KR100953561B1 - 금속선 광도파로 및 그 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속선 광도파로 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 기판 상부에 서로 다른 굴절률을 갖는 두 개 이상의 고분자 유전체층을 적층하여 하부 클래드를 형성하는 단계; 상기 하부 클래드 상부에 박막을 적층하는 단계; 상기 박막의 일부 영역을 식각하여 식각된 영역 일부에 유한한 폭과 두께를 갖는 광도파로 코어인 금속선을 형성하는 단계; 상기 금속선 및 상기 박막 상부에 서로 다른 굴절률을 갖는 두 개 이상의 고분자 유전체층을 적층하여 상부 클래드를 형성하는 단계; 및 상기 기판을 분리하는 단계를 포함하여 플렉서블한 표면 플라즈몬 폴라리톤 금속 광도파로를 제조하는 것을 특징으로 하며, 이로써, 굽힘에 의한 표면 플라즈몬 플라리톤의 누설 정도를 감소시켜 금속선 광도파로의 광전송 특성을 향상시킬 수 있다.

금속선 광도파로, 표면 플라즈몬 플라리톤, 금속선, 박막, 고분자 유전체층, 굴절률, 분리 박막.

Description

금속선 광도파로 및 그 제작 방법{Optical waveguide structure and Method manufacturing optical waveguide structure}

본 발명은 광도파로 소자에 관한 것으로서, 특히 유연성 있는 필름 형태의 광도파로에서 발생하는 굽음 손실을 개선하기 위한 플렉서블 금속선 광도파로 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명은 정보통신부 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호:2006-S-073-02, 과제명: 휴대 단말기용 나노 플렉스블 광전배선 모듈].

휴대용 단말기, 노트북, 영상 기록 장치 등과 같은 디지털 기기의 동영상 전송용 배선 또는 컴퓨터 내의 칩/보드 간 정보 전송용 배선에서, 정보 처리의 속도 향상이 지속적으로 요구됨에 따라 현재의 전기배선을 광연결 구도의 광배선으로 전환하려는 움직임이 활발하다. 이러한 광배선으로 사용되는 광도파로를 자유로운 굽힘이 가능한 플렉서블 필름 형태로 제작함에 따라 광 진행 손실과 결합 손실 외에 굽음 손실의 최소화와 더불어 기계적 안정성 및 제작의 용이성은 그 대체 여부를 가늠하는 중요한 요소가 되고 있다.

일반적으로 플렉서블 필름 광도파로는 고분자를 이용한 방법이 이미 제안되어 왔으며, 보고된 제작 방법을 살펴보면 다음과 같다.

광연결 구도를 이루는 광배선과 광송수신 모듈 간의 정렬로는 저가 공정인 수동 정렬 방식이 주로 사용되며, 이의 광결합 효율을 높이기 위해 광배선은 수십 마이크로미터 크기의 코어를 갖는 다중 모드 광도파로로 제작된다. 이러한 두꺼운 코어를 제작하는 방법으로는 크게 깊이 식각(deep etching) 방식과 마이크로 스탬핑 및 엠보싱 방식으로 나눌 수 있다. 이러한 방식들을 이용한 일반적인 플렉서블 필름 형태의 다중 모드 광도파로의 제작 방법은 첨부된 도 1a 내지 도 1b와 같다.

상기 도 1a에 도시된 방법은 폴리이미드 혹은 PMMA 고분자 재료를 이용하여 포토리소그래피 및 건식형 깊이 식각 방법을 통해 플렉서블 광도파로를 제작하는 방법이다. 이러한 방법은 우선, 기판 상에 하부 클래드(21)를 형성한 다음 이 하부 클래드(21) 상부에 코어층(22)을 형성한다. 이어서, 상기 코어층(22) 상부에 포토레지스트 패턴 혹은 금속 패턴을 식각 마스크(23)로 사용하여 깊이 식각함으로써 코어(22')를 패터닝한다. 이후, 상기의 식각 마스크를 제거하고 형성된 코어(22') 상부에 하부 클래드층(21)과 같은 재료로 스핀 코팅하여 상부 클래드층(24)을 형성한다. 이는 소수성 물질 혹은 습식 식각으로 제거 가능한 분리막층이 덮힌 기판으로부터 상기의 과정으로 제작된 광도파로를 분리하는 공정을 포함한다.

상기 도 1b에 도시된 방법은, 플렉서블 기판 상에 코어(22') 보다는 굴절률 이 낮은 유기-무기 혼성 물질로 구성되는 하부 클래드층(21)을 형성하고, 상기 하부 클래드층(21) 보다는 굴절률이 높고, 코어(22')로 되어질 유기-무기 혼성 물질(22)을 하부 클래드층(21)의 상부에 도포한다. 이후, 상기 방법은 몰드(25)로 찍고 경화시키는 과정을 통해 코어(22')를 상기 하부 클래드층(21)의 상부에 형성하거나(마이크로 엠보싱 공법), 유기-무기 혼성 물질(22)을 몰드(25)의 패턴 형성부에 채운 후 이를 상기 하부 클래드층(21)에 접합시켜 경화시키는 과정을 통해 코어(22')를 상기 하부 클래드층(21)의 상부에 형성(스탬핑 공법)한다. 마이크로 엠보싱 혹은 스탬핑 공법으로 형성된 코어(22') 상에 상부 클래드층(24)을 형성하고, 광도파로 필름을 기판으로부터 분리함으로써 마무리한다.

그런데, 종래 기술에 따른 광도파로의 제조 방법에서는 도 1a의 경우 다단계의 공정을 통한 복잡함과 고가의 깊이 식각 장비 및 식각에 소요되는 시간 등으로 인한 비경제성의 문제점뿐만 아니라 고분자 재료의 낮은 열적 안정성으로 인한 대량 생산의 어려움이 있다. 또한, 상기 도 1b의 방법은 PDMS와 같은 유기고분자, 실리콘 혹은 석영 등의 재료로 만들어진 몰드가 반복된 사용으로 손상되거나 요구되는 광도파로 코어의 크기가 달라짐에 따라 새로운 몰드를 제작해야 하는 부담이 있고, 압착 과정에서 버블 등이 형성되어 광도파로의 특성을 저하시키는 문제점이 있다.

한편, 표면 플라즈몬 폴라리톤은 반대 실수 부호 유전율을 갖는 물체들의 계면에 형성되는 것으로 상기 물체들의 계면을 따라 유사 이차원 파(Quasi Two- dimensional Wave)의 형태로 전파된다. 즉 실리카, 고분자 물질 등의 유전체와 상기 유전체 내부에 형성된 금속 박막 사이의 계면에 상기 표면 플라즈몬 폴라리톤이 발생되며, 주입된 빛에 의해 여기되어 진행 후 방출할 수 있어 광도파에 이용 가능하다.

도 2a는 일반적인 장거리 표면 플라즈몬 금속선 광도파로의 구조를 나타내는 도면이다. 이러한 장거리 표면 플라즈몬 금속선 광도파로는, 금속선의 두께와 폭 및 유전체의 물질 손실과 굴절률을 조절함으로써 광도파 거리를 충분히 늘일 수 있고, 광 주입 또는 방출에 사용되는 소자와의 결합 효율을 증가시킬 수 있으므로 센서에 국한되었던 활용도가 다양한 파장영역에서의 광연결 및 광통신 등으로 확대되고 있다. 또한, 반도체 공정에서 사용되는 회전 도포, 포토리소그래피 및 열 또는 전자빔 증착 등의 비교적 저가의 공정만으로 쉽게 제작되며, 포토리소그래피 과정에서의 패턴 폭과 증착 두께 조절만으로 쉽게 여기 모드의 크기를 조절할 수 있으므로 종래의 고분자 재료로 형성된 코어를 갖는 광도파로에 비해 경제적인 이점이 있다.

그러나 첨부된 도 2b에 도시된 바와 같이, 필름 형태의 플렉서블 광도파로로 활용될 경우 금속선 코어에 대해 수직 방향으로의 굽힘은 금속 내에서의 광 흡수로 인한 전파 손실 감소를 위해 광 집속도가 낮아진 상태이므로 그 전계 분포가 바깥쪽으로 이동되어 누설파가 발생되게 한다. 이에 따라 상기 장거리 표면 플라즈몬 금속선 광도파로는 광전송 특성 저하가 예상된다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 플렉서블한 필름 형태로 장거리 광전송이 가능하고, 유연성 있는 저손실 고분자 유전체층과 금속선으로 구성된 표면 플라즈몬 폴라리톤의 플렉서블 광도파로 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.

그리고 본 발명의 다른 과제는 광도파로를 공정상의 경제성 및 직선상의 광전송 특성을 해치지 않는 범위에서 굽힘에 의한 추가적 손실을 감소시키고자 하는 광도파로 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 과제는 표면 플라즈몬 폴라리톤 금속선 광도파로의 금속선 패턴 및 리프트 오프 공정을 용이하게 하여 다양한 금속선의 길이 및 폭 구현에 제한이 없도록 하는 광도파로 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.

상기 이러한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 플렉서블 금속선 광도파로는, 서로 다른 굴절률을 갖는 두 개 이상의 유연성 있는 저손실 고분자 유전체층을 차례로 적층하여 형성된 하부 및 상부 클래드; 상기 하부 및 상부 클래드 사이에서 유한한 폭과 두께를 갖는 광도파로 코어로 형성된 금속선; 및 상기 금속선과 동일면 상에 상기 금속선의 폭 중심을 기준으로 대칭된 특성및 구도로 형성된 박막을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 플렉서블 금속선 광도파로 제조 방법은, 기판 상부에 서로 다른 굴절률을 갖는 두 개 이상의 고분자 유전체층을 적층하여 하부 클래드를 형성하는 단계; 상기 하부 클래드 상부에 박막을 적층하는 단계; 상기 박막의 일부 영역을 식각하여 식각된 영역 일부에 유한한 폭과 두께를 갖는 광도파로 코어인 금속선을 형성하는 단계; 상기 금속선 및 상기 박막 상부에 서로 다른 굴절률을 갖는 두 개 이상의 고분자 유전체층을 적층하여 상부 클래드를 형성하는 단계; 및 상기 기판을 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바에 따라 본 발명은 서로 다른 굴절률을 갖는 저손실 고분자 유전체층을 금속선 상부 및 하부에 차례로 적층함으로써, 굽힘에 의한 표면 플라즈몬 폴라리톤의 누설 정도를 감소시켜 전체적으로 플렉서블한 금속선 광도파로의 광전송 특성을 향상시킬 수 있으며, 원하는 거리의 광전송을 할 수 있고, 유연성 있는 물질 특성으로 자유로운 굽힘이 가능하여 짧은 거리의 광연결 구도에 적절히 활용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 굽음 손실로 인한 광전송 특성 저하를 개선함으로써, 기존의 기판에 고정된 형태의 금속선 광도파로가 제공하는 공정의 용이성과 경제성을 유지할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 실시예에서는 플렉서블한 필름 형태로 장거리 광전송이 가능하고 적은 굽음 손실을 갖는 표면 플라즈몬 폴라리톤 금속선 광도파로(이하, 금속선 광도파로라 함) 및 그 금속선 광도파로의 제작 방법에 대해 설명하기로 한다. 우선, 금속선 광도파로의 구조에 대해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블한 금속선 광도파로의 사시도이다.

상기 도 3을 참조하면, 장거리 표면 플라즈몬 금속선 광도파로는 서로 다른 굴절률을 갖는 두 개 이상의 유연성 있는 저손실 고분자 유전체층이 차례로 적층되어 하부 및 상부 클래드를 형성하고, 하부 및 상부 클래드 사이에 형성된 금속선(130)과, 상기 금속선(130)의 동일면 상에 양쪽으로 형성된 박막(140)으로 이루어진다.

상기 하부 및 상부 클래드는 각각 제1 굴절률을 갖는 제1 고분자 유전체층(110)과, 제2 굴절률을 갖는 제2 고분자 유전체층(120)으로 형성되며, 이들 유전체층(110, 120)은 상기 금속선을 기준으로 상부 및 하부로 대칭되는 구조를 갖는다.

상기 유전체층(120)은 금속선 광도파로에 여기된 모드의 대부분이 존재하므 로 그를 충분히 수용할 수 있는 두께로 형성되어야 한다.

상기 금속선(130)은 상기 제2 고분자 유전체층(120) 사이에 형성되어 유한한 폭과 두께를 갖으며, 우수한 전기전도성으로 표면 플라즈몬 폴라리톤 발생을 용이하게 유도한다. 이러한 금속선(130)의 물질로는 노블(noble) 금속족, 즉 IB족 원소들 및 이들의 합금을 이용할 수 있다.

상기 제1 고분자 유전체층(110)은 상기 제2 고분자 유전체층(120)과 다른 굴절률을 가지며, 상기 금속선(130)을 기준으로 대칭된 구도를 갖는다. 단, 상기 제1 고분자 유전체층(110)을 구성하는 유전체층은 금속선(130)을 기준으로 굴절률을 포함한 물질의 특성이 대칭되나 그 두께는 서로 다를 수 있다.

상기 제1 고분자 유전체층(110)은 굽힘에 의한 표면 플라즈몬 폴라리톤의 누설 정도를 감소시키는 기능을 제공하므로 금속선(130)과 상기 금속선(130)에 접한 제2 고분자 유전체층(120)으로부터 일차 발생된 굽힘에 의한 누설파가 굽어진 구간을 지나 복귀되도록 제조한다.

상기 박막(140)은 금속선(130)의 폭 중심을 기준으로 대칭된 특성과 구도를 갖도록 상기 금속선(130)과 동일면 상에 형성되며, 상기 금속선(130) 주변의 유효 굴절률을 변화시킴으로써 도파로 상에 전송되는 광의 집속도를 조절하는 기능을 제공한다. 이러한 상기 금속선(130)의 동일면 상에 형성되는 박막(140)의 길이와 폭 및 두께는 전체 금속선 광도파로의 광전송 특성에 영향을 주지 않으며, 박막의 재료에 따라 굽힘에 의한 물리적 손상이 없도록 설계되는 것이 바람직하다. 이러한 상기 박막(140)의 물질은 금속선 광도파로의 굽어진 구간 내에서 광 집속도를 증가 시키는데 유리한 굴절률을 갖는 물질로서, 선택적인 습식 식각이 가능한 산화막, 질화막 및 고분자 박막 중 하나를 이용할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블한 금속선 광도파로의 제조 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 플렉서블한 금속선 광도파로의 제조 공정을 도시한 도면이다.

먼저, 상기 도 4a에 도시된 바와 같이, 기판(101) 상에 유연성 있는 제 1굴절률의 저손실 하부 제1 고분자 유전체층(110a)을 임의 두께가 되도록 회전 도포한 후, 자외선 경화 또는 열 경화시킨다.

다음으로 상기의 하부 제1 고분자 유전체층(110a)과 같이 유연성이 있으나 굴절률이 다른 제 2굴절률의 저손실 하부 제2 고분자 유전체층(120a)을 상기와 같은 방법으로 회전 도포한 후 경화시킨다. 이때, 상기 하부 제 1 고분자 유전체층(110a)은 상기 하부 제2 고분자 유전체층(120a)과 이후 형성될 금속선(130') 간의 경계면에서 발생된 표면 플라즈몬 폴라리톤이 구부러짐에 의해 누설되는 정도를 줄이도록 그 굴절률과 두께 값이 정해진다. 또한, 상기 하부 제 2 고분자 유전체층(120a)의 굴절률은 광 도파 거리와 관련된 일 요소로써 광 진행 손실을 줄이는 값을 갖도록 하며, 상기 하부 제 2 고분자 유전체층(120a)은 상기의 표면 플라즈몬 폴라리톤이 대부분 존재하는 영역이므로 가능한 모드의 최대 크기를 고려하여 그를 충분히 수용할 수 있는 두께로 형성되어야 한다. 여기서, 클래드층을 구성하는 유 전체층들은 설명의 편이를 돕기 위해 2층으로 언급된 것으로서, 그 굴절률의 변화 및 적층 횟수의 제한이 없다.

상기 도 4a에서 상기 기판(101)과 하부 제 1 고분자 유전체층(110a) 사이의 분리 박막(102)은 둘 간의 접착력이 강하여 분리가 어려울 경우 분리막으로써 작용한다. 일예로, 상기 분리 박막(102)은 기판(101)에 대해 접착력이 낮고 습식 식각 공정으로 제거 가능한 금속 물질을 10nm 이상 증착하거나, 침수만으로 분리가 가능한 고분자 유전체층을 회전 도포함으로써 형성할 수 있다.

다음으로 상기 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 하부 제2 고분자 유전체층(120a)의 상부에 산화막 또는 질화막 등의 박막(140)을 구부러짐에 의한 물리적 충격을 견딜 수 있는 임의 두께로 증착한다. 단, 상기의 박막(140)은 금속선의 표면 플라즈몬 폴라리톤의 광 집속도를 높이도록 금속선 주변의 유효 굴절률을 변화시키는 역할을 하므로 그에 적합한 굴절률을 갖는 재료로 선택되어야 한다. 이러한 박막(140) 형성 과정은 금속선(130) 형성 이후에도 수행될 수 있으며, 박막의 선택적 식각이 가능하므로 고분자 물질 또한 상기 박막(140)의 물질로 사용될 수 있다.

이후, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 박막(140) 상부에는 금속선(130)의 패턴을 형성하기 위한 포토레지스트(150)를 도포 및 패터닝한다. 이러한 포토레지스트(150)는 패턴 왜곡이 없는 두께로 도포한 후, 음각의 광리쏘그래피 방법으로 패터닝한다. 상기 포토레지스트(150)는 금속 박막(130)의 리프트-오프 공정에 용이하다.

상기의 금속선(130')의 패턴에서 폭은 광 진행 손실, 결합 손실 및 굽음 손 실을 최소화할 수 있는 0.5~ㅇ10㎛의 범위 내에서 결정할 수 있으며, 필요에 따라 테이퍼 형태를 취할 수 있다.

그런 다음 포토레지스트(150)를 습식 식각한 후, 짧은 시간의 건식 식각으로 박막(140) 상부의 상기 포토레지스트(150) 잔여물을 제거하고, BOE 용액을 사용하여 금속선(130')이 증착될 영역의 박막(140) 일부를 습식 식각으로 제거한다. 이러한 과정은 이후 리프트-오프 공정에 유리한 포토레지스트(150)의 언더컷(under-cut) 구조를 보완하여 결과적으로는 금속선(130') 패턴의 가장자리에서 발생할 수 있는 요철을 줄임으로써 전체 도파로의 광전송 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 좁은 폭 혹은 긴 길이의 패턴은 상기 포토레지스트(150)가 도포된 기판과 패터닝에 사용되는 마스크 간의 접착 정도에 민감하나, 상기와 같은 뚜렷한 언더컷 구조로 인해 개선될 수 있다.

따라서 상기 도 4b와 도 4c의 공정 과정은 금속선(130)의 광 집속도 향상을 위한 박막(140)의 역할과 무관하게 오로지 공정의 용이성만을 목적으로 표면 플라즈몬 폴라리톤 플렉서블 금속선 광도파로의 제조 방법에 포함될 수 있다.

다음으로 도 4d에서와 같이, 금속 박막(130)은 상기 포토레지스트(150) 및 박막(140)이 패터닝된 상기 하부 제2 고분자 유전체층(120a) 상부에 열 또는 전자빔 증착으로 형성된다. 증착되는 금속 박막(130)의 두께는 5내지 200nm의 값을 갖는 것이 바람직하다. 금속 박막(13)의 두께가 얇을수록 도파 에너지가 이하, 형성되는 금속선(130')으로부터 방산하게 되어, 도파 모드를 크게 할 수 있다.

이와 같은 상기 도 4e에 도시된 바와 같은 고정으로 증착된 금속 박막(130) 의 필요한 부분만을 남기기 위해 리프트-오프 공정을 해야 한다. 이때, 리프트-오프 공정 시 포토레지스트(150)의 제거에 사용되는 용액이 상기의 하부 제1 및 제2 고분자 유전체층(110a, 120a)을 손상시키지 않고, 그 세척 과정에서 불필요한 금속 박막(130)의 일부가 잔존하거나, 고분자 물질에 비교적 접착력이 약한 금속선(130')의 일부가 유실되지 않도록 주의해야 한다.

앞서 언급한 바와 같이, 도 4e에서의 금속선(130') 주변에 형성된 박막(140')은 식각되기 전 박막(140)과 같지 않을 수 있다. 즉, 포토레지스트(150)의 보조 역할을 수행한 후 BOE 용액으로 습식 식각하여 제거하고, 별도의 도포 및 증착, 패터닝 과정으로 다른 재료를 사용하여 재형성될 수 있다. 이는 금속선(130')의 광 집속도를 보다 향상시킬 수 있는 구도에 따라 그 굴절률과 두께가 조절되기 때문이다.

다음으로 상기 도 4f에 도시된 바와 같이, 제 2굴절률의 상부 제2 고분자 유전체층(120b)과 제 1굴절률의 상부 제1 고분자 유전체층(110b)을 상기 금속선(130')과 박막(140')의 상부 영역에 차례로 도포 및 경화하여 상부 클래드를 형성한다. 상기 적층되는 상부 제1 및 제2 고분자 유전체층(110b, 120b)은 상기 도 4a에서 언급한 바와 같이 적층의 횟수는 제한되지 않으며, 필요에 따라 각 층의 두께는 상기 하부 제1 및 제2 고분자 유전체층(110a, 120a)과 그 값을 달리할 수 있고, 동일한 물질을 이용한다.

마지막으로 상기 도 4g에 도시된 바와 같이, 기판(101)으로부터 하부 제1 및 제2 고분자 유전체층(110a, 120a), 금속선(130'), 박막(140') 및 상부 제1 및 제2 고분자 유전체층(110b, 120b)으로 구성된 금속선 광도파로를 분리함으로써 플렉서블한 필름 형태의 광도파로를 얻을 수 있다. 하부 제1 고분자 유전체층(110a)으로 사용된 고분자 물질의 특성 또는 분리 박막(102)의 특성에 따라 분리 방법은 금속선 광도파로의 외형 및 광학적 특성 변화가 없는 범위 내에서의 물리적 충격이나 습식 식각, 침수 등의 다양한 시도가 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 금속선 광도파로는 금속선에 접한 저손실 고분자 유전체층과, 이와 다른 굴절률을 갖고 이를 둘러싼 저손실 고분자 유전체층을 사용함으로써, 장거리 표면 플라즈몬 폴라리톤 금속선 광도파로에서 요구되는 전송 특성을 만족하고, 굽음 손실이 최소화되도록 굴절률이 조절되며, 기존의 플렉서블 필름이 갖는 유연성, 강도, 내열성 및 안정성을 갖을 수 있다.

또한, 하부 클래드 상부의 금속선 양쪽 영역에 형성된 박막은 금속선 광도파로의 광집속도를 높여서 수평/수직 방향의 굽힘에 의한 손실을 감소시킬 수 있으며, 금속선을 형성하는 리프트-오프 공정에 있어 포토레지스트에 비해 넓은 패턴 폭을 갖도록 식각함으로써 수직 단면에서 뚜렷한 언더컷 구조를 보이므로 리프트-오프 공정 후의 금속선 패턴이 요철 없이 형성될 수 있다. 상기 리프트-오프 공정에서 새롭게 도입된 포토레시스트와 박막의 두 층으로 구성된 언더컷 구조에 의해 좁은 폭과 긴 길이의 패턴 형성에 효과적이다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 발명청구의 범위뿐 만 아니라 이 발명청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1a와 도 1b는 종래의 플렉서블 광도파로의 제작 공정을 도시한 도면,

도 2a는 종래의 장거리 표면 플라즈몬 폴라리톤 금속선 광도파로를 도시한 도면,

도 2b는 종래의 장거리 표면 플라즈몬 폴라리톤 금속선 광도파로의 구부러짐에 의한 누설파 발생을 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 금속선 광도파로를 도시한 도면,

도 4a에서 도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속선 광도파로의 공정을 도시한 도면.

Claims (14)

1. 서로 다른 굴절률을 갖는 두 개 이상의 유연성 있는 저손실 고분자 유전체층을 차례로 적층하여 형성된 하부 및 상부 클래드;

   상기 하부 및 상부 클래드 사이에서 유한한 폭과 두께를 갖는 광도파로 코어로 형성된 금속선; 및

   상기 금속선과 동일면 상에 상기 금속선의 폭 중심을 기준으로 대칭된 특성및 구도로 형성된 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속선 광도파로.
2. 제1항에 있어서,

   상기 하부 및 상부 클래드는 상기 금속선을 기준으로 서로 대칭되는 구조로 형성되며, 상기 금속선에 접한 유전체층의 굴절률이 동일함을 특징으로 하는 금속선 광도파로.
3. 제1항에 있어서,

   상기 금속선에 접한 유전체층의 굴절률은 동일하나 두께가 다르고, 상기 유전체층을 둘러싼 제 2의 유전체층은 상부와 하부의 클래드층에 있어 굴절률과 두께가 굽음 손실의 감소를 위해 임의로 결정되는 것을 특징으로 하는 금속선 광도파 로.
4. 제1항에 있어서,

   상기 박막은 산화막, 질화막 및 고분자 물질 중 하나의 물질을 이용하여 형성됨을 특징으로 하는 금속선 광도파로.
5. 삭제
6. 기판 상부에 서로 다른 굴절률을 갖는 두 개 이상의 고분자 유전체층을 적층하여 하부 클래드를 형성하는 단계;

   상기 하부 클래드 상부에 박막을 적층하는 단계;

   상기 박막의 일부 영역을 식각하여 식각된 영역 일부에 유한한 폭과 두께를 갖는 광도파로 코어인 금속선을 형성하는 단계;

   상기 금속선 및 상기 박막 상부에 서로 다른 굴절률을 갖는 두 개 이상의 고분자 유전체층을 적층하여 상부 클래드를 형성하는 단계; 및

   상기 기판을 분리하는 단계를 포함하여 플렉서블한 표면 플라즈몬 폴라리톤 금속 광도파로를 제조하는 것을 특징으로 하는 금속선 광도파로 제조 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 하부 클래드를 형성하는 단계는,

   상기 기판 상부에 유연성 있는 제 1굴절률의 저손실 제1 고분자 유전체층을 적층하는 단계; 및

   상기 제1 고분자 유전체층에 제 2굴절률을 갖는 제2 고분자 유전체층을 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속선 광도파로 제조 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 기판과 제1 고분자 유전체층의 분리를 위해 금속 또는 고분자 물질의 분리 박막을 상기 기판 위에 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속선 광도파로 제조 방법.
9. 제6항에 있어서,

   상기 박막을 적층하는 단계는 산화막 및 질화막 등 하나의 물질을 이용하여 상기 박막을 적층함을 특징으로 하는 금속선 광도파로 제조 방법.
10. 삭제
11. 제6항에 있어서, 상기 금속선을 형성하는 단계는,

    상기 박막 상부에 금속선 패턴을 형성하기 위한 포토레지스트를 도포 및 패터닝하는 단계;

    상기 포토레지스트 및 상기 박막의 일부 영역을 식각하는 단계;

    상기 식각된 영역과 남은 포토레지스트 상부에 금속 박막을 증착하는 단계;

    상기 남은 포토레지스 및 상기 남은 포토레지스트 상부에 증착된 금속 박막을 제거하는 단계; 및

    상기 박막의 동일 면상에 상기 금속선을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속선 광도파로 제조 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 금속선을 형성하는 단계는,

    상기 식각 후 남은 박막을 제거하고, 플렉서블 금속선 도파로의 굽음 손실 개선을 위한 새로운 박막을 재형성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속선 광도파로 제조 방법.
13. 제6항에 있어서, 상기 상부 클래드를 형성하는 단계는,

    상기 금속선 및 상기 박막 상부에 제 2굴절률을 갖는 제2 고분자 유전체층을 적층하는 단계; 및

    상기 제 2고분자 유전체층에 유연성 있는 제 1굴절률의 저손실 제1 고분자 유전체층을 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속선 광도파로 제조 방법.
14. 제6항에 있어서,

    상기 기판을 분리하는 단계는 상기 하부 클래드와의 접착도가 높을 경우 습식 식각 또는 침수 공정으로 제거함을 특징으로 하는 금속선 광도파로 제조 방법.

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