专利名称：光波导路装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及光通讯、光信息处理、其它一般光学中广泛使 用的光波导路装置的制造方法。
背景技术：
光波导路装置的光波导路通常是在下敷层的正面将作为 光通路的芯形成为规定的图案，以覆盖该芯的状态形成上敷层 而构成的。这样的光波导路通常形成在金属制基板等的基板正 面，与该基板一起作为光波导路来^皮制造。
制造这样的光波导路的以往的制造方法如下首先，如图 3的(a)所示，在基板10的正面形成下敷层2。接着，如图3的 (b)所示，在下敷层2的正面涂敷芯形成用的感光性树脂，形 成感光性树脂层3A。接着，隔着形成有与芯的图案相对应的开 口图案的曝光掩模M对上述感光性树脂层3A照射照射线L,使 该照射线L通过上述开口图案的开口到达上述感光性树脂层 3A,对该感光性树脂层3A的部分进行曝光。上述照射线L与上 述感光性树脂层3A垂直地对该感光性树脂层3A进行照射，利用 该照射在曝光部分进行光反应，进行固化。然后，通过使用显 影液进行显影，如图3的(c)所示，使未曝光部分溶解而将其 去除，残留的曝光部分形成规定图案的芯3。通常该芯3的截面 形状形成四边形状。之后，如图3的(d)所示，覆盖该芯3地在 上述下敷层2的正面形成上敷层4。这样，在上述基板10的正面 形成光波导路W (例如参照专利文献l )。
专利文献l:日本特开2004-341454号7>净艮
可是，在这样的以往的方法中，如图4的(a)、 (b)所示，根据情况有时芯30的侧面31形成为粗糙面。而且，在具有这样 的芯30的光波导路中，产生在芯30内传播的光的传播损失大这 样的问题。另外，图4的(b)是根据用电子显微镜将以图4的(a) 的圆圏部C圏起来的芯30》文大700倍的照片而画成的立体图。这 样，通过用电子显獨:镜放大700倍，能够确认芯30的侧面31形成 为4且4造面。
因此，本发明人为了研究芯30的侧面31形成为粗糙面的原 因，进行了反复的研究。在该过程中，如图4的(a)所示，弄 清了上述芯30的侧面31的粗糙面化是在作为上述基板10[参照 图3的(a) ~ (d)]使用由SUS箔等金属箔等构成的金属制基 板ll的情况下而产生的。然后，进一步反复研究的结果可知， 如图4的(a)所示，由上述金属箔等构成的金属制基板ll的正 面(和背面)形成为粗糙面。因此，在上述芯形成工序中，如 图5所示，用于曝光的照射线L透过了芯形成用感光性树脂层3A 和下敷层2后，在上述金属制基板ll的粗糙面状的正面，因该粗 糙面而产生漫反射。而且，该漫反射的照射线L自下方沿斜向 上的方向透过上述下敷层2，在芯形成用感光性树脂层3A内的 芯形成区域S中，自斜向下方对芯30的形成图案的边界面(成 为侧面31的面)进行曝光。该自斜向下方的曝光因为是通过漫 反射而进行的，所以不均匀。因此，判断出是因自该斜向下方 进行曝光的原因而造成在芯30的成为侧面31的面上不需要的光 反应不均匀地进行，随着芯30的宽度变宽，芯30的侧面31形成 为粗糙面。即，在芯30的成为侧面31的面上，由于上述照射线 L的漫反射，曝光度的大小不同，或是未曝光部分与曝光部分 产生混杂。然后，在后面的显影工序中，上述芯30的成为侧面 31的面的、曝光度小的部分、未曝光的部分纟皮溶解而纟皮去除， 曝光度大的部分、曝光部分残留下来。因此，芯30的侧面31形成沣且4造面。
发明内容
本发明是鉴于这样的事情而做成的，其目的在于提供一种 即使在形成粗糙面状的基板的正面形成光波导路，也能抑制该 光波导路的芯侧面的粗糙面化的光波导路装置的制造方法。
为了达到上述目的，本发明的光波导路装置的制造方法包
括在成为粗糙面状的基板的正面形成下敷层的工序；在该下 敷层的正面形成芯形成用感光性树脂层的工序；对该感光性树 脂层照射照射线，曝光成规定的图案，将该曝光部分形成芯的 工序，其中，在上述芯形成工序中，对上述感光性树脂层照射 的照射线是透过该感光性树脂层而到达上述基板的粗糙面状的 正面、并在此进行反射的照射线，上述基板由吸收上述照射线 的材料构成。
在本发明的光波导路装置的制造方法中，在由吸收照射线 的材料构成的基板的正面经过形成下敷层、形成芯形成用感光 性树脂层后，对该感光性树脂层照射照射线，曝光成规定的图 案，将该曝光部分形成芯。在该芯形成工序中，因为上述基板 由吸收照射线的材料构成，所以上述基板的正面即使成为粗糙 面，透过了芯形成用感光性树脂层和下敷层的照射线在到达上 述基板的正面时，全部或几乎全部被上述基板吸收，不存在或 几乎不存在在上述基板的正面反射的照射线。因此，能够大幅 度地减少在基板的正面发生漫反射，并自下方沿斜向上的方向 透过下敷层而到达芯形成用感光性树脂层的照射线。其结果， 在芯形成用感光性树脂层内，不存在或几乎不存在自斜下方对 芯的成为侧面的面进行曝光而使该面成为粗糙面的照射线，能 够有效地抑制芯侧面的粗糙面化。而且，在本发明中，形成光
5波导路的基板本身吸收照射线，几乎不存在该基板正面反射的 照射线，因此，具有无需设置照射线吸收用的新的层，光波导 路装置整体的厚度不会变厚这样的优点。
图l的(a)是示意性地表示由本发明的光波导路装置的制 造方法的一实施方式所得到的光波导路装置的剖视图，(b)是 根据以(a)的圓圈部C圈起来的芯的电子显微镜照片而画成的 图。
图2的(a) ~ ( d)是示意性地表示本发明的光波导路装置 的制造方法的一实施方式的说明图。
图3的(a) ~ ( d)是示意性地表示以往的光波导路装置的 制造方法的说明图。
图4的(a)是示意性地表示上述以往的光波导路装置的制 造方法的芯形成的剖视图，(b)是根据以(a)的圆圈部C圈起 来的芯的电子显微镜照片而画成的图。
图5是示意性地表示上述以往的光波导路装置的制造方法 中的芯形成工序中的状况的说明图。
具体实施例方式
接着，基于附图详细地说明本发明的实施方式。 图l的(a)表示由本发明的光波导路装置的制造方法的一 实施方式所得到的光波导路装置。该光波导路装置包括由吸 收照射线的材料构成的正面(和背面)为粗糙面的基板l;形成 在该基板l的正面的光波导路W。该光波导路W具有形成在上述 基板1的正面的下敷层2，如下那样地进行制造。即，在上述下 敷层2的正面形成感光性树脂层3A[参照图2的(b)]后，对该感光性树脂层3A照射照射线L，曝光成规定的图案，形成芯3，而 且，在该芯3上层叠形成上敷层4而进行制造。在此，形成上述 基板1的、吸收照射线的材料起到吸收对上述感光性树脂层3 A 所照射的照射线L、防止漫反射的作用。另外，图l的(b)是 根据用电子显微镜将以图l的(a)的圓圈部C圈起来的芯3放大 70(H咅的照片而画成的立体图。
详细地-沈明该实施方式的光波导路装置的制造方法。
首先，准备上述基板1[参照图2的(a)]。该基板l是由吸 收如上所述的在后面的芯3形成工序[参照图2的(b) ~ (c)] 中曝光芯3形成用感光性树脂层3A时所使用的紫外线等照射线 L的材料构成的、正面(和背面)是粗糙面的基板。作为吸收 上述照射线L的上述基板1用的材料，例如列举有分别以聚曱基 丙烯酸曱酯(PMMA)、聚酰亚胺(PI)等为主成分的材料。在 此，主成分的意思是指占整体一半以上的成分，也包括整体仅 由主成分构成的情况。此外，上述基板l通常使用在市场上贩卖 的产品。市场上贩卖的上述基板l在该制造过程中其上下两表面 必定成为微细的粗糙面。该表面的算术平均粗糙度(Ra)是 0.095lam以上。另夕卜，作为上述基斗反l，例如^f吏用厚度为20pm lmm的范围内的基才反。
接着，如图2的(a)所示，在上述基台l的正面的规定区域 涂敷在溶剂中溶解有下敷层2形成用感光性树脂而成的清漆，形 成该涂^层2a。作为上述感光性树脂，例如可以列举出感光环 氧树脂等。涂敷上述清漆的方法，例如可采用旋涂法、浸渍法、 洗铸法、注射法、喷墨法等。然后，根据需要，对上述涂敷层 2a进行50 — 120°CxlO~ 30分钟的力口热处理，4吏其干燥。这样， 形成下敷层2形成用感光性树脂层2A。
接着，用照射线对该感光性树脂层2A进行曝光。作为上述
7曝光用的照射线例如可采用可见光、紫外线、红外线、X射线、
a射线、(3射线、Y射线等。最好采用紫外线(波长250 ~ 400nm)。 采用紫外线时，通过照射较大的能量能够得到较快的固化速度， 而且照射装置也小型且便宜，能够降低生产成本。作为紫外线 光源例如可以采用低压水银灯、高压水银灯、超高压水银灯等。 紫外线照射量通常被设定在10 ~ 10000mJ/cm2 ,优选50 ~ 3000mJ/cm2。
在上述曝光后，为了结束光反应而进行加热处理。该加热 处理通常在80 ~ 250°C ,优选在IOO ~ 200°C ， 10秒~2小时，优 选在5分钟~ l小时的范围内进行。这样，如图2的(a)所示， 使上述感光性树脂层2A形成为下敷层2。下敷层2的厚度通常设 定在l ~ 50pm的范围内，优选设定在5 ~ 30pm的范围内。
接着，如图2的(b)所示，在上述下敷层2的正面形成芯3[参 照图2的(c)]形成用感光性树脂层3A。该感光性树脂层3A的 形成与在图2的(a)中说明的下敷层2形成用感光性树脂层2A 的形成方法相同地进行。另外，该芯3的形成材料采用折射率大 于上述下敷层2和后述上敷层4[参照图2的(d)]的形成材料的 折射率的材料。通过对上述下敷层2、芯3、上敷层4的各形成材 料种类进行选择、对该各形成材料的组成比例进行调整，可以 调整该折射率。
接着，在上述芯3形成用感光性树脂层3A的上方配置曝光 掩模M，该曝光掩模M形成有与芯3对应的开口图案。隔着该曝 光掩模M,用照射线L对上述感光性树脂层3A的与上述开口图 案对应的部分进行曝光。该曝光与上述的下敷层2形成工序相同 地进行。在上述曝光中，上述照射线L相对于上述感光性树脂 层3A垂直地对其进行照射，在通过该照射而曝光的部分上进行 光反应并使其固化。该照射线L透过上述感光性树脂层3A和上
8述下敷层2，到达上述基板l的正面。在此，因为上述基板l是由 吸收照射线L的材料构成的，所以到达上述基板1的正面的照射 线L完全或几乎完全被上述基板1吸收，不存在或几乎不存在在 上述基板1的正面进行反射的照射线L。由此，在基板l的正面 进行漫反射并自下方沿斜向上方向透过下敷层2的照射线L大 幅度地减少。其结果，在芯3形成用感光性树脂层3A内，不存 在或几乎不存在由漫反射而对成为芯3的侧面的面进行曝光的 照射线L,能够抑制芯3的侧面的粗糙面化。
上述曝光后，与上述的下敷层2形成工序相同地进行加热处 理。接着，用显影液进行显影，如图2的(c)所示，使上述感 光性树脂层3A中的未曝光部分溶解而将其去除，将残留在下敷 层2上的感光性树脂层3A形成为芯3的图案。上述显影，例如可 采用浸溃法、喷射法、搅拌法等。另外，作为显影液例如可采 用有机溶剂、含有碱性水溶液的有机溶剂等。这样，根据感光 性树脂组合物的成分适当选择显影液和显影条件。
在上述显影后，通过加热处理去除残留在形成为芯3的图案 的感光性树脂层3A的正面等上的显影液。该加热处理通常是在 80 ~ 120°CxlO~ 30分钟的范围内进行。这样，将形成为上述芯3 的图案的感光性树脂层3A形成为芯3。该芯3的侧面如上所述地 被抑制粗糙面化。此外，上述芯3的厚度通常i殳定在5 ~ 150jim 的范围内，优选5~ 100nm的范围内。此外，芯3的宽度通常设 定在5 ~ 150(im的范围内，优选5 ~ lOO(im的范围内。
接着，如图2的(d)所示，在上述下敷层2的正面覆盖芯3 地形成上數层4形成用感光性树脂层4A。该感光性树脂层4A的 形成与在图2的(a)中说明的下敷层2形成用感光性树脂层2A 的形成方法相同地进行。之后，也与下J丈层2的形成工序相同地 进行曝光，加热处理等，将上述感光性树脂层4A形成为上敷层4。上敷层4的厚度(自芯3的正面起的厚度)通常设定在5~ 100nm的范围内，优选IO ~ 80(im的范围内。
这样，得到在基板1的正面形成有由上述下敷层2、芯3和上 敷层4构成的光波导路W的光波导路装置。在该光波导路装置的 光波导路W中，因为芯3的侧面的粗糙面化被抑制，所以能够减 小光的传播损失，进行良好的光传播。
另外，在上述实施方式中，在基板l的背面(与形成有上述 光波导路W的面相反一侧的面)未形成有任何构件，但是，上 述基板1也可以是在其背面隔着绝缘层形成有电路的基板，还可 以是在该电路中形成安装用焊盘，并在该安装用焊盘上安装有 发光元件、受光元件等的光学元件的基板。
此外，在上述实施方式中，形成了上敷层4，但也可以根据 情况而不形成上敷层4。
接着，与比较例一起说明实施例。但是，本发明并不限定 于实施例。
实施例1
基板
准备PMMA制基板[三菱丽阳公司制、厚度2000(xm、算术 平均粗糙度(Ra) 1.5pm]。
下敷层和上敷层的形成材料
通过将下述通式(1 )所示的双苯氧乙醇药基缩水甘油醚(成 分A): 35重量份、脂环式环氧树脂即3' ， 4'-环氧环己基曱 基3 , 4-环氧己烯羧酸酯(大赛璐化学工业公司制造， CELLOXIDE2021P )(成分B ): 40重量份、(3' ，4'-环氧环 己烷)甲基3' ，4'-环氧环己基羧酸酯(大赛璐化学工业公司 制造，CELLOXIDE2081 )(成分C): 25重量份、和4, 4'画双[二 (13羟基乙氧基)苯基亚硫酸基]苯基硫酸-双-六氟锑酸盐的50%碳酸丙二酯溶液(成分D): 2重量份混合，调制成下敷层和 上敷层的形成材料。化1
O I Ri R4 i p
CH2-(OCHCH2)n —O-rK>4rO-(CH2 CHO)n—CH2"^
R3
(1)
(式中，R1 R6全部是氢原子，n=l ) 芯的形成材料
将70重量份的上述成分A、 30重量份的1， 3, 3-三{4-[2-(3-氧杂环丁烷)]丁氧基苯基}丁烷、和1重量份的上述成分D,溶 解到28重量份的乳酸乙烷中，调制成芯的形成材料。
光波导路装置的制造
层的形成材料，形成了膜厚为20iam的涂敷层。之后，由超高压 水银灯对该涂敷层的整个面照射紫外线，进行了累积光量为 1000mJ/cm2 ( i线基准)的曝光。接下来，放置在120。C的加热 板上10分钟，使反应结束。这样，形成了下敷层。
接着，利用旋转涂敷器在上述下敷层的正面涂敷上述芯的 形成材料之后，通过放置在7(TC的加热板上5分钟，使溶剂挥发， 形成了芯形成用感光性树脂层。接着，隔着形成有规定的开口 图案(开口宽度50pm、相邻的开口与开口之间的间隙为20(Vm ) 的玻璃掩模由超高压水银灯照射紫外线，以累积光量为 2000mJ/cm2 ( i线基准)对感光性树脂层进行曝光。然后，放置 在120。C的加热板上10分钟，使反应结束。接着，利用喷射显影 机使用90重量％的丫- 丁内酯显影液进行显影，形成了芯(高度
ii50(im )。
然后，利用旋转涂敷器在上述下敷层的正面覆盖上述芯地涂敷了上述上敷层的形成材料。之后，与上述下敷层的形成方法相同地形成了上敷层。这样，制造了光波导路装置(总厚IOO阿)。
比專交例
通过在SUS304箔[东洋制箔公司制、厚度20^m、算术平均粗糙度(Ra) 0.095jim]的正面与上述实施例l相同地直接形成下敷层、芯和上敷层，制造了光波导路装置。
芯侧面的i平^f介
利用扫描型电子显微镜对上述实施例l和比较例l的光波导路装置的芯的侧面进行了确认。其结果，比较例1的芯的侧面形成为粗糙面，但实施例1的芯的侧面与比较例l相比平坦得多。
芯宽度的测量
利用扫描型电子显微镜对上述实施例1和比较例1的光波导路装置的芯的宽度进行了测量。其结果，实施例l的芯的宽度为54pm，比较例l的芯的宽度为62pm。另外，上述芯的宽度的值是测量了任意10个部位的值的平均值。
光传播损失的测量
使用冲切才几(DISC(V^司制、DAD522 )切断上述实施例l和比较例l的光波导路装置，使芯的端面露出。此外，将上述光波导路装置切断成10cm的长度，对光传播损失进行了测量。其结果，实施例l的光波导路装置的光传播损失为1.65dB/10cm,比较例1的光波导路装置的光传播损失为5.22dB/1 Ocm。
由上述结果可知，在实施例l中，因为与比较例l相比较芯侧面的粗糙面化被抑制，所以在实施例l中，虽然PMMA基板的正面的算术平均粗糙度(Ra)较大，但在PMMA基板的正面几
12乎不发生漫反射。这是因为，在实施例l中，用于芯形成工序的
紫外线在到达PMMA基板的正面时，几乎全部被PMMA基板吸收，在该PMMA基纟反的正面发生漫反射并自下方沿斜上方的方向透过下敷层而到达芯形成用感光性树脂层的照射线大幅度地减少。
权利要求
1.一种光波导路装置的制造方法，该光波导路装置的制造方法包括在成为粗糙面状的基板的正面形成下敷层的工序；在该下敷层的正面形成芯形成用感光性树脂层的工序；对该感光性树脂层照射照射线，曝光成规定的图案，将该曝光部分形成为芯的工序，其特征在于，在上述芯形成工序中，对上述感光性树脂层照射的照射线是透过该感光性树脂层而到达上述基板的粗糙面状的正面、并在此进行反射的照射线，上述基板由吸收上述照射线的材料构成。
2. 根据权利要求l所述的光波导路装置的制造方法，吸收上述照射线的材料以聚曱基丙烯酸曱酯为主成分。
3. 根据权利要求1或2所述的光波导路装置的制造方法，上述基板正面的算术平均粗糙度(Ra)是0.095pm以上。
4. 根据权利要求1或2所述的光波导路装置的制造方法，上述照射线是紫外线。
全文摘要
本发明提供一种即使在形成粗糙面状的基板的正面形成光波导路，也能抑制该光波导路的芯侧面的粗糙面化的光波导路装置的制造方法。在由吸收照射线的材料构成的正面(和背面)为粗糙面的基板的正面经过形成下敷层、形成芯形成用感光性树脂层后，对该感光性树脂层照射照射线，曝光成规定的图案，将该曝光部分形成芯。在该芯形成工序中，透过了芯形成用感光性树脂层和下敷层的照射线在到达基板的正面时被该基板吸收，在基板的正面不存在或几乎不存在进行反射的照射线。由此，能够大幅度地减少在基板1的正面发生漫反射并到达感光性树脂层的照射线，有效地抑制芯侧面的粗糙面化。
文档编号G02B6/138GK101672950SQ20091017186
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月11日 优先权日2008年9月12日
发明者清水裕介, 藤泽润一 申请人:日东电工株式会社