JP2001066445A

JP2001066445A - 光導波路およびその形成方法

Info

Publication number: JP2001066445A
Application number: JP23966299A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Koyano; 武小谷野
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 1999-08-26
Publication date: 2001-03-16
Also published as: US20020021883A1; US6624255B2; US6327415B1

Abstract

(57)【要約】【課題】耐熱性および低吸水性に優れた材料で形成さ
れたコアを有する光導波路と、より簡単な構造の光導波
路と、光導波路を容易に形成する方法。【解決手段】クラッド１２，１６とコア１４を具えて
おり、コアが下記（１）式で表される繰り返し単位を含
むＰＭＧＩで構成されている。【化９】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光導波路および
光導波路の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通信分野においては、大容量通信を実現
するため、光導波路の開発が大きな課題となっている。

【０００３】従来、例えば、光導波路などの光通信用部
品を構成する材料には、ガラスや無機結晶材料が用いら
れていた。しかしながら、これらの材料は高価で、しか
も加工が困難であった。

【０００４】そのため、近年、ガラスや無機結晶材料よ
りも、価格が安く加工の容易な例えばＰＭＭＡ（ポリメ
チルメタクリレート）などの高分子材料（ポリマーとも
称する。）が用いられてきている。このような材料を用
いれば、これまでよりも面積が広くて可撓性に優れたフ
ィルム状の光導波路を形成することができる。また、機
能性化合物や官能基をこの高分子材料中に導入すること
によって機能性導波路を形成することができる。

【０００５】このような光導波路等の光通信用部品を構
成する材料は、光信号として用いられる使用波長帯にお
いて吸収および散乱のない材料でなければならない。

【０００６】このような材料として、ＰＭＭＡ（ポリメ
チルメタクリレート）やポリスチレン（ＰＳ）等が挙げ
られる。

【０００７】このような材料を用いれば、これまでより
も面積が広くて可撓性に優れたフィルム状の光導波路を
形成することができる。また、機能性化合物や官能基を
この高分子材料中に導入することによって機能性導波路
を形成することができる。

【０００８】このような光導波路を形成するためには、
高分子材料を所望のパターン形状に加工する方法が不可
欠である。そのような方法として、酸素プラズマを用い
た反応性エッチング（ＲＩＥ）法が主として用いられて
いた。

【０００９】ＲＩＥ法を用いて高分子の光導波路を形成
するためには、例えば図３に概略的に示すような工程を
経る必要がある。なお、図３は、ＲＩＥ法を用いて高分
子の光導波路を形成するための主要な工程を順に示して
いる概略的な断面図である。

【００１０】まず、下地１０１上に、アンダークラッド
としての高分子膜１０３ａと、コア形成用の高分子膜１
０３ｂと、エッチングマスク形成のためのフォトレジス
ト膜１０５とを、この順に形成する（図３（Ａ））。

【００１１】次に、このフォトレジスト膜１０５を加工
して所望のパターン形状に対応するエッチングマスクを
得るために、該パターン形状に対応するフォトマスク１
０７を介してフォトレジスト膜１０５を選択的に露光す
る（図３（Ｂ））。これによりフォトレジスト膜１０５
内にパターン潜像１０９が形成される。露光済みのフォ
トレジスト膜を現像してレジストパターン１０５ｘを得
る（図３（Ｃ）。ここではネガ型レジストを用いた例を
示している。）。

【００１２】次に、このレジストパターン１０５ｘをエ
ッチングマスク１０５ｘとして用いて、酸素をエッチン
グガスとするＲＩＥを行って、エッチングマスク１０５
ｘから露出している高分子膜１０３ｂの部分を取り除
く。次いで、エッチングマスク１０５ｘを除去する。こ
れにより、アンダークラッド１０３ａ上に高分子膜１０
３ｂの残存部分からなるコア１０３ｘが得られる（図３
（Ｄ））。

【００１３】次に、コア１０３ｘの形成を終えた試料上
に、オーバークラッドとなる高分子膜１１１を形成する
ことで、光導波路１１３が得られる（図３（Ｅ））。オ
ーバークラッド１１１は、例えば、試料上に、オーバー
クラッドの材料の塗布液を塗布してそれを乾燥させるこ
とで得られる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光導波
路のコアを構成する高分子材料としての上記ＰＭＭＡや
ＰＳは、ガラス転移点が低い。例えば、ＰＭＭＡのガラ
ス転移点は１０７℃であり、このＰＭＭＡを材料として
用いて、コンピュータ等の電子部品を構成する場合、は
んだ処理等の熱処理によって、この材料は簡単に軟化し
てしまうおそれがある。

【００１５】また、これらの材料の吸水率は高く、例え
ばＰＭＭＡは２．０％という高い値である。光通信用部
品を構成する材料が水分を吸収してしまうと、材料の屈
折率が変化してしまう。これにより、光通信において伝
送ミスが起きる原因となるおそれがある。

【００１６】また、ＰＳについてはさらに複屈折が生じ
るという問題がある。

【００１７】また、従来の光導波路の形成方法について
は、図３を用いて説明した工程から明らかなように、Ｒ
ＩＥ法を用いる場合、パターンを形成する工程数が多
く、時間もかかる。そして、このＲＩＥ法に用いる装置
は高価であり、しかも高度な操作技術が要求されるとい
う問題点がある。

【００１８】このため、使用波長帯での吸収および散乱
のない高分子材料であって、従来よりも耐熱性および低
吸水性に優れ、かつ複屈折の生じない材料で形成された
コアを有する光導波路の出現が望まれていた。また、よ
り簡単な構造の光導波路と、光導波路をＲＩＥ法を用い
ずに容易に形成する方法の出現が望まれていた。

【００１９】

【課題を解決するための手段】このため、この発明にか
かる発明者らは、鋭意研究および実験の結果、イミド化
された高分子材料は、イミド化する前の材料よりも、高
いガラス転移点を有し、かつ吸水性が低下している点に
着目して、この発明をするに至った。

【００２０】従って、この発明の光導波路によれば、ク
ラッドとコアとを具えており、このコアは、下記（１）
式で表される繰り返し単位を含むポリジメチルグルター
ルイミド（ＰＭＧＩ）で構成されている。

【００２１】

【化４】

【００２２】このコアを構成するＰＭＧＩは、例えば、
ＰＭＭＡにメチルアミンを反応させて生成されるが、Ｐ
ＭＭＡのエステル結合部分にメチルアミンが反応し、分
子内でイミド化が起こっている。また、このイミドは環
状である。イミド化されたＰＭＭＡ、すなわちＰＭＧＩ
は、ＰＭＭＡよりもガラス転移点が高く、かつ吸水性が
低い。しかもＰＭＭＡと同様に、使用波長帯の光の吸収
および散乱はない。また、複屈折を生じるおそれもな
い。このため、コアを構成する材料として用いて好適で
ある。

【００２３】ここで、ＰＭＧＩの分子量は、使用目的に
応じた任意の値にできる。ＰＭＧＩをスピンコートによ
り膜化する場合であれば、ＰＭＧＩの分子量が、１２，
５００〜５４０，０００になるように重合度を調整する
のがよい。より好ましくは、１５０，０００〜５４０，
０００の分子量の範囲に調整するのがよい。スピンコー
トする塗布液の粘度は、ＰＭＧＩを溶解する溶媒の蒸発
速度による。そして、粘度の調整は、ＰＭＧＩの分子量
と溶媒に溶解させる量とで行う。具体的には塗布液の粘
度を１００ｃＰ〜１０，０００ｃＰにするのがよい。Ｐ
ＭＧＩの分子量が上記１５０，０００〜５４０，０００
の範囲内にあれば、塗布液の粘度の調整が容易となり、
表面が平坦なＰＭＧＩの膜が得られる。

【００２４】ＰＭＧＩを用いて形成されたコアを具えた
光導波路は、耐熱性に優れ、かつ吸水性が低い。このた
め、この光導波路を用いれば、周囲の環境に対する耐久
性に優れた光通信用素子を提供することができる。

【００２５】また、この発明の光導波路の他の構成によ
れば、無機物からなる基板と、この基板上に形成された
コアと、このコアを覆うように基板上に設けられた、ポ
リマーからなるオーバークラッドとを含み、基板および
オーバークラッドの屈折率を略同一とし、この基板およ
びオーバークラッドの屈折率（ｎ₂ ）とコアの屈折率
（ｎ₁ ）との屈折率差（（ｎ₁ −ｎ₂ ）／ｎ₁ ）が０．
３〜３．０％の範囲内にあることを特徴とする。

【００２６】これにより、基板を従来のアンダークラッ
ド（下層クラッド）として用いることができる。よっ
て、構造の簡単な光導波路が得られる。また、クラッド
とコアとの屈折率差が０．３〜３．０％の範囲内にある
ことにより、この光導波路を使って通信する光を全反射
によって好ましく伝送することができる。

【００２７】このような光導波路の基板を構成する無機
物として、例えば基板として通常よく用いられているガ
ラスを用いるのがよい。また、オーバークラッドを構成
するポリマーは、基板との屈折率の整合性がとれるポリ
マーであればよく、紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂等を用
いることができる。

【００２８】これら無機物およびポリマーは、互いの屈
折率が略同一となるようにそれぞれ選ばれる。例えば無
機物としてバリウム硼珪酸ガラスを用いた場合には、こ
れと略同一の屈折率（１．５２８）が得られるポリマー
として、例えばＮＴＴ−ＡＴ社製、型番８１０１のＵＶ
紫外線硬化樹脂を用いるのがよい。

【００２９】また、このような光導波路のコアを、上記
（１）式で示される繰り返し単位を含むＰＭＧＩで以て
構成してもよい。

【００３０】例えば、バリウム硼珪酸ガラスからなる基
板と、この基板上に設けられたＰＭＧＩからなるコア
と、このコアを覆うように基板上に設けられた上記ＵＶ
紫外線硬化樹脂からなるオーバークラッドとで光導波路
を構成すれば、基板およびオーバークラッドの屈折率と
コアの屈折率との屈折率差を０．３〜３．０％の間にす
ることができる。

【００３１】また、この発明の光導波路の形成方法によ
れば、下地上にコアを具える光導波路を形成するに当た
り、コアは、ポジ型レジスト特性を有するコア形成材料
層を下地上に形成する工程と、コア形成材料層のコア形
成予定領域が被覆するフォトマスクを介して、このコア
形成材料層を露光する工程と、露光が終了したコア形成
材料層を現像液に浸漬することにより現像してコア形成
予定領域のコア形成材料層の部分を残存させる工程とを
含むことを特徴とする。

【００３２】これにより、従来、コア形成材料層を下地
上に塗布した後、ホトリソグラフィによってレジストパ
ターンを形成して、このレジストパターンをエッチング
マスクにしてＲＩＥ法を用いてコア形成材料層をエッチ
ングすることにより下地上にコアを形成していたのに対
し、この発明では、下地上にコア形成材料層を形成した
後、このコア形成材料層に対して露光および現像処理を
行う工程だけでコアを形成することができる。従って、
ＲＩＥ法を用いることなく、少ない工程数で非常に容易
に光導波路を形成することができる。

【００３３】また、ポジ型レジスト特性を有するコア形
成材料として、好ましくは上記（１）式で示される繰り
返し単位を含むＰＭＧＩを用いるのがよい。この材料は
３００ｎｍ以下のエネルギー線（例えばＤｅｅｐ−ＵＶ
光）の照射によって、１つの繰り返し単位中で３箇所の
結合が切れることが知られている。以下の（２）式に簡
単な反応式を示す。

【００３４】

【化５】

【００３５】コア形成材料層中の露光された領域は、上
記（２）式で示すように結合が切れて現像液に可溶とな
る。

【００３６】現像処理により、露光された領域は現像液
に溶解して除去され、コア形成予定領域の部分が残存す
る。これにより、従来より非常に容易にコアを形成する
ことができる。

【００３７】また、この発明でいう下地とは、典型的に
は、任意の基材上に形成したアンダークラッド（下層ク
ラッド）や、アンダークラッドとして使用できる基板
（フィルム状のものも含む）である。

【００３８】また、アンダークラッドを形成するための
前述の任意の基材とは、光導波路の設計に応じて任意に
選択される基材であり、無機材料からなる基材、有機材
料からなる基材のいずれでも良い。具体的には、シリコ
ン基板や化合物半導体等の半導体基板、ガラス基板、セ
ラミックス基板、または、アンダークラッドとして用い
る高分子材料以外の任意の高分子材料の基材を挙げるこ
とができる。もちろんこれら任意の基材は、他の電子部
品や光部品などが既に形成されているような中間体であ
っても良い。

【００３９】また、アンダークラッドとして使用できる
基板とは、例えば、オーバークラッドと屈折率が略同一
な材料で構成された基板である。具体的にはガラス等の
無機物からなる基板も適用可能である。

【００４０】また、コア形成材料としてのＰＭＧＩは、
１２，５００〜５４０，０００の範囲内の分子量のもの
を用いるのがよい。

【００４１】下地上にコア形成材料層を形成するため
に、スピンコート法を用いる場合、下地への塗布する塗
布液の粘度が１００ｃＰ〜１０，０００ｃＰの範囲内で
あるのが好ましい。この範囲内の粘度の塗布液を用いる
ことによって、所望の厚さの層が得られる。また、スピ
ンコートによって形成される層の表面を平坦にすること
ができる。塗布液の粘度の調整は、ＰＭＧＩの分子量お
よび溶媒に溶解させるＰＭＧＩの量で行う。よって、塗
布液の粘度を上記粘度範囲に容易に調整するためには、
ＰＭＧＩの分子量が１２，５００〜５４０，０００の範
囲内にするのが好ましい。そして、より好ましくは１５
０，０００〜５４０，０００の分子量範囲にするのがよ
い。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の光導波路および
光導波路の形成方法の実施の形態について、説明する。
なお、以下の説明で用いる使用材料、使用装置、また使
用材料の使用量、形成工程中の温度等の数値的条件は、
この発明の範囲内の好適な一例に過ぎない。従って、こ
の光導波路がこれらの条件を備えて形成されると限定さ
れるものではない。

【００４３】１）まず、この発明の下記（１）式で表さ
れる繰り返し単位を含むＰＭＧＩを、例えば以下のよう
にして形成する。

【００４４】

【化６】

【００４５】まず、ＰＭＧＩの形成材料としてのポリメ
チルメタクリレート（ＰＭＭＡ、創和科学社製：分子量
５４０，０００：品番０３７Ｄ）１０ｇを、溶剤として
のテトラヒドロキシフラン（ＴＨＦ）９０ｇに加える。
そしてこれを、常温で２４時間攪拌溶解する。これを第
１溶液とする。

【００４６】また、メチルアミン（関東科学社製）を、
５０重量％の濃度になるようにメタノールに溶解させた
第２溶液を調整しておく。なお、メチルアミンを溶解す
るための溶媒は、メタノールに限らず、ＰＭＭＡとメチ
ルアミンとの反応を阻害しないような溶媒であればよ
い。

【００４７】この後、第１溶液と第２溶液２０ｇとを混
合して、オートクレーブを用いて２６０℃の温度で２時
間反応させる。

【００４８】この操作によって、下記（３）式で示され
るようなイミド化反応が起こっていると考えられる。

【００４９】

【化７】

【００５０】ただし、ｎは重合度を示し、１以上の整数
とする。

【００５１】反応終了後、反応液を自然放冷によって室
温まで冷却する。その後、反応液中に純水５００ｃｃを
加える。これにより、上記（１）式で表される繰り返し
単位を含むＰＭＧＩと思われる生成物が析出する。具体
的には、上記（３）式中の右辺の構造式（３ａ）で表さ
れるＰＭＧＩを合成することができる。この生成物を水
洗いした後、乾燥させる。

【００５２】次に、この生成物が上記（１）式（具体的
には（３ａ））のＰＭＧＩであることを確かめるため
に、得られた生成物の赤外吸収スペクトルを測定する。
そこで、生成物を２６０℃の温度で融解してペレット状
に成形して赤外吸収スペクトルを測定した。

【００５３】この結果、波数が１７２０ｃｍ^-1、１６６
３ｃｍ^-1および７５０ｃｍ^-1のところにメタクリルイミ
ドに特有の吸収が見られた。これにより、生成物がＰＭ
ＧＩであることが確認された。

【００５４】また、得られたＰＭＧＩのガラス転移温度
を測定したところ、１９５℃であった。従来のＰＭＭＡ
のガラス転移温度は１０７℃であるため、ガラス転移温
度を大幅に上げることが出来た。これにより、ＰＭＧＩ
は耐熱性に優れた材料であることが分かる。

【００５５】また、上述したＰＭＧＩのペレットを、９
０％の湿度でかつ９０℃の温度であるような高温多湿の
環境に１００時間放置させた後、吸水率を測定した。こ
のペレットの吸水率は０．９％であった。ＰＭＭＡの吸
水率は２．０％であるため、従来よりも吸水率を低くす
ることができた。

【００５６】また、得られたＰＭＧＩの屈折率を測定し
たところ、１．５３であり、ＰＭＭＡよりも若干高い値
を示した。また、偏光モードを示すＴＥ（Transverse E
lectric Wave）モードおよびＴＭ（Transverse Magneti
c Wave）モードにおける屈折率は等しかった。このた
め、複屈折を生じることのない材料であることが分かっ
た。

【００５７】２）次に、図１および図２を参照して、
１）で生成した上記（１）式のＰＭＧＩをコアの材料と
して用いて光導波路を形成する例につき、説明する。

【００５８】なお、この説明に用いる各図は、これら発
明を理解できる程度に各構成成分の形状、大きさおよび
配置関係を概略的に示してあるに過ぎない。また、各図
において同様な構成成分については、同一の番号を付し
て示し、その重複する説明を省略することがある。

【００５９】図１は、この発明の光導波路の構造を示す
概略的な斜視図である。また、図２は、この発明の光導
波路の形成工程を説明する工程図である。図２のいずれ
の図も、工程中の主な工程での試料の様子を断面の切り
口で以て示した図である。

【００６０】図１を参照すると、この光導波路１０の構
造は、無機物からなる基板１２と、この基板１２上に直
線状に形成されたコア１４と、このコア１４を覆うよう
に基板１２上に形成されたポリマーからなるオーバーク
ラッド１６とを含んでいる。そして、基板１２およびオ
ーバークラッド１６の屈折率が略同一となるように各構
成材料が選択される。よって、この実施の形態では、基
板１２をガラス基板、特に屈折率が１．５２８であるバ
リウム硼珪酸ガラスからなる基板とする。また、オーバ
ークラッド１６を構成するポリマーとして紫外線硬化樹
脂、特に屈折率１．５２８のＵＶ硬化樹脂（ＮＴＴ−Ａ
Ｔ社製，型番８１０１）を用いる。

【００６１】また、コア１４は、基板１２およびオーバ
ークラッド１６の屈折率（ｎ₂ ：１．５２８）とコア１
４の屈折率（ｎ₁ ）との屈折率差（（ｎ₁ −ｎ₂ ）／ｎ
₁ ）が０．３〜３．０％の範囲内の値になるような材料
で構成する。よって、ここでは、コア１４を構成する材
料として上記１）で形成されたＰＭＧＩを用いる。

【００６２】この実施の形態では、以下の〜の工程
によって、光導波路１０を形成する。

【００６３】まず、基板１２上にコア形成材料層１８
を形成する。

【００６４】まず、基板１２として、バリウム硼珪酸ガ
ラス（屈折率１．５２８、コーニング社製：型番７０５
９）を用意する。

【００６５】また、シクロペンタノン（関東化学社製）
とテトラヒドロフルフリルアルコール（関東化学社製）
とを５：１の割合で混合した溶液を溶剤として用いて、
この溶剤８．０ｇ中に、上記１）で形成したＰＭＧＩ
２．０ｇを加える。この後、この溶液を６０℃の温度で
１２時間攪拌溶解する。なお、ＰＭＧＩの溶剤は、上記
溶液に限らず、ＴＨＦ、ＤＭＡＣ（ジメチルアセトアミ
ド）、酢酸メチルまたは酢酸エチル等を用いてもよい。

【００６６】次に、この溶液をフィルター（０．４５μ
ｍ細孔径ＰＴＦＥ膜：東洋濾紙社製）を用いて濾過す
る。これにより、溶けきれないＰＭＧＩがろ別される。
また、ろ液をＰＭＧＩの約２０重量％の濃度の塗布液と
する。

【００６７】このようにして調整したＰＭＧＩ塗布液
を、上記バリウム硼珪酸ガラスの基板１２上にスピンコ
ート法により塗布する。まず、ここでは、例えば３イン
チの角形（正方形状）の基板（ただし、１インチは約
２．５４ｃｍとする）１２上にＰＭＧＩ溶液約５ｇを載
せた後、前回転として１０００回転／分の回転速度で１
０秒間基板１２を回転させる。次に、２０秒間かけて回
転速度を３０００回転／分まで上昇させた後、本回転と
して３０００回転／分の回転速度で３０秒間回転させ
る。この後１０秒間かけて徐々に基板１２の回転を止め
る。

【００６８】次に、ＰＭＧＩ塗布膜が設けられた基板１
２を、２５０℃の温度かつ大気雰囲気内のホットプレー
ト上で５分間加熱することによって、この塗布膜を乾燥
させる。この結果、バリウム硼珪酸ガラス基板１２上
に、約５μｍの厚さのコア形成材料層１８としてのＰＭ
ＧＩ層が得られた。また、このＰＭＧＩ層１８の屈折率
を測定したところ、１．５４０であった（図２
（Ａ））。

【００６９】次に、コア形成材料層１８のコア形成予
定領域１８ａを被覆するフォトマスク２０を介して、こ
のコア形成材料層１８を露光する。

【００７０】この例では、ＰＭＧＩ層１８の上側に、直
線のパターン形状を有するフォトマスク２０を設ける。
ここでは、このパターン形状を、例えば１０μｍの幅の
ラインアンドスペースのパターン形状とする。そして、
このフォトマスク２０を介して、マスクアライナーとい
う露光装置を用いて波長３００ｎｍ以下のエネルギー線
であるＤｅｅｐＵＶ光を２時間照射することにより露光
を行う。この露光を図２（Ｂ）の矢印で示している（図
２（Ｂ））。これにより、露光された領域１８ｂのＰＭ
ＧＩは分子内の結合が切れて現像液に可溶な状態にな
る。

【００７１】次に、露光が終了したコア形成材料層１
８を現像液に浸漬することにより現像して、コア形成予
定領域１８ａのコア形成材料層の部分を残存させる。

【００７２】露光処理と連続して現像操作を行う。現像
液として、約３重量％の濃度のテトラエチルハイドロオ
キサイド水溶液を用いる。この現像液中に露光後の基板
１２およびＰＭＧＩ層１８を２３℃の温度で１０分間浸
漬する。これにより、ＤｅｅｐＵＶ光が照射されたＰＭ
ＧＩ層の部分１８ｂは溶解して除去される。そして、残
存するＰＭＧＩ層１８ａは、直線のコアパターン１４
（単にコアとも称する。）となる。その後、コア１４が
形成された基板１２を純水で洗浄した後乾燥させる（図
２（Ｃ））。

【００７３】走査型電子顕微鏡を用いてコア１４を観察
したところ、約５μｍの幅の線状のコア１４が基板１２
上に形成されていた。フォトマスク２０のラインアンド
スペースの幅は１０μｍであったのに対して、形成され
たコア１４の幅が約５μｍと細りが生じている。この細
りは、厚さ５μｍという通常のフォトレジストよりも厚
いＰＭＧＩ層１８の露光を、長時間のＤｅｅｐＵＶ光を
照射することにより行うため、露光しない領域１８ａに
光の回り込みが生じたことに起因する。

【００７４】よって現像後に得られるパターンには細り
が生じることを予想してフォトマスク２０を設定する必
要がある。

【００７５】この結果、ＰＭＧＩからなるコア１４がバ
リウム硼珪酸ガラス基板１２上に形成される。

【００７６】次に、このコア１４を覆うようにオーバ
ークラッド１６を形成する。

【００７７】この例では、オーバークラッド１６の形成
材料としてのポリマーを、基板１２と同じ屈折率１．５
２８を有するＵＶ硬化樹脂（ＮＴＴ−ＡＴ社製、型番８
１０１）とする。このＵＶ硬化樹脂を、コア１４を覆う
ように基板１２上に塗布する。ここでは、スピンコート
法を用いて、３０００回転／分の回転速度で、かつ３０
秒間回転させて塗布する。そして、この塗布膜に対して
高圧水銀灯から紫外光を５〜１０分間照射して硬化させ
る。その後、塗布膜が形成された基板１２ごと８０℃か
つ大気雰囲気の炉中で２時間アニール処理を行うことに
よって、塗布膜の重合反応を完了させる。この結果、コ
ア１４の上側に、約３０μｍの厚さのオーバークラッド
１６が形成される（図２（Ｄ））。

【００７８】また、この実施の形態では、コア１４とク
ラッド（基板１２およびオーバークラッド１６）との屈
折率差△ｎは０．７８％となる。よってコア１４とクラ
ッド１２，１６との屈折率差が０．３〜３．０の範囲内
にあるので、光を全反射によって好ましく伝送させるこ
とができる。

【００７９】この後、直線状のコア１４の両端面を含
む、積層体の両面を研磨して、長さ２ｃｍの光導波路１
０が得られる（図１参照）。

【００８０】この実施の形態によれば、ガラス基板１２
と、ガラス基板１２上に設けられたコア１４と、コア１
４を覆うように基板１２上に設けられたポリマーからな
るオーバークラッド１６とを含む新規な構造の光導波路
１０であって、さらにコア１４がＰＭＧＩで構成された
光導波路１０が得られる。

【００８１】そして、この光導波路１０に、通常通信で
用いられる波長である６３３ｎｍの光を入射して、透過
減衰量を測定したところ、場所によらず、ほぼ一定の値
（約２．０ｄＢ／ｃｍ）を示すことが分かった。

【００８２】また、この実施の形態では、無機物で構成
された基板１２とコア１４とポリマーからなるオーバー
クラッド１６とを具えた光導波路１０のコア１４を、Ｐ
ＭＧＩで構成したが、これに限らず、クラッド（基板１
２およびオーバークラッド１６）とコア１４との屈折率
差が０．３〜３．０の範囲内になるようなコア１４の材
料であれば他の材料を用いてもよい。

【００８３】また、基板１２を構成する無機物とオーバ
ークラッド１６を構成するポリマーに関しては、双方の
屈折率が略同一となる材料であればよい。

【００８４】また、光導波路のコアをＰＭＧＩを用いて
形成する場合、光導波路のその他の構成は、基板とコア
とオーバークラッドとを含む構成に限らず、基板とコア
との間にアンダークラッドが形成されているような構成
でもよい。この場合、基板は特に無機物で形成されてい
る必要はなく任意の基板を用いて構わない。

【００８５】また、この実施の形態では、ＰＭＧＩから
なるコアを、コア形成材料層に対して露光およびこれに
続く現像処理によって形成している。このようにして形
成されるコアの材料は、ポジ型レジスト特性を有し、か
つクラッドとの屈折率差が０．３〜３．０の範囲内の値
となるような屈折率が得られる材料であればよく、特に
ＰＭＧＩに限られるものではない。

【００８６】

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の光導波路によれば、コアが下記（１）式で表さ
れる繰り返し単位を含むＰＭＧＩで構成されている。

【００８７】

【化８】

【００８８】この材料は、イミド化されたＰＭＭＡであ
り、ＰＭＭＡよりもガラス転移点が高く、かつ吸水性が
低い。しかも使用波長帯の光の吸収および散乱はＰＭＭ
Ａと同様にない。このため、コアを構成する材料として
用いて好適な材料である。従って、ＰＭＧＩで構成され
たコアを具えた光導波路は、耐熱性に優れ、かつ吸水性
が低い。よって、この光導波路を用いれば、周囲の環境
に対する耐久性に優れた光通信用素子を提供することが
できる。

【００８９】また、この発明の光導波路の他の構成によ
れば、無機物からなる基板と、この基板上に形成された
コアと、このコアを覆うように基板上に設けられた、ポ
リマーからなるオーバークラッドとを含んでいる。そし
て、基板およびオーバークラッドの屈折率を略同一と
し、この基板およびオーバークラッドの屈折率（ｎ₂ ）
とコアの屈折率（ｎ₁ ）との屈折率差（（ｎ₁ −ｎ₂ ）
／ｎ₁ ）が０．３〜３．０％の範囲内にあることを特徴
とする。これにより、基板を従来のアンダークラッド
（下層クラッド）として用いることができる。よって、
構造の簡単な光導波路が得られる。

【００９０】また、この発明の光導波路の形成方法によ
れば、下地上にコアを具える光導波路を形成するに当た
り、コアは、ポジ型レジスト特性を有するコア形成材料
層を下地上に形成する工程と、コア形成材料層のコア形
成予定領域が被覆するフォトマスクを介して、このコア
形成材料層を露光する工程と、露光が終了したコア形成
材料層を現像液に浸漬することにより現像してコア形成
予定領域のコア形成材料層の部分を残存させる工程とを
含むことを特徴とする。

【００９１】これにより、従来、コア形成材料層を下地
上に塗布した後、ホトリソグラフィによってレジストパ
ターンを形成して、このレジストパターンをエッチング
マスクにしてＲＩＥ法によりコア形成材料層をエッチン
グすることにより下地上にコアを形成していたのに対
し、この発明では、下地上にコア形成材料層を形成した
後、このコア形成材料層に対して露光および現像処理を
行う工程だけでコアを形成することができる。従って、
ＲＩＥ法を用いることなく非常に容易に光導波路を形成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光導波路の構造を示す概略的な斜視
図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明の実施の形態の説
明に供する概略的な工程図である。

【図３】（Ａ）〜（Ｅ）は、従来の光導波路の形成工程
を示す概略的な工程図である。

【符号の説明】

１０，１１３：光導波路１２：基板（ガラス基板、バリウム硼珪酸ガラス基板）１４，１０３ｘ：コア１６：オーバークラッド１８：コア形成材料層（ＰＭＧＩ層）１８ａ：コア形成予定領域１８ｂ：露光された領域（ＤｅｅｐＵＶ光が照射された
ＰＭＧＩ層の部分）２０，１０７：フォトマスク１０１：下地１０３ａ：アンダークラッド（高分子膜）１０３ｂ：コア形成用の高分子膜１０５：フォトレジスト膜１０５ｘ：レジストパターン（エッチングマスク）１０９：パターン潜像１１１：オーバークラッド（高分子膜）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クラッドとコアとを具えた光導波路にお
いて、前記コアが、下記（１）式で表される繰り返し単位を含
むポリジメチルグルタールイミドで構成されていること
を特徴とする光導波路。【化１】
【請求項２】無機物からなる基板と、該基板上に形成されたコアと、該コアを覆うように前記基板上に設けられた、ポリマー
からなるオーバークラッドとを含み、前記基板および前記オーバークラッドの屈折率（ｎ₂ ）
を略同一とし、前記基板および前記オーバークラッドの屈折率（ｎ₂ ）
と前記コアの屈折率（ｎ₁ ）との屈折率差（（ｎ₁ −ｎ
₂ ）／ｎ₁ ）が０．３〜３．０％の範囲内にあることを
特徴とする光導波路。
【請求項３】請求項２に記載の光導波路において、前記無機物をガラスとすることを特徴とする光導波路。
【請求項４】請求項２または３のいずれか一項に記載
の光導波路において、前記コアが下記（１）式で表される繰り返し単位を含む
ポリジメチルグルタールイミドで構成されていることを
特徴とする光導波路。【化２】
【請求項５】下地上にコアを具える光導波路を形成す
るに当たり、前記コアは、ポジ型レジスト特性を有するコア形成材料
層を下地上に形成する工程と、前記コア形成材料層のコア形成予定領域を被覆するフォ
トマスクを介して、該コア形成材料層を露光する工程
と、露光が終了した前記コア形成材料層を現像液に浸漬する
ことにより現像して、前記コア形成予定領域のコア形成
材料層の部分を残存させる工程とを含むことを特徴とす
る光導波路の形成方法。
【請求項６】請求項５に記載の光導波路の形成方法に
おいて、前記コア形成材料層は、下記（１）式で表される繰り返
し単位を含むポリジメチルグルタールイミドで構成され
ていることを特徴とする光導波路の形成方法。【化３】