JPH04274402A - 導光路の作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高分子化合物を用いた
可撓性に富む導光路の作製法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術において、導光路を作製するに
は、シリカガラスなどの基板上に二酸化珪素の薄膜を形
成し、導光路部分が適当な屈折率になるように適当な元
素をドープする方法が用いられてきた。この従来法によ
り製造される導光路にあっては光の伝播損失からは望ま
しい特性が得られるものの、可撓性に乏しい欠点があっ
た。また、近年、高分子化合物を用いたものが研究され
るようになった。そのひとつにアクリル系高分子化合物
を用いたものがある。しかしアクリル系化合物で作製さ
れた導光路は、可撓性がかならずしも十分とはいえず、
また熱特性の点でも十分ではなかった。これらの欠点を
解決する方法としてポリイミド化合物を用いた導光路形
成方法が検討されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリイ
ミド化合物を導光路として加工するには、レジストワー
クによる方法がとられられるが、現像時の溶媒溶解性の
ため導光路部だけを選択的に加工することができなかっ
た。

【０００４】従来技術によるポリイミド化合物を用いた
導光路の作製方法では、図８（ａ）に示すように、支持
基板８１上にポリイミドフィルム８２、該ポリイミドフ
ィルム上にレジスト層８３を形成し、このレジスト層に
パターンマスク８４を通して、紫外線８５を照射し、次
に同図（ｂ）に示すようにレジスト層を現像し、更に同
図（ｃ）に示すようにドライエッチングにより導光路部
分のポリイミドを残置する方法が一般的であった。しか
しながら、この方法では支持基板にシリコン基板あるい
はガラス基板を必要とするため、たわみ性の少ない導光
路しか実現できなかった。また、たわみ性を有するポリ
エチレンテレフタレートフィルム等の高分子化合物を用
いた場合には、現像溶媒でポリエチレンテレフタレート
の損傷がおこるという欠点があった。またポリイミドフ
ィルムを支持基板とする場合にも現像溶解特性の制御が
困難であった。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
、レジストワークを行なわなくとも可撓性、耐熱性に富
んだ導光路を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる課題は、請求項１
に記載したように、基板上にポリアミック酸溶液を塗布
する工程、溶剤を除去する工程、１００℃以下の温度で
プレキュアする工程、形成されたアミック酸フィルムに
アルゴンレーザ光を照射する工程、基板からフィルムを
剥離する工程、剥離されたフィルムを３００℃以上の温
度でキュアする工程を順次行なう導光路の作製方法によ
り解消される。

【０００７】また請求項２に記載したように、基板上に
ポリアミック酸溶液を塗布する工程、溶剤を除去する工
程、１００℃以下の温度でプレキュアする工程、形成さ
れたアミック酸フィルムにアルゴンレーザ光を照射する
工程、レーザ照射されたフィルムを３００℃以上の温度
でキュアする工程、キュアされたフィルムを基板から剥
離する工程を順次行なう方法であっても良い。

【０００８】また請求項３に記載したように、導光路部
分の屈折率より小さな屈折率を示すポリイミドフィルム
で、請求項１または請求項２記載の導光路の作製方法に
より作製される導光路ポリイミドフィルムの上層と下層
の少なくとも一方を被覆しても良い。

【０００９】以下、図面を参照して本発明方法を詳細に
説明する。本発明で、ポリイミドフィルム中に屈折率分
布を実現する方法は、図１に示した工程を経て実現でき
る。図１は本発明に係わる導光路の作製方法の第１の例
を説明するためのもので、この方法では、まず、図１（
ａ）に示すように、ガラスやシリコンなど基板１１上に
ポリアミック酸溶液１２を塗布し、真空チャンバにて溶
媒を除去し、１００℃以下の温度でプレキュアし、ポリ
アミック酸フィルム１２を形成する。次に同図（ｂ）に
示すように、形成されたポリアミック酸フィルム１２上
にアルゴンレーザビーム１３（波長４５７．９）ｎｍを
照射する。レーザの波長は吸収係数の大きな波長が望ま
しいので、４５７．９ｎｍが適している。露光されたポ
リアミック酸フィルム１２は、同図（ｃ）に示すように
基板１１からリフトオフされ、乾燥される。さらに、同
図（ｄ）に示すように、２枚の平滑なガラス基板１４で
乾燥させたフィルムをはさんで、３００℃以上の温度で
キュアする。これによりポリアミック酸フィルムはポリ
イミドフィルムに変化し、導光路ポリイミドフィルム１
５が得られる。このキュア温度が３００℃より低いと、
ポリアミック酸のイミド化が充分に行なわれなくなる。

【００１０】このようなプロセスにより作製される導光
路１５の屈折率分布の一例を図２に示す。この例のよう
に本発明の方法を用いて作製された導光路１５では光学
異方性の高いものが出来るので、偏波保持の光信号を伝
播するための光回路としての役割が期待できる。さらに
、従来とは違ってレジストワークが不要なため、簡単な
プロセスで導光路を形成することができる。

【００１１】図３は、本発明に係わる導光路の作製方法
の第２の例を説明するものである。この例では、図１に
示す第１の例と同様に、まず、図３（ａ）に示すように
、基板３１上にポリアミック酸溶液を塗布し、真空チャ
ンバにて溶媒を除去し、１００℃以下の温度でプレキュ
アし、ポリアミック酸フィルム３２を形成する。次に同
図（ｂ）に示すように、形成されたポリアミック酸フィ
ルム３２上にアルゴンレーザビーム３３を照射する。 次に同図（ｃ）に示すように露光されたポリアミック酸
フィルム３２を基板３１上に残置したまま、３００℃で
キュアしてイミド化フィルム（導光路ポリイミドフィル
ム３４）とし、その後同図（ｄ）に示すように基板から
剥離して導光路ポリイミドフィルム３４を得る。

【００１２】この方法で作製された導光路３４の屈折率
分布の一例を図４に示す。図１に示す第１の例により作
製された導光路１５に比べて異方性の小さな屈折率分布
となる。

【００１３】本発明に係わる導光路の作製方法の第３の
例は、図５に示すように、アルゴンレーザ露光により導
光路の形成されたポリイミドフィルム５１の上層５２お
よび下層５３を、導光路部分の屈折率より低いポリイミ
ドフィルムで被覆して導光路を作製する方法である。ポ
リイミドフィルム単層の導光路では導光路の上面および
下面が空気層となり屈折率差が大きくなりすぎて、マル
チモードの伝播では入射角など制約がある。そのため上
層と下層のいずれか一方もしくは両方を導光路より屈折
率の小さなポリイミドで被覆するものである。

【００１４】このような導光路の実際の作製方法の一例
を説明すると、まず図６（ａ）に示すように基板６１上
にふっ素を含有する屈折率の低いポリアミック酸溶液を
塗布し、真空チャンバ内で溶媒を除去し、１００℃以下
の温度でプレキュアし、ポリアミック酸フィルム６２を
形成する。次に同図（ｂ）に示すように該ポリアミック
酸フィルム６２にアルゴンレーザ６３で導光路パターン
を露光する。この場合、図中の断面に示したように屈折
率変化のともなう部分６５が支持基板６１に達すること
がないよう、露光量および強度を調整することが必要で
ある。次に、同図（ｃ）に示すように露光されたフィル
ム６６上にさらに、先に塗布したふっ素を含有するポリ
アミック酸を塗布し、溶媒除去し、１００℃および３０
０℃以上でキュアし、導光路ポリイミドフィルム６７の
上層に屈折率の小さなポリイミド層６８を形成する。そ
して同図（ｄ）に示すように導光路６７を基板６１から
剥離する。

【００１５】また別な方法では、図７（ａ）に示すよう
にふっ素を含有する屈折率の低いポリアミック酸を基板
７１上に塗布し、溶媒除去し、ポリアミック酸フィルム
７２を形成した後、該フィルム層より屈折率が大きくて
材料を異にするポリアミック酸溶液を塗布し、溶媒除去
し、第２のポリアミック酸フィルム層７３を形成し、１
００℃以下の温度でプレキュアし、次に同図（ｂ）に示
すようにアルゴンレーザ７４を露光し、次に同図（ｃ）
に示すように露光されたフィルム７３上にさらに下地層
に用いたふっ素を含有した屈折率の低いポリアミック酸
を塗布し、溶媒除去し、１００℃および３００℃以上で
キュアし、導光路上層７５を形成し、次に３００℃以上
でキュアし、さらに同図（ｄ）に示すように基板７１か
ら剥離しても得られる。

【００１６】このように作製されるポリイミド化合物の
みからなる導光路は耐熱性に優れることはもちろんであ
るが可撓性にも優れている。

【００１７】

【実施例】（実施例１）市販のポリアミック酸１２％ジ
メチルアセトアミド溶液を１０ｃｍ角のガラス基板上に
スピンコート法により塗布し、真空チャンバにて、５０
℃、３０分間乾燥させ、溶剤を除去した。その後、７０
℃で、２時間プレキュアした。ガラス基板上のポリアミ
ック酸フィルムを線速４ｍ／ｓｅｃで直線状に移動させ
、このフィルム上にアルゴンレーザ（波長４５７．９ｎ
ｍ、パワー１Ｗ）をビーム径１０μｍで、導光路長さ１
０ｃｍになるように照射した。ガラス基板からポリアミ
ック酸フィルムを超音波洗浄機により水中で剥離した。 このフィルムを７０℃の窒素気流下で乾燥させた。 このフィルムを２枚の平滑なガラス基板にはさみ３００
℃で１時間キュアしてポリイミドフィルムを得た。この
フィルムの平均膜厚は２５μｍであった。また、導光路
部分の屈折率分布は図２に示すものが得られた。

【００１８】形成された導光路に導光路膜に垂直な面に
振動する偏光を入射して光の伝播特性を調べたところ伝
送損失は０．３ｄＢ／ｃｍであった。またフィルムをた
わましながら伝送損失を測定したところ０．３ｄＢ／ｃ
ｍの損失であった。さらに直径１０ｍｍのパイプにフィ
ルムを２０回まきつけをくりかえしたがフィルムにクラ
ックなど損傷はみられず伝送損失にも変化はみられなか
った。この導光路の形成されたポリイミドフィルムを、
２５０℃窒素気流下で、１００時間放置し、その後伝送
損失を測定したが顕著な変化はなかった。

【００１９】（実施例２）実施例１と同様に、ポリアミ
ック酸フィルムをガラス基板上に作製し、同様にアルゴ
ンレーザ露光を行った。該露光されたフィルムをガラス
基板上に残置したまま、３００℃の空気下で１時間キュ
アしてポリイミドフィルムを得た。超音波洗浄機にて水
中で剥離し、窒素気流下乾燥させた。このフィルムの膜
厚は平均で２５μｍであった。導光路部分の屈折率分布
は図４に示すものが得られた。実施例１とくらべて屈折
率異方性が小さなものが得られた。形成された導光路に
、導光路膜に垂直な面に振動する偏光を入射して、光の
伝播損失を調べたところ０．２ｄＢ／ｃｍであった。 繰り返しのまきつけや耐熱性も実施例１と同様な特性と
なった。

【００２０】（実施例３）ふっ素をふくむポリアミック
酸１０％ジメチルアセトアミド溶液をスピンコート法に
より２インチのシリコン基板上に塗布した。５０℃で溶
剤を除去し、その後７０℃で２時間プレキュアした。プ
レキュアしたポリアミック酸フィルムを線速４ｍ／ｓｅ
ｃで移動させ、フィルム面にアルゴンレーザビーム（波
長４５７．９ｎｍ、パワー０．５Ｗ）をビーム径１０μ
ｍで照射し、直線状導光路を１０ｃｍ形成した。露光さ
れた面上に、先に用いたふっ素を含むポリアミック酸ジ
メチルアセトアミド溶液をスピンコート法により形成し
た。ポリアミック酸フィルムを基板上に残置したまま、
５０℃で溶剤除去、７０℃でプレキュア、その後、３０
０℃で１時間キュアした。さらに実施例２と同様に、超
音波洗浄機により水中でシリコン基板から剥離し、乾燥
した。フィルム厚さは３０μｍであった。

【００２１】形成された導光路に導光路膜に垂直な面に
振動する偏光を入射して光の伝播特性を調べたところ伝
送損失は０．１ｄＢ／ｃｍであった。またフィルムをた
わましながら伝送損失を測定したところ０．１ｄＢ／ｃ
ｍの損失であった。さらに直径１０ｍｍのパイプにフィ
ルムを２０回まきつけをくりかえしたがフィルムにクラ
ックなど損傷はみられず伝送損失にも変化はみられなか
った。この導光路の形成されたポリイミドフィルムを、
２５０℃窒素気流下で、１００時間放置し、その後伝送
損失を測定したが顕著な変化はなかった。

【００２２】（実施例４）実施例３と同様にふっ素をふ
くむポリアミック酸をシリコン基板上に塗布し、溶媒除
去、プレキュアをおこなった。該ポリアミック酸フィル
ム上に、実施例１に用いた市販のポリアミック酸１２％
アセトアミド溶液を同様に塗布した。溶媒除去、プレキ
ュア（７０℃、２時間）した後、実施例１と同様にアル
ゴンレーザ（４５７．９ｎｍ、パワー１Ｗ）で直線状導
光路を形成した。さらに、ふっ素をふくむポリアミック
酸を導光路の形成されたフィルム上にスピンコート法で
形成し、溶媒除去、プレキュア、キュアを実施例３と同
様に行なった。

【００２３】形成された導光路に導光路膜に垂直な面に
振動する偏光を入射して光の伝播特性を調べたところ伝
送損失は０．３ｄＢ／ｃｍであった。またフィルムをた
わましながら伝送損失を測定したところ０．３ｄＢ／ｃ
ｍの損失であった。さらに直径１０ｍｍのパイプにフィ
ルムを２０回まきつけをくりかえしたがフィルムにクラ
ックなど損傷はみられず伝送損失にも変化はみられなか
った。この導光路の形成されたポリイミドフィルムを、
２５０℃窒素気流下で、１００時間放置し、その後伝送
損失を測定したが顕著な変化はなかった。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、基板上のポリアミ
ック酸フィルムにアルゴンレーザビーム露光を行い、キ
ュアしポリイミドフィルムとすることにより得られる導
光路および導光路の形成された部分の上層と下層部を導
光路部より屈折率の低いポリイミドで被覆することによ
り得られる導光路は可撓性にすぐれ、耐熱性も高く、導
光性にも優れた特性を示すので光配線のフラットケーブ
ルによる集線化（光インタコネクション）、あるいは光
集積部品間接続（光チップキャリヤ）などに応用できる
利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明請求項１記載の導光路の作製工程の流れ
を説明する図で（ａ）はポリアミック酸塗布、（ｂ）は
アルゴンレーザ露光、（ｃ）は基板からの剥離、（ｄ）
はガラス基板間にはさみキュアする工程を示している。

【図２】請求項１記載の方法で形成された導光路の屈折
率分布の一例を示す説明図である。

【図３】本発明請求項２記載の方法を示す図であって、
（ａ）はポリアミック酸塗布、（ｂ）はアルゴンレーザ
露光、（ｃ）はガラス基板上どのキュア、（ｄ）は剥離
の工程を示している。

【図４】請求項２記載の方法で形成された導光路の屈折
率分布の一例を示す図である。

【図５】本発明請求項３記載の方法を説明する図である
。

【図６】請求項３記載の方法による実施例の説明図で（
ａ）はポリアミック酸塗布、（ｂ）はアルゴンレーザ露
光、（ｃ）は上層ポリアミック酸塗布、（ｄ）はキュア
後に剥離する工程を示す図である。

【図７】請求項３記載の方法の第２の実施例を説明する
図であって、（ａ）は２種類のポリアミック酸を基板上
に塗布する工程、（ｂ）はアルゴンレーザ露光、（ｃ）
はキュア、（ｄ）は剥離の工程を示す図である。

【図８】導光路を形成する従来方法を説明する図で（ａ
）はマスク露光、（ｂ）は現像、（ｃ）はドライエッチ
ングの工程を示している。

【符号の説明】

１１　　　　基板 １２　　　　ポリアミック酸フィルム １３　　　　アルゴンレーザビーム １４　　　　平滑ガラス基板 １５　　　　導光路ポリイミドフィルム（導光路）３１
　　　　基板 ３２　　　　ポリアミック酸フィルム ３３　　　　アルゴンレーザビーム ３４　　　　導光路ポリイミドフィルム（導光路）５１
　　　　ポリイミドフィルム ５２　　　　上層フィルム ５３　　　　下層フィルム ６１　　　　基板 ６２　　　　ポリアミック酸フィルム ６３　　　　アルゴンレーザビーム ６４　　　　上層ポリアミック酸フィルム６５　　　　
導光路部分 ６６　　　　フィルム ６７　　　　導光路ポリイミドフィルム（導光路）６８
　　　　ポリイミド層 ７１　　　　基板 ７２　　　　下層ポリアミック酸フィルム７３　　　　
第２のポリアミック酸フィルム（導光路）７４　　　　
アルゴンレーザビーム ７５　　　　上層ポリアミック酸フィルム８１　　　　
基板 ８２　　　　ポリイミドフィルム ８３　　　　レジスト ８４　　　　マスク ８５　　　　紫外線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基板上にポリアミック酸溶液を塗布す
   る工程、溶剤を除去する工程、１００℃以下の温度でプ
   レキュアする工程、形成されたアミック酸フィルムにア
   ルゴンレーザ光を照射する工程、基板からフィルムを剥
   離する工程、剥離されたフィルムを３００℃以上の温度
   でキュアする工程を順次行なうことを特徴とする導光路
   の作製方法。
2. 【請求項２】　　基板上にポリアミック酸溶液を塗布す
   る工程、溶剤を除去する工程、１００℃以下の温度でプ
   レキュアする工程、形成されたアミック酸フィルムにア
   ルゴンレーザ光を照射する工程、レーザ照射されたフィ
   ルムを３００℃以上の温度でキュアする工程、キュアさ
   れたフィルムを基板から剥離する工程を順次行なうこと
   を特徴とする導光路の作製方法。
3. 【請求項３】　　導光路部分の屈折率より小さな屈折率
   を示すポリイミドフィルムで、請求項１または請求項２
   記載の導光路の作製方法により作製される導光路ポリイ
   ミドフィルムの上層と下層の少なくとも一方を被覆する
   ことを特徴とする導光路の作製方法。