JP2005300913A - 微小ミラーの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】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の製造方法を提供すること。
【解決手段】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からなる樹脂層２を基板１上に形成する工程と、光透過部を有する第１のマスクパターンを用いて樹脂層２の所定位置に光を照射する工程と、樹脂層２をエッチング液に接触させて、樹脂層２の前記所定位置の感光した部分を除去して、内面に斜面を有する凹部を形成する工程と、樹脂層２を加熱する工程と、光透過部を有する第２のマスクパターンを用いて樹脂層２の凹部の内面の斜面に光を照射する工程と、樹脂層２を無電解めっき触媒液に接触させて、凹部の内面の斜面に触媒を付着させる工程と、樹脂層２を無電解めっき液に接触させて、凹部の内面の斜面に触媒の作用により金属膜７をめっきする工程を備えた微小ミラーの製造方法を提供することにより、上記課題を解決する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、微小ミラーの製造方法に関し、さらに詳しくは光導波路素子用として好適な微小ミラーの製造方法に関する。

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。
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。

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６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）。
図６に示すように、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度屈折させるミラー１１０は、光配線用光導波路素子において必須の要素である。

図６の光導波路素子の形成方法を図７に示す。図７（ａ）に示すように、予めレンズ型に加工を施した支持体１１２上に剥離膜を成膜した後、上部クラッド層１０５を成膜する。次にコア層１０６を成膜した後、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、その後、下部クラッド１０７を成膜する。続いて、断面が三角形をしたダイシングソー１１３を用いて下部クラッド１０７側から切り込みを入れる。そして、支持体１１２上から積層膜を剥離することによって、図７（ｂ）に示すように、レンズ１０４およびミラー１１０を有する光導波路素子を得る。ミラー１１０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、斜面に蒸着などを用いて金属薄膜が付けられる。

また、図８および図９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８（ａ）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のクロム膜であり図８（ｂ）のような形状を有している。この遮光膜２２４は、その開口２２４ａの端部２２４ｂの膜厚が除々に薄くなっており、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して除去することにより、図９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が形成される。

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。
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）。
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）。

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。
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傾斜して形成されるので、その斜面に反射膜を形成するなどの加工が難しい問題や、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。
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、か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、かつ、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。
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。

特開２００１−１６６１６７号公報 特開２０００−２９８２２１号公報 特開２００２−３６５８０５号公報 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

本発明は、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の製造方法を提供することにある。

かくして、本発明によれば、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からなる樹脂層を基板上に形成する工程（ａ）と、光透過部を有する第１のマスクパターンを用いて前記樹脂層の所定位置に光を照射する工程（ｂ）と、前記樹脂層をエッチング液に接触させて、樹脂層の前記所定位置の感光した部分を除去して、内面に斜面を有する凹部を形成する工程（ｃ）と、前記樹脂層を加熱する工程（ｄ）と、光透過部を有する第２のマスクパターンを用いて樹脂層の凹部の内面の前記斜面に光を照射する工程（ｅ）と、前記樹脂層を無電解めっき前処理用の無電解めっき触媒液に接触させて、前記凹部の内面の斜面に触媒を付着させる工程（ｆ）と、前記樹脂層を無電解めっき液に接触させて、凹部の内面の斜面に前記触媒の作用により金属膜をめっきする工程（ｇ）を備えた微小ミラーの製造方法が提供される。

本発明によれば、微小ミラーを形成するための基体材料として、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用いるので、工程は基本的に樹脂層形成工程、露光工程、現像工程（エッチング工程）、加熱工程、露光工程、触媒付与工程、めっき工程の７工程で済み、しかも、全ての工程は大気中で処理可能であり、かつ、化学反応処理であるので処理能力を容易に拡大でき、コスト的に有利な方法で微小ミラーを製造することができる。したがって、光デバイスに組み込まれる微小ミラーの製造に好適であり、特に、光導波路素子用の微小ミラーの製造方法に好適であり、これらのデバイスを低コストにて量産することができる。
また、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、微小ミラーを形成するための基体とチャネル導波路とを同一の樹脂層を用いて形成することが可能であり、微小ミラーとチャネル導波路の高さ方向のずれがなく、光損失を低減した光回路基板の作製が可能となる。この場合、チャネル導波路を形成する工程が短縮化されコスト削減に寄与する利点もある。
また、フォトレジストを使用しないので副材料費が節約でき、かつ、レジスト塗布、レジスト現像、レジスト除去の工程が不要であるため、これらの工程に必要な設備投資を削減できる。
また、微小ミラーの位置、形状および角度は、マスクパターンの設計、すなわち光透過部の位置、形状および光透過率により任意に設定できるので、光導波路素子の光導波路の近傍に微小ミラーを形成する場合には光導波路を損傷することがない。
また、樹脂層の表面側から光を照射し、樹脂層の感光した部分をエッチング液にて除去することにより凹部を形成するので、樹脂層表面側に向いて外部に露出する斜面を形成することができ、それにより斜面への金属膜（反射膜）の形成が容易となる。

本発明の微小ミラーの製造方法は、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からなる樹脂層を基板上に形成する工程（ａ）と、光透過部を有する第１のマスクパターンを用いて前記樹脂層の所定位置に光を照射する工程（ｂ）と、前記樹脂層をエッチング液に接触させて、樹脂層の前記所定位置の感光した部分を除去して、内面に斜面を有する凹部を形成する工程（ｃ）と、前記樹脂層を加熱する工程（ｄ）と、光透過部を有する第２のマスクパターンを用いて樹脂層の凹部の内面の前記斜面に光を照射する工程（ｅ）と、前記樹脂層を無電解めっき前処理用の無電解めっき触媒液に接触させて、前記凹部の内面の斜面に触媒を付着させる工程（ｆ）と、前記樹脂層を無電解めっき液に接触させて、凹部の内面の斜面に前記触媒の作用により金属膜をめっきする工程（ｇ）を備える。

本発明は、光センサ、フォトカプラ、光導波路素子等の光デバイスに組み込まれる微小ミラーの製造に適用することができ、特に、光導波路素子用の微小ミラーの製造方法に好適である。

本発明において、上記工程（ｂ）が、樹脂層のチャネル導波路形成領域に対応する位置に遮光部を有する第３のマスクパターンを用いて、樹脂層のチャネル導波路形成領域以外の領域に光を照射してチャネル導波路を形成する工程（ｂ１）と、樹脂層の前記チャネル導波路端部の近傍位置に対応する位置に光透過部を有する第１のマスクパターンを用いて樹脂層に光を照射する工程（ｂ２）を含むことができる。
このようにすれば、微小ミラーの製造工程中に、チャネル導波路形成領域以外の領域に光を照射して屈折率を低下させてチャネル導波路形成領域を相対的に高屈折率化することにより、チャネル導波路を形成することができ、結果として微小ミラーとチャネル導波路を備えた光回路基板を得ることができる。また、微小ミラーが設けられる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樹脂層であるため、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することができ、チャネル導波路を形成するための工程を簡素化できる。また、ミラー基体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ため、微小ミラーからチャネル導波路へまたはチャネル導波路から微小ミラーへ光信号を高精度に伝送することができる。

本発明において、上記工程（ｇ）の後に、樹脂層上に、この樹脂層よりも屈折率の低い第２の樹脂層を形成する工程（ｈ）をさらに含むようにしてもよい。
第２の樹脂層を形成することによって、樹脂層の上面側にも屈折率が低い層が配置されるため、この樹脂層のチャネル導波路としての機能をより向上することができると共に、チャネル導波路の保護および凹部への異物の侵入防止ができる利点がある。また、凹部にも第２の樹脂層が埋め込み形成されることにより、第２の樹脂層における凹部の上方部分はチャネル導波路と接続した光導波路として機能させることができ、結果として微小ミラーとチャネル導波路と光導波路を備えた光回路基板を得ることもできる。

また、上記工程（ｂ）にて光透過部を有する第１のマスクパターンを用いて樹脂層の所定位置に光を照射する際は、樹脂層の所定位置２箇所以上に光を照射するようにしてもよい。このようにすれば、２箇所以上に斜面を有する凹部を形成することができ、結果として２箇所以上に微小ミラーを形成することができる。したがって、一方の微小ミラーに投光する発光素子と、一方の微小ミラーから他方の微小ミラーに伝播されて反射した光を受光する受光素子を光回路基板に付設して光回路装置を構成することができる。

本発明において、基板としては、例えば、平滑性に優れるガラス基板、あるいは可撓性および耐熱性に優れるポリイミドフィルム等を用いることができる。

また、本発明において、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としては、ポリシランを用いることができる。このポリシランは、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、具体的には下記に示すような構造を有するポリマーである。但し、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以上の整数を表わしている。

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。
また、ポリシランは、２５０〜３５０℃で加熱されることにより、側鎖の炭化水素基の脱離や主鎖の切断及び酸化などによる無機化が進行し、２５０〜３５０℃で焼成後は特性が化学的に安定する。

また、上述したように、ポリシランは光照射によりアルカリ溶液に対する可溶性と屈折率の低下も示すため、光透過率が漸増又は漸減するグレーマスクを介して光を照射し、照射部位をアルカリ溶液でエッチング除去することにより所望の斜面を形成できると共に、光導波路のパターンに対応した形状のマスクを介して光を照射することにより光導波路を形成することもでき、本発明の製造方法で用いる樹脂として好適である。

本発明の上記工程（ａ）において、基板上に樹脂層を形成する方法は特に限定されるものではなく、例えばスピンナーを用いたスピンコート法により樹脂材料を基板上に塗布し、その後樹脂材料を硬化させて樹脂層を形成することができる。あるいは、樹脂フィルムを基板上に積層し、その後樹脂フィルムを硬化させて樹脂層を形成する方法も可能である。

本発明の上記工程（ｂ）で用いる第１のマスクパターンは、その光透過部の光透過率が連続的に変化するもの、例えば光透過率が連続的に１００〜０％で減少するものが好ましく、それによって凹部の内面に４５°の斜面を容易に形成することができる。
また、工程（ｂ１）は酸素欠乏雰囲気下で行われることが好ましい。これは、光照射により親水性と可溶性を発現する樹脂、例えばポリシランは、光照射により分子が分断され、その部分に周囲雰囲気の酸素が取り込まれてシラノール（Ｓｉ‐ＯＨ）基が生成するため、周囲雰囲気を酸素（Ｏ₂）欠乏となるように例えば窒素（Ｎ₂）やアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガス雰囲気として、アルカリ可溶性の発現を制御し、後工程のエッチングでポリシラン（コア層）からなる凹部の基体が除去されないようにするためである。
また、本発明は、上記工程（ｂ２）が酸素雰囲気下で行われることが好ましい。これは、工程（ｂ１）とは反対に、酸素雰囲気下で光照射してポリシランにシラノール（Ｓｉ‐ＯＨ）基を生成させて親水性と可溶性を発現させ、後工程のエッチングで感光部分を除去できるようにするためである。

本発明の上記工程（ｃ）において、エッチング液としては感光した部分の樹脂層をエッチング除去可能なものであれば特に限定されるものではないが、樹脂層がポリシランからなる場合は、工程（ｂ）によってポリシランの感光した部分はアルカリ溶液に可溶となるため、アルカリ性のエッチャントを用いることができ、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化カリウム等のアルカリ水溶液を用いることができる。

本発明において、樹脂層を加熱する工程（ｄ）は、例えば樹脂層がポリシランからなる場合、前のエッチング工程（ｃ）によって形成した凹部の内面全体に生成したシラノール（Ｓｉ‐ＯＨ）基を加熱により消滅させるための工程である。つまり、後工程で凹部内面の斜面に触媒を付着させる前処理の際に、触媒が凹部の内面全面の‐ＯＨ基に反応して析出してしまうため、斜面のみに触媒を付着させることができず、そのため一旦凹部の内面全面の‐ＯＨ基を消滅させる。この場合、一度基板を酸素欠乏雰囲気下（例えば窒素（Ｎ₂）雰囲気下）で加熱する。この過程で‐ＯＨ基は次式の反応によって消滅する。
２Ｓｉ‐ＯＨ → Ｓｉ‐Ｏ‐Ｓｉ＋Ｈ₂Ｏ↑
また、上記工程（ｄ）において、加熱温度が１２０℃より高く２５０℃以下に設定されることが好ましい。この温度範囲とすることにより、めっき工程（ｇ）において、凹部の光照射した斜面には金属膜が析出するが、それ以外の内面に金属膜が析出することがない。なお、加熱温度が１２０℃以下では斜面以外の凹部内面にも金属膜が析出するので、微小ミラーとしての斜面の金属膜を反射した光信号の進路が他の面の金属膜、例えばチャネル導波路端部に析出した金属膜に遮られるという不都合が生じる。加熱温度が２５０℃を超えると，ポリシランの無機化が進行し，光照射した部分にシラノール基が形成されず、めっき工程において金属膜が析出しない。

本発明において、樹脂層の凹部の内面の斜面に光を照射する工程（ｅ）は、例えば樹脂層がポリシランからなる場合、シラノール基を消滅した凹部の内面の斜面にのみ光を照射して再度シラノール基を生成させるための工程である。そのため、この光照射に際しては、酸素雰囲気下で行われることが好ましい。
このように、樹脂層の凹部の斜面に光を照射することにより親水性が発現するので、工程（ｆ）にて親水性が発現した斜面に無電解めっき用触媒を含んだ液を接触させることにより、斜面に触媒を付着させることができる。

本発明において、無電解めっき用触媒はパラジウムからなっていてもよい。無電解めっき用触媒がパラジウムからなる場合には、例えば、酢酸パラジウムとアンモニアとの混合溶液を好ましいものとして挙げることができ、酢酸パラジウムとアンモニアとの混合モル比１対４の溶液が好ましい。

また、微小ミラーを構成する金属膜（めっき膜）は、多層構造を有していてもよい。この場合、具体的には、下層側から表層側へ向かって、ニッケル／金、銅／ニッケル／金、銅／ニッケル／銀、銅／銀、ニッケル−リン合金／金またはニッケル−リン合金／銀が順に積層された構成などを挙げることができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。

［実施例１、２および比較例１］
図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の微小ミラーの製造方法を示す工程図であって、樹脂層形成工程からエッチング工程までを表し、図２（ｄ）〜（ｇ）は本発明の微小ミラーの製造方法を示す工程図であって、加熱工程から金属膜形成工程までを表している。

まず、図１（ａ）に示されるように、基板１上にコア層（樹脂層）２を形成する。基板１には平滑性に優れるガラス基板を用いた。
また、コア層２の形成材料には、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）を用いた。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、ポリシランは耐熱性（ガラス転移点約３５０℃）に優れるので、後のはんだ付け工程で変性可能性が小さくなり、実装する際に有利である。

先ず、ポリシランをアニソール等の溶媒に溶解した溶液をスピンコート法で基板１上に塗布し、約１５０℃、０．５時間加熱して膜中の溶剤を揮発させることにより、膜厚２０μｍのコア層２を形成した。

次に、図１（ｂ１）に示されるように、コア層２内にチャネル導波路２aを形成するため、窒素雰囲気下において、細長いチャネル導波路形成領域に対応する遮光部３ａを備えたマスク３を介してコア層２に紫外光１０を照射した。この際、光源としては５００ＷのディープＵＶランプを用い、波長２５０〜４００ｎｍの紫外光照射光量が、膜厚１μｍあたり２００ｍＪ／ｃｍ²となるように８０分間露光した。これにより、コア層２（ポリシラン）のチャネル導波路形成領域以外の領域に紫外光が照射されて屈折率が低下し、それによってチャネル導波路形成領域の屈折率が相対的に高められることによりチャネル導波路２ａが形成される。なお、窒素雰囲気下で紫外光照射を行っているので、ポリシランにおける露光部分のアルカリ可溶性の発現が制御されている。

次に、図１（ｂ２）に示されるように、酸素雰囲気下で、グレーマスク４を介してコア層２の凹部形成領域に紫外光１０を照射した。この際、グレーマスク４は、光透過率が連続的に１００〜０％で減少する光透過部４aを有する。また、光源としては５００ＷのディープＵＶランプを用い、波長２５０〜４００ｎｍの紫外光照射光量が、膜厚１μｍあたり２００ｍＪ／ｃｍ²となるように８０分間露光した。

このグレーマスク４を用いてコア層２を露光することにより、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、グレーマスク４を介してコア層２に紫外光を照射すると、光透過部４ａ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２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４ａ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２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２に斜面を備えるミラー用凹部の立体的な潜像２ｂが形成される。また、この工程は酸素雰囲気下で行われているため、コア層２の潜像２ｂ部分の可溶性の発現が促進されている。ここで、基板１の表面が部分的に露出するようにミラー用凹部２ｃを形成するのは、後で金属膜６を形成するための露光工程において、マスク５の位置合わせ精度を緩和できるようにするためである（図２（ｆ）参照））。

次に、図１（ｃ）に示されるように、上記工程を経て得られた基板１を、２５℃の水酸化テトラメチルアンモニウム（和光純薬（株）製、特級）の１０〜２０重量％に時間浸漬して可溶性が発現した潜像２ｂ部分を溶解除去し、斜面を有するミラー用凹部２ｃを形成した。この斜面は、基板１の表面に対して内角が４５°をなす。

次に、ミラー用凹部２ｃの内面にＰｄ触媒を付与し、無電解めっきにより金属膜を形成してミラーとするのであるが、Ｐｄ触媒は‐ＯＨ基に反応して析出する。しかし、このままの状態ではミラー用凹部２ｃの内面全体にシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）基２ｄが生成しているため、Ｐｄ触媒がシラノール基２ｄに反応してチャネル導波路２ａの端面に析出されてしまう。これを解決するため、図２（ｄ）に示すように、基板を窒素（Ｎ₂）雰囲気で加熱し、２Ｓｉ‐ＯＨ → Ｓｉ‐Ｏ‐Ｓｉ＋Ｈ₂Ｏ↑の反応によって‐ＯＨ基をチャネル導波路２ａの端面から除去した。このとき、加熱温度が１２０℃のものを比較例１、加熱温度が１８０℃のものを実施例１、加熱温度が２５０℃のものを実施例２、加熱温度が３００℃のものを比較例２とした。

次に、図２（ｅ）に示されるように、ミラー形成用凹部２ｃの斜面のみにシラノール基を生成させるため、酸素雰囲気下で、斜面に対応する開口部５ａを備えたマスク５を介して紫外光１０を照射し、斜面にシラノールを形成した。この際、光源としては５００ＷのディープＵＶランプを用い、波長２５０〜４００ｎｍの紫外光照射光量が、膜厚１μｍあたり２００ｍＪ／ｃｍ²となるように１分間露光した。この際、ミラー用凹部２ｃは、基板１の表面が部分的に露出するように形成されている（斜面とチャネル導波路２ａとの間に隙間を有する）ため、基板１がミラー用凹部２ｃ内に露出する幅だけマスク５の位置合わせ精度が緩和される。

次に、図２（ｆ）に示されるように、上記工程を経て得られた基板１をパラジウム（Ｐｄ）触媒液に２５℃で５分間浸漬して、ミラー凹部２ｃの斜面にＰｄ６を析出させた。Ｐｄ触媒液としては、水に対して酢酸パラジウム（和光純薬（株）製、特級）０．３重量％とアンモニア（和光純薬（株）製、特級）０．０９重量％を混合してモル比１：４とした水溶液を用いた。その後、この基板を水洗後、水に対してジメチルアミンボラン（和光純薬（株）製、特級）を５重量％含む還元剤液に３０℃で５分間浸漬した。
この工程により、斜面のシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）基２ｅ部へ選択的にパラジウム錯体が吸着し、その後の還元剤処理によりシラノール基２ｅの存在する部分にのみＰｄ６が析出する。これは、水溶液中でパラジウムイオンとアンモニアは正の電荷を持つ錯体を形成しており、シラノール基２ｅは負に帯電しているのでこれらは互いに引き合い、その結果、シラノール基２ｅの存在する部分にのみＰｄ６が析出すると考えられる。

次に、上記工程を経て得られた基板１を水洗後、無電解ニッケルめっき液に８０℃で １０分間浸漬した。この際、Ｐｄ触媒作用によってニッケル膜が凹部２ｃの斜面に形成される。なお、ニッケルめっき液は、水に対して硫酸ニッケル（和光純薬（株）製、特級）２重量％、ホスフィン酸ナトリウム（和光純薬（株）製、特級）１．５重量％、クエン酸ナトリウム（和光純薬（株）製、特級）３重量％を含むものを使用した。
続いて、基板１を水洗後、無電解金メッキ液に８５℃で１０分間浸漬した。この際、金がニッケルとの置換反応によって膜を形成する。これにより、図２（ｇ）に示すように、凹部２ｃの斜面に微小ミラー７が形成された。

ここで、比較例１、実施例１及び２について、図２（ｄ）での工程の加熱温度と、導波路端面へのめっき析出及び凹部の斜面へのめっき析出の関係を表１に示した。

表１に示すように、加熱温度が１２０℃（比較例１）では導波路２ａ端面にめっきが析出したが、加熱温度が１２０℃より高く、２５０℃以下であれば、導波路２ａ端面にめっきが析出せずに、紫外光を照射したミラー用凹部の斜面のみにめっきが析出した。また、加熱温度が３００℃（比較例２）では導波路２ａ端面および凹部の斜面の両方ともめっきが析出しなかった。

この後、基板１を約３５０℃、３０分間焼成してコア層２を化学的に安定させた。この際、コア層２の屈折率は全体的に低下するが、先の工程でチャネル導波路２ａを形成するために紫外光照射したチャネル導波路以外の領域（特に、チャネル導波路２ａの側面に接するコア層）との屈折率差はほぼそのまま維持される。このようにして、微小ミラー及びチャネル導波路を有する光回路基板が得られた。

なお、その後は、図３に示すように、光回路基板２５の表面の各凹部２ｃの周囲に電極パッド２０を形成し、各電極パッド２０にはんだ２１を介して面発光レーザ（発光素子）２２と光検出器（受光素子）２３を電気的に接続して、光回路装置２６を作製することができる。
この光回路装置２６によれば、面発光レーザ２２からその下方のミラー７へレーザ光が出射され、ミラー７に入射したレーザ光は進行方向を９０°曲げられてチャネル導波路２ａに入射し、チャネル導波路２ａ内を伝搬して反対側のミラー７に到達し、そのミラー７を９０°上方へ反射して光検出器２３に入射し電気信号に変換される。

［実施例３］
図４は、実施例３の光回路基板２７を示し、図５はこの光回路基板２７を用いた光回路装置２８を示している。なお、図４および５において、図３と同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
この光回路基板２７の場合、図３で示した光回路基板２５のコア層２上に、コア層２よりも屈折率の低い第２の樹脂層８を膜厚１０μｍで形成した。具合的には、コア層２を構成するポリシランと同じポリシランを主成分とする溶液（日本ペイント製グラシアＷＧ−３０１）をスピンナーを用いてスピンコートし、３５０℃で焼成して第２の樹脂層８を形成した。その後は、光回路基板２７の表面の各凹部上方の周囲に電極パッド２０を形成し、各電極パッド２０にはんだ２１を介して面発光レーザ（発光素子）２２と光検出器（受光素子）２３を電気的に接続して、光回路装置２８を作製することができる。
このように構成された光回路装置２８によれば、面発光レーザ２２と微小ミラー７の間、各微小ミラー７とチャネル導波路２ａの間および光検出器２３と微小ミラー７の間において、レーザ光は第２の樹脂層８内を進むこととなり、この部分の第２の樹脂層８は光導波路として機能する。

本発明は、光センサ、フォトカプラ、光導波路素子等の光デバイスに組み込まれる微小ミラーの製造に適用することができ、特に、光導波路素子用の微小ミラーの製造方法に好適である。

本発明の微小ミラーの製造方法を示す工程説明図であって、樹脂層の形成から凹部の形成までを表す。 本発明の微小ミラーの製造方法を示す工程説明図であって、加熱工程から微小ミラーの形成までを表す。 本発明の微小ミラーの製造方法により得られた光回路基板を用いて作製した光回路装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の微小ミラーの製造方法により得られた他の光回路基板の概略構成を示す断面図である。 図５の光回路基板を用いて作製した光回路装置の概略構成を示す断面図である。 従来の光回路装置の概略構成を示す断面図である。 図６の光回路装置の光回路基板の製造方法を示す工程説明図である。 他の従来の光回路基板の製造方法を示す工程説明図である。 図８の製造方法により得られた光回路基板を示す斜視図である。

符号の説明

１ 基板
２ コア層（樹脂層）
２ａ チャネル導波路
２ｃ ミラー用凹部
２ｅ シラノール基
３、５ マスク
３ａ 遮光部
４ グレーマスク
４ａ 光透過部
５ａ 開口部
６ Ｐｄ
７ 微小ミラー（金属膜）
８ 第２の樹脂層

Claims (8)

1. 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からなる樹脂層を基板上に形成する工程（ａ）と、
   光透過部を有する第１のマスクパターンを用いて前記樹脂層の所定位置に光を照射する工程（ｂ）と、
   前記樹脂層をエッチング液に接触させて、樹脂層の前記所定位置の感光した部分を除去して、内面に斜面を有する凹部を形成する工程（ｃ）と、
   前記樹脂層を加熱する工程（ｄ）と、
   光透過部を有する第２のマスクパターンを用いて樹脂層の凹部の内面の前記斜面に光を照射する工程（ｅ）と、
   前記樹脂層を無電解めっき前処理用の無電解めっき触媒液に接触させて、前記凹部の内面の斜面に触媒を付着させる工程（ｆ）と、
   前記樹脂層を無電解めっき液に接触させて、凹部の内面の斜面に前記触媒の作用により金属膜をめっきする工程（ｇ）を備えたことを特徴とする微小ミラーの製造方法。
2. 工程（ｂ）が、樹脂層のチャネル導波路形成領域に対応する位置に遮光部を有する第３のマスクパターンを用いて、樹脂層のチャネル導波路形成領域以外の領域に光を照射してチャネル導波路を形成する工程（ｂ１）と、樹脂層の前記チャネル導波路端部の近傍位置に対応する位置に光透過部を有する第１のマスクパターンを用いて樹脂層に光を照射する工程（ｂ２）を含む請求項１に記載の微小ミラーの製造方法。
3. 工程（ｇ）の後に、樹脂層上に、この樹脂層よりも屈折率の低い第２の樹脂層を形成する工程（ｈ）をさらに含む請求項１または２に記載の微小ミラーの製造方法。
4. 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がポリシランである請求項１〜３のいずれか１つに記載の微小ミラーの製造方法。
5. 工程（ｂ１）が酸素欠乏雰囲気下で行われる請求項４に記載の微小ミラーの製造方法。
6. 工程（ｂ２）が酸素雰囲気下で行われる請求項４または５に記載の微小ミラーの製造方法。
7. 工程（ｄ）において、加熱温度が１２０℃より高く２５０℃以下に設定される請求項１〜６のいずれか１つに記載の微小ミラーの製造方法。
8. 工程（ｅ）が酸素雰囲気下で行われる請求項４〜７のいずれか１つに記載の微小ミラーの製造方法。
   
   

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