JPH0792338A - 高分子光導波路及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コアとクラッドの熱的な特性や複屈折の問題
を解決した高分子光導波路及び製造工程が簡便な高分子
光導波路の製造方法を提供する。 【構成】 電子線照射により屈折率を制御して所定の値
に定めた高分子よりなるコアと前記コアに接し、前記コ
アの屈折率より低い屈折率を有するクラッドよりなる高
分子光導波路。高分子に電子線照射、又は描画によりコ
アを作製する高分子光導波路の製造方法。高分子層と該
高分子層よりも屈折率の大きな高分子層が交互に形成さ
れた、２層以上の高分子多層膜に、電子線を照射して光
導波路のコアを形成する高分子光導波路の製造方法。前
記各工程の前後で、導電性膜の形成、除去を行う製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高分子光導波路及びそ
の製造方法に関し、特にコア層として電子線照射により
屈折率を制御した高分子を用いた高分子光導波路及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】低損失光ファイバの開発による光通信シ
ステムの実用化に伴い、種々の光通信用部品の開発が望
まれている。またこれら光部品を高密度に実装する光配
線技術、特に光導波路技術の確立が望まれている。一般
に、光導波路には、光損失が小さい、製造が容易、コア
とクラッドの屈折率差を制御できる、耐熱性に優れてい
る、等の条件が要求される。低損失な光導波路としては
石英系が主に検討されている。光ファイバで実証済のよ
うに石英は光透過性が極めて良好であるため導波路とし
た場合も波長が１．３μｍにおいて０．１ｄＢ／ｃｍ以
下の低光損失化が達成されている。しかしその光導波路
作製に長時間を必要とする、作製時に高温が必要であ
る、大面積化が困難であるなどの製造上の問題点があ
る。これに対してポリメチルメタクリレート（ＰＭＭ
Ａ）などの高分子光導波路は低い温度で成形が可能であ
り、低価格が期待できるなどの長所があるが、耐熱性に
若干の問題がある。そのようなことから耐熱性に優れた
高分子光導波路の実現が望まれていた。一方耐熱性に優
れているポリイミドは電子部品の絶縁膜、フレキシブル
プリント配線板などの電子材料として多く用いられてい
るが、これまで光導波路などの光学部品への適用につい
ての実績はほとんどない。このような観点に立ち、本発
明者らは光導波路に適用可能なポリイミド光学材料につ
いて研究開発を進めてきた。ポリイミドを光学材料とし
て適用していく上で光の透過性に優れていること、屈折
率を自由に制御できることの二点が特に重要である。本
発明者らは特開平３−７２５２８号公報で透明なフッ素
化ポリイミドを明らかにしている。更に特開平４−８７
３４号公報ではこのフッ素化ポリイミドを共重合するこ
とにより例えば光導波路の形成に必要な屈折率制御が可
能であることを明らかにしている。またこのフッ素化ポ
リイミドを用いた光導波路については特開平４−９８０
７号、同４−２３５５０５号、同４−２３５５０６号各
公報で明らかにしている。これらの光導波路において光
を通す役割を持つコアと光を閉じ込める役割を持つクラ
ッドの間の屈折率差の制御は、ポリイミドに含有するフ
ッ素の含量を調節して行っている。すなわちコア用とク
ラッド用の屈折率の異なる２種類のフッ素化ポリイミド
を使用している。そのためコアとクラッドの間の熱的な
特性が異なる、又は複屈折が異なるなどある種の光導波
路において問題となることもある。またもっと根本的な
ことは屈折率の異なる二つのポリイミドを用いなくては
ならないことである。一方、従来のポリイミドに代表さ
れる高分子光導波路の製造方法は、石英光導波路の作製
プロセスで用いられるリアクティブ イオン エッチン
グ（ＲＩＥ）を用いる方法が主流であるが、作製工程が
多いという欠点があった。無機材料ではなく高分子材料
特有の性質を利用した簡便な光導波路の作製方法が望ま
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したコ
アとクラッドとの熱的特性の違いや、複屈折の違いから
生じる問題を解決した高分子光導波路及び製造工程が簡
便な高分子光導波路の製造方法を提供することを目的と
する。

【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の発明の高分子光導波路は、電子線照射によ
り屈折率を制御して所定の値に定めた高分子よりなるコ
アと前記コアに接し、前記コアの屈折率より低い屈折率
を有するクラッドよりなることを特徴とする。第２の発
明の高分子光導波路は、第１の発明の高分子光導波路に
おいて高分子としてポリイミドを用いることを特徴とす
る。第３の発明の高分子光導波路は、第１の発明の高分
子光導波路において高分子としてフッ素を含有する高分
子を用いることを特徴とする。第４の発明の高分子光導
波路は、第１の発明の高分子光導波路において高分子と
して含フッ素ポリイミドを用いることを特徴とする。第
５の発明の高分子光導波路の製造方法は、コアとコアよ
り屈折率の低い屈折率を有するクラッドから形成される
高分子光導波路の製造方法において、コアをマスクを通
して電子線照射により形成することを特徴とする。第６
の発明の高分子光導波路の製造方法は、コアとコアより
屈折率の低い屈折率を有するクラッドから形成される高
分子光導波路の製造方法において、コアを電子線描画に
より形成することを特徴とする。第７の発明の高分子光
導波路の製造方法は、コアとコアより屈折率の低い屈折
率を有するクラッドから形成される高分子光導波路の製
造方法において、基板上に１層目の高分子層を形成する
工程、該１層目の高分子層上に、この１層目の高分子層
の屈折率よりも大きな屈折率を有する２層目の高分子層
を形成する工程、及び該２層構成の高分子層に、電子線
を照射して該２層目に所定の屈折率及び寸法のコアを形
成する工程よりなることを特徴とする。第８の発明の高
分子光導波路の製造方法は、コアとコアより屈折率の低
い屈折率を有するクラッドから形成される高分子光導波
路の製造方法において、基板上に１層目の高分子層を形
成する工程、該１層目の高分子層上に、この１層目の高
分子層の屈折率よりも大きな屈折率を有する２層目の高
分子層を形成する工程、該２層構成の高分子層に、電子
線を照射して該２層目に所定の屈折率及び寸法のコアを
形成する工程、及びその上部にコアよりも屈折率の小さ
な高分子層を形成する工程よりなることを特徴とする。
第９の発明の高分子光導波路の製造方法は、コアとコア
より屈折率の低い屈折率を有するクラッドから形成され
る高分子光導波路の製造方法において、基板上に高分子
層と該高分子層よりも屈折率の大きな高分子層を交互に
３層以上形成する工程と、該高分子多層膜に電子線を照
射して屈折率の大きな高分子層に所定の屈折率及び寸法
のコアを形成する工程とよりなることを特徴とする。第
１０の発明の高分子光導波路の製造方法は、コアとコア
より屈折率の低い屈折率を有するクラッドから形成され
る高分子光導波路の製造方法において、基板上に１層目
の高分子層を形成する工程と、該１層目の高分子層に電
子線を照射して該１層目の高分子層の厚さより薄い領域
で屈折率が増加するように電子線の照射エネルギー及び
照射量を制御した電子線照射工程とよりなることを特徴
とする。第１１の発明の高分子光導波路の製造方法は、
コアとコアより屈折率の低い屈折率を有するクラッドか
ら形成される高分子光導波路の製造方法において、基板
上に１層目の高分子層を形成する工程、該１層目の高分
子層に電子線を照射して該１層目の高分子層の厚さより
薄い領域で屈折率が増加しコアが形成するように電子線
の照射エネルギー及び照射量を制御した電子線照射工
程、及び電子線を照射した高分子層の上部にコアよりも
屈折率の小さな高分子層を形成する工程よりなることを
特徴とする。第１２の発明の高分子光導波路の製造方法
は、第５から第１１の発明の高分子光導波路の製造方法
において、電子線を照射する工程の前工程として導電性
膜を形成する工程と、後工程として導電性膜を除去する
工程を含むことを特徴とする。

【０００５】前記のような状況にかんがみ、本発明者ら
は鋭意検討を行った結果コアとして電子線照射により屈
折率を制御した高分子を用いることにより上記の高分子
光導波路の問題点を解決でき、また電子線照射、特に電
子線描画を用いることにより製造工程が簡便な高分子光
導波路の製造方法を実現できることを見出し本発明を完
成するに至った。

【０００６】前記の構成とすることにより、本発明の高
分子光導波路は、コアとクラッドの熱的特性の違いや、
複屈折の違いがほとんどなく、また１種類の高分子で導
波路が形成できるなど従来の問題は解消できた。更に、
本発明の高分子光導波路の製造方法は、コアの形成が容
易になり製造工程が簡略化された。

【０００７】以下、本発明を図面を使って説明する。図
１は、本発明の第１から第４の発明を説明するもので、
高分子層が１層のみでコアが左右方向で挟まれている構
造の高分子光導波路の一実施例を示す断面図である。図
２は、本発明の第１から第４の発明を説明するもので、
１種類の高分子でできている埋め込み型高分子光導波路
の一実施例を示す断面図である。図３は、本発明の第５
の発明を説明するもので、コアをマスクを通して電子線
照射により形成する高分子光導波路の製造工程の一実施
例を示す図である。図４は、本発明の第６の発明を説明
するもので、コアを電子線描画により形成する高分子光
導波路の製造工程の一実施例を示す図である。図５は、
本発明の第７の発明を説明するもので、異なる２種類の
高分子による２層構造の高分子光導波路の製造工程の一
実施例を示す図である。図６は、本発明の第８の発明を
説明するもので、図５に示す２層構造の高分子光導波路
の上部に高分子層を形成した埋め込み構造の高分子光導
波路の製造工程の一実施例を示す図である。図７は、本
発明の第９の発明を説明するもので、３層の高分子層を
形成した後電子線を描画して作製する埋め込み構造の高
分子光導波路の製造工程の一実施例を示す図である。図
８は、本発明の第９の発明を説明するもので、図７で示
した製造工程で作製された埋め込み構造の高分子光導波
路の断面図である。図９は、本発明の第１０の発明を説
明するもので、１種類の高分子による２層構造の高分子
光導波路の製造工程の一実施例を示す図である。図１０
は、本発明の第１１の発明を説明するもので、１種類の
高分子による埋め込み構造の高分子光導波路の製造工程
の一実施例を示す図である。図１１は、本発明の第１２
の発明を説明するもので、電子線を照射する工程の前工
程として導電性膜を形成する工程と、後工程として導電
性膜を除去する工程を含む高分子光導波路の製造工程の
一実施例を示す図である。図１２は、従来のＲＩＥを用
いた埋め込み構造の高分子光導波路の製造工程を示す図
である。

【０００８】以下、図面を参照して本発明を具体的に説
明する。図１は、高分子層が１層のみでコア２が左右方
向でクラッド１に挟まれている構造の高分子光導波路の
断面図である。ここで用いられているコア２は、電子線
照射により屈折率が制御された高分子より成る。上下方
向についてはコアに比較して屈折率の小さなものであれ
ば良く、例えば空気でも良い。また図２は、コア２がク
ラッド１ですべて覆われた１種類の高分子だけでできて
いる埋め込み型高分子光導波路の断面図である。いずれ
の高分子光導波路においてもコア２に接触しているクラ
ッド１の高分子は、本質的にコア２の材料と同じ材料で
あるため熱的特性や複屈折性などが同じであり従来の高
分子光導波路で問題となっていた欠点を解決できる。こ
のクラッド１、コア２に用いる高分子は電子線照射によ
り屈折率を制御できるすべての高分子を使用できる。例
えばポリイミド、エポキシ樹脂、ポリエーテルスルホ
ン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、シ
リコン樹脂、ポリベンゾシクロブテンなどが挙げられ
る。これらのプラスチックは１種類単独で又は数種類組
合せて用いても良い。また光導波路特性に悪影響を及ぼ
さない限り、必要に応じて種々の配合材を添加してもよ
い。今後高分子光導波路には耐熱性が要求されるように
なってくるため、耐熱性に優れた高分子が好適である。
上記の中ではポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン樹
脂、ポリベンゾシクロブテンなどが挙げられるが、その
中でも特に耐熱性、信頼性が要求される半導体の絶縁膜
として使用実績のあるポリイミドが好適である。

【０００９】本発明に用いるポリイミドは電子線照射に
より屈折率を制御できるすべてのポリイミドを使用でき
る。例えば以下に示すテトラカルボン酸又はその誘導体
とジアミンから製造されるポリイミド、ポリイミド共重
合体、ポリイミド混合物の中で屈折率を制御できるポリ
イミドである。

【００１０】テトラカルボン酸並びにその誘導体として
の酸無水物、酸塩化物、エステル化物等としては次のよ
うなものが挙げられる。ここではテトラカルボン酸とし
ての例を挙げる。（トリフルオロメチル）ピロメリット
酸、ジ（トリフルオロメチル）ピロメリット酸、ジ（ヘ
プタフルオロプロピル）ピロメリット酸、ペンタフルオ
ロエチルピロメリット酸、ビス｛３，５−ジ（トリフル
オロメチル）フェノキシ｝ピロメリット酸、２，３，
３′，４′−ビフェニルテトラカルボン酸、３，３′，
４，４′−テトラカルボキシジフェニルエーテル、２，
３′，３，４′−テトラカルボキシジフェニルエーテ
ル、３，３′，４，４′−ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸、２，３，６，７−テトラカルボキシナフタレン、
１，４，５，７−テトラカルボキシナフタレン、１，
４，５，６−テトラカルボキシナフタレン、３，３′，
４，４′−テトラカルボキシジフェニルメタン、３，
３′，４，４′−テトラカルボキシジフェニルスルホ
ン、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プ
ロパン、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニ
ル）ヘキサフルオロプロパン、５，５′−ビス（トリフ
ルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキ
シビフェニル、２，２′，５，５′−テトラキス（トリ
フルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボ
キシビフェニル、５，５′−ビス（トリフルオロメチ
ル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキシジフェニ
ルエーテル、５，５′−ビス（トリフルオロメチル）−
３，３′，４，４′−テトラカルボキシベンゾフェノ
ン、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカルボキシフェノ
キシ｝ベンゼン、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカル
ボキシフェノキシ｝（トリフルオロメチル）ベンゼン、
ビス（ジカルボキシフェノキシ）（トリフルオロメチ
ル）ベンゼン、ビス（ジカルボキシフェノキシ）ビス
（トリフルオロメチル）ベンゼン、ビス（ジカルボキシ
フェノキシ）テトラキス（トリフルオロメチル）ベンゼ
ン、３，４，９，１０−テトラカルボキシペリレン、
２，２−ビス｛４−（３，４−ジカルボキシフェノキ
シ）フェニル｝プロパン、ブタンテトラカルボン酸、シ
クロペンタンテトラカルボン酸、２，２−ビス｛４−
（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル｝ヘキサ
フルオロプロパン、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカ
ルボキシフェノキシ｝ビフェニル、ビス｛（トリフルオ
ロメチル）ジカルボキシフェノキシ｝ビス（トリフルオ
ロメチル）ビフェニル、ビス｛（トリフルオロメチル）
ジカルボキシフェノキシ｝ジフェニルエーテル、ビス
（ジカルボキシフェノキシ）ビス（トリフルオロメチ
ル）ビフェニル、ビス（３，４−ジカルボキシフェニ
ル）ジメチルシラン、１，３−ビス（３，４−ジカルボ
キシフェニル）テトラメチルジシロキサン、ジフルオロ
ピロメリット酸、１，４−ビス（３，４−ジカルボキシ
トリフルオロフェノキシ）テトラフルオロベンゼン、
１，４−ビス（３，４−ジカルボキシトリフルオロフェ
ノキシ）オクタフルオロビフェニルなどである。

【００１１】ジアミンとしては、例えば次のものが挙げ
られる。ｍ−フェニレンジアミン、２，４−ジアミノト
ルエン、２，４−ジアミノキシレン、２，４−ジアミノ
デュレン、４−（１Ｈ，１Ｈ，１１Ｈ−エイコサフルオ
ロウンデカノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−
（１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロ−１−ブタノキシ）−１，
３−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ−パーフルオ
ロ−１−ヘプタノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、
４−（１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロ−１−オクタノキシ）
−１，３−ジアミノベンゼン、４−ペンタフルオロフェ
ノキシ−１，３−ジアミノベンゼン、４−（２，３，
５，６−テトラフルオロフェノキシ）−１，３−ジアミ
ノベンゼン、４−（４−フルオロフェノキシ）−１，３
−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−
パーフルオロ−１−ヘキサノキシ）−１，３−ジアミノ
ベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオ
ロ−１−ドデカノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、
ｐ−フェニレンジアミン、２，５−ジアミノトルエン、
２，３，５，６−テトラメチル−ｐ−フェニレンジアミ
ン、２，５−ジアミノベンゾトリフルオライド、ビス
（トリフルオロメチル）フェニレンジアミン、ジアミノ
テトラ（トリフルオロメチル）ベンゼン、ジアミノ（ペ
ンタフルオロエチル）ベンゼン、２，５−ジアミノ（パ
ーフルオロヘキシル）ベンゼン、２，５−ジアミノ（パ
ーフルオロブチル）ベンゼン、ベンジジン、２，２′−
ジメチルベンジジン、３，３′−ジメチルベンジジン、
３，３′−ジメトキシベンジジン、２，２′−ジメトキ
シベンジジン、３，３′，５，５′−テトラメチルベン
ジジン、３，３′−ジアセチルベンジジン、２，２′−
ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフ
ェニル、オクタフルオロベンジジン、３，３′−ビス
（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェニ
ル、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、４，４′
−ジアミノジフェニルメタン、４，４′−ジアミノジフ
ェニルスルホン、２，２−ビス（ｐ−アミノフェニル）
プロパン、３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジ
フェニルエーテル、３，３′−ジメチル−４，４′−ジ
アミノジフェニルメタン、１，２−ビス（アニリノ）エ
タン、２，２−ビス（ｐ−アミノフェニル）ヘキサフル
オロプロパン、１，３−ビス（アニリノ）ヘキサフルオ
ロプロパン、１，４−ビス（アニリノ）オクタフルオロ
ブタン、１，５−ビス（アニリノ）デカフルオロペンタ
ン、１，７−ビス（アニリノ）テトラデカフルオロヘプ
タン、２，２′−ビス（トリフルオロメチル）−４，
４′−ジアミノジフェニルエーテル、３，３′−ビス
（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノジフェニ
ルエーテル、３，３′，５，５′−テトラキス（トリフ
ルオロメチル）−４，４′−ジアミノジフェニルエーテ
ル、３，３′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′
−ジアミノベンゾフェノン、４，４′′−ジアミノ−ｐ
−テルフェニル、１，４−ビス（ｐ−アミノフェニル）
ベンゼン、ｐ−ビス（４−アミノ−２−トリフルオロメ
チルフェノキシ）ベンゼン、ビス（アミノフェノキシ）
ビス（トリフルオロメチル）ベンゼン、ビス（アミノフ
ェノキシ）テトラキス（トリフルオロメチル）ベンゼ
ン、４，４′′′−ジアミノ−ｐ−クオーターフェニ
ル、４，４′−ビス（ｐ−アミノフェノキシ）ビフェニ
ル、２，２−ビス｛４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェ
ニル｝プロパン、４，４′−ビス（３−アミノフェノキ
シフェニル）ジフェニルスルホン、２，２−ビス｛４−
（４−アミノフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプ
ロパン、２，２−ビス｛４−（３−アミノフェノキシ）
フェニル｝ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス｛４
−（２−アミノフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロ
プロパン、２，２−ビス｛４−（４−アミノフェノキ
シ）−３，５−ジメチルフェニル｝ヘキサフルオロプロ
パン、２，２−ビス｛４−（４−アミノフェノキシ）−
３，５−ジトリフルオロメチルフェニル｝ヘキサフルオ
ロプロパン、４，４′−ビス（４−アミノ−２−トリフ
ルオロメチルフェノキシ）ビフェニル、４，４′−ビス
（４−アミノ−３−トリフルオロメチルフェノキシ）ビ
フェニル、４，４′−ビス（４−アミノ−２−トリフル
オロメチルフェノキシ）ジフェニルスルホン、４，４′
−ビス（３−アミノ−５−トリフルオロメチルフェノキ
シ）ジフェニルスルホン、２，２−ビス｛４−（４−ア
ミノ−３−トリフルオロメチルフェノキシ）フェニル｝
ヘキサフルオロプロパン、ビス｛（トリフルオロメチ
ル）アミノフェノキシ｝ビフェニル、ビス〔｛（トリフ
ルオロメチル）アミノフェノキシ｝フェニル〕ヘキサフ
ルオロプロパン、ジアミノアントラキノン、１，５−ジ
アミノナフタレン、２，６−ジアミノナフタレン、ビス
｛２−〔（アミノフェノキシ）フェニル〕ヘキサフルオ
ロイソプロピル｝ベンゼン、ビス（２，３，５，６−テ
トラフルオロ−４−アミノフェニル）エーテル、ビス
（２，３，５，６−テトラフルオロ−４−アミノフェニ
ル）スルフィド、１，３−ビス（３−アミノプロピル）
テトラメチルジシロキサン、１，４−ビス（３−アミノ
プロピルジメチルシリル）ベンゼン、ビス（４−アミノ
フェニル）ジエチルシラン、１，３−ジアミノテトラフ
ルオロベンゼン、１，４−ジアミノテトラフルオロベン
ゼン、４，４′−ビス（テトラフルオロアミノフェノキ
シ）オクタフルオロビフェニル等がある。

【００１２】ポリイミドに電子線を照射した時の屈折率
の増加を調べたところ、通常のポリイミドに比較して化
学構造中にフッ素が結合しているフッ素化ポリイミドが
より屈折率増加の割合が大きいことが明らかとなった。
したがってポリイミドの中ではフッ素化ポリイミドが好
適である。

【００１３】更にポリイミドの屈折率増加の原因につい
て鋭意検討を行った結果、主に二つの原因によるものと
推定するに至った。一つは、電子線照射によるポリイミ
ドの体積変化に基づく密度増加であり、もう一つはフッ
素の脱離によるものである。二つのうち屈折率増加の効
果の大きいのはフッ素の脱離であると推定される。Ｘ線
光電子分光分析法により電子線照射前後のフッ素化ポリ
イミドのフッ素含量を測定したところ、照射後において
フッ素含量の減少が確認された。またフッ素化ポリイミ
ドに電子線を照射した時に発生するイオンをマススペク
トルで評価したところフッ素ガスやトリフルオロメチル
基に基づくイオンが確認された。これらの事実からフッ
素の脱離が屈折率増加の大きな原因となっていると推定
できる。既に明らかなように同一骨格の高分子におい
て、フッ素の導入は屈折率の低減に極めて効果があり、
フッ素含量を変化させることによって屈折率を制御でき
ることは、ポリイミドに限らず、エポキシ樹脂、ＰＭＭ
Ａなどでも明らかにされている。フッ素化ポリイミドを
例として電子線照射によるフッ素脱離に基づく屈折率増
加が明らかになったが、エポキシ樹脂、ＰＭＭＡなど他
の高分子においてもフッ素を含むものは同様の原理で電
子線照射によるフッ素脱離に基づく屈折率増加が起こる
と考えられる。したがって本発明の高分子としてはフッ
素を含有する高分子を用いることが好適であると考え
る。

【００１４】上述した図２に示す１種類の高分子だけで
できている埋め込み型高分子光導波路は、従来のＲＩＥ
を用いる方法を併用すると以下に述べる製造方法によっ
て製造される。ここでは高分子としてポリイミドを用い
る場合を述べる。まずシリコンなどの基板上にポリアミ
ド酸溶液をスピンコートした後加熱キュアし、ポリイミ
ドフィルムを得る。次にこれに屈折率が所定の値になる
ように電子線を照射する。このフィルムをコア層とす
る。次にこのコア層の上に同じポリアミド酸溶液をスピ
ンコートした後加熱キュアし、シリコン基板からはが
し、２層構造のポリイミドフィルムを得る。このポリイ
ミドフィルムを電子線照射を行ったコア層を上面にして
シリコン基板に密着させる。次にＲＩＥを用いた通常の
エッチング方法により、所定寸法のコアを形成する。そ
して最後に上部クラッドとして同じポリアミド酸溶液を
スピンコートした後加熱キュアし、埋め込み型光導波路
を得る。

【００１５】光導波路構造としてはスラブ型、リッジ
型、その他一般に製造されている種々の光導波路構造を
製造することが可能である。また光伝播モードしとてシ
ングルモード型、マルチモード型ともコアとクラッドの
屈折率差、コア寸法をコントロールすることにより、製
造が可能である。

【００１６】ＲＩＥを用いる光導波路の製造方法では、
作製工程が多く製造が容易ではない。そこで電子線照射
だけを用いてＲＩＥ加工を用いない光導波路の製造方法
が必要になる。その一つとして高分子に電子線を照射す
る際にコア寸法の切り込みをいれた金属マスク等を用い
て行う方法が考えられる。その作製工程の一例を図３に
示す。基板１０上にコア層用の高分子膜１１を形成す
る。この上にコアと同じ寸法を空けたマスク１２を搭載
する。次にこのマスクを通して電子線を照射し、コア１
３を得る。最後にマスク１２を除去して高分子光導波路
を得る。このようにマスクを通して電子線を照射するこ
とにより簡便な工程で高分子光導波路を得ることができ
る。なお、符号１１′はコアを含むクラッドの高分子膜
を意味する。

【００１７】ＲＩＥ加工を用いない光導波路のもう一つ
の製造方法としてはマスクを使わず電子線を直接描画す
る方法が考えられる。その製造工程の一例を図４に示
す。基板１０上にコア層用の高分子膜１１を形成する。
これに所定のコア寸法になるように電子線を描画するこ
とによりコア１３が得られ、高分子光導波路を製造でき
る。電子線を高分子膜に直接描画して光導波路を製造す
る方法は、ＲＩＥを用いた製造法に比較し製造工程を大
幅に簡略化できると共に、マスクを通して電子線を照射
する方法に比較しても工程を簡略化できる利点がある。

【００１８】図５に異なる２種類の高分子による２層構
造の高分子光導波路の製造工程の一例を示す。基板１０
の上に下部クラッドとなる高分子膜１４、コア層となる
高分子膜１１を形成する。その後マスクを用いて、又は
描画法により電子線を照射し、コア１３を形成する。こ
のようにして電子線照射で屈折率を制御したコアを持つ
２層構造の高分子光導波路が得られる。

【００１９】図６は、図５に示す２層構造の高分子光導
波路の上部に高分子層を形成した埋め込み構造の高分子
光導波路の製造工程を示す図である。基板１０の上に下
部クラッドとなる高分子膜１４、コア層となる高分子膜
１１を形成する。その後マスクを用いて、又は描画法に
より電子線を照射し、コア１３を形成する。更にその上
に上部クラッドとなる高分子膜１５を形成する。このよ
うにして電子線照射で屈折率を制御したコアを持つ３層
構造の高分子光導波路が得られる。

【００２０】図７は、３層の高分子層を形成した後電子
線を描画して作製する埋め込み構造の高分子光導波路の
製造工程を示す図である。基板１０の上に下部クラッド
となる高分子膜１４、下部クラッドよりも屈折率の大き
なコア層となる高分子膜１１、コア層よりも屈折率の小
さな上部クラッドとなる高分子膜１５を形成する。その
後マスクを用いて、又は描画法により電子線を照射し、
コア１３を有する埋め込み構造の高分子光導波路が得ら
れる。この高分子光導波路の断面図が図８である。上部
クラッドの高分子の屈折率をｎ１、コア層の高分子の屈
折率をｎ２、下部クラッドの高分子の屈折率をｎ３とす
ると、ｎ１＜ｎ２、ｎ３＜ｎ２である。これに電子線を
照射することにより生じる屈折率変化をそれぞれΔｎ
１、Δｎ２、Δｎ３とすると１６の領域の屈折率はｎ
３、１７はｎ３＋Δｎ３、１８はｎ３、１９はｎ２、２
０はｎ１、２１はｎ１＋Δｎ１、２２はｎ１、２３はｎ
２、２４はｎ２＋Δｎ２となる。電子線照射によって生
じる屈折率変化のΔｎ１、Δｎ２、Δｎ３のそれぞれの
差（Δｎ１−Δｎ２、Δｎ２−Δｎ３、Δｎ３−Δｎ
１）を、元の材料間の屈折率差よりも小さい値になるよ
うに材料及び照射条件を選択することにより２４の領域
が屈折率の最も大きいコアとなって光が閉じ込められて
伝播する。図７及び図８は３層構造について説明したが
更に多層の導波路についても同様に説明することができ
る。

【００２１】図９は、１種類の高分子による２層構造の
高分子光導波路の製造工程を示す図である。基板１０の
上に下部ラッドとなる高分子膜１４を形成する。その後
マスクを用いて、又は描画法により電子線を照射し、コ
ア１３を形成する。このようにして１種類の高分子によ
る２層構造の高分子光導波路を得る。図１０は、１種類
の高分子による埋め込み構造の高分子光導波路の製造工
程を示す図である。基板１０の上に下部クラッドとなる
高分子膜１４を形成する。その後マスクを用いて、又は
描画法により電子線を照射し、コア１３を形成する。こ
の上に上部クラッドとなる高分子膜１５を形成し、１種
類の高分子による埋め込み構造の高分子光導波路を得
る。１種類の高分子による高分子光導波路のコア深さは
照射する電子線のエネルギーで制御することが可能であ
る。

【００２２】図１１は、電子線を照射する工程の前工程
として導電性膜を形成する工程と、後工程として導電性
膜を除去する工程を含む高分子光導波路の製造工程の一
実施例を示す図である。図１０に示した１種類の高分子
による埋め込み構造の高分子光導波路を例にとって説明
する。基板１０の上に下部クラッドとなる高分子膜１４
を形成後、導電性膜２５を形成する。その後マスクを用
いて、又は描画法により電子線を照射し、コア１３を形
成する。導電性膜２５を除去した後上部クラッドとなる
高分子膜１５を形成し、１種類の高分子による埋め込み
構造の高分子光導波路を得る。この製造工程の目的は、
高分子のような絶縁物に電子線を照射すると、高分子膜
が帯電し、電子ビームのぶれを起こす恐れがあるが、こ
れを防止するためのものである。導電性膜の材料として
は、帯電した静電気を逃す程度の導電性があるものなら
すべて良く、例えばアルミニウム、金、銀、銅などの金
属、インジウム・チン・オキサイドなどの金属酸化物、
有機導電性化合物などが挙げられる。また膜の形状は、
帯電した静電気を逃す構造なら良く、全面に膜を形成す
る方法、メッシュ状、一部分に形成する方法などがあ
る。

【００２３】図１２は、従来のＲＩＥを用いた埋め込み
構造の高分子光導波路の製造工程を示す図である。基板
１０の上に下部クラッドとなる高分子膜１４を形成後、
コア層となる高分子膜１１を形成する。その後マスク材
料２６を形成し、フォトプロセスによりコア寸法にエッ
チングしたマスク２６′を得る。このマスク２６′をマ
スクとしてＲＩＥによりコア層１１をエッチングしてコ
ア１３を得る。次にマスク２６′を除去した後上部クラ
ッドとなる高分子膜１５を形成し、埋め込み型高分子光
導波路が得られる。

【００２４】以上述べてきたように本発明の電子線を用
いる高分子光導波路の作製方法は、従来のＲＩＥを用い
る高分子光導波路の作製方法に比較して作製工程が少な
いという顕著な効果がある。また電子線照射により屈折
率を制御して所定の値に定めた高分子よりなるコアと前
記コアに接し、前記コアの屈折率より低い屈折率を有す
るクラッドよりなる本発明の高分子光導波路は、１種類
の高分子だけで高分子光導波路が作製でき、しかも本質
的に同一材料のため熱的特性が異なる、複屈折が異なる
などの問題が起こらないという利点がある。

【００２５】なお本発明の高分子光導波路及びその製造
方法は、更に多くのバリエーションが考えられる。電子
線を照射する高分子材料の前処理を種々行うことも可能
である。例えばある物質に充満された雰囲気内に放置
し、電子線を照射し、電子線照射効果を顕著にすること
もできる。また電子線照射の雰囲気としては真空中でも
良いし、大気中でも良い。またある特殊の雰囲気中でも
良い。

【００２６】高分子光導波路は、基板上に形成しても良
いが、下部クラッドの高分子フィルム自体を基板として
利用することも可能である。また基板上に形成した光導
波路をはく離してフィルム光導波路とすることも可能で
ある。光導波路の形状は、直線、曲線、折れ曲がり、Ｓ
字形、テーパ、分岐、交差、方向性結合器、２モード導
波路結合器、グレーティング等自由に設定できる。また
コアの幅、深さも自由に設定でき、用途によってはシン
グルモード、マルチモードタイプとも可能である。本発
明においては電子線照射を必須要件としているが、同様
の発想で高分子の屈折率を変え得るものとして、電子線
以外に例えば紫外線、レーザ光、γ線、陽子線等を照射
することも可能である。この場合本発明と同様の方法で
高分子光導波路が得られることは、本発明から容易に類
推できる。

【００２７】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を更に詳しく説
明する。なお、本実施例では高分子としてより好適な材
料であるフッ素化ポリイミドを用い、数限りなく製造で
きる高分子光導波路のほんの一部について説明するが、
本発明は本実施例に限定されるものではないことは、既
に述べてきたことから明らかである。

【００２８】実施例１ 三角フラスコに２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフ
ェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物８８．８ｇ
（０．２ｍｏｌ）と２，２′−ビス（トリフルオロメチ
ル）−４，４′−ジアミノビフェニル６４．０ｇ（０．
２ｍｏｌ）及びＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１０００
ｇを加えた。この混合物を窒素雰囲気下、室温で３日間
かくはんし、濃度約１５ｗｔ％のポリアミド酸溶液を得
た。このポリアミド酸溶液をシリコンウェハ上にスピン
コートした後オーブン中で７０℃で２時間、１６０℃で
１時間、２５０℃で３０分、３８０℃で１時間加熱し、
イミド化を行い、厚さ１０μｍのポリイミドフィルムを
得た。このフィルムの波長１．３μｍでの屈折率を測定
した結果、フィルム面内方向の屈折率（ＴＥ）は１．５
２１、フィルム面に垂直な方向の屈折率（ＴＭ）は１．
５２３であった。また熱膨張係数は８．２×１０^-5、ガ
ラス転移温度は３３５℃であった。このシリコン基板上
のポリイミドフィルムに４００ｋｅＶのエネルギーの電
子線を、室温で総照射量が５×１０¹⁵ｅ／ｃｍ² になる
ように約３０分間照射した。このポリイミドフィルムの
屈折率を測定した結果ＴＥは１．５２６、ＴＭは１．５
１７であった。また熱膨張係数は８×１０^-5、ガラス転
移温度は３３０℃であった。この電子線照射ポリイミド
上に同じポリアミド酸溶液をスピンコートした後オーブ
ン中で７０℃で２時間、１６０℃で１時間、２５０℃で
３０分、３８０℃で１時間加熱し、イミド化を行い、厚
さ３０μｍの二層構造のポリイミドフィルムを得た。こ
のポリイミドフィルムをシリコン基板からはがし、電子
線照射したポリイミド層を上にしてシリコン基板に密着
させた。次に電子ビーム蒸着装置により、０．３μｍの
アルミニウム膜を形成した。次に通常のポジ型レジスト
をスピンコート法により塗布した後プリベークを行っ
た。次に線幅１０μｍ、長さ６０ｍｍのパターン形成用
マスクを通して超高圧水銀ランプを用いて紫外線を照射
した後ポジ型レジスト用の現像液を用いて現像した。そ
の後アフターベークをした。次にレジストでコートされ
ていないアルミニウムのウェットエッチングを行った。
洗浄乾燥後ドライエッチング装置を用いてポリイミドの
ＲＩＥ加工を行った。そしてポリイミドの上層にあるア
ルミニウムを上記したエッチング液で除去し、コア層が
１０μｍ幅のリッジ型光導波路が得られた。

【００２９】実施例２ 実施例１で示したリッジ型光導波路の上に実施例１で使
用した同じポリアミド酸溶液をスピンコートした後オー
ブン中で７０℃で２時間、１６０℃で１時間、２５０℃
で３０分、３８０℃で１時間加熱し、イミド化を行い、
上部クラッドを形成した。このようにしてコアとクラッ
ドの屈折率差がＴＥとＴＭでほとんど同じ（ＴＥで０．
００５、ＴＭで０．００４）埋め込み型光導波路が得ら
れた。

【００３０】実施例３ 三角フラスコに２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフ
ェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物８８．８ｇ
（０．２ｍｏｌ）と２，２′−ビス（トリフルオロメチ
ル）−４，４′−ジアミノビフェニル６４．０ｇ（０．
２ｍｏｌ）及びＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１０００
ｇを加えた。この混合物を窒素雰囲気下、室温で３日間
かくはんし、濃度約１５ｗｔ％のポリアミド酸溶液を得
た。このポリアミド酸溶液をシリコンウェハ上にスピン
コートした後オーブン中で７０℃で２時間、１６０℃で
１時間、２５０℃で３０分、３５０℃で１時間加熱し、
イミド化を行い、厚さ１０μｍのポリイミドフィルムを
得た。このフィルムに５０μｍ幅、長さ５ｃｍのスリッ
トを入れたアルミニウム板を通して２５ｋｅＶのエネル
ギーの電子線を照射量１５００μＣ／ｃｍ² の条件で照
射し、ポリイミドのフィルム光導波路を得た。得られた
ポリイミド光導波路の端面を光学研磨し、波長６３３ｎ
ｍの赤色光を入射したところ赤い光がコアに閉じ込めら
れて導波しているのが確認できた。また波長１．３μｍ
の光をシングルモード光ファイバで入射し、出射端をマ
ルチモード光ファイバで受光しその光強度を測定した結
果、接続損失を含めて１ｄＢ／ｃｍ以下であることを確
認した。

【００３１】実施例４ 三角フラスコに２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフ
ェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物８８．８ｇ
（０．２ｍｏｌ）と２，２′−ビス（トリフルオロメチ
ル）−４，４′−ジアミノビフェニル６４．０ｇ（０．
２ｍｏｌ）及びＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１０００
ｇを加えた。この混合物を窒素雰囲気下、室温で３日間
かくはんし、濃度約１５ｗｔ％のポリアミド酸溶液を得
た。このポリアミド酸溶液をシリコンウェハ上にスピン
コートした後オーブン中で７０℃で２時間、１６０℃で
１時間、２５０℃で３０分、３５０℃で１時間加熱し、
イミド化を行い、厚さ１０μｍのポリイミドフィルムを
得た。このフィルムに電子線照描画装置を用いて照射量
１５００μＣ／ｃｍ² の条件で２５ｋｅＶのエネルギー
の電子線を用いて、幅８μｍ、長さ６６ｍｍのパターン
を描画し、ポリイミド光導波路を得た。得られたポリイ
ミド光導波路の端面を光学研磨し、波長６３３ｎｍの赤
色光を入射したところ赤い光がコアに閉じ込められて導
波しているのが確認できた。また波長１．３μｍの光を
シングルモード光ファイバで入射し、出射端をマルチモ
ード光ファイバで受光しその光強度を測定した結果、接
続損失を含めて１ｄＢ／ｃｍ以下であることを確認し
た。

【００３２】実施例５ 実施例４と同様に作製したポリイミドフィルム上に、ア
ルミニウムを真空蒸着装置内で１０ｎｍ蒸着後、電子線
描画装置に導入した。このフィルムに実施例４と同様に
照射量１５００μＣ／ｃｍ² の条件で２５ｋｅＶのエネ
ルギーの電子線を用いて、幅８μｍ、長さ６６ｍｍのパ
ターンを描画した。その後アルミニウム蒸着膜をエッチ
ング液を用いて取り除き、ポリイミド光導波路を得た。
実施例４と同様に波長１．３μｍの光損失を測定した結
果、接続損失を含めて１ｄＢ／ｃｍ以下であることを確
認した。

【００３３】実施例６ 電子線照射条件以外は実施例５と同様にしてポリイミド
光導波路を得た。電子線照射条件は、照射量：９００μ
Ｃ／ｃｍ² 、エネルギー：２５ｋｅＶとした。作製した
ポリイミド光導波路の波長１．３μｍの光損失を測定し
た結果、接続損失を含めて１ｄＢ／ｃｍ以下であること
を確認した。

【００３４】実施例７ 三角フラスコに２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフ
ェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物８８．８ｇ
（０．２ｍｏｌ）と２，２′−ビス（トリフルオロメチ
ル）−４，４′−ジアミノビフェニル６４．０ｇ（０．
２ｍｏｌ）及びＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１０００
ｇを加えた。この混合物を窒素雰囲気下、室温で３日間
かくはんし、濃度約１５ｗｔ％のポリアミド酸溶液（以
下Ａ溶液と略記する）を得た。このポリアミド酸溶液を
光学研磨したアルミニウム板上にスピンコートした後オ
ーブン中で７０℃で２時間、１６０℃で１時間、２５０
℃で３０分、３５０℃で１時間加熱し、イミド化を行
い、厚さ１０μｍのポリイミドフィルムを得た。このフ
ィルムの波長１．３μｍの光に対する平均屈折率は１．
５１９であった。

【００３５】また上記の２，２−ビス（３，４−ジカル
ボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物０．
２ｍｏｌの代りに２，２′−ビス（３，４−ジカルボキ
シフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物０．１４
ｍｏｌとピロメリット酸二無水物０．０６ｍｏｌを使用
し、上記と同様にしてポリアミド酸溶液（以下Ｂ溶液と
略記する）及びポリイミドフィルムを作製した。このフ
ィルムの波長１．３μｍの光に対する屈折率は１．５２
７であった。光学研磨したアルミニウム基板上に加熱キ
ュア後の膜厚が２０μｍとなるようにＡ溶液をスピンコ
ートし、オーブン中で７０℃で２時間、１６０℃で１時
間、２５０℃で３０分、３８０℃で１時間加熱キュア
し、１層目のフィルムを得た。更にその上に加熱キュア
後の膜厚が８μｍとなるようにＢ溶液をスピンコート
し、同様のキュア条件で２層目を作製した。この２層構
造のフィルムに真空蒸着装置内でアルミニウムを１０ｎ
ｍ蒸着後、電子線描画装置に導入した。続いてこのフィ
ルムに２５ｋｅＶのエネルギーの電子線を照射量１５０
０μＣ／ｃｍ² の条件で幅８μｍ、長さ６６ｍｍに渡っ
て照射した。その後アルミニウム蒸着膜をエッチング液
により取り除き、ポリイミド光導波路を得た。得られた
プラスチック光導波路の端面を光学研磨し、波長６３３
ｎｍの赤色光を入射したところ赤い光が２層目に閉じ込
められて導波しているのが確認できた。また波長１．３
μｍの光についても８μｍ×８μｍの領域内に光が閉じ
込められて出射端まで導波していることを確認できた。

【００３６】実施例８ 実施例７で作製したポリイミド光導波路の上に加熱キュ
ア後の膜厚が２０μｍとなるようにＡ溶液をスピンコー
トし、同様のキュア条件で上部クラッドを形成し、埋め
込み型のポリイミド光導波路を得た。ポリイミド光導波
路の端面を光学研磨し、波長１．３μｍの光を入射した
ところ出射端で８μｍ×８μｍの領域内に光が閉じ込め
られて導波していることを確認できた。カットバック法
により測定した接続損失を含まない光損失は、ＴＥ偏波
光、ＴＭ偏波光とも０．３ｄＢ／ｃｍであった。

【００３７】実施例９ 実施例７と同様に作製した２層構造のフィルムの上に加
熱キュア後の膜厚が２０μｍとなるようにＡ溶液をスピ
ンコートし、同様のキュア条件で３層を作製した。この
３層構造のポリイミドフィルム上に電子線描画装置を用
いて実施例７と同様に電子線描画を行った。得られたプ
ラスチック光導波路の端面を光学研磨し、波長６３３ｎ
ｍの赤色光を入射したところ赤い光が２層目に閉じ込め
られて導波していることを確認できた。また波長１．３
μｍの光についても８μｍ×８μｍの領域内に光が閉じ
込められて出射端まで導波していることを確認できた。

【００３８】実施例１０ 三角フラスコに２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフ
ェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物８８．８ｇ
（０．２ｍｏｌ）と２，２′−ビス（トリフルオロメチ
ル）−４，４′−ジアミノビフェニル６４．０ｇ（０．
２ｍｏｌ）及びＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１０００
ｇを加えた。この混合物を窒素雰囲気下、室温で３日間
かくはんし、濃度約１５ｗｔ％のポリアミド酸溶液を得
た。このポリアミド酸溶液をシリコンウェハ上にスピン
コートした後オーブン中で７０℃で２時間、１６０℃で
１時間、２５０℃で３０分、３５０℃で１時間加熱し、
イミド化を行い、厚さ５０μｍのポリイミドフィルムを
得た。このフィルムを電子線描画装置に導入した。更に
このフィルムに照射量１５００μＣ／ｃｍ² の条件で加
速電圧１０ｋＶのエネルギーの電子線を用いて、幅８μ
ｍ、長さ６０ｍｍのパターンを作製した。得られたポリ
イミド光導波路の端面を光学研磨し、波長１．３μｍの
光を入射し、出射端面から赤外線カメラ付き顕微鏡で観
察したところ、光が閉じ込められていることが確認され
た。

【００３９】実施例１１ 三角フラスコに２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフ
ェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物８８．８ｇ
（０．２ｍｏｌ）と２，２′−ビス（トリフルオロメチ
ル）−４，４′−ジアミノビフェニル６４．０ｇ（０．
２ｍｏｌ）及びＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１０００
ｇを加えた。この混合物を窒素雰囲気下、室温で３日間
かくはんし、濃度約１５ｗｔ％のポリアミド酸溶液を得
た。このポリアミド酸溶液をシリコンウェハ上にスピン
コートした後オーブン中で７０℃で２時間、１６０℃で
１時間、２５０℃で３０分、３８０℃で１時間加熱し、
イミド化を行い、厚さ５０μｍのポリイミドフィルムを
得た。このフィルムを電子線描画装置に導入した。更に
このフィルムに照射量１５００μＣ／ｃｍ² の条件で加
速電圧１０ｋＶのエネルギーの電子線を用いて、幅８μ
ｍ、長さ６０ｍｍのパターンを作製した。その後更にこ
の上にポリイミドスピンコート膜をスピンコートし、埋
め込み構造のポリイミド光導波路を得た。得られたポリ
イミド光導波路の端面を光学研磨し、波長１．３μｍの
光を入射し、出射端面から赤外線カメラ付き顕微鏡で観
察したところ、光が閉じ込められていることが確認され
た。この埋め込み構造のポリイミド光導波路は３工程で
作製できた。またポリイミドフィルム同志の張り合せ、
はく離したポリイミド膜へのスピンコートなしで埋め込
み構造のポリイミド光導波路を作製できた。

【００４０】比較例１ 従来のＲＩＥを用いる埋め込み型ポリイミド光導波路の
作製工程を図１２に示す。全部で７工程必要となる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の電子線照射
により屈折率を制御したポリイミドをコア層に用いた光
導波路は、複屈折やコアとクラッド間の熱的特性の相違
がほとんどなく、従来のポリイミド光導波路の問題を解
決できた。また電子ビーム描画装置やマスクを用いるこ
とにより、コア形成が容易となり導波路形成工程の簡略
化も期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】高分子層が１層のみでコアが左右方向で挟まれ
ている構造の高分子光導波路の一実施例を示す断面図で
ある。

【図２】１種類の高分子でできている埋め込み型高分子
光導波路の一実施例を示す断面図である。

【図３】コアをマスクを通して電子線照射により形成す
る高分子光導波路の製造工程の一実施例を示す図であ
る。

【図４】コアを電子線描画により形成する高分子光導波
路の製造工程の一実施例を示す図である。

【図５】異なる２種類の高分子による２層構造の高分子
光導波路の製造工程の一実施例を示す図である。

【図６】図５に示す２層構造の高分子光導波路の上部に
高分子層を形成した埋め込み構造の高分子光導波路の製
造工程の一実施例を示す図である。

【図７】３層の高分子層を形成した後電子線を描画して
作製する埋め込み構造の高分子光導波路の製造工程の一
実施例を示す図である。

【図８】図７で示した製造工程で作製された埋め込み構
造の高分子光導波路の断面図である。

【図９】１種類の高分子による２層構造の高分子光導波
路の製造工程の一実施例を示す図である。

【図１０】１種類の高分子による埋め込み構造の高分子
光導波路の製造工程の一実施例を示す図である。

【図１１】電子線を照射する工程の前工程として導電性
膜を形成する工程と、後工程として導電性膜を除去する
工程を含む高分子光導波路の製造工程の一実施例を示す
図である。

【図１２】従来のＲＩＥを用いた埋め込み構造の高分子
光導波路の製造工程を示す図である。

【符号の説明】

１…クラッド、２…コア、１０…基板、１１…コア層用
の高分子膜、１１′…コアを含むクラッドの高分子膜、
１２…マスク、１３…コア、１４…下部クラッドとなる
高分子膜、１５…上部クラッドとなる高分子膜、１６…
屈折率ｎ３の領域、１７…屈折率ｎ３＋Δｎ３の領域、
１８…屈折率ｎ３の領域、１９…屈折率ｎ２の領域、２
０…屈折率ｎ１の領域、２１…屈折率ｎ１＋Δｎ１の領
域、２２…屈折率ｎ１の領域、２３…屈折率ｎ２の領
域、２４…屈折率ｎ２＋Δｎ２の領域、２５…導電性
膜、２６…マスク、２６′…コア寸法のマスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 慎治 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 (72)発明者 松浦 徹 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 (72)発明者 山本 二三男 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 (72)発明者 松井 伸介 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

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子線照射により屈折率を制御して所定
   の値に定めた高分子よりなるコアと前記コアに接し、前
   記コアの屈折率より低い屈折率を有するクラッドよりな
   ることを特徴とする高分子光導波路。
2. 【請求項２】 請求項１記載の高分子光導波路において
   高分子としてポリイミドを用いることを特徴とする高分
   子光導波路。
3. 【請求項３】 請求項１記載の高分子光導波路において
   高分子としてフッ素を含有する高分子を用いることを特
   徴とする高分子光導波路。
4. 【請求項４】 請求項１記載の高分子光導波路において
   高分子として含フッ素ポリイミドを用いることを特徴と
   する高分子光導波路。
5. 【請求項５】 コアとコアより屈折率の低い屈折率を有
   するクラッドから形成される高分子光導波路の製造方法
   において、コアをマスクを通して電子線照射により形成
   することを特徴とする高分子光導波路の製造方法。
6. 【請求項６】 コアとコアより屈折率の低い屈折率を有
   するクラッドから形成される高分子光導波路の製造方法
   において、コアを電子線描画により形成することを特徴
   とする高分子光導波路の製造方法。
7. 【請求項７】 コアとコアより屈折率の低い屈折率を有
   するクラッドから形成される高分子光導波路の製造方法
   において、基板上に１層目の高分子層を形成する工程、
   該１層目の高分子層上に、この１層目の高分子層の屈折
   率よりも大きな屈折率を有する２層目の高分子層を形成
   する工程、及び該２層構成の高分子層に、電子線を照射
   して該２層目に所定の屈折率及び寸法のコアを形成する
   工程よりなる高分子光導波路の製造方法。
8. 【請求項８】 コアとコアより屈折率の低い屈折率を有
   するクラッドから形成される高分子光導波路の製造方法
   において、基板上に１層目の高分子層を形成する工程、
   該１層目の高分子層上に、この１層目の高分子層の屈折
   率よりも大きな屈折率を有する２層目の高分子層を形成
   する工程、該２層構成の高分子層に、電子線を照射して
   該２層目に所定の屈折率及び寸法のコアを形成する工
   程、及びその上部にコアよりも屈折率の小さな高分子層
   を形成する工程よりなる高分子光導波路の製造方法。
9. 【請求項９】 コアとコアより屈折率の低い屈折率を有
   するクラッドから形成される高分子光導波路の製造方法
   において、基板上に高分子層と該高分子層よりも屈折率
   の大きな高分子層を交互に３層以上形成する工程と、該
   高分子多層膜に電子線を照射して屈折率の大きな高分子
   層に所定の屈折率及び寸法のコアを形成する工程とより
   なる高分子光導波路の製造方法。
10. 【請求項１０】 コアとコアより屈折率の低い屈折率を
    有するクラッドから形成される高分子光導波路の製造方
    法において、基板上に１層目の高分子層を形成する工程
    と、該１層目の高分子層に電子線を照射して該１層目の
    高分子層の厚さより薄い領域で屈折率が増加するように
    電子線の照射エネルギー及び照射量を制御した電子線照
    射工程とよりなる高分子光導波路の製造方法。
11. 【請求項１１】 コアとコアより屈折率の低い屈折率を
    有するクラッドから形成される高分子光導波路の製造方
    法において、基板上に１層目の高分子層を形成する工
    程、該１層目の高分子層に電子線を照射して該１層目の
    高分子層の厚さより薄い領域で屈折率が増加しコアが形
    成するように電子線の照射エネルギー及び照射量を制御
    した電子線照射工程、及び電子線を照射した高分子層の
    上部にコアよりも屈折率の小さな高分子層を形成する工
    程よりなる高分子光導波路の製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項５〜１１記載の高分子光導波路
    の製造方法において、電子線を照射する工程の前工程と
    して導電性膜を形成する工程と、後工程として導電性膜
    を除去する工程を含むことを特徴とする高分子光導波路
    の製造方法。