专利名称：光波导的制作方法
技术领域：
本发明涉及广泛应用于光通信、光信息处理以及其他一般光学领 域的光波导。
背景技术：
光波导被组合在光波导设备、光学集成电路、光布线衬底等光学 设备中，广泛应用于光通信、光信息处理以及其他一般光学领域。光 波导通常将作为光的通路的芯形成为预定图案，并以覆盖该芯的方式
形成下包层和上包层(例如参照专利文献l)。此种光波导如图6所 示。图6中，在衬底1上顺序形成下包层2、芯3、上包层4而构成 光波导。
上述芯3的折射率设定为大于下包层2以及上包层4的折射率， 由此，可以使通过芯3内的光不会向外部漏出。这些芯3、下包层2 以及上包层4通常由合成树脂构成，其中，当由感光树脂构成时，在 形成时需要分别进行液体材料的涂敷、曝光、显影以及干燥各工序。 [专利文献1]日本专利特开200S-16S138号公报
发明内容
(发明要解决的问题)
但是，如果当分别形成上述芯3、下包层2以及上包层4时，每 次都要进行上述涂敷、曝光、显影以及干燥等各工序，则需要很多工 时，制造成本也变高。在这一点，尚有改善的余地。
本发明就是鉴于上述情况而进行的，其目的在于提供一种可以实 现减少制造时的工时和降低制造成本的光波导。
(解决问题用的技术方案)为了达成上述目的，本发明的光波导在衬底上形成有作为光的通 路的芯，采用上述芯的至少一部分被金属膜覆盖的结构。 (发明效果)
本发明的光波导中，由于芯的至少一部分被金属膜覆盖，所以没 有必要在该部分上形成包层(下包层以及上包层的至少一个)。上述 金属膜的形成可以通过例如溅射法、等离子法、化学蒸镀法、镀覆法 等的任一种而形成，能够以少于形成包层的工时用金属膜覆盖芯的至 少一部分。因此，可以相应地减少制造光波导时的工时，结果可以实 现降低制造成本。
图l是示意性地示出本发明的光波导的第1实施方式的剖面图。
图2 (a) ~ (e)是示意性地示出上述第1实施方式的光波导的
制造方法的剖面图。
图3是示意性地示出本发明的光波导的第2实施方式的剖面图。 图4是示意性地示出本发明的光波导的第3实施方式的剖面图。 图5是(a) ~ (c)是示意性地示出上述第3实施方式的光波导
的制造方法的剖面图。
图6是示意性地示出现有技术的光波导的剖面图。
具体实施例方式
下面，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。 图l示出本发明的光波导的第1实施方式。该实施方式的光波导 中，在平板状的衬底1的表面上形成金属膜A，在该金属膜A的表面 上以预定的图案形成多个芯3，以包含该芯3的方式形成上包层4。 并且，芯3的底面所接触的金属膜A的表面部分作为使通过芯3的光 反射的反射面发挥作用。
对这种光波导的制造方法进行说明。
首先，如图2 U)所示地准备上述衬底1。作为该衬底l并没有特别限定，可以列举例如树脂衬底、玻璃衬底、硅衬底等。作为上述 树脂衬底的形成材料，可以列举例如聚萘二甲酸乙二酯、聚酯、聚丙 烯酸酯、聚碳酸酯、聚降冰片烯、聚酰亚胺等。另外，上述衬底l的
厚度并没有特别限定，但通常设定在20nm (薄膜状衬底)~5mm (板 状衬底)的范围内。
接着，在该衬底l的表面上通过例如溅射法、等离子法、化学蒸 镀法、镀覆法等中的任一种形成上述金属膜A。作为形成该金属膜A 的形成材料，可以列举例如银、铝、镍、铬、铜等以及含有这些元素 中的2种以上的元素合金材料等。金属膜A的厚度并没有特别限定， 但通常i殳定在0.1 0.5jim的范围内。
下面，如图2 (b)所示，在上述金属膜A的表面上形成通过后 面的选择啄光而成为芯3 (参照图2 (d))的树脂层3a。作为该树脂 层3a的形成材料，通常可以列举光聚合树脂，并使用其折射率大于 下述上包层4 (参照图2 (e))的形成材料的折射率的材料。该折射 率的调整可以通过例如调整芯3、上包层4的各形成材料的种类的选 择和组成比例来进行。而且，上述树脂层3a的形成并没有特别限定， 可以通过例如在金属膜A上涂敷将光聚合树脂溶解于溶剂中而成的 清漆之后进行干燥来进行。上述清漆的涂敷通过例如旋涂法、浸涂法、 铸涂法、喷射法、喷墨法等进行。另外，上述干燥通过50 120r x io 30 分钟的加热处理来进行。另外，为了改善金属膜A与芯3 (参照图2 (d))的粘合性，也可以在形成上述树脂层3a前，在金属膜A的表 面上进行底涂树脂处理、偶联剂处理等。
然后，如图2 (c)所示，用具有透光性的覆盖膜C覆盖上述干 燥了的树脂层3a的表面，在其上设置形成有与所希望的芯3 (参照图 2(d))的图案相对应的开口图案的光掩模M。然后，隔着上述光掩 模M以及覆盖膜C，利用照射线对上述树脂层3进行膝光。该被曝光 的部分以后成为芯3。作为曝光用的照射线，可以使用例如可见光、 紫外线、红外线、X射线、ct射线、P射线、Y射线等。优选地，使 用紫外线。这是因为如使用紫外线，则可以以较大的能量进行照射，从而获得较快的硬化速度，而且照射装置也小型且便宜，可以实现降 低制造成本。作为紫外线的光源，可以列举例如低压水银灯、高压水
银灯、超高压水银灯等，紫外线的照射量通常为10 10000mJ/cm2， 优选为50 3000 mJ /cm2。
在上述曝光后，为了完成结束光反应而进行加热处理。该加热处 理在80 250。C下，优选在100 200'C下，在10秒~2小时，优选5分 ~1小时的范围内进行。然后，通过使用显影液进行显影，溶解并去除 树脂层3a中的未膝光部分，对树脂层3a进行图案形成(参照图2( d ))。 然后，通过加热处理去除该进行了图案形成的树脂层3a中的显影液， 如图2 (d)所示，形成芯3的图案。该加热处理，通常在80 120X: x 10 30分钟的条件下进行。另外，各芯3的厚度通常在多模光波导 的情况下设定为20~100nm,在单模光波导的情况下设定为2 10jim。 而且，上述显影可以利用例如浸涂法、喷雾法、搅拌法等。另外，作 为显影剂，可以使用例如有机类溶剂、含有碱性水溶液的有机类溶剂 等。这种显影剂以及显影条件可根据光聚合树脂组合物的组成而适当 选择。
接着，如图2(e)所示，以包含上述芯3的方式形成上包层4。 作为该上包层4的形成材料，可以列举例如聚酰亚胺树脂、环氧树脂、 光聚合树脂等。而且，该上包层4的形成方法并没有特别限定，例如 通过以包含上述芯3的方式涂敷将上述树脂溶解于溶剂中而成的清漆 之后，进行硬化来进行。上述清漆的涂敷，通过例如旋涂法、浸涂法、 铸涂法、喷射法、喷墨法等进行。另外，上述硬化，根据上包层4的 形成材料及厚度而适当进行，例如，采用聚酰亚胺树脂作为上包层4 的形成材料时，通过300~400°Cx60 180分钟的加热处理来进行，采 用光聚合树脂作为土包层4的形成材料时，在照射1000 5000mJ/cm2 的紫外线后，通过80 120*CxlO~30分钟的加热处理来进^f亍。并且， 上包层4的厚度通常在多模光波导的情况下设定为5 100nm，在单模 光波导的情况下i殳定为1 20jim。
如此，在衬底1的表面上形成由金属膜A、芯3和上包层4构成的光波导(参照图1)。
另外，在该第1实施方式中形成了上包层4，但该上包层4并不 是必需的，也可以根据具体情况而不形成上包层4地构成光波导。
图3示出本发明的光波导的第2实施方式。该第2实施方式的光 波导是在上述第1实施方式的光波导中不形成上包层4 (参照图1)， 而代之以形成第2金属膜B。除此之外的部分与上述第1实施方式相 同，并对相同的部分赋予相同的标记。并且，在该第2实施方式的光 波导中，芯3的底面所接触的金属膜A的表面部分、以及芯3的侧面 和顶面所接触的金属膜B的表面部分，也作为使通过芯3的光反射的 反射面发挥作用。
该第2实施方式的光波导的制造方法如下首先，与上述第1 实施方式相同地(参照2 (a) ~ (d))在衬底1上顺序形成(第1) 金属膜A以及芯3 (参照2 (d));然后，如图3所示，在芯3的侧 面和顶面上与(第1)金属膜A的形成方法(例如，溅射法、等离子 法、化学蒸镀法、镀覆法等)相同地形成第2金属膜B。作为该第2 金属膜B的形成材料，可以列举与上述(第1)金属膜A相同的形成 材料(例如，银、铝、镍、铬、铜等)，其中该第2金属膜B的形成 材料既可以与上述(第1)金属膜A的形成材料相同，也可以不同。 如此，得到第2实施方式的光波导。
图4示出本发明的光波导的第3实施方式。该第3实施方式的光 波导是在上述第2实施方式的光波导中不形成(第1)金属膜A，而 代之以形成下包层2。除此之外的部分与上述第2实施方式相同，对 相同的部分赋予相同的标记。并且，在该第3实施方式的光波导中， 芯3的侧面以及顶面接触的金属膜B的表面部分也作为使通过芯3的 光反射的反射面发挥作用。
该第3实施方式的光波导的制造方法如下首先，如图5 (a) 所示，在上述衬底1的表面上形成下包层2。作为该下包层2的形成 材料，可以列举与上述上包层4 (参照图2 (e))相同的材料(例如， 聚酰亚胺树脂、环氧树脂、光聚合树脂等)，其中该下包层2的形成材料既可以与上述上包层4的形成材料相同，也可以不同。并且，下 包层2的形成方法也与上述上包层4同样地进行。即，在上述村底l 的表面上通过上述旋涂法等涂敷以后成为下包层2的清漆之后，利用 聚酰亚胺树脂作为下包层2的形成材料，此时进行了加热处理；在利 用光聚合树脂时在照射紫外线后进行加热处理。由此形成下包层2。 并且，下包层2的厚度通常在多模光波导的情况下设定为5 5(Htm， 在单模光波导的情况下设定为l~20nm。接着，在上述下包层2的表 面上，如图5(b)所示，与上述第1、第2实施方式相同地(参照图 2 (b) ~ (d))形成芯3，之后，如图5 (c)所示，与上述第2实施 方式相同地(通过例如溅射法、等离子法、化学蒸镀法、镀覆法等) 形成(第2 )金属膜B。如此得到第3实施方式的光波导。
下面，对实施例进行说明。但本发明并不限定于此。
[实施例1
(上包层的形成材料) 通过混合35重量份的9,9-二[(4-羟乙氧基)苯基芴缩水甘油醚 (成分A) 、 40重量份的3，4-环氧己烯基甲基-3，,4，-环氧己烯碳酸酯 (成分B ) 、 25重量份的脂环式环氧树脂(夂4七乂k化学公司制造， 七口廿 < 卜'2021P)(成分C ) 、 1重量份的4，4，-二[二(卩羟乙氧基) 苯基锍基苯基硫醚-二-六氟锑酸盐的50%戊酮碳酸酯溶液(光氧发生 剂成分D)，调制上包层的形成材料。 (芯的形成材料) 通过把70重量份的上述成分A、 30重量份的1，3，3-三(4- (2-(3-氧环丁基) 丁氧基苯基)丁烷、0.5重量份的上述成分D溶解在 28重量份的乳酸乙酯中，调制芯的形成材料。 (光波导的制作)
首先，在聚萘二甲酸乙二酯薄膜(衬底100mmxl00mmx 188pm(厚度))的表面上，通过溅射形成银(Ag)膜(厚度0.15jim)。
然后，在上述银(Ag)膜的表面上，通过旋涂法来涂敷芯的形 成材料之后，进行100。Cx5分钟的加热处理。接着，在其表面上设置具有透光性的聚碳酸酯制的覆盖膜(厚度40nm)，在其覆盖膜表面 上进一步设置形成了开口图案(芯图案)的合成石英类的光掩模。然 后，从其上方以4000mJ/cm2照射紫外线。接着，去除上述光掩模和 覆盖膜后，进行80。Cxl5分钟的加热处理。接下来，通过利用y-丁内 酯水溶液进行显影来去除未曝光部分后，通过进行100°Cxl5分钟的 加热处理来形成芯(厚度50nm)。
接着，以包含上述芯的方式通过旋涂法涂敷上述上包层的形成材 料后，以2000mJ/cii^照射紫外线。接着，通过进行12(TCxl5分钟的 加热处理来形成上包层(从下包层表面算起的厚度为70pm)。
如此，可以制造在衬底上顺序层叠了银(Ag)膜、芯以及上包 层而构成的光波导(参照图1)。
[实施例2
在上述实施例1中，作为金属膜，不采用银(Ag)膜，而代之 以通过溅射法形成铝(Al)膜(厚度0.15nm)。除此之外与上述实施 例1相同。由此，可以制造在衬底上顺序层叠铝(Al)膜、芯以及上 包层而构成的光波导(参照图1),
[实施例3
在上述实施例1中，不采用上包层，而代之以通过溅射法在上述 芯的侧面以及顶面上形成(第2)银(Ag)膜(厚度0.15nm)。除此 之外与上述实施例l相同。由此，可以制造在上述衬底上顺序层叠了 银(Ag)膜、芯以及(第2)银(Ag)膜而构成的光波导(参照图3)。
实施例4
在上述实施例1中，不采用上包层，而代之以通过溅射法在上述 芯的侧面以及顶面上形成铝(Al)膜(厚度0.15nm )。除此之外与上 述实施例l相同。由此，可以制造在上述衬底上顺序层叠了银(Ag) 膜、芯以及铝(Al)膜而构成的光波导(参照图3)。
[实施例5
(光波导的制作)
首先，在与上述实施例1相同的聚萘二甲酸乙二酯薄膜的表面上，通过旋涂法涂敷与上述实施例1的上包层的形成材料相同的材料
后，以2000mJ/cn^照射紫外线，接着，通过进行100。Cxl5分钟的加 热处理，形成下包层(厚度20jim)。
然后，在上述下包层的表面上，通过旋涂法来涂敷上述实施例1 的芯的形成材料之后，进行100。Cxl5分钟的干燥处理。接着，在其 表面上设置具有透光性的聚碳酸酯制的覆盖膜(厚度40nm)，进一 步在其覆盖膜的表面上设置形成了开口图案(芯图案)的合成石英类 的光掩模。然后，从其上方以4000mJ/cm2照射紫外线。接着，在去 除上述光掩模和覆盖膜后，进行80'Cxl5分钟的加热处理。接下来，
通过利用Y-丁内酯水溶液进行显影来去除未曝光部分后，通过进行 100。Cxl5分钟的加热处理来形成芯(厚度5(Him)。
接着，在上述芯的侧面以及顶面上，通过溅射法形成银(Ag) 膜(厚度0.15pm)。
如此，可以制造在上述衬底上顺序层叠了下包层、芯以及银(Ag) 膜而构成的光波导(参照图4)。
权利要求
1.一种光波导，其在衬底上形成有作为光的通路的芯，其特征在于，上述芯的至少一部分被金属膜覆盖。
2. 根据权利要求1所述的光波导，其中，上述芯的底面为与形 成在衬底表面上的金属膜相接触的状态。
3. 根据权利要求2所述的光波导，其中，上述芯的侧面和顶面 为被金属膜覆盖的状态。
4. 根据权利要求1所述的光波导，其中，上述芯以与下包层的 表面相接触的状态形成，且上述芯的侧面以及顶面为被金属膜覆盖的 状态。
全文摘要
本发明提供一种光波导，可以减少制造时的工时以及降低制造成本。该光波导是在衬底(1)上形成有作为光的通路的芯(3)的光波导，上述芯(3)的至少一部分被金属膜(A)覆盖。
文档编号G02B6/12GK101299080SQ20081009530
公开日2008年11月5日 申请日期2008年4月22日 优先权日2007年5月1日
发明者萨加多尔·R·卡安 申请人:日东电工株式会社