專利名稱：平面光波導(dǎo)裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于高分子平面光波導(dǎo)裝置的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著信息爆炸時(shí)代的來臨，人類對(duì)于新的信息的依賴日漸加深，生活中有越來越多的信息在流通。然而，由于電子通信、娛樂、商務(wù)的快速發(fā)展，舊有的通訊媒介″電″，也就是銅線所能負(fù)荷的帶寬，已經(jīng)近乎飽和，甚至不足以負(fù)載此大量的信號(hào)，于是行業(yè)內(nèi)人士開始研究″光通訊″的可行性。
光可以在適當(dāng)?shù)拿浇橹幸怨馑賯鬏斝盘?hào)，并且可以在同一個(gè)媒介中同時(shí)傳輸不同波長的信號(hào)，因此光所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量遠(yuǎn)比用電傳輸來得大。然而，光通訊雖然擁有傳輸量大的優(yōu)點(diǎn)，但在價(jià)格上與電通訊相比較，卻是昂貴了許多，所以使得世界各地推行光纖到家的計(jì)劃因而受阻。
「光波導(dǎo)」是光傳輸媒介的泛稱，由可以傳輸光通訊波長的材料所組成。光在光波導(dǎo)中傳輸時(shí)所走的路徑稱為「光路」，所以在光波導(dǎo)中，其核心層材料的折射率必須高于外圍的材料，才能使光在光路中造成全反射，使光照著設(shè)計(jì)的路線走。
從前光傳輸時(shí)，其信號(hào)的分流及偶合工作由熔接光纖所制成的分光及偶光組件所控制，但是光纖熔接法需要精密的接合點(diǎn)，因此成本質(zhì)量的高低便取決于操作人員的訓(xùn)練，另外，以光纖熔接法所制成的組件因?yàn)轶w積大、制程困難耗時(shí)、成本昂貴，造成光纖熔接法的發(fā)展受限，所以當(dāng)需要的分光偶光的光路增多時(shí)，光纖熔接法的競爭力也就越顯薄弱。因此，近年來，以玻璃或石英為基材的「平面光波導(dǎo)」，逐漸在市場上取代光纖熔接技術(shù)。
利用平面光波導(dǎo)來傳輸光信號(hào)具有以下的優(yōu)點(diǎn)(1)可以直接在同一平面上，依照不同的需要設(shè)計(jì)不同的光路；(2)可運(yùn)用臺(tái)灣工業(yè)界較熟悉的半導(dǎo)體制程；及(3)可減少制程中，有關(guān)″人″的因素干擾。不過，平面光波導(dǎo)技術(shù)，因?yàn)樾枰蠛穸鹊哪?，因而制程時(shí)間長，且產(chǎn)量及產(chǎn)率皆不易控制，所以利用無機(jī)材料所制得的平面光波導(dǎo)，價(jià)格昂貴。目前行業(yè)內(nèi)人士研發(fā)利用高分子材料來取代無機(jī)材料，它具有材料成本低，可變性高及制程快速等優(yōu)點(diǎn)。
傳統(tǒng)的高分子平面光波導(dǎo)制程是在基板上由下而上鋪上包覆層材料、導(dǎo)光層材料、金屬膜以及光阻，然后在光阻上運(yùn)用黃光微影制程定義出所要的線路形狀，再用濕蝕刻法洗去所定義線路外的光阻及金屬膜，以及用干蝕刻法除去所定義線路外的導(dǎo)光層材料，此時(shí)所定義線路上的金屬膜則可以抵擋干蝕刻操作。等到干蝕刻制程完成后，再用濕蝕刻法去掉所定義線路上的金屬膜，以完成導(dǎo)光層線路。最后，再于其上鋪上一層包覆層。上述制程的缺點(diǎn)為所涉及制程步驟太過復(fù)雜，為了解決此問題，許多新的制程方法相繼提出。例如，美國專利第4,609,252號(hào)揭示一種制造有機(jī)光波導(dǎo)裝置的方法，其先利用感光型的高分子材料來進(jìn)行曝光顯影，以定出線路，再利用濕蝕刻法洗去線路外的材料。此法雖然可以簡化制程步驟，不過濕蝕刻的效果難以達(dá)到理想狀況。另外，美國專利第5,054,872號(hào)揭示一種制造聚合性光波導(dǎo)的方法，其利用添加光起始劑，然后照射紫外線，UV光被光起始劑吸收，造成光起始劑引發(fā)產(chǎn)生自由基，與感光材料產(chǎn)生交鏈反應(yīng)，因此可直接在感光材料上定義線路。雖然利用紫外線曝光改變光路層折射率的方式，可以省去濕蝕刻操作的步驟，但是此專利因添加粘結(jié)劑(binder)參與反應(yīng)，照射紫外線當(dāng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)散現(xiàn)象，造成光路層不平整。
為解決上述的缺點(diǎn)，本案發(fā)明者經(jīng)廣泛研究發(fā)現(xiàn)一種新穎的高分子平面光波導(dǎo)制程方法，因?yàn)槭∪裎g刻步驟，所以可以消除濕蝕刻的不穩(wěn)定性，且因使用偏振光直接照射特殊的感光型材料，所以不需添加光起始劑和粘結(jié)劑(binder)，從而在制程上更為簡單、快速，真正達(dá)到市場低成本及快速的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制造高分子平面光波導(dǎo)裝置的方法，其利用感光型高分子對(duì)于偏振光曝光會(huì)產(chǎn)生方向性鏈接，從而改變折射率的特性，以達(dá)到平面光波導(dǎo)的效果。


圖1至圖4為本發(fā)明高分子平面光波導(dǎo)裝置制程順序的圖式說明。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的高分子平面光波導(dǎo)制造方法，包含如下步驟提供一基板；于該基板上涂布包覆材料，以形成一包覆層，并將該包覆層固化；于該包覆層上涂布核心材料，以形成一核心層；于該核心層上形成一罩幕層，并以偏振光照射該罩幕層至少一次，使該核心層上對(duì)應(yīng)于該罩幕層開口處進(jìn)行一次或多次曝光，以產(chǎn)生方向性的鍵結(jié)，形成光路；最后，移除該罩幕層，并將其余核心層和該光路固化。
現(xiàn)以所附圖1至圖4依次序說明本發(fā)明高分子平面光波導(dǎo)裝置制程的具體操作步驟。
如圖1所示，首先提供一基板10，于該基板上涂布下包覆層材料，形成一包覆層(cladding layer)20，并將該包覆層20固化。接著，于該包覆層20上涂布核心層材料，以形成一核心層(core layer)30。
如圖2所示，緊接著于該核心層30上形成一罩幕層(mask layer)40，該罩幕層40具有定義所要線路形狀的開口。自罩幕層40的上方照射至少一次偏振光50，以使該核心層30上對(duì)應(yīng)于該罩幕層40開口的部位進(jìn)行一次或多次曝光，產(chǎn)生方向性的鍵結(jié)，形成光路300。
最后，再如圖3所示，移除該罩幕層40，將其余核心層30與該光路300進(jìn)行固化。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施方面，如圖4所示，可視需要在該核心層30與該光路300上進(jìn)一步涂布上包覆層材料并將其固化，以形成額外的包覆層60。
本發(fā)明用于固化包覆層的方法，并無特殊限制，為所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，其例如但不限于照光固化或熱固化，較好是以非偏振光照射方式加以固化，更好為以紫外線固化。
本發(fā)明用于將核心層30與光路300進(jìn)行固化的方法亦無特殊限制，可使用前述照光固化方式或熱固化方式達(dá)成，較佳是以非偏振光照射方式加以固化，更好為以紫外線固化。
本發(fā)明方法中所使用的偏振光及非偏振光為所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。一般而言，非偏振光泛指無特定電場震蕩方向限制，且具有一定波長范圍的光源，例如紫外線、紅外線或熱射線(放射或輻射)等，較好為紫外線。相反地，偏振光則是指通過偏光器(polarizer)，具特定電場震蕩方向的光源。
本發(fā)明的方法所使用的基板并無特殊限制，任何適合用于支撐高分子光波導(dǎo)的基板皆適用于本發(fā)明的方法。典型使用的基板為無機(jī)物，其例如硅晶圓(silicon wafer)或耐熱玻璃(pyrex)；或有機(jī)高分子樹脂，其例如但不限于聚酯樹脂(polyester resin)、聚碳酸酯樹脂(polycarbonate resin)或聚氨基甲酸酯樹脂(polyurethane resin)；或其混合物。
本發(fā)明的方法所使用的包覆層材料，屬于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所皆知的，其例如但不限于聚壓克力酸酯(Polyacrylate)、聚硅氧烷(Polysiloxane)、聚酰亞胺(Polyimide)或聚碳酸酯(Polycarbonate)。
本發(fā)明所使用的核心層須為感光型材料，且因不添加光起始劑，所以此材料必須在特定波長的偏振光照射下，可以直接吸收能量成受激態(tài)(exciting state)，誘發(fā)產(chǎn)生方向性的鏈接，從而改變折射率。本發(fā)明所使用的偏振光的波長是依賴所用感光型材料而定。合適的感光型材料包括但不限于感光型聚酰亞胺樹脂(PSPI)、感光型溶膠凝膠(sol-gel)或其混合物或化合物。
本發(fā)明可以視需要使用不同方向的偏振光，于該核心層30上對(duì)應(yīng)于該罩幕層40開口的部位進(jìn)行多次重復(fù)曝光。因此，當(dāng)多次曝光時(shí)，每次曝光為使用不同方向的偏振光重復(fù)曝光。
在未進(jìn)一步闡述下，任何所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員依上述揭示內(nèi)容所可輕易達(dá)成的修正及改變，均涵蓋于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制造平面光波導(dǎo)裝置的方法，其包括下列步驟提供一基板10；于該基板上涂布包覆層材料，以形成一包覆層20，并將該包覆層20固化；于該包覆層20上涂布核心層材料，形成一核心層30；于該核心層30上形成一具有定義所要線路形狀的開口的罩幕層40，自罩幕層40的上方照射至少一次偏振光50，以使該核心層30上對(duì)應(yīng)于該罩幕層40開口的部位進(jìn)行一次或多次曝光，產(chǎn)生方向性的鍵結(jié)，形成光路300；移除該罩幕層40；以及將其余核心層30和該光路300固化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該核心材料為感光型材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該感光型材料為感光型聚酰亞胺樹脂、感光型溶膠凝膠或其混合物或化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該包覆層20的固化方法為照光固化或加熱固化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該核心層30和該光路300的固化方法為照光固化或加熱固化。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制造方法，其中照光固化為照非偏振光固化。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其中照非偏振光固化為照紫外光固化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該多次曝光，為每次使用不同方向的偏振光重復(fù)曝光。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，進(jìn)一步于該固化的核心層30和該光路300上涂布包覆材料，形成一額外的包覆層60。
全文摘要
本發(fā)明是提供一種高分子平面光波導(dǎo)裝置的制備方法，該方法包含如下步驟提供一基板；于該基板上涂布包覆材料，以形成一包覆層，并將該包覆層固化；于該包覆層上涂布核心材料，以形成一核心層；于該核心層上形成一罩幕層，并以偏振光照射該罩幕層至少一次，使該核心層上對(duì)應(yīng)于該罩幕層開口處進(jìn)行一次或多次曝光，以產(chǎn)生方向性的鏈接，形成光路；最后，移除該罩幕層，并將其余核心層和該光路固化。
文檔編號(hào)G02B1/00GK1727927SQ20041007066
公開日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者王敏琦, 吳仲仁, 張仲宏, 周孟彥, 莊進(jìn)昌, 黃信瑋, 呂淑婉, 安治民, 吳仲濠 申請(qǐng)人:長興化學(xué)工業(yè)股份有限公司