KR100477338B1 - 집적 광학 장치용 중합체 기반의 능동 또는 수동 구성요소의 제조 방법 - Google Patents

집적 광학 장치용 중합체 기반의 능동 또는 수동 구성요소의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100477338B1
KR100477338B1 KR10-1999-7012576A KR19997012576A KR100477338B1 KR 100477338 B1 KR100477338 B1 KR 100477338B1 KR 19997012576 A KR19997012576 A KR 19997012576A KR 100477338 B1 KR100477338 B1 KR 100477338B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polymer
resist layer
diffusion
optical
integrated optical
Prior art date
Application number
KR10-1999-7012576A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010014400A (ko
Inventor
쿱스한스윌프레드피터
Original Assignee
도이체 텔레콤 악티엔 게젤샤프트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도이체 텔레콤 악티엔 게젤샤프트 filed Critical 도이체 텔레콤 악티엔 게젤샤프트
Publication of KR20010014400A publication Critical patent/KR20010014400A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100477338B1 publication Critical patent/KR100477338B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/40—Treatment after imagewise removal, e.g. baking
    • G03F7/405—Treatment with inorganic or organometallic reagents after imagewise removal
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/1221—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths made from organic materials
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0005—Production of optical devices or components in so far as characterised by the lithographic processes or materials used therefor
    • G03F7/001—Phase modulating patterns, e.g. refractive index patterns
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/40—Treatment after imagewise removal, e.g. baking

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

본 발명은 높은 집적도 및 높은 패킹 밀도를 갖는 고 품질의 능동 및 수동 광전자 구성요소를 저비용으로 제조하기 위한 것이다. 본 발명에 따라, 고품질의 구조화 가능한 중합체 레지스트층이 광전자 구성요소위에 부착된다. 이방성의 매우 깊은 에칭을 수반하는 에칭 마스크를 통해 패턴 구조가 생성되고, 이 패턴 구조체는 기상 또는 액상 확산에 의해 단량체로 채워진다. 확산에 이용된 단량체의 종류 뿐만 아니라 온도 및 반응시간에 따라, 광 구성요소의 광학적 특성을 선택적으로 변경시키는 것이 가능하다. 본 발명의 방법은 대량으로 동시에 저비용으로 제조가 가능하고, 미래의 집적 모노 모드 광학장치의 패킹 밀도를 증가시켜준다.

Description

집적 광학 장치용 중합체 기반의 능동 또는 수동 구성요소의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING ACTIVE OR PASSIVE COMPONENTS ON A POLYMER BASIS FOR INTEGRATED OPTICAL DEVICES}
본 발명은 중합체 기반의 능동 및 수동 광전자 구성요소의 제조 방법에 관한 것이다. 지금 해결해야할 기술적인 과제는 높은 집적도 및 높은 패킹 밀도를 갖는 수동 및 능동 광전자 구성요소를 제조하기 위한 방법을 개발하는 것이다. 제조 공정중에 만들어져야 할 광전자 구성요소에 대한 파라미터 및 특성들을 제어할 수 있고, 특히 굴절율, 비선형 광학 활성 특성, 편극율, 복굴절 및 증폭 특성들을 선택적으로 제어할 수 있어야 한다.집적 광학 장치용 구성요소 및 회로에 대한 현재의 제조 방법은,
1) R.Kashyap 저, "감광성 광 파이버: 장치 및 응용", Opt. Fibers Techn.1, pp.17-34 (1994)에 기재되어 있는 바와 같이, 전기통신에 필요한 회로에 대해 "올 파이버(all-fiber)" 해결을 목적으로하는 광 파이버 기술에 기초하고 있다. 여기서 집적 광 도파관 회로는 능동 및 수동 구성요소들과 함께 값 비싼 반도체 기판상에 고비용의 분자 빔 적층성장법 또는 증기 상태의 유기 금속 증착법을 이용하여 구성되어 전기통신에 필요한 광 회로를 실현하고 있다. 그와 같은 방법에 대한 설명은 다음과 같은 문헌에서 찾아 볼 수 있다:
2) C.Cremer, H.Heise, R.Maerz, M.Schienle, G.Schulte-Roth, H.Unzeitig 저, "편광과 무관한 광학필터로서의 InGaAsP/InP 도파관 상의 브래그(Bragg) 회절 격자" J. of Lightwave Tech., 7, 11, 1641(1989);
3) R.C.Alferness, L.L.Buhl, U.Koren, B.I.Miller, M.G.Young, T.L.Koch, C.A.Burrus, G.Raybon 저, "광범위하게 조정가능한 InGaAsP/InP가 매립된 리브 도파관의 수직 커플러 필터", Appl.Phys.Lett., 60, 8, 980(1992);
4) Wu,C.Rolland, F.Sheperd, C.Larocque, N.Puetz, K.D.Chik, J.M.Xu 저, "최적 설계된 파장 조정능력을 갖는 InGaAsP/InP 수직 필터", IEEE Photonics Technol. Lett., 4, 4, 457(1993);
5) Z.M.Chuang, L.A.Coldren 저, "회절 격자가 보조하는 공통방향 커플러 필터의 개선된 파장 조정", IEEE Photonics Technology Lett., 5, 10, 1219(1993).
또한, 마스크 보조 노광방법을 이용하여 중합체 도파관으로부터 도파관 회로를 제조하는 방법이 알려져 있으며, 그와 같은 방법은 문헌 6) L-H.Losch, P.Kersten, W.Wischmann 저, "광 도파관 재료" (M.M.Broer, G.H.Sigel Jr., R.Th.Kersten, H.Kawazoe ed) Mat. Res. Soc. 244, Pittsburg, PA. 1992, pp. 253-262 에 기재되어 있는 것과 같다.
공지된 또 하나의 해결책은 광학적으로 매우 얇은 층에 1단의 에칭을 실시함에 의해 도파관을 한정하는 방법에 기초하고 있다. 이와 같은 방법은 문헌 7) K.J.Ebeling 저, "집적 광전자 공학(Integrierte Optoelektronik)" (Springer Verlag 1989) 81 에 기재되어 있다.
또 하나의 공지된 방법은 시릴화(silylation)에 기초한다. 이 시릴화 방법에서, 도파관을 통상의 노보락(novolak) 레지스트 상에 한정시키고 나서 집적 광학계에서의 적용가능성을 검사하고 있으며, 그와 같은 방법은 문헌 8) T.Kerber, H.W.P.Koops 저, "살(SAL)레지스트 상의 HMCTS 필름 표면 영상 검사, 고감도 및 양호한 해상도를 갖는 건식 현상가능한 전자 빔 프로세스", 마이크로 전자공학 엔지니어링 21(1993) pp.275-278 에 기재되어 있다.
위의 방법에 필요한 공정들과 정확한 공정제어를 위한 방법이 문헌 9) H.W.P Koops, B.Fischer, T.Kerber 저, "도파관 모드를 갖는 시릴화 방법에서의 종점 검출", 마이크로전자공학 엔지니어링 21(1993) pp.235-238 및 문헌 10) J.Vac 저, SCI Technol. B 6(1)(1998) p.477 에 기재되어 있다.
높은 굴절율 차는 PMMA(Poly Methyl MethAcrylate) 레지스트에 고 에너지 및 높은 주입량의 이온을 주입하여 얻을 수 있다. 이와 같은 방법은 문헌 11) R.Kallweit, J.P-Biersack 저, "이온 빔 유발성 PMMA수지의 굴절율 변화", 고체의 방사 효과 및 결함 (Radiation Effects and Defects in Solids), 1991, Vol. 116, pp.29-36 및 문헌 12) R.Kallweit, U.Roll, J.Kuppe, H.strack 저, "서로 다른 매체의 영향하에 이온 주입된 PMMA 재료의 광학적 성능에 대한 장기 시험", Mat.Res.Soc. Symp. Proc. Vol. 338(1994) pp.619-624 에 기재되어 있다. 여기서는 고체 PMMA 재료의 굴절율 차가 20％에 달한다. 그러나, 구조화(patterning)을 위해서는 마스킹 공정을 사용해야만 한다. 높은 이온 에너지 그리고 마스크에 필요한 흡수층의 두께 때문에, 마스크 제조 공정에서 발생될 수 있는 모서리의 거칠음에 의해 해상도가 제한된다. 도파관에 매설되는 전기적으로 접속가능한 영역들이 극성 비선형 광학 활성 재료를 중합체로 확산시킴으로써 만들어질 수 있다. 이와 같은 방법으로, 전기적으로 조정가능한 광 통로에 대한 연결 또는 광학적 처리의 제어에 대한 연결을 마련하는 것이 가능하다. 위 방법들에 대한 설명은 다음과 같은 문헌에서 찾아볼 수 있다:
13) M.Eich, H.Looser, D.Y.Yoon, R.Twieg, G.C.Bjorklund 저, "극성 유기 단량체 유리에서의 제2 고조파 발생", J. Opt. Soc. Am. B,6,8,(1989);
14) M.Eich, A.Sen, H.Looser, G.C.Bjorklund, J.D.Swalen, R.Twieg, D.Y. Yoon 저, "새로운 공유 기능화된 무정형 비선형 광학 활성 중합체에 대한 코로나 분극 및 실시간 제 2 고조파 발생 연구", J. Appl. Phys., 66, 6, (1989)R.Birenheide;
15) M.Eich, D.A.Jungbauer, O.Herrmann-Schonherr, K.Stoll, J.H.Wendorff 저, "유전체 완화를 이용한 액정 측쇄 중합체에서 방향 전환 방법에 대한 분석, 전기 광학적 완화 및 스위칭 연구", Mol.Cryst.Liq.Cryst., 177, 13 (1989);
16) M.Eich, G.C.Bjorklond, D,Y,Yoon 저, "2차 비선형 광학계의 극성 무정형 중합체", Polymers for Advanced Technologies, 1, 189(1990) 및 M.Stalder, P.Ehbets 저, "이미지 처리를 위한 전기적으로 접속가능한 회절 광 소자", Optics Letters 19, 1(1994).
새로운 방법의 부가적인 리소그래피법을 사용하여, 3차원 패턴 및 반복적인 구조가 소정의 저렴한 기판 위에 구성되는 경우, 그리고 전구물질의 적절한 선택에 의해 증착된 재료의 굴절율을 적합한 것으로 될 때 이미지 패턴을 자유롭게 구성할 수 있다. 상기 또는 전술한 주제에 관련된 문헌으로서는 다음과 같다:
17) M.Stalder, P.Ehbets 저, "이미지 처리를 위한 전기적으로 접속가능한 회절 광 소자", Optics Letters 19, 1 (1994);
18) H.W.P.Koops, R.Weiel, D.P.Kern, T.H.Baum 저, "고해상도 전자빔 유발 증착", Proc. 31. Int. Symp. On Electron, Ion, and Photon Beams, J. Vac. Sci. Technol.B 6(1)(1998) 477;
19) H.W.P. Koops, J.Kretz, M.Rudolph, M.Weber 저, "양자 효과 장치를 위한 전자 빔 유발 증착에 의한 3차원 보강 리소그래피", J.Vac.Sci.Technol.B 10(6) Nov., Dec. (1993) 2386-2389;
21) Hans W.P.Koops, Shawn-Yu Lin, "첨가 미립자 빔 리소그래피를 이용하여 생성된 3차원 광자 결정구조", 1995년 8월 20일자 출원된 미국특허 명세서.
21) Hans W.P.Koops, Shawn-Yu Lin, "첨가 미립자 빔 리소그래피를 이용하여 생성된 3차원 광자 결정구조", 1995년 8월 20일자 출원된 미국특허 명세서.
따라서, 광자 결정(photon crystal)으로부터 협대역, 기하학적 및 영구적으로 조정가능한 필터들 및 고반사경을 축소된 스케일로 구성하는 것이 가능하다. 증착 기술을 이용하여 만들어진 광자 결정이 증착된 물질들 틈내의 비선형 광학 활성(NLO: Nonlinear Optical) 물질과 결합하는 경우, 축소되고 조절가능한 광학적 구성요소를 얻는 것이 가능하다(문헌 21 참조).
현재의 표면 이미지 처리 기술은 광 위상 마스크 및 스텝퍼(stepper) 장치와 건식 에칭 방법을 이용하여, 광 회절 격자와 다른 광 소자들에 대해 필요한 해상도와 높이 비를 만족시킨다. 이것은 1 Gbit 크기와 그에 대응하는 해상도(예: 0.18 ㎛)를 갖는 메모리 장치 제조회사의 공정 장비 및 리소그래피에 의해 이루어질 수 있다. 높은 생산량의 제조방법들이 아래 문헌들에 기재되어 있는 바와 같이 미립자 빔 광학 소형화 기술에 이용된다:
23) H.Koops, 1974, 독일 특허 DE-PS 2446 789.8-33 "물체를 미립 조사하기 위한 미립자 빔 광학 장치",
24) H.Koops, 1974, 독일특허 DE-PS 2460 716.7 "물체를 미립 조사하기 위한 미립자 빔 광학 장치",
25) H.Koops, 1974, 독일특허 DE-PS 2460 715.6 "다수의 동일한 2차원 소자들을 갖는 2차원 패턴 형태의 물체를 미립 조사하기 위한 미립자 빔 광학 장치",
26) H.Koops, 1975, 독일 특허 DE-PS 2515 550.4 "마스크를 조사될 물체 위에 정렬하기 위한 미립자 빔 광학 장치",
27) H.W.P. Koops 저, "동적으로 보정된 필드 수차를 갖는 전자 빔 감소 이미지 투사 시스템의 기능" 마이크로 전자공학 엔지니어링 9 (1989) pp.217-220.
또 하나의 공지된 소형화 기술은 다음의 문헌에 기재되어 있는 것과 같이 소형 마스크 탬플릿을 사용하는 기술에 기초한다.
28) H.Elsner, P.Hahmann, G.Dahm, H.W.P. Koops 저, "회절격자의 효율적인 노광을 위한 다중 빔 형성 다이어프램" J.Vac.Sci. Technol. B 0(6) Nov, Dec. (1993) 2373-2376;
29) H.Elsner, H.-J. Doring, H.Schacke, G.Dahm, H.W.P. Koops 저, "효과적인 노광을 위한 개선된 다중 빔 형성 다이어프램", 마이크로 전자공학 엔지니어링 23 (1994) 85-88.
또한, 소형화는 다음과 같은 문헌에 기재되어 있는 것과 같이 투사기에서 전자 빔 유도 증착을 이용하여 이루어질 수 있다.
30) M.Rub, H.W.P.Koops, T.Tschudi 저, "이미지 축소 투사기에서의 전자 빔 유도 증착", 마이크로 전자공학 엔지니어링 9(1989) 251-254.
비선형 광학 활성 및 높은 굴절율을 갖거나 액정상의 단량체를 독립된 중합체 구조로서 현존하는 중합체 내로 확산시키는 것에 의해 굴절율을 조정하는 방법, 그리고 굴절율을 증가시키는 중요한 단계로서 진공에 대한 굴절율 차를 이용하는 집적 광학장치의 구조는 아직 알려지지 않았다.
능동 및 수동 광학 구성요소를 제조하기 위한 본 발명의 방법은 내산화성 에칭 마스크를 노광되지 않은 영역에서 생성하기 위해 공지된 표면 이미지 처리법, 그리고 구조화된 중합체 층으로 분자를 확산시키는 방법에 기초한다.
본 발명에 따라, 적어도 하나의 고감도 중합체 레지스트층이 유리 및 도체 또는 기판으로 구성되어 있는 광전자 구성요소에 부착된다. 이 중합체 레지스트층의 한정된 영역을 노광시켜 에칭 마스크를 생성한다. 에칭 마스크로 보호되지 않은 영역을 이방성의 깊은 에칭을 실시함으로써, 에칭 마스크의 형태가 에칭 마스크 바로 밑에 있는 중합체 레지스트층으로 전이된다. 중합체 레지스트층의 노광된 영역들은 수직 방향으로 제거되어 에칭 마스크로 보호된 영역의 노광되지 않은 측면이 노출된다.
후속하는 기상 또는 액상 확산 공정에서, 노광되지 않은 중합체 레지스트층은 그 표면으로부터 차폐 마스크 위로 그리고 산소 플라즈마 에칭에 의해 제거된 측면으로 열을 가한 상태에서 단량체로 충전된다. 이 공정에 있어서, 단량체는 기형성된 중합체 구조체를 분해 및 재구조화하는 것이 가능한 재료를 사용하고, 광전자 구성요소의 광학적 특성은 사용된 단량체의 종류에 따라 그리고 온도 및 반응시간에 따라 선택적으로 변화될 수 있다. 확산 공정에서, 중합체는 전체 면으로 팽창되고, 따라서 이전에 제거된 모서리 영역이 팽창된 재료에 의해, 확산 시간 및 온도의 조절을 통하여 선택적으로 보상될 수 있다. 더욱이, 작용하는 표면 인장력 때문에, 팽창에 의해 생성된 표면들은 매우 평탄하다, 즉 2 nm 범위의 피크-골 간 높이가 얻어진다. 확산 후에 이루어지는 확산 분자들의 자외선(UV) 경화 및 깊은 교차결합에 의해 획득된 굴절율 특성이 장기간에 걸쳐 보장된다.
중금속 산화물을 포함하는 비선형 광학 활성 또는 액정상 단량체들, 또는 희토산화물에 포함된 분자들을 노출된 중합체 구조체 내로 확산시킴에 의해 수동 구성요소는 물론 비선형 광학 활성의 능동 구성요소를 선택된 영역에서 생성하는 것이 가능하다. 따라서, 광학 및 미립자 빔 리소그래피에 의해 정의된 영역에서 증가된 굴절율 특성을 갖게하는 것이 가능하다.
본 발명을 따르는 해결책이 모범적인 실시예를 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 확장 시릴화 방법에 있어 화학적 확산법을 사용하여 소정의 굴절율 특성을 갖는 구조물을 제조하는 단계를 보여준다.
고감도의 구조화 가능한 중합체 층이 유리 및 도체 통로로 구성된 기판위에 부착된다. 본 실시예에서 중합체 층은 노보락(Novolak) 레지스트로 구성된다. 결과적인 구성요소에 대응하는 중합체 레지스트층의 한정된 영역들을 노광시킴과 동시에 노광되지 않은 영역에 대해 시릴화 처리를 실시하여 에칭 마스크가 생성된다. 고해상도의 패턴 정의를 위해 사용하는 시릴화 처리와 교차 결합된 중합체를 건식으로 에칭하는 방식의 결합에 의해, 높은 종횡비의 구조체를 만들어 낸다. 또한 여러가지 원하는 결과를 얻기위해 단량체에 의한 별도의 화학적 확산을 위해 교차결합되지 않은 재료가 사용될 수 있다. 음성 레지스트가 노광될 때 이 재료의 일부가 현상과정에서 제거된다. 시릴화의 결과, 건식 에칭 이후에도 그 재료가 계속 유지된다. 시릴화 공정이 시릴화 마스크의 실리콘 산화물을 부식시키는 단기간의 등방성 에칭으로 시작되는 경우, 패턴은 넓어지나 마스크의 모서리 영역에서 전자 빔 노광시의 산탄잡음에 의해 발생된 시릴화 영역의 거친 모서리 구조는 평탄화 된다.따라서, 에칭 마스크의 실리콘 산화물을 부식시키는 식각제를 사용하는 후속의 이방성 건식 에칭과정에서, 중합체의 측벽을 평탄화하기 위해 지향성의 산소 이온을 이용할 수 있다. 이 방법은 미립자 빔 광학계가 갖는 불가피한 산탄잡음에 의한 모서리의 거칠어짐 문제를 해결한다. 이것은 또한 거친표면에서 야기되는 광 산란 손실을 최소화한다.
후속하는 확산 공정에서, 중합체는 구조체의 모든 면으로 팽창되어, 이전 공정에서 제거된 모서리 영역이 그 팽창된 재료에 의해 확산 시간 및 온도의 조정을 통하여 보상될 수 있다. 중금속 산화물을 포함하는 비선형 광학 활성 화합물이나 다른 유사한 화합물, 또는 희토산화물에 포함된 분자들을 노출된 중합체 구조체 내로 깊이 확산시키는 것에 의해 수동 구성요소는 물론 비선형 광학 활성의 능동 요소를 선택된 영역에서 생성하게 된다. 따라서, 광학 및 미립자 빔 리소그래피에 의해 정의된 영역에서 증가된 굴절율 특성을 갖게 된다. 그와 같은 확산은 통상적인 방법으로서 에칭되지 않은 중합체 층 내에서 발생할 수 있으며, 10％에 이르는 굴절율 차를 초래한다. 확산이 습식 화학 현상 또는 건식 에칭에 의해 이미 구조화된 중합체 층에서 수행되는 경우, 1.5 내지 3의 굴절율 차를 얻을 수 있다.
본 발명의 방법에서, UV 및 전자 빔으로 노광된 플렉시글래스(plexiglass) 레지스트의 경우 10-3 내지 10-4 의 굴절율 차는 시릴화 및 시릴화 되지 않은 노보락 레지스트 간의 굴절율 차로서 0.06까지 상승될 수 있다. 얻어진 굴절율 차는 노광 공정에 의해 음성으로 중합된 레지스트 영역들이 고해상도의 산소 건식 에칭에 의해 광학적으로 활성 및 비활성인 구조체로부터 제거됨에 의해 더 증가될 수 있으며, 이것은 n=1의 진공에 대한 굴절율 차 까지 이끌어낸다. 시릴화된 독립 중합체 영역의 경우, 굴절율 차는 1.57까지 증가하는 반면에, 시릴화되지 않은 영역은 1.63에 그친다. 결과적으로, 완성된 구성요소는 유리와 같은 조성 및 양호한 내구성을 지닌 화학적으로 불활성인 포화 물질들로 구성된다. 확산된 영역은 UV의 깊은 교차결합에 의해 장기간 안정성을 갖도록 교차결합될 수 있다. 따라서, 구성요소들의 수명이 길어진다. 전기적인 집적 광학 구성요소들을 구성요소의 층위에 서로 결합하는 방법은 다년간 이용되어 왔던 리소그래피 방법으로 용이하게 실시된다. 또한, 노보락 레지스트가 PMMA(플렉시글라스) 레지스트에 비해 대략 20배 높은 감도를 갖기 때문에 신속한 제조가 가능하다. 산소 에칭 공정은 화학물질로 확산된 영역들을 부가적으로 강화시키므로, 구성요소들의 내구성을 보장한다.
본 발명에 따른 방법은 격자면이나 주름을 거의 갖지 않는 고품질 및 고효율의 회절성 구조체를 제공하게 하여, 커플러, 회절격자, 선택기 및 격자 주기가 거의 없는 반사경과 같은 집적 광학 구성요소들을 제조하게 한다. 광학적 구조체 및 격자들에 사용되는 경우 높은 굴절율 차를 갖게 함으로써, 동일한 광학 특성들이 중합체-플렉시글래스 간 제조방식을 이용하는 것보다 훨씬 작은 구성요소를 가지고 성취될 수 있다. 이것은 소형화된 집적 광학 장치에 있어 집적 광학 구성요소들의 패킹 밀도를 크게 증가시킨다. 본 발명에 의한 광학적 구성요소들을 고 집적도로 실현하기 위한 가능성은 다음과 같다:
1. 변화하는 형태의 빔을 나타내는 빔 안내 방식 또는 다이 마스크 투사 방식의 리소그래피 장치를 사용하여 현상과정이 소량으로 짧은 시간간격으로 신속하게 수행될 수 있다.
2. 본 발명에 따른 광전자 구성요소는 X-레이 리소그래피 방법을 포함하여 미립자 빔 및 광학적 탬플릿 투사 기법, 및 광 마스크 투사 기법과 같은 광 메모리 장치 제조기술로부터 공지된 통상적인 리소그래피 방법을 이용하여 저비용으로 대량 생산될 수 있다.
본 발명의 방법은 저비용으로 동시에 대량 생산이 가능하고, 미래의 집적 모노 모드 광학장치의 패킹 밀도를 증가시켜준다.

Claims (6)

  1. 기상 또는 액상 확산 원리를 포함한 집적 광학 장치용 중합체 기반의 능동 및 수동 구성요소의 제조 방법으로서,
    적어도 하나의 구조화 가능한 중합체 레지스트층을 하나의 광전자 구성요소위에 부착하고, 상기 구조화 가능한 중합체 레지스트층은 노광 즉시 증폭된 중합 반응에 의해 고감도가 되고;
    상기 중합체 레지스트층의 한정된 영역을 노광시킴으로써 에칭 마스크를 생성하고, 상기 영역들은 이후의 구성요소에 대응하고;
    상기 에칭 마스크의 형태가 상기 에칭 마스크 바로 밑의 상기 중합체 레지스트층으로 전이되도록 에칭 마스크로 보호되지 않은 영역에 대해 이방성의 깊은 에칭을 실시하고, 상기 에칭 마스크의 실리콘 산화물을 부식시키지 않는 식각제를 사용함에 의해 상기 중합체 레지스트층의 노광된 영역이 수직 방향으로 제거되어 상기 에칭 마스크로 보호된 영역의 노광되지 않은 측면이 노출되고;
    상기 노광되지 않은 중합체 레지스트층의 표층과 상기 노출된 측면에 중금속 함유 화합물을 포함하는 단량체 형태의 유기 금속 화합물을 열을 가한 상태에서 기상 또는 액상 확산에 의해 충전하고, 상기 단량체 형태의 유기 금속 화합물은 기 형성된 중합체 구조체의 분해 및 재구조화가 가능하며, 광전자 구성요소의 광학적 특성은 확산시 사용되는 단량체 유기금속 화합물의 종류에 따라 그리고 온도 및 반응 시간에 따라 선택적으로 변경되는 것을 특징으로 하는 집적 광학 장치용 중합체 기반의 능동 또는 수동 구성요소의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산 공정시에 발생하는 재료의 팽창은 패턴구조의 결함이 보상될 때까지 확산 시간 및 공정 온도를 통해 선택적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 집적 광학 장치용 중합체 기반의 능동 또는 수동 구성요소의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구조화된 중합체 레지스트층의 틈새에 표준압력의 진공 또는 공기를 사용하여 상기 충전된 중합체 내의 구조체에 대해 1.5보다 큰 굴절율 차를 설정하는 것을 특징으로 하는 집적 광학 장치용 중합체 기반의 능동 또는 수동 구성요소의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단량체 유기금속 화합물로 충전된 중합체 구조체는 전극으로 둘러싸이고, 상기 중합체 구조체의 광학적 특성은 상기 전극들 사이에 인가된 전계를 제어함에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 집적 광학 장치용 중합체 기반의 능동 또는 수동 구성요소의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단량체 유기금속 화합물이 충전된 중합체 구조체는 빛이 자신을 통해 중합체 구조체 내로 주사되게하는 도파관에 접속되고, 상기 중합체 구조체의 광학적 특성은 주사된 빛을 변화시킴에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 집적 광학 장치용 중합체 기반의 능동 또는 수동 구성요소의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 에칭 마스크의 생성과 함께 중합체 레지스트층의 노광되지 않은 영역에 대해 시릴화 처리를 수행하고, 시릴화 후에 상기 에칭 마스크의 실리콘 산화물을 부식시키는 식각제를 이용한 등방성 에칭에 의해 상기 에칭 마스크의 모서리들을 평탄화시키는 것을 특징으로 하는 집적 광학 장치용 중합체 기반의 능동 또는 수동 구성요소의 제조 방법.
KR10-1999-7012576A 1997-07-05 1997-07-05 집적 광학 장치용 중합체 기반의 능동 또는 수동 구성요소의 제조 방법 KR100477338B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP1997/003558 WO1999003021A1 (de) 1997-07-05 1997-07-05 Verfahren zur herstellung von aktiven bzw. passiven komponenten auf polymerbasis für die integrierte optik

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010014400A KR20010014400A (ko) 2001-02-26
KR100477338B1 true KR100477338B1 (ko) 2005-03-17

Family

ID=8166677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-1999-7012576A KR100477338B1 (ko) 1997-07-05 1997-07-05 집적 광학 장치용 중합체 기반의 능동 또는 수동 구성요소의 제조 방법

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP0995148B1 (ko)
JP (1) JP2002510408A (ko)
KR (1) KR100477338B1 (ko)
AT (1) ATE414932T1 (ko)
CA (1) CA2296569A1 (ko)
DE (1) DE59712982D1 (ko)
NO (1) NO323741B1 (ko)
WO (1) WO1999003021A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19957682A1 (de) 1999-12-01 2001-06-07 Deutsche Telekom Ag Vorrichtung zur optischen Spektroskopie und Verfahren zu dessen Herstellung

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2550982B2 (ja) * 1987-04-06 1996-11-06 富士通株式会社 レジストマスクの形成方法
FR2702288B1 (fr) * 1993-03-02 1995-09-22 France Telecom Procede de formation d'un motif de photoresist sur la surface d'un substrat et solution de photoresist comprenant un compose oxydant.
DE19616324A1 (de) * 1996-04-24 1997-10-30 Deutsche Telekom Ag Verfahren zur Herstellung von aktiven bzw. passiven Komponenten auf Polymerbasis für die integrierte Optik

Also Published As

Publication number Publication date
EP0995148B1 (de) 2008-11-19
NO20000013D0 (no) 2000-01-03
CA2296569A1 (en) 1999-01-21
WO1999003021A1 (de) 1999-01-21
EP0995148A1 (de) 2000-04-26
KR20010014400A (ko) 2001-02-26
NO20000013L (no) 2000-01-03
JP2002510408A (ja) 2002-04-02
ATE414932T1 (de) 2008-12-15
NO323741B1 (no) 2007-07-02
DE59712982D1 (de) 2009-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shank et al. Optical technique for producing 0.1‐μ periodic surface structures
US5413884A (en) Grating fabrication using electron beam lithography
US4686162A (en) Optically structured filter and process for its production
US6913871B2 (en) Fabricating sub-resolution structures in planar lightwave devices
KR20060047608A (ko) 미세 구조체의 제조 방법, 노광 장치, 전자 기기
JPH05206020A (ja) デバイスの製造方法
EP0964305A1 (en) Method of making a photonic crystal
US20020074307A1 (en) Method for making an integrated optical circuit
Ahn et al. Polymeric wavelength filter based on a Bragg grating using nanoimprint technique
JP2007538275A (ja) 高アスペクト比を有する回折格子構造の製造方法
KR100477338B1 (ko) 집적 광학 장치용 중합체 기반의 능동 또는 수동 구성요소의 제조 방법
US7255804B2 (en) Process for making photonic crystal circuits using an electron beam and ultraviolet lithography combination
US7244369B2 (en) Method for producing active or passive components on a polymer basis for integrated optical devices
Alkaisi et al. 70 nm features on 140 nm period using evanescent near field optical lithography
US7125639B2 (en) Molecular transfer lithography
KR20070095362A (ko) 노광 방법, 요철 패턴의 형성 방법, 및 광학 소자의 제조방법
US4808285A (en) Method of making micro-optical components on polydiacetylene optical devices
US20050221202A1 (en) Wavelength filtering in nanolithography
GB1597595A (en) Manufacture of semiconductor elements
US20050048409A1 (en) Method of making an optical device in silicon
DE19616324A1 (de) Verfahren zur Herstellung von aktiven bzw. passiven Komponenten auf Polymerbasis für die integrierte Optik
Jones et al. The application of electron beam lithography to device fabrication for optical communication systems
US4954424A (en) Pattern fabrication by radiation-induced graft copolymerization
Galus et al. Replication of diffractive-optical arrays via photocurable nanoimprint lithography
Isoyan et al. Progress in extreme ultraviolet interferometric lithography at the University of Wisconsin

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20080305

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee