(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェットエッチングにより光ファイバブロックを製作する際に用いるフォトマスクにおいて、
均一のスリットピッチを有する少なくとも２以上のスリットアレイ、前記スリットピッチよりも大きいピッチを有して隣接する前記スリットアレイ間に位置する少なくとも１以上の隔壁部分及び前記スリットピッチよりも大きいピッチを有して前記スリットアレイの外郭に位置する外郭部分を含む、光ファイバブロックの光ファイバ整列領域を形成する第１部分と、
光ファイバ整列領域以降を所定深さまでエッチングして光ファイバブロックの応力減少凹部領域を形成する第２部分と、
前記外郭部分上における前記第１部分と前記第２部分との境界に位置する少なくとも１つのスリットを含む補助スリットアレイと、から構成されることを特徴とする光ファイバブロック製作用のフォトマスク。
【請求項２】
ウェットエッチングにより光ファイバブロックを製作する際に用いるフォトマスクにおいて、
均一のスリットピッチを有する少なくとも２以上のスリットアレイ、前記スリットピッチよりも大きいピッチを有して隣接する前記スリットアレイ間に位置する少なくとも１以上の隔壁部分及び前記スリットピッチよりも大きいピッチを有して前記スリットアレイの外郭に位置する外郭部分を含む、光ファイバブロックの光ファイバ整列領域を形成する第１部分と、
光ファイバ整列領域以降を所定深さまでエッチングして光ファイバブロックの応力減少凹部領域を形成する第２部分と、
前記隔壁部分上における前記第１部分と前記第２部分との境界に位置する少なくとも１つのスリットを含む補助スリットアレイと、から構成されることを特徴とする光ファイバブロック製作用のフォトマスク。
【請求項３】
前記補助スリットアレイのスリットピッチは、前記スリットアレイのスリットピッチと同一であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフォトマスク。
【請求項４】
前記補助スリットアレイは、前記第２部分から第１部分に向かって延設されることを特徴とする請求項１又は２に記載のフォトマスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面光波回路(planar lightwave circuit)を利用した光素子に関し、特に、平面光波回路と光ファイバとの間を連結する光ファイバブロック製作用のフォトマスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、光信号の分岐、変調、スイッチング、多重化などの処理に、平面光波回路が頻繁に利用されている。この平面光波回路に関連して、平面基板上に導波路を製作する集積チップの研究が盛んに進められている。平面光波回路チップを製作するためには、導波路の設計、製作及びパッケージングなどの技術が必要である。平面光波回路を光ファイバと連結するためには、光ファイバブロックを使用する。この光ファイバブロックは、多重接続に適しており、シリコン基板の固有ウェットエッチング特性を利用して複数のＶ字状の溝が形成されたものである。また、複数のＶ字状の溝は正確なピッチ(pitch)を得ることができるので、光ファイバブロックは多くの分野で利用されている。
【０００３】
図１に示した一般的な平面光波回路１０に基づいて、光ファイバブロック２０、３０の整列及び接合構造を説明する。図１に示すように、従来の平面光波回路１０の整列及び接合構造は、平面光波回路１０を基準に、対向して離隔した位置に入力側の光ファイバブロック２０と出力側の光ファイバブロック３０を整列して接合する構造である。入力側の光ファイバブロック２０は単一モード光ファイバＦ１を平面光光波回路１０の入力ポートに連結し、出力側の光ファイバブロック３０はリボン光ファイバＦ２を平面光波回路１０の出力ポートに連結する。つまり、入力側の光ファイバブロック２０及び出力側の光ファイバブロック３０は、平面光波回路１０をそれぞれ単一モード光ファイバＦ１及びリボン光ファイバＦ２に連結する機能を遂行する。また、光ファイバブロック２０、３０はエポキシ樹脂系の接着剤Ｂｏを利用して整列した状態に固定される。なお、図１ではガラスカバーＧを平面光波回路１０に取り付けており、参照符号Ｓはシリコン基板を示す。
【０００４】
図２を参照して、入力側の光ファイバブロック２０及び出力側の光ファイバブロック３０のうち、出力側の光ファイバブロック３０の製作に使用する従来のフォトマスク４０を説明する。フォトリソグラフィ(photolithography)フォトエッチング工程を経て光ファイバブロックを製作するために使用される従来のフォトマスク４０は、図２に示すように、２つの部分から構成される。この２つの部分は、レーザーを透過する部分ＢＬ及びレーザーを通過しない部分ＷＨからなる。レーザーが通過する部分ＢＬは黒の部分であり、レーザーを通過しない部分ＷＨは白の部分である。フォトマスク４０は、光ファイバブロックの光ファイバ整列領域(図３及び図４の符号５１０)を形成する第１部分４１０、応力減少凹部領域（図３及び図４の符号５２０）を形成する第２部分４２０から構成される。第１部分４１０は、一定のピッチを有する複数のスリットアレイ(slit array)４０１、４０２、４０３、スリットアレイのそれぞれのスリットピッチとは異なるピッチを有する部分４０５、４０６、４０７、４０８を備える。特に、フォトマスク４０は、光ファイバ整列領域を形成する第１部分の両端部分４０５及び４０６が最大ピッチを有し、スリットアレイ４０１、４０２、４０３間に位置する部分４０７及び４０８は、両端部分４０５及び４０６より小さいピッチを有する。図２に示すフォトマスク４０は、２４芯の光ファイバブロック用である。
【０００５】
図３及び図４に、従来のフォトマスク４０を使用しフォトエッチング工程を経て製作された光ファイバブロック５０を示す。図３及び図４に示す光ファイバブロック５０は、８芯の光ファイバブロックである。図３及び図４に示すように、光ファイバブロック５０は、光ファイバ整列領域５１０及び応力減少凹部領域５２０からなる。光ファイバ整列領域５１０は、リボン光ファイバのベアファイバ(bare fiber)が設置される複数のＶ字状の溝５０１ａからなるＶ字状の溝アレイ５０１と、Ｖ字状の溝５０１ａ間のピッチとは異なるピッチを有する隔壁部分５０３と、光ファイバ整列領域５１０の端部にＶ字状の溝５０１ａ間のピッチとは異なるピッチを有する外郭部分５０２と、から構成されている。
【０００６】
しかしながら、従来のフォトマスク４０を使用して製作された光ファイバブロックには、隔壁部分５０３及び外郭部分５０２においける光ファイバ整列領域５１０と応力減少凹部領域５２０との境界に、突出部Ａ及びＢが形成されてしまう。この突出部Ａ及びＢは、光ファイバ整列領域５１０から応力減少凹部領域５２０方向に突き出た形状となる。これは、光ファイバブロックの固有結晶構造、ウェットエッチング時の光ファイバブロックエッチング率及びエッチング速度差などによって不可避的に発生するものである。
【０００７】
このような光ファイバブロック５０にリボン光ファイバ(図示せず)を整列してエポキシ樹脂を注入すると、エポキシ樹脂が突出部Ａ及びＢによって図３及び図４の矢印▲１▼及び▲２▼方向に流れ込む。これは、図３及び図４に示すように、光ファイバ整列領域５１０と応力減少凹部領域５２０との境界における形状が、ウェットエッチングによってＶ字状の溝５０１ａ間のピッチとは異なるピッチを有する隔壁部分５０３及び外郭部分５０２により不均一の突出形状を有しているからである。図５は、光ファイバブロックの突出部Ａ及びＢの拡大実物写真である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
突出部Ａ及びＢは、接合時に使用するエポキシ樹脂の流れを妨害し、特に、Ｖ字状の溝５０１ａ間のピッチとは異なるピッチを有する隔壁部分５０３にエポキシ樹脂が溜まる現象を発生させる。また、注入するエポキシ樹脂の量や硬化時に発生する収縮速度差によって、光ファイバブロックに応力がかかり、リボン光ファイバの断線確率が高くなるという問題が発生する。同様に、リボン光ファイバにも応力がかかり光損失の原因にもなる。この状態が長く続くと光ファイバが断線するという問題がさらに発生する。
【０００９】
従って、本発明の目的は、平面光波回路に光ファイバブロックを整列／接合する場合、光ファイバブロックに発生する光損失を減少できる光ファイバブロック製作用のフォトマスクを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、エッチングされるシリコンウエハの固有結晶構造特性を考慮した光ファイバブロック製作用のフォトマスクを提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、平面光波回路と光ファイバブロックとを接続する時に発生する接続誤差(offset)を低減できる光ファイバブロック製作用のフォトマスクを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明は、ウェットエッチングにより光ファイバブロックを製作する際に用いるフォトマスクにおいて、均一のスリットピッチを有する少なくとも２以上のスリットアレイ、前記スリットピッチよりも大きいピッチを有して隣接する前記スリットアレイ間に位置する少なくとも１以上の隔壁部分及び前記スリットピッチよりも大きいピッチを有して前記スリットアレイの外郭に位置する外郭部分を含む、光ファイバブロックの光ファイバ整列領域を形成する第１部分と、光ファイバ整列領域以降を所定深さまでエッチングして光ファイバブロックの応力減少凹部領域を形成する第２部分と、前記外郭部分上における前記第１部分と前記第２部分との境界に位置する少なくとも１つのスリットを含む補助スリットアレイと、から構成されることを特徴とする。このように補助スリットアレイを設けることで、レーザー光が補助スリットアレイを通過し、シリコンウエハのエッチング部分に影響を与えることができるようになる。つまり、第１部分と第２部分との間の境界におけるエッチング領域を拡大することで従来技術で発生していた突出部分を取り除くことができるようになる。
【００１３】
また、本発明のフォトマスクは、ウェットエッチングにより光ファイバブロックを製作する際に用いるフォトマスクにおいて、均一のスリットピッチを有する少なくとも２以上のスリットアレイ、前記スリットピッチよりも大きいピッチを有して隣接する前記スリットアレイ間に位置する少なくとも１以上の隔壁部分及び前記スリットピッチよりも大きいピッチを有して前記スリットアレイの外郭に位置する外郭部分を含む、光ファイバブロックの光ファイバ整列領域を形成する第１部分と、光ファイバ整列領域以降を所定深さまでエッチングして光ファイバブロックの応力減少凹部領域を形成する第２部分と、前記隔壁部分上における前記第１部分と前記第２部分との境界に位置する少なくとも１つのスリットを含む補助スリットアレイと、から構成されることを特徴とする。また、補助スリットアレイのスリットピッチは、スリットアレイのスリットピッチと同一であるとよい。さらに、補助スリットアレイは、第２部分から第１部分に向かって所定長さだけ延設されていると好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従う好適な実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明確にする目的で、関連した公知機能または構成に関する具体的な説明は省略する。
【００１５】
図６は、本発明の好適な一実施形態による光ファイバブロック製作用のフォトマスクを示す平面図である。図６に示すように、本発明によるフォトマスク６０は、光ファイバブロックの製作に使用されるマスクである。フォトマスク６０は、３つの部分から構成される。図６に示すフォトマスク６０の黒の部分ＢＬはシリコンウエハの所定部分をエッチングするようにレーザーを透過する部分であり、フォトマスクの白の部分ＷＨは、シリコンウエハをエッチングしないようにレーザーを透過させない部分である。この場合、シリコンウエハをエッチングする工程は、ウェットエッチング(wet etching)である。
【００１６】
フォトマスク６０のデザインは、希望する光ファイバブロックのデザインによってシリコン基板上に形成するデザインに相応する。図６に示すフォトマスク６０は、クロムでメッキされている。クロムメッキされた部分は黒の部分ＢＬであり、クロムメッキされていない部分は白の部分ＷＨである。
【００１７】
フォトマスク６０の３つの部分は、リボン光ファイバのベアファイバを整列させるＶ字状の溝をエッチングするための第１部分６１０、リボン光ファイバのコーティング厚さにより発生する応力を最小化する応力減少凹部領域をエッチングするための第２部分６２０及び第１、第２部分（６１０，６２０）の境界面に備えた複数の補助スリットアレイ６３０である。
【００１８】
図６に示すフォトマスク６０は、２４芯のリボン光ファイバを支持する光ファイバブロックを製作するために使用されるマスクである。フォトマスク６０の第１部分６１０は、８つのＶ字状の溝アレイをそれぞれ含む３つのスリットアレイ(slit array)６０１、６０２、６０３を備え、この３つのスリットアレイ間のそれぞれに隔壁部分６０５、６０６を備えている。また、第１部分６１０の両端にはそれぞれ外郭部分６０７、６０８を備えている。
【００１９】
複数の補助スリットアレイ６３０のうち、補助スリットアレイ６３１、６３２は、第１部分６１０と第２部分６２０との境界において、外郭部分６０７、６０８に対応する部分にそれぞれ設けられる。また、補助スリットアレイ６３３、６３４は、第１部分６１０と第２部分６２０との境界において、隔壁部分６０５、６０６に対応する部分にそれぞれ設けられる。補助スリットアレイ６３０のスリットピッチは、スリットアレイ６０１、６０２、６０３のスリットピッチと同一である。
【００２０】
フォトマスク６０を利用して光ファイバブロックをウェットエッチングすると、図７及び図８に示す光ファイバブロック７０が製作される。図７に示す光ファイバブロック７０を図３に示す従来の光ファイバブロック５０と比較すると、ウェットエッチング後、図３に示す光ファイバブロックには、第１部分６１０の隔壁部分及び外郭部分(異なるピッチを有する部分)の光ファイバ整列領域５１０と応力減少凹部領域との境界に突出部Ａ及びＢが形成されるが、図７に示す光ファイバブロックは、隔壁部分及び外郭部分(異なるピッチを有する部分)の光ファイバ整列領域７１０と応力減少凹部領域７２０との境界に突出部がほとんど発生しない。
【００２１】
図７及び図８に示す光ファイバブロック７０は、光ファイバ整列領域７１０及び所定深さまでエッチングされた応力減少凹部領域７２０から構成される。光ファイバブロック７０は、光ファイバ整列領域７１０にＶ字状の溝アレイ７０１が形成され、アレイ両側に隔壁部分７０２及び７０３が形成される。また、Ｖ字状の溝アレイ７０１には、複数のＶ字状の溝７０１ａが形成されている。図７には８個のＶ字状の溝を示してある。Ｖ字状の溝７０１ａにはリボン光ファイバのコーティングを剥がしたベアファイバが配置され、コーティングを剥がしていないリボン光ファイバは応力減少凹部領域に配置される。
【００２２】
さらに、エポキシ樹脂のような接着剤を利用して、整列させたリボン光ファイバを接着する。所定時間が経過すると、リボン光ファイバは光ファイバブロックに固着される。また、従来のフォトマスクを利用して光ファイバブロックを製作する時に発生する突出部は、別途のダイシングブレード(dicing blade)を使用して除去することもできる。
【００２３】
前述の如く、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲はこれに限られるべきではなく、本発明の範囲内で様々な変形が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
【００２４】
【発明の効果】
前述したように、本発明によれば、リボン光ファイバをＶ字状の溝に整列してエポキシ樹脂を注入する場合、光ファイバブロックの隔壁部分及び外郭部分における光ファイバ整列領域と応力減少凹部領域の境界にエポキシ樹脂が溜まる現象を防止し、光ファイバへの応力集中及び光ファイバの断線防止を可能にするフォトマスクを提供することができる。従って、本発明のフォトマスクを用いて製作された光ファイバブロックを平面光波回路に連結すると、応力集中の発生がなく、光損失を最小化することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一般的な平面光導波路型回路及び平面光導波路型回路に整列され接合された光ファイバブロックを示す斜視図。
【図２】  従来のフォトマスクを示す平面図。
【図３】  従来のフォトマスクを利用して製作された光ファイバブロックを示す斜視図。
【図４】  図３の平面図。
【図５】  従来のフォトマスクを利用して製作された光ファイバブロックの突出部を拡大した実物写真。
【図６】  本発明の好適な一実施形態によるフォトマスクを示す平面図。
【図７】  本発明の好適な一実施形態によるフォトマスクを利用して製作された光ファイバブロックを示す斜視図。
【図８】  図７の平面図。
【符号の説明】
６０  フォトマスク
６０１、６０２、６０３  スリットアレイ
６０５、６０６  隔壁部分
６０７、６０８  外郭部分
６１０  第１部分
６２０  第２部分
６３０  補助スリットアレイ
【図１】
0003740121.tif 000002
【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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