(57)【要約】【課題】  基板と、下部クラッド層、コア層および上部クラッド層からなる導波路と、曲率を有する面で構成される反射膜を有する光反射手段とを含んで構成される光機能素子において、反射膜を構成する面の曲率が多少変化しても結合効率がほとんど変化することがなく、電気配線の結合素子として有用な光機能素子および該光機能素子を効率良く製造する方法を提供する。【解決手段】  光反射手段７ａ，７ｂが反射膜８ａ，８ｂと支持部材９ａ，９ｂとを含んで構成され、反射膜８ａ，８ｂをコア層４の一部になるようにコア層４内に設け、該反射膜８ａ，８ｂは互いに対向する面および上部クラッド層５に対向する面が凹面に形成され、かつ支持部材９ａ，９ｂを形成する材料には、紫外線照射により親水性およびアルカリ可溶性を示す樹脂材料を用いる。【選択図】      図１
2005128319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、基板上面に接するように形成される下部クラッド層、下部クラッド層上面に接するように形成され光を伝播させるコア層およびコア層上面に接するように形成される上部クラッド層からなる導波路と、コア層中を伝播する光を反射させる光反射手段とを含む光機能素子において、
光反射手段は、
曲率を有する面からなる反射膜と、反射膜を支持する支持部材とを含んで構成され、かつ少なくとも反射膜がコア層中に形成され、
支持部材は、紫外線照射により親水性およびアルカリ可溶性を示す樹脂材料からなることを特徴とする光機能素子。
【請求項２】
光反射手段は、
互いに対向する、曲率を有する面からなる少なくとも２つの反射膜と、反射膜を支持する支持部材とを含んで構成され、
少なくとも２つの反射膜は、他の反射膜に対向する面および上部クラッド層に対向する面が凹面に形成され、かつ
支持部材は、紫外線照射により親水性およびアルカリ可溶性を示す樹脂材料からなることを特徴とする請求項１記載の光機能素子。
【請求項３】
支持部材は、
紫外線照射により屈折率の低下、親水性およびアルカリ可溶性を示す樹脂材料からなることを特徴とする請求項２記載の光機能素子。
【請求項４】
基板と、基板上面に接するように形成される下部クラッド層、下部クラッド層上面に接するように形成され光を伝播させるコア層およびコア層上面に接するように形成される上部クラッド層からなる導波路と、コア層中に形成され光を反射させる光反射手段を含む光機能素子の製造方法であって、
基板の上面に接するように下部クラッド層を形成する工程と、
下部クラッド層の上面に接するように、紫外線照射により親水性およびアルカリ可溶性を示す樹脂材料からなる樹脂層を形成する工程と、
樹脂層に紫外線を照射して少なくとも１つの曲率を有する面を形成する工程と、
曲率を有する面に反射膜を形成する工程と、
下部クラッド層および反射膜の上面に接するようにコア層を形成する工程と、
コア層の上面に接するように上部クラッド層を形成する工程とを含むことを特徴とする光機能素子の製造方法。
【請求項５】
樹脂層に紫外線を照射して少なくとも１つの曲率を有する面を形成する工程において、
互いに対向する少なくとも２つの曲率を有する面を形成することを特徴とする請求項４記載の光機能素子の製造方法。
【請求項６】
樹脂層に紫外線を照射して少なくとも１つの曲率を有する面を形成する工程が、樹脂層に紫外線を照射した後、等方性エッチングにより行われることを特徴とする請求項４または５記載の光機能素子の製造方法。
【請求項７】
曲率を有する面に反射膜を形成する工程が、無電解めっきにより行われることを特徴とする請求項４〜６のうちのいずれかに記載の光機能素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光機能素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報処理装置の高速化に伴い、情報処理装置に用いられる電気配線基板には、放射ノイズの増大、等長配線化の要求、多層化による基板コスト増大などの問題が生じ、このような問題を解決する手段として、光電気配線基板が注目されている。光電気配線基板は、高速動作部を光配線で構成し、電力供給部および低速動作部を従来通り電気配線にて構成するものである。
【０００３】
光配線からなる高速動作部は、光信号を送出する光源と、基板に平行に配置され光源からの光信号を通過させる導波路と、導波路を通過する光信号の進路を基板面に対して垂直な方向に変更するための光反射手段である反射膜と、導波路を通過し、反射膜によって進路を変更された光信号を検出する光検出器とを含んで構成される。このうち、光信号の進路を基板面に対して垂直な方向に変更する反射膜に関しては、様々な提案がなされている。
【０００４】
たとえば、導波路に異方性エッチングにより溝を形成し、その溝の部分に反射膜を形成した光機能素子が知られている（たとえば、特許文献１参照）。図３は、特許文献１に記載の光導波路チップ１００の構成を概略的に示す断面図である。光導波路チップ１００は、基板１０１と、基板上面に接するように形成される下部クラッド層１０２、下部クラッド層１０２上面に接するように形成され、図示しない光源から送出される光信号を通過させるコア層１０３およびコア層１０３上面に接するように形成される上部クラッド層１０４からなる導波路１０５と、導波路１０５の長手方向の途中に、導波路１０５の断面１０５ａに対向する面が凹面になるように形成され、コア層１０３を通過した光信号を矢符１０６の方向に反射させる反射膜１０７と、上部クラッド層１０４の上面に接合され、反射膜１０７によって反射される光信号を受光する受光部１０８を有する受光素子１０９とを含んで構成される。
【０００５】
光導波路チップ１００においては、図示しない光源から送出される光信号は、コア層１０３を通過し、導波路端面１０５ａにてコア層１０３から出射する。コア層１０３から出射する光信号は、反射膜１０７によって矢符１０６の方向に反射され、受光素子１０９の受光部１０８に入射する。受光部１０８に入射する光信号は、受光素子１０９から図示しない光検出器に送られ、信号として検出され、回路が作動する。
【０００６】
光導波路チップ１００において、受光素子１０９に代えて、図示しない発光素子が配置される場合には、発光素子の発光部から送出される光信号が矢符１０６とは逆方向に進行して反射膜１０７に入射し、反射膜１０７によって反射されて導波路端面１０５ａからコア層１０３に入射し、光信号が伝播される。
【０００７】
このように、光導波路１００においては、コア層１０３と反射膜１０７とが分離して形成されるので、反射膜１０７を構成する凹面の曲率、反射膜１０７の位置などが変化すると、光信号が一点に集中せずに散乱し、受光素子１０９またはコア層１０３に達する光信号量が減少し、電気配線を結合する効率（以後「結合効率」と称す）が低下するという問題がある。
【０００８】
図４は、光導波路チップ１００の製造工程を説明する断面図である。
図４（ａ）の工程では、基板１０１の上に、下部クラッド層１０２、コア層１０３および上部クラッド層１０４を順次積層した後、上部クラッド層１０４上面に、適当な幅の帯状部分１１０ａを残してフォトリソグラフィ法によりマスク１１０を形成する。
【０００９】
図４（ｂ）の工程では、リアクティブイオンエッチング法（以後「ＲＩＥ法」と称す）などに従って、異方性エッチングを行うことにより、導波路１０５を貫通して基板１０１の表面に達する溝１１１が形成される。溝１１１の壁面である導波路端面１０５ａ，１０５ｂは基板１０１の表面に対して略垂直に形成され、互いに対向する。
【００１０】
図４（ｃ）の工程では、マスク１１０が除去される。
図４（ｄ）の工程では、上部クラッド層１０４上面に、フォトリソグラフィ法により、マスク１１２を形成する。導波路端面１０５ａ側では、マスク１１２ａは、上部クラッド１０４の表面１０４ａ全面を覆い、さらに、溝１１０の上方に張り出すように形成され、溝１１１の上方の一部を覆う。導波路端面１０５ｂ側では、上部クラッド層１０４の表面１０４ｂの一部（導波路端面１０５ｂから適当な長さの部分）を残して、マスク１１２ｂが形成される。マスク１１２を形成した後、ＲＩＥ法などに従ってエッチングを行うと、導波路端面１０４ｂ側の一部分１１３が除去され、導波路端面１０４ａに対向する面が凹面である湾曲面１１４が形成される。
【００１１】
図４（ｅ）に示す工程では、マスク１１２を除去する。
図４（ｆ）に示す工程では、湾曲面１１４の表面に、蒸着などによって、誘電体膜などの金属膜である反射膜１０７を形成する。次いで、上部クラッド層１０４の上面の、反射膜１０７の上方にあたる部分に、図示しない受光素子または発光素子を搭載することによって、光導波路チップ１００が製造される。
【００１２】
このような光導波路チップ１００の製造方法において、図４（ｄ）に示す工程では、前述のように、導波路端面１０５ａ側がエッチングされるのを防止するために、導波路端面１０５ａから溝１１１の上方に張り出すようにマスク１１２ａを形成する必要がある。しかしながら、その一部が中空に張り出したような状態になるマスク１１２ａを再現性よく安定的に形成することは、非常に困難である。
【００１３】
また、図４（ｄ）に示す工程では、曲率を有する面を含んで構成される湾曲面１１４を等方性エッチングにより形成する。しかしながら、図４（ｄ）に示すようなマスク１１２ａ，１１２ｂを形成するだけでは、等方性エッチングを行っても、一定の曲率を有する面を所定の位置に形成することは非常に困難である。したがって、図４（ｄ）に示す工程には、湾曲面１１４ひいては反射膜１０７を構成する面の曲率、湾曲面１１４の位置などが変化し易いという欠点がある。湾曲面１１４の曲率、位置などが変化すると、光導波路チップの結合効率が低下することは前述した通りである。
【００１４】
また、図４（ｆ）に示す工程では、蒸着により金属膜である反射膜を形成する。しかしながら、蒸着は平らな面に均一な膜厚の金属膜を形成するのに適した手法であるけれども、曲率を有する面に蒸着を行うと、金属膜の膜厚が不均一になる場合がある。膜厚の不均一な金属膜は、光の反射膜としては不適当である。加えて、光機能素子の製造に用いられる材料は一般に親水性を有しないので、無電解めっきなどの金属膜形成手法を用いても、反射膜として有効な金属膜を形成することができない。
【００１５】
さらに、複数回にわたって、真空中で実施されるＲＩＥ法で加工する必要があるので、加工時間が長く、ひいては製造コストが上昇するという問題もある。
【００１６】
一方、ポリシラン化合物などの、紫外線照射量に応じて屈折率が変化するフォトブリーチング樹脂材料を用いて、光導波路のコア層を形成することは公知である（たとえば、非特許文献１参照）。しかしながら、非特許文献１には、フォトブリーチング樹脂材料からなるコア層を含む光導波路において、光信号を反射する光反射手段である反射膜をどのように構成すれば、光信号の伝播効率に優れ、結合効率の高い光導波路が得られるかということについては、一切開示がない。
【００１７】
【特許文献１】特開平５−２６４８７０号公報
【非特許文献１】堀彰弘、駒野晴保「フォトブリーチングポリマ材料を用いた光導波路形成技術の検討」、ＭＥＳ２００２（第１２回マイクロエレクトロニクスシンポジウム）、２００２年１０月、第２２３〜２２６頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、光信号の反射手段として、曲率を有する面を含んで構成される反射膜を有する光機能素子において、反射膜を構成する面の曲率が多少変化しても、光信号を効率良く伝達することができ、電気配線を結合する結合効率がほとんど変化することがない光機能素子、および、ＲＩＥ法などの繁雑な方法を多用することなく、簡易な方法で前記光機能素子を製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、基板と、基板上面に接するように形成される下部クラッド層、下部クラッド層上面に接するように形成され光を伝播させるコア層およびコア層上面に接するように形成される上部クラッド層からなる導波路と、コア層中を伝播する光を反射させる光反射手段とを含む光機能素子において、
光反射手段は、
曲率を有する面からなる反射膜と、反射膜を支持する支持部材とを含んで構成され、かつ少なくとも反射膜がコア層中に形成され、
支持部材は、紫外線照射により親水性およびアルカリ可溶性を示す樹脂材料からなることを特徴とする光機能素子である。
【００２０】
また本発明の光機能素子は、前述の光反射手段が、
互いに対向する、曲率を有する面からなる少なくとも２つの反射膜と、反射膜を支持する支持部材とを含んで構成され、
少なくとも２つの反射膜が、他の反射膜に対向する面および上部クラッド層に対向する面が凹面に形成され、かつ
支持部材が、紫外線照射により親水性およびアルカリ可溶性を示す樹脂材料からなることを特徴とする。
【００２１】
さらに本発明の光機能素子は、前述の支持部材が、
紫外線照射により屈折率の低下、親水性およびアルカリ可溶性を示す樹脂材料からなることを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、基板と、基板上面に接するように形成される下部クラッド層、下部クラッド層上面に接するように形成され光を伝播させるコア層およびコア層上面に接するように形成される上部クラッド層からなる導波路と、コア層中に形成され光を反射させる光反射手段を含む光機能素子の製造方法であって、
基板の上面に接するように下部クラッド層を形成する工程と、
下部クラッド層の上面に接するように、紫外線照射により親水性およびアルカリ可溶性を示す樹脂材料からなる樹脂層を形成する工程と、
樹脂層に紫外線を照射して少なくとも１つの曲率を有する面を形成する工程と、
曲率を有する面に反射膜を形成する工程と、
下部クラッド層および反射膜の上面に接するようにコア層を形成する工程と、
コア層の上面に接するように上部クラッド層を形成する工程とを含むことを特徴とする光機能素子の製造方法である。
【００２３】
また本発明の光機能素子の製造方法は、前述の、樹脂層に紫外線を照射して少なくとも１つの曲率を有する面を形成する工程において、
互いに対向する少なくとも２つの曲率を有する面を形成することを特徴とする。
【００２４】
さらに本発明の光機能素子の製造方法は、樹脂層に紫外線を照射して少なくとも１つの曲率を有する面を形成する工程が、樹脂層に紫外線を照射した後、等方性エッチングにより行われることを特徴とする。
【００２５】
さらに本発明の光機能素子の製造方法は、曲率を有する面に反射膜を形成する工程が、無電解めっきにより行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、基板と、基板上面に接するように形成される下部クラッド層、下部クラッド層上面に接するように形成され光を伝播させるコア層およびコア層上面に接するように形成される上部クラッド層からなる導波路と、コア層中を伝播する光信号を反射させる光反射手段とを含む光機能素子において、曲率を有する面からなる反射膜と反射膜を支持する支持部材とを含んで構成される光反射手段のうちの少なくとも反射膜をコア層内に形成し、支持部材が、紫外線照射により親水性およびアルカリ可溶性を示す樹脂材料からなる光機能素子が提供される。
【００２７】
本発明においては、光反射手段に含まれる支持部材の材料として、紫外線照射により親水性およびアルカリ可溶性を示す樹脂材料を用いることが必須である。この樹脂材料を用いて支持部材を形成し、紫外線を照射すると良好なアルカリ可溶性が発現する。したがって、支持部材に反射膜を形成するための曲率を有する面を形成するに際し、たとえば、等方性エッチングなどの手法を用いると、曲率を有する面を高い精度でかつ再現性良く形成することができるようになる。さらに、紫外線照射後の支持部材は親水性をも有するので、支持部材に形成される曲率を有する面に金属膜を形成するために、たとえば、無電解めっきなどのめっき手法を用いることができるようになる。これにより、支持部材の曲率を有する面の形状が正確に反映された膜厚の均一な金属膜である反射膜を形成することができる。加えて、該反射膜はコア層内に形成される。
【００２８】
このような構成を有する本発明の光機能素子は、高い結合効率を有し、各種電気配線における結合素子として非常に有用である。また本発明の光機能素子は、反射膜を構成する面の曲率が多少変化することがあっても、光信号のコア層から外部への出射および外部からコア層への光信号の入射が、光信号の損失のほとんどない状態で実現され、結合効率もほとんど低下することがないという、従来の光機能素子および光導波路チップにはない特性を有する。また本発明の光機能素子は、曲率を有する面からなる反射膜を用いているので、発光素子などの外部光源から入射してくる光信号をコア層中に非常に効率良く集光することができる。
【００２９】
また本発明によれば、前述の光反射手段として、互いに対向する少なくとも２つの反射膜と、反射膜を支持する支持部材とを含んで構成される光反射手段を用い、各反射膜の他の反射膜に対向する面および上部クラッド層に対向する面が凹面になるように形成し、かつ、支持部材を紫外線照射により親水性およびアルカリ可溶性を示す樹脂材料にて形成することによって、反射膜を構成する面の曲率変化の影響がさらに少なくなり、光信号の損失がさらに少なくなるので、光信号の入出射効率が一層向上し、電気配線における結合素子として非常に有用な光機能素子が得られる。
【００３０】
また本発明によれば、前述の支持部材を紫外線照射により屈折率の低下、親水性およびアルカリ可溶性を示す樹脂材料にて形成することによって、電気配線の結合素子として非常に有用な光機能素子が得られるとともに、反射膜と支持部材とを含む光反射手段の形成がさらに容易になる。
【００３１】
また本発明によれば、基板の上面に下部クラッド層を形成し、下部クラッド層の上面に、紫外線照射により親水性およびアルカリ可溶性を示す樹脂材料からなる樹脂層を形成し、樹脂層に紫外線を照射して少なくとも１つの曲率を有する面（湾曲面）を形成し、湾曲面に反射膜を形成し、下部クラッド層および反射膜の上面にコア層を形成し、コア層の上面に上部クラッド層を形成することによって、ＲＩＥ法などの真空中で実施される工程を用いることなく、本発明の光機能素子を簡易な方法で製造することができる。本発明の光機能素子の製造方法では、反射膜の下層にあたる湾曲面の形成を、紫外線照射によって実施できるので、湾曲面を所望の位置に精度良く形成することができる。さらに本発明の光機能素子の製造方法は、基板の大型化に容易に対応でき、スループットの向上を図ることができるという利点をも有する。
【００３２】
また本発明によれば、樹脂層に紫外線を照射して少なくとも１つの湾曲面を形成する工程において、互いに対向する少なくとも２つの湾曲面を形成することによって、光信号の入射および出射効率が一層向上した本発明の光機能素子を製造することができる。
【００３３】
さらに本発明によれば、支持部材になる樹脂層に紫外線を照射して少なくとも１つの湾曲面を形成するに際し、樹脂層に紫外線を照射してアルカリ可溶性を発現させた後、等方性エッチングを行うことによって、湾曲面を高い精度でかつ再現性良く形成することができる。
【００３４】
さらに本発明によれば、曲率を有する面が形成された樹脂層は親水性をも有するので、湾曲面に、無電解めっきにより膜厚が均一で反射膜として有用な金属膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
図１は、本発明の実施の第１形態である光機能素子１の構成を概略的に示す断面図である。光機能素子１は、基板２と、基板２上面に接するように形成される下部クラッド層３、下部クラッド層３上面に接するように形成され、光を伝播させるコア層４およびコア層４上面に接するように形成される上部クラッド層５を含んでなる導波路６と、コア層４中を伝播する光の進路を変更する光反射手段７ａ，７ｂとを含んで構成される。
【００３６】
導波路６においては、その界面状態（平滑性）が光信号の透過性に影響を及ぼし、界面状態が悪いと光信号の損失が大きくなり、結合効率が低下する。したがって、基板２には、導波路６の界面状態に悪影響を与えない平滑性の高いものが好適に用いられる。このような基板２の具体例としては、たとえば、石英などからなるガラス基板、ポリイミドなどの耐熱性樹脂からなる樹脂製基板などが挙げられる。
【００３７】
下部クラッド層３は、スピンコート法の適用が可能で、従来からこの分野で常用される材料、好ましくはスピンコート法の適用が可能でかつ紫外線照射により親水性およびアルカリ可溶性を示す樹脂材料、さらに好ましくはスピンコート法の適用が可能でかつ紫外線照射により親水性およびアルカリ可溶性を示し、屈折率が低下する樹脂材料を用いて形成される。このような樹脂材料には、たとえば、ポリシランを主成分とする樹脂材料が使用できる。主成分であるポリシランは紫外線照射により、親水性およびアルカリ可溶性を示すようになるとともに、その主鎖が切断され、屈折率が低下するという特性を有する。その一方で、３００℃以上、好ましくは３５０℃以上の温度で焼成（ポストベーク）すると、無機化が進み、化学的に安定な構造になるので、ポストベーク後に紫外線を照射しても屈折率の低下は起こらない。ポリシランとしては直鎖状および分岐状の公知のポリシランを使用でき、たとえば、式−Ｓｉ（Ｒ）２−（式中２つのＲは同一または異なって水素原子、アルキル基、フロロアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、シリル基などを示す。）で表わされる構成単位群から選ばれる１または２種以上の構成単位が１０〜１００００程度重合した直鎖状または分岐状のポリシランが挙げられる。このようなポリシランの具体例としては、たとえば、メチルフェニルポリシラン、シクロヘキシルメチルポリシランなどが挙げられる。ポリシランを主成分とする樹脂材料には、ポリシランの他に、たとえば、シリコーン樹脂、増感剤、酸化剤などが含まれることがある。ポリシランを主成分とする樹脂材料としては市販品を使用することもでき、たとえば、商品名グラシア（日本ペイント（株）製）などが挙げられる。ポリシランを主成分とする樹脂材料を用いて下部クラッド層３を形成する場合には、ポリシランを主成分とする樹脂材料を適当な有機溶剤に溶解し、この溶液をスピンコート法に従って基板２上面に塗布し、３００℃以上、好ましくは３５０℃以上の温度下でポストベークすればよい。市販品の中には、有機溶剤を添加して溶液の形態に調製されているものがある。そのような場合は、そのまま基板２上面に塗布することができる。ポリシランを主成分とする樹脂材料以外の樹脂材料としては、光感応ポリイミドが挙げられる。
【００３８】
コア層４は、下部クラッド層３の上面に接し、その両端部４ｃ，４ｄが上部クラッド層５を貫通し、上部クラッド層５の表面５ａに露出するように形成される。コア層４は、その屈折率が、下部クラッド層３および上部クラッド層５の屈折率よりも高くなるように形成される。そのためには、コア層４を形成するための材料を適宜選択すればよい。たとえば、ポリシランを主成分とする樹脂材料は、主成分であるポリシランが含有する構成単位の種類によって屈折率が異なるので、下部クラッド層３および上部クラッド層５の形成に用いる樹脂材料よりも屈折率の高いポリシランを主成分とする樹脂材料を用いればよい。
【００３９】
上部クラッド層５は、コア層４の上面に接するように形成される。上部クラッド層５の形成も、下部クラッド層３と同様の材料を用い、同様の方法で実施することができる。光反射手段７ａ，７ｂは、対向するように設けられ、コア層４内を伝播する光の進路を変更する一対の反射膜８ａ，８ｂと、反射膜８ａ，８ｂをそれぞれ支持する支持部材９ａ，９ｂとを含んで構成される。
【００４０】
反射膜８ａ，８ｂは、曲率を有する面で構成され、コア層４の長手方向の側面４ａ，４ｂの一部になり、互いに対向するように形成される。また、反射膜８ａ，８ｂは、それぞれの対向する面および上部クラッド層５に対向する面が凹面になるように形成される。反射膜８ａ，８ｂを形成する材料には、公知の光反射性材料を使用できる。具体的には、たとえば金属膜などの光反射性材料からなる膜を使用できる。金属膜は、めっき法、蒸着法など種々の方法により形成できるけれども、均一な膜厚を有する金属膜を形成することなどを考慮すると、めっき法が好ましく、無電解めっき法が特に好ましい。
【００４１】
支持部材９ａ，９ｂは、反射膜８ａ，８ｂを支持する支持体１０ａ，１０ｂと、支持体１０ａ，１０ｂと上部クラッド層５との間に介在し、コア層４の側面４ａ，４ｂの一部を保護する中間層１１ａ，１１ｂとを含んで構成される。支持体１０ａ，１０ｂは、紫外線照射により親水性およびアルカリ可溶性を示す樹脂材料、好ましくは紫外線照射により親水性およびアルカリ可溶性を示し、屈折率の低下する樹脂材料によって形成されるものであり、反射膜８ａ，８ｂに接触する部分は紫外線を照射した前記樹脂材料からなり、その他の部分は紫外線を照射しない前記樹脂材料からなる。また、中間層１１ａ，１１ｂも紫外線を照射した前記樹脂材料からなる。このような樹脂材料には、前述のポリシランを主成分とする樹脂材料、光感応性ポリイミドなどを使用できる。このような樹脂材料を用いることによって、反射膜８ａ，８ｂを形成するための曲率を有する面を、等方性エッチングなどの手法によって高い精度でかつ再現性よく形成でき、さらに無電解めっきなどの手法によって前述の曲率を有する面の上に反射膜８ａ，８ｂを形成することができる。
【００４２】
さらに、図１に示す光機能素子１の上部クラッド層５の表面５ａには、発光部１２を備える発光素子１３および受光部１４を備える受光素子１５が接合される。
【００４３】
発光素子１３は、発光部１２が、上部クラッド層表面５ａにおけるコア層端部４ｃの露出面の上部に位置するように、上部クラッド層表面５ａに配置され、発光素子１３と上部クラッド層表面５ａの電極パッド１９とは、はんだ１３ａによって電気的に接合される。接合の際には、リフローなどの手法が採用される。これによって、発光部１２と反射膜８ａとが対向するように配置される。反射膜８ａの発光部１２に対向する面は凹面になる。
【００４４】
一方、受光素子１５は、受光部１４が、上部クラッド層表面５ａにおけるコア層端部４ｄの露出面の上部に位置するように、上部クラッド層表面５ａに配置され、受光素子１５と上部クラッド層表面５ａの電極パッド１９とは、はんだ１５ａによって電気的に接合される。このときにも、リフローなどの手法が採用される。反射膜８ｂの受光部１４に対向する面は凹面になる。これによって、受光部１４と反射膜８ｂとが対向するように配置される。発光素子１３の発光部１２から出射する光は、矢符１６の方向でコア層４に入射して反射膜８ａに達し、反射膜８ａによって反射され、コア層４内を矢符１７の方向に進む。この光は反射膜８ｂによって再び反射されて矢符１８の方向に進路変更し、コア層４を出射して受光部１４に入射し、受光される。
【００４５】
図１に示すように、発光素子１３および受光素子１５を接合された光機能素子１では、発光素子１３から出射した光が、コア層４内の反射膜８ａ，８ｂによって反射され、進路変更されて受光素子１５に入射する。受光素子１５に入射した光は、受光素子１５に接続される図示しない光検出器によって信号内容を読取られ、その情報が図示しない電気配線に伝達される。
【００４６】
本実施の形態では、光反射手段７ａ，７ｂを、一対の反射膜８ａ，８ｂが対向するように設けるけれども、光反射手段７ｂのみを設け、コア層４の端部４ｃが、上部クラッド層表面５ａではなく、導波路側面６ａに露出するように形成してもよい。
【００４７】
図２は、本発明の他の実施形態である光機能素子１の製造方法を概略的に説明する断面図である。図２Ａには、工程（ａ）〜（ｇ）までを示し、図２Ｂには、工程（ｈ）〜（ｍ）までを示す。図２に示す製造方法は、下部クラッド層３、コア層４、上部クラッド層５および支持部材９ａ，９ｂを形成するための材料として、ポリシランを主成分とする樹脂材料を用いる例である。具体的には、下部クラッド層３および支持部材９ａ，９ｂを形成するための材料として市販品（商品名：グラシアＷＧ−ＳＨ−００５、日本ペイント（株）製）を用い、コア層４および上部クラッド層５を形成するための材料として市販品（商品名：グラシアＷＧ−ＳＨ−００４、日本ペイント（株）製）を用いた。これらの市販品は、ポリシランを主成分とする樹脂材料を有機溶剤に溶解させた溶液である。また、コア層４などに用いられる市販品に含まれるポリシランは、下部クラッド層３などに用いられる市販品に含まれるポリシランよりも高い屈折率を有する。
【００４８】
図２Ａ（ａ）に示す工程では、基板２上面に接するように、下部クラッド層３が形成される。下部クラッド層３の材料になるポリシランを主成分とする樹脂材料の溶液（ＷＧ−ＳＨ−００５）を、スピンコート法によって基板２上面に塗布して塗膜を形成し、この塗膜を３００℃以上、好ましくは３５０℃以上でポストベークすることによって下部クラッド層３が形成される。
【００４９】
図２Ａ（ｂ）に示す工程では、下部クラッド層３上面に、ポリシランを主成分とする樹脂材料の溶液（ＷＧ−ＳＨ−００５）をスピンコート法によって下部クラッド層３上面に塗布して塗膜を形成し、この塗膜を１２０〜２５０℃程度で焼成（プリベーク）することによって樹脂層２０を形成する。塗膜を１２０〜２５０℃程度で焼成（プリベーク）することにより、引き続く加工を支障なく実施できる程度に固化させることができる。なお、樹脂層２０中のプリベークを行ったポリシランは、紫外線の照射によって、屈折率の低下を起こす。次いで、樹脂層２０上面に、樹脂層２０の反射膜形成部２１ａ，２１ｂが露出するようにフォトマスク２２を形成し、反射膜形成部２１ａ，２１ｂに紫外線を照射し、親水性およびアルカリ可溶性に変性させる。その後、フォトマスク２２を取除く。
【００５０】
図２Ａ（ｃ）に示す工程では、反射膜形成部２１ａ，２１ｂ上面の中心付近に開口部２３ａ，２３ｂを有する金属マスク２４を樹脂層２０上面に形成する。開口部２３ａ，２３ｂは好ましくは円形に形成され、その径の大きさを適宜変更することによって、形成される湾曲面の曲率を調整することができる。金属マスク２４の形成は、たとえば、フォトリソグラフィ法に従って行われる。
【００５１】
図２Ａ（ｄ）に示す工程では、金属マスク２４の開口部２３ａ，２３ｂから、反射膜形成部２１ａ，２１ｂにアルカリ溶液を供給し、等方性エッチングを行う。反射膜形成部２１は、前述のように、アルカリ可溶性を有する樹脂材料で形成され、等方性エッチングにより均一にエッチングされる。それに加え、反射膜形成部２１は、開口部２３ａ，２３ｂによって部分的に均一にアルカリ溶液に接触する。したがって、等方性エッチングが部分的にかつ均一に進行し、湾曲面２５ａ，２５ｂを構成する面の曲率が大きく変化することがなく、略一定の曲率を有する面から構成される湾曲面２５ａ，２５ｂを高い精度でかつ再現性良く形成することができる。このようにして、半球状の湾曲面２５ａ，２５ｂが形成される。
【００５２】
図２Ａ（ｅ）に示す工程では、酸などを用いて金属マスク２４を除去する。
図２Ａ（ｆ）に示す工程では、基板２と下部クラッド層３と樹脂層２０とが積層され、樹脂層２０中に湾曲面２５ａ，２５ｂが形成された積層体２６を、無電解金属めっき浴に浸漬し、金属めっきを施す。このとき、湾曲面２５ａ，２５ｂは、図２（ｂ）の工程で紫外線照射により親水性が付与された樹脂材料で構成されるので、湾曲面２５ａ，２５ｂのみに選択的に金属めっきが施され、金属膜２７ａ，２７ｂが形成される。
【００５３】
図２Ａ（ｇ）に示す工程では、樹脂層２０上面に、金属膜２７ａ，２７ｂの上方を覆い、金属膜２７ａ，２７ｂの間の樹脂層２０ａが露出するようにフォトマスク２８を形成し、紫外線を照射する。これにより、樹脂層２０ａは、親水性およびアルカリ可溶性を有するように変性される。
【００５４】
図２Ｂ（ｈ）に示す工程では、アルカリ溶液が供給され、エッチングが実施される。これにより、図２Ａ（ｇ）における樹脂層２０ａ、金属膜２７ａ下層の樹脂層のうち、図２の紙面に対して向かって右半分の樹脂層、および金属膜２７ｂ下層の樹脂層のうち、図２の紙面に対して向かって左側の樹脂層が除去される。さらに、金属膜２７ａの、図２の紙面に対して向かって右半分も、その下層の樹脂層が除去されるのに伴って除去され、反射膜８ａが形成される。これと同様にして、反射膜８ｂが形成される。その後、３５０℃でポストベークすることによって、樹脂層２０の残存部分を化学的に安定な構造に変性することによって、支持体１０ａ，１０ｂが形成される。
【００５５】
図２Ｂ（ｉ）に示す工程では、ポリシランを主成分とする樹脂材料の溶液（ＷＧ−ＳＨ−００４）を、スピンコート法などによって下部クラッド層３の上面、反射膜８ａ，８ｂの上面および支持体１０ａ，１０ｂの上面に塗布し、１２０〜２５０℃でプリベークを行い、樹脂層２８を形成する。
【００５６】
図２Ｂ（ｊ）に示す工程では、樹脂層２８の中央部である樹脂層２８ｃ上面に、フォトマスク２９を形成し、樹脂層２８の支持体１０ａ，１０ｂ上面に接する端部２８ａ，２８ｂを露出させ、紫外線を照射する。これにより、端部２８ａ，２８ｂの屈折率が低下する。
【００５７】
図２Ｂ（ｋ）に示す工程では、樹脂層２８を３００℃以上、好ましくは３５０℃以上でポストベークする。これによって樹脂層２８が化学的に安定化され、中間層１１ａ，１１ｂが形成される。
【００５８】
図２Ｂ（ｌ）に示す工程では、ポリシランを主成分とする樹脂材料の溶液（ＷＧ−ＳＨ−００４）を、スピンコート法などによって、樹脂層２８ｃおよび中間層１１ａ，１１ｂの上面に塗布し、２５０℃でプリベークし、樹脂層３０を形成する。その後、樹脂層３０上面の、反射膜８ａ，８ｂに対向する部分にフォトマスク３１ａ，３１ｂを形成し、紫外線を照射する。これによって、樹脂層３０の、フォトマスク３１ａ，３１ｂで被覆されない部分は、屈折率が低下する。
【００５９】
図２Ｂ（ｍ）に示す工程では、フォトマスク３１ａ，３１ｂを取除き、３００℃以上、好ましくは３５０℃以上でポストベークを行う。これにより、コア層４および上部クラッド層５が形成され、光機能素子１が得られる。
【００６０】
本実施の形態では、紫外線を所定の部分に照射する際に、照射を必要としない部分にフォトマスクが形成されるけれども、描画装置などを用いて必要な部分に選択的に紫外線を照射することもできる。
【００６１】
このようにして得られる本発明の光機能素子による電気配線の結合は、公知の方法に従って実施できる。たとえば、本発明の光機能素子の上（上部クラッド層上面）にポリシランなどの材料を塗布し、プリベークを行って樹脂層を形成し、樹脂層上面の電気配線を形成する部分に選択的に紫外線を照射して親水性を発現させ、この部分に無電解めっきを施して電気配線を形成し、ポストベークすることによって、光機能素子の上に電気配線層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の第１形態である光機能素子の構成を概略的に示す断面図である。
【図２Ａ】本発明の他の実施形態である図１に示す光機能素子の製造方法を概略的に説明する断面図である。
【図２Ｂ】本発明の他の実施形態である図１に示す光機能素子の製造方法を概略的に説明する断面図である。
【図３】従来の光導波路チップの構成を概略的に示す断面図である。
【図４】図３に示す従来の光導波路チップの製造工程を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  光機能素子
２  基板
３  下部クラッド層
４  コア層
４ａ，４ｂ  コア層側面
４ｃ，４ｄ  コア層端部
５  上部クラッド層
５ａ  上部クラッド層表面
６  導波路
７ａ，７ｂ  光反射手段
８ａ，８ｂ  反射膜
９ａ，９ｂ  支持部材
１０ａ，１０ｂ  支持体
１１ａ，１１ｂ  中間層
１２  発光部
１３  発光素子
１３ａ，１５ａ  はんだ
１４  受光部
１５  受光素子
１６，１７，１８  矢符
１９  電極パッド
２０，２０ａ，２８，３０  樹脂層
２１ａ，２１ｂ  反射膜形成部
２２，２９，３１ａ，３１ｂ  フォトマスク
２３ａ，２３ｂ  開口部
２４  金属マスク
２５ａ，２５ｂ  湾曲面
２６  積層体
２７ａ，２７ｂ  金属膜
２８ａ  樹脂層中央部
２８ｂ，２８ｃ  樹脂層端部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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