KR970011522B1 - 감광제에 의한 광학 비선형 고분자 박막에서의 광표백 시간단축방법 - Google Patents

감광제에 의한 광학 비선형 고분자 박막에서의 광표백 시간단축방법 Download PDF

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Abstract

없음.

Description

감광제에 의한 광학 비선형 고분자 박막에서의 광표백 시간단축방법
제1도는 감광제를 첨가하지 않은 경우의 시간에 따른 굴절률 변화도.
제2도는 감광제를 첨가한 경우의 시간에 따른 굴절률 변화도.
제3도는 감광제 및 광학 비선형 고분자 혼합물질박막의 광표백 공정도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 스핀코터2 : 기판
3 : 감광제 및 광학 비선형 고분자물질 혼합용액
4 : 감광제가 포함된 비선형 고분자 박막5 : 마스크
6 : 광표백된 박막층7 : 광표백된 영역.
본 발명은 유기물 광도파로(stripe waveguide) 형성에 있어서, 핵(core)부분과 클래딩(cladding)부분의 굴절률 차이의 변화를 주기 위한 광표백을 하기 위하여 감광제를 이용하여 박막상태에서 광표백 시간을 단축시키는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 광학 비선형 고분자(nonlinear optical polymer) 물질을 이용하여 광도파로를 제작하고자 할때 많이 이용되는 방법중의 하나가 광도파로법이다.
광도파로법은 고분자 물질의 광흡수(optical absorption)가 자외선(ultraviolet) 영역에서 잘 일어나므로 자외선 영역의 빛을 이용하여 고분자 물질 내에서 광반응을 일으킴으로써 다른 화학구조를 갖는 물질로 변화시키는 방법이다.
상기 방법에서 광표백에 의해 얻어진 물질은 표백전의 물질과는 화학적으로 다르므로 굴절률에 있어서도 차이를 나타나게 된다.
다시 말하면 광학 비선형 고분자 박막(nonlinear optical polymer thin film)에서 광도파로(optical waveguide)형성을 위한 굴절률의 변화를 일으키는데 사용되는 광표백(photobleaching)법은 박막상태에서 일반적인 콘택 얼라이너(contact aligner)의 광원(300-400nm)을 이용시 광반응이 매우 느리게 일어나므로 원하는 굴절률의 변화를 얻는데 많은 시간을 요한다.
따라서 상기 광도파로법은 광도파로 소자를 제작하는 공정 중 가장 많은 시간(>100시간)을 소요하게 되고, 콘택 얼라이너의 광원의 수명 및 장시간 노출에 따른 미세패턴형성의 어려움을 가져오며 대량 생산에 지장을 초래하는 문제점이 발생한다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 광도파로 형성시 고분자 박막에 감광제(photosensitizer)를 첨가하여 광표백시간을 단축하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 광학 비선형 고분자를 광표백하는데 걸리는 시간을 단축하는 방법에 관한 본 발명의 특징은 다음과 같다.
감광제가 첨가된 광학 비선형 고분자 박막은 고분자 용액에 감광제를 첨가하여 균일하게 혼합한 뒤 스핀코팅(spin coating)을 하여 형성한다.
형성된 박막위에 감광제가 라디칼(radical)을 형성할 수 있는 파장의 빛을 조사함으로써 감광제는 광표백 반응이 빛의 존재하에서 빨리 일어나게 하는 촉매 역할을 하게 되어 박막 전체를 관통하여 광표백하는데 걸리는 시간이 매우 단축되게 된다.
그리고 빛과 반응하지 못하고 잔류하는 감광제는 열처리를 함으로써 제거한다.
따라서 광표백후 얻어지는 굴절률의 변화는 광도파로의 클래딩(cladding) 영역으로 쓰이는 것이 가능하다.
다음은 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명한다.
제 1 도는 감광제를 첨가하지 않은 경우에 빛이 입사되는 면의 반대표면에서의 시간에 따른 굴절률의 변화를 나타내는 것이다.
제 1 도에 나타낸 바와같이 박막 두께가 2마이크론(백만분의 일미터)인 경우에 굴절률이 0.1 정도 변화하는데 100시간 이상이 걸린다.
이러한 현상은 광도파로의 공정시 지나친 시간을 요하게 되므로 효율적이지 못하다.
제 2 도는 제 1 도에 비해 감광제를 첨가한 경우의 시간에 따른 굴절률의 변화를 나타낸 것이다.
제 2 도의 도면에 의하면 감광제를 첨가한 경우 약 20시간 안팎이면 0.1 정도의 굴절률 변화를 얻을 수 있음을 나타내고 있다.
이에 대한 실험 데이타는 아래 <표 1>과 같다.
[표 1]
따라서, 감광제를 첨가함으로써 광표백시간을 대폭 감소시키게 되어 광도파로 소자 제작공정시에 필요한 시간을 단축시키는 효과를 가져올 수 있다. 즉, 0.1의 굴절률 변화를 얻는 시간이 상술한 바와 같이, 감광제가 첨가되었을 경우가 감광제가 첨가되지 않았을 경우에 비해 5배나 빨라질 수 있다.
또한 광표백된 부부은 안된 부분에 비해 굴절률이 낮아지고 있음을 나타내고 있다.
제 3 도는 굴절률 변화를 얻기 위해 감광제를 첨가하고 광표백하는 공정을 나타낸 것이다.
감광제를 첨가한 뒤 광표백을 통해 광학 비선형 고분자 물질의 이중결합(double bond)이나 도너(donor) 혹은 억셉터(acceptor)와 감광제와 반응하여 광학 비선형을 나타내는 물질의 화학적 구조가 변화된다. 따라서 광학 비선형성이 약화되거나 혹은 소멸됨으로써 굴절률의 변화를 나타내게 된다.
그리고 광표백 공정에서 마스크를 사용하게 되면 필요한 부분만 굴절률 변화를 얻을 수 있게 된다.
제 3 도에 나타난 감광제를 첨가한 광학 비선형 고분자 혼합 물질 박막의 광표백 공정은 다음과 같다.
기판(1)상에 감광제 및 광학 비선형 고분자 물질 혼합 용액(3)을 떨어뜨려 회전 도포기인 스핀코터(3)로 고르게 도포시킨 다음 건조시켜서, 감광제가 포함된 비선형 고분자 박막(4)을 형성한다.
기판(1)상에 고르게 도포된 감광제가 포함된 비선형 고분자 박막(4)상에 마스크(5)를 장착하여 자외선을 입사하여 상기 감광제가 포함된 비선형 고분자 박막(4)을 표백시켜 굴절률을 변화시킨다.
이상에 설명한 바와같이 본 발명은 감광제가 포함된 비선형 고분자 박막의 광표백 시간을 대폭 감소시켜 광도파로 소자의 제작 공정 시간이 단축되어 생산효율이 증가하고, 종래의 콘택 얼라이너로서 단시간내에 도파로 제작이 용이하므로 별도의 광표백 장치가 필요없게 된다.

Claims (2)

  1. 감광제에 따른 광학 비선형 고분자 혼합 물질 박막의 광표백 방법에 있어서, 기판(1)상에 감광제 및 과학 비선형 고분자 물질 혼합용액(3)을 떨어뜨려 스핀코터(2)로 도포하여 감광제가 포함된 비선형 고분자 박막(4)을 형성하고, 상기 비선형 고분자 박막(4)상에 마스킹하고 빛을 조사하여 상기 비선형 고분자 박막(4)을 광표백하는 감광제에 의한 광학 비선형 고분자 박막에서의 광표백 시간 단축방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 빛의 조사 공정은 상기 감광제가 라디칼을 형성할 수 있도록 하여 상기 감광제가 광표백 반응이 빨리 일어나도록 촉매역할을 하는 것을 특징으로 하는 감광제에 의한 광학 비선형 고분자 박막에서의 광표백시간 단축방법.
KR1019930029086A 1993-12-22 1993-12-22 감광제에 의한 광학 비선형 고분자 박막에서의 광표백 시간단축방법 KR970011522B1 (ko)

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