(57)【要約】【解決手段】  有機材料系光導波路を製造する際に下部クラッド上にコア材料をコア材料供給室の吐出口から吐出させて予めコンピュータにより設計した導波路パターン上に直接コアを形成する。また、コア材料貯蔵室からコア材料供給室へのコア材料の補充、コア材料の粘度や導波路パターンに沿ったコア材料の吐出量、コアを形成する際の紫外線の照射量、基板とコア材料供給装置との相対的な移動量等の作業をコンピュータにより制御しながら行う。【効果】  従来のRIE法やスタンピング法あるいは露光法等の方法に比べて短い作業時間で製造が可能でしかもこれらの作業をコンピュータにより制御しながら行うのでよりコストが低減できるとともに高い精度で有機材料系光導波路を製造することができる。【選択図】図１
2005091550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に有機材料を用いて屈折率の高いコアとその周囲のコアよりも屈折率の低いクラッドを形成する有機材料系光導波路の製造方法において、前記基板上に下部クラッドを形成した後、前記下部クラッド上にコア材料供給室内に貯蔵された前記コア材料を前記コア材料供給室の吐出口から導波路パターンに沿って吐出してコアを形成し、次いで前記コアを覆うように上部クラッドを形成することを特徴とする有機材料系光導波路の製造方法。
【請求項２】
前記コア材料を導波路パターンに沿って吐出した後紫外線を照射して前記コア材料を硬化させることを特徴とする請求項１記載の有機材料系光導波路の製造方法。
【請求項３】
前記コア材料の吐出は前記コア材料供給室内に圧力を付加して行うこと特徴とする請求項１または請求項２記載の有機材料系光導波路の製造方法。
【請求項４】
前記コア材料供給室内への圧力の付加はコア材料供給室内に設けた圧電素子により行うことを特徴とする請求項３記載の有機材料系光導波路の製造方法。
【請求項５】
前記コア材料供給室内への圧力の付加はコア材料供給室内に設けたヒーターによりコア材料供給室内の空気を膨張させて行うことを特徴とする請求項３記載の有機材料系光導波路の製造方法。
【請求項６】
前記コア材料の吐出口にヒーターを設け、コア材料の粘度を調整可能にしたことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかの請求項に記載の有機材料系光導波路の製造方法。
【請求項７】
前記コア材料供給室内にはコア材料貯蔵室から必要量に応じて順次前記コア材料が補充されることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかの請求項に記載の有機材料系光導波路の製造方法。
【請求項８】
前記コアを形成する際に、基板及びコア材料の吐出口、コア材料供給室及びコア材料貯蔵室とが一体となったコア材料供給装置とを相対的に移動させて行うことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれかの請求項に記載の有機材料系光導波路の製造方法。
【請求項９】
前記有機材料系光導波路の製造方法における作業はコンピュータにより制御しながら行うことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれかの請求項に記載の有機材料系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、有機材料を用いた光導波路の製造方法に係り、特にコアの形成方法に特徴を有する有機材料系光導波路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の通信ネットワークの進展に伴い光ファイバ通信網が急速に整備されてきている。特にＦＴＴＨの導入が進むに連れて各家庭でも高速インターネット通信の要望がますます高まってきている。
【０００３】
光ファイバ通信網に使用される各部品の中の一つに平面型光導波路（以下、光導波路）がある。光導波路は通常はＧｅなどの屈折率上昇元素を石英ガラスに添加したコアとこのコアを覆って純石英ガラスからなるコアよりも屈折率の低いクラッドとが石英ガラス等の基板上に形成されている。
【０００４】
しかし近年各部品の低コスト化の要求から有機材料を用いた光導波路が開発されてきている。この有機材料系光導波路は作業温度や粘度等の各物性において石英系光導波路よりも取り扱い性が良いという利点を有している。
【０００５】
従来の有機材料系光導波路の製造方法として、まず基板上にコアよりも屈折率の低い樹脂を塗布して下部クラッドを形成し、次いでこの下部クラッド上にコアとなる樹脂を塗布し硬化させ、さらにこのコアの上部にフォトレジストを塗布してパターニングを行い、エッチングにより導波路パターンを形成する。この後フォトレジストを除去してクラッド用の樹脂を塗布して硬化させるRIE（Reaction  Ion  Etching）法と呼ばれる方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、基板上に紫外線硬化型樹脂を塗布し、基板表面にコアのパターンが形成された凹部を有するスタンパを押圧してスタンプを押す要領で紫外線硬化型樹脂を前記凹部に充填させてコアを形成するスタンピング法と呼ばれる方法もある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
さらに、光導波路を形成すべき部分に感光性物質を層状に形成して、この感光性物質の所定部分にマスクを介して、あるいは直接に光を照射してコアのパターン形成を行う露光法と呼ばれる方法もある（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１２４７９３号公報
【０００９】
【特許文献２】特開平２−１３１２０２号公報
【特許文献３】特開平１０−２５３８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記のような従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
【００１１】
即ち、特許文献１のような方法ではパターニングの工程で多くの時間を費やすために作業工程が長くなり、コストの低減が困難であった。
【００１２】
一方、特許文献２のようなスタンピング法は、スタンパの精度が導波路の特性を左右するが、精度を高めることが困難でしかもスタンパを基板から剥がす際に剥がし易いように剥離剤を用いるのでこの剥離剤が特性を劣化させる虞もあった。
【００１３】
また、露光法は工程が簡略なため光導波路の作製には有効な方法であるが、コアの成形精度が他の方法に比べて悪く、しかも紫外線硬化型樹脂しか用いることができないという問題があった。
【００１４】
その他に上記の方法は導波路形状毎にコアパターンが必要となり多数のパターンを用意しておかなければならないという問題もあった。
【００１５】
本発明は上記のような課題を解決して簡便に有機材料系光導波路を製造できる方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は前記した課題を解決するために次のような構成とする。
【００１７】
即ち、本発明の有機材料系光導波路の製造方法は基板上に有機材料を用いて屈折率の高いコアとその周囲のコアよりも屈折率の低いクラッドを形成する有機材料系光導波路の製造方法において、前記基板上に下部クラッドを形成した後、前記下部クラッド上にコア材料供給室内に貯蔵された前記コア材料を前記コア材料供給室の吐出口から導波路パターンに沿って吐出してコアを形成し、次いで前記コアを覆うように上部クラッドを形成するものである。
【００１８】
上記の発明において、前記コア材料を導波路パターンに沿って吐出した後紫外線を照射して前記コア材料を硬化させるものである。
【００１９】
以上の発明において、前記コア材料の吐出は前記コア材料供給室内に圧力を付加して行うものである。
【００２０】
前記コア材料供給室内への圧力の付加はコア材料供給室内に設けた圧電素子により行うことが好ましい。
【００２１】
また、前記コア材料供給室内への圧力の付加はコア材料供給室内に設けたヒーターによりコア材料供給室内の空気を膨張させて行うことが好ましい。
【００２２】
以上の発明において、前記コア材料の吐出口にヒーターを設け、コア材料の粘度を調整可能にしたものである。
【００２３】
また以上の発明において、前記コア材料供給室内にはコア材料貯蔵室から必要量に応じて順次前記コア材料が補充されるものである。
【００２４】
さらに以上の発明において、前記コアを形成する際に、基板及びコア材料の吐出口、コア材料供給室及びコア材料貯蔵室とが一体となったコア材料供給装置とを相対的に移動させて行うものである。
【００２５】
また以上の発明において、前記有機材料系光導波路の製造方法における作業はコンピュータにより制御しながら行うものである。
【発明の効果】
【００２６】
以上、説明したように、本発明の有機材料系光導波路の製造方法によれば、有機材料系光導波路を製造する際に下部クラッド上に予めコンピュータにより設計した導波路パターンに沿ってコア材料をコア材料供給室の吐出口から吐出させて直接コアを形成するようにしたので、従来のRIE法やスタンピング法あるいは露光法等の方法に比べてコアのパターニングが極めて簡略となり短い作業時間で有機材料系光導波路を製造することができる。しかもコア材料貯蔵室からコア材料供給室へのコア材料の補充、コア材料の粘度や導波路パターンに沿ったコア材料の吐出量、コアを形成する際の紫外線の照射量、基板とコア材料供給装置との相対的な移動量等の作業をコンピュータにより制御しながら行うので従来に比べてコストが低減でき、より高い精度で光導波路を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
図１は本発明の有機材料系光導波路の製造方法を説明するための図である。図１において、基板１上に下部クラッド２を形成した後、この下部クラッド２上に下部クラッド２よりも屈折率の高い有機材料からなるコア材料３をコア４として導波路パターンに沿って吐出口５から吐出しながら直接形成してゆく。
【００２９】
コア材料３はコア材料供給室６より吐出口５に供給されるようになっており、このコア材料３はコア材料供給室６内に設けられた圧電素子７により圧力が付加され吐出されるようになっている。なお、コア材料３への圧力の付加はコア材料供給室６内に設けられたヒーターを用い、ヒーターを加熱してコア材料供給室６内の空気を膨張させることにより行ってもよい。
【００３０】
吐出口５の一部にはコア材料３の粘度を調整できるようにするためにヒーター８が設けられている。本発明の光導波路のコアに用いられる有機材料は溶媒中に含有されているためにヒーター８の加熱により溶媒の濃度を制御して粘度を調整するようにしている。
【００３１】
また、コア材料供給室６内のコア材料３は順次コア材料貯蔵室９から必要量が補充されるようになっている。
【００３２】
このようにコア４が導波路パターンに沿って形成された後に矢印で示すように紫外線を照射してコア材料を硬化させる。この後に図示しない前記下部クラッドと同一の屈折率を有する上部クラッドをコア４を覆うように形成して光導波路とする。
【００３３】
なお、コア４の形成に際しては基板１及びコア材料の吐出口５、コア材料供給室６及びコア材料貯蔵室９が一体となったコア材料供給装置１０とを両端矢印で示すように相対的に移動させて行うとよい。
【００３４】
上記したような光導波路の製造するための作業は全てコンピュータ１１により制御しながら行う。即ち、予めコンピュータ１１により目的とする導波路パターンを設計しておき、コア材料貯蔵室９からコア材料供給室６へのコア材料３の補充、コア材料供給室６内の圧力、コンピュータ１１から読み出した導波路パターン上にコア４を形成するために最適なコア材料３の粘度やコア材料３の吐出量、コア４への紫外線の照射量、基板１とコア材料供給装置１０との相対的な移動量、即ち基板１の相対的な移動速度とコア材料の吐出速度等を制御する。
【００３５】
なお、コアの寸法精度については吐出口先端の径や形状を必要に応じて変更したりコア材料の粘度等を調整することで最適に設定することができる。
【００３６】
また、本発明に用いることのできる有機材料としては本発明の目的に適うものならば線形、非線形の有機材料を問わず特に限定されるものではないが、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、紫外線硬化型ポリシロキサン樹脂、フッ素化ポリイミド等のポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、紫外線硬化型エポキシ樹脂、アゾ色素系有機非線形光学材料、チアゾール色素系有機非線形光学材料、スチルベン系有機非線形光学材料、フラビリウム塩系有機非線形光学材料等が挙げられる。
【００３７】
このように本発明ではコンピュータで設計した導波路パターン上に直接コアを形成することができるのでパターニングが極めて簡略になり、さらに従来のようなマスクやフォトレジスト、露光、エッチング、剥離等の工程が不要となるのでコストが大幅に低減できる。
【実施例】
【００３８】
次に本発明の具体的な実施例を説明する。
【００３９】
基板となるφ３インチ（直径３インチ）、厚さ１ｍｍ、片面鏡面、結晶方向１００のＳｉウエハの鏡面上に下部クラッドとなる紫外線硬化型ポリシロキサン樹脂を１５μｍの厚さに塗布し、波長４３５ｎｍの紫外線を３０秒照射して硬化させた。
【００４０】
次いで、前記下部クラッド上に予めコンピュータにより設計した導波路パターンを読み出し、この導波路パターンに沿ってコア材料となる前記下部クラッドよりも屈折率の高い紫外線硬化型ポリシロキサン樹脂を吐出口から吐出させる。吐出口の先端部の形状は幅１０μｍ、高さ１０μｍの角形である。
【００４１】
コア材料となるポリシロキサン樹脂の粘度はコア材料貯蔵室からコア材料供給室までは８０Ｐａｓのものを用いた。このコア材料を吐出口を通して吐出する際に吐出口の粘度調整用のヒーターは１２０℃に設定された。
【００４２】
コア材料となるポリシロキサン樹脂を吐出する際には基板となるＳｉウエハの移動速度はポリシロキサン樹脂の吐出速度と同じ５００μｍ／分に設定された。    
このようにしてコア材料となるポリシロキサン樹脂を導波路パターンに沿って下部クラッド上に吐出させ、波長４３５ｎｍの紫外線により硬化させて幅１２μｍ、高さ７μｍのコアを形成した。
【００４３】
最後にこのコアを覆うように下部クラッドと同一の屈折率を有する紫外線硬化型ポリシロキサン樹脂を厚さ１５μｍで塗布し、やはり波長４３５ｎｍの紫外線により硬化させて光導波路を作製した。
【００４４】
上記のような作業はすべてコンピュータにより制御しながら行われた。この結果、作製した光導波路の特性は波長１．３μｍにおいて０．３ｄＢ／ｃｍと良好であった。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施の形態を表した図である。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・基板
２・・・下部クラッド
３・・・コア材料
４・・・コア
５・・・吐出口
６・・・コア材料供給室
７・・・圧電素子
８・・・ヒーター
９・・・コア材料貯蔵室
１０・・・コア材料供給装置
１１・・・コンピュータ
【図１】
2005091550.tif 000003