JP4306212B2 - Optical waveguide core manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、型の転写によって微細パターンを製造する方法、およびそれに用いられる型、ひっぱり治具に関する。特に、光インターコネクション等に使用する光導波路の製造に使用できる。
【0002】
【従来の技術】
型の転写によって微細パターンを製造する型取り法は、安価で大量にものを作る方法として、美術工芸品、工業製品用部品等の作製に使用されている。これらは、大まかな寸法精度しか必要とされていなかった。
【0003】
さて近年、光通信技術の進展によって、光の優位性が実証されてきた。また、LSI等の信号の高速化に伴い、電気信号を光信号に置き換える技術の研究開発が進められている。その伝送媒体として、光導波路が期待されている。
【0004】
近年開発が進められている高分子光導波路は、大面積に形成することが可能であり、1cm〜1mのオーダーの光インターコネクションへの適用が図られている。また、光導波路上に光路変換ミラーを形成して、導波路層の表面に光部品を実装することが行われている。
【0005】
高分子光導波路の製造方法としては、図14で示したドライエッチングを用いた、基材50の上にクラッド材2Aを載せ(a)、コア1Aとパターンマスク51を載せ(b)、ドライエッチングにより垂直方向にコア1Aをパターン化し(c)、パターンマスクを除去し(d)、クラッド材3Aを設ける(e)事で高分子光導波路を製造する方法や、図15で示したパターン露光&現像を用いた、基材50の上にクラッド材2Aを載せ(a)、コア材1を載せ(b)、露光マスクにより露光光53によりパターン露光し(c)、現像することでコア1Aをパターン化し(d)、クラッド材3Aを設ける(e)事で高分子光導波路を製造する方法が一般的である。また、光路変換ミラーの形成方法としては、図16で示した、高分子光導波路(a)の端面にダイシングソーによる機械加工(b)を行い光路変換ミラー(c)を設ける方法が一般的である。
【0006】
しかし、導波路の製造と光路変換ミラーの加工を別に行うことは、製造工程が複雑でコストがかさむことになる。そこで、導波路とミラーを同時に作製する方法として、図17に示す型を用いた方法(特開2001−154049)がある。ここでは、凹部を有する基板57を作製し(a)、その上にコア材1を塗布・硬化し(b)、凹部以外のコア1Aを除去し(c)、全面に剥離層56とクラッド2Aを形成し(d)、型57から抜き(e)、全体を別基板20に転写し(f)た後、全面にクラッド3Aを形成し(g)ている。
【0007】
だが、凹部を有する基板57の全面にコア1Aを形成した後で凹部以外のコア1Aを除去するには、長時間のエッチング処理が必要でコストがかさむ。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
この様に、上述の様な従来の微細パターンの製造方法においては、光導波路のコア等に限らず、微細なパターンを修正が必要のない状態で製造する方法や、それに用いられる型、ひっぱり治具が求められていた。
本願発明は、係る問題点に鑑みてなされたもので、微細パターンを簡単かつ高精度に製造する方法、およびそれに用いられる型、およびひっぱり治具を提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を達成するために、まず請求項1の発明は、微細パターンである光導波路のコアを、型を用いて転写することにより製造する方法において、該型は概略平板であって微細なパターンの凹部を有しており、該型の寸法をひっぱり方向の外力により調整したまま該凹部にコア材用の樹脂を埋め込み、該コア材を硬化させること、更にクラッド用樹脂を塗布した基板を重ね該クラッド用樹脂を硬化させること、しかる後に該型をはずすこと、
を特徴とする光導波路のコアの製造方法である。
また請求項2の発明は、微細パターンである光導波路のコアを、型を用いて転写することにより製造する方法において、該型は概略平板であって微細なパターンの凸部を有しており、該型の寸法をひっぱり方向の外力により調整したまま、該凸部を覆うようにクラッド材用の樹脂を一定厚さに塗布して、基板を重ね、該クラッド材用の樹脂を硬化させること、更に該型をはずすこと、しかる後に、凹パターンが形成されたクラッドの該凹パターンにコア材用の樹脂を埋め込んで硬化させること、を特徴とする光導波路のコアの製造方法である。
そして請求項3の発明は、微細パターンである光導波路のコアを、型を用いて転写することにより製造する方法において、該型は概略平板であって微細なパターンの凸部を有しており、該型の寸法をひっぱり方向の外力により調整したまま、クラッド材用の樹脂を塗布した基板を重ね、該クラッド材用の樹脂を硬化させること、更に該型をはずすこと、しかる後に、凹パターンが形成されたクラッドの該凹パターンにコア材用の樹脂を埋め込んで硬化させること、を特徴とする光導波路のコアの製造方法である。
【0013】
請求項4の発明は、前記型が、縁にひっかけ部を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の光導波路のコアの製造方法である。
【0014】
請求項5の発明は、前記型をひっぱる方向が、少なくとも直交する2方向を含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光導波路のコアの製造方法である。
【0015】
請求項6の発明は、前記型のひっぱられる部分が、上記微細パターンを有する領域から距離があることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の光導波路のコアの製造方法である。
【0016】
請求項7の発明は、前記型のひっぱられる部分の長さが、上記微細パターンを有する領域の寸法よりも長いことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の光導波路のコアの製造方法である。
【0017】
請求項8の発明は、前記型の材料が樹脂であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の光導波路のコアの製造方法である。
【0018】
請求項9の発明は、前記型の材料がシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項8に記載の光導波路のコアの製造方法です。
【0019】
請求項10の発明は、前記型材のひっぱり弾性率が1×108Pa以下であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の光導波路のコアの製造方法です。
【0020】
請求項11の発明は、前記型のひっぱられる部分の長さと型の厚さの積が1×10cm2以下であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の光導波路のコアの製造方法である。
【0024】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、以下詳細に説明する。
【0025】
型取り法の一般的用途である美術工芸品や工業製品用部品の作製では、寸法精度がそれほど重要でない。しかし型取り法を光導波路のような微細パターン作製に用いるには、精密な寸法精度を要求される場合もある。例えば、多数の光導波路が形成され、それらへの光の入出力を一括して行う場合などである。一方、光導波路が少数で、光入出力の位置合わせを個別に行う場合では、寸法精度の要求は低減される。
【0026】
寸法精度が要求される場合、型にひっぱり方向の外力15をかけて伸張させることにより、寸法を調整することができる(図1)。これには、次のような3つの効果がある。1つは、型自身の硬化収縮や温度変化による伸縮を補正できる。2つめには、型を元に作製する微細パターン材(あるいは光導波路材)の硬化等に伴う伸縮分をあらかじめ補正しておくことができる。
【0027】
そして3つめには、作製する微細パターンの用途による寸法変更をあらかじめ補正しておくことができる。例えば光導波路を光入出力部品と位置合わせする必要があって、光入出力部品の位置が設計値に比較して伸縮していた場合に、光導波路の寸法を合わせ込むことができる。
【0028】
光導波路のような複雑で微細なパターンを形成する場合、最終形状が多層であっても一括形成は困難であり、1層ずつ精度よく作製することが望ましい。その場合の型としては、概略平板であって、そこに微細パターン11である凸部または凹部を有する構造10を用いることができる。全体形状としては図2のような(a)、(b)、(c)などのものが、例えば挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0029】
型10が凹部を有する場合、そこに樹脂等を埋め込んで凸パターンを形成することができる。例えば光導波路のコア材1を埋め込んで、コアパターン1Aを形成することができる。型10が凸型を有する場合、そこに樹脂等を重ねて凹パターンを形成することができる。例えば光導波路のクラッド材2を重ねて、コアパターンに相当する窪みを有するクラッド2Aを形成することができる。後でその窪みにコア1Aを埋め込めばよい。
【0030】
型にひっぱり方向の外力15をかけるために、型の縁には、ひっかけ部12を有することが望ましい。ひっかけ部12の形状としては、図3のように様々なものが用いうる。例えば、出っ張りを上下側に設ける、上側に設ける(b)、下側に設ける(c)、応力が掛からないよう曲線で構成する(d)、穴とする(e)などがあり得る。しかし、これらに限定されるものではない。
【0031】
型をひっぱる方向としては、少なくとも直交する2方向を含むことが望ましい(図4)。さらに補助的なひっぱりを追加することも可能である(図5)。
【0032】
型のひっぱられる部分13は、微細パターンを有する領域11から距離14があることが望ましい。これは、一部のパターンにひっぱり応力が集中することを防ぎ、また、パターンの異常変形を小さく抑えるために必要である(図6)。xxはyの0.1倍以上、yyはxの0.1倍以上が望ましい。さらには、xxはyの0.2倍以上、yyはxの0.2倍以上が望ましい。さらには、xxはyの0.5倍以上、yyはxの0.5倍以上が望ましい。xxおよびyyが大きいほど特定パターンへの応力の集中やパターンの変形が起こりにくくなるが、型全体に占める微細パターン領域の割合が小さくなり、型10や装置が大きくなる。
【0033】
また、型のひっぱられる部分13の長さは、微細パターンを有する領域11の寸法よりも長いことが望ましい(図7(a))。即ち、Xはxよりも大きく、Yはyよりも大きいことが望ましい。
なお、このとき短いひっぱられる部分13を複数利用して、実効的に長くすることも可能である(図7(b))。
【0034】
型材としては、各種樹脂を用いることができる。特にシリコーン樹脂は剥離性に優れており、好適である。
【0035】
ひっぱり治具16としては、図8に示すように、マイクロメータを用いたものを使用して微調整可能にすることができる。しかし、これに限定されるものではない。
【0036】
通常のパターンでは、補正を要する量は1%程度以内である。また、治具等で安定して加えられる力は1kg程度である。ひっぱり力F、断面積S、弾性率E、伸び率ΔL/Lとすると、F/S=E・ΔL/Lという関係がある。1kg程度の小さい力Fで補正を行うためには、ひっぱり弾性率Eが小さく、また、ひっぱられる部分の長さと型の厚さの積Sが小さい必要がある。具体的には、ひっぱり弾性率を1×108Pa以下、型のひっぱられる部分と厚さの積を10cm2以下にすればよい。
【0037】
型形状を転写する具体的なプロセスについて説明する。まず、凹部を有する型の場合について、図9を用いて説明する。型10を用意して(図9(a))、ひっぱり治具16にセットし、測長機等で確認しながら寸法を設定する(図9(b))。型10には、測長用のマークを設けておいてもよい。次に、作製される微細パターン用材料(例えばコア用エポキシ樹脂1)を凹部に埋め込む(図9(c))。そして、紫外線照射等によって微細パターン用材料を硬化させる。さらに、クラッド用エポキシ樹脂2を塗布した基板20(例えばガラス基板)を重ね、必要ならばここで位置合わせを行い、紫外線照射等によってクラッド2を硬化させる(図9(d))。そして、型10をひっぱり治具16からはずしてから、ガラス基板20から引き剥がすと、凸パターン(コア1A)はガラス基板20側のクラッド2A上に転写されている(図9(e))。さらにクラッド3Aで覆うことにより、光導波路5が完成する(図9(f))。
【0038】
凸部を有する型の場合について、図10を用いて説明する。型10を用意して(図10(a))、ひっぱり治具16にセットし、測長機等で確認しながら寸法を設定する(図10(b))。型には、測長用のマークを設けておいてもよい。次に、作製される微細パターン用材料(例えばクラッド用エポキシ樹脂2)を、凸部を覆うように一定厚さに塗布し(図10(c))、さらに基板20(例えばガラス基板)を重ねる(図10(d))。あるいは、クラッド用エポキシ樹脂2を塗布した基板20を重ねてもよい(図10(d))。必要ならばここで位置合わせを行い、紫外線照射等によってクラッド2を硬化させる。そして、型10をひっぱり治具16からはずしてから、ガラス基板20を引き剥がすと、凹パターン(コア溝)がガラス基板20側のクラッド2Aに形成されている(図10(e))。そして、コア材1を凹パターンに埋め込んで紫外線照射等によって硬化させた後(図10(f))、さらにクラッド3Aで覆うことにより、光導波路5が完成する(図10(g))。
【0039】
作製した光導波路5は、基板20に付いたまま使用してもよいし、基板20から剥がしてフィルム状態にして使用してもよい。あるいは、基板20に付いたままで他の物体に接着した後、基板20を剥がしてもよい。
【0040】
なお、上記プロセスは標準的なものであり、各種バリエーションが可能である。例えば、型10をひっぱり治具16にセットするタイミングを塗布後にする、寸法を設定するタイミングを塗布後にする、型10をひっぱり治具16からはずすタイミングをガラス基板20を引き剥がした後にすることも可能である。本発明の趣旨は、型をひっぱることで寸法を調整できることであり、光導波路以外の型取りにも当然用いることが可能である。
【0041】
例えば、微小レンズを作製する場合について、図11を用いて説明する。微細パターン11として微小レンズ形の凹部を有する型を用意して(図11(a))、ひっぱり治具16にセットし、測長機等で確認しながら寸法を設定する(図11(b))。レンズの光軸方向に強くひっぱることによって、レンズの中央付近を厚くして焦点距離を変えることができる。そして、微小レンズ用材料9を埋め込み、紫外線照射等によって硬化させて微小レンズ9Aを作ることが可能である(図11(c))。
【0042】
【実施例】
<実施例1>
[型の作製1]
本発明の実施例について、図12を用いて説明する。まず、基板31(ガラス)上に厚膜用フォトレジストを塗布・ベーク・露光・現像することにより、レジストパターン32として高さが40μm、幅が20μm〜150μm、長さが54mmの複数の導波路状凸パターンを形成した(図12(a))。次に、レーザ加工によって端部を斜め加工した(図12(b))。微細パターンの領域11は約60mm角である。
【0043】
そして、型にひっかけ部12ができるように型枠35をセットし(図12(c))、液状のシリコーン樹脂34を用いて型取りすることにより、凹部を有する基板10を作製した(図12(d)〜(e))。使用したシリコーン樹脂(GE東芝シリコーン株式会社製、製品名TSE3508)の性能は、ひっぱり弾性率が1×107Pa程度である(テンシロン万能試験機RTC−1250にて測定)。また、ひっぱられる部分13の長さは70mm、微細パターン領域11からの距離14は30mm、型の厚さは2mmとした。このとき、凹パターンの長さは53.6mmであった。
【0044】
<実施例2>
[光導波路1]
別な実施例について、図9を用いて説明する。まず、[型の作製1]によって製造した、凹部を有する基板10(シリコーン樹脂)を用意した(図9(a))。そして、ひっぱり治具16に取り付け、凹パターンの長さが設計値(54mm)になるように調整した(図9(b))。そして、コア材1として紫外線硬化型エポキシ樹脂を凹部を覆うように塗布し、ヘラ8で凹部以外のコア材1をこそぎ取った。全面に紫外線を照射することにより、コア材1を硬化させてコア1Aとした(図9(c))。
【0045】
一方、別基板20(ガラス)を用意し、全面にクラッド材2として紫外線硬化型エポキシ樹脂をスピンコートした(図示せず)。
【0046】
ここで両者を重ね合わせた状態で、別基板側から紫外線を照射することにより、コア1Aとクラッド材2を密着させるとともにクラッド材2を硬化させてクラッド2Aとした(図9(d))。
【0047】
凹部を有する基板10を剥がした後(図9(e))、斜め面にアルミニウムを0.2μm厚蒸着し、全面にクラッド材3として紫外線硬化型エポキシ樹脂(同上)を塗布・紫外線照射して光導波路5を完成した(図9(f))。コアの長さは54mmになっていた。
【0048】
<実施例3>
[光導波路2]
また別な実施例について、図9を用いて説明する。まず、[型の作製1]によって、凹部を有する基板10(シリコーン樹脂)を用意した(図9(a))。そして、ひっぱり治具16に取り付け、凹パターンの長さが用途に合わせた目的値(54.1mm)になるように調整した(図9(b))。そして、コア材1として紫外線硬化型エポキシ樹脂(同上)を凹部を覆うように塗布し、ヘラ8で凹部以外のコア材1をこそぎ取った。全面に紫外線を照射することにより、コア材1を硬化させてコア1Aとした(図9(c))。
【0049】
一方、別基板20(ガラス)を用意し、全面にクラッド材2として紫外線硬化型エポキシ樹脂(同上)を30μm厚スピンコートした(図示せず)。
【0050】
ここで両者を重ね合わせた状態で、別基板側から紫外線を照射することにより、コア1Aとクラッド材2を密着させるとともにクラッド材2を硬化させてクラッド2Aとした(図9(d))。
【0051】
凹部を有する基板10を剥がした後(図9(e))、斜め面に金属を蒸着し、全面にクラッド材3として紫外線硬化型エポキシ樹脂(同上)を30μm(コアがある部分を基準として)塗布・紫外線照射して光導波路5を完成した(図9(f))。コアの長さは54.1mmになっていた。
【0052】
<実施例4>
[型の作製2]
さらに別な本発明の実施例について、図13を用いて説明する。まず、基板31(ガラス)上に厚膜用フォトレジスト(クラリアントジャパン株式会社製、製品名AZ PLP100)を40μm厚塗布・30分90度でベーク・露光・現像(現像液はクラリアントジャパン株式会社製、製品名AZ 400K)することにより、レジストパターン32として高さが40μm、幅が20μm〜150μm、長さが54mmの複数の導波路状凹パターンを形成した(図13(a))。次に、レーザ加工によって端部を斜め加工した(図13(b))。微細パターンの領域は約60mm角である。
【0053】
そして、型にひっかけ部12ができるように型枠35をセットし(図13(c))、液状のシリコーン樹脂34(GE東芝シリコーン株式会社製、製品名TSE3508)を用いて型取りすることにより、凸部を有する基板10を作製した(図13(d)〜(e))。使用したシリコーン樹脂のひっぱり弾性率は1×107Pa程度である(テンシロン万能試験機RTC−1250にて測定)。また、ひっぱり部の長さは70mm、微細パターン領域からの距離は30mm、型の厚さは2mmとした。このとき、凸パターンの長さは53.6mmになっていた。
【0054】
<実施例5>
[光導波路3]
また別な本発明の実施例について、図10を用いて説明する。まず、[光導波路2]によって、凸部を有する型10(シリコーン樹脂)を用意した(図10(a))。そして、ひっぱり治具16に取り付け、用途に合わせた目的値(54.1mm)と用いるエポキシの収縮率(約0.2%)から換算して、凸パターンの長さが54.2mmになるように調整した(図10(b))。
【0055】
一方、別基板20(ガラス)を用意し、全面にクラッド材2として紫外線硬化型エポキシ樹脂(同上)を30μm厚スピンコートした(図示せず)。
【0056】
ここで両者を重ね合わせた状態で、別基板側から紫外線を照射することにより、型10とクラッド材2を密着させるとともにクラッド材2を硬化させてクラッド2Aとした(図10(d))。
【0057】
凸部を有する型10を剥がした後(図10(e))、斜め面に金属(同上)を蒸着(上と同じ条件)し、コア材1として紫外線硬化型エポキシ樹脂(同上)を凹部を覆うように塗布し、ヘラ8で凹部以外のコア材1をこそぎ取った。全面に紫外線を照射することにより、コア材1を硬化させてコア1Aとした(図10(f))。
【0058】
さらにクラッド材3として紫外線硬化型エポキシ樹脂(同上)を30μm厚塗布・紫外線照射して光導波路5を完成した(図10(g))。コアの長さは54.2mmになっていた。光導波路をガラス基板から剥がしたところ、コアの長さは54.1mmになった。
【0059】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明には、以下の効果がある。
【0060】
第1に、型にひっぱり力をかけることにより、寸法の調整を可能にし、求めようとする精密な微細パターンが得ることが可能になった。
第2に、寸法の調整機能により、型の伸縮、型から作製する微細パターンの伸縮、作製した微細パターンと組み合わせる相手の伸縮を考慮した補正ができる。特にこの様な光導波路に応用することにより、接続効率の高い素子とすることが可能になる。
【0061】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の微細パターンの作製方法を示す概念図。
【図2】本発明の微細パターン作製用型の全体形状の例を示す平面図。
【図3】本発明の微細パターン作製用型のひっかけ部形状の例を示す断面図。
【図4】本発明の微細パターン作製用型へのひっぱり方法の一例を示す平面図。
【図5】本発明の微細パターン作製用型へのひっぱり方法の他の例を示す平面図。
【図6】本発明の微細パターン領域の大きさとひっぱられる部分までの距離の関係を示す平面図。
【図7】本発明の微細パターン領域の大きさとひっぱられる部分の長さの関係を示す平面図。
【図8】本発明のひっぱり治具の一例を示す平面図。
【図9】本発明の微細パターンの作製方法の一例を示す断面図。
【図10】本発明の微細パターンの作製方法の他の例を示す断面図。
【図11】本発明の微細パターンの作製方法の他の例を示す断面図。
【図12】本発明の微細パターン作製用型の作製方法の一例を示す断面図。
【図13】本発明の微細パターン作製用型の作製方法の他の例を示す断面図。
【図14】従来の光導波路の製造方法の一例を示す断面図。
【図15】従来の光導波路の製造方法の他の例を示す断面図。
【図16】従来のミラーの製造方法の一例を示す断面図。
【図17】従来の光導波路およびミラーの製造方法の他の例を示す断面図。
【符号の説明】
1 … コア材
1A … コア
2 … クラッド材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a fine pattern by transferring a mold, and a mold and a pulling jig used therefor. In particular, it can be used for manufacturing an optical waveguide used for optical interconnection or the like.
[0002]
[Prior art]
The mold making method for producing a fine pattern by transferring a mold is used for producing arts and crafts, parts for industrial products, etc. as a method for producing a large quantity at a low cost. These only required rough dimensional accuracy.
[0003]
In recent years, the advancement of optical communication technology has proved the superiority of light. In addition, with the speeding up of signals of LSIs and the like, research and development of techniques for replacing electrical signals with optical signals are being carried out. An optical waveguide is expected as the transmission medium.
[0004]
Polymer optical waveguides that have been developed in recent years can be formed in a large area, and are applied to optical interconnections on the order of 1 cm to 1 m. Also, an optical component is mounted on the surface of a waveguide layer by forming an optical path conversion mirror on the optical waveguide.
[0005]
As a method of manufacturing the polymer optical waveguide, the dry etching shown in FIG. 14 is used, and the
[0006]
However, separately performing the manufacture of the waveguide and the processing of the optical path conversion mirror results in a complicated manufacturing process and high cost. Therefore, as a method for simultaneously producing the waveguide and the mirror, there is a method using a mold shown in FIG. 17 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-1554049). Here, a
[0007]
However, in order to remove the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional fine pattern manufacturing method as described above is not limited to the core of the optical waveguide, etc., and a method of manufacturing a fine pattern in a state that does not require correction, a mold used therefor, and pulling treatment. Ingredients were sought.
This invention is made | formed in view of the problem which concerns, and makes it a subject to provide the method of manufacturing a fine pattern easily and with high precision, the type | mold used for it, and a pulling jig.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, first, the invention of
An optical waveguide core manufacturing method characterized by the following.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a core of an optical waveguide, which is a fine pattern, by transferring using a mold, wherein the mold is a substantially flat plate and has a fine pattern of protrusions. Applying a resin for the cladding material to a certain thickness so as to cover the convex portion while adjusting the dimensions of the mold by an external force in the pulling direction, and stacking the substrates, and curing the resin for the cladding material Further, the present invention provides a method of manufacturing a core of an optical waveguide, wherein the mold is further removed, and then a resin for a core material is embedded in the concave pattern of the clad formed with the concave pattern and cured.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a core of an optical waveguide, which is a fine pattern, by transferring it using a mold, wherein the mold is a substantially flat plate and has a fine pattern of protrusions. While the dimensions of the mold are adjusted by external force in the pulling direction, the substrate coated with the resin for the cladding material is stacked, the resin for the cladding material is cured, the mold is removed, and then the concave pattern is formed. A method of manufacturing a core of an optical waveguide, comprising: embedding a resin for a core material in the concave pattern of a clad formed with a core material and curing the resin.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the optical waveguide core manufacturing method according to any one of the first to third aspects, wherein the mold has a hook portion at an edge.
[0014]
The invention according to
[0015]
The invention according to claim 6 is the method for manufacturing a core of an optical waveguide according to any one of
[0016]
According to a seventh aspect of the present invention, in the core of the optical waveguide according to any one of the first to sixth aspects, the length of the portion to be pulled of the mold is longer than the dimension of the region having the fine pattern. It is a manufacturing method.
[0017]
The invention of claim 8 is the method for manufacturing a core of an optical waveguide according to any one of
[0018]
The invention of claim 9 is the method for producing a core of an optical waveguide according to claim 8, wherein the material of the mold is a silicone resin.
[0019]
A tenth aspect of the present invention is the method for manufacturing a core of an optical waveguide according to any one of the first to ninth aspects, wherein the tensile modulus of the mold material is 1 × 10 8 Pa or less.
[0020]
The optical waveguide core according to any one of
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail below.
[0025]
In the production of parts for arts and crafts and industrial products, which are general uses of the mold making method, dimensional accuracy is not so important. However, there are cases where precise dimensional accuracy is required in order to use the molding method for producing a fine pattern such as an optical waveguide. For example, a case where a large number of optical waveguides are formed and light input / output to / from them is performed collectively. On the other hand, when there are a small number of optical waveguides and optical input / output alignment is performed individually, the requirement for dimensional accuracy is reduced.
[0026]
When dimensional accuracy is required, the dimension can be adjusted by applying an
[0027]
Third, the dimensional change due to the use of the fine pattern to be produced can be corrected in advance. For example, when it is necessary to align the optical waveguide with the optical input / output component, and the position of the optical input / output component is expanded or contracted compared to the design value, the size of the optical waveguide can be adjusted.
[0028]
When forming a complicated and fine pattern such as an optical waveguide, even if the final shape is a multilayer, it is difficult to form it at once, and it is desirable to manufacture each layer with high accuracy. As the mold in that case, a
[0029]
When the
[0030]
In order to apply an
[0031]
Desirably, the direction of pulling the mold includes at least two orthogonal directions (FIG. 4). It is also possible to add an auxiliary pull (FIG. 5).
[0032]
The
[0033]
In addition, the length of the
At this time, it is also possible to effectively lengthen the
[0034]
Various resins can be used as the mold material. In particular, a silicone resin is preferable because of its excellent releasability.
[0035]
As the pulling
[0036]
In a normal pattern, the amount requiring correction is within about 1%. Moreover, the force applied stably with a jig etc. is about 1 kg. Assuming that the pulling force F, the cross-sectional area S, the elastic modulus E, and the elongation ΔL / L, there is a relationship of F / S = E · ΔL / L. In order to perform correction with a small force F of about 1 kg, the pulling elastic modulus E needs to be small, and the product S of the length of the portion to be pulled and the thickness of the mold needs to be small. Specifically, the pulling modulus may be 1 × 10 8 Pa or less, and the product of the portion to be pulled and the thickness may be 10 cm 2 or less.
[0037]
A specific process for transferring the mold shape will be described. First, the case of a mold having a recess will be described with reference to FIG. The
[0038]
The case of a mold having a convex portion will be described with reference to FIG. The
[0039]
The produced
[0040]
Note that the above process is a standard one, and various variations are possible. For example, the timing for setting the
[0041]
For example, the case of manufacturing a microlens will be described with reference to FIGS. A mold having a microlens-shaped concave portion is prepared as the fine pattern 11 (FIG. 11A), set on the pulling
[0042]
【Example】
<Example 1>
[Mold making 1]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, a plurality of waveguides having a height of 40 μm, a width of 20 μm to 150 μm, and a length of 54 mm are formed as a resist
[0043]
Then, the mold frame 35 is set so that the
[0044]
<Example 2>
[Optical waveguide 1]
Another embodiment will be described with reference to FIG. First, a substrate 10 (silicone resin) having a recess, which was manufactured by [Mold making 1], was prepared (FIG. 9A). And it attached to the pull jig |
[0045]
On the other hand, another substrate 20 (glass) was prepared, and the entire surface was spin-coated with an ultraviolet curable epoxy resin as the clad material 2 (not shown).
[0046]
In this state, the
[0047]
After peeling off the
[0048]
<Example 3>
[Optical waveguide 2]
Another embodiment will be described with reference to FIG. First, a substrate 10 (silicone resin) having a recess was prepared by [Mold making 1] (FIG. 9A). And it attached to the pulling jig |
[0049]
On the other hand, another substrate 20 (glass) was prepared, and the entire surface was spin-coated with an ultraviolet curable epoxy resin (same as above) as a clad material 2 (not shown).
[0050]
In this state, the
[0051]
After peeling the
[0052]
<Example 4>
[Mold making 2]
Still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, a thick film photoresist (manufactured by Clariant Japan Co., Ltd., product name AZ PLP100) is coated on a substrate 31 (glass) at a thickness of 40 μm, and is baked, exposed and developed at 90 degrees for 30 minutes (developer is made by Clariant Japan Co., Ltd.) , Product name AZ 400K), a plurality of waveguide-shaped concave patterns having a height of 40 μm, a width of 20 μm to 150 μm, and a length of 54 mm were formed as the resist pattern 32 (FIG. 13A). Next, the end portion was obliquely processed by laser processing (FIG. 13B). The area of the fine pattern is about 60 mm square.
[0053]
Then, the mold frame 35 is set so that the
[0054]
<Example 5>
[Optical waveguide 3]
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, a mold 10 (silicone resin) having a convex portion was prepared using [optical waveguide 2] (FIG. 10A). Then, it is attached to the pulling
[0055]
On the other hand, another substrate 20 (glass) was prepared, and the entire surface was spin-coated with an ultraviolet curable epoxy resin (same as above) as a clad material 2 (not shown).
[0056]
In this state, the
[0057]
After peeling off the
[0058]
Further, an ultraviolet curable epoxy resin (same as above) was applied as a
[0059]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description, the present invention has the following effects.
[0060]
First, by applying a pulling force to the mold, it is possible to adjust dimensions and obtain a precise fine pattern to be obtained.
Second, the dimension adjustment function enables correction in consideration of expansion / contraction of the mold, expansion / contraction of the fine pattern produced from the mold, and expansion / contraction of the other party combined with the produced fine pattern. In particular, application to such an optical waveguide makes it possible to obtain an element with high connection efficiency.
[0061]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a method for producing a fine pattern of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an example of an overall shape of a mold for producing a fine pattern according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a hooked portion shape of a mold for producing a fine pattern according to the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing an example of a pulling method to a mold for producing a fine pattern according to the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing another example of the pulling method to the mold for producing a fine pattern according to the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing the relationship between the size of the fine pattern region of the present invention and the distance to the portion to be pulled.
FIG. 7 is a plan view showing the relationship between the size of a fine pattern region and the length of a portion to be pulled according to the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing an example of a pulling jig according to the present invention.
9 is a cross-sectional view showing an example of a method for producing a fine pattern of the present invention. FIG.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing another example of the method for producing a fine pattern of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing another example of a method for producing a fine pattern of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example of a method for producing a mold for producing a fine pattern of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing another example of a method for producing a mold for producing a fine pattern according to the present invention.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing an example of a conventional method for manufacturing an optical waveguide.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing another example of a conventional method for manufacturing an optical waveguide.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing an example of a conventional mirror manufacturing method.
FIG. 17 is a cross-sectional view showing another example of a conventional method for manufacturing an optical waveguide and a mirror.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (11)
該型は概略平板であって微細なパターンの凹部を有しており、該型の寸法をひっぱり方向の外力により調整したまま該凹部にコア材用の樹脂を埋め込み、該コア材を硬化させること、更にクラッド用樹脂を塗布した基板を重ね該クラッド用樹脂を硬化させること、しかる後に該型をはずすこと、
を特徴とする光導波路のコアの製造方法。 In the method of manufacturing the core of the optical waveguide that is a fine pattern by transferring using a mold,
The mold is a flat plate and has a concave portion with a fine pattern, and the core material is embedded in the concave portion while the dimensions of the die are adjusted by an external force in the pulling direction, and the core material is cured. Further, the substrate coated with the cladding resin is further stacked to cure the cladding resin, and then the mold is removed,
A method for manufacturing a core of an optical waveguide, characterized in that :
該型は概略平板であって微細なパターンの凸部を有しており、該型の寸法をひっぱり方向の外力により調整したまま、該凸部を覆うようにクラッド材用の樹脂を一定厚さに塗布して、基板を重ね、該クラッド材用の樹脂を硬化させること、更に該型をはずすこと、しかる後に、凹パターンが形成されたクラッドの該凹パターンにコア材用の樹脂を埋め込んで硬化させること、
を特徴とする光導波路のコアの製造方法。 In the method of manufacturing the core of the optical waveguide that is a fine pattern by transferring using a mold,
The mold is substantially flat and has fine pattern protrusions, and the clad material resin is fixed to a certain thickness so as to cover the protrusions while adjusting the dimensions of the mold by an external force in the pulling direction. The clad material resin is hardened, and the mold is removed. After that, the core material resin is embedded in the concave pattern of the clad in which the concave pattern is formed. Curing,
A method for manufacturing a core of an optical waveguide, characterized in that :
該型は概略平板であって微細なパターンの凸部を有しており、該型の寸法をひっぱり方向の外力により調整したまま、クラッド材用の樹脂を塗布した基板を重ね、該クラッド材用の樹脂を硬化させること、更に該型をはずすこと、しかる後に、凹パターンが形成されたクラッドの該凹パターンにコア材用の樹脂を埋め込んで硬化させること、
を特徴とする光導波路のコアの製造方法。 In the method of manufacturing the core of the optical waveguide that is a fine pattern by transferring using a mold,
The mold is a flat plate and has a fine pattern of protrusions, and the substrate coated with a resin for the cladding material is stacked while the dimensions of the mold are adjusted by an external force in the pulling direction. Curing the resin, further removing the mold, and then embedding and curing the resin for the core material in the concave pattern of the clad formed with the concave pattern,
A method for manufacturing a core of an optical waveguide, characterized in that :
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