KR100416762B1 - 광학 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

다수개의 광파이버 또는 광학부품이 실장되는 V-그루브 또는 마이크로피트의 깊이가 서로 다르게 형성되고 기판이 관통되어 형성된 스토퍼홀을 구비하여 광축이 정확하게 정렬되도록 한 광학 모듈 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.
개시된 광학모듈 제조 방법은, 웨이퍼의 제1면에 적어도 하나 이상의 그루브를 형성하는 제1에칭 단계; 및 상기 웨이퍼의 제2면으로부터 상기 웨이퍼가 관통되도록 식각하여 적어도 하나 이상의 스토퍼홀을 형성하는 제2에칭 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 개시된 광학모듈은 기판 상에 적어도 하나 이상의 광학부품을 실장하기 위한 적어도 하나 이상의 그루브를 갖는 광학 모듈에 있어서, 상기 그루브들 사이의 일정 영역에 대응한 영역을 중심으로 상기 기판의 하면으로부터 관통되어 형성된 스토퍼홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

광학 모듈 및 그 제조 방법{A optical module and manufacturing method thereof}
본 발명은 광학 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수개의 광파이버 또는 광학부품 등이 실장되는 적어도 하나 이상의 그루브가 깊이가 서로 다르게 형성되고, 콘벡스 코너 현상이 발생되지 않도록 스토퍼홀을 제조하여 광축이 정확하게 정렬되도록 한 광학 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근에는 광통신 시스템의 전송 방식이 광통신망에서의 전송 데이터의 증가와 함께 파장 분할 다중(WDM;Wavelength Division Multiplexing) 전송 방식으로 바뀌어 가고 있다. 이러한 파장 분할 다중(WDM) 시스템에서 네트워크간의 연동성이 요구됨에 따라 회선 분배기(OXC;Optical crossing Connector) 즉, 광스위치와 같은 광학 모듈은 필수적인 핵심 소자가 되었다.
이러한 광학 모듈은 도 1a를 참조하면, 마이크로미러(10)가 배치되어 있고 이 마이크로미러(10)를 구동시키는 액튜에이터(15)와, 상기 액튜에이터(15) 둘레에 상기 마이크로미러(10)로 광신호를 전송하는 입력 광파이버(20)와 상기 마이크로미러(10)로부터 반사된 광신호를 수신하여 전송하는 출력 광파이버(22) 및 상기 입력 및 출력 광파이버(20)(22)와 마이크로미러(10) 사이에 배치되어 광을 집속시켜 주는 볼렌즈(25)(27)가 정렬되어 있는 광학 모듈(30)로 구성된다. 여기에서 상기 입력 및 출력 광파이버(20)(22)는 V-그루브(35)에, 상기 볼렌즈(25)(27)는 이 V-그루브(35)에 연통되어 있는 마이크로피트(40)에 각각 배치된다. 그리고 상기 광파이버(20)(22), 볼렌즈(25) 및 마이크로미러(10)는 광축에 일치하도록 배열된다.
상기와 같이 구성된 광학 모듈은 상기 입력 광파이버(20)에서 전달된 광신호가 상기 볼렌즈(25)를 경유하여 마이크로미러(10)에 반사된 다음, 다시 소정의 볼렌즈(27)를 거쳐 출력 광파이버(22)를 통해 출력되어 소정의 장소로 광신호를 전송하도록 되어 있다. 상기 볼렌즈(25)(27)는 광신호를 집속시켜 광손실을 줄이고 광경로를 최소화하는데 사용된다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 마이크로피트(40)에 상기액튜에이터(15)를 설치하기 위한 홀(17) 및 V-그루브(35)가 연결되는 부분에는 콘벡스 코너(45)가 형성되어 있다. 그리고 상기 액튜에이터(15), 볼렌즈(25)(27) 및 상기 광파이버(20)(22)는 각각 그 크기가 다르므로 그 중심을 광축에 정렬시키기 위해서는 이러한 소자들을 수용하는 상기 홀(17), 상기 V-그루브(35) 및 상기 마이크로피트(40)가 그 깊이가 각각 달라야 한다.
그런데 상기와 같은 구조의 광학 모듈을 제조하는 과정에서 에칭을 할 때, 에칭하고자 하는 그루브의 폭이나 깊이에 따라 시간이나 온도 등의 최적의 에칭조건이 각각 다르게 된다. 다시말하면, 상기 홀(17), 상기 V-그루브(35) 및 상기 마이크로피트(40)가 각각 상이한 폭과 깊이를 가지므로 각각 패터닝한 대로 에칭이 되도록 하기 위해서는 각각의 에칭 조건에 따라 에칭이 행해져야 한다. 그러나 종래에는 한번의 패터닝에 의해 에칭이 이루어지므로, 에칭시 어느 한 곳에 에칭 조건을 맞추거나 그들의 평균적인 조건으로 에칭 조건을 설정할 수밖에 없다. 따라서 이러한 경우, 표준이 된 그루브 외의 다른 곳에서는 그 에칭 조건이 부적합하여 패터닝한 대로 에칭이 이루어질 수 없으며 평균적인 조건에 의한다 하더라도 각각의 에칭에 결함을 가질 수 밖에 없다.
특히, 상기 마이크로피트(40)나 홀(17) 등의 콘벡스 코너 패턴(45)에서는 그 형상이 정확하게 에칭이 되지 않고 패턴 형상이 손상되는 이른바 콘벡스 코너(convex corner) 현상이 발생된다. 도 1b는 에칭 이전의 콘벡스 코너의 패턴(45)이 에칭 이후에 크게 손상되는 것을 나타내고 있다. 이와 같은 콘벡스 코너에 의한 손상은 원래 설계했던 대로 정확한 치수의 규격을 얻을 수 없어 상기 광파이버(20)(22)나 볼렌즈(25)(27) 등의 광학 소자의 배치가 달라지게 된다. 그 결과 광축에 따른 각 소자의 정렬이 일치하지 않게 되므로 광신호의 정확한 전송이 어렵게 되고 광손실을 초래한다.
따라서 이러한 콘벡스 코너 현상에 의한 패턴 손상을 방지할 수 있도록 도 2에 도시된 바와 같은 특수한 코너 보상 패턴(50)(52)이 요구된다. 즉, 콘벡스 코너 효과를 고려하여 에칭시 그러한 현상이 발생되는 것이 억제되도록 보완하는 보상 패턴을 에칭 마스크(65) 상에 형성하고, 그것을 이용하여 광학 모듈을 제조함으로써 소망하는 형상의 광학 모듈을 얻을 수 있다. 여기에서 도면 번호 17' 및 40'는 상기 에칭 마스크(65)에 각각 형성된 홀 대응영역 및 마이크로피트 대응영역을 나타낸다.
이러한 코너 보상 패턴(50)(52)을 이용하여 광학 모듈을 제조하는 방법에 대해 살펴본다.
도 3a 및 도 3b와 같이, 양면 폴리싱된 (100) 방향의 상부 실리콘 웨이퍼(60)에 실리콘다이옥사이드(63)를 입힌 후에 그 위에 실리콘 에칭 마스크로 사용하기 위해 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)를 이용하여 실리콘나이트라이드(65)를 양면에 증착한다. 그런 다음, 도 3c와 같이 상기 양쪽의 실리콘나이트라이드 층(65)에 각각 반응 이온 에칭(RIE) 공정을 통해 패터닝 한다. 상기 실리콘나이트라이드 층(65)에는 에칭과정동안 콘벡스 코너 효과에 의해 패턴 형상이 손상되지 않도록 코너 보상 패턴(50)(52)이 추가된다.
또한, 도 4a 및 도 4b와 같이, 하부 실리콘 웨이퍼(70)에도 실리콘옥사이드(72) 및 실리콘나이트라이드(75)를 차례대로 증착한 다음, 도 4c와 같이 반응 이온 에칭(RIE)공정에 의해 패터닝한다.
그런 다음 상기 상부 및 하부 웨이퍼(60)(70)를 각각 KOH 수용액을 이용하여 비등방성 습식 에칭을 수행하여 도 3d 및 도 4d와 같이 V-그루브 대응영역(67), 마이크로피트 대응영역(68) 및 홀 대응영역(69)(69')을 형성한다. 그리고 이와 같이 형성된 상기 상부 웨이퍼(60)와 하부 웨이퍼(70)를 도 5a 및 도 5b와 같이 접착시킨다.
이렇게 형성된 광학 모듈의 홀(17)에 상기 마이크로미러 액튜에이터(15)를 설치하고 V-그루브(35) 및 마이크로피트(40)에 각각 광파이버(20)(22) 및 볼렌즈(25)(27)들을 광축에 맞게 설치한다.
상기한 제조 공정에서와 같이, 현재는 일반적으로 코너 보상 패턴(50)(52)을 이용하여 광학 모듈을 제조하고 있지만, 코너 보상 패턴(50)(52)의 길이는 식각 깊이의 3배 이상이 요구되며, V 그루브(35)와 마이크로피트(40)의 깊이 차이가 적을 경우에만 적합하게 이용된다. 아울러, 코너 보상 패턴으로 인하여 광학 모듈 제조를 위한 전체적인 패턴이 복잡해지고 그 크기 또한 커질 수 밖에 없다.
또한, 광축의 위치가 달라지면, 에칭 깊이를 다르게 하여야 하기 때문에 새로운 형태의 보상 패턴이 요구된다. 즉, 상기 마이크로피트(40)나 홀(17)의 폭이나 깊이 등에 따라서 그에 맞는 보상 패턴(50)(52)의 설계가 달라져야 한다. 따라서 광축이 변할 때마다 보상 패턴을 새로 준비해야 하는 번거로움이 있다.
특히, 광파이버의 입출력단이 인접해 있는 부분이나 콘벡스 코너 영향이 크게 나타나는 부분에서는 이 보상 패턴(50)(52)이 복잡해지므로 광경로를 최소화 할 수 없게 된다. 이에 따라 광경로차에 따른 광손실을 초래한다. 더욱이 광학 모듈의 채널수가 많아질수록 복잡해져 보상 패턴 형성에 어려움이 따르고, 보상 패턴을 사용한다 하더라도 도 6의 SEM 사진과 같이 콘벡스 코너(45')의 일부가 손상되는 문제가 여전히 남게되어 광학 소자의 소형화에 대한 요구를 만족시킬 수 없게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 콘벡스 코너를 보상하기 위한 보상패턴 없이 콘벡스 코너 현상이 방지되도록 서로 깊이가 다른 적어도 하나 이상의 그루브가 구비되고 그들 사이에 기판을 관통하거나 소정 깊이로 에칭되어 스토퍼홀이 형성된 광학 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.
도 1a는 종래의 광학 모듈의 개략적인 도면,
도 1b는 종래의 광학 모듈의 에칭 전후의 상태를 비교한 도면,
도 2는 종래의 광학 모듈을 제조하는 공정시 콘벡스 코너 보상패턴이 형성된 것을 나타낸 도면,
도 3a 내지 도 3d, 도 4a 내지 도 4d 및 도 5a 및 도 5b는 종래의 광학 모듈을 제조하는 공정을 나타낸 도면,
도 6은 종래의 방법에 따라 제조된 광학 모듈의 손상된 콘벡스 코너를 나타내는 SEM 사진,
도 7은 본 발명에 따른 광학 모듈의 일부 절개 사시도,
도 8a, 도 8b 및 도 8d는 본 발명의 일실시예에 따른 제조공정을 도 7의 Ⅰ-Ⅰ,Ⅲ-Ⅲ,Ⅴ-Ⅴ선으로 절단한 부분별로 함께 대비하여 나타낸 도면이고 도 8c 및 도 8e는 도 7의 Ⅱ-Ⅱ,Ⅳ-Ⅳ,Ⅴ-Ⅴ선으로 절단한 부분별로 함께 대비하여 나타낸 도면,
도 9a, 도 9b 및 도 9d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조공정을 도 7의 Ⅰ-Ⅰ,Ⅲ-Ⅲ,Ⅴ-Ⅴ선으로 절단한 부분별로 함께 대비하여 나타낸 도면이고 도 9c및 도 9e는 도 7의 Ⅱ-Ⅱ,Ⅳ-Ⅳ,Ⅴ-Ⅴ선으로 절단한 부분별로 함께 대비하여 나타낸 도면,
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제조공정을 도 7의 Ⅱ-Ⅱ,Ⅳ-Ⅳ,Ⅴ-Ⅴ선으로 절단한 부분별로 함께 대비하여 나타낸 도면.
도 11은 본 발명에 따라 제조된 광학 모듈의 광학 벤치를 촬영한 SEM 사진.
<도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명>
100...광파이버 105...V그루브
107...제1 스토퍼홀 110...광학부품
115...마이크로피트 117...제2 스토퍼홀
125...홀 128,128',155...웨이퍼
130,140,160,170...제1 에칭마스크층
150,180...제2 에칭마스크층
본 발명에 따른 광학 모듈 제조 방법은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 웨이퍼의 제1면에 적어도 하나 이상의 그루브를 형성하는 제1에칭 단계; 및 상기 웨이퍼의 제2면으로부터 상기 웨이퍼가 관통되도록 식각하여 적어도 하나 이상의 스토퍼홀을 형성하는 제2에칭 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 웨이퍼의 제1면 및 제2면에 각각 제1 에칭 마스크 층을 증착하는 단계; 상기 제1면에 있는 제1 에칭 마스크 층에 적어도 하나 이상의 그루브 대응 영역을 1차 패터닝하는 단계; 상기 1차 패터닝에 따라 상기 웨이퍼의 제1면으로부터 제1 에칭을 하는 단계; 상기 웨이퍼의 제2면에 제2 에칭 마스크 층을 증착하고적어도 하나 이상의 스토퍼홀 대응영역을 2차 패터닝하는 단계; 상기 2차 패터닝에 따라 상기 웨이퍼의 제2면으로부터 상기 웨이퍼가 관통되도록 제2 에칭을 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 1차 패터닝하는 단계에서, 광파이버를 실장할 V 그루브 대응영역, 광학 부품을 실장할 마이크로피트 대응 영역 및 액튜에이터 조립용 홀 대응 영역이 노출되도록 패터닝하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 에칭 단계에서, V 그루브 대응 영역, 마이크로피트 대응 영역 및 홀 대응 영역이 그 깊이가 상호 다르게 에칭되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 에칭 마스크층은 SiO2또는 Si3N4를 이용하여 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 에칭마스크층은 SiO2, AL 또는 포토레지스트를 이용하여 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1에칭은 KOH, NH4OH 또는 (CH3)4NOH를 선택적으로 이용한 습식 에칭인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 에칭은 건식 에칭, 샌드 블래스팅(sand blasting), 레이저 드릴링 중에서 선택된 어느 하나 이상에 의해서 행해지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 에칭 마스크 층 위에 습식 에칭 마스크 층을 하나 더 증착하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2에칭을 하기 전에 상기 웨이퍼의 제1면에 알루미늄, 산화물또는 포토레지스트를 증착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광학모듈 제조방법은, 웨이퍼의 제1면에 적어도 하나 이상의 그루브를 형성하는 제1 에칭 단계; 및 상기 웨이퍼의 제1면으로부터 상기 웨이퍼가 관통되거나 또는 소정 깊이로 식각되어 적어도 하나 이상의 스토퍼홀을 형성하는 제2 에칭 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광학모듈은, 기판, 상기 기판 상에 광파이버를 실장하기 위한 V 그루브, 광학 부품을 실장하기 위한 마이크로피트 및 액튜에이터 조립용 홀을 구비한 광학 모듈에 있어서, 상기 V 그루브와 상기 마이크로피트 사이에 상호 연통되도록 위치하고 상기 기판이 관통되어 형성된 제1스토퍼홀; 및 상기 마이크로피트와 상기 홀 사이에 상호 연통되도록 위치하고 상기 기판이 관통되어 형성된 제2스토퍼홀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광학모듈은, 기판 상에 적어도 하나 이상의 광학부품을 실장하기 위한 적어도 하나 이상의 그루브를 갖는 광학 모듈에 있어서, 상기 그루브들 사이의 일정 영역에 대응한 영역을 중심으로 상기 기판의 하면으로부터 관통되어 형성된 스토퍼홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광학모듈 제조방법은, 웨이퍼의 하면으로부터 상기 웨이퍼가 관통되도록 식각하여 적어도 하나 이상의 스토퍼 홀을 형성하는 제1 에칭 단계와, 상기 웨이퍼의 상면에 광소자 실장용의 적어도 하나 이상의 그루브를 형성하는 제2 에칭 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광학 모듈 제조 방법에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 광학 모듈의 일부 절개 사시도를 도시한 것으로, 본 발명에 따른 광학모듈은 기판(101) 상에 서로 다른 깊이를 갖는 적어도 하나의 그루브를 구비한다. 상기 적어도 하나의 그루브는 예를 들어 광파이버(100)를 실장하기 위한 V그루브(105)와, 그린렌즈나 볼렌즈 등과 같은 광학부품(110)을 실장하기 위한 마이크로피트(115)와, 액튜에이터(미도시)가 설치되는 홀(125)로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 V그루브(105)와 상기 마이크로피트(115) 사이에 상기 그루브(105)의 폭보다는 작은 폭을 갖는 제1스토퍼홀(107)이 형성되어 있다. 상기 마이크로피트(115)와 상기 홀(125) 사이에 상기 마이크로피트(115)의 폭보다 작은 폭을 갖는 제2스토퍼홀(117)이 형성되어 있다. 상기 제1 및 제2스토퍼홀(107)(117)은 상기 광파이버(105) 및 그린렌즈나 볼렌즈와 같은 광학부품(110)이 유동되지 않고 안정적으로 장착될 수 있도록 한다.
또한, 상기 V그루브(105), 마이크로피트(115) 및 홀(125)은 상기 제1 및 제2 스토퍼홀(107)(109)을 통해 차례대로 연통되어 있다. 따라서, 상기 V그루브(105)에 수용되는 광파이버(100)를 통해 전송되는 광신호가 상기 제1스토퍼홀(107)의 상단부를 통과하여 상기 마이크로피트(115)에 수용되는 광학부품(110)을 거쳐 상기 제2스토퍼홀(117)의 상단부를 통해 액튜에이터(미도시)까지 장애없이 전달된다.
다음은 상기와 같은 광학 모듈을 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조하는 방법을 설명한다.
도 8a, 도 8b 및 도 8d는 각각 도 7의 Ⅰ-Ⅰ,Ⅲ-Ⅲ,Ⅴ-Ⅴ선으로 절단하여 바라본 경우의 제조공정을 함께 대비하여 나타낸 것이고, 도 8c 및 도 8e는 각각 도 6의 Ⅱ-Ⅱ,Ⅳ-Ⅳ,Ⅴ-Ⅴ선으로 절단하여 바라본 경우의 제조공정을 함께 대비하여 나타낸 것이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 광학 모듈 제조 방법은 도 8a에 도시된 바와 같이 웨이퍼(128)의 제1면 및 제2면에 각각 제1 에칭마스크층(130)(140)을 입히는 단계를 포함한다. 상기 제1면은 예컨대, 상기 웨이퍼(28)의 상면을, 상기 제2면은 예컨대 하면을 각각 나타낸다. 여기에서 상기 웨이퍼(128) 상면에는 실리콘나이트라이드(Si3N4) 또는 SiO2등을 이용한실리콘 습식 에칭마스크층(130)을, 하면에는 SiO2, AL 또는 포토레지스트층을 이용한 건식 에칭마스크층(140)을 각각 증착할 수 있다. 또는, 상기 웨이퍼(128)의 상면 및 하면 양쪽에 모두 습식 에칭마스크층을 증착할 수 있다.
그런 다음, 도 8b에 도시된 바와 같이 상기 상면의 제1 에칭마스크층(130)을 노광 및 반응이온식각(RIE) 공정에 의해 1차 패터닝한다. 1차 패터닝시 광파이버 실장용 V그루브 대응영역(132), 그린렌즈나 볼렌즈와 같은 광학부품 실장용 마이크로피트 대응영역(134), 마이크로미러 액튜에이터 조립용 홀 대응영역(136)이 형성된다. 그리고, 도 8c와 같이 상기 하면의 제1 에칭마스크층(140)을 2차 패터닝하여 제1스토퍼홀 대응영역(152) 및 제2스토퍼홀 대응영역(154) 및 홀 대응영역(156)을 형성하고 그 위에 제2 에칭마스크층으로서 습식 에칭마스크층(150)을 증착한다.
그리고, 도 8b에 도시한 1차 패터닝에 의해 노출된 면(132)(134)(136)을 제1에칭을 한다. 예를 들어, KOH, NH4OH 또는 (CH3)4NOH를 선택적으로 이용한 습식 에칭으로 V그루브(105), 마이크로피트(115) 및 홀(125a)을 형성한다. 이때 에칭 깊이는 그린렌즈나 볼렌즈 등과 같은 광학부품(110)의 직경과 광축(C)의 위치를 고려하여 결정된다. 그러면, 상기 V그루브(105)는 그 폭에 의해 에칭 깊이가 결정되어 소정 깊이까지 에칭되고, 상기 V그루브(105)의 폭보다 큰 폭을 갖는 상기 광학부품 실장용 마이크로피트(115)는 계속 식각되어 상기 V그루브(105)보다 더 깊이 식각된다.
그런 다음, 도 8c에 도시한 2차 패턴(152)(154)(156)을 이용하여 건식 에칭, 샌드 블래스팅(sand blasting), 레이저 드릴 중에서 선택된 어느 하나 이상에 의해서 제2에칭을 수행한다. 상기 건식 에칭은 예를 들어 반응이온식각 공정일 수 있다. 이때 도 8e에 도시한 바와 같이 상기 웨이퍼(128)의 하면으로부터 식각하여 상면까지 관통시킴으로써 제1스토퍼홀(107), 제2스토퍼홀(117) 및 액튜에이터 조립용 홀(125)이 형성된다.
여기서, 상기 제1에칭 단계와 제2에칭 단계는 그 순서가 바뀌어도 무방하다. 즉, 상기 웨이퍼(128)의 하면으로부터 상기 웨이퍼(128)가 관통되도록 식각하여 제1 및 제2 스토퍼홀(107)(117)을 형성한 후에, 상기 웨이퍼의 상면에 광학부품을 실장하기 위한 적어도 하나의 그루브를 형성할 수 있다.
다음은 본 발명의 제2실시예에 따른 광학 모듈 제조 방법에 대해 설명한다.
도 9a, 도 9b 및 도 9d는 각각 도 7의 Ⅰ-Ⅰ, Ⅲ-Ⅲ,Ⅴ-Ⅴ선으로 절단하여바라본 경우의 제조공정을 함께 대비하여 나타낸 것이고, 도 9c 및 도 9e는 각각 도 7의 Ⅱ-Ⅱ,Ⅳ-Ⅳ,Ⅴ-Ⅴ선으로 절단하여 바라본 경우의 제조공정을 함께 대비하여 나타낸 것이다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(155) 상면 및 하면에 각각 제1 에칭마스크층(160)(170)을 증착하고, 상기 하면의 제1에칭마스크층(170) 위에 제2 에칭마스크층(180)을 입힌다. 상기 제1 에칭마스크층(160)(170)은 습식 에칭마스크층이고, 상기 제2에칭마스크층(180)은 심반응이온에칭(deep-reactive ion etching)용 마스크층일 수 있다.
그리고, 상기 상면에 제1 에칭마스크층(160)에 노광 및 반응이온에칭 공정에 의해 1차 패터닝을 하여 적어도 하나의 그루브 대응영역을 형성한다. 예를 들어, V그루브 대응영역(162), 마이크로피트 대응영역(164) 및 홀 대응영역(166)을 형성한다. 그런 다음, 상기 하면의 제2 에칭마스크층(180)에 2차 패터닝하여 상기 적어도 하나 이상의 그루브 대응영역 사이에 제1 및 제2 스토퍼홀 대응영역(182)(184) 및 홀 대응영역(186)을 형성한다.
그리하여 도 9c에 도시된 바와 같이 상기 웨이퍼(155) 하면의 2차 패터닝 위에 제3 에칭마스크층(185)을 증착한다. 이 제3 에칭마스크층(185)은 습식 에칭마스크층이다. 그리고, 도 9d와 같이 상기 웨이퍼(155) 상면쪽에서 상기 1차 패터닝을 따라 습식 에칭을 수행하여 V그루브(105)와 마이크로피트(115)를 형성한다. 그런 다음, 도 9c에 도시된 바와 같이 상기 제3 에칭마스크층(185)을 제거하고 심반응이온에칭(deep-response ion etching) 공정에 의해 상기 2차 패터닝을 따라 식각하여 웨이퍼(128)의 하면으로부터 상면까지 관통시킨다. 이로써 제1스토퍼홀(109), 제2스토퍼홀(119) 및 액튜에이터 조립용 홀(125)을 형성한다.
여기서, 상기 웨이퍼(155) 상면의 제1 에칭마스크층(160)으로는 SiO2또는 SixNy예컨대, Si3N4를 사용할 수 있고, 상기 제2 에칭마스크층(180)으로는 실리콘 건식식각공정의 에칭마스크로서 SiO2, AL 또는 포토레지스트를 이용할 수 있다.
한편, 상기 제1 및 제2실시예에서 제1에칭 즉, 실리콘 습식 에칭시에 상기 웨이퍼(128)(155)의 하면쪽에 습식 에칭마스크층(150)(185) 대신에 보호지그 또는 보호층(passivation)을 입힐 수 있다.
또 다른 제3 실시예로서, 본 발명의 광학 모듈 제조 방법은 웨이퍼의 상면에 광파이버 실장용 V그루브 대응영역과 광학부품 실장용 마이크로피트 대응영역을 1차 패터닝하여 제1에칭하는 단계와, 이어서 상기 웨이퍼의 상면에서 제1 및 제2 스토퍼홀 대응영역과 액튜에이터 조립용 홀 대응영역을 2차 패터닝하여 제2에칭하는 단계를 포함한다. 상기 1차 패터닝 및 제1에칭 과정은 전술한 제1 및 제2 실시예에서와 같이 수행되므로 여기서는 1차 패터닝 및 제1에칭에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 9a 및 도 9b는 도 6에서 Ⅱ-Ⅱ,Ⅳ-Ⅳ,Ⅴ-Ⅴ선으로 절단하여 바라본 경우의 제조공정을 함께 대비하여 나타낸 것이다. 웨이퍼(128')의 상면 및 하면에 각각 제1 에칭마스크층(130')(140')을 증착하고 제1에칭 후에 상기 웨이퍼(128')의 상면에 있는 제1 에칭마스크층(130') 위에 제2 에칭마스크층(150')을 증착한다. 이어서, 도 9a에 도시된 바와 같이 상기 제2 에칭마스크층(150')에 제2패터닝을 하여제1 및 제2 스토퍼홀 대응영역(152')(154') 그리고 홀 대응영역(156')을 형성한다. 그리고, 상기 제2 패터닝을 따라 건식식각공정에 의해 상기 웨이퍼(128')의 상면으로부터 식각하여 제1 및 제2 스토퍼홀(109)(119)을 형성한다.
여기서, 상기 제1 및 제2 스토퍼홀(109)(119)은 상기 웨이퍼(128')를 관통시켜 형성된다. 또는 상기 웨이퍼(128')의 상면으로부터 제2에칭을 하는 경우에 웨이퍼(128')를 관통시키지 않고 소정 깊이까지만 식각할 수도 있다. 그리하여 도 6에 도시된 바와 같이 광신호가 상기 광파이버(100)를 통해 그린렌즈 또는 볼렌즈 등과 같은 광학부품(110)으로 전달되거나 상기 광학부품(110)으로부터 액튜에이터(미도시)쪽으로 전달될 때 중간에 상기 제1 및 제2 스토퍼홀(107)(117)에 의해 막히거나 방해받지 않고 전송될 수 있다.
또한, 상기 제1, 제2 및 제3 실시예에서 상기 제2에칭을 하기 전에 상기 웨이퍼(128)(155) 상면에 알루미늄, 산화물(Oxide) 또는 포토레지스트를 증착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이렇게 함으로써 웨이퍼 하면으로부터 제2에칭 즉, 심반응이온에칭 공정을 수행할 때 상기 웨이퍼의 상면 일부가 관통되어 심반응이온 게스에 의해 에칭가능한 상면의 그루브(105)나 마이크로피트(115) 등이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 모듈 및 그 제조 방법은 상술한 바와 같이 1차 패터닝과 2차 패터닝 그리고 제1에칭 및 제2에칭이 독립적으로 이루어지므로 콘벡스 코너 현상이 초래되지 않는다. 이와 같이 콘벡스 코너의 영향을 보상하기 위한 마스크보상 패턴이 필요 없으므로 광 입출력단의 광경로를 최소화할 수 있고, 이에 따라 광손실의 최소화, 입출력 채널의 다수화 및 집적화를 도모할 수 있다. 또한, 콘벡스 코너가 복잡하여 보상패턴의 적용이 불가능한 부분에도 콘벡스 코너 현상이 발생되지 않도록 광학 부품을 실장할 수 있는 V그루브 및 마이크로피트를 형성할 수 있어 적용범위에 제약이 없다.
더욱이, 습식 에칭 공정을 1회로 줄임으로써 마스크층 배열의 오차로 인해 발생될 수 있는 광학 특성 에러를 제거할 수 있어 광신호 전송의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 11은 본 발명에 따라 제조된 광학 모듈의 광학 벤치를 촬영한 SEM 사진으로서 스토퍼홀을 중심으로 한 콘벡스 코너의 패턴이 원래의 설계대로 정확하게 형성됨을 확인 할 수 있었다. 인용 부호 105는 V 그루브이며, 115는 마이크로피트이다.

Claims (14)

  1. 웨이퍼의 제1면에 적어도 하나 이상의 그루브를 형성하는 제1에칭 단계; 및
    상기 웨이퍼의 제2면으로부터 상기 웨이퍼가 관통되도록 식각하여 적어도 하나 이상의 스토퍼홀을 형성하는 제2에칭 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 제1면 및 제2면에 각각 제1 에칭 마스크 층을 증착하는 단계;
    상기 제1면에 있는 제1 에칭 마스크 층에 적어도 하나 이상의 그루브 대응 영역을 1차 패터닝하는 단계;
    상기 1차 패터닝에 따라 상기 웨이퍼의 제1면으로부터 제1 에칭을 하는 단계;
    상기 웨이퍼의 제2면에 제2 에칭 마스크 층을 증착하고 적어도 하나 이상의 스토퍼홀 대응영역을 2차 패터닝하는 단계;
    상기 2차 패터닝에 따라 상기 웨이퍼의 제2면으로부터 상기 웨이퍼가 관통되도록 제2 에칭을 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 1차 패터닝하는 단계에서,
    광파이버를 실장할 V 그루브 대응영역, 광학 부품을 실장할 마이크로피트 대응 영역 및 액튜에이터 조립용 홀 대응 영역이 노출되도록 패터닝하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 에칭 단계에서,
    V 그루브 대응 영역, 마이크로피트 대응 영역 및 홀 대응 영역이 그 깊이가 상호 다르게 에칭되는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 에칭 마스크층은 SiO2또는 Si3N4를 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 방법.
  6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 에칭마스크층은 SiO2, AL 또는 포토레지스트를 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제 1에칭은 KOH, NH4OH 또는 (CH3)4NOH를 선택적으로 이용한 습식 에칭인 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 에칭은 건식 에칭, 샌드 블래스팅(sand blasting), 레이저 드릴링 중에서 선택된 어느 하나 이상에 의해서 행해지는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 방법.
  9. 제2항에 있어서, 상기 제2 에칭 마스크 층 위에 습식 에칭 마스크 층을 하나 더 증착하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 방법.
  10. 제2항에 있어서, 상기 제 2에칭을 하기 전에 상기 웨이퍼의 제1면에 알루미늄, 산화물 또는 포토레지스트를 증착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 방법.
  11. 웨이퍼의 제1면에 적어도 하나 이상의 그루브를 형성하는 제1 에칭 단계; 및
    상기 웨이퍼의 제1면으로부터 상기 웨이퍼가 관통되거나 또는 소정 깊이로 식각되어 적어도 하나 이상의 스토퍼홀을 형성하는 제2 에칭 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 방법.
  12. 기판, 상기 기판 상에 광파이버를 실장하기 위한 V 그루브, 광학 부품을 실장하기 위한 마이크로피트 및 액튜에이터 조립용 홀을 구비한 광학 모듈에 있어서,
    상기 V 그루브와 상기 마이크로피트 사이에 상호 연통되도록 위치하고 상기 기판이 관통되어 형성된 제1스토퍼홀; 및
    상기 마이크로피트와 상기 홀 사이에 상호 연통되도록 위치하고 상기 기판이 관통되어 형성된 제2스토퍼홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈.
  13. 기판 상에 광학부품을 실장하기 위한 적어도 하나 이상의 그루브를 갖는 광학 모듈에 있어서,
    상기 그루브들 사이의 일정 영역에 대응한 영역을 중심으로 상기 기판의 하면으로부터 관통되어 형성된 스토퍼홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈.
  14. 웨이퍼의 하면으로부터 상기 웨이퍼가 관통되도록 식각하여 적어도 하나 이상의 스토퍼 홀을 형성하는 제1 에칭 단계와,
    상기 웨이퍼의 상면에 광소자 실장용의 적어도 하나 이상의 그루브를 형성하는 제2 에칭 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 모듈 제조 방법.
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