JP4079146B2 - 光導波路の製造方法 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光インターコネクション(interconnection)等に使用する光導波路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信技術の進展により、電気通信に比べ、光通信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開発が進められている。光信号の伝送媒体としては、近年開発が進められている高分子光導波路が期待されている。
【０００３】
高分子光導波路は、大面積に形成可能であり、１ｃｍ〜１ｍのオーダー(order)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、高分子光導波路は、導波路の端部に光路変換ミラー(mirror)を形成することにより、光路変換ミラーに対する表面上に光部品を実装可能としている。
【０００４】
（導波路の製造方法）
高分子光導波路の製造方法は、図４４に示す如き、ドライエッチング(dry etching)を用いた方法や、図４５に示す如き、パターン(pattern)露光及び現像を用いた方法が一般的である。
詳しくは、ドライエッチングを用いた方法においては、図４４の（ａ）に示すように、基板５０上に第１クラッド(clad)２及びコア(core)１を順次、形成する。図４４の（ｂ）に示すように、コア１上に部分的にシリコン(silicon)含有レジスト(resist)５１を形成する。図４４の（ｃ）に示すように、反応性イオン(ion)５２をシリコン含有レジスト５１及びコア１に照射し、シリコン含有レジスト５１から露出しているコア１をエッチング(etching)する。図４４の（ｄ）に示すように、シリコン含有レジスト５１を除去し、凸形状のコア１を形成する。図４４の（ｅ）に示すように、凸形状のコア１及び第１クラッド２上に第２クラッド３を形成する。
【０００５】
一方、パターン露光及び現像を用いた方法においては、図４５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板５０上に第１クラッド２及びコア材１’を順次、形成する。図４５の（ｃ）に示すように、紫外線５３をフォトマスク(photo mask)３５を介してコア材１’に照射し、コア材１’を選択的に硬化させる。図４５の（ｄ）に示すように、硬化されない部分のコア材１’を現像により除去し、凸形状のコア１を形成する。図４５の（ｅ）に示すように、凸形状のコア１及び第１クラッド２上に第２クラッド３を形成する。
【０００６】
また、光路変換ミラーの形成方法は、図４６に示すように、ダイシングソー(dicing saw)による機械加工が一般的である。ダイシングソーによる機械加工においては、図４６の（ａ）に示すように、図４４の（ｅ）又は図４５の（ｅ）に示した如き、コア１が埋込み形成されたクラッド２，３を有する基板５０が準備される。図４６の（ｂ）に示すように、ダイシングブレード(dicing blade)５４により、コア１の両端部をクラッド２，３と共に斜めに削る。図４６の（ｃ）に示すように、コア１の両端部は全反射ミラー５５に形成される。この時、コア１の一端部に入射する信号光８をコア１内部を通して他端部から出射するように光路が形成される。
【０００７】
しかしながら、図４４及び図４５に示した導波路の製造と、図４６に示した光路変換ミラーの加工とは、別に行なわれることから、製造工程が複雑になり、コスト(cost)がかさむ。
そこで、導波路とミラーを同時に作製する方法として、型を用いた方法が考えられている（例えば、日本特許出願の特開２００１−１５４０４９号公報の第８〜９頁及び第２〜３図を参照。）。型を用いた方法では、凹部を有する基板の全面にコアを塗布し、凹部以外のコアを除去する。次に、コアを覆うように基板全面に第１クラッドを形成し、コア及び第１クラッドを別基板に転写する。しかる後、コア及び第１クラッド上に第２クラッドを形成している。
【０００８】
しかしながら、この方法は、基板の全面に塗布されたコアのうち、凹部以外のコアを除去するので、コア材の使用効率が低く、コストがかさむ。
一方、コア材の使用効率が良い方法もある（例えば、日本特許出願の特開平１０−９０５４４号公報の第７頁及び第１〜５図を参照。）。この方法では、光透過性を持つ凹型部材において、窪み（凹部）以外に遮光膜を形成してなる凹型を用いている。このため、凹型を通した光照射により、コアパターン(core pattern)のみを硬化できる。しかしながら、凹型部材の樹脂が熱で変形し易いため、コアパターンを変形させ易い。
【０００９】
また同様の技術としては、“W.J.Oh, M.S.Kim, H.H.Byum, J.W.Kim, K.S.Han, J.H.Oh, M.S.Kwon, and S.Y.Shin, "Fabrication of Multimode Polymer Optical Waveguides by Using UV Curable Resins and Transfer Molding Process", Seventh Optoelectronics and Communications Conference (OECC 2002) Technical Digest, pp.534-535 ,July 2002.”が知られている。この技術も、“the PDMS mold is transparent to UV light（５３４頁，右欄１１−１２行目）”とあるように、凹型を通した光照射を用いるため、凹型部材の樹脂が熱で変形し易いと考えられる。
【００１０】
（光部品の実装）
光導波路は、コア上に光路変換するミラーが形成され、ミラーの光軸上の光導波路表面に受光素子又は発光素子である光部品が実装される。
通常は、光路変換ミラーとして平面鏡が用いられている。
【００１１】
発光素子からコアへの接続には、通常、発光素子からの発散光を凸レンズによって収束光に変換して光路変換ミラーに集光させている。
【００１２】
コアから受光素子への接続には、接続効率及び受光素子の位置ずれ余裕を改善するため、コア端部の光路変換ミラーから出た光を凸レンズ(lens)によって収束光にしてからＰＤに入射する方法が用いられる（例えば、日本特許出願の特開２００１−１８５７５２号公報を参照）。
【００１３】
一方、図４７に示すように、発光素子４０、受光素子４１とも光路変換ミラー４，６に近接させ、発光径＜コア径＜受光径とし、光が大きく広がる前に受光素子４１に到達させて凸レンズを省略する方法もある。
【００１４】
（導波路の実装）
従来から光導波路では、図４８に示すように、直線導波路、曲線導波路、導波路端の斜めミラーが用いられている（例えば、電子情報通信学会誌Vol.84, No.9, pp.656-662, 2001年9月（p.661、図８）参照）。詳しくは、基本的には直線導波路が用いられ、直線導波路の位置や向きを変える場合には曲線導波路が用いられている。また、各導波路と、面発光素子又は受光素子（併せて外部素子という）との接続のために斜めミラーが用いられている。
【００１５】
（別基板との貼り合わせ）
次に、光導波路７をフィルム(film)状に形成して別基板に貼り合わせる場合について述べる。
【００１６】
図４９の（ａ）〜（ｆ）に示すように、光導波路７のフィルムを製造する。すなわち、図４９の（ａ）に示すように、基板２０上に第１クラッド２を形成し、図４９の（ｂ）に示すように、第１クラッド２上に部分的にアライメントマーク(alignment mark)７０を形成する。
【００１７】
次に、図４９の（ｃ）に示すように、アライメントマーク７０とは重ならない様に、第１クラッド２上に所定パターンのコア１を形成する。なお、図４９の（ｃ）中、コア１とアライメントマーク７０とを並べて描写しているが、実際にはコア１とアライメントマーク７０とは紙面に垂直方向に互いにずれた位置にある。また、図４９の（ｄ）に示すように、コア１及び第１クラッド２上に第２クラッド３を形成する。これにより、光導波路７が基板２０上に形成される。
【００１８】
しかる後、図４９の（ｅ）に示すように、コア１の両端に、傾斜した全反射ミラー面５５を形成する。また、基板２０を光導波路から剥離すると、図４９の（ｆ）に示すように、フィルム状の光導波路７が製造される。
【００１９】
次に、図４９の（ｇ）に示すように、この光導波路７のアライメントマーク７０を別基板（例、電気配線基板）６０のアライメントマーク６１に位置合わせし、光導波路７と別基板６０とを接着剤６２で貼り合わせている。これにより、光導波路７と別基板６０との貼り合わせ構造が完成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の光導波路の製造方法は、コア材の使用効率が低く、コストがかさむ問題がある。また、コアパターンを変形させ易い問題がある。
【００２０】
本発明の目的は、コア材の使用効率が良く、コアが変形しにくい、安価な光導波路の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の第１の局面(aspect)は、コアとクラッドからなる光導波路の製造方法であって、基板上に樹脂を塗布及び硬化させて第１クラッドを形成する工程と、前記コアパターン形状の窪みを有する凹型と前記基板上の第１クラッドとの間にコア材を挟む工程と、前記挟まれたコア材を硬化させて前記窪みに対応したコアパターンを第１クラッド上に形成する工程と、凹型を前記コアパターン及び前記第１クラッドから剥離する工程と、前記凹型（１０）を剥離する工程の完了後、前記第１クラッド表面に薄く残った硬化しているコアを酸素プラズマ処理を用いて除去する工程と、を備え、前記挟まれたコア材（１’）を硬化させる工程としては、前記基板及び前記第１クラッドを通して紫外線を前記コア材に照射する紫外線硬化工程を含んでおり、前記コア材（１’）を挟む工程としては、プレスロール（１１）を用いる光導波路の製造方法である。
【００２２】
このように、コア材を挟んで窪みに入れるので、コア材の使用効率が良く、また、凹型側から光照射をしないので、コアが変形しにくい、安価な光導波路の製造方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、コア材の使用効率が良く、コアが変形しにくい、安価な光導波路の製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の各実施形態及び各実施例について図面を用いて詳細に説明する。各実施形態は互いに組合せ可能であり、第１及び第２の実施形態が主に光導波路の製造方法に関する。第３の実施形態は主に外部素子を実装する場合に関する。第４の実施形態は主に複雑な回路を形成する場合に関する。第５の実施形態は主に別基板に貼り合わせる場合に関する。以下、順に述べる。
【００２５】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る光導波路の製造方法を示す工程断面図である。
まず、図１の（ａ）に示すように、コアパターン(core pattern)形状の窪みを有し、かつ、少なくとも表面の材質がシリコーン(silicone)又はフッ素(fluorine)樹脂からなる凹型１０を準備する。また、図１の（ｂ）に示すように、基板２０を準備し、この基板２０上に第１クラッド(clad)２を塗布・硬化させておく。
【００２６】
そして、図１の（ｃ）に示すように、凹型１０と、基板２０の第１クラッド２との間にコア(core)材１’を挟み込み、例えばロール(roll)１１により圧力を加える。これにより、コア材１’は凹部に閉じ込められる。
しかる後、図１の（ｄ）に示すように、例えば、基板２０側から紫外線１２を照射することにより、コア材１’を硬化させて凹部に対応したコアパターン１を形成する。
【００２７】
凹型１０を剥離すれば、図１の（ｅ）に示すように、コアパターン１が第１クラッド２に載った状態になる。
このままの状態でも、空気が上部クラッドの役割を果たして導波路として作用する。但し、図１の（ｆ）に示すように、コアパターン１及び第１クラッド２を第２クラッド３で覆って導波路７を形成する方が好ましい。なお、ミラー(mirror)無し導波路の場合、図１の（ｇ）に示すように、導波路７の入出力部を露出させて使用する。
【００２８】
また、導波路７は、図２及び図３に示すように、コアパターン形状の窪みの端部が概略４５゜の斜めミラー相当面４’を有する凹型１０を用いて形成してもよい。この凹型１０は、後述するが、図４の（ａ）〜（ｅ）に示すように作成される。凹型１０は、図４の（ｆ）に示す如き、両端に斜めミラー相当面４’を有する構成に限らず、図４の（ｇ）に示す如き、コアパターン形状の窪みの途中に面内ミラー相当面５’を有していても良い。
【００２９】
導波路７の形成時に、図４の（ｆ）に示す如き、斜めミラー相当面４’を有する凹型１０を用いた場合、図２，３，５に示すように、コアパターン１作製と同時に、コアパターン１端部に光路変換用斜めミラー面４を形成することができる。
また、図４の（ｇ）に示す如き、面内ミラー相当面５’を有する凹型１０を用いた場合、図６に示すように、コアパターン１の作製と同時に、コアパターン１に面内光路変換用ミラー面５を形成することができる。
【００３０】
ここで、凹型１０を作製する方法について説明する。
まず、図４の（ａ）〜（ｃ）に示すように、基板３１上に、コアパターン形状の凸部を形成する。コアパターン形状は、感光性樹脂３２（例えばフォトレジスト(photo resist)など）を基板３１上に塗布し、露光・現像によって容易に作製することができる。
【００３１】
コアパターンの端部には、光路変換のための概略４５゜の斜めミラー相当面４’を形成しておくことができる。具体的には、斜めミラー相当面４’は、図４の（ｂ）に示すように、レーザ(laser)光３３を斜めに入射するレーザ加工により形成される。レーザ加工には、ＫｒＦエキシマレーザ(excimer laser)、ＡｒＦエキシマレーザ、フェムト(femto)秒レーザ、ＵＶ−ＹＡＧレーザ等、光子のエネルギー(energy)が高く、分子を切断できる紫外領域の波長のレーザ光３３が使用される。なお、コアパターンの途中には、面内光路変換のための面内ミラー相当面５’を形成しておくことができる。この面内ミラー相当面５’は、コアパターン形状作製と同時に露光・現像で作製しても良く、コアパターン形状作製後にレーザ加工で作製しても良い。
【００３２】
以上により、図４の（ｃ）に示すように、両端に斜めミラー相当面４’を有する凸部を備えた凸型３０が形成される。
次に、図４の（ｄ）に示すように、液状のシリコーン又はフッ素樹脂３４を凸型３０に充填・硬化させて、凹型１０を作製する。液状のシリコーン又はフッ素樹脂３４は、室温又は加熱によって硬化できる。
【００３３】
硬化が完了すると、凸型３０を剥離すれば、図４の（ｅ）に示すように、凹型１０ができる。
凹型１０は、凸型３０の形状に応じて、図４の（ｆ）又は（ｇ）に示すように、コアパターン状窪みにミラー相当面４’又は５’が形成される。
導波路作製の話に戻る。図２に示すように、斜めミラー相当面４’を有する凹型１０を用いて導波路７を形成する場合、図２の（ｆ）に示すように、コアパターン１のミラー面４又は５には、反射膜６を設けることが望ましい。反射膜６としては、金属（例えばＡｌ、Ａｇ、Ｃｕ等）が好適であるが、多層膜でもよい。形成方法としては、マスク(mask)蒸着法、（全面成膜後）エッチング(etching)法、リフトオフ(lift-off)法等の各種の方法が適用可能である。
【００３４】
あるいは、図３に示すように、凹型１０のミラー相当面４’又は５’に予め反射膜６を形成しておき、コアパターン１から凹型１０を剥離する際に、コアパターン１のミラー相当面４又は５に反射膜６を転写することも可能である。
クラッド２又は３としては、エポキシ(epoxy)が好適に用いられる。クラッド２又は３の硬化方法としては、紫外線硬化、熱硬化、あるいは両者の併用が可能である。
【００３５】
なお、コア材１’を挟み込む方法としては、プレスロール(press roll)が好適である。即ち、ロール(roll)１１によって圧力を加えつつ、ロール１１の回転によってその領域を移動させる。プレスロールによってコア材１’をコアパターン形状の凹部に閉込めることができ、気泡も残らなくすることが可能である。なお、図１〜図３では凹型１０が下になっているが、この向きに限らず、例えば基板２０が下でもよい。
【００３６】
図７に示すように、プレスロールの基板移動方向１１ａと導波路の主要直線部分とのなす角θは小さいほど良いが、概略４５゜以内であれば良好な埋め込みができる。また、図６に示す如き、互いに直交する２方向の主要直線部分を直線導波路が持つ場合を述べる。この場合、図８に示すように、直線導波路の２方向とプレスロールの基板移動方向１１ａとのなす角を概略４５゜とすることにより、良好な埋め込みができる。
【００３７】
コア材１’としては、エポキシ又はアクリル(acrylic)樹脂が好適に用いられる。コアの硬化方法としては、紫外線硬化、熱硬化、あるいは両者の併用が可能である。特に紫外線硬化は、温度変化を最小限に抑制できるため、良好な寸法精度を得るために重要である。
【００３８】
また、さらに良好な寸法精度を得るためには、凹型１０の硬化収縮を抑えることが必要である。そのためには、図９Ａのように、裏打ち材１５を有する凹型１０を用いることが有効である。裏打ち材１５としては、凹型１０の樹脂３４よりも熱膨張係数の小さい材料、例えば金属のような無機材料を用いると、コア硬化時の温度変化による寸法変化をも抑えることができる。最も好ましいのは、裏打ち材１５の熱膨張係数を、クラッド２付き基板２０の熱膨張係数と合わせることである。
【００３９】
このような凹型１０を用いるために、コア硬化時、基板２０側から紫外線１２を照射することが重要である。理由は、裏打ち材１５に好適な金属等が紫外線１２を透過しにくいからである。基板２０は、紫外線透過性の物質である必要がある。紫外線透過性の物質としては、例えばガラスが好適である。
【００４０】
また、コア材１’を挟み込んだ際に、図１０の（ａ）に示すように、厳密にはコアパターン１以外の部分に全体に薄く残ったコア１３が存在する。薄く残ったコア１３の厚さは最適化により１μｍ程度に薄くでき、光導波にはほとんど問題ない。但し、隣のコアパターン１との間隔が狭い場合には、コア１３はクロストーク(cross talk)の原因になる。
【００４１】
その場合、図１０の（ｂ）に示すように、凹型１０を剥離した後に、薄く残ったコア１３を除去する。例えば、全体を酸素プラズマ(plasma)処理することによってコア１３を除去できる。あるいは、全体を軽く薬品で処理してもよい。これによって、隣り合うコアパターン１の間隔が狭い場合でも、クロストークを低減できる。また、薄く残ったコア１３がわずか１μｍ程度なので、短時間に除去でき、製造上の負荷は小さい。
【００４２】
なお、図１１の（ｂ）に示すように、基板２０上に予め剥離層１４を形成しておき、導波路７作製後に剥離層１４から基板２０を除去する場合、図１１の（ｉ）に示すように、導波路７をフィルム(film)化することができる。
コア硬化において基板２０側から紫外線照射する場合、剥離層１４は紫外線１２を透過することが望ましい。剥離層１４としては、薄いフォトレジスト層や、水溶性接着剤等を用いることができる。
【００４３】
次に、以上のような第１の実施形態の実施例１〜９を説明する。ここで、実施例１，４，９は凹型に関しており、実施例２，３，５は光導波路に関する。実施例６，７は、プレスロールと導波路の方向に関する。実施例８は、導波路のフィルム化に関する。以下、順次述べる。
＜実施例１＞
［凹型１］
第１の実施形態の実施例１について、図４を用いて説明する。まず、図４の（ａ）に示すように、基板３１（ガラス(glass)）上にドライフィルムレジスト(dry film resist)を貼り合わせ、露光・現像することにより、感光性樹脂３２パターンとして、断面が４０μｍ角の導波路状の凸パターンを形成した。
【００４４】
次に、図４の（ｂ）に示すように、レーザ光３３としてＫｒＦエキシマレーザを斜め照射することにより、斜めミラー相当面４’を作製し、図４の（ｃ）に示すように凸型３０を形成した。
そして、図４の（ｄ）に示すように、凸型３０に液状のシリコーン(silicone)樹脂３４を重ねて室温硬化させた。しかる後、シリコーン樹脂３４から凸型３０を剥離することにより、図４の（ｅ）に示すように、凹型１０を作製した。
＜実施例２＞
［光導波路１］
第１の実施形態の実施例２について、図２を用いて説明する。まず、図２の（ａ）に示すように、実施例１で作製した凹型１０（シリコーン樹脂）を準備する。
【００４５】
次に、基板２０（ガラス）を準備し、クラッド材としての紫外線硬化型エポキシ樹脂を基板２０上にスピンコート(spin coat)した。基板全面に４Ｊ／ｃｍ2の紫外線を照射することにより、クラッド材を硬化させ、図２の（ｂ）に示すように、３０μｍ厚の第１クラッド２の膜を基板２０上に形成した。
【００４６】
そして、凹型１０上にコア材１’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を滴下した。図２の（ｃ）に示すように、クラッド２付き基板２０を凹型１０に重ねてロールラミネータ(roll laminater)に通した。
凹型１０及びクラッド２付き基板２０はロール１１によってプレス(press)され、コア材１’は凹型１０の窪みに埋め込まれた。
【００４７】
図２（ｄ）に示すように、この状態で基板２０側から８Ｊ／ｃｍ2の紫外線１２を照射することにより、コア材１’が硬化してコアパターン１が形成された。
図２の（ｅ）に示すように、凹型１０を剥離し、図２の（ｆ）に示すように、コアパターン１の斜めミラー面４に反射膜６としてＡｌをマスク蒸着した。
【００４８】
さらに第２クラッド３として紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布、全面に４Ｊ／ｃｍ2の紫外線を照射することにより、図２の（ｇ）に示すように、導波路７が完成した。
＜実施例３＞
［光導波路２］
第１の実施形態の実施例３について、図３を用いて説明する。まず、図３の（ａ）に示すように、実施例１で作製した凹型１０（シリコーン樹脂）を準備し、図３の（ｂ）に示すように、斜めミラー相当面４’に、反射膜６としてＡｌをマスク蒸着した。以下、前述した図２の（ｂ）〜（ｄ）と同様に、図３の（ｃ）〜（ｅ）に示すように、第１クラッド２上にコアパターン１を形成した。但し、コア材１’としては、紫外線硬化型アクリル樹脂を用いた。
【００４９】
次に、凹型１０を剥離する際に、図３の（ｆ）に示すように、凹型１０の斜めミラー相当面４’上の反射膜６であるＡｌをコアパターン１の斜めミラー面４に転写した。以下、前述同様に、図３の（ｇ）に示すように、第２クラッド３を形成し、導波路７が完成した。
＜実施例４＞
［凹型２］
第１の実施形態の実施例４について、図４を用いて説明する。まず、図４の（ａ）に示すように、基板３１（ガラス）上に紫外線硬化型エポキシを塗布し、露光、溶剤現像することにより、感光性樹脂３２の凸部のパターンを形成した。
【００５０】
このパターンは、断面が４０μｍ角の導波路形状を有している。パターンには直線だけでなく、面内ミラー相当面５’も設けた（図示せず）。
次に、図４の（ｂ）に示すように、レーザ光３３としてフェムト秒レーザを感光樹脂３２のパターンに斜め照射することにより、斜めミラー相当面４’を形成した。これにより、図４の（ｃ）に示すように、凸型３０を得た。
【００５１】
そして、図４の（ｄ）に示すように、凸型３０に液状のフッ素樹脂３４を重ねて熱硬化させ、フッ素樹脂３４を凸型３０から剥離することにより、図４の（ｅ）に示すように、フッ素樹脂の凹型１０を作製した。
＜実施例５＞
［光導波路３］
第１の実施形態の実施例５について、図２を用いて説明する。実施例５は、図２の（ａ）に示すように、実施例４で作製した凹型１０（フッ素樹脂）を準備し、この凹型１０を用いて、図２の（ｂ）〜（ｇ）に示すように、実施例２と同様に導波路７を作成するものである。
＜実施例６＞
［プレスロールと導波路の方向１］
図４の（ｆ）に示す如き、直線のコアパターン形状を有する凹型１０を使用した。
【００５２】
実施例２の図２の（ｃ）及び図７において、凹型１０の直線状窪みの方向とロールラミネータでの搬送方向との角度θを変えてテスト(test)した。
角度θ＝０゜、３０゜、４５゜のとき、コア材１’を良好に埋め込むことができた。角度θ＝６０゜のとき、少量の気泡混入が見られた。角度θ＝９０゜のとき、多量の気泡混入が見られた。
＜実施例７＞
［プレスロールと導波路の方向２］
図４の（ｇ）に示す如き、直交する２直線とそれらを接続する面内ミラー相当面５’を有する凹型１０を使用した。
【００５３】
実施例２の図２の（ｃ）において、凹型１０の直線状窪みの方向とロールラミネータでの搬送方向とが概略４５゜になる方向にプレスロールを行った。
この結果、コア材１’を良好に埋め込むことができた。
＜実施例８＞
［フィルム化］
図１１の（ａ）は、図２の（ａ）と同じである。次に、図１１の（ｂ）に示すように、基板２０上に剥離層１４としてポジ(positive)型レジストを１μｍ塗布、加熱した後、図１１の（ｃ）〜（ｈ）に示すように、実施例２と同じ方法によって導波路７を作製した。
【００５４】
完成した導波路７を剥離液に浸けることにより、図１１の（ｉ）に示すように、剥離層１４を溶解して導波路７をフィルム化した。
このフィルム状の導波路７に対し、一端の斜めミラー面４にファイバ(fiber)で波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端の斜めミラー面４からの出射を確認した。
＜実施例９＞
［凹型３］
まず、実施例１と同様に凸型３０を形成した。次に、凸型３０に液状のシリコーン樹脂３４を重ね、さらに裏打ち材１５としてのステンレス(stainless)板を重ねた。
【００５５】
この状態でシリコーン樹脂３４を室温硬化させ、凸型３０を剥離することにより、図９Ａに示すように、凹型１０を作製した。
そして、裏打ち材１５付きの凹型１０を用い、実施例２と同様にして導波路７を作製した。その導波路７のコアパターン１は、寸法がマスクパターン(mask pattern)とほぼ同じであった。
【００５６】
一方、図９Ｂに示す如き、裏打ち無しの凹型１０を用い、実施例２と同様に作製したコアパターン１は、マスクパターンに比較して０．５％程度縮んでいた。
上述したように第１の実施形態及びその実施例１〜９によれば、以下の効果を得ることができる。
【００５７】
第１に、凹型１０としてシリコーン又はフッ素樹脂３４を用いることにより、コアパターン１の変形を低減できる。また、凹型１０の窪みにコア材の樹脂１’を挟むので、コア材の使用効率が良く、安価に形成できる。
第２に、ミラー面４，５を有する凹型１０を使用することにより、コアパターン１形成と同時にミラー面４，５を形成できる。
【００５８】
第３に、凹型１０を剥離した後に、全面に残るコア１が薄いので、残ったコア１を容易に除去することができる。
（第２の実施形態）
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。始めに、図１２の（ａ）に示すように、凹型１０を準備する。
【００５９】
凹型１０は、光導波路を形成する際の型の役割を持っている。凹型１０のパターン状凹部には、光導波路のコアパターンだけでなく、ミラーに相当する部分や、回折格子、分岐回路、アレイ(array)導波路回折格子等の光回路を組み込むこともできる。
【００６０】
凹型１０の材料としては、シリコーン樹脂が好適である。シリコーン樹脂は柔軟性があるので、コアパターンをクラッド付きの別基板に転写する際に貼り合わせ、剥離がし易く、また、コアパターンを損傷しにくいからである。
凹型１０は、全体がシリコーン樹脂であっても良く、少なくともパターン状凹部を有する面がシリコーン樹脂であることが好ましい。
【００６１】
次に、図１２の（ｂ）に示すように、凹型１０に表面処理を行う。表面処理により、凹型１０のコア材１’に対する親和性を高めることができる。具体的には、凹型１０に対し、コア材１’の接触角を４５゜以下にすることにより、安定してコア材１’を埋込みできるようになる。表面処理としては、酸素プラズマ処理が好適である。
【００６２】
次に、図１２の（ｃ）〜（ｄ）に示すように、基板のパターン状凹部のみにコア材１’を充填する。コア材１’としては、例えば、エポキシ(epoxy)樹脂、特に紫外線硬化型エポキシ樹脂が好適である。
充填方法としては、全面塗布後に余分なコア材をブレード(blade)を用いてかき取る方法、例えば、ブレードとして、ヘラ(spatula)４６を用いてかき取る方法が可能である。
そして、紫外線照射によってコア材１’を硬化させてコアパターン１とする。
【００６３】
ここで、図１２の（ｅ）に示すように、基板２０を準備し、基板２０の全面にクラッド材２’を塗布する。そして、図１２の（ｆ）に示すように、コアパターン１が形成された凹型１０と、クラッド材２’が塗布された別基板２０とを重ね合わせる。この状態で紫外線照射してクラッド材２’を硬化させ、第１クラッド２を形成する。しかる後、凹型１０を剥離してコアパターン１を基板２０側に転写する。
【００６４】
クラッド材２’としては、例えば、紫外線硬化型エポキシ樹脂が好適である。また、コア材１’やクラッド材２’の硬化方法は、紫外線照射による硬化に限定されるものではない。
光路変換ミラーは、図１２の（ｇ）に示すように、コアパターン１の傾斜面４に金属を蒸着して金属ミラー４，６とする。傾斜面のみに金属を付けるために、マスク蒸着法やリフトオフ(lift-off)法を用いることができる。なお、光路変換ミラーは、図５に示した如き、光導波路層に垂直な方向に光路変換する構成に限らず、図６に示した如き、光導波路層の面内で任意の角度に光路変換する構成をも用いることができる。
【００６５】
次に、図１２の（ｈ）に示すように、クラッド材３’を全面に塗布し、硬化させて第２クラッド３にすることにより、単層の光導波路７が完成する。或いは第２クラッド３を設けずに空気をクラッドの代用とすることもできる。
また、図１３に示すように、クラッド材３を硬化させる前に、さらに別な凹型１０Ａにコアパターン１Ａを形成して転写することにより、多層構造の光導波路７を形成することもできる。図１３の（ｈ）は、図１２の（ｈ）に対応している。
【００６６】
なお、多層の光導波路７を形成する場合や、単層又は多層の光導波路７を他の基板（例、電気配線基板）に転写する場合、基板２０上又は第１クラッド２上にアライメントマーク（図示せず）を設けることが望ましい。
また、単層又は多層の光導波路７をフィルムとして使う場合、基板２０とクラッド材２の間に剥離層（図示せず）を設けておき、光導波路を作製した後に剥離させてフィルム化することが望ましい。基板２０及び剥離層、又は凹型１０は、紫外線に対して透明なことが望ましい。
【００６７】
凹型１０の製造には、図４に示したように、凸型３０を作製し、シリコーン樹脂３４等で型取りする方法を用いることができる。
コアパターンのアスペクト(aspect)比（高さ／幅）としては、通常は１程度のものが用いられる。その場合、光導波路層に垂直な方向に光路変換するミラーを上から見るとほぼ正方形になり、部品の位置合わせ要求ＸＹ方向で同程度になる。しかし、アスペクト比が１でなくとも導波に問題はない。実際、本発明者はアスペクト比０．２７〜２にて導波を確認している。
【００６８】
また、コア材１’をパターン状凹部のみに充填、硬化後にクラッド材付き別基板２０と重ねる代わりに、図１４に示すように、凹型基板１０とクラッド付き基板２０の間にコア材１’をはさみ込んで導波路を作製することも可能である。即ち、図１４の（ａ）に示すように、凹型１０を準備し、図１４の（ｂ）に示すように、表面処理を行う。次に、図１４の（ｃ）に示すように、クラッド２付き基板２０を準備し、図１４の（ｄ）に示すように、凹型１０との間にコア材１’を挟み込む。
【００６９】
図１４の（ｅ）に示すように、基板２０側及び／又は凹型１０側から紫外線照射する等の方法によってコア材１’を硬化させ、コアパターン１を形成する。凹型１０を剥離してコアパターン１を基板２０側に転写する。そして、図１４の（ｆ）に示すように、コアパターン１の傾斜面に金属を蒸着して金属ミラー４，６とする。通常は、図１４の（ｇ）に示すように、コアパターン１及び第１クラッド２を第２クラッド３で覆う。この場合にも、表面処理によって安定したコア形成が可能になる。また、この方法でも多層の光導波路を形成することができる。
【００７０】
さらには、型として、凹型１０だけでなく、図１５に示すように、凸型１６も使用できる。例えば図１５の（ａ）〜（ｅ）に示すように、表面処理した凸型１６を用いた型取りにより、パターン状凹部を有するクラッド２を作製する。次に、図１５の（ｆ）〜（ｉ）に示すように、凹部の傾斜面に金属ミラー６を形成した後、コア１を埋め込み、クラッド３で覆って導波路を作製することができる。
【００７１】
以下に、本発明による光導波路の製造方法を実施例１０〜１３にて詳細に説明する。
＜実施例１０＞
［凹型の作製］
凹型１０は、図４に示したように、作製した。但し、型取り前の基板３１上の凸パターン３２は、高さが４０μｍ、幅が２０μｍ〜１５０μｍの複数の光導波路形状とした。
［光導波路１の作製］
図１２及び図１６を用いて説明する。まず、図１２の（ａ）に示すように、凹型１０（シリコーン樹脂）を準備した。次に、図１２の（ｂ）に示すように、パターン状凹部を有する基板に酸素プラズマ処理を行った。使用した装置は、東京応化工業（株）製のＯＰＭ−ＳＱ６００（型番）である。酸素流量を１００ＳＣＣＭ、圧力を６０Ｐａとし、プラズマパワー(plasma power)１００Ｗ、時間を２分とした。
【００７２】
そして、図１２の（ｃ）〜（ｄ）に示すように、コア材１として紫外線硬化型エポキシ樹脂を全面に塗布し、ヘラ(spatula)４６で凹部以外のコア材１’をかき取った。全面に紫外線を照射することにより、コア材１’を硬化させてコアパターン１とした。
【００７３】
コアパターン１は、図１６に示すように、全ての種類のコア幅２０μｍ〜１５０μｍを問題なく連続して形成できた。
一方、図１２の（ｅ）に示すように、別基板２０（ガラス）を準備し、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。
【００７４】
ここで、図１２の（ｆ）に示すように、両者１０，２を重ね合わせた状態で、別基板２０側から紫外線を照射することにより、コアパターン１’とクラッド材２’を密着させると共に、クラッド材２’を硬化させてクラッド２とした。
図１２の（ｇ）に示すように、凹型１０を剥がした後、マスク蒸着によって傾斜面に金属Ａｌを蒸着して金属ミラー４，６とした。さらに図１２の（ｈ）に示すように、全面にクラッド材３’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布、紫外線照射して光導波路７を完成した。
＜実施例１１＞
［光導波路２の作製］
酸素プラズマ処理の条件を、酸素流量を１００ＳＣＣＭ及び圧力を６０Ｐａを一定にし、プラズマパワー２０Ｗ〜４００Ｗ、時間１秒〜１０分の間で変えて、シリコーン上のコア材の接触角を測定した。
【００７５】
図１７に示すように、シリコーンの接触角は、未処理の場合に約６０゜であるのに対し、酸素プラズマ処理を施した場合に約４０゜〜２５゜に変化することを確認した。そして、図１７に示す酸素プラズマ処理を施したいずれの凹型１０を用いても、実施例１０と同様に光導波路を作製できた。
＜実施例１２＞
［光導波路３の作製］
図１４を用いて説明する。まず、実施例１０と同様にして、図１４の（ａ）に示すように、凹型１０を準備し、図１４の（ｂ）に示すように、凹型に酸素プラズマ処理を行った。
【００７６】
一方、図１４の（ｃ）に示すように、基板２０（ガラス）を準備し、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、紫外線を照射させて第１クラッド２とした。
そして、図１４（ｄ）〜（ｅ）に示すように、凹型１０と、クラッド２付き基板２０との間にコア材１’を挟んで、基板２０側から紫外線を照射することにより、コアパターン１を形成した。
【００７７】
凹型１０を剥がした後、図１４の（ｆ）に示すように、マスク蒸着によって傾斜面に金属Ａｌを蒸着して金属ミラー４，６とした。さらに図１４の（ｇ）に示すように、全面にクラッド材３’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布、紫外線硬化して光導波路７を完成した。
＜実施例１３＞
［光導波路４の作製］
図１５を用いて説明する。まず、実施例１０と類似の方法によって、図１５の（ａ）に示すように、凸型（シリコーン）１６を準備し、図１５の（ｂ）に示すように、凸型１６に酸素プラズマ処理を行った。
【００７８】
一方、図１５（ｃ）に示すように、基板２０（ガラス）を準備し、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。次に、図１５の（ｄ）に示すように、このクラッド材２’を凸型１６に重ねて、紫外線を照射させてクラッド２とした。
【００７９】
そして、図１５の（ｅ）に示すように、凸型１６を剥がし、図１５の（ｆ）に示すように、マスク蒸着によって傾斜面に金属Ａｌを蒸着して金属ミラー４，６とした。
さらに、図１５（ｇ）〜（ｈ）に示すように、コア材１’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を全面に塗布し、ヘラ４６で凹部以外のコア材１’をかき取った。全面に紫外線を照射することにより、コア材１’を硬化させてコアパターン１とした。
【００８０】
最後に、図１５の（ｉ）に示すように、全面にクラッド材３’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布、紫外線硬化して光導波路７を完成した。
＜比較例１＞
［光導波路５の作製］
図１８を用いて説明する。まず、実施例１０と同様に、図１８の（ａ）に示す如き、パターン状凹部を有する基板１０（シリコーン樹脂）を準備した。
【００８１】
次に、図１８（ｂ）〜（ｃ）に示すように、実施例１０の表面処理を行わずに、コア材１’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を全面に塗布し、ヘラ４６で凹部以外のコア材１’をかき取った。全面に紫外線を照射することにより、コア材１’を硬化させてコアパターン１とした。
【００８２】
この際、コア幅１００μｍ以上のコアパターン１は問題なく形成できた。しかしながら、図１８の（ｃ）に示すように、コア幅５０μｍ以下のコアパターン１は、とぎれとぎれになり易く、連続した導波路を形成するのが難しかった。
上述したように第２の実施形態及び実施例１０〜１３によれば、基板のパターン状凹部のみにコア材を充填する前に、コア材の親和性を高める表面処理を基板に施すので、安定したコアパターンを容易に形成することができる。また、光路変換ミラーとなる傾斜面はコアパターンに設けられるので、改めて傾斜面を形成する必要が無い。このため、傾斜面への金属の蒸着をコアパターンの製造工程と連続した工程で行うことができる。また、第１の実施形態と同様にコア材の使用効率が良い。
【００８３】
以上により、安価に安定した高分子光導波路を製造することができる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、光源からの光をほぼ平行光に変換しながらコア１に接続することにより、接続効率を改善するものである。図４７に示すような平面鏡４，６を用いた場合、発光素子４０からの光が角度分布を持ったままコア１に入射されるので、信号光８は角度を持ったまま進行し、出射時に大きな広がりをもたらす。
【００８４】
これに対し、図１９に示すように、凹面鏡の焦点を光導波路の垂直方向に配置する発光素子４０の発光点にほぼ一致させる。これにより、凹面鏡４，６で反射された光はほぼ平行光としてコアに入射するので、出射光の広がりが小さく、コアから受光素子への接続効率が良くなる。
【００８５】
図１９は断面図なので紙面内の集光のみが示されているが、紙面に垂直な方向に関しても凹面にすることにより、紙面に垂直な成分についても集光作用を有する。なお、紙面内と紙面に垂直な方向のいずれか一方の集光でも、部分的な効果を有するので本発明に含まれる。凹面鏡の曲率半径が３００μｍの場合、焦点距離は１００μｍ程度になる。また、ほぼ一致するとは、誤差３０％以内に収まることをいう。
【００８６】
通常、「焦点距離」の用語は、ミラーに垂直な方向から平行光を照射し、ミラーの中心から反射光が集光する点までの距離を意味する。しかしながら、本実施形態に係る「焦点距離」の用語は、ミラーに垂直な方向に対して４５゜傾いた方向から平行光を入射し、ミラーの中心から反射光が集光する点までの距離である。この焦点距離は、実測も可能であるが、ミラーの形状から計算することもできる。
【００８７】
また、本実施形態は、コア１からの光を集光させながら受光素子に照射することにより、受光素子４１の位置ずれ余裕を大きくできる。即ち、図２０に示すように、凹面鏡４、６を使用し、凹面鏡の焦点距離９を光導波路の垂直方向に設置する受光素子４１までの距離の１／２倍以上にすれば、光８が集光した状態で受光素子４１に入るので位置ずれ余裕が大きくなる。特に焦点距離を受光素子までの距離にほぼ等しくした場合、位置ずれ余裕を最も大きくできる。
【００８８】
図２０は断面図なので紙面内の集光のみが示されているが、紙面に垂直な方向に関しても凹面にすることにより、紙面に垂直な成分についても集光作用を有する。なお、紙面内と紙面に垂直な方向のどちらか一方のみの集光でも、部分的な効果を有するので本発明に含まれる。
【００８９】
焦点距離９を受光素子４１までの距離の１／２以下にすると、光が発散し、かえって位置ずれ余裕あるいは接続効率が小さくなる。また、ほぼ一致するとは、誤差３０％以内に収まることをいう。
通常、「焦点距離」の用語は、ミラーに垂直な方向から平行光を照射し、ミラーの中心から反射光が集光する点までの距離を意味することが多い。しかしながら、本実施形態に係る「焦点距離」の用語は、ミラーに垂直な方向に対して４５゜傾いた方向から平行光を入射し、ミラーの中心から反射光が集光する点までの距離を意味する。この焦点距離は、実測も可能であるが、ミラーの形状から計算することもできる。また、各素子４０，４１の位置は、電極又はスペーサ(spacer)４２，４３の寸法により、容易に調整可能である。
【００９０】
ここで、凹面鏡を有する光導波路を簡単に作製する方法を述べる。まず最初に、図２１の（ａ）に示すように、端部にミラー相当面（凸面）４’を有するコアパターン形状の感光性樹脂３２を基板３１上に有する原型を作製する。
次に、図２１の（ｂ）に示すように、該原型を元に少なくとも表面がシリコーン樹脂からなる凹型１０を作製する。そして、該凹型から光導波路を作製する。
【００９１】
上記凹型から光導波路を作製する方法は、具体的には、図２１の（ｃ）に示すように、クラッド２付き基板２０と上記凹型の間に液状のコア材１’を挟み込み、図２１の（ｄ）に示すように硬化させ、図２１の（ｅ）に示すように、凹型を剥がしミラー面４を有するコアパターンを形成する。
【００９２】
次に、図２１の（ｆ）に示すように、ミラー部に反射膜６を形成する。さらに、図２１の（ｇ）に示すように、クラッド３で全体を覆う。
この方法により、端部に斜め凸面部を有するコアパターンを形成できる。この斜め凸面部が凹面鏡になる。外から見て凸面ということは、コアパターンを通る光にとっては凹面である。反射膜は、金属でもよいし、誘電体多層膜でもよい。ただし、膜厚分布の影響のない金属の方が使いやすい。
【００９３】
続いて、斜め凸面部を有する原型を作製する方法を第１〜第３の方法として３通り述べる。
第１の方法では、例えば、フォトリソグラフィ(photo lithography)によって感光性樹脂のレジストパターンを形成する。その後、図２２の（ａ）〜（ｃ）に示すように、基板３１上の感光性樹脂３２の端部に、マスクを介して概略円状の影を有するレーザ光３３を照射する。これにより、感光性樹脂３２の端部を蒸発させてミラー相当面４‘を作製する。よって、両光軸に垂直な方向についての集光が可能になる。なお、「概略円状の影を有する」の用語は、概略円状の影の外側が光照射領域である旨を意味する。概略円状には、２次曲線等の任意の曲線が含まれる。
【００９４】
第２の方法では、図２３の（ａ）に示すように、フォトリソグラフィによってレジストパターンを形成した後、図２３の（ｂ）〜（ｆ）に示すように、レジスト端部に方向の異なる複数回のレーザ加工を施すことにより、斜め凸部を作製する。図２３に示したように、長方形のレーザ光３３を多数回照射させても良いが、図２４の（ａ）〜（ｄ）に示すように、概略円状の影を有するレーザ光３３を用いれば少ない回数で済む。
【００９５】
第３の方法では、図２５の（ａ）に示すように、フォトリソグラフィによってレジストパターンを形成する。その後、図２５の（ｂ）〜（ｃ）に示すように、レーザ加工によって斜め面を形成する。続いて、図２５の（ｄ）に示すように、さらに温度を上げてレジストを流動させて凸状に変形させる。レジストはポジ(positive)型でもよいし、ネガ(negative)型でもよい。
＜実施例１４＞
［概略円形の影を有するレーザ加工］
第３の実施形態に係る実施例１４について、図２２を用いて説明する。図２２の（ａ）に示すように、基板３１（ガラス）上にドライフィルムレジストを貼り合わせ、露光及び現像により、感光性樹脂３２を４０μｍ角の断面をもつコアパターン形状に形成した。
【００９６】
次に、ＫｒＦエキシマレーザのレーザ光３３を斜め照射する。その際、図２２の（ｂ）に示すように、マスクを用いて概略円状の影を有するビーム形状にレーザ光３３を成形する。これにより、図２２の（ｃ）に示すように、凸状の斜めミラー相当面４’を作製し、凸型３０とした。使用したレーザ光３３の円状の影の曲率半径は３００μｍであり、加工されたレジストの曲率半径もほぼ３００μｍであった。
＜実施例１５＞
［複数回照射］
第３の実施形態に係る実施例１５について、図２４を用いて説明する。図２４の（ａ）に示すように、基板３１（ガラス）上にドライフィルムレジストを貼り合わせ、露光及び現像により、感光性樹脂３２を４０μｍ角の断面をもつコアパターン形状に形成した。
【００９７】
次に、ＫｒＦエキシマレーザのレーザ光３３を斜め照射する。その際、図２４の（ｂ）に示すように、マスクを用いて概略円状の影を有するビーム形状にレーザ光３３を成形して１回目のレーザ加工を行った。
次に、図２４の（ｃ）に示すように、斜め照射の角度を１０゜変えて２回目のレーザ加工を行う。これにより、図２４の（ｄ）に示すように、凸状の斜めミラー相当面４’を作製し、凸型３０とした。使用したレーザ光３３の円状の影の曲率半径は３００μｍであり、加工されたレジストの曲率半径もほぼ３００μｍになった。
＜実施例１６＞
［リフロー］
第３の実施形態に係る実施例１６について、図２５を用いて説明する。図２５の（ａ）に示すように、基板３１（ガラス）上に液状レジストを塗布し、露光及び現像により、感光性樹脂３２パターンとして４０μｍ角の断面をもつコアパターン形状に形成した。
【００９８】
次に、ＫｒＦエキシマレーザのレーザ光３３を斜め照射する。このとき、図２５の（ｂ）に示すように、レーザ光３３は、長方形のビーム(beam)形状を有し、感光性樹脂３２を斜めに平面状に加工した。次に、１３０℃１０分の熱処理を行うことにより、感光性樹脂３２が流動し、図２５の（ｃ）に示すように、凸状の斜めミラー相当面４’に変化した。
加工されたレジストの曲率半径はほぼ３００μｍになった。
＜実施例１７＞
［光導波路の作製］
図２１の（ａ）に示す如き、実施例１５の方法で作製した凸型３０に、液状のシリコーン樹脂３４を重ねて室温硬化させ、剥離することにより、図２１の（ｂ）に示すように、凹型１０を作製した。
【００９９】
次に、基板２０（ガラス）を準備し、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。全面に４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、クラッド材２’を硬化させて３０μｍ厚の膜にした（図示せず）。
そして、図２１の（ｃ）に示すように、凹型１０上にコア材１’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を滴下し、クラッド２付き基板２０を重ねて加圧した。図２１の（ｄ）に示すように、コア材１’は凹型１０の窪みに埋め込まれた。この状態で基板２０側から８Ｊ／ｃｍ２の紫外線１２を照射することにより、コア材１’はコアパターン１に硬化した。図２１の（ｅ）に示すように、凹型１０を剥離し、図２１の（ｆ）に示すように、コアパターン１の斜めミラー面４に反射膜６としてＡｌをマスク蒸着した。図２１の（ｇ）に示すように、さらに第２クラッド３’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布し、全面に４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、光導波路７が完成した。
＜実施例１８＞
［入射側ミラーの評価］
実施例１７の方法によって、一端が凹面鏡、他端が平面鏡のコアを含む光導波路を作製した。凹面鏡側の光導波路の中心から１００μｍ（導波路表面から５０μｍ）の位置に波長８５０ｎｍのＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）を設置した。
【０１００】
一方、平面鏡側の光導波路の中心から１００μｍ（導波路表面から５０μｍ）の位置に直径８０μｍのＰＤを設置した。
ＶＣＳＥＬ・光導波路間及び光導波路・ＰＤ間は、屈折率がクラッドにほぼ等しい透明樹脂で封止した。
ＶＣＳＥＬからの光信号は、光導波路中を凹面鏡、コア内部及び平面鏡の順に通過してＰＤに出射された。ＰＤが受けた信号光は、コアの両端が平面鏡の場合に比べ、信号強度が１．５倍になった。
＜実施例１９＞
［出射側ミラーの評価］
実施例１７の方法によって、両端が凹面鏡のコアを含む光導波路を作製した。コアの両端は、それぞれコアの中心から１００μｍ（光導波路表面から５０μｍ）の位置に、波長８５０ｎｍのＶＣＳＥＬ及び直径８０μｍのＰＤを設置した。
【０１０１】
ＶＣＳＥＬ・光導波路間は、屈折率がクラッドにほぼ等しい透明樹脂で封止した。光導波路・ＰＤ間には、屈折率がクラッドにほぼ等しい液体を満たした。
ＶＣＳＥＬからの信号光は、光導波路中を一端の凹面鏡、コア内部及び他端の凹面鏡の順に通過してＰＤに出射された。
【０１０２】
ＰＤの横方向の位置ずれ余裕（信号強度が９０％に落ちる位置ずれ量）は３０μｍになった。一方、出射側が平面鏡の場合の位置ずれ余裕は１０μｍであった。
上述したように第３の実施形態及び実施例１４〜１９によれば、以下の効果を得ることができる。
【０１０３】
第１に、光路変換ミラーとして凹面鏡を用いた簡単な構造により、接続効率や位置ずれ余裕を大きくできる。
第２に、型を用いて製造することにより、凹面鏡を有するコアを簡単に作製できる。
第３に、概略円状の影を有するレーザ加工、複数回レーザ加工、あるいはリフロー(reflowing)を用いることにより、凹面鏡を有するコアの型を作製できる。
【０１０４】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、第１〜第３の実施形態に述べた光導波路を容易に実装するためのものである。
第４の実施形態の１点目は、図２６に示すように、第１のコアＡに含まれる少なくとも２本の直線導波路４５の延長方向と、他のコアＢに含まれる少なくとも１本の直線導波路４５の延長方向とが略一致することである。
【０１０５】
ここで、延長方向が略一致するとは、方向の差異が１０°以内に収まることをいう。また、第１のコアの２本の直線導波路の交差部には直線導波路同士を接続する面内ミラー５が設けられる。好ましくは、導波路端に外部素子と接続する斜めミラー４が設けられる。
【０１０６】
このような構造には、以下のメリット(merit)がある。
第１のメリットは、面内ミラー５を用いることで、方向転換に必要な面積を小さくできることである。
第２のメリットは、直線導波路４５の方向を例えば２種類に限定することで、面内ミラー５の向きを４種類に、変換角を２種類に限定できることである。
【０１０７】
例えば図２７Ａに示すように、直線導波路４５の延長方向をＸ方向とＹ方向とすれば、面内ミラー５は“＋Ｘ⇔＋Ｙ”、“＋Ｘ⇔−Ｙ”、“−Ｘ⇔＋Ｙ”及び“−Ｘ⇔−Ｙ”の４種類である。変換角は、“＋Ｘ⇔＋Ｙ”と“−Ｘ⇔−Ｙ”とが等しく、“＋Ｘ⇔−Ｙ”と“−Ｘ⇔＋Ｙ”とが等しいので、２種類である。また、図２７Ｂに示すように、斜めミラー４も“＋Ｘ”、“−Ｘ”、“＋Ｙ”及び“−Ｙ”の４種類に限定できる。
【０１０８】
図２７Ａ，２７Ｂにおいて、Ｘ方向とＹ方向は必ずしも直交していなくてよい。但し、図２８Ａに示すように、Ｘ方向とＹ方向とが直交していれば、面内ミラー５の変換角は１種類（９０゜）になる。斜めミラー４は、図２８Ｂに示すように、４種類である。
【０１０９】
このような構造によって、面内ミラー相当面５’や斜めミラー相当面４’の加工が容易になる。
例えばミラー相当面をレーザで一括加工する場合、面内ミラー相当面５’について４回、斜めミラー相当面４’について４回の計８回の加工で完了する。なお、面内ミラー相当面５’を他の方法で加工する場合、レーザ加工は４回で済む。
【０１１０】
一方、ミラー相当面をレーザで１か所ずつポイント(point)加工する場合でも、試料のセッティングが８回で済む。なお、面内ミラー相当面５’を他の方法で加工する場合、セッティングは４回で済む。
パターンによってはそれ以下で済むことは言うまでもない。例えば図２６では、面内ミラー４種類、斜めミラー３種類であるから、その原型を作製するためのレーザ加工あるいはセッティングは７回となる。なお、面内ミラー相当面５’を他の方法で加工する場合、レーザ加工あるいはセッティングは３回で済む。
【０１１１】
一方、図４８に示すような従来パターンでは、曲線導波路４４を用いるので面積が大きくなり、斜めミラー４の向きもバラバラなので、レーザ加工回数あるいはセッティング回数が多くなってしまう。
第４の実施形態の２点目は、面内ミラー５のコア幅に関するものである。図２９に示すように、第１クラッド２上にコア１を形成し、コア１端の斜めミラー４となる部分と、面内ミラー５となる部分とに反射膜６を形成し、第２クラッド３で覆う導波路作製法の場合、ミラー形状が重要である。
【０１１２】
この時、図３０に示すように、面内ミラー５のコアを入射側直線導波路４５ｉに直交する面に投影した幅ｂを、入射側直線導波路４５ｉのコアの幅ａよりも大きくしておくと、面内ミラー５での損失を低減できる。
さらに、図３１に示すように、出射側直線導波路４５ｏのコアの幅ｄを、面内ミラー５のコアを出射側直線導波路４５ｏに直交する面に投影した幅ｃ以上に大きくしてもよい。
【０１１３】
その原理を説明する。導波路では、光の大部分はコア内に入っているが、一部はクラッドにしみ出して導波している。ここで、面内ミラー５のコアを入射側直線導波路４５ｉに直交する面に投影した幅ｂが、入射側直線導波路４５ｉのコア幅ａと等しい場合、クラッドにしみ出した分は光路変換されず、損失もしくはクロストークになってしまう。
【０１１４】
一方、本実施形態のように、面内ミラー５のコアを入射側直線導波路４５ｉに直交する面に投影した幅ｂが、入射側直線導波路４５ｉのコアの幅ａよりも大きい形状にしておくと、クラッドにしみ出して導波していた分も一時的にコアに入り、面内ミラー５で光路変換されるので損失が小さい。
【０１１５】
また、別の作用もある。コアのパターンをフォトリソグラフィー法に基づいて作製する例を述べる。図３２の（ａ）に示すように、ｂ”＝ａ”のフォトマスク３５を用いて凸型３０を作成したとき、図３２の（ｂ）に示すように、凸型３０の感光性樹脂３２がｂ’＜ａ’となる現象が生じる。この現象は、露光ボケ(diffraction of defocus)や、折れ部で現像が進みやすいことによる。
【０１１６】
なお、フォトマスク３５のｂ”は、面内ミラーのマスクパターン５”を入射側直線導波路に投影した幅である。フォトマスク３５のａ”は、入射側直線導波路４５ｉ”の幅である。また、凸型３０の感光性樹脂３２のｂ’は、導波路折れ部に位置する面内ミラー相当面５’の投影幅である。凸型３０の感光性樹脂３２のａ’は、直線導波路幅ａ’である。
【０１１７】
さて、ｂ’＜ａ’となる傾向のため、図３２の（ｃ）に示すように、コア１の面内ミラー面５の投影幅ｂも、直線導波路幅ａより小さくなる。
ここで、図３０及び図３１に示すように、フォトマスク３５のコアのパターンを、ｂ”＞ａ”の形状にしておけば、この現象をうち消すことができる。
【０１１８】
なお、フォトリソグラフィー法によるコアパターンの形成には、複数の直線導波路のパターンと、面内ミラーのパターンとを有するフォトマスクを用いることが好ましい。
第４の実施形態の３点目は、斜めミラー４のコア幅に関するものである。図２９に示すように、第１クラッド２上にコア１を形成し、コア１のミラー部分４、５に反射膜６を形成後、第２クラッド３で覆うという導波路作製法の場合、コア１のミラー形状が重要である。この時、図３３に示すように、斜めミラー４のコアの幅ｆを、直線導波路４５のコアの幅ｅよりも大きくしておくと、斜めミラー４での損失を低減できる。これは、図３４に示すように、出射側ミラー４ｏのみに行うだけでもよい。
【０１１９】
その原理を説明する。導波路では、光の大部分はコア内に入っているが、一部はクラッドにしみ出して導波している。斜めミラー４のコアの幅ｆが、直線導波路４５のコア幅ｅと等しい場合、クラッドにしみ出した分は光路変換されず、損失もしくはクロストークになってしまう。図３３の（ｄ）に示すように、斜めミラー４のコアの幅ｆが、直線導波路４５のコアの幅ｅよりも大きい形状にしておくと、クラッドにしみ出して導波していた分も一時的にコアに入り、斜めミラー４で光路変換されるので損失が小さい。
【０１２０】
また、別の作用もある。コアのパターンをフォトリソグラフィに基づいて作製する場合、図３５の（ａ）に示すように、フォトマスク３５の斜めミラーのパターン４”の幅ｆ”が直線導波路パターン４５”の幅ｅ”と等しくても、図３５の（ｂ）〜（ｃ）に示すように、凸型３０の感光性樹脂３２の斜めミラー相当面４’の投影幅ｆ’が直線導波路幅ｅ’よりも小さくなる現象が生じる。そのため、図３５の（ｄ）に示すように、コア１の斜めミラー４の投影幅ｆも、直線導波路幅ｅより小さくなる。この現象は、露光ボケや、端部で現像が進みやすいことによる。しかしながら、図３３及び図３４に示すように、フォトマスク(photo mask)３５における斜めミラー４”のコアの幅ｆ”を直線導波路４５”のコアの幅ｅ”よりも大きくすれば、この現象を打ち消すことができる。
＜実施例２０＞
［プロセス］
第４の実施形態に係る実施例２０を、図２９を用いて説明する。なお、図２９は、図２６のような光導波路の１のコアを示している。
【０１２１】
まず、基板３１（ガラス）上に４０μｍ厚のドライフィルムレジストを貼り合わせ、互いに延長方向が直交する複数の直線導波路のパターンと、これら直線導波路に含まれる面内ミラーのパターンとを有するフォトマスクを用いて露光・現像する。
これにより、図２９の（ａ）に示すように、感光性樹脂パターン３２として直線導波路相当４５’及び面内ミラー相当面５’を有する凸パターンを形成した。
【０１２２】
次に、レーザ光を斜め照射することにより、図２９の（ｂ）に示すように、斜めミラー相当面４’を作製し、凸型３０とした。
そして、凸型３０に液状のシリコーン樹脂３４を重ねて硬化させ、剥離することにより、図２９の（ｃ）に示すように、凹型１０を作製した。
【０１２３】
次に、図２９の（ｄ）に示すように、基板２０（ガラス）を準備し、クラッド２として３０μｍ厚のエポキシ樹脂層を形成した上に、上記シリコーン凹型１０を用いてエポキシ樹脂のコア１を形成した。
そして、図２９の（ｅ）に示すように、ミラー４，５に反射膜６としてアルミニウム(aluminum)をマスク蒸着した。図２９の（ｆ）に示すように、さらに第２クラッド３としてエポキシ樹脂層を形成し、基板から剥離することによって導波路７が完成した。
＜実施例２１＞
［導波路１］
実施例２０のプロセス(process)により、図２６に示す如き、導波路を作製した。原型を作製する際、面内ミラー相当面５’はフォトリソグラフィによって形成し、斜めミラー相当面４’をレーザの斜め照射によって形成した。斜めミラーの向きが３種類のみなので、試料のセッティングは３回で済んだ。完成した導波路の斜めミラー４に近接させたシングルモードファイバ(single mode fiber)から波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端の斜めミラー４から赤外光が出射することを確認した。
＜実施例２２＞
［面内ミラー１］
実施例２０のプロセスにおいて、図３０の（ａ）に示すフォトマスク３５を用い、図３０の（ｂ）〜（ｃ）に示すように、面内ミラー５を作製した。ａが４０μｍ、ｂが５０μｍである。導波路端に近接させたシングルモードファイバから波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端からの光をハードポリマークラッドファイバ(hard polymer clad fiber)で受光した。面内ミラー５を有する導波路の損失から、同じ長さの導波路の損失を差し引くことにより、面内ミラー５での損失は１ｄＢ程度と見積もられた。
＜実施例２３＞
［面内ミラー２］
実施例２０のプロセスにおいて、図３１の（ａ）に示すフォトマスク３５を用い、図３１の（ｂ）〜（ｃ）に示すように、面内ミラー５を作製した。ａが４０μｍ、ｂが５０μｍ、ｃが５０μｍ、ｄが５０μｍである。導波路端に近接させたシングルモードファイバから波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端からの光をハードポリマークラッドファイバで受光した。面内ミラー５を有する導波路の損失から、同じ長さの導波路の損失を差し引くことにより、面内ミラー５での損失は１ｄＢ程度と見積もられた。
＜比較例２＞
［面内ミラー３］
実施例２０のプロセスにおいて、図３２の（ａ）に示すフォトマスク３５を用い、図３２の（ｂ）〜（ｃ）に示すように、面内ミラー５を作製した。ａが４０μｍ、ｂが３５μｍであった。導波路端に近接させたシングルモードファイバから波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端からの光をハードポリマークラッドファイバで受光した。面内ミラー５を有する導波路の損失から、同じ長さの導波路の損失を差し引くことにより、面内ミラー５での損失は２ｄＢ程度と見積もられた。
＜実施例２４＞
［斜めミラー１］
実施例２０のプロセスにおいて、図３３の（ａ）に示すフォトマスク３５を用い、図３３の（ｂ）〜（ｄ）に示すように、斜めミラー４を作製した。ａが４０μｍ、ｂが５０μｍである。導波路端に近接させたシングルモードファイバから波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端の斜めミラー４からの光をハードポリマークラッドファイバで受光した。斜めミラー４を出射側として測定した損失から、同じ長さの導波路の損失を差し引くことにより、斜めミラー４での損失は１ｄＢ程度と見積もられた。
＜比較例３＞
［斜めミラー２］
実施例２０のプロセスにおいて、図３５の（ａ）に示すフォトマスク３５を用い、図３５の（ｂ）〜（ｄ）に示すように、斜めミラー４を作製した。ａが４０μｍ、ｂが３５μｍであった。導波路端に近接させたシングルモードファイバから波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端の斜めミラー４からの光をハードポリマークラッドファイバで受光した。斜めミラー４を出射側として測定した損失から、同じ長さの導波路の損失を差し引くことにより、面内ミラー４での損失は２ｄＢ程度と見積もられた。
＜実施例２５＞
［斜めミラー２］
実施例２０のプロセスにおいて、図３４の（ａ）に示すフォトマスク３５を用い、図３４の（ｂ）〜（ｃ）に示すように、斜めミラー４を作製した。ａが４０μｍ、ｂが５０μｍである。斜めミラー４に近接させたシングルモードファイバから波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端の斜めミラー４からの光をハードポリマークラッドファイバで受光した。設計方向に光を通した場合の損失に比較して、逆方向の場合の損失は１ｄＢ程度大きくなった。
【０１２４】
上述したように第４の実施形態及び実施例２０〜２５によれば、以下の効果を得ることができる。
第１に、面内ミラーを用いることで、方向転換に必要な面積を小さくできる。第２に、直線導波路群の方向を数種類に限定することで、面内ミラー及び斜めミラーの向きを限定（方向を２とした場合、４つ）でき、加工が容易になる。第３に、面内ミラーや斜めミラーの幅を大きくすることにより、損失を低減できる。
【０１２５】
従って、多数かつ任意の点を結ぶコアを作製するのに適した光導波路を提供することができる。
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態は、第１〜第４の実施形態に述べた光導波路を別基板に貼り合わせる場合に、別基板との間隔を規定するスペーサ、及び／又は別基板との位置合せ用のアライメント台を備えたものである。
【０１２６】
図３６の（ａ）に示すように、光導波路７は、コア１の高さよりも高いスペーサ(spacer)７１を有している。この光導波路７を、図３６の（ｂ）に示すように、クラッド材３’を用いて別基板６０に貼り合わせると、スペーサ７１の高さｈｓとコア１の高さｈｃとの差分（ｈｓ−ｈｃ）によって第２クラッド３厚が決定される。よって、別基板６０からコア１までの距離を精密に制御できる。光導波路７から基板２０を剥離すれば、図３６の（ｃ）に示す如き、貼り合わせ構造を得られる。
【０１２７】
スペーサ７１材は、コア１材と異なってもよいが、同一であると工程を簡略化できる。
例えば図３８に示すような工程が可能である。図３８の（ａ）に示すように、基板３１にフォトリソグラフィによってコア形状となるレジストパターン３２を形成し、図３８の（ｂ）に示すように、レーザ光３３の斜め照射によってレジストパターン３２の端部に斜め面４’を形成する。次に、図３８の（ｃ）に示すように、厚さの決まった部材７１’をコア以外の部分に貼り付けて凸型３０を作製する。図３８の（ｄ）に示すように、凸型３０に対し、型取り用シリコーンを用いてシリコーン型１０を作製する。そして、図３８の（ｅ）に示すように、別途準備した第１クラッド２付き基板２０との間にコア材１’を挟み込んで、図３８の（ｆ）に示すように、硬化させる。図３８の（ｇ）に示すように、シリコーン型１０を剥がすと、コアパターン１と同時にスペーサ７１も形成されている。図３８の（ｈ）に示すように、コアパターン１の斜め面４に金属６を成膜し、ミラーとする。
【０１２８】
金属６の成膜には、（ｉ）マスク蒸着、（ii）金属成膜後フォトリソグラフィとエッチング、又は（iii）フォトリソグラフィと金属成膜とリフトオフ等、といった任意の工程が使用可能である。金属６としては、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉの単体あるいは合金を使用すると、良好なミラーを形成可能である。
【０１２９】
あるいは、例えば図３９に示すような工程が可能である。図３９の（ａ）に示すように、基板３１に第１のネガレジスト(negative type resist)層を形成し、コアパターン３２及びスペーサ原型７１ａ’を露光する。第２のネガレジスト層を形成し、スペーサ原型７１ａ’上のスペーサ原型７１ａ’を露光し、全体を現像する。これにより、コア形状の感光性樹脂３２の高さよりも、第２のネガレジスト層の厚さだけ高いスペーサ原型７１’が形成される。
【０１３０】
そして、図３９の（ｂ）に示すように、レーザ光３３の斜め照射により、コアパターン３２の端部に斜めミラー相当
面４’を形成し、凸型３０を作製する。以下、前述した図３８の（ｃ）〜（ｇ）と同様の工程により、図３９の（ｃ）〜（ｆ）に示すように、コア１及びスペーサ７１を基板２０の第１クラッド２上に形成する。
【０１３１】
次に、図３９の（ｇ）に示すように、コアパターンの斜めミラー相当面４上に金属を成膜することで、反射膜６を形成する。
また、図３７の（ａ）〜（ｃ）に示すように、クラッド材３’を用いて別基板６０に貼り合わせる際、別基板６０が有する凹部６３とスペーサ７１を嵌め合わせることにより、自動的に位置合わせされた貼り合わせ構造を得ることができる。
【０１３２】
また、第５の実施形態は、光導波路７と別基板６０との位置合わせを行うためのアライメントマーク(alignment mark)７０を備えている。本実施形態に係る光導波路７は、図４０の（ａ）又は図４１の（ａ）に示すように、コア１と同じ高さか又はそれよりも高い位置に、アライメントマーク７０を有している。
【０１３３】
図４０の（ｂ）又は図４１の（ｂ）に示すように、この光導波路７を別基板６０に貼り合わせる際には、アライメントマーク７０，６１間距離が小さいため、精密に位置合わせをすることができる。光導波路７から基板２０を剥離すれば、図４０の（ｃ）又は図４１の（ｃ）に示すような貼り合わせ構造を得られる。
【０１３４】
アライメントマーク７０材は、ミラー部の金属６と異なってもよいが、同一であると工程を簡略化できる。例えば図４２に示すような工程が可能である。図４２の（ａ）に示すように、フォトリソグラフィにより、基板３１上にコア形状３２及びアライメントマークの台７２’となるレジストパターンを形成する。なお、コア形状３２及びアライメントマークの台７２’は、同一のレジストにより同一の高さに形成されている。以下、前述した図３８の（ｂ）〜（ｇ）と同様の工程により、図４２の（ｂ）〜（ｆ）に示すように、コアパターン１及びアライメントマークの台７２を基板２０の第１クラッド２上に形成する。
【０１３５】
次に、図４２の（ｇ）に示すように、コアパターン１の斜め面４及び台７２のアライメントマーク７０部に金属を成膜することで、ミラー及びアライメントマーク７０を形成する。しかる後、図４２の（ｈ）に示すように、コアパターン１、台７２及び第１クラッド２を第２クラッド３で覆ってもよい。以上により、図４２の（ｇ）又は（ｈ）に示すように、基板２０上に光導波路７が完成する。
【０１３６】
あるいは、例えば図４３に示すような工程が可能である。図４３の（ａ）に示すように、基板３１に第１のネガレジスト(negative type resist)層を形成し、コアパターン３２及びアライメントマークの台７２ａ’を露光する。第２のネガレジスト層を形成し、台７２ａ’上の台７２ｂ’を露光し、全体を現像する。これにより、コアパターン３２の高さよりも、第２のネガレジスト層の厚さだけ高い台７２’が形成される。
【０１３７】
そして、図４３の（ｂ）に示すように、レーザ光３３の斜め照射により、コアパターン３２の端部に斜めミラー相当面４’を形成し、凸型３０を作製する。以下、前述した図３８の（ｃ）〜（ｇ）と同様の工程により、図４３の（ｃ）〜（ｆ）に示すように、コアパターン１及びアライメントマークの台７２を基板２０の第１クラッド２上に形成する。
【０１３８】
次に、図４３の（ｇ）に示すように、コアパターンの斜め面４及び台７２上に金属を成膜することで、反射膜６及びアライメントマーク７０を形成する。この場合、アライメントマークの台７２が、スペーサ７１を兼ねることができる。
金属６，７０の形成は、前述した任意の工程（ｉ）〜（iii）等が使用可能である。金属としては、前述した元素の材料単体又はそれらの合金を使用すると、良好なミラー及びアライメントマーク７０を形成可能である。アライメントマーク７０の位置は、コアパターン１の位置やミラー４の位置に基づいて決められる。あるいは、コア材で作製された別のアライメントマーク（図示せず）に基づいて金属アライメントマークを位置決めしてもよい。
【０１３９】
また、ここまで端部ミラー付き光導波路を例示しているが、端部ミラー無しの光導波路や、面内ミラー付きの光導波路でもよい。
＜実施例２６＞
［スペーサを有する光導波路］
第５の実施形態に係る実施例２６について、図３８を用いて説明する。図３８の（ａ）に示すように、基板３１（ガラス）上にドライフィルムレジストを貼り合わせ・露光・現像することにより、断面が４０μｍ角の導波路状のレジストパターン３２を形成した。
【０１４０】
次に、図３８の（ｂ）に示すように、ＫｒＦエキシマレーザのレーザ光３３を斜め照射し、レジストパターン３２の端部に斜め面４’を形成した。
次に、図３８の（ｃ）に示すように、厚さ７０μｍのテープ(tape)小片を基板３１に貼り付け、スペーサ形状７１’を形成した。これにより、凸型３０が作製された。
【０１４１】
続いて、凸型３０に液状のシリコーン樹脂を重ねて室温硬化させ、剥離することにより、図３８の（ｄ）に示すように、凹型１０を作製した。次に、基板２０（ガラス）を準備し、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。全面に４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、クラッド材２’を硬化させて３０μｍ厚の膜にした（図示せず）。
【０１４２】
そして、図３８の（ｅ）〜（ｆ）に示すように、凹型１０上にコア材１’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を滴下し、クラッド２付き基板２０を重ねて加圧した。コア材１’は凹型１０の窪みに埋め込まれた。図３８の（ｆ）に示す状態で基板２０側から８Ｊ／ｃｍ２の紫外線１２を照射することにより、コア材１’はコアパターン１に硬化された。
【０１４３】
図３８の（ｇ）に示すように、凹型１０を剥離し、図３８の（ｈ）に示すように、コアパターン１の斜めミラー面４に反射膜６としてＡｌをマスク蒸着した。
＜実施例２７＞
［スペーサを有する光導波路の転写］
第５の実施形態に係る実施例２７について、図３６を用いて説明する。図３６の（ａ）に示す如き、光導波路７に紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布して、別基板６０と重ね、基板２０側から全面に４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、図３６の（ｂ）に示すように、第２クラッド３兼接着剤６２を硬化させた。図３６の（ｃ）に示すように、最後に基板２０を剥離して、貼り合わせ構造が完成した。
＜実施例２７Ａ＞
［スペーサを有する光導波路２］
第５の実施形態の実施例２７Ａについて、図３９を用いて説明する。図３９の（ａ）に示すように、基板３１（ガラス）上にドライフィルムレジストを貼り合わせ、コア形状３２及びスペーサ原型７１ａ’の露光を行なった。さらに第２のドライフィルムレジストを貼り合わせ、スペーサ原型７１ａ’の露光を行なった。その後、現像により、断面が４０μｍ角のコア形状３２及び高さ７０μｍのスペーサ原型７１’を形成した。
【０１４４】
次に、図３９の（ｂ）に示すように、ＫｒＦエキシマレーザのレーザ光３３を斜め照射し、コア形状の感光性樹脂３２に斜めミラー相当面４’を形成した。これにより、凸型３０が作製された。
凸型３０に液状のシリコーン樹脂を重ねて室温硬化させ、剥離することにより、図３９の（ｃ）に示すように、凹型１０を作製した。
【０１４５】
次に、基板２０（ガラス）を準備し、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。全面に４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、クラッド材２’を硬化させて３０μｍ厚の膜にした（図示せず）。
そして、図３９の（ｄ）〜（ｅ）に示すように、凹型１０上にコア材１’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を滴下し、クラッド２付き基板２０を重ねて加圧した。コア材１’は凹型１０の窪みに埋め込まれた。
【０１４６】
図３９の（ｅ）に示す状態で基板２０側から８Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、コア材１’はコア１及びスペーサ７１に硬化された。次に、図３９の（ｆ）に示すように、凹型１０を剥離し、全面にＡｌを蒸着し、斜めミラー相当面４にレジストパターンを形成し、燐硝酸エッチング、レジスト除去することによって、図３９の（ｇ）に示すように、反射膜６を形成した。
＜実施例２７Ｂ＞
［スペーサを有する光導波路の転写２］
第５の実施形態に係る実施例２７Ｂについて、図３７を用いて説明する。図３７の（ａ）に示す如き、光導波路７に紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布して、凹部６３を有する別基板６０と重ね、凹部６３とスペーサ７１を嵌め合わせた。これによって、自動的に位置合わせが行われた。そして、基板２０側から全面に４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、図３７の（ｂ）に示すように、第２クラッド３兼接着剤６２を硬化させた。図３７の（ｃ）に示すように、最後に基板２０を剥離して、貼り合わせ構造が完成した。
＜実施例２８＞
［アライメントマークを有する光導波路］
第５の実施形態の実施例２８について、図４２を用いて説明する。図４２の（ａ）に示すように、基板３１（ガラス）上にドライフィルムレジストを貼り合わせて、露光及び現像により、断面が４０μｍ角の導波路状のレジストパターン３２及びアライメントマーク台形状７２’を形成した。
【０１４７】
次に、図４２の（ｂ）に示すように、ＫｒＦエキシマレーザのレーザ光３３を斜め照射し、レジストパターン３２の端部に斜め面４’を形成した。これにより、凸型３０が作製された。
凸型３０に液状のシリコーン樹脂を重ねて室温硬化させ、シリコーン樹脂を凸型３０から剥離することにより、図４２の（ｃ）に示すように、凹型１０を作製した。
【０１４８】
次に、基板２０（ガラス）を準備し、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。全面に４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、クラッド材２’を硬化させて３０μｍ厚の膜にした（図示せず）。
そして、前述した図３８の（ｅ）〜（ｇ）と同様に、図４２の（ｄ）〜（ｆ）に示すように、基板２０の第１クラッド２上にコアパターン１及び台７２を形成した。
【０１４９】
次に、全面にＡｌを蒸着し、アライメントマークの台７２及びコアパターン１の斜めミラー面４にレジストパターンを形成し、燐硝酸エッチング、レジスト除去することにより、図４２の（ｇ）に示すように、アライメントマーク７０及び反射膜６を形成した。全面に紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布し、４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、図４２の（ｈ）に示すように、第２クラッド３を形成した。
＜実施例２９＞
［アライメントマークを有する光導波路の転写］
第５の実施形態に係る実施例２９について、図４０を用いて説明する。図４０の（ａ）に示す如き、光導波路７に紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布して、別基板６０と重ね、アライメントマーク７０を用いて位置合わせし、基板２０側から全面に４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、図４０の（ｂ）に示すように、接着剤６２を硬化させた。最後に基板２０を剥離して、図４０の（ｃ）に示すように、貼り合わせ構造が完成した。
＜実施例３０＞
［スペーサ及びアライメントマークを有する光導波路］
第５の実施形態に係る実施例３０について、図４３を用いて説明する。図４３の（ａ）に示すように、基板３１（ガラス）上に第１のドライフィルムレジストを貼り合わせ、コアパターン３２及びアライメントマーク台原型７２ａ’（兼スペーサ原型）の露光を行った。さらに第２のドライフィルムレジストを貼り合わせ、アライメントマーク台原型７２ｂ’（兼スペーサ原型）の露光を行った。その後、現像により、断面が４０μｍ角のコア形状３２及び高さ７０μｍのアライメントマーク台原型７２’（兼スペーサ原型）を形成した。
【０１５０】
次に、図４３の（ｂ）に示すように、ＫｒＦエキシマレーザのレーザ光３３を斜め照射して、コアパターン３２に斜めミラー相当面４’を形成した。これにより、凸型３０が作製された。
次に、凸型３０に液状のシリコーン樹脂を重ねて室温硬化させ、剥離することにより、図４３の（ｃ）に示すように、凹型１０を作製した。
【０１５１】
次に、基板２０（ガラス）を準備し、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。全面に４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、クラッド材２’を硬化させて３０μｍ厚の膜にした（図示せず）。
そして、図４３の（ｄ）〜（ｅ）に示すように、凹型１０上にコア材１’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を滴下し、クラッド２付き基板２０を重ねて加圧した。コア材１’は凹型１０の窪みに埋め込まれた。
【０１５２】
図４３の（ｅ）に示す状態で基板２０側から８Ｊ／ｃｍ２の紫外線１２を照射することにより、コア材１’はコアパターン１、及びアライメントマーク台７２（兼スペーサ７１）に硬化された。次に、図４３の（ｆ）に示すように、凹型１０を剥離し、全面にＡｌを蒸着し、アライメントマーク位置及び斜めミラー面４にレジストパターンを形成し、燐硝酸エッチング、レジスト除去することによって、図４３の（ｇ）に示すように、アライメントマーク７０及び反射膜６を形成した。
＜実施例３１＞
［スペーサ及びアライメントマークを有する光導波路の転写］
第５の実施形態に係る実施例３１について、図４１を用いて説明する。図４１の（ａ）に示す如き、光導波路７に紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布して、別基板６０と重ね、アライメントマークを用いて位置合わせし、基板２０側から全面に４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、図４１の（ｂ）に示すように、第２クラッド３兼接着剤６２を硬化させた。図４１の（ｃ）に示すように、最後に基板２０を剥離して、貼り合わせ構造が完成した。
【０１５３】
上述したように第５の実施形態及び実施例２６〜３１によれば、以下の効果を得ることができる。
第１に、スペーサを用いることにより、光導波路の高さを精密に制御できるとともに、第２クラッドと接着層を兼ねて工程を簡略化できる。第２に、コア高さ以上に形成されたアライメントマークを用いることにより、光導波路の位置を精密に制御できる。
【０１５４】
従って、光導波路と別基板との間の距離や位置合わせの精度を向上でき、別基板との貼り合わせに適した光導波路を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
本発明によれば、コア材の使用効率が良く、コアが変形しにくい、安価な光導波路の製造方法を提供できる。また、光路変換ミラーの接続効率が良く、素子の位置ずれ余裕を大きくでき、構造が簡単で、安価な光導波路を提供できる。さらに、多数かつ任意の点を結ぶコアを作製するのに適した光導波路を提供できる。また、光導波路と別基板との間の距離や位置合わせの精度を向上でき、別基板との貼り合わせに適した光導波路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】 図１は、本発明の第１の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図２】 図２は、同実施形態における光導波路の製造方法の変形例を示す断面図である。
【図３】 図３は、同実施形態における光導波路の製造方法の変形例を示す断面図である。
【図４】 図４は、同実施形態における凹型の製造方法の一例を示す断面図及び斜視図である。
【図５】 図５は、同実施形態における光導波路の一例を示す斜視図である。
【図６】 図６は、同実施形態における光導波路の一例を示す斜視図である。
【図７】 図７は、同実施形態におけるプレスロール(press roll)の角度を説明するための模式図である。
【図８】 図８は、同実施形態におけるプレスロール(press roll)の角度を説明するための模式図である。
【図９Ａ】 図９Ａは、同実施形態における凹型の一例を示す斜視図である。
【図９Ｂ】 図９Ｂは、同実施形態における凹型の一例を示す斜視図である。
【図１０】 図１０は、同実施形態における光導波路の製造方法の変形例を示す断面図である。
【図１１】 図１１は、同実施形態における光導波路の製造方法の変形例を示す断面図である。
【図１２】 図１２は、本発明の第２の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図１３】 図１３は、同実施形態における光導波路の製造方法の変形例を示す断面図である。
【図１４】 図１４は、同実施形態における光導波路の製造方法の変形例を示す断面図である。
【図１５】 図１５は、同実施形態における光導波路の製造方法の変形例を示す断面図である。
【図１６】 図１６は、同実施形態におけるコアパターンの断面図である。
【図１７】 図１７は、同実施形態における酸素プラズマ(plasma)処理による接触角の変化を示す説明図である。
【図１８】 図１８は、同実施形態における比較例の光導波路の製造方法を示す断面図である。
【図１９】 図１９は、本発明の第３の実施形態に係る光導波路の概略を示す断面図である。
【図２０】 図２０は、本発明の第３の実施形態に係る光導波路の概略を示す断面図である。
【図２１】 図２１は、同実施形態における光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図２２】 図２２は、同実施形態における凸面の形成方法の各例を示す斜視図である。
【図２３】 図２３は、同実施形態における凸面の形成方法の各例を示す斜視図である。
【図２４】 図２４は、同実施形態における凸面の形成方法の各例を示す斜視図である。
【図２５】 図２５は、同実施形態における凸面の形成方法の各例を示す斜視図である。
【図２６】 図２６は、本発明の第４の実施形態に係る光導波路の一例を示す斜視図である。
【図２７Ａ】 図２７Ａは、同実施形態における面内ミラー及び斜めミラーの種類を示す説明図である。
【図２７Ｂ】 図２７Ｂは、同実施形態における面内ミラー及び斜めミラーの種類を示す説明図である。
【図２８Ａ】 図２８Ａは、同実施形態における面内ミラー及び斜めミラーの種類を示す説明図である。
【図２８Ｂ】 図２８Ｂは、同実施形態における面内ミラー及び斜めミラーの種類を示す説明図である。
【図２９】 図２９は、同実施形態における光導波路の製造方法の一例を示す説明図である。
【図３０】 図３０は、同実施形態における面内ミラー形状及びその形成方法の一例を示す斜視図である。
【図３１】 図３１は、同実施形態における面内ミラー形状及びその形成方法の一例を示す斜視図である。
【図３２】 図３２は、通常の面内ミラー形状及びその形成方法の一例を示す斜視図である。
【図３３】 図３３は、同実施形態における斜めミラー形状及びその形成方法の一例を示す斜視図である。
【図３４】 図３４は、同実施形態における斜めミラー形状及びその形成方法の一例を示す斜視図である。
【図３５】 図３５は、通常の斜めミラー形状及びその形成方法の一例を示す斜視図である。
【図３６】 図３６は、本発明の第５の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図３７】 図３７は、本発明の第５の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図３８】 図３８は、本発明の第５の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図３９】 図３９は、本発明の第５の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図４０】 図４０は、本発明の第５の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図４１】 図４１は、本発明の第５の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図４２】 図４２は、本発明の第５の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図４３】 図４３は、本発明の第５の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図４４】 図４４は、従来の光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図４５】 図４５は、従来の光導波路の製造方法の他の例を示す断面図である。
【図４６】 図４６は、従来のミラーの製造方法の一例を示す断面図である。
【図４７】 図４７は、従来の光導波路の概略を示す断面図である。
【図４８】 図４８は、従来の光導波路の一例を示す斜視図である。
【図４９】 図４９は、従来の光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１５７】
１…コアパターン、１’…コア材、２…第１クラッド、３…第２クラッド、１０…凹型、１１…プレスロール、２０…基板。
【０００１】
本発明は、光インターコネクション(interconnection)等に使用する光導波路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信技術の進展により、電気通信に比べ、光通信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開発が進められている。光信号の伝送媒体としては、近年開発が進められている高分子光導波路が期待されている。
【０００３】
高分子光導波路は、大面積に形成可能であり、１ｃｍ〜１ｍのオーダー(order)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、高分子光導波路は、導波路の端部に光路変換ミラー(mirror)を形成することにより、光路変換ミラーに対する表面上に光部品を実装可能としている。
【０００４】
（導波路の製造方法）
高分子光導波路の製造方法は、図４４に示す如き、ドライエッチング(dry etching)を用いた方法や、図４５に示す如き、パターン(pattern)露光及び現像を用いた方法が一般的である。
詳しくは、ドライエッチングを用いた方法においては、図４４の（ａ）に示すように、基板５０上に第１クラッド(clad)２及びコア(core)１を順次、形成する。図４４の（ｂ）に示すように、コア１上に部分的にシリコン(silicon)含有レジスト(resist)５１を形成する。図４４の（ｃ）に示すように、反応性イオン(ion)５２をシリコン含有レジスト５１及びコア１に照射し、シリコン含有レジスト５１から露出しているコア１をエッチング(etching)する。図４４の（ｄ）に示すように、シリコン含有レジスト５１を除去し、凸形状のコア１を形成する。図４４の（ｅ）に示すように、凸形状のコア１及び第１クラッド２上に第２クラッド３を形成する。
【０００５】
一方、パターン露光及び現像を用いた方法においては、図４５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板５０上に第１クラッド２及びコア材１’を順次、形成する。図４５の（ｃ）に示すように、紫外線５３をフォトマスク(photo mask)３５を介してコア材１’に照射し、コア材１’を選択的に硬化させる。図４５の（ｄ）に示すように、硬化されない部分のコア材１’を現像により除去し、凸形状のコア１を形成する。図４５の（ｅ）に示すように、凸形状のコア１及び第１クラッド２上に第２クラッド３を形成する。
【０００６】
また、光路変換ミラーの形成方法は、図４６に示すように、ダイシングソー(dicing saw)による機械加工が一般的である。ダイシングソーによる機械加工においては、図４６の（ａ）に示すように、図４４の（ｅ）又は図４５の（ｅ）に示した如き、コア１が埋込み形成されたクラッド２，３を有する基板５０が準備される。図４６の（ｂ）に示すように、ダイシングブレード(dicing blade)５４により、コア１の両端部をクラッド２，３と共に斜めに削る。図４６の（ｃ）に示すように、コア１の両端部は全反射ミラー５５に形成される。この時、コア１の一端部に入射する信号光８をコア１内部を通して他端部から出射するように光路が形成される。
【０００７】
しかしながら、図４４及び図４５に示した導波路の製造と、図４６に示した光路変換ミラーの加工とは、別に行なわれることから、製造工程が複雑になり、コスト(cost)がかさむ。
そこで、導波路とミラーを同時に作製する方法として、型を用いた方法が考えられている（例えば、日本特許出願の特開２００１−１５４０４９号公報の第８〜９頁及び第２〜３図を参照。）。型を用いた方法では、凹部を有する基板の全面にコアを塗布し、凹部以外のコアを除去する。次に、コアを覆うように基板全面に第１クラッドを形成し、コア及び第１クラッドを別基板に転写する。しかる後、コア及び第１クラッド上に第２クラッドを形成している。
【０００８】
しかしながら、この方法は、基板の全面に塗布されたコアのうち、凹部以外のコアを除去するので、コア材の使用効率が低く、コストがかさむ。
一方、コア材の使用効率が良い方法もある（例えば、日本特許出願の特開平１０−９０５４４号公報の第７頁及び第１〜５図を参照。）。この方法では、光透過性を持つ凹型部材において、窪み（凹部）以外に遮光膜を形成してなる凹型を用いている。このため、凹型を通した光照射により、コアパターン(core pattern)のみを硬化できる。しかしながら、凹型部材の樹脂が熱で変形し易いため、コアパターンを変形させ易い。
【０００９】
また同様の技術としては、“W.J.Oh, M.S.Kim, H.H.Byum, J.W.Kim, K.S.Han, J.H.Oh, M.S.Kwon, and S.Y.Shin, "Fabrication of Multimode Polymer Optical Waveguides by Using UV Curable Resins and Transfer Molding Process", Seventh Optoelectronics and Communications Conference (OECC 2002) Technical Digest, pp.534-535 ,July 2002.”が知られている。この技術も、“the PDMS mold is transparent to UV light（５３４頁，右欄１１−１２行目）”とあるように、凹型を通した光照射を用いるため、凹型部材の樹脂が熱で変形し易いと考えられる。
【００１０】
（光部品の実装）
光導波路は、コア上に光路変換するミラーが形成され、ミラーの光軸上の光導波路表面に受光素子又は発光素子である光部品が実装される。
通常は、光路変換ミラーとして平面鏡が用いられている。
【００１１】
発光素子からコアへの接続には、通常、発光素子からの発散光を凸レンズによって収束光に変換して光路変換ミラーに集光させている。
【００１２】
コアから受光素子への接続には、接続効率及び受光素子の位置ずれ余裕を改善するため、コア端部の光路変換ミラーから出た光を凸レンズ(lens)によって収束光にしてからＰＤに入射する方法が用いられる（例えば、日本特許出願の特開２００１−１８５７５２号公報を参照）。
【００１３】
一方、図４７に示すように、発光素子４０、受光素子４１とも光路変換ミラー４，６に近接させ、発光径＜コア径＜受光径とし、光が大きく広がる前に受光素子４１に到達させて凸レンズを省略する方法もある。
【００１４】
（導波路の実装）
従来から光導波路では、図４８に示すように、直線導波路、曲線導波路、導波路端の斜めミラーが用いられている（例えば、電子情報通信学会誌Vol.84, No.9, pp.656-662, 2001年9月（p.661、図８）参照）。詳しくは、基本的には直線導波路が用いられ、直線導波路の位置や向きを変える場合には曲線導波路が用いられている。また、各導波路と、面発光素子又は受光素子（併せて外部素子という）との接続のために斜めミラーが用いられている。
【００１５】
（別基板との貼り合わせ）
次に、光導波路７をフィルム(film)状に形成して別基板に貼り合わせる場合について述べる。
【００１６】
図４９の（ａ）〜（ｆ）に示すように、光導波路７のフィルムを製造する。すなわち、図４９の（ａ）に示すように、基板２０上に第１クラッド２を形成し、図４９の（ｂ）に示すように、第１クラッド２上に部分的にアライメントマーク(alignment mark)７０を形成する。
【００１７】
次に、図４９の（ｃ）に示すように、アライメントマーク７０とは重ならない様に、第１クラッド２上に所定パターンのコア１を形成する。なお、図４９の（ｃ）中、コア１とアライメントマーク７０とを並べて描写しているが、実際にはコア１とアライメントマーク７０とは紙面に垂直方向に互いにずれた位置にある。また、図４９の（ｄ）に示すように、コア１及び第１クラッド２上に第２クラッド３を形成する。これにより、光導波路７が基板２０上に形成される。
【００１８】
しかる後、図４９の（ｅ）に示すように、コア１の両端に、傾斜した全反射ミラー面５５を形成する。また、基板２０を光導波路から剥離すると、図４９の（ｆ）に示すように、フィルム状の光導波路７が製造される。
【００１９】
次に、図４９の（ｇ）に示すように、この光導波路７のアライメントマーク７０を別基板（例、電気配線基板）６０のアライメントマーク６１に位置合わせし、光導波路７と別基板６０とを接着剤６２で貼り合わせている。これにより、光導波路７と別基板６０との貼り合わせ構造が完成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の光導波路の製造方法は、コア材の使用効率が低く、コストがかさむ問題がある。また、コアパターンを変形させ易い問題がある。
【００２０】
本発明の目的は、コア材の使用効率が良く、コアが変形しにくい、安価な光導波路の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の第１の局面(aspect)は、コアとクラッドからなる光導波路の製造方法であって、基板上に樹脂を塗布及び硬化させて第１クラッドを形成する工程と、前記コアパターン形状の窪みを有する凹型と前記基板上の第１クラッドとの間にコア材を挟む工程と、前記挟まれたコア材を硬化させて前記窪みに対応したコアパターンを第１クラッド上に形成する工程と、凹型を前記コアパターン及び前記第１クラッドから剥離する工程と、前記凹型（１０）を剥離する工程の完了後、前記第１クラッド表面に薄く残った硬化しているコアを酸素プラズマ処理を用いて除去する工程と、を備え、前記挟まれたコア材（１’）を硬化させる工程としては、前記基板及び前記第１クラッドを通して紫外線を前記コア材に照射する紫外線硬化工程を含んでおり、前記コア材（１’）を挟む工程としては、プレスロール（１１）を用いる光導波路の製造方法である。
【００２２】
このように、コア材を挟んで窪みに入れるので、コア材の使用効率が良く、また、凹型側から光照射をしないので、コアが変形しにくい、安価な光導波路の製造方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、コア材の使用効率が良く、コアが変形しにくい、安価な光導波路の製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の各実施形態及び各実施例について図面を用いて詳細に説明する。各実施形態は互いに組合せ可能であり、第１及び第２の実施形態が主に光導波路の製造方法に関する。第３の実施形態は主に外部素子を実装する場合に関する。第４の実施形態は主に複雑な回路を形成する場合に関する。第５の実施形態は主に別基板に貼り合わせる場合に関する。以下、順に述べる。
【００２５】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る光導波路の製造方法を示す工程断面図である。
まず、図１の（ａ）に示すように、コアパターン(core pattern)形状の窪みを有し、かつ、少なくとも表面の材質がシリコーン(silicone)又はフッ素(fluorine)樹脂からなる凹型１０を準備する。また、図１の（ｂ）に示すように、基板２０を準備し、この基板２０上に第１クラッド(clad)２を塗布・硬化させておく。
【００２６】
そして、図１の（ｃ）に示すように、凹型１０と、基板２０の第１クラッド２との間にコア(core)材１’を挟み込み、例えばロール(roll)１１により圧力を加える。これにより、コア材１’は凹部に閉じ込められる。
しかる後、図１の（ｄ）に示すように、例えば、基板２０側から紫外線１２を照射することにより、コア材１’を硬化させて凹部に対応したコアパターン１を形成する。
【００２７】
凹型１０を剥離すれば、図１の（ｅ）に示すように、コアパターン１が第１クラッド２に載った状態になる。
このままの状態でも、空気が上部クラッドの役割を果たして導波路として作用する。但し、図１の（ｆ）に示すように、コアパターン１及び第１クラッド２を第２クラッド３で覆って導波路７を形成する方が好ましい。なお、ミラー(mirror)無し導波路の場合、図１の（ｇ）に示すように、導波路７の入出力部を露出させて使用する。
【００２８】
また、導波路７は、図２及び図３に示すように、コアパターン形状の窪みの端部が概略４５゜の斜めミラー相当面４’を有する凹型１０を用いて形成してもよい。この凹型１０は、後述するが、図４の（ａ）〜（ｅ）に示すように作成される。凹型１０は、図４の（ｆ）に示す如き、両端に斜めミラー相当面４’を有する構成に限らず、図４の（ｇ）に示す如き、コアパターン形状の窪みの途中に面内ミラー相当面５’を有していても良い。
【００２９】
導波路７の形成時に、図４の（ｆ）に示す如き、斜めミラー相当面４’を有する凹型１０を用いた場合、図２，３，５に示すように、コアパターン１作製と同時に、コアパターン１端部に光路変換用斜めミラー面４を形成することができる。
また、図４の（ｇ）に示す如き、面内ミラー相当面５’を有する凹型１０を用いた場合、図６に示すように、コアパターン１の作製と同時に、コアパターン１に面内光路変換用ミラー面５を形成することができる。
【００３０】
ここで、凹型１０を作製する方法について説明する。
まず、図４の（ａ）〜（ｃ）に示すように、基板３１上に、コアパターン形状の凸部を形成する。コアパターン形状は、感光性樹脂３２（例えばフォトレジスト(photo resist)など）を基板３１上に塗布し、露光・現像によって容易に作製することができる。
【００３１】
コアパターンの端部には、光路変換のための概略４５゜の斜めミラー相当面４’を形成しておくことができる。具体的には、斜めミラー相当面４’は、図４の（ｂ）に示すように、レーザ(laser)光３３を斜めに入射するレーザ加工により形成される。レーザ加工には、ＫｒＦエキシマレーザ(excimer laser)、ＡｒＦエキシマレーザ、フェムト(femto)秒レーザ、ＵＶ−ＹＡＧレーザ等、光子のエネルギー(energy)が高く、分子を切断できる紫外領域の波長のレーザ光３３が使用される。なお、コアパターンの途中には、面内光路変換のための面内ミラー相当面５’を形成しておくことができる。この面内ミラー相当面５’は、コアパターン形状作製と同時に露光・現像で作製しても良く、コアパターン形状作製後にレーザ加工で作製しても良い。
【００３２】
以上により、図４の（ｃ）に示すように、両端に斜めミラー相当面４’を有する凸部を備えた凸型３０が形成される。
次に、図４の（ｄ）に示すように、液状のシリコーン又はフッ素樹脂３４を凸型３０に充填・硬化させて、凹型１０を作製する。液状のシリコーン又はフッ素樹脂３４は、室温又は加熱によって硬化できる。
【００３３】
硬化が完了すると、凸型３０を剥離すれば、図４の（ｅ）に示すように、凹型１０ができる。
凹型１０は、凸型３０の形状に応じて、図４の（ｆ）又は（ｇ）に示すように、コアパターン状窪みにミラー相当面４’又は５’が形成される。
導波路作製の話に戻る。図２に示すように、斜めミラー相当面４’を有する凹型１０を用いて導波路７を形成する場合、図２の（ｆ）に示すように、コアパターン１のミラー面４又は５には、反射膜６を設けることが望ましい。反射膜６としては、金属（例えばＡｌ、Ａｇ、Ｃｕ等）が好適であるが、多層膜でもよい。形成方法としては、マスク(mask)蒸着法、（全面成膜後）エッチング(etching)法、リフトオフ(lift-off)法等の各種の方法が適用可能である。
【００３４】
あるいは、図３に示すように、凹型１０のミラー相当面４’又は５’に予め反射膜６を形成しておき、コアパターン１から凹型１０を剥離する際に、コアパターン１のミラー相当面４又は５に反射膜６を転写することも可能である。
クラッド２又は３としては、エポキシ(epoxy)が好適に用いられる。クラッド２又は３の硬化方法としては、紫外線硬化、熱硬化、あるいは両者の併用が可能である。
【００３５】
なお、コア材１’を挟み込む方法としては、プレスロール(press roll)が好適である。即ち、ロール(roll)１１によって圧力を加えつつ、ロール１１の回転によってその領域を移動させる。プレスロールによってコア材１’をコアパターン形状の凹部に閉込めることができ、気泡も残らなくすることが可能である。なお、図１〜図３では凹型１０が下になっているが、この向きに限らず、例えば基板２０が下でもよい。
【００３６】
図７に示すように、プレスロールの基板移動方向１１ａと導波路の主要直線部分とのなす角θは小さいほど良いが、概略４５゜以内であれば良好な埋め込みができる。また、図６に示す如き、互いに直交する２方向の主要直線部分を直線導波路が持つ場合を述べる。この場合、図８に示すように、直線導波路の２方向とプレスロールの基板移動方向１１ａとのなす角を概略４５゜とすることにより、良好な埋め込みができる。
【００３７】
コア材１’としては、エポキシ又はアクリル(acrylic)樹脂が好適に用いられる。コアの硬化方法としては、紫外線硬化、熱硬化、あるいは両者の併用が可能である。特に紫外線硬化は、温度変化を最小限に抑制できるため、良好な寸法精度を得るために重要である。
【００３８】
また、さらに良好な寸法精度を得るためには、凹型１０の硬化収縮を抑えることが必要である。そのためには、図９Ａのように、裏打ち材１５を有する凹型１０を用いることが有効である。裏打ち材１５としては、凹型１０の樹脂３４よりも熱膨張係数の小さい材料、例えば金属のような無機材料を用いると、コア硬化時の温度変化による寸法変化をも抑えることができる。最も好ましいのは、裏打ち材１５の熱膨張係数を、クラッド２付き基板２０の熱膨張係数と合わせることである。
【００３９】
このような凹型１０を用いるために、コア硬化時、基板２０側から紫外線１２を照射することが重要である。理由は、裏打ち材１５に好適な金属等が紫外線１２を透過しにくいからである。基板２０は、紫外線透過性の物質である必要がある。紫外線透過性の物質としては、例えばガラスが好適である。
【００４０】
また、コア材１’を挟み込んだ際に、図１０の（ａ）に示すように、厳密にはコアパターン１以外の部分に全体に薄く残ったコア１３が存在する。薄く残ったコア１３の厚さは最適化により１μｍ程度に薄くでき、光導波にはほとんど問題ない。但し、隣のコアパターン１との間隔が狭い場合には、コア１３はクロストーク(cross talk)の原因になる。
【００４１】
その場合、図１０の（ｂ）に示すように、凹型１０を剥離した後に、薄く残ったコア１３を除去する。例えば、全体を酸素プラズマ(plasma)処理することによってコア１３を除去できる。あるいは、全体を軽く薬品で処理してもよい。これによって、隣り合うコアパターン１の間隔が狭い場合でも、クロストークを低減できる。また、薄く残ったコア１３がわずか１μｍ程度なので、短時間に除去でき、製造上の負荷は小さい。
【００４２】
なお、図１１の（ｂ）に示すように、基板２０上に予め剥離層１４を形成しておき、導波路７作製後に剥離層１４から基板２０を除去する場合、図１１の（ｉ）に示すように、導波路７をフィルム(film)化することができる。
コア硬化において基板２０側から紫外線照射する場合、剥離層１４は紫外線１２を透過することが望ましい。剥離層１４としては、薄いフォトレジスト層や、水溶性接着剤等を用いることができる。
【００４３】
次に、以上のような第１の実施形態の実施例１〜９を説明する。ここで、実施例１，４，９は凹型に関しており、実施例２，３，５は光導波路に関する。実施例６，７は、プレスロールと導波路の方向に関する。実施例８は、導波路のフィルム化に関する。以下、順次述べる。
＜実施例１＞
［凹型１］
第１の実施形態の実施例１について、図４を用いて説明する。まず、図４の（ａ）に示すように、基板３１（ガラス(glass)）上にドライフィルムレジスト(dry film resist)を貼り合わせ、露光・現像することにより、感光性樹脂３２パターンとして、断面が４０μｍ角の導波路状の凸パターンを形成した。
【００４４】
次に、図４の（ｂ）に示すように、レーザ光３３としてＫｒＦエキシマレーザを斜め照射することにより、斜めミラー相当面４’を作製し、図４の（ｃ）に示すように凸型３０を形成した。
そして、図４の（ｄ）に示すように、凸型３０に液状のシリコーン(silicone)樹脂３４を重ねて室温硬化させた。しかる後、シリコーン樹脂３４から凸型３０を剥離することにより、図４の（ｅ）に示すように、凹型１０を作製した。
＜実施例２＞
［光導波路１］
第１の実施形態の実施例２について、図２を用いて説明する。まず、図２の（ａ）に示すように、実施例１で作製した凹型１０（シリコーン樹脂）を準備する。
【００４５】
次に、基板２０（ガラス）を準備し、クラッド材としての紫外線硬化型エポキシ樹脂を基板２０上にスピンコート(spin coat)した。基板全面に４Ｊ／ｃｍ2の紫外線を照射することにより、クラッド材を硬化させ、図２の（ｂ）に示すように、３０μｍ厚の第１クラッド２の膜を基板２０上に形成した。
【００４６】
そして、凹型１０上にコア材１’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を滴下した。図２の（ｃ）に示すように、クラッド２付き基板２０を凹型１０に重ねてロールラミネータ(roll laminater)に通した。
凹型１０及びクラッド２付き基板２０はロール１１によってプレス(press)され、コア材１’は凹型１０の窪みに埋め込まれた。
【００４７】
図２（ｄ）に示すように、この状態で基板２０側から８Ｊ／ｃｍ2の紫外線１２を照射することにより、コア材１’が硬化してコアパターン１が形成された。
図２の（ｅ）に示すように、凹型１０を剥離し、図２の（ｆ）に示すように、コアパターン１の斜めミラー面４に反射膜６としてＡｌをマスク蒸着した。
【００４８】
さらに第２クラッド３として紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布、全面に４Ｊ／ｃｍ2の紫外線を照射することにより、図２の（ｇ）に示すように、導波路７が完成した。
＜実施例３＞
［光導波路２］
第１の実施形態の実施例３について、図３を用いて説明する。まず、図３の（ａ）に示すように、実施例１で作製した凹型１０（シリコーン樹脂）を準備し、図３の（ｂ）に示すように、斜めミラー相当面４’に、反射膜６としてＡｌをマスク蒸着した。以下、前述した図２の（ｂ）〜（ｄ）と同様に、図３の（ｃ）〜（ｅ）に示すように、第１クラッド２上にコアパターン１を形成した。但し、コア材１’としては、紫外線硬化型アクリル樹脂を用いた。
【００４９】
次に、凹型１０を剥離する際に、図３の（ｆ）に示すように、凹型１０の斜めミラー相当面４’上の反射膜６であるＡｌをコアパターン１の斜めミラー面４に転写した。以下、前述同様に、図３の（ｇ）に示すように、第２クラッド３を形成し、導波路７が完成した。
＜実施例４＞
［凹型２］
第１の実施形態の実施例４について、図４を用いて説明する。まず、図４の（ａ）に示すように、基板３１（ガラス）上に紫外線硬化型エポキシを塗布し、露光、溶剤現像することにより、感光性樹脂３２の凸部のパターンを形成した。
【００５０】
このパターンは、断面が４０μｍ角の導波路形状を有している。パターンには直線だけでなく、面内ミラー相当面５’も設けた（図示せず）。
次に、図４の（ｂ）に示すように、レーザ光３３としてフェムト秒レーザを感光樹脂３２のパターンに斜め照射することにより、斜めミラー相当面４’を形成した。これにより、図４の（ｃ）に示すように、凸型３０を得た。
【００５１】
そして、図４の（ｄ）に示すように、凸型３０に液状のフッ素樹脂３４を重ねて熱硬化させ、フッ素樹脂３４を凸型３０から剥離することにより、図４の（ｅ）に示すように、フッ素樹脂の凹型１０を作製した。
＜実施例５＞
［光導波路３］
第１の実施形態の実施例５について、図２を用いて説明する。実施例５は、図２の（ａ）に示すように、実施例４で作製した凹型１０（フッ素樹脂）を準備し、この凹型１０を用いて、図２の（ｂ）〜（ｇ）に示すように、実施例２と同様に導波路７を作成するものである。
＜実施例６＞
［プレスロールと導波路の方向１］
図４の（ｆ）に示す如き、直線のコアパターン形状を有する凹型１０を使用した。
【００５２】
実施例２の図２の（ｃ）及び図７において、凹型１０の直線状窪みの方向とロールラミネータでの搬送方向との角度θを変えてテスト(test)した。
角度θ＝０゜、３０゜、４５゜のとき、コア材１’を良好に埋め込むことができた。角度θ＝６０゜のとき、少量の気泡混入が見られた。角度θ＝９０゜のとき、多量の気泡混入が見られた。
＜実施例７＞
［プレスロールと導波路の方向２］
図４の（ｇ）に示す如き、直交する２直線とそれらを接続する面内ミラー相当面５’を有する凹型１０を使用した。
【００５３】
実施例２の図２の（ｃ）において、凹型１０の直線状窪みの方向とロールラミネータでの搬送方向とが概略４５゜になる方向にプレスロールを行った。
この結果、コア材１’を良好に埋め込むことができた。
＜実施例８＞
［フィルム化］
図１１の（ａ）は、図２の（ａ）と同じである。次に、図１１の（ｂ）に示すように、基板２０上に剥離層１４としてポジ(positive)型レジストを１μｍ塗布、加熱した後、図１１の（ｃ）〜（ｈ）に示すように、実施例２と同じ方法によって導波路７を作製した。
【００５４】
完成した導波路７を剥離液に浸けることにより、図１１の（ｉ）に示すように、剥離層１４を溶解して導波路７をフィルム化した。
このフィルム状の導波路７に対し、一端の斜めミラー面４にファイバ(fiber)で波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端の斜めミラー面４からの出射を確認した。
＜実施例９＞
［凹型３］
まず、実施例１と同様に凸型３０を形成した。次に、凸型３０に液状のシリコーン樹脂３４を重ね、さらに裏打ち材１５としてのステンレス(stainless)板を重ねた。
【００５５】
この状態でシリコーン樹脂３４を室温硬化させ、凸型３０を剥離することにより、図９Ａに示すように、凹型１０を作製した。
そして、裏打ち材１５付きの凹型１０を用い、実施例２と同様にして導波路７を作製した。その導波路７のコアパターン１は、寸法がマスクパターン(mask pattern)とほぼ同じであった。
【００５６】
一方、図９Ｂに示す如き、裏打ち無しの凹型１０を用い、実施例２と同様に作製したコアパターン１は、マスクパターンに比較して０．５％程度縮んでいた。
上述したように第１の実施形態及びその実施例１〜９によれば、以下の効果を得ることができる。
【００５７】
第１に、凹型１０としてシリコーン又はフッ素樹脂３４を用いることにより、コアパターン１の変形を低減できる。また、凹型１０の窪みにコア材の樹脂１’を挟むので、コア材の使用効率が良く、安価に形成できる。
第２に、ミラー面４，５を有する凹型１０を使用することにより、コアパターン１形成と同時にミラー面４，５を形成できる。
【００５８】
第３に、凹型１０を剥離した後に、全面に残るコア１が薄いので、残ったコア１を容易に除去することができる。
（第２の実施形態）
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。始めに、図１２の（ａ）に示すように、凹型１０を準備する。
【００５９】
凹型１０は、光導波路を形成する際の型の役割を持っている。凹型１０のパターン状凹部には、光導波路のコアパターンだけでなく、ミラーに相当する部分や、回折格子、分岐回路、アレイ(array)導波路回折格子等の光回路を組み込むこともできる。
【００６０】
凹型１０の材料としては、シリコーン樹脂が好適である。シリコーン樹脂は柔軟性があるので、コアパターンをクラッド付きの別基板に転写する際に貼り合わせ、剥離がし易く、また、コアパターンを損傷しにくいからである。
凹型１０は、全体がシリコーン樹脂であっても良く、少なくともパターン状凹部を有する面がシリコーン樹脂であることが好ましい。
【００６１】
次に、図１２の（ｂ）に示すように、凹型１０に表面処理を行う。表面処理により、凹型１０のコア材１’に対する親和性を高めることができる。具体的には、凹型１０に対し、コア材１’の接触角を４５゜以下にすることにより、安定してコア材１’を埋込みできるようになる。表面処理としては、酸素プラズマ処理が好適である。
【００６２】
次に、図１２の（ｃ）〜（ｄ）に示すように、基板のパターン状凹部のみにコア材１’を充填する。コア材１’としては、例えば、エポキシ(epoxy)樹脂、特に紫外線硬化型エポキシ樹脂が好適である。
充填方法としては、全面塗布後に余分なコア材をブレード(blade)を用いてかき取る方法、例えば、ブレードとして、ヘラ(spatula)４６を用いてかき取る方法が可能である。
そして、紫外線照射によってコア材１’を硬化させてコアパターン１とする。
【００６３】
ここで、図１２の（ｅ）に示すように、基板２０を準備し、基板２０の全面にクラッド材２’を塗布する。そして、図１２の（ｆ）に示すように、コアパターン１が形成された凹型１０と、クラッド材２’が塗布された別基板２０とを重ね合わせる。この状態で紫外線照射してクラッド材２’を硬化させ、第１クラッド２を形成する。しかる後、凹型１０を剥離してコアパターン１を基板２０側に転写する。
【００６４】
クラッド材２’としては、例えば、紫外線硬化型エポキシ樹脂が好適である。また、コア材１’やクラッド材２’の硬化方法は、紫外線照射による硬化に限定されるものではない。
光路変換ミラーは、図１２の（ｇ）に示すように、コアパターン１の傾斜面４に金属を蒸着して金属ミラー４，６とする。傾斜面のみに金属を付けるために、マスク蒸着法やリフトオフ(lift-off)法を用いることができる。なお、光路変換ミラーは、図５に示した如き、光導波路層に垂直な方向に光路変換する構成に限らず、図６に示した如き、光導波路層の面内で任意の角度に光路変換する構成をも用いることができる。
【００６５】
次に、図１２の（ｈ）に示すように、クラッド材３’を全面に塗布し、硬化させて第２クラッド３にすることにより、単層の光導波路７が完成する。或いは第２クラッド３を設けずに空気をクラッドの代用とすることもできる。
また、図１３に示すように、クラッド材３を硬化させる前に、さらに別な凹型１０Ａにコアパターン１Ａを形成して転写することにより、多層構造の光導波路７を形成することもできる。図１３の（ｈ）は、図１２の（ｈ）に対応している。
【００６６】
なお、多層の光導波路７を形成する場合や、単層又は多層の光導波路７を他の基板（例、電気配線基板）に転写する場合、基板２０上又は第１クラッド２上にアライメントマーク（図示せず）を設けることが望ましい。
また、単層又は多層の光導波路７をフィルムとして使う場合、基板２０とクラッド材２の間に剥離層（図示せず）を設けておき、光導波路を作製した後に剥離させてフィルム化することが望ましい。基板２０及び剥離層、又は凹型１０は、紫外線に対して透明なことが望ましい。
【００６７】
凹型１０の製造には、図４に示したように、凸型３０を作製し、シリコーン樹脂３４等で型取りする方法を用いることができる。
コアパターンのアスペクト(aspect)比（高さ／幅）としては、通常は１程度のものが用いられる。その場合、光導波路層に垂直な方向に光路変換するミラーを上から見るとほぼ正方形になり、部品の位置合わせ要求ＸＹ方向で同程度になる。しかし、アスペクト比が１でなくとも導波に問題はない。実際、本発明者はアスペクト比０．２７〜２にて導波を確認している。
【００６８】
また、コア材１’をパターン状凹部のみに充填、硬化後にクラッド材付き別基板２０と重ねる代わりに、図１４に示すように、凹型基板１０とクラッド付き基板２０の間にコア材１’をはさみ込んで導波路を作製することも可能である。即ち、図１４の（ａ）に示すように、凹型１０を準備し、図１４の（ｂ）に示すように、表面処理を行う。次に、図１４の（ｃ）に示すように、クラッド２付き基板２０を準備し、図１４の（ｄ）に示すように、凹型１０との間にコア材１’を挟み込む。
【００６９】
図１４の（ｅ）に示すように、基板２０側及び／又は凹型１０側から紫外線照射する等の方法によってコア材１’を硬化させ、コアパターン１を形成する。凹型１０を剥離してコアパターン１を基板２０側に転写する。そして、図１４の（ｆ）に示すように、コアパターン１の傾斜面に金属を蒸着して金属ミラー４，６とする。通常は、図１４の（ｇ）に示すように、コアパターン１及び第１クラッド２を第２クラッド３で覆う。この場合にも、表面処理によって安定したコア形成が可能になる。また、この方法でも多層の光導波路を形成することができる。
【００７０】
さらには、型として、凹型１０だけでなく、図１５に示すように、凸型１６も使用できる。例えば図１５の（ａ）〜（ｅ）に示すように、表面処理した凸型１６を用いた型取りにより、パターン状凹部を有するクラッド２を作製する。次に、図１５の（ｆ）〜（ｉ）に示すように、凹部の傾斜面に金属ミラー６を形成した後、コア１を埋め込み、クラッド３で覆って導波路を作製することができる。
【００７１】
以下に、本発明による光導波路の製造方法を実施例１０〜１３にて詳細に説明する。
＜実施例１０＞
［凹型の作製］
凹型１０は、図４に示したように、作製した。但し、型取り前の基板３１上の凸パターン３２は、高さが４０μｍ、幅が２０μｍ〜１５０μｍの複数の光導波路形状とした。
［光導波路１の作製］
図１２及び図１６を用いて説明する。まず、図１２の（ａ）に示すように、凹型１０（シリコーン樹脂）を準備した。次に、図１２の（ｂ）に示すように、パターン状凹部を有する基板に酸素プラズマ処理を行った。使用した装置は、東京応化工業（株）製のＯＰＭ−ＳＱ６００（型番）である。酸素流量を１００ＳＣＣＭ、圧力を６０Ｐａとし、プラズマパワー(plasma power)１００Ｗ、時間を２分とした。
【００７２】
そして、図１２の（ｃ）〜（ｄ）に示すように、コア材１として紫外線硬化型エポキシ樹脂を全面に塗布し、ヘラ(spatula)４６で凹部以外のコア材１’をかき取った。全面に紫外線を照射することにより、コア材１’を硬化させてコアパターン１とした。
【００７３】
コアパターン１は、図１６に示すように、全ての種類のコア幅２０μｍ〜１５０μｍを問題なく連続して形成できた。
一方、図１２の（ｅ）に示すように、別基板２０（ガラス）を準備し、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。
【００７４】
ここで、図１２の（ｆ）に示すように、両者１０，２を重ね合わせた状態で、別基板２０側から紫外線を照射することにより、コアパターン１’とクラッド材２’を密着させると共に、クラッド材２’を硬化させてクラッド２とした。
図１２の（ｇ）に示すように、凹型１０を剥がした後、マスク蒸着によって傾斜面に金属Ａｌを蒸着して金属ミラー４，６とした。さらに図１２の（ｈ）に示すように、全面にクラッド材３’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布、紫外線照射して光導波路７を完成した。
＜実施例１１＞
［光導波路２の作製］
酸素プラズマ処理の条件を、酸素流量を１００ＳＣＣＭ及び圧力を６０Ｐａを一定にし、プラズマパワー２０Ｗ〜４００Ｗ、時間１秒〜１０分の間で変えて、シリコーン上のコア材の接触角を測定した。
【００７５】
図１７に示すように、シリコーンの接触角は、未処理の場合に約６０゜であるのに対し、酸素プラズマ処理を施した場合に約４０゜〜２５゜に変化することを確認した。そして、図１７に示す酸素プラズマ処理を施したいずれの凹型１０を用いても、実施例１０と同様に光導波路を作製できた。
＜実施例１２＞
［光導波路３の作製］
図１４を用いて説明する。まず、実施例１０と同様にして、図１４の（ａ）に示すように、凹型１０を準備し、図１４の（ｂ）に示すように、凹型に酸素プラズマ処理を行った。
【００７６】
一方、図１４の（ｃ）に示すように、基板２０（ガラス）を準備し、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、紫外線を照射させて第１クラッド２とした。
そして、図１４（ｄ）〜（ｅ）に示すように、凹型１０と、クラッド２付き基板２０との間にコア材１’を挟んで、基板２０側から紫外線を照射することにより、コアパターン１を形成した。
【００７７】
凹型１０を剥がした後、図１４の（ｆ）に示すように、マスク蒸着によって傾斜面に金属Ａｌを蒸着して金属ミラー４，６とした。さらに図１４の（ｇ）に示すように、全面にクラッド材３’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布、紫外線硬化して光導波路７を完成した。
＜実施例１３＞
［光導波路４の作製］
図１５を用いて説明する。まず、実施例１０と類似の方法によって、図１５の（ａ）に示すように、凸型（シリコーン）１６を準備し、図１５の（ｂ）に示すように、凸型１６に酸素プラズマ処理を行った。
【００７８】
一方、図１５（ｃ）に示すように、基板２０（ガラス）を準備し、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。次に、図１５の（ｄ）に示すように、このクラッド材２’を凸型１６に重ねて、紫外線を照射させてクラッド２とした。
【００７９】
そして、図１５の（ｅ）に示すように、凸型１６を剥がし、図１５の（ｆ）に示すように、マスク蒸着によって傾斜面に金属Ａｌを蒸着して金属ミラー４，６とした。
さらに、図１５（ｇ）〜（ｈ）に示すように、コア材１’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を全面に塗布し、ヘラ４６で凹部以外のコア材１’をかき取った。全面に紫外線を照射することにより、コア材１’を硬化させてコアパターン１とした。
【００８０】
最後に、図１５の（ｉ）に示すように、全面にクラッド材３’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布、紫外線硬化して光導波路７を完成した。
＜比較例１＞
［光導波路５の作製］
図１８を用いて説明する。まず、実施例１０と同様に、図１８の（ａ）に示す如き、パターン状凹部を有する基板１０（シリコーン樹脂）を準備した。
【００８１】
次に、図１８（ｂ）〜（ｃ）に示すように、実施例１０の表面処理を行わずに、コア材１’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を全面に塗布し、ヘラ４６で凹部以外のコア材１’をかき取った。全面に紫外線を照射することにより、コア材１’を硬化させてコアパターン１とした。
【００８２】
この際、コア幅１００μｍ以上のコアパターン１は問題なく形成できた。しかしながら、図１８の（ｃ）に示すように、コア幅５０μｍ以下のコアパターン１は、とぎれとぎれになり易く、連続した導波路を形成するのが難しかった。
上述したように第２の実施形態及び実施例１０〜１３によれば、基板のパターン状凹部のみにコア材を充填する前に、コア材の親和性を高める表面処理を基板に施すので、安定したコアパターンを容易に形成することができる。また、光路変換ミラーとなる傾斜面はコアパターンに設けられるので、改めて傾斜面を形成する必要が無い。このため、傾斜面への金属の蒸着をコアパターンの製造工程と連続した工程で行うことができる。また、第１の実施形態と同様にコア材の使用効率が良い。
【００８３】
以上により、安価に安定した高分子光導波路を製造することができる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、光源からの光をほぼ平行光に変換しながらコア１に接続することにより、接続効率を改善するものである。図４７に示すような平面鏡４，６を用いた場合、発光素子４０からの光が角度分布を持ったままコア１に入射されるので、信号光８は角度を持ったまま進行し、出射時に大きな広がりをもたらす。
【００８４】
これに対し、図１９に示すように、凹面鏡の焦点を光導波路の垂直方向に配置する発光素子４０の発光点にほぼ一致させる。これにより、凹面鏡４，６で反射された光はほぼ平行光としてコアに入射するので、出射光の広がりが小さく、コアから受光素子への接続効率が良くなる。
【００８５】
図１９は断面図なので紙面内の集光のみが示されているが、紙面に垂直な方向に関しても凹面にすることにより、紙面に垂直な成分についても集光作用を有する。なお、紙面内と紙面に垂直な方向のいずれか一方の集光でも、部分的な効果を有するので本発明に含まれる。凹面鏡の曲率半径が３００μｍの場合、焦点距離は１００μｍ程度になる。また、ほぼ一致するとは、誤差３０％以内に収まることをいう。
【００８６】
通常、「焦点距離」の用語は、ミラーに垂直な方向から平行光を照射し、ミラーの中心から反射光が集光する点までの距離を意味する。しかしながら、本実施形態に係る「焦点距離」の用語は、ミラーに垂直な方向に対して４５゜傾いた方向から平行光を入射し、ミラーの中心から反射光が集光する点までの距離である。この焦点距離は、実測も可能であるが、ミラーの形状から計算することもできる。
【００８７】
また、本実施形態は、コア１からの光を集光させながら受光素子に照射することにより、受光素子４１の位置ずれ余裕を大きくできる。即ち、図２０に示すように、凹面鏡４、６を使用し、凹面鏡の焦点距離９を光導波路の垂直方向に設置する受光素子４１までの距離の１／２倍以上にすれば、光８が集光した状態で受光素子４１に入るので位置ずれ余裕が大きくなる。特に焦点距離を受光素子までの距離にほぼ等しくした場合、位置ずれ余裕を最も大きくできる。
【００８８】
図２０は断面図なので紙面内の集光のみが示されているが、紙面に垂直な方向に関しても凹面にすることにより、紙面に垂直な成分についても集光作用を有する。なお、紙面内と紙面に垂直な方向のどちらか一方のみの集光でも、部分的な効果を有するので本発明に含まれる。
【００８９】
焦点距離９を受光素子４１までの距離の１／２以下にすると、光が発散し、かえって位置ずれ余裕あるいは接続効率が小さくなる。また、ほぼ一致するとは、誤差３０％以内に収まることをいう。
通常、「焦点距離」の用語は、ミラーに垂直な方向から平行光を照射し、ミラーの中心から反射光が集光する点までの距離を意味することが多い。しかしながら、本実施形態に係る「焦点距離」の用語は、ミラーに垂直な方向に対して４５゜傾いた方向から平行光を入射し、ミラーの中心から反射光が集光する点までの距離を意味する。この焦点距離は、実測も可能であるが、ミラーの形状から計算することもできる。また、各素子４０，４１の位置は、電極又はスペーサ(spacer)４２，４３の寸法により、容易に調整可能である。
【００９０】
ここで、凹面鏡を有する光導波路を簡単に作製する方法を述べる。まず最初に、図２１の（ａ）に示すように、端部にミラー相当面（凸面）４’を有するコアパターン形状の感光性樹脂３２を基板３１上に有する原型を作製する。
次に、図２１の（ｂ）に示すように、該原型を元に少なくとも表面がシリコーン樹脂からなる凹型１０を作製する。そして、該凹型から光導波路を作製する。
【００９１】
上記凹型から光導波路を作製する方法は、具体的には、図２１の（ｃ）に示すように、クラッド２付き基板２０と上記凹型の間に液状のコア材１’を挟み込み、図２１の（ｄ）に示すように硬化させ、図２１の（ｅ）に示すように、凹型を剥がしミラー面４を有するコアパターンを形成する。
【００９２】
次に、図２１の（ｆ）に示すように、ミラー部に反射膜６を形成する。さらに、図２１の（ｇ）に示すように、クラッド３で全体を覆う。
この方法により、端部に斜め凸面部を有するコアパターンを形成できる。この斜め凸面部が凹面鏡になる。外から見て凸面ということは、コアパターンを通る光にとっては凹面である。反射膜は、金属でもよいし、誘電体多層膜でもよい。ただし、膜厚分布の影響のない金属の方が使いやすい。
【００９３】
続いて、斜め凸面部を有する原型を作製する方法を第１〜第３の方法として３通り述べる。
第１の方法では、例えば、フォトリソグラフィ(photo lithography)によって感光性樹脂のレジストパターンを形成する。その後、図２２の（ａ）〜（ｃ）に示すように、基板３１上の感光性樹脂３２の端部に、マスクを介して概略円状の影を有するレーザ光３３を照射する。これにより、感光性樹脂３２の端部を蒸発させてミラー相当面４‘を作製する。よって、両光軸に垂直な方向についての集光が可能になる。なお、「概略円状の影を有する」の用語は、概略円状の影の外側が光照射領域である旨を意味する。概略円状には、２次曲線等の任意の曲線が含まれる。
【００９４】
第２の方法では、図２３の（ａ）に示すように、フォトリソグラフィによってレジストパターンを形成した後、図２３の（ｂ）〜（ｆ）に示すように、レジスト端部に方向の異なる複数回のレーザ加工を施すことにより、斜め凸部を作製する。図２３に示したように、長方形のレーザ光３３を多数回照射させても良いが、図２４の（ａ）〜（ｄ）に示すように、概略円状の影を有するレーザ光３３を用いれば少ない回数で済む。
【００９５】
第３の方法では、図２５の（ａ）に示すように、フォトリソグラフィによってレジストパターンを形成する。その後、図２５の（ｂ）〜（ｃ）に示すように、レーザ加工によって斜め面を形成する。続いて、図２５の（ｄ）に示すように、さらに温度を上げてレジストを流動させて凸状に変形させる。レジストはポジ(positive)型でもよいし、ネガ(negative)型でもよい。
＜実施例１４＞
［概略円形の影を有するレーザ加工］
第３の実施形態に係る実施例１４について、図２２を用いて説明する。図２２の（ａ）に示すように、基板３１（ガラス）上にドライフィルムレジストを貼り合わせ、露光及び現像により、感光性樹脂３２を４０μｍ角の断面をもつコアパターン形状に形成した。
【００９６】
次に、ＫｒＦエキシマレーザのレーザ光３３を斜め照射する。その際、図２２の（ｂ）に示すように、マスクを用いて概略円状の影を有するビーム形状にレーザ光３３を成形する。これにより、図２２の（ｃ）に示すように、凸状の斜めミラー相当面４’を作製し、凸型３０とした。使用したレーザ光３３の円状の影の曲率半径は３００μｍであり、加工されたレジストの曲率半径もほぼ３００μｍであった。
＜実施例１５＞
［複数回照射］
第３の実施形態に係る実施例１５について、図２４を用いて説明する。図２４の（ａ）に示すように、基板３１（ガラス）上にドライフィルムレジストを貼り合わせ、露光及び現像により、感光性樹脂３２を４０μｍ角の断面をもつコアパターン形状に形成した。
【００９７】
次に、ＫｒＦエキシマレーザのレーザ光３３を斜め照射する。その際、図２４の（ｂ）に示すように、マスクを用いて概略円状の影を有するビーム形状にレーザ光３３を成形して１回目のレーザ加工を行った。
次に、図２４の（ｃ）に示すように、斜め照射の角度を１０゜変えて２回目のレーザ加工を行う。これにより、図２４の（ｄ）に示すように、凸状の斜めミラー相当面４’を作製し、凸型３０とした。使用したレーザ光３３の円状の影の曲率半径は３００μｍであり、加工されたレジストの曲率半径もほぼ３００μｍになった。
＜実施例１６＞
［リフロー］
第３の実施形態に係る実施例１６について、図２５を用いて説明する。図２５の（ａ）に示すように、基板３１（ガラス）上に液状レジストを塗布し、露光及び現像により、感光性樹脂３２パターンとして４０μｍ角の断面をもつコアパターン形状に形成した。
【００９８】
次に、ＫｒＦエキシマレーザのレーザ光３３を斜め照射する。このとき、図２５の（ｂ）に示すように、レーザ光３３は、長方形のビーム(beam)形状を有し、感光性樹脂３２を斜めに平面状に加工した。次に、１３０℃１０分の熱処理を行うことにより、感光性樹脂３２が流動し、図２５の（ｃ）に示すように、凸状の斜めミラー相当面４’に変化した。
加工されたレジストの曲率半径はほぼ３００μｍになった。
＜実施例１７＞
［光導波路の作製］
図２１の（ａ）に示す如き、実施例１５の方法で作製した凸型３０に、液状のシリコーン樹脂３４を重ねて室温硬化させ、剥離することにより、図２１の（ｂ）に示すように、凹型１０を作製した。
【００９９】
次に、基板２０（ガラス）を準備し、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。全面に４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、クラッド材２’を硬化させて３０μｍ厚の膜にした（図示せず）。
そして、図２１の（ｃ）に示すように、凹型１０上にコア材１’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を滴下し、クラッド２付き基板２０を重ねて加圧した。図２１の（ｄ）に示すように、コア材１’は凹型１０の窪みに埋め込まれた。この状態で基板２０側から８Ｊ／ｃｍ２の紫外線１２を照射することにより、コア材１’はコアパターン１に硬化した。図２１の（ｅ）に示すように、凹型１０を剥離し、図２１の（ｆ）に示すように、コアパターン１の斜めミラー面４に反射膜６としてＡｌをマスク蒸着した。図２１の（ｇ）に示すように、さらに第２クラッド３’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布し、全面に４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、光導波路７が完成した。
＜実施例１８＞
［入射側ミラーの評価］
実施例１７の方法によって、一端が凹面鏡、他端が平面鏡のコアを含む光導波路を作製した。凹面鏡側の光導波路の中心から１００μｍ（導波路表面から５０μｍ）の位置に波長８５０ｎｍのＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）を設置した。
【０１００】
一方、平面鏡側の光導波路の中心から１００μｍ（導波路表面から５０μｍ）の位置に直径８０μｍのＰＤを設置した。
ＶＣＳＥＬ・光導波路間及び光導波路・ＰＤ間は、屈折率がクラッドにほぼ等しい透明樹脂で封止した。
ＶＣＳＥＬからの光信号は、光導波路中を凹面鏡、コア内部及び平面鏡の順に通過してＰＤに出射された。ＰＤが受けた信号光は、コアの両端が平面鏡の場合に比べ、信号強度が１．５倍になった。
＜実施例１９＞
［出射側ミラーの評価］
実施例１７の方法によって、両端が凹面鏡のコアを含む光導波路を作製した。コアの両端は、それぞれコアの中心から１００μｍ（光導波路表面から５０μｍ）の位置に、波長８５０ｎｍのＶＣＳＥＬ及び直径８０μｍのＰＤを設置した。
【０１０１】
ＶＣＳＥＬ・光導波路間は、屈折率がクラッドにほぼ等しい透明樹脂で封止した。光導波路・ＰＤ間には、屈折率がクラッドにほぼ等しい液体を満たした。
ＶＣＳＥＬからの信号光は、光導波路中を一端の凹面鏡、コア内部及び他端の凹面鏡の順に通過してＰＤに出射された。
【０１０２】
ＰＤの横方向の位置ずれ余裕（信号強度が９０％に落ちる位置ずれ量）は３０μｍになった。一方、出射側が平面鏡の場合の位置ずれ余裕は１０μｍであった。
上述したように第３の実施形態及び実施例１４〜１９によれば、以下の効果を得ることができる。
【０１０３】
第１に、光路変換ミラーとして凹面鏡を用いた簡単な構造により、接続効率や位置ずれ余裕を大きくできる。
第２に、型を用いて製造することにより、凹面鏡を有するコアを簡単に作製できる。
第３に、概略円状の影を有するレーザ加工、複数回レーザ加工、あるいはリフロー(reflowing)を用いることにより、凹面鏡を有するコアの型を作製できる。
【０１０４】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、第１〜第３の実施形態に述べた光導波路を容易に実装するためのものである。
第４の実施形態の１点目は、図２６に示すように、第１のコアＡに含まれる少なくとも２本の直線導波路４５の延長方向と、他のコアＢに含まれる少なくとも１本の直線導波路４５の延長方向とが略一致することである。
【０１０５】
ここで、延長方向が略一致するとは、方向の差異が１０°以内に収まることをいう。また、第１のコアの２本の直線導波路の交差部には直線導波路同士を接続する面内ミラー５が設けられる。好ましくは、導波路端に外部素子と接続する斜めミラー４が設けられる。
【０１０６】
このような構造には、以下のメリット(merit)がある。
第１のメリットは、面内ミラー５を用いることで、方向転換に必要な面積を小さくできることである。
第２のメリットは、直線導波路４５の方向を例えば２種類に限定することで、面内ミラー５の向きを４種類に、変換角を２種類に限定できることである。
【０１０７】
例えば図２７Ａに示すように、直線導波路４５の延長方向をＸ方向とＹ方向とすれば、面内ミラー５は“＋Ｘ⇔＋Ｙ”、“＋Ｘ⇔−Ｙ”、“−Ｘ⇔＋Ｙ”及び“−Ｘ⇔−Ｙ”の４種類である。変換角は、“＋Ｘ⇔＋Ｙ”と“−Ｘ⇔−Ｙ”とが等しく、“＋Ｘ⇔−Ｙ”と“−Ｘ⇔＋Ｙ”とが等しいので、２種類である。また、図２７Ｂに示すように、斜めミラー４も“＋Ｘ”、“−Ｘ”、“＋Ｙ”及び“−Ｙ”の４種類に限定できる。
【０１０８】
図２７Ａ，２７Ｂにおいて、Ｘ方向とＹ方向は必ずしも直交していなくてよい。但し、図２８Ａに示すように、Ｘ方向とＹ方向とが直交していれば、面内ミラー５の変換角は１種類（９０゜）になる。斜めミラー４は、図２８Ｂに示すように、４種類である。
【０１０９】
このような構造によって、面内ミラー相当面５’や斜めミラー相当面４’の加工が容易になる。
例えばミラー相当面をレーザで一括加工する場合、面内ミラー相当面５’について４回、斜めミラー相当面４’について４回の計８回の加工で完了する。なお、面内ミラー相当面５’を他の方法で加工する場合、レーザ加工は４回で済む。
【０１１０】
一方、ミラー相当面をレーザで１か所ずつポイント(point)加工する場合でも、試料のセッティングが８回で済む。なお、面内ミラー相当面５’を他の方法で加工する場合、セッティングは４回で済む。
パターンによってはそれ以下で済むことは言うまでもない。例えば図２６では、面内ミラー４種類、斜めミラー３種類であるから、その原型を作製するためのレーザ加工あるいはセッティングは７回となる。なお、面内ミラー相当面５’を他の方法で加工する場合、レーザ加工あるいはセッティングは３回で済む。
【０１１１】
一方、図４８に示すような従来パターンでは、曲線導波路４４を用いるので面積が大きくなり、斜めミラー４の向きもバラバラなので、レーザ加工回数あるいはセッティング回数が多くなってしまう。
第４の実施形態の２点目は、面内ミラー５のコア幅に関するものである。図２９に示すように、第１クラッド２上にコア１を形成し、コア１端の斜めミラー４となる部分と、面内ミラー５となる部分とに反射膜６を形成し、第２クラッド３で覆う導波路作製法の場合、ミラー形状が重要である。
【０１１２】
この時、図３０に示すように、面内ミラー５のコアを入射側直線導波路４５ｉに直交する面に投影した幅ｂを、入射側直線導波路４５ｉのコアの幅ａよりも大きくしておくと、面内ミラー５での損失を低減できる。
さらに、図３１に示すように、出射側直線導波路４５ｏのコアの幅ｄを、面内ミラー５のコアを出射側直線導波路４５ｏに直交する面に投影した幅ｃ以上に大きくしてもよい。
【０１１３】
その原理を説明する。導波路では、光の大部分はコア内に入っているが、一部はクラッドにしみ出して導波している。ここで、面内ミラー５のコアを入射側直線導波路４５ｉに直交する面に投影した幅ｂが、入射側直線導波路４５ｉのコア幅ａと等しい場合、クラッドにしみ出した分は光路変換されず、損失もしくはクロストークになってしまう。
【０１１４】
一方、本実施形態のように、面内ミラー５のコアを入射側直線導波路４５ｉに直交する面に投影した幅ｂが、入射側直線導波路４５ｉのコアの幅ａよりも大きい形状にしておくと、クラッドにしみ出して導波していた分も一時的にコアに入り、面内ミラー５で光路変換されるので損失が小さい。
【０１１５】
また、別の作用もある。コアのパターンをフォトリソグラフィー法に基づいて作製する例を述べる。図３２の（ａ）に示すように、ｂ”＝ａ”のフォトマスク３５を用いて凸型３０を作成したとき、図３２の（ｂ）に示すように、凸型３０の感光性樹脂３２がｂ’＜ａ’となる現象が生じる。この現象は、露光ボケ(diffraction of defocus)や、折れ部で現像が進みやすいことによる。
【０１１６】
なお、フォトマスク３５のｂ”は、面内ミラーのマスクパターン５”を入射側直線導波路に投影した幅である。フォトマスク３５のａ”は、入射側直線導波路４５ｉ”の幅である。また、凸型３０の感光性樹脂３２のｂ’は、導波路折れ部に位置する面内ミラー相当面５’の投影幅である。凸型３０の感光性樹脂３２のａ’は、直線導波路幅ａ’である。
【０１１７】
さて、ｂ’＜ａ’となる傾向のため、図３２の（ｃ）に示すように、コア１の面内ミラー面５の投影幅ｂも、直線導波路幅ａより小さくなる。
ここで、図３０及び図３１に示すように、フォトマスク３５のコアのパターンを、ｂ”＞ａ”の形状にしておけば、この現象をうち消すことができる。
【０１１８】
なお、フォトリソグラフィー法によるコアパターンの形成には、複数の直線導波路のパターンと、面内ミラーのパターンとを有するフォトマスクを用いることが好ましい。
第４の実施形態の３点目は、斜めミラー４のコア幅に関するものである。図２９に示すように、第１クラッド２上にコア１を形成し、コア１のミラー部分４、５に反射膜６を形成後、第２クラッド３で覆うという導波路作製法の場合、コア１のミラー形状が重要である。この時、図３３に示すように、斜めミラー４のコアの幅ｆを、直線導波路４５のコアの幅ｅよりも大きくしておくと、斜めミラー４での損失を低減できる。これは、図３４に示すように、出射側ミラー４ｏのみに行うだけでもよい。
【０１１９】
その原理を説明する。導波路では、光の大部分はコア内に入っているが、一部はクラッドにしみ出して導波している。斜めミラー４のコアの幅ｆが、直線導波路４５のコア幅ｅと等しい場合、クラッドにしみ出した分は光路変換されず、損失もしくはクロストークになってしまう。図３３の（ｄ）に示すように、斜めミラー４のコアの幅ｆが、直線導波路４５のコアの幅ｅよりも大きい形状にしておくと、クラッドにしみ出して導波していた分も一時的にコアに入り、斜めミラー４で光路変換されるので損失が小さい。
【０１２０】
また、別の作用もある。コアのパターンをフォトリソグラフィに基づいて作製する場合、図３５の（ａ）に示すように、フォトマスク３５の斜めミラーのパターン４”の幅ｆ”が直線導波路パターン４５”の幅ｅ”と等しくても、図３５の（ｂ）〜（ｃ）に示すように、凸型３０の感光性樹脂３２の斜めミラー相当面４’の投影幅ｆ’が直線導波路幅ｅ’よりも小さくなる現象が生じる。そのため、図３５の（ｄ）に示すように、コア１の斜めミラー４の投影幅ｆも、直線導波路幅ｅより小さくなる。この現象は、露光ボケや、端部で現像が進みやすいことによる。しかしながら、図３３及び図３４に示すように、フォトマスク(photo mask)３５における斜めミラー４”のコアの幅ｆ”を直線導波路４５”のコアの幅ｅ”よりも大きくすれば、この現象を打ち消すことができる。
＜実施例２０＞
［プロセス］
第４の実施形態に係る実施例２０を、図２９を用いて説明する。なお、図２９は、図２６のような光導波路の１のコアを示している。
【０１２１】
まず、基板３１（ガラス）上に４０μｍ厚のドライフィルムレジストを貼り合わせ、互いに延長方向が直交する複数の直線導波路のパターンと、これら直線導波路に含まれる面内ミラーのパターンとを有するフォトマスクを用いて露光・現像する。
これにより、図２９の（ａ）に示すように、感光性樹脂パターン３２として直線導波路相当４５’及び面内ミラー相当面５’を有する凸パターンを形成した。
【０１２２】
次に、レーザ光を斜め照射することにより、図２９の（ｂ）に示すように、斜めミラー相当面４’を作製し、凸型３０とした。
そして、凸型３０に液状のシリコーン樹脂３４を重ねて硬化させ、剥離することにより、図２９の（ｃ）に示すように、凹型１０を作製した。
【０１２３】
次に、図２９の（ｄ）に示すように、基板２０（ガラス）を準備し、クラッド２として３０μｍ厚のエポキシ樹脂層を形成した上に、上記シリコーン凹型１０を用いてエポキシ樹脂のコア１を形成した。
そして、図２９の（ｅ）に示すように、ミラー４，５に反射膜６としてアルミニウム(aluminum)をマスク蒸着した。図２９の（ｆ）に示すように、さらに第２クラッド３としてエポキシ樹脂層を形成し、基板から剥離することによって導波路７が完成した。
＜実施例２１＞
［導波路１］
実施例２０のプロセス(process)により、図２６に示す如き、導波路を作製した。原型を作製する際、面内ミラー相当面５’はフォトリソグラフィによって形成し、斜めミラー相当面４’をレーザの斜め照射によって形成した。斜めミラーの向きが３種類のみなので、試料のセッティングは３回で済んだ。完成した導波路の斜めミラー４に近接させたシングルモードファイバ(single mode fiber)から波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端の斜めミラー４から赤外光が出射することを確認した。
＜実施例２２＞
［面内ミラー１］
実施例２０のプロセスにおいて、図３０の（ａ）に示すフォトマスク３５を用い、図３０の（ｂ）〜（ｃ）に示すように、面内ミラー５を作製した。ａが４０μｍ、ｂが５０μｍである。導波路端に近接させたシングルモードファイバから波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端からの光をハードポリマークラッドファイバ(hard polymer clad fiber)で受光した。面内ミラー５を有する導波路の損失から、同じ長さの導波路の損失を差し引くことにより、面内ミラー５での損失は１ｄＢ程度と見積もられた。
＜実施例２３＞
［面内ミラー２］
実施例２０のプロセスにおいて、図３１の（ａ）に示すフォトマスク３５を用い、図３１の（ｂ）〜（ｃ）に示すように、面内ミラー５を作製した。ａが４０μｍ、ｂが５０μｍ、ｃが５０μｍ、ｄが５０μｍである。導波路端に近接させたシングルモードファイバから波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端からの光をハードポリマークラッドファイバで受光した。面内ミラー５を有する導波路の損失から、同じ長さの導波路の損失を差し引くことにより、面内ミラー５での損失は１ｄＢ程度と見積もられた。
＜比較例２＞
［面内ミラー３］
実施例２０のプロセスにおいて、図３２の（ａ）に示すフォトマスク３５を用い、図３２の（ｂ）〜（ｃ）に示すように、面内ミラー５を作製した。ａが４０μｍ、ｂが３５μｍであった。導波路端に近接させたシングルモードファイバから波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端からの光をハードポリマークラッドファイバで受光した。面内ミラー５を有する導波路の損失から、同じ長さの導波路の損失を差し引くことにより、面内ミラー５での損失は２ｄＢ程度と見積もられた。
＜実施例２４＞
［斜めミラー１］
実施例２０のプロセスにおいて、図３３の（ａ）に示すフォトマスク３５を用い、図３３の（ｂ）〜（ｄ）に示すように、斜めミラー４を作製した。ａが４０μｍ、ｂが５０μｍである。導波路端に近接させたシングルモードファイバから波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端の斜めミラー４からの光をハードポリマークラッドファイバで受光した。斜めミラー４を出射側として測定した損失から、同じ長さの導波路の損失を差し引くことにより、斜めミラー４での損失は１ｄＢ程度と見積もられた。
＜比較例３＞
［斜めミラー２］
実施例２０のプロセスにおいて、図３５の（ａ）に示すフォトマスク３５を用い、図３５の（ｂ）〜（ｄ）に示すように、斜めミラー４を作製した。ａが４０μｍ、ｂが３５μｍであった。導波路端に近接させたシングルモードファイバから波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端の斜めミラー４からの光をハードポリマークラッドファイバで受光した。斜めミラー４を出射側として測定した損失から、同じ長さの導波路の損失を差し引くことにより、面内ミラー４での損失は２ｄＢ程度と見積もられた。
＜実施例２５＞
［斜めミラー２］
実施例２０のプロセスにおいて、図３４の（ａ）に示すフォトマスク３５を用い、図３４の（ｂ）〜（ｃ）に示すように、斜めミラー４を作製した。ａが４０μｍ、ｂが５０μｍである。斜めミラー４に近接させたシングルモードファイバから波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端の斜めミラー４からの光をハードポリマークラッドファイバで受光した。設計方向に光を通した場合の損失に比較して、逆方向の場合の損失は１ｄＢ程度大きくなった。
【０１２４】
上述したように第４の実施形態及び実施例２０〜２５によれば、以下の効果を得ることができる。
第１に、面内ミラーを用いることで、方向転換に必要な面積を小さくできる。第２に、直線導波路群の方向を数種類に限定することで、面内ミラー及び斜めミラーの向きを限定（方向を２とした場合、４つ）でき、加工が容易になる。第３に、面内ミラーや斜めミラーの幅を大きくすることにより、損失を低減できる。
【０１２５】
従って、多数かつ任意の点を結ぶコアを作製するのに適した光導波路を提供することができる。
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態は、第１〜第４の実施形態に述べた光導波路を別基板に貼り合わせる場合に、別基板との間隔を規定するスペーサ、及び／又は別基板との位置合せ用のアライメント台を備えたものである。
【０１２６】
図３６の（ａ）に示すように、光導波路７は、コア１の高さよりも高いスペーサ(spacer)７１を有している。この光導波路７を、図３６の（ｂ）に示すように、クラッド材３’を用いて別基板６０に貼り合わせると、スペーサ７１の高さｈｓとコア１の高さｈｃとの差分（ｈｓ−ｈｃ）によって第２クラッド３厚が決定される。よって、別基板６０からコア１までの距離を精密に制御できる。光導波路７から基板２０を剥離すれば、図３６の（ｃ）に示す如き、貼り合わせ構造を得られる。
【０１２７】
スペーサ７１材は、コア１材と異なってもよいが、同一であると工程を簡略化できる。
例えば図３８に示すような工程が可能である。図３８の（ａ）に示すように、基板３１にフォトリソグラフィによってコア形状となるレジストパターン３２を形成し、図３８の（ｂ）に示すように、レーザ光３３の斜め照射によってレジストパターン３２の端部に斜め面４’を形成する。次に、図３８の（ｃ）に示すように、厚さの決まった部材７１’をコア以外の部分に貼り付けて凸型３０を作製する。図３８の（ｄ）に示すように、凸型３０に対し、型取り用シリコーンを用いてシリコーン型１０を作製する。そして、図３８の（ｅ）に示すように、別途準備した第１クラッド２付き基板２０との間にコア材１’を挟み込んで、図３８の（ｆ）に示すように、硬化させる。図３８の（ｇ）に示すように、シリコーン型１０を剥がすと、コアパターン１と同時にスペーサ７１も形成されている。図３８の（ｈ）に示すように、コアパターン１の斜め面４に金属６を成膜し、ミラーとする。
【０１２８】
金属６の成膜には、（ｉ）マスク蒸着、（ii）金属成膜後フォトリソグラフィとエッチング、又は（iii）フォトリソグラフィと金属成膜とリフトオフ等、といった任意の工程が使用可能である。金属６としては、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉの単体あるいは合金を使用すると、良好なミラーを形成可能である。
【０１２９】
あるいは、例えば図３９に示すような工程が可能である。図３９の（ａ）に示すように、基板３１に第１のネガレジスト(negative type resist)層を形成し、コアパターン３２及びスペーサ原型７１ａ’を露光する。第２のネガレジスト層を形成し、スペーサ原型７１ａ’上のスペーサ原型７１ａ’を露光し、全体を現像する。これにより、コア形状の感光性樹脂３２の高さよりも、第２のネガレジスト層の厚さだけ高いスペーサ原型７１’が形成される。
【０１３０】
そして、図３９の（ｂ）に示すように、レーザ光３３の斜め照射により、コアパターン３２の端部に斜めミラー相当
面４’を形成し、凸型３０を作製する。以下、前述した図３８の（ｃ）〜（ｇ）と同様の工程により、図３９の（ｃ）〜（ｆ）に示すように、コア１及びスペーサ７１を基板２０の第１クラッド２上に形成する。
【０１３１】
次に、図３９の（ｇ）に示すように、コアパターンの斜めミラー相当面４上に金属を成膜することで、反射膜６を形成する。
また、図３７の（ａ）〜（ｃ）に示すように、クラッド材３’を用いて別基板６０に貼り合わせる際、別基板６０が有する凹部６３とスペーサ７１を嵌め合わせることにより、自動的に位置合わせされた貼り合わせ構造を得ることができる。
【０１３２】
また、第５の実施形態は、光導波路７と別基板６０との位置合わせを行うためのアライメントマーク(alignment mark)７０を備えている。本実施形態に係る光導波路７は、図４０の（ａ）又は図４１の（ａ）に示すように、コア１と同じ高さか又はそれよりも高い位置に、アライメントマーク７０を有している。
【０１３３】
図４０の（ｂ）又は図４１の（ｂ）に示すように、この光導波路７を別基板６０に貼り合わせる際には、アライメントマーク７０，６１間距離が小さいため、精密に位置合わせをすることができる。光導波路７から基板２０を剥離すれば、図４０の（ｃ）又は図４１の（ｃ）に示すような貼り合わせ構造を得られる。
【０１３４】
アライメントマーク７０材は、ミラー部の金属６と異なってもよいが、同一であると工程を簡略化できる。例えば図４２に示すような工程が可能である。図４２の（ａ）に示すように、フォトリソグラフィにより、基板３１上にコア形状３２及びアライメントマークの台７２’となるレジストパターンを形成する。なお、コア形状３２及びアライメントマークの台７２’は、同一のレジストにより同一の高さに形成されている。以下、前述した図３８の（ｂ）〜（ｇ）と同様の工程により、図４２の（ｂ）〜（ｆ）に示すように、コアパターン１及びアライメントマークの台７２を基板２０の第１クラッド２上に形成する。
【０１３５】
次に、図４２の（ｇ）に示すように、コアパターン１の斜め面４及び台７２のアライメントマーク７０部に金属を成膜することで、ミラー及びアライメントマーク７０を形成する。しかる後、図４２の（ｈ）に示すように、コアパターン１、台７２及び第１クラッド２を第２クラッド３で覆ってもよい。以上により、図４２の（ｇ）又は（ｈ）に示すように、基板２０上に光導波路７が完成する。
【０１３６】
あるいは、例えば図４３に示すような工程が可能である。図４３の（ａ）に示すように、基板３１に第１のネガレジスト(negative type resist)層を形成し、コアパターン３２及びアライメントマークの台７２ａ’を露光する。第２のネガレジスト層を形成し、台７２ａ’上の台７２ｂ’を露光し、全体を現像する。これにより、コアパターン３２の高さよりも、第２のネガレジスト層の厚さだけ高い台７２’が形成される。
【０１３７】
そして、図４３の（ｂ）に示すように、レーザ光３３の斜め照射により、コアパターン３２の端部に斜めミラー相当面４’を形成し、凸型３０を作製する。以下、前述した図３８の（ｃ）〜（ｇ）と同様の工程により、図４３の（ｃ）〜（ｆ）に示すように、コアパターン１及びアライメントマークの台７２を基板２０の第１クラッド２上に形成する。
【０１３８】
次に、図４３の（ｇ）に示すように、コアパターンの斜め面４及び台７２上に金属を成膜することで、反射膜６及びアライメントマーク７０を形成する。この場合、アライメントマークの台７２が、スペーサ７１を兼ねることができる。
金属６，７０の形成は、前述した任意の工程（ｉ）〜（iii）等が使用可能である。金属としては、前述した元素の材料単体又はそれらの合金を使用すると、良好なミラー及びアライメントマーク７０を形成可能である。アライメントマーク７０の位置は、コアパターン１の位置やミラー４の位置に基づいて決められる。あるいは、コア材で作製された別のアライメントマーク（図示せず）に基づいて金属アライメントマークを位置決めしてもよい。
【０１３９】
また、ここまで端部ミラー付き光導波路を例示しているが、端部ミラー無しの光導波路や、面内ミラー付きの光導波路でもよい。
＜実施例２６＞
［スペーサを有する光導波路］
第５の実施形態に係る実施例２６について、図３８を用いて説明する。図３８の（ａ）に示すように、基板３１（ガラス）上にドライフィルムレジストを貼り合わせ・露光・現像することにより、断面が４０μｍ角の導波路状のレジストパターン３２を形成した。
【０１４０】
次に、図３８の（ｂ）に示すように、ＫｒＦエキシマレーザのレーザ光３３を斜め照射し、レジストパターン３２の端部に斜め面４’を形成した。
次に、図３８の（ｃ）に示すように、厚さ７０μｍのテープ(tape)小片を基板３１に貼り付け、スペーサ形状７１’を形成した。これにより、凸型３０が作製された。
【０１４１】
続いて、凸型３０に液状のシリコーン樹脂を重ねて室温硬化させ、剥離することにより、図３８の（ｄ）に示すように、凹型１０を作製した。次に、基板２０（ガラス）を準備し、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。全面に４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、クラッド材２’を硬化させて３０μｍ厚の膜にした（図示せず）。
【０１４２】
そして、図３８の（ｅ）〜（ｆ）に示すように、凹型１０上にコア材１’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を滴下し、クラッド２付き基板２０を重ねて加圧した。コア材１’は凹型１０の窪みに埋め込まれた。図３８の（ｆ）に示す状態で基板２０側から８Ｊ／ｃｍ２の紫外線１２を照射することにより、コア材１’はコアパターン１に硬化された。
【０１４３】
図３８の（ｇ）に示すように、凹型１０を剥離し、図３８の（ｈ）に示すように、コアパターン１の斜めミラー面４に反射膜６としてＡｌをマスク蒸着した。
＜実施例２７＞
［スペーサを有する光導波路の転写］
第５の実施形態に係る実施例２７について、図３６を用いて説明する。図３６の（ａ）に示す如き、光導波路７に紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布して、別基板６０と重ね、基板２０側から全面に４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、図３６の（ｂ）に示すように、第２クラッド３兼接着剤６２を硬化させた。図３６の（ｃ）に示すように、最後に基板２０を剥離して、貼り合わせ構造が完成した。
＜実施例２７Ａ＞
［スペーサを有する光導波路２］
第５の実施形態の実施例２７Ａについて、図３９を用いて説明する。図３９の（ａ）に示すように、基板３１（ガラス）上にドライフィルムレジストを貼り合わせ、コア形状３２及びスペーサ原型７１ａ’の露光を行なった。さらに第２のドライフィルムレジストを貼り合わせ、スペーサ原型７１ａ’の露光を行なった。その後、現像により、断面が４０μｍ角のコア形状３２及び高さ７０μｍのスペーサ原型７１’を形成した。
【０１４４】
次に、図３９の（ｂ）に示すように、ＫｒＦエキシマレーザのレーザ光３３を斜め照射し、コア形状の感光性樹脂３２に斜めミラー相当面４’を形成した。これにより、凸型３０が作製された。
凸型３０に液状のシリコーン樹脂を重ねて室温硬化させ、剥離することにより、図３９の（ｃ）に示すように、凹型１０を作製した。
【０１４５】
次に、基板２０（ガラス）を準備し、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。全面に４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、クラッド材２’を硬化させて３０μｍ厚の膜にした（図示せず）。
そして、図３９の（ｄ）〜（ｅ）に示すように、凹型１０上にコア材１’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を滴下し、クラッド２付き基板２０を重ねて加圧した。コア材１’は凹型１０の窪みに埋め込まれた。
【０１４６】
図３９の（ｅ）に示す状態で基板２０側から８Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、コア材１’はコア１及びスペーサ７１に硬化された。次に、図３９の（ｆ）に示すように、凹型１０を剥離し、全面にＡｌを蒸着し、斜めミラー相当面４にレジストパターンを形成し、燐硝酸エッチング、レジスト除去することによって、図３９の（ｇ）に示すように、反射膜６を形成した。
＜実施例２７Ｂ＞
［スペーサを有する光導波路の転写２］
第５の実施形態に係る実施例２７Ｂについて、図３７を用いて説明する。図３７の（ａ）に示す如き、光導波路７に紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布して、凹部６３を有する別基板６０と重ね、凹部６３とスペーサ７１を嵌め合わせた。これによって、自動的に位置合わせが行われた。そして、基板２０側から全面に４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、図３７の（ｂ）に示すように、第２クラッド３兼接着剤６２を硬化させた。図３７の（ｃ）に示すように、最後に基板２０を剥離して、貼り合わせ構造が完成した。
＜実施例２８＞
［アライメントマークを有する光導波路］
第５の実施形態の実施例２８について、図４２を用いて説明する。図４２の（ａ）に示すように、基板３１（ガラス）上にドライフィルムレジストを貼り合わせて、露光及び現像により、断面が４０μｍ角の導波路状のレジストパターン３２及びアライメントマーク台形状７２’を形成した。
【０１４７】
次に、図４２の（ｂ）に示すように、ＫｒＦエキシマレーザのレーザ光３３を斜め照射し、レジストパターン３２の端部に斜め面４’を形成した。これにより、凸型３０が作製された。
凸型３０に液状のシリコーン樹脂を重ねて室温硬化させ、シリコーン樹脂を凸型３０から剥離することにより、図４２の（ｃ）に示すように、凹型１０を作製した。
【０１４８】
次に、基板２０（ガラス）を準備し、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。全面に４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、クラッド材２’を硬化させて３０μｍ厚の膜にした（図示せず）。
そして、前述した図３８の（ｅ）〜（ｇ）と同様に、図４２の（ｄ）〜（ｆ）に示すように、基板２０の第１クラッド２上にコアパターン１及び台７２を形成した。
【０１４９】
次に、全面にＡｌを蒸着し、アライメントマークの台７２及びコアパターン１の斜めミラー面４にレジストパターンを形成し、燐硝酸エッチング、レジスト除去することにより、図４２の（ｇ）に示すように、アライメントマーク７０及び反射膜６を形成した。全面に紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布し、４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、図４２の（ｈ）に示すように、第２クラッド３を形成した。
＜実施例２９＞
［アライメントマークを有する光導波路の転写］
第５の実施形態に係る実施例２９について、図４０を用いて説明する。図４０の（ａ）に示す如き、光導波路７に紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布して、別基板６０と重ね、アライメントマーク７０を用いて位置合わせし、基板２０側から全面に４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、図４０の（ｂ）に示すように、接着剤６２を硬化させた。最後に基板２０を剥離して、図４０の（ｃ）に示すように、貼り合わせ構造が完成した。
＜実施例３０＞
［スペーサ及びアライメントマークを有する光導波路］
第５の実施形態に係る実施例３０について、図４３を用いて説明する。図４３の（ａ）に示すように、基板３１（ガラス）上に第１のドライフィルムレジストを貼り合わせ、コアパターン３２及びアライメントマーク台原型７２ａ’（兼スペーサ原型）の露光を行った。さらに第２のドライフィルムレジストを貼り合わせ、アライメントマーク台原型７２ｂ’（兼スペーサ原型）の露光を行った。その後、現像により、断面が４０μｍ角のコア形状３２及び高さ７０μｍのアライメントマーク台原型７２’（兼スペーサ原型）を形成した。
【０１５０】
次に、図４３の（ｂ）に示すように、ＫｒＦエキシマレーザのレーザ光３３を斜め照射して、コアパターン３２に斜めミラー相当面４’を形成した。これにより、凸型３０が作製された。
次に、凸型３０に液状のシリコーン樹脂を重ねて室温硬化させ、剥離することにより、図４３の（ｃ）に示すように、凹型１０を作製した。
【０１５１】
次に、基板２０（ガラス）を準備し、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。全面に４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、クラッド材２’を硬化させて３０μｍ厚の膜にした（図示せず）。
そして、図４３の（ｄ）〜（ｅ）に示すように、凹型１０上にコア材１’として紫外線硬化型エポキシ樹脂を滴下し、クラッド２付き基板２０を重ねて加圧した。コア材１’は凹型１０の窪みに埋め込まれた。
【０１５２】
図４３の（ｅ）に示す状態で基板２０側から８Ｊ／ｃｍ２の紫外線１２を照射することにより、コア材１’はコアパターン１、及びアライメントマーク台７２（兼スペーサ７１）に硬化された。次に、図４３の（ｆ）に示すように、凹型１０を剥離し、全面にＡｌを蒸着し、アライメントマーク位置及び斜めミラー面４にレジストパターンを形成し、燐硝酸エッチング、レジスト除去することによって、図４３の（ｇ）に示すように、アライメントマーク７０及び反射膜６を形成した。
＜実施例３１＞
［スペーサ及びアライメントマークを有する光導波路の転写］
第５の実施形態に係る実施例３１について、図４１を用いて説明する。図４１の（ａ）に示す如き、光導波路７に紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布して、別基板６０と重ね、アライメントマークを用いて位置合わせし、基板２０側から全面に４Ｊ／ｃｍ２の紫外線を照射することにより、図４１の（ｂ）に示すように、第２クラッド３兼接着剤６２を硬化させた。図４１の（ｃ）に示すように、最後に基板２０を剥離して、貼り合わせ構造が完成した。
【０１５３】
上述したように第５の実施形態及び実施例２６〜３１によれば、以下の効果を得ることができる。
第１に、スペーサを用いることにより、光導波路の高さを精密に制御できるとともに、第２クラッドと接着層を兼ねて工程を簡略化できる。第２に、コア高さ以上に形成されたアライメントマークを用いることにより、光導波路の位置を精密に制御できる。
【０１５４】
従って、光導波路と別基板との間の距離や位置合わせの精度を向上でき、別基板との貼り合わせに適した光導波路を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
本発明によれば、コア材の使用効率が良く、コアが変形しにくい、安価な光導波路の製造方法を提供できる。また、光路変換ミラーの接続効率が良く、素子の位置ずれ余裕を大きくでき、構造が簡単で、安価な光導波路を提供できる。さらに、多数かつ任意の点を結ぶコアを作製するのに適した光導波路を提供できる。また、光導波路と別基板との間の距離や位置合わせの精度を向上でき、別基板との貼り合わせに適した光導波路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】 図１は、本発明の第１の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図２】 図２は、同実施形態における光導波路の製造方法の変形例を示す断面図である。
【図３】 図３は、同実施形態における光導波路の製造方法の変形例を示す断面図である。
【図４】 図４は、同実施形態における凹型の製造方法の一例を示す断面図及び斜視図である。
【図５】 図５は、同実施形態における光導波路の一例を示す斜視図である。
【図６】 図６は、同実施形態における光導波路の一例を示す斜視図である。
【図７】 図７は、同実施形態におけるプレスロール(press roll)の角度を説明するための模式図である。
【図８】 図８は、同実施形態におけるプレスロール(press roll)の角度を説明するための模式図である。
【図９Ａ】 図９Ａは、同実施形態における凹型の一例を示す斜視図である。
【図９Ｂ】 図９Ｂは、同実施形態における凹型の一例を示す斜視図である。
【図１０】 図１０は、同実施形態における光導波路の製造方法の変形例を示す断面図である。
【図１１】 図１１は、同実施形態における光導波路の製造方法の変形例を示す断面図である。
【図１２】 図１２は、本発明の第２の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図１３】 図１３は、同実施形態における光導波路の製造方法の変形例を示す断面図である。
【図１４】 図１４は、同実施形態における光導波路の製造方法の変形例を示す断面図である。
【図１５】 図１５は、同実施形態における光導波路の製造方法の変形例を示す断面図である。
【図１６】 図１６は、同実施形態におけるコアパターンの断面図である。
【図１７】 図１７は、同実施形態における酸素プラズマ(plasma)処理による接触角の変化を示す説明図である。
【図１８】 図１８は、同実施形態における比較例の光導波路の製造方法を示す断面図である。
【図１９】 図１９は、本発明の第３の実施形態に係る光導波路の概略を示す断面図である。
【図２０】 図２０は、本発明の第３の実施形態に係る光導波路の概略を示す断面図である。
【図２１】 図２１は、同実施形態における光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図２２】 図２２は、同実施形態における凸面の形成方法の各例を示す斜視図である。
【図２３】 図２３は、同実施形態における凸面の形成方法の各例を示す斜視図である。
【図２４】 図２４は、同実施形態における凸面の形成方法の各例を示す斜視図である。
【図２５】 図２５は、同実施形態における凸面の形成方法の各例を示す斜視図である。
【図２６】 図２６は、本発明の第４の実施形態に係る光導波路の一例を示す斜視図である。
【図２７Ａ】 図２７Ａは、同実施形態における面内ミラー及び斜めミラーの種類を示す説明図である。
【図２７Ｂ】 図２７Ｂは、同実施形態における面内ミラー及び斜めミラーの種類を示す説明図である。
【図２８Ａ】 図２８Ａは、同実施形態における面内ミラー及び斜めミラーの種類を示す説明図である。
【図２８Ｂ】 図２８Ｂは、同実施形態における面内ミラー及び斜めミラーの種類を示す説明図である。
【図２９】 図２９は、同実施形態における光導波路の製造方法の一例を示す説明図である。
【図３０】 図３０は、同実施形態における面内ミラー形状及びその形成方法の一例を示す斜視図である。
【図３１】 図３１は、同実施形態における面内ミラー形状及びその形成方法の一例を示す斜視図である。
【図３２】 図３２は、通常の面内ミラー形状及びその形成方法の一例を示す斜視図である。
【図３３】 図３３は、同実施形態における斜めミラー形状及びその形成方法の一例を示す斜視図である。
【図３４】 図３４は、同実施形態における斜めミラー形状及びその形成方法の一例を示す斜視図である。
【図３５】 図３５は、通常の斜めミラー形状及びその形成方法の一例を示す斜視図である。
【図３６】 図３６は、本発明の第５の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図３７】 図３７は、本発明の第５の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図３８】 図３８は、本発明の第５の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図３９】 図３９は、本発明の第５の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図４０】 図４０は、本発明の第５の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図４１】 図４１は、本発明の第５の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図４２】 図４２は、本発明の第５の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図４３】 図４３は、本発明の第５の実施形態に係る光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図４４】 図４４は、従来の光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【図４５】 図４５は、従来の光導波路の製造方法の他の例を示す断面図である。
【図４６】 図４６は、従来のミラーの製造方法の一例を示す断面図である。
【図４７】 図４７は、従来の光導波路の概略を示す断面図である。
【図４８】 図４８は、従来の光導波路の一例を示す斜視図である。
【図４９】 図４９は、従来の光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１５７】
１…コアパターン、１’…コア材、２…第１クラッド、３…第２クラッド、１０…凹型、１１…プレスロール、２０…基板。
Claims (22)
- コアとクラッドからなる光導波路の製造方法であって、
基板（２０）上に樹脂を塗布及び硬化させて第１クラッド（２）を形成する工程と、
前記コアパターン形状の窪みを有する凹型（１０）と前記基板上の第１クラッドとの間にコア材（１’）を挟む工程と、
前記挟まれたコア材を硬化させて前記窪みに対応したコアパターン（１）を第１クラッド上に形成する工程と、
凹型（１０）を前記コアパターン及び前記第１クラッドから剥離する工程と、
前記凹型（１０）を剥離する工程の完了後、前記第１クラッド表面に薄く残った硬化しているコアを酸素プラズマ処理を用いて除去する工程と、
を備え、
前記挟まれたコア材（１’）を硬化させる工程は、前記基板及び前記第１クラッドを通して紫外線を前記コア材に照射する紫外線硬化工程を含んでおり、
前記コア材（１’）を挟む工程は、プレスロール（１１）を用いることを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項１に記載の光導波路の製造方法において、
前記プレスロールの基板移動方向と、前記凹型の窪みの主要直線部分とのなす角が、概略４５゜以下であることを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項１に記載の光導波路の製造方法において、
前記コアパターン（１）及び前記第１クラッド（２）を覆うように樹脂を塗布及び硬化させて第２クラッド（３）を形成する工程、
を更に備えたことを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項１に記載の光導波路の製造方法において、
前記凹型（１０）は、前記窪みの端部が概略４５゜の斜めミラー相当面を有しており、
前記コアパターン（１）は、前記斜めミラー相当面が転写された端部を有することを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項４に記載の光導波路の製造方法において、
前記コア材（１’）を挟む工程よりも前に、前記凹型（１０）のミラー相当面に予め反射膜を成膜する工程を有し、
前記凹型（１０）を剥離する工程は、前記反射膜をコアパターンの端部に転写する工程を含んでいることを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項１に記載の光導波路の製造方法において、
前記凹型（１０）における窪みは、互いに一端が直角に接続されるように形成された２本の直線部分とこれら直線部分を光学的に接続するための面内ミラー相当面とを備えており、
前記コアパターン（１）は、前記各直線部分と前記面内ミラー相当面とが転写されてなることを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項１に記載の光導波路の製造方法において、
前記凹型（１０）は、窪みの端部が凹曲面形状を有することを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項１に記載の光導波路の製造方法において、
前記凹型（１０）における窪みは、前記コアパターン形状とは別に、前記コアパターン形状の深さよりも深く形成されたスペーサ形状を有することを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項１に記載の光導波路の製造方法において、
前記凹型（１０）における窪みは、前記コアパターン形状とは別に、前記コアパターン形状の深さ以上の深さに形成された台部材形状を有することを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項１に記載の光導波路の製造方法において、
前記凹型（１０）は、少なくとも表面の材質がシリコーン樹脂又はフッ素樹脂であることを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項１に記載の光導波路の製造方法において、
前記コア材（１’）を挟む工程よりも前に、前記凹型（１０）に予め前記コア材（１’）との親和性を高めるための表面処理を施す工程、を更に備えたことを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項１１に記載の光導波路の製造方法において、
前記表面処理は、酸素プラズマ処理であることを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項１１に記載の光導波路の製造方法において、
前記表面処理は、前記凹型（１０）に対する前記コア材（１’）の接触角を４５゜以下にする処理であることを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項１に記載の光導波路の製造方法において、
基板（３１）上にコアパターン形状の凸部（３２）を形成することにより、凸型（３０）を作製する工程と、
前記凸型に樹脂を塗布及び硬化させ、当該樹脂から前記凸型を剥がして凹型（１０）を作製する工程と、
を更に備えたことを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項１４に記載の光導波路の製造方法において、
前記凸型（３０）における凸部は、
互いに一端が直角に接続されるように形成された２本の直線部分と、
これら直線部分を光学的に接続するための面内ミラー相当面と、
を備えたことを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項１５に記載の光導波路の製造方法において、
前記凸型の面内ミラー相当面を、レーザ加工によって形成することを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項１５に記載の光導波路の製造方法において、
前記凸部は、端部が斜めミラー相当面を有することを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項１７に記載の光導波路の製造方法において、
前記凸部の斜めミラー相当面は、斜面状の凸曲面に形成されていることを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項１７に記載の光導波路の製造方法において、
前記凸型の斜めミラー相当面を、レーザ加工によって形成することを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項１８に記載の光導波路の製造方法において、
前記凸型（３０）を作製する工程は、
フォトリソグラフィにより、前記基板（３１）上にコアパターン形状のレジストパターンからなる凸部を形成する工程と、
この凸部の端部に対し、概略円状の影を有するレーザ光を斜めに照射し、当該端部を部分的に蒸発させることにより、前記斜面状の凸曲面を形成する工程と、
を更に備えたことを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項１８に記載の光導波路の製造方法において、
前記凸型（３０）を作製する工程は、
フォトリソグラフィにより、前記基板（３１）上にコアパターン形状のレジストパターンからなる凸部を形成する工程と、
この凸部の端部に対し、互いに異なる方向からレーザ光を複数回照射し、当該端部を部分的に蒸発させることにより、前記斜面状の凸曲面を形成する工程と、
を更に備えたことを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項１８に記載の光導波路の製造方法において、
前記凸型（３０）を作製する工程は、
フォトリソグラフィにより、前記基板（３１）上にコアパターン形状のレジストパターンからなる凸部を形成する工程と、
この凸部の端部にレーザ光を斜めに照射し、当該端部を部分的に蒸発させることにより、前記端部を斜面状に形成する工程と、
前記レーザ光の照射の後、温度を上げて前記レジストを流動させることにより、前記斜面状の凸曲面を形成する工程と、
を更に備えたことを特徴とする光導波路の製造方法。
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