DE19810584A1 - Verfahren zur Herstellung einer optischen Wellenleiter-Vorrichtung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer optischen Wellenleiter-VorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine optische Wellenleiter(Lichtwellenleiter)-Vorrichtung,
sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Wellen
leiter(Lichtwellenleiter)-Vorrichtung unter Verwendung eines optischen Poly
mers, mit dessen Hilfe das Verfahren durch Bestrahlung der Rückseite mit ul
traviolettem Licht (UV-Licht) vereinfacht werden kann.
Zur Herstellung einer optischen Wellenleiter-Vorrichtung unter Verwendung
eines optischen Polymers wird im allgemeinen ein RIE (reactives Ionenätz)-
Verfahren, Photobleich-Verfahren oder durch Umpolen induziertes Verfahren
zur Herstellung eines Wellenleiters angewendet. Diese Verfahren erfordern
jedoch eine zusätzliche Vakuum-Apparatur und bringen eine Erhöhung der
Behandlungsdauer und eine Komplexität des Verfahrens mit sich, wodurch die
Produktausbeute herabgesetzt wird.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung
einer optischen Wellenleiter(Lichtwellenleiter)-Vorrichtung zu schaffen, das
durch Verwendung eines durch UV-Strahlung härtbaren optischen Polymers
erheblich vereinfacht ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung
einer optischen Wellenleiter(Lichtwellenleiter)-Vorrichtung anzugeben, mit
dessen Hilfe die Prozeßdauer verkürzt werden kann ohne Verwendung einer
zusätzlichen Vakuumapparatur für die Herstellung einer optischen Wellenlei
ter-Vorrichtung.
Die obengenannten Ziele werden erreicht mit einem Verfahren zur Herstellung
einer optischen Wellenleiter(Licht-Wellenleiter)-Vorrichtung gemäß der vorlie
genden Erfindung. Zur Herstellung einer optischen Wellenleiter-Vorrichtung
wird auf der Oberfläche eines Glassubstrats eine untere Plattierungsschicht
erzeugt, auf der unteren Plattierungsschicht wird eine Metallschicht gebildet
und durch selektives Ätzen der Metallschicht wird ein Metallmuster (Leiterbild)
erzeugt für die Bildung eines Wellenleiter-Kerns darin. Dann wird eine opti
sche Polymerschicht in dem Metallmuster erzeugt, die optische Polymerschicht
in einem metallfreien Abschnitt des Metallmusters wird durch Bestrahlen der
unteren Oberfläche des Substrats mit UV-Licht gehärtet und der Wellenleiter-Kern
(die Wellenleiterseele) wird durch Entfernen des übrigen Abschnitts der
optischen Polymerschicht mit Ausnahme des gehärteten Abschnitts derselben
und der Metallschicht erzeugt. Schließlich wird eine obere Plattierungsschicht
auf die untere Plattierungsschicht und den Wellenleiterkern (die Wellenleiter
seele) aufgebracht.
Die obengenannten Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachste
henden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform dersel
ben unter Bezugnahme auf die bei liegenden Zeichnungen hervor, wobei die
Fig. 1 bis 9 aufeinanderfolgende Schnittansichten darstellen, die das Verfah
ren zur Herstellung einer optischen Wellenleiter-Vorrichtung gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform der Erfindung erläutern.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachste
hend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrie
ben. Eine detaillierte Beschreibung einer verwandten bekannten Funktion oder
Struktur der vorliegenden Erfindung wird weggelassen, wenn angenommen
wird, daß dadurch der Gegenstand der vorliegenden Erfindung unklar wird.
Die Fig. 1 bis 9 zeigen aufeinanderfolgende Schnittansichten, die ein Verfah
ren zur Herstellung einer optischen Wellenleiter(Lichtwellenleiter)-Vorrichtung
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erläutern.
In der Fig. 1 wird eine untere Plattierungsschicht 102 erzeugt durch Abschei
dung eines Plattierungsmaterials auf einem transparenten Glassubstrat 100. In
diesem Fall wird das Substrat 100, das UV-Licht 108 hindurchlassen kann zum
Aushärten einer optischen Polymerschicht 110, aus einem Deckglas oder ei
nem Polymerglas aus Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat hergestellt.
Die untere Plattierungsschicht 102 weist einen niedrigeren Brechungsindex
auf als ein optisches Polymermaterial für die Bildung eines Wellenleiter-Kerns
114 und ist in dem angewendeten optischen Wellenlängenbereich transparent.
In der Fig. 2 ist eine Metallschicht 104 auf der unteren Plattierungsschicht 102
abgeschieden und ein Photoresist (Abdeckung) 106 ist durch Schleuderbe
schichtung auf der Metallschicht 104 abgeschieden, um den Wellenleiterkern
114 darin einzubetten.
Dann wird ein Metallmuster W, das dem Wellenleiterkern 114 entspricht, er
zeugt, wie in Fig. 4 dargestellt, durch Bestrahlung der Metallschicht 104, die
das darauf aufgebrachte Photoresist 106 aufweist, mit dem UV-Licht 108 durch
eine Maske hindurch, wie in Fig. 3 dargestellt. Anschließend wird das Photo
resist (die Abdeckung) 106 entwickelt durch Eintauchen des Photoresists 106
in eine Entwicklungslösung und gebrannt. Auf diese Weise wird in der Metall
schicht 104 ein Metallmuster W erzeugt, wie in Fig. 5 dargestellt.
In Fig. 6 wird zur Erzeugung des Wellenleiterkerns 114 die optische Polymer
schicht 110 erzeugt durch Abscheidung eines durch das UV-Licht 108 härtba
ren optischen Polymers auf der Metallschicht 104 durch Schleuderbeschich
ten. Hier ist das optische Polymer für die optische Polymerschicht 110 linear
oder nicht-linear und es weist einen höheren Brechungsindex auf als die unte
re Plattierungsschicht 102 und eine obere Plattierungsschicht 116 und es
weist eine verlustarme optische Durchlässigkeit in dem angewendeten opti
schen Wellenlängenbereich auf. Dann wird die untere Oberfläche des
Substrats 100, auf dem die optische Polymerschicht 110 gebildet worden ist,
mit dem UV-Licht 108 bestrahlt. Als Folge davon, daß die Metallschicht 104 als
Maske verwendet wird, wird nur ein Teil der optischen Polymerschicht 110 in
dem Metallmuster W gehärtet, während der andere Teil derselben auf der
Metallschicht 104 ungehärtet bleibt.
In der Fig. 7 wird dann, wenn die optische Polymerschicht 110 mittels einer
geeigneten Ätzlösung abgewaschen wird, der ungehärtete Teil der optischen
Polymerschicht 110 geätzt, während der gehärtete Teil derselben in dem Me
tallmuster W nicht geätzt wird, und daraus entsteht der Wellenleiterkern 114.
Dann wird die als Maske fungierende Metallschicht 104 mittels einer geeigne
ten Ätzlösung geätzt, wie in Fig. 8 dargestellt.
In der Fig. 9 wird die obere Plattierungsschicht 116 gebildet aus einem Plattie
rungsmaterial mit einem niedrigeren Brechungsindex als der Wellenleiterkern
114 auf der unteren Plattierungsschicht 102, auf der sich der Wellenleiterkern
114 befindet, wodurch das Verfahren zur Herstellung des optischen Wellenlei
ters vervollständigt wird.
Hier kann das Umpolen, das durch das elektrische Feld eines nicht-linearen
optischen Polymers hervorgerufen wird, angewendet werden durch Anbringen
von transparenten Elektroden auf dem Substrat 100 und die Elektroden kön
nen zur Herstellung einer Vorrichtung, die auf elektrooptischen Effekten ba
siert, angewendet werden. Außerdem kann auf der oberen Plattierungsschicht
116 eine Metallelektroden-Heizeinrichtung oder eine Metall-Elektrode erzeugt
werden zur Herstellung einer Vorrichtung, in der thermooptische oder elektro
optische Effekte ausgenutzt werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann bei dem Verfahren zur Herstellung einer
optischen Wellenleiter-Vorrichtung gemäß der beschriebenen Ausführungs
form der Erfindung eine Vereinfachung des Verfahrens erzielt werden durch
Verwendung eines durch UV-Strahlung härtbaren optischen Polymers für die
Herstellung einer optischen Wellenleiter-Vorrichtung. Außerdem kann eine
Kontamination der optischen Polymerschicht und Photomaske, die durch einen
direkten Kontakt zwischen einer Photomaske und der optischen Polymer
schicht hervorgerufen wird, verhindert werden durch Bestrahlung mit UV-Licht
von hinten. Durch die Bildung der Metallschicht, die als Maske gegenüber dem
UV-Licht wirkt, mit dem die untere Oberfläche eines Substrats bestrahlt wird,
wird die Notwendigkeit vermieden, die Photomaske auf das Substrat auszu
richten, was zu einem Selbstausrichtungseffekt führt.
Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf eine bestimmte
bevorzugte Ausführungsform näher beschrieben, es ist jedoch für den Fach
mann selbstverständlich, daß sie darauf nicht beschränkt ist, sondern daß ver
schiedene Änderungen in Form und Details vorgenommen werden können,
ohne daß dadurch der Schutzbereich der Erfindung, wie er durch die nachste
henden Patentansprüche definiert wird, verlassen wird.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung einer optischen Wellenleiter(Lichtwellen
leiter)-Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Stufen
umfaßt:
Erzeugung einer unteren Plattierungsschicht auf der Oberfläche eines Glas substrats;
Bildung einer Metallschicht auf der unteren Plattierungsschicht;
Erzeugung eines Metallmusters durch selektives Ätzen der Metallschicht unter Bildung eines Wellenleiter-Kerns darin;
Erzeugung einer optischen Polymerschicht in dem Metallmuster;
Härtung der optischen Polymerschicht in einen metallfreien Abschnitt des Me tallmusters durch Bestrahlung der unteren Oberfläche des Substrats mit UV-Licht;
Bildung des Wellenleiterkerns durch Entfernen des übrigen Abschnitts der op tischen Polymerschicht mit Ausnahme des gehärteten Abschnitts desselben und der Metallschicht; und
Erzeugung einer oberen Plattierungsschicht auf der unteren Plattierungs schicht und dem Wellenleiterkern.
Erzeugung einer unteren Plattierungsschicht auf der Oberfläche eines Glas substrats;
Bildung einer Metallschicht auf der unteren Plattierungsschicht;
Erzeugung eines Metallmusters durch selektives Ätzen der Metallschicht unter Bildung eines Wellenleiter-Kerns darin;
Erzeugung einer optischen Polymerschicht in dem Metallmuster;
Härtung der optischen Polymerschicht in einen metallfreien Abschnitt des Me tallmusters durch Bestrahlung der unteren Oberfläche des Substrats mit UV-Licht;
Bildung des Wellenleiterkerns durch Entfernen des übrigen Abschnitts der op tischen Polymerschicht mit Ausnahme des gehärteten Abschnitts desselben und der Metallschicht; und
Erzeugung einer oberen Plattierungsschicht auf der unteren Plattierungs schicht und dem Wellenleiterkern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat
aus einem Deckglas, Polycarbonat und/oder Polymethylmethacrylat hergestellt
ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische
Polymerschicht in dem angewendeten optischen Wellenlängenbereich optisch
transparent ist und aus einem nicht-linearen Polymermaterial mit einem höhe
ren Brechungsindex als die obere Plattierungsschicht und die untere Plattie
rungsschicht hergestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische
Polymerschicht in dem angewendeten optischen Wellenlängenbereich optisch
transparent ist und aus einem linearen Polymermaterial mit einem höheren
Brechungsindex als die obere Plattierungsschicht und die untere Plattierungs
schicht hergestellt worden ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische
Polymerschicht und die Metallschicht mittels einer Ätzlösung entfernt werden.
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