(57)【要約】【課題】コアを伝搬する光を基板垂直方向に曲げるミラー付光導波路を容易に短時間で製造することができるミラー付光導波路の製造方法及びミラー付導波路を提供する。【解決手段】基板１１上にコア１３を形成し、そのコア１３の端面に、傾斜させた反射面１５をコアの作製と共に形成するミラー付光導波路の製造方法において、コア材２１となるネガ型の紫外線硬化樹脂の光透過率が９５％以上となるように添加される光開始剤を調整し、そのコア材２１を基板１１上に塗布した後、コア材２１上方にコアパターンが形成されたマスク２２を設置し、そのマスク２２を介して紫外線を上記コア材２１に照射し、未照射部分を除去して、コア１３とそのコア端面に反射面１５とを形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にコアを形成し、そのコアの端面に、傾斜させた反射面をコアの作製と共に形成するミラー付光導波路の製造方法において、
コア材となるネガ型の紫外線硬化樹脂の光透過率が９５％以上となるように添加される光開始剤を調整し、そのコア材を基板上に塗布した後、コア材上方にコアパターンが形成されたマスクを設置し、そのマスクを介して紫外線を上記コア材に照射し、未照射部分を除去して、コアとそのコア端面に反射面を形成することを特徴とするミラー付光導波路の製造方法。
【請求項２】
上記光開始剤の濃度を０．５ｗｔ％以下とし、上記マスクを上記コアの上面から５００μｍ以上離して設置する請求項１記載のミラー付光導波路の製造方法。
【請求項３】
上記光開始剤の濃度を３ｗｔ％以上とする請求項１記載のミラー付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、コア層内を伝搬する光信号をミラーで曲げて伝搬させるミラー付光導波路の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ポリマ光導波路の光インターコネクションへの適用が図られている。光インターコネクションでは、光路を急峻に（例えば基板に対して垂直方向に）曲げる光路変換機能を有するポリマ光導波路を形成し、そのポリマ光導波路の表面に光源や検出器等の光部品を実装した光モジュールが用いられている。
【０００３】
一般に、ポリマ光導波路を作製する方法としては、ドライエッチングを用いる方法、パターン露光及び現像を用いる方法、金型を用いる方法がある。
【０００４】
光路を曲げるための光路変換部としては、コアをダイシングソーで切断し、その切断面を光反射面に形成する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、凹型の金型で反射面を有するコアを形成した後、そのコアをクラッドに転写し、最後にコアの周囲にオーバクラッドを設ける方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
反射面としてコアの端面に金属ミラーを設けたポリマ光導波路の製造方法として、クラッドを平坦に形成し、そのクラッド上にミラーとなる金属層を形成し、その金属層を斜面を有するようにエッチングして金属ミラーを形成する方法がある（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３００９６１号公報
【特許文献２】特開２００４−７８０８４号公報
【特許文献３】特開２００２−１０７５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の光路変換部を備えたミラー付光導波路の製造方法には、以下の問題点がある。
【０００９】
（１）ダイシングソーを用いてコアを切断し、その切断面を反射面に形成する製造方法では、光導波路内のコアのみを切断することは困難であり、コア以外の部分（基板等）を掘削或いは切断してしまい、光導波路の強度や特性に悪影響を及ぼす可能性がある。また、複数のコアが近接する微細パターンを有する光導波路には、所望のコアのみを切断して反射面を形成することができない。
【００１０】
（２）反射面を有するコアを型を用いて別途形成し、そのコアを基板やクラッド上に設けて作製される光導波路では、形成された反射面に粗れが形成されるため、その反射面で反射された光信号に大きな損失が生じてしまう。
【００１１】
（３）また、反射面としてコアの端面に金属ミラーを設けたポリマ光導波路では、金属層を形成した後、その金属層をエッチングして反射面を形成するが、この方法では、金属層を厚く形成しなければならず、金属層の積層やエッチングに時間が掛かってしまう。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、コアを伝搬する光を基板垂直方向に曲げるミラー付光導波路を容易に短時間で製造することができるミラー付光導波路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】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、基板上にコアを形成し、そのコアの端面に、傾斜させた反射面をコアの作製と共に形成するミラー付光導波路の製造方法において、コア材となるネガ型の紫外線硬化樹脂の光透過率が９５％以上となるように添加される光開始剤を調整し、そのコア材を基板上に塗布した後、コア材上方にコアパターンが形成されたマスクを設置し、そのマスクを介して紫外線を上記コア材に照射し、未照射部分を除去して、コアとそのコア端面に反射面を形成するミラー付光導波路の製造方法である。
【００１４】
請求項２の発明は、上記光開始剤の濃度を０．５ｗｔ％以下とし、上記マスクを上記コアの上面から５００μｍ以上離して設置する請求項１記載のミラー付光導波路の製造方法である。
【００１５】
請求項３の発明は、上記光開始剤の濃度を３ｗｔ％以上とする請求項１記載のミラー付光導波路の製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、コアを伝搬する光を基板垂直方向に曲げるミラー付光導波路を容易に短時間で製造することができるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１８】
図１は本実施の形態のミラー付光導波路を示した断面図である。
【００１９】
図１は本発明に係る好適な実施の形態のミラー付光導波路を示した断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態のミラー付光導波路１０は、基板１１と、基板１１上に設けられるアンダークラッド１２と、アンダークラッド１２上に設けられ断面が略矩形状のコア１３と、コア１３を含めてアンダークラッド１２を覆うオーバークラッド１４とを備える。コア１３の端面１５は少なくとも一方が基板１１上の中央側に形成され、本実施の形態では、コア１３の両側の端面１５，１５が基板１１上の中央側に形成される。
【００２１】
基板１１は、光学的に透明である基板であればいずれのものを用いてもよい。コア及びクラッド（アンダークラッド、オーバクラッド）は、ポリマ材料で形成されるのが好ましい。
【００２２】
さて、ミラー付光導波路１０は、コア１３の端面１５が基板１１（アンダークラッド１２）に対して４５°傾いて反射面１５に形成されている。本実施の形態では、反射面１５が基板１１に向いて傾斜した面に形成されている。すなわち、コア１３の光伝搬方向の断面において、下底が上底より長い台形状に形成されている。また、図示しないが、コア１３の側面も基板１１に対して傾いて形成されている。
【００２３】
本実施の形態のミラー付光導波路１０では、基板１１上にアンダークラッド１２を設け、アンダークラッド１２上に、コア１３を設けたが、アンダークラッド１２は省略してもよい。
【００２４】
本実施の形態では、ミラー付光導波路１０に光信号を入射させる手段として一方の反射面１５に向かって基板裏側（図中、下側）にＬＤ１６を設け、他方の反射面１５に向かって基板裏側にＰＤ１７を設けた。なお、１８は、基板１１とＬＤ１６及びＰＤ１７とをそれぞれ接着するハンダボールである。
【００２５】
ミラー付光導波路１０の動作について、ＬＤ１６から出射した光信号は、基板１１、アンダークラッド１２を通して反射面１５で全反射されてコア１３に入射される。コア１３を伝搬した光信号は、反射面１５で全反射されて基板垂直方向に光路が変換され、アンダークラッド、基板１１を通して基板１１裏側のＰＤ１７で受光される。
【００２６】
次に、本実施の形態のミラー付光導波路の製造方法を説明する。
【００２７】
本実施の形態のミラー付光導波路１０の製造方法は、基板１１上にコア１３を形成し、そのコア１３の端面に略４５°傾斜させた反射面１５をコアの作製と共に形成する製造方法において、コア材２１となるネガ型の紫外線硬化樹脂の光透過率が９５％以上となるように添加される光開始剤を調整し、そのコア材２１を基板１１上に塗布した後、コア材２１上方にコアパターンが形成されたマスク２２を設置し、そのマスク２２を介して紫外線をコア材に照射し、未照射部分を除去して、コア１３とそのコア端面に反射面１５を形成する製造方法である。
【００２８】
以下、ミラー付光導波路１０の製造方法について各工程毎に図２（ａ）〜（ｄ）に基づいて説明する。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、基板１１上にアンダークラッド１２を平坦に形成する。本実施の形態では、アンダークラッド１２は、例えば、液体状のＵＶ硬化樹脂をスピンコート或いはアプリケータで塗布し、塗布された紫外線硬化型樹脂（ＵＶ硬化樹脂）に紫外線照射して硬化させて形成される。アンダークラッド１２は熱硬化型樹脂で形成されてもよく、熱硬化型樹脂は、基板上に塗布された後、加熱されて硬化する。
【００３０】
基板１１としては、ガラスエポキシ基板（ガラエポ基板）、フィルム基板、石英基板、ソーダガラス基板などが挙げられる。
【００３１】
図２（ｂ）に示すように、アンダークラッド１２上に、コア１３が直接露光法を用いて形成される。
【００３２】
まず、コア１３を形成するためのコア材２１がアンダークラッド１２上に塗布される。コア材２１はＵＶ硬化樹脂であり、ネガ型のものを用いている。すなわち、コア材２１は紫外線が照射された箇所が硬化部分となり、紫外線が照射されなかった箇所が未硬化部分となる感光性を有する樹脂である。
【００３３】
さらに、コア材２１は、ＵＶ硬化樹脂に添加される光開始剤（光重合開始剤）の量（濃度）が調整されている。本実施の形態では、コア材２１を硬化させる波長における紫外線の透過率が９５％以上となるように光開始剤が調整されている。光開始剤は光照射による重合を促すものであり、添加される光開始剤の量が少ない程、コア材２１の透過率が増加する。
【００３４】
コア材２１の上方にはコア１３のパターンが描かれたマスク（フォトマスク）２２が設置され、そのマスク２２を介してコア材２１に紫外線が照射される。紫外線照射されたコア材２１を現像液で現像して未硬化部分を除去し、コア１３が得られる。
【００３５】
ここで、マスク２２の境界（マスクに形成されたコアパターンにおける縁）付近では、紫外線がマスクを通り、回折しながらコア材２１に照射される。コア材２１は紫外線の透過率が高いため、回折しながらコア材２１の下面まで到達すると共に反射する。したがって、コア材２１は下部ほど紫外線がマスク２２の下方で拡がって透過した状態になっている。コア材２１のうち、紫外線が透過した箇所は硬化されるので、コア材２１のマスク２２の境界付近では、コア材２１の下部がその上部より広い範囲で硬化される。
【００３６】
このように、形成されるコア１３の端面の角度には、コア材２１に含まれる光開始剤の濃度と、マスク２２とコア２１との距離が関係し、コア材２１に含まれる光開始剤の濃度を０．５ｗｔ％以下とし、マスク２２をコア材２１の上面から５００μｍ以上離して露光することで、コア１３の端面を台形状に形成することができる。
【００３７】
図２（ｃ）に示すように、紫外線照射した後、コア材２１を現像して、未硬化部分を除去する。これにより、コア１３の端面が斜めに形成されたコア１３を得ることができる。次に、端面が斜めに形成されてなる反射面１５に金などの金属膜を蒸着して反射率の高い反射面１５に形成した。
【００３８】
最後に図２（ｄ）に示すように、コア１３及びアンダークラッド１２上を覆ってオーバクラッド１４を形成してミラー付光導波路１０が得られる。オーバクラッド１４は、図２（ａ）で説明したアンダークラッド１２の形成工程と略同じである。
【００３９】
本実施の形態のミラー付光導波路１０の製造方法によれば、コア材２１に添加される光開始剤の量を調整し、他の工程は従来の直接露光法を用いて光導波路を形成するだけで、コア１３の端面が基板１１に対して４５°傾いた反射面が形成されたミラー付導波路を容易に短時間で作製することができる。
【００４０】
本実施の形態では、コア端面を略４５°に傾斜させるべく、光開始剤の量（濃度）を調整したが、他に、紫外線の露光条件（マスク２２とコア材２１との距離、照度、照射時間、露光時の湿度及び酸素濃度）、露光後のベイク条件（ベイク温度、ベイク時間、ベイク時の湿度及び酸素濃度）及び現像条件（現像液の種類、濃度、現像時間）、等を適宜選択することにより、コア１３の端面を斜めに形成することができる。
【００４１】
また、本実施の形態では、コア１３の端面が基板１１側に向いて４５°傾いた反射面１５を形成したが、逆に、コア１３の端面が基板反対方向に向いて４５°傾いた反射面を形成してもよい。すなわち、コア１３の端面をオーバハング状（逆台形状、コアの光伝搬方向の断面において下底が上底より短い台形状）に形成してもよい。
【００４２】
その形成方法の例の一つとして、コア材２１に添加される光開始剤の量を多くして、コア材２１の紫外線の透過率を２０％以下にすることで、コア１３の端面をオーバハング状に形成することができる。具体的には、コア材２１に含まれる光開始剤の濃度を３ｗｔ％以上とすることで、コア１３の端面をオーバハング状に形成することができる。
【００４３】
コア材２１に紫外線が照射されると、コア材２１の紫外線照射された箇所には反応種が生成し、その反応種から硬化が開始される。反応種は硬化しながら周囲に拡散するので、先に硬化した箇所ほど拡散が進んでいる。したがって、紫外線が先に照射されるコア材表面ほど硬化、すなわち反応種の拡散が起こっているので、コア材表面に近い箇所ほど硬化面積が大きくなり、反射面が逆台形状のコアが形成される。
【００４４】
本実施の形態では、コア材２１としてネガ型の紫外線硬化樹脂を用いたが、ポジ型の紫外線硬化樹脂を用いてもよい。例えば、図２（ｂ）に示された工程において、ネガ型のコア材２１の代わりにポジ型のコア材を用いると共に、マスク２２に形成されたコアパターンを反転させたパターンを有するマスクをコア材上方に設けることで、コア１３の端面が台形状に形成された反射面を形成することができる。
【実施例】
【００４５】
次に、本発明の実施の形態について、実施例に基づいて説明するが、本発明の実施の形態はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）  
Ｓｉ基板上にＵＶ硬化型アクリル系材料（屈折率１．５１）を塗布し、そのアクリル系材料に紫外線を照射して硬化させてアンダークラッドを形成した。
【００４６】
次に、コア材としてＵＶ硬化型アクリル系材料（屈折率１．５６）を塗布した。このコア材には濃度０．３ｗｔ％の光開始剤が添加され、コア材の紫外線透過率は９９％である。
【００４７】
コアのパターンを有するマスクを通してコア材にＵＶを照射し、現像液としてアセトンを用いてコア材の未硬化部を除去して、端面（断面）が台形状に形成されたコアを形成した。コアを形成した後、クラッド材としてＵＶ硬化型アクリル系材料（屈折率１．５１）を塗布し、クラッド材を硬化させてミラー付光導波路を完成させた。得られたミラー付光導波路のうち、余分な箇所をダイシングソーで切断して除去した。
【００４８】
そのミラー付光導波路のコアに、波長８５０ｎｍの光信号（ＬＤ光）をＧＩファイバ（コア径６２．５μｍ）を介して入射させ、ミラー面で反射し、基板側に出射した光信号をＰＤで受光させた。このときミラー面における過剰損失は、０．７ｄＢと非常に低損失であった。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る好適な一実施形態のミラー付光導波路を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）はぞれぞれ図１のミラー付光導波路の製造方法の各工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  ミラー付光導波路
１１  基板
１２  アンダークラッド
１３  コア
１４  オーバクラッド
１５  反射面
【図１】
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【図２】
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