CN1222791C - 二维光波导路径的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及二维光波导路径及其制造方法。二维光波导路径的制造方法，它的特征是它是二维光波导路径的制造方法，具有准备好在基片(100)上备有包含热可塑性材料构成的构造体(102)的部件的第1工序，通过热处理使该构造体变形的第2工序，和在该构造体和该基片上形成光波导部分(112)的第3工序。

Description

二维光波导路径的制造方法

发明领域

本发明涉及光波导路径及其制造方法。

背景技术

近年来，伴随着便携式电话和个人信息终端的急速普及，要求设备更小型·轻量化又高功能化。可是，通过小型·轻量化和高功能化推进电路基片的高速化和高集成化，如何对付发生配线延迟，EMI(Electromagnetic Interference：电磁干涉噪声)等问题成为当务之急。

作为解决这些问题的方法，人们期待着能够解决在已有的电配线中成为问题的配线延迟和信号恶化，减少从配线辐射的电磁干涉噪声，并且可以高速传送的光配线技术。

例如，在用这种光配线优点的日本平成9年公布的9-96746号专利公报的提案中，揭示了下列那样的光电路基片。在这种光电路基片中，分离光配线部分和电配线部分，通过由来自电子设备的电压信号驱动基体上的光开关或光调制器，对通过设置在该基体上的光波导路径传送的光进行调制，这样将电信号变换成光信号并进行传送。而且，由设置在该基体或其它基体上的受光元件接受该光信号，并变换成电信号，将信号传达给其它电子设备或同一电子设备的其它部分。这种方法是用光配线弥补电配线中的问题的方法，但是因为光配线是传送线路(线状的聚合物波导路径)，所以规定了进行电/光信号变换或光/电信号变换的场所。

又，在日本2000年公布的2000-199827号专利公报的提案中，为了将对于光波导路径垂直地射入和射出的光高效率地耦合起来，用45度倾斜的镜子。可是，因为为了到光波导路径的入射光的耦合和通过光波导路径传播过来的光与受光元件耦合用45度的镜子，所以当传送路径成为线路，形成多条传送路径时，由于限制发光元件和受光元件的位置，使设计的自由度变小。

本发明的目的是鉴于因为光信号的传送路径是线路(主要是只允许在一个方向中进行光传输的光波导路径)，所以使设计的自由度受到限制的上述课题，提供二维型光波导路径及其制造方法。又，本发明的目的是提供备有适合于光的会聚和散射的光程变换部分的光波导路径及其制造方法。

与本发明有关的二维光波导路径的制造方法的特征是具有准备好在基片上备有包含热可塑性材料构成的构造体的部件的第1工序，通过热处理使该构造体变形的第2工序，和在该构造体和该基片上形成光波导部分的第3工序。

这里，能够由上述第2工序在上述构造体上形成曲面，具有作为光程变换部分的功能。

此外，能够进行在由上述第2工序实施变形的上述构造体的表面上形成反射膜的第4工序。

上述第3工序也可以包含在上述基片和上述构造体上形成芯层，在该芯层上形成包层的工序。

也可以在上述二维光波导路径上，安装发光元件和受光元件中的至少一方。

作为构成上述构造体的材料，能够用抗蚀剂，感光性树脂，光硬化树脂，或电子束硬化树脂。

上述构造体的形状是柱状，也可以由上述第2工序从该柱状变成半球形状。

能够通过发光元件和受光元件中的至少一方将上述二维光波导路径和搭载电子器件的印刷电路配线基片接合起来。

又，与本发明有关的二维光波导路径的特征是它是具有基片，设置在该基片上的光程变换部分，和在该基片和光程变换部分上形成的光波导部分的二维光波导路径，该光程变换部分是包含热可塑性材料构成的。

又，本发明的二维光波导元件的制造方法的特征是它是至少包含片状的芯层，在应该配置发光元件或受光元件的地方近旁配置光程变换用微小构造体的二维光波导元件的制造方法，它包含在基片上的所定位置上形成热可塑性材料的第1微小构造体的第1工序，通过热处理熔融·再固化第1微小构造体，变形为第2微小构造体的第2工序，和用芯层覆盖包含第2微小构造体的基片全体的第3工序。

在上述基本构成的制造方法中，可以具有如下所示的更具体的实施样态。

上述二维光波导元件可以采取具有层积片状的芯层和夹住它的第1和第2包层的构造，由上述第1工序在作为上述基片的第1包层的所定位置上形成第1微小构造体，由上述第3工序，用芯层和第2包层覆盖包含第2微小构造体的基片全体的样态。

进一步，能够包含在上述第2微小构造体的表面上形成反射膜的第4工序。这时，典型地，在第4工序中，通过金属蒸涂形成反射膜。

进一步，能够包含在上述芯层上或芯层中，或上述第2包层上或第2包层中安装发光元件和受光元件中的至少一方的第5工序。在这个第5工序中，典型地，通过用光刻法和刻蚀技术形成光元件的安装导槽，在该导槽中安装光元件。

在上述第1工序中，在上述基片的所定位置上配置并形成多个第1微小构造体，在上述第2工序中，通过对多个第1微小构造体进行热处理能够统括地变形到多个第2微小构造体。这时，在第1工序中，将具有形状齐备的多个第1形状的微小构造体配置并形成在上述基片上的所定位置上，在上述第2工序中，也能够统括地均匀地使具有多个第1形状的微小构造体变形到具有第2形状的微小构造体。在这个样态中，本发明的制造方法的特征能够得到更大的发挥。

在上述第1工序中，典型地，上述第1微小构造体的材料至少是抗蚀剂，感光性树脂，光硬化树脂，或电子束硬化树脂中的一个的热可塑性树脂。

又，在上述第1工序中，典型地，上述第1微小构造体的形状是圆柱等的柱状，上述第2微小构造体的形状大致是半球状，这时，通过对基片表面适当地进行拨水处理等，能够适当地控制热处理变形的热可塑性材料的形状和曲率。通过拨水处理使基片的表面能量变小，使热可塑性材料具有更强的弹性。作为拨水处理的一个例子是用持有具有氟的功能基的硅烷耦合剂处理基片表面，形成拨水面的例子。

又，上述基片材料是玻璃，上述芯层和第二包层材料是有机高分子或树脂。

进一步，为了解决上述课题，本发明的光电融合配线基片的制造方法是将用上述二维光波导元件制造方法制造的二维光波导元件，和混载LSI等的电子元件的印刷电路配线基片接合起来，通过发光元件将从印刷电路配线基片上的电子元件输出的全部或一部分的电信号变换成光信号，由光程变换用微小构造体散射该光信号，在芯层中二维地传输该光信号，在任意的受光元件近旁由光程变换用微小构造体进行散射，通过该受光元件变换成电信号，使该变换的电信号与印刷电路配线基片上的电元件电耦合的光电融合配线基片的制造方法，当接合二维光波导元件和印刷电路配线基片时，它的特征是它具有将发光元件安装在电子元件的电信号输出端子上，将受光元件安装在电子元件的电信号输入端子上的工序，和使安装在电子元件中的该发光元件和受光元件与该二维光波导元件的安装导槽接合的工序，当接合二维光波导元件和印刷电路配线基片时，它的特征是它具有将该发光元件和受光元件安装在该二维光波导元件的安装导槽中的工序，和使安装在该二维光波导元件中的发光元件和受光元件的电极分别与安装在印刷电路配线基片上的电子元件的输出端子和输入端子接合的工序。

在上述构成的制造方法中，例如，在将具有形状齐备的多个第1形状的微小构造体配置在第1包层的任意位置上的工序中，用光抗蚀剂(例如AZ9260)作为微小构造体热可塑材料，通过用圆形图案(例如孔径50μm)的光掩模并且用垂直地曝光显影条件，能够容易地统括地制作圆柱状的图案。

使上述第1微小构造体变形到第2微小构造体的工序(在具有形状齐备的多个微小构造体的情形中，统括地均匀地变形的工序)中，通过进行一定的热处理，例如，可以实验地看到能够使圆柱状的微小构造体变形成半球状的微小构造体。例如，当在氮气中摄氏160度的炉子中进行30分钟的热处理时，能够同样地形成半径50μm的半球状的图案。在这个工序中特征是，例如，即便第1工序的圆柱状的图案精度多少有些恶化，在第2工序中也能够统括地变形成均匀形状的半球图案，能够低成本地形成光程变换用微小构造体。这个半球形状是对于具有二维光波导路经的光电融合配线基片不可欠缺的光散射体或光会聚体的理想形状，本制造方法成为极其有效的制造工序。又，对于抗蚀剂以外的热可塑性材料(例如，感光性树脂，紫外线硬化树脂等的光硬化树脂，电子束硬化树脂，进一步熔点比较低的金属)也可以看到同样的效果。

在上述第2微小构造体的表面上形成反射膜的工序是为了提高散射效果，使表面反射率增大的工序，例如，用通过金属蒸涂统括地形成的方法。用对于传输波长具有适当的反射率的金属或电介质层(多层膜镜)是有效的。微小构造体的折射率比芯层的折射率小时，也存在着也可以不设置反射膜的情形。进一步，也存在通过使微小构造体的表面粗糙化提高散射效果的方法。

用芯层(或芯层和第2包层)覆盖包含上述微小构造体的基片全体的工序是平坦地埋入上述微小构造体的工序，至少对于芯层用能够简便地实现平坦化的涂敷法。

在上述芯层上或芯层中，或该第2包层上或第2包层中安装上述发光元件或受光元件的工序中，通过为了使安装容易，形成用于嵌合发光元件和受光元件的导槽，能够提高与上述光程变换用微小构造体位置重合的精度。

以上那样地，能够低成本地任意图案地形成用作光散射体和光会聚体的光程变换用微小构造体是本发明的制造方法的一个大特征。

又，上述二维光波导元件的特征是通过层积已有的印刷电路配线基片，作为光电融合配线基片实施功能。作为二维光波导元件和印刷电路配线基片的层积方法，也可以通过上述安装导槽将发光元件或受光元件安装在二维光波导元件中后，与印刷电路配线基片电连接，或者将发光元件或受光元件安装在印刷电路配线基片上后，通过上述安装导槽将二维光波导元件和印刷电路配线基片电连接起来。

附图说明

图1A，1B，1C，1D，1E，1F和1G是说明本发明实施形态的一个例子的截面图。

图2A，2B，2C，2D，2E，2F，2G和2H是说明本发明的第1实施形态中的二维光波导元件的制造工序的图。

图3是说明第1实施例中制造的二维光波导元件的作用的截面图。

图4A，4B，4C，4D，4E，4F，4G，2H，4I，4J和4K是说明本发明的第2实施例中的光电融合配线基片的制造工序的图。

图5A，5B，5C，5D，5E，5F，5G，5H，5I，5J，5K和5L是说明本发明的第3实施例中的光电融合配线基片的制造工序的图。

图6A，6B，6C，6D，6E，6F，6G和6H是说明本发明的第4实施例中的二维光波导元件的制造工序的图。

图7是说明本发明的第4实施例中制造的二维光波导元件的作用的截面图。

图8A，8B，8C，8D，8E，8F，8G，8H，8I，8J和8K是说明本发明的第5实施例中的光电融合配线基片的制造工序的图。

图9A，9B，9C，9D，9E，9F，9G，9H，9I，9J，9K和9L是说明本发明的第6实施例中的光电融合配线基片的制造工序的图。

图10A，10B和10C表示本发明的第7实施例中的热变形后的微小构造体的形状。

图11A，11B和11C表示通过使热处理温度和热处理时间不同，使热处理后的微小构造体的形状不同。

具体实施方式

其次，我们参照图1A～1G说明本发明的一个实施形态。

在这个实施形态中，首先，如图1A所示准备好在基片100上备有包含热可塑性材料构成的构造体102的部件(第1工序)。其次，如图1B所示通过热处理使该构造体102变形(第2工序)。使由热处理引起的变形经过称为构造体的熔融和再固化的显影。由于该变形该构造体成为具有作为光程变换部分实施功能的形状(例如曲面形状)的构造体104。此后，在基片100和构造体104上形成光波导部分，得到备有光程变换部分的二维光波导路径(图中未画出)。此外，需要时进行为了在该构造体表面上形成发射膜的处理。具体地说，如图1C所示在基片100上形成抗蚀剂掩模106。在该抗蚀剂掩模106上和该构造体104上形成反射膜材料108(图1D)，除去该抗蚀剂掩模106在构造体104上形成反射膜110(图1E)。

又，上述光波导部分的形成也可以如下地进行。

即，如图1F所示，形成芯层112和第2包层114。此外，如果上述基片100对于芯层112，作为包层实施功能那样地选择基片材料，则可以得到称为包层/芯层/包层的构成的光波导路径。

又进一步，如图1G所示，能够得到安装发光元件116和受光元件118的二维光波导装置。而且，也可以提供包含这个二维光波导装置的配线基片(光电融合配线基片)的信息处理装置。

如果根据本发明，则因为通过热处理使上述构造体102变形形成光程变换部分，所以即便在基片上具有多个构造体，也能够统括地使它们变形。

作为上述基片100，例如能够用玻璃基片等。但是，作为上述基片，最好用折射率比构成上述光波导部分的材料低的材料。

作为上述构造体102，如果是具有热可塑性的材料则没有特别的限定，但是也能够用正型抗蚀剂，负型抗蚀剂，感光性聚硅烷树脂，银等的金属。

通过使上述构造体102的形状为柱状，四角柱或多角柱形状，能够制作所要的光程变换部分。此外，如果使上述构造体的上面图形为长方形和正方形，则能够分别形成半圆柱体型和半球型的光程变换部分。

又，也可以在上述第1工序和第2工序之间，使上述构造体102部分曝光，通过激光照射，控制由加热上述构造体引起的变形程度。

又，也可以用相同的材料构成上述基片100和上述构造体102。例如，用感光性聚硅烷系树脂作为构成基片和构造体的材料，准备好图1A所示的部件。

(第1实施例)

图2A～2H是说明用抗蚀剂作为微小构造体热可塑材料的第1实施例的二维光波导装置的制造方法的模式截面图。

在同图中，200是作为基片的第1包层，202是微小构造体材料，204是具有与光程变换用微小构造体的配置一致的所要的遮光部分图案的光掩膜，206是具有第1形状的多个微小构造体，208是具有第2形状的多个微小构造体，210是在第1包层200上形成的抗蚀剂掩模，212是在第1包层200和微小构造体208上形成的反射膜材料，214是微小构造体208上的反射膜，216是芯层，218是第2包层，220是发光元件，222是受光元件。

首先，如图2A所示，在作为第1包层实施功能的玻璃基片(Corning7059)200上用旋转涂敷器涂敷作为微小构造体材料的抗蚀剂(AZ9260)，用光掩模204(具有多个直径50μm的圆形遮光部分图案)选择地使抗蚀剂202曝光。

此后，如图2B所示，经过显影过程，形成具有半径50μm，高35μm的圆柱状的第1形状的微小构造体206。这个状态中，如图2C所示，导入在氮气中摄氏160度的炉子中30分钟，进行由对具有由抗蚀剂形成的上述第1形状的微小构造体206的热处理引起的熔融·再固化，形成具有变形到半径50μm的半球状的第2形状的微小构造体208。上述圆柱形状的纵横尺寸比，与情况相对应，能够自由地设定。

其次，用旋转涂敷器在整个面上涂敷光抗蚀剂，经过曝光·显影过程后，如图2D所示，只使具有变形成半球状的第2形状的微小构造体208的表面露出来那样地形成抗蚀剂掩模210。接着，如图2E所示，用电子束蒸涂装置在整个面上蒸涂作为反射膜材料212的Cr/Au(Cr的厚度：50nm，Au的厚度：200nm)(这里，Cr起着用于强化Au的反射膜与微小构造体208表面的接合的粘合剂的作用)。由于这个反射膜，能够得到波长600nm以上的光的反射率90％以上。而且，如图2F所示，将图2E的基片浸在加热到摄氏80度的去膜剂溶液中，放入超声波清洗机中，通过剥离只在具有变形成半球状的第2形状的微小构造体208的表面上形成反射膜214。

接着，如图2G所示，涂敷折射率比玻璃基片200大的高分子材料(聚碳酸脂树脂，折射率：1.58)并使它硬化，形成层厚100μm的芯层216。进一步，涂敷折射率比芯层216小的高分子材材(norbornene树脂，折射率：1.51)并使它硬化，形成层厚40μm的第2包层218。在本实施例中，因为在微小构造体208上形成反射膜214，所以微小构造体208的折射率和芯层216的折射率的大小关系并不太重要。

其次，如图2H所示，具有半球状的第2形状的微小构造体208的上方位置上形成用于形成光元件安装用的沟的抗蚀剂掩膜(图中未画出)。在这个状态中，将二维光波导元件导入反应性离子刻蚀(RIE)装置，进行第2包层218的选择性刻蚀。这时的刻蚀条件为RF功率：500W，压力：2Pa，O₂气流量：20sccm。通过这个刻蚀，形成光元件安装导槽(图中未画出)，通过将发光元件220或受光元件222安装在这个导槽中，得到二维光波导元件。

在这样制作的二维光波导元件中，如图3所示，因为配置具有反射膜214的变形成半球状的第2形状的微小构造体208，所以从半球状的微小构造体208的上部入射的光(最好这个光射到微小构造体208的大致全体上)被附有反射膜214的微小构造体208高效率地散射，能够大致传输到在它周围360度中的芯层216的全部区域。又，传输到芯层216的光被变形成半球状的第2形状的附有反射膜214的微小构造体208散射，射出到半球状的微小构造体208的上方。这样，来自发光元件220的光确实被传送到受光元件222。

在本实施例中，作为第1包层200，芯层216和第2包层218的材料的组合，分别用玻璃基片，聚碳酸脂树脂和norbornene树脂，但是不限定于这些。如果芯层材料是折射率比第1，第2包层材料大的材料，则也可以是聚酰亚胺树脂，丙烯树脂，氟化聚酰亚胺和感光性聚硅烷系聚酰亚胺等的组合。能够适当地利用这些材料，这对于后述的实施例也是相同的。

又，在本实施例中，作为第1包层200的材料用玻璃基片，但是不限定于此。也可以是折射率比芯层216的材料小的树脂膜等，这时，能够得到可以曲折的二维光波导元件。进一步，也可以只用芯层构成二维光波导路径。这时，最好形成后从基片剥离芯层，并将光元件安装在芯层上或芯层内。

又，在本实施例中，芯层216和第2包层218的层厚分别为100μm和40μm，但是不限定于这些，如果能够起到所要的功能则也可以是任意层厚。

又，在本实施例中，使具有第1形状的微小构造体206形成半径50μm，高35μm的圆柱形状，但是不限定于此，也可以是椭圆柱，角柱等形状和任意尺寸。

又，在本实施例中，通过刻蚀形成光元件安装导槽，但是不限定于此。也可以用具有感光性的树脂材料作为第2包层218的材料，经过曝光·显影过程，形成光元件安装导槽。

又，在本实施例中，经过曝光·显影过程，形成具有第1形状的微小构造体206，但是不限定于此。也可以通过热可塑材料的涂敷·刻蚀处理，以热可塑材料所要的图案滴下等形成。最好与材料，目的等相应，适当地进行选择。

(第2实施例)

图4A～4K是说明用第2实施例的二维光波导元件的光电融合配线基片的制造方法的模式截面图。在同图中，300是第1包层，302是微小构造体材料，304是光掩膜，306是具有第1形状的微小构造体，308是具有第2形状的微小构造体，310是抗蚀剂掩模，312是反射膜材料，314是反射膜，316是芯层，318是第2包层，320是二维光波导元件，322是抗蚀剂掩模，324是光元件安装导槽，326是LSI芯片，328是印刷电路配线基片，330是发光元件，332是受光元件，334是光电融合配线基片。

首先，如图4A所示，作为第1包层实施功能的玻璃基片(Corning7059)300上，用旋转涂敷器涂敷作为微小构造体材料的抗蚀剂(AZ9260)302，用光掩模304(直径50μm的圆形图案)使抗蚀剂302曝光。此后，如图4B所示，经过显影过程，形成具有半径50μm，高35μm的圆柱状的第1形状的微小构造体306。这个状态中，如图4C所示，导入在氮气中摄氏160度的炉子中30分钟，进行由对具有由抗蚀剂形成的上述第1形状的微小构造体306的热处理引起的熔融·再固化，形成具有变形到半径50μm的半球状的第2形状的微小构造体308。

其次，用旋转涂敷器在整个面上涂敷光抗蚀剂，经过曝光·显影过程后，如图4D所示，只使具有变形成半球状的第2形状的微小构造体308的表面露出来那样地形成抗蚀剂掩模310。接着，如图4E所示，用电子束蒸涂装置在整个面上蒸涂作为反射膜材料312的Cr/Au(Cr的厚度：50nm，Au的厚度：200nm)。由于这个反射膜，能够得到波长660nm以上的光的反射率90％以上。而且，如图4F所示，将图4E的基片浸在加热到摄氏80度的去膜剂溶液中，放入超声波清洗机中，只在具有变形成半球状的第2形状的微小构造体308的表面上形成反射膜314。

接着，如图4G所示，涂敷折射率比玻璃基片300大的高分子材料(聚碳酸脂树脂，折射率：1.58)并使它硬化，形成层厚100μm的芯层316。接着，涂敷折射率比芯层316小的高分子材料(norbornene树脂，折射率：1.51)并使它硬化，形成层厚40μm的第2包层318，得到二维光波导路径基片320。

其次，如图4H所示，在具有半球状的第2形状的微小构造体308的上方形成用于形成光元件安装用的沟的抗蚀剂掩膜322。在这个状态中，将二维光波导元件导入反应性离子刻蚀(RIE)装置，进行第2包层318的刻蚀。这时的刻蚀条件为RF功率：500W，压力：2Pa，O₂气流量：20sccm。通过这个刻蚀，如图4I所示，得到光元件安装导槽324。以上的过程实质上与第1实施例相同。

其次，如图4J所示，形成安装了在组件的上面备有电信号的输入输出端子的LSI芯片326的印刷电路配线基片328。接着，在安装在印刷电路配线基片328上的LSI芯片326上安装发光元件330和受光元件332。而且，如图4K所示，将在安装在印刷电路配线基片328上的LSI芯片326上的发光元件330和受光元件332嵌入光元件安装导槽324内，通过光学粘合剂与二维光波导元件320接合，得到光电融合配线基片334。

这样制作的光电融合配线基片334，与将来自LSI芯片326的逻辑信号作为电信号进行传送的情形比较，因为用基本上是无电磁感应的光进行传送，所以能够抑制EMI的发生。又，这样制作的光电融合配线基片334，因为不变更印刷电路配线基片328的设计就能够制作，所以从成本的观点来看也是有利的。又，因为通过用在组件的上面备有电信号的输入输出端子的LSI芯片326，没有必要将变换电信号和光信号的发光元件和受光元件直接配置在印刷电路配线基片328上，所以能够抑制印刷电路配线基片328的安装面积增大。

在本实施例中，也可以进行与第1实施例中说明的变更相同的变更。

(第3实施例)

图5A～5L是说明用第3实施例的二维光波导元件的光电融合配线基片的制造方法的模式截面图。在同图中，400是第1包层，402是微小构造体材料，404是光掩膜，406是具有第1形状的微小构造体，408是具有第2形状的微小构造体，410是抗蚀剂掩模，412是反射膜材料，414是反射膜，416是芯层，418是第2包层，420是二维光波导路径基片，422是抗蚀剂掩模，424是光元件安装导槽，426是发光元件，428是受光元件，430是LSI芯片，432是印刷电路配线基片，434是光电融合配线基片。

首先，如图5A所示，在作为第1包层实施功能的玻璃基片(Corning7059)400上，用旋转涂敷器涂敷作为微小构造体材料的抗蚀剂(AZ9260)402，用光掩模404(直径50μm的圆形图案)使抗蚀剂402曝光。此后，如图5B所示，经过显影过程，形成具有半径50μm，高35μm的圆柱状的第1构造的微小构造体406。这个状态中，如图5C所示，导入在氮气中摄氏160度的炉子中30分钟，进行由对由抗蚀剂形成的上述第1形状的微小构造体的热处理引起的熔融·再固化，形成具有变形到半径50μm的半球状的第2形状的微小构造体408。

其次，用旋转涂敷器在整个面上涂敷抗蚀剂，经过曝光·显影过程后，如图5D所示，只使具有变形成半球状的第2形状的微小构造体408的表面露出来那样地形成抗蚀剂掩模410。接着，如图5E所示，用电子束蒸涂装置在整个面上蒸涂作为反射膜材料412的Cr/Au(Cr的厚度：50nm，Au的厚度：200nm)。由于这个反射膜，能够得到波长600nm以上的光的反射率90％以上。而且，如图5F所示，将图5E的基片浸在加热到摄氏80度的去膜剂溶液中，放入超声波清洗机中，只在具有变形成半球状的第2形状的微小构造体408的表面上形成反射膜414。

接着，如图5G所示，涂敷折射率比玻璃基片400大的高分子材料(聚碳酸脂树脂，折射率：1.58)并使它硬化，形成层厚100μm的芯层416。而且，涂敷折射率比芯层416小的高分子材料(norbornene树脂，折射率：1.51)并使它硬化，形成层厚40μm的第2包层418，得到二维光波导路径基片420。

其次，如图5H所示，在具有半球状的第2形状的微小构造体408上，形成用于形成光元件安装用的沟的抗蚀剂掩膜422。在这个状态中，将二维光波导元件420导入反应性离子刻蚀(RIE)装置，进行第2包层418的刻蚀。这时的刻蚀条件为RF功率：500W，压力：2Pa，O₂气流量：20sccm。通过这个刻蚀，如图5I所示，得到光元件安装导槽424。其次，如图5J所示，用光学粘合剂将发光元件426和受光元件438安装在光元件安装导槽424内。以上过程实质上与第1实施例相同。

接着，如图5K所示，形成安装了在组件的上面备有电信号的输入输出端子的LSI芯片430的印刷电路配线基片432。其次，如图5L所示，为了使发光元件436或受光元件428的电极底座与LSI芯片430的输入输出端子连接那样地，使二维光波导元件420与印刷电路配线基片432接合，得到光电融合配线基片434。

这样制作的光电融合配线基片434，与将来自LSI芯片430的逻辑信号作为电信号进行传送的情形比较，因为用基本上是无电磁感应的光进行传送，所以也能够抑制EMI的发生。此外，能够得到与第2

实施例相同的效果。

在本实施例中，也可以进行与第1实施例中说明的变更相同的变更。

(第4实施例)

图6A～6H是说明用紫外线硬化树脂作为微小构造体材料的第4实施例的二维光波导路径基片的制造方法的模式截面图。在同图中，500是第1包层，502是微小构造体材料，504是光掩膜，506是具有第1形状的微小构造体，508是具有第2形状的微小构造体，510是抗蚀剂掩模，512是反射膜材料，514是反射膜，516是芯层，518是第2包层，520是发光元件，522是受光元件。

首先，如图6A所示，在作为第1包层实施功能的玻璃基片(Corning7059)500上，用旋转涂敷器涂敷作为微小构造体材料的紫外线硬化树脂502，用光掩模504(半径30μm的圆形紫外光透过部分图案)使紫外线硬化树脂502曝光。此后，如图6B所示，除去紫外线未照射部分，形成具有半径30μm，高50μm的圆柱状的第1形状的微小构造体506。这个状态中，如图6C所示，导入在氮气中摄氏200度的炉子中60分钟，进行由对具有由紫外线硬化树脂形成的第1形状的微小构造体的热处理引起的熔融·再固化，形成具有变形到半径50μm的半球状的第2形状的微小构造体508。

其次，用旋转涂敷器在整个面上涂敷光抗蚀剂，经过曝光·显影过程后，如图6D所示，只使具有变形成半球状的第2形状的微小构造体508的表面露出来那样地形成抗蚀剂掩模510。接着，如图6E所示，用电子束蒸涂装置在整个面上蒸涂作为反射膜材料512的Cr/Au(Cr的厚度：50nm，Au的厚度：200nm)。由于这个反射膜，能够得到波长600nm以上的光的反射率90％以上。而且，如图6F所示，将图6E的基片浸在加热到摄氏80度的去膜剂溶液中，放入超声波清洗机中，只在具有变形成半球状的第2形状的微小构造体508的表面上形成反射膜514。

接着，如图6G所示，涂敷折射率比玻璃基片500大的高分子材料(聚碳酸脂树脂，折射率：1.58)并使它硬化，形成层厚100μm的芯层516。接着，涂敷折射率比芯层516小的高分子材料(norbornene树脂，折射率：1.51)并使它硬化，形成层厚40μm的第2包层518。

其次，如图6H所示，在具有半球状的第2形状的微小构造体508的上方形成用于形成光元件安装用的沟的抗蚀剂掩膜(图中未画出)。在这个状态中，将二维光波导元件导入反应性离子刻蚀(RIE)装置，进行第2包层518的刻蚀。这时的刻蚀条件为RF功率：500W，压力：2Pa，O₂气流量：20sccm。通过这个刻蚀，形成光元件安装导槽(图中未画出)，将发光元件520和受光元件522安装在光元件安装导槽内，得到二维光波导元件。

这样制作的二维光波导元件，如图7所示，因为配置具有反射膜514的半球状的第2形状的微小构造体508，所以从半球状的第2形状的微小构造体508的上部的发光元件520入射的光被高效率地散射，扩散到二维光波导元件的整个区域。又，通过芯层516传输过来的光被具有半球状的第2形状的微小构造体508散射，使它们向半球状的第2形状的微小构造体508上方的受光元件522方向射出。

在本实施例中，将具有第1形状的微小构造体506做成半径30μm，高50μm的圆柱形状，但是不限定于此，也可以是椭圆柱，角柱等形状和任意尺寸。此外，在本实施例中，也可以进行与第1实施例中说明的变更相同的变更。

(第5实施例)

图8A～8K是说明用第5实施例的二维光波导元件的光电融合配线基片的制作方法的模式截面图。在同图中，600是第1包层，602是微小构造体材料，604是光掩膜，606是具有第1形状的微小构造体，608是具有第2形状的微小构造体，610是抗蚀剂掩模，612是反射膜材料，614是反射膜，616是芯层，618是第2包层，620是二维光波导元件，622抗蚀剂掩模，624是光元件安装导槽，626是LSI芯片，628是印刷电路配线基片，630是发光元件，632是受光元件，634是光电融合配线基片。

首先，如图8A所示，在作为第1包层实施功能的玻璃基片(Corning7059)600上，用旋转涂敷器涂敷作为微小构造体材料的紫外线硬化树脂602，用光掩模604(半径30μm的圆形图案)使紫外线硬化树脂602曝光。此后，如图8B所示，除去紫外线未照射部分，形成具有半径30μm，高35μm的圆柱状的第1形状的微小构造体606。在这个状态中，如图8C所示，导入在氮气中摄氏200度的炉子中60分钟，进行由对具有由紫外线硬化树脂形成的第1形状的微小构造体606的热处理引起的熔融·再固化，形成具有变形到半径50μm的半球状的第2形状的微小构造体608。

其次，用旋转涂敷器在整个面上涂敷光抗蚀剂，经过曝光·显影过程后，如图8D所示，只使具有变形成半球状的第2形状的微小构造体608的表面露出来那样地形成抗蚀剂掩模610。接着，如图8E所示，用电子束蒸涂装置在整个面上蒸涂作为反射膜材料612的Cr/Au(Cr的厚度：50nm，Au的厚度：200nm)。由于这个反射膜，能够得到波长600nm以上的光的反射率90％以上。而且，如图8F所示，将图8E的基片浸在加热到摄氏80度的去膜剂溶液中，放入超声波清洗机中，只在具有变形成半球状的第2形状的微小构造体608的表面上形成反射膜614。

接着，如图8G所示，涂敷折射率比玻璃基片600大的高分子材料(聚碳酸脂树脂，折射率：1.58)并使它硬化，形成层厚100μm的芯层616。而且，涂敷折射率比芯层616小的高分子材料(norbornene树脂，折射率：1.51)并使它硬化，形成层厚40μm的第2包层618，得到二维光波导元件620。

其次，如图8H所示，在具有半球状的第2形状的微小构造体608上形成用于形成光元件安装用的沟的抗蚀剂掩膜622。在这个状态中，将二维光波导元件导入反应性离子刻蚀(RIE)装置，进行第2包层618的刻蚀。这时的刻蚀条件为RF功率：500W，压力：2Pa，O₂气流量：20sccm。通过这个刻蚀，如图8I所示，得到光元件安装导槽624。

其次，如图8J所示，形成安装了在组件的上面备有电信号的输入输出端子的LSI芯片626的印刷电路配线基片628。接着，在安装在印刷电路配线基片628上的LSI芯片626上安装发光元件630和受光元件632。其次，如图8K所示，将安装在印刷电路配线基片628上的LSI芯片626上的发光元件630和受光元件632嵌入光元件安装导槽624内，通过光学粘合剂与二维光波导路径基片620接合，得到光电融合配线基片634。

这样制作的光电融合配线基片634，与将来自LSI芯片626的逻辑信号作为电信号进行传送的情形比较，因为用基本上是无电磁感应的光进行传送，所以能够抑制EMI的发生。此外，能够得到与第2

实施例相同的效果。

在本实施例中，也将具有第1形状的微小构造体606做成半径30μm，高50μm的圆柱形状，但是不限定于此，也可以是椭圆柱，角柱等形状和任意尺寸。此外，在本实施例中，也可以进行与第1实施例中说明的变更相同的变更。

(第6实施例)

图9A～9L是说明用第4实施例的二维光波导路径基片的光电融合配线基片的制作方法的模式截面图。在同图中，700是第1包层，702是微小构造体材料，704是光掩膜，706是具有第1形状的微小构造体，708是具有第2形状的微小构造体，710是抗蚀剂掩模，712是反射膜材料，714是反射膜，716是芯层，718是第2包层，720是二维光波导路径基片，722是抗蚀剂掩模，724是光元件安装导槽，726是发光元件，728是受光元件，730是LSI芯片，732是印刷电路配线基片，734是光电融合配线基片。

如图9J所示，直到将发光元件726或受光元件728安装在光元件安装导槽724内的工序都与第4实施例所述的工序相同。其次，如图9K所示，形成安装了在组件的上面备有电信号的输入输出端子的LSI芯片730的印刷电路配线基片732。接着，如图9L所示，将发光元件726或受光元件728的电极底座与LSI芯片730的输入输出端子连接起来那样地，使二维光波导元件720与印刷电路配线基片732接合，得到光电融合配线基片734。

这样制作的光电融合配线基片734，与将来自LSI芯片730的逻辑信号作为电信号进行传送的情形比较，因为用基本上是无电磁感应的光进行传送，所以也能够抑制EMI的发生。此外，能够得到与第2

实施例相同的效果。

在本实施例中，也将具有第1形状的微小构造体706做成半径30μm，高50μm的圆柱形状，但是不限定于此，也可以是椭圆柱，角柱等形状和任意尺寸。此外，在本实施例中，也可以进行与第1实施侧中说明的变更相同的变更。

(第7实施例)

与第1实施例相同，经过抗蚀剂的曝光·显影工序后，但是代替半径50μm，高35μm的圆柱状，形成具有宽100μm，长1500μm，高35μm的长方体的第1形状的微小构造体(图中未画出)。将这个构造体在摄氏150度的加热板上加热5分钟，进行由对具有由抗蚀剂形成的上述第1形状的微小构造体的热处理引起的熔融·再固化。能够形成具有变形到具有半径50μm的半球状截面的图10A～10C所示的半圆柱体形状(与圆柱的轴平行地分割圆柱的形状)的第2形状的微小构造体。此外，图10A是热变形后的微小构造体的上面图，图10B，10C分别是在X′X和Y′Y上的截面图。

又，在具有实施例1的第1形状的微小构造体的情形中，也能够得到与在炉子中在摄氏150度的加热板上加热5分钟的热处理情形相同的半球状的形状。

又，通过控制热处理温度或热处理时间能够改变具有第2形状的微小构造体的形状。

例如，对于具有实施例1所示的第1形状的微小构造体(图11A)，在摄氏135度的加热板上加热5分钟，进行由对于具有由抗蚀剂形成的上述第1形状的微小构造体的热处理引起的熔融·再固化，结果得到具有图11B所示的第2形状的微小构造体。又，在摄氏150度的加热板上加热7分钟，进行由对于具有由抗蚀剂形成的上述第1形状的微小构造体的热处理引起的熔融·再固化，结果得到具有图11C所示的第2形状的微小构造体。此外，图11A是半径50μm的半球的侧面图。图11B是底面为半径50μm的圆，高度为40μm的若干变形的半球的侧面图。图11C是底面为半径50μm的圆，高度为65μm的若干变形的半球的侧面图。

如以上说明的那样，如果根据本发明，则能够提供备有光程变换部分的二维光波导路径及其制造方法。

Claims (7)

1.一种二维光波导路径的制造方法，包括：

在基片上形成由热可塑性材料构成的构造体的第1工序，

通过将构造体熔融后再固化使该构造体变形的第2工序，和

在该构造体和该基片上形成光波导部分的第3工序，其中

由上述第2工序在上述构造体上形成曲面，使之作为光路变换部分起作用。

2.根据权利要求1所述的二维光波导路径的制造方法，其特征在于还包括：在由上述第2工序实施变形的上述构造体的表面上形成反射膜的第4工序。

3.根据权利要求1所述的二维光波导路径的制造方法，其特征在于：上述第3工序包含在上述基片和上述构造体上形成芯层、在该芯层上形成包层的工序。

4.根据权利要求1所述的二维光波导路径的制造方法，其特征在于：构成上述构造体的材料是抗蚀剂、感光性树脂、光硬化树脂、或电子束硬化树脂。

5.根据权利要求1所述的二维光波导路径的制造方法，其特征在于：上述构造体的形状是柱状，通过上述第2工序从该柱状变成半球形状。

6.一种二维光波导装置的制造方法，包括：

用权利要求1所述的二维光波导路径的制造方法制造二维光波导路径的工序，以及在所制造的二维光波导路径上安装发光元件和受光元件中的至少一种的第5工序。

7.根据权利要求6所述的二维光波导装置的制造方法，其特征在于还包括：通过安装在上述二维光波导路径上的、发光元件和受光元件中的至少一种将上述二维光波导路径和搭载电子器件的印刷电路配线基片接合起来的工序。

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