JP2004093989A - Manufacturing method of polymer optical waveguide - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光情報通信において、例えば光回折路、光分波路及び光合波路、光分岐路及び光合成路、光スイッチ、光回路等のような光情報を伝搬するための高分子光導波路の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、上記のような高分子光導波路は、コアと、同コアを取り囲むようにその周面を被覆するクラッドとを備えている。コアは無色透明な合成樹脂より形成されるとともに、クラッドはコアを形成する合成樹脂よりも屈折率の低い無色透明な合成樹脂より形成されている。そして、光情報は前記コアとクラッドとの境界面で反射されながら、コア内を伝搬される。
【0003】
この高分子光導波路は、主に反応性イオンエッチング法(RIE法)によって形成されていた。すなわち、まずスピンコート法等で基材上に形成された薄膜状の下部クラッドの表面に、スピンコート法等の方法により薄膜状のコア層が積層されて形成される。次いで、同コア層の一部をRIE法でエッチングして除去することにより、下部クラッドの表面に凸部からなるコアが所定のパターン形状をなすように形成される。そして、スピンコート法等の方法で下部クラッドの表面全体を覆うように上部クラッドが形成され、同上部クラッドで下部クラッドの表面のコアが被覆されることにより、高分子光導波路が形成されていた。
【0004】
しかし、このRIE法による高分子光導波路の製造方法は、各高分子光導波路毎にエッチング等の処理をそれぞれ個別に施さねばならず、加工速度が遅いうえ作業が繁雑で製造コストが嵩むことから、量産化を図りにくいという問題があった。そこで、量産化を図ることが可能な高分子光導波路の製造方法として、加熱エンボス加工法、直接露光法、フォトブリーチング法等の方法が提案されている。特に、これらのなかでも加熱エンボス加工法は、生産性を高めやすく、高分子光導波路の製造方法として注目されている。
【0005】
当該加熱エンボス加工法で製造された高分子光導波路のクラッドは、その表面に凹条が凹設された矩形状をなすクラッド基部と、当該凹条の開口を塞ぐようにクラッド基部の表面に取着された板状をなすクラッド蓋部とから形成されている。このクラッド基部の凹条は、加熱軟化された熱可塑性樹脂に対し、表面に凸条を有するエンボス用金型を押し付けることにより、凸条に対応した凹条を刻設することによって形成されている。そして、クラッド基部の凹条内に前記コアを形成した後、同クラッド基部及びコアの表面を覆うようにクラッド蓋部が形成されることによって高分子光導波路が製造される。
【0006】
上記の加熱エンボス加工法において、クラッド基部に凹条を形成するために使用されるエンボス用金型は、LIGAプロセス法又はSIGAプロセス法で作製されていた。当該LIGAプロセス法とは、シンクロトロン放射装置を使用し、レジスト材料にマスクを介して放射光を所定範囲内に照射した後、現像することで同レジスト材料の一部を除去することにより、原板である凹型を得る方法である。このLIGAプロセス法で得られた凹型は、主にコア径が600μmまでの高分子光導波路を形成するために使用される。一方、前記SIGAプロセス法とは、所定範囲以外の箇所がマスクされたシリコン基板の表面をRIE法等の方法でエッチングし、原板である凹型を得る方法である。このSIGAプロセス法で得られた凹型は、主にコア径が3〜100μm程度の高分子光導波路を形成するために使用される。
【0007】
上記のLIGAプロセス法又はSIGAプロセス法で得られた凹型の表面に電鋳法等の方法でニッケル等よりなる金属を積層し、同金属を凹型から剥離させることにより、当該金属からなる凸型としてエンボス用金型が作製されていた。そして、当該エンボス用金型を使用した加熱エンボス加工法は、クラッド基部の表面に凹条を簡易かつ短時間で刻設することができ、生産性を向上させ、量産化を図ることが可能となっていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のLIGAプロセス法で使用されるシンクロトロン放射装置は、非常に高価で、大がかりな装置であり、また使用可能なマスクは特殊なものに限られ、非常に高価なものであった。このため、同装置を使用する際の運用コストが嵩んでしまい、生産性は向上しても、製造コストが却って高騰してしまう傾向があった。また、SIGAプロセス法は、原板である凹型をRIE法等の方法で作製することから同凹型の作製に長時間を要するとともに、真空雰囲気下で加工作業を行う必要があり、製造装置が大型化し、かつ高価なものとなる傾向があった。従って、LIGAプロセス法及びSIGAプロセス法による高分子光導波路の製造方法では、エンボス用金型を作製するときに作製時間の長時間化及び製造コストの高騰を招いてしまうという問題があった。
【0009】
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、エンボス用成形型を安価かつ短時間で容易に作製することができる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】
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の高分子光導波路の製造方法の発明は、シリコン基板の(110)面を表面とし、同表面を被覆膜でマスキングした後、当該被覆膜の表面にレジスト膜によりレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、同レジストパターン以外の被覆膜をエッチングし、シリコン基板の表面に被覆膜によるマスキングパターンを形成するマスキングパターン形成工程と、同マスキングパターンが形成されたシリコン基板の表面を異方性ウェットエッチング法でエッチングすることにより、表面に凸部からなるコアパターンが形成された原板を製造する原板製造工程と、同原板のコアパターンを複製型の表面に型取りした後、この複製型を使用し、エンボス用成形型の表面に原板のコアパターンと同一の凸部からなるコアパターンを複製する複製工程と、同エンボス用成形型を使用した加熱エンボス加工法により、凹部からなるコアパターンが表面に凹設されたクラッド基部を形成した後、その凹部内にコアを形成し、その後、コアの露出部分を覆うようにクラッド基部の表面にクラッド蓋部を形成する光導波路形成工程とを備えることを特徴とするものである。
【0011】
請求項2に記載の高分子光導波路の製造方法の発明は、請求項1に記載の発明において、前記原板製造工程において、異方性ウェットエッチング法は、表面にマスキングパターンが形成されたシリコン基板をエッチング液に浸漬することによって行われ、同エッチング液にはpH12以上の強アルカリ性のものが使用されることを特徴とするものである。
【0012】
請求項3に記載の高分子光導波路の製造方法の発明は、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記レジストパターン形成工程では、ポジ型又はネガ型フォトレジストを被覆膜の表面に塗布してレジスト膜を形成し、同レジスト膜に活性エネルギー線を照射し、ポジ型又はネガ型フォトレジストを露光させてレジストパターンを描画した後、現像することにより、ポジ型フォトレジストならばレジスト膜の露光した部分を、ネガ型フォトレジストならばレジスト膜の露光されていない部分を除去することでレジストパターンを形成することを特徴とするものである。
【0013】
請求項4に記載の高分子光導波路の製造方法の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の発明において、前記被覆膜はシリコン基板の表面を酸化させて形成されるシリコン酸化膜であり、マスキングパターン形成工程では希フッ酸又はバッファードフッ酸を使用してシリコン酸化膜をエッチングすることを特徴とするものである。
【0014】
請求項5に記載の高分子光導波路の製造方法の発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載の発明において、前記複製工程では、原板の表面に液状のシリコーンゴムを塗布し、同シリコーンゴムを硬化させて原板の表面から剥離させることにより、原板の凸部からなるコアパターンと対応する凹部からなるコアパターンを表面に有する複製型を形成した後、同複製型の凹部内に液状の活性エネルギー線硬化性樹脂を充填し、活性エネルギー線の照射により活性エネルギー線硬化性樹脂を硬化させ、その後複製型の表面から硬化した活性エネルギー線硬化性樹脂を剥離させることにより、活性エネルギー線硬化性樹脂からなるエンボス用成形型を形成することを特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
図1(a),(b)に示すように、高分子光導波路を構成するクラッド基部11は、矩形状に形成され、その表面には複数の微細な凹部よりなるコアパターン12が凹設されている。このクラッド基部11のコアパターン12内には、断面正方形状のコア13が形成されている。さらに、クラッド基部11の表面には、コア13の露出部分を被覆するように、薄板状のクラッド蓋部14が取着されている。
【0016】
前記クラッド基部11は、透明な合成樹脂よりなるフィルム、厚さ1mm以上の基板、スピンコート法等によってシリコン基板、金属基板、金属酸化物基板、ガラス基板等の表面に積層されたフィルム等より形成されている。前記クラッド蓋部14は、該クラッド基部11の表面に対し、透明な合成樹脂よりなるフィルム、厚さ1mm以上の基板を貼り合わせたり、溶剤に溶解させる等して液状とした合成樹脂を塗布し、硬化させる等して形成されている。クラッド基部11及びクラッド蓋部14に使用される合成樹脂としては、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート(PAr)、ポリスチレン(PS)等の熱可塑性樹脂、紫外線硬化型エポキシ樹脂、紫外線硬化型アクリル樹脂、紫外線硬化型ビニル樹脂等の紫外線硬化樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。これらの中でも、該クラッド基部11は、後述するように加熱エンボス加工法によってその表面にコアパターン12が形成されることから、熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。
【0017】
前記コア13は、透明な合成樹脂であり、かつクラッド基部11及びクラッド蓋部14で使用するものよりも屈折率の高いものであれば、何れの合成樹脂を使用してもよい。具体的にはコア13に使用する合成樹脂として、クラッド基部11及びクラッド蓋部14の材料として挙げた熱可塑性樹脂、紫外線硬化樹脂、フッ素樹脂等の他に、ポリイミド等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。
【0018】
なお、クラッド基部11、クラッド蓋部14及びコア13に使用する合成樹脂について、透明とは、高分子光導波路として使用する際、伝搬される光の波長域で透明であることを示す。そして、当該合成樹脂は無色透明のものに限らず、伝搬される光の波長域で透明である、つまり伝搬される光を吸収しないものであれば、有色透明のものを使用してもよい。具体的に、伝搬される光には400〜1600nmの波長域のものが使用され、主に650nm、850nm、1300nm及び1550nmの波長域の光が用途に応じて選択して使用される。このため、クラッド基部11、クラッド蓋部14及びコア13に使用する材料には、これらの波長域の光を吸収しない色調で透明な合成樹脂が使用される。
【0019】
上記のクラッド基部11、コア13及びクラッド蓋部14によって高分子光導波路が構成されている。この高分子光導波路は、例えば光ファイバーのコネクタ、スプリッタ等のように、光情報を伝搬する際の光回折路、光分波路及び光合波路、光分岐路及び光合成路、光スイッチ、光回路等に使用される。そして、入力された光情報は、光としてクラッド基部11又はクラッド蓋部14と、コア13との境界面で反射を繰り返しながら、コア13内を伝搬される。
【0020】
前記クラッド基部11においては、コアパターン12の内面の粗さを使用する光の波長域の20分の1以下に抑えることが好ましい。具体的には、JIS B0601−1994に規定されるコアパターン12の内面の算術平均粗さ(Ra)が0.01μm以上であり、0.1μm未満であることが好ましい。Raが0.1μm以上の場合、コア13内で光が乱反射し、光情報を正確に伝搬することができなくなるおそれがあり、ノイズの発生等のような不具合が生じてしまう。コアパターン12の内面のRaは、小さいものほど光波が乱反射しにくく、光情報を正確に伝搬することができるようになるが、過剰に小さくした場合、製造の長時間化、煩雑化等の不具合が生じ、製造コストの高騰を招いてしまう。従って、このような不具合が生じない範囲とするならば、Raの下限を0.01μmとすることが好ましい。
【0021】
前記コア13の径、つまり一辺の長さは、好ましくは3〜1000μmである。例えば、光ファイバーからの光を高分子光導波路に入射したり、高分子光導波路からの出射光を光ファイバーに入射したりする場合、高分子光導波路のコア13の径と、光ファイバーのコア径とを同値とする必要がある。これは、いずれか一方の径が他方の径と異なる場合、一部に入射されない光が存在し、接続損失が発生してしまうためである。そして、一般的に使用される光ファイバーのコア径は、3〜1000μmであるため、これに合わせて、コア13の径を3〜1000μmとすることが好ましい。この実施形態では、接続作業における位置合わせを簡略化することが可能であることから、コア13の径は100μm以上とされている。
【0022】
次に、上記構成の高分子光導波路の製造方法について説明する。
図6(a),(b)に示すように、上記の高分子光導波路は、光導波路形成工程において、エンボス加工工程を経た後、形成工程を経て製造される。まず最初に、当該エンボス加工工程では、エンボス用成形型27を使用した加熱エンボス加工法により、クラッド基部11のコアパターン12が成形される。このエンボス用成形型27は、ガラス板26と、同ガラス板26の裏面に設けられた合成樹脂製のスタンパ25とから形成されている。スタンパ25の下面には、前記コアパターン12と逆転したパターン形状をなすように、凸部よりなる第3コアパターン25aが形成されている。
【0023】
加熱エンボス加工法でクラッド基部11の成形を行うときには、まずエンボス用成形型27がクラッド基部11の材料である合成樹脂のガラス転移点(Tg)以上の温度となるまで加熱される。次いで、図6(a)中で矢印で示すように、加熱されたエンボス用成形型27が、その表面側から加圧された状態で、クラッド基部11の表面に押し付けられる。その後、前記合成樹脂のガラス転移点以下の温度となるまで冷却された後、クラッド基部11の表面からエンボス用成形型27が剥離される。すると、図6(b)に示すように、クラッド基部11の表面には第3コアパターン25aと逆転したパターン形状のコアパターン12が刻設される。
【0024】
エンボス用成形型27の製造を容易なものとするため、スタンパ25の材料には、液状の状態からX線、紫外線、電子線等の活性エネルギー線の照射により硬化する活性エネルギー線硬化性樹脂を使用することが好ましい。また、エンボス用成形型27が加熱されることから、スタンパ25の材料には、クラッド基部11の材料である合成樹脂よりもガラス転移点が高いものを使用することが好ましい。さらに、エンボス用成形型27が加圧された状態でクラッド基部11に押し付けられることから、スタンパ25の材料にはクラッド基部11の材料である合成樹脂よりも硬度の高いものを使用することが好ましい。これらを満たす活性エネルギー線硬化性樹脂としては、前述の紫外線硬化樹脂が挙げられ、好ましくはカチオン重合タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂が使用される。
【0025】
続いて、前記形成工程においては、まず前段階として、図1(a)に示すように、クラッド基部11のコアパターン12内にコア13が形成される。同コア13の形成は、コアパターン12内に前述の紫外線硬化樹脂を充填した後、紫外線を照射することによって行われる。この他に、溶剤に溶解する等して液状とした合成樹脂をコアパターン12内に充填し、減圧雰囲気下又はクラッド基部11の材料である合成樹脂のTg以下の温度雰囲気下で溶剤を揮発させ、合成樹脂を硬化させる等してコア13の形成を行ってもよい。
【0026】
その後、形成工程の後段階として、図1(b)に示すように、クラッド基部11の表面にクラッド蓋部14が形成され、高分子光導波路が製造される。同クラッド蓋部14の形成は、前述のフィルムを貼着する、クラッド基部11の表面に紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線の照射により硬化させる、スピンコート法等で液状とした合成樹脂を塗布し、硬化させる等の方法で行われる。
【0027】
次いで、上記エンボス用成形型27の製造方法について説明する。
このエンボス用成形型は、順番にレジストパターン形成工程、マスキングパターン形成工程、原板製造工程及び複製工程を経て製造される。
【0028】
前記レジストパターン形成工程においては、原板の材料であるシリコン基板の表面が被覆膜でマスキングされ、さらに同被覆膜の表面にレジストパターンが形成される。この工程では、まず図2(a)に示すように、シリコン基板21が、(110)面を表面とされた状態で高温の電気炉等で焼成される。すると、シリコン基板21の表面には、シリコン酸化膜よりなる被覆膜22が形成され、同被覆膜22によりシリコン基板21の表面がマスキングされる。なお、(hkl)面は、ミラー指数による格子面の定義を示している。
【0029】
この被覆膜22の表面には、スピンコート法等により、液状のレジスト材料が均一な厚さとなるように塗布される。そして、レジスト材料が加熱乾燥されることにより、被覆膜22の表面にレジスト膜23が形成される。その後、レジスト膜23に対し、その上面側からマスクを介して活性エネルギー線である紫外線が照射されることにより、レジスト膜23が露光される。そして、同レジスト膜23が現像されることにより、図2(b)に示すように、レジスト膜23の一部が除去され、被覆膜22上にはレジストパターン23aが形成される。
【0030】
前記被覆膜22は、その膜厚を前記コア13の径の1000分の3程度とすることが好ましい。これは、後述する原板製造工程でシリコン基板21をエッチングするとき、シリコン基板21のエッチング液に対するエッチングレートが1000であるのに対し、被覆膜22であるシリコン酸化膜の同エッチング液に対するエッチングレートが2程度であるからである。そして、被覆膜22の膜厚が前記コア13の径の1000分の3未満の場合、コア13の径が所望値に達する前に被覆膜22がエッチングにより除去されてしまうおそれがある。このようにコア13の径が所望値に達する前に被覆膜22がエッチングされると、シリコン基板21の表面が荒れてしまい、コアパターン12の内面のRaが0.1μm以上となったり、コア13の径を所望値とすることができなくなったりするおそれがある。また、被覆膜22の膜厚の上限は50μmである。これは、膜厚が50μm以下の被覆膜22でシリコン基板21の表面を十分に保護することができるとともに、膜厚が50μmを超える被覆膜22を形成することは難しく、却って製造コストが嵩むためである。
【0031】
前記レジスト材料としては、電子線、X線、紫外線等の活性エネルギー線で露光可能なポジ型又はネガ型フォトレジストが使用される。ポジ型フォトレジストを使用する場合、前記マスクにはレジストパターン23aとパターン形状が同一のものが使用される。そして、ポジ型フォトレジストならば、レジスト膜23の露光部分が可溶性となり、現像により露光部分が除去されることにより、未露光部分でレジストパターン23aが形成される。一方、ネガ型フォトレジストを使用する場合、前記マスクにはレジストパターン23aとパターン形状が反転したものが使用される。そして、ネガ型フォトレジストならば、レジスト膜23の露光部分が不溶性となり、現像により未露光部分が除去されることにより、露光部分がレジストパターン23aとなる。
【0032】
前記マスキングパターン形成工程においては、被覆膜22の表面にレジストパターン23aが形成されたシリコン基板21をエッチング剤中に浸漬することにより、レジストパターン23a以外の部分で外部に露出された被覆膜22がエッチングされ、除去される。そして、図3(a)に示すように、シリコン基板21の表面には、レジストパターン23aとパターン形状が同一のマスキングパターン22aが形成される。このエッチング剤には、シリコン酸化膜を溶解可能な薬液が使用される。このような薬液としては、希フッ酸又はバッファードフッ酸が挙げられる。
【0033】
前記原板製造工程においては、まずレジストパターン23aを濃硫酸、過酸化水素水等のレジスト除去剤を使用して除去した後、表面にマスキングパターン22aが形成されたシリコン基板21が異方性ウェットエッチング法によってエッチングされる。そして、図3(b)に示すように、シリコン基板21の表面の一部が除去され、その表面に凸部からなる第1コアパターン21bが形成された原板21aが作製される。
【0034】
この凸部からなる第1コアパターン21bは、前記エンボス用成形型27の第3コアパターン25aと同一のパターン形状をなし、前記クラッド基部11の凹部からなるコアパターン12の原型となるものである。このため、第1コアパターン21bを構成する凸部は、その上面及び両側面のRaがコアパターン12の内面のRaと同じく、0.01μm以上であり、0.1μm未満であることが好ましい。これは、原型である凸部の上面及び両側面が荒れていた場合、その荒れがコアパターン12の内面に転写されてしまうことによる。そして、凸部の上面及び両側面のRaが0.1μmを超える場合、コアパターン12の内面が荒れた品質の低い高分子光導波路が製造されてしまう。また、Raを0.01μm未満とすることは、製造の長時間化、煩雑化等が生じるため難しく、却って製造コストが嵩んでしまう。
【0035】
前記異方性ウェットエッチング法とは、シリコン基板21が結晶面によってエッチング速度が異なる性質を有することを利用し、所望する形状となるようにエッチングを行う方法である。すなわち、シリコン基板は、(111)面に沿う方向のエッチング速度が最も遅くなる性質を有し、(111)面が現れるまでエッチングすると、これよりエッチング速度が速い他の面は除去されてしまう。例えば、シリコン基板の表面を(100)面とした場合、同(100)面と(111)面とが54.7゜の角度で交わるため、シリコン基板の表面は、断面V字状のラインを描くようにエッチングされてしまう。これに対し、シリコン基板の表面を(110)面とした場合、同(110)面と(111)面とが90゜の角度で交わるため、シリコン基板の表面は、断面凹凸状にエッチングされる。そして、本発明では表面が(110)面のシリコン基板21を使用することにより、同表面に凸条部分が残るようにシリコン基板21がエッチングされる。
【0036】
この異方性ウェットエッチング法は、加熱したエッチング液中にシリコン基板21が浸漬されることによって行われる。このとき、シリコン基板21は、表面の一部がマスキングパターン22aによってマスキングされていることから、同マスキングパターン22a以外の部分で外部に露出されたシリコン基板21の表面がエッチングされ、除去される。そして、シリコン基板の表面には、上面がマスキングパターン22aによって保護された元の(110)面で構成され、両側面がエッチングによって現れた(111)面で構成される凸部が形成される。
【0037】
前記エッチング液としては、pH12以上の強アルカリ性の溶液ならば何れを使用してもよい。例えば、強アルカリ性の溶液として、無機系の溶液としては、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化セシウム水溶液等が挙げられる。有機系の溶液としては、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液、エチレンジアミン・ピロカテコール水溶液、アンモニア水、ヒドラジン、コリン等が挙げられる。この実施形態のエッチング液には、入手が容易であり、低コストであることから、水酸化カリウム水溶液が使用される。
【0038】
エッチング液として水酸化カリウム水溶液を使用する場合、その濃度は好ましくは20〜45重量%であり、より好ましくは23〜32重量%である。濃度が20重量%未満の場合、第1コアパターン21bを構成する各凸部の間に形成される(110)面が荒れ、これに影響されて第1コアパターン21bの断面形状が崩れてしまうおそれがある。一方、濃度が45重量%を超えると、(110)面のエッチング速度よりも(311)面のエッチング速度が遅くなるため、同(311)面がエッチング面の表面に現れてしまい、形成されるコアパターン12の内面形状が崩れてしまうおそれがある。
【0039】
また、水酸化カリウム水溶液を使用する場合、その温度は好ましくは30〜90℃である。温度が30℃未満の場合、エッチング速度が低下し、製造時間に長時間を要するおそれがある。温度が90℃を超えると、エッチング速度が過剰に速くなり、コア13の径を正確な寸法で形成することが難しくなったり、コア13の径が所望値に達する前にマスキングパターン22aがエッチングされ、除去されてしまうおそれがある。
【0040】
ここで、原板21aに凸部からなる第1コアパターン21bを形成する理由について説明する。原板を作製する場合、その表面に凸部からなるコアパターンを形成する方法と、凹部からなるコアパターンを形成する方法との二通りの方法が考えられる。後者の方法のように凹部からなるコアパターンを形成した場合、凹部の内底面の状態がコアパターン12の内底面に転写されることとなる。同凹部は、両内側面がエッチングによって現れた(111)面で構成され、内底面がエッチングによって現れた(110)面で構成されることとなる。このため、エッチングによって荒らされた面でコアパターン12の内面が形成されることとなり、原板として不適である。
【0041】
なお、エッチングによって凹部の特に内底面が荒れる理由について、発明者等は、エッチング時にエッチング液中に発生する気泡が微小な凹部内で逃げることなく留まり、エッチング速度を変化させることが原因の1つであると推定している。他に、(110)面のエッチング速度が速いこと、エッチングによって現れた(110)面が高い確率で荒れること等も原因となると推定している。実際にエッチングによって現れた(111)面と(110)面とを比較しても、(111)面は平滑面となり、(110)面は粗面となるため、結晶面による違いも原因の1つであると発明者等は考えている。
【0042】
これに対し、前者の方法のように凸部からなるコアパターンを形成する場合、凸部の上面の状態がコアパターン12の内底面に転写されることとなる。同凸部は、上面が元はシリコン基板21の表面を構成していた未エッチングの(110)面で構成され、両側面がエッチングによって現れた平滑な(111)面で構成されることとなる。従って、エッチングにより荒らされていない(110)面とエッチングによって現れた平滑な(111)面でコアパターン12の内面が形成されることとなり、同内面を平滑なものとすることができ、光の乱反射による不具合の発生を抑えることができる。このため、発明者等は原板に凸部からなるコアパターンを形成する方法を採用した。
【0043】
上記原板製造工程の後、原板21aは、図4(a)に示すように、マスキング除去工程でその表面からマスキングパターン22aが除去される。このマスキングパターン22aの除去には、前述のマスキング処理工程で使用されたエッチング剤が使用される。マスキング除去工程は、後述する複製工程にて同マスキングパターン22aを形成するシリコン酸化膜にシリコーンゴムが固着することを抑制するために行われる。
【0044】
前記複製工程においては、まず図4(b)に示すように、原板21aの表面に液状のシリコーンゴムが塗布され、同シリコーンゴムが硬化することにより、複製型24が形成される。そして、同複製型24の裏面には前記第1コアパターン21bと逆転するパターン形状をなすように、凹部からなる第2コアパターン24aが型取りされる。
【0045】
上記の液状のシリコーンゴムには、縮合反応型のものと、付加反応型のものとがあり、何れを使用してもよいが、付加反応型のシリコーンゴムを使用することがより好ましい。これは、付加反応型のものは、その硬化時に副生成物が発生せず、また硬化時の体積収縮率も小さいため、第1コアパターン21bをより精密な寸法精度で型取りすることができるためである。
【0046】
その後、複製工程において、当該複製型24は、図5(a)に示すように、原板21aの表面から剥離され、第2コアパターン24aが表面側となるように配置される。この状態で複製型24の表面には活性エネルギー線硬化性樹脂である紫外線硬化樹脂が塗布されるとともに、同紫外線硬化樹脂に接触するようにガラス板26が載置される。
【0047】
この後、図中に矢印で示すように、ガラス板26が複製型24へ押圧された状態でその上方から活性エネルギー線である紫外線が照射される。すると、紫外線硬化樹脂が硬化し、同紫外線硬化樹脂よりなるスタンパ25とガラス板26とからなるエンボス用成形型27が作製される。そして、このスタンパ25の裏面には第2コアパターン24aと逆転するパターン形状をなす、つまり前記第1コアパターン21bと同一のパターン形状が複製された凸部からなる第3コアパターン25aが形成される。
【0048】
前記の実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
・ 実施形態の高分子光導波路は、エンボス用成形型27を使用してクラッド基部11にコアパターン12を形成した後、順番にコア13及びクラッド蓋部14を形成して製造される。このエンボス用成形型27は、シリコン基板21の(110)面が有する性質を利用した異方性ウェットエッチング法により作製された原板21aから複製されたものである。このため、大がかりな設備等は必要なく、また作製作業も簡易であり、短時間で終了させることができる。従って、エンボス用成形型27を安価かつ短時間で容易に作製することができる。
【0049】
・ また、異方性ウェットエッチング法では、エッチング液としてpH12以上の強アルカリ性のものが使用される。同エッチング液は、シリコン基板21に対しては強力なエッチング能を有し、シリコン酸化膜よりなるマスキングパターン22aに対してはシリコン基板21よりも劣るエッチング能を有する。従って、シリコン基板21の表面でマスキングパターン22a以外の露出された部分を効率よく、迅速に精密な寸法精度でエッチングすることができる。
【0050】
・ また、レジストパターン形成工程では、ポジ型又はネガ型フォトレジストによりレジスト膜23を形成し、同レジスト膜23から第1コアパターン21bと同一パターン形状のレジストパターン23aを形成している。従って、レジストパターン23aを簡易かつ迅速に形成することができ、エンボス用成形型27の作製時間のさらなる短縮化を図ることができる。
【0051】
・ また、マスキングパターン22aを形成することとなる被覆膜22にはシリコン酸化膜が使用され、同シリコン酸化膜をエッチングするエッチング剤には希フッ酸又はバッファードフッ酸が使用される。同希フッ酸又はバッファードフッ酸は、シリコン基板21に対するエッチング能はほとんど示さず、シリコン酸化膜に対しては強力なエッチング能を有する。従って、シリコン基板21の表面に影響を与えることなく、マスキングパターン22aを精密な寸法精度で形成することができる。
【0052】
・ また、エンボス用成形型27のスタンパ25は、活性エネルギー線硬化性樹脂である紫外線硬化樹脂より形成されている。さらに、同エンボス用成形型27の表面はガラス板26より形成されており、活性エネルギー線である紫外線を透過可能に構成されている。このため、予め複製型24に液状の紫外線硬化樹脂を塗布した状態でガラス板26を載置しても同紫外線硬化樹脂を簡易かつ迅速に硬化させることができる。加えて、加熱雰囲気、減圧雰囲気等の特別な環境とすることなく、通常の環境下で作業を行うことができるとともに、同通常の環境下であってもガラス板26を複製型24に押し付けながら作業を行うことができる。さらに、同ガラス板26でスタンパ25を補強しつつ、ガラス板26に固着されたスタンパ25を複製型24から容易に剥離させることができる。従って、エンボス用成形型27の製造時における作業性を良好なものとすることができる。
【0053】
・ また、エンボス用成形型27の加熱エンボス成形法が行われる際に押圧される部分は、表面が平滑なガラス板26より形成されている。このため、エンボス用成形型27の全体を均等な圧力で押圧することができ、コアパターン12を精密な寸法精度で形成することができる。
【0054】
なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 例えば、図5(b)に示すように、複製型24の表面に電鋳法等の方法でニッケル(Ni)等の金属元素を堆積させることにより、金属製のエンボス用成形型27を形成してもよい。このように構成した場合、エンボス用成形型27の強度及び耐久性を向上させることができる。
【0055】
・ 複製型24は、必ずしもシリコーンゴムによって形成されることに限らず、例えば前述の紫外線硬化樹脂、熱可塑性樹脂、フッ素樹脂、熱硬化性樹脂等の合成樹脂、熱可塑性エラストマー等より形成してもよい。この他に、原板21aを成形型として使用する加熱エンボス加工法により、合成樹脂製のフィルム、基板等から複製型24を形成してもよい。
【0056】
・ エンボス用成形型27は、必ずしもスタンパ25及びガラス板26から構成される必要はなく、ガラス板26を省略し、スタンパ25のみで構成してもよい。この場合、スタンパ25を複製型24から容易に剥離させることができ、かつ同スタンパ25が所望の強度を維持することができるように、スタンパ25の厚みを厚くすることが好ましい。また、加熱エンボス加工法で使用する際、エンボス用成形型27の全体に均等な圧力を加えることができるように、スタンパ25の押圧される面を平滑面とすることが好ましい。
【0057】
・ マスキング除去工程は必ずしも必要ではなく、例えば原板21aの表面にフッ素樹脂等よりなる離型剤を塗布する等することによって原板21aから複製型24を不具合なく剥離することができるのであれば省略してもよい。
【0058】
・ 前記被覆膜22はシリコン酸化膜から形成されることに限らず、例えば窒化膜等より形成してもよい。
・ 前記コア13の径は、100μmのものに限らず、原板21aのマスキングパターン22aの幅及び異方性ウェットエッチング法を行う時のエッチング条件を変更することによって所望とする任意のサイズに変更してもよい。
【0059】
・ 前記クラッド蓋部14は、コア13で使用する合成樹脂よりも屈折率が低く、クラッド基部11と屈折率が同程度の合成樹脂であれば、何れの合成樹脂で形成してもよい。例えば、クラッド基部11を熱可塑性合成樹脂で形成するとともに、クラッド蓋部14を紫外線硬化樹脂で形成してもよい。あるいは、クラッド蓋部14をポリイミド等の熱硬化性樹脂で形成してもよい。また、クラッド蓋部14は、フィルム、基板等よりなるクラッド基部11と必ずしも同形態とする必要はなく、クラッド蓋部14を液状とした熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂等をスピンコート法等の方法でクラッド基部11の表面に塗布し、硬化させて形成してもよい。
【0060】
さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
(1) 前記原板製造工程と、複製工程との間には、製造された原板の表面から残留する被覆膜を除去するマスキング除去工程を備える請求項1から請求項5のいずれかに記載の高分子光導波路の製造方法。このように構成した場合、被覆膜と複製型とが強固に接合されることを防止することができる。
【0061】
(2) 請求項1から請求項5のいずれかに記載の製造方法によって製造された高分子光導波路であって、透明な合成樹脂よりなり、その表面には凹部からなるコアパターンが凹設されたクラッド基部と、前記合成樹脂よりも屈折率の高い透明な合成樹脂よりなり、該クラッド基部のコアパターン内に形成されたコアと、同コアを形成する合成樹脂よりも屈折率の低い合成樹脂よりなり、クラッド基部の表面でコアの露出部分を被覆するように形成されたクラッド蓋部とを備えるとともに、コア径が3〜1000μmであることを特徴とする高分子光導波路。このように構成した場合、コア径の大きな高分子光導波路を安価に得ることができる。
【0062】
(3) 前記クラッド基部において、コアパターンの内面は、JIS B0601−1994に規定される算術平均粗さ(Ra)が0.1μm未満であることを特徴とする(2)に記載の高分子光導波路。このように構成した場合、コア内での光波の乱反射を抑制することができ、得られる高分子光導波路を高品質なものとすることができる。
【0063】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、次のような効果を奏する。
請求項1に記載の発明によれば、エンボス用成形型を安価かつ短時間で容易に作製することができる。
【0064】
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加え、原板のコアパターンを精密な寸法精度で形成することができる。
請求項3に記載の発明によれば、請求項1又は請求項2に記載の発明の効果に加え、レジストパターンを簡易かつ迅速に形成することができ、エンボス用成形型の作製時間のさらなる短縮化を図ることができる。
【0065】
請求項4に記載の発明によれば、請求項1から請求項3のいずれかに記載の発明の効果に加え、シリコン基板に影響を与えることなく、マスキングパターンを精密な寸法精度で形成することができる。
【0066】
請求項5に記載の発明によれば、請求項1から請求項4のいずれかに記載の発明の効果に加え、エンボス用成形型の作製時における作業性を良好なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)はコアパターン内にコアが形成された状態のクラッド基部を示す断面図、(b)は実施形態の高分子光導波路を示す断面図。
【図2】(a)はシリコン基板の表面に被覆膜及びレジスト膜が形成された状態を示す断面図、(b)は被覆膜の表面にレジストパターンが形成された状態を示す断面図。
【図3】(a)は被覆膜がエッチングされてマスキングパターンが形成された状態を示す断面図、(b)はシリコン基板がエッチングされて原板が作製された状態を示す断面図。
【図4】(a)は原板の表面からマスキングパターンが除去された状態を示す断面図、(b)は原板の表面に複製型が形成された状態を示す断面図。
【図5】(a)は複製型の表面にエンボス用成形型が形成された状態を示す断面図、(b)は複製型の表面に別形態のエンボス用成形型が形成された状態を示す断面図。
【図6】(a)はエンボス用成形型を使用してクラッド基部を成形する状態を示す断面図、(b)は成形されたクラッド基部を示す断面図。
【符号の説明】
11…クラッド基部、12…クラッド基部に設けられたコアパターン、13…コア、14…クラッド蓋部、21…シリコン基板、21a…原板、21b…原板に設けられた第1コアパターン、22…被覆膜、22a…マスキングパターン、23…レジスト膜、23a…レジストパターン、24…複製型、25a…エンボス用成形型に設けられた第3コアパターン、27…エンボス用成形型。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to the production of polymer optical waveguides for transmitting optical information such as optical diffraction paths, optical demultiplexing paths and optical multiplexing paths, optical branching paths and photosynthetic paths, optical switches, optical circuits, and the like in optical information communication. It is about the method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a polymer optical waveguide as described above has a core and a clad that covers the peripheral surface so as to surround the core. The core is formed of a colorless and transparent synthetic resin, and the clad is formed of a colorless and transparent synthetic resin having a lower refractive index than the synthetic resin forming the core. Then, the optical information is propagated in the core while being reflected at the interface between the core and the clad.
[0003]
This polymer optical waveguide was formed mainly by a reactive ion etching method (RIE method). That is, first, a thin-film core layer is formed on the surface of a thin-film lower clad formed on a substrate by spin coating or the like by a method such as spin coating. Next, a part of the core layer is removed by etching by the RIE method, so that a core made of a convex portion is formed on the surface of the lower clad so as to have a predetermined pattern shape. An upper clad was formed so as to cover the entire surface of the lower clad by a method such as spin coating, and a polymer optical waveguide was formed by covering the core on the surface of the lower clad with the upper clad. .
[0004]
However, this method of manufacturing a polymer optical waveguide by the RIE method requires individual processing such as etching for each polymer optical waveguide, which requires a slow processing speed, complicated work, and high manufacturing costs. However, there is a problem that mass production is difficult to achieve. Accordingly, methods such as a heating embossing method, a direct exposure method, and a photobleaching method have been proposed as methods for manufacturing a polymer optical waveguide that can be mass-produced. In particular, among these, the heating embossing method is easy to enhance the productivity, and is attracting attention as a method for producing a polymer optical waveguide.
[0005]
The cladding of the polymer optical waveguide manufactured by the heating embossing method is formed on a cladding base having a rectangular shape with a concave groove formed on the surface thereof, and on the surface of the cladding base so as to cover the opening of the concave groove. And a clad lid in the form of a plate. The concave line of the clad base is formed by engraving a concave line corresponding to the convex line by pressing an embossing mold having a convex line on the surface against the thermoplastic resin heated and softened. . Then, after forming the core in the concave stripe of the clad base, a clad lid is formed so as to cover the surface of the clad base and the core, whereby a polymer optical waveguide is manufactured.
[0006]
In the above-mentioned heating embossing method, the embossing die used for forming the concave streak in the clad base has been manufactured by the LIGA process method or the SIGA process method. The LIGA process method uses a synchrotron radiation device, irradiates a resist material with radiation in a predetermined range through a mask, and develops the resist material to remove a part of the resist material. This is a method for obtaining a concave shape. The concave shape obtained by the LIGA process is mainly used for forming a polymer optical waveguide having a core diameter of up to 600 μm. On the other hand, the above-mentioned SIGA process method is a method in which the surface of a silicon substrate where a portion other than a predetermined range is masked is etched by a method such as the RIE method to obtain a concave shape as an original plate. The concave shape obtained by the SIGA process is mainly used for forming a polymer optical waveguide having a core diameter of about 3 to 100 μm.
[0007]
A metal such as nickel is laminated on the concave surface obtained by the LIGA process or the SIGA process by a method such as electroforming, and the metal is peeled from the concave to form a convex made of the metal. An embossing mold had been produced. Then, the heating embossing method using the embossing die makes it possible to easily and in a short time form a concave streak on the surface of the clad base, thereby improving productivity and achieving mass production. Had become.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the synchrotron radiation device used in the above-mentioned LIGA process method is very expensive and a large-scale device, and usable masks are limited to special ones and are very expensive. For this reason, the operation cost at the time of using the apparatus increases, and even if the productivity is improved, the manufacturing cost tends to rise rather than increase. In addition, the SIGA process method requires a long time to fabricate the concave mold, which is the original plate, by a method such as the RIE method, and requires processing work under a vacuum atmosphere. , And tended to be expensive. Therefore, in the method of manufacturing a polymer optical waveguide by the LIGA process method and the SIGA process method, there is a problem in that when manufacturing an embossing die, the manufacturing time becomes longer and the manufacturing cost rises.
[0009]
The present invention has been made in view of such problems existing in the conventional technology. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a polymer optical waveguide, which can easily and inexpensively produce an embossing mold in a short time.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of the method for manufacturing a polymer optical waveguide according to the first aspect of the present invention provides a method for manufacturing a polymer optical waveguide, wherein the (110) plane of a silicon substrate is a surface, and the surface is masked with a coating film. A resist pattern forming step of forming a resist pattern with a resist film on the surface of the covering film, a masking pattern forming step of etching a covering film other than the resist pattern and forming a masking pattern by the covering film on the surface of the silicon substrate; An original plate manufacturing process of manufacturing an original plate having a core pattern formed of convex portions on the surface by etching the surface of the silicon substrate on which the masking pattern is formed by an anisotropic wet etching method; After the pattern is cast on the surface of the replica mold, use this replica mold to apply the original core pattern to the surface of the embossing mold. A duplication step of duplicating a core pattern consisting of one convex portion, and a heating embossing method using the same embossing die, after forming a clad base in which a core pattern composed of a concave portion is recessed on the surface, and then forming the concave portion An optical waveguide forming step of forming a clad lid on the surface of the clad base so as to cover the exposed portion of the core.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a polymer optical waveguide according to the first aspect, the anisotropic wet etching is performed on the silicon substrate having a masking pattern formed on a surface thereof. Is immersed in an etching solution, and a strong alkaline solution having a pH of 12 or more is used as the etching solution.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the method of the first or second aspect, in the resist pattern forming step, the positive or negative photoresist is coated with a surface of a coating film. Apply a resist film to form a resist film, irradiate the resist film with active energy rays, expose a positive or negative photoresist, draw a resist pattern, and develop it. In the case of a negative type photoresist, a resist pattern is formed by removing an unexposed portion of the resist film from the exposed portion of the resist film.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a polymer optical waveguide according to any one of the first to third aspects, the coating film is formed by oxidizing a surface of a silicon substrate. An oxide film, wherein the silicon oxide film is etched using dilute hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid in the masking pattern forming step.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, in the method according to any one of the first to fourth aspects, in the replication step, a liquid silicone rubber is applied to a surface of the original plate, After the silicone rubber is cured and peeled from the surface of the original plate, a duplicate mold having a core pattern composed of convex portions and a concave portion corresponding to the concave portion of the original plate is formed on the surface, and then formed in the concave portion of the duplicate mold. Filling a liquid active energy ray-curable resin, curing the active energy ray-curable resin by irradiating the active energy ray, and then peeling off the cured active energy ray-curable resin from the surface of the replica mold, thereby obtaining an active energy ray. The present invention is characterized in that an embossing mold made of a line-curable resin is formed.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
[0016]
The
[0017]
As long as the
[0018]
In addition, regarding the synthetic resin used for the
[0019]
The
[0020]
In the
[0021]
The diameter of the core 13, that is, the length of one side is preferably 3 to 1000 μm. For example, when the light from the optical fiber is incident on the polymer optical waveguide or the light emitted from the polymer optical waveguide is incident on the optical fiber, the diameter of the
[0022]
Next, a method for manufacturing the polymer optical waveguide having the above configuration will be described.
As shown in FIGS. 6A and 6B, the polymer optical waveguide is manufactured through an embossing process and a forming process in an optical waveguide forming process. First, in the embossing step, the
[0023]
When the clad
[0024]
In order to facilitate the production of the
[0025]
Subsequently, in the forming step, first, as shown in FIG. 1A, a
[0026]
Thereafter, as shown in FIG. 1B, a
[0027]
Next, a method of manufacturing the
This embossing mold is manufactured through a resist pattern forming step, a masking pattern forming step, an original plate manufacturing step, and a duplicating step in order.
[0028]
In the resist pattern forming step, the surface of the silicon substrate that is the material of the original plate is masked with a coating film, and a resist pattern is formed on the surface of the coating film. In this step, first, as shown in FIG. 2A, the
[0029]
A liquid resist material is applied to the surface of the
[0030]
It is preferable that the
[0031]
As the resist material, a positive or negative photoresist that can be exposed to active energy rays such as electron beams, X-rays, and ultraviolet rays is used. When a positive photoresist is used, a mask having the same pattern shape as the resist
[0032]
In the masking pattern forming step, the
[0033]
In the original plate manufacturing process, first, the resist
[0034]
The
[0035]
The anisotropic wet etching method is a method in which the
[0036]
This anisotropic wet etching method is performed by immersing the
[0037]
Any etchant may be used as long as it is a strongly alkaline solution having a pH of 12 or more. For example, as the strongly alkaline solution, as the inorganic solution, an aqueous potassium hydroxide solution, an aqueous sodium hydroxide solution, an aqueous cesium hydroxide solution and the like can be mentioned. Examples of the organic solution include an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, an aqueous solution of ethylenediamine / pyrocatechol, aqueous ammonia, hydrazine, and choline. As the etchant of this embodiment, an aqueous potassium hydroxide solution is used because it is easily available and low in cost.
[0038]
When an aqueous solution of potassium hydroxide is used as an etching solution, the concentration is preferably 20 to 45% by weight, more preferably 23 to 32% by weight. If the concentration is less than 20% by weight, the (110) plane formed between the projections forming the
[0039]
When an aqueous potassium hydroxide solution is used, the temperature is preferably 30 to 90 ° C. When the temperature is lower than 30 ° C., the etching rate is reduced, and a long manufacturing time may be required. If the temperature exceeds 90 ° C., the etching rate becomes excessively high, and it becomes difficult to form the core 13 with a correct diameter, or the
[0040]
Here, the reason for forming the
[0041]
One reason for the reason why the etching particularly damages the inner bottom surface of the concave portion is that air bubbles generated in the etching solution during the etching stay in the minute concave portion without escaping and change the etching rate. It is estimated that. In addition, it is presumed that the etching rate of the (110) plane is high, and that the (110) plane generated by etching is roughened at a high probability. Comparing the (111) plane and the (110) plane actually appeared by etching, the (111) plane is a smooth plane and the (110) plane is a rough plane. The inventors think that there is one.
[0042]
On the other hand, when the core pattern including the protrusions is formed as in the former method, the state of the upper surface of the protrusions is transferred to the inner bottom surface of the
[0043]
After the above-mentioned original plate manufacturing process, the
[0044]
In the duplication step, first, as shown in FIG. 4B, liquid silicone rubber is applied to the surface of the
[0045]
The liquid silicone rubber includes a condensation reaction type and an addition reaction type, and any of them may be used. However, it is more preferable to use an addition reaction type silicone rubber. This is because the addition reaction type does not generate by-products at the time of curing and has a small volume shrinkage at the time of curing, so that the
[0046]
Thereafter, in the duplication step, as shown in FIG. 5A, the
[0047]
Thereafter, as indicated by the arrow in the figure, the
[0048]
The effects exerted by the above embodiment will be described below.
The polymer optical waveguide of the embodiment is manufactured by forming the
[0049]
In the anisotropic wet etching method, a strongly alkaline etching solution having a pH of 12 or more is used. The etching liquid has a strong etching ability for the
[0050]
In the resist pattern forming step, a resist
[0051]
A silicon oxide film is used for the
[0052]
The
[0053]
The portion of the
[0054]
This embodiment can be embodied with the following modifications.
For example, as shown in FIG. 5B, a
[0055]
The
[0056]
The embossing
[0057]
The masking removal step is not always necessary, and is omitted if the
[0058]
The
The diameter of the
[0059]
The
[0060]
Further, technical ideas that can be grasped from the embodiment will be described below.
(1) The masking method according to any one of claims 1 to 5, further comprising a masking removing step for removing a coating film remaining from a surface of the manufactured original sheet, between the original sheet manufacturing step and the duplication step. A method for producing a polymer optical waveguide. With this configuration, it is possible to prevent the coating film and the replica mold from being firmly joined.
[0061]
(2) A polymer optical waveguide manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 5, which is made of a transparent synthetic resin, and has a concave core pattern formed on its surface. A clad base, a core made of a transparent synthetic resin having a higher refractive index than the synthetic resin, a core formed in the core pattern of the clad base, and a synthetic resin having a lower refractive index than the synthetic resin forming the core. And a clad lid formed so as to cover an exposed portion of the core on the surface of the clad base, and a core diameter of 3 to 1000 μm. With this configuration, a polymer optical waveguide having a large core diameter can be obtained at low cost.
[0062]
(3) The polymer photoconductor according to (2), wherein the inner surface of the core pattern in the clad base has an arithmetic average roughness (Ra) specified in JIS B0601-1994 of less than 0.1 μm. Wave path. With this configuration, irregular reflection of light waves in the core can be suppressed, and the resulting polymer optical waveguide can be of high quality.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
According to the first aspect of the present invention, the embossing mold can be easily manufactured at low cost in a short time.
[0064]
According to the second aspect, in addition to the effects of the first aspect, the core pattern of the original plate can be formed with precise dimensional accuracy.
According to the third aspect of the present invention, in addition to the effects of the first or second aspect of the present invention, a resist pattern can be formed easily and quickly, and the manufacturing time of the embossing mold is further reduced. Can be achieved.
[0065]
According to the invention described in claim 4, in addition to the effects of the invention described in any one of claims 1 to 3, the masking pattern is formed with precise dimensional accuracy without affecting the silicon substrate. Can be.
[0066]
According to the invention set forth in claim 5, in addition to the effects of the invention set forth in any one of claims 1 to 4, workability during the production of the embossing mold can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a cross-sectional view showing a clad base in a state where a core is formed in a core pattern, and FIG. 1B is a cross-sectional view showing a polymer optical waveguide according to an embodiment.
2A is a cross-sectional view showing a state in which a coating film and a resist film are formed on a surface of a silicon substrate, and FIG. 2B is a cross-sectional view showing a state in which a resist pattern is formed on the surface of the coating film; .
FIG. 3A is a cross-sectional view showing a state in which a masking pattern is formed by etching a coating film, and FIG. 3B is a cross-sectional view showing a state in which a silicon substrate is etched to form an original plate.
FIG. 4A is a cross-sectional view showing a state in which a masking pattern has been removed from the surface of an original plate, and FIG. 4B is a cross-sectional view showing a state in which a duplicate mold has been formed on the surface of the original plate.
FIG. 5A is a cross-sectional view showing a state in which an embossing mold is formed on the surface of a duplicate mold, and FIG. 5B shows a state in which another form of embossing mold is formed on the surface of the duplicate mold. Sectional view.
6A is a cross-sectional view showing a state in which a clad base is formed using an embossing mold, and FIG. 6B is a cross-sectional view showing the formed clad base.
[Explanation of symbols]
11: clad base, 12: core pattern provided on clad base, 13: core, 14: clad lid, 21: silicon substrate, 21a: original plate, 21b: first core pattern provided on original plate, 22: coated Covering film, 22a: masking pattern, 23: resist film, 23a: resist pattern, 24: copy mold, 25a: third core pattern provided on the embossing mold, 27: embossing mold.
Claims (5)
同レジストパターン以外の被覆膜をエッチングし、シリコン基板の表面に被覆膜によるマスキングパターンを形成するマスキングパターン形成工程と、
同マスキングパターンが形成されたシリコン基板の表面を異方性ウェットエッチング法でエッチングすることにより、表面に凸部からなるコアパターンが形成された原板を製造する原板製造工程と、
同原板のコアパターンを複製型の表面に型取りした後、この複製型を使用し、エンボス用成形型の表面に原板のコアパターンと同一の凸部からなるコアパターンを複製する複製工程と、
同エンボス用成形型を使用した加熱エンボス加工法により、凹部からなるコアパターンが表面に凹設されたクラッド基部を形成した後、その凹部内にコアを形成し、その後、コアの露出部分を覆うようにクラッド基部の表面にクラッド蓋部を形成する光導波路形成工程と
を備えることを特徴とする高分子光導波路の製造方法。Forming a resist pattern on the surface of the silicon substrate by masking the surface with a coating film, and then forming a resist pattern on the surface of the silicon film with a resist film;
A masking pattern forming step of etching a coating film other than the resist pattern and forming a masking pattern by the coating film on the surface of the silicon substrate;
An original plate manufacturing process of manufacturing an original plate having a core pattern formed of convex portions on the surface by etching the surface of the silicon substrate on which the masking pattern is formed by an anisotropic wet etching method,
After molding the core pattern of the original plate on the surface of the duplication mold, using this duplicate mold, a duplication step of duplicating the core pattern composed of the same protrusions as the core pattern of the original plate on the surface of the embossing mold,
By a heating embossing method using the same embossing mold, after forming a clad base having a concave core pattern formed on the surface, a core is formed in the concave portion, and thereafter, the exposed portion of the core is covered. Forming a clad lid on the surface of the clad base as described above.
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