JP2007204667A - 光導波路形成用樹脂組成物、光導波路、光導波路形成方法およびそれを用いた光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】伝送損失が低く、また導波路パターンを形状精度が良くかつ低コストで作製可能な光導波路形成用樹脂組成物、光導波路、光導波路形成方法およびそれを用いた光素子の提供。
【解決手段】下記一般式（１）で表される繰返し構造単位と下記一般式（２）で表される繰り返し構造単位を含む重合体と光酸発生剤を少なくとも含有する光導波路形成用樹脂組成物。

（式中、Ｒ¹は水素原子またはメチル基を表し、Ｒ²は炭素数７から２２の有橋環式炭化水素基を表す。Ｒ³は水素原子またはメチル基を表し、Ｒ⁴は炭素数７から１７の脂環式基を含有するエポキシ基を表す。）
【選択図】なし

Description

本発明は、光通信、光情報処理分野などにおいて用いられる、光素子、光インターコネクション、光配線基板、光・電気混載回路基板等に利用される光導波路と、それを作製するための光導波路形成用感光性樹脂組成物、光導波路形成方法、およびそれらを用いた光素子に関する。

近年インターネット、デジタル家電が急速に普及し、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が求められ、大容量のデータを高周波信号で高速伝送することが検討されている。しかし大容量の信号を高周波信号で伝送するには従来の電気配線では伝送損失が大きいため、光による伝送システムがさかんに検討され、コンピュータ間、装置内、ボード内通信の配線等に用いられようとしている。この光による伝送システムを実現する要素のうち、光導波路は、光素子、光インターコネクション、光配線基板、光・電気混載回路基板等における基本となる構成要素となるため、光導波路に対しては、高性能かつ低コストであることが求められている。

光導波路は基板上に形成した光配線であり、ガラス導波路とポリマー導波路がある。光インターコネクション、光配線版などの素子に導波路を適用するためには、従来の電気配線技術と同程度のコストで導波路を形成する必要がある。しかし既に製品化されているガラス導波路はシリカガラスのクラッド層とシリカガラスにゲルマニウムを添加したコア層からなり、これらの各層全ては気相成長法により形成され、火炎堆積法による1000℃以上の加熱プロセスを経る。すなわち製造コストが高く、また高加熱プロセスを要する等プリント基板等との製造プロセスにおけるマッチングが困難であると考えられる。さらにはまた大面積の導波路の作製が困難であるなど、工業化においては製造プロセスおよびコストの点で多くの課題がある。

一方、ポリマー材料は、石英ガラスなどの従来の光学材料に比べてコスト、加工性、分子設計の容易さ等において優れていると考えられる。すなわち、ポリマーなどの有機材料を用いた導波路形成においては、スピンコート（回転塗布）によって所望の膜が形成できるため低温プロセス化が可能である。またあらゆる基板（半導体基板、銅ポリイミド配線板、ポリマー基板など）上に容易に製膜でき、低コスト、高歩留まり化はもとより高性能化、多品種化への可能性をも秘めている。実際にはこれまで、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）やエポキシ樹脂、ポリシロキサン誘導体、フッ素化ポリイミド等のポリマー材料を用いたものが検討されてきた。例えば、特許文献１および特許文献２には、エポキシ化合物を用いたポリマー導波路が記載されている。また、特許文献３には、ポリシロキサン誘導体を用いた導波路が記載されている。

しかし、一般的には、有機化合物である樹脂組成物からなる導波路は耐熱性が低く、また光通信で用いられる波長６００〜１６００ｎｍの領域おいて伝送損失が大きい等の問題が指摘されている。この問題を解決するため、例えばポリマーを重水素化やフッ素化する等の化学修飾によって伝送損失を低減したり、耐熱性を有するポリイミド誘導体を用いる等の検討がなされている。例えば特許文献４にはポリエーテルケトン誘導体を用いた導波路が記載されている。しかし例えば重水素化ＰＭＭＡは耐熱性が低く、またフッ素化ポリイミドは耐熱性に優れるものの、導波路パターンを形成するには、石英導波路と同様にドライエッチング工程を必要とするため、製造コストが高くなる欠点を有する。

特開平１０−１７０７３８号公報 特開平１１−３３７７５２号公報 特開平９−１２４７９３号公報 特開２００５−２９６５２号公報

そのため、感光性樹脂を用いた光導波路を形成するにあたって、伝送損失が低く、また導波路パターンを形状精度よく、かつ低コストで作製可能な光導波路形成用感光性樹脂組成物、光導波路、及び光導波路パターンの形成方法が求められている。

本発明者らは、上記目的を達成するために検討した結果、特定構造の（メタ）アクリレート系共重合体を、光導波路のコア層とクラッド層のいずれか一つまたは両方を形成するための樹脂組成物として用いることによって、各層に好適な屈折率を付与し、導波路の伝送損失が低く、しかも導波路のパターン形状を精度良く形成できることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、上記目的を達成する本発明の光導波路形成用感光性樹脂組成物は、少なくとも下記一般式（１）で表される繰り返し構造単位と一般式（２）で表される繰り返し構造単位を有する重合体を少なくとも含むことを特徴とする。

（式中、Ｒ¹は水素原子またはメチル基を表し、Ｒ²は炭素数７から２２の有橋環式炭化水素基を表す。Ｒ³は水素原子またはメチル基を表し、Ｒ⁴は炭素数７から１７の脂環式基を含有するエポキシ基を表す。）

また本発明の光導波路形成用樹脂組成物は、上記重合体に活性光線を照射することで酸を発生する光酸発生剤を含有することを特徴とする。

また本発明の光導波路形成用樹脂組成物は、上記重合体と光酸発生剤に加え、さらにエポキシ化合物を含むことを特徴とする。

さらに本発明の光導波路形成用樹脂組成物は、上記重合体と光酸発生剤に加え、さらにオキセタン化合物を含むことを特徴とする。

また本発明の光導波路形成用樹脂組成物は、上記重合体、光酸発生剤、エポキシ化合物、オキセタン化合物に加え、アルミナ、シリカ、ガラス繊維、ガラスビーズ、シリコーン、酸化チタン、金属酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの添加剤を含むことを特徴とする。

また上記目的を達成するための本発明の光導波路の形成方法は、基板上に下部クラッド層を形成する工程と、上記本発明の光導波路形成用樹脂組成物を下部クラッド上に塗布する塗布工程と、該樹脂組成物を基板上に定着させるプリベーク工程と、該樹脂組成物を選択的に露光する露光工程と、露光領域の酸触媒による反応を促進させる露光後ベーク工程と、現像工程とポストベーク工程と、上記ベーク後の樹脂組成物層の上に上部クラッド層を形成する工程を少なくとも含むことを特徴とする。

本発明の光導波路形成用樹脂組成物は、導波路パターンを精度よく形成でき、かつ形成した光導波路は優れた伝送特性（低い伝播損失）を有するため、光導波路形成用材料として好適に用いることができる。

以下、本発明の光導波路形成用樹脂組成物及び光導波路形成方法について説明する。

＜光導波路形成用樹脂組成物＞
本発明の光導波路形成用樹脂組成物（以下、樹脂組成物という）は、少なくとも下記一般式（１）で表される繰り返し構造単位と一般式（２）で表される構造単位を含む重合体を含むものである。

さらには、本発明の光導波路形成用樹脂組成物は、少なくとも下記一般式（１）で表される繰り返し構造単位と一般式（２）で表される構造単位を含む重合体と光酸発生剤を含むものである。通常、該重合体と光酸発生剤とを混合することにより調製することができる。なお、以下の説明においては、光酸発生剤を含有する組成物を特に「感光性樹脂組成物」という。

（式中、Ｒ¹は水素原子またはメチル基を表し、Ｒ²は炭素数７から２２の有橋環式炭化水素基を表す。Ｒ³は水素原子またはメチル基を表し、Ｒ⁴は炭素数７から１７の脂環式基を含有するエポキシ基を表す。）

本発明の一般式（１）で表される繰り返し構造単位においてＲ²の有橋炭化水素基としては、ノルボルニル基、メチルノルボルニル基、イソボルニル基、トリシクロ［５．２．１．０^2,6］デシル基、トリシクロ［５．２．１．０^2,6］デシルメチル基、テトラシクロ［４．４．０．１^2,5．１^7,10］ドデシル基、メチルテトラシクロ［４．４．０．１^2,5．１^7,10］ドデシル基、２，７−ジメチルテトラシクロ［４．４．０．１^2,5．１^7,10］ドデシル基、２，１０−ジメチルテトラシクロ［４．４．０．１^2,5．１^7,10］ドデシル基、１１，１２−ジメチルテトラシクロ［４．４．０．１^2,5．１^7,10］ドデシル基、ヘキサシクロ［６．６．１．１^3,6．１^10,13．０^2,7．０^9,14］ヘプタデシル基、オクタシクロ［８．８．１^2,9．１^4,7．１^11,18．１^13,16．０．０^3,8．０^12,17］ドコシル基、またはアダマンタニル基などが挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。

式（２）中、Ｒ⁴で示される炭素数７から１７の脂環式基を含有するエポキシ基としては、３，４−エポキシ−１−シクロヘキシルメチル基、５，６−エポキシ−２−ビシクロ［２．２．１］ヘプチル基、５（６）−エポキシエチル−２−ビシクロ［２．２．１］ヘプチル基、５，６−エポキシ−２−ビシクロ［２．２．１］ヘプチルメチル基、３，４−エポキシトリシクロ［５．２．１．０^2.6］デシル基、３，４−エポキシトリシクロ［５．２．１．０^2.6］デシルオキシエチル基、３，４−エポキシテトラシクロ［４．４．０．１^2.5．１^7.10］ドデシル基、または３，４−エポキシテトラシクロ［４．４．０．１^2.5．１^7.10］ドデシルメチル基が挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。

一般式（１）及び一般式（２）で表される繰り返し構造単位を有する重合体を得るには、相当する（メタ）アクリレート誘導体を原料モノマーとして用い、公知の重合方法、例えば、溶液重合、懸濁重合、塊状重合等により重合すればよい。重合後、未反応モノマーや重合開始剤等を除去するため、公知の精製方法により精製するのが望ましい。

一般式（１）の構造単位と一般式（２）の構造単位の比は、特に限定されるものではないが、単位数の比で90：10〜10：90の範囲が好ましい。

さらに本発明では、上記一般式（１）及び一般式（２）以外の構造単位を含むことが可能である。例えば、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル、スチレン等のビニル系モノマー由来の構造単位が挙げられる。

また、得られる重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）は、１，０００以上が好ましく、４，０００以上がより好ましい。また、１，０００，０００以下が好ましく、５００，０００以下がより好ましい。

また本発明の樹脂組成物は、上記重合体に光酸発生剤を含んでも良い。本発明の感光性樹脂組成物に用いる光酸発生剤としては、活性光線の照射によって酸を発生する光酸発生剤であることが望ましく、本発明における重合体などとの混合物が有機溶媒に十分に溶解し、かつその溶液を用いて、スピンコ−トなどの製膜法で均一な塗布膜が形成可能なものであれば特に制限されない。また、単独でも、２種以上を混合して用いてもよい。

使用可能な光酸発生剤の例としては、例えばトリアリールスルホニウム塩誘導体、ジアリールヨ−ドニウム塩誘導体、ジアルキルフェナシルスルホニウム塩誘導体、ニトロベンジルスルホナート誘導体、N−ヒドロキシナフタルイミドのスルホン酸エステル、Ｎ−ヒドロキシスクシイミドのスルホン酸エステル誘導体等が挙げられるが、これらだけに限定されるものではない。

光酸発生剤の含有率は、感光性樹脂組成物の十分な感度を実現し、良好なパターン形成を可能とする観点から、それ自身を含む全構成分に対して０．１質量％以上が好ましく、０．５質量％以上がより好ましい。一方、均一な塗布膜の形成を実現し、導波路の特性を損なわない観点から、１５質量％以下が好ましく、７質量％以下がより好ましい。

また本発明の感光性樹脂組成物は、上記重合体と光酸発生剤に加え、さらにエポキシ化合物を含んでいても良い。エポキシ化合物としては、例えば、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコ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、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、１，２−シクロヘキサンカルボン酸ジグリシジルエステル、３，４−エポキシシクロヘキサンカルボン酸３，４−エポキシシクロヘキシルメチル、トリスエポキシプロピルイソシアヌレート、２−エポキシエチルビシクロ［2,2,1］ヘプチルグリシジルエーテル、エチレングリコールビス（２−エポキシエチルビシクロ［2,2,1］ヘプチル）エーテル、ビス（２−エポキシエチルビシクロ［2,2,1］ヘプチル）エーテル等が挙げられるが、もちろんこれらだけに限定されるものではない。

またこれらエポキシ化合物を加える場合、その含有率は、それ自身を含む全構成分に対して通常０．５〜８０質量％、好ましくは１〜７０質量％である。また、単独でも、２種以上を混合して用いてもよい。

また本発明の樹脂組成物は、上記重合体と光酸発生剤に加え、さらにオキセタン化合物を含んでいても良い。オキセタン化合物としては、例えば、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、１，４−ビス｛[（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ]メチル｝ベンゼン、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−エチルヘキシロキシメチル）オキセタン、３−エチル−３−｛[３−（トリエトキシシリル）プロポキシ]メチル｝オキセタン等が挙げられるが、これらだけに限定されるものではない。

またこれらオキセタン化合物を加える場合、その含有率は、それ自身を含む全構成分に対して通常０．５〜８０質量％、好ましくは１〜７０質量％である。また、単独でも、２種以上を混合して用いてもよい。

又、エポキシ化合物とオキセタン化合物とを併用してもよい。その場合も両者の合計量を、これら自身を含む全構成分に対して通常０．５〜８０質量％、好ましくは１〜７０質量％とすればよい。

また本発明の樹脂組成物および感光性樹脂組成物は、上記重合体、光酸発生剤、エポキシ化合物、オキセタン化合物に加え、光導波路としての特性を損なわない範囲で種々の無機微粒子を添加剤として加えてもよい。そのような添加剤としては、例えばアルミナ、シリカ、ガラス繊維、ガラスビーズ、シリコーン、酸化チタン、金属酸化物等が挙げられる。これらの添加剤を加えることで、耐クラック性、耐熱性を向上したり、低弾性率化を図ったり、導波路の反りを改善できる。

さらに本発明の樹脂組成物および感光性樹脂組成物においては、必要に応じて本発明の効果を損なわない範囲において、密着性向上剤、レベリング剤、塗布性改良剤、濡れ性改良剤、界面活性剤、光増感剤、脱水剤、重合禁止剤、重合開始助剤、紫外線吸収剤、可塑剤、酸化防止剤、帯電防止剤、などといった成分を添加して、本発明の樹脂組成物および感光性樹脂組成物を調製することもできる。

なお、上記樹脂組成物、および感光性樹脂組成物を調製する際に、必要に応じて、適当な溶剤を用いる。溶剤としては、感光性樹脂組成物が充分に溶解でき、その溶液をスピンコート法などの方法で均一に塗布できる有機溶媒等であれば特に制限されない。具体的には、γ−ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、２−ヘプタノン、酢酸２−メトキシブチル、酢酸２−エトキシエチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、３−メトキシプロピオン酸エチル、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルイソブチルケトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等を使用することができる。これらは、単独でも２種類以上を混合して用いてもよい。

本発明の感光性樹脂組成物の特徴は、露光することにより組成物中に含まれる光酸発生剤が酸を生成し、この酸により架橋反応が促進され、露光部が現像液に不溶化するため、現像処理を施すことで未露光部のみを選択的に除去することが可能である。

＜導波路パターンの形成方法＞
本発明によるポリマー光導波路の製造について説明する。ポリマー光導波路は屈折率の高いコアと屈折率の低いクラッドからなるものであり、コアをクラッドで取り巻く形状に形成されるが、少なくとも以下の工程を含む導波路パターンの形成方法により得られる。

（１）適宜の基板上に下部クラッド層を形成する工程と、
（２）本発明の感光性樹脂組成物を上記下部クラッド層上に塗布する工程と、
（３）プリベークを行う工程と、
（４）上記感光性樹脂組成物層にマスクを介してコア層となるべき領域に紫外線などの化学線を照射する工程と、
（５）露光後加熱を行う工程と、
（６）現像を行い、未露光部を除去する工程と、
（７）ポストベークを行い、コア層を形成する工程と、
（８）上記形成されたコア層及び下部クラッド層の上に中間及び上部クラッド層を形成する工程を少なくとも含む。また上記下部クラッドと中間及び上部クラッドの何れか一方又は両方を本発明の感光性樹脂組成物を用いて同様に化学線を照射して形成してもよいが、その場合、コア層よりも屈折率が低くなる組成を選択して使用する。

以下に、本発明によるポリマー光導波路の製造方法を詳細に説明する（図１）。
まず、適宜の基板１上に下部クラッド層４を形成する。この下部クラッド層４は、例えば、図１（ａ）に示すように本発明の樹脂組成物、或いは感光性樹脂組成物を基板１上に塗布し、プリベークすることで上記樹脂組成物層２を形成する。次に活性光線（例えば、紫外線３）を全面露光し、熱処理（ベーク）工程を行うことで該樹脂層２を低屈折率化することで下部クラッド層４を形成する（図１（ｂ））。この下部クラッド層４は、その屈折率と同等の屈折率になる他の任意の硬化性樹脂組成物を用い、活性光線または熱処理によって得られるものであってもよい。

本発明において、上記基板１としては、例えば、シリコン基板、ガラス基板、石英基板、ガラスエポキシ基板、金属基板、セラミック基板、高分子フィルム、または各種基板上に高分子フィルムが形成された基板等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。

次に、図１（ｃ）に示すように上記下部クラッド層４の上に本発明の感光性樹脂組成物を塗布し、プリベークすることで、感光性樹脂組成物層５を形成する。感光性樹脂組成物層５の形成には、下部クラッド層４の屈折率より高屈折率となる組成を選択して使用する。感光性樹脂組成物を塗布する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、スピンコータを用いた回転塗布、スプレーコータを用いた噴霧塗布、浸漬、印刷、ロールコーティング等を用いることができる。またプリベーク工程は、塗布した感光性樹脂組成物を乾燥して組成物中の溶剤を除去し、塗布した感光性樹脂組成物を感光性樹脂組成物層５として定着させるための工程である。プリベーク工程は、通常、６０〜１６０℃で行われる。

次いで、上記感光性樹脂組成物層５にフォトマスク６を介して、コア層７に対応する領域に化学線（例えば紫外線３）を照射し、さらに露光後加熱処理を行い（図１（ｄ））、次いで有機溶剤で現像を行い、未露光部を除去した後、さらにポストベークすることで、図１（ｅ）に示すように下部クラッド層４上に屈折率の高いコア層７が形成される。

露光工程は、フォトマスク６を介して感光性樹脂組成物層５を選択的に露光し、フォトマスク６上の導波路パターンを感光性樹脂組成物層５に転写する工程である。前記及び後述の全面露光及び当該パターン露光に用いる活性光線としては、高圧水銀灯、重水素ランプ、紫外線、可視光線、エキシマレーザ、電子線、Ｘ線等が使用できるが、１８０〜５００ｎｍの波長の活性光線が好ましい。

また露光後加熱処理工程は、空気中又は不活性ガス雰囲気下、通常１００〜１６０℃で行われる。

また、現像工程は、感光性樹脂組成物層５の未露光部を有機溶剤で溶解除去し、コア層７を形成する工程である。上述の露光および露光後加熱工程により、感光性樹脂組成物層５の露光部と未露光部の現像液に対する溶解性の差（溶解コントラスト）が生じる。この溶解コントラストを利用することにより、感光性樹脂組成物の未露光部が溶解して除去されたコアパターンが得られる。現像に用いる有機溶剤としては、具体的には、γ−ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、２−ヘプタノン、酢酸２−メトキシブチル、酢酸２−エトキシエチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、３−メトキシプロピオン酸エチル、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルイソブチルケトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等を使用することができる。これらは、単独でも２種類以上を混合して用いてもよい。現像方法としては、パドル、浸漬、スプレー等の方法が可能である。現像工程後、形成したパターンを水または現像で用いた有機溶剤等でリンスする。

またポストベーク工程は、空気中又は不活性ガス雰囲気下、通常１００〜２００℃で行われる。またポストベーク工程は一段階で行ってもよいし多段階で行ってもよい。

さらにコア層７が形成された上に本発明の樹脂組成物、或いは感光性樹脂組成物を、図１（ｆ）に示すように塗布し、化学線を全面露光し、熱処理することで低屈折率化し、図１（ｇ）のように中間クラッド及び上部クラッド（中間及び上部クラッド層９）を一括して形成する。この中間及び上部クラッド層９は、その屈折率と同等の屈折率になる他の任意の硬化性樹脂組成物を用い、紫外線または熱処理によって得られるものであってもよい。このようにして、高屈折率のコア層７を、低屈折率の下部クラッド層４、中間及び上部クラッド層９で囲んで形成されるポリマー光導波路を作製することができる。さらに、この後、前記基板１をエッチング等の方法によって除去することで、図１（ｈ）のようにポリマー光導波路を得ることができる。又、基板１として可撓性の高分子フィルムなどを採用すれば、フレキシブルなポリマー光導波路を得ることができる。

以上のように、本発明の感光性樹脂組成物は、導波路パターン（コアパターン）を精度よく形成でき、かつ形成した光導波路は優れた伝送特性（低い伝播損失）を有するため、光導波路形成用材料として好適できる。

以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。

（合成例１）
下記構造の重合体、即ち、一般式（１）において、Ｒ¹が水素原子、Ｒ²がアダマンタニル基である構造単位が６０モル％と、一般式（２）においてＲ³が水素原子、Ｒ⁴が５，６−エポキシ−２−ビシクロ［２．２．１］ヘプチル基構造単位が４０モル％の重合体を合成した。

各構造単位原料として、それぞれヒドロキシアダマンタニルアクリレート１７ｇ、５，６−エポキシ−２−ビシクロ［２．２．１］ヘプチルアクリレート１４ｇをＴＨＦ１８０ｍｌに溶解し、そこに２，２’−アゾビス（イソブチロニトリル）１．１０４ｇを加え、アルゴン雰囲気下、１時間加熱還流させる。放冷後、メタノール１．５Ｌに再沈し、析出したポリマーをろ別し、もう一度再沈精製することで目的のポリマーを２７．３２ｇ得た（収率８６％）。またＧＰＣ分析により質量平均分子量（Ｍｗ）は１３２００（ポリスチレン換算）、分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）は３．３５であった。

（合成例２）
下記構造の重合体、即ち、一般式（１）において、Ｒ¹が水素原子、Ｒ²がアダマンタニル基である構造単位が５０モル％と、一般式（２）においてＲ³が水素原子、Ｒ⁴が３，４−エポキシトリシクロ［５．２．１．０^2.6 ］デシル基である構造単位が４０モル％、アクリル酸構造単位が１０モル％の重合体を合成した。

各構造単位原料として、それぞれヒドロキシアダマンタニルアクリレート１６ｇ、３，４−エポキシトリシクロ［５．２．１．０^2.6 ］デシルアクリレート１３ｇ、アクリル酸３ｇをＴＨＦ２０３ｍｌに溶解し、そこに２，２’−アゾビス（イソブチロニトリル）１．５５３ｇを加え、アルゴン雰囲気下、１時間加熱還流させる。放冷後、ジエチルエーテル１５００ｍｌに再沈し、析出したポリマーをろ別し、もう一度再沈精製することで目的のポリマーを３４．９９ｇ得た（収率８４％）。またＧＰＣ分析により質量平均分子量（Ｍｗ）は１５７００（ポリスチレン換算）、分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）は３．０５であった。

（実施例１）
以下に示す組成からなる感光性樹脂組成物（１）及び（２）を調製した。

感光性樹脂組成物（１）
（ａ）重合体：合成例１で得た重合体１．２ｇ
（ｂ）エポキシ化合物：水添ビスフェノールＡジグリシジルエーテル１．２ｇ
（ｃ）光酸発生剤：４−チオフェノキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキアフルオロアンチモネート０．０２４ｇ
（ｄ）溶剤：γ−ブチロラクトン４．２７ｇ

感光性樹脂組成物（２）
（ａ）重合体：合成例２で得た重合体２ｇ
（ｂ）オキセタン化合物：１，４−ビス｛[（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ]メチル｝ベンゼン（東亜合成（株）社製、商品番号：ＸＤＯ）０．６ｇ
（ｃ）光酸発生剤：４−チオフェノキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキアフルオロアンチモネート０．０２６ｇ
（ｄ）溶剤：乳酸エチル４．６２ｇ

以上の混合物をそれぞれ０．４５μｍのテフロン（登録商標）製フィルターを用いてろ過し、感光性樹脂組成物を調製した。４インチシリコン基板上に、上記感光性樹脂組成物をスピンコート塗布し、９０℃で２０分間オーブンでベークし、塗布膜を形成した。次に、紫外線（波長＝３５０〜４５０ｎｍ）を全面露光し、次いで１２０℃で１０分加熱処理した後、さらに１５０℃で３０分間ベークした。次に各サンプルについて、メトリコン社のプリズムカプラを用いて６３３ｎｍの屈折率を測定した。その結果、感光性樹脂組成物（１）を塗布した膜の屈折率は１．５２９、感光性樹脂組成物（２）を塗布した膜の屈折率は１．５３６であった。

（実施例２）
以下に示す組成からなるクラッド形成用感光性樹脂組成物を調製した。
（ａ）重合体：合成例１で得た重合体１２ｇ
（ｂ）エポキシ化合物：水添ビスフェノールＡジグリシジルエーテル１２ｇ
（ｃ）光酸発生剤：４−チオフェノキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキアフルオロアンチモネート０．２４ｇ
（ｄ）溶剤：γ−ブチロラクトン２９．３３ｇ

また、以下に示す組成からなるコア形成用感光性樹脂組成物を調製した。
（ａ）重合体：合成例２で得た重合体２０ｇ
（ｂ）オキセタン化合物：１，４−ビス｛[（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ]メチル｝ベンゼン（東亜合成（株）社製、商品番号：ＸＤＯ）６ｇ
（ｃ）光酸発生剤：４−チオフェノキシフェニルジフェニルスルホニウムヘキアフルオロアンチモネート０．２６ｇ
（ｄ）溶剤：乳酸エチル２１．２７ｇ

以上の混合物を０．４５μｍのテフロン（登録商標）製フィルターを用いてろ過し、感光性樹脂組成物を調製した。次に４インチシリコン基板上に、上記クラッド形成用感光性樹脂組成物をスピンコート塗布し、９０℃で２０分間オーブンでベークし、膜厚２０μｍの膜を形成した。次に、紫外線（波長λ＝３５０〜４５０ｎｍ）を１０００ｍＪ／ｃｍ²全面露光し、露光後１２０℃で１０分間オーブンでベークし、さらに、１５０℃で３０分間ベークすることで下部クラッド層を形成した。次に、上記コア形成用感光性樹脂組成物をスピンコート塗布し、９０℃で３０分間オーブンでベークし、膜厚５０μｍの膜を形成した。次に、フォトマスクを介して紫外線（波長λ＝３５０〜４５０ｎｍ）を１０００ｍＪ／ｃｍ²照射し、次いで１２０℃で１０分間オーブンでベークした。次にγ−ブチロラクトン中で５分間浸漬法による現像を行い、続けて２分間純水でリンス処理をそれぞれおこなった。その結果、感光性樹脂膜の未露光部分のみが現像液に溶解除去されコアパタ−ンが得られた。次に、１５０℃で３０分間ベークすることでコア層を完全に硬化させコア層を形成した。次いで、上記クラッド形成用感光性樹脂組成物をスピンコート塗布し、９０℃で２０分間オーブンでベークし、膜厚２０μｍの膜を形成した。次に、紫外線（波長λ＝３５０〜４５０ｎｍ）を１０００ｍＪ／ｃｍ²全面露光し、露光後９０℃で１０分間オーブンでベークし、さらに１５０℃で３０分間ベークすることで中間クラッド層、及び上部クラッド層を形成して、ポリマー光導波路を得た。

この光導波路の端面をダイサーにてダイシングした後、波長８５０ｎｍにてカットバック法を用いて、この光導波路の伝播損失評価を行った。伝播損失は０．３７ｄＢ／ｃｍであった。又、コア層の断面形状は矩形であった。

以上の説明から明らかなように、本発明のポリマー光導波路形成用感光性樹脂組成物を用いることで、導波路パターンを精度よく形成でき、かつ形成した光導波路は優れた伝送特性（低い伝播損失）を有するため、光導波路形成用材料として好適である。

本発明による感光性樹脂組成物によるポリマー導波路の製造工程を示す一例であり、（ａ）〜（ｈ）はそれぞれ概略断面図である。

符号の説明

１ 基板
２ 本発明の下部クラッド層用の感光性樹脂組成物層
３ 紫外線
４ 形成された下部クラッド層
５ 本発明のコア層用の感光性樹脂組成物層
６ フォトマスク
７ 形成されたコア部
８ 本発明の上部及び中間クラッド層用感光性樹脂組成物層
９ 形成された上部及び中間クラッド層

Claims (11)

1. 下記一般式（１）で表される繰返し構造単位と下記一般式（２）で表される繰り返し構造単位を含む共重合体を含有することを特徴とする光導波路形成用樹脂組成物。
   

   

   （式中、Ｒ¹は水素原子またはメチル基を表し、Ｒ²は炭素数７から２２の有橋環式炭化水素基を表す。Ｒ³は水素原子またはメチル基を表し、Ｒ⁴は炭素数７から１７の脂環式基を含有するエポキシ基を表す。）
2. 光酸発生剤をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の光導波路形成用樹脂組成物。
3. エポキシ化合物をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光導波路形成用樹脂組成物。
4. オキセタン化合物をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光導波路形成用樹脂組成物。
5. アルミナ、シリカ、ガラス繊維、ガラスビーズ、シリコーン、酸化チタン、金属酸化物からなる群より選択される少なくとも一つの添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の光導波路形成用樹脂組成物。
6. コア層と、該コア層に積層して形成されるクラッド層を有する光導波路であって、該コア層および該クラッド層のいずれかまたは両方が、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光導波路形成用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。
7. 前記下部クラッド層と上部クラッド層の何れか一方または両方が、請求項２ないし５のいずれか１項に記載の光導波路形成用樹脂組成物に活性光線を照射することで硬化させて形成することを特徴とする導波路パターンの形成方法。
8. （１）基板上に下部クラッド層を形成する工程と、
   （２）請求項２ないし５のいずれか１項に記載の光導波路形成用樹脂組成物を上記下部クラッド層上に塗布する工程と、
   （３）プリベークを行う工程と、
   （４）上記光導波路形成用樹脂組成物層にマスクを介してコア層となる領域に活性光線を照射する工程と、
   （５）露光後加熱を行う工程と、
   （６）現像を行い、未露光部を除去する工程と、
   （７）ポストベークを行い、コア層を形成する工程と、
   （８）上記形成されたコア層及び下部クラッド層の上に中間及び上部クラッド層を形成する工程を少なくとも含むことを特徴とする光導波路パターンの形成方法。
9. 前記下部クラッド層と中間及び上部クラッド層の何れか一方または両方が、請求項２ないし５のいずれか１項に記載の光導波路形成用樹脂組成物であって、コア層よりも低屈折率となる組成の組成物に活性光線を照射したのち硬化させてなるものである請求項７に記載の導波路パターンの形成方法。
10. 請求項６に記載の光導波路を用いた光素子。
11. 請求項７ないし９のいずれか１項に記載の導波路パターンの形成方法により作製された光導波路を用いることを特徴とする光素子。

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