JP4224897B2 - 光導波路の製造方法および光送受信装置の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部を光信号が伝搬する光導波路の製造方法、およびそのような光導波路を備えた光送受信装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ（Integrated Circuit；集積回路）やＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit；大規模集積回路）における技術の進歩により、それらの動作速度や集積規模が向上し、例えばマイクロプロセッサの高性能化やメモリチップの大容量化が急速に達成されている。従来、機器内のボード間、あるいはボード内のチップ間など比較的短距離間の情報伝達は、主に、電気信号により行われてきた。今後、集積回路の性能を更に向上させるためには、信号の高速化や信号配線の高密度化が必要となるが、電気信号配線においては、それら高速化および高密度化が困難であると共に、配線のＣＲ（Ｃ：配線の静電容量、Ｒ：配線の抵抗）時定数による信号遅延が問題となってしまう。また、電気信号の高速化や電気信号配線の高密度化は、ＥＭＩ（Electromagnetic Interference）ノイズの原因となるため、その対策も不可欠となる。
【０００３】
そこで、これらの問題を解消するものとして、光配線（光インターコネクション）が注目されている。光配線は、機器間、機器内のボード間、あるいはボード内のチップ間など種々の箇所に適用可能であると考えられている。中でも、チップ間のような短距離間の信号の伝送には、チップが搭載されている基板上に光導波路を形成し、これを伝送路とした光伝送・通信システムを構築することが好適であると考えられる。この光導波路を伝送路とした光伝送・通信システムを普及させるためには、光導波路の作製プロセスを確立することが重要である。
【０００４】
従来の光導波路の製造方法としては、シリコン基板やガラス基板などの平坦な基板上に、石英、あるいはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ；Polymethyl Methacrylate ）やポリイミドなどの高分子材料よりなる光導波路を形成するという方法が知られている。この方法では、光導波路を平坦な基板上に形成するので、光伝搬損失の少ない光導波路を容易に作成することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光導波路を伝送路とした光伝送・通信システムにおいては、電気信号を光信号に変換するための発光素子、光信号を電気信号に変換するための受光素子、および発光素子や受光素子との間で電気信号の授受を行うためのＩＣチップなどを装備する必要があり、これらの素子への電力の供給や比較的低速の各種のコントロール信号などの伝送は、依然として電気信号により行う必要がある。
【０００６】
そのため、基板上に電気信号配線としての薄膜多層配線を形成することが必須であるが、この電気信号配線形成領域が通常の配線基板サイズ（数十ｃｍ角）やモジュールサイズ（数ｃｍ角）になると、コストがかかりすぎ、実現性に乏しいという問題があった。
【０００７】
この問題を解決するために、電気部品を搭載可能なプリント配線基板上に光導波路を形成することが考えられる。ところが、このような厚膜工程により製作させる配線基板の表面には、例えばめっき法により形成された金属の厚膜などが配設されており、凹凸が大きい。そのため、プリント配線基板上に光導波路を形成すると、基板表面の凹凸形状が光導波路の形状に影響を及ぼしてしまい、光導波路の光伝搬損失の増大や寸法精度の低下につながってしまうという問題があった。
【０００８】
更に、配線基板上に光導波路を形成する場合には、ウェットエッチングや洗浄などを行う際に、酸・アルカリ溶液や有機溶剤などに基板全体を浸す工程が必要となるので、基板に損傷を与えるおそれがあるという問題があった。また、ドライエッチング時や、高温熱処理時に、基板に損傷を与えるおそれもある。従って、基板としてプリント配線基板などの厚膜工程による電気配線基板を用いることは困難であり、例えば高耐熱性などの特性を有している高価な基板を使用する必要があった。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、支持基体の種類にかかわらず、高い光伝搬特性を担保し得る光導波路を容易に作製することが可能な光導波路の製造方法を提供することにある。
【００１０】
本発明による光導波路の製造方法は、第１の基板側に光導波路を形成したのち、光導波路の第１の基板側から第２の基板側への転写を行う光導波路の製造方法であって、第１の基板上に、この第１の基板とその上に形成される層との間の剥離性を向上させる剥離性向上膜を形成する工程と、剥離性向上膜の上に光導波路を形成する工程と、第１の基板により支持された光導波路と第２の基板とを固着させる工程と、第１の基板を光導波路から剥離する工程とを含み、剥離性向上膜を、少なくとも光導波路の形成材料のガラス転移温度よりも低いガラス転移温度を有する材料により形成すると共に、第１の基板を光導波路から剥離する工程において、剥離性向上膜の形成材料のガラス転移温度よりも高い温度で熱処理を行うことにより第１の基板を剥離するようにしたものである。
【００１１】
本発明による光送受信装置の製造方法は、光導波路を備えると共に、第１の基板側に光導波路を形成したのち、光導波路の第１の基板側から第２の基板側への転写を行う光送受信装置の製造方法であって、第１の基板上に、この第１の基板とその上に形成される層との間の剥離性を向上させる剥離性向上膜を形成する工程と、剥離性向上膜の上に光導波路を形成する工程と、第１の基板により支持された光導波路と第２の基板とを固着させる工程と、第１の基板を光導波路から剥離する工程と、第２の基板上に、電気信号を光信号に変換するための発光素子または光信号を電気信号に変換するための受光素子の少なくとも一方を形成する工程と、第２の基板上に、発光素子または受光素子の少なくとも一方との間で電気信号の授受を行うための集積回路を形成する工程とを含み、剥離性向上膜を、少なくとも光導波路の形成材料のガラス転移温度よりも低いガラス転移温度を有する材料により形成すると共に、第１の基板を光導波路から剥離する工程において、剥離性向上膜の形成材料のガラス転移温度よりも高い温度で熱処理を行うことにより第１の基板を剥離するようにしたものである。
【００１２】
本発明による光導波路の製造方法および光送受信装置の製造方法では、第１の基板の上に剥離性向上膜および光導波路が順次形成される。そののち、光導波路と第２の基板とが固着され、剥離性向上膜を利用して第１の基板が光導波路から剥離されることにより、光導波路が第１の基板から第２の基板へ転写される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
まず、図１ないし図７を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る光送受信装置の製造方法について説明する。なお、本実施の形態に係る光導波路の製造方法は、本実施の形態に係る光送受信装置の製造方法によって具現化されるので、以下併せて説明する。図１〜図７は、それぞれ、光送受信装置の製造方法の一製造工程を表すものである。図１〜図６において、（Ａ）は光導波路の長手方向に垂直な断面を示しており、（Ｂ）は光導波路の長手方向に平行な断面を示している。ちなみに、（Ａ）は（Ｂ）のｎＡ−ｎＡ線（ｎは、各図番に対応するローマ数字）に沿った断面構造を示している。また、図７は、光導波路の長手方向に平行な断面を示している。
【００１５】
本実施の形態では、まず、図１に示したように、例えば石英あるいはガラスなどのような、紫外域から可視域にかけての光を十分に透過させる平坦性に優れた透明基板１１を用意する。ここで、透明基板１１が、本発明の「第１の基板」の一具体例に対応している。そして、この透明基板１１上に、例えば、スピンコート法によりシロキサンの１種である液状のシリコーン（例えば、シリコーンオイル）を塗布し、１５０℃で３０分〜１時間加熱処理を行ってシリコーンを硬化させることにより、剥離性向上膜１２を形成する。この剥離性向上膜１２は、透明基板１１と後述する光導波路１６（図３参照）との間の剥離性を向上させるためのものである。但し、剥離性向上膜１２は、透明基板１１の上に光導波路が形成されている間は、光導波路が部分的あるいは全面に渡って透明基板１１から剥がれない程度の最小限の密着性を有している。
【００１６】
次に、剥離性向上膜１２の上に、例えば、スピンコート法によりビスフェノールを主成分とするエポキシ樹脂を２０μｍ程度の厚さになるように塗布したのち、加熱処理を行なって樹脂を固化させ、例えば屈折率が１．５２である光導波路のクラッド層１３を形成する。続いて、クラッド層１３上に、例えばクラッド層１３の形成方法と同様の方法により、クラッド層１３の構成材料よりも屈折率の高い材料（例えばエポキシ樹脂）を用いて、例えば屈折率が１．５４であり、厚さ３０μｍ程度である光導波路のコア層１４ａを形成する。
【００１７】
次に、例えば平面形状が帯状であるパターンを有するフォトレジスト膜（図示せず）を形成し、このフォトレジスト膜をマスクとして、例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）などの異方性ドライエッチングを行う。これにより、図２に示したように、コア層１４ａは、平面形状が帯状である、互いに離間した複数のコア１４となる。
【００１８】
次に、図３に示したように、例えば、透明基板１１上の全面に、クラッド層１３と同一の材料を用いて、クラッド層１３の形成方法と同様の方法により、コア１４の上部において厚さが２０μｍ程度のクラッド層１５を形成する。このようにして、クラッド層１３，１５およびコア１４よりなる埋め込み型の光導波路１６が作製される。
【００１９】
なお、クラッド層１３，１５およびコア１４は、それらの各下地層上に光硬化性樹脂を塗布したのち、この光硬化性樹脂に対して光照射を行って樹脂を硬化させることにより形成してもよい。
【００２０】
次に、図４に示したように、例えば、光導波路１６の長手方向の両端部に、透明基板１１となす外角が鈍角（ここでは、略１３５°）であるような傾斜面により構成された光反射部１６ａ，１６ｂを形成する。なお、光導波路１６の透明基板１１となす外角とは、光導波路１６の光伝搬方向に沿った断面が閉じた図形であると考えた場合におけるこの図形の外角のことを意味する。光反射部１６ａ，１６ｂの形成方法は、具体的には、例えば、まず、クラッド層１５上に、フォトレジスト膜（図示せず）を形成し、この図示しないフォトレジスト膜に所定の露光処理および現像処理を施してフォトレジスト膜を所定のパターンに加工したのち、このパターンニングされたフォトレジスト膜を例えばガラス転移温度以上の温度で加熱処理して、フォトレジスト膜のエッジ部分を傾斜させる。続いて、このエッジ部分が傾斜したフォトレジスト膜をマスクとして、例えばＲＩＥ装置あるいはＥＣＲ（Electro Cyclotron Resonance ；電子サイクロトロン共鳴）装置を用いて光導波路１６の異方性エッチングを行うことにより光反射部１６ａ，１６ｂを形成し、そののち、フォトレジスト膜を除去する。
【００２１】
次に、図５に示したように、任意の基板、例えば電気配線１７ａと絶縁体１７ｂとを有する多層配線基板１７を用意し、この多層配線基板１７上の所望の領域に、例えば、スピンコート法、ディップコート法、スプレー法または印刷法等の方法により、エポキシ樹脂などの光硬化性材料を構成材料とした接着剤よりなる厚さ１０μｍ程度の接着層１８を形成する。なお、接着層１８は、光導波路１６と多層配線基板１７とを接着させる役割の他に、多層配線基板１７の表面の凸凹を平坦化する役割も果たしている。ここで、多層配線基板１７が、本発明の「第２の基板」の一具体例に対応している。
【００２２】
多層配線基板１７としては、例えば、絶縁体１７ｂがアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、低温焼成ガラスセラミック、ガラスセラミック、アルミニウムナイトライド（ＡｌＮ）、ムライトなどの無機材料からなるセラミック多層配線基板が使用されている。また、絶縁体１７ｂがＦＲ−４などのガラスエポキシ樹脂からなるガラスエポキシ多層配線基板や、通常のガラスエポキシ配線基板上に例えば感光性エポキシ樹脂などを用いたフォトリソグラフィ技術で高密度パターン形成を可能にした、所謂ビルドアップ多層配線基板、絶縁体１７ｂにポリイミドフィルムなどを用いたフレキシブル多層配線基板、あるいはＢＴ樹脂、ＰＰＥ（polyphenyl ether）樹脂、フェノール樹脂、ポリオレフィン樹脂（例えばデュポン社製のテフロン（登録商標））などの有機材料を用いた多層配線基板が使用される場合もある。その他、例えば誘電体材料からなるコア基板上に、電気的配線パターンが高密度に印刷された印刷基板が配設されてなる、所謂プリント配線基板を使用することもできる。
【００２３】
次に、光導波路１６が形成された透明基板１１の上下を逆にし、位置合わせを行いながら接着層１８が形成されている多層配線基板１７と光導波路１６とを密着させる。ここでは、透明基板１１および光導波路１６が共に透明であるので、多層配線基板１７に対して位置合わせを行い易い。続いて、透明基板１１側の光導波路１６と多層配線基板１７とを密着させた状態で、透明基板１１側から多層配線基板１７側に向かって光Ｌを照射する。これにより、接着層１８を構成する接着剤としての光硬化性樹脂が硬化し、多層配線基板１７は光導波路１６の所望の位置に固着される。このとき、大きな光量で短時間光Ｌを照射すると、光導波路１６にひずみが生じ、光伝搬損失が大きくなってしまう。そこで、光Ｌの照射は、比較的小さな光量で時間をかけて行う。例えば、超高圧水銀ランプ（波長；ｇ線（４３６ｎｍ）中心）を用いる場合には、１０ｍＷ／ｃｍ² の出力で３分間行うようにする。そののち、必要に応じて接着層１８を加熱し、接着剤に対して熱硬化処理を施す。
【００２４】
本実施の形態において用いるエポキシ樹脂は、近紫外領域および可視領域の光を９０％程度透過させる光透過性樹脂である。また、既に述べたように、透明基板１１は、紫外域から可視域にかけて十分な透明性を有する。従って、例えば超高圧水銀ランプから発せられる光Ｌは、透明基板１１および光導波路１６を透過して接着層１８まで十分に到達し、例えばエポキシ樹脂よりなる接着層１８は完全に硬化する。ここで、光導波路１６と多層配線基板１７との密着力は、剥離性向上膜１２によって密着性が低下した光導波路１６と透明基板１１との密着力よりも強くなっていることが望ましい。
【００２５】
次に、図６に示したように、例えば引っ張り応力などの物理的な力Ｆを透明基板１１に加え、透明基板１１を光導波路１６から分離させる。これにより、光導波路１６が多層配線基板１７に転写される。ここでは、透明基板１１と光導波路１６との間に設けられた剥離性向上膜１２により、これらの間の剥離性が向上している。従って、透明基板１１は剥離性向上膜１２と共に、光導波路１６から容易に剥離する。但し、剥離性向上膜１２が光導波路１６の側に部分的または全体的残っていても構わない。
【００２６】
次に、図７に示したように、半導体レーザ２１、フォトダイオード２２およびＩＣチップ２３，２４を例えばフリップチップボンディング法によって多層配線基板１７上に実装する。なお、半導体レーザ２１、フォトダイオード２２およびＩＣチップ２３，２４の他に、例えばチップ型抵抗器、コンデンサまたはインダクタなどの他の素子を実装することも可能である。ここで、半導体レーザ２１が、本発明の「発光素子」の一具体例に対応しており、フォトダイオード２２が、本発明の「受光素子」の一具体例に対応している。また、ＩＣチップ２３，２４が、本発明の「集積回路」の一具体例に対応している。
【００２７】
最後に、図示はしないが、実装した半導体レーザ２１、フォトダイオード２２およびＩＣチップ２３，２４と多層配線基板１７との間に、例えばエポキシ樹脂よりなる封止用樹脂を導入し、半導体レーザ２１、フォトダイオード２２およびＩＣチップ２３，２４を封止する。これにより、半導体レーザ２１、フォトダイオード２２およびＩＣチップ２３，２４と多層配線基板１７の電気配線１７ａとの接続信頼性が向上する。
【００２８】
このようにして製造される光送受信装置では、例えば多層配線基板１８の電気配線１７ａから供給された電力によって、半導体レーザ２１、フォトダイオード２２およびＩＣチップ２３，２４が動作可能な状態となる。この状態で、ＩＣチップ２３から半導体レーザ２１に電気信号が出力されると、半導体レーザ２１は、電気信号を光信号に変換して、光信号を出射する。出射された光信号は、光反射部１６ａにおいて入射方向とほぼ垂直の方向に例えば全反射して光導波路１６の内部に入射する。そののち、この光信号は、コア１４内を伝搬し、光反射部１６ｂに到達する。ここで、光信号は、光伝搬方向とほぼ垂直の方向に例えば全反射して、光導波路１６の外部に出射し、フォトダイオード２２に入射する。フォトダイオード２２に入射した光信号は、電気信号に変換されてＩＣチップ２４に入力される。このようにして、ＩＣチップ２３とＩＣチップ２４との間で高速に伝送すべき信号は、光信号として高速伝送される。また、低速コントロール信号などの比較的低速で伝送してもよい信号の伝送は多層配線基板１７の電気配線１７ａによって電気信号として伝送される。
【００２９】
このように本実施の形態に係る光送受信装置の製造方法によれば、光導波路１６を、平坦性に優れた透明基板１１上に予め形成したのち、多層配線基板１７に転写するようにしたので、表面の凹凸が大きい多層配線基板１７を支持基体として用いる場合であっても、光伝搬損失の少ない光導波路１６を備えた光送受信装置を作製することができる。また、光導波路形成用の透明基板１１と光導波路１６との間に剥離性向上膜１２を設けるようにしたので、透明基板１１と光導波路１６との間の剥離性が向上している。従って、透明基板１１を光導波路１６から容易に剥離することができる。
【００３０】
（第２の実施の形態）
本実施の形態は、光送受信装置の製造方法に関するものである。その対象となる光送受信装置は、各光導波路間が分離されている点を除き、上記第１の実施の形態と同様である。以下、図８ないし図１３を参照して、本実施の形態の光送受信装置の製造方法について説明する。図８ないし図１３において、（Ａ）は光導波路の長手方向に垂直な断面を示し、（Ｂ）は光導波路の長手方向に平行な断面を示している。なお、（Ａ）は（Ｂ）のｎＡ−ｎＡ線（ｎは、各図番に対応するローマ数字）に沿った断面構造を示している。ここでは、第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３１】
本実施の形態では、まず、図８に示したように、透明基板１１上に、例えばシリコーンオイルよりなる剥離性向上膜１２を形成する。次に、この剥離性向上膜１２の上に、例えば、スピンコート法によりビスフェノールを主成分とする光硬化性のエポキシ樹脂層を２０μｍ程度の厚さになるように形成したのち、所定の開口パターンを有するマスクを用いると共に、エポキシ樹脂層に対して例えば超高圧水銀ランプを用いて、１０ｍＷ／ｃｍ² の出力で３分間光を選択的に照射する。これにより、エポキシ樹脂層のうちの露光された部分は、硬化して例えば屈折率が１．５２である光導波路のクラッド層３３となり、その他の部分は未硬化のままとなる。続いて、エポキシ樹脂層の未硬化の部分を、例えばアセトンあるいはエタノールにより選択的に溶解除去する。このようにして、互いに離間した複数のクラッド層３３を形成する。ここで、エポキシ樹脂層が、本発明の「有機材料層」の一具体例に対応している。
【００３２】
次に、図９に示したように、各クラッド層３３上に、コア３４をそれぞれ選択的に形成する。具体的には、例えば、透明基板１１上の全面に、スピンコート法によりビスフェノールを主成分とするエポキシ樹脂層を３０μｍ程度の厚さになるように形成したのち、所定の開口パターンを有するマスクを用いると共に、例えば、超高圧水銀ランプを光源として、エポキシ樹脂層に対して１０ｍＷ／ｃｍ² の出力で３分間光を選択的に照射する。これにより、エポキシ樹脂層のうちの露光された部分は、硬化して例えば屈折率が１．５４である光導波路のコア３４となり、その他の部分は未硬化のままとなる。続いて、エポキシ樹脂層の未硬化の部分を、例えばアセトンあるいはエタノールにより選択的に溶解除去する。そののち、コア３４の長手方向の両端部に、例えば光反射部１６ａ，１６ｂの形成方法と同様の方法により、透明基板１１となす外角が鈍角（ここでは、略１３５°）であるような傾斜面により構成された光反射部３４ａ，３４ｂを形成する。ここで、コア３４形成用のエポキシ樹脂層も、本発明の「有機材料層」の一具体例に対応している。
【００３３】
次に、図１０に示したように、例えば、クラッド層３３と同様の材料を用いて、クラッド層３３の形成方法と同様の方法により、各コア３４の光反射部３４ａ，３４ｂ形成領域以外の部分を覆うように、例えば屈折率が１．５４であるクラッド層３５をそれぞれ形成し、コア３４およびクラッド層３３，３５よりなる互いに離間した複数の光導波路３６を作製する。この光導波路３６においては、光反射部３４ａ，３４ｂが、屈折率１．００である空気と接することとなるので、全反射の臨界角を小さくすることができると共に、光反射部３４ａ，３４ｂにおける光損失を小さくできる。
【００３４】
次に、図１１に示したように、平坦性に優れた接着剤塗布用の基板４１を用意し、この基板４１上の例えば全面に、例えばエポキシ樹脂などの光硬化性を有する液状の接着剤４２を塗布したのち、光導波路３６が形成された透明基板１１を天地反転させて、クラッド層３５の表面を接着剤４２に一旦接触させることにより、クラッド層３５に接着剤４２を付着させる。クラッド層３５に接着剤４２が付着した状態において、図１２に示したように、接着剤４２を介して、多層配線基板１７と光導波路３６とを密着させ、透明基板１１の側から多層配線基板１７の方向に向けて平行光Ｌｐを照射する。照射した平行光Ｌｐの積算光量が例えば数１０００ｍＪ／ｃｍ² 程度に達すると、接着剤４２が硬化し、多層配線基板１７は光導波路３６に固着される。
【００３５】
なお、液状の接着剤４２を用いる場合には、その粘度が低いと光導波路３６の側面に接着剤４２が回り込んで付着してしまうおそれがある。これを回避するために、接着剤４２としてゲル状または固体のフィルムシート状のものを用いることもできる。このような接着剤は、一般に、熱硬化性のものが多い。そのため、クラッド層３５と接着剤とを一旦張り合わせて、例えば８０℃で数秒間熱処理（仮キュア）を行い、クラッド層３５に接着剤４２を付着させたのち、接着剤を介して多層配線基板１７と光導波路３６とを密着させ、例えば１５０℃で３０〜６０分間熱処理（本キュア）を行って、多層配線基板１７を光導波路３６に固着させるようにする。熱硬化性の接着剤を用いる場合には、多層配線基板１７との位置合わせを赤外線アライメントにより行うことができるため、透明基板１１に代えてシリコンなどよりなる基板を用いることもできる。
【００３６】
さて、多層配線基板１７を光導波路３６に固着させたのち、図１３に示したように、例えば引っ張り応力などの物理的な力Ｆを透明基板１１に加え、透明基板１１を光導波路３６から分離させる。これにより、光導波路３６が多層配線基板１７に転写される。なお、剥離性向上膜１２の一部あるいは全部が、光導波路３６側に残存する場合があるが、その場合においても、透明基板１１は光導波路３６から容易に剥離される。ちなみに、各光導波路３６の間には剥離性向上膜１２が残存しないようにすることが好ましい。後に発光素子や受光素子などを配置する際の障害となるからである。
【００３７】
そののち、図示はしないが、第１の実施の形態と同様にして、半導体レーザ、フォトダイオードおよびＩＣチップなどを例えばフリップチップボンディング法によって多層配線基板１７上に実装する。更に、封止用樹脂を用いて、半導体レーザ、フォトダイオードおよびＩＣチップなどを封止する。
【００３８】
このように本実施の形態に係る光送受信装置の製造方法によれば、平坦性に優れた透明基板１１上に、剥離性向上膜１２を介して、互いに分離された光導波路３６を形成したのち、多層配線基板１７に転写するようにしたので、透明基板１１上の複数の光導波路３６を多層配線基板１７に良好、かつ容易に転写することができる。
【００３９】
また、ここでは、平面形状が帯状の複数の光導波路３６を形成する場合について説明したが、本実施の形態の製造方法を用いれば、透明基板１１上に形成された任意の平面形状（例えば、Ｌ字状、Ｕ字状あるいは円弧状など）の光導波路３６を多層配線基板１７に転写することができ、例えば多層配線基板１７の電極形成領域などのように光導波路を転写したくない領域には転写せずに、必要な箇所にのみ光導波路を転写することができる。
【００４０】
（第３の実施の形態）
次に、図１４および図１５と先の第１の実施の形態において用いた図とを参照して、本発明の第３の実施の形態に係る光送受信装置の製造方法について説明する。その対象となる光送受信装置は、上記第１の実施の形態と同様である。図１４ないし図１５において、（Ａ）は光導波路の長手方向に垂直な断面を示し、（Ｂ）は光導波路の長手方向に平行な断面を示している。なお、（Ａ）は（Ｂ）のｎＡ−ｎＡ線（ｎは、各図番に対応するローマ数字）に沿った断面構造を示している。ここでは、第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
まず、図１４に示したように、透明基板１１上に、例えば、スピンコート法により光硬化性のアクリル樹脂を塗布し、例えば２０００ｍＪ／ｃｍ² の光量で紫外線を照射してアクリル樹脂を硬化させることにより、厚さ２０μｍの剥離性向上膜５２を形成する。続いて、剥離性向上膜５２の上に、例えば第１の実施の形態と同様の方法により、クラッド層１３，１５およびコア１４よりなる光導波路１６を形成する。なお、剥離性向上膜５２の形成材料として、光硬化性樹脂を用いる場合には、樹脂に光を照射して硬化させるようにする。
【００４２】
剥離性向上膜５２は、第１の実施の形態の剥離性向上膜１２と同様に、透明基板１１と光導波路１６との間の剥離性を向上させるためのものであるが、常温ではクラッド層１３との良好な密着性を有している。この剥離性向上膜５２の形成材料には、光導波路１６の形成材料（例えば、エポキシ樹脂）よりもガラス転移温度が低い材料を用いるようにする。ここで、ガラス転移温度とは、固体状の物質の粘度が低減し、流動性を有するようになる温度範囲のことを意味する。なお、本実施の形態で用いるアクリル樹脂のガラス転移温度は例えば８０℃程度であり、エポキシ樹脂のガラス転移温度は１５０〜２５０℃程度であるのでこれらを組み合わせて用いることは好適である。
【００４３】
次に、第１の実施の形態の図５に示した工程と同様にして、例えばエポキシ樹脂よりなる接着層１８を介して光導波路１６と多層配線基板１７とを固着させる。
【００４４】
次に、剥離性向上膜５２の形成材料（ここではアクリル樹脂）のガラス転移温度よりも高く、かつ光導波路１６の形成材料（ここではエポキシ樹脂）のガラス転移温度よりも低い温度、例えば１００℃で熱処理を行う。更に、この熱処理は、多層配線基板１７のガラス転移温度よりも低い温度で行うことが好ましい。このとき、剥離性向上膜５２がそのガラス転移温度よりも高くなると、液体状態へのガラス転移を示し、図１５に示したように、透明基板１１は剥離性向上膜５２と共に、光導波路１６から容易に剥離する。ここでは、光導波路１６、多層配線基板１７および接着層１８の形成材料のガラス転移温度よりも低い温度で熱処理を行うため、光導波路１６、多層配線基板１７および接着層１８に熱処理によるダメージを与えるおそれがない。
【００４５】
そののち、図示はしないが、第１の実施の形態と同様にして、半導体レーザ、フォトダイオードおよびＩＣチップなどを例えばフリップチップボンディング法によって多層配線基板１７上に実装する。更に、封止用樹脂を用いて、半導体レーザ、フォトダイオードおよびＩＣチップなどを封止する。
【００４６】
このように本実施の形態に係る光送受信装置の製造方法によれば、第１の実施の形態と同様の理由により、光伝搬損失の少ない光導波路１６を備えた光送受信装置を作製することができる。また、光導波路形成用の透明基板１１と光導波路１６との間に、光導波路１６の形成材料よりもガラス転移温度が低い材料よりなる剥離性向上膜５２を設けるようにしたので、後工程において、剥離性向上膜５２の形成材料のガラス転移温度よりも高く、かつ光導波路１６の形成材料のガラス転移温度よりも低い温度で熱処理を行うと、光導波路１６にダメージを与えることなく、透明基板１１を光導波路１６から容易に剥離することができる。
【００４７】
（第４の実施の形態）
本実施の形態は、光送受信装置の製造方法に関するものである。その対象となる光送受信装置は、上記第２の実施の形態と同様に、各光導波路間が分離されているものである。以下、図１６および図１７を参照して、本実施の形態の光送受信装置の製造方法について説明する。図１６および図１７において、（Ａ）は光導波路の長手方向に垂直な断面を示し、（Ｂ）は光導波路の長手方向に平行な断面を示している。なお、（Ａ）は（Ｂ）のｎＡ−ｎＡ線（ｎは、各図番に対応するローマ数字）に沿った断面構造を示している。ここでは、上記第１ないし第３の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４８】
まず、図１６に示したように、透明基板１１上に、例えばアクリル樹脂よりなる剥離性向上膜５２を形成する。次に、剥離性向上膜５２に、例えば第２の実施の形態と同様の方法により、クラッド層３３，３５およびコア３４よりなる互いに離間した複数の光導波路３６を形成する。続いて、例えば第２の実施の形態と同様の方法により、光導波路３６に接着剤４２を付着させ、光導波路３６を多層配線基板１７に密着させたのち、透明基板１１の側から多層配線基板１７の方向に向けて平行光を照射して、光導波路３６と多層配線基板１７とを固着させる。
【００４９】
次に、例えば、剥離性向上膜５２の形成材料（ここではアクリル樹脂）のガラス転移温度よりも高く、かつ光導波路３６および多層配線基板１７の形成材料のガラス転移温度よりも低い温度で熱処理を行う。これにより、図１７に示したように、透明基板１１は剥離性向上膜５２と共に、光導波路３６から容易に剥離する。それ以降の工程は、第１ないし第３の実施の形態と同様である。
【００５０】
なお、第２の実施の形態と同様に、剥離性向上膜５２の一部あるいは全部が、光導波路３６側に残存する場合があるが、その場合においても、透明基板１１は光導波路３６から容易に剥離される。
【００５１】
このように本実施の形態に係る光送受信装置の製造方法によれば、第２の実施の形態と同様の理由により、透明基板１１上の複数の光導波路３６を多層配線基板１７に良好、かつ容易に転写することができると共に、多層配線基板１７の必要な箇所にのみ光導波路３６を転写することができる。また、透明基板１１上に、光導波路３６の形成材料よりもガラス転移温度が低い材料よりなる剥離性向上膜５２を設けるようにしたので、後工程において剥離性向上膜５２の形成材料のガラス転移温度よりも高く、かつ光導波路３６の形成材料のガラス転移温度よりも低い温度で熱処理を行うと、光導波路３６にダメージを与えることなく、透明基板１１を光導波路３６から容易に剥離することができる。
【００５２】
以上、いくつかの実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記第１および第２の実施の形態では、剥離性向上膜１２を液状のシリコーンにより形成するようにしたが、ゲル状のシリコーンにより形成するようにしてもよい。また、透明基板１１と光導波路との剥離性を向上させることが可能なシリコーン以外のシロキサンあるいはその他の材料により形成するようにしてもよい。
【００５３】
また、上記第３および第４の実施の形態では、透明基板１１上にアクリル樹脂を塗布することにより剥離性向上膜５２を形成するようにしたが、透明基板１１上にアクリル樹脂などよりなるフィルムシートを積層することにより剥離性向上膜５２を形成するようにしてもよい。また、剥離性向上膜５２の形成材料は、アクリル樹脂に限らず、光導波路１６，３６の形成材料よりも低いガラス転移温度を有するものであればよい。
【００５４】
更に、上記第１および第３の実施の形態では、接着層１８を電気配線基板１７側に塗布するようにしたが、光導波路１６側に塗布するようにしてもよい。
【００５５】
また、上記第２および第４の実施の形態では、エポキシ樹脂層を選択的に露光してクラッド層３３，３５およびコア３４を形成することにより光導波路３６を作製する場合について説明したが、第１の実施の形態と同様の方法により、クラッド層１３，１５およびコア１４を形成して光導波路前駆層とし、この光導波路前駆層に対して、酸素（Ｏ）プラズマを用いたＲＩＥなどのドライエッチング加工を施すことにより、互いに離間した複数の光導波路へと分割するようにしてもよい。更に、パウダーを用いたエッチングなどの他の機械的方法により光導波路を分割するようにしてもよい。
【００５６】
また、上記第２および第４の実施の形態では、基板４１上の接着剤４２をクラッド層３３に付着させたのち、接着剤４２を介して多層配線基板１７とクラッド層３３とを固着させるようにしたが、多層配線基板１７の全面に光硬化性の接着剤を塗布し、遮光膜などを用いて光導波路３６形成領域の下側部分の接着層のみを選択露光して硬化させることにより、多層配線基板１７と光導波路３６とを固着させるようにしてもよい。
【００５７】
また、上記各実施の形態では、接着層１８および接着剤４２の構成材料が光硬化性を有する場合について説明したが、接着層１８および接着剤４２を熱硬化性の材料により構成するようにしてもよい。その場合には、適宜の熱処理を行って、熱硬化性の材料を硬化させるようにする。
【００５８】
更に、上記各実施の形態では、クラッド層およびコア層をエポキシ樹脂により形成するようにしたが、ポリイミド、ＰＭＭＡなどのアクリル樹脂、ポリエチレンやポリスチレンなどのポリオレフィン樹脂または合成ゴムなどにより形成するするようにしてもよい。更に、これらの樹脂にフッ素を添加したものを用いて、透明性をより高めるようにしてもよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載の光導波路の製造方法あるいは請求項１６または請求項１７に記載の光送受信装置の製造方法によれば、第１の基板上に形成された光導波路を第２の基板に転写するようにしたので、従来において耐熱性に優れた高価な基板上にのみ形成可能であった光導波路を、任意の材料および形状の、より廉価な基板上に形成することができるという効果を奏する。また、第１の基板として平坦性に優れた基板を用いることにより、光伝搬損失の少ない光導波路を作製することができるという効果を奏する。更に、第１の基板と光導波路との間に剥離性向上膜を設けて、第１の基板と光導波路との間の剥離性を向上させるようにしたので、第１の基板を光導波路から容易に剥離することができるという効果を奏する。しかも、第１の基板と光導波路との間に、光導波路の形成材料よりも低いガラス転移温度を有する材料よりなる剥離性向上膜を設け、後に第１の基板を光導波路から剥離する工程において、剥離性向上膜の形成材料のガラス転移温度よりも高い温度で熱処理を行うようにしたので、第１の基板に対する光導波路の密着性を確保する一方で、第２の基板への光導波路の転写を容易化することができるという効果を奏する。
【００６１】
また、請求項７ないし請求項１０のいずれか１項に記載の光導波路の製造方法によれば、第１の基板上に互いに離間した複数の光導波路を形成し、これらの光導波路を第１の基板側から第２の基板側へ転写するようにしたので、任意の基板の所望の領域に、互いに分離された複数の光導波路を転写することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光送受信装置の製造方法の一工程を説明するための断面図である。
【図２】図１に続く製造工程を説明するための断面図である。
【図３】図２に続く製造工程を説明するための断面図である。
【図４】図３に続く製造工程を説明するための断面図である。
【図５】図４に続く製造工程を説明するための断面図である。
【図６】図５に続く製造工程を説明するための断面図である。
【図７】図６に続く製造工程を説明するための断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る光送受信装置の製造方法の一工程を説明するための断面図である。
【図９】図８に続く製造工程を説明するための断面図である。
【図１０】図９に続く製造工程を説明するための断面図である。
【図１１】図１０に続く製造工程を説明するための断面図である。
【図１２】図１１に続く製造工程を説明するための断面図である。
【図１３】図１２に続く製造工程を説明するための断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る光送受信装置の製造方法の一工程を説明するための断面図である。
【図１５】図１４に続く製造工程を説明するための断面図である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態に係る光送受信装置の製造方法の一工程を説明するための断面図である。
【図１７】図１６に続く製造工程を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１１…透明基板、１２，５２…剥離性向上膜、１３，１５，３３，３５…クラッド層、１４，３４…コア、１６，３６…光導波路、１６ａ，１６ｂ，３４ａ，３４ｂ…光反射部、１７…多層配線基板、１８…接着層、２１…半導体レーザ、２２…フォトダイオード、２３，２４…ＩＣチップ、２５…バンプ、４１…基板、４２…接着剤、Ｌ，Ｌｐ…光、Ｆ…物理的な力

Claims (17)

1. 第１の基板側に光導波路を形成したのち、前記光導波路の第１の基板側から第２の基板側への転写を行う光導波路の製造方法であって、
   前記第１の基板上に、この第１の基板とその上に形成される層との間の剥離性を向上させる剥離性向上膜を形成する工程と、
   前記剥離性向上膜の上に光導波路を形成する工程と、
   前記第１の基板により支持された前記光導波路と前記第２の基板とを固着させる工程と、
   前記第１の基板を前記光導波路から剥離する工程と
   を含み、
   前記剥離性向上膜を、少なくとも前記光導波路の形成材料のガラス転移温度よりも低いガラス転移温度を有する材料により形成すると共に、前記第１の基板を光導波路から剥離する工程において、前記剥離性向上膜の形成材料のガラス転移温度よりも高い温度で熱処理を行うことにより第１の基板を剥離するようにした
   ことを特徴とする光導波路の製造方法。
2. 前記剥離性向上膜を、アクリル樹脂を用いて形成することを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方法。
3. 前記熱処理を、前記光導波路の形成材料のガラス転移温度よりも低い温度で行うことを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方法。
4. 前記光導波路と第２の基板とを固着させる工程を、接着剤を用いて行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方法。
5. 前記第１の基板および前記剥離性向上膜の構成材料として光透過性の材料を用いると共に、前記接着剤の構成材料として光硬化性の材料を用い、
   前記光導波路と第２の基板とを固着させる工程が、
   前記接着剤を介して前記光導波路と前記第２の基板とを接着させる工程と、
   前記第１の基板側から前記第２の基板側に光を照射して、前記接着剤を硬化させる工程と
   を含むようにしたことを特徴とする請求項４記載の光導波路の製造方法。
6. 前記接着剤の構成材料として熱硬化性の材料を用いることを特徴とする請求項４記載の光導波路の製造方法。
7. 前記剥離性向上膜の上に光導波路を形成する工程において、互いに離間した複数の光導波路を形成するようにしたことを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方法。
8. 前記剥離性向上膜の上に光導波路を形成する工程は、
   前記剥離性向上膜の上に光硬化性の有機材料よりなる有機材料層を形成する工程と、
   前記有機材料層に光を照射して、この有機材料層のうち、前記複数の光導波路に対応する領域のみを選択的に露光して硬化させる工程と、
   前記有機材料層の未硬化部分を除去することにより、前記複数の光導波路を形成する工程と
   を含むことを特徴とする請求項７記載の光導波路の製造方法。
9. 前記剥離性向上膜の上に光導波路を形成する工程は、前記剥離性向上膜の上に、光導波路の構成材料を用いて光導波路前駆層を形成する工程と、選択的にエッチングを行うことにより、前記光導波路前駆層を複数の光導波路に分離する工程とを含むことを特徴とする請求項７記載の光導波路の製造方法。
10. 前記複数の光導波路と第２の基板とを固着させる工程は、
    各光導波路の、前記第１の基板と反対側の面にのみ、光硬化性材料または熱硬化性材料よりなる接着剤を塗布する工程と、
    前記接着剤を介して前記光導波路と前記第２の基板とを接着させる工程と、
    前記接着剤を硬化させる工程と
    を含むことを特徴とする請求項７記載の光導波路の製造方法。
11. 前記光導波路を、ポリイミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂および合成ゴムからなる群のうちの少なくとも１種を含む材料により形成することを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方法。
12. 前記第１の基板として、石英あるいはガラスよりなる基板を用いることを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方法。
13. 前記第２の基板として、電気的配線が形成された配線基板を用いることを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方法。
14. 前記第２の基板として、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、ガラスセラミック、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）およびムライトからなる群のうちの少なくとも１種のセラミック材料を含む多層基板を用いることを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方法。
15. 前記第２の基板として、ガラスエポキシ樹脂、ポリイミド、ＢＴ樹脂、ＰＰＥ（polyphenyl ether）樹脂、フェノール樹脂およびポリオレフィン樹脂からなる群のうちの少なくとも１種の有機材料を含む多層基板を用いることを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方法。
16. 光導波路を備えると共に、第１の基板側に前記光導波路を形成したのち、前記光導波路の第１の基板側から第２の基板側への転写を行う光送受信装置の製造方法であって、
    前記第１の基板上に、この第１の基板とその上に形成される層との間の剥離性を向上させる剥離性向上膜を形成する工程と、
    前記剥離性向上膜の上に光導波路を形成する工程と、
    前記第１の基板により支持された前記光導波路と前記第２の基板とを固着させる工程と、
    前記第１の基板を前記光導波路から剥離する工程と、
    前記第２の基板上に、電気信号を光信号に変換するための発光素子または光信号を電気信号に変換するための受光素子の少なくとも一方を形成する工程と、
    前記第２の基板上に、前記発光素子または前記受光素子の少なくとも一方との間で電気信号の授受を行うための集積回路を形成する工程と
    を含み、
    前記剥離性向上膜を、少なくとも前記光導波路の形成材料のガラス転移温度よりも低いガラス転移温度を有する材料により形成すると共に、前記第１の基板を光導波路から剥離する工程において、前記剥離性向上膜の形成材料のガラス転移温度よりも高い温度で熱処理を行うことにより第１の基板を剥離するようにした
    ことを特徴とする光送受信装置の製造方法。
17. 前記第２の基板として、電気的配線が形成された配線基板を用いることを特徴とする請求項１６記載の光送受信装置の製造方法。

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