JP2001281475A

JP2001281475A - 光導波路用有機・無機複合材料及びそれを用いた光導波路の製造方法

Info

Publication number: JP2001281475A
Application number: JP2000095257A
Authority: JP
Inventors: Sudarsanam Krishnamachari; スダルサナムクリシュナマチャリ; Toshihiko Takasaki; 俊彦高崎; Nobuo Miyadera; 信生宮寺
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】光実装用途や車載ＬＡＮ用途のように基板か
ら基板へあるいはモジュールからモジュールへの通信の
ように長い距離を導くの有効で柔軟な、簡易で、コスト
的に有利な光導波路用材料とそれを用いた光導波路の製
造方法を提供する。【解決手段】（Ａ）少なくとも１つ以上の反応性官能
基を有する有機化合物、（Ｂ）重合可能な有機金属化合
物、（Ｃ）前記有機化合物（Ａ）と前記有機金属化合物
（Ｂ）に反応することができる多官能有機金属化合物、
（Ｄ）光増感剤を必須として含む光導波路用有機・無機
複合材料。前記光導波路用有機・無機複合材料組成物か
ら前駆体溶液を作製する工程、前駆体溶液を成形する工
程、リソグラフ法により光導波路を形成する工程、２０
〜４００℃の温度で成形された光導波路を硬化する工程
を含み作製する有機・無機複合光導波路の製造方法であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機ポリマと無機
ポリマの一部が有機ポリマに直接に結合した無機ポリマ
の両者を含む有機・無機複合ポリマをベースにした光導
波路用材料とそれを用いた光導波路の製造方法に関し、
エッチングプロセスを用いないで導波路を形成すること
が出来る製造方法である。

【０００２】

【従来の技術】有機・無機複合材料は、有機ポリマとし
ての好ましい特性、例えば、加工の容易さ、可撓性など
と無機材料の好ましい特性、例えば、耐熱性、耐久性、
高弾性率などを結びつけた特性を与える。国際特許公開
公報ＷＯ９８２６３１５には、エンボス技術を用いた有
機・無機複合光導波路の製造方法が記載されている。そ
の発明者等は、水酸基末端有機ポリマの存在化に種々の
アルコキシシランを重合させることによって有機・無機
複合物を形成している。ナジャフィ（Ｎａｊａｆｉ）等
は、「オプティカルエンジニアリング（Optical engi
neering 36,(4),pp1234-1240,(1997)、37,(4),pp1100-1
104,(1998)）」で、アクリルシロキサン、ジルコニウム
アルコキサイドとメタクリル酸を用いて有機・無機複合
物を形成している。彼らは、上記システムを用いて湿式
エッチング法によりリッジ型の光導波路を形成してい
る。また硬質材料の上に構成材料をコートし、続いてリ
ソグラフ法で導波路構造を形成することによってチャン
ネル型の導波路をエッチングレスで製造している。この
方法は、硬質材料の上にコートするため速く、簡単で、
効率的である。しかし、そのような方法は大量生産する
にはいくつかの不利な点がある。例えば、モノマを使用
した場合大きな収縮を生じる。アクリル酸のような揮発
性モノマは、大量生産中、工業的環境あるいはクリーン
ルーム環境において使用する事が難しくもある。また、
コート剤溶液粘度を制御できないため厚みのあるビルド
アップには困難でもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来の技術
は、非常に小さな寸法の光導波路には好適である。しか
し、光導波路が、光実装用途や車載ＬＡＮ用途のように
基板から基板へあるいはモジュールからモジュールへの
通信のように長い距離を導くのに必要とされる場合、上
記の技術は効率的に使用することは出来ない。そのよう
な用途に光導波路を想像すると、それは従来用いられて
いる光通信モジュール用光導波路に比較して長いもので
あり、電線のように柔軟性も要求される。上述のモノマ
ベースのワニスを用いては、その要求に合致させること
は出来ない。同様な理由で、エンボスのような技術も用
いることが出来ない。本発明は、上記の課題を解決する
もので、簡易で、コスト的に有利で、新規な製造法を提
供する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、リソグラフ技
術を用いた有機ポリマと無機マトリックス間の反応によ
る有機・無機複合物形成に関する。リソグラフ法によ
り、例えばＵＶ照射により露光されたフィルムの領域は
露光されない領域に比べて屈折率の増加を示す。この増
加は、導波路層に光を閉じこめるのに十分なものであ
る。フィルムや導波路の長さは制限されることはない。
本発明は、[1]（Ａ）少なくとも１つ以上の反応性官能
基を有する有機化合物、（Ｂ）重合可能な有機金属化合
物、（Ｃ）前記有機化合物（Ａ）と前記有機金属化合物
（Ｂ）に反応することができる多官能有機金属化合物、
（Ｄ）前記（Ａ）と（Ｃ）を反応させる光増感剤を必須
として含む光導波路用有機・無機複合材料である。 [２] （Ａ）少なくとも１つ以上の反応性官能基を有す
る有機化合物が、ポリマまたはポリマとオリゴマの混合
物である上記[１]に記載の光導波路用有機・無機複合材
料である。 [３] （Ａ）少なくとも１つ以上の反応性官能基を有す
る有機化合物の反応性官能基が、アクリル基を除く、エ
ポキシ基、アミノ基、チオール基、水酸基、カルボン酸
基、酸無水物基、アミド基、イソシアナート基、シアナ
ート基、オキセタン基、チオエポキシ基、ハロゲン基、
スチリル基、ビニル基、アリル基、シリル基である上記
[１]または上記[２]に記載の光導波路用有機・無機複合
材料である。 [４] （Ｂ）重合可能な有機金属化合物、（Ｃ）多官能
有機金属化合物を予め反応させゾルとし、それを（Ｂ）
と（Ｃ）の代わりに用いることを特徴とする上記[１]に
記載の光導波路用有機・無機複合材料である。 [５] 酸または塩基、と水をさらに含む上記[１]に記載
の光導波路用有機・無機複合材料である。 [６] （Ａ）有機化合物１００重量部に対し、（Ｂ）重
合可能な有機金属化合物を５〜２００重量部、（Ｃ）多
官能有機金属化合物を５〜１００重量部、（Ｄ）増感剤
を０．０１〜１０重量部を含む上記[１]に記載の光導波
路用有機・無機複合材料である。 [７] （Ｂ）重合可能な有機金属化合物が、アルコキシ
シラン、チタニウムアルコキシシラン、ジルコニウムア
ルコキシド、アルミニウムアルコキシド、ゲルマニウム
アルコキシドの少なくとも一種以上を必須として含む加
水分解可能な有機金属化合物である上記[１]に記載の光
導波路用有機・無機複合材料である。 [８] （Ｃ）多官能有機金属化合物が、アクリル基を除
く、エポキシ基、アミノ基、チオール基、水酸基、カル
ボン酸基、酸無水物基、アミド基、イソシアナート基、
シアナート基、オキセタン基、チオエポキシ基、ハロゲ
ン基、スチリル基、ビニル基、アリル基、シリル基が置
換されたアルキル・アルコキシシラン、アリール・アル
コキシシラン、アルキル・アリールオキシシラン、アリ
ール・アリールオキシシランの一種以上である上記[１]
に記載の光導波路用有機・無機複合材料である。また、
本発明は、[９] （１）（Ａ）少なくとも１つ以上の反
応性官能基を有する有機化合物、（Ｂ）重合可能な有機
金属化合物、（Ｃ）前記有機化合物（Ａ）と前記有機金
属化合物（Ｂ）に反応することができる多官能有機金属
化合物、（Ｄ）前記（Ａ）と（Ｃ）を反応させる光増感
剤を必須として含む組成物から前駆体溶液を作製する工
程、（２）前駆体溶液を成形する工程、（３）リソグラ
フ法により光導波路を形成する工程、（４）２０〜４０
０℃の温度で成形された光導波路を硬化する工程を含み
作製することを特徴とする有機・無機複合光導波路の製
造方法である。 [１０] 前駆体溶液を成形する方法が、フィルム、シー
ト、注型、溝加工方法である上記[９]に記載の有機・無
機複合光導波路の製造方法である。 [１１] リソグラフ法の線源が、ＵＶ、電子線、レーザ
ー、Ｘ線のいずれかである上記[９]に記載の有機・無機
複合光導波路の製造方法である。

【０００５】

【発明の実施の形態】前駆体ゾルは、有機金属化合物で
ある（Ｂ）と（Ｃ）との混合物の加水分解−縮合により
得られる。有機金属化合物（Ｂ）は、一般式（１）で示
される。

【化１】Ｍ（Ｙ）_Z （１）（ここで、Ｍはシリコン、アルミニウム、チタニウム、
ジルコニウム、ゲルマニウムから選ばれる金属であり、
Ｙは、メトキシ基などの炭素数１〜１０のアルコキシ
基、フェノキシ基などの炭素数６〜２０の置換基を有し
ても良いアリールオキシ基、クロル基などのハロゲン
基、イソシアナート基であり、_Zは金属Ｍの価数を示
す。）Ｙとして例えば、ＯＲ'などのアルコキシ基やアリール
オキシ基で、Ｒ'は置換基を有してもよいメチル基、エ
チル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソ
ブチル基、第2ブチル基、第3ブチル基、ペンチル基、ヘ
キシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル
基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチ
ル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ナフチル基、ア
ントリル基、フェナントリル基、およびそれらの構造異
性体または幾何異性体、フルオロ基、クロロ基、ブロモ
基、ヨード基、ヨードシル基などのハロゲン基、イソシ
アナート基、シアノ基、などがある。好ましくは、Ｙ
は、炭素数１０までのアルコキシ基であり、_Zは１〜６
の範囲である。より好ましくは、Ｙは、メトキシ基、エ
トキシ基、炭素数１〜４までの低級アルコキシ基であ
る。有機金属化合物（Ｂ）として、例えば、テトラエト
キシシラン、テトラメトキシシラン、テトラプロポキシ
シラン、テトライソプロポキシシラン、エトキシトリメ
トキシシラン、メトキシトリエトキシシラン、ジエトキ
シジメトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトライ
ソブトキシシラン、テトラ第2ブトキシシラン、テトラ
第3ブトキシシラン、テトラペンチルシラン、テトラヘ
キシルシラン、テトラシクロヘキシロキシシラン、テト
ラフェノキシシラン、テトラナフトキシシラン、フェノ
キシトリメトキシシラン、フェノキシトリエトキシシラ
ン、ジフェノキシジメトキシシラン、テトラクロロシラ
ン、テトラブロモシラン、テトラヨードシラン、テトラ
イソシアナートシラン、テトラシアノシラン、アルミニ
ウムトリメトキサイド、アルミニウムトリエトキサイ
ド、アルミニウムトリプロポキサイド、アルミニウムト
リブトキサイド、アルミニウムトリイソプロポキサイ
ド、アルミニウムトリフェノキシド、アルミニウムトリ
クロリド、アルミニウムトリブロミド、テトラエトキシ
ジルコニウム、テトラメトキシジルコニウム、テトラプ
ロポキシジルコニウム、テトライソプロポキシジルコニ
ウム、エトキシトリメトキシジルコニウム、メトキシト
リエトキシジルコニウム、ジエトキシジメトキシジルコ
ニウム、テトラブトキシジルコニウム、テトライソブト
キシジルコニウム、テトラ第2ブトキシジルコニウム、
テトラ第3ブトキシジルコニウム、テトラペンチルジル
コニウム、テトラヘキシルジルコニウム、テトラシクロ
ヘキシロキシジルコニウム、テトラフェノキシジルコニ
ウム、テトラナフトキシジルコニウム、フェノキシトリ
メトキシジルコニウム、フェノキシトリエトキシジルコ
ニウム、ジフェノキシジメトキシジルコニウム、テトラ
クロロジルコニウム、テトラブロモジルコニウム、テト
ラヨードジルコニウム、テトライソシアナートジルコニ
ウム、テトラシアノジルコニウム、テトラエトキシゲル
マニウム、テトラメトキシゲルマニウム、テトラプロポ
キシゲルマニウム、テトライソプロポキシゲルマニウ
ム、エトキシトリメトキシゲルマニウム、メトキシトリ
エトキシゲルマニウム、ジエトキシジメトキシゲルマニ
ウム、テトラブトキシゲルマニウム、テトライソブトキ
シゲルマニウム、テトラ第2ブトキシゲルマニウム、テ
トラ第3ブトキシゲルマニウム、テトラペンチルゲルマ
ニウム、テトラヘキシルゲルマニウム、テトラシクロヘ
キシロキシゲルマニウム、テトラフェノキシゲルマニウ
ム、テトラナフトキシゲルマニウム、フェノキシトリメ
トキシゲルマニウム、フェノキシトリエトキシゲルマニ
ウム、ジフェノキシジメトキシゲルマニウム、テトラク
ロロゲルマニウム、テトラブロモゲルマニウム、テトラ
ヨードゲルマニウム、テトライソシアナートゲルマニウ
ム、テトラシアノゲルマニウム、などが挙げられる。化
合物（Ｂ）は、上記した有機金属化合物から選ばれる一
つ以上の混合物でも良い。

【０００６】多官能有機金属化合物（Ｃ）は、有機金属
化合物（Ｂ）と反応性官能基を有する有機化合物（Ａ）
と反応できる少なくとも２個以上の官能基を有するもの
である。有機金属化合物（Ｃ）は、一般式（２）で示さ
れる。

【化２】Ｒ_XＳｉ（Ｙ”）_4-X （２）ここでＲは、有機化合物（Ａ）と反応することが出来る
反応性官能基を有する置換基である。Ｒはメチル基やフ
ェニル基のようなアルキル基やアリール基を置換基とし
て有しても良い。Ｙ”は、メトキシ基などの炭素数１〜
１０のアルコキシ基、フェノキシ基などの炭素数６〜２
０の置換基を有しても良いアリールオキシ基、クロル基
などのハロゲン基、イソシアナート基であり、Ｘは１〜
４の整数である。Ｒの官能基は、有機化合物（Ａ）と効
率よく良好に反応する限り有機化合物（Ａ）の性状に基
づき選択される。Ｒは、アクリル基を除く、エポキシ
基、アミノ基、チオール基、水酸基、カルボン酸基、酸
無水物基、アミド基、イソシアナート基、シアナート
基、オキセタン基、チオエポキシ基、ハロゲン基、スチ
リル基、ビニル基、アリル基、シリル基が置換されたア
ルキル基、アリール基から選ばれ、それらを組み合わせ
ても良い。Ｙ”として例えば、ＯＲ'などのアルコキシ
基やアリールオキシ基で、Ｒ'は置換基を有してもよい
メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブ
チル基、イソブチル基、第2ブチル基、第3ブチル基、ペ
ンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニ
ル基、デシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、
シクロペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ナ
フチル基、アントリル基、フェナントリル基、およびそ
れらの構造異性体または幾何異性体、フルオロ基、クロ
ロ基、ブロモ基、ヨード基、ヨードシル基などのハロゲ
ン基、イソシアナート基、シアノ基、などがある。
（Ｃ）は、例えば、グリシジルオキシメチルトリメトキ
シシラン、グリシジルオキシエチルトリメトキシシラ
ン、グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、グ
リシジルオキシブチルトリメトキシシラン、グリシジル
オキシペンチルトリメトキシシラン、グリシジルオキシ
ヘキシルトリメトキシシラン、グリシジルオキシエチル
トリエトキシシラン、グリシジルオキシプロピルトリエ
トキシシラン、グリシジルオキシプロピルトリフェノキ
シシラン、グリシジルオキシプロピルトリクロロシラ
ン、グリシジルオキシプロピルトリブロモシラン、グリ
シジルオキシプロピルトリイソシアナートシラン、アミ
ノメチルトリメトキシシラン、アミノエチルトリメトキ
シシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノ
ブチルトリメトキシシラン、アミノペンチルトリメトキ
シシラン、アミノヘキシルトリメトキシシラン、アミノ
エチルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリエトキ
シシラン、スチリルメチルトリメトキシシラン、スチリ
ルエチルトリメトキシシラン、スチリルプロピルトリメ
トキシシラン、スチリルブチルトリメトキシシラン、ス
チリルペンチルトリメトキシシラン、スチリルヘキシル
トリメトキシシラン、スチリルエチルトリエトキシシラ
ン、スチリルプロピルトリエトキシシラン、スチリルプ
ロピルトリフェノキシシラン、スチリルプロピルトリク
ロロシラン、スチリルプロピルトリブロモシラン、スチ
リルプロピルトリイソシアナートシラン、などがあげら
れる。

【０００７】有機化合物（Ａ）は、少なくとも１つ以上
の反応性官能基を有する有機化合物である。有機化合物
（Ａ）は、好ましくは、有機金属化合物（Ｃ）の官能基
と反応することが出来る基を有するポリマまたはポリマ
とオリゴマの混合物である。そのような官能基は、アク
リル基を除く、エポキシ基、アミノ基、チオール基、水
酸基、カルボン酸基、酸無水物基、アミド基、イソシア
ナート基、シアナート基、オキセタン基、チオエポキシ
基、ハロゲン基、スチリル基、ビニル基、アリル基、シ
リル基の中から選ばれる。有機化合物（Ａ）の一般的な
ものとして、ポリ（エポキシアクリレート）、ポリ（エ
ポキシメタクリレート）、ポリ(アミノアクリレート)、
ポリ(アミノメタクリレート)、ポリビニルアルコール、
ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ（イソシアナ
ートアクリレート）、ポリ（イソシアナートメタクリレ
ート）、ポリ（シアナートアクリレート）、ポリ（シア
ナートメタクリレート）、ポリ（チオエポキシアクリレ
ート）、ポリ（チオエポキシメタクリレート）、ポリ
（アリルアクリレート）、ポリ（アリルメタクリレー
ト）、アクリレート‐エポキシアクリレート共重合体
（メチルメタクリレートとグリシジルメタクリレートの
共重合体など）、スチレン‐エポキシアクリレート共重
合体、エポキシ樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネー
ト、ポリ(メチルメタクリレート)、ポリイミド、ポリア
ミド、ポリアミドイミド、ポリエステル、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリエチレンオ
キシド、ポリプロピレンオキシド、上記の組み合わせで
ある。

【０００８】増感剤（Ｄ）は、本質的に光開始剤であ
り、重合反応の光開始剤として用いることができるアニ
オン性、カチオン性、ラジカル性光開始剤である。工業
的に用いられている光開始剤として、チバスペシャリテ
ィケミカルズ社のIRUGACURE 261（フェロセン型光カチ
オン開始剤）、IRUGACURE 651（ベンゾインエーテル型
光ラジカル開始剤）、IRUGACURE 784（チタノセン型光
ラジカル開始剤）、等がある。

【０００９】光導波路用有機・無機複合材料は、（Ａ）
少なくとも１つ以上の反応性官能基を有する有機化合物
１００重量部に対し、（Ｂ）の重合可能な有機金属化合
物を５〜２００重量部、（Ｃ）の多官能有機金属化合物
を５〜１００重量部、（Ｄ）の増感剤を０．０１〜１０
重量部である。好ましくは、（Ａ）の有機化合物１００
重量部に対し、（Ｂ）の重合可能な有機金属化合物を１
０〜１００重量部、（Ｃ）の多官能有機金属化合物を１
０〜５０重量部、（Ｄ）の増感剤を０．０１〜５重量部
である。より好ましくは、（Ａ）の有機化合物１００重
量部に対し、（Ｂ）の重合可能な有機金属化合物を１５
〜４０重量部、（Ｃ）の多官能有機金属化合物を１０〜
３０重量部、（Ｄ）の増感剤を０．０１〜１重量部であ
る。（Ａ）の有機化合物１００重量部に対し、（Ｂ）の
重合可能な有機金属化合物が５重量部より少ないと得ら
れる材料が、リソグラフ工程でＵＶ照射により必要な屈
折率の増加を示さなくなる。屈折率の増加は、後述の工
程で述べる導波路を製造するために必須である。（Ｂ）
の重合可能な有機金属化合物が２００重量部を超える
と、最終的に得られる複合ポリマが硬くなり導波路に要
求される柔軟性に適さなくなる。増感剤（Ｄ）の配合
量が、０．０１重量部未満であるとリソグラフ工程での
反応が屈折率の増加が不十分となる。同様に（Ｄ）の配
合量が１０重量部を超えると得られるポリマは良好な光
学特性を有するが、かなり着色するようになり、また、
高い開始剤濃度であるので、反応の制御が難しくなる。

【００１０】光導波路の製造方法は、２つの段階に分け
られる。１つ目の段階で前駆体溶液を作製し、２つ目の
段階で前駆体溶液を最終製品に近い形に成形する。前駆体溶液：最初に有機金属化合物（Ｂ）と多官能有機
金属化合物（Ｃ）の混合物を反応させてゾルを得る。水
を添加し、引き続き混合物を加水分解−重合させる。そ
の反応は室温下では非常にゆっくりであるが、加熱する
と促進する事が出来る。１５０℃以下、好ましくは２０
〜１００℃で、１〜５時間である。ゾルを調整したら有
機化合物（Ａ）と増感剤（Ｄ）を予め決めた割合で適当
な溶剤に溶解し混合する。混合物は透明で均一な前駆体
溶液となるまで十分に混合する。粘度は、プロセスの要
求に合うように調整する。前駆体溶液は、直接（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）を混合して製造することもでき
る。水は有機金属化合物（Ｂ）と（Ｃ）の加水分解のた
め添加される。ゾル−ゲル技術の一般的な手法では、水
の量は（Ｂ）と（Ｃ）を合わせたアルコキシ基のモル当
量に等しくすべきである。本発明では、水の量は、製造
条件によりアルコキシ基のモル当量の0から5まで変化さ
せることが出来る。一般的な有機溶剤又は溶剤の混合物
は、有機化合物（Ａ）の溶解性によって前駆体溶液を作
るのに用いられる。好ましくは、５０〜２００℃の範囲
内の沸点を有するものである。好適には、非プロトン性
溶剤が用いられる。そのような溶剤の例として、メチル
エチルケトン、アセトン、シクロヘキサノン、トルエン
が挙げられる。特別な場合にプロトン性溶剤が用いられ
るが、良好な結果は非プロトン性溶剤を用いることによ
り得られる。前駆体溶液は、常法により濾過され、脱ガ
スする。そして前駆体溶液を、フィルム、シート、注
型、エンボス成形などにより成形する。ここでは、フィ
ルムタイプの導波路を製造する例について述べる。前駆
体溶液は、スピンコート、キャスティング、ディップコ
ートあるいはフィルム形成に通常用いられている方法で
フィルム成形する。塗布されるフィルムの厚みは、０．
１〜５００μｍであり、好ましくは１〜３００μｍの範
囲である。前駆体溶液は、基板上に塗布される。基板
は、屈折率の値が１．４６よりも小さなガラスのような
硬質材料またはポリマフィルムのような可撓性の材料を
用いる。塗布された前駆体は、４０〜１５０℃で、１〜
３０分間プリべークする。プリベークしたフィルムは、
導波路パターンを形成したフォトマスクを重ね，ＵＶ光
源を用いてＵＶ照射する。ＵＶ線量は、０．０１〜５０
Ｊ／ｃｍ²である。導波路構造はフィルムに焼かれ、続
けて２０〜４００℃で、５〜２００分間最終硬化を行
う。ＵＶ線に露光されたフィルムの領域はＵＶ線に未露
光の領域に比べ屈折率の増加が見られる。ＵＶ線に露光
された領域は光導波路のコアとして用いられ、未露光の
領域はクラッドとして用いられる。屈折率の増加は導波
路としての効果を生じるのに十分であった。形成された
導波路には、上層／下層クラッドとして、または保護カ
バーとしての機能を果たすため必要により一層又は多層
にカバーを設けても良い。

【００１１】

【実施例】（実施例１）有機・無機複合光導波路を以下
のようにして作製した。１ｇの酸性水（ｐＨが２〜４に
なるまでＨＣｌを添加した）の存在下に、テトラエトキ
シジルコニウム２．５ｇとγ−グリシドキシプロピル
トリメトキシシラン（ＧＭＯ）３．１ｇを７０℃で３
時間反応させジルコニウム／シリカゾルを形成した。こ
のように調整したゾルに、予め合成したＭＭＡ（メチル
メタアクリレート）／ＧＭＡ（グリシジルメタアクリレ
ート）＝８０／２０（重量比）の共重合体（均一溶液と
するためシクロヘキサノンに５０重量％溶液）２０ｇを
混合した。この溶液にカチオン性光開始剤としてIRUGAC
URE 261 ０．１ｇを添加して開始剤を溶解するため十
分に混合した。この前駆体ゾルを０．２μｍのメンブラ
ンフィルタを用いて濾過し、溶解したガスを除去するた
め脱ガスした。前駆体ゾルは、表面にシリカが形成され
たシリコンウエハーにスピンコーターにより塗布した。
塗布フィルムの最終厚みは、約１０μｍであった。スピ
ンコートした試料は、５０℃で、５分間プリベークし
た。プリベークした試料はフォトマスクを重ね、高圧水
銀ランプを用いてＵＶ線を照射した。ＵＶ線量は１Ｊ／
ｃｍ²であった。照射後、試料は９０℃で、３０分間ベ
ークした。さらに、試料に厚さ５０μｍのＰＭＭＡフィ
ルムを用いてラミネートによりカバーした。６３３ｎｍ
のレーザーを用いて測定したところ、ＵＶ線に照射され
た領域は１．５１の屈折率を示し、ＵＶ線の未照射部は
１．４９の屈折率を示した。作製した試料は、６３３ｎ
ｍで０．２ｄＢ／ｃｍの伝送損失であった。

【００１２】（実施例２）テトラエトキシジルコニウ
ム、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（Ｇ
ＭＯ）、メチルメタクリレートとグリシジルメタクリレ
ートの共重合体の５０重量％シクロヘキサノン溶液を実
施例１の比率と同じにして直接混合して前駆体塗布溶液
を作製した。水は添加せず実施例１で行ったように予め
加水分解しなかった。光開始剤としてIRGACURE 261
０．１５ｇを添加し塗布溶液を作製した。実施例１と同
様にして導波路を作製した。ＵＶ線が照射された領域は
６３３ｎｍで１．５２の屈折率を示し、未照射の領域は
１．４９を示した。伝送損失は０．１ｄＢ／ｃｍ以下で
あった。

【００１３】上記の実施例は本発明の一形態を示したも
のであり、種々の特性を得るため、種々の有機金属化合
物が幅広い比率で種々の有機化合物と反応させることが
出来る。種々の加工技術が望んでいる製品の形や寸法に
より前駆体溶液を形成するために適用することも出来
る。本発明では、光導波路だけ扱ったが、フォトニク
ス、光エレクトロニクス、マイクロエレクトロニクス等
の他の用途にも適用することが出来る。本発明は、請求
項により限定されるものではない。

【００１４】

【発明の効果】本発明の光導波路用有機・無機複合材料
は、簡便な作成法により形成でき、かつ従来の光導波路
と遜色のない光学特性を示す化合物である。また本発明
の光導波路用有機・無機複合材料は、有機化合物として
ポリマまたはポリマとオリゴマの混合物を選ぶことによ
り、反応時の収縮を押さえることができ、かつ揮発性が
ないため、大量生産中、工業的環境下あるいはクリーン
ルーム環境下においても容易に使用することが可能で、
さらに粘度調整が容易なことから厚みのあるビルドアッ
プを容易に形成することができる。本発明の光導波路用
有機・無機複合材料は、有機物と無機物の両者の相乗効
果により非常に優れた特質を有する。すなわち光学的に
十分透明でかつ機械的強度を持ち合わせているばかりで
なく、有機物のもつ特性である易加工性、可とう性と、
無機物の特性である高耐熱性とを兼ね備えた材料が得ら
れる。したがって、本発明の光導波路用有機・無機複合
材料は、光導波路、フォトニクス、光エレクトロニク
ス、マイクロエレクトロニクス等の用途に有効に使用さ
れる。

フロントページの続き (72)発明者宮寺信生茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式会社総合研究所内Ｆターム(参考） 2H047 PA22 PA28 QA05 TA43

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）少なくとも１つ以上の反応性官能基
を有する有機化合物、（Ｂ）重合可能な有機金属化合
物、（Ｃ）前記有機化合物（Ａ）と前記有機金属化合物
（Ｂ）に反応することができる多官能有機金属化合物、
（Ｄ）前記（Ａ）と（Ｃ）を反応させる光増感剤を必須
として含む光導波路用有機・無機複合材料。
【請求項２】（Ａ）少なくとも１つ以上の反応性官能
基を有する有機化合物が、ポリマまたはポリマとオリゴ
マの混合物である請求項１に記載の光導波路用有機・無
機複合材料。
【請求項３】（Ａ）少なくとも１つ以上の反応性官能
基を有する有機化合物の反応性官能基が、アクリル基を
除く、エポキシ基、アミノ基、チオール基、水酸基、カ
ルボン酸基、酸無水物基、アミド基、イソシアナート
基、シアナート基、オキセタン基、チオエポキシ基、ハ
ロゲン基、スチリル基、ビニル基、アリル基、シリル基
である請求項１または請求項２に記載の光導波路用有機
・無機複合材料。
【請求項４】（Ｂ）重合可能な有機金属化合物、
（Ｃ）多官能有機金属化合物を予め反応させゾルとし、
それを（Ｂ）と（Ｃ）の代わりに用いることを特徴とす
る請求項１に記載の光導波路用有機・無機複合材料。
【請求項５】酸または塩基、と水をさらに含む請求項
１に記載の光導波路用有機・無機複合材料。
【請求項６】（Ａ）有機化合物１００重量部に対し、
（Ｂ）重合可能な有機金属化合物を５〜２００重量部、
（Ｃ）多官能有機金属化合物を５〜１００重量部、
（Ｄ）増感剤を０．０１〜１０重量部含む請求項１に記
載の光導波路用有機・無機複合材料。
【請求項７】（Ｂ）重合可能な有機金属化合物が、ア
ルコキシシラン、チタニウムアルコキシド、ジルコニウ
ムアルコキシド、アルミニウムアルコキシド、ゲルマニ
ウムアルコキシドの少なくとも一種以上を必須として含
む加水分解可能な有機金属化合物である請求項１に記載
の光導波路用有機・無機複合材料。
【請求項８】（Ｃ）多官能有機金属化合物が、アクリ
ル基を除く、エポキシ基、アミノ基、チオール基、水酸
基、カルボン酸基、酸無水物基、アミド基、イソシアナ
ート基、シアナート基、オキセタン基、チオエポキシ
基、ハロゲン基、スチリル基、ビニル基、アリル基、シ
リル基が置換されたアルキル・アルコキシシラン、アリ
ール・アルコキシシラン、アルキル・アリールオキシシ
ラン、アリール・アリールオキシシランの一種以上であ
る請求項１に記載の光導波路用有機・無機複合材料。
【請求項９】（１）（Ａ）少なくとも１つ以上の反応
性官能基を有する有機化合物、（Ｂ）重合可能な有機金
属化合物、（Ｃ）前記有機化合物（Ａ）と前記有機金属
化合物（Ｂ）に反応することができる多官能有機金属化
合物、（Ｄ）光増感剤を必須として含む組成物から前駆
体溶液を作製する工程、（２）前駆体溶液を成形する工
程、（３）リソグラフ法により光導波路を形成する工
程、（４）２０〜４００℃の温度で成形された光導波路
を硬化する工程を含み作製することを特徴とする有機・
無機複合光導波路の製造方法。
【請求項１０】前駆体溶液を成形する方法が、フィル
ム、シート、注型、溝加工方法である請求項９に記載の
有機・無機複合光導波路の製造方法。
【請求項１１】リソグラフ法の線源が、ＵＶ、電子
線、レーザー、Ｘ線のいずれかである請求項９に記載の
有機・無機複合光導波路の製造方法。