(57)【要約】【課題】ばりを発生させることなく、製造する際の工数の低減および製造コストの低減を図ることができる光導波路の製造方法を提供する。【解決手段】オーバークラッド層４の形成が、オーバークラッド層４の表面形状に対応する型面１１ａを有する凹部１１とこの凹部１１に連通する貫通孔１２とが形成されている成形型１０を準備し、その成形型１０の上記凹部１１ａの開口面をアンダークラッド層２の表面に密着させ、その状態で、上記凹部１１の型面１１ａとアンダークラッド層２の表面とで囲まれる成形空間に、オーバークラッド層４の形成材料である液状の樹脂を上記貫通孔から注入する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンダークラッド層の表面にコアをパターン形成し、そのコアの表面にオーバークラッド層を被覆形成して光導波路を製造する方法であって、上記オーバークラッド層の形成が、オーバークラッド層の表面形状に対応する型面を有する凹部とこの凹部に連通する貫通孔とが形成されている成形型を準備し、その成形型の上記凹部の開口面をアンダークラッド層の表面に密着させ、その状態で、上記凹部の型面とアンダークラッド層の表面とで囲まれる成形空間に、オーバークラッド層の形成材料である液状の樹脂を上記貫通孔から注入した後、硬化させることにより行われることを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項２】
上記成形型の凹部の型面のうち、コアの先端部に対応する部分が、レンズ曲面に形成されている請求項１記載の光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信，光情報処理，その他一般光学で広く用いられる光導波路の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光導波路は、光導波路デバイス，光集積回路，光配線基板等の光デバイスに組み込まれており、光通信，光情報処理，その他一般光学の分野で広く用いられている。光導波路は、通常、光の通路であるコアが所定パターンに形成され、そのコアを覆うように、アンダークラッド層とオーバークラッド層とが形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これらコア，アンダークラッド層およびオーバークラッド層を所定パターンに形成する場合、通常、それぞれの形成材料として感光性樹脂が用いられ、その形成に際して、それぞれの感光性樹脂の塗布，露光，現像および乾燥の各工程が行われている。
【特許文献１】特開２００５−１６５１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記コア，アンダークラッド層およびオーバークラッド層をそれぞれ形成する毎に、上記塗布，露光，現像および乾燥の各工程を行うと、多くの工数を要し、製造コストも高くなる。なかでも、露光および現像の各工程は、さらに細かい多くの工程からなっている。この点で、なお改善の余地がある。
【０００５】
そこで、工数低減のために、例えば、オーバークラッド層を、つぎのように型成形する方法が通常考えられる。すなわち、図２（ａ）に示すように、まず、基板１上に、アンダークラッド層２およびコア３を順に形成する。そして、オーバークラッド層４〔図２（ｂ）参照〕の表面形状に対応する型面２１ａを有する凹部２１が形成されている成形型２０を準備し、また、オーバークラッド層４の形成材料として熱硬化性樹脂シート４０を準備する。ついで、その熱硬化性樹脂シート４０を、上記アンダークラッド層２およびコア３の上方に位置決めする。そして、図２（ｂ）に示すように、アンダークラッド層２上において、上記熱硬化性樹脂シート４０を、上記成形型２０でプレスし、その状態で加熱して硬化させることにより、オーバークラッド層４を形成する。その後、脱型する。この方法によりオーバークラッド層４を形成すると、上記塗布，露光，現像等の工程が不要となるため、オーバークラッド層４の形成に要する工数およびコストを低減することができる。
【０００６】
しかしながら、熱硬化性樹脂シート４０を成形型２０でプレスする上記方法では、アンダークラッド層２と成形型２０との間に熱硬化性樹脂シート４０を挟むため、形成されたオーバークラッド層４の端縁に、ばり４１が発生し易い。このため、そのばり４１を除去する工程が必要となり、工数低減およびコスト低減が不充分となっている。しかも、コア３の先端部に対応するオーバークラッド層４の部分が、図示のようにレンズ形状（曲面）４ａに形成されている場合は、そのレンズ形状４ａ部分の端部に上記ばり４１が存在すると、光の集光等に障害が生じる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、オーバークラッド層を形成する際にばりを発生させることなく、光導波路を製造する際の工数の低減および製造コストの低減を図ることができる光導波路の製造方法の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明の光導波路の製造方法は、アンダークラッド層の表面にコアをパターン形成し、そのコアの表面にオーバークラッド層を被覆形成して光導波路を製造する方法であって、上記オーバークラッド層の形成が、オーバークラッド層の表面形状に対応する型面を有する凹部とこの凹部に連通する貫通孔とが形成されている成形型を準備し、その成形型の上記凹部の開口面をアンダークラッド層の表面に密着させ、その状態で、上記凹部の型面とアンダークラッド層の表面とで囲まれる成形空間に、オーバークラッド層の形成材料である液状の樹脂を上記貫通孔から注入した後、硬化させることにより行われるという構成をとる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光導波路の製造方法は、オーバークラッド層の形成が、オーバークラッド層の表面形状に対応する型面を有する凹部とこの凹部に連通する貫通孔とが形成されている成形型を準備し、その成形型の上記凹部の開口面をアンダークラッド層の表面に密着させ、その状態で、上記凹部の型面とアンダークラッド層の表面とで囲まれる成形空間に、オーバークラッド層の形成材料である液状の樹脂を上記貫通孔から注入した後、硬化させることにより行われるため、オーバークラッド層の形成に際し、ばりが発生しない。しかも、オーバークラッド層の形成が型成形であるため、露光後の現像工程等が不要となり、工数を低減することができ、その結果、製造コストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
【００１１】
図１（ａ）〜（ｅ）は、本発明の光導波路の製造方法の一実施の形態を示している。この実施の形態では、基板１の表面に、アンダークラッド層２とコア３とオーバークラッド層４とからなる光導波路〔図１（ｅ）参照〕を製造するに際し、上記オーバークラッド層４の形成を、液状の樹脂を形成材料とし、注入用の貫通孔１２を有する成形型１０を用い、注型（型成形）により行う〔図１（ｃ），（ｄ）参照〕。これが本発明の特徴である。
【００１２】
すなわち、上記オーバークラッド層４の形成材料である液状の樹脂としては、例えば、感光性樹脂，ポリイミド樹脂，エポキシ樹脂等があげられる。そして、この液状の樹脂は、上記成形型１０に形成された貫通孔１２から成形空間に注入されるため、その粘度は、好適には、１００〜２０００ｍＰａ・ｓの範囲内に設定される。
【００１３】
上記型成形に用いられる成形型１０には、上記オーバークラッド層４の表面形状に対応する型面１１ａを有する凹部１１が形成されており、オーバークラッド層４を形成する際に、その凹部１１の開口面をアンダークラッド層２の表面に密着させることにより、上記凹部１１の型面１１ａとアンダークラッド層２の表面とで囲まれる空間が成形空間に形成されるようになっている。また、上記成形型１０には、上記液状の樹脂を上記成形空間に注入するための貫通孔１２が、上記凹部１１に連通した状態で形成されている。さらに、この実施の形態では、上記凹部１１の型面１１ａのうち、コア３の先端部に対応する部分１１ｂが、レンズ曲面に形成されている。そして、上記成形型１０の寸法は、オーバークラッド層４の大きさに依存し、特に限定されないが、厚みは２〜５ｍｍ程度に設定される。また、上記貫通孔１２の開口形状も、特に限定されないが、例えば、長方形，円形等に形成され、その大きさも、特に限定されないが、例えば、開口形状が長方形であれば、５０〜１００ｍｍ×１００〜１０００ｍｍ程度に設定される。
【００１４】
上記オーバークラッド層４形成用の液状の樹脂および成形型１０を用いてオーバークラッド層４を形成する際には、後に詳述するように、上記成形空間に満たされた液状の樹脂を硬化させることが行われるが、その硬化は、例えば、オーバークラッド層４の形成材料として感光性樹脂が用いられる場合は、上記成形型１０を通して紫外線等の照射線を露光した後に加熱処理が行われ、ポリイミド樹脂が用いられる場合は、加熱処理が行われる。このように、上記液状の樹脂の硬化は、その樹脂の種類によって処理が異なるため、上記成形型１０としては、感光性樹脂を露光する場合は、紫外線等の照射線を透過させる観点から、例えば、石英製のものが用いられ、ポリイミド樹脂を加熱処理する場合は、例えば、石英製，ポリメチルメタクリレート等の樹脂製，金属製のものが用いられる。
【００１５】
そして、本発明の光導波路の製造方法は、上記オーバークラッド層４形成用の液状の樹脂および成形型１０を用い、例えば、つぎのようにして行われる。
【００１６】
すなわち、まず、平板状の基板１〔図１（ａ）参照〕を準備する。この基板１としては、特に限定されるものではなく、その形成材料としては、例えば、樹脂，ガラス，シリコン，金属等があげられ、上記樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート，ポリエチレンナフタレート，ポリイミド等があげられ、金属としては、例えば、ステンレス等があげられる。また、基板１の厚みは、特に限定されないが、通常、５０〜２００μｍの範囲内に設定される。
【００１７】
ついで、図１（ａ）に示すように、上記基板１の表面の所定領域に、アンダークラッド層２を形成する。このアンダークラッド層２の形成材料としては、感光性樹脂，ポリイミド樹脂，エポキシ樹脂等があげられる。そして、アンダークラッド層２の形成は、つぎのようにして行われる。すなわち、まず、上記樹脂が溶媒に溶解しているワニスを基板１上に塗布する。このワニスの塗布は、例えば、スピンコート法，ディッピング法，キャスティング法，インジェクション法，インクジェット法等により行われる。ついで、これを硬化させる。この硬化に際して、アンダークラッド層２の形成材料として感光性樹脂が用いられる場合は、所望のアンダークラッド層２の形状に対応する開口パターンが形成されているフォトマスクを介して照射線により露光する。この露光された部分がアンダークラッド層２となる。また、アンダークラッド層２の形成材料としてポリイミド樹脂が用いられる場合は、通常、３００〜４００℃×６０〜１８０分間の加熱処理により硬化させる。アンダークラッド層２の厚みは、通常、５〜５０μｍの範囲内に設定される。このようにして、アンダークラッド層２を作製する。
【００１８】
つぎに、図１（ｂ）に示すように、上記アンダークラッド層２の表面に、コア３を形成する。このコア３の形成材料としては、通常、感光性樹脂があげられ、上記アンダークラッド層２および後記のオーバークラッド層４〔図１（ｅ）参照〕の形成材料よりも屈折率が大きい材料が用いられる。この屈折率の調整は、例えば、上記アンダークラッド層２，コア３，オーバークラッド層４の各形成材料の種類の選択や組成比率を調整して行うことができる。そして、コア３の形成は、つぎのようにして行われる。すなわち、まず、上記と同様、感光性樹脂が溶媒に溶解しているワニスをアンダークラッド層２上に塗布する。このワニスの塗布は、上記と同様、例えば、スピンコート法，ディッピング法，キャスティング法，インジェクション法，インクジェット法等により行われる。ついで、これを乾燥し、樹脂層を形成する。この乾燥は、通常、５０〜１２０℃×１０〜３０分間の加熱処理により行われる。
【００１９】
そして、上記樹脂層を、所望のコア３パターンに対応する開口パターンが形成されているフォトマスク（図示せず）を介して照射線により露光する。この露光された部分が、未露光部分の溶解除去工程を経て、コア３となる。これについて詳しく説明すると、上記露光用の照射線としては、例えば、可視光，紫外線，赤外線，Ｘ線，α線，β線，γ線等が用いられる。好適には、紫外線が用いられる。紫外線を用いると、大きなエネルギーを照射して、大きな硬化速度を得ることができ、しかも、照射装置も小型かつ安価であり、生産コストの低減化を図ることができるからである。紫外線の光源としては、例えば、低圧水銀灯，高圧水銀灯，超高圧水銀灯等があげられ、紫外線の照射量は、通常、１０〜１００００ｍＪ／ｃｍ2 、好ましくは、５０〜３０００ｍＪ／ｃｍ2 である。
【００２０】
上記露光後、光反応を完結させるために、加熱処理を行う。この加熱処理は、８０〜２５０℃、好ましくは、１００〜２００℃にて、１０秒〜２時間、好ましくは、５分〜１時間の範囲内で行う。その後、現像液を用いて現像を行うことにより、樹脂層における未露光部分を溶解させて除去し、残存した樹脂層をコア３のパターンに形成する。なお、上記現像は、例えば、浸漬法，スプレー法，パドル法等が用いられる。また、現像剤としては、例えば、有機系の溶媒，アルカリ系水溶液を含有する有機系の溶媒等が用いられる。このような現像剤および現像条件は、感光性樹脂組成物の組成によって、適宜選択される。
【００２１】
そして、そのコア３のパターンに形成された残存樹脂層中の現像液を加熱処理により除去する。この加熱処理は、通常、８０〜１２０℃×１０〜３０分間の範囲内で行われる。これにより、上記コア３のパターン形成された残存樹脂層を、コア３に形成する。また、各コア３の厚みは、通常、５〜３０μｍの範囲内に設定され、その幅は、通常、５〜３０μｍの範囲内に設定される。さらに、各コア３の先端から出射する光の発散を防止したり、各コア３の先端に入射する光を集束させたりして、光伝送効率をより高めることができる観点から、各コア３の先端は、レンズ形状に形成されることが好ましい。
【００２２】
本発明は、上記の工程の後に、図１（ｃ），（ｄ）に示すようにしてオーバークラッド層４を形成（注型）するのであり、これが大きな特徴である。すなわち、図１（ｃ）に示すように、前記成形型１０を準備し、型面１１ａが形成された凹部１１の開口面を上記アンダークラッド層２の表面に密着させる。そして、上記凹部１１の型面１１ａとアンダークラッド層２の表面とで囲まれた成形空間に、オーバークラッド層４形成用の前記液状の樹脂を、上記成形型１０に形成された前記貫通孔１２から注入し、上記成形空間を液状の樹脂で満たす。つぎに、上記液状の樹脂が感光性樹脂である場合は、上記成形型１０を通して紫外線等の照射線を露光した後に加熱処理を行い、ポリイミド樹脂である場合は、加熱処理を行う。これにより、図１（ｄ）に示すように、上記液状の樹脂が硬化し、オーバークラッド層４が形成される。そして、図１（ｅ）に示すように、脱型し、コア３の先端部に対応する部分がレンズ形状（曲面）４ａに形成されているオーバークラッド層４を得る。このオーバークラッド層４の厚みは、通常、５０〜２０００μｍの範囲内に設定される。
【００２３】
このようにして、基板１の表面に、アンダークラッド層２とコア３とオーバークラッド層４とからなる光導波路を製造することができる。この製造において、オーバークラッド層４を形成する際には、上記成形型１０の凹部１１の開口面をアンダークラッド層２の表面に密着させた状態で、オーバークラッド層４形成用の液状の樹脂を、上記凹部１１の型面１１ａとアンダークラッド層２の表面とで囲まれた成形空間に注入するため、成形型１０の凹部１１の開口面とアンダークラッド層２の表面との間には、液状の樹脂が入り込むことがなく、オーバークラッド層４の端縁にばりが発生することがない。しかも、オーバークラッド層４の形成が型成形であるため、感光性樹脂を用いてオーバークラッド層４を形成する場合と比べて、工程数が少なく、製造コストの低減を図ることができる。
【００２４】
そして、上記光導波路を使用する際には、基板１をアンダークラッド層２から剥離して使用してもよいし、基板１を剥離することなく光導波路とともに使用してもよい。
【００２５】
なお、上記実施の形態では、コア３の先端部に対応するオーバークラッド層４の部分をレンズ形状（曲面）４ａに形成したが、これに限定されるものではなく、平面状等の非レンズ形状に形成してもよい。
【００２６】
つぎに、実施例について説明する。但し、本発明は、これに限定されるわけではない。
【実施例１】
【００２７】
〔アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料〕
ビスフェノキシエタノールフルオレンジクリシジルエーテル（成分Ａ）３５重量部、（３’，４’−エポキシシクロヘキサン）メチル３’，４’−エポキシシクロヘキシル−カルボキシレート（成分Ｂ）４０重量部、脂環式エポキシ樹脂（ダイセル化学社製、セロキサイド２０２１Ｐ）（成分Ｃ）２５重量部、４，４−ビス〔ジ（βヒドロキシエトキシ）フェニルスルフィニオ〕フェニルスルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネートの５０％プロピオンカーボネート溶液（光酸発生剤：成分Ｄ）１重量部を混合することにより、アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料（粘度１０００ｍＰａ・ｓ）を調製した。
【００２８】
〔コアの形成材料〕
上記成分Ａ：７０重量部、１，３，３−トリス｛４−〔２−（３−オキセタニル）〕ブトキシフェニル｝ブタン：３０重量部、上記成分Ｄ：０．５重量部を乳酸エチル２８重量部に溶解することにより、コアの形成材料を調製した。
【００２９】
〔光導波路の作製〕
まず、ポリエチレンナフタレートフィルム〔基板：１００ｍｍ×１００ｍｍ×１００μｍ（厚み）〕の表面に、上記アンダークラッド層の形成材料をスピンコート法により塗布した後、形成するアンダークラッド層と同形状の開口パターンが形成されたフォトマスクを介して、２０００ｍＪ／ｃｍ2 の紫外線照射による露光を行った。つづいて、１００℃×１５分間の加熱処理を行うことにより、アンダークラッド層を形成した。このアンダークラッド層の厚みを接触式膜厚計で測定すると２０μｍであった。
【００３０】
そして、上記アンダークラッド層の表面に、コアの形成材料をスピンコート法により塗布した後、１００℃×１５分間の乾燥処理を行った。ついで、その上方に、コアパターンと同形状の開口パターンが形成された合成石英系のフォトマスクを設置した。そして、その上方から、コンタクト露光法にて４０００ｍＪ／ｃｍ2 の紫外線照射による露光を行った後、１２０℃×１５分間の加熱処理を行った。つぎに、γ−ブチロラクトン水溶液を用いて現像することにより、未露光部分を溶解除去した後、１２０℃×３０分間の加熱処理を行うことにより、コアを形成した。形成した各コアの断面寸法は、ＳＥＭで測定したところ、幅１２μｍ×高さ２４μｍであった。
【００３１】
ついで、オーバークラッド層形成用の石英製成形型（厚み：２．３ｍｍ、貫通孔の開口：６０ｍｍ×２００ｍｍの長方形）を準備し、型面が形成された凹部の開口面を上記アンダークラッド層の表面に密着させた。そして、上記凹部の型面とアンダークラッド層の表面とで囲まれた成形空間に、オーバークラッド層の形成材料（液状の樹脂）を、上記成形型に形成された貫通孔から注入し、上記成形空間を液状の樹脂で満たした。つぎに、上記成形型を通して２０００ｍＪ／ｃｍ2 の紫外線照射による露光を行った後、１２０℃×１５分間の加熱処理を行うことにより、コアの先端部に対応する部分がレンズ形状に形成されたオーバークラッド層を形成した。その後、脱型した。このアンダークラッド層の厚みを接触式膜厚計で測定すると５００μｍ（アンダークラッド層表面からの厚み）であった。
【００３２】
このようにして、基板上に、アンダークラッド層，コアおよびオーバークラッド層が、この順で積層されてなる光導波路を製造することができた。この光導波路には、アンダークラッド層の表面のオーバークラッド層の端縁に、ばりは発生していなかった。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は本発明の光導波路の製造方法の一実施の形態を模式的に示す説明図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は従来の光導波路の製造方法を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
２  アンダークラッド層
４  オーバークラッド層
１０  成形型
１１  凹部
１１ａ  型面
１２  貫通孔
【図１】
2008281654.tif 000003
【図２】
2008281654.tif 000004