JP5562710B2

JP5562710B2 - ポリマー光導波路の製法

Info

Publication number: JP5562710B2
Application number: JP2010100804A
Authority: JP
Inventors: 睦小河
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2030-04-26
Also published as: JP2011232437A; US20110262651A1; CN102236125A; CN102236125B

Description

本発明は、ポリマー光導波路の製法に関するものである。

近年、光通信，光情報処理、その他一般光学の分野の増大に伴い、複数の光デバイスを光接続するための光導波路の需要が高まっている。この種の光導波路としては、一般にポリマー材料を用いてコア（コア層）を形成し、そのコアの上に、ポリマー材料からなるオーバークラッド層を、コアの下に同材料からなるアンダークラッド層を形成した、ポリマー光導波路が用いられる。

上記ポリマー光導波路のコアは、通常、光導波路の長手方向（光路方向）に延びるパターンに形成され、その幅方向の断面形状は、略方形状に形成されている。また、このようなパターンのコアは、紫外線硬化性樹脂等の感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィ法により形成される（特許文献１，２）。すなわち、基板上にアンダークラッド層を形成した後、このアンダークラッド層上にコア形成用の感光性樹脂組成物層を形成し、フォトマスクを介して光を照射して露光し、未露光部分を現像液を用いて現像・除去することにより、上記所定パターンのコアが形成される。

そして、上記コア形成用の感光性樹脂組成物の主剤としては、成形品の寸法精度に優れる、エポキシ系，オキセタン系，ビニルエーテル系等の光カチオン重合反応により硬化するタイプの感光性樹脂（以下、単に「光カチオン重合樹脂」ということもある）が用いられ、これらの光カチオン重合樹脂に、光酸発生剤などの光触媒と、粘度調整用の溶剤、および、反応性オリゴマー，希釈剤，カップリング剤等の助剤が添加されて、樹脂組成物を構成している。

特開２００７−２７９２３７号公報特開２００８−２７５９９９号公報

ところで、ポリマー光導波路において、上記光カチオン重合樹脂を用いてフォトリソグラフィ法によりコアを形成する際に、場合により、作製されたコアの幅（光導波路幅方向の全幅）が設計値よりも広くなってしまうということが生じる。しかしながら、このように得られたコアの幅が設計値よりも広くなると、光の全損失が増大し、ポリマー光導波路が当初の設計通りの性能を発揮できないおそれがあり、その改善が望まれている。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光カチオン重合反応により硬化するタイプの感光性樹脂を用いて、低光損失のポリマー光導波路を効率よく製造することのできるポリマー光導波路の製法の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明のポリマー光導波路の製法は、光を伝達するコアと、このコアの下側に設けられるアンダークラッド層と、上記コアを被覆した状態で設けられるオーバークラッド層とを備え、少なくとも上記コアが、光カチオン重合反応により硬化するタイプの感光性樹脂を用いて形成されたポリマー光導波路の製法であって、基板上に形成されたアンダークラッド層の表面に、上記光カチオン重合反応により硬化するタイプの感光性樹脂と溶媒とからなるコア形成用樹脂組成物を層状に塗布する工程と、上記塗布直後のコア形成用樹脂組成物層の質量を質量計により測定し、その結果を制御手段に記憶する工程と、上記コア形成用樹脂組成物層中の溶媒を揮発させる加熱工程と、加熱中の上記コア形成用樹脂組成物層の質量を計側するモニター工程と、上記加熱前に制御手段に記憶したコア形成用樹脂組成物層の質量と、加熱後のコア形成用樹脂組成物層の質量とを比較することにより、コア形成用樹脂組成物層中の溶媒濃度の変化量を求める工程と、上記コア形成用樹脂組成物層の溶媒濃度の変化量にもとづき、上記加熱工程における加熱条件を制御して、上記コア形成用樹脂組成物中の残存溶媒濃度を１ｗｔ％以下に調整する制御工程と、上記加熱工程後のコア形成用樹脂組成物の層に、フォトマスクを介して照射線を照射して露光し、現像して所定パターンのコアを形成する工程と、を備えるポリマー光導波路の製法をその要旨とする。

すなわち、本発明者は、コアの形成材料として、光カチオン重合反応により硬化するタイプの感光性樹脂を用いた場合に、上記コアの全幅が設計値より広くなる事態の発生原因を突き止めるため、一連の研究を重ねた。その過程で、上記コアの幅が広くなる原因が、光の照射により発生する活性種（水素イオン）が、マスクにより光の当たっていない領域（コアに隣接する設計外の領域）にまで拡散するためではないかと考え、さらに研究を進めた。そして、その結果、上記活性種の拡散が、コア形成材料に配合された溶媒に起因することを突き止めた。すなわち、コアの形成材料（光カチオン重合樹脂）は、溶媒により粘度の低いワニス状となっているため、上記活性種がこの光カチオン重合樹脂組成物中で移動し易くなっていることを突き止めた。そして、本発明者は、この知見にもとづき、コア形成材料中の溶媒量を、その露光前に適正な濃度範囲に低下させ、この活性種の移動を抑制する工夫をすることにより、上記光カチオン重合樹脂を用いた場合でも、寸法精度の高い光導波路コアを得られることを見出し、本発明に到達した。

このように、本発明は、光カチオン重合樹脂を用いて、フォトリソグラフィ法によりポリマー光導波路を作製する製法において、そのコアの露光前に、基板上に形成されたアンダークラッド層の表面に、上記光カチオン重合反応により硬化するタイプの感光性樹脂と溶媒とからなるコア形成用樹脂組成物を層状に塗布する工程と、上記塗布直後のコア形成用樹脂組成物層の質量を質量計により測定し、その結果を制御手段に記憶する工程と、上記コア形成用樹脂組成物層中の溶媒を揮発させる加熱工程と、加熱中の上記コア形成用樹脂組成物層の質量を計側するモニター工程と、上記加熱前に制御手段に記憶したコア形成用樹脂組成物層の質量と、加熱後のコア形成用樹脂組成物層の質量とを比較することにより、コア形成用樹脂組成物層中の溶媒濃度の変化量を求める工程と、上記コア形成用樹脂組成物層の溶媒濃度の変化量にもとづき、上記加熱工程における加熱条件を制御して、上記コア形成用樹脂組成物中の残存溶媒濃度を１ｗｔ％以下に調整する制御工程と、を備えている。そのため、露光後の上記コア形成用樹脂組成物中の残存溶媒濃度（ｗｔ％＝残存溶媒の質量／樹脂組成物全体の質量）が、適正な濃度範囲まで低下していて、上記活性種の移動に起因するコア幅の拡大が防止されるようになる。その結果、コアの形成時（露光後の加熱処理時）にもその幅が広がることなく、各コアを当初の設計幅通りに精度良く形成することができる。このことにより、各コアの全損失が低減され、高性能の光カチオン重合樹脂製ポリマー光導波路を製造することが可能になる。

（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態のポリマー光導波路の製法におけるアンダークラッド層の形成方法を説明する模式図である。（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施形態のポリマー光導波路の製法におけるコアの形成方法を説明する模式図である。（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態のポリマー光導波路の製法におけるオーバークラッド層の形成方法と手順を説明する模式図であり、（ｄ）はこの製法により得られたポリマー光導波路の模式的端面図である。紫外線照射前のコア形成材料層中の残存溶媒濃度と、得られたコアの幅との関係を示すグラフ１である。紫外線照射前のコア形成材料層中の残存溶媒濃度と、得られたコアの全損失との関係を示すグラフ２である。（ａ）は実施例１のポリマー光導波路のコアの導光状態を示す模式図であり、（ｂ）は比較例１のポリマー光導波路のコアの導光状態を示す模式図である。

つぎに、本発明実施の形態を、図面にもとづいて詳しく説明する。

まず、本実施形態におけるポリマー光導波路の製法の概略を述べる。
この製法では、シリコンウエハー，ガラス等からなる基板１１を用意し、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、その上にアンダークラッド層１を形成する。ついで、図２（ａ）〜（ｆ）に示すように、上記アンダークラッド層１の上に、先に述べた感光性樹脂（光カチオン重合樹脂）と溶媒とからなるコア形成用樹脂組成物（以下「ワニス」ということがある）を用いて樹脂層（２’）を形成し、この樹脂層を、所定のパターンに形成されているフォトマスクＭを介して露光して現像し、パターン形成された樹脂層を、硬化によりコア２に形成する。そして、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、アンダークラッド層１の上に形成されたコア２を被覆するように、オーバークラッド層３を形成し、図３（ｄ）のようなポリマー光導波路を得る。この際、図２（ｂ）に示すように、コアの作製過程において、その露光前に、コア形成用樹脂組成物（樹脂層）中の溶媒を加熱により揮発させ、この樹脂層中の残存溶媒濃度を１ｗｔ％以下まで低下させる加熱工程を行うことにより、得られるコアの幅が設計値よりも広くなることを未然に防ぐ。これが本発明の特徴である。

つぎに、上記製法について詳細に説明する。まず、平板状の基板１１を準備する。この基板１１としては、例えば、先に述べたシリコンウエハー，ガラスがあげられ、それ以外に樹脂，金属等からなるものを使用することができる。ついで、図１（ａ）に示すように、上記基板１１の表面の所定領域に、アンダークラッド層１形成用の樹脂組成物１’を塗布する。この樹脂組成物１’の塗布は、例えば、スピンコート法等により行われる。ついで、これを硬化させ、アンダークラッド層１を作製する。

上記アンダークラッド層１の硬化は、アンダークラッド層１の形成材料や厚み等により適宜行われ、例えば、その形成材料として感光性樹脂が用いられる場合は、図１（ｂ）に示すように、上記樹脂組成物１’層に紫外線（白抜き矢印Ｌ：以下同じ）の照射を行った後、図１（ｃ）に示すように、オーブン等を用いた加熱処理（点線矢印Ｈ：以下同じ）により硬化を完了させる。

ついで、図２（ａ）に示すように、上記アンダークラッド層１の上に、コア２形成用の光カチオン重合樹脂組成物（ワニス２’）を塗布し、図２（ｂ）に示すように、加熱処理Ｈを行ってこのワニス２’中の溶媒を揮発させる。そして、残存溶媒濃度の低下したワニス２’の層に、図２（ｃ）に示すように、フォトマスクＭを介して紫外線Ｌの照射を行った後、図２（ｄ）に示すように、加熱処理Ｈを行ってその硬化を完了させる。その後、図２（ｅ）に示すように、現像液Ｄを用いて浸漬法，スプレー法，パドル法等により現像を行い、上記光カチオン重合樹脂層（２’）における未露光部分を溶解させて除去して、残存した光カチオン重合樹脂層をコア２のパターンに形成する。ついで、図２（ｆ）に示すように、加熱処理Ｈによりコア部を乾燥させ、断面略方形状のコア２を得る。

これについて、より詳しく述べると、まず、感光性の光カチオン重合樹脂と溶媒とからなるワニス２’を、アンダークラッド層１の上に、スピンコート法等により塗布する。このとき、図２（ａ）のように、塗布直後のワニス２’層の質量を（基板１１およびアンダークラッド層１ごと）、質量計１３等により測定し、コンピュータを利用した制御手段１２に記憶する（制御工程）。なお、ワニス２’中の塗布前（当初）の溶媒量（濃度）は、２０〜４０ｗｔ％である。

つぎに、図２（ｂ）のように、上記ワニス２’層を基板１１ごと加熱して、このワニス２’中の上記溶媒の一部を揮発させ、上記ワニス２’中に残存する溶媒の量を、所定濃度範囲（１ｗｔ％以下）まで低下させる。このときの加熱条件は、上記制御手段１２により、その加熱中のワニス２’層の質量変化を、上記質量計１３等によりモニターして決定される。そして、このワニス２’中の溶媒濃度の変化は、上記加熱前に制御手段１２に記憶した質量と、加熱後の質量とを比較することにより求めることができる（上記基板１１およびアンダークラッド層１の質量は相殺される。）。さらに、ワニス２’中の残存溶媒の量が、上記所定濃度以下まで低下したことの確認も、同様に、上記質量計１３等による質量測定によりリアルタイムで行うことができる（制御工程）。

なお、本実施形態における「制御工程」とは、上記ワニス２’中の溶媒の量（濃度）を測定・記録し、それにもとづいて加熱工程の加熱条件を制御して、加熱後のワニス２’中の残存溶媒濃度を１ｗｔ％以下に調整する一連の操作や手段，装置等を包含する。

上記加熱によりワニス２’中の残存溶媒濃度が低下した後、図２（ｃ）のように、コアパターンに対応する開口を有するフォトマスクＭを介して紫外線Ｌを照射し、上記ワニス２’の層を所定パターンに露光する。このフォトマスクＭを介した紫外線Ｌの照射には、通常、超高圧水銀灯や高圧水銀灯等が用いられる。なお、コアパターンの解像性の観点から、感光性材料の種類に応じて、目的とする露光線のみが照射されるように、バンドパスフィルターと称される露光フィルターを用いる。

上記紫外線Ｌによる露光の終了後、図２（ｄ）のように、光反応を完結させるための加熱処理Ｈを行う。この際、本実施形態におけるポリマー光導波路の製法では、上記露光前の加熱工程〈図２（ｂ）参照〉により、コア２形成用のワニス２’中の残存溶媒濃度が１ｗｔ％以下まで低下していることから、この露光後の加熱処理Ｈ中にも、上記紫外線の照射により生じた活性種の上記ワニス２’中における移動が抑制される。

上記硬化の完了後、図２（ｅ）のように、現像液Ｄを用いて浸漬法等により現像を行い、上記ワニス２’層における未露光部分を溶解させて除去して、残存した光カチオン重合樹脂層をコア２のパターンに形成する。ついで、図２（ｆ）のように、コア２のパターンに形成された残存樹脂層中の現像液Ｄを加熱処理Ｈにより除去する。これにより、上記アンダークラッド層１の上に、所定形状のコア２のパターンが形成される。

つぎに、図３（ａ）に示すように、前記アンダークラッド層１と同様にして、アンダークラッド層１とコア２とを覆うオーバークラッド層３形成用の樹脂組成物３’を塗布する。ついで、これを硬化させ、オーバークラッド層３を作製する。

このオーバークラッド層３の硬化も、その形成材料として感光性樹脂が用いられる場合は、図３（ｂ）に示すように、上記樹脂組成物３’からなる層に紫外線Ｌの照射を行った後、図３（ｃ）に示すように、加熱処理Ｈにより硬化を完了させる。また、オーバークラッド層３の形成材料として熱硬化型の樹脂を用いる場合は、図３（ｃ）に示す加熱処理Ｈによる硬化のみが行われる。

そして、切刃等を用いたダイシング（図示省略）により、光導波路の長手方向端部を切断して、光導波路を所要の長さに切り揃えることにより、図３（ｄ）に示すような、その長手方向の一端面に、各コア２の長手方向端面（正方形状端面）が露出する光導波路が得られる。

このように、本実施形態のポリマー光導波路の製法では、コア２の紫外線Ｌによる露光工程前に、上記コア２形成用樹脂組成物（ワニス２’）中の溶媒を揮発させる加熱工程〈図２（ｂ）参照〉と、上記ワニス２’中の残存溶媒濃度を１ｗｔ％以下に調整する制御工程（制御手段１２等）とを備えている。そのため、光カチオン重合樹脂を用いても、コア２の形成時に、その幅が広がり過ぎることなく、各コア２を当初の設計幅通りに精度良く形成することができる。また、コア２の幅方向寸法が正確なことから、各コア２の全損失が低減され、その結果、高性能・高品質のポリマー光導波路を歩留りよく製造することができる。

なお、上記実施形態においては、コアの幅方向断面しか示していないが、本発明のポリマー光導波路の製法は、コアパターンが長手方向に延びる直線（ストレート）状の光導波路の他、例えば、コアパターンが曲線状となっているものや、光信号を分波・合波するためにコアが分岐しているもの、光信号の組換え（再配列）のためにコアが交差しているもの等へも適用できる。

また、本発明のポリマー光導波路の製法に使用する形成材料としては、アンダー・オーバークラッド層およびコアともに、エポキシ系，オキセタン系，ビニルエーテル系等、エポキシ基やビニルエーテル基などを有する光カチオン重合反応で硬化するタイプの樹脂が用いられる。例えば、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，ポリシリコーン樹脂等の感光性樹脂（光重合性樹脂）があげられる。これらの樹脂のなかでも、コスト，膜厚制御性，損失等の観点から、カチオン重合性エポキシ樹脂が好ましい。ただし、添加剤の種類，量を変えることにより、アンダー・オーバークラッド層とコアとの屈折率に差を出すことが行われる。なお、コア形成用樹脂組成物（ワニス）全体に対する上記光カチオン重合樹脂の割合は、通常４０〜１００ｗｔ％、好ましくは５０〜８０ｗｔ％である。

また、上記光カチオン重合樹脂は、光酸発生剤などの光触媒とともに光カチオン重合樹脂組成物を構成し、他の成分として、反応性オリゴマー，希釈剤，カップリング剤等を含んでいてもよい。

光酸発生剤としては、例えば、オニウム塩やメタロセン錯体などの化合物を用いることができる。オニウム塩としては、ジアゾニウム塩，スルホニウム塩，ヨードニウム塩，ホスホニウム塩およびセレニウム塩などが用いられ、これらの対イオンとしては、ＣＦ₃ＳＯ₃ ^-，ＢＦ₄ ^-，ＰＦ₆ ^-，ＡｓＦ₆ ^-，およびＳｂＦ₆ ^-などのアニオンが用いられる。具体例としては、トリフェニルスルホニウムトリフレート，４−クロロベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロホスフェート，トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート，トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート，（４−フェニルチオフェニル）ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート，（４−フェニルチオフェニル）ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート，ビス[４−（ジフェニルスルホニオ）フェニル]スルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネート，ビス[４−（ジフェニルスルホニオ）フェニル]スルフィド−ビス−ヘキサフルオロホスフェート，（４−メトキシフェニル）ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート，（４−メトキシフェニル）フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート，ビス（４−ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート，ベンジルトリフェニルホスホニウムヘキサフルオロアンチモネート，トリフェニルセレニウムヘキサフルオロホスフェート等があげられる。これらの化合物は、単独でもしくは２種以上併せて用いられる。コア形成用樹脂組成物（ワニス）全体に対する上記光酸発生剤の割合は、通常０．０１〜１０ｗｔ％、好ましくは０．１〜５ｗｔ％である。

反応性オリゴマーとしては、例えば、フルオレン誘導体型エポキシや、その他多くのエポキシ，エポキシ（メタ）アクリレート，ウレタンアクリレート，ブタジエンアクリレート，オキセタン等が用いられる。特に、オキセタン類は、少量添加するだけで重合性混合物の硬化を促進させる効果を有するため、好ましい。例として、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン，３−エチル−３−（フェノキシメチル）オキセタン，ジ（１−エチル（３−オキセタニル））メチルエーテル，３−エチル−３−（２−エチルヘキシロメチル）オキセタン等あげられる。これら反応性オリゴマーは、単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

希釈剤としては、例えば、ブチルグリシジルエーテル，２−エチルヘキシルグリシジルエーテルなどの炭素数２から２５のアルキルモノグリシジルエーテル，ブタンジオールジグリシジルエーテル，１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル，ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル，ドデカンジオールジグリシジルエーテル，ペンタエチトリトールポリグリシジルエエーテル，トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル，グリセロールポリグリシジルエーテル，フェニルグリシジルエーテル，レゾルシングリシジルエーテル，ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテル，アリルグリシジルエーテル，テトラフルオロプロピルグリシジルエーテル，オクタフルオロプロピルグリシジルエーテル，ドデカフルオロペンチルグリシジルエーテル，スチレンオキシド，１，７−オクタジエンジエポキシド，リモネンジエポキシド，リモネンモノオキシド，α―ピネンエポキシド，β−ピネンエポキシド，シクロヘキセンエポキシド，シクロオクテンエポキシド，ビニルシクロヘキセンオキシドなどをあげることができる。

さらに、耐熱性，透明性の観点から、好ましい希釈剤として、分子内に脂環式構造を有するエポキシである３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート，３，４−エポキシシクロヘキセニルエチル−８，４−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート，ビニルシクロヘキセンジオキシド，アリルシクロヘキセンジオキシド，８，４−エポキシ−４−メチルシクロヘキシル−２−プロピレンオキシド，ビス（３，４−エポキシシクロヘキシル）エーテル等をあげることができる。主剤となるエポキシ樹脂に、これらの希釈剤を適量混合することにより、エポキシ基の反応率を上昇させ、結果として、得られる硬化物の耐熱性やフィルムとしての柔軟性を向上させることができる。

カップリング剤としては、エポキシ系のカップリング剤を使用することができる。例えば、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，３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン，３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン，３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等をあげることができる。また、アミノ系の３−アミノプロピルトリメトキシシランや、３−アミノプロピルトリエトキシシランなども使用できる。

また、上記コアの形成材料となる光カチオン重合樹脂組成物には、粘度調整用の溶媒（主剤である光カチオン重合樹脂と反応せず、樹脂を膨潤・可塑化させる作用のみを有する有機溶剤）が添加される。この溶媒としては、乳酸エチル，シクロヘキサノン，メチルエチルケトン（ＭＥＫ）等が用いられる。コア形成用樹脂組成物（ワニス）全体に対する上記溶媒の割合は、通常５０ｗｔ％以下、好ましくは２０〜４０ｗｔ％である。

なお、成形後の寸法伸縮等を考慮して、各クラッド層の形成材料となる感光性樹脂組成物は、上記粘度調整用の溶媒を含まない方が好ましい。例えば、エポキシ樹脂を使用する場合、上記溶媒に代えて、液状のエポキシモノマーを使用することにより、オーバークラッド層の形成材料を無溶媒化できる。液状のエポキシモノマーとしては、例えば、ダイセル化学工業社製セロキサイド２０２１Ｐ，ダイセル化学工業社製セロキサイド２０８１，ＡＤＥＫＡ社製アデカレジンＥＰ４０８０Ｅ等があげられ、これらを用いて、固体状もしくは粘ちょう液体状のエポキシ樹脂を溶解させ、無溶媒化することができる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

まず、実施例に先立って、使用材料を調整した。なお、比較例に用いた使用材料も同じである。

〔アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料〕
成分Ａ：（液状エポキシ樹脂）脂環骨格を含むエポキシ樹脂〈ＡＤＥＫＡ社製アデカレジンＥＰ４０８０Ｅ〉１００重量部
成分Ｂ：（光酸発生剤）トリアリールスルホニウム塩の５０％プロピオンカーボネート溶液〈サンアプロ社製ＣＰＩ−２００Ｋ〉１重量部

〔コアの形成材料〕
成分Ｃ：（光カチオン重合エポキシ樹脂）Ｏ−クレゾールノボラックグリシジルエーテル〈東都化成社製ＹＤＣＮ−７００−１０〉１００重量部
成分Ｂ：（光酸発生剤）トリアリールスルホニウム塩の５０％プロピオンカーボネート溶液〈サンアプロ社製ＣＰＩ−２００Ｋ〉０．５重量部
これらを溶媒である乳酸エチル〈武蔵野化学社製〉６０重量部に撹拌溶解（温度８０℃，撹拌２５０ｒｐｍ×３時間）させ、コアの形成材料（光重合性樹脂組成物）となるワニスを調製した。調製したワニスに含まれる溶媒量（濃度）は３７．３ｗｔ％（配合値）である。また、その粘度をデジタル粘度計〈ブルックフィールド社製ＨＢＤＶ−Ｉ＋ＣＰ〉にて測定したところ、１８００ｍＰａ・ｓであった。

つぎに、前記実施形態と同様にして、実施例１のポリマー光導波路を作製した。
（実施例１）
〔アンダークラッド層の作製〕
まず、ガラス基板〈厚さ１１ｍｍ，１４０ｍｍ角〉の表面に上記クラッド層の形成材料をスピンコート装置〈ミカサ社製１Ｘ−ＤＸ２〉により塗布した後、その全面に１０００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線（混線）照射〈露光機（ミカサ社製ＭＡ−６０Ｆ），超高圧水銀灯（ウシオ電機社製ＵＳＨ−２５０Ｄ）〉による露光を行った。つづいて、８０℃×５分間の加熱硬化処理を行って、基板上に、アンダークラッド層を作製した。得られたアンダークラッド層の断面寸法は、デジタルマイクロスコープ〈ＫＥＹＥＮＣＥ社製ＶＨＸ−２００〉で測定したところ、厚さ２５μｍであった。

〔コアの作製〕
つぎに、上記アンダークラッド層の表面に、上記コアの形成材料をスピンコート装置〈ミカサ社製１Ｘ−ＤＸ２〉により塗布した。そして、全体の重さを質量計で測定し、図２（ｂ）のように、１００〜１６０℃で５〜３０分間の加熱処理を行った後、再度全体の重さを質量計で測定して、この加熱前後の質量変化（溶媒の揮発による重量減）により、上記コア形成材料からなる層中の溶媒（乳酸エチル）濃度を計算した。なお、上記加熱条件は、加熱後のコア形成材料層中の残存溶媒濃度が１ｗｔ％以下になるように設定した。

ついで、ストレート状のコアパターンの開口を有する合成石英製のクロムマスク（フォトマスクＭ）を介して、その上方から、ｉバンドパスフィルターを使用して、プロキシミティ露光法（ギャップ１２５μｍ）にて３０００ｍＪ／ｃｍ²の３６５ｎｍ線照射による露光〈露光機（ミカサ社製ＭＡ−６０Ｆ），超高圧水銀灯（ウシオ電機社製ＵＳＨ−２５０Ｄ）〉を行った。つづいて、１００℃×１０分間の加熱硬化処理を行った。

つぎに、γ―ブチロラクトン〈三菱化学製〉を用いて４分間のディップ現像することにより、未露光部分を溶解除去した後、１００℃×５分間の加熱乾燥処理を行うことにより、複数条のコアを作製した。得られた各コア層の断面寸法は、デジタルマイクロスコープ〈ＫＥＹＥＮＣＥ社製、ＶＨＸ−２００〉で測定したところ、高さ（厚さ）５０μｍであった。

つづいて、得られたコアおよびアンダークラッド層の上に、上記クラッド層の形成材料をスピンコート装置〈ミカサ社製１Ｘ−ＤＸ２〉により塗布した後、その全面に１０００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線（混線）照射〈露光機（ミカサ社製ＭＡ−６０Ｆ），超高圧水銀灯（ウシオ電機社製ＵＳＨ−２５０Ｄ）〉による露光を行った。つづいて、８０℃×５分間の加熱硬化処理を行って、オーバークラッド層を形成し、ポリマー光導波路を得た。上記オーバークラッド層の断面寸法は、デジタルマイクロスコープ〈ＫＥＹＥＮＣＥ社製ＶＨＸ−２００〉で測定したところ、厚さ７５μｍであった。

（比較例１）
上記「コアの作製」時に、コア形成材料塗布後の加熱処理〈図２（ｂ）参照〉を、６０℃×３０分間行い、加熱後のコア形成材料層中の残存溶媒濃度が約１．５ｗｔ％程度となるようにした以外、上記実施例１と同様にして、比較例１のポリマー光導波路を作製した。なお、得られた光導波路の各層（アンダークラッド層，コア，オーバークラッド層）の厚さは、実施例１と同じである。

（比較例２）
上記「コアの作製」時に、コア形成材料塗布後の加熱処理〈図２（ｂ）参照〉を、６０℃×５分間行い、加熱後のコア形成材料層中の残存溶媒濃度が約４．５ｗｔ％程度となるようにした以外、上記実施例１と同様にして、比較例２のポリマー光導波路を作製した。なお、得られた光導波路の各層（アンダークラッド層，コア，オーバークラッド層）の厚さは、実施例１と同じである。

（比較例３）
上記「コアの作製」時に、コア形成材料塗布後の加熱処理〈図２（ｂ）参照〉を、６０℃×１分間行い、加熱後のコア形成材料層中の残存溶媒濃度が約８．５ｗｔ％程度となるようにした以外、上記実施例１と同様にして、比較例３のポリマー光導波路を作製した。なお、得られた光導波路の各層（アンダークラッド層，コア，オーバークラッド層）の厚さは、実施例１と同じである。

上記実施例１，比較例１〜３のポリマー光導波路を用いて、紫外線露光前のコア形成材料層中の残存溶媒濃度（ｗｔ％）と、得られたコアの幅およびその光の全損失の関係を調べた。また、ＮＦＰ画像観察により、コアの導光状態を目視で観察した。

［残存溶媒濃度とコア幅の関係］
形成されたポリマー光導波路を幅方向に垂直に切断し、その断面をＫＥＹＥＮＣＥ社製デジタルマイクロスコープ（ＶＨＸ−２００）を用いて観察することにより、各コアの幅（光導波路幅方向の全幅）を測定した。なお、各コアの高さは全て５０μｍである。

実施例１：（ｎ＝６）紫外線露光前のコア形成材料層中の残存溶媒濃度は全て１ｗｔ％未満であり、得られたコアの全幅は５０〜４４μｍ（平均４８．１μｍ）であった。
比較例１：（ｎ＝１）紫外線露光前のコア形成材料層中の残存溶媒濃度は約１．５ｗｔ％であり、得られたコアの全幅は５９μｍであった。
比較例２：（ｎ＝２）紫外線露光前のコア形成材料層中の残存溶媒濃度は約４．５ｗｔ％であり、得られたコアの全幅の平均は６７．９μｍであった。
比較例３：（ｎ＝１）紫外線露光前のコア形成材料層中の残存溶媒濃度は約８．５ｗｔ％であり、得られたコアの全幅は７４μｍであった。

図４は、上記測定されたコアの幅（μｍ）を縦軸に、上記紫外線照射前のコア形成材料層中の残存溶媒濃度（ｗｔ％）を横軸にして、上記結果をプロットしたグラフ１である。

［残存溶媒濃度とコアの光伝搬損失の関係］
つぎに、ＪＩＳＣ６８２３に準拠した方法により、得られたコアの全損失を測定した。

実施例１：（ｎ＝６）紫外線露光前のコア形成材料層中の残存溶媒濃度は全て１ｗｔ％未満であり、得られたコアの全損失は１．６〜２．１ｄＢ／１０ｃｍ（平均１．８ｄＢ／１０ｃｍ）であった。
比較例１：（ｎ＝１）紫外線露光前のコア形成材料層中の残存溶媒濃度は約１．５ｗｔ％であり、得られたコアの全損失は４．３ｄＢ／１０ｃｍであった。
比較例２：（ｎ＝２）紫外線露光前のコア形成材料層中の残存溶媒濃度は約４．５ｗｔ％であり、得られたコアの全損失の平均は５．４ｄＢ／１０ｃｍであった。
比較例３：（ｎ＝１）紫外線露光前のコア形成材料層中の残存溶媒濃度は約８．５ｗｔ％であり、得られたコアの全損失は５．１ｄＢ／１０ｃｍであった。

図５は、上記測定されたコアの全損失の値（ｄＢ／１０ｃｍ）を縦軸に、上記紫外線照射前のコア形成材料層中の残存溶媒濃度（ｗｔ％）を横軸にして、上記結果をプロットしたグラフ２である。

以上の結果より、コアの形成材料として、光カチオン重合エポキシ樹脂にＯ−クレゾールノボラックグリシジルエーテル、光酸発生剤にトリアリールスルホニウム塩の５０％プロピオンカーボネート溶液、これらの溶媒として乳酸エチルを用いた光カチオン重合樹脂組成物においては、紫外線照射前のコア形成材料中の残存溶媒濃度を、その前段階の加熱処理によって１ｗｔ％以下とすることにより、このコアの幅の寸法精度が向上し、その結果、コアの光損失の低い、高品質のポリマー光導波路が得られることが分かる。

また、上記実施例１，比較例１のポリマー光導波路のコアの導光状態を、ＮＦＰ画像観察により観察した結果、実施例１のポリマー光導波路のコアは、図６（ａ）の模式図に示すように、非常にシャープな輪郭を有しており、均一な導光状態を示すことが確認された。一方、比較例１のように、設計値より横（幅方向）に広がったポリマー光導波路のコアは、図６（ｂ）の模式図に示すように、ブロードな輪郭で、導光状態も不均一であることが分かる。

本発明のポリマー光導波路の製法は、光通信，光情報処理、その他一般光学の分野に用いられるポリマー光導波路の製造に、広く適用することができる。

１アンダークラッド層
２コア
３オーバークラッド層
１２制御手段

Claims

光を伝達するコアと、このコアの下側に設けられるアンダークラッド層と、上記コアを被覆した状態で設けられるオーバークラッド層とを備え、少なくとも上記コアが、光カチオン重合反応により硬化するタイプの感光性樹脂を用いて形成されたポリマー光導波路の製法であって、
基板上に形成されたアンダークラッド層の表面に、上記光カチオン重合反応により硬化するタイプの感光性樹脂と溶媒とからなるコア形成用樹脂組成物を層状に塗布する工程と、
上記塗布直後のコア形成用樹脂組成物層の質量を質量計により測定し、その結果を制御手段に記憶する工程と、
上記コア形成用樹脂組成物層中の溶媒を揮発させる加熱工程と、
加熱中の上記コア形成用樹脂組成物層の質量を計側するモニター工程と、
上記加熱前に制御手段に記憶したコア形成用樹脂組成物層の質量と、加熱後のコア形成用樹脂組成物層の質量とを比較することにより、コア形成用樹脂組成物層中の溶媒濃度の変化量を求める工程と、
上記コア形成用樹脂組成物層の溶媒濃度の変化量にもとづき、上記加熱工程における加熱条件を制御して、上記コア形成用樹脂組成物中の残存溶媒濃度を１ｗｔ％以下に調整する制御工程と、
上記加熱工程後のコア形成用樹脂組成物の層に、フォトマスクを介して照射線を照射して露光し、現像して所定パターンのコアを形成する工程と、
を備えることを特徴とするポリマー光導波路の製法。