向側面２８ｂ及び底面２２ｃは、いずれも光学的な機能を果たさなくてもよいため、その形状は平担面に限定されず、例えば曲面として設けることもできる。
【００６５】
図１（Ｂ）に示されるように、クラッド層２４の上面２４Ｘ上には、光導波路２６が延在している。光導波路２６の第１端面２６ａは、基板２０の厚み内に位置しているミラー部３０に対して、光信号を入射できるように、又はミラー部３０に入射され、ミラー部３０により反射、すなわち出射された光信号を受光できるように設けられている。
【００６６】
換言すると、ミラー部３０は、光学素子１０の上側から入射された信号光を反射して、この反射された信号光を光導波路２６の第１端面２６ａに入射できるように、又は第１端面２６ａから出射された信号光を光学素子１０の上面側に反射、すなわち出射できるように設けられている。
【００６７】
光導波路２６の第１端面２６ａは、この例ではクラッド層２４のクラッド層第２側面２４ｂに連接するように設けられている。
【００６８】
この第１端面２６ａは、ミラー部３０に信号光を入射できるか、又はミラー部３０から信号光を受光できることを条件として、好ましくは例えば、平坦面であるクラッド層２４の上面２４Ｘの垂直面に対する角度θを有する傾斜平面として構成するのがよい。より具体的には、第１端面２６ａは、クラッド層２４の上面２４Ｘの長軸方向に直交する垂直面に対して１５°程度の傾斜を有する傾斜平面とするのがよい。
【００６９】
この第１端面２６ａの傾斜角度及び傾斜方向は、ミラー部３０との相対的な位置関係、所望の光学的特性といった観点から任意好適なものとすることができる。
【００７０】
この発明の光学素子の構成によれば、光導波路が設けられている基板と同一基板の厚み内にミラー部形成用凹部を形成し、このミラー部形成用凹部の一側面にミラー部を設けてあるので、さらなる部材を用いることなく、光学素子のさらなる小型化が可能となる。
【００７１】
また、この発明の光学素子によれば、上側に開放しているミラー部形成用凹部内にミラー部が設けられているので、例えば光ファイバ同士といった光学デバイス同士の光学的な結合を素子の上側から行うことができるため、特に素子の上側に配置される光学デバイスの位置合わせが容易となる。よって、このような位置合わせの精度をより向上させ、結合効率をより高めることができる。
【００７２】
（光学素子の製造方法）
図２（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）並びに図３を参照して、この発明の実施形態の光学素子の製造方法例につき説明する。
【００７３】
図２（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、光学素子の製造工程を説明するために、製造途中の構造体を切断した切断面を示す概略図である。
【００７４】
図１（Ａ）に示したＩ−Ｉ’一点鎖線方向で切断した切断面を図示して説明する。
【００７５】
図２（Ａ）に示されるように、まず、基板２０として、この例ではＳＯＩ基板を準備する。例えば、径が６インチ（１５．２４ｃｍ）程度である市販のＳＯＩ基板を用いることができる。
【００７６】
すなわち、シリコンの層である下地層２２、この下地層２２上に積層されているシリコン酸化膜からなるクラッド層２４及びこのクラッド層２４上に積層されている光導波路形成層２６Ｘを有している基板２０を準備する。
【００７７】
下地層２２の厚みは、上述したミラー部形成用凹部を形成できることを条件として任意好適な厚みとすることができるが、好ましくは例えば６２０μｍ程度とすればよい。
【００７８】
クラッド層２４の厚みは、５００μｍ程度とすることができるが、光導波路をシリコンにより構成する場合には、好ましくは例えば２μｍ以上とするのがよい。
【００７９】
光導波路形成層２６Ｘは、光導波路としての所望の光学的特性を得るために、すなわち光の透過率を考慮して、可能な限り高い抵抗率、好ましくは例えば１０Ωｃｍから４０Ωｃｍ程度の範囲の抵抗率を有する層とする必要がある。
【００８０】
このため、光導波路形成層２６Ｘに、所望の光学的特性を得るために、リンといった不純物を予め常法に従って、任意好適な濃度としてドープするか、光学的な特性を充足する光導波路形成層２６Ｘを有する基板を準備するのがよい。
【００８１】
この基板２０には、光学素子の設計に応じた範囲で凹部形成領域２０Ｘを予め設定しておく。
【００８２】
次いで、光導波路２６を形成する。光導波路２６の形成工程は、フォトリソグラフィ工程によるマスクパターンの形成、このマスクパターンを用いるエッチング工程による光導波路形成層２６Ｘのパターニング及びマスクパターンの除去という一連の従来公知のいわゆるウエハプロセスにより従来公知の製造装置を用いて実施することができる。
【００８３】
マスクパターンの形成工程としては、好ましくは例えば電子線描画装置に対応するネガ型ＥＢレジスト材料を使用して、常法に従ってレジストパターンの形成を行うのがよい。
【００８４】
エッチング工程としては、好ましくは例えばエッチングガスとしてＳＦ6を使用し、平行平板型のＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置を用いる常法に従うエッチング工程とするのがよい。
【００８５】
図２（Ｂ）に示されるように、この光導波路形成層２６Ｘのパターニング工程により、マスクパターンから露出している領域をクラッド層２４の上面２４Ｘが露出するまでエッチングすることにより、露出したクラッド層２４の上面２４Ｘ上に延在している前駆光導波路２６Ｙを形成する。
【００８６】
このマスクパターンの形状に応じて、前駆光導波路２６Ｙを任意好適な延在形状とすることができる。
【００８７】
なお、この工程終了時点では、第１端面２６ａはまだ非形成であり、前駆光導波路２６Ｙは、凹部形成領域２０Ｘ内にも延在している。
【００８８】
前駆光導波路２６Ｙの形成工程として、電子線描画装置を用いるレジストパターンの形成工程及びＲＩＥ装置を用いるエッチング工程を説明したが、これに限定されず、好ましくは例えば高分解能のステッパを用いるレジストパターンの形成工程及びＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合プラズマ）エッチング装置を用いるエッチング工程により実施してもよい。
【００８９】
図２（Ｃ）に示されるように、次に凹部形成領域２０Ｘ内に露出しているクラッド層２４をパターニングして除去し、下地層２２の一部分を露出させる。
【００９０】
この工程は、常法に従うフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程により行うことができる。
【００９１】
クラッド層２４が除去される領域、すなわち下地層２２が露出する露出領域２０Ｘａは、図１（Ｂ）を参照して既に説明した下地層２２が彫り込まれて形成される下地層第１側面２２ａ、下地層第２側面２２ｂ及び底面２２ｃを、後述する下地層２２に対するエッチング工程により形成することができる領域である。
【００９２】
詳細は後述するが、この下地層２２に対するエッチング工程時に、凹部形成領域２０Ｘ内に延在する前駆光導波路２６Ｙ及びその直下の領域を含むクラッド層２４の一部分がエッチングされて、図１を参照して既に説明した第１端面２６ａ及びクラッド層第２端面２４ｂが形成される。
【００９３】
よって、凹部形成領域２０Ｘ内に延在する前駆光導波路２６Ｙ及びその直下の領域を含むクラッド層２４の一部分、すなわちこの例では前駆光導波路２６Ｙの端縁に沿って基板２０の長軸に直交して延在する線と、前駆光導波路２６Ｙ側の凹部形成領域２０Ｘの境界線とに挟まれる領域のクラッド層２４の一部分である残存領域２４ｃは残存させる。
【００９４】
次に、基板２０の上面全面に凹部形成用レジストパターン５０を形成する。この凹部形成用レジストパターン５０は、上述の工程により形成された構造体全面上を覆うように形成する。
【００９５】
凹部形成用レジストパターン５０パターンの形成工程としては、好ましくは例えば電子線描画装置に対応するアナログタイプのポジ型ＥＢレジスト材料を使用して、常法に従ってレジストパターンの形成を行うのがよい。
【００９６】
具体的には、好ましくは例えばＥＢレジスト材料として東京応化株式会社製ＯＥＢＲ−１０００（商品名）を用いて、加速電圧を３０ｋＶとする電子線描画装置により露光し、現像液としてテトラエチルアンモニウムハイドロキシド（ＴＥＡＨ）を用いて現像を行うことによりレジストパターンの形成を行うことができる。
【００９７】
凹部形成用レジストパターン５０は、露出領域２０Ｘａにレジスト凹部５０ａを有する。
【００９８】
このレジスト凹部５０ａは、凹部形成用レジストパターン５０を用いるエッチング工程により、このレジスト凹部５０ａの形状を下地層２２に転写して、図１を参照して既に説明した下地層第１側面２２ａ、すなわちミラー部形成領域３０Ｘ、下地層第２側面２２ｂ及び底面２２ｃを形成することができる形状とされる。
【００９９】
すなわち、レジスト凹部５０ａを上面側からみた平面的な形状は、形成される下地層第１側面２２ａ、下地層第２側面２２ｂ及び底面２２ｃを上面側からみた形状とほぼ同じ形状とされる。
【０１００】
レジスト凹部５０ａの深さ、すなわち、基板面に対して垂直方向の立体的な形状は、下地層２２のエッチングレートと凹部形成用レジストパターン５０のエッチングレートとを勘案して決定すればよい。
【０１０１】
例えば、下地層２２と凹部形成用レジストパターン５０とのエッチングレート比が１０：１である場合であって、下地層２２の上面からミラー部形成用凹部２８の底面２２ｃまでの深さを３０μｍとしたい場合には、凹部形成用レジストパターン５０のレジスト凹部５０ａの深さを３μｍと設定するというようにすればよい。
【０１０２】
次いで、凹部形成領域２０Ｘの下地層２２に、凹部形成用レジストパターン５０のレジスト凹部５０ａの形状を転写するエッチング工程を行う。
【０１０３】
このエッチング工程は、好ましくは例えばエッチングガスとしてＳＦ6及びＯ2の混合ガスを、これらの混合比を調節することでエッチングレート比を調整して使用し、平行平板型のＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）装置を用いる常法に従うエッチング工程とするのがよい。
【０１０４】
このエッチング工程により、ミラー部形成領域３０Ｘが設定される反射側面２８ａ、すなわち下地層第１側面２２ａ及びクラッド層第１側面２４ａ、及びこの反射側面２８ａに対向している対向側面２８ｂ、すなわち下地層第２側面２２ｂを有しているミラー部形成用凹部２８を形成する。
【０１０５】
このとき、前駆光導波路２６Ｙの凹部形成領域２０Ｘ内に延在していた一部領域もエッチングされて、光信号の出射及び受光が可能な第１端面２６ａを有する光導波路２６として完成する。すなわち、凹部形成用レジストパターン５０はミラー部形成用凹部２８のみならず、光導波路２６の特に第１端部２６ａが形成可能な形状として設計される。
【０１０６】
凹部形成用レジストパターン５０は、第１端部２６ａが好ましくは例えば基板２０の上面に対する垂直面に対して傾斜を有する傾斜平面である端面を有する形状とできるような形状に形成するのがよい。
【０１０７】
よって、凹部形成用レジストパターン５０は、凹部形成領域２０Ｘ内に延在している前駆光導波路２６Ｙの直上に位置する一部領域を基板２０、すなわち平坦面であるクラッド層２４の上面２４Ｘの垂直面に対して傾斜を有する傾斜平面として設計及び形成するのがよい。
【０１０８】
ミラー部形成用凹部２８の形成工程として、電子線描画装置によりレジストパターンの形成を行い、ＲＩＥ装置を用いる常法に従うエッチング工程を説明したが、この発明の製造方法はこれに限定されず、例えば多重露光といった従来公知の手法により、任意好適な微細な形状を有する凹部形成用レジストパターン５０を形成し、この凹部形成用レジストパターン５０を用いて下地層にこの形状を転写することでミラー部形成用凹部２８を形成することもできる。
【０１０９】
また、微細かつ立体的なレジストパターンを形成できるいわゆるグレーマスクと称されるフォトマスクを用いてレジスト材料に対する露光及び現像を行って、任意好適な微細な形状を有する凹部形成用レジストパターン５０を形成し、この凹部形成用レジストパターン５０を用いて下地層にこの形状を転写することでミラー部形成用凹部２８を形成することもできる。
【０１１０】
図３に示されるように、次に、形成されたミラー部形成用凹部２８のミラー部形成領域３０Ｘ、すなわち下地層第１側面２２ａの表面にミラー部３０を形成する。
【０１１１】
まず、従来公知のフォトリソグラフィ工程により、所望のミラー部の態様に合わせてアスペクト比等を考慮して選択されたレジスト材料を用いて、ミラー部形成領域３０Ｘのみを露出するミラー部形成用のマスクパターンを形成する。
【０１１２】
次いで、露出面全面に、反射鏡として機能させることができるミラー部材料、好ましくは例えば金を、従来公知の蒸着工程により蒸着する。
【０１１３】
次に、ミラー部形成用レジストパターンを使用されたレジスト材料に好適な手法により除去する。この工程により、ミラー部形成領域３０Ｘ外に存在しているミラー部材料は除去され、ミラー部３０が形成される。
【０１１４】
以上の工程により、ミラー部形成領域３０Ｘに光学素子１０が完成する。
【０１１５】
この発明の光学素子の製造方法によれば、各工程を従来のいわゆるウエハプロセスにより実施することができる。よって、さらなる設備投資等を要せずに、より効率的に光学素子の製造を行うことができる。
【０１１６】
（第２の実施の形態）
図４を参照して、この発明の別の実施形態の光学素子の構成例及びその製造方法につき説明する。
【０１１７】
この実施の形態の光学素子は、既に説明した第１の実施の形態の光学素子１０のミラー部形成用凹部２８を、埋込み部４０によりさらに埋め込む構成とした点に特徴を有している。
【０１１８】
なお、この埋込み部４０以外の構成については、既に説明した第１の実施の形態の光学素子１０の構成要素と何ら変わるところがないため、第１の実施の形態と同一の構成については同一番号を付してこれらの詳細な説明は省略する。
【０１１９】
（光学素子の構成例）
図４（Ａ）は、光学素子を上面側からみた概略的な平面図であり、図４（Ｂ）は、既に説明した図１（Ｃ）に示した一点鎖線Ｉ−Ｉ’と同じ位置で切断した切断面を示す概略図である。
【０１２０】
図４に示されるように、ミラー部形成用凹部２８は、埋込み部４０により埋め込まれている。
【０１２１】
埋込み部４０は、ミラー部形成用凹部２８内のミラー部３０及び光導波路２６の第１端面２６ａを一体的に覆ってミラー部形成用凹部２８全体を埋め込んでいる。
【０１２２】
この埋込み部４０は、好ましくは例えば、光導波路２６の屈折率よりも小さく、かつ空気よりも屈折率が大きい材料により構成するのがよい。
【０１２３】
光導波路２６が、例えばシリコンにより構成されている場合には、シリコンの理論的な屈折率である３．４よりも小さく、空気の屈折率、すなわち１よりも大きな屈折率を有する材料によりミラー部形成用凹部２８を埋め込んで埋込み部４０とするのがよい。
【０１２４】
具体的には、埋込み部４０は、最低でも既に説明した第１の実施の形態の光学素子１０が奏する光学的な機能を損なわないことを条件として、埋込み後に固体となる材料、好ましくは例えば、エポキシ系樹脂、フッ素化ポリイミド、重水素化ＰＭＭＡ、市場にて入手可能な光ファイバ用接着剤といった任意好適な高分子材料を用いることができる。
【０１２５】
加えて、埋込み部４０は、好ましくは例えば高屈折率の低融点ガラス、シリコン窒化膜により構成することもできる。
【０１２６】
このように、ミラー部形成用凹部全体を高屈折材料により埋め込む構成とすれば、ミラー部に入射される信号光の放射角度、すなわち広がり角をより小さくすることができるので、ミラー部に対して信号光をより効率的に入射させることができる。よって、より効果的に光学デバイス同士の接続を行うことができる。
【０１２７】
また、光導波路の出射又は受光端面、及びミラー部をより効果的に保護することができる。
【０１２８】
（光学素子の製造方法）
既に説明した第１の実施の形態と同様にして、ミラー部形成用凹部２８内のミラー部３０の形成工程までを行う。
【０１２９】
次いで、選択された材料に応じた工程により、ミラー部形成用凹部２８内を埋め込む。
【０１３０】
例えばエポキシ樹脂といった高分子材料を用いる場合には、従来公知のディスペンサを用いて常法に従うポッティング法により埋め込んで、形成するのがよい。
【０１３１】
また、例えばシリコン窒化膜により埋め込む場合には、常法に従うＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）工程により埋め込む工程とすればよい。
【０１３２】
（光学素子の結合状態の評価試験）
図５、図６（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、既に説明した第１及び第２の形態にかかる光学素子それぞれについて、結合状態を評価する評価試験の評価系について説明する。
【０１３３】
図５は、評価系の模式図である。なお、図示例として第１の実施の形態の光学素子を適用する例を示して説明するが、第２の実施の形態については光学素子以外の構成に何ら変わるところがないため図示及びその説明を省略する。
【０１３４】
図５に示されるように、光学素子１０は、光ファイバである第１ファイバ６０Ａ及び第２ファイバ６０Ｂを光学的に結合している。
【０１３５】
光学素子１０は、この例ではミラー部３０として金の薄膜により構成された曲率半径１μｍの反射鏡を具えている。
【０１３６】
また、第２の実施の形態にかかる光学素子は、エポキシ樹脂を材料とする埋込み部を具えている。
【０１３７】
第１ファイバ６０Ａ及び第２ファイバ６０Ｂとしては、コア径５μｍのいわゆるシングルモードファイバを用いた。
【０１３８】
第１ファイバ６０Ａは、光学素子１０のミラー部形成用凹部２８が開口する側である上面側に配置されている。
【０１３９】
第１ファイバ６０Ａの第１出射端部６０Ａａは、光学素子１０のミラー部３０と対向して光学的に接続されている。
【０１４０】
第２ファイバ６０Ｂは、光学素子１０の光導波路２６の第２端面２６ｂ側に配置されている。
【０１４１】
第２ファイバ６０Ｂの入射端部６０Ｂａは、光導波路２６の第２端面２６ｂと対向して光学的に接続されている。
【０１４２】
第２ファイバ６０Ｂの第２出射端部６０Ｂｂには、市場にて入手可能ないわゆる光パワーメータが接続されている（図示しない。）。
【０１４３】
すなわち、第１ファイバ６０Ａの第１出射端部６０Ａａから出射された信号光は、ミラー部３０により反射される。
【０１４４】
ミラー部３０により反射された信号光は、光導波路２６の第１端面２６ａにより受光され、第２端面２６ｂから出射される。
【０１４５】
第２端面２６ｂから出射された信号光は、第２ファイバ６０Ｂの入射端部６０Ｂａにより受光され、第２出射端部６０Ｂｂから出射される。
【０１４６】
光パワーメータは、第２出射端部６０Ｂｂから出射された信号光を観測する。
【０１４７】
（評価試験結果）
図６（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、評価結果につき説明する。これらは図面に対して垂直方向、すなわち光ファイバの光軸に対して垂直方向の軸ずれ量について評価したものである。
【０１４８】
図６（Ａ）は第１の実施の形態の光学素子を用いた場合の評価結果を示すトレランスカーブであり、図６（Ｂ）は第２の実施の形態の光学素子を用いた場合の評価結果を示すトレランスカーブである。縦軸は結合効率（ｄＢ）を表し、横軸は軸ずれ量（μｍ）を表している。
【０１４９】
なお、評価試験は、波長を１．３１μｍとし、出力を１０ｄＢｍとする信号光を用いて行った。
【０１５０】
図６（Ａ）に示されるように、第１の実施の形態の光学素子によれば、±３μｍの範囲の軸ずれ量で１ｄＢダウンのトレランスを得ることができた。結合効率の最高値は−１２ｄＢであった。
【０１５１】
図６（Ｂ）に示されるように、第２の実施の形態の光学素子によれば、±３．３μｍの範囲の軸ずれ量で１ｄＢダウンのトレランスを得ることができた。結合効率の最高値は−９ｄＢであった。
【０１５２】
以上のように、この発明の光学素子によれば、光学素子の上面側からの光信号の入射が可能となる。また、光学素子の上面側からの光信号の入射を行ったとしても十分な結合効率を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
この発明の光学素子は、光通信系に用いられる光デバイス同士の光学的な結合に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】図１（Ａ）は光学素子を上面側からみた概略図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示したＩ−Ｉ’一点鎖線で切断した切断面を示す概略図であり、図１（Ｃ）は図１（Ａ）に示したＩＩ−ＩＩ’一点鎖線で切断した切断面を示す概略図である。
【図２】図２（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、光学素子の製造工程を説明するために、製造途中の構造体を切断した切断面を示す概略図である。
【図３】図３は、図２（Ｃ）に続く概略図である。
【図４】図４（Ａ）は、光学素子を上面側からみた概略的な平面図であり、図４（Ｂ）は、既に説明した図１（Ｃ）に示した一点鎖線Ｉ−Ｉ’と同じ位置で切断した切断面を示す概略図である。
【図５】図５は、評価系の模式図である。
【図６】図６（Ａ）及び（Ｂ）は、評価結果を示すトレランスカーブである。
【符号の説明】
【０１５５】
１０：光学素子
２０：基板
２０Ｘ：凹部形成領域
２０Ｘａ：露出領域
２２：下地層
２２ａ：下地層第１側面
２２ｂ：下地層第２側面
２２ｃ：底面
２４：クラッド層
２４ａ：クラッド層第１側面
２４ｂ：クラッド層第２側面
２４ｃ：残存領域
２４Ｘ：上面
２６：光導波路
２６ａ：第１端面
２６ｂ：第２端面
２６Ｘ：光導波路形成層
２６Ｙ：前駆光導波路
２８：ミラー部形成用凹部
２８ａ：反射側面
２８ｂ：対向側面
３０：ミラー部
３０Ｘ：ミラー部形成領域
４０：埋込み部
５０：凹部形成用レジストパターン
５０ａ：レジスト凹部
６０Ａ：第１ファイバ
６０Ａａ：第１出射端部
６０Ｂ：第２ファイバ
６０Ｂａ：入射端部
６０Ｂｂ：第２出射端部
【図１】
2009139413.tif 000003
【図２】
2009139413.tif 000004
【図３】
2009139413.tif 000005
【図４】
2009139413.tif 000006
【図５】
2009139413.tif 000007
【図６】
2009139413.tif 000008