(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）平均単位式
（Ｒ１Ｒ２Ｒ３ＳｉＯ１／２）ａ（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）ｂ（Ｒ６ＳｉＯ３／２）ｃ（ＳｉＯ４／２）ｄ            （Ｉ）
を有するエポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は独立して、Ｃ１〜６の一価の脂肪族炭化水素基、Ｃ６〜１０の一価の芳香族炭化水素基及び一価のエポキシ置換有機基から選択される有機基であり、０≦ａ＜０．４、０＜ｂ＜０．５、０＜ｃ＜１、０≦ｄ＜０．４、０．１≦ｂ／ｃ≦０．３、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１であり、前記樹脂は、少なくとも２０００の数平均分子量を有し、前記有機基の少なくとも１５ｍｏｌ％はＣ６〜Ｃ１０の一価の芳香族炭化水素基であり、２〜５０ｍｏｌ％のシロキサン単位は、エポキシ置換有機基を有する）と、
（Ｂ）１分子当たり平均で少なくとも２個のエポキシ置換有機基及び１５００以下の分子量を有するエポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーであって、前記エポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーが、
Ｒ８Ｒ７２ＳｉＯ（Ｒ７２ＳｉＯ）ｍＳｉＲ７２Ｒ８            （ＩＩ）、
【化１】
0005975582.tif 000006
及びＲ９Ｓｉ（ＯＳｉＲ７２Ｒ８）３          （ＩＶ）
から選択される式を有し、式中、Ｒ７はＣ１〜８のアルキルであり、Ｒ８はエポキシ置換有機基であり、Ｒ９はＲ７又は−ＯＳｉＲ７２Ｒ８であり、ｍは０又は正の整数であり、ｎは３〜１０である、エポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーと、
（Ｃ）カチオン光開始剤と、
（Ｄ）任意選択で、有機溶媒と、
を含む、シリコーン組成物。
【請求項２】
前記エポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーが式
Ｒ８Ｒ７２ＳｉＯ（Ｒ７２ＳｉＯ）ｍＳｉＲ７２Ｒ８            （ＩＩ）
を有し、式中、ｍは０であり、Ｒ８は３，４−エポキシシクロヘキシルエチルである、請求項１に記載のシリコーン組成物。
【請求項３】
光増感剤を更に含む、請求項１または２に記載のシリコーン組成物。
【請求項４】
硬化プロセスにかけた請求項１〜３のいずれか一項に記載のシリコーン組成物を含む、硬化シリコーン組成物。
【請求項５】
前記硬化組成物が可撓性である、請求項４に記載の硬化シリコーン組成物。
【請求項６】
前記硬化シリコーン組成物が光導波路の光伝送素子である、請求項４又は５に記載の硬化シリコーン組成物。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか一項に記載の硬化シリコーン組成物を含む、光導波路。
【請求項８】
可撓性平面型光導波路組立体の作製方法であって、
（ｉ）第一シリコーン組成物を基材の表面に適用する工程であって、当該適用により、第一シリコーン膜を形成し、前記第一シリコーン組成物が、
（Ａ）平均単位式
（Ｒ１Ｒ２Ｒ３ＳｉＯ１／２）ａ（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）ｂ（Ｒ６ＳｉＯ３／２）ｃ（ＳｉＯ４／２）ｄ            （Ｉ）
を有するエポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は独立して、Ｃ１〜６の一価の脂肪族炭化水素基、Ｃ６〜１０の一価の芳香族炭化水素基及び一価のエポキシ置換有機基から選択される有機基であり、０≦ａ＜０．４、０＜ｂ＜０．５、０＜ｃ＜１、０≦ｄ＜０．４、０．１≦ｂ／ｃ≦０．３、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１であり、前記樹脂は、少なくとも２０００の数平均分子量を有し、前記有機基の少なくとも１５ｍｏｌ％はＣ６〜Ｃ１０の一価の芳香族炭化水素基であり、２〜５０ｍｏｌ％のシロキサン単位は、エポキシ置換有機基を有する）と、
（Ｂ）１分子当たり平均で少なくとも２個のエポキシ置換有機基及び１５００以下の分子量を有するエポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーであって、前記エポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーが、
Ｒ８Ｒ７２ＳｉＯ（Ｒ７２ＳｉＯ）ｍＳｉＲ７２Ｒ８            （ＩＩ）、
【化２】
0005975582.tif 000007
及びＲ９Ｓｉ（ＯＳｉＲ７２Ｒ８）３          （ＩＶ）
から選択される式を有し、式中、Ｒ７はＣ１〜８のアルキルであり、Ｒ８はエポキシ置換有機基であり、Ｒ９はＲ７又は−ＯＳｉＲ７２Ｒ８であり、ｍは０又は正の整数であり、ｎは３〜１０である、エポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーと、
（Ｃ）カチオン光開始剤と、
（Ｄ）任意選択で、有機溶媒と、を含む、工程と、
（ｉｉ）前記第一シリコーン膜の少なくとも１つの選択された領域を１５０ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有する放射線に露光する工程であって、当該露光により、少なくとも１つの露光領域と少なくとも１つの非露光領域とを有する部分露光膜を製造する、工程と、
（ｉｉｉ）前記部分露光膜の非露光領域を現像溶媒で除去する工程であって、当該除去により、パターン付き膜を形成する、工程と、
（ｉｖ）５８９ｎｍの波長を有する光に対して２３℃にて１．４５〜１．６０の屈折率を有する少なくとも１つのシリコーンコアを形成するのに十分な時間にわたって前記パターン付き膜を加熱する工程であって、前記基材が前記シリコーンコアの屈折率よりも低い屈折率を有する、工程と、
（ｖ）任意選択で、前記基材及び前記シリコーンコアを第二シリコーン組成物で被覆する工程であって、当該被覆により、第二シリコーン膜を形成する、工程と、
（ｖｉ）任意選択で、前記第二シリコーン膜を硬化する工程であって、当該硬化により、クラッド層を形成し、前記クラッド層が前記シリコーンコアの屈折率よりも低い屈折率を有する、工程と、
を含む、方法。
【請求項９】
露光工程（ｉｉ）の後かつ除去工程（ｉｉｉ）の前に、
（ｉｉ−２）前記露光領域が現像溶媒に実質的に不溶性であり、前記非露光領域が前記現像溶媒に可溶性であるように一定の時間にわたって前記部分露光膜を加熱する工程を更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第二シリコーン組成物が、
（Ａ）平均単位式
（Ｒ１Ｒ２Ｒ３ＳｉＯ１／２）ａ（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）ｂ（Ｒ６ＳｉＯ３／２）ｃ（ＳｉＯ４／２）ｄ          （Ｉ）
を有するエポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は独立して、Ｃ１〜６の一価の脂肪族炭化水素基、Ｃ６〜１０の一価の芳香族炭化水素基及び一価のエポキシ置換有機基から選択される有機基であり、０≦ａ＜０．４、０＜ｂ＜０．５、０＜ｃ＜１、０≦ｄ＜０．４、０．１≦ｂ／ｃ≦０．３、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１であり、前記樹脂は、少なくとも２０００の数平均分子量を有し、前記有機基の少なくとも１５ｍｏｌ％はＣ６〜Ｃ１０の一価の芳香族炭化水素基であり、２〜５０ｍｏｌ％のシロキサン単位は、エポキシ置換有機基を有する）と、
（Ｂ）１分子当たり平均で少なくとも２個のエポキシ置換有機基及び１５００以下の分子量を有するエポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーであって、前記エポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーが、
Ｒ８Ｒ７２ＳｉＯ（Ｒ７２ＳｉＯ）ｍＳｉＲ７２Ｒ８            （ＩＩ）、
【化３】
0005975582.tif 000008
及びＲ９Ｓｉ（ＯＳｉＲ７２Ｒ８）３          （ＩＶ）
から選択される式を有し、式中、Ｒ７はＣ１〜８のアルキルであり、Ｒ８はエポキシ置換有機基であり、Ｒ９はＲ７又は−ＯＳｉＲ７２Ｒ８であり、ｍは０又は正の整数であり、ｎは３〜１０である、エポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーと、
（Ｃ）カチオン光開始剤と、
（Ｄ）有機溶媒と、を含む、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
可撓性平面型光導波路組立体の作製方法であって、
（ｉ）第一シリコーン組成物を基材の表面に適用する工程であって、当該適用により、第一シリコーン膜を形成する、工程と、
（ｉｉ）前記第一シリコーン膜を硬化する工程であって、当該硬化により、下方のクラッド層を形成する、工程と、
（ｉｉｉ）第二シリコーン組成物を前記下方のクラッド層に適用する工程であって、当該適用により、第二シリコーン膜を形成する、工程と、
（ｉｖ）前記第二シリコーン膜の少なくとも１つの選択された領域を１５０ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有する放射線に露光する工程であって、当該露光により、少なくとも１つの露光領域と少なくとも１つの非露光領域とを有する部分露光膜を製造する、工程と、
（ｖ）前記部分露光膜の非露光領域を現像溶媒で除去する工程であって、当該除去により、パターン付き膜を形成する、工程と、
（ｖｉ）５８９ｎｍの波長を有する光に対して２３℃にて１．４５〜１．６０の屈折率を有する少なくとも１つのシリコーンコアを形成するのに十分な一定時間にわたって前記パターン付き膜を加熱する工程であって、前記下方のクラッド層が前記シリコーンコアの屈折率よりも低い屈折率を有する、工程と、
（ｖｉｉ）任意選択で、前記下方のクラッド層と前記シリコーンコアを第三シリコーン組成物で被覆する工程であって、当該被覆により、第三シリコーン膜を形成する、工程と、
（ｖｉｉｉ）任意選択で、前記第三シリコーン膜を硬化する工程であって、当該硬化により、上方のクラッド層を形成し、前記上方のクラッド層が前記シリコーンコアの屈折率よりも低い屈折率を有する、工程と、を含み、
前記第一シリコーン組成物及び前記第二シリコーン組成物のうちの少なくとも１つが、並びに、任意選択で前記第三シリコーン組成物が、
（Ａ）平均単位式
（Ｒ１Ｒ２Ｒ３ＳｉＯ１／２）ａ（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）ｂ（Ｒ６ＳｉＯ３／２）ｃ（ＳｉＯ４／２）ｄ          （Ｉ）
を有するエポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は独立して、Ｃ１〜６の一価の脂肪族炭化水素基、Ｃ６〜１０の一価の芳香族炭化水素基及び一価のエポキシ置換有機基から選択される有機基であり、０≦ａ＜０．４、０＜ｂ＜０．５、０＜ｃ＜１、０≦ｄ＜０．４、０．１≦ｂ／ｃ≦０．３、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１であり、前記樹脂は、少なくとも２０００の数平均分子量を有し、前記有機基の少なくとも１５ｍｏｌ％はＣ６〜Ｃ１０の一価の芳香族炭化水素基であり、２〜５０ｍｏｌ％のシロキサン単位は、エポキシ置換有機基を有する）と、
（Ｂ）１分子当たり平均で少なくとも２個のエポキシ置換有機基及び１５００以下の分子量を有するエポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーであって、前記エポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーが、
Ｒ８Ｒ７２ＳｉＯ（Ｒ７２ＳｉＯ）ｍＳｉＲ７２Ｒ８            （ＩＩ）、
【化４】
0005975582.tif 000009
及びＲ９Ｓｉ（ＯＳｉＲ７２Ｒ８）３          （ＩＶ）
から選択される式を有し、式中、Ｒ７はＣ１〜８のアルキルであり、Ｒ８はエポキシ置換有機基であり、Ｒ９はＲ７又は−ＯＳｉＲ７２Ｒ８であり、ｍは０又は正の整数であり、ｎは３〜１０である、エポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーと、
（Ｃ）カチオン光開始剤と、
（Ｄ）任意選択で、有機溶媒と、
を含む、方法。
【請求項１２】
露光工程（ｉｖ）の後かつ除去工程（ｖ）の前に、
（ｉｖ−２）前記露光領域が現像溶媒に実質的に不溶性であり、前記非露光領域が前記現像溶媒に可溶性であるように一定の時間にわたって前記部分露光膜を加熱する工程を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記任意選択の被覆工程及び硬化工程が行われる、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、米国特許出願第６１／４８９，８９９号（２０１１年５月２５日出願、表題「ＥＰＯＸＹ−ＦＵＮＣＴＩＯＮＡＬ  ＲＡＤＩＡＴＩＯＮ−ＣＵＲＡＢＬＥ  ＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ  ＡＮ  ＥＰＯＸＹ−ＦＵＮＣＴＩＯＮＡＬ  ＳＩＬＯＸＡＮＥ  ＯＬＩＧＯＭＥＲ  ＦＯＲ  ＥＮＨＡＮＣＥＤ  ＦＩＬＭ  ＲＥＴＥＮＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＡＤＨＥＳＩＯＮ  ＤＵＲＩＮＧ  ＳＯＬＶＥＮＴ  ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ」）の優先権の利益を主張するものであり、この出願は参照によりその全体が本願に組み込まれるものとする。
【背景技術】
【０００２】
多くの技術分野において光伝送の制御は重要である。光導波路は、信号の劣化を最小限にして様々な距離の光伝送の制御に有用な装置の一例である。石英及びガラスは、光通信に必要とされる信頼のおける光伝送材を制作するのに使用されている従来型材料である。しかしながら、これらの無機材料を用いての制作は不便で、多くの場合、効率の悪い高温プロセスを使用することを伴う。シリコーン組成物は、光伝送材を製造するための代替品として有利であり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、シリコーン組成物、及び、このシリコーン組成物を用いて光導波路を作製する方法を提供する。本発明はまた、硬化シリコーン組成物、及び、この硬化シリコーン組成物を含む光導波路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
様々な実施形態において、本発明のシリコーン組成物は、硬化すると光導波路にシリコーンコアを提供し、この光導波路は、可撓性の予想外の増加又は亀裂の予想外の減少を示す。いくつかの例では、硬化組成物の可撓性の増加又は亀裂の減少は、シリコーン組成物に入れるオルガノシロキサンオリゴマーを増やすと生じ得る。例えば、様々な実施形態は、実質的に歪み又は亀裂を起こさないように十分な弾性及び硬さを有し得る。いくつかの例では、この硬化組成物は、導波路のクラッド又は基板層への接着を増加させた。本発明の組成物のいくつかの実施形態は、高い解像度を提供することができ、硬化したときのクリティカルディメンションの保持に優れ、これは有機溶媒での現像後に膜保持が優れていることにより証明される。対応して、本発明の方法のいくつかの例は、高さなどのクリティカルディメンションを良好に保持しながらフォトマスクから基材上のシリコーン膜に画像及びパターンを転写することができ、例えば、導波路のより込み入ったディメンションをもたらすことができる。光導波路組立体のいくつかの例は、広範囲の温度にわたって熱安定性を呈することができ、並びに、良好な環境耐性を呈することができ、他の既知の材料を用いる導波路組立体に匹敵する又はそれよりも良好である。また、導波路組立体のいくつかの例は、通信波長帯において、複屈折が少なく、伝送損失が少なく、伝送に優れ、これらは、他の既知の材料を用いる導波路の対応する特徴に匹敵し得る又はそれよりも良好であり得る。それゆえに、いくつかの例では、優れた可撓性及び亀裂耐性は、伝送損失を犠牲にして得られるものではない。いくつかの実施形態では、屈折率の制御は、従来の組成物と比較して容易であり得、光伝送及び屈折率の変化は高温に曝したとしても非常に小さいものであり得る。いくつかの例では、本発明のシリコーン組成物は、紫外線などの活性エネルギー線で照射すると素早く硬化することができ、薄膜形状であっても優れた形状保持特性を有することができ、その硬化生成物において気泡を全く含有しないでいることができ、その硬化生成物は加水分解耐性及び溶媒耐性を有する。いくつかの例では、本発明の硬化シリコーン組成物から製造された光伝送素子は、薄膜形状であっても優れた形状保持特性を有する。
【０００５】
様々な実施形態で、本発明はシリコーン組成物を提供する。このシリコーン組成物は、（Ａ）エポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂を含む。このエポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂は、以下の平均単位式を有する：
（Ｒ１Ｒ２Ｒ３ＳｉＯ１／２）ａ（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）ｂ（Ｒ６ＳｉＯ３／２）ｃ（ＳｉＯ４／２）ｄ    （Ｉ）。
【０００６】
式（Ｉ）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は独立して、Ｃ１〜６の一価の脂肪族炭化水素基、Ｃ６〜１０の一価の芳香族炭化水素基及び一価のエポキシ置換有機基から選択される有機基である。式（Ｉ）中、以下の条件が満たされる：０≦ａ＜０．４、０＜ｂ＜０．５、０＜ｃ＜１、０≦ｄ＜０．４、０．１≦ｂ／ｃ≦０．３、及びａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１。このエポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂の数平均分子量は、少なくとも約２０００である。この樹脂において、有機基の少なくとも約１５ｍｏｌ％は、Ｃ６〜Ｃ１０の一価の芳香族炭化水素基である。また、シロキサン単位の約２〜約５０ｍｏｌ％は、エポキシ置換有機基を有する。このシリコーン組成物はまた、（Ｂ）エポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーを含む。このエポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーは、平均で１分子当たり少なくとも２個のエポキシ置換有機基を有する。加えて、このオリゴマーの分子量は、約１５００以下である。このシリコーン組成物はまた、（Ｃ）カチオン光開始剤を含む。加えて、このシリコーン組成物は、（Ｄ）任意選択の有機溶媒を含む。いくつかの実施形態では成分（Ｄ）は存在し、他の実施形態では成分（Ｄ）は存在しない。
【０００７】
様々な実施形態で、本発明は、可撓性平面型光導波路組立体の作製方法を提供する。この方法は、工程（ｉ）基材の表面へのシリコーン組成物の適用を含む。基材の表面へのシリコーン組成物の適用は、第一シリコーン膜を形成する。シリコーン組成物は、本明細書に記載の本発明により提供されるシリコーン組成物を含む。この方法はまた、工程（ｉｉ）第一シリコーン膜の少なくとも１つの選択された領域の放射線への露光を含む。この放射線は、約１５０〜約８００ｎｍの波長を有する。放射線に露光すると、少なくとも１つの露光領域と少なくとも１つの非露光領域を有する部分露光膜が生じる。この方法はまた、工程（ｉｉｉ）部分露光膜の非露光領域の除去を含む。部分露光膜の非露光領域は、現像溶媒で除去される。部分露光膜の非露光領域を除去すると、パターン付き膜が生じる。この方法はまた、工程（ｉｖ）パターン付き膜の加熱を含む。このパターン付き膜は、約５８９ｎｍの波長を有する光に対して約２３℃にて約１．４５〜約１．６０の屈折率を有する少なくとも１つのシリコーンコアを形成するのに十分な時間にわたって加熱される。基材は、シリコーンコアの屈折率よりも低い屈折率を有する。この方法はまた、（ｖ）任意選択で、基材及びシリコーンコアを第二シリコーン組成物で被覆する工程であって、当該被覆により、第二シリコーン膜を形成する、工程を含む。この方法はまた、（ｖｉ）任意選択で、第二シリコーン膜を硬化する工程であって、当該硬化により、クラッド層を形成する、工程を含み、クラッド層はシリコーンコアの屈折率よりも低い屈折率を有する。
【０００８】
様々な実施形態で、本発明は、可撓性平面型光導波路組立体の作製方法を提供する。この方法は、工程（ｉ）基材の表面への第一シリコーン組成物の適用を含む。基材の表面への第一シリコーン組成物の適用は、第一シリコーン膜を形成する。この方法はまた、工程（ｉｉ）第一シリコーン膜の硬化を含む。第一シリコーン膜を硬化させると、下方のクラッド層が生じる。この方法はまた、工程（ｉｉｉ）下方のクラッド層への第二シリコーン組成物の適用を含む。下方のクラッド層に第二シリコーン組成物を適用すると、第二シリコーン膜が生じる。この方法はまた、工程（ｉｖ）第二シリコーン膜の少なくとも１つの選択された領域の放射線への露光を含む。この放射線は、約１５０〜約８００ｎｍの波長を有する。第二シリコーン膜の少なくとも１つの選択された領域を放射線に露光すると、少なくとも１つの露光領域と少なくとも１つの非露光領域を有する部分露光膜が生じる。この方法はまた、工程（ｖ）現像溶媒での部分露光膜の非露光領域の除去を含む。部分露光膜の非露光領域を除去すると、パターン付き膜が生じる。この方法はまた、工程（ｖｉ）一定の時間にわたるパターン付き膜の加熱を含む。パターン付き膜が加熱される一定の時間は、約５８９ｎｍの波長を有する光に対して約２３℃にて約１．４５〜約１．６０の屈折率を有する少なくとも１つのシリコーンコアを形成するのに十分である。下方のクラッド層は、シリコーンコアの屈折率よりも低い屈折率を有する。この方法はまた、工程（ｖｉｉ）任意選択で、下方のクラッド層とシリコーンコアを第三シリコーン組成物で被覆する工程であって、当該被覆により、第三シリコーン膜を形成することを含む。この方法はまた、工程（ｖｉｉｉ）任意選択で、第三シリコーン膜を硬化する工程であって、当該硬化により、上方のクラッド層を形成することを含み、上方のクラッド層はシリコーンコアの屈折率よりも低い屈折率を有する。第一シリコーン組成物及び第二シリコーン組成物のうちの少なくとも１つは、本明細書に記載の本発明により提供されるシリコーン組成物を含む。任意選択の第三シリコーン組成物は任意選択で、本明細書に記載の本発明により提供されるシリコーン組成物を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図面は必ずしも縮尺通りに描かれているわけではなく、図中で類似の番号は、複数の図にわたって実質的に同様な要素を示す。異なる添字付きの類似の番号は、実質的に同様な要素の異なる例を示す。図面は、限定ではなく、例として、本文書において説明されている様々な実施形態の概略を描くものである。
【図１】本明細書に記載の方法により作製された本発明の光導波路組立体の一実施形態の断面図を示す。
【図２】本明細書に記載の方法により作製された本発明の光導波路組立体の一実施形態の断面図を示す。
【図３】本明細書に記載の方法により作製された本発明の光導波路組立体の一実施形態の断面図を示す。
【図４】本明細書に記載の方法により作製された本発明の光導波路組立体の一実施形態の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
これより、開示される題目の特定の主張について詳細に参照を行う。その例は添付図面に示されている。開示される題目は、列挙される主張と共に説明されるが、それらは、これらの主張に対して開示される題目を制限するものではないことを理解されたい。逆に、開示される題目は、特許請求の範囲によって定義される通り、ここで開示される題目の範囲内に含まれ得る全ての代替物、修正、及び等価物を網羅することが意図される。
【００１１】
「一実施形態」、「ある実施形態」、「例示的実施形態」等の本明細書における参照は、記載される実施形態が特定の特性、構造、又は特徴を含むことができるが、全ての実施形態が特定の特性、構造、又は特徴を必ずしも含まなくてもよいことを示す。加えて、そのような句は、必ずしも同じ実施形態を指すとは限らない。更に、特定の特性、構造、又は特徴がある実施形態に関して記載されるとき、明示的に記載されるか否かに関わらず、他の実施形態に関してそのような特性、構造、又は特徴に影響を及ぼすことは、当業者の知識に属するものと考えられる。
【００１２】
範囲形式で表される値は、範囲の限界として明示的に記述される数値を含むだけでなく、それぞれの数値及びサブ範囲が明示的に記述されているかのように、その範囲内に包含される全ての個々の数値又はサブ範囲も含む柔軟な形で解釈されるべきである。例えば、「約０．１％〜約５％」の濃度範囲は、約０．１重量％〜約５重量％の明示的に記述される濃度だけでなく、示される範囲内の個々の濃度（例えば、１％、２％、３％、及び４％）及びサブ範囲（例えば、０．１％〜０．５％、１．１％〜２．２％、３．３％〜４．４％）も含むものと解釈されるべきである。
【００１３】
本明細書では、用語「ａ」、「ａｎ」、又は「ｔｈｅ」は、内容が明確に記載されない限り、１つ又は２つ以上を含むために使用される。用語「又は（or）」は、特に記載のない限り、包括的な「ｏｒ」を指すために使用される。本明細書で使用するとき、用語「約」は、値又は範囲の変動の程度、例えば、記載される値又は記載される範囲の限度の１０％以内、５％以内又は１％以内を許容することができる。逐次的な値の範囲又はリストが与えられる場合、特に断らない限り、与えられた逐次的な値の間の範囲又は任意の値もまた開示されているものとする。本明細書で使用するとき、用語「実質的に」は、少なくとも約５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．５％、９９．９％、９９．９９％又は少なくとも約９９．９９９％又はそれ以上といったような大半又はほとんどを指す。加えて、本明細書に採用され、特に定義されない表現又は用語は、単に説明の目的であり、制限するものではないことを理解されたい。セクションの見出しの任意の使用は、文書を読むのを補助することが意図され、制限するものと解釈されるべきではなく、セクションの見出しに関する情報は、その特定のセクション内又はそれ以外に存在する場合がある。更に、本文書で参照される全ての刊行物、特許、及び特許文書は、参照により個々に組み込まれるかのように、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。本文書と参照によりそのように組み込まれたそれらの文書との間で矛盾して使用される場合、組み込まれた参照における使用は、本文書の補足と見なされるべきであり、矛盾が解決されない場合、本文書の使用が優先する。
【００１４】
本明細書に記載の製造方法において、複数の工程は、本発明の原理から逸脱しない限り任意の順番で実行することができるが、但し、時間又は操作順序が明記されている場合は除く。更に、特定の複数の工程は、これらが別々に実行されると主張に明記されていない限り、同時に実行することができる。例えば、Ｘを行うという主張されている工程とＹを行うという主張されている工程とは、単一の操作内で同時に行うことができ、結果のプロセスは、主張されているプロセスの記載されている通りの範囲内に入る。
【００１５】
本明細書で使用するとき、用語「エポキシ官能性」又は「エポキシ置換」は、エポキシ置換基である酸素原子が炭素鎖又は環系の２個の隣接する炭素原子に直接結合される官能基を指す。エポキシ置換官能基の例としては、限定するものではないが、２，３−エポキシプロピル、３，４−エポキシブチル、４，５−エポキシペンチル、２−グリシドキシエチル、３−グリシドキシプロピル、４−グリシドキシブチル、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル、３−（３，４−エポキシシクロヘキシル）プロピル、２−（３，４−エポキシ−３−メチルシクロヘキシル）−２−メチルエチル、２−（２，３−エポキシシクロペンチル）エチル及び３−（２，３−エポキシシクロペンチル）プロピルが挙げられる。
【００１６】
本明細書で使用するとき、用語「オリゴマー」は、中程度の相対分子質量を有する分子を指し、その構造は本質的に、小さな相対分子質量の分子から実際に又は概念的に誘導された小さな複数の単位を本質的に含む。中程度の相対質量を有する分子は、単位が１個又はほんの一部除去されても変動する特性を有する分子であり得る。多くの単位から１個を除去することで生じる特性の変動は、有意な変動でありえる。
【００１７】
本明細書で使用するとき、用語「樹脂」とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を介して、３つ又は４つの他のシロキサンモノマーに結合される少なくとも１つのシロキサンモノマーを含むあらゆる粘度のポリシロキサン材料を指す。一例では、ポリシロキサン材料は、本明細書に定義されるＴ基又はＱ基を含む。
【００１８】
本明細書で使用するとき、用語「光導波路」は、光スペクトルの電磁波をガイドする物理構造を指す。
【００１９】
本明細書で使用するとき、用語「放射線」は、媒体又は空間を移動するエネルギー粒子を指す。放射線の例は、可視光線、赤外光、マイクロ波、電波、低周波、超低周波、熱放射（熱）、及び黒体放射である。
【００２０】
本明細書で使用するとき、用語「硬化」は、あらゆる形態の放射線への露光、加熱、又は固化をもたらす、若しくは粘度を増加させる物理又は化学反応を起こさせることを指す。
【００２１】
本明細書で使用するとき、用語「膜」は、任意の形状のコーティングを指す。
【００２２】
本明細書で使用するとき、用語「屈折率」は、物質中の光の速度の尺度を指し、真空中での光の速度を物質中の光の速度で除算したものに等しい。
【００２３】
成分（Ａ）エポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂
成分（Ａ）エポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂は、本発明のシリコーン組成物の成分である。これは、本発明により提供される組成物の主成分であり得る。エポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂は、以下の平均シロキサン単位式により表される：
（Ｒ１Ｒ２Ｒ３ＳｉＯ１／２）ａ（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）ｂ（Ｒ６ＳｉＯ３／２）ｃ（ＳｉＯ４／２）ｄ          （Ｉ）
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は独立して、Ｃ１〜６の一価の脂肪族炭化水素基、Ｃ６〜１０の一価の芳香族炭化水素基及び一価のエポキシ置換有機基から選択される有機基であり、０≦ａ＜０．４、０＜ｂ＜０．５、０＜ｃ＜１、０≦ｄ＜０．４、０．１≦ｂ／ｃ≦０．３、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１であり、この樹脂は、少なくとも約２０００の数平均分子量を有し、有機基の少なくとも約１５ｍｏｌ％はＣ６〜Ｃ１０の一価の芳香族炭化水素基であり、１分子当たり約２〜約５０ｍｏｌ％のシロキサン単位は、エポキシ置換有機基を有する。含有するエポキシ基により、この樹脂は、（Ｃ）カチオン光開始剤の存在下で、紫外線、電子ビーム又は電離放射線といった活性エネルギー線を照射されると素早く硬化することができる。任意選択で、光増感剤も組成物中に存在することができる。組成物が基材（例えば、シリコーン基材）と接触していると、基材への紫外線、電子ビーム又は電離放射線といった活性エネルギー線の照射は、組成物の硬化を引き起こす。硬化組成物は、基材にしっかりと接着させることができる。
【００２４】
平均シロキサン単位式（Ｉ）により表されるエポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂（Ａ）には、（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）単位と（Ｒ６ＳｉＯ３／２）単位が存在し、一方、（Ｒ１Ｒ２Ｒ３ＳｉＯ１／２）と（ＳｉＯ４／２）単位は任意選択の構成単位である。それゆえに、以下の単位を含むエポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂が存在し得る：
（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）ｂ（Ｒ６ＳｉＯ３／２）ｃ、
（Ｒ１Ｒ２Ｒ３ＳｉＯ１／２）ａ（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）ｂ（Ｒ６ＳｉＯ３／２）ｃ、
（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）ｂ（Ｒ６ＳｉＯ３／２）ｃ（ＳｉＯ４／２）ｄ、又は
（Ｒ１Ｒ２Ｒ３ＳｉＯ１／２）ａ（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）ｂ（Ｒ６ＳｉＯ３／２）ｃ（ＳｉＯ４／２）ｄ。
【００２５】
式Ｉのような平均単位式を記載するに当たり、添字ａ、ｂ、ｃ及びｄは、ｍｏｌ分率である。添字ａは０≦ａ＜０．４であるが、それは（Ｒ１Ｒ２Ｒ３ＳｉＯ１／２）単位が多過ぎる場合に（ＳｉＯ４／２）単位が導入されるとエポキシ含有オルガノポリシロキサン樹脂（Ａ）の分子量が低下し、エポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂（Ａ）の硬化生成物の硬さが著しく増加し、生成物が脆くなりやすくなり得るからである。この理由のため、添字ｄは、０≦ｄ＜０．４、０≦ｄ＜０．２、又はｄ＝０である。加えて、（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）単位と（Ｒ６ＳｉＯ３／２）単位のｍｏｌ比ｂ／ｃは、約０．０１以上かつ約０．３以下である。いくつかの例では、エポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂（Ａ）の製造において、この範囲から外れると、不溶性の副生成物を生じる、強靭性の低下により生成物が亀裂しやすくなる、又は、生成物の強度及び弾性が低くなり引っかき傷がつきやすくなるおそれがある。いくつかの例では、ｍｏｌ比ｂ／ｃの範囲は、約０．０１以上かつ約０．２５以下、又は、約０．０２以上かつ約０．２５以下である。エポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂（Ａ）は、（Ｒ４Ｒ５ＳｉＯ２／２）単位と（Ｒ６ＳｉＯ３／２）単位を含有し、その分子構造は、ほとんどの場合、網状組織構造又は三次元構造であるが、それはｂ／ｃのｍｏｌ比が約０．０１以上かつ約０．３以下であるからである。
【００２６】
成分（Ａ）中のケイ素が結合したＣ１〜６の一価の脂肪族炭化水素基は、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル及びその他の一価の飽和脂肪族炭化水素基、ビニル、アリル、ヘキセニル及びその他の一価の不飽和脂肪族炭化水素基により例示される。加えて、ケイ素が結合したＣ６〜１０の一価の芳香族炭化水素基は、フェニル、トリル、キシリル及びナフチルにより例示される。
【００２７】
光学的特徴である硬化組成物の屈折率は、一価の炭化水素基の種類を変更することにより制御することができる。メチル及びその他の一価の脂肪族炭化水素基が主要な置換基として使用されると屈折率は約１．５未満になりがちであり、一方、フェニル及びその他の一価の芳香族炭化水素基を主要な置換基として使用すると屈折率は約１．５以上になりがちである。いくつかの例では、一価の飽和脂肪族炭化水素基はメチル基であることができ、一価の芳香族炭化水素基はフェニル基であることができる。いくつかの例では、ビニル基は、組成物が一価の不飽和脂肪族炭化水素基を含有する場合に、使用することができる。
【００２８】
様々な例では、一価の芳香族炭化水素基は、成分（Ａ）中の全有機基の約１５ｍｏｌ％以上、約２０ｍｏｌ％以上、又は約２５ｍｏｌ％以上を構成する。一価の芳香族炭化水素基の量が少なすぎると、通信波長帯において本発明のシリコーン組成物の硬化生成物の光伝送が低下するおそれがあり、また、この硬化組成物は強靭性低下の結果として亀裂しやすくなるおそれがある。
【００２９】
成分（Ａ）中、エポキシ官能性の一価の炭化水素基を有するシロキサン単位は、全シロキサン単位の約２ｍｏｌ％〜約５０ｍｏｌ％、約１０ｍｏｌ％〜約４０ｍｏｌ％、又は約１５ｍｏｌ％〜約４０ｍｏｌ％を構成する。このようなシロキサン単位が２ｍｏｌ％未満存在すると、硬化中の架橋密度は低くなるおそれがあり、これは、光伝送素子にとって十分な硬さを得るのを困難にし得る。一方、５０ｍｏｌ％を超える量も不適であり得、それは、硬化生成物の光伝送及び熱耐性の低下を引き起こすおそれがあるからである。エポキシ官能性の一価の炭化水素基中、エポキシ基は、アルキレン基を介してケイ素原子に結合することができ、これにより、エポキシ基はケイ素原子に直接結合しない。エポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂（Ａ）は、例えば、日本国特許第６２９８９４０号に開示の方法といった周知の従来製造方法により、製造することができる。
【００３０】
エポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂（Ａ）の数平均分子量に関して特に制限はないが、硬化生成物の強靱性及び有機溶媒中でのその溶解度を考慮すると、いくつかの実施形態では、分子量は、約１０３以上かつ約１０６以下である。一実施形態では、樹脂（Ａ）は、異なる量及び種類のエポキシ含有有機基及び一価の炭化水素基を有する又は異なる分子量を有する２種以上のこのようなエポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂の組み合わせを含む。
【００３１】
成分（Ｂ）エポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマー
本発明の組成物は、成分（Ｂ）エポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーを含む。様々なオルガノシロキサンオリゴマーが本発明の組成物及び方法において有用であることが見出された。一実施形態では、成分（Ｂ）は、１分子当たり平均で少なくとも２個のエポキシ置換有機基及び約１５００以下の分子量を有するエポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーである。このエポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーは、以下の式を有し得る：
Ｒ８Ｒ７２ＳｉＯ（Ｒ７２ＳｉＯ）ｍＳｉＲ７２Ｒ８            （ＩＩ）
式中、Ｒ７はＣ１〜８のアルキルであり、Ｒ８はエポキシ置換有機基であり、ｍは０又は正の整数である。いくつかの実施形態では、オルガノシロキサンオリゴマー中のエポキシ基は、シクロアルケンオキシド基、特にシクロヘキセンオキシド基であり、これは、この種の基を調製するために使用できる試薬が市販されて容易に入手可能であり、低価格であるからである。いくつかの実施形態では、オルガノシロキサンオリゴマーは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ基に連結されたシクロヘキセンオキシド基を２個有する。このようなオリゴマーの例としては、ｍが０であり、Ｒ８が以下の式に対応する３，４−エポキシシクロヘキシルエチルである式（ＩＩ）を有するものが挙げられる：
【化１】
0005975582.tif 000002
【００３２】
各Ｒ７基がメチル基である化合物はＰｏｌｙｓｅｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．から商品名ＰＣ−１０００で入手可能であり、この具体的化合物の調製はとりわけ、米国特許第５，３８７，６９８号及び同第５，４４２，０２６号に記載されている。
【００３３】
いくつかの例では、エポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーは、以下の式を有し得る：
【化２】
0005975582.tif 000003
式中、Ｒ７はＣ１〜８のアルキルであり、Ｒ８はエポキシ置換有機基であり、Ｒ９はＲ７又は−ＯＳｉＲ７２Ｒ８であり、ｍは０又は正の整数であり、ｎは３〜１０である。別の実施形態では、各Ｒ７基は独立して、一価の置換又は非置換のＣ１〜１２のアルキル、Ｃ１〜１２のシクロアルキル、アラルキル又はアリール基であり、各Ｒ８基は独立して、Ｒ７、又は、２〜１０個の炭素原子を有する一価のエポキシ官能基であり、但し、少なくとも２個のＲ８基はエポキシ官能性であり、ｎは３〜１０である。これらの環式化合物の調製は、とりわけ米国特許第５，０３７，８６１号、同第５，２６０，３９９号、同第５，３８７，６９８号及び同第５，５８３，１９４号に記載されている。この種の化合物の一例は、１，３，５，７−テトラキス（２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル）−１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサンである。
【００３４】
いくつかの例では、エポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーは、以下の式を有し得る：
Ｒ９Ｓｉ（ＯＳｉＲ７２Ｒ８）３      （ＩＶ）
式中、Ｒ７はＣ１〜８のアルキルであり、Ｒ８はエポキシ置換有機基であり、Ｒ９はＲ７又は−ＯＳｉＲ７２Ｒ８であり、ｍは０又は正の整数であり、ｎは３〜１０である。一実施形態では、Ｒ９は、ＯＳｉ（Ｒ７）２Ｒ８基、あるいは、一価の置換又は非置換のＣ１〜１２のアルキル、Ｃ１〜１２のシクロアルキル、アラルキル又はアリール基であり、各Ｒ７基は独立して、一価の置換又は置換のＣ１〜１２のアルキル、Ｃ１〜１２のシクロアルキル、アラルキル又はアリール基であり、各Ｒ８基は独立して、２〜１０個の炭素原子を有する一価のエポキシ官能基であり、この種のオリゴマーは「星型」オリゴマーと呼ぶことができる。これらのオリゴマーの調製は、とりわけ米国特許第５，１６９，９６２号、同第５，２６０，３９９号、同第５，３８７，６９８号及び同第５，４４２，０２６号に記載されている。一例では、Ｒ９は、メチル基又はＯＳｉ（Ｒ７）２Ｒ８基であり、各Ｒ７基はメチル基であり、各Ｒ８基は２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル基である。
【００３５】
いくつかの例では、エポキシ官能性オリゴマーは、以下の平均単位式を有する：
（ＲＢ６）３ＳｉＯ［ＳｉＲＢ７ＲＢ８Ｏ］ｐ［Ｓｉ（ＲＢ７）２Ｏ］ｑＳｉ（ＲＢ６）３      （Ｖ）
式中、各ＲＢ６基は独立して、一価の置換又は非置換のＣ１〜１２のアルキル、Ｃ１〜１２のシクロアルキル、又はフェニル基であり、各ＲＢ７基は独立して、一価の置換又は非置換のＣ１〜１２のアルキル、Ｃ１〜１２のシクロアルキル、アラルキル、又はアリール基であり、各ＲＢ８基は独立して、２〜１０個の炭素原子を有する一価のエポキシ官能基であり、ｐ及びｑは整数である。これらのオリゴマーは、白金又はロジウム触媒を使用する適切なアルケンオキシドと対応するヒドロシランのヒドロシリル化を伴う米国特許第５，５２３，３７４号に記載のものと同様のプロセスにより調製することができる。この種の具体的なオリゴマーは、各ＲＢ６及びＲＢ７基がアルキル基であるものであり得る。一例では、ＲＢ８は２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル基であり、ｐ及びｑはほぼ等しい。
【００３６】
成分（Ｃ）カチオン光開始剤
カチオン光開始剤（Ｃ）は、エポキシ官能性オルガノポリシロキサンのための光開始剤として使用される。スルホニウム塩、ヨードニウム塩、セレノニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、パラトルエンスルホン酸塩、トリクロロメチル置換トリアジン及びトリクロロメチル置換ベンゼンといった、当業者に既知であるカチオン光開始剤を使用することができる。スルホニウム塩としては、式Ｒｃ３Ｓ＋Ｘ−により表される塩を上げることができる。式中、Ｒｃは、メチル、エチル、プロピル、ブチル及びその他のＣ１〜６のアルキル基、フェニル、ナフチル、ビフェニル、トリル、プロピルフェニル、デシルフェニル、ドデシルフェニル及びその他のＣ１〜２４アリール基又は置換アリール基を表すことができ、式中のＸ−はＳｂＦ６−、ＡｓＦ６−、ＰＦ６−、ＢＦ４−、Ｂ（Ｃ６Ｆ５）４−、ＨＳＯ４−、ＣｌＯ４−、ＣＦ３ＳＯ３−及び他の非求核非塩基性アニオンを表すことができる。ヨードニウム塩の例としては式Ｒｃ２Ｉ＋Ｘ−により表される塩を挙げることができ、セレノニウム塩の例としては式Ｒｃ３Ｓｅ＋Ｘ−により表される塩を挙げることができ、ホスホニウム塩の例としては式Ｒｃ４Ｐ＋Ｘ−により表される塩を挙げることができ、ジアゾニウム塩の例としては式ＲｃＮ２＋Ｘ−により表される塩を挙げることができ、式中のＲｃ及びＸ−は本明細書でＲｃ３Ｓ＋Ｘ−について説明したものと同じである。パラトルエンスルホン酸塩の例としては、式ＣＨ３Ｃ６Ｈ４ＳＯ３Ｒｃ１により表される化合物を挙げることができ、式中、Ｒｃ１は、ベンゾイルフェニルメチル基、フタルイミド基及びこれらに類するものなどの電子吸引基を含む有機基を表す。トリクロロメチル置換トリアジンの例としては、［ＣＣｌ３］２Ｃ３Ｎ３Ｒｃ２により表される化合物を挙げることができ、式中のＲｃ２は、フェニル、置換又は非置換のフェニルエチル、置換又は非置換のフラニルエチニル及びその他の電子吸引基を表す。トリクロロメチル置換ベンゼンの例としては、ＣＣｌ３Ｃ６Ｈ３ＲｃＲｃ３により表される化合物を挙げることができ、式中のＲｃはＲｃ３Ｓ＋Ｘ−について説明したものと同じであり、Ｒｃ３はハロゲン基、ハロゲン置換アルキル基及びその他のハロゲン含有基を表す。
【００３７】
光開始剤の例としては、例えば、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、ジ（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート及びｐ−クロロフェニルジアゾニウムテトラフルオロボレートを挙げることができる。
【００３８】
周知のカルボニル含有芳香族化合物が任意選択の光増感剤として使用できるが、光増感効果を生じる限り、これらの化合物に関して特に制限はない。光増感剤としては、例えば、イソプロピル−９Ｈ−チオキサンテン−９−オン、アントロン、１−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン及び２−ヒドロキシ−２−メチル−ｌ−フェニルプロパン−ｌ−オンを挙げることができる。
【００３９】
成分（Ｄ）有機溶媒
有機溶媒（Ｄ）は任意成分であるが、例えば、成分（Ａ）又は成分（Ｂ）が成形が行われる温度にて固体又は粘稠な液体形状である場合、あるいは、成分（Ａ）又は成分（Ｂ）が膜に成形される場合、有機溶媒（Ｄ）を使用することができる。加えて、光開始剤（Ｂ）が成分（Ａ）又は成分（Ｂ）に不溶性である場合、この溶媒を使用して成分（Ａ）又は（Ｂ）を溶解させることができる。成分（Ａ）、成分（Ｂ）及び光開始剤（Ｃ）を溶解できる溶媒を使用することができる。この溶媒は単独で又は２種以上の溶媒の混合物として使用することができる。沸点が約８０℃〜約２００℃である溶媒を使用することができる。溶媒の例としては、イソプロピルアルコール、三級ブチルアルコール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、アニソール、トルエン、キシレン、メシチレン、クロロベンゼン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エトキシ−２−プロパノールアセテート、メトキシ−２−プロパノールアセテート、オクタメチルシクロテトラシロキサン及びヘキサメチルジシロキサン、又はこれらの任意の組み合わせを挙げることができる。
【００４０】
組成物、及び、光伝送素子のためのその使用
本発明は、成分（Ａ）エポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂と、成分（Ｂ）エポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーと、成分（Ｃ）カチオン光開始剤と、成分（Ｄ）有機溶媒と、を含むシリコーン組成物を提供する。概して、本明細書の化学式の説明は、硬化していない組成物を表す。しかしながら、本発明はまた、本発明の硬化していないシリコーン組成物を硬化させることから生じる硬化シリコーン組成物も提供する。当業者であれば容易に理解されるように、例えば、架橋といった硬化中に生じる化学反応により、本発明の硬化組成物の分子は、本発明の硬化していない組成物の分子とは異なる分子式を有し得る。加えて、例えば、紫外線処理に対する加熱といった異なる種類の硬化は、分子式に様々な変化を生じ得る。本発明の硬化していない組成物を硬化させることから生じる硬化生成物は、本発明の実施形態に包含される。
【００４１】
本発明のシリコーン組成物は、（Ａ）約１００重量部の上述のエポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂と、（Ｂ）約０．０１〜約１００重量部のエポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーと、（Ｃ）約０．０５〜約２０重量部の光開始剤と、（Ｄ）約０〜約５，０００重量部の有機溶媒と、を含むことができる。成分（Ａ）が液体である場合、又は、成分（Ａ）と成分（Ｂ）及び成分（Ｃ）との混和性が良好である場合、任意選択で、成分（Ｄ）を加える。成分（Ｃ）の量が約０．０５重量部未満である場合、硬化は不十分であり得る。また、約２０重量部を超える量は不適であり得るが、これは、残留触媒の存在により光学特性が劣化するからである。加えて、５０００重量部を超える量で成分（Ｄ）を加えることも不適で有り得るが、これは、以下で更に説明するように、光伝送素子の製造中に高品質の薄膜を得るのが困難になり得るからである。加える成分（Ｄ）の量はその種類、並びに、成分（Ｃ）、成分（Ｂ）及び成分（Ａ）の溶解度及び稠度によって変わり得るが、いくつかの例では、成分（Ｄ）の量は、約１〜約１０００重量部、又は約１〜約５００重量部であり得る。任意選択の光増感剤の量は、約０．０５〜約２０重量部であり得る。いくつかの例では、任意選択の光増感剤の量が０．０１重量部未満である場合、硬化は不十分であるおそれがあり、接着は劣ってしまうおそれがある。一方、いくつかの例では、２０重量部を超える量は不適で有り得るが、これは、残留触媒の存在により光学特性が劣化するからである。様々な実施形態では、シリコーン組成物の合計重量部は、最小で成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）約１００．０６重量部を含むことができ、この内訳は成分（Ａ）約１００重量部と成分（Ｂ）約０．０１重量部と成分（Ｃ）約０．０５重量部と成分（Ｄ）約０重量部である。シリコーン組成物の合計重量部は、最大で成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）約５２２０重量部を含むことができ、この内訳は成分（Ａ）約１００重量部と成分（Ｂ）約１００重量部と成分（Ｃ）約２０重量部と成分（Ｄ）約５０００重量部である。
【００４２】
いくつかの実施形態では、シリコーン組成物は、（Ａ）約１００重量部の上述のエポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂と、（Ｂ）約５〜４０重量部、又は約１〜約８０重量部、又は約０．０１〜約１００重量部のエポキシ官能性オルガノシロキサンオリゴマーと、（Ｃ）約５〜約６重量部、又は約３〜約８重量部、又は約１〜約１２重量部、又は約０．０５〜約２０重量部の光開始剤と、（Ｄ）約１４０〜約１６０重量部、又は約１００〜約２５０重量部、又は約５０〜約１０００重量部、又は約０〜約５，０００重量部の有機溶媒と、を含むことができる。
【００４３】
本発明のシリコーン組成物を使用して硬化膜又は光伝送素子の製造に使用する場合、この組成物は室温にて液体であり得、いくつかの例では２５℃にて約２０〜約１０，０００ｍＰａ・ｓの粘度を有し得る。いくつかの例では、この範囲から外れると、加工性の低下が生じ得、高い光学品質を有する薄膜を得るのが更に困難になり得る。
【００４４】
本発明のシリコーン組成物はまた追加成分を含むことができるが、但し、その追加成分は本明細書に記載の方法において組成物の光パターニング又は硬化に悪影響を及ぼさないものとする。追加成分の例としては、限定するものではないが、接着促進剤、溶媒、無機充填剤、光増感剤及び界面活性剤が挙げられる。
【００４５】
いくつかの実施形態では、本発明の硬化シリコーン組成物の屈折率は、エポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂（Ａ）中の例えば、一価の脂肪族炭化水素基（例えば、メチル基）と一価の芳香族炭化水素基（例えば、フェニル基）といったケイ素結合基のｍｏｌ比を変えることにより、精確に調整することができる一価の芳香族炭化水素基の比率を増加させると屈折率は高くなり得、一価の脂肪族炭化水素基の数が増えると屈折率は低くなり得る。光導波路が本発明のシリコーン組成物から製作される場合、コアに使用される硬化オルガノポリシロキサン樹脂の屈折率は、クラッドに使用される硬化オルガノポリシロキサン樹脂の屈折率よりも高くなり得、それゆえに、コアに使用されるオルガノポリシロキサン樹脂組成物中の一価の芳香族炭化水素基の量は、クラッドに使用されるオルガノポリシロキサン樹脂組成物中の一価の芳香族炭化水素基の量よりも多くされ得る。一価の脂肪族炭化水素基と一価の芳香族炭化水素基のｍｏｌ比が異なるオルガノポリシロキサン樹脂を２種類、コア用及びクラッド用に別個に使用してもよく、又は、この２種のオルガノポリシロキサン樹脂を異なる比率で混合してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、成分（Ｂ）は、コア、クラッド又は光導波路の任意の他の部分において、異なる比率で使用することができる。
【００４６】
いくつかの例では、本発明の光伝送素子は、受動素子及び能動素子のどちらにも使用することができる。受動伝送素子の例としては、非分岐型光導波路、分岐型光導波路、合波／分波器、光学的接着剤及びこれらに類するものを挙げることができる。能動伝送素子の例としては、導波路型光スイッチ、導波路型光変調器、光減衰器、光増幅器及びこれらに類するものを挙げることができる。
【００４７】
導波路組立体の作製方法
本発明は、光導波路組立体のような光伝送素子の作製方法を提供する。本発明はまた、本発明の硬化組成物を含む光導波路組立体を提供する。
【００４８】
一実施形態では、指定波長帯における伝送に優れた光伝送素子は、１）シリコーン組成物を基材に適用する工程と、２）シリコーン組成物に紫外線などの活性エネルギー線を照射し、任意選択で又は必要に応じて加熱にかける工程と、により、製造することができる。加えて、光導波路のような光伝送素子は、工程１）と２）を繰り返すことにより、製造することができる。
【００４９】
本発明による光導波路組立体の作製方法の例示的実施形態は、以下のものを含み得る。まず、クラッドに使用されるシリコーン組成物は基材上にスピンコーティングすることができ、このコーティングに活性エネルギー線を照射することにより硬化させ、これにより、底部クラッド層を形成する。次に、コアに使用されるシリコーン組成物は底部クラッド層上にスピンコーティングすることができ、得られたコーティングは活性エネルギー線を照射することにより硬化させてコア層を形成することができ、このコア層は成形の際に必要に応じて、クラッド層よりも高い屈折率を有するコア層として使用することができる。このコア層に所望の形状を付与するために、例えば、パターン付与するために、このコア層に、形状の概形を有するフォトマスクを通して活性エネルギー線を照射することができ、必要であれば、ここに記載の加熱をかけることができ、その際に非露光部分は有機溶媒を用いて溶解させて除去することができる。有機溶媒（Ｄ）は、この目的のために使用される有機溶媒として使用することができる。クラッド層とコア層と別のクラッド層を含む光導波路は、クラッドに使用されるシリコーン組成物がコア層の上に、すなわち、パターン付きコア層及び底部クラッド層の上に適用されると、得ることができる。上部クラッド層は、活性エネルギー線の照射による硬化により形成することができる。上述の製造方法において、コアに使用される硬化シリコーン組成物は、クラッドに使用される硬化シリコーン組成物よりも高い屈折率を有する。シリコーン組成物の適用の際に、スピンコーティングの代わりに溶媒注型成形技術を使用することができる。
【００５０】
一実施形態では、得られたコーティングのうちの１つ以上は剥がされて、膜型光導波路を形成することができる。一例では、１つ以上のコーティングが基材から剥がされる。一例では、下方のクラッド層を基材から剥がすことができる。分離されたクラッド層の上に新しいコア層を形成し、続いて、上方のクラッド層でコーティングすることができ、これにより、別の膜型光導波路を形成することができる。コアを目的としたシリコーン組成物の硬化構造体は、クラッド用シリコーン組成物から製造された硬化構造体よりも高い屈折率を有するべきである。組成物を適用するのに、スピニングの代わりに溶媒注型方法を使用することができる。
【００５１】
本発明の一実施形態では、可撓性平面型光導波路組立体を作製する第一の方法は、（ｉ）シリコーン組成物を基材の表面に適用する工程であって、当該適用により、第一シリコーン膜を形成する、工程（シリコーン組成物は本発明のシリコーン組成物の一実施形態を含む）と、（ｉｉ）約１５０〜約８００ｎｍの波長を有する放射線に第一シリコーン膜の少なくとも１つの選択された領域を露光する工程であって、当該露光により、少なくとも１つの露光領域と少なくとも１つの非露光領域とを有する部分露光膜を製造する、工程と、（ｉｉｉ）部分露光膜の非露光領域を現像溶媒で除去する工程であって、当該除去により、パターン付き膜を形成する、工程と、（ｉｖ）パターン付き膜を、約５８９ｎｍの波長を有する光に対して約２３℃にて約１．４５〜約１．６０の屈折率を有する少なくとも１つのシリコーンコアを形成するのに十分な時間にわたって加熱する工程と、を含み、基材は、シリコーンコアの屈折率よりも低い屈折率を有する。
【００５２】
一実施形態では、基材は、剛性又は可撓性材料である。基材の例としては、限定するものではないが、半導体材料（例えば、ケイ素、二酸化ケイ素の表面層を有するケイ素、及びヒ化ガリウム）、石英、石英ガラス、酸化アルミニウム、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン及びポリプロピレン）、フッ化炭素ポリマー（例えば、ポリテトラフルオロエチレン及びポリフッ化ビニル）、ポリスチレン、ポリアミド（例えば、ナイロン）、ポリイミド、ポリエステル及びアクリルポリマー（例えば、ポリ（メチルメタクリレート））、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、セラミックス及びガラスが挙げられる。
【００５３】
本発明の方法では、例えば、シリコーン組成物又は硬化性ポリマー組成物の１つ以上は、スピンコーティング、浸漬、噴霧、ブラッシング又はスクリーン印刷といった任意の従来方法を用いて、基材又は別の硬化層。に適用することができるシリコーン組成物又は硬化性ポリマー組成物の１つ以上は、２００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍの速度で５秒〜６０秒間スピンコーティングすることにより、適用することができる。シリコーン組成物又は硬化性ポリマー組成物のスピニング速度、スピニング時間及び粘度は、第一シリコーン膜が所望の厚さを有するように調整することができる。硬化性ポリマー組成物が溶媒を含む場合、この方法は、膜から溶媒の少なくとも一部を除去する工程と更に含むことができる。溶媒は、約５０℃〜約１５０℃の温度にて約１分〜約５分間、又は、約８０℃〜約１２０℃の温度にて約２分〜約４分間第一ポリマー膜を加熱することにより、除去することができる。硬化性組成物は、具体的な組成物の硬化メカニズムに依存して、常温又は高温への曝露、照射、及び水分への曝露といった様々な手段により、硬化させることができる。
【００５４】
組成物の硬化メカニズムは、制限されない。組成物は、例えば、縮合又は付加反応により硬化させることができる。硬化性ポリマー組成物の例としては、限定するものではないが、硬化性シリコーン組成物（例えば、ヒドロシリル化硬化性シリコーン組成物、縮合硬化性シリコーン組成物、及びペルオキシド硬化性シリコーン組成物）、硬化性ポリオレフィン組成物（例えば、ポリエチレン及びポリプロピレン組成物）、硬化性ポリアミド組成物、硬化性エポキシ樹脂組成物、硬化性アミノ樹脂組成物、硬化性ポリウレタン組成物、硬化性ポリイミド組成物、硬化性ポリエステル組成物、及び硬化性アクリル樹脂組成物が挙げられる。
【００５５】
第一シリコーン膜の１つ以上の選択された領域を約１５０ｎｍ〜約８００ｎｍ、又は約２５０ｎｍ〜約４５０ｎｍの波長を有する放射線に露光する工程であって、当該露光により、少なくとも１つの露光領域と少なくとも１つの非露光領域とを有する部分露光膜を製造することができる。このような場合に使用される放射線の例としては、紫外線、電子ビーム及び電離放射線を挙げることができる。紫外線は、安全及び設備費の面から有利であり得る。光源は例えば、高圧水銀ランプ、中圧水銀ランプ、Ｘｅ−Ｈｇランプ及び深紫外ランプであり得る。放射線量は、約０．１ｍＪ／ｃｍ２〜約１０，０００ｍＪ／ｃｍ２、又は約１００ｍＪ／ｃｍ２〜約８０００ｍＪ／ｃｍ２、又は約２５０ｍＪ／ｃｍ２〜約１，３００ｍＪ／ｃｍ２であり得る。第一シリコーン膜の選択された領域は、画像パターンを有するフォトマスクを通して放射線に露光することができる。使用されるシリコーン組成物の種類に応じて、場合により、活性エネルギー線だけを用いて硬化を達成することは困難又は不可能であり得る。このような場合、活性エネルギー線を照射後、膜を加熱することにより、硬化を仕上げることができる。いくつかの例では、このような加熱のための温度範囲は、約５０℃〜約２００℃であり得る。
【００５６】
部分露光第一膜の非露光領域は、現像溶媒で除去する工程であって、当該除去により、パターン付き膜を形成することができる。現像溶媒は、部分露光膜の非露光領域が少なくとも部分的に可溶性であり、露光領域が実質的に不溶性である有機溶媒を含み得る。シリコーンコアを形成するために使用される具体的なシリコーン組成物に応じて、露光領域は、現像溶媒に実質的に容易には溶解しないでいられる、又は、下記の追加の加熱工程にかけて現像溶媒に実質的に不溶性にすることができる。現像溶媒は、分子あたり３〜２０個の炭素原子を有し得る。現像溶媒の例としては、ケトン（例えば、メチルイソブチルケトン及びメチルペンチルケトン）、エーテル（例えば、ｎ−ブチルエーテル及びポリエチレングリコールモノメチルエーテル）、エステル（例えば、酢酸エチル及びγ−ブチロラクトン）、脂肪族炭化水素（ノナン、デカリン及びドデカン）、及び芳香族炭化水素（例えば、メシチレン、キシレン及びトルエン）が挙げられる。現像溶媒は、噴霧、浸漬及びプーリング（pooling）といった任意の従来方法により、適用することができる。例えば、現像溶媒は、静置された基材上に溶媒のプールを形成し、その後、基材をスピン乾燥することにより、適用することができる。現像溶媒は、室温〜１００℃の温度で使用することができる。具体的な使用温度は、例えば、溶媒の化学的特性、溶媒の沸点、所望されるパターン形成速度、及び光パターニングプロセスの必要解像度に応じて変わる。
【００５７】
次に、パターン付き膜は、約５８９ｎｍの波長を有する光に対して約２３℃にて約１．４５〜約１．６０、又は約１．３０〜約１．７０、又は約１．４５〜約１．５５の屈折率を有する少なくとも１つのシリコーンコアを形成するのに十分な時間にわたって加熱される。但し、少なくとも１つのシリコーンコアは、基材の屈折率よりも高い屈折率を有するものとする。パターン付き膜は、酸化又は分解することなくシリコーンにおいて最大架橋密度を達成するのに十分な時間にわたって加熱され得る。パターン付き膜は、約５０℃〜約３００℃の温度にて約１分〜約３００分間、又は約７５℃〜約２７５℃の温度にて約１０分〜約１２０分間、又は約２００℃〜約２５０℃の温度にて約２０分〜約６０分間加熱され得る。パターン付き膜は、ホットプレート又はオーブンのような従来の設備を用いて加熱され得る。様々な例において、シリコーンコアの厚さ（高さ）は、約１μｍ〜約１００μｍ、又は約５μｍ〜約５０μｍ、又は約８μｍ〜約２０μｍであり得る。
【００５８】
本発明の方法により作製される光導波路組立体の一実施形態を図１に示す。光導波路組立体は、基材１０と、上記シリコーン組成物を含み、基材１０の一部を被覆するシリコーンコア２０と、を含む。シリコーンコア２０は、５８９ｎｍの波長を有する光に対して２３℃にて約１．４５〜約１．６０の屈折率を有し、シリコーンコア２０は基材１０の屈折率よりも高い屈折率を有する。
【００５９】
光導波路組立体の作製方法は任意選択で、基材及びシリコーンコアを第二シリコーン組成物で被覆する工程であって、当該被覆により、第二膜を形成する、工程と、第二膜を硬化する工程であって、当該硬化により、クラッド層を形成する、工程と、を更に含むことができ、クラッド層はシリコーンコアの屈折率よりも低い屈折率を有する。第二組成物は、第二硬化性ポリマー組成物であり得る。いくつかの実施形態では、第二組成物は、第二シリコーン組成物であり得る。いくつかの実施形態では、第二組成物は、本発明のシリコーン組成物の一実施形態であり得る。いくつかの実施形態ではこれらの任意選択工程は実施され、他の実施形態ではこれらの任意選択工程は実施されない。
【００６０】
第二組成物は、例えば、工程（ｉｖ）において硬化して、シリコーンコアの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド層を形成する任意のシリコーン組成物であり得る。第二組成物の硬化メカニズムは、制限されない。第二組成物は、例えば、縮合又は付加反応により硬化することができる。第二組成物の例としては、限定するものではないが、硬化性シリコーン組成物（例えば、ヒドロシリル化硬化性シリコーン組成物、縮合硬化性シリコーン組成物、及びペルオキシド硬化性シリコーン組成物）、硬化性ポリオレフィン組成物（例えば、ポリエチレン及びポリプロピレン組成物）、硬化性ポリアミド組成物、硬化性エポキシ樹脂組成物、硬化性アミノ樹脂組成物、硬化性ポリウレタン組成物、硬化性ポリイミド組成物、硬化性ポリエステル組成物、及び硬化性アクリル樹脂組成物が挙げられる。
【００６１】
一実施形態では、第二組成物は、上述の工程（ｉ）のシリコーン組成物であり得る。このような実施形態では、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、ａ、ｂ、ｃ及びｄのうちの少なくとも１つは、工程（ｉ）において硬化してシリコーンコアを形成するオルガノポリシロキサン樹脂の化学構造が、硬化してクラッド層を形成する第二シリコーン組成物の化学構造とは異なるように、選択され得る。
【００６２】
クラッド層は、シリコーンコアの屈折率よりも低い屈折率を有し得る。シリコーンコアとクラッド層の間の屈折率差の規模は、コアの厚さ、伝搬光の波長及び波動伝搬（すなわち、シングルモード又はマルチモード）といったいくつかの因子に依存する。シリコーンコアとクラッド層の間の屈折率差は、約０．０００５〜約０．５、又は約０．００１〜約０．０５、又は約０．００５〜約０．０２であり得る。例えば、厚さが１２μｍで１．５の屈折率を有するシリコーンコアを含有する導波路（この導波路は、５９０ｎｍの波長にて最初の４つの伝搬モードをサポートできる）は、シリコーンコアと基材の屈折率差が約０．０１であり得る。厚さが７μｍで１．５の屈折率を有するシリコーンコアを含有する導波路（この導波路は、５９０ｎｍの波長にてシングルモード伝搬のみをサポートできる）は、シリコーンコアとクラッド層の屈折率差が約０．０５であり得る。様々な例において、クラッド層の厚さは、５μｍ〜２００μｍ、又は１５μｍ〜５０μｍ、又は２０μｍ〜３５μｍであり得る。
【００６３】
第二組成物を成形及び硬化する工程であって、当該硬化により、クラッド層を形成する、工程を含む第一の方法により作製される光導波路組立体の一実施形態を図２に示す。この光導波路組立体は、基材１０と、上述のシリコーン組成物を含み、基材１０の一部を被覆するシリコーンコア２０と、シリコーンコア２０及びシリコーンコア２０により被覆されていない基材１０の一部を被覆するクラッド層３０と、を含む。シリコーンコア２０は、５８９ｎｍの波長を有する光に対して２３℃にて約１．４５〜約１．６０の屈折率を有し、クラッド層３０はシリコーンコア２０の屈折率よりも低い屈折率を有する。
【００６４】
更なる実施形態では、上方のクラッド層を有する又は有さない平面型光導波路組立体の作製方法は、工程（ｉｉ）と工程（ｉｉｉ）の間に追加工程を含み得る。追加工程において、工程（ｉｉ）で製造された部分露光膜を加熱する。この加熱は、放射線に露光された領域（「露光領域」）を工程（ｉｉｉ）において使用されることになる現像溶媒に実質的に不溶性にするのに十分な時間にわたって行われる。しかし、追加の加熱工程後でも、部分露光膜の、工程（ｉｉ）で放射線に露光されていない領域（「非露光領域」）は、工程（ｉｉｉ）で使用されることになる現像溶媒に可溶性であり得る。用語「実質的に不溶性」は、シリコーン膜の露光領域が現像溶媒に溶解させても基材の下面を露出する程までは除去されないことを指す。用語「可溶性」は、シリコーン膜の非露光領域が、現像溶媒に溶解することにより除去され、基材の下面を露出することを指す。部分露光膜は、約５０℃〜約２５０℃の温度にて約０．１分〜約１０分間、又は約１００℃〜約２００℃の温度にて約１分〜約５分間、又は約１３５℃〜約１６５℃の温度にて約２分〜約４分間加熱され得る。この部分露光膜は、ホットプレート又はオーブンといった従来の設備を用いて加熱され得る。例示的実施形態では、図１及び２に示されている実施形態のもののような光導波路は、追加の加熱工程を含む方法により作製することができる。
【００６５】
可撓性平面型光導波路組立体を作製する第二の方法は、（ｉ）第一組成物を基材の表面に適用する工程であって、当該適用により、第一膜を形成する、工程と、（ｉｉ）第一シリコーン膜を硬化する工程であって、当該硬化により、下方のクラッド層を形成する、工程と、（ｉｉｉ）第二シリコーン組成物を下方のクラッド層に適用する工程であって、当該適用により、第二の膜を形成する、工程と、（ｉｖ）約１５０〜約８００ｎｍの波長を有する放射線に第二膜の少なくとも１つの選択された領域を露光する工程であって、当該露光により、少なくとも１つの露光領域と少なくとも１つの非露光領域とを有する部分露光膜を製造する、工程と、（ｖ）部分露光膜の非露光領域を現像溶媒で除去する工程であって、当該除去により、パターン付き膜を形成する、工程と、（ｖｉ）パターン付き膜を約５８９ｎｍの波長を有する光に対して約２３℃にて約１．４５〜約１．６０の屈折率を有する少なくとも１つのコアを形成するのに十分な時間にわたって加熱する工程と、を含み、下方のクラッド層は、シリコーンコアの屈折率よりも低い屈折率を有し、第一シリコーン組成物及び第二シリコーン組成物のうちの少なくとも１つは、第一の方法の工程（ｉ）に記載の本発明の組成物を含む。
【００６６】
第一組成物は、第一硬化性ポリマー組成物であり得る。第二組成物は、第二硬化性ポリマー組成物であり得る。可撓性平面型光導波路組立体を作製するための別の方法では、第一組成物は第一シリコーン組成物であり、これに対応して第一膜は第一シリコーン膜である。別の実施形態では、第二組成物は第二シリコーン組成物であり、これに対応して第二膜は第二シリコーン膜であり、これに対応してコアはシリコーンコアである。
【００６７】
第一及び第二組成物は互いに独立して、工程（ｉｉ）において硬化して下方のクラッド層を形成する又は工程（ｖｉ）において硬化してコアを形成するポリマー組成物であり得る。但し、下方のクラッド層はポリマーコアの屈折率よりも低い屈折率を有するものとする。
【００６８】
第一及び第二組成物がどちらも本発明のシリコーン組成物を含む実施形態では、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、ａ、ｂ、ｃ及びｄのうちの少なくとも１つは、工程（ｉｉ）において硬化して下方のクラッド層を形成するオルガノポリシロキサンの化学構造が工程（ｉｖ）において硬化してコアを形成するオルガノポリシロキサンの化学構造とは異なるように、選択され得る。
【００６９】
第一膜は、工程（ｉｉ）において硬化して、下方のクラッド層を形成する。第一ポリマー膜は、硬化性ポリマー組成物の硬化メカニズムに依存して、常温又は高温への曝露、照射、及び水分への曝露といった様々な手段により、硬化させることができる。様々な例において、下方のクラッド層は、第一の方法によって製造される導波路組立体のクラッド層について説明した厚さを有し得る。第二組成物は、第一の方法によって製造される導波路組立体について説明した方法を用いて、工程（ｉｉｉ）において下方のクラッド層に適用され得、第一の方法によって製造される導波路組立体について説明した硬化ディメンションを生じる。
【００７０】
コアは、下方のクラッド層の屈折率よりも高い屈折率を有し得る。ポリマーコアと下方のクラッド層の屈折率差の規模は、第一の方法により製造される導波路組立体におけるシリコーンコアとクラッド層の屈折率差について上述した通りである。
【００７１】
第二の方法により作製される光導波路組立体の実施形態を図３に示す。この光導波路組立体は、基材１０と、基材１０を被覆する第一硬化組成物を含む下方のクラッド層２０と、第二硬化組成物を含み、下方のクラッド層２０の一部を被覆するコア３０と、を含む。下方のクラッド層２０及びポリマーコア３０のうちの少なくとも１つは、上述のシリコーン組成物を含む硬化性ポリマー組成物から得られる。コア３０は、５８９ｎｍの波長を有する光に対して２３℃にて約１．４５〜約１．６０の屈折率を有し、下方のクラッド層２０はコア３０の屈折率よりも低い屈折率を有する。
【００７２】
いくつかの実施形態では、平面型光導波路組立体を作製するための第二の方法は任意選択で、下方のクラッド層及びポリマーコアを第三組成物で被覆する工程であって、当該被覆により、第三膜を形成する、工程と、第三膜を硬化する工程であって、当該硬化により、上方のクラッド層を形成する、工程と、を更に含むことができ、上方のクラッド層はコアの屈折率よりも低い屈折率を有する。いくつかの実施形態ではこれらの任意選択工程は実施され、他の実施形態ではこれらの任意選択工程は実施されない。第三組成物は、第三硬化性ポリマー組成物であり得る。いくつかの実施形態では、第三組成物は第三シリコーン組成物であり、これに対応して第三膜は第三シリコーン膜である。いくつかの実施形態では、第三組成物は、光導波路組立体を形成するための第一の方法の工程（ｉ）に記載のシリコーン組成物を含み得る。
【００７３】
下方のクラッド層とコアと上方のクラッド層とを含む光導波路組立体において、一実施形態では、下方のクラッド層がシリコーン組成物から得られる場合、上方クラッド層もシリコーン組成物から得られる。第一組成物及び第三組成物がどちらもシリコーン組成物を含む場合、Ｒ１基、Ｒ２基、Ｒ３基、Ｒ４基、Ｒ５基、Ｒ６基、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、第一硬化性ポリマー組成物と第三硬化性ポリマー組成物とで同一であり得る又は異なり得る。一実施形態では、第一組成物及び第三硬化性ポリマー組成物はどちらもシリコーン組成物を含むが、第二硬化性組成物はシリコーン組成物を含まない。別の実施形態では、（硬化してコアを形成する）第二組成物のみシリコーン組成物を含む。
【００７４】
別の実施形態では、三組成物全てがエポキシ官能化シリコーン組成物を含む。シリコーン組成物を構成するオルガノポリシロキサンにおいて、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、第二シリコーン組成物の化学構造が第一シリコーン組成物及び第三シリコーン組成物の化学構造と異なるように、選択され得る。Ｒ１基、Ｒ２基、Ｒ３基、Ｒ４基、Ｒ５基、Ｒ６基、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、第一及び第三シリコーン組成物において同じであり得る又は異なり得る。但し、下方のクラッド層及び上方のクラッド層のどちらの屈折率もポリマーコアの屈折率よりも低いものとする。
【００７５】
下方のクラッド層及びポリマーコアを第三組成物で被覆する工程であって、当該被覆により、第三膜を形成する、工程と、第三ポリマー膜を硬化する工程であって、当該硬化により、上方のクラッド層を形成する、工程と、を含む第二の方法（上方のクラッド層はコアの屈折率よりも低い屈折率を有する）により作製される平面型光導波路組立体の一実施形態を図４に示す。この光導波路組立体は、基材１０と、硬化第一組成物を含み、基材１０の表面を被覆する下方のクラッド層２０と、硬化第二組成物を含み、下方のクラッド層２０の一部を被覆するポリマーコア３０と、硬化第三組成物を含み、コア３０及びコア３０により被覆されていない下方のクラッド層２０の一部を被覆する上方のクラッド層４０と、を含む。ポリマーコア３０は、約５８９ｎｍの波長を有する光に対して約２３℃にて約１．４５〜約１．６０の屈折率を有する。下方のクラッド層２０及び上方のクラッド層４０はそれぞれ、コア３０の屈折率よりも低い屈折率を有する。硬化第二組成物（コア３０）のみ、硬化第一及び第三組成物（それぞれ、下方のクラッド層１０及び上方のクラッド層４０）のみ、又は全ての硬化組成物（ポリマーコア３０及び両方のクラッド層２０、４０）は、その硬化前状態において、上述のシリコーン組成物を含み得る。
【００７６】
上方のクラッド層を有する又は有さない、光導波路組立体を作製する第一の方法、光導波路組立体を作製する第二の方法は、工程（ｉｖ）と工程（ｖ）の間に追加工程を含み得る。追加工程において、工程（ｉｖ）で製造された部分露光膜を加熱し得る。この加熱は、放射線に露光された領域（「露光領域」）を工程（ｖ）において使用されることになる現像溶媒に実質的に不溶性にするのに十分な時間にわたって行われる。しかし、追加の加熱工程後でも、工程（ｉｖ）で放射線に露光されていない領域（「非露光領域」）は、現像溶媒に可溶性であり得る。部分露光膜は、約５０℃〜約２５０℃の温度にて約０．１分〜約１０分間、又は約１００℃〜約２００℃の温度にて約１分〜約５分間、又は約１３５℃〜約１６５℃の温度にて約２分〜約４分間加熱され得る。この部分露光膜は、ホットプレート又はオーブンといった従来の設備を用いて加熱され得る。例示的実施形態では、図３及び４に示されている実施形態のもののような光導波路は、この追加の加熱工程を含む第二の方法により作製することができる。
【００７７】
光導波路組立体は、約５８９ｎｍの波長を有する光に対して約２３℃にて第一屈折率を有する基材と、この基材の一部の上に配設され、第二硬化ポリマー組成物を含む少なくとも１つのポリマーコアと、を含むことができ、この少なくとも１つのポリマーコアは、約５８９ｎｍの波長を有する光に対して約２３℃にて約１．４５〜約１．６０の第二屈折率を有する。但し、第二屈折率は第一屈折率よりも高い。
【００７８】
上述のように、いくつかの実施形態では、平面型光導波路組立体はクラッドを含むことができる。クラッドは、下方のクラッド層、上方のクラッド層、又は両方を含むことができる。存在する場合、下方のクラッド層は基材上かつ少なくとも１つのポリマーコアの下に配設され、硬化第一組成物を含む。また、下方のクラッド層は、約５８９ｎｍの波長を有する光に対して約２３℃にて第三屈折率を有し、この第三屈折率は第二屈折率よりも低い。存在する場合、上方のクラッド層はポリマーコア上に配設され得る。下方のクラッド層及び上方のクラッド層がどちらも存在する場合、上方のクラッド層は、ポリマーコアと下方のクラッド層の両方の上に配設され得る。上方のクラッド層は第三硬化ポリマー組成物を含み、上方のクラッド層は、約５８９ｎｍの波長を有する光に対して約２３℃にて第四屈折率を有する。第四屈折率は、第二屈折率よりも低い。
【００７９】
本明細書に記載の方法は、高生産性製造プロセスに拡張可能であり得る。この方法は、単一基材上で複数の導波路を同時に製作することを可能にし得る。加えて、この方法は、従来のウェハ製作技術（例えば、コーティング、露光、現像、硬化）及び設備を採用する。更に、この方法は、光パターン形成可能なポリマー及びシリコーン組成物を使用することができ、これにより、光パターン形成が不可能なポリマー組成物の使用に関連する追加のプロセス工程（例えば、フォトレジストの適用及びエッチング）を省く。最後に、この方法は高解像度を有することができ、すなわち、この方法は、クリティカルディメンションを良好に保持しながらフォトマスクから基材上のシリコーン膜に画像を転写する。様々な実施形態において、この光導波路組立体を使用して、減衰器、スイッチ、スプリッター、ルーター、フィルター及び回折格子といった光集積回路を製作することができる。
【実施例】
【００８０】
本発明は、ここに記載する実施例に制限されるものではない。実施例において使用されるエポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂の構造は、１３Ｃ  ＮＭＲ及び２９Ｓｉ  ＮＭＲ計測を行うことにより、決定した。エポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂の数平均分子量は、ポリスチレンスタンダードとの比較に基づいてＧＰＣを用いて計算した。シラノール及びメトキシ基含量は、２９Ｓｉ  ＮＭＲにより測定した。膜厚は、Ｔｅｎｃｏｒ  Ａｌｐｈａｓｔｅｐ  ２００を使用して決定した。更に、下記の平均シロキサン単位式中のＭｅ、Ｐｈ、Ｖｉ及びＥ３はそれぞれ、メチル、フェニル、ビニル及び２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル基を表す。
【００８１】
実施例１．エポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂（Ａ１）の調製
フェニルトリクロロシラン（５０５ｇ）とジメチルジクロロシラン（４７ｇ）の混合物をトルエン（５０ｇ）と２−プロパノール（１４２ｇ）と水（１４２ｇ）の混合物中で共加水分解及び縮合にかけることにより、シラノール含有メチルフェニルポリシロキサン樹脂の溶液を調製した。この溶液を炭酸水素ナトリウム水溶液で中和し、水で洗浄し、続いて、加熱して水を完全に除去した。２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン（２２６ｇ）と水酸化カリウム（２ｇ）の５０重量％水溶液とを残っている溶液に加え、加熱及び撹拌しながら共沸脱水することにより水とメタノールとトルエンを除去した。このプロセスにおいて、適量のトルエンを加えて、固形物濃度を約５０重量％に維持した。シラノール基の脱水縮合反応が終わってから、数時間にわたって溶液を追加的に還流させて、平衡反応を完了させた。冷却後、この反応系を固体酸性吸着剤で中和し、この吸着剤を濾別することにより、平均シロキサン単位式［Ｍｅ２ＳｉＯ２／２］０．１０ＰｈＳｉＯ３／２］０．３０［Ｅ３ＳｉＯ３／２］０．２５を有するエポキシ含有オルガノポリシロキサン樹脂のトルエン溶液（固形物含量：４９９ｇ）を得た。このエポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂の数平均分子量は２５００であり、フェニル基含量は５９ｍｏｌ％であり、シラノール基とメトキシ基の合計含量は０．８ｍｏｌ％であった。
【００８２】
実施例２．エポキシ含有オルガノポリシロキサン樹脂（Ａ２）の調製
出発原材料としてフェニルトリクロロシラン（３１５ｇ）とメチルトリクロロシラン（１９１ｇ）とジメチルジクロロシラン（５５ｇ）と２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン（２６２ｇ）を使用したことを除き、実施例１と同じやり方で反応を行うことにより、平均単位式［Ｍｅ２ＳｉＯ２／２］０．１０［ＭｅＳｉＯ３／２］０．３０［ＰｈＳｉＯ３／２］０．３５［Ｅ３ＳｉＯ３／２］０．２５を有するエポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂のトルエン溶液（固形物含量：４９０ｇ）を得た。このエポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂の数平均分子量は３７００であり、フェニル基含量は３２ｍｏｌ％であり、シラノール基とメトキシ基の合計含量は０．９ｍｏｌ％であった。
【００８３】
実施例３．エポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂（Ａ３）の調製
出発原料がフェニルトリクロロシラン（４２３ｇ）とジメチルジクロロシラン（２３．５ｇ）とトリメトキシクロロシラン（３９．５ｇ）と２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン（２６９ｇ）とから構成されたことを除き、実施例１におけるのと同じ反応により、次の平均単位式［Ｍｅ２ＶｉＳｉＯ１／２］０．１０［Ｍｅ２ＳｉＯ２／２］０．０５［ＰｈＳｉＯ３／２］０．５５［Ｅ３ＳｉＯ３／２］０．３０で表されるエポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂のトルエン溶液（固形物４９０ｇ）を調製した。得られたエポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂において、数平均分子量は１７００であり、フェニル基含量は４４ｍｏｌｅ％であり、シラノール基とメトキシ基の合計含量は０．６ｍｏｌｅ％であった。
【００８４】
実施例４．エポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂（Ａ４）の調製
出発原料がフェニルトリクロロシラン（５０５ｇ）とメチルビニルジクロロシラン（５２ｇ）と２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン（２２６ｇ）とから構成されたことを除き、実施例１におけるのと同じ反応により、次の平均単位式［ＭｅＶｉＳｉＯ２／２］０．１０［ＰｈＳｉＯ３／２］０．６５［Ｅ３ＳｉＯ３／２］０．２５で表されるエポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂のトルエン溶液（固形物４９９ｇ）を調製した。得られたエポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂において、数平均分子量は２６００であり、フェニル基含量は５９ｍｏｌｅ％であり、シラノール基とメトキシ基の合計含量は０．８ｍｏｌｅ％であった。
【００８５】
実施例５  エポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂（Ａ５）の調製
出発原料がフェニルトリクロロシラン（４２４ｇ）とジメチルジクロロシラン（７７ｇ）とテトラメトキシシラン（６１ｇ）と２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン（２４６ｇ）とから構成されたことを除き、実施例１におけるのと同じ反応により、次の平均単位式［Ｍｅ２ＳｉＯ２／２］０．１５［ＰｈＳｉＯ３／２］０．５０［Ｅ３ＳｉＯ３／２］０．２５［ＳｉＯ４／２］０．１０で表されるエポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂のトルエン溶液（固形物４９９ｇ）を調製した。得られたエポキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂において、数平均分子量は３９００であり、フェニル基含量は４８ｍｏｌｅ％であり、シラノール基とメトキシ基の合計含量は１．０ｍｏｌｅ％であった。
【００８６】
実施例１〜５において、樹脂を更に処理する前に、トルエンは、加熱、減圧又はその両方で、除去することができる。
【００８７】
実施例６
以下の組成を有する配合１〜４を調製した。
【００８８】
【表１】
0005975582.tif 000004
【００８９】
樹脂溶液は、トルエンを３０重量％と、以下の平均単位式を有する樹脂を７０重量％と、からなる。
［Ｍｅ２ＶｉＳｉＯ２／２］０．１［ＰｈＳｉＯ３／２］０．３６［Ｅ３ＳｉＯ３／２］０．５４
【００９０】
ＵＶ９８２０は、ＳｂＦ６系ヨードニウム光触媒である当業者に既知の光酸発生剤である。ジエポキシは、ＰＣ−１０００であった。
【００９１】
各配合を用い、５００ＲＰＭ／２００（ｒｐｍ／ｓ）の加速を４５秒間用いてスピンコーティングすることにより、シリコンウェハ上に膜を調製した。この膜を次に１１０℃にて３分間プリベークした。この膜をＱｕｉｎｔｅｌＱ−７０００  Ｍａｓｋ  Ａｌｉｇｎｅｒで１．２Ｊの紫外線に暴露した。この膜を１１０℃にて３分間熱硬化させた。次に膜厚を表面計（Ｔｅｎｃｏｒ  Ａｌｐｈａｓｔｅｐ  ５００）によって測定して、初期厚を得た。このウェハを次にスピンコーターで現像した（メシチレンで６０秒静かに洗浄し、メシチレン及びイソプロピルアルコールで２５０ｒｐｍにて１０秒すすぎ、その後、１５００ｒｐｍで３０秒乾燥させた）。このウェハを次に１５０℃にて３０秒ベークし、室温に放冷し、その後、最終厚を測定した。
【００９２】
【表２】
0005975582.tif 000005
【００９３】
利用されてきた用語及び表現は、説明の用語として使用され、制限するものではなく、そのような用語及び表現の使用において、示され、説明される特性及びその一部のいずれの等価物を除外する意図はなく、むしろ様々な修正が主張される本発明の範囲内で可能であることを認識されたい。よって、本発明は好ましい実施形態及び任意の特性によって具体的に開示されてきたが、本明細書に開示される内容の修正及び変形は当業者によって行われ得、そのような修正及び変形は付属の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内であると考えられることを理解するべきである。
【図１】
0005975582.tif 000010
【図２】
0005975582.tif 000011
【図３】
0005975582.tif 000012
【図４】
0005975582.tif 000013