JP2010078924A - Photosensitive resin composition for forming polymer optical waveguide, optical waveguide, and method for forming optical waveguide pattern - Google Patents

Photosensitive resin composition for forming polymer optical waveguide, optical waveguide, and method for forming optical waveguide pattern Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photosensitive resin composition for forming an optical waveguide which has low transmission loss and capable of inexpensively forming a waveguide pattern excellent in preciseness of the shape, and to provide an optical waveguide, and a method for forming an optical waveguide pattern. <P>SOLUTION: The photosensitive resin composition for forming an optical waveguide contains at least an amide compound expressed in the formula (1) (wherein, R<SP>1</SP>denotes 1-20C alkyl group or aromatic hydrocarbon group and R<SP>2</SP>-R<SP>5</SP>denote hydrogen atom, halogen atom or 1-4C alkyl group independently), polymer having an epoxy group, and photooxide generator. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

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、光導波路形成用感光性樹脂組成物、及び光導波路パターンの形成方法に関する。   The present invention relates to an optical waveguide used for optical devices, optical interconnections, optical wiring boards, optical / electrical hybrid circuit boards, and the like, and a photosensitive resin composition for forming optical waveguides. And an optical waveguide pattern forming method.

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。   In recent years, the Internet and digital home appliances have spread rapidly, and it is required to increase the capacity and speed of information processing in communication systems and computers, and high-speed transmission of high-capacity data using high-frequency signals has been studied. However, in order to transmit large-capacity signals with high-frequency signals, the conventional electrical wiring has a large transmission loss. Therefore, an optical transmission system has been studied extensively, and it will be used for wiring between computers, devices, and communications within a board. It is said. Among the elements that realize this optical transmission system, the optical waveguide is a basic component in optical elements, optical interconnections, optical wiring boards, optical / electrical hybrid circuit boards, etc. High performance and low cost are demanded.

光導波路としては、これまで、石英導波路やポリマー導波路が知られている。このうち石英導波路は、伝送損失が非常に低いという特徴を有するが、製造工程において加工温度が高く、また大面積の導波路の作製が困難であるなど製造プロセスおよびコストの点でデメリットとなっている。   Conventionally, quartz waveguides and polymer waveguides are known as optical waveguides. Of these, quartz waveguides have the characteristic of very low transmission loss, but they have disadvantages in terms of manufacturing processes and costs, such as high processing temperatures in the manufacturing process and difficulty in producing large-area waveguides. ing.

一方、ポリマー導波路は、加工のし易さや材料設計の自由度が大きい等の利点を有するため、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。   On the other hand, since the polymer waveguide has advantages such as ease of processing and a large degree of freedom in material design, a polymer material such as PMMA (polymethyl methacrylate), an epoxy resin, a polysiloxane derivative, or a fluorinated polyimide is used. Things have been considered. For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 describe polymer waveguides using an epoxy compound. Patent Document 3 describes a waveguide using a polysiloxane derivative.

しかし、一般にポリマー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。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。   However, in general, polymer waveguides have low heat resistance, and problems such as large transmission loss have been pointed out in the wavelength region of 600 to 1600 nm used in optical communications. In order to solve this problem, for example, studies have been made on reducing transmission loss by chemical modification such as deuteration or fluorination of a polymer, or using a polyimide derivative having heat resistance. However, for example, deuterated PMMA has low heat resistance, and fluorinated polyimide has excellent heat resistance. However, in order to form a waveguide pattern, a dry etching process is required in the same manner as a quartz waveguide. Has the disadvantage of becoming high.

特開平10−170738号公報JP-A-10-170738 特開平11−337752号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-337752 特開平9−124793号公報JP-A-9-124793

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。   Therefore, in forming an optical waveguide using a photosensitive resin, a photosensitive resin composition for forming an optical waveguide, an optical waveguide, which has a low transmission loss, and can be used to form a waveguide pattern with high shape accuracy and low cost. There is a need for a method of forming an optical waveguide pattern.

そこで、本発明の技術的課題は、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)を有する光導波路形成用感光性樹脂組成物とそれを用いた光導波路パターン形成方法とを提供することにある。   Therefore, the technical problem of the present invention is to use a photosensitive resin composition for forming an optical waveguide, which can accurately form a waveguide pattern, and the formed optical waveguide has excellent transmission characteristics (low propagation loss). To provide an optical waveguide pattern forming method.

本発明者らは、上記目的を達成するために検討した結果、特定構造のアミド化合物とエポキシ基を有する重合体と光酸発生剤を構成成分として含有する感光性樹脂組成物を、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。   As a result of investigations to achieve the above object, the inventors of the present invention have developed a photosensitive resin composition containing a specific structure amide compound, a polymer having an epoxy group, and a photoacid generator as constituents of an optical waveguide. By using it as a resin composition for forming one or both of the core layer and the clad layer, a suitable refractive index is imparted to each layer, the transmission loss of the waveguide is low, and the pattern shape of the waveguide is reduced. The present invention was completed by finding that it can be formed with high accuracy.

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、少なくとも下記化1式の一般式(1)で表されるアミド化合物とエポキシ基を有する重合体と光照射により酸を発生する光酸発生剤とを少なくとも含むことを特徴とする。   That is, the photosensitive resin composition for forming an optical waveguide of the present invention that achieves the above object comprises at least an amide compound represented by the following general formula (1), a polymer having an epoxy group, and an acid by light irradiation. And at least a photoacid generator that is generated.

Figure 2010078924
(式中、Rは炭素数1〜20のアルキル基または芳香族炭化水素基を表し、R〜Rはそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、または炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
Figure 2010078924
(In the formula, R 1 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group, and R 2 to R 5 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. .)

また本発明の光導波路形成用感光性樹脂組成物は、エポキシ基を有する重合体が少なくとも下記化2式の一般式(2)で表される構造単位を有する重合体であることを特徴とする。   The photosensitive resin composition for forming an optical waveguide of the present invention is characterized in that the polymer having an epoxy group is a polymer having at least a structural unit represented by the following general formula (2): .

Figure 2010078924
(式中、Rは水素原子またはメチル基を表し、Rはエポキシ基を有する炭化水素基を表す。)
Figure 2010078924
(Wherein R 6 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 7 represents a hydrocarbon group having an epoxy group.)

また、本発明の光導波路形成用感光性樹脂組成物は、上記アミド化合物とエポキシ基を有する重合体と光酸発生剤に加え、さらに上記一般式(2)で表されるエポキシ系重合体以外のエポキシ化合物を含むことを特徴とする。   In addition to the amide compound, the polymer having an epoxy group, and the photoacid generator, the photosensitive resin composition for forming an optical waveguide of the present invention is not limited to the epoxy polymer represented by the general formula (2). It is characterized by including the epoxy compound of this.

また本発明の光導波路形成用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。   The photosensitive resin composition for forming an optical waveguide of the present invention is a group consisting of alumina, silica, glass fiber, glass beads, silicone, titanium oxide, and metal oxide in addition to the polymer, photoacid generator, and epoxy compound. It contains at least one additive selected from more.

また上記目的を達成するための本発明の光導波路パターンの形成方法は、基板上に下部クラッド層を形成する第1のクラッド層形成工程と、上記本発明の光導波路形成用感光性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熱処理工程と、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第2のクラッド層形成工程を少なくとも含むことを特徴とする。また、熱処理工程後に、現像を行い、未露光部を除去する現像工程とポストベークを行い、コア層を形成するポストベーク工程を更に含んでもよい。   The optical waveguide pattern forming method of the present invention for achieving the above object includes a first clad layer forming step of forming a lower clad layer on a substrate, and the photosensitive resin composition for forming an optical waveguide of the present invention. A coating step for coating the lower clad, a pre-baking step for fixing the resin composition on the substrate, an exposure step for selectively exposing the resin composition, and a heat treatment for promoting an acid-catalyzed reaction in the exposed region. And at least a second clad layer forming step of forming an upper clad layer on the resin composition layer after baking. Further, after the heat treatment step, development may be performed, and a development step for removing the unexposed portion and post-baking may be further performed to further include a post-baking step for forming the core layer.

本発明の光導波路形成用感光性樹脂組成物は、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。   The photosensitive resin composition for forming an optical waveguide according to the present invention can form a waveguide pattern with high accuracy, and the formed optical waveguide has excellent transmission characteristics (low propagation loss). Can be used.

以下、本発明の光導波路形成用感光性樹脂組成物及び光導波路パターンの形成方法について説明する。   Hereinafter, the photosensitive resin composition for forming an optical waveguide and the method for forming an optical waveguide pattern of the present invention will be described.

<光導波路形成用感光性樹脂組成物>
本発明の光導波路形成用感光性樹脂組成物(以下、感光性樹脂組成物という)は、少なくとも下記化3式の一般式(1)で表されるアミド化合物とエポキシ基を有する重合体と光酸発生剤を含むものであり、通常、該アミド化合物と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。
<Photosensitive resin composition for optical waveguide formation>
The photosensitive resin composition for forming an optical waveguide of the present invention (hereinafter referred to as photosensitive resin composition) includes at least an amide compound represented by the following general formula (1) of formula 3 and a polymer having an epoxy group and light: It contains an acid generator and can usually be prepared by mixing the amide compound, a polymer and a photoacid generator.

Figure 2010078924
(式中、Rは炭素数1〜20のアルキル基または芳香族炭化水素基を表し、R〜Rはそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、または炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
Figure 2010078924
(In the formula, R 1 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group, and R 2 to R 5 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. .)

式(1)中、Rは炭素数1〜20のアルキル基または芳香族炭化水素基を表し、R〜Rはそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。また炭素数1〜20のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、2,2−ジメチルプロピル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−デシル基、ヘプタデシル基等が挙げられる。芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、トリル基、4−トリフルオロメチルフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子等が挙げられる。炭素数1〜4のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基等が挙げられる。 In formula (1), R 1 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group, and R 2 to R 5 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Represents. Examples of the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, tert-butyl group, 2,2-dimethylpropyl group, and n-hexyl group. , N-octyl group, n-decyl group, heptadecyl group and the like. Examples of the aromatic hydrocarbon group include a phenyl group, a tolyl group, a 4-trifluoromethylphenyl group, a biphenyl group, and a naphthyl group. Examples of the halogen atom include a fluorine atom and a chlorine atom. Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, and a tert-butyl group.

上記一般式(1)で表されるアミド化合物としては、以下の化4式の(a)〜(i)で示されるような例が挙げられるが、これらだけに限定されるものではない。これらの化合物は、1種でも2種以上を組み合わせても良い。   Examples of the amide compound represented by the general formula (1) include, but are not limited to, the examples shown by the following chemical formulas (a) to (i). These compounds may be used alone or in combination of two or more.

Figure 2010078924
Figure 2010078924

上記一般式(1)で表されるアミド化合物を得るには、酸クロリドとアミノ化合物をテトラヒドロフラン(THF)溶媒中、ピリジンやN,N−ジイソプロピルエチルアミン存在下で反応させることで合成することができる。   In order to obtain the amide compound represented by the general formula (1), it can be synthesized by reacting an acid chloride and an amino compound in tetrahydrofuran (THF) solvent in the presence of pyridine or N, N-diisopropylethylamine. .

このアミド化合物の含有率は、それ自身を含む全構成分の総和に対して通常5〜80質量%、好ましくは10〜70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。   The content of the amide compound is usually 5 to 80% by mass, preferably 10 to 70% by mass, based on the total sum of all components including itself. Moreover, you may use individually or in mixture of 2 or more types.

また本発明の感光性樹脂組成物に用いるエポキシ基を有する重合体としては、下記化5式の一般式(2)で表されるエポキシ基を有する構造単位を有する重合体が挙げられる。   Moreover, as a polymer which has an epoxy group used for the photosensitive resin composition of this invention, the polymer which has a structural unit which has an epoxy group represented by General formula (2) of following Chemical formula 5 formula is mentioned.

Figure 2010078924
(式中、Rは水素原子またはメチル基を表し、Rはエポキシ基を有する炭化水素基を表す。)
Figure 2010078924
(Wherein R 6 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 7 represents a hydrocarbon group having an epoxy group.)

上記式(2)中、Rは水素原子またはメチル基を表し、Rはエポキシ基を有する炭化水素基を表す。エポキシ基を有する炭化水素基としては、グリシジル基、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[5.2.1.02,6]デシル基、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デシルオキシエチル基、3,4−エポキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル基、3,4−エポキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシルメチル基等が挙げられる。 In the above formula (2), R 6 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 7 represents a hydrocarbon group having an epoxy group. Examples of the hydrocarbon group having an epoxy group include a glycidyl group, 3,4-epoxy-1-cyclohexylmethyl group, 5,6-epoxy-2-bicyclo [2,2,1] heptyl group, and 5 (6) -epoxy. Ethyl-2-bicyclo [2,2,1] heptyl group, 5,6-epoxy-2-bicyclo [2,2,1] heptylmethyl group, 3,4-epoxytricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decyl group, 3,4-epoxytricyclo [5.2.1.0 2,6] decyl oxyethyl group, 3,4-epoxy-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecyl group, 3,4 epoxy tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecyl methyl group and the like.

上記一般式(2)の構造単位を有する重合体は、相当するエポキシ基含有炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルを、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。また式(2)の構造単位は、1種でも2種以上を組み合わせても良い。   The polymer having the structural unit of the general formula (2) is a known polymerization method, for example, solution polymerization, suspension polymerization, bulk polymerization, etc., having a corresponding epoxy group-containing hydrocarbon group (meth) acrylate ester. The polymerization may be performed by After the polymerization, it is desirable to purify by a known purification method in order to remove unreacted monomers, polymerization initiators and the like. Moreover, the structural unit of formula (2) may be one kind or a combination of two or more kinds.

さらに本発明に用いる重合体では、上記一般式(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。   Furthermore, the polymer used in the present invention can contain structural units other than the general formula (2). For example, structural units derived from vinyl monomers such as (meth) acrylic acid, (meth) acrylic acid ester and styrene can be mentioned.

一般式(2)で表される構造単位は、ポリマー全体の構成単位数に対して、10〜100%の範囲が好ましい。 The structural unit represented by the general formula (2) is preferably in the range of 10 to 100% with respect to the number of structural units of the whole polymer.

また、得られる重合体の質量平均分子量(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。   Moreover, 1,000 or more are preferable and, as for the mass mean molecular weight (Mw) of the polymer obtained, 4,000 or more are more preferable. Moreover, 1,000,000 or less is preferable and 500,000 or less is more preferable.

重合体の含有率は、それ自身を含む全構成分の総和に対して通常10〜90質量%、好ましくは20〜80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。   The content rate of a polymer is 10-90 mass% normally with respect to the sum total of all the components including itself, Preferably it is 20-80 mass%. Moreover, you may use individually or in mixture of 2 or more types.

また、本発明の感光性樹脂組成物は、上記アミド系化合物、エポキシ基を有する重合体と光酸発生剤に加え、さらにエポキシ基を有する重合体以外のエポキシ化合物を含んでいても良い。このようなエポキシ基を有する重合体以外の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。   The photosensitive resin composition of the present invention may further contain an epoxy compound other than the polymer having an epoxy group, in addition to the amide compound, the polymer having an epoxy group, and a photoacid generator. Examples of the epoxy compound other than the polymer having an epoxy group include bisphenol A diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, Propylene glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, glycerin diglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, 1,2-cyclohexanecarboxylic acid diglycidyl ester, 3,4- Epoxycyclohexanecarboxylic acid 3,4-epoxycyclohexylmethyl, trisepoxypropyl isocyanurate, 2- Poxyethylbicyclo [2,2,1] heptylglycidyl ether, ethylene glycol bis (2-epoxyethylbicyclo [2,2,1] heptyl) ether, bis (2-epoxyethylbicyclo [2,2,1] heptyl) Examples include ether.

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の総和に対して通常1〜70質量%、好ましくは5〜60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。   Moreover, when adding these epoxy compounds, the content rate is 1-70 mass% normally with respect to the sum total of all the components including itself, Preferably it is 5-60 mass%. Moreover, you may use individually or in mixture of 2 or more types.

また、本発明に用いる光酸発生剤としては、露光に用いる光の光照射により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。   The photoacid generator used in the present invention is preferably a photoacid generator that generates an acid upon irradiation with light used for exposure, and the mixture with the polymer or the like in the present invention is sufficient for an organic solvent. If it melt | dissolves and can form a uniform coating film by film forming methods, such as a spin coat, using the solution, it will not restrict | limit in particular. Moreover, you may use individually or in mixture of 2 or more types.

本発明において、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。   Examples of photoacid generators that can be used in the present invention include triarylsulfonium salt derivatives, diaryliodonium salt derivatives, dialkylphenacylsulfonium salt derivatives, nitrobenzyl sulfonate derivatives, sulfones of N-hydroxynaphthalimide. Examples thereof include acid esters and sulfonic acid ester derivatives of N-hydroxysuccinimide, but are not limited thereto.

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、アミド化合物、重合体、エポキシ化合物及び光酸発生剤の総和に対して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。   The content of the photoacid generator is based on the total of the amide compound, polymer, epoxy compound and photoacid generator from the viewpoint of realizing sufficient sensitivity of the photosensitive resin composition and enabling good pattern formation. 0.1 mass% or more is preferable, and 0.5 mass% or more is more preferable. On the other hand, it is preferably 15% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, from the viewpoint of realizing the formation of a uniform coating film and not impairing the properties of the waveguide.

また本発明の感光性樹脂組成物は、上記アミド系化合物、重合体、光酸発生剤、エポキシ化合物に加え、光導波路としての特性を損なわない範囲で種々の添加剤を加えてもよい。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。   In addition to the amide compound, polymer, photoacid generator, and epoxy compound, the photosensitive resin composition of the present invention may contain various additives as long as the characteristics as an optical waveguide are not impaired. Examples of such additives include alumina, silica, glass fiber, glass beads, silicone, titanium oxide, and metal oxide. By adding these additives, the crack resistance and heat resistance can be improved, the elastic modulus can be reduced, and the warpage of the waveguide can be improved.

なお、上記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。   In addition, when preparing the said photosensitive resin composition, a suitable solvent is used as needed. The solvent is not particularly limited as long as the photosensitive resin composition can be sufficiently dissolved and the solution can be uniformly applied by a method such as spin coating. Specifically, γ-butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl lactate, 2-heptanone, 2-methoxybutyl acetate, 2-ethoxyethyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, 3 -Methyl methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, N-methyl-2-pyrrolidone, cyclohexanone, cyclopentanone, methyl isobutyl ketone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol Monoisopropyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether and the like can be used. These may be used alone or in admixture of two or more.

さらに、必要に応じて密着性向上剤、塗布性改良剤などの他の成分を添加して、本発明の感光性樹脂組成物を調製することもできる。   Furthermore, the photosensitive resin composition of the present invention can also be prepared by adding other components such as an adhesion improver and a coatability improver as necessary.

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、その後、熱硬化させることにより、露光部と未露光部とで屈折率に差が生じるものである。すなわち、露光部では、未露光部よりも屈折率が低下することが特徴である。また、架橋度の違いにより露光部と未露光部とに溶解性の差が生じ、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。   The characteristic of the photosensitive resin composition of the present invention is that the photoacid generator contained in the composition generates an acid upon exposure, the crosslinking reaction is promoted by this acid, and then heat-cured to expose the composition. The difference in refractive index is caused between the part and the unexposed part. That is, the exposed portion is characterized by a lower refractive index than the unexposed portion. Further, a difference in solubility occurs between the exposed portion and the unexposed portion due to the difference in the degree of crosslinking, and it is possible to selectively remove only the unexposed portion by performing development processing.

<光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。
<Method for forming optical waveguide pattern>
The production of the polymer optical waveguide according to the present invention will be described. The polymer optical waveguide is composed of a core having a high refractive index and a clad having a low refractive index. The polymer optical waveguide is formed in a shape surrounding the core with the clad, and is obtained by a waveguide pattern forming method including at least the following steps.

(1)適宜の基板上に下部クラッド層を形成する第1のクラッド層形成工程と、
(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塗布工程と、
(3)プリベークを行うプリベーク工程と、
(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領域以外、すなわち、コア層の側面に形成される中間クラッド層となるべき領域に紫外線などの化学線を照射する化学線照射工程と、
(5)露光後加熱を行う熱処理工程と、
(6)上記加熱後の樹脂組成物層の上に上部クラッド層を形成する第2のクラッド層形成工程の順である。
(1) a first cladding layer forming step of forming a lower cladding layer on an appropriate substrate;
(2) A coating process for coating the photosensitive resin composition of the present invention on the lower clad layer;
(3) a pre-baking step for pre-baking;
(4) Actinic radiation that irradiates actinic radiation such as ultraviolet rays to the photosensitive resin composition layer other than the region that becomes the core layer through a mask, that is, the region that should become the intermediate cladding layer formed on the side surface of the core layer Irradiation process;
(5) a heat treatment step of performing post-exposure heating;
(6) The order of the second clad layer forming step of forming an upper clad layer on the heated resin composition layer.

また本発明では、上記下部クラッドと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。   Moreover, in this invention, you may form any one or both of the said lower clad and an upper clad by irradiating actinic radiation similarly using the photosensitive resin composition of this invention.

また本発明のポリマー光導波路は、現像処理を行う従来公知の方法によっても得ることができる。すなわち、
(1)適宜の基板上に下部クラッド層を形成する第1のクラッド層形成工程と、
(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塗布工程と、
(3)プリベークを行うプリベーク工程と、
(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化学線照射工程と、
(5)露光後加熱を行う熱処理工程と、
(6)現像を行い、未露光部を除去する現像工程と、
(7)ポストベークを行い、コア層を形成するポストベーク工程と、
(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第2のクラッド層形成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。
The polymer optical waveguide of the present invention can also be obtained by a conventionally known method for performing development processing. That is,
(1) a first cladding layer forming step of forming a lower cladding layer on an appropriate substrate;
(2) A coating process for coating the photosensitive resin composition of the present invention on the lower clad layer;
(3) a pre-baking step for pre-baking;
(4) an actinic radiation irradiation step of irradiating the photosensitive resin composition layer with actinic radiation such as ultraviolet rays to a region to be a core layer through a mask;
(5) a heat treatment step of performing post-exposure heating;
(6) a development step of developing and removing unexposed portions;
(7) performing a post-bake and forming a core layer;
(8) At least a second cladding layer forming step of forming intermediate and upper cladding layers on the core layer and lower cladding layer formed as described above. Further, either or both of the lower clad and the middle and upper clad may be formed by irradiating actinic radiation in the same manner using the photosensitive resin composition of the present invention. A composition that reduces the rate is selected and used.

以下に、本発明によるポリマー光導波路の製造方法の例を図1及び図2を用いて詳細に説明する。   Below, the example of the manufacturing method of the polymer optical waveguide by this invention is demonstrated in detail using FIG.1 and FIG.2.

(A)現像工程を含まないポリマー光導波路の製造方法:
図1は、本発明の現像工程を含まないポリマー光導波路の製造方法の一例を示す断面図である。
(A) Manufacturing method of polymer optical waveguide not including development step:
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a method for producing a polymer optical waveguide that does not include the developing step of the present invention.

まず、適宜の基板上に下部クラッド層を形成する。この下部クラッド層は、例えば、図1(a)に示すように本発明の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感光性樹脂組成物層2を形成する。   First, a lower clad layer is formed on an appropriate substrate. For example, as shown in FIG. 1A, the lower clad layer is formed by applying the photosensitive resin composition of the present invention on the substrate 1 and prebaking to form the photosensitive resin composition layer 2.

次に、図1(b)に示すように、化学線を全面露光し、熱処理(ベーク)工程を行うことで該樹脂組成物層2を低屈折率化することで下部クラッド層3を形成する。この下部クラッド層3は、その屈折率と同等の屈折率になる他の任意の感光性樹脂組成物を用い、化学線または熱処理によって得られるものであってもよい。なお、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。   Next, as shown in FIG. 1B, the lower cladding layer 3 is formed by exposing the entire surface to actinic radiation and performing a heat treatment (baking) step to lower the refractive index of the resin composition layer 2. . The lower cladding layer 3 may be obtained by actinic radiation or heat treatment using any other photosensitive resin composition having a refractive index equivalent to that of the lower cladding layer 3. In the present invention, examples of the substrate 1 include a silicon substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a glass epoxy substrate, a metal substrate, a ceramic substrate, a polymer film, or a substrate in which a polymer film is formed on various substrates. However, it is not limited to these.

次に、図1(c)に示すように上記下部クラッド層3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2を形成する。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、感光性樹脂組成物中の溶剤を除去し、塗布した感光性樹脂組成物を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。   Next, as shown in FIG.1 (c), the photosensitive resin composition 2 of this invention is apply | coated on the said lower clad layer 3, and the photosensitive resin composition layer 2 is formed by prebaking. The method for applying the photosensitive resin composition is not particularly limited, and for example, spin coating using a spin coater, spray coating using a spray coater, dipping, printing, roll coating, and the like can be used. The pre-baking step is a step for drying the applied photosensitive resin composition, removing the solvent in the photosensitive resin composition, and fixing the applied photosensitive resin composition. A prebaking process is normally performed at 60-160 degreeC.

次いで、図1(d)に示すように、上記感光性樹脂組成物層2にフォトマスク4を介して、中間クラッド層5に対応する領域のみに化学線を照射し、さらに熱処理することで、感光性樹脂組成物の中間クラッド層5に対応する領域のみが露光および熱処理がされて低屈折率化される。   Next, as shown in FIG. 1 (d), the photosensitive resin composition layer 2 is irradiated with actinic radiation only to the region corresponding to the intermediate cladding layer 5 through a photomask 4, and further heat-treated, Only the region corresponding to the intermediate cladding layer 5 of the photosensitive resin composition is subjected to exposure and heat treatment to lower the refractive index.

一方、図1(d)に示すように、コア層6に対応する領域では、露光されず熱処理だけなので、コア層6に対応する領域の屈折率は中間クラッド層5に対応する領域に比べ屈折率が高くなり、低屈折率の中間クラッド層5が形成されるとともに屈折率の高いコア層6が形成される。   On the other hand, as shown in FIG. 1 (d), the region corresponding to the core layer 6 is not exposed and only heat treatment is performed, so the refractive index of the region corresponding to the core layer 6 is refracted compared to the region corresponding to the intermediate cladding layer 5. As a result, the intermediate cladding layer 5 having a low refractive index is formed, and the core layer 6 having a high refractive index is formed.

露光工程は、フォトマスク4を介して感光性樹脂組成物層2を選択的に露光し、フォトマスク4上の導波路パターンを感光性樹脂組成物層2に転写する工程である。ここで、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化学線としては、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の波長の化学線が好ましい。   The exposure step is a step of selectively exposing the photosensitive resin composition layer 2 through the photomask 4 and transferring the waveguide pattern on the photomask 4 to the photosensitive resin composition layer 2. Here, as the actinic radiation used for the entire surface exposure and the pattern exposure described below and later, ultraviolet rays, visible rays, excimer lasers, electron beams, X-rays and the like can be used, but actinic rays having a wavelength of 180 to 500 nm are preferable.

また露光後加熱する熱処理工程は、空気中又は不活性ガス雰囲気下、通常80〜250℃で行われる。また露光後加熱する熱処理工程は一段階で行ってもよいし多段階で行ってもよい。   Moreover, the heat processing process heated after exposure is normally performed at 80-250 degreeC in the air or inert gas atmosphere. Further, the heat treatment step of heating after exposure may be performed in one step or in multiple steps.

さらに、図1(e)に示すように、露光後加熱された感光性樹脂組成物層2の上に本発明の感光性樹脂組成物を塗布し、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(f)のように上部クラッド層7を形成する。この上部クラッド層7は、その屈折率と同等の屈折率になる他の任意の感光性樹脂組成物を用い、化学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6を、低屈折率の下部クラッド層3、中間クラッド層5、上部クラッド層7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、図1(g)に示すように、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、ポリマー光導波路10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。   Furthermore, as shown in FIG.1 (e), the photosensitive resin composition of this invention is apply | coated on the photosensitive resin composition layer 2 heated after exposure, actinic radiation is exposed to the whole surface, and it heat-processes. The refractive index is lowered, and the upper cladding layer 7 is formed as shown in FIG. The upper clad layer 7 may be obtained by actinic radiation or heat treatment using any other photosensitive resin composition having a refractive index equivalent to the refractive index thereof. In this way, a polymer optical waveguide formed by surrounding the core layer 6 having a high refractive index with the lower clad layer 3, the intermediate clad layer 5 and the upper clad layer 7 having a low refractive index can be produced. Thereafter, as shown in FIG. 1G, the polymer optical waveguide 10 can be obtained by removing the substrate 1 by a method such as etching. If a flexible polymer film or the like is employed as the substrate 1, a flexible polymer optical waveguide can be obtained.

(B)現像工程を含むポリマー光導波路の製造方法:
図2は本発明の現像工程を含むポリマー光導波路の製造方法の各工程の一例を順に示す断面図である。まず、適宜の基板1上に下部クラッド層3を形成する。この下部クラッド層3は、例えば、図2(a)に示すように本発明の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感光性樹脂組成物層2を形成する。次に、図2(b)に示すように、紫外線を全面露光し、熱処理(ベーク)工程を行うことで該樹脂層2を低屈折率化し、下部クラッド層3を形成する。この下部クラッド層3は、その屈折率と同等の屈折率になる他の任意の感光性樹脂組成物を用い、化学線または熱処理によって得られるものであってもよい。
(B) Method for producing polymer optical waveguide including development step:
FIG. 2 is a cross-sectional view sequentially showing an example of each step of the method for producing a polymer optical waveguide including the developing step of the present invention. First, the lower cladding layer 3 is formed on an appropriate substrate 1. For example, as shown in FIG. 2A, the lower cladding layer 3 is formed by applying the photosensitive resin composition of the present invention on the substrate 1 and pre-baking the photosensitive resin composition layer 2. Next, as shown in FIG. 2B, the resin layer 2 is lowered in refractive index by exposing the entire surface with ultraviolet rays and performing a heat treatment (baking) process, thereby forming the lower cladding layer 3. The lower cladding layer 3 may be obtained by actinic radiation or heat treatment using any other photosensitive resin composition having a refractive index equivalent to that of the lower cladding layer 3.

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。   In the present invention, examples of the substrate 1 include a silicon substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a glass epoxy substrate, a metal substrate, a ceramic substrate, a polymer film, or a substrate in which a polymer film is formed on various substrates. Although it can be used, it is not limited to these.

次に、図2(c)に示すように上記下部クラッド層3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2’を形成する。感光性樹脂組成物層2’の形成には、下部クラッド層3の屈折率より高屈折率となる組成を選択して使用する。屈折率の調整は、例えば、感光性樹脂組成物中に含まれるエポキシ基を有する重合体を共重合化することで調節を行うことができる。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、感光性樹脂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2’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。   Next, as shown in FIG. 2C, the photosensitive resin composition of the present invention is applied on the lower clad layer 3 and prebaked to form a photosensitive resin composition layer 2 '. For the formation of the photosensitive resin composition layer 2 ′, a composition having a refractive index higher than that of the lower cladding layer 3 is selected and used. The refractive index can be adjusted, for example, by copolymerizing a polymer having an epoxy group contained in the photosensitive resin composition. The method for applying the photosensitive resin composition is not particularly limited, and for example, spin coating using a spin coater, spray coating using a spray coater, dipping, printing, roll coating, and the like can be used. In the pre-baking step, the applied photosensitive resin composition is dried, the solvent in the photosensitive resin composition is removed, and the applied photosensitive resin composition is fixed as the photosensitive resin composition layer 2 ′. It is this process. A prebaking process is normally performed at 60-160 degreeC.

次いで、図2(d)に示すように、上記感光性樹脂組成物層2’にフォトマスク4を介して、コア層6’に対応する領域に化学線を照射し、さらに露光後加熱処理を行いし、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下部クラッド層3上に屈折率の高いコア層6’が形成される。なおこの場合、コア層6’形成に用いる感光性樹脂組成物は、クラッド層形成に用いた感光性樹脂組成物に比べ、露光及び加熱処理によって屈折率が高くなるように適宜組成を調整しておく。   Next, as shown in FIG. 2 (d), the photosensitive resin composition layer 2 ′ is irradiated with actinic radiation through a photomask 4 to a region corresponding to the core layer 6 ′, and further post-exposure heat treatment is performed. Then, development is performed with an organic solvent to remove the unexposed portion, and then post baking is performed to form a core layer 6 ′ having a high refractive index on the lower cladding layer 3. In this case, the composition of the photosensitive resin composition used for forming the core layer 6 ′ is appropriately adjusted so that the refractive index is higher by exposure and heat treatment than the photosensitive resin composition used for forming the cladding layer. deep.

露光工程は、フォトマスク4を介して感光性樹脂組成物層2’を選択的に露光し、フォトマスク4上の導波路パターンを感光性樹脂組成物層2’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化学線としては、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の波長の化学線が好ましい。   The exposure step is a step of selectively exposing the photosensitive resin composition layer 2 ′ through the photomask 4 and transferring the waveguide pattern on the photomask 4 to the photosensitive resin composition layer 2 ′. As the actinic radiation used for the entire surface exposure and pattern exposure described below and later, ultraviolet rays, visible rays, excimer lasers, electron beams, X-rays and the like can be used, but actinic rays having a wavelength of 180 to 500 nm are preferable.

また露光後加熱処理する熱処理工程は、空気中又は不活性ガス雰囲気下、通常80〜160℃で行われる。   Moreover, the heat treatment process for heat treatment after exposure is usually performed at 80 to 160 ° C. in air or in an inert gas atmosphere.

また、現像工程は、感光性樹脂組成物層2’の未露光部を有機溶剤で溶解除去し、コア層6’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2’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。ここで、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。   The development step is a step of forming the core layer 6 ′ by dissolving and removing the unexposed portion of the photosensitive resin composition layer 2 ′ with an organic solvent. The difference in solubility (dissolution contrast) between the exposed portion and the unexposed portion of the photosensitive resin composition layer 2 ′ in the developer is caused by the above-described exposure and post-exposure heating steps. By utilizing this dissolution contrast, a core pattern in which an unexposed portion of the photosensitive resin composition is dissolved and removed can be obtained. Here, specific examples of the organic solvent include γ-butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl lactate, 2-heptanone, 2-methoxybutyl acetate, 2-ethoxyethyl acetate, and pyrubin. Methyl acetate, ethyl pyruvate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, N-methyl-2-pyrrolidone, cyclohexanone, cyclopentanone, methyl isobutyl ketone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, Ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoisopropyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether It can be used. These may be used alone or in admixture of two or more. As the developing method, paddle, dipping, spraying and the like are possible. After the development step, the formed pattern is rinsed with water or an organic solvent used in development.

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100〜250℃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。   Moreover, a post-baking process is normally performed at 100-250 degreeC in air or inert gas atmosphere. Further, the post-baking process may be performed in one stage or in multiple stages.

さらに、図2(e)に示すように、コア層6’が形成された上に本発明の感光性樹脂組成物を塗布し、化学線を全面露光し、熱処理することで低屈折率化し、図2(f)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5’)を一括して形成する。この中間及び上部クラッド層5’は、その屈折率と同等の屈折率になる他の任意の感光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6’を、低屈折率の下部クラッド層3、中間及び上部クラッド層5’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。   Further, as shown in FIG. 2 (e), the photosensitive resin composition of the present invention is applied on the core layer 6 'formed, and the entire surface is exposed to actinic radiation and heat-treated to reduce the refractive index. As shown in FIG. 2F, the intermediate clad and the upper clad (intermediate and upper clad layer 5 ′) are formed in a lump. The intermediate and upper clad layers 5 ′ may be obtained by using any other photosensitive resin composition having a refractive index equivalent to the refractive index thereof, and by ultraviolet rays or heat treatment. In this manner, a polymer optical waveguide formed by surrounding the core layer 6 'having a high refractive index with the lower clad layer 3, the middle and upper clad layers 5' having a low refractive index can be produced.

さらに、この後、図2(g)に示すように、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、ポリマー光導波路20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。   Further, as shown in FIG. 2G, the polymer optical waveguide 20 can be obtained by removing the substrate 1 by a method such as etching. If a flexible polymer film or the like is employed as the substrate 1, a flexible polymer optical waveguide can be obtained.

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。   As described above, the photosensitive resin composition of the present invention can form a waveguide pattern with high accuracy, and the formed optical waveguide has excellent transmission characteristics (low propagation loss). it can.

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。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

(合成例1)
下記構造のアミド化合物、即ち、下記化6式で表わされる上記一般式(1)において、R1がt−ブチル基、R〜Rが水素原子であるアミド化合物の合成。
(Synthesis Example 1)
Synthesis of an amide compound having the following structure, that is, an amide compound in which R 1 is a t-butyl group and R 2 to R 5 are hydrogen atoms in the general formula (1) represented by the following chemical formula 6.

Figure 2010078924
Figure 2010078924

o−アミノフェノール22.9gとN,N−ジイソプロピルエチルアミン40.68gをTHF250mlに溶解し、氷冷する。そこにピバロイルクロリド25.3gを滴下し、氷冷下2時間、室温で一晩攪拌する。反応混合物を水1Lに注ぎ、有機層をジエチルエーテル600mlで抽出する。ジエチルエーテル層を0.2N塩酸、食塩水、水の順に洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥する。減圧下ジエチルエーテルを留去し、固化した残渣を酢酸エチルで再結することで白色粉末のN-(2−ヒドロキシフェニル)ピバルアミド23.72g得た(収率58%)。   22.9 g of o-aminophenol and 40.68 g of N, N-diisopropylethylamine are dissolved in 250 ml of THF and cooled on ice. Thereto, 25.3 g of pivaloyl chloride is added dropwise, and the mixture is stirred for 2 hours under ice cooling and overnight at room temperature. The reaction mixture is poured into 1 L of water and the organic layer is extracted with 600 ml of diethyl ether. The diethyl ether layer is washed with 0.2N hydrochloric acid, brine, and water in that order and dried over magnesium sulfate. Diethyl ether was distilled off under reduced pressure, and the solidified residue was recrystallized with ethyl acetate to obtain 23.72 g of white powder N- (2-hydroxyphenyl) pivalamide (yield 58%).

(合成例2)
下記構造のアミド化合物、即ち、下記化7式で表わされる上記一般式(1)において、R1が2,2−ジメチルプロピル基、R〜Rが水素原子であるアミド化合物の合成。
(Synthesis Example 2)
Synthesis of an amide compound having the following structure, that is, an amide compound in which R 1 is a 2,2-dimethylpropyl group and R 2 to R 5 are hydrogen atoms in the general formula (1) represented by the following chemical formula 7.

Figure 2010078924
Figure 2010078924

合成例1と同様に、但し、ピバロイルクロリドに代えてt−ブチルアセチルクロリドを用いて合成することで、白色のN−(2−ヒドロキシフェニル)t−ブチルアセチルアミドを得た(収率47%)。   Similar to Synthesis Example 1, except that t-butylacetyl chloride was used instead of pivaloyl chloride to obtain white N- (2-hydroxyphenyl) t-butylacetylamide (yield) 47%).

(合成例3)
下記構造の重合体、即ち下記化8式で表わされる上記一般式(2)において、Rが水素原子、Rが3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デシルオキシエチル基である重合体の合成。
(Synthesis Example 3)
In the above-mentioned general formula (2) represented by the following chemical formula (8), R 6 is a hydrogen atom and R 7 is a 3,4-epoxytricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decyloxyethyl group. Synthesis of a polymer that is

Figure 2010078924
Figure 2010078924

3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デシルオキシエチルアクリレート20gをTHF200mlに溶解し、そこに2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)0.62gを加え、アルゴン雰囲気下、2時間加熱還流させる。放冷後、ヘキサン1000ml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16g得た(収率80%)。またGPC分析により質量平均分子量(Mw)は19800(ポリスチレン換算)、分散度(Mw/Mn)は2.65であった。 20 g of 3,4-epoxytricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decyloxyethyl acrylate is dissolved in 200 ml of THF, and 0.62 g of 2,2′-azobis (isobutyronitrile) is added thereto, and an argon atmosphere is used. Heat to reflux for 2 hours. After allowing to cool, it was reprecipitated in 1000 ml of hexane, and the precipitated polymer was filtered off and purified again by reprecipitation to obtain 16 g of the desired polymer (yield 80%). Moreover, the mass mean molecular weight (Mw) was 19800 (polystyrene conversion) by GPC analysis, and dispersion degree (Mw / Mn) was 2.65.

(合成例4)
下記構造の重合体、即ち、下記化9で表わされる上記一般式(2)において、Rが水素原子、Rが3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デシルオキシデシル基である構造単位が50モル%と、5−アクロイルオキシ−2,6−ノルボルナンラクトンである構造単位が50モル%から構成される重合体の合成。
(Synthesis Example 4)
A polymer having the following structure, that is, in the above general formula (2) represented by the following chemical formula 9, R 6 is a hydrogen atom and R 7 is a 3,4-epoxytricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decyloxydecyl group. Synthesis of a polymer composed of 50 mol% of structural units and 50 mol% of structural units of 5-acryloyloxy-2,6-norbornanelactone.

Figure 2010078924
Figure 2010078924

3,4−エポキシトリシクロデシルオキシエチルアクリレート17.77gと5−アクリロイル−2,6−ノルボルナンカルボラクトン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16800(ポリスチレン換算)、分散度(Mw/Mn)は3.22であった。   17.77 g of 3,4-epoxytricyclodecyloxyethyl acrylate and 14 g of 5-acryloyl-2,6-norbornanecarbolactone are dissolved in 180 ml of THF, and 1.104 g of 2,2′-azobis (isobutyronitrile) is dissolved therein. And heated to reflux under an argon atmosphere for 1 hour. After standing to cool, it was reprecipitated in 1.5 L of methanol, and the precipitated polymer was filtered off and purified again by reprecipitation to obtain 27.32 g of the target polymer (yield 86%). Moreover, the mass mean molecular weight (Mw) was 16800 (polystyrene conversion), and dispersion degree (Mw / Mn) was 3.22 by GPC analysis.

(合成例5)
下記構造の重合体、即ち下記化10式で上記一般式(2)において、Rが水素原子、Rが3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デシル基である構造単位が50モル%とフェノキシエチルアクリレートである構造単位が50モル%から構成される重合体の合成。
(Synthesis Example 5)
A polymer having the following structure, that is, a structural unit represented by the following formula (10), wherein R 6 is a hydrogen atom and R 7 is a 3,4-epoxytricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decyl group. Of a polymer composed of 50 mol% and 50 mol% of structural units of phenoxyethyl acrylate.

Figure 2010078924
Figure 2010078924

3,4−エポキシトリシクロデシルアクリレート25gと、フェノキシエチルアクリレート21.82gをTHF140mlに溶解し、そこに2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)1.118gを加え、アルゴン雰囲気下、2時間加熱還流させた。放冷後、ヘキサン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40.3g得た(収率86%)。またGPC分析により重量平均分子量(Mw)は9300(ポリスチレン換算)、分散度(Mw/Mn)は2.26であった。   25 g of 3,4-epoxytricyclodecyl acrylate and 21.82 g of phenoxyethyl acrylate are dissolved in 140 ml of THF, and 1.118 g of 2,2′-azobis (isobutyronitrile) is added thereto, and the mixture is kept under an argon atmosphere for 2 hours. Heated to reflux. After allowing to cool, the mixture was reprecipitated in 1500 ml of hexane, the precipitated polymer was filtered, and purified again by reprecipitation to obtain 40.3 g of the target polymer (yield 86%). Moreover, the weight average molecular weight (Mw) was 9300 (polystyrene conversion), and dispersion degree (Mw / Mn) was 2.26 by GPC analysis.

(実施例1)
以下の表1に示す組成からなる感光性樹脂組成物を調製した。
Example 1
A photosensitive resin composition having the composition shown in Table 1 below was prepared.

Figure 2010078924
Figure 2010078924

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。4インチシリコン基板上に、上記感光性樹脂をスピンコート塗布し、110℃で20分間オーブンでベークし、塗布膜を2枚形成した。次に、1枚目は紫外線(波長λ=350〜450nm)を全面露光し、次いで90℃で10分加熱処理した後、窒素雰囲気下150℃で30分間、さらに220℃で1時間ベークした。残りの一枚については、紫外線を照射せず、90℃で10分加熱処理した後、窒素雰囲気下150℃で30分間、さらに220℃で1時間ベークした。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、紫外線を照射した膜の屈折率は1.512、紫外線を照射していない膜の屈折率は1.521であった。この結果から、本発明の感光性樹脂組成物は、同一の樹脂組成であっても紫外線照射と未照射で屈折率に差が発現することが示された。   The above mixture was filtered using a 0.45 μm Teflon (registered trademark) filter to prepare a photosensitive resin composition. The photosensitive resin was spin-coated on a 4-inch silicon substrate and baked in an oven at 110 ° C. for 20 minutes to form two coating films. Next, the first sheet was exposed to ultraviolet rays (wavelength λ = 350 to 450 nm), then heat-treated at 90 ° C. for 10 minutes, and then baked at 150 ° C. for 30 minutes and further at 220 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. The remaining sheet was heat-treated at 90 ° C. for 10 minutes without being irradiated with ultraviolet rays, and then baked at 150 ° C. for 30 minutes and further at 220 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. Next, the refractive index of 633 nm was measured for each sample using a prism coupler manufactured by Metricon. As a result, the refractive index of the film irradiated with ultraviolet rays was 1.512, and the refractive index of the film not irradiated with ultraviolet rays was 1.521. From this result, even if it was the same resin composition, it was shown that the photosensitive resin composition of this invention shows a difference in a refractive index by ultraviolet irradiation and non-irradiation.

(実施例2)
以下の表2に示す組成からなる感光性樹脂組成物を調製した。
(Example 2)
A photosensitive resin composition having the composition shown in Table 2 below was prepared.

Figure 2010078924
Figure 2010078924

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、上記感光性樹脂をスピンコート塗布し、110℃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500mJ/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、窒素雰囲気下、150℃で1時間、さらに220℃で1時間ベークすることで下部クラッド層を形成した。次に、上記感光性樹脂組成物を下部クラッド層上にスピンコート塗布し、110℃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500mJ/cm2露光した。露光後、90℃で10分間オーブンでベークし、さらに、窒素雰囲気下、150℃で1時間、さらに220℃で1時間ベークすることでパターン化されたコア層と中間クラッド層とを形成した。次に、上記感光性樹脂をコア層と中間クラッド層が形成された上にスピンコート塗布し、110℃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500mJ/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、窒素雰囲気下、150℃で1時間、さらに220℃で1時間ベークすることで上部クラッド層を形成し、ポリマー光導波路を得た。 The above mixture was filtered using a 0.45 μm Teflon (registered trademark) filter to prepare a photosensitive resin composition. Next, the photosensitive resin was spin-coated on a 4-inch silicon substrate and baked in an oven at 110 ° C. for 20 minutes to form a film with a thickness of 20 μm. Next, ultraviolet light (wavelength λ = 350 to 450 nm) is exposed to 500 mJ / cm 2 on the entire surface, and after the exposure, baked in an oven at 90 ° C. for 10 minutes, and further in a nitrogen atmosphere at 150 ° C. for 1 hour, further at 220 ° C. A lower clad layer was formed by baking for a period of time. Next, the photosensitive resin composition was spin-coated on the lower clad layer, and baked in an oven at 110 ° C. for 30 minutes to form a film with a thickness of 50 μm. Next, ultraviolet light (wavelength λ = 350 to 450 nm) was exposed to 500 mJ / cm 2 through a photomask. After the exposure, baking was performed in an oven at 90 ° C. for 10 minutes, and further, baking was performed at 150 ° C. for 1 hour and further at 220 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to form a patterned core layer and intermediate cladding layer. Next, the photosensitive resin was spin-coated on the core layer and the intermediate cladding layer, and baked in an oven at 110 ° C. for 20 minutes to form a film with a thickness of 20 μm. Next, ultraviolet light (wavelength λ = 350 to 450 nm) is exposed to 500 mJ / cm 2 on the entire surface, and after the exposure, baked in an oven at 90 ° C. for 10 minutes, and further in a nitrogen atmosphere at 150 ° C. for 1 hour, further at 220 ° C. The upper clad layer was formed by baking for a time, and a polymer optical waveguide was obtained.

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0.5dB/cmであった。又、クラッド層の断面形状は矩形であった。   After the end face of this optical waveguide was diced with a dicer, the propagation loss of this optical waveguide was evaluated using the cutback method at a wavelength of 850 nm. The propagation loss was 0.5 dB / cm. The cross-sectional shape of the cladding layer was rectangular.

(実施例3)
以下の表3に示す組成からなる感光性樹脂組成物を調製した。
(Example 3)
A photosensitive resin composition having the composition shown in Table 3 below was prepared.

Figure 2010078924
Figure 2010078924

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、上記感光性樹脂をスピンコート塗布し、110℃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600mJ/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、窒素雰囲気下、150℃で1時間、さらに220℃で1時間ベークすることで下部クラッド層を形成した。次に、上記感光性樹脂組成物を下部クラッド層上にスピンコート塗布し、110℃で20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600mJ/cm2露光した。露光後、90℃で10分間オーブンでベークし、さらに、窒素雰囲気下、150℃で1時間、さらに220℃で1時間ベークすることでパターン化されたコア層と中間クラッド層とを形成した。次に、上記感光性樹脂をコア層と中間クラッド層が形成された上にスピンコート塗布し、110℃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600mJ/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、窒素雰囲気下、150℃で1時間、さらに220℃で1時間ベークすることで上部クラッド層を形成し、ポリマー光導波路を得た。 The above mixture was filtered using a 0.45 μm Teflon (registered trademark) filter to prepare a photosensitive resin composition. Next, the photosensitive resin was spin-coated on a 4-inch silicon substrate and baked in an oven at 110 ° C. for 20 minutes to form a film with a thickness of 20 μm. Next, ultraviolet light (wavelength λ = 350 to 450 nm) was exposed to 600 mJ / cm 2 on the entire surface, and after the exposure, baked in an oven at 90 ° C. for 10 minutes, and further in a nitrogen atmosphere at 150 ° C. for 1 hour and further at 220 ° C. A lower clad layer was formed by baking for a period of time. Next, the photosensitive resin composition was spin-coated on the lower clad layer and baked in an oven at 110 ° C. for 20 minutes to form a film with a thickness of 50 μm. Next, ultraviolet rays (wavelength λ = 350 to 450 nm) were exposed to 600 mJ / cm 2 through a photomask. After the exposure, baking was performed in an oven at 90 ° C. for 10 minutes, and further, baking was performed at 150 ° C. for 1 hour and further at 220 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to form a patterned core layer and intermediate cladding layer. Next, the photosensitive resin was spin-coated on the core layer and the intermediate cladding layer, and baked in an oven at 110 ° C. for 20 minutes to form a film with a thickness of 20 μm. Next, ultraviolet light (wavelength λ = 350 to 450 nm) is exposed to the entire surface of 600 mJ / cm 2 , and after exposure, baked in an oven at 90 ° C. for 10 minutes, and further in a nitrogen atmosphere at 150 ° C. for 1 hour and further at 220 ° C. The upper clad layer was formed by baking for a time, and a polymer optical waveguide was obtained.

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0.55dB/cmであった。又、クラッド層の断面形状は矩形であった。   After the end face of this optical waveguide was diced with a dicer, the propagation loss of this optical waveguide was evaluated using the cutback method at a wavelength of 850 nm. The propagation loss was 0.55 dB / cm. The cross-sectional shape of the cladding layer was rectangular.

(実施例4)
以下の表4に示す組成からなる下部クラッド及び上部クラッド形成用感光性樹脂組成物を調製した。
Example 4
A photosensitive resin composition for forming a lower clad and an upper clad having the composition shown in Table 4 below was prepared.

Figure 2010078924
Figure 2010078924

また、以下の表5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。   Moreover, the photosensitive resin composition for core formation which consists of a composition shown in the following Table 5 was prepared.

Figure 2010078924
Figure 2010078924

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、上記下部クラッド形成用感光性樹脂をスピンコート塗布し、110℃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550mJ/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、窒素雰囲気下、150℃で1時間、220℃で1時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600mJ/cm2照射し、次いで90℃で10分間オーブンでベークした。次にγ−ブチロラクトンで3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、窒素雰囲気下、150℃で1時間、220℃で1時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、上記下部クラッド形成用感光性樹脂をスピンコート塗布し、110℃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550mJ/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、窒素雰囲気下、150℃で1時間、220℃で1時間ベークすることで上部クラッド層を形成し、ポリマー光導波路を得た。 The above mixture was filtered using a 0.45 μm Teflon (registered trademark) filter to prepare a photosensitive resin composition. Next, the lower clad forming photosensitive resin was spin-coated on a 4-inch silicon substrate and baked in an oven at 110 ° C. for 20 minutes to form a film having a thickness of 20 μm. Next, ultraviolet rays (wavelength λ = 350 to 450 nm) were exposed to the entire surface at 550 mJ / cm 2 , and after exposure, baked in an oven at 90 ° C. for 10 minutes, and further at 150 ° C. for 1 hour and at 220 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. A lower clad layer was formed by baking. Next, the core-forming photosensitive resin was applied by spin coating, and baked in an oven at 90 ° C. for 30 minutes to form a film having a thickness of 50 μm. Next, ultraviolet light (wavelength λ = 350 to 450 nm) was irradiated through a photomask at 600 mJ / cm 2 and then baked in an oven at 90 ° C. for 10 minutes. Next, development was carried out by γ-butyrolactone for 3 minutes, followed by rinsing with pure water for 2 minutes. As a result, only the unexposed portion of the photosensitive resin film was dissolved and removed in the developer to obtain a core pattern. Next, the core layer was completely cured by baking at 150 ° C. for 1 hour and at 220 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to form the core layer. Next, the lower clad forming photosensitive resin was spin-coated and baked in an oven at 110 ° C. for 20 minutes to form a film with a thickness of 20 μm. Next, ultraviolet rays (wavelength λ = 350 to 450 nm) were exposed to the entire surface at 550 mJ / cm 2 , and after exposure, baked in an oven at 90 ° C. for 10 minutes, and further at 150 ° C. for 1 hour and at 220 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. By baking, an upper cladding layer was formed to obtain a polymer optical waveguide.

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0.35dB/cmであった。又、クラッド層の断面形状は矩形であった。   After the end face of this optical waveguide was diced with a dicer, the propagation loss of this optical waveguide was evaluated using the cutback method at a wavelength of 850 nm. The propagation loss was 0.35 dB / cm. The cross-sectional shape of the cladding layer was rectangular.

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、光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。   As is clear from the above description, by using the photosensitive resin composition for forming a polymer optical waveguide of the present invention, an optical waveguide pattern can be accurately formed, and the formed optical waveguide has excellent transmission characteristics (low propagation loss). Therefore, it is suitable as a material for forming an optical waveguide.

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の一例を示す図であり、(a)〜(g)はそれぞれ各工程を順に示す概略断面図である。It is a figure which shows an example of the manufacturing process of the polymer waveguide by the photosensitive resin composition by this invention, (a)-(g) is a schematic sectional drawing which shows each process in order. 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の他の一例を示す図であり、(a)〜(g)はそれぞれ各工程を順に示す概略断面図である。It is a figure which shows another example of the manufacturing process of the polymer waveguide by the photosensitive resin composition by this invention, (a)-(g) is a schematic sectional drawing which shows each process in order.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2,2’ 感光性樹脂組成物層
3 下部クラッド層
4 フォトマスク
5 中間クラッド層
5’ 中間及び上部クラッド層
6,6’ コア層
7 上部クラッド層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2, 2 'Photosensitive resin composition layer 3 Lower clad layer 4 Photomask 5 Middle clad layer 5' Middle and upper clad layer 6, 6 'Core layer 7 Upper clad layer

Claims (9)

下記化1式の一般式(1)で表されるアミド化合物とエポキシ基を有する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感光性樹脂組成物。
Figure 2010078924
(式中、Rは炭素数1〜20のアルキル基または芳香族炭化水素基を表し、R〜Rはそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、または炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
A photosensitive resin composition for forming an optical waveguide, comprising at least an amide compound represented by the following general formula (1), a polymer having an epoxy group, and a photoacid generator.
Figure 2010078924
(In the formula, R 1 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group, and R 2 to R 5 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. .)
請求項1に記載の光導波路形成用感光性樹脂組成物において、前記エポキシ基を有する重合体が、少なくとも下記化2式の一般式(2)で表される構造単位を含むことを特徴とする光導波路形成用感光性樹脂組成物。
Figure 2010078924
(式中、Rは水素原子またはメチル基を表し、Rはエポキシ基を有する炭化水素基を表す。)
The photosensitive resin composition for forming an optical waveguide according to claim 1, wherein the polymer having an epoxy group includes at least a structural unit represented by the following general formula (2): A photosensitive resin composition for forming an optical waveguide.
Figure 2010078924
(Wherein R 6 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 7 represents a hydrocarbon group having an epoxy group.)
請求項1または2に記載の光導波路形成用感光性樹脂組成物において、前記光導波路形成用感光性樹脂組成物は、エポキシ化合物をさらに含むことを特徴とする光導波路形成用感光性樹脂組成物。   The photosensitive resin composition for forming an optical waveguide according to claim 1 or 2, wherein the photosensitive resin composition for forming an optical waveguide further contains an epoxy compound. . 請求項1ないし3の内のいずれか1項に記載の光導波路形成用感光性樹脂組成物において、前記光導波路形成用感光性樹脂組成物は、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光導波路形成用感光性樹脂組成物。   The photosensitive resin composition for forming an optical waveguide according to any one of claims 1 to 3, wherein the photosensitive resin composition for forming an optical waveguide includes alumina, silica, glass fiber, glass beads, silicone, A photosensitive resin composition for forming an optical waveguide, further comprising at least one additive selected from the group consisting of titanium oxide and metal oxide. コア層と、前記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、前記コア層および前記クラッド層のいずれかまたは両方が、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の光導波路形成用感光性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。   5. An optical waveguide having a core layer and a clad layer formed on the core layer, wherein either or both of the core layer and the clad layer are according to claim 1. An optical waveguide comprising a cured product of the photosensitive resin composition for forming an optical waveguide. 基板上に下部クラッド層を形成する第1のクラッド層形成工程と、
請求項1ないし4のいずれか1項に記載の光導波路形成用感光性樹脂組成物を上記下部クラッド層上に塗布する塗布工程と、
プリベークを行うプリベーク工程と、
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以外に化学線を照射する化学線照射工程と、
露光後加熱を行う熱処理工程と、
上記加熱後の樹脂組成物層の上に上部クラッド層を形成する上部クラッド層形成工程と
を含むことを特徴とする光導波路パターンの形成方法。
A first cladding layer forming step of forming a lower cladding layer on the substrate;
An application step of applying the photosensitive resin composition for forming an optical waveguide according to any one of claims 1 to 4 on the lower clad layer;
A pre-baking process for pre-baking;
Actinic radiation irradiation step for irradiating the resin composition layer for forming an optical waveguide with actinic radiation to a region other than the core layer through a mask;
A heat treatment step for heating after exposure;
And an upper clad layer forming step of forming an upper clad layer on the heated resin composition layer.
請求項6に記載の光導波路パターンの形成方法において、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、前記光導波路形成用樹脂組成物に化学線を照射したのち硬化させてなるものであることを特徴とする光導波路パターンの形成方法。   7. The method for forming an optical waveguide pattern according to claim 6, wherein either one or both of the lower cladding layer and the upper cladding layer are cured after irradiating the optical waveguide forming resin composition with actinic radiation. A method of forming an optical waveguide pattern, characterized in that: 基板上に下部クラッド層を形成する第1のクラッド層形成工程と、
請求項1ないし4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塗布工程と、
プリベークを行うプリベーク工程と、
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化学線を照射する化学線照射工程と、
露光後加熱を行う熱処理工程と、
現像を行い、未露光部を除去する現像工程と、
ポストベークを行い、コア層を形成するポストベーク工程と、
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第2のクラッド層形成工程と
を含むことを特徴とする光導波路パターンの形成方法。
A first cladding layer forming step of forming a lower cladding layer on the substrate;
An application step of applying the resin composition for forming an optical waveguide according to any one of claims 1 to 4 on the lower clad layer;
A pre-baking process for pre-baking;
Actinic radiation irradiating step of irradiating the region that becomes the core layer through the mask to the optical waveguide forming resin composition layer;
A heat treatment step for heating after exposure;
A development step of developing and removing unexposed areas;
A post-baking step of performing post-baking and forming a core layer;
And a second clad layer forming step of forming intermediate and upper clad layers on the core layer and the lower clad layer formed as described above.
請求項8に記載の光導波路パターンの形成方法において、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、前記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化学線を照射したのち硬化させてなるものであることを特徴とする光導波路パターンの形成方法。   9. The method for forming an optical waveguide pattern according to claim 8, wherein any one or both of the lower cladding layer and the middle and upper cladding layers are the resin composition for forming an optical waveguide and have a lower refractive index than the core layer. A method of forming an optical waveguide pattern, comprising: curing a composition having an effective composition after irradiation with actinic radiation.
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