KR100944841B1

KR100944841B1 - 광 도파로의 제조 방법

Info

Publication number: KR100944841B1
Application number: KR1020070032700A
Authority: KR
Inventors: 유스께 시미즈
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2006-04-04
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2010-03-04
Also published as: CN101051102A; KR20070099467A; CN100575995C; US20070227193A1; JP2007279237A; EP1843178A1

Abstract

본 발명은 기판의 표면 상에 언더클래딩층을 형성하고; 언더클래딩층 상에 감광성 수지 조성물을 형성하고; 소정의 패턴을 갖는 포토마스크를 통해 감광성 수지 조성물 층의 표면에 자외선 조사하여 노광을 실시하고; 노광 후 미노광 영역을 현상액으로 용해시킴으로써 감광성 수지 조성물 층의 미노광 영역을 제거하여 코어층을 형성하고; 코어층 상에 오버클래딩층을 형성하는 것을 포함하고, 이 때 현상액은 농도가 10 내지 99 중량％인 수성 γ-부티로락톤 용액인 광 도파로의 제조 방법에 관한 것이다. 이 방법에 따르면, 코어층 자체 또는 코어층과 언더클래딩층 사이의 계면이 균열되지 않고 광 소실이 적은 광 도파로를 얻는 것이 가능하다.

광 도파로, 클래딩층, 감광성 수지 조성물, γ-부티로락톤 용액, 현상액

Description

광 도파로의 제조 방법 {PROCESS FOR PRODUCING OPTICAL WAVEGUIDE}

도 1은 본 발명의 광 도파로의 제조 방법의 일 실시양태 중 한 단계를 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 광 도파로의 제조 방법의 실시양태 중 다른 단계를 나타내는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 광 도파로의 제조 방법의 실시양태 중 또 다른 단계를 나타내는 단면도이다.

도 4는 본 발명의 광 도파로의 제조 방법의 실시양태 중 추가의 단계를 나타내는 단면도이다.

도 5는 본 발명의 광 도파로의 제조 방법의 실시양태에 의해 얻어지는 광 도파로의 구조를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1: 기판

2: 언더클래딩층

3: 코어층

4: 오버클래딩층

5: 수지층

6: 마스크

특허 문헌 JP-A-2000-356720

본 발명은 광통신, 광 정보 처리, 및 기타 일반적인 광학 분야에 광범위하게 사용되는 광 도파로의 제조 방법에 관한 것이다.

광 도파로는 광 도파로 장치, 광 집적 회로, 및 광 배선판에 포함되고, 광통신, 광 정보 처리, 및 기타 일반적인 광학 분야에 광범위하게 사용된다. 자외선 경화성 수지와 같은 감광성 수지를 사용하는 이러한 광 도파로의 제조 기술이 최근 실용화되었다. 이들의 예는 기판 상에 하부 클래딩층(언더클래딩(undercladding) 층)을 형성한 후, 클래딩층 상에 감광성 수지층을 형성하고, 수지층에 광을 조사하여 이를 노광하고, 이후에 수지층을 현상액으로 현상함으로써 미노광 영역을 제거하여 소정의 패턴을 갖는 코어층을 형성한 후, 코어층 상에 상부 클래딩층(오버클래딩(overcladding) 층)을 형성하여 광 도파로를 제조하는 것을 포함하는 방법을 포함한다. 이러한 광 도파로를 제조하기 위한 단계에서, 감광성 수지층을 현상하고 층의 미노광 영역을 제거하는데 사용되는 현상액은, 예를 들면 아세톤이다(특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1 : JP-A-2000-356720

<발명의 개요>

그러나, 코어층 형성시 현상액으로 아세톤을 사용하는 것은 코어층 자체 또는 코어층 및 하부 클래딩층(언더클래딩층) 사이의 계면이 아세톤의 작용에 의해 균열되어 광 도파로의 기능이 저하되는 문제점을 지니고 있다.

본 발명은 이러한 상황하에서 달성되었다. 본 발명의 목적은 코어층 자체 또는 코어층과 언더클래딩층 사이의 계면이 균열되지 않고 광 소실이 적은 광 도파로를 얻을 수 있는 광 도파로의 제조 방법을 제공하는 것이다.

즉, 본 발명은 하기에 관한 것이다.

(1) 기판의 표면 상에 언더클래딩층을 형성하고;

언더클래딩층 상에 감광성 수지 조성물 층을 형성하고;

소정의 패턴을 갖는 포토마스크를 통해 감광성 수지 조성물 층의 표면에 자외선 조사하여 노광을 수행하고;

노광 후 미노광 영역을 현상액으로 용해시킴으로써 감광성 수지 조성물 층의 미노광 영역을 제거하여 코어층을 형성하고;

코어층 상에 오버클래딩층을 형성하는 것을 포함하고,

이 때, 현상액은 농도가 10 내지 99 중량％인 수성 γ-부티로락톤 용액인 광 도파로의 제조 방법.

(2) 상기 (1)에 있어서, 수성 γ-부티로락톤 용액의 농도가 75 내지 85 중량 ％인 광 도파로의 제조 방법.

(3) 상기 (1)에 있어서, 언더클래딩층이 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 포함하는 광 도파로의 제조 방법.

(4) 상기 (1)에 있어서, 언더클래딩층이 에폭시 수지 조성물을 포함하는 광 도파로의 제조 방법.

(5) 상기 (1)에 있어서, 감광성 수지 조성물 층이 광경화성 에폭시 수지 조성물을 포함하는 광 도파로의 제조 방법.

(6) 상기 (1)에 있어서, 오버클래딩층이 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 포함하는 광 도파로의 제조 방법.

(7) 상기 (1)에 있어서, 오버클래딩층이 에폭시 수지 조성물을 포함하는 광 도파로의 제조 방법.

본 발명자들은 코어층 부분이 균열되는 것을 방지하여 광 소실이 감소된 만족스러운 광 도파로를 얻기 위해 코어층 또는 코어층과 언더클래딩층 사이의 계면에서 발생하는 균열의 원인에 대해 연구하였다. 연구 과정에서, 균열의 원인 중 하나가 코어층이 되는 패턴을 형성하는데 사용되는 현상액과 관련이 있음을 발견하였다. 상기와 같은 발견을 기초로, 코어층 또는 코어층과 언더클래딩층 사이의 계면에서 균열을 유발하지 않으며 만족스러운 코어층 패턴을 형성할 수 있는 현상액을 얻기 위해 집중적으로 연구하였다. 그 결과, 본 발명자들은 코어층을 형성함에 있어 현상액으로 지금까지 전혀 사용되지 않은 γ-부티로락톤을 이용하는 아이디어에 도달하였다. 본 발명자들은 연구를 더 수행한 결과, 수성 γ-부티로락톤 용액 이 특정 농도로 사용되는 경우에 목적이 달성됨을 발견하였다. 이에 따라, 본 발명이 달성되었다.

즉, 본 발명의 방법은 기판의 표면 상에 형성된 언더클래딩층 상에 감광성 수지 조성물 층을 형성하고, 소정의 패턴을 갖는 포토마스크를 통해 감광성 수지 조성물 층의 표면에 자외선 조사하여 노광을 실시하고, 노광 후 현상액으로 미노광 영역을 용해시킴으로써 감광성 수지 조성물 층의 미노광 영역을 제거하여 코어층을 형성한 후, 코어층 상에 오버클래딩층을 형성하여 광 도파로를 제조하는 것을 포함한다. 현상액으로, 특정 농도의 수성 γ-부티로락톤 용액을 이용한다. 따라서, 코어층 부분은 코어층 패턴의 형성시 균열되지 않고, 정밀도가 높은 패턴을 갖는 코어층이 형성될 수 있다. 그 결과, 광 소실이 적고 신뢰도가 우수한 광 도파로를 능률적으로 제조할 수 있다.

수성 γ-부티로락톤 용액의 농도가 75 내지 85 중량％로 조절되고 예를 들어 코어층 형성 재료로서 광경화성 에폭시 수지 조성물이 감광성 수지 조성물로 사용되는 경우, 패턴 해상도가 향상될 수 있고 보다 정밀한 코어층 패턴을 얻을 수 있다.

본 발명의 광 도파로의 제조 방법으로 얻을 수 있는 광 도파로의 일례는 도 5에 나타낸 층 구성을 갖는다. 상기 광 도파로는 기판 (1), 기판 (1) 상에 배치된 언더클래딩층 (2), 소정의 패턴을 가지며 언더클래딩층 (2) 상에 배치된 코어층 (3), 및 코어층 (3)을 피복하도록 형성된 오버클래딩층 (4)를 포함한다.

기판 (1)의 재료는 특별히 제한되지 않는다. 이들의 예는 석영 유리판, 규 소 웨이퍼, 세라믹 기판, 유리-에폭시 수지 기판, 폴리이미드 필름, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET) 필름, 및 구리 호일 및 스테인리스강 호일을 비롯한 금속 호일과 같은 통상의 재료를 포함한다. 이들의 두께는 적절하게 선택될 수 있으며, 일반적으로 10 ㎛ 내지 5 mm의 범위내이다.

기판 (1) 상에 언더클래딩층 (2)를 형성하기 위해서, 열경화성 수지 및 열가소성 수지와 같은 임의의 각종 중합체 재료를 사용할 수 있다. 그러나, 언더클래딩층 (2)를 구성하는 재료는 코어층 (3)을 구성하는 재료보다 굴절률이 낮아야 한다. 구체적으로는, 코어층 (3)의 굴절률 및 언더클래딩층 (2)의 굴절률의 차이가 약 0.1 내지 5％가 되도록 층들을 설계하는 것이 바람직하다.

언더클래딩층 (2)를 형성하기 위한 이러한 재료의 예는 에폭시 수지 및 폴리이미드 수지 전구물질을 포함한다. 코어층 (3)을 형성하기 위한 재료로 사용되는 감광성 수지 조성물에 충분한 접착성을 갖는 것을 선택하는 것이 바람직하다. 상기 관점에서, 예를 들면 자외선 경화성 에폭시 수지 조성물이 코어층 (3)을 형성하기 위한 재료로서 사용되는 경우, 언더클래딩층 (2)를 형성하기 위한 재료로서 마찬가지로 에폭시 수지 조성물을 사용하는 것이 바람직하다.

이들의 예는 3,4-에폭시시클로헥세닐메틸 3,4-에폭시시클로헥센카르복실레이트 및 3,4-에폭시시클로헥세닐에틸 3,4-에폭시시클로헥센카르복실레이트를 비롯한 지환족 에폭시 화합물과 같은 에폭시 화합물, 비스페놀 A 에폭시 수지, 비스페놀 F 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 A 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 F 에폭시 수지, 나프탈렌 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지, 및 불소화 에폭시 수지를 포함한다. 이 들은 단독으로 또는 이들을 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 에폭시 화합물 중 지환족 에폭시 화합물이 투명도가 높고 내열성이 높은 수지이기 때문에 이를 사용하는 것이 바람직하다.

자외선 경화성을 부여하기 위해서 통상적으로 에폭시 수지에 광중합 개시제가 사용된다. 광중합 개시제는 특별히 제한되지 않는다. 이들의 예는 방향족 디아조늄 염, 방향족 술포늄 염, 방향족 요오도늄 염, 방향족 술폭소늄 염, 메탈로센 화합물, 및 철-아렌 화합물과 같은 통상적인 것을 포함한다. 광경화성의 관점에서, 이들 중 방향족 술포늄 염을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 4,4-비스[디(β-히드록시에톡시)페닐술피니오]페닐 술파이드비스헥사플루오로안티모네이트와 같은 방향족 술포늄 헥사플루오로안티모네이트 화합물, 방향족 술포늄 헥사플루오로포스포늄 화합물 또는 이들의 조합물이 경화성, 접착성 등의 관점에서 바람직하다. 광중합 개시제 이외에, 필요에 따라 광증감제 및 산 증가제와 같은 첨가제를 적합하게 첨가할 수 있다.

혼입되는 광중합 개시제의 양은 에폭시 수지 성분 100 중량부에 대해 바람직하게는 0.1 내지 10 중량부, 보다 바람직하게는 1 내지 5 중량부이다.

추가로, 접착을 증진시키기 위해서 필요에 따라 실란 또는 티타네이트 커플링제와 같은 화합물, 및 올레핀 올리고머, 시클로올레핀 올리고머 또는 노르보르넨 중합체와 같은 중합체, 합성 고무, 또는 규소 화합물과 같은 가요성 부여제, 및 산화 방지제 및 소포제를 비롯한 다른 성분을 언더클래딩층 (2)를 형성하기 위한 재료에 첨가할 수 있다.

언더클래딩층 (2) 상에 소정의 패턴을 갖는 코어층 (3)을 형성하기 위해서, 감광성 수지 조성물을 사용하고, 예를 들면 광경화성 에폭시 수지 조성물을 사용한다. 코어층 (3)을 형성하기 위한 재료는 경화 후 광 신호에 사용하는 파장(예를 들면 850 nm 또는 1,300 nm)에서 투명할 것이 요구된다.

자외선 경화성을 부여하기 위해서 에폭시 수지 이외에, 광중합 개시제가 광경화성 에폭시 수지 조성물에 사용된다.

에폭시 수지의 예는 비스페녹시에탄올 플루오렌 디글리시딜 에테르 및 비스페놀 플루오렌 디글리시딜 에테르를 비롯한 플루오렌 유도체와 같은 에폭시 화합물, 3,4-에폭시시클로헥세닐메틸 3,4-에폭시시클로헥센카르복실레이트 및 3,4-에폭시시클로헥세닐에틸 3,4-에폭시시클로헥센카르복실레이트를 비롯한 지환족 에폭시 화합물, 비스페놀 A 에폭시 수지, 비스페놀 F 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 A 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 F 에폭시 수지, 나프탈렌 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지, 및 불소화 에폭시 수지를 포함한다. 이들은 단독으로 또는 이들을 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 에폭시 화합물 중 비스페녹시에탄올 플루오렌 디글리시딜 에테르 또는 지환족 에폭시 화합물이 높은 굴절률 및 만족스러운 투명도를 갖는 경화 수지를 제공하고 만족스러운 용해도를 갖기 때문에 이들을 사용하는 것이 바람직하다.

광중합 개시제는 특별히 제한되지 않으며, 이들의 예는 방향족 디아조늄 염, 방향족 술포늄 염, 방향족 요오도늄 염, 방향족 술폭소늄 염, 메탈로센 화합물, 및 철-아렌 화합물과 같은 통상적인 것을 포함한다. 광경화성의 관점에서, 이들 중 방향족 술포늄 염을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 4,4-비스[디(β-히드록시에톡시)페닐술피니오]페닐 술파이드비스헥사플루오로안티모네이트와 같은 방향족 술포늄 헥사플루오로안티모네이트 화합물, 방향족 술포늄 헥사플루오로포스포늄 화합물, 또는 이들의 조합물이 경화성, 접착성 등의 관점에서 바람직하다. 광중합 개시제 이외에, 필요에 따라 광증감제 및 산 증가제와 같은 첨가제를 적절히 첨가할 수 있다.

추가로, 접착성을 증진시키기 위해서 필요에 따라 실란 또는 티타네이트 커플링제와 같은 화합물 및 올레핀 올리고머, 시클로올레핀 올리고머 또는 노르보르넨 중합체와 같은 중합체, 합성 고무, 또는 규소 화합물과 같은 가요성 부여제, 및 산화방지제 및 소포제를 비롯한 기타 성분을 감광성 수지 조성물에 첨가할 수 있다.

소정의 패턴을 갖도록 형성된 코어층 (3) 상에 오버클래딩층 (4)를 형성하기 위해서, 열경화성 수지 및 열가소성 수지와 같은 임의의 각종 중합체 재료를 사용할 수 있다. 그러나, 언더클래딩층 (2)의 형성에 사용된 것과 동일한 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 기술된 기판 및 층 형성 재료를 사용하는 본 발명의 광 도파로의 제조 방법의 일 실시양태를 하기에 설명한다.

먼저, 건조 후 두께가 바람직하게는 5 내지 100 ㎛가 되도록 언더클래딩층 형성을 위한 재료를 기판 (1)에 도포한 후, 코팅을 건조하여 도 1에 나타낸 바와 같이 언더클래딩층 (2)를 형성한다. 언더클래딩층 형성을 위한 재료가 자외선 경화성 수지 조성물인 경우, 코팅에 자외선을 조사하여 언더클래딩층 (2)를 형성한다. 건조 또는 자외선 조사 후, 필요에 따라 가열 등으로 층을 경화시킬 수 있다.

언더클래딩층 형성을 위한 재료를 도포하기 위해서, 예를 들면 스핀 코터, 코터, 링 코터, 바 코터 등을 사용하는 코팅 기술, 스크린 인쇄, 공간이 사용되어 간극을 형성하고 모세관 현상에 의해 간극으로 재료가 주입되는 방법, 또는 멀티코터와 같은 코팅 장치로 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식으로 연속적으로 기판을 코팅하는 방법을 사용할 수 있다.

언더클래딩층 (2) 및 기판 (1) 사이의 접착성을 향상시키기 위해서, 언더클래딩층 (2)가 형성되는 기판 (1)의 면을 실란 커플링제 또는 알루미늄 킬레이트제로 표면 처리를 실시할 수 있다.

후속적으로, 감광성 수지 조성물을 사용하여 도 2에 나타낸 바와 같이 언더클래딩층 (2) 상에 수지층 (5)를 형성한다. 수지층 (5)를 형성하는 방법의 예는 언더클래딩층 형성을 위한 재료를 도포하는데 사용할 수 있는 것들과 동일한 코팅 기술을 포함한다.

이후에, 도 3에 나타낸 바와 같이 수지층 (5)는 소정의 패턴을 갖는 마스크 (6)을 통해 자외선 노광과 같은 광 조사를 실시한다. 상기 노광은 특별히 제한되지 않으며, 이들의 예는 접촉 노광, 노광의 수행시 마스크 (6) 및 수지층 (5)가 서로 약간의 간격을 두는 근접 노광, 및 프로젝션(projection) 노광을 포함한다. 정 밀도를 더 향상시키려는 관점에서, 접촉 노광 또는 근접 노광을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 자외선에 노광시 필터 등을 이용하여 평행광을 사용하는 것이 바람직하다.

추가로, 코어층 형성을 위한 재료인 감광성 수지 조성물이 마스크 (6)의 표면에 접착 및 부착되는 것을 방지하기 위해서 노광 전에 수지층 (5) 상에 보호층을 배치하는 것이 바람직하다. 보호층을 구성하는 재료의 예는 PET 필름 및 유리와 같이 광 투과도가 높은 재료를 포함한다. 보호층의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 30 내지 200 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하다. 이에 대한 이유는 하기와 같다. 재료의 두께가 30 ㎛ 미만으로 너무 작은 경우에는 휘어지기 쉽다. 반면에 재료의 두께가 200 ㎛를 초과하여 너무 두꺼운 경우에는 자외선 투과도가 감소되는 경향이 있다. 수지층 (5)의 면 상의 보호층의 표면은 이형성-부여 처리를 실시할 수 있다. 이러한 표면 처리를 위해 사용할 수 있는 방법의 예는 기판 (1) 및 언더클래딩층 (2) 사이의 접착성을 개선하기 위한 상기 기술된 바와 동일한 표면 처리 기술을 포함한다.

노광 후, 특정 농도를 갖는 수성 γ-부티로락톤 용액(현상액)을 사용하여 수지층 (5)의 미노광 영역을 용해시켜 현상을 수행한다. 이에 따라, 도 4에 나타낸 바와 같이 소정의 패턴을 갖는 코어층 (3)이 형성된다. 현상을 위해서, 퍼들 현상, 침지, 및 분무와 같은 통상의 기술이 사용될 수 있다. 현상 후, 필요에 따라 세척을 수행할 수 있다. 세척을 위해서, 예를 들면 이소프로필 알코올과 같은 알코올, 증류수 등을 사용할 수 있다. 형성된 코어층 (3)을 보다 완전히 경화시키기 위해서 후 경화를 추가로 수행할 수 있다.

현상액으로 사용되는 수성 γ-부티로락톤 용액은 농도가 10 내지 99 중량％의 범위 내가 되도록 조절해야 한다. 특히, 이들의 농도는 바람직하게는 75 내지 85 중량％로 제어되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 감광성 수지 조성물로서 광경화성 에폭시 수지 조성물이 코어층 (3)을 형성하기 위한 재료로 사용되는 경우, 상기 값으로 농도를 제어함으로써 코어층 (3)의 패턴 해상도를 향상시키고 보다 정밀한 코어층 패턴을 얻을 수 있다. 수성 γ-부티로락톤 용액의 농도가 너무 낮은 경우, 현상이 불충분하여 목적하는 패턴이 형성될 수 없다. 반면에 농도가 너무 높은 경우, 코어층 패턴의 변형 또는 낙하시 코어층 (3)에 균열이 발생한다. 따라서, 코어층 형성을 위한 재료로서 감광성 수지 조성물의 종류에 따라 수성 γ-부티로락톤 용액의 농도를 상기 범위 내로 적절하게 조절하여 현상 속도를 조절할 수 있다.

후속적으로, 도 5에 나타낸 바와 같이 상기 기술된 오버클래딩층을 형성하기 위한 재료를 사용하여 소정의 패턴을 갖는 코어층 (3)이 형성된 언더클래딩층 (2) 상에 오버클래딩층 (4)를 형성한다. 오버클래딩층 (4)를 형성하기 위해 사용할 수 있는 방법의 예는 상기 기술한 바와 같은 언더클래딩층 (2)를 형성하기 위한 것들과 동일한 방법을 포함한다. 오버클래딩층 (4)를 형성하는데 사용하는 재료는 언더클래딩층 (2)를 형성하는데 사용하는 재료와 동일한 것이 바람직하다. 따라서, 광 도파로는 기판 (1), 기판 (1) 상에 배치된 언더클래딩층 (2), 소정의 패턴을 갖고 언더클래딩층 (2) 상에 배치된 코어층 (3), 및 코어층 (3)을 피복하도록 형성된 오버클래딩층 (4)를 포함하도록 제조된다.

이에 따라 얻어진 광 도파로의 예는 직선 광 도파로, 휘어진 광 도파로, 교차 광 도파로, Y-분지형 광 도파로, 슬랩 광 도파로, 마하-젠더(Mach-Zehender)형 광 도파로, AWG형 광 도파로, 격자 광 도파로, 및 광 도파로 렌즈를 포함한다. 이러한 광 도파로를 이용하는 광학 부품의 예는 파장 필터, 광 스위치, 광 브랜치 유닛, 광 다중화기, 광 다중화기/분리기, 광 증폭기, 파장 모듈레이터, 파장 분할 다중화기, 광 분열기, 방향성 결합기, 및 레이저 다이오드 또는 광 다이오드가 혼합 집적된 광 전송 모듈을 포함한다.

본 발명은 하기 실시예 및 비교예를 참조하여 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 이들 실시예에 제한되는 것은 아니다.

<실시예 1>

코어층 형성용 재료의 제조

에폭시 수지로서 100 중량부의 비스페녹시에탄올 플루오렌 디글리시딜 에테르를 광-산 발생제(광중합 개시제)로서 1 중량부의 4,4-비스[디(β-히드록시에톡시)페닐술피니오]페닐 술파이드비스헥사플루오로안티모네이트와 혼합하여 광경화성 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.

언더클래딩층 형성 및 오버클래딩층 형성용 재료의 제조

에폭시 수지로서 100 중량부의 3,4-에폭시시클로헥세닐메틸 3,4-에폭시시클로헥센카르복실레이트를 광-산 발생제(광중합 개시제)로서 1 중량부의 4,4-비스[디(β-히드록시에톡시)페닐술피니오]페닐 술파이드비스헥사플루오로안티모네이트와 혼합하여 광경화성 에폭시 수지 조성물을 제조하였다.

언더클래딩층의 형성

유리 기판(12 cm x 12 cm x 1.1 mm(두께))을 제조하였다. 상기와 같이 제조한 언더클래딩층 형성용 재료를 500 rpm x 10초 + 1,000 rpm x 15초의 조건하에서 스핀 코터로 기판의 표면에 도포하였다. 이후에, 고압 수은 램프를 광원으로 이용하는 노광 장치를 사용하여 노광량 2,000 mJ/㎠에서 전체적으로 노광을 수행하였다. 이후에, 코팅을 100℃에서 60분 동안 가열함으로써 경화시켜 도 1에 나타낸 바와 같이 유리 기판 (1) 상에 언더클래딩층 (2)를 형성하였다. 이에 따라 얻어진 언더클래딩층 (2)의 두께는 20 ㎛였다.

코어층의 형성

후속적으로, 상기와 같이 제조된 코어층 형성용 재료를 500 rpm x 10초 + 1,500 rpm x 15초의 조건하에서 스핀 코터로 언더클래딩층 (2)에 도포하여 도 2에 나타낸 바와 같이 수지층 (5)를 형성하였다. 이후에, 선 너비가 50 ㎛이고 길이가 10 cm인 선형 광 도파로 패턴이 묘사된 합성 석영 기재 크롬 마스크 (6)을 수지층 (5) 상에 배치하여 도 3에 나타낸 바와 같이 크롬 마스크 (6)을 통해 접촉 노광을 수행하였다. 노광 조건은 노광량 3,000 mJ/㎠을 포함하였다. 노광 후, 수지층 (5)의 두께는 50 ㎛로 유지되었다. 이후에, 수지층 (5)를 100℃에서 60분 동안 열처리를 실시하여 노광된 영역만 경화시켰다.

후속적으로, 열처리를 거친 구조를 농도가 70 중량％인 수성 γ-부티로락톤 용액에 60초 동안 침지하여, 소정의 패턴을 현상하였다(침지법). 따라서, 도 4에 나타낸 바와 같이 코어층 (3)을 언더클래딩층 (2) 상에 형성하였다. 상기 코어층 (3)은 두께가 50 ㎛이고 선 너비가 50 ㎛인 단면 형상을 가졌다.

오버클래딩층의 형성

이후에, 상기와 같이 제조된 오버클래딩층 형성용 재료를 소정의 패턴을 갖도록 형성된 코어층 (3) 상에 도포하고, 노광량 2,000 mJ/㎠에서 상기 기술된 바와 동일한 방식으로 전체적으로 노광을 수행하였다. 이후에, 코팅을 100℃에서 60분 동안 가열함으로써 경화시켜 도 5에 나타낸 바와 같이 오버클래딩층 (4)를 형성하였다. 코어층 (3) 상에 배치된 오버클래딩층 부분의 두께를 측정한 결과, 20 ㎛였다. 따라서, 도 5에 나타낸 구조를 갖는 광 도파로를 제조하였다.

<실시예 2 내지 4 및 비교예>

현상액으로 사용되는 수성 γ-부티로락톤 용액의 농도를 하기 주어진 표 1에 나타낸 바와 같이 변화시키는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 광 도파로를 제조하였다.

평가

이에 따라 얻어진 각 광 도파로에서 코어층 (3)의 일부를 현미경으로 시각적으로 검사하여 하기 평가를 수행하였다. 즉, 코어층 (3)을 (가) 코어층 (3)의 균열 여부 및 (나) 코어층 (3)의 패턴 주위의 현상 잔여물의 잔류 여부(코어층 (3)의 패턴 해상도)에 대해 검사하였다. 이들 평가 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

	실시예				비교예
	1	2	3	4	비교예
수성 γ-부티로락톤 용액의 농도 (중량％)	70	75	85	15	100
코어층의 균열	없음	없음	없음	없음	있음
코어층 패턴의 해상도	현상 잔여물이 약간 있음	현상 잔여물이 없는 만족스러운 해상도		현상 잔여물이 약간 있음	현상 잔여물이 없는 만족스러운 해상도

상기 주어진 결과는 하기를 나타낸다. 수성 γ-부티로락톤 용액의 농도를 특정 범위 내로 하는 실시예의 광 도파로는 코어층 (3)의 패턴 해상도와 관련된 특별한 문제가 없으며 코어층 (3)에 균열이 전혀 없었다. 특히, 수성 γ-부티로락톤 용액의 농도를 각각 75 중량％ 및 85 중량％로 한 실시예 2 및 3의 광 도파로는 코어층 (3)의 패턴 해상도가 만족스러웠고 코어층 (3)에 균열이 없었다. 이들 2개의 광 도파로는 매우 우수한 결과를 나타내었다.

반면에, γ-부티로락톤 용액의 농도를 100 중량％로 하는 비교예의 광 도파로는 코어층 (3)에 균열이 있음을 확인하였다.

본 발명의 광 도파로의 제조 방법으로 얻을 수 있는 광 도파로의 예는 직선 광 도파로, 휘어진 광 도파로, 교차 광 도파로, Y-분지형 광 도파로, 슬랩 광 도파로, 마하-젠더형 광 도파로, AWG형 광 도파로, 격자 광 도파로, 및 광 도파로 렌즈를 포함한다. 이러한 광 도파로를 이용하는 광학 부품의 예는 파장 필터, 광 스위치, 광 브랜치 유닛, 광 다중화기, 광 다중화기/분리기, 광 증폭기, 파장 모듈레이터, 파장 분할 다중화기, 광 분열기, 방향성 결합기, 및 레이저 다이오드 또는 광 다이오드 혼합 집적된 광 전송 모듈을 포함한다.

구체적인 실시양태를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도 각종 변화 및 변경을 가할 수 있음이 당업자에게는 명백할 것이다.

본 발명은 본원에 참고로 전문이 포함된 2006년 4월 4일에 출원된 일본 특허 출원 제2006-103399호를 기초로 한다.

또한, 본원에 기술된 모든 문헌은 본원에 참고로 포함된다.

본 발명에 따르면, 코어 층 자체 또는 코어 층과 언더클래딩층 사이의 계면에 균열이 없고 광 소실이 적으며, 신뢰도가 우수한 광 도파로를 얻을 수 있다.

Claims

기판의 표면 상에 언더클래딩(undercladding) 층을 형성하고;

언더클래딩층 상에 감광성 수지 조성물 층을 형성하고;

소정의 패턴을 갖는 포토마스크를 통해 감광성 수지 조성물 층의 표면에 자외선 조사하여 노광을 수행하고;

노광 후 미노광 영역을 현상액으로 용해시킴으로써 감광성 수지 조성물 층의 미노광 영역을 제거하여 코어층을 형성하고;

코어층 상에 오버클래딩(overcladding) 층을 형성하는 것을 포함하며,

이 때, 현상액은 농도가 10 내지 99 중량％인 수성 γ-부티로락톤 용액인 광 도파로의 제조 방법.
제1항에 있어서, 수성 γ-부티로락톤 용액의 농도가 75 내지 85 중량％인 광 도파로의 제조 방법.
제1항에 있어서, 언더클래딩층이 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 포함하는 광 도파로의 제조 방법.
제1항에 있어서, 언더클래딩층이 에폭시 수지 조성물을 포함하는 광 도파로의 제조 방법.
제1항에 있어서, 감광성 수지 조성물 층이 광경화성 에폭시 수지 조성물을 포함하는 광 도파로의 제조 방법.
제1항에 있어서, 오버클래딩층이 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 포함하는 광 도파로의 제조 방법.
제1항에 있어서, 오버클래딩층이 에폭시 수지 조성물을 포함하는 광 도파로의 제조 방법.