(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアとクラッドからなる光導波路の製造方法であって、基板の凹部のみに凹部の表面よりもやや盛り上げてコア材を充填し硬化してコアを作製する工程と、別の基板にクラッド材を塗布し硬化してクラッド付き基板を作製する工程と、該コアを該クラッド付き基板に転写する工程と、さらにクラッドで覆う工程と、を少なくとも含み、コア材とクラッド材は樹脂であり、コア材を硬化する工程とクラッド材を硬化する工程の少なくとも一方が半硬化であることを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項２】
コアとクラッドからなる光導波路の製造方法であって、基板の凹部のみにコア材を充填し凹部表面よりも下がった状態で硬化し、凹部の残りの部分に凹部の表面よりもやや盛り上げて第一のクラッド材を充填し硬化してコアと第一のクラッドを作製する工程と、別の基板に第二のクラッド材を塗布し硬化して、第二のクラッド付き基板を作製する工程と、該コアと第一のクラッドを該第二のクラッド付き基板に転写する工程と、さらに第三のクラッドで覆う工程と、を少なくとも含み、コア材と第一乃至第三のクラッド材は樹脂であり、第一のクラッド材を硬化する工程と第二のクラッド材を硬化する工程の少なくとも一方は半硬化であることを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項３】
上記転写工程中あるいは転写工程後に半硬化のコア材又はクラッド材を完全硬化させることを特徴とする請求項１または２記載の光導波路の製造方法。
【請求項４】
上記基板の凹部のみにコア材あるいはクラッド材を充填する工程に、インクジェットプリンタまたはディスペンサを用いることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光導波路の製造方法。
【請求項５】
上記コア材およびクラッド材の少なくとも一方が、紫外線硬化型エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の光導波路の製造方法。
【請求項６】
上記基板の凹部に、光路変換ミラーの型となる部分を有することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の光導波路の製造方法。
【請求項７】
上記凹部を有する基板の少なくとも表面が、シリコーン樹脂であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の光導波路の製造方法。
【請求項８】
上記凹部を有する基板が、凸部を有する基板に液状の樹脂を塗布後硬化させて剥離したものであることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の光導波路の製造方法。
【請求項９】
上記凸部を有する基板が、基板上にフォトレジストまたは紫外線硬化型エポキシ樹脂のパターンを形成したものであることを特徴とする請求項８記載の光導波路の製造方法。
【請求項１０】
上記凸部を有する基板の、光路変換ミラーの型の型となる部分、または、上記凹部を有する基板の、光路変換ミラーの型となる部分を、エキシマレーザの斜め照射によって加工することを特徴とする請求項８または９の何れかに記載の光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、光インターコネクション等に使用する光導波路の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信技術の進展によって、光の優位性が実証されてきた。また、ＬＳＩ等の信号の高速化に伴い、電気信号を光信号に置き換える技術の研究開発が進められている。その伝送媒体として、光導波路が期待されている。
【０００３】
近年開発が進められている高分子光導波路は、大面積に形成することが可能であり、１ｃｍ〜１ｍのオーダーの光インターコネクションへの適用が図られている。また、光導波路上に光路変換ミラーを形成して、導波路層の表面に光部品を実装することが行われている。
【０００４】
高分子光導波路の製造方法としては、ドライエッチングを用いた方法（図１０）や、パターン露光＆現像を用いた方法（図１１）が一般的である。また、光路変換ミラーの形成方法としては、ダイシングソーによる機械加工（図１２）が一般的である。
【０００５】
しかし、導波路の製造と光路変換ミラーの加工を別に行うことは、製造工程が複雑でコストがかさむことになる。そこで、導波路とミラーを同時に作製する方法として、型を用いた方法（図１３、特開２００１−３３２８７０号公報）がある。ここでは、凹部を有する基板１０上にコア１を塗布し、凹部以外のコア１を除去し、全面にクラッド２を形成し、全体を別基板２０に転写した後、全面にクラッド３を形成している。
【０００６】
しかしながら、凹部を有する基板１０の全面にコア１を塗布後に凹部以外のコア１を除去することは、コア材の使用効率が悪くなりコストがかさむ。また、凹部を有する基板１０の全面にクラッド２を形成した後に別基板２０に転写するには、接着剤５６が必要で工程が複雑である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、係る従来技術の状況に鑑みてなされたもので、転写時に新たな接着剤を使う必要のない、容易な導波路の製造方法を提供することを課題とする。また、コア材の使用効率の良い、安価な導波路の製造方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するために、まず請求項１の発明は、コアとクラッドからなる光導波路の製造方法であって、基板の凹部のみに凹部の表面よりもやや盛り上げてコア材を充填し硬化してコアを作製する工程と、別の基板にクラッド材を塗布し硬化してクラッド付き基板を作製する工程と、該コアを該クラッド付き基板に転写する工程と、さらにクラッドで覆う工程と、を少なくとも含み、コア材とクラッド材は樹脂であり、コア材を硬化する工程とクラッド材を硬化する工程の少なくとも一方が半硬化であることを特徴とする光導波路の製造方法としたものである。
【０００９】
請求項２の発明は、コアとクラッドからなる光導波路の製造方法であって、基板の凹部のみにコア材を充填し凹部表面よりも下がった状態で硬化し、凹部の残りの部分に凹部の表面よりもやや盛り上げて第一のクラッド材を充填し硬化してコアと第一のクラッドを作製する工程と、別の基板に第二のクラッド材を塗布し硬化して、第二のクラッド付き基板を作製する工程と、該コアと第一のクラッドを該第二のクラッド付き基板に転写する工程と、さらに第三のクラッドで覆う工程と、を少なくとも含み、コア材と第一乃至第三のクラッド材は樹脂であり、第一のクラッド材を硬化する工程と第二のクラッド材を硬化する工程の少なくとも一方は半硬化であることを特徴とする光導波路の製造方法としたものである。
【００１０】
請求項３の発明は、上記転写工程中あるいは転写工程後に半硬化のコア材又はクラッド材を完全硬化させることを特徴とする請求項１または２記載の光導波路の製造方法としたものである。
【００１１】
請求項４の発明は、上記基板の凹部のみにコア材あるいはクラッド材を充填する工程に、インクジェットプリンタまたはディスペンサを用いることを特徴とする請求項１〜３記載の光導波路の製造方法としたものである。
【００１２】
請求項５の発明は、上記コア材およびクラッド材の少なくとも一方が、紫外線硬化型エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１〜４記載の光導波路の製造方法としたものである。
【００１３】
請求項６の発明は、上記基板の凹部に、光路変換ミラーの型となる部分を有することを特徴とする請求項１〜５記載の光導波路の製造方法としたものである。
【００１４】
請求項７の発明は、上記凹部を有する基板の少なくとも表面が、シリコーン樹脂であることを特徴とする請求項１〜６記載の光導波路の製造方法としたものである。
【００１５】
請求項８の発明は、上記凹部を有する基板が、凸部を有する基板に液状の樹脂を塗布後硬化させて剥離したものであることを特徴とする請求項１〜７記載の光導波路の製造方法としたものである。
【００１６】
請求項９の発明は、上記凸部を有する基板が、基板上にフォトレジストまたは紫外線硬化型エポキシ樹脂のパターンを形成したものであることを特徴とする請求項８記載の光導波路の製造方法としたものである。
【００１７】
請求項１０の発明は、上記凸部を有する基板の、光路変換ミラーの型の型となる部分、または、上記凹部を有する基板の、光路変換ミラーの型となる部分を、エキシマレーザの斜め照射によって加工することを特徴とする請求項８または９記載の光導波路の製造方法としたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、以下詳細に説明する。
【００１９】
まず、凹部を有する基板１０を用意する（図１（ａ））。凹部には、導波路のコアパターンだけでなく、ミラーに相当する部分や、回折格子、分岐回路、ＡＷＧ等の光回路を組み込むこともできる。
【００２０】
次に、凹部のみにコア材１を充填する（図１（ｂ）〜（ｃ））。コア材１としては紫外線硬化型エポキシ樹脂が好適である。充填方法としてはインクジェットプリンタやディスペンサ１１が好適である。充填形状として、コア材が凹部表面と同一か、あるいはやや盛り上がった形状の方がより望ましい（図３）。
【００２１】
従来用いられている、全面塗布後にアッシングで削る方法では材料の使用効率が悪く、ドクターブレードでこそぎ取る方法ではゴミの混入の問題がある。さらに問題なのは、充填時の状態である。アッシングでは全面塗布時に型部の表面が低いことを引き継いで、ドクターブレードではブレードへの付着により、いずれもコア材１は凹部表面よりもやや下がった形状にしか充填できない（図４）。
【００２２】
コア材１として他の材料、例えばＰＭＭＡやポリイミドを用いることも可能である。塗布液が溶媒を含む場合、硬化後のコア材１の表面は凹部表面よりも下がるが、残りの部分にクラッド材２’の紫外線硬化型エポキシを充填して凹部より盛り上げることで対応できる（図５）。
【００２３】
さてここで、別基板２０を用意し、全面にクラッド２を塗布する（図１（ｄ））。クラッド２としても紫外線硬化型エポキシ樹脂が好適である。コア１が紫外線硬化型エポキシ樹脂である場合、クラッド２はポリイミド等、紫外線硬化型エポキシ樹脂以外の材料でもよい。
【００２４】
凹部のコア材１および別基板２０上のクラッド２は、それぞれ硬化させておく。これは、形状安定性のためである。ただし、少なくとも一方は半硬化状態に留めておき、接着性を残しておく。紫外線硬化型樹脂の場合、少量の紫外線照射によって実現できる。
【００２５】
そして、コア材１を有する基板１０と、クラッド２を有する別基板２０を重ね合わせ（図１（ｅ））、コア材１を別基板２０側に転写する。この際、重ね合わせた状態で紫外線照射して完全硬化させることが好ましいが、転写後に硬化させてもよい。コア材１を凹部よりもわずかに盛り上げて充填しているため、コア１とクラッド２の密着性が良好で、転写不良が起きにくい。
【００２６】
ミラーを含む導波路を作製する場合には、ここでミラー面に金属を蒸着して金属ミラー４とする（図１（ｆ））。ミラー面のみに金属を付けるために、マスク蒸着法やリフトオフ法を用いることができる。なお、光路変換ミラーとしては、導波路層に垂直な方向に光路変換する（図６）だけでなく、導波路層内で任意の角度に光路変換すること（図７）にも用いることができる。
【００２７】
その後、クラッド３を全面に形成することにより、単層の導波路５が完成する（図１（ｇ））。さらに別の凹部を有する基板１０’にコア材１’を充填して転写することにより、多層導波路６を形成することもできる（図２）。
【００２８】
なお、多層導波路６を形成する際や、導波路５，６をさらに他の基板（例えば電気配線基板：図示せず）にアライメント転写するために、別基板２０上またはクラッド２内にアライメントマーク（図示せず）を設けることが望ましい。また、クラッド２を塗布する別基板２０は透明なことが望ましく、別基板２０とクラッド２の間に透明な剥離層（図示せず）を設けることが望ましい。
【００２９】
凹部を有する基板１０の製造には、凸部を有する基板３０を用意してシリコーン樹脂３４等で型取りする方法を用いることができる（図８（ｃ）〜（ｄ））。
【００３０】
凸部を有する基板３０の製造には、基板３１上にフォトレジストあるいは紫外線硬化型エポキシ樹脂３２を塗布し、導波路形状にパターン露光・現像すること（図８（ａ））と、ミラー部をレーザ光３３によって加工すること（図８（ｂ））によって実現できる。レーザ光３３としては、エキシマレーザが好適である。
【００３１】
あるいは、凹部を有する基板４０を、基板４１上にフォトレジスト４２を塗布し、導波路形状にパターン露光・現像すること（図９（ａ））と、ミラー部をレーザ光４３によって加工すること（図９（ｂ）〜（ｃ））によっても実現できる。
【００３２】
【実施例】
（実施例１）
［凹部を有する基板］
本発明の実施例について、図８を用いて説明する。まず、基板３１（ガラス）上にメッキ用フォトレジストを塗布・ベーク・露光・現像することにより、レジストパターン３２として断面が４０μｍ角の導波路状の凸パターンを形成した（図８（ａ））。
【００３３】
次に、レーザ光３３としてＫｒＦエキシマレーザを斜め照射することにより、ミラーになる部分を加工し（図８（ｂ））、凸部を有する基板３０とした（図８（ｃ））。
【００３４】
そして、液状のシリコーン樹脂３４を用いて型取りすることにより、凹部を有する基板１０を作製した。
【００３５】
（実施例２）
［光導波路１］
本発明の実施例について、図１を用いて説明する。まず、実施例１によって、凹部を有する基板１０（シリコーン樹脂）を用意した（図１（ａ））。次に、コア材１として紫外線硬化型エポキシ樹脂をインクジェットプリンタ１１で凹部に充填した（図１（ｂ）〜（ｃ））。その際、コア材が凹部表面よりもやや盛り上がった形状にした。全面に１Ｊ／ｃｍ2の紫外線を照射することにより、コア１を完全硬化させた。
【００３６】
一方、別基板２０（ガラス）を用意し、全面にクラッド材２として紫外線硬化型エポキシ樹脂をスピンコートした（図１（ｄ））。全面に１００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線を照射することにより、クラッド２を半硬化させた。
【００３７】
ここで両者を重ね合わせた状態で、別基板側から１Ｊ／ｃｍ2の紫外線を照射することにより、コア１とクラッド２を接着させるとともにクラッド２を完全硬化させた（図１（ｅ））。
【００３８】
凹部を有する基板１０を剥がした後、マスク蒸着によってミラー面に金属Ａｌを蒸着して金属ミラー４とした。さらに全面にクラッド３として紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布・紫外線照射して導波路層５を完成した。
【００３９】
（実施例３）
［光導波路２］
本発明の他の実施例について、図１を用いて説明する。まず、実施例１によって、凹部を有する基板１０（シリコーン樹脂）を用意した（図１（ａ））。次に、コア材１として紫外線硬化型エポキシ樹脂をインクジェットプリンタ１１で凹部に充填した（図１（ｂ）〜（ｃ））。その際、コア材が凹部表面よりもやや盛り上がった形状にした。全面に１００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線を照射することにより、コア１を半硬化させた。
【００４０】
一方、別基板２０（ガラス）を用意し、全面にクラッド材２として紫外線硬化型エポキシ樹脂をスピンコートした（図１（ｄ））。全面に１Ｊ／ｃｍ2の紫外線を照射することにより、クラッド２を完全硬化させた。
【００４１】
ここで両者を重ね合わせた状態で、別基板側から１Ｊ／ｃｍ2の紫外線を照射することにより、コア１とクラッド２を接着させるとともにコア１を完全硬化させた（図１（ｅ））。
【００４２】
凹部を有する基板１０を剥がした後、マスク蒸着によってミラー面に金属Ａｌを蒸着して金属ミラー４とした。さらに全面にクラッド３として紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布・紫外線照射して導波路層５を完成した。
（実施例４）
［光導波路３］
本発明の他の実施例について、図１を用いて説明する。まず、実施例１によって、凹部を有する基板１０（シリコーン樹脂）を用意した（図１（ａ））。次に、コア材１として紫外線硬化型エポキシ樹脂をインクジェットプリンタ１１で凹部に充填した（図１（ｂ）〜（ｃ））。その際、コア材が凹部表面よりもやや盛り上がった形状にした。全面に１００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線を照射することにより、コア１を半硬化させた。
【００４３】
一方、別基板２０（ガラス）を用意し、全面にポリアミド溶液をスピンコートし、加熱することによってクラッド材２であるポリイミドを形成した（図１（ｄ））。
【００４４】
ここで両者を重ね合わせた状態で、別基板側から１Ｊ／ｃｍ2の紫外線を照射することにより、コア１とクラッド２を接着させるとともにコア１を完全硬化させた（図１（ｅ））。
【００４５】
凹部を有する基板１０を剥がした後、マスク蒸着によってミラー面に金属Ａｌを蒸着して金属ミラー４とした。さらに全面にクラッド３として紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布・紫外線照射して導波路層５を完成した。
【００４６】
（実施例６）
［光導波路５］
本発明の他の実施例について、図１および図５を用いて説明する。まず、実施例１の方法によって、凹部を有する基板１０（シリコーン樹脂）を用意した（図１（ａ））。次に、コア材１としてＰＭＭＡ溶液をディスペンサ１１で凹部に充填し、加熱することによってコア材１であるＰＭＭＡを形成した（図１（ｂ）〜（ｃ））。その際、コア材が凹部表面よりもやや低い形状になった。続いてクラッド材２’として紫外線硬化型エポキシ樹脂をインクジェットプリンタ１１で凹部に充填し、盛り上がった形状にした（図５）。全面に１Ｊ／ｃｍ2の紫外線を照射することにより、クラッド２’を完全硬化させた。
【００４７】
一方、別基板２０（ガラス）を用意し、全面にクラッド材２として紫外線硬化型エポキシ樹脂をスピンコートした（図１（ｄ））。全面に１００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線を照射することにより、クラッド２を半硬化させた。
【００４８】
ここで両者を重ね合わせた状態で、別基板側から１Ｊ／ｃｍ2の紫外線を照射することにより、クラッド２’とクラッド２を接着させるとともにクラッド２を完全硬化させた（図１（ｅ））。
【００４９】
凹部を有する基板１０を剥がした後、マスク蒸着によってミラー面に金属Ａｌを蒸着して金属ミラー４とした。さらに全面にクラッド３として紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布・紫外線照射して導波路層５を完成した。
【００５０】
（比較例）
［光導波路６］
比較例について、図１の前半および図４を用いて説明する。まず、実施例１の方法によって、凹部を有する基板１０（シリコーン樹脂）を用意した（図１（ａ））。次に、コア材１として紫外線硬化型エポキシ樹脂をドクターブレード（図示せず）で凹部に充填した（図１（ｂ）〜（ｃ））。その際、コア材が凹部表面よりもやや低い形状になった。全面に１Ｊ／ｃｍ2の紫外線を照射することにより、コア１を完全硬化させた。
【００５１】
一方、別基板２０（ガラス）を用意し、全面にクラッド材２として紫外線硬化型エポキシ樹脂をスピンコートした（図１（ｄ））。全面に１００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線を照射することにより、クラッド２を半硬化させた。
【００５２】
ここで両者を重ね合わせた状態で、別基板側から１Ｊ／ｃｍ2の紫外線を照射することにより、コア１とクラッド２を接着を試みるとともにクラッド２を完全硬化させた（図１（ｅ））。
【００５３】
しかし、凹部を有する基板１０を剥がした際、コア１を転写することができなかった。
【００５４】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明には、以下の効果がある。
【００５５】
第１に、基板の凹部に充填したコア材を別基板のクラッド上に転写することにより、工程を簡略化できる。第２に、基板の凹部のみにコア材を充填することにより、コア材の使用効率を飛躍的に高めることができる。第３に、充填形状を凹部表面よりもやや盛り上がった形状にすることにより、接着性を向上させ、転写を良好に行うことができる。
【００５６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光導波路の製造方法の一例を示す断面図。
【図２】本発明の光導波路の製造方法の他の例を示す断面図。
【図３】本発明のコア材の塗布状態の一例を示す断面図。
【図４】従来のコア材の塗布状態の一例を示す断面図。
【図５】本発明のコア材およびクラッド材の塗布状態の他の例を示す断面図。
【図６】本発明の光導波路の一例を示す斜視図。
【図７】本発明の光導波路の他の例を示す斜視図。
【図８】本発明の凹部を有する基板の製造方法の一例を示す断面図。
【図９】本発明の凹部を有する基板の製造方法の他の例を示す断面図。
【図１０】従来の光導波路の製造方法の一例を示す断面図。
【図１１】従来の光導波路の製造方法の他の例を示す断面図。
【図１２】従来のミラーの製造方法の一例を示す断面図。
【図１３】従来の光導波路およびミラーの製造方法の他の例を示す断面図。
【符号の説明】
１    …  コア
１’  …  コア
２    …  クラッド
２’  …  クラッド
３    …  クラッド
３’  …  クラッド
４    …  金属ミラー
４’  …  金属ミラー
４”  …  金属ミラー
５    …  光導波路層
６    …  多層光導波路
７    …  光路
１０  …  凹部を有する基板
１０’…  凹部を有する基板
１１  …  インクジェットプリンタまたはディスペンサ
１１’…  インクジェットプリンタまたはディスペンサ
２０  …  別基板
３０  …  凸部を有する基板
３１  …  基板
３２  …  フォトレジストまたはエポキシ樹脂
３３  …  レーザ光
３４  …  シリコーン樹脂
４０  …  凹部を有する基板
４１  …  基板
４２  …  フォトレジストまたはエポキシ樹脂
４３  …  レーザ光
５０  …  基板
５１  …  シリコン含有レジストまたは金属マスク
５２  …  反応性イオン
５３  …  紫外線露光
５４  …  ダイシングブレード
５５  …  全反射ミラー
５６  …  接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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