(57)【要約】【課題】光導波路における光路の切り替えを効率よく行うことのできる光スイッチ、および該光スイッチの製造方法を提供する。【解決手段】樹脂製のコアとクラッドを有しかつ該コアを分断する溝が形成された光導波路と、前記溝を力学的に変位させて光路をスイッチングする駆動手段とを有する光スイッチであって、前記溝におけるコア断面を含む表面の表面粗さが１６０ｎｍ以下である光スイッチ。樹脂製のコアとクラッドを有する光導波路にドライエッチング法により該コアを分断する溝を形成し、次いで前記溝が形成された光導波路と当該溝を力学的に変位させて光路をスイッチングする駆動手段とを組み合わせる光スイッチの製造方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製のコアとクラッドを有しかつ該コアを分断する溝が形成された光導波路と、前記溝を力学的に変位させて光路をスイッチングする駆動手段とを有する光スイッチであって、前記溝におけるコア断面を含む表面の表面粗さが１６０ｎｍ以下であることを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記溝がドライエッチング法で形成された溝である、請求項１に記載の光スイッチ。
【請求項３】
前記溝におけるコア断面を含む表面間の間隙が、３μｍ以下である請求項１または２に記載の光スイッチ。
【請求項４】
樹脂がフッ素樹脂である請求項１、２、または３に記載の光スイッチ。
【請求項５】
樹脂製のコアとクラッドを有する光導波路にドライエッチング法により該コアを分断する溝を形成し、次いで前記溝が形成された光導波路と当該溝を力学的に変位させて光路をスイッチングする駆動手段とを組み合わせることを特徴とする光スイッチの製造方法。
【請求項６】
前記溝におけるコア断面を含む表面粗さを１６０ｎｍ以下とする、請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記溝におけるコア断面を含む表面間の間隙を３μｍ以下とする、請求項５または６に記載の製造方法。
【請求項８】
樹脂が含フッ素樹脂である、請求項５、６、または７に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路を用いた光スイッチ、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光導波路の開発が活発化するに伴い、光導波路の末端部や光導波路の交差部で光路を切り替える光スイッチも種々の方式が開発されている。
【０００３】
光スイッチの１方式として、基本的にポリマーからなる板材と駆動手段とを備え、該板材は、その内部に線状に伸びる光導波路と、該光導波路を横断するように設けられた切れ目を有し、該駆動手段は該切れ目の間隙を接近または隔離させることによって光路を選択する光スイッチ（以下、跳ね橋式光スイッチともいう。）が知られている（特許文献１参照）。該切れ目の形成方法として、鋭利な刃物で切断する方法が特許文献１に記載されている。
【０００４】
また、光導波路を構成する導波薄膜が基板上に形成され、光導波路を横切るように溝が形成されており、該溝内で光学フィルターを移動させて波長選択的に光路が切り替わる光スイッチも知られている（特許文献２参照）。該溝は、特定のドライエッチングが可能な基板と導波薄膜から形成され、該導波薄膜をマスクとするドライエッチングにより該基材の途中まで掘り下げられて形成される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１７４７８４号公報
【特許文献２】特開２００３−１４００５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の切れ目の形成方法には、以下の問題点がある。
（１）切れ目の深さや切れ目の断面に対する角度のばらつきが大きく、光スイッチのスイッチング特性が不安定である。
（２）切れ目の断面の表面が粗く、断面で光が散乱するため光の伝送効率が低下する。
（３）切れ目の形成の位置精度が低く、加工が難しい。
（４）切れ目の起点形成と切り裂きを１つずつ行う必要があるため、光スイッチ数の増加にともない、工程数が増加する、歩留まりが低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記の課題を解決するためになされたものである。
すなわち本発明は、樹脂製のコアとクラッドを有しかつ該コアを分断する溝が形成された光導波路と、前記溝を力学的に変位させて光路をスイッチングする駆動手段とを有する光スイッチであって、前記溝におけるコア断面を含む表面の表面粗さが１６０ｎｍ以下である光スイッチを提供する。ここで前記溝がドライエッチング法で形成された溝であることが好ましい。また前記溝におけるコア断面を含む表面間の間隙が、３μｍ以下であることが好ましい。さらに樹脂がフッ素樹脂であることが好ましい。
【０００８】
また本発明は、樹脂製のコアとクラッドを有する光導波路にドライエッチング法により該コアを分断する溝を形成し、次いで前記溝が形成された光導波路と当該溝を力学的に変位させて光路をスイッチングする駆動手段とを組み合わせる光スイッチの製造方法を提供する。ここで前記溝におけるコア断面を含む表面粗さを１６０ｎｍ以下とすることが好ましい。また前記溝におけるコア断面を含む表面間の間隙を３μｍ以下とすることが好ましい。さらに樹脂が含フッ素樹脂であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光スイッチは、溝におけるコア断面を含む表面の平滑性が高いため、光の散乱が小さく光の伝送効率が高い。また本発明の光スイッチの製造方法は、ドライエッチング法により溝を形成するため、該表面の平滑性が高く、溝におけるコア断面を含む表面間の間隙に対して溝の深さが大きい溝を形成できる。また本発明の光スイッチの製造方法は、溝を一括して高い位置精度で形成できるため、量産性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の光スイッチにおけるコアとは光が伝搬する部分であり、クラッドとはコアの周りに形成されるコアよりも屈折率の低い部分である。本発明におけるコアは樹脂製であり、クラッドは樹脂製であることが好ましい。
【００１１】
これらの樹脂は、特に限定されず、含フッ素樹脂が好ましく、主鎖に環構造を有する含フッ素重合体を含む含フッ素樹脂が特に好ましい。ドライエッチング法におけるエッチングレートと溝の断面の表面平滑性が高くなる観点から、主鎖に環構造を有する含フッ素重合体としては、主鎖に脂肪族環構造を有する含フッ素重合体が好ましい。
【００１２】
「主鎖に環構造を有する」重合体とは、主鎖が炭素原子の連鎖からなる重合体であって、環を構成する炭素原子の１個以上がその主鎖を構成する炭素原子をいう。ここで環は、芳香環であってもよい。また環を構成する原子としては、炭素原子以外に酸素原子や窒素原子などを含んでいてもよい。主鎖に環構造を有する重合体としては、フッ素原子を含有していてもよい含フッ素ポリカーボネート、フッ素原子を含有していてもよいポリイミドなどが挙げられる
「主鎖に脂肪族環構造を有する」重合体とは、主鎖が炭素原子の連鎖からなる重合体であって、脂肪族環の環を構成する炭素原子の１個以上がその主鎖を構成する炭素原子であることをいう。主鎖の炭素原子は、該重合体を構成する単量体の重合性二重結合の２個の炭素原子に由来するか、または、後述する２個の重合性二重結合を有する単量体の環化重合により形成される重合体の場合は通常２個の重合性二重結合の４個の炭素原子に由来する。脂肪族環の環を構成する原子としては炭素原子以外に酸素原子や窒素原子などを含んでいてもよい。好ましい脂肪族環は１〜２個の酸素原子を有する脂肪族環である。脂肪族環を構成する原子の数は４〜７個が好ましい。
【００１３】
「主鎖に脂肪族環構造を有する含フッ素重合体」（以下、「フッ素系環構造含有重合体」とも言う。）としては、環状単量体の単独重合体または共重合体、もしくは、ジエン系単量体を環化重合して得られる単独重合体または共重合体が挙げられる。これらの共重合体としては、環状単量体と他の単量体との共重合体、ジエン系単量体と他の単量体との共重合体、環状単量体とジエン系単量体との共重合体などがある。
ただし「環状単量体」とは、脂肪族環を構成する炭素原子間に重合性二重結合を有する単量体、または、脂肪族環を構成する炭素原子と脂肪族環外の炭素原子との間に重合性二重結合を有する単量体である。また「ジエン系単量体」とは、２個の重合性二重結合を有する単量体である。
【００１４】
環状単量体とジエン系単量体は、フッ素原子を有する単量体であり、高度にフッ素化された単量体であることが好ましい。「高度にフッ素化された」とは、炭素原子に結合した水素原子と炭素原子に結合したフッ素原子の合計数に対する炭素原子に結合したフッ素原子の数の割合が８０％以上であることをいう。より好ましくはペルフルオロ単量体（フッ素原子の数の割合が１００％である単量体。）である。またペルフルオロ単量体のフッ素原子の１〜４個（ただし全フッ素原子の数の１／２以下である。）が塩素により置換されたペルハロポリフルオロ単量体を使用してもよい。これらと共重合するこれら以外の単量体もペルフルオロ単量体やペルハロポリフルオロ単量体が好ましい。
【００１５】
環状単量体の代表例としては、ペルフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール）がある。この単量体を重合することにより、またこの単量体とＣＦ２＝ＣＦ２、ＣＦ２＝ＣＦＣｌ、ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ３などのラジカル重合性単量体とを共重合することにより、フッ素系環構造含有重合体が得られる。
【００１６】
環状単量体の具体例を、前記例を含め以下に示す。ただし、Ｘ１、Ｘ２、Ｒ１、およびＲ２は、それぞれ独立に、フッ素原子、炭素数が４以下のペルフルオロアルキル基または炭素数４以下のペルフルオロアルコキシ基を示す。Ｘ１はフッ素原子が好ましい。Ｘ２はフッ素原子、トリフルオロメチル基、または炭素数２以下のペルフルオロアルコキシ基が好ましい。Ｘ３およびＸ４は、それぞれ独立に、フッ素原子またはトリフルオロメチル基を示す。
【００１７】
【化１】
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【００１８】
ジエン系単量体の代表例としては、ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２やＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２がある。この単量体を環化重合することにより、または、この単量体とＣＦ２＝ＣＦ２、ＣＦ２＝ＣＦＣｌ、ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ３などのラジカル重合性単量体とを共重合することにより、フッ素系環構造含有重合体が得られる。
【００１９】
ジエン系単量体としては、ＣＦ２＝ＣＦ−Ｑ−ＣＦ＝ＣＦ２で表される単量体が好ましい。ただし、Ｑは、炭素数１〜３のエーテル性酸素原子を有していてもよいペルフルオロアルキレン基を示す。エーテル性酸素原子を有するペルフルオロアルキレン基である場合、該ペルフルオロアルキレン基におけるエーテル性酸素原子は、該基の一方の末端に存在していてもよく、該基の両末端に存在していてもよく、該基の炭素原子間に存在していてもよい。環化重合性の観点から、該基の一方の末端に存在していることが好ましい。ＣＦ２＝ＣＦ−Ｑ−ＣＦ＝ＣＦ２は、環化重合により下記環状モノマー単位を有する重合体を生成する。このようにジエン系単量体の環化重合により生成する重合体の主鎖の炭素原子は、２個の重合性二重結合の４個の炭素原子に由来する。
【００２０】
【化２】
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【００２１】
ジエン系単量体の具体例を、前記例を含め以下に示す。
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２、ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ＝ＣＦ２、ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２、ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２、ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ＝ＣＦ２、ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＯＣＦ＝ＣＦ２、ＣＦ２＝ＣＦＯＣ（ＣＦ３）２ＯＣＦ＝ＣＦ２。
【００２２】
ジエン系単量体の共重合体としては、環状単量体との共重合体が好ましい。具体的には、ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２またはＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２とペルフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール）との共重合体がある。
【００２３】
フッ素系環構造含有重合体の全モノマー単位に対する脂肪族環構造を有するモノマー単位の割合は、２０モル％以上が好ましく、４０モル％以上が特に好ましい。脂肪族環構造を有するモノマー単位とは、環状単量体の重合した単位およびジエン系単量体の環化重合した単位をいう。
【００２４】
またフッ素系環構造含有重合体は、官能基を有するフッ素系環構造含有重合体であってもよい。フッ素系環構造含有重合体は、光透過率向上や耐薬品性向上の観点から、官能基部分（すなわち、官能基を有する側鎖部分や官能基を有する末端部分）を除いて、炭素原子に結合した水素原子を実質的に含まない重合体が好ましい。
【００２５】
前記官能基は、基材との密着性を確保する観点から、フッ素系環構造含有重合体に対して０．００１〜１ミリモル／ｇ含まれることが好ましく、０．０１〜０．２ミリモル／ｇ含まれることが特に好ましい。０．００１ミリモル／ｇ未満の場合は、基材との密着性が充分でなく、１ミリモル／ｇ超の場合は、溶媒に対する溶解性が低下し分散性に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００２６】
官能基の具体例としては、カルボキシル基、スルホン酸基、エステル結合を有する基、水酸基、アミノ基、シアノ基、イソシアネート基などが挙げられる。官能基としては、シリコン基板などの基材上への密着性が良好である、保存安定性に優れる観点から、カルボキシル基が好ましい。
【００２７】
フッ素系環構造含有重合体に官能基を導入する方法としては、下記の方法が挙げられる。
（方法１）フッ素系環構造含有重合体を製造してから、その重合体に官能基を導入する方法。たとえば、フッ素系環構造含有重合体を、酸素存在下に酸化してカルボキシル基を導入する方法が挙げられる。
（方法２）フッ素系環構造含有重合体を形成しうる単量体の重合する際に、官能基を有しかつその単量体と共重合しうる単量体を共重合する方法。
（方法３）官能基の代わりに官能基に変換しうる基（以下、「前駆官能基」という。）を有するフッ素系環構造含有重合体を製造してから、その前駆官能基を官能基に変換する方法。たとえば、前駆官能基としてはアルコキシカルボニル基があり、アルコキシカルボニル基は加水分解によりカルボキシル基に変換できる。
【００２８】
本発明の光スイッチにおける光導波路としては、コアとして線状のコアを、クラッドとしてアンダークラッドとオーバークラッドとを有する光導波路が好ましい。さらにアンダークラッド上に形成される線状のコアの周囲にオーバークラッドが形成される光導波路が好ましい。またアンダークラッドは、基板上に形成されていてもよい。
該光導波路におけるコアを分断する溝は、完全にコアを分断する溝が好ましい。さらにはコアを伝搬する光の一部はクラッドに染み出うる観点から、オーバークラッド側からアンダークラッドに達している溝が特に好ましい。またコアを分断する溝の方向は、コア断面を含む表面の方向がコアの上面の方向に対して垂直になることが好ましい。
【００２９】
該光導波路におけるコアを分断する溝の形態の具体例としては、下記の形態１〜３が挙げられる。図１は、形態１〜３の光導波路における溝近傍の上面図である。図２は、形態１の光導波路である図１の線Ａ−Ａにおける断面図である。図３は、形態２の光導波路である図１の線Ａ−Ａにおける断面図である。図４は、形態３の光導波路である図１の線Ａ−Ａにおける断面図である。図１〜４においては、アンダークラッド（層）３の上に、コア（層）２が形成され、さらにそれらの上にオーバークラッド（層）１が形成されている。各図においては、コア（層）２を分断するように溝１１が形成されている。溝１１は空間を挟んで対向する２面のコア断面を含む表面１２を有する。この２面のコア断面を含む表面１２どうしを接近または離隔させることによってスイッチングを行う。また各図では、コア断面を含む表面間の間隙（以下、単に間隙とも言う。）をＬＡ、コア（層）の長手方向に対する垂直方向の幅（以下、単に横断幅とも言う。）をＬＢ、オーバークラッド側からの深さ（以下、単に深さとも言う。）をＬＣとして示す。
【００３０】
［形態１］本形態において溝は、オーバークラッドの上面に対して垂直方向に、オーバークラッド側からコアの下端まで達している。
［形態２］本形態において溝は、オーバークラッドの上面に対して垂直方向に、オーバークラッド側からアンダークラッドの途中まで達している。
［形態３］本形態において溝は、オーバークラッドの上面に対して垂直方向に、オーバークラッド側からアンダークラッドの下端まで達している。
【００３１】
該光導波路における間隙とは、外力の加わらない状態における分断されるコア間の最短距離である。間隙の上限としては、光スイッチの接近操作における間隙が光導波路を伝搬する光の波長の１／４以下となる必要があり、該波長は通常は５００〜１６００ｎｍである観点から、３μｍ以下が好ましい。さらに光スイッチの接近操作を省略しうる観点から、１μｍ以下が特に好ましい。また間隙の下限としては、０．２μｍ以上が好ましい。
【００３２】
該光導波路における深さは、コアを伝搬する光がクラッドに染み出うる観点から、マージンとしてクラッドに数μｍを加えて決定されることが好ましい。
たとえば、アンダークラッド（厚さ１００μｍ）上に形成される線状のコア（厚さ５μｍ）の周囲にオーバークラッド（コア直上方向への厚さ１０μｍ）が形成される光導波路をシングルモードで用いる場合、コアの屈折率とクラッドの屈折率の比屈折率差が０．５％程度であれば、マージンを５μｍに決定し、深さを２０〜１１５μｍとすることが好ましい。
【００３３】
間隙に対する深さの比（以下、単にアスペクト比とも言う。）は、５〜２００が好ましく、１０〜１００が特に好ましく、２０〜５０がさらに好ましい。
【００３４】
溝におけるコア断面を含む表面の表面粗さは、ＪＩＳ規格Ｂ０６０１による算術平均粗さ（以下、Ｒａと言う。）として求められる。該表面粗さのＲａは１６０ｎｍ以下であることが好ましく、８０ｎｍ以下であることが特に好ましい。また該表面粗さのＲａは１ｎｍ以上であることが好ましい。Ｒａの測定方法に関しては、後述する。
【００３５】
また本発明における溝を力学的に変位させて光路をスイッチングする駆動手段とは、溝のコア断面を含む表面どうしを接近または離隔させる駆動手段である。具体的な駆動手段としては、アクチュエータ等が挙げられる。
【００３６】
本発明における溝は、ドライエッチング法により形成される。ドライエッチング法は、フォトリソグラフィーを用いて溝の形状に対応するマスク材がパターニングされた光導波路基板に対して行う。ドライエッチング法としては、エネルギー線を照射するドライエッチング法が好ましい。
【００３７】
エネルギー線としては、ＵＶ光、レーザ光（たとえば、エキシマーレーザ、フェムト秒レーザなど。）、マイクロ波、Ｘ線、γ線、電子線、グロー放電、コロナ放電、プラズマなどが挙げられる。精度が高く断面のＲａが小さい溝できる観点から、レーザ光、Ｘ線、またはプラズマが好ましく、通常のフォトリソグラフィーが適用できる、大型の光導波路基板に適用できる、溝の位置合わせの精度が高いなどの観点から、プラズマが特に好ましい。
【００３８】
プラズマの方式としては、バレル方式、平行平板型の反応性イオンエッチング方式（マグネトロン式の反応性イオンエッチング方式が好ましい）、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマエッチング方式、ＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）方式、またはＮＬＤ（Magnetic Neutral Loop Discharge Plasma：磁気中性線放電プラズマ）方式が好ましく、前記の観点とエッチングレートの観点から、ＩＣＰ方式またはＮＬＤ方式が特に好ましい。
【００３９】
プラズマを用いたドライエッチング法における諸条件は、エッチング装置やチャンバ構造によって、適宜設定される。ドライエッチング法は、溝におけるコア断面を含む表面の表面粗さを低く抑制する観点から、樹脂のガラス転移点以下の温度で行うことが好ましい。またドライエッチング法におけるエッチングレートは、プラズマによる溝のダメージを抑制する観点から、０．１〜３μｍ／ｍｉｎが好ましい。そのためのドライエッチング法におけるバイアス、エッチングガス流量、チャンバ内圧力などの諸条件は、エッチング装置やチャンバ構造によって、適宜設定される。
【００４０】
プラズマを用いる場合のエッチングガスは、特に限定されず、ＣＦ４，ＣＨＦ３，ＣＨ２Ｆ２，Ｃ２Ｆ６，Ｃ４Ｆ８，ＳＦ６等のフッ素系ガス；酸素，水素，窒素，アンモニア等の活性ガス；アルゴン，ヘリウム等の不活性ガスが挙げられる。アスペクト比の高い溝を形成する場合、選択比の高いマスク材を用いることが好ましい。該マスク材としては、金属（アルミニウム、タングステン、チタンなど）、ＳｉＯ２などのハードマスク、フォトレジストなどが挙げられる。パターニング工数の低減できるため、フォトレジストが好ましい。
【００４１】
アスペクト比の高い溝を形成する場合、エッチングガスはフッ素系ガスが好ましい。また前記ハードマスクを用いる場合には、コスト面から酸素ガスを用いてもよい。またエッチングガスは、１種を単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４２】
ドライエッチングを行った後、マスク材は必要に応じて剥離すればよい。マスク材を容易に剥離する方法としては、リフトオフ法が挙げられる。リストオフ法を用いる場合、マスク材の下にエッチャントに溶解する層を別途形成する。マスク材としてアルミニウム、エッチングガスとして酸素ガスを用いる場合、該層はフォトレジスト層が好ましい。
【００４３】
さらにアンダークラッド上に形成される線状のコアの周囲にオーバークラッドが形成される光導波路が基板上に形成された光導波路基板を用いる場合、基板とアンダークラッド層の密着性が向上する観点から、基板に前記金属の層が形成されてもよい。この場合、ドライエッチング後に前記金属の層を溶解することにより、基板とアンダークラッドの剥離も容易になり光導波路をフィルム加工しやすい利点がある。たとえば、シリコン基板を基板に用いる場合、金属の層としてはアルミニウム層が好ましい。
【００４４】
またアスペクト比の高い溝を形成する場合、エッチングガスが溝の底面におけるエッチングガスの濃度を保持する、エッチングに伴い生成する分解ガスの排気を促進するなどの観点から、溝周辺のクラッド部分に別途、溝を形成してガスの流路を用意することが好ましい。
さらにアスペクト比を高くするために、エッチングとエッチングの側壁保護層のデポ（堆積）を交互に行うプロセス（Ｂｏｓｃｈプロセス）を用いてもよい。
【００４５】
さらにドライエッチング法は、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３５，Ｌ１８６（１９９６）に記載のシンクロトロン放射光を用いる方法で行ってもよい。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例にしたがって本発明を説明するが、本発明はこれに限定されない。
重合体の固有粘度は、３０℃のペルフルオロ（２−ブチルテトラヒドロフラン）溶液を用いて測定した。重合体のガラス転移点は、示差熱分析法により測定した。重合体の最低光線透過率は、重合体からなるフィルム（厚さ１００μｍ）の光（波長８００〜１６５０ｎｍ）に対する透過率を測定し、最も低い透過率とした。重合体中のカルボキシル基の量は、ＩＲスペクトルより求めた。
【００４７】
Ｒａは、以下の方法により求める。光導波路基板を、溝にかかる位置でコア層の長手方向に対して垂直方向に切断して試料を調整する。つぎに試料のコア断面を含む断面（以下、単に切断面と言う。）をコヒーレンス相関干渉計（テーラー・ホブソン社製、タリサーフＣＣＩ３０００）の対物レンズ（倍率５０倍）に向ける。つぎに切断面を溝の深さ方向に対して平行に、縦横０．３６ｍｍの領域を７μｍ／秒でスキャンする。この領域のＲａを求める。
【００４８】
［例１］組成物Ａ（クラッド材料）の製造例
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２（３５ｇ）、イオン交換水（１５０ｇ）、メタノール（２０ｇ）、および（（ＣＨ３）２ＣＨＯＣＯＯ）２（９０ｍｇ）をオートクレーブ（内容積２００ｍＬ、耐圧ガラス製）に入れ、オートクレーブ内を３回窒素ガスで置換した。つぎに４０℃で２２時間、懸濁重合した。その結果、固有粘度が０．２ｄＬ／ｇの重合体（２８ｇ）を得た。
【００４９】
重合体を３００℃の空気中で３時間、熱処理してから水中に浸漬して、さらに乾燥した。得られた重合体は、ガラス転移点が１０８℃、最低光線透過率は９５％以上であり、カルボキシル基を０．０３ミリモル／ｇ含んでいた。該重合体（１０ｇ）をペルフルオロトリブチルアミン（９０ｇ）に溶解して組成物Ａを得た。
【００５０】
［例２］組成物Ｂ（コア材料）の製造例
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２（４０ｇ）、ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２Ｃ（Ｏ）ＯＣＨ３（１．６ｇ）、イオン交換水（１５０ｇ）、および（（ＣＨ３）２ＣＨＯＣＯＯ）２（９０ｍｇ）を、オートクレーブ（内容積２００ｍＬ、耐圧ガラス製）に入れ、オートクレーブ内を３回窒素ガスで置換した。つぎに４０℃で２４時間、懸濁重合した。その結果、固有粘度が０．３４ｄＬ／ｇの重合体（３０ｇ）を得た。
【００５１】
重合体を３００℃の空気中で３時間、熱処理してから水中に浸漬して、さらに乾燥した。得られた重合体は、ガラス転移点が１０８℃、最低光線透過率は９５％以上であり、カルボキシル基を０．０３ミリモル／ｇ含んでいた。該重合体（１０ｇ）、ペルフルオロトリブチルアミン（７０ｇ）、１Ｈ，１Ｈ−ペンタフルオロプロパノール（１５ｇ）、３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン（０．１５ｇ）、およびテトラメトキシシラン（３．０ｇ）を混合して組成物Ｂを得た。
【００５２】
［例３］光導波路基板の製造例
［例３−１］アルミニウム層の形成
シリコン基板（直径１５．２４ｃｍ）上に、蒸着法を用いてアルミニウム層を成膜（厚さ２００ｎｍ）した。
【００５３】
［例３−２］アンダークラッド層の形成
例３−１で得られたシリコン基板に、組成物Ａ（１０ｍＬ）を滴下し、毎分１０００回転で６０秒間、回転塗布した。つぎに窒素ガス雰囲気下のオーブン（１００℃）中で３０分間、乾燥した。塗布と乾燥をもう１回行った結果、アンダークラッド層（厚さ３０μｍ）が形成されたシリコン基板を得た。
【００５４】
［例３−３］コア層の形成
例３−２で得られたシリコン基板に、組成物Ｂ（１０ｍＬ）を滴下し、毎分１０００回転で６０秒間、回転塗布した。つぎに窒素ガス雰囲気下のオーブン（２５０℃）中で６０分間、乾燥した。その結果、コア層（厚さ５μｍ）が形成したシリコン基板を得た。
【００５５】
得られたシリコン基板に、ポジ型フォトレジスト（東京応化社製、商品名：ＯＦＰＲ−８００、５ｍＬ）を滴下し、毎分２０００回転で６０秒間、回転塗布した。つぎに窒素ガス雰囲気下のオーブン（９０℃）中で２０分間、乾燥してフォトレジスト層（厚さ１μｍ）が形成されたシリコン基板を得た。
直線状（幅５μｍ）のパターンを有するフォトマスクを介して、１００ｍＪ／ｃｍ２の紫外光（波長４３６ｎｍ）を得られたシリコン基板のフォトレジスト層側から露光した。さらにシリコン基板をアルカリ現像液（東京応化社製、商品名：ＮＭＤ−Ｗ）に７０秒間、浸漬した。つぎに乾燥した結果、該パターンがフォトレジスト層に形成されたシリコン基板を得た。
【００５６】
ＣＦ４をエッチングガスとする反応性イオンエッチング法を用いて、シリコン基板のエッチングを行うことにより、直線状で縦５μｍ、横５μｍの矩形断面（ただし、この断面は、コア層の長手方向に対する垂直方向の断面である。）を有するコア層が形成されたシリコン基板を得た。さらに得られたシリコン基板を８０℃の剥離液（東京応化社製、商品名：５０２）に１０分間、浸漬した。つづいてイソプロピルアルコールと純水で洗浄してフォトレジスト層が完全に剥離したシリコン基板を得た。
【００５７】
［例３−４］オーバークラッド層の形成
例３−３で得られたシリコン基板に、組成物Ａ（１０ｍＬ）をシリコン基板のコア層側の面に滴下し、毎分１０００回転で６０秒間、回転塗布した。つぎに窒素ガス雰囲気下のオーブン（１００℃）中で３０分間、乾燥した。回転塗布と乾燥を３回繰り返すとオーバークラッド層（コア層上面に対する厚さは３０μｍである。）が形成されたシリコン基板を光導波路基板として得た。
【００５８】
図５は、この光導波路基板におけるコア層の長手方向に対する断面図である。光導波路基板５１は、シリコン基板５上にアルミニウム層４、組成物Ａからなるアンダークラッド（層）３、組成物Ｂからなる直線状のコア（層）２、組成物Ａからなるオーバークラッド（層）１が順に形成された構成を有する。アンダークラッド層およびオーバークラッド層の屈折率は１．３３４であり、コア層の屈折率は１．３４０であった。
【００５９】
［例４］溝の形成例（その１）
［例４−１］フォトレジスト層の形成
例３で得た光導波路基板のオーバークラッド層上に、ポジ型フォトレジスト（東京応化社製、商品名：ＯＦＰＲ−８００）を滴下し、毎分２０００回転で６０秒間、回転塗布する。つぎに窒素ガス雰囲気下のオーブン中で２０分、乾燥すると、フォトレジスト層（厚さ１μｍ）が形成された光導波路基板が得られる。
【００６０】
［例４−２］エッチングマスク層の形成
温度を保持しながら、例４−１で得られる光導波路基板のフォトレジスト層上に蒸着法を用いてアルミニウム層（厚さ２００ｎｍ）を形成する。
【００６１】
［例４−３］ドライエッチング工程
縦方向に５０μｍ、横方向に０．４μｍの矩形状のパターンを有するフォトマスクを、フォトマスクの縦方向とコア層の長手方向が垂直になる位置に例４−２で得られる光導波路基板を配置してから、ｇ線ステッパ（ニコン社製、商品名：ＮＳＲ）を用いて露光を行う。つぎに光導波路基板をアルカリ現像液（東京応化社製、商品名：ＮＭＤ−Ｗ）に７０秒間、浸漬する。さらにリン酸、酢酸、および硝酸の混合液（４０℃）からなるエッチャントでアルミニウム層のエッチングを行い、純水で洗浄してから乾燥する。
【００６２】
つぎに酸素とＣＦ４からなる混合ガスをエッチングガスとし、ＩＣＰエッチング装置を用いて、光導波路基板のフォトレジスト層側から２μｍ／ｍｉｎのエッチングレートで１５分間、ドライエッチングを行う。
【００６３】
さらに粘着テープで残存するアルミニウムを剥離してから、アセトンで残存するフォトレジスト層を剥離すると、深さが３０μｍ、横断幅が５０μｍ、間隙が０．４μｍである溝が形成された光導波路基板が得られる。Ｒａは、１０ｎｍ程度である。
【００６４】
［例５］溝の形成例（その２）
例３−１の替わりにシリコン基板上にシランカップリング剤を密着処理する以外は、例３と同様の方法で得た光導波路基板を、例４−１と同様の方法で処理してフォトレジスト層（厚さ１μｍ）が形成される光導波路基板が得られる。
【００６５】
つぎにＣＦ４、ＣＨＦ３、およびＨｅからなる混合ガスをエッチングガスとする以外は例４−３と同様の方法で、該光導波路基板のドライエッチング工程を行う。その結果、深さが３０μｍ、横断幅が５０μｍ、間隙が０．４μｍの溝が形成される光導波路基板が得られる。Ｒａは、１０ｎｍ程度である。
【００６６】
［例６］溝の形成例（その３）
例３−１を行わない以外は例３と同様の方法で得た光導波路基板を、例４−１と同様の方法で処理してフォトレジスト層（厚さ１μｍ）が形成される光導波路基板を得る。つぎに該光導波路基板と、例４−３のフォトマスクと同様のパターンを有するメタルマスクを、メタルマスクと光導波路基板が例４−３と同じ位置に密着するように設置してから、シンクロトロン放射光の取り出し口にセットする。取り出し口を開けてＸ線を、光導波路基板に、深さが３０μｍとなるまで照射する。溝の間隙は０．４μｍであり、Ｒａは１０ｎｍ程度である。
【００６７】
［例７］光スイッチの製造例
例４の光導波路基板の個片パターン周辺をカッターナイフで傷つけてアルミニウム層を露出する。つぎにリン酸、酢酸、および硝酸からなる混合液（６０℃）からなるエッチャントに１５時間、浸漬することにより、シリコン基板が剥離され、フィルム型の光導波路を得る。該光導波路をダイシングソーで所望の形状に切断すると、溝を有し光スイッチとなるフィルム型の光導波路が得られる。
【００６８】
駆動手段として該光導波路の溝部分の裏面にアクチュエータを設置してから、アクチュエータを作動する。その結果、溝の間隙が力学的に変位されて光導波路の光路のスイッチングが行われる。溝のコア断面を含む表面の平滑性が高いため、光の伝送効率を高くスイッチングを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明により、光の伝送効率が高い光導波路の光スイッチが提供される。また本発明により、大型の光導波路に多数の光スイッチを一括して形成することができる光スイッチの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】形態１〜３の光導波路における溝近傍の上面図。
【図２】図１が形態１の光導波路である場合の図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１が形態２の光導波路である場合の図１のＡ−Ａ線断面図。
【図４】図１が形態３の光導波路である場合の図１のＡ−Ａ線断面図。
【図５】例３の光導波路基板におけるコア層の長手方向に対する断面図。
【符号の説明】
【００７１】
１：オーバークラッド（層）
２：コア（層）
３：アンダークラッド（層）
４：アルミニウム層
５：シリコン基板
１１：溝
１２：コア断面を含む表面
５１：光導波路基板
ＬＡ：コア断面を含む表面間の間隙
ＬＢ：横断幅
ＬＣ：オーバークラッド側からの深さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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