JP2004069742A - アライメントマーク付き高分子光導波路及び積層型高分子光導波路の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高分子光導波路の積層が容易なアライメントマーク（ＡＭ）付き高分子光導波路の製造方法、これを利用する積層型高分子光導波路の製造方法を提供すること。
【解決手段】１）光導波路用凸部及び複数のアＡＭ用凸部に対応する凹部を持つ鋳型に、フィルム基材を密着させ、鋳型端部から硬化性樹脂を凹部に進入させ硬化後鋳型を剥離し、コア・ＡＭ形成面にクラッド層を形成するか、又は光導波路用凸部に対応する凹部と切り欠き部を持つ鋳型にフィルム基材を密着させ、鋳型端部から硬化性樹脂を該凹部に進入・硬化させ、前記切り欠き部からＡＭ用材料をフィルム基材に適用し、その後コア・ＡＭ形成面にクラッド層を形成する、ＡＭ付き高分子光導波路の製造方法、高分子光導波路をＡＭを利用して積層する積層型高分子光導波路の製造方法、及び前記のフィルム基材にＡＭを作製したものを、クラッド兼接着剤で積層する積層型高分子光導波路の製造方法。
【選択図】 図１
【解決手段】１）光導波路用凸部及び複数のアＡＭ用凸部に対応する凹部を持つ鋳型に、フィルム基材を密着させ、鋳型端部から硬化性樹脂を凹部に進入させ硬化後鋳型を剥離し、コア・ＡＭ形成面にクラッド層を形成するか、又は光導波路用凸部に対応する凹部と切り欠き部を持つ鋳型にフィルム基材を密着させ、鋳型端部から硬化性樹脂を該凹部に進入・硬化させ、前記切り欠き部からＡＭ用材料をフィルム基材に適用し、その後コア・ＡＭ形成面にクラッド層を形成する、ＡＭ付き高分子光導波路の製造方法、高分子光導波路をＡＭを利用して積層する積層型高分子光導波路の製造方法、及び前記のフィルム基材にＡＭを作製したものを、クラッド兼接着剤で積層する積層型高分子光導波路の製造方法。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路、特にアライメントマーク付きフレキシブル高分子光導波路及び積層型高分子光導波路の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高分子導波路の製造方法としては、（１）フイルムにモノマーを含浸させてコア部を選択的に露光して屈折率を変化させフイルムを張り合わせる方法（選択重合法）、（２）コア層及びクラッド層を塗布後、反応性イオンエチングを用いてクラッド部を形成する方法（ＲＩＥ法）、（３）高分子材料中に感光性の材料を添加した紫外線硬化樹脂を用いて、露光・現像するフォトリソグラフィー法を用いる方法（直接露光法）、（４）射出成形を利用する方法、（５）コア層及びクラッド層を塗布後、コア部を露光してコア部の屈折率を変化させる方法（フォトブリーチング法）等が提案されている。
然し、（１）の選択重合法はフイルムの張り合わせに問題があり、（２）や（３）の方法は、フォトリソグラフィー法を使うためコスト高になり、（４）の方法は、得られるコア径の精度に課題がある。また、（５）の方法はコア層とクラッド層との十分な屈折率差がとれないと言う問題がある。
現在、性能的に優れた実用的な方法は、（２）や（３）の方法だけであるが前記のごときコストの問題がある。そして（１）ないし（５）のいずれの方法も、大面積でフレキシブルなプラスチック基材に高分子導波路を形成するのに適用しうるものではない。
【０００３】
また、高分子光導波路を製造する方法として、キャピラリーとなる溝のパターンが形成されたパターン基板（クラッド）にコア用のポリマー前駆体材料を充填し、その後硬化させてコア層を作り、その上に平面基板（クラッド）を貼り合わせる方法が知られているが、この方法ではキャピラリー溝にだけでなく、パターン基板と平面基板の間にも全面的にポリマー前駆体材料が薄く充填され硬化されてコア層と同じ組成の薄い層が形成される結果、この薄い層を通って光が漏洩してしまうという問題があった。
この問題を解決する方法の１つとして、デビット・ハートはキャピラリーとなる溝のパターンが形成されたパターン基板と平面基板とをクランプ用治具で固着し、さらにパターン基板と平面基板との接触部分を樹脂でシールなどした後減圧して、モノマー（ジアリルイソフタレート）溶液をキャピラリーに充填して、高分子光導波路を製造する方法を提案した（特許公報３１５１３６４号明細書）。この方法はコア形成用樹脂材料としてポリマー前駆体材料を用いる代わりにモノマーを用いて充填材料を低粘度化し、キャピラリー内に毛細管現象を利用して充填させ、キャピラリー以外にはモノマーが充填されないようにする方法である。しかし、この方法はコア形成用材料としてモノマーを用いているため、モノマーが重合してポリマーになる際の体積収縮率が大きく、高分子光導波路の透過損失が大きくなるいう問題がある。
また、この方法は、パターン基板と平面基板とをクランプで固着する、あるいはこれに加えさらに接触部を樹脂でシールするなど煩雑な方法であり、量産にはむかず、その結果コスト低下を期待することはできない。また、クラッドとして厚さがｍｍオーダーあるいは１ｍｍ以下のフィルムを用いる高分子光導波路の製造に適用することは不可能である。
【０００４】
また、最近、ハーバード大学のＧｅｏｒｇｅ Ｍ． Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓらは、ナノ構造を作る新技術として、ソフトリソグラフィーの一つとして毛細管マイクロモールドという方法を提唱している。これは、フォトリソグラフィーを利用してマスター基板を作り、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）の密着性と容易な剥離性を利用してマスター基板のナノ構造をＰＤＭＳの鋳型に写し取り、この鋳型に毛細管現象を利用して液体ポリマーを流し込んで固化させる方法である。ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ ＡＭＥＲＩＣＡＮ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２００１（日経サイエンス２００１年１２月号）に詳しい解説記事が記載されている。
【０００５】
又はバード大学のＧｅｏｒｇｅ Ｍ． ＷｈｉｔｅｓｉｄｅｓのグループのＫｉｍ Ｅｎｏｃｈらによって毛細管マイクロモールド法に関する特許が出願されている（米国特許６３５５１９８号明細書）。
しかし、この特許に記載の製造方法を高分子光導波路の製造に適用しても、光導波路のコア部は断面積が小さいので、コア部を形成するのに時間がかかり、量産に適さない。また、モノマー溶液が重合して高分子になるときに体積変化を起こしコアの形状が変化し、透過損失が大きくなるという欠点を持つ。
【０００６】
また、ＩＢＭチュリッヒ研究所のＢ． ＭｉｃｈｅｌらはＰＤＭＳを用いた高解像度のリソグラフィー技術を提案しており、この技術により数十ｎｍの解像力が得られると報告している。詳しい解説記事は、ＩＢＭ Ｊ． ＲＥＶ． ＆ ＤＥＶ． ＶＯＬ． ４５ ＮＯ． ５ ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ ２００１に記載されている。
このように、ＰＤＭＳを使ったソフトリソグラフィー技術や、毛細管マイクロモールド法は、ナノテクノロジーとして最近、米国を中心に注目を集めている技術である
【０００７】
しかしながら、前記のごときマイクロモールド法を用いて光導波路を作製すると、硬化時の体積収縮率を小さくする（したがって透過損失を小さくする）ことと、充填を容易にするために充填液体（モノマー等）を低粘度化することを両立させえない。したがって、透過損失を小さくすることを優先的に考慮すると、充填液体の粘度をある限度以下にすることができず、充填速度が遅くなり、量産は望めない。また前記のマイクロモールド法は、基板としてガラスやシリコン基板を用いることが前提になっており、フレキシブルなフィルム基材を用いることは考慮されていない。
【０００８】
これに対して本発明者等は特願２００２−１８７４７３号として、フィルム基材に光導波路を設けたフレキシブル高分子光導波路を極めて低コストで作製する方法を提案した。この方法により作製した高分子光導波路は、損失ロスが少なく高精度のコア形状を維持し、また、全体としてフレキシブルであるので各種機器への自由な装填が可能であるが、さらに回路の集積度を高めるためには、高分子光導波路同士を積層した構造、又は光導波路を電気回路基板に積層した構造とするのが有効である。しかし、フレキシブルな高分子光導波路を積層する際の位置決めは容易なことではない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のごとき問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高分子光導波路の積層を容易にするために、アライメントマークを付けた高分子光導波路の製造方法を提供することにあり、さらにアライメントマークを利用して積層する積層型高分子光導波路の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、以下の高分子光導波路の製造方法及び積層型高分子光導波路の製造方法を提供することにより解決される。
（１）１）光導波路用凸部及び複数のアライメントマーク用凸部が形成された原盤に、鋳型形成用樹脂材料の層を形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部及びアライメントマーク用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程、
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程、
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程、
４）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程、
５）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上に、クラッド層を形成する工程、
を有するアライメントマーク付き高分子光導波路の製造方法。
【００１１】
（２）前記鋳型が、鋳型に形成される複数のアライメントマーク作製用凹部の一端に紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を接触させた場合、前記凹部の他端に該樹脂が接触しない鋳型であることを特徴とする前記（１）に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路の製造方法。
（３）１）光導波路用凸部及び複数のアライメント作製用凸部が形成された原盤に、鋳型形成用樹脂材料の層をアライメント作製用凸部が該層より貫通するように形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程、
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程、
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程、
４）鋳型に形成された切り欠き部を通してアライメントマーク用の材料をフィルム基材表面に付与してアライメントマークを作製する工程、
５）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程、
６）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上に、クラッド層を形成する工程、
を有するアライメントマーク付き高分子光導波路の製造方法。
（４）アライメントマーク用の材料が樹脂、染料、顔料、金属またはこれらの２種以上を組み合わせたものであることを特徴とする前記（３）に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路の製造方法。
【００１２】
（５）１）光導波路用凸部及び複数のアライメントマーク用凸部が形成された原盤に、鋳型形成用樹脂材料の層を形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部及びアライメントマーク用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程、
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程、
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程、
４）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程、
５）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上に、クラッド層を形成する工程、
６）前記１）から５）までの工程により作製されたアライメントマークを有する複数の高分子光導波路をアライメントマークを利用して積層する工程、
を有する積層型高分子光導波路の製造方法。
【００１３】
（６）１）光導波路用凸部及び複数のアライメント作製用凸部が形成された原盤に、鋳型形成用樹脂材料の層をアライメント作製用凸部が該層より貫通するように形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程、
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程、
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程、
４）鋳型に形成された切り欠き部を通してアライメントマーク用の材料をフィルム基材表面に付与してアライメントマークを作製する工程、
５）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程、
６）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上に、クラッド層を形成する工程、
７）前記１）から６）までの工程により作製されたアライメントマークを有する複数の高分子光導波路をアライメントマークを利用して積層する工程、
を有する積層型高分子光導波路の製造方法。
【００１４】
（７）下記１）ないし４）の工程を繰り返すことにより、フィルム基材上にコア及び複数のアライメントマークを形成したものを複数作製し、これらを、接着剤層とクラッド層を兼ねる層によりアライメントマークを利用して積層する積層型高分子光導波路の製造方法。
１）光導波路用凸部及び複数のアライメントマーク用凸部が形成された原盤に、鋳型形成用樹脂材料の層を形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部及びアライメントマーク用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程
４）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程。
【００１５】
（８）下記１）ないし４）の工程を繰り返すことにより、フィルム基材上にコア及び複数のアライメントマークを形成したものを複数作製し、これらを、接着剤層とクラッド層を兼ねる層によりアライメントマークを利用して積層する積層型高分子光導波路の製造方法。
１）光導波路用凸部及びアライメント作製用凸部が形成された原盤に、鋳型形成用樹脂材料の層をアライメント作製用凸部が該層より貫通するように形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程
４）鋳型に形成された切り欠き部を通してアライメントマーク用の材料をフィルム基材表面に付与してアライメントマークを作製する工程
５）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程
【００１６】
（９）前記クラッド層の形成が、紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を塗布した後硬化させることによる前記（１）ないし（８）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（１０）前記クラッド層の形成が、クラッド用のフィルムを該フィルムと近い屈折率をもつ接着剤により貼り合わせることによる前記（１）ないし（８）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（１１）前記鋳型形成用樹脂材料の層が硬化性シリコーン樹脂を硬化した層であることを特徴とする前記（１）ないし（１０）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
【００１７】
（１２）前記鋳型の表面エネルギーが１０ｄｙｎ／ｃｍ〜３０ｄｙｎ／ｃｍであることを特徴とする前記（１）ないし（１１）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（１３）前記鋳型のシェア（Ｓｈａｒｅ）ゴム硬度が１５〜８０であることを特徴とする前記（１）ないし（１２）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（１４）前記鋳型の表面粗さが０．５μｍ以下であることを特徴とする前記（１）ないし（１３）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（１５）前記鋳型の光透過性が３５０ｎｍ〜７００ｎｍ領域において８０％以上であることを特徴とする前記（１）ないし（１４）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（１６）前記鋳型の厚さが０．１ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とする前記（１）ないし（１５）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
【００１８】
（１７）前記クラッド用フィルム基材の屈折率が１．５５以下であることを特徴とする前記（１）ないし（１６）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（１８）前記クラッド用フィルム基材が脂環式アクリル樹脂フイルムであることを特徴とする前記（１）ないし（１７）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（１９）前記クラッド用フィルム基材が脂環式オレフィン樹脂フイルムであることを特徴とする前記（１）ないし（１８）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（２０）前記脂環式オレフィン樹脂フイルムが主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖に極性基をもつ樹脂フィルムであることを特徴とする前記（１）ないし（１８）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
【００１９】
（２１）紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程において、系を減圧することを特徴とする前記（１）ないし（２０）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（２２）前記紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂の粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜２０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする前記（１）ないし（２１）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（２３）前記紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させたときの体積変化が１０％以下であることを特徴とする前記（１）ないし（２２）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（２４）前記クラッド層の屈折率がクラッド用フィルム基材と同じであることを特徴とする前記（１）ないし（２３）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
【００２０】
（２５）コアの径が１０μｍ〜５００μｍの範囲にあることを特徴とする前記（１）ないし（２４）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（２６）紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂の硬化物の屈折率が１．５５以上であることを特徴とする前記（１）ないし（２５）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（２７）前記クラッド用フィルム基材及びクラッド層とコアの屈折率差が０．０２以上あることを特徴とする前記（１）ないし（２６）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明は、アライメントマークを有する高分子光導波路の製造方法及び該高分子光導波路を積層した積層型高分子光導波路の製造方法に関する。特にマイクロモールディング法はフィルム基材に対する鋳型接触時の位置決めが難しいので、原盤自体に光導波路用凸部と、アライメントマーク用凸部あるいはアライメントマーク作製用凸部とを一体で成形することが望ましい。アライメントマークを有する高分子光導波路の製造方法は以下の２つの方法である。
［第一の方法］
第一の方法は以下の１）ないし５）の工程を有する。
１）光導波路用凸部及び複数のアライメントマーク用凸部が形成された原盤に鋳型形成用樹脂材料の層を形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部及びアライメントマーク用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程
４）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程
５）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上に、クラッド層（側面クラッド部分及び上部クラッド部分を意味する。以下同じ）を形成する工程
【００２２】
［第二の方法］
第二の方法は以下の１）ないし６）の工程を有する。
１）光導波路用凸部及び複数のアライメント作製用凸部が形成された原盤に、鋳型形成用樹脂材料の層をアライメント作製用凸部が該層より貫通するように形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程
４）鋳型に形成された切り欠き部からアライメントマーク用の材料をフィルム基材表面に付与してアライメントマークを作製する工程
５）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程
６）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上に、クラッド層を形成する工程
前記３）の工程及び４）の工程はどちらを先に行なってもよく、また、４）の工程は５）の硬化工程の前でも後でもよい。
【００２３】
本発明のアライメントマーク付き高分子光導波路の作製は、原盤として光導波路用の凸部と同様なアライメントマーク用凸部を形成したものを用いたり（第一の方法）、あるいは鋳型に切り欠き部を設けるだけでよい（第二の方法）ので、アライメントマーク作製のための複雑な工程を行なう必要がない。本発明の方法により製造される高分子光導波路はアライメントマークが付されているため、高分子光導波路を積層する際に誤差を小さく積層することができる。
さらに、本発明の高分子光導波路の製造方法は、鋳型に、鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させると、両者を特別な手段を用いて固着させなくても（前記特許第３１５１３６４号明細書に記載のごとき固着手段）、鋳型に形成された凹部構造以外には、鋳型とクラッド用フィルム基材の間に空隙が生ずることなく、紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を前記凹部のみに進入させることができることを見い出したことに基づくもので、本発明の高分子光導波路の製造方法は、製造工程が極めて単純化され容易に高分子光導波路を作製することができ、従来の高分子光導波路の製造方法に比較し、極めて低コストで高分子光導波路を作製することを可能にするものである。また、本発明の高分子光導波路の製造方法により、損失ロスが少なく高精度であり、かつ各種機器への自由な装填を可能とするフレキシブルな高分子光導波路が得られる。さらに高分子光導波路の形状等を自由に設定することができる。
【００２４】
まず、図１用いて本発明の第一のアライメントマーク付き高分子光導波路の製造方法の概略を説明する。
図１（Ａ）は光導波路用凸部１２及びアライメントマーク用凸部１４が形成された原盤１０を示す。最初に図１（Ｂ）で示すように、原盤１０の光導波路用凸部１２及びアライメントマーク用凸部１４が形成された面に、鋳型形成用樹脂材料の層２０ａ（例えば硬化性樹脂の硬化した層）を形成する。次に、鋳型形成用樹脂材料の層２０ａを原盤１０から剥離し（型取り）、その後、型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部２２ａ及びアライメントマーク用凸部１４に対応する凹部２２ｂが露出するように型の両端を切断して（図示せず）鋳型２０を作製する（図１（Ｃ）参照）。
このようにして作製した鋳型に、該鋳型との密着性がよいクラッド用フィルム基材３０を密着させる（図１（Ｄ）参照）。次に、鋳型の一端をコア及びアライメントマークとなる硬化性樹脂４０ａに接触させ、毛細管現象を利用して鋳型の凹部２２ａ及び２２ｂに進入させる。図１（Ｅ）は鋳型の凹部に硬化性樹脂が充填された状態を示す。その後、凹部内の硬化性樹脂を硬化させ、鋳型を剥離する（図示せず）。図１（Ｆ）が示すように、クラッド用フィルム基材の上に光導波路用凸部（コア）４０及びアライメントマーク４２が形成される。
さらに、クラッド用フィルム基材のコア形成面にクラッド層５０を形成することにより、本発明の高分子光導波路６０（図１（Ｇ）参照）が作製される。
【００２５】
以下に、本発明による第一のアライメントマーク付き高分子光導波路の製造方法を工程順に説明する。
１）光導波路用凸部及び複数のアライメントマーク用凸部が形成された原盤に鋳型形成用樹脂材料の層を形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部及びアライメントマーク用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程、
＜原盤の作製＞
光導波路用凸部（コアに対応する凸部）及びアライメントマーク用凸部を形成した原盤の作製には、従来の方法、たとえばフォトリソグラフィー法を特に制限なく用いることができる。また、本出願人が先に出願した電着法又は光電着法により高分子光導波路を作製する方法（特願２００２−１０２４０号）も、原盤を作製するのに適用できる。原盤に形成される光導波路用凸部の大きさは高分子光導波路の用途等に応じて適宜決められる。例えばシングルモード用の光導波路の場合には、１０μｍ角程度のコアを、マルチモード用の光導波路の場合には、５０〜１００μｍ角程度のコアが一般的に用いられるが、用途によっては数百μｍ程度と更に大きなコア部を持つ光導波路も利用される。
また、アライメントマーク用凸部は、フォトマスクの位置合わせのためにフォトマスクに付けられるアライメントマークと同様の形状及び大きさのものが適用可能である。例えば、前記図１（Ａ−２）で示したような平面形状のものが挙げられるがこれに限定されるものではない。アライメントマーク用凸部は２以上形成することが必要であり、２個又は３個程度が適切である。
【００２６】
＜型の作製＞
型は、前記のようにして作製した原盤の光導波路面に、鋳型樹脂材料の層を形成した後剥離して作製される。
鋳型樹脂材料としては、原盤から容易に剥離することができること、鋳型（繰り返し用いる）として一定以上の機械的強度・寸法安定性を有することが好ましい。鋳型樹脂材料の層は、鋳型形成用樹脂あるいはこれに必要に応じて各種添加剤を加えたものから形成される。
鋳型形成用樹脂は、原盤に形成された個々の光導波路を正確に写し取らなければならないので、ある限度以下の粘度、たとえば、２０００〜７０００ｍＰａ・ｓ程度を有することが好ましい。また、粘度調節のために溶剤を、溶剤の悪影響がない程度に加えることができる。
【００２７】
前記鋳型形成用樹脂としては、硬化性シリコーン樹脂（熱硬化型、室温硬化型）が、剥離性、機械強度・寸法安定性の観点から好ましく用いられる。また、前記樹脂であって低分子量の液体樹脂は、十分な浸透性が望め好ましく用いられる。前記樹脂の粘度は５００〜７０００ｍＰａ・ｓ、さらには、２０００〜５０００ｍＰａ・ｓ程度のものが好ましい。
硬化性シリコーン樹脂としては、メチルシロキサン基、エチルシロキサン基、フェニルシロキサン基を含むものが好ましく、特に硬化性ジメチルシロキサン樹脂が好ましい。
【００２８】
また、前記原盤にはあらかじめ離型剤塗布などの離型処理を行なって鋳型との剥離を促進させることが望ましい。
原盤の光導波路面に、鋳型樹脂材料の層を形成するには、前記面に鋳型形成用樹脂を塗布したり注型するなどの方法により鋳型形成用樹脂の層を形成し、その後必要に応じ乾燥処理、硬化処理などが行なわれる。
鋳型樹脂材料の層の厚さは鋳型としての取り扱い性を考慮して適宜決められるが、一般的に０．１〜５０ｍｍ程度が適切である。
その後、鋳型樹脂材料の層と原盤を剥離して型とする。
【００２９】
＜鋳型の作製＞
次いで前記型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する。凹部が露出するように型の両端を切断するのは、後の工程で紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させるためである。
鋳型の表面エネルギーは、１０ｄｙｎ／ｃｍ〜３０ｄｙｎ／ｃｍ、好ましくは１５ｄｙｎ／ｃｍ〜２４ｄｙｎ／ｃｍの範囲にあることが、基材フィルムとの密着性の点からみて好ましい。
鋳型のシェア（Ｓｈａｒｅ）ゴム硬度は、１５〜８０、好ましくは２０〜６０であることが、型取り性能や剥離性の点からみて好ましい。
鋳型の表面粗さ（二乗平均粗さ（ＲＭＳ））は、０．５μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下にすることが、型取り性能の点からみて好ましい。
【００３０】
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程
本発明の光導波路は、カプラー、ボード間の光配線や光分波器等としても使用しうるので、その用途に応じて前記フィルム基材の材料としては、該材料の屈折率、光透過性等の光学的特性、機械的強度、耐熱性、鋳型との密着性、フレキシビリティー（可撓性）等を考慮して選択される。可撓性のフィルム基材を用い、可撓性を有する高分子光導波路を作製することが好ましい。前記フィルムとしては脂環式アクリルフイルム、脂環式オレフィンフイルム、三酢酸セルロースフイルム、含フッ素樹脂フイルム等が挙げられる。フィルム基材の屈折率は、コアとの屈折率差を確保するため、１．５５より小さく、好ましくは１．５３より小さくすることが望ましい。
【００３１】
前記脂環式アクリルフイルムとしてはトリシクロデカン等の脂肪族環状炭化水素をエステル置換基に導入した、ＯＺ−１０００、ＯＺ−１１００等が用いられる。
また、脂環式オレフィンフイルムとしては主鎖にノルボルネン構造を有するもの、及び主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基（アルキル基としては炭素数１から６のものやシクロアルキル基）等の極性基をもつものが挙げられる。中でも前記のごとき主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基等の極性基をもつ脂環式オレフィン樹脂は、低屈折率（屈折率が１．５０近辺であり、コア・クラッドの屈折率の差を確保できる）及び高い光透過性等の優れた光学的特性を有し、鋳型との密着性に優れ、さらに耐熱性に優れているので特に本発明の高分子光導波路の作製に適している。
また、前記フィルム基材の厚さはフレキシビリティーと剛性や取り扱いの容易さ等を考慮して適切に選ばれ、一般的には０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度が好ましい。
【００３２】
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程
この工程においては、紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂を、毛細管現象により鋳型とフィルム基材との間に形成された空隙（鋳型の凹部）に充填させるため、用いる紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂はそれが可能なように十分低粘度である他、前記硬化性樹脂の硬化後の屈折率はクラッドを構成する高分子材料よりも高い（クラッドとの差が０．０２以上）ことが必要である。このほかに、原盤に形成された光導波路用凸部が有する元の形状を高精度に再現するため、前記硬化性樹脂の硬化前後の体積変化が小さいことが必要である。例えば、体積が減少すると導波損失の原因になる。したがって、前記硬化性樹脂は、体積変化ができるだけ小さいものが望ましく、１０％以下、好ましくは６％以下であるのが望ましい。溶剤を用いて低粘度化することは、硬化前後の体積変化が大きいので避ける方が好ましい。
【００３３】
したがって、前記硬化性樹脂の粘度は、１０ｍＰａ・ｓ〜２０００ｍＰａ・ｓ、望ましくは２０ｍＰａ・ｓ〜１０００ｍＰａ・ｓ、更に好ましくは３０ｍＰａ・ｓ〜５００ｍＰａ・ｓにするのが好ましい。
また、前記紫外線硬化性樹脂としてエポキシ系、ポリイミド系、アクリル系紫外線硬化性樹脂が好ましく用いられる。
【００３４】
また、この工程において、フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させて紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に充填することを促進するため、この系全体を減圧（０．１〜２００Ｐａ程度）することが望ましい。また系全体を減圧にする代わりに、鋳型の、前記硬化性樹脂と接触する一端とは異なる端からポンプで吸引したり、あるいは前記硬化性樹脂と接触する一端において加圧したりすることもできる。
また、前記充填を促進するため、前記減圧及び加圧に代えあるいはこれらに加えて、鋳型の一端に接触させる硬化性樹脂を加熱することにより、より硬化性樹脂を低粘度化することも有効な手段である。
コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂の硬化物の屈折率は、クラッドとなる前記フィルム基材（以下の５）の工程におけるクラッド層を含む）より大きいことが必要で、１．５３以上、好ましくは１．５５以上である。クラッド（以下の５）の工程におけるクラッド層を含む）とコアの屈折率の差は、０．０２以上、好ましくは０．０５以上である。
【００３５】
鋳型に形成されたアライメントマーク作製用凹部の一端に紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を接触させる場合、前記凹部の他端に該樹脂が接触しないような鋳型を用いることが好ましい。これは前記凹部の両端に樹脂を接触するとその中に樹脂が進入しなくなってしまうからである。例えば図２に示すように、鋳型に形成されるアライメントマーク作製用凹部を途中で屈曲させ、鋳型２０に形成された光導波路作製用凹部２２ａとアライメントマーク作製用凹部２２ｂの各々の一端は紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂４０ａに接触するようにし、他方これらの凹部のもう一方の端には紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂が接触しないようにする。
また、アライメントマーク作製用凹部の一端が紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触しないようにするために、図３で示すように、鋳型３０に、アライメントマーク作製用凹部２２ｂの一端が顕れるよう切り欠き部分を設け、この切り欠き部分を樹脂溜め部２５とし、他方、アライメントマーク作製用凹部２２ｂのもう一方の端は前記樹脂溜め部２５には連通しないようにする鋳型を用いることもできる。
【００３６】
４）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をフィルム基材から剥離する工程
進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させる。紫外線硬化性樹脂を硬化させるには、紫外線ランプ、紫外線ＬＥＤ、ＵＶ照射装置等が用いられる。また、熱硬化性樹脂を硬化させるには、オーブン中での加熱等が用いられる。
また、前記１）〜３）の工程で用いる鋳型をそのままクラッド層に用いることも可能で、この場合は、鋳型を剥離する必要はなくそのままクラッド層として利用する。
【００３７】
５）コアが形成されたフィルム基材の上にクラッド層を形成する工程
コアが形成されたフィルム基材の上にクラッド層を形成するが、クラッド層としてはフィルム（たとえば前記２）の工程で用いたようなフィルム基材が同様に用いられる）、硬化性樹脂（紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂）を塗布して硬化させた層、高分子材料の溶剤溶液を塗布して乾燥して得られる高分子膜等が挙げられる。クラッド層としてフィルムを用いる場合は、接着剤を用いて貼り合わされるが、その際、接着剤の屈折率がフィルムの屈折率と近いことが望ましい。
クラッド層の屈折率は、コアとの屈折率差を確保するため、１．５５より小さく、好ましくは１．５３より小さくすることが望ましい。また、クラッド層の屈折率を前記フィルム基材の屈折率と同じにすることが、光の閉じ込めの点からみて好ましい。
【００３８】
本発明の高分子光導波路の製造方法において、特に、鋳型材料として熱硬化性のシリコーン樹脂、中でも熱硬化性ジメチルシロキサン樹脂を用い、フィルム基材として主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基等の極性基をもつ脂環式オレフィン樹脂を用いる組み合わせは、両者の密着性が特に高く、また、凹部構造の断面積が極めて小さくても（たとえば１０×１０μｍの矩形）毛細管現象により素早く凹部に硬化性樹脂を充填することができる。
【００３９】
さらに、前記の鋳型をクラッド層として用いることもできるが、その場合には、鋳型の屈折率が１．５以下で、鋳型とコア材料の接着性を向上させるために鋳型をオゾン処理することが好ましい。
またクラッド用フィルム基材を同じ大きさのガラス板に張りつけておき、アライメント調整完了後もしくは接着工程完了後にガラス板をはがすことによって、アライメント調整を行う際のハンドリングを向上させることができる。
【００４０】
［第二の高分子光導波路の製造方法］
次に第二の方法によるアライメントマーク付き高分子光導波路の製造方法について説明する。第二の方法は、鋳型に複数の切り欠き部を設け、該切り欠き部を通してアライメントマーク用の材料をフィルム基材表面に付与することによりアライメントマークを作る方法である。切り欠き部を設けた鋳型の作製方法は、原盤に複数のアライメント作製用凸部をも形成し、この原盤の上に、鋳型形成用樹脂材料の層をアライメント作製用凸部が該層より貫通するように形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断する方法が挙げられる。切り欠き部の平面形状は、十字型、くさび型等の他、フォトマスクに付けられるようなアライメントマークが同様に適用できる。
アライメント作製用凸部は、精密加工ができる素材（金属、プラスチック等）から該凸部に相当する形のものを加工し、それを接着剤等により原盤に貼り付ける方法が簡便な方法であるが、これに限られるものではない。また、凸部の高さは、鋳型の層厚より大きくすることが必要である。
図４に十字型の切り欠き部２７を設けた鋳型をフィルム基材に密着させ、鋳型に形成された光導波路形成用凹部２２の一端に紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂４０ａを接触させた図を示す。
また、鋳型に切り欠き部を設ける他の方法として、鋳型を所定の形状に打ち抜く方法も採用できる。
【００４１】
鋳型を作製した後、２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程、３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程、４）鋳型に形成された切り欠き部を通してアライメントマーク用の材料をフィルム基材表面に付与してアライメントマークを作製する工程、５）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程、６）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上に、クラッド層を形成する工程を行なう。
２）及び３）の工程は第一の方法における工程と同じである。また、４）の工程におけるアライメントマーク用の材料としては、フィルム基材と光学的に区別可能な材料を用いることが好ましく、たとえば、樹脂材料、染料、顔料、金属、またはこれらの混合物が用いられ、また該材料をフィルム基材表面に付与する方法は、インクジェット法、蒸着法、液滴滴下法、スタンプ法等が挙げられる。また、前記６）の工程は、前記第一の方法の５）の工程と同様である。
【００４２】
［積層型高分子光導波路の製造方法］
次に積層型高分子光導波路の製造方法について説明する。積層型高分子光導波路は、前記のごとき方法で作製したアライメントマーク付き高分子光導波路を、アライメントマークを利用して積層することにより作製される。アライメントマークは光学顕微鏡などにより容易に識別可能である。
積層は接着剤を用いることが好ましく、紫外線硬化性樹脂接着剤等が挙げられる。接着剤は体積収縮率がごく小さいものを選択することが望ましい。
また、フィルム基材の上にコア及びアライメントマークを形成したものを複数作製し、これを接着剤層とクラッド層を兼ねる層により積層することも可能である。この層としては紫外線硬化性樹脂等が用いられる。
あらかじめクラッド層を形成した高分子光導波路を接着剤で積層する場合は、工数は増えるが、接着剤に対し光学的特性を重視する必要がないため、その選択の自由度が向上し、体積収縮率がごく小さいものを選択することが可能となる。体積収縮率を小さくするために添加する膨張材などにより、その部分の光透過率が若干減少するなどのデメリットはあるが、クラッド層が別に形成されているため接着層の厚みを極小化することができ、そのデメリットは回避可能である。一方、接着剤層とクラッド層を兼ねる層により積層する場合は、工数は節約できるものの、クラッド層としての紫外線硬化樹脂の光学特性が重視されるため、体積収縮率などの性能上の妥協が必要になる。
【００４３】
アライメント調整は、通常光学顕微鏡などで光導波路フィルム上から観察して行うが、マイクロモールディング法で十分な厚みをもつアライメントマークが作製でき、かつ発光素子や受光素子に対する位置公差が５μｍ程度あれば、アライメントマーク自体をあてつけ用のデータム面として用いることが可能である。このようにしてたとえばプリント基板上などに面倒な光学調整無しに光導波路フィルムを積層して光電混載基板を実現することが可能である。
【００４４】
本発明により製造される光導波路及び積層型高分子光導波路には、発光部を取り付けることができる。集積回路の集積度を上げるためには、発光部には面発光レーザーアレイ（ＶＣＳＥＬ）を用いることが好ましい。
面発光レーザーアレイの半導体レーザー素子は発熱が大きいため、発熱による悪影響を防ぐためには、半導体レーザー素子とコア端面との間に間隔を保ち放熱させる必要があるが、半導体レーザービームは広がり角度を有するため、前記間隔がある限度を超えるとコア端面におけるレーザー光スポット直径が、コアが許容する以上（たとえばコア直径が５０μｍの場合、許容直径は４５μｍ）のものになってしまう。
しかし、面発光レーザーアレイにおける半導体レーザーのスポット径、レーザービームの広がり角度を考慮することにより、前記のレンズ等を設けなくても半導体レーザーとコア端面の間の間隔を、発熱の影響を十分避けることができる程度に空けることが可能になる。
【００４５】
たとえば、半導体レーザーのスポット径が１０μｍ、ビーム広がり角度が２５°、アレイ間隔が２５０μｍの面発光レーザーアレイ（富士ゼロックス株式会社製、ＶＣＳＥＬ−ＡＭ−０１０４）を、コア径が５０μｍのマルチモード高分子光導波路シートの端面に取り付ける場合、コア面におけるレーザー光スポット直径が４５μｍ程度まで許容されるため、半導体レーザーとコア端面との間隔は最大７９μｍまで可能となる。また、コア端面におけるレーザー光直径を３０μｍに設定する場合には、半導体レーザーとコア端面との間隔は４５μｍ程度となるが、この程度の間隔があれば半導体レーザー素子が１００℃位まで温度上昇することを考慮しても十分熱を逃がすことが可能である。
したがって、面発光レーザーアレイにおける半導体レーザーのスポット径が１〜２０μｍ、レーザービームの広がり角度が５°〜３０°程度のものが好ましく用いられ、また、アレイ間隔は１００〜５００μｍ程度のものが好ましい。例えば、富士ゼロックス株式会社のＶＣＳＥＬ−ＡＭ−０１０４、ＶＣＳＥＬ−ＡＭ−０１１２等が好ましく用いられる。
【００４６】
また、光導波路シートのコア端面と、面発光レーザーアレイの半導体レーザーとの間の間隔を前記のように保つ手段としては、面発光レーザーアレイに前記間隔を維持するに十分な高さの枠を設ければよく、枠と光導波路シートとの取り付けは、接着剤などを用いて行なわれる。
【００４７】
図５は、積層型高分子光導波路６２（４本のコアを有する高分子光導波路を４枚積層したもの）に面発光レーザーアレイ７０（４×４のＶＣＳＥＬ）を直接接続した例を概念図として示すもので、（Ａ）は側面図を、（Ｂ）は上面図をそれぞれ示す。図中、７２は半導体レーザー素子を表わす。
また、図６は、積層型高分子光導波路６２（４本のコアを有する高分子光導波路を２枚積層したもの）にプリント基板８０を積層し、これに面発光レーザーアレイ７０（４×２のＶＣＳＥＬ）を直接接続した例を概念図として示すものである。図中、７２は半導体レーザー素子を表わす。
【００４８】
また、本発明の高分子光導波路及び積層型高分子光導波路には、発光部に加え受光部を設けてもよい。発光部としては光ダイオードアレイ等が好ましく用いられる。光ダイオードアレイは、ＳｉフォトダイオードアレイやＧａＡｓフォトダイオードアレイのように、面発光レーザーアレイと同じ波長の紫外に感度を持ち、感度の良いものが好ましい。
【００４９】
【実施例】
以下に実施例を示し本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
実施例１
＜アライメントマーク付き高分子光導波路の作製＞
Ｓｉ基板に厚膜レジスト（マイクロケミカル（株）製、ＳＵ−８）をスピンコート法で塗布した後、８０℃でプリベークし、フォトマスクを通して露光し、現像して、断面が正方形の４本の光導波路用凸部（幅：５０μｍ、高さ：５０μｍ、長さ：１５０ｍｍ）と、図１の（Ａ−２）で示すような平面形状を有する２つの断面が正方形のアライメントマーク用凸部（幅：５０μｍ、高さ：５０μｍ、一辺の長さ：５ｍｍ）を形成した。次に、これを１２０℃でポストベークして、光導波路コア作製用原盤を作製した。
【００５０】
次に、この原盤に離型剤を塗布した後、熱硬化性ジメチルシロキサン樹脂（ダウコウニングアジア社製：ＳＹＬＧＡＲＤ１８４）を流し込み、１２０℃で３０分間加熱して固化させた後剥離して、断面が正方形の光導波路用及びアライメントマーク用凸部に対応する凹部を持った型（鋳型の厚さ：３ｍｍ）を作製した。さらに、前記型の両端を切断して下記紫外線硬化性樹脂の入出力部を作り鋳型とした。
この鋳型と、鋳型より一回り大きい膜厚１８８μｍのフィルム基材（アートンフイルム、ＪＳＲ（株）製、屈折率１．５１０）を密着させた。次に、鋳型に形成されている光導波路作製用凹部の各一端及びアライメントマーク作製用凹部の各一端に、粘度が１３００ｍＰａ・ｓの紫外線硬化性樹脂（ＪＳＲ社製：ＰＪ３００１）を数滴落とした（図２参照）ところ、毛細管現象により前記各凹部に紫外線硬化性樹脂が充填された。次いで、５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を鋳型を透して５分間照射して紫外線硬化させた。鋳型をフイルム基材から剥離したところ、フイルム基材上に前記原盤凸部と同じ形状のコア及びアライメントマークが形成された。コア及びアライメントマークの屈折率は１．５９１であった。
次に、基材フイルムのコア形成面に、硬化後の屈折率が基材フィルム（アートンフイルム）と同じ１．５１０である紫外線硬化性樹脂（ＪＳＲ（株）製）を全面に塗布した後、５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を１０分間照射して紫外線硬化させ（硬化後の膜厚１０μｍ）クラッド層を形成した。フレキシブルな高分子光導波路が得られた。
【００５１】
＜積層型高分子光導波路の作製＞
前記のごとくして作製した高分子光導波路に体積収縮のほとんど無い紫外線硬化樹脂をごく薄く塗布した後、同様にして作製したもう１枚の高分子光導波路を積層し、積層体の上から顕微鏡光学系でアライメントマーク（屈折率がフィルム基材と違うので透明でも識別可能）により２枚の高分子光導波路の相対位置を調整した後、５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を１分間照射して固化させフレキシブルな積層型高分子光導波路を作製した。積層された高分子光導波路の相対位置誤差は１μｍ以下に収まった。
この工程を繰り返し、最後に不要な部分をダイシングソーで切断することにより１層につき４本の光導波路を持ち、それらが４層積層された光導波路フィルムを作製した。この積層型高分子光導波路に４×４のＶＣＳＥＬを直接接続した。
【００５２】
実施例２
＜アライメントマーク付き高分子光導波路の作製＞
Ｓｉ基板に厚膜レジスト（マイクロケミカル（株）製、ＳＵ−８）をスピンコート法で塗布した後、８０℃でプリベークし、フォトマスクを通して露光し、現像して、断面が正方形の４本の光導波路用凸部（幅：５０μｍ、高さ：５０μｍ、長さ：１５０ｍｍ）を形成した。次に、これを１２０℃でポストベークした。次いで、これに、マイクロ放電加工で作製した平面形状が十字型（図４参照）のアライメントマーク作製用凸部（凸部の高さ４ｍｍ）を２つ接着して（図４参照）原盤とした。
【００５３】
次に、この原盤に離型剤を塗布した後、熱硬化性ジメチルシロキサン樹脂（ダウコウニングアジア社製：ＳＹＬＧＡＲＤ１８４）を流し込み、１２０℃で３０分間加熱して固化させた後、剥離して、前記断面が正方形の凸部に対応する凹部と前記十字型の形状の切り欠き部を有する型（鋳型の厚さ：３ｍｍ）を作製した。さらに、前記型の両端を切断して下記紫外線硬化性樹脂の入出力部を作り鋳型とした。
この鋳型と鋳型より一回り大きいアートンフイルム（膜厚１８８μｍ）を密着させ、鋳型の一端にある入出力部に、粘度が５００ｍＰａ・ｓの紫外線硬化樹脂（ＮＴＴ−ＡＴ（株）社製）を数滴落とし、また、鋳型の入出力部のもう一方の端からダイヤフラム式吸引ポンプ（最大吸引圧３３．２５ＫＰａ）で吸引したところ、毛細管現象により前記凹部に紫外線硬化樹脂が充填された。その後、鋳型を透して５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を１０分間照射して固化させた。
次いで、鋳型の切り欠き部を通して、インクジェットヘッドから黒色顔料分散液を塗布・乾燥した後、鋳型を剥離した。フィルム基材の上に４本の光導波路用凸部と２つの黒色十字型アライメントマーク（厚さ０．５μｍ）が形成された。
さらに、フィルム基材の光導波路形成面に、屈折率がフィルム基材（アートンフイルム）と同じ１．５１０の紫外線硬化樹脂（ＮＴＴ−ＡＴ（株）（株）製、エポキシ系）を塗布した後、５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を１０分間照射して固化させ側面および上面クラッド層（硬化後の膜厚１０μｍ）を形成した。フレキシブルな高分子光導波路が作製された。
＜積層型高分子光導波路の作製＞
次に、実施例１と同様にして４枚の積層型高分子光導波路を作製し、これに４×４のＶＣＳＥＬを直接接続した。
【００５４】
実施例３
実施例１における原盤作製工程からアートンフイルム上にコア及びアライメントマークを形成する工程までを同じ方法により実施した。ただし、アライメントマークの厚さは１００μｍとした。次に、基材フイルムのコア形成面に、硬化後の屈折率が基材フィルム（アートンフイルム）と同じ１．５１０である紫外線硬化性樹脂（ＪＳＲ（株）製）を、アライメントマークが覆われないように側面クラッド塗布領域を限定塗布した後、５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を１０分間照射して紫外線硬化させ（硬化後の膜厚１０μｍ）た。フレキシブルな高分子光導波路が得られた。
このようにして作製した高分子光導波路フィルムを導波路やアライメントマークがある面に体積収縮のほとんど無い紫外線硬化樹脂をごく薄く塗布した。これに、プリント基板に別途設けられたピンにアライメントマークをあてつけながら、プリント基板に積層した後、５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を１分間照射して硬化させ、光電混載基板を形成した。積層された導波路の相対位置誤差は５μｍ以下に収まったため、ＶＣＳＥＬに対する位置ずれの影響はなく、良好な性能を発揮できた。
【００５５】
【発明の効果】
本発明のアライメントマーク付き高分子光導波路の作製は、原盤として光導波路用の凸部と同様なアライメントマーク用凸部を形成したものを用いたり、あるいは鋳型に切り欠き部を設けるだけでよいので、アライメントマーク作製のための複雑な工程を行なう必要がない。本発明の方法により製造される高分子光導波路はアライメントマークが付されているため、高分子光導波路を積層する際に誤差を小さく積層することができる。
さらに、本発明の高分子光導波路の製造方法は、製造工程が極めて単純化され容易に高分子光導波路を作製することができ、従来の高分子光導波路の製造方法に比較し、極めて低コストで高分子光導波路を作製することを可能にするものである。また、本発明の高分子光導波路の製造方法により、損失ロスが少なく高精度であり、かつ各種機器への自由な装填を可能とするフレキシブルな高分子光導波路が得られる。さらに高分子光導波路の形状等を自由に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアライメントマーク付き高分子光導波路の製造工程を示す概念図である。
【図２】鋳型凹部に光導波路及びアライメントマーク用の樹脂を充填する工程の一例を示す概念図である。
【図３】鋳型凹部に光導波路及びアライメントマーク用の樹脂を充填する工程の他の一例を示す概念図である。
【図４】鋳型に設けた切り欠き部を通してアライメントマークを作製する工程の一例を示す概念図である。
【図５】積層型高分子光導波路に発光部を取り付けたものを示す概念図であり、（Ａ）は側面図を（Ｂ）は上面図を示す。
【図６】積層型高分子光導波路をプリント基板に積層し、さらに発光部を取り付けたものを示す概念図である。
【符号の説明】
１０ 原盤
１２ 光導波路用凸部
１４ アライメントマーク用凸部
２０ａ 鋳型形成用樹脂材料の層
２０ 鋳型
２２ａ 光導波路作製用鋳型凹部
２２ｂ アライメントマーク作製用鋳型凹部
２７ 切り欠き部
３０ クラッド用フィルム基材
４０ａ コア用硬化性樹脂
４０ コア
４２ アライメントマーク
５０ クラッド層
６０ 高分子光導波路
６２ 積層型高分子光導波路
７０ 面発光レーザーアレイ
７１ 半導体レーザー素子
８０ プリント基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路、特にアライメントマーク付きフレキシブル高分子光導波路及び積層型高分子光導波路の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高分子導波路の製造方法としては、（１）フイルムにモノマーを含浸させてコア部を選択的に露光して屈折率を変化させフイルムを張り合わせる方法（選択重合法）、（２）コア層及びクラッド層を塗布後、反応性イオンエチングを用いてクラッド部を形成する方法（ＲＩＥ法）、（３）高分子材料中に感光性の材料を添加した紫外線硬化樹脂を用いて、露光・現像するフォトリソグラフィー法を用いる方法（直接露光法）、（４）射出成形を利用する方法、（５）コア層及びクラッド層を塗布後、コア部を露光してコア部の屈折率を変化させる方法（フォトブリーチング法）等が提案されている。
然し、（１）の選択重合法はフイルムの張り合わせに問題があり、（２）や（３）の方法は、フォトリソグラフィー法を使うためコスト高になり、（４）の方法は、得られるコア径の精度に課題がある。また、（５）の方法はコア層とクラッド層との十分な屈折率差がとれないと言う問題がある。
現在、性能的に優れた実用的な方法は、（２）や（３）の方法だけであるが前記のごときコストの問題がある。そして（１）ないし（５）のいずれの方法も、大面積でフレキシブルなプラスチック基材に高分子導波路を形成するのに適用しうるものではない。
【０００３】
また、高分子光導波路を製造する方法として、キャピラリーとなる溝のパターンが形成されたパターン基板（クラッド）にコア用のポリマー前駆体材料を充填し、その後硬化させてコア層を作り、その上に平面基板（クラッド）を貼り合わせる方法が知られているが、この方法ではキャピラリー溝にだけでなく、パターン基板と平面基板の間にも全面的にポリマー前駆体材料が薄く充填され硬化されてコア層と同じ組成の薄い層が形成される結果、この薄い層を通って光が漏洩してしまうという問題があった。
この問題を解決する方法の１つとして、デビット・ハートはキャピラリーとなる溝のパターンが形成されたパターン基板と平面基板とをクランプ用治具で固着し、さらにパターン基板と平面基板との接触部分を樹脂でシールなどした後減圧して、モノマー（ジアリルイソフタレート）溶液をキャピラリーに充填して、高分子光導波路を製造する方法を提案した（特許公報３１５１３６４号明細書）。この方法はコア形成用樹脂材料としてポリマー前駆体材料を用いる代わりにモノマーを用いて充填材料を低粘度化し、キャピラリー内に毛細管現象を利用して充填させ、キャピラリー以外にはモノマーが充填されないようにする方法である。しかし、この方法はコア形成用材料としてモノマーを用いているため、モノマーが重合してポリマーになる際の体積収縮率が大きく、高分子光導波路の透過損失が大きくなるいう問題がある。
また、この方法は、パターン基板と平面基板とをクランプで固着する、あるいはこれに加えさらに接触部を樹脂でシールするなど煩雑な方法であり、量産にはむかず、その結果コスト低下を期待することはできない。また、クラッドとして厚さがｍｍオーダーあるいは１ｍｍ以下のフィルムを用いる高分子光導波路の製造に適用することは不可能である。
【０００４】
また、最近、ハーバード大学のＧｅｏｒｇｅ Ｍ． Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓらは、ナノ構造を作る新技術として、ソフトリソグラフィーの一つとして毛細管マイクロモールドという方法を提唱している。これは、フォトリソグラフィーを利用してマスター基板を作り、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）の密着性と容易な剥離性を利用してマスター基板のナノ構造をＰＤＭＳの鋳型に写し取り、この鋳型に毛細管現象を利用して液体ポリマーを流し込んで固化させる方法である。ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ ＡＭＥＲＩＣＡＮ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２００１（日経サイエンス２００１年１２月号）に詳しい解説記事が記載されている。
【０００５】
又はバード大学のＧｅｏｒｇｅ Ｍ． ＷｈｉｔｅｓｉｄｅｓのグループのＫｉｍ Ｅｎｏｃｈらによって毛細管マイクロモールド法に関する特許が出願されている（米国特許６３５５１９８号明細書）。
しかし、この特許に記載の製造方法を高分子光導波路の製造に適用しても、光導波路のコア部は断面積が小さいので、コア部を形成するのに時間がかかり、量産に適さない。また、モノマー溶液が重合して高分子になるときに体積変化を起こしコアの形状が変化し、透過損失が大きくなるという欠点を持つ。
【０００６】
また、ＩＢＭチュリッヒ研究所のＢ． ＭｉｃｈｅｌらはＰＤＭＳを用いた高解像度のリソグラフィー技術を提案しており、この技術により数十ｎｍの解像力が得られると報告している。詳しい解説記事は、ＩＢＭ Ｊ． ＲＥＶ． ＆ ＤＥＶ． ＶＯＬ． ４５ ＮＯ． ５ ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ ２００１に記載されている。
このように、ＰＤＭＳを使ったソフトリソグラフィー技術や、毛細管マイクロモールド法は、ナノテクノロジーとして最近、米国を中心に注目を集めている技術である
【０００７】
しかしながら、前記のごときマイクロモールド法を用いて光導波路を作製すると、硬化時の体積収縮率を小さくする（したがって透過損失を小さくする）ことと、充填を容易にするために充填液体（モノマー等）を低粘度化することを両立させえない。したがって、透過損失を小さくすることを優先的に考慮すると、充填液体の粘度をある限度以下にすることができず、充填速度が遅くなり、量産は望めない。また前記のマイクロモールド法は、基板としてガラスやシリコン基板を用いることが前提になっており、フレキシブルなフィルム基材を用いることは考慮されていない。
【０００８】
これに対して本発明者等は特願２００２−１８７４７３号として、フィルム基材に光導波路を設けたフレキシブル高分子光導波路を極めて低コストで作製する方法を提案した。この方法により作製した高分子光導波路は、損失ロスが少なく高精度のコア形状を維持し、また、全体としてフレキシブルであるので各種機器への自由な装填が可能であるが、さらに回路の集積度を高めるためには、高分子光導波路同士を積層した構造、又は光導波路を電気回路基板に積層した構造とするのが有効である。しかし、フレキシブルな高分子光導波路を積層する際の位置決めは容易なことではない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のごとき問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高分子光導波路の積層を容易にするために、アライメントマークを付けた高分子光導波路の製造方法を提供することにあり、さらにアライメントマークを利用して積層する積層型高分子光導波路の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、以下の高分子光導波路の製造方法及び積層型高分子光導波路の製造方法を提供することにより解決される。
（１）１）光導波路用凸部及び複数のアライメントマーク用凸部が形成された原盤に、鋳型形成用樹脂材料の層を形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部及びアライメントマーク用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程、
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程、
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程、
４）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程、
５）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上に、クラッド層を形成する工程、
を有するアライメントマーク付き高分子光導波路の製造方法。
【００１１】
（２）前記鋳型が、鋳型に形成される複数のアライメントマーク作製用凹部の一端に紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を接触させた場合、前記凹部の他端に該樹脂が接触しない鋳型であることを特徴とする前記（１）に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路の製造方法。
（３）１）光導波路用凸部及び複数のアライメント作製用凸部が形成された原盤に、鋳型形成用樹脂材料の層をアライメント作製用凸部が該層より貫通するように形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程、
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程、
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程、
４）鋳型に形成された切り欠き部を通してアライメントマーク用の材料をフィルム基材表面に付与してアライメントマークを作製する工程、
５）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程、
６）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上に、クラッド層を形成する工程、
を有するアライメントマーク付き高分子光導波路の製造方法。
（４）アライメントマーク用の材料が樹脂、染料、顔料、金属またはこれらの２種以上を組み合わせたものであることを特徴とする前記（３）に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路の製造方法。
【００１２】
（５）１）光導波路用凸部及び複数のアライメントマーク用凸部が形成された原盤に、鋳型形成用樹脂材料の層を形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部及びアライメントマーク用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程、
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程、
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程、
４）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程、
５）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上に、クラッド層を形成する工程、
６）前記１）から５）までの工程により作製されたアライメントマークを有する複数の高分子光導波路をアライメントマークを利用して積層する工程、
を有する積層型高分子光導波路の製造方法。
【００１３】
（６）１）光導波路用凸部及び複数のアライメント作製用凸部が形成された原盤に、鋳型形成用樹脂材料の層をアライメント作製用凸部が該層より貫通するように形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程、
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程、
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程、
４）鋳型に形成された切り欠き部を通してアライメントマーク用の材料をフィルム基材表面に付与してアライメントマークを作製する工程、
５）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程、
６）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上に、クラッド層を形成する工程、
７）前記１）から６）までの工程により作製されたアライメントマークを有する複数の高分子光導波路をアライメントマークを利用して積層する工程、
を有する積層型高分子光導波路の製造方法。
【００１４】
（７）下記１）ないし４）の工程を繰り返すことにより、フィルム基材上にコア及び複数のアライメントマークを形成したものを複数作製し、これらを、接着剤層とクラッド層を兼ねる層によりアライメントマークを利用して積層する積層型高分子光導波路の製造方法。
１）光導波路用凸部及び複数のアライメントマーク用凸部が形成された原盤に、鋳型形成用樹脂材料の層を形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部及びアライメントマーク用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程
４）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程。
【００１５】
（８）下記１）ないし４）の工程を繰り返すことにより、フィルム基材上にコア及び複数のアライメントマークを形成したものを複数作製し、これらを、接着剤層とクラッド層を兼ねる層によりアライメントマークを利用して積層する積層型高分子光導波路の製造方法。
１）光導波路用凸部及びアライメント作製用凸部が形成された原盤に、鋳型形成用樹脂材料の層をアライメント作製用凸部が該層より貫通するように形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程
４）鋳型に形成された切り欠き部を通してアライメントマーク用の材料をフィルム基材表面に付与してアライメントマークを作製する工程
５）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程
【００１６】
（９）前記クラッド層の形成が、紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を塗布した後硬化させることによる前記（１）ないし（８）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（１０）前記クラッド層の形成が、クラッド用のフィルムを該フィルムと近い屈折率をもつ接着剤により貼り合わせることによる前記（１）ないし（８）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（１１）前記鋳型形成用樹脂材料の層が硬化性シリコーン樹脂を硬化した層であることを特徴とする前記（１）ないし（１０）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
【００１７】
（１２）前記鋳型の表面エネルギーが１０ｄｙｎ／ｃｍ〜３０ｄｙｎ／ｃｍであることを特徴とする前記（１）ないし（１１）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（１３）前記鋳型のシェア（Ｓｈａｒｅ）ゴム硬度が１５〜８０であることを特徴とする前記（１）ないし（１２）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（１４）前記鋳型の表面粗さが０．５μｍ以下であることを特徴とする前記（１）ないし（１３）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（１５）前記鋳型の光透過性が３５０ｎｍ〜７００ｎｍ領域において８０％以上であることを特徴とする前記（１）ないし（１４）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（１６）前記鋳型の厚さが０．１ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とする前記（１）ないし（１５）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
【００１８】
（１７）前記クラッド用フィルム基材の屈折率が１．５５以下であることを特徴とする前記（１）ないし（１６）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（１８）前記クラッド用フィルム基材が脂環式アクリル樹脂フイルムであることを特徴とする前記（１）ないし（１７）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（１９）前記クラッド用フィルム基材が脂環式オレフィン樹脂フイルムであることを特徴とする前記（１）ないし（１８）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（２０）前記脂環式オレフィン樹脂フイルムが主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖に極性基をもつ樹脂フィルムであることを特徴とする前記（１）ないし（１８）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
【００１９】
（２１）紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程において、系を減圧することを特徴とする前記（１）ないし（２０）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（２２）前記紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂の粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜２０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする前記（１）ないし（２１）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（２３）前記紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させたときの体積変化が１０％以下であることを特徴とする前記（１）ないし（２２）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（２４）前記クラッド層の屈折率がクラッド用フィルム基材と同じであることを特徴とする前記（１）ないし（２３）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
【００２０】
（２５）コアの径が１０μｍ〜５００μｍの範囲にあることを特徴とする前記（１）ないし（２４）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（２６）紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂の硬化物の屈折率が１．５５以上であることを特徴とする前記（１）ないし（２５）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
（２７）前記クラッド用フィルム基材及びクラッド層とコアの屈折率差が０．０２以上あることを特徴とする前記（１）ないし（２６）のいずれか１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路又は積層型高分子光導波路の製造方法。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明は、アライメントマークを有する高分子光導波路の製造方法及び該高分子光導波路を積層した積層型高分子光導波路の製造方法に関する。特にマイクロモールディング法はフィルム基材に対する鋳型接触時の位置決めが難しいので、原盤自体に光導波路用凸部と、アライメントマーク用凸部あるいはアライメントマーク作製用凸部とを一体で成形することが望ましい。アライメントマークを有する高分子光導波路の製造方法は以下の２つの方法である。
［第一の方法］
第一の方法は以下の１）ないし５）の工程を有する。
１）光導波路用凸部及び複数のアライメントマーク用凸部が形成された原盤に鋳型形成用樹脂材料の層を形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部及びアライメントマーク用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程
４）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程
５）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上に、クラッド層（側面クラッド部分及び上部クラッド部分を意味する。以下同じ）を形成する工程
【００２２】
［第二の方法］
第二の方法は以下の１）ないし６）の工程を有する。
１）光導波路用凸部及び複数のアライメント作製用凸部が形成された原盤に、鋳型形成用樹脂材料の層をアライメント作製用凸部が該層より貫通するように形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程
４）鋳型に形成された切り欠き部からアライメントマーク用の材料をフィルム基材表面に付与してアライメントマークを作製する工程
５）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程
６）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上に、クラッド層を形成する工程
前記３）の工程及び４）の工程はどちらを先に行なってもよく、また、４）の工程は５）の硬化工程の前でも後でもよい。
【００２３】
本発明のアライメントマーク付き高分子光導波路の作製は、原盤として光導波路用の凸部と同様なアライメントマーク用凸部を形成したものを用いたり（第一の方法）、あるいは鋳型に切り欠き部を設けるだけでよい（第二の方法）ので、アライメントマーク作製のための複雑な工程を行なう必要がない。本発明の方法により製造される高分子光導波路はアライメントマークが付されているため、高分子光導波路を積層する際に誤差を小さく積層することができる。
さらに、本発明の高分子光導波路の製造方法は、鋳型に、鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させると、両者を特別な手段を用いて固着させなくても（前記特許第３１５１３６４号明細書に記載のごとき固着手段）、鋳型に形成された凹部構造以外には、鋳型とクラッド用フィルム基材の間に空隙が生ずることなく、紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を前記凹部のみに進入させることができることを見い出したことに基づくもので、本発明の高分子光導波路の製造方法は、製造工程が極めて単純化され容易に高分子光導波路を作製することができ、従来の高分子光導波路の製造方法に比較し、極めて低コストで高分子光導波路を作製することを可能にするものである。また、本発明の高分子光導波路の製造方法により、損失ロスが少なく高精度であり、かつ各種機器への自由な装填を可能とするフレキシブルな高分子光導波路が得られる。さらに高分子光導波路の形状等を自由に設定することができる。
【００２４】
まず、図１用いて本発明の第一のアライメントマーク付き高分子光導波路の製造方法の概略を説明する。
図１（Ａ）は光導波路用凸部１２及びアライメントマーク用凸部１４が形成された原盤１０を示す。最初に図１（Ｂ）で示すように、原盤１０の光導波路用凸部１２及びアライメントマーク用凸部１４が形成された面に、鋳型形成用樹脂材料の層２０ａ（例えば硬化性樹脂の硬化した層）を形成する。次に、鋳型形成用樹脂材料の層２０ａを原盤１０から剥離し（型取り）、その後、型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部２２ａ及びアライメントマーク用凸部１４に対応する凹部２２ｂが露出するように型の両端を切断して（図示せず）鋳型２０を作製する（図１（Ｃ）参照）。
このようにして作製した鋳型に、該鋳型との密着性がよいクラッド用フィルム基材３０を密着させる（図１（Ｄ）参照）。次に、鋳型の一端をコア及びアライメントマークとなる硬化性樹脂４０ａに接触させ、毛細管現象を利用して鋳型の凹部２２ａ及び２２ｂに進入させる。図１（Ｅ）は鋳型の凹部に硬化性樹脂が充填された状態を示す。その後、凹部内の硬化性樹脂を硬化させ、鋳型を剥離する（図示せず）。図１（Ｆ）が示すように、クラッド用フィルム基材の上に光導波路用凸部（コア）４０及びアライメントマーク４２が形成される。
さらに、クラッド用フィルム基材のコア形成面にクラッド層５０を形成することにより、本発明の高分子光導波路６０（図１（Ｇ）参照）が作製される。
【００２５】
以下に、本発明による第一のアライメントマーク付き高分子光導波路の製造方法を工程順に説明する。
１）光導波路用凸部及び複数のアライメントマーク用凸部が形成された原盤に鋳型形成用樹脂材料の層を形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部及びアライメントマーク用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程、
＜原盤の作製＞
光導波路用凸部（コアに対応する凸部）及びアライメントマーク用凸部を形成した原盤の作製には、従来の方法、たとえばフォトリソグラフィー法を特に制限なく用いることができる。また、本出願人が先に出願した電着法又は光電着法により高分子光導波路を作製する方法（特願２００２−１０２４０号）も、原盤を作製するのに適用できる。原盤に形成される光導波路用凸部の大きさは高分子光導波路の用途等に応じて適宜決められる。例えばシングルモード用の光導波路の場合には、１０μｍ角程度のコアを、マルチモード用の光導波路の場合には、５０〜１００μｍ角程度のコアが一般的に用いられるが、用途によっては数百μｍ程度と更に大きなコア部を持つ光導波路も利用される。
また、アライメントマーク用凸部は、フォトマスクの位置合わせのためにフォトマスクに付けられるアライメントマークと同様の形状及び大きさのものが適用可能である。例えば、前記図１（Ａ−２）で示したような平面形状のものが挙げられるがこれに限定されるものではない。アライメントマーク用凸部は２以上形成することが必要であり、２個又は３個程度が適切である。
【００２６】
＜型の作製＞
型は、前記のようにして作製した原盤の光導波路面に、鋳型樹脂材料の層を形成した後剥離して作製される。
鋳型樹脂材料としては、原盤から容易に剥離することができること、鋳型（繰り返し用いる）として一定以上の機械的強度・寸法安定性を有することが好ましい。鋳型樹脂材料の層は、鋳型形成用樹脂あるいはこれに必要に応じて各種添加剤を加えたものから形成される。
鋳型形成用樹脂は、原盤に形成された個々の光導波路を正確に写し取らなければならないので、ある限度以下の粘度、たとえば、２０００〜７０００ｍＰａ・ｓ程度を有することが好ましい。また、粘度調節のために溶剤を、溶剤の悪影響がない程度に加えることができる。
【００２７】
前記鋳型形成用樹脂としては、硬化性シリコーン樹脂（熱硬化型、室温硬化型）が、剥離性、機械強度・寸法安定性の観点から好ましく用いられる。また、前記樹脂であって低分子量の液体樹脂は、十分な浸透性が望め好ましく用いられる。前記樹脂の粘度は５００〜７０００ｍＰａ・ｓ、さらには、２０００〜５０００ｍＰａ・ｓ程度のものが好ましい。
硬化性シリコーン樹脂としては、メチルシロキサン基、エチルシロキサン基、フェニルシロキサン基を含むものが好ましく、特に硬化性ジメチルシロキサン樹脂が好ましい。
【００２８】
また、前記原盤にはあらかじめ離型剤塗布などの離型処理を行なって鋳型との剥離を促進させることが望ましい。
原盤の光導波路面に、鋳型樹脂材料の層を形成するには、前記面に鋳型形成用樹脂を塗布したり注型するなどの方法により鋳型形成用樹脂の層を形成し、その後必要に応じ乾燥処理、硬化処理などが行なわれる。
鋳型樹脂材料の層の厚さは鋳型としての取り扱い性を考慮して適宜決められるが、一般的に０．１〜５０ｍｍ程度が適切である。
その後、鋳型樹脂材料の層と原盤を剥離して型とする。
【００２９】
＜鋳型の作製＞
次いで前記型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する。凹部が露出するように型の両端を切断するのは、後の工程で紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させるためである。
鋳型の表面エネルギーは、１０ｄｙｎ／ｃｍ〜３０ｄｙｎ／ｃｍ、好ましくは１５ｄｙｎ／ｃｍ〜２４ｄｙｎ／ｃｍの範囲にあることが、基材フィルムとの密着性の点からみて好ましい。
鋳型のシェア（Ｓｈａｒｅ）ゴム硬度は、１５〜８０、好ましくは２０〜６０であることが、型取り性能や剥離性の点からみて好ましい。
鋳型の表面粗さ（二乗平均粗さ（ＲＭＳ））は、０．５μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下にすることが、型取り性能の点からみて好ましい。
【００３０】
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程
本発明の光導波路は、カプラー、ボード間の光配線や光分波器等としても使用しうるので、その用途に応じて前記フィルム基材の材料としては、該材料の屈折率、光透過性等の光学的特性、機械的強度、耐熱性、鋳型との密着性、フレキシビリティー（可撓性）等を考慮して選択される。可撓性のフィルム基材を用い、可撓性を有する高分子光導波路を作製することが好ましい。前記フィルムとしては脂環式アクリルフイルム、脂環式オレフィンフイルム、三酢酸セルロースフイルム、含フッ素樹脂フイルム等が挙げられる。フィルム基材の屈折率は、コアとの屈折率差を確保するため、１．５５より小さく、好ましくは１．５３より小さくすることが望ましい。
【００３１】
前記脂環式アクリルフイルムとしてはトリシクロデカン等の脂肪族環状炭化水素をエステル置換基に導入した、ＯＺ−１０００、ＯＺ−１１００等が用いられる。
また、脂環式オレフィンフイルムとしては主鎖にノルボルネン構造を有するもの、及び主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基（アルキル基としては炭素数１から６のものやシクロアルキル基）等の極性基をもつものが挙げられる。中でも前記のごとき主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基等の極性基をもつ脂環式オレフィン樹脂は、低屈折率（屈折率が１．５０近辺であり、コア・クラッドの屈折率の差を確保できる）及び高い光透過性等の優れた光学的特性を有し、鋳型との密着性に優れ、さらに耐熱性に優れているので特に本発明の高分子光導波路の作製に適している。
また、前記フィルム基材の厚さはフレキシビリティーと剛性や取り扱いの容易さ等を考慮して適切に選ばれ、一般的には０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度が好ましい。
【００３２】
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程
この工程においては、紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂を、毛細管現象により鋳型とフィルム基材との間に形成された空隙（鋳型の凹部）に充填させるため、用いる紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂はそれが可能なように十分低粘度である他、前記硬化性樹脂の硬化後の屈折率はクラッドを構成する高分子材料よりも高い（クラッドとの差が０．０２以上）ことが必要である。このほかに、原盤に形成された光導波路用凸部が有する元の形状を高精度に再現するため、前記硬化性樹脂の硬化前後の体積変化が小さいことが必要である。例えば、体積が減少すると導波損失の原因になる。したがって、前記硬化性樹脂は、体積変化ができるだけ小さいものが望ましく、１０％以下、好ましくは６％以下であるのが望ましい。溶剤を用いて低粘度化することは、硬化前後の体積変化が大きいので避ける方が好ましい。
【００３３】
したがって、前記硬化性樹脂の粘度は、１０ｍＰａ・ｓ〜２０００ｍＰａ・ｓ、望ましくは２０ｍＰａ・ｓ〜１０００ｍＰａ・ｓ、更に好ましくは３０ｍＰａ・ｓ〜５００ｍＰａ・ｓにするのが好ましい。
また、前記紫外線硬化性樹脂としてエポキシ系、ポリイミド系、アクリル系紫外線硬化性樹脂が好ましく用いられる。
【００３４】
また、この工程において、フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させて紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に充填することを促進するため、この系全体を減圧（０．１〜２００Ｐａ程度）することが望ましい。また系全体を減圧にする代わりに、鋳型の、前記硬化性樹脂と接触する一端とは異なる端からポンプで吸引したり、あるいは前記硬化性樹脂と接触する一端において加圧したりすることもできる。
また、前記充填を促進するため、前記減圧及び加圧に代えあるいはこれらに加えて、鋳型の一端に接触させる硬化性樹脂を加熱することにより、より硬化性樹脂を低粘度化することも有効な手段である。
コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂の硬化物の屈折率は、クラッドとなる前記フィルム基材（以下の５）の工程におけるクラッド層を含む）より大きいことが必要で、１．５３以上、好ましくは１．５５以上である。クラッド（以下の５）の工程におけるクラッド層を含む）とコアの屈折率の差は、０．０２以上、好ましくは０．０５以上である。
【００３５】
鋳型に形成されたアライメントマーク作製用凹部の一端に紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を接触させる場合、前記凹部の他端に該樹脂が接触しないような鋳型を用いることが好ましい。これは前記凹部の両端に樹脂を接触するとその中に樹脂が進入しなくなってしまうからである。例えば図２に示すように、鋳型に形成されるアライメントマーク作製用凹部を途中で屈曲させ、鋳型２０に形成された光導波路作製用凹部２２ａとアライメントマーク作製用凹部２２ｂの各々の一端は紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂４０ａに接触するようにし、他方これらの凹部のもう一方の端には紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂が接触しないようにする。
また、アライメントマーク作製用凹部の一端が紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触しないようにするために、図３で示すように、鋳型３０に、アライメントマーク作製用凹部２２ｂの一端が顕れるよう切り欠き部分を設け、この切り欠き部分を樹脂溜め部２５とし、他方、アライメントマーク作製用凹部２２ｂのもう一方の端は前記樹脂溜め部２５には連通しないようにする鋳型を用いることもできる。
【００３６】
４）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をフィルム基材から剥離する工程
進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させる。紫外線硬化性樹脂を硬化させるには、紫外線ランプ、紫外線ＬＥＤ、ＵＶ照射装置等が用いられる。また、熱硬化性樹脂を硬化させるには、オーブン中での加熱等が用いられる。
また、前記１）〜３）の工程で用いる鋳型をそのままクラッド層に用いることも可能で、この場合は、鋳型を剥離する必要はなくそのままクラッド層として利用する。
【００３７】
５）コアが形成されたフィルム基材の上にクラッド層を形成する工程
コアが形成されたフィルム基材の上にクラッド層を形成するが、クラッド層としてはフィルム（たとえば前記２）の工程で用いたようなフィルム基材が同様に用いられる）、硬化性樹脂（紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂）を塗布して硬化させた層、高分子材料の溶剤溶液を塗布して乾燥して得られる高分子膜等が挙げられる。クラッド層としてフィルムを用いる場合は、接着剤を用いて貼り合わされるが、その際、接着剤の屈折率がフィルムの屈折率と近いことが望ましい。
クラッド層の屈折率は、コアとの屈折率差を確保するため、１．５５より小さく、好ましくは１．５３より小さくすることが望ましい。また、クラッド層の屈折率を前記フィルム基材の屈折率と同じにすることが、光の閉じ込めの点からみて好ましい。
【００３８】
本発明の高分子光導波路の製造方法において、特に、鋳型材料として熱硬化性のシリコーン樹脂、中でも熱硬化性ジメチルシロキサン樹脂を用い、フィルム基材として主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基等の極性基をもつ脂環式オレフィン樹脂を用いる組み合わせは、両者の密着性が特に高く、また、凹部構造の断面積が極めて小さくても（たとえば１０×１０μｍの矩形）毛細管現象により素早く凹部に硬化性樹脂を充填することができる。
【００３９】
さらに、前記の鋳型をクラッド層として用いることもできるが、その場合には、鋳型の屈折率が１．５以下で、鋳型とコア材料の接着性を向上させるために鋳型をオゾン処理することが好ましい。
またクラッド用フィルム基材を同じ大きさのガラス板に張りつけておき、アライメント調整完了後もしくは接着工程完了後にガラス板をはがすことによって、アライメント調整を行う際のハンドリングを向上させることができる。
【００４０】
［第二の高分子光導波路の製造方法］
次に第二の方法によるアライメントマーク付き高分子光導波路の製造方法について説明する。第二の方法は、鋳型に複数の切り欠き部を設け、該切り欠き部を通してアライメントマーク用の材料をフィルム基材表面に付与することによりアライメントマークを作る方法である。切り欠き部を設けた鋳型の作製方法は、原盤に複数のアライメント作製用凸部をも形成し、この原盤の上に、鋳型形成用樹脂材料の層をアライメント作製用凸部が該層より貫通するように形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断する方法が挙げられる。切り欠き部の平面形状は、十字型、くさび型等の他、フォトマスクに付けられるようなアライメントマークが同様に適用できる。
アライメント作製用凸部は、精密加工ができる素材（金属、プラスチック等）から該凸部に相当する形のものを加工し、それを接着剤等により原盤に貼り付ける方法が簡便な方法であるが、これに限られるものではない。また、凸部の高さは、鋳型の層厚より大きくすることが必要である。
図４に十字型の切り欠き部２７を設けた鋳型をフィルム基材に密着させ、鋳型に形成された光導波路形成用凹部２２の一端に紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂４０ａを接触させた図を示す。
また、鋳型に切り欠き部を設ける他の方法として、鋳型を所定の形状に打ち抜く方法も採用できる。
【００４１】
鋳型を作製した後、２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程、３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程、４）鋳型に形成された切り欠き部を通してアライメントマーク用の材料をフィルム基材表面に付与してアライメントマークを作製する工程、５）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程、６）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上に、クラッド層を形成する工程を行なう。
２）及び３）の工程は第一の方法における工程と同じである。また、４）の工程におけるアライメントマーク用の材料としては、フィルム基材と光学的に区別可能な材料を用いることが好ましく、たとえば、樹脂材料、染料、顔料、金属、またはこれらの混合物が用いられ、また該材料をフィルム基材表面に付与する方法は、インクジェット法、蒸着法、液滴滴下法、スタンプ法等が挙げられる。また、前記６）の工程は、前記第一の方法の５）の工程と同様である。
【００４２】
［積層型高分子光導波路の製造方法］
次に積層型高分子光導波路の製造方法について説明する。積層型高分子光導波路は、前記のごとき方法で作製したアライメントマーク付き高分子光導波路を、アライメントマークを利用して積層することにより作製される。アライメントマークは光学顕微鏡などにより容易に識別可能である。
積層は接着剤を用いることが好ましく、紫外線硬化性樹脂接着剤等が挙げられる。接着剤は体積収縮率がごく小さいものを選択することが望ましい。
また、フィルム基材の上にコア及びアライメントマークを形成したものを複数作製し、これを接着剤層とクラッド層を兼ねる層により積層することも可能である。この層としては紫外線硬化性樹脂等が用いられる。
あらかじめクラッド層を形成した高分子光導波路を接着剤で積層する場合は、工数は増えるが、接着剤に対し光学的特性を重視する必要がないため、その選択の自由度が向上し、体積収縮率がごく小さいものを選択することが可能となる。体積収縮率を小さくするために添加する膨張材などにより、その部分の光透過率が若干減少するなどのデメリットはあるが、クラッド層が別に形成されているため接着層の厚みを極小化することができ、そのデメリットは回避可能である。一方、接着剤層とクラッド層を兼ねる層により積層する場合は、工数は節約できるものの、クラッド層としての紫外線硬化樹脂の光学特性が重視されるため、体積収縮率などの性能上の妥協が必要になる。
【００４３】
アライメント調整は、通常光学顕微鏡などで光導波路フィルム上から観察して行うが、マイクロモールディング法で十分な厚みをもつアライメントマークが作製でき、かつ発光素子や受光素子に対する位置公差が５μｍ程度あれば、アライメントマーク自体をあてつけ用のデータム面として用いることが可能である。このようにしてたとえばプリント基板上などに面倒な光学調整無しに光導波路フィルムを積層して光電混載基板を実現することが可能である。
【００４４】
本発明により製造される光導波路及び積層型高分子光導波路には、発光部を取り付けることができる。集積回路の集積度を上げるためには、発光部には面発光レーザーアレイ（ＶＣＳＥＬ）を用いることが好ましい。
面発光レーザーアレイの半導体レーザー素子は発熱が大きいため、発熱による悪影響を防ぐためには、半導体レーザー素子とコア端面との間に間隔を保ち放熱させる必要があるが、半導体レーザービームは広がり角度を有するため、前記間隔がある限度を超えるとコア端面におけるレーザー光スポット直径が、コアが許容する以上（たとえばコア直径が５０μｍの場合、許容直径は４５μｍ）のものになってしまう。
しかし、面発光レーザーアレイにおける半導体レーザーのスポット径、レーザービームの広がり角度を考慮することにより、前記のレンズ等を設けなくても半導体レーザーとコア端面の間の間隔を、発熱の影響を十分避けることができる程度に空けることが可能になる。
【００４５】
たとえば、半導体レーザーのスポット径が１０μｍ、ビーム広がり角度が２５°、アレイ間隔が２５０μｍの面発光レーザーアレイ（富士ゼロックス株式会社製、ＶＣＳＥＬ−ＡＭ−０１０４）を、コア径が５０μｍのマルチモード高分子光導波路シートの端面に取り付ける場合、コア面におけるレーザー光スポット直径が４５μｍ程度まで許容されるため、半導体レーザーとコア端面との間隔は最大７９μｍまで可能となる。また、コア端面におけるレーザー光直径を３０μｍに設定する場合には、半導体レーザーとコア端面との間隔は４５μｍ程度となるが、この程度の間隔があれば半導体レーザー素子が１００℃位まで温度上昇することを考慮しても十分熱を逃がすことが可能である。
したがって、面発光レーザーアレイにおける半導体レーザーのスポット径が１〜２０μｍ、レーザービームの広がり角度が５°〜３０°程度のものが好ましく用いられ、また、アレイ間隔は１００〜５００μｍ程度のものが好ましい。例えば、富士ゼロックス株式会社のＶＣＳＥＬ−ＡＭ−０１０４、ＶＣＳＥＬ−ＡＭ−０１１２等が好ましく用いられる。
【００４６】
また、光導波路シートのコア端面と、面発光レーザーアレイの半導体レーザーとの間の間隔を前記のように保つ手段としては、面発光レーザーアレイに前記間隔を維持するに十分な高さの枠を設ければよく、枠と光導波路シートとの取り付けは、接着剤などを用いて行なわれる。
【００４７】
図５は、積層型高分子光導波路６２（４本のコアを有する高分子光導波路を４枚積層したもの）に面発光レーザーアレイ７０（４×４のＶＣＳＥＬ）を直接接続した例を概念図として示すもので、（Ａ）は側面図を、（Ｂ）は上面図をそれぞれ示す。図中、７２は半導体レーザー素子を表わす。
また、図６は、積層型高分子光導波路６２（４本のコアを有する高分子光導波路を２枚積層したもの）にプリント基板８０を積層し、これに面発光レーザーアレイ７０（４×２のＶＣＳＥＬ）を直接接続した例を概念図として示すものである。図中、７２は半導体レーザー素子を表わす。
【００４８】
また、本発明の高分子光導波路及び積層型高分子光導波路には、発光部に加え受光部を設けてもよい。発光部としては光ダイオードアレイ等が好ましく用いられる。光ダイオードアレイは、ＳｉフォトダイオードアレイやＧａＡｓフォトダイオードアレイのように、面発光レーザーアレイと同じ波長の紫外に感度を持ち、感度の良いものが好ましい。
【００４９】
【実施例】
以下に実施例を示し本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
実施例１
＜アライメントマーク付き高分子光導波路の作製＞
Ｓｉ基板に厚膜レジスト（マイクロケミカル（株）製、ＳＵ−８）をスピンコート法で塗布した後、８０℃でプリベークし、フォトマスクを通して露光し、現像して、断面が正方形の４本の光導波路用凸部（幅：５０μｍ、高さ：５０μｍ、長さ：１５０ｍｍ）と、図１の（Ａ−２）で示すような平面形状を有する２つの断面が正方形のアライメントマーク用凸部（幅：５０μｍ、高さ：５０μｍ、一辺の長さ：５ｍｍ）を形成した。次に、これを１２０℃でポストベークして、光導波路コア作製用原盤を作製した。
【００５０】
次に、この原盤に離型剤を塗布した後、熱硬化性ジメチルシロキサン樹脂（ダウコウニングアジア社製：ＳＹＬＧＡＲＤ１８４）を流し込み、１２０℃で３０分間加熱して固化させた後剥離して、断面が正方形の光導波路用及びアライメントマーク用凸部に対応する凹部を持った型（鋳型の厚さ：３ｍｍ）を作製した。さらに、前記型の両端を切断して下記紫外線硬化性樹脂の入出力部を作り鋳型とした。
この鋳型と、鋳型より一回り大きい膜厚１８８μｍのフィルム基材（アートンフイルム、ＪＳＲ（株）製、屈折率１．５１０）を密着させた。次に、鋳型に形成されている光導波路作製用凹部の各一端及びアライメントマーク作製用凹部の各一端に、粘度が１３００ｍＰａ・ｓの紫外線硬化性樹脂（ＪＳＲ社製：ＰＪ３００１）を数滴落とした（図２参照）ところ、毛細管現象により前記各凹部に紫外線硬化性樹脂が充填された。次いで、５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を鋳型を透して５分間照射して紫外線硬化させた。鋳型をフイルム基材から剥離したところ、フイルム基材上に前記原盤凸部と同じ形状のコア及びアライメントマークが形成された。コア及びアライメントマークの屈折率は１．５９１であった。
次に、基材フイルムのコア形成面に、硬化後の屈折率が基材フィルム（アートンフイルム）と同じ１．５１０である紫外線硬化性樹脂（ＪＳＲ（株）製）を全面に塗布した後、５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を１０分間照射して紫外線硬化させ（硬化後の膜厚１０μｍ）クラッド層を形成した。フレキシブルな高分子光導波路が得られた。
【００５１】
＜積層型高分子光導波路の作製＞
前記のごとくして作製した高分子光導波路に体積収縮のほとんど無い紫外線硬化樹脂をごく薄く塗布した後、同様にして作製したもう１枚の高分子光導波路を積層し、積層体の上から顕微鏡光学系でアライメントマーク（屈折率がフィルム基材と違うので透明でも識別可能）により２枚の高分子光導波路の相対位置を調整した後、５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を１分間照射して固化させフレキシブルな積層型高分子光導波路を作製した。積層された高分子光導波路の相対位置誤差は１μｍ以下に収まった。
この工程を繰り返し、最後に不要な部分をダイシングソーで切断することにより１層につき４本の光導波路を持ち、それらが４層積層された光導波路フィルムを作製した。この積層型高分子光導波路に４×４のＶＣＳＥＬを直接接続した。
【００５２】
実施例２
＜アライメントマーク付き高分子光導波路の作製＞
Ｓｉ基板に厚膜レジスト（マイクロケミカル（株）製、ＳＵ−８）をスピンコート法で塗布した後、８０℃でプリベークし、フォトマスクを通して露光し、現像して、断面が正方形の４本の光導波路用凸部（幅：５０μｍ、高さ：５０μｍ、長さ：１５０ｍｍ）を形成した。次に、これを１２０℃でポストベークした。次いで、これに、マイクロ放電加工で作製した平面形状が十字型（図４参照）のアライメントマーク作製用凸部（凸部の高さ４ｍｍ）を２つ接着して（図４参照）原盤とした。
【００５３】
次に、この原盤に離型剤を塗布した後、熱硬化性ジメチルシロキサン樹脂（ダウコウニングアジア社製：ＳＹＬＧＡＲＤ１８４）を流し込み、１２０℃で３０分間加熱して固化させた後、剥離して、前記断面が正方形の凸部に対応する凹部と前記十字型の形状の切り欠き部を有する型（鋳型の厚さ：３ｍｍ）を作製した。さらに、前記型の両端を切断して下記紫外線硬化性樹脂の入出力部を作り鋳型とした。
この鋳型と鋳型より一回り大きいアートンフイルム（膜厚１８８μｍ）を密着させ、鋳型の一端にある入出力部に、粘度が５００ｍＰａ・ｓの紫外線硬化樹脂（ＮＴＴ−ＡＴ（株）社製）を数滴落とし、また、鋳型の入出力部のもう一方の端からダイヤフラム式吸引ポンプ（最大吸引圧３３．２５ＫＰａ）で吸引したところ、毛細管現象により前記凹部に紫外線硬化樹脂が充填された。その後、鋳型を透して５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を１０分間照射して固化させた。
次いで、鋳型の切り欠き部を通して、インクジェットヘッドから黒色顔料分散液を塗布・乾燥した後、鋳型を剥離した。フィルム基材の上に４本の光導波路用凸部と２つの黒色十字型アライメントマーク（厚さ０．５μｍ）が形成された。
さらに、フィルム基材の光導波路形成面に、屈折率がフィルム基材（アートンフイルム）と同じ１．５１０の紫外線硬化樹脂（ＮＴＴ−ＡＴ（株）（株）製、エポキシ系）を塗布した後、５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を１０分間照射して固化させ側面および上面クラッド層（硬化後の膜厚１０μｍ）を形成した。フレキシブルな高分子光導波路が作製された。
＜積層型高分子光導波路の作製＞
次に、実施例１と同様にして４枚の積層型高分子光導波路を作製し、これに４×４のＶＣＳＥＬを直接接続した。
【００５４】
実施例３
実施例１における原盤作製工程からアートンフイルム上にコア及びアライメントマークを形成する工程までを同じ方法により実施した。ただし、アライメントマークの厚さは１００μｍとした。次に、基材フイルムのコア形成面に、硬化後の屈折率が基材フィルム（アートンフイルム）と同じ１．５１０である紫外線硬化性樹脂（ＪＳＲ（株）製）を、アライメントマークが覆われないように側面クラッド塗布領域を限定塗布した後、５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を１０分間照射して紫外線硬化させ（硬化後の膜厚１０μｍ）た。フレキシブルな高分子光導波路が得られた。
このようにして作製した高分子光導波路フィルムを導波路やアライメントマークがある面に体積収縮のほとんど無い紫外線硬化樹脂をごく薄く塗布した。これに、プリント基板に別途設けられたピンにアライメントマークをあてつけながら、プリント基板に積層した後、５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を１分間照射して硬化させ、光電混載基板を形成した。積層された導波路の相対位置誤差は５μｍ以下に収まったため、ＶＣＳＥＬに対する位置ずれの影響はなく、良好な性能を発揮できた。
【００５５】
【発明の効果】
本発明のアライメントマーク付き高分子光導波路の作製は、原盤として光導波路用の凸部と同様なアライメントマーク用凸部を形成したものを用いたり、あるいは鋳型に切り欠き部を設けるだけでよいので、アライメントマーク作製のための複雑な工程を行なう必要がない。本発明の方法により製造される高分子光導波路はアライメントマークが付されているため、高分子光導波路を積層する際に誤差を小さく積層することができる。
さらに、本発明の高分子光導波路の製造方法は、製造工程が極めて単純化され容易に高分子光導波路を作製することができ、従来の高分子光導波路の製造方法に比較し、極めて低コストで高分子光導波路を作製することを可能にするものである。また、本発明の高分子光導波路の製造方法により、損失ロスが少なく高精度であり、かつ各種機器への自由な装填を可能とするフレキシブルな高分子光導波路が得られる。さらに高分子光導波路の形状等を自由に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアライメントマーク付き高分子光導波路の製造工程を示す概念図である。
【図２】鋳型凹部に光導波路及びアライメントマーク用の樹脂を充填する工程の一例を示す概念図である。
【図３】鋳型凹部に光導波路及びアライメントマーク用の樹脂を充填する工程の他の一例を示す概念図である。
【図４】鋳型に設けた切り欠き部を通してアライメントマークを作製する工程の一例を示す概念図である。
【図５】積層型高分子光導波路に発光部を取り付けたものを示す概念図であり、（Ａ）は側面図を（Ｂ）は上面図を示す。
【図６】積層型高分子光導波路をプリント基板に積層し、さらに発光部を取り付けたものを示す概念図である。
【符号の説明】
１０ 原盤
１２ 光導波路用凸部
１４ アライメントマーク用凸部
２０ａ 鋳型形成用樹脂材料の層
２０ 鋳型
２２ａ 光導波路作製用鋳型凹部
２２ｂ アライメントマーク作製用鋳型凹部
２７ 切り欠き部
３０ クラッド用フィルム基材
４０ａ コア用硬化性樹脂
４０ コア
４２ アライメントマーク
５０ クラッド層
６０ 高分子光導波路
６２ 積層型高分子光導波路
７０ 面発光レーザーアレイ
７１ 半導体レーザー素子
８０ プリント基板
Claims (8)
- １）光導波路用凸部及び複数のアライメントマーク用凸部が形成された原盤に、鋳型形成用樹脂材料の層を形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部及びアライメントマーク用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程、
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程、
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程、
４）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程、
５）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上に、クラッド層を形成する工程、
を有するアライメントマーク付き高分子光導波路の製造方法。 - 前記鋳型が、鋳型に形成される複数のアライメントマーク作製用凹部の一端に紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を接触させた場合、前記凹部の他端に該樹脂が接触しない鋳型であることを特徴とする請求項１に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路の製造方法。
- １）光導波路用凸部及び複数のアライメント作製用凸部が形成された原盤に、鋳型形成用樹脂材料の層をアライメント作製用凸部が該層より貫通するように形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程、
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程、
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程、
４）鋳型に形成された切り欠き部を通してアライメントマーク用の材料をフィルム基材表面に付与してアライメントマークを作製する工程、
５）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程、
６）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上に、クラッド層を形成する工程、
を有するアライメントマーク付き高分子光導波路の製造方法。 - アライメントマーク用の材料が樹脂、染料、顔料、金属またはこれらの２種以上を組み合わせたものであることを特徴とする請求項３に記載のアライメントマーク付き高分子光導波路の製造方法。
- １）光導波路用凸部及び複数のアライメントマーク用凸部が形成された原盤に、鋳型形成用樹脂材料の層を形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部及びアライメントマーク用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程、
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程、
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程、
４）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程、
５）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上に、クラッド層を形成する工程、
６）前記１）から５）までの工程により作製されたアライメントマークを有する複数の高分子光導波路をアライメントマークを利用して積層する工程、
を有する積層型高分子光導波路の製造方法。 - １）光導波路用凸部及び複数のアライメント作製用凸部が形成された原盤に、鋳型形成用樹脂材料の層をアライメント作製用凸部が該層より貫通するように形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程、
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程、
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程、
４）鋳型に形成された切り欠き部を通してアライメントマーク用の材料をフィルム基材表面に付与してアライメントマークを作製する工程、
５）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程、
６）コアが形成されたクラッド用フィルム基材の上に、クラッド層を形成する工程、
７）前記１）から６）までの工程により作製されたアライメントマークを有する複数の高分子光導波路をアライメントマークを利用して積層する工程、
を有する積層型高分子光導波路の製造方法。 - 下記１）ないし４）の工程を繰り返すことにより、フィルム基材上にコア及び複数のアライメントマークを形成したものを複数作製し、これらを、接着剤層とクラッド層を兼ねる層によりアライメントマークを利用して積層する積層型高分子光導波路の製造方法。
１）光導波路用凸部及び複数のアライメントマーク用凸部が形成された原盤に、鋳型形成用樹脂材料の層を形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部及びアライメントマーク用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程
４）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程。 - 下記１）ないし４）の工程を繰り返すことにより、フィルム基材上にコア及び複数のアライメントマークを形成したものを複数作製し、これらを、接着剤層とクラッド層を兼ねる層によりアライメントマークを利用して積層する積層型高分子光導波路の製造方法。
１）光導波路用凸部及びアライメント作製用凸部が形成された原盤に、鋳型形成用樹脂材料の層をアライメント作製用凸部が該層より貫通するように形成した後剥離して型を取り、次いで前記型に形成された光導波路用凸部に対応する凹部が露出するように型の両端を切断して鋳型を作製する工程
２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用フィルム基材を密着させる工程
３）クラッド用フィルム基材を密着させた鋳型の一端を、コアとなる紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に接触させ、該紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に進入させる工程
４）鋳型に形成された切り欠き部を通してアライメントマーク用の材料をフィルム基材表面に付与してアライメントマークを作製する工程
５）進入させた紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用フィルム基材から剥離する工程
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