(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の基板上に導波路層材料溶液を塗布し、硬化させて導波路層を形成する第一工程と、
形成した導波路層上又は第二の基板に接着剤を付与し、接着剤を硬化させて導波路層と第二の基板とを貼り合わせる第二工程と、
前記導波路層が形成された前記第一の基板の周囲を研磨した後に、研磨された第一の基板から導波路層を剥離して導波路層を第二の基板に転写する第三工程と、を含む導波路デバイスの製造方法であって、
前記第二工程における導波路層と第二の基板との貼り合わせは、前記第一の基板上の導波路層表面及び第二の基板の表面のいずれか一方の略中心部に、導波路素子部分の面積と、形成しようとする接着剤層の層厚とから計算される体積以上の量の接着剤を滴下し、他方の基板により該接着剤が展延するように押し当てて接着剤層を形成して貼り合わせることを特徴とする導波路デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記第二工程において、接着剤を滴下する基板上に形成しようとする接着層の層厚に相当するスペーサーを配置することを特徴とする請求項１に記載の導波路デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記第一の基板の導波路層形成される面側に、リッジ型導波路の凹凸形状に対応する凹凸形状が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の導波路デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記接着剤は可視・紫外光硬化型接着剤であり、且つ前記第一の基板及び第二の基板のうちの少なくとも一方が、前記可視・紫外光硬化型接着剤を硬化させる波長の光に対する透過率が９０％以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の導波路デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記接着剤が熱硬化型接着剤であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の導波路デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光情報通信に用いられる導波路デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報化社会の進展は著しく、特に最近では動画をはじめとする大容量の情報が企業間だけでなく個人の間でも頻繁にやり取りされるようになり、更なる大容量の高速通信手段が求められている。そのため、大容量高速情報通信が可能な光通信の重要性はますます高まっている。
【０００３】
光通信技術の分野、すなわち光学式入出力機器、光データリンク、光−無線融合技術等の通信技術分野、光交換、光コンピューター、および光インターコネクション等の光情報処理分野においては、電気信号により屈折率を制御できる電気プリズム、電気レンズ、また光の位相を制御する移相器、また光強度を制御する光変調器や光の光路切換えを行う光スイッチなどが不可欠である。また、ホログラフィック光メモリ等の記録技術分野においては、高効率のフォトリフラクティブ記録媒体が不可欠になっている。これらの電気光学効果を利用する光デバイスには、電場によって屈折率が変化する「電気光学効果」を有する非線形光学材料が使用される。
【０００４】
有機高分子材料からなる非線形光学材料は、誘電率が低いためにマイクロ波・ミリ波領域と光波領域との速度不整合がなく、応答速度を大幅に改善できる可能性がある。しかも、非線形光学特性が広い波長域にわたって高く、光学損傷に対しても強いため、有機高分子材料からなる非線形光学材料は、高性能な光デバイス材料として期待されている。さらに、スピンコート法などにより容易に薄膜形成が可能であり、サイズの制限も受けない。また、微細加工、成型加工等の加工性にも優れることから、極めて安価に素子化ができるという大きな利点を有する。
【０００５】
高分子導波路デバイスは、下部クラッド層、導波路層、上部クラッド層となる高分子材料あるいは高分子前駆体化合物を、シリコン等からなる基板上に溶融または溶解させた状態で順次塗布、硬化させた後に、切断や研磨によって導波路端面を鏡面化することで製造される。また、導波路の形成は、フォトリソグラフィやエッチング等、周知の技術を組み合わせて行われる。特に、電気光学効果を始めとする非線形光学効果を利用するデバイスを製造する場合には、基板上や上部クラッド層の上に電極を配する。クラッド材料としては光あるいは熱硬化性の接着剤が、導波路層材料としては高分子化合物を有機溶剤に溶かした溶液が一般に用いられている。
【０００６】
上部クラッド層となる接着剤は、導波路層を形成した後に、導波路層上に塗布、硬化されるため、導波路層と高い接着性を示す。一方、下部クラッド層となる接着剤は、導波路層材料を塗布、硬化する前に、光や熱によって硬化させてしまうため、導波路層と基板表面との間における接着剤としての役割を果たすことができず、切断や研磨の際に下部クラッド層と導波路層との界面で剥離が生じてしまうという問題があった。
【０００７】
高分子膜間の剥離は塗装を始めとする様々な分野で問題となっており、高分子膜への接着性改善が種々試みられている。表面解析・改質の化学（日本接着学会編、日刊工業新聞社）には、接着剤の接着性改善の手法として、被接着材料のＵＶオゾン処理、コロナ処理、プラズマ処理、電子線処理、スパッタ成膜処理、化学的表面処理、ブレンドによる表面改質、グラフト化による表面改質など、様々な手法について詳しく述べられている。この他、特許文献１には、樹脂表面の中心線平均粗さを０．２〜５μｍとし、樹脂間の接触面積を大きくすることで接着性の改善させる手法が報告されている。樹脂表面を粗面化する方法としては、ショットブラスト法、化学エッチング法、コロナ処理、プラズマ処理などが知られている。また、特許文献２には、フッ素樹脂表面に紫外線吸収性化合物とフッ素系界面活性剤の存在下、エキシマレーザ光を照射すると、フッ素樹脂表面の接着性、濡れ性を改善できることが報告されている。
【０００８】
表面改質や材料改質による接着性改善の手法に対し、プロセス自体を変えることにより下部クラッド−導波路層間の接着性を改善する方法も考えられる。特許文献３には、化学的に除去可能な犠牲層を有する凹凸パターンを形成した基板上に導波路層を形成し、続いてクラッド層材料となる接着剤をスピンコートにより塗布、導波路層と補強基板を接着剤にて貼り合わせた後、基板から導波路層を剥離して補強基板上に転写し、犠牲層を化学的に溶解させることで導波路デバイスを製造する手法が開示されている。また、特許文献４には、凹凸パターンを有する基板上に形成された導波路層上に、クラッド層材料となる接着剤を塗布、導波路層とフィルムを接着剤にて貼り合わせた後、基板から導波路層を剥離してフィルム上に転写し、光受動型の光メモリ素子を製造する手法が報告されている。この手法を応用すれば、導波路層に対して下部クラッドとなる硬化する前の接着剤を塗布することが可能となり、下部クラッド層−導波路層間における接着性の改善が期待できる。
【０００９】
先ず、ＵＶオゾン処理などの高分子膜間表面を処理して接着性を改善する手法は、高分子膜に接着剤を塗布、硬化させる場合において有効な手法であって、既に硬化した接着剤に接着性の低い高分子の溶液を塗布、硬化させるような場合においては殆ど効果がない。また、クラッドあるいは導波路層の材料を改質する手法は、所望の特性を有する材料を開発するのにかかる労力は大きく、コストもかかる。この他、樹脂表面を粗面化する手法は、樹脂表面の粗さが光の挿入損失に大きく関わる導波路デバイスでは、利用することができない。
【００１０】
一方、上述した特許文献３は、導波路層と下部クラッドとの接着性を大幅に向上させる可能性を有しているが、スピンコートした後に補強基板を貼り合わせるため、接着剤層と補強基板との間に気泡が入ってしまうという問題があった。また、特許文献５の手法は、導波路層と転写されるフィルムを接着剤で貼り合わせる際、フィルムをローラー等で押し当てながら接着剤に貼り付けるため、気泡が入ることはない。しかし、ローラーで押し当てながら気泡を除去するという手法は、厚さ１００μｍ以下の柔軟性を有するフィルムに導波路層を転写する場合には利用できるが、さらに厚いフィルムや剛直な基板に対して転写する場合では利用できない。光メモリ素子をはじめとする光受動素子はフィルム状に加工したいという要求はあるものの、電気光学効果等を利用した能動型の光素子は、むしろモジュール化の際の利便性や機械的強度を保つ目的で、剛直な基板上に作成したいという要望が強い。さらに、導波路層とフィルムの貼り合わせは、フィルムをローラー等で押し当てることのみでなされており、接着剤層の厚さを細かく制御することができなかった。該特許文献に記載の手法で接着剤を所望の厚さにするには、導波路層上に所望の層厚で接着剤層を塗布・硬化させる第一段階と、導波路層上に形成された接着剤層とフィルムを貼り合わせるために接着剤を薄く塗布・硬化させる第二段階の、二段階に分けてフィルムに転写しなければならず、作業工数とコストがかかるという問題があった。
【特許文献１】特開２００２−２４６５３４号公報
【特許文献２】特開平７−２０７０４９号公報
【特許文献３】特開平９−２８１３５１号公報
【特許文献４】特開２００１−１０８８５５号公報
【特許文献５】特開２００１−１０８８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は以上の従来の問題点に鑑みなされたものであり、以下の目的を達成することを課題とする。すなわち、
本発明の目的は、導波路デバイスの下部クラッド層−導波路層間における剥離及び気泡の発生を抑え、作業工数が少なく簡便に導波路デバイスを製造可能な導波路デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するための手段は以下の通りである。すなわち、
＜１＞  第一の基板上に導波路層材料溶液を塗布し、硬化させて導波路層を形成する第一工程と、形成した導波路層上又は第二の基板に接着剤を付与し、接着剤を硬化させて導波路層と第二の基板とを貼り合わせる第二工程と、前記導波路層が形成された前記第一の基板の周囲を研磨した後に、研磨された第一の基板から導波路層を剥離して導波路層を第二の基板に転写する第三工程と、を含む導波路デバイスの製造方法であって、前記第二工程における導波路層と第二の基板との貼り合わせは、前記第一の基板上の導波路層表面及び第二の基板の表面のいずれか一方の略中心部に、導波路素子部分の面積と、形成しようとする接着剤層の層厚とから計算される体積以上の量の接着剤を滴下し、他方の基板により該接着剤が展延するように押し当てて接着剤層を形成して貼り合わせることを特徴とする導波路デバイスの製造方法である。
【００１３】
＜２＞  前記第二工程において、接着剤を滴下する基板上に形成しようとする接着層の層厚に相当するスペーサーを配置することを特徴とする請求項１に記載の導波路デバイスの製造方法である。
【００１４】
＜３＞  前記第一の基板の導波路層形成される面側に、リッジ型導波路の凹凸形状に対応する凹凸形状が形成されていることを特徴とする前記＜１＞または＜２＞に記載の導波路デバイスの製造方法である。
【００１５】
＜４＞  前記接着剤は可視・紫外光硬化型接着剤であり、且つ前記第一の基板及び第二の基板のうちの少なくとも一方が、前記可視・紫外光硬化型接着剤を硬化させる波長の光に対する透過率が９０％以上であることを特徴とする前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の導波路デバイスの製造方法である。
【００１６】
＜５＞  前記接着剤が熱硬化型接着剤であることを特徴とする前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の導波路デバイスの製造方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、導波路デバイスの下部クラッド層−導波路層間における剥離及び気泡の発生を抑え、作業工数が少なく簡便に導波路デバイスを製造可能な導波路デバイスの製造方法を提供することができる。従って、切断の工程等でロットアウトしてしまうデバイスを減らすことができ、コストを削減することができる。
また、剛直な基板上に導波路デバイスを形成することができるため、機械的強度が向上し、導波路デバイスの保管や取扱が簡便にできるようになるばかりか、導波路デバイスが基板上に形成されていることから、同デバイスのモジュール化も容易となり、導波路デバイス製造以降の工程にかかるコストも削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の導波路デバイスの製造方法は、第一の基板上に導波路層材料溶液を塗布し、硬化させて導波路層を形成する第一工程と、形成した導波路層上又は第二の基板に接着剤を付与し、接着剤を硬化させて導波路層と第二の基板とを貼り合わせる第二工程と、第一の基板から導波路層を剥離して導波路層を第二の基板に転写する第三工程と、を含む導波路デバイスの製造方法であって、前記第二工程における導波路層と第二の基板との貼り合わせは、前記第一の基板上の導波路層表面及び第二の基板の表面のいずれか一方の略中心部に、導波路素子部分の面積と、形成しようとする接着剤層の層厚とから計算される体積以上の量の接着剤を滴下し、他方の基板により該接着剤が展延するように押し当てて接着剤層を形成して貼り合わせることを特徴としている。
以下、本発明の導波路デバイスの製造方法について、順を追って詳細に説明する。
【００１９】
［第一工程］
先ず、導波路層を形成する第一の基板であるが、特に限定はなく、ガラスや石英の他、シリコン、ポリイミドなどの任意の材料を選ぶことができる。後の工程を考えると、第一の基板にはガラスや石英の他、フッ素化樹脂が耐溶剤性も高く、剥離性も良好であるため、好適である。さらに、第一の基板表面は研磨等により、表面粗さを大きくとも０．１μｍの範囲に抑えることが好ましい。これを怠ると、第一の基板上に形成した導波路層が第一の基板に強固に接着してしまい、転写効率が悪くなってしまうばかりか、導波路層表面に不必要な凹凸ができてしまい、光を挿入させることができない可能性がある。逆に第一の基板の表面粗さを０．１μｍの範囲内に抑えれば、剛直な基板に導波路層を転写する場合であっても、導波路層と第一の基板との間に剥離させる方向で少しの力を加えることで、第一の基板から導波路層を損傷することなく簡単に剥離させることができる。
【００２０】
第一の基板上に形成される導波路層形状は、フォトリソグラフィに続き、エッチングなど周知の手法によって形成することができる。ただし、エッチングによる表面荒れは転写効率に大きく影響するため、エッチングは、表面荒れがないように、充分に注意を払わなければならない。導波路形状以外にもアライメント用のマークを形成しておくと、後の工程でアライメント作業が必要な場合、アライメントを容易、且つ高精度にできるようになり、デバイス特性の低下を防いだり、歩留まりを向上させたりできる。さらに、第一の基板は、第二の基板に導波路層を転写した後は再利用することが可能であり、同じ形状の導波路デバイスを大量生産する際にかかるコストを削減できる。
【００２１】
次いで、第一の基板上に導波路層を形成する。導波路層に選ぶ材料は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリイミド、フッ素化ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリシロキサン等の高分子、あるいはその前駆体などから任意の材料、あるいはその混合物を選ぶことができる。本発明においては、該材料を溶剤に溶解し、第一の基板上に塗布するための溶液を調製する。後の工程で第一の基板から剥離させることを考えると、高分子を溶剤に分散させたものを利用するのが簡便であり、剥離性も良好である。また、これら高分子を溶解させた導波路層材料溶液は、非線形光学効果等を有する色素を分散させたものであってもよい。
【００２２】
上記導波路層材料溶液の塗布法としては周知の手法、例えばカーテンコーティング法、押し出しコーティング法、ロールコーティング法、スピンコーティング法、ディップコーティング法、バーコーティング法、スプレーコーティング法、スライドコーティング法、印刷コーティング法等を採用することができ、特にスピンコーティング法が簡便である。塗布した導波路層材料溶液は、加熱して溶剤を留去、あるいは反応・硬化させることにより、薄膜化され導波路層が形成される。形成された導波路層は、上述したＵＶオゾン処理を始めとする表面処理をしておくと、導波路層と接着剤との接着性が高まり、導波路層の第二の基板に対する転写効率を向上させることができる。
【００２３】
［第二工程］
導波路層を形成後、該導波路層と第二の基板とを接着剤により貼り合わせる作業を行う。この時用いる接着剤は、導波路層に対して下部クラッド層の役割を果たす。接着剤の塗布方法としては、第一の基板上の導波路層表面あるいは第二の基板のどちらか一方の略中心部に接着剤を滴下し、他方の基板により該接着剤が展延するように押し当てて接着剤層を形成して貼り合わせる。これにより、導波路層と第二の基板間に気泡が入ることなく貼り合わせることが可能となる。
【００２４】
このとき用いる接着剤の量は、少なくとも導波路素子部分の面積と、形成しようとする接着剤層の層厚とから計算される体積以上の量が必要である。具体的には、導波路素子部分の面と、形成しようとする接着剤層の層厚に相当する高さからなる空間の体積以上の量が接着剤の必要量であり、該空間の体積は、導波路素子部分の面積と、形成しようとする接着剤層の層厚との積で求められる。なお、本明細書において、導波路素子部分の面積とは、導波路層全体の面積を意味するのではなく、切断して得られる導波路デバイス部分の面積であり、例えば、ウェハーを用い、多数の導波路デバイスを一度に製造する場合においては、前記導波路素子部分の面積は、該多数の導波路デバイスが位置する領域の面積に相当する。
【００２５】
一方、転写残しをなくすために大量の接着剤を用いると費用がかさむことから、多くとも接着剤使用量を第二の基板の面積と接着剤層の所望する層厚から計算される体積に対して１００倍程度の範囲に抑えることが望ましい。また、接着剤を十分な量を用いているため、第二の基板の隅々まで接着剤が行き渡り、転写残しが起こる心配もない。
【００２６】
導波路層と第二の基板とを貼り合わせる際は、接着剤を滴下する基板上に、形成しようとする接着層の層厚に相当するスペーサーを配置して導波路層と第二の基板間の距離を調節することが好ましい。これにより、接着剤層の厚さを制御し、均一にすることができるため、接着剤層が厚くなりすぎることによるデバイス駆動特性の低下や、接着剤層が薄くなりすぎることによる挿入損失の増加を防ぐことができる。
【００２７】
スペーサーとしては、接着剤層の厚さを調節するための治具のほか、接着剤の所望とする厚さと同じ直径を有するガラスや樹脂のビーズや、所望の厚さを有する樹脂フィルム等が挙げられる。例えば、ガラスビーズ等は接着剤に添加して、樹脂フィルムは第一あるいは第二の基板に載せておくなどして、導波路層と第二の基板を押し当てて貼り合わせれば、簡単に所望の層厚を有する接着剤層を形成することができる。層厚制御に樹脂フィルムを用いる場合、樹脂フィルムを基板の端に設置しておけば、最後にウェハーからチップに切出す際に、樹脂フィルムを簡単に除去することができる。
【００２８】
接着剤に用いる材料としては、可視・紫外線硬化型接着剤あるいは熱硬化型接着剤が好ましく、中でも可視・紫外線硬化型接着剤が作業性もよく、好適である。可視・紫外線硬化型接着剤を用いる場合には、第一の基板あるいは第二の基板のうち、少なくとも一方に前記可視・紫外光硬化型接着剤を硬化させる波長の光に対する透過率が９０％以上である基板を用いることが好ましい。当該基板を用い、その基板側から可視光又は紫外線を照射することにより、接着剤を速やかに硬化させることができる。可視・紫外線硬化型接着剤を硬化させる際の紫外線照射により導波路層が損傷を受ける場合や、何らかの理由で透明な基板を用いることができない場合には、熱硬化型接着剤を用いることでこれらの問題を回避できる。言うまでもないことだが、シアノアクリレートなどの湿気で硬化する接着剤でも、導波路層の転写に支障がなければ使用することができる。しかし、大面積の基板で導波路デバイスを製造することを考慮すると、湿気硬化型接着剤は中心部まで硬化するのに長時間を要し、歩留まりが悪くなることが推察される。
【００２９】
転写される第二の基板には、ガラスや石英の他、シリコンやポリイミド等、任意の材料を用いることができる。また、第二の基板上に予め電気配線を形成してあってもよい。さらに、第二の基板上にシランカップリング剤等を塗布しておくことで、転写に用いる接着剤との接着性を向上させておくと、第一の基板から第二の基板に対する導波路層の転写効率が上がり、歩留まりをさらに良くすることができる。
【００３０】
［第三工程］
続いて、第一の基板上に形成された導波路層を第一の基板から剥離させて第二の基板に転写するが、導波路層を剥離する前に、第一の基板の周囲を研磨するなどしておく。その理由は、導波路層材料溶液を第一の基板上に塗布した際に、第一の基板の周囲にまわり込んで硬化した場合、導波路層を第一の基板から第二の基板に転写させる際の導波路層−下部クラッド間における剥離の原因となるからである。
【００３１】
続いて、第二の基板に転写された導波路層上に、上部クラッド層を形成する。材料としては、可視・紫外線硬化型接着剤あるいは熱硬化型接着剤や高分子あるいは高分子前駆体の有機溶剤溶液がよく知られており、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミドなどが好適に用いられ、材料に対応した方法で硬化させる。中でも、アクリルやエポキシ樹脂からなる可視・紫外線硬化型接着剤を用いるのが簡便で好ましい。塗布の手法としては、例えばカーテンコーティング法、押し出しコーティング法、ロールコーティング法、スピンコーティング法、ディップコーティング法、バーコーティング法、スプレーコーティング法、スライドコーティング法、印刷コーティング法等を知られており、特にスピンコーティング法が簡便である。
【００３２】
上部電極を必要に応じて、例えばフォトリソグラフィに続くリフトオフなどの周知の手法により形成し、続いてダイサー等を用いて切断、あるいは基板をへき開等することにより、ウェハーからチップを切出し、導波路デバイスとして完成する。
【００３３】
最後に、導波路デバイスの２次非線形光学効果発現にあたっては、分極配向処理を行う。分極配向処理は、試料の軟化状態もしくは流動状態において、試料に電極を装着し直流電場を印加するか、コロナ放電による帯電電荷を利用することができる。試料の固化は、冷却による場合や高分子の熱硬化による場合があるが、いずれも、電場印加状態または帯電状態で行うことが望ましい。この工程は、導波路層形成後であればいつ実行してもよいが、後の工程で加熱の必要がある場合には、２次非線形光学効果の低下が起こってしまうため、分極配向処理を最終工程として行うことが好ましい。
【００３４】
以上に説明した、本発明の導波路デバイスの製造方法の各工程を図面を参照して説明する。図１は、本発明の導波路デバイスの製造方法における各工程を模式的に示しており、図１の（Ａ）では、第一の基板１０上に導波路層１２を形成し、同（Ｂ）〜（Ｃ）では、第一の基板１０上にスペーサー１４を配置した状態で、既述の手法により求めた量の接着剤１６を滴下し、第二の基板１８により該接着剤が展延するように押し当てて接着剤層１６Ａを形成して貼り合わせる工程を示している。図１においては、第二の基板１８を押し当てる際、第二の基板１８はスペーサー１４に規制されスペーサー１４と接触した状態に留まり、接着剤層１６Ａの層厚はスペーサー１４の高さと同じとなる。
【００３５】
図２は、リッジ型導波路を含む導波路デバイスを、本発明の導波路デバイスの製造方法に従い製造する工程を模式的に示す図である。図２の（Ａ）では、形成しようとする導波路層の凸形状に対応する凹形状が形成された第一の基板（仮基板）１０Ａ上に、導波路層１２を形成し、同（Ｂ）〜（Ｃ）では、接着剤１６を滴下した第二の基板１８上に、（Ａ）で形成した第一の基板１０Ａを、導波路層１２と接着剤１６とが対向するようにして、該接着剤１６が展延するように押し当てて接着剤層１６Ａを形成して貼り合わせる工程を示している。（Ｂ）では、接着剤層１６Ａの層厚を制御可能な治具２０を使用した。また、同（Ｄ）では、第一の基板１０Ａと導波路層１２との界面において、第一の基板１０Ａを剥離し、同（Ｅ）では、上部クラッド層２２を形成する工程を示している。図２の形態においては、リッジ部１２Ａを有するリッジ型導波路を容易に形成することができる。
【００３６】
図３〜図４では、ウェハーを用い、多数の導波路デバイスを一度に製造する形態を示し、図３は模式的に示す斜視図であり、図４は図３の真横から見た模式図である。図３、図４においては、３個の導波路デバイスを製造する工程を示している。なお、図４において、図３の（Ｆ）に対応する図は示していない。図３、図４の（Ａ）では、形成しようとする導波路層の凸形状に対応する凹形状が形成された第一の基板（仮基板）１０Ｂ上に、導波路層１２を形成し、同（Ｂ）〜（Ｃ）では、第一の基板１０Ｂ上にスペーサー１４を配置した状態で、既述の手法により求めた量の接着剤１６を滴下し、第二の基板１８により該接着剤が展延するように押し当てて接着剤層１６Ａを形成して貼り合わせる工程を示している。図３、図４においては、図１と同様に、第二の基板１８を押し当てる際、第二の基板１８はスペーサー１４の高さに規制されスペーサー１４と接触した状態に留まり、接着剤層１６Ａの層厚は、スペーサー１４の高さと同じとなる。また、同（Ｄ）では、第一の基板１０Ｂと導波路層１２との界面において、第一の基板１０Ｂを剥離し、同（Ｅ）では、上部クラッド層２２を形成し、３個の導波路デバイス２４を切り出す工程を示している。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明を実施例に沿ってさらに具体的に説明する。実施例として、実際にマッハツェンダー型光変調器を作成した例を挙げる。言うまでもないが、本発明の係る導波路デバイスは本実施例によって限定されるものではない。
【００３８】
［実施例１］
はじめに、導波路層材料溶液として、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ポリカーボネート、およびＤｉｓｐｅｒｓｅ  Ｒｅｄ  １を、前記すべての材料の総質量を１００質量部としてそれぞれ、６８質量部、１７質量部、１２質量部、および３質量部からなる溶液（以下、ＰＣ溶液）を調製した。
【００３９】
ガラス基板（第一の基板）上に前記ＰＣ溶液をスピンコートにより塗布し、加熱・硬化させることで導波路層を形成した。続いて、１０μｍの層厚の接着層を形成するに当たり、０．０５ｍＬのアクリル系光硬化型接着剤を導波路層の中心に滴下し、基板間の距離を調整しながら、電極として金をスパッタしたシリコン基板（第二の基板）と上から押し当てるようにして貼り合わせ、紫外線を照射して接着剤を硬化させ、実際に１０μｍの接着剤層を形成した。この時、導波路層とシリコン基板との間に気泡は入らなかった。続いて、基板の周囲を研磨し、ガラス−導波路層界面で外力を加えて剥離させたところ、導波路層をガラス基板からシリコン基板へと転写することができた。
【００４０】
転写された導波路層に、レジスト塗布、フォトリソグラフィでのパターニングに続くドライエッチングによりマッハ−ツェンダ型変調器を含む導波路を形成し、導波路層の転写に用いた接着剤と同じものを導波路層上に塗布し、紫外線で硬化させることで上部クラッド層を形成した。引き続き、レジストを塗布、フォトリソグラフィにより上部電極のパターンを形成し、金をスパッタ、リフトオフすることで上部電極を形成した。形成されたウェハー状の導波路デバイスをダイサーでチップに切出したところ、膜剥れを起こすことなく導波路デバイスを製造することができた。さらに、それぞれのチップに直流電場を印加して分極配向処理を施し、製造された導波路デバイスが変調器として動作することを確認した。
【００４１】
［比較例１］
実施例１と同様にしてガラス基板上にＰＣ溶液を塗布・硬化して導波路層を形成した。続いて、アクリル系光硬化型接着剤を導波路層の中心に滴下し、スピンコートして導波路層全体に塗布した後、電極として金をスパッタしたシリコン基板を上から押し当てるようにして貼り合わせ、紫外線を照射して接着剤を硬化させた。この時、導波路層とシリコン基板との間には気泡が入ってしまい、導波路デバイスとして使用できる状態には至らなかった。
【００４２】
［比較例２］
電極として金をスパッタしたシリコン基板上に、下部クラッド層としてアクリル系光硬化型接着剤を塗布し、紫外線を照射して硬化させ、続いて導波路層を実施例１と同様にして形成した後、下部クラッド層と同じ材料を用いて上部クラッド層を形成した。得られたウェハー状の導波路デバイスをダイサーにより切断したが、下部クラッド層−導波路層界面で剥離が起こり、使用できる導波路デバイスは製造できなかった。
【００４３】
［実施例２］
実施例１と同様にしてガラス基板（第一の基板）上にＰＣ溶液を塗布・硬化して導波路層を形成した。続いて、導波路層上の端に厚さ１０μｍのポリイミドの膜を３つ配置し、実施例１と同様にして、接着剤を滴下し、金をスパッタしたシリコン基板（第二の基板）を押し当てて貼り合わせた。なお、このとき、接着剤の量は０．０５ｍＬであり、接着剤層の厚さは１０μｍであり、所望する層厚の接着剤層を得ることができた。以下、実施例１と同様にして導波路デバイスを製造し、製造された導波路デバイスが変調器として動作することを確認した。
【００４４】
［実施例３］
マッハ−ツェンダ型変調器を含む合計で１２０本の導波路形状を１．０μｍの深さで製造した２インチのガラス基板（第一の基板）上に、実施例２と同様にしてＰＣ溶液とアクリル系光硬化性接着剤とを順次塗布、硬化させ、電極として金をスパッタしたシリコン基板（第二の基板）と貼り合わせた。続いて、ガラス基板の周囲を研磨し、ガラス基板−導波路層界面で剥離させることにより、導波路層に導波路形状を転写することができた。続いて、上部クラッド層としてアクリル系光硬化性接着剤を塗布、紫外線を照射して硬化させ、上部電極を形成し、その後切断により３つのチップに切り分けた。さらに、それぞれのチップに直流電場をかけて分極配向処理を施した。このようにして製造された導波路デバイスは、変調器として動作することを確認した。
【００４５】
［実施例４］
転写のための接着剤としてエポキシ系熱硬化型接着剤を用いたこと以外は実施例１と同様にして（接着剤の量及び接着剤層の層厚も同じである。）、電極として金をスパッタしたシリコン基板と貼り合わせ、接着剤を１２０℃で加熱して硬化させた。仮基板（第一の基板）の周囲を研磨した後、ガラス−ＰＣ樹脂界面より剥離させた。さらに、導波路形状を形成した後、下部クラッド層と同じ材料を上部クラッド層として塗布、硬化させ、ダイサーで切断したところ、膜剥れを起こすことなく切断することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の導波路デバイスの製造方法の各工程を示す概念図である。
【図２】本発明の導波路デバイスの製造方法において、層厚を制御する治具を用いて接着剤層を形成する形態を示す図である。
【図３】本発明の導波路デバイスの製造方法における別の形態の各工程を模式的に示す斜視図である。
【図４】図３に示す導波路デバイスを真横からみた模式図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  第一の基板
１２  導波路層
１４  スペーサー
１６  接着剤（下部クラッド層）
１８  第二の基板
２０  治具
２２  上部クラッド層
２４  導波路デバイス
【図１】
0004506591.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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