JP3903940B2 - 光導波路チップ及びそれを含む光学部品の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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の製造方法に関し、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の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光導波路を有する光合分波器と、光ファイバとを接続するに際し、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、支持体上の感光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。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１−３１６７１０号公報（第１頁の特許請求の範囲、第３頁左上欄第３〜１０行、同頁右上欄第５〜１１行、第４頁左上欄〜右上欄の実施例１）
【特許文献２】
特開平２−６２５０２号公報（第１頁の特許請求の範囲、第３頁左下欄〜第４頁左上欄の実施例１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００５】
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）アクリレート系感放射線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）アクリレート系感放射線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。
【０００６】
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）アクリレート系感放射線性樹脂とアルカリ性水溶液とを併用すると、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の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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、従来の（メタ）アクリレート系樹脂に代えて、ポリシロキサン系感放射線性樹脂を用い、かつ、アルカリ現像によるパターニングによって、光導波路、及び、光ファイバを高精度で位置決めするための手段を形成させることによって、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）が得られることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明（請求項１）の光導波路チップの製造方法は、光導波路であるコア部と、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する光導波路チップの製造方法であって、前記コア部、前記クラッド部、及び前記光ファイバ用ガイド部の材料として、アルカリ現像性の感放射線性ポリシロキサン組成物を用い、前記コア部、前記クラッド部、及び前記光ファイバ用ガイド部のパターニング時の現像がアルカリ現像であり、前記光ファイバ用ガイド部と前記クラッド部を同時に形成することを特徴とする。
なお、光ファイバ用ガイド部は、クラッド部と一体的に形成させてもよいし、あるいは、クラッド部と独立して形成させてもよい。
本発明の製造方法によって得られた光導波路チップは、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、優れた耐熱性を有している。また、本発明によれば、光導波路チップを、簡易な工程によって効率的に製造することができる。
【０００８】
本発明の光導波路チップの製造方法は、特に、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製造方法として好適である（請求項２）。
本発明の光導波路チップの製造方法において、コア部及びクラッド部を形成させる際に、前記コア部に交差して配設される光学フィルタを挿入するための光学フィルタ挿入用孔を形成させることができる（請求項３）。
前記光学フィルタ挿入用孔に誘電体多層フィルタを挿入し固定することによって、前記光導波路チップに誘電体多層フィルタを取り付けてなる光学部品（例えば、光合分波器）を作製することができる（請求項４）。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳しく説明する。
まず、本発明の光導波路チップの材料として用いられる感放射線性ポリシロキサン組成物について説明する。
本発明で用いる感放射線性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）光酸発生剤
を含有するものである。
以下、これら（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の各々について説明する。
【００１０】
［（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。
（Ｒ１）ｐＳｉ（Ｘ）４−ｐ （１）
（式中、Ｒ１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Ｒ１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。
【００１１】
非重合性の有機基Ｒ１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。
【００１２】
非重合性の有機基Ｒ１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。
【００１３】
重合性の有機基Ｒ１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、より効果的に感放射線性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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、感放射線性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。
【００１６】
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Ｒ１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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
（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。
【００２３】
（Ａ）成分を調製するに際し、感放射線性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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、本明細書中において、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。
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。
【００２７】
［（Ｂ）成分］
感放射線性ポリシロキサン組成物に含まれる（Ｂ）成分である光酸発生剤は、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。
【００２８】
（Ｂ）成分であ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。
［Ｒ２ ａＲ３ ｂＲ４ ｃＲ５ ｄＷ］＋ｍ［ＭＺｍ＋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、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５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［ＭＺｍ＋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。）
【００２９】
Ｑｓ−［Ｓ（＝Ｏ）２−Ｒ６］ｔ （３）
（式中、Ｑは１価または２価の有機基であり、Ｒ６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。）
（Ｂ）成分である光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、光硬化性が低下して、十分な硬化速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。
【００３０】
本発明においては、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分を含む感放射線性ポリシロキサン組成物を支持体上に塗布し、フォトリソグラフ法によって光硬化させることによって、光導波路チップが製造される。
ここで、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支持体上の感放射線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、光導波路）を得る方法をいう。
【００３１】
感放射線性ポリシロキサン組成物は、加工性、伝送特性、耐熱性に優れているので、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材料として用いることによって、光導波路チップ中のコア部（光導波路）の光軸とシングルモード用光ファイバの光軸とを高精度で合わせることができるとともに、シングルモード光の伝送効率を高くすることができ、さらには、高温下に置かれても優れた性能を保持することができる。
【００３２】
次に、本発明の光導波路チップの構造及び製造方法を、図面に基づいて説明する。図１は、光導波路チップの一例を示す斜視図、図２は、基板上に下部クラッド層を形成させた状態を示す斜視図、図３は、下部クラッド層の上にコア部を形成させた状態を示す斜視図、図４は、光導波路チップの他の例を示す斜視図、図５は、下部クラッド層の一例を示す平面図、図６は、下部クラッド層の上にコア部を形成させた状態を示す平面図、図７は、下部クラッド層及びコア部の上に上部クラッド層を形成させて光導波路チップを完成させた状態を示す平面図、図８は、図７に示す光導波路チップに光学フィルタ及び光ファイバを取り付けた状態を示す平面図である。
【００３３】
図１中、本発明の光導波路チップ１は、光導波路であるコア部６と、コア部６の周囲に形成された上部クラッド層５及び下部クラッド層４からなるクラッド部３と、クラッド部３と一体的に形成された光ファイバ用ガイド部７とを有している。
コア部６は、光ファイバ用ガイド部７に挿入される光ファイバ（図示せず）と光軸同士が一致するような位置に設けられる。
クラッド部３は、コア部６を支持し保護するためのものであり、製造上の理由によって、基板（支持体）２上に形成される下部クラッド層４と、下部クラッド層４の上に積層される上部クラッド層５との２層構造を有するものとして構成されている。なお、クラッド部３は、コア部６の全周を被覆するように形成することが望ましいが、コア部６の周囲の一部のみ（例えば、上部を除く側部及び下部のみ）に形成させてもよい。
【００３４】
光ファイバ用ガイド部７は、コア部６に接続される光ファイバを位置決めするための案内手段である。光ファイバ用ガイド部７は、クラッド部３と一体的に形成された感放射線性ポリシロキサン組成物からなる硬化体であり、光ファイバを位置決めして固定することのできる形状に形成されている。
光ファイバ用ガイド部７を基板に対して垂直方向に切断した断面形状は、特に限定されないが、例えば、Ｕ字底型、Ｖ字底型、平底型等が挙げられる。
光ファイバ用ガイド部７は、光ファイバの外径寸法に略一致する距離を隔てて設けられた対向する一対の壁体を、少なくとも１つ以上有することが好ましい。
このような壁体を設けることによって、光ファイバ用ガイド部７に挿入した後の光ファイバの緩みや軸ぶれを、より確実に防止することができる。
【００３５】
光導波路チップ１は、クラッド部３の上面から下方に垂下してコア部６を遮断するように設けられた光学フィルタ挿入用孔８を有している。光学フィルタ挿入用孔８は、誘電体多層フィルタの如き光学フィルタを挿入して固定するための孔である。
光導波路チップ１の各構成部分の寸法は、例えば、下部クラッド層４の厚みが３〜１００μｍ、コア部６の厚みが３〜２０μｍ、コア部６の幅が１〜５０μｍ、上部クラッド層５の厚みが３〜１００μｍ、光ファイバ用ガイド部７を構成する一対の壁体間の距離（切欠部分の幅寸法）が１２５μｍ〜１３０μｍ、光学フィルタ挿入用孔８の深さが１０〜２００μｍとなるように定めることが好ましい。
なお、光ファイバ用ガイド部７を構成する一対の壁体間の距離（切欠部分の幅寸法）は、光ファイバの外径に応じて定められる。
【００３６】
図１中の光導波路チップ１を構成する各構成部分（コア部６、クラッド部３及び光ファイバ用ガイド部７）は、感放射線性ポリシロキサン組成物の硬化体から形成されている。
【００３７】
光導波路チップ１においては、コア部６の屈折率の値を、クラッド部３（下部クラッド層４及び上部クラッド層５）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６の屈折率の値は、クラッド部３の屈折率の値よりも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１３００〜１６００ｎｍの光に対して、コア部６の屈折率を１．４５０〜１．６５０に調整し、かつ、下部クラッド層４及び上部クラッド層５の屈折率を１．４００〜１．６４８に調整することが好ましい。
なお、本発明においては、光導波路チップ１の材料として、感放射線性ポリシロキサン組成物と共に、感放射線性ポリイミド組成物等を併用することもできる。
【００３８】
本発明においては、図４に示すように、光ファイバ用ガイド部１７は、クラッド部１３と独立させて形成させてもよい。この場合、光ファイバ用ガイド部１７は、下部クラッド層１４及び上部クラッド層１５の各々の形成と同時に、順次積層して形成させてもよいし、あるいは、下部クラッド層１４と上部クラッド層１５のいずれかの形成と同時に一度に形成させてもよい。
なお、図４中、光導波路チップ１０は、基板１２上に形成された下部クラッド層１４及び光ファイバ用ガイド部１７と、下部クラッド層１４上に積層して形成されたコア部１６及び上部クラッド層１５とから構成されている。また、光導波路チップ１０には、上部クラッド層１５の上面から下部クラッド層１４の下面に亘って貫通する光学フィルタ挿入用孔１８が、コア部１６の光軸方向と略垂直に交差してコア部１６を遮断するように、形成されている。
【００３９】
次に、本発明の光導波路チップの製造方法の一例を、図５〜図８に基づいて説明する。
本発明の光導波路チップの製造方法は、（ａ）下部クラッド層形成工程と、（ｂ）コア部形成工程と、（ｃ）上部クラッド層形成工程とを含むものである。これらの工程（ａ）〜（ｃ）によって、光ファイバ用ガイド部及び光学フィルタ挿入用孔も、下部クラッド層等の形成と同時に形成される。
【００４０】
［（ａ）下部クラッド層形成工程］
シリコン基板やガラス基板の如き平坦な面を有する基板（支持体）の上面に、下部クラッド層２１を形成させる工程である（図５参照）。
この工程では、まず、基板（図示せず）の上面に、下部クラッド層用の感放射線性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、下部クラッド層用の薄膜を形成させる。
ここで、下部クラッド層用の感放射線性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。
【００４１】
下部クラッド層用の薄膜に、所定の形状を有するフォトマスクを介して、光照射することによって、薄膜を構成する材料を部分的に硬化させることができる。
ここで、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１〜１０００ｍＷ／ｃｍ２、照射量が０．０１〜５０００ｍＪ／ｃｍ２、好ましくは０．１〜１０００ｍＪ／ｃｍ２となるように、所定のパターンで被照射体（感放射線性ポリシロキサン組成物）に照射される。
【００４２】
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、光硬化性組成物に照射する方法。
【００４３】
下部クラッド層用の薄膜は、必要に応じて、光の照射後、５０〜２００℃でプリベークしてもよい。
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、基板上に、パターニングされた硬化膜からなる下部クラッド層２１（すなわち、光ファイバ用ガイド部２２，２３，２４及び光学フィルタ挿入用孔２５を有する所定の厚みの硬化体層）を形成させることができる。
【００４４】
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。
【００４５】
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
現像液の溶媒として有機溶媒を用いた場合には、そのまま風乾すれば、有機溶媒が蒸散して、パターン状の薄膜が形成される。
現像液の溶媒として水（または水溶液）を用いた場合には、例えば、流水による洗浄を３０〜９０秒間行なった後、圧縮空気や圧縮窒素等を用いて風乾して水分を除去すれば、パターン状の薄膜が形成される。
【００４６】
なお、露光後には、露光部分の硬化を促進させるために、加熱処理を行なうことが好ましい。その加熱条件は、感放射線性ポリシロキサン組成物の成分組成や添加剤の種類等によっても異なるが、通常、３０〜２００℃、好ましくは５０〜１５０℃である。
露光後の加熱処理に加えて、さらに、薄膜の全面が十分に硬化するように、ポストベーク（後処理の加熱処理）を行なうことが好ましい。その加熱条件は、感放射線性ポリシロキサン組成物の成分組成や添加剤の種類等によっても異なるが、通常、３０〜４００℃、好ましくは５０〜３００℃である。加熱時間は、特に限定されないが、例えば、５分間〜７２時間である。
下部クラッド層形成工程（ａ）における感放射線性ポリシロキサン組成物の塗布方法や、露光時の光（エネルギー線）の照射量及び照射方法等は、後述するコア部形成工程（ｂ）や、上部クラッド層形成工程（ｃ）においても適用することができる。
【００４７】
［（ｂ）コア部形成工程］
前述の工程（ａ）で得られた下部クラッド層２１の上に、コア部２６を形成させる工程である（図６参照）。
この工程では、まず、下部クラッド層２１上に、コア部形成用の感放射線性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。照射後、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２６が形成される。
次いで、下部クラッド層２１と同様に、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２６を得ることができる。
【００４８】
［（ｃ）上部クラッド層形成工程］
前述の工程（ｂ）によって得られたコア部２６と下部クラッド層２１とからなる硬化体の上に、上部クラッド層２７を形成させる工程である（図７参照）。
この工程では、まず、コア部２６と下部クラッド層２１とからなる硬化体の上方から、上部クラッド層形成用の感放射線性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。
次いで、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、光の照射を行なう。照射後、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２７が形成される。
上部クラッド層２７は、さらに、必要に応じて、前述の工程（ａ）における加熱処理（ポストベーク）と同様の加熱処理（ポストベーク）を施すことが好ましい。加熱処理（ポストベーク）を行なうことによって、硬度及び耐熱性に優れた上部クラッド層２７を得ることができる。
【００４９】
光導波路チップ２０の各構成部分（上部クラッド層２７、コア部２６、下部クラッド層２１）を形成させる際に、光学フィルタ挿入用孔２５等を形成し得るような所定のフォトマスクを用い、正確に位置合わせをしながら各層を積層させて光導波路チップ２０を作製することによって、全層または一部の層に亘って貫通した光ファイバ用ガイド部２２，２３，２４及び光学フィルタ挿入用孔２５を形成させることができる。
【００５０】
光導波路チップ２０の光学フィルタ挿入用孔２５に、光学フィルタ２８を挿入し固定することによって、光学部品（光合分波器）３２を完成させることができる（図７及び図８参照）。なお、光学フィルタ２８の好ましい種類としては、例えば、誘電体多層フィルタ等が挙げられる。
光学フィルタ２８を固定する手段としては、例えば、ＵＶ接着剤による接着が挙げられる。ＵＶ接着剤は、室温において短時間で固定可能である点と、光反射による損失が小さい点で、好ましく用いられる。ＵＶ接着剤の具体例としては、例えば、紫外線硬化型のアクリレート樹脂やエポキシ樹脂等が挙げられる。
光学部品３２は、例えば、シングルモード用光ファイバを接続するための光合分波器として好適に用いられる。
【００５１】
【実施例】
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。
（１）感放射線性ポリシロキサン組成物の調製
▲１▼ コア部形成用感放射線性組成物の調製
撹拌機の付いた容器内に、フェニルトリメトキシシラン（６８．４ｇ、０．３４モル）と、メチルトリメトキシシラン（１３１．６ｇ、０．９６モル）と、イオン交換水（７０．８ｇ、３．９４モル）と、シュウ酸（０．１ｇ、１．１×１０−３モル）とを収容した後、６０℃で６時間撹拌することによって、フェニルトリメトキシシラン及びメチルトリメトキシシランの加水分解を行なった。
【００５２】
次いで、容器内にプロピレングリコールモノメチルエーテルを加えた後、エバポレータを用いて、加水分解で副生したメタノールを除去した。そして、最終的に、固形分を６７重量％に調整した、ポリシロキサンを含有するプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液を得た。以下、この溶液を「コア部形成用ポリシロキサン溶液」と称する。ＧＰＣ分析によって求めたポリシロキサン溶液１の重量平均分子量は、２５００であった。
【００５３】
コア部形成用ポリシロキサン溶液１４９．２ｇ（固形分含有量：１００ｇ）、プロピレングリコールモノメチルエーテル５０．２ｇ、トリフェニルスルフォニウム・トリフルオロメチルスルフォネート１．０ｇ、ヒドロキシメチルアントラセン０．２０ｇ、２重量％のトリオクチルアミンを含むプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液０．５ｇを混合して、均一な溶液とすることによって、２５℃での粘度が４５ｍＰａ・ｓであるコア部形成用感放射線性組成物２０１．２ｇ（固形分含有率：５０重量％）を得た。
【００５４】
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、コア部形成用感放射線性組成物を、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／ｃｍ２）による光の照射（露光）を行なった。露光後、１００℃で１分間ベイク（加熱）し、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、１．３０μｍの波長の光に対して１．４７１であり、１．５５μｍの波長の光に対して１．４６９であった。
【００５５】
▲２▼ クラッド部形成用感放射線性組成物の調製
撹拌機の付いた容器内に、メチルメタクリレート（４５０ｇ，４．５０モル）、メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン（５０ｇ，０．２０モル）、プロピレングリコールモノメチルエーテル（６００ｇ）、２，２’−アゾビス−（２．４−ジメチルバレロニトリル）（３５ｇ，０．１４モル）を収容した後、系内を窒素置換した。その後、容器内の温度を７０℃に設定し、６時間撹拌した。最終的に、固形分濃度が４５重量％に調整された、アクリルポリマーを含有するプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液（アクリルポリマー溶液）を得た。
【００５６】
得られたアクリルポリマー溶液（１３３．３３ｇ）、メチルトリメトキシシラン（２３１．３６ｇ，１．７０モル）、フェニルトリメトキシシラン（１９３．４８ｇ，０．９７モル）、イオン交換水（１０８．４８ｇ、６．０モル）、シュウ酸（０．３０ｇ，３．３２×１０−３モル）を容器内に収容した後、６０℃で６時間撹拌することによって、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、及びアクリルポリマー溶液の加水分解及び共縮合を行なった。
【００５７】
次いで、エバポレータを用いて、加水分解で副生したメタノールを除去した。最終的に、固形分が７０重量％に調整された、ポリシロキサンを含有するプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液（ポリシロキサン溶液）を得た。以下、得られたポリシロキサン溶液を「クラッド部形成用ポリシロキサン溶液」と称する。
クラッド部形成用ポリシロキサン溶液１４２．８ｇ（固形分含有量：１００ｇ）、プロピレングリコールモノメチルエーテル２０．５ｇ、トリフェニルスルフォニウム・トリフルオロメチルスルフォネート２．０ｇ、ヒドロキシメチルアントラセン０．６７ｇ、２重量％のトリオクチルアミンを含むプロピレングリコールモノエチルエーテル溶液０．５ｇを混合し、均一な溶液とすることによって、２５℃での粘度が２５００ｍＰａ・ｓであるクラッド部形成用感放射線性組成物１６６．６ｇ（固形分含有率：６１重量％）を得た。
【００５８】
得られたクラッ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。
クラッド部形成用感放射線性組成物を、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、１００℃で５分間プレベイク（前処理の加熱）し、高圧水銀灯（５００ｍＪ／ｃｍ２）による光照射で露光した後、１００℃で２分間ベイク（加熱処理）し、さらに、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、１．３０μｍの波長の光に対して１．４６５であり、１．５５μｍの波長の光に対して１．４６３であった。
【００５９】
（２）光合分波器の製造
前述のコア部形成用感放射線性組成物及びクラッド部形成用感放射線性組成物を用いて、次のようにして光合分波器を製造した。なお、以下の説明は、図５〜図８を参照して行なう。
［工程１］
光リソグラフィー加工によって、シリコンウエハ上にクラッド部形成用感放射線性組成物からなる下部クラッド層２１を形成させた（図５参照）。
下部クラッド層２１は、入射、反射、透過の３つのポートの各々に対応させた３つの光ファイバ用ガイド部（すなわち、入射ポート側光ファイバ用ガイド部２２、反射ポート側光ファイバ用ガイド部２３、透過ポート側光ファイバ用ガイド部２４）、及び誘電体多層フィルタを挿入させるための光学フィルタ挿入用孔２５を有するものである。下部クラッド層２１の厚みは、５８．５μｍであった。
【００６０】
なお、光ファイバ用ガイド部２２，２３，２４は、下部クラッド層と一体的に形成された溝状の部分である。光ファイバ用ガイド部２２，２３，２４の寸法は、幅（光ファイバの光軸方向に対して垂直に切断した断面の幅）が１２５μｍ、厚みが５８．５μｍであった。光学フィルタ挿入用孔２５の幅（コア部２６の光軸に対して垂直に切断した断面の幅）は、２０μｍであった。
【００６１】
［工程２］
フォトリソグラフ法によって、下部クラッド層２１の上にコア部形成用感放射線性組成物からなるＹ字型のコア部２６（幅８μｍ、高さ８μｍ）を形成させた（図６）。
なお、コア部２６の略中央部（Ｙ字型の「Ｙ」の中心付近）には、上述の工程１で形成させた光学フィルタ挿入用孔２５と同様の位置にて、コア部の遮断部分（コア部形成用感放射線性組成物が形成されていない部分）を設けた。
【００６２】
［工程３］
フォトリソグラフ法によって、下部クラッド層２１及びコア部２６の上に、クラッド部形成用感放射線性組成物からなる上部クラッド層２７（厚み３０μｍ）を形成させた（図７）。
上部クラッド層２７は、下部クラッド層２１のパターン形状と一致するように形成させた。得られた光導波路チップ２０は、入射ポート側光ファイバ用ガイド部２２、反射ポート側光ファイバ用ガイド部２３、透過ポート側光ファイバ用ガイド部２４、及び光学フィルタ挿入用孔２５が各々、滑らかな内面を有するものとして形成されたものであった。
【００６３】
［工程４］
光学フィルタ（誘電体多層フィルタ）２８を、工程３で得られた光導波路チップ２０の光学フィルタ挿入用孔２５に挿入して、ＵＶ接着剤で固定し、光学部品（光合分波器）３２を得た（図８）。
なお、誘電体多層フィルタ２８としては、１．３１μｍの光を透過させ、かつ、１．５５μｍの光を透過させずに反射させる特性を有するものを用いた。この場合、１．３１μｍの光を、入射ポート側の光ファイバ２９から光導波路チップ２０内に入射させると、入射した光は、主に透過ポート側（光ファイバ３１の側）へと透過し、反射ポート側（光ファイバ３０の側）に反射して出射する光量が少なくなる。一方、１．５５μｍの光を、入射ポート側の光ファイバ２９から光導波路チップ２０内に入射させると、入射した光は、主に反射ポート側（光ファイバ３０の側）に反射して出射し、透過ポート側（光ファイバ３１の側）へと透過する光量が少なくなる。
【００６４】
［工程５］
端面を研磨した外径１２５μｍ（コア径：１０μｍ）の３本のシングルモード用石英ファイバ２９，３０，３１を、３つの光ファイバ用ガイド部２２，２３，２４に挿入し、ＵＶ接着剤を用いて固定した（図８）。
【００６５】
（３）光導波路チップの光学特性の評価
得られた光合分波器３２を用いて、次のようにして光導波路チップ２０の光学特性を評価した。
▲１▼ 損失量の測定
波長１．３１μｍまたは１．５５μｍの光を、入射ポート側の光ファイバ２９から光導波路チップ２０に入射させて、反射ポート側の光ファイバ３０、及び透過ポート側の光ファイバ３１から出射する光量を、光量計（アンリツ社製；ＭＴ９８１０）のパワーメータによって測定し、入射光量との比較によって損失量を求めた。以下、反射ポート側の光ファイバ３０で測定した損失量を、「反射ポートでの挿入損失」と称し、透過ポート側の光ファイバ３１で測定した損失量を、「透過ポートでの挿入損失」と称する。
結果を表１に示す。
【００６６】
【表１】
【００６７】
シングルモード用である１．３１μｍ及び１．５５μｍの２つの波長の光を、光学部品３２に入射すると、これら２つの波長の光は、フィルム誘電体多層膜フィルタ２８の特性に基づいて、透過ポート側と反射ポート側とに振り分けられた。この際、表１に示すように、波長１．３１μｍの光の透過ポートでの挿入損失、及び、波長１．５５μｍの光の反射ポートでの挿入損失の値は、共に十分小さく、本発明の光導波路チップ２０が、シングルモード用光ファイバに接続するのに好適な加工精度及び伝送効率を有していることが確認された。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、優れた加工性、伝送特性及び耐熱性を有する感放射線性ポリシロキサン組成物によって光導波路チップの各部（コア部、クラッド部、光ファイバ用ガイド部）が形成されており、光導波路チップの各部のパターニング時の現像がアルカリ現像であり、しかも、光ファイバ用ガイド部とクラッド部を同時に形成しているため、光導波路チップを、簡易な工程によって効率的に製造することができるとともに、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、得られる光導波路チップに関しては、光通信に必要な近赤外波長域の光に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。
本発明の製造方法によって得られた光導波路チップは、特に、マルチモード用光ファイバと比べてコア部分の直径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学部品の構成部分として、好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光導波路チップの一例を示す斜視図である。
【図２】基板上に下部クラッド層を形成させた状態を示す斜視図である。
【図３】下部クラッド層の上にコア部を形成させた状態を示す斜視図である。
【図４】光導波路チップの他の例を示す斜視図である。
【図５】下部クラッド層の一例を示す平面図である。
【図６】下部クラッド層の上にコア部を形成させた状態を示す平面図である。
【図７】下部クラッド層及びコア部の上に上部クラッド層を形成させて光導波路チップを完成させた状態を示す平面図である。
【図８】図７に示す光導波路チップに光学フィルタ及び光ファイバを取り付けた状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１，１０，２０ 光導波路チップ
２，１２ 支持体（基板）
３，１３ クラッド部
４，１４，２１ 下部クラッド層
５，１５，２７ 上部クラッド層
６，１６，２６ コア部
７，１７ 光ファイバ用ガイド部
８，１８，２５ 光学フィルタ挿入用孔
２２ 入射ポート側光ファイバ用ガイド部
２３ 反射ポート側光ファイバ用ガイド部
２４ 透過ポート側光ファイバ用ガイド部
２８ 光学フィルタ（誘電体多層フィルタ）
２９，３０，３１ シングルモード用光ファイバ
３２ 光学部品（光合分波器）
【発明の属する技術分野】
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の製造方法に関し、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の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光導波路を有する光合分波器と、光ファイバとを接続するに際し、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、支持体上の感光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。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１−３１６７１０号公報（第１頁の特許請求の範囲、第３頁左上欄第３〜１０行、同頁右上欄第５〜１１行、第４頁左上欄〜右上欄の実施例１）
【特許文献２】
特開平２−６２５０２号公報（第１頁の特許請求の範囲、第３頁左下欄〜第４頁左上欄の実施例１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００５】
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）アクリレート系感放射線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）アクリレート系感放射線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。
【０００６】
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）アクリレート系感放射線性樹脂とアルカリ性水溶液とを併用すると、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の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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、従来の（メタ）アクリレート系樹脂に代えて、ポリシロキサン系感放射線性樹脂を用い、かつ、アルカリ現像によるパターニングによって、光導波路、及び、光ファイバを高精度で位置決めするための手段を形成させることによって、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）が得られることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明（請求項１）の光導波路チップの製造方法は、光導波路であるコア部と、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する光導波路チップの製造方法であって、前記コア部、前記クラッド部、及び前記光ファイバ用ガイド部の材料として、アルカリ現像性の感放射線性ポリシロキサン組成物を用い、前記コア部、前記クラッド部、及び前記光ファイバ用ガイド部のパターニング時の現像がアルカリ現像であり、前記光ファイバ用ガイド部と前記クラッド部を同時に形成することを特徴とする。
なお、光ファイバ用ガイド部は、クラッド部と一体的に形成させてもよいし、あるいは、クラッド部と独立して形成させてもよい。
本発明の製造方法によって得られた光導波路チップは、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、優れた耐熱性を有している。また、本発明によれば、光導波路チップを、簡易な工程によって効率的に製造することができる。
【０００８】
本発明の光導波路チップの製造方法は、特に、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製造方法として好適である（請求項２）。
本発明の光導波路チップの製造方法において、コア部及びクラッド部を形成させる際に、前記コア部に交差して配設される光学フィルタを挿入するための光学フィルタ挿入用孔を形成させることができる（請求項３）。
前記光学フィルタ挿入用孔に誘電体多層フィルタを挿入し固定することによって、前記光導波路チップに誘電体多層フィルタを取り付けてなる光学部品（例えば、光合分波器）を作製することができる（請求項４）。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳しく説明する。
まず、本発明の光導波路チップの材料として用いられる感放射線性ポリシロキサン組成物について説明する。
本発明で用いる感放射線性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）光酸発生剤
を含有するものである。
以下、これら（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の各々について説明する。
【００１０】
［（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。
（Ｒ１）ｐＳｉ（Ｘ）４−ｐ （１）
（式中、Ｒ１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Ｒ１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。
【００１１】
非重合性の有機基Ｒ１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。
【００１２】
非重合性の有機基Ｒ１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。
【００１３】
重合性の有機基Ｒ１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、より効果的に感放射線性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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、感放射線性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。
【００１６】
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Ｒ１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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
（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。
【００２３】
（Ａ）成分を調製するに際し、感放射線性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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、本明細書中において、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。
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。
【００２７】
［（Ｂ）成分］
感放射線性ポリシロキサン組成物に含まれる（Ｂ）成分である光酸発生剤は、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。
【００２８】
（Ｂ）成分であ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。
［Ｒ２ ａＲ３ ｂＲ４ ｃＲ５ ｄＷ］＋ｍ［ＭＺｍ＋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、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５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［ＭＺｍ＋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。）
【００２９】
Ｑｓ−［Ｓ（＝Ｏ）２−Ｒ６］ｔ （３）
（式中、Ｑは１価または２価の有機基であり、Ｒ６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。）
（Ｂ）成分である光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、光硬化性が低下して、十分な硬化速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。
【００３０】
本発明においては、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分を含む感放射線性ポリシロキサン組成物を支持体上に塗布し、フォトリソグラフ法によって光硬化させることによって、光導波路チップが製造される。
ここで、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支持体上の感放射線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、光導波路）を得る方法をいう。
【００３１】
感放射線性ポリシロキサン組成物は、加工性、伝送特性、耐熱性に優れているので、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材料として用いることによって、光導波路チップ中のコア部（光導波路）の光軸とシングルモード用光ファイバの光軸とを高精度で合わせることができるとともに、シングルモード光の伝送効率を高くすることができ、さらには、高温下に置かれても優れた性能を保持することができる。
【００３２】
次に、本発明の光導波路チップの構造及び製造方法を、図面に基づいて説明する。図１は、光導波路チップの一例を示す斜視図、図２は、基板上に下部クラッド層を形成させた状態を示す斜視図、図３は、下部クラッド層の上にコア部を形成させた状態を示す斜視図、図４は、光導波路チップの他の例を示す斜視図、図５は、下部クラッド層の一例を示す平面図、図６は、下部クラッド層の上にコア部を形成させた状態を示す平面図、図７は、下部クラッド層及びコア部の上に上部クラッド層を形成させて光導波路チップを完成させた状態を示す平面図、図８は、図７に示す光導波路チップに光学フィルタ及び光ファイバを取り付けた状態を示す平面図である。
【００３３】
図１中、本発明の光導波路チップ１は、光導波路であるコア部６と、コア部６の周囲に形成された上部クラッド層５及び下部クラッド層４からなるクラッド部３と、クラッド部３と一体的に形成された光ファイバ用ガイド部７とを有している。
コア部６は、光ファイバ用ガイド部７に挿入される光ファイバ（図示せず）と光軸同士が一致するような位置に設けられる。
クラッド部３は、コア部６を支持し保護するためのものであり、製造上の理由によって、基板（支持体）２上に形成される下部クラッド層４と、下部クラッド層４の上に積層される上部クラッド層５との２層構造を有するものとして構成されている。なお、クラッド部３は、コア部６の全周を被覆するように形成することが望ましいが、コア部６の周囲の一部のみ（例えば、上部を除く側部及び下部のみ）に形成させてもよい。
【００３４】
光ファイバ用ガイド部７は、コア部６に接続される光ファイバを位置決めするための案内手段である。光ファイバ用ガイド部７は、クラッド部３と一体的に形成された感放射線性ポリシロキサン組成物からなる硬化体であり、光ファイバを位置決めして固定することのできる形状に形成されている。
光ファイバ用ガイド部７を基板に対して垂直方向に切断した断面形状は、特に限定されないが、例えば、Ｕ字底型、Ｖ字底型、平底型等が挙げられる。
光ファイバ用ガイド部７は、光ファイバの外径寸法に略一致する距離を隔てて設けられた対向する一対の壁体を、少なくとも１つ以上有することが好ましい。
このような壁体を設けることによって、光ファイバ用ガイド部７に挿入した後の光ファイバの緩みや軸ぶれを、より確実に防止することができる。
【００３５】
光導波路チップ１は、クラッド部３の上面から下方に垂下してコア部６を遮断するように設けられた光学フィルタ挿入用孔８を有している。光学フィルタ挿入用孔８は、誘電体多層フィルタの如き光学フィルタを挿入して固定するための孔である。
光導波路チップ１の各構成部分の寸法は、例えば、下部クラッド層４の厚みが３〜１００μｍ、コア部６の厚みが３〜２０μｍ、コア部６の幅が１〜５０μｍ、上部クラッド層５の厚みが３〜１００μｍ、光ファイバ用ガイド部７を構成する一対の壁体間の距離（切欠部分の幅寸法）が１２５μｍ〜１３０μｍ、光学フィルタ挿入用孔８の深さが１０〜２００μｍとなるように定めることが好ましい。
なお、光ファイバ用ガイド部７を構成する一対の壁体間の距離（切欠部分の幅寸法）は、光ファイバの外径に応じて定められる。
【００３６】
図１中の光導波路チップ１を構成する各構成部分（コア部６、クラッド部３及び光ファイバ用ガイド部７）は、感放射線性ポリシロキサン組成物の硬化体から形成されている。
【００３７】
光導波路チップ１においては、コア部６の屈折率の値を、クラッド部３（下部クラッド層４及び上部クラッド層５）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６の屈折率の値は、クラッド部３の屈折率の値よりも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１３００〜１６００ｎｍの光に対して、コア部６の屈折率を１．４５０〜１．６５０に調整し、かつ、下部クラッド層４及び上部クラッド層５の屈折率を１．４００〜１．６４８に調整することが好ましい。
なお、本発明においては、光導波路チップ１の材料として、感放射線性ポリシロキサン組成物と共に、感放射線性ポリイミド組成物等を併用することもできる。
【００３８】
本発明においては、図４に示すように、光ファイバ用ガイド部１７は、クラッド部１３と独立させて形成させてもよい。この場合、光ファイバ用ガイド部１７は、下部クラッド層１４及び上部クラッド層１５の各々の形成と同時に、順次積層して形成させてもよいし、あるいは、下部クラッド層１４と上部クラッド層１５のいずれかの形成と同時に一度に形成させてもよい。
なお、図４中、光導波路チップ１０は、基板１２上に形成された下部クラッド層１４及び光ファイバ用ガイド部１７と、下部クラッド層１４上に積層して形成されたコア部１６及び上部クラッド層１５とから構成されている。また、光導波路チップ１０には、上部クラッド層１５の上面から下部クラッド層１４の下面に亘って貫通する光学フィルタ挿入用孔１８が、コア部１６の光軸方向と略垂直に交差してコア部１６を遮断するように、形成されている。
【００３９】
次に、本発明の光導波路チップの製造方法の一例を、図５〜図８に基づいて説明する。
本発明の光導波路チップの製造方法は、（ａ）下部クラッド層形成工程と、（ｂ）コア部形成工程と、（ｃ）上部クラッド層形成工程とを含むものである。これらの工程（ａ）〜（ｃ）によって、光ファイバ用ガイド部及び光学フィルタ挿入用孔も、下部クラッド層等の形成と同時に形成される。
【００４０】
［（ａ）下部クラッド層形成工程］
シリコン基板やガラス基板の如き平坦な面を有する基板（支持体）の上面に、下部クラッド層２１を形成させる工程である（図５参照）。
この工程では、まず、基板（図示せず）の上面に、下部クラッド層用の感放射線性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、下部クラッド層用の薄膜を形成させる。
ここで、下部クラッド層用の感放射線性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。
【００４１】
下部クラッド層用の薄膜に、所定の形状を有するフォトマスクを介して、光照射することによって、薄膜を構成する材料を部分的に硬化させることができる。
ここで、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１〜１０００ｍＷ／ｃｍ２、照射量が０．０１〜５０００ｍＪ／ｃｍ２、好ましくは０．１〜１０００ｍＪ／ｃｍ２となるように、所定のパターンで被照射体（感放射線性ポリシロキサン組成物）に照射される。
【００４２】
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、光硬化性組成物に照射する方法。
【００４３】
下部クラッド層用の薄膜は、必要に応じて、光の照射後、５０〜２００℃でプリベークしてもよい。
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、基板上に、パターニングされた硬化膜からなる下部クラッド層２１（すなわち、光ファイバ用ガイド部２２，２３，２４及び光学フィルタ挿入用孔２５を有する所定の厚みの硬化体層）を形成させることができる。
【００４４】
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。
【００４５】
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
現像液の溶媒として有機溶媒を用いた場合には、そのまま風乾すれば、有機溶媒が蒸散して、パターン状の薄膜が形成される。
現像液の溶媒として水（または水溶液）を用いた場合には、例えば、流水による洗浄を３０〜９０秒間行なった後、圧縮空気や圧縮窒素等を用いて風乾して水分を除去すれば、パターン状の薄膜が形成される。
【００４６】
なお、露光後には、露光部分の硬化を促進させるために、加熱処理を行なうことが好ましい。その加熱条件は、感放射線性ポリシロキサン組成物の成分組成や添加剤の種類等によっても異なるが、通常、３０〜２００℃、好ましくは５０〜１５０℃である。
露光後の加熱処理に加えて、さらに、薄膜の全面が十分に硬化するように、ポストベーク（後処理の加熱処理）を行なうことが好ましい。その加熱条件は、感放射線性ポリシロキサン組成物の成分組成や添加剤の種類等によっても異なるが、通常、３０〜４００℃、好ましくは５０〜３００℃である。加熱時間は、特に限定されないが、例えば、５分間〜７２時間である。
下部クラッド層形成工程（ａ）における感放射線性ポリシロキサン組成物の塗布方法や、露光時の光（エネルギー線）の照射量及び照射方法等は、後述するコア部形成工程（ｂ）や、上部クラッド層形成工程（ｃ）においても適用することができる。
【００４７】
［（ｂ）コア部形成工程］
前述の工程（ａ）で得られた下部クラッド層２１の上に、コア部２６を形成させる工程である（図６参照）。
この工程では、まず、下部クラッド層２１上に、コア部形成用の感放射線性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。照射後、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２６が形成される。
次いで、下部クラッド層２１と同様に、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２６を得ることができる。
【００４８】
［（ｃ）上部クラッド層形成工程］
前述の工程（ｂ）によって得られたコア部２６と下部クラッド層２１とからなる硬化体の上に、上部クラッド層２７を形成させる工程である（図７参照）。
この工程では、まず、コア部２６と下部クラッド層２１とからなる硬化体の上方から、上部クラッド層形成用の感放射線性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。
次いで、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、光の照射を行なう。照射後、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２７が形成される。
上部クラッド層２７は、さらに、必要に応じて、前述の工程（ａ）における加熱処理（ポストベーク）と同様の加熱処理（ポストベーク）を施すことが好ましい。加熱処理（ポストベーク）を行なうことによって、硬度及び耐熱性に優れた上部クラッド層２７を得ることができる。
【００４９】
光導波路チップ２０の各構成部分（上部クラッド層２７、コア部２６、下部クラッド層２１）を形成させる際に、光学フィルタ挿入用孔２５等を形成し得るような所定のフォトマスクを用い、正確に位置合わせをしながら各層を積層させて光導波路チップ２０を作製することによって、全層または一部の層に亘って貫通した光ファイバ用ガイド部２２，２３，２４及び光学フィルタ挿入用孔２５を形成させることができる。
【００５０】
光導波路チップ２０の光学フィルタ挿入用孔２５に、光学フィルタ２８を挿入し固定することによって、光学部品（光合分波器）３２を完成させることができる（図７及び図８参照）。なお、光学フィルタ２８の好ましい種類としては、例えば、誘電体多層フィルタ等が挙げられる。
光学フィルタ２８を固定する手段としては、例えば、ＵＶ接着剤による接着が挙げられる。ＵＶ接着剤は、室温において短時間で固定可能である点と、光反射による損失が小さい点で、好ましく用いられる。ＵＶ接着剤の具体例としては、例えば、紫外線硬化型のアクリレート樹脂やエポキシ樹脂等が挙げられる。
光学部品３２は、例えば、シングルモード用光ファイバを接続するための光合分波器として好適に用いられる。
【００５１】
【実施例】
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。
（１）感放射線性ポリシロキサン組成物の調製
▲１▼ コア部形成用感放射線性組成物の調製
撹拌機の付いた容器内に、フェニルトリメトキシシラン（６８．４ｇ、０．３４モル）と、メチルトリメトキシシラン（１３１．６ｇ、０．９６モル）と、イオン交換水（７０．８ｇ、３．９４モル）と、シュウ酸（０．１ｇ、１．１×１０−３モル）とを収容した後、６０℃で６時間撹拌することによって、フェニルトリメトキシシラン及びメチルトリメトキシシランの加水分解を行なった。
【００５２】
次いで、容器内にプロピレングリコールモノメチルエーテルを加えた後、エバポレータを用いて、加水分解で副生したメタノールを除去した。そして、最終的に、固形分を６７重量％に調整した、ポリシロキサンを含有するプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液を得た。以下、この溶液を「コア部形成用ポリシロキサン溶液」と称する。ＧＰＣ分析によって求めたポリシロキサン溶液１の重量平均分子量は、２５００であった。
【００５３】
コア部形成用ポリシロキサン溶液１４９．２ｇ（固形分含有量：１００ｇ）、プロピレングリコールモノメチルエーテル５０．２ｇ、トリフェニルスルフォニウム・トリフルオロメチルスルフォネート１．０ｇ、ヒドロキシメチルアントラセン０．２０ｇ、２重量％のトリオクチルアミンを含むプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液０．５ｇを混合して、均一な溶液とすることによって、２５℃での粘度が４５ｍＰａ・ｓであるコア部形成用感放射線性組成物２０１．２ｇ（固形分含有率：５０重量％）を得た。
【００５４】
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、コア部形成用感放射線性組成物を、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／ｃｍ２）による光の照射（露光）を行なった。露光後、１００℃で１分間ベイク（加熱）し、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、１．３０μｍの波長の光に対して１．４７１であり、１．５５μｍの波長の光に対して１．４６９であった。
【００５５】
▲２▼ クラッド部形成用感放射線性組成物の調製
撹拌機の付いた容器内に、メチルメタクリレート（４５０ｇ，４．５０モル）、メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン（５０ｇ，０．２０モル）、プロピレングリコールモノメチルエーテル（６００ｇ）、２，２’−アゾビス−（２．４−ジメチルバレロニトリル）（３５ｇ，０．１４モル）を収容した後、系内を窒素置換した。その後、容器内の温度を７０℃に設定し、６時間撹拌した。最終的に、固形分濃度が４５重量％に調整された、アクリルポリマーを含有するプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液（アクリルポリマー溶液）を得た。
【００５６】
得られたアクリルポリマー溶液（１３３．３３ｇ）、メチルトリメトキシシラン（２３１．３６ｇ，１．７０モル）、フェニルトリメトキシシラン（１９３．４８ｇ，０．９７モル）、イオン交換水（１０８．４８ｇ、６．０モル）、シュウ酸（０．３０ｇ，３．３２×１０−３モル）を容器内に収容した後、６０℃で６時間撹拌することによって、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、及びアクリルポリマー溶液の加水分解及び共縮合を行なった。
【００５７】
次いで、エバポレータを用いて、加水分解で副生したメタノールを除去した。最終的に、固形分が７０重量％に調整された、ポリシロキサンを含有するプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液（ポリシロキサン溶液）を得た。以下、得られたポリシロキサン溶液を「クラッド部形成用ポリシロキサン溶液」と称する。
クラッド部形成用ポリシロキサン溶液１４２．８ｇ（固形分含有量：１００ｇ）、プロピレングリコールモノメチルエーテル２０．５ｇ、トリフェニルスルフォニウム・トリフルオロメチルスルフォネート２．０ｇ、ヒドロキシメチルアントラセン０．６７ｇ、２重量％のトリオクチルアミンを含むプロピレングリコールモノエチルエーテル溶液０．５ｇを混合し、均一な溶液とすることによって、２５℃での粘度が２５００ｍＰａ・ｓであるクラッド部形成用感放射線性組成物１６６．６ｇ（固形分含有率：６１重量％）を得た。
【００５８】
得られたクラッ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。
クラッド部形成用感放射線性組成物を、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、１００℃で５分間プレベイク（前処理の加熱）し、高圧水銀灯（５００ｍＪ／ｃｍ２）による光照射で露光した後、１００℃で２分間ベイク（加熱処理）し、さらに、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、１．３０μｍの波長の光に対して１．４６５であり、１．５５μｍの波長の光に対して１．４６３であった。
【００５９】
（２）光合分波器の製造
前述のコア部形成用感放射線性組成物及びクラッド部形成用感放射線性組成物を用いて、次のようにして光合分波器を製造した。なお、以下の説明は、図５〜図８を参照して行なう。
［工程１］
光リソグラフィー加工によって、シリコンウエハ上にクラッド部形成用感放射線性組成物からなる下部クラッド層２１を形成させた（図５参照）。
下部クラッド層２１は、入射、反射、透過の３つのポートの各々に対応させた３つの光ファイバ用ガイド部（すなわち、入射ポート側光ファイバ用ガイド部２２、反射ポート側光ファイバ用ガイド部２３、透過ポート側光ファイバ用ガイド部２４）、及び誘電体多層フィルタを挿入させるための光学フィルタ挿入用孔２５を有するものである。下部クラッド層２１の厚みは、５８．５μｍであった。
【００６０】
なお、光ファイバ用ガイド部２２，２３，２４は、下部クラッド層と一体的に形成された溝状の部分である。光ファイバ用ガイド部２２，２３，２４の寸法は、幅（光ファイバの光軸方向に対して垂直に切断した断面の幅）が１２５μｍ、厚みが５８．５μｍであった。光学フィルタ挿入用孔２５の幅（コア部２６の光軸に対して垂直に切断した断面の幅）は、２０μｍであった。
【００６１】
［工程２］
フォトリソグラフ法によって、下部クラッド層２１の上にコア部形成用感放射線性組成物からなるＹ字型のコア部２６（幅８μｍ、高さ８μｍ）を形成させた（図６）。
なお、コア部２６の略中央部（Ｙ字型の「Ｙ」の中心付近）には、上述の工程１で形成させた光学フィルタ挿入用孔２５と同様の位置にて、コア部の遮断部分（コア部形成用感放射線性組成物が形成されていない部分）を設けた。
【００６２】
［工程３］
フォトリソグラフ法によって、下部クラッド層２１及びコア部２６の上に、クラッド部形成用感放射線性組成物からなる上部クラッド層２７（厚み３０μｍ）を形成させた（図７）。
上部クラッド層２７は、下部クラッド層２１のパターン形状と一致するように形成させた。得られた光導波路チップ２０は、入射ポート側光ファイバ用ガイド部２２、反射ポート側光ファイバ用ガイド部２３、透過ポート側光ファイバ用ガイド部２４、及び光学フィルタ挿入用孔２５が各々、滑らかな内面を有するものとして形成されたものであった。
【００６３】
［工程４］
光学フィルタ（誘電体多層フィルタ）２８を、工程３で得られた光導波路チップ２０の光学フィルタ挿入用孔２５に挿入して、ＵＶ接着剤で固定し、光学部品（光合分波器）３２を得た（図８）。
なお、誘電体多層フィルタ２８としては、１．３１μｍの光を透過させ、かつ、１．５５μｍの光を透過させずに反射させる特性を有するものを用いた。この場合、１．３１μｍの光を、入射ポート側の光ファイバ２９から光導波路チップ２０内に入射させると、入射した光は、主に透過ポート側（光ファイバ３１の側）へと透過し、反射ポート側（光ファイバ３０の側）に反射して出射する光量が少なくなる。一方、１．５５μｍの光を、入射ポート側の光ファイバ２９から光導波路チップ２０内に入射させると、入射した光は、主に反射ポート側（光ファイバ３０の側）に反射して出射し、透過ポート側（光ファイバ３１の側）へと透過する光量が少なくなる。
【００６４】
［工程５］
端面を研磨した外径１２５μｍ（コア径：１０μｍ）の３本のシングルモード用石英ファイバ２９，３０，３１を、３つの光ファイバ用ガイド部２２，２３，２４に挿入し、ＵＶ接着剤を用いて固定した（図８）。
【００６５】
（３）光導波路チップの光学特性の評価
得られた光合分波器３２を用いて、次のようにして光導波路チップ２０の光学特性を評価した。
▲１▼ 損失量の測定
波長１．３１μｍまたは１．５５μｍの光を、入射ポート側の光ファイバ２９から光導波路チップ２０に入射させて、反射ポート側の光ファイバ３０、及び透過ポート側の光ファイバ３１から出射する光量を、光量計（アンリツ社製；ＭＴ９８１０）のパワーメータによって測定し、入射光量との比較によって損失量を求めた。以下、反射ポート側の光ファイバ３０で測定した損失量を、「反射ポートでの挿入損失」と称し、透過ポート側の光ファイバ３１で測定した損失量を、「透過ポートでの挿入損失」と称する。
結果を表１に示す。
【００６６】
【表１】
シングルモード用である１．３１μｍ及び１．５５μｍの２つの波長の光を、光学部品３２に入射すると、これら２つの波長の光は、フィルム誘電体多層膜フィルタ２８の特性に基づいて、透過ポート側と反射ポート側とに振り分けられた。この際、表１に示すように、波長１．３１μｍの光の透過ポートでの挿入損失、及び、波長１．５５μｍの光の反射ポートでの挿入損失の値は、共に十分小さく、本発明の光導波路チップ２０が、シングルモード用光ファイバに接続するのに好適な加工精度及び伝送効率を有していることが確認された。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、優れた加工性、伝送特性及び耐熱性を有する感放射線性ポリシロキサン組成物によって光導波路チップの各部（コア部、クラッド部、光ファイバ用ガイド部）が形成されており、光導波路チップの各部のパターニング時の現像がアルカリ現像であり、しかも、光ファイバ用ガイド部とクラッド部を同時に形成しているため、光導波路チップを、簡易な工程によって効率的に製造することができるとともに、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、得られる光導波路チップに関しては、光通信に必要な近赤外波長域の光に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。
本発明の製造方法によって得られた光導波路チップは、特に、マルチモード用光ファイバと比べてコア部分の直径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学部品の構成部分として、好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光導波路チップの一例を示す斜視図である。
【図２】基板上に下部クラッド層を形成させた状態を示す斜視図である。
【図３】下部クラッド層の上にコア部を形成させた状態を示す斜視図である。
【図４】光導波路チップの他の例を示す斜視図である。
【図５】下部クラッド層の一例を示す平面図である。
【図６】下部クラッド層の上にコア部を形成させた状態を示す平面図である。
【図７】下部クラッド層及びコア部の上に上部クラッド層を形成させて光導波路チップを完成させた状態を示す平面図である。
【図８】図７に示す光導波路チップに光学フィルタ及び光ファイバを取り付けた状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１，１０，２０ 光導波路チップ
２，１２ 支持体（基板）
３，１３ クラッド部
４，１４，２１ 下部クラッド層
５，１５，２７ 上部クラッド層
６，１６，２６ コア部
７，１７ 光ファイバ用ガイド部
８，１８，２５ 光学フィルタ挿入用孔
２２ 入射ポート側光ファイバ用ガイド部
２３ 反射ポート側光ファイバ用ガイド部
２４ 透過ポート側光ファイバ用ガイド部
２８ 光学フィルタ（誘電体多層フィルタ）
２９，３０，３１ シングルモード用光ファイバ
３２ 光学部品（光合分波器）
Claims (4)
- 光導波路であるコア部と、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する光導波路チップの製造方法であって、前記コア部、前記クラッド部、及び前記光ファイバ用ガイド部の材料として、アルカリ現像性の感放射線性ポリシロキサン組成物を用い、前記コア部、前記クラッド部、及び前記光ファイバ用ガイド部のパターニング時の現像がアルカリ現像であり、前記光ファイバ用ガイド部と前記クラッド部を同時に形成することを特徴とする光導波路チップの製造方法。
- 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１に記載の光導波路チップの製造方法。
- 前記コア部及びクラッド部を形成させる際に、前記コア部に交差して配設される光学フィルタを挿入するための光学フィルタ挿入用孔を形成させる請求項１又は２に記載の光導波路チップの製造方法。
- 請求項３に記載の光導波路チップの製造方法と、該方法により得られた光導波路チップの前記光学フィルタ挿入用孔に、誘電体多層フィルタを挿入し固定する工程を含むことを特徴とする光学部品の製造方法。
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