KR101570246B1 - 광도파로의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광도파로의 제조 방법에 관한 것으로서, 언더클래드층(2)의 표면에 코어 형성용 감광성 수지층(3A)을 형성한 후, 상기 코어 형성용 감광성 수지층(3A)을 소정 패턴으로 노광하고, 상기 노광 부분을 코어(3)에 형성한다. 상기 노광 후, 코어 형성용 감광성 수지층(3A)의 노광 부분 및 미노광 부분(3a)의 표면을 오버클래드층 형성용 감광성 수지층(4A)으로 피복한다. 계속해서 상기 2층의 감광성 수지층(3A, 4A)을 가열하고, 상기 코어 형성용 감광성 수지층(3A)의 미노광 부분(3a)의 수지와 오버클래드층 형성용 감광성 수지층(4A)의 수지를 용융하여 혼합하여 혼합층(5A)으로 한다. 그리고, 상기 혼합층(5A)을 노광하고, 상기 노광된 혼합층(5A)을 제 3 클래드층(5)으로 형성하여 현상 공정이 불필요하고, 또한 코어의 굴절률과 클래드층의 굴절률의 차를 안정적으로 크게 설정할 수 있는 광도파로의 제조 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 광 통신, 광 정보 처리, 그 외 일반 광학에서 널리 이용되는 광도파로의 제조 방법에 관한 것이다.
광도파로는 통상 언더클래드층의 표면에 광의 통로인 코어를 소정 패턴으로 형성하고, 그 코어를 피복한 상태로 오버클래드층을 형성하여 구성되어 있다. 상기 코어는 그 내부를 통과하는 광이 누설되지 않도록 하기 위해 상기 코어에 인접하는 언더클래드층 및 오버클래드층 보다도 굴절률이 높게 설정되어 있다. 코어와 클래드층의 굴절률의 차가 클수록 코어 내를 통과하는 광이 누설되기 어려워져 광전파 효율이 높아진다. 이와 같은 광도파로의 제조 방법으로서는 포토리소그래피법에 의한 방법(예를 들면, 일본 공개특허공보 제2007-11067호 참조), 포토브리칭법에 의한 방법(예를 들면, 일본 공개특허공보 제2006-299066호 참조) 등이 제안되어 있다.
상기 포토리소그래피법에 의한 광도파로의 제조 방법에서는 상기 언더클래드층, 코어, 오버클래드층의 각 형성 재료로서 굴절률을 알고 있는 감광성 수지(노광에 의한 굴절률의 변화는 없음)를 이용함으로써 상기 굴절률의 차를 설정한다. 또 한, 코어의 소정 패턴의 형성은 언더클래드층의 표면에 형성된 코어 형성용 감광성 수지층에 대해 코어의 패턴에 대응하는 개구 패턴이 형성되어 있는 포토마스크를 통해 노광한 후, 현상액을 이용하여 현상함으로써 미노광 부분을 용해시켜 제거하고, 노광 부분을 소정 패턴으로 잔존시키는 것이 실시되어 있다.
또한, 상기 포토브리칭법에 의한 광도파로의 제조 방법에서는 코어의 형성 시, 한개의 포토브리칭 재료에 대해 부분적으로 노광하고, 노광 부분과 미노광 부분에서 굴절률의 차를 생기게 하는 것이 실시된다(노광 부분의 굴절률이 낮아진다). 그리고, 상기 미노광 부분이 상기 노광 부분 보다도 굴절률이 높아지고, 소정 패턴으로 형성된 코어가 된다.
그러나, 상기 포토리소그래피법에 의한 경우는 상기 굴절률의 차를 안정적으로 소정값으로 설정할 수 있지만, 현상이 필요하므로 그 만큼 공정 수가 많아지고 있다. 또한, 그 현상에서는 미노광 부분을 용해 제거하기 위해 낭비가 되는 형성 재료가 있다. 또한, 상기 현상에 이용하는 현상액은 안전성에 문제가 있다. 상기 포토리소그래피법에서는 이들 점에서 개선의 여지가 있다.
상기 포토브리칭법에 의한 경우는 현상 공정은 없지만, 상기 굴절률의 차를 발생시키는 데에 안정성이 부족하고, 또한 굴절률의 차가 작은 문제가 있다.
본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 현상 공정이 불필요하고, 또한 코어의 굴절률과 클래드층의 굴절률의 차를 안정적으로 크게 설정할 수 있는 광도파로의 제조 방법의 제공을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 언더클래드층을 형성하는 공정과, 상기 언더클래드층의 표면에 코어 형성용 제 1 감광성 수지층을 형성하는 공정과, 상기 코어 형성용 제 1 감광성 수지층에 대해 소정 패턴의 노광을 실시하고, 상기 노광 부분을 코어에 형성하는 공정과, 상기 노광 후, 상기 코어 형성용 제 1 감광성 수지층의 노광 부분으로 이루어진 코어 및 미노광 부분의 표면을 오버클래드층 형성용 제 2 감광성 수지층으로 피복하는 공정과, 상기 제 1 및 제 2 감광성 수지층을 가열하고, 상기 코어 형성용 제 1 감광성 수지층의 미노광 부분의 수지와 오버클래드층 형성용 제 2 감광성 수지층의 수지를 용융 혼합하여 혼합층으로 하는 공정과, 상기 혼합층을 노광하고, 상기 노광된 혼합층을 제 3 클래드층으로 형성하는 공정을 구비하고 있는 광도파로의 제조 방법을 제 1 요지로 한다.
또한, 본 발명은 언더클래드층 형성용 제 1 감광성 수지층을 형성하는 공정과, 상기 언더클래드층 형성용 제 1 감광성 수지층의 표면에 코어 형성용 제 2 감광성 수지층을 형성하는 공정과, 상기 코어 형성용 제 2 감광성 수지층의 표면에 오버클래드층 형성용 제 3 감광성 수지층을 형성하는 공정과, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 감광성 수지층에 대해 소정 패턴의 노광을 실시하고, 상기 노광된 상기 제 1, 제 2 및 제 3 각 감광성 수지층 부분을 각각 언더클래드층, 코어, 오버클래드층으로 형성하는 공정과, 상기 노광 후, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 감광성 수지층을 가열하고, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 감광성 수지층의 미노광 부분의 수지를 용융 혼합하여 혼합층으로 하여 상기 제 1, 제 2 및 제 3 감광성 수지층의 노광 부분으로 이루어진 언더클래드층, 코어, 오버클래드층과 인접시키는 공정과, 상기 혼합층을 노광하고, 상기 노광된 혼합층을 제 3 클래드층으로 형성하는 공정을 구비하는 광도파로의 제조 방법을 제 2 요지로 한다.
즉, 본 발명의 제 1 요지의 광도파로의 제조 방법에서는 언더클래드층의 표면에 코어 형성용 제 1 감광성 수지층을 형성한 후, 상기 코어 형성용 제 1 감광성 수지층에 대해 소정 패턴의 노광을 실시하고, 상기 노광 부분을 코어에 형성하고 있다. 이에 의해 상기 코어는 상기 언더클래드층의 표면에 형성되고, 상기 코어의 저면이 상기 언더클래드층과 인접한 상태가 된다. 여기서 상기 언더클래드층의 굴절률 및 코어의 굴절률은 각각의 형성 재료에 의해 정해지므로 상기 굴절률을 각각 소정값으로 설정할 수 있다. 또한, 상기 코어의 형성 시에는 코어 형성용 제 1 감광성 수지층의 미노광 부분(코어로 되어 있지 않은 부분)이 남아 있다. 그리고, 상기 코어 형성용 제 1 감광성 수지층의 노광 부분으로 이루어진 코어 및 미노광 부분의 표면을 오버클래드층 형성용 제 2 감광성 수지층으로 피복한 후, 가열에 의해 상기 코어 형성용 제 1 감광성 수지층의 미노광 부분의 수지와 오버클래드층 형성용 제 2 감광성 수지층의 수지를 용융 혼합하여 혼합층으로 하고 있다. 그리고, 상기 혼합층을 노광하고, 상기 노광된 혼합층을 제 3 클래드층으로 형성하고 있다. 이와 같이 본 발명의 제 1 요지에서는 현상에 의해 미노광 부분을 제거하는 공정을 필요로 하지 않고, 제 3 클래드층(오버클래드층에 상당)을 형성할 수 있다. 상기 제 3 클래드층을 형성한 상태에서는 상기 코어의 꼭대기면 및 측면이 상기 제 3 클 래드층과 인접한 상태가 된다. 여기서 상기 제 3 클래드층의 굴절률은 상기 혼합에 의해 코어 형성용 제 1 감광성 수지층의 굴절률과 오버클래드층 형성용 제 2 감광성 수지층의 굴절률 사이의 값이 된다. 그리고, 이들 코어 형성용 제 1 감광성 수지층의 굴절률 및 오버클래드층 형성용 제 2 감광성 수지층의 굴절률은 각각의 형성 재료에 의해 정해지고 있다. 이 때문에 상기 제 3 클래드층의 굴절률은 상기 코어 형성용 제 1 감광성 수지층의 미노광 부분과 오버클래드층 형성용 제 2 감광성 수지층의 체적비에 의해 소정값으로 설정할 수 있다(통상, 체적비가 큰 측의 감광성 수지층의 굴절률에 가까운 값이 됨).
또한, 본 발명의 제 2 요지의 광도파로의 제조 방법에서는 언더클래드층 형성용 제 1 감광성 수지층의 표면에 코어 형성용 제 2 감광성 수지층 및 오버클래드층 형성용 제 3 감광성 수지층을 이 순서로 형성하고 있다. 그리고, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 감광성 수지층에 대해 소정 패턴의 노광을 실시하고, 상기 노광된 제 1, 제 2 및 제 3 감광성 수지층의 각 부분을 각각 언더클래드층, 코어, 오버클래드층의 3층으로 형성하고 있다. 상기 3층은 노광된 영역에 있어서 상하에 3층으로 적층된 상태로 되어 있고, 그 외측에는 상기 제 1, 제 2 및 제 3 감광성 수지층의 미노광 부분이 분포되어 있다. 그리고, 가열에 의해 상기 제 1, 제 2 및 제 3 감광성 수지층의 미노광 부분의 수지를 용융 혼합하여 혼합층으로 하여 상기 제 1, 제 2 및 제 3 감광성 수지층의 노광 부분으로 이루어진 언더클래드층, 코어, 오버클래드층의 3층과 인접시킨다. 계속해서 상기 혼합층을 노광하고, 상기 노광된 혼합층을 제 3 클래드층으로 형성한다. 이에 의해 상기 언더클래드층, 코어, 오버클 래드층의 각 측면이 상기 제 3 클래드층과 인접한 상태가 된다. 이와 같이 본 발명의 제 2 요지에서도 현상에 의해 미노광 부분을 제거하는 공정을 필요로 하지 않는다. 여기서, 상기 제 3 클래드층의 굴절률은 상기 혼합에 의해 코어 형성용 제 2 감광성 수지층의 굴절률과 언더클래드층 형성용 제 1 감광성 수지층의 굴절률 또는 오버클래드층 형성용 제 3 감광성 수지층의 굴절률(어느 하나의 작은 쪽) 사이의 값이 된다. 그리고, 이들 언더클래드층 형성용 제 1 감광성 수지층의 굴절률, 코어 형성용 제 2 감광성 수지층의 굴절률 및 오버클래드층 형성용 제 3 감광성 수지층의 굴절률은 각각의 형성 재료에 의해 정해지고 있다. 이 때문에 상기 제 3 클래드층의 굴절률은 상기 제 1, 제 2 및 제 3 감광성 수지층의 미노광 부분의 체적비에 의해 소정값으로 설정할 수 있다.
본 발명의 제 1 요지의 광도파로의 제조 방법에서는 코어 형성용 제 1 감광성 수지층을 소정 패턴으로 노광한 후, 현상에 의해 미노광 부분을 용해 제거하는 공정을 취하지 않기 때문에 현상 공정을 불필요하게 할 수 있다. 또한, 상기 광도파로의 언더클래드층, 코어 및 제 3 클래드층은 굴절률을 알 수 있는 형성 재료를 이용하여 형성되므로 상기 언더클래드층, 코어 및 제 3 클래드층의 각 굴절률은 소정값으로 설정할 수 있다. 따라서, 코어의 굴절률과 상기 코어에 인접하는 언더클래드층 및 제 3 클래드층의 굴절률과의 차를 계산값대로 설정할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 요지의 광도파로의 제조 방법에서는 제 1, 제 2 및 제 3 감광성 수지층을 소정 패턴으로 노광한 후, 현상에 의해 미노광 부분을 용해 제 거하는 공정을 취하지 않기 때문에 현상 공정을 불필요하게 할 수 있다. 또한, 상기 광도파로의 언더클래드층, 코어, 오버클래드층 및 제 3 클래드층은 굴절률을 알수 있는 형성 재료를 이용하여 형성되므로 상기 언더클래드층, 코어, 오버클래드층 및 제 3 클래드층의 각 굴절률은 소정 값으로 설정할 수 있다. 따라서 코어의 굴절률과 상기 코어에 인접하는 언더클래드층, 오버클래드층 및 제 3 클래드층의 굴절률과의 차를 계산값대로 설정할 수 있다.
본 발명의 제 2 요지의 광도파로의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 감광성 수지층에 대한 노광이 동시에 실시되는 경우에는 공정 수를 대폭 감소시킬 수 있다.
상기 가열이 100~200℃의 범위 내에서 5~30분간의 범위 내에서 실시되는 경우에는 그 가열에 의해 형성되는 상기 혼합층의 성분을 더 균일하게 혼합시킬 수 있다.
(발명을 실시하기 위한 가장 좋은 형태)
계속해서 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 요지의 광도파로의 제조 방법에 의해 얻어진 광도파로(W1)를 도시하고 있다. 이 광도파로(W1)는 기판(1)의 표면에 형성되어 있고, 언더클래드층(2), 코어(3) 및 제 3 클래드층(5)으로 되어 있다. 이 광도파로(W1)의 제조 방법에 대해 요약해서 설명하면, 이 광도파로(W1)에서는 상기 기판(1)상의 언 더클래드층(2)의 표면에 코어 형성용 감광성 수지층(3A)[도 2의 (b) 참조]을 형성한 후, 상기 코어 형성용 감광성 수지층(3A)에 대해 자외선 등의 조사선(L)을 조사하여 소정 패턴으로 노광하여 코어(3)를 형성하고, 현상(미노광 부분의 용해 제거)을 실시하지 않고, 상기 코어 형성용 감광성 수지층(3A)의 표면을 오버클래드층 형성용 감광성 수지층(4A)[도 2의 (c) 참조]으로 피복한다. 그리고, 그 상태로 가열 처리함으로써 상기 코어 형성용 감광성 수지층(3A)의 미노광 부분의 수지와 오버클래드층 형성용 감광성 수지층(4A)의 수지를 용융하여 혼합하여 혼합층(5A)[도 2의 (d) 참조]으로 한다. 계속해서 이 혼합층(5A)을 노광하고, 상기 노광된 혼합층(5A)을 제 3 클래드층(5)으로 형성한다. 이와 같이 하여 상기 광도파로(W1)가 얻어진다.
계속해서 상기 광도파로(W1)의 제조 방법에 대해 자세히 설명한다.
우선, 상기 기판(1)[도 2의 (a) 참조]을 준비한다. 이 기판(1)으로서는 유리제 기판, 스테인레스(SUS) 등의 금속제 기판, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 수지제 기판 등을 예로 들 수 있다. 상기 기판(1)의 두께는 예를 들면 20㎛∼1mm의 범위 내로 설정된다.
계속해서, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 상기 기판(1)의 소정 영역에 언더클래드층(2)을 형성한다. 상기 언더클래드층(2)의 형성은 예를 들면 다음과 같이 실시된다. 우선, 언더클래드층 형성용 감광성 수지가 용매에 용해되어 있는 바니시를 상기 기판(1)상에 도포한다. 상기 감광성 수지로서는 예를 들면 감광성 에 폭시 수지 등을 들 수 있다. 또한, 상기 바니시의 도포는 예를 들면 스핀코트법, 디핑법, 캐스팅법, 인젝션법, 잉크젯법 등에 의해 실시된다. 그리고, 필요에 따라서 상기 도포층을 가열 처리에 의해 건조시킨다. 이 가열 처리는 통상 핫플레이트 또는 오븐 등이 이용되고, 50~120℃×10~30분간의 범위 내에서 실시된다. 이에 의해 언더클래드층 형성용 감광성 수지층(2A)을 형성한다.
계속해서 상기 감광성 수지층(2A)을 조사선에 의해 노광한다. 상기 노광용 조사선으로서는 예를 들면 가시광, 자외선, 적외선, X선, α선, β선, γ선 등이 이용된다. 바람직하게는 자외선이 이용된다. 자외선을 이용하면 큰 에너지를 조사하여 큰 경화 속도를 얻을 수 있고, 또한 조사 장치도 소형이고 저렴하며, 생산 비용의 저감화를 도모할 수 있기 때문이다. 자외선의 광원으로서는 예를 들면 저압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등 등을 들 수 있고, 자외선의 조사량은 통상 10~10000mJ/㎠의 범위 내로 설정된다.
상기 노광 후, 광 반응을 완결시키기 위해 가열 처리를 실시한다. 이 가열 처리는 통상 80~250℃×10초~2시간의 범위 내에서 실시된다. 이에 의해 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이 상기 감광성 수지층(2A)을 언더클래드층(2)으로 형성한다. 언더클래드층(2)의 두께는 통상 1~50㎛의 범위 내로 설정된다.
계속해서 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 언더클래드층(2)의 표면에 코어 형성용 감광성 수지층(미경화)(3A)을 형성한다. 이 감광성 수지층(3A)의 형성은 도 2의 (a)에서 설명한 언더클래드층 형성용 감광성 수지층(2A)의 형성 방법과 동일하게 하여 실시된다. 또한, 이 코어 형성용 감광성 수지는 상기 언더클래 드층 형성용 감광성 수지 및 하기 오버클래드층 형성용 감광성 수지 보다도 굴절률이 큰 재료가 이용된다. 이 굴절률의 조정은 예를 들면 상기 각 감광성 수지의 종류의 선택이나 조성 비율을 조정하여 실시할 수 있다.
계속해서 상기 코어 형성용 감광성 수지층(3A)상에 코어(3)[도 2의 (c) 참조]에 대응하는 개구 패턴이 형성되어 있는 포토마스크(M)를 배치하고, 이 포토마스크(M)를 통해 상기 개구 패턴에 대응하는 상기 감광성 수지층(3A) 부분을 조사선(L)에 의해 노광한다. 계속해서 광반응 완결용 가열 처리를 실시한다. 이 노광 및 가열 처리는 상기에 설명한 언더클래드층(2)의 형성 방법과 동일하게 하여 실시된다. 이에 의해 상기 노광 부분을 경화시켜 코어(3)로 형성한다. 이 코어(3)의 두께(높이)는 통상 10~150㎛의 범위 내로 설정되고, 코어(3)의 폭은 통상 8~50㎛의 범위 내로 설정된다.
계속해서, 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 현상(미노광 부분의 용해 제거)을 실시하지 않고, 상기 코어 형성용 감광성 수지층(3A)의 노광 부분(코어(3)) 및 미노광 부분(미경화)(3a)의 표면에 오버클래드층 형성용 감광성 수지층(미경화)(4A)으로 피복한다. 이 감광성 수지층(4A)의 피복은 도 2의 (a)에서 설명한 언더클래드층 형성용 감광성 수지층(2A)의 형성 방법과 동일하게 실시된다. 이 감광성 수지층(4A)의 두께는 통상 5~100㎛의 범위 내로 설정된다.
그리고, 가열 처리를 실시한다. 이 가열 처리에 의해 상기 코어 형성용 감광성 수지층(3A)의 미노광 부분(3a)의 수지와 오버클래드층 형성용 감광성 수지층(4A)의 수지가 용융하고, 이들 사이에서 수지의 대류(對流)가 발생하며, 양 수지 가 혼합되어 도 2의 (d)에 도시한 바와 같이 혼합층(5A)이 형성된다. 상기 가열 처리는 형성되는 상기 혼합층(5A)의 성분이 더 균일해지도록 혼합시키는 관점에서 100~200℃×5~30분간의 범위 내에서 실시되는 것이 바람직하다. 상기 가열 처리가 100℃×5분간을 하회하면 상기 혼합이 불충분해지고, 상기 혼합층(5A)의 성분이 불균일해진다. 그 결과, 이후의 공정을 거쳐 제조된 광도파로(W1)(도 1 참조)의 광 전파 손실이 커진다. 상기 가열 처리가 200℃×30분간을 상회하면, 코어(3)가 용융할 우려가 있다.
그 후, 상기 혼합층(5A)에 대해 언더클래드층(2)의 형성 공정과 마찬가지로 노광, 광반응 완결용 가열 처리를 실시하여 그 혼합층(5A)을 제 3 클래드층(5)으로 형성한다. 이에 의해 상기 코어(3)의 꼭대기면 및 측면이 상기 제 3 클래드층(5)과 인접한 상태가 된다. 여기서 상기 제 3 클래드층(5)의 굴절률은 상기 혼합에 의해 코어 형성용 감광성 수지층(3A)의 굴절률과 오버클래드층 형성용 감광성 수지층(4A)의 굴절률 사이의 값이 된다. 그리고, 코어 형성용 감광성 수지층(3A)의 굴절률 및 오버클래드층 형성용 감광성 수지층(4A)의 굴절률은 각각의 형성 재료에 의해 정해진다. 이 때문에 상기 제 3 클래드층(5)의 굴절률은 상기 코어 형성용 감광성 수지층(3A)의 미노광 부분(3a)과 오버클래드층 형성용 감광성 수지층(4A)의 체적비에 의해 소정값으로 설정할 수 있다.
이와 같이 하여 기판(1)의 표면에 상기 언더클래드층(2), 코어(3) 및 제 3 클래드층(5)으로 이루어진 광도파로(W1)(도 1 참조)가 제조된다. 그리고, 상기 광 도파로(W1)는 상기 기판(1)의 표면에 형성된 상태로 또는 상기 기판(1)으로부터 박리되어 사용된다.
그런데 종래의 포토리소그래피법에서는 코어를 형성할 때, 포토마스크를 통한 노광이 실시되지만, 그 노광에 의해 코어 측면의 표면이 거칠어질 수 있다. 그리고, 상기 코어 측면의 표면 거칠기는 코어 내의 광 전파에 악영향을 미친다. 이에 대해 상기 실시형태의 상기 광도파로(W1)는 상기와 같이 제조되므로 종래의 포토리소그래피법에 의해 얻어진 광도파로와 비교하여 제 3 클래드층(5)에 인접하는 코어(3)의 꼭대기면 및 측면에 표면 거칠기가 없는 점에서 다르다. 이 때문에 상기 코어(3) 측면의 표면 거칠기에 의한 광 전파로의 악영향이 적어지고, 광전파의 저손실화가 가능해지는 효과를 갖는다.
또한, 상기 제 1 실시형태에서는 언더클래드층(2)의 형성을 언더클래드층 형성용 감광성 수지가 용매에 용해되어 있는 바니시로 이루어진 도포층에 대해 노광하는 것에 의해 실시했지만, 이를 대신하여 언더클래드층(2)으로서 작용하는 수지 필름을 준비하고, 이를 그대로 언더클래드층(2)으로서 이용해도 좋다
도 3은 본 발명의 제 2 요지의 광도파로의 제조 방법에 의해 얻어진 광도파로(W2)를 도시하고 있다. 이 광도파로(W2)는 기판(1)의 표면에 형성되어 있고, 소정 영역에서 적층 상태로 형성된 언더클래드층(2), 코어(3) 및 오버클래드층(4)과, 상기 좌우 양 외측에 형성된 제 3 클래드층(6)으로 이루어져 있다. 이 광도파로(W2)의 제조 방법에 대해 요약해서 설명하면, 이 광도파로(W2)에서는 상기 기 판(1)의 표면에 언더클래드층 형성용 감광성 수지층(2A), 코어 형성용 감광성 수지층(3A) 및 오버클래드층 형성용 감광성 수지층(4A)을 이 순서로 적층한 후, 상기 적층한 3층의 감광성 수지층(2A, 3A, 4A)[도 4의 (a) 참조]에 대해 자외선 등의 조사선(L)을 조사하여 소정 패턴으로 노광하고(도 4의 (b) 참조), 그 노광된 부분을 언더클래드층(2), 코어(3) 및 오버클래드층(4)의 3층으로 형성한다. 그리고, 현상(미노광 부분의 용해 제거)을 실시하지 않고, 가열 처리함으로써 상기 3층의 감광성 수지층(2A, 3A, 4A)의 미노광 부분(2a, 3a, 4a)의 수지를 용융하여 혼합하여 혼합층(6A)[도 4의 (c) 참조]으로 한다. 계속해서 상기 혼합층(6A)을 노광하고, 상기 노광된 혼합층(6A)을 제 3 클래드층(6)으로 형성한다. 이와 같이 하여 상기 광도파로(W2)가 얻어진다.
계속해서 상기 광도파로(W2)의 제조 방법에 대해 자세히 설명한다.
우선, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 실시형태와 동일하게 하여 상기 기판(1)의 소정 영역에 언더클래드층 형성용 감광성 수지층(미경화)(2A)을 형성한다.
계속해서 상기 언더클래드층 형성용 감광성 수지층(2A)의 표면에 코어 형성용 감광성 수지층(미경화)(3A)을 라미네이트한다. 이 라미네이트는 예를 들면 다음과 같이 실시된다. 즉, 우선 PET제 기판의 소정 영역에 상기 제 1 실시형태와 동일하게 코어 형성용 감광성 수지층(미경화)(3A)를 형성한다. 계속해서 라미네이터를 이용하여 상기 코어 형성용 감광성 수지층(3A)을 상기 언더클래드층 형성용 감광성 수지층(2A)에 부착하고, 그 후 상기 PET제 기판을 상기 코어 형성용 감광성 수지층(3A)으로부터 박리한다. 이와 같이 하여 상기 라미네이트가 실시된다.
계속해서 상기 코어 형성용 감광성 수지층(3A)의 표면에 오버클래드층 형성용 감광성 수지층(미경화)(4A)을 라미네이트한다. 이 라미네이트는 상기와 동일하게 실시된다.
그 후, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 오버클래드층 형성용 감광성 수지층(4A)상에 코어(3)에 대응하는 개구 패턴이 형성되어 있는 포토마스크(M)를 배치하고, 상기 포토마스크(M)를 통해 상기 개구 패턴에 대응하는 상기 3층의 감광성 수지층(2A, 3A, 4A) 부분을 조사선(L)에 의해 동시에 노광한다. 계속해서 필요에 따라서 광반응 완결용 가열 처리를 실시한다. 이 노광 및 가열 처리는 상기에서 설명한 제 1 실시형태와 동일하게 실시된다. 이에 의해 상기 노광된 3층 부분을 경화시키고, 하층에서 차례로 각각 언더클래드층(2), 코어(3), 오버클래드층(4)으로 형성한다.
그리고, 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 현상(미노광 부분의 용해 제거)을 실시하지 않고 상기에서 설명한 제 1 실시형태와 동일하게 하여 가열 처리를 실시한다. 이에 의해 상기 3층의 감광성 수지층(2A, 3A, 4A)의 미노광 부분(2a, 3a, 4a)의 수지를 용융하고, 이들 3층의 미노광 부분(2a, 3a, 4a) 사이에서 수지의 대류를 발생시키고, 이들 3층의 미노광 부분(2a, 3a, 4a)의 수지를 혼합하여 혼합층(6A)으로 한다. 이 혼합층(6A)은 상기 노광된 3층 부분(상기 언더클래드층(2), 코어(3) 및 오버클래드층(4)으로 이루어진 3층 적층체(B))의 측면에 인접한 상태가 된다.
그 후, 상기 혼합층(6A)에 대해 상기에서 설명한 제 1 실시형태와 동일하게 노광, 광반응 완결용 가열 처리 등을 실시하여 상기 혼합층(6A)을 제 3 클래드층(6)에 형성한다. 이에 의해 상기 언더클래드층(2), 코어(3) 및 오버클래드층(4)의 각 측면이 상기 제 3 클래드층(6)과 인접한 상태가 된다. 여기서 상기 제 3 클래드층(6)의 굴절률은 상기 혼합에 의해 코어 형성용 감광성 수지층(3A)의 굴절률과 언더클래드층 형성용 감광성 수지층(2A)의 굴절률 또는 오버클래드층 형성용 감광성 수지층(4A)의 굴절률(어느 하나의 작은 쪽) 사이의 값이 된다. 그리고 이들 언더클래드층 형성용 감광성 수지층(2A)의 굴절률, 코어 형성용 감광성 수지층(3A)의 굴절률 및 오버클래드층 형성용 감광성 수지층(4A)의 굴절률은 각각의 형성 재료에 의해 정해진다. 이 때문에 상기 제 3 클래드층(6)의 굴절률은 상기 3층의 감광성 수지층(2A, 3A, 4A)의 미노광 부분(2a, 3a, 4a)의 체적비에 의해 소정값으로 설정할 수 있다.
이와 같이 하여 기판(1)의 표면에 상기 언더클래드층(2), 코어(3), 오버클래드층(4) 및 제 3 클래드층(6)으로 이루어진 광도파로(W2)가 제조된다. 그리고, 상기 광도파로(W2)는 상기 기판(1)의 표면에 형성된 상태로, 또는 상기 기판(1)으로부터 박리되어 사용된다.
상기 광도파로(W2)는 종래의 포토리소그래피법에 의해 얻어진 광도파로와 비교하여 상기 패턴의 언더클래드층(2), 코어(3) 및 오버클래드층(4)이 적층된 3층 적층체(B)를 구비하고, 상기 제 3층 적층체(B)의 측면에 제 3 클래드층(6)이 인접하고 있는 점에서 다르다. 또한, 상기 광도파로(W2)는 제 3 클래드층(6)에 인접하는 코어(3)의 측면에 표면 거칠기가 없다는 점에서도 종래의 포토리소그래피법에 의해 얻어진 광도파로와 다르고, 이에 의해 포토마스크를 통해 노광에 유래하는 코어(3) 측면의 표면 거칠기에 의한 광 전파로의 악영향이 적어지고, 광전파의 저손실화가 가능해지는 효과를 갖는다.
또한, 상기 제 2 실시형태에서는 적층한 3층의 감광성 수지층(2A, 3A, 4A)에 대한 소정 패턴의 노광을 동시에 실시했지만, 상기 3층의 감광성 수지층(2A, 3A, 4A)을 1층 라미네이트할 때마다 소정 패턴의 노광을 실시해도 좋다.
또한, 상기 제 2 실시형태에서는 코어 형성용 감광성 수지층(3A)을 언더클래드층 형성용 감광성 수지층(2A)의 표면에 라미네이트함으로써 형성했지만, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로 코어 형성용 감광성 수지층을 도포하여 형성해도 좋다. 오버클래드층 형성용 감광성 수지층(4A)에 대해서도 마찬가지로 라미네이트를 대신하여 오버클래드층 형성용 감광성 수지를 도포하여 형성해도 좋다. 반대로 상기 제 1 실시형태에서 코어 형성용 감광성 수지층(3A) 및 오버클래드층 형성용 감광성 수지층(4A)을 상기 제 2 실시형태와 마찬가지로 라미네이트에 의해 형성해도 좋다.
계속해서 실시예에 대해 참고예와 함께 설명한다. 단, 본 발명은 실시예에 한정되지 않는다.
(실시예)
[언더클래드층 및 오버클래드층의 형성 재료]
경화성 모노머로서 전체 지방족 에폭시(도토 가세이 가부시키가이샤제, 산노트ST4000D)를 100중량부, 광산 발생제로서 4, 4'-비스[디(β히드록시에톡시)페닐설피니오]페닐설피드-비스-헥사플루오로안티모네이트의 50% 프로피온카보네이트 용액을 4중량부 혼합하고, 락트산 에틸에 용해함으로써 언더클래드층 및 오버클래드층의 형성 재료를 조제했다.
[코어의 형성 재료]
경화성 모노머로서 비스페녹시에탄올플루오렌글리시딜에테르(나가세컴텍스사제, 오그졸EG)를 40중량부, 다관능 플루오렌에폭시(나가세컴텍스사제, 온코트EX-1040)를 30중량부, 1, 3, 3-트리스{4-[2-(3-옥세타닐)]부톡시페닐}부탄을 30중량부, 광산발생제로서 4,4'-비스[디(β히드록시에톡시)페닐설피니오]페닐설피드-비스-헥사플루오로안티모네이트의 50% 프로피온카보네이트 용액을 1중량부 혼합하고, 락트산 에틸에 용해함으로써 코어의 형성 재료를 조제했다.
[실시예 1: 광도파로의 제조(상기 제 1 실시형태 참조)]
유리제 기판(140mm×140mm)의 표면에 상기 언더클래드층의 형성 재료를 스핀코트법에 의해 도포하여 두께 20㎛의 도포층을 형성했다. 계속해서 이를 핫플레이트상에서 100℃×5분간 가열함으로써 용제 건조를 실시하여 언더클래드층 형성용 감광성 수지층을 형성했다. 계속해서 상기 감광성 수지층 전면에 자외선을 조사하고, 노광량 1000mJ/㎠의 노광을 실시했다. 그 후 이를 핫플레이트상에서 120℃×5분간 가열하여 상기 감광성 수지층을 언더클래드층(두께 20㎛)으로 형성했다. 이 언더클래드층의 파장 830nm의 굴절률은 1.505이었다.
계속해서 상기 언더클래드층 표면에 상기 코어의 형성 재료를 스핀코트법에 의해 도포하고, 두께 50㎛의 도포층을 형성했다. 계속해서 이를 핫플레이트상에서 100℃×5분간 가열함으로써 용제 건조를 실시하여 코어 형성용 감광성 수지층을 형성했다. 계속해서 폭 50㎛의 직선상 개구 패턴이 형성된 포토마스크를 통해 프록시미티 노광법(프린트 갭 50㎛)에 의해 자외선(i선)을 상기 코어 형성용 감광성 수지층에 조사하여 노광량 2500mJ/㎠의 노광을 실시했다. 그 후, 이를 핫플레이트상에서 100℃×10분간 가열하여 상기 코어 형성용 감광성 수지층의 직선상 노광 부분을 코어(폭 50㎛×높이 50㎛)로 형성했다. 상기 코어의 파장 830nm의 굴절률은 1.592이었다.
계속해서 상기 코어 형성용 감광성 수지층의 노광 부분(코어) 및 미노광 부분(미경화) 표면에 상기 오버클래드층의 형성 재료를 스핀코트법에 의해 도포하여 두께 20㎛의 도포층(감광성 수지층)을 형성했다.
그리고, 이를 핫플레이트상에서 125℃×15분간 가열하고, 상기 코어 형성용 감광성 수지층의 미노광 부분의 수지와 오버클래드층 형성용 감광성 수지층의 수지를 용융시키고 이들 사이에서 수지의 대류를 발생시키며, 양 수지를 균일하게 혼합하여 혼합층을 형성했다.
그 후, 상기 혼합층에 대해 자외선을 조사하여, 노광량 1000mJ/㎠의 노광을 실시했다. 그 후 이를 핫플레이트상에서 120℃×5분간 가열하여 상기 혼합층을 제 3 클래드층에 형성했다. 이와 같이 하여 상기 유리제 기판의 표면에 실시예 1의 광도파로를 형성했다.
[실시예 2:광도파로의 제조(상기 제 2 실시형태 참조)]
상기 실시예 1과 동일하게 하여 유리제 기판의 표면에 언더클래드층 형성용 감광성 수지층을 형성했다.
계속해서 PET제 기판[140mm×140mm×0.1mm(두께)]의 표면에 상기 코어의 형성 재료를 어플리케이터에 의해 도포하여 두께 50㎛의 도포층을 형성했다. 그리고, 이를 오븐에서 100℃×5분간 가열함으로써 용제 건조를 실시하여 코어 형성용 감광성 수지층을 형성했다. 계속해서 라미네이터를 이용하여 상기 코어 형성용 감광성 수지층을 상기 언더클래드층 형성용 감광성 수지층에 부착하고(라미네이트 온도 50℃, 압력 19.6N), 그 후, 상기 PET제 기판을 상기 코어 형성용 감광성 수지층으로부터 박리했다. 이에 의해 상기 언더클래드층 형성용 감광성 수지층 표면에 코어 형성용 감광성 수지층을 적층했다.
계속해서 상기와 동일하게 하여 PET제 기판의 표면에 오버클래드층 형성용 감광성 수지층을 형성하고, 이를 상기 코어 형성용 감광성 수지층의 표면에 라미네이트하여 적층했다.
그 후, 폭 50㎛의 직선상의 개구 패턴이 형성된 포토마스크를 통해 프록시미티 노광법(프린트갭 50㎛)에 의해 자외선(i선)을 상기 3층의 감광성 수지층에 조사하여 노광량 2500mJ/㎠의 노광을 실시했다. 이에 의해 상기 노광된 3층의 직선상 부분을 경화시키고, 하층에서 차례로 각각 언더클래드층, 코어, 오버클래드층으로 형성했다.
그리고, 이를 핫플레이트상에서 120℃×30분간 가열하여 상기 3층의 감광성 수지층의 미노광 부분의 수지를 용융시키고, 이들 사이에서 수지의 대류를 발생시키며, 이들 3층의 미노광 부분의 수지를 균일하게 혼합하여 혼합층을 형성했다.
그 후, 상기 혼합층에 대해 자외선을 조사하여 노광량 1000mJ/㎠의 노광을 실시했다. 그 후 이를 핫플레이트상에서 120℃×5분간 가열하여 노광된 상기 혼합층을 제 3 클래드층으로 형성했다. 이와 같이 하여 상기 유리제 기판의 표면에 실시예 2의 광도파로를 형성했다.
[참고예 1: 포토리소그래피법에 의한 광도파로의 제조]
상기 실시예 1과 동일하게 하여 유리제 기판의 표면에 언더클래드층의 형성 및 코어 형성용 감광성 수지층의 형성을 거쳐 그 코어 형성용 감광성 수지층을 직선상으로 노광한 후, 가열했다. 계속해서, γ-부티로락톤 90 중량%의 현상액을 이용하여 현상을 실시함으로써 미노광 부분을 용해시켜 제거하여 코어를 형성했다. 그 후, 상기 코어의 표면 등에 잔존하는 현상액을 가열 처리에 의해 제거했다. 그리고 상기 코어를 피복하도록 상기 실시예 1과 동일하게 하여 상기 오버클래드층 형성용 감광성 수지층을 형성한 후, 노광 및 가열을 실시하여 오버클래드층을 형성했다.
[광전파 손실의 측정]
상기 실시예 1, 2 및 참고예 1의 광도파로를 코어를 따라서 10㎝의 길이로 절단하여 광전파 손실을 측정했다. 그 결과, 광전파 손실은 실시예 1이 1.56, 실시예 2가 1.73, 참고예 1이 1.50이었다.
상기 결과로부터 실시예 1, 2의 방법에 의해 제조된 광도파로에서는 참고예 1의 포토리소그래피법에 의해 제조된 광도파로와 동등한 우수한 광전파 성능을 갖게 하는 것을 알 수 있다. 이와 같이 동등한 광전파 성능을 갖는 광도파로를 제조할 때, 실시예 1, 2에서는 참고예 1과 비교하여 현상 공정이 불필요하다. 이 때문에 실시예 1, 2에서는 공정 수를 적게 할 수 있고, 또한 안전성에 문제가 있는 현상액을 사용하지 않아도 좋기 때문에 안전하다.
도 1은 본 발명의 광도파로의 제조 방법의 제 1 실시형태에 의해 얻어진 광도파로를 모식적으로 도시한 설명도,
도 2의 (a)~(d)는 본 발명의 광도파로의 제조 방법의 제 1 실시형태를 모식적으로 도시한 설명도,
도 3은 본 발명의 광도파로의 제조 방법의 제 2 실시형태에 의해 얻어진 광도파로를 모식적으로 도시한 설명도, 및
도 4의 (a)~(c)는 본 발명의 광도파로의 제조 방법의 제 2 실시형태를 모식적으로 도시한 설명도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
2 : 언더클래드층
3 : 코어
3A : 코어 형성용 감광성 수지층
4A : 오버클래드층 형성용 감광성 수지층
5 : 제 3 클래드층
5A : 혼합층
Claims (4)
- 언더클래드층을 형성하는 공정, 상기 언더클래드층의 표면에 코어 형성용 제 1 감광성 수지층을 형성하는 공정, 상기 코어 형성용 제 1 감광성 수지층에 대해 소정 패턴의 노광을 실시하고, 상기 노광 부분을 코어로 형성하는 공정, 상기 노광 후, 상기 코어 형성용 제 1 감광성 수지층의 노광 부분으로 이루어진 코어 및 미노광 부분의 표면을 오버클래드층 형성용 제 2 감광성 수지층으로 피복하는 공정, 상기 제 1 및 제 2 감광성 수지층을 가열하고, 상기 코어 형성용 제 1 감광성 수지층의 미노광 부분의 수지와 오버클래드층 형성용 제 2 감광성 수지층의 수지를 용융 혼합하여 혼합층으로 하는 공정, 및 상기 혼합층을 노광하고, 상기 노광된 혼합층을 제 3 클래드층으로 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조 방법.
- 언더클래드층 형성용 제 1 감광성 수지층을 형성하는 공정, 상기 언더클래드층 형성용 제 1 감광성 수지층의 표면에 코어 형성용 제 2 감광성 수지층을 형성하는 공정, 상기 코어 형성용 제 2 감광성 수지층의 표면에 오버클래드층 형성용 제 3 감광성 수지층을 형성하는 공정, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 감광성 수지층에 대해 소정 패턴의 노광을 실시하고, 상기 노광된 상기 제 1, 제 2 및 제 3 각 감광성 수지층 부분을 각각 언더클래드층, 코어, 오버클래드층으로 형성하는 공정, 상기 노광 후, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 감광성 수지층을 가열하고, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 감광성 수지층의 미노광 부분의 수지를 용융 혼합하여 혼합층으로 하여 상기 제 1, 제 2 및 제 3 감광성 수지층의 노광 부분으로 이루어진 언더클래드층, 코어, 오버클래드층과 인접시키는 공정, 및 상기 혼합층을 노광하고, 상기 노광된 혼합층을 제 3 클래드층으로 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 1, 제 2 및 제 3 감광성 수지층에 대한 노광이 동시에 실시되는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 가열이 100~200℃의 범위 내에서 5~30분간의 범위 내에서 실시되는 것을 특징으로 하는 광도파로의 제조 방법.
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