(57)【要約】【課題】製造コストを低下することができる導波路用金型および導波路の製造方法を提供する。【解決手段】基板１０に感光性樹脂層１１を形成し、所定のパターンのマスクＭを用いてシンクロトロン放射光ＳＲにより感光性樹脂層１１を露光し、現像する。次に、感光性樹脂層１１の除去された部分に金属を堆積させ、感光性樹脂層１１の感光していない部分を除去して導波路用金型を形成する。ここで、感光性樹脂層１１を露光する工程が、マスクＭを用いて、感光性樹脂層１１の表面に対して約４５°の角度でシンクロトロン放射光ＳＲを入射させて感光性樹脂層１１を露光する工程を含む構成とする。さらに、導波路用金型をマスタスタンパとしてこれから凹凸形状を転写してマザースタンパを形成し、さらにマザースタンパから凹凸形状を転写して導波路を形成する。【選択図】　　　図６
2004133300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主導波部と前記主導波部の端部に反射面とを有する導波路を製造するための金型の製造方法であって、
基板に感光性樹脂層を形成する工程と、
所定のパターンのマスクを用いてシンクロトロン放射光により前記感光性樹脂層を露光する工程と、
前記感光性樹脂層の感光した部分を除去する現像工程と、
前記感光性樹脂層の除去された部分に金属を堆積させる工程と、
前記感光性樹脂層の感光していない部分を除去する工程と
を有し、
前記感光性樹脂層を露光する工程が、前記マスクを用いて、前記感光性樹脂層の表面に対して約４５°の角度で前記シンクロトロン放射光を入射させて前記感光性樹脂層を露光する工程を含む
導波路用金型の製造方法。
【請求項２】
前記感光性樹脂層を露光する工程が、前記マスクを用いて、前記感光性樹脂層の表面に対して垂直に前記シンクロトロン放射光を入射させて前記感光性樹脂層を露光する工程をさらに含む
請求項１に記載の導波路用金型の製造方法。
【請求項３】
前記感光性樹脂層を露光する工程が、
前記マスクを用いて、前記シンクロトロン放射光の入射角を前記主導波部の一方の導波方向側に倒して、前記感光性樹脂層の表面に対して約４５°の角度で前記シンクロトロン放射光を入射させて前記感光性樹脂層を露光する工程と、
前記マスクを用いて、前記シンクロトロン放射光の入射角を前記主導波部の他方の導波方向側に倒して、前記感光性樹脂層の表面に対して約４５°の角度で前記シンクロトロン放射光を入射させて前記感光性樹脂層を露光する工程と
を含む
請求項１に記載の導波路用金型の製造方法。
【請求項４】
前記マスクが平行に配置された複数の導波路の開口パターンを有しており、
複数の導波路が平行に配置されたアレイ構成の導波路を製造するための金型を製造する
請求項１に記載の導波路用金型の製造方法。
【請求項５】
第１の方向に延伸する少なくとも１つの第１の導波路と、前記第１の導波路と交差する第２の方向に延伸する少なくとも１つの第２の導波路とを有する導波路を製造するための金型を製造する方法であって、
前記マスクとして、前記第１の導波路と前記第２の導波路の開口パターンを有する第１マスクと、前記第１の導波路の端部近傍領域を開口するパターンを有する第２マスクと、前記第２の導波路の端部近傍領域を開口するパターンを有する第３マスクとを用い、
前記感光性樹脂層を露光する工程が、
前記第１マスクを用いて、前記感光性樹脂層の表面に対して垂直に前記シンクロトロン放射光を入射させて前記感光性樹脂層を露光する工程と、
前記第１マスクおよび前記第２マスクを用いて、前記シンクロトロン放射光の入射角を一方の前記第１の方向側に倒して、前記感光性樹脂層の表面に対して約４５°の角度で前記シンクロトロン放射光を入射させて前記感光性樹脂層を露光する工程と、
前記第１マスクおよび前記第２マスクを用いて、前記シンクロトロン放射光の入射角を他方の前記第１の方向側に倒して、前記感光性樹脂層の表面に対して約４５°の角度で前記シンクロトロン放射光を入射させて前記感光性樹脂層を露光する工程と、
前記第１マスクおよび前記第３マスクを用いて、前記シンクロトロン放射光の入射角を一方の前記第２の方向側に倒して、前記感光性樹脂層の表面に対して約４５°の角度で前記シンクロトロン放射光を入射させて前記感光性樹脂層を露光する工程と、
前記第１マスクおよび前記第３マスクを用いて、前記シンクロトロン放射光の入射角を他方の前記第２の方向側に倒して、前記感光性樹脂層の表面に対して約４５°の角度で前記シンクロトロン放射光を入射させて前記感光性樹脂層を露光する工程と
を含む
請求項１に記載の導波路用金型の製造方法。
【請求項６】
主導波部に屈曲部が設けられて前記屈曲部を境に第１の方向および前記第１の方向と異なる第２の方向に延伸する導波路を有する導波路を製造するための金型を製造する方法であって、
前記マスクとして、前記導波路の開口パターンを有する第１マスクと、前記第１の方向に延伸する側の前記導波路の端部近傍領域を開口するパターンを有する第２マスクと、前記第２の方向に延伸する側の前記導波路の端部近傍領域を開口するパターンを有する第３マスクとを用い、
前記感光性樹脂層を露光する工程が、
前記第１マスクを用いて、前記感光性樹脂層の表面に対して垂直に前記シンクロトロン放射光を入射させて前記感光性樹脂層を露光する工程と、
前記第１マスクおよび前記第２マスクを用いて、前記シンクロトロン放射光の入射角を前記第１の方向側に倒して、前記感光性樹脂層の表面に対して約４５°の角度で前記シンクロトロン放射光を入射させて前記感光性樹脂層を露光する工程と、
前記第１マスクおよび前記第３マスクを用いて、前記シンクロトロン放射光の入射角を前記第２の方向側に倒して、前記感光性樹脂層の表面に対して約４５°の角度で前記シンクロトロン放射光を入射させて前記感光性樹脂層を露光する工程と
を含む
請求項１に記載の導波路用金型の製造方法。
【請求項７】
感光性樹脂層を構成する樹脂がポリメチルメタクリレートを含む
請求項１に記載の導波路用金型の製造方法。
【請求項８】
主導波部と前記主導波部の端部に反射面とを有する導波路の製造方法であって、
基板に感光性樹脂層を形成する工程と、
所定のパターンのマスクを用いてシンクロトロン放射光により前記感光性樹脂層を露光する工程と、
前記感光性樹脂層の感光した部分を除去する現像工程と、
前記感光性樹脂層の除去された部分に金属を堆積させる工程と、
前記感光性樹脂層の感光していない部分を除去して導波路用金型であるマスタスタンパを形成する工程と、
前記マスタスタンパから凹凸形状を転写してマザースタンパを形成する工程と、
前記マザースタンパから凹凸形状を転写して導波路を形成する工程と
を有し、
前記感光性樹脂層を露光する工程が、前記マスクを用いて、前記感光性樹脂層の表面に対して約４５°の角度で前記シンクロトロン放射光を入射させて前記感光性樹脂層を露光する工程を含む
導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は導波路用金型および導波路の製造方法に関し、特に、半導体装置に用いられる光配線用の導波路用金型および導波路の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＳＩ（大規模集積回路）などの半導体チップ間の信号伝播は、すべて基板配線を介した電気信号によりなされている。
しかしながら、昨今のＭＰＵ高機能化に伴い、チップ間にて必要とされるデータ授受量は著しく増大し、結果として様々な高周波問題が浮上している。それらの代表的なものとして、ＲＣ信号遅延、インピーダンスミスマッチ、ＥＭＣ／ＥＭＩ、クロストークなどが挙げられる。
上記の諸問題を解決するため、配線配置の最適化や新素材開発などの様々な手法が開発されてきた。
【０００３】
しかし、上記の配線配置の最適化や新素材開発などの効果も物理的限界に阻まれており、さらなるシステムの高機能化を実現するためには単純な半導体チップと実装ボードの構成そのものを見直す必要が生じてきている。
例えば、マルチチップモジュール化による微細配線結合、各種半導体チップのポリイミド樹脂などによる二次元的な封止、一体化による電気配線結合、基板張り合わせによる半導体チップの三次元結合などの開発がなされている。
【０００４】
さらに、上記のように信号授受の高速化および大容量化を実現するために、光配線による光伝送結合技術が開発されている（例えば非特許文献１参照）。
光配線用導波路としては、例えば半導体チップ間の通信を行うために数千本の導波路を集積することが求められている。
非特許文献１では、ＬＩＧＡ（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ　Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ　Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ）プロセスを採用した光配線用導波路の製造方法に関する報告がなされている。
【０００５】
上記の非特許文献１に記載の光配線用導波路の製造方法においては、導波する光の反射面となる４５°ミラー面を形成するために、円板ブレードソーなどによる機械的加工を行っている。このため、光入出射部となる４５°ミラー面は連続した直線状の一体面となる。
【０００６】
【非特許文献１】
電子情報通信学会論文誌　Ｃ，　Ｖｏｌ．Ｊ８４−Ｃ，　Ｎｏ．９，　ｐｐ．７４４−７５５，　２００１
年９　月
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の光配線用導波路の製造方法では、４５°ミラー面を形成するための円板ブレードソーなどによる機械的加工の製造コストが高く、光配線用導波路の低コスト化を妨げていた。
４５°ミラー面を形成する方法としては、円板ブレードソーなどによる機械的加工の他に、等方的エッチングによるミラー部の選択形成法が検討されているが、精度や安定性の面で不十分であり、量産化には適していない。
【０００８】
本発明は上記の状況に鑑みてなされたものであり、従って本発明の目的は、製造コストを低下することができる導波路用金型および導波路の製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の導波路用金型の製造方法は、主導波部と前記主導波部の端部に反射面とを有する導波路を製造するための金型の製造方法であって、基板に感光性樹脂層を形成する工程と、所定のパターンのマスクを用いてシンクロトロン放射光により前記感光性樹脂層を露光する工程と、前記感光性樹脂層の感光した部分を除去する現像工程と、前記感光性樹脂層の除去された部分に金属を堆積させる工程と、前記感光性樹脂層の感光していない部分を除去する工程とを有し、前記感光性樹脂層を露光する工程が、前記マスクを用いて、前記感光性樹脂層の表面に対して約４５°の角度で前記シンクロトロン放射光を入射させて前記感光性樹脂層を露光する工程を含む。
【００１０】
上記の本発明の導波路用金型の製造方法は、基板に感光性樹脂層を形成し、所定のパターンのマスクを用いてシンクロトロン放射光により感光性樹脂層を露光し、現像する。次に、感光性樹脂層の除去された部分に金属を堆積させ、感光性樹脂層の感光していない部分を除去する。
ここで、感光性樹脂層を露光する工程が、マスクを用いて、感光性樹脂層の表面に対して約４５°の角度でシンクロトロン放射光を入射させて感光性樹脂層を露光する工程を含む。
【００１１】
また、上記の目的を達成するため、本発明の導波路の製造方法は、主導波部と前記主導波部の端部に反射面とを有する導波路の製造方法であって、基板に感光性樹脂層を形成する工程と、所定のパターンのマスクを用いてシンクロトロン放射光により前記感光性樹脂層を露光する工程と、前記感光性樹脂層の感光した部分を除去する現像工程と、前記感光性樹脂層の除去された部分に金属を堆積させる工程と、前記感光性樹脂層の感光していない部分を除去して導波路用金型であるマスタスタンパを形成する工程と、前記マスタスタンパから凹凸形状を転写してマザースタンパを形成する工程と、前記マザースタンパから凹凸形状を転写して導波路を形成する工程とを有し、前記感光性樹脂層を露光する工程が、前記マスクを用いて、前記感光性樹脂層の表面に対して約４５°の角度で前記シンクロトロン放射光を入射させて前記感光性樹脂層を露光する工程を含む。
【００１２】
上記の本発明の導波路の製造方法は、基板に感光性樹脂層を形成し、所定のパターンのマスクを用いてシンクロトロン放射光により感光性樹脂層を露光し、現像する。次に、感光性樹脂層の除去された部分に金属を堆積させ、感光性樹脂層の感光していない部分を除去して導波路用金型であるマスタスタンパを形成する。次に、マスタスタンパから凹凸形状を転写してマザースタンパを形成し、さらにマザースタンパから凹凸形状を転写して導波路を形成する。
ここで、感光性樹脂層を露光する工程が、マスクを用いて、感光性樹脂層の表面に対して約４５°の角度でシンクロトロン放射光を入射させて感光性樹脂層を露光する工程を含む。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
第１実施形態
図１（ａ）は、本実施形態に係る導波路１４の平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＸ方向から見た側面図、図１（ｃ）は図１（ａ）中のＹ方向から見た側面図である。
支持部１４ｃの表面に対して、主導波部１４ａが導波方向に延伸して凸に設けられており、その両端は光を反射する４５°ミラー面１４ｂとなっており、導波光の光入出射部となる。導波路１４を構成する光学材料と空気との屈折率の差から、４５°ミラー面１４ｂは実質的に光を全反射する面となっている。
支持部１４ｃと主導波部１４ａは一体に形成されており、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、重水素およびフッ素で置換されたＰＭＭＡあるいはフッ素化したポリイミドなどの高分子材料から形成されている。
【００１５】
上記の本実施形態に係る導波路１４による光の導波方法について説明する。
図２（ａ）は、本実施形態に係る導波路を用いて信号用の光を導波するときの構成を示す模式図であり、図２（ｂ）はその平面図である。
発信側の第１半導体装置２０ａに設けられた発光ダイオードや半導体レーザなどの発光素子２１ａの発光部２２ａと、受信側の第２半導体装置２０ｂに設けられたフォトダイオードなどの受光素子２１ｂの受光部２２ｂを、それぞれ導波路の光入出射部の近傍において、導波路の支持部１４ｃの表面に対して所定のクリアランスで配置する。
【００１６】
第１半導体装置２０ａから発信される電気信号が光信号に変換されて、発光素子２１ａの発光部２２ａから光信号として出射される。
出射された光信号は、導波路の光入射部に入射し、４５°ミラー面１４ｂにおいて反射し、主導波部１４ａが延伸する導波方向に導波され、他方の４５°ミラー面１４ｂにおいて再び反射して導波路の光出射部から出射する。
導波路から出射された光信号は、受光素子２１ｂの受光部２２ｂにおいて受光されて電気信号に変換され、第２半導体装置２０ｂに電気信号として伝送される。
【００１７】
次に、上記の本実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法と、その金型を用いて製造する導波路の製造方法について、図３〜１４を参照して説明する。図３〜１４において、（ａ）の図は図１（ａ）のＡ−Ａ’の位置に相当する断面図であり、（ｂ）の図は図１（ａ）のＢ−Ｂ’の位置に相当する断面図である。
【００１８】
最初に、以下のようにして、導波路を製造するための金型を製造する。
まず、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、基板１０上に感光性樹脂層１１を形成する。感光性樹脂層１１を構成する感光性樹脂としては、例えばＰＭＭＡを用いることができる。感光性樹脂層１１の膜厚は、形成する導波路の高さに相当し、例えば１０μｍ程度とする。
【００１９】
次に、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、感光性樹脂層１１の近傍に、主導波部のパターンで開口するマスクＭを設置する。
【００２０】
次に、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、マスクＭを用いて、感光性樹脂層１１の表面に対して垂直にシンクロトロン放射光ＳＲを入射させて感光性樹脂層１１を露光する。感光性樹脂層１１は露光領域１１ａと未露光領域１１ｂから構成される。
【００２１】
次に、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、マスクＭを用いて、シンクロトロン放射光ＳＲの入射角θを形成する主導波部の一方の導波方向側に倒し、感光性樹脂層１１の表面に対して約４５°の角度でシンクロトロン放射光ＳＲを入射させて感光性樹脂層１１を露光する。実際には、シンクロトロン放射光ＳＲに対して基板１０側を調整して行う。
主導波部の一方の端部に相当する位置におけるマスクＭの下部にまでシンクロトロン放射光が回り込み、この部分での露光領域１１ａと未露光領域１１ｂの境界は、感光性樹脂層１１の表面に対して斜めに４５°傾けられて明瞭に形成される。
【００２２】
次に、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、図６（ａ）および（ｂ）に示す工程と同様にして、マスクＭを用いて、シンクロトロン放射光ＳＲの入射角θを形成する主導波部の他方の導波方向側に倒し、感光性樹脂層１１の表面に対して約４５°の角度でシンクロトロン放射光ＳＲを入射させて感光性樹脂層１１を露光する。
主導波部の他方の端部に相当する位置におけるマスクＭの下部にまでシンクロトロン放射光が回り込み、この部分での露光領域１１ａと未露光領域１１ｂの境界は、感光性樹脂層１１の表面に対して逆に方向に斜めに４５°傾けられて明瞭に形成される。
【００２３】
次に、図８（ａ）および（ｂ）に示すように、所定の現像液による現像処理を行い、感光性樹脂層１１の感光した部分（露光領域１１ａ）を除去する。この結果、未露光領域１１ｂのみが残され、露光領域１１ａにおける感光性樹脂層が除去された部分に開口部が形成される。
【００２４】
次に、図９（ａ）および（ｂ）に示すように、例えばニッケル電鋳メッキ処理などにより、感光性樹脂層１１が除去されて形成された開口部内にニッケルなどの金属を堆積させ、金属層１２を堆積させる。
【００２５】
次に、図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、感光性樹脂層１１の感光していない部分（未露光領域１１ｂ）を除去する。
この結果、基板１０上に導波路と同一の形状の金属層１２が形成された導波路を製造するための金型ＭＭ（マスタスタンパ）が得られる。
金型ＭＭにおいて、導波路の４５°ミラー面となる面は、シンクロトロン放射光ＳＲを斜めに４５°傾けて露光したときに形成された面が転写されて形成された面である。
【００２６】
次に、以下のようにして、金型ＭＭ（マスタスタンパ）から導波路を製造する。
まず、図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、例えばニッケル電鋳メッキ処理などにより、基板１０および金属層１２上にマザースタンパ１３を形成する。
マザースタンパ１３の表面には、金属層１２による凸部が転写されて凹部が形成されている。
【００２７】
次に、図１２（ａ）および（ｂ）に示すように、基板１０および金属層１２からなる金型ＭＭ（マスタスタンパ）からマザースタンパ１３を離型する。
金属層１２とマザースタンパ１３の界面に予め酸化被膜などを形成しておくことで、両者の界面での剥離をしやすくすることができる。
【００２８】
次に、図１３（ａ）および（ｂ）に示すように、上記で得られたマザースタンパ１３を射出成形キャビティ内に固定し、このキャビティ内に、例えば溶融状態のＰＭＭＡなどの有機材料を射出して、マザースタンパ１３の凹部が転写された導波路１４を形成する。
【００２９】
次に、図１４（ａ）および（ｂ）に示すように、マザースタンパ１３から導波路１４を離型する。導波路１４は、図１（ａ）〜（ｃ）に示す構成であり、支持部１４ｃの表面に主導波部１４ａが一体に形成され、その両端に４５°ミラー面１４ｂが設けられた構成となっている。
導波路１４において、４５°ミラー面１４ｂは、シンクロトロン放射光ＳＲを斜めに４５°傾けて露光したときに形成された面が転写されて形成された面である。
【００３０】
上記の本実施形態の導波路製造用金型と導波路の製造方法において用いているシンクロトロン放射光は、光速に近いスピードで運動する電子の軌道が磁場により曲げられたときに放射される、赤外から紫外、Ｘ線に広い波長分布を持った電磁波である。
上記のシンクロトロン放射光の光源としては、軌道の直径が数ｋｍの大型の装置から数ｍの小型の装置まで用いることができる。
【００３１】
シンクロトロン放射光は、例えばレーザ光と比較して強度が低いがエネルギーの高い光となっており、厚さが１０μｍ程度の感光性樹脂層１１を基板１０に達する位置まで完全に露光することができ、基板に対して逆テーパ状の開口部を高精度に形成することができる。
シンクロトロン放射光ではなく、半導体レーザやその他の通常の光源を用いて露光すると、１０μｍ程度の厚さのために、感光性樹脂層１１を基板１０に達する位置まで完全に露光することはできない。
【００３２】
上記の本実施形態の導波路用金型および導波路の製造方法は、高価な円板ブレードソーなどによる機械的加工工程は不要であり、製造コストを低下することができる。
【００３３】
第２実施形態
図１５（ａ）は、本実施形態に係る導波路が集積された導波路アレイ１４ＡＲの平面図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）中のＸ方向から見た側面図、図１５（ｃ）は図１５（ａ）中のＹ方向から見た側面図である。
本実施形態に係る導波路アレイ１４ＡＲは、第１実施形態に係る導波路が複数本（図面上は３本）、同一の支持部１４ｃ上に並べて設けられた構成であり、例えば、支持部１４ｃの表面に対して、例えば３本の主導波部１４ａが導波方向に延伸して凸に設けられており、その両端は光を反射する４５°ミラー面１４ｂとなっている。
【００３４】
上記の本実施形態に係る導波路アレイ１４ＡＲによる光の導波方法について説明する。
図１６（ａ）は、本実施形態に係る導波路アレイ１４ＡＲを用いて信号用の光を導波するときの構成を示す模式図であり、図１６（ｂ）はその平面図である。
発信側の第１半導体装置２０ａに設けられた発光ダイオードや半導体レーザなどの３個の発光素子２１ａの発光部２２ａと、受信側の第２半導体装置２０ｂに設けられたフォトダイオードなどの３個の受光素子２１ｂの受光部２２ｂを、それぞれ３本の導波路の光入出射部の近傍において、導波路の支持部１４ｃの表面に対して所定のクリアランスで配置する。
【００３５】
第１半導体装置２０ａから発信される電気信号が光信号に変換されて、３個の発光素子２１ａの発光部２２ａから３つの光信号として出射される。
出射された３つの光信号は、各導波路の光入射部に入射し、４５°ミラー面１４ｂにおいて反射し、主導波部１４ａが延伸する導波方向に導波され、他方の４５°ミラー面１４ｂにおいて再び反射して導波路の光出射部から出射する。
導波路から出射された３つの光信号は、各受光素子２１ｂの受光部２２ｂにおいて受光されて電気信号に変換され、第２半導体装置２０ｂに電気信号として伝送される。
【００３６】
上記の本実施形態に係る導波路アレイを製造するための導波路用金型および導波路アレイの製造方法は、第１実施形態と同様に、高価な円板ブレードソーなどによる機械的加工工程は不要であり、製造コストを低下することができる。
【００３７】
第３実施形態
図１７（ａ）は、本実施形態に係る導波路アレイを用いて光の導波を行うときの模式構成を示す平面図であり、図１７（ｂ）はその側面図である。
即ち、第２実施形態に係る導波路アレイと同様に本実施形態に係る導波路アレイも導波路が集積された構成であり、光入出射部となるミラー面１４ｂの位置が隣接する導波路間で主導波部１４ａの延伸方向に一定の幅ずつずらされていることを特徴としている。
これに応じて、半導体装置における発光または受光素子２３の間隔を２次元的に配置することが可能となり、例えば主導波部１４ａの延伸方向に１００μｍピッチ、主導波部の並べられた方向に１００μｍピッチで配置される。発光または受光素子２３の間隙には発光または受光素子２３に接続する電極２４のスペースが確保されればよい。
この構成では、発光または受光素子２３を１００μｍピッチ程度で配置しながら、導波路を２０μｍピッチにまで集積することが可能となっている。
複数の配線が集積されている場合に、上記のような信号の入出部となる箇所が配線（導波路）の延伸方向に一定の幅ずつずらされている構成を千鳥配置と称する。
【００３８】
従来の光配線用導波路の製造方法において、円板ブレードソーなどによる機械的加工により４５°ミラー面を形成する場合、微細で複雑な導波路構造を形成することができず、導波路アレイにおける各々の光入出射部は直線配列となり、これに対応して発光・受光素子の配列も直線配列となってしまう。
このため、隣接素子との光干渉や素子発熱によるクロストークの抑制に効果がある光入出射部を千鳥配置とすることができない。ここで、光干渉とは光が１０°程度の広がりを持ちつつ進むため、隣接経路に信号干渉することであり、また、素子発熱によるクロストークとは、素子発熱に起因して隣接素子の特性を変化させることをいう。
上記の理由により、従来の光配線用導波路の製造方法では、光配線を１００μｍピッチ以下の高密度に集積することができず、光伝送チャンネル数を数１０チャンネル程度に留まらせていた。
【００３９】
しかし、本実施形態の光配線用導波路の製造方法によれば、光入出射部を千鳥配置とする微細で複雑な導波路構造を容易に形成することが可能であり、光配線の高密度集積ができ、大容量の光伝送を実現することができる。
【００４０】
第４実施形態
図１８（ａ）は、本実施形態に係る２本の導波路が交差するように配置された交差部を有する導波路１４ＣＲの平面図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）中のＸ方向から見た側面図、図１８（ｃ）は図１８（ａ）中のＹ方向から見た側面図である。
支持部１４ｃの表面に対して、第１の主導波部１４ａおよび第２の主導波部１４ａ’がそれぞれの導波方向に延伸して交差するように、凸に設けられており、それぞれの両端は光を反射する４５°ミラー面（１４ｂ，１４ｂ’）となっており、導波光の光入出射部となる。
第１の主導波部１４ａおよび第２の主導波部１４ａ’が交差していること以外は、実質的に第１実施形態に係る導波路と同様の構成である。
【００４１】
上記の本実施形態に係る、交差部を有する導波路１４ＣＲによる光の導波方法について説明する。
図１９（ａ）は、本実施形態に係る交差部を有する導波路１４ＣＲを用いて信号用の光を導波するときの構成を示す平面図であり、図１９（ｂ）および図１９（ｃ）はそれぞれ図１９（ａ）中のＸ方向およびＹ後方から見たときの側面図である。
発信側の２個の第１半導体装置（２０ａ，２０ａ’）に設けられた発光ダイオードや半導体レーザなどの２個の発光素子（２１ａ，２１ａ’）の発光部（２２ａ，２２ａ’）と、受信側の２個の第２半導体装置（２０ｂ，２０ｂ’）に設けられたフォトダイオードなどの２個の受光素子（２１ｂ，２１ｂ’）の受光部（２２ｂ，２２ｂ’）を、それぞれ２本の導波路の光入出射部の近傍において、導波路の支持部１４ｃの表面に対して所定のクリアランスで配置する。
【００４２】
一方の第１半導体装置２０ａから発信される電気信号が光信号に変換され、発光素子２１ａの発光部２２ａから光信号として出射され、第１の主導波部１４ａを介して伝送され、当該主導波部１４ａの延伸方向に配置された受光素子２１ｂの受光部２２ｂにおいて受光されて電気信号に変換され、第２半導体装置２０ｂに電気信号として伝送される。
また、他方の第１半導体装置２０ａ’から発信される電気信号が光信号に変換され、発光素子２１ａ’の発光部２２ａ’から光信号として出射され、第２の主導波部１４ａ’を介して伝送され、当該主導波部１４ａ’の延伸方向に配置された受光素子２１ｂ’の受光部２２ｂ’において受光されて電気信号に変換され、第２半導体装置２０ｂ’に電気信号として伝送される。
【００４３】
次に、上記の本実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法と、その金型を用いて製造する導波路の製造方法について、図２０〜３０を参照して説明する。図２０〜３０において、（ａ）の図は平面図、（ｂ）の図は（ａ）の図中のＡ−Ａ’における断面図、（ｃ）の図は（ａ）の図中のＢ−Ｂ’における断面図である。
【００４４】
最初に、以下のようにして、導波路を製造するための金型を製造する。
まず、図２０（ａ）〜（ｃ）に示すように、基板１０上にＰＭＭＡなどの感光性樹脂層１１を形成し、感光性樹脂層１１の近傍に、２本の交差する主導波部のパターンで開口する第１マスクＭ１を設置し、第１マスクＭ１を用いて、感光性樹脂層１１の表面に対して垂直にシンクロトロン放射光ＳＲを入射させて感光性樹脂層１１を露光する。感光性樹脂層１１は露光領域１１ａと未露光領域１１ｂから構成される。
【００４５】
次に、図２１（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１の主導波部１４ａの端部近傍領域を開口する第２マスクＭ２を第１マスクＭ１に重ねて設置し、シンクロトロン放射光ＳＲの入射角θを形成する第１の主導波部の一方の導波方向側に倒し、感光性樹脂層１１の表面に対して約４５°の角度でシンクロトロン放射光ＳＲを入射させて感光性樹脂層１１を露光する。
第２マスクＭ２は、少なくとも第１の主導波部１４ａ端部の４５°ミラー面となる領域を含んでいる。
【００４６】
次に、図２２（ａ）〜（ｃ）に示すように、第２マスクＭ２を第１マスクＭ１に重ねた状態で、シンクロトロン放射光ＳＲの入射角θを形成する第１主導波部の他方の導波方向側に倒し、感光性樹脂層１１の表面に対して約４５°の角度でシンクロトロン放射光ＳＲを入射させて感光性樹脂層１１を露光する。
【００４７】
次に、図２３（ａ）〜（ｃ）に示すように、第２の主導波部１４ａ’の端部近傍領域を開口する第３マスクＭ３を第１マスクＭ１に重ねて設置し、シンクロトロン放射光ＳＲの入射角θを形成する第２の主導波部の一方の導波方向側に倒し、感光性樹脂層１１の表面に対して約４５°の角度でシンクロトロン放射光ＳＲを入射させて感光性樹脂層１１を露光する。
第３マスクＭ３は、少なくとも第２の主導波部１４ａ’端部の４５°ミラー面となる領域を含んでいる。
【００４８】
次に、図２４（ａ）〜（ｃ）に示すように、第３マスクＭ３を第１マスクＭ１に重ねた状態で、シンクロトロン放射光ＳＲの入射角θを形成する第２主導波部の他方の導波方向側に倒し、感光性樹脂層１１の表面に対して約４５°の角度でシンクロトロン放射光ＳＲを入射させて感光性樹脂層１１を露光する。
【００４９】
次に、図２５（ａ）〜（ｃ）に示すように、所定の現像液による現像処理を行い、感光性樹脂層１１の感光した部分（露光領域１１ａ）を除去する。この結果、未露光領域１１ｂのみが残され、露光領域１１ａにおける感光性樹脂層が除去された部分に開口部が形成される。
【００５０】
次に、図２６（ａ）〜（ｃ）に示すように、例えばニッケル電鋳メッキ処理などにより、感光性樹脂層１１が除去されて形成された開口部内にニッケルなどの金属を堆積させ、金属層１２を堆積させる。
【００５１】
次に、図２７（ａ）〜（ｃ）に示すように、感光性樹脂層１１の感光していない部分（未露光領域１１ｂ）を除去する。
この結果、基板１０上に交差部を有する導波路と同一の形状の金属層１２が形成された金型ＭＭ（マスタスタンパ）が得られる。
上記の金型ＭＭにおいて、導波路の４５°ミラー面となるそれぞれの面は、シンクロトロン放射光ＳＲを斜めに４５°傾けて露光したときに形成された面が転写されて形成された面である。
【００５２】
次に、以下のようにして、金型ＭＭ（マスタスタンパ）から交差部を有する導波路を製造する。
まず、図２８（ａ）〜（ｃ）に示すように、例えばニッケル電鋳メッキ処理などにより、基板１０および金属層１２上にマザースタンパ１３を形成する。
【００５３】
次に、金型ＭＭ（マスタスタンパ）からマザースタンパ１３を離型し、次に、図２９（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記で得られたマザースタンパ１３を射出成形キャビティ内に固定し、このキャビティ内に、例えば溶融状態のＰＭＭＡなどの有機材料を射出して、マザースタンパ１３の凹部が転写された交差部を有する導波路１４ＣＲを形成する。
【００５４】
次に、図３０（ａ）〜（ｃ）に示すように、マザースタンパ１３から交差部を有する導波路１４ＣＲを離型する。
交差部を有する導波路１４ＣＲは、図１８（ａ）〜（ｃ）に示す構成となっている。
それぞれの導波路の４５°ミラー面（１４ｂ、１４ｂ’）は、シンクロトロン放射光ＳＲを斜めに４５°傾けて露光したときに形成された面が転写されて形成された面である。
【００５５】
上記の本実施形態の導波路用金型および導波路の製造方法は、第１実施形態と同様に、高価な円板ブレードソーなどによる機械的加工工程は不要であり、製造コストを低下することができる。
さらに、マスクを重ねて用いることで交差するため角度の異なるミラー面を備えた交差部を有する導波路を形成することができる。
【００５６】
第５実施形態
図３１は、本実施形態に係る交差部を有する導波路１４ＣＲ’の斜視図である。
第４実施形態に対して、複数本（図面上６本）の導波路同士が交差して設けられた構成となっており、この導波路の本数が異なることを除いて、第４実施形態に係る交差部を有する導波路と同様の構成である。
【００５７】
上記の本実施形態に係る交差部を有する導波路１４ＣＲ’による光の導波方法について説明する。
図３２は、本実施形態に係る交差部を有する導波路を用いて信号用の光を導波するときの構成を示す平面図である。
第１〜第４半導体装置（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ）は、例えばそれぞれ発光素子（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）と受光素子（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ）を備えている。
交差部を有する導波路１４ＣＲ’を中央に挟んで、第１〜第４半導体装置（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ）がぞれぞれ４方に配置される。
第１半導体装置３０ａの発光素子３１ａから出射された光信号が導波路を介して伝送され、第３半導体装置３０ｃの受光素子３２ｃで受光され、また、第３半導体装置３０ｃの発光素子３１ｃから出射された光信号が導波路を介して伝送され、第１半導体装置３０ａの受光素子３２ａで受光される。
また、第２半導体装置３０ｂの発光素子３１ｂから出射された光信号が導波路を介して伝送され、第４半導体装置３０ｄの受光素子３２ｄで受光され、また、第４半導体装置３０ｄの発光素子３１ｄから出射された光信号が導波路を介して伝送され、第２半導体装置３０ｂの受光素子３２ｂで受光される。
【００５８】
上記の本実施形態に係る交差部を有する導波路は、第３実施形態の交差部を有する導波路と同様に製造することができる。その導波路用金型および導波路の製造方法は、高価な円板ブレードソーなどによる機械的加工工程は不要であり、製造コストを低下することができる。
第３実施形態同様に、マスクを重ねて用いることで交差するため角度の異なるミラー面を備えた交差部を有する導波路を形成することができる。
【００５９】
第６実施形態
図３３は、本実施形態に係る屈曲部を有する導波路１４ＢＴの斜視図である。
本実施形態においては、複数本（図面上６本）の導波路が屈曲部を有している構成となっており、これを除くと第２実施形態に係る導波路アレイと同様の構成である。
【００６０】
上記の本実施形態に係る屈曲部を有する導波路１４ＢＴによる光の導波方法について説明する。
図３４は、本実施形態に係る屈曲部を有する導波路を用いて信号用の光を導波するときの構成を示す平面図である。
第１および第２半導体装置（３０ａ，３０ｂ）は、例えばそれぞれ発光素子（３１ａ，３１ｂ）と受光素子（３２ａ，３２ｂ）を備えている。
屈曲部を有する導波路１４ＢＴを介して、第１および第２半導体装置（３０ａ，３０ｂ）がぞれぞれの位置に配置される。
第１半導体装置３０ａの発光素子３１ａから出射された光信号が導波路を介して伝送され、第３半導体装置３０ｃの受光素子３２ｃで受光され、また、第３半導体装置３０ｃの発光素子３１ｃから出射された光信号が導波路を介して伝送され、第１半導体装置３０ａの受光素子３２ａで受光される。
【００６１】
上記の本実施形態に係る屈曲部を有する導波路は、第３実施形態の交差部を有する導波路と同様に製造することができる。但し、主導波部を開口する第１マスクとしては、屈曲した形状に開口したマスクを用いる。
即ち、露光マスクとして、導波路の屈曲した形状の開口パターンを有する第１マスクと、一方の方向に延伸する側の導波路の端部近傍領域を開口するパターンを有する第２マスクと、他方の方向に延伸する側の導波路の端部近傍領域を開口するパターンを有する第３マスクとを用いて、露光する際に、まず第１マスクを用いて、感光性樹脂層の表面に対して垂直に前記シンクロトロン放射光を入射させて感光性樹脂層を露光し、次に、第１マスクおよび第２マスクを用いて、シンクロトロン放射光の入射角を一方の方向側に倒して、感光性樹脂層の表面に対して約４５°の角度でシンクロトロン放射光を入射させて感光性樹脂層を露光し、最後に第１マスクおよび第３マスクを用いて、シンクロトロン放射光の入射角を他方の方向側に倒して、感光性樹脂層の表面に対して約４５°の角度でシンクロトロン放射光を入射させて感光性樹脂層を露光する。
この導波路用金型および導波路の製造方法は、高価な円板ブレードソーなどによる機械的加工工程は不要であり、製造コストを低下することができる。
第３実施形態同様に、マスクを重ねて用いることで導波路が屈曲するため角度の異なるミラー面を備えた交差部を有する導波路を形成することができる。
【００６２】
本発明は上記の実施の形態に限定されない。
例えば、導波路の形状や構成などは上記の実施形態に示したもの以外の形態とすることができる。また、導波路を構成する光学材料は例示したもの以外のものを用いることができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明の導波路用金型の製造方法によれば、製造コストを低下して製造することができる。
また、本発明の導波路の製造方法によれば、本発明の導波路用金型の製造方法を用いて、製造コストを低下して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は第１実施形態に係る導波路の平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＸ方向から見た側面図、図１（ｃ）は図１（ａ）中のＹ方向から見た側面図である。
【図２】図２（ａ）は第１実施形態に係る導波路を用いて信号用の光を導波するときの構成を示す模式図であり、図２（ｂ）はその平面図である。
【図３】図３（ａ）は第１実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す図１（ａ）中のＡ−Ａ’の位置に相当する断面図、図３（ｂ）は図１（ａ）中のＢ−Ｂ’の位置に相当する断面図である。
【図４】図４（ａ）は第１実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す図１（ａ）中のＡ−Ａ’の位置に相当する断面図、図４（ｂ）は図１（ａ）中のＢ−Ｂ’の位置に相当する断面図である。
【図５】図５（ａ）は第１実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す図１（ａ）中のＡ−Ａ’の位置に相当する断面図、図５（ｂ）は図１（ａ）中のＢ−Ｂ’の位置に相当する断面図である。
【図６】図６（ａ）は第１実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す図１（ａ）中のＡ−Ａ’の位置に相当する断面図、図６（ｂ）は図１（ａ）中のＢ−Ｂ’の位置に相当する断面図である。
【図７】図７（ａ）は第１実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す図１（ａ）中のＡ−Ａ’の位置に相当する断面図、図７（ｂ）は図１（ａ）中のＢ−Ｂ’の位置に相当する断面図である。
【図８】図８（ａ）は第１実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す図１（ａ）中のＡ−Ａ’の位置に相当する断面図、図８（ｂ）は図１（ａ）中のＢ−Ｂ’の位置に相当する断面図である。
【図９】図９（ａ）は第１実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す図１（ａ）中のＡ−Ａ’の位置に相当する断面図、図９（ｂ）は図１（ａ）中のＢ−Ｂ’の位置に相当する断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は第１実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す図１（ａ）中のＡ−Ａ’の位置に相当する断面図、図１０（ｂ）は図１（ａ）中のＢ−Ｂ’の位置に相当する断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は第１実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す図１（ａ）中のＡ−Ａ’の位置に相当する断面図、図１１（ｂ）は図１（ａ）中のＢ−Ｂ’の位置に相当する断面図である。
【図１２】図１２（ａ）は第１実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す図１（ａ）中のＡ−Ａ’の位置に相当する断面図、図１２（ｂ）は図１（ａ）中のＢ−Ｂ’の位置に相当する断面図である。
【図１３】図１３（ａ）は第１実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す図１（ａ）中のＡ−Ａ’の位置に相当する断面図、図１３（ｂ）は図１（ａ）中のＢ−Ｂ’の位置に相当する断面図である。
【図１４】図１４（ａ）は第１実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す図１（ａ）中のＡ−Ａ’の位置に相当する断面図、図１４（ｂ）は図１（ａ）中のＢ−Ｂ’の位置に相当する断面図である。
【図１５】図１５（ａ）は第２実施形態に係る導波路が集積された導波路アレイの平面図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）中のＸ方向から見た側面図、図１５（ｃ）は図１５（ａ）中のＹ方向から見た側面図である。
【図１６】図１６（ａ）は第２実施形態に係る導波路アレイを用いて信号用の光を導波するときの構成を示す模式図であり、図１６（ｂ）はその平面図である。
【図１７】図１７（ａ）は第３実施形態に係る導波路アレイを用いて光の導波を行うときの模式構成を示す平面図であり、図１７（ｂ）はその側面図である。
【図１８】図１８（ａ）は第４本実施形態に係る２本の導波路が交差するように配置された交差部を有する導波路の平面図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）中のＸ方向から見た側面図、図１８（ｃ）は図１８（ａ）中のＹ方向から見た側面図である。
【図１９】図１９（ａ）は第４実施形態に係る交差部を有する導波路を用いて信号用の光を導波するときの構成を示す平面図であり、図１９（ｂ）および図１９（ｃ）はそれぞれ図１９（ａ）中のＸ方向およびＹ後方から見たときの側面図である。
【図２０】図２０（ａ）は第４実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す平面図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）中のＡ−Ａ’における断面図、図２０（ｃ）は図２０（ａ）中のＢ−Ｂ’における断面図である。
【図２１】図２１（ａ）は第４実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す平面図、図２１（ｂ）は図２１（ａ）中のＡ−Ａ’における断面図、図２１（ｃ）は図２１（ａ）中のＢ−Ｂ’における断面図である。
【図２２】図２２（ａ）は第４実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す平面図、図２２（ｂ）は図２２（ａ）中のＡ−Ａ’における断面図、図２２（ｃ）は図２２（ａ）中のＢ−Ｂ’における断面図である。
【図２３】図２３（ａ）は第４実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す平面図、図２３（ｂ）は図２３（ａ）中のＡ−Ａ’における断面図、図２３（ｃ）は図２３（ａ）中のＢ−Ｂ’における断面図である。
【図２４】図２４（ａ）は第４実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す平面図、図２４（ｂ）は図２４（ａ）中のＡ−Ａ’における断面図、図２４（ｃ）は図２４（ａ）中のＢ−Ｂ’における断面図である。
【図２５】図２５（ａ）は第４実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す平面図、図２５（ｂ）は図２５（ａ）中のＡ−Ａ’における断面図、図２５（ｃ）は図２５（ａ）中のＢ−Ｂ’における断面図である。
【図２６】図２６（ａ）は第４実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す平面図、図２６（ｂ）は図２６（ａ）中のＡ−Ａ’における断面図、図２６（ｃ）は図２６（ａ）中のＢ−Ｂ’における断面図である。
【図２７】図２７（ａ）は第４実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す平面図、図２７（ｂ）は図２７（ａ）中のＡ−Ａ’における断面図、図２７（ｃ）は図２７（ａ）中のＢ−Ｂ’における断面図である。
【図２８】図２８（ａ）は第４実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す平面図、図２８（ｂ）は図２８（ａ）中のＡ−Ａ’における断面図、図２８（ｃ）は図２８（ａ）中のＢ−Ｂ’における断面図である。
【図２９】図２９（ａ）は第４実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す平面図、図２９（ｂ）は図２９（ａ）中のＡ−Ａ’における断面図、図２９（ｃ）は図２９（ａ）中のＢ−Ｂ’における断面図である。
【図３０】図３０（ａ）は第４実施形態に係る導波路を製造するための金型の製造方法を示す平面図、図３０（ｂ）は図３０（ａ）中のＡ−Ａ’における断面図、図３０（ｃ）は図３０（ａ）中のＢ−Ｂ’における断面図である。
【図３１】図３１は第５実施形態に係る交差部を有する導波路の斜視図である。
【図３２】図３２は第５実施形態に係る交差部を有する導波路を用いて信号用の光を導波するときの構成を示す平面図である。
【図３３】図３３は第６実施形態に係る屈曲部を有する導波路の斜視図である。
【図３４】図３４は第６実施形態に係る屈曲部を有する導波路を用いて信号用の光を導波するときの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１０…基板、１１…感光性樹脂層、１１ａ…露光領域、１１ｂ…未露光領域、１２…金属層、１３…マザースタンパ、１４…導波路、１４ＡＲ…導波路アレイ、１４ＣＲ，１４ＣＲ’…交差部を有する導波路、１４ＢＴ…屈曲部を有する導波路、１４ａ…主導波部、１４ｂ…４５°ミラー面、１４ｃ…支持部、２０ａ，２０ａ’…第１半導体装置、２０ｂ，２０ｂ’…第２半導体装置、２１ａ，２１ａ’…発光素子、２１ｂ，２１ｂ’…受光素子、２２ａ，２２ａ’…発光部、２２ｂ，２２ｂ’…受光部、２３…発光または受光素子、２４…電極、３０ａ…第１半導体装置、３０ｂ…第２半導体装置、３０ｃ…第３半導体装置、３０ｄ…第４半導体装置、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ…発光素子、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ…受光素子、Ｍ…マスク、Ｍ１…第１マスク、Ｍ２…第２マスク、Ｍ３…第３マスク、ＳＲ…シンクロトロン放射光。
【図１】
2004133300.tif 000003
【図２】
2004133300.tif 000004
【図３】
2004133300.tif 000005
【図４】
2004133300.tif 000006
【図５】
2004133300.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004133300.tif 000009
【図８】
2004133300.tif 000010
【図９】
2004133300.tif 000011
【図１０】
2004133300.tif 000012
【図１１】
2004133300.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2004133300.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2004133300.tif 000018
【図１７】
2004133300.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
2004133300.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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