JP2005284030A - 光導波路チップおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シングルモード用光ファイバに対しても光軸同士を高い精度で合わせることができ、シングルモード光の伝送効率が高く、しかも、優れた耐熱性を有する光導波路チップを提供する。
【解決手段】光導波路チップ１０は、コア部８と、下部クラッド層７と上部クラッド層９とからなるクラッド層と、コア部８に接続されるシングルモード用光ファイバ１１を位置決めするための光ファイバ用ガイド部６とを有する。光ファイバ用ガイド部６は、光照射または加熱によって、ポリシロキサン組成物からなる塗布層２を半硬化させた状態で、型４を用いてＶ字形の溝部５を形成した後、型を除去し、さらに加熱して硬化させることにより形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信に用いられる光合分波器の如き光学部品の構成部分として有用な光導波路チップに関し、特に、シングルモード用光ファイバと接続して好適に用いられる光導波路チップに関する。

光導波路と光ファイバを接続するに際し、光導波路の光軸と光ファイバの光軸を高い精度で合わせることは、接続箇所における光伝送損失を低減させるために必要不可欠である。
そのため、従来より、光導波路の光軸と光ファイバの光軸を合わせるための技術が提案されている。
例えば、支持体上の硬化性樹脂にフォトリソグラフ法を施すことによって、光軸合わせ用ガイド及び光導波路を同時に形成させた光デバイスが、提案されている（特許文献１及び特許文献２参照）。
ここで、光軸合わせ用ガイドとは、光導波路の端面と接続される光ファイバの光軸と、光導波路の光軸を精度良く合わせるために設けられるものである。光軸合わせ用ガイドの形状は、光ファイバの形状に依存して定められる。
また、光軸合わせ用ガイド等の材料である感光性樹脂としては、例えば、波長０．６６μｍの光を伝送することのできるメタクリレート系樹脂が用いられる。
特開平１−３１６７１０号公報 特開平２−６２５０２号公報

上述の特許文献１、２に記載されている波長０．６６μｍの光は、マルチモード用光ファイバによって伝送されるものである。
一方、光ファイバの種類としては、マルチモード用光ファイバの他に、一般の幹線系で用いられる波長１．３１μｍや１．５５μｍのシングルモード光を伝送するためのシングルモード用光ファイバが存在する。
このシングルモード用光ファイバは、コア部の直径が約１０μｍと小径であり、マルチモード用光ファイバのコア部と比較して直径で約１／５、断面積で約１／２５と小さいため、光軸同士を高い精度で合わせることのできるシングルモード用光デバイスを必要とする。

上述の特許文献１、２の技術をシングルモード用光デバイスに適用すると、次のような問題点がある。
（１） （メタ）アクリレート系感光性樹脂を材料として用い、フォトリソグラフ法でシングルモード用光学部品を作製した場合には、シングルモード用光学部品の光導波路の光軸と、小径のシングルモード用光ファイバの光軸を高い精度で合わせることが困難である。
（２） （メタ）アクリレート系感光性樹脂を用いたのでは、１．３１μｍや１．５５μｍの波長における光吸収量が大きいため、実用的な伝送効率を得ることができない。
（３） 光デバイスの信頼性を高めるために要求される耐熱性が、十分でない。

特に、上記（１）の問題点を解決するためには、フォトリソグラフ法による解像度を高めるために、有機溶剤による現像方法に代えて、アルカリ性水溶液等の塩基性物質含有溶液によるアルカリ現像法を用いることが必要である。ところが、（メタ）アクリレート系感光性樹脂とアルカリ性水溶液を併用すると、アルカリ現像のために樹脂中に必要とされる酸成分が、シングルモード光の使用波長（１．３１μｍ、１．５５μｍ）において光吸収を示すことから、光の伝送効率が低下するという問題が生じてしまう。
そこで、本発明は、上記従来の技術の問題点に鑑みて、シングルモード用光ファイバに対しても光軸同士を高い精度で合わせることができ、シングルモード光の伝送効率が高く、しかも、優れた耐熱性を有する光導波路チップ、およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ポリシロキサン系感光性樹脂を用いて、光ファイバを高精度で位置決めするための手段（特に、断面が略Ｖ字形の溝部を有するもの）を設けることによって、上記目的に合致する光導波路チップ（特に、シングルモード用光ファイバとの接続用として好適に用い得る光導波路チップ）が得られること、および、型を用いた特定の手順によれば、短時間で効率的に製造し得ることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の光導波路チップの製造方法は、コア部と、該コア部の周囲に形成されたクラッド部と、前記コア部に接続される光ファイバを位置決めするための光ファイバ用ガイド部とを有し、かつ、少なくとも前記光ファイバ用ガイド部がポリシロキサン組成物の硬化体からなる光導波路チップの製造方法であって、前記光ファイバ用ガイド部を型により形成する光ファイバ用ガイド部形成工程を含むことを特徴とする。
前記光ファイバ用ガイド部形成工程の好ましい一例は、（ａ）液状のポリシロキサン組成物からなる塗布層を形成する工程と、（ｂ）前記塗布層を光照射または加熱により半硬化させる工程と、（ｃ）半硬化させた前記塗布層の表面に型を押圧して、型の形状を転写させた後、該型を除去する工程と、（ｄ）型の形状を転写させた前記塗布層を加熱または光照射により硬化させ、前記光ファイバ用ガイド部を形成する工程とを含むものである。
本発明の方法の好ましい一例は、前記光ファイバ用ガイド部形成工程において、断面が略Ｖ字形の溝部を有する光ファイバ用ガイド部を形成するものである。
本発明の光導波路チップは、コア部と、該コア部の周囲に形成されたクラッド部と、前記コア部に接続される光ファイバを位置決めするための光ファイバ用ガイド部とを有し、かつ、少なくとも前記光ファイバ用ガイド部がポリシロキサン組成物の硬化体からなる光導波路チップであって、前記光ファイバ用ガイド部が、断面が略Ｖ字形の溝部を有することを特徴とする。
本発明の光導波路チップの好ましい実施形態の一例は、シングルモード用光ファイバに接続するためのものである。

本発明の光導波路チップの製造方法によれば、断面がＶ字形等の形状を有する光軸合わせ用の溝部を、簡易な製造手段を用いて、短時間で効率的に、かつ低コストで形成することができる。
また、本発明の製造方法によって形成される光導波路チップは、優れた加工性、伝送特性及び耐熱性を有するポリシロキサン組成物によって、少なくとも光ファイバ用ガイド部が形成されているため、光導波路の光軸と光ファイバの光軸とを高精度でかつ容易に一致させることができ、かつ、光通信に必要な近赤外波長域の光に対して高い伝送効率を有することに加えて、高温下に置かれた場合でも優れた性能が維持され、使用時に高い信頼性（性能安定性）を期待することができる。
本発明の光導波路チップは、光ファイバ用ガイド部の寸法精度が高いため、特に、マルチモード用光ファイバと比べてコア部の寸法が小さいシングルモード用光ファイバと接続するためのものとして、好適に用いられる。

以下、本発明の好適な実施形態の例を詳しく説明する。
図１は、本発明の光導波路チップの製造方法の一例を示すフロー図である。
本発明の光導波路チップの製造方法は、図１中の（ｅ）、（ｆ）に示すように、コア部８と、コア部８の周囲に形成された下部クラッド層７及び上部クラッド層９からなるクラッド部と、コア部８に接続される光ファイバ１１を位置決めするための光ファイバ用ガイド部６とを有し、かつ、少なくとも光ファイバ用ガイド部６がポリシロキサン組成物の硬化体からなる光導波路チップ１０の製造方法であって、光ファイバ用ガイド部６を型４（図１中の（ｃ）参照）により形成する光ファイバ用ガイド部形成工程を含むものである。
ここで、光ファイバ用ガイド部形成工程の一例は、（ａ）液状のポリシロキサン組成物からなる塗布層２を形成する工程（図１中の（ａ））と、（ｂ）塗布層２を光照射または加熱により半硬化させる工程（図１中の（ｂ））と、（ｃ）半硬化させた塗布層２の表面に型４を押圧して、型４の形状を転写させた後、型４を除去する工程（図１中の（ｃ））と、（ｄ）型４の形状を転写させた塗布層２を加熱または光照射により硬化させ、光ファイバ用ガイド部６を形成する工程（図１中の（ｄ））を含むものである。
なお、光ファイバ用ガイド部６とは、図１中の（ｅ）、（ｆ）に示すように、コア部８に接続される光ファイバ１１を位置決めして、光ファイバ１１とコア部８とを光軸合わせするための案内手段である。

以下、工程（ａ）〜（ｄ）を含む本発明の製造方法の各工程を説明する。
［工程（ａ）］
工程（ａ）は、基材１の上に、液状のポリシロキサン組成物からなる塗布層２を形成する工程である。
（１）基材
基材１としては、例えば、ガラス、石英等の無機材料や、シリコン、ガリウムヒ素等の半導体や、アルミニウム、チタン等の金属材料や、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ等の高分子材料や、これらの複合材料等からなる基板が挙げられる。
（２）ポリシロキサン組成物
本発明で用いるポリシロキサン組成物は、硬化性ポリシロキサン組成物である。
本明細書中において、「硬化性ポリシロキサン組成物」は、感放射線性ポリシロキサン組成物および熱硬化性ポリシロキサン組成物を含む。
本発明においては、パターニングにより光ファイバ用ガイド部を所望の形状に形成することができるという点で、光照射で硬化する感放射線性ポリシロキサン組成物が好ましい。
本発明で用いるポリシロキサン組成物は、好ましくは、下記の（Ａ）成分及び（Ｂ）成分：
（Ａ）加水分解性シラン化合物、その加水分解物、及び加水分解物の縮合物からなる群より選択される少なくとも１種
（Ｂ）酸発生剤
を含有するものである。
これら（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の詳細は、次のとおりである。

［（Ａ）成分］
（Ａ）成分は、加水分解性シラン化合物、その加水分解物、及び加水分解物の縮合物からなる群より選択される少なくとも１種である。
ここで、加水分解性シラン化合物は、次の一般式（１）で表される化合物である。
（Ｒ^１）_ｐＳｉ（Ｘ）_４−ｐ （１）
（式中、Ｒ^１は炭素数が１〜１２である非加水分解性の有機基であり、Ｘは加水分解性基であり、ｐは０〜３の整数である。）
一般式（１）中の有機基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。ここで、非加水分解性である１価の有機基は、非重合性と重合性のいずれであってもよい。また、「非加水分解性」の語は、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有することを意味する。

非重合性の有機基Ｒ^１としては、例えば、アルキル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられる。これらの有機基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよく、あるいは、これらの組み合わせであってもよい
ここで、アルキル基としては、例えば、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、重水素化アルキル基、ハロゲン化アルキル基等が挙げられる。中でも、メチル基は、好ましく用いられる。
アリール基としては、例えば、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、重水素化アリール基、ハロゲン化アリール基等が挙げられる。中でも、フェニル基は、好ましく用いられる。
アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基等が挙げられる。中でも、ベンジル基は、好ましく用いられる。
非重合性の有機基Ｒ^１の好ましい例として、ヘテロ原子を含む構造単位が挙げられる。該構造単位としては、例えば、エーテル結合、エステル結合、スルフィド結合等が挙げられる。なお、ヘテロ原子を含む場合、非塩基性であることが好ましい。

重合性の有機基Ｒ^１は、分子中にラジカル重合性の官能基とカチオン重合性の官能基のいずれか一方または両方を有することが好ましい。該官能基を有する場合、光重合に加えてラジカル重合やカチオン重合が行なわれるので、より効果的にポリシロキサン組成物を硬化させることができる。
ラジカル重合性の官能基と、カチオン重合性の官能基のうち、より好ましい官能基は、カチオン重合性の官能基である。（Ａ）成分中にカチオン重合性の官能基が含まれていると、（Ｂ）成分の光酸発生剤によって、シラノール基における硬化反応のみならず、カチオン重合性の官能基における硬化反応も同時に生じるので、硬化が促進され、製造効率が高まるからである。

一般式（１）中の加水分解性基Ｘとしては、例えば、水素原子、炭素数１〜１２のアルコキシ基、フェノキシ基、ベンジロキシ基、アセトキシ基、グリシジロキシ基、フェノキシベンジロキシ基、ハロゲン原子、アミノ基等が挙げられる。
ここで、炭素数１〜１２のアルコキシ基の好ましい具体例としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、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等の他、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；オキサシクロヘキシロキシ等の６員環エーテル基を有するアルコキシ基等が挙げられる。
ハロゲン原子の好ましい具体例としては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
なお、（Ａ）成分として、加水分解性基がハロゲン原子である加水分解性シラン化合物を用いる場合には、加水分解によってハロゲン化水素が生成し、ポリシロキサン組成物の保存安定性を低下させることがあるので、ハロゲン化水素の生成量の多少によっても必要性の有無が異なるが、中和や蒸留等の操作によってハロゲン化水素を除去することが望ましい。

次に、本発明で用いる加水分解性シラン化合物の具体例を説明する。
まず、一般式（１）中のｐが０であって、非加水分解性の有機基Ｒ^１を有しない加水分解性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。
また、一般式（１）中のｐが１である加水分解性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、メチルトリエトキシシラン、メチルトリブトキシシラン、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。

また、一般式（１）中のｐが２である加水分解性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、ジメチルジメトキシシラン、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。
さらに、一般式（１）中のｐが３である加水分解性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。

本明細書中において、加水分解性シラン化合物の「加水分解物」とは、一般式（１）で表される加水分解性シラン化合物において、加水分解性基Ｘの全部が加水分解されたものだけでなく、加水分解性基Ｘの一部のみが加水分解され、残部が加水分解されていないものを含む意で用いられる。
また、本明細書中において、加水分解性シラン化合物の「加水分解物の縮合物」とは、加水分解によってアルコキシ基から変化したシラノール基の全部が縮合したものだけでなく、一部のシラノール基同士が縮合した部分縮合物を含む意で用いられる。
本発明においては、加水分解性シラン化合物の種類を適宜選択することによって、光導波路における屈折率の値を幅広く変化させることができる。例えば、比較的高い屈折率の値（１．５０以上）を得たい場合には、上述の加水分解性シラン化合物のうち、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、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等を使用することが好ましい。
一方、比較的低い屈折率の値（１．５０未満）を得たい場合には、上述の加水分解性シラン化合物のうち、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ノナフルオロブチルエチルトリメトキシシラン、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、ジメチルジメトキシシラン、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン等を使用することが好ましい。

（Ａ）成分は、通常、一般式（１）で表される加水分解性シラン化合物を加熱することによって調製される。具体的な調製方法は、特に限定されないが、例えば、次の１）〜３）の工程からなる方法が挙げられる。
１）一般式（１）で表される加水分解性シラン化合物、及び酸触媒を、攪拌手段を有する容器内に収容する。
２）次いで、容器内の溶液の粘度を調節しながら、有機溶媒を加えて、混合溶液とする。
３）得られた混合溶液を、空気雰囲気中で、有機溶媒及び加水分解性シラン化合物の沸点以下の温度下で撹拌しながら、水を滴下した後、１５０℃以下で１〜２４時間加熱しつつ撹拌する。なお、撹拌時に、必要に応じて、蒸留によって混合溶液を濃縮したり、あるいは有機溶媒を置換してもよい。

（Ａ）成分を調製するに際し、ポリシロキサン組成物の硬化性、粘度等の物性や、該組成物の硬化物の屈折率等を調整するために、上述の一般式（１）で表される加水分解性シラン化合物を１種だけでなく複数種を併用することもできる。この場合、上記１）の工程において、一般式（１）で表される複数種の加水分解性シラン化合物を容器内に収容して混合すればよい。
上述の１）の工程で用いる酸触媒としては、例えば、１価または多価の有機酸、無機酸、ルイス酸等が挙げられる。ここで、有機酸としては、例えば、蟻酸、酢酸、シュウ酸等が挙げられる。無機酸としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸等が挙げられる。ルイス酸としては、例えば、金属化合物や、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｂ等の無機塩や、アルコキシドや、カルボキシレート等が挙げられる。
上述の２）、３）の工程で用いる有機溶媒としては、例えば、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等が挙げられる。
中でも、大気圧下での沸点が５０〜２００℃であり、かつ各成分を均一に溶解させることのできる有機溶媒は、好ましく用いられる。このような有機溶媒の具体例としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、トルエン、キシレン、メタノール等が挙げられる。

次に、（Ａ）成分として用いられる加水分解性シラン化合物の加水分解物、及びその縮合物の重量平均分子量について説明する。
該重量平均分子量は、好ましくは５００〜１０，０００、より好ましくは１，０００〜５，０００である。該重量平均分子量が５００未満では、塗膜の成膜性が低下することがあり、該重量平均分子量が１０，０００を超えると、光硬化性が低下することがある。
なお、重量平均分子量は、移動相にテトラヒドロフランを使用したゲルパーミエーションクロマトグラフィー（以下、「ＧＰＣ」と略記する。）を用いて得られるポリスチレン換算の値として表される。

［（Ｂ）成分］
ポリシロキサン組成物に含まれる（Ｂ）成分である酸発生剤としては、光照射によりポリシロキサン組成物を硬化させる場合には、光酸発生剤が用いられ、加熱によりポリシロキサン組成物を硬化させる場合には、熱酸発生剤が用いられる。
（１）光酸発生剤
光酸発生剤は、光等のエネルギー線を照射することによって、（Ａ）成分である加水分解性シラン化合物等を光硬化（架橋）させるための酸性活性物質を放出することができる化合物と定義される。
ここで、エネルギー線としては、例えば、可視光、紫外線、赤外線、Ｘ線、α線、β線、γ線等が挙げられる。中でも、紫外線は、一定のエネルギーレベルを有し、硬化速度が大であり、しかも照射装置が比較的安価かつ小型であることから、好ましく用いられる。
なお、本明細書中において、「光照射」とは、紫外線等のエネルギー線を照射することを意味する。

光酸発生剤の種類としては、例えば、下記の一般式（２）で表されるオニウム塩や、下記の一般式（３）で表されるスルフォン酸誘導体を挙げることができる。
［Ｒ^２ _ａＲ^３ _ｂＲ^４ _ｃＲ^５ _ｄＷ］^＋ｍ［ＭＺ_ｍ＋ｎ］^−ｍ （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≡Ｎ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は各々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は錯体［ＭＺ_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、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ等のハロゲン原子またはアリール基であり、ｍは錯体イオンの正味の電荷であり、ｎはＭの原子価である。）
Ｑ_ｓ−［Ｓ（＝Ｏ）_２−Ｒ^６］_ｔ （３）
（式中、Ｑは１価または２価の有機基であり、Ｒ^６は炭素数１〜１２の１価の有機基であり、ｓは０または１であり、ｔは１または２である。）

（２）熱酸発生剤
熱酸発生剤は、ポリシロキサン組成物を加熱して硬化させる際に、加熱条件をより穏和なものに改善することができる物質である。
熱酸発生剤の具体例としては、例えば、各種脂肪族スルホン酸とその塩、クエン酸、酢酸、マレイン酸等の各種脂肪族カルボン酸とその塩、安息香酸、フタル酸等の各種芳香族カルボン酸とその塩、アルキルベンゼンスルホン酸とそのアンモニウム塩、各種金属塩、リン酸や有機酸のリン酸エステル等を挙げることができる
（Ｂ）成分である酸発生剤の添加量は、特に限定されないが、（Ａ）成分１００重量部に対して、好ましくは０．１〜１５重量部であり、より好ましくは１〜１０重量部である。該添加量が０．１重量部未満では、十分な硬化度が得られない傾向がある。該添加量が１５重量部を超えると、得られる硬化物の耐候性や耐熱性が低下する傾向がある。

［塗布層の形成方法］
基板１の上面に、ポリシロキサン組成物を塗布した後、乾燥またはプリベーク（前処理としての加熱処理）して、ポリシロキサン組成物からなる塗布層２を形成させる。塗布層２は、光ファイバ用ガイド部６および下部クラッド層７を形成させるための層である。
ここで、ポリシロキサン組成物を塗布する方法としては、例えば、スピンコート法、ディッピング法、スプレー法、バーコート法、ロールコート法、カーテンコート法、グラビア印刷法、シルクスクリーン法、インクジェット法等を用いることができる。中でも、スピンコート法は、均一な厚みを有する薄膜が得られることから、好ましく用いられる。

［工程（ｂ）］
工程（ｂ）は、塗布層２を光照射と加熱のいずれか一方または両方により半硬化させる工程である。以下、光照射によって塗布層２を硬化させる場合の一例を説明する。
図１の（ｂ）に示すように、塗布層２に、所定の形状を有するフォトマスク（図示せず）を介して、光照射することによって、塗布層２を構成する液状のポリシロキサン組成物を部分的に半硬化させることができる。
ここで、「半硬化」とは、後述する型４を用いて所定の形状の溝部５を形成し得る程度にまで組成物を硬化させることをいう。
この工程は、感放射線性ポリシロキサン組成物を用いる場合には、フォトリソグラフ法によって行うことができる。フォトリソグラフ法とは、所定の形状パターンを有するフォトマスクを介する等によって、紫外線等のエネルギー線を基材（支持体）上の感光性組成物に照射した後、現像液に対する照射部分と非照射部分の溶解度の差を利用して、例えば非照射部分を除去し、硬化体として残る照射部分のみからなる所定の形状パターンを有する成形体（例えば、本発明の光導波路チップ）を得る方法をいう。
照射に用いられる光は、特に限定されないが、通常、２００〜４５０ｎｍの紫外〜可視領域の光、好ましくは、波長３６５ｎｍの紫外線を含む光が用いられる。光は、波長２００〜４５０ｎｍでの照度が１〜５００ｍＷ／ｃｍ^２、照射量が０．１〜５，０００ｍＪ／ｃｍ^２、好ましくは１００〜２，０００ｍＪ／ｃｍ^２となるように、所定のパターンで被照射体（ポリシロキサン組成物）に照射される。
照射時間は、塗布層２を構成するポリシロキサン組成物が半硬化の状態となるように定める。
塗布層２は、必要に応じて、光の照射後、好ましくは５０〜２００℃、より好ましくは７０〜１５０℃でプリベーク（前処理の加熱処理）してもよい。プリベークの時間は、好ましくは１〜６０分間、より好ましくは５〜３０分間である。

所定のパターンで光を照射する方法としては、光の透過部及び非透過部を有するフォトマスクを用いる方法以外に、例えば、以下に示すａ〜ｃの方法が挙げられる。
ａ．液晶表示装置と同様の原理を利用した、所定のパターンに従って光透過領域と不透過領域とからなるマスク像を電気光学的に形成する手段を利用する方法。
ｂ．多数の光ファイバーを束ねてなる導光部材を用い、この導光部材における所定のパターンに対応する光ファイバーを介して光を照射する方法。
ｃ．レーザ光、あるいはレンズ、ミラー等の集光性光学系により得られる収束光を走査させながら、組成物に照射する方法。

光の照射後、現像液によって非照射部分（未露光部分）を現像することによって、未硬化の不要な部分が除去され、基板１上に、パターニングされた硬化膜からなる塗布層２を形成させることができる。
現像に用いる現像液としては、塩基性物質を溶媒で希釈してなる溶液を用いることができる。
ここで、塩基性物質としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、エタノールアミン、Ｎ―メチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ―ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］−５−ノナン等が挙げられる。
溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、ブタノール、オクタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、Ｎ−メチルピロリドン、ホルムアミド、Ｎ，Ｎ―ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ―ジメチルアセトアミド等が挙げられる。
現像液中の塩基性物質の濃度は、通常、０．０５〜２５重量％、好ましくは０．１〜３．０重量％である。
現像時間は、通常、３０〜６００秒間である。現像方法としては、例えば、液盛り法、ディッピング法、シャワー現像法等を採用することができる。
現像液を用いて現像し、その後、圧縮空気や圧縮窒素等で風乾すれば、パターン状の層（光ファイバ用ガイド部６および下部クラッド層７）が形成される。

［工程（ｃ）］
工程（ｃ）は、半硬化させた塗布層の表面に型４を押圧して、型４の形状を転写させた後、型４を除去する工程である。
型４は、所望の形状の光ファイバ用ガイド部を形成させるための型部分（凹凸部分）を有するものである。図１に示す例においては、型４の型部分は、三角柱状に形成されており、押圧対象（塗布層２）に対して断面がＶ字形の溝部５を形成させ得るようになっている。
型４の種類は、半硬化状態にある塗布層２の上面に、所望の溝部５を形成させ得る程度の硬度を有し、かつ、使用時に溶解等のおそれがないものであればよく、例えば、樹脂型、金型等が挙げられる。
溝部５の形状は、特に限定されないが、溝部５の延びる方向に対して垂直に切断した断面の形状が略Ｖ字形となる形状が好ましい。溝部５の寸法は、光ファイバ１１の外径に応じて定められる。
ここで、「略Ｖ字形」とは、溝部５の延びる方向に対して垂直な面で切断した断面の形状であって、対向する２つの側面（好ましくは平滑な面）が下方に向かうほど互いの距離が狭まり、それによって光ファイバ１１を支持し得るような形状をいい、例えば、Ｖ字形、Ｕ字形、台形、半円形等を含むものである。このような形状は、フォトリソグラフ法を用いたのでは形成が困難であり、本発明における型の使用によって実現可能なものである。
本発明においては、次工程の工程（ｄ）の前に、型４を除去することが必要である。
すなわち、型４を押圧したまま、工程（ｄ）で加熱または光照射した場合には、ポリシロキサン組成物の硬化の進行に伴って、気泡を含む水分が生じ、この気泡を含む水分が、型４と塗布層２の間に介在するため、塗布層２に形成される溝部５の寸法精度が低下してしまう。

［工程（ｄ）］
工程（ｄ）は、型の形状を転写させた塗布層２を、加熱と光照射のいずれか一方または両方により硬化させ、光ファイバ用ガイド部６を形成する工程である。
加熱の温度は、好ましくは１５０〜５００℃、より好ましくは２００〜４００℃である。加熱時間は、好ましくは１０分間〜１０時間、より好ましくは３０分間〜５時間である。
なお、本発明においては、図１に示すような光ファイバ用ガイド部６と下部クラッド層７を一体的に形成させる形態の他に、光ファイバ用ガイド部６と下部クラッド層７を所定の距離を隔てて互いに独立して形成させてもよい。この場合、工程（ｂ）において、所定の形状のフォトマスクを用いて光照射を行う。
また、光ファイバ用ガイド部６と下部クラッド層７は、同一の材料によって形成することが製造効率の上では好ましいが、異なる材料で形成しても差し支えない。この場合、下部クラッド層７は、光ファイバ用ガイド部６とは異なる工程を設けて形成される。
以上の方法で得られる光ファイバ用ガイド部６は、ポリシロキサン組成物によって形成されているので、寸法精度および耐熱性に優れており、マルチモード用光ファイバと比べてコア部の寸法が小さいシングルモード用光ファイバに接続するための光導波路チップの構成部分として用いた場合であっても、光導波路チップ１０中のコア部８の光軸とシングルモード用光ファイバ１１の光軸とを高精度で合わせることができるとともに、高温下に置かれても基材からの剥離やクラック等を生じることがなく、良好な状態に保つことができる。

［コア部および上部クラッド層の形成］
光ファイバ用ガイド部６および下部クラッド層７からなる薄膜を形成した後、下部クラッド層７の領域を対象にして、フォトリソグラフ法によってコア部８および上部クラッド層９を形成する。
本発明において、コア部８および上部クラッド層９は、好ましくは、ポリシロキサン組成物（感放射線性または熱硬化性のもの）を用いて形成される。このように光ファイバ用ガイド部６に加えて他の部分についても、ポリシロキサン組成物を用いて形成することによって、加工性、伝送特性、耐熱性等に優れた光導波路チップ１０を作製することができ、また、製造効率の向上を図ることができる。

次に、ポリシロキサン組成物を用いて、コア部および上部クラッド層を形成させる方法を説明する。
図１中、光ファイバ用ガイド部６および下部クラッド層７からなる薄膜を形成した後（図１中の（ｄ））、下部クラッド層７上に、コア部形成用のポリシロキサン組成物を塗布し、乾燥させ、必要に応じてプリベークして、コア部用の薄膜を形成させる。
その後、コア部用の薄膜の上面に対して、所定のラインパターンを有するフォトマスクを介するなど、所定のパターン形成方法によって、光の照射を行なう。
照射に用いられる光は、特に限定されないが、通常、２００〜４５０ｎｍの紫外〜可視領域の光、好ましくは、波長３６５ｎｍの紫外線を含む光が用いられる。光は、波長２００〜４５０ｎｍでの照度が１〜５００ｍＷ／ｃｍ^２、照射量が０．１〜５，０００ｍＪ／ｃｍ^２、好ましくは１０〜２，０００ｍＪ／ｃｍ^２となるように、所定のパターンでコア部用の薄膜に照射される。
光の照射後、上述と同様に現像液によって現像すれば、未硬化の不要な部分が除去され、露光部分（硬化部分）のみからなるコア部８が形成される。

次いで、ホットプレートやオーブン等の加熱手段を用いて、例えば３０〜４００℃の温度で５〜６００分間ポストベークを行なえば、良好な硬化状態のコア部８を得ることができる。
コア部８の形成後、下部クラッド層７およびコア部８の上面に、上部クラッド層形成用のポリシロキサン組成物を塗布し、乾燥させ、必要に応じてプリベークして、上部クラッド層用の薄膜を形成させる。
その後、上部クラッド層用の薄膜の上面に対して、所定のラインパターンを有するフォトマスクを介するなど、所定のパターン形成方法によって、上述のコア部の場合と同様に光の照射を行なう。
光の照射後、上述と同様に現像液によって現像すれば、未硬化の不要な部分が除去され、露光部分（硬化部分）のみからなる上部クラッド層９が形成される。
上部クラッド層９は、必要に応じて、上述と同様な加熱処理（ポストベーク）を施すことが好ましい。加熱処理を行なうことによって、より優れた硬度及び耐熱性を有する上部クラッド層９を得ることができる。

光導波路チップ１０においては、コア部８の屈折率の値を、クラッド層（下部クラッド層７及び上部クラッド層９）の屈折率の値よりも大きくすることが必要である。
具体的には、コア部８の屈折率は、クラッド層７、９の屈折率よりも０．００２〜０．５ほど大きい値であることが好ましい。
特に優れた導波特性を得るためには、例えば、波長１，３００〜１，６００ｎｍの光に対して、コア部８の屈折率を１．４５０〜１．６５０に調整し、かつ、下部クラッド層７及び上部クラッド層９の屈折率を１．４００〜１．６４８に調整することが好ましい。
なお、光導波路チップ１０の材料として、ポリシロキサン組成物と共に、硬化性ポリイミド組成物等を併用することもできる。

以下、本発明の実施例を説明する。ただし、本発明は、実施例の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱しない限りにおいて種々の実施態様を含み得るものである。
［実施例１］
（１）感放射線性ポリシロキサン組成物の調製
（ａ） コア部形成用感放射線性組成物の調製
撹拌機、還流管付のフラスコに、フェニルトリメトキシシラン（３０．７９ｇ）、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン（２２．６４ｇ）、テトラエトキシシラン（４．６２ｇ）、１−メトキシ−２−プロパノール（２９．９３ｇ）、およびシュウ酸（０．０４ｇ）を添加、攪拌した後、溶液の温度を６０℃に加熱した。次いで、蒸留水（１１．９８ｇ）を滴下し、滴下終了後、溶液を１２０℃にて６時間攪拌した。そして、最終的に固形分を６５重量％に調整したシロキサンオリゴマー溶液を得た。このシロキサンオリゴマー溶液（固形分および有機溶媒）９２．５６ｇに対し、光酸発生剤として１−（４，７−ジ−ｔ−ブトキシ）−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート０．３２ｇ、トリ−ｎ−オクチルアミン０．０３ｇ、１−メトキシ−２−プロパノール７．０９ｇを添加し、均一に混合することにより、コア部形成用感放射線性組成物（固形分含有率：６５重量％）を得た

得られたコア部形成用感放射線性組成物の屈折率を、次のようにして測定した。
まず、コア部形成用組成物を、シリコンウエハ上に１０μｍの厚みとなるようにスピンコートした後、１２０℃で１０分間プレベイク（前処理の加熱）し、さらに、高圧水銀灯（５００ｍＪ／ｃｍ^２）による光の照射（露光）を行なった。露光後、２００℃で１時間ポストベイク（後処理の加熱）して、硬化膜を作製した。硬化膜の屈折率は、プリズムカップラー法による測定値として、１．５５μｍの波長の光に対して１．４４５であった。

（ｂ） 光ファイバ用ガイド部およびクラッド層形成用感放射線性組成物の調製
撹拌機、還流管付のフラスコに、メチルトリメトキシシラン（２．９７ｇ）、フェニルトリメトキシシラン（２９．０１ｇ）、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン（２５．６４ｇ）、１−メトキシ−２−プロパノール（３１．００ｇ）、およびシュウ酸（０．０４ｇ）を添加、攪拌した後、溶液の温度を６０℃に加熱した。次いで、蒸留水（１１．３５ｇ）を滴下し、滴下終了後、溶液を１２０℃にて６時間攪拌した。そして、最終的に固形分を７０重量％に調整したシロキサンオリゴマー溶液を得た。このシロキサンオリゴマー溶液（固形分および有機溶媒）９２．５６ｇに対し、光酸発生剤としてＳＰ１７２（トリアリールスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート；旭電化工業株式会社製）を０．３２ｇ、トリ−ｎ−オクチルアミン０．０３ｇ、１−メトキシ−２−プロパノール７．０９ｇを添加し、均一に混合することにより、ガイド部形成用感放射線性組成物（固形分含有率：６５重量％）を得た

得られたガイド部形成用感放射線性組成物の屈折率を、次のようにして測定した。
ガイド部形成用感光性組成物を、シリコンウエハ上に１０μｍの厚みとなるようにスピンコートした後、１２０℃で１０分間プレベイク（前処理の加熱）し、さらに、高圧水銀灯（５００ｍＪ／ｃｍ^２）による光照射（露光）を行なった。露光後、２００℃で１時間ポストベイク（後処理の加熱）して、硬化膜を作製した。硬化膜の屈折率は、プリズムカップラー法による測定値として、１．５５μｍの波長の光に対して１．４３９であった。

（２）光導波路チップの製造
前述のコア部形成用感放射線性組成物及びガイド部形成用感放射線性組成物を用いて、次のようにして光導波路チップを製造した。
ガイド部形成用感放射線性組成物を、シリコンウエハ（基材）上に５０μｍの厚みを有する塗布層となるようにスピンコートした後、１２０℃で１０分間プレベイク（前処理の加熱）し、高圧水銀灯（１，０００ｍＪ／ｃｍ^２）による光照射で露光した。その後、１００℃で５分間、再加熱した後、シリコンからなる型（Ｖ溝角度７０°、高さ９０μｍ）を、塗布層（光ファイバの入射側および出射側の２箇所）に１００℃の温度下で押圧した。
その後、型を取り除き、２００℃で１時間ポストベイク（後処理の加熱）して、Ｖ字形の溝部（光ファイバの入射側および出射側の２箇所）を有する光ファイバ用ガイド部、及び下部クラッド層を形成した。入射側の溝部と出射側の溝部との間の長さは１０ｍｍであった。光ファイバ用ガイド部および下部クラッド層の厚みは、１００μｍであった。その後、フォトリソグラフ法によって、下部クラッド層の上にコア部形成用組成物からなる直線型のコア部（幅８μｍ、高さ８μｍ、長さ１０ｍｍ）を形成させた。
続いて、下部クラッド層及びコア部の上に、フォトリソグラフ法により、ガイド部形成用組成物からなる上部クラッド層（厚み３０μｍ）を形成させることにより、光導波路チップを完成させた。

（３）光導波路チップの光学特性の評価
得られた光導波路チップを用いて、次のようにして光学特性を評価した。
［挿入損失の測定］
まず、光導波路チップに接続するための光ファイバとして、端面を研磨した外径１２５μｍ（コア径：１０μｍ）のシングルモード用石英ファイバを用意した。この石英ファイバは、光導波路チップの光ファイバ用ガイド部の溝部に挿入し、ＵＶ接着剤を用いて固定した。
次に、波長１．５５μｍの光を、石英ファイバの一端より入射させて、他端より出射させた。このときの挿入損失を光マルチメータ（アンリツ社製；ＭＴ９８１０）により測定した。
その結果、挿入損失は、１．０ｄＢ以下であった。

本発明の光導波路チップの製造方法の一例を示すフロー図である。

符号の説明

１ 基材
２ ポリシロキサン組成物からなる塗布層
３ 光（紫外線）
４ 型
５ 溝部
６ 光ファイバ用ガイド部
７ 下部クラッド層
８ コア部
９ 上部クラッド層
１０ 光導波路チップ
１１ 光ファイバ

Claims (5)

1. コア部と、該コア部の周囲に形成されたクラッド部と、前記コア部に接続される光ファイバを位置決めするための光ファイバ用ガイド部とを有し、かつ、少なくとも前記光ファイバ用ガイド部がポリシロキサン組成物の硬化体からなる光導波路チップの製造方法であって、前記光ファイバ用ガイド部を型により形成する光ファイバ用ガイド部形成工程を含むことを特徴とする光導波路チップの製造方法。
2. 前記光ファイバ用ガイド部形成工程が、
   （ａ）液状のポリシロキサン組成物からなる塗布層を形成する工程と、
   （ｂ）前記塗布層を光照射または加熱により半硬化させる工程と、
   （ｃ）半硬化させた前記塗布層の表面に型を押圧して、型の形状を転写させた後、該型を除去する工程と、
   （ｄ）型の形状を転写させた前記塗布層を加熱または光照射により硬化させ、前記光ファイバ用ガイド部を形成する工程と
   を含む請求項１に記載の光導波路チップの製造方法。
3. 前記光ファイバ用ガイド部形成工程において、断面が略Ｖ字形の溝部を有する光ファイバ用ガイド部を形成する請求項１又は２に記載の光導波路チップの製造方法。
4. コア部と、該コア部の周囲に形成されたクラッド部と、前記コア部に接続される光ファイバを位置決めするための光ファイバ用ガイド部とを有し、かつ、少なくとも前記光ファイバ用ガイド部がポリシロキサン組成物の硬化体からなる光導波路チップであって、前記光ファイバ用ガイド部が、断面が略Ｖ字形の溝部を有することを特徴とする光導波路チップ。
5. 前記光導波路チップは、シングルモード用光ファイバに接続するためのものである請求項４に記載の光導波路チップ。
   

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