JP2002311262A - ポリマ導波路及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低損失で半田実装に耐えうるポリマ導波路及
びその製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコーン化合物と分岐型ポリシラン化
合物とを有機溶剤に溶かした高屈折率のポリマ材料溶液
を低屈折率の下部クラッド層５上に塗布し、ポリマ材料
溶液を１８０℃以上、２３０℃以下の温度で熱処理して
ポリマ膜３を形成し、ポリマ膜３の上に低屈折率のシリ
コーン化合物を塗布し、シリコーン化合物を１８０℃以
上、２３０℃以下の温度で熱処理して硬化させて上部ク
ラッド層４を形成し、上部クラッド層４の上からフォト
マスクを介して紫外線を照射して略矩形断面形状の高屈
折率のコア層１−１〜１−３を形成すると共にコア層１
−１〜１−３の両側に低屈折率の側面クラッド層２−１
〜２−４を形成することにより、低損失で半田実装に耐
えうるポリマ導波路が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリマ材料で構成
されるポリマ導波路のコア膜とクラッド膜界面及びそれ
ぞれの膜を均一に、密着性良く形成し、かつ、コアの上
にクラッド膜を一様な膜厚で形成可能なポリマ導波路の
構成及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリマ導波路は、簡易な方法で作製でき
ること、大面積化が容易なこと、低コスト化の可能性が
あること等の特長を有しているために実用化が期待され
ている。

【０００３】上記材料としては、アクリル系、ポリスチ
レン系、エポキシ系、ポリイミド系、シリコーン系、ポ
リシラン系等の材料が検討されている。これらの材料に
は温度変化に対して、屈折率や熱膨張係数等の特性が変
化しにくい特性を有することが望まれている。

【０００４】そのため、上記ポリマ材料の中でも特にポ
リイミド系、エポキシ系、ポリシラン系の材料が注目さ
れ、これらの材料の改良が行なわれている。

【０００５】例えば、図６に示すように、直鎖型のポリ
シラン材料を光学用として検討した例（特開平６−２２
２２３４号公報参照。）や、アモルファスポリシランを
用いた例（特開平１１−２８７９１６号公報参照。）、
直鎖型ポリシラン又は分岐型ポリシランを用いた例（特
開平８−２６７７２８号公報参照。）等が挙げられる。

【０００６】尚、図６は直鎖型のポリシラン材料を用い
たポリマ導波路の外観斜視図である。

【０００７】同図において５０はメチルフェニルポリシ
ランからなるコアを示し、５１はポリシロキサンからな
るクラッドを示している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ポリマ導波路及びその製造方法には次のような課題があ
る。 (1) 低屈折率のバッファ層上に、ポリシラン化合物から
なる高屈折率のコア用のポリマ材料が有機溶剤に溶けた
溶液を、スピンコーテイング法で塗布した後、半田リフ
ロー温度（２５０℃以上、３００℃以下）で熱処理を施
して硬化させて高屈折率のポリマ膜とし、そのポリマ膜
上にポリマ材料からなる低屈折率のクラッド用のポリマ
材料が有機溶剤に溶けた溶液を塗布した後、半田リフロ
ー温度で熱処理を開始すると、クラッド用のポリマ材料
の溶液がコア用のポリマ膜の表面ではじいて表面が不均
一になったり、下地のコア用のポリマ膜が失透したりす
る現象が生じる。この結果、光散乱損失が増加する。 (2) 上記方法で作成したクラッド膜は熱処理後にはがれ
やすく、密着性が悪い。そこで、本発明の目的は、上記
課題を解決し、低損失で半田実装に耐えうるポリマ導波
路及びその製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のポリマ導波路は、低屈折率の下部クラッド層
と、下部クラッド層上に形成され、所定量のシリコーン
化合物を含有する分岐型ポリシラン化合物が１８０℃以
上、２３０℃以下の温度で熱処理された高屈折率のポリ
マ膜からなるコア層と、コア層の両側のポリマ膜に紫外
線が照射されて低屈折率化された側面クラッド層と、コ
ア層及び側面クラッド層の上に形成された低屈折率のシ
リコーン化合物からなる上部クラッド層とを備えたもの
である。

【００１０】上記構成に加え本発明のポリマ導波路は、
コア層と側面クラッド層との最大比屈折率差が少なくと
も３％であるのが好ましい。

【００１１】上記構成に加え本発明のポリマ導波路は、
分岐型ポリシラン化合物として、Ｓｉ原子以外に炭化水
素基、アルコキシ基、又は水素原子と結合している化合
物が用いられているのが好ましい。

【００１２】上記構成に加え本発明のポリマ導波路は、
分岐型ポリシラン化合物として、分岐度が２％以上、５
０％以下の化合物が用いられているのが好ましい。

【００１３】上記構成に加え本発明のポリマ導波路は、
シリコーン化合物は架橋性で、アルコキシ基からなり、
ポリシラン化合物に対して、４０〜９０ｗｔ％の配合比
で添加されているのが好ましい。

【００１４】上記構成に加え本発明のポリマ導波路は、
高屈折率のポリマ膜中にトリクロロメチルトリアジン系
光酸発生剤がポリシラン化合物に対して、１ｗｔ％以
上、５．５ｗｔ％以下の配合比で添加されているのが好
ましい。

【００１５】上記構成に加え本発明のポリマ導波路は、
シリコーン化合物からなる上部クラッド層は加熱硬化型
のシリコーン化合物からなるのが好ましい。

【００１６】上記構成に加え本発明のポリマ導波路は、
紫外線照射により３次元の屈折率構造が形成された後で
上部クラッド層の上に紫外線カット層が設けられている
のが好ましい。

【００１７】本発明のポリマ導波路の製造方法は、所定
量のシリコーン化合物と分岐型ポリシラン化合物とを相
溶性のある有機溶剤に溶かした高屈折率のポリマ材料溶
液を準備し、このポリマ材料溶液を低屈折率の下部クラ
ッド層上に塗布し、ポリマ材料溶液を下部クラッド層ご
と１８０℃以上、２３０℃以下の温度で熱処理してポリ
マ膜を形成し、ポリマ膜の上に低屈折率のシリコーン化
合物を塗布し、シリコーン化合物を１８０℃以上、２３
０℃以下の温度で熱処理して硬化させて上部クラッド層
を形成し、上部クラッド層の上からコアパターンの描か
れたフォトマスクを介して紫外線を照射して略矩形断面
形状の高屈折率のコア層を形成すると共にコア層の両側
に低屈折率の側面クラッド層を形成するものである。

【００１８】上記構成に加え本発明のポリマ導波路の製
造法は、ポリマ膜の材料溶液の塗布及び熱処理による硬
化を紫外線をカットした環境下で行うのが好ましい。

【００１９】本発明によれば、ポリマ膜の硬化温度を半
田リフロー温度近傍の１８０℃以上、２３０℃以下の温
度にすることにより、ポリシランの主鎖のＳｉ−Ｓｉ結
合が切断されることなく保持される。また側鎖（例え
ば、フェニル基）の分解も生じない。またポリシラン中
にシリコーン化合物が添加されているので、ポリマ膜の
上にシリコーンのようなクラッド膜用ポリマ膜を強く結
合させて密着性良く、均一に成膜させることができる。
しかもポリマ膜の硬化温度は半田リフロー温度の近傍で
あるために、数十秒の半田リフローに十分に耐えること
ができ、また光学特性の劣化も生じにくい。しかもコア
層と側面クラッド層との最大比屈折率差Δが３％かそれ
以上の値を実現することができるので、超小型導波路を
達成することができる。

【００２０】また本発明によれば、分岐型ポリシラン化
合物として、Ｓｉ原子以外に、炭化水素基、アルコキシ
基、又は水素原子と結合しているものを用いるので、Ｓ
ｉ−Ｓｉ結合の切断のおそれはない。また分岐型ポリシ
ラン化合物の分岐度が２％以上の化合物を用いれば、従
来の直鎖型ポリシラン化合物に比して光透過率を高くす
ることができ、またその分岐度の量が多いほど、光透過
率をさらに向上させることができる。なお、分岐度の上
限値は、有機溶媒に溶かして可溶性のポリマ溶液を作る
上で制限され、その上限値は５０％である。

【００２１】また本発明によれば、シリコーン化合物の
配合比をポリシラン化合物に対して、４０〜９０ｗｔ％
も添加しているので、シリコーンクラッド膜と強い結合
で密着させることができる。

【００２２】またコア用ポリマ膜中にトリクロロメチル
トリアジン系光酸発生剤を添加することにより、紫外線
照射による導波路パターンの形成を感度良く容易に行な
うことができる。それと共に、屈折率の温度安定性をさ
らに向上させることができ、２５０℃程度の温度まで屈
折率をほぼ一定に保つことができる。

【００２３】また低屈折率のシリコーン化合物からなる
上部クラッド膜には加熱硬化型のシリコーン化合物を用
いるとフォトブリーチング用ポリマ層中にシリコーン化
合物が添加されているので、フォトブリーチング用ポリ
マ層と密着性良く、また均一に形成することができる。

【００２４】また紫外線照射で３次元の屈折率構造を形
成した後に、低屈折率のポリマ材料からなるクラッド膜
の上に紫外線カット層を設けておくことにより、長期的
にポリマ導波路の屈折率の劣化を抑えることができる。

【００２５】本発明によれば、ポリマ材料は有機溶剤に
溶けているので、低屈折率のクラッド層上に塗布し易
く、かつ、コア膜上へのクラッド膜用ポリマ溶液を塗布
する際にもコア膜の中には有機溶剤は既に含まれていな
いので、クラッド膜用ポリマ溶液がコア内にほとんど浸
透しない。

【００２６】本発明によれば、ポリマ材料溶液の塗布、
熱処理による硬化工程を紫外線をカットした環境下で行
なうので、ポリマ膜の特性の不必要な変化を防ぐことが
できる。

【００２７】ここで、本発明のポリマ導波路に使用でき
る材料について以下に説明する。 （分岐型ポリシラン）本発明で使用するポリシランとし
ては、直鎖型ではなく分岐型ものが挙げられる。分岐型
と直鎖型とは、ポリシラン中に含まれるＳｉ原子の結合
状態によって区別される。分岐型ポリシランとは、Ｓｉ
原子の、隣接するＳｉ原子と結合している数（結合数）
が、３又は４であるＳｉ原子を含むポリシランである。
これに対して、直鎖型のポリシランは、Ｓｉ原子の、隣
接するＳｉ原子との結合数が２である。通常Ｓｉ原子の
原子価は４であるので、ポリシラン中に存在するＳｉ原
子の中で結合数が３以下のものは、Ｓｉ原子以外に、炭
化水素基、アルコキシ基又は水素原子と結合している。

【００２８】このような炭化水素基としては、炭素数１
〜１０のハロゲンで置換されてよい脂肪族炭化水素基、
炭素数６〜１４の芳香族炭化水素基が好ましい。脂肪族
炭化水素基の具体例として、メチル基、プロピル基、ブ
チル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、トリフル
オロプロピル基及びノナフルオロヘキシル基等の鎖型の
もの、及びシクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基
のような脂環式のもの等が挙げられる。また、芳香族炭
化水素基の具体例として、フェニル基、p-トリル基、ビ
フェニル基及びアントラシル基等が挙げられる。アルコ
キシ基としては、炭素数１〜８のものが挙げられる。具
体例としては、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ
基、オクチルオキシ基等が挙げられる。合成の容易さを
考慮すると、これらの中でメチル基及びフェニル基が特
に好ましい。

【００２９】分岐型ポリシランの場合には、隣接するＳ
ｉ原子との結合数が３又は４であるＳｉ原子は、分岐型
ポリシラン中の全体のＳｉ原子数の２％以上であること
が好ましい。２％未満のものや直鎖型のポリシランは結
晶性が高く、膜中で微結晶が生成しやすいことにより散
乱の原因となり、透明性が低下する。

【００３０】本発明に使用されるポリシランはハロゲン
化シラン化合物をナトリウムのようなアルカリ金属の存
在下、ｎ−デカンやトルエンのような有機溶媒中におい
て８０℃以上に加熱することによる重縮合反応によって
製造することができる。また、電解重合法や、金属マグ
ネシウムと金属塩化物を用いた方法でも合成可能であ
る。

【００３１】分岐型ポリシランの場合には、オルガノト
リハロシラン化合物、テトラハロシラン化合物、及びジ
オルガノジハロシラン化合物から成り、オルガノトリハ
ロシラン化合物及びテトラハロシラン化合物が全体量の
２モル％以上であるハロシラン混合物を加熱して重縮合
することにより、目的とする分岐型ポリシランが得られ
る。

【００３２】ここで、オルガノトリハロシラン化合物
は、隣接するＳｉ原子との結合数が３であるＳｉ原子源
となり、一方のテトラハロシラン化合物は、隣接するＳ
ｉ原子との結合数が４であるＳｉ原子源となる。尚、ネ
ットワーク構造の確認は、紫外線吸収スペクトルや硅素
の核磁気共鳴スペクトルの測定により確認することがで
きる。

【００３３】ポリシランの原料として用いられるオルガ
ノトリハロシラン化合物、テトラハロシラン化合物、及
びジオルガノジハロシラン化合物がそれぞれ有するハロ
ゲン原子は、塩素原子であることが好ましい。オルガノ
トリハロシラン化合物及びジオルガノジハロシラン化合
物が有するハロゲン原子以外の置換基としては、上述の
炭化水素基、アルコキシ基又は水素原子が挙げられる。

【００３４】この分岐型ポリシランは、有機溶剤に可溶
であり、塗布により透明な膜が成膜できるものであれば
特に限定されない。このような有機溶媒として好ましい
ものは、炭素数５〜１２の炭化水素系、ハロゲン化炭化
水素系、エーテル系である。炭化水素系の例としては、
ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、ｎ−
デカン、ｎ−ドデカン、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、メトキシベンゼン等が挙げられる。ハロゲン化炭化
水素系の例としては、四塩化炭素、クロロホルム、１、
２−ジクロロエタン、ジクロロメタン、クロロベンゼン
等が挙げられる。エーテル系の例としては、ジエチルエ
ーテル、ジブチルエーテル、テトラハイドロフラン等が
挙げられる。

【００３５】また分岐型ポリシラン化合物には分岐度が
２％以上のものを用いればその分岐度が高いほど、より
光透過率を高めることができ、また重水素化、あるいは
一部又はすべてをハロゲン化、特にフッ素化したものも
用いることができるので、特定の波長での吸収を抑え、
かつ広い波長域にわたって光透過率が高く、また紫外線
照射に対して高感度、高精度で屈折率変化を起こさせる
ことができ、また屈折率の熱安定性も向上させることが
可能となる。なお、分岐度の上限値は、有機溶媒に溶か
して可溶性のポリマ溶液を作る上で制限され、その上限
値は５０％である。 （シリコーン化合物）本発明で使用するシリコーン化合
物は、化式１

【００３６】

【化１】

【００３７】（化式１中、Ｒ１〜Ｒ１２は、炭素数１〜
１０のハロゲン又はグリシジルオキシ基で置換されてい
てもよい脂肪族炭化水素基、炭素数６〜１２の芳香族炭
化水素基、炭素数１〜８のアルコキシ基からなる群から
選択される基であり、同一でも異なっていてもよい。
ａ、ｂ、ｃ及びｄは０を含む整数であり、ａ＋ｂ＋ｃ＋
ｄ≧１を満たすものである。）で示されるものである。

【００３８】このシリコーン化合物が有する、脂肪族炭
化水素基の具体例としては、メチル基、プロピル基、ブ
チル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、トリフル
オロプロピル基、グリシジルオキシプロピル基等の鎖型
のもの、及びシクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル
基のような脂環型のもの等が挙げられる。

【００３９】また、芳香族炭化水素基の具体例として
は、フェニル基、ｐ−トリル基、ビフェニル基等が挙げ
られる。アルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、
エトキシ基、フェノキシ基、オクチルオキシ基、ｔｅｒ
−ブトキシ基等が挙げられる。

【００４０】Ｒ１〜Ｒ１２の種類及びａ、ｂ、ｃ、ｄの
値は特に重要ではなく、ポリシラン及び有機溶媒と相溶
し、膜が透明なものであれば特に限定されない。相溶性
を考慮した場合には、使用するポリシランが有する炭化
水素基と同じ基を有していることが好ましい。例えば、
ポリシランとして、フェニルメチル系のものを使用する
場合には、同じフェニルメチル系又はジフェニル系のシ
リコーン化合物を使用することが好ましい。また、Ｒ１
〜Ｒ１２のうち、少なくとも２つが炭素数１〜８のアル
コキシ基であるような、１分子中にアルコキシ基を２つ
以上有するシリコーン化合物は、架橋剤として利用可能
である。そのようなものとしては、アルコキシ基を１５
〜３５重量％含んだメチルフェニルメトキシシリコーン
やフェニルメトキシシリコーン等を挙げることができ
る。

【００４１】分子量としては、１００００以下が好まし
く、特に３０００以下のものが好適に用いられる。また
シリコーン化合物にも重水素化、あるいは一部又は全て
にハロゲン化、特にフッ素化したものも用いることもで
きるので、特定の波長での吸収を抑え、かつ広い波長域
にわたって光透過率が高く、また紫外線照射に対して高
感度、高精度で屈折率変化を起こさせることができ、ま
た屈折率の熱安定性も向上させることが可能となる。 （光酸発生剤）光酸発生剤は、光によって酸を発生する
化合物であれば特に限定されないが、２、４、６−トリ
ス（トリハロメチル）−１、３、５−トリアジンとその
２位、又はその２位と４位が置換された化合物を例とし
て挙げることができる。これらの化合物が有する置換基
は、置換基を有していてもよい脂肪族及び芳香族炭化水
素基である。一般的にはトリクロロメチル基をもつトリ
アジンが使用できる。

【００４２】光酸発生剤の添加は、Ｓｉ−Ｓｉ結合が、
ハロゲンラジカルとそれから生成する酸とで効率よく切
断されることを利用したものである。

【００４３】

【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。

【００４４】図１は本発明のポリマ導波路の一実施の形
態を示す断面図である。

【００４５】このポリマ導波路の第１の特徴は、コア層
１−１〜１−３及び側面クラッド層２−１〜２−４とな
るフォトブリーチング用ポリマ層３を、１８０℃以上、
２３０℃以下の温度（硬化温度）で熱処理して硬化さ
せ、硬化したフォトブリーチング用ポリマ層３の上にシ
リコーン化合物４を塗布して硬化温度で熱処理して硬化
させた後、フォトマスク（図示せず。）を介して紫外線
を照射することによりフォトブリーチング用ポリマ膜３
を略矩断面形状の高屈折率のコア層１−１〜１−３の両
側のフォトブリーチング用ポリマ層３を低屈折率の側面
クラッド層２−１〜２−４に変化させることにある。

【００４６】ここで、ポリマ導波路の低損失化には、ポ
リマ材料自身の吸収損失を低減することの他に、コア層
１−１〜１−３と側面クラッド層２−１〜２−４との界
面、コア層１−１〜１−３と下部クラッド層５との界
面、コア層１−１〜１−３と上部クラッド層４との界面
の均一性及び密着性が光散乱損失を低減する上で重要で
ある。尚、６は基板であり、７は紫外線カット層であ
る。

【００４７】本発明は、このようなフォトブリーチング
用ポリマ層を硬化温度条件で硬化させ、硬化したポリマ
層の上にシリコーン化合物を塗布し、シリコーン化合物
を硬化温度で熱処理して硬化させ、紫外線を照射してフ
ォトブリーチング用ポリマ膜を略矩形断面形状の高屈折
率のコア層の両側を低屈折率の側面クラッド層に変化さ
せることにより、コア層と各クラッド層との界面を均一
に、かつ密着性良く形成することができるので、極めて
低光散乱損失の導波路を得ることができる。

【００４８】本発明のポリマ導波路の第２の特徴は、コ
ア層及び側面クラッド層に架橋性、あるいはアルキル基
からなるシリコーン化合物を４０ｗｔ％から９０ｗｔ％
添加した分岐型ポリシラン化合物を用い、そして下部ク
ラッド層及び上部クラッド層に加熱硬化型のシリコーン
化合物を用いることにより、コア層と各クラッド層との
界面を一様に密着性良く形成することができることにあ
る。

【００４９】ここで、硬化温度を１８０℃以上、２３０
℃以下に設定した理由は、分岐型ポリシランの主鎖のＳ
ｉ−Ｓｉ結合が切断されることなく保持できること、側
鎖のフェニル基の分解も生じないこと、ポリシランにシ
リコーン化合物を添加しているポリマ膜の上にシリコー
ンクラッド膜を強く結合させて密着性良く、均一に成膜
することができることによるためである。

【００５０】またＳｎ／Ｐｂ半田リフロー温度にできる
限り近いかそれよりも高い温度にする必要があるためで
ある。

【００５１】また図２に示すように、紫外線照射によっ
て得られる最大比屈折率差Δができる限り高い値（Δ≧
３％）を実現する必要があるためである。これらの条件
を満足させる硬化温度は１８０℃以上、２３０℃以下の
温度範囲である。

【００５２】尚、図２は紫外線照射によって得られる最
大比屈折率差Δとベーク温度との関係を示す図であり、
横軸がベーク温度軸を示し縦軸が最大比屈折率差軸であ
る。

【００５３】図２に示す特性は、Ｓｉ基板上にフォトブ
リーチング用ポリマ膜を形成し、１２０℃、２０分のプ
リベークを行なった後に、所望のベーク温度で２０分間
硬化させた後、室温に戻して屈折率を測定して得た結果
である。測定波長は６３３ｎｍ（Ｌ１）及び１５５０ｎ
ｍ（Ｌ２）である。シリコーン添加量は７５ｗｔ％であ
る。半田にはＳｎ／ＰＢ半田と、Ａｕ／Ｓｎ半田とを用
いた。

【００５４】同図から分かるように、１８０℃以上、２
３０℃以下のベーク温度（硬化温度）では最大比屈折率
差Δは３％かそれよりも高い値を得ることができた。す
なわち、高最大比屈折率差Δにより、超小型導波路型光
部品を実現することが可能となる。

【００５５】図３は分岐型ポリシラン化合物の中にシリ
コーン化合物を所望量だけ添加したポリマ膜に紫外線を
照射することによって得られる最大比屈折率差Δを測定
した結果を示した図である。同図において、横軸は添加
量軸を示し、縦軸は最大比屈折率差軸を示す。

【００５６】但し、このポリマ膜も図２に示した場合と
同様のプリベーク温度で熱処理し、熱処理後に２００℃
で、２０分のベークを行った膜について、波長６３３ｎ
ｍで測定した屈折率から求めたものである。

【００５７】図４は本発明のポリマ導波路の製造方法の
一実施の形態を示す工程図である。

【００５８】まず、基板上に下部クラッド層用のポリマ
溶液を塗布する。基板にはＳｉ等の半導体基板、石英ガ
ラス等のガラス基板、アルミナ等のセラミックス基板、
プリント基板等を用いる。下部クラッド層としては、加
熱硬化型のシリコーン化合物をトルエン等の有機溶媒に
溶かした溶液とし、この溶液をスピンコーティング、押
し出し等のコーティング方法によって基板の上に塗布す
る（工程Ｐ１）。

【００５９】ついで温度１００℃から１５０℃の範囲で
１０分から２０分程下部クラッド層を基板ごとプリベー
クする（工程Ｐ２）。

【００６０】温度１８０℃から２３０℃の範囲で１５分
から３０分程下部クラッド層をポストベーク（硬化温
度）する（工程Ｐ３）。

【００６１】下部クラッド層の上にフォトブリーチング
用ポリマ溶液を塗布する。フォトブリーチング用ポリマ
としては、前述したように、分岐型ポリシラン化合物に
シリコーン化合物を所望量添加したものをトルエン等の
有機溶媒に溶かした溶液を用いる。この塗布方法は、工
程Ｐ１と同様の方法で行う（工程Ｐ４）。

【００６２】ポリマ溶液の塗布後、工程２、３と同様の
プリベーク及びポストベークを行う。すなわち、温度１
００〜１５０℃でプリベークし（工程Ｐ５）、温度１８
０〜２３０℃でポストベークする（工程Ｐ６）。

【００６３】フォトブリーチング用ポリマ膜の上に低屈
折率のクラッド用ポリマ溶液を塗布する。低屈折率のポ
リマ溶液には前述した下部クラッド用ポリマ溶液を用い
る（工程Ｐ７）。

【００６４】ポリマ溶液の塗布後、下部クラッド層を温
度１００〜１５０℃でプリベークする（工程Ｐ８）。

【００６５】下部クラッド層を温度１８０〜２３０℃で
ポストベークする（工程Ｐ９）。

【００６６】硬化後、上部クラッド層の上に所望パター
ンの描かれたフォトマスクを配置し、そのフォトマスク
の上から紫外線を照射し、マスクパターンの潜像をフォ
トブリーチング用ポリマ膜に形成（転写）する。これに
より、紫外線の照射された領域は屈折率が低下し、紫外
線の照射されなかった領域は屈折率の変化が生じない。

【００６７】すなわち、屈折率の高い略矩形断面形状の
コア層と、コア層の両側に屈折率の低下した側面クラッ
ド層とが形成される。

【００６８】尚、紫外線は平行光が用いられ、上部クラ
ッド層の厚さが１００μｍ以下の場合（実際には数十μ
ｍ）には十分にフォトブリーチング用ポリマ膜の厚さ
（数μｍから数十μｍ）に対して平行光が照射される
（工程Ｐ１０）。

【００６９】最後に上部クラッド層の上に紫外線カット
層を形成することにより、ポリマ導波路の製造が完了す
る（工程Ｐ１１）。

【００７０】尚、各工程Ｐ１〜Ｐ１１はイエロールーム
内で行われるのが好ましい。

【００７１】図５は本発明のポリマ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。

【００７２】この方法は基板上に下部クラッド層とし
て、ＳｉＯ₂ あるいはフッ素添加ＳｉＯ₂ 膜等が形成さ
れたものの上に図４に示した工程と同様の方法により、
フォトブリーチング用ポリマ膜、上部クラッド膜を形成
するようにしてポリマ導波路を製造するものである。

【００７３】まず、基板上に下部クラッド層を形成する
（工程Ｐ２０）。

【００７４】下部クラッド層の上にフォトブリーチング
用ポリマ溶液を塗布する（工程Ｐ２１）。

【００７５】コア用のポリマ溶液を基板ごと温度１００
〜１５０℃でプリベークしてポリマ膜を硬化させ（工程
Ｐ２２）。

【００７６】コア用のポリマ膜を基板ごと温度１８０〜
２３０℃でポストベークする（工程Ｐ２３）。

【００７７】ポリマ膜の上に低屈折率のクラッド用のポ
リマ溶液を塗布する（工程Ｐ２４）。

【００７８】上部クラッド層用のポリマ膜を基板ごと温
度１００〜１５０℃でプリベークする（工程Ｐ２５）。

【００７９】上部クラッド層用のポリマ膜を温度１８０
〜２３０℃でポストベークする（工程Ｐ２６）。

【００８０】フォトブリーチングマスクを介して紫外線
照射によるフォトマスクパターンをコア用のポリマ膜に
転写することにより、高屈折率のコア層と低屈折率の側
面クラッド層とを同時に形成する（工程Ｐ２７）。

【００８１】上部クラッド層の上に紫外線カット層を形
成することによりポリマ導波路の製造が完了する（工程
Ｐ２８）。

【００８２】尚、各工程Ｐ２０〜Ｐ２８はイエロールー
ム内で行われるのが好ましい。

【００８３】図１に示したポリマ導波路を図４に示した
製造工程で製造し、波長１３００ｎｍで０．１２ｄＢ／
ｃｍの低損失特性を実現した。このポリマ導波路の光の
伝搬方向の光散乱特性を光ファイバでストリーク光を検
出しながら調べた結果、不要な光散乱中心は存在せず、
損失の大部分がポリマの吸収損失によるものであり、本
発明の界面の均一性の良さを実証していることが分かっ
た。

【００８４】本発明によれば次のような効果を発揮した
ポリマ導波路及びその製造方法を実現することができ
る。 (1) フォトブリーチング用ポリマ膜の特性を損なうこと
なく、低光散乱損失で高比屈折率差Δ（≧３％）の超小
型導波路を実現することができる。これはフォトブリー
チング用ポリマ膜の主鎖のＳｉ−Ｓｉ結合を切断するこ
となく、また側鎖のフェニル基の分解も起こさず、かつ
下部クラッド層及び上部クラッド層にシリコーン化合物
を用いることとフォトブリーチング用ポリマ膜中にもシ
リコーン化合物を添加することにより強い結合で密着性
良く均一に接合させたことによる。また紫外線の照射前
と照射後の屈折率から求めた最大比屈折率差Δを３％か
それよりも高くなる硬化条件を見出したことによって得
たものである。さらにＳｎ／Ｐｂ半田リフロー温度と同
程度かそれよりも高い温度に設定することにより、導波
路の上、下、あるいは中に電子部品、あるいは光部品の
半田実装も可能である。 (2) フォトブリーチング用ポリマ膜中にシリコーン化合
物を４０ｗｔ％〜９０ｗｔ％の範囲で添加することによ
り、最大比屈折率差Δを実現すると共に、上部クラッド
層及び下部クラッド層との密着性、均一性をも達成する
ことができた。 (3) またフォトブリーチング用ポリマ膜やクラッド層の
膜はがれや、不均一な膜形成等が発生することがなくな
った。これにより低光散乱損失を実現することが可能と
なった。 (4) ポリマ導波路を試作して伝搬損失を評価した結果、
波長１３００ｎｍで０．１２ｄＢ／ｃｍの特性を実現
し、また伝搬方向の光散乱特性をファイバでストリーク
光を検出して調べた結果、光散乱中心は存在せず、損失
のほとんどがポリマ膜の吸収損失によるものであること
が分かった。

【００８５】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００８６】低損失で半田実装に耐えうるポリマ導波路
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】本発明のポリマ導波路の一実施の形態を示す断
面図である。

【図２】紫外線照射によって得られる最大比屈折率差Δ
とベーク温度との関係を示す図である。

【図３】分岐型ポリシラン化合物の中にシリコーン化合
物を所望量だけ添加したポリマ膜に紫外線を照射するこ
とによって得られる最大比屈折率差Δを測定した結果を
示した図である。

【図４】発明のポリマ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５】本発明のポリマ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。

【図６】直鎖型のポリシラン材料を用いたポリマ導波路
の外観斜視図である。

【符号の説明】

１−１〜１−３ コア層 ２−１〜２−４ 側面クラッド層 ３ ポリマ膜 ４ 上部クラッド層 ５ 下部クラッド層

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低屈折率の下部クラッド層と、該下部ク
   ラッド層上に形成され、所定量のシリコーン化合物を含
   有する分岐型ポリシラン化合物が１８０℃以上、２３０
   ℃以下の温度で熱処理された高屈折率のポリマ膜からな
   るコア層と、該コア層の両側のポリマ膜に紫外線が照射
   されて低屈折率化された側面クラッド層と、上記コア層
   及び上記側面クラッド層の上に形成された低屈折率のシ
   リコーン化合物からなる上部クラッド層とを備えたこと
   を特徴とするポリマ導波路。
2. 【請求項２】 上記コア層と上記側面クラッド層との最
   大比屈折率差が少なくとも３％である請求項１に記載の
   ポリマ導波路。
3. 【請求項３】 上記分岐型ポリシラン化合物として、Ｓ
   ｉ原子以外に炭化水素基、アルコキシ基、又は水素原子
   と結合している化合物が用いられている請求項１又は２
   に記載のポリマ導波路。
4. 【請求項４】 上記分岐型ポリシラン化合物として、分
   岐度が２％以上、５０％以下の化合物が用いられている
   請求項１から３のいずれかに記載のポリマ導波路。
5. 【請求項５】 上記シリコーン化合物は架橋性で、アル
   コキシ基からなり、ポリシラン化合物に対して、４０〜
   ９０ｗｔ％の配合比で添加されている請求項１から４の
   いずれかに記載のポリマ導波路。
6. 【請求項６】 上記高屈折率のポリマ膜中にトリクロロ
   メチルトリアジン系光酸発生剤がポリシラン化合物に対
   して、１ｗｔ％以上、５．５ｗｔ％以下の配合比で添加
   されている請求項１から４のいずれかに記載のポリマ導
   波路。
7. 【請求項７】 上記シリコーン化合物からなる上部クラ
   ッド層は加熱硬化型のシリコーン化合物からなる請求項
   １から５のいずれかに記載のポリマ導波路。
8. 【請求項８】 紫外線照射により３次元の屈折率構造が
   形成された後で上記上部クラッド層の上に紫外線カット
   層が設けられている請求項１から７のいずれかに記載の
   ポリマ導波路。
9. 【請求項９】 所定量のシリコーン化合物と分岐型ポリ
   シラン化合物とを相溶性のある有機溶剤に溶かした高屈
   折率のポリマ材料溶液を準備し、このポリマ材料溶液を
   低屈折率の下部クラッド層上に塗布し、上記ポリマ材料
   溶液を該下部クラッド層ごと１８０℃以上、２３０℃以
   下の温度で熱処理してポリマ膜を形成し、該ポリマ膜の
   上に低屈折率のシリコーン化合物を塗布し、該シリコー
   ン化合物を１８０℃以上、２３０℃以下の温度で熱処理
   して硬化させて上部クラッド層を形成し、上記上部クラ
   ッド層の上からコアパターンの描かれたフォトマスクを
   介して紫外線を照射して略矩形断面形状の高屈折率のコ
   ア層を形成すると共に該コア層の両側に低屈折率の側面
   クラッド層を形成することを特徴とするポリマ導波路の
   製造方法。
10. 【請求項１０】 上記ポリマ膜の材料溶液の塗布及び熱
    処理による硬化を紫外線をカットした環境下で行う請求
    項１０に記載のポリマ導波路の製造方法。