CN101957475A - 光波导路装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在基板的表面上形成光波导路的情况下、能够与该基板的种类无关地减小光在光波导路的芯中的传播损失的光波导路装置的制造方法。在使用金属制基板(11)等情况下，芯形成用照射线(L)因该金属制基板(11)等而产生不规则反射，芯(3)的侧面(3a)形成为粗糙面。但是，之后，用非溶剂类的感光性树脂组合物形成上敷层形成用(第2)的感光性树脂层(4A)，通过在曝光之前加热，将芯(3)和感光性树脂层(4A)之间的界面部分形成混合层(5)。由于该混合层(5)的形成，光很少在形成为粗糙面的芯(3)的侧面(3a)部分传播，所以传播的光受芯(3)的侧面(3a)的粗糙面的影响很小，光的传播损失小。

Description

光波导路装置的制造方法
技术领域
本发明涉及广泛地用于光通讯、光信息处理、其他一般光学的光波导路装置的制造方法。
背景技术
光波导路装置的光波导路通常构成为，在下敷层的表面，将作为光的通路的芯形成为规定图案，在覆盖该芯的状态下形成上敷层。这样的光波导路通常形成于金属制基板等基板的表面上，与该基板一起被制造成光波导路装置。
这样的光波导路装置的以往的制造方法如下所述。首先，如图6的(a)所示，在基板10的表面上形成下敷层20。接着，如图6的(b)所示，在该下敷层20的表面涂敷芯形成用感光性树脂，形成感光性树脂层30A。接着，隔着形成有与芯30[参照图6的(c)]的图案相对应的开口图案的光掩模M，对上述感光性树脂层30A照射照射线L，使该照射线L通过上述开口图案的开口而到达上述感光性树脂层30A，对该感光性树脂层30A的一部分进行曝光。上述照射线L相对于上述感光性树脂层30A垂直地照射，利用该照射，在曝光部分进行光反应，曝光部分固化。然后，通过用显影液进行显影，如图6的(c)所示，溶解并去除未曝光部分，残留的曝光部分成为规定图案的芯30。通常该芯30的截面形状形成为四边形。之后，如图6的(d)所示，以覆盖该芯30的方式在上述下敷层20的表面涂敷上敷层形成用感光性树脂，形成感光性树脂层40A。接着，对该感光性树脂层40A照射照射线而进行曝光，将该感光性树脂层40A形成为上敷层40。这样，在上述基板10的表面上形成光波导路Wo(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2004-341454号公报
可是，在这样的以往的方法中，由于情况的不同，如图7的(a)、(b)所示，有时芯30的侧面30a被形成为粗糙面。在这样的芯30中，光从形成为粗糙面的侧面30a泄漏等，因此，在芯30内传播的光的传播损失增大，上述光波导路有可能丧失作为光布线的功能。此外，即使芯30的侧面30a的表面粗糙度较小，若不平整程度大于在芯30内传播的光的波长，则成为散射损失的原因，该情况也与上述相同，传播损失增大，上述光波导路有可能丧失作为光布线的功能。另外，图7的(b)是将图7的(a)的以圆圈部C围起来的芯30用电子显微镜放大700倍，基于立体图像而描绘的图。这样，通过用电子显微镜放大700倍，能确认芯30的侧面30a形成为粗糙面。
因此，本发明人为了弄清芯30的侧面30a形成为粗糙面的原因，反复进行了研究。在该过程中，查明上述芯30的侧面30a的粗糙面化是在以下的情况下产生的，即，作为上述基板10[参照图6的(a)～(d)]，(1)使用由不锈钢(SUS)箔等构成的、通常所使用的金属制基板11(参照图8)的情况、或(2)使用由以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为主成分的材料构成的基板(PET制基板)12(参照图9)。
而且，对于上述(1)的使用不锈钢箔等金属制基板11的情况，本发明人进一步反复研究的结果可知，由上述不锈钢箔等构成的金属制基板11的表面为算术平均粗糙度(Ra)为0.095μm以上的粗糙面。因此，在上述芯形成工序中，如图8所示，通过光掩模M的开口的曝光用的照射线L透过芯形成用感光性树脂层30A和下敷层20，之后，在上述金属制基板11的粗糙面状表面处，因该粗糙面而如图示的箭头标记那样产生不规则反射(漫反射)。然后，该不规则反射的照射线L从下方向斜上方透过上述下敷层20，在芯形成用感光性树脂层30A内的芯形成区域S中，如图示的箭头标记那样从斜下方对芯30的图案成形的交界面(作为侧面30a的面)进行曝光。来自该斜下方的曝光是由上述不规则反射造成的，所以不均匀。因此，能够判断出：由于该来自斜下方的曝光，在作为芯30的侧面30a的面不均匀地进行不需要的光反应，芯30的宽度增加，并且芯30的侧面30a形成为粗糙面。即，在作为芯30的侧面30a的面，由于上述照射线L的不规则反射，曝光度小的部分和曝光度大的部分混在一起。然后，在之后的显影工序中，作为上述芯30的侧面30a的面中，曝光度小的部分被溶解去除，曝光度大的部分残留。因此，芯30的侧面30a形成为粗糙面。
此外，对于上述(2)、即用PET制基板12的情况，本发明人也进一步进行了反复研究。其结果，如图9所示，可知：在上述PET制基板12中含有润滑剂12a等添加成分，在上述芯形成工序中，曝光用的照射线L照射到该润滑剂12a等添加成分而反射，该照射线L的行进线路被打乱。此外，还可知该照射线L的大部分到达上述PET制基板12的底面(背面)。即，在上述芯形成工序中，如图9所示，通过光掩模M的开口的曝光用的照射线L透过芯形成用感光性树脂层30A和下敷层20之后，入射到上述PET制基板12内，在该PET制基板12内，照射线L照射到上述润滑剂12a等，行进线路被打乱，倾斜地到达上述PET制基板12的底面。在此，上述PET制基板12的背面通常与用于载置PET制基板12的载置台等(未图示)的、不透过照射线L的载置面接触，所以到达上述PET制基板12的底面的照射线L不会从上述PET制基板12的背面射出，而在PET制基板12的底面，如图示的箭头标记那样向斜上方反射。之后，该反射的照射线L在上述PET制基板12内照射到上述润滑剂12a等，行进线路再一次被打乱，从该PET制基板12的表面向斜上方射出。然后，该向斜上方射出的照射线L从下方向斜上方透过上述下敷层20，在芯形成用感光性树脂层30A内的芯形成区域S中，从斜下方对芯30的图案成形的交界面(成为侧面30a的面)进行曝光。如上所述，该来自斜下方的曝光因上述PET制基板12所含有的润滑剂12a等而产生不规则反射，所以不均匀。因此，和上述(1)即用不锈钢箔等金属制基板11的情况相同，由于上述来自斜下方的曝光，在作为芯30的侧面30a的面不均匀地进行不需要的光反应，芯30的侧面30a形成为粗糙面。
因此，本申请的转让人提出了在基板的表面形成光波导路时、能抑制该光波导路的芯侧面的粗糙面化的光波导路装置的制造方法，并已经以[(a)日本特愿2008-130727、(b)日本特愿2008-234735、(c)日本特愿2008-239346、(d)日本特愿2008-269688]提出申请。
上述(a)日本特愿2008-130727是如下方法：在形成为粗糙面状的金属制基板表面，形成含有照射线吸收剂的下敷层，或在形成下敷层之前，在形成为上述粗糙面状的金属制基板表面形成照射线吸收层。利用该方法，芯形成用照射线在金属制基板表面进行不规则反射之前或不规则反射之后被上述下敷层内的照射线吸收剂或照射线吸收层吸收或减弱，能够大幅度地减少从斜下方对作为芯的侧面的面进行曝光而使该作为芯的侧面的面形成粗糙面的照射线。其结果，能抑制芯侧面的粗糙面化。
上述(b)特愿2008-234735为如下方法：使用由吸收芯形成用照射线的材料构成的基板作为表面形成为粗糙面状的基板。在该方法中，在芯形成用的照射线到达上述基板的表面时，被该基板吸收，能够大幅度地减少从斜下方对作为芯的侧面的面进行曝光而使该作为芯的侧面的面形成粗糙面的照射线。其结果，能抑制芯侧面的粗糙面化。
上述(c)特愿2008-239346为如下方法：作为PET制基板，使用在背面形成有用于吸收照射线的有色的着色层的带着色层的基板，或使用整体以吸收上述照射线的有色着色的着色基板。在该方法中，芯形成用的照射线被上述着色层或着色基板吸收，能够大幅度地减少从斜下方对作为芯的侧面的面进行曝光而使该作为芯的侧面的面形成粗糙面的照射线。其结果，能抑制芯侧面的粗糙面化。
上述(d)特愿2008-269688为如下方法：使用表面或表背两面的算术平均粗糙度(Ra)为1～2nm范围内的基板(硅晶圆、玻璃制基板等)作为基板。在该方法中，芯形成用的照射线的反射面平滑，因此能够抑制在该反射面的不规则反射，能够大幅度地减少从斜下方对作为芯的侧面的面进行曝光而使该作为芯的侧面的面形成粗糙面的照射线。其结果，能抑制芯侧面的粗糙面化。
这样，在本申请人已经申请的上述(a)～(d)的方法中，能抑制芯侧面的粗糙面化，降低光的传播损失。可是，即使那样抑制了芯侧面的粗糙面化，由于情况的不同，有时芯的侧面也会形成为粗糙面。因此，本发明人为了弄清其原因，进行了反复研究，结果，查明了原因在于芯形成时采用的光掩模的污垢。即，由于使用光掩模，有时在光掩模的开口周缘附着有芯的形成材料等，在这种情况下，由于该开口周缘的附着物，使得通过该开口的照射线的行进线路被打乱，到达芯的侧面的照射线变得不均匀，芯的侧面形成为粗糙面。
因此，在基板的表面上形成光波导路的情况下，要求与该基板的种类无关地抑制芯侧面的粗糙面化并降低光的传播损失。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况而做成的，其目的在于，提供一种在基板的表面上形成光波导路的情况下、能够与该基板的种类无关地减小光在光波导路的芯中的传播损失的光波导路装置的制造方法。
为了达成上述的目的，本发明的光波导路装置的制造方法包括：(a)在基板的表面上形成下敷层的工序；(b)在上述下敷层的表面形成芯形成用第1感光性树脂层的工序；(c)通过光掩模的开口对上述第1感光性树脂层照射照射线，将上述第1感光性树脂层曝光成规定图案，将该曝光部分形成芯的工序；(d)选择非溶剂类的感光性树脂组合物用于形成上敷层，以覆盖上述芯的至少侧面的方式形成上敷层形成用第2感光性树脂层的工序；(e)通过加热上述第2感光性树脂层，将上述芯和上述第2感光性树脂层的界面部分形成为由芯形成用树脂材料和上述感光性树脂组合物混合而成的混合层的工序；(f)对上述第2感光性树脂层照射照射线，对上述第2感光性树脂层进行曝光，将该曝光部分形成为上敷层的工序。
本发明人为了减小光在芯中的传播损失，对光波导路装置的制造方法进行了反复研究。在该过程中，构思了不是本申请人目前为止已申请的、抑制芯侧面的粗糙面化的方法，而是即使侧面被粗糙面化、也能够在之后的上敷层形成工序中消除由该粗糙面带来的影响的方法。因此，基于该构思，进一步进行了反复研究。其结果，查明了在形成芯时，因基板的种类、光掩模的污垢等造成芯形成用照射线行进线路的紊乱，芯的侧面形成为粗糙面后，作为覆盖该芯的上敷层的形成材料，选择非溶剂类的感光性树脂组合物，对利用该感光性树脂组合物以覆盖芯的至少侧面的方式形成的第2感光性树脂层，在照射照射线之前实施了加热。于是，上述芯和第2感光性树脂层的界面部分形成为由芯形成用树脂材料和上敷层形成用感光性树脂组合物混合而成的混合层。而且，查明了：光在上述混合层的内侧的部分，即芯的截面的中央部分大量传播，在形成为上述粗糙面的芯的侧面部分光传播很少。由此，发现传播的光只稍微受到芯侧面的粗糙面的影响，光的传播损失减小，从而完成了本发明。
即，在本发明中，作为上敷层形成用感光性树脂组合物，不采用溶剂类的组合物，而选择非溶剂类的组合物。因此，不需要如采用溶剂类的组合物时那样的、为了使溶剂挥发的加热，在本发明中，打破了该技术常识，对由上述感光性树脂组合物构成的第2感光性树脂层实施加热。于是，利用该加热，在芯表面部分的树脂材料中渗入有上敷层形成用感光性树脂组合物，该两者混合。该混合部分成为上述混合层。之后，通过对上述第2感光性树脂层照射照射线而进行曝光，使上述混合层固化，并且上述第2感光性树脂层的除了形成为该混合层的部分之外的部分固化，形成为上敷层。
此时，上述混合层是由芯形成用树脂材料和上敷层形成用感光性树脂组合物混合而成的层，因此，该混合层的折射率成为芯的折射率和上敷层的折射率之间的值，小于芯的折射率。因此，芯内的光在芯和混合层之间的界面反射。其结果，在芯的形成为粗糙面的侧面部分光传播很少，所以传播的光只稍微受到芯侧面的粗糙面的影响，光的传播损失减小。而且，在上敷层的形成工序中，即使上敷层形成用照射线在上述基板产生不规则反射，也由于上述混合层的外侧的侧面形成为粗糙面，所以该粗糙面不会对芯内的光的传播带来不良影响。
另外，在本发明中，所谓“非溶剂类的(第2)感光性树脂组合物”是指不使用用于溶解作为主成分的树脂的溶剂的组合物。在调制该组合物时所添加的添加成分中也可以含有溶剂。在此，所谓上述主成分是指占全体一半以上的成分，也包括全体只由主成分构成的情况。
另外，在以往的光波导路装置的制造方法中，作为上敷层形成用感光性树脂组合物，也使用不含有溶剂的感光性树脂组合物。由于不含有溶剂，所以不进行为了使溶剂挥发而对由该感光性树脂组合物形成的感光性树脂层的加热。因此，芯侧面的粗糙面既不缓和也不消失，在上敷层形成后还残留着。即，光波导路成为阶梯折射率(Step-Index)型。
在本发明的光波导路装置的制造方法中，在利用芯形成用照射线进行曝光时，因基板的种类、光掩模的污垢等照射线的行进线路被打乱，芯的侧面有时暂时形成为粗糙面。但是，在之后的上敷层形成时，作为该上敷层的形成材料，选择非溶剂类的感光性树脂组合物，覆盖芯的至少侧面地形成第2感光性树脂层，在照射照射线之前加热该第2感光性树脂层。因此，利用上述加热，上述芯和第2感光性树脂层之间的界面部分(包括成为粗糙面的芯的侧面)形成为由芯形成用树脂材料和上敷层形成用感光性树脂组合物混合而成的混合层。并且，新形成的混合层的折射率为芯的折射率和上敷层的折射率之间的值，小于芯本身的折射率。因此，芯内的光在芯和混合层之间的界面反射，光的泄漏减少或不产生泄漏。这样，根据本发明，能够利用上述混合层的形成减小光在芯中的传播损失。此外，即使在通过使用照射线的行进线路不被打乱的基板、光掩模，芯的侧面不形成为粗糙面的情况下，也能够如上述那样在形成混合层时，能进一步减小光在芯中的传播损失。而且，在本发明的光波导路装置的制造方法中，并不是如到目前为止那样抑制芯侧面的粗糙面化，而是即使芯侧面被粗糙面化，在上敷层形成工序中，也通过在芯和上敷层之间的界面部分形成上述混合层，减小光在芯中的传播损失，所以具有无需形成照射线吸收层等新的层、光波导路装置整体的厚度不变厚这样的优点。
特别是在对上述上敷层形成用第2感光性树脂层加热的温度是比芯形成用树脂材料的玻化温度低20℃以上的温度、该加热时间是30分钟以下的情况下，上述混合层更加适当地形成，能减小光在芯中的传播损失。在此，如上述那样，上述加热温度是比芯形成用树脂材料的玻化温度低20℃以上的温度，但是其上限当然是树脂分解温度以下，通常为200℃以下。此外，如上述那样，上述加热时间是30分钟以下，但是该下限是大于0的时间。
此外，在上述基板是表面的算术平均粗糙度(Ra)为0.095μm以上的不锈钢制基板的情况下，因为不锈钢制基板耐热伸缩性优异，所以在光波导路装置的制造过程中，能够将各种尺寸大致维持为设计值。另外，在使用上述不锈钢制基板的情况下，对上述芯形成用第1感光性树脂层照射的照射线透过该芯形成用第1感光性树脂层而到达上述不锈钢制基板表面，并在该不锈钢制基板表面产生反射。
此外，在上述基板是含有润滑剂的以聚对苯二甲酸乙二醇酯为主成分的合成树脂制基板(PET制基板)的情况下，因为PET制基板价格便宜，所以能够实现成本下降。另外，使用上述PET制基板的情况下，对上述芯形成用第1感光性树脂层照射的照射线透过该芯形成用第1感光性树脂层，经由上述PET制基板表面到达底面，并在该底面反射。
附图说明
图1是示意性的表示由本发明的光波导路装置的制造方法的第1实施方式所得到的光波导路装置的剖视图。
图2的(a)～(e)是示意性地表示本发明的光波导路装置的制造方法的第1实施方式的说明图。
图3是示意性地表示由本发明的光波导路装置的制造方法的第2实施方式所得到的光波导路装置的剖视图。
图4是示意性地表示由本发明的光波导路装置的制造方法的第3实施方式所得到的光波导路装置的剖视图。
图5是示意性地表示本发明的光波导路装置的制造方法的第5实施方式中的上敷层形成工序的说明图。
图6的(a)～(d)是示意性地表示以往的光波导路装置的制造方法的说明图。
图7的(a)是示意性地表示上述以往的光波导路装置的制造方法中的芯形成的剖视图，(b)是基于(a)的以圆圈部C围起来的芯的电子显微镜照片描绘的图。
图8是示意性地表示上述以往的制造方法中的芯形成工序的情况的说明图。
图9是示意性地表示其他以往的制造方法中的芯形成工序的情况的说明图。
具体实施方式
接着，基于附图详细地说明本发明的实施方式。
图1表示由本发明的光波导路装置的制造方法的第1实施方式所得到的光波导路装置。该光波导路装置包括：金属制基板11，其表面的算术平均粗糙度(Ra)为0.095μm以上；光波导路W1，其形成在该金属制基板11的表面上。该光波导路W1具有形成在上述金属制基板11的表面上的下敷层2，该光波导路W1如下那样被制造。即，在上述下敷层2的表面上形成第1感光性树脂层3A[参照图2的(b)]之后，对该第1感光性树脂层3A照射照射线L，将其曝光成规定图案，从而形成芯3，而且，在形成覆盖该芯3的第2感光性树脂层4A[参照图2的(d)]之后，通过加热，将芯3和第2感光性树脂层4A之间的界面部分形成为混合层5，之后，照射照射线而进行曝光，形成上敷层4，从而制造出该光波导路W1。在此，上述曝光用的照射线L是到达上述金属制基板11的表面并在该表面反射的照射线。此外，通过用电子显微镜放大700倍左右观察光波导路装置的截面，能确认到上述混合层5。
接着，详细地说明本实施方式的光波导路装置的制造方法。
首先，准备上述金属制基板11[参照图2的(a)]。作为该金属制基板11，列举有不锈钢(SUS)制、铜制、铝制、镍制等基板。其中，优选不锈钢制基板。这是因为不锈钢制基板耐热伸缩性优异，在光波导路装置的制造过程中，能够将各种尺寸大致维持为设计值。作为这种不锈钢制基板，通常采用市场销售品。市场销售的不锈钢制基板因其制造过程而两面为粗糙面。其表面的算术平均粗糙度(Ra)是0.095μm以上。此外，作为上述金属制基板11，例如使用厚度为20μm～1mm的范围内的金属制基板。另外，本发明中的算术平均粗糙度(Ra)是JIS B 0601(1994年)规定的表面粗糙度。
接着，如图2的(a)所示，在上述金属制基板11的表面的规定区域涂敷下敷层形成用感光性树脂组合物，之后，根据需要，通过实施50～150℃×1～30分钟的加热处理而使该下敷层形成用感光性树脂组合物干燥，形成下敷层形成用感光性树脂层2A。作为上述感光性树脂组合物，能列举出感光性环氧类树脂组合物、感光性丙烯酸类树脂组合物等感光性树脂组合物。例如通过旋涂法、浸渍法、浇铸法、注射法、喷墨法等进行上述感光性树脂涂敷。
接着，利用照射线对该感光性树脂层2A进行曝光。作为上述曝光用的照射线，例如使用可见光、紫外线、红外线、X线、α线、β线、Y线等。优选使用紫外线(波长250～400nm)。原因在于，若使用紫外线，则能照射大的能量，得到大的固化速度，此外，照射装置也小型化且价格便宜，能实现降低生产成本。作为紫外线的光源，例如能列举出低压水银灯、高压水银灯、超高压水银灯等，紫外线的照射量通常是10～10000mJ/cm2，优选50～3000mJ/cm2。
上述曝光后，为了使光反应完成，进行加热处理。该加热处理在80～250℃、优选100～150℃、10秒～2小时、优选5分钟～1小时的范围内进行。由此，如图2的(a)所示，将上述感光性树脂层2A形成为下敷层2。下敷层2的厚度通常被设定为1～50μm范围内，优选被设定为5～30μm范围内。
接着，如图2的(b)所示，在上述下敷层2的表面上形成芯形成用感光性树脂层(第1感光性树脂层)3A。该感光性树脂层3A的形成与在图2的(a)中说明的、下敷层2形成用感光性树脂层2A的形成方法相同，以感光性环氧类树脂组合物等作为材料，利用旋涂法等进行。另外，该芯3的折射率需要大于上述下敷层2和上敷层4[参照图2的(d)]的折射率，例如能通过选择上述下敷层2、芯3、上敷层4的各形成材料的种类、调整组成比率来进行其折射率的调整。
之后，在上述芯形成用感光性树脂层3A上方配置形成有与芯3相对应的开口图案的光掩模M，隔着该光掩模M，利用照射线L对上述感光性树脂层3A的与上述开口图案相对应的部分进行曝光。该曝光与上述的下敷层2的形成工序相同地进行。在上述曝光中，上述照射线L相对于上述感光性树脂层3A垂直照射，在其照射的曝光部分进行光反应并使其固化。该照射线L透过上述感光性树脂层3A和上述下敷层2，到达上述金属制基板11的表面。
在此，上述金属制基板11的表面形成为算术平均粗糙度(Ra)是0.095μm以上的粗糙面，所以到达上述金属制基板11表面的照射线L在金属制基板11表面产生不规则反射，从下方向斜上方透过下敷层2。然后，在芯形成用感光性树脂层3A内的芯形成区域S，从斜下方对芯3的图案成形的交界面(作为侧面3a的面)进行曝光。从该斜下方的曝光是由于上述不规则反射产生的，所以不均匀。因此，不需要的光反应在作为芯3的侧面3a的面不均匀地进行，曝光度小的部分和曝光度大的部分混在一起，该作为芯3的侧面3a的面在后面的显影工序(溶解去除未曝光部分和曝光度小的部分)中成为粗糙面。另外，图2的(b)所示的、由照射线L的不规则反射造成的作为芯3的侧面3a的面的不均匀的曝光与图8所示的以往的不均匀的曝光相同。
上述曝光后，与上述的下敷层2的形成工序相同，为了使光反应完成，进行加热处理。接着，通过使用显影液进行显影，如图2的(c)所示，溶解并去除上述感光性树脂层3A中的未曝光部分，将残留在下敷层2上的感光性树脂层3A形成为芯3的图案。此时，作为上述芯3的侧面3a的面的、曝光度小的部分被溶解去除，曝光度大的部分残留下来，所以作为芯3的侧面3a的面成为粗糙面。另外，上述显影例如用浸渍法、喷射法、搅拌法等。此外，作为显影液，例如使用含有有机类的溶剂、碱类水溶液的有机类的溶剂等。这样的显影液和显影条件根据感光性树脂组合物的组成进行适当地选择。
上述显影后，利用加热处理去除残留在感光性树脂层3A的形成为芯3的图案的表面等显影液。该加热处理通常在80～150℃×1～30分钟范围内进行。由此，将形成为上述芯3的图案的感光性树脂层3A形成为芯3。如上所述，该芯3的侧面3a被粗糙面化。此外，上述芯3的厚度通常被设定为10～150μm范围内，优选被设定为20～100μm范围内。此外，芯3的宽度通常被设定为8～70μm范围内，优选被设定为10～60μm范围内。
接着，如图2的(d)所示，作为上敷层形成用材料(第2感光性树脂组合物)，使用非溶剂类(溶剂浓度为0重量％)的感光性环氧类树脂组合物、感光性丙烯酸类树脂组合物等感光性树脂组合物，以覆盖芯3的方式在上述下敷层2的表面上形成上敷层形成用感光性树脂层(第2感光性树脂层)4A。作为上述感光性树脂组合物，使用感光性树脂溶解于液体单体中而成的清漆、或感光性树脂本身是单一液体的清漆。上述感光性树脂层4A的形成与在图2的(a)中说明的、下敷层形成用感光性树脂层2A相同地通过旋涂法、浸渍法、浇铸法、注射法、喷墨法等进行。
然后，如图2的(e)所示，在本发明中，虽然该感光性树脂层4A是非溶剂类，但是加热该感光性树脂层4A。由此，在上述芯3和第2感光性树脂层4A之间的界面部分，上敷层形成用的、被涂敷的且处于未固化状态的第2感光性树脂组合物渗入到芯形成用树脂材料中，该两者混合。该混合部分形成为混合层5。该工序是本发明的最大特征。
对上述上敷层形成用第2感光性树脂层4A的加热处理通常在60～150℃×1～30分钟范围内进行。特别是加热温度为比芯形成用树脂材料的玻化温度低20℃以上的温度且树脂分解温度以下(通常200℃以下)，该加热时间优选大于0且30分钟以下。于是，能更加适当地形成上述混合层5，更进一步减小光在芯3中的传播损失。
之后，通过对上述第2感光性树脂层4A照射照射线而进行曝光，使上述混合层5固化，并且使第2感光性树脂层4A的除了形成为该混合层5的部分之外的部分固化，形成为上敷层4。上敷层4的厚度(距芯3表面的厚度)通常被设定为5～100μm的范围内，优选被设定为10～80μm的范围内。
这样，得到在金属制基板11的表面上形成有由上述下敷层2、芯3、混合层5和上敷层4构成的光波导路W1的光波导路装置(参照图1)。在该光波导路装置的光波导路W1中，利用形成上述混合层5，能够几乎不受芯侧面的粗糙面的影响地传播光，因此，光的传播损失小，能进行良好的光传播。
图3表示由本发明的光波导路装置的制造方法的第2实施方式得到的光波导路装置。该光波导路装置包括：含有润滑剂12a的合成树脂制基板12；形成在该合成树脂制基板12的表面上的光波导路W1。在该光波导路装置中，上述合成树脂制基板12与上述第1实施方式不同，光波导路W1与上述第1实施方式相同。
即，作为上述合成树脂制基板12的形成材料，用透过照射线的材料，例如用在以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等为主成分的树脂组合物中含有润滑剂12a的材料。其中，从价格便宜的方面考虑，以PET为主成分的合成树脂制基板(PET制基板)12是优选的。该PET制基板是无色透明的，通常用市场销售品。市场销售的PET制基板在其制造过程中均含有润滑剂12a。另外，作为上述合成树脂制基板12，例如用厚度为20μm～1mm的范围内的基板。此外，在本发明中，所谓主成分是指占全体一半以上的成分，也包括全体只由主成分构成的情况。
而且，在该第2实施方式的光波导路装置的制造方法中，也在芯3的形成工序中，由于在合成树脂制基板12中的照射线的不规则反射，芯3的侧面3a形成为粗糙面，然而，如上所述，由于用于形成光波导路W1的基板与上述第1实施方式不同，所以因该基板而造成的上述照射线的不规则反射的状况与上述第1实施方式不同。除此以外的部分与上述第1实施方式相同。另外，由上述照射线的不规则反射造成的芯3的侧面3a的粗糙面化的原理与图9所示的以往的粗糙面化的原理相同。
即，若使用上述合成树脂制基板12，则在芯形成工序中曝光所使用的照射线碰到该合成树脂制基板12所含有的润滑剂12a而产生反射，该照射线的行进线路被打乱，该照射线的大部分倾斜地到达上述合成树脂制基板12的底面(参照图9)。上述合成树脂制基板12的背面(底面)通常与载置合成树脂制基板12的载置台等、不透过照射线的载置面接触，所以倾斜地到达上述合成树脂制基板12的底面的照射线不从上述合成树脂制基板12的背面射出，而在合成树脂制基板12的底面向斜上方反射。之后，该反射的照射线在上述合成树脂制基板12内碰到上述润滑剂12a，行进线路被再一次打乱，从该合成树脂制基板12表面向斜上方射出。然后，该向斜上方射出的照射线从下方向斜上方透过上述下敷层2，在芯形成用感光性树脂层3A内的芯形成区域S，从斜下方对芯3的图案成形的交界面(作为侧面3a的面)进行曝光。因为该来自斜下方的曝光，芯3的侧面3a成为粗糙面。
然后，与上述第1实施方式相同，通过形成上敷层4，能够得到在芯3和上敷层4之间形成有混合层5的光波导路装置(参照图3)。这样得到的光波导路装置也与上述第1实施方式相同，由于形成有上述混合层5，所以光的传播效率优异。
图4表示由本发明的光波导路装置的制造方法的第3实施方式得到的光波导路装置。该光波导路装置包括：硅晶圆、玻璃制基板等表面的算术平均粗糙度(Ra)是2nm以下的平滑基板13；形成在该平滑基板13表面的光波导路W1。在该光波导路装置中，上述平滑基板13与上述第1实施方式不同，光波导路W1与上述第1实施方式相同。
在该第3实施方式中，作为芯形成用光掩模，使用在其开口周缘附着有污垢的芯形成用光掩模(未图示)，该污垢是作为芯3的形成材料的树脂等。因此，在形成芯3时，通过上述光掩模的开口的照射线的行进线路被上述树脂等附着物打乱，到达芯3的侧面3a的照射线变得不均匀，芯3的侧面3a形成为粗糙面。另外，上述硅晶圆等平滑基板13的表面的算术平均粗糙度(Ra)为2nm以下且平滑，所以在该表面上述照射线不产生不规则反射，不会成为芯3的侧面3a的粗糙面化的原因。
然后，在该第3实施方式中，也与上述第1实施方式相同，通过形成上敷层4，在芯3和上敷层4之间形成混合层5，能得到光的传播效率优异的光波导路装置(参照图4)。
说明本发明的光波导路装置的制造方法的第4实施方式(未图示)。在该第4实施方式中，用在其开口周缘未附着有不需要的附着物的上述第3实施方式的芯形成用光掩模(例如，未使用过的光掩模，去除了不需要的附着物的光掩模等)，形成侧面平滑的芯3。之后，与上述第1实施方式相同，通过形成上敷层4，在芯3和上敷层4之间形成混合层5。
即，该第4实施方式中，芯3的侧面3a不形成为粗糙面，但是如上述那样形成混合层5。于是，能得到光的传播效率进一步提高的光波导路装置。
另外，在上述各实施方式中，不仅覆盖芯3的侧面3a，而且覆盖芯3的顶面地形成了上敷层4形成用感光性树脂层(第2感光性树脂层)4A，然而，也可以如图5所示，只覆盖芯3的侧面3a地形成，而成为露出芯3的顶面的状态。
接着，一并说明实施例和比较例。但是，本发明不限定于实施例。
实施例1
金属制基板
准备了由SUS304箔[东洋制箔社制、厚度为20μm、算术平均粗糙度(Ra)为0.095μm]构成的不锈钢制基板。另外，用彩色3D激光显微镜(KEYENCE社制、VK-9700)测量上述算术平均粗糙度(Ra)，测量范围为200μm×200μm。
下敷层、上敷层的形成材料：非溶剂类
通过将双苯氧乙醇芴基缩水甘油醚(大阪GASCHEMICALS社制、OGSOLEG)(成分A)：35重量份、脂环式环氧树脂即3′，4′-环氧环己基甲基3，4-环氧己烯羧酸酯(大赛璐化学工业公司制造，CELLOXIDE2021P)(成分B)：40重量份、(3′，4′-环氧环己烷)甲基3′，4′-环氧环己基羧酸酯(大赛璐化学工业公司制造，CELLOXIDE2081)(成分C)：25重量份、和4，4′-双[二(β羟基乙氧基)苯基亚硫酸基]苯基硫酸-双-六氟锑酸盐的50％碳酸丙二酯溶液(AD EKA社制、SP-170)(成分D)：2重量份搅拌溶解(温度90℃、搅拌300rpm×1小时)，调制了下敷层和上敷层的形成材料。
芯的形成材料
将70重量份的上述成分A、30重量份的1，3，3-三{4-[2-(3-氧杂环丁烷)]丁氧基苯基}丁烷(日东电工社制、TrisP-RK-OX)和1重量份的上述成分D搅拌溶解(温度80℃、搅拌250rpm×3小时)于39重量份的乳酸乙烷(武藏野化学研究所社制)中，调制成芯的形成材料。该芯形成材料的玻化温度是134℃。该玻化温度能从拉伸模式的粘弹性测量的损失正切(tanδ)顶点读取。作为其测量装置，使用了SEIKOInstruments Inc.制的SDM/5600。
光波导路装置的制造
下敷层的形成
在载置台上载置上述不锈钢制基板，用旋转涂敷器(MIKASA社制、1X-DX2)在该不锈钢制基板表面涂敷上述下敷层的形成材料，形成了膜厚度为20μm的涂敷层。之后，使用曝光机(MIKASA社制、MA-60F)和超高压水银灯(USHIO电机社制、USH-250D)对上述涂敷层的整个面照射(混线照射)紫外线，进行了累计光量1000mJ/cm2的曝光。接着，将由此得到的构造体(在不锈钢基板上曝光结束的涂敷层)放置在100℃的加热板上10分钟，使反应完成。这样，形成了下敷层。
芯的形成
接着，用上述旋转涂敷器在上述下敷层的表面上涂敷上述芯的形成材料之后，放置在70℃的加热板上10分钟，使溶剂挥发，形成了芯形成用第1感光性树脂层。接着，隔着形成有12条直线形状的开口图案(长度120mm、宽度50μm、间隙200μm)的未使用过的石英制光掩模，使用上述曝光机和上述超高压水银灯照射紫外线(波长365nm)，进行了累计光量2000mJ/cm2的曝光。之后，在70℃的加热板上放置10分钟，使反应完成。接着，通过浸泡在Y-丁内酯(三菱化学社制)的显影液中2分钟进行显影(浸渍显影)，在溶解去除未曝光部分后，用蒸馏水进行了冲洗。然后，放置在120℃的加热板上10分钟来进行干燥。这样，形成了芯(高度50μm)。
混合层和上敷层的形成
然后，用上述旋转涂敷器在上述下敷层的表面以覆盖上述芯的方式涂敷上述上敷层的形成材料，形成了上敷层形成用第2感光性树脂层。然后，进行了在80℃的加热板上放置10分钟的加热处理。利用该加热处理，将上述芯和第2感光性树脂层之间的界面部分形成为混合层。接着，使用上述曝光机和上述超高压水银灯照射(混线照射)紫外线，进行了累计光量2000mJ/cm2的曝光。接着，在120℃的加热板上放置10分钟，使反应完成，形成了上敷层。这样，在上述不锈钢制基板表面形成光波导路(总厚100μm)，得到了光波导路装置。
实施例2
在上述实施例1中，通过在100℃的加热板上放置10分钟，进行了上敷层形成工序中的、紫外线照射之前的加热处理(混合层的形成)。除此以外与上述实施例1相同，制造了光波导路装置。
实施例3
在上述实施例1中，通过在120℃的加热板上放置10分钟，进行了上敷层形成工序中的、紫外线照射之前的加热处理(混合层的形成)。除此以外与上述实施例1相同，制造了光波导路装置。
实施例4
在上述实施例1中，通过在140℃的加热板上放置1分钟，进行了上敷层形成工序中的、紫外线照射之前的加热处理(混合层的形成)。除此以外与上述实施例1相同，制造了光波导路装置。
比较例1
在上述实施例1中，不进行上敷层形成工序中的、紫外线照射之前的加热处理(混合层的形成)。除此以外与上述实施例1相同，制造了光波导路装置。
实施例5
含有润滑剂的合成树脂制基板
准备了无色透明的PET制基板(TORAY社制、类型T60、编号188、厚度188μm)。
然后，在上述PET制基板的表面上，与上述实施例1相同地通过形成下敷层、芯、混合层和上敷层，制造了光波导路装置。
实施例6
在上述实施例5中，通过在100℃的加热板上放置10分钟，进行了上敷层形成工序中的、紫外线照射之前的加热处理(混合层的形成)。除此以外与上述实施例5相同，制造了光波导路装置。
实施例7
在上述实施例5中，通过在120℃的加热板上放置10分钟，进行了上敷层形成工序中的、紫外线照射之前的加热处理(混合层的形成)。除此以外与上述实施例5相同，制造了光波导路装置。
实施例8
在上述实施例5中，通过在140℃的加热板上放置1分钟，进行了上敷层形成工序中的、紫外线照射之前的加热处理(混合层的形成)。除此以外与上述实施例5相同，制造了光波导路装置。
比较例2
在上述实施例5中，不进行上敷层形成工序中的、紫外线照射之前的加热处理(混合层的形成)。除此以外与上述实施例5相同，制造了光波导路装置。
实施例9
平滑基板
准备了玻璃制基板[セントラル硝子株式会社制、140mm×140mm×1.1mm(厚度)、表面的算术平均粗糙度(Ra)为2nm]。
然后，在上述玻璃制基板的表面上，与上述实施例1相同，通过形成下敷层、芯、混合层和上敷层，制造了光波导路装置。但是，在芯形成工序中所使用的石英制光掩模，其开口周缘部附着有芯形成用材料。此外，通过在125℃的加热板上放置5分钟，进行了上敷层形成工序中的、紫外线照射之前的加热处理(混合层的形成)。除此以外与上述实施例1相同，制造了光波导路装置。
实施例10
在上述实施例9中，通过在150℃的加热板上放置5分钟，进行了上敷层形成工序中的、紫外线照射之前的加热处理(混合层的形成)。除此以外与上述实施例9相同，制造了光波导路装置。
比较例3
在上述实施例9中，不进行上敷层形成工序中的、紫外线照射之前的加热处理(混合层的形成)。除此以外与上述实施例9相同，制造了光波导路装置。
实施例11
在上述实施例9中，芯形成工序所使用的石英制品光掩模为未使用过的石英制品光掩模(开口周缘部未附着有不需要的附着物)。除此以外与上述实施例9相同，制造了光波导路装置。
实施例12
在上述实施例11中，通过在150℃的加热板上放置5分钟，进行了上敷层形成工序中的、紫外线照射之前的加热处理(混合层的形成)。除此以外与上述实施例11相同，制造了光波导路装置。
比较例4
在上述实施例11中，不进行上敷层形成工序中的、紫外线照射之前的加热处理(混合层的形成)。除此以外与上述实施例11相同，制造了光波导路装置。
光传播损失的测量
在上述实施例1～12和比较例1～4的光波导路装置中，从不锈钢制基板等基板剥离光波导路，将该薄膜化的光波导路粘贴在切割带(日东电工社制、UE-111AJ)上。然后，使用切割装置(DISCO社制、DAD522)和切割板(DISCO社制、NBC-Z2050、50.6×0.025×40mm)，以切割速度0.3mm/秒，将该光波导路切断成10cm的长度，使芯的长度方向的端面露出。然后，用多功能光功率计(Optical Multi Power Meter)(ADVANTEST社制、Q8221)测量了光传播损失(全损失)。另外，使用850nm的VCSEL(三喜社制、OP250)作为光源，为了聚集来自该光源的光，在上述光波导路的入射侧端面和上述光源之间，使用了入射纤维[三喜社制、FFP-G120-0500(直径50μm的多模纤维、数值孔径NA＝0.2)]，在射出侧端面和上述多功能光功率计之间使用了透镜[清和光学制造所社制、FH14-11(放大倍数20，数值孔径NA＝0.4)]。
表1
Figure BSA00000197266100241
表2
Figure BSA00000197266100242
表3
Figure BSA00000197266100243
表4
Figure BSA00000197266100251
从上述表1～表3的结果可知，实施例1～4与比较例1相比，光传播损失小，实施例5～8与比较例2相比，光传播损失小，实施例9、10与比较例3相比，光传播损失小。由此可知，在实施例1～10中，利用在上敷层形成工序中的紫外线照射之前的加热处理，形成混合层，光的传播几乎不受芯侧面的粗糙面的影响。可知特别是在上述紫外线照射之前的加热处理的温度为芯形成材料的玻化温度(135℃)附近的实施例3、4、7、8、9、10中，光传播损失更小。
此外，在比较例4中，作为基板，使用表面平滑[表面的算术平均粗糙度(Ra)为2nm]的玻璃制基板，而且，作为芯形成用石英制光掩模，使用未使用过的光掩模，所以芯的侧面不形成为粗糙面，实际上，如上述表4所示，光传播损失小。在这样的情况下，如实施例11，12那样，若还在上敷层形成工序中的紫外线照射之前进行加热处理，形成混合层，则如上述表4所示，可知光传播损失进一步减小。
产业上的可利用性
本发明的光波导路装置的制造方法能利用于光通讯、光信息处理、触摸面板中的手指等触摸位置的检测部件等光波导路装置的制造。

Claims (6)

1.一种光波导路装置的制造方法，其是包括以下工序的光波导路装置的制造方法，
在基板的表面上形成下敷层的工序；在该下敷层的表面上形成芯形成用第1感光性树脂层的工序；通过光掩模的开口对该第1感光性树脂层照射照射线，使该第1感光性树脂层曝光成规定图案，将该曝光部分形成芯的工序；以覆盖该芯的至少侧面的方式形成上敷层形成用第2感光性树脂层的工序；对该第2感光性树脂层照射照射线来进行曝光，将该曝光部分形成为上敷层的工序，其特征在于，
作为上述上敷层形成用第2感光性树脂组合物，选择非溶剂类的组合物，在对上述第2感光性树脂层照射照射线之前，通过加热该第2感光性树脂层，将上述芯和第2感光性树脂层之间的界面部分形成为由芯形成用树脂材料和上敷层形成用第2感光性树脂组合物混合而成的混合层。
2.根据权利要求1所述的光波导路装置的制造方法，
对上述芯形成用第1感光性树脂层照射的照射线和上述基板的组合是下述(A)和(B)中的任一个，
(A)上述照射线是透过上述芯形成用第1感光性树脂层而到达上述基板表面、并在该基板的表面进行反射的照射线，上述基板是表面的算术平均粗糙度(Ra)为0.095μm以上的金属制基板；
(B)上述照射线是透过上述芯形成用第1感光性树脂层并经由上述基板表面而到达底面、并在该底面进行反射的照射线，上述基板是含有润滑剂的合成树脂制基板。
3.根据权利要求1所述的光波导路装置的制造方法，
由于附着在上述光掩模的开口周缘部的不需要的附着物，上述照射线的行进线路被打乱。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光波导路装置的制造方法，
对上述上敷层形成用第2感光性树脂层进行加热的温度是比芯形成用树脂材料的玻化温度低20℃以上的温度，其加热时间是30分钟以下。
5.根据权利要求2或4所述的光波导路装置的制造方法，
上述(A)中的金属制基板是不锈钢制基板。
6.根据权利要求2或4所述的光波导路装置的制造方法，
上述(B)中的合成树脂制基板是以聚对苯二甲酸乙二醇酯为主成分的合成树脂制基板。
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