JP2001288364A

JP2001288364A - 放射線硬化性組成物およびそれを用いた光導波路ならびに光導波路の製造方法

Info

Publication number: JP2001288364A
Application number: JP2000103716A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Uko; 友広宇高; Akira Nishikawa; 昭西川
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 2000-04-05
Filing date: 2000-04-05
Publication date: 2001-10-16

Abstract

(57)【要約】【課題】優れたパターン精度を有する放射線硬化性組
成物、およびこのような放射線硬化性組成物を用いた光
導波路ならびに光導波路の製造方法を提供する。【解決手段】下部クラッド層と、コア部分と、上部ク
ラッド層とを含む光導波路において、下部クラッド層、
コア部分および上部クラッド層の少なくとも一つが、下
記（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有してなる放射線硬化性組成
物の硬化物である。（Ａ）一般式（１）で表される加水分解性シラン化合
物、その加水分解物およびその縮合物からなる群から選
ばれる少なくとも１つの化合物（Ｒ¹)_pＳｉ（Ｘ)_4-p （１）［一般式（１）中、Ｒ¹は、炭素数が１〜１２である非
加水分解性の有機基、Ｘは加水分解性基、およびｐは０
〜３の整数である。］（Ｂ）光酸発生剤（Ｃ）酸拡散制御剤

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射線硬化性組成
物およびそれを用いた光導波路ならびに光導波路の製造
方法に関する。より詳細には、パターン精度等に優れた
硬化物が得られる放射線硬化性組成物およびそれを用い
た光導波路ならびに光導波路の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】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。このような光導波路としては、石英系導波
路が代表的であり、一般に以下の工程により製造されて
いる。シリコン基板上に、火炎堆積法（ＦＨＤ）やＣＶＤ法
等の手法によりガラス膜よりなる下部クラッド層を形成
する。下部クラッド層上に、これと屈折率の異なる無機質の
薄膜を形成し、この薄膜を反応性イオンエッチング法
（ＲＩＥ）を利用してパターニングすることによりコア
部分を形成する。更に、火炎堆積法によって上部クラッド層を形成す
る。しかしながら、このような石英系導波路の製造方法で
は、特殊な製造装置が必要であるとともに、製造時間が
長くかかるなどの問題が見られた。

【０００３】そこで、本発明の発明者らは、特開平１０
−２５４１４０号公報にて開示されているように、加水
分解性シラン化合物と、光酸発生剤と、脱水剤とからな
る放射線硬化性組成物に、所定量の光を照射し、所定場
所を放射線硬化させるととともに、未露光部を現像する
ことによりコア部分等を形成して、光導波路を製造する
方法を提案している。このような放射線硬化性組成物を
用いた光導波路の製造方法によれば、従来の石英系導波
路の製造方法と比較して、所定量の光を照射した後に現
像するだけで、短時間、かつ低コストで光導波路を製造
できるという利点を得ることができる。しかしながら、
かかる光導波路の製造方法であっても、露光条件によっ
てはパターン精度が低下し、所定場所以外に発生した酸
が拡散して、微細幅を有する光導波路を形成することが
困難な場合が見られた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情を背景としてなされたものであって、優れたパタ
ーン精度を有する硬化物が得られる放射線硬化性組成
物、およびそれを用いた光導波路ならびにこのような光
導波路を効率的に製造することができる方法を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、下記
（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有することを特徴とする放射線
硬化性組成物が提供され、上述した問題を解決すること
ができる。（Ａ）一般式（１）で表される加水分解性シラン化合
物、その加水分解物およびその縮合物からなる群から選
ばれる少なくとも１つの化合物（Ｒ¹)_pＳｉ（Ｘ)_4-p （１）［一般式（１）中、Ｒ¹は、炭素数が１〜１２である非
加水分解性の有機基、Ｘは加水分解性基、およびｐは０
〜３の整数である。］（Ｂ）光酸発生剤（Ｃ）酸拡散制御剤このように放射線硬化性組成物を構成することにより、
放射線照射によって生成した酸により、シラン化合物を
硬化することができるとともに、酸の拡散を酸拡散制御
剤が防止することができる。したがって、パターン露光
することにより、優れたパターン精度を有する硬化物を
得ることができる。

【０００６】また、本発明の別の態様によれば、下部ク
ラッド層と、コア部分と、上部クラッド層とを含む光導
波路において、下部クラッド層、コア部分および上部ク
ラッド層の少なくとも一つが、上述した（Ａ）〜（Ｃ）
成分を含有してなる放射線硬化性組成物の硬化物からな
る光導波路が提供され、上述した課題を解決することが
できる。すなわち、このように光導波路を構成すること
により、優れたパターン精度や、低導波路損失を有する
光導波路を迅速に得ることができる。

【０００７】また、本発明の別の態様によれば、下部ク
ラッド層と、コア部分と、上部クラッド層とを含む光導
波路の製造方法において、下部クラッド層を形成する工
程と、コア部分を形成する工程と、上部クラッド層を形
成する工程とを含むとともに、これらの少なくとも一つ
の工程が、下記（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有してなる放射
線硬化性組成物を放射線硬化させて形成する工程である
光導波路の製造方法が提供される。（Ａ）一般式（１）で表される加水分解性シラン化合
物、その加水分解物およびその縮合物からなる群から選
ばれる少なくとも１つの化合物（Ｒ¹)_pＳｉ（Ｘ)_4-p （１）［一般式（１）中、Ｒ¹は、炭素数が１〜１２である非
加水分解性の有機基、Ｘは加水分解性基、およびｐは０
〜３の整数である。］（Ｂ）光酸発生剤（Ｃ）酸拡散制御剤このように実施することにより、優れたパターン精度を
有する光導波路を短時間、かつ簡単なプロセスで製造す
ることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を適宜参照しながら、
本発明の光導波路および光導波路の製造方法に関する実
施形態をそれぞれ具体的に説明する。

【０００９】［第１の実施形態］第１の実施形態は、下
記（Ａ）〜（Ｇ）成分からなる放射線硬化性組成物に関
する実施形態であり、一例として、光導波路に適用した
場合を想定して説明する。（Ａ）一般式（１）で表される加水分解性シラン化合
物、その加水分解物およびその縮合物からなる群から選
ばれる少なくとも１つの化合物（Ｒ¹)_pＳｉ（Ｘ)_4-p （１）［一般式（１）中、Ｒ¹は、炭素数が１〜１２である非
加水分解性の有機基、Ｘは加水分解性基、およびｐは０
〜３の整数である。］（Ｂ）光酸発生剤（Ｃ）酸拡散制御剤（Ｄ）脱水剤（Ｅ）反応性希釈剤（Ｆ）無機粒子（Ｇ）有機溶剤

【００１０】１．適用例基本的構成図１は、放射線硬化性組成物を適用して構成した光導波
路の基本的構成を示す断面図である。この図１に示すよ
うに、光導波路１０は、紙面に直角方向（奥行き方向）
に伸びる基板１２と、この基板１２の表面上に形成され
た下部クラッド層１３と、この下部クラッド層１３上に
形成された、特定の幅を有するコア部分１５と、このコ
ア部分１５を含む下部クラッド層１３上に積層して形成
された上部クラッド層１７と、を含んで構成されてい
る。そして、コア部分１５は、導波路損失が少なくなる
ように、その側部を含めて、下部クラッド層１３および
上部クラッド層１７により被覆してあり、全体として埋
設された状態である。また、図２は、図１に示す光導波
路の変形例であり、コア部分１５の断面が半円形であっ
て、リッジ１８が設けてある点に特徴があるが、基本的
な構成は図１に示す光導波路と同様である。また、図３
は、図１に示す光導波路の変形例であり、複数の光導波
路が交差して、光スイッチを構成してある点に特徴があ
るが、基本的な構成は図１に示す光導波路と同様であ
る。

【００１１】厚さおよび幅以上のような構成の光導波路において、下部クラッド
層、上部クラッド層、およびコア部分の厚さはそれぞれ
特に制限されるものではないが、例えば、下部クラッド
層の厚さを１〜１００μｍ、コア部分の厚さを３〜１０
０μｍ、上部クラッド層の厚さを１〜１００μｍの範囲
内の値とすることが好ましい。また、コア部分の幅につ
いても特に限定されるものではないが、例えば、１〜１
００μｍの範囲内の値とすることが好ましい。

【００１２】屈折率また、コア部分の屈折率を、下部および上部クラッド層
のいずれの屈折率よりも大きくすることが必要である。
したがって、波長１，３００〜１，６００ｎｍの光に対
して、コア部分の屈折率を１．４２０〜１．６５０の範
囲内の値とするとともに、下部クラッド層および上部ク
ラッド層の屈折率をそれぞれ１．４００〜１．６４８の
範囲内の値とすることが好ましい。また、コア部分の屈
折率を、下部および上部クラッド層の屈折率よりも少な
くとも０．０５％大きい値とすることが好ましく、より
好ましくは０．１〜１０％大きい値である。

【００１３】２．構成成分１放射線硬化性組成物の構成成分のうち、（Ａ）成分は、
光硬化成分であって、一般式（１）で表される加水分解
性シラン化合物、その加水分解物およびその縮合物から
なる群から選ばれる少なくとも１つの化合物である。

【００１４】（１）構造（Ａ）成分の構造を表す一般式（１）中、Ｘで表される
加水分解性基は、通常、無触媒、過剰の水の共存下、室
温（２５℃）〜１００℃の温度範囲内で加熱することに
より、加水分解されてシラノール基を生成することがで
きる基、もしくはシロキサン縮合物を形成することがで
きる基を指す。また、一般式（１）中の添え字ｐは、０
〜３の整数であるが、より好ましくは０〜２の整数であ
り、特に好ましくは１である。

【００１５】ただし、一般式（１）で表される（Ａ）成
分において、一部のＸが加水分解されていてもよく、そ
の場合は、加水分解性シラン化合物と加水分解物との混
合物となる。また、加水分解性シラン化合物の加水分解
物というときは、加水分解反応によりアルコキシ基がシ
ラノール基に変わった化合物ばかりでなく、一部のシラ
ノール基同士が縮合した部分縮合物をも意味している。

【００１６】（２）有機基Ｒ¹ 一般式（１）における有機基Ｒ¹は、非加水分解性であ
る一価の有機基の中から選ぶことができる。このような
非加水分解性の有機基として、非重合性の有機基および
重合性の有機基あるいはいずれか一方の有機基を選ぶこ
とができる。なお、有機基Ｒ¹における非加水分解性と
は、加水分解性基Ｘが加水分解される条件において、そ
のまま安定に存在する性質であることを意味する。

【００１７】ここで、非重合性の有機基Ｒ¹としては、
アルキル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられ
る。これらは、直鎖状、分岐状、環状あるいはこれらの
組み合わせであってもよい。さらに、非重合性の有機基
Ｒ¹は、ヘテロ原子を含む構造単位とすることも好まし
い。そのような構造単位としては、エーテル、エステ
ル、スルフィド等を例示することができる。また、ヘテ
ロ原子を含む場合、非塩基性であることが好ましい。ま
た、重合性の有機基Ｒ¹は、分子中にラジカル重合性の
官能基およびカチオン重合性の官能基あるいはいずれか
一方の官能基を有する有機基であることが好ましい。こ
のような官能基を導入することにより、ラジカル重合や
カチオン重合を併用して、放射線硬化性組成物をより有
効に硬化させることができる。

【００１８】（３）加水分解性基Ｘ一般式（１）における加水分解性基Ｘとしては、水素原
子、炭素数１〜１２のアルコキシ基、ハロゲン原子、ア
ミノ基およびアシルオキシ基等が挙げられる。

【００１９】（４）加水分解性シラン化合物の具体例次に、一般式（１）で表される加水分解性シラン化合物
（単に、「シラン化合物」と称する場合がある。）の具
体例を説明する。

【００２０】まず、非重合性の有機基Ｒ¹を有するシラ
ン化合物としては、テトラクロロシラン、テトラアミノ
シラン、テトラアセトキシシラン、テトラメトキシシラ
ン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、テ
トラフェノキシシラン、テトラベンジロキシシラン、ト
リメトキシシラン、トリエトキシシラン等の４個の加水
分解性基で置換されたシラン化合物が挙げられる。ま
た、同様に、メチルトリクロロシラン、メチルトリメト
キシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリブ
トキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリ
イソプロポキシシラン、エチルトリブトキシシラン、ブ
チルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルトリ
メトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ｄ3−
メチルトリメトキシシラン、ノナフルオロブチルエチル
トリメトキシシラン、トリフルオロメチルトリメトキシ
シラン等の３個の加水分解性基で置換されたシラン化合
物が挙げられる。また、同様に、ジメチルジクロロシラ
ン、ジメチルジアミノシラン、ジメチルジアセトキシシ
ラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキ
シシラン、ジブチルジメトキシシラン等の２個の加水分
解性基で置換されたシラン化合物、及びトリメチルクロ
ロシラン、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラ
ン、トリブチルシラン、トリメチルメトキシシラン、ト
リブチルエトキシシラン等の１個の加水分解性基で置換
されたシラン化合物を挙げることができる。

【００２１】また、重合性の有機基Ｒ¹を有するシラン
化合物としては、Ｘにおける非加水分解性の有機基に重
合性の有機基Ｒ¹を含むシラン化合物、Ｘにおける加水
分解性の有機基に重合性の有機基Ｒ¹を有するシラン化
合物のいずれかを用いることができる。

【００２２】また、上述したシラン化合物を加水分解ま
たは縮合させるための条件は、特に制限されるものでは
ないが、一例として、以下に示す１）〜３）の工程によ
って実施するのが好ましい。１）一般式（１）に示す加水分解性シラン化合物と、所
定量の水とを、撹拌機付の容器内に収容する。２）次いで、溶液の粘度を調節しながら、有機溶媒を容
器内にさらに収容し、混合溶液とする。３）得られた混合溶液を、空気雰囲気中、０℃から有機
溶媒もしくは加水分解性シラン化合物の沸点以下の温度
で、１〜２４時間の間加熱撹拌する。なお、加熱撹拌
中、必要に応じて蒸留によって混合溶液を濃縮したり、
あるいは溶剤を置換することも好ましい。

【００２３】また、上述したシラン化合物を加水分解、
縮合させる際には、触媒を使用することも好ましい。こ
のような触媒の種類としては、金属キレート化合物、有
機酸、無機酸、有機塩基、無機塩基等を挙げることがで
きる。

【００２４】なお、これら触媒のうち、金属キレート化
合物、有機酸、無機酸が好ましく、より好ましくは、チ
タンキレート化合物、有機酸を挙げることができる。こ
れらは１種あるいは２種以上を同時に使用してもよい。
また、上述した触媒の使用量は、Ａ成分であるシラン化
合物１００重量部に対して、通常、０．００１〜１０重
量部の範囲であり、好ましくは０．０１〜１０重量部の
範囲である。

【００２５】（５）加水分解物の重量平均分子量次に、（Ａ）成分としての加水分解性シラン化合物は、
加水分解性基を一部または全部が加水分解した加水分解
物であることも好ましく、その場合、加水分解物の重量
平均分子量を、５００〜１０，０００の範囲内の値とす
るのが好ましい。この理由は、加水分解物における重量
平均分子量の値が５００未満の場合、塗膜の成膜性が低
下する場合があるためであり、一方、１０，０００を越
えると光硬化性が低下する場合があるためである。した
がって、加水分解物における重量平均分子量を、１，０
００〜５，０００の範囲内の値とすることがより好まし
い。なお、加水分解物における重量平均分子量は、ゲル
パーミエーションクロマトグラフィー（以下、「ＧＰ
Ｃ」と略記する。）を用い、ポリスチレン換算の重量平
均分子量として測定することができる。

【００２６】３．構成成分２（Ｂ）成分は、光酸発生剤であり、紫外線等の放射線を
照射することにより、（Ａ）成分である加水分解性シラ
ン化合物を光硬化（架橋）可能な酸性活性物質を放出す
ることができる化合物と定義される。

【００２７】（１）種類光酸発生剤の種類としては、一般式（２）で表される構
造を有するオニウム塩（第１群の化合物）や、一般式
（３）で表される構造を有するスルホン酸誘導体（第２
群の化合物）を挙げることができる。

【００２８】 [Ｒ² _aＲ³ _bＲ⁴ _cＲ⁵ _dＷ]^+m[ＭＺ_m+n]^-m （２）［一般式（２）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、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ ⁴およ
びＲ⁵は同一または異なる有機基であり、ａ、ｂ、ｃお
よびｄはそれぞれ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[ＭＺ_m+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、Ｂ
ｉ、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。］

【００２９】Ｑ_s−〔Ｓ（＝Ｏ）₂−Ｒ⁶〕_t （３）［一般式（３）中、Ｑは１価もしくは２価の有機基、Ｒ
⁶は炭素数１〜１２の一価の有機基、添え字ｓは０又は
１、添え字ｔは１又は２である。］

【００３０】まず、第１群の化合物であるオニウム塩
は、光を受けることにより酸性活性物質を放出すること
ができる化合物である。ここで、一般式（２）における
アニオン[ＭＺ_m+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（Ｐ
Ｆ₆ ^-）、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。

【００３１】また、一般式（２）におけるアニオン[Ｍ
Ｚ_m+n]の代わりに、一般式[ＭＺ_nＯＨ^-]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ホン酸イオン
（ＣＦ₃ＳＯ₃ ^-）、フルオロスルホン酸イオン（ＦＳＯ₃
^-）、トルエンスルホン酸イオン、トリニトロベンゼン
スルホン酸アニオン、トリニトロトルエンスルホン酸ア
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。

【００３２】次に、第２群の化合物について説明する。
一般式（３）で表されるスルホン酸誘導体の例を示す
と、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を挙げることができる。また、一般
式（３）で表されるスルホン酸誘導体の中で、より好ま
しくはイミドスルホネート類であり、さらに好ましくは
イミドスルホネートのうち、トリフルオロメチルスルホ
ネート誘導体である。

【００３３】（２）添加量次に、（Ｂ）成分としての光酸発生剤の添加量（含有割
合）について説明する。かかる光酸発生剤の添加量は特
に制限されるものではないが、（Ａ）成分１００重量部
に対して、通常０．１〜１５重量部の範囲内の値とする
のが好ましい。この理由は、光酸発生剤の添加量が０．
１重量部未満となると、光硬化性が低下し、十分な硬化
速度が得られない場合があるためであり、一方、光酸発
生剤の添加量が１５重量部を超えると、得られる硬化物
の耐候性や耐熱性が低下する場合があるためである。し
たがって、光硬化性と得られる硬化物の耐候性等とのバ
ランスがより良好となることから、（Ｂ）成分としての
光酸発生剤の添加量を、（Ａ）成分１００重量部に対し
て、１〜１０重量部の範囲内の値とすることがより好ま
しい。

【００３４】また、放射線硬化性組成物において、上述
した光酸発生剤と併用して光増感剤を配合することも好
ましい。この理由は、光増感剤を併用することにより、
光等のエネルギー線をより効果的に吸収することがで
き、光酸発生剤の感度を向上させることができるためで
ある。

【００３５】このような光増感剤としては、チオキサン
トン、ジエチルチオキサントンおよびチオキサントンの
誘導体；アントラキノン、ブロムアントラキノンおよび
アントラキノンの誘導体；アントラセン、ブロムアント
ラセンおよびアントラセン誘導体；ペリレンおよびペリ
レンの誘導体；キサントン、チオキサントンおよびチオ
キサントンの誘導体；クマリンおよびケトクマリン等を
挙げることができる。また、これらの光増感剤中で、よ
り好ましい化合物は、ジエチルチオキサントンおよびブ
ロムアントラセンである。

【００３６】４．構成成分３（Ｃ）成分は、酸拡散制御剤であり、露光により（Ｂ）
成分の酸発生剤から生じた酸のレジスト被膜中における
拡散現象を制御し、非露光領域での硬化反応を抑制する
作用を有する化合物と定義される。ただし、定義上、
（Ｂ）成分の酸発生剤と区別するため、（Ｃ）成分の酸
拡散制御剤は酸発生機能を有しない化合物である。この
ような酸拡散制御剤を添加することにより、放射線硬化
性組成物を効果的に硬化して、優れたパターン精度を得
ることができる。したがって、解像度として、例えば、
５〜１０μｍ幅の光導波路であっても形成することがで
きる。

【００３７】（１）種類（Ｃ）成分の酸拡散制御剤としては、形成工程中の露光
や加熱処理によって塩基性が変化しない含窒素有機化合
物が好ましい。このような含窒素有機化合物としては、
例えば、下記一般式（５）で表される化合物（以下、
「含窒素化合物（Ｉ）」という。）が挙げられる。

【００３８】

【化１】

【００３９】［一般式（５）中、Ｒ⁹、Ｒ¹⁰およびＲ¹¹
は相互に独立であって、水素原子、置換もしくは非置換
のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、また
は置換もしくは非置換のアラルキル基を表している。］

【００４０】また、別の含窒素有機化合物としては、同
一分子内に窒素原子を２個有するジアミノ化合物（以
下、「含窒素化合物（II）」という。）や、窒素原子を
３個以上有するジアミノ重合体（以下、「含窒素化合物
（III)」という。）、あるいは、アミド基含有化合物、
ウレア化合物、含窒素複素環化合物等を挙げることがで
きる。

【００４１】ここで、含窒素化合物（Ｉ）としては、ｎ
−ヘキシルアミン、ｎ−ヘプチルアミン、ｎ−オクチル
アミン、ｎ−ノニルアミン、ｎ−デシルアミン等のモノ
アルキルアミン類；ジ−ｎ−ブチルアミン、ジ−ｎ−ペ
ンチルアミン、ジ−ｎ−ヘキシルアミン、ジ−ｎ−ヘプ
チルアミン、ジ−ｎ−オクチルアミン、ジ−ｎ−ノニル
アミン、ジ−ｎ−デシルアミン等のジアルキルアミン
類；トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、ト
リ−ｎ−ブチルアミン、トリ−ｎ−ペンチルアミン、ト
リ−ｎ−ヘキシルアミン、トリ−ｎ−ヘプチルアミン、
トリ−ｎ−オクチルアミン、トリ−ｎ−ノニルアミン、
トリ−ｎ−デシルアミン等のトリアルキルアミン類；ア
ニリン、Ｎ−メチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリ
ン、２−メチルアニリン、３−メチルアニリン、４−メ
チルアニリン、４−ニトロアニリン、ジフェニルアミ
ン、トリフェニルアミン、１−ナフチルアミン等の芳香
族アミン類；エタノールアミン、ジエタノールアミン、
トリエタノールアミン等のアルカノールアミン類等を挙
げることができる。

【００４２】また、含窒素化合物（II）としては、例え
ば、エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメ
チルエチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキ
サメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス
（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，
Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（２−ヒドロキシプロピル）エ
チレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタ
ン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’
−ジアミノベンゾフェノン、４，４’−ジアミノジフェ
ニルアミン、２，２’−ビス（４−アミノフェニル）プ
ロパン、２−（３−アミノフェニル）−２−（４−アミ
ノフェニル）プロパン、２−（４−アミノフェニル）−
２−（３−ヒドロキシフェニル）プロパン、２−（４−
アミノフェニル）−２−（４−ヒドロキシフェニル）プ
ロパン、１，４−ビス［１−（４−アミノフェニル）−
１−メチルエチル］ベンゼン、１，３−ビス［１−（４
−アミノフェニル）−１−メチルエチル］ベンゼン等を
挙げることができる。

【００４３】また、含窒素化合物（III)としては、例え
ば、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ジメチル
アミノエチルアクリルアミドの重合体等を挙げることが
できる。また、アミド基含有化合物としては、例えば、
ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメ
チルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトア
ミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミ
ド、ベンズアミド、ピロリドン、Ｎ−メチルピロリドン
等を挙げることができる。また、ウレア化合物として
は、例えば、尿素、メチルウレア、１，１−ジメチルウ
レア、１，３−ジメチルウレア、１，１，３，３−テト
ラメチルウレア、１，３−ジフェニルウレア、トリブチ
ルチオウレア等を挙げることができる。

【００４４】また、含窒素複素環化合物としては、例え
ば、イミダゾール、ベンズイミダゾール、２−メチルイ
ミダゾール、４−メチルイミダゾール、２−フェニルイ
ミダゾール、４−フェニルイミダゾール、４−メチル−
２−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類；ピリジ
ン、２−メチルピリジン、４−メチルピリジン、２−エ
チルピリジン、４−エチルピリジン、２−フェニルピリ
ジン、４−フェニルピリジン、Ｎ−メチル−４−フェニ
ルピリジン、ニコチン、ニコチン酸、ニコチン酸アミ
ド、キノリン、８−オキシキノリン、アクリジン等のピ
リジン類；ピラジン、ピラゾール、ピリダジン、キノザ
リン、プリン、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、
４−メチルモルホリン、ピペラジン、１，４−ジメチル
ピペラジン、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オ
クタン等を挙げることができる。

【００４５】これらの含窒素有機化合物のうち、含窒素
化合物（Ｉ）、含窒素複素環化合物等が好ましい。ま
た、含窒素化合物（Ｉ）の中では、トリアルキルアミン
類が特に好ましく、含窒素複素環化合物の中では、ピリ
ジン類が特に好ましい。なお、酸拡散制御剤は、一種単
独で使用することもできるし、あるいは二種以上を混合
して使用することも好ましい。

【００４６】（２）添加量また、酸拡散制御剤の添加量を、（Ａ）成分１００重量
部に対して、０．００１〜１５重量部の範囲内の値とす
ることが好ましい。この理由は、かかる酸拡散制御剤の
添加量が０．００１重量部未満では、プロセス条件によ
っては、光導波路のパターン形状や寸法再現性が低下す
る場合があるためであり、一方、かかる酸拡散制御剤の
添加量が１５重量部を超えると、（Ａ）成分の光硬化性
が低下する場合があるためである。したがって、酸拡散
制御剤の添加量を、（Ａ）成分１００重量部に対して、
０．００１〜１０重量部の範囲内の値とすることがより
好ましく、０．００５〜５重量部の範囲内の値とするこ
とがさらに好ましい。

【００４７】５．構成成分４（Ｄ）成分は、脱水剤である。この脱水剤は、化学反応
により水以外の物質に変換する化合物、物理吸着または
包接により、放射線硬化性および保存安定性に悪影響を
与えなくする化合物と定義される。すなわち、このよう
な脱水剤を含有することにより、放射線硬化性組成物の
耐候性や耐熱性を損なうことなく、保存安定性や放射線
硬化性という相反する特性を向上させることができる。
この理由としては、外部から侵入してくる水を、脱水剤
が有効に吸収するために放射線硬化性組成物の保存安定
性が向上し、一方、放射線硬化反応である縮合反応にお
いては、生成した水を順次に脱水剤が有効に吸収するた
めに放射線硬化性組成物の放射線硬化性が向上するもの
と考えられる。

【００４８】（１）種類（Ｄ）成分である脱水剤の種類は特に制限されるもので
ないが、有機化合物として、カルボン酸エステル、アセ
タール類（ケタール類を含む。）、およびカルボン酸無
水物からなる群から選択される少なくとも一つの化合物
であることが好ましい。また、無機化合物として、脱水
機能を有するセラミック粉体の使用も好ましい。これら
の脱水剤であれば、少量の添加で優れた脱水剤の機能を
発揮することができる。

【００４９】また、脱水剤としてのカルボン酸エステル
は、カルボン酸オルトエステルやカルボン酸シリルエス
テル等の中から選ばれる。ここで、好ましいカルボン酸
オルトエステルとしては、オルト蟻酸メチル、オルト蟻
酸エチル、オルト蟻酸プロピル、オルト蟻酸ブチル、オ
ルト酢酸メチル、オルト酢酸エチル、オルト酢酸プロピ
ル、オルト酢酸ブチル、オルトプロピオン酸メチルおよ
びオルトプロピオン酸エチル等が挙げられる。また、こ
れらのカルボン酸オルトエステルのうち、より優れた脱
水効果を示し、保存安定性や放射線硬化性をより向上さ
せることができる観点から、オルト蟻酸エステルが脱水
剤として特に好ましい。また、好ましいカルボン酸シリ
ルエステルとしては、酢酸トリメチルシリル、酢酸トリ
ブチルシリル、蟻酸トリメチルシリル、シュウ酸トリメ
チルシリル等が挙げられる。

【００５０】また、好ましいアセタール類としては、例
えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケト
ン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、アセ
トアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒ
ド等のケトン類と、１価アルコールとの反応物であるジ
メチルアセタール、ジエチルアセタールおよびジプロピ
ルアセタール、あるいは、エチレングリコール等の２価
アルコールとケトン類とからなるアセタールおよびカル
ボン酸エステルのシリル化反応により製造されるケテン
シリルアセタール類を挙げることができる。

【００５１】また、好ましいカルボン酸無水物として
は、例えば、蟻酸無水物、無水酢酸、無水コハク酸、無
水マレイン酸、無水フタル酸、安息香酸無水物、酢酸安
息香酸無水物等が挙げられる。特に、無水酢酸および無
水コハク酸は、脱水効果に特に優れており、好ましい。
また、好ましい脱水機能を有するセラミック粉体として
は、シリカゲル粒子、アルミナ粒子、シリカアルミナ粒
子、活性白土、ゼオライト等が挙げられる。これらのセ
ラミック粉体は、水に対して、強い親和力を有してお
り、優れた脱水効果を発揮することができる。

【００５２】（２）添加量また、（Ｄ）成分としての脱水剤の添加量（含有割合）
は特に制限されるものではないが、（Ａ）成分１００重
量部に対して、通常、０．１〜１００重量部の範囲内の
値とするのが好ましい。この理由は、脱水剤の添加量が
０．１重量部未満となると、添加効果の発現に乏しい傾
向があり、また、保存安定性や放射線硬化性の向上効果
が低い傾向がある。一方、脱水剤の添加量が１００重量
部を超えると、保存安定性や放射線硬化性の向上効果が
飽和する傾向がある。したがって、（Ｄ）成分としての
脱水剤の添加量を、（Ａ）成分１００重量部に対して
０．５〜５０重量部の範囲内の値とすることがより好ま
しく、１〜１０重量部の範囲内の値とすることがさらに
好ましい。

【００５３】６．構成成分５（Ｅ）成分は、反応性希釈剤である。反応性希釈剤を添
加することにより、得られる光導波路の硬化収縮を低減
したり、機械的強度を制御することができる。また、ラ
ジカル重合性の反応性希釈剤を用いた場合には、さらに
ラジカル発生剤を添加することにより、光反応性を調節
することができる。さらに、カチオン重合性の反応性希
釈剤を用いた場合には、光反応性や機械的特性について
も調節することもできる。

【００５４】（１）種類（Ｅ）成分の反応性希釈剤の種類としては、カチオン重
合性モノマーおよびエチレン性不飽和モノマーあるいは
いずれか一方のモノマーを配合することが好ましい。こ
こで、反応性希釈剤であるカチオン重合性モノマーとは
光酸発生剤の存在下で光照射することにより重合反応や
架橋反応を起こす有機化合物と定義される。したがっ
て、例えば、エポキシ化合物、オキセタン化合物、オキ
ソラン化合物、環状アセタール化合物、環状ラクトン化
合物、チイラン化合物、チエタン化合物、ビニルエーテ
ル化合物、エポキシ化合物とラクトンとの反応生成物で
あるスピロオルソエステル化合物、エチレン性不飽和化
合物、環状エーテル化合物、環状チオエーテル化合物、
ビニル化合物等を挙げることができる。これらのカチオ
ン重合性モノマーは、一種を単独で使用することもでき
るし、あるいは二種以上を組み合わせて使用することも
できる。

【００５５】また、エチレン性不飽和モノマーとして
は、エチレン性不飽和結合を分子中に有する化合物であ
れば、特に制限されるものではないが、例えば、１分子
中に１個のエチレン性不飽和結合を有する単官能モノマ
ーや、１分子中に２個以上のエチレン性不飽和結合を有
する多官能モノマーが好ましい。

【００５６】（２）添加量また、（Ｅ）成分としての反応性希釈剤の添加量は特に
制限されるものではないが、（Ａ）成分１００重量部に
対して、通常、０．１〜１００重量部の範囲内の値とす
るのが好ましい。この理由は、かかる反応性希釈剤の添
加量が０．１重量部未満となると、添加効果の発現に乏
しい場合があるためであり、一方、かかる反応性希釈剤
の添加量が１００重量部を超えると、透明性や耐熱性、
あるいは放射線硬化性が低下する場合があるためであ
る。したがって、（Ｅ）成分の添加量を、（Ａ）成分１
００重量部に対して０．５〜８０重量部の範囲内の値と
することがより好ましく、１〜５０重量部の範囲内の値
とすることがさらに好ましい。

【００５７】７．構成成分６（Ｆ）成分は、無機粒子である。無機粒子を添加（配
合）することにより、光導波路を形成する際の硬化収縮
を低減したり、あるいは、形成された光導波路の機械的
特性や耐熱性を向上させることができる。

【００５８】（１）種類使用する無機粒子としては、シリカ、アルカリ金属酸化
物、アルカリ土類酸化物、およびＴｉ、Ｚｒ、Ａｌ、
Ｂ、Ｓｎ、Ｐ等の酸化物を挙げることができる。

【００５９】また、無機粒子の平均粒子径を０．００１
〜２０μｍの範囲内の値とするのが好ましいが、特に透
明な硬化膜が形成される点から、平均粒子径を０．００
１〜０．２μｍの範囲内の値とするのが好ましく、より
好ましくは０．００１〜０．０１μｍの範囲内の値とす
ることである。また、無機粒子の屈折率（温度２５℃、
Ｎａ−Ｄ線、以下、同様）と、放射線硬化性組成物の屈
折率との差を、０．０２（−）以下とするように、無機
粒子を選択することが好ましい。屈折率差を、このよう
な値とすることにより、硬化膜の透明性をより高めるこ
とができる。

【００６０】また、無機粒子の比表面積を、０．１〜
３，０００ｍ²／ｇの範囲内の値とするのが好ましく、
より好ましくは１０〜１，５００ｍ²／ｇの範囲内の値
とすることである。さらに、無機粒子の形状も特に制限
されるものではないが、球状、中空状、多孔質状、棒
状、板状、繊維状もしくは不定形状の群から選ばれる少
なくとも一つの形状であることが好ましい。但し、分散
性がより良好な観点から、球状のシリカ粒子を使用する
ことがより好ましい。また、無機粒子として、シリカ粒
子の分散液を用いることも好ましい。そして、特に高い
透明性が得られることから、コロイダルシリカを使用す
ることが好ましい。

【００６１】（２）添加量（Ｆ）成分である無機粒子の添加量は、特に制限される
ものではないが、例えば（Ａ）成分１００重量部に対し
て１０〜２５０重量部の範囲内の値とすることが好まし
い。この理由は、かかる無機粒子の添加量が１０重量部
未満となると、添加効果が発揮されない場合があるため
であり、一方、無機粒子の添加量が２５０重量部を超え
ると、均一に混合するのが困難となったり、光散乱を著
しく生じさせる場合があるためである。したがって、か
かる無機粒子の添加量を２０〜２００重量部の範囲内の
値とすることがより好ましく、３０〜１５０重量部の範
囲内の値とすることがさらに好ましい。

【００６２】８．構成成分７（Ｇ）成分は、有機溶媒である。有機溶媒を添加するこ
とにより、放射線硬化性組成物の保存安定性が向上する
とともに、適当な粘度を得ることができるため、均一な
厚さを有する光導波路を形成することができる。

【００６３】（１）種類有機溶媒の種類としては、本発明の目的、効果を損なわ
ない範囲で選ぶことができるが、通常、大気圧下での沸
点が５０〜２００℃の範囲内の値を有する有機化合物で
あって、各構成成分を均一に溶解させる有機化合物であ
ることが好ましい。したがって、エーテル系有機溶媒、
エステル系有機溶媒、ケトン系有機溶媒、芳香族炭化水
素系有機溶媒、アルコール系有機溶媒からなる群から選
択される少なくとも一つの化合物を挙げることができ、
さらに好ましくは、アルコール類およびケトン類が挙げ
られる。この理由は、これらの有機溶媒を使用すること
により、放射線硬化性組成物の保存安定性をより向上さ
せることができるためである。また、より好ましい有機
溶媒としては、プロピレングリコールモノメチルエーテ
ル、乳酸エチル、メチルイソブチルケトン、メチルアミ
ルケトン、トルエン、キシレン、およびメタノールから
なる群から選択される少なくとも一つの化合物が挙げら
れる。

【００６４】（２）添加量また、有機溶媒の添加量を、放射線硬化性組成物の全体
量を１００重量％としたときに、１０〜９９重量％の範
囲内の値とすることが好ましい。かかる有機溶媒の添加
量が１０重量％未満となると、放射線硬化性組成物の粘
度調整が困難となる場合があるためであり、一方、有機
溶媒の添加量が９９重量％を超えると、十分な厚さを有
する光導波路等を形成することが困難となる場合がある
ためである。

【００６５】９．添加剤放射線硬化性組成物には、本発明の目的や効果を損なわ
ない範囲において、上述した構成成分以外に添加剤とし
て、高分子樹脂、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹
脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレ
タン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリクロロプレン樹
脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン−
ブタジエンブロック共重合体、石油樹脂、キシレン樹
脂、ケトン樹脂、セルロース樹脂、フッ素系ポリマー、
シリコーン系ポリマーを添加することが好ましい。ま
た、その他の添加剤として、重合禁止剤；重合開始助
剤；レベリング剤；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
ップリング剤等を添加することも好ましい。

【００６６】［第２の実施形態］第２の実施形態は、放
射線硬化性組成物の硬化方法に関する実施形態であり、
光導波路の製造を例に取って説明する。なお、光導波路
を製造するにあたり、下部クラッド層、コア部分および
上部クラッド層の各層を形成する工程を含むとともに、
少なくとも一つの工程が、第１の実施形態で説明した
（Ａ）〜（Ｇ）成分を含有してなる放射線硬化性組成物
を塗工した後、放射線により硬化させる工程である。

【００６７】１．放射線硬化性組成物の調製光導波路を構成する下部クラッド層、コア部分および上
部クラッド層を形成するための放射線硬化性組成物、す
なわち下層用組成物、コア用組成物および上層用組成物
は、それぞれ、第１の実施形態で説明した加水分解性シ
ラン化合物や光酸発生剤等を、常法にしたがって混合撹
拌することにより、調製することができる。

【００６８】また、調製された下層用組成物、コア用組
成物および上層用組成物としては、それぞれ、最終的に
得られる各部の屈折率の関係が、光導波路に要求される
条件を満足するように、互いに異なる放射線硬化性組成
物を用いることが好ましい。したがって、（Ａ）成分の
加水分解性シラン化合物の種類等を適宜選択することに
より、異なる屈折率を有する硬化膜が得られる放射線硬
化性組成物とすることができる。そして、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放射線硬化
性組成物を用い、最も高い屈折率の硬化膜を与える放射
線硬化性組成物をコア用組成物とし、他の放射線硬化性
組成物を下層用組成物および上層用組成物として用いる
ことが好ましい。ただし、下層用組成物と上層用組成物
とは同一の放射線硬化性組成物であってもよく、通常は
同一の組成物であることが、経済的に有利であり、製造
管理も容易となることからより好ましい。

【００６９】また、各放射線硬化性組成物を調製する際
に、その粘度を、１〜１０，０００ｃｐｓ（２５℃）の
範囲内の値とすることが好ましく、５〜８，０００ｃｐ
ｓ（２５℃）の範囲内の値とすることがより好ましく、
１０〜５，０００ｃｐｓ（２５℃）の範囲内の値とする
ことがさらに好ましい。この理由は、各放射線硬化性組
成物の粘度がこれらの範囲外の値となると、取り扱いが
困難になったり、均一な塗膜を形成することが困難とな
る場合があるためである。なお、放射線硬化性組成物の
粘度は、反応性希釈剤や有機溶媒の配合量によって、適
宜調整することができる。

【００７０】２．形成方法第２の実施形態の好適な態様によれば、光導波路１０
は、図４に示すような工程を経て形成される。すなわ
ち、下部クラッド層１３、コア部分１５および上部クラ
ッド層（図示せず。）を、いずれも、それらの層を形成
するための放射線硬化性組成物を塗工したのち、放射線
硬化することにより形成することが好ましい。なお、以
下の形成例では、下部クラッド層、コア部分および上部
クラッド層を、それぞれ硬化後において屈折率が異なる
硬化物が得られる放射線硬化性組成物である下層用組成
物、コア用組成物、および上層用組成物から形成するこ
とを想定して、説明する。

【００７１】基板の準備まず、図４（ａ）に示すように、平坦な表面を有する基
板１２を用意する。この基板１２の種類としては、特に
制限されるものではないが、例えば、シリコン基板やガ
ラス基板等を用いることができる。

【００７２】下部クラッド層の形成工程用意した基板１２の表面に、下部クラッド層１３を形成
する工程である。具体的には、図４（ｂ）に示すよう
に、基板１２の表面に、下層用組成物を塗布し、乾燥ま
たはプリベークさせて下層用薄膜を形成する。そして、
この下層用薄膜に、放射線を照射することにより硬化さ
せて、下部クラッド層１３を形成することができる。な
お、下部クラッド層１３の形成工程では、薄膜の全面に
放射線を照射し、その全体を硬化することが好ましい。

【００７３】ここで、下層用組成物を塗布方法として
は、スピンコート法、ディッピング法、スプレー法、バ
ーコート法、ロールコート法、カーテンコート法、グラ
ビア印刷法、シルクスクリーン法、またはインクジェッ
ト法等の方法を用いることができる。このうち、特に均
一な厚さの下層用薄膜が得られることから、スピンコー
ト法を採用することがより好ましい。また、下層用組成
物のレオロジー特性を塗布方法に適切に対応したものと
するために、各種レベリング剤、チクソ付与剤、フィラ
ー、有機溶媒、界面活性剤等を必要に応じて配合するこ
とが好ましい。また、下層用組成物からなる下層用薄膜
は、塗布後、５０〜２００℃でプリベークすることが好
ましい。なお、下部クラッド層の形成工程における塗布
方法や、レオロジー特性の改良等については、後述する
コア部分の形成工程や、上部クラッド層の形成工程にお
いてもあてはまる内容である。

【００７４】また、下部クラッド層を形成する際の放射
線の照射量についても、特に制限されるものでは無い
が、波長２００〜３９０ｎｍ、照度１〜５００ｍＷ／ｃ
ｍ²の放射線を、照射量が１０〜５，０００ｍＪ／ｃｍ²
となるように照射して、露光することが好ましい。ここ
に、照射される放射線の種類としては、可視光、紫外
線、赤外線、Ｘ線、α線、β線、γ線等を用いることが
できるが、特に紫外線が好ましい。そして、放射線（紫
外線）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
プ等を用いることが好ましい。また、露光後に、塗膜全
面が十分硬化するように、さらに加熱処理（以下、「ポ
ストベーク」という。）を行うことが好ましい。この加
熱条件は、放射線硬化性樹脂組成物の配合組成、添加剤
の種類等により変わるが、通常、３０〜４００℃、好ま
しくは５０〜３００℃で、例えば５分間〜７２時間の加
熱条件とすれば良い。なお、下部クラッド層の形成工程
における放射線の照射量、種類、および放射線（紫外
線）の照射装置等については、後述するコア部分の形成
工程や、上部クラッド層の形成工程においてもあてはま
る内容である。

【００７５】コア部分の形成次に、この下部クラッド層１３上に、図４（ｃ）に示す
ように、コア用組成物を塗布し、乾燥またはさらにプリ
ベークさせてコア用薄膜１４を形成する。その後、図４
（ｄ）に示すように、コア用薄膜１４の上面に対して、
所定のパターンに従って、例えば所定のラインパターン
を有するフォトマスク１９を介して放射線１６の照射を
行うことが好ましい。これにより、放射線が照射された
箇所のみが硬化するので、それ以外の未硬化の部分を現
像除去することにより、図４（ｅ）に示すように、下部
クラッド層１３上に、パターニングされた硬化膜よりな
るコア部分１５を形成することができる。

【００７６】また、コア部分１５を形成するためのコア
用薄膜１４に対する放射線１６の照射は、所定のパター
ンを有するフォトマスク１９に従って行われた後、現像
液により未露光部分を現像することにより、未硬化の不
要な部分が除去され、これによってコア部分１５が形成
される。このように所定のパターンに従って放射線の照
射を行う方法としては、放射線の透過部と非透過部とか
らなるフォトマスクを用いる方法に限られず、例えば、
以下に示すａ〜ｃの方法が挙げられる。ａ．液晶表示装置と同様の原理を利用した、所定のパタ
ーンに従って放射線透過領域と放射線不透過領域とより
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
イバーを介して放射線を照射する方法。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性放射線を走査させながら放射線
硬化性組成物に照射する方法。なお、露光後、露光部分の硬化を促進させるために、加
熱処理（以下、「ＰＥＢ」という。）を行うことが好ま
しい。その加熱条件は、放射線硬化性組成物の配合組
成、添加剤の種類等により変わるが、通常、３０〜２０
０℃、好ましくは５０〜１５０℃である。一方、露光前
に、放射線硬化性組成物からなる塗膜を、室温条件に、
１〜１０時間放置するだけで、コア部分の形状を半円形
とすることができる（実施例２、図６参照）。したがっ
て、半円形のコア部分を得たい場合には、このように露
光前に、室温条件に、数時間放置することが好ましい。

【００７７】このようにして所定のパターンに従ってパ
ターン露光し、選択的に硬化させた薄膜に対しては、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
処理することができる。したがって、パターン露光後、
未硬化部分を除去するとともに、硬化部分を残存させる
ことにより、結果として、コア部分を形成することがで
きる。

【００７８】ここで、現像液としては、有機溶媒、ある
いは水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウ
ム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモ
ニア、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、ジエチルア
ミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、トリエチルアミン、メ
チルジエチルアミン、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチル
エタノールアミン、トリエタノールアミン、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、ピロール、ピペリジン、１，
８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン、
１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］−５−ノナンな
どのアルカリ類からなるアルカリ水溶液等を用いること
ができる。また、アルカリ水溶性を使用する場合、その
濃度を、通常０．０５〜２５重量％、好ましくは０．１
〜３．０重量％の範囲内の値とすることが好ましい。な
お、このようなアルカリ水溶液に、メタノール、エタノ
ールなどの水溶性有機溶媒や界面活性剤などを適当量添
加して、現像液として使用することも好ましい。

【００７９】また、現像時間は、通常３０〜６００秒間
であり、また現像方法は液盛り法、ディッピング法、シ
ャワー現像法などの公知の方法を採用することができ
る。現像液として有機溶媒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に
は流水洗浄を、例えば３０〜９０秒間行い、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
去することにより、パターン状被膜が形成される。次い
で、パターニング部をさらに硬化させるために、ホット
プレートやオーブンなどの加熱装置により、例えば３０
〜４００℃の温度で５〜６００分間ポストベーク処理
し、硬化されたコア部分が形成されることになる。

【００８０】なお、コア用組成物には、下層用組成物や
上層用組成物よりも、酸拡散抑制剤を比較的多く添加す
ることが好ましい。例えば、下層用組成物や上層用組成
物には酸拡散抑制剤を添加せず、コア用組成物のみに酸
拡散抑制剤を添加しておくことも好ましい。このように
構成することにより、コア部分のパターン精度をより向
上させることができる一方、下層用組成物や上層用組成
物では、優れた保存安定性が得られるとともに、比較的
少ない放射線照射量で、十分に硬化させることができ
る。

【００８１】上部クラッド層の形成次いで、コア部分１５が形成された下部クラッド層１３
の表面に、上層用組成物を塗布し、乾燥またはプリベー
クさせて上層用薄膜を形成する。この上層用薄膜に対
し、放射線を照射して硬化させることにより、図１に示
したように上部クラッド層１７を形成することができ
る。

【００８２】また、放射線の照射によって得られる上部
クラッド層は、必要に応じて、さらに上述したポストベ
ークすることが好ましい。ポストベークすることによ
り、硬度および耐熱性に優れた上部クラッド層を得るこ
とができる。

【００８３】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。

【００８４】［放射線硬化性組成物の調製］（１）ポリシロキサン溶液１撹拌機付の容器内に、フェニルトリメトキシシラン（７
６．９ｇ、０．３９モル）と、メチルトリメトキシシラ
ン（１０１．７ｇ、０．７５モル）と、電気伝導率が８
×１０^-5Ｓ・ｃｍ^-1のイオン交換水（４５．９ｇ、２．
５５モル）と、シュウ酸（０．１ｇ、１．１×１０^３モ
ル）とを収容した後、６０℃、６時間の条件で加熱撹拌
することにより、フェニルトリメトキシシランおよびメ
チルトリメトキシシランの加水分解を行った。次いで、
容器内にプロピレングリコールモノメチルエーテルを加
えた後、エバポレーターを用いて加水分解により副生し
たメタノールを除去した。そして、最終的に固形分を５
５重量％に調整したポリシロキサンを含有するプロピレ
ングリコールモノメチルエーテル溶液を得た。これを
「ポリシロキサン溶液１」とする。

【００８５】（２）ポリシロキサン溶液２撹拌機付の容器内に、メチルトリメトキシシラン（８
０．０ｇ、０．５９モル）と、電気伝導率が８×１０^-5
Ｓ・ｃｍ^-1のイオン交換水（２３．８ｇ、１．３２モ
ル）と、シュウ酸（０．０３９ｇ、４．４×１０^４モ
ル）とを収容した後、温度６０℃、６時間の条件で加熱
撹拌することにより、メチルトリメトキシシランの加水
分解を行った。次いで、容器内にプロピレングリコール
モノメチルエーテルを加えた後、エバポレーターを用い
て加水分解により副生したメタノールを除去した。そし
て、最終的に固形分を５５重量％に調整したポリシロキ
サンを含有するプロピレングリコールモノメチルエーテ
ル溶液を得た。これを「ポリシロキサン溶液２」とす
る。

【００８６】（３）放射線硬化性組成物Ａの調製上述したポリシロキサン溶液２（固形分および溶剤）１
００重量部に対し、光酸発生剤（サートマー社製、ＣＤ
１０１２）を１．０重量部、脱水剤（オルト蟻酸メチ
ル）３．０重量部をそれぞれ添加し、均一に混合するこ
とにより、放射線硬化性組成物Ａを得た。

【００８７】（４）放射線硬化性組成物Ｂの調製上述したポリシロキサン溶液１（固形分および溶剤）１
００重量部に対し、光酸発生剤（トリフェニルスルホン
トリフルオロメタンスルホネート）を１．０重量部、
増感剤（９−ヒドロキシメチルアントラセン）を０．３
３重量部、酸拡散制御剤（トリエチルアミン）０．０２
重量部、脱水剤（オルト蟻酸メチル）３．０重量部、シ
リコーン系界面活性剤として、ＳＨ２８ＰＡ（東レダウ
コーニングシリコーン（株）製）０．０５重量部をそれ
ぞれ添加し、均一に混合することにより、放射線硬化性
組成物Ｂを得た。

【００８８】（５）放射線硬化性組成物Ｃの調製上述したポリシロキサン溶液１（固形分および溶剤）１
００重量部に対し、光酸発生剤（トリフェニルスルホン
トリフルオロメタンスルホネート）を１．０重量部、増
感剤（９−ヒドロキシメチルアントラセン）を０．３３
重量部、脱水剤（オルト蟻酸メチル）３．０重量部をそ
れぞれ添加し、均一に混合することにより、放射線硬化
性組成物Ｃを得た。

【００８９】［実施例１］（１）光導波路の形成下部クラッド層の形成放射線硬化性組成物Ａをシリコン基板の表面上に、スピ
ンコータで塗布し、ホットプレートを用いて１２０℃、
１０分間の条件でプリベークした。次いで、放射線硬化
性組成物Ａからなる塗膜に、波長３６５ｎｍ、照度２０
０ｍＷ／ｃｍ²の紫外線を５秒間照射して、放射線硬化
させた。そして、この硬化膜を２００℃、１時間の条件
でポストベークをすることにより、厚さ１０μｍの下部
クラッド層とした。このようにして形成した下部クラッ
ド層の屈折率（測定波長１５５０ｎｍ）を測定したとこ
ろ、１．４２３であった。

【００９０】コア部分の形成次に、放射線硬化性組成物Ｂを下部クラッド層の上にス
ピンコータで塗膜を形成し、ホットプレートを用いて１
２０℃、１０分の条件でプレベークした。その後、放射
線硬化性組成物Ｂからなる厚さ１０μｍの塗膜に、幅５
〜２０μｍのライン状パターンを有するフォトマスクを
介して、波長３６５ｎｍ、照度２００ｍＷ／ｃｍ²の紫
外線を５秒間照射して、塗膜を放射線硬化させた。次
に、放射線照射した塗膜を１００℃、１分間の条件でＰ
ＥＢを行った。次いで、放射線硬化させた塗膜を有する
基板を１．８％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド
水溶液（ＴＭＡＨ）からなる現像液中に浸漬して、塗膜
の未露光部を溶解させた。その後、２００℃、１時間の
条件でポストベークを行い、幅５〜２０μｍのライン状
パターンを有するコア部分を形成した。また、このコア
部分の屈折率（測定波長１，５５０ｎｍ）を測定したと
ころ１．４６７であった。なお、この段階（ライン幅約
１０μｍ）のコア部分を図５に示す。この図５から、矩
形状のコア部分が、精度良く形成されていることおり、
パターン精度としては１０μｍ以下であることが理解さ
れる。

【００９１】上部クラッド層の形成次いで、コア部分を有する下部クラッド層の上面に、放
射線硬化性組成物Ａをスピンコータで塗布し、ホットプ
レートを用いて１２０℃、１０分の条件でプリベークし
た。その後、放射線硬化性組成物Ａからなる塗膜に、波
長３６５ｎｍ、照度２００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線を５秒
間照射することにより、厚さ５μｍの上部クラッド層を
形成した。その後、この上部クラッド層を、２００℃、
６時間の条件でポストベークした。形成された上部クラ
ッド層の屈折率（測定波長１，５５０ｎｍ）を測定した
ところ１．４２３であった。

【００９２】（２）光導波路の評価このようにして得られた下部クラッド層、コア部分およ
び上部クラッド層からなる光導波路について、波長１，
３００ｎｍの光を一端から入射させた。そして、他端か
ら出射する光量を測定することにより、導波路損失を求
めた。その結果、導波路損失は０．１ｄＢ／ｃｍ以下の
値であった。

【００９３】［実施例２］（１）光導波路の形成実施例２においては、コア部分を形成する際に、放射線
硬化性組成物Ｂからなる厚さ１０μｍの塗膜を形成した
後、この塗膜を２３℃、５０％ＲＨの条件下に、４時間
放置した以外は、実施例１と同様に、光導波路を形成し
た。すなわち、実施例１と同様に、下部クラッド層を形
成した後、放射線硬化性組成物Ｂからなる厚さ１０μｍ
の塗膜を形成し、ホットプレートを用いて１２０℃、１
０分の条件で塗膜をプレベークした。次いで、実施例１
と同様に、フォトマスクを介して露光、現像して、コア
部分を形成した。なお、この段階（ライン幅約１０μ
ｍ）のコア部分を図６に示す。この図６から、パターン
トップが丸くなった半円状に近いコア部分が、形成され
ていることが理解される。次いで、実施例１と同様に、
コア部分を有する下部クラッド層の上面に上部クラッド
層を形成し、実施例２における光導波路を形成した。

【００９４】（２）光導波路の評価このようにして得られた下部クラッド層、コア部分およ
び上部クラッド層からなる光導波路について、波長１，
３００ｎｍの光を一端から入射させた。そして、他端か
ら出射する光量を測定することにより、導波路損失を求
めた。その結果、導波路損失は０．１ｄＢ／ｃｍ以下の
値であった。

【００９５】［比較例１］下部クラッド層の形成実施例１と同様に、下部クラッド層を形成した。得られ
た下部クラッド層の屈折率（測定波長１，５５０ｎｍ）
を測定したところ１．４２３であった。

【００９６】コア部分の形成次に、放射線硬化性組成物Ｃを下部クラッド層の上にス
ピンコータで塗布し、ホットプレートを用いて１２０
℃、１０分の条件でプリベークした。その後、放射線硬
化性組成物Ｃからなる厚さ１０μｍの塗膜に、幅５〜２
０μｍの光導波路パターンを有するフォトマスクを介し
て、波長３６５ｎｍ、照度２００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線
を５秒間照射することにより、露光を行った。次に、放
射線照射した塗膜を１００℃、１分間の条件でＰＥＢを
行った。この基板を１．８％ＴＭＡＨ水溶液よりなる現
像液中に浸漬して、未露光部を溶解し、コア部分の形成
を行った。しかしながら、十分な解像度のラインパター
ンを得ることが出来なかった。よって、パターン精度と
しては、少なくとも２０μｍ超である。なお、この段階
のコア部分を図７に示す。この図７から、光照射部分以
外の箇所が硬化しており、光照射部分を含む平滑部分が
広く形成されており、コア部分が精度良く形成されてい
ないことが理解される。また、コア部分が精度良く形成
できなかったため、それ以降の上部クラッド層の形成
や、光導波路についての評価は中止した。

【００９７】

【表１】

【００９８】

【発明の効果】以上のように、本発明の放射線硬化性組
成物によれば、特定の加水分解性シラン化合物、光酸発
生剤および酸拡散制御剤を含有しているため、酸の拡散
を防止しつつ、きわめて容易かつ短時間に硬化すること
ができるようになった。また、本発明の放射線硬化性組
成物によれば、パターン露光することにより、解像度に
優れたパターンが得られるようになった。また、本発明
の光導波路によれば、放射線照射により容易に形成する
ことができるとともに、優れたパターン精度を有し、し
かも導波路損失として、低い値が得られるようになっ
た。また、本発明の光導波路の製造方法によれば、この
ような光導波路を効率的に製造することができるように
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光導波路の断面図である。

【図２】本発明の別な光導波路の断面斜視図である。

【図３】本発明の別な光導波路の斜視図である。

【図４】（ａ）〜（ｅ）は、光導波路の製造方法の一部
工程図である。

【図５】実施例１の光導波路におけるコア部分（現像
後）を示す写真である。

【図６】実施例２の光導波路におけるコア部分（現像
後）を示す写真である。

【図７】比較例１の光導波路におけるコア部分（現像
後）を示す写真である。

【符号の説明】

１０光導波路１２基板１３下部クラッド層１４コア用薄膜１５コア部分１６放射線１７上部クラッド層１８リッジ１９フォトマスク

フロントページの続きＦターム(参考） 2H047 KA03 KA05 KB01 PA02 PA22 PA28 QA05 RA08 TA31 4J002 CP031 CP081 EE038 EF128 EH038 EL059 EL069 EL148 EN027 EN067 EN107 EN136 EP017 EV236 EV246 EV296 EV309 EW176 EY016 EY026 EZ006 FD206 FD207 FD208 FD209 GQ05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有すること
を特徴とする放射線硬化性組成物。（Ａ）一般式（１）で表される加水分解性シラン化合
物、その加水分解物およびその縮合物からなる群から選
ばれる少なくとも１つの化合物（Ｒ¹)_pＳｉ（Ｘ)_4-p （１）［一般式（１）中、Ｒ¹は、炭素数が１〜１２である非
加水分解性の有機基、Ｘは加水分解性基、およびｐは０
〜３の整数である。］（Ｂ）光酸発生剤（Ｃ）酸拡散制御剤
【請求項２】（Ｄ）成分として、脱水剤をさらに含有
することを特徴とする請求項１に記載の放射線硬化性組
成物。
【請求項３】（Ｅ）成分として、反応性希釈剤をさら
に含有することを特徴とする請求項１または２に記載の
放射線硬化性組成物。
【請求項４】（Ｆ）成分として、無機粒子をさらに含
有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に
記載の放射線硬化性組成物。
【請求項５】（Ｇ）成分として、有機溶剤をさらに含
有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に
記載の放射線硬化性組成物。
【請求項６】前記酸拡散制御剤が、酸と反応可能な含
窒素化合物であることを特徴とする請求項１〜５のいず
れか一項に記載の放射線硬化性組成物。
【請求項７】下部クラッド層と、コア部分と、上部ク
ラッド層とを含む光導波路において、前記下部クラッド層、コア部分および上部クラッド層の
少なくとも一つが、前記請求項１〜６のいずれか一項に
記載の放射線硬化性組成物の硬化物であることを特徴と
する光導波路。
【請求項８】前記下部クラッド層、コア部分および上
部クラッド層を構成するための各放射線硬化性組成物に
おいて、酸拡散制御剤の添加量が、クラッド層とコア部分とで異
なることを特徴とする請求項７に記載の光導波路。
【請求項９】下部クラッド層と、コア部分と、上部ク
ラッド層とを含む光導波路の製造方法において、前記下部クラッド層を形成する工程と、コア部分を形成
する工程と、上部クラッド層を形成する工程とを含むと
ともに、これらの少なくとも一つの工程が、下記（Ａ）〜（Ｃ）
成分を含有してなる放射線硬化性組成物を放射線硬化さ
せて形成する工程であることを特徴とする光導波路の製
造方法。（Ａ）一般式（１）で表される加水分解性シラン化合
物、その加水分解物およびその縮合物からなる群から選
ばれる少なくとも１つの化合物（Ｒ¹)_pＳｉ（Ｘ)_4-p （１）［一般式（１）中、Ｒ¹は、炭素数が１〜１２である非
加水分解性の有機基、Ｘは加水分解性基、およびｐは０
〜３の整数である。］（Ｂ）光酸発生剤（Ｃ）酸拡散制御剤
【請求項１０】前記下部クラッド層、コア部分および
上部クラッド層を前記放射線硬化性組成物から形成する
にあたり、前記酸拡散制御剤の添加量が、クラッド層とコア部分と
で異なる放射線硬化性組成物を使用することを特徴とす
る請求項９に記載の光導波路の製造方法。