JP4561059B2 - 高分子光導波路の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、導電性パターンを設けた高分子光導波路の製造方法に関する。
高分子導波路の製造方法としては、（１）フイルムにモノマーを含浸させてコア部を選択的に露光して屈折率を変化させフイルムを貼り合わせる方法（選択重合法）、（２）コア層及びクラッド層を塗布後、反応性イオンエッチングを用いてクラッド部を形成する方法（RIE法）、（３）高分子材料中に感光性の材料を添加した紫外線硬化樹脂を用いて、露光・現像するフォトリソグラフィー法を用いる方法（直接露光法）、（４）射出成形を利用する方法、（５）コア層及びクラッド層を塗布後、コア部を露光してコア部の屈折率を変化させる方法（フォトブリーチング法）等が提案されている。
然し、（１）の選択重合法はフイルムの張り合わせに問題があり、（２）や（３）の方法は、フォトリソグラフィー法を使うためコスト高になり、（４）の方法は、得られるコア径の精度に課題がある。また、（５）の方法はコア層とクラッド層との十分な屈折率差がとれないと言う問題がある。
現在、性能的に優れた実用的な方法は、（２）や（３）の方法だけであるが前記のごときコストの問題がある。そして（１）ないし（５）のいずれの方法も、大面積でフレキシブルなプラスチック基材に高分子導波路を形成するのに適用しうるものではない。
然し、（１）の選択重合法はフイルムの張り合わせに問題があり、（２）や（３）の方法は、フォトリソグラフィー法を使うためコスト高になり、（４）の方法は、得られるコア径の精度に課題がある。また、（５）の方法はコア層とクラッド層との十分な屈折率差がとれないと言う問題がある。
現在、性能的に優れた実用的な方法は、（２）や（３）の方法だけであるが前記のごときコストの問題がある。そして（１）ないし（５）のいずれの方法も、大面積でフレキシブルなプラスチック基材に高分子導波路を形成するのに適用しうるものではない。
また、高分子光導波路を製造する方法として、キャピラリーとなる溝のパターンが形成されたパターン基板（クラッド）にコア用のポリマー前駆体材料を充填し、その後硬化させてコア層を作り、その上に平面基板（クラッド）を貼り合わせる方法が知られているが、この方法ではキャピラリー溝にだけでなく、パターン基板と平面基板の間にも全面的にポリマー前駆体材料が薄く充填され硬化されてコア層と同じ組成の薄い層が形成される結果、この薄い層を通って光が漏洩してしまうという問題があった。
この問題を解決する方法の１つとして、デビット・ハートはキャピラリーとなる溝のパターンが形成されたパターン基板と平面基板とをクランプ用治具で固着し、さらにパターン基板と平面基板との接触部分を樹脂でシールなどした後減圧して、モノマー（ジアリルイソフタレート）溶液をキャピラリーに充填して、高分子光導波路を製造する方法を提案した（以下の特許文献１を参照）。この方法はコア形成用樹脂材料としてポリマー前駆体材料を用いる代わりにモノマーを用いて充填材料を低粘度化し、キャピラリー内に毛細管現象を利用して充填させ、キャピラリー以外にはモノマーが充填されないようにする方法である。
しかし、この方法はコア形成用材料としてモノマーを用いているため、モノマーが重合してポリマーになる際の体積収縮率が大きく、高分子光導波路の透過損失が大きくなるいう問題がある。
また、この方法は、パターン基板と平面基板とをクランプで固着する、あるいはこれに加えさらに接触部を樹脂でシールするなど煩雑な方法であり、量産にはむかず、その結果コスト低下を期待することはできない。また、クラッドとして厚さがｍｍオーダーあるいは１ｍｍ以下のフィルムを用いる高分子光導波路の製造に適用することは不可能である。
この問題を解決する方法の１つとして、デビット・ハートはキャピラリーとなる溝のパターンが形成されたパターン基板と平面基板とをクランプ用治具で固着し、さらにパターン基板と平面基板との接触部分を樹脂でシールなどした後減圧して、モノマー（ジアリルイソフタレート）溶液をキャピラリーに充填して、高分子光導波路を製造する方法を提案した（以下の特許文献１を参照）。この方法はコア形成用樹脂材料としてポリマー前駆体材料を用いる代わりにモノマーを用いて充填材料を低粘度化し、キャピラリー内に毛細管現象を利用して充填させ、キャピラリー以外にはモノマーが充填されないようにする方法である。
しかし、この方法はコア形成用材料としてモノマーを用いているため、モノマーが重合してポリマーになる際の体積収縮率が大きく、高分子光導波路の透過損失が大きくなるいう問題がある。
また、この方法は、パターン基板と平面基板とをクランプで固着する、あるいはこれに加えさらに接触部を樹脂でシールするなど煩雑な方法であり、量産にはむかず、その結果コスト低下を期待することはできない。また、クラッドとして厚さがｍｍオーダーあるいは１ｍｍ以下のフィルムを用いる高分子光導波路の製造に適用することは不可能である。
また、最近、ハーバード大学のGeorge M. Whitesidesらは、ナノ構造を作る新技術として、ソフトリソグラフィーの一つとして毛細管マイクロモールドという方法を提唱している。これは、フォトリソグラフィーを利用してマスター基板を作り、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）の密着性と容易な剥離性を利用してマスター基板のナノ構造をＰＤＭＳの鋳型に写し取り、この鋳型に毛細管現象を利用して液体ポリマーを流し込んで固化させる方法である。以下の非特許文献１には詳しい解説記事が記載されている。
又はハーバード大学のGeorge M. WhitesidesのグループのKim Enochらによって毛細管マイクロモールド法に関する特許が出願されている（以下の特許文献２を参照）。
しかし、この特許に記載の製造方法を高分子光導波路の製造に適用しても、光導波路のコア部は断面積が小さいので、コア部を形成するのに時間がかかり、量産に適さない。また、モノマー溶液が重合して高分子になるときに体積変化を起こしコアの形状が変化し、透過損失が大きくなるという欠点を持つ。
しかし、この特許に記載の製造方法を高分子光導波路の製造に適用しても、光導波路のコア部は断面積が小さいので、コア部を形成するのに時間がかかり、量産に適さない。また、モノマー溶液が重合して高分子になるときに体積変化を起こしコアの形状が変化し、透過損失が大きくなるという欠点を持つ。
また、ＩＢＭチュリッヒ研究所のB. MichelらはＰＤＭＳを用いた高解像度のリソグラフィー技術を提案しており、この技術により数十ｎｍの解像力が得られると報告している。詳しい解説記事は、以下の非特許文献２に記載されている。
このように、ＰＤＭＳを使ったソフトリソグラフィー技術や、毛細管マイクロモールド法は、ナノテクノロジーとして最近、米国を中心に注目を集めている技術である
このように、ＰＤＭＳを使ったソフトリソグラフィー技術や、毛細管マイクロモールド法は、ナノテクノロジーとして最近、米国を中心に注目を集めている技術である
しかしながら、前記のごときマイクロモールド法を用いて光導波路を作製すると、硬化時の体積収縮率を小さくする（したがって透過損失を小さくする）ことと、充填を容易にするために充填液体（モノマー等）を低粘度化することを両立させえない。したがって、透過損失を小さくすることを優先的に考慮すると、充填液体の粘度をある限度以下にすることができず、充填速度が遅くなり、量産は望めない。また前記のマイクロモールド法は、基板としてガラスやシリコン基板を用いることが前提になっており、フレキシブルなフィルム基材を用いることは考慮されていない。
これに対し、本発明者らは既に、フレキシブルなフイルム基材をクッラド基材と兼ねさせ、該フイルム基材に高分子導波路を形成する方法を提案した（特願２００３−５８８７１号、特願２００３−５８８７２号）。この高分子光導波路の製造方法により、従来不可能であったフレキシブルな高分子光導波路を精度よく、低コストで作製することが可能になった。
ところで、最近、ＩＣ技術やＬＳＩ技術において、信号遅延やノイズの抑制及び集積度向上のために、金属配線に代わって機器装置間、機器装置内のボード間、チップ内において光配線を行なうこと、例えば、発光素子と受光素子の間を光導波路で接続することが注目されている（例えば、以下の特許文献３ないし５を参照）。
前記特許文献３に記載の光配線素子は、発光素子からの光をコアに入射させるための入射側ミラーと、コアからの光を受光素子に出射させるための出射側ミラーを有し、さらに、発光素子から入射側ミラーおよび出射側ミラーから受光素子に至る光路に相当する箇所でクラッド層を凹状に形成し、発光素子からの光および出射側ミラーからの光を収束させるものである。また、前記特許文献４に記載の光配線素子は、コアの光入射端面を発光素子に向かって凸面となるように形成し、発光素子からの光を収束させて導波損失を抑えるものである。前記特許文献３及び４に記載の光配線素子はその構造が複雑であり、したがって、その作製にも非常に煩瑣な工程が必要となる。
さらに、前記特許文献５には、電子素子と光素子とを集積化した光電融合回路基板の上に高分子光導波路回路が直接組み立てられた光電子集積回路が記載されているが、高分子光導波路の作製はコストが高いフォトリソ法が用いられている。したがって、光電子集積回路も必然的に高価なものとなる。
前記特許文献３に記載の光配線素子は、発光素子からの光をコアに入射させるための入射側ミラーと、コアからの光を受光素子に出射させるための出射側ミラーを有し、さらに、発光素子から入射側ミラーおよび出射側ミラーから受光素子に至る光路に相当する箇所でクラッド層を凹状に形成し、発光素子からの光および出射側ミラーからの光を収束させるものである。また、前記特許文献４に記載の光配線素子は、コアの光入射端面を発光素子に向かって凸面となるように形成し、発光素子からの光を収束させて導波損失を抑えるものである。前記特許文献３及び４に記載の光配線素子はその構造が複雑であり、したがって、その作製にも非常に煩瑣な工程が必要となる。
さらに、前記特許文献５には、電子素子と光素子とを集積化した光電融合回路基板の上に高分子光導波路回路が直接組み立てられた光電子集積回路が記載されているが、高分子光導波路の作製はコストが高いフォトリソ法が用いられている。したがって、光電子集積回路も必然的に高価なものとなる。
これらの問題点を解決するものとして本発明者らは、特願２００２−１８７４７４号として、高分子光導波路のコア端面に直接発光部又はこれにさらに受光部を設けた、複雑な構造をもたず極めて単純化された方法により低コストで作製可能な光学素子を提供した。
そして前記特願２００３−５８８７１号、特願２００３−５８８７２号に係る高分子光導波路に、例えば、受光素子及び／又は発光素子への電気信号用、電源用等の導電回路を設けておくと、特願２００２−１８７４７４号に係る光学素子を組み立てる際、さらに好都合となる。
特許公報３１５１３６４号明細書
米国特許６３５５１９８号明細書
特開２０００−３９５３０号公報
特開２０００−３９５３１号公報
特開２０００−２３５１２７号公報
SCIENTIFIC AMERICAN SEPTEMBER 2001（日経サイエンス2001年12月号）
IBM J. REV. & DEV. VOL. 45 NO. 5 SEPTEMBER 2001
本発明は、前記のごとき要請に基づいてなされたものであり、その目的は、光配線等に用いる高分子光導波路に、簡易にかつ光導波路に悪影響を与えずに導電性パターンを設けることができる高分子光導波路の製造方法を提供することにある。
前記課題は、以下の高分子光導波路の製造方法を提供することにより解決される。
（１）１）(i) 複数の光導波路コア凸部に対応する複数の凹部と、前記凹部の一端部における進入部に連通する応力緩和のための空隙部及び前記凹部の他端部における排出部に連通する応力緩和のための空隙部を有する、鋳型形成用液状シリコーンゴムを硬化させたシリコーンゴム層と、(ii)前記シリコーンゴム層を補強し、コア形成用紫外線硬化性樹脂の注入口と減圧吸引のための排気口が設けられ、かつ下記３）の工程において鋳型凹部に充填された紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射するための露光用開口部を備えた強化部材とを有する鋳型を準備する工程、２）鋳型に導電性パターンが形成されたクラッド用基材を密着させる工程、３）コア形成用紫外線硬化性樹脂を強化部材の注入口から圧入するとともに、排気口から鋳型の排出部側を減圧吸引して、クラッド用基材を密着させた鋳型の凹部にコア形成用紫外線硬化性樹脂を充填する工程、４）露光用開口部を通して紫外線を照射して充填したコア形成用紫外線硬化性樹脂を硬化させる工程、５）鋳型をクラッド用基材から剥離する工程、６）コアが形成されたクラッド用基材の上にクラッド層を形成する工程、を有する高分子光導波路の製造方法。
（１）１）(i) 複数の光導波路コア凸部に対応する複数の凹部と、前記凹部の一端部における進入部に連通する応力緩和のための空隙部及び前記凹部の他端部における排出部に連通する応力緩和のための空隙部を有する、鋳型形成用液状シリコーンゴムを硬化させたシリコーンゴム層と、(ii)前記シリコーンゴム層を補強し、コア形成用紫外線硬化性樹脂の注入口と減圧吸引のための排気口が設けられ、かつ下記３）の工程において鋳型凹部に充填された紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射するための露光用開口部を備えた強化部材とを有する鋳型を準備する工程、２）鋳型に導電性パターンが形成されたクラッド用基材を密着させる工程、３）コア形成用紫外線硬化性樹脂を強化部材の注入口から圧入するとともに、排気口から鋳型の排出部側を減圧吸引して、クラッド用基材を密着させた鋳型の凹部にコア形成用紫外線硬化性樹脂を充填する工程、４）露光用開口部を通して紫外線を照射して充填したコア形成用紫外線硬化性樹脂を硬化させる工程、５）鋳型をクラッド用基材から剥離する工程、６）コアが形成されたクラッド用基材の上にクラッド層を形成する工程、を有する高分子光導波路の製造方法。
（２）前記液状シリコーンゴムが、液状ジメチルシロキサンゴムであることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（３）前記３）の工程において加圧充填を行い、加圧充填と同期して鋳型凹部のコア形成用硬化性樹脂排出側から減圧吸引することを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（４）前記加圧充填及び／又は減圧吸引を静圧力で行なうことを特徴とする前記（３）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（５）前記加圧充填において圧力を段階的に増加させ、前記減圧吸引において圧力を段階的に減少させることを特徴とする前記（３）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（４）前記加圧充填及び／又は減圧吸引を静圧力で行なうことを特徴とする前記（３）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（５）前記加圧充填において圧力を段階的に増加させ、前記減圧吸引において圧力を段階的に減少させることを特徴とする前記（３）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（６）前記シリコーンゴム層の、凹部が形成されていない部分を剛性材料で置換することを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（７）前記シリコーンゴム層の厚さが、０．１ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（８）前記強化部材が、金属材料又はセラミック材料からなることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（９）前記強化部材の厚さが、１ｍｍ〜４０ｍｍであることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（７）前記シリコーンゴム層の厚さが、０．１ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（８）前記強化部材が、金属材料又はセラミック材料からなることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（９）前記強化部材の厚さが、１ｍｍ〜４０ｍｍであることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１０）前記鋳型の表面エネルギーが、１０ｄｙｎ／ｃｍ〜３０ｄｙｎ／ｃｍであることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１１）前記鋳型のシェア（Ｓｈａｒｅ）ゴム硬度が、１５〜８０であることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１２）前記鋳型の表面粗さが、０．５μｍ以下であることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１３）前記鋳型が、紫外領域及び／又は可視領域において光透過性であることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１１）前記鋳型のシェア（Ｓｈａｒｅ）ゴム硬度が、１５〜８０であることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１２）前記鋳型の表面粗さが、０．５μｍ以下であることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１３）前記鋳型が、紫外領域及び／又は可視領域において光透過性であることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１４）前記クラッド用基材が、クラッド用フィルム基材であることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１５）前記コア形成用紫外線硬化性樹脂の粘度が５０ｍPa・ｓ〜２０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１６）前記クラッド用基材とクラッド層の屈折率の差が、０．１以下であることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１５）前記コア形成用紫外線硬化性樹脂の粘度が５０ｍPa・ｓ〜２０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１６）前記クラッド用基材とクラッド層の屈折率の差が、０．１以下であることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１７）１）(i) 複数の光導波路コア凸部に対応する複数の凹部と、前記凹部の一端部における進入部に連通する応力緩和のための空隙部及び前記凹部の他端部における排出部に連通する応力緩和のための空隙部を有する、鋳型形成用液状シリコーンゴムを硬化させたシリコーンゴム層と、(ii)前記シリコーンゴム層を補強し、コア形成用紫外線硬化性樹脂の注入口と減圧吸引のための排気口が設けられ、かつ下記３）の工程において鋳型凹部に充填された紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射するための露光用開口部を備えた強化部材とを有する鋳型を準備する工程、２）鋳型に導電性パターンが形成されたクラッド用基材を密着させる工程、３）コア形成用紫外線硬化性樹脂を強化部材の注入口から圧入するとともに、排気口から鋳型の排出部側を減圧吸引して、クラッド用基材を密着させた鋳型の凹部にコア形成用紫外線硬化性樹脂を充填する工程、４）露光用開口部を通して紫外線を照射して充填したコア形成用紫外線硬化性樹脂を硬化させる工程、を有する高分子光導波路の製造方法であって、前記鋳型形成用液状シリコーンゴムを硬化させたシリコーンゴム層が光透過性であり、かつその屈折率と前記４）の工程で形成されるコアの屈折率の差が０．０１以上あることを特徴とする高分子光導波路の製造方法。
本発明の導電性パターン付き高分子光導波路の製造方法においては、クラッド用基材にあらかじめ導電性パターンを形成しておき、その後、光導波路を形成するので、光導波路が、導電性パターンを形成するのに必要な工程である酸処理、アルカリ処理、各種有機溶剤処理、高温処理等のハザードの高い処理に曝されることがなく、それらの悪影響を受けることがない。
一方、本発明の光導波路の形成工程には、酸処理、アルカリ処理、各種有機溶剤処理、高温処理等のハザードの高い処理は全く含まれていないため、あらかじめ形成された導電性パターンが、その後の光導波路の形成工程において損なわれることもない。また、導電性パターンの存在が光導波路の形成工程に悪影響を与えることもない。
また、本発明の高分子光導波路の製造方法において、光導波路の作製工程は非常に簡便で低コストであるため、導電性パターン付き高分子光導波路の作製も全体的に低コストである。また形成される光導波路は形状等を自由に設定することができる他、作製工程が簡便であるにもかかわらず極めて高精度で、導波損失も小さい。さらに、クラッド用基材として可撓性フィルム基材を用いた場合には、各種機器への自由な装填が可能な高分子光導波路が得られる。
一方、本発明の光導波路の形成工程には、酸処理、アルカリ処理、各種有機溶剤処理、高温処理等のハザードの高い処理は全く含まれていないため、あらかじめ形成された導電性パターンが、その後の光導波路の形成工程において損なわれることもない。また、導電性パターンの存在が光導波路の形成工程に悪影響を与えることもない。
また、本発明の高分子光導波路の製造方法において、光導波路の作製工程は非常に簡便で低コストであるため、導電性パターン付き高分子光導波路の作製も全体的に低コストである。また形成される光導波路は形状等を自由に設定することができる他、作製工程が簡便であるにもかかわらず極めて高精度で、導波損失も小さい。さらに、クラッド用基材として可撓性フィルム基材を用いた場合には、各種機器への自由な装填が可能な高分子光導波路が得られる。
本発明の高分子光導波路の製造方法は以下の１）から６）の工程を有することを特徴とする。
１）(i) 複数の光導波路コア凸部に対応する複数の凹部と、前記凹部の一端部における進入部に連通する応力緩和のための空隙部及び前記凹部の他端部における排出部に連通する応力緩和のための空隙部を有する、鋳型形成用液状シリコーンゴムを硬化させたシリコーンゴム層と、(ii)前記シリコーンゴム層を補強し、コア形成用紫外線硬化性樹脂の注入口と減圧吸引のための排気口が設けられ、かつ下記３）の工程において鋳型凹部に充填された紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射するための露光用開口部を備えた強化部材とを有する鋳型を準備する工程
２）鋳型に導電性パターンが形成されたクラッド用基材を密着させる工程
３）コア形成用紫外線硬化性樹脂を強化部材の注入口から圧入するとともに、排気口から鋳型の排出部側を減圧吸引して、クラッド用基材を密着させた鋳型の凹部にコア形成用紫外線硬化性樹脂を充填する工程
４）露光用開口部を通して紫外線を照射して充填したコア形成用紫外線硬化性樹脂を硬化させる工程
５）鋳型をクラッド用基材から剥離する工程
６）コアが形成されたクラッド用基材の上にクラッド層を形成する工程
なお、以下において、「コア形成用紫外線硬化性樹脂を単に「コア形成用硬化性樹脂」という。
１）(i) 複数の光導波路コア凸部に対応する複数の凹部と、前記凹部の一端部における進入部に連通する応力緩和のための空隙部及び前記凹部の他端部における排出部に連通する応力緩和のための空隙部を有する、鋳型形成用液状シリコーンゴムを硬化させたシリコーンゴム層と、(ii)前記シリコーンゴム層を補強し、コア形成用紫外線硬化性樹脂の注入口と減圧吸引のための排気口が設けられ、かつ下記３）の工程において鋳型凹部に充填された紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射するための露光用開口部を備えた強化部材とを有する鋳型を準備する工程
２）鋳型に導電性パターンが形成されたクラッド用基材を密着させる工程
３）コア形成用紫外線硬化性樹脂を強化部材の注入口から圧入するとともに、排気口から鋳型の排出部側を減圧吸引して、クラッド用基材を密着させた鋳型の凹部にコア形成用紫外線硬化性樹脂を充填する工程
４）露光用開口部を通して紫外線を照射して充填したコア形成用紫外線硬化性樹脂を硬化させる工程
５）鋳型をクラッド用基材から剥離する工程
６）コアが形成されたクラッド用基材の上にクラッド層を形成する工程
なお、以下において、「コア形成用紫外線硬化性樹脂を単に「コア形成用硬化性樹脂」という。
最初に、図１及び図２を用いて本発明の高分子光導波路の製造工程について１つの態様を説明する。図１（Ａ）ないし図１（Ｇ）は、本発明の製造方法における各工程を表す概念図であり、図２は、鋳型を鋳型より一回り大きいクラッド用基材に密着させた状態（図１（Ｄ）で示される工程）を示す斜視図である。
図１（Ａ）は光導波路コアに対応する凸部１２が形成された原盤１０を、凸部１２の長手方向に直角に切断した切断面を示す。
次に、図１（Ｂ）が示すように、原盤１０の凸部１２が形成された面に、鋳型形成用液状シリコーンゴムを硬化させたシリコーンゴム層２０ａを形成する。図１（Ｂ）は原盤１０に鋳型形成用液状シリコーンゴムを硬化させたシリコーンゴム層２０ａを形成したものを、凸部１２の長手方向に直角に切断した切断面を示す。
次に、鋳型形成用液状シリコーンゴムを硬化させたシリコーンゴム層２０ａを原盤１０から剥離して型をとり（図示せず）、次いで型の両端を、前記凹部２２が露出するように切断することにより、凹部２２にコア形成用硬化性樹脂を充填するための進入口２２ａ（図２参照）、及び前記凸部１２に対応する凹部２２から前記樹脂を排出させるための排出口２２ｂ（図２参照）を形成して、鋳型２０を作製する（図１（Ｃ）参照）。
図１（Ａ）は光導波路コアに対応する凸部１２が形成された原盤１０を、凸部１２の長手方向に直角に切断した切断面を示す。
次に、図１（Ｂ）が示すように、原盤１０の凸部１２が形成された面に、鋳型形成用液状シリコーンゴムを硬化させたシリコーンゴム層２０ａを形成する。図１（Ｂ）は原盤１０に鋳型形成用液状シリコーンゴムを硬化させたシリコーンゴム層２０ａを形成したものを、凸部１２の長手方向に直角に切断した切断面を示す。
次に、鋳型形成用液状シリコーンゴムを硬化させたシリコーンゴム層２０ａを原盤１０から剥離して型をとり（図示せず）、次いで型の両端を、前記凹部２２が露出するように切断することにより、凹部２２にコア形成用硬化性樹脂を充填するための進入口２２ａ（図２参照）、及び前記凸部１２に対応する凹部２２から前記樹脂を排出させるための排出口２２ｂ（図２参照）を形成して、鋳型２０を作製する（図１（Ｃ）参照）。
このようにして作製した鋳型２０に、鋳型より一回り大きい、導電性パターン３１が形成されたクラッド用基材３０を密着させる（図１（Ｄ）及び図２を参照）。図１（Ｄ）は、鋳型とクラッド用基材を密着させたものを凹部長手方向に直角に切断した断面図を示す（図２のＡ−Ａ切断面）。次に、鋳型の進入口２２ａにコア形成用硬化性樹脂４０ａを数滴垂らし、毛細管現象により鋳型の凹部２２に該樹脂を充填する。凹部２０の他の先端部にある排出口２２ｂからはコア形成用硬化性樹脂が排出される（図示せず）。図１（Ｅ）は鋳型の凹部に硬化性樹脂が充填されたものを凹部長手方向に直角に切断した断面図を示す。
その後、鋳型凹部内のコア形成用硬化性樹脂を硬化させ、鋳型を剥離する。図１（Ｆ）は、クラッド用基材の上に光導波路コア４０が形成されたものを、コア長手方向に直角に切断した切断面を示す。
さらに、クラッド用基材のコア形成面にコア形成用硬化性樹脂の硬化層であるクラッド層５０を形成することにより、本発明の高分子光導波路６０が作製される。図１（Ｇ）は、高分子光導波路６０をコア長手方向に直角に切断した切断面を示す。
その後、鋳型凹部内のコア形成用硬化性樹脂を硬化させ、鋳型を剥離する。図１（Ｆ）は、クラッド用基材の上に光導波路コア４０が形成されたものを、コア長手方向に直角に切断した切断面を示す。
さらに、クラッド用基材のコア形成面にコア形成用硬化性樹脂の硬化層であるクラッド層５０を形成することにより、本発明の高分子光導波路６０が作製される。図１（Ｇ）は、高分子光導波路６０をコア長手方向に直角に切断した切断面を示す。
また、図３に、コアが形成されたフィルム基材の上にクラッドとなるフィルムを接着剤により接着させる例を示す。図３（Ａ）から図３（Ｆ）までは、図１（Ａ）から図１（Ｆ）で表される工程と共通で、原盤からスタートして、クラッド用基材の上にコアを形成する工程までを示す。図３（Ｇ）は、フィルム基材のコア形成面に接着剤層５４を用いてクラッド層（クラッドフィルム）５２を貼り合わせる工程により得られた高分子光導波路シート６０を、コア長手方向に直角に切断した切断面を示す。
以下に、本発明による高分子光導波路の製造方法を工程順に説明する。
１）鋳型を準備する工程
鋳型の作製は、光導波路コアに対応する凸部を形成した原盤を用いて行うのが好ましいが、これに限定されるものではない。以下では、原盤を用いる方法について説明する。
＜原盤の作製＞
光導波路コアに対応する凸部を形成した原盤の作製には、従来の方法、たとえばフォトリソグラフィー法やＲＩＥ法を特に制限なく用いることができる。また、本出願人が先に出願した電着法又は光電着法により高分子光導波路を作製する方法（特願２００２−１０２４０号）も、原盤を作製するのに適用できる。原盤に形成される光導波路コアに対応する凸部の大きさは一般的に５〜５００μｍ程度、好ましくは４０〜２００μｍ程度であり、高分子光導波路の用途等に応じて適宜決められる。例えばシングルモード用の光導波路の場合には、１０μｍ角程度のコアを、マルチモード用の光導波路の場合には、５０〜１００μｍ角程度のコアが一般的に用いられるが、用途によっては数百μｍ程度と更に大きなコア部を持つ光導波路も利用される。
１）鋳型を準備する工程
鋳型の作製は、光導波路コアに対応する凸部を形成した原盤を用いて行うのが好ましいが、これに限定されるものではない。以下では、原盤を用いる方法について説明する。
＜原盤の作製＞
光導波路コアに対応する凸部を形成した原盤の作製には、従来の方法、たとえばフォトリソグラフィー法やＲＩＥ法を特に制限なく用いることができる。また、本出願人が先に出願した電着法又は光電着法により高分子光導波路を作製する方法（特願２００２−１０２４０号）も、原盤を作製するのに適用できる。原盤に形成される光導波路コアに対応する凸部の大きさは一般的に５〜５００μｍ程度、好ましくは４０〜２００μｍ程度であり、高分子光導波路の用途等に応じて適宜決められる。例えばシングルモード用の光導波路の場合には、１０μｍ角程度のコアを、マルチモード用の光導波路の場合には、５０〜１００μｍ角程度のコアが一般的に用いられるが、用途によっては数百μｍ程度と更に大きなコア部を持つ光導波路も利用される。
＜鋳型の作製＞
鋳型は、前記のようにして作製した原盤の光導波路コアに対応する凸部が形成された面に、鋳型形成用液状シリコーンゴムを塗布したり注型し、必要に応じ乾燥処理をした後、該樹脂を硬化させ、次いでそのシリコーンゴム層を剥離して作製される。また、鋳型には、前記凸部に対応する凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填するための進入口、及び前記凸部に対応する凹部から前記樹脂を排出させるための排出口が形成されるが、その形成方法は特に制限はない。原盤に予め進入口や排出口に対応する凸部を設けておくこともできるが、簡便な方法としては、例えば、原盤に鋳型形成用液状シリコーンゴムのシリコーンゴム層を形成した後剥離して型をとり、その後、型の両端を前記凹部が露出するように切断することにより進入口及び排出口を形成する方法が挙げられる。
また、鋳型凹部に連通する貫通孔を凹部の両端に設けることが有効である。進入口側の貫通孔は液（樹脂）溜まりとして利用でき、排出側の貫通孔は減圧吸引管をその中に挿入して凹部内部を減圧吸引装置に接続することができる。また、進入側貫通孔をコア形成用硬化性樹脂の注入管に連結して該樹脂を加圧注入することも可能である。貫通孔は、凹部のピッチにより、各凹部に対応してそれぞれ設けてもよく、また、各凹部に共通に連通する１つの貫通孔を設けてもよい。
前記シリコーンゴム層の厚さは、鋳型としての取り扱い性を考慮して適宜決められるが、一般的に０．１〜５０ｍｍ程度が適切である。
また、前記原盤にはあらかじめ離型剤塗布などの離型処理を行なって鋳型との剥離を促進することが望ましい。
鋳型は、前記のようにして作製した原盤の光導波路コアに対応する凸部が形成された面に、鋳型形成用液状シリコーンゴムを塗布したり注型し、必要に応じ乾燥処理をした後、該樹脂を硬化させ、次いでそのシリコーンゴム層を剥離して作製される。また、鋳型には、前記凸部に対応する凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填するための進入口、及び前記凸部に対応する凹部から前記樹脂を排出させるための排出口が形成されるが、その形成方法は特に制限はない。原盤に予め進入口や排出口に対応する凸部を設けておくこともできるが、簡便な方法としては、例えば、原盤に鋳型形成用液状シリコーンゴムのシリコーンゴム層を形成した後剥離して型をとり、その後、型の両端を前記凹部が露出するように切断することにより進入口及び排出口を形成する方法が挙げられる。
また、鋳型凹部に連通する貫通孔を凹部の両端に設けることが有効である。進入口側の貫通孔は液（樹脂）溜まりとして利用でき、排出側の貫通孔は減圧吸引管をその中に挿入して凹部内部を減圧吸引装置に接続することができる。また、進入側貫通孔をコア形成用硬化性樹脂の注入管に連結して該樹脂を加圧注入することも可能である。貫通孔は、凹部のピッチにより、各凹部に対応してそれぞれ設けてもよく、また、各凹部に共通に連通する１つの貫通孔を設けてもよい。
前記シリコーンゴム層の厚さは、鋳型としての取り扱い性を考慮して適宜決められるが、一般的に０．１〜５０ｍｍ程度が適切である。
また、前記原盤にはあらかじめ離型剤塗布などの離型処理を行なって鋳型との剥離を促進することが望ましい。
鋳型形成用液状シリコーンゴムとしては、その硬化物が原盤から容易に剥離できること、鋳型（繰り返し用いる）として一定以上の機械的強度・寸法安定性を有すること、凹部形状を維持する硬さ（硬度）を有すること、クラッド用基材との密着性が良好なことが好ましい。鋳型形成用液状シリコーンゴムには、必要に応じて各種添加剤を加えることができる。
鋳型形成用液状シリコーンゴムは、原盤の表面に塗布や注型等することが可能で、また、原盤に形成された個々の光導波路コアに対応する凸部を正確に写し取らなければならないので、ある限度以下の粘度、たとえば、５００〜７０００ｍPa・ｓ程度を有することが好ましい。
本発明において用いる「鋳型形成用液状シリコーンゴム」は、硬化後、弾性を有するゴム状体となるものである。
また、粘度調節のために溶剤を、溶剤の悪影響が出ない程度に加えることができる。
鋳型形成用液状シリコーンゴムは、原盤の表面に塗布や注型等することが可能で、また、原盤に形成された個々の光導波路コアに対応する凸部を正確に写し取らなければならないので、ある限度以下の粘度、たとえば、５００〜７０００ｍPa・ｓ程度を有することが好ましい。
本発明において用いる「鋳型形成用液状シリコーンゴム」は、硬化後、弾性を有するゴム状体となるものである。
また、粘度調節のために溶剤を、溶剤の悪影響が出ない程度に加えることができる。
前記鋳型形成用液状シリコーンゴムとしては、前記のごとき剥離性、機械強度・寸法安定性、硬度、クラッド用基材との密着性の点から、硬化後、シリコーンゴム（シリコーンエラストマー）となる硬化性オルガノポリシロキサンが好ましく用いられる。前記硬化性オルガノポリシロキサンは、分子中にメチルシロキサン基、エチルシロキサン基、フェニルシロキサン基を含むものが好ましい。また、前記硬化性オルガノポリシロキサンは、一液型のものでも硬化剤と組み合わせて用いる二液型のものでもよく、また、熱硬化型のものでも室温硬化型（例えば空気中の水分で硬化するもの）のものでもよく、更に他の硬化（紫外線硬化等）を利用するものであってもよい。
前記硬化性オルガノポリシロキサンとしては、硬化後シリコーンゴムとなるものが好ましく、これには通常液状シリコーンゴム（「液状」の中にはペースト状のように粘度の高いものも含まれる）と称されているものが用いられ、硬化剤と組み合わせて用いる二液型のものが好ましく、中でも付加型の液状シリコーンゴムは、表面と内部が均一にかつ短時間に硬化し、またその際副生成物が無く又は少なく、かつ離型性に優れ収縮率も小さいので好ましく用いられる。
前記液状シリコーンゴムの中でも特に液状ジメチルシロキサンゴムが密着性、剥離性、強度及び硬度の制御性の点から好ましい。また、液状ジメチルシロキサンゴムの硬化物は、一般に屈折率が１．４３程度と低いために、これから作った鋳型は、クラッド用基材から剥離させずに、そのままクラッド層として利用することができる。この場合には、鋳型と、充填したコア形成用樹脂及びクラッド用基材とが剥がれないような工夫が必要になる。
前記液状シリコーンゴムの粘度は、光導波路コアに対応する凸部を正確に写し取り、かつ気泡の混入を少なくして脱泡し易くする観点と、数ミリの厚さの鋳型形成の点から、５００〜７０００ｍPa・ｓ程度のものが好ましく、さらには、２０００〜５０００ｍPa・ｓ程度のものがより好ましい。
さらに、鋳型の表面エネルギーは、１０ｄｙｎ／ｃｍ〜３０ｄｙｎ／ｃｍ、好ましくは１５ｄｙｎ／ｃｍ〜２４ｄｙｎ／ｃｍの範囲にあることが、基材フィルムとの密着性とコア形成用硬化性樹脂の浸透速度の点からみて好ましい。
鋳型のシェア（Ｓｈａｒｅ）ゴム硬度は、１５〜８０、好ましくは２０〜６０であることが、型取り性能、凹部形状の維持、剥離性の点からみて好ましい。
鋳型の表面粗さ（二乗平均粗さ（ＲＭＳ））は、０．５μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下、より好ましくは０．０５μｍ以下にすることが、形成されたコアの光導波特性において光損失を大幅に低減できる。表面粗さは、使用する光の波長の２分の１以下が好ましく、１０分の１以下になるとその光のコア表面粗さによる導波損失は殆ど無視できるレベルになる。
鋳型のシェア（Ｓｈａｒｅ）ゴム硬度は、１５〜８０、好ましくは２０〜６０であることが、型取り性能、凹部形状の維持、剥離性の点からみて好ましい。
鋳型の表面粗さ（二乗平均粗さ（ＲＭＳ））は、０．５μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下、より好ましくは０．０５μｍ以下にすることが、形成されたコアの光導波特性において光損失を大幅に低減できる。表面粗さは、使用する光の波長の２分の１以下が好ましく、１０分の１以下になるとその光のコア表面粗さによる導波損失は殆ど無視できるレベルになる。
また、鋳型は、紫外領域及び／又は可視領域において光透過性であることが好ましい。鋳型が可視領域において光透過性であることが好ましいのは、以下の２）の工程において鋳型をクラッド用基材に密着させる際、位置決めが容易に行え、また、以下の３）の工程においてコア形成用硬化性樹脂が鋳型凹部に充填される様子が観察でき、充填完了等が容易に確認しうるからである。また、鋳型が紫外領域において光透過性であることが好ましいのは、コア形成用硬化性樹脂として紫外線硬化性樹脂を用いる場合に、鋳型を透して紫外線硬化を行うためであり、鋳型の、紫外領域（３００ｎｍ〜４００ｎｍ）における透過率が８０％以上であることが好ましい。
前記硬化性オルガノポリシロキサン、中でも硬化後シリコーンゴムとなる液状シリコーンゴムは、クラッド用基材との密着性と剥離性という相反した特性に優れ、ナノ構造を写し取る能力を持ち、シリコーンゴムとクラッド用基材とを密着させると液体の進入さえ防ぐことができる。このようなシリコーンゴムを用いた鋳型は高精度に原盤を写し取り、クラッド用基材に良く密着するため、鋳型とクラッド用基材の間の凹部のみに効率よくコア形成用樹脂を充填することが可能となり、さらにクラッド用基材と鋳型の剥離も容易である。したがって、この鋳型からは高精度に形状を維持した高分子光導波路を、極めて簡便に作製することができる。
また、シリコーンゴム層の一部すなわち原盤凸部を写し取る部分以外の部分を他の剛性材料に置き換えることができ、この場合、鋳型のハンドリング性が向上する。
更に、本発明においては鋳型の硬化ゴム層を強化部材により補強する。
強化部材にはコア形成用硬化性樹脂を圧入するための注入口（図７（Ａ）の仮想線で示す２４ｂを参照）が設けられる。注入口には注入管が挿入連結される。注入口は複数設け、加圧状態が各凹部の進入部（充填口）において均一になるようにすることが好ましい。さらに、鋳型内部を減圧状態にすることにより充填速度をさらに上げられるように、強化部材の注入口とは反対側（コア樹脂が鋳型凹部より排出される側）に排気口（図７（Ａ）の仮想線で示す２４ｃを参照）を設け、これに減圧脱気管を挿入連結し凹部排出側を減圧吸引する。排気口も複数設け、鋳型凹部の排出側において減圧状態が偏らないようにすることが好ましい。また、強化部材は、前記３）の工程において鋳型凹部に充填された紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射するための露光用開口部を備えている。
強化部材を設けた鋳型を用いる場合について図を用いて説明する。図４（Ａ）はクラッド用基材に強化部材を設けた鋳型を密着させた斜視図を示す。図４（Ａ）中２４は強化部材であり露光用開口部は強化部材を切り欠いた構造のものとなっている。また２６ａ、２６ｂは注入管を、２８ａ、２８ｂは減圧脱気管をそれぞれ示し、９０は鋳型強化部材２４とクラッド用基材３０とがわずかでも位置ズレを起こさないようにするために、両者を固定するためのネジである。２０ａは鋳型のシリコーンゴム層であり、この部分は強化部材により覆われていない。
図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、２２は鋳型凹部を示す。
次に図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、図４と同様な強化部材を備えた鋳型を用いる例を示し、クラッド用基材と鋳型が位置づれしないように、クラッド用基材を保持する保持部（凹部）を有する保持部材９２を用いるもので、これも特にクラッド用基材としてフレキシブルフィルムを用いる場合に有効である。また、この例では、露光用開口部に石英板、ガラス板、硬質プラスチック板のように光透過性の天板２４ａを用いている。
また、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、保持部材９２に固定用の嵌合用溝９３を設け、一方鋳型の強化部材に嵌合用部材２９を設け、嵌合用部材２９を嵌合用溝９３の中に嵌め込んで固定するものである。
前記強化部材の材料としては金属材料、セラミック材料、硬質プラスチック材料等で作られ、その厚さは１ｍｍ〜４０ｍｍ程度が適切である。
本発明の高分子光導波路の製造方法において、強化部材を設けることにより、前記のように充填速度を上げるため、鋳型の進入口からコア形成用硬化性樹脂を加圧充填し、これに加え鋳型凹部の排出側を減圧吸引しても、鋳型とクラッド用基材との間で位置ずれが生じたり、鋳型全体や部分で振動が発生して鋳型が変形したり、クラッド用基材との密着性が損なわれるなどの不具合がなくなり、コア形状の精度を犠牲にすることなく、充填速度を大きくすることができる。
また、複数の光導波路コアをクラッド用基材上に形成する場合、前記のごとき強化部材を設けた鋳型の硬化ゴム層に、圧力緩和のための空隙部を設ける。空隙部は、鋳型の複数凹部の一方の端部における進入部（コア形成用硬化性樹脂の充填口）のすべての進入部に連通する共通の空間を意味する。また、前記の空隙に加え、鋳型の複数凹部の他端部における排出部のすべての排出部に連通する空隙部を設ける。進入部に空隙部を設けることにより、進入部に直接注入圧力が作用せず、各進入部に対する注入圧力が緩和され均一化される。また、排出部空隙を設けることにより、吸引負圧の緩和と均一化が得られ、鋳型各凹部への樹脂の注入が均一化される。
空隙部の断面積は、すべての凹部の総断面積の５〜２００００倍であることが好ましく、より好ましくは５００〜２５００倍である。（ここで、「すべての凹部の総断面積」とは、空隙部を通じて連通する各凹部の端部の面積の総和を意味する。）
図７は進入部及び排出部に空隙部を設けた鋳型の一例を示す断面図である。
図７（Ａ）は、鋳型を鋳型凹部及び空隙部が現われるように切断した切断面を示す図で、図７（Ａ）中、２０は鋳型、２１は空隙部、２２は凹部、２４は強化部材、２４ｂは強化部材に設けた注入口、２４ｃは排出口をそれぞれ示す。また、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）をＡ−Ａ線で切断した切断面を示す。
更に、本発明においては鋳型の硬化ゴム層を強化部材により補強する。
強化部材にはコア形成用硬化性樹脂を圧入するための注入口（図７（Ａ）の仮想線で示す２４ｂを参照）が設けられる。注入口には注入管が挿入連結される。注入口は複数設け、加圧状態が各凹部の進入部（充填口）において均一になるようにすることが好ましい。さらに、鋳型内部を減圧状態にすることにより充填速度をさらに上げられるように、強化部材の注入口とは反対側（コア樹脂が鋳型凹部より排出される側）に排気口（図７（Ａ）の仮想線で示す２４ｃを参照）を設け、これに減圧脱気管を挿入連結し凹部排出側を減圧吸引する。排気口も複数設け、鋳型凹部の排出側において減圧状態が偏らないようにすることが好ましい。また、強化部材は、前記３）の工程において鋳型凹部に充填された紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射するための露光用開口部を備えている。
強化部材を設けた鋳型を用いる場合について図を用いて説明する。図４（Ａ）はクラッド用基材に強化部材を設けた鋳型を密着させた斜視図を示す。図４（Ａ）中２４は強化部材であり露光用開口部は強化部材を切り欠いた構造のものとなっている。また２６ａ、２６ｂは注入管を、２８ａ、２８ｂは減圧脱気管をそれぞれ示し、９０は鋳型強化部材２４とクラッド用基材３０とがわずかでも位置ズレを起こさないようにするために、両者を固定するためのネジである。２０ａは鋳型のシリコーンゴム層であり、この部分は強化部材により覆われていない。
図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、２２は鋳型凹部を示す。
次に図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、図４と同様な強化部材を備えた鋳型を用いる例を示し、クラッド用基材と鋳型が位置づれしないように、クラッド用基材を保持する保持部（凹部）を有する保持部材９２を用いるもので、これも特にクラッド用基材としてフレキシブルフィルムを用いる場合に有効である。また、この例では、露光用開口部に石英板、ガラス板、硬質プラスチック板のように光透過性の天板２４ａを用いている。
また、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、保持部材９２に固定用の嵌合用溝９３を設け、一方鋳型の強化部材に嵌合用部材２９を設け、嵌合用部材２９を嵌合用溝９３の中に嵌め込んで固定するものである。
前記強化部材の材料としては金属材料、セラミック材料、硬質プラスチック材料等で作られ、その厚さは１ｍｍ〜４０ｍｍ程度が適切である。
本発明の高分子光導波路の製造方法において、強化部材を設けることにより、前記のように充填速度を上げるため、鋳型の進入口からコア形成用硬化性樹脂を加圧充填し、これに加え鋳型凹部の排出側を減圧吸引しても、鋳型とクラッド用基材との間で位置ずれが生じたり、鋳型全体や部分で振動が発生して鋳型が変形したり、クラッド用基材との密着性が損なわれるなどの不具合がなくなり、コア形状の精度を犠牲にすることなく、充填速度を大きくすることができる。
また、複数の光導波路コアをクラッド用基材上に形成する場合、前記のごとき強化部材を設けた鋳型の硬化ゴム層に、圧力緩和のための空隙部を設ける。空隙部は、鋳型の複数凹部の一方の端部における進入部（コア形成用硬化性樹脂の充填口）のすべての進入部に連通する共通の空間を意味する。また、前記の空隙に加え、鋳型の複数凹部の他端部における排出部のすべての排出部に連通する空隙部を設ける。進入部に空隙部を設けることにより、進入部に直接注入圧力が作用せず、各進入部に対する注入圧力が緩和され均一化される。また、排出部空隙を設けることにより、吸引負圧の緩和と均一化が得られ、鋳型各凹部への樹脂の注入が均一化される。
空隙部の断面積は、すべての凹部の総断面積の５〜２００００倍であることが好ましく、より好ましくは５００〜２５００倍である。（ここで、「すべての凹部の総断面積」とは、空隙部を通じて連通する各凹部の端部の面積の総和を意味する。）
図７は進入部及び排出部に空隙部を設けた鋳型の一例を示す断面図である。
図７（Ａ）は、鋳型を鋳型凹部及び空隙部が現われるように切断した切断面を示す図で、図７（Ａ）中、２０は鋳型、２１は空隙部、２２は凹部、２４は強化部材、２４ｂは強化部材に設けた注入口、２４ｃは排出口をそれぞれ示す。また、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）をＡ−Ａ線で切断した切断面を示す。
２）前記鋳型に導電性パターンが形成されたクラッド用基材を密着させる工程
本発明において用いるクラッド用基材としては、ガラス基材、セラミック基材、プラスチック基材等のものが制限なく用いられる。また屈折率制御のために前記基材に樹脂コートしたものも用いられる。クラッド用基材の屈折率は、1.55より小さく、1.50より小さいものがより好ましい。特に、コア材の屈折率より0.05以上小さいことが必要である。また、クラッド基材としては、平坦で、鋳型との密着性に優れ、両者を密着させた場合、鋳型凹部以外に空隙が生じないものが好ましい。また、クラッド用基材が鋳型及び／又はコアとの密着性が余り良好でない場合には、オゾン雰囲気による処理、波長３００ｎｍ以下の紫外線照射処理を行って、鋳型等との密着性を改善することが好ましい。
プラスチック基材の中でも、フレキシブルなフィルム基材を用いた高分子光導波路は、カプラー、ボード間の光配線や光分波器等としても使用できる。前記フィルム基材は、作製される高分子光導波路の用途に応じて、その屈折率、光透過性等の光学的特性、機械的強度、耐熱性、鋳型との密着性、フレキシビリティー（可撓性）等を考慮して選択される。
本発明において用いるクラッド用基材としては、ガラス基材、セラミック基材、プラスチック基材等のものが制限なく用いられる。また屈折率制御のために前記基材に樹脂コートしたものも用いられる。クラッド用基材の屈折率は、1.55より小さく、1.50より小さいものがより好ましい。特に、コア材の屈折率より0.05以上小さいことが必要である。また、クラッド基材としては、平坦で、鋳型との密着性に優れ、両者を密着させた場合、鋳型凹部以外に空隙が生じないものが好ましい。また、クラッド用基材が鋳型及び／又はコアとの密着性が余り良好でない場合には、オゾン雰囲気による処理、波長３００ｎｍ以下の紫外線照射処理を行って、鋳型等との密着性を改善することが好ましい。
プラスチック基材の中でも、フレキシブルなフィルム基材を用いた高分子光導波路は、カプラー、ボード間の光配線や光分波器等としても使用できる。前記フィルム基材は、作製される高分子光導波路の用途に応じて、その屈折率、光透過性等の光学的特性、機械的強度、耐熱性、鋳型との密着性、フレキシビリティー（可撓性）等を考慮して選択される。
前記フィルム基材の材料としては、アクリル系樹脂（ポリメチルメタクリレート等）、脂環式アクリル樹脂、スチレン系樹脂（ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体等）、オレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体等）、脂環式オレフィン樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、ビニルアルコール系樹脂、ビニルブチラール系樹脂、アリレート系樹脂、含フッ素樹脂、ポリエステル系樹脂（ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等）、ポリカーボネート系樹脂、二又は三酢酸セルロース、アミド系樹脂（脂肪族、芳香族ポリアミド等）、イミド系樹脂、スルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリオキシメチレン系樹脂、または前記樹脂のブレンド物等が挙げられる。
前記脂環式アクリル樹脂としてはトリシクロデカン等の脂肪族環状炭化水素をエステル置換基に導入した、ＯＺ−１０００、ＯＺ−１１００（日立化成（株）製）等が用いられる。
また、脂環式オレフィン樹脂としては主鎖にノルボルネン構造を有するもの、及び主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基（アルキル基としては炭素数１から６のものやシクロアルキル基）等の極性基をもつものが挙げられる。中でも前記のごとき主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基等の極性基をもつ脂環式オレフィン樹脂は、低屈折率（屈折率が１．５０近辺であり、コア・クラッドの屈折率の差を確保できる）及び高い光透過性等の優れた光学的特性を有し、鋳型との密着性に優れ、さらに耐熱性に優れているので特に本発明の高分子光導波路の作製に適している。
また、脂環式オレフィン樹脂としては主鎖にノルボルネン構造を有するもの、及び主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基（アルキル基としては炭素数１から６のものやシクロアルキル基）等の極性基をもつものが挙げられる。中でも前記のごとき主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基等の極性基をもつ脂環式オレフィン樹脂は、低屈折率（屈折率が１．５０近辺であり、コア・クラッドの屈折率の差を確保できる）及び高い光透過性等の優れた光学的特性を有し、鋳型との密着性に優れ、さらに耐熱性に優れているので特に本発明の高分子光導波路の作製に適している。
前記フィルム基材の屈折率は、コアとの屈折率差を確保するため、１．５５より小さく、好ましくは１．５３より小さくすることが望ましい。
また、前記フィルム基材の厚さはフレキシビリティーと剛性や取り扱いの容易さ等を考慮して適切に選ばれ、一般的には０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度が好ましい。
また、前記フィルム基材の厚さはフレキシビリティーと剛性や取り扱いの容易さ等を考慮して適切に選ばれ、一般的には０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度が好ましい。
前記クラッド用基材に設ける導電性パターンは、クラッド用基材の光導波路非形成部に、全面又は部分的に導電性層を、塗布法、PVD法、箔の接着法等により形成し、これを、常法（フォトリソ法、ドライエッチング法、レーザー加熱走査法 放電加工法等）によりパターニングする。導電性層としてはクロム、銅、アルミニウム、金、モリブデン、ニッケル、銀、白金、鉄、チタン、亜鉛、タングステン、錫等の金属、又はこれらの金属を含む合金等の１層又は複数層の金属薄膜層、導電性金属化合物の層、高分子材料にカーボンブラック等の導電性微粉末を添加した薄膜等が用いられる。
導電性パターンは、各電子素子との電気的導通の実装を可能にするために、ワイヤーボンデイング法やフリップチップ実装との適合性がある、金、銅、アルミ、モリブデン、ニッケル及びその合金類からなるものが特に好ましい。
前記導電性層の膜厚は０．０５〜３０μｍ程度が適切である。より好ましくは０．２〜２μｍ程度である。
また、導電性層は、クラッド用基材の光導波路非形成面に設けることが好ましい。
導電性パターンは、各電子素子との電気的導通の実装を可能にするために、ワイヤーボンデイング法やフリップチップ実装との適合性がある、金、銅、アルミ、モリブデン、ニッケル及びその合金類からなるものが特に好ましい。
前記導電性層の膜厚は０．０５〜３０μｍ程度が適切である。より好ましくは０．２〜２μｍ程度である。
また、導電性層は、クラッド用基材の光導波路非形成面に設けることが好ましい。
３）クラッド用基材を密着させた鋳型の凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填する工程
鋳型凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填するには、鋳型に鋳型より一回り大きいサイズのクラッドフィルムを密着させ、コア形成用硬化性樹脂を強化部材の注入口から圧入するとともに、排気口から鋳型の排出部側を減圧吸引することにより行われる。前記のごとく凹部端部に貫通孔を設けた場合は、進入側貫通孔に樹脂を溜め加圧充填したり、排出側貫通孔に減圧吸引管を挿入して減圧吸引するなどすることができる。
また、前記加圧充填と減圧吸引を同期して行うことがさらに、前記加圧充填において圧力を段階的に増加させ、前記減圧吸引において圧力を段階的に減少させることが、鋳型が安定して固定された状態で、コア形成用硬化性樹脂をより高速に注入する相反則を両立させる点からみて好ましい。
鋳型凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填するには、鋳型に鋳型より一回り大きいサイズのクラッドフィルムを密着させ、コア形成用硬化性樹脂を強化部材の注入口から圧入するとともに、排気口から鋳型の排出部側を減圧吸引することにより行われる。前記のごとく凹部端部に貫通孔を設けた場合は、進入側貫通孔に樹脂を溜め加圧充填したり、排出側貫通孔に減圧吸引管を挿入して減圧吸引するなどすることができる。
また、前記加圧充填と減圧吸引を同期して行うことがさらに、前記加圧充填において圧力を段階的に増加させ、前記減圧吸引において圧力を段階的に減少させることが、鋳型が安定して固定された状態で、コア形成用硬化性樹脂をより高速に注入する相反則を両立させる点からみて好ましい。
前記コア形成用の紫外線硬化性樹脂としては、紫外線硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が好ましく用いられる。
また、前記紫外線硬化性樹脂としてエポキシ系、ポリイミド系、アクリル系紫外線硬化性樹脂が好ましく用いられる。
また、前記紫外線硬化性樹脂としてエポキシ系、ポリイミド系、アクリル系紫外線硬化性樹脂が好ましく用いられる。
コア形成用硬化性樹脂は、鋳型とフィルム基材との間に形成された空隙（鋳型の凹部）に充填させるため、用いるコア形成用硬化性樹脂はそれが可能なように十分低粘度であることが必要である。前記硬化性樹脂の粘度は、５０ｍPa・ｓ〜２０００ｍＰａ・ｓ、望ましくは１００ｍPa・ｓ〜１０００ｍPa・ｓ、更に好ましくは３００ｍPa・ｓ〜７００ｍPa・ｓにするのが、充填速度、コア形状の良さ及び光損失の少なさの点から好ましい。
このほかに、原盤に形成された光導波路コアに対応する凸部が有する元の形状を高精度に再現するため、前記硬化性樹脂の硬化前後の体積変化が小さいことが必要である。例えば、体積が減少すると導波損失の原因になる。したがって、前記硬化性樹脂は、体積変化ができるだけ小さいものが望ましく、１０％以下、好ましくは０．０１〜４％の範囲にあることが望ましい。溶剤を用いて低粘度化することは、硬化前後の体積変化が大きいのでできれば避ける方が好ましい。体積収縮が０．０１％以下の材料系や体積膨張する材料系では鋳型からの剥離効率が下がり、鋳型からの剥離時に表面の破断等の表面劣化が生じるため、形成されるコア表面の平滑性が低下して光導波損失が上昇するので好ましくない。
コア形成用硬化性樹脂の硬化後の体積変化（収縮）を小さくするため、前記樹脂にポリマーを添加することができる。前記ポリマーはコア形成用硬化性樹脂との相溶性を有し、かつ該樹脂の屈折率、弾性率、透過特性に悪影響を及ぼさないものが好ましい。またポリマーを添加することにより体積変化を小さくする他、粘度や硬化樹脂のガラス転移点を高度に制御できる。前記ポリマーとしては例えばアクリル系、メタクリル酸系、エポキシ系のものが用いられるが、これらに限定されるものではない。
このほかに、原盤に形成された光導波路コアに対応する凸部が有する元の形状を高精度に再現するため、前記硬化性樹脂の硬化前後の体積変化が小さいことが必要である。例えば、体積が減少すると導波損失の原因になる。したがって、前記硬化性樹脂は、体積変化ができるだけ小さいものが望ましく、１０％以下、好ましくは０．０１〜４％の範囲にあることが望ましい。溶剤を用いて低粘度化することは、硬化前後の体積変化が大きいのでできれば避ける方が好ましい。体積収縮が０．０１％以下の材料系や体積膨張する材料系では鋳型からの剥離効率が下がり、鋳型からの剥離時に表面の破断等の表面劣化が生じるため、形成されるコア表面の平滑性が低下して光導波損失が上昇するので好ましくない。
コア形成用硬化性樹脂の硬化後の体積変化（収縮）を小さくするため、前記樹脂にポリマーを添加することができる。前記ポリマーはコア形成用硬化性樹脂との相溶性を有し、かつ該樹脂の屈折率、弾性率、透過特性に悪影響を及ぼさないものが好ましい。またポリマーを添加することにより体積変化を小さくする他、粘度や硬化樹脂のガラス転移点を高度に制御できる。前記ポリマーとしては例えばアクリル系、メタクリル酸系、エポキシ系のものが用いられるが、これらに限定されるものではない。
コア形成用硬化性樹脂の硬化物の屈折率は１．２０から１．６０の範囲、より好ましくは１．４から１．６の範囲が好ましく、硬化物の屈折率が前記範囲内に入る２種類以上の屈折率の異なる樹脂が用いられる。
コア形成用硬化性樹脂の硬化物の屈折率は、クラッドとなる前記フィルム基材（以下の５）の工程におけるクラッド層を含む）より大きいことが必要である。コアとクラッド（クラッド用基材及びクラッド層）との屈折率の差は、０．０１以上、好ましくは０．０５以上である。
コア形成用硬化性樹脂の硬化物の屈折率は、クラッドとなる前記フィルム基材（以下の５）の工程におけるクラッド層を含む）より大きいことが必要である。コアとクラッド（クラッド用基材及びクラッド層）との屈折率の差は、０．０１以上、好ましくは０．０５以上である。
また、この工程において、毛細管現象によるコア形成用硬化性樹脂の鋳型凹部への充填を促進するために、系全体を減圧（０．１〜２００Ｐａ程度）することが望ましい。
また、前記充填を促進するため、前記系の減圧に加えて、鋳型の進入口から充填するコア形成用硬化性樹脂を加熱することにより、より低粘度化することも有効な手段である。
また、前記充填を促進するため、前記系の減圧に加えて、鋳型の進入口から充填するコア形成用硬化性樹脂を加熱することにより、より低粘度化することも有効な手段である。
４）充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程
充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる。紫外線硬化性樹脂を硬化させるには、紫外線ランプ、紫外線LED、UV照射装置等が用いられる。
充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる。紫外線硬化性樹脂を硬化させるには、紫外線ランプ、紫外線LED、UV照射装置等が用いられる。
５）鋳型をクラッド用基材から剥離する工程
前記４）の工程の後、鋳型をクラッド用基材から剥離する。また、前記１）〜３）の工程で用いる鋳型は、屈折率等の条件を満たせばそのままクラッド層に用いることも可能で、この場合は、鋳型を剥離する必要はなくそのままクラッド層として利用する。この場合、鋳型とコア材料の接着性を向上させるために鋳型をオゾン処理することが好ましい。
前記４）の工程の後、鋳型をクラッド用基材から剥離する。また、前記１）〜３）の工程で用いる鋳型は、屈折率等の条件を満たせばそのままクラッド層に用いることも可能で、この場合は、鋳型を剥離する必要はなくそのままクラッド層として利用する。この場合、鋳型とコア材料の接着性を向上させるために鋳型をオゾン処理することが好ましい。
６）コアが形成されたフィルム基材の上にクラッド層を形成する工程
コアが形成されたフィルム基材の上にクラッド層を形成するが、クラッド層としてはフィルム（たとえば前記２）の工程で用いたようなクラッド用基材が同様に用いられる）や、クラッド用硬化性樹脂を塗布して硬化させた層、高分子材料の溶剤溶液を塗布して乾燥して得られる高分子膜等が挙げられる。クラッド用硬化性樹脂としては紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂が好ましく用いられ、例えば、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が用いられる。
クラッド形成用硬化性樹脂の硬化後の体積変化（収縮）を小さくするために、該樹脂と相溶性を有し、また該樹脂の屈折率、弾性率、透過特性に悪影響を及ぼさないポリマー（例えばメタクリル酸系、エポキシ系）を該樹脂に添加することができる。
コアが形成されたフィルム基材の上にクラッド層を形成するが、クラッド層としてはフィルム（たとえば前記２）の工程で用いたようなクラッド用基材が同様に用いられる）や、クラッド用硬化性樹脂を塗布して硬化させた層、高分子材料の溶剤溶液を塗布して乾燥して得られる高分子膜等が挙げられる。クラッド用硬化性樹脂としては紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂が好ましく用いられ、例えば、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が用いられる。
クラッド形成用硬化性樹脂の硬化後の体積変化（収縮）を小さくするために、該樹脂と相溶性を有し、また該樹脂の屈折率、弾性率、透過特性に悪影響を及ぼさないポリマー（例えばメタクリル酸系、エポキシ系）を該樹脂に添加することができる。
クラッド層としてフィルムを用いる場合は、接着剤を用いて貼り合わされるが、その際、接着剤の屈折率が該フィルムの屈折率と近いことが望ましい。用いる接着剤は紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂が好ましく用いられ、例えば、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が用いられる。
前記紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂の硬化後の体積変化（収縮）を小さくするために、クラッド層に添加するポリマーと同様のポリマーを添加することができる。
また、前記クラッド用基材とクラッド層との屈折率差は小さい方が好ましく、その差は０．１以内、好ましくは０．０５以内、更に好ましくは０．００１以内、最も好ましくは差がないことが光の閉じ込めの点からみて好ましい。
前記紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂の硬化後の体積変化（収縮）を小さくするために、クラッド層に添加するポリマーと同様のポリマーを添加することができる。
また、前記クラッド用基材とクラッド層との屈折率差は小さい方が好ましく、その差は０．１以内、好ましくは０．０５以内、更に好ましくは０．００１以内、最も好ましくは差がないことが光の閉じ込めの点からみて好ましい。
本発明の高分子光導波路の製造方法において、特に、鋳型形成用液状シリコーンゴムとして、液状ジメチルシロキサンゴムを用い、クラッド用基材として主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基等の極性基をもつ脂環式オレフィン樹脂を用いる組み合わせは、両者の密着性が特に高く、また、鋳型凹部構造の変形がなく、さらに凹部構造の断面積が極めて小さくても（たとえば１０×１０μｍの矩形）、素早く凹部に硬化性樹脂を充填することができる。
以下に参考例、実施例及び比較例を示し本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
参考例１
＜鋳型の作製＞
ガラス基板に紫外線硬化型厚膜レジスト（マイクロケミカル（株）製、ＳＵ−８）をスピンコート法で塗布した後、８０℃でプリベークし、フォトマスクを通して高圧水銀灯で露光し、現像して、断面が正方形の凸部（幅：５０μｍ、高さ：５０μｍ、長さ：５０ｍｍ）を５本形成した。次に、これを１２０℃でポストベークして、光導波路コア作製用原盤を作製した。この原盤の表面に離型剤を塗布した。
次に、図４（Ａ）で示すような、紫外線照射部分に対応する開口部が設けられ、かつ３つの注入口及び３つの排気口を有する強化部材（厚さ１．５ｍｍのアルミニウム製）を用意した。この強化部材を、離型剤を塗布した原盤にかぶせた。
次いで、強化部材の開口部から、熱硬化性液状ジメチルシロキサンゴム（ダウコウニングアジア社製：ＳＹＬＧＡＲＤ１８４、粘度５０００ｍPa．ｓ）及びその硬化剤を混合したものを流し込み（この際、原盤凸部の末端部は前記ゴムで覆われないようにした）、１２０℃で３０分間加熱して硬化させた。硬化後、硬化ゴムと強化部材が一体になったものを原盤から剥離したところ、前記凸部に対応する凹部を持ち、凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填するための進入口及び該樹脂を凹部から排出させるための排出口が形成された鋳型が作製された。
参考例１
＜鋳型の作製＞
ガラス基板に紫外線硬化型厚膜レジスト（マイクロケミカル（株）製、ＳＵ−８）をスピンコート法で塗布した後、８０℃でプリベークし、フォトマスクを通して高圧水銀灯で露光し、現像して、断面が正方形の凸部（幅：５０μｍ、高さ：５０μｍ、長さ：５０ｍｍ）を５本形成した。次に、これを１２０℃でポストベークして、光導波路コア作製用原盤を作製した。この原盤の表面に離型剤を塗布した。
次に、図４（Ａ）で示すような、紫外線照射部分に対応する開口部が設けられ、かつ３つの注入口及び３つの排気口を有する強化部材（厚さ１．５ｍｍのアルミニウム製）を用意した。この強化部材を、離型剤を塗布した原盤にかぶせた。
次いで、強化部材の開口部から、熱硬化性液状ジメチルシロキサンゴム（ダウコウニングアジア社製：ＳＹＬＧＡＲＤ１８４、粘度５０００ｍPa．ｓ）及びその硬化剤を混合したものを流し込み（この際、原盤凸部の末端部は前記ゴムで覆われないようにした）、１２０℃で３０分間加熱して硬化させた。硬化後、硬化ゴムと強化部材が一体になったものを原盤から剥離したところ、前記凸部に対応する凹部を持ち、凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填するための進入口及び該樹脂を凹部から排出させるための排出口が形成された鋳型が作製された。
＜クラッド用基材への導電パターンの形成＞
アートンフイルム（膜厚１８８μｍ）を１８０℃に加熱した状態で、真空蒸着法により、その片面全面にクロム接着層０．２μｍ及び銅導電層０．８μｍを成膜して、金属導電層を設けた。
次ぎに、スピナ−でポジ型レジスト（東京応化製）を塗布し、８０℃２分のプリベークを行い、１．２μｍのレジスト膜を得た。次ぎに、高圧水銀灯を有する紫外線露光用真空密着型マスクアライナーを用い、面発光レーザー制御用配線パターンと電源配線パターン用のパターンマスクを用いて、パターン露光を行い、アルカリ剤で現像を行い水洗し、１３０℃でポストベークを２分間行った。その後、塩化鉄から成るエッチング液で銅及びクロム層を除去し、次ぎにアセトン液に浸漬させながら超音波を与えてレジスト膜の剥離を行い、その後水洗を行った。アートンフィルム上に、薄膜金属からなる導電性パターンが得られた。この導電パターンの上に、粘着層を持つフィルムで覆い汚れ等を防止した。
アートンフイルム（膜厚１８８μｍ）を１８０℃に加熱した状態で、真空蒸着法により、その片面全面にクロム接着層０．２μｍ及び銅導電層０．８μｍを成膜して、金属導電層を設けた。
次ぎに、スピナ−でポジ型レジスト（東京応化製）を塗布し、８０℃２分のプリベークを行い、１．２μｍのレジスト膜を得た。次ぎに、高圧水銀灯を有する紫外線露光用真空密着型マスクアライナーを用い、面発光レーザー制御用配線パターンと電源配線パターン用のパターンマスクを用いて、パターン露光を行い、アルカリ剤で現像を行い水洗し、１３０℃でポストベークを２分間行った。その後、塩化鉄から成るエッチング液で銅及びクロム層を除去し、次ぎにアセトン液に浸漬させながら超音波を与えてレジスト膜の剥離を行い、その後水洗を行った。アートンフィルム上に、薄膜金属からなる導電性パターンが得られた。この導電パターンの上に、粘着層を持つフィルムで覆い汚れ等を防止した。
＜光導波路コア及びクラッド層の形成＞
前記鋳型にアートンフイルムの導電性パターン非形成面を加圧密着させた。また、前記鋳型の強化部材の各注入口と各排気口に注入管と減圧脱気管を接続した。圧力調整制御機を通して加圧注入管から鋳型凹部に、粘度が１３００ｍPa・ｓの紫外線硬化性樹脂（ＪＳＲ社製：ＰＪ３００１）を圧力注入した。また、鋳型の排出口では、減圧脱気管を通し静圧による−５０ｋＰａの減圧吸引を行なった。４０秒で鋳型凹部に紫外線硬化性樹脂を充填することができた。
鋳型から注入管及び減圧脱気管をはずし、鋳型の露光用開口部から５０ｍＷ／ｃｍ2のＵＶ光を１０分間照射してコア形成用硬化性樹脂を硬化させた。鋳型を剥離すると、アートンフイルム上に屈折率１．５９のコアが形成された。
さらに、アートンフイルムのコア形成面に、硬化後の屈折率がアートンフイルムと同じ１．５１である紫外線硬化性樹脂（ＪＳＲ（株）製）を全面に塗布した後、５０ｍＷ／ｃｍ2のＵＶ光を１０分間照射して紫外線硬化させ（硬化後の膜厚１０μｍ）た。フレキシブルな高分子光導波路が得られた。この高分子光導波路の平均導波損失は、０．３５ｄＢ／ｃｍであった。
前記鋳型にアートンフイルムの導電性パターン非形成面を加圧密着させた。また、前記鋳型の強化部材の各注入口と各排気口に注入管と減圧脱気管を接続した。圧力調整制御機を通して加圧注入管から鋳型凹部に、粘度が１３００ｍPa・ｓの紫外線硬化性樹脂（ＪＳＲ社製：ＰＪ３００１）を圧力注入した。また、鋳型の排出口では、減圧脱気管を通し静圧による−５０ｋＰａの減圧吸引を行なった。４０秒で鋳型凹部に紫外線硬化性樹脂を充填することができた。
鋳型から注入管及び減圧脱気管をはずし、鋳型の露光用開口部から５０ｍＷ／ｃｍ2のＵＶ光を１０分間照射してコア形成用硬化性樹脂を硬化させた。鋳型を剥離すると、アートンフイルム上に屈折率１．５９のコアが形成された。
さらに、アートンフイルムのコア形成面に、硬化後の屈折率がアートンフイルムと同じ１．５１である紫外線硬化性樹脂（ＪＳＲ（株）製）を全面に塗布した後、５０ｍＷ／ｃｍ2のＵＶ光を１０分間照射して紫外線硬化させ（硬化後の膜厚１０μｍ）た。フレキシブルな高分子光導波路が得られた。この高分子光導波路の平均導波損失は、０．３５ｄＢ／ｃｍであった。
そして、導電層パターンに設けられていた面発光レーザー用台座部に面発光レーザーを光学アライメントを行いながら接着剤でアートンフィルムに接合した。次に、面発光レーザー、面発光レーザー及び電源配線パターンを金ワイヤーによりワイヤーボンデイングして、光導波路への光の導波を確認した。
また光スイッチデバイスを半田バンプを用いて接合兼接着を行い、高分子導波路中に設定し、光スイッチとしての機能の確認ができた。
また光スイッチデバイスを半田バンプを用いて接合兼接着を行い、高分子導波路中に設定し、光スイッチとしての機能の確認ができた。
[比較例１]
導電性パターンを設けないアートンフィルムを用いて参考例１と同様にしてコア及びクラッド層を形成した後、アートンフィルムのコア非形成面に参考例１と同様にして導電性パターンを形成し、高分子光導波路を作製した。この高分子光導波路の３本の光導波路コアの平均導波損失は、２．１２ｄＢ／ｃｍであった。他の２本は光導波を確認できなかった。導電性パターンを形成する際のフォトリソ工程における光導波路コアの形状劣化は、顕微鏡で確認できた。
参考例２
＜鋳型の作製＞
ガラス基板に紫外線硬化型厚膜レジスト液（マイクロケミカル（株）製、ＳＵ−８）をスピンコート法で塗布した後、８０℃加熱オーブンでプリベークし、フォトマスクを通して高圧水銀灯により露光した後、現像工程を経て、断面が正方形の微細凸部（幅：８０μｍ、高さ：８０μｍ、長さ：１００ｍｍ）を１０本作製した。次に、これを１２０℃でポストベークした。このようにして作製した凸部の１つの端部に、モールドにより、高さ２ｍｍ、幅（凸部に直交する方向）１０ｍｍ、基板長手方向長さ２０ｍｍの、断面が長方形の圧力緩和空隙作製用凸部を形成し、原盤とした。
次に、図５（Ａ）に示すようなアルミ製の強化部材を作製した。露光用開口部２４ａは石英ガラス製とした。
前記原盤に離型剤を塗布した後、この上に熱硬化性シリコーンゴムオリゴマー（ダウコウニングアジア社製：ＳＹＬＧＡＲＤ１８４、ジメチルポリシロキサン）を、凸部の長手方向の一端が一部露出するように、かつ、他端にある空隙部作製用凸部の端部までが覆われるように、塗布した。この上から前記強化部材を押圧し固定した。その後、１２０℃で３０分間加熱して硬化させ、シリコンゴムと強化部材を一体化させた。硬化シリコーンゴム層の厚さは１０ｍｍであった。次いでこれを原盤から剥離し鋳型を得た。鋳型のシリコンゴム層には、５０μｍ角の凹部と、コア形成用硬化性樹脂の進入部と排出部、空隙部とが形成された。
導電性パターンを設けないアートンフィルムを用いて参考例１と同様にしてコア及びクラッド層を形成した後、アートンフィルムのコア非形成面に参考例１と同様にして導電性パターンを形成し、高分子光導波路を作製した。この高分子光導波路の３本の光導波路コアの平均導波損失は、２．１２ｄＢ／ｃｍであった。他の２本は光導波を確認できなかった。導電性パターンを形成する際のフォトリソ工程における光導波路コアの形状劣化は、顕微鏡で確認できた。
参考例２
＜鋳型の作製＞
ガラス基板に紫外線硬化型厚膜レジスト液（マイクロケミカル（株）製、ＳＵ−８）をスピンコート法で塗布した後、８０℃加熱オーブンでプリベークし、フォトマスクを通して高圧水銀灯により露光した後、現像工程を経て、断面が正方形の微細凸部（幅：８０μｍ、高さ：８０μｍ、長さ：１００ｍｍ）を１０本作製した。次に、これを１２０℃でポストベークした。このようにして作製した凸部の１つの端部に、モールドにより、高さ２ｍｍ、幅（凸部に直交する方向）１０ｍｍ、基板長手方向長さ２０ｍｍの、断面が長方形の圧力緩和空隙作製用凸部を形成し、原盤とした。
次に、図５（Ａ）に示すようなアルミ製の強化部材を作製した。露光用開口部２４ａは石英ガラス製とした。
前記原盤に離型剤を塗布した後、この上に熱硬化性シリコーンゴムオリゴマー（ダウコウニングアジア社製：ＳＹＬＧＡＲＤ１８４、ジメチルポリシロキサン）を、凸部の長手方向の一端が一部露出するように、かつ、他端にある空隙部作製用凸部の端部までが覆われるように、塗布した。この上から前記強化部材を押圧し固定した。その後、１２０℃で３０分間加熱して硬化させ、シリコンゴムと強化部材を一体化させた。硬化シリコーンゴム層の厚さは１０ｍｍであった。次いでこれを原盤から剥離し鋳型を得た。鋳型のシリコンゴム層には、５０μｍ角の凹部と、コア形成用硬化性樹脂の進入部と排出部、空隙部とが形成された。
＜クラッド用基材への導電性パターンの形成＞
アートンフイルム（膜厚１８８μｍ）を１８０℃に加熱した状態で、高周波スパッタ法により、片面全面にアルミ導電層を１．１μｍの膜厚で成膜して、金属導電層を設けた。
次ぎに、スピナ−でポジ型レジスト（東京応化製）を塗布し、８０℃２分のプリベークを行い、１．２μｍのレジスト膜を形成した。次に、高圧水銀灯を有する紫外線露光用真空密着型マスクアライナーで、面レーザー発光素子制御用電子配線パターンと電源配線パターンを有するパターンマスクを用いてパターン露光を行った。次いで、アルカリ剤で現像を行い、水洗し、１３０℃でポストベークを２分間行った。その後、塩酸からなるエッチング液でアルミ層を除去し、次ぎにアセトン液に浸漬させながら超音波を与えながらレジストの剥離を行い、その後水洗を行い、アルミ薄膜パターンをフィルムの上に形成した。次ぎに金属パターン部分に粘着層を持つフィルムを被覆し、汚れ等を防止した。
アートンフイルム（膜厚１８８μｍ）を１８０℃に加熱した状態で、高周波スパッタ法により、片面全面にアルミ導電層を１．１μｍの膜厚で成膜して、金属導電層を設けた。
次ぎに、スピナ−でポジ型レジスト（東京応化製）を塗布し、８０℃２分のプリベークを行い、１．２μｍのレジスト膜を形成した。次に、高圧水銀灯を有する紫外線露光用真空密着型マスクアライナーで、面レーザー発光素子制御用電子配線パターンと電源配線パターンを有するパターンマスクを用いてパターン露光を行った。次いで、アルカリ剤で現像を行い、水洗し、１３０℃でポストベークを２分間行った。その後、塩酸からなるエッチング液でアルミ層を除去し、次ぎにアセトン液に浸漬させながら超音波を与えながらレジストの剥離を行い、その後水洗を行い、アルミ薄膜パターンをフィルムの上に形成した。次ぎに金属パターン部分に粘着層を持つフィルムを被覆し、汚れ等を防止した。
＜光導波路コア及びクラッド層の形成＞
前記鋳型にアートンフイルムの導電性パターン非形成面を加圧密着させた。また、前記鋳型の強化部材の各注入口と各排気口に注入管と減圧脱気管を接続した。注入管にはコア形成用硬化性樹脂を入れた加圧タンクに接続し、さらに加圧タンクに窒素ボンベを直結させ、静圧で該樹脂を圧入できるようにした。また、減圧脱気管は、圧力制御機構と減圧タンクを介して真空ポンプに接続し、圧力調整された静圧力による減圧吸引が行なわれるようにした。
静圧による加圧と同期して静圧による吸引を行ないながら、鋳型凹部に、粘度が５００ｍPa・ｓの紫外線硬化性樹脂（ＪＳＲ社製：ＰＪ３００１）を圧力注入した。
充填終了後、鋳型から注入管及び減圧脱気管をはずし、鋳型の石英製窓を通して７５ｍＷ／ｃｍ2のＵＶ光を１０分間照射してコア形成用硬化性樹脂を硬化させた。
鋳型を剥離すると、アートンフイルム上に屈折率１．５７０のコアが形成された。
さらに、アートンフイルムのコア形成面に、硬化後の屈折率がアートンフイルムと同じ１．５１０である熱硬化性樹脂（ＪＳＲ（株）製）を全面に塗布した後、加熱硬化させたところ、フレキシブルな高分子光導波路が得られた。この高分子光導波路の平均導波損失は、０．３６２ｄＢ／ｃｍであった。
前記鋳型にアートンフイルムの導電性パターン非形成面を加圧密着させた。また、前記鋳型の強化部材の各注入口と各排気口に注入管と減圧脱気管を接続した。注入管にはコア形成用硬化性樹脂を入れた加圧タンクに接続し、さらに加圧タンクに窒素ボンベを直結させ、静圧で該樹脂を圧入できるようにした。また、減圧脱気管は、圧力制御機構と減圧タンクを介して真空ポンプに接続し、圧力調整された静圧力による減圧吸引が行なわれるようにした。
静圧による加圧と同期して静圧による吸引を行ないながら、鋳型凹部に、粘度が５００ｍPa・ｓの紫外線硬化性樹脂（ＪＳＲ社製：ＰＪ３００１）を圧力注入した。
充填終了後、鋳型から注入管及び減圧脱気管をはずし、鋳型の石英製窓を通して７５ｍＷ／ｃｍ2のＵＶ光を１０分間照射してコア形成用硬化性樹脂を硬化させた。
鋳型を剥離すると、アートンフイルム上に屈折率１．５７０のコアが形成された。
さらに、アートンフイルムのコア形成面に、硬化後の屈折率がアートンフイルムと同じ１．５１０である熱硬化性樹脂（ＪＳＲ（株）製）を全面に塗布した後、加熱硬化させたところ、フレキシブルな高分子光導波路が得られた。この高分子光導波路の平均導波損失は、０．３６２ｄＢ／ｃｍであった。
参考例１と同様にして、光導波路への光の導波を確認した。
実施例１
＜鋳型の作製＞
ガラス基板に紫外線硬化型厚膜レジスト液（マイクロケミカル（株）製、ＳＵ−８）をスピンコート法で塗布した後、８０℃加熱オーブンでプリベークし、フォトマスクを通して高圧水銀灯により露光した後、現像工程を経て、断面が正方形の微細凸部（幅：５０μｍ、高さ：５０μｍ、長さ：１００ｍｍ）を１５本作製した。次に、これを１２０℃でポストベークした。このようにして作製した凸部の両端部に、モールドにより、高さ２ｍｍ、幅（凸部に直交する方向）１５ｍｍ、基板長手方向長さ１０ｍｍの、断面が長方形の圧力緩和空隙作製用凸部を形成し、原盤とした。
次に、図５（Ａ）に示すようなステンレス製の強化部材を作製した。露光用開口部２４ａは石英ガラス製とした。
この原盤と強化部材を用いて、参考例２と同様にして鋳型を作製した。
実施例１
＜鋳型の作製＞
ガラス基板に紫外線硬化型厚膜レジスト液（マイクロケミカル（株）製、ＳＵ−８）をスピンコート法で塗布した後、８０℃加熱オーブンでプリベークし、フォトマスクを通して高圧水銀灯により露光した後、現像工程を経て、断面が正方形の微細凸部（幅：５０μｍ、高さ：５０μｍ、長さ：１００ｍｍ）を１５本作製した。次に、これを１２０℃でポストベークした。このようにして作製した凸部の両端部に、モールドにより、高さ２ｍｍ、幅（凸部に直交する方向）１５ｍｍ、基板長手方向長さ１０ｍｍの、断面が長方形の圧力緩和空隙作製用凸部を形成し、原盤とした。
次に、図５（Ａ）に示すようなステンレス製の強化部材を作製した。露光用開口部２４ａは石英ガラス製とした。
この原盤と強化部材を用いて、参考例２と同様にして鋳型を作製した。
＜クラッド用基材への導電性パターンの形成＞
クラッド用基材として、ポリイミドフイルム（膜厚２５０μｍ）表面にアートン材料（ノルボルネン構造のテトラシクロドデセン誘導体ポリマー）を塗布固化させて１０μｍ厚のクラッド層を形成したものを用いた。このクラッド用基材の非コア形成面に、参考例１の＜クラッド用基材への導電性パターンの形成＞における導電性パターンの形成方法と同様にして、導電性パターンを形成した。
クラッド用基材として、ポリイミドフイルム（膜厚２５０μｍ）表面にアートン材料（ノルボルネン構造のテトラシクロドデセン誘導体ポリマー）を塗布固化させて１０μｍ厚のクラッド層を形成したものを用いた。このクラッド用基材の非コア形成面に、参考例１の＜クラッド用基材への導電性パターンの形成＞における導電性パターンの形成方法と同様にして、導電性パターンを形成した。
＜光導波路コア及びクラッド層の形成＞
参考例２と同様にして、粘度が１３００ｍPa・ｓの紫外線硬化性樹脂（ＪＳＲ社製：ＰＪ３００１）を鋳型凹部に充填した。
充填終了後、鋳型から注入管及び減圧脱気管をはずし、鋳型の石英製窓を通して５０ｍＷ／ｃｍ2のＵＶ光を１０分間照射してコア形成用硬化性樹脂を硬化させた。鋳型を剥離すると、アートンフイルム上に屈折率１．５９１のコアが形成された。
さらに、クラッド基材フィルムのコア形成面に、硬化後の屈折率がアートンフイルムと同じ１．５１０である紫外線硬化性接着剤（ＪＳＲ（株）製）を全面に塗布した後、膜厚１００μｍのアートンフィルムを載せ、５０ｍＷ／ｃｍ2のＵＶ光を１５分間照射して紫外線硬化させた。フレキシブルなサンドイッチ型高分子光導波路が得られた。この高分子光導波路の平均導波損失は、０．３５４ｄＢ／ｃｍであった。
参考例２と同様にして、粘度が１３００ｍPa・ｓの紫外線硬化性樹脂（ＪＳＲ社製：ＰＪ３００１）を鋳型凹部に充填した。
充填終了後、鋳型から注入管及び減圧脱気管をはずし、鋳型の石英製窓を通して５０ｍＷ／ｃｍ2のＵＶ光を１０分間照射してコア形成用硬化性樹脂を硬化させた。鋳型を剥離すると、アートンフイルム上に屈折率１．５９１のコアが形成された。
さらに、クラッド基材フィルムのコア形成面に、硬化後の屈折率がアートンフイルムと同じ１．５１０である紫外線硬化性接着剤（ＪＳＲ（株）製）を全面に塗布した後、膜厚１００μｍのアートンフィルムを載せ、５０ｍＷ／ｃｍ2のＵＶ光を１５分間照射して紫外線硬化させた。フレキシブルなサンドイッチ型高分子光導波路が得られた。この高分子光導波路の平均導波損失は、０．３５４ｄＢ／ｃｍであった。
参考例１と同様にして、光導波路への光の導波を確認した。
１０ 原盤
１２ 光導波路コアに対応する凸部
２０ 鋳型
２１ａ コア形成用硬化性樹脂の注入管
２１ｂ 注入ヘッド
２１ｃ 脱気管
２２ 鋳型凹部
２２ａ コア形成用硬化性樹脂の進入口
２２ｂ コア形成用硬化性樹脂の排出口
３０ クラッド用基材
３１ 導電性パターン
４０ａ コア形成用硬化性樹脂
４０ コア
５０ クラッド層
６０ 高分子光導波路
１２ 光導波路コアに対応する凸部
２０ 鋳型
２１ａ コア形成用硬化性樹脂の注入管
２１ｂ 注入ヘッド
２１ｃ 脱気管
２２ 鋳型凹部
２２ａ コア形成用硬化性樹脂の進入口
２２ｂ コア形成用硬化性樹脂の排出口
３０ クラッド用基材
３１ 導電性パターン
４０ａ コア形成用硬化性樹脂
４０ コア
５０ クラッド層
６０ 高分子光導波路
Claims (17)
- １）(i) 複数の光導波路コア凸部に対応する複数の凹部と、前記凹部の一端部における進入部に連通する応力緩和のための空隙部及び前記凹部の他端部における排出部に連通する応力緩和のための空隙部を有する、鋳型形成用液状シリコーンゴムを硬化させたシリコーンゴム層と、(ii)前記シリコーンゴム層を補強し、コア形成用紫外線硬化性樹脂の注入口と減圧吸引のための排気口が設けられ、かつ下記３）の工程において鋳型凹部に充填された紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射するための露光用開口部を備えた強化部材とを有する鋳型を準備する工程、２）鋳型に導電性パターンが形成されたクラッド用基材を密着させる工程、３）コア形成用紫外線硬化性樹脂を強化部材の注入口から圧入するとともに、排気口から鋳型の排出部側を減圧吸引して、クラッド用基材を密着させた鋳型の凹部にコア形成用紫外線硬化性樹脂を充填する工程、４）露光用開口部を通して紫外線を照射して充填したコア形成用紫外線硬化性樹脂を硬化させる工程、５）鋳型をクラッド用基材から剥離する工程、６）コアが形成されたクラッド用基材の上にクラッド層を形成する工程、を有する高分子光導波路の製造方法。
- 前記液状シリコーンゴムが、液状ジメチルシロキサンゴムであることを特徴とする請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
- 前記３）の工程において加圧充填を行い、加圧充填と同期して鋳型凹部のコア形成用紫外線硬化性樹脂排出側から減圧吸引することを特徴とする請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
- 前記加圧充填及び／又は減圧吸引を静圧力で行なうことを特徴とする請求項３に記載の高分子光導波路の製造方法。
- 前記加圧充填において圧力を段階的に増加させ、前記減圧吸引において圧力を段階的に減少させることを特徴とする請求項３に記載の高分子光導波路の製造方法。
- 前記シリコーンゴム層の、凹部が形成されていない部分を剛性材料で置換することを特徴とする請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
- 前記シリコーンゴム層の厚さが、０．１ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
- 前記強化部材が、金属材料又はセラミック材料からなることを特徴とする請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
- 前記強化部材の厚さが、１ｍｍ〜４０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
- 前記鋳型の表面エネルギーが、１０ｄｙｎ／ｃｍ〜３０ｄｙｎ／ｃｍであることを特徴とする請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
- 前記鋳型のシェア（Ｓｈａｒｅ）ゴム硬度が、１５〜８０であることを特徴とする請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
- 前記鋳型の表面粗さが、０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
- 前記鋳型が、紫外領域及び／又は可視領域おいて光透過性であることを特徴とする請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
- 前記クラッド用基材が、クラッド用フィルム基材であることを特徴とする請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
- 前記コア形成用紫外線硬化性樹脂の粘度が５０ｍPa・ｓ〜２０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
- 前記クラッド用基材とクラッド層の屈折率の差が、０．１以下であることを特徴とする請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
- １）(i) 複数の光導波路コア凸部に対応する複数の凹部と、前記凹部の一端部における進入部に連通する応力緩和のための空隙部及び前記凹部の他端部における排出部に連通する応力緩和のための空隙部を有する、鋳型形成用液状シリコーンゴムを硬化させたシリコーンゴム層と、(ii)前記シリコーンゴム層を補強し、コア形成用紫外線硬化性樹脂の注入口と減圧吸引のための排気口が設けられ、かつ下記３）の工程において鋳型凹部に充填された紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射するための露光用開口部を備えた強化部材とを有する鋳型を準備する工程、２）鋳型に導電性パターンが形成されたクラッド用基材を密着させる工程、３）コア形成用紫外線硬化性樹脂を強化部材の注入口から圧入するとともに、排気口から鋳型の排出部側を減圧吸引して、クラッド用基材を密着させた鋳型の凹部にコア形成用紫外線硬化性樹脂を充填する工程、４）露光用開口部を通して紫外線を照射して充填したコア形成用紫外線硬化性樹脂を硬化させる工程、を有する高分子光導波路の製造方法であって、前記鋳型形成用液状シリコーンゴムを硬化させたシリコーンゴム層が光透過性であり、かつその屈折率と前記４）の工程で形成されるコアの屈折率の差が０．０１以上あることを特徴とする高分子光導波路の製造方法。
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