JP2008129332A

JP2008129332A - 光導波路の製造方法

Info

Publication number: JP2008129332A
Application number: JP2006314256A
Authority: JP
Inventors: Rahman Khan Sazzadur; サジャドウルラフマンカーン
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】製造ラインの小規模化および製造コストの低減を図ることができる光導波路の製造方法を提供する。
【解決手段】アンダークラッド層の表面にコア層を形成し、そのコア層の表面に、オーバークラッド層を被覆形成するかもしくは形成しないで光導波路を製造する方法であって、上記アンダークラッド層，コア層およびオーバークラッド層の少なくとも１層を、光硬化性樹脂シート２ａ，３ａ，４ａを用いて形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光通信，光情報処理，その他一般光学で広く用いられる光導波路の製造方法に関するものである。

光導波路は、光導波路デバイス，光集積回路，光配線基板等の光デバイスに組み込まれており、光通信，光情報処理，その他一般光学の分野で広く用いられている。光導波路としては、例えば、アンダークラッド層上に、コア層が所定パターンに形成され、このコア層を包含するようにオーバークラッド層が形成された三層構造のものがあげられる。この三層構造の各層の形成は、それぞれの形成材料である樹脂を塗布した後、乾燥することにより行われる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２６６７３９号公報

しかしながら、上記各層を形成するに際し、樹脂の塗布および乾燥を行うには、塗工装置および乾燥装置等の大型の設備が必要となる。このため、光導波路の製造ラインが大規模となり、製造コストも高くなる。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、製造ラインの小規模化および製造コストの低減を図ることができる光導波路の製造方法の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の光導波路の製造方法は、アンダークラッド層の表面にコア層を形成し、そのコア層の表面に、オーバークラッド層を被覆形成するかもしくは形成しないで光導波路を製造する方法であって、上記アンダークラッド層，コア層およびオーバークラッド層の少なくとも１層が、光硬化性樹脂シートを用いて形成されるという構成をとる。

本発明の光導波路の製造方法では、アンダークラッド層，コア層およびオーバークラッド層の少なくとも１層が、光硬化性樹脂シートを用いて形成されるため、光導波路の製造ラインには、上記アンダークラッド層等を形成するに際し、塗工装置が不要となる。また、光硬化性樹脂シートは、ある程度乾燥されているものであるため、それを用いると、後の乾燥工程での乾燥時間等を短くできるか乾燥工程自体を無くすことができ、乾燥装置の簡素化ないし省略化が可能となる。そのため、製造ラインを小規模化することができ、これにより、その製造ラインの維持管理に要するメンテナンス費用等を低減させることができ、製造コストの低減を実現することができる。さらに、上記アンダークラッド層等がシート（光硬化性樹脂シート）を用いて形成されるため、目的とする厚みのシートを選択して用いることができ、それにより、光導波路の各層の厚みの精度を向上させることができる。

つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。

図１〜図８は、本発明の光導波路の製造方法の一実施の形態を示している。この実施の形態では、基板１の表面に、アンダークラッド層２とコア層３とオーバークラッド層４とからなる光導波路（図８参照）を製造するに際し、上記アンダークラッド層２，コア層３およびオーバークラッド層４を、光硬化性樹脂シート２ａ，３ａ，４ａ（図２参照）を用いて形成している。これら光硬化性樹脂シート２ａ，３ａ，４ａは、樹脂フィルム等の基材１０上に形成され、その後、その基材１０を剥離して（図３，４，７参照）用いられる。

より詳しく説明すると、まず、上記アンダークラッド層２，コア層３およびオーバークラッド層４の各層を形成する光硬化性樹脂シート２ａ，３ａ，４ａ（図２参照）を、基材１０上に形成し、各層の準備フィルム２０，３０，４０として予め準備する。すなわち、準備フィルム２０，３０，４０の形成は、例えば、図１に示すように、樹脂フィルム等の基材１０上に、上記各層の形成材料である液状の光硬化性樹脂を塗布した後、乾燥させ、その後、加熱処理することにより行われる。必要に応じて、図２に示すように、上記作製された光硬化性樹脂シート２ａ，３ａ，４ａの表面に、使用前の汚染を防止するための保護フィルム５を貼着してもよい。このようにして、基材１０，光硬化性樹脂シート２ａ，３ａ，４ａおよび、場合によって保護フィルム５が、この順で積層されてなる、各層の準備フィルム２０，３０，４０が作製される。

これら準備フィルム２０，３０，４０の作製において、上記基材１０としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム，ポリエステルフィルム，ポリアクリレートフィルム，ポリカーボネートフィルム，ポリノルボルネンフィルム等があげられ、その厚みは、特に限定されないが、通常、１００〜２００μｍの範囲内に設定される。また、上記光硬化性樹脂シート２ａ，３ａ，４ａの形成における、液状の光硬化性樹脂の塗布は、例えば、スピンコート法，ディッピング法，キャスティング法，インジェクション法，インクジェット法等により行われ、その後の乾燥は、通常、６０〜１００℃×１〜２０分間の範囲内で行われる。そして、形成される光硬化性樹脂シート２ａ，３ａ，４ａの厚みは、通常、５〜１００μｍの範囲内に設定される。さらに、上記保護フィルム５としては、例えば、ポリエステルフィルム，ポリカーボネートフィルム，ポリノルボルネンフィルム等があげられ、その厚みは、特に限定されないが、通常、５〜５０μｍの範囲内に設定される。

ここで、上記アンダークラッド層２およびオーバークラッド層４の形成材料としては、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂またはアクリル樹脂等からなる光重合性樹脂があげられ、なかでも、エポキシ樹脂が好ましい。また、上記コア層３の形成材料としては、通常、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂またはアクリル樹脂等からなる光重合性樹脂があげられ、上記アンダークラッド層２およびオーバークラッド層４の形成材料よりも屈折率が大きい材料となっている。この屈折率の調整は、例えば、各層の形成材料の種類の選択や組成比率を調整して行うことができる。

そして、上記のように準備された各層の準備フィルム２０，３０，４０を用いて、つぎのようにして光導波路を上記基板１上に製造することができる。

まず、基板１（図３参照）を準備する。この基板１としては、特に限定されないが、例えば、樹脂基板，ガラス基板，シリコン基板等があげられる。なかでも、ロール・トゥ・ロールの生産ができる観点から、フレキシブルな樹脂基板が好ましい。このフレキシブルな樹脂基板としては、例えば、ポリエチレンナフタレートフィルム，ポリエステルフィルム，ポリアクリレートフィルム，ポリカーボネートフィルム，ポリノルボルネンフィルム，ポリイミドフィルム等があげられる。また、上記基板１の厚みは、特に限定されないが、通常、２０μｍ（フィルム状の基板）〜５ｍｍ（板状の基板）の範囲内に設定される。

ついで、アンダークラッド層２の準備フィルム２０（図２参照）から基材１０を剥離した後、図３に示すように、その剥離面（光硬化性樹脂シート２ａ側の面）と基板１の表面とを当接させラミネートする。そして、照射線による露光を行い硬化させる。ついで、保護フィルム５を剥離した後、加熱処理することにより、光硬化性樹脂シート２ａの硬化をさらに充分進行させ、アンダークラッド層２（図４参照）を形成する。

つぎに、コア層３の準備フィルム３０（図２参照）から基材１０を剥離した後、図４に示すように、その剥離面（光硬化性樹脂シート３ａ側の面）と上記アンダークラッド層２の表面とを当接させラミネートする。そして、図５に示すように、所望のコア層３のパターンに対応する開口パターンが形成されているフォトマスクＭを介して照射線Ｌにより露光を行う。ついで、光硬化性樹脂シート３ａに貼着されている保護フィルム５を剥離した後、加熱処理と現像液を用いた現像とを行うことにより、光硬化性樹脂シートにおける未露光部分を溶解させて除去し、図６に示すように、パターン形成する。その後、必要により、さらに加熱処理することにより、さらに充分硬化させてコア層３を形成する。

ここで、上記コア層３の形成において、上記露光方法としては、例えば、投影露光，プロキシミティ露光，コンタクト露光等があげられる。光硬化性樹脂シート３ａに粘着性がない場合は、フォトマスクＭを光硬化性樹脂シート３ａに接触させるコンタクト露光法が好適に用いられる。作業性が向上し、潜像の確実なパターン形成が可能になるからである。また、露光用の照射線Ｌとしては、例えば、可視光，紫外線，赤外線，Ｘ線，α線，β線，γ線等が用いられる。好適には、紫外線が用いられる。紫外線を用いると、大きなエネルギーを照射して、大きな硬化速度を得ることができ、しかも、照射装置も小型かつ安価であり、生産コストの低減化を図ることができるからである。紫外線の光源としては、例えば、低圧水銀灯，高圧水銀灯，超高圧水銀灯等があげられ、紫外線の照射量は、通常、１０〜１００００ｍＪ／ｃｍ²である。

また、上記露光後の加熱処理は、６０〜１２０℃、好ましくは、８０〜１００℃にて、１０秒〜２時間、好ましくは、５分〜１時間の範囲内で行う。さらに、現像は、例えば、浸漬法，スプレー法，パドル法等が用いられる。また、現像剤としては、例えば、有機系の溶媒，アルカリ系水溶液を含有する有機系の溶媒等が用いられる。このような現像剤および現像条件は、光硬化性樹脂シートの組成によって、適宜選択される。そして、現像後の加熱処理は、通常、８０〜１２０℃×１０〜３０分間行われる。

つぎに、オーバークラッド層４の準備フィルム４０から基材１０を剥離した後、図７に示すように、その剥離面（光硬化性樹脂シート４ａ側の面）と上記アンダークラッド層２およびコア層３の表面とを当接させラミネートする。このとき、コア層３はアンダークラッド層２の表面から突出した状態であるが、光硬化性樹脂シート４ａは、未硬化状態であるため、上記アンダークラッド層２およびコア層３の表面に沿って当接することができる。そして、照射線による露光を行い硬化させる。ついで、保護フィルム５を剥離した後、加熱処理することにより、光硬化性樹脂シート４ａの硬化をさらに充分進行させ、オーバークラッド層４（図８参照）を形成する。

このようにして、図８に示すように、上記基板１上に、アンダークラッド層２，コア層３およびオーバークラッド層４が、この順で積層されてなる光導波路を製造することができる。

なお、上記実施の形態では、アンダークラッド層２，コア層３およびオーバークラッド層４の３層とも、光硬化性樹脂シートを用いて形成したが、これに限定されるものではなく、上記３層のうちの１層または２層を光硬化性樹脂シートを用いて形成してもよい。特に、アンダークラッド層２およびオーバークラッド層４をパターン形成しない場合は、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，アクリル樹脂等からなる熱硬化性樹脂を用いてもよい。

また、上記実施の形態では、オーバークラッド層４を形成しているが、このオーバークラッド層４は必須ではなく、場合によってオーバークラッド層４を形成しないで光導波路を構成してもよい。

つぎに、実施例について説明する。但し、本発明は、これに限定されるわけではない。

〔アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料〕
下記の一般式（１）で示されるビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル（成分Ａ）３５重量部、脂環式エポキシである３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート（ダイセル化学社製、セロキサイド２０２１Ｐ）（成分Ｂ）４０重量部、シクロヘキセンオキシド骨格を有する脂環式エポキシ樹脂（ダイセル化学社製、セロキサイド２０８１）（成分Ｃ）２５重量部、４，４−ビス〔ジ（βヒドロキシエトキシ）フェニルスルフィニオ〕フェニルスルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネートの５０％プロピオンカーボネート溶液（成分Ｄ）２重量部を乳酸エチルに溶解することにより、アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料を調製した。

〔コア層の形成材料〕
上記成分Ａ：７０重量部、１，３，３−トリス｛４−〔２−（３−オキセタニル）〕ブトキシフェニル｝ブタン：３０重量部、上記成分Ｄ：１重量部を乳酸エチルに溶解することにより、コア層の形成材料を調製した。

〔アンダークラッド層およびオーバークラッド層の準備フィルムの作製〕
厚み１００μｍのＰＥＴフィルム（基材）の表面に、上記アンダークラッド層の形成材料をスピンコート法により塗布した後、乾燥させた（８０℃×１０分間）。これにより、上記ＰＥＴフィルムの表面に、厚み４０μｍの光硬化性樹脂シートを形成した。ついで、その光硬化性樹脂シートの表面に、厚み５０μｍのポリカーボネートフィルム（保護フィルム）をラミネートした。

〔コア層の準備フィルムの作製〕
厚み１００μｍのＰＥＴフィルム（基材）の表面に、上記コア層の形成材料をスピンコート法により塗布した後、乾燥させた（８０℃×１０間）。これにより、上記ＰＥＴフィルムの表面に、厚み２０μｍの光硬化性樹脂シートを形成した。ついで、その光硬化性樹脂シートの表面に、厚み５０μｍのポリカーボネートフィルム（保護フィルム）をラミネートした。

〔光導波路の作製〕
まず、厚み１８８μｍのポリエチレンナフタレートフィルム（基板）を準備した。そして、上記アンダークラッド層の準備フィルムからＰＥＴフィルム（基材）を剥離して除去した後、その除去跡と上記ポリエチレンナフタレートフィルム（基板）の表面とを当接させラミネートした。ついで、コンタクト露光法にて紫外線照射（２０００ｍＪ／ｃｍ²）による露光を行った後、保護フィルムを剥離して除去した。その後、硬化をさらに充分とするために、加熱処理（１００℃×１５分間）を行った。これにより、アンダークラッド層を形成した。

つぎに、上記コア層の準備フィルムからＰＥＴフィルム（基材）を剥離して除去した後、その除去跡と上記アンダークラッド層の表面とを当接させラミネートした。ついで、その上方に、所定の開口パターンが形成されているフォトマスクを配置し、その上方から、コンタクト露光法にて紫外線照射（５０００ｍＪ／ｃｍ²）による露光を行った。そして、保護フィルムを剥離した後、露光部分の硬化をより充分とするために、加熱処理（８０℃×１５分間）を行った。つぎに、ガンマブチロラクトン系の有機溶剤を用いて２分間現像することにより、未露光部分を溶解除去し、所定パターンのコア層を形成した。

そして、上記オーバークラッド層の準備フィルムからＰＥＴフィルム（基材）を剥離して除去した後、その除去跡と上記アンダークラッド層およびコア層の表面とを当接させラミネートした。ついで、コンタクト露光法にて紫外線照射（２０００ｍＪ／ｃｍ²）による露光を行った後、保護フィルムを剥離して除去した。その後、硬化をさらに充分とするために、加熱処理（１００℃×１５分間）を行った。これにより、オーバークラッド層を形成した。

このようにして、上記基板上に、アンダークラッド層，コア層およびオーバークラッド層が、この順で積層されてなる光導波路を製造することができた。この製造方法では、各層の形成において、塗工装置および乾燥装置は不要であった。

本発明の光導波路の製造方法の一実施の形態を示す断面図である。上記光導波路の製造方法を示す断面図である。上記光導波路の製造方法を示す断面図である。上記光導波路の製造方法を示す断面図である。上記光導波路の製造方法を示す断面図である。上記光導波路の製造方法を示す断面図である。上記光導波路の製造方法を示す断面図である。上記光導波路の製造方法により得られる光導波路を示す断面図である。

符号の説明

２ａ，３ａ，４ａ熱硬化性樹脂シート

Claims

アンダークラッド層の表面にコア層を形成し、そのコア層の表面に、オーバークラッド層を被覆形成するかもしくは形成しないで光導波路を製造する方法であって、上記アンダークラッド層，コア層およびオーバークラッド層の少なくとも１層が、光硬化性樹脂シートを用いて形成されることを特徴とする光導波路の製造方法。
上記光硬化性樹脂シートがエポキシ樹脂からなる請求項１記載の光導波路の製造方法。