特開 2022-146021 光回路製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022146021

(43)【公開日】2022-10-05

(54)【発明の名称】光回路製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/13 20060101AFI20220928BHJP

【ＦＩ】

G02B6/13

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021046791

(22)【出願日】2021-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】591230295

【氏名又は名称】ＮＴＴエレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119677

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 賢治

(74)【代理人】

【識別番号】100160495

【弁理士】

【氏名又は名称】畑 雅明

(74)【代理人】

【識別番号】100173716

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 真理

(74)【代理人】

【識別番号】100115794

【弁理士】

【氏名又は名称】今下 勝博

(72)【発明者】

【氏名】黒澤 幹寛

(72)【発明者】

【氏名】小熊 学

(72)【発明者】

【氏名】日比野 善典

(72)【発明者】

【氏名】山田 智之

(72)【発明者】

【氏名】陣内 啓光

【テーマコード（参考）】

2H147

【Ｆターム（参考）】

2H147BE15

2H147FB02

2H147FB15

2H147FD19

2H147FE04

(57)【要約】

【課題】本開示は、導波路を形成された光回路を製造するにあたり、導波路の経路上に異物が混入したときでも、所望特性を得て光回路を廃棄せず、製造原価の高騰、リードタイムの長期化及びチップ廃棄による環境への悪影響等の面で課題を解決することを目的とする。
【解決手段】本開示は、導波路を形成された光回路を画像撮影する画像撮影工程Ｓ１と、導波路の経路上の異物を光回路の撮影画像から検出する異物検出工程Ｓ２と、異物を迂回する迂回路を異物の近傍にレーザ描画する迂回路描画工程Ｓ７と、を順に備えることを特徴とする光回路製造方法である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

導波路を形成された光回路を画像撮影する画像撮影工程と、
前記導波路の経路上の異物を前記光回路の撮影画像から検出する異物検出工程と、
前記異物を迂回する迂回路を前記異物の近傍にレーザ描画する迂回路描画工程と、
を順に備えることを特徴とする光回路製造方法。

【請求項2】

前記異物検出工程は、良品画像と、不良品画像と、前記不良品画像のうちの不良のある箇所と、のうちの少なくともいずれかを教師データとして、前記異物を検出する
ことを特徴とする、請求項１に記載の光回路製造方法。

【請求項3】

前記異物検出工程は、前記撮影画像のうちの輝度の高い箇所の大きさと、前記撮影画像のうちの輝度の高い箇所の位置と、前記撮影画像のうちの輝度の高い箇所と輝度の低い箇所との間の輝度差と、のうちの少なくともいずれかに基づいて、前記異物を検出する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の光回路製造方法。

【請求項4】

前記異物の近傍の前記導波路の位置に基づいて、前記迂回路を前記異物の近傍にレーザ描画するスペースがあるかどうかを判定し、前記スペースがあると判定したときに、前記迂回路を前記異物の近傍にレーザ描画する位置を決定する迂回路決定工程、
を前記異物検出工程と前記迂回路描画工程との間に備える
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の光回路製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、導波路を形成された光回路を製造する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

導波路を形成された光回路を製造する技術が、特許文献１に開示されている。ここで、特許文献１の従来技術では、アンダークラッド膜堆積、コア膜堆積、導波路形成及びオーバークラッド膜堆積の順序で、導波路を形成された光回路を製造する。一方で、特許文献１の解決手段では、フェムト秒レーザを用いて、導波路を形成された光回路を製造する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平９－３１１２３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１の従来技術では、導波路の経路上に異物が混入したときに、導波路が形成されない又は欠損するため、所望特性が得られず光回路が廃棄され、製造原価の高騰、リードタイムの長期化及びチップ廃棄による環境への悪影響等の面で課題がある。一方で、特許文献１の解決手段では、レーザ集光点が相対移動するため、各々の導波路が柔軟にレーザ描画されることができるが、多数の導波路が効率的にレーザ描画されることは難しく、大量生産等の面で課題がある。

【0005】

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、導波路を形成された光回路を製造するにあたり、導波路の経路上に異物が混入したときでも、所望特性を得て光回路を廃棄せず、製造原価の高騰、リードタイムの長期化及びチップ廃棄による環境への悪影響等の面で課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、導波路の経路上の異物を光回路の撮影画像から検出したうえで、異物を迂回する迂回路を異物の近傍にレーザ描画することとした。

【0007】

具体的には、本開示は、導波路を形成された光回路を画像撮影する画像撮影工程と、前記導波路の経路上の異物を前記光回路の撮影画像から検出する異物検出工程と、前記異物を迂回する迂回路を前記異物の近傍にレーザ描画する迂回路描画工程と、を順に備えることを特徴とする光回路製造方法である。

【0008】

この構成によれば、導波路の経路上に異物が混入したときでも、所望特性を得て光回路を廃棄せず、製造原価の高騰、リードタイムの長期化及びチップ廃棄による環境への悪影響等の面で課題を解決することができる。

【0009】

また、本開示は、前記異物検出工程は、良品画像と、不良品画像と、前記不良品画像のうちの不良のある箇所と、のうちの少なくともいずれかを教師データとして、前記異物を検出することを特徴とする光回路製造方法である。

【0010】

この構成によれば、上記のいずれかの教師データに基づいて（人工知能による学習処理を用いてもよい。）、導波路の経路上の異物を検出することができる。

【0011】

また、本開示は、前記異物検出工程は、前記撮影画像のうちの輝度の高い箇所の大きさと、前記撮影画像のうちの輝度の高い箇所の位置と、前記撮影画像のうちの輝度の高い箇所と輝度の低い箇所との間の輝度差と、のうちの少なくともいずれかに基づいて、前記異物を検出することを特徴とする光回路製造方法である。

【0012】

この構成によれば、上記の大きさ、位置及び輝度差のいずれかに基づいて（人工知能による学習処理を用いてもよい。）、導波路の経路上の異物を検出することができる。

【0013】

また、本開示は、前記異物の近傍の前記導波路の位置に基づいて、前記迂回路を前記異物の近傍にレーザ描画するスペースがあるかどうかを判定し、前記スペースがあると判定したときに、前記迂回路を前記異物の近傍にレーザ描画する位置を決定する迂回路決定工程、を前記異物検出工程と前記迂回路描画工程との間に備えることを特徴とする光回路製造方法である。

【0014】

この構成によれば、異物の近傍の導波路の位置に基づいて、迂回路のレーザ描画の可否を判定したうえで、迂回路のレーザ描画の位置を決定することができる。

【発明の効果】

【0015】

このように、本開示は、導波路を形成された光回路を製造するにあたり、導波路の経路上に異物が混入したときでも、所望特性を得て光回路を廃棄せず、製造原価の高騰、リードタイムの長期化及びチップ廃棄による環境への悪影響等の面で課題を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本開示の光回路製造システムの構成を示す図である。

【図2】本開示の光回路製造処理の工程を示す図である。

【図3】本開示の異物検出工程の具体例を示す図である。

【図4】本開示の異物検出工程の具体例を示す図である。

【図5】本開示の迂回路描画工程の具体例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。

【0018】

本開示の光回路製造システムの構成を図１に示す。本開示の光回路製造処理の工程を図２に示す。光回路製造システムＬは、画像撮影装置１、異物検出装置２及びレーザ描画装置３を備える。異物検出装置２は、異物検出部２１及び迂回路決定部２２を備え、工程Ｓ２～Ｓ６の異物検出プログラムをコンピュータにインストールし実現することができる。

【0019】

最初に、導波路を形成された光回路を製造する。ここで、特許文献１の従来技術と同様に、アンダークラッド膜堆積、コア膜堆積、導波路形成及びオーバークラッド膜堆積の順序で、導波路を形成された光回路を製造してもよい。一方で、特許文献１の解決手段と同様に、フェムト秒レーザを用いて、導波路を形成された光回路を製造してもよい。

【0020】

画像撮影装置１は、導波路を形成された光回路を画像撮影する（工程Ｓ１）。ここで、画像撮影装置１は、光学顕微鏡であるときに、狭い視野角を有し、光回路の画像撮影に時間を要するが、微小な異物を画像撮影することができる。一方で、画像撮影装置１は、マルチスペクトル照明連動カメラであるときに、広い視野角を有し、光回路の画像撮影に時間を要さず、微小な異物を画像撮影することができる。

【0021】

異物検出部２１は、導波路の経路上の異物を光回路の撮影画像から検出する（工程Ｓ２）。そして、異物検出部２１が導波路の経路上の異物を検出したときに（工程Ｓ３でＹＥＳ）、工程Ｓ４以下の処理が実行される。一方で、異物検出部２１が導波路の経路上の異物を検出しないときに（工程Ｓ３でＮＯ）、工程Ｓ４以下の処理が中止される。

【0022】

ここで、異物検出部２１は、良品画像と、不良品画像と、不良品画像のうちの不良のある箇所と、のうちの少なくともいずれかを教師データとして、異物を検出する（工程Ｓ２）。そして、異物検出部２１は、撮影画像のうちの輝度の高い箇所の大きさと、撮影画像のうちの輝度の高い箇所の位置と、撮影画像のうちの輝度の高い箇所と輝度の低い箇所との間の輝度差と、のうちの少なくともいずれかに基づいて、異物を検出する（工程Ｓ２）。

【0023】

本開示の異物検出工程の具体例を図３に示す。図３では、異物検出部２１は、事前に用意した良品画像と、新たに撮影した撮影画像と、を単純比較する。

【0024】

図３の第１段では、光回路の良品画像ＰＣを示す。図３の第２段では、光回路の撮影画像ＰＬを示す。図３に示した画像では、白い箇所ほど輝度が高く、黒い箇所ほど輝度が低く、白い箇所と黒い箇所との間のコントラストが実際の画像と比べて強調されている。

【0025】

ここで、光回路の撮影画像ＰＬでは、光回路の良品画像ＰＣと同様に、光回路に形成された導波路、ダイシングラインＤ及び研磨マーカーＧが撮影されている。光回路に形成された導波路は、細い形状を有し、光回路のチップ内に位置し、低い輝度を有する。ダイシングラインＤは、太い形状を有し、光回路のチップ端に位置し、高い輝度を有する。研磨マーカーＧは、大きい形状を有し、光回路のチップ端に位置し、高い輝度を有する。

【0026】

一方で、光回路の撮影画像ＰＬでは、光回路の良品画像ＰＣと異なり、導波路の経路上の異物Ｃが撮影されている。導波路の経路上の異物Ｃは、小さい形状を有し、導波路の経路上に位置し、高い輝度を有する。そこで、導波路の経路上の異物Ｃと、光回路に形成された導波路、ダイシングラインＤ及び研磨マーカーＧと、を識別することができる。

【0027】

なお、新たに撮影した撮影画像との比較対象として、事前に用意した１枚の良品画像でもよく、事前に用意した２枚以上の良品画像の平均画像でもよく、新たに撮影した他の撮影画像でもよい。また、図３に示した画像では、スムージング処理を実行してもよい。

【0028】

本開示の異物検出工程の具体例を図４にも示す。図４では、異物検出部２１は、事前に用意した良品画像と、事前に用意した不良品画像と、をＡＩ学習する。

【0029】

図４の第１段では、光回路の良品画像ＰＣ１及び不良品画像ＰＤ１を示す。図４の第２段では、光回路の良品画像ＰＣ２及び不良品画像ＰＤ２を示す。図４の第３段では、光回路の良品画像ＰＣ３及び不良品画像ＰＤ３を示す。図４の第４段では、光回路の良品画像ＰＣ４及び不良品画像ＰＤ４を示す。図４の全段に示した画像では、白い箇所ほど輝度が高く、黒い箇所ほど輝度が低く、図４の第２段に示した画像を除いて、白い箇所と黒い箇所との間のコントラストが実際の画像と比べて強調されている。

【0030】

光回路の良品画像ＰＣ１として、図３の第１段に示した光回路の良品画像ＰＣと同様な画像がＡＩ学習されている。光回路の不良品画像ＰＤ１として、図３の第２段に示した光回路の撮影画像ＰＬと同様な画像と、導波路の経路上の異物Ｃの位置と、がＡＩ学習されている。光回路の良品画像ＰＣ２として、光回路の良品画像ＰＣ１の色調を変化させた画像がＡＩ学習されている。光回路の不良品画像ＰＤ２として、光回路の不良品画像ＰＤ１の色調を変化させた画像と、導波路の経路上の異物Ｃの位置と、がＡＩ学習されている。

【0031】

光回路の良品画像ＰＣ３として、光回路の良品画像ＰＣ１の上下を反転させた画像がＡＩ学習されている。光回路の不良品画像ＰＤ３として、光回路の不良品画像ＰＤ１の上下を反転させた画像と、導波路の経路上の異物Ｃの位置と、がＡＩ学習されている。光回路の良品画像ＰＣ４として、光回路の良品画像ＰＣ１の一部を切り出した画像がＡＩ学習されている。光回路の不良品画像ＰＤ４として、光回路の不良品画像ＰＤ１の一部を切り出した画像と、導波路の経路上の異物Ｃの位置と、がＡＩ学習されている。

【0032】

すると、輝度の高い箇所の大きさと、輝度の高い箇所の位置と、輝度の高い箇所と輝度の低い箇所との間の輝度差と、を特徴量として抽出することができる。そして、図３の第２段に示した光回路の撮影画像ＰＬにおいて、良品画像及び不良品画像のうちのいずれであるかを識別することができる。さらに、図３の第２段に示した光回路の撮影画像ＰＬにおいて、導波路の経路上の異物Ｃの位置を抽出することができる。

【0033】

なお、ＡＩ学習すべき良品画像及び不良品画像として、図４に示した画像に加えて、類似画像ばかりをＡＩ学習することなく、学習画像を適切な枚数及び種類分だけ水増しすることにより、類似異物ばかりを検出することなく、異物検出の精度を向上させることができる。また、図４に示した画像では、スムージング処理を実行してもよい。

【0034】

レーザ描画装置３は、異物を迂回する迂回路を異物の近傍にレーザ描画する（工程Ｓ７）。ここで、迂回路決定部２２は、以下のように工程Ｓ４～Ｓ６を実行する。

【0035】

本開示の迂回路描画工程の具体例を図５に示す。図５の第１段及び第２段では、光回路の撮影画像ＰＬを示す。図５の第３段では、光回路チップＬＣを示す。図５の第１段及び第２段に示した画像では、黒い箇所ほど輝度が高く、白い箇所ほど輝度が低い。

【0036】

図５の第１段では、異物検出部２１は、導波路Ｗ１、Ｗ２と、ダイシングラインＤと、研磨マーカーＧと、導波路Ｗ１の経路上の異物Ｃと、を検出する（工程Ｓ２、Ｓ３）。

【0037】

図５の第２段では、迂回路決定部２２は、異物Ｃの近傍の導波路Ｗ１、Ｗ２の位置に基づいて、迂回路Ｂを異物Ｃの近傍にレーザ描画するスペースがあるかどうかを判定する（工程Ｓ４）。そして、迂回路決定部２２が上記のスペースの存在を判定したときに（工程Ｓ５でＹＥＳ）、工程Ｓ６以下の処理が実行される。一方で、迂回路決定部２２が上記のスペースの不存在を判定したときに（工程Ｓ５でＮＯ）、工程Ｓ６以下の処理が中止される。

【0038】

つまり、迂回路決定部２２は、異物Ｃが経路上に位置する導波路Ｗ１の紙面上側において、他の導波路Ｗ２が位置しないことを判定し、迂回路描画スペースＳＢが存在することを判定する（工程Ｓ４、工程Ｓ５でＹＥＳ）。一方で、迂回路決定部２２は、異物Ｃが経路上に位置する導波路Ｗ１の紙面下側において、他の導波路Ｗ２が位置することを判定し、迂回路非描画スペースＳＷが存在することを判定する（工程Ｓ４、工程Ｓ５でＮＯ）。

【0039】

そして、迂回路決定部２２は、上記のスペースがあると判定したときに（工程Ｓ５でＹＥＳ）、迂回路Ｂを異物Ｃの近傍にレーザ描画する位置を決定する（工程Ｓ６）。一方で、迂回路決定部２２は、上記のスペースがないと判定したときに（工程Ｓ５でＮＯ）、迂回路Ｂを異物Ｃの近傍にレーザ描画する位置を決定する処理を中止する。

【0040】

つまり、迂回路決定部２２は、異物Ｃが経路上に位置する導波路Ｗ１のうちの、異物Ｃが位置する箇所の両側において、迂回路／導波路接点Ｐ１、Ｐ２の位置を決定する。そして、迂回路決定部２２は、迂回路／導波路接点Ｐ１、Ｐ２の近傍において、方向性結合器Ｂ１、Ｂ２の位置を決定する。さらに、迂回路決定部２２は、迂回路／導波路接点Ｐ１、Ｐ２の中間において、異物迂回箇所Ｂ３の位置を決定する（工程Ｓ６）。

【0041】

ここで、方向性結合器Ｂ１、Ｂ２は、１００％方向性結合器であり、方向性結合器Ｂ１、Ｂ２の結合長は、導波路Ｗ１及び迂回路Ｂの屈折率、幅及び高さに基づいて決定される。そして、異物迂回箇所Ｂ３は、導波路Ｗ１と非結合の箇所であり、導波路Ｗ１との間の間隔は、導波路Ｗ１及び迂回路Ｂの屈折率、幅及び高さに基づいて決定される。

【0042】

図５の第３段では、レーザ描画装置３は、異物Ｃの近傍に（工程Ｓ６の位置に）、迂回路Ｂをレーザ描画する（工程Ｓ７）。ここで、レーザ描画装置３は、フェムト秒レーザを用いている。そして、レーザ描画装置３は、方向性結合器Ｂ１、Ｂ２及び異物迂回箇所Ｂ３をレーザ描画することにより、迂回路Ｂをレーザ描画する（工程Ｓ７）。

【0043】

このように、導波路の経路上に異物Ｃが混入したときでも、所望特性を得て光回路を廃棄せず、製造原価の高騰、リードタイムの長期化及びチップ廃棄による環境への悪影響等の面で課題を解決することができる。

【0044】

ここで、図３及び図４に示したいずれかの教師データに基づいて（人工知能による学習処理を用いてもよい。）、導波路の経路上の異物Ｃを検出することができる。

【0045】

そして、図３及び図４に示した大きさ、位置及び輝度差のいずれかに基づいて（人工知能による学習処理を用いてもよい。）、導波路の経路上の異物Ｃを検出することができる。

【0046】

さらに、異物Ｃの近傍の導波路の位置に基づいて、迂回路Ｂのレーザ描画の可否を判定したうえで、迂回路Ｂのレーザ描画の位置を決定することができる。

【産業上の利用可能性】

【0047】

本開示の光回路製造方法は、導波路を形成された光回路を製造するにあたり、導波路の経路上に異物が混入したときでも、所望特性を得て光回路を廃棄せず、製造原価の高騰、リードタイムの長期化及びチップ廃棄による環境への悪影響等の面で課題を解決することができる。

【符号の説明】

【0048】

Ｌ：光回路製造システム
１：画像撮影装置
２：異物検出装置
３：レーザ描画装置
２１：異物検出部
２２：迂回路決定部
ＰＣ：良品画像
ＰＬ：撮影画像
Ｄ：ダイシングライン
Ｇ：研磨マーカー
Ｃ：異物
ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３、ＰＣ４：良品画像
ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４：不良品画像
Ｗ１、Ｗ２：導波路
ＳＢ：迂回路描画スペース
ＳＷ：迂回路非描画スペース
Ｐ１、Ｐ２：迂回路／導波路接点
ＬＣ：光回路チップ
Ｂ：迂回路
Ｂ１、Ｂ２：方向性結合器
Ｂ３：異物迂回箇所

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】