JP2001059918A - 高耐熱ポリマー光導波路形成材料、それを用いた光導波路およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱性、耐環境性に非常に優れ、透明性が高
く、とくに近赤外領域での透明性に優れた高耐熱ポリマ
ー光導波路形成材料を提供する。 【解決手段】 一般式（１）： 【化１】 （式中、Ｒ¹、Ｒ²はアリール基、水素原子、脂肪族アル
キル基または不飽和結合を有する官能基であり、同種で
もよく、異種でもよい。Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵、Ｒ⁶は水素原
子、アリール基、脂肪族アルキル基、トリアルキルシリ
ル基または不飽和結合を有する官能基であり、同種でも
よく、異種でもよい。また、ｎは整数で重量平均分子量
が１万以上である。）で表され、側鎖のＲ¹、Ｒ²にアリ
ール基を含むシリコーンラダー樹脂からなる組成物を用
いて光導波路を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光集積回路や光通
信などに用いられる光導波路に使用可能なシリコーンラ
ダー系樹脂組成物、およびその樹脂の屈折率を制御する
方法と、厚膜化する方法に関する。さらには、光導波路
材料のコアとクラッドに用いるシリコーンラダー系樹脂
を提供するとともに、それらを用いた光導波路、および
その製造方法を提供する。

【０００２】この樹脂は耐熱性、耐環境性に非常に優れ
ているうえに、透明性が高く、とくに近赤外領域での透
明性に優れているため、光導波路、光ファイバなどの光
伝送用のポリマー光部品材料として用いることができ、
光スイッチ、光カプラー、光インターコネクション、光
送受信モジュール、方向性結合器、アレイ導波路格子、
光電子混載モジュールなどの光集積回路への適用が可能
である。

【０００３】

【従来の技術】従来、光ファイバや光導波路などの光伝
送材料としては、光伝送損失が低く、伝送帯域が広いと
いう特徴を持つ石英ガラス、多成分ガラスや無機結晶な
どの無機材料が広く使用されているが、最近では高分子
材料が無機系材料に比較して、加工性や価格の点で優れ
ていることから、光伝送材料として注目されている。高
分子材料は、成形性や経済性に優れており、安価で大量
に供給できる汎用性光部品を製造することが可能であ
る。たとえば、ポリメチルメタクリレートまたはポリス
チレンのような透明性の優れたプラスチックをコアと
し、そのコア成分より屈折率の低いプラスチックをクラ
ッド成分としたコア−クラッド構造からなる平板型光導
波路が作製されている。しかし、これら従来のプラスチ
ック光導波路では、導波損失と耐熱性が無機系材料に全
く及ばないという問題があった。

【０００４】シリコーンラダー系樹脂は、基本骨格がガ
ラスと同じシロキサン構造のため、透明性が高く、ま
た、高耐熱性も有しているため、光部品製造プロセスの
ハンダ工程にも充分に耐えることができる。さらに、ガ
ラス系材料に比べ、成形性や経済性に優れているので、
安価な光デバイスを製造することができる。

【０００５】このシリコーンラダー系樹脂を光導波路材
料として用いる手法は、特開平４−２４７４０６号公報
および特開平６−１７２５３３号公報などに提案されて
いる。これらのシリコーンラダー系樹脂は、側鎖構造や
重量平均分子量の違いによりクラック耐性が全く異な
り、とくに一度に導波路形成に必要な２０μｍを超える
膜厚形成が難しく、光導波路の製造方法に問題があっ
た。また、コア用材料に重水素化またはハロゲン化した
アルキル基を有するシリコーンラダー系樹脂を用いてい
るので、重水素化やクロロ化に伴う原材料や合成のコス
トが高く、安価な光デバイスを製造することができな
い。

【０００６】本発明のシリコーンラダー系樹脂は、厚膜
化してもクラックが発生しないので、容易に光導波路を
形成することが可能である。また、屈折率を制御するた
めに、フッ素系や重水素ではなく、側鎖にアルキル基や
アルケニル基などを導入しているため、樹脂の製造に関
わる原料コストも低く、より安価な光デバイスを製造す
ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の無機（ガラス）系材料では、製造プロセスコスト
が非常に高く、安価で大量に供給できる汎用性光部品を
製造することが困難であった。また、シリコーンラダー
系樹脂を光導波路材料に用いた手法も提案されている
が、いくつかの問題が残っており、安価に高性能の光導
波路を形成することは困難であった。

【０００８】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたものであって、シリコーンラダー系樹脂を光導波
路材料に適用するための、屈折率制御性と厚膜化の手法
および材料を提供するとともに、それらをクラッド層と
コア層に用いた光導波路およびその製造方法を提供する
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかわる発明
は、一般式（１）：

【００１０】

【化２】

【００１１】（式中、Ｒ¹、Ｒ²はアリール基、水素原
子、脂肪族アルキル基または不飽和結合を有する官能基
であり、同種でもよく、異種でもよい。Ｒ³、Ｒ⁴、
Ｒ⁵、Ｒ⁶は水素原子、アリール基、脂肪族アルキル基、
トリアルキルシリル基または不飽和結合を有する官能基
であり、同種でもよく、異種でもよい。ただし、ｎは整
数で重量平均分子量が１万以上である。）で表され、側
鎖のＲ¹、Ｒ²にアリール基を必ず含むシリコーンラダー
樹脂からなる光導波路形成材料用シリコーンラダー系樹
脂組成物である。

【００１２】請求項２にかかわる発明は、前記シリコー
ンラダー系樹脂組成物が、シランカップリング剤を含有
する請求項１記載のシリコーンラダー系樹脂組成物であ
る。

【００１３】請求項３にかかわる発明は、前記Ｒ¹、Ｒ²
が、アリール基、および脂肪族アルキル基またはアルケ
ニル基である請求項１または２記載のシリコーンラダー
系樹脂組成物である。

【００１４】請求項４にかかわる発明は、脂肪族アルキ
ル基が、メチル基、エチル基またはプロピル基である請
求項３記載のシリコーンラダー系樹脂組成物である。

【００１５】請求項５にかかわる発明は、前記アルケニ
ル基が、ビニル基またはアリル基である請求項３記載の
シリコーンラダー系樹脂組成物である。

【００１６】請求項６にかかわる発明は、前記アリール
基が、フェニル基である請求項３記載のシリコーンラダ
ー系樹脂組成物である。

【００１７】請求項７にかかわる発明は、前記脂肪族ア
ルキル基またはアルケニル基が、全側鎖のうち０．０１
〜２０モル％である請求項３記載のシリコーンラダー系
樹脂組成物である。

【００１８】請求項８にかかわる発明は、請求項１また
は２記載のシリコーンラダー系樹脂組成物で形成したコ
ア層とクラッド層からなる光導波路である。

【００１９】請求項９にかかわる発明は、コア層を前記
Ｒ¹、Ｒ²の全てがアリール基であるシリコーンラダー系
樹脂組成物で、クラッド層を前記Ｒ¹、Ｒ²がアリール
基、および脂肪族アルキル基またはアルケニル基である
シリコーンラダー系樹脂からなる樹脂組成物で形成した
ことを特徴とする請求項８記載の光導波路である。

【００２０】請求項１０にかかわる発明は、コア層を、
前記Ｒ¹、Ｒ²がアリール基、および脂肪族アルキル基ま
たはアルケニル基であるシリコーンラダー系樹脂からな
る樹脂組成物で、クラッド層を、前記Ｒ¹、Ｒ²がアリー
ル基、および脂肪族アルキル基またはアルケニル基であ
って、コア層を形成するシリコーンラダー系樹脂よりも
脂肪族アルキル基またはアルケニル基の置換量が多いシ
リコーンラダー系樹脂からなる樹脂組成物で形成したこ
とを特徴とする請求項８記載の光導波路である。

【００２１】請求項１１にかかわる発明は、前記アリー
ル基がフェニル基である請求項８、９または１０記載の
光導波路である。

【００２２】請求項１２にかかわる発明は、基板上に、
クラッド用シリコーンラダー系樹脂組成物を塗布し、熱
処理を行って完全硬化させて下層クラッドを形成する工
程、その下層クラッド上にコア用シリコーンラダー系樹
脂組成物を塗布し、熱処理を行って完全硬化させる工
程、その上層に通常のフォトリソグラフィーによりレジ
ストパターンを形成する工程、反応性イオンエッチング
またはイオンビームエッチングを行いコア用シリコーン
ラダー系樹脂膜にコアのパターンを形成する工程、その
コアの上部にクラッド用シリコーンラダー系樹脂組成物
を塗布し、熱処理を行って完全硬化させて下層クラッド
を形成する工程を含むことを特徴とする光導波路の製造
方法である。

【００２３】請求項１３にかかわる発明は、基板上に、
クラッド用シリコーンラダー系樹脂組成物を塗布し、熱
処理を行って完全硬化させて下層クラッドを形成する工
程、その下層クラッド上にコア用シリコーンラダー系樹
脂組成物を塗布し、熱処理を行って乾燥させる工程、そ
の上層に通常のフォトリソグラフィーによりレジストパ
ターンを形成する工程、シリコーンラダー系樹脂用の現
像液によりウエットエッチングを行いコア用シリコーン
ラダー系樹脂膜にコアのパターンを形成する工程、さら
に熱処理を行って、そのコアを完全硬化させる工程、そ
のコアおよび下層クラッドの上部にクラッド用シリコー
ンラダー系樹脂組成物を塗布し、熱処理を行って完全硬
化させて上層クラッドを形成する工程を含むことを特徴
とする光導波路の製造方法である。

【００２４】請求項１４にかかわる発明は、前記シリコ
ーンラダー系樹脂用の現像液が、シリコーンラダー系樹
脂を溶解し、レジストパターンを溶解させない有機溶媒
である請求項１３記載の光導波路の製造方法である。

【００２５】請求項１５にかかわる発明は、基板上に、
クラッド用シリコーンラダー系樹脂組成物を塗布し、熱
処理を行って完全硬化させて下層クラッドを形成する工
程、その下層クラッド上にコア用シリコーンラダー系樹
脂組成物を塗布し、熱処理を行って完全硬化させる工
程、その上層に金属膜を形成する工程、さらにその金属
膜上に通常のフォトリソグラフィーによりレジストパタ
ーンを形成する工程、このレジストパターンをマスクと
して金属膜をエッチングし、金属膜のパターンを形成す
る工程、この金属膜をマスクとして反応性イオンエッチ
ングまたはイオンビームエッチングを行った後に金属膜
パターンを除去し、コア用シリコーンラダー系樹脂膜に
コアのパターンを形成する工程、そのコアおよび下層ク
ラッドの上部にクラッド用シリコーンラダー系樹脂組成
物を塗布し、熱処理を行って完全硬化させて上層クラッ
ドを形成する工程を含むことを特徴とする光導波路の製
造方法である。

【００２６】請求項１６にかかわる発明は、金属膜が、
Ａｌ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕ、Ｃｕ、ＡｌＣｕ、Ｔ
ｉ、ＴｉＮ、Ｃｒ、Ｃｒ₂Ｎ、ＣｒＳｉ₂、ＴａまたはＡ
ｕである請求項１５記載の光導波路の製造方法である。

【００２７】請求項１７にかかわる発明は、反応性イオ
ンエッチング工程ののちに、コア用またはクラッド用シ
リコーンラダー系樹脂膜の表面層を０．００１〜５重量
％のフッ化水素水溶液で処理し、酸化層を除去すること
を特徴とする請求項１２または１５記載の光導波路の製
造方法である。

【００２８】請求項１８にかかわる発明は、基板上に、
クラッド用シリコーンラダー系樹脂組成物を塗布し、熱
処理を行って完全硬化させて下層クラッドを形成する工
程、その上層に通常のフォトリソグラフィーによりレジ
ストパターンを形成する工程、そのレジストパターン上
にコア用シリコーンラダー系樹脂組成物を塗布し、熱処
理を行って溶媒を除去する工程、このレジスト専用の剥
離液でレジスト層を除去する工程、熱処理でコアのパタ
ーンを完全硬化する工程、そのコアおよび下層クラッド
の上部にクラッド用シリコーンラダー系樹脂組成物を塗
布し、熱処理を行って完全硬化させて上層クラッドを形
成する工程を含むことを特徴とする光導波路の製造方法
である。

【００２９】請求項１９にかかわる発明は、基板上に、
クラッド用シリコーンラダー系樹脂組成物を塗布し、熱
処理を行って完全硬化させて下層クラッドを形成する工
程、その上層に通常のフォトリソグラフィーによりレジ
ストパターンを形成する工程、そのレジストパターン上
にコア用シリコーンラダー系樹脂組成物を塗布し、熱処
理を行って溶媒を除去する工程、さらにそのコア用シリ
コーンラダー系樹脂膜を研磨する工程、このレジスト専
用の剥離液でレジスト層を除去する工程、熱処理でコア
のパターンを完全硬化する工程、そのコアおよび下層ク
ラッドの上部にクラッド用シリコーンラダー系樹脂組成
物を塗布し、熱処理を行って完全硬化させて上層クラッ
ドを形成する工程を含むことを特徴とする光導波路の製
造方法である。

【００３０】請求項２０にかかわる発明は、請求項１
２、１３、１４、１５、１６、１７、１８または１９記
載の光導波路の製造方法によって製造された光導波路で
ある。

【００３１】請求項２１にかかわる発明は、請求項２０
記載の光導波路を有する光集積回路である。

【００３２】

【発明の実施の形態】本発明の光導波路のコアとクラッ
ドを形成する材料は、一般式（１）：

【００３３】

【化３】

【００３４】（式中、Ｒ¹、Ｒ²はアリール基、水素原
子、脂肪族アルキル基または不飽和結合を有する官能基
であり、同種でもよく、異種でもよい。Ｒ³、Ｒ⁴、
Ｒ⁵、Ｒ⁶は水素原子、アリール基、脂肪族アルキル基、
トリアルキルシリル基または不飽和結合を有する官能基
であり、同種でもよく、異種でもよい。ただし、ｎは整
数で重量平均分子量が１万以上である。）で表され、側
鎖のＲ¹、Ｒ²にアリール基を必ず含むシリコーンラダー
系樹脂に必要に応じてシランカップリング剤を加えたシ
リコーンラダー系樹脂組成物であることを特徴とするも
のである。重量平均分子量は１万以上であることが必要
であるが、３万以上であることが好ましく、１０万以上
であることがより好ましい。とくに１０万以上の場合、
クラック耐性が高く、厚膜化に対する効果が大きい。

【００３５】このシリコーンラダー系樹脂は公知の樹脂
であり、その製法は特開平０３−２０７７１９号公報に
記載されており、これらを用いることができる。この側
鎖のＲ¹、Ｒ²にアリール基を有するシリコーンラダー系
樹脂は厚膜化形成が可能であり、クラック耐性が著しく
高い。とくに、フェニル基を用いることで厚膜を形成す
る効果が大きい。

【００３６】また、本発明の光導波路のコアとクラッド
を形成する材料は、一般式（１）で表され、重合度を増
加して、重量平均分子量が１万以上の高分子量化するこ
とで厚膜化を可能にしたシリコーンラダー系樹脂組成物
であることを特徴とするものである。とくに重合平均分
子量を１０万以上にすることで、樹脂膜のクラック耐性
が顕著に増大し、５００μｍまでの厚膜化が可能であ
る。このシリコーンラダー系樹脂は公知の樹脂であり、
その製法は特開平０３−２０７７１９号公報に記載され
ており、これらを用いることができる。

【００３７】また、本発明の光導波路のコアとクラッド
を形成する材料は、前記シリコーンラダー系樹脂組成物
にシランカップリング剤を添加したことを特徴とするも
のである。該樹脂へのシランカップリング剤の添加は、
下地基板または下地膜または上層膜との接着性を向上さ
せるものであり、１０ｐｐｍ〜１０重量％を加える。１
０ｐｐｍ未満の場合は効果が得られず、１０重量％を超
えると樹脂粘度の低下が起こるので好ましくない。

【００３８】シランカップリング剤としては分子中に２
個以上異なった反応基（メトキシ基、エトキシ基、シラ
ノール基、ビニル基、エポキシ基、メタクリル基、アク
リル基、アミノ基など）を持つ有機ケイ素単量体であ
り、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリス（β−メト
キシエトキシ）シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビ
ニルトリメトキシシラン、γ−（メタクリロキシプロピ
ル）トリメトキシシラン、γ−（メタクリロキシプロピ
ル）トリエトキシシラン、γ−（メタクリロキシプロピ
ル）メチルジメトキシシラン、γ−（メタクリロキシプ
ロピル）エチルジメトキシシラン、γ−（アクリロキシ
プロピル）トリメトキシシラン、γ−（アクリロキシプ
ロピル）メチルジメトキシシラン、β−（３，４−エポ
キシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−
グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グ
リシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシド
キシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエ
チル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−
β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリエトキ
シシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロ
ピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリ
エトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラ
ン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ
−クロロプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる
が、これらに限定されるものではない。これらのシラン
カップリング剤は単独で用いてもよく、２種以上混合し
て用いてもよい。

【００３９】また、シリコーンラダー系樹脂膜と下地基
板または下地膜との接着性を向上させる方法として、シ
リコーンラダー系樹脂組成物の塗布の前処理として、シ
ランカップリング剤を含有する水溶液もしくは有機溶液
を基板上に塗布、乾燥してもよい。この塗布の前処理と
して、前述のシランカップリング剤を１０ｐｐｍをこえ
る濃度で溶剤に溶解させた溶液を基板上に回転塗布し、
ホットプレート上で乾燥し溶媒除去する。これによりシ
リコーンラダー系樹脂膜と下地基板または下地膜との接
着性を向上させることが可能であり、基板との接着性に
難がある場合に用いる手段である。前記溶剤はシランカ
ップリング剤が溶解する溶媒であれば良く、水、アルコ
ール系、ケトン系、エーテル系、エステル系、ハロゲン
化炭化水素系、ベンゼン系、アルコキシベンゼン系、環
状ケトン系が好ましく、たとえば水、メタノール、キシ
レン、メトキシベンゼン、エトキシベンゼン、メチルイ
ソブチルケトン、アセトン、酢酸ｔ−ブチル、酢酸ｎ−
ブチル、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、イソ
プロピルアルコール、エチルセルソルブ、Ｎ−メチルピ
ロリドン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルホルムアミドなどが挙げ
られるが、これらに限定されるものではない。シランカ
ップリング剤の濃度が１０ｐｐｍ未満の場合は、接着性
向上の効果が得られない。なお、シリコーンラダー系樹
脂組成物に内添した場合は、該前処理を行わなくても充
分な接着性を有する。

【００４０】前記シリコーンラダー系樹脂組成物を形成
する溶媒として、該樹脂と添加剤が溶解する溶媒であ
り、とくにケトン系、エーテル系、エステル系、ハロゲ
ン化炭化水素系、ベンゼン系、アルコキシベンゼン系、
環状ケトン系が好ましい。たとえばトルエン、キシレ
ン、メトキシベンゼン、エトキシベンゼン、ベンゼン、
メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセト
ン、酢酸ｔ−ブチル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸エチル、テ
トラヒドロフラン、ジエチルエーテル、イソプロピルエ
ーテル、エチルセルソルブ、Ｎ−メチルピロリドン、
Ｎ，Ｎ’−ジメチルホルムアミドなどが挙げられるが、
これらに限定されるものではない。

【００４１】また、本発明の光導波路材料は、式（１）
のＲ¹、Ｒ²の全てがアリール基であるシリコーンラダー
系樹脂の側鎖のＲ¹、Ｒ²に、脂肪族アルキル基またはア
ルケニル基で置換し、樹脂の屈折率を低下させることを
特徴とするものである。ここで、アリール基は同種でも
よく、異種でもよいが、フェニル基を用いることが厚膜
を形成する効果が大きい点で好ましい。また、置換する
脂肪族アルキル基またはアルケニル基も同種でもよく、
異種でもよいが、とくに脂肪族アルキル基の置換を、メ
チル基、エチル基またはプロピル基で、またアルケニル
基の置換は、ビニル基またはアリル基で行うことが、合
成や高分子量化の面で好ましい。さらには、導入比率が
増加するに従い、屈折率の低下を大きくすることができ
る。

【００４２】また、本発明の光導波路材料は、前記の脂
肪族アルキル基またはアルケニル基の置換基量は、全側
鎖のうち０．０１〜２０モル％にすることを特徴とする
ものである。２０モル％を超えた場合は、重合平均分子
量が低く、クラック耐性が低い樹脂しか得られず、厚膜
化ができない。

【００４３】また、本発明の光導波路は、式（１）のＲ
¹、Ｒ²の全てがアリール基であるシリコーンラダー系樹
脂組成物でコア層を形成し、その側鎖のＲ¹、Ｒ²の一部
に脂肪族アルキル基またはアルケニル基で置換した樹脂
組成物でクラッド層を形成したことを特徴とするもので
ある。ここで、アリール基は同種でもよく、異種でもよ
いが、フェニル基を用いることが厚膜を形成する効果が
大きい点で好ましい。また、置換する脂肪族アルキル基
またはアルケニル基も同種でもよく、異種でもよいが、
とくに脂肪族アルキル基の置換を、メチル基、エチル基
またはプロピル基で、またアルケニル基の置換は、ビニ
ル基またはアリル基で行うことが、合成や高分子量化の
面で好ましい。さらには、導入比率が増加するに従い、
屈折率の低下を大きくすることができる。

【００４４】また、本発明の光導波路は、式（１）のＲ
¹、Ｒ²の全てがアリール基であるシリコーンラダー系樹
脂の側鎖のＲ¹、Ｒ²の一部を脂肪族アルキル基またはア
ルケニル基で置換した樹脂組成物でコア層を形成し、脂
肪族アルキル基またはアルケニル基で置換量をさらに増
加させた樹脂組成物でクラッド層を形成したことを特徴
とするものである。ここで、アリール基は同種でもよ
く、異種でもよいが、フェニル基を用いることが厚膜を
形成する効果が大きい点で好ましい。また、置換する、
脂肪族アルキル基またはアルケニル基も同種でもよく、
異種でもよいが、とくに脂肪族アルキル基の置換を、メ
チル基、エチル基またはプロピル基で、またアルケニル
基の置換は、ビニル基またはアリル基で行うことが、合
成や高分子量化の面で好ましい。さらには、導入比率が
増加するに従い、屈折率の低下を大きくすることができ
る。

【００４５】また、本発明の光導波路の製造方法は、基
板上に、クラッド用シリコーンラダー系樹脂組成物を塗
布し、熱処理を行って完全硬化させて下層クラッドを形
成する工程、その下層クラッド上にコア用シリコーンラ
ダー系樹脂組成物を塗布し、熱処理を行って完全硬化さ
せる工程、その上層に通常のフォトリソグラフィーによ
り、レジストパターンを形成する工程、反応性イオンエ
ッチング装置またはイオンビームエッチング装置でエッ
チングを行いコア用シリコーンラダー系樹脂膜にコアの
パターンを形成する工程、そのコアの上部にクラッド用
シリコーンラダー系樹脂組成物を塗布し、熱処理を行っ
て完全硬化させて下層クラッドを形成する工程を含むこ
とを特徴とするものである。

【００４６】反応性イオンエッチングで用いるエッチン
グ用ガスは、シリコーンラダー系樹脂膜がエッチングで
きるガス種ならとくに限定されないが、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃
およびＣ₄Ｆ₈のフッ素系ガスとＡｒとの混合ガスが好ま
しく用いることができる。しかし、Ｏ₂を混合したガス
を用いた場合は、シリコーンラダー系樹脂膜の側鎖の有
機成分が酸化され、屈折率が微妙に変化するため、Ｏ₂
の混合比を極めて低くするか、または全く混合しない方
がよい。

【００４７】なお、各層の膜形成で、１度塗りで所要の
膜厚が得られない場合には、重ね塗りしてもよい。

【００４８】酸素が含まれたエッチングガスで反応性イ
オンエッチングによってパターンを形成する場合、シリ
コーンラダー系樹脂膜とプラズマが接触する表面層が酸
化される。この酸化層は、シリコーンラダー系樹脂の側
鎖の有機基が脱離し、ＳｉＯ ₂の酸化膜となっている。
この酸化膜は、０．００１〜５％のフッ化水素水溶液に
溶解するため、この溶液で洗浄すれば酸化層を除去する
ことができる。膜表面が酸化された場合、膜の屈折率が
微妙に変化するので、この処理により酸化による屈折率
の変動を防ぐことができる。この処理は、レジスト除去
にプラズマアッシャを用いた場合に生じる膜酸化にも有
効である。

【００４９】下層クラッドを形成するための基板として
は、平滑な表面を有するものであればとくに限定されな
いが、たとえば、シリコンウエハ、石英ガラス、多成分
ガラス、プラスチック板、プラスチックフィルム、セラ
ミックス、金属板、鉱物、またはこれらを組み合わせた
ものを用いることができる。ここで、コア用シリコーン
ラダー系樹脂膜上に形成するレジストパターンの膜厚
は、コア用シリコーンラダー系樹脂膜より厚くすれば、
コアの形成精度が向上する。

【００５０】また、本発明の光導波路の製造方法は、基
板上に、クラッド用シリコーンラダー系樹脂組成物を塗
布し、熱処理を行って完全硬化させて下層クラッドを形
成する工程、その下層クラッド上にコア用シリコーンラ
ダー系樹脂組成物を塗布し、熱処理を行って乾燥させる
工程、その上層に通常のフォトリソグラフィーによりレ
ジストパターンを形成する工程、シリコーンラダー系樹
脂用の現像液によりウエットエッチングを行いコア用シ
リコーンラダー系樹脂膜にコアのパターンを形成する工
程と、さらに熱処理を行って、そのコアを完全硬化させ
る工程、そのコアの上部にクラッド用シリコーンラダー
系樹脂組成物を塗布し、熱処理を行って完全硬化させて
上層クラッドを形成する工程を含むことを特徴とするも
のである。

【００５１】前記シリコーンラダー系樹脂膜の現像は、
一般にエッチング、リンス、乾燥の工程を各々１回ずつ
連続的に行うが、前記のシリコーンラダー系樹脂用のエ
ッチング液として、シリコーンラダー系樹脂を溶解し、
レジストパターンを溶解させない有機溶媒を用いること
を特徴とするものである。

【００５２】シリコーンラダー系樹脂用のエッチング液
としては、ケトン系、エーテル系、エステル系、ハロゲ
ン化炭化水素系、ベンゼン系、アルコキシベンゼン系、
環状ケトン系などである。たとえば、ベンゼン、トルエ
ン、メトキシベンゼン、エトキシベンゼン、キシレン、
ジフェニルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサ
ン、ジメトキシベンゼン、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，
Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトア
ミド、クロロメチレンなどの有機系の溶剤を見出した。
エッチングの際は、これらの溶剤を単独もしくは他の溶
媒と混合して用いる。

【００５３】該エッチング液のエッチングレートは、シ
リコーンラダー系樹脂のエッチング時間を１０〜５００
秒にするために０．５〜４０μｍ／分の範囲の適当な速
度であるのが好ましく、貧溶媒を混合することにより容
易に調整できる。

【００５４】前記現像のシリコーンラダー系樹脂用のリ
ンス液としては、この樹脂を溶解しない溶媒であること
が必要とされる。リンス溶媒としては、純水、アルコー
ル系、ケトン系、エーテル系、エステル系、ハロゲン化
炭化水素系、ベンゼン系、アルコキシベンゼン系、環状
ケトン系などである。本発明者はリンス溶媒を検討した
結果、キシレン、メトキシベンゼン、エトキシベンゼ
ン、イソプロパノール、ブタノール、エチルベンゼン、
ジエチルベンゼン、ｎ−ブチルエーテル、ｎ−ヘキサン
などを見出した。リンスの際は、これらの溶剤を単独も
しくは他の溶媒と混合して用いることができる。

【００５５】前記現像のエッチング、リンス後のシリコ
ーンラダー系樹脂の乾燥は、該樹脂膜に直接窒素を５〜
１８０秒間噴射して行う。

【００５６】なお、各層の膜形成で、１度塗りで所要の
膜厚が得られない場合には、重ね塗りしてもよい。

【００５７】また、本発明の光導波路の製造方法は、基
板上に、クラッド用シリコーンラダー系樹脂組成物を塗
布し、熱処理を行って完全硬化させて下層クラッドを形
成する工程、その下層クラッド上にコア用シリコーンラ
ダー系樹脂組成物を塗布し、熱処理を行って完全硬化さ
せる工程、その上層に金属膜を形成する工程、さらにそ
の金属膜上に通常のフォトリソグラフィーによりレジス
トパターンを形成する工程、このレジストパターンをマ
スクとして金属膜をエッチングし、金属膜のパターンを
形成する工程、この金属膜をマスクとして反応性イオン
エッチング装置またはイオンビームエッチング装置でエ
ッチングを行った後に金属膜パターンを除去し、コア用
シリコーンラダー系樹脂膜にコアのパターンを形成する
工程、そのコアの上部にクラッド用シリコーンラダー系
樹脂組成物を塗布し、熱処理を行って完全硬化させて上
層クラッドを形成する工程を含むことを特徴とするもの
である。

【００５８】前記の金属膜としては、コア用シリコーン
ラダー系樹脂膜のエッチングの際にマスクになるもので
あればとくに限定されないが、Ａｌ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳ
ｉＣｕ、Ｃｕ、ＡｌＣｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｃｒ、Ｃｒ₂
Ｎ、ＣｒＳｉ₂、ＴａまたはＡｕを好ましく用いること
ができる。コア用シリコーンラダー系樹脂膜をドライエ
ッチングする際に用いるエッチングガスに対して、シリ
コーンラダー系樹脂膜との選択比の確保できるマスク材
であれば、限定しない。

【００５９】反応性イオンエッチングで用いるエッチン
グ用ガスは、シリコーンラダー系樹脂膜がエッチングで
きるガス種ならとくに限定されないが、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃
およびＣ₄Ｆ₈のフッ素系ガスとＡｒとの混合ガスが好ま
しく用いることができる。しかし、Ｏ₂を混合したガス
を用いた場合は、シリコーンラダー系樹脂膜の側鎖の有
機成分が酸化され、屈折率が微妙に変化するため、Ｏ₂
の混合比を極めて低くするか、または全く混合しない方
がよい。

【００６０】なお、各層の膜形成で、１度塗りで所要の
膜厚が得られない場合には、重ね塗りしてもよい。

【００６１】また、本発明の光導波路の製造方法は、基
板上に、クラッド用シリコーンラダー系樹脂組成物を塗
布し、熱処理を行って完全硬化させて下層クラッドを形
成する工程、その上層に通常のフォトリソグラフィーに
よりレジストパターンを形成する工程、そのレジストパ
ターン上にコア用シリコーンラダー系樹脂組成物を塗布
し、熱処理を行って溶媒を除去する工程、さらにそのコ
ア用シリコーンラダー系樹脂膜を研磨する工程、このレ
ジスト専用の剥離液でレジスト層を除去する工程、熱処
理でコアのパターンを完全硬化する工程、そのコアおよ
び下層クラッドの上部にクラッド用シリコーンラダー系
樹脂組成物を塗布し、熱処理を行って完全硬化させて上
層クラッドを形成する工程を含むことを特徴とするもの
である。

【００６２】前記レジストとしては、レジストパターン
形成後にシリコーンラダー系樹脂組成物の形成溶媒に不
溶なレジストである必要があり、好適にはネガ型レジス
トが好ましい。

【００６３】前記研磨する手法は、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ Ｍｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈ）などの半
導体で用いられる技術が好ましいが、コア用シリコーン
ラダー系樹脂膜の表面が滑らかに研磨できる手法であれ
ば、限定されない。

【００６４】前記研磨する工程は、除いても構わない。
また、前記レジスト専用の剥離液は、レジストを溶解
し、コア用シリコーンラダー系樹脂膜を溶解しないもの
であれば、とくに限定されない。

【００６５】なお、各層の膜形成で、１度塗りで所要の
膜厚が得られない場合には、重ね塗りしてもよい。

【００６６】また、本発明で用いる下層クラッドを形成
するための基板としては、平滑な表面を有するものであ
ればとくに限定されないが、たとえば、シリコンウエ
ハ、石英ガラス、多成分ガラス、プラスチック板、プラ
スチックフィルム、セラミックス、金属板、鉱物、また
はこれらを組み合わせたものを用いることができる。

【００６７】本発明では、シリコーンラダー系樹脂の側
鎖の置換基により、屈折率を制御できるため、屈折率の
選択の幅は広くなる。従って、使用可能なシリコーンラ
ダー系樹脂から、安定な屈折率が得られる組み合わせを
選択し、コア部分用とクラッド部分用とに適用すればよ
い。

【００６８】本発明のシリコーンラダー系樹脂を用いた
光導波路の構造は、一般の構造と同様であり、たとえば
ファイバ型、スラブ型、リッジ型、埋め込み型などがあ
る。光導波路のコア部分とクラッド部分との寸法および
両部分の屈折率の関係は、光の波長や使用するモードに
応じて適宜決定すればよいが、コア部分とクラッド部分
の比屈折率差は、一般に０．２〜１．０％程度であるこ
とが好ましい。

【００６９】また、本発明の光導波路または光集積回路
は、上記の光導波路の製造方法によって、製造されたこ
とを特徴とするものである。

【００７０】実施の形態１ 図１は、この発明で対象とする光導波路を形成するプロ
セスの例を示す断面図であり、屈折率の低いシリコーン
ラダー系樹脂をクラッド層、高いものをコア層として用
いる。同図中の１は平面基板、２は低屈折率のシリコー
ンラダー系樹脂で形成した下層クラッド、３は高屈折率
のシリコーンラダー系樹脂で形成したコア層、４はフォ
トレジスト、４ａはフォトレジストパターン、５はコ
ア、６は下層クラッドと同じシリコーンラダー系樹脂で
形成した上層クラッド、７はフォトマスクを示してい
る。

【００７１】まず、高屈折率のシリコーンラダー系樹
脂、たとえば、式（１）の側鎖Ｒ¹、Ｒ²が全てフェニル
基であり、重合平均分子量が１５万のシリコーンラダー
系樹脂をアニソールに溶解させ、２５重量％のワニス
（ａ）を調整する。次に、低屈折率のシリコーンラダー
系樹脂、たとえば、式（１）の側鎖Ｒ¹、Ｒ²のうち１０
モル％がメチル基で、残りがフェニル基であり、重合平
均分子量が２０万のシリコーンラダー系樹脂をアニソー
ルに溶解させ、３０重量％のワニス（ｂ）を調整する。
なお、下地膜との接着性を向上させるために、シランカ
ップリング剤をワニス中に添加しても良い。クラッドと
コアを形成するためのシリコーンラダー系樹脂の比屈折
率差は、通常０．２〜１．０％程度が好ましいが、この
（ａ）と（ｂ）の樹脂の比屈折率差は、０．５％であっ
た。

【００７２】ステップ１では、ワニス（ｂ）をガラス、
石英、シリコンなどからなる平面基板１上に、２０００
ｒｐｍで回転塗布し、ホットプレート上で１００℃〜２
５０℃で２０秒〜５分間熱処理して溶媒を除去した後、
オーブン中で窒素雰囲気下、３００℃〜４５０℃でポス
トベークを行い、完全に硬化させた。この場合、２５μ
ｍの膜厚を有する下層クラッド２が形成できた。

【００７３】ステップ２では、ワニス（ａ）を下層クラ
ッド２上に２０００ｒｐｍで回転塗布し、ホットプレー
ト上で１００℃〜２５０℃で２０秒〜５分間熱処理して
溶媒を除去して、コア層３を形成する。この時の膜厚は
７μｍであった。

【００７４】続いて、ステップ３は通常のフォトリソグ
ラフィーのプロセスであり、この上部にｉ線用フォトレ
ジストを約１５μｍ膜厚になるように回転塗布し、プリ
ベークの後、所要の光導波路パターンを有するフォトマ
スク７を介して露光し、さらに露光後ベーク、現像、ポ
ストベークを行い、所要の導波路を形成するためのパタ
ーンを有するレジスト層４ａを得た。この場合、線幅が
７．２μｍのパターンとした。なお、今回はポジ型レジ
ストを用いたが、ネガ型レジストでも、化学増幅型レジ
ストでもよく、市販のフォトレジストを用いても構わな
い。

【００７５】ステップ４では、このレジストパターン４
ａをマスクとして、アニソール／キシレン＝１／２（体
積比）の現像液で、レジスト層４ａで保護されていない
コア層を溶解除去し、ステップ５でコア層３に残存して
いるレジスト層４ａを酢酸ブチルなどの剥離液で除去
し、コア層のパターニングが完了する。その後にオーブ
ン中で窒素雰囲気下、３００〜４５０℃でポストベーク
を行い、完全に硬化させ、断面が７μｍＸ７μｍのコア
５を形成した。

【００７６】ステップ６では、下層クラッド２およびコ
ア５の上に、上層クラッド６を２０μｍの膜厚で形成す
る。上層クラッド６の形成方法は、下層クラッド２のそ
れと同一とすればよく、また、上層クラッド６の屈折率
は下層クラッド２のそれと同一にすることが好ましい。
このようにして、クラッドおよびコアがシリコーンラダ
ー系樹脂で形成された埋め込み型光導波路が得られる。

【００７７】実施の形態２ 図２は、この発明で対象とする光導波路を形成するプロ
セスの例を示す断面図であり、屈折率の低いシリコーン
ラダー系樹脂をクラッド層、高いものをコア層として用
いる。同図中の１は平面基板、２は低屈折率のシリコー
ンラダー系樹脂で形成した下層クラッド、３は高屈折率
のシリコーンラダー系樹脂で形成したコア層、４はフォ
トレジスト、４ａはフォトレジストパターン、５はコ
ア、６は下層クラッドと同じシリコーンラダー系樹脂で
形成した上層クラッド、７はフォトマスクを示してい
る。

【００７８】まず、高屈折率のシリコーンラダー系樹
脂、たとえば、式（１）の側鎖Ｒ¹、Ｒ²うち２モル％が
ビニル基で、残りがフェニル基であり、重合平均分子量
が１３万のシリコーンラダー系樹脂をアニソールに溶解
させ、２５重量％のワニス（ｃ）を調整する。次に、低
屈折率のシリコーンラダー系樹脂、たとえば、式（１）
の側鎖Ｒ¹、Ｒ²のうち２モル％がビニル基、５モル％が
メチル基で、残りがフェニル基であり、重合平均分子量
が１８万のシリコーンラダー系樹脂をアニソールに溶解
させ、３８重量％のワニス（ｄ）を調整する。なお、下
地膜との接着性を向上させるために、シランカップリン
グ剤をワニス中に添加しても良い。クラッドとコアを形
成するためのシリコーンラダー系樹脂の比屈折率差は、
通常０．２〜１．０％程度が好ましいが、この（ｃ）と
（ｄ）の樹脂の比屈折率差は、０．３５％であった。

【００７９】ステップ１では、ワニス（ｂ）をガラス、
石英、シリコンなどからなる平面基板１上に、２０００
ｒｐｍで回転塗布し、ホットプレート上で１００〜２５
０℃で２０秒〜５分間熱処理して溶媒を除去した後、オ
ーブン中で窒素雰囲気下、３００〜４５０℃でポストベ
ークを行い、完全に硬化させた。この場合、２２μｍの
膜厚を有する下層クラッド２が形成できた。

【００８０】ステップ２では、ワニス（ｃ）を下層クラ
ッド２上に２０００ｒｐｍで回転塗布し、ホットプレー
ト上で１００〜２５０℃で２０秒〜５分間熱処理して溶
媒を除去した後、オーブン中で窒素雰囲気下、３００〜
４５０℃でポストベークを行い、完全に硬化させた。こ
の場合、７μｍの膜厚を有するコア層３が形成できた。

【００８１】続いて、ステップ３は通常のフォトリソグ
ラフィーのプロセスであり、この上部にｉ線用フォトレ
ジストを約２０μｍ膜厚になるように回転塗布し、プリ
ベークの後、所要の光導波路パターンを有するフォトマ
スク７を介して露光し、さらに露光後ベーク、現像、ポ
ストベークを行い、所要の導波路を形成するためのパタ
ーンを有するレジスト層４ａを得た。この場合、線幅が
７．２μｍのパターンとした。なお、今回はポジ型レジ
ストを用いたが、ネガ型レジストでも、化学増幅型レジ
ストでもよく、市販のフォトレジストを用いても構わな
い。

【００８２】ステップ４では、このレジストパターン４
ａをマスクとして、レジスト層４ａで保護されていない
コア層の部分をドライエッチング方法で除去する。ドラ
イエッチングは、シリコーンラダー系樹脂膜に影響のな
い方法であれば、とくに限定されないが、反応性イオン
エッチング法またはイオンビームエッチング法を好まし
く用いることができる。また、反応性イオンエッチング
では、ドライエッチング用ガスは、シリコーンラダー系
樹脂膜がエッチングできるガス種ならとくに限定されな
いが、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃およびＣ₄Ｆ₈のフッ素系ガスとＡ
ｒとの混合ガスが好ましく用いることができる。しか
し、Ｏ₂を混合したガスを用いた場合は、シリコーンラ
ダー系樹脂膜の側鎖の有機成分が酸化され、屈折率が微
妙に変化するため、Ｏ₂の混合比を極めて低くするか、
または全く混合しない方がよい。

【００８３】ステップ５では、コア層上部に残存してい
るレジスト層４ａをレジスト専用の剥離液、あるいはプ
ラズマアッシャー装置を用いて除去し、コア層のパター
ニングが完了する。この場合、断面が７μｍＸ７μｍの
コア５を形成された。

【００８４】なお、クラッド層あるいはコア層の表面層
が酸化された場合には、０．００１〜５％ＨＦ水溶液で
洗浄し、酸化層を除去することもできる。

【００８５】ステップ６は、下層クラッド２およびコア
５の上に、上層クラッド６を２０μｍの膜厚で形成す
る。上層クラッド６の形成方法は、下層クラッド２のそ
れと同一とすればよく、また、上層クラッド６の屈折率
は下層クラッド２のそれと同一にすることが好ましい。
このようにして、クラッドおよびコアがシリコーンラダ
ー系樹脂で形成された埋め込み型光導波路が得られる。

【００８６】実施の形態３ 図３は、この発明で対象とする光導波路を形成するプロ
セスの例を示す断面図であり、屈折率の低いシリコーン
ラダー系樹脂をクラッド層、高いものをコア層として用
いる。同図中の１は平面基板、２は低屈折率のシリコー
ンラダー系樹脂で形成した下層クラッド、３は高屈折率
のシリコーンラダー系樹脂で形成したコア層、４はフォ
トレジスト、４ａはフォトレジストパターン、５はコ
ア、６は下層クラッドと同じシリコーンラダー系樹脂で
形成した上層クラッド、７はフォトマスク、８は金属
膜、８ａは金属膜パターンを示している。

【００８７】まず、高屈折率のシリコーンラダー系樹
脂、たとえば、式（１）の側鎖Ｒ¹、Ｒ²が全てフェニル
基であり、重合平均分子量が１７万のシリコーンラダー
系樹脂をアニソールに溶解させ、２５重量％のワニス
（ｅ）を調整する。次に、低屈折率のシリコーンラダー
系樹脂、たとえば、式（１）の側鎖Ｒ¹、Ｒ²のうち７モ
ル％がビニル基で、残りがフェニル基であり、重合平均
分子量が２６万のシリコーンラダー系樹脂をアニソール
に溶解させ、３０重量％のワニス（ｆ）を調整する。ク
ラッドとコアを形成するためのシリコーンラダー系樹脂
の比屈折率差は、通常０．２〜１．０％程度が好ましい
が、この（ｅ）と（ｆ）の樹脂の比屈折率差は、０．４
％であった。なお、下地膜との接着性を向上させるため
に、シランカップリング剤をワニス中に添加しても良
い。

【００８８】ステップ１では、ワニス（ｆ）をガラス、
石英、シリコンなどからなる平面基板１上に、２０００
ｒｐｍで回転塗布し、ホットプレート上で１００〜２５
０℃で２０秒〜５分間熱処理して溶媒を除去した後、オ
ーブン中で窒素雰囲気下、３００〜４５０℃でポストベ
ークを行い、完全に硬化させた。この場合、３２μｍの
膜厚を有する下層クラッド２が形成できた。

【００８９】ステップ２では、ワニス（ｅ）を下層クラ
ッド２上に１８００ｒｐｍで回転塗布し、ホットプレー
ト上で１００〜２５０℃で２０秒〜５分間熱処理して溶
媒を除去した後、オーブン中で窒素雰囲気下、３００〜
４５０℃でポストベークを行い、完全に硬化させた。こ
の場合、７μｍの膜厚を有するコア層３が形成できた。

【００９０】続いて、ステップ３では、この上部にアル
ミニウム薄膜８を蒸着法で、１μｍ膜厚で形成した。今
回は、アルミニウムを用いているが、コア層のエッチン
グの際にマスクになるものであればとくに限定されない
が、Ａｌ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕ、Ｃｕ、ＡｌＣｕ、
Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｃｒ、Ｃｒ₂Ｎ、ＣｒＳｉ₂、Ｔａまたは
Ａｕを好ましく用いることができる。また成膜方法は、
コア層に影響を与えず、均一な金属膜を形成できるもの
ならとくに限定しないが、蒸着法やスパッタ法が好まし
い。

【００９１】ステップ４は通常のフォトリソグラフィー
のプロセスであり、ｉ線用フォトレジストを約２μｍ膜
厚になるようにアルミニウム膜８上に回転塗布し、プリ
ベーク後、所要の光導波路パターンを有するフォトマス
ク７を介して露光し、さらに、露光、露光後ベーク、現
像、ポストベークを行い、所要の導波路を形成するため
のパターンを有するレジスト層４ａを得た。この場合、
線幅が７．０５μｍのパターンとした。なお、今回はポ
ジ型レジストを用いたが、ネガ型レジストでも、化学増
幅型レジストでもよく、市販のフォトレジストを用いて
も構わない。

【００９２】ステップ５では、このレジストパターンを
マスクとして、アルミニウム膜の剥離専用のエッチャン
トでレジスト層４ａで被覆されていない部分のアルミニ
ウム薄膜を除去し、アルミニウム薄膜のパターン８ａを
得た。

【００９３】ステップ６では、レジスト層４ａとアルミ
ニウム薄膜８ａで保護されていないコア層３の部分をド
ライエッチング方法で除去する。このとき、アルミニウ
ム薄膜上のレジスト層４ａも同時に除去される。ドライ
エッチングは、シリコーンラダー系樹脂膜に影響のない
方法であれば、とくに限定されないが、反応性イオンエ
ッチング法またはイオンビームエッチング法を好ましく
用いることができる。また、反応性イオンエッチングで
は、ドライエッチング用ガスは、シリコーンラダー系樹
脂膜がエッチングできるガス種ならとくに限定されない
が、ＣＦ₄やＣＨＦ₃のフッ素系ガスとＡｒとの混合ガス
を好ましく用いることができる。しかし、Ｏ₂を混合し
たガスを用いた場合は、シリコーンラダー系樹脂膜の側
鎖の有機成分が酸化され、屈折率が微妙に変化するた
め、Ｏ₂の混合比を極めて低くするか、または全く混合
しない方がよい。この場合、レジスト層４ａとコア層３
をドライエッチング法で同時にエッチングしたが、ステ
ップ６ａに示すようにレジスト層４ａを酢酸ブチルなど
のレジスト専用の剥離液またはプラズマアッシャ装置で
除去した後、コア層３のドライエッチング処理を行って
もかまわない。

【００９４】なお、クラッド層またはコア層の表面層が
酸化された場合は、０．００１〜５％ＨＦ水溶液で洗浄
し、酸化層を除去することもできる。

【００９５】ステップ７では、コア５上部に存在してい
るアルミニウム薄膜をアルミニウム剥離専用のエッチャ
ントで剥離、除去し、コア層のパターニングが完了す
る。この場合、断面が７μｍＸ７μｍのコア５を形成さ
れた。

【００９６】ステップ８は、下層クラッド２およびコア
５の上に、上層クラッド６を２０μｍの膜厚で形成す
る。上層クラッド６の形成方法は、下層クラッド２のそ
れと同一とすればよく、また、上層クラッド６の屈折率
は下層クラッド２のそれと同一にすることが好ましい。
このようにして、クラッドおよびコアがシリコーンラダ
ー系樹脂で形成された埋め込み型光導波路が得られる。

【００９７】実施の形態４ 図４は、本発明で対象とする光導波路を形成するプロセ
スの例を示す断面図であり、屈折率の低いシリコーンラ
ダー系樹脂をクラッド層、高いものをコア層として用い
る。同図中の１は平面基板、２は低屈折率のシリコーン
ラダー系樹脂で形成した下層クラッド、３は高屈折率の
シリコーンラダー系樹脂で形成したコア層、４’はフォ
トレジスト（ネガ型）、４’ａはフォトレジストパター
ン、５はコア、６は下層クラッドと同じシリコーンラダ
ー系樹脂で形成した上層クラッド、７はフォトマスクを
示している。

【００９８】まず、高屈折率のシリコーンラダー系樹
脂、たとえば、式（１）の側鎖Ｒ¹、Ｒ²が全てフェニル
基であり、重合平均分子量が２１万のシリコーンラダー
系樹脂をアニソールに溶解させ、２２重量％のワニス
（ｇ）を調整する。次に、低屈折率のシリコーンラダー
系樹脂、たとえば、式（１）の側鎖Ｒ¹、Ｒ²のうち６モ
ル％がメチル基であり、重合平均分子量が３３万のシリ
コーンラダー系樹脂をアニソールに溶解させ、３０重量
％のワニス（ｈ）を調整する。なお、下地膜との接着性
を向上させるために、シランカップリング剤をワニス中
に添加しても良い。クラッドとコアを形成するためのシ
リコーンラダー系樹脂の比屈折率差は、通常０．２〜
１．０％程度が好ましいが、この（ｇ）と（ｈ）の樹脂
の比屈折率差は、０．３７％であった。

【００９９】ステップ１では、ワニス（ｈ）をガラス、
石英、シリコンなどからなる平面基板１上に、２０００
ｒｐｍで回転塗布し、ホットプレート上で１００〜２５
０℃で２０秒〜５分間熱処理して溶媒を除去した後、オ
ーブン中で窒素雰囲気下、３００〜４５０℃でポストベ
ークを行い、完全に硬化させた。この場合、３２μｍの
膜厚を有する下層クラッド２が形成できた。

【０１００】ステップ２は通常のフォトリソグラフィー
のプロセスであり、この上部にｉ線用ネガフォトレジス
トを約７μｍ膜厚になるように回転塗布し、プリベーク
の後、所要の光導波路パターンを有するフォトマスク７
を介して露光し、さらに露光後ベーク、現像、ポストベ
ークを行い、所要の導波路を形成するためのパターンを
有するレジスト層４’ａを得た。この場合、スペースが
７μｍの抜きパターンとした。なお、今回はｉ線ネガ型
レジストを用いたが、レジストパターン形成後にステッ
プ３で塗布するシリコーンラダー系樹脂組成物の形成溶
媒に不溶なレジストであるれば、とくに限定されない。

【０１０１】ステップ３では、ワニス（ｇ）を下層クラ
ッド２上に２０００ｒｐｍで回転塗布し、ホットプレー
ト上で１００〜２５０℃で２０秒〜５分間熱処理して溶
媒を除去して、コア層３を形成する。この時の膜厚は
７．２μｍであった。

【０１０２】続いて、ステップ４は、シリコーンラダー
系樹脂膜を研磨できるスラリーを用いて、ＣＭＰ装置
で、レジスト層との界面が現れるまで、すなわちレジス
ト層上のコア用シリコーンラダー系樹脂膜を除去できる
まで、研磨を行う。研磨する手法は、ＣＭＰなどの半導
体で用いられる技術が好ましいが、コア用シリコーンラ
ダー系樹脂膜の表面が滑らかに研磨できる手法であれ
ば、限定されない。

【０１０３】なお、このステップ４を除いて、直接ステ
ップ５以下の処理を行うこともできる。

【０１０４】ステップ５では、レジスト専用剥離液でレ
ジスト層４’ａを剥離し、オーブン中で窒素雰囲気下、
３００〜４５０℃でポストベークを行い、コア５を完全
に硬化させた。この場合、７Ｘ７μｍのコア５が形成で
きた。ここで、剥離液は市販のレジスト専用剥離液で
も、有機溶剤でも構わないが、コア用シリコーンラダー
系樹脂膜の膜質に影響を与えない剥離液とする。

【０１０５】ステップ６では、下層クラッド２およびコ
ア５の上に、上層クラッド６を２５μｍの膜厚で形成す
る。上層クラッド６の形成方法は、下層クラッド２のそ
れと同一とすればよく、また、上層クラッド６の屈折率
は下層クラッド２のそれと同一にすることが好ましい。
このようにして、クラッドおよびコアがシリコーンラダ
ー系樹脂で形成された埋め込み型光導波路が得られる。

【０１０６】実施の形態５ 実施の形態１または実施の形態２のステップ６、または
実施の形態３のステップ８の工程を行わず、上層クラッ
ド６を設けないことにより、リッジ型光導波路を得るこ
とができる。この場合、空気が上層クラッドとして働く
ことになる。

【０１０７】

【実施例】実施例１ 前記一般式（１）中のＲ¹、Ｒ²の側鎖が異なるシリコー
ンラダー樹脂（Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵、Ｒ⁶は全て水素）を合成
し、それらの重合平均分子量、シリコン基板上でのクラ
ック発生膜厚、屈折率の値を表１にまとめた。

【０１０８】表１に示すように、側鎖が全てフェニル基
であるシリコーンラダー系樹脂は、重合平均分子量が１
０，０００程度であっても、３０μｍを越える厚膜形成
が可能である。また、側鎖のフェニル基の比率が８０モ
ル％以上のシリコーンラダー系樹脂も３０μｍを越える
厚膜形成が可能であるが、８０モル％未満のものは、シ
リコン基板上では数μｍ程度のクラック耐性しかなく、
光導波路を形成するのに充分な膜厚が得られない。これ
は、合成時に充分な高分子量化ができないことや、構造
中の無機成分比率が多くなるため、膜自身の柔軟性が劣
ることが原因だと考えられる。また、側鎖のフェニル基
の比率が８０モル％以上のシリコーンラダー系樹脂であ
っても、分子量が１０万以下のＮｏ．１４では、クラッ
ク耐性（シリコンウエハ上）が、分子量が１０万以上の
Ｎｏ．１３に比べ低いことがわかる。クラック耐性は、
重量平均分子量が高いものほど柔軟性があるため優れて
いる。さらに、屈折率に関しては、側鎖が全く同じシリ
コーンラダー系樹脂では、重量平均分子量が異なっても
同じ屈折率値が得られる。また、側鎖が全てフェニル基
のシリコーンラダー系樹脂の側鎖をビニル基やメチル基
などの他の官能基で置換することで、屈折率が徐々に低
下しており、その置換基量を選ぶことで、所要の屈折率
を有するシリコーンラダー系樹脂を得ることができる。

【０１０９】

【表１】

【０１１０】実施例２ 実施例１のＮｏ．４およびＮｏ．５のシリコーンラダー
系樹脂を用いて、それぞれ実施の形態１に従って、コア
用シリコーンラダー系樹脂組成物、クラッド用シリコー
ンラダー系樹脂組成物を調整した。この際、接着性を向
上させるために、それぞれの樹脂組成物に、シランカッ
プリング剤であるγ−（メタクリロキシプロピル）メチ
ルジメトキシシランを樹脂に対して０．５重量％添加し
た。

【０１１１】実施の形態１の光導波路の製造プロセスに
て、下層クラッドが２０μｍ、コアが７Ｘ７μｍ、上層
クラッドが２０μｍの寸法で、コア部分とクラッド部分
の比屈折率差が０．７５％である光導波路を作製した。
この光導波路に、１．３μｍ、１．５５μｍの近赤外領
域の波長を入射して、伝送損失を測定したところ、それ
ぞれの波長に対して、０．１０ｄＢ／ｃｍ、０．０７ｄ
Ｂ／ｃｍの良好な値が得られ、充分に光学部品として適
用できる材料であることがわかった。

【０１１２】実施例３ 実施例１のＮｏ．３およびＮｏ．４のシリコーンラダー
系樹脂を用いて、それぞれ実施の形態２に従って、コア
用シリコーンラダー系樹脂組成物、クラッド用シリコー
ンラダー系樹脂組成物を調整した。

【０１１３】実施の形態２の光導波路の製造プロセスに
て、下層クラッドが２０μｍ、コアが７Ｘ７μｍ、上層
クラッドが２０μｍの寸法で、コア部分とクラッド部分
の比屈折率差が０．３５％である光導波路を作製した。
この光導波路に、１．３μｍ、１．５５μｍの近赤外領
域の波長を入射して、伝送損失を測定したところ、それ
ぞれの波長に対して、０．０９ｄＢ／ｃｍ、０．０８ｄ
Ｂ／ｃｍの良好な値が得られ、充分に光学部品として適
用できる材料であることがわかった。

【０１１４】実施例４ 実施例１のＮｏ．１０およびＮｏ．６のシリコーンラダ
ー系樹脂を用いて、それぞれ実施の形態３に従って、コ
ア用シリコーンラダー系樹脂組成物、クラッド用シリコ
ーンラダー系樹脂組成物を調整した。

【０１１５】実施の形態３の光導波路の製造プロセスに
て、下層クラッドが２５μｍ、コアが７Ｘ７μｍ、上層
クラッドが２５μｍの寸法で、コア部分とクラッド部分
の比屈折率差が０．３２％である光導波路を作製した。
この光導波路に、１．３μｍ、１．５５μｍの近赤外領
域の波長を入射して、伝送損失を測定したところ、それ
ぞれの波長に対して、０．０８ｄＢ／ｃｍ、０．０７ｄ
Ｂ／ｃｍの良好な値が得られ、充分に光学部品として適
用できる材料であることがわかった。

【０１１６】実施例５ 実施例１のＮｏ．３およびＮｏ．１５のシリコーンラダ
ー系樹脂を用いて、それぞれ実施の形態３に従って、コ
ア用シリコーンラダー系樹脂組成物、クラッド用シリコ
ーンラダー系樹脂組成物を調整した。この際、接着性を
向上させるために、それぞれの樹脂組成物に、シランカ
ップリング剤であるγ−（アクリロキシプロピル）トリ
メトキシシランを樹脂に対して、０．７重量％添加し
た。

【０１１７】実施の形態４の光導波路の製造プロセスに
て、下層クラッドが３０μｍ、コアが８Ｘ８μｍ、上層
クラッドが３０μｍの寸法で、コア部分とクラッド部分
の比屈折率差が０．３８％である光導波路を作製した。
この光導波路に、１．３μｍ、１．５５μｍの近赤外領
域の波長を入射して、伝送損失を測定したところ、それ
ぞれの波長に対して、０．０９ｄＢ／ｃｍ、０．１２ｄ
Ｂ／ｃｍの良好な値が得られ、充分に光学部品として適
用できる材料であることがわかった。

【０１１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるシリ
コーンラダー系樹脂を用いた光導波路は、従来のプラス
チック光導波路に比較して可視〜近赤外領域において極
めて優れた光伝送特性を有するとともに、高温に曝され
ても、性能の低下が著しく少ない。このため、近赤外領
域における光集積回路用部品、または、近赤外光域光源
を用いる数１００ｍの距離間の光信号伝送媒体として安
定して使用できるという利点がある。また、高耐熱性や
光透明性以外にも、側鎖の構造を一部変えることによ
り、屈折率の制御が出来るという点、材料コストが安価
であるという点、または加工性が容易という点で、光学
部品材料として非常に有効であり、経済的に優れた光信
号伝送にシステムの構成が可能となる。

【０１１９】請求項１にかかわる発明によれば、分子量
が１万以上であるので、樹脂膜のクラック耐性が顕著に
増大し、５００μｍまでの厚膜化が可能である。とくに
１０万以上にすることによって、厚膜化の効果が大き
い。

【０１２０】請求項２にかかわる発明によれば、シラン
カップリング剤を含有するため、下地基板または下地膜
または上層膜との接着性が高い。

【０１２１】請求項３〜７にかかわる発明によれば、前
記Ｒ¹、Ｒ²が、アリール基、および脂肪族アルキル基ま
たはアルケニル基であるので、合成や高分子量化が容易
であって、導入比率を増加させることによって、屈折率
を制御することができる。

【０１２２】請求項８〜１１および２０にかかわる発明
は、請求項１〜８記載のシリコーンラダー系樹脂組成物
で形成したコア層とクラッド層からなる光導波路である
ので、可視〜近赤外領域において極めて優れた光伝送特
性を有するとともに、高温に曝されても、性能の低下が
著しく少ない。

【０１２３】請求項１２〜１９にかかわる発明によれ
ば、可視〜近赤外領域において極めて優れた光伝送特性
を有するとともに、高温に曝されても、性能の低下が著
しく少ない光導波路を製造することができる。

【０１２４】請求項２１かかわる発明によれば、近赤外
領域における光集積回路用部品、または、近赤外光域光
源を用いる数１００ｍの距離間の光信号伝送媒体として
安定して使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１にかかわる光導波路の製造方法
を表す工程図である。

【図２】 実施の形態２にかかわる光導波路の製造方法
を表す工程図である。

【図３】 実施の形態３にかかわる光導波路の製造方法
を表す工程図である。

【図４】 実施の形態４にかかわる光導波路の製造方法
を表す工程図である。

【符号の説明】

１ 平面基板、２ 下層クラッド、３ コア層、４ フ
ォトレジスト（ポジ型）、４ａ フォトレジストパター
ン、４’ フォトレジスト（ネガ型）、４’ａ フォト
レジストパターン、５ コア、６ 上層クラッド、７
フォトマスク、８ 金属膜、８ａ 金属膜パターン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平松 星紀 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 南 伸太朗 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 西岡 孝博 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA04 PA02 PA21 PA24 PA28 QA05 TA00 4J002 CP141 EX026 EX056 EX066 EX076 EX086 FD146 GP00 GP02

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式（１）： 【化１】 （式中、Ｒ¹、Ｒ²はアリール基、水素原子、脂肪族アル
   キル基または不飽和結合を有する官能基であり、同種で
   もよく、異種でもよい。Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵、Ｒ⁶は水素原
   子、アリール基、脂肪族アルキル基、トリアルキルシリ
   ル基または不飽和結合を有する官能基であり、同種でも
   よく、異種でもよい。ただし、ｎは整数で重量平均分子
   量が１万以上である。）で表され、側鎖のＲ¹、Ｒ²にア
   リール基を必ず含むシリコーンラダー樹脂からなる光導
   波路形成材料用シリコーンラダー系樹脂組成物。
2. 【請求項２】 前記シリコーンラダー系樹脂組成物が、
   シランカップリング剤を含有する請求項１記載のシリコ
   ーンラダー系樹脂組成物。
3. 【請求項３】 前記Ｒ¹、Ｒ²が、アリール基、および脂
   肪族アルキル基またはアルケニル基である請求項１また
   は２記載のシリコーンラダー系樹脂組成物。
4. 【請求項４】 脂肪族アルキル基が、メチル基、エチル
   基またはプロピル基である請求項３記載のシリコーンラ
   ダー系樹脂組成物。
5. 【請求項５】 前記アルケニル基が、ビニル基またはア
   リル基である請求項３記載のシリコーンラダー系樹脂組
   成物。
6. 【請求項６】 前記アリール基が、フェニル基である請
   求項３記載のシリコーンラダー系樹脂組成物。
7. 【請求項７】 前記脂肪族アルキル基またはアルケニル
   基が、全側鎖のうち０．０１〜２０モル％である請求項
   ３記載のシリコーンラダー系樹脂組成物。
8. 【請求項８】 請求項１または２記載のシリコーンラダ
   ー系樹脂組成物で形成したコア層とクラッド層からなる
   光導波路。
9. 【請求項９】 コア層を前記Ｒ¹、Ｒ²の全てがアリール
   基であるシリコーンラダー系樹脂組成物で、クラッド層
   を前記Ｒ¹、Ｒ²がアリール基、および脂肪族アルキル基
   またはアルケニル基であるシリコーンラダー系樹脂から
   なる樹脂組成物で形成したことを特徴とする請求項８記
   載の光導波路。
10. 【請求項１０】 コア層を、前記Ｒ¹、Ｒ²がアリール
    基、および脂肪族アルキル基またはアルケニル基である
    シリコーンラダー系樹脂からなる樹脂組成物で、クラッ
    ド層を、前記Ｒ¹、Ｒ²がアリール基、および脂肪族アル
    キル基またはアルケニル基であって、コア層を形成する
    シリコーンラダー系樹脂よりも脂肪族アルキル基または
    アルケニル基の置換量が多いシリコーンラダー系樹脂か
    らなる樹脂組成物で形成したことを特徴とする請求項８
    記載の光導波路。
11. 【請求項１１】 前記アリール基がフェニル基である請
    求項８、９または１０記載の光導波路。
12. 【請求項１２】 基板上に、クラッド用シリコーンラダ
    ー系樹脂組成物を塗布し、熱処理を行って完全硬化させ
    て下層クラッドを形成する工程、その下層クラッド上に
    コア用シリコーンラダー系樹脂組成物を塗布し、熱処理
    を行って完全硬化させる工程、その上層に通常のフォト
    リソグラフィーによりレジストパターンを形成する工
    程、反応性イオンエッチングまたはイオンビームエッチ
    ングを行いコア用シリコーンラダー系樹脂膜にコアのパ
    ターンを形成する工程、そのコアの上部にクラッド用シ
    リコーンラダー系樹脂組成物を塗布し、熱処理を行って
    完全硬化させて下層クラッドを形成する工程を含むこと
    を特徴とする光導波路の製造方法。
13. 【請求項１３】 基板上に、クラッド用シリコーンラダ
    ー系樹脂組成物を塗布し、熱処理を行って完全硬化させ
    て下層クラッドを形成する工程、その下層クラッド上に
    コア用シリコーンラダー系樹脂組成物を塗布し、熱処理
    を行って乾燥させる工程、その上層に通常のフォトリソ
    グラフィーによりレジストパターンを形成する工程、シ
    リコーンラダー系樹脂用の現像液によりウエットエッチ
    ングを行いコア用シリコーンラダー系樹脂膜にコアのパ
    ターンを形成する工程、さらに熱処理を行って、そのコ
    アを完全硬化させる工程、そのコアおよび下層クラッド
    の上部にクラッド用シリコーンラダー系樹脂組成物を塗
    布し、熱処理を行って完全硬化させて上層クラッドを形
    成する工程を含むことを特徴とする光導波路の製造方
    法。
14. 【請求項１４】 前記シリコーンラダー系樹脂用の現像
    液が、シリコーンラダー系樹脂を溶解し、レジストパタ
    ーンを溶解させない有機溶媒である請求項１３記載の光
    導波路の製造方法。
15. 【請求項１５】 基板上に、クラッド用シリコーンラダ
    ー系樹脂組成物を塗布し、熱処理を行って完全硬化させ
    て下層クラッドを形成する工程、その下層クラッド上に
    コア用シリコーンラダー系樹脂組成物を塗布し、熱処理
    を行って完全硬化させる工程、その上層に金属膜を形成
    する工程、さらにその金属膜上に通常のフォトリソグラ
    フィーによりレジストパターンを形成する工程、このレ
    ジストパターンをマスクとして金属膜をエッチングし、
    金属膜のパターンを形成する工程、この金属膜をマスク
    として反応性イオンエッチングまたはイオンビームエッ
    チングを行った後に金属膜パターンを除去し、コア用シ
    リコーンラダー系樹脂膜にコアのパターンを形成する工
    程、そのコアおよび下層クラッドの上部にクラッド用シ
    リコーンラダー系樹脂組成物を塗布し、熱処理を行って
    完全硬化させて上層クラッドを形成する工程を含むこと
    を特徴とする光導波路の製造方法。
16. 【請求項１６】 金属膜が、Ａｌ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉ
    Ｃｕ、Ｃｕ、ＡｌＣｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｃｒ、Ｃｒ
    ₂Ｎ、ＣｒＳｉ₂、ＴａまたはＡｕである請求項１５記載
    の光導波路の製造方法。
17. 【請求項１７】 反応性イオンエッチング工程ののち
    に、コア用またはクラッド用シリコーンラダー系樹脂膜
    の表面層を０．００１〜５重量％のフッ化水素水溶液で
    処理し、酸化層を除去することを特徴とする請求項１２
    または１５記載の光導波路の製造方法。
18. 【請求項１８】 基板上に、クラッド用シリコーンラダ
    ー系樹脂組成物を塗布し、熱処理を行って完全硬化させ
    て下層クラッドを形成する工程、その上層に通常のフォ
    トリソグラフィーによりレジストパターンを形成する工
    程、そのレジストパターン上にコア用シリコーンラダー
    系樹脂組成物を塗布し、熱処理を行って溶媒を除去する
    工程、このレジスト専用の剥離液でレジスト層を除去す
    る工程、熱処理でコアのパターンを完全硬化する工程、
    そのコアおよび下層クラッドの上部にクラッド用シリコ
    ーンラダー系樹脂組成物を塗布し、熱処理を行って完全
    硬化させて上層クラッドを形成する工程を含むことを特
    徴とする光導波路の製造方法。
19. 【請求項１９】 基板上に、クラッド用シリコーンラダ
    ー系樹脂組成物を塗布し、熱処理を行って完全硬化させ
    て下層クラッドを形成する工程、その上層に通常のフォ
    トリソグラフィーによりレジストパターンを形成する工
    程、そのレジストパターン上にコア用シリコーンラダー
    系樹脂組成物を塗布し、熱処理を行って溶媒を除去する
    工程、さらにそのコア用シリコーンラダー系樹脂膜を研
    磨する工程、このレジスト専用の剥離液でレジスト層を
    除去する工程、熱処理でコアのパターンを完全硬化する
    工程、そのコアおよび下層クラッドの上部にクラッド用
    シリコーンラダー系樹脂組成物を塗布し、熱処理を行っ
    て完全硬化させて上層クラッドを形成する工程を含むこ
    とを特徴とする光導波路の製造方法。
20. 【請求項２０】 請求項１２、１３、１４、１５、１
    ６、１７、１８または１９記載の光導波路の製造方法に
    よって製造された光導波路。
21. 【請求項２１】 請求項２０記載の光導波路を有する光
    集積回路。