膜狀光波導的製造方法

2023-06-09 06:27:41 1

專利名稱：膜狀光波導的製造方法
技術領域：
本發明涉及廣泛應用於光通信、光信息處理以及其他一般光學領 域的膜狀光波導的製造方法。
背景技術：
光波導被組合在光波導設備、光學集成電路、光布線襯底等光學 設備中，廣泛應用於光通信、光信息處理以及其他一般光學領域。光 波導通常將作為光的通路的芯形成為預定圖案，並以覆蓋該芯的方式 形成下包層和上包層。
作為光波導的製造方法，例如，提出了在襯底上連續地(以相鄰 的光波導之間無間隙的狀態)形成多個光波導，然後通過切片等與襯 底一起把相鄰的光波導之間的邊界切斷，逐片(一個一個)得到的帶 襯底的光波導的方案(例如參照專利文獻1)。另外，還提出了通過 用膜作下包層，在該膜上形成芯和上包層，形成多個膜狀光波導，從 該膜體用衝切或雷射一個個切斷光波導，逐片得到膜狀光波導的方法
(例如參照專利文獻2)。
[專利文獻1日本專利特開20(B-l72839號公報 [專利文獻2日本專利特開2006-154447號公淨艮

發明內容
(發明要解決的問題)
但是，在象上述那樣用切斷逐片獲得光波導的方法中，使用切片 或雷射時由於必須一個個地切斷，生產率低。尤其是，多種情況下光 波導根據用途而整體形狀複雜，沿該複雜的形狀切斷有困難，生產率 低、而在使用衝切時，必須針對光波導的形狀製作衝切用的模具，制
造成本高。而且，切斷時產生的切屑附著在光波導上，光波導的品質 可靠性也下降。於是，這些方法在這一點尚有改善的餘地。
本發明就是鑑於上述情況而提出的，其目的在於提供一種在無須方法。
(解決問題用的技術方案)
為了實現上述目的，本發明的膜狀光波導的製造方法，是一種在 襯底上形成多個膜狀光波導的膜狀光波導的製造方法，在上述襯底上 劃分與多個膜狀光波導對應的區域，針對每個該區域形成下包層和其 上的芯而形成膜狀光波導，然後從上述襯底分別剝離形成的各膜狀光 波導。
(發明效果)
本發明的膜狀光波導的製造方法中，在襯底上劃分與多個膜狀光 波導對應的區域，針對每個該區域形成膜狀光波導。因此，通過從襯 底分別剝離形成的各膜狀光波導，可以逐片得到膜狀光波導。即，本 發明的膜狀光波導的製造方法中，逐片得到膜狀光波導時無須切斷和 衝切。結果，切屑不會附著在光波導上，光波導的可靠性也不會下降。 而且，可以提高生產率，抑制製造成本。另外，即使膜狀光波導的形 狀複雜，也可以簡單地從襯底上剝離襯底上形成的膜狀光波導，所以 不會發生膜狀光波導的形狀導致的生產率低。
尤其是，在上述下包層通過如下形成時，即，在上述襯底的大致 整個表面上形成感光性樹脂層，選擇性地瀑光與上述被劃分的區域對 應的上述感光性樹脂層的部分，把該膝光部分形成為下包層，由於在 襯底上一次完成與各膜狀光波導對應的各個下包層的形成，可以高效 率地形成下包層。另外，上述襯底上的"大致整個表面"指形成膜狀 光波導的區域。
而且，在上述芯的端部形成為透鏡部時，具有無須另行設置外部 透鏡，且高效率地抑制從芯射出的光的發散的效果、或使向芯入射的 光高效率地會聚的效果。


圖1 (a) 1 (c)示意性地示出了本發明的膜狀光波導的製造方 法的一個實施方式中的下包層的形成方法的說明圖。
圖2 (a) 2 (c)示意性地示出了上述膜狀光波導的製造方法的 一個實施方式中的芯的形成方法的說明圖。
圖3 (a) 3 (c)示意性地示出了上述膜狀光波導的製造方法的 一個實施方式中的上包層的形成方法的說明圖。
圖4 (a) 、 (b)是示意性地示出了上述膜狀光波導的製造方法 的一個實施方式中的從襯底剝離膜狀光波導的說明圖。 (符號說明)
W、膜狀光波導
1、 襯底
2、 下包層
、 心
具體實施例方式
下面，基於附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。 圖1 4示出了本發明的膜狀光波導的製造方法的一個實施方式。 在該實施方式中，簡單地說，在襯底1上通過針對劃分好的各個區域 形成下包層2 〔參照圖1 (c)〕，在該各下包層2上形成芯3 〔參照 圖2 (c)〕後，形成覆蓋該芯3的上包層4 〔參照圖3 (c)〕，在村 底1上形成多個由下包層2、芯3和上包層4構成的膜狀光波導W， 使相鄰膜狀光波導W之間留有間隙，然後從上述襯底1上分別把形成 的各膜狀光波導W剝離的方法。
如果更詳細地說明，則本發明的光波導的製造方法，例如，如下 地進行。
首先，如圖1 (a) ~1 (c)所示，在上述襯底l上針對劃分好的 各個區域形成下包層2。即，首先準備上述襯底1 〔參照圖1 (a)〕。
作為該襯底1並沒有特別限定，作為其形成材料可以列舉例如玻璃、 石英、矽、樹脂、金屬等。另外，襯底l的厚度並沒有特別限定，但
通常設定在20fim 5mm的範圍內。
接著，如圖1 (a)所示那樣，在上述襯底1的整個表面上塗敷 通過把作為下包層2的形成材料的感光性樹脂溶解於溶劑中得到的清 漆。該清漆的塗敷，例如通過旋塗法、浸塗法、澆注法、注射法、噴 墨法等來進行。接著，通過50~120°CxlO~30分鐘的加熱處理將其 千燥。由此形成在下包層2上形成的感光性樹脂層2a。該感光性樹脂 層2a的厚度通常被設定在5 ~ 50nm的範圍內。
然後，如圖1 (b)所示,在上述感光性樹脂層2a的上方配置形 成有與下包層2的圖案相對應的開口圖案的曝光掩模Ml，隔著該曝 光掩模Ml利用照射線Ll對上述感光性樹脂層2a進行曝光。作為上 述啄光用的照射線L1，可以使用例如可見光、紫外線、紅外線、X射 線、ct射線、P射線、y射線等。優選地，使用紫外線。這是因為 如使用紫外線，則可以以較大的能量進行照射，從而獲得較快的硬化 速度，而且照射裝置也小型且便宜，可以實現降低製造成本。作為紫 外線的光源，可以列舉例如低壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈 等，紫外線的照射量通常為10~10000mJ/cm2，優選為50 3000 mJ /cm2。
在上述曝光後，為了結束光反應而進行加熱處理。該加熱處理在 80 250'C，優選為100 200°C， 10秒 2小時，優選為5分 1小時， 的範圍內進行。
然後，如圖1 (c)所示，通過使用顯影液進行顯影，溶解並去 除上述感光性樹脂層2a中的未曝光部分，把殘存的感光性樹脂層2a 形成為下包層2的圖案(針對劃分好的各個區域)。該下包層2的圖 案為並排設置多個殘存的感光性樹脂層2a，相鄰的殘存感光性樹脂層 2a之間留有間隙。而且，上述顯影可以利用例如浸漬法、噴霧法、攪 拌法等。另外，作為顯影劑，可以使用例如有機類溶劑、含有鹼性水 溶液的有機類溶劑等。這種顯影劑以及顯影條件可根據感光性樹脂組
合物的組成而適當選擇。
上述顯影后，通過加熱處理去除形成為下包層2的圖案的殘餘感 光性樹脂層2a中的顯影液。該加熱處理，通常在8O-120X: x io~30 分鐘的條件下進行。由此，形成為上述下包層2的圖案的殘餘感光性 樹脂層2a分別形成為下包層2。
接著，如圖2 (a) ~2 (c)所示那樣，在上述下包層2上形成芯 3。即，首先，如圖2 (a)所示，在上述下包層2覆蓋的襯底1上， 形成要形成為芯3 〔參照圖2 (c)〕的感光性樹脂層3a。該感光性樹 脂層3a的形成與圖1 (a)中說明過的在下包層2上形成的感光性樹 脂層2a的形成方法同樣地進行，其厚度(下包層2上的厚度)通常被 設定在5~30nm的範圍內。該芯3的形成材料，採用折射率比上述下 包層2以及下述上包層4 〔參照圖3 (c)〕的形成材料更大的材料。 該折射率的調整能夠通過例如選擇上述下包層2、芯3、上包層4的各 形成材料的種類或調整組成比率來進行。
接著，如圖2(b)所示，在上述感光性樹脂層3a的上方配置形 成有與芯3 〔參照圖2 (c)〕的圖案相對應的開口圖案的曝光掩模 M2，隔著該曝光掩模M2利用照射線L2對上述感光性樹脂層3a進 行曝光後，進行加熱處理。該曝光和加熱處理與圖1 (b)中說明過的 下包層2的形成方法同樣地進行。
然後，如圖2 (c)所示，通過使用顯影液進行顯影，溶解並去除 感光性樹脂層3a中的未曝光部分，把殘存在下包層2上的感光性樹脂 層3a形成為芯3的圖案。然後，通過加熱處理去除該殘餘感光性樹脂 層3a中的顯影液，形成芯3。上述顯影和加熱處理與圖1 (c)中說明 過的下包層2的形成方法同樣地進行。另外，在該實施方式中，通過 上述曝光和顯影把芯3的兩端部形成為在平面視圖上呈凸形狀的透鏡 部。其一端部的透鏡部使入射到芯3的光會聚，另一端部的透鏡部抑 制從芯3射出的光的發射。
然後，如圖3 (a) 3 (c)所示那樣，在上述下包層2上形成上 包層4。即，首先，如圖3(a)所示，在上述芯3和上述下包層2覆
蓋的襯底1上，形成要形成為上包層4 〔參照圖3 (c)〕的感光性樹 脂層4a。該感光性樹脂層4a的形成與圖1 (a)中說明過的在下包層 2上形成的感光性樹脂層2a的形成方法同樣地進行，其厚度(下包層 2上的厚度)通常被設定在20 ~ 100|Lim的範圍內。
然後，如圖3(b)所示，在上述感光性樹脂層4a的上方配置形 成有與上包層4 〔參照圖3 (c)〕的圖案相對應的開口圖案的曝光掩 模M3，隔著該曝光掩模M3利用照射線L3對上述感光性樹脂層4a 進行曝光後，進行加熱處理。該曝光和加熱處理與圖1 (b)中說明過 的下包層2的形成方法同樣地進行。
然後，如圖3(c)所示，通過使用顯影液進行顯影，溶解並去 除上述感光性樹脂層4a中的未膝光部分，把殘存在下包層2上的感 光性樹脂層4a形成為上包層4的圖案。然後，通過加熱處理去除該 殘餘感光性樹脂層4a中的顯影液，形成上包層4。上述顯影和加熱處 理與圖1 (c)中說明過的下包層2的形成方法同樣地進行。另外，在 該實施方式中，在芯3的兩端部的與透鏡部對應的部分上不形成上包 層4 (透鏡部從上包層4的端面突出)。
這樣，可以在襯底1上形成多個由下包層2、芯3和上包層4構 成的膜狀光波導W，相鄰膜狀光波導W之間留有間隙。這時，通過 適當設定曝光掩模M1、 M2、 M3的開口圖案的形狀，可以形成複雜 形狀的膜狀光波導W。
然後，如圖4 U) 、 4 (b)所示，從襯底l剝離上述膜狀光波導 W。即，首先，如圖4(a)所示，使襯底1的下表面與真空吸引臺V 對接，利用空氣吸附固定襯底1。接著，用真空吸附機(未圖示)吸 附各上包層4的上表面，在該狀態下抬起該吸附部分。由此，如圖4 (b)所示，在各上包層4以及與該上包層4對應的芯3和下包層2 粘接的狀態下，從襯底l剝離各膜狀光波導W的下包層2。這裡，襯 底1與下包層2之間的粘結力因其形成材料比上包層4與芯3和下包 層2之間的粘結力以及芯3與下包層2之間的粘結力更弱，通過上述 操作能夠簡單地進行剝離。由此，無須切斷就可以逐片地獲得膜狀光
波導w。
另外，在上述實施方式中，在下包層2的形成中，作為下包層2 的形成材料使用感光性樹脂，通過膝光和顯影進行該下包層2的圖案 形成(被劃分好的各區域的形成)，但並不僅限於此。例如，也可以 作為下包層2的形成材料使用聚醯亞胺樹脂、環氧樹脂等的熱硬化性 樹脂，進行下包層2的圖案形成時，在襯底1上栽置與該圖案對應的 模具框，在該模具框內塗敷把上述熱硬化性樹脂溶解在溶劑中得到的 清漆後，通過加熱處理(通常，300-400匸x60 180分鐘)進行硬化 等，形成下包層2。
另外，在上述實施方式中，在芯3的兩端部形成了透鏡部，但也 可以只在芯3的一端部形成透鏡部，還可以在芯3的兩端部都不形成 透鏡部。而且，在上述實施方式中，在芯3的兩端部(與透鏡部對應 的部分)未形成上包層4，但也可以形成上包層4。
另外，在上述實施方式中，在從襯底1剝離上述膜狀光波導W 時，利用空氣吸附固定襯底1，但可以用其它固定方法，例如，也可 以簡單地用於指或夾具等按壓在襯底1上的未形成膜狀光波導W的部 分。
另外，在上述實施方式中形成了上包層4，但該上包層4並不是 必需的，也可以根據具體情況而不形成上包層4地構成膜狀光波導。 下面，對實施例進行說明。但本發明並不限定於實施例。 [實施例II
〔下包層以及上包層的形成材料〕
通過混合9，9-二[(4-羥乙氧基)苯基1芴縮水甘油醚(成分A) 35 重量份、脂環式環氧即3，4-環氧己烯基甲基-3，,4，-環氧己烯碳酸酯(^ ^f七/W匕學公司製造、t口年廿一 K 2021P)(成分B) 40重量份、 具有氧化環己烯骨架的脂環式環氧樹脂(^Vir/W匕學公司製造、t 口K、 2081 )(成分C ) 25重量份、4，4，-二[二(p羥乙氧基)苯基 鋶基I苯基硫醚-二-六氟銻酸鹽的50%戊酮碳酸酯溶液(光氧產生劑 成分D)2重量份，調製下包層以及上包層的形成材料。
〔芯的形成材料〕
通過將上述成分A:70重量份、1，3，3-三(4- ( 2- (3-氧環丁基) 丁氧基苯基)丁烷30重量份、上述成分D: 0.5重量份溶解在乳酸 乙酯中，調製芯的形成材料。 〔膜狀光波導的製作〕
在玻璃襯底(厚度1.0mm)的整個表面上，用旋塗法塗敷了上述 下包層的形成材料以後，進行100°Cxl5分鐘的乾燥處理，形成感光 性樹脂層。接著，隔著形成有與要形成的下包層的圖案相同形狀的開 口圖案的合成石英類的曝光掩模，進行利用2000mJ/cm2的紫外線照 射的膝光後，進行150。Cx60分鐘的加熱處理。接著，通過採用Y-丁 內酯水溶液進行顯影，在將未曝光部分溶解去除以後，通過進行 100。Cxl5分鐘的加熱處理，而形成下包層(厚度25nm)。
接著，在覆蓋上述下包層的玻璃襯底上，用旋塗法塗敷了上述芯 的形成材料以後，進行100。Cxl5分鐘的千燥處理，形成感光性樹脂 層。接著，在該感光性樹脂層上方，配置形成有與芯的圖案相同形狀 的開口圖案的合成石英類的曝光掩模。然後，從其上方用接觸曝光法 進行利用4000mJ/cn^的紫外線照射的曝光後，進行120。Cxl5分鐘的 加熱處理。接著，通過採用Y-丁內酯水溶液進行顯影，在將未曝光 部分溶解去除以後，通過進行120°Cx30分鐘的加熱處理，而形成芯 (厚度24nm)。通過上述膝光和顯影，把芯的兩端部形成為在平面 視圖上呈凸形狀的透鏡部。
然後，在覆蓋上述芯和下包層的玻璃襯底上，用旋塗法塗敷了上 述上包層的形成材料以後，進行100°Cxl5分鐘的乾燥處理，形成感 光性樹脂層。接著，在該感光性樹脂層上方，使形成有與上包層的圖 案相同形狀的開口圖案的合成石英類的曝光掩模定位。然後，從其上 方用接觸膝光法進行利用2000mJ/cm2的紫外線照射的曝光後，進行 150。Cx60分鐘的加熱處理。接著，通過採用y-丁內酯水溶液進行顯 影，在將未膝光部分溶解去除以後，通過進行100'Cxl5分鐘的加熱 處理，而形成上包層(厚度35nm)。
然後，使上述襯底的下表面對接到真空吸引臺，利用空氣吸附固
定玻璃襯底。接著，用真空吸附機(TAIYO公司製造，TUS-B)吸附 各上包層的上表面，在該狀態下抬起該吸附部分，由此，在各上包層 以及與該上包層對應的芯和下包層粘接的狀態下，從襯底剝離各膜狀 光波導的下包層。這樣，無須切斷就可以逐片地獲得依此層疊下包層、 芯和上包層而成的膜狀光波導。
權利要求
1.一種膜狀光波導的製造方法，形成多個膜狀光波導，其特徵在於在襯底上劃分與多個膜狀光波導對應的區域，針對每個該區域形成下包層和其上的芯從而形成膜狀光波導，然後從上述襯底分別剝離形成的各膜狀光波導。
2. 根據權利要求1所述的膜狀光波導的製造方法，其中，上述 下包層通過如下形成，即，在上述襯底的大致整個表面上形成感光性 樹脂層，選擇性地曝光上述感光性樹脂層的與上述被劃分的區域對應 的部分，把該啄光部分形成為下包層。
3. 根據權利要求1或2所述的膜狀光波導的製造方法，其中， 上述芯的端部形成為透鏡部。
全文摘要
提供一種膜狀光波導的製造方法，無須切斷和衝切就可以簡單地獲得單片的膜狀光波導。在襯底上(1)劃分與多個膜狀光波導(W)對應的區域，針對每個該區域形成下包層(2)和其上的芯(3)而形成膜狀光波導(W)，然後從上述襯底(1)分別剝離形成的各膜狀光波導(W)。
文檔編號G02B6/13GK101349781SQ200810137969
公開日2009年1月21日 申請日期2008年7月17日 優先權日2007年7月17日
發明者S·R·卡安 申請人:日東電工株式會社