JP2006047506A - 光導波路の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 量産性の向上および低コスト化を図ることができ、かつ、作業性および生産安定性に優れる光導波路の製造方法を提供すること。
【解決手段】 長尺の基材１の上に、フルオレン誘導体層２を連続して塗工し、これを硬化させてアンダークラッド層３を形成する。次いで、アンダークラッド層３の上に、感光性フルオレン誘導体層４を連続して塗工し、フォトマスク５を介して連続して所定のパターンで露光した後、連続して露光後加熱する。その後、連続して現像し、感光性フルオレン誘導体層４を所定のパターンに形成した後、連続して硬化させ、アンダークラッド層３の上にコア層６を所定のパターンで形成する。その後、アンダークラッド層３の上に、コア層６を被覆するように、フルオレン誘導体層８を連続して塗工し、これを硬化させて、オーバークラッド層７を形成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光導波路の製造方法に関し、詳しくは、複数の光デバイスの間を光接続するための光導波路の製造方法に関する。

光導波路は、複数の光デバイスの間を光接続するために用いられ、光ファイバの開発による光通信システムの実用化に伴なって、その開発が進められている。
このような光導波路は、例えば、エポキシ系オリゴマーやアクリル系オリゴマーなどの液状の感光性樹脂を用いて、これを下部クラッド層に塗布し、マスクを介して露光した後、溶媒にて現像することによって、コア層をパターン形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２６８１５２号公報

しかし、特許文献１に記載される方法では、光導波路をシリコン基板の上に枚様式（バッチ式）にて製造しており、量産性の向上およびその量産性に基づく低コスト化を図るには限界がある。
さらに、液状の感光性樹脂では、取扱においてフォトマスクを汚染したり、液体流動性に起因して光導波路を安定した形状で形成することができない、という不具合がある。

本発明の目的は、量産性の向上および低コスト化を図ることができ、かつ、作業性および生産安定性に優れる光導波路の製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の光導波路の製造方法は、長尺の基材の上に、フルオレン誘導体層を連続して塗工し、これを硬化させることにより、下部クラッド層を形成する工程、下部クラッド層の上に、感光性フルオレン誘導体層を連続して塗工する工程、塗工後の感光性フルオレン誘導体層を、フォトマスクを介して連続して所定のパターンで露光する工程、露光後の感光性フルオレン誘導体層を、連続して露光後加熱する工程、加熱後の感光性フルオレン誘導体層を連続して現像することにより、感光性フルオレン誘導体層における未露光部分を除去して、感光性フルオレン誘導体層を所定のパターンに形成する工程、現像後の感光性フルオレン誘導体層を硬化させることにより、下部クラッド層の上に、コア層を所定のパターンで形成する工程、下部クラッド層の上に、コア層を被覆するように、フルオレン誘導体層を連続して塗工し、これを硬化させることにより、上部クラッド層を形成する工程を含んでいることを特徴としている。

また、本発明では、フルオレン誘導体層および感光性フルオレン誘導体層が、下記一般式（１）で示されるフルオレン誘導体を含むことが好適である。

（式中、Ｒ１〜Ｒ４は、同一または異なって水素原子または炭素数１〜６のアルキル基を示し、Ｒ５およびＲ６は、同一または異なって水素原子またはメチル基を示し、ｎは、各々独立して０〜１０の整数を示す。）
また、この場合には、一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ６が、すべて水素原子であり、ｎが、各々独立して０または１であることが好適である。

本発明の光導波路の製造方法によれば、基材の上に下部クラッド層を連続して形成し、その下部クラッド層の上にコア層を所定のパターンで連続して形成し、また、下部クラッド層の上に、上部クラッド層をコア層を被覆するように連続して形成する。つまり、下部クラッド層、コア層および上部クラッド層を連続して形成するので、枚様式（バッチ式）に比べて、量産性の向上を顕著に図ることができる。そのため、フルオレン誘導体樹脂からなる光導波路を、効率よく低コストで製造することができる。

また、感光性フルオレン誘導体層からコア層を形成すれば、露光時に、フォトマスクと、感光性フルオレン誘導体層との間に所定の間隔を設けずとも、フォトマスクを感光性フルオレン誘導体層に接触させて露光することができる。そのため、生産効率の向上を図ることができる。
さらに、フルオレン誘導体層および感光性フルオレン誘導体層は流動しにくいので、光導破路を安定した形状で、形成することができる。

図１は、本発明の光導波路の製造方法の一実施形態を概念的に示す製造工程図である。
図１に示すように、この方法では、２つのロールＲを、互いに所定間隔を隔てて対向配置して、一方のロールＲを送り出すために用い、他方のロールＲを巻き取るために用いて、後述する各工程を、それらロールＲの間で連続して実施するか、あるいは、いずれかのロールＲに巻き取った状態で実施する。より具体的には、連続して実施する場合には、一方のロールＲに、当該工程以前の工程が終了している製造途中の光導波路９を巻回しておき、当該工程において、その一方のロールＲからそれを送り出し、他方のロールＲでそれを巻き取ることにより、それら２つのロールＲの間において、当該工程を連続して実施する。

なお、図１では、すべての工程を、便宜上、一方のロールＲから送り出し、他方のロールＲで巻き取るように記載しているが、実際の工程においては、他方のロールＲから送り出し、一方のロールＲで巻き取る場合や、送り出しと巻き取りとを、一方のロールＲおよび他方のロールＲの間で交互に実施する場合などもあり、それらは、実際の工程により、適宜決定される。

まず、この方法では、図１（ａ）に示すように、長尺の基材１を用意する。基材１は、長尺の平板帯状をなし、例えば、ステンレス、４２アロイなどの金属箔、例えば、ポリイミド樹脂、フルオレン誘導体樹脂などの耐熱性樹脂フィルムなどが用いられる。その厚さは、例えば、５〜２００μｍ、好ましくは、１０〜５０μｍ、その幅は、例えば、５０〜５００ｍｍ、好ましくは、１２５〜２５０ｍｍ、その長さは、例えば、５〜２００ｍ、好ましくは、１０〜１００ｍである。

そして、長尺の基材１は、例えば、一方のロールＲにロール状に巻回された状態で用意され、他方のロールＲに掛け渡されて、その他方のロールＲに向けて送り出し可能な状態で用意される。
次いで、この方法では、図１（ｂ）に示すように、基材１の上に、アンダークラッド層３を形成するためのフルオレン誘導体層２を連続して塗工する。フルオレン誘導体層２を連続して塗工するには、まず、一方のロールＲから他方のロールＲに向かって送り出される基材１の上に、フルオレン誘導体を含むワニスを連続して塗工し、次いで、これを連続して予備乾燥する。

フルオレン誘導体を含むワニスは、フルオレン誘導体が溶媒で溶解されている溶液であって、フルオレン誘導体は、例えば、下記一般式（１）で示される。

（式中、Ｒ１〜Ｒ４は、同一または異なって水素原子または炭素数１〜６のアルキル基を示し、Ｒ５およびＲ６は、同一または異なって水素原子またはメチル基を示し、ｎは、各々独立して０〜１０の整数を示す。）
一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ４で示される炭素数１〜６のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓ−ブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、ネオペンチル、ｎ−ヘキシルなどが挙げられる。

また、一般式（１）においては、Ｒ１〜Ｒ６が、すべて水素原子であり、ｎが、各々独立して０または１であることが好適である。このようなフルオレン誘導体は、より具体的には、例えば、Ｒ１〜Ｒ６がすべて水素原子でありｎがともに１であるビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル（エポキシ当量３２０）、Ｒ１〜Ｒ６すべてが水素原子でありｎがともに０であるビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテル（エポキシ当量２３４）などが挙げられる。これらフルオレン誘導体は、単独使用または２種類以上併用することができる。また、このようなフルオレン誘導体は、公知の方法により製造することができる。

フルオレン誘導体の配合割合は、例えば、フルオレン誘導体を含むワニス全量に対して、５０〜９９．９重量％、好ましくは、８０〜９９重量％である。５０重量％より少ないと、塗工後に成膜しにくくなる場合がある。９９．９重量％より多いと、硬化が不十分となる場合がある。
溶媒としては、例えば、２−ブタノン、シクロヘキサノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジグライム、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、プロピレングリコールメチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラメチルフラン、ジメトキシエタンなどが用いられる。これら溶媒は、単独使用または２種類以上併用して、塗工に好適な粘度が得られるように、適量用いられる。

また、フルオレン誘導体を含むワニスは、フルオレン誘導体とともに、光酸発生剤を含んでもよい。
光酸発生剤としては、特に制限されず、例えば、オニウム塩などの従来公知のものが用いられる。オニウム塩としては、例えば、ジアゾニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、セレニウム塩などが挙げられる。また、これらの塩（対イオン）としては、例えば、ＣＦ_３ＳＯ_３ ⁻、ＢＦ_４ ⁻、ＰＦ_６ ⁻、ＡｓＦ_６ ⁻、ＳｂＦ_６ ⁻などのアニオンが挙げられる。

より具体的には、例えば、４，４-ビス[ジ（βヒドロキシエトキシ）フェニルスルフィニオ]フェニルスルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネート、アリルスルフォニウムヘキサフルオロフォスフェイト、トリフェニルスルホニウムトリフレート、４−クロロベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、（４−フェニルチオフェニル）ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、（４−フェニルチオフェニル）ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、ビス[４−（ジフェニルスルホニオ）フェニル]スルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネート、ビス[４−（ジフェニルスルホニオ）フェニル]スルフィド−ビス−ヘキサフルオロホスフェート、（４−メトキシフェニル）ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、（４−メトキシフェニル）フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス（４−ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ベンジルトリフェニルホスホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルセレニウムヘキサフルオロホスフェートなどが挙げられる。これら光酸発生剤は、単独使用または２種類以上併用することができる。

また、光酸発生剤の配合割合は、例えば、フルオレン誘導体１００重量部に対して、０．１〜１０重量部、好ましくは、０．５〜５重量部である。
また、フルオレン誘導体を含むワニスには、本発明の優れた効果を阻害しない範囲において、上記成分以外に、例えば、反応性オリゴマー、希釈剤などの各種成分を含ませることができる。

反応性オリゴマーとしては、例えば、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタンアクリレート、ブタジエンアクリレート、オキセタンなどが用いられる。好ましくは、オキセタンが用いられる。オキセタンは、少量添加するのみで、後述の感光性フルオレン誘導体層４の硬化を促進させることができる。より具体的には、例えば、３−エチルー３−ヒドロキシメチルオキセタン、３−エチル−３−（フェノキシメチル）オキセタン、ジ（１−エチル（３−オキセタニル））メチルエーテル、３−エチル−３−（２−エチルヘキシルメチル）オキセタンなどが挙げられる。これら反応性オリゴマーは、単独使用または２種類以上併用することができる。また、反応性オリゴマーの配合割合は、例えば、フルオレン誘導体１００重量部に対して、５〜１００重量部である。

希釈剤としては、例えば、炭素数２〜２５のアルキルモノグリシジルエーテル（例えば、ブチルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテルなど）、ブタンジオールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ドデカンジオールジグリシジルエーテル、ペンタエチルトリオールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、レゾルシングリシジルエーテル、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、テトラフルオロプロピルグリシジルエーテル、オクタフルオロプロピルグリシジルエーテル、ドデカフルオロペンチルグリシジルエーテル、スチレンオキシド、１，７−オクタジエンジエポキシド、リモネンジエポキシド、リモネンモノオキシド、α−ピネンエポキシド、β−ピネンエポキシド、シクロヘキセンエポキシド、シクロオクテンエポキシド、ビニルシクロヘキセンオキシドなどが挙げられる。耐熱性、透明性を考慮すると、好ましくは、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、３，４−エポキシシクロヘキセニルエチル−８，４−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、ビニルシクロヘキセンジオキシド、アリルシクロヘキセンジオキシド、８，４−エポキシ−４−メチルシクロヘキシル−２−プロピレンオキシド、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシル）エーテルなどの分子内に脂環式構造を有するエポキシが挙げられる。

これら希釈剤は、単独使用または２種類以上併用することができる。また、希釈剤の配合割合は、例えば、フルオレン誘導体１００重量部に対して、５〜２００重量部である。
また、希釈剤の配合割合を適宜調整することにより、後述するアンダークラッド層３およびオーバークラッド層７と、コア層６との屈折率を調整することができる。
そして、フルオレン誘導体は、上記した各成分を、上記した溶媒に配合して、溶解混合することにより、ワニスとして調製することができる。フルオレン誘導体を含むワニスの固形分濃度は、例えば、３０〜９０重量％、好ましくは、５０〜８０重量％である。

なお、フルオレン誘導体を含むワニスは、溶媒を用いずに、例えば、希釈剤を溶媒の代わりとして、希釈剤により他の成分を溶解混合することにより、調製することもできる。
また、アンダークラッド層３を形成するためのフルオレン誘導体層２は、アンダークラッド層３の形成後に、コア層６よりも、屈折率が低くなるように処方される。より具体的には、下記（２）式において、シングルモードの場合、Δが０．２〜０．８となるように、マルチモードの場合、Δが０．５〜３．０となるように、コア層６とアンダークラッド層３との屈折率を調整する。

Δ＝（ｎ_１−ｎ_２）/ｎ_１×１００ （２）
（ｎ_１＝コア層の屈折率、ｎ_２＝アンダークラッド層の屈折率）
コア層６とアンダークラッド層３との屈折率の調整は、各層を形成するためのフルオレン誘導体層２および感光性フルオレン誘導体層４において、複数種類のフルオレン誘導体を用いて、それらの組成比を適宜変更して調整する。コア層６よりも低い屈折率でアンダークラッド層３を形成するには、フルオレン誘導体層２を形成するためのワニスにおいて、例えば、ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテルとビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテルとを、ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル１００重量部に対して、ビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテルを１０〜７０重量部の割合で用いる。これによって、硬化後のアンダークラッド層３の屈折率は１．５５〜１．９０となる。

そして、基材１の上に、フルオレン誘導体を含むワニスを連続して塗工するには、キャスティング法、スプレーコート法、または、ダムコーター法、コンマコーター法、リバースロールコーター法などのコーター法などの公知の塗工方法が用いられる。また、その後、予備乾燥は、例えば、路長２〜５ｍの乾燥炉を２つのロールＲの間に設置し、乾燥温度５０〜１２０℃、搬送速度０．１〜０．５ｍ／分に設定して、フルオレン誘導体を含むワニスが塗工された基材１を、連続して乾燥炉に通過させるようにする。これによって、フルオレン誘導体層２はその表面に粘着性（表面タック性）が実質的には残存しないフィルムとして形成される。

また、この工程において、乾燥炉を通過した基材１を他方のロールＲで巻き取るときには、基材１の上に形成されたフルオレン誘導体層２に、その上から巻回される基材１が接触することを防止するために、各基材１の間には、スペーサを介装して、巻回される各層の間を所定間隔に保持するようにする。なお、以後の工程において、巻き取り時には、すべてスペーサを介装して、巻回される各層の間を所定間隔に保持するようにする。

次いで、この方法では、基材１の上に形成したフルオレン誘導体層２を、硬化することにより、下部クラッド層としてのアンダークラッド層３を形成する。
フルオレン誘導体層２を硬化させるには、特に制限されず、好ましくは、例えば、露光法や露光法と加熱法の併用などの公知の方法が用いられる。
露光法により、フルオレン誘導体層２を硬化させる場合には、例えば、２つのロールＲの間に自動搬送機能を備えた紫外線照射装置を配置し、フルオレン誘導体層２を通過させることにより、露光する。紫外線照射量は、例えば、１０〜１００００ｍＪ／ｃｍ^２、好ましくは、５０〜５０００ｍＪ／ｃｍ^２である。

露光法と加熱法との併用により、フルオレン誘導体層２を硬化させる場合には、例えば、上記した露光法により露光した後、連続して、下記の加熱法により加熱する。
加熱法により、フルオレン誘導体層２を硬化させる場合には、例えば、２つのロールＲの間に自動搬送機能を備えた乾燥炉を配置し、フルオレン誘導体層２を通過させることにより加熱したり、他方のロールＲにおいて巻き取ったフルオレン誘導体層２を、その巻回状態のまま、ロールＲごと加熱炉内に配置して、加熱する。加熱温度は、例えば、８０〜２５０℃であり、フルオレン誘導体層２を通過させることにより加熱する場合には、搬送速度は、例えば、０．１〜０．５ｍ／分に設定される。

これによって、フルオレン誘導体層２が硬化して、フルオレン誘導体樹脂からなるアンダークラッド層３が形成される。
なお、アンダークラッド層３の厚みは、マルチモード光導波路の場合には、例えば、５〜１００μｍ、シングルモード光導波路の場合には、例えば、１〜２０μｍである。
その後、この方法では、図１（ｃ）に示すように、アンダークラッド層３の上に、コア層６を形成するための感光性フルオレン誘導体層４を、連続して塗工する。

感光性フルオレン誘導体層４を連続して塗工するには、まず一方のロールＲから他方のロールＲに向かって送り出される基材１の上に形成されたアンダークラッド層３の上に、感光性フルオレン誘導体を含むワニスを連続して塗工し、次いで、これを予備乾燥する。
感光性フルオレン誘導体は、上記したフルオレン誘導体と光酸発生剤とを必須成分とするものであって、感光性フルオレン誘導体を含むワニスは、フルオレン誘導体と光酸発生剤とが、溶媒で溶解されている溶液として調製される。

なお、感光性フルオレン誘導体を含むワニスは、光酸発生剤を必須成分とする以外は、上記したフルオレン誘導体層２を形成するためのフルオレン誘導体を含むワニスと、同様に調製される。
コア層６を形成するための感光性フルオレン誘導体層４は、上記したようにコア層６の形成後に、アンダークラッド層３よりも、屈折率が高くなるように処方される。感光性フルオレン誘導体層４の硬化後の屈折率は、上記したフルオレン誘導体層２と同様に、複数のフルオレン誘導体の種類を用いて、それらの組成比を適宜変更して、調整する。アンダークラッド層３よりも高い屈折率でコア層６を形成するには、感光性フルオレン誘導体層４を形成するためのワニスにおいて、例えば、ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテルとビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテルとを、ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル１００重量部に対して、ビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテルを１０〜７０重量部の割合で用いる。これによって、硬化後のコア層６の屈折率は１．５５〜１．６２となる。

そして、アンダークラッド層３の上に、感光性フルオレン誘導体を含むワニスを連続して塗工するには、キャスティング法、スプレーコート法、または、ダムコーター法、コンマコーター法、リバースロールコーター法などのコーター法などの公知の塗工方法が用いられる。また、その後、予備乾燥は、例えば、路長２〜５ｍの乾燥炉を２つのロールＲの間に設置し、乾燥温度５０〜１２０℃、搬送速度０．１〜０．５ｍ／分に設定して、アンダークラッド層３の上に感光性フルオレン誘導体を含むワニスが塗工された基材１を、連続して乾燥炉に通過させるようにする。これによって、感光性フルオレン誘導体層４は、その表面に、粘着性（表面タック性）が実質的に残存しないフィルムとして形成される。

その後、この方法では、図１（ｄ）に示すように、塗工後の感光性フルオレン誘導体層４を、フォトマスク５を介して連続して所定のパターンで露光する。
フォトマスク５は、次の現像において露光部分が残存するような、光透過部分がコア層６として形成される所定のパターンと、同一のパターンで形成されたフォトマスクが用いられる。

露光は、２つのロールＲの間に、フォトマスク５を配置して、一方のロールＲから他方のロールＲに向かって送り出される基材１の上のアンダークラッド層３の上に形成された感光性フルオレン誘導体層４を、連続して露光する。露光装置として、自動搬送機能を備えた露光装置などが用いられる。
また、露光方法は、特に制限されず、例えば、感光性フルオレン誘導体層４とフォトマスク５とを直接接触させるコンタクト露光方法、感光性フルオレン誘導体層４とフォトマスク５との間に若干の隙間を設けるプロキシミティ露光方法、さらには、投影露光方法など、公知の露光方法が用いられる。感光性フルオレン誘導体層４には、表面タック性が実質的にないので、フォトマスク５を感光性フルオレン誘導体層４に接触させるコンタクト露光法が好適に用いられる。コンタクト露光法では、フォトマスク５を感光性フルオレン誘導体層４に直接接触させるので、作業効率の向上を図りつつ、潜像の確実なパターン形成を図ることができる。

露光する照射線としては、例えば、可視光、紫外線、赤外線、Ｘ線、α線、β線、γ線などが用いられる。好適には、紫外線が用いられる。紫外線を用いれば、大きなエネルギーを照射して、大きな硬化速度を得ることができる。また、照射装置も小型かつ安価であり、生産コストの低減化を図ることができる。より具体的には、例えば、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯などの光源を用いて、紫外線を照射する。紫外線の照射量は、例えば、１０〜１００００ｍＪ／ｃｍ^２、好ましくは、５０〜５０００ｍＪ／ｃｍ^２である。

その後、この方法では、図１（ｅ）に示すように、露光後の感光性フルオレン誘導体層４を、連続して露光後加熱する。露光後加熱は、例えば、路長２〜５ｍの加熱炉を２つのロールＲの間に設置し、加熱温度８０〜２５０℃、好ましくは、１００〜２００℃で、搬送速度０．１〜０．５ｍ／分に設定して、アンダークラッド層３の上に感光性フルオレン誘導体層４が形成された基材１を、連続して加熱炉を通過させるようにする。この露光後加熱によって、現像液に対する露光部分の溶解性が低減され、次の現像において、未露光部分が溶解されるネガ型の潜像が形成される。

次いで、この方法では、図２（ｆ）に示すように、露光後の感光性フルオレン誘導体層４を連続して現像する。現像は、例えば、路長２〜５ｍの現像槽を２つのロールＲの間に設置し、搬送速度０．２〜０．５ｍ／分に設定して、アンダークラッド層３の上に感光性フルオレン誘導体層４が形成された基材１を、連続して現像槽に通過させるようにする。現像方法は、特に制限されず、例えば、浸漬法やスプレー法などの公知の方法が用いられる。現像温度は、通常、２５〜５０℃である。また、現像液として、例えば、アセトリニトリルなどの極性有機溶媒が用いられる。なお、現像槽は、現像室と水洗室とを備えるものが好適である。

この現像によって、感光性フルオレン誘導体層４における未露光部分が除去されて、感光性フルオレン誘導体層４が所定のパターンに形成される。
そして、この方法では、現像後の感光性フルオレン誘導体層４を硬化することにより、アンダークラッド層３の上に、コア層６を所定のパターンで形成する。感光性フルオレン誘導体層４を硬化させるには、加熱法や露光法、さらにはそれらの併用などの公知の方法が用いられる。

加熱法により、感光性フルオレン誘導体層４を硬化させる場合には、例えば、２つのロールＲの間に自動搬送機能を備えた乾燥炉を配置し、感光性フルオレン誘導体層４を通過させることにより加熱したり、他方のロールＲにおいて巻き取ったフルオレン誘導体層８を、その巻回状態のまま、ロールＲごと加熱炉内に配置して、加熱する。加熱温度は、例えば、８０〜２５０℃であり、感光性フルオレン誘導体層４を通過させることにより加熱する場合には、搬送速度は、例えば、０．１〜０．５ｍ／分に設定される。

露光法により、感光性フルオレン誘導体層４を硬化させる場合には、例えば、２つのロールＲの間に自動搬送機能を備えた紫外線照射装置を配置し、フルオレン誘導体層４を通過させることにより、露光する。紫外線照射量は、例えば、１０〜１００００ｍＪ／ｃｍ^２、好ましくは、５０〜５０００ｍＪ／ｃｍ^２である。
加熱法と露光法との併用により、感光性フルオレン誘導体層４を硬化させる場合には、例えば、上記した露光法により露光した後、連続して、上記した加熱法により加熱する。

これによって、感光性フルオレン誘導体層４が硬化して、フルオレン誘導体樹脂からなるコア層６が、所定のパターンとして形成される。
コア層６の厚みは、マルチモード光導波路の場合、例えば、２０〜１００μｍ、シングルモード光導波路の場合、２〜１０μｍである。
次いで、この方法では、図２（ｇ）に示すように、アンダークラッド層３の上に、コア層６を被覆するように、フルオレン誘導体層８を連続して塗工する。フルオレン誘導体層８を連続して塗工するには、上記と同様に、一方のロールＲから他方のロールＲに向かって送り出される基材１の上に形成されたアンダークラッド層３の上に、コア層６を被覆するように、フルオレン誘導体を含むワニスを連続して塗工し、次いで、これを連続して予備乾燥する。

フルオレン誘導体を含むワニスは、上記と同様のフルオレン誘導体を含むワニスであって、オーバークラッド層７の形成後に、コア層６よりも屈折率が低くなるように処方される。好ましくは、フルオレン誘導体層２を形成するためのフルオレン誘導体を含むワニスと、同じ処方のものが用いられる。
そして、アンダークラッド層３の上に、フルオレン誘導体を含むワニスを連続して塗工するには、上記と同様に、キャスティング法、スプレーコート法、または、ダムコーター法、コンマコーター法、リバースロールコーター法などのコーター法などの公知の塗工方法が用いられる。また、その後、予備乾燥も、上記と同様に、例えば、路長２〜５ｍの乾燥炉を２つのロールＲの間に設置し、乾燥温度５０〜１２０℃、搬送速度０．１〜０．５ｍ／分に設定して、アンダークラッド層３の上にフルオレン誘導体を含むワニスが塗工された基材１を、連続して乾燥炉に通過させるようにする。

次いで、この方法では、アンダークラッド層３の上に形成したフルオレン誘導体層８を、硬化することにより、上部クラッド層としてのオーバークラッド層７を形成する。
フルオレン誘導体層８を硬化させるには、特に制限されないが、好ましくは、上記と同様に、例えば、加熱法や露光法、さらにはそれらの併用などの公知の方法が用いられる。
なお、オーバークラッド層７の厚みは、マルチモード光導破路の場合には、例えば、５〜１００μｍ、シングルモード光導波路の場合には、例えば、１〜２０μｍである。

次いで、この方法では、図２（ｈ）に示すように、基材１を、各光導波路９に対応するパターンとなるように、連続してエッチングする。エッチングは、特に制限されないが、例えば、基材１の表面を、ドライフィルムなどからなるエッチングレジストで、上記したパターンとなるように連続して被覆し、その後、例えば、塩化第二鉄溶液などを用いて、連続してウエットエッチングし、その後、連続してエッチングレジストを剥離する。

その後、この方法では、図２（ｉ）に示すように、カッターや高精度金型などにより、各光導波路９ごとに切り出して、光導波路９を得る。光導波路９の切り出しは、各光導波路９のパターンに対応して切り出すようにする。
なお、上記の説明において、基材１とアンダークラッド層３との間の密着力が不十分な場合には、それらの間に、例えば、フルオレン誘導体樹脂からなる密着層を設けてもよく、あるいは、基材１の表面に密着力を高めるための表面処理を施してもよい。

このような光導波路９の製造方法によれば、基材１の上にアンダークラッド層３を連続して形成し、そのアンダークラッド層３の上にコア層６を所定のパターンで連続して形成し、また、アンダークラッド層３の上にオーバークラッド層７をコア層６を被覆するように連続して形成する。つまり、アンダークラッド層３、コア層６およびオーバークラッド層７を連続して形成するので、枚様式（バッチ式）に比べて、量産性の向上を顕著に図ることができる。そのため、フルオレン誘導体樹脂からなる光導波路９を、効率よく低コストで製造することができる。

また、このような光導波路９の製造方法では、コア層６を形成するための感光性フルオレン誘導体層４を、フルオレン誘導体と光酸発生剤とを含む感光性フルオレン誘導体から形成するので、実質的に表面タック性のない感光性フルオレン誘導体層４を形成することができる。そのため、コア層６の形成時において、露光するときには、フォトマスク５と感光性フルオレン誘導体層４との間に、所定の間隔を設けずとも、コンタクト露光法により、フォトマスク５を感光性フルオレン誘導体層４に接触させて露光することができる。

そのため、確実なパターン形成を確保しつつ、フォトマスク５を感光性フルオレン誘導体層４に接触させても、フォトマスク５の汚染を低減することができる。その結果、光導破路９の製造方法において、品質および生産効率の向上を図ることができる。
また、この光導破路９の製造方法によれば、フルオレン誘導体および感光性フルオレン誘導体を含むワニスを高い粘度で調製することができるので、厚く塗工して、フルオレン誘導体層２または感光性フルオレン誘導体層４を厚く形成することができる。また、フルオレン誘導体層２または感光性フルオレン誘導体層４を流動しにくく形成することができるので、光導破路９を安定した形状で形成することができる。

そして、この方法により得られる光導波路９は、形状安定性に優れる品質の良好な光導波路９として、種々の分野で用いることができる。
得られた光導波路９は、特に制限されることなく、種々の光デバイスを光接続するために用いられ、具体的には、直線光導波路、曲がり光導波路、交差光導波路、Ｙ分岐導波路、スラブ光導波路、マッハツェンダー型光導波路、ＡＷＧ型光導波路、グレーティング、光導波路レンズなどとして用いられる。

また、これらの光導波路により接続される光デバイスとして、例えば、波長フィルタ、光スイッチ、光分岐器、光合成器、光合分波器、光アンプ、波長変換器、波長分割器、光スプリッタ、方向性結合器、さらには、レーザダイオードやフォトダイオードをハイブリッド集積した光伝送モジュールなどが挙げられる。

以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、何ら実施例に限定されることはない。
（ワニスの調製）
表１に示す処方で、各成分を、溶媒としてシクロヘキサノンを用いて混合溶解して、フルオレン誘導体ワニスＡおよび感光性フルオレン誘導体ワニスＢを調製した。なお、各ワニスを硬化した硬化物の、測定波長６３３ｎｍにおける屈折率を併せて表１に示す。

（光導波路の作製）
下記の工程を、ロールツーロールで実施することにより、光導波路を作製した。
まず、ロールに巻回された、厚さ２５μｍ、幅１２５ｍｍ、長さ１００ｍのステンレス箔からなる基材を用意した（図１（ａ）参照）。次いで、この基材の上に、上記で調製したフルオレン誘導体ワニスＡを連続して塗工し、その後、これを、２つのロールの間に路長２ｍの乾燥炉（乾燥温度１００℃、搬送速度０．２ｍ／分）を配置して、これを通過させて予備乾燥することにより、フルオレン誘導体層を形成し（図１（ｂ）参照）、その後、これをロールに巻き取った。なお、巻き取りにおいては、各層の巻回時に厚さ１ｍｍのスペーサを介装した（なお、記載は省略するが、以下の工程においても同様にスペーサを介装した）。

次いで、自動搬送機能を備えた紫外線照射装置を用いて、２０００ｍＪ／ｃｍ^２の照射量にて、フルオレン誘導体層の全面に紫外線を照射し、ロールに巻き取った後、さらに、２つのロールの間に路長２ｍの加熱炉（乾燥温度１５０℃、搬送速度０．２ｍ／ｍｉｎ）を配置して、これを通過させることにより、フルオレン誘導体層を硬化させ、アンダークラッド層を形成した。なお、アンダークラッド層の厚みは、２０μｍであった。

その後、このアンダークラッド層の上に、上記で調製した、感光性フルオレン誘導体ワニスＢを連続して塗工し、その後、これを、２つのロールの間に路長２ｍの乾燥炉（乾燥温度１００℃、搬送速度０．２ｍ／分）を配置して、これを通過させて予備乾燥することにより、感光性フルオレン誘導体層を形成した（図１（ｃ）参照）。
次いで、これを、自動搬送機能を備えた紫外線照射装置を用いて、連続して露光した（図１（ｄ）参照）。露光方法は、１０ｃｍ×１０ｃｍの領域内に５０μｍ幅の直線の光導波路のパターンが形成された合成石英系のクロムフォトマスクを用いて、ｉ線（３６５ｎｍ）を照射線として、５０００ｍＪ／ｃｍ^２の照射量で、１２ｃｍ間隔でコンタクト露光する方法を採用した。

その後、露光後の感光性フルオレン誘導体層を、２つのロールの間に路長２ｍの加熱炉（加熱温度１００℃、搬送速度０．１ｍ／分）を配置して、これを通過させることにより、連続して露光後加熱した（図１（ｅ）参照）。
次いで、露光後加熱後の感光性フルオレン誘導体層を、２つのロールの間に設置された、路長１ｍの現像槽、路長１ｍの１次水洗槽、路長３ｍの２次水洗槽を備えるスプレー式現像槽を用いて、連続して現像した（図２（ｆ）参照）。現像は、現像液として、アセトニトリルを用いて、現像槽の液温２０℃、１次水洗槽の水温３５℃、２次水洗層の水温２５℃に設定して、搬送速度１．０ｍ／分で、これら各槽を連続して順次通過させた。その後、水切りをして、これをロールに巻き取った。なお、現像後の感光性フルオレン誘導体層の厚みは、約５０μｍであり、現像により未露光部分が全て溶解されていることを確認した。

次いで、現像後の感光性フルオレン誘導体層を、２つのロールの間に路長２ｍの乾燥炉（乾燥温度１５０℃、搬送速度０．２ｍ／ｍｉｎ）を配置して、これを通過させて硬化することにより、感光性フルオレン誘導体層からなるコア層を形成した。なお、コア層は、幅５０μｍ、厚み５０μｍの方形の断面形状を有するパターンとして形成された。
その後、アンダークラッド層の上に、コア層を被覆するように、フルオレン誘導体ワニスＡを連続して塗工し、次いで、これを、２つのロールの間に路長２ｍの乾燥炉（乾燥温度１００℃、搬送速度０．２ｍ／分）に通過させて、予備乾燥することにより、フルオレン誘導体層を形成し（図２（ｇ）参照）、その後、これをロールに巻き取った。

次いで、自動搬送機能を備えた紫外線照射装置を用いて、２０００ｍＪ／ｃｍ^２の照射量にて、フルオレン誘導体層の全面に紫外線を照射し、ロールに巻き取った後、さらに、２つのロールの間に路長２ｍの加熱炉（加熱温度１５０℃、搬送速度０．２ｍ／分）を配置して、これを通過させることにより、フルオレン誘導体層を硬化させ、オーバークラッド層を形成した（図１（ｈ）参照）。なお、オーバークラッド層の厚みは、８０μｍであった。

次いで、基材の表面を、ドライフィルムからなるエッチングレジストで、各光導波路に対応するパターンとなるように連続して被覆し、その後、塩化第二鉄溶液を用いて、連続してウエットエッチングした後、連続してエッチングレジストを剥離した（図２（ｈ）参照）。これによって、基材が、各光導波路に対応するパターンとして形成された。
そして、カッターにより、各光導波路ごとに切り出して光導波路を得た（図２（ｉ）参照）。

本発明の光導波路の製造方法の一実施形態を概念的に示す製造工程図であって、（ａ）は、長尺の基材を用意する工程、（ｂ）は、基材の上に、フルオレン誘導体層を連続して塗工する工程、（ｃ）は、アンダークラッド層の上に、感光性フルオレン誘導体層を連続して塗工する工程、（ｄ）は、塗工後の感光性フルオレン誘導体層を、フォトマスクを介して連続して所定のパターンで露光する工程、（ｅ）は、露光後の感光性フルオレン誘導体層を、連続して露光後加熱する工程を示す。 図１に続いて、本発明の光導波路の製造方法の一実施形態を概念的に示す製造工程図であって、（ｆ）は、加熱後の感光性フルオレン誘導体層を連続して現像する工程、（ｇ）は、アンダークラッド層の上に、コア層を被覆するように、フルオレン誘導体層を連続して塗工する工程、（ｈ）は、基材を、各光導波路に対応するパターンとなるように、連続してエッチングする工程、（ｉ）は、各光導波路ごとに切り出して、光導波路を得る工程を示す。

符号の説明

１ 基材
２ フルオレン誘導体層
３ アンダークラッド層
４ 感光性フルオレン誘導体層
５ フォトマスク
６ コア層
７ オーバークラッド層
８ フルオレン誘導体層
９ 光導波路

Claims (3)

1. 長尺の基材の上に、フルオレン誘導体層を連続して塗工し、これを硬化させることにより、下部クラッド層を形成する工程、
   前記下部クラッド層の上に、感光性フルオレン誘導体層を連続して塗工する工程、
   塗工後の感光性フルオレン誘導体層を、フォトマスクを介して連続して所定のパターンで露光する工程、
   露光後の感光性フルオレン誘導体層を、連続して露光後加熱する工程、
   加熱後の感光性フルオレン誘導体層を連続して現像することにより、前記感光性フルオレン誘導体層における未露光部分を除去して、前記感光性フルオレン誘導体層を所定のパターンに形成する工程、
   現像後の感光性フルオレン誘導体層を硬化させることにより、前記下部クラッド層の上に、コア層を所定のパターンで形成する工程、
   前記下部クラッド層の上に、前記コア層を被覆するように、フルオレン誘導体層を連続して塗工し、これを硬化させることにより、上部クラッド層を形成する工程
   を含んでいることを特徴とする、光導波路の製造方法。
2. 前記フルオレン誘導体層および前記感光性フルオレン誘導体層が、下記一般式（１）で示されるフルオレン誘導体を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光導波路の製造方法。
   

   

   （式中、Ｒ１〜Ｒ４は、同一または異なって水素原子または炭素数１〜６のアルキル基を示し、Ｒ５およびＲ６は、同一または異なって水素原子またはメチル基を示し、ｎは、各々独立して０〜１０の整数を示す。）
3. 前記一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ６が、すべて水素原子であり、ｎが、各々独立して０または１であることを特徴とする、請求項２に記載の光導波路の製造方法。

Images