JP2005274664A - 光導波路形成用感光性樹脂組成物および光導波路 - Google Patents

Abstract

【課題】硬化時のパタ−ニング性等に優れ、かつ、光導波路を形成したときに優れた耐熱性、伝送特性、長期信頼性等を有する光導波路形成用樹脂組成物を提供する。
【解決手段】（Ａ）ノボラック型エポキシ樹脂、および（Ｂ）光酸発生剤を含有する光導波路形成用感光性樹脂組成物。組成物中の成分（Ａ）は、下記一般式（１）等で表される。

（式中、Ｒ¹は水素またはアルキル基またはアラルキル基を表す。ｎは、０〜１０の整数を表す。）
【選択図】なし

Description

本発明は、光通信分野や光情報処理分野で用いられる光回路の構成部品である光導波路を形成するための感光性樹脂組成物、および該組成物を用いて作製される主にマルチモード用の光導波路に関する。

マルチメディア時代を迎え、光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及び高速化の要求から、光を伝送媒体とする伝送システムが、公衆通信網、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）、ＦＡ（ファクトリーオートメーション）、コンピュータ間のインターコネクト、家庭内配線等に使用されつつある。
かかる伝送システムを構成する要素の中で、光導波路は、映画や動画等の大容量の情報伝達や光コンピュータ等を実現するための光デバイスや、光電集積回路（ＯＥＩＣ）や、光集積回路（光ＩＣ）等における基本構成要素である。そして、光導波路は、大量の需要があることから鋭意研究される一方、特に高性能で、低コストの製品が求められている。
光導波路としては、従来、石英系光導波路やポリマー系光導波路が知られている。
このうち、石英系光導波路は、伝送損失が低いという利点を有するものの、高温でのガラス化工程（１，２００℃以上）やエッチング処理を必要とするなど、工程の数が多く、製造の効率化が困難である。
一方、ポリマー系光導波路は、加工のし易さや材料設計の幅広さ等の利点を有することから、将来的に有望視され、ポリメチルメタクリレート等の汎用の材料に加えて、より優れた物性を有するものが種々開発されている。

例えば、近年、エポキシ樹脂を含む感光性組成物を用いて、位置合わせ精度等に優れた光導波路を作製する技術が提案されている。
例えば、コアと、該コアを囲み該コアよりも低屈折率のクラッドとを少なくとも有する光導波路において、前記コアは、エポキシ環を有するモノマーあるいはオリゴマー（例えば、特定の化学式を有するエポキシ系ＵＶモノマー）と、重合開始剤の混合物を光硬化または熱硬化したものである光導波路が、提案されている（特許文献１）。
この光導波路は、特に単一モード用光導波路であって、数μｍオーダー以下の位置合わせ精度で他の光部品と容易にかつ低損失で光結合が可能である。
また、内部を光信号が伝搬し得る光導波路を形成するための材料であって、オキセタン環を有する第１の化合物と、連鎖反応による重合を開始させ得る第２の化合物（具体的にはカチオン重合開始剤）と、オキシラン環を有する第３の化合物（例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等のグリシジル型エポキシ樹脂）とを含む、エネルギービームで硬化される光導波路用材料が、提案されている（特許文献２）。
この光導波路用材料によれば、連鎖反応を迅速に進行させることができ、架橋密度の高い、耐溶剤性に優れたポリマーを得ることができる。

なお、エポキシ樹脂は、光モジュールの封止材としても用いられている。
例えば、ベース基板に搭載した発光素子等の複数の光学部品間の光路を光透過性樹脂でプリコートして形成する工程と、ノボラック型エポキシ樹脂等の中から選ばれたエポキシ当量１６０〜２５０ｇ／ｅｑのエポキシ樹脂と無機質充填材と光酸発生剤とを必須成分とする光硬化性樹脂で前記光路の上を覆う工程等を含む光モジュールの製造方法が提案されている（特許文献３）。
特開平８−２７１７４６号公報 特開２０００−３５６７２０号公報 特開平９−２４３８７０号公報

上述のように、従来、特定のエポキシ樹脂等を用いたポリマー系光導波路が提案されている。
しかし、ポリマー系光導波路の高性能化に伴い、パターニング性等の物性に加えて、耐熱性、伝送特性、長期信頼性等についても格段に優れているポリマー系光導波路が求められている。
そこで、本発明は、パターニング性、耐熱性、伝送特性、長期信頼性の全てに優れたポリマー系光導波路、および該光導波路を形成し得る感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定のエポキシ樹脂を用いれば、目的とする光導波路を作製することができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の光導波路形成用感光性樹脂組成物は、（Ａ）ノボラック型エポキシ樹脂、および（Ｂ）光酸発生剤を含有することを特徴とする。
前記成分（Ａ）のエポキシ当量は、好ましくは５０〜１，０００ｇ／ｅｑである。
前記樹脂組成物は、硬化時において、好ましくは１．５５以上の屈折率（ｎ_Ｄ ^２５）を有する。
前記樹脂組成物は、硬化時において、好ましくは１００℃以上のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。
前記成分（Ａ）の好ましい一例として、下記一般式（１）〜（３）のいずれか：

（式中、Ｒ¹は水素原子または炭素数１〜１２のアルキル基またはアラルキル基を表す。ｎは、０〜１０の整数を表す。）

（式中、Ｒ²およびＲ³は、各々独立して、水素原子または炭素数１〜１２のアルキル基またはアラルキル基を表す。ｎは、０〜１０の整数を表す。）

（式中、Ｒ^４およびＲ^５は、各々独立して、水素原子または炭素数１〜１２のアルキル基またはアラルキル基を表す。ｎは、０〜１０の整数を表す。）
で表されるノボラック型エポキシ樹脂が挙げられる。
本発明の光導波路は、下部クラッド層と、コア部と、上部クラッド層とを含む光導波路であって、前記下部クラッド層、前記コア部および前記上部クラッド層の少なくとも一つが、上述の樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする。

本発明の樹脂組成物は、硬化時のパタ−ニング性、塗工性、硬化性に優れ、かつ、光導波路を形成したときに、光導波路として用いるのに適する高い屈折率を有するとともに、耐熱性、伝送特性（低い導波路損失）、長期信頼性等に優れるため、光導波路形成用材料として好適に用いることができる。
また、本発明の樹脂組成物によれば、溶剤を用いずにスピンコート法で塗布した後、フォトマスクを介してパターニングすることができ、また、露光後のポストベイクが不要であるため、光導波路の製造効率を向上させることができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の光導波路形成用感光性樹脂組成物は、（Ａ）ノボラック型エポキシ樹脂、および（Ｂ）光酸発生剤を含有するものである。ここで、（Ａ）成分の構成単位の繰返し単位数は、好ましくは、２〜１２である。
本発明の樹脂組成物の好適な一例は、以下に説明する成分（Ａ）および（Ｂ）を構成成分として含むものである。但し、任意成分として以下に説明する成分（Ｃ）を含むことができる。
なお、本明細書中において、「樹脂組成物」の語は、硬化前の形態と、硬化後の形態の両方を包含する概念を有するものである。
［成分（Ａ）］
本発明の樹脂組成物を構成する成分（Ａ）の好適な一例は、下記一般式（１）〜（３）のいずれかで表されるノボラック型エポキシ樹脂である。

（式中、Ｒ¹は水素原子または炭素数１〜１２のアルキル基またはアラルキル基を表す。ｎは、０〜１０の整数を表す。）

（式中、Ｒ²およびＲ³は、各々独立して、水素原子または炭素数１〜１２のアルキル基またはアラルキル基を表す。ｎは、０〜１０の整数を表す。）

（式中、Ｒ^４およびＲ^５は、各々独立して、水素原子または炭素数１〜１２のアルキル基またはアラルキル基を表す。ｎは、０〜１０の整数を表す。）

前記式（１）および（２）中のＲ¹〜Ｒ^５は、各々、水素原子または炭素数１〜１２のアルキル基またはアラルキル基、好ましくは水素原子または炭素数１〜８のアルキル基、より好ましくは水素原子である。炭素数が１２を超えると、硬化物のガラス転移温度が低下し、導波路の耐熱性などに問題を生ずるおそれがある。
ここで、炭素数１〜１２のアルキル基またはアラルキル基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、−Ｃ（ＣＨ_３）_２−Ｃ_６Ｈ_５、−Ｃ（ＣＨ_３）_２−ＣＨ_２−Ｃ（ＣＨ_３）_３、−Ｃ_１０Ｈ_２０−ＣＨ_３、−Ｃ_１１Ｈ_２２−ＣＨ_３等が挙げられる。
なお、一般式（１）において、Ｒ¹が水素原子である場合のエポキシ樹脂は、フェノールノボラック型エポキシ樹脂と称される。また、Ｒ¹がメチル基である場合のエポキシ樹脂は、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂と称される。一般式（２）、（３）で示されるエポキシ樹脂は、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂と称される。
一般式（１）〜（３）中のｎは、０〜１０、好ましくは０〜８である。ｎが１０を超えると、樹脂組成物の粘度が大きくなり、取り扱いや塗工性に不都合が生じ得る。
本発明では、一般式（１）〜（３）に示すように、化合物の化学構造上の構成単位の繰返し単位数が少なくとも２つ（好ましくは２〜１２）であるオリゴマーまたはポリマーを用いることが必要である。構成単位の繰返し単位数が１つである化合物（エポキシ系モノマー）を用いた場合には、硬化収縮が大きくなり、様々な環境下で導波路を使用した場合に、導波路と基板の間、あるいは導波路を構成する各層の間で界面剥離が起こり、信頼性が低下するおそれがある。

一般式（１）で示されるノボラック型エポキシ樹脂の市販品の例としては、エピコート１５２、エピコート１５４（以上、ジャパンエポキシレジン社製）、エピクロンＮ７４０、エピクロンＮ７７０（以上、大日本インキ化学工業社製）、エポトートＹＤＰＮ６３８（東都化成社製）、ＤＥＲ４３１、ＤＥＲ４３８（以上、ダウケミカル社製）、アラルダイトＥＰＮ１１３８（チバガイギー社製）（以上、フェノールノボラック型エポキシ樹脂）や、エピコート１８０（ジャパンエポキシレジン社製）、エピクロンＮ６６０、エピクロンＮ６７０（以上、大日本インキ化学工業社製）、エポトートＹＤＣＮ７０１、エポトートＹＤＣＮ７０２（以上、東都化成社製）、アラルダイトＥＣＮ１２７３、アラルダイトＥＣＮ１２８０（チバガイギー社製）(以上、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂）等が挙げられる。
一般式（２）または（３）で示されるノボラック型エポキシ樹脂の市販品の例としては、エピコート１５７Ｓ６５、エピコート１５７Ｓ７０（以上、ジャパンエポキシレジン社製）、Ｎ８６５（大日本インキ化学工業社製）等が挙げられる。

成分（Ａ）のエポキシ当量は、好ましくは５０〜１，０００ｇ／ｅｑ、より好ましくは１００〜５００ｇ／ｅｑ、特に好ましくは１００〜３００ｇ／ｅｑである。該数値が５０ｇ／ｅｑ未満では、硬化収縮が大きくなり、導波路の特性上好ましくない。該数値が１，０００ｇ／ｅｑを超えると、十分な耐熱性が得られず、信頼性に問題が生ずるおそれがある。
なお、エポキシ当量とは、１ｇ当量のエポキシ基を含む樹脂の質量を意味する。エポキシ当量は、ＪＩＳ Ｋ ７２３６に規定する「エポキシ樹脂のエポキシ当量試験方法」によって算出することができる。
本発明の樹脂組成物中の成分（Ａ）の配合割合は、好ましくは１０〜９９．９質量％、より好ましくは１０〜９０質量％、特に好ましくは１５〜８０質量％である。該値が１０質量％未満では、耐熱性や長期信頼性などの導波路に必要な特性が両立できない場合がある。該値が９９．９質量％を超えると、成分（Ｂ）の光酸発生剤の配合割合が小さくなるので、その結果、組成物の硬化速度及び硬化度が小さくなり、十分な耐熱性が得られないことがある。

［成分（Ｂ）］
本発明の樹脂組成物を構成する成分（Ｂ）は、光酸発生剤である。
光酸発生剤は、光を受けることによりルイス酸を放出する光カチオン重合開始剤である。
光酸発生剤の例として、例えば、下記一般式（４）で表される構造を有するオニウム塩が挙げられる。このオニウム塩は、４００ｎｍ未満に実質的な光吸収波長を有する。
［Ｒ^６ _ａＲ^７ _ｂＲ^８ _ｃＲ^９ _ｄＺ］^＋ｍ［ＭＸ_ｎ＋ｍ］^−ｍ （４）
（式中、カチオンはオニウムイオンであり、ＺはＳ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｏ、Ｉ、Ｂｒ、ＣｌまたはＮ≡Ｎを示し、Ｒ^６、Ｒ^７、Ｒ^８およびＲ^９は、互いに同一または異なる有機基を示す。ａ、ｂ、ｃおよびｄは、それぞれ０〜３の整数であって、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）はＺの価数に等しい。Ｍは、ハロゲン化物錯体[ＭＸ_ｎ＋ｍ]の中心原子を構成する金属またはメタロイドを示し、例えばＢ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ等である。Ｘは例えばＦ、Ｃｌ、Ｂｒ等のハロゲン原子であり、ｍはハロゲン化物錯体イオンの正味の電荷であり、ｎはＭの原子価である。〕

前記一般式（４）において、オニウムイオンの具体例としては、ジフェニルヨードニウム、４−メトキシジフェニルヨードニウム、ビス（４−メチルフェニル）ヨードニウム、ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウム等のジアリールヨードニウムや、トリフェニルスルホニウム、ジフェニル−４−チオフェノキシフェニルスルホニウム等のトリアリールスルホニウムや、ビス［４−（ジフェニルスルホニオ）−フェニル］スルフィド、ビス［４−（ジ（４−（２−ヒドロキシエチル）フェニル）スルホニオ）- フェニル] スルフィド、η^５
−２, ４−（シクロペンタジエニル）［１, ２, ３, ４, ５, ６−η］−（メチルエチル）−ベンゼン] −鉄（１＋）等が挙げられる。
前記一般式（３）において、アニオン[ＭＸ_ｎ＋ｍ] の具体例としては、テトラフルオロボレート（ＢＦ_４ ⁻）、ヘキサフルオロホスフェート（ＰＦ_６ ⁻）、ヘキサフルオロアンチモネート（ＳｂＦ_６ ⁻）、ヘキサフルオロアルセネート（ＡｓＦ_６ ⁻）、ヘキサクロロアンチモネート（ＳｂＣｌ_６ ⁻）等が挙げられる。
また、一般式[ＭＸ_ｎ（ＯＨ）⁻] で表されるアニオンを有するオニウム塩を使用することができる。さらに、過塩素酸イオン（ＣｌＯ_４ ⁻）、トリフルオロメタンスルフォン酸イオン（ＣＦ_３ＳＯ_３ ⁻）、フルオロスルフォン酸イオン（ＦＳＯ_３ ⁻）、トルエンスルフォン酸イオン、トリニトロベンゼンスルフォン酸アニオン、トリニトロトルエンスルフォン酸アニオン等の他のアニオンを有するオニウム塩を使用することもできる。

本発明で好ましく用いられる光酸発生剤は、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等の芳香族オニウム塩等である。例えば特開昭５０−１５１９９６号公報、特開昭５０−１５８６８０号公報等に記載の芳香族ハロニウム塩、特開昭５０−１５１９９７号公報、特開昭５２−３０８９９号公報、特開昭５６−５５４２０号公報、特開昭５５−１２５１０５号公報等に記載のＶＩＡ族芳香族オニウム塩、特開昭５０−１５８６９８号公報等に記載のＶＡ族芳香族オニウム塩、特開昭５６−８４２８号公報、特開昭５６−１４９４０２号公報、特開昭５７−１９２４２９号公報等に記載のオキソスルホキソニウム塩、特開昭４９−１７０４０号公報等に記載の芳香族ジアゾニウム塩、米国特許第４, １３９, ６５５号明細書に記載のチオビリリウム塩等が好ましい。また、鉄／アレン錯体、アルミニウム錯体／光分解ケイ素化合物系開始剤等も挙げることができる。

光酸発生剤の市販品の例としては、アデカオプトマーＳＰ−１５０、ＳＰ−１５１、ＳＰ−１７０、ＳＰ−１７２（以上、旭電化工業社製）、ＵＶＩ−６９５０、ＵＶＩ−６９７０、ＵＶＩ−６９７４、ＵＶＩ−６９９０（以上、ユニオンカーバイド社製）、Ｉｒｇａｃｕｒｅ ２６１（チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製）、ＣＩ−２４８１、ＣＩ−２６２４、ＣＩ−２６３９、ＣＩ−２０６４（以上、日本曹達社製）、ＣＤ−１０１０、ＣＤ−１０１１、ＣＤ−１０１２（以上、サートマー社製）、ＤＴＳ−１０２、ＤＴＳ−１０３、ＮＡＴ−１０３、ＮＤＳ−１０３、ＴＰＳ−１０３、ＭＤＳ−１０３、ＭＰＩ−１０３、ＢＢＩ−１０３（以上、みどり化学社製）、ＰＣＩ−０６１Ｔ、ＰＣＩ−０６２Ｔ、ＰＣＩ−０２０Ｔ、ＰＣＩ−０２２Ｔ（以上、日本化薬社製）等が挙げられる。
これらのうち、アデカオプトマーＳＰ−１７０、ＳＰ−１７２、ＵＶＩ−６９７０、ＵＶＩ−６９７４、ＣＤ−１０１２、ＭＰＩ−１０３は、樹脂組成物に高い光硬化感度を発現させることができることから特に好ましい
光酸発生剤は、１種単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、光酸発生剤による酸の発生を促進させるために、増感剤を併用してもよい。増感剤の例としては、ジヒドロキシベンゼン、トリヒドロキシベンゼン、ヒドロキシアセトフェノン、ジヒドロキシジフェニルメタン等が挙げられる。
本発明の樹脂組成物中の成分（Ｂ）（光酸発生剤）の配合割合は、好ましくは０．１〜１０質量％、より好ましくは０．１〜５質量％、特に好ましくは０．５〜３質量％である。該値が０．１質量％未満では、樹脂組成物の硬化速度及び硬化度が小さくなり、十分な耐熱性が得られないことがある。該値が１０質量％を超えると、長期信頼性に問題が生じたり、損失面で悪化したりすることがある。

［成分（Ｃ）］
成分（Ｃ）は、成分（Ａ）以外の重合性モノマーであり、例えば、エポキシ系モノマーや、（メタ）アクリロイル基を有するモノマー等が挙げられる。
成分（Ｃ）を配合することによって、樹脂組成物の硬化前の粘度の調整や、樹脂組成物の硬化後の屈折率の調整や、硬化速度の増大等を図ることができる。ただし、成分（Ａ）の種類によっては、成分（Ｃ）を配合しなくても所望の粘度、屈折率、硬化速度を確保することができる。
成分（Ｃ）の例としては、ブチル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、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、トリメチロールトリグリシジルエーテル、ビスフェノールＡプロピレンオキシド付加物ジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルなどのエポキシ化合物や、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート、ε−カプロラクトン変性３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキレート、エポキシ化３−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸ビス(３−シクロヘキセニルメチル)修飾ε−カプロラクトンなどのシクロヘキセンオキシド化合物や、フェニルオキセタン、キシレンジオキセタンなどのオキセタン化合物等が挙げられる。
本発明の樹脂組成物中の成分（Ｃ）の配合割合は、好ましくは０〜８９．９質量％、より好ましくは５〜８５質量％、特に好ましくは１７〜８２質量％である

本発明においては、上述の成分以外にも各種添加剤として、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、シランカップリング剤、塗面改良剤、熱重合禁止剤、レベリング剤、界面活性剤、着色剤、保存安定剤、可塑剤、滑剤、溶媒、フィラー、老化防止剤、濡れ性改良剤、離型剤等を必要に応じて配合することができる。
本発明の樹脂組成物は、前記各成分を常法により混合して製造することができる。このようにして調製される本発明の樹脂組成物の粘度は、通常、５０〜２０，０００ｃｐ／２５℃、好ましくは１００〜１０，０００ｃｐ／２５℃、より好ましくは２００〜５，０００ｃｐ／２５℃である。該粘度が５０ｃｐ／２５℃未満では、目標とする膜厚が得られ難い上に、パターニング性が悪化することがある。該粘度が２０，０００ｃｐ／２５℃を超えると、基板に樹脂組成物を塗布する際に、塗布ムラやうねりが生じたり、あるいはコア部の形成時に、パターニング性が悪化して目的とする形状が得られ難くなる。

本発明の樹脂組成物の硬化物の屈折率（ｎ_Ｄ ^２５）は、好ましくは１．５５以上である。なお、「屈折率（ｎ_Ｄ ^２５）」とは、２５℃でＮａの輝線５８９ｎｍの光を通過させたときの屈折率を意味する。
本発明の樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度は、好ましくは１００℃、より好ましくは１２０℃以上である。なお、「ガラス転移温度」は、共振型動的粘弾性測定装置において振動周波数１０Ｈｚでの損失正接が最大値を示す温度によって定められる。
次に、本発明の樹脂組成物からなる光導波路の一例を説明する。図１は、本発明の光導波路形成用樹脂組成物を用いて作製された光導波路の一例を示す断面図である。図１中、光導波路１は、シリコンウエハ等の基材（基板）２の上に形成されており、下部クラッド層３と、下部クラッド層３の上面の領域の一部に帯状に延びるコア部５と、コア部５の側方および上方を覆うように形成されている上部クラッド層４とから構成されている。コア部５は光の伝送路であり、下部クラッド層３および上部クラッド層４よりも屈折率が大きい材料によって形成されている。

以下、本発明を実験例に基いて説明する。
＜感光性樹脂組成物の調製＞
表１に示す配合量で各成分を仕込み、液温を５０〜６０℃に制御しながら１時間攪拌し、液状組成物を得た。なお、表１中、各成分の配合量の単位は、質量部である。
＜感光性樹脂組成物の評価＞
１．硬化性
「Ｊ−１」〜「Ｊ−７」の各感光性樹脂組成物を、スピンコーターを用いてシリコン基板上に塗布し、波長３６５ｎｍ、照度３０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線をマスクアライナーにて照射し、紫外線硬化させた。３０秒間の照射でタックフリーとなったものを◎、１００秒間の照射でタックフリーとなったものを○とした。
２．ガラス転移温度
「Ｊ−１」〜「Ｊ−７」の各感光性樹脂組成物を、アプリケーターを用いてガラス基板上に６０μｍ厚になるように塗布して、樹脂組成物層を形成させた後、コンベア式ＵＶ照射装置を用いて、３．０Ｊ／ｃｍ^２の紫外線を照射し、硬化膜を得た。次いで、共振型動的粘弾性測定装置を用いて、振動周波数１０Ｈｚの振動を与えながら、この硬化膜の損失正接の温度依存性を測定した。得られた損失正接の最大値を示す温度をガラス転移温度（Ｔｇ）とした。
３．屈折率
「Ｊ−１」〜「Ｊ−７」の各感光性樹脂組成物を、アプリケーターを用いてガラス基板上に６０μｍ厚になるように塗布して、樹脂組成物層を形成させた後、コンベア式ＵＶ照射装置を用いて、３．０Ｊ／ｃｍ^２の紫外線を照射し、硬化膜を得た。この硬化膜について、２５℃でＮａの輝線５８９ｎｍの光を通過させたときの屈折率を、アッベ屈折計を用いて測定した。
結果を表１に示す。

＜光導波路の作製＞
調製した感光性樹脂組成物「Ｊ−１」〜「Ｊ−７」を用いて、次のように光導波路を作製した。
［実施例１］
１．下部クラッド層の形成
シリコン基板上に感光性樹脂組成物「ＥＬＣ２５００（Ｃｌｅａｒ）」（ＥＬＥＣＴＲＯ−ＬＩＴＥ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製 ｎ_Ｄ ^２５＝１．５１５）をスピンコーターで塗布し、波長３６５ｎｍ、照度３０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を３０秒間照射し、紫外線硬化させることにより、厚さ５０μｍの下部クラッド層を形成した。
２．コア部の形成
次に、下部クラッド層の上に感光性樹脂組成物「Ｊ−１」をスピンコーターで塗布し、幅５０μｍのライン状パターンを有するフォトマスクを介して、波長３６５ｎｍ、照度３０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を３０秒間照射して、直線状のパターンを放射線硬化させた。
次いで、紫外線硬化させた塗膜を有する基板を、アセトンからなる現像液中に浸漬して、塗膜の未露光部を洗い流して、膜厚５０μｍ、幅５０μｍの直線状のパターンを有するコア部を形成した。
３．上部クラッド層の形成
コア部および下部クラッド層の上面に、感光性樹脂組成物「ＥＬＣ２５００（Ｃｌｅａｒ）」をスピンコーターで塗布し、波長３６５ｎｍ、照度３０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を３０秒間照射し、紫外線硬化させることにより、コア部の上面を基準とした厚さが５０μｍである上部クラッド層を形成した。
［実施例２〜５、比較例１〜２］
下部クラッド層、コア部、上部クラッド層の各材料として表２に示した組成物を用いた以外は実施例１と同様にして、光導波路を形成した。

＜光導波路の評価＞
（１）形状の精度
前記の方法で形成したコア部（高さ５０μｍ×ライン幅５０μｍ）の形状に関して、コア部の高さおよび幅が、ともに５０±５μｍの寸法精度で形成された場合を「○」、５０±５μｍの範囲外で形成された場合を「×」とした。
（２）導波路損失
光導波路の一端から波長８５０ｎｍの光を入射させて、他端から出射する光量を測定した後、カットバック法により、単位長さ当たりの導波路損失を求めた。
（３）耐熱性
導波路長２０ｍｍの直線導波路を作製し、初期挿入損失値を測定後、光導波路を２００℃のオーブン内で３０分間加熱した。その後、光導波路を取り出し、室温下で一定時間静置させ、再度、挿入損失値を測定した。加熱後の挿入損失値の変化量が、初期値に対し１．０ｄＢを超えるものを「×」、１．０ｄＢ以下のものを「○」とした。
（４）長期信頼性
上記と同様に、初期挿入損失値を測定後、−４０℃（３０分）、８５℃（３０分）の繰り返しを冷熱衝撃試験機にて５００回実施した。その後、光導波路を取り出し、室温下にて再度、挿入損失値を測定した。冷熱衝撃試験機に入れる前の挿入損失の値に対し、試験後の挿入損失値の変化量が１．０ｄＢを超えるものを「×」、１．０ｄＢ以下のものを「○」とした。
結果を表２に示す。

表１および表２より、本発明の樹脂組成物（実施例１〜５）は、光導波路の形成材料として用いたときに、光導波路として適する屈折率を有し、かつ、パターニング性（形状の精度）、伝送特性（低い導波路損失）、耐熱性（高温試験下での良好な伝送特性の維持）、長期信頼性（ヒートサイクル試験下での良好な伝送特性の維持）に優れていることがわかる。
一方、比較例１では、成分（Ａ）を含まないため、長期信頼性が劣る。比較例２では、伝送特性（導波路損失）、耐熱性および長期信頼性が劣る。

本発明の光導波路形成用樹脂組成物を用いて作製された光導波路の一例を示す断面図である。

符号の説明

１ 光導波路
２ 基材
３ 下部クラッド層
４ 上部クラッド層
５ コア部

Claims (6)

1. （Ａ）ノボラック型エポキシ樹脂、および（Ｂ）光酸発生剤を含有することを特徴とする光導波路形成用感光性樹脂組成物。
2. 前記成分（Ａ）のエポキシ当量が５０〜１，０００ｇ／ｅｑである請求項１に記載の光導波路形成用感光性樹脂組成物。
3. 前記樹脂組成物の硬化物の屈折率（ｎ_Ｄ ^２５）が１．５５以上である請求項１又は２に記載の光導波路形成用感光性樹脂組成物。
4. 前記樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度が１００℃以上である請求項１〜３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。
5. 前記成分（Ａ）が、下記一般式（１）〜（３）のいずれか：
   

   

   （式中、Ｒ¹は水素原子または炭素数１〜１２のアルキル基またはアラルキル基を表す。ｎは、０〜１０の整数を表す。）
   

   

   （式中、Ｒ²およびＲ³は、各々独立して、水素原子または炭素数１〜１２のアルキル基またはアラルキル基を表す。ｎは、０〜１０の整数を表す。）
   

   

   （式中、Ｒ^４およびＲ^５は、各々独立して、水素原子または炭素数１〜１２のアルキル基またはアラルキル基を表す。ｎは、０〜１０の整数を表す。）
   で表されるノボラック型エポキシ樹脂である請求項１〜４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。
6. 下部クラッド層と、コア部と、上部クラッド層とを含む光導波路において、前記下部クラッド層、前記コア部および前記上部クラッド層の少なくとも一つが、請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする光導波路。
   

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