JP5235155B2 - Fine resin structure and method for manufacturing photoelectric circuit board, fine resin structure and photoelectric circuit board - Google Patents

Fine resin structure and method for manufacturing photoelectric circuit board, fine resin structure and photoelectric circuit board Download PDF

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本発明は、基板に光導波路等の微細な樹脂構造体を形成するための微細樹脂構造体の製造方法、及びその製造方法によって得られる微細樹脂構造体、微細樹脂構造体である光導波路を備える光電回路基板に関する。   The present invention includes a method for producing a fine resin structure for forming a fine resin structure such as an optical waveguide on a substrate, a fine resin structure obtained by the production method, and an optical waveguide that is a fine resin structure. The present invention relates to a photoelectric circuit board.

近年、半導体の加工技術を応用して作製されるMEMS(Micro Electrical-Mechanical System)とよばれる微細なセンサや光学デバイス、及びSoC(System on Chip)と呼ばれる1つのチップに多種類の素子を集積する技術の利用が発展している。このようなMEMSやSoCの要素技術として、半導体基板の表面に光導波路等の微細立体構造物を形成するための技術が検討されている。しかしながら、半導体基板表面に樹脂製の微細立体構造物を形成することは容易でない。半導体基板表面に樹脂製の微細立体構造物を形成する方法としては、従来から、液状の樹脂材料を繰り返して塗布することにより、数10μmオーダーの厚みの微細構造体を形成する方法が知られている。具体的には、例えば、下記特許文献1には、厚肉塗布の可能な液状の光硬化性樹脂を基板上に塗布し、光透過性平坦化部材を用いて平坦化した後、該光透過性平坦化部材を通して所定領域のみに光照射することにより所定パターンの光硬化樹脂層を形成し、この操作を積層方向に繰り返すことにより立体造形物を形成する方法が開示されている。そして、所定パターンの光硬化樹脂層を形成する手法として、マスクを用いて光照射領域を規制して選択硬化させる方法が開示されている。   In recent years, various sensors and optical devices called MEMS (Micro Electrical-Mechanical System) manufactured by applying semiconductor processing technology, and many types of elements are integrated on one chip called SoC (System on Chip). The use of technology is evolving. As an elemental technology of such MEMS and SoC, a technology for forming a fine three-dimensional structure such as an optical waveguide on the surface of a semiconductor substrate has been studied. However, it is not easy to form a resin-made fine three-dimensional structure on the surface of the semiconductor substrate. As a method for forming a resin-made fine three-dimensional structure on the surface of a semiconductor substrate, a method for forming a fine structure having a thickness on the order of several tens of μm by repeatedly applying a liquid resin material is conventionally known. Yes. Specifically, for example, in Patent Document 1 below, a liquid photocurable resin capable of thick coating is applied on a substrate, planarized using a light transmissive planarizing member, and then transmitted through the light. A method of forming a three-dimensional object by forming a photo-curing resin layer having a predetermined pattern by irradiating only a predetermined region with light through a property flattening member and repeating this operation in the laminating direction is disclosed. As a method for forming a photocurable resin layer having a predetermined pattern, a method of selectively curing by restricting a light irradiation region using a mask is disclosed.

また、下記特許文献2には、常温では固形で加熱することによって低粘度化し、UV照射により光硬化する樹脂材料(Micro Chem社製の商品名「NANO SU-8」)を用いて、このような樹脂材料で基板表面に樹脂層を形成した後、加熱により樹脂層を低粘度化し、さらに、低粘度の樹脂層に微細型形状を転写した後、樹脂層が冷却固化する温度に冷却してから離型し、次いで、フォトマスクを用いた選択UV露光によって所定部分のみを光硬化した後、現像により未硬化部を除去して光硬化した樹脂構造体を得る方法が開示されている。   Patent Document 2 below uses a resin material (trade name “NANO SU-8” manufactured by Micro Chem Co., Ltd.) that is reduced in viscosity by heating in solid at room temperature and photocured by UV irradiation. After the resin layer is formed on the substrate surface with a new resin material, the viscosity of the resin layer is reduced by heating, and the fine mold shape is transferred to the low viscosity resin layer, and then cooled to a temperature at which the resin layer cools and solidifies. A method is disclosed in which after releasing from the mold, photocuring only a predetermined portion by selective UV exposure using a photomask, and then removing an uncured portion by development to obtain a photocured resin structure.

特開2001−47521号公報JP 2001-47521 A 特開2004−200577号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-200277

上記のような方法により微細樹脂構造体を形成しようとする場合、次のような課題があった。   When trying to form a fine resin structure by the above method, there existed the following subjects.

複雑化するMEMSやSoCにおいては、微細樹脂構造体の高さ(厚み)や平坦性に関して、ミクロンオーダーの制御が要求される。一般的な塗布方法であるスピンコート法を用いて基板表面に液状樹脂を塗布した場合には、塗布された液状樹脂表面にスピンマークによるミクロンオーダーの凹凸が形成されることにより塗布表面の高さが不均一になるという問題があった。具体的には、例えば、光導波路を形成するための溝を含む基板表面にコアを形成するための液状樹脂を塗布した場合、溝の窪みの影響やスピンマーク等の影響により樹脂層の厚みが不均一になるという問題があった。そして、このような場合には、光導波路の経路における任意の複数箇所において、コアの高さが異なることになる。特に、比較的面積が大きな基板上に、長い光導波路や複数の光導波路を形成するような場合においては、塗布表面の高さの不均一さの影響を受けることにより、光導波路中の経路全体におけるコアの高さが不均一になったり、複数のコア同士の高さが不均一になりやすくなったりする。このような表面の高さの不均一さは、例えば光導波路のような光素子においては、伝播損失を大きくする等の要因になる。   In complicated MEMS and SoC, micron-order control is required for the height (thickness) and flatness of a fine resin structure. When a liquid resin is applied to the substrate surface using the spin coating method, which is a general application method, the height of the applied surface is increased by forming micron-order irregularities due to spin marks on the applied liquid resin surface. There was a problem of non-uniformity. Specifically, for example, when a liquid resin for forming the core is applied to the substrate surface including the groove for forming the optical waveguide, the thickness of the resin layer is reduced due to the influence of the groove depression or the spin mark. There was a problem of non-uniformity. In such a case, the heights of the cores are different at arbitrary plural locations in the path of the optical waveguide. In particular, in the case where a long optical waveguide or a plurality of optical waveguides are formed on a substrate having a relatively large area, the entire path in the optical waveguide is affected by the unevenness of the height of the coating surface. In other words, the heights of the cores are not uniform, and the heights of the plurality of cores are likely to be non-uniform. Such non-uniform surface height is a factor that increases propagation loss in an optical device such as an optical waveguide.

特許文献1に開示されたような、液状光硬化性樹脂を基板上に塗布し、光透過性平坦化部材を通して所定領域のみに光照射して所定パターンの光硬化樹脂層を形成する方法を用いた場合には、光透過性平坦化部材を除去するときに液状で未硬化の光硬化性樹脂材料が硬化した樹脂構造体の表面に飛び散って付着するという問題があった。また、除去された光透過性平坦化部材には、未硬化の液状光硬化性樹脂が付着しているために、使用するたびごとに光透過性平坦化部材を洗浄する必要があった。   As disclosed in Patent Document 1, a liquid photocurable resin is applied onto a substrate, and a predetermined pattern of a photocurable resin layer is formed by irradiating only a predetermined region with light through a light-transmitting flattening member. In such a case, there is a problem that when the light-transmitting planarizing member is removed, the liquid, uncured photocurable resin material scatters and adheres to the surface of the cured resin structure. Moreover, since the uncured liquid photocurable resin is adhered to the removed light transmissive flattening member, it is necessary to clean the light transmissive flattened member every time it is used.

また、例えば、光導波路用の溝に特許文献2に開示されているような市販の「NANO SU-8」を、一般的なスピンコート法により塗布した場合、溝の存在の影響を受けて樹脂の均一な広がりが妨げられ、塗布面にスピンマークや凹凸ができる。その結果、平坦な塗布表面が得られない。また、「NANO SU-8」は、硬度や剛性などの機械特性、透過率や屈折率などの光学特性、離型性に影響するタック性等が固定されたものであるために諸特性を自由に調整することもできなかった。例えば、屈折率を調整する場合、屈折率を上げたり、もしくは下げたりするための第三成分を追加配合することになるが、「NANO SU-8」と第三成分との相溶性を適合させる問題や、本来の性質(機械特性、透明性など)を維持するには第三成分の配合量を大きくすることができず、従って屈折率も大きくは調整できないという問題があった。また、型の離型性がわるかったり、構造体の機械的特性が低かったりしてもそれらの特性を調整する方法がなかった。また、非常に高価であるという欠点もあった。   Further, for example, when a commercially available “NANO SU-8” as disclosed in Patent Document 2 is applied to a groove for an optical waveguide by a general spin coating method, the resin is affected by the presence of the groove. Uniform spread of the film is hindered, and spin marks and irregularities are formed on the coated surface. As a result, a flat coated surface cannot be obtained. In addition, NANO SU-8 is free from various characteristics because it has fixed mechanical properties such as hardness and rigidity, optical properties such as transmittance and refractive index, and tackiness that affects releasability. It was not possible to adjust it. For example, when adjusting the refractive index, a third component is added to increase or decrease the refractive index, but the compatibility between the "NANO SU-8" and the third component is adapted. In order to maintain the original properties (mechanical properties, transparency, etc.), the amount of the third component cannot be increased, and therefore the refractive index cannot be adjusted to a large extent. Further, there has been no method for adjusting these properties even if the mold releasability is changed or the mechanical properties of the structure are low. There is also a disadvantage that it is very expensive.

本発明は、光導波路を形成するための溝のような段差表面を有する基板の表面に微細樹脂構造体を形成する場合において、例え、長い微細構造体や、複数の微細構造体を形成する場合であっても、均一な高さの微細構造体であって、各種物性バランスが調整された微細構造体が得られるような製造方法を提供することを目的とする。   In the case of forming a fine resin structure on the surface of a substrate having a stepped surface such as a groove for forming an optical waveguide, for example, the present invention forms a long fine structure or a plurality of fine structures. Even so, an object of the present invention is to provide a manufacturing method in which a fine structure having a uniform height and having various physical property balances adjusted can be obtained.

本発明の一局面の微細樹脂構造体の製造方法は、表面に溝のような段差を有する基板に微細樹脂構造体を形成するための微細樹脂構造体の製造方法であって、常温(25℃)で固体のエポキシ樹脂(以下、単に、固体エポキシ樹脂と呼ぶことがある)と常温で液状のエポキシ樹脂(以下、単に、液状エポキシ樹脂と呼ぶことがある)とを所定の比率で配合し、さらに光重合開始剤を配合することによって得られる加熱により溶融又は軟化する常温で固体の光硬化性樹脂組成物を用い、下記(a)〜(d)の工程:(a)前記基板に前記光硬化性樹脂組成物のワニスを塗布した後、該ワニス中の溶剤を揮発除去させることにより固体の光硬化性樹脂層を形成する樹脂層形成工程、(b)前記光硬化性樹脂層を溶融又は軟化する温度に加熱した状態で、前記光硬化性樹脂層の表面に平板を前記基板表面と平行を維持した状態で押圧接触させ、押圧接触状態を保持したまま該光硬化性樹脂組成物が固化する温度にまで冷却し、前記平板を離間させることにより平坦面を有する一次成形体を形成する平坦化工程、(c)前記一次成形体の平坦面側から、硬化させる領域を除く部分をマスクして選択露光することにより、該領域のみを選択硬化させる硬化工程、(d)選択硬化された前記一次成形体の未露光部分を現像除去することにより樹脂構造体を形成する現像工程、を行うことを特徴とする。上記製造方法によれば、表面に溝のような段差を有するような基板の表面であっても、面内において均一な高さを有するような平坦性の高い未硬化の光硬化性樹脂層(以下、未硬化樹脂層ということがある)を形成することができる。そして、このような平坦性の高い未硬化樹脂層を選択的露光することにより均一な高さの微細樹脂構造体を得ることができる。また、平板に付与する圧力を調整することにより、未硬化樹脂層の厚みを調整することができるために、得られる微細樹脂構造体の高さを調整することができる。さらに、上述した光硬化性樹脂組成物を用いることにより、機械的特性や、未硬化樹脂層の溶融又は軟化する温度や、平板を成形体から除去する際のタック性(表面の粘着性)を適宜調整することができる。その結果、剥離やクラック等の発生が抑制された、平坦性の高い微細樹脂構造体を得ることができる。前記平板としては、シリコンウエハのような表面平滑性が高い平板が好ましく用いられうる。前記光硬化性樹脂組成物に含まれるエポキシ樹脂としては、屈折率の高い芳香環を有するエポキシ樹脂と屈折率の低い脂環式エポキシ樹脂を配合し、その配合比率を調整することにより、得られる微細樹脂構造体の屈折率を容易に調整することができる。芳香環を有するエポキシ樹脂の中でもビスフェノール型エポキシ樹脂を使用すれば、より強靭な微細樹脂構造体を得ることができる。また、光硬化性樹脂組成物にカップリング剤を0.1〜5質量%配合することにより、基板に対する微細樹脂構造体の密着性を向上させることができる。   A method for producing a fine resin structure according to one aspect of the present invention is a method for producing a fine resin structure for forming a fine resin structure on a substrate having a step such as a groove on the surface, which is at room temperature (25 ° C. ) And a solid epoxy resin (hereinafter sometimes simply referred to as a solid epoxy resin) and a liquid epoxy resin at room temperature (hereinafter sometimes simply referred to as a liquid epoxy resin) at a predetermined ratio, Further, using a photocurable resin composition that is solid at room temperature and melted or softened by heating, obtained by blending a photopolymerization initiator, the following steps (a) to (d): (a) the light on the substrate A resin layer forming step of forming a solid photocurable resin layer by volatilizing and removing the solvent in the varnish after applying the varnish of the curable resin composition, (b) melting or curing the photocurable resin layer Heated to a softening temperature Then, the flat plate is pressed and contacted with the surface of the photocurable resin layer in a state of being parallel to the substrate surface, and cooled to a temperature at which the photocurable resin composition is solidified while maintaining the pressed contact state. A flattening step of forming a primary molded body having a flat surface by separating the flat plate, (c) from the flat surface side of the primary molded body, by selectively exposing a portion excluding a region to be cured, A curing step of selectively curing only the region is performed, and (d) a development step of forming a resin structure by developing and removing the unexposed portion of the primary molded body that has been selectively cured. According to the above manufacturing method, even on the surface of a substrate having a step such as a groove on the surface, an uncured photo-curing resin layer having a high flatness and having a uniform height in the surface ( Hereinafter, it may be referred to as an uncured resin layer). And the fine resin structure of uniform height can be obtained by selectively exposing such an uncured resin layer with high flatness. Moreover, since the thickness of the uncured resin layer can be adjusted by adjusting the pressure applied to the flat plate, the height of the resulting fine resin structure can be adjusted. Furthermore, by using the photocurable resin composition described above, the mechanical properties, the temperature at which the uncured resin layer melts or softens, and tackiness (surface tackiness) when removing the flat plate from the molded body are achieved. It can be adjusted appropriately. As a result, it is possible to obtain a fine resin structure with high flatness in which the occurrence of peeling and cracks is suppressed. As the flat plate, a flat plate with high surface smoothness such as a silicon wafer can be preferably used. The epoxy resin contained in the photocurable resin composition is obtained by blending an epoxy resin having an aromatic ring having a high refractive index and an alicyclic epoxy resin having a low refractive index, and adjusting the blending ratio. The refractive index of the fine resin structure can be easily adjusted. If a bisphenol type epoxy resin is used among the epoxy resins having an aromatic ring, a tougher fine resin structure can be obtained. Moreover, the adhesiveness of the fine resin structure with respect to a board | substrate can be improved by mix | blending 0.1-5 mass% of coupling agents with a photocurable resin composition.

前記光硬化性樹脂組成物における、固体エポキシ樹脂と液状エポキシ樹脂との配合比率は、質量比で65/35〜90/10の範囲であることが好ましい。このような範囲の場合には、未硬化樹脂層のタック性を充分に抑制することができる。その結果、平板や、接触型のマスクを除去する際に、除去不良を充分に抑制することができる。   The blending ratio of the solid epoxy resin and the liquid epoxy resin in the photocurable resin composition is preferably in the range of 65/35 to 90/10 by mass ratio. In such a range, the tackiness of the uncured resin layer can be sufficiently suppressed. As a result, when removing the flat plate or the contact-type mask, it is possible to sufficiently suppress the removal failure.

また、前記光硬化性樹脂組成物においては、光重合開始剤がカチオン重合開始剤であり、該カチオン重合開始剤が、全エポキシ樹脂100質量部に対し0.1〜1質量部含まれていることが好ましい。カチオン重合開始剤を配合することにより、酸素による硬化阻害を抑制することができ、且つ、樹脂硬化の際に生じる体積収縮を抑制することができる。   Moreover, in the said photocurable resin composition, a photoinitiator is a cationic polymerization initiator and this cationic polymerization initiator is 0.1-1 mass part with respect to 100 mass parts of all the epoxy resins. It is preferable. By blending the cationic polymerization initiator, it is possible to suppress the inhibition of curing due to oxygen and to suppress the volume shrinkage that occurs during resin curing.

また、前記光硬化性樹脂組成物は、前記工程(c)で露光される光を吸収する光吸収剤を0.01〜1質量%含有することが好ましい。基板の段差部に光硬化性樹脂組成物を塗布し、露光した場合には段差部で露光光が乱反射することにより、本来硬化すべきでない部分にまで光が届いて硬化されてしまうことがある。このような場合に、光硬化性樹脂組成物に光吸収剤を配合しておいた場合には、硬化されるべき部分の硬化性は阻害されずに、硬化すべきでない部分の微量な光による硬化のみを抑制することができる。   Moreover, it is preferable that the said photocurable resin composition contains 0.01-1 mass% of light absorbers which absorb the light exposed at the said process (c). When the photocurable resin composition is applied to the stepped portion of the substrate and exposed, the exposure light is diffusely reflected at the stepped portion, so that the light may reach the portion that should not be cured and may be cured. . In such a case, when a light absorber is blended in the photocurable resin composition, the curability of the portion to be cured is not hindered, and a small amount of light in the portion that should not be cured. Only curing can be suppressed.

前記光硬化性樹脂組成物を含むワニスを調製する際に用いる溶剤としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートのような沸点が120℃以上の溶剤を含有することが好ましい。このような溶剤は常温においては揮発しないために、ワニスの粘度変化が抑制できる。そのために、常温で塗布する際の溶剤の揮発による塗布量のばらつきを抑制することができ、必要量の樹脂を正確に塗布することができる。また、ワニスの保存安定性も向上する。   As a solvent used when preparing the varnish containing the said photocurable resin composition, it is preferable to contain the solvent whose boiling point is 120 degreeC or more like propylene glycol monomethyl ether acetate, for example. Since such a solvent does not volatilize at room temperature, a change in viscosity of the varnish can be suppressed. Therefore, variation in the coating amount due to the volatilization of the solvent at the time of coating at room temperature can be suppressed, and the required amount of resin can be applied accurately. Moreover, the storage stability of the varnish is also improved.

前記ワニスの常温における粘度が100〜500mPa・sであることが好ましい。このような場合には、常温において良好に基板表面へワニスを塗布することができ、また、塗布量の精密な制御が容易になる点から好ましい。   The varnish preferably has a viscosity at room temperature of 100 to 500 mPa · s. In such a case, the varnish can be satisfactorily applied to the substrate surface at room temperature, and precise control of the application amount is facilitated.

また、前記光硬化性樹脂組成物は、フェノキシ樹脂を1〜10質量%含有することが好ましい。このような範囲でフェノキシ樹脂を配合することにより、現像性を損なわずに得られる樹脂構造体に柔軟性を付与することができる。それにより耐クラック性を向上させることができる。また基板に対する樹脂構造体の密着性も高めることができる。また、未硬化樹脂層のタック性が少なくなるために、平板や接触型のマスクに未硬化樹脂層が張り付く現象を抑えることができる。   Moreover, it is preferable that the said photocurable resin composition contains 1-10 mass% of phenoxy resins. By mix | blending a phenoxy resin in such a range, a softness | flexibility can be provided to the resin structure obtained without impairing developability. Thereby, crack resistance can be improved. Also, the adhesion of the resin structure to the substrate can be enhanced. Further, since the tackiness of the uncured resin layer is reduced, the phenomenon that the uncured resin layer sticks to a flat plate or a contact-type mask can be suppressed.

本発明の一局面の光電回路基板の製造方法は、表面にシリコン酸化膜が形成された光導波路形成用溝を有するシリコン基板を用い;常温で固体のエポキシ樹脂と常温で液状のエポキシ樹脂とを所定の比率で配合し、さらに光重合開始剤を配合することにより得られる加熱により溶融又は軟化する常温で固体の、所定の屈折率を有するコア用光硬化性樹脂組成物を用い;下記(a1)〜(e)の工程:(a1)前記シリコン基板表面に光導波路形成用の溝を覆うように前記コア用光硬化性樹脂組成物のワニスを塗布した後、該ワニス中の溶剤を揮発除去させることにより固体のコア用光硬化性樹脂層を形成する樹脂層形成工程、(b1)前記コア用光硬化性樹脂層を溶融又は軟化する温度に加熱した状態で、前記コア用光硬化性樹脂層の表面に平板を前記シリコン基板表面と平行を維持した状態で押圧接触させ、押圧接触状態を保持したまま該コア用光硬化性樹脂組成物が固化する温度にまで冷却し、前記平板を離間させることにより平坦面を有する未硬化コア用樹脂層を形成する平坦化工程、(c1)前記未硬化コア用樹脂層の平坦面側からコアを形成させる領域を除く部分をマスクして露光することにより、該領域のみを選択硬化させる硬化工程、(d1)選択硬化された未硬化コア用樹脂層の未露光部分を現像除去することによりコアを形成する現像工程、(e)前記コアの屈折率よりも低い屈折率を有する樹脂で前記コアを被覆することによりクラッドを形成するクラッド形成工程、を行うことを特徴とする。表面にシリコン酸化膜が形成された光導波路形成用溝を有するシリコン基板においては、シリコン酸化膜を光導波路における下クラッドとして用いることができる。従って、樹脂による下クラッドの形成工程を省略できるために、光導波路形成用溝を有するシリコン基板表面にコアを形成するための光硬化性樹脂組成物を塗布し、その上面を平坦化した後、コア形成部のみを選択的に露光することにより、容易に高さ精度に優れたコアを形成することができる。従って、上記製造方法によれば、高さ精度に優れた光導波路を有する光電回路基板を容易に作製することができる。   A method for manufacturing a photoelectric circuit board according to one aspect of the present invention uses a silicon substrate having a groove for forming an optical waveguide having a silicon oxide film formed on a surface thereof; an epoxy resin that is solid at room temperature and an epoxy resin that is liquid at room temperature Use a photocurable resin composition for a core having a predetermined refractive index that is solid at room temperature and melted or softened by heating, which is obtained by mixing at a predetermined ratio and further by adding a photopolymerization initiator; Steps (e) to (e): (a1) After coating the core photocurable resin composition varnish so as to cover the groove for forming the optical waveguide on the surface of the silicon substrate, the solvent in the varnish is volatilized and removed. A resin layer forming step of forming a solid core photocurable resin layer by heating, (b1) the core photocurable resin heated to a temperature at which the core photocurable resin layer is melted or softened On the surface of the layer The plate is pressed into contact with the surface of the silicon substrate in parallel, cooled to a temperature at which the photocurable resin composition for the core solidifies while maintaining the pressed contact state, and flattened by separating the plate. A planarization step of forming an uncured core resin layer having a surface; (c1) masking and exposing a region excluding the region where the core is formed from the flat surface side of the uncured core resin layer; A curing step for selectively curing only, (d1) a development step for developing and removing the unexposed portion of the selectively cured uncured core resin layer, and (e) a refractive index lower than the refractive index of the core. A clad forming step of forming a clad by covering the core with a resin having a ratio. In a silicon substrate having a groove for forming an optical waveguide having a silicon oxide film formed on the surface, the silicon oxide film can be used as a lower cladding in the optical waveguide. Therefore, since the step of forming the lower clad with resin can be omitted, after applying the photocurable resin composition for forming the core on the surface of the silicon substrate having the groove for forming the optical waveguide, and flattening the upper surface, By selectively exposing only the core forming portion, it is possible to easily form a core having excellent height accuracy. Therefore, according to the said manufacturing method, the photoelectric circuit board which has an optical waveguide excellent in height accuracy can be produced easily.

前記(e)工程としては、常温で固体のエポキシ樹脂と常温で液状のエポキシ樹脂とを所定の比率で配合し、さらに光重合開始剤を配合することにより得られる加熱により溶融又は軟化する常温で固体の、前記コアの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド用光硬化性樹脂組成物を用い;下記(a2)〜(d2)の工程:(a2)前記シリコン基板表面に、前記コアを覆うように前記クラッド用光硬化性樹脂組成物のワニスを塗布した後、該ワニス中の溶剤を揮発除去させることにより固体のクラッド用光硬化性樹脂層を形成する樹脂層形成工程、(b2)前記クラッド用光硬化性樹脂層を溶融又は軟化する温度に加熱した状態で、前記クラッド用光硬化性樹脂層の表面に、平板を前記基板表面と平行を維持した状態で押圧接触させ、押圧接触状態を保持したまま該クラッド用光硬化性樹脂組成物が固化する温度にまで冷却し、前記平板を離間させることにより平坦面を有する未硬化クラッド用樹脂層を形成する平坦化工程、(c2)前記未硬化クラッド用樹脂層の平坦面側からクラッドを形成させる領域を除く部分をマスクして選択露光することにより、該領域のみを選択硬化させる硬化工程、(d2)選択硬化された未硬化クラッド用樹脂層の未露光部分を現像除去することによりクラッドを形成する現像工程、を行うことが好ましい。このような方法によれば、厚み及び表面の平坦性が制御された、精度の高いクラッドを形成することができる。   As the step (e), the epoxy resin that is solid at room temperature and the epoxy resin that is liquid at room temperature are blended at a predetermined ratio, and further melted or softened by heating obtained by blending a photopolymerization initiator. Using a solid photocurable resin composition for cladding having a refractive index lower than that of the core; steps (a2) to (d2) below: (a2) covering the core on the silicon substrate surface A resin layer forming step of forming a solid photocurable resin layer for clad by volatilizing and removing the solvent in the varnish after applying the varnish of the photocurable resin composition for clad as described above, (b2) With the clad photocurable resin layer heated to a temperature at which the clad photocurable resin layer is melted or softened, the flat plate is pressed and brought into contact with the surface of the clad photocurable resin layer while being parallel to the substrate surface. (C2) a flattening step of forming an uncured clad resin layer having a flat surface by cooling the clad photocurable resin composition to a temperature at which the clad photocurable resin composition is solidified while maintaining the contact state, and separating the flat plate; ) A curing step of selectively curing only the region by masking a portion excluding the region where the cladding is formed from the flat surface side of the uncured cladding resin layer, and (d2) selectively cured uncured It is preferable to perform a development step of forming a clad by developing and removing an unexposed portion of the clad resin layer. According to such a method, it is possible to form a highly accurate clad in which thickness and surface flatness are controlled.

本発明によれば、表面に溝のような段差を有する基板の表面に、均一な高さを有する微細樹脂構造体を形成することができる。   According to the present invention, a fine resin structure having a uniform height can be formed on the surface of a substrate having a step such as a groove on the surface.

図1は、本発明の一実施形態の製造方法により得られる光導波路を有する光電回路基板を例示する説明図である。FIG. 1 is an explanatory view illustrating a photoelectric circuit substrate having an optical waveguide obtained by the manufacturing method of one embodiment of the present invention. 図2は、本発明の製造方法の一実施形態である、光導波路を製造する工程を説明するための断面模式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a process of manufacturing an optical waveguide, which is an embodiment of the manufacturing method of the present invention. 図3は、実施例1〜3及び比較例1〜3における光導波路のコア部分を製造する工程を説明するための断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a process of manufacturing the core portion of the optical waveguide in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3. 図4は、実施例4〜8及び比較例4〜6における光導波路のクラッド部分を製造する工程を説明するための断面模式図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a process of manufacturing the clad portion of the optical waveguide in Examples 4 to 8 and Comparative Examples 4 to 6.

はじめに、本発明で用いられる光硬化性樹脂組成物について説明する。   First, the photocurable resin composition used in the present invention will be described.

本発明で用いられる光硬化性樹脂組成物は、固体エポキシ樹脂と液状エポキシ樹脂とを所定の比率で含有し、さらに光重合開始剤を含有し、且つ、加熱により溶融又は軟化する常温で固体の光硬化性樹脂組成物である。   The photocurable resin composition used in the present invention contains a solid epoxy resin and a liquid epoxy resin in a predetermined ratio, further contains a photopolymerization initiator, and is solid at room temperature that is melted or softened by heating. It is a photocurable resin composition.

このような光硬化性樹脂組成物は、固体エポキシ樹脂と液状エポキシ樹脂を所定の配合比率で溶剤に溶解し、さらに光重合開始剤を添加することにより得られるワニスを乾燥することにより得られる。   Such a photocurable resin composition can be obtained by dissolving a solid epoxy resin and a liquid epoxy resin in a solvent at a predetermined blending ratio, and further drying a varnish obtained by adding a photopolymerization initiator.

エポキシ樹脂には、タイプや分子量(繰り返し単位)等により、常温で液状のものと固体のものが存在する。本発明においては、常温で液状のエポキシ樹脂と常温で固体のエポキシ樹脂を、溶剤中で所定の配合比率で配合することにより、溶融または軟化する温度、乾燥後の表面タック性、等を調整することができる。具体的には、液状エポキシ樹脂の配合割合を高くしてワニスの粘度を低減させたり、加熱時の流動性を高めたりすることができる。また、固体エポキシ樹脂の配合割合を高くして、タック性を低減させたり、離型性を向上させて作業効率を高めたりすることができる。   Epoxy resins may be liquid or solid at room temperature depending on the type and molecular weight (repeating unit). In the present invention, an epoxy resin that is liquid at room temperature and an epoxy resin that is solid at room temperature are blended in a solvent at a predetermined blending ratio, thereby adjusting the melting or softening temperature, the surface tackiness after drying, and the like. be able to. Specifically, the blending ratio of the liquid epoxy resin can be increased to reduce the viscosity of the varnish, or the fluidity during heating can be increased. In addition, the blending ratio of the solid epoxy resin can be increased to reduce tackiness, or to improve the mold release property and increase work efficiency.

常温で固体または液状のエポキシ樹脂は、それぞれ常温で固体又は液状である限り、その種類はとくに限定されない。また、各エポキシ樹脂のエポキシ基数としては、一分子中に2個以上であれば特に限定されない。   The type of epoxy resin that is solid or liquid at normal temperature is not particularly limited as long as it is solid or liquid at normal temperature. In addition, the number of epoxy groups of each epoxy resin is not particularly limited as long as it is 2 or more per molecule.

液状エポキシ樹脂と固体エポキシ樹脂の配合比率は、目的や組み合わせるエポキシ樹脂の種類に応じて適宜調整されるが、具体的には、例えば、固体エポキシ樹脂/液状エポキシ樹脂=90/10〜65/35(質量比)の範囲であることが好ましい。   The mixing ratio of the liquid epoxy resin and the solid epoxy resin is appropriately adjusted according to the purpose and the type of the epoxy resin to be combined. Specifically, for example, solid epoxy resin / liquid epoxy resin = 90/10 to 65/35 A range of (mass ratio) is preferable.

固体または液状のエポキシ樹脂の具体例としては、それぞれ固体または液状である、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂;ナフタレン骨格型エポキシ樹脂、等の芳香環を有するエポキシ樹脂や、水添ビスフェノール型エポキシ樹脂等の脂環式エポキシ樹脂が挙げられる。   Specific examples of the solid or liquid epoxy resin are solid or liquid, for example, bisphenol type epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, and bisphenol S type epoxy resin; phenol novolac type epoxy resin Novolak type epoxy resins such as cresol novolac type epoxy resin and bisphenol A novolak type epoxy resin; epoxy resins having aromatic rings such as naphthalene skeleton type epoxy resin, and alicyclic epoxy resins such as hydrogenated bisphenol type epoxy resin Can be mentioned.

また、光学用途に用いられる微細樹脂構造体を製造する場合には、透明の固体エポキシ樹脂と透明の液状エポキシ樹脂を配合してなる透明の光硬化性樹脂組成物を用いる。このような組み合わせの中でも、例えば、芳香環を有することにより高い屈折率を示すビスフェノール型エポキシ樹脂と、相対的に屈折率の低い脂環式エポキシ樹脂との組み合わせは、配合比率を調整することにより屈折率を自由に調整することができる点から好ましい。例えば、光導波路の形成においては、コア部の形成には、屈折率の高いビスフェノール型エポキシ樹脂の割合を高め、クラッド部の形成には低屈折率の脂環式エポキシ樹脂の割合を高めることが好ましい。   Moreover, when manufacturing the fine resin structure used for an optical use, the transparent photocurable resin composition formed by mix | blending a transparent solid epoxy resin and a transparent liquid epoxy resin is used. Among such combinations, for example, a combination of a bisphenol-type epoxy resin having a high refractive index by having an aromatic ring and an alicyclic epoxy resin having a relatively low refractive index can be obtained by adjusting the blending ratio. This is preferable because the refractive index can be freely adjusted. For example, in the formation of an optical waveguide, the ratio of bisphenol-type epoxy resin having a high refractive index is increased for forming the core part, and the ratio of alicyclic epoxy resin having a low refractive index is increased for forming the cladding part. preferable.

上記光硬化性樹脂組成物に配合される光重合開始剤は、光照射によって前記エポキシ樹脂のエポキシ基を開環自重合させるための重合開始剤である。その具体例としては、例えば、陰イオンとしてPF 、AsF 、SbF 、SbCl 2−、BF 、SnCl 、FeCl 、BiCl 2−等を有するアリールジアゾニウム塩、また、陰イオンとしてPF 、AsF 、SbF 、SbF 、SbCl 2−、BF 、ClO 、CFSO 、FSO 、FPO 、B(C 等を有するジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、トリアリールセレノニウム塩、さらに、陰イオンとしてPF 、AsF 、SbF 等を有するジアルキルフェナシルスルホニウム塩、ジアルキル−4−ヒドロキシルフェニルスルホニウム塩、また、α−ヒドロキシメチルベンゾインスルホン酸エステルや、N−ヒドロキシイミドスルホネート、α−スルホニルオキシケトンやβ−スルホニルオキシケトン等のスルホン酸エステル、さらに鉄のアレン化合物、シラノール−アルミニウム錯体、o−ニトロベンジル−トリフェニルエーテル等が挙げられる。また、市販品として、アデカ社製の商品名「アデカオプトマーSP−170」や「アデカオプトマーSP−150」、サンアプロ社製の商品名「CPI−101A」や「CPI−200K」等も好ましく用いられる。 The photopolymerization initiator blended in the photocurable resin composition is a polymerization initiator for causing ring-opening self-polymerization of the epoxy group of the epoxy resin by light irradiation. Specific examples thereof include aryldiazonium salts having, for example, PF 6 , AsF 6 , SbF 6 , SbCl 6 2− , BF 4 , SnCl 6 , FeCl 4 , BiCl 5 2− and the like as anions. In addition, as anions, PF 6 , AsF 6 , SbF 6 , SbF 6 , SbCl 6 2− , BF 4 , ClO 4 , CF 3 SO 3 , FSO 3 , F 2 PO 2 , Diaryl iodonium salts having B (C 6 F 5 ) 4 , triarylsulfonium salts, triarylselenonium salts, and dialkylphenacyl having PF 6 , AsF 6 , SbF 6 − and the like as anions Sulfonium salt, dialkyl-4-hydroxylphenylsulfonium salt, and α-hydroxymethylbenzoy Sulfonate esters, N-hydroxyimide sulfonate, sulfonate esters such as α-sulfonyloxyketone and β-sulfonyloxyketone, iron allene compounds, silanol-aluminum complexes, o-nitrobenzyl-triphenyl ether, etc. It is done. In addition, as commercial products, trade names “Adekaoptomer SP-170” and “Adekaoptomer SP-150” manufactured by Adeka Corporation, and product names “CPI-101A” and “CPI-200K” manufactured by San Apro Corporation are also preferable. Used.

本発明で用いられる光硬化性樹脂組成物には、上記以外の成分として、本発明の目的を損なわない範囲で、各種の添加剤、例えば露光光吸収剤、カップリング剤、流動改質剤、滑剤、着色剤等を必要に応じて添加することができる。   In the photocurable resin composition used in the present invention, as a component other than the above, various additives such as an exposure light absorber, a coupling agent, a flow modifier, and the like within a range not impairing the object of the present invention. A lubricant, a colorant and the like can be added as necessary.

露光光吸収剤としては、光硬化のために用いられる露光光(紫外線など)の波長に対して高い吸収率を有する吸収剤(紫外線吸収剤など)が好ましい。紫外線吸収剤としては、露光光波長(例えば、365nm)に対して吸収率の高い炭素の共役二重結合を有するエポキシ樹脂(ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、芳香環を有するオキセタン樹脂等)や、その他、公知の種々の紫外線吸収剤や紫外線吸収性の各種増感剤を使用できる。その市販品としては、例えば、アデカ社製の商品名「アデカオプトマーSP−100」等が挙げられる。   As the exposure light absorber, an absorber (such as an ultraviolet absorber) having a high absorption rate with respect to the wavelength of exposure light (such as ultraviolet rays) used for photocuring is preferable. As an ultraviolet absorber, an epoxy resin having a carbon conjugated double bond having a high absorptance with respect to an exposure light wavelength (eg, 365 nm) (an epoxy resin having a naphthalene skeleton, an epoxy resin having a biphenyl skeleton, a phenol novolac epoxy) Resin, a cresol novolac type epoxy resin, an oxetane resin having an aromatic ring, etc.) and various other known UV absorbers and various UV-absorbing sensitizers. As the commercially available product, for example, trade name “Adekaoptomer SP-100” manufactured by Adeka Company and the like can be mentioned.

紫外線吸収剤の具体例としては、例えば、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、アセトフェノン系紫外線吸収剤、アセナフテン系紫外線吸収剤、2−アセナフトン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、フェニルトリアジン系紫外線吸収剤、ペリレン系紫外線吸収剤、アントラセン系紫外線吸収剤、アクリジンオレンジ等のアクリジン系紫外線吸収剤、フェノチアジン系紫外線吸収剤、2,4−ジエチルチオキサントン等や、サリチル酸系紫外線吸収剤等が挙げられる。また、その市販品としては、例えば、チバ・ジャパン社製の商品名「TINUVIN329」(ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤)等が挙げられる。   Specific examples of the ultraviolet absorber include, for example, a benzophenone ultraviolet absorber, an acetophenone ultraviolet absorber, an acenaphthene ultraviolet absorber, a 2-acenaphthone ultraviolet absorber, a benzotriazole ultraviolet absorber, and a phenyltriazine ultraviolet absorber. Perylene ultraviolet absorbers, anthracene ultraviolet absorbers, acridine ultraviolet absorbers such as acridine orange, phenothiazine ultraviolet absorbers, 2,4-diethylthioxanthone, and salicylic acid ultraviolet absorbers. Moreover, as the commercial item, the brand name "TINUVIN329" (benzotriazole type ultraviolet absorber) by the Ciba Japan company etc. are mentioned, for example.

光硬化性樹脂組成物は、特に、露光される光を吸収する光吸収剤を0.01〜1質量%含有することが好ましい。基板の段差部に光硬化性樹脂組成物を塗布し、露光した場合には段差部で露光光が乱反射することにより、本来硬化すべきでない部分にまで光が届いて硬化されてしまうことがある。このような場合に、光硬化性樹脂組成物に光吸収剤を配合した場合には、強い光が露光される硬化されるべき部分の硬化性は阻害せずに、硬化すべきでない部分の微量な光による硬化のみを抑制することができる。光吸収剤の配合割合が高すぎる場合には、露光光が本来硬化させるべき部分の深部の硬化性を低下させるおそれがあり、少なすぎる場合には、硬化すべきでない部分に対する硬化抑制効果が不充分になる傾向がある。   In particular, the photocurable resin composition preferably contains 0.01 to 1% by mass of a light absorber that absorbs light to be exposed. When the photocurable resin composition is applied to the stepped portion of the substrate and exposed, the exposure light is diffusely reflected at the stepped portion, so that the light may reach the portion that should not be cured and may be cured. . In such a case, when a light absorber is blended in the photocurable resin composition, the curability of the portion to be cured, which is exposed to strong light, is not hindered, and a small amount of the portion that should not be cured. Only curing by light can be suppressed. If the blending ratio of the light absorber is too high, the exposure light may reduce the deep curability of the portion that should be cured, and if it is too small, the effect of inhibiting the curing of the portion that should not be cured is ineffective. There is a tendency to become sufficient.

光硬化性樹脂組成物には、さらにシラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤等のカップリング剤が配合されることが好ましい。カップリング剤を配合することにより、基板表面と樹脂構造体との密着性が向上する。このようなカップリング剤の具体例としては、例えば、信越化学社製の商品名「KBM−403」(シランカップリング剤)等が挙げられる。カップリング剤の配合割合としては、光硬化性樹脂組成物全量中に0.1〜5質量%程度であることが好ましい。   It is preferable that a coupling agent such as a silane coupling agent, a titanate coupling agent, or an aluminate coupling agent is further added to the photocurable resin composition. By blending the coupling agent, the adhesion between the substrate surface and the resin structure is improved. Specific examples of such a coupling agent include, for example, trade name “KBM-403” (silane coupling agent) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. As a compounding ratio of a coupling agent, it is preferable that it is about 0.1-5 mass% in the photocurable resin composition whole quantity.

光硬化性樹脂組成物には、さらにフェノキシ樹脂が配合されることが好ましい。フェノキシ樹脂とは、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂とエピクロルヒドリンとから合成される、分子中にエポキシ基を有するポリヒドロキシエーテルであり、分子中の水酸基により架橋可能な熱可塑性樹脂である。光硬化性樹脂組成物に適量のフェノキシ樹脂を配合した場合には、タック性が低減することにより、平板や接触型のフォトマスクとの離型性が向上する点から好ましい。また、樹脂硬化物の脆性が低減することにより耐クラック性が向上し、さらに、得られる微細樹脂構造体の基板との密着性も向上させることができる。   It is preferable that a phenoxy resin is further added to the photocurable resin composition. The phenoxy resin is a polyhydroxy ether having an epoxy group in a molecule synthesized from, for example, a bisphenol type epoxy resin and epichlorohydrin, and is a thermoplastic resin that can be cross-linked by a hydroxyl group in the molecule. When an appropriate amount of phenoxy resin is blended in the photocurable resin composition, it is preferable from the viewpoint of improving the releasability from a flat plate or a contact-type photomask by reducing tackiness. Further, the brittleness of the cured resin is reduced, so that the crack resistance is improved, and further, the adhesion of the resulting fine resin structure to the substrate can be improved.

フェノキシ樹脂の分子量としては、重量平均分子量(Mw)で40000〜100000、さらには50000〜80000程度の範囲であることが好ましい。このようなフェノキシ樹脂の具体例としては、例えば、ジャパンエポキシレジン社製の商品名「エピコート1256」(ビスフェノールA型でMw約5万)、東都化成社製の商品名「フェノトートYP−50」(ビスフェノールA型でMw約7万)等が挙げられる。   The molecular weight of the phenoxy resin is preferably in the range of about 40,000 to 100,000, more preferably about 50,000 to 80,000 in terms of weight average molecular weight (Mw). Specific examples of such a phenoxy resin include, for example, a trade name “Epicoat 1256” manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd. (Mw approximately 50,000 for bisphenol A type), and a trade name “Phenotote YP-50” manufactured by Tohto Kasei Co., Ltd. (A bisphenol A type having an Mw of about 70,000).

フェノキシ樹脂の配合割合は、光硬化性樹脂組成物中に1〜10質量%であることが好ましい。フェノキシ樹脂の配合割合が高すぎる場合には、樹脂組成物を平坦化させる際の流動性が低下することにより平坦化が不充分になったり、露光後に架橋密度を高めるためのアフターキュアをする際に、硬化物が熱変形を起こしたりする傾向がある。さらに、現像時のパターン精度を低下させる傾向もある。   The blending ratio of the phenoxy resin is preferably 1 to 10% by mass in the photocurable resin composition. When the blending ratio of the phenoxy resin is too high, the fluidity at the time of flattening the resin composition is lowered, resulting in insufficient flattening, or after-curing to increase the crosslinking density after exposure. In addition, the cured product tends to undergo thermal deformation. Furthermore, there is a tendency to reduce the pattern accuracy during development.

光硬化性樹脂組成物は、固体エポキシ樹脂、液状エポキシ樹脂、光重合開始剤、さらに、必要に応じて用いられる露光光吸収剤、フェノキシ樹脂、カップリング剤等を溶剤に溶解・混合して得られる樹脂ワニスを乾燥し、溶剤を揮発除去することによって得られる。   The photocurable resin composition is obtained by dissolving and mixing a solid epoxy resin, a liquid epoxy resin, a photopolymerization initiator, and an exposure light absorber, a phenoxy resin, a coupling agent, and the like used as necessary in a solvent. The obtained resin varnish is dried and the solvent is removed by volatilization.

樹脂ワニスを形成するための溶剤としては、固体エポキシ樹脂、液状エポキシ樹脂、光重合開始剤、さらには必要に応じて配合されるフェノキシ樹脂等を溶解できるものが好ましく用いられる。このような溶剤としては、メチルエチルケトン(MEK)、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)等が挙げられ、これらは単独で用いても2種類以上を組み合わせて用いてもよい。   As the solvent for forming the resin varnish, a solvent capable of dissolving a solid epoxy resin, a liquid epoxy resin, a photopolymerization initiator, and a phenoxy resin blended as required is preferably used. Examples of such a solvent include methyl ethyl ketone (MEK), cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

なお、樹脂ワニスを基板上に塗布する場合に、塗布中に溶剤が揮発してワニスの粘度が変化することがある。このような場合にはワニスの滴下量が変動し、形成される微細樹脂構造体の厚みが不均一になる。従って、沸点が高く、常温で揮発しにくい溶剤を用いることが好ましい。このような溶剤の具体例としては、例えば、シクロヘキサノン(沸点;156℃)、PGMEA(沸点;146℃)がとくに好ましい。   In addition, when apply | coating a resin varnish on a board | substrate, a solvent volatilizes during application | coating and the viscosity of a varnish may change. In such a case, the amount of varnish dripping varies, and the thickness of the formed fine resin structure becomes non-uniform. Therefore, it is preferable to use a solvent having a high boiling point and hardly volatilizing at room temperature. As specific examples of such a solvent, for example, cyclohexanone (boiling point: 156 ° C.) and PGMEA (boiling point: 146 ° C.) are particularly preferable.

ワニス中の光硬化性樹脂成分と溶剤との混合比率は特に限定されず、基板上にワニスの状態で塗布するのに適した粘度(例えば100〜500mPa・s)に調整できる限り特に限定されない。具体的には、溶剤揮発時の体積減少を考慮すれば、質量比で1:1を基準とし、その前後で所望の粘度が得られるように混合比率を調整することが好ましい。   The mixing ratio of the photocurable resin component and the solvent in the varnish is not particularly limited, and is not particularly limited as long as it can be adjusted to a viscosity (for example, 100 to 500 mPa · s) suitable for application on the substrate in the varnish state. Specifically, in consideration of volume reduction during solvent volatilization, it is preferable to adjust the mixing ratio so that a desired viscosity is obtained before and after the mass ratio of 1: 1.

次に、上記のようにして調製されたワニスを用いて、表面に段差を有する基板上に形成される樹脂構造体の具体例として、光導波路を形成するための溝を有する基板表面に、光導波路を形成する方法を図面を参照しながら説明する。   Next, as a specific example of the resin structure formed on the substrate having a step on the surface using the varnish prepared as described above, the light is applied to the substrate surface having a groove for forming an optical waveguide. A method of forming a waveguide will be described with reference to the drawings.

図1(a)は、本実施形態の製造方法により得られる、光導波路4を有する光電回路基板1の平面図、図1(b)は、図1(a)のB−B線断面図、図1(c)は、図1(a)のC−C線断面図である。   FIG. 1A is a plan view of a photoelectric circuit substrate 1 having an optical waveguide 4 obtained by the manufacturing method of the present embodiment, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. FIG.1 (c) is CC sectional view taken on the line of Fig.1 (a).

図1(a)〜(c)中、2はシリコン基板であり、シリコン基板2には光導波路4が形成される溝3が形成されている。4aは光導波路4を構成するコア部、4bは光導波路を構成するクラッド部である。シリコン基板2には、その表面にシリコン酸化膜5が形成されている。また、溝3の端部には45°ミラー部6が形成されている。   1A to 1C, reference numeral 2 denotes a silicon substrate, and a groove 3 in which an optical waveguide 4 is formed is formed in the silicon substrate 2. 4a is a core part which comprises the optical waveguide 4, and 4b is a clad part which comprises the optical waveguide. A silicon oxide film 5 is formed on the surface of the silicon substrate 2. A 45 ° mirror 6 is formed at the end of the groove 3.

また、シリコン基板2の表面(正確には表面全域に形成されたシリコン酸化膜5上)には、図略の電気回路が形成されている。また、45°ミラー部6には光の反射率を高めるための反射膜が形成されている。反射膜は金やアルミニウム等の蒸着等により形成される。なお、使用する光の波長によっては反射膜を形成しなくてもよい。   An electrical circuit (not shown) is formed on the surface of the silicon substrate 2 (more precisely, on the silicon oxide film 5 formed over the entire surface). In addition, the 45 ° mirror portion 6 is formed with a reflective film for increasing the light reflectance. The reflective film is formed by vapor deposition of gold or aluminum. Note that a reflective film may not be formed depending on the wavelength of light used.

この光電回路基板1においては、図1(b)中の破線矢印に示すように光導波路4を伝播してきた光が、45°ミラー部6で光軸を90°変換されて、シリコン基板2の表面に実装される図略の光電変換素子に入射するように、もしくは、図略の光電変換素子から出射された光が45°ミラー部6で光軸を90°変換されて、図1(b)中の破線矢印とは反対向きに光導波路4を伝播するように構成されている。   In this photoelectric circuit substrate 1, the light propagating through the optical waveguide 4 as shown by the broken line arrow in FIG. As shown in FIG. 1 (b), light incident on a photoelectric conversion element (not shown) mounted on the surface or light emitted from the photoelectric conversion element (not shown) is converted by the 45 ° mirror section 6 into an optical axis by 90 °. ) Is propagated through the optical waveguide 4 in the direction opposite to the broken-line arrow.

このような光電回路基板1の製造工程を、図2(a)〜(h)に示す断面模式図を参照しながら説明する。   The manufacturing process of such a photoelectric circuit board 1 will be described with reference to schematic cross-sectional views shown in FIGS.

はじめに、図2(a)に示すように、溝3とシリコン酸化膜5が形成されたシリコン基板2を用意する。本実施形態の光導波路の形成においては、コア4aよりも屈折率が低いシリコン酸化膜5が、光導波路の下クラッドとなる。従って、樹脂材料により、別途下クラッドを形成する工程を省略することができる。   First, as shown in FIG. 2A, a silicon substrate 2 on which a groove 3 and a silicon oxide film 5 are formed is prepared. In the formation of the optical waveguide of this embodiment, the silicon oxide film 5 having a refractive index lower than that of the core 4a serves as the lower cladding of the optical waveguide. Therefore, it is possible to omit a separate step of forming the lower clad with the resin material.

シリコン基板2に形成される溝3は、例えば、アルコールを加えた水酸化カリウム水溶液や界面活性剤を添加したテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液などでシリコン基板を異方性エッチングすることによって形成される。なお図2(a)〜(h)には表されていないが、溝3の紙面貫通方向端には図1(b)に示したような45°ミラー部6が形成されている。   The groove 3 formed in the silicon substrate 2 is formed by anisotropically etching the silicon substrate with, for example, a potassium hydroxide aqueous solution added with alcohol or a tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution added with a surfactant. Is done. Although not shown in FIGS. 2A to 2H, a 45 ° mirror portion 6 as shown in FIG. 1B is formed at the end of the groove 3 in the direction of paper penetration.

光電回路基板1の製造においては、コア用の光硬化性樹脂組成物を含む樹脂ワニスを調製しておき、シリコン基板2に形成された溝3に樹脂ワニスを塗布する。樹脂ワニスの塗布には、先にも説明したようにディスペンサ等が用いられる。   In the manufacture of the photoelectric circuit substrate 1, a resin varnish containing a photocurable resin composition for the core is prepared, and the resin varnish is applied to the grooves 3 formed in the silicon substrate 2. As described above, a dispenser or the like is used for applying the resin varnish.

次に、塗布された樹脂ワニスを、樹脂組成物中の光重合開始剤やその他の添加剤が失活しない温度範囲で加熱して、溶剤を揮発乾燥させることにより、図2(a)に示すように、溝3に固体の光硬化性樹脂組成物からなる未硬化樹脂層8が形成される。   Next, the applied resin varnish is heated in a temperature range in which the photopolymerization initiator and other additives in the resin composition are not deactivated, and the solvent is evaporated and dried, as shown in FIG. Thus, the uncured resin layer 8 made of a solid photocurable resin composition is formed in the groove 3.

続いて、図2(b)に示すように、未硬化樹脂層8を加熱溶融させた後、下面がミクロンオーダーで平滑に表面調整された平板7で上方から所定のプレス圧でプレスし、一定時間保持することによって未硬化樹脂層8を所望の厚さに調整しながら平坦化する。このとき、平板7はシリコン基板2の表面と平行状態を維持するようにプレスに支持されている。その後、プレス圧を一定に維持したままで室温まで冷却することにより樹脂を再固体化させる。そして、平板7を離間させることにより、図2(c)に示すように、表面が平坦化された未硬化樹脂層8aが得られる。   Subsequently, as shown in FIG. 2B, after the uncured resin layer 8 is heated and melted, the lower surface is pressed from above with a predetermined pressing pressure with a flat plate 7 whose surface is smoothly adjusted to the micron order, and constant. By maintaining the time, the uncured resin layer 8 is flattened while being adjusted to a desired thickness. At this time, the flat plate 7 is supported by the press so as to maintain a parallel state with the surface of the silicon substrate 2. Thereafter, the resin is re-solidified by cooling to room temperature while maintaining the press pressure constant. Then, by separating the flat plate 7, as shown in FIG. 2C, an uncured resin layer 8a having a flattened surface is obtained.

平板の表面の平滑性としては、表面粗さ(Ra)が1μm以下、さらには、0.1μm以下の範囲のものが好ましい。   As the flatness of the surface of the flat plate, the surface roughness (Ra) is preferably 1 μm or less, and more preferably 0.1 μm or less.

また、平板の材質は、金属、無機物、樹脂等、特に限定されないが、表面平滑性に特に優れている点からシリコンウエハを用いることが好ましい。なお、平板の表面は離型剤で処理されていることが好ましい。離型剤の具体例としては、例えば、旭硝子社製の商品名「サイトップ」や住友スリーエム社製の商品名「ノベック」等のフッ素系樹脂が挙げられる。   Further, the material of the flat plate is not particularly limited, such as a metal, an inorganic material, or a resin, but it is preferable to use a silicon wafer because it is particularly excellent in surface smoothness. The surface of the flat plate is preferably treated with a release agent. Specific examples of the release agent include fluorine-based resins such as trade name “Cytop” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. and trade name “Novec” manufactured by Sumitomo 3M.

本製造方法においては、このような平坦化処理により、未硬化樹脂層8aの上面を平坦化することができる。そして、この処理により、後の工程で得られるコア4aの高さを光導波路の経路全体において均一にすることができる。   In this manufacturing method, the upper surface of the uncured resin layer 8a can be flattened by such a flattening process. And by this process, the height of the core 4a obtained by a subsequent process can be made uniform in the whole path | route of an optical waveguide.

次に、図2(d)に示すように、平坦化された未硬化樹脂層8aをフォトマスク9でマスキングし、マスク9の開口部9aから紫外線(UV)を露光することにより、マスク開口部9aに対応する部分を選択的に光硬化させる。この選択的露光により、コア4aの輪郭が規定される。なお、硬化を確実にするために、例えば、150℃程度で15分間程度加熱処理するPEB(Post Exposure Bake)と呼ばれる熱キュア処理を施してもよい。   Next, as shown in FIG. 2D, the flattened uncured resin layer 8a is masked with a photomask 9, and ultraviolet rays (UV) are exposed from the openings 9a of the mask 9, thereby opening the mask openings. The portion corresponding to 9a is selectively photocured. By this selective exposure, the outline of the core 4a is defined. In order to ensure the curing, for example, a heat curing process called PEB (Post Exposure Bake) in which heat treatment is performed at about 150 ° C. for about 15 minutes may be performed.

その後、図2(e)に示すように、選択硬化処理後の樹脂層を現像して未露光部分の未硬化樹脂を洗浄除去することにより、硬化された樹脂のみからなる微細樹脂構造体である光導波路のコア4aが形成される。コア4aの断面形状は、例えば高さ20〜80μm程度、幅20〜80μm程度の微細なものである。   Thereafter, as shown in FIG. 2 (e), the resin layer after the selective curing treatment is developed, and the uncured resin in the unexposed portion is washed and removed, thereby being a fine resin structure composed only of a cured resin. An optical waveguide core 4a is formed. The cross-sectional shape of the core 4a is a fine one having a height of about 20 to 80 μm and a width of about 20 to 80 μm, for example.

現像は、例えば界面活性剤を含む溶液に浸漬して超音波処理を施すなどの処理で、硬化していない未露光部を除去する、各種溶剤系の現像液等が特に限定なく用いられ得る。   For the development, for example, various solvent-based developers and the like that remove unexposed uncured portions by a treatment such as ultrasonic treatment by immersing in a solution containing a surfactant can be used without any particular limitation.

このように形成されたコア4aは、次にクラッド4bで被覆される。   The core 4a thus formed is then covered with a clad 4b.

クラッド4bの形成も、クラッド用に屈折率等が調整された光硬化性樹脂組成物を用いる以外は、上述したコア4aの形成方法と同様の方法が用いられる。   For the formation of the clad 4b, a method similar to the method for forming the core 4a described above is used except that a photocurable resin composition having a refractive index and the like adjusted for the clad is used.

はじめに、図2(f)に示すように、コア4aが形成されたシリコン基板2の溝3にクラッド用に調製された樹脂ワニスを塗布し、溶剤を揮発乾燥させることによって、溝3内のコア4aを覆うように光硬化性樹脂組成物からなる未硬化樹脂層10を形成する。   First, as shown in FIG. 2 (f), a resin varnish prepared for cladding is applied to the groove 3 of the silicon substrate 2 on which the core 4a is formed, and the solvent is evaporated and dried to thereby remove the core in the groove 3 An uncured resin layer 10 made of a photocurable resin composition is formed so as to cover 4a.

次に、図2(g)に示すように、未硬化樹脂層10を加熱溶融させた後、シリコン基板2と平行状態になるようにプレスに支持された平板7で上方から所定のプレス圧でプレスし、一定時間保持することにより未硬化樹脂層10を所望の厚さまで押し広げる。その後、プレス圧を一定に維持したままで室温まで冷却することにより樹脂を固化させた後、平板を離間させることにより、図2(h)に示すように、平坦化されたクラッド用の未硬化樹脂層10aが得られる。   Next, as shown in FIG. 2 (g), after the uncured resin layer 10 is heated and melted, the flat plate 7 supported by the press so as to be in parallel with the silicon substrate 2 is subjected to a predetermined press pressure from above. The uncured resin layer 10 is spread to a desired thickness by pressing and holding for a certain time. Thereafter, the resin is solidified by cooling to room temperature while maintaining the pressing pressure constant, and then the flat plate is separated, thereby uncured for the flattened clad as shown in FIG. The resin layer 10a is obtained.

次に、図2(i)に示すように、平坦化された未硬化樹脂層10aをフォトマスク11でマスキングし、フォトマスク11の開口部11aから紫外線を露光することにより、開口部11aに対応する部分を選択的に光硬化させる。必要に応じて熱キュアをかけてもよい。   Next, as shown in FIG. 2I, the flattened uncured resin layer 10a is masked with a photomask 11, and ultraviolet rays are exposed from the openings 11a of the photomask 11, thereby corresponding to the openings 11a. The portion to be selectively photocured. You may heat cure as needed.

そして、選択硬化処理後の樹脂層を現像して未露光部分の未硬化樹脂を洗浄除去することにより、図2(j)に示すように、樹脂構造体として光導波路のクラッド10bが形成される。この現像工程により、シリコン基板2の光導波路4を形成する領域のみにクラッド10bを形成し、その他の領域に残された未硬化樹脂が除去される。   Then, the resin layer after the selective curing treatment is developed and the uncured resin in the unexposed portion is washed and removed, thereby forming the optical waveguide cladding 10b as a resin structure as shown in FIG. 2 (j). . By this development process, the clad 10b is formed only in the region where the optical waveguide 4 of the silicon substrate 2 is formed, and the uncured resin remaining in the other regions is removed.

以上説明した工程により、図1に示したような、光導波路4を有する光電回路基板1が得られる。このようにして得られた光電回路基板1に形成された光導波路4を構成するコア4aは光導波路4の経路全体においてミクロンオーダーで平坦である。そのために、平坦化されていないコアを有する光導波路に比べて、伝搬損失が小さくなる。また、シリコン基板表面に形成されたシリコン酸化膜を下クラッドとして用いることができるために、下クラッドの形成を省略することができる。そのため、生産コストを下げることができる。   Through the steps described above, the photoelectric circuit substrate 1 having the optical waveguide 4 as shown in FIG. 1 is obtained. The core 4a constituting the optical waveguide 4 formed on the photoelectric circuit substrate 1 thus obtained is flat on the order of microns in the entire path of the optical waveguide 4. Therefore, the propagation loss is smaller than that of an optical waveguide having an unflattened core. Further, since the silicon oxide film formed on the silicon substrate surface can be used as the lower clad, the formation of the lower clad can be omitted. Therefore, the production cost can be reduced.

なお、本発明の一実施形態として、微細構造体として光導波路の製造について詳しく説明したが、本発明の製造方法は光導波路の製造に限られず、段差のある基板表面に一定の厚みの樹脂構造体を形成する、種々の用途に用いることができる。また、比較的大面積の表面に形成された複数の溝に個別に複数の微細構造体を形成するような場合であっても、上述した平坦化工程により、全ての微細構造体において均一な高さを付与しうる。   In addition, as one embodiment of the present invention, the production of an optical waveguide as a fine structure has been described in detail. However, the production method of the present invention is not limited to the production of an optical waveguide, and a resin structure having a certain thickness on a substrate surface with a step. It can be used for various purposes to form a body. Even in the case where a plurality of fine structures are individually formed in a plurality of grooves formed on a surface having a relatively large area, the above-described planarization process can achieve a uniform height in all the fine structures. Can be added.

微細樹脂構造体の具体例としては、光導波路の他、例えば、バイオチップ等の微細流路、ポリマーばね構造、バイナリーオプティクスを利用した光学レンズや回折格子等が挙げられる。   Specific examples of the fine resin structure include, besides an optical waveguide, a fine flow path such as a biochip, a polymer spring structure, an optical lens using binary optics, a diffraction grating, and the like.

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. In addition, this invention is not limited at all by the Example.

はじめに、本実施例で用いた原材料を以下にまとめて示す。   First, the raw materials used in this example are summarized below.

(固体エポキシ樹脂)
・脂環式エポキシ樹脂:ダイセル化学社製の商品名「EHPE3150」
・ビスフェノールA型エポキシ樹脂:ジャパンエポキシレジン社製の商品名「JER1006FS」
・水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂:ジャパンエポキシレジン社製の商品名「YX8040」
(液状エポキシ樹脂)
・脂環式エポキシ樹脂:ダイセル化学社製の商品名「セロキサイド2021P」
・ビスフェノールA型エポキシ樹脂:DIC社製の商品名「EPICLON 850−S」
・水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂:ジャパンエポキシレジン社製の商品名「YX8000」
(フェノキシ樹脂)
・フェノキシ樹脂のメチルエチルケトン溶解品:東都化成社製の商品名「フェノトートYP−50EK35」
(光重合開始剤)
・トリアリールスルホニウム塩系カチオン重合開始剤:アデカ社製の商品名「アデカオプトマーSP−170」
(紫外線吸収剤)
・紫外線増感剤:アデカ社製の商品名「アデカオプトマーSP−100」
(カップリング剤)
・シランカップリング剤:信越化学社製の商品名「KBM−403」
(溶剤)
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA):一般試薬
・メチルエチルケトン(MEK):一般試薬
また、溝を有する、シリコン酸化膜が形成されたシリコン基板の調製方法について、以下に説明する。
(溝を有する、シリコン酸化膜が形成されたシリコン基板の調製方法)
パターニング開口された厚さ1μmのシリコン酸化膜が形成された直径4インチのシリコン基板に異方性エッチング処理を施すことにより、基板表面に、深さ40μm、溝底幅60μm、溝開口幅140μm、長さ5mm、側面角度45°の1000本の溝を形成した。なお、異方性エッチングは、以下のような方法により行った。はじめに、40質量%の水酸化カリウム水溶液4Lに0.5Lのイソプロピルアルコールを混合したエッチャントを調製した。そして、80℃に加温されたエッチャントに前記シリコン基板を1時間浸漬し、その後、酸化膜マスクをフッ酸で溶解した。
(Solid epoxy resin)
-Alicyclic epoxy resin: Trade name “EHPE3150” manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.
・ Bisphenol A type epoxy resin: Product name “JER1006FS” manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.
・ Hydrogenated bisphenol A type epoxy resin: trade name “YX8040” manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.
(Liquid epoxy resin)
Alicyclic epoxy resin: trade name “Celoxide 2021P” manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.
・ Bisphenol A type epoxy resin: Product name “EPICLON 850-S” manufactured by DIC Corporation
・ Hydrogenated bisphenol A epoxy resin: trade name “YX8000” manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.
(Phenoxy resin)
・ Methyl ethyl ketone dissolved product of phenoxy resin: Trade name “Phenotote YP-50EK35” manufactured by Tohto Kasei Co., Ltd.
(Photopolymerization initiator)
Triarylsulfonium salt-based cationic polymerization initiator: trade name “Adekaoptomer SP-170” manufactured by Adeka Company
(UV absorber)
UV sensitizer: trade name “ADEKA OPTMER SP-100” manufactured by ADEKA
(Coupling agent)
Silane coupling agent: trade name “KBM-403” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
(solvent)
-Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA): General reagent-Methyl ethyl ketone (MEK): General reagent Moreover, the preparation method of the silicon substrate in which the silicon oxide film which has a groove | channel was formed is demonstrated below.
(Preparation method of silicon substrate having a silicon oxide film having grooves)
An anisotropic etching process is performed on a silicon substrate having a diameter of 1 inch having a patterned opening and a silicon oxide film having a thickness of 1 μm, whereby a depth of 40 μm, a groove bottom width of 60 μm, a groove opening width of 140 μm, 1000 grooves having a length of 5 mm and a side surface angle of 45 ° were formed. The anisotropic etching was performed by the following method. First, an etchant in which 0.5 L of isopropyl alcohol was mixed with 4 L of a 40 mass% potassium hydroxide aqueous solution was prepared. Then, the silicon substrate was immersed in an etchant heated to 80 ° C. for 1 hour, and then the oxide film mask was dissolved with hydrofluoric acid.

次に、溝形成されたシリコン基板を熱酸化炉に入れ、酸素雰囲気中で加熱することによって、全面に厚さ2μmのシリコン酸化膜を形成した。そして、シリコン酸化膜が形成されたシリコン基板を酸素プラズマ中で表面処理した。   Next, the silicon substrate with the groove formed was placed in a thermal oxidation furnace and heated in an oxygen atmosphere to form a 2 μm thick silicon oxide film on the entire surface. Then, the silicon substrate on which the silicon oxide film was formed was surface-treated in oxygen plasma.

[実施例1〜3、及び比較例1〜3:コアの評価]
実施例1〜3及び比較例1〜3は、表1に記載の配合組成に従って各光硬化性樹脂組成物を調製し、得られた光硬化性樹脂組成物を用いて以下に詳しく説明するようにコアを形成した。そして、クラッドを形成せずにコア単独の特性を評価した。図3を参照しながら、実施例1〜3、及び比較例1〜3における評価方法を説明する。
[Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3: Evaluation of Core]
Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3 prepare each photocurable resin composition according to the compounding composition of Table 1, and it explains in detail below using the obtained photocurable resin composition. A core was formed. Then, the characteristics of the core alone were evaluated without forming a clad. The evaluation methods in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 will be described with reference to FIG.

はじめに、表1の配合組成に従って光硬化性樹脂組成物の樹脂ワニスを調製した。なお樹脂ワニスの調製は、はじめに常温で溶剤を秤量した後、これに所定量の固形エポキシ樹脂、液状エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂を順に添加し、密閉容器中で50℃に加温しながら攪拌混合して溶解した。そして、常温まで冷却した後、所定量の光重合開始剤と紫外線吸収剤(紫外線増感剤)およびカップリング剤を添加し、密閉容器中で50℃で攪拌混合した。   First, a resin varnish of a photocurable resin composition was prepared according to the composition shown in Table 1. To prepare the resin varnish, first weigh out the solvent at room temperature, then add a predetermined amount of solid epoxy resin, liquid epoxy resin, and phenoxy resin in this order, and stir and mix while heating to 50 ° C in a sealed container. And dissolved. And after cooling to normal temperature, the predetermined amount photoinitiator, the ultraviolet absorber (ultraviolet sensitizer), and the coupling agent were added, and it stirred and mixed at 50 degreeC in the airtight container.

そして、溝3が形成されたシリコン基板2の各溝に調製された光硬化性樹脂組成物8の樹脂ワニスをディスペンサで滴下した。なお、滴下量は、各溝に対し、溝容積の2倍量以上のワニスを滴下した。そして、ホットプレートを用いて130℃、60分間の条件で加熱することにより、樹脂ワニスを乾燥させることにより、光硬化性樹脂層8を形成した(図3(a))。   And the resin varnish of the photocurable resin composition 8 prepared in each groove | channel of the silicon substrate 2 in which the groove | channel 3 was formed was dripped with the dispenser. In addition, the dripping amount dripped the varnish more than twice the groove volume with respect to each groove | channel. And the photocurable resin layer 8 was formed by drying a resin varnish by heating on 130 degreeC and the conditions for 60 minutes using a hotplate (FIG. 3 (a)).

次に、光硬化性樹脂層8が形成されたシリコン基板2をプレス装置の下側ステージに吸着保持した。そして、プレス装置の上側ステージには、離型処理を施した表面粗さ Ra1nm以下のシリコンウエハの平板7を吸着した。そして、上側ステージ及び下側ステージを約130℃に加熱して光硬化性樹脂層を溶融し、平板7で0.6〜0.7MPaの圧力で3分間加圧することにより平坦化した(図3(b))。そして、室温(25℃)まで冷却した後、上下ステージを開いた。そして、平板7を光硬化性樹脂層が形成されたシリコン基板2から剥離した(図3(c))。   Next, the silicon substrate 2 on which the photocurable resin layer 8 was formed was sucked and held on the lower stage of the press device. Then, a silicon wafer flat plate 7 having a surface roughness Ra of 1 nm or less that was subjected to the mold release process was adsorbed to the upper stage of the press apparatus. Then, the upper stage and the lower stage were heated to about 130 ° C. to melt the photocurable resin layer, and flattened by pressurizing with a flat plate 7 at a pressure of 0.6 to 0.7 MPa for 3 minutes (FIG. 3). (B)). And after cooling to room temperature (25 degreeC), the upper and lower stages were opened. And the flat plate 7 was peeled from the silicon substrate 2 with which the photocurable resin layer was formed (FIG.3 (c)).

次に、コアパターンの開口部9aを有するフォトマスク9を用いて、紫外線パターニングにより光硬化性樹脂層を選択的に光硬化させた(図3(d))。なお、露光には高圧水銀灯を光源とする紫外線光(フィルタにより波長365nmを選択)を使用し、1000mJ/cmの照射量で露光した。そして、硬化を促進させて光硬化性樹脂層とシリコン基板との密着性をさらに高めるために、120℃で15分間のベーキング処理を行った。 Next, the photocurable resin layer was selectively photocured by ultraviolet patterning using the photomask 9 having the core pattern opening 9a (FIG. 3D). For the exposure, ultraviolet light using a high-pressure mercury lamp as a light source (with a wavelength of 365 nm selected by a filter) was used, and exposure was performed at an irradiation amount of 1000 mJ / cm 2 . And in order to accelerate | stimulate hardening and to further improve the adhesiveness of a photocurable resin layer and a silicon substrate, the baking process for 15 minutes was performed at 120 degreeC.

その後、一旦室温にまで冷却してから、約55℃に加温した界面活性剤液(荒川化学社製の商品名「パインアルファST−100SX」)にシリコン基板を浸し、超音波洗浄することによって光硬化性樹脂層の未硬化部分を除去した(図3(e))。そして、シリコン基板をさらに純水で洗浄してから、150℃で15分間加熱することにより水分を除去した。このようにして光導波路のコア4aを形成した。   Then, after cooling to room temperature, the silicon substrate is immersed in a surfactant solution (trade name “Pine Alpha ST-100SX” manufactured by Arakawa Chemical Co., Ltd.) heated to about 55 ° C. and ultrasonically cleaned. The uncured portion of the photocurable resin layer was removed (FIG. 3 (e)). The silicon substrate was further washed with pure water and then heated at 150 ° C. for 15 minutes to remove moisture. In this way, the core 4a of the optical waveguide was formed.

上記製造工程における、各プロセスにおいて以下の評価試験を行った。
(常温(25℃)における光硬化性樹脂組成物の状態観察)
調製した樹脂ワニス中の溶剤を乾燥除去して得られた光硬化性樹脂組成物の状態を観察し、固体か液状かを判定した。
The following evaluation tests were performed in each process in the manufacturing process.
(Observation of the state of the photocurable resin composition at room temperature (25 ° C.))
The state of the photocurable resin composition obtained by drying and removing the solvent in the prepared resin varnish was observed to determine whether it was solid or liquid.

(光硬化性樹脂組成物のタック性)
光硬化性樹脂層の表面を指触し、以下の基準で判定した。なおタック性は、離型性の指標になり、また、加熱して液状化した樹脂が再固形化する温度(固化点)を間接的に把握するための指標にもなる。
◎:光硬化性樹脂層の表面に指を押し付けたときに、粘着性が無く全く指紋が付かない。
○:光硬化性樹脂層の表面に指を押し付けたときに、わずかに指紋の痕跡が付く。
△:光硬化性樹脂層の表面に指を押し付け、離すときに粘着性を感じるが樹脂の分離がない。
×:光硬化性樹脂層の表面に指を押し付けたときに明瞭に指紋痕が残るとともに、指に樹脂が付着した。
(Tackiness of photocurable resin composition)
The surface of the photocurable resin layer was touched with a finger and judged according to the following criteria. The tackiness is an index of releasability and also an index for indirectly grasping the temperature (solidification point) at which the resin liquefied by heating is re-solidified.
A: When a finger is pressed against the surface of the photocurable resin layer, there is no stickiness and no fingerprint is attached.
○: When a finger is pressed against the surface of the photocurable resin layer, a trace of a fingerprint is slightly attached.
Δ: A finger is pressed against the surface of the photocurable resin layer, and when it is released, it feels sticky but there is no separation of the resin.
X: When the finger was pressed against the surface of the photocurable resin layer, fingerprint marks remained clearly and the resin adhered to the finger.

(平坦性)
シリコン基板表面から形成されたコア表面の高さのばらつきを測定した。なお、高さの測定はランダムに10か所行い、以下の基準で判定した。なお、測定には、KLA-Tencor社の接触式段差計 アルファステップ AS-500 を使用した。
◎:10ヶ所のコア表面の高さのばらつきの範囲が2μm未満であった。
○:10ヶ所のコア表面の高さのばらつきの範囲が2〜3μmの範囲であった。
△:10ヶ所のコア表面の高さのばらつきの範囲が3〜5μmの範囲であった。
×:10ヶ所のコア表面の高さのばらつきの範囲が5μm超であった。
(Flatness)
The height variation of the core surface formed from the silicon substrate surface was measured. In addition, the measurement of height was performed at 10 random places and judged according to the following criteria. In addition, KLA-Tencor's contact type step gauge Alphastep AS-500 was used for the measurement.
(Double-circle): The range of the dispersion | variation in the height of the core surface of ten places was less than 2 micrometers.
A: The range of variations in the height of the core surface at 10 locations was in the range of 2 to 3 μm.
(Triangle | delta): The range of the dispersion | variation in the height of the core surface of ten places was the range of 3-5 micrometers.
X: The range of variation in height of the core surface at 10 locations was more than 5 μm.

(耐クラック性/密着性)
光導波路のコアが形成されたシリコン基板を、光導波路を横断するようにダイシングソーで切断し、その切断面を観察して以下の基準で判定した。
◎:コアにクラックが全く見られず、また、シリコン基板に対する光導波路の剥離も全く見られなかった。
○:コアにわずかなクラックまたは、剥離が見られた。
△:コアの半数程度にクラックまたは剥離が見られた。
×:殆ど全てのコアにクラック及び剥離が見られた。
(Crack resistance / adhesion)
The silicon substrate on which the core of the optical waveguide was formed was cut with a dicing saw so as to cross the optical waveguide, and the cut surface was observed and judged according to the following criteria.
A: No cracks were observed in the core, and no separation of the optical waveguide from the silicon substrate was observed.
○: Slight cracks or peeling was observed in the core.
Δ: Cracks or peeling was observed in about half of the cores.
X: Cracks and peeling were observed in almost all the cores.

(流れ性)
シリコン基板からシリコンウエハ(平板)を剥離したときの、溝3からシリコン基板の溝3の外の表面にあふれ出た光硬化性樹脂組成物の厚みを測定し、以下の基準で評価した。
◎:厚みが6μm未満であった。
○:厚みが6〜10μmであった。
×:厚みが10μm超であった。
(Flowability)
When the silicon wafer (flat plate) was peeled from the silicon substrate, the thickness of the photocurable resin composition overflowing from the groove 3 to the surface outside the groove 3 of the silicon substrate was measured and evaluated according to the following criteria.
A: The thickness was less than 6 μm.
A: The thickness was 6 to 10 μm.
X: The thickness was more than 10 μm.

(コア現像性)
コアの現像処理後の硬化物の硬化状態を以下の基準で判定した。
◎:選択露光領域のみが全く崩れなく予定通りにコア形成部分が硬化され、未露光部が正しく除去されていた。
○:コアの角部の一部にわずかに丸みがあった。
△:コアの輪郭から余分なバリや不要硬化部が形成されていた。
×:選択硬化の反映が見られなかった。
(Core developability)
The cured state of the cured product after the development processing of the core was determined according to the following criteria.
(Double-circle): Only the selective exposure area | region did not collapse at all, the core formation part was hardened as planned, and the unexposed part was removed correctly.
○: A part of the corner of the core was slightly rounded.
(Triangle | delta): The extra burr | flash and the unnecessary hardening part were formed from the outline of the core.
X: Reflection of selective curing was not seen.

結果を表1に示す。   The results are shown in Table 1.

Figure 0005235155
Figure 0005235155

表1の結果から、実施例1〜3のコア用光硬化性樹脂組成物を用いて形成したコアにおいては、コア表面の高さのバラツキが少なく、また、密着性、流れ性、及び現像性のバランスにも優れていた。一方、液状エポキシ樹脂を含有しない比較例1の光硬化性樹脂組成物を用いてコアを形成した場合には、殆ど全てのコアにクラック及び剥離が見られた。また、比較例1におけるクラック及び剥離の発生を解消するために、硬化物に柔軟性を付与しうるフェノキシ樹脂を加えた比較例2、3においては、フェノキシ樹脂の配合により樹脂粘度が急激に高くなり、平坦化工程を施しても充分に平坦化できなかった。   From the results of Table 1, in the cores formed using the photocurable resin compositions for cores of Examples 1 to 3, there is little variation in the height of the core surface, and adhesion, flowability, and developability. The balance was also excellent. On the other hand, when the core was formed using the photocurable resin composition of Comparative Example 1 that did not contain a liquid epoxy resin, almost all the cores were cracked and peeled. Further, in Comparative Examples 2 and 3 in which a phenoxy resin capable of imparting flexibility to the cured product was added in order to eliminate the occurrence of cracks and peeling in Comparative Example 1, the resin viscosity was rapidly increased by the blending of the phenoxy resin. Thus, even if the flattening step was performed, the flattening could not be sufficiently performed.

[実施例4〜8、及び比較例4〜6:クラッドの評価]
実施例4〜8及び比較例4〜6は、表2に記載の配合組成に従って各光硬化性樹脂組成物を調製し、得られた光硬化性樹脂組成物を用いて以下に詳しく説明するようにクラッドを形成した。なお、コアは形成せずにクラッド単独の特性を評価した。図4を参照しながら、実施例4〜8、及び比較例4〜6における評価方法を説明する。
[Examples 4 to 8 and Comparative Examples 4 to 6: Evaluation of cladding]
Examples 4-8 and Comparative Examples 4-6 prepare each photocurable resin composition according to the compounding composition of Table 2, and it explains in detail below using the obtained photocurable resin composition. A clad was formed. The characteristics of the clad alone were evaluated without forming the core. The evaluation methods in Examples 4 to 8 and Comparative Examples 4 to 6 will be described with reference to FIG.

はじめに、表2の配合組成に従って光硬化性樹脂組成物の樹脂ワニスを調製した。なお樹脂ワニスの調製は、実施例1〜3及び比較例1〜3と同様の方法で行った。   First, a resin varnish of a photocurable resin composition was prepared according to the composition shown in Table 2. The resin varnish was prepared in the same manner as in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3.

そして、溝3が形成されたシリコン基板2の各溝に光硬化性樹脂組成物の樹脂ワニスをディスペンサで滴下した。なお、滴下量は、各溝に対し、溝容積の2倍量以上のワニスを滴下した。そして、ホットプレートを用いて130℃、60分間の条件で加熱することにより、樹脂ワニスを乾燥させることにより、光硬化性樹脂層10を形成した(図4(a))。   And the resin varnish of the photocurable resin composition was dripped at each groove | channel of the silicon substrate 2 in which the groove | channel 3 was formed with the dispenser. In addition, the dripping amount dripped the varnish more than twice the groove volume with respect to each groove | channel. And the photocurable resin layer 10 was formed by drying a resin varnish by heating on 130 degreeC and the conditions for 60 minutes using a hotplate (FIG. 4 (a)).

次に、光硬化性樹脂層10が形成されたシリコン基板2をプレス装置の下側ステージに吸着保持した。そして、プレス装置の上側ステージには、離型処理を施した表面粗さ Ra1nm以下のシリコンウエハ(平板)7を吸着した。そして、上側ステージ及び下側ステージを約130℃に加熱して光硬化性樹脂層を溶融し、シリコンウエハ7で0.6〜0.7MPaの圧力で3分間加圧することにより平坦化した(図4(b))。そして、室温(25℃)まで冷却した後、上下ステージを開いた。そして、シリコンウエハ7を光硬化性樹脂層が形成されたシリコン基板2から剥離した(図4(c))。   Next, the silicon substrate 2 on which the photocurable resin layer 10 was formed was sucked and held on the lower stage of the press apparatus. Then, a silicon wafer (flat plate) 7 having a surface roughness Ra of 1 nm or less that was subjected to the mold release process was adsorbed on the upper stage of the press apparatus. Then, the upper stage and the lower stage are heated to about 130 ° C. to melt the photocurable resin layer, and flattened by applying pressure to the silicon wafer 7 at a pressure of 0.6 to 0.7 MPa for 3 minutes (FIG. 4 (b)). And after cooling to room temperature (25 degreeC), the upper and lower stages were opened. Then, the silicon wafer 7 was peeled from the silicon substrate 2 on which the photocurable resin layer was formed (FIG. 4C).

次に、クラッドパターンの開口部11aを有するフォトマスク11を用いて、紫外線パターニングにより光硬化性樹脂層を選択的に光硬化させた(図4(d))。なお、露光には高圧水銀灯を光源とする紫外線光(フィルタにより波長365nmを選択)を使用し、1500mJ/cmの照射量で露光した。そして、硬化を促進させて光硬化性樹脂層とシリコン基板との密着性をさらに高めるため、120℃で15分間のベーキング処理を行った。 Next, the photocurable resin layer was selectively photocured by ultraviolet patterning using the photomask 11 having the opening 11a of the clad pattern (FIG. 4D). For the exposure, ultraviolet light using a high-pressure mercury lamp as a light source (with a wavelength of 365 nm selected by a filter) was used, and exposure was performed at an irradiation amount of 1500 mJ / cm 2 . And in order to accelerate | stimulate hardening and to further improve the adhesiveness of a photocurable resin layer and a silicon substrate, the baking process for 15 minutes was performed at 120 degreeC.

その後、一旦室温にまで冷却してから、約55℃に加温した界面活性剤液(荒川化学社製の商品名「パインアルファST−100SX」)にシリコン基板を浸し、超音波洗浄することによって光硬化性樹脂層の未硬化部分を除去した(図4(e))。そして、シリコン基板をさらに純水で洗浄してから、150℃で15分間加熱することにより水分を除去した。このようにして光導波路のクラッド10bを形成した。   Then, after cooling to room temperature, the silicon substrate is immersed in a surfactant solution (trade name “Pine Alpha ST-100SX” manufactured by Arakawa Chemical Co., Ltd.) heated to about 55 ° C. and ultrasonically cleaned. The uncured portion of the photocurable resin layer was removed (FIG. 4 (e)). The silicon substrate was further washed with pure water and then heated at 150 ° C. for 15 minutes to remove moisture. Thus, the clad 10b of the optical waveguide was formed.

そして、実施例1〜3、及び比較例1〜3と同様の方法により光硬化性樹脂組成物の特性を評価した。また、形成されたクラッド10bは以下のようにして評価した。   And the characteristic of the photocurable resin composition was evaluated by the method similar to Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3. The formed clad 10b was evaluated as follows.

(平坦性)
シリコン基板表面から形成されたクラッド表面の高さのばらつきを測定した。なお、高さの測定はランダムに10か所行い、以下の基準で判定した。なお、測定には、KLA-Tencor社の接触式段差計 アルファステップ AS-500 を使用した。
◎:10ヶ所のクラッド表面の高さのばらつきの範囲が2μm未満であった。
○:10ヶ所のクラッド表面の高さのばらつきの範囲が2〜3μmの範囲であった。
△:10ヶ所のクラッド表面の高さのばらつきの範囲が3〜5μmの範囲であった。
×:10ヶ所のクラッド表面の高さのばらつきの範囲が5μm超であった。
(Flatness)
The variation in the height of the clad surface formed from the silicon substrate surface was measured. In addition, the measurement of height was performed at 10 random places and judged according to the following criteria. In addition, KLA-Tencor's contact type step gauge Alphastep AS-500 was used for the measurement.
(Double-circle): The range of the dispersion | variation in the height of the clad surface of ten places was less than 2 micrometers.
A: The range of variation in height of the clad surface at 10 locations was in the range of 2 to 3 μm.
(Triangle | delta): The range of the dispersion | variation in the height of the clad surface of ten places was the range of 3-5 micrometers.
X: The range of variation in height of the clad surface at 10 locations was more than 5 μm.

(耐クラック性/密着性)
光導波路のクラッドが形成されたシリコン基板を、光導波路を横断するようにダイシングソーで切断し、その切断面を観察して以下の基準で判定した。
◎:クラッドにクラックが全く見られず、また、シリコン基板に対する光導波路の剥離も全く見られなかった。
○:クラッドにわずかなクラックまたは、剥離が見られた。
△:クラッドの半数程度にクラックまたは剥離が見られた。
×:殆ど全てのクラッドにクラック及び剥離が見られた。
(Crack resistance / adhesion)
The silicon substrate on which the clad of the optical waveguide was formed was cut with a dicing saw so as to cross the optical waveguide, and the cut surface was observed and judged according to the following criteria.
A: No cracks were observed in the cladding, and no optical waveguide was peeled off from the silicon substrate.
○: Slight cracks or peeling was observed in the cladding.
Δ: Cracks or peeling was observed in about half of the clad.
X: Cracks and peeling were observed in almost all clads.

(流れ性)
シリコン基板からシリコンウエハを剥離したときの、溝からシリコン基板の溝の外の表面にあふれ出た光硬化性樹脂組成物の厚みを測定し、以下の基準で評価した。
◎:厚みが6μm未満であった。
○:厚みが6〜10μmであった。
×:厚みが10μm超であった。
(Flowability)
When the silicon wafer was peeled from the silicon substrate, the thickness of the photocurable resin composition overflowing from the groove to the surface outside the groove of the silicon substrate was measured and evaluated according to the following criteria.
A: The thickness was less than 6 μm.
A: The thickness was 6 to 10 μm.
X: The thickness was more than 10 μm.

(クラッド現像性)
クラッドの現像処理後の硬化物の硬化状態を以下の基準で判定した。
◎:選択露光領域のみが全く崩れなく予定通りにクラッド形成部分が硬化され、未露光部が正しく除去されていた。
○:クラッドの角部の一部にわずかに丸みがあった。
△:クラッドの輪郭から余分なバリや不要硬化部が形成されていた。
×:選択硬化の反映が見られなかった。
(Clad developability)
The cured state of the cured product after the development processing of the clad was determined according to the following criteria.
(Double-circle): Only the selective exposure area | region did not collapse at all, but the clad formation part was hardened as planned, and the unexposed part was removed correctly.
○: A part of the corner of the clad was slightly rounded.
(Triangle | delta): The extra burr | flash and the unnecessary hardening part were formed from the outline of the clad.
X: Reflection of selective curing was not seen.

結果を表2に示す。   The results are shown in Table 2.

Figure 0005235155
Figure 0005235155

表2の結果から、実施例4〜8のクラッド用光硬化性樹脂組成物を用いて形成したクラッドにおいては、クラッド表面の高さのバラツキか少なく、また、密着性、流れ性、および現像性のバランスにも優れていた。一方、液状エポキシ樹脂を含有しない比較例4の光硬化性樹脂組成物を用いてクラッドを形成した場合には、殆ど全てのクラッドにクラック及び剥離が見られた。また、比較例4におけるクラック及び剥離の発生を解消するために、硬化物に柔軟性を付与しうるフェノキシ樹脂を加えた比較例5、6においては、フェノキシ樹脂の配合により樹脂粘度が急激に高くなり、平坦化工程を施しても十分に平坦化できなかった。また、比較例4〜6の現像性評価においては、溝傾斜面からの反射露光光による不要硬化のために全てのクラッドの現像性が悪化した。   From the results shown in Table 2, in the clads formed using the photocurable resin compositions for clads of Examples 4 to 8, there is little variation in the height of the clad surface, and adhesion, flowability, and developability. The balance was also excellent. On the other hand, when a clad was formed using the photocurable resin composition of Comparative Example 4 that did not contain a liquid epoxy resin, cracks and peeling were observed in almost all of the clad. Moreover, in Comparative Examples 5 and 6 in which a phenoxy resin capable of imparting flexibility to the cured product was added in order to eliminate the occurrence of cracks and peeling in Comparative Example 4, the resin viscosity was rapidly increased by blending the phenoxy resin. Thus, even if the flattening step was performed, the flattening could not be sufficiently performed. Moreover, in the developability evaluation of Comparative Examples 4 to 6, the developability of all clads deteriorated due to unnecessary curing by the reflected exposure light from the groove inclined surface.

以上の結果から、実施例1〜3の光硬化性樹脂組成物をコア材料として、また、実施例4〜8の光硬化性樹脂組成物をクラッド材料として用い、前述の、溝を有する、シリコン酸化膜が形成されたシリコン基板上に、図2に示すプロセスにて、同溝内にコア、クラッドと順に形成し、コア幅40μm、コア高さ45μm、その両端がシリコン45°面(ミラー)で終端された光導波路を作製した場合には、ディスペンサによる滴下性や平坦化の際の平板との剥離性が良好なプロセスで、平坦性、密着性、流れ性、現像性に優れた低損失の光導波路を作製できた。   From the above results, the photocurable resin compositions of Examples 1 to 3 were used as the core material, and the photocurable resin compositions of Examples 4 to 8 were used as the cladding material, and the above-described silicon having a groove On the silicon substrate on which the oxide film is formed, the core and the clad are formed in the groove in this order by the process shown in FIG. 2, the core width is 40 μm, the core height is 45 μm, and both ends are 45 ° silicon surfaces (mirrors). When manufacturing optical waveguides terminated with a low loss with excellent flatness, adhesion, flowability, and developability in a process that has good dropping properties with a dispenser and good peeling properties with a flat plate during flattening The optical waveguide was successfully manufactured.

1 光電回路基板
2 シリコン基板
3 溝
4 光導波路
4a コア
4b クラッド
5 シリコン酸化膜
6 ミラー部
8,10 未硬化樹脂層
8a,10a 平坦化された未硬化樹脂層
9,11 マスク
9a,11a マスク開口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optoelectronic circuit board 2 Silicon substrate 3 Groove 4 Optical waveguide 4a Core 4b Clad 5 Silicon oxide film 6 Mirror part 8, 10 Uncured resin layers 8a, 10a Flattened uncured resin layers 9, 11 Mask 9a, 11a Mask opening Part

Claims (11)

表面に段差を有する基板に微細樹脂構造体を形成するための微細樹脂構造体の製造方法であって、
常温で固体のエポキシ樹脂と常温で液状のエポキシ樹脂とを所定の比率で配合し、さらに光重合開始剤を配合することにより得られる加熱により溶融又は軟化する、常温で固体の光硬化性樹脂組成物を用い;
下記(a)〜(d)の工程:
(a)前記基板表面に前記光硬化性樹脂組成物のワニスを塗布した後、該ワニス中の溶剤を揮発除去させることにより固体の光硬化性樹脂層を形成する樹脂層形成工程、
(b)前記光硬化性樹脂層を溶融又は軟化する温度に加熱した状態で、前記光硬化性樹脂層表面に、平板を前記基板表面と平行を維持した状態で押圧接触させ、押圧接触状態を保持したまま該光硬化性樹脂組成物が固化する温度にまで冷却し、前記平板を離間させることにより平坦面を有する一次成形体を形成する平坦化工程、
(c)前記一次成形体の平坦面側から、硬化させる領域を除く部分をマスクして露光することにより、該領域のみを選択硬化させる硬化工程、
(d)選択硬化された前記一次成形体の未露光部分を現像除去することにより樹脂構造体を形成する現像工程、
を行うことを特徴とする微細樹脂構造体の製造方法。
A method for producing a fine resin structure for forming a fine resin structure on a substrate having a step on the surface,
A solid photocuring resin composition at room temperature that melts or softens by heating, which is obtained by blending epoxy resin that is solid at normal temperature and epoxy resin that is liquid at normal temperature in a predetermined ratio, and further by adding a photopolymerization initiator. Using objects;
The following steps (a) to (d):
(A) a resin layer forming step of forming a solid photocurable resin layer by volatilizing and removing the solvent in the varnish after coating the varnish of the photocurable resin composition on the substrate surface;
(B) In a state where the photocurable resin layer is heated to a temperature at which the photocurable resin layer is melted or softened, the flat plate is brought into press contact with the surface of the photocurable resin layer while being parallel to the substrate surface. Cooling to a temperature at which the photocurable resin composition is solidified while being held, and a flattening step of forming a primary molded body having a flat surface by separating the flat plate,
(C) From the flat surface side of the primary molded body, a curing step of selectively curing only the region by masking and exposing a portion excluding the region to be cured;
(D) a developing step of forming a resin structure by developing and removing an unexposed portion of the selectively cured primary molded body;
A method for producing a fine resin structure, comprising:
前記平板がシリコンウエハである請求項1に記載の微細樹脂構造体の製造方法。   The method for producing a fine resin structure according to claim 1, wherein the flat plate is a silicon wafer. 前記常温で固体のエポキシ樹脂と前記常温で液状のエポキシ樹脂との配合比率が、質量比で90/10〜65/35の範囲である請求項1または2に記載の微細樹脂構造体の製造方法。   The method for producing a fine resin structure according to claim 1 or 2, wherein a blending ratio of the epoxy resin that is solid at normal temperature and the epoxy resin that is liquid at normal temperature is in a range of 90/10 to 65/35 by mass ratio. . 前記光重合開始剤がカチオン重合開始剤であり、該カチオン重合開始剤が、全エポキシ樹脂100質量部に対し0.1〜1質量部含まれている請求項1〜3のいずれか1項に記載の微細樹脂構造体の製造方法。   The photopolymerization initiator is a cationic polymerization initiator, and the cationic polymerization initiator is contained in an amount of 0.1 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the total epoxy resin. The manufacturing method of the fine resin structure of description. 前記光硬化性樹脂組成物が、前記工程(c)で露光される光を吸収する光吸収剤を0.01〜1質量%含有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の微細樹脂構造体の製造方法。   The fine resin according to any one of claims 1 to 4, wherein the photocurable resin composition contains 0.01 to 1% by mass of a light absorber that absorbs light exposed in the step (c). Manufacturing method of structure. 前記ワニスが、少なくとも1種以上の沸点120℃以上の溶剤を含有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の微細樹脂構造体の製造方法。   The method for producing a fine resin structure according to any one of claims 1 to 5, wherein the varnish contains at least one or more solvents having a boiling point of 120 ° C or higher. 前記光硬化性樹脂組成物が、さらにフェノキシ樹脂を1〜10質量%含有する請求項1〜6のいずれか1項に記載の微細樹脂構造体の製造方法。   The manufacturing method of the fine resin structure of any one of Claims 1-6 in which the said photocurable resin composition contains 1-10 mass% of phenoxy resins further. 光導波路を有する光電回路基板の製造方法であって、
表面にシリコン酸化膜が形成された光導波路形成用溝を有するシリコン基板を用い;
常温で固体のエポキシ樹脂と常温で液状のエポキシ樹脂とを所定の比率で配合し、さらに光重合開始剤を配合することにより得られる加熱により溶融又は軟化する常温で固体の、所定の屈折率を有するコア用光硬化性樹脂組成物を用い;
下記(a1)〜(e)の工程:
(a1)前記光導波路形成用溝を覆うように前記コア用光硬化性樹脂組成物のワニスを塗布した後、該ワニス中の溶剤を揮発除去させることにより固体のコア用光硬化性樹脂層を形成する樹脂層形成工程、
(b1)前記コア用光硬化性樹脂層を溶融又は軟化する温度に加熱した状態で、前記コア用光硬化性樹脂層表面に、平板を前記シリコン基板表面と平行を維持した状態で押圧接触させ、押圧接触状態を保持したまま該コア用光硬化性樹脂組成物が固化する温度にまで冷却し、前記平板を離間させることにより平坦面を有する未硬化コア用樹脂層を形成する平坦化工程、
(c1)前記未硬化コア用樹脂層の平坦面側からコアを形成させる領域を除く部分をマスクして露光することにより、該領域のみを選択硬化させる硬化工程、
(d1)選択硬化された未硬化コア用樹脂層の未露光部分を現像除去することによりコアを形成する現像工程、
(e)前記コアの屈折率よりも低い屈折率を有する樹脂で前記コアを被覆することによりクラッドを形成するクラッド形成工程、
を行うことを特徴とする光電回路基板の製造方法。
A method of manufacturing a photoelectric circuit board having an optical waveguide,
Using a silicon substrate having a groove for forming an optical waveguide having a silicon oxide film formed on the surface;
Mixing epoxy resin that is solid at normal temperature and epoxy resin that is liquid at normal temperature in a predetermined ratio, and melting or softening by heating obtained by adding a photopolymerization initiator, it has a predetermined refractive index that is solid at normal temperature Using a photocurable resin composition for a core having;
The following steps (a1) to (e):
(A1) After applying the varnish of the core photocurable resin composition so as to cover the optical waveguide forming groove, the solvent in the varnish is volatilized and removed to form a solid core photocurable resin layer. A resin layer forming step to be formed;
(B1) In a state in which the core photocurable resin layer is heated to a temperature at which the core photocurable resin layer is melted or softened, a flat plate is brought into pressure contact with the surface of the core photocurable resin layer while being kept parallel to the silicon substrate surface. And a flattening step of forming an uncured core resin layer having a flat surface by cooling to a temperature at which the core photocurable resin composition is solidified while maintaining a pressed contact state, and separating the flat plate.
(C1) a curing step of selectively curing only the region by masking and exposing a portion excluding the region where the core is formed from the flat surface side of the uncured core resin layer;
(D1) Development step of forming a core by developing and removing the unexposed portion of the selectively cured uncured core resin layer,
(E) a clad forming step of forming a clad by coating the core with a resin having a refractive index lower than that of the core;
A method for manufacturing a photoelectric circuit board, comprising:
前記(e)工程が、
常温で固体のエポキシ樹脂と常温で液状のエポキシ樹脂とを所定の比率で配合し、さらに光重合開始剤を配合することにより得られる加熱により溶融又は軟化する常温で固体の、前記コアの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド用光硬化性樹脂組成物を用い;
下記(a2)〜(d2)の工程:
(a2)前記コアを覆うように前記クラッド用光硬化性樹脂組成物のワニスを塗布した後、該ワニス中の溶剤を揮発除去させることにより固体のクラッド用光硬化性樹脂層を形成する樹脂層形成工程、
(b2)前記クラッド用光硬化性樹脂層を溶融又は軟化する温度に加熱した状態で、前記クラッド用光硬化性樹脂層の表面に、平板を前記基板表面と平行を維持した状態で押圧接触させ、押圧接触状態を保持したまま該クラッド用光硬化性樹脂組成物が固化する温度にまで冷却し、前記平板を離間させることにより平坦面を有する未硬化クラッド用樹脂層を形成する平坦化工程、
(c2)前記未硬化クラッド用樹脂層の平坦面側からクラッドを形成させる領域を除く部分をマスクして露光することにより、該領域のみを選択硬化させる硬化工程、
(d2)選択硬化された未硬化クラッド用樹脂層の未露光部分を現像除去することによりクラッドを形成する現像工程、
を行うことを特徴とする請求項8に記載の光電回路基板の製造方法。
The step (e)
Refractive index of the core, which is solid at room temperature, melted or softened by heating, obtained by blending epoxy resin that is solid at room temperature and epoxy resin that is liquid at room temperature at a predetermined ratio, and further incorporating a photopolymerization initiator A photocurable resin composition for cladding having a lower refractive index than the above;
The following steps (a2) to (d2):
(A2) A resin layer for forming a solid photocurable resin layer for clad by applying a varnish of the photocurable resin composition for clad so as to cover the core and then removing the solvent in the varnish by volatilization and removal. Forming process,
(B2) In a state where the photocurable resin layer for cladding is heated to a temperature at which the clad photocurable resin layer is melted or softened, a flat plate is pressed and brought into contact with the surface of the photocurable resin layer for clad while being parallel to the substrate surface. And a flattening step of forming an uncured clad resin layer having a flat surface by cooling to a temperature at which the photocurable resin composition for clad is solidified while maintaining a pressed contact state, and separating the flat plate.
(C2) a curing step of selectively curing only the region by masking and exposing a portion excluding the region where the cladding is formed from the flat surface side of the uncured cladding resin layer;
(D2) a developing step of forming a clad by developing and removing an unexposed portion of the selectively cured uncured clad resin layer;
The method for producing a photoelectric circuit board according to claim 8, wherein:
請求項1〜7の何れか1項に記載の製造方法により得られたことを特徴とする微細樹脂構造体。   A fine resin structure obtained by the production method according to claim 1. 請求項8または9に記載の製造方法により得られたことを特徴とする光電回路基板。   A photoelectric circuit board obtained by the manufacturing method according to claim 8.
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