KR100532989B1 - 레이저다이오드의반사체제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저 다이오드의 반사체 제조방법에 관한 것으로, 종래에는 반사체의 양면을 모두 45°경사면으로 형성할 수 없거나, 또는 45°경사면을 형성하기 위한 공정이 매우 까다로운 문제점이 있고, 비록 45°경사면이 형성되더라도 레이저를 반사시키기 위한 충분한 표면조도를 확보하기가 매우 어려운 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 실리콘기판의 상부에 감광막을 도포하는 단계와; 상기 감광막의 상부에 감광막의 일부 영역이 노출되도록 금속박막을 형성하는 단계와; 상기 금속박막이 형성된 실리콘기판을 노광기의 빔 진행방향과 경사지도록 기울여 노광함으로써, 감광반응부를 형성하는 단계와; 상기 금속박막을 제거하고, 감광반응부를 현상한 후, 감광반응부 이외의 감광막을 제거하는 단계와; 상기 감광반응부 상에 레이저 반사막을 증착하는 단계로 이루어지는 레이저 다이오드의 반사체 제조방법을 통해 실리콘기판의 면방위와 무관하게 경사면이 45°또는 자외선 노광기 웨이퍼 척의 기울임 정도에 따라 임의의 기울기를 갖는 레이저의 반사체를 쉽고, 재현성 있게 제조할 수 있는 효과가 있다.

Description

레이저 다이오드의 반사체 제조방법
본 발명은 레이저 다이오드의 반사체 제조방법에 관한 것으로, 특히 CD와 DVD에 각각 사용되는 레이저 다이오드로부터 방사되는 650㎚, 780㎚ 파장의 레이저를 원하는 각도로 반사시켜 평면상에 레이저 다이오드를 조립하기에 적당하도록 한 레이저 다이오드의 반사체 제조방법에 관한 것이다.
최근, 광디스크의 발달로 CD 및 DVD의 수요가 급격히 증가하고 있으며, 이에 따라 CD 및 DVD의 광원으로 각각 사용되는 650㎚, 780㎚ 파장의 레이저를 방사하는 레이저 다이오드에 대한 수요도 급격한 증가 추세에 있다.
이에 더하여, 상기 650㎚, 780㎚ 파장의 레이저를 방사하는 레이저 다이오드를 동시에 내장하여 CD와 DVD를 동시에 사용하고자 하는 요구가 강하게 대두되고 있으며, 평면상에 레이저 다이오드를 조립하기 위하여 650㎚, 780㎚ 파장의 레이저를 90°각도로 반사시킬 수 있는 45°경사면을 갖는 반사체의 개발이 필요하게 되었다.
상기한 바와같은 요구로 1개의 레이저 다이오드로부터 방사되는 레이저를 90°각도로 반사시킬 수 있는 일면이 45°경사면을 갖는 반사체는 개발되어 생산되고 있으며, 이와같은 원리를 응용한다면 양면이 45°경사면을 갖는 반사체를 제조하여 2개의 레이저 다이오드를 동시에 내장할 수 있게 된다. 이와같은 종래 레이저 다이오드의 반사체 제조방법을 도1의 단면도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, (100) 면방위를 갖는 단결정 실리콘기판(1)을 비등방성 식각하여 (111) 면방위에 의해 형성되는 측면을 반사체(2)로 형성한다.
그리고, 상기 반사면(2)의 양측 실리콘기판(1) 상부에 650㎚ 파장의 레이저를 방사하는 레이저 다이오드(3)와 780㎚ 파장의 레이저를 방사하는 레이저 다이오드(4)을 각각 형성하면, 그 레이저 다이오드(3,4)로부터 방사되는 레이저를 90°각도로 반사시키게 된다.
그러나, 상기한 바와같은 반사체(2)는 45°경사면으로 형성되어야 하지만, 실제로 실리콘의 결정학적 특성에 의해 그 제조가 용이하지 않다.
즉, 실리콘은 다이아몬드 구조의 결정을 이루기 때문에 (100) 면을 비등방성 식각하게 되면, (100),(111) 면간 기울기가 54.74°각도를 갖게 된다.
이와같은 문제를 해결하기 위한 하나의 방편으로 (100) 면에 대해 9.74°기울어진 웨이퍼를 사용하여 (100),(111) 면간 기울기를 45°각도로 할 수 있지만, 이는 일면에 대해서만 적용될 뿐, 다른 면에 대해서는 64.48°경사면이 형성됨에 따라 양면을 모두 45°경사면으로 형성할 수는 없다.
또한, 다른 방편으로 실리콘기판(1)의 비등방성 식각용액에 대한 고찰을 통해 (100) 면방위를 갖는 실리콘기판(1) 상에 (110) 면과 45°기울기를 갖는 패턴(pattern)을 제작하고, 이를 적절히 식각함으로써 (100) 면과 45°기울기를 갖는 (110) 면을 형성할 수 있지만, 이는 (100) 면과 (110) 면의 식각속도 선택성을 정교하게 조절하지 않으면 45°경사면이 형성되지 않게 되며, 45°경사면이 형성되더라도 레이저 다이오드(3,4)를 통해 방사되는 레이저를 반사시키기 위한 충분한 표면조도를 확보하기가 매우 어려운 문제가 있다.
상술한 바와같이 종래 레이저 다이오드의 반사체 제조방법은 반사체의 양면을 모두 45°경사면으로 형성할 수 없거나, 또는 45°경사면을 형성하기 위한 공정이 매우 까다로운 문제점이 있고, 비록 45°경사면이 형성되더라도 레이저를 반사시키기 위한 충분한 표면조도를 확보하기가 매우 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 실리콘기판의 면방위와 무관하게 경사면의 양면이 45°또는 임의의 기울기를 갖는 반사체를 손쉽게 제조할 수 있는 레이저 다이오드의 반사체 제조방법을 제공하는데 있다.
상기한 바와같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 레이저 다이오드의 반사체 제조방법의 바람직한 실시예는 실리콘기판의 상부에 감광막(photoresist)을 도포하는 단계와; 상기 감광막의 상부에 감광막의 일부 영역이 노출되도록 금속박막을 형성하는 단계와; 상기 금속박막이 형성된 실리콘기판을 노광기의 빔 진행방향과 경사지도록 기울여 노광함으로써, 감광반응부를 형성하는 단계와; 상기 금속박막을 제거하고, 감광반응부를 현상한 후, 감광반응부 이외의 감광막을 제거하는 단계와; 상기 감광반응부 상에 레이저 반사막을 증착하는 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 상기한 바와같은 본 발명에 의한 레이저 다이오드의 반사체 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도2는 본 발명에 따른 실시예의 이해를 돕기 위한 개념도로서, 이에 도시한 바와같이 자외선 광원(11)으로부터 방사되는 자외선은 렌즈(12)에 의해 평행광으로 웨이퍼 상에 조사된다. 이때, 웨이퍼는 실리콘기판(21), 음성감광막(22) 및 금속박막(23)이 적층된 구조에서 금속박막(23)의 일부가 사진식각을 통해 식각되어 음성 감광막(22)의 일부가 노출되는 창이 형성되어 있으며, 원하는 만큼 기울어진 자외선 노광기의 웨이퍼 척(chuck)에 고정되어 있다.
따라서, 렌즈(12)를 통과한 자외선은 금속박막(23)의 창을 통해 음성 감광막(22) 상에 경사지게 조사됨으로써, 음성감광막(22) 상에 감광반응부(24)를 형성하고, 이후에 금속박막(23)을 제거하고 음성감광막(22)을 PEB 처리한 후, 현상하면 잔류하는 감광반응부(24)는 실리콘기판(21)의 표면에 대해 원하는 만큼 기울어진 형태로 형성되며, 이와같은 감광반응부(24)를 레이저 다이오드의 반사체로 사용한다.
상기한 바와같은 개념을 바탕으로 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 다이오드의 반사체 제조방법을 도3a 내지 도3g에 도시한 수순단면도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도3a에 도시한 바와같이 실리콘기판(31) 상에 음성감광막(32)을 도포한 후, 그 음성감광막(32)의 상부에 금속박막(33)을 증착한다.
이때, 상기 음성감광막(32)은 SU-8을 약 100㎛ 정도의 두께로 형성하며, 이 SU-8은 마이크로 케미컬(Micro Chemical)사에서 제조된 것으로, 유리전이온도가 200℃ 이상으로 열적안정성이 뛰어나고, 상당한 두께를 형성하여도 우수한 도포특성과 안정된 노광특성 및 현상후 잔류하는 구조물의 강한 기계적 특성들로 인해 한계요소로 간주된 기술적 어려움을 일시에 해결할 수 있다고 알려져 다양한 분야에서 사용되고 있는 자외선계 감광막이다.
또한, 상기 금속박막(33)은 자외선계의 일반적인 400㎚ 파장대에서 높은 반사율을 나타냄과 아울러 손쉬운 증착특성으로 인해 반도체공정에 널리 사용되는 알루미늄을 적용하여 증착한다.
그리고, 도3b에 도시한 바와같이 상기 금속박막(33)을 사진식각공정을 통해 식각하여 음성감광막(32)의 일부가 노출되도록 창을 형성한다. 이때, 사진식각공정을 통해 음성감광막(32)의 일부가 노출되도록 형성되는 창은 후속 자외선 노광시에 음성감광막(32)이 적절히 노출되도록 하나를 형성하거나 또는 둘 이상의 다수개를 이격 형성할 수 있다.
그리고, 도3c에 도시한 바와같이 상기 창을 통해 노출된 음성감광막(32) 상에 자외선을 제1 경사 노광하여 감광반응부(34)를 형성한다. 이때, 도면은 자외선이 경사져서 노광되는 것처럼 나타냈지만, 실제로는 웨이퍼가 고정된 자외선 노광기의 웨이퍼 척을 원하는 만큼, 예를 들면 45°경사지게 하여 자외선을 제1 경사 노광을 실시하는 것이다.
그리고, 도3d에 도시한 바와같이 상기 웨이퍼가 고정된 자외선 노광기의 웨이퍼 척을 180°회전시키고, 창을 통해 노출된 음성감광막(32) 상에 다시 자외선을 제2 경사 노광하여 감광반응부(34)를 형성한다. 이때, 제2 경사 노광은 웨이퍼 척이 180°회전함에 따라 상기 제1 경사 노광과 동일한 경사로 이루어진다.
또한, 상기한 바와같이 제1,제2 경사 노광을 구분하여 실시하게 되면, 감광반응부(34)의 전·후면 및 상·하면은 평면이고, 양측면은 상부에서 하부로 갈수록 45°경사지게 폭이 넓어지지만, 상기와는 다르게 웨이퍼 척을 경사지게 한 후, 웨이퍼 척을 360°회전시키면서 경사 노광을 실시하여 감광반응부(34)를 상부에서 하부로 갈수록 45°경사지게 폭이 넓어지는 원통형으로 형성하는 것도 고려할 수 있다.
그리고, 도3e에 도시한 바와같이 상기 자외선 노광기의 웨이퍼 척을 평평하게 한 후, 수직 노광을 실시하여 상기 제1,제2 경사 노광시에 노광이 미처 이루어지지 않은 창 하부에도 감광반응부(34)를 형성한다. 이때, 상기 금속박막(33)을 통해 둘 이상의 다수개의 창을 이격 형성한 경우는 그 이격되는 영역에 형성된 금속박막(33)을 제거한 후, 수직 노광을 실시하는 것이 바람직하다.
그리고, 도3f에 도시한 바와같이 상기 금속박막(33)을 제거하고, 음성감광막(32)을 PEB 처리하여 감광반응부(34)를 고분자화한 후, 현상하여 노광되지 않은 영역의 음성감광막(32)을 제거하고, 상기 고분자화된 감광반응부(34) 상에 알루미늄층(35)을 증착하여 레이저에 대한 반사율을 향상시킴으로써, 레이저 다이오드의 반사체를 형성한다.
그리고, 도3g에 도시한 바와같이 상기 레이저 다이오드의 반사체와 소정거리 이격된 실리콘기판(31) 상에 650㎚와 780㎚ 파장의 레이저를 방사하는 레이저 다이오드(36,37)를 형성한다.
상기한 바와같은 본 발명에 의한 레이저 다이오드의 반사체 제조방법은 실리콘기판의 면방위와 무관하게 경사면이 45°또는 자외선 노광기 웨이퍼 척의 기울임 정도에 따라 임의의 기울기를 갖는 레이저의 반사체를 쉽고, 재현성 있게 제조할 수 있는 효과가 있다.
도1은 종래의 레이저 다이오드 및 반사체를 보인 단면도.
도2는 본 발명에 따른 실시예의 이해를 돕기 위한 개념도.
도3은 본 발명의 일 실시예를 보인 수순단면도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
11:자외선 광원 12:렌즈
21:실리콘기판 22:음성감광막
23:금속박막 24:감광반응부

Claims (7)

  1. 실리콘기판의 상부에 감광막(photoresist)을 도포하는 단계와; 상기 감광막의 상부에 감광막의 일부 영역이 노출되도록 금속박막을 형성하는 단계와; 상기 금속박막이 형성된 실리콘기판을 노광기의 빔 진행방향과 경사지도록 기울여 노광함으로써, 감광반응부를 형성하는 단계와; 상기 금속박막을 제거하고, 감광반응부를 현상한 후, 감광반응부 이외의 감광막을 제거하는 단계와; 상기 감광반응부 상에 레이저 반사막을 증착하는 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 반사체 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 감광막은 음성감광막을 사용하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 반사체 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 금속박막 및 레이저 반사막은 알루미늄을 증착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 반사체 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 감광막의 일부 노출영역은 하나를 형성하거나 또는 둘 이상의 다수개를 이격 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 반사체 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 감광반응부를 형성하는 단계는 일부 노출된 감광막이 형성된 실리콘기판을 제1 경사 노광하는 단계와; 상기 실리콘기판을 180°회전시켜 제2 경사 노광하는 단계와; 상기 실리콘기판을 노광빔 진행방향과 수직으로 하여 노광하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 반사체 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 감광반응부를 형성하는 단계는 일부 노출된 감광막이 형성된 실리콘기판을 360°회전시키면서 경사 노광을 실시하는 단계와; 상기 실리콘기판을 노광빔 진행방향과 수직으로 하여 노광하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 반사체 제조방법.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 경사노광은 노광기의 빔 진행방향과 45°각도로 기울인 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 반사체 제조방법.
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