KR100326303B1 - 광도파로 소자 제조용 금속 마스크 및 이를 이용한광도파로 소자의 제조 방법 - Google Patents

광도파로 소자 제조용 금속 마스크 및 이를 이용한광도파로 소자의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 광도파로 소자의 제조 방법은, 기판의 상부에 광도파로 소자의 패턴을 가지는 금속 마스크를 형성하는 제1 단계와; 도핑 이온이 함유된 용액을 상기 기판 상부에서 광도파로 소자의 패턴 부분과 그 반대쪽 기판 하부에 접촉시킨 후에 전압을 인가하여 상기 기판의 구성 이온과 상기 도핑 이온을 이온 교환하는 제2 단계와; 상기 기판의 구성 이온이 함유된 용액을 상기 기판 상부의 광도파로 소자의 패턴 부분과 그 반대쪽 기판 하부에 접촉시킨 후에 전압을 인가하여 상기 기판의 도핑 이온과 상기 기판의 구성 이온을 이온 교환하는 제3 단계를 포함한다.

Description

광도파로 소자 제조용 금속 마스크 및 이를 이용한 광도파로 소자의 제조 방법{METAL MASK FOR FABRICATION OF WAVEGUIDE DEVICE AND FABRICATION METHOD OF WAVEGUIDE DEVICE USING THAT}
본 발명은 광도파로 소자에 관한 것으로서, 특히 광도파로 소자 제조용 금속 마스크 및 이를 이용한 광도파로 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
광도파로 소자는 통상적으로 하나 또는 다수의 광도파로로 구성된 소자를 말한다. 이러한 광도파로 소자의 예로는 광스플리터(optical splitter), 광스위치(optical switch), 광도파로열 격자(arrayed waveguide grating) 등을 들 수가 있다.
이들 중에 광스위치는 입력된 광신호를 다수의 출력 광도파로들 중에서 특정 출력 광도파로로 선택적으로 분기하기 위하여 사용된다. 예를 들어, Y-분기형 스위치의 경우에 입력 광도파로로 진행하는 광신호는 제1 또는 제2 출력 광도파로로 선택적으로 출력된다. 이때, 상기 출력 광도파로의 선택은 통상적으로 상기 출력 광도파로의 열광학적 또는 전기광학적 특성을 이용한다. 열광학적 특성이란 어떤 매질에 열을 가할 경우에 그 매질의 굴절률이 변화되는 것을 지칭한다. 전기광학적 특성이란 어떤 매질에 전압을 인가할 경우에 그 매질의 굴절률이 변화되는 것을 지칭한다. 이러한 열광학적 특성을 가지는 재질로는, LiNbO3또는 LiTaO3와 같은 강유전체, GaAs 또는 InP와 같은 Ⅲ-Ⅴ족 또는 Ⅱ-Ⅵ족의 화합물 반도체, 실리카(silica), 폴리머(polymer) 등을 예로 들수가 있다. 또한, 상술한 열광학적 특성 또는 전기광학적 특성을 갖는 광도파로로 구성되는 광스위치를 열광학 스위치 또는 전기광학 스위치라고 지칭한다.
도 1은 종래의 광도파로 소자의 구조를 나타내는 도면이다. Y-분기형 광도파로(110)와 상기 Y-분기형 광도파로(110)의 양측에 형성된 제1 및 제2 발열 전극들(121 및 122)로 구성된 광도파로 소자(100)가 도시되어 있다. 상기 Y-분기형 광도파로(110)는 입력 광도파로(111), 제1 및 제2 출력 광도파로들(112 및 113)로 구성된다. 이때, 상기 제1 및 제2 출력 광도파로들(112 및 113)이 이루는 사이각, θ는 상기 Y-분기형 광도파로(110)의 분기각이라고 지칭한다. 이 때, 상기 θ가 매우 작은 경우, 상기 제1 및 제2 출력 광도파로들(112 및 113)의 굴절률들을 서로 다르게 하여 입력되는 광신호의 공간 스위칭을 이룰 수 있다. 상기 제1 발열 전극(121)에 전류를 인가하는 경우, 상기 제1 발열 전극(121)은 열을 발산하게 된다. 이때, 상기 제1 출력 광도파로(112)는 상기 가해진 열의 영향을 받아 유효 굴절률이 감소하게 된다. 상기 Y-분기형 광도파로(110)의 분기 영역에 입사하는 광신호는 모드진화 현상(mode evolution effect)에 의해 제2 출력 광도파로(113)로 출력된다. 이와는 반대로, 상기 제2 발열 전극(122)에 전류를 인가하면, 상기 제1 출력 광도파로(112)로 광신호가 출력된다.
그러나, 상기 Y-분기형 광도파로(110)는 그 패턴 형성에 어려움이 있었다.
이때, 상기 패턴은 상기 Y-분기형 광도파로(110)의 제조 공정, 예를 들어 포토리소그래피(photolithography) 공정에서 사용되는 마스크에 형성된 슬릿(slit)의 형태를 나타내는 것이다. 즉, 상기 Y-분기형 광도파로(110)은 상기 슬릿의 형태를 따라 형성되는 것이다. 상기 Y-분기형 광도파로(110)의 패턴은 광신호 진행 영역인 광도파로, 즉 고굴절률 영역과 일치한다. 이때, 상기 광도파로를 둘러싸고 있는 영역은 저굴절률 영역, 즉 클래드(clad)가 된다. 이를 단일 광섬유에 비유하자면, 상기 고굴절률 영역은 코아(core)를 말하고 상기 저굴절률 영역은 클래드를 말한다.
이때, 상기 Y-분기형 광도파로(110)의 분기각은 0.1°정도로 매우 작기 때문에, 상기 Y-분기형 광도파로(110)의 분기 영역의 패턴 형성은 고도의 정밀도가 요구되었다. 또한, 분기 영역의 패턴 형성에 오차가 클 경우에, 상기 분기 영역으로 입사하는 광신호는 급격한 굴절률 변화를 겪을 수 있고, 이에 따라 잡음에 해당하는 고차 모드의 광신호가 발생할 수 있다. 상기 고차 모드의 광신호는 상기 Y-분기형 광도파로의 누화(cross talk)로 작용하여 성능을 저하시킨다.
종래의 Y-분기형 스위치는 상술한 이유로 인하여, 통상적으로 누화 정도를 -30dB 이하로 유지하는 것이 어렵다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 광도파로 소자를 제조함에 있어서, 성능을 저하시키지 않으면서도 그패턴의 제조 허용오차를 크게 할 수 있는 광도파로 소자의 제조 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광도파로 소자 제조용 금속 마스크는,
단일 직선형 슬릿과;
상기 단일 직선형 슬릿의 일단과 연결된 업테이퍼(up-taper)형 슬릿과;
일단이 상기 업테이퍼형 슬릿과 이격된 한 쌍의 직선형 슬릿을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 광도파로 소자의 제조 방법은,
기판의 상부에 광도파로 소자의 패턴을 가지는 금속 마스크를 형성하는 제1 단계와;
도핑 이온이 함유된 용액을 상기 기판 상부에서 광도파로 소자의 패턴 부분과 그 반대쪽 기판 하부에 접촉시킨 후에 전압을 인가하여 상기 기판의 구성 이온과 상기 도핑 이온을 이온 교환하는 제2 단계와;
상기 기판의 구성 이온이 함유된 용액을 상기 기판 상부의 광도파로 소자의 패턴 부분과 그 반대쪽 기판 하부에 접촉시킨 후에 전압을 인가하여 상기 기판의 도핑 이온과 상기 기판의 구성 이온을 이온 교환하는 제3 단계를 포함한다.
도 1은 종래의 광도파로 소자의 구조를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광도파로 소자 제조용 금속 마스크를 나타내는 도면,
도 3a 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광도파로 소자의 제조 방법을 나타내는 도면,
도 6a 내지 도 8b는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 광도파로 소자의 제조 방법을 나타내는 도면,
도 9a 내지 도 9b는 본 발명에 따른 다중 광도파로의 형성 과정을 나타내는 도면,
도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 따른 단일 광도파로의 형성 과정을 나타내는 도면,
도 11은 도 2에 도시된 금속 마스크의 패턴과 이를 이용하여 형성되는 광도파로 소자의 구조를 나타낸 도면,
도 12는 도 2에 도시된 업테이퍼(up-taper) 광도파로의 패턴폭에 따라 형성되는 광도파로를 나타내는 단면도.
이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능, 혹은 구성에 대한 구체적인설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광도파로 소자 제조용 금속 마스크를 나타내는 도면이다. 상기 금속 마스크(200)는 도 1에 도시된 바와 같은, 입력 광도파로(111), 제1 및 제2 출력 광도파로(112 및 113)로 구성되는 Y-분기형 광도파로(110)를 형성하기 위한 것이며, 단일 직선형 슬릿(211), 업테이퍼형 슬릿(212) 및 한 쌍의 직선형 슬릿(213 및 214)을 포함한다. 상기 업테이퍼형 슬릿(212)은 상기 단일 직선형 슬릿(211)의 일단과 연결된다. 상기 한 쌍의 직선형 슬릿(213 및 214)은 상기 업테이퍼형 슬릿(212)의 일단과 이격되어 형성된다. 상기 금속 마스크(200)는 종래의 금속 마스크와 상이한 패턴을 가진다. 즉, 종래의 금속 마스크는 형성하려는 Y-분기형 광도파로와 동일한 패턴을 가졌지만, 본 발명에 따른 금속 마스크(200)는 형성하려는 Y-분기형 광도파로와 상이한 패턴을 가진다.
그러나, 상기 금속 마스크(200)에 의해 형성되는 Y-분기형 광도파로는 도 1에 도시된 Y-분기형 광도파로(110)와 유사하다. 이는 본 발명에 따른 광도파로 소자의 제조 방법이 종래의 제조 방법과는 상이하게 구현되기 때문이다.
도 3a 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광도파로 소자의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 3a는 실리카 기판(310) 위에 금속 마스크층(320)을 형성하는 과정이다. 상기 금속 마스크층(320)의 재질은 도전성이 우수한 금, 은 또는 알루미늄이 바람직하다.
도 3b는 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 광도파로 소자의 패턴을 형성하고, 상기 형성된 광도파로 소자의 패턴 부분을 식각하여 금속 마스크(321)를 형성하는 과정이다. 상기 식각 공정은 습식 또는 건식 방법으로 구현될 수 있다.
도 4a는 도핑 이온과 상기 실리카 기판(310)의 구성 이온을 교환하는 과정이다. 상기 실리카 기판(310) 상부에서 상기 광도파로 소자의 패턴 부분과 상기 실리카 기판(310) 하부를 300∼400℃의 AgNO3+NaNO3용액(330)에 접촉시킨다. 이때, 상기 실리카 기판(310)의 상부와 하부가 전기적으로 절연되도록 한 반응 셋업(reaction setup)을 사용한다. 이온 교환이 진행되는 동안 상기 실리카 기판(310)의 상부에 양전압(V)을 인가하고, 상기 실리카 기판(310) 하부는 접지시킨다. 이때, 상기 AgNO3+NaNO3용액(330)에 함유된 Ag+는 인가된 전압에 의해 상기 실리카 기판(310)의 내부로 이동한다. 동시에, 상기 실리카 기판(310)의 구성 이온인 Na+는 인가된 전압에 의해 상기 실리카 기판(310) 하부에 접촉되어 있는 AgNO3+NaNO3용액(330)으로 이동하게 된다. 결과적으로, 상기 실리카 기판(310) 상부에는 고굴절률 영역(311)이 형성되며, 그 단면이 말안장 형태를 가지게 된다. 상기 고굴절률 영역(311)이 광도파로의 기능을 하기 위해서는, 상기 말안장 형태를 변형시켜야한다. 이는 통상적인 광도파로의 단면 형태가 직사각형, 타원형 또는 원형을 가지고, 상기 말안장 형태는 광신호가 도파하기에 부적합한 형태이기 때문이다.
이후, 상기 1차 이온 교환 과정을 거친 실리카 기판(310)을 청정수로 세척하고, 상기 실리카 기판(310)의 상부에 남아있는 금속 마스크(321)를 제거한다.
도 4b는 상술한 바와 같은 도 4a의 말안장 형태를 내부에 저굴절률 영역이 형성된 사다리꼴 또는 반원형으로 변환시키기 위해서, 상기 실리카 기판(310)으로 유입된 도핑 이온과 상기 실리카 기판(310)의 구성 이온을 교환하는 과정을 나타낸 것이다.
상기 실리카 기판(310) 상부와 상기 실리카 기판(310) 하부를 300∼400℃의 NaNO3용액(340)에 접촉시킨다. 이때, 상기 실리카 기판(310)의 상부와 하부가 전기적으로 절연되도록 한 반응 셋업을 사용한다. 이온 교환이 진행되는 동안 상기 실리카 기판(310)의 상부에 양전압(V)을 인가하고, 상기 실리카 기판(310) 하부는 접지시킨다. 이때, NaNO3용액(340)에 함유된 Na+은 인가된 전압에 의해 상기 실리카 기판(310)의 내부로 이동한다. 동시에, 상기 실리카 기판(310)에 유입된 Ag+은 인가된 전압에 의해 상기 실리카 기판(310) 하부에 접촉되어 있는 NaNO3용액(340)으로 이동하게 된다.
이러한 과정을 거쳐서, 도 4a에 도시된 말안장 형태의 고굴절률 영역(311)의 내부에는 저굴절률 영역(312)이 형성된다. 또한, 상기 실리카 기판(310)에서 고굴절률 영역(311)의 외부도 저굴절률 영역으로서, 상기 고굴절률 영역(311) 내부의 저굴절률 영역(312)과 굴절률 측면에서 동일하다. 즉, 도 4a에 도시된 고굴절률 영역(311)의 말안장 형태에서, 도핑 이온의 구성비가 높은 마루 부분은 상술한 이온 교환 과정에서 어느 정도 그 형태를 유지할 수가 있으나, 도핑 이온의 구성비가 낮은 골 부분은 그 형태를 유지할 수가 없다. 결과적으로, 점선으로 표시된 상기 고굴절률 영역(311)의 두 부분들과 그 사이에 위치한 저굴절률 영역(312)이 형성되며, 그 형태는 도 4b에 도시되어 있다.
도 5는 상기 실리카 기판(310)의 상부에 클래드층(350)을 형성하는 과정이다. 바람직하게는 상기 클래드층(350)의 굴절률은 상기 실리카 기판(310)의 초기 굴절률과 동일하다. 상술한 바와 같이, 상기 실리카 기판(310)에서 점선으로 표시된 고굴절률 영역(311)의 두 부분들은 각각 광도파로의 구비 조건, 즉 저굴절률 매질로 둘러싸인 고굴절률 매질임을 만족한다.
도 6a 내지 도 8b는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 광도파로 소자의 제조 방법을 나타내는 도면이다. 도 6a 내지 도 8b에 도시된 광도파로 소자의 제조 방법은 도 4a 내지 도 5를 통하여 상술한 광도파로 소자의 제조 방법에 비하여 그 차이가 기판(400)의 상부에 코아층(410)을 형성하고 상기 코아층(410)에 고굴절률 영역(411)을 형성한다는 것뿐이다. 따라서, 중복되는 부분은 간략한 설명만 기술하기로 한다.
도 6a는 상기 기판(400)의 상부에 코아층(410)을 형성하는 과정이다. 상기 코아층(410)의 굴절률은 상기 기판(400)의 굴절률과 동일할 수 있다. 도 6b는 상기 코아층(410)의 상부에 금속 마스크층(420)을 형성하는 과정이다.
도 7a는 포토리소그래피 공정으로 광도파로 소자의 패턴을 형성하고, 상기형성된 광도파로 소자의 패턴 부분을 식각하여 금속 마스크(421)를 형성하는 과정이다. 도 7b는 도핑 이온과 상기 코아층(410)의 구성 이온을 교환하는 과정이다.
300∼400℃의 AgNO3+NaNO3용액(430)을 상기 코아층(410)의 상부와 상기 기판(400)의 하부에 접촉시키고 전압을 인가하여, 상기 코아층(410) 내에 고굴절률 영역(411)을 형성한다.
도 8a는 상기 코아층(410)으로 유입된 도핑 이온과 상기 코아층(410)의 구성 이온을 교환하는 과정이다. 상기 코아층(410)의 상부와 상기 기판(400)의 하부에 300∼400℃의 NaNO3용액(440)을 접촉시키고 전압을 인가하여, 상기 고굴절률 영역(412) 내부에 저굴절률 영역(412)을 형성한다.
도 8b는 상기 코아층(410)의 상부에 저굴절률의 클래드층(450)을 형성하는 과정이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 다중 광도파로의 형성 과정을 나타내는 도면이다. 실리카 기판(510)의 상부에 넓은 패턴 폭을 가지는 금속 마스크(520)가 형성되어 있다. 이온 교환 과정을 거치면서, 상기 실리카 기판(510) 내부에는 그 패턴 폭에 따라서 고굴절률 영역(513)이 형성되는데 그 세부 과정을 기술하자면 하기하는 바와 같다. 도 9a를 참조하여 살펴보면, 우선 상기 실리카 기판(510)의 상부 및 하부에 도핑 이온이 함유된 용액을 접촉시키고 전압을 인가한 경우, 상기 도핑 이온은 인가된 전압에 의해 상기 실리카 기판(510) 내부로 이동한다. 또한, 상기 실리카 기판(510)은 전기 중성도를 유지하기 위해 상기 실리카 기판(510) 내부에 불순물 형태로 존재하는 구성 이온을 외부로 밀어낸다. 즉, 상기 실리카 기판(510)의 구성 이온이 도핑 이온으로 교환되는 것이다. 교환된 도핑 이온은 해당 영역의 굴절률을 증가시킨다. 이때, 이온 교환은 상기 실리카 기판(510) 내에 형성된 전계의 세기(511)에 비례하므로, 상기 전계의 세기(511)가 강할수록 교환되는 이온의 수가 증가한다. 또한, 상기 금속 마스크(520)의 모서리에는 가해진 전압에 의해 전하가 충전되어 강한 유도 전계를 발생시킨다. 상기 유도 전계는 모서리 보강 전계(edge enhancement field)로 불리우며, 상기 패턴의 경계에서 강하게 발생한다. 즉, 상기 패턴의 경계 부분에서는 강한 전계가, 상기 패턴의 중심 부분에서는 비교적 약한 전계가 상기 실리카 기판(510) 내부에 형성되는 것이다. 결과적으로, 도 9a에 도시된 바와 같은 말안장 형태의 전계의 세기(511)가 상기 기판(510) 내에 형성되며, 도 9b에 도시된 것처럼 상기 전계의 세기(511)에 비례하는 교환되는 이온수의 차이로 인하여 말안장 형태의 고굴절률 영역(513)이 형성된다. 이후, 상기 기판의 상부에 남아있는 금속 마스크(520)를 제거하고, 상기 실리카 기판(510)의 상부 및 하부에 상기 실리카 기판(510)의 구성 이온이 함유된 용액을 접촉시키고 전압을 인가한다. 이때, 도 9a 및 도 9b의 경우와는 다르게 상기 실리카 기판(510) 내부에 모서리 보강 전계는 발생하지 않는다. 따라서, 상기 고굴절률 영역(512) 전체에 균일한 세기의 전계가 형성된다. 상기 고굴절률 영역(512)의 마루 부분은 편평하게 되며, 골 부분은 그 내부가 상기 실리카 기판(510)의 구성 이온으로 채워지게 되는 것이다. 결과적으로, 도 9c에 도시된 바와 같은 저굴절률 영역(514)을 내부에 포함하는 고굴절률 영역(513)이 형성된다. 상기 고굴절률영역(513)의 외부도 또한 저굴절률 영역(512)이다. 상기 고절률 영역(513)에서 점선으로 그린 두 개의 타원형 부분들이 광도파로의 기능을 수행한다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 따른 단일 광도파로의 형성 과정을 나타내는 도면이다. 실리카 기판(610)의 상부에 좁은 슬릿 폭을 가지는 금속 마스크(620)가 형성되어 있다. 이온 교환 과정을 거치면서, 상기 실리카 기판(560) 내부에는 상기 슬릿 폭에 따라서 고굴절률 영역(613)이 형성되는데 그 세부 과정은 도 9a 내지 도 9c에서 기술한 바와 유사하다. 단지, 상기 슬릿 폭이 좁아짐에 따라서 도 9c에 도시된 말안장 형태에서 두 마루들의 간격이 점점 좁아진다는 것이다. 즉, 도 10a에 도시된 것처럼, 상기 금속 마스크(620)의 두 모서리들에 의해 형성되는 모서리 보강 전계들이 가깝게 중첩되어 전체적으로 가우시안 함수 형태의 전계의 세기(611)가 형성된다. 이에 따라, 도 10b에 도시된 것처럼, 반원 형태의 고굴절률 영역(613)이 형성된다. 마지막으로, 도 10c는 상기 도 10b의 과정에서 형성된 고굴절률 영역(613)의 내부에 저굴절률 영역(614)이 형성된 것을 나타낸다. 상기 고굴절률 영역(613)의 외부도 또한 저굴절률 영역(612)이다. 상기 고굴절률 영역(613)에서 점섬으로 표시된 타원 부분들이 광도파로의 기능을 수행한다.
도 12는 도 2에 도시된 업테이퍼형 슬릿(212) 폭에 따라 형성되는 광도파로를 나타내는 단면도이다. 도 12에서 고굴절률 영역은 돌출되어 보이며, 저굴절률 영역은 반대로 들어가 보인다. 도 12는 상기 업테이퍼 광도파로(212)의 슬릿 폭이 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 ㎛인 경우를 각각 나타내고 있다.
상기 업테이퍼형 슬릿(212) 폭이 3㎛인 경우 하나의 타원형 광도파로가 형성되며, 상기 슬릿 폭이 넓어짐에 따라 하나의 광도파로에서 점점 두 개의 광도파로들로 분리됨을 알 수 있다. 상기 고굴절률 영역의 폭은 상기 슬릿 폭에 거의 무관하게 4.5∼5.0㎛였으며, 1300∼1500㎚의 파장에서 단일 모드 특성을 나타내었다.
도 11은 본 발명에 따른 금속 마스크와 이를 이용하여 형성되는 광도파로 소자의 구조를 나타낸 도면이다. 도 11에서 금속 마스크를 구성하는 슬릿(211, 212, 213 및 214)은 점선으로, 상기 금속 마스크를 이용하여 형성되는 Y-분기형 광도파로(210) 및 제1 및 제2 발열 전극(221 및 222)은 실선으로 표시되었다.
즉, 상기 Y-분기형 광도파로(210)는 도 1에 도시된 종래의 Y-분기형 광도파로(110)와 유사하다. 한쌍의 직선형 슬릿(213 및 214) 각각이 업테이퍼형 슬릿(212)에서 약간 이격되고 횡방향으로 시프트(shift)된 것은 상기 Y-분기형 광도파로(210)와 금속 마스크 패턴(211, 212, 213 및 214)의 불일치를 보상하기 위한 것임을 나타내고 있다. 또한, 종래에 Y-분기형 광도파로의 패턴 형성시 문제가 되었던 분기 영역이 본 발명에서는 단순한 업테이퍼형 슬릿(212)으로 처리할 수 있다는 것을 알 수가 있다.
지금껏, Y-분기형 광도파로에 대해서만 다루었으나, 본 발명에 사용된 금속 마스크가 다중 슬릿을 가지도록 하면 쉽게 다분기 광도파로를 구성할 수 있다. 또는, 기판의 상부에 하부 클래드층, 코아층 및 상부 클래드층을 적층하여 상기 코아층 내에 광도파로를 형성할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광도파로 소자의 제조 방법은 이온 교환 방법을 이용함으로써 상기 광도파로 소자의 패턴에 대한 제조 허용오차가 크다는 이점이 있다.

Claims (10)

  1. 광도파로 소자 제조용 금속 마스크에 있어서,
    단일 직선형 슬릿과;
    상기 단일 직선형 슬릿의 일단과 연결된 업테이퍼형 슬릿과;
    일단이 상기 업테이퍼형 슬릿과 이격된 한 쌍의 직선형 슬릿을 포함함을 특징으로 하는 광도파로 소자 제조용 금속 마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 마스크의 재질은 알루미늄임을 특징으로 하는 광도파로 소자 제조용 마스크.
  3. 광도파로 소자의 제조 방법에 있어서,
    기판의 상부에 광도파로 소자의 패턴을 가지는 금속 마스크를 형성하는 제1 단계와;
    도핑 이온이 함유된 용액을 상기 기판 상부에서 광도파로 소자의 패턴 부분과 그 반대쪽 기판 하부에 접촉시킨 후에 전압을 인가하여 상기 기판의 구성 이온과 상기 도핑 이온을 이온 교환하는 제2 단계와;
    상기 기판의 구성 이온이 함유된 용액을 상기 기판 상부의 광도파로 소자의 패턴 부분과 그 반대쪽 기판 하부에 접촉시킨 후에 전압을 인가하여 상기 기판의 도핑 이온과 상기 기판의 구성 이온을 이온 교환하는 제3 단계를 포함함을 특징으로 하는 광도파로 소자의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 단계는,
    기판의 상부에 금속 마스크층을 형성하는 단계와;
    상기 금속 마스크층에 상기 광도파로 소자의 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 광도파로 소자의 패턴이 형성된 금속 마스크층의 부분을 제거하여 금속 마스크를 형성하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 광도파로 소자의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 기판의 상부에 남아있는 금속 마스크를 제거하는 제4 단계와;
    상기 기판의 상부에 상부 클래드를 형성하는 제5 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 광도파로 소자의 제조 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 기판은 실리카 기판임을 특징으로 하는 광도파로 소자의 제조 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 도핑 이온은 Ag+이며, 상기 기판의 구성 이온은 Na+임을 특징으로 하는 광도파로 소자의 제조 방법.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 도핑 이온이 함유된 용액은 AgNO3과 질산 나트륨이 혼합된 용액이며, 상기 기판의 구성 이온이 함유된 용액은 NaNO3용액임을 특징으로 하는 광도파로 소자의 제조 방법.
  9. 광도파로 소자의 제조 방법에 있어서,
    기판의 상부에 코아층을 형성하는 제1 단계와;
    상기 코아층의 상부에 금속 마스크층을 형성하는 제2 단계와;
    상기 금속 마스크층에 상기 광도파로 소자의 패턴을 형성하는 제3 단계와;
    상기 광도파로 소자의 패턴이 형성된 금속 마스크층의 부분을 제거하여 금속마스크를 형성하는 제4 단계와;
    도핑 이온이 함유된 용액을 상기 코아층 상부의 광도파로 소자의 패턴 부분과 상기 기판 하부에 접촉시킨 후에 전압을 인가하여 상기 코아층의 구성 이온과 상기 도핑 이온을 이온 교환하는 제6 단계와;
    상기 코아층의 상부에 남아있는 금속 마스크를 제거하는 제7 단계와;
    상기 코아층의 구성 이온이 함유된 용액을 상기 코아층 상부와 상기 기판 하부에 접촉시킨 후에 전압을 인가하여 상기 코아층 내의 도핑 이온과 상기 코아층의 구성 이온을 이온 교환하는 제8 단계를 포함함을 특징으로 하는 광도파로 소자의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 코아층의 상부에 상부 클래드를 형성하는 제9 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 광도파로 소자의 제조 방법.
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