KR101387694B1 - 평면 광도파로 소자의 반사면 형성 방법 - Google Patents

평면 광도파로 소자의 반사면 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식각되는 부분의 폭에 비례하여 식각되는 부분의 깊이가 깊어지는 특성을 이용한 식각을 통해 반사면을 형성함으로써, 간단하게 경사면을 형성할 수 있고, 공정 시간과 제조 원가를 절감할 수 있는 평면 광도파로 소자의 반사면 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 a) 상부 클래드층에 크롬(Cr)층과, 포토레지스트층을 순차적으로 형성하고, 상기 포토레지스트층에 제 1 패턴이 형성된 마스크를 형성하는 단계; b) 상기 제 1 패턴을 통해 포토레지스트층으로 광을 조사한 다음 현상하여 상기 제 1 패턴과 대응되는 포토레지스트층에 제 2 패턴을 형성하는 단계; c) 상기 마스크를 제거하고, 식각을 통해 상기 제 2 패턴에 대응되는 크롬층에 제 3 패턴을 형성하는 단계; d) 상기 제 3 패턴을 통해 노출된 부분에 상부 클래드층으로 식각 가스를 분사하여 상기 상부 클래드층과, 광도파로와, 하부 클래드층을 식각하여 경사진 반사면을 형성하는 단계; 및 e) 상기 반사면을 코팅하는 단계를 포함한다. 따라서 식각되는 부분의 폭에 비례하여 식각되는 부분의 깊이가 깊어지는 특성을 이용한 식각을 통해 반사면을 형성함으로써, 간단하게 경사면을 형성할 수 있고, 공정 시간과 제조 원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.

Description

평면 광도파로 소자의 반사면 형성 방법{METHOD FOR FROMING REFLECTOR OF PLANAR LIGHTWAVE CIRCUIT DEVICE}
본 발명은 평면 광도파로 소자의 반사면 형성 방법에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 식각되는 부분의 폭에 비례하여 식각되는 부분의 깊이가 깊어지는 특성을 이용한 식각을 통해 반사면을 형성함으로써, 간단하게 경사면을 형성할 수 있고, 공정 시간과 제조 원가를 절감할 수 있는 평면 광도파로 소자의 반사면 형성 방법에 관한 것이다.
금속 케이블을 이용한 전기 기반의 정보 전달은 신호 전송속도 및 신호 전송용량에 한계가 있으므로, 광을 이용하여 신호를 전송하는 평면 광도파로(PLC: Planar Lightwave Circuit) 소자가 개발되어 사용되고 있다.
특히 광통신 분야에서 다양한 파장의 광신호를 다중화하거나 다중화된 광신호를 개별 파장의 광신호들로 분리하기 위한 대표적인 평판형 광도파로 소자(PLC)로서, 광파장분배기(AWG : Arrayed Waveguide Grating)와 광분배기(Splitter) 소자가 있다.
광신호를 조절하는 소자를 수동소자(Passive Device)라고 하고 이러한 수동소자인 평면 광도파로 소자(PLC)를 따라 전송되는 광신호를 능동소자로 보내는 방법으로는, 평면 광도파로 소자에 반사면을 형성하여 능동소자(Active Device)로 전송하는 방법, 또는 평면 광도파로 소자의 일측면을 다이싱으로 절단한 다음 능동소자를 부착하는 방법, 식각을 이용하여 일측면을 절단하지 않고 능동소자를 삽입할 공간을 확보한 후 소자를 부착하는 방법이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 능동소자를 설치한 광도파로 소자를 나타낸 사시도로서, 광도파로 소자(10)는 하부 클래드층과, 광도파로층과, 상부 클래드층의 적층구조로 이루어지고, 광출력측 단부의 상측면에 광신호의 진행방향과 직교하는 방향으로 V형 홈(11a)이 형성된 기판(11)과, 상기 기판(11)의 상면에는 전기회로(12)와 상기 전기회로(12)에 형성된 수광용 개구영역(12a)에 능동소자(13)가 설치된다.
한편, 평면 광도파로 소자에 반사면을 형성하는 종래의 방법으로는 거칠기가 우수한 블래이드를 이용하여 수동소자에 다이싱으로 V홈을 형성한 다음, 상기 형성된 V홈에 반사물질인 금(Au)을 코팅한다.
그러나 다채널 소자의 제작 시에는 V홈을 가공할 경우, 인접한 도파로가 가공을 필요로 하지 않는 경우에는 다른 채널의 도파로를 손상시킬 수 있고, 연속가공이 어려운 단점이 있다.
또한, 평면 광도파로 소자에 다이싱으로 V홈을 형성하기 어려운 문제점으로 인해, 평면 광도파로 소자의 일측면에 도파로형 능동소자를 설치한 후, 수동으로 정렬시켜 본딩한 다음, 광신호의 경로를 변경하는 방법이 사용되고 있으나, 상기와 같은 종래의 방법은 수동소자와 능동소자를 정렬하는데 많은 시간이 소요되는 문제점과, 공정 오차에 따른 특성 변화가 많은 문제점이 있다.
한국 등록특허공보 제10-1048428호
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 식각되는 부분의 폭에 비례하여 식각되는 부분의 깊이가 깊어지는 특성을 이용한 식각을 통해 반사면을 형성함으로써, 간단하게 경사면을 형성할 수 있고, 공정 시간과 제조 원가를 절감할 수 있는 평면 광도파로 소자의 반사면 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기판(Substrate), 상기 기판에 형성된 하부 클래드층, 상기 하부 클래드층에 형성된 광도파로, 상기 광도파로를 덮는 형태로 상기 하부 클래드층에 형성된 상부 클래드층을 갖는 평면 광도파로 소자에 반사면을 형성하는 방법으로서, a) 상기 상부 클래드층에 크롬(Cr)층과, 포토레지스트층을 순차적으로 형성하고, 상기 포토레지스트층에 제 1 패턴이 형성된 마스크를 형성하는 단계; b) 상기 제 1 패턴을 통해 포토레지스트층으로 광을 조사한 다음 현상하여 상기 제 1 패턴과 대응되는 포토레지스트층에 제 2 패턴을 형성하는 단계; c) 상기 마스크를 제거하고, 식각을 통해 상기 제 2 패턴에 대응되는 크롬층에 제 3 패턴을 형성하는 단계; d) 상기 제 3 패턴을 통해 노출된 부분에 상부 클래드층으로 식각 가스를 분사하여 상기 상부 클래드층과, 광도파로와, 하부 클래드층을 식각하여 경사진 반사면을 형성하는 단계; 및 e) 상기 반사면을 코팅하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 c-1) 상기 c단계는 제 3 패턴을 형성한 후 상부 클래드층과, 광도파로와, 하부 클래드층을 식각하기 전에 잔존하는 포토레지스트층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제 1 패턴은 동일한 크기의 폭(W1, W2, W3)을 유지하고, 상호 인접하는 제 1 패턴 사이의 비투광 패턴 간격(D1, D2, D3)은 임의의 크기로 이격시켜 배치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제 1 패턴 사이에 비투광 패턴의 간격(D1, D2, D3)은 좌측에서 우측으로 갈수록 임의의 크기만큼 넓어지게 배치하여 제 3 패턴과 대응되는 상부 클래드층과, 광도파로와, 하부 클래드층이 식각되는 부분의 깊이 조절을 통해 반사면의 경사각도가 가변되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제 3 패턴은 제 2 패턴과 대응되는 크롬층의 임의의 부분을 Cl2 가스를 통해 식각하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 마스크는 글래스(Glass); 및 상기 글래스의 하부에 제 1 패턴이 형성되는 크롬층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 상부 클래드층과 하부 클래드층은 실리카(SiO)인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 상부 클래드층과, 광도파로와, 하부 클래드층0은 C2F6 가스를 통해 식각하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 식각되는 부분의 폭에 비례하여 식각되는 부분의 깊이가 깊어지는 특성을 이용한 식각을 통해 반사면을 형성함으로써, 간단하게 경사면을 형성할 수 있고, 공정 시간과 제조 원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 종래기술에 따른 능동소자를 설치한 광도파로 소자를 나타낸 사시도.
도 2 는 본 발명에 따른 평면 광도파로 소자의 반사면 형성 방법을 나타낸 흐름도.
도 3 은 도 2에 따른 평면 광도파로 소자의 마스크 형성과정을 나타낸 단면도.
도 4 는 도 3에 따른 마스크를 확대하여 나타낸 단면도.
도 5 는 도 2에 따른 평면 광도파로 소자의 제 2 패턴 형성과정을 나타낸 단면도.
도 6 은 도 2에 따른 평면 광도파로 소자의 제 3 패턴 형성과정을 나타낸 단면도.
도 7 은 도 2에 따른 평면 광도파로 소자의 포토레지스트 제거과정을 나타낸 단면도.
도 8 은 도 2에 따른 평면 광도파로 소자의 식각과정을 나타낸 단면도.
도 9 는 도 8에 따른 식각과정을 통해 식각된 평면 광도파로 소자를 촬영한 예시도.
도 10 은 도 2에 따른 평면 광도파로 소자의 반사면 코팅과정을 나타낸 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 평면 광도파로 소자의 반사면 형성 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 평면 광도파로 소자의 반사면 형성 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 평면 광도파로 소자의 반사면 형성 방법은 상부 클래드층(140)과, 광도파로(130)와, 하부 클래드층(120)을 식각하여 반사면(150)을 형성하는 것으로, 제 1 패턴(235a)이 형성된 마스크(230)를 형성하는 단계(S110)와, 제 2 패턴(221)을 형성하는 단계(S120)와, 제 3 패턴(211)을 형성하는 단계(S130)와, 포토레지스트층(1120)을 제거하는 단계(S140)와, 식각하는 단계(S150)와, 반사면(150)을 코팅하는 단계(S160)를 포함하여 구성된다.
상기 S110단계는 제 1 패턴(235a)이 형성된 마스크(230)를 형성하는 단계로서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 기판(Substrate, 110)과, 상기 기판(110)에 형성된 하부 클래드층(120)과, 상기 하부 클래드층(120)에 형성된 광도파로(130)와, 상기 광도파로(130)를 덮는 형태로 상기 하부 클래드층(120)에 상부 클래드층(140)이 형성된 평면 광도파로 소자에서 상부 클래드층에 크롬(Cr)층(210)과, 포토레지스트층(220)을 순차적으로 형성하고, 상기 포토레지스트층(220)에 제 1 패턴(235a)이 형성된 마스크(230)를 형성한다.
또한, 상기 상부 클래드층(140)과 하부 클래드층(120)은 실리카(SiO)를 기반으로 형성될 수 있다.
상기 마스크(230)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 글래스(Glass, 231)와, 상기 글래스(231)의 하부에 형성되는 크롬층(235)을 포함하고, 상기 크롬층(235)에는 임의의 패턴을 갖는 제 1 패턴(235a)이 형성된다.
상기 제 1 패턴(235a)은 동일한 크기의 폭(W1, W2, W3)을 유지하는 투광 패턴과, 상호 인접하는 제 1 패턴(235a) 사이에 비투광 패턴의 간격(D1, D2, D3)이 일정 거리 이격되도록 배치하고, 바람직하게는 좌측에서 우측으로 갈수록 임의의 크기만큼 넓어지게 배치된다.
상기 비투광 패턴의 간격(D1, D2, D3)이 후술되는 제 3 패턴(211)과 대응되는 상부 클래드층(140)과, 광도파로(130)와, 하부 클래드층(120)이 식각되는 부분의 깊이에 비례하여 식각되는 부분의 폭이 넓어지므로, 상호 인접하는 제 1 패턴(235a) 사이에 비투광 패턴의 간격(D1, D2, D3)을 좌측에서 우측으로 갈수록 임의의 크기만큼 넓어지게 배치한다.
상기 S120단계는 제 2 패턴(221)을 형성하는 단계로서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제 1 패턴(235a)을 통해 포토레지스트층(220)으로 광을 조사한 다음 현상하여 상기 제 1 패턴(235a)과 대응되는 포토레지스트층(220)에 제 2 패턴(221)을 형성한다.
즉 마스크(230)의 상측에서 광을 조사하면, 제 1 패턴(235a)에서 동일한 크기의 폭(W1, W2, W3)을 갖는 투광 패턴을 통과한 광이 포토레지스트층(220)에 조사되어 상기 제 1 패턴(235a)의 투광 패턴에 대응하는 포토레지스트층(220)의 일부에만 광이 조사된다.
광이 조사된 포토레지스트층(220)의 일정 부분에는 현상에 의해 제거되어 상기 포토레지스트층(220)의 임의의 부분에는 제 2 패턴(221)이 형성된다.
이때, 상기 제 2 패턴(221)은 제 1 패턴(235a)에 대응되므로, 상기 제 2 패턴(221)은 제 1 패턴(235a)의 패턴 형태와 동일하게, 일정 크기의 폭과, 상호 인접한 제 2 패턴(221) 사이의 간격은 예를 들면, 좌측에서 우측으로 갈수록 점점 넓게 형성된다.
상기 S130단계는 제 3 패턴(211)을 형성하는 단계로서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 마스크(230)를 제거하고, 식각을 통해 상기 제 2 패턴(221)에 대응되는 크롬층(210)에 제 3 패턴(211)을 형성한다.
즉 제 2 패턴(221)이 형성딘 부위로 Cl2 가스를 분사하면, 상기 제 2 패턴(221)과 대응되는 크롬층(210)의 임의의 부분에 상기 Cl2 가스가 분사되어 상기 제 2 패턴(221)과 대응되는 크롬층(210)에 제 3 패턴(211)이 형성된다.
이때, 상기 제 3 패턴(211)과 제 2 패턴(221)은 대응되므로, 상기 제 3 패턴(211)은 제 1 패턴(235a)의 패턴 형태와 동일하게, 일정 크기의 폭과, 상호 인접한 제 3 패턴(211) 사이의 간격은 예를 들면, 좌측에서 우측으로 갈수록 점점 넓게 형성된다.
상기 S140 단계는 포토레지스트층(220)을 제거하는 단계로서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 제 3 패턴(211)을 형성한 후 상부 클래드층(140)과, 광도파로(130)와, 하부 클래드층(120)을 식각하기 전에 잔존하는 포토레지스트층(220)을 제거한다.
상기 S150 단계는 상부 클래드층(140)과, 광도파로(130)와, 하부 클래드층(120)을 식각하는 단계로서, 도 8에 나타낸 바와 같이, 크롬층(210)의 제 3 패턴(211)을 통해 외부로 노출된 상부 클래드층(140)으로 식각을 위해 C2F6 가스를 분사하여 상기 상부 클래드층(140)과, 광도파로(130)와, 하부 클래드층(120)을 식각한다.
이때, 식각되는 부분의 깊이에 비례하여 식각되는 부분의 폭이 넓어지므로, 제 3 패턴(211)과 대응되는 상부 클래드층(140)과, 광도파로(130)와, 하부 클래드층(120)에는 예를 들면, 좌측에서 우측으로 가면서 경사진 반사면(150)이 형성된다.
또한, 제 3 패턴(211)과 대응되는 상부 클래드층(140)과, 광도파로(130)와, 하부 클래드층(120)이 식각되는 부분의 깊이 조절을 통해 반사면(150)의 경사각도가 가변되도록 할 수도 있다.
또한, 제 3 패턴(211)의 폭과, 상호 인접하는 제 3 패턴(211) 사이의 간격 및 각각의 제 3 패턴(211)으로 분사되는 식각 가스의 양을 조절하면, 상기 제 3 패턴(211)과 대응되는 상부 클래드층(140)과, 광도파로(130)와, 하부 클래드층(120)이 잔존하지 않고 완전하게 식각된다.
즉 도 9에 도시된 바와 같이, 제 3 패턴(211) 사이에 상호 인접하는 부분은 내측으로 오목하게 식각되면서 완전하게 식각된다.
상기 S160단계는 S150단계에서 형성된 반사면(150)을 코팅하는 단계로서, 상기 반사면(150)에 금(Au)을 코팅함으로써, 평면 광도파로 소자를 제공할 수 있게 되고, 상기 S160단계에서의 코팅이 완료되면, 반사면(150)이 형성된 임의의 부분에 필요한 능동 소자를 연결하여 사용할 수 있도록 한다.
따라서, 본 발명에 따른 평면 광도파로 소자의 반사면 형성 방법은 식각되는 부분의 폭에 비례하여 식각되는 부분의 깊이가 깊어지는 특성을 이용한 식각을 통해 반사면을 형성함으로써, 간단하게 경사면을 형성할 수 있고, 공정 시간과 제조 원가를 절감할 수 있게 된다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
110 : 기판
120 : 하부 클래드층
130 : 광도파로
140 : 상부 클래드층
150 : 반사면
210 : 크롬층
211 : 제 3 패턴
220 : 포토레지스트층
221 : 제 2 패턴
230 : 마스크
231 : 글래스(Glass)
235 :크롬층
235a : 제 1 패턴

Claims (8)

  1. 기판(Substrate), 상기 기판에 형성된 하부 클래드층, 상기 하부 클래드층에 형성된 광도파로, 상기 광도파로를 덮는 형태로 상기 하부 클래드층에 형성된 상부 클래드층을 갖는 평면 광도파로 소자에 반사면을 형성하는 방법으로서,
    a) 상기 상부 클래드층에 크롬(Cr)층(210)과, 포토레지스트층(220)을 순차적으로 형성하고, 상기 포토레지스트층(220)에 제 1 패턴(235a)이 형성된 마스크(230)를 형성하는 단계;
    b) 상기 제 1 패턴(235a)을 통해 포토레지스트층(220)으로 광을 조사한 다음 현상하여 상기 제 1 패턴(235a)과 대응되는 포토레지스트층(220)에 제 2 패턴(221)을 형성하는 단계;
    c) 상기 마스크(230)를 제거하고, 식각을 통해 상기 제 2 패턴(221)에 대응되는 크롬층(210)에 제 3 패턴(211)을 형성하는 단계;
    d) 상기 제 3 패턴(211)을 통해 노출된 부분에 상부 클래드층(140)으로 식각 가스를 분사하여 상기 상부 클래드층(140)과, 광도파로(130)와, 하부 클래드층(120)을 식각하여 경사진 반사면(150)을 형성하는 단계; 및
    e) 상기 반사면(150)을 코팅하는 단계를 포함하는 평면 광도파로 소자의 반사면 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    c-1) 상기 c단계는 제 3 패턴(211)을 형성한 후 상부 클래드층(140)과, 광도파로(130)와, 하부 클래드층(120)을 식각하기 전에 잔존하는 포토레지스트층(220)을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 광도파로 소자의 반사면 형성 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 패턴(235a)은 동일한 크기의 폭(W1, W2, W3)을 유지하고, 상호 인접하는 제 1 패턴(235a) 사이의 비투광 패턴 간격(D1, D2, D3)은 임의의 크기로 이격시켜 배치하는 것을 특징으로 하는 평면 광도파로 소자의 반사면 형성 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 패턴(235a) 사이에 비투광 패턴의 간격(D1, D2, D3)은 좌측에서 우측으로 갈수록 임의의 크기만큼 넓어지게 배치하여 제 3 패턴(211)과 대응되는 상부 클래드층(140)과, 광도파로(130)와, 하부 클래드층(120)이 식각되는 부분의 깊이 조절을 통해 반사면(150)의 경사각도가 가변되도록 하는 것을 특징으로 하는 평면 광도파로 소자의 반사면 형성 방법.

  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 3 패턴(211)은 제 2 패턴(221)과 대응되는 크롬층(210)의 임의의 부분을 Cl2 가스를 통해 식각하여 형성하는 것을 특징으로 하는 평면 광도파로 소자의 반사면 형성 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 마스크(230)는 글래스(Glass, 231); 및
    상기 글래스(231)의 하부에 제 1 패턴(235a)이 형성되는 크롬층(235)을 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 광도파로 소자의 반사면 형성 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 클래드층(140)과 하부 클래드층(120)은 실리카(SiO)인 것을 특징으로 하는 평면 광도파로 소자의 반사면 형성 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 상부 클래드층(140)과, 광도파로(130)와, 하부 클래드층(120)은 C2F6 가스를 통해 식각하는 것을 특징으로 하는 평면 광도파로 소자의 반사면 형성 방법.
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JPH06265738A (ja) * 1993-03-17 1994-09-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光導波路端部ミラーの形成方法
JP2003240997A (ja) 2002-02-21 2003-08-27 Fujitsu Ltd 空間反射型構造を有する光集積回路の製造方法
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