(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を基板上に塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて下部クラッド層を形成する工程と、次に、紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を上記下部クラッド層の上に塗布し、加熱硬化させて上記下部クラッド層よりも屈折率の高い高屈折率ポリマ層を形成する工程と、次に、予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を上記高屈折率ポリマ層の上に塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて上記高屈折率ポリマ層よりも屈折率の低い上部クラッド層を形成する工程と、次に、上記上部クラッド層の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置し、該フォトマスクの上から紫外線を照射して上記高屈折率ポリマ層を該紫外線の照射されない略矩形断面形状のコア層、及び該コア層の両側の上記紫外線が照射されて屈折率が低下した側面クラッド層に変化させる工程とを有することを特徴とするポリマ導波路の製造方法。
【請求項２】
予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を基板上に塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて下部クラッド層を形成する工程と、次に、紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を上記下部クラッド層の上に塗布し、加熱硬化させて上記下部クラッド層よりも屈折率の高い高屈折率ポリマ層を形成する工程と、次に、該高屈折率ポリマ層の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置し、該フォトマスクの上から紫外線を照射して上記高屈折率ポリマ層を該紫外線の照射されない略矩形断面形状のコア層、及び該コア層の両側の上記紫外線が照射されて屈折率の低下した側面クラッド層に変化させる工程と、次に、上記コア層及び該側面クラッド層の上に予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて上部クラッド層を形成する工程とを有することを特徴とするポリマ導波路の製造方法。
【請求項３】
紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を基板上に塗布し、塗付した後、ポリマ溶液を加熱硬化させる際、又はポリマ溶液を加熱硬化させた後に、紫外線を照射して感光化させ屈折率を低下させて下部クラッド層を形成する工程と、次に、紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を上記下部クラッド層の上に塗布し、加熱硬化させて上記下部クラッド層よりも屈折率の高い高屈折率ポリマ層を形成する工程と、次に、予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を上記高屈折率ポリマ層の上に塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて上記高屈折率ポリマ層よりも屈折率の低い上部クラッド層を形成する工程と、次に、上記上部クラッド層の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置し、該フォトマスクの上から紫外線を照射して上記高屈折率ポリマ層を該紫外線の照射されない略矩形断面形状のコア層、及び該コア層の両側の上記紫外線が照射されて屈折率が低下した側面クラッド層に変化させる工程とを有することを特徴とするポリマ導波路の製造方法。
【請求項４】
紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を基板上に塗布し、塗付した後、ポリマ溶液を加熱硬化させる際、又はポリマ溶液を加熱硬化させた後に、紫外線を照射して感光化させ屈折率を低下させて下部クラッド層を形成する工程と、次に、紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を上記下部クラッド層の上に塗布し、加熱硬化させて上記下部クラッド層よりも屈折率の高い高屈折率ポリマ層を形成する工程と、次に、該高屈折率ポリマ層の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置し、該フォトマスクの上から紫外線を照射して上記高屈折率ポリマ層を該紫外線の照射されない略矩形断面形状のコア層、及び該コア層の両側の上記紫外線が照射されて屈折率の低下した側面クラッド層に変化させる工程と、次に、上記コア層及び該側面クラッド層の上に予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて上部クラッド層を形成する工程とを有することを特徴とするポリマ導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリマ導波路の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリマ導波路は、簡易な方法で作製できること、大面積化が容易なこと、低コスト化の可能性があること等の特長を有しているため実用化が期待されている。
【０００３】
この種のポリマ材料としては、アクリル系、エポキシ系、ポリイミド系、シリコーン系、ポリシラン系等が検討されている。これらの材料には温度変化に対して、屈折率や熱膨張係数等のパラメータが変化しにくいことが望まれる。
【０００４】
このため、上記ポリマ材料の中でもポリイミド系、エポキシ系、ポリシラン系のポリマ材料が注目され、これらのポリマ材料の改良が注目されている。
【０００５】
例えば、図９に示すように、直鎖型のポリシラン材料をポリマ導波路用として取り上げ、紫外線照射によって三次元導波路パターンを形成する例（特開平６−２２２２３４号公報）、アモルファスポリシランを用いた例（特開平１１−２８７９１６号公報）、直鎖型又は分岐型のポリシランを用いた例（特開平８−２６７７２８号公報）等がある。
【０００６】
尚、図９はポリマ導波路の従来例を示す外観斜視図である。
【０００７】
同図において、２０は光信号が伝搬するコア層を示し、２１はコアより屈折率の低いクラッド層を示す。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術には以下のような課題がある。
（１）屈折率が温度によって大きく変化する。そのためにこのような材料で構成したポリマ導波路からなる光回路の光学特性（伝搬モード、パワー分布、波長特性等）が大幅に変化してしまい、所望の性能が得られない。
（２）上記ポリマ導波路の近傍に２００℃前後で電子部品や光部品を半田実装する際に、上記ポリマ導波路の屈折率分布が初期の値から他の値に変わってしまい、温度を元に戻しても屈折率値が元の値に戻らない。この屈折率分布の変化により、（１）に示したようなポリマ導波路で構成した光回路の光学特性が変わってしまう。
（３）直鎖型のポリシラン膜を用い、このポリシラン膜に紫外線を照射して三次元の導波路を形成する方法が提案されているが、上記（１）及び（２）のような問題、屈折率の偏光依存性の問題等があり、実用化までには至っていない。また、紫外線光を照射してポリマ膜の屈折率を反応性よく大幅に変化させようとしても屈折率変化が照射光エネルギーに対して不連続に変化したり、大きな屈折率変化を得ようとすると、照射エネルギーを高くしなければならない、等の問題がある。さらに低損失な導波路を実現することも難しい。
（４）導波路を実現する上では下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層を形成しなければならないが、従来の構成では、いずれの層も組成、材料が異なる場合が多く、熱膨張係数のミスマッチングによるそれぞれの層への歪の残留やマイクロクラックの発生を生じさせたり、界面の濡れが悪いために構造不整による散乱損失を増大させたり、厚い膜の形成を難しくさせる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、低散乱損失で、残留歪の少なく、マイクロクラックが発生しないポリマ導波路の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のポリマ導波路の製造方法は、予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を基板上に塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて下部クラッド層を形成する工程と、次に、紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を下部クラッド層の上に塗布し、加熱硬化させて下部クラッド層よりも屈折率の高い高屈折率ポリマ層を形成する工程と、次に、予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を高屈折率ポリマ層の上に塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて高屈折率ポリマ層よりも屈折率の低い上部クラッド層を形成する工程と、次に、上部クラッド層の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置し、該フォトマスクの上から紫外線を照射して高屈折率ポリマ層を該紫外線の照射されない略矩形断面形状のコア層、及び該コア層の両側の紫外線が照射されて屈折率が低下した側面クラッド層に変化させる工程とを有するものである。
【００１１】
本発明のポリマ導波路の製造方法は、予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を基板上に塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて下部クラッド層を形成する工程と、次に、紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を下部クラッド層の上に塗布し、加熱硬化させて下部クラッド層よりも屈折率の高い高屈折率ポリマ層を形成する工程と、次に、該高屈折率ポリマ層の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置し、該フォトマスクの上から紫外線を照射して高屈折率ポリマ層を該紫外線の照射されない略矩形断面形状のコア層、及び該コア層の両側の紫外線が照射されて屈折率の低下した側面クラッド層に変化させる工程と、次に、コア層及び該側面クラッド層の上に予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて上部クラッド層を形成する工程とを有するものである。
【００１２】
本発明のポリマ導波路の製造方法は、紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を基板上に塗布し、塗付した後、ポリマ溶液を加熱硬化させる際、又はポリマ溶液を加熱硬化させた後に、紫外線を照射して感光化させ屈折率を低下させて下部クラッド層を形成する工程と、次に、紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を下部クラッド層の上に塗布し、加熱硬化させて下部クラッド層よりも屈折率の高い高屈折率ポリマ層を形成する工程と、次に、予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を高屈折率ポリマ層の上に塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて高屈折率ポリマ層よりも屈折率の低い上部クラッド層を形成する工程と、次に、上部クラッド層の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置し、該フォトマスクの上から紫外線を照射して高屈折率ポリマ層を該紫外線の照射されない略矩形断面形状のコア層、及び該コア層の両側の紫外線が照射されて屈折率が低下した側面クラッド層に変化させる工程とを有するものである。
【００１３】
本発明のポリマ導波路の製造方法は、紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を基板上に塗布し、塗付した後、ポリマ溶液を加熱硬化させる際、又はポリマ溶液を加熱硬化させた後に、紫外線を照射して感光化させ屈折率を低下させて下部クラッド層を形成する工程と、次に、紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を下部クラッド層の上に塗布し、加熱硬化させて下部クラッド層よりも屈折率の高い高屈折率ポリマ層を形成する工程と、次に、該高屈折率ポリマ層の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置し、該フォトマスクの上から紫外線を照射して高屈折率ポリマ層を該紫外線の照射されない略矩形断面形状のコア層、及び該コア層の両側の紫外線が照射されて屈折率の低下した側面クラッド層に変化させる工程と、次に、コア層及び該側面クラッド層の上に予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて上部クラッド層を形成する工程とを有するものである。
【００１４】
本発明によれば、基板上に形成された下部クラッド層、コア層、側面クラッド層、及び上部クラッド層がいずれも同一のフォトブリーチング材料で構成されているので、各層に歪が発生したり、残留したり、あるいはそれによってマイクロクラックが発生することがない。また、各層を形成する際に界面の濡れ性がよいので、ポリマ溶液を均一に塗布しやすくなり、界面を均一に形成することができ、低散乱損失の導波路を実現することができる。
【００１５】
本発明者は、同一のフォトブリーチング材料を用い、その材料を有機溶剤に溶かしてポリマ溶液とし、そのポリマ溶液への紫外線の照射量を調節することで、そのポリマ溶液を用いてポリマ層を形成した時のそのポリマ層の屈折率が容易に制御できることを見出した。このことにより低散乱損失のポリマ導波路を実現することができるのである。
【００１６】
すなわち、下部クラッド層及び上部クラッド層は、紫外線を所望量だけ照射されたポリマ溶液を塗布し、加熱硬化させるだけで所望の屈折率にすることができる。コア層及び側面クラッド層になる高屈折率ポリマ層には、紫外線を照射しないか、あるいは所望量より少ない量の紫外線を照射したポリマ溶液を用いて塗布し、加熱硬化させればよい。その高屈折率ポリマ層の上に上部クラッド層を形成した後、その上部クラッド層の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置し、フォトマスクの上から紫外線を照射するだけで略矩形断面形状の高屈折率のコア層と、コア層の両側にコア層よりも屈折率の低い側面クラッド層とが形成されてポリマ導波路が得られる。
【００１７】
従って本発明のポリマ導波路の製造方法を用いることにより、屈折率の制御性が極めてよくなり、所望の導波路構造パラメータを精度よく制御することを実現することができる。このため、フォトブリーチング用ポリマ溶液に紫外線を照射した場合には、ポリマ溶液がポリマ層になった段階で紫外線を照射する場合よりもはるかに緩やかに屈折率が変化し、その屈折率の制御性が極めてよくなり、より高精度の導波路構造を実現することができる。この結果、光学特性のよい導波路構造デバイスを実現することができる。
【００１８】
導波路の比屈折率差は０．３％から６％の範囲まで幅広い値を実現することができる。これにより、超小型の導波路デバイスを期待することができる。また、比屈折率差は紫外線の照射量や照射時間によって調節することができる。
【００１９】
また、同一のフォトブリーチング材料を用いることにより、導波路に歪の発生やその残留歪の発生によるマイクロクラックの発生のおそれが少ないので、種々の基板、あるいはシート状に形成することができる。
【００２０】
フォトブリーチング材料としては種々のものを用いることができる。すなわち、下部クラッド層、コア層、側面クラッド層及び上部クラッド層に同一のフォトブリーチング材料を用いることができるので、使用可能なフォトブリーチング材料の範囲が広がる。
【００２１】
同一のフォトブリーチング材料からなるポリマ溶液を用い、そのポリマ溶液への紫外線の照射量を変えたポリマ溶液の塗布及び加熱硬化工程を３回繰り返して３層のポリマ層を形成した後、フォトマスクを介して紫外線を照射することにより、中央の高屈折率ポリマ層にコアパターンを転写することにより導波路を実現することができる。すなわち、簡単な方法で導波路を製造することができ、しかも各層間の界面を均一にすることができる。また、各層に歪を生じさせることが少なく、マイクロクラックの発生も抑えることができる。さらに低コストで製造することができる。
【００２２】
ポリマ溶液状態で紫外線を照射することにより、屈折率の制御性を向上させることができるので、屈折率構造を正確に制御した導波路を実現することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２４】
図１は本発明のポリマ導波路の製造方法を適用したポリマ導波路の一実施の形態を示す断面図である。
【００２５】
同図に示すポリマ導波路は、基板１と、基板１上に形成された下部クラッド層２と、下部クラッド層２の上に形成され、下部クラッド層２よりも屈折率が高い略矩形断面形状のコア層３と、下部クラッド層２上のコア層３の両側に形成されコア層３よりも屈折率の低い側面クラッド層４−１、４−２と、コア層３及び側面クラッド層４−１、４−２の上に形成されコア層３よりも屈折率の低い上部クラッド層５ａとを有し、下部クラッド層２、コア層３、側面クラッド層４−１、４−２及び上部クラッド層５ａが同一のフォトブリーチング材料で構成されたものである。
【００２６】
すなわち、本ポリマ導波路は、各層２、３、４−１、４−２、５ａがいずれも同一材料、同一組成の材料で構成されているので、従来のような熱膨張係数のミスマッチングによる各層２、３、４−１、４−２、５ａへの歪の残留やマイクロクラックの発生のおそれがない。また、本ポリマ導波路の最大の特長は、各層２、３、４−１、４−２、５ａの界面の濡れ性がよいため、均一な界面を形成することができる点である。このため、構造の均一な導波路を実現することができ、低散乱損失化を達成することができる。さらに、各層２、３、４−１、４−２、５ａを数μｍから数十μｍの厚さまで容易に形成できるので、シングルモード用以外に、マルチモード用の導波路も容易に形成できる。さらに、本ポリマ導波路は、同一材料、同一組成のポリマが用いられているので、導波路の製造が容易となり、低コスト化が期待できる。さらに、同一材料、同一組成のポリマを用いて各層２、３、４−１、４−２、５ａが形成されており、フォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布した後のプリベーク及びポストベーク温度を各層２、３、４−１、４−２、５ａに対して同一にすることができるので、製造プロセスの管理が容易である。さらに、各層２、３、４−１、４−２、５ａに同一材料、同一組成のポリマが用いられているので、従来のような歪の残留やマイクロクラックの発生がなくなり、種々のフォトブリーチング用ポリマ材料を用いることが可能となる。
【００２７】
図１に示す基板１の材料としては、半導体、ガラス、セラミックス、磁性体、プラスチックス等の基板やプリント基板、シート等の大面積の基板を用いることができる。
【００２８】
基板１上に形成される下部クラッド層２は、フォトブリーチング用ポリマ層を形成した後に、ポリマ層に紫外線を所望量だけ照射した層であり、紫外線を照射することにより、そのポリマ層の屈折率は紫外線の照射量に応じて０．数％から数％低下する。
【００２９】
ここで、フォトブリーチング用ポリマ層は、フォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布した後、約２０分のプリベーク（１２０℃〜１５０℃）と、約３０分のポストベーク（１８０℃〜２５０℃）とを行って形成される。
【００３０】
フォトブリーチング用材料としては、ニトロンを含有するシリコーン化合物、ポリシラン化合物、ポリシラン化合物にシリコーン化合物を所望量添加したもの、ポリシラン化合物にシリコーン化合物と光酸発生剤とを所望量添加したもの等が用いられる。ニトロンは添加量が多いほど、紫外線の照射によって屈折率が大きく低下するので、数％以上４０％程度まで添加してよい。ポリシラン化合物には分岐度が２％以上の分岐型ポリシラン化合物を用いるのが透過率の点で好ましい。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及びジオルガノジハロシラン化合物からなり、オルガノトリハロシラン化合物及びテトラハロシラン化合物が全体の２モル％以上であるハロシランの混合物を加熱して縮重合することにより、目的とする分岐型ポリシランを得ることができる。また、分岐型ポリシラン化合物は、Ｓｉ原子以外に炭化水素基、アルコキシ基、又は水素原子と結合しているものが好ましい。分岐型ポリシラン化合物は重水素化されたものや少なくとも一部がフッ素化された分岐型ポリシラン化合物が低損失の点で好ましい。シリコーン化合物には架橋性、あるいはアルコキシ基からなるもの、あるいは少なくとも一部がフッ素化されたものが低損失化の点で好ましい。分岐型ポリシラン及びシリコーン化合物に関しては後で詳しく述べる。
【００３１】
光酸発生剤としてはトリアジン系材料を用いるのが光反応性の点で好ましく、そのトリアジン系の中でもより好ましいものとしてトリクロロメチルトリアジン系が挙げられる。またそのトリクロロメチルトリアジン系でも長波長域（１３００ｎｍ、１５５０ｎｍ帯）で光透過率が高く、最大吸収波長がポリシラン化合物の紫外波長域での吸収波長と略等しく、融点の高いものがポリマ層の光透過率、紫外線照射による屈折率の変化への反応性、屈折率の温度安定性等を向上させる上で好ましい。
【００３２】
下部クラッド層２を形成する際の紫外線は屈折率がｎｓとなるように照射する。この屈折率ｎｓは、数１式で表されるコア層の屈折率ｎｗとの比屈折率差Δを考慮に入れて定める。
【００３３】
【数１】
Δ＝（ｎｗ−ｎｓ）×１００％／ｎｗ
すなわち、ポリマ導波路がシングルモード伝送用の場合には比屈折率差Δは、０．数％〜２．５％の範囲から選ぶのが好ましい。ポリマ導波路がマルチモード伝送用の場合には比屈折率差Δは０．数％〜５％の範囲から選ぶのが好ましい。
【００３４】
次に下部クラッド層の上に紫外線の照射されていないフォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布し、約２０分のプリベーク（１２０℃〜１５０℃）と、約３０分のポストベーク（１８０℃〜２５０℃）とを行って硬化した高屈折率のポリマ層を形成する。
【００３５】
次にこの高屈折率ポリマ層の上に、予め紫外線の照射されたフォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布する。前述と同様に約２０分のプリベーク（１２０℃〜１５０℃）と、約３０分のポストベーク（１８０℃〜２５０℃）とを行って硬化したポリマ層を得る。このポリマ層は、下部クラッド層と同程度の低屈折率になるように形成される。すなわち、後述するように、フォトブリーチング用ポリマ溶液に紫外線を予め所望量照射しておけば、その溶液を用いてポリマ層を形成すると、そのポリマ層の屈折率は紫外線の照射量に応じて屈折率が低下することを本発明者が見出したことを利用したものである。
【００３６】
次に上部クラッド層の上に光伝搬用の導波パターン（コアパターン）の描画されたフォトマスク（図示せず。）を配置し、そのフォトマスクの上から所望量の紫外線を照射する。紫外線の照射により、ポリマ層が感光化され、紫外線の照射されない領域は略矩形断面形状の高屈折率のコア層３になり、そのコア層３の両側には紫外線が照射されて屈折率の低下した側面クラッド層４−１、４−２が形成される。この側面クラッド層４−１、４−２の屈折率ｎｈは、下部クラッド層２及び上部クラッド層５ａと略同程度の値に制御される。この屈折率の制御は、紫外線の照射量で調節することができる。
【００３７】
尚、フォトマスクを介しての紫外線照射により、上部クラッド層５ａ及び下部クラッド層２のポリマ層も多少の紫外線感光を起こす場合もある。この紫外線感光を防止するためには、下部クラッド層２及び上部クラッド層５ａに十分に紫外線を照射して屈折率が略飽和する程度に低下させておけばよい。
【００３８】
例えば、分岐度が２０％の分岐型ポリシラン化合物にシリコーン化合物を５０％添加したポリシラン溶液（有機溶媒：トルエン）を用いてポリマ膜を形成したものに紫外線の照射前後の比屈折率差Δは最大で６％を得ることができる。この比屈折率差Δは、ポストベーク温度が低いほど、あるいは紫外線照射量が多いほど、大きくすることができる。
【００３９】
そこで、比屈折率差Δを所望量に設定するためには、下部クラッド層２の上に高屈折率のポリマ層を形成する際に、このポリマ層の上に紫外線を照射して屈折率をある程度低下させておくようにすればよい。
【００４０】
図２は本発明のポリマ導波路の製造方法を適用したポリマ導波路の他の実施の形態を示す断面図である。
【００４１】
図１に示した実施の形態との相違点は、下部クラッド層５ｂとして上部クラッド層５ａを形成する方法と同様の方法で形成したポリマ層を用いた点である。
【００４２】
すなわち、予め紫外線を所望量照射されたフォトブリーチング用ポリマ溶液を基板上に塗布し、約２０分のプリベーク（１２０℃〜１５０℃）と、約３０分のポストベーク（１８０℃〜２５０℃）とを行って硬化したポリマ層としたものである。このポリマ層の上には図１に示したポリマ導波路と同様にポリマ層及び上部クラッド層を順次形成した後、フォトマスクを配置してフォトマスクの上から紫外線を照射し、高屈折率の略矩形断面形状のコア層及びコア層の両側に側面クラッド層を形成することにより、図２に示す構造のポリマ導波路を実現することができる。
【００４３】
図１及び図２に示すポリマ導波路において、上部クラッド層５ａの上面及び基板１の裏面に紫外線カット層（図示せず。）を形成しておけば、長期的に導波路の屈折率の変化を抑えることができる。この紫外線カット層には、例えば、信越化学工業製のＫＰ−８５１を用いることができる。
【００４４】
図１及び図２において、各ポリマ層２、３、４−１、４−２、５ｂのポストベークは上部クラッド層５ａを形成した後で一括して行ってもよい。その場合にはプリベーク温度を高くしたり、加熱時間を長くしたりすればよい。
【００４５】
図３は本発明のポリマ導波路の製造方法の一実施の形態を示す工程図である。
【００４６】
まず、フォトブリーチング用ポリマ化合物を有機溶媒に溶かしてポリマ溶液を作製する。
【００４７】
フォトブリーチング用ポリマ化合物には前述したフォトブリーチング用ポリマ材料を用いる。
【００４８】
有機溶媒としては、炭素数５〜１２の炭化水素系、ハロゲン化炭化水素系及びエーテル系等が挙げられる。炭化水素系の具体例としては、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、ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン等が挙げられる。ハロゲン化炭化水素系の具体例としては、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、クロロベンゼン等が挙げられる。エーテル系の具体例としては、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等が挙げられる。
【００４９】
フォトブリーチング用ポリマ材料としては、分岐度が２０％の分岐型ポリメチルフェニルシランが用いられる。この分岐型ポリメチルフェニルシランにシリコーン化合物（分子量６５０、側鎖置換基：メチル、フェニル、メトキシ、比重：１．１３、粘度：０．７、液状、不揮発分：１００）を５０％添加し、これらをトルエンに溶かすことによりポリマ溶液が得られる。この場合、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等を用いることができる。
【００５０】
フォトブリーチング用ポリマ材料の具体例としては、分岐度が２０％の分岐型ポリメチルフェニルシランを用い、このポリマ材料にシリコーン化合物（分子量６５０、側鎖置換基：メチル、フェニル、メトキシ、比重：１．１３、粘度：０．７、液状、不揮発分：１００）を５０％添加し、これらをトルエンに溶かしたポリマ溶液が挙げられる（工程Ｓ１）。
【００５１】
ポリマ溶液に紫外線を所望量照射する（工程Ｓ２）。
【００５２】
この紫外線の照射量に関しては、後述するように、この照射量でこのポリマ溶液を用いて作製したポリマ膜の屈折率を制御することができる。この紫外線の照射されたポリマ溶液を基板上に塗布する（工程Ｓ３）。
【００５３】
塗布方法はスピンコーティング法、押し出しコーティング法等を用いる。塗布後に約２０分のプリベーク（１２０℃〜１５０℃）と、約３０分のポストベーク（１８０℃〜２５０℃）とを行って、ポリマ溶液を硬化（下部クラッド層化）させる（工程Ｓ４、Ｓ５）。
【００５４】
下部クラッド層上に工程Ｓ１で得られたフォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布する（工程Ｓ６）。
【００５５】
約２０分のプリベーク（１２０℃〜１５０℃）と、約３０分のポストベーク（１８０℃〜２５０℃）とを行って硬化した高屈折率のポリマ層を形成する（工程Ｓ７、Ｓ８）。
【００５６】
工程Ｓ８で得られたポリマ層上に工程Ｓ２で得られた紫外線の照射されたポリマ溶液を塗布する（工程Ｓ９）。
【００５７】
約２０分のプリベーク（１２０℃〜１５０℃）と、約３０分のポストベーク（１８０℃〜２５０℃）とを行って硬化した低屈折率の上部クラッド層を得る（工程Ｓ１０、Ｓ１１）。
【００５８】
上部クラッド層上にフォトマスクを配置し、フォトマスクの上から紫外線を照射する（工程Ｓ１２）。
【００５９】
高屈折率のポリマ層を紫外線の照射されない略矩形断面形状の高屈折率のコア層と、コア層の両側に紫外線の照射されない低屈折率の側面クラッド層とに変化させることにより低散乱損失のポリマ導波路が実現できる（工程Ｓ１３）。
【００６０】
図４は本発明のポリマ導波路の製造方法の他の実施の形態を示す工程図である。
【００６１】
図３に示した実施の形態との相違点は、下部クラッド層の形成方法が異なる点である。すなわち、工程Ｐ１で得られたポリマ溶液を基板上に塗布し（工程Ｐ３）、次いで約２０分のプリベーク（１２０℃〜１５０℃）と、約３０分のポストベーク（１８０℃〜２５０℃）とを行ってポリマ溶液を硬化させ（工程Ｐ４、Ｐ５）、紫外線を照射して低屈折率の下部クラッド層を得る（工程Ｐ６）。工程Ｐ１で得られたポリマ溶液に紫外線を照射（工程Ｐ２）する。工程Ｐ７から工程Ｐ１４は図３に示した工程Ｓ６から工程Ｓ１３と同様であるので、説明を照射区する。
【００６２】
図５は紫外線照射したポリマ膜の屈折率特性を示す図であり、横軸が紫外線照射時間軸であり、縦軸が屈折率軸である。直線Ｌ１は測定波長が６３３ｎｍのときの屈折率の特性を示し、直線Ｌ２は測定波長が１５５０ｎｍのときの屈折率の特性を示す。
【００６３】
同図は、フォトブリーチング用ポリマ溶液（例えば図３の工程Ｓ１で用いられるポリマ溶液）に紫外線を所望量照射し、紫外線の照射されたポリマ溶液をＳｉ基板上に塗布した後、約２０分のプリベーク（１２０℃〜１５０℃）と、約３０分のポストベーク（１８０℃〜２５０℃）とを行って硬化させたポリマ膜の屈折率を評価した結果である。
【００６４】
ここで、紫外線の光源には１５０Ｗ水銀キセノンランプ（出力：１２００ｍＷ／ｃｍ2）を用いた。光源からの紫外線をファイバスコープ（直径１０ｍｍ）で伝搬させ、その出射光が直径約１００ｍｍに広がった位置にポリマ溶液の入った容器を配置した。紫外線の照射時間を変えたポリマ溶液を複数種類作製し、これらを用いてポリマ膜を作製した。これらのポリマ溶液には前述したポリシランにシリコーン化合物を添加したポリマ溶液を用いた。
【００６５】
同図より、ポリマ膜の屈折率は紫外線の照射時間に略比例して低下することが分かる。尚、前述したように、紫外線を照射しないポリマ溶液を用いてＳｉ基板上にポリマ膜を形成し、このポリマ膜に紫外線を照射しない場合と照射した場合との比屈折率差Δを調べたところ、比屈折率差Δは最大で６％であった。
【００６６】
そこで、図５に示した特性図の紫外線照射時間を延長すると、屈折率はさらに低下し、最大の比屈折率差Δが得られることが予想される。
【００６７】
本発明は図５に示した特性を有するポリマ膜を利用することにより、下部クラッド層、あるいは上部クラッド層、さらには両方を同一のポリマ材料で形成することができるようになったものである。
【００６８】
【実施例】
次に図１に示した構造の導波路を試作し、波長１３００ｎｍでの光伝搬損失測定結果について述べる。
【００６９】
直径７６．２ｍｍ（約３インチ）、厚さ１ｍｍの石英ガラスからなる基板１上に、前述した紫外線の照射されていないポリマ溶液（分岐度が２０％）の分岐型ポリシラン化合物に５０％のシリコーン化合物を添加したトルエン有機溶媒のフォトブリーチング用ポリマ溶液を、回転数１０００ｒｐｍ、２０秒の条件でスピンコーティングした。ポリマ溶液のスピンコーティング後、ポリマ溶液にプリベーク（１２０℃〜１５０℃、約２０分）と、ポストベーク（１８０℃〜２５０℃、約３０分）とを施したところ、約８μｍの厚さの硬化膜が得られた。その硬化膜の上に、エネルギーが１８０００ｍＪの紫外線を照射して下部クラッド層２を得た。その下部クラッド層２の上にポリマ溶液を前記スピンコーティング条件で塗布した後に、前記プリベーク、ポスト条件で加熱し、約８μｍの厚さの高屈折率の硬化膜を形成した。
【００７０】
その硬化膜の上に図５に示した方法で、予め紫外線を１８０分間照射したポリマ溶液を前記スピンコーティング条件で塗布し、次いで前記プリベーク、ポストベーク条件で加熱し、約８μｍの厚さの低屈折率の上部クラッド層５ａの硬化膜を形成した。上部クラッド層５ａの上にフォトマスクを配置してそのフォトマスクの上からエネルギーが１８０００ｍＪの紫外線を照射した。その結果、図１に示したようなポリマ導波路が得られた。尚、比屈折率差Δは約５％であった。この導波路の波長１３００ｎｍでの光伝搬損失特性を測定した結果、０．１２ｄＢ／ｃｍの低損失特性を実現することができた。すなわち、散乱損失の極めて少ないポリマ導波路を実現することができた。
【００７１】
ここで、本発明は上記実施例に限定されない。例えば、図１及び図２に示す下部クラッド層２、５ｂの一部、すなわち、基板１上にＳｉＯ2、あるいはＳｉＯ2に屈折率制御用のドーパントを添加した層が設けられていてもよい。また、プリベークやポストベークの時間は数分以上もしくは数時間以上であってもよい。さらに、分岐型ポリシラン化合物及びシリコーン化合物は以下に示すようなものを用いることができる。
（分岐型ポリシラン化合物）
本発明で用いられるポリシランとしては、直鎖型のポリシランではなく分岐型のポリシラン化合物が挙げられる。
【００７２】
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又は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。
【００７３】
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、炭化水素基、アルコキシ基又は水素原子と結合している。このような炭化水素基としては、炭素数１〜１０のハロゲンで置換されていてもよい脂肪族炭化水素基、炭素数６〜１４の芳香族炭化水素基が好ましい。
【００７４】
脂肪族炭化水素の具体例としては、メチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、トリフルオロプロピル基及びノナフルオロヘキシル基等の鎖状のもの、及びシクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基のような脂環式のもの等が挙げられる。
【００７５】
芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニル基、ｐ−トリル基、ビフェニル基及びアントラシル基等が挙げられる。
【００７６】
アルコキシ基としては、炭素数１〜８のものが好ましく、具体例としてはメトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、オクチルオキシ基等が挙げられる。合成の容易さを考慮すると、これらの中でメチル基及びフェニル基が特に好ましい。
【００７７】
分岐型ポリシランの場合は、隣接するＳｉ原子との結合数が３又は４であるＳｉ原子は、分岐型ポリシラン中の全体のＳｉ原子数の２％以上であることが好ましい。２％未満の分岐型ポリシランや直鎖状のポリシランは結晶性が高く、膜中で微結晶が生成しやすいことにより散乱の原因となり、透明性が低下する。
【００７８】
本発明に使用されるポリシランは、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が可能である。
【００７９】
分岐型ポリシランを得るには、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、及びジオルガノジハロシラン化合物からなり、オルガノトリハロシラン化合物及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化合物を加熱して重縮合すればよい。
【００８０】
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、一方の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。尚、ネットワーク構造の確認は、紫外線吸収スペクトルや珪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。
【００８１】
ポリシランの原料として用いられる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、及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、塩素原子であることが好ましい。オルガノトリハロシラン化合物及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、上述の炭化水素基、アルコキシ基又は水素原子が挙げられる。
【００８２】
この分岐型ポリシランは、有機溶剤に可溶であり、塗布により透明な膜が成膜できるものであれば特に限定されない。このような有機溶媒として好ましいものは、炭素数５〜１２の炭化水素系、ハロゲン化炭化水素系、エーテル系の有機溶媒が挙げられる。
【００８３】
炭化水素系の具体例としては、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、ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン等が挙げられる。ハロゲン化炭化水素系の具体例としては、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、クロロベンゼン等が挙げられる。エーテルの具体例としては、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等が挙げられる。
（シリコーン化合物）
本発明で使用するシリコーン化合物は、化１式で表されるものである。
【００８４】
【化１】
0003800985.tif 000002
【００８５】
（化１式中、Ｒ１からＲ１２は、炭素数１〜１０の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り、同一でも異なっていてもよい。ａ、ｂ、ｃ及びｄは０を含み、かつそれらの和が１以上となる整数である。）
このシリコーン化合物が有する、脂肪族炭化水素基の具体例としては、メチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、トリフルオロプロピル基、グリシジルオキシプロピル基等の鎖状のもの、及びシクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基等の脂環式のもの等が挙げられる。また、芳香族炭化水素基の具体例として、フェニル基、ｐ−トリル基、ビフェニル基等が挙げられる。アルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、オクチルオキシ基、ｔｅｒ−ブトキシ基等が挙げられる。
【００８６】
化１式のＲ１〜Ｒ１２の種類及びａ、ｂ、ｃ、ｄの値は特に重要ではなく、ポリシラン及び有機溶媒と相溶し、膜が透明なものであれば特に限定されない。相溶性を考慮した場合には、使用するポリシランが有する炭化水素基と同様の基を有していることが好ましい。例えば、ポリシランとして、フェニルメチル系のものを使用する場合には、同じフェニルメチル系又はジフェニル系のシリコーン化合物を使用するのが好ましい。また、Ｒ１〜Ｒ１２のうち、少なくとも二つが炭素数１〜８のアルコキシ基であるような、１分子中にアルコキシ基を二つ以上有するシリコーン化合物は、架橋剤として利用可能である。そのようなものとしては、アルコキシ基を１５〜３５重量％含んだメチルフェニルメトキシシリコーンやフェニルメトキシシリコーン等を挙げることができる。
【００８７】
メチルフェニルメトキシシリコーンやフェニルメトキシシリコーンは、分子量が１００００以下がよく、特に３０００以下のものが好ましい。
【００８８】
ここで、本発明者は、分岐型ポリシラン化合物の分岐度を２％以上のものを用いた場合、その分岐度が高くなるほど、より光透過率を向上させることができることを見出した。また、添加すべきシリコーン化合物の配合比を最適範囲に設定することにより、従来材料では困難であった屈折率の熱安定性を大幅に向上させることができる。この結果、室温から２８０℃程度の高温まで温度が変化しても屈折率がほとんど変わらないポリマ材料及びポリマ膜を期待することができる。
【００８９】
また、ポリシラン化合物に分岐型を用いることにより、屈折率の偏光依存性の極めて少ないポリマ材料及びそれを用いたポリマ膜が実現可能となる。
【００９０】
さらに、ＣＨ基やＯＨ基等の光吸収基による光吸収損失を低減させるために、ポリシラン化合物やシリコーン化合物に重水素化、あるいは少なくとも一部がハロゲン化、特にフッ素化したものを用いれば、吸収基による光損失を大幅に低減させることができる。この結果、波長依存性の極めて少ない低光伝搬損失のポリマ材料及びそれを用いたポリマ膜を実現することが可能となり、光学用材料及び部品として幅広い範囲に用途を拡大することが可能となる。
【００９１】
また、シリコーン化合物に架橋性、あるいはアルコキシ基からなるものを用いることにより、分岐型ポリシラン化合物の中に均一に添加することができ、しかもトルエンのような有機溶媒中に容易に可溶してナノメータレベルの超微粒子状溶液となり、上記ポリマ溶液を用いることにより、光散乱中心のない均一な構造体や膜を形成することができる。
【００９２】
さらに、分岐型ポリシラン化合物及びシリコーン化合物はいずれもトルエンのような有機溶媒に溶かすことが容易なので、同一有機溶媒で容易に所望配合比に混合させることができる。
【００９３】
さらに、前記ポリマ材料溶液を用いて各種基板上に塗布することができ、１００℃以上２８０℃以下の温度範囲で加熱して膜を形成しても、その膜の屈折率は上記温度範囲内でほとんど変化しないということを本発明者は見出した。このことにより、ポリマ膜を種々の光学用膜として利用することが可能となる。例えば、本ポリマ膜の近傍に電子部品や光部品を半田実装することも可能となったり、本膜近傍にヒータを設けて電子デバイスあるいは光デバイスの特性の温度制御を行うことも可能となる。
【００９４】
さらに、透明で屈折率の熱安定性のよいポリマ構造体、あるいはポリマ膜表面に紫外線カット層を形成しておけば、光学特性を長期的に安定させることができる。
【００９５】
尚、本発明は、上記実施例に限定されない。例えば、図１及び図２において、下部クラッド層２、５ｂの一部、すなわち、基板１の上にＳｉＯ2、あるいはＳｉＯ2に屈折率制御用ドーパントを添加した層が設けられていてもよい。また、プリベークやポストベークの時間は数分以上、もしくは数時間以上であってもよい。さらに、プリベークとポストベークとを連続して低温から徐々に温度をポストベーク温度まで上昇させて所望時間の保持後、徐々に温度を降下させて室温まで下げるような加熱方法を用いてもよい。
【００９６】
図６は本発明のポリマ導波路の製造方法の変形例を示す工程図である。
【００９７】
同図に示すように、コア層への紫外線照射による略矩形断面形状の高屈折率のコア層及びコア層の両側の低屈折率の側面クラッド層の形成は、上部クラッド層を形成する前に行い、その後で低屈折率の上部クラッド層を形成してもよい。
【００９８】
すなわち、工程Ｔ１で得られたポリマ溶液を基板上に塗布し（工程Ｔ３）、次いで約２０分のプリベーク（１２０℃〜１５０℃）と、約３０分のポストベーク（１８０℃〜２５０℃）とを行ってポリマ溶液を硬化させ（工程Ｔ４、Ｔ５）、硬化したポリマ溶液に紫外線を照射して低屈折率の下部クラッド層を得る（工程Ｔ６）。下部クラッド層の上にフォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布し（工程Ｔ７）、前記条件でプリベーク及びポストベークの加熱を施して高屈折率のポリマ層を形成する（工程Ｔ８、Ｔ９）。高屈折率のポリマ層の上にフォトマスクを配置し、フォトマスクの上から紫外線を照射する（工程Ｔ１０）。工程Ｔ１で得られたポリマ溶液に紫外線を照射（工程Ｔ２）し、得られたポリマ溶液を工程Ｔ１０で得られたポリマ層の上に塗布し、前記条件でプリベーク及びポストベークを施すことによりポリマ導波路が得られる（工程Ｔ１１〜Ｔ１４）。
【００９９】
このようにすると、コア層及び側面クラッド層の屈折率をかなり広い範囲で制御することができ、比屈折率差Δをより広い範囲から選択することができる。
【０１００】
次に図１及び図２に示した本発明のポリマ導波路の製造方法についてまとめて説明する。
【０１０１】
図７は本発明のポリマ導波路の製造方法を適用したポリマ導波路の断面図であり、図８は本発明のポリマ導波路の製造方法を示す総括工程図である。
【０１０２】
基板１上に下部クラッド２層を形成する方法としては３種類の方法がある。
【０１０３】
第一の方法は、基板１上にフォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布した後にプリベーク及びポストベークの加熱を行い、その後紫外線を照射して所望の屈折率にする方法である（工程Ｒ２−１）。
【０１０４】
第二の方法は、基板１上にフォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布した後にプリベーク及びポストベークの加熱を行いながら同時に紫外線を照射して所望の屈折率にする方法である（工程Ｒ２−２）。
【０１０５】
第三の方法は、予め紫外線を所望量照射したフォトブリーチング用ポリマ溶液を基板１上に塗布した後にプリベーク及びポストベークの加熱を行い、所望の屈折率にする方法である（工程Ｒ２−３）。
【０１０６】
次に高屈折率のポリマ層６をコア層及び側面クラッド層に変化させる方法について説明する。
【０１０７】
第一の方法は、下部クラッド層２（５ｂ）の上にフォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布した後、プリベーク及びポストベークの加熱を行い、硬化した高屈折率のポリマ膜６の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置して紫外線を所望量だけ照射する露光工程をとることにより、紫外線の照射されなかった高屈折率のコア層３及びコア層３の両側に紫外線の照射された低屈折率の側面クラッド層４−１、４−２を形成する方法である（工程Ｒ３−１）。
【０１０８】
第二の方法は、予め紫外線を所望量だけ照射されたフォトブリーチング用ポリマ溶液を下部クラッド層２（５ｂ）の上に塗布した後にプリベーク及びポストベークの加熱を行ってポリマ膜６を形成すると共にある程度の屈折率の調節を行い、その後でフォトマスクを介して露光工程を経て所望の屈折率を有するコア層３及びコア層３の両側に所望の低屈折率の側面クラッド層４−１、４−２を形成する方法である（工程Ｒ３−２）。
【０１０９】
次に上部クラッド層５ａの形成方法について説明する。
【０１１０】
第一の方法は、露光（工程Ｒ６）を経た後で、予め紫外線を所望量だけ照射したフォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布した後にプリベーク及びポストベークの加熱を行い、所望の屈折率にする方法である（工程Ｒ５ａ−１）。
【０１１１】
第二の方法は、工程３−１で得られたコア層の上にフォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布した後にプリベーク及びポストベークの加熱を行う方法である（工程Ｒ５ａ−２）。
【０１１２】
第三の方法は、工程３−２で得られたフォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布した後にプリベーク及びポストベークの加熱を行う方法である（工程Ｒ５ａ−２）。
【０１１３】
尚、工程５ａ−２の後にフォトマスクを用いた露光（工程Ｒ７）を経ることにより高屈折率のコア層及びコア層の両側に低屈折率の側面クラッド層を形成する工程が用いられる。その結果、最終的に工程Ｒ５ａ−１を経ても図１及び図２に示すようなポリマ導波路８を実現することができる。また、本発明のポリマ導波路の基板に透明なガラス基板やサファイア基板を用いての紫外線の照射は基板の上部クラッド層から行う以外に、基板の下側フォトマスクを配置して紫外線を基板側から照射するようにしてもよい。さらに、導波路の上部クラッド層及び基板の裏面に紫外線カット層を設けることにより、長期的に屈折率の安定した導波路構造を実現することができる。
【０１１４】
以上において、本発明によれば、
（１）基板上に形成された下部クラッド層、コア層、側面クラッド層及び上部クラッド層がいずれも同一のフォトブリーチング材料で構成されているので、各層に歪が発生したり、歪が残留したり、あるいは歪によってマイクロクラックが発生することがない。また、各層を形成する際に界面の濡れ性がよいので、均一にポリマ溶液を塗布しやすくなり、界面を均一に形成することができ、低散乱損失の導波路を実現することができる。
（２）同一のフォトブリーチング材料を用い、その材料を有機溶剤に溶かしてポリマ溶液とし、そのポリマ溶液への紫外線の照射量を調節することにより、その溶液を用いてポリマ層を形成した時のそのポリマ層の屈折率が容易に制御できる。すなわち、下部クラッド層及び上部クラッド層は紫外線を所望量だけ照射されたポリマ溶液を塗布し、加熱硬化させるだけで所望の屈折率を実現することができる。コア層及び側面クラッド層になるポリマ層には、紫外線を照射しないか、あるいは上記照射量より少ない量の紫外線を照射したポリマ溶液を用いて塗布し、加熱硬化させればよい。コア層及び側面クラッド層の上に上部クラッド層を形成し、その後に上部クラッド層の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置し、フォトマスクの上から所望量の紫外線を照射することにより、略矩形断面形状の高屈折率のコア層と、コア層の両側に紫外線が照射されて屈折率の低下した側面クラッド層とを形成することにより、ポリマ導波路を実現することができる。
（３）屈折率の制御性を極めて高くすることができるので、所望の導波路構造パラメータを精度よく実現することができる。すなわち、フォトブリーチング用ポリマ溶液に紫外線を照射した場合には、ポリマ層になった段階で紫外線を照射した場合よりもはるかに緩やかに屈折率が変化し、その屈折率の制御性が極めてよいことから、より高精度の導波路構造を実現することができる。
（４）比屈折率差Δは０．３％から６％の範囲まで幅広い値をとることができる。この結果、超小型の導波路デバイスを期待することができる。
（５）同一のフォトブリーチング材料を用いるので、導波路に歪の発生やその残留歪の発生によるマイクロクラックの発生のおそれが少ないので、種々の基板やフレキシブルなシート上に形成することができる。
（６）フォトブリーチング材料として、種々のものを用いることができる。すなわち、下部クラッド層、上部クラッド層、側面クラッド層、コア層に同一のフォトブリーチング材料を用いることができるので、使用可能なフォトブリーチング材料の範囲が広がる。
（７）同一のフォトブリーチング材料からなるポリマ溶液を用い、そのポリマ溶液への紫外線の照射量を変えたポリマ溶液の塗布及び加熱硬化工程を３回繰り返して３層のポリマ層を形成し、その後でフォトマスクの上から紫外線を照射することにより、中央のポリマ層にコアパターンを転写することで導波路を実現することができる。すなわち、簡単な方法で導波路を実現することができ、しかも各層間の界面を均一にすることができる。また、各層に歪を生じさせることが少なく、マイクロクラックの発生も抑えることができる。さらに、導波路を低コストで作製することができる。
（８）溶液状態のポリマに紫外線を照射することにより屈折率の制御性を向上させることができ、屈折率構造を正確に制御した導波路を実現することができる。
【０１１５】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【０１１６】
低散乱損失で、残留歪の少なく、マイクロクラックが発生しないポリマ導波路の製造方法の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のポリマ導波路の製造方法を適用したポリマ導波路の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】  本発明のポリマ導波路の製造方法を適用したポリマ導波路の他の実施の形態を示す断面図である。
【図３】  本発明のポリマ導波路の製造方法の一実施の形態を示す工程図である。
【図４】  本発明のポリマ導波路の製造方法の他の実施の形態を示す工程図である。
【図５】  紫外線照射したポリマ膜の屈折率特性を示す図である。
【図６】  本発明のポリマ導波路の製造方法の変形例を示す工程図である。
【図７】  本発明のポリマ導波路の製造方法を適用したポリマ導波路の断面図である。
【図８】  本発明のポリマ導波路の製造方法を示す総括工程図である。
【図９】  ポリマ導波路の従来例を示す外観斜視図である。
【符号の説明】
１  基板
２  下部クラッド層
３  コア層
４−１、４−２  側面クラッド層
５ａ  上部クラッド層
【図１】
0003800985.tif 000003
【図２】
0003800985.tif 000004
【図３】
0003800985.tif 000005
【図４】
0003800985.tif 000006
【図５】
0003800985.tif 000007
【図６】
0003800985.tif 000008
【図７】
0003800985.tif 000009
【図８】
0003800985.tif 000010
【図９】
0003800985.tif 000011