(57)【要約】【課題】光導波路を形成する工程を短縮することができ、高い寸法精度を実現することができ、かつ、信頼性の確保できるポリシラン組成物、光導波路およびその光導波路の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明のポリシラン組成物は、ポリシラン化合物と、シクロペンタジエニル基を配位子として有する有機金属化合物とを含有する。好ましくは、ポリシラン化合物は分岐型ポリシラン化合物である。好ましくは、ポリシラン組成物は、シリコーン化合物をさらに含む。好ましくは、有機金属化合物は、ポリシラン化合物１００質量部、あるいはポリシラン化合物およびシリコーン化合物の合計１００質量部に対して、０．１〜２０質量部の割合で含有されている。【選択図】図１
2008241823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリシラン化合物と、シクロペンタジエニル基を配位子として有する有機金属化合物とを含有する、ポリシラン組成物。
【請求項２】
前記ポリシラン化合物が分岐型ポリシラン化合物である、請求項１に記載のポリシラン組成物。
【請求項３】
シリコーン化合物をさらに含む、請求項１または２に記載のポリシラン組成物。
【請求項４】
前記有機金属化合物が、前記ポリシラン化合物１００質量部、あるいは前記ポリシラン化合物およびシリコーン化合物の合計１００質量部に対して、０．１〜２０質量部の割合で含有されている、請求項１から３のいずれか１つに記載のポリシラン組成物。
【請求項５】
有機過酸化物をさらに含む、請求項１から４のいずれか１つに記載のポリシラン組成物。
【請求項６】
光導波路のコア層及びクラッド層を形成するための材料である、請求項１から５のいずれか１つに記載のポリシラン組成物。
【請求項７】
コア層と、該コア層の側方に設けられた側方クラッド層と、該コア層及び該側方クラッド層の下方に設けられた下方クラッド層と、該コア層及び該側方クラッド層の上方に設けられた上方クラッド層とを備える光導波路を製造する方法であって、
下方クラッド層を設ける工程（１）と、
該下方クラッド層の上に、請求項１から６のいずれか１つに記載のポリシラン組成物を塗布してポリシラン層を形成する工程（２）と、
該ポリシラン層の側方クラッド層に対応する領域に２５０〜４６０ｎｍの波長を含む光を照射することにより、側方クラッド層を形成するとともに、未照射領域をコア層とする工程（３）と、
該コア層及び該側方クラッド層の上に上方クラッド層を形成する工程（４ａ）と
を備える、光導波路の製造方法。
【請求項８】
コア層と、該コア層の側方に設けられた側方クラッド層と、該コア層及び該側方クラッド層の下方に設けられた下方クラッド層と、該コア層及び該側方クラッド層の上方に設けられた上方クラッド層とを備える光導波路を製造する方法であって、
下方クラッド層を設ける工程（１）と、
該下方クラッド層の上に、請求項１から６のいずれか１つに記載のポリシラン組成物を塗布してポリシラン層を形成する工程（２）と、
該ポリシラン層の側方クラッド層に対応する領域に２５０〜４６０ｎｍの波長を含む光を照射することにより、側方クラッド層を形成するとともに、未照射領域をコア層とする工程（３）と、
該側方クラッド層及び該コア層の上部領域に該２５０〜４６０ｎｍの波長を含む光を照射して上方クラッド層を形成する工程（４ｂ）と
を備える、光導波路の製造方法。
【請求項９】
コア層と、該コア層の側方に設けられた側方クラッド層と、該コア層及び該側方クラッド層の下方に設けられた下方クラッド層と、該コア層及び該側方クラッド層の上方に設けられた上方クラッド層とを備える光導波路を製造する方法であって、
基板上に請求項１から６のいずれか１つに記載のポリシラン組成物を塗布してポリシラン層を形成する工程（Ａ）と、
該ポリシラン層の側方クラッド層に対応する領域に２５０〜４６０ｎｍの波長を含む光を照射することにより、側方クラッド層を形成するとともに、未照射領域をコア層とする工程（Ｂ）と、
該側方クラッド層及び該コア層の下部領域に基板側から該２５０〜４６０ｎｍの波長を含む光を照射して下方クラッド層を形成する工程（４ｃ）と、
該側方クラッド層及び該コア層の上部領域に上方から該２５０〜４６０ｎｍの波長を含む光を照射して上方クラッド層を形成する工程（４ｄ）と
を備える、光導波路の製造方法。
【請求項１０】
コア層と、該コア層の側方に設けられた側方クラッド層と、該コア層及び該側方クラッド層の下方に設けられた下方クラッド層と、該コア層及び該側方クラッド層の上方に設けられた上方クラッド層とを備え、
該コア層及び該側方クラッド層が、請求項１から６のいずれか１つに記載のポリシラン組成物から形成されている、光導波路。
【請求項１１】
前記下方クラッド層及び／または前記上方クラッド層が、請求項１から６のいずれか１つに記載のポリシラン組成物から形成されている、請求項１０に記載の光導波路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の有機金属化合物を含有するポリシラン組成物、それから形成された光導波路、および、光導波路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コア層及びその周りに設けるクラッド層をポリシラン組成物から形成した光導波路は、大面積化が可能であり、簡易な方法でかつ低コストで製造することができるので、その実用化が期待されている。光導波路の形成方法としては、ベンゾフェノン基を有する有機過酸化物を利用し、ケイ素原子間に酸素原子を導入することによる屈折率の変化を用いてコア層およびクラッド層を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照のこと）。
【０００３】
ところで、このようなポリシラン組成物を用いて形成された光導波路は、様々な環境下での信頼性を確保するために、残存する有機過酸化物を強制分解させる必要がある。この強制分解には、例えば、２５０℃で数時間以上の熱処理工程が必要であり、生産性を阻害する大きな要因となっている。
【０００４】
上記のような光導波路においては、ケイ素原子間に酸素原子を導入するため、ケイ素原子間の距離が長くなり、得られたコア層および／またはクラッド層が膨張して表面に凹凸が発生する場合がある。その結果、光導波路の形状が歪んだり、寸法精度が低下したりする可能性がある。さらに、これら光導波路を積層する際には、凹凸を補正するために、上部クラッド層と呼ばれる表面凹凸の補正層の形成が必要である。
【０００５】
一方、クラッド層を形成するために、チタノセン系光重合開始剤を含んだクラッド組成物が知られている（例えば、特許文献２参照のこと）。しかしながら、屈折率の制御が不安定であるとして、フォトブリーチングによる光導波路の形成は全面的に否定されており、形成の示唆もない。
【特許文献１】特開２００６−２９９０６６号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００４／０９５０９３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、光導波路を形成する工程を短縮することができ、高い寸法精度を実現することができ、かつ、信頼性の確保できるポリシラン組成物、光導波路およびその光導波路の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のポリシラン組成物は、ポリシラン化合物と、シクロペンタジエニル基を配位子として有する有機金属化合物とを含有する。
【０００８】
好ましい実施形態においては、上記ポリシラン化合物は分岐型ポリシラン化合物である。
【０００９】
好ましい実施形態においては、上記ポリシラン組成物は、シリコーン化合物をさらに含む。
【００１０】
好ましい実施形態においては、上記有機金属化合物は、上記ポリシラン化合物１００質量部、あるいは上記ポリシラン化合物およびシリコーン化合物の合計１００質量部に対して、０．１〜２０質量部の割合で含有されている。
【００１１】
好ましい実施形態においては、上記ポリシラン組成物は、有機過酸化物をさらに含む。
【００１２】
好ましい実施形態においては、上記ポリシラン組成物は、光導波路のコア層及びクラッド層を形成するための材料である。
【００１３】
本発明の別の局面によれば、光導波路の製造方法が提供される。この製造方法は、コア層と、該コア層の側方に設けられた側方クラッド層と、該コア層及び該側方クラッド層の下方に設けられた下方クラッド層と、該コア層及び該側方クラッド層の上方に設けられた上方クラッド層とを備える光導波路を製造する方法である。この製造方法は、下方クラッド層を設ける工程（１）と、該下方クラッド層の上に、上記ポリシラン組成物を塗布してポリシラン層を形成する工程（２）と、該ポリシラン層の側方クラッド層に対応する領域に２５０〜４６０ｎｍの波長を含む光を照射することにより、側方クラッド層を形成するとともに、未照射領域をコア層とする工程（３）と、該コア層及び該側方クラッド層の上に上方クラッド層を形成する工程（４ａ）と、を備える。
【００１４】
本発明の別の実施形態による光導波路の製造方法は、下方クラッド層を設ける工程（１）と、該下方クラッド層の上に、請求項１から６のいずれか１つに記載のポリシラン組成物を塗布してポリシラン層を形成する工程（２）と、該ポリシラン層の側方クラッド層に対応する領域に２５０〜４６０ｎｍの波長を含む光を照射することにより、側方クラッド層を形成するとともに、未照射領域をコア層とする工程（３）と、該側方クラッド層及び該コア層の上部領域に該２５０〜４６０ｎｍの波長を含む光を照射して上方クラッド層を形成する工程（４ｂ）と、を備える。
【００１５】
本発明の別の実施形態による光導波路の製造方法は、基板上に上記ポリシラン組成物を塗布してポリシラン層を形成する工程（Ａ）と、該ポリシラン層の側方クラッド層に対応する領域に２５０〜４６０ｎｍの波長を含む光を照射することにより、側方クラッド層を形成するとともに、未照射領域をコア層とする工程（Ｂ）と、該側方クラッド層及び該コア層の下部領域に基板側から該２５０〜４６０ｎｍの波長を含む光を照射して下方クラッド層を形成する工程（４ｃ）と、該側方クラッド層及び該コア層の上部領域に上方から該２５０〜４６０ｎｍの波長を含む光を照射して上方クラッド層を形成する工程（４ｄ）と、を備える。
【００１６】
本発明のさらに別の局面によれば、光導波路が提供される。この光導波路は、コア層と、該コア層の側方に設けられた側方クラッド層と、該コア層及び該側方クラッド層の下方に設けられた下方クラッド層と、該コア層及び該側方クラッド層の上方に設けられた上方クラッド層とを備え、該コア層及び該側方クラッド層が、上記ポリシラン組成物から形成されている。
【００１７】
好ましい実施形態においては、上記下方クラッド層及び／または上記上方クラッド層は、上記ポリシラン組成物から形成されている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のポリシラン組成物は、特定の有機金属化合物を含んでいるので、このポリシラン組成物を用いて層を形成した後、所定の光を照射することによって、ポリマー主鎖にσ共役結合およびベンゼン環中にπ電子を有するポリシランを上記有機金属化合物の金属原子へ配位結合させることができ、これによって層の屈折率を変化させることができる。したがって、光導波路を製造する場合、工程短縮を実現することができ、かつ、得られる光導波路は高い寸法精度を有する。言い換えれば、ポリシラン組成物中に有機過酸化物を必ずしも含む必要がなく、仮に含むとしても極めて少量にすることができるので、強制分解させるための熱処理工程が不要であり、ポストベイク時間を大幅に短縮できることによって、工程短縮を実現することができる。また、屈折率の変化は上記の配位メカニズムによって発生すると推定されるので、光導波路層の膨張や収縮が起こらず、寸法精度が高くなると考えられる。さらに、寸法精度が高いため、凹凸の補正層としての上部クラッド層の形成も不要となり、さらなる工程短縮も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
１．ポリシラン組成物
本発明のポリシラン組成物は、ポリシラン化合物と、シクロペンタジエニル基を配位子として有する有機金属化合物とを含有する。好ましくは、本発明のポリシラン組成物は、シリコーン化合物および／または有機過酸化物をさらに含有し得る。以下、組成物の各成分について詳細に説明する。
【００２０】
１−ａ．有機金属化合物
上記シクロペンタジエニル基を配位子として持つ有機金属化合物は、光によるポリシラン化合物の分解を引き起こし、得られる光導波路の屈折率を高めることができる。この有機金属化合物は、金属とシクロペンタジエンとを反応させて得られる。上記金属としては、例えば、チタン、ジルコンおよび鉄を挙げることができる。このような有機金属化合物としては、具体的には、チタノセン系化合物、ジルコノセン系化合物およびフェロセン系化合物を挙げることができる。
【００２１】
上記有機金属化合物は、好ましくはチタノセン系化合物である。露光感度および光導波路形成能に優れるからである。上記有機金属化合物は、好ましくは有機溶媒に可溶である。優れた透明性を有する光導波路が形成され得るからである。好ましい有機溶媒としては、例えば、炭素数５〜１２の炭化水素系溶媒、ハロゲン化炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒が挙げられる。
【００２２】
上記有機金属化合物は、市販品を用いてもよい。市販品の具体例としては、イルガキュアー７２７Ｌ、イルガキュアー７８４（いずれも、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）等を挙げることができる。
【００２３】
上記有機金属化合物は、シリコーン化合物が組成物中に含まれない場合にはポリシラン化合物１００質量部に対して、シリコーン化合物が組成物中に含まれる場合にはポリシラン化合物およびシリコーン化合物１００質量部に対して、０．１〜２０質量部、好ましくは０．５〜１０質量部の割合でポリシラン組成物中に含有されている。有機金属化合物の含有量が０．１質量部未満であると、光導波路を形成する際に屈折率が充分に高くならず、損失が大きくなる場合がある。含有量が２０質量部を超えると、コア形状が崩れ損失が大きくなる場合がある。
【００２４】
１−ｂ．ポリシラン化合物
本明細書において「ポリシラン化合物」とは、主鎖がケイ素原子のみからなる高分子をいう。ポリシラン化合物は、直鎖型であってもよく分岐型であってもよい。分岐型が好ましい。光透過率に優れるからである。なお、分岐型と直鎖型は、ポリシラン中に含まれるＳｉ原子の結合状態によって区別される。分岐型ポリシランとは、隣接するＳｉ原子と結合している数（結合数）が、３または４であるＳｉ原子を含むポリシランである。これに対して、直鎖型のポリシランでは、Ｓｉ原子の、隣接するＳｉ原子との結合数は２である。通常、Ｓｉ原子の原子価は４であるので、ポリシラン中に存在するＳｉ原子の中で結合数が３以下のものは、Ｓｉ原子以外に、水素原子、炭化水素基、アルコキシ基等の有機置換基と結合している。好ましい炭化水素基の具体例としては、ハロゲンで置換されていてもよい炭素数１〜１０の脂肪族炭化水素基、炭素数６〜１４の芳香族炭化水素基が挙げられる。例えば、ポリシランの構造を変化させることにより（すなわち、置換基の種類を適切に選択することにより）、得られる層の屈折率を調整することができる。具体的には、高屈折率が所望の場合はジフェニル基を共重合にて多く導入し、低屈折率を所望の場合はジメチル基を共重合にて多く導入することで調整可能である。
【００２５】
分岐型ポリシランは、その分岐度が好ましくは２％以上であり、さらに好ましくは５％〜４０％であり、特に好ましくは１０％〜３０％である。分岐度が２％未満である場合には、得られる層中に微結晶が生成しやすく、当該微結晶が散乱の原因となるので、透明性が不十分となる場合がある。分岐度が大きすぎると、高分子量体の重合が困難となる場合があり、また分岐に起因して可視領域での吸収が大きくなる場合がある。なお、本明細書において「分岐度」とは、隣接するＳｉ原子との結合数が３または４であるＳｉ原子が、分岐型ポリシラン中の全体のＳｉ原子数に占めるモル比をいう。ここで、例えば、「隣接するＳｉ原子との結合数が３である」とは、Ｓｉ原子の結合手のうち３つがＳｉ原子と結合していることをいう。なお、分岐度は、例えば２９Ｓｉ−ＮＭＲ（シリコン核磁気共鳴）スペクトルの測定により、すべてのＳｉ原子のピークの和と、Ｓｉ原子との結合数が３および４であるＳｉ原子のピークとの面積比によって求めることができる。
【００２６】
上記ポリシラン化合物は、ハロゲン化シラン化合物をナトリウムのようなアルカリ金属の存在下、ｎ−デカンやトルエンのような有機溶媒中において８０℃以上に加熱することによる重縮合反応によって製造することができる。また、電解重合法や、金属マグネシウムと金属塩化物を用いた方法でも合成可能である。
【００２７】
分岐型ポリシランは、例えば、オルガノトリハロシラン化合物、テトラハロシラン化合物およびジオルガノジハロシラン化合物を含むハロシラン混合物を加熱して重縮合することにより得られる。ハロシラン混合物中のオルガノトリハロシラン化合物およびテトラハロシラン化合物の量を調整することにより、分岐型ポリシランの分岐度を調整することができる。例えば、オルガノトリハロシラン化合物およびテトラハロシラン化合物が全体量の２モル％以上であるハロシラン混合物を用いることにより、分岐度が２％以上である分岐型ポリシランが得られ得る。ここで、オルガノトリハロシラン化合物は、隣接するＳｉ原子との結合数が３であるＳｉ原子源となり、テトラハロシラン化合物は、隣接するＳｉ原子との結合数が４であるＳｉ原子源となる。なお、分岐型ポリシランの分岐構造は、紫外線吸収スペクトルや硅素の核磁気共鳴スペクトルの測定により確認することができる。
【００２８】
上記オルガノトリハロシラン化合物、テトラハロシラン化合物、およびジオルガノジハロシラン化合物がそれぞれ有するハロゲン原子は、好ましくは塩素原子である。オルガノトリハロシラン化合物およびジオルガノジハロシラン化合物が有するハロゲン原子以外の置換基としては、上述の水素原子、炭化水素基、アルコキシ基または官能基が挙げられる。
【００２９】
上記ポリシラン化合物は、好ましくは有機溶媒に可溶である。優れた透明性を有する光導波路が形成され得るからである。有機溶媒としては、上記１−ａ項で説明したものが挙げられる。
【００３０】
上記ポリシラン化合物の重量平均分子量は、好ましくは５０００〜５００００であり、さらに好ましくは１００００〜２００００である。重量平均分子量は、例えば、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって求めることができる。
【００３１】
１−ｃ．シリコーン化合物
上記シリコーン化合物は、得られる光導波路に可とう性を付与することができる。上記シリコーン化合物としては、ポリシランおよび有機溶媒と相溶し、透明な膜を形成し得る任意の適切なシリコーン化合物が採用され得る。１つの実施形態においては、シリコーン化合物は、以下の一般式で表される化合物である。
【００３２】
【化１】
2008241823.tif 000003
【００３３】
［式中、Ｒ１からＲ１２は、それぞれ独立して、ハロゲンまたはグリシジルオキシ基で置換されていてもよい炭素数１〜１０の脂肪族炭化水素基、炭素数６〜１２の芳香族炭化水素基、炭素数１〜８のアルコキシ基からなる群から選択される基である。ａ、ｂ、ｃおよびｄは、それぞれ０を含む整数であり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ≧１を満たすものである。］
【００３４】
具体的には、有機置換基が２つあるＤ体と呼ばれるジクロロシランと、有機置換基が１つであるＴ体と呼ばれるトリクロロロシランの２種類以上を加水分解縮合したものが挙げられる。
【００３５】
上記Ｒ１からＲ１２の種類ならびにａ、ｂ、ｃおよびｄの値は、目的に応じて適切に選択され得る。例えば、ポリシラン化合物が有する炭化水素基と同じ基をシリコーン化合物に導入することにより、相溶性を向上させ、優れた透明性（光導波路の光透過率）を実現することができる。したがって、例えばポリシラン化合物としてフェニルメチル系ポリシランを用いる場合には、フェニルメチル系またはジフェニル系のシリコーン化合物を使用することが好ましい。また例えば、１分子中にアルコキシ基を２つ以上有するシリコーン化合物（具体的には、Ｒ１からＲ１２のうち少なくとも２つが炭素数１〜８のアルコキシ基であるシリコーン化合物）は、架橋剤または硬化剤としての利用も可能である。
【００３６】
上記シリコーン化合物の重量平均分子量は、好ましくは１００〜１００００、さらに好ましくは１００〜３０００である。重量平均分子量は、例えば、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって求めることができる。
【００３７】
上記シリコーン化合物が用いられる場合、上記ポリシラン化合物と上記シリコーン化合物との比率は、質量比で、好ましくは３０：７０〜８０：２０である。この範囲外である場合、得られる光導波路の硬度が低すぎたり、クラックが発生したりするおそれがある。
【００３８】
１−ｄ．有機過酸化物
上記有機過酸化物としては、ポリシランのＳｉ−Ｓｉ結合間に効率良く酸素を挿入できる化合物であれば任意の適切な化合物が採用され得る。例えば、パーオキシエステル系過酸化物、ベンゾフェノン骨格を有する有機過酸化物が挙げられる。より具体的には、３，３'，４，４'−テトラ（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン（以下、「ＢＴＴＢ」という）が好ましく用いられる。有機過酸化物を用いることにより、得られる光導波路の屈折率をさらに増大させることができる。
【００３９】
有機過酸化物が用いられる場合、当該有機過酸化物は、シリコーン化合物が組成物中に含まれない場合にはポリシラン化合物１００質量部に対して、シリコーン化合物が組成物中に含まれる場合にはポリシラン化合物およびシリコーン化合物１００質量部に対して、好ましくは０．５〜５質量部の割合で組成物中に含有される。有機過酸化物の含有量が０．５質量部未満であると、有機過酸化物の添加効果が十分に得られない場合がある。含有量が５質量部を超えると、得られる光導波路の表面平滑性や信頼性が低下するおそれがある。本発明によれば、このような有機過酸化物を必ずしも用いる必要がなく、用いる場合でも上記のような少量でよい。したがって、当該有機過酸化物を強制分解させるための熱処理が不要となり、ポストベイク時間を大幅に短縮することができ、結果として、光導波路の製造工程を大幅に短縮することができる。
【００４０】
１−ｅ．その他の成分
本発明のポリシラン組成物は、一般的には溶媒を含む。溶媒は、好ましくは有機溶媒である。好ましい有機溶媒としては、炭素数５〜１２の炭化水素系溶媒、ハロゲン化炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒が挙げられる。炭化水素系溶媒の具体例としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、ｎ−デカン、ｎ−ドデカン等の脂肪族系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン等の芳香族系溶媒などが挙げられる。ハロゲン化炭化水素系溶媒の具体例としては、四塩化炭素、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン、ジクロロメタン、クロロベンゼンなどが挙げられる。エーテル系溶媒の具体例としては、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラハイドロフランなどが挙げられる。溶媒の使用量は、組成物中のポリシラン化合物濃度が１０重量％〜５０重量％となるような範囲が好ましい。
【００４１】
さらに、本発明のポリシラン組成物は、目的に応じて任意の適切な添加剤を含有してもよい。
【００４２】
１−ｆ．ポリシラン組成物の調製方法
本発明のポリシラン組成物は、上記ポリシラン化合物と、上記有機金属化合物と、必要に応じて上記シリコーン化合物等の他の成分とを撹拌混合することにより調製される。このような混合操作は、好ましくは暗室等の遮光した環境で実施される。所望でない光化学反応を回避することができるからである。
【００４３】
１−ｇ．ポリシラン組成物の用途
本発明のポリシラン組成物は、光導波路の形成に好適に用いられ得る。特に、光導波路のコア層およびクラッド層の形成に好適に用いられ得る。
【００４４】
２．光導波路の製造方法
本発明の１つの実施形態による光導波路の製造方法は、コア層と、該コア層の側方に設けられた側方クラッド層と、該コア層及び該側方クラッド層の下方に設けられた下方クラッド層と、該コア層及び該側方クラッド層の上方に設けられた上方クラッド層とを備える光導波路を製造する方法である。この方法は、下方クラッド層を設ける工程（１）と；該下方クラッド層の上に、上記の本発明のポリシラン組成物を塗布してポリシラン層を形成する工程（２）と；該ポリシラン層の側方クラッド層に対応する領域に２５０〜４６０ｎｍの波長を含む光を照射することにより、側方クラッド層を形成するとともに、未照射領域をコア層とする工程（３）と；該コア層及び該側方クラッド層の上に上方クラッド層を形成する工程（４ａ）と、を備える。図１（ａ）〜図１（ｃ）を参照して説明する。
【００４５】
上記工程（１）は、具体的には、基板１の上に、屈折率の低いシリコーン樹脂溶液等を塗布すること、および、樹脂溶液等の塗布層を加熱することを含む。基板としては、任意の適切な基板が用いられ得る。基板を構成する材料の具体例としては、無アルカリガラス、ポリカーボネートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエーテルサルホンフィルム、エポキシ系フィルム、アクリル系フィルム等を挙げることができる。シリコーン樹脂溶液としては、本発明の効果が得られる限りにおいて任意の適切なシリコーン樹脂溶液が用いられ得る。例えば、ビニル基含有フェニルメチルシリコーン樹脂のメトキシベンゼン溶液が用いられ得る。塗布方法としては、任意の適切な塗布方法が用いられ得る。塗布方法の具体例としては、スピンコート、ダイコート、スプレー塗布等を挙げることができる。上記加熱において、加熱温度は好ましくは１８０〜２２０℃であり、加熱時間は好ましくは２０〜４０分である。このような加熱により、下方クラッド層２が形成される。得られる下方クラッド層の厚みは、例えば５〜１００μｍである。なお、下方クラッド層としては、屈折率を調整した基板そのものを用いてもよい。この場合、下方クラッド層の厚みとしては、例えば５〜５０μｍである。
【００４６】
上記工程（２）は、具体的には、下方クラッド層２の上に、上記の本発明のポリシラン組成物を塗布すること、および、当該ポリシラン組成物の塗布層を加熱することを含む。塗布方法および加熱条件については、上記工程（１）に関して説明したとおりである。加熱により、ポリシラン層３が形成される（図１（ａ））。得られるポリシラン層の厚みは、例えば０．１〜５００μｍである。
【００４７】
上記工程（３）において、側方クラッド層に対応する領域に選択的に光を照射する方法としては、例えば、フォトマスクを用いる方法が挙げられる。光の照射強度は、例えば、５ｍJ／ｃｍ２〜２０J／ｃｍ２である。光照射後、必要に応じて加熱処理が行われる。加熱処理を行うことにより、コア層と側方クラッド層との間に十分な屈折率差を付与することができる。加熱処理における加熱温度は、例えば１８０〜３００℃であり、加熱時間は、例えば３０〜６０分である。このようにして、図１（ｂ）に示すように、ポリシラン層３からコア層３ａと側方クラッド層３ｂが形成される。
【００４８】
上記工程（４ａ）は、具体的には、上記のようにして得られたコア層及び側方クラッド層の上に、シリコーン樹脂溶液等を塗布すること、および、樹脂溶液等の塗布層を加熱することを含む。シリコーン樹脂溶液は、上記工程（１）に関して説明したとおりである。塗布方法および加熱条件についても、上記工程（１）に関して説明したとおりである。このようにして、上方クラッド層４が形成される。得られる上方クラッド層の厚みは、例えば５〜１００μｍである。なお、上方クラッド層としては、下方クラッド層の場合と同様に、屈折率を調整した基板そのものを用いてもよい。この場合、上方クラッド層の厚みとしては、例えば５〜５０μｍである。
【００４９】
以上のようにして得られた光導波路は、その全体厚みが、例えば１５〜３００μｍである。
【００５０】
本発明の別の実施形態による光導波路の製造方法について、図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照して説明する。コア層３ａおよび側方クラッド層３ｂを形成するまでの手順は、上記工程（１）〜（３）と同様である（図２（ａ）および（ｂ）参照）。ただし、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、ポリシラン層（結果として、コア層３ａおよび側方クラッド層３ｂ）の厚みは、下記工程（４ｂ）を考慮して、上記の実施形態よりも厚めに設定され得る。
【００５１】
本実施形態においては、上記工程（４ａ）の代わりに、上記側方クラッド層及び上記コア層の上部領域に２５０〜４６０ｎｍの波長を含む光を照射して上方クラッド層４を形成する工程（４ｂ）を含む。すなわち、本実施形態においては、側方クラッド層およびコア層の上に上方クラッド層を別途設けるのではなく、側方クラッド層３ｂおよびコア層３ａの上端部分を上方クラッド層４として利用する。上方クラッド層の厚みは、目的に応じて適切に設定され得る。上方クラッド層の厚みは、光の照射強度を変化させることにより調整することができる。上方クラッド層の厚みは、例えば５〜１００μｍである。光照射後、必要に応じて加熱処理が行われる。加熱処理を行うことにより、コア層と側方クラッド層との間に十分な屈折率差を付与することができる。加熱処理における加熱温度は、例えば１５０〜２００℃であり、加熱時間は、例えば３０〜６０分である。
【００５２】
本発明のさらに別の実施形態による光導波路の製造方法は、基板上に上記の本発明のポリシラン組成物を塗布してポリシラン層を形成する工程（Ａ）と；該ポリシラン層の側方クラッド層に対応する領域に２５０〜４６０ｎｍの波長を含む光を照射することにより、側方クラッド層を形成するとともに、未照射領域をコア層とする工程（Ｂ）と；該側方クラッド層及び該コア層の下部領域に基板側から光を照射して下方クラッド層を形成する工程（４ｃ）と；該側方クラッド層及び該コア層の上部領域に上方から光を照射して上方クラッド層を形成する工程（４ｄ）と、を備える。本実施形態による製造方法について、図３（ａ）〜図３（ｃ）を参照して説明する。
【００５３】
上記工程（Ａ）は、具体的には、基板１の上に、本発明のポリシラン組成物を塗布すること、および、当該ポリシラン組成物の塗布層を加熱することを含む。基板、塗布方法および加熱条件については、上記実施形態の工程（１）および（２）で述べたとおりである。この工程により、図３（ａ）に示すように、ポリシラン層３が形成される。形成されるポリシラン層の厚みは、例えば０．１〜５００μｍである。
【００５４】
上記工程（Ｂ）は、具体的には、上記実施形態の工程（３）と同様である。この工程により、図３（ｂ）に示すように、ポリシラン層３からコア層３ａと側方クラッド層３ｂが形成される。
【００５５】
上記工程（４ｃ）は、工程（Ｂ）で形成された側方クラッド層３ｂ及びコア層３ａの下部領域に基板１側から光を照射して、図３（ｃ）に示すように下方クラッド層２を形成する。さらに、上記工程（４ｄ）は、側方クラッド層３ｂ及びコア層３ａの上部領域に上方から光を照射して、図３（ｃ）に示すように上方クラッド層４を形成する。光照射については、上記実施形態の工程（４ｂ）で説明したとおりである。工程（４ｃ）および（４ｄ）は、いずれを先に行ってもよく、同時に行ってもよい（すなわち、光を基板側および上方から同時に照射してもよい）。光照射後、必要に応じて加熱処理が行われる。加熱処理を行うことにより、コア層と側方クラッド層との間に十分な屈折率差を付与することができる。加熱処理における加熱温度は、例えば１８０〜３００℃であり、加熱時間は、例えば３０〜６０分である。
【００５６】
３．光導波路
本発明の光導波路は、例えば図１（ｃ）、図２（ｃ）または図３（ｃ）に示すように、コア層３ａと、コア層３ａの側方に設けられた側方クラッド層３ｂと、コア層３ａ及び側方クラッド層３ｂの下方に設けられた下方クラッド層２と、コア層３ａ及び側方クラッド層３ｂの上方に設けられた上方クラッド層４とを備える。コア層およびクラッド層は、それぞれ異なる屈折率を有する。代表的には、コア層が高屈折率であり、クラッド層が低屈折率である。本発明においては、上記の製造方法から明らかなように、コア層３ａ及び側方クラッド層３ｂは、上記の本発明のポリシラン組成物から形成されている。上記の本発明のポリシラン組成物を用いることにより、光導波路における伝播損失を良好に抑制することができる。下方クラッド層２および上方クラッド層４は、クラッド層に用いられ得る任意の適切な材料で構成される。好ましくは、下方クラッド層２及び／または上方クラッド層４もまた、上記の本発明のポリシラン組成物から形成されている。このような構成を採用することにより、光導波路における伝播損失をさらに良好に抑制することができる。
【００５７】
本発明の光導波路は、その全体厚みが、例えば１５〜３００μｍである。
【００５８】
以下、実施例を用いて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００５９】
（製造例１：ポリメチルフェニルシランの製造）
攪拌機を備えた１０００ｍｌフラスコにトルエン４００ｍｌおよびナトリウム１３．３ｇを充填した。このフラスコの内容物を紫外線を遮断したイエロールーム中で１１１℃に昇温し、高速攪拌することによりナトリウムをトルエン中に微細に分散した。ここにフェニルメチルジクロロシラン４２．１ｇ、テトラクロロシラン４．１ｇを添加し、３時間攪拌することにより重合を行った。その後、得られた反応混合物にエタノールを添加することにより、過剰のナトリウムを失活させた。水洗後、分離した有機層をエタノール中に投入することにより、ポリシランを沈澱させた。得られた粗製のポリシランをエタノールから３回再沈殿させることにより、重量平均分子量１１６００の、ポリメチルフェニルシランを得た。
【００６０】
（製造例２：上方および下方クラッド層形成用樹脂溶液の製造）
Ｘ−４０−２６６７Ａ（信越シリコーン社製ビニル基含有フェニルメチルシリコーンレジン、重量平均分子量２６００、ヨウ素価６５）１００質量部に対し、Ｘ−４０−２６６７Ｂ（信越シリコーン社製硬化剤）を５重量部加えて、メトキシベンゼンに溶解して、固形分９５質量％の上方および下方クラッド層形成用樹脂溶液を得た。
【００６１】
（実施例１）
製造例１で得られたポリメチルフェニルシラン１００質量部およびイルガキュアー７２７Ｌ（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製チタノセン系光重合開始剤）１質量部を混合して、メトキシベンゼンに７７質量％となるように溶解し、ポリシラン組成物１の溶液を得た。
【００６２】
次に、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すようにして、ポリマー光導波路を作製した。具体的には、ガラス基板１の上に、製造例２で得られた上方および下方クラッド層形成用樹脂溶液をスピンコートし、１５０℃で３０分間プリベイクした後、２００℃×３０分でポストベイクを行うことによって、厚さ２０μｍの下方クラッド層２を形成した。次に、下方クラッド層２の上に、上記ポリシラン組成物１の溶液を、スピンコートにより塗布し、８０℃で３０分間プリベイクして、厚さ５０μｍのポリシラン層３を形成した。
【００６３】
次いで、このポリシラン層３のコア層３ａに対応する領域の上にフォトマスクを配置した状態で２５０〜４６０ｎｍの波長を含む光を２Ｊ／ｃｍ2の照射量で照射した。これにより側方クラッド層３ｂに対応した領域をフォトブリーチングし屈折率を低下させることにより、図１（ｂ）に示すように、側方クラッド層３ｂを形成した。また、この側方クラッド層３ｂの形成により、未照射領域をコア層３ａとした。その後、３００℃で１０分間ポストベイクした。
【００６４】
さらに、図１（ｃ）に示すように、コア層３ａ及び側方クラッド層３ｂの上に、上方および下方クラッド層形成用樹脂溶液をスピンコートし、１５０℃で３０分間プリベイクし、２００℃で３０分間ポストベイクして、厚さ２０μｍの上部クラッド層４を形成した。
【００６５】
このようにして、下方クラッド層から上方クラッド層までの全体厚みが９０μｍである光導波路Ａを作製した。
【００６６】
（実施例２〜６）
表１の処方にしたがって、ポリシラン組成物２〜６を調製した。ポリシラン組成物１に代えてポリシラン組成物２〜６をそれぞれ使用したこと、および、表２の条件を用いたこと以外は実施例１と同様にして、光導波路Ｂ〜Ｆを作製した。
【００６７】
（実施例７）
図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すようにして、ポリマー光導波路を作製した。具体的には、ガラス基板１の上に、製造例２で得られた上方および下方クラッド層形成用樹脂溶液をスピンコートし、１５０℃で３０分間プリベイクし、２００℃で３０分間ポストベイクして、厚さ２０μｍの下部クラッド層２を形成した。次に、下部クラッド層２の上に、上記ポリシラン組成物４の溶液をスピンコートし、８０℃で３０分間プリベイクして、図２（ａ）に示すように、厚さ７０μｍのポリシラン層３を形成した。
【００６８】
次に、このポリシラン層３のコア層３ａに対応する領域の上に、フォトマスクを配置した状態で２９５〜４６０ｎｍの波長を含む光を１Ｊ／ｃｍ2の照射量で照射した。これにより側方クラッド層３ｂに対応する領域をフォトブリーチングし、屈折率を低下させることにより、図２（ｂ）に示すように、側方クラッド層３ｂを形成した。また、これとともに、未照射領域をコア層３ａとした。
【００６９】
次に、フォトマスクなしの状態で、２５０〜４６０ｎｍの波長を含む光を１Ｊ／ｃｍ2の照射量で上方から照射した。これにより上部クラッド層４に相当する領域、すなわちコア層３ａ及び側方クラッド層３ｂの上方領域をフォトブリーチングし、屈折率を低下させることにより、図２（ｃ）に示すように、厚さ２０μｍの上部クラッド層４を形成した。その後、１８０℃で６０分間ポストベイクした。
【００７０】
このようにして、下方クラッド層から上方クラッド層までの全体厚みが１１０μｍである光導波路Ｇを作製した。
【００７１】
（実施例８）
図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すようにして、ポリマー光導波路を作製した。具体的には、図３（ａ）に示すように、ガラス基板１の上に、ポリシラン組成物４の溶液をスピンコートし、１３０℃で３０分間プリベイクし、厚さ８０μｍのポリシラン層３を形成した。次に、このポリシラン層３のコア層３ａに対応する領域の上にフォトマスクを配置した状態で、３６５〜４６０ｎｍの波長を含む光を１Ｊ／ｃｍ2の照射量で照射した。これにより側方クラッド層３ｂに対応する領域をフォトブリーチングし、屈折率を低下させることにより、図３（ｂ）に示すように、側方クラッド層３ｂを形成した。また、これとともに、未照射領域をコア層３ａとした。
【００７２】
次に、ガラス基板１の裏側から、フォトマスクなしの状態で２５０〜４６０ｎｍの波長を含む光を１Ｊ／ｃｍ2の照射量で全面露光した。また、フォトマスクなしの状態で、上方から２５０〜４６０ｎｍの波長を含む光を１Ｊ／ｃｍ2の照射量で全面露光した。このような基板側および上方からの光照射により、下部クラッド層２及び上部クラッド層４に対応する領域をフォトブリーチングし、屈折率を低下させることにより、図３（ｃ）に示すように、厚さ１０μｍの下部クラッド層２及び厚さ２０μｍの上部クラッド層４をそれぞれ形成した。その後、１８０℃で６０分間のポストベイクを行った。
【００７３】
このようにして、下方クラッド層から上方クラッド層までの全体厚みが１１０μｍである光導波路Ｈを作製した。
【００７４】
（比較例１〜３）
表１の処方にしたがって、ポリシラン組成物７〜９を調製した。ポリシラン組成物１に代えてポリシラン組成物７〜９をそれぞれ使用したこと、および、表２の条件を用いたこと以外は実施例１と同様にして、光導波路Ｉ〜Ｋを作製した。
【００７５】
【表１】
2008241823.tif 000004
【００７６】
【表２】
2008241823.tif 000005
【００７７】
（評価試験）
実施例１〜８および比較例１〜３において得られた光導波路Ａ〜Ｋに対して、以下の（１）〜（３）の評価試験を行った。得られた結果を上記表２に示す。
（１）初期挿入損失
実施例１〜８および比較例１〜３において得られた光導波路Ａ〜Ｋに対して、ダイシングソーで２ｃｍ、４ｃｍ、６ｃｍのカットバックを行い、波長８３０ｎｍで、入射側にコア径５０μｍのマルチモードフォイバーを、出射側にコア径６２．５μｍのマルチファイバーを用いて損失測定を行った。縦軸に損失、横軸に導波路長をとってプロットし、最小自乗法により得られた近似曲線の傾きから初期挿入損失を求めた。
（２）耐湿試験後の挿入損失
８５℃で湿度８５％ＲＨ環境下に、２０００時間放置した後、初期挿入損失と同様の方法によって挿入損失を求めた。
（３）表面平滑性
実施例１〜８および比較例１〜３において得られた光導波路Ａ〜Ｋに対して、Ｄｅｋｔａｋ３ＳＴ（Ｖｅｅｃｏ社製表面粗度計）を用いて表面のＲａを求めた。
【００７８】
表１から明らかなように、本発明のポリシラン組成物を用いて形成した光導波路は、初期および耐湿試験後の挿入損失変化が小さく、表面の凹凸も小さいことがわかった。また、光導波路形成の工程にかかる時間も非常に短い（実施例１〜８）ことがわかった。一方、比較例１〜３の光導波路は、耐湿試験後の挿入損失が大きく、表面の凹凸も大きいことがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明のポリシラン組成物から形成される光導波路は、電気部品および電子部品の光回路に用いられる光導波路を一層または積層化した光部品の一部または全部として用いることができ、特に、マルチメディアに対応するマルチモードのデバイスとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の１つの実施形態による製造方法における光導波路の形成工程を示す模式図である。
【図２】本発明の別の実施形態による製造方法における光導波路の形成工程を示す模式図である。
【図３】本発明のさらに別の実施形態による製造方法における光導波路の形成工程を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８１】
１    基板
２    下方クラッド層
３    ポリシラン層
３ａ  コア層
３ｂ  側方クラッド層
４    上方クラッド層
【図１】
2008241823.tif 000006
【図２】
2008241823.tif 000007
【図３】
2008241823.tif 000008