KR100395710B1

KR100395710B1 - 브이홈을 가지는 광섬유 블럭 어레이용 실리콘 웨이퍼의제조방법

Info

Publication number: KR100395710B1
Application number: KR10-2001-0009733A
Authority: KR
Inventors: 김동근; 신동선; 이용태; 신양수; 박철희; 이성원; 김덕현; 설운학
Original assignee: 우리로광통신주식회사
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2003-08-25
Also published as: KR20020069568A

Abstract

광섬유가 정렬되어 접착되는 V-홈을 실리콘 웨이퍼의 상면에 식각으로 형성할 때, 실리콘 웨이퍼의 하면이 식각되는 것을 방지한 V-홈을 가지는 광섬유 블럭 어레이용 실리콘 웨이퍼의 제조방법이 개시된다. 상기 제조방법은 하부마스크층을 보호하는 하부감광막과 실리콘 웨이퍼의 하면을 보호하는 하부마스크층으로 인하여, 식각공정 후에도 실리콘 웨이퍼의 하면이 균일하다. 그러므로, 실리콘 웨이퍼의 V-홈에 광섬유를 평형하게 정렬할 수 있고, 광섬유가 정렬된 실리콘 웨이퍼를 이용한 광소자의 정밀접속이 용이하다. 그러므로, 생산수율이 향상된다.

Description

브이홈을 가지는 광섬유 블럭 어레이용 실리콘 웨이퍼의 제조방법 {FABRICATING METHOD OF SILICON WAFER WITH V-GROOVE FOR FIBER BLOCK ARRAY}

본 발명은 광섬유가 정렬되어 접착되는 V-홈을 실리콘 웨이퍼의 상면에 식각으로 형성할 때, 실리콘 웨이퍼의 하면이 식각되는 것을 방지한 V-홈을 가지는 광섬유 블럭 어레이용 실리콘 웨이퍼의 제조방법에 관한 것이다.

광통신은 대용량의 정보를 초고속으로 전달할 수 있으며, 상기 광통신망의 집적광학소자를 이루는 필수적인 광도파로소자는 광분배기, 광결합기, 모듈레이터, 스위치간섭계 형태의 소자, 반도체배열 레이저 및 평판형 파장다중화소자(Wavelength Division Multiplexing) 등에서 폭넓게 이용되고 있다. 상기 광도파로 소자는 그 특유의 물리적 특성에 기인한 단점을 가지고 있는데, 상기 단점중에서 극복하기 힘든 문제중의 하나가 고도의 기계적 및 물리적 기술을 요구하는 광도파로와 광섬유의 접속에 관한 것이다.

광도파로와 광섬유를 접속하면 손실이 발생하는데, 손실을 발생시키는 요인으로는 광섬유가 접착되는 V-홈의 평편도, 광섬유가 V-홈에 접착된 단면 상태 및 각도, 광도파로와 광섬유가 접착된 실리콘 웨이퍼의 정렬상태 등이 있다. 그리고, 코어의 직경이 8㎛ 정도인 광섬유가 허용범위 이내인 0.1dB 정도의 손실을 갖기 위해서는 광도파로와 광섬유의 접속 후에 0.5㎛ 이내의 직경오차를 가져야만 한다.

V-홈이 형성되는 웨이퍼의 재료는 광도파로와 동일한 재질특성을 가지는 실리콘이 일반적으로 사용되는데, 실리콘 웨이퍼는 광섬유를 정밀하게 정렬하기 위한 V-홈 형성이 가능하고, 경제성이 있다.

실리콘 웨이퍼에 V-홈을 형성하는 종래의 방법을 도 1 및 도 2를 참조하여설명한다. 도 1은 종래의 V-홈을 가지는 광섬유 블럭 어레이용 실리콘 웨이퍼의 제조방법을 보인 흐름도이고, 도 2는 종래의 방법으로 제조된 실리콘 웨이퍼의 하면을 보인 도이다.

도시된 바와 같이, 단계(S10)에서는 세척된 실리콘 웨이퍼(10)의 상면에 식각용액에 잘 견디는 마스크층(11)을 형성한 한 후, 마스크층(11) 위에 감광막(13)을 도포한다(S20). 단계(S30)에서는 노광마스크(15)를 이용하여 자외선(UV)을 감광막(13)에 조사하고, 감광막(13)을 현상하여 포토레지스트패턴(Photoresist Pattern)을 형성한다(S40).

그후, 단계(S50)에서는 V-홈 식각용 마스크 패턴을 마스크층(11)에 형성하고, 단계(S60)에서는 남아있는 감광막(13)을 제거한다. 그리고, 단계(S70)에서는 이방성 식각법으로 실리콘 웨이퍼(10)에 V-홈(10a)을 만든 다음, 최종적으로 상면의 마스크층(11)을 제거한다(S80).

상기와 같은 종래의 방법으로 실리콘 웨이퍼(10)의 상면에 V-홈을 형성하는 경우에는, 식각으로 실리콘 웨이퍼(10)의 상면에 V-홈(50a)을 형성할 때, 식각용액에 의하여 실리콘 웨이퍼(10)의 하면도 식각된다. 즉, 실리콘 웨이퍼(10)의 하면을 보호하는 보호층이 존재하지 않으므로, 도 2에 도시된 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(10)의 하면이 식각되어 불균일하게 된다. 그러면, 다음 공정에서 실리콘 웨이퍼의 V-홈에 광섬유를 평형하게 정렬하기 어려울 뿐 아니라, 광섬유가 정렬된 실리콘 웨이퍼를 이용한 광소자의 정밀접속이 어렵다. 이로인해, 생산수율이 저하되는 단점이 있다.

본 발명은 상기의 단점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 실리콘 웨이퍼의 하면에 마스크층과 감광막을 형성하여 실리콘 웨이퍼의 상면에 V-홈을 형성할 때, 실리콘 웨이퍼의 하면이 식각되는 것을 방지할 수 있는 V-홈을 가지는 광섬유 블럭 어레이용 실리콘 웨이퍼의 제조방법을 제공함에 있다.

도 1은 종래의 V-홈을 가지는 광섬유 블럭 어레이용 실리콘 웨이퍼의 제조방법을 보인 흐름도.

도 2는 종래의 방법으로 제조된 실리콘 웨이퍼의 하면을 보인 도.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 V-홈을 가지는 광섬유 블럭 어레이용 실리콘 웨이퍼의 제조방법을 보인 흐름도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 사용되는 핫플레이트와 실리콘 웨이퍼를 지지하는 지지부재의 평면도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법으로 제조된 실리콘 웨이퍼의 하면을 보인 도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명*

50 : 실리콘 웨이퍼, 51a,51b : 상,하부마스크층

53a,53b : 상,하부감광막 55 : 노광마스크

57 : 핫플레이트 59 : 지지부재

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 V-홈을 가지는 광섬유 블럭 어레이용 실리콘 웨이퍼의 제조방법은,V-홈을 가지는 광섬유 블럭 어레이용 실리콘 웨이퍼의 제조방법에 있어서,세척된 상기 실리콘 웨이퍼의 상ㆍ하면에 실리콘산화막 또는 실리콘질화막으로 상ㆍ하부마스크층을 형성하고, 상기 상부마스크층 위에 상부감광막을 도포하는 단계; 노광마스크를 이용하여 상기 상부감광막에 자외선을 조사하고, 상기 상부감광막을 현상하여 포토레지스트패턴을 형성하는 단계; 상기 하부마스크층이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼의 가장자리를 상기 실리콘 웨이퍼의 크기와 대응되는 크기로 핫플레이트에 설치된 지지부재에 접촉ㆍ지지시키고, 상기 지지부재에 지지된 상기 실리콘 웨이퍼의 상기 하부마스크층에 페이팅방법으로 하부감광막을 도포하여 건조하는 단계; 식각으로 V-홈 식각용 마스크를 상기 상부마스크층에 형성하고, 남아있는 상ㆍ하부감광막을 제거하는 단계; 상기 지지부재와 접촉된 상기 실리콘 웨이퍼의 부위를 제외한 상기 실리콘 웨이퍼의 상면 부위에 이방성 식각법으로 V-홈을 형성하는 단계; 그리고, 상기 실리콘 웨이퍼에 남아있는 상기 상ㆍ하부마스크층을 제거하는 단계를 수행한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 V-홈을 가지는 광섬유 블럭 어레이용 실리콘 웨이퍼의 제조방법을 상세히 설명한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 V-홈을 가지는 광섬유 블럭어레이용 실리콘 웨이퍼의 제조방법을 보인 흐름도이다.

도시된 바와 같이, 단계(S100)에서는 세척된 실리콘 웨이퍼(50)의 상,하면에 상,하부마스크층(51a,51b)을 형성한다. 상,하부마스크층(51a,51b)은 식각 용액에 잘 견디는 실리콘산화막 또는 실리콘질화막이 사용된다. 상부마스크층(51a)은 실리콘 웨이퍼(50)의 상면으로 식각 용액이 침투하지 못하게 하여 실리콘 웨이퍼(50)의 상면에 언더컷(Undercut)이 생기는 것을 방지한다. 언더컷이 생기면 식각 후, 설계치보다 큰 후술할 V-홈(50a)이 형성되므로 광섬유의 정렬시 정밀도가 떨어지게 된다. 그리고, 하부마스크층(51b)은 식각 용액이 실리콘 웨이퍼(50)의 하면으로 침투하지 못하게 하여 실리콘 웨이퍼(50)의 하면이 식각되는 것을 방지한다.

단계(S110)에서는 상부마스크층(51a) 위에 스핀코팅(Spin Coating)법으로 상부감광막(Photoresist)(53a)을 도포하고, 단계(S120)에서는 노광마스크(55)를 이용하여 자외선을 상부마스크층(51a)에 조사하여 상부감광막(53a) 위에 마스크패턴(Photoresist Pattern)을 형성한 후, 상부감광막(53a)의 마스크패턴(53a)을 현상한다(S130).

그후, 단계(S140)에서는 실리콘 웨이퍼(50)를 핫플레이트(57)의 상면에 마련된 지지부재(59)에 지지시킨 후, 하부마스크층(51b) 위에 페인팅방법으로 하부감광막(53b)을 도포하고 건조한다. 이때, 핫플레이트(57)와 하부감광막(53b)은 접촉되지 않는다.

그리고, 단계(S150)에서는 V-홈(50a) 식각용 마스크를 습식식각(Wet-Etching) 또는 건식식각(Dry-Etching)법으로 상부마스크층(51a)에 형성한다. 일반적으로, 습식식각법의 식각용액은 BOE(Buffered Oxide Etchent)가 사용되고, 건식식각법의 식각용액은 RIE(Reactive Ion Etching)가 사용된다. 실리콘 웨이퍼(50)에 형성되는 V-홈(50a)의 깊이는 상부마스크층(51a)에 형성되는 식각용 마스크의 개구부의 폭(Opening Width)에 의하여 결정되기 때문에, V-홈(50a) 식각용 마스크를 형성하는 공정은 가장 중요하다. 상부마스크층(51a)을 식각하여 V-홈(50a) 식각용 마스크를 형성할 때, 실리콘 웨이퍼(50)의 하면에 형성된 하부마스크층(51b)은 하부감광막(53b)에 의하여 보호된다.

단계(S160)에서는 남아있는 상,하부감광막(53a,53b)을 제거하고, 단계(S170)에서는 이방성 식각법으로 실리콘 웨이퍼(50)의 상면에 V-홈(50a)을 만든다. 이방성식각법은 결정(Crystal) 방향에 따른 식각률의 차이를 이용하여 실리콘 웨이퍼에 미세한 구조를 형성하는 가공법으로, 이방성 식각용액으로는 KOH(Potassium Hydroxide) 수용액이 널리 사용된다. 식각으로 실리콘 웨이퍼(50)의 상면에 V-홈(50a)을 형성할 때, 실리콘 웨이퍼(50)의 하면은 하부마스크층(51b)에 의하여 보호된다.

그리고, 마지막으로, 상,하부마스크층(51a,51b)을 제거하면, 실리콘 웨이퍼(50)에 V-홈(50a)이 형성된다.

본 실시예에 따른 핫플레이트(57)와 지지부재(59)를 도 3a, 3b 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.

핫플레이트(57)는 리소그라피(Lithography) 공정의 베이크 공정에서 사용되는 일반적인 것을 이용한다. 핫플레이트(57)의 상면에는 지지부재(59)가 마련되고, 지지부재(59)에 실리콘 웨이퍼(50)가 탑재된다. 핫플레이트(57) 및 지지부재(59)는 실리콘 웨이퍼(50)의 하면에 형성된 하부감광막(53b) 및 하부마스크층(51b)으로 열 공급 및 지지하는 기능을 한다. 이때, 지지부재(59)는 실리콘 웨이퍼(50)의 크기와 동일하게 마련되기 때문에, 페인팅방법(Painting Method)으로 실리콘 웨이퍼(50)의하면에 하부감광막(53b)을 도포할 때 실리콘 웨이퍼(50)는 전혀 흔들리지 않는다.

그리고, 지지부재(59)와 접촉하는 실리콘 웨이퍼(50)의 부위는 V-홈용 패턴이 형성되지 않는 부분이다. 따라서, 지지부재(59)와 접촉하는 실리콘 웨이퍼(50)의 부위에 일시적인 온도변화가 발생하더라도 전체 공정에서의 불량이 발생하지 않는다. 즉, V-홈 패턴이 형성되는 실리콘 웨이퍼(50)의 부위는 지지부재(59)와 접촉하지 않으므로, V-홈 패턴이 형성되는 실리콘 웨이퍼(50)의 부위에서는 국부적인 온도변화가 발생하지 않는다. 따라서, V-홈 패턴을 형성하기 위한 하부감광막(53b)의 패턴의 선폭은 변화되지 않는다.

본 실시예에 의한 상부마스크층(51a)의 식각은 BOE를 이용하여 습식식각법으로 전사(transfer)하여 V-홈 식각 마스크를 형성한다. 이때 상부마스크층(51a)의 두께, 식각시간 및 식각온도를 조절하여 언더컷이 없도록 하여야 한다. 그리고, 상,하부감광막(53a,53b)을 제거하고, 80℃로 유지된 KOH 수용액에서 수시간 동안 식각 공정을 행하면, 이방성 식각이 진행되어 V-홈이 형성된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법으로 제조된 실리콘 웨이퍼의 하면을 보인 도로써, 식각공정을 한 후에도 실리콘 웨이퍼(50)의 하면이 균일한 것을 보인다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 V-홈을 가지는 광섬유 블럭 어레이용 실리콘 웨이퍼의 제조방법은 하부마스크층을 보호하는 하부감광막과 실리콘 웨이퍼의 하면을 보호하는 하부마스크층으로 인하여, 식각공정 후에도 실리콘 웨이퍼의 하면이 균일하다. 그러므로, 실리콘 웨이퍼의 V-홈에 광섬유를 평형하게 정렬할 수 있고, 광섬유가 정렬된 실리콘 웨이퍼를 이용한 광소자의 정밀접속이 용이하다. 그러므로, 생산수율이 향상된다.

이상에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상 범위 내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자가 변형이나 개량한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.

Claims

V-홈을 가지는 광섬유 블럭 어레이용 실리콘 웨이퍼의 제조방법에 있어서,

세척된 상기 실리콘 웨이퍼의 상ㆍ하면에 실리콘산화막 또는 실리콘질화막으로 상ㆍ하부마스크층을 형성하고, 상기 상부마스크층 위에 상부감광막을 도포하는 단계;

노광마스크를 이용하여 상기 상부감광막에 자외선을 조사하고, 상기 상부감광막을 현상하여 포토레지스트패턴을 형성하는 단계;

상기 하부마스크층이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼의 가장자리를 상기 실리콘 웨이퍼의 크기와 대응되는 크기로 핫플레이트에 설치된 지지부재에 접촉ㆍ지지시키고, 상기 지지부재에 지지된 상기 실리콘 웨이퍼의 상기 하부마스크층에 페이팅방법으로 하부감광막을 도포하여 건조하는 단계;

식각으로 V-홈 식각용 마스크를 상기 상부마스크층에 형성하고, 남아있는 상ㆍ하부감광막을 제거하는 단계;

상기 지지부재와 접촉된 상기 실리콘 웨이퍼의 부위를 제외한 상기 실리콘 웨이퍼의 상면 부위에 이방성 식각법으로 V-홈을 형성하는 단계; 그리고,

상기 실리콘 웨이퍼에 남아있는 상기 상ㆍ하부마스크층을 제거하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 V-홈을 가지는 광섬유 블럭 어레이용 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
삭제