KR100239924B1 - 회절격자의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회절격자 제조방법에 관한 것으로, 반도체 리소그래피 기술을 이용하여 광 픽업에 사용하고 있는 회절격자의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 SOG(spin on glass) 용액을 유리기판에 스핀코팅 방법으로 균일하게 도포한 후 열처리하여 실리콘 산화막을 손쉽게 형성하여 회절격자를 제작할 수 있다. 또한, 본 발명은 열처리 조건에 따라 유리기판과 실리콘 산화막과의 고 식각비를 손쉽게 얻을 수 있어 유리기판의 식각 없이 회절격자 제작이 가능하고, 고가의 스퍼터링 장비를 사용하지 않으므로 고품질의 제품을 저가에 제작할 수 있으며, 다층의 실리콘 산화막 도포가 가능하여 한번의 습식식각으로 계단형 구조의 패턴을 손쉽게 형성할수 있다.

Description

회절격자의 제조방법
본 발명은 회절격자 제조방법에 관한 것으로, 특히 SOG(spin on glass)용액을 유리기판에 스핀 코팅방식으로 도포한 후 열처리하여 실리콘 산화막을 형성하고 반도체 리소그래피 기술을 이용하여 회절격자를 제조하는 방법에 관한 것이다.
광 픽업은 반도체 레이저와 대물렌즈, 광 신호를 전기신호로 변환하는 광 다이오드, 액튜에이터등을 조합시킨 광 부품이다. 최근에는 광 픽업의 소형화가 진행되면서 광 헤드라 부르는 경우도 있다. 광 헤드는 광학계를 포함한 광 픽업을 총칭하여 부르는 분리형, 대물렌즈 액튜에이터 및 전체 광학부품을 1개의 베이스에 탑재시켜 전체를 액세스할 때 이동시키는 구조의 일체형과, 프리즘을 평판상의 홀로그램(회절격자)으로 치환시켜 일체화시키는 홀로그램 레이저 등이 있다.
광 픽업은 CD 플레이어용 등 오디오 분야에서 보급되기 시작해서, CD-ROM 플레이어, 광자기디스크, 비디오 CD, MD용 등 광디스크를 이용한 제품에 필수적이다. 또한 DVD 용 광 픽업등도 수요가 급증하고 있다. 최근의 광 픽업 부품은 소형·박형화, 경량화 및 고속화 추세로 진행되고 있다.
도 1은 종래의 회절격자 제조방법을 나타낸 단면도로서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 유리기판(10)에 스퍼터를 이용하여 실리콘 산화막(11)을 증착하고, 감광막 용액를 스핀 코팅방법으로 도포한 후 열처리 공정을 수행하여 감광막(12)을 형성한다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 회절격자 패턴을 형성하기 위하여 마스크(13)를 통하여 노광한다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 노광된 감광막(12)을 현상하고 감광막을 마스크로 이용하여 BOE 15:1 용액으로 실리콘 산화막(11)을 식각한다.
도 1d에 도시된 바와 같이, 마스크로 이용된 감광막을 현상하여 실리콘 산화막(11) 패턴을 형성하여 회절격자 패턴을 제작한다.
도 2는 종래의 다른 회절격자 제조방법을 나타낸 단면도로서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 유리기판(20)에 감광막 용액를 스핀 코팅방법으로 도포한 후 열처리 공정을 수행하여 감광막(21)을 형성한다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 회절격자 패턴을 형성하기 위하여 마스크(22)를 통하여 노광한다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 노광된 감광막(21)을 현상하고 스퍼터를 이용하여 실리콘 산화막(23, 23')을 증착한다.
도 2d에 도시된 바와 같이, 실리콘 산화막(23, 23')이 형성된 유리기판에 감광막을 도포한 후 마스크 공정을 실시하여 감광막(21) 위의 실리콘 산화막(23')을 BOE 15:1 용액으로 식각하고, 실리콘 산화막(23) 위에 마스크로 이용된 감광막을 현상하여(도시되지 않았음) 실리콘 산화막(23) 패턴을 형성함으로써 회절격자 패턴을 제작한다.
그러나 이와 같이 제작한 회절격자는 스퍼터링 방식으로 실리콘 산화막을 증착하므로 유리기판의 중앙과 가장자리에서 두께 변화가 심하게 나타나 전체적으로 불균일하고, 진공장비를 사용하므로 부품의 단가가 고가이고 생산성이 낮은 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 회절격자의 제조방법은 SOG(spin on glass)용액을 유리기판에 스핀 코팅 방식으로 도포한 후 열처리하여 실리콘 산화막을 손쉽게 형성하여 회절격자 패턴을 제조하는데 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1d는 종래기술에 의한 회절격자 제조방법을 나타낸 단면도.
도 2a 내지 도 2d는 종래기술에 의한 회절격자 제조방법을 나타낸 단면도.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 회절격자 제조방법을 나타낸 단면도.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 회절격자 제조공정을 나타낸 단면도.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
10, 20, 30, 40 : 유리기판 11, 23, 23', 31, 41 : 실리콘 산화막
12, 21, 32, 42 : 감광막 13, 22, 33, 43 : 마스크
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회절격자 제조방법은 유리기판에 SOG(spin on glass)용액을 스핀 코팅방식으로 도포하는 단계와; 상기 도포된 SOG 용액을 열처리하여 실리콘 산화막을 형성하는 단계와; 상기 실리콘 산화막위에 감광막을 도포하고 마스크 공정을 통하여 노광하는 단계와; 노광된 감광막을 현상하고 실리콘 산화막을 습식식각하는 단계; 및 마스크로 이용된 감광막을 현상하여 실리콘 산화막 패턴을 형성하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 회절격자의 제조방법을 나타낸 단면도이다. 먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 유리기판(30)위에 SOG(spin on glass) 용액을 스핀 코팅 방법으로 도포한 후 열처리 공정을 수행하여 실리콘 산화막(31)을 형성한다. 이때 열처리 온도는 80∼170℃ 범위에서 실시하며 열처리 온도에 따라 실리콘 산화막의 식각비가 다르며 유리기판과의 식각비는 100:1 이상의 고 식각비를 얻을 수 있다. 이어서, 감광막 용액를 스핀 코팅 방법으로 도포한 후 열처리 공정을 수행하여 감광막(32)을 형성한다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 회절격자 패턴을 형성하기 위하여 마스크(33)를 통하여 노광한다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 노광된 감광막(32)을 현상하고 감광막을 마스크로 이용하여 BOE 15:1 용액으로 실리콘 산화막(31)을 식각한다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 마스크로 이용된 감광막을 현상하여 실리콘 산화막(31) 패턴을 형성하고, 견고한 실리콘 산화막 결정을 위하여 400∼500℃에서 열처리를 수행하여 회절격자 패턴을 형성한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 유리기판(40)위에 SOG(spin on glass) 용액을 스핀 코팅 방법으로 도포한 후 열처리 공정을 수행하여 3층의 실리콘 산화막(41)을 형성한다. 이때 3층의 실리콘 산화막은 SOG를 도포한 후 열처리를 수행하는 과정을 80∼170℃의 온도범위에서 높은 온도에서 점차 낮은 온도로 3번 반복 실시하여 형성한다. 이어서, 감광막 용액를 스핀 코팅 방법으로 도포한 후 열처리 공정을 수행하여 감광막(42)을 형성한다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 회절격자 패턴을 형성하기 위하여 마스크(43)를 통하여 노광한다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 노광된 감광막(42)을 현상하고 감광막을 마스크로 이용하여 BOE 15:1 용액으로 실리콘 산화막(41)을 식각한다.
도 4d에 도시된 바와 같이, 마스크로 이용된 감광막을 현상하여 계단형 실리콘 산화막 패턴을 형성한 후, 견고한 실리콘 산화막 결정을 위하여 400∼500℃에서열처리를 공정을 수행하여 회절격자 패턴을 형성한다.
본 발명은 실리콘 산화막 열처리 조건을 변화시켜 유리기판과의 고 선택비를 얻을 수 있고, 다양한 가스 분위기에서 열처리함으로써 손쉽게 굴절율을 변화시킬 수 있다. 또한 열처리 조건을 변화시키면서 2층, 3층 혹은 다층의 실리콘 산화막 도포가 가능하고 단 한번의 습식식각으로 계단형 산화막 패턴을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 회절격자 제조방법은 SOG(spin on glass)을 사용하여 스핀코팅 방식으로 도포함으로써 균일한 두께의 실리콘 산화막을 손쉽게 얻을 수 있으며 재현성을 확보할 수 있다. 또한, 고가의 스퍼터링 장비를 사용하지 않으므로 고품질의 제품을 저가에 제작할 수 있고, 열처리 조건에 따라 유리기판과의 고 선택비와 굴절율을 변화시킬 수 있어 공정에 다양하게 적용시킬 수 있으며, 다층의 실리콘 산화막 도포가 가능하여 한번의 습식식각으로 계단형 패턴을 얻을 수 있는 장점이 있다.

Claims (7)

  1. 회절격자의 제조방법에 있어서,
    유리기판에 SOG(spin on glass)용액을 스핀 코팅방식으로 도포하는 단계와;
    상기 유리기판에 도포된 SOG 박막을 열처리하여 실리콘 산화막을 형성하는 단계와;
    상기 실리콘 산화막위에 감광막을 도포하고 마스크 공정을 통하여 노광하는 단계와;
    노광된 감광막을 현상하고 실리콘 산화막을 습식식각하는 단계; 및
    마스크로 이용된 감광막을 현상하여 실리콘 산화막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 회절격자 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 SOG 박막은 80∼170℃에서 열처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 회절격자 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 산화막은 상기 유리기판과의 습식식각 선택비가 100:1 이상인 것을 특징으로 하는 회절격자 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 산화막은 열처리를 위한 가스분위기에 따라 굴절율이 변화하는 것을 특징으로 하는 회절격자 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 산화막은 80∼170℃에서 높은 온도에서 점차 낮은 온도로 변화하면서 다층 박막의 실리콘 산화막을 형성하는 것을 특징으로 하는 회절격자 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 실리콘 산화막 패턴은 한번의 습식식각으로 계단형 구조의 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 회절격자 제조방법.
  7. 제1항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실리콘 산화막 패턴은 400∼500℃에서 열처리하는 것을 더 포함하는 회절격자 제조방법.
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