JP2008009150A

JP2008009150A - 光導波路の製造方法

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Publication number: JP2008009150A
Application number: JP2006179868A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Shimizu; 裕介清水
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2008-01-17

Abstract

【課題】コア層に光の伝搬を阻害する拡散層が生じず、良好に光の伝搬が行える光導波路を得ることのできる光導波路の製法を提供する。
【解決手段】基板１の上に、アンダークラッド層２を形成し、アンダークラッド層２の上に、フルオレン骨格を有するエポキシ化合物を含む光重合性樹脂組成物を用いて、コア層３を形成する。そして、アンダークラッド層２の上に形成されたコア層３を被覆するように、オーバークラッド層４を形成し、オーバークラッド層４の形成には、実質的に無溶媒の硬化性樹脂組成物を用いる。これによって、コア層３における、オーバークラッド層４との界面に生じる拡散層の形成を防ぎながら、オーバークラッド層４を形成して光導波路を製造する。
【選択図】図６

Description

本発明は、光通信、光情報処理、その他一般光学で広く用いられる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層を形成し、そのコア層の上に、ポリマー材料からなるオーバークラッド層を、下に同材料からなるアンダークラッド層を形成したものがあげられる。そして、光導波路の需要の高まりにより、光導波路の生産性および精度の向上を図ることが検討されている。

このような生産効率のよい光導波路の作製には、最近、エポキシ化合物と光酸発生剤とを含む光重合性樹脂組成物を用いた方法が提案されている。その一例として、たとえば、前記コア層を、特殊な構造を有するエポキシ化合物と光酸発生剤とを含む光重合性樹脂組成物から組成し、パターン形成する場合に、フォトマスクを光重合性樹脂組成物層に直接接触させて露光することができる光導波路の製造方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００５−２６６７３９号公報

しかしながら、上記のような従来法において、得られる光導波路は、コア層の、単位断面積あたりの光の伝搬量が、設計値よりかなり下回ることが多く、光の伝搬効率の点で改善の余地がある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光の伝搬を効率よく行なうことのできる光導波路の製造方法の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の光導波路の製造方法は、アンダークラッド層に、下記一般式（１）で示されるフルオレン骨格を有するエポキシ化合物を含む光重合性樹脂組成物を用いてコア層を積層形成し、このコア層に、硬化性樹脂組成物を用いてオーバークラッド層を積層形成する光導波路の製造方法であって、前記コア層にオーバークラッド層を積層形成するための硬化性樹脂組成物として、実質的に無溶媒の硬化性樹脂組成物を用い、コア層における、オーバークラッド層との界面に生ずる拡散層の形成を防ぐことを特徴としている。

すなわち、本発明者は、光損失が少なく、効率よく光を伝搬しうる光導波路を製造できる方法について、一連の研究を重ねた。その過程で、上記光の損失原因が、コア層の表面側に、意図せず生ずる拡散層にあり、この拡散層から光が逃げるため、光の通路が、拡散層の形成部分だけ狭くなることを突き止めた。そして、さらに研究を進めることにより、上記拡散層の形成が、オーバークラッド層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、オーバークラッド層形成材料は、溶媒によりワニス状となっているため、コア層表面にそれを塗布すると、そのワニスがコア層中に浸透して、その浸透部が光を伝搬できない拡散層となる。本発明者は、この知見にもとづき、オーバークラッド層形成材料に溶媒を含有させないよう工夫をすることにより、光の伝搬を良好に行なうことのできる光導波路が得られることを見いだし、本発明に到達した。

本発明は、前記特殊な構造を有するエポキシ化合物を含有する光重合性樹脂組成物を用いてコア層を形成し、上記コア層の上にオーバークラッド層を塗布形成するに際して、実質的に無溶媒の硬化性樹脂組成物を用いることにより、コア層に、拡散層が生成することを防ぎ、光の伝搬効率の良い光導波路を得ることができる。また、コア層の上に、硬化性樹脂組成物を塗布する際、ワニスにする必要がないことから、上記樹脂組成物を溶媒に溶解させる工程、溶媒を除去する工程を省くことができる。

そして、上記コア層に塗布する硬化性樹脂組成物が光重合性樹脂組成物であって、露光および加熱を加える場合には、一般の硬化性樹脂組成物に比べて、加熱温度が低く、硬化スピードも速いため、拡散層の形成をさらに防ぐことができ、精度よく光導波路を作製することができる。

また、上記コア層上に上記硬化性樹脂組成物を塗布する際、もしくは塗布後、紫外線照射するまでの間に、雰囲気温度が３０℃を超えると、拡散層が形成されやすくなる傾向がある。例えば、上記組成物を塗布する段階で雰囲気温度が３０℃を超えたり、塗布した後、紫外線照射前に、加熱工程が入り雰囲気温度が３０℃を上回ると、コア層中に、上記樹脂組成物の浸透が進みやすくなり、拡散層が形成されやすくなる傾向にある。したがって、少なくとも、コア層が無垢状態で浸透しやすい状態のときに、上記樹脂組成物を塗布する際の雰囲気温度を、３０℃以下にすると、拡散層の形成を一層防止することができる。

つぎに、本発明を実施するための最良の形態について説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限られるものではない。

まず、本発明の製造方法の一例の概略を述べる。図１〜図６は、本発明の光導波路の製造方法の一実施形態を示す製造工程図である。この製造方法では、図１に示すように、シリコンウエハー、ガラス等からなる基板１を用意し、つぎに、図２に示すように、基板１の上に、アンダークラッド層２を形成する。ついで、図３に示すように、アンダークラッド層２の上に、光重合性樹脂組成物を用いて樹脂層３ａを形成する。ついで、図４に示すように、樹脂層３ａを、所定のパターンに形成されているフォトマスク６を介して露光して現像し、図５に示すように、パターン形成された樹脂層３ａを、硬化によりコア層３に形成する。そして、図６に示すように、アンダークラッド層２の上に形成されたコア層３を被覆するように、オーバークラッド層４を形成し、目的とする光導波路を得る。この際、オーバークラッド層４の形成には、実質的に無溶媒の硬化性樹脂組成物を用い、このことによって、コア層３における、オーバークラッド層４との界面に生じる拡散層の形成を防ぐのであり、これが本発明の特徴である。

つぎに、上記製造方法について詳細に述べる。図１に示される上記基板１の材料としては、特に限定するものではなく従来公知のもの、例えば、シリコンウエハー，ガラスなどのセラミック基板、銅，アルミニウム，ステンレス，鉄合金などの金属基板、ポリイミド，ガラス−エポキシなどのプラスチック基板などがあげられる。基板１の厚みは、例えば、１０〜５０００μｍ、好ましくは、１０〜１５００μｍである。

つぎに、この基板１の上に、図２に示すように、アンダークラッド層２を形成する。上記アンダークラッド層２形成材料としては、後述するコア層３よりも屈折率が低ければ、特に制限されないが、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂から形成される。また、後述する光重合性樹脂組成物から形成することもできる。アンダークラッド層２をパターン形成する場合には、感光性樹脂から形成することが好適である。

アンダークラッド層２の形成方法は、特に制限されないが、例えば、基板１上に、アンダークラッド層２形成材料の樹脂が溶媒に溶解しているワニスを塗布し、溶媒を除去し硬化させて樹脂層を形成することが行われている。なお、樹脂層形成に、溶媒を用いることは必ずしも必要なことではなく、場合によっては用いなくてもよい。

塗布は、例えば、スピンコーティング法、ディッピング法、キャスティング法、インジェクション法、インクジェット法などが用いられ、硬化は、例えば、ポリイミド樹脂を形成する場合には、３００〜４００℃で加熱することが行われる。樹脂が感光性樹脂である場合には、公知の方法により露光および現像し、その後、加熱により硬化する。

上記アンダークラッド層２の厚みは、マルチモード光導波路の場合には、例えば、５〜５０μｍ、シングルモード光導波路の場合には、例えば、１〜２０μｍである。また、基板１の屈折率が低い場合には、基板１そのものを、アンダークラッド層２として用いることができる。その場合には、基板１からなるアンダークラッド層２上に、コア層３が形成される。

また、アンダークラッド層２の形成においては、基板１とアンダークラッド層２との間の密着性を向上させるために、アンダークラッド層２形成材料の樹脂に、カップリング剤を含ませることができる。

このようなカップリング剤としては、例えば、エポキシ系のシランカップリング剤やアミノ系のシランカップリング剤などが用いられる。エポキシ系のシランカップリング剤としては、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などがあげられる。アミノ系のシランカップリング剤としては、例えば、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシランなどがあげられる。

ついで、このように形成されたアンダークラッド層２の上に、図３に示すように、硬化後コア層となる樹脂層３ａを形成する。樹脂層３ａの形成には、光重合性樹脂組成物が用いられ、硬化後、光信号として用いられる波長（例えば８３０ｎｍ、１３００ｎｍ）に対して、透明であることがあげられる。

上記の光重合性樹脂組成物は、下記一般式（１）で示されるフルオレン骨格を有するエポキシ化合物と、光酸発生剤とを含んでいる。

上記一般式（１）において、Ｒ₁〜Ｒ₄は水素原子または炭素数１〜６のアルキル基であり、その炭素数１〜６のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓ−ブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、ネオペンチル、ｎ−ヘキシルなどがあげられる。

なかでも、Ｒ₁〜Ｒ₆が、すべて水素原子であり、ｎが、各々独立して０または１であることが好ましい。このような上記一般式（１）で表されるフルオレン骨格を有するエポキシ化合物は、より具体的には、例えば、Ｒ₁〜Ｒ₆すべてが水素原子でありｎがともに１であるビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル（エポキシ当量３２０）、Ｒ₁〜Ｒ₆すべてが水素原子でありｎがともに０であるビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテル（エポキシ当量２３４）があげられる。

上記一般式（１）に示すフルオレン骨格を有するエポキシ化合物は、単独使用または２種類以上併用することができる。また、このようなフルオレン骨格を有するエポキシ化合物は、公知の方法により製造することができる。

フルオレン骨格を有するエポキシ化合物の配合割合は、例えば、光重合性樹脂組成物全量に対して、５０〜９９．９重量％、好ましくは、８０〜９９重量％である。５０重量％より少ないと、塗布後に成膜しにくくなる場合がある。９９．９重量％より多いと、光酸発生剤の配合割合が少なくなり、硬化が不充分となる傾向があらわれる。

前記光酸発生剤としては、特に制限されず、例えば、オニウム塩などの従来公知のものが用いられる。オニウム塩としては、例えば、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、セレニウム塩などがあげられる。また、これらの塩（対イオン）としては、例えば、ＣＦ₃ＳＯ₃ ^-、ＢＦ₄ ^-、ＰＦ₆ ^-、ＡｓＦ₆ ^-、ＳｂＦ₆ ^-などのアニオンがあげられる。

より具体的には、例えば、４，４- ビス[ ジ（βヒドロキシエトキシ）フェニルスルフィニオ] 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、アリルスルフォニウムヘキサフルオロフォスフェイト、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などがあげられる。これら光酸発生剤は、単独使用または２種類以上併用することができる。

また、光酸発生剤の配合割合は、例えば、フルオレン骨格を有するエポキシ化合物１００重量部（以下「部」と略す）に対して、０．１〜１０部、好ましくは、０．５〜５部である。また、光重合性樹脂組成物には、本発明の優れた効果を阻害しない範囲において、上記成分以外に、例えば、希釈剤などの各種成分を含ませることができる。

本発明において希釈剤は、例えば、エポキシ系の希釈剤やオキセタン系の希釈剤などが用いられる。エポキシ系の希釈剤としては、例えば、炭素数２〜２５のアルキルモノグリシジルエーテル（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）、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、ペンタエチルトリオールポリグリシジルエーテル、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があげられる。耐熱性、透明性を考慮すると、好ましくは、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、ビス−（３−エチル−３−オキセタニルメチル）−エーテル、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）エーテルなどの分子内に脂環式構造を有するエポキシがあげられる。

オキセタン系の希釈剤としては、例えば、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、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシメチルメタクリレートなどがあげれられる。

これら希釈剤は、単独使用または２種類以上併用することができる。また、希釈剤の配合割合は、例えば、フルオレン骨格を有するエポキシ化合物１００部に対して、５〜２００部である。

そして、コア層３の形成には、前記の光重合性樹脂組成物の各成分に加えて溶媒を配合し、溶解混合することにより、ワニスとして調製し塗布することが行われる。

本発明において溶媒は、例えば、シクロヘキサノン、エチルラクテート、２−ブタノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジグライム、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、プロピレングリコールメチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラメチルフラン、ジメトキシエタンなどがあげられる。これら溶媒は、単独使用または２種類以上併用して、塗布に好適な粘度が得られるように、適量用いられる。

なお、光重合性樹脂組成物は、前記の希釈剤を溶媒に代えて用い、希釈剤により他の成分を溶解混合することにより、ワニスとして調製することもできる。

そして、上記のようにして得られたワニスを、まず、アンダークラッド層２の上に、塗布して乾燥することにより、樹脂層３ａを形成する。特に、本発明の光重合性樹脂組成物においては、溶媒溶解度の高いフルオレン骨格を有するエポキシ化合物を含有するため、ワニスに用いる溶媒量を減らすことができ、ワニスの粘度を高くすることができる。そのため、厚く塗布して、厚い樹脂層３ａを形成することができる。その結果、マルチモード光導波路に設けられるような厚いコア層３を、容易に形成することができる。

塗布は、上記アンダークラッド層２の形成と同様に、例えば、スピンコーティング法、ディッピング法、キャスティング法、インジェクション法、インクジェット法などが用いられる。乾燥は、例えば、５０〜１２０℃で加熱する。これによって、樹脂層３ａは、その表面に、粘着性（表面タック性）が実質的に残存しないフィルム状に形成される。

ついで、図４に示すように、樹脂層３ａを、所定のパターンに形成されているフォトマスク６を介して露光する。露光方法としては、例えば、投影露光、プロキシミティ露光、コンタクト露光などがあげられるが、樹脂層３ａに表面タック性がないので、フォトマスク６を樹脂層３ａに接触させるコンタクト露光法が好適に用いられる。

コンタクト露光法では、フォトマスク６を樹脂層３ａの表面に直接接触させるので、スペーサなどを不要として、作業性の向上を図りつつ、潜像の確実なパターン形成を実現することができる。

露光する照射線としては、例えば、可視光、紫外線、赤外線、Ｘ線、α線、β線、γ線などが用いられる。好適には、紫外線が用いられる。紫外線を用いれば、大きなエネルギーを照射して、大きな硬化速度を得ることができる。また、照射装置も小型かつ安価であり、生産コストの低減化を図ることができる。より具体的には、例えば、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯などの光源を用いて、紫外線を照射する。紫外線の照射量は、例えば、１０〜１００００ｍＪ／ｃｍ²、好ましくは、５０〜３０００ｍＪ／ｃｍ²である。

さらに、硬度の高いコア層３を得る場合には、樹脂層３ａの露光後に、８０〜２５０℃、好ましくは、１００〜２００℃にて、１０秒〜２時間、好ましくは、５分〜１時間で、加熱（露光後加熱）する。これにより、後述するポストキュア時において、架橋反応が促進され、高度の三次元架橋が形成される。そのため、硬度の高いコア層３を得ることができ、光導波路の耐熱性の向上を図ることができる。

このような露光または露光後加熱により、樹脂層３ａは、次に述べる現像工程において、未露光部分が溶解するネガ型の潜像が形成される。

現像工程における現像方法としては、例えば、浸漬法、スプレー法、パドル法などが用いられる。また、現像剤として、例えば、有機系の溶媒、アルカリ系水溶液を含有する有機系の溶媒などが用いられる。このような現像剤および現像条件は、光重合性樹脂組成物の組成によって、適宜選択される。この現像によって、樹脂層３ａにおける未露光部分が溶解され、パターンに形成される。

このようにして、パターンに形成された樹脂層３ａ（図５参照）に対してポストキュアを行い、完全硬化によりコア層３となる。コア層３の硬化は、例えば、８０〜２５０℃で加熱する。なお、コア層３の厚みは、マルチモード光導波路の場合には、例えば、２０〜１００μｍ、シングルモード光導波路の場合には、例えば、２〜１０μｍである。

また、樹脂層３ａのパターン形成において、上記では、樹脂層３ａを形成した後に、フォトマスク６を介して露光し、その後、現像することにより、パターン形成する方法を採った。しかしながら、このように露光および現像することなく、例えば、樹脂層３ａを形成した後に、レーザ加工などにより、樹脂層３ａをパターン形成することもできる。この方法においても、樹脂層３ａが粘着性（表面タック性）の実質的に残存しないフィルムとして形成されるので、精度よくレーザ加工することができ、確実なパターン形成を確保することができる。

このようにして、コア層３を形成したのち、図６に示すように、コア層３を被覆するように、実質的に無溶媒の硬化性樹脂組成物を塗布しオーバークラッド層４を形成して、コア層３における拡散層の形成を防ぐ。

上記硬化性樹脂組成物の塗布は、上記コア層３と同様に、例えば、スピンコーティング法、ディッピング法、キャスティング法、インジェクション法、インクジェット法などが用いられる。

上記のように本発明では、硬化性樹脂組成物に、実質的に溶媒を用いないことによって、オーバークラッド層４形成材料が、隣接するコア層３に浸透することを防ぐことができ、それによって、コア層３に対する拡散層の形成を防ぐことができる。これが本発明の特徴である。

本発明において、実質的に無溶媒とは、溶媒が全く含まれないことが理想であるが、それのみを意味するのではなく、例えば、他の成分に由来する溶媒が混入する場合があり、これも含む趣旨である。特にこのような場合を考慮して、本発明において、実質的に無溶媒とは、溶媒の配合割合が、オーバークラッド層４形成材料１００部に対して、２部以下のことを表す。

ここで拡散層とは、コア層３にオーバークラッド層４形成材料である樹脂組成物が浸透し、その浸透部においてコア層３形成材料樹脂組成物との混合状態が生じることから屈折率に変更が生じ、それによる光の拡散によって光が伝搬しなくなるか、しにくくなった層のことをいう。この拡散層は、光導波路長１〜１０ｃｍとなるように長手方向（光の伝搬方向）に対して垂直に両端面を切断したコア層３断面に、ＬＥＰＡＳ−１１（浜松ホトニクス社製）を用いて光を送り、コア層３断面のニアフィールドパターン幅を計測し、光の検出が殆どできなかった層の存在により検出することができる。

オーバークラッド層４を形成する硬化性樹脂組成物としては、特に制限されず、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの硬化性樹脂が用いられるが、好ましくは、光重合性樹脂組成物が用いられる。光重合性樹脂組成物を用いることにより、拡散層の形成がより防止されるとともに、精度よく光導波路を作製することができる。

上記オーバークラッド層４形成材料としての光重合性樹脂組成物は、特に制限はされないが、例えば、コア層３形成材料と同様の、上記一般式（１）で示されるフルオレン骨格を有するエポキシ化合物などが用いられ、光酸発生剤や希釈剤を含んでいてもよい。

フルオレン骨格を有するエポキシ化合物の配合割合は、例えば、光重合性樹脂組成物全量に対して、５〜８０重量％、好ましくは、２０〜６０重量％である。５重量％より少ないと、塗布後に成膜しにくくなる場合がある。８０重量％より多いと、硬化が不充分となる場合がある。

光酸発生剤としては、上記コア層３と同様に、例えば、オニウム塩などの従来公知のものが用いられる。光酸発生剤の配合割合は、例えば、フルオレン骨格を有するエポキシ化合物１００部に対して、０．１〜１０部、好ましくは、０．５〜５部である。

また、光重合性樹脂組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲において、上記成分以外に、例えば、希釈剤などの各種成分を含ませることができ、希釈剤としては、上記コア層３と同様に、例えば、エポキシ系の希釈剤やオキセタン系の希釈剤などが用いられる。

このように、オーバークラッド層４の形成に、上記の光重合性樹脂組成物を用いる場合には、上記コア層３の上に塗布された光重合性樹脂組成物層を、公知の方法により露光し、その後、加熱により硬化することが行われる。

露光は、例えば、投影露光、プロキシミティ露光、コンタクト露光などがあげられる。露光する照射線としては、上記コア層３と同様に、例えば、可視光、紫外線、赤外線、Ｘ線、α線、β線、γ線などが用いられる。好適には、紫外線が用いられる。紫外線の照射量は、例えば、１０〜１００００ｍＪ／ｃｍ²、好ましくは、５０〜３０００ｍＪ／ｃｍ²である。

さらに、硬度の高いオーバークラッド層４を得る場合には、露光後に、８０〜２５０℃、好ましくは、１００〜２００℃にて、１０秒〜２時間、好ましくは、５分〜１時間で、加熱（露光後加熱）する。これにより、架橋反応が促進され、高度の三次元架橋が形成される。そのため、硬度の高いオーバークラッド層４を得ることができ、光導波路の耐熱性の向上を図ることができる。

なお、オーバークラッド層４の厚みは、マルチモード光導波路の場合には、例えば、５〜１００μｍ、シングルモード光導波路の場合には、例えば、１〜２０μｍである。

また、オーバークラッド層４は、オーバークラッド層４とアンダークラッド層２との屈折率を同じにするため、アンダークラッド層２を形成する樹脂と同種の樹脂から、同様の方法により形成することが好ましい。

光導波路では、コア層３の屈折率を、アンダークラッド層２およびオーバークラッド層４の屈折率よりも高くする必要があるが、各層の屈折率は、各層を形成する材料の組成を、適宜選択することにより、調整することができる。特に、コア層３、アンダークラッド層２およびオーバークラッド層４を同種の光重合性樹脂組成物で構成する場合には、コア層３とアンダークラッド層２およびオーバークラッド層４とが同じ屈折率となることのないよう、その組成物の構成成分の割合を調節することにより屈折率を変更することが行われる。

以上の各工程を経ることにより、図６に示す本発明の光導波路が得られる。この光導波路は、図７に示す従来の光導波路と対比した場合に、コア層３に拡散層５が形成されていないため、コア層３の全体を光の伝搬に使用することができ、光の伝搬効率を大幅に高めることができる。

このようにして得られる光導波路は、目的および用途により適宜、適当な長さに切断して用いることができ、通常、その長さは、１ｍｍ〜３０ｃｍである。

なお、上記の方法では、基板１の上に、光導波路を形成しており、フレキシブル性はないが、フレキシブル性を得るためには、基板１を、例えば、エッチングあるいは剥離などにより除去し、フィルム状のフレキシブル光導波路に形成すればよい。

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、これら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、実施例の各層を構成する樹脂組成物を調製した。

〔樹脂組成物の調製〕
上記一般式（１）で表されるフルオレン骨格を有するエポキシ化合物と、光酸発生剤を準備し、下記の表１に示す配合量により、コア層形成材料、アンダークラッド層形成材料およびオーバークラッド層形成材料となる樹脂組成物をそれぞれ調製した。

つぎに、上記樹脂組成物を用いて、つぎのようにして光導波路を作製した。
〔実施例１〕
１２ｃｍ×１２ｃｍのガラス基板１上に、樹脂組成物Ｂをスピンコート法により雰囲気温度２０℃で塗布し、２０００ｍＪ／ｃｍ²の照射量で、全面に紫外線を照射した。引き続き１００℃で３０分間加熱処理することにより、２０μｍのアンダークラッド層２を形成した（図２参照）。硬化後のアンダークラッド層２の屈折率（プリズムカプラー（２３℃）、ＳＡＩＲＯＮ社製：商品名「ＳＰＡ−４０００」にて測定）は、波長８３０ｎｍにおいて１．５６０であった。

ついで、樹脂組成物Ａを、アンダークラッド層２上にスピンコート法により塗布し、１５０℃で２０分間乾燥させ、樹脂層３ａを形成した（図３参照）。ついで、１２μｍ幅の直線光導波路パターンが描画されたフォトマスク６（合成石英系のクロムマスク）を用い、コンタクト露光法により、紫外線を１００００ｍＪ／ｃｍ²の照射量で、図４の矢印で示す向きに照射した。

上記紫外線照射に続き、９０℃で６０分間加熱した後、γ−ブチロラクトン系現像液中に浸漬して現像処理し、樹脂層３ａをパターンに形成した（図５参照）。その後、１５０℃で３０分間加熱することにより、上記樹脂層３ａを、厚み２４μｍ、幅１２μｍの横断面方形のコア層３に形成した。硬化後のコア層３の屈折率は、波長８３０ｎｍにおいて１．６２０であった。

そして、上記コア層３が形成されているアンダークラッド層２の上に、樹脂組成物Ｂを、スピンコート法により雰囲気温度２０℃で塗布して、後にオーバークラッド層４となる樹脂層を被覆形成した。ついで、この樹脂層の全面に対して、２０００ｍＪ／ｃｍ²の照射量で紫外線を照射し、続いて、１００℃で６０分間加熱することにより、厚み４４μｍのオーバークラッド層４を形成し、目的とする光導波路を作製した（図６参照）。硬化後のオーバークラッド層４の屈折率は、波長８３０ｎｍにおいて１．５３７であった。

〔実施例２〕
アンダークラッド層２形成材料として、樹脂組成物Ｃを用いること以外は、実施例１のアンダークラッド層２と同様に、アンダークラッド層２を形成した。硬化後のアンダークラッド層２の屈折率は、波長８３０ｎｍにおいて、１．５３７であった。

ついで、８μｍ幅の直線光導波路パターンが描画されたフォトマスク６を用いて、厚み１６μｍ、幅８μｍのコア層３を形成すること以外は、実施例１のコア層３と同様に、コア層３の形成を行った。硬化後のコア層３の屈折率は、波長８３０ｎｍにおいて１．６２０であった。

その後、樹脂組成物Ｃを用いて、コア層３を含むアンダークラッド層２の上に、雰囲気温度２５℃で塗布し、厚み３６μｍのオーバークラッド層４を形成した。それ以外は実施例１のオーバークラッド層４と同様に、オーバークラッド層４の形成を行った。硬化後のオーバークラッド層４の屈折率は、波長８３０ｎｍにおいて１．５３７であった。

〔実施例３〕
アンダークラッド層２およびオーバークラッド層４の塗布する際の雰囲気温度を３０℃とした。それ以外は、実施例１と同様にして光導波路を作製した。波長８３０ｎｍにおける硬化後の屈折率は、アンダークラッド層２では１．５３７、コア層３では１．６２０、そしてオーバークラッド層４では１．５３７であった。

〔比較例〕
つぎに、比較例に先立って、比較例の各層を構成する樹脂組成物を調製した。

〔樹脂組成物の調製〕
上記一般式（１）で表されるフルオレン骨格を有するエポキシ化合物と、光酸発生剤を準備し、下記の表２に示す配合量により、コア層形成材料、アンダークラッド層形成材料およびオーバークラッド層形成材料となる樹脂組成物をそれぞれ調製した。なお、樹脂組成物Ｄおよび樹脂組成物Ｅは、上記樹脂組成物Ｂおよび樹脂組成物Ｃにそれぞれシクロヘキサノンを加えて調製したものであり、コア層形成材料である樹脂組成物Ａは、実施例品と同様である。

〔比較例１〕
アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成について樹脂組成物Ｄを用い、その樹脂組成物Ｄの塗布後、紫外線を照射する前に、樹脂組成物Ｄに含まれる溶媒除去のために、１５０℃で２０分間加熱処理を加えた。それ以外は、実施例１と同様に、光導波路を作製した。

〔比較例２〕
アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成について樹脂組成物Ｅを用い、その樹脂組成物Ｅの塗布後、紫外線を照射する前に、樹脂組成物Ｅに含まれる溶媒除去のために、１５０℃で２０分間加熱処理を加えた。それ以外は、実施例２と同様に、光導波路を作製した。

〔評価〕
このようにして得られた各光導波路における、使用した樹脂組成物，クラッド層を塗布する際の雰囲気温度およびフォトマスクのパターン幅を下記の表３に示し、このようにして得られた光導波路を用いて、ＬＥＰＡＳ−１１（浜松ホトニクス社製）にて、実際に光の通るニアフィールドパターン幅を計測し、その結果を下記の表３に併せて示す。なお、図８におけるａはコア層幅、ｂは拡散層幅、ｃは拡散層厚みを示す。そして、ａと（ｂ×２）とを足した長さが、フォトマスクのパターン幅に一致するものである。

上記表３の実験結果から、全ての実施例品は、拡散層が形成されていないのに対し、比較例１品および比較例２品ともに、２〜３μｍの拡散層幅が形成され（図７参照）、光の良好な伝搬が阻害される結果となった。

本発明の光導波路の製法により得られる光導波路としては、例えば、直線光導波路、曲がり光導波路、交差光導波路、Ｙ分岐光導波路、スラブ光導波路、マッハツエンダー型光導波路、ＡＷＧ型光導波路、グレーティング、光導波路レンズ等があげられる。そして、上記光導波路を用いてなる光素子としては、波長フィルタ，光スイッチ，光分岐器，光合波器，光合分波器，光アンプ，波長変換器，波長分割器，光スプリッタ，方向性結合器、さらにはレーザダイオードやフォトダイオードをハイブリッド集積した、光伝送モジュール等があげられる。

本発明の光導波路の製造に用いる基板の横断面図である。本発明の光導波路の製造において基板の上にアンダークラッド層を設けた状態の横断面図である。本発明の光導波路の製造において硬化後コア層となる樹脂層を設けた状態の横断面図である。本発明の光導波路の製造においてフォトマスクを介して樹脂層を露光する状態の横断面図である。本発明の光導波路の製造においてパターン形成された樹脂層を示す横断面図である。本発明の光導波路の製造方法により得られる光導波路の構造を示す横断面図（光の伝搬方向と直角に切断した断面図）である。従来の光導波路の構造を示す横断面図である。実施例・比較例で作製した光導波路の評価する箇所を示した横断面図である。

符号の説明

１基板
２アンダークラッド層
３コア層
４オーバークラッド層

Claims

アンダークラッド層に、下記一般式（１）で示されるフルオレン骨格を有するエポキシ化合物を含む光重合性樹脂組成物を用いてコア層を積層形成し、このコア層に、硬化性樹脂組成物を用いてオーバークラッド層を積層形成する光導波路の製造方法であって、前記コア層にオーバークラッド層を積層形成するための硬化性樹脂組成物として、実質的に無溶媒の硬化性樹脂組成物を用い、コア層における、オーバークラッド層との界面に生ずる拡散層の形成を防ぐことを特徴とする光導波路の製造方法。
上記コア層に塗布する硬化性樹脂組成物が光重合性樹脂組成物であって、その光重合性樹脂組成物の硬化が、露光と、その露光後の加熱により行われる請求項１に記載の光導波路の製造方法。
上記コア層に上記硬化性樹脂組成物を塗布する際の雰囲気温度が、３０℃以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光導波路の製造方法。