(57)【要約】  方法と装置が導波路を製造するために提供される。いくつかのそのような方法は、基板及び／または他の要素を成形するためにエンボス加工工程を利用して前記導波路の少なくとも一部を形成することを含む。いくつかの手段は、半導体製造工程を経て導波路を形成することにおいて必須の段階として以前からみなされていたものを取り除くことにより導波路のフィーチャを作成するための工程を提供する。いくつかの手段は、半導体製造工程において欠点として従来みなされていたものを故意に引き起こすことにより導波路のフィーチャを形成する工程を提供する。いくつかのそのような方法及び装置は、従来可能であったものより実質的に低コストで導波路を製造することができる。
2012506570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波路を形成する方法であって、
第１の層内に導波路のフィーチャの外形をプレスする段階と、
前記第１の層を、該第１の層よりも低い屈折率を有する第２の層に取り付ける段階と、
前記第１の層よりも低い屈折率を有する第３の層で前記導波路のフィーチャを覆う段階と、
を備えている方法。
【請求項２】
前記プレスする段階は、エンボス加工を備えている請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プレスする段階は、スタンプ加工を備えている請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記プレスする段階、取り付ける段階、覆う段階の少なくとも一つは、ロール・ツー・ロール工程の一部として実施される請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記取り付ける段階は、圧感性接着剤で前記第１の層に前記第２の層を取り付ける段階を備えている請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記覆う段階に先立って、前記第１の層の少なくともいくつかを取り除く工程を備えている請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法に従って形成された導波路。
【請求項８】
前記圧感性接着剤は、前記第１の層より低い屈折率を有している請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記取り除く段階は、プラズマアッシング工程または溶媒処理の少なくとも一つを備えている請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記導波路のフィーチャは、前記取り除く段階の間に保護されていない請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
導波路を形成する方法であって、
第１の層内に導波路のフィーチャの外形をプレスする段階と、
前記第１の層上に、第２の層を形成する段階と、
前記第２の層上に、不連続な第３の層をスパッタする段階であって、前記第３の層は、前記第２の層より高い屈折率を有している段階と、
前記第３の層上に第４の層を形成する段階であって、前記第４の層は、前記第３の層より低い屈折率を有している段階と、
を備えている方法。
【請求項１２】
前記形成する段階は、スパッタリングを備えている請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記形成する段階は、スピンコーティング法、化学気相堆積法、または原子層堆積法の少なくとも一つを備えている請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記プレスする段階は、エンボス加工またはスタンプ加工を備えている請求項１１ないし１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記プレスする段階、形成する段階、またはスパッタする段階の少なくとも一つはロール・ツー・ロール工程の一部として実施される請求項１１ないし１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記第４の層を形成する段階に先立って、前記第２の層または前記第３の層の少なくともいくつかを取り除く工程をさらに備えている請求項１１ないし１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１１ないし１６のいずれか一項に記載の方法に従って形成された導波路。
【請求項１８】
前記取り除く工程は、プラズマアッシング工程または溶媒処理の少なくとも一つを備えている請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記導波路のフィーチャは、前記取り除く工程の間に保護されていない請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
導波路を形成する方法であって、
第１の層内に導波路のフィーチャの外形をプレスする段階と、
前記第１の層上に第２の層をスパッタする段階であって、前記第２の層は、前記第１の層より高い屈折率を有している段階と、
前記第２の層上に第３の層を形成する段階であって、前記第３の層は、前記第２の層より低い屈折率を有している段階と、
を備えている方法。
【請求項２１】
前記形成する段階は、スパッタリングを備えている請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第３の層を形成する段階に先立って、前記第２の層の少なくともいくつかを取り除く工程をさらに備えている請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２３】
請求項２０ないし２２のいずれか一項に記載の方法に従って形成された導波路。
【請求項２４】
前記取り除く工程は、プラズマアッシングまたは溶媒処理を備えている請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記導波路のフィーチャは、前記取り除く工程の間に保護されていない請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
導波路を製造するためのシステムであって、
第１の層内に導波路のフィーチャの外形をプレスするために構成されたエンボス加工装置と、
前記第１の層上に第２の層を形成するために構成された第１の堆積装置と、
前記第２の層上に、該第２の層よりも高い屈折率を有している第３の層をスパッタするために構成されたスパッタリング装置と、
前記第３の層上に、該第３の層よりも低い屈折率を有している第４の層を形成するために構成された第２の堆積装置と、
を備えているシステム。
【請求項２７】
前記第１の堆積装置は、前記第１の層上に前記第２の層をスパッタするように構成されている請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記第１の堆積装置は、スピンコーティング法、化学気相堆積法、または原子層堆積法の少なくとも一つにより、前記第１の層上に前記第２の層を形成するために構成されている請求項２６または２７に記載のシステム。
【請求項２９】
導波路を形成するためのシステムであって、
第１の層内に導波路のフィーチャの外形をプレスするための手段と、
前記第１の層上に、該第１の層よりも高い屈折率を有している第２の層をスパッタするための手段と、
前記第２の層上に、該第２の層よりも低い屈折率を有している第３の層を形成するための手段と、
を備えているシステム。
【請求項３０】
前記形成するための手段は、スパッタリング装置を備えている請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記第３の層を形成する段階に先立って、前記第２の層の少なくともいくつかを取り除くための手段をさらに備えている請求項２９または３０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、参照により及び多くの目的のためにここに組み込まれた、２００８年１０月２１日に出願され、及び「光導波路の製造」と題された米国特許出願第１２／２５５，５３６号の優先権を主張する。
【０００２】
本願は、一般的に光導波路、特に、光導波路の製造に関連している。
【背景技術】
【０００３】
光導波路は電磁波を誘導する構造である。光導波路の共通の種類は光ファイバー及び方形の光導波路を含む。光導波路は様々な手段、例えば、形状（例えば平面、ストリップ、またはファイバー導波路）、モード構造（シングルモード、マルチモード）、屈折率分布（ステップインデックスまたはグラディエントインデックス）または材料に従って分類されることができる。
【０００４】
光導波路は、光集積回路、光通信システム、レーザーダイオード、干渉計、波長分割多重化装置、及びディスプレイ装置を含むデバイスの様々な種類における要素として利用されうる。光導波路を製造する既存の方法は一般的に納得のいくものであるが、低価格な工程を用いて光導波路を製造することが望まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
改善された方法及びデバイスが導波路を製造するために提供される。いくつかのそのような方法は、基板及び／または他の要素を成形するために、エンボス加工工程を用いて導波路の少なくとも一部を形成することを含む。いくつかの方法は、半導体製造工程を経て導波路を形成する段階において、必須の段階であると以前はみなされているものを除くことによって、導波路のフィーチャを作成するための工程を提供する。さらに、いくつかの方法は、半導体製造工程において従来では欠点とみなされていたものを故意に引き起こすことによって、導波路のフィーチャを形成する工程を提供する。いくつかのそのような方法及び装置は、従来可能であったものより実質的に低コストで導波路を製造することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
いくつかの手段は、以下の段階、第１の層内に導波路のフィーチャの外部をプレスする段階と、前記第１の層を、該第１の層より低い屈折率を有する第２の層に取り付ける段階と、前記第１の層より低い屈折率を有する第３の層で前記導波路のフィーチャを覆う段階と、を含む導波路を形成する方法を提供する。いくつかの実施形態は、そのような方法に従って形成された導波路を提供する。
【０００７】
前記プレスする工程は、エンボス加工及び／またはスタンプ加工を含みうる。前記プレスする段階、取り付ける段階、及び／または覆う段階は、ロール・ツー・ロール工程の一部として実施されうる。
【０００８】
前記取り付ける段階は、圧感性接着剤で一つの層を別の層に取り付けること（例えば第１の層を第２の層に取り付けること）を含みうる。いくつかのそのような実施において、前記圧感性接着剤は前記第１の層より低い屈折率を有しうる。
【０００９】
前記方法は、前記覆う段階に先立って前記第１の層の少なくともいくつかを取り除く工程を含みうる。例えば、前記取り除く工程は、プラズマアッシング工程及び／または溶媒処理を含みうる。前記導波路のフィーチャは、手段に依存して、前記取り除く工程の間に保護されていてもよく、されなくていなくてもよい。
【００１０】
導波路を形成する代わりの方法は、以下の段階、第１の層内に導波路のフィーチャの外形をプレスする段階と、前記第１の層上に第２の層を形成する段階と、前記第２の層上に、該第２の層より高い屈折率を有する不連続な第３の層をスパッタする段階と、前記第３の層上に第４の層を形成する段階と、を含む。前記第４の層は、第３の層より低い屈折率を有しうる。いくつかの実施形態は、そのような方法に従って形成された導波路を提供する。
【００１１】
いくつかの手段に従って、前記形成する工程は、スパッタリングを含みうる。あるいは、または追加として、前記形成する工程は、スピンコーティング法、化学気相堆積法、及び／または原子層堆積法を含みうる。前記プレスする工程は、エンボス加工及び／またはスタンプ加工を伴う。前記プレスする段階、形成する段階、及び／またはスパッタする段階は、ロール・ツー・ロール工程の一部として実施されうる。
【００１２】
前記方法は、前記第４の層を形成する段階に先立って、前記第２の層及び／または前記第３の層の少なくともいくつかを取り除く工程をさらに含みうる。前記取り除く工程は、プラズマアッシング工程及び／または溶媒処理を備えうる。前記導波路フィーチャは前記取り除く工程の間に保護されていてもよく、されていなくてもよい。
【００１３】
導波路を形成するさらに他の方法がここで提供される。そのような方法のいくつかは、以下の段階、第１の層内に導波路のフィーチャの外形をプレスする段階と、前記第１の層上に、該第１の層より高い屈折率を有する第２の層をスパッタする段階と、前記第２の層上に第３の層を形成する段階と、を含んでいる。いくつかの実施において、前記形成する工程は、スパッタリングを備えうる。いくつかの実施形態はそのような方法に従って形成された導波路を提供する。
【００１４】
前記方法は同様に、前記第３の層を形成する段階に先立って、前記第２の層の少なくともいくつかを取り除く工程を含みうる。前記方法の取り除く工程は、プラズマアッシング及び／または溶媒処理工程を備えうる。前記導波路フィーチャは、前記取り除く工程の間に保護されていてもよく、されていなくてもよい。
【００１５】
導波路を製造するためのシステムが同様にここで提供される。一つのそのようなシステムは以下の要素、第１の層内に導波路のフィーチャの外形をプレスするために構成されたエンボス加工装置と、前記第１の層上に第２の層を形成するために構成された第１の堆積装置と、前記第２の層上に、該第２の層より高い屈折率を有する第３の層をスパッタするために構成されたスパッタリング装置と、前記第３の層上に、該第３の層より低い屈折率を有する第４の層を形成するように構成された第２の堆積装置と、を含む。
【００１６】
前記第１の堆積装置は、前記第１の層上に前記第２の層をスパッタするように構成されうる。あるいは、または追加的に、前記第１の堆積装置は、スピンコーティング法、化学気相堆積法、及び／または原子層堆積法により前記第１の層上に前記第２の層を形成するように構成されうる。
【００１７】
導波路を形成するための代わりのシステムは、以下の要素、第１の層内に導波路のフィーチャの外形をプレスするための装置と、前記第１の層上に、該第１の層より高い屈折率を有する第２の層をスパッタリングするための装置と、前記第２の層上に第３の層を形成するための装置と、を含んでいる。前記第３の層は前記第２の層より低い屈折率を有しうる。
【００１８】
前記形成するための装置は、例えば、スパッタリング装置を備えうる。前記システムは同様に、前記第３の層の形成に先立って、前記第２の層の少なくともいくつかを取り除くための装置を含みうる。
【００１９】
本発明のこれらの、及び別の方法が様々な種類のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアなどにより実施される。例えば、本発明のいくつかの特性は、コンピュータが解読できるメディア内に組み込まれたコンピュータプログラムにより少なくとも部分的に実施されうる。前記コンピュータプログラムは、ここで説明された方法を実施するために一つ以上の装置（例えば、導波路を製造するために利用される装置）を制御するための命令を含みうる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】図１Ａは、光導波路を製造するいくつかの方法の要点を述べているフローチャートである。
【図１Ｂ】図１Ｂは、ここで説明されるいくつかの手段に従って、光導波路を製造するためのロール・ツー・ロール工程におけるエンボス加工段階の一つの例の概略図である。
【図２Ａ】図２Ａは、ここで説明されるいくつかの手段、たとえば図１Ａに関連した光導波路の製造における様々な段階の例を提供している。
【図２Ｂ】図２Ｂは、ここで説明されるいくつかの手段、たとえば図１Ａに関連した光導波路の製造における様々な段階の例を提供している。
【図２Ｃ】図２Ｃは、ここで説明されるいくつかの手段、たとえば図１Ａに関連した光導波路の製造における様々な段階の例を提供している。
【図２Ｄ】図２Ｄは、ここで説明されるいくつかの手段、たとえば図１Ａに関連した光導波路の製造における様々な段階の例を提供している。
【図２Ｅ】図２Ｅは、ここで説明されるいくつかの別の手段、例えば、図１Ａに関連した光導波路の製造における様々な段階の例を提供している。
【図２Ｆ】図２Ｅは、ここで説明されるいくつかの別の手段、例えば、図１Ａに関連した光導波路の製造における様々な段階の例を提供している。
【図３】図３は、光導波路を製造するいくつかの別の手段の要点を述べているフローチャートである。
【図４】図４は、ここで説明されるいくつかの手段、例えば図３に関連する光導波路の製造における一つの段階を図示している。
【図５】図５は、ここで説明されるいくつかの手段に従った光導波路の製造のための「ロール・ツー・ロール」工程の例としての概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、２，３の具体的な実施形態の参照と共に説明されるものの、その説明は本発明を単に説明するためにすぎず、本発明を限定するものと解釈されるべきでない。添付の特許請求の範囲により定義されるように、本発明の真の精神及び／または範囲から逸脱することなく、本発明に対する様々な修正がなされることができる。例えば、ここで示され及び説明される方法の段階は、示された順番で実施される必要はない。本発明の方法は、示されたものより多くまたは少ない段階を含んでいてもよい。いくつかの手段において、別々の段階としてここで説明された段階が結合されてもよい。反対に、単一の段階としてここで説明されうるものは、複数の段階に実装されてもよい。
【００２２】
同様に、デバイスの機能性は、いかなる従来の方法における課題を一体化または分割することにより分配されうる。例えば、段階が単一のデバイス（例えば、単一のエンボス加工デバイス）により実施されているようにここで説明されているとき、前記段階は代わりに、複数のデバイスにより実施されてもよく、及び逆もまた同様である。
【００２３】
「低屈折率」「高屈折率」との用語及び同類のものが、ここではしばしば用いられる。これらの用語は一般的に、ここで説明される他の材料の屈折率と比較して、相対的に高いまたは低い屈折率を意味すること目的としている。例えば、ここで説明される導波路は一般的に、相対的に低い屈折率を有する「低屈折率」材料の間に配置された、相対的に高い屈折率を有する「高屈折率」材料を含む。そのような用語は、例えば、「高屈折率」材料が所定のしきい基準より上の屈折率を有することを意味する必要はない。
【００２４】
いくつかの導波路の製造方法は、図１Ａの方法１００を参照することで説明される。段階１０５において、高屈折率層がエンボス加工のために準備される。高屈折率材料は、例えばポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド、またはフォトレジスト材料を含みうる。
【００２５】
準備の段階は、少なくともある程度、手段に依存しうる。前記準備の段階は、例えばスタンプの下、または対向するスタンプの間に高屈折率の区域を位置決めする段階と、エンボス加工されたデバイス内に高屈折率材料のシートを供給する段階と、などを含みうる。他の手段において、段階１０５は、高屈折率材料を切断するか、そうでなければ成形する段階、及びエンボス加工されうる位置にそれを配置する段階と、を含みうる。段階１０５または１１０は、いくつかの手段において、前記高屈折率層を加熱する段階を含みうる。
【００２６】
段階１１０において、前記高屈折率層はエンボス加工される。段階１１０は、高屈折率層に圧力を印加する段階、及び加熱と加圧の組み合わせを含みうる。従来のエンボス加工過程は、パターン化された「雄型の」ダイ（または同種のもの）と対向する「雌型の」ダイの間で材料を加圧する段階を一般的に含む。しかしながら、「エンボス加工」との用語は、同類の工程、例えば「スタンプ加工」として考慮されうる工程を含むように利用される。いくつかのそのような工程において、材料はパターン化された表面とパターン化されていない表面の間で加圧される。
【００２７】
いくつかの手段において、段階１０５及び１１０は、一対のパターン化されたローラーか、単一のパターン化されたローラーに高屈折率材料のシートを供給する段階を含む。そのような実施は「ロール・ツー・ロール」製造工程のための利点となりうる。
【００２８】
一つのそのような例が図１Ｂに描写されている。ここで、層１５０は、ローラー１５５と１６０との間に供給され、及びこれらによってエンボス加工される。ローラー１５５及び１６０は、いかなる適切な材料、好ましくは金属のような相対的に耐久性のある材料から形成されうる。いくつかの手段において、例えば、ローラー１５５及び１６０は、真ちゅうで造られうる。方法１００の例において、層１５０は、高屈折率層でありうる。代わりの手段（例えば図３の参照と共に以下で説明される方法３００）において、層１５０は低屈折率金属のような基板でありうる。エンボス加工工程の間に、層１５０は構造物１７５とトレンチ１８０を製造するために、雄型のセクション１６５と反対の雌型のセクション１７０の間で圧縮される。
【００２９】
図２Ａ及び２Ｂは、エンボス加工段階の前及び後に、材料の別の例（ここでは高屈折率材料２０５）を提供している。エンボス加工段階に先立って、図２Ａで示された段階で、高屈折率材料２０５は、相対的に一様な厚さを有している。前記エンボス工程（例えば段階１１０）の後で、高屈折率材料２０５は構造物１７５とトレンチ１８０とを含んでいる。構造１７５及びトレンチ１８０の高さ、幅、形状、空間などは、例のためだけに提供される。いくつかの手段において、例えば、構造物１７５の幅及び／または厚さはミリメートル、数百マイクロメートル、数十マイクロメートル、数マイクロメートルなどのオーダーでありうる。
【００３０】
段階１１５において、低屈折率層が準備される。この段階は、少なくともある程度、手段及び／または低屈折率層のために利用される材料の種類に依存しうる。低屈折率層は、例えば、ガラス、プラスチック、ポリマー（例えばポリカーボネートのようなポリマー）、ポリ（メチルメタクリレート）（「ＰＭＭＡ」）などでありうる。
【００３１】
段階１１５は、例えば、高屈折率材料の対応するセクションに隣接する低屈折率材料のセクションを位置決めする段階を含みうる。段階１１５は同様に、低屈折率層及び／または高屈折率層に接着材料を適用する段階を含みうる。例えば、段階１１５は、低屈折率層に圧感性接着剤材料（例えば、低屈折率圧感性接着剤材料）を適用する段階を含みうる。ロール・ツー・ロール製造工程において、段階１１５は例えば、さらなるロール・ツー・ロール工程のために、高屈折率層と共に低屈折率層を整列させる段階を含みうる。他の手段において、段階１１５は低屈折率材料のシートの部分を切断する段階と、前記高屈折率層に取り付けられる位置にそれを配置する段階と、を含みうる。
【００３２】
段階１２０において、前記高屈折率層は低屈折率層に取り付けられる。段階１２０は、例えば、ローラー、プレス、スタンプなどを用いて高屈折率層と共に低屈折率層をプレスする段階を含みうる。別の手段において、高屈折率層は、低屈折率圧感性接着剤を経て、任意の光学特性を有した基板に取り付けられる。そのような手段に従って、前記基板は、低屈折率材料で形成されてもよく、されなくてもよい。ロール・ツー・ロール製造工程において、段階１２０は例えば、一対のローラーまたは単一のローラーなどに低屈折率材料のシート及び高屈折率材料のシートを供給する段階を含みうる。段階１１５及び／または１２０は、いくつかの手段において、低屈折率層及び／または高屈折率層を加熱する段階を含みうる。
【００３３】
低屈折率層２１０に取り付けられたエンボス加工された高屈折率層２０５の一つの例は、図２Ｃで提供される。同様に、図２Ｃは図１Ａの段階１２０の結果の一つの例を提供する。ここで提供された他の図と同様に、高屈折率層２０５及び低屈折率層２１０の関連する寸法は、基準化する必要はなく、及び図示する目的でなされているだけである。
【００３４】
トレンチ１８０及び／または構造物１７５は、低屈折率材料の第２の層が適用（段階１３０）される前に、部分的に除去されるか、またはされなくてもよい（任意の段階１２５）。本発明のいくつかの導波路製造工程において、低屈折率材料の第２の層は、トレンチ１８０または構造物１７５から材料を除去することなく適用される。例えば、ポリマー、プラスチック、などのような低屈折率材料の第２の層は、スパッタリング、スピンコーティング、スプレー、または他の従来の工程により適用されうる。
【００３５】
図２Ｄは一つのそのような工程の結果の例を提供する。ここで、高屈折率層２０５の前記構造物１７５及びトレンチ１８０は、第２の低屈折率材料２１５において被覆されている。この例において、低屈折率材料２１５は低屈折率ポリマーを備えている。しかしながら、低屈折率材料２１５の種類と厚さは、手段に従って変化しうる。
【００３６】
しかしながら、いくつかの応用に対して、構造物１７５をより完全に互いに非結合させることが望ましい。トレンチ１８０のいくつか、または全てを除去することは、例えば、隣接する高屈折率領域１７５の間で光の「漏れ」を減少させうる。それ故、代わりの実施において、トレンチ１８０のいくつか、または全ては除去される。段階１２５は、例えば、溶媒処理、プラズマアッシング工程、などを含みうる。プラズマアッシング工程の一つの例において、単原子反応性種（例えば酸素またはフッ素）はプラズマソースを用いて生成される。反応性種は、真空ポンプかまたは同種のもので除去されうる灰を形成するために高屈折率層と結合する。
【００３７】
図２Ｅは、そのような工程の一つの結果の例を提供している。ここで、構造物１７５を残して、高屈折率層２０５の前記トレンチ１８０が除去される。図２Ｆで示された次の段階で、段階１３０が実施される。構造１７５及び低屈折率層２１０の部分は、第２の低屈折率材料２１５において被覆されている。
【００３８】
工程１００の終わりの前に、一つ以上の最終工程の段階が実施されうる。例えば、前記構造は、加熱され、乾燥され、またはそうでなければ硬化されうる。前記導波路は、より小さな部分に切断か、さいの目に切断、パッケージ化、などされてもよい。
【００３９】
ここで説明されたいくつかの手段は、半導体製造工程を経て光導波路を形成する必須の段階と以前から考慮されてきたものを除外していることがよく理解されるだろう。従来のリソグラフィー工程を経た導波路の製造に対比して、導波路は、フォトマスクを準備し及び適用することや、または同様のパターンニング工程を用いることなく、ここで提供された多くの手段に従って製造されうる。方法１００または同様のものに従って導波路を製造するとき、フォトレジストで基板を被覆し、前記フォトマスクを位置づけし、前記フォトマスクに光を曝すなどの必要がない。同様に、前記基板の被覆されない領域を除去する必要はない。従って、ここで説明された方法は、従来の方法を経て作られたものと比較して、実質的に低コストで光導波路が作られることを可能にさせる。
【００４０】
いくつかの代わりの手段が図３及び図４を参照することでいま説明される。まず図３を参照して、方法３００のいくつかの段階がいま説明される。方法１００と同様に、方法３００は、半導体製造工程を経た導波路の形成において以前は必須の段階として考慮されていたもの（例えば、フォトマスキング、フォトレジストの利用、基板の未露出部分の除去など）を除去することにより光導波路を作成するための工程を同様に提供している。さらに、方法３００の手段は、半導体製造工程において短所としてこれまで考慮されていたものを故意に引き起こすことにより、光導波路を作成するための工程を含む。
【００４１】
段階３０５において、基板がエンボス加工のために準備される。いくつかの手段において、前記基板は、プラスチック、（例えば、ポリカーボネートのような）ポリマーのような低屈折率材料で形成されうる。しかしながら、代わりの手段において、前記基板は低屈折率材料を備えていなくてもよい。前記準備段階は手段に依存しうる。「ロール・ツー・ロール」製造工程のために、前記準備段階は、例えば、スタンプの下、また対向するスタンプの間に基板のセクションを位置付けする段階、前記基板をローラーに供給するために位置付けする段階、などを含みうる。他の手段において、段階３０５は、前記基板のシートの部分を切り取る段階と、エンボス加工される位置にそれを配置する段階と、を含みうる。段階３０５または段階３１０は、いくつかの手段において、前記基板を加熱する段階を含みうる。
【００４２】
段階３１０において、前記基板はエンボス加工される。段階３１０は、パターン化された「雄型の」ダイと、対向する「雌型の」ダイとの間で基板を加圧する段階と、パターン化された表面とパターン化されていない表面との間で基板を加圧する段階と、一対のパターン化されたローラー内に、または単一のパターン化されたローラーの下などに、前記基板のシートを供給する段階と、を含みうる。
【００４３】
いくつかの手段において、ここでは、第１の低屈折率層は前記基板に依存している（段階３１５）。前記低屈折率層は、任意の適切な材料で作られ、及び従来の方法で堆積されうる。いくつかの手段において、図４で示されたように、低屈折率層４１０は相対的にコンフォーマルな層として基板４０５上に堆積される。例えば、前記低屈折率層は化学気相堆積法（ＣＶＤ）、原子層堆積法（ＡＬＤ）、スピンコーティング法、スプレー法、などを経て堆積されうる。
【００４４】
この例において、高屈折率層４１５は、相対的にコンフォーマルな低屈折率層４１０上にスパッタされる。高屈折率層４１５のスパッタ堆積は、高屈折率層４１５のほとんどが構造物１７５とトレンチ１８０上に形成し、ウォール４１３にはほとんど堆積しないことを引き起こす傾向にある。そのような一様でない堆積が通常は問題として考慮されるにも関わらず、高屈折率層４１５のスパッタ堆積は、高屈折率材料が構造物１７５とトレンチ１８０上の選択的な堆積を可能にし、それによって導波路の高屈折率部分を独立させている。結果として、そのような手段は、これまで半導体製造工程においては欠点として考えられていたもの故意に引き起こすことにより光導波路を作成する工程を含んでいる。
【００４５】
図４における要素は、基準化のために描かれていない。いくつかの好ましい手段において、高屈折率層４１５の厚さｔ１は、トレンチ１８０に関連する構造物１７５の高さｔ２より実質的により大きい。例えば、いくつかの手段において、ｔ２は少なくともｔ１より５倍も大きく、別の手段において、ｔ２は少なくともｔ１より１０倍も大きく、一方で、さらに別の手段において、ｔ２は少なくともｔ１より２０倍も大きい。
【００４６】
低屈折率層４１０がコンフォーマル層に適用される必要はない。それ故、代わりの手段において、高屈折率層４１５と低屈折率層４１０の両方がスパッタリング、または別の低コンフォーマル工程を経て堆積されうる。
【００４７】
さらに別の手段において、基板が低屈折率材料で形成され、段階３１５が除かれうる。例えば、高屈折率層４１５は低屈折率基板４０５上に直接スパッタされうる。そのような手段は、製造工程をさらに単純にすることができる。
【００４８】
スパッタリングは、例えば高屈折率層４１５において、不規則なエッジ、塊、または他の所望しないフィーチャを引き起こす。それ故、任意の段階３２５において、平滑化工程のいくかの種類が実施される。例えば、段階３２５は後堆積エッチング工程、溶媒洗浄などを含みうる。
【００４９】
前の例において、第２の低屈折率層４２０は段階３３０において堆積される。ここで、第２の低屈折率層４２０は、スプレー法、スピンコーティング法、ＡＬＤ法、ＣＶＤ法または任意の他の従来の方法により適用されうる。高屈折率層４１５が低屈折率層４０５上に直接スパッタされる手段のために、低屈折率層４２０は実際に、第１の低屈折率層であり、ただ一つの堆積される低屈折率層でありうる。
【００５０】
段階３３５において、最終の工程が実施される。段階３３５は、加熱、乾燥、またはそうでなければ前記導波路を切り取るような一つ以上の工程を含みうる。前記導波路は、より小さな部分に切り取られ、またはさいの目に切られ、パッケージ化などされうる。前記工程は段階３４０において終了する。
【００５１】
図５は、本発明のいくつかのロール・ツー・ロール光導波路製造工程を実施するために利用されうる装置を描いた概略図である。以下の例は、そのような装置が、図３を参照して上で説明された、いくつかの工程を実施するためにどのように利用されうるかを説明している。
【００５２】
この例において、基板５０１はポリマー、プラスチック、または同様のもののシートである。基板５０１は、ロール５０５から展開され、及びエンボス加工装置５１０内に供給される（図３の段階３０５及び３１０を参照）。エンボス加工装置５１０は、エンボス加工装置の任意の従来の種類、例えば上で説明されたようなロール型のエンボス加工装置でありうる。エンボス加工装置５１０は同様に、例えばエンボス加工工程の前及び／または間に熱を基板５０１に与えるように構成された加熱装置を含みうる。いくつかの手段において、前記エンボス加工装置の表面（例えば、スタンプ、ローラーなどの表面）は、例えば内蔵された電気抵抗器を経て、前記エンボス加工装置などに高温流体を循環させることにより、加熱されうる。基板５０１の前記エンボス加工された表面５１５はエンボス加工装置５１０を離れた後で示されている。
【００５３】
装置５２０は、基板５０１のエンボス加工された表面５１５上に第１の低屈折率層を堆積するように構成される（図３の段階３１５を参照）。いくつかの手段において、装置５２０は、ＣＶＤ工程、ＡＬＤ工程、低屈折率材料などの薄層をスプレーする方法などのために構成されたチャンバを備えていてもよい。代わりの手段において、装置５２０は、低屈折率材料のスパッタ堆積用に構成されたチャンバを備えうる。
【００５４】
装置５２５は、少なくとも低屈折率層の部分上に高屈折率層を堆積するように構成される（図３の段階３２０を参照）。いくつかの好ましい手段において、高屈折率材料のスパッタ堆積用に構成されたチャンバを備えうる。ここで記載されたように、スパッタ堆積工程は、構造に垂直する側または近垂直する側よりもトレンチ及び隆起した構造物に実質的により多くの材料を堆積する傾向にある。それ故、高屈折率材料のスパッタ堆積は、光導波路内の伝播する光のために利用される高屈折率材料の堆積を独立させる傾向にある有利な効果を有している。しかしながら、代わりの手段において、装置５２０は高屈折率材料の薄膜をスプレーする方法のため構成された、またはいくつかの他の堆積工程のために構成されたチャンバを備えていてもよい。
【００５５】
装置５３０は、高屈折率材料上、及び他の表面、例えば高屈折率材料が堆積されていない低屈折率材料の第１の層の表面上に第２の低屈折率層を堆積するために構成されている（図３の段階３３０を参照）。手段に依存して、装置５３０は、ＣＶＤ工程、ＡＬＤ工用、低屈折率材料の薄膜をスプレーする方法、低屈折率材料のスパッタ堆積、などのために構成されたチャンバを備えうる。結果としての導波路の材料５３５は、所望の手段に従って、硬化、切り取り、パッケージ化などされうる（図３の段階３３５を参照）。図５に示されていないが、装置５２５と５３０との間に配置され、平滑化工程、例えば、図３の段階３２５を参照して上で説明されたような工程を実施するために構成された装置があってもよい。
【００５６】
本発明の実例となる実施形態及び応用がここで示され及び説明されたにもかかわらず、本発明の概念、範囲、及び精神の範囲内にとどまって、多くの変更と修正が可能であり、及びこれらの変更は、本願の精読の後で明らかとなるべきである。従って、本実施形態は実例として考慮され、限定するものとして考慮されず、及び本発明はここで与えられた詳細に限定されず、添付の特許請求の範囲の範囲及びそれと同等の範囲内で修正されうる。
【符号の説明】
【００５７】
１５０  層
１６０  ローラー
１６５  雄型のセクション
１７０  雌型のセクション
１７５  構造物
１８０  トレンチ
２０５  高屈折率層
２１０  低屈折率層
２１５  低屈折率材料
４０５  基板
４１０  低屈折率層
４１３  ウォール
４１５  高屈折率層
４２０  第２の低屈折率層
５０１  基板
５０５  ロール
５１０  エンボス加工装置
５１５  エンボス加工された表面
５２０  装置
５２５  装置
５３０  装置
【図１Ａ】
2012506570.tif 000003
【図１Ｂ】
2012506570.tif 000004
【図２Ａ】
2012506570.tif 000005
【図２Ｂ】
2012506570.tif 000006
【図２Ｃ】
2012506570.tif 000007
【図２Ｄ】
2012506570.tif 000008
【図２Ｅ】
2012506570.tif 000009
【図２Ｆ】
2012506570.tif 000010
【図３】
2012506570.tif 000011
【図４】
2012506570.tif 000012
【図５】
2012506570.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月2日(2010.11.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波路を形成する方法であって、
第１の層内に導波路のフィーチャの外形をプレスする段階であって、該プレスする段階はエンボス加工またはスタンプ加工を備えている段階と、
前記第１の層を、該第１の層よりも低い屈折率を有する第２の層に取り付ける段階と、
前記第１の層よりも低い屈折率を有する第３の層で前記導波路のフィーチャを覆う段階と、
を備えている方法。
【請求項２】
前記プレスする段階は、エンボス加工を備えている請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プレスする段階は、スタンプ加工を備えている請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プレスする段階、取り付ける段階、覆う段階の少なくとも一つは、ロール・ツー・ロール工程の一部として実施される請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記取り付ける段階は、圧感性接着剤で前記第１の層に前記第２の層を取り付ける段階を備えている請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記覆う段階に先立って、前記第１の層の少なくともいくつかを取り除く工程を備えている請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法に従って形成された導波路。
【請求項８】
前記圧感性接着剤は、前記第１の層より低い屈折率を有している請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記取り除く段階は、プラズマアッシング工程または溶媒処理の少なくとも一つを備えている請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記導波路のフィーチャは、前記取り除く段階の間に保護されていない請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
導波路を形成する方法であって、
第１の層内に導波路のフィーチャの外形をプレスする段階と、
前記第１の層上に、第２の層を形成する段階と、
前記第２の層上に、不連続な第３の層をスパッタする段階であって、前記第３の層は、前記第２の層より高い屈折率を有している段階と、
前記第３の層上に第４の層を形成する段階であって、前記第４の層は、前記第３の層より低い屈折率を有している段階と、
を備えている方法。
【請求項１２】
前記形成する段階は、スパッタリングを備えている請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記形成する段階は、スピンコーティング法、化学気相堆積法、または原子層堆積法の少なくとも一つを備えている請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記プレスする段階は、エンボス加工またはスタンプ加工を備えている請求項１１ないし１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記プレスする段階、形成する段階、またはスパッタする段階の少なくとも一つはロール・ツー・ロール工程の一部として実施される請求項１１ないし１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記第４の層を形成する段階に先立って、前記第２の層または前記第３の層の少なくともいくつかを取り除く工程をさらに備えている請求項１１ないし１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１１ないし１６のいずれか一項に記載の方法に従って形成された導波路。
【請求項１８】
前記取り除く工程は、プラズマアッシング工程または溶媒処理の少なくとも一つを備えている請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記導波路のフィーチャは、前記取り除く工程の間に保護されていない請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
導波路を形成する方法であって、
第１の層内に導波路のフィーチャの外形をプレスする段階と、
前記第１の層上に第２の層をスパッタする段階であって、前記第２の層は、前記第１の層より高い屈折率を有している段階と、
前記第２の層上に第３の層を形成する段階であって、前記第３の層は、前記第２の層より低い屈折率を有している段階と、
を備えている方法。
【請求項２１】
前記形成する段階は、スパッタリングを備えている請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第３の層を形成する段階に先立って、前記第２の層の少なくともいくつかを取り除く工程をさらに備えている請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２３】
請求項２０ないし２２のいずれか一項に記載の方法に従って形成された導波路。
【請求項２４】
前記取り除く工程は、プラズマアッシングまたは溶媒処理を備えている請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記導波路のフィーチャは、前記取り除く工程の間に保護されていない請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
導波路を製造するためのシステムであって、
第１の層内に導波路のフィーチャの外形をプレスするために構成されたエンボス加工装置と、
前記第１の層上に第２の層を形成するために構成された第１の堆積装置と、
前記第２の層上に、該第２の層よりも高い屈折率を有している第３の層をスパッタするために構成されたスパッタリング装置と、
前記第３の層上に、該第３の層よりも低い屈折率を有している第４の層を形成するために構成された第２の堆積装置と、
を備えているシステム。
【請求項２７】
前記第１の堆積装置は、前記第１の層上に前記第２の層をスパッタするように構成されている請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記第１の堆積装置は、スピンコーティング法、化学気相堆積法、または原子層堆積法の少なくとも一つにより、前記第１の層上に前記第２の層を形成するために構成されている請求項２６または２７に記載のシステム。
【請求項２９】
導波路を形成するためのシステムであって、
第１の層内に導波路のフィーチャの外形をプレスするための手段と、
前記第１の層上に、該第１の層よりも高い屈折率を有している第２の層をスパッタするための手段と、
前記第２の層上に、該第２の層よりも低い屈折率を有している第３の層を形成するための手段と、
を備えているシステム。
【請求項３０】
前記形成するための手段は、スパッタリング装置を備えている請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記第３の層を形成する段階に先立って、前記第２の層の少なくともいくつかを取り除くための手段をさらに備えている請求項２９または３０に記載のシステム。
【手続補正書】
【提出日】平成23年11月18日(2011.11.18)
【手続補正１】
【補正対象項目名】手続補正１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波路を形成する方法であって、
第１の層内に導波路のフィーチャの外形をプレスする段階であって、該プレスする段階はエンボス加工またはスタンプ加工を備えている段階と、
前記第１の層を、該第１の層よりも低い屈折率を有する第２の層に取り付ける段階と、
前記第１の層よりも低い屈折率を有する第３の層で前記導波路のフィーチャを覆う段階と、
を備えている方法。
【請求項２】
前記プレスする段階は、エンボス加工を備えている請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プレスする段階は、スタンプ加工を備えている請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プレスする段階、取り付ける段階、覆う段階の少なくとも一つは、ロール・ツー・ロール工程の一部として実施される請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記取り付ける段階は、圧感性接着剤で前記第１の層に前記第２の層を取り付ける段階を備えている請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記覆う段階に先立って、前記第１の層の少なくともいくつかを取り除く工程を備えている請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法に従って形成された導波路。
【請求項８】
前記圧感性接着剤は、前記第１の層より低い屈折率を有している請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記取り除く段階は、プラズマアッシング工程または溶媒処理の少なくとも一つを備えている請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記導波路のフィーチャは、前記取り除く段階の間に保護されていない請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
導波路を形成する方法であって、
第１の層内に導波路のフィーチャの外形をプレスする段階と、
前記第１の層上に、第２の層を形成する段階と、
前記第２の層上に、不連続な第３の層をスパッタする段階であって、前記第３の層は、前記第２の層より高い屈折率を有している段階と、
前記第３の層上に第４の層を形成する段階であって、前記第４の層は、前記第３の層より低い屈折率を有している段階と、
を備えている方法。
【請求項１２】
前記形成する段階は、スパッタリングを備えている請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記形成する段階は、スピンコーティング法、化学気相堆積法、または原子層堆積法の少なくとも一つを備えている請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記プレスする段階は、エンボス加工またはスタンプ加工を備えている請求項１１ないし１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記プレスする段階、形成する段階、またはスパッタする段階の少なくとも一つはロール・ツー・ロール工程の一部として実施される請求項１１ないし１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記第４の層を形成する段階に先立って、前記第２の層または前記第３の層の少なくともいくつかを取り除く工程をさらに備えている請求項１１ないし１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１１ないし１６のいずれか一項に記載の方法に従って形成された導波路。
【請求項１８】
前記取り除く工程は、プラズマアッシング工程または溶媒処理の少なくとも一つを備えている請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記導波路のフィーチャは、前記取り除く工程の間に保護されていない請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
導波路を形成する方法であって、
第１の層内に導波路のフィーチャの外形をプレスする段階と、
前記第１の層上に第２の層をスパッタする段階であって、前記第２の層は、前記第１の層より高い屈折率を有している段階と、
前記第２の層上に第３の層を形成する段階であって、前記第３の層は、前記第２の層より低い屈折率を有している段階と、
を備えている方法。
【請求項２１】
前記形成する段階は、スパッタリングを備えている請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第３の層を形成する段階に先立って、前記第２の層の少なくともいくつかを取り除く工程をさらに備えている請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２３】
請求項２０ないし２２のいずれか一項に記載の方法に従って形成された導波路。
【請求項２４】
前記取り除く工程は、プラズマアッシングまたは溶媒処理を備えている請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記導波路のフィーチャは、前記取り除く工程の間に保護されていない請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
導波路を製造するためのシステムであって、
第１の層内に導波路のフィーチャの外形をプレスするために構成されたエンボス加工装置と、
前記第１の層上に第２の層を形成するために構成された第１の堆積装置と、
前記第２の層上に、該第２の層よりも高い屈折率を有している第３の層をスパッタするために構成されたスパッタリング装置と、
前記第３の層上に、該第３の層よりも低い屈折率を有している第４の層を形成するために構成された第２の堆積装置と、
を備えているシステム。
【請求項２７】
前記第１の堆積装置は、前記第１の層上に前記第２の層をスパッタするように構成されている請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記第１の堆積装置は、スピンコーティング法、化学気相堆積法、または原子層堆積法の少なくとも一つにより、前記第１の層上に前記第２の層を形成するために構成されている請求項２６または２７に記載のシステム。
【請求項２９】
導波路を形成するためのシステムであって、
第１の層内に導波路のフィーチャの外形をプレスするための手段と、
前記第１の層上に、該第１の層よりも高い屈折率を有している第２の層をスパッタするための手段と、
前記第２の層上に、該第２の層よりも低い屈折率を有している第３の層を形成するための手段と、
を備えているシステム。
【請求項３０】
前記形成するための手段は、スパッタリング装置を備えている請求項２９に記載のシステム。
【国際調査報告】
2012506570.tif 000014
2012506570.tif 000015
2012506570.tif 000016
2012506570.tif 000017
2012506570.tif 000018