生产光学波导的方法技术

本发明专利技术提供一种生产光学波导的方法，其包括以下步骤：由含有偶联剂的层形成材料在基片的表面上形成基片粘附层；在该基片粘附层上形成下包层；和通过采用显影液的湿法在下包层上形成具有预定图案的芯层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生产广泛用于光学通信、光学信息处理和其他通用光学领域的光学波导的方法。
技术介绍
光学波导结合到光学波导器件、光学集成电路和光学线路板中并且广泛用于光学通信、光学信息处理和其他通用光学领域。在例如硅或二氧化硅的基片上生产这种光学波导的情况下，其由传送光的芯层和具有比芯层更低折射率的包层所组成。作为例证说明的该光学波导具有三层结构，包括下包层、在下包层上形成的芯层，和包围芯层的上包层。许多聚合物材料被用作形成两个包层，即下包层和上包层的材料并且用作形成芯层的材料。例如，光传导以及耐热性令人满意的氟化聚酰亚胺已经被用作形成两个包层的材料和形成芯层的材料。然而，氟化聚酰亚胺对基片具有差的粘附性。因此从改善基片与包层之间粘附性的观点出发，已经建议在基片与包层之间形成底涂层。为了进一步改善粘附性，还已经建议将偶联剂结合到底涂层中(参见，例如专利文献1)。由于上述层结构需要复杂的生产步骤，因此正在研究这样一种技术其中不形成底涂层，将偶联剂直接结合到包层中以确保基片与包层之间的粘附性。专利文献1JP 2002-90559A然而，由含有偶联剂的用于形成下包层的材料形成下包层具有以下缺陷。当通过由使用碱性显影液等的湿法图案成形而在下包层上形成具有预定图案的芯层时，使下包层白浊(opacify)。下包层的这种白浊决不是光学波导所需要的，因为其导致了传播损失。
技术实现思路
鉴于这些情况实现了本专利技术。本专利技术的一个目的是提供一种光学波导生产方法，其在芯层图案形成期间没有白浊，并且通过它可以获得具有减少的光传播损失的光学波导。本专利技术的其他目的和效果将从以下描述中变得明显。本专利技术提供了一种具有以下结构的光学波导的生产方法以实现该目的。即，本方法包括以下步骤由含有偶联剂的层形成材料在基片的表面上形成基片粘附层；在基片粘附层上形成下包层；和通过采用显影液的湿法在下包层上形成具有预定图案的芯层。为了找出迄今通过使用显影液的湿法在芯层图案形成期间出现的下包层白浊的原因，并且还为了保证基片与下包层之间足够的粘附性，本专利技术人作了广泛的研究。结果发现下包层的白浊是由将偶联剂结合到用于形成下包层的材料中造成的。即，含有偶联剂、用于形成下包层的材料对显影液具有差的抵抗性，结果，在通过湿法的芯层图案成形期间下包层白浊。因此已经发现当首先在基片上形成含有偶联剂的基片粘附层并且在该基片粘附层上形成下包层时，那么在芯层图案形成期间下包层没有白浊，因为它不含有引起白浊的偶联剂。进一步发现由于下包层通过含有偶联剂的基片粘附层而叠加在基片上，基片与基片粘附层之间的粘附性和基片粘附层与下包层之间的粘附性提高，从而可以确保基片与下包层之间令人满意的粘附性。已经基于这些发现实现了本专利技术。如上所述，在本专利技术的方法中使用含有偶联剂的层形成材料在基片的表面上形成基片粘附层并且在该基片粘附层上形成下包层。随后，通过使用显影液的湿法在下包层上形成具有预定图案的芯层，以由此制得光学波导。由于这种结构，因为基片粘附层插入在其之间从而确保了在光学波导中的基片与下包层之间获得足够的粘附性。另外，当通过使用显影液的湿法形成芯层时，下包层没有白浊，因为它不含有造成对显影液的抵抗性劣化的偶联剂。因此阻止了传播损失的增加。从而可以获得具有减少的光传播损失和优良透明性的光学波导。另外，根据本专利技术的湿处理技术得到了与用于形成芯层的传统干蚀刻技术相比具有光滑表面的侧壁的芯层，传统的干蚀刻技术得到了具有表面凹凸的侧壁的芯层。因此，本专利技术可以提供具有减少的传播损失的光学波导。本专利技术还有这样的优点当醇的碱性水溶液，特别是氢氧化四甲基铵和乙醇的混合水溶液被用作显影液时，获得了令人满意的解像力(resolution)并且容易调节显影速率。附图说明图1是说明本专利技术的光学波导生产方法中的一个步骤的截面图。图2是说明本专利技术的光学波导生产方法中的另一个步骤的截面图。图3是说明本专利技术的光学波导生产方法中的又一个步骤的截面图。图4是说明本专利技术的光学波导生产方法中的又一个步骤的截面图。图5是说明本专利技术的光学波导生产方法中的又一个步骤的截面图。图6是说明通过本专利技术的光学波导生产方法获得的光学波导结构实例的截面图。附图中使用的参考数字和标记分别表示以下物质。1基片2基片粘附层3下包层4b芯层5上包层具体实施方式通过本专利技术的光学波导生产方法获得的光学波导的实例包括具有图6中所示层结构的一种。该光学波导包括基片1、叠加在其上的基片粘附层2、叠加在基片粘附层2上的下包层3、具有预定图案并且已经在下包层3上形成的芯层4b，和形成的上包层5以包围芯层4b。基片1的材料没有特别限定。其实例包括已知的一类例如蓝色平板玻璃、合成二氧化硅、硅片、用二氧化硅涂覆的硅片和聚酰亚胺树脂。可用于形成将叠加在基片1上的基片粘附层2的材料的实例包括含有偶联剂的聚酰亚胺树脂前体。聚酰亚胺树脂前体通过将四羧酸二酐与二胺反应获得。通过将偶联剂结合到这种聚酰亚胺树脂前体中而制备的混合物被用作形成该层的材料。四羧酸二酐的实例包括均苯四酸二酐、3，3′，4，4′-联苯四羧酸二酐、2，2-双(2，3-二羧基苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷二酐、2，2-双(3，4-二羧基苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷二酐、3，3′，4，4′-二苯甲酮四羧酸二酐、双(3，4-二羧基苯基)醚二酐和双(3，4-二羧基苯基)砜二酐。这些可以单独或者以其两种或多种的组合使用。另一方面，二胺的实例包括间-亚苯基二胺、对-亚苯基二胺、3，4′-二氨基二苯基醚、4，4′-二氨基二苯基醚、4，4′-二氨基二苯基砜、3，3′-二氨基二苯基砜、2，2-双(4-氨基苯氧基苯基)丙烷、2，2-双(4-氨基苯氧基苯基)六氟丙烷、1，3-双(4-氨基苯氧基)苯、1，4-双(4-氨基苯氧基)苯、2，4-二氨基甲苯、2，6-二氨基甲苯、二氨基二苯基甲烷、4，4′-二氨基2，2-二甲基联苯和2，2′-双(三氟甲基)联苯胺。这些可以单独或者以其两种或多种的组合使用。偶联剂没有特别限定，其实例包括各种已知的偶联剂。然而，从提高与基片1的粘附性观点出发，在已知的偶联剂当中优选使用1，3-双氨基(3-氨基丙基)1，1，3，3-四甲基二硅氧烷。优选地调节偶联剂的含量以使其处于基于二胺数量的0.5-50mol％范围内。这是因为偶联剂含量低于基于二胺数量的0.5mol％可能导致与基片1不充足的粘附性，然而其含量超过50mol％会导致具有降低的强度的基片粘附层2。为了合成含有偶联剂的聚酰亚胺树脂前体并且用作形成基片粘附层2的材料，可以使用普通的合成方法。即，在氮气氛中将四羧酸二酐加到溶剂中，该溶剂含有溶解于其中的二胺，并且另外将偶联剂加入其中。该混合物在室温下搅拌5-20小时。从而可以合成粘性聚合物溶液(聚酰亚胺树脂前体溶液)。溶剂没有特别限定，只要其是普遍用于合成聚酰亚胺树脂前体的一种。例如，可以使用极性溶剂如N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)。从透明性的观点出发优选使用这些中的DMAc，因为其在加热步骤期间较少受高温分解的影响。可用于形成将叠加在基片粘附层2上的下包层3的材料的实例包括聚酰亚胺树脂前体。该前体通过将四羧酸二酐与二胺反应获得。作为四羧酸二胺，可以使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产光学波导的方法，其包括以下步骤：　　　　由含有偶联剂的层形成材料在基片的表面上形成基片粘附层；　　　　在基片粘附层上形成下包层；和　　　　通过使用显影液的湿法在下包层上形成具有预定图案的芯层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：内藤龙介，望月周，宗和范，田河宪一，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]