JP3147284B2 - 高分子光導波路フィルムの製造方法 - Google Patents
高分子光導波路フィルムの製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高分子光導波路フィル
ム及びその製造方法に関し、特に光インターコネクショ
ンや光合波、分波等の光部品において、それに用いると
きに、好適な屈曲性のある低損失高分子光導波路フィル
ムの製造方法に関する。
ム及びその製造方法に関し、特に光インターコネクショ
ンや光合波、分波等の光部品において、それに用いると
きに、好適な屈曲性のある低損失高分子光導波路フィル
ムの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光部品、あるいは光ファイバの基材とし
ては、光伝搬損失が小さく、伝送帯域が広いという特徴
を有する石英ガラスや多成分ガラス等の無機系の材料が
広く使用されているが、最近では高分子系の材料も開発
され、無機系の材料に比べて加工性や価格の点で優れて
いることから、光導波路用材料として注目されている。
例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）あるい
は、ポリスチレンのような透明性に優れた高分子をコア
とし、そのコア材料よりも屈折率の低いプラスチックを
クラッド材料としたコア−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（特開平３−１８８４０２
号）。また、耐熱性の高い透明性高分子であるポリイミ
ドやポリシロキサンを用いた平板型光導波路も作製され
ている。更に、高分子光導波路の特徴は、容易に屈曲可
能な状態に形成できることである。高分子光導波路に、
充分な屈曲性を持たせ、しかも伝搬損失の低減が実現す
れば、本来の柔軟な性質を積極的に利用してフレキシブ
ルな光配線、分岐などが可能となり、光インターコネク
ションへの応用が充分可能である。しかしながら、従来
は、作製上の制約からガラス基板、シリコン基板、アク
リル基板等の厚い高分子基板上に導波路が形成されたた
め、ほとんど屈曲性はなく、屈曲性が積極的に生かされ
ていなかったのが現状である。充分な屈曲性を有する高
分子光導波路を作製するためには、まずガラス基板、シ
リコン基板、厚手の高分子基板上に比較的薄い高分子光
導波路を形成し、その後、高分子光導波路部分を基板よ
りはく離すれば良い。しかし、作製当初より、基板と高
分子の密着性を弱くしておくと、作製途中に基板からは
く離してしまう。また逆に、基板との密着性を強固にす
ると、後のはく離が困難になる。高分子光導波路の作製
中は基板との密着が強固であり、導波路作製後に基板か
らはく離するときは、容易に基板からはずれることが望
ましいが、そのような方法が簡単には無いのが現状であ
る。また高分子導波路特有の欠点として紫外線に対する
安定性が悪いことが挙げられる。すなわち日照により酸
化あるいは解重合等の反応が起こり次第に劣化してい
く。
ては、光伝搬損失が小さく、伝送帯域が広いという特徴
を有する石英ガラスや多成分ガラス等の無機系の材料が
広く使用されているが、最近では高分子系の材料も開発
され、無機系の材料に比べて加工性や価格の点で優れて
いることから、光導波路用材料として注目されている。
例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）あるい
は、ポリスチレンのような透明性に優れた高分子をコア
とし、そのコア材料よりも屈折率の低いプラスチックを
クラッド材料としたコア−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（特開平３−１８８４０２
号）。また、耐熱性の高い透明性高分子であるポリイミ
ドやポリシロキサンを用いた平板型光導波路も作製され
ている。更に、高分子光導波路の特徴は、容易に屈曲可
能な状態に形成できることである。高分子光導波路に、
充分な屈曲性を持たせ、しかも伝搬損失の低減が実現す
れば、本来の柔軟な性質を積極的に利用してフレキシブ
ルな光配線、分岐などが可能となり、光インターコネク
ションへの応用が充分可能である。しかしながら、従来
は、作製上の制約からガラス基板、シリコン基板、アク
リル基板等の厚い高分子基板上に導波路が形成されたた
め、ほとんど屈曲性はなく、屈曲性が積極的に生かされ
ていなかったのが現状である。充分な屈曲性を有する高
分子光導波路を作製するためには、まずガラス基板、シ
リコン基板、厚手の高分子基板上に比較的薄い高分子光
導波路を形成し、その後、高分子光導波路部分を基板よ
りはく離すれば良い。しかし、作製当初より、基板と高
分子の密着性を弱くしておくと、作製途中に基板からは
く離してしまう。また逆に、基板との密着性を強固にす
ると、後のはく離が困難になる。高分子光導波路の作製
中は基板との密着が強固であり、導波路作製後に基板か
らはく離するときは、容易に基板からはずれることが望
ましいが、そのような方法が簡単には無いのが現状であ
る。また高分子導波路特有の欠点として紫外線に対する
安定性が悪いことが挙げられる。すなわち日照により酸
化あるいは解重合等の反応が起こり次第に劣化してい
く。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、充分
な屈曲性を有する低損失で高信頼性の高分子光導波路の
作製方法を提供することにある。
な屈曲性を有する低損失で高信頼性の高分子光導波路の
作製方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明の第１の発明は高分子光導波路フィルムの製造方法
に関する発明であって、銅を最上層に有する基板上に、
少なくともクラッド及び該クラッドより屈折率の高いコ
アを有する高分子光導波路フィルムを作製する光導波層
作製工程と、その後、塩酸水溶液に浸漬することによ
り、該高分子光導波路フィルムを、該基板からはく離す
るはく離工程を有することを特徴とする。また、本発明
の第２の発明は、高分子光導波路フィルムの他の製造方
法に関する発明であって、第１の発明において、塩酸水
溶液に浸漬する代りに水酸化カリウム水溶液に浸漬する
ことを特徴とする。更に、本発明の第３の発明は、高分
子光導波路フィルムの製造方法に関する発明であって、
第１又は第２の発明のはく離工程に引続き、該クラッド
層の上部及び下部に紫外線吸収層を形成する保護層作製
工程を有することを特徴とする。
発明の第１の発明は高分子光導波路フィルムの製造方法
に関する発明であって、銅を最上層に有する基板上に、
少なくともクラッド及び該クラッドより屈折率の高いコ
アを有する高分子光導波路フィルムを作製する光導波層
作製工程と、その後、塩酸水溶液に浸漬することによ
り、該高分子光導波路フィルムを、該基板からはく離す
るはく離工程を有することを特徴とする。また、本発明
の第２の発明は、高分子光導波路フィルムの他の製造方
法に関する発明であって、第１の発明において、塩酸水
溶液に浸漬する代りに水酸化カリウム水溶液に浸漬する
ことを特徴とする。更に、本発明の第３の発明は、高分
子光導波路フィルムの製造方法に関する発明であって、
第１又は第２の発明のはく離工程に引続き、該クラッド
層の上部及び下部に紫外線吸収層を形成する保護層作製
工程を有することを特徴とする。
【０００５】銅薄膜を最上層に有する基板の例には、上
記の、ガラスやシリコンウエハー上に、蒸着やスパッタ
リング法等により数１０から数１００ｎｍの厚さの銅薄
膜を付着した基板がある。
記の、ガラスやシリコンウエハー上に、蒸着やスパッタ
リング法等により数１０から数１００ｎｍの厚さの銅薄
膜を付着した基板がある。
【０００６】また、該高分子フィルムを該基板上に密着
形成するには、スピンコート法、ドクターブレード法、
またフリースタンディグフィルムを機械的に密着する等
によっても行うことができる。いずれの場合も、導波路
作製プロセス中に、はく離しない程度の密着力を有する
ことが必要であることから、基板上にシランカップリン
グ剤等の接着補助剤をコーティング後、上記高分子フィ
ルムを形成する場合が多い。
形成するには、スピンコート法、ドクターブレード法、
またフリースタンディグフィルムを機械的に密着する等
によっても行うことができる。いずれの場合も、導波路
作製プロセス中に、はく離しない程度の密着力を有する
ことが必要であることから、基板上にシランカップリン
グ剤等の接着補助剤をコーティング後、上記高分子フィ
ルムを形成する場合が多い。
【０００７】また、塩酸の濃度は、１０〜２０％程度で
あり、水酸化カリウム水溶液と同様に、基板と高分子光
導波路フィルムを分離することができる。水酸化カリウ
ム水溶液は、基板と高分子光導波路フィルム間に浸透し
て双方の密着力を弱めるように働く。また、高分子光導
波路フィルムの端部に傷を付けて塩酸溶液に浸すと、基
板と高分子光導波路フィルム間への溶液の浸透が短時間
で起こるため、極めて迅速にはく離することができる。
基板からはく離した高分子光導波路フィルムは、塩酸や
水酸化カリウム水溶液を純水で充分に洗浄することが必
要である。
あり、水酸化カリウム水溶液と同様に、基板と高分子光
導波路フィルムを分離することができる。水酸化カリウ
ム水溶液は、基板と高分子光導波路フィルム間に浸透し
て双方の密着力を弱めるように働く。また、高分子光導
波路フィルムの端部に傷を付けて塩酸溶液に浸すと、基
板と高分子光導波路フィルム間への溶液の浸透が短時間
で起こるため、極めて迅速にはく離することができる。
基板からはく離した高分子光導波路フィルムは、塩酸や
水酸化カリウム水溶液を純水で充分に洗浄することが必
要である。
【０００８】更に上記の方法により得たフレキシブル高
分子光導波路素子に紫外線吸収層を付加することにより
紫外線照射による導波路特性劣化を著しく改善する効果
があった。
分子光導波路素子に紫外線吸収層を付加することにより
紫外線照射による導波路特性劣化を著しく改善する効果
があった。
【０００９】以下、図面を参照して本発明を具体的に説
明する。まず、前記の現状の問題点について、更に具体
的に説明する。図１に基板上に作製された高分子光導波
路の構成を示す。１は、基板であって、高分子フィルム
支持体である。従って、導波路の作製プロセス中に熱変
形がみられず、具体的には、鏡面仕上げをした金属、ガ
ラス、シリコンウエハー等がある。２は本発明の特徴と
する、すなわち従来技術では見られない銅スパッタリン
グ層である。３は、下層クラッド層であって、溶媒中に
溶かした溶液状の透明性高分子をスピンコート法で基板
上に所望の厚さに形成する。４は、高分子光導波路のコ
ア層であり、クラッドの屈折率よりわずかに屈折率の高
い材料を用いる必要がある。下部クラッド層上に、この
コア層用高分子をスピンコートで所望の厚さに形成した
後、フォトリソグラフィー、反応性イオンエッチング等
で、コア部分を形成する。その後、下層クラッド層と同
様の高分子を所望の厚さにスピンコートし、５の上部ク
ラッド層を形成する。その後、この高分子光導波路部分
を基板からはく離し、フィルム状の高分子光導波路とす
る。コアを作製するためのフォトプロセスでは、レジス
トの現像工程において、基板ごと現像液中に浸漬しなけ
ればならない。そのため、現像液浸漬中に基板と下部ク
ラッド層間にはく離しない程度の密着力が、必要であ
る。また現像液浸漬後は、蒸留水による基板洗浄工程も
あり、この工程中にも基板から下層クラッドのはく離が
あってはならない。本発明によれば、符号２の層を設け
ることにより、前記従来技術の問題点が解決された。図
２は本発明の紫外線吸収層付高分子導波路の概念図であ
る。図２において符号３〜５は図１と同義であり、６は
紫外線吸収層を意味する。
明する。まず、前記の現状の問題点について、更に具体
的に説明する。図１に基板上に作製された高分子光導波
路の構成を示す。１は、基板であって、高分子フィルム
支持体である。従って、導波路の作製プロセス中に熱変
形がみられず、具体的には、鏡面仕上げをした金属、ガ
ラス、シリコンウエハー等がある。２は本発明の特徴と
する、すなわち従来技術では見られない銅スパッタリン
グ層である。３は、下層クラッド層であって、溶媒中に
溶かした溶液状の透明性高分子をスピンコート法で基板
上に所望の厚さに形成する。４は、高分子光導波路のコ
ア層であり、クラッドの屈折率よりわずかに屈折率の高
い材料を用いる必要がある。下部クラッド層上に、この
コア層用高分子をスピンコートで所望の厚さに形成した
後、フォトリソグラフィー、反応性イオンエッチング等
で、コア部分を形成する。その後、下層クラッド層と同
様の高分子を所望の厚さにスピンコートし、５の上部ク
ラッド層を形成する。その後、この高分子光導波路部分
を基板からはく離し、フィルム状の高分子光導波路とす
る。コアを作製するためのフォトプロセスでは、レジス
トの現像工程において、基板ごと現像液中に浸漬しなけ
ればならない。そのため、現像液浸漬中に基板と下部ク
ラッド層間にはく離しない程度の密着力が、必要であ
る。また現像液浸漬後は、蒸留水による基板洗浄工程も
あり、この工程中にも基板から下層クラッドのはく離が
あってはならない。本発明によれば、符号２の層を設け
ることにより、前記従来技術の問題点が解決された。図
２は本発明の紫外線吸収層付高分子導波路の概念図であ
る。図２において符号３〜５は図１と同義であり、６は
紫外線吸収層を意味する。
【００１０】以上説明したように、本発明による製造方
法によれば比較的大面積の屈曲性を有する高安定の高分
子光導波路フィルムを得ることができる。
法によれば比較的大面積の屈曲性を有する高安定の高分
子光導波路フィルムを得ることができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
【００１２】実施例１ シリコン基板上に、スパッタリング法により銅を１００
ｎｍ程度形成する。この基板上に、埋め込み型高分子光
導波路を作製した。クラッド層高分子としては、重水素
化ポリメチルメタクリレートとフッ素化メタクリレート
（モル比＝９６．５：３．５）の共重合体を、コア層高
分子としては重水素化ポリメチルメタクリレートを用い
た。この高分子を、それぞれ、クロロベンゼンとキシレ
ンの混合溶液に溶かし、溶液状とした。銅の着いたシリ
コン基板上に、クラッド層高分子を、約２５μｍ厚にス
ピンコートした。ベーク乾燥処理後、コア層高分子を約
８μｍ厚にスピンコートした。次に、フォトリソグラフ
ィーとドライエッチングにより、幅８μｍ、高さ８μｍ
の矩形断面を有する直線パターンに加工した。最後に、
２５μｍ厚にクラッド用高分子をスピンコートし埋め込
み型導波路を作製した。この導波路を塩酸（塩化水素２
０％）中に浸し、基板より高分子導波路部分をはく離し
た。上記のはく離した屈曲性を有する高分子光導波路フ
ィルムと、はく離する前の基板に着いた高分子光導波路
の波長１．３１μｍにおける損失測定結果（導波路長：
５０ｍｍ、結合損失を含む）を表１に示す。
ｎｍ程度形成する。この基板上に、埋め込み型高分子光
導波路を作製した。クラッド層高分子としては、重水素
化ポリメチルメタクリレートとフッ素化メタクリレート
（モル比＝９６．５：３．５）の共重合体を、コア層高
分子としては重水素化ポリメチルメタクリレートを用い
た。この高分子を、それぞれ、クロロベンゼンとキシレ
ンの混合溶液に溶かし、溶液状とした。銅の着いたシリ
コン基板上に、クラッド層高分子を、約２５μｍ厚にス
ピンコートした。ベーク乾燥処理後、コア層高分子を約
８μｍ厚にスピンコートした。次に、フォトリソグラフ
ィーとドライエッチングにより、幅８μｍ、高さ８μｍ
の矩形断面を有する直線パターンに加工した。最後に、
２５μｍ厚にクラッド用高分子をスピンコートし埋め込
み型導波路を作製した。この導波路を塩酸（塩化水素２
０％）中に浸し、基板より高分子導波路部分をはく離し
た。上記のはく離した屈曲性を有する高分子光導波路フ
ィルムと、はく離する前の基板に着いた高分子光導波路
の波長１．３１μｍにおける損失測定結果（導波路長：
５０ｍｍ、結合損失を含む）を表１に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】両者の結果が、ほぼ一致することから、本
発明法により基板よりはく離しても、高分子光導波路特
性には悪影響を与えず、本発明法は、屈曲性を有する高
分子光導波路の作製法として有効であることが明らかに
なった。また、はく離した高分子導波路の曲がり（曲率
半径５０ｍｍ）による損失は、１．６ｄＢとなり顕著な
変化はみられなかった。
発明法により基板よりはく離しても、高分子光導波路特
性には悪影響を与えず、本発明法は、屈曲性を有する高
分子光導波路の作製法として有効であることが明らかに
なった。また、はく離した高分子導波路の曲がり（曲率
半径５０ｍｍ）による損失は、１．６ｄＢとなり顕著な
変化はみられなかった。
【００１５】実施例２ 銅の着いたシリコン基板上に、実施例１と同様の埋め込
み型光導波路を作製した。この導波路を１０％水酸化カ
リウム水溶液中に浸し、基板より高分子光導波路フィル
ム部分をはく離した。上記のはく離した屈曲性を有する
高分子光導波路フィルムと、はく離する前の基板に着い
た高分子光導波路の波長１．３１μｍにおける損失測定
結果（導波路長：５０ｍｍ、結合損失を含む）を表２に
示す。
み型光導波路を作製した。この導波路を１０％水酸化カ
リウム水溶液中に浸し、基板より高分子光導波路フィル
ム部分をはく離した。上記のはく離した屈曲性を有する
高分子光導波路フィルムと、はく離する前の基板に着い
た高分子光導波路の波長１．３１μｍにおける損失測定
結果（導波路長：５０ｍｍ、結合損失を含む）を表２に
示す。
【００１６】
【表２】
【００１７】両者の結果が、ほぼ一致することから、本
発明法により基板よりはく離しても、高分子光導波路特
性には悪影響を与えず、本発明法は、屈曲性を有する高
分子光導波路の作製法として有効であることが明らかに
なった。
発明法により基板よりはく離しても、高分子光導波路特
性には悪影響を与えず、本発明法は、屈曲性を有する高
分子光導波路の作製法として有効であることが明らかに
なった。
【００１８】実施例３ 図２を用いて本発明の他の実施例を示す。実施例１のフ
レキシブル高分子光導波路の上下に紫外線吸収層６をラ
ミネートすることで紫外線保護膜付フレキシブル導波路
を作製した。ポリエチレンフィルムなどの透明材料で保
護したフレキシブル導波路と紫外線吸収層で保護したフ
レキシブル導波路を作製し、波長３５０ｎｍの紫外線を
１００時間照射した後の波長１．３μｍにおける導波路
特性を比較したところ、５０ｍｍの導波路の損失（結合
損失を含む）は、透明保護膜付フレキシブル導波路の場
合３．０ｄＢと増大し、一方紫外線吸収層付フレキシブ
ル導波路の場合１．６ｄＢとほぼ変化がなかった。以上
の結果から明らかなように従来の透明保護膜付フレキシ
ブル高分子光導波路素子と比べて紫外線吸収層付フレキ
シブル高分子光導波路は、紫外線照射による導波路特性
劣化を著しく改善する効果があった。
レキシブル高分子光導波路の上下に紫外線吸収層６をラ
ミネートすることで紫外線保護膜付フレキシブル導波路
を作製した。ポリエチレンフィルムなどの透明材料で保
護したフレキシブル導波路と紫外線吸収層で保護したフ
レキシブル導波路を作製し、波長３５０ｎｍの紫外線を
１００時間照射した後の波長１．３μｍにおける導波路
特性を比較したところ、５０ｍｍの導波路の損失（結合
損失を含む）は、透明保護膜付フレキシブル導波路の場
合３．０ｄＢと増大し、一方紫外線吸収層付フレキシブ
ル導波路の場合１．６ｄＢとほぼ変化がなかった。以上
の結果から明らかなように従来の透明保護膜付フレキシ
ブル高分子光導波路素子と比べて紫外線吸収層付フレキ
シブル高分子光導波路は、紫外線照射による導波路特性
劣化を著しく改善する効果があった。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により作製
した屈曲性を有する高分子光導波路フィルムは、基板は
く離前の光導波路特性を充分に保っており、本発明が、
屈曲性を有する高分子光導波路フィルムの作製法として
有効であることが示された。また有色保護膜を付加する
ことにより、紫外線照射による導波路特性劣化を著しく
改善する効果があった。
した屈曲性を有する高分子光導波路フィルムは、基板は
く離前の光導波路特性を充分に保っており、本発明が、
屈曲性を有する高分子光導波路フィルムの作製法として
有効であることが示された。また有色保護膜を付加する
ことにより、紫外線照射による導波路特性劣化を著しく
改善する効果があった。
【図１】本発明の製造方法の概念図である。
【図２】本発明の紫外線吸収層付高分子光導波路の概念
図である。
図である。
１：基板、２：銅スパッタリング膜、３：下部クラッド
層、４：コア層、５：上部クラッド層、６：紫外線吸収
層
層、４：コア層、５：上部クラッド層、６：紫外線吸収
層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今村 三郎 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−92338（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−174709（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/00 - 6/54
Claims (3)
- 【請求項１】 銅を最上層に有する基板上に、少なくと
もクラッド及び該クラッドより屈折率の高いコアを有す
る高分子光導波路フィルムを作製する光導波層作製工程
と、その後、塩酸水溶液に浸漬することにより、該高分
子光導波路フィルムを、該基板からはく離するはく離工
程を有することを特徴とする高分子光導波路フィルムの
製造方法。 - 【請求項２】 銅を最上層に有する基板上に、少なくと
もクラッド及び該クラッドより屈折率の高いコアを有す
る高分子光導波路フィルムを作製する光導波層作製工程
と、その後、水酸化カリウム水溶液に浸漬することによ
り、該高分子フィルムを、該基板からはく離するはく離
工程を有することを特徴とする高分子光導波路フィルム
の製造方法。 - 【請求項３】 該はく離工程に引続き、該クラッド層の
上部及び下部に紫外線吸収層を形成する保護層作製工程
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
の高分子光導波路フィルムの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12741495A JP3147284B2 (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 高分子光導波路フィルムの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12741495A JP3147284B2 (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 高分子光導波路フィルムの製造方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000337209A Division JP2001166166A (ja) | 2000-11-06 | 2000-11-06 | 高分子光導波路フィルム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08304650A JPH08304650A (ja) | 1996-11-22 |
| JP3147284B2 true JP3147284B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=14959382
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12741495A Expired - Fee Related JP3147284B2 (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 高分子光導波路フィルムの製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3147284B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7162134B2 (en) | 2001-12-28 | 2007-01-09 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | Polymeric optical waveguide film |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4224897B2 (ja) * | 1999-07-13 | 2009-02-18 | ソニー株式会社 | 光導波路の製造方法および光送受信装置の製造方法 |
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