JP2003172832A - Material for formation of optical waveguide and optical waveguide - Google Patents
Material for formation of optical waveguide and optical waveguideInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光導波路形成用材料、
および当該材料を用いた光導波路に関する。The present invention relates to a material for forming an optical waveguide,
And an optical waveguide using the material.
【０００２】[0002]
【従来の技術】インターネット等が急速に普及した現
在、情報をさらに高速・大量に伝達するための通信イン
フラの整備が急務とされている。具体的には、銅などの
金属配線から、光導波路を用いた光インターコネクショ
ンへの移行が進められている。従来、このような光導波
路は石英ガラス等の無機ガラス材料を用いて製造されて
いたが、その製造においては高温での熱処理が必要とさ
れるため、基板上に直接そのような回路を形成すること
は極めて困難であった。2. Description of the Related Art With the rapid spread of the Internet and the like, there is an urgent need to establish a communication infrastructure for transmitting information at a higher speed and in a large amount. Specifically, the transition from metal wiring such as copper to optical interconnection using an optical waveguide is being promoted. Conventionally, such an optical waveguide has been manufactured by using an inorganic glass material such as quartz glass. However, since such a heat treatment requires high temperature heat treatment, such a circuit is directly formed on the substrate. It was extremely difficult.
【０００３】高温での処理を必要としない光導波路用の
材料としては、近年ではポリメタクリル酸メチル（ＰＭ
ＭＡ）等の高分子材料を用いたものが提案されている。
高分子材料を用いることにより、上記、高温での熱処理
が不要となるだけでなく、大面積化やフィルム化等の加
工が容易であるという利点がある。In recent years, polymethylmethacrylate (PM) has been used as a material for optical waveguides that does not require treatment at high temperatures.
Materials using polymer materials such as MA) have been proposed.
By using the polymer material, not only the above-mentioned heat treatment at a high temperature is not required, but also processing such as increasing the area and forming a film is easy.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】通常、光導波路は、屈
折率の高いコア層と屈折率の低いグラッド層から構成さ
れる。高分子材料を用いてこのような屈折率差を得る方
法としては、例えば、単量体の共重合比を変えた高分子
材料を用いる方法、異なる高分子材料を用いる方法など
が知られている。しかしながら、このような方法で光導
波路を形成する場合には、組成（屈折率）の異なる２種
以上の高分子材料を用意せねばならず、また、製造工程
においても各々の高分子材料について塗布・硬化等させ
る必要があり、製造工程が複雑になるという欠点があっ
た。さらにＰＭＭＡ等の（メタ）アクリル酸エステル系
の高分子材料は、光学的特性に優れるものの、一般に耐
熱性が低いという欠点も有する。Generally, an optical waveguide is composed of a core layer having a high refractive index and a glad layer having a low refractive index. As a method for obtaining such a difference in refractive index using a polymer material, for example, a method using a polymer material having a different copolymerization ratio of monomers, a method using a different polymer material, etc. are known. . However, when the optical waveguide is formed by such a method, it is necessary to prepare two or more kinds of polymer materials having different compositions (refractive indexes), and also in the manufacturing process, coating each polymer material is applied. -It had a drawback that the manufacturing process was complicated because it needed to be cured. Furthermore, although (meth) acrylic acid ester-based polymer materials such as PMMA have excellent optical characteristics, they also have the drawback of generally low heat resistance.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
を解決すべく研究を進め、未露光部分と露光部分との間
に生じる溶剤に対する溶解度の差を利用してパターニン
グを行う材料である化学増幅型フォトレジストとして実
用化されている、ある種のポリ（メタ）アクリル酸エス
テルおよび光酸発生剤からなる材料が、露光によりその
組成に変化を生じることに着目、このポリ（メタ）アク
リル酸エステルの構造と組成変化により生ずる屈折率
差、耐熱性等につき種々検討した結果、本発明を完成し
た。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted research to solve the above-mentioned problems, and have investigated a material for patterning by utilizing the difference in solubility in a solvent between an unexposed portion and an exposed portion. Focusing on the fact that the composition of a certain kind of poly (meth) acrylic acid ester and a photoacid generator, which has been put into practical use as a chemically amplified photoresist, changes its composition upon exposure, The present invention has been completed as a result of various studies on the difference in refractive index, heat resistance and the like caused by changes in the structure and composition of acrylic acid esters.
【０００６】即ち、本発明は、脂環式骨格を有するアル
コールと（メタ）アクリル酸とのエステルに基づく単量
体単位を含む重合体、および光酸発生剤を含むことを特
徴とする光導波路形成用材料である。That is, the present invention is an optical waveguide comprising a polymer containing a monomer unit based on an ester of an alcohol having an alicyclic skeleton and (meth) acrylic acid, and a photoacid generator. It is a forming material.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below.
【０００８】本発明においては、光導波路形成用材料と
して脂環式骨格を有するアルコールと（メタ）アクリル
酸とのエステルに基づく単量体単位を含む重合体を使用
する。In the present invention, a polymer containing a monomer unit based on an ester of an alcohol having alicyclic skeleton and (meth) acrylic acid is used as a material for forming an optical waveguide.
【０００９】脂環式骨格を有するアルコールと（メタ）
アクリル酸とのエステルに基づく単量体単位を含む重合
体を用いることにより、光導波路において信号伝達用に
使用される可視光又は近赤外光に対して透明性の高いも
のとすることができ、さらに得られる光導波路が高い耐
熱性を有するものとなる。Alcohol having an alicyclic skeleton and (meth)
By using a polymer containing a monomer unit based on an ester with acrylic acid, it is possible to make it highly transparent to visible light or near infrared light used for signal transmission in an optical waveguide. Further, the obtained optical waveguide has high heat resistance.
【００１０】当該脂環式骨格を有するアルコールと（メ
タ）アクリル酸とのエステルに基づく単量体単位を含む
重合体は、後述する光酸発生剤に光を照射することによ
り発生する酸によって該エステル部分が開裂し、ポリ
（メタ）アクリル酸とエステル開裂生成物とに変化す
る。なお当該エステル開裂生成物は脂環式骨格を有する
アルコール又はその誘導体である。このエステルの開裂
によって生じるポリ（メタ）アクリル酸とエステル開裂
生成物との混合物は、脂環式骨格を有するアルコールと
（メタ）アクリル酸とのエステルに基づく単量体単位を
含む重合体に比して屈折率が低くなるため、光照射しな
い部分（未露光部分）は、高い屈折率を有するコア層
と、光照射した部分（露光部分）は相対的に低い屈折率
を有するグラッド層とすることができ、フォトマスク等
を用いて光照射することにより任意のパターンを有す光
導波路を形成することができる。A polymer containing a monomer unit based on an ester of an alcohol having alicyclic skeleton and (meth) acrylic acid is prepared by irradiating a photo-acid generator, which will be described later, with light. The ester moiety is cleaved and converted to poly (meth) acrylic acid and the ester cleavage product. The ester cleavage product is an alcohol having an alicyclic skeleton or a derivative thereof. The mixture of the poly (meth) acrylic acid and the ester cleavage product produced by the cleavage of the ester is higher than the polymer containing a monomer unit based on the ester of an alcohol having an alicyclic skeleton and the (meth) acrylic acid. Since the refractive index becomes low, the portion not exposed to light (unexposed portion) is a core layer having a high refractive index, and the portion exposed to light (exposed portion) is a glad layer having a relatively low refractive index. It is possible to form an optical waveguide having an arbitrary pattern by irradiating light using a photomask or the like.
【００１１】脂環式骨格を有するアルコールとしては特
に制限されず公知のいかなる化合物であってもよく、具
体的には、シクロヘキサノール、１−メチルヘキサノー
ル、２−メチルシクロヘキサノール、３−メチルシクロ
ヘキサノール、４−メチルシクロヘキノール等の単環の
脂環式骨格を有するアルコール；ボルニルアルコール、
１−ノルボルニルアルコール、、２−ノルボルニルアル
コール、１−アダマンタノール、２−アダマンタノー
ル、２−メチル−２−アダマンタノール、２−エチル−
２−アダマンタノール等の多環の脂環式骨格を有するア
ルコール等が挙げられる。The alcohol having an alicyclic skeleton is not particularly limited and may be any known compound, specifically, cyclohexanol, 1-methylhexanol, 2-methylcyclohexanol, 3-methylcyclohexanol. , An alcohol having a monocyclic alicyclic skeleton such as 4-methylcyclohexynol; bornyl alcohol,
1-norbornyl alcohol, 2-norbornyl alcohol, 1-adamantanol, 2-adamantanol, 2-methyl-2-adamantanol, 2-ethyl-
Examples thereof include alcohols having a polycyclic alicyclic skeleton such as 2-adamantanol.
【００１２】上記脂環式骨格を有するアルコールと（メ
タ）アクリル酸とのエステルに基づく単量体単位として
は、具体的には、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、
（メタ）アクリル酸１−メチルシクロヘキシル、（メ
タ）アクリル酸２−メチルシクロヘキシル、（メタ）ア
クリル酸３−メチルシクロヘキシル、（メタ）アクリル
酸４−メチルシクロヘキシル等の単環の脂環式骨格を有
するアルコールと（メタ）アクリル酸とのエステルに基
づく単量体単位；（メタ）アクリル酸ボルニル、（メ
タ）アクリル酸１−ノルボルニル、（メタ）アクリル酸
２−ノルボルニル、（メタ）アクリル酸１−アダマンチ
ル、（メタ）アクリル酸２−アダマンチル、（メタ）ア
クリル酸２−メチル−２−アダマンチル、（メタ）アク
リル酸２−エチル−２−アダマンチル等の多環の脂環式
骨格を有するアルコールと（メタ）アクリル酸とのエス
テルに基づく単量体単位等が挙げられる。Specific examples of the monomer unit based on the ester of an alcohol having alicyclic skeleton and (meth) acrylic acid include cyclohexyl (meth) acrylate,
It has a monocyclic alicyclic skeleton such as 1-methylcyclohexyl (meth) acrylate, 2-methylcyclohexyl (meth) acrylate, 3-methylcyclohexyl (meth) acrylate, and 4-methylcyclohexyl (meth) acrylate. Monomer unit based on ester of alcohol and (meth) acrylic acid; bornyl (meth) acrylate, 1-norbornyl (meth) acrylate, 2-norbornyl (meth) acrylate, 1-adamantyl (meth) acrylate An alcohol having a polycyclic alicyclic skeleton such as 2-adamantyl (meth) acrylate, 2-methyl-2-adamantyl (meth) acrylate, and 2-ethyl-2-adamantyl (meth) acrylate; ) Examples include monomer units based on esters with acrylic acid.
【００１３】本発明における重合体は上記の単量体単位
いずれか一つのみからなる重合体であっても良いし、異
なる複数の単量体単位を含むものであっても良い。The polymer in the present invention may be a polymer composed of only one of the above-mentioned monomer units or may contain a plurality of different monomer units.
【００１４】さらに本発明における重合体は、本発明の
効果を損なわない範囲において、上記の脂環式骨格を有
するアルコールと（メタ）アクリル酸とのエステルに基
づく単量体単位に加えて、その他の単量体単位を含むも
のであっても良い。Further, the polymer according to the present invention contains, in addition to the monomer unit based on the ester of the above-mentioned alcohol having an alicyclic skeleton and (meth) acrylic acid, as long as the effect of the present invention is not impaired. The monomer unit may be included.
【００１５】このようなその他の単量体単位としては特
に制限されるものではないが、紫外〜近赤外領域におい
て透明なものが好ましく、具体的には（メタ）アクリル
酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリ
ル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メタ）
アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリルアミ
ド、（メタ）アクリロニトリル、酢酸ビニル等から得ら
れる単量体単位等が挙げられる。The other monomer units are not particularly limited, but those which are transparent in the ultraviolet to near infrared region are preferable, and specifically, methyl (meth) acrylate, (meth) acrylate Ethyl acrylate, propyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, (meth)
Examples thereof include monomer units obtained from 2-ethylhexyl acrylate, (meth) acrylamide, (meth) acrylonitrile, vinyl acetate and the like.
【００１６】本発明における重合体は、重合体中に脂環
式骨格を有するアルコールと（メタ）アクリル酸とのエ
ステルに基づく単量体単位が含まれるのであれば特に制
限されず、任意の単量体単位比で組み合わさっていて良
いが、耐熱性が優れており、また光照射後に得られる屈
折率差が大きい等の点で、重合体中、脂環式骨格を有す
るアルコールと（メタ）アクリル酸とのエステルに基づ
く単量体単位とその他の単量体単位が、モル比で１：０
〜１：１００であることが好ましく、１：０〜１：１０
であることがより好ましい。The polymer in the present invention is not particularly limited as long as it contains a monomer unit based on an ester of an alcohol having a cycloaliphatic skeleton and (meth) acrylic acid in the polymer. Although it may be combined in a unit ratio of monomers, it is excellent in heat resistance, and in view of a large difference in refractive index obtained after light irradiation, in the polymer, an alcohol having an alicyclic skeleton and (meth) The monomer unit based on the ester with acrylic acid and the other monomer unit have a molar ratio of 1: 0.
˜1: 100 is preferred, 1: 0 to 1:10
Is more preferable.
【００１７】さらに、脂環式骨格を有するアルコールと
（メタ）アクリル酸とのエステルに基づく単量体単位に
おける脂環式骨格が、多環の脂環式骨格であることが、
コア層、グラッド層共に耐熱性に優れ、また、エステル
開裂生成物の安定性も大きく、さらには生じる屈折率差
も大きい等の利点があり、結果として各種物性に優れる
光導波路が得られるという点で特に好ましく、当該多環
の脂環式骨格がアダマンタン骨格であることが最も好ま
しい。Furthermore, the alicyclic skeleton in the monomer unit based on an ester of an alcohol having alicyclic skeleton and (meth) acrylic acid is a polycyclic alicyclic skeleton,
Both the core layer and the glad layer have excellent heat resistance, and the stability of the ester cleavage product is great, and the difference in the refractive index that occurs is also large. As a result, an optical waveguide with excellent various physical properties can be obtained. Is particularly preferable, and it is most preferable that the polycyclic alicyclic skeleton is an adamantane skeleton.
【００１８】また、重合体を製造する際に多種の単量体
を計量、混合する必要がなく、特別な注意を払わずとも
常に一定の屈折率の重合体が得られる点で、重合体を構
成する単量体単位が実質的に単一である重合体であるこ
とが好ましく、前記、多環の脂環式骨格を有するアルコ
ールと（メタ）アクリル酸とのエステルに基づく単量体
単位のいずれか一つのみからなる重合体が最も好まし
い。In addition, it is not necessary to measure and mix various monomers when producing a polymer, and a polymer having a constant refractive index can always be obtained without special care. It is preferable that the monomer unit constituting the polymer is a substantially single polymer, the monomer unit based on the ester of the alcohol having a polycyclic alicyclic skeleton and (meth) acrylic acid. Most preferred are polymers consisting of only one.
【００１９】また、その重合体の重合度は耐熱性や成形
性等の点から、１００〜２００，０００であることが好
ましく、１，０００〜５０，０００であることが好まし
い。The degree of polymerization of the polymer is preferably 100 to 200,000, and more preferably 1,000 to 50,000 from the viewpoint of heat resistance and moldability.
【００２０】上記重合体はその製造方法を特に制限され
ず、公知のいかなる方法で製造されたものであってもよ
いが、一般的には、各単量体単位に対応する単量体（脂
環式骨格を有するアルコールと（メタ）アクリル酸との
エステル）に対し、ラジカル重合開始剤を適量配合し、
加熱、光照射等で重合させることにより得られる。The above-mentioned polymer is not particularly limited in its production method, and may be produced by any known method. Generally, the monomer (lipid) corresponding to each monomer unit is used. An appropriate amount of a radical polymerization initiator is added to an ester of a cyclic skeleton alcohol and (meth) acrylic acid,
It can be obtained by polymerizing by heating, light irradiation or the like.
【００２１】本発明の光導波路形成用材料の第二の成分
は光酸発生剤である。なお、光酸発生剤とは、光を照射
することによって結合が開裂するなどして、酸を発生す
るものとして定義される。The second component of the material for forming an optical waveguide of the present invention is a photoacid generator. The photo-acid generator is defined as a compound that generates an acid when the bond is cleaved by irradiation with light.
【００２２】前述の通り、脂環式骨格を有するアルコー
ルと（メタ）アクリル酸とのエステルに基づく単量体単
位を含む重合体、および光酸発生剤を含む光導波路形成
用材料の一部に光を照射すると、露光部分では酸が発生
し、当該酸によりエステルが開裂、ポリ（メタ）アクリ
ル酸とエステル開裂生成物を生じる。同時に、脂環式骨
格を有するアルコールと（メタ）アクリル酸とのエステ
ルに基づく単量体単位を含む重合体からなる未露光部分
と比較して、屈折率が低下する。その結果、未露光部分
を高屈折率層（コア層）とし、露光部分を低屈折率層
（グラッド層）とする光導波路を得ることができる。こ
の場合、光照射量や光酸発生剤の添加量等の調整によ
り、すべてのエステルの開裂を引き起こさず、生成する
ポリ（メタ）アクリル酸が、脂環式骨格を有するアルコ
ール部分をエステル側鎖として部分的に有したものとす
ることが可能であり、これにより目的に応じて屈折率を
調整することも可能である。なお、光導波路におけるコ
ア層とグラッド層の屈折率差は０．０１以上であること
が好ましく、０．０３以上であることがより好ましい。As described above, a part of the material for forming an optical waveguide containing a polymer containing a monomer unit based on an ester of an alcohol having an alicyclic skeleton and (meth) acrylic acid and a photoacid generator is used. Upon irradiation with light, an acid is generated in the exposed portion, and the acid cleaves the ester to produce poly (meth) acrylic acid and an ester cleavage product. At the same time, the refractive index is lowered as compared with the unexposed portion made of a polymer containing a monomer unit based on an ester of an alcohol having an alicyclic skeleton and (meth) acrylic acid. As a result, it is possible to obtain an optical waveguide having an unexposed portion as a high refractive index layer (core layer) and an exposed portion as a low refractive index layer (grad layer). In this case, the poly (meth) acrylic acid produced does not cause the cleavage of all the esters by adjusting the light irradiation amount and the addition amount of the photo-acid generator, and the generated poly (meth) acrylic acid has an alcohol moiety having an alicyclic skeleton with an ester side chain. It is possible to partially have the above, and thereby it is also possible to adjust the refractive index according to the purpose. The refractive index difference between the core layer and the glad layer in the optical waveguide is preferably 0.01 or more, and more preferably 0.03 or more.
【００２３】具体的には、例えばメタクリル酸２−メチ
ル−２−アダマンチルの単独重合体を本発明における重
合体として用いた場合、光照射によりエステルが開裂
し、ポリ（メタ）アクリル酸とメチレンアダマンタン
（エステル開裂生成物）とが生じる。エステルの開裂が
ほぼ完全に進んだ場合、光照射前の屈折率は約１．５
４、光照射後の屈折率は約１．４９（５８９．３ｎｍで
の値）となり、約０．０５の屈折率差を生じる。Specifically, for example, when a homopolymer of 2-methyl-2-adamantyl methacrylate is used as the polymer in the present invention, the ester is cleaved by irradiation with light, resulting in poly (meth) acrylic acid and methyleneadamantane. (Ester cleavage product). When the ester cleavage proceeds almost completely, the refractive index before light irradiation is about 1.5.
4. The refractive index after light irradiation is about 1.49 (value at 589.3 nm), which causes a difference in refractive index of about 0.05.
【００２４】当該光酸発生剤は前述の通り、光を照射す
ることによって酸を発生する化合物であれば特に限定さ
れず、公知の化合物をなんら制限なく使用できるが、光
導波路において信号伝達用に主に使用される可視光又は
近赤外光に対して透明な（感受性がない）化合物、即
ち、紫外光により酸を発生する化合物であるのが好まし
く、具体的には、アリールジアゾニウム塩、ジアリール
ヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、トリア
リールホスホニウム塩などオニウム塩のテトラフルオロ
ボレート、ヘキサフルオロホスフェート、ヘキサフルオ
ロアルセネート、ヘキサフルオロアンチモネート；スル
ホン酸の２−ニトロベンジルエステル、イミノスルホナ
ート、１−オキソ−２−ジアゾナフトキノン−４−スル
ホナート誘導体、Ｎ−ヒドロキシイミド＝スルホナー
ト、トリ（メタンスルホニルオキシ）ベンゼン誘導体；
カルボン酸ｏ−ニトロベンジルエステル、１−オキソ−
２−ジアゾナフトキノン−５−アリールスルホナート；
トリアリールリン酸エステル誘導体などが例示される。
これら光酸発生剤は単独で用いても良いし、複数の種類
のものを併用しても良い。As described above, the photo-acid generator is not particularly limited as long as it is a compound capable of generating an acid when irradiated with light, and known compounds can be used without any limitation. However, for the signal transmission in the optical waveguide. A compound that is transparent (insensitive) to mainly used visible light or near-infrared light, that is, a compound that generates an acid by ultraviolet light is preferable. Specifically, it is an aryldiazonium salt or diaryl. Iodonium salts, triarylsulfonium salts, triarylphosphonium salts and other onium salts such as tetrafluoroborate, hexafluorophosphate, hexafluoroarsenate, hexafluoroantimonate; 2-nitrobenzyl ester of sulfonic acid, iminosulfonate, 1-oxo -2-diazonaphthoquinone-4-sulfonate derivative, N Hydroxy imide = sulfonates, tri (methanesulfonyloxy) benzene derivatives;
Carboxylic acid o-nitrobenzyl ester, 1-oxo-
2-diazonaphthoquinone-5-aryl sulfonate;
Examples thereof include triaryl phosphate ester derivatives.
These photo-acid generators may be used alone or in combination of plural kinds.
【００２５】脂環式骨格を有するアルコールと（メタ）
アクリル酸とのエステルに基づく単量体単位を含む重合
体に対する光酸発生剤の配合割合は特に制限されるもの
ではないが、十分なエステルの開裂を生じさせ、これに
より屈折率差の制御を容易なものとするためには多い方
が好ましく、一方得られる光導波路において散乱による
光損失を少ないものとするためには少ないほうが好まし
いため、一般には当該重合体１００重量部に対し０．１
〜１５重量部とすることが好ましい。Alcohol having an alicyclic skeleton and (meth)
The mixing ratio of the photo-acid generator to the polymer containing a monomer unit based on an ester with acrylic acid is not particularly limited, but it causes sufficient ester cleavage to control the difference in refractive index. In order to make it easy, the larger amount is preferable, and on the other hand, the smaller amount is preferable in order to reduce the light loss due to scattering in the obtained optical waveguide. Therefore, it is generally 0.1 per 100 parts by weight of the polymer.
It is preferably from about 15 parts by weight.
【００２６】また、本発明における光導波路形成用材料
には、必要に応じて、脂環式骨格を有するアルコールと
（メタ）アクリル酸とのエステルに基づく単量体単位を
含む重合体、および光酸発生剤に加えて、その他の重合
体や安定剤等を本発明の効果を損なわない範囲で配合し
ても良い。Further, the material for forming an optical waveguide in the present invention contains, if necessary, a polymer containing a monomer unit based on an ester of an alcohol having an alicyclic skeleton and (meth) acrylic acid, and an optical material. In addition to the acid generator, other polymers, stabilizers and the like may be added within a range that does not impair the effects of the present invention.
【００２７】次に、本発明の光導波路形成用材料を用い
た光導波路の具体的な製造方法の一例を図１を用いて説
明する。Next, an example of a specific method of manufacturing an optical waveguide using the material for forming an optical waveguide of the present invention will be described with reference to FIG.
【００２８】まず、脂環式骨格を有するアルコールと
（メタ）アクリル酸とのエステルに基づく単量体単位を
含む重合体をクロロホルム等の有機溶剤に溶解し、さら
に所定量の光酸発生剤を加えて均一な溶液とする。この
ときの重合体濃度は得ようとする膜厚や重合体の重合度
に応じて適宜選択すればよく、一般には１〜５０重量％
程度となるようにすれば良い。続いて、光導波路を形成
しようとする基板２上に当該溶液をスピンコーティン
グ、ディップコーティング等で塗布、有機溶剤を揮発・
留去することにより薄膜１を得る（図１のａ）。次に、
所定のパターンのマスク孔を有するフォトマスク３を介
して、紫外光を照射する（図１のｂ）。これにより、未
露光部分（脂環式骨格を有するアルコールと（メタ）ア
クリル酸とのエステルに基づく単量体単位を含む重合体
からなる）からなる高屈折率層（コア層；４）と、露光
部分（ポリ（メタ）アクリル酸とエステル開裂生成物と
からなる）からなる低屈折率層（グラッド層；５）とを
得ることができ、前記フォトマスクのパターンに応じた
光導波路が得られる（図１のｃ）。First, a polymer containing a monomer unit based on an ester of an alcohol having an alicyclic skeleton and (meth) acrylic acid is dissolved in an organic solvent such as chloroform, and a predetermined amount of a photo-acid generator is added. Add a homogeneous solution. The polymer concentration at this time may be appropriately selected depending on the film thickness to be obtained and the degree of polymerization of the polymer, and is generally 1 to 50% by weight.
It only has to be about. Then, the solution is applied onto the substrate 2 on which the optical waveguide is to be formed by spin coating, dip coating, or the like, and the organic solvent is volatilized.
The thin film 1 is obtained by distilling off (a in FIG. 1). next,
Ultraviolet light is irradiated through a photomask 3 having a mask hole having a predetermined pattern (b in FIG. 1). Thereby, a high refractive index layer (core layer; 4) composed of an unexposed portion (comprising a polymer containing a monomer unit based on an ester having an alicyclic skeleton and (meth) acrylic acid), It is possible to obtain a low refractive index layer (grad layer; 5) composed of an exposed portion (comprising poly (meth) acrylic acid and ester cleavage product), and an optical waveguide corresponding to the pattern of the photomask can be obtained. (FIG. 1c).
【００２９】こうして得られた光導波路はさらに必要に
応じて各種重合体により更に被覆することも可能であ
る。The thus-obtained optical waveguide can be further coated with various polymers, if necessary.
【００３０】[0030]
【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。EXAMPLES The present invention will now be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
【００３１】実施例１
ポリメタクリル酸２−メチル−２−アダマンチル１０重
量部、光酸発生剤４−フェニルチオフェニルジフェニル
スルホニウムのヘキサフルオロアンチモネート０．１重
量部をクロロホルム９０重量部に溶解した。これをガラ
ス基板上にスピンコーティングした後、常温で真空乾燥
することによりクロロホルムを留去して薄膜を得た。幅
４〜２０μｍの光導波路パターンを刻んだフォトマスク
を用いて、波長３１３ｎｍ、照度２００ｍW／ｃｍ２の
紫外線を照射した。Example 1 10 parts by weight of 2-methyl-2-adamantyl polymethacrylate and 0.1 parts by weight of hexafluoroantimonate of 4-phenylthiophenyldiphenylsulfonium, a photoacid generator, were dissolved in 90 parts by weight of chloroform. This was spin-coated on a glass substrate and then vacuum dried at room temperature to distill off chloroform to obtain a thin film. Ultraviolet rays having a wavelength of 313 nm and an illuminance of 200 mW / cm 2 were irradiated using a photomask in which an optical waveguide pattern having a width of 4 to 20 μm was carved.
【００３２】得られた光導波路の屈折率を、波長５８
９．３ｎｍ、２０℃で測定した結果、コア層（未露光
部）の屈折率は１．５３７、グラッド層（露光部）の屈
折率は１．４９１であった。The refractive index of the obtained optical waveguide is set to a wavelength of 58.
As a result of measurement at 9.3 nm and 20 ° C., the core layer (unexposed portion) had a refractive index of 1.537, and the glad layer (exposed portion) had a refractive index of 1.491.
【００３３】また、この光導波路は、１００℃において
も軟化、溶融等は見られず、耐熱性に優れていることが
明らかであった。Further, this optical waveguide was not softened or melted even at 100 ° C., and it was clear that it was excellent in heat resistance.
【００３４】実施例２
ポリメタクリル酸１−メチルシクロヘキシル１０重量
部、光酸発生剤４−フェニルチオフェニルジフェニルス
ルホニウムのヘキサフルオロアンチモネート０．１重量
部をクロロホルム９０重量部に溶解した。これをガラス
基板上にスピンコーティングした後、常温で真空乾燥す
ることによりクロロホルムを留去して薄膜を得た。幅４
〜２０μｍの光導波路パターンを刻んだフォトマスクを
用いて、波長３１３ｎｍ、照度２００ｍW／ｃｍ２の紫
外線を照射した。Example 2 10 parts by weight of 1-methylcyclohexyl polymethacrylate and 0.1 part by weight of hexafluoroantimonate of the photo-acid generator 4-phenylthiophenyldiphenylsulfonium were dissolved in 90 parts by weight of chloroform. This was spin-coated on a glass substrate and then vacuum dried at room temperature to distill off chloroform to obtain a thin film. Width 4
Ultraviolet rays having a wavelength of 313 nm and an illuminance of 200 mW / cm 2 were irradiated using a photomask having an optical waveguide pattern of ˜20 μm.
【００３５】得られた光導波路の屈折率を、波長５８
９．３ｎｍ、２０℃で測定した結果、コア層（未露光
部）の屈折率は１．５１１、グラッド層（露光部）の屈
折率は１．４９１であり、当該波長において０．０２の
屈折率差を生じた。また、この光導波路の軟化温度は約
９０℃であった。The refractive index of the obtained optical waveguide is determined by the wavelength 58
As a result of measurement at 9.3 nm and 20 ° C., the core layer (unexposed portion) has a refractive index of 1.511, the glad layer (exposed portion) has a refractive index of 1.491, and a refractive index of 0.02 at the wavelength. There was a rate difference. The softening temperature of this optical waveguide was about 90 ° C.
【００３６】比較例１
ポリメタクリル酸エチル１０重量部、光酸発生剤４−フ
ェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムのヘキサフ
ルオロアンチモネート０．１重量部をクロロホルム９０
重量部に溶解した。これをガラス基板上にスピンコーテ
ィングした後、常温で真空乾燥することによりクロロホ
ルムを留去して薄膜を得た。幅４〜２０μｍの光導波路
パターンを刻んだフォトマスクを用いて、波長３１３ｎ
ｍ、照度２００ｍW／ｃｍ２の紫外線を照射した。Comparative Example 1 10 parts by weight of polyethyl methacrylate, 0.1 parts by weight of hexafluoroantimonate of 4-phenylthiophenyldiphenylsulfonium, a photoacid generator, were added to 90 parts of chloroform.
It dissolved in parts by weight. This was spin-coated on a glass substrate and then vacuum dried at room temperature to distill off chloroform to obtain a thin film. Using a photomask having an optical waveguide pattern with a width of 4 to 20 μm, a wavelength of 313 n
m, and an illuminance of 200 mW / cm 2 was applied.
【００３７】得られた光導波路の屈折率を、波長５８
９．３ｎｍ、２０℃で測定した結果、コア層（未露光
部）の屈折率は１．４８９、グラッド層（露光部）の屈
折率は１．４９１であり、当該波長において十分な屈折
率差は得られなかった。またこの場合には、８０℃まで
加熱したところ光導波路の軟化が見られた。The refractive index of the obtained optical waveguide is set to a wavelength of 58.
As a result of measurement at 9.3 nm and 20 ° C., the core layer (unexposed portion) had a refractive index of 1.489, and the glad layer (exposed portion) had a refractive index of 1.491. Was not obtained. Further, in this case, softening of the optical waveguide was observed when heated to 80 ° C.
【００３８】[0038]
【発明の効果】本発明によれば、高屈折率（コア）層と
低屈折率（グラッド）層を、同一の組成の材料からなる
皮膜に対し光照射を行なうことにより簡便に生成させる
ことが可能であり、またフォトマスクを用いた光照射と
いう高精度の方法により、優れた光導波路を形成するこ
とができる。さらに、得られる光導波路は耐熱性に優れ
ており、さらには、用いる重合体の単量体単位の組み合
わせや光照射条件等を適宜選択することにより屈折率を
調整することも可能である。According to the present invention, a high refractive index (core) layer and a low refractive index (glad) layer can be simply formed by irradiating a film made of a material having the same composition with light. It is possible and an excellent optical waveguide can be formed by a highly accurate method of light irradiation using a photomask. Further, the obtained optical waveguide has excellent heat resistance, and the refractive index can be adjusted by appropriately selecting the combination of the monomer units of the polymer to be used, the light irradiation conditions and the like.
【図１】 本発明の光導波路形成用材料よりなる薄膜か
ら光導波路を形成する工程の模式図。
１．脂環式骨格を有するアルコールと（メタ）アクリル
酸とのエステルに基づく単量体単位を含む重合体および
光酸発生剤からなる膜。
２．基板
３．フォトマスク
４．コア（高屈折率）層
５．グラッド（低屈折率）層FIG. 1 is a schematic diagram of a process of forming an optical waveguide from a thin film made of the material for forming an optical waveguide of the present invention. 1. A film comprising a polymer containing a monomer unit based on an ester of an alcohol having an alicyclic skeleton and (meth) acrylic acid, and a photoacid generator. 2. Substrate 3. Photomask 4. Core (high refractive index) layer 5. Glad (low refractive index) layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H047 PA02 PA15 PA22 PA24 PA28 QA05 TA05 TA41 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 2H047 PA02 PA15 PA22 PA24 PA28 QA05 TA05 TA41
Claims (3)
タ）アクリル酸とのエステルに基づく単量体単位を含む
重合体、および光酸発生剤を含むことを特徴とする光導
波路形成用材料。1. A material for forming an optical waveguide, which comprises a polymer containing a monomer unit based on an ester of an alcohol having an alicyclic skeleton and (meth) acrylic acid, and a photoacid generator.
いた光導波路。2. An optical waveguide using the material for forming an optical waveguide according to claim 1.
る半導体装置。3. A semiconductor device formed with the optical waveguide according to claim 2.
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