JP4385818B2 - 感光性樹脂組成物および光導波路 - Google Patents
感光性樹脂組成物および光導波路 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4385818B2 JP4385818B2 JP2004095820A JP2004095820A JP4385818B2 JP 4385818 B2 JP4385818 B2 JP 4385818B2 JP 2004095820 A JP2004095820 A JP 2004095820A JP 2004095820 A JP2004095820 A JP 2004095820A JP 4385818 B2 JP4385818 B2 JP 4385818B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- meth
- resin composition
- clad layer
- acrylate
- photosensitive resin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Materials For Photolithography (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Description
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)。
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。
しかし、ヒートサイクル試験や高温高湿試験のような厳しい条件下においては、基板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、導波路損失の増大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、特にヒートサイクル、高温高湿等の過酷な環境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。
すなわち、本発明の感光性樹脂組成物は、(A)下記一般式(1)により表わされるジオキソラン骨格含有アクリレート、
本発明の感光性樹脂組成物の好ましい成分組成の例は、前記(A)成分を10〜60質量%、前記(B)成分を5〜50質量%、前記(C)成分を10〜89.99質量%、前記(D)成分を0.01〜10質量%含有するものである。
本発明の光導波路は、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、上述の感光性樹脂組成物の硬化物からなることを特徴とする。
本発明の光導波路の好ましい実施形態の一例は、前記クラッド層が、前記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ものである。
本発明の光導波路の好ましい実施形態の他の例は、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記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ものである。
[1.感光性樹脂組成物]
本発明の感光性樹脂組成物は、(A)特定のジオキソラン骨格含有アクリレート、(B)他の(メタ)アクリレート、(C)ポリオール化合物、ポリイソシアネート化合物および水酸基含有(メタ)アクリレート化合物の反応物であるラジカル重合性ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー、および(D)光重合開始剤を含有するものである。
[(A)成分]
(A)成分は、下記一般式(1)で表わされるジオキソラン骨格含有アクリレートである。
中でも、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン等は、基材と光導波路の間の剥離を効果的に抑制し得る等の観点から、好ましく用いられる。
(A)成分の市販品としては、例えば、MMDOL30、MEDOL30、MIBDOL30、CHDOL30、MEDOL10、MIBDOL10、CHDOL10(以上、大阪有機化学社製)等が挙げられる。
本発明の組成物中の成分(A)の配合量は、好ましくは5〜60質量%、より好ましくは10〜50質量%、特に好ましくは15〜45質量%である。該配合量が5質量%未満または60質量%を超えると、厳しい条件下で長期に亘り基材からの光導波路の剥離を防止するなどの効果を得難くなる。
(B)成分は、(A)成分以外の(メタ)アクリレートである。(B)成分としては、(メタ)アクリロイル基を1つ有する(メタ)アクリレートと、(メタ)アクリロイル基を2つ以上有する(メタ)アクリレートのいずれも用いることができる。
(メタ)アクリロイル基を1つ有する(メタ)アクリレートの例としては、アクリロイルモルフォリン、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシシクロヘキシルアクリレート、2−アクリロイルシクロヘキシルコハク酸等を挙げることができる。
中でも、アクリロイルモルフォリン、イソボルニル(メタ)アクリレート等は、基材と光導波路の間の剥離を効果的に抑制し得る等の観点から、好ましく用いられる。特に、アクリロイルモルフォリンとイソボルニル(メタ)アクリレートの併用は、硬化物の耐熱性、長期信頼性等の観点から好ましい。
(メタ)アクリロイル基を1つ有する(メタ)アクリレートの市販品の例としては、ACMO(興人社製)、IBXA(大阪有機化学社製)等が挙げられる。
中でも、エチレンオキシド付加ビスフェノールA(メタ)アクリル酸エステル、エチレンオキシド付加テトラブロモビスフェノールA(メタ)アクリル酸エステル、ビスフェノールAジグリシジルエーテルと(メタ)アクリル酸とのエポキシ開環反応で得られるビスフェノールAエポキシ(メタ)アクリレート、テトラブロモビスフェノールAエポキシ(メタ)アクリレート等は、好ましく用いられる。
本発明においては、(メタ)アクリロイル基を2つ以上有する(メタ)アクリレートを用いることによって、硬化物の耐熱性を向上させることができる。
(メタ)アクリロイル基を2つ以上有する(メタ)アクリレートの市販品の例としては、リポキシVR−77、VR−60、VR−90、SP−1506、SP−1506、SP−1507、SP−1509、SP−1563(以上、昭和高分子社)、ビスコート#700、#540(以上、大阪有機化学工業社製)、アロニックスM−208、M−210(以上、東亞合成社製)等が挙げられる。
(B)成分として、(B−1)(メタ)アクリロイル基を1つ有する(メタ)アクリレートと、(B−2)(メタ)アクリロイル基を2つ以上有する(メタ)アクリレートを併用する場合におけるこれら2種の配合割合(B−1/B−2)は、質量比で例えば、10/1〜1/2である。
なお、(B)成分のホモポリマーの状態でのガラス転移温度は、60℃以上であることが好ましい。該温度が60℃未満であると、本発明の組成物の耐熱性が低下することがある。ここで、「ガラス転移温度」とは、共振型動的粘弾性測定装置において振動周波数10Hzでの損失正接が最大値を示す温度として定められる。
(C)成分は、ポリオール化合物、ポリイソシアネート化合物および水酸基含有(メタ)アクリレート化合物の反応物であるラジカル重合性ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーである。
この場合、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基は、ポリオール化合物の水酸基と、水酸基含有(メタ)アクリレート化合物の水酸基の各々と反応する。
ラジカル重合性ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーは、具体的には、例えば、以下の製法1〜製法4のいずれかの方法で製造される。
製法1:ポリオール化合物、ポリイソシアネート化合物および水酸基含有(メタ)アクリレートを一括して仕込んで反応させる方法。
製法2:ポリオール化合物およびポリイソシアネート化合物を反応させ、次いで水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させる方法。
製法3:ポリイソシアネート化合物および水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させ、次いでポリオール化合物を反応させる方法。
製法4:ポリイソシアネート化合物および水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させ、次いでポリオール化合物を反応させ、最後にまた水酸基含有(メタ)アクリレート化合物を反応させる方法。
(C)成分の原料となるポリオール化合物としては、芳香族ポリエーテルポリオール、脂肪族ポリエーテルポリオール、脂環族ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール等が挙げられる。
中でも、基板と光導波路との密着性の更なる向上を図るためには、アルキレンオキシ構造を含有するポリエーテルポリオールを用いることが好ましい。
芳香族ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加ジオール、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加ジオール、ビスフェノールAのブチレンオキサイド付加ジオール、ビスフェノールFのエチレンオキサイド付加ジオール、ビスフェノールFのプロピレンオキサイド付加ジオール、ビスフェノールFのプロピレンオキサイド付加ジオール、ハイドロキノンのアルキレンオキサイド付加ジオール、ナフトキノンのアルキレンオキサイド付加ジオール等が挙げられる。芳香族ポリエーテルポリオールの市販品としては、ユニオール,DA700,DA1000(以上、日本油脂社製)等が挙げられる。
脂肪族ポリエーテルポリオールおよび脂環族ポリエーテルポリオールの市販品としては、ユニセーフDC1100、ユニセーフDC1800、ユニセーフDCB1100、ユニセーフDCB1800(以上、日本油脂社製);PPTG4000、PPTG2000、PPTG1000、PTG2000、PTG3000、PTG650、PTGL2000、PTGL1000(以上、保土谷化学社製);EXENOL4020、EXENOL3020、EXENOL2020、EXENOL1020(以上、旭硝子社製);PBG3000、PBG2000、PBG1000、Z3001(以上、第一工業製薬社製);ACCLAIM 2200、3201、4200、6300、8200(以上、住化バイエルウレタン社製);NPML−2002、3002、4002、8002(以上、旭硝子社製)等が挙げられる。
ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、1,6−ヘキサンポリカーボネート等が挙げられる。市販品としてはDN−980、981、982、983(以上、日本ポリウレタン社製)、PLACCEL−CD205、CD−983、CD220(以上、ダイセル化学工業社製)、PC−8000(米国PPG社製)等が挙げられる。
本発明で使用しうる他のポリオール化合物としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ポリβ−メチル−δ−バレロラクトン、ヒドロキシ末端ポリブタジエン、ヒドロキシ末端水添ポリブタジエン、ひまし油変性ポリオール、ポリジメチルシロキサンの末端ジオール化合物、ポリジメチルシロキサンカルビトール変性ポリオール等が挙げられる。
ポリオール化合物は、単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
ポリオール化合物の好ましい数平均分子量は、500〜10,000であり、さらに好ましくは1,000〜8,000であり、最も好ましくは1,500〜5,000である。ポリオール化合物の数平均分子量が500未満であると、組成物の硬化物の常温および低温におけるヤング率が上昇し、充分な接着性が得られない。一方、数平均分子量が10,000を超えると、組成物の粘度が上昇し、基材に組成物を被覆する際の塗工性が悪化することがある。
(C)成分の原料となるポリイソシアネート化合物としては、例えば、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、1,3−キシリレンジイソシアネート、1,4−キシリレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、3,3′−ジメチル−4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3′−ジメチルフェニレンジイソシアネート、4,4′−ビフェニレンジイソシアネート、1,6−ヘキサンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート、メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,4−ヘキサメチレンジイソシアネート、ビス(2−イソシアネートエチル)フマレート、6−イソプロピル−1,3−フェニルジイソシアネート、4−ジフェニルプロパンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート等ポリイソシアネート化合物が挙げられる。中でも、水添キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等が好ましい。ポリイソシアネート化合物は、単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
(C)成分の原料となる水酸基含有(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェニルオキシプロピル(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシアルキル(メタ)アクリロイルホスフェート、4−ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールモノ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等が挙げられる。さらにアルキルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、グリシジル(メタ)アクリレート等のグリシジル基含有化合物と(メタ)アクリル酸との付加反応により得られる化合物が挙げられる。中でも、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等は、好ましく用いられる。
水酸基含有(メタ)アクリレートは、単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
(C)成分の数平均分子量は、好ましくは1,000以上、より好ましくは5,000以上である。該値が1,000未満では、基材に対する感光性樹脂組成物の長期信頼性(悪条件下での密着性等)が低下したり、粘度が小さくなり過ぎて感光性樹脂組成物の塗工性が劣ることがある。
(C)成分の数平均分子量は、好ましくは40,000以下、より好ましくは15,000以下である。該値が40,000を超えると、粘度が高くなり、取り扱いが難しくなる。
本発明の組成物中の(C)成分の配合量は、好ましくは10〜89.99質量%、より好ましくは20〜84.5質量%、特に好ましくは30〜74質量%である。該配合量が10質量%未満では、基材に対する感光性樹脂組成物の長期信頼性が低下することがある。該配合量が89.99質量%を超えると、基材に対する密着力が低下することがある。
(D)成分はラジカル性光重合開始剤である。
ラジカル性光重合開始剤は、活性エネルギー線(光)の照射によって本発明の光硬化性樹脂組成物を硬化させるための化合物である。
ここで、活性エネルギー線とは、例えば、赤外線、可視光線、紫外線およびX線、電子線、α線、β線、γ線のような電離放射線をいう。
ラジカル性光重合開始剤としては、光照射により分解してラジカルを発生して、重合性化合物((A)成分〜(C)成分)の重合を開始させるものであればよく、例えば、アセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、べンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3−メチルアセトフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−プロパン−1−オン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキシド等が挙げられる。
中でも、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1等が、重合速度、溶液安定性の観点から好ましく用いられる。
本発明の組成物中の(D)成分の配合量は、好ましくは0.01〜10質量%、より好ましくは0.5〜7質量%、特に好ましくは1〜5質量%である。該配合量が0.01質量%未満では、重合反応の速度が低下し、本発明の組成物を用いた光導波路の製造効率が低下することがある。該配合量が10質量%を超えると、感光性樹脂組成物の硬化物の光学特性が低下することがある。
光増感剤としては、例えば、トリエチルアミン、ジエチルアミン、N−メチルジエタノールアミン、エタノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル等が挙げられる。光増感剤の市販品としては、例えば、ユベクリルP102、103、104、105(以上、UCB社製)等が挙げられる。
熱重合開始剤としては、例えば、過酸化物、アゾ化合物等が挙げられる。具体例としては、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチル−パーオキシベンゾエート、アゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。
本発明の樹脂組成物には、さらに必要に応じて酸化防止剤を添加することにより、劣化を抑制することができる。
酸化防止剤の市販品としては、例えばIrganox1010、1035、1076、1222(以上、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)、Antigen P、3C、FR、GA−80(住友化学工業(株)製)等が挙げられる。
[その他の添加剤]
本発明の樹脂組成物には、前記の成分以外に、本発明の樹脂組成物の特性を損なわない範囲で各種添加剤として、例えば、紫外線吸収剤、光安定剤、シランカップリング剤、塗面改良剤、熱重合禁止剤、レベリング剤、界面活性剤、着色剤、保存安定剤、可塑剤、滑剤、溶媒、フィラー、老化防止剤、濡れ性改良剤等を必要に応じて配合することができる。
本発明の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90℃以下、特に好ましくは70℃以下である。該ガラス転移温度が100℃以下であると、本発明の組成物をクラッド層の材料として用いた場合に、導波路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。
1.光導波路の構造
本発明の光導波路は、基板上に形成するための下部クラッド層と、下部クラッド層上の一部に形成されたコア部と、コア部を被覆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、好ましくは、少なくとも、基板との接触面を含む部分が、本発明の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)基板の上面に、本発明の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、ポリシロキサン系、アクリレート系またはエポキシ系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。
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2種または3種以上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。
クラッド層用の感光性樹脂組成物の粘度は、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。
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。
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。
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。
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(クラッド層よりも屈折率の高い組成物)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。
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。
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質量%、好ましくは0.1〜3.0質量%である。
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。
本明細書中において、「光導波路」の語は、原則として、基板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、基板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。
攪拌機を備えた反応容器に、イソホロンジイソシアネート17質量%、ジラウリル酸ジ-n−ブチル錫0.05質量%、2,6−ジ-t−ブチル-p-クレゾール0.01質量%を仕込み、5〜10℃に冷却した。攪拌しながら温度が30℃以下に保たれるように2−ヒドロキシエチルアクリレートを8質量%滴下した。滴下終了後、30℃で1時間反応させた。次に数平均分子量が2,000のポリプロピレングリコールを75質量%加え、50〜70℃にて2時間反応を続けた。残留イソシアネートが0.1質量%以下になった時を反応終了とした。得られたウレタンアクリレートを「ウレタンアクリレート1」とした。同様の手法で、表1に示す各成分割合にて「ウレタンアクリレート2」を合成した。
表2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(感光性樹脂組成物1〜5)を得た。
3.光導波路の作製
[実施例1]
シリコンウエハ上に硬化膜厚が15μmとなるようにスピンコートにて前記の調製済みの感光性樹脂組成物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1〜2]
表2に示す樹脂組成物を用いた以外は実施例1と同様にして、光導波路を作製した。
[ガラス転移温度]
アプリケーターを用いて、ガラス基板上に樹脂組成物(表2中の組成物1〜5)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。
[伝送損失]
上述の光導波路に対してダイシングを行い、光導波路長が10mmであるサンプルを作製した。この光導波路のサンプルを用いて、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、カットバック法にて導波路損失(dB/cm)を求めた。導波路損失が1.0(dB/cm)を超えるものは×、1.0(dB/cm)以下のものは○とした。
初期値の伝送損失を測定後、同一サンプルを温度85℃、相対湿度85%の高温高湿条件下において、1,000時間放置後に、サンプル(光導波路)の伝送損失を測定し、高温高湿試験の前後における伝送損失の変化量を求めた。伝送損失の変化量が1.0dBを超えるものは×、1.0dB以下のものは○とした。
[ヒートサイクル試験による光学特性変化]
初期値の伝送損失を測定後、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、直線光導波路の伝送損失を測定し、冷熱処理の前後における伝送損失の変化量を測定した。伝送損失の変化量が1.0dBを超えるものは×、1.0dB以下のものは○とした。
[接着強度試験]
アプリケーターを用いて、ガラス基板上に樹脂組成物(表2中の組成物1〜5)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。クロスカットセロテープ(登録商標)剥離試験を10回繰り返した。基材から硬化膜が剥がれない場合を接着性良好と判定し、10回中10回良好な場合を○、10回中1回以上剥離が見られる場合を接着性不良と判定し、×で表記した。
以上の結果を表2、表3に示す。
2 本発明の感光性樹脂組成物
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
Claims (5)
- 前記(A)成分を10〜60質量%、前記(B)成分を5〜50質量%、前記(C)成分を10〜89.99質量%、前記(D)成分を0.01〜10質量%含有する請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 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又は2に記載の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。
- 前記クラッド層が、請求項1又は2に記載の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3に記載の光導波路。
- 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又は2に記載の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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004095820A JP4385818B2 (ja) | 2004-03-29 | 2004-03-29 | 感光性樹脂組成物および光導波路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004095820A JP4385818B2 (ja) | 2004-03-29 | 2004-03-29 | 感光性樹脂組成物および光導波路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005283840A JP2005283840A (ja) | 2005-10-13 |
JP4385818B2 true JP4385818B2 (ja) | 2009-12-16 |
Family
ID=35182304
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004095820A Expired - Fee Related JP4385818B2 (ja) | 2004-03-29 | 2004-03-29 | 感光性樹脂組成物および光導波路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4385818B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4882788B2 (ja) * | 2007-02-21 | 2012-02-22 | Jsr株式会社 | 感放射線性樹脂組成物、スペーサーとその製法および液晶表示素子 |
KR100912707B1 (ko) | 2007-11-05 | 2009-08-19 | 타코마테크놀러지 주식회사 | 포지티브형 포토레지스트 조성물 |
TW200928468A (en) * | 2007-11-29 | 2009-07-01 | Jsr Corp | Film-shaped optical waveguide |
KR100922844B1 (ko) * | 2007-12-13 | 2009-10-20 | 제일모직주식회사 | 절연막 형성용 감광성 수지 조성물 |
JP5665162B2 (ja) * | 2008-03-07 | 2015-02-04 | 東レ株式会社 | 光導波路フィルムおよびその製造方法 |
JP2009229720A (ja) * | 2008-03-21 | 2009-10-08 | Fujifilm Corp | 感光性樹脂組成物、フォトスペーサー及びその形成方法、保護膜、着色パターン、表示装置用基板、並びに表示装置 |
KR101225955B1 (ko) | 2008-12-22 | 2013-01-24 | 제일모직주식회사 | 잉크젯용 수지 조성물 |
JP5476019B2 (ja) * | 2009-03-30 | 2014-04-23 | 富士フイルム株式会社 | インク組成物、インクジェット記録方法及び印刷物 |
US8716421B2 (en) | 2012-06-25 | 2014-05-06 | Promerus, Llc | Norbornene-type formate monomers and polymers and optical waveguides formed therefrom |
EP3476874A4 (en) * | 2016-06-22 | 2020-03-18 | Maxell Holdings, Ltd. | RESIN COMPOSITION FOR MODEL ELEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING AN OPTICALLY SHAPED ARTICLE |
JP6892108B2 (ja) * | 2017-03-23 | 2021-06-18 | 株式会社サクラクレパス | 光硬化性人工爪組成物 |
-
2004
- 2004-03-29 JP JP2004095820A patent/JP4385818B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005283840A (ja) | 2005-10-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1772754B1 (en) | Radiation-sensitive resin composition for optical waveguides, optical waveguide, and method for manufacturing optical waveguide | |
JP3982377B2 (ja) | 光硬化性樹脂組成物及び光学部材 | |
JP2004115757A (ja) | 液状硬化性樹脂組成物 | |
JP4462500B2 (ja) | 感光性樹脂組成物及びその硬化物 | |
JP2006058831A (ja) | 光導波路用感光性樹脂組成物および光導波路 | |
JP4385818B2 (ja) | 感光性樹脂組成物および光導波路 | |
JP4840586B2 (ja) | 光導波路用感光性樹脂組成物、光導波路及びその製造方法 | |
JP2005255844A (ja) | 放射性硬化性組成物 | |
JP4935648B2 (ja) | フィルム状光導波路 | |
JP5327053B2 (ja) | フィルム状光導波路 | |
JP5309992B2 (ja) | 光導波路形成用ドライフィルム、光導波路およびその製造方法 | |
JP2009157125A (ja) | フィルム状光導波路 | |
JP2007077329A (ja) | 液状硬化性樹脂組成物 | |
JP4893934B2 (ja) | 光導波路フィルムの製造方法 | |
JP2007297467A (ja) | 液状硬化性樹脂組成物 | |
JP4682955B2 (ja) | 光導波路の製造方法 | |
JP5115057B2 (ja) | フィルム状光導波路及びフィルム状光導波路用感光性樹脂組成物 | |
JP2008164854A (ja) | フィルム状光導波路 | |
JP4360252B2 (ja) | 光導波路形成用感光性樹脂組成物、及びそれを用いて形成された光導波路 | |
JP2009230800A (ja) | 接着剤用放射線硬化性樹脂組成物 | |
JP2007297466A (ja) | 液状硬化性樹脂組成物 | |
JP2009244627A (ja) | フィルム状光導波路 | |
JP4151508B2 (ja) | 光導波路用感光性樹脂組成物および光導波路 | |
JP2005258000A (ja) | 光導波路形成用感光性組成物および光導波路 | |
JP3607748B2 (ja) | 多層被覆 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060727 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090615 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090623 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090819 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090908 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090921 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121009 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121009 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121009 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131009 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |