(57)【要約】【課題】高品質の高分子光導波路を効率よく製造することができる高分子光導波路の製造方法の提供。【解決手段】仮基板上に高分子光導波路を成膜し、仮基板から高分子光導波路を剥離して高分子光導波路を得る製造方法において、前記仮基板の表面に、薬品で除去可能な犠牲層を成膜した後、該犠牲層上に前記高分子光導波路を成膜し、次いで仮基板と高分子光導波路を溶解せずに、犠牲層のみを溶解可能な薬品に浸漬することにより、仮基板から高分子光導波路を剥離することを特徴とする高分子光導波路の製造方法。仮基板は前記高分子光導波路の熱膨張係数と同程度の高分子素材からなることが好ましい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮基板上に高分子光導波路を成膜し、仮基板から高分子光導波路を剥離して高分子光導波路を得る製造方法において、
前記仮基板の表面に、薬品で除去可能な犠牲層を成膜した後、該犠牲層上に前記高分子光導波路を成膜し、次いで仮基板と高分子光導波路を溶解せずに、犠牲層のみを溶解可能な薬品に浸漬することにより、仮基板から高分子光導波路を剥離することを特徴とする高分子光導波路の製造方法。
【請求項２】
前記仮基板が前記高分子光導波路の熱膨張係数と同程度の高分子素材からなることを特徴とする請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
【請求項３】
前記仮基板及び前記高分子光導波路がポリイミド系樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の高分子光導波路の製造方法。
【請求項４】
前記犠牲層が金属からなり、前記薬品が該金属を溶解可能な酸溶液であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高分子光導波路の製造方法。
【請求項５】
前記犠牲層がＡｇからなり、前記薬品が塩酸又は希硝酸であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の高分子光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子材料からなるフィルム状、薄板状などの形状をもつ高分子光導波路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高分子光導波路の製造方法としては、これまでＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）法が一般的である。一例として、ポリイミド系導波路材料を用いる場合の工程を次に記す。
【０００３】
（１）仮基板にクラッド材料をスピンコートした後、熱処理により反応、硬化させる。仮基板としては、シリコン（Ｓｉ）を用いる場合が一般的である。
（２）コア材料をスピンコートした後、熱処理により反応、硬化させる。
（３）コアをＲＩＥ法によりエッチングし、パターンを作製する。
（４）クラッド材料をスピンコートした後、熱処理により反応、硬化させる。
（５）仮基板からフィルム状の高分子光導波路を剥離する。Ｓｉ基板を用いた場合は、フッ酸処理により基板の表面酸化膜を溶解して剥離するのが一般的である。この場合、表面酸化膜は「犠牲層」と呼ばれる。
【０００４】
この従来の高分子光導波路の製造方法において、基板にＳｉを用いた場合、基板と高分子材料との熱膨張係数の違い（Ｓｉ：３×１０−６（℃−１）、一般的な導波路用ポリイミド：５×１０−５（℃−１））により、熱処理後に高分子光導波路に応力が残留し、クラックが生じたり、屈曲性が悪くなったりするなど問題が生じる。この問題に対し、特許文献１には、Ｓｉ基板の代わりにプラスチックや金属などの仮基板を用いることにより、熱膨張係数の違いを解消する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平６−３４７６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されているように、仮基板にプラスチックや金属を用いた場合、仮基板と導波路を剥離する際に、簡便に剥離できなくなる問題があった。
この問題を回避するには、例えば、プラスチック製の仮基板に、犠牲層としてＳｉＯ２薄膜をスパッタリングにより成膜し、前述したフッ酸処理によりＳｉＯ２を溶解して剥離する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、ＳｉＯ２を成膜するのに真空プロセスを用いる必要があるため、製造コストが高くなってしまうという問題が生じる。
【０００６】
また、ＲＩＥなどで一般的に用いられるレジスト材料を犠牲層として、仮基板と導波路の間に成膜しておいて、レジストだけを溶解することのできる現像液に浸漬することにより剥離させる方法が考えられる。しかしながら、この方法では、ポリイミドの重合温度である３５０℃程度の熱処理に犠牲層自体が耐えることができない。
【０００７】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、高品質の高分子光導波路を効率よく製造することができる高分子光導波路の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明は、仮基板上に高分子光導波路を成膜し、仮基板から高分子光導波路を剥離して高分子光導波路を得る製造方法において、前記仮基板の表面に、薬品で除去可能な犠牲層を成膜した後、該犠牲層上に前記高分子光導波路を成膜し、次いで仮基板と高分子光導波路を溶解せずに、犠牲層のみを溶解可能な薬品に浸漬することにより、仮基板から高分子光導波路を剥離することを特徴とする高分子光導波路の製造方法を提供する。
【０００９】
本発明の高分子光導波路の製造方法において、前記仮基板が前記高分子光導波路の熱膨張係数と同程度の高分子素材からなることが好ましい。
【００１０】
本発明の高分子光導波路の製造方法において、前記仮基板及び前記高分子光導波路がポリイミド系樹脂であることが好ましい。
【００１１】
本発明の高分子光導波路の製造方法において、前記犠牲層が金属からなり、前記薬品が該金属を溶解可能な酸溶液であることが好ましい。
【００１２】
本発明の高分子光導波路の製造方法において、前記犠牲層がＡｇからなり、前記薬品が塩酸又は希硝酸であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の高分子光導波路の製造方法によれば、仮基板の表面に、薬品で除去可能な犠牲層を成膜した後、該犠牲層上に前記高分子光導波路を成膜し、次いで仮基板と高分子光導波路を溶解せずに、犠牲層のみを溶解可能な薬品に浸漬することにより、仮基板から高分子光導波路を剥離して高分子光導波路を得ることにより、高品質の高分子光導波路を効率よく製造することができる。
また、この製造方法によれば、仮基板として、前記高分子光導波路の熱膨張係数と同程度の高分子素材からなる仮基板を使用できるので、熱処理後の高分子光導波路に残留応力が残りにくく、クラックや割れの発生を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の高分子光導波路の製造方法の実施形態を説明する。
図１は本発明の製造方法おいて、仮基板６上に犠牲層５と高分子光導波路１とを順に成膜した状態を示す断面図、図２は本発明の製造方法の各工程を順に示す断面図である。これらの図中、符号１は高分子光導波路、２はコア、２ａはコア層、３は下部クラッド、４は上部クラッド、５は犠牲層、６は仮基板、７は薬品、８は処理槽である。
【００１５】
本発明の製造方法によって製造する高分子光導波路１は、図１及び図２（ｆ）〜（ｈ）に示すように、透明な高分子材料からなる下部クラッド３と、その上に所望の形成パターンに沿って設けられた透明な高分子材料からなるコア２と、このコア２を包囲して下部クラッド３上に設けられた透明な高分子材料からなる上部クラッド４とからなり、フィルム状又は薄板状をなしている。コア２の屈折率は、下部クラッド３及び上部クラッド４よりも大きくなっている。
【００１６】
本発明の製造方法の詳細は以下の通りである。
まず、図２（ａ）に示すように、フィルム状又は薄板状の仮基板６を用意する。本発明の製造方法において、仮基板６の材料としては、高分子光導波路１の熱膨張係数と同程度の高分子素材からなることが好ましい。さらに、熱膨張係数の調整や耐熱性の観点から、仮基板６の材料としては、高分子光導波路１と同種のポリイミド系材料を用いることが望ましいが、本発明の目的を達成することのできる仮基板であれば、他の材料を用いても良い。
【００１７】
次に、図２（ｂ）に示すように、薬品で除去可能な犠牲層５を仮基板６の表面に成膜する。本実施形態では、犠牲層５として、金属薄膜をめっきで成膜する。犠牲層６を溶解する薬品（エッチング液）には、仮基板６と高分子光導波路１の材料を溶解せずに、犠牲層５だけを溶解させるものを用いる。犠牲層５の成膜にめっきを用いることにより、低コスト、かつ簡便に犠牲層５を作製することが可能となる。前述したように、仮基板６や犠牲層５には耐熱性が求められ、この点から仮基板６にはポリイミド系の材料を用い、また犠牲層５にはＡｇなどの金属をめっきすることが望ましい。このように、犠牲層５にはＡｇを用いることが望ましいが、同様に他の材料でも良い。また、犠牲層５の成膜方法についても、周知の方法で低コストで簡便な方法を用いることができるなら、他の方法でも同じ効果を得ることができる。
【００１８】
次に、図２（ｃ）に示すように、犠牲層５上に下部クラッド層３を成膜する。この下部クラッド層３の成膜は、例えば、ポリイミド前駆体を、スピンコート法などによって犠牲層５上に所定の膜厚になるように成膜し、その後熱処理してポリイミド系樹脂からなる下部クラッド層３を形成する方法によって行うことができる。
【００１９】
次に、図２（ｄ）に示すように、下部クラッド層３上に、下部クラッド層３の高分子材料よりも屈折率の高い高分子材料からなるコア層２ａを成膜する。このコア層２ａの成膜は、前述した下部クラッド層３の成膜と同様に、ポリイミド前駆体を、スピンコート法などによって犠牲層５上に所定の膜厚になるように成膜し、その後熱処理してポリイミド系樹脂からなるコア層２ａを形成する方法によって行うことができる。
【００２０】
次に、図２（ｅ）に示すように、所望の光導波路形状が得られるようにコア層２ａを部分的に除去するコアパターニングを行い、コア２を形成する。このコアパターニングの方法は、通常のＲＩＥ法を用いて行うことができる。
【００２１】
次に、図２（ｆ）に示すように、下部クラッド層３上に、下部クラッド層３と同種の高分子材料からなる上部クラッド層４を成膜する。これによって、仮基板上に犠牲層５を介して高分子光導波路１が形成される。この上部クラッド層４の成膜は、下部クラッド層３の成膜と同様に、ポリイミド前駆体を、スピンコート法などによって下部クラッド層上に所定の膜厚になるように成膜し、その後熱処理してポリイミド系樹脂からなる上部クラッド層４を形成する方法によって行うことができる。
【００２２】
次に、図２（ｇ）に示すように、図１に示す積層体（仮基板６＋犠牲層５＋高分子光導波路１）を、処理槽８内の薬品７中に浸漬し、犠牲層５のみを溶解させる。剥離に用いる薬品７は、例えば仮基板６がポリイミド系樹脂、犠牲層５がＡｇ、高分子光導波路１がポリイミド系樹脂であれば、塩酸や希硝酸を用いることができる。これらの薬品を用いることにより、高分子光導波路１や仮基板６を溶解することなく、犠牲層５のみを溶解できるため、仮基板６から高分子光導波路１を簡単に、効率よく剥離できる。剥離に用いる薬品は、塩酸や希硝酸に限らず、犠牲層５のみを溶解できるものであれば、同じ効果が得られる。また、仮基板６、犠牲層５、高分子光導波路１の材質の組み合わせが変わったときには、剥離に用いる薬品もそれに応じて変えることができる。
【００２３】
この犠牲層溶解処理によって、図２（ｈ）に示すように、処理槽８の薬品７から、分離された高分子光導波路１と仮基板６とを取り出す。その後、必要に応じて高分子光導波路１と仮基板６は、洗浄、乾燥処理される。剥離したあとの仮基板６は、薬品に侵されないため、再利用することが可能である。
以下、実施例によって本発明の製造方法をさらに詳細に説明するが、以下の実施例は本発明の一例に過ぎず、本発明の範囲はこの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００２４】
仮基板として、４インチのポリイミド基板を用いた。以下のような工程により、導波路を作製した。
【００２５】
（犠牲層の成膜）
市販の無電解銀めっき液を用いて、ポリイミド基板に厚さ１μｍのＡｇ薄膜を成膜した。犠牲層の厚さは、１００ｎｍ〜１０μｍが望ましい。１００ｎｍ以下では、犠牲層の厚さが不十分であり、犠牲層を溶解したときにうまく導波路を剥離できない可能性がある。一方、１０μｍ以上では、犠牲層を成膜するのに時間がかかってしまう。
【００２６】
成膜したＡｇ薄膜の表面粗さを測定したところ、Ｒａ＝１００ｎｍ程度であった。Ａｇ薄膜の表面粗さがあまりにも粗い場合、その上にスピンコートで高分子光導波路を形成する際に、犠牲層の表面プロファイルを反映してコアとクラッドの界面が粗くなり、光学的特性に悪影響を及ぼすため、望ましくない。このため、Ｒａ≦１μｍとすることが望ましい。
【００２７】
（高分子光導波路の成膜）
Ａｇをめっきした仮基板に、ポリイミド系クラッド材料（日立化成社製、商品名OPI3205）をスピンコートし、３５０℃で熱処理することにより、厚さ２０μｍの下部クラッド層を成膜した。次に、ポリイミド系コア（日立化成社製、商品名OPI3405）をスピンコートし、３５０℃で熱処理することにより、厚さ５０μｍのコア層を成膜した。次に、通常のＲＩＥ法を用いてコア層を直線状にパターニングしてコアを形成し、最後のポリイミド系クラッド材料（OPI 3205）をスピンコートし、３５０℃で熱処理することにより、厚さ３０μｍの上部クラッド層を成膜した。
【００２８】
（仮基板からの剥離）
作製した高分子光導波路を仮基板から剥離するために、図１に示す積層体を常温で１０％塩酸に浸漬した。１０分浸漬したところ、仮基板からフィルム状の高分子光導波路が浮き上がり、ピンセットで持ち上げることにより、簡単に剥離することが可能であった。また、常温で１０％硝酸を用いた場合も、同様に仮基板からフィルム状の高分子光導波路を剥離することが可能であった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の製造方法において、仮基板上に犠牲層と高分子光導波路とを順に成膜した状態を示す断面図
【図２】本発明の製造方法の各工程を順に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…高分子光導波路、２…コア、２ａ…コア層、３…下部クラッド、４…上部クラッド、５…犠牲層、６…仮基板、７…薬品、８…処理槽。
【図１】
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【図２】
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