JP2004157305A

JP2004157305A - ポリマ光導波路及びその製造方法

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Publication number: JP2004157305A
Application number: JP2002322456A
Authority: JP
Inventors: Hironori Yasuda; 裕紀安田; Mitsuki Hirano; 光樹平野; Tomiya Abe; 富也阿部; Yuzo Ito; 雄三伊藤
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2004-06-03

Abstract

【課題】低コストで量産化が図れ、耐熱性、偏波面依存性、耐ＵＶ性を有するポリマ光導波路及びその製造方法を提供する。
【解決手段】耐熱性、偏波面依存性に優れた化１式で表される加水分解性シラン化合物及びその縮合物からなる群から選択される少なくとも一つの化合物を用いてコア５（もしくは側面クラッド１１）となる光硬化性ポリマ４（１０）からなる膜にＵＶまたは電子線のビーム３の照射量により屈折率差を設けてポリマ光導波路９（１４）を作製することにより、耐熱性、低コスト性、量産性、偏波面依存性の課題が解決される。また、光照射及び加熱もしくはいずれか一方によりポリマ光導波路９（１４）の材料の反応を終結させるので、ＵＶ吸収層を設ける必要がなく、低コスト化が図れる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリマ光導波路及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光導波路の材料としては石英が多用されていた。石英系の光導波路は、耐熱性、低偏波面依存性、低損失、低温度依存性という優れた性質を有するが、高温プロセスやＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ：反応性イオンエッチング）プロセスを含みコスト高になっていた。また、電気光素子の実装等の観点から加工容易性も求められているが石英の加工は容易ではない。
【０００３】
そこで、低コスト、加工容易性の観点からポリマ光導波路が研究されている。ポリマ光導波路は、ＲＩＥ法、直接露光法、スタンパ法（例えば、特許文献１参照。）、フォトブリーチング法（特許文献２、３参照。）等が検討されている。
【０００４】
まず、ＲＩＥ法では薄膜作製後、レジストをＵＶ（紫外線）露光し、現像して導波路パターンを形成し、反応性イオンエッチングによりレジストで覆われていない部分を除去する。その後、不要になったレジストを除去するというプロセスがある。このＲＩＥ法は、反応性イオンエッチングの際の真空プロセスやレジストプロセスを有することから、一般に高コストになってしまう。
【０００５】
また、反応性イオンエッチングにより、コア側面に微小な縦傷（厚さ方向の傷）が形成されることにより、光導波路作製後の散乱損失が大きくなってしまう。
【０００６】
これに対して、直接露光法は、レジストで覆うプロセスが無く、直接ＵＶ露光した後、現像により未露光部を除去することでパターンを作製することができるため、ＲＩＥ法よりもプロセスが簡単になり、低コスト化が図れる。
【０００７】
さらに、スタンパ法ではクラッドに溝を形成した後、その溝に樹脂を流し込んでコアを形成するので、大幅な低コスト化が図れる。しかしながら、スタンパ法では、ボイドの発生や上部クラッド作製時におけるバリ等により十分な導波効率が得られていない。
【０００８】
その一方、フォトブリーチング法は、光を照射して屈折率差を設けるだけで光導波路を作製することができるので、フォトレジスト塗布プロセス、反応性イオンエッチングプロセス、現像プロセスをなくすことができるので、低コストで量産性に優れた製造方法であり、ＲＩＥ法やスタンパ法で見られるような側面形状の揺らぎによる散乱損失も抑えることができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−３２７８４４号公報
【特許文献２】
特開２０００−２７５４５６号公報
【特許文献３】
特開２００１−３５６２２７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、石英系の光導波路に比べてポリマ光導波路は、ポリマの性質上、耐熱性に劣り、ハンダリフローに耐えられず、偏波面依存性が大きいという問題があった。また、フォトブリーチング法による光導波路は、光導波路作製後ＵＶが照射されることで比屈折率差が変化してしまうため、光導波路上にＵＶ吸収層を形成する等して光導波路をＵＶから守らなければならないという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、低コストで量産化が図れ、耐熱性、偏波面依存性、耐ＵＶ性を有するポリマ光導波路及びその製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、下部クラッドと、下部クラッド上に形成され下部クラッドより屈折率が高く光信号が伝搬するコアと、下部クラッド上のコアの側面に形成されコアより屈折率が低い側面クラッドと、コア及び側面クラッド上に形成されコアより屈折率が低い上部クラッドとを備えたポリマ光導波路において、コア及び側面クラッドは光硬化性ポリマの一部に紫外線または電子線のビームが照射されて屈折率が変化し、光照射及び加熱もしくはいずれか一方により反応が終結したものである。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載の構成に加え、光硬化性ポリマは、化１式で表される加水分解性シラン化合物及び加水分解性シラン化合物からなる群から選択される少なくとも一つの化合物を有する第１の成分と、光酸発生剤を含有する組成物を有する第２の成分とで形成されるのが好ましい。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の構成に加え、側面クラッドは、光硬化性ポリマへのビームの照射により屈折率が低下したものであってもよい。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１または２に記載の構成に加え、コアは、光硬化性ポリマへのビームの照射により屈折率が上昇したものであってもよい。
【００１６】
請求項５の発明は、下部クラッド上に、紫外線または電子線のビームの照射量により屈折率が変化し、光照射及び加熱もしくはいずれか一方により反応が終結する光硬化性ポリマを塗布し、光硬化性ポリマの一部にビームを照射して、下部クラッドより屈折率が高く光信号が伝搬するコア及びコアより屈折率が低い側面クラッドを形成し、光照射及び加熱もしくはいずれか一方によりコア及び側面クラッドの反応を終結させ、コア及び側面クラッドの上にコアより屈折率が低い上部クラッドを形成するポリマ光導波路の製造方法である。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項５に記載の構成に加え、光硬化性ポリマを、化１式で表される加水分解性シラン化合物、加水分解性シラン化合物からなる群から選択される少なくとも一つの化合物及び光酸発生剤を含有する組成物で形成するのが好ましい。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項５または６に記載の構成に加え、光硬化性ポリマへのビームの照射により屈折率を低下させて側面クラッドを形成してもよい。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項５または６に記載の構成に加え、光硬化性ポリマへのビームの照射により屈折率を上昇させてコアを形成してもよい。
【００２０】
本発明によれば、耐熱性、偏波面依存性に優れた化１式で表される加水分解性シラン化合物及びその縮合物からなる群から選択される少なくとも一つの化合物を用いてＵＶまたは電子線のビームの照射量により屈折率差を設けてコア及び側面クラッドを有するポリマ光導波路を作製することにより、耐熱性、低コスト性、量産性、偏波面依存性の課題が解決される。また、光照射及び加熱もしくはいずれか一方によりポリマ光導波路の材料の反応を終結させるので、ＵＶ吸収層を設ける必要がなく、低コスト化が図れる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２２】
図１（ａ）〜図１（ｅ）は、本発明のポリマ光導波路の製造方法の一実施の形態を示す工程図である。
【００２３】
まず、基板（例えばＳｉ基板）１を準備する（図１（ａ））。
【００２４】
基板１上に下部クラッド２を形成する（図１（ｂ））。
【００２５】
下部クラッド２上に、紫外線または電子線のビーム３（図１（ｄ）参照。）の照射量により屈折率が増加し、光照射及び加熱もしくはいずれか一方により反応が終結する光硬化性ポリマ４を塗布する（図１（ｃ））。
【００２６】
光硬化性ポリマ４に、光信号が伝搬するコア５となる領域のみビーム透過性を有するフォトマスク６を介してビーム３を照射して、コア５と、コア５より屈折率が低い側面クラッド７とを形成する。光照射及び加熱もしくはいずれか一方によりコア５及び側面クラッド７の反応を終結させる（図１（ｄ））。
【００２７】
コア５及び側面クラッド７の上にコア５より屈折率が低い上部クラッド８を形成することにより、ＵＶ吸収層を必要としないポリマ光導波路９が得られる（図１（ｅ））。
【００２８】
また、ポリマ光導波路の製造には図２（ａ）〜図２（ｅ）に示した製造方法を用いてもよい。
【００２９】
図２（ａ）〜図２（ｅ）は、本発明のポリマ光導波路の製造方法の他の実施の形態を示す工程図である。尚、図１（ａ）〜図１（ｅ）に示した部材と同様の部材には共通の符号を用いた。
【００３０】
まず、基板１を準備する（図２（ａ））。
【００３１】
基板１上に下部クラッド２を形成する（図２（ｂ））。
【００３２】
下部クラッド２上に、紫外線または電子線のビーム３の照射量により屈折率が減少し、光照射及び加熱もしくはいずれか一方により反応が終結する光硬化性ポリマ１０を塗布する（図２（ｃ））。
【００３３】
光硬化性ポリマ１０に、側面クラッド１１となる領域のみビーム透過性を有するフォトマスク１２を介してビーム３を照射して、側面クラッド１１と、側面クラッド１１より屈折率が高いコア１３とを形成する。光照射及び加熱もしくはいずれか一方により側面クラッド１１及びコア１３の反応を終結させる（図２（ｄ））。
【００３４】
側面クラッド１１及びコア１３の上にコア１３より屈折率が低い上部クラッド８を形成することにより、ＵＶ吸収層を必要としないポリマ光導波路１４が得られる（図２（ｅ））。
【００３５】
このようなポリマ光導波路９、１４を形成する材料として、化１式で表される加水分解性シラン化合物及びその縮合物からなる群から選択される少なくとも一つの化合物（第１の成分Ａ）と、光酸発生剤を含有する組成物（第２の成分Ｂ）とが用いられる。ポリマ光導波路の成分を示す化１式において、有機基Ｒ^１は、非加水分解性である１価の有機基の中から選択することができる。このような非加水分解性の有機基として、非重合性の有機基及び重合性の有機基もしくはいずれか一方の有機基を選択することができる。
【００３６】
尚、有機基Ｒ^１における非加水分解性とは、加水分解性基Ｘが加水分解される条件において、そのまま安定に存在する性質を意味する。
【００３７】
ここで、非重合性の有機基Ｒ^１としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられる。これらの有機基Ｒ^１は、直鎖状、分岐状、環状あるいはこれらの組合せであってもよい。
【００３８】
具体的なアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基及び重水素化アルキル基若しくはハロゲン化アルキル基が挙げられる。これらのアルキル基のうち、より好ましくはメチル基である。
【００３９】
具体的なアリール基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニル基及び重水素化アリール基もしくはハロゲン化アリール基が挙げられる。
【００４０】
これらの有機基Ｒ^１のうち、より好ましくはフェニル基である。さらに、非重合性の有機基Ｒ^１における具体的なアラルキル基としては、ベンジル基及びフェニルエチル基が挙げられる。これらの有機基Ｒ^１のうちより好ましくはベンジル基である。
【００４１】
次に、ラジカル重合性の官能基を有する有機基Ｒ^１の具体例について説明する。
【００４２】
このような有機基Ｒ^１としては、不飽和炭化水素基を有する有機基、（メタ）アクリロキシ基を有する有機基、スチリル基を有する有機基、ビニルオキシ基を有する有機基等が挙げられる。
【００４３】
具体的な不飽和炭化水素基としては（メタ）アクリロキシ基、ビニル基、プロペニル基、ブタジエニル基等が挙げられる。
【００４４】
（メタ）アクリロキシ基を有する有機基の例を示すと、（メタ）アクリロキシメチル基や（メタ）アクリロキシプロピル基等が挙げられる。
【００４５】
スチリル基を有する有機基の例を示すと、スチリル基、スチリルエチル基、スチリルプロピル基等が挙げられる。
【００４６】
ビニルオキシ基を有する有機基の例を示すと、ビニロキシエチル基、ビニロキシプロピル基、ビニロキシブチル基、ビニロキシオクチル基、ビニロキシシクロヘキシル基、ビニロキシフェニル基等を挙げることができる。
【００４７】
カチオン重合性の官能基を有する有機基Ｒ^１としては、環状エーテル構造を有する有機基、ビニルオキシ基を有する有機基等が挙げられる。このような環状エーテル基としては、直鎖状構造や環状構造を有する３〜６員環の環状エーテル構造、より具体的にはグリシジル基、オキセタニル基、テトラヒドロフラン構造を含む有機基及びピラン構造を含む有機基を挙げることができる。
【００４８】
環状エーテル構造を有する有機基の具体例を示すと、グリシジルプロピル基、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル基、メチルオキセタニルメトキシプロピル基、エチルオキセタニルメトキシプロピル基等を挙げることができる。
【００４９】
次に、化１式における加水分解性基Ｘについて説明する。
【００５０】
Ｘで表される加水分解性基は、通常、無触媒、過剰の水の共存下、室温（２５℃）〜１００℃の温度範囲内で加熱することにより、加水分解されてシラノール基を生成することができる基もしくはシロキサン縮合物を形成することができる有機基を指す。
【００５１】
化１式の添え字ｐは０〜３の整数であるが、より好ましくは０〜２の整数であり、特に好ましくは１である。
【００５２】
加水分解性基Ｘの内容としては、水素原子、炭素数１〜１２のアルコキシ基、ハロゲン原子及びアミノ基等が挙げられる。
【００５３】
ここで、好ましい炭素数１〜１２のアルコキシ基の具体例を挙げると、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、フェノキシベンジロキシ基、メトキシエトキシ基、アセトキシエトキシ基、２−（メタ）アクリロキシエトキシ基、３−（メタ）アクリロキシプロポキシ基、４−（メタ）アクリロキシブトキシ基あるいはグリシジロキシ基、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エトキシ基等のエポキシ基含有アルコキシ基、メチルオキセタニルメトキシ基、エチルオキセタニルメトキシ基等のオキセタニル基含有アルコキシ基基、オキサシクロヘキシロキシ基等の６員環エーテル基を有するアルコキシ基等を挙げることができる。
【００５４】
好ましいハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等を挙げることができる。但し、このように加水分解性基としてハロゲン原子を含む加水分解性シラン化合物を用いる場合、光硬化性樹脂組成物の保存安定性を低下させないように注意を払う必要がある。すなわち、加水分解により生成するハロゲン化水素の量にもよるが、このようなハロゲン化水素を、中和、蒸留等の操作により除去して、光硬化性樹脂組成物の保存安定性に影響を及ぼさないようにすることが好ましい。
【００５５】
好ましいアミノ酸としては、アミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ブチルアミノ基、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基等を挙げることができる。
【００５６】
第１の成分Ａの加水分解性シラン化合物及びその縮合物からなる群から選択される少なくとも一つの化合物の加水分解性シラン化合物（単に、シラン化合物と言う場合がある。）の具体例を説明する。
【００５７】
まず、化１式の中のｐが「０」であって、非重合性の有機基Ｒ^１を有しないシラン化合物としては、テトラクロロシラン、テトラアミノシラン、テトラアセトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラフェノキシシラン、テトラベンジロキシシラン、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン等の４個の加水分解性基で置換されたシラン化合物が挙げられる。
【００５８】
化１式中のｐが「１」であるシラン化合物としては、メチルトリクロロシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルエトキシシラン、メチルブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリブトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、重水素化メチルトリメトキシシラン、ノナフルオロブチルエチルトリメトキシシラン、トリフルオロメチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【００５９】
化１式中のｐが「２」であるシラン化合物としては、ジメチルジクロロシラン、ジメチルジアミノシラン、ジメチルジアセトキシシラン、ジメチルメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジブチルジメトキシシラン等が挙げられる。
【００６０】
化１式中のｐが「３」であるシラン化合物としては、トリメチルクロロシラン、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリブチルシラン、トリメチルメトキシシラン、トリブチルエトキシシラン等が挙げられる。
【００６１】
重合性の有機基Ｒ^１を有するシラン化合物としては、Ｘにおける非加水分解性の有機基に重合性の有機基Ｒ^１を含むシラン化合物、Ｘにおける加水分解性の有機基に重合性の有機基Ｒ^１を有するシラン化合物のいずれかを用いることができる。
【００６２】
第１の成分Ａとしては、上述した加水分解性シラン化合物以外にも、シラン化合物を加水分解して得られる縮合物を用いることができる。本発明のポリマ光導波路を作製する場合、成膜性の点でシラン化合物の縮合物を使用することが好ましい。
【００６３】
第２の成分Ｂである光酸発生剤は、加水分解性シラン化合物やその縮合物を光硬化することができる酸性活性物質を放出できる化合物であり、光酸発生剤によりＵＶ照射で屈折率を効率よく変化させることができる。光酸発生剤としては化２式で表される構造を有するオニウム塩（第１群の化合物）や化３式で表される構造を有するスルフォン酸誘導体（第２群の化合物）を挙げることができる。
【００６４】
【化２】
［Ｒ^２ _ａＲ^３ _ｂＲ^４ _ｃＲ^５ _ｄＷ］^＋ｍ［ＭＺ_ｍ＋ｎ］^−ｍ
［化２式中、カチオンはオニウムイオンであり、ＷはＳ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｏ、Ｉ、Ｂｒ、Ｃｌまたは−Ｎ_２であり、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４及びＲ^５は同一または異なる有機基であり、ａ、ｂ、ｃ及びｄはそれぞれ０〜３の整数であって、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）はＷの価数に等しい。また、Ｍはハロゲン化物錯体［ＭＸ_ｍ＋ｎ］の中心原子を構成する金属またはメタロイドであり、例えばＢ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏである。Ｚは、例えばＦ、Ｃｌ、Ｂｒ等のハロゲン原子またはアリール基であり、ｍはハロゲン化物錯体イオンの正味の電荷であり、ｎはＭの原子価である。］
【００６５】
【化３】
Ｑｓ−〔Ｓ（＝Ｏ）_２−Ｒ^６〕_ｔ
［化３式中、Ｑは１価若しくは２価の有機基、Ｒ６は炭素数１〜１２の１価の有機基、添え字ｓは０または１、添え字ｔは１または２である。］
まず、第１群の化合物であるオニウム塩は、光を受けることにより酸性活性物質を放出することができる化合物である。
【００６６】
ここで、化２式におけるアニオン［ＭＺ_ｍ＋ｎ］の具体例としては、テトラフルオロボレート（ＢＦ_４）、ヘキサフルオロホスフェート（ＰＦ_６）、ヘキサフルオロアンチモネート（ＳｂＦ_６）、ヘキサフルオロアルセネート（ＡｓＦ_６）、ヘキサクロルアンチモネート（ＳｂＣｌ_６）、テトラフェニルボレート、テトラキス（トリフルオロメチルフェニル）ボレート、テトラキス（ペンタフルオロメチルフェニル）ボレート等が挙げられる。
【００６７】
化２式におけるアニオン［ＭＺ_ｍ＋ｎ］の代わりに、一般式［ＭＺｎＯＨ⁻］で表されるアニオンを用いることも好ましい。
【００６８】
過塩素酸イオン（ＣｌＯ_４）、トリフルオロメタンスルフォン酸イオン（ＣＦ_３ＳＯ_３）、フルオロスルフォン酸イオン（ＦＳＯ_３）、トルエンスルフォン酸イオン、トリニトロベンゼンスルフォン酸アニオン、トリニトロトルエンスルフォン酸アニオン等の他のアニオンを有するオニウム塩を用いることもできる。
【００６９】
上述した第１群の化合物のうち、より有効なオニウム塩は芳香族オニウム塩であり、特に好ましくは化４式で表されるジアリールヨードニウム塩あるいはトリアリールヨードニウム塩である。
【００７０】
【化４】
［Ｒ^７−Ａｒ^１−Ｉ^＋−Ａｒ^２−Ｒ^８］［Ｙ⁻］
［化４式中、Ｒ^７及びＲ^８は、それぞれ１価の有機基であり、同一でも異なっていてもよく、Ｒ^７及びＲ^８の少なくとも一方は炭素数が４以上のアルキル基を有しており、Ａｒ^１及びＡｒ^２はそれぞれ芳香族であり、Ｙ⁻は１価の陰イオンであり、周期律表第３族、第５族のフッ化物陰イオンもしくはＣｌＯ_４ ⁻、ＣＦ_３−ＳＯ_３ ⁻から選択される陰イオンである。］
このようなジアリールヨードニウム塩としては、具体的には（４−ｎ−デシロキシフェニル）フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、〔４−（２−ヒドロキシ−ｎ−テトラデシロキシ）フェニル〕フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、〔４−（２−ヒドロキシ−ｎ−テトラデシロキシ）フェニル〕フェニルヨードニウムトリフルオロスルホネート、〔４−（２−ヒドロキシ−ｎ−テトラデシロキシ）フェニル〕フェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、〔４−（２−ヒドロキシ−ｎ−テトラデシロキシ）フェニル〕フェニルヨードニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレート、ビス（４−ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス（４−ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロフォスフェート、ビス（４−ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムフルオロスルホネート、ビス（４−ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロフォスフェート、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムトリフルオロメチルスルフォネート等の１種または２種以上の組合せを挙げることができる。
【００７１】
次に、第２群の化合物について説明する。
【００７２】
化３式で表されるスルフォン酸誘導体の例を示すと、ジスルホン類、ジスルホニルジアゾメタン類、ジスルホニルメタン類、スルホニルベンゾイルメタン類、イミドスルホネート類、ベンゾインスルホネート類、１−オキシ−２−ヒドロキシ−３−プロピルアルコールのスルホネート類、ピロガロールトリスルホネート類、ベンジルスルホネート類を挙げることができる。
【００７３】
化３式の中でより好ましくはイミドスルホネート類であり、さらに好ましくはイミドスルホネートのうち、トリフルオロメチルスルホネート誘導体である。
【００７４】
このようなスルホネート類の具体例を挙げると、ジフェニルジスルホン、ジトシルジスルホン、ビス（フェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（クロルフェニルスルホニル）ジアゾメタン、ビス（キシリルスルホニル）ジアゾメタン、フェニルスルホニルベンゾイルジアゾメタン、ビス（シクロヘキシルスルホニル）メタン、１，８−ナフタレンジカルボン酸イミドメチルスルホネート、１，８−ナフタレンジカルボン酸イミドトシルスルホネート、１，８−ナフタレンジカルボン酸イミドトリフルオロメチルスルホネート、１，８−ナフタレンジカルボン酸イミドカンファースルホネート、コハク酸イミドフェニルスルホネート、コハク酸イミドトシルスルホネート、コハク酸イミドトリフルオロメチルスルホネート、コハク酸イミドカンファースルフォネート、フタル酸イミドトリフルオロスルホネート、シス−５−ノルボルネン−エンド−２，３−ジカルボン酸イミドトリフルオロメチルスルホネート、ベンゾイントシラート、１，２−ジフェニル−２−ヒドロキシプロピルトシラート、１，２−ジ（４−メチルメルカプトフェニル）−２−ヒドロキシプロピルトシラート、ピロガロールメチルスルホネート、ピロガロールエチルスルホネート、２，６−ジニトロフェニルメチルトシラート、オルト−ニトロフェニルメチルトシラート、パラ−ニトロフェニルトシラートを挙げることができる。
【００７５】
第１の成分Ａ及び第２の成分Ｂ以外にも本発明の目的や効果を損なわない範囲において、加水分解性金属化合物、エチレン性不飽和化合物や環状エーテル化合物等の反応性希釈剤、エステル、エーテル、カーボネート構造等を有するオリゴマーやポリマー、無機充填剤、ラジカル発生剤（光重合開始剤）、光増感剤、重合禁止剤、レベリング剤、濡れ性改良剤、界面活性剤、可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤等を含有させることもできる。
【００７６】
このような第１の成分Ａや第２の成分Ｂを含有する組成物を用いて、光導波路層を形成する方法としては、スピンコート法、ディップコート法、スプレーコート法、ローラーコート法等が挙げられる。この場合、前述した組成物を有機溶剤で希釈して用いることが好ましい。
【００７７】
有機溶剤としては、エーテル系有機溶媒、エステル系有機溶媒、ケトン系有機溶媒、炭化水素系有機溶媒、アルコール系有機溶媒からなる群から少なくとも一つ選択することができるが、通常、大気圧下での沸点が５０℃〜２００℃の範囲内の値を有する有機化合物であり、各成分を均一に溶解させる有機化合物であることが好ましい。
【００７８】
上記材料は、ＵＶあるいは電子線を照射すると照射量により屈折率が変化することからフォトブリーチング法を利用することができる。
【００７９】
ここで、上記材料が照射量により屈折率が変化する理由は次のように考えられる。ＵＶあるいは電子線を照射すると、シロキサン骨格が形成されていき密度が増加するため屈折率が増加する。シロキサン骨格がある程度形成されると、シロキサン系ポリマ膜中に残留した水やアルコール等の重合の際における副生成物あるいは重合促進剤等が加熱処理により膜外へ排出されやすくなる。シロキサン骨格は強固に形成されていればほとんど収縮が起こらずに排出されるので、密度が低くなり屈折率が減少する。
【００８０】
このように上記材料はＵＶあるいは電子線の照射により屈折率が変化するため、ＵＶのあるいは電子線の照射量の違いにより屈折率をつけられるので、光導波路を容易に作製できる特徴を有する。具体的には光照射量により屈折率が減少する範囲では下部クラッド作製後、本光硬化性ポリマを塗布し、その光硬化性ポリマの一部にＵＶもしくは電子線を照射して屈折率を所定の値まで減少させ、光照射及び加熱もしくはいずれか一方により光導波路全体を硬化させることでコアと側面クラッドとに屈折率差を設け、最後にコア及び側面クラッドを上部クラッドで覆うことでポリマ光導波路が得られる。
【００８１】
また、光照射により屈折率が増加する範囲では下部クラッド作製後、本光硬化性ポリマを塗布し、その光硬化性ポリマのコアとなる領域にＵＶもしくは電子線を照射して屈折率を所定の値まで増加させ、光照射及び加熱もしくはいずれか一方により光導波路全体を硬化させることでコアと側面クラッドとに屈折率差を設け、最後にコア及び側面クラッドを上部クラッドで覆ってもポリマ光導波路が得られる。
【００８２】
【実施例】
次に本発明のポリマ光導波路の実施例について具体的な数値を挙げて説明するが、本発明は限定されるものではない。
【００８３】
（実施例１）
加水分解性シラン化合物の縮合物と光酸発生剤を含有する組成物の有機溶剤希釈液をシリコン基板の表面上にスピンコータで塗布し、１００℃で乾燥した後、２５０℃で熱硬化して厚さ約２０μｍの下部クラッド膜を作製した。この下部クラッド膜の屈折率は、波長６３２．８ｎｍにおいて、ＴＥ（ＴｒａｎｓｖｅｒｓｅＥｌｅｃｔｒｉｃ）、ＴＭ（ＴｒａｎｓｖｅｒｓｅＭａｇｎｅｔｉｃ）ともに１．４６０であった。
【００８４】
次いで、同下部クラッド膜上に同組成物を再度スピンコートし、１００℃で乾燥させた後、幅４μｍ〜５０μｍの光導波路パターンを形成したフォトマスクを通してＵＶを５０ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギー密度で照射し、コアとなる領域の屈折率を増加させた後、２５０℃で膜全体を熱硬化させた（このときコアとなる領域以外の領域は側面クラッドとなる。）。尚、得られたコアの屈折率は波長６３２．８ｎｍにおいて、ＴＥ、ＴＭともに１．４６５である。
【００８５】
次いで、同組成物でコア及び側面クラッドを形成した膜上にスピンコータで上部クラッドとなる膜を塗布し、２５０℃で熱硬化した。
【００８６】
このようにして得られたポリマ光導波路に波長１３００ｎｍの光を一端から入射して他端から出射した光の光量をパワーメータで測定したところ導波路損失は０．２５ｄＢ／ｃｍであった。
【００８７】
また、２００℃、１ｈの条件で加熱した後、上記条件と同様の条件で導波路損失を測定したところ、０．２５ｄＢ／ｃｍであり、耐熱性に優れたポリマ光導波路が得られた。
【００８８】
（実施例２）
加水分解性シラン化合物の縮合物と光酸発生剤を含有する組成物との有機溶剤希釈液をシリコン基板の表面上にスピンコータで塗布し、１００℃で乾燥させて厚さ約２０μｍの下部クラッド膜を作製した。この下部クラッド膜の屈折率は波長６３２．８ｎｍにおいてＴＥ、ＴＭともに１．４７９であった。
【００８９】
次いで、同下部クラッド膜上にコア用に屈折率を増加させた光硬化性加水分解性シラン化合物の組成物をスピンコートし、１００℃で乾燥させた後、幅４μｍ〜５０μｍの光導波路パターンを残したフォトマスクを用いて、ＵＶを１０００ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギー密度で照射し、側面クラッドとなる領域の屈折率を減少させることによりコアを作製した後、２５０℃で全体を熱硬化した。尚、得られたコアの屈折率は波長６３２．８ｎｍにおいてＴＥ、ＴＭともに１．４８５である。
【００９０】
次いで、同組成物を、コア及び側面クラッドが形成された膜上にスピンコータで上部クラッド膜を塗布して２５０℃で熱硬化させた。
【００９１】
このようにして得られたポリマ光導波路の一端に波長１３００ｎｍの光を入射し、他端から出射した光の光量をパワーメータで測定したところ、導波路損失は０．２５ｄＢ／ｃｍであった。
【００９２】
また、２００℃、１ｈの条件で加熱した後、上記条件と同様の条件で導波路損失を測定したところ、０．２５ｄＢ／ｃｍであり、耐熱性に優れたポリマ光導波路を作製することができた。
【００９３】
（実施例３）
加水分解性シラン化合物の縮合物と光酸発生剤を含有する組成物の有機溶剤希釈液をシリコン基板の表面上にスピンコータで塗布し、１００℃で乾燥させた後、ＵＶを２００ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギー密度で照射した後、２００℃で熱硬化させ、厚さ約２０μｍの下部クラッド膜を作製した。この下部クラッド膜の屈折率は波長６３２．８ｎｍにおいてにおいてＴＥ、ＴＭともに１．４７６であった。
【００９４】
次いで、同下部クラッド膜上にコア用に屈折率を増加させた光硬化性加水分解性シラン化合物の組成物をスピンコートし、１００℃で乾燥させた後、幅４μｍ〜５０μｍの光導波路パターンを残したフォトマスクを用いてＵＶを２５００ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギー密度で照射し側面クラッドとなる領域の屈折率を減少させることによりコアを形成した後、２５０℃で全体を熱硬化させた。尚、得られたコアの屈折率は波長６３２．８ｎｍにおいてＴＥ、ＴＭともに１．４８２である。
【００９５】
次いで、同組成物を、コア及び側面クラッドが形成された膜上にスピンコータで上部クラッド膜を塗布して２５０℃で熱硬化させた。
【００９６】
このようにして得られたポリマ光導波路の一端に波長１３００ｎｍの光を入射し、他端から出射した光の光量をパワーメータで測定したところ導波路損失は０．２５ｄＢ／ｃｍであった。
【００９７】
また、２００℃、１ｈの条件で加熱した後、上記条件と同様の条件で導波路損失を測定したところ、０．２５ｄＢ／ｃｍであり、耐熱性に優れたポリマ光導波路を作製することができた。
【００９８】
尚、クラッド材として用いられる材料は、前記加水分解性シラン化合物に限定されるものではなく、アクリル、エポキシ等種々の材料を用いることができる。基板として用いる素材はシリコンに限らず、石英、ポリイミド等種々の材料を用いることができる。また、フォトマスクを用いずに電子線、ＵＶを直接膜に露光して導波路パターンを描画してコアを作製してもよい。
【００９９】
以上において、加水分解性シラン化合物やその縮合物と光酸発生剤を含有する組成物とを用い、かつ現像工程が不要なフォトブリーチング法を用いることにより、耐熱性、偏波面依存性に優れたポリマ光導波路を低コストで作製することができる。
【０１００】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、低コストで量産化が図れ、耐熱性、偏波面依存性、耐ＵＶ性を有するポリマ光導波路及びその製造方法の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は、本発明のポリマ光導波路の製造方法の一実施の形態を示す工程図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、本発明のポリマ光導波路の製造方法の他の実施の形態を示す工程図である。
【符号の説明】
１基板
２下部クラッド
３ビーム
４、１０光硬化性ポリマ
５、１３コア
６、１２フォトマスク
７、１１側面クラッド
８上部クラッド
９、１４ポリマ光導波路

Claims

下部クラッドと、該下部クラッド上に形成され該下部クラッドより屈折率が高く光信号が伝搬するコアと、上記下部クラッド上の該コアの側面に形成され上記コアより屈折率が低い側面クラッドと、上記コア及び該側面クラッド上に形成され上記コアより屈折率が低い上部クラッドとを備えたポリマ光導波路において、上記コア及び上記側面クラッドは光硬化性ポリマの一部に紫外線または電子線のビームが照射されて屈折率が変化し、光照射及び加熱もしくはいずれか一方により反応が終結したものであることを特徴とするポリマ光導波路。
上記光硬化性ポリマは、化１式

（但し、Ｒ^１は炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基、Ｘは加水分解性基、ｐは０〜３の整数。）
で表される加水分解性シラン化合物及び該加水分解性シラン化合物からなる群から選択される少なくとも一つの化合物を有する第１の成分と、光酸発生剤を含有する組成物を有する第２の成分とで形成される請求項１に記載のポリマ光導波路。
上記側面クラッドは、上記光硬化性ポリマへの上記ビームの照射により屈折率が低下したものである請求項１または２に記載のポリマ光導波路。
上記コアは、上記光硬化性ポリマへの上記ビームの照射により屈折率が上昇したものである請求項１または２に記載のポリマ光導波路。
下部クラッド上に、紫外線または電子線のビームの照射量により屈折率が変化し、光照射及び加熱もしくはいずれか一方により反応が終結する光硬化性ポリマを塗布し、該光硬化性ポリマの一部に上記ビームを照射して、上記下部クラッドより屈折率が高く光信号が伝搬するコア及び該コアより屈折率が低い側面クラッドを形成し、光照射及び加熱もしくはいずれか一方により上記コア及び上記側面クラッドの反応を終結させ、上記コア及び上記側面クラッドの上に上記コアより屈折率が低い上部クラッドを形成することを特徴とするポリマ光導波路の製造方法。
上記光硬化性ポリマを、化１式で表される加水分解性シラン化合物、該加水分解性シラン化合物からなる群から選択される少なくとも一つの化合物及び光酸発生剤を含有する組成物で形成する請求項５に記載のポリマ光導波路の製造方法。
上記光硬化性ポリマへの上記ビームの照射により屈折率を低下させて上記側面クラッドを形成する請求項５または６に記載のポリマ光導波路の製造方法。
上記光硬化性ポリマへの上記ビームの照射により屈折率を上昇させて上記コアを形成する請求項５または６に記載のポリマ光導波路の製造方法。