(57)【要約】【課題】基材上の下部クラッド層の材料として用いることにより、光導波路の形成時に発生する収縮応力を緩和して、低温下でも長期に亘って基材からの下部クラッド層の剥離を防止し、低い導波路損失等の優れた特性を安定的に保持できる光導波路用感光性樹脂組成物を提供する。【解決手段】（Ａ）分子中に２つ以上のシクロヘキセンオキシド構造を有する化合物、（Ｂ）カプロラクトン変性トリメチロールプロパン等のポリオール化合物、および（Ｃ）光酸発生剤を含有する感光性樹脂組成物。【選択図】図１
2005126497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）分子中に２つ以上のシクロヘキセンオキシド構造を有する化合物、（Ｂ）ポリオール化合物、および（Ｃ）光酸発生剤を含有することを特徴とする光導波路用感光性樹脂組成物。
【請求項２】
前記成分（Ａ）が、下記式で表される化合物である請求項１に記載の光導波路用感光性樹脂組成物。
【化１】
2005126497.tif 000007
【請求項３】
前記（Ａ）成分の配合量が２０〜７９．９５重量％、前記（Ｂ）成分の配合量が２０〜７９．９５重量％、前記（Ｃ）成分の配合量が０．０５〜１０重量％（ただし、（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）＝１００重量％）である請求項１又は２に記載の光導波路用感光性樹脂組成物。
【請求項４】
硬化物の状態でのガラス転移温度が１００℃以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の光導波路用感光性樹脂組成物。
【請求項５】
コア部と、クラッド層とからなる光導波路であって、前記クラッド層の少なくとも一部が、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光導波路用感光性樹脂組成物の硬化物からなることを特徴とする光導波路。
【請求項６】
前記クラッド層が、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光導波路用感光性樹脂組成物の硬化物からなる第一のクラッド層と、少なくとも該第一のクラッド層と前記コア部の間に介在する第二のクラッド層とからなる請求項５に記載の光導波路。
【請求項７】
基材と、該基材上に形成された下部クラッド層と、該下部クラッド層の上面の一部に形成されたコア部と、該コア部を埋設するように前記下部クラッド層上に形成された上部クラッド層とからなる光導波路であって、前記下部クラッド層が、前記基材上に形成された請求項１〜４のいずれか１項に記載の光導波路用感光性樹脂組成物の硬化物からなる第一のクラッド層と、少なくとも該第一のクラッド層と前記コア部の間に介在する、前記第一のクラッド層とは異なる材料からなる第二のクラッド層とを含むことを特徴とする光導波路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路用感光性樹脂組成物および該組成物を含む光導波路に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチメディア時代を迎え、光通信システムやコンピュータにおける情報処理の大容量化および高速化の要求から、光の伝送媒体として光導波路が注目されている。光導波路に望まれる性質として、伝送損失や偏波依存性等の光学特性が良好なこと、それらの特性が外部環境によって影響され難く、長期的安定性を有すること、微細かつ複雑な形状の光導波路を製造時に環境汚染物質を排出せずに低エネルギー消費で短時間に少ない工程数で歩留まり良く製造できること等が挙げられる。
従来の光導波路としては、石英系光導波路が代表的であった。しかし、石英系光導波路は、製造時に石英膜の堆積のために高温での長時間の処理が必要であるなど、製造時間が長いこと、光導波路のパターン形成には、光レジストを用いる工程と、危険性の高いガスを用いてエッチングする工程が含まれ、かつ、それらの工程に特殊な装置を必要とするなど、多数の複雑な工程および特殊な装置を要すること、歩留まりが低いこと等の問題がある。
これらの問題を改善するため、光導波路の工程数の削減、製造時間の短縮化、歩留まりの増大等の生産性の向上を目的に、コア部とクラッド層の材料として液状の硬化性組成物を用いるポリマー系光導波路が、近年幾つか提案されている（特許文献１〜３を参照）。
【０００３】
ポリマー系光導波路においては、導波路損失が低いことに加えて、簡易な手法で作製できること、および長期信頼性に優れることが課題とされている。
このうち、導波路損失の低減化を達成する方法として、例えば、ポリマー中のＣ−Ｈのフッ素化（Ｃ−Ｆ）や重水素化（Ｃ−Ｄ）によって、使用波長域でのＣ−Ｈによる導波路損失の発生を防止することが行われている。
光導波路を簡易な手法で作製する方法として、例えば、直接露光法（特許文献４）、フォトブリーチング法（特許文献５）、モールド法（特許文献６）等が提案されている。
長期信頼性を向上させる方法として、例えば、基材に対して物理的処理（紫外線、オゾン処理等）や化学的処理（カップリング剤処理等）を施して、光導波路が基材から剥離することを防止し、導波路特性の長期的安定を図ることが提案されている。
【特許文献１】特開平０６−１０９９３６号公報
【特許文献２】特開平１０−２５４１４０号公報
【特許文献３】特開２０００−１８０６４３号公報
【特許文献４】特開２００１−４８５８号公報
【特許文献５】特開２００２−３１１２６２号公報
【特許文献６】特開２００３−１７２８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のように、ポリマー系光導波路は、導波路損失の低減化や、光導波路の作製の簡易化や、長期信頼性の向上等のために、種々の方法が提案され、改良されつつある。
しかし、冷熱衝撃試験や低温保存試験のような厳しい条件下においては、基材の表面に対して物理的処理や化学的処理を施した場合でも、光導波路が基材から剥離したり、光導波路にクラックが発生するなどの現象が起き、その結果、導波路損失の低下等が生じるという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みて、低い導波路損失および光導波路の作製の容易さに加えて、優れた長期信頼性、特に低温下にてクラッド層が基材から剥離せずに低い導波路損失等が長期間に亘って安定的に保持される性質を有する光導波路用感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、前述の従来技術の問題を解決するために鋭意検討した結果、（Ａ）分子中に２つ以上のシクロヘキセンオキシド構造を有する化合物、（Ｂ）ポリオール化合物、および（Ｃ）光酸発生剤を含有する光導波路用感光性樹脂組成物が、低い導波路損失および光導波路の作製の容易さに加えて、優れた長期信頼性（特に、低温下で基材から剥離せず、導波路損失の低下等が生じないこと）を有するとの知見を得て、本発明を完成した。
すなわち、本発明（請求項１）の光導波路用感光性樹脂組成物は、（Ａ）分子中に２つ以上のシクロヘキセンオキシド構造を有する化合物、（Ｂ）ポリオール化合物、および（Ｃ）光酸発生剤を含有することを特徴とする。
ここで、前記成分（Ａ）の具体的化合物としては、例えば、下記式：
【化２】
2005126497.tif 000003
で表される化合物（化合物名：３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート）が挙げられる（請求項２）。
本発明の光導波路用感光性樹脂組成物は、好ましくは、（Ａ）成分の配合量が２０〜７９．９５重量％、（Ｂ）成分の配合量が２０〜７９．９５重量％、（Ｃ）成分の配合量が０．０５〜１０重量％（ただし、（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）＝１００重量％）の組成を有する（請求項３）。
本発明の光導波路用感光性樹脂組成物は、好ましくは、硬化物の状態でのガラス転移温度が１００℃以下である（請求項４）。
本発明（請求項５）の光導波路は、コア部と、クラッド層とからなる光導波路であって、前記クラッド層の少なくとも一部が、前述の特定の成分組成を有する光導波路用感光性樹脂組成物の硬化物からなることを特徴とする。
この光導波路の実施形態の一例として、前記クラッド層が、前述の特定の成分組成を有する光導波路用感光性樹脂組成物の硬化物からなる第一のクラッド層と、少なくとも第一のクラッド層とコア部の間に介在する第二のクラッド層とからなるものが挙げられる（請求項６）。
本発明（請求項７）の光導波路は、基材と、該基材上に形成された下部クラッド層と、該下部クラッド層の上面の一部に形成されたコア部と、該コア部を埋設するように前記下部クラッド層上に形成された上部クラッド層とからなる光導波路であって、前記下部クラッド層が、前記基材上に形成された前述の特定の成分組成を有する光導波路用感光性樹脂組成物の硬化物からなる第一のクラッド層と、少なくとも該第一のクラッド層と前記コア部の間に介在する、前記第一のクラッド層とは異なる材料（例えば、従来より汎用されている光導波路用感光性樹脂組成物）からなる第二のクラッド層とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の光導波路用感光性樹脂組成物は、基材と、基材上に形成される下部クラッド層と、下部クラッド層の上面の一部に形成されるコア部と、該コア部を埋設するように下部クラッド層上に形成される上部クラッド層とからなる光導波路において、少なくとも、下部クラッド層中の基材上に塗布し硬化させる部分の材料として使用することによって、光導波路の形成時に発生する収縮応力を緩和して、低温下でも長期に亘って基材からの下部クラッド層の剥離を防止し、低い導波路損失等の優れた特性を安定的に保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を具体的に説明する。
［Ａ．光導波路用感光性樹脂組成物］
本発明の光導波路用感光性樹脂組成物は、（Ａ）分子中に２つ以上のシクロヘキセンオキシド構造を有する化合物、（Ｂ）ポリオール化合物、および（Ｃ）光酸発生剤を含有するものである。
１．（Ａ）成分
（Ａ）成分は、分子中に２つ以上のシクロヘキセンオキシド構造を有する化合物である。（Ａ）成分の具体例としては、例えば、次のものが挙げられる。
［具体例］
２−（３，４−エポキシシクロヘキシル−５，５−スピロ−３，４−エポキシ）シクロヘキサン−メタ−ジオキサン；
３，４−エポキシ−１−メチルシクロヘキシル−３’，４’−エポキシ−１’−メチルシクロヘキサンカルボキシレート；
３，４−エポキシ−５−メチルシクロヘキシルメチル−３’，４’−エポキシ−５’−メチルシクロヘキサンカルボキシレート；
３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシル−３’，４’−エポキシ−６’−メチルシクロヘキサンカルボキシレート；
３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート；
６−メチル−３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−６’−メチル−３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート；
エチレングリコールのジ（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）エーテル；
エチレンビス（３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート）；
ビス（３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル）アジペート；
ビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）アジペート；
メチレンビス（３，４−エポキシシクロヘキサン）；
ラクトン変性３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート
［市販品］
（Ａ）成分の市販品としては、セロキサイド２０２１、２０２１Ａ、２０２１Ｐ、２０８１、２０８３、２０８５、エポリードＧＴ−３００、３０１、３０２、４００、４０１、４０３、ＰＢ３６００、ＰＢ４７００（ダイセル化学工業社製）、アデカオプトマーＫＲＭ−２１１０（旭電化工業社製）、ＵＶＲ−６１００、６１０５、６１１０、６１２８（ユニオンカーバイド社製）等が挙げられる。
【０００８】
２．（Ｂ）成分
（Ｂ）成分は、ポリオール化合物である。本発明で使用されるポリオール化合物は、１分子中に２個以上、好ましくは３〜６個の水酸基を有するものである。１分子中の水酸基の数が６個を超えると、光導波路界面に剥離が見られたり、導波路中にクラックが発生したりする傾向がある。
ポリオール化合物を配合することによって、本発明の樹脂組成物における光硬化性や、系に柔軟性を付与することができ、クラックや剥離を防止することができる。
［具体例］
（Ｂ）成分の具体例としては、例えば、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、スクロース、クオドール等の３価以上の水酸基を含有する化合物を、エチレンオキシド（ＥＯ）、プロピレンオキシド（ＰＯ）、ブチレンオキシド、テトラヒドロフラン等の環状エーテル化合物で変性することにより得られるポリエーテルポリオールや、前記の３価以上の水酸基を含有する化合物を、ε−カプロラクトンで変性することにより得られるポリカプロラクトンポリオールや、二塩基酸とジオールからなるポリエステルで変性することにより得られるポリエステルポリオールや、前記の３価以上の水酸基を含有する化合物を、カルボネートで変性することにより得られるポリカルボネートポリオール等を挙げることができる。
【０００９】
（Ｂ）成分の具体的化合物名としては、例えば、ＥＯ変性トリメチロールプロパン、ＰＯ変性トリメチロールプロパン、テトラヒドロフラン変性トリメチロールプロパン、カプロラクトン変性トリメチロールプロパン、ＥＯ変性グリセリン、ＰＯ変性グリセリン、テトラヒドロフラン変性グリセリン、カプロラクトン変性グリセリン、ＥＯ変性ペンタエリスリトール、ＰＯ変性ペンタエリスリトール、テトラヒドロフラン変性ペンタエリスリトール、カプロラクトン変性ペンタエリスリトール、ＥＯ変性ソルビトール、ＰＯ変性ソルビトール、カプロラクトン変性ソルビトール、ＥＯ変性スクロース、ＰＯ変性スクロース、ＥＯ変性スクロース、ＥＯ変性クオドール等が挙げられる。
中でも、ＥＯ変性トリメチロールプロパン、ＰＯ変性トリメチロールプロパン、カプロラクトン変性トリメチロールプロパン、ＰＯ変性グリセリン、カプロラクトン変性グリセリン、ＰＯ変性ソルビトールは、本発明において好ましく用いられる。
［市販品］
（Ｂ）成分の市販品としては、サンニックスＴＰ−４００、サンニックスＧＰ−６００、サンニックスＧＰ−１０００、サンニックスＳＰ−７５０、サンニックスＧＰ−２５０、サンニックスＧＰ−４００、サンニックスＧＰ−６００（以上、三洋化成社製）、ＴＭＰ−３  Ｇｌｙｃｏｌ、ＰＮＴ−４  Ｇｌｙｃｏｌ、ＥＤＡ−Ｐ−４、ＥＤＡ−Ｐ−８（以上、日本乳化剤社製）、Ｇ−３００、Ｇ−４００、Ｇ−７００、Ｔ−４００、ＥＤＰ−４５０、ＳＰ−６００、ＳＣ−８００（以上、旭電化工業社製）、ＴＯＮＥ０３０１、ＴＯＮＥ０３０５、ＴＯＮＥ０３１０（以上、ユニオンカーバイド社製）、プラクセル３０３、プラクセル３０５、プラクセル３０８（以上、ダイセル化学工業社製）等が挙げられる。
【００１０】
３．（Ｃ）成分
（Ｃ）成分は光酸発生剤である。光酸発生剤は、放射線の照射によって、光硬化作用を有する酸性活性物質（ルイス酸）を放出する。
ここで、放射線としては、可視光、紫外線、赤外線、Ｘ線、電子線、α線、γ線等が挙げられる。ただし、一定のエネルギーレベルを有し、硬化速度が大であり、しかも照射装置が比較的安価でかつ小型である観点から、紫外線を使用することが好ましい。
光酸発生剤としては、例えば、下記一般式（１）で表される構造を有するオニウム塩や、下記一般式（２）で表される構造を有するスルフォン酸誘導体等が挙げられる。
［Ｒ１ａＲ２ｂＲ３ｃＲ４ｄＷ］＋ｍ［ＭＺｍ＋ｎ］−ｍ    （１）
［一般式（１）中、カチオンはオニウムイオンであり、ＷはＳ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｏ，Ｉ、Ｂｒ、Ｃｌまたは−Ｎ≡Ｎであり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は同一または異なる有機基であり、ａ、ｂ、ｃおよびｄは各々０〜３の整数であって、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）はＷの価数に等しい。また、Ｍはハロゲン化物錯体［ＭＺｍ＋ｎ］の中心原子を構成する金属またはメタロイドであり、例えばＢ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏである。Ｚは、例えばＦ、Ｃｌ、Ｂｒ等のハロゲン原子またはアリール基であり、ｍはハロゲン化物錯体イオンの正味の電荷であり、ｎはＭの原子価である。］
【００１１】
Ｑｓ−〔Ｓ（＝Ｏ）２−Ｒ５〕ｔ    （２）
［一般式（２）中、Ｑは１価もしくは２価の有機基、Ｒ５は炭素数１〜１２の１価の有機基、添え字ｓは０又は１、添え字ｔは１又は２である。］
【００１２】
（１）オニウム塩
一般式（１）におけるアニオン［ＭＺｍ＋ｎ］の具体例としては、テトラフルオロボレート（ＢＦ４−）、ヘキサフルオロホスフェート（ＰＦ６−）、ヘキサフルオロアンチモネート（ＳｂＦ６−）、ヘキサフルオロアルセネート（ＡｓＦ６−）、ヘキサクロルアンチモネート（ＳｂＣｌ６−）、テトラフェニルボレート、テトラキス（トリフルオロメチルフェニル）ボレート、テトラキス（ペンタフルオロメチルフェニル）ボレート等が挙げられる。
また、一般式（１）におけるアニオン［ＭＺｍ＋ｎ］の代わりに、一般式［ＭＺｎＯＨ−］で表されるアニオンを使用することも好ましい。さらに、過塩素酸イオン（ＣｌＯ４−）、トリフルオロメタンスルフォン酸イオン（ＣＦ３ＳＯ４−）、フルオロスルフォン酸イオン（ＦＳＯ４−）、トルエンスルフォン酸イオン、トリニトロベンゼンスルフォン酸アニオン、トリニトロトルエンスルフォン酸アニオン等の他のアニオンを有するオニウム塩を使用することもできる。
【００１３】
また、オニウム塩としては芳香族オニウム塩が好ましく、特に好ましくはトリアリールスルホニウム塩、下記一般式（３）で表される化合物、下記一般式（４）で表されるジアリールヨードニウム塩あるいはトリアリールヨードニウム塩である。
【化３】
2005126497.tif 000004
［一般式（３）中、Ｒ６およびＲ７は、それぞれ独立して水素又はアルキル基、Ｒ８は水酸基または−ＯＲ９（但し、Ｒ９は１価の有機基である。）を示し、ａは４〜７の整数、ｂは１〜７の整数である。ナフタレン環への各置換基の結合位置は特に限定されない。］
［Ｒ１０−Ｐｈ１−Ｉ＋−Ｐｈ２−Ｒ１１］［Ｙ−］        （４）
［一般式（４）中、Ｒ１０およびＲ１１は、各々１価の有機基であり、同一でも異なっていてもよく、Ｒ１０およびＲ１１の少なくとも一方は、炭素数が４以上のアルキル基を有しており、Ｐｈ１およびＰｈ２はそれぞれ芳香族基であり、同一でも異なっていてもよく、Ｙ−は１価の陰イオンであり、周期律表３族、５族のフッ化物陰イオンもしくは、ＣｌＯ４−、ＣＦ３ＳＯ３−から選ばれる陰イオンである。］
【００１４】
一般式（３）で表される化合物としては、４−ヒドロキシ−１−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、４−ブトキシ−１−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、１−（４，７−ジヒドロキシ）−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、１−（４，７−ジ−ｔ−ブトキシ）−ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート等が挙げられる。
さらに、ジアリールヨードニウム塩としては、（４−ｎ−デシロキシフェニル）フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、〔４−（２−ヒドロキシ−ｎ−テトラデシロキシ）フェニル〕フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、〔４−（２−ヒドロキシ−ｎ−テトラデシロキシ）フェニル〕フェニルヨードニウムトリフルオロスルホネート、〔４−（２−ヒドロキシ−ｎ−テトラデシロキシ）フェニル〕フェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、〔４−（２−ヒドロキシ−ｎ−テトラデシロキシ）フェニル〕フェニルヨードニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレート、ビス（４−ｔ−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（４−ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロフォスフェート、ビス（４−ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムトリフルオロスルホネート、ビス（４−ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムテトラフルオロボレート、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、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロフォスフェート、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムトリフルオロメチルスルフォネート等の１種または２種以上の組み合わせを挙げることができる。
【００１５】
（２）スルフォン酸誘導体
一般式（２）で表されるスルフォン酸誘導体としては、ジスルホン類、ジスルホニルジアゾメタン類、ジスルホニルメタン類、スルホニルベンゾイルメタン類、イミドスルホネート類、ベンゾインスルホネート類、１−オキシ−２−ヒドロキシ−３−プロピルアルコールのスルホネート類、ピロガロールトリスルホネート類、ベンジルスルホネート類等が挙げられる。
これらの中で好ましくはイミドスルホネート類であり、さらに好ましくはトリフルオロメチルスルホネート誘導体である。
【００１６】
（Ａ）〜（Ｃ）成分の合計量（１００重量％）中の各成分の配合量は、好ましくは（Ａ）成分が２０〜７９．９５重量％、（Ｂ）成分が２０〜７９．９５重量％、（Ｃ）成分が０．０５〜１０重量％であり、より好ましくは（Ａ）成分が３０〜６９．９重量％、（Ｂ）成分が３０〜６９．９重量％、（Ｃ）成分が０．１〜５重量％であり、特に好ましくは（Ａ）成分が３５〜６４．８重量％、（Ｂ）成分が３５〜６４．８重量％、（Ｃ）成分が０．２〜３重量％である。
（Ａ）成分が３０重量％未満では、架橋構造を十分形成できず長期信頼性において導波路特性が悪化する傾向があり、７９．９５重量％を超えると、系が脆くなったり、硬くなるなどしてクラックや剥離を生ずる可能性がある。（Ｂ）成分が３０重量％未満では、系が脆くなりクラックや剥離を生ずる傾向があり、７９．９５重量％を超えると、長期信頼性に問題を生ずる恐れがある。（Ｃ）成分が０．０５重量％未満では、十分な硬化性を得られず、十分に優れた導波路特性を得られない傾向があり、１０重量％を超えると、残留する（Ｃ）成分によって長期信頼性に問題を生ずる恐れがある。
【００１７】
４．その他の成分
本発明の樹脂組成物には、さらに、本発明の効果を損なわない範囲において、酸拡散制御剤、反応性希釈剤、ラジカル発生剤（光重合開始剤）、光増感剤、金属アルコキシド、無機微粒子、脱水剤、レベリング剤、重合禁止剤、重合開始助剤、濡れ性改良剤、界面活性剤、可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤、シランカップリング剤、高分子添加剤等を配合することができる。
【００１８】
本発明の光導波路用感光性樹脂組成物のガラス転移温度は、好ましくは１００℃以下、より好ましくは８０℃以下、特に好ましくは６０℃以下である。該ガラス転移温度が１００℃以下であると、本樹脂組成物をクラッド層として用いた場合、導波路中に発生し得る剥離やクラック等を抑制することができる利点がある。該ガラス転移温度の下限値は、特に限定されない。
【００１９】
［Ｂ．光導波路］
１．光導波路の構造
本発明の光導波路は、基材と、基材上に形成された下部クラッド層と、下部クラッド層の上面の一部に形成されたコア部と、コア部を埋設するように下部クラッド層上に形成された上部クラッド層とからなる。
このうち、下部クラッド層は、少なくとも、基材との接着面を含む部分が、本発明の光導波路用感光性樹脂組成物の硬化物からなるように形成される。下部クラッド層の具体的形態例としては、（ａ）本発明の光導波路用感光性樹脂組成物の硬化物のみから形成されるもの、（ｂ）基材の上面に、本発明の光導波路用感光性樹脂組成物の硬化物からなる第一のクラッド層を積層し、さらに第一のクラッド層の上面に、本発明とは異なる光導波路用感光性樹脂組成物（例えば、従来の汎用のクラッド層形成用組成物）の硬化物からなる第二のクラッド層を積層してなるもの、等が挙げられる。
なお、上部クラッド層、コア部、および前記（ｂ）の形態における第二のクラッド層を形成させるための樹脂組成物としては、例えば、ポリシロキサン成分およびアクリレートやエポキシなどの感光性化合物を含む感光性樹脂組成物や、熱硬化性樹脂組成物等が挙げられる。
【００２０】
下部クラッド層、コア部および上部クラッド層の材料および形状は、これらの硬化物の屈折率の関係が、光導波路に要求される条件を満足すること等を考慮して、選択される。例えば、コア部の幅および高さが５〜１００μｍで、コア部とクラッド層との屈折率の差が０．２〜１０％となるように選ぶことができる。
屈折率の調整は、例えば、感光性樹脂組成物の構成原料の置換基の種類等を適宜選択することにより行うことができる。具体的には、屈折率の差が適宜の大きさとなるような二種または三種の感光性樹脂組成物を選択した上で、最も屈折率の高い組成物をコア部の材料として用い、他の組成物をクラッド層（下部クラッド層および上部クラッド層）の材料として用いればよい。
なお、前記（ｂ）の形態において、下部クラッド層中の第二のクラッド層、および上部クラッド層として、同一の材料を用いることは、経済的に有利であり、製造管理も容易となるため、好ましい。
また、クラッド用の感光性樹脂組成物を調製する際に、その粘度を、１００〜１０，０００ｃｐｓ（２５℃）の範囲内の値とすることが好ましく、１００〜８，０００ｃｐｓ（２５℃）の範囲内の値とすることがより好ましく、３００〜３，０００ｃｐｓ（２５℃）の範囲内の値とすることが特に好ましい。該粘度が前記範囲外であると、感光性樹脂組成物の取り扱いが困難になったり、均一な厚みを有する塗膜を形成することが困難になることがある。
なお、感光性樹脂組成物の粘度は、反応性希釈剤や有機溶媒を適宜の量だけ配合することによって、調整することができる。
【００２１】
２．光導波路の製造方法
次に、本発明の感光性樹脂組成物を用いた湿式リソグラフィー法による光導波路の製造方法の一例を、いわゆるチャンネル型光導波路の例を用いて説明する。図１は、本発明の感光性樹脂組成物を用いた光導波路の製造方法の一例を示すフロー図である。
まず、図１中の（ａ）に示すように、基材として、平坦な上面を有する基板１を用意する。なお、基板１としては、シリコン基板、ガラス基板等が挙げられる。
図１中の（ｂ）に示すように、基板１の上面に、本発明の光導波路用感光性樹脂組成物２を塗布し、必要に応じて乾燥またはプリベークして薄膜を形成させた後、図１中の（ｃ）に示すように、紫外線（または適宜の波長の光）３を照射して硬化させ、第一のクラッド層４を形成する。
この際、樹脂組成物２の塗布方法は、第一のクラッド層（硬化膜）４の厚みが均一でかつ表面が平滑になるものであれば特に限定されず、例えば、スピンコート法、スプレー法、ロールコート法、インクジェット法等の方法を採用することができる。中でも、半導体業界で高精度の工業的塗布技術として用いられているスピンコート法が好ましい。
スピンコート法は、０℃〜１００℃の温度下で１０〜１，０００回転／分で１〜６０秒の条件下で実施される液状組成物を基板１に均一に塗布する第一の工程と、高速回転により一定の膜厚を形成する第二の工程とからなる。
このうち、第二の工程において、主に、硬化膜の表面粗さが制御される。第二の工程においては、液状組成物の粘度に応じて、スピンコート法の条件が定められる。例えば、液状組成物の粘度が１００〜３，０００ｃｐｓの場合、好ましくは、５００〜５，０００回転／分で３０〜１００秒の回転が行われ、粘度が３，０００〜１０，０００ｃｐｓの場合、１，０００〜８，０００回転／分で６０〜３００秒の回転が行われる。
なお、後述する樹脂組成物５，７，１１の塗布方法も、樹脂組成物２と同様である。
【００２２】
また、照射する光３としては、可視光、紫外線、赤外線、Ｘ線、α線、β線、γ線、電子線等を用いることができ、特に限定されるものではないが、光源の工業的な汎用性の観点から、通常、２００〜４５０ｎｍの紫外〜可視領域の光、好ましくは波長３６５ｎｍの紫外線を含む光が用いられる。照射条件の例としては、２００〜４５０ｎｍの波長の光を、照度が１〜１０００ｍＷ／ｃｍ２、照射量が０．０１〜５０００ｍＪ／ｃｍ２、好ましくは０．１〜１０００ｍＪ／ｃｍ２となるように照射して、露光することが挙げられる。
光の照射装置としては、例えば、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、エキシマランプ等の広い面積を同時に照射するランプ光源や、パルス、連続発光のレーザー光源等の光源から、ミラー、レンズ、光ファイバーを用いて収束光を得るように構成した装置が用いられる。このような収束光を用いて光導波路を形成する場合、収束光もしくは被照射体を移動させることにより、光導波路の形状が得られるような露光を行うことができる。光の照射装置で用いられる光源の中でも、３６５ｎｍの紫外線強度の高い光源が好ましい。例えば、ランプ光源としては高圧水銀ランプ、レーザー光源としてはアルゴンレーザーが好ましい。
なお、樹脂組成物２等の液状組成物を光照射して硬化する際には、液状組成物の薄膜の全面に光を照射し、薄膜の全体を硬化することが好ましい。
後述する樹脂組成物５，７，１１に対する紫外線等の光３の照射方法も、樹脂組成物２と同様である。
【００２３】
次いで、図１中の（ｄ）に示すように、第一のクラッド層４の上面に、第二のクラッド層用の感光性樹脂組成物５（例えば、感光性エポキシ樹脂組成物）を塗布し、乾燥またはプリベークして薄膜を形成させた後、図１中の（ｅ）に示すように、紫外線等の光３を照射して硬化させ、第二のクラッド層６を形成する。第一のクラッド層４と第二のクラッド層６とからなる積層体が、下部クラッド層である。なお、本発明において、第二のクラッド層６は省略することもできる。
その後、図１中の（ｆ）に示すように、第二のクラッド層６の上面に、コア部を形成するためのコア用感光性樹脂組成物７（例えば、クラッド層よりも屈折率の高い感光性樹脂組成物）を塗布した後、図１中の（ｇ）に示すように、所定のラインパターンを有するフォトマスク８を通して紫外線等の光３を照射して露光し、コア用感光性樹脂組成物７の一部を硬化させる。
【００２４】
なお、所定のパターンに従って光の照射を行う方法としては、光の透過部と非透過部とからなるフォトマスク８を用いる方法に限られず、例えば、以下に示すａ〜ｃの方法を採用してもよい。
ａ．液晶表示装置と同様の原理を利用した、所定のパターンに従って光透過領域と不透過領域とからなるマスク像を電気光学的に形成する手段を利用する方法。
ｂ．多数の光ファイバーを束ねてなる導光部材を用い、この導光部材における所定のパターンに対応する光ファイバーを介して光を照射する方法。
ｃ．レーザ光、あるいはレンズ、ミラー等の集光性光学系により得られる収束光を走査させながら組成物に照射する方法。
【００２５】
次いで、図１中の（ｈ）に示すように、硬化部分と未硬化部分との溶解性の差異を利用して、現像液によって未露光部を除去し、露光部のみからなる成形体９を形成した後、必要に応じて乾燥またはプリベークさせ、さらに、図１中の（ｉ）に示すように、紫外線等の光３を照射してポスト露光を行い、パターニングされた硬化膜からなる帯状のコア部１０を形成する。なお、ポスト露光の後、露光部分の硬化を促進させるために、加熱処理（ポストベーク処理）を行ってもよい。
ここで、現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、ジエチルアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン等の塩基性物質を含むアルカリ水溶液や、メチルエチルケトン、アセトン、トルエン、テトラヒドロフラン、アルコール等の有機溶媒が用いられる。なお、アルカリ現像液中の塩基性物質の濃度は、通常０．０５〜２５重量％、好ましくは０．１〜３．０重量％である。
【００２６】
現像時間は、通常３０〜６００秒間である。現像方法としては、液盛り法、ディッピング法、シャワー現像法等の公知の方法を採用することができる。
現像液としてアセトン等の有機溶媒を含むものを用いた場合は、そのまま風乾することにより、また、アルカリ水溶液を用いた場合は、流水洗浄を例えば３０〜９０秒間行った後、圧縮空気や圧縮窒素等で風乾させることによって、表面上の水分を除去する。これによって、パターン状の被膜（コア部１０）が形成される。
【００２７】
次に、図１中の（ｊ）に示すように、上部クラッド層用の感光性樹脂組成物１１を塗布し、乾燥またはプリベークさせた後、図１中の（ｋ）に示すように、紫外線等の光３を照射して硬化させ、上部クラッド層１２を形成する。上部クラッド層１２は、硬度および耐熱性を向上させるために、さらにポストベークすることが好ましい。こうして図１中の（ｌ）に示す光導波路１３が完成する。
本明細書中において、「光導波路」の語は、原則として、基板１を含まないクラッド層とコア部とからなる積層体を意味するが、便宜上、基板１を含めて光導波路と称することもある。
なお、図１中の感光性樹脂組成物５，７，１１の代わりに、熱硬化性樹脂組成物を用いることもできる。この場合の加熱条件は、特に限定されないが、通常、５０℃〜３００℃で１分〜２４時間加熱される。
【実施例】
【００２８】
１．本発明の感光性樹脂組成物の調製
表１に示す各成分をフラスコに入れた後、６０℃にて２時間攪拌しながら溶解させ、均一な透明の樹脂組成物（組成物１〜４）を得た。
２．光導波路の作製
［実施例１］
シリコンウエファ上に硬化膜厚が１５μｍとなるようにスピンコートにて前記の調製済みの組成物１を塗布し（図１（ｂ））、その後、マスクアライナーにて照度３０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を５０秒空気雰囲気下で照射し、第一のクラッド層４を形成した（図１（ｃ））。
次に、第一のクラッド層の上面に、硬化膜厚が２０μｍとなるようにスピンコートにて感光性樹脂オプスターＰＪ３０１０（商品名；ＪＳＲ社製）を塗布し、１００℃で５分間乾燥させた後、マスクアライナーにて照度３０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を３０秒空気雰囲気下で紫外線照射した。その後、１５０℃で１時間加熱することで、第二のクラッド層６を形成した。
その後、第一のクラッド層４と第二のクラッド層６とからなる下部クラッド層の上面に、硬化膜厚が５０μｍとなるようにスピンコートにて感光性樹脂オプスターＰＪ３００９（商品名；ＪＳＲ社製）を塗布した後、コア部の幅が５０μｍのパターンを有するマスクを通して、紫外線を照射した（図１（ｇ））。次いで、１％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液からなる現像液によって未照射部を除去し、その後、１５０℃で１時間の加熱を行った（図１（ｉ））。コア部１０および第二のクラッド層６の上面に、コア部１０の上面からの硬化膜厚が５０μｍとなるようにスピンコートにて感光性樹脂オプスターＰＪ３０１０（商品名；ＪＳＲ社製）を塗布し、マスクアライナーにて照度３０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を３０秒空気雰囲気下で紫外線照射し、１５０℃で１時間の加熱により上部クラッド層１２を形成し、光導波路１３を完成させた。
［実施例２〜３、比較例１〜３］
表１および表２に示す樹脂組成物を用いた以外は実施例１と同じ手法で光導波路を作製した。
【００２９】
３．樹脂組成物および光導波路の評価方法
［ガラス転移点］
アプリケーターを用いて、ガラス基板上に樹脂組成物（表１中の組成物１〜４）を１００μｍ厚となるように塗布して、樹脂組成物層を形成させた後、窒素雰囲気下でコンベア式紫外線（ＵＶ）照射装置を用いて、１．０Ｊ／ｃｍ２の紫外線を樹脂組成物層に照射し、硬化膜を得た。次いで、共振型動的粘弾性測定装置を用いて、振動周波数１０Ｈｚの振動を与えながら、この硬化膜の損失正接の温度依存性を測定した。得られた損失正接の最大値を示す温度をガラス転移温度とした。
［光学特性の測定試料］
実施例に記したように、４インチシリコンウェハの基板上に５０μｍ×５０μｍ角のコアを含む樹脂積層体を形成させてなる直線状の光導波路を用意した。続いて、ダイシングにより、光導波路長が１０ｍｍであるサンプルを作製した。
［導波路損失］
波長８５０ｎｍの光を導波路の一端から入射させたときに他端から出射する光量を、光量計（アンリツ社製ＭＴ９８１０Ａ）のパワーメータにより測定し、サンプルを介さない光量とサンプルを介しての光量の比から挿入損失値［ｄＢ］を得た。サンプルの挿入損失が１．０［ｄＢ／ｃｍ］を超えるものは×、１．０［ｄＢ／ｃｍ］以下のものは○とした。
【００３０】
［−４０℃保存試験における光学特性変化］
初期値の挿入損失を測定後、同一サンプルを−４０℃で１，０００時間放置後に、直線光導波路の挿入損失を測定し、冷熱処理前後における挿入損失の変化量を測定した。挿入損失の変化量が１．０ｄＢを超えるものは×、１．０ｄＢ以下のものは○とした。
［冷熱衝撃試験による光学特性変化］
初期値の挿入損失を測定後、同一サンプルを−４０℃で３０分放置後に、８５℃で３０分放置するというヒートサイクルを５００サイクル繰り返す冷熱処理を行った後に、直線光導波路の挿入損失を測定し、冷熱処理の前後における挿入損失の変化量を測定した。挿入損失の変化量が１．０ｄＢを超えるものは×、１．０ｄＢ以下のものは○とした。
以上の結果を表１、表２に示す。
【００３１】
【表１】
2005126497.tif 000005
【００３２】
【表２】
2005126497.tif 000006
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の光導波路用感光性樹脂組成物を用いた光導波路の製造方法の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    基板
２    本発明の光導波路用感光性樹脂組成物
３    紫外線
４    第一のクラッド層
５    第二のクラッド層用の感光性樹脂組成物
６    第二のクラッド層
７    コア用感光性樹脂組成物
８    フォトマスク
９    成形体
１０    コア部
１１    上部クラッド層用の感光性樹脂組成物
１２    上部クラッド層
１３    光導波路
【図１】
2005126497.tif 000008