專(zhuān)利名稱(chēng)：聚合物光波導(dǎo)的制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚合物光波導(dǎo)的制法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著光通信、光信息處理、其他一般光學(xué)領(lǐng)域的增大，對(duì)用于將多個(gè)光學(xué)器件光學(xué)連接的光波導(dǎo)的需求在增高。作為這種光波導(dǎo)，一般采用如下聚合物光波導(dǎo)其使用聚合物材料形成芯(芯層)，在該芯上形成由聚合物材料形成的外包層，在該芯下形成由相同材料形成的下包層。上述聚合物光波導(dǎo)的芯通常形成為在光波導(dǎo)的縱向(光路方向)上延伸的圖案， 其寬度方向的截面形狀形成為大致方形。另外，這種圖案的芯通過(guò)使用紫外線固化性樹(shù)脂等感光性樹(shù)脂的光刻法來(lái)形成(專(zhuān)利文獻(xiàn)1、幻。即，在基板上形成下包層之后，在該下包層上形成芯形成用的感光性樹(shù)脂組合物層，隔著光掩模，照射光進(jìn)行曝光，使用顯影液將未曝光部分顯影和除去，從而形成上述規(guī)定圖案的芯。而且，作為上述芯形成用的感光性樹(shù)脂組合物的主劑，使用成型品的尺寸精度優(yōu)異的、環(huán)氧系、氧雜環(huán)丁烷系、乙烯基醚系等通過(guò)光引發(fā)陽(yáng)離子聚合反應(yīng)而固化的類(lèi)型的感光性樹(shù)脂(以下也簡(jiǎn)稱(chēng)為“光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂”)，在這些光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂中添加光酸產(chǎn)生劑等光催化劑、粘度調(diào)整用的溶劑以及反應(yīng)性低聚物、稀釋劑、偶聯(lián)劑等助劑來(lái)形成樹(shù)脂組合物?，F(xiàn)有技術(shù)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2007-279237號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2008-275999號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題然而，在聚合物光波導(dǎo)中，使用上述光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂通過(guò)光刻法形成芯時(shí)， 根據(jù)場(chǎng)合，會(huì)發(fā)生所制作的芯的寬度(光波導(dǎo)寬度方向的總寬度)大于設(shè)計(jì)值的情況。然而，這樣獲得的芯的寬度大于設(shè)計(jì)值時(shí)，光的總損失增大，聚合物光波導(dǎo)有可能無(wú)法發(fā)揮象當(dāng)初設(shè)計(jì)那樣的性能，期望這方面的改善。本發(fā)明是鑒于這種情況而做出的，其目的是提供使用通過(guò)光引發(fā)陽(yáng)離子聚合反應(yīng)而固化的類(lèi)型的感光性樹(shù)脂，能夠有效地制造低光損失的聚合物光波導(dǎo)的聚合物光波導(dǎo)的制法。用于解決問(wèn)題的方案為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的聚合物光波導(dǎo)的制法，其主旨在于，所述聚合物光波導(dǎo)包括傳輸光的芯、設(shè)置在該芯的下側(cè)的下包層、以及在覆蓋所述芯的狀態(tài)下設(shè)置的外包層，至少所述芯是使用通過(guò)光引發(fā)陽(yáng)離子聚合反應(yīng)而固化的類(lèi)型的感光性樹(shù)脂形成的，該聚合物光波導(dǎo)的制法包括在基板上形成的下包層的表面涂布包含所述通過(guò)光引發(fā)陽(yáng)離子聚合反應(yīng)而固化的類(lèi)型的感光性樹(shù)脂和溶劑的芯形成用樹(shù)脂組合物的工序；使所述芯形成用樹(shù)脂組合物中的溶劑揮發(fā)的加熱工序；控制該加熱工序中的加熱條件，將所述芯形成用樹(shù)脂組合物中的殘留溶劑濃度調(diào)整至以下的控制工序；以及，隔著光掩模對(duì)所述加熱工序后的芯形成用樹(shù)脂組合物的層照射照射線來(lái)曝光，并顯影而形成規(guī)定圖案的芯的工序。S卩，本發(fā)明人在使用通過(guò)光引發(fā)陽(yáng)離子聚合反應(yīng)而固化的類(lèi)型的感光性樹(shù)脂組合物作為芯的形成材料時(shí)，為了查明上述芯的總寬度大于設(shè)計(jì)值的情況的發(fā)生原因，重復(fù)進(jìn)行了一系列研究。在此過(guò)程中，認(rèn)為上述芯的寬度增寬的原因在于通過(guò)光照射產(chǎn)生的活性種(氫離子)擴(kuò)散到由于掩模而沒(méi)有接觸光的區(qū)域(與芯鄰接的設(shè)計(jì)外的區(qū)域)，并進(jìn)一步進(jìn)行了研究。接著，其結(jié)果查明，上述活性種的擴(kuò)散是由芯形成材料中配合的溶劑導(dǎo)致的。 即查明，芯的形成材料(光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂)由于溶劑而形成粘度低的清漆狀，因此上述活性種在該光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂組合物中容易移動(dòng)。接著，本發(fā)明人基于該認(rèn)識(shí)而發(fā)現(xiàn)，通過(guò)設(shè)法使芯形成材料中的溶劑量在其曝光前降低至適當(dāng)?shù)臐舛确秶种圃摶钚苑N的移動(dòng)，由此，即使在使用上述光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂時(shí)，也能獲得尺寸精度高的光波導(dǎo)芯，從而完成了本發(fā)明。發(fā)明的效果這樣，本發(fā)明是使用光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂，通過(guò)光刻法制作聚合物光波導(dǎo)的制法，其中，包括在該芯的曝光之前使上述芯形成用樹(shù)脂組合物中的溶劑揮發(fā)的加熱工序，控制該加熱工序中的加熱條件，將上述芯形成用樹(shù)脂組合物中的殘留溶劑濃度調(diào)整至Iwt% 以下的控制工序。因此，使得曝光后的上述芯形成用樹(shù)脂組合物中的殘留溶劑濃度(wt% = 殘留溶劑的質(zhì)量/樹(shù)脂組合物總體的質(zhì)量)降低至適當(dāng)?shù)臐舛确秶?，從而防止了由上述活性種的移動(dòng)引起的芯寬度的擴(kuò)大。其結(jié)果，在芯的形成時(shí)(曝光后的加熱處理時(shí))，其寬度不增大，能夠按照當(dāng)初的設(shè)計(jì)寬度精度良好地形成各芯。由此，可以降低各芯的總損失，制造高性能的光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂制聚合物光波導(dǎo)。


圖1的(a) (c)是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的聚合物光波導(dǎo)的制法中的下包層的形成方法的示意圖。圖2的(a) (f)是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的聚合物光波導(dǎo)的制法中的芯的形成方法的示意圖。圖3的(a) (C)是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的聚合物光波導(dǎo)的制法中的外包層的形成方法與步驟的示意圖，(d)是通過(guò)該制法獲得的聚合物光波導(dǎo)的示意性剖面圖。圖4為示出紫外線照射前的芯形成材料層中的殘留溶劑濃度與所得芯的寬度的關(guān)系的圖像1。圖5為示出紫外線照射前的芯形成材料層中的殘留溶劑濃度與所得芯的總損失的關(guān)系的圖像2。圖6的(a)為示出實(shí)施例1的聚合物光波導(dǎo)的芯的導(dǎo)光狀態(tài)的示意圖，(b)為示出比較例1的聚合物光波導(dǎo)的芯的導(dǎo)光狀態(tài)的示意圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明1下包層2 芯3外包層12控制組件
具體實(shí)施例方式接著，根據(jù)附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。首先，描述本實(shí)施方式的聚合物光波導(dǎo)的制法的概況。在該制法中，準(zhǔn)備由硅片、玻璃等形成的基板11，如圖1的(a) (c)所示，在其上形成下包層1。接著，如圖2的(a) (f)所示，在上述下包層1上，使用包含上述感光性樹(shù)脂(光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂)和溶劑的芯形成用樹(shù)脂組合物(以下有時(shí)稱(chēng)為“清漆”)來(lái)形成樹(shù)脂層(2’)，隔著形成為規(guī)定圖案的光掩模M將該樹(shù)脂層曝光，顯影，通過(guò)固化將形成有圖案的樹(shù)脂層形成為芯2。接著，如圖3的(a) (c)所示，以覆蓋下包層1上形成的芯2 的方式，形成外包層3，獲得圖3的(d)那樣的聚合物光波導(dǎo)。此時(shí)，如圖2的(b)所示，在芯的制作過(guò)程中，在該曝光之前，通過(guò)進(jìn)行經(jīng)由加熱使芯形成用樹(shù)脂組合物(樹(shù)脂層)中的溶劑揮發(fā)、并將該樹(shù)脂層中的殘留溶劑濃度降低至以下的加熱工序，從而防止所得芯的寬度大于設(shè)計(jì)值于未然。這是本發(fā)明的特征。接著，詳細(xì)說(shuō)明上述制法。首先，準(zhǔn)備平板狀的基板11。作為該基板11，例如，可列舉出上述硅片、玻璃，除此以外，還可以使用由樹(shù)脂、金屬等形成的基板。接著，如圖1的 (a)所示，在上述基板11的表面的規(guī)定區(qū)域涂布下包層1形成用的樹(shù)脂組合物1’。該樹(shù)脂組合物1’的涂布例如通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂布法等來(lái)進(jìn)行。接著，使之固化，制作下包層1。上述下包層1的固化根據(jù)下包層1的形成材料、厚度等適當(dāng)進(jìn)行，例如，使用感光性樹(shù)脂作為其形成材料時(shí)，如圖ι的(b)所示，對(duì)上述樹(shù)脂組合物1’層照射紫外線(空心箭頭L:以下相同)后，如圖1的(c)所示，通過(guò)使用烘箱等的加熱處理(虛線箭頭H:以下相同)，完成固化。接著，如圖2的(a)所示，在上述下包層1上涂布芯2形成用的光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂組合物(清漆2’)，如圖2的(b)所示，進(jìn)行加熱處理H，使該清漆2’中的溶劑揮發(fā)。 接著，對(duì)殘留溶劑濃度降低了的清漆2’的層，如圖2的(c)所示，隔著光掩模M照射紫外線 L，然后如圖2的(d)所示，進(jìn)行加熱處理H，使其完成固化。此后，如圖2的(e)所示，使用顯影液D，通過(guò)浸漬法、噴涂法、攪煉(puddle)法等進(jìn)行顯影，使上述光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂層O’)中的未曝光部分溶解并除去，將殘留的光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂層形成為芯2的圖案。接著，如圖2的(f)所示，通過(guò)加熱處理H，使芯部干燥，獲得截面大致方形的芯2。對(duì)此進(jìn)行更詳細(xì)描述時(shí)，首先，通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂布法等將由感光性光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂和溶劑形成的清漆2’涂布在下包層1上。此時(shí)，如圖2的(a)所示，通過(guò)質(zhì)量計(jì)13等測(cè)定剛涂布之后的清漆2’層的質(zhì)量(連基板11和下包層1 一起)，在利用計(jì)算機(jī)的控制組件12中存儲(chǔ)(控制工序)。另外，清漆2’中的涂布前(初始)溶劑量(濃度)為20 40wt%。接著，如圖2的(b)所示，將上述清漆2’層連基板11 一起加熱，使該清漆2’中的上述溶劑的一部分揮發(fā)，將上述清漆2’中殘留的溶劑的量降低至規(guī)定濃度范圍(lWt%以下)。此時(shí)的加熱條件通過(guò)上述質(zhì)量計(jì)13等監(jiān)測(cè)該加熱中的清漆2’層的質(zhì)量變化而由上述控制組件12來(lái)決定。而且，該清漆2’中的溶劑濃度的變化可以通過(guò)比較上述加熱前控制組件12中存儲(chǔ)的質(zhì)量與加熱后的質(zhì)量來(lái)求出(上述基板11和下包層1的質(zhì)量抵消)。 此外，清漆2’中的殘留溶劑的量降低至上述規(guī)定濃度以下為止的確認(rèn)也可同樣地通過(guò)利用上述質(zhì)量計(jì)13等的質(zhì)量測(cè)定來(lái)實(shí)時(shí)進(jìn)行(控制工序)。另外，本實(shí)施方式中的“控制工序”包括如下的一系列操作、組件、裝置等測(cè)定和記錄上述清漆2，中的溶劑的量(濃度)，基于此控制加熱工序的加熱條件，將加熱后的清漆 2’中的殘留溶劑濃度調(diào)整至以下。另外，在加熱工序中難以在線設(shè)置質(zhì)量計(jì)13等時(shí)，也可以為，通過(guò)預(yù)備實(shí)驗(yàn)等，預(yù)先設(shè)定工序中的加熱條件，通過(guò)上述控制組件12來(lái)控制該工序的加熱裝置的溫度、濕度、 風(fēng)量、加熱時(shí)間等。為了測(cè)定上述清漆2’中殘留的溶劑濃度，除了上述以外，還可以使用通過(guò)反射率吸收率等光學(xué)方法以非接觸方式測(cè)定溶劑濃度的方法、通過(guò)測(cè)定烘箱等的排氣中的溶劑濃度推測(cè)揮發(fā)的溶劑量的方法等。通過(guò)上述加熱來(lái)降低清漆2’中的殘留溶劑濃度之后，如圖2的(C)所示，隔著具有對(duì)應(yīng)于芯圖案的開(kāi)口的光掩模M照射紫外線L，將上述清漆2’的層曝光成規(guī)定圖案。為了隔著該光掩模M照射紫外線L，通常使用超高壓汞燈、高壓汞燈等。另外，從芯圖案的圖像分辨率的觀點(diǎn)考慮，根據(jù)感光性材料的種類(lèi)，使用稱(chēng)之為帶通濾光器的曝光濾光器，使得僅僅照射目標(biāo)曝光光線。利用上述紫外線L的曝光完成之后，如圖2的(d)所示，進(jìn)行用于完成光反應(yīng)的加熱處理H。此時(shí)，在本實(shí)施方式中的聚合物光波導(dǎo)的制法中，由于通過(guò)上述曝光前的加熱工序(參照?qǐng)D2的(b))，將芯2形成用的清漆2’中的殘留溶劑濃度降低至以下，因此即使在該曝光后的加熱處理H中，也能抑制由上述紫外線照射所產(chǎn)生的活性種在上述清漆 2’中的移動(dòng)。上述固化完成后，如圖2的(e)所示，使用顯影液D通過(guò)浸漬法等進(jìn)行顯影，使上述清漆2’層中的未曝光部分溶解并除去，將殘留的光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂層形成為芯2的圖案。接著，如圖2的(f)所示，通過(guò)加熱處理H除去形成了芯2的圖案的殘留樹(shù)脂層中的顯影液D。由此，在上述下包層1上形成規(guī)定形狀的芯2的圖案。接著，如圖3的(a)所示，與上述下包層1同樣地，涂布覆蓋下包層1和芯2的外包層3形成用的樹(shù)脂組合物3’。接著，使之固化，制作外包層3。該外包層3的固化在使用感光性樹(shù)脂作為其形成材料時(shí)也如下進(jìn)行如圖3的 (b)所示，對(duì)由上述樹(shù)脂組合物3’形成的層進(jìn)行紫外線L的照射，然后如圖3的(c)所示， 通過(guò)加熱處理H完成固化。另外，使用熱固化型的樹(shù)脂作為外包層3的形成材料時(shí)，僅僅進(jìn)行圖3的(c)所示的通過(guò)加熱處理H的固化。接著，通過(guò)使用切刀等的切割(圖示省略)，將光波導(dǎo)的縱向端部切斷，將光波導(dǎo)剪齊為所需的長(zhǎng)度，獲得圖3的(d)所示的各芯2的縱向端面(正方形端面)在其縱向的一個(gè)端面露出的光波導(dǎo)。這樣，本實(shí)施方式的聚合物光波導(dǎo)的制法中，芯2的利用紫外線L的曝光工序之前，包括使上述芯2形成用樹(shù)脂組合物(清漆2’ )中的溶劑揮發(fā)的加熱工序(參照?qǐng)D2的(b))和將上述清漆2’中的殘留溶劑濃度調(diào)整為以下的控制工序(控制組件12等)。 因此，即使使用光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂，在芯2形成時(shí)，其寬度不會(huì)過(guò)度增寬，能夠按照當(dāng)初設(shè)計(jì)寬度精度良好地形成各芯2。另外，由于芯2的寬度方向尺寸準(zhǔn)確，可以減低各芯2 的總損失，其結(jié)果，能夠以良好的成品率制造高性能和高品質(zhì)的聚合物光波導(dǎo)。此外，在上述實(shí)施方式中，雖然僅僅示出了芯的寬度方向截面，但本發(fā)明的聚合物光波導(dǎo)的制法能夠應(yīng)用于芯圖案在縱向上延伸的直線(straight)狀的光波導(dǎo)，此外還能應(yīng)用于例如芯圖案為曲線狀的光波導(dǎo)、用于對(duì)光信號(hào)進(jìn)行分波或合波的芯分支的光波導(dǎo)、 用于光信號(hào)的復(fù)合(合并)的芯交叉的光波導(dǎo)等。另外，作為本發(fā)明的聚合物光波導(dǎo)的制法中使用的形成材料，下包層、外包層和芯都可以使用環(huán)氧系、氧雜環(huán)丁烷系、乙烯基醚系等具有環(huán)氧基、乙烯基醚基等且通過(guò)光引發(fā)陽(yáng)離子聚合反應(yīng)而固化的類(lèi)型的樹(shù)脂。例如，可列舉出環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、聚有機(jī)硅樹(shù)脂等感光性樹(shù)脂(光聚合性樹(shù)脂)。在這些樹(shù)脂當(dāng)中，從成本、膜厚控制性、損失等觀點(diǎn)考慮，陽(yáng)離子聚合性環(huán)氧樹(shù)脂是優(yōu)選的。其中，通過(guò)改變添加劑的種類(lèi)、量，可以使下包層、外包層與芯的折射率產(chǎn)生差別。另外，上述光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂相對(duì)于整個(gè)芯形成用樹(shù)脂組合物(清漆)的比例通常為40 IOOwt %，優(yōu)選為50 80wt%。另外，上述光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂與光酸產(chǎn)生劑等光催化劑一起形成光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂組合物，作為其他成分，可以含有反應(yīng)性低聚物、稀釋劑、偶聯(lián)劑等。作為光酸產(chǎn)生劑，例如可以使用鐺鹽或金屬茂配合物等化合物。作為鐺鹽，可以使用重氮鐺鹽、锍鹽、碘鐺鹽、鱗鹽和硒鐺鹽(selenonium salt)等。作為它們的抗衡離子，可以使用CF3S03-、BF4-、PF6-、AsF6-和SbF6-等陰離子。作為具體例子，可列舉出三苯基锍三氟甲磺酸鹽、4-氯苯基重氮鐺六氟磷酸鹽、三苯基锍六氟銻酸鹽、三苯基锍六氟磷酸鹽、(4-苯基硫代苯基)二苯基锍六氟銻酸鹽、(4-苯基硫代苯基)二苯基锍六氟磷酸鹽、雙W-(二苯基锍)苯基]硫醚雙六氟銻酸鹽、雙W-( 二苯基锍)苯基]硫醚雙六氟磷酸鹽、甲氧基苯基)二苯基锍六氟銻酸鹽、(4-甲氧基苯基)苯基碘鐺六氟銻酸鹽、雙(4-叔丁基苯基)碘鐺六氟磷酸鹽、芐基三苯基鱗六氟銻酸鹽、三苯基硒鐺六氟磷酸鹽等。這些化合物可以單獨(dú)使用或?qū)煞N以上組合使用。上述光酸產(chǎn)生劑相對(duì)于整個(gè)芯形成用樹(shù)脂組合物(清漆)的比例通常為0.01 IOwt %，優(yōu)選為0. 1 5wt%。作為反應(yīng)性低聚物，例如可以使用芴衍生物型環(huán)氧化物、許多其他環(huán)氧化物、環(huán)氧 (甲基)丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、丁二烯丙烯酸酯、氧雜環(huán)丁烷等的低聚物。尤其，氧雜環(huán)丁烷類(lèi)只需少量添加就具有促進(jìn)聚合性混合物的固化的效果，因而優(yōu)選。作為氧雜環(huán)丁烷化合物的例子，可列舉出3-乙基-3-羥甲基氧雜環(huán)丁烷、3-乙基-3-(苯氧基甲基)氧雜環(huán)丁烷、二(1-乙基(3-氧雜環(huán)丁基(oxetanyl)))甲基醚、3_乙基_3_(2_乙基己基甲基) 氧雜環(huán)丁烷等。這些反應(yīng)性低聚物可以單獨(dú)使用或?qū)煞N以上組合使用。作為稀釋劑，例如可列舉出丁基縮水甘油醚、2-乙基己基縮水甘油醚等碳原子數(shù) 2 25的烷基單縮水甘油醚、丁二醇二縮水甘油醚、1，6-己二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、十二烷二醇二縮水甘油醚、季戊四醇多縮水甘油醚、三羥甲基丙烷多縮水甘油醚、甘油多縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚、間苯二酚縮水甘油醚、對(duì)叔丁基苯基縮水甘油醚、 烯丙基縮水甘油醚、四氟丙基縮水甘油醚、八氟丙基縮水甘油醚、十二氟戊基縮水甘油醚、 氧化苯乙烯、1，7-辛二烯二環(huán)氧化物、苧烯二環(huán)氧化物、苧烯單氧化物、α-菔烯環(huán)氧化物、β -菔烯環(huán)氧化物、環(huán)己烯環(huán)氧化物、環(huán)辛烯環(huán)氧化物、乙烯基環(huán)己烯氧化物等。進(jìn)而，從耐熱性、透明性的觀點(diǎn)考慮，作為優(yōu)選的稀釋劑，可列舉出分子內(nèi)具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)的環(huán)氧化物，即，3，4_環(huán)氧環(huán)己烯基甲基-3’，4’_環(huán)氧環(huán)己烯羧酸酯、3，4_環(huán)氧環(huán)己烯基乙基-3，4-環(huán)氧環(huán)己烯羧酸酯、乙烯基環(huán)己烯二氧化物、烯丙基環(huán)己烯二氧化物、3， 4-環(huán)氧-4-甲基環(huán)己基-2-環(huán)氧丙烷、雙(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)醚等。通過(guò)在作為主劑的環(huán)氧樹(shù)脂中混合適量的這些稀釋劑，提高了環(huán)氧基的反應(yīng)率，作為結(jié)果可以提高所得固化物的耐熱性、作為薄膜的柔軟性。作為偶聯(lián)劑，可以使用環(huán)氧系的偶聯(lián)劑。例如，可列舉出2-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)
乙基三甲氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-環(huán)氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷等。另外，還可以使用氨基系的3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷等。另外，在形成上述芯的形成材料的光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂組合物中，可添加粘度調(diào)整用的溶劑(與作為主劑的光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂不反應(yīng)，僅具有使樹(shù)脂溶脹和增塑的作用的有機(jī)溶劑)。作為該溶劑，使用乳酸乙酯、環(huán)己酮、甲乙酮(MEK)等。上述溶劑相對(duì)于整個(gè)芯形成用樹(shù)脂組合物(清漆)的比例通常為50wt%以下，優(yōu)選為20 40wt%。此外，考慮到成型后的尺寸伸縮等，成為各包層的形成材料的感光性樹(shù)脂組合物優(yōu)選不含上述粘度調(diào)整用的溶劑。例如，使用環(huán)氧樹(shù)脂時(shí)，代替上述溶劑，通過(guò)使用液狀的環(huán)氧單體，可以實(shí)現(xiàn)外包層的形成材料的無(wú)溶劑化。作為液狀的環(huán)氧單體，例如可列舉出 Daicel Chemical Industries, Ltd.制造的 CELLOXIDE 2021P, Daicel Chemical Industries, Ltd.制造的 CELLOXIDE 2081，ADEKA 公司制造的 ADEKA RESIN EP4080E 等。使用這些物質(zhì)，使固體狀或粘稠液體狀的環(huán)氧樹(shù)脂溶解，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)溶劑化。接著，將比較例和實(shí)施例一起說(shuō)明。然而，本發(fā)明不局限于以下的實(shí)施例。[實(shí)施例]首先，在實(shí)施例之前，制備使用材料。另外，比較例中使用的使用材料也是相同的。下包層和外包層的形成材料成分A (液狀環(huán)氧樹(shù)脂)含有脂環(huán)骨架的環(huán)氧樹(shù)脂(ADEKA公司制造的ADEKA RESIN EP4080E)100 重量份成分B (光酸產(chǎn)生劑)三芳基锍鹽的50%碳酸丙二酯溶液(San-Apro Ltd.制造的CPI-200K)1重量份芯的形成材料成分C (光引發(fā)陽(yáng)離子聚合環(huán)氧樹(shù)脂)鄰甲酚酚醛清漆縮水甘油醚(東都化成公司制造的YD CN-700-10) 100重量份成分B (光酸產(chǎn)生劑)三芳基锍鹽的50%碳酸丙二酯溶液(San-Apro Ltd.制造的CPI-200K)0. 5重量份使它們?cè)?0重量份的作為溶劑的乳酸乙酯(武藏野化學(xué)研究所公司制造)中攪拌溶解(溫度80°C，攪拌250rpmX3小時(shí))，制備成為芯的形成材料(光聚合性樹(shù)脂組合物)的清漆。所制備的清漆中含有的溶劑量(濃度)為37.3wt% (配合值)。另外，用數(shù)字粘度計(jì)(Brookfield Engineering Laboratories, Inc.制造的 HBDV-I+CP)測(cè)定其粘度， 結(jié)果為 1800mPa · s。
接著，與上述實(shí)施方式同樣地制作實(shí)施例的聚合物光波導(dǎo)。實(shí)施例下包層的制作首先，通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂布裝置(Mikasa Co.，Ltd.制造的1X-DX》在玻璃基板(厚度 11mm，140mm見(jiàn)方)的表面涂布上述外包層的形成材料，然后對(duì)其整個(gè)表面利用lOOOmJ/cm2 的紫外線(混合光線)照射(曝光機(jī)(Mikasa Co.，Ltd.制造的MA_60F)，超高壓汞燈(Ushio Inc.制造USH-250D))進(jìn)行曝光。接著，進(jìn)行80°C X5分鐘的加熱固化處理，在基板上制作下包層。所得下包層的截面尺寸用數(shù)字顯微鏡(KEYENCE公司制造的VHX-200)測(cè)定，厚度為 25 μ m。芯的制作接著，在上述下包層的表面通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂布裝置(Mikasa Co.，Ltd.制造的1X-DX2) 涂布上述芯的形成材料。接著，用質(zhì)量計(jì)測(cè)定總體的重量，如圖2的(b)所示，在100 160°C下進(jìn)行5 30分鐘的加熱處理，然后再次用質(zhì)量計(jì)測(cè)定總體的重量，根據(jù)該加熱前后的質(zhì)量變化(由溶劑揮發(fā)導(dǎo)致的重量減輕)，計(jì)算由上述芯形成材料形成的層中的溶劑(乳酸乙酯)濃度。另外，上述加熱條件設(shè)定為使得加熱后的芯形成材料層中的殘留溶劑濃度為lwt%以下。接著，隔著具有直線狀的芯圖案的開(kāi)口的合成石英制的鉻掩模(光掩模M)，從其上方，使用i帶通濾光器，按照接近式曝光法(間隙125 μ m)，用3000mJ/cm2的365nm射線照射進(jìn)行曝光(曝光機(jī)(Mikasa Co.，Ltd.制造的MA-60F)，超高壓汞燈(Ushio Inc.制造 USH-250D))。接著，進(jìn)行100°C X 10分鐘的加熱固化處理接著，通過(guò)使用Y-丁內(nèi)酯(三菱化學(xué)制造)進(jìn)行4分鐘的浸漬顯影，溶解除去未曝光部分，然后通過(guò)進(jìn)行100°C X5分鐘的加熱干燥處理，制作多條芯。所得各芯層的截面尺寸用數(shù)字顯微鏡(KEYENCE公司制造的VHX-200)測(cè)定，高度(厚度)為50 μ m。接著，在所得芯和下包層上，通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂布裝置(Mikasa Co.，Ltd.制造的 1X-DX2)涂布上述包層的形成材料，然后，在其整個(gè)表面利用lOOOmJ/cm2的紫外線(混合光線)照射(曝光機(jī)(Mikasa Co.，Ltd.制造的MA-60F)，超高壓汞燈(Ushio Inc.制造 USH-250D))進(jìn)行曝光。接著，進(jìn)行80°C X 5分鐘的加熱固化處理，形成外包層，獲得聚合物光波導(dǎo)。上述外包層的截面尺寸用數(shù)字顯微鏡(KEYENCE公司制造的VHX-200)測(cè)定，厚度為 75 μ m。比較例1上述“芯的制作”時(shí)，進(jìn)行60°C X 30分鐘的芯形成材料涂布后的加熱處理(參照?qǐng)D2的(b))，使得加熱后的芯形成材料層中的殘留溶劑濃度為約1. 5wt%左右，除此以外， 與上述實(shí)施例同樣地，制作比較例1的聚合物光波導(dǎo)。另外，所得光波導(dǎo)的各層(下包層、 芯、外包層)的厚度與實(shí)施例相同。比較例2上述“芯的制作”時(shí)，進(jìn)行60°C X 5分鐘的芯形成材料涂布后的加熱處理(參照?qǐng)D 2的(b))，使得加熱后的芯形成材料層中的殘留溶劑濃度為約4. 5wt%左右，除此以外，與上述實(shí)施例同樣地，制作比較例2的聚合物光波導(dǎo)。另外，所得光波導(dǎo)的各層(下包層、芯、 外包層)的厚度與實(shí)施例相同。
比較例3上述“芯的制作”時(shí)，進(jìn)行60°C X 1分鐘的芯形成材料涂布后的加熱處理(參照?qǐng)D 2的(b))，使得加熱后的芯形成材料層中的殘留溶劑濃度為約8. 5wt%左右，除此以外，與上述實(shí)施例同樣地，制作比較例3的聚合物光波導(dǎo)。另外，所得光波導(dǎo)的各層(下包層、芯、 外包層)的厚度與實(shí)施例相同。使用上述實(shí)施例、比較例1 3的聚合物光波導(dǎo)，調(diào)查紫外線曝光前的芯形成材料層中的殘留溶劑濃度(wt%)與所得芯的寬度及其光的總損失的關(guān)系。另外，通過(guò)NFP圖像觀察，目視觀察芯的導(dǎo)光狀態(tài)。殘留溶劑濃度與芯寬度的關(guān)系將形成的聚合物光波導(dǎo)在寬度方向上垂直地切斷，使用KEYENCE公司制造的數(shù)字式顯微鏡(VHX-200)觀察其截面，測(cè)定各芯的寬度(光波導(dǎo)寬度方向的總寬度)。另外，各芯的高度全部為50 μ m。實(shí)施例(n = 6)紫外線曝光前的芯形成材料層中的殘留溶劑濃度全部低于 lwt%，所得芯的總寬度為50 44 μ m(平均48. 1 μ m)。比較例1 :(n = 1)紫外線曝光前的芯形成材料層中的殘留溶劑濃度為大約 1.5wt%，所得芯的總寬度為59 μ m。比較例2:(n = 2)紫外線曝光前的芯形成材料層中的殘留溶劑濃度為大約 4. 5wt%,所得芯的總寬度的平均值為67. 9 μ m。比較例3:(n = 1)紫外線曝光前的芯形成材料層中的殘留溶劑濃度為大約 8. 5wt%，所得芯的總寬度為74 μ m。圖4是以上述測(cè)定的芯的寬度(μπι)為縱軸，以上述紫外線照射前的芯形成材料層中的殘留溶劑濃度)為橫軸，將上述結(jié)果繪制曲線而獲得的圖像1。^mmmM接著，通過(guò)依據(jù)JIS C 6823的方法，測(cè)定所得芯的總損失。實(shí)施例(n = 6)紫外線曝光前的芯形成材料層中的殘留溶劑濃度全部低于 lwt%，所得芯的總損失為1. 6 2. ldB/10cm(平均1. 8dB/10cm)。比較例1 :(n = 1)紫外線曝光前的芯形成材料層中的殘留溶劑濃度為約 1. 5wt%，所得芯的總損失為4. 3dB/10cm。比較例2:(n = 2)紫外線曝光前的芯形成材料層中的殘留溶劑濃度為約 4. 5wt%，所得芯的總損失的平均值為5. 4dB/10cm。比較例3:(n= 1)紫外線曝光前的芯形成材料層中的殘留溶劑濃度為約 8. 5wt%，所得芯的總損失為5. ldB/10cm。圖5是以上述測(cè)定的芯的總損失值(dB/lOcm)為縱軸，以上述紫外線照射前的芯形成材料層中的殘留溶劑濃度)為橫軸，將上述結(jié)果繪制曲線而獲得的圖像2。從以上的結(jié)果可知，作為芯的形成材料，在使用鄰甲酚酚醛清漆縮水甘油醚作為光引發(fā)陽(yáng)離子聚合環(huán)氧樹(shù)脂、三芳基锍鹽的50%碳酸丙二酯溶液作為光酸產(chǎn)生劑、乳酸乙酯作為它們的溶劑的光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂組合物中，將紫外線照射前的芯形成材料中的殘留溶劑濃度通過(guò)其前階段的加熱處理控制在以下，由此會(huì)提高該芯的寬度的尺寸精度，其結(jié)果，獲得了芯的光損失低、高品質(zhì)的聚合物光波導(dǎo)。
另外，通過(guò)NFP圖像觀察來(lái)觀察上述實(shí)施例、比較例1的聚合物光波導(dǎo)的芯的導(dǎo)光狀態(tài)，結(jié)果確認(rèn)到，實(shí)施例的聚合物光波導(dǎo)的芯如圖6的(a)的示意圖所示具有非常清晰的輪廓，顯示了均勻的導(dǎo)光狀態(tài)。另一方面，如比較例1所示，與設(shè)計(jì)值相比在橫向(寬度方向)上擴(kuò)大的聚合物光波導(dǎo)的芯如圖6的(b)的示意圖所示具有寬的輪廓，導(dǎo)光狀態(tài)也是不均勻的。產(chǎn)業(yè)上的可利用件本發(fā)明的聚合物光波導(dǎo)的制法可廣泛地用于制造光通信、光信息處理、其他一般光學(xué)領(lǐng)域中使用的聚合物光波導(dǎo)的制造中。
權(quán)利要求
1.聚合物光波導(dǎo)的制法，其特征在于，所述制法包括 工序(a)，在基板上形成下包層； 工序(b)，在所述下包層上形成傳輸光的芯； 工序(c)，以覆蓋所述芯的方式形成外包層； 其中，所述工序(b)包括工序(b-Ι)，在所述下包層的表面涂布芯形成用樹(shù)脂組合物，所述芯形成用樹(shù)脂組合物包含通過(guò)光引發(fā)陽(yáng)離子聚合反應(yīng)而固化的類(lèi)型的感光性樹(shù)脂和溶劑；工序(b-2)，將所述芯形成用樹(shù)脂組合物加熱，使所述芯形成用樹(shù)脂組合物中的所述溶劑揮發(fā)；工序(b-3)，控制所述工序(b-2)中的加熱條件，將所述芯形成用樹(shù)脂組合物中的殘留溶劑濃度調(diào)整至Iwt %以下；工序(b_4)，隔著光掩模對(duì)所述工序(b-2)后的芯形成用樹(shù)脂組合物的層照射照射線來(lái)曝光，并顯影而形成規(guī)定圖案的所述芯。
全文摘要
本發(fā)明提供了聚合物光波導(dǎo)的制法，該方法使用通過(guò)光引發(fā)陽(yáng)離子聚合反應(yīng)而固化的類(lèi)型的感光性樹(shù)脂，可有效地制造低光損失的聚合物光波導(dǎo)。該聚合物光波導(dǎo)由芯(2)、下包層(1)、和外包層(3)構(gòu)成，該制法包括在下包層(1)的表面涂布含有溶劑的芯形成用光引發(fā)陽(yáng)離子聚合樹(shù)脂組合物的工序(a)；通過(guò)加熱處理使由上述芯形成用樹(shù)脂組合物(2’)形成的層中的溶劑揮發(fā)的加熱工序(b)；將該加熱工序(b)后的芯形成用樹(shù)脂組合物中的殘留溶劑濃度調(diào)整至1wt％以下的控制工序(控制組件(12))，對(duì)上述加熱工序(b)后的芯形成用樹(shù)脂組合物的層隔著光掩模照射照射線來(lái)曝光，并顯影而形成規(guī)定圖案的芯(2)。
文檔編號(hào)G02B6/138GK102236125SQ20111010096
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月26日
發(fā)明者小河睦 申請(qǐng)人:日東電工株式會(huì)社