JP2009025385A - フィルム状光導波路の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切断や打ち抜きによることなく、１片のフィルム状光導波路を簡単に得ることができるフィルム状光導波路の製造方法を提供する。
【解決手段】基板１上を複数のフィルム状光導波路Ｗに対応する領域に区画し、その領域ごとに、アンダークラッド層２と、その上のコア３とを形成してフィルム状光導波路Ｗ化し、ついで、各フィルム状光導波路Ｗを上記基板１からそれぞれ剥離する。
【選択図】図４

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フィルム状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。光導波路は、通常、光の通路であるコアが所定パターンに形成され、そのコアを覆うように、アンダークラッド層とオーバークラッド層とが形成されている。

光導波路の製造方法としては、例えば、基板上に、光導波路を複数、連続的に（隣接する光導波路の間の隙間が無い状態で）形成し、その後、ダイシング等により、隣接する光導波路の間の境界を、基板とともに切断し、基板付き光導波路を１個（片）ごとに得る方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、アンダークラッド層としてフィルムを用い、そのフィルム上にコアおよびオーバークラッド層を形成することにより、複数のフィルム状光導波路を形成し、そのフィルム体から、打ち抜きやレーザ光により光導波路を個別に切断し、フィルム状光導波路を１片ごとに得る方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−１７２８３９号公報 特開２００６−１５４４４７号公報

しかしながら、上記のように、切断により光導波路を１片ごとに得る方法において、ダイシングやレーザ光による場合は、個別に切断する必要があるため、生産性が低い。特に、光導波路は、その用途により、全体の形状が複雑になることが多く、この複雑な形状に沿って切断することは困難であり、生産性が低くなる。また、打ち抜きによる場合は、光導波路の形状ごとに打ち抜き用の型を作製する必要があるため、製造コストが高くなる。しかも、切断の際に発生する切り屑が光導波路に付着し、光導波路の品質の信頼性を低下させるおそれもある。このように、これらの方法は、上記の点で改善の余地がある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、切断や打ち抜きによることなく、１片のフィルム状光導波路を簡単に得ることができるフィルム状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、本発明のフィルム状光導波路の製造方法は、基板上に、複数のフィルム状光導波路を形成するフィルム状光導波路の製造方法であって、上記基板上を複数のフィルム状光導波路に対応する領域に区画し、その領域ごとに、アンダークラッド層と、その上のコアとを形成してフィルム状光導波路を形成し、ついで、形成された各フィルム状光導波路を上記基板からそれぞれ剥離するという構成をとる。

本発明のフィルム状光導波路の製造方法では、基板上を複数のフィルム状光導波路に対応する領域に区画し、その領域ごとに、フィルム状光導波路を形成する。このため、形成された各フィルム状光導波路を基板からそれぞれ剥離することにより、フィルム状光導波路を１片ごとに得ることができる。すなわち、本発明のフィルム状光導波路の製造方法では、フィルム状光導波路を１片ごとに得る際に、切断や打ち抜きをする必要がない。その結果、切り屑が光導波路に付着することがなく、光導波路の信頼性を低下させることもない。しかも、生産性を高くすることができ、製造コストを抑制することができる。また、フィルム状光導波路が複雑な形状をしていても、基板上に形成されたフィルム状光導波路を、単に基板から剥離するだけでよいことから、フィルム状光導波路の形状による生産性の低下が生じない。

特に、上記アンダークラッド層の形成が、上記基板上の略全面に、感光性樹脂層を形成し、上記区画した領域に対応する上記感光性樹脂層の部分を選択的に露光し、その露光部分をアンダークラッド層に形成することによって行われる場合には、基板上において、各フィルム状光導波路に対応する個々のアンダークラッド層の形成が一度で済むため、アンダークラッド層の形成を効率よく行うことができる。なお、上記基板上の「略全面」とは、フィルム状光導波路が形成される領域の意味である。

また、上記コアの端部が、レンズ部に形成されている場合には、別途、外部レンズを設置しなくても、コアから出射される光の発散を効率よく抑制するという効果、または、コアに入射する光を効率よく集束させるという効果を奏する。

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４は、本発明のフィルム状光導波路の製造方法の一実施の形態を示している。この実施の形態は、要約すると、基板１上において、区画された領域ごとに、アンダークラッド層２を形成し〔図１（ｃ）参照〕、その各アンダークラッド層２上に、コア３を形成した後〔図２（ｃ）参照〕、そのコア３を被覆するオーバークラッド層４を形成する〔図３（ｃ）参照〕ことにより、基板１上に、アンダークラッド層２とコア３とオーバークラッド層４とからなるフィルム状光導波路Ｗを、隣り合うフィルム状光導波路Ｗの間に隙間をあけて、複数形成し、その後、形成された各フィルム状光導波路Ｗを上記基板１からそれぞれ剥離する方法である。

より詳しく説明すると、本発明のフィルム光導波路の製造方法は、例えば、つぎのようにして行われる。

まず、図１（ａ）〜（ｃ）に示すようにして、上記基板１上において、区画された領域ごとに、アンダークラッド層２を形成する。すなわち、まず、上記基板１〔図１（ａ）参照〕を準備する。この基板１としては、特に限定されるものではなく、その形成材料としては、例えば、ガラス，石英，シリコン，樹脂，金属等があげられる。また、基板１の厚みは、特に限定されないが、通常、２０μｍ〜５ｍｍの範囲内に設定される。

ついで、図１（ａ）に示すように、上記基板１上に全面的に、アンダークラッド層２の形成材料である感光性樹脂が溶媒に溶解しているワニスを塗布する。このワニスの塗布は、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る。そして、それを５０〜１２０℃×１０〜３０分間の加熱処理により乾燥させる。これにより、アンダークラッド層２に形成される感光性樹脂層２ａを形成する。この感光性樹脂層２ａの厚みは、通常、５〜５０μｍの範囲内に設定される。

つぎに、図１（ｂ）に示すように、上記感光性樹脂層２ａの上方に、アンダークラッド層２のパターンに対応する開口パターンが形成されている露光マスクＭ₁ を配置し、この露光マスクＭ₁ を介して上記感光性樹脂層２ａを照射線Ｌ₁ により露光する。上記露光用の照射線Ｌ₁ 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 、好ましくは、５０〜３０００ｍＪ／ｃｍ² である。

上記露光後、光反応を完結させるために、加熱処理を行う。この加熱処理は、８０〜２５０℃、好ましくは、１００〜２００℃にて、１０秒〜２時間、好ましくは、５分〜１時間の範囲内で行う。

つづいて、図１（ｃ）に示すように、現像液を用いて現像を行うことにより、上記感光性樹脂層２ａにおける未露光部分を溶解させて除去し、残存した感光性樹脂層２ａをアンダークラッド層２のパターンに（区画された領域ごとに）形成する。このアンダークラッド層２のパターンは、複数の残存感光性樹脂層２ａが並設されてなり、隣り合う残存感光性樹脂層２ａの間には、隙間があけられている。また、上記現像は、例えば、浸漬法，スプレー法，パドル法等が用いられる。また、現像液としては、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。このような現像液および現像条件は、感光性樹脂組成物の組成によって、適宜選択される。

上記現像後、アンダークラッド層２のパターンに形成された残存感光性樹脂層２ａ中の現像液を加熱処理により除去する。この加熱処理は、通常、８０〜１２０℃×１０〜３０分間の範囲内で行われる。これにより、上記アンダークラッド層２のパターンに形成された残存感光性樹脂層２ａを、それぞれアンダークラッド層２に形成する。

ついで、図２（ａ）〜（ｃ）に示すようにして、上記アンダークラッド層２上に、コア３を形成する。すなわち、まず、図２（ａ）に示すように、上記アンダークラッド層２上およびそれ以外の基板１上に、コア３〔図２（ｃ）参照〕に形成される感光性樹脂層３ａを形成する。この感光性樹脂層３ａの形成は、図１（ａ）で説明した、アンダークラッド層２に形成される感光性樹脂層２ａの形成方法と同様にして行われ、その厚み（アンダークラッド層２上における厚み）は、通常、５〜３０μｍの範囲内に設定される。なお、このコア３の形成材料は、上記アンダークラッド層２および後記のオーバークラッド層４〔図３（ｃ）参照〕の形成材料よりも屈折率が大きい材料が用いられる。この屈折率の調整は、例えば、上記アンダークラッド層２，コア３，オーバークラッド層４の各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。

つぎに、図２（ｂ）に示すように、上記感光性樹脂層３ａの上方に、コア３〔図２（ｃ）参照〕のパターンに対応する開口パターンが形成されている露光マスクＭ₂ を配置し、この露光マスクＭ₂ を介して上記感光性樹脂層３ａを照射線Ｌ₂ により露光した後、加熱処理を行う。この露光および加熱処理は、図１（ｂ）で説明したアンダークラッド層２の形成方法と同様にして行われる。

つづいて、図２（ｃ）に示すように、現像液を用いて現像を行うことにより、上記感光性樹脂層３ａにおける未露光部分を溶解させて除去し、アンダークラッド層２上に残存した感光性樹脂層３ａをコア３のパターンに形成する。その後、その残存感光性樹脂層３ａ中の現像液を加熱処理により除去し、コア３に形成する。上記現像および加熱処理は、図１（ｃ）で説明したアンダークラッド層２の形成方法と同様にして行われる。なお、この実施の形態では、上記露光および現像により、コア３の両端部を平面視凸形状のレンズ部に形成している。その一端部のレンズ部は、コア３に入射する光を集束させ、他端部のレンズ部は、コア３から出射する光の発散を抑制する。

そして、図３（ａ）〜（ｃ）に示すようにして、上記アンダークラッド層２上に、オーバークラッド層４を形成する。すなわち、まず、図３（ａ）に示すように、上記コア３を被覆するよう、上記アンダークラッド層２上およびそれら以外の基板１上に、オーバークラッド層４〔図３（ｃ）参照〕に形成される感光性樹脂層４ａを形成する。この感光性樹脂層４ａの形成は、図１（ａ）で説明した、アンダークラッド層２に形成される感光性樹脂層２ａの形成方法と同様にして行われ、その厚み（アンダークラッド層２上における厚み）は、通常、２０〜１００μｍの範囲内に設定される。

ついで、図３（ｂ）に示すように、上記感光性樹脂層４ａの上方に、オーバークラッド層４〔図３（ｃ）参照〕のパターンに対応する開口パターンが形成されている露光マスクＭ₃ を配置し、この露光マスクＭ₃ を介して上記感光性樹脂層４ａを照射線Ｌ₃ により露光した後、加熱処理を行う。この露光および加熱処理は、図１（ｂ）で説明したアンダークラッド層２の形成方法と同様にして行われる。

つづいて、図３（ｃ）に示すように、現像液を用いて現像を行うことにより、上記感光性樹脂層４ａにおける未露光部分を溶解させて除去し、アンダークラッド層２上に残存した感光性樹脂層４ａをオーバークラッド層４のパターンに形成する。その後、その残存感光性樹脂層４ａ中の現像液を加熱処理により除去し、オーバークラッド層４に形成する。上記現像および加熱処理は、図１（ｃ）で説明したアンダークラッド層２の形成方法と同様にして行われる。なお、この実施の形態では、コア３の両端部のレンズ部に対応する部分には、オーバークラッド層４を形成していない（レンズ部がオーバークラッド層４の端面から突出している）。

このようにして、基板１上に、アンダークラッド層２とコア３とオーバークラッド層４とからなるフィルム状光導波路Ｗを、隣り合うフィルム状光導波路Ｗの間に隙間をあけて、複数形成することができる。この場合、露光マスクＭ₁ ，Ｍ₂ ，Ｍ₃ の開口パターンの形状を適宜設定することにより、複雑な形状のフィルム状光導波路Ｗを形成することができる。

その後、図４（ａ），（ｂ）に示すようにして、上記フィルム状光導波路Ｗを基板１から剥離する。すなわち、まず、図４（ａ）に示すように、真空吸引ステージＶ上に、基板１の下面を当接させ、基板１をエア吸着により固定する。ついで、各オーバークラッド層４の上面を真空吸着機（図示せず）で吸着し、その状態でその吸着部分を持ち上げる。これにより、図４（ｂ）に示すように、各オーバークラッド層４とともに、そのオーバークラッド層４に対応するコア３とアンダークラッド層２とを接着させた状態で、各フィルム状光導波路Ｗのアンダークラッド層２を基板１から剥離する。ここで、基板１とアンダークラッド層２との間の接着力は、その形成材料から、オーバークラッド層４とコア３およびアンダークラッド層２との間の接着力ならびにコア３とアンダークラッド層２との間の接着力よりも弱く、上記のようにすることにより、簡単に剥離することができる。このようにして、切断することなく、フィルム状光導波路Ｗを１片ごとに得ることができる。

なお、上記実施の形態では、アンダークラッド層２の形成において、アンダークラッド層２の形成材料として感光性樹脂を用い、そのアンダークラッド層２のパターン形成（区画された領域ごとの形成）を露光および現像により行ったが、これに限定されるものではない。例えば、アンダークラッド層２の形成材料としてポリイミド樹脂，エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用い、アンダークラッド層２をパターン形成する場合は、そのパターンに対応する型枠を基板１上に載置し、その型枠内で上記熱硬化性樹脂が溶媒に溶解しているワニスを塗布した後、加熱処理（通常、３００〜４００℃×６０〜１８０分間）により硬化させる等してアンダークラッド層２を形成してもよい。

また、上記実施の形態では、コア３の両端部をレンズ部に形成したが、コア３の一端部のみレンズ部に形成してもよいし、両端部ともレンズ部に形成しなくてもよい。さらに、上記実施の形態では、コア３の両端部（レンズ部に対応する部分）には、オーバークラッド層４を形成していないが、オーバークラッド層４を形成してもよい。

そして、上記実施の形態では、フィルム状光導波路Ｗを基板１から剥離する際に、エア吸着により基板１を固定したが、その固定方法は、他でもよく、例えば、フィルム状光導波路Ｗが形成されていない基板１上の部分を、単に、手指や治具等で押さえる等してもよい。

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を形成しないでフィルム状光導波路を構成してもよい。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。但し、本発明は、実施例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〕
ビスフェノキシエタノールフルオレンジクリシジルエーテル（成分Ａ）３５重量部、（３’，４’−エポキシシクロヘキサン）メチル−３’，４’−エポキシシクロヘキシル−カルボキシレート（成分Ｂ）４０重量部、脂環式エポキシ樹脂（ダイセル化学社製、セロキサイド２０２１Ｐ）（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（光酸発生剤：成分Ｄ）１重量部を混合することにより、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：０．５重量部を乳酸エチル２８重量部に溶解することにより、コアの形成材料を調製した。

〔フィルム状光導波路の作製〕
まず、ガラス基板（厚み１．０ｍｍ）上に全面的に、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、１００℃×１５分間の乾燥処理を行い、感光性樹脂層を形成した。ついで、形成するアンダークラッド層のパターンと同形状の開口パターンが形成された合成石英系の露光マスクを介して、２０００ｍＪ／ｃｍ² の紫外線照射による露光を行った後、１５０℃×６０分間の加熱処理を行った。つぎに、γ−ブチロラクトン水溶液を用いて現像することにより、未露光部分を溶解除去した後、１００℃×１５分間の加熱処理を行うことにより、アンダークラッド層（厚み２５μｍ）を形成した。

つぎに、上記アンダークラッド層上およびそれ以外のガラス基板上に、上記コアの形成材料をスピンコート法により塗布した後、１００℃×１５分間の乾燥処理を行い、感光性樹脂層を形成した。ついで、その感光性樹脂層の上方に、コアのパターンと同形状の開口パターンが形成された合成石英系の露光マスクを配置した。そして、その上方から、コンタクト露光法にて４０００ｍＪ／ｃｍ² の紫外線照射による露光を行った後、１２０℃×１５分間の加熱処理を行った。つぎに、γ−ブチロラクトン水溶液を用いて現像することにより、未露光部分を溶解除去した後、１２０℃×３０分間の加熱処理を行うことにより、コア（厚み２４μｍ）を形成した。コアの両端部は、上記露光および現像により、平面視凸形状のレンズ部に形成した。

そして、上記コアを被覆するよう、上記アンダークラッド層上およびそれ以外のガラス基板上に、上記オーバ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、１００℃×１５分間の乾燥処理を行い、感光性樹脂層を形成した。ついで、その感光性樹脂層の上方に、オーバークラッド層のパターンと同形状の開口パターンが形成された合成石英系の露光マスクを位置決めした。そして、その上方から、コンタクト露光法にて２０００ｍＪ／ｃｍ² の紫外線照射による露光を行った後、１５０℃×６０分間の加熱処理を行った。つぎに、γ−ブチロラクトン水溶液を用いて現像することにより、未露光部分を溶解除去した後、１００℃×１５分間の加熱処理を行うことにより、オーバークラッド層（厚み３５μｍ）を形成した。

その後、真空吸引ステージ上に、上記ガラス基板の下面を当接させ、ガラス基板をエア吸着により固定した。ついで、各オーバークラッド層の上面を真空吸着機（ＴＡＩＹＯ社製、ＴＵＳ−Ｂ）で吸着し、その状態でその吸着部分を持ち上げることにより、各オーバークラッド層とともに、そのオーバークラッド層に対応するコアとアンダークラッド層とを接着させた状態で、各フィルム状光導波路のアンダークラッド層を基板から剥離した。このようにして、アンダークラッド層，コアおよびオーバークラッド層が、この順で積層されてなるフィルム状光導波路を、切断することなく、１片ごとに得ることができた。

（ａ）〜（ｃ）は本発明のフィルム状光導波路の製造方法の一実施の形態におけるアンダークラッド層の形成方法を模式的に示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は上記フィルム状光導波路の製造方法の一実施の形態におけるコアの形成方法を模式的に示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は上記フィルム状光導波路の製造方法の一実施の形態におけるオーバークラッド層の形成方法を模式的に示す説明図である。 （ａ），（ｂ）は上記フィルム状光導波路の製造方法の一実施の形態におけるフィルム状光導波路を基板から剥離する方法を模式的に示す説明図である。

符号の説明

Ｗ フィルム状光導波路
１ 基板
２ アンダークラッド層
３ コア

Claims (3)

1. 基板上に、複数のフィルム状光導波路を形成するフィルム状光導波路の製造方法であって、上記基板上を複数のフィルム状光導波路に対応する領域に区画し、その領域ごとに、アンダークラッド層と、その上のコアとを形成してフィルム状光導波路を形成し、ついで、形成された各フィルム状光導波路を上記基板からそれぞれ剥離することを特徴とするフィルム状光導波路の製造方法。
2. 上記アンダークラッド層の形成が、上記基板上の略全面に、感光性樹脂層を形成し、上記区画した領域に対応する上記感光性樹脂層の部分を選択的に露光し、その露光部分をアンダークラッド層に形成することによって行われる請求項１記載のフィルム状光導波路の製造方法。
3. 上記コアの端部が、レンズ部に形成されている請求項１または２記載のフィルム状光導波路の製造方法。

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