KR100418904B1 - Method for fabricating in optical waveguide - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광도파로 제조에 관한 것으로 특히 광도파로의 손상을 최소화할 수 있는 광도파로 제조 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명 광도파로 제조 방법은 기판상에 하부 클래딩층을 형성하고, 하부 클래딩층상에 몰드에 의해 패터닝된 광도파로를 형성한 다음 광도파로와 하부 클래딩층 상에 상부 클래딩층을 형성함으로써 광도파로에 대한 식각 공정없이 간단한 공정으로 광도파로를 형성할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to optical waveguide manufacturing, and more particularly, to an optical waveguide manufacturing method capable of minimizing damage to an optical waveguide. In the optical waveguide manufacturing method as described above, an optical waveguide is formed by forming a lower cladding layer on a substrate, an optical waveguide patterned by a mold on the lower cladding layer, and then forming an upper cladding layer on the optical waveguide and the lower cladding layer. It is possible to form the optical waveguide in a simple process without the etching process for.

Description

광도파로 제조 방법{Method for fabricating in optical waveguide}Method for fabricating in optical waveguide

본 발명은 광도파로 제조에 관한 것으로, 특히 광도파로의 손상을 최소화할 수 있는 광도파로 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the manufacture of an optical waveguide, and more particularly to a method of manufacturing an optical waveguide that can minimize damage to the optical waveguide.

광도파로는 광회로를 구성하는 여러 광학 소자 가운데에서 광신호를 전달하는 기본적인 광전송 소자이다.An optical waveguide is a basic optical transmission element that transmits an optical signal among various optical elements forming an optical circuit.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 광도파로 제조 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing an optical waveguide according to the related art will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 따른 광도파로 제조 방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다.1A to 1D are flowcharts illustrating a method of manufacturing an optical waveguide according to the prior art.

우선, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 기판(10) 상에 하위 클래딩층(20)을 형성하고, 하위 클래딩층(20) 상에 코아층(30)을 형성한다.First, as shown in FIG. 1A, the lower cladding layer 20 is formed on the substrate 10, and the core layer 30 is formed on the lower cladding layer 20.

그 다음 도 1b에 나타낸 바와 같이, 코아층(30)상에 포토레지스트를 형성한다음 노광 및 현상하여 코아층(30)상의 소정 영역에 포토레지스트 패턴(40)을 형성한다.1B, a photoresist is formed on the core layer 30, and then exposed and developed to form a photoresist pattern 40 in a predetermined region on the core layer 30.

도 1c에 나타낸 바와 같이, 포토레지스트 패턴(40)을 마스크로 하여 하부 클래딩층(20)이 노출될 때까지 코아층(30)을 식각하여 광도파로(30a)를 형성한다. 이때 코아층(30)을 식각하는 방법으로는, 앞에서 설명한 포토레지스트 패턴(40)을 이용한 방법 이외에도 활성이온 식각법, 포토 블리칭, 폴링 여기 도파로 제작법 등을 사용한다.As illustrated in FIG. 1C, the optical waveguide 30a is formed by etching the core layer 30 until the lower cladding layer 20 is exposed using the photoresist pattern 40 as a mask. In this case, as a method of etching the core layer 30, in addition to the method using the photoresist pattern 40 described above, an active ion etching method, photobleaching, a method of manufacturing a polling excitation waveguide, and the like are used.

도 1d에 나타낸 바와 같이 포토레지스트 패턴(40)을 제거하고, 광도파로(30a)를 포함한 하부 클래딩층(20)상에 상부 클래딩층(50)을 형성한다.As shown in FIG. 1D, the photoresist pattern 40 is removed and the upper cladding layer 50 is formed on the lower cladding layer 20 including the optical waveguide 30a.

이러한 종래 기술에 따른 광도파로 제조 방법에 있어서는 포토레지스트를 이용한 식각 방법이 포토레지스트의 도포, 노광 및 현상에 의한 포토레지스트 패턴 형성과 포토레지스트 패턴을 이용한 식각 공정후 포토레지스트 패턴을 제거해야함으로써 제작과정이 복잡하고 공정시간이 길다는 문제점이 있었다.In the optical waveguide manufacturing method according to the prior art, the etching process using the photoresist is required to remove the photoresist pattern after the photoresist pattern formation by the application, exposure and development of the photoresist and the etching process using the photoresist pattern. This complexity and long process time had a problem.

또한 코아층을 포함한 반도체층에 손상이 생기거나 포토마스크가 오염될 우려가 있었다.In addition, the semiconductor layer including the core layer may be damaged or the photomask may be contaminated.

본 발명은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 광도파로를 형성할 때 몰딩 공정을 이용함으로써 제조과정을 단순히 하고, 공정시간을 단축시킬 수 있는 광도파로 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to manufacture an optical waveguide that can simplify the manufacturing process and shorten the process time by using a molding process when forming an optical waveguide. It is to provide a method.

도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 따른 광도파로 제조 공정을 보여주는 공정 단면도1A to 1D are cross-sectional views illustrating an optical waveguide manufacturing process according to the prior art.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 광도파로를 형성하기 위한 몰드의 제조 공정을 보여주는 공정 단면도2A to 2C are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a mold for forming an optical waveguide according to the present invention.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 광도파로 제조 공정을 보여주는 공정 단면도3A to 3E are cross-sectional views showing an optical waveguide manufacturing process according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

90 : 광도파로 100 : 기판90: optical waveguide 100: substrate

110 : 하부 클래딩층 120 : 상부 클래딩층110: lower cladding layer 120: upper cladding layer

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광도파로 제조 방법은, 기판상에 하부 클래딩층을 형성하는 단계, 상기 하부 클래딩층상에 몰드에 의해 패터닝된 광도파로를 형성하는 단계, 상기 광도파로와 하부 클래딩층 상에 상부 클래딩층을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The optical waveguide manufacturing method of the present invention for achieving the above object comprises the steps of: forming a lower cladding layer on a substrate, forming an optical waveguide patterned by a mold on the lower cladding layer, the optical waveguide and the lower cladding Forming an upper cladding layer on the layer.

바람직하게, 상기 몰드는 상기 광도파로와 동일한 크기의 철(凸)부를 갖는 마스터 패턴을 형성하는 단계와, 상기 철부를 포함한 마스터 패턴 전면에 상기 몰드 물질을 형성하는 단계와, 상기 마스터 패턴과 상기 몰드 물질을 경화시키는 단계와, 상기 마스터 패턴으로부터 상기 몰드 물질을 분리하여 상기 광도파로와 동일한 크기의 요(凹)부를 갖는 몰드를 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Preferably, the mold includes forming a master pattern having an iron portion having the same size as the optical waveguide, forming the mold material on the entire surface of the master pattern including the iron portion, and forming the master pattern and the mold. Curing the material, and separating the mold material from the master pattern to form a mold having recesses having the same size as the optical waveguide.

그리고 상기 몰드는 PDMS(Polydimethylsilane), 폴리우레탄(polyurethane) 및 페놀 포름알데히드 폴리머(phenol formaldehyde polymer) 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.And the mold is characterized in that formed of any one of polydimethylsilane (PDMS), polyurethane (polyurethane) and phenol formaldehyde polymer (phenol formaldehyde polymer).

또한 상기 하부 클래딩층상에 상기 광도파로를 형성하는 단계는 상기 몰드의 요부전면에 상기 광도파로로 사용할 코아물질을 선택적으로 형성하는 단계와, 상기 광도파로가 상기 하부 클래딩층과 마주보도록 상기 몰드를 상기 하부 클래딩층에 접촉시키는 단계와, 상기 몰드를 제거하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하거나, 상기 요부를 포함한 몰드 전면에 코아층을 형성하는 단계와, 상기 요부 이외의 상기 몰드에 형성된 상기 코아층을 상기 요부의 상측면 높이와 동일하게 남도록 패터닝하여 상기 광도파로를 형성하는 단계와, 상기 광도파로가 상기 하부 클래딩층과 마주 보도록 상기 몰드를 상기 하부 클래딩층과 접촉시키는 단계와, 상기 몰드를 제거하는 단계로 이루어진다. 여기서 상기 광도파로가 상기 하부 클래딩층과 마주 보도록 상기 몰드를 상기 하부 클래딩층과 접촉시키는 단계와, 상기 몰드를 제거하는 단계 사이에 상기 광도파로를 큐어링(Curing)하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The forming of the optical waveguide on the lower cladding layer may include selectively forming a core material to be used as the optical waveguide on the front surface of the mold, and forming the mold so that the optical waveguide faces the lower cladding layer. Contacting a lower cladding layer, and removing the mold, or forming a core layer on the entire surface of the mold including the recessed portion, and forming the core layer formed on the mold other than the recessed portion. Patterning the optical waveguide to remain the same as the upper side height of the recess, contacting the mold with the lower cladding layer such that the optical waveguide faces the lower cladding layer, and removing the mold. Is made of. And contacting the mold with the lower cladding layer such that the optical waveguide faces the lower cladding layer, and curing the optical waveguide between removing the mold. It features.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 보다 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 광도파로 제조 방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다.2a to 2c is a process flow chart for explaining the optical waveguide manufacturing method according to the present invention.

우선 도 2a에 나타낸 바와 같이, 몰드를 형성하기 위해서는 마스터 패턴을먼저 형성하여야 한다. 이때, 마스터층(60)상에 마스터 패턴(70)을 선택적으로 형성한다. 여기서 마스터 패턴(70)은 광도파로와 동일한 크기로 형성하며, 마스터 패턴(70)을 마스터층(60)상에 형성한 후 도 2a에서와 같이 패터닝하는 방법을 사용할 수도 있고, 마스터층(60)을 선택적으로 식각하여 마스터 패턴(70)으로 형성할 수도 있다. 이때, 마스터 패턴(70)과 마스터층(60)은 실리콘 기판을 이용하여 형성할 수 있다.First, as shown in FIG. 2A, in order to form a mold, a master pattern must first be formed. In this case, the master pattern 70 is selectively formed on the master layer 60. In this case, the master pattern 70 is formed to have the same size as the optical waveguide, and the master pattern 70 may be formed on the master layer 60 and then patterned as shown in FIG. 2A, or the master layer 60 may be used. May be selectively etched to form a master pattern 70. In this case, the master pattern 70 and the master layer 60 may be formed using a silicon substrate.

그 다음 도 2b에 나타낸 바와 같이, 마스터 패턴(70)을 포함한 마스터층(60) 전면에 몰드(80)를 형성한다. 여기서 몰드(80)는 엘라스토머(elastomer) 몰드를 사용할 수 있는데, 예를 들면 PDMS(Polydimethylsilane), 폴리우레탄(polyurethane) 및 페놀 포름알데히드 폴리머(phenol formaldehyde polymer) 중 어느 하나로 이용한다. 그 중에서도 PDMS는 반응성이 없고, 잘 깨어지지 않으며, 엘라스토머의 성질뿐 아니라 낮은 표면 에너지를 가지고 있어 쉽게 분리할 수 있는 물성을 갖고 있다.Next, as shown in FIG. 2B, the mold 80 is formed on the entire surface of the master layer 60 including the master pattern 70. Here, the mold 80 may use an elastomer mold, for example, any one of polydimethylsilane (PDMS), polyurethane (polyurethane), and phenol formaldehyde polymer (phenol formaldehyde polymer). Among them, PDMS is not reactive, does not easily break, and has a low surface energy as well as the properties of the elastomer, so it has easy physical properties.

마지막으로 몰드(80)를 경화(curing)시킨 후, 마스터 패턴(70)과 마스터층(60)에서 몰드(80)를 분리한다.Finally, after curing the mold 80, the mold 80 is separated from the master pattern 70 and the master layer 60.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 광도파로 형성 방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다.3A to 3E are flowcharts illustrating a method of forming an optical waveguide according to the present invention.

우선 도 3a에 나타낸 바와 같이 몰드(80)의 요(凹)부 전면에, 도 3b에 나타낸 바와 같이 코아물질을 선택적으로 캐스팅(casting)하여 광도파로(90)를 형성한다음 경화(curing)시킨다.First, as shown in FIG. 3A, an optical waveguide 90 is formed by selectively casting core material as shown in FIG. 3B on the entire concave portion of the mold 80, and then curing. .

이어서, 도 3c에 나타낸 바와 같이, 기판(100)상에 하부 클래딩층(110)을 형성하고, 광도파로(90)가 하부 클래딩층(110)과 마주보도록 몰드(80)를 하부 클래딩층(110)에 접촉시킨다. 그 다음, 광도파로(90)가 하부 클래딩층(110)에 밀착될 수 있도록 큐어링(curing)한다.Subsequently, as shown in FIG. 3C, the lower cladding layer 110 is formed on the substrate 100, and the mold 80 is lower cladding layer 110 so that the optical waveguide 90 faces the lower cladding layer 110. ). Then, the optical waveguide 90 is cured to be in close contact with the lower cladding layer 110.

도 3d에 나타낸 바와 같이, 하부 클래딩층(110)상의 몰드(80)를 하부 클래딩층(110) 및 광도파로(90)로부터 분리시켜 제거하여 하부 클래딩층(110)상에 광도파로(90)만 남긴다.As shown in FIG. 3D, the mold 80 on the lower cladding layer 110 is separated and removed from the lower cladding layer 110 and the optical waveguide 90 so that only the optical waveguide 90 on the lower cladding layer 110 is removed. Leave

도 3e에 나타낸 바와 같이, 광도파로(90)를 포함한 하부 클래딩층(110)상에 상부 클래딩층(120)을 형성한다.As shown in FIG. 3E, the upper cladding layer 120 is formed on the lower cladding layer 110 including the optical waveguide 90.

이상의 설명에서와 같은 본 발명은 하부 클래딩층상에 선택적인 광도파로를 형성할 때포토레지스트를 마스크로 하는 식각 공정이 필요없으므로 종래 기술과 같은 포토마스크의 오염 및 광학 폴리머층이 손상을 막을 수 있을 뿐만 아니라 공정을 단순히 함으로써 생산비용을 절감할 수 있다.As described above, the present invention does not require an etching process using a photoresist as a mask when forming a selective optical waveguide on the lower cladding layer, so that the contamination of the photomask and the optical polymer layer as in the prior art can be prevented. Instead, the production cost can be reduced by simplifying the process.

또한 포토마스크의 정렬 공정이 필요없고, 코아층에 사용되는 고분자를 스핀코딩하지 않음으로써 코아물질의 손실을 최소화할 수 있다.In addition, since the alignment process of the photomask is not necessary and the spin polymer is not spin coded, the core material loss can be minimized.

Claims (6)

기판상에 하부 클래딩층을 형성하는 단계;Forming a lower cladding layer on the substrate; 상기 하부 클래딩층상에 몰드에 의해 패터닝된 광도파로를 형성하는 단계;Forming an optical waveguide patterned by a mold on the lower cladding layer; 상기 광도파로와 하부 클래딩층 상에 상부 클래딩층을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광도파로 제조 방법.And forming an upper cladding layer on the optical waveguide and the lower cladding layer. 제 1 항에 있어서, 상기 몰드는 상기 광도파로와 동일한 크기의 철(凸)부를 갖는 마스터 패턴을 형성하는 단계와, 상기 철부를 포함한 마스터 패턴 전면에 상기 몰드 물질을 형성하는 단계와, 상기 마스터 패턴과 상기 몰드 물질을 경화시키는 단계와, 상기 마스터 패턴으로부터 상기 몰드 물질을 분리하여 상기 광도파로 패턴과 동일한 크기의 요(凹)부를 갖는 몰드를 형성하는 단계로 형성하는 것을 특징으로 하는 광도파로 제조 방법.The method of claim 1, wherein the mold comprises forming a master pattern having an iron portion having the same size as that of the optical waveguide, forming the mold material on the entire surface of the master pattern including the iron portion, and forming the master pattern. And curing the mold material, and separating the mold material from the master pattern to form a mold having recesses having the same size as that of the optical waveguide pattern. . 제 1 항에 있어서, 상기 몰드는 PDMS(Polydimethylsilane), 폴리우레탄(polyurethane) 및 페놀 포름알데히드 폴리머(phenol formaldehyde polymer) 중 어느 하나로 형성됨을 특징으로 하는 광도파로 제조 방법.The method of claim 1, wherein the mold is formed of any one of polydimethylsilane (PDMS), polyurethane, and phenol formaldehyde polymer. 제 2 항에 있어서, 상기 하부 클래딩층상에 상기 광도파로를 형성하는 단계는 상기 몰드의 요부전면에 상기 광도파로로 사용할 코아물질을 선택적으로 형성하는 단계와, 상기 광도파로가 상기 하부 클래딩층과 마주보도록 상기 몰드를 상기 하부 클래딩층에 접촉시키는 단계와, 상기 몰드를 제거하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광도파로 제조 방법.3. The method of claim 2, wherein the forming of the optical waveguide on the lower cladding layer comprises selectively forming a core material to be used as the optical waveguide on the front surface of the mold, wherein the optical waveguide faces the lower cladding layer. Contacting the mold with the lower cladding layer so as to see it, and removing the mold. 제 2 항에 있어서, 상기 하부 클래딩층상에 상기 광도파로를 형성하는 단계는 상기 요부를 포함한 몰드 전면에 코아층을 형성하는 단계와, 상기 요부 이외의 상기 몰드에 형성된 상기 코아층을 상기 요부의 상측면 높이와 동일하게 남도록 패터닝하여 상기 광도파로를 형성하는 단계와, 상기 광도파로가 상기 하부 클래딩층과 마주 보도록 상기 몰드를 상기 하부 클래딩층과 접촉시키는 단계와, 상기 몰드를 제거하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광도파로 제조 방법.The method of claim 2, wherein the forming of the optical waveguide on the lower cladding layer comprises forming a core layer on the entire surface of the mold including the recess, and forming the core layer formed on the mold other than the recess. Patterning the optical waveguide to remain the same as the side height, contacting the mold with the lower cladding layer such that the optical waveguide faces the lower cladding layer, and removing the mold. An optical waveguide manufacturing method characterized by the above-mentioned. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 광도파로가 상기 하부 클래딩층과 마주 보도록 상기 몰드를 상기 하부 클래딩층과 접촉시키는 단계와, 상기 몰드를 제거하는 단계 사이에 상기 광도파로를 큐어링(Curing)하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광도파로 제조 방법.6. The method of claim 4 or 5, wherein the optical waveguide is cured between contacting the mold with the lower cladding layer such that the optical waveguide faces the lower cladding layer, and removing the mold. The optical waveguide manufacturing method characterized in that it further comprises a).
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