(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）高分子材料を基板上に真空蒸着重合させ低屈折率膜を形成する工程、
（ｂ）前記低屈折率膜上に高屈折率膜を形成する工程、
（ｃ）（ａ）および（ｂ）の工程を交互に繰り返し、多層構造体を形成する工程、
（ｄ）基板上から前記多層構造体を剥離する工程
を具えることを特徴とする誘電体多層膜フィルタの製造方法。
【請求項２】
前記高分子材料が、ポリイミドであることを特徴とする請求項１に記載の誘電体多層膜フィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システム等において用いられる薄型化した誘電体多層膜フィルタの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムでは様々な光学素子、光学部品が用いられる。例えば光路中に微少な間隙を形成した光学素子に薄い誘電体多層膜フィルタを挿入した光学部品が用いられる。この誘電体多層膜フィルタには、誘電体多層膜フィルタを挿入した時に生じる過剰損失を低減するために薄いものが要求される。例えば、光路中の微少な間隙を数十μｍ以下（誘電体多層膜フィルタはそれ以下の厚さ）にすることにより、過剰損失を０．５ｄＢ程度に抑えることが可能である。
【０００３】
従来のガラス基板誘電体多層膜フィルタにおいてこの薄さを実現することは、ガラス基板が非常に脆いため極めて困難な作業を必要とし、また歩留りもよくない。このようなことから取り扱いが容易な誘電体多層膜フィルタの実現が望まれていた。
【０００４】
特開平４−２１１２０３号では、基板がフッ素化ポリイミド膜である誘電体多層膜フィルタを開示している。この発明を用いることにより、厚さ１０数μｍの誘電体多層膜フィルタを歩留りよく製造することが可能である。しかしながら過剰損失をより低減するために、誘電体多層膜フィルタとしてさらに薄いフィルタが必要とされる場合がある。一方で、高性能な多層膜フィルタが要求されるようになってきており、ある場合では、１００層近くの多層にしなければ要求性能を満足できないものもある。多層になるほど誘電体多層膜の厚さは厚くなり、薄型化の要求を満足できなくなる。このように、より薄い誘電体多層膜フィルタが望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の誘電体多層膜フィルタよりもさらに薄い誘電体多層膜フィルタの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述の目的を達成するため、誘電体多層膜フィルタの構成について鋭意検討した結果、新たな構成の誘電体多層膜フィルタにより目的を達成できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明の誘電体多層膜フィルタの製造方法は、
（ａ）高分子材料を基板上に真空蒸着重合させ低屈折率膜を形成する工程、
（ｂ）前記低屈折率膜上に高屈折率膜を形成する工程、
（ｃ）（ａ）および（ｂ）の工程を交互に繰り返し、多層構造体を形成する工  程、
（ｄ）基板上から前記多層構造体を剥離する工程
を具えることを特徴とする。
【００１１】
上述の製造方法において、高分子材料がポリイミドであることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
従来型の誘電体多層膜フィルタでは、低屈折率層および高屈折率層の双方に無機材料を使用している。そのため、誘電体多層膜フィルタのみでは非常に脆く、支持基板が必要とされている。しかしながら、この支持基板は、単に機械的強度を付与するだけのものであり、誘電体多層膜フィルムとして本質的なものではなく、支持基板をなくしてもフィルタの性能としては全く問題がない。
【００１４】
本発明では、低屈折率層に機械的強度を有する高分子材料を用いることにより、支持基板を必要とすることなく多層膜フィルタに十分な機械的強度を持たせることができる。その結果として、誘電体多層膜フィルタの薄型化が可能となる。
【００１５】
本発明の誘電体多層膜フィルタの製造方法を図１に示し、以下に概説する。
【００１６】
図１は、本発明に係わる誘電体多層膜フィルタ３の製造方法を工程順に示す図である。図１（ａ）は基板４上に低屈折率層１を積層したものであり、図１（ｂ）は次いで高屈折率層２を積層したものであり、さらに図１（ｃ）は（ａ）および（ｂ）の工程を交互に繰り返した後、基板４を剥離して、多層膜フィルタ３としたものである（積層数が３０の場合）。この多層膜フィルタ３において、高分子材料で形成した低屈折率層１と高屈折率層２はそれぞれ交互に積層されている。
【００１７】
本発明の高屈折率層としては屈折率が大きいことが好ましく、特に屈折率が２．０を越える材料が望ましい。具体的には、二酸化チタンまたは五酸化タンタル等が好適である。低屈折率層としては、種々の高分子材料を使用することができるが、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、エポキシ樹脂のような光学用に通常用いられる高分子材料が好適である。
【００１８】
高屈折率層の作製プロセスおよび種々の光部品、光装置に誘電体多層膜フィルタを用いることを考慮した場合、耐熱性が非常に重要になってくる。それ故、耐熱性に優れたポリイミドがより好適である。ポリイミドの中でも光透過性に優れたフッ素化ポリイミドが最も好適である。本発明に使用するポリイミドは、例えば、以下に示すテトラカルボン酸の無水物およびジアミンから製造することができる。但し、これらに限定されるものではない。
【００１９】
先ず、テトラカルボン酸としては、以下のものが挙げられる。すなわち、
（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
等である。
【００２０】
次に、ジアミンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
【００２１】
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。
【００２２】
高屈折率層、低屈折率層の厚さおよび層数は、作製しようとする誘電体多層膜フィルタの仕様、例えばどの波長を通し、どの波長をカットするのか、その時の消光比はどの程度であるか、等に依存する。
【００２３】
本発明の誘電体多層膜フィルタの製造方法は、高屈折率層および高分子材料からなる低屈折率層を交互に積層する工程を含む。高屈折率層の形成には、例えば二酸化チタンまたは五酸化タンタルを材料とするとき、イオンアシスト蒸着法、スパッタ法のような種々の慣用の無機薄膜形成法を用いることができる。一方、高分子材料の低屈折率層の形成には、材料となる高分子の溶液をスピンコートなどの方法で塗布し、加熱乾燥する方法、蒸着重合法などが使用できる。膜厚制御性に優れた蒸着重合法が好適である。
【００２４】
本発明の誘電体多層膜フィルタの製造には、次に示す製造装置を使用することができる。すなわち、この製造装置は、真空室内において、それぞれ独立した低屈折率膜材料の蒸発源および高屈折率膜材料の蒸発源を備え、各々の蒸発源は基板と対向して位置している。低屈折率層をポリイミド膜にするとき、蒸発源には、ポリイミド膜の各原料モノマーを別々に充填させる。
【００２５】
以下の実施例は、本発明の誘電体多層膜フィルタの製造を例示するものであり、限定するものではない。
【００２６】
（実施例１）
この実施例は、誘電体多層膜フィルタの低屈折率層膜がポリイミド膜、高屈折率層が二酸化チタン膜である場合を例示するものである。
【００２７】
上述の多層膜形成装置を用い、まず表面が光学研磨された石英基板上に誘電体多層膜を形成した。具体的には、高屈折率膜材料の蒸発源に二酸化チタンを充填し、低屈折率膜材料の一方の蒸発源に２，（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（以下、６ＦＤＡという）を、もう一方に２，２′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェニル（以下、ＴＦＤＢという）を充填した後排気した。続いて、各モノマーを充填させた２つの低屈折率膜材料の蒸発源のシャッターを開き、６ＦＤＡおよびＴＦＤＢを蒸着させた後シャッターを閉じ、基板上で重合およびイミド化させ、１層目のポリイミド膜を形成した。次いで、二酸化チタン蒸発源から二酸化チタンを蒸発させ、ポリイミド膜上に二酸化チタン膜を形成した。この工程を繰り返し、全部で３０層の誘電体多層膜を形成した。なお、この誘電体多層膜フィルタは、波長１．３μｍの光を透過し、波長１．５５μｍの光を透過させない機能を持つフィルタである。
【００２８】
次に、得られた石英基板上の誘電体多層膜に、カッターを用いて長さ２ｍｍ、幅２ｍｍの碁盤目状の切り目を入れ、これを石英基板上から剥離することにより、長さ２ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ１０μｍの誘電体多層膜フィルタを得た。
【００２９】
得られた誘電体多層膜フィルタについて、波長１．３μｍの過剰損失を測定したところ０．１ｄＢであり、また波長１．５５μｍの透過損失を測定したところ４０ｄＢであった。また、この誘電体多層膜フィルタを石英光導波路に形成した１５μｍの溝に挿入し、接着剤で固定した光部品を作製し、誘電体多層膜フィルタを挿入した時に生じる過剰損失を測定した結果、その値は０．３ｄＢであった。誘電体多層膜フィルタを石英光導波路の溝に挿入した時、破損は全く起こらず、取り扱い性は、ポリイミド基板誘電体多層膜フィルタと同様であった。試験の結果を以下表１に示す。
【００３０】
（実施例２）
低屈折率層の重合材料としてピロメリット酸二無水物（以下、ＰＭＤＡという）およびＴＦＤＢを用いることを除いて、実施例１と同様に行った。得られた石英基板上の多層膜フィルタに切り目を入れ、これを石英基板上から剥離することにより、長さ２ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ１０μｍの誘電体多層膜フィルタを得た。フィルタは、取り扱い性に優れており、破損することなく石英光導波路の溝に挿入できた。同様にフィルタ特性を以下表１に示す。
【００３１】
（実施例３）
低屈折率層の重合材料としてＰＭＤＡおよびＴＦＤＢ、および高屈折率層の無機材料として五酸化タンタルを用いることを除いて、実施例１と同様に実施した。得られた石英基板上の多層膜フィルタに切り目を入れ、これを石英基板上から剥離することにより、長さ２ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ１０μｍの誘電体多層膜フィルタを得た。フィルタは、取り扱い性に優れており、破損することなく石英光導波路の溝に挿入できた。同様にフィルタ特性を以下表１に示す。
【００３２】
（比較例１〜２）
支持基板としてポリイミド（比較例１）およびガラス（比較例２）を用い、低屈折率層を二酸化ケイ素で、および高屈折率層を二酸化チタンで構成した、フィルタ膜厚全体が２０μｍの誘電体多層膜フィルタを実施例１と同様にして製造した。同様に、得られたフィルタの特性を表１に示す。
【００３３】
【表１】
0003600732.tif 000002
【００３４】
表１からも分かるように、本発明の支持基板を持たない誘電体多層膜フィルタは、透過損失を比較例１および２と同じにした場合においても、過剰損失が０．５である比較例１および２に対して過剰損失が０．３と優れた効果を示している。また、本発明の誘電体多層膜フィルタは、実際に１５μｍの溝を形成した光導波路に挿入しても破損することはなかった。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば支持基板を必要としない誘電体多層膜フィルタが実現できるため、従来の基板を用いた誘電体多層膜フィルタと比較して薄型化が可能となり、光導波路等に挿入した際の過剰損失を低減できるという効果がある。
【００３６】
また、この誘電体多層膜フィルタの製造において、基板上の第１層目をポリイミド膜とすることにより、多層構造体形成後、これを容易に剥離することができ、かつ多量の生産も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の誘電体多層膜フィルタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
１  低屈折率層
２    高屈折率層
３  誘電体多層膜フィルタ
【図１】
0003600732.tif 000003