JP2004191875A - 高分子光導波路及びその製造法 - Google Patents
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Abstract
【課題】屈折率及び複屈折を精密に制御したベンゾオキサゾール共重合体を用いた光導波路及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】下記構造式（化１）：
【化１】
で表される繰り返し単位と、下記構造式（化２）：
【化２】
で表される繰り返し単位の少なくとも一方を含むベンゾオキサゾール共重合体を、コア及びクラッドの少なくとも一方に用いたことを特徴とする高分子光導波路。
【解決手段】下記構造式（化１）：
【化１】
で表される繰り返し単位と、下記構造式（化２）：
【化２】
で表される繰り返し単位の少なくとも一方を含むベンゾオキサゾール共重合体を、コア及びクラッドの少なくとも一方に用いたことを特徴とする高分子光導波路。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一定の複屈折を有すると共に任意の屈折率を有するベンゾオキサゾール共重合体を用いた高分子光導波路及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報通信量の増大に伴って光通信技術の発展が期待されている。光通信技術のひとつである光導波路は、レーザーダイオードやフォトダイオードを始めとする光デバイスどうし、あるいはそれらと光ファイバーを接続するために用いられる。この光導波路を作製するため石英ガラスを始めとする無機材料、有機高分子材料など種々の材料が検討されている。一般に、光導波路には、光損失が小さい、耐熱性に優れている、コアとクラッドの屈折率差を制御できる、等の条件が要求されるが、例えば有機高分子材料では、含フッ素ポリイミドが知られている。その構造および製造法等については、例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3等に記載されている。しかしながら、シリコンウエハとの接着性が悪い、ドライエッチング後にクラックが入り易い、など含フッ素ポリイミドにも問題がある。
【０００３】
一方、ポリベンゾオキサゾールは、引っ張り強度、曲げ強度などの機械的強度が大きい、高い耐熱性を有する、等の優れた特徴をもつ高性能エンジニアリングプラスチックである。ポリベンゾオキサゾールの研究は古くからなされており、その基本骨格および製造法については例えば、特許文献４や特許文献５などによって知られている。最近ではポリベンゾオキサゾールが半導体の多層配線用層間絶縁膜として有用であることが報告され（例えば、特許文献６参照）、さらに光学的な用途として、ポリベンゾオキサゾールに可視光領域での透明性を付与させる方法が述べられている（例えば、特許文献７参照）。また含フッ素ポリベンゾオキサゾール樹脂を用いた光導波路用材料が、特許文献８に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特許第２６５７７００号公報
【特許文献２】特許第２８１３７１３号公報
【特許文献３】特許３１３１９４０号公報
【特許文献４】特公昭４２−１９７２１号公報
【特許文献５】特許第１９５８７４７号
【特許文献６】特開平１１−１８１０９４号公報
【特許文献７】特開平１１−３２２９２９号公報
【特許文献８】特開２００２−１７３５３２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、屈折率及び複屈折を精密に制御したポリベンゾオキサゾールを用いた光導波路及びその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の光導波路及びその製造方法を提供するものである。
１．下記構造式（化１）：
【０００７】
【化９】
で表される繰り返し単位（繰り返し単位の数は好ましくは１〜１０００の整数である）と、下記構造式（化２）：
【０００８】
【化１０】
で表される繰り返し単位（繰り返し単位の数は好ましくは１〜１０００の整数である）のどちらか一方、又は、それら両方を含むベンゾオキサゾール共重合体を、コア及びクラッドの少なくとも一方に用いたことを特徴とする高分子光導波路。
２．ベンゾオキサゾール共重合体が、下記構造式（化３）：
【０００９】
【化１１】
で表されるビスアミノフェノール誘導体と、下記構造式（化４）：
【００１０】
【化１２】
及び下記構造式（化５）：
【００１１】
【化１３】
で表されるジカルボン酸誘導体を、式（化３）のモル比が０．５、式（化４）と式（化５）のモル比の和が０．４〜０．７〔ただし式（化４）と式（化５）とのモル比は任意〕になるように反応させて、ヒドロキシアミド共重合体を得、更にこれを脱水閉環させることにより製造されたものである上記高分子光導波路。
【００１２】
３．波長１３００ｎｍにおける、下記の計算式１で示されるコアとクラッドの屈折率差が０．１％〜２％の範囲内である、上記１又は２記載の高分子光導波路。
計算式１
屈折率差（％）＝１００×（コアの屈折率−クラッドの屈折率）／コアの屈折率
４．波長１３００ｎｍでのコアとクラッドの複屈折差が０．００２以下である、上記１〜３のいずれか１項記載の高分子光導波路。
【００１３】
５．基板上に、構造式（化３）で表されるビスアミノフェノール誘導体と、構造式（化４）及び構造式（化５）で表されるジカルボン酸誘導体を、式（化３）のモル比が０．５、式（化４）と式（化５）のモル比の和が０．４〜０．７〔ただし式（化４）と式（化５）とのモル比は任意〕になるように反応させて得られる第１のヒドロキシアミド共重合体溶液を塗布し、脱水閉環させて第１のベンゾオキサゾール共重合体からなる下部クラッド層を得る工程；
該下部クラッド層の上に、構造式（化３）で表されるビスアミノフェノール誘導体と、構造式（化４）及び構造式（化５）で表されるジカルボン酸誘導体を、式（化３）のモル比が０．５、式（化４）と式（化５）のモル比の和が０．４〜０．７〔ただし式（化４）と式（化５）とのモル比は任意〕になるように反応させて得られる第２のヒドロキシアミド共重合体溶液を塗布し、脱水閉環させて第２のベンゾオキサゾール共重合体からなるコア層を得る工程；
該コア層の上にレジスト塗布、プリベーク、露光、現像を行いパターニング化されたレジスト層を得、次に、ドライエッチング加工によりコア層を光導波路形状にし、残ったレジスト層を除去する工程を含み、
第２のベンゾオキサゾール共重合体の屈折率が第１のベンゾオキサゾール共重合体の屈折率より大きいことを特徴とするリッジ型光導波路の製造方法。
【００１４】
６．上記５記載の方法により製造されたリッジ型光導波路の上に、構造式（化３）で表されるビスアミノフェノール誘導体と、構造式（化４）及び構造式（化５）で表されるジカルボン酸誘導体を、式（化３）のモル比が０．５、式（化４）と式（化５）のモル比の和が０．４〜０．７〔ただし式（化４）と式（化５）とのモル比は任意〕になるように反応させて得られる第３のヒドロキシアミド共重合体溶液を塗布し、脱水閉環させて第３のベンゾオキサゾール共重合体からなるクラッド層を得る工程を含み、
第２のベンゾオキサゾール共重合体の屈折率が第３のベンゾオキサゾール共重合体の屈折率より大きいことを特徴とする埋込型光導波路の製造方法。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、高分子光導波路用材料として用いるポリベンゾオキサゾールの分子構造とその屈折率、及び複屈折について種々検討し、原料としてのビスアミノフェノール誘導体に構造式（化３）で表される２，２−ビス(３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、若しくはその反応性誘導体、また原料としての芳香族ジカルボン酸に構造式（化４）で表される４，４'−ジカルボン酸ジクロリドジフェニルエーテル、及び構造式（化５）で表される２，２−ビス(４−カルボン酸クロリド)ヘキサフルオロプロパンから製造されるベンゾオキサゾール共重合体がその共重合比を変えることで、一定の複屈折を有しながらその屈折率を特定の範囲で任意に制御できることを明らかにした。この材料を光導波路に用いることによって良好な特性を得ることができる。すなわちコアとクラッドの複屈折差を小さくすれば放射損失を小さくすることができる。また、コアとクラッドの屈折率差をある一定の値に精密に制御すれば導波モードを制御することができる。
【００１６】
本発明者らは、種々の既存ポリベンゾオキサゾール、及びベンゾオキサゾール共重合体についてその光透過性、屈折率、複屈折を評価した結果、特定の化学構造を有する２種類のポリベンゾオキサゾールとその共重合体が近赤外波長領域での優れた光透過性と共に一定の複屈折と特定の範囲での屈折率（ｎTE及びｎTM）の精密な制御性を有していることを見出した。
【００１７】
アミドアルコール共重合体を製造する場合、ビスアミノフェノール誘導体のモル比を０．５とすると、２種類のジカルボン酸誘導体のモル比を合わせた値は、０．４〜０．７であることが好ましく、０．４５〜０．６であることがより好ましく、０．４５〜０．５５であることが特に好ましい。その範囲外では、分子量が十分に伸びない傾向がある。ここで２種類のジカルボン酸誘導体のモル比を変えることで最終的に得られるベンゾオキサゾール共重合体の屈折率を精密に制御することが可能である。これらの原料からアミドアルコール共重合体への反応条件は通常のアミドアルコール重合体への反応条件と同じでよく、一般的にはＮ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド等の極性有機溶媒中で−２０℃〜５０℃の範囲で反応させる。重合体の数平均分子量としては、５千〜３０万が好ましく、１万〜２５万がより好ましく、２万〜２０万が特に好ましい。その範囲以下では、最終的に得られるベンゾオキサゾール共重合体の機械特性が劣る傾向がある。その範囲以上では、ベンゾオキサゾール共重合体の溶解性が劣る傾向がある。構造式（化１）と構造式（化２）のどちらか一方、又は、それら両方を含む繰り返し単位の数としては、１〜１０００の整数が好ましい。
【００１８】
硬化後のベンゾオキサゾール共重合体のフッ素含有量を、ベンゾオキサゾール共重合体中に含まれるフッ素原子のモル分率（％）として表すと、好ましくは０．１〜５０％であり、さらに好ましくは１０〜４５％、最も好ましくは１５〜４０％である。フッ素含有量が５０％を超えると、基板やポリマー同士の密着性が低下し、また、力学特性が低下する傾向がみられる。
【００１９】
構造式（化１）と構造式（化２）のどちらか一方、又は、それら両方は必須成分であるが、さらに光学特性や機械特性を低下させない程度にこれら以外の繰り返し単位を介在させることができる。構造式（化１）と構造式（化２）以外の繰り返し単位を構成するビス(アミノフェノール)誘導体としては、特に制限はなく、例えば２，４−ジアミノ−１，５−ジヒドロキシベンゼン、３，３'−ジアミノ−４，４'−ジヒドロキシビフェニル、４，４'−ジアミノ−３，３'−ジヒドロキシビフェニル、２，２'−ジアミノ−３，３'−ジヒドロキシビフェニル、３，３'−ジアミノ−２，２'−ジヒドロキシビフェニル、ビス(３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(３−アミノ−２−ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(４−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(２−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(３−アミノ−２−ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(４−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(２−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(３−アミノ−２−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(４−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(２−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(３−アミノ−２−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(４−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(２−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(３−アミノ−２−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(４−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(２−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル)ジフルオロメタン、ビス(３−アミノ−２−ヒドロキシフェニル)ジフルオロメタン、ビス(４−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)ジフルオロメタン、ビス(２−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)ジフルオロメタン、２，２−ビス(３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル)プロパン、２，２−ビス(３−アミノ−２−ヒドロキシフェニル)プロパン、２，２−ビス(４−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)プロパン、２，２−ビス(２−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)プロパン、２，２−ビス(３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス(３−アミノ−２−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス(４−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス(２−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、及び上記化合物中の芳香環の水素原子が部分的あるいは全てフッ素、塩素、臭素、トリフルオロメチル基で置換された化合物が挙げられ、それぞれ単独で、又は２種類以上を組み合わせて使用できる。
【００２０】
構造式（化１）と構造式（化２）以外の繰り返し単位を構成するジカルボン酸誘導体としては、特に制限はなく、例えばシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸等の脂肪族ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、４，４'−ジカルボキシビフェニル、２，２'−ジカルボキシビフェニル、２，３'−ジカルボキシビフェニル、３，３'−ジカルボキシビフェニル、３，４'−ジカルボキシビフェニル、４，４'−ジカルボキシジフェニルエーテル、２，２'−ジカルボキシジフェニルエーテル、２，３'−ジカルボキシジフェニルエーテル、３，３'−ジカルボキシジフェニルエーテル、３，４'−ジカルボキシジフェニルエーテル、４，４'−ジカルボキシジフェニルケトン、２，２'−ジカルボキシジフェニルケトン、２，３'−ジカルボキシジフェニルケトン、３，３'−ジカルボキシジフェニルケトン、３，４'−ジカルボキシジフェニルケトン、４，４'−ジカルボキシジフェニルスルフィド、２，２'−ジカルボキシジフェニルスルフィド、２，３'−ジカルボキシジフェニルスルフィド、３，３'−ジカルボキシジフェニルスルフィド、３，４'−ジカルボキシジフェニルスルフィド、４，４'−ジカルボキシジフェニルスルホン、２，２'−ジカルボキシジフェニルスルホン、２，３'−ジカルボキシジフェニルスルホン、３，３'−ジカルボキシジフェニルスルホン、３，４'−ジカルボキシジフェニルスルホン、４，４'−ジカルボキシジフェニルメタン、２，２'−ジカルボキシジフェニルメタン、２，３'−ジカルボキシジフェニルメタン、３，３'−ジカルボキシジフェニルメタン、３，４'−ジカルボキシジフェニルメタン、４，４'−ジカルボキシジフェニルジフルオロメタン、２，２'−ジカルボキシジフェニルジフルオロメタン、２，３'−ジカルボキシジフェニルジフルオロメタン、３，３'−ジカルボキシジフェニルジフルオロメタン、３，４'−ジカルボキシジフェニルジフルオロメタン、４，４'−ジカルボキシジフェニルエーテル、２，２'−ジカルボキシジフェニルエーテル、２，３'−ジカルボキシジフェニルエーテル、３，３'−ジカルボキシジフェニルエーテル、３，４'−ジカルボキシジフェニルエーテル等の芳香族ジカルボン酸、ジカルボン酸以外に、ジカルボン酸のジクロリド、ジブロミド等の酸ハロゲン化物、ジカルボン酸のジメチルエステルやジエチルエステル等のジアルキルエステル等が挙げられ、それぞれ単独で、又は２種類以上を組み合わせて使用できる。
【００２１】
前駆体であるヒドロキシアミド共重合体の脱水閉環によるベンゾオキサゾール共重合体の生成は、通常加熱により行われる。加熱条件は前駆体の構造によって異なる。一般的には加熱温度６０℃〜４００℃で、加熱時間は１０分〜５時間である。最終的な加熱温度は、ベンゾオキサゾール共重合体のガラス転移温度以上に上げることが望ましい。加熱は、空気中でも行えるが、好ましくは窒素雰囲気下で行う。ベンゾオキサゾール共重合体の生成前に可塑剤、安定剤、屈折率調整剤（例えば、含フッ素化合物、含硫黄化合物）などの添加剤や、種々の力学特性、光学特性を向上させる目的で、平均粒径が０．００５〜２０μｍの充填剤（例えば、シリカ、アルミナ、各種有機フィラー）を、ベンゾオキサゾール樹脂分１００質量部に対して０．０１〜５０質量部配合したり、紫外線吸収剤、接着性改良剤、架橋剤などの各種有機物、無機物を添加したりしてもよい。
【００２２】
さらに力学特性、光学特性、耐環境性などを向上する目的で、各種ポリマーを任意の比率で加えてもよい。ポリマーの例としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾチアゾール、ポリベンズイミダゾール、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノキシ樹脂、セルロース樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテルスルホン、ポリキノリン、ポリキノキサリン、ポリフェニレンスルフィド、ベンゾシクロブテン重合体、脂環式高分子化合物、全フッ素ポリマー、ポリオレフィン、ポリシロキサン、ポリシランなどがあげられる。
【００２３】
本発明の一定の複屈折を有するベンゾオキサゾール共重合体は、ハンダ接続に耐えるような優れた耐熱性に加えて、光学損失０．６ｄB／ｃｍ以下の透明性を有し、かつ波長１．３μｍにおける１．５２０〜１．５８４迄の精密なｎTEの制御性、１．５１３〜１．５７７迄の精密なｎTMの制御性、波長１．５５μｍにおける１．５１８〜１．５８４迄の精密なｎTEの制御性、１．５１２〜１．５７５迄の精密なｎTMの制御性、及び共重合比を変えた場合の０．００６〜０．００９迄の極めて小さな複屈折変動を有している。
【００２４】
次に、本発明の高分子光導波路の製造方法について説明する。シリコン等の基板にベンゾオキサゾール共重合体の前駆体であるヒドロキシアミド共重合体溶液を所定の厚さ（例えば、乾燥膜厚で５〜３０μｍ）に塗布し、加熱などにより脱水閉環させ下部クラッド層を得る。次に下部クラッド層よりも屈折率の大きいベンゾオキサゾール共重合体の前駆体であるヒドロキシアミド共重合体溶液を下部クラッド層の上に所定の厚さ（例えば、乾燥膜厚で３〜２０μｍ）で塗布後、加熱などにより脱水閉環させてコア層を得る。次にコア層の上にレジスト塗布、プリベーク、露光、現像を行いパターニング化されたレジスト層を得る。その後ドライエッチング加工によりコア層を導波路形状にし残ったレジスト層を除去し、リッジ型光導波路を得る。
【００２５】
埋込型光導波路の場合、上記リッジ型導波路を作成後、さらにコア層よりも屈折率の小さいベンゾオキサゾール共重合体の前駆体であるヒドロキシアミド共重合体溶液を所定の厚さ（例えば、乾燥膜厚で５〜３０μｍ）で塗布し、加熱などにより脱水閉環させ上部クラッド層を得る。このようにして埋込型光導波路を得る。
【００２６】
ベンゾオキサゾール共重合体の前駆体であるヒドロキシアミド共重合体の溶剤は、好ましくは５０〜２００℃の範囲内の沸点を有するものである。そのような溶剤の例としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、トルエン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン等の非プロトン性溶剤が挙げられる。特別な場合にはプロトン性溶剤が用いられるが、良好な結果は非プロトン性溶剤を用いることにより得られる。
【００２７】
光導波路に用いる基板は、シリコンの他、石英ガラス、各種ガラス、銅板、アルミニウム板などの無機物や、ポリイミド基板、ガラスエポキシ基板、各種配線板、PETフィルム、テフロン（登録商標）、TACフィルムなどの有機物または無機物との混合物を用いることができる。光学特性を高める目的で下部クラッド層より屈折率が低いSiO2などの化合物を基板の表層に積層させてもよい。また基板と下部クラッド層との密着性を高めるために有機物または無機物のカップリング剤などを表層に塗布してもよい。高分子光導波路を形成後、基板を除去して高分子フィルム光導波路として使用することも可能である。その際はアルミニウムやSiO2などを基板上に積層しておけばウエットエッチング法などにより容易に剥離可能となる。
【００２８】
レジストはネガ型、ポジ型両方が使用可能である。露光の光源も高圧水銀ランプの他、メタルハライド、超高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、キセノンランプ、各種レーザー光源等、レジストの種類によって使い分けて使用する。通常はマスクを介して露光を行うが、レーザー直描
法等により直接光導波路パターンを形成することも可能である。
【００２９】
ドライエッチングに用いるガスは、通常アルゴンと酸素の混合物であるが、その他レジストの種類によってアルゴンとフッ素、アルゴンと含フッ素有機物、アルゴンとシラン化合物などを用いることもできる。また上記ガスを数種類任意の混合比で混合して用いてもよい。
コアとクラッドの屈折率差は、０．１〜２％が望ましい。屈折率差が０．１％より小さいと導波光がクラッド層に洩れて損失値が大きくなる。逆に屈折率差が２％より大きくなると、コア径が５〜７μｍ程度の通常のシングルモード導波路形状では導波モードが多モードとなり損失値が大きくなる。
【００３０】
【実施例】
以下、実施例により本発明のベンゾオキサゾール共重合体を用いた高分子光導波路及びその製造法について詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
(実施例１)
表面が酸化シリコン層である直径5インチのシリコンウエハ上に、ビス(アミノフェノール)誘導体として２，２−（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、ジカルボン酸誘導体として２，２−ビス（４−カルボキシクロリドフェニル）ヘキサフルオロプロパンを用いて製造したポリヒドロキシアミドの２０ｗｔ％Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド溶液を、加熱後の膜厚が１０μｍになるようにスピンコート法により塗布した後、最高温度３５０℃で４時間加熱処理をして下部クラッド層を形成した。次にビス(アミノフェノール)誘導体として２，２−（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、ジカルボン酸誘導体として２，２−ビス（４−カルボキシクロリドフェニル）ヘキサフルオロプロパンと４，４´−オキシビス（ベンゾイルクロリド）の１０：９０のモル比の混合物を用いて製造したポリヒドロキシアミドの２０ｗｔ％Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド溶液を、加熱後の膜厚が１０μｍになるようにスピンコート法により塗布した後、最高温度３５０℃で４時間加熱処理してコア層を形成した。
【００３１】
次にレジストをスピンコート法により塗布し、乾燥後光導波路パターンのマスクを介して高圧水銀ランプで露光、現像することによりレジストパターン層を形成した。このレジストパターン層をマスクとしてドライエッチング装置を用いてＲＩＥ加工を行い、レジストパターンを剥離した。以上の工程によってリッジ型光導波路を得た。
波長１３００ｎｍでの下部クラッド層の屈折率、複屈折は１．５２０(ＴＥ)、１．５１３（ＴＭ）、０．００７、コア層の屈折率、複屈折は１．５２６（ＴＥ）、１．５１９（ＴＭ）、０．００７であった。１３００ｎｍでの屈折率差は０．３９％（ＴＥ）、０．３９％（ＴＭ）、複屈折差は０であった。また、カットバック法によりこの導波路の損失を測定したところ、０．５ｄＢ／ｃｍ（１３００ｎｍ）、０．８ｄＢ／ｃｍ（１５５０ｎｍ）であった。導波路の熱分解温度は４５０℃以上であった。
【００３２】
(実施例２)
実施例１で作製したリッジ型光導波路の上に、下部クラッド層形成時と同様の溶液を加熱後の膜厚が１０μｍになるようにスピンコート法により塗布した後、最高温度３５０℃で４時間加熱処理して、上部クラッド層を形成し埋込型光導波路を得た。
波長１３００ｎｍでの下部クラッド層の屈折率、複屈折は１．５２０(ＴＥ)、１．５１３（ＴＭ）、０．００７、コア層の屈折率、複屈折は１．５２６（ＴＥ）、１．５１９（ＴＭ）、０．００７であった。１３００ｎｍでの屈折率差は０．３９％（ＴＥ）、０．３９％（ＴＭ）、複屈折差は０であった。また、カットバック法によりこの導波路の損失を測定したところ、０．３ｄＢ/ｃｍ（１３００ｎｍ）、０．４ｄＢ/ｃｍ（１５５０ｎｍ）であった。
【００３３】
（実施例３〜１１）
実施例２におけるクラッド層とコア層に用いるポリヒドロキシアミドの原料であるジカルボン酸誘導体のモル比を表１に示すように変えて実施例２と同様の操作を行い埋込型光導波路を得た。１３００ｎｍでのコア層とクラッド層の屈折率差、複屈折差、及び導波路の損失値を表２に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】
(比較例１)
実施例２におけるクラッド層とコア層に用いるポリヒドロキシアミドの原料であるビス(アミノフェノール)誘導体を３−アミノー４−ヒドロキビフェニルに、ジカルボン酸誘導体をコア層はテレフタル酸ジクロリドに、クラッド層は２，２−ビス（４−カルボキシクロリドフェニル）ヘキサフルオロプロパンに変えて実施例２と同様の操作を行い埋込型光導波路を得た。１３００ｎｍでのコア層とクラッド層の屈折率差は４．３％（ＴＥ）、４．４％（ＴＭ）、複屈折差は０．００４、損失値は大きすぎて測定不能であった。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の高分子光導波路は、光通信に用いられる波長域において良好な導波損失値を示し、複屈折の値が小さく、かつ耐熱性が高い。
【発明の属する技術分野】
本発明は一定の複屈折を有すると共に任意の屈折率を有するベンゾオキサゾール共重合体を用いた高分子光導波路及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報通信量の増大に伴って光通信技術の発展が期待されている。光通信技術のひとつである光導波路は、レーザーダイオードやフォトダイオードを始めとする光デバイスどうし、あるいはそれらと光ファイバーを接続するために用いられる。この光導波路を作製するため石英ガラスを始めとする無機材料、有機高分子材料など種々の材料が検討されている。一般に、光導波路には、光損失が小さい、耐熱性に優れている、コアとクラッドの屈折率差を制御できる、等の条件が要求されるが、例えば有機高分子材料では、含フッ素ポリイミドが知られている。その構造および製造法等については、例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3等に記載されている。しかしながら、シリコンウエハとの接着性が悪い、ドライエッチング後にクラックが入り易い、など含フッ素ポリイミドにも問題がある。
【０００３】
一方、ポリベンゾオキサゾールは、引っ張り強度、曲げ強度などの機械的強度が大きい、高い耐熱性を有する、等の優れた特徴をもつ高性能エンジニアリングプラスチックである。ポリベンゾオキサゾールの研究は古くからなされており、その基本骨格および製造法については例えば、特許文献４や特許文献５などによって知られている。最近ではポリベンゾオキサゾールが半導体の多層配線用層間絶縁膜として有用であることが報告され（例えば、特許文献６参照）、さらに光学的な用途として、ポリベンゾオキサゾールに可視光領域での透明性を付与させる方法が述べられている（例えば、特許文献７参照）。また含フッ素ポリベンゾオキサゾール樹脂を用いた光導波路用材料が、特許文献８に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特許第２６５７７００号公報
【特許文献２】特許第２８１３７１３号公報
【特許文献３】特許３１３１９４０号公報
【特許文献４】特公昭４２−１９７２１号公報
【特許文献５】特許第１９５８７４７号
【特許文献６】特開平１１−１８１０９４号公報
【特許文献７】特開平１１−３２２９２９号公報
【特許文献８】特開２００２−１７３５３２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、屈折率及び複屈折を精密に制御したポリベンゾオキサゾールを用いた光導波路及びその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の光導波路及びその製造方法を提供するものである。
１．下記構造式（化１）：
【０００７】
【化９】
【０００８】
【化１０】
２．ベンゾオキサゾール共重合体が、下記構造式（化３）：
【０００９】
【化１１】
【００１０】
【化１２】
【００１１】
【化１３】
【００１２】
３．波長１３００ｎｍにおける、下記の計算式１で示されるコアとクラッドの屈折率差が０．１％〜２％の範囲内である、上記１又は２記載の高分子光導波路。
計算式１
屈折率差（％）＝１００×（コアの屈折率−クラッドの屈折率）／コアの屈折率
４．波長１３００ｎｍでのコアとクラッドの複屈折差が０．００２以下である、上記１〜３のいずれか１項記載の高分子光導波路。
【００１３】
５．基板上に、構造式（化３）で表されるビスアミノフェノール誘導体と、構造式（化４）及び構造式（化５）で表されるジカルボン酸誘導体を、式（化３）のモル比が０．５、式（化４）と式（化５）のモル比の和が０．４〜０．７〔ただし式（化４）と式（化５）とのモル比は任意〕になるように反応させて得られる第１のヒドロキシアミド共重合体溶液を塗布し、脱水閉環させて第１のベンゾオキサゾール共重合体からなる下部クラッド層を得る工程；
該下部クラッド層の上に、構造式（化３）で表されるビスアミノフェノール誘導体と、構造式（化４）及び構造式（化５）で表されるジカルボン酸誘導体を、式（化３）のモル比が０．５、式（化４）と式（化５）のモル比の和が０．４〜０．７〔ただし式（化４）と式（化５）とのモル比は任意〕になるように反応させて得られる第２のヒドロキシアミド共重合体溶液を塗布し、脱水閉環させて第２のベンゾオキサゾール共重合体からなるコア層を得る工程；
該コア層の上にレジスト塗布、プリベーク、露光、現像を行いパターニング化されたレジスト層を得、次に、ドライエッチング加工によりコア層を光導波路形状にし、残ったレジスト層を除去する工程を含み、
第２のベンゾオキサゾール共重合体の屈折率が第１のベンゾオキサゾール共重合体の屈折率より大きいことを特徴とするリッジ型光導波路の製造方法。
【００１４】
６．上記５記載の方法により製造されたリッジ型光導波路の上に、構造式（化３）で表されるビスアミノフェノール誘導体と、構造式（化４）及び構造式（化５）で表されるジカルボン酸誘導体を、式（化３）のモル比が０．５、式（化４）と式（化５）のモル比の和が０．４〜０．７〔ただし式（化４）と式（化５）とのモル比は任意〕になるように反応させて得られる第３のヒドロキシアミド共重合体溶液を塗布し、脱水閉環させて第３のベンゾオキサゾール共重合体からなるクラッド層を得る工程を含み、
第２のベンゾオキサゾール共重合体の屈折率が第３のベンゾオキサゾール共重合体の屈折率より大きいことを特徴とする埋込型光導波路の製造方法。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、高分子光導波路用材料として用いるポリベンゾオキサゾールの分子構造とその屈折率、及び複屈折について種々検討し、原料としてのビスアミノフェノール誘導体に構造式（化３）で表される２，２−ビス(３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、若しくはその反応性誘導体、また原料としての芳香族ジカルボン酸に構造式（化４）で表される４，４'−ジカルボン酸ジクロリドジフェニルエーテル、及び構造式（化５）で表される２，２−ビス(４−カルボン酸クロリド)ヘキサフルオロプロパンから製造されるベンゾオキサゾール共重合体がその共重合比を変えることで、一定の複屈折を有しながらその屈折率を特定の範囲で任意に制御できることを明らかにした。この材料を光導波路に用いることによって良好な特性を得ることができる。すなわちコアとクラッドの複屈折差を小さくすれば放射損失を小さくすることができる。また、コアとクラッドの屈折率差をある一定の値に精密に制御すれば導波モードを制御することができる。
【００１６】
本発明者らは、種々の既存ポリベンゾオキサゾール、及びベンゾオキサゾール共重合体についてその光透過性、屈折率、複屈折を評価した結果、特定の化学構造を有する２種類のポリベンゾオキサゾールとその共重合体が近赤外波長領域での優れた光透過性と共に一定の複屈折と特定の範囲での屈折率（ｎTE及びｎTM）の精密な制御性を有していることを見出した。
【００１７】
アミドアルコール共重合体を製造する場合、ビスアミノフェノール誘導体のモル比を０．５とすると、２種類のジカルボン酸誘導体のモル比を合わせた値は、０．４〜０．７であることが好ましく、０．４５〜０．６であることがより好ましく、０．４５〜０．５５であることが特に好ましい。その範囲外では、分子量が十分に伸びない傾向がある。ここで２種類のジカルボン酸誘導体のモル比を変えることで最終的に得られるベンゾオキサゾール共重合体の屈折率を精密に制御することが可能である。これらの原料からアミドアルコール共重合体への反応条件は通常のアミドアルコール重合体への反応条件と同じでよく、一般的にはＮ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド等の極性有機溶媒中で−２０℃〜５０℃の範囲で反応させる。重合体の数平均分子量としては、５千〜３０万が好ましく、１万〜２５万がより好ましく、２万〜２０万が特に好ましい。その範囲以下では、最終的に得られるベンゾオキサゾール共重合体の機械特性が劣る傾向がある。その範囲以上では、ベンゾオキサゾール共重合体の溶解性が劣る傾向がある。構造式（化１）と構造式（化２）のどちらか一方、又は、それら両方を含む繰り返し単位の数としては、１〜１０００の整数が好ましい。
【００１８】
硬化後のベンゾオキサゾール共重合体のフッ素含有量を、ベンゾオキサゾール共重合体中に含まれるフッ素原子のモル分率（％）として表すと、好ましくは０．１〜５０％であり、さらに好ましくは１０〜４５％、最も好ましくは１５〜４０％である。フッ素含有量が５０％を超えると、基板やポリマー同士の密着性が低下し、また、力学特性が低下する傾向がみられる。
【００１９】
構造式（化１）と構造式（化２）のどちらか一方、又は、それら両方は必須成分であるが、さらに光学特性や機械特性を低下させない程度にこれら以外の繰り返し単位を介在させることができる。構造式（化１）と構造式（化２）以外の繰り返し単位を構成するビス(アミノフェノール)誘導体としては、特に制限はなく、例えば２，４−ジアミノ−１，５−ジヒドロキシベンゼン、３，３'−ジアミノ−４，４'−ジヒドロキシビフェニル、４，４'−ジアミノ−３，３'−ジヒドロキシビフェニル、２，２'−ジアミノ−３，３'−ジヒドロキシビフェニル、３，３'−ジアミノ−２，２'−ジヒドロキシビフェニル、ビス(３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(３−アミノ−２−ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(４−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(２−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(３−アミノ−２−ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(４−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(２−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(３−アミノ−２−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(４−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(２−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(３−アミノ−２−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(４−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(２−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(３−アミノ−２−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(４−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(２−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル)ジフルオロメタン、ビス(３−アミノ−２−ヒドロキシフェニル)ジフルオロメタン、ビス(４−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)ジフルオロメタン、ビス(２−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)ジフルオロメタン、２，２−ビス(３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル)プロパン、２，２−ビス(３−アミノ−２−ヒドロキシフェニル)プロパン、２，２−ビス(４−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)プロパン、２，２−ビス(２−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)プロパン、２，２−ビス(３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス(３−アミノ−２−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス(４−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス(２−アミノ−３−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、及び上記化合物中の芳香環の水素原子が部分的あるいは全てフッ素、塩素、臭素、トリフルオロメチル基で置換された化合物が挙げられ、それぞれ単独で、又は２種類以上を組み合わせて使用できる。
【００２０】
構造式（化１）と構造式（化２）以外の繰り返し単位を構成するジカルボン酸誘導体としては、特に制限はなく、例えばシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸等の脂肪族ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、４，４'−ジカルボキシビフェニル、２，２'−ジカルボキシビフェニル、２，３'−ジカルボキシビフェニル、３，３'−ジカルボキシビフェニル、３，４'−ジカルボキシビフェニル、４，４'−ジカルボキシジフェニルエーテル、２，２'−ジカルボキシジフェニルエーテル、２，３'−ジカルボキシジフェニルエーテル、３，３'−ジカルボキシジフェニルエーテル、３，４'−ジカルボキシジフェニルエーテル、４，４'−ジカルボキシジフェニルケトン、２，２'−ジカルボキシジフェニルケトン、２，３'−ジカルボキシジフェニルケトン、３，３'−ジカルボキシジフェニルケトン、３，４'−ジカルボキシジフェニルケトン、４，４'−ジカルボキシジフェニルスルフィド、２，２'−ジカルボキシジフェニルスルフィド、２，３'−ジカルボキシジフェニルスルフィド、３，３'−ジカルボキシジフェニルスルフィド、３，４'−ジカルボキシジフェニルスルフィド、４，４'−ジカルボキシジフェニルスルホン、２，２'−ジカルボキシジフェニルスルホン、２，３'−ジカルボキシジフェニルスルホン、３，３'−ジカルボキシジフェニルスルホン、３，４'−ジカルボキシジフェニルスルホン、４，４'−ジカルボキシジフェニルメタン、２，２'−ジカルボキシジフェニルメタン、２，３'−ジカルボキシジフェニルメタン、３，３'−ジカルボキシジフェニルメタン、３，４'−ジカルボキシジフェニルメタン、４，４'−ジカルボキシジフェニルジフルオロメタン、２，２'−ジカルボキシジフェニルジフルオロメタン、２，３'−ジカルボキシジフェニルジフルオロメタン、３，３'−ジカルボキシジフェニルジフルオロメタン、３，４'−ジカルボキシジフェニルジフルオロメタン、４，４'−ジカルボキシジフェニルエーテル、２，２'−ジカルボキシジフェニルエーテル、２，３'−ジカルボキシジフェニルエーテル、３，３'−ジカルボキシジフェニルエーテル、３，４'−ジカルボキシジフェニルエーテル等の芳香族ジカルボン酸、ジカルボン酸以外に、ジカルボン酸のジクロリド、ジブロミド等の酸ハロゲン化物、ジカルボン酸のジメチルエステルやジエチルエステル等のジアルキルエステル等が挙げられ、それぞれ単独で、又は２種類以上を組み合わせて使用できる。
【００２１】
前駆体であるヒドロキシアミド共重合体の脱水閉環によるベンゾオキサゾール共重合体の生成は、通常加熱により行われる。加熱条件は前駆体の構造によって異なる。一般的には加熱温度６０℃〜４００℃で、加熱時間は１０分〜５時間である。最終的な加熱温度は、ベンゾオキサゾール共重合体のガラス転移温度以上に上げることが望ましい。加熱は、空気中でも行えるが、好ましくは窒素雰囲気下で行う。ベンゾオキサゾール共重合体の生成前に可塑剤、安定剤、屈折率調整剤（例えば、含フッ素化合物、含硫黄化合物）などの添加剤や、種々の力学特性、光学特性を向上させる目的で、平均粒径が０．００５〜２０μｍの充填剤（例えば、シリカ、アルミナ、各種有機フィラー）を、ベンゾオキサゾール樹脂分１００質量部に対して０．０１〜５０質量部配合したり、紫外線吸収剤、接着性改良剤、架橋剤などの各種有機物、無機物を添加したりしてもよい。
【００２２】
さらに力学特性、光学特性、耐環境性などを向上する目的で、各種ポリマーを任意の比率で加えてもよい。ポリマーの例としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾチアゾール、ポリベンズイミダゾール、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノキシ樹脂、セルロース樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテルスルホン、ポリキノリン、ポリキノキサリン、ポリフェニレンスルフィド、ベンゾシクロブテン重合体、脂環式高分子化合物、全フッ素ポリマー、ポリオレフィン、ポリシロキサン、ポリシランなどがあげられる。
【００２３】
本発明の一定の複屈折を有するベンゾオキサゾール共重合体は、ハンダ接続に耐えるような優れた耐熱性に加えて、光学損失０．６ｄB／ｃｍ以下の透明性を有し、かつ波長１．３μｍにおける１．５２０〜１．５８４迄の精密なｎTEの制御性、１．５１３〜１．５７７迄の精密なｎTMの制御性、波長１．５５μｍにおける１．５１８〜１．５８４迄の精密なｎTEの制御性、１．５１２〜１．５７５迄の精密なｎTMの制御性、及び共重合比を変えた場合の０．００６〜０．００９迄の極めて小さな複屈折変動を有している。
【００２４】
次に、本発明の高分子光導波路の製造方法について説明する。シリコン等の基板にベンゾオキサゾール共重合体の前駆体であるヒドロキシアミド共重合体溶液を所定の厚さ（例えば、乾燥膜厚で５〜３０μｍ）に塗布し、加熱などにより脱水閉環させ下部クラッド層を得る。次に下部クラッド層よりも屈折率の大きいベンゾオキサゾール共重合体の前駆体であるヒドロキシアミド共重合体溶液を下部クラッド層の上に所定の厚さ（例えば、乾燥膜厚で３〜２０μｍ）で塗布後、加熱などにより脱水閉環させてコア層を得る。次にコア層の上にレジスト塗布、プリベーク、露光、現像を行いパターニング化されたレジスト層を得る。その後ドライエッチング加工によりコア層を導波路形状にし残ったレジスト層を除去し、リッジ型光導波路を得る。
【００２５】
埋込型光導波路の場合、上記リッジ型導波路を作成後、さらにコア層よりも屈折率の小さいベンゾオキサゾール共重合体の前駆体であるヒドロキシアミド共重合体溶液を所定の厚さ（例えば、乾燥膜厚で５〜３０μｍ）で塗布し、加熱などにより脱水閉環させ上部クラッド層を得る。このようにして埋込型光導波路を得る。
【００２６】
ベンゾオキサゾール共重合体の前駆体であるヒドロキシアミド共重合体の溶剤は、好ましくは５０〜２００℃の範囲内の沸点を有するものである。そのような溶剤の例としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、トルエン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン等の非プロトン性溶剤が挙げられる。特別な場合にはプロトン性溶剤が用いられるが、良好な結果は非プロトン性溶剤を用いることにより得られる。
【００２７】
光導波路に用いる基板は、シリコンの他、石英ガラス、各種ガラス、銅板、アルミニウム板などの無機物や、ポリイミド基板、ガラスエポキシ基板、各種配線板、PETフィルム、テフロン（登録商標）、TACフィルムなどの有機物または無機物との混合物を用いることができる。光学特性を高める目的で下部クラッド層より屈折率が低いSiO2などの化合物を基板の表層に積層させてもよい。また基板と下部クラッド層との密着性を高めるために有機物または無機物のカップリング剤などを表層に塗布してもよい。高分子光導波路を形成後、基板を除去して高分子フィルム光導波路として使用することも可能である。その際はアルミニウムやSiO2などを基板上に積層しておけばウエットエッチング法などにより容易に剥離可能となる。
【００２８】
レジストはネガ型、ポジ型両方が使用可能である。露光の光源も高圧水銀ランプの他、メタルハライド、超高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、キセノンランプ、各種レーザー光源等、レジストの種類によって使い分けて使用する。通常はマスクを介して露光を行うが、レーザー直描
法等により直接光導波路パターンを形成することも可能である。
【００２９】
ドライエッチングに用いるガスは、通常アルゴンと酸素の混合物であるが、その他レジストの種類によってアルゴンとフッ素、アルゴンと含フッ素有機物、アルゴンとシラン化合物などを用いることもできる。また上記ガスを数種類任意の混合比で混合して用いてもよい。
コアとクラッドの屈折率差は、０．１〜２％が望ましい。屈折率差が０．１％より小さいと導波光がクラッド層に洩れて損失値が大きくなる。逆に屈折率差が２％より大きくなると、コア径が５〜７μｍ程度の通常のシングルモード導波路形状では導波モードが多モードとなり損失値が大きくなる。
【００３０】
【実施例】
以下、実施例により本発明のベンゾオキサゾール共重合体を用いた高分子光導波路及びその製造法について詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
(実施例１)
表面が酸化シリコン層である直径5インチのシリコンウエハ上に、ビス(アミノフェノール)誘導体として２，２−（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、ジカルボン酸誘導体として２，２−ビス（４−カルボキシクロリドフェニル）ヘキサフルオロプロパンを用いて製造したポリヒドロキシアミドの２０ｗｔ％Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド溶液を、加熱後の膜厚が１０μｍになるようにスピンコート法により塗布した後、最高温度３５０℃で４時間加熱処理をして下部クラッド層を形成した。次にビス(アミノフェノール)誘導体として２，２−（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、ジカルボン酸誘導体として２，２−ビス（４−カルボキシクロリドフェニル）ヘキサフルオロプロパンと４，４´−オキシビス（ベンゾイルクロリド）の１０：９０のモル比の混合物を用いて製造したポリヒドロキシアミドの２０ｗｔ％Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド溶液を、加熱後の膜厚が１０μｍになるようにスピンコート法により塗布した後、最高温度３５０℃で４時間加熱処理してコア層を形成した。
【００３１】
次にレジストをスピンコート法により塗布し、乾燥後光導波路パターンのマスクを介して高圧水銀ランプで露光、現像することによりレジストパターン層を形成した。このレジストパターン層をマスクとしてドライエッチング装置を用いてＲＩＥ加工を行い、レジストパターンを剥離した。以上の工程によってリッジ型光導波路を得た。
波長１３００ｎｍでの下部クラッド層の屈折率、複屈折は１．５２０(ＴＥ)、１．５１３（ＴＭ）、０．００７、コア層の屈折率、複屈折は１．５２６（ＴＥ）、１．５１９（ＴＭ）、０．００７であった。１３００ｎｍでの屈折率差は０．３９％（ＴＥ）、０．３９％（ＴＭ）、複屈折差は０であった。また、カットバック法によりこの導波路の損失を測定したところ、０．５ｄＢ／ｃｍ（１３００ｎｍ）、０．８ｄＢ／ｃｍ（１５５０ｎｍ）であった。導波路の熱分解温度は４５０℃以上であった。
【００３２】
(実施例２)
実施例１で作製したリッジ型光導波路の上に、下部クラッド層形成時と同様の溶液を加熱後の膜厚が１０μｍになるようにスピンコート法により塗布した後、最高温度３５０℃で４時間加熱処理して、上部クラッド層を形成し埋込型光導波路を得た。
波長１３００ｎｍでの下部クラッド層の屈折率、複屈折は１．５２０(ＴＥ)、１．５１３（ＴＭ）、０．００７、コア層の屈折率、複屈折は１．５２６（ＴＥ）、１．５１９（ＴＭ）、０．００７であった。１３００ｎｍでの屈折率差は０．３９％（ＴＥ）、０．３９％（ＴＭ）、複屈折差は０であった。また、カットバック法によりこの導波路の損失を測定したところ、０．３ｄＢ/ｃｍ（１３００ｎｍ）、０．４ｄＢ/ｃｍ（１５５０ｎｍ）であった。
【００３３】
（実施例３〜１１）
実施例２におけるクラッド層とコア層に用いるポリヒドロキシアミドの原料であるジカルボン酸誘導体のモル比を表１に示すように変えて実施例２と同様の操作を行い埋込型光導波路を得た。１３００ｎｍでのコア層とクラッド層の屈折率差、複屈折差、及び導波路の損失値を表２に示す。
【００３４】
【表１】
【表２】
(比較例１)
実施例２におけるクラッド層とコア層に用いるポリヒドロキシアミドの原料であるビス(アミノフェノール)誘導体を３−アミノー４−ヒドロキビフェニルに、ジカルボン酸誘導体をコア層はテレフタル酸ジクロリドに、クラッド層は２，２−ビス（４−カルボキシクロリドフェニル）ヘキサフルオロプロパンに変えて実施例２と同様の操作を行い埋込型光導波路を得た。１３００ｎｍでのコア層とクラッド層の屈折率差は４．３％（ＴＥ）、４．４％（ＴＭ）、複屈折差は０．００４、損失値は大きすぎて測定不能であった。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の高分子光導波路は、光通信に用いられる波長域において良好な導波損失値を示し、複屈折の値が小さく、かつ耐熱性が高い。
Claims (6)
- 下記構造式（化１）：
- ベンゾオキサゾール共重合体が、下記構造式（化３）：
- 波長１３００ｎｍにおける、下記の計算式１で示されるコアとクラッドの屈折率差が０．１％〜２％の範囲内である、請求項１又は２記載の高分子光導波路。
計算式１
屈折率差（％）＝１００×（コアの屈折率−クラッドの屈折率）／コアの屈折率 - 波長１３００ｎｍでのコアとクラッドの複屈折差が０．００２以下である、請求項１〜３のいずれか１項記載の高分子光導波路。
- 基板上に、下記構造式（化３）：
該下部クラッド層の上に、構造式（化３）で表されるビスアミノフェノール誘導体と、構造式（化４）及び構造式（化５）で表されるジカルボン酸誘導体を、式（化３）のモル比が０．５、式（化４）と式（化５）のモル比の和が０．４〜０．７〔ただし式（化４）と式（化５）とのモル比は任意〕になるように反応させて得られる第２のヒドロキシアミド共重合体溶液を塗布し、脱水閉環させて第２のベンゾオキサゾール共重合体からなるコア層を得る工程；
該コア層の上にレジスト塗布、プリベーク、露光、現像を行いパターニング化されたレジスト層を得、次に、ドライエッチング加工によりコア層を光導波路形状にし、残ったレジスト層を除去する工程を含み、
第２のベンゾオキサゾール共重合体の屈折率が第１のベンゾオキサゾール共重合体の屈折率より大きいことを特徴とするリッジ型光導波路の製造方法。 - 請求項５記載の方法により製造されたリッジ型光導波路の上に、構造式（化３）で表されるビスアミノフェノール誘導体と、構造式（化４）及び構造式（化５）で表されるジカルボン酸誘導体を、式（化３）のモル比が０．５、式（化４）と式（化５）のモル比の和が０．４〜０．７〔ただし式（化４）と式（化５）とのモル比は任意〕になるように反応させて得られる第３のヒドロキシアミド共重合体溶液を塗布し、脱水閉環させて第３のベンゾオキサゾール共重合体からなるクラッド層を得る工程を含み、
第２のベンゾオキサゾール共重合体の屈折率が第３のベンゾオキサゾール共重合体の屈折率より大きいことを特徴とする埋込型光導波路の製造方法。
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| JP2002362884A JP2004191875A (ja) | 2002-12-13 | 2002-12-13 | 高分子光導波路及びその製造法 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007128028A (ja) * | 2005-05-11 | 2007-05-24 | Hitachi Chem Co Ltd | フレキシブル光導波路及びその製造方法 |
| JP2010260983A (ja) * | 2009-05-09 | 2010-11-18 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | ポリアミド系樹脂、光学部品用樹脂組成物、被覆部材、光学部品および光学デバイス |
| JP2011052225A (ja) * | 2004-12-13 | 2011-03-17 | Hitachi Chem Co Ltd | 光導波路材料用樹脂組成物、光導波路材料用樹脂フィルム及びこれらを用いた光導波路 |
| US8326110B2 (en) | 2004-10-07 | 2012-12-04 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Flexible optical waveguide having a cladding layer composed of a resin for forming a cladding layer and a base material film |
-
2002
- 2002-12-13 JP JP2002362884A patent/JP2004191875A/ja active Pending
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