JP2004294711A - Micromirror and optical waveguide element equipped with micromirror, and their manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、微小ミラーおよび微小ミラーを備える光導波路素子、並びに、それらの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
より速い演算処理を行うコンピュータを実現するために、CPUのクロック数は年々増加する傾向にあって、現在ではGHz程度のものが出現するに至っている。この結果、コンピュータ中のプリント基板上の銅による電気配線に高周波信号が流れる部分が存在することになり、ノイズの発生により誤動作が生じる。また、電磁波を放射して周囲に影響を与えることになる。
【0003】
このような問題を解決するため、プリント基板上の銅による電気配線の一部を光導波路による光配線に置き換え、電気信号の代わりに光信号を利用する手法が、現在、盛んに試みられている。光信号はいわゆる電磁誘導を生じることがないので上記のようなノイズによる誤動作が少ない。
【0004】
光導波路による光配線では発光素子と光導波路の相対位置をμmの精度で合わせ、効率よく光を光導波路に結合させることが重要であり、例えば、図16に示すような光導波路素子の構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
図16において面発光レーザ101はそのリード線102がはんだ103によって光導波路素子上の電気配線109に接続されている。光導波路素子は上部クラッド層105、コア層106、下部クラッド層107、レンズ104、ミラー110を備えており、面発光レーザ101から放射された光はレンズ104によって集光されてミラー110に入射、反射されてコア層106中を伝播する。108はミラー110を形成した際に生じる空間を埋め、電気配線109を形成するための充填剤である。光源には実装とアレイ化の容易さから面発光レーザが通常使用されるので、その放射光の進行方向を90度曲げるミラー110は光配線用光導波路素子において必須の要素である。
【0006】
図16の光導波路素子の形成方法を図17に示す。あらかじめレンズ型に加工を施した支持体112上に剥離膜を製膜した後、上部クラッド層105を製膜する。次にコア層106を製膜した後、スパッタや、フォトリソグラフィーなどを用いてコアパターンに加工した後、下部クラッド107を製膜する。続いて、これをその断面が三角形をしたダイシングソー113を用いて切り込みを入れ、ミラー110を形成する。そして支持体上から剥離させることによって光導波路素子を得る。ミラーは切断した状態そのままでも良いが、光が直進して損失となるのを防ぐため、蒸着などを用いて金属薄膜を付ける。
【0007】
また、図18および図19に示されるような他の45度ミラーの形成方法も知られている(例えば、特許文献2参照)。図18において211は基板、212は光硬化性樹脂層、225はフォトマスクである。フォトマスク225は透明基体223と遮光膜224からなり、遮光膜224は厚さ約0.1μmのクロム膜で図18(b)のような形状を有している。遮光膜224の開口224aの端部224bは除々に膜が薄くなっておりいわゆるグレーマスクとして機能する。従って、フォトマスク225を介して基板211上の光硬化性樹脂212に光Lを照射すると光強度の強いところは前記樹脂層の全てが硬化し、光強度の弱いところではマスクに近い表面のみ硬化するので、露光後、有機溶剤で未硬化部を溶解除去すれば図19に示すような両端に45度の面212a、212bを有する光導波路コア層212cを形成できる。
【0008】
45度ミラーを形成する方法としては、上記以外にフォトレジストを強度変調した光で感光させる、あるいは高温で軟化させてテーパー形状を形成し、これをイオンエッチングで導波路層に転写する方法や、高エネルギーのエキシマレーザを照射して爆蝕により導波路表面を立体的に削って形成する方法がある。
【0009】
また、この発明に関連するさらに他の従来技術としては、電気回路基板の製造方法であって、基板の表面にポリシラン膜を形成し、このポリシラン膜に対して回路パターンに対応した開口部を有するマスクを介して紫外光を照射して露光部を親水化し、親水化された露光部にパラジウム塩溶液を付着させて露光部上にパラジウム層からなるパターンを形成し、このパターンに金属めっきを施して導電パターンとする電気回路基板の製造方法が知られている(例えば、特許文献3参照)。
【0010】
また、この発明に関連するさらに他の従来技術としては、ポリシラン化合物に紫外光を照射することにより照射部の屈折率を照射量に応じて低下させる手法が知られている(例えば、非特許文献1参照)。
【0011】
【特許文献1】
特開2001−166167号公報
【特許文献2】
特開2000−298221号公報
【特許文献3】
特開平10−326957号公報
【非特許文献1】
堀 彰弘、外1名、「フォトブリーチングポリマ材料を用いた光導波路技術の検討」、第12回マイクロエレクトロニクスシンポジウム予稿集、2002年10月、第223〜226頁
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に示されるような光配線では光源に面発光レーザが使用されるので光の進行方向を90度曲げる45度ミラーが必須である。しかし、上記の従来例に示すようなダイシングソーを用いる方法ではダイシングソーが直径3センチ程度あるため、一列にミラーを形成することはできるが任意の位置に個別のミラーを形成することは実際上困難である。また、ダイシングソーの切り込みにより隣接する導波路を損傷する可能性もある。
【0013】
一方、特許文献2に示されるような45度面形成方法では該45度面が基板と対向する方向に形成されるのでその面に反射膜を形成するなどの加工が難しい、光硬化性樹脂が未硬化、つまり半液状の状態で露光作業を行うので作業性が悪いなどの問題がある。
【0014】
また、テーパー形状を形成したフォトレジストをイオンエッチングで転写する方法はそのエッチング工程が真空プロセスであるため、装置が高価で一度に処理可能な基板面積に制限があり且つ真空引きの時間が必要となり、光配線に必要なcmオーダーの大きな光導波路素子を製造する場合にはコスト高となってしまう。エキシマレーザによる爆蝕は真空を必要としないが、装置と原料ガスである希ガスが高価であり、且つ、ミラーを一個ずつ加工するのでやはりコスト面で不利である。
【0015】
加えて上記の何れの方法も45度の面に金属膜を形成する方法として真空装置による蒸着やスパッタが用いられるので、この工程では上記のイオンエッチングと同様な問題が生じる。無電解めっきによる金属膜形成も可能であるが、45度面形成後にその面だけを部分的に化学活性とする処理工程が必要である。
【0016】
この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、任意の位置に容易に形成でき、かつ、形成工程における作業性がよい微小ミラーおよび微小ミラーを備える光導波路素子、並びに、それらの製造方法を提供するものである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明による微小ミラーは基板表面に形成され光照射により親水性と可溶性を発現する樹脂層からなる基体と、該基体に形成され前記基板に対して所定の角をなす面と、該面に形成した金属膜とからなることを特徴とする。
【0018】
本発明による微小ミラー付き光導波路素子は、基板表面に形成され光照射により屈折率変化と親水性と可溶性を発現する樹脂層と、該樹脂層に形成され前記基板に対して所定の角をなす面に金属膜を形成してなる微小ミラーと、前記樹脂層中に形成された光導波路からなることを特徴とする。
【0019】
本発明による微小ミラーの形成方法は、光照射により親水性と可溶性を発現する樹脂を基板に塗布する工程と、光透過率が連続的に変化する領域を有するマスクを介して前記樹脂に光を照射する工程と、エッチングにより前記樹脂の光を照射した部分を除去する工程と、無電解めっきにより前記工程で除去した部分の表面に金属膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
【0020】
本発明による微小ミラー付き光導波路素子の形成方法は、光照射により親水性と可溶性と屈折率変化を発現する樹脂を基板に塗布する工程と、光透過率が連続的に変化する領域を有するマスクを介して前記樹脂に光を照射する工程と、エッチングにより前記樹脂の光を照射した部分を除去する工程と、無電解めっきにより前記工程で除去した部分の表面に金属膜を形成する工程と、金属膜形成後に前記樹脂に光照射することによりチャネル導波路を形成する工程を含むことを特徴とする。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
【0022】
図1はこの発明の実施例による光導波路素子の構成を概略的に示す説明図である。
図1に示されるように、この発明の実施例による光導波路素子1は、基板2と、基板2上に形成され、光照射により親水性と可溶性と屈折率変化とを発現する樹脂からなるコア層(樹脂層)4を備え、コア層4は下部クラッド層3と、コア層4の上に設けられた上部クラッド層9とで挟まれている。
コア層4には、基板2に対する内角が約45度となるように傾斜面7a,7bが形成され、また、傾斜面7a,7b上には基板垂直方向に立ち上がり光導波路素子1の表面まで延びる光導波路10a,10bがそれぞれ設けられている。またコア層(樹脂層)4には光照射によって生じる屈折率変化を利用して光導波路6が形成されている。
【0023】
ここで微小ミラー12a(または12b)は光照射により親水性と可溶性と屈折率変化とを発現する樹脂からなるコア層(樹脂層)4を基体とし、その表面に形成された傾斜面7a(または7b)と、その表面に形成された反射膜8a(または8b)で構成される。
【0024】
光導波路素子1の表面には電極パッド11が設けられ、電極パッド11を介して面発光レーザ(発光素子)20と光検出器(受光素子)21がそれぞれ搭載されている。
【0025】
面発光レーザ20は、光導波路10aの端部へレーザ光を出射し、光導波路10aへ入射したレーザ光は光導波路10a内を伝搬して傾斜面7aの表面に形成された反射膜8aに到達する。
反射膜8aに到達したレーザ光は進行方向を90度曲げられて光導波路6に入射し、光波導路6内を伝搬して傾斜面7bの表面に形成された反射膜8bに到達する。
反射膜8bに到達したレーザ光は進行方向を再び90度曲げられて光導波路10bに入射し、光導波路10b内を伝搬して光導波路10bの端部から出射されて光検出器21に入射し電気信号に変換される。
【0026】
本発明による微小ミラー12a、12bはミラーの基体が光照射により親水性と可溶性を示す樹脂層4からなるので基本的にグレーマスク(光透過率が連続的に変化する領域を有するマスク)による露光、現像工程、めっき工程のわずか3工程でミラーを形成でき、安価に量産できる。また、同樹脂に光照射により親水性と可溶性に加えて屈折率変化を生じる樹脂を使用することにより、同樹脂層を用いて光導波路6を形成できるので、微小ミラー12a、12bの傾斜面7a、7bと光導波路6の高さ方向のずれがなく、光損失を低減することができる。また、光導波路6を形成する工程が短縮されコスト削減に寄与する。
【0027】
また、上部クラッド9内に光導波路10aが形成されているので、面発光レーザ20と光導波路10aの端面との距離が従来よりも短くなり、面発光レーザ20から放射された光はその広がりが小さい状態で光導波路10a内に取り込まれる。この結果、面発光レーザ20から放射された全光パワーの内、光導波路10a内に結合される光の割合、即ち結合効率が向上するので伝達される信号品質を高品位に保つことができる。
また、上部クラッド9内に光導波路10bが形成されているので、光検出器21と光導波路10bの端面との距離が従来よりも短くなり、光導波路10bから出射された光はその広がりが小さい状態で光検出器21に入射するようになる。
【0028】
なお、樹脂としては、光照射により親水性と所定の溶液に対する可溶性を発現する樹脂を用いることができ、一般にフォトブリーチングポリマ材料(photobleaching polymer material)と呼ばれるものを用いることができる。
フォトブリーチングポリマ材料の具体例としては、例えば、フォトブリーチ性ポリシラン(以下、単にポリシランと称する)を挙げることができる。
ポリシランは、ケイ素原子が連続して5個以上連なった構造を有する有機ケイ素ポリマーであり、具体的には下記の化1に示すような構造を有するポリマーである。
【0029】
【化1】
【0030】
ただし、R1、R2、R3はそれぞれ1価の炭化水素基、アルコキシ基、水素原子を、n、mはそれぞれ0以上で、かつ、n+mは5以上の整数を表わす。
このようなポリシランは、一般に250nm以上の紫外領域に吸収を有し、酸素存在下で紫外光を照射するとそのケイ素−ケイ素(Si−Si)結合が一部切断され、シロキサン(Si−O−Si)結合やシラノール(Si−OH)基に変換される。
これにより、ポリシランの紫外吸収が減少するとともに、親水性とアルカリ溶液に対する可溶性が発現される。
また、上記ポリシランは、紫外光を照射することにより、屈折率が低下するという特性もあり、光導波路を形成する上でも有用である。
【0031】
次に、上述の実施例による光導波路素子の製造方法について図2〜図15に基づいて説明する。図2〜図15は、図1に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図である。
【0032】
まず、図2に示されるように、基板2上に下部クラッド層3を形成する。基板2には平滑性に優れるガラス基板、あるいは可撓性と耐熱性に優れるポリイミドフィルムを用いる。
下部クラッド層3は後で形成するコア層4(図3参照)より屈折率の低いものであればよいが、耐熱性(ガラス転移点約350℃)に優れる点とスピンコートが可能な点でポリシラン(日本ペイント株式会社製、品名:グラシアWG、品番:WG−004)を用いる。
耐熱性が約300℃以上であれば、後のはんだ付け工程で変性可能性が小さくなり、実装する際に有利となる。
下部クラッド層3は、上記ポリシランを基板2上にスピンコートで塗布し、約350℃で焼成して化学的に安定な膜とすることにより形成される。
【0033】
次に、図3に示されるように、下部クラッド層3の上にコア層4を形成する。コア層4には光照射により親水性と可溶性と屈折率変化を示すポリシラン(日本ペイント株式会社製、品名:グラシアWG、品番:WG−005)を用いる。
ポリシランは、光照射により分子の一部が切断されて親水性を示すようになると同時に、アルカリ溶液に可溶となり、さらに屈折率が低下する。また、耐熱性の点からも好ましい。
但し、下部クラッド層3との屈折率差を確保するため、下部クラッド層3を構成するポリシランとは組成の異なるものを用いている。
コア層4は、上記ポリシランを下部クラッド層3上にスピンコートで塗布し、約250℃に加熱して膜中の溶剤を揮発させることにより形成される。
【0034】
次に、図4に示されるように、グレーマスク30を介してコア層4に紫外光を照射する。グレーマスク30は、図5に示されるように透明基体31と遮光膜32とからなり、遮光膜32は傾斜面7a,7bと対応する箇所において光透過率を漸減させるために、膜厚が徐々に変化する光透過部33が形成されている。また、遮光膜32のうち、ミラー用凹部5a,5bと対応する箇所には光透過部33と隣接して開口部34がそれぞれ形成されている。
ここで、紫外光照射による親水性と可溶性は、照射強度に応じてコア層4の表層から順に発現する。
このため、図5に示すようなグレーマスク30を介してコア層4に紫外光を照射すると、光透過部33のうち膜厚の薄い部分を介して照射された部分ではコア層4の深くまで親水性および可溶性が発現する。
一方、光透過部33のうち膜厚の厚い部分を介して照射された部分では、コア層4の表層部分あるいはその近傍にのみ親水性と可溶性が発現する。
この結果、ポリシランからなるコア層4に傾斜面7a,7bを備えるミラー用凹部5a,5bの立体的な潜像が形成される。
【0035】
次に、図6に示されるように、得られた基板2をアルカリ溶液に浸漬して親水性と可溶性が発現した部分を溶解除去し、ミラー用凹部5a,5bを形成すると共に基板2となす内角が約45度の傾斜面7a,7bを形成する。
ここで、下部クラッド層3の表面が部分的に露出するようにミラー用凹部5a,5bを形成するのは、後の光導波路6を形成するための露光工程において、マスク50の位置合わせ精度を緩和するためである(図11(a)参照))。
【0036】
次に、図7(a)および図7(b)に示されるように、得られた基板2を無電解めっき法でめっき浴する。この際、ミラー用凹部5a,5bの表面には先の工程での紫外光照射により生じた親水基が残存するので、ミラー用凹部5a,5bの内面にのみ金属めっきが施され、反射膜8が形成される。
この工程では微小ミラーとすべき傾斜面7a,7bと対向する面にも反射膜8が形成されるが、これは光の伝搬の妨げとなるのでこの部分の反射膜8を次以降の工程で除去する。
【0037】
すなわち、図8(a)および図8(b)に示されるように、コア層4上にレジスト40を塗布し、傾斜面7a,7bを覆いつつ傾斜面7a,7bと対向する面を露出させるようにフォトリソグラフィーにより開口41を形成する。
次に、図9(a)および図9(b)に示されるように、得られた基板2をエッチング液に浸漬し、不要な反射膜8(図8(a)および図8(b)参照)を除去する。
次に、図10(a)および図10(b)に示されるように、コア層4上に残るレジスト40(図9(a)および図9(b)参照)を有機溶剤で溶解除去する。
【0038】
次に、図11(a)および図11(b)に示されるように、コア層4内に光導波路6を形成するため、光導波路6に対応するパターンの遮光膜52を備えたマスク50を介して紫外光を照射する。
すなわち、コア層4を構成するポリシランは、紫外光を照射することにより屈折率が低下するので、コア層4のうち、光導波路6としない部分に紫外光を照射して屈折率を低下させ、光導波路6とすべき部分の屈折率を相対的に高め、光導波路6を形成するのである。
この際、上述の通り、ミラー用凹部5a,5bは、下部クラッド層3の表面が部分的に露出するように形成されているため、下部クラッド層3がミラー用凹部5a,5b内に露出する幅W1分だけマスク50の位置合わせ精度が緩和される。
【0039】
次に、図12に示されるように、コア層4を約350℃で焼成して化学的に安定させる。
この際、コア層4の屈折率は全体的に低下するが、先の工程で光導波路6を形成するためにつくりだした屈折率差はほぼそのまま維持され、また、コア層4全体の屈折率は、いずれの部分についても下部クラッド層3より高く維持される。
【0040】
次に、図13に示されるように、コア層4上に上部クラッド層9を形成する。上部クラッド層9は、コア層4を構成するポリシランと同じポリシランをスピンコートで塗布し、約250℃に加熱して膜中の溶剤を揮発させることにより形成される。
【0041】
次に、図14(a)および図14(b)に示されるように、傾斜面7a,7bの上方と対応する箇所にのみ遮光膜62を備えたマスク60を介して紫外光を上部クラッド層9に照射し、照射部分の屈折率を低下させて光導波路10a,10bとすべき部分の屈折率を相対的に高めることにより上部クラッド層9内に光導波路10a,10bを形成する。
次に、図15(a)および図15(b)に示されるように、上部クラッド層9を約350℃で焼成して化学的に安定させる。
その後、面発光レーザ20や光検出器21を搭載するための電極パッド11を上部クラッド層9上に形成し、面発光レーザ20や光検出器21をそれぞれ電極パッド11にはんだ付けすることにより図1に示される光導波路素子1が完成する。
【0042】
この化学変化は照射される紫外光強度が強いほど早く進む傾向がある。したがって、上記マスクを介して紫外光を照射すると、紫外光がよく通る部分では樹脂層の深くまで化学変化が生じ、紫外光が弱くしか通らない部分では化学変化が表層部分あるいはその近傍に限定される。
このような原理によってポリシランからなる樹脂層に3次元的な立体形状の潜像を形成することができる。
【0043】
【発明の効果】
本発明による微小ミラー及びその形成方法ではミラーの基体が光照射により親水性と可溶性を示す樹脂からなるので、工程は基本的にグレーマスクによる露光、現像工程、めっき工程のわずか3工程で済む。しかも、全て大気中で処理可能、且つ、化学反応処理であるので処理能力を容易に拡大でき、コスト的に有利である。ミラーの位置や形状はグレーマスクの設計により任意に設定できるので、隣接する導波路を損傷することもない。さらに、形成された45度面は基板の表面から加工できるので反射膜が形成し易く、塗布した光硬化性樹脂を未硬化半液状の状態で取り扱う必要もないので作業性が良い。
【0044】
また、本発明による微小ミラー付き導波路素子及びその形成方法ではミラーの基体が光照射により親水性と可溶性と屈折率変化を示す樹脂からなるので、上記の効果に加えてミラー基体とチャネル導波路を同一の樹脂層を利用して形成でき、チャネル導波路を形成するための工程の一部が省略できる。また、ミラーとチャネル導波路が同一の樹脂層から形成されるので両者に厚み方向のずれが生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例による光導波路素子の構成を概略的に示す説明図である。
【図2】図1に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図である。
【図3】図1に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図である。
【図4】図1に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図である。
【図5】図1に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図である。
【図6】図1に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図である。
【図7】図1に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図であり、同図において(a)と(b)は同工程における断面と平面をそれぞれ示している。
【図8】図1に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図であり、同図において(a)と(b)は同工程における断面と平面をそれぞれ示している。
【図9】図1に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図であり、同図において(a)と(b)は同工程における断面と平面をそれぞれ示している。
【図10】図1に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図であり、同図において(a)と(b)は同工程における断面と平面をそれぞれ示している。
【図11】図1に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図であり、同図において(a)と(b)は同工程における断面と平面をそれぞれ示している。
【図12】図1に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図である。
【図13】図1に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図である。
【図14】図1に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図であり、同図において(a)と(b)は同工程における断面と平面をそれぞれ示している。
【図15】図1に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図であり、同図において(a)と(b)は同工程における断面と平面をそれぞれ示している。
【図16】従来の微小ミラー付き導波路素子の構造を示す説明図である。
【図17】従来の微小ミラー付き導波路素子の形成工程を示す説明図である。
【図18】従来の45度ミラーの形成方法を示す説明図である。
【図19】従来の45度ミラーの形成方法を示す説明図である。
【符号の説明】
1・・・光導波路素子
2・・・基板
3・・・下部クラッド層
4・・・コア層
5a,5b・・・ミラー用凹部
6・・・光導波路
7a,7b・・・傾斜面
8a,8b・・・反射膜
9・・・上部クラッド層
10a,10b・・・光導波路
11・・・電極パッド
12a,12a・・・微小ミラー
20・・・面発光レーザ
21・・・光検出器
30・・・グレーマスク
31・・・透明基体
32,52,62・・・遮光膜
33・・・光透過部
34・・・開口部
40・・・レジスト
41・・・開口
50,60・・・マスク[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a micromirror, an optical waveguide device having the micromirror, and a method for manufacturing the micromirror and the optical waveguide device.
[0002]
[Prior art]
In order to realize a computer that performs faster arithmetic processing, the number of clocks of the CPU tends to increase year by year, and a frequency of about GHz is now appearing. As a result, there is a portion where a high-frequency signal flows in electrical wiring made of copper on a printed circuit board in a computer, and a malfunction occurs due to generation of noise. In addition, it emits electromagnetic waves and affects surroundings.
[0003]
In order to solve such a problem, a method of replacing a part of the electric wiring made of copper on the printed circuit board with an optical wiring made of an optical waveguide and using an optical signal instead of an electric signal has been actively tried. . Since the optical signal does not cause so-called electromagnetic induction, there is little malfunction due to noise as described above.
[0004]
In the optical wiring using an optical waveguide, it is important to align the relative positions of the light emitting element and the optical waveguide with an accuracy of μm and to efficiently couple light to the optical waveguide. For example, the structure of the optical waveguide element as shown in FIG. It is known (for example, see Patent Document 1).
[0005]
In FIG. 16, a
[0006]
FIG. 17 shows a method of forming the optical waveguide device of FIG. After a release film is formed on the
[0007]
Further, another method of forming a 45-degree mirror as shown in FIGS. 18 and 19 is also known (for example, see Patent Document 2). In FIG. 18,
[0008]
As a method of forming a 45-degree mirror, other than the above, a method of exposing a photoresist to light whose intensity is modulated, or a method of softening at a high temperature to form a tapered shape, and transferring this to a waveguide layer by ion etching, There is a method of irradiating a high-energy excimer laser and shaping the waveguide surface three-dimensionally by erosion.
[0009]
Still another related art related to the present invention is a method for manufacturing an electric circuit board, comprising forming a polysilane film on a surface of a substrate, and having an opening corresponding to a circuit pattern in the polysilane film. The exposed portion is made hydrophilic by irradiating ultraviolet light through a mask, a palladium salt solution is attached to the exposed portion that has been made hydrophilic, a pattern composed of a palladium layer is formed on the exposed portion, and the pattern is subjected to metal plating. There is known a method for manufacturing an electric circuit board which is used as a conductive pattern (see, for example, Patent Document 3).
[0010]
Further, as still another related art related to the present invention, there is known a method of irradiating a polysilane compound with ultraviolet light to lower the refractive index of an irradiation portion in accordance with the irradiation amount (for example, Non-Patent Documents) 1).
[0011]
[Patent Document 1]
JP 2001-166167 A [Patent Document 2]
JP 2000-298221 A [Patent Document 3]
JP-A-10-326957 [Non-Patent Document 1]
Akihiro Hori, et al., "Investigation of Optical Waveguide Technology Using Photobleaching Polymer Material", Proceedings of the 12th Microelectronics Symposium, October 2002, pp. 223-226.
[Problems to be solved by the invention]
In the optical wiring as disclosed in
[0013]
On the other hand, in the 45-degree surface forming method as disclosed in
[0014]
Also, in the method of transferring a photoresist having a tapered shape by ion etching, since the etching process is a vacuum process, the apparatus is expensive, the substrate area that can be processed at one time is limited, and the evacuation time is required. In the case of manufacturing a large optical waveguide device of the order of cm required for optical wiring, the cost increases. The erosion by the excimer laser does not require a vacuum, but the apparatus and the rare gas as the raw material gas are expensive, and the mirrors are processed one by one, which is also disadvantageous in cost.
[0015]
In addition, in any of the above methods, vapor deposition or sputtering using a vacuum apparatus is used as a method of forming a metal film on a 45-degree surface, so that the same problem as in the above-described ion etching occurs in this step. Although it is possible to form a metal film by electroless plating, a processing step in which only the surface is partially chemically activated after forming the 45-degree surface is required.
[0016]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can be easily formed at an arbitrary position, and has a workability in a forming process, a micromirror and an optical waveguide device including a micromirror, and Is provided.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The micromirror according to the present invention is formed on a substrate surface and formed of a resin layer that exhibits hydrophilicity and solubility by light irradiation, a surface formed on the substrate and forming a predetermined angle with respect to the substrate, and a micromirror formed on the surface. And a metal film formed on the substrate.
[0018]
An optical waveguide device with a micromirror according to the present invention includes a resin layer formed on a substrate surface and exhibiting a change in refractive index, hydrophilicity and solubility by light irradiation, and forming a predetermined angle with respect to the substrate formed on the resin layer. It is characterized by comprising a micromirror having a metal film formed on its surface and an optical waveguide formed in the resin layer.
[0019]
The method for forming a micromirror according to the present invention includes a step of applying a resin exhibiting hydrophilicity and solubility to a substrate by light irradiation, and a step of applying light to the resin through a mask having a region in which light transmittance changes continuously. Irradiating, removing a portion of the resin irradiated with light by etching, and forming a metal film on the surface of the portion removed in the process by electroless plating.
[0020]
The method for forming an optical waveguide device with a micromirror according to the present invention includes a step of applying a resin exhibiting hydrophilicity, solubility, and a change in refractive index to a substrate by light irradiation, and a mask having a region in which light transmittance changes continuously. A step of irradiating the resin with light through, a step of removing the light-irradiated portion of the resin by etching, and a step of forming a metal film on the surface of the portion removed in the step by electroless plating, Forming a channel waveguide by irradiating the resin with light after forming the metal film.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on examples shown in the drawings.
[0022]
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a configuration of an optical waveguide device according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, an
[0023]
Here, the
[0024]
An
[0025]
The
The laser beam that has reached the
The laser light that has reached the
[0026]
The
[0027]
Further, since the
Further, since the
[0028]
Note that, as the resin, a resin that exhibits hydrophilicity and solubility in a predetermined solution by light irradiation can be used, and a resin generally called a photobleaching polymer material can be used.
Specific examples of the photobleaching polymer material include, for example, photobleachable polysilane (hereinafter simply referred to as polysilane).
Polysilane is an organosilicon polymer having a structure in which five or more silicon atoms are continuously connected, and specifically, a polymer having a structure as shown in the following
[0029]
Embedded image
[0030]
Here, R 1 , R 2 , and R 3 each represent a monovalent hydrocarbon group, an alkoxy group, or a hydrogen atom, n and m each represent an integer of 0 or more, and n + m represents an integer of 5 or more.
Such a polysilane generally has an absorption in an ultraviolet region of 250 nm or more, and when irradiated with ultraviolet light in the presence of oxygen, its silicon-silicon (Si-Si) bond is partially broken to form a siloxane (Si-O-Si). ) It is converted into a bond or a silanol (Si-OH) group.
As a result, ultraviolet absorption of polysilane is reduced, and hydrophilicity and solubility in an alkaline solution are exhibited.
In addition, the above polysilane has a property that the refractive index is reduced by irradiating ultraviolet light, and thus is useful for forming an optical waveguide.
[0031]
Next, a method of manufacturing the optical waveguide device according to the above-described embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 15 are process diagrams showing a process of manufacturing the optical waveguide device shown in FIG.
[0032]
First, as shown in FIG. 2, a
The
If the heat resistance is about 300 ° C. or more, the possibility of denaturation in the subsequent soldering step is reduced, which is advantageous when mounting.
The
[0033]
Next, as shown in FIG. 3, a
At the same time, polysilane is partially broken by light irradiation to exhibit hydrophilicity, and at the same time becomes soluble in an alkaline solution, and further has a lower refractive index. It is also preferable from the viewpoint of heat resistance.
However, in order to ensure a difference in refractive index from the
The
[0034]
Next, as shown in FIG. 4, the
Here, the hydrophilicity and the solubility by the ultraviolet light irradiation are sequentially developed from the surface layer of the
For this reason, when the
On the other hand, in the portion of the
As a result, a three-dimensional latent image of the mirror
[0035]
Next, as shown in FIG. 6, the obtained
Here, the reason why the
[0036]
Next, as shown in FIGS. 7A and 7B, the obtained
In this step, the
[0037]
That is, as shown in FIGS. 8A and 8B, a resist 40 is applied on the
Next, as shown in FIGS. 9A and 9B, the obtained
Next, as shown in FIGS. 10A and 10B, the resist 40 remaining on the core layer 4 (see FIGS. 9A and 9B) is dissolved and removed with an organic solvent.
[0038]
Next, as shown in FIGS. 11A and 11B, in order to form the
That is, since the refractive index of the polysilane constituting the
At this time, as described above, since the mirror
[0039]
Next, as shown in FIG. 12, the
At this time, the refractive index of the
[0040]
Next, as shown in FIG. 13, the
[0041]
Next, as shown in FIGS. 14A and 14B, ultraviolet light is applied to the upper cladding layer only through the
Next, as shown in FIGS. 15A and 15B, the
Thereafter, an
[0042]
This chemical change tends to progress faster as the intensity of the irradiated ultraviolet light is higher. Therefore, when ultraviolet light is irradiated through the mask, a chemical change occurs to a depth of the resin layer in a portion where ultraviolet light passes well, and a chemical change is limited to a surface layer portion or its vicinity in a portion where ultraviolet light passes only weakly. You.
According to such a principle, a three-dimensional three-dimensional latent image can be formed on the resin layer made of polysilane.
[0043]
【The invention's effect】
In the micromirror and the method of forming the micromirror according to the present invention, since the base of the mirror is made of a resin showing hydrophilicity and solubility when irradiated with light, basically, only three steps are required: exposure using a gray mask, development, and plating. In addition, since all the treatments can be performed in the atmosphere and the treatment is a chemical reaction treatment, the treatment capacity can be easily expanded, which is advantageous in cost. Since the position and shape of the mirror can be arbitrarily set by designing the gray mask, there is no damage to the adjacent waveguide. Further, the formed 45-degree surface can be processed from the surface of the substrate, so that a reflection film is easily formed, and it is not necessary to handle the applied photocurable resin in an uncured semi-liquid state, so that workability is good.
[0044]
Further, in the waveguide device with a micro mirror and the method of forming the same according to the present invention, since the base of the mirror is made of a resin exhibiting hydrophilicity, solubility, and a change in the refractive index by light irradiation, the mirror base and the channel waveguide are added in addition to the above-mentioned effects. Can be formed using the same resin layer, and a part of the process for forming the channel waveguide can be omitted. In addition, since the mirror and the channel waveguide are formed from the same resin layer, there is no shift between them in the thickness direction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a configuration of an optical waveguide device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a process chart showing a manufacturing process of the optical waveguide device shown in FIG.
FIG. 3 is a process chart showing a manufacturing process of the optical waveguide device shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a process chart showing a manufacturing process of the optical waveguide device shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a process chart showing a manufacturing process of the optical waveguide device shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a process chart showing a manufacturing process of the optical waveguide element shown in FIG. 1;
FIGS. 7A and 7B are process diagrams showing a manufacturing process of the optical waveguide device shown in FIG. 1, wherein FIGS. 7A and 7B show a cross section and a plane in the process, respectively.
FIGS. 8A and 8B are process diagrams showing a manufacturing process of the optical waveguide device shown in FIG. 1, wherein FIGS. 8A and 8B show a cross section and a plane in the process, respectively.
9 is a process chart showing a manufacturing process of the optical waveguide device shown in FIG. 1, wherein (a) and (b) show a cross section and a plane in the process, respectively.
10 is a process diagram showing a manufacturing process of the optical waveguide device shown in FIG. 1, wherein (a) and (b) show a cross section and a plane in the process, respectively.
11 is a process chart showing a manufacturing process of the optical waveguide device shown in FIG. 1, in which (a) and (b) show a cross section and a plane in the same process, respectively.
FIG. 12 is a process chart showing a manufacturing process of the optical waveguide element shown in FIG. 1;
FIG. 13 is a process chart showing a manufacturing process of the optical waveguide element shown in FIG. 1;
14 is a process chart showing a manufacturing process of the optical waveguide device shown in FIG. 1, wherein (a) and (b) show a cross section and a plane in the process, respectively.
15 is a process diagram showing a manufacturing process of the optical waveguide device shown in FIG. 1, wherein (a) and (b) show a cross section and a plane in the process, respectively.
FIG. 16 is an explanatory view showing the structure of a conventional waveguide device with a micromirror.
FIG. 17 is an explanatory view showing a step of forming a conventional waveguide element with a micromirror.
FIG. 18 is an explanatory view showing a conventional method for forming a 45-degree mirror.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a conventional method of forming a 45-degree mirror.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該基体に形成され前記基板に対して所定の角をなす面と、
該面に形成した金属膜とからなることを特徴とする微小ミラー。A base made of a resin layer formed on the substrate surface and expressing hydrophilicity and solubility by light irradiation,
A surface formed on the base and forming a predetermined angle with respect to the substrate,
A micro mirror comprising a metal film formed on the surface.
該樹脂層に形成され前記基板に対して所定の角をなす面に金属膜を形成してなる微小ミラーと、
前記樹脂層中に形成された光導波路からなることを特徴とする微小ミラー付き光導波路素子。A resin layer formed on the substrate surface and expressing a change in refractive index and hydrophilicity and solubility by light irradiation,
A micromirror formed on the resin layer and having a metal film formed on a surface forming a predetermined angle with respect to the substrate;
An optical waveguide device with a micro mirror, comprising an optical waveguide formed in the resin layer.
光透過率が連続的に変化する領域を有するマスクを介して前記樹脂に光を照射する工程と、
エッチングにより前記樹脂の光を照射した部分を除去する工程と、
無電解めっきにより前記工程で除去した部分の表面に金属膜を形成する工程を含むことを特徴とする微小ミラーの形成方法。A step of applying a resin expressing hydrophilicity and solubility to the substrate by light irradiation,
Irradiating the resin with light through a mask having a region where light transmittance changes continuously,
Removing a portion of the resin irradiated with light by etching;
A method for forming a micro mirror, comprising a step of forming a metal film on a surface of a portion removed in the step by electroless plating.
光透過率が連続的に変化する領域を有するマスクを介して前記樹脂に光を照射する工程と、
エッチングにより前記樹脂の光を照射した部分を除去する工程と、
無電解めっきにより前記工程で除去した部分の表面に金属膜を形成する工程と、
金属膜形成後に前記樹脂に光照射することによりチャネル導波路を形成する工程を含むことを特徴とする微小ミラー付き光導波路素子の形成方法。A step of applying a resin that expresses hydrophilicity, solubility, and refractive index change by light irradiation to the substrate,
Irradiating the resin with light through a mask having a region where light transmittance changes continuously,
Removing a portion of the resin irradiated with light by etching;
Forming a metal film on the surface of the portion removed in the above step by electroless plating,
Forming a channel waveguide by irradiating the resin with light after forming the metal film.
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