特許ウォッチ

公開番号2025099851
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2023216804
出願日2023-12-22
発明の名称PLCプローバを用いた光回路チップの検査方法、及び光回路チップ
出願人NTTイノベーティブデバイス株式会社
代理人弁理士法人谷・阿部特許事務所
主分類G01M 11/00 20060101AFI20250626BHJP(測定;試験)
要約【課題】PLCプローバを用いたウエハ状態での光回路チップの光特性検査におけるPLCプローバと光回路チップの粗調芯を容易にする。
【解決手段】PLCプローバの調芯用ポートを構成する光導波路に有色光を入力してPLCプローバと光回路チップとの相対位置を調整する粗調芯を行う工程を含むウエハ上面からエッチング溝に先端が挿入されて接続端面に形成された光回路チップの光導波路と光結合するPLCプローバを用いたウエハ状態での光回路チップの光特性検査方法。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
各光回路チップの接続端面となるエッチング溝が形成されたウエハ上面から前記エッチング溝に先端が挿入されて前記接続端面に形成された前記光回路チップの光導波路と光結合するＰＬＣプローバを用いたウエハ状態での光回路チップの光特性検査方法であって、
前記光回路チップの前記接続端面に平行な方向をＸ軸方向、前記光回路チップの前記接続端面に垂直な方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸はそれぞれ互いに直交しており、
前記ＰＬＣプローバの調芯用ポートを構成する光導波路に有色光を入力して前記ＰＬＣプローバと前記光回路チップとのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の相対位置を調整する粗調芯を行う第１の工程と、
前記ＰＬＣプローバの前記調芯用ポートから前記光回路チップの前記調芯用ポートに入力される光の強度を測定しながら前記ＰＬＣプローバと前記光回路チップの調芯用ポートのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の相対位置を調整するアクティブ調芯を行う第２の工程と、
前記光回路チップの光特性検査を行う第３の工程と、
を含む光回路チップの光特性検査方法。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記ＰＬＣプローバは、石英ガラス基板と前記石英ガラス基板上に形成された前記調芯用ポートを構成する前記光導波路を含み、前記第１の工程において前記調芯用ポートを構成する前記光導波路に入力される前記有色光が前記石英ガラス基板側から観察可能であることを特徴とする請求項１に記載の光回路チップの光特性検査方法。
【請求項３】
前記ＰＬＣプローバの前記先端のオーバークラッド層には、ストッパが形成されており、前記第１の工程において、Ｚ軸方向の調整を前記ストッパを前記光回路チップの上面に接触させることにより行うことを特徴とする請求項１に記載の光回路チップの光特性検査方法。
【請求項４】
前記光回路チップの調芯用ポートを構成する光導波路の近傍に少なくとも１つのエッチングパタンが形成されており、前記第１の工程において、前記調芯用ポートを構成する前記光導波路に入力される前記有色光が前記エッチングパタンを利用して観察されることを特徴とする請求項１に記載の光回路チップの光特性検査方法。
【請求項５】
前記ＰＬＣプローバの前記先端から出射される光の光軸と前記光回路チップの前記接続端面に形成された光導波路の光軸が前記接続端面に対して同じ傾斜角度で傾斜しており、前記光回路チップの導波路形成層には、前記光導波路の光軸に垂直な微小反射面が形成されており、前記第１の工程において、前記微小反射面から前記ＰＬＣプローバの前記調芯用ポートを構成する前記光導波路に戻る反射光を検出することにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の粗調芯を行うことを特徴とする請求項１に記載の光回路チップの光特性検査方法。
【請求項６】
前記ＰＬＣプローバが近接探知用導波路回路を備え、前記第１の工程においてＹ軸方向の調整を前記近接探知用導波路回路を利用して行うことを特徴とする請求項１に記載の光回路チップの光特性検査方法。
【請求項７】
前記近接探知用導波路回路は、その光軸が前記ＰＬＣプローバの先端面に対して所定の角度で傾けられた光導波路と当該光導波路と所定距離間隔をあけて線対称に形成された少なくとも１本の光導波路とにより構成されていることを特徴とする請求項６に記載の光回路チップの光特性検査方法。
【請求項８】
前記近接探知用導波路回路は、一対のアレイ導波路回折格子ＡＷＧ
up
及びＡＷＧ
dn
により構成され
前記ＡＷＧ
up
及び前記ＡＷＧ
dn
は、
前記ＡＷＧ
up
と前記ＡＷＧ
dnn
のそれぞれの片方のスラブ導波路が前記ＰＬＣプローバの先端に接しており、
前記ＡＷＧ
up
の前記先端が接している前記片方のスラブ導波路と前記ＡＷＧ
up
のアレイ導波路との接続点の中心点Ｐ
up
から出射された光が、前記先端でスネルの法則に従って屈曲し、前記先端から距離が所定の距離Ｄ
i
離れた前記光回路チップの前記接続端面で反射し、再び前記先端で屈曲し、前記ＡＷＧ
dn
のアレイ導波路と前記先端が接している前記スラブ導波路との接続点の中心点Ｐ
dnn
へ導く光路が得られるように配置され
距離が前記Ｄ
i
のときにＡＷＧ
up
のＰ
up
から出射される特定の波長λ
i
の光の進む向き(回折角)が前記光路となるように前記ＡＷＧ
up
が設計されており、
同じく距離が前記Ｄ
i
のときに前記ＡＷＧ
dn
のＰ
dn
へ導かれる前記特定の波長λ
i
の光の進む向き(回折角)が前記光路となるようにＡＷＧ
dn
が設計されていることを特徴とする請求項６に記載の光回路チップの光特性検査方法。
【請求項９】
前記近接探知用導波路回路は、エタロンフィルタとして動作するように構成された光導波路であることを特徴とする請求項６に記載の光回路チップの光特性検査方法。
【請求項１０】
前記ＰＬＣプローバは、前記光回路チップの出力ポートを構成する複数の光導波路に対応した複数の出力側光導波路と、前記複数の出力側光導波路を前記ＰＬＣプローバの出力ポートを構成する一つの光導波路に結合する分岐回路とを備え、前記第３の工程において、前記光回路チップの前記複数の光導波路の光特性の検査を一括して行うことを特徴とする請求項１に記載の光回路チップの光特性検査方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光回路チップの光回路の特性をウエハ状態で検査することを可能とするＰＬＣプローバを用いた検査方法及び光回路チップに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
ＩＯＷＮ（(Innovative Optical and Wireless Network)構想の実現に向けて、データセンター等の今まで以上の大容量化が求められており、各デバイスについても、光電子融合実装による高密度化が求められている。そのためシリコンフォトニクス光回路チップ（以下、「ＳｉＰチップ」という。）と光ファイバアレイとを接続し、小型高密度化を目指す試みが行われている。
【０００３】
光送受信器の製造コストのうち、実装・検査工程が占める割合は大きく、光送受信器の低コスト化を進めるには、ＳｉＰチップをウエハ状態で検査して良品選別を行ったうえでモジュール実装を行うことが望ましい。
【０００４】
ＳｉＰチップなどの光回路の検査は、ウエハからチップ化した後に、光ファイバ等を調芯して、外部光源から光回路に光を入射し、挿入損失や、光回路の光変調器等に駆動信号を入力しながら変調されて出力される光信号波形を取得して評価する方法などが一般的である。
【０００５】
したがって、光回路チップの光回路の特性をウエハ状態で検査するためには、ウエハに形成された光回路の光導波路に光を入力し、光回路の光導波路から出力される出力光を検出可能とすることが必要とされる。このため、従来から、ウエハに形成された光回路に、上方から光を入出力できるように、光回路に形成された検査用のグレーティングカプラ（ＧＣ）を用いたウエハ検査が実施されている（特許文献１）。しかし、ＧＣを用いたウエハ検査は、光回路に光結合用のＧＣを、追加で作製することから、光回路面積が増加するという問題があった。また、ＧＣは、光結合効率が良くないこと、また接続損失にばらつきがあるため、改善が望まれている。
【０００６】
そこで、近年、ＰＬＣプローバを用いた、端面結合によるウエハ検査が提案されている（非特許文献１）。図１を参照して、従来のＰＬＣプローバを用いたウエハ状態での光回路チップ検査方法を説明する。図１のウエハ１００には、複数の光回路チップ１１０が形成されている。図においては、一つの光回路チップにのみ参照符号１１０を付し、光回路を図示し、他のチップについては、符号や光回路の図示を省略している。ウエハ１００の上面には、光回路チップ１１０のチップ化のための切断ラインに沿ってエッチング加工によりエッチング溝１２１，１２２が形成されている。このエッチング溝１２１により、各光回路チップ１１０の光回路を構成する光導波路にファイバ等を接続するための接続端面が形成される。ＰＬＣプローバ１３０は、後述するように、先端部分から、光回路チップの接続端面の光導波路の光軸方向（Ｙ軸方向）に光を出射可能な構造を備えている。
【０００７】
ＰＬＣプローバ１３０の先端部分を、溝１２１内にウエハ１００の上方（Ｚ軸方向）から挿入し、ＰＬＣプローバ１３０の先端部分から光回路チップ１１０の接続端面の光導波路に検査に必要な光を入出力して光回路の光特性検査を行なう。なお、本明細書では、図１中に示しているようにＸ軸方向は、光回路チップの接続端面に平行な方向（すなわち、エッチング溝１２１に平行な方向）を、Ｙ軸方向は、当該接続端面に垂直な方向（すなわち、エッチング溝１２２と平行な方向）を示し、Ｚ軸方向は、Ｘ軸、Ｙ軸に直交する方向と定義される。
【０００８】
図２は、図１のＰＬＣプローバ１３０の例を示す図である。図２（ａ）は、ＰＬＣプローバを正面から見た図であり、図２（ｂ）は、ＰＬＣプローバの側面図である。図においては、ＰＬＣプローバ１３０に形成された光導波路を透過させて示している。ＰＬＣプローバ１３０は、光回路チップ部２０１と光ファイバブロック２０２とを含む。光回路チップ部２０１は、Ｓｉなどの基板上に半導体製造技術を用いて形成される平面光波回路が形成されている。光回路チップ部２０１の平面光波回路は、検査対象の光回路チップの光入出力ポートを構成する光導波路と光結合される複数の光導波路からなる光導波路アレイ２１１と調芯用ポートを構成する光導波路２１６、２１７を備えている。光ファイバブロック２０２は、光回路チップ部２０１の各光導波路に接続される光ファイバアレイ２１８を固定保持し、光回路チップ部に接着固定されている。
【０００９】
図２（ｃ）は、図２（ｂ）のＩＩｃの部分を拡大して示している。図２（ｂ）及び（ｃ）に示したように、ＰＬＣプローバの光ファイバアレイが接続される端面と反対側の端面である先端面２２１は、ＰＬＣプローバの主面２２２となす角度が所定の傾斜角度θとなるように、その先端がカットされて斜めに形成されている。
【００１０】
図２（ｄ）は、ＰＬＣプローバ１３０をウエハ状態の検査対象である光回路チップに位置合わせして検査を行う状態を示している。図２（ｄ）のＰＬＣプローバ１３０は、先端部付近のみが示されており、ファイバブロックアレイなどは省略されている。検査対象のウエハ１００に形成された光回路チップ１１０は、その接続端面付近のみを示している。図には、隣接する光回路チップ１１０の一部も示されている。エッチング溝１２１は、図１で説明したチップ切断線に沿って予めエッチング工程によりウエハに形成された光回路チップ１１０の接続端面を形成する溝である。
（【００１１】以降は省略されています）

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