Synthesis and optical properties of EB induced refractive index lithography materials based on aliphatic polyimides

脂肪族ポリイミドからなる電子線屈折率リソグラフィー材料の合成と光学特性

山下 俊*; 小川 睦樹*; 越川 博; 前川 康成

Yamashita, Takashi*; Ogawa, Mutsuki*; Koshikawa, Hiroshi; Maekawa, Yasunari

電子線を利用した導波路等の光学デバイス作製を目的として、耐熱性高分子であるポリイミド膜の電子線による屈折率変化を検討した。ポリイミド骨格に脂肪族アミンを導入することで、電荷移動が抑制でき、膜が透明無色化するとともに、その電子線感受性も向上した。特に、シクロヘキサン四カルボン酸二無水物とビス(4-アミノシクロへキシル)メタンからなるポリイミドはEB照射により、TM,TE両モードで屈折率が10以上変化した。さらに、電子線による芳香族化反応が屈折率変化の要因であることも明らかとした。

Electron beam (EB) induced refractive index change of several polyimide films, which are one of the most thermally stable polymers. Introducing aliphatic amine into polyimide makes the polymer transparent and colorless in the visible wavelength region due to restriction of charge transfer, as well as increase in the sensitivity to EB induced reaction. One of the aliphatic poyimide, PI(HPMDA/mix-DCHM), prepared from cyclohexane tetracarboxylic anhydride and bis(4-aminocyclohexyl)methane, change the refractive index as large as 10 for both TE and TM modes. Chemical reaction during the EB irradiation was also determined as EB induced aromatization occurred.