KR19980042768A

KR19980042768A - 광결합기 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 광결합기

Info

Publication number: KR19980042768A
Application number: KR1019970062991A
Authority: KR
Inventors: 야마모또히로유끼; 요시다요시오
Original assignee: 쯔지하루오; 샤프가부시끼가이샤
Priority date: 1996-11-27
Filing date: 1997-11-26
Publication date: 1998-08-17
Also published as: EP0845689A1; EP0845689B1; US5946433A; JPH10160963A; DE69713033D1; KR100321955B1; JP3333101B2; DE69713033T2

Abstract

본 발명의 광결합기 제조 방법은, 기판에 도파로(waveguide) 구조를 형성하는 단계와, 도파로 구조에 요홈을 가진 포토레지스트 층(photoresist layer)을 형성하는 단계와, 요홈을 부분적으로 커버하도록 포토레지스트 층에 프리즘을 장착시키는 단계와, 접착제를 요홈에 주입시켜 광도파로 구조에 프리즘을 접착시키는 단계와, 포토레지스트 층을 제거하는 단계를 포함한다. 요홈은 제1 방향에 대해 수직된 제2 방향으로 연장된 종방향 섹션과 제1 방향으로 연장된 횡방향 섹션을 가진 T형상을 가진다. 횡방향 섹션은 제2 방향으로 프리즘의 접착면이 제2 길이보다 짧은 제2 방향으로의 제1 폭을 가진다. 프리즘은 접착면을 통해 도파로 구조에 접착된다. 종방향 섹션은 제1 방향으로 프리즘의 접착면이 제1 길이보다 작은 제1 방향으로의 제2 폭을 가진다. 횡방향 섹션은 제1 방향으로 프리즘의 접착면의 제1 길이보다 긴 제1 방향으로 제1 길이를 가진다. 종방향 섹션은 제2 방향으로 프리즘의 접착면의 제2 길이보다 큰 제2 방향으로 제2 길이를 가진다. 접착제는 횡방향 섹션으로부터 이격된 종방향 섹션의 단부 부분으로 주입되고, 단부 부분은 프리즘으로 커버되지 않는다.

Description

광결합기 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 광결합기

본 발명은 광도파로 소자(waveguide device)로 광을 입력시키는데 사용되는 광결합기 제조 방법과 그 방법에 의해 제조된 광결합기에 관한 것이다.

프리즘 커플러로의 광입력은 예를 들어 프리즘이 광도파로에 접착된 프리즘 커플러인 경우에, 프리즘이 있는 부분과 없는 부분과의 경계부(이후, 경계부는 에지면(edge surface)으로 언급) 부근에 광을 입사시킬 때, 프리즘이 있는 부분에 터널 효과 방식으로 입사된 광이 광도파로로부터 나가지 않고 프리즘이 없는 부분을 통해 전해지는 현상을 이용하여 수행된다.

그런데 상기 방법에서는, 프리즘 커플러를 광도파로 소자와 일체적으로 제조할 수가 없다. 프리즘 커플러를 광도파로 소자와 일체적으로 제조하기 위하여, 광도파로에 프리즘을 접착시키는 방법이 제안되어 있다(그 예로는 일본 특개평4-159503호를 참조). 도11a는 그러한 종래 광결합기의 단면도이고, 도11b는 도11a에 도시된 에지면(e)을 확대 도시한 도면이다. 도11a에서, 종래 광결합기는 기판(111), 기판(111)에 설치된 광도파로 층(112), 및 광도파로 층(112)에 설치된 평형 갭 층(113)을 구비한다. 평형 갭 층(113)은 도파로 층(112)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가진다. 유전체로 형성된 프리즘(114)은 광경화성 접착제(115)로 평형 갭 층(113)에 고정된다. 프리즘(114)과 광경화성 접착제(115)는 각각 광도파로 층(112)의 굴절률보다 높은 굴절률을 가진다. 프리즘(114)은 예를 들어, 광경화성 접착제(115)를 프리즘(114)의 접착면에 도포하고, 도포면을 평형 갭 층(113)에 가압시키고, 프리즘(114)의 경사면을 통해 광을 조사하여 광경화성 접착제(115)를 경화시키어, 평형 갭 층(113)에 고정시킨다.

상기 구조에서는 프리즘에 입사된 광이 프리즘(114)의 접착면을 통해 터널 효과 방식으로 평형 갭 층(113)으로 전달되어 광도파로 층(112)을 통해 전해지게 된다. 도11b에 도시된 바로서, 광경화성 접착제(115)의 에지면(e)은 광경화성 접착제(115)의 표면장력 때문에 직선적으로 광도파로의 상부면을 횡단하지 않는다. 따라서, 그 장(長) 직경 방향으로의 광 스폿의 입사 위치(에지면과 광 스폿의 중심과의 사이에 거리로 한정)가 최적하게 되도록 광이 입사되더라도, 결합 효율은 단(短) 직경 방향으로의 광 스폿의 입사 위치에 따라서 변화되게 된다. 따라서, 결합 효율이 최대가 되는 입사 위치를 정확히 결정하기는 곤란하다. 또한, 최적이라고 판단되는 위치로 입사 위치가 정해지더라도, 최대 결합 효율을 얻을 수 없다는 문제가 있다.

상술된 문제를 해결하기 위해서 도12a에 도시된 구조가 제안되었다. 도12b는 도12a에 도시된 에지면(E)을 확대 도시한 도면이다. 상기 구조에서는 개구부(A)를 가진 광 차단 층(116)이 갭 층(113)에 제공된다. 광 차단 층(116)은 광도파로 층(112)보다 낮은 굴절률을 가진다. 충분한양의 광경화성 접착제(115)가 광 차단 층(116)의 개구부(A)의 내벽에 도포되고, 프리즘(114)이 광경화성 접착제(115)에 압착된다. 다음, 빛이 프리즘(114)을 통해 방사되어 접착제(115)를 경화시킨다. 상기 구조에서는 광경화성 접착제(115)가 광 차단 층(116)의 개구부(A)의 내벽으로 직선 에지면(E)을 가진다. 따라서, 결합 효율이 안정되게 된다.

직선 에지선은, 프리즘(114)의 광 입사면(경사면)에 대향 측에 위치되고 광축에 대해 수직된 대체로 직각인 각으로 갭 층(113)을 횡단하는 광경화성 접착제(115)의 측면으로 만들어진 선으로 지칭한다. 도파로의 상부면을 교차하는 에지면을 따른 에지선의 직선도는 입사 광 스폿의 장직경에 대해 상대적으로 결정된다. 예를 들면, 입사 광 스폿이 약 10㎛ 인 장직경을 가지는 곳에서는 결합 효율이 약 ±2.5㎛ 의 입사 위치에서 최대 효율의 90% 까지 저하된다. 이러한 사실에 기하여, 직선은 중심선으로부터 약±0.5㎛ 정도 이하의 직선성을 갖는 직선을 의미한다.

상술된 구조에서는 개구부(A)에 충진되는 광경화성 접착제(115)의 양을 조정하기가 곤란하다. 광경화성 접착제(115)의 양이 과도하게 많은 장소인 경우에, 광경화성 접착제(115)가 프리즘(114)의 측면 주위로 넘쳐 흘러 프리즘(114)을 지지하는 부품(도시 않음)으로 흘러가게 된다. 광경화성 접착제(115)의 양이 지나치게 적은 장소인 경우에는 기포가 개구부(A)에 잔류하게 된다. 또한, 접착제(115)가 경화된 후에, 프리즘(114)은 광 차단 층(116)에 의해 지지를 받고 있는 동안 광경화성 접착제(115)의 수축 응력에 의한 영향을 받게 된다. 이러한 사실은 신뢰성 문제를 제기하게 된다. 지나친 경우에는 접착제(115)가 경화되는 중에 프리즘(114)이 얇은 층으로 박리되는 치명적인 현상이 발생할 수 있다.

도1 내지 도6 은 본 발명에 따른 일 예의 광결합기의 제조 공정 단계를 나타낸 사시도.

도7 은 본 발명에 따른 광결합기의 사시도.

도8 은 본 발명에 따라 제조된 광결합기를 구비하는 디바이스의 단면도.

도9 및 도10 은 본 발명에 따른 다른 예의 광결합기의 제조 공정 단계를 나타낸 사시도.

도11a는 종래 광결합기의 단면도.

도11b는 도11a 의 부분 확대도.

도12a는 종래 다른 광결합기의 단면도.

도12b는 도12a 의 부분 확대도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 기판

12 : 광도파로 층

13 : 갭 층

14 : 프리즘

15 : 접착제

19 : 요홈

20 : 포토레지스트 층

22 : 칩

23 : T형상 요홈

23A : 접착제 주입구

본 발명의 일 태양에 따르면, 광결합기 제조 방법은, 기판에 도파로 구조를 형성하는 단계와, 도파로 구조에 요홈을 가진 포토레지스트 층을 형성하는 단계와, 요홈을 부분적으로 커버하도록 포토레지스트 층에 프리즘을 장착시키는 단계와, 접착제를 요홈에 주입시켜 광도파로 구조에 프리즘을 접착시키는 단계와, 포토레지스트 층을 제거하는 단계를 포함한다. 요홈은 제1 방향에 대해 수직된 제2 방향으로 연장된 종방향 섹션과 제1 방향으로 연장된 횡방향 섹션을 가진 T형상인 것이다. 횡방향 섹션은 제2 방향으로 프리즘의 접착면이 제2 길이보다 작은 제2 방향으로의 제1 폭을 가진다. 프리즘은 접착면을 통해 도파로 구조에 접착된다. 종방향 섹션은 제1 방향으로 프리즘의 접착면이 제1 길이보다 작은 제1 방향으로 제2 폭을 가진다. 횡방향 섹션은 제1 방향으로 프리즘의 접착면의 제1 길이보다 긴 제1 방향으로 제1 길이를 가진다. 종방향 섹션은 제2 방향으로 프리즘의 접착면의 제2 길이보다 긴 제2 방향으로 제2 길이를 가진다. 접착제는 횡방향 섹션으로부터 이격된 종방향 섹션의 단부 부분으로 주입되고, 단부 부분은 프리즘으로 커버되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에서, 프리즘은 사다리꼴 단면을 가지고, 접착제 주입 단계는 프리즘의 상부면을 가압시키는 단계를 구비하여 프리즘을 고정시킨다.

본 발명의 일 실시예에서, 프리즘 고정을 위해 프리즘의 상부면을 가압시키는 단계는 프리즘 크기에 대하여 충분하게 작은 직경을 가진 금속제 프로브(probe)를 사용하여 수행된다.

본 발명의 일 실시예에서, 프리즘의 상부면은 광학 연마된다.

본 발명의 일 실시예에서, 프리즘의 접착면은 프리즘이 도파로 구조에 접합되기 전에 플라즈마 처리된다.

본 발명의 일 실시예에서, 프리즘의 접착면에 대응하는 도파로 구조의 접착면과 프리즘의 접착면은 모두 프리즘이 도파로 구조에 접착되기 전에 플라즈마 처리된다.

본 발명의 일 실시예에서, 접착제는 광경화성이다.

본 발명의 일 실시예에서, 도파로 구조는 도파로 층에 형성된 갭 층과 도파로 층을 구비한다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 광결합기는 기판에 설치된 도파로 구조와, 접착층에 의해 도파로 구조에 접착된 프리즘을 구비한다. 접착층은 제1 방향에 대해 수직한 제2 방향으로 연장하는 종방향 섹션과 제1 방향으로 연장되는 횡방향 섹션을 가진 T형상인 것이다. 횡방향 섹션은 제2 방향으로 프리즘의 접착면의 제2 길이보다 작은 제2 방향으로의 제1 폭을 가진다. 프리즘은 접착면을 통해 도파로 구조에 접착된다. 종방향 섹션은 제1 방향으로의 프리즘의 접착면의 제1 길이보다 작은 제1 방향으로의 제2 폭을 가진다. 횡방향 섹션은 제1 방향으로의 프리즘의 접착면의 제1 길이보다 긴 제1 방향으로의 제1 길이를 갖는다. 종방향 섹션은 제2 방향으로의 프리즘의 접착면의 제2 길이보다 긴 제2 방향으로의 제2 길이를 가진다.

본 발명의 일 실시예에서, 접착층은 광경화성 접착제로 형성된다.

본 발명의 일 실시예에서, 프리즘은 사다리꼴 단면을 가진다.

본 발명의 일 실시예에서, 프리즘의 접착면은 플라즈마 처리된다.

본 발명의 일 실시예에서, 프리즘의 접착면에 대응하는 도파로 구조의 접착면과 프리즘의 접착면은 모두 플라즈마 처리된다.

본 발명의 일 실시예에서, 도파로 구조는 도파로 층에 제공된 갭 층과 도파로 층을 구비한다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 광학 연마된 상부면을 가지고 사다리꼴 단면을 가지는 프리즘은 T형상 요홈을 가진 포토레지스트 층에서 지지된다. 광경화성 접착제는 광결합면에 대향측에 있는 프리즘의 측부에 위치된 접착제 주입구를 통해 T형상 요홈 내로 주입된다. 위치 조정을 위해서 프리즘은 측면을 진공 흡입하여 지지를 받는다. 접착제가 주입되는 동안에, 프리즘은 단 직경 금속제 프로브로 그 상부면을 가압시켜 포토레지스트 층에 고정된다. 접착제 양은 프리즘의 광학 연마된 상부면을 통해 현미경으로 프리즘의 접착면을 관찰하여 조정된다. 충분한 양의 접착제가 주입되면 광을 조사시켜 접착제를 경화시킨다. 프리즘의 접착면과, 필요에 따르는 갭 층의 접착면은 접착 작업 전에 플라즈마 처리된다. 상기 구조에서, 접착제 양은 접착제의 주입이 현미경으로 관찰되기 때문에 상당히 용이하게 조정이 이루어진다. 이러한 용이한 조정은 프리즘의 측면 둘레로 접착제가 넘치는 것을 방지하고, 프리즘을 지지하는 섹션으로 접착제가 흐르는 것을 방지하고, 접착제의 부족으로 인해 발생되는 기포의 잔존을 방지한다. 접착제가 경화된 후에, 프리즘은 접착제에 의해서만 지지를 받는다. 그런데, 상술된 바와 같이 갭 층과 프리즘의 접착면이 플라즈마 처리를 받기 때문에, 프리즘은 쉽게 얇은 층으로 나누어지지 않는다. 프리즘이 금속제 프로브를 사용하여 그 광학 연마된 상부면을 가압하여 고정됨으로, 접착제가 주입될 시에 발생되는 충격으로 인한 또는 접착제의 표면장력으로 인한 프리즘의 위치 이탈을 방지하고, 또한 접착제의 주입은 현미경으로 용이하게 관찰된다.

따라서, 본 명세서에 기술된 발명은, (1)용이하게 접착제 양의 조정이 이행되고, 프리즘을 지지하는 섹션으로의 접착제의 흐름 또는 프리즘의 측면 둘레에 접착제의 넘침을 방지하고, 프리즘의 위치 이탈이 없는 접착층에 의해서만 프리즘을 지지하는 광결합기 제조 방법을 제공하는 것과, (2)그 제조 방법에 의해 제조된 광결합기를 제공하는 것이다.

(실시예 1)

본 발명에 따른 일 예의 광결합기를 제조하는 방법을 도1 내지 도7을 참고로 이하에 기술한다.

먼저, 도1에 도시된 바로서, 도파로 층(12), 갭 층(13), 및 포토레지스트 층(20)이 순차적으로 기판(11)에 형성된다. 격자 형상 요홈(19)을 갖는 포토레지스트 층(20)을 형성한다. 구체적으로, 도파로 층(12)과 갭 층(13)이 도파로 구조를 형성한다.

특히, 포토레지스트 층(20)은 다음과 같이 형성된다. 포토레지스트 물질이 갭 층(13)에 도포되어 소부된다. 다음, 포토레지스트 물질에 포토마스크를 제공하여 밀착 노광(contact printing)이 수행된다. 현상액을 이용하여 현상을 이행한다. 합성 포토레지스트 물질(20)로 된 요홈(19)은, 층 조립체를 뒤에 다수의 칩으로 자르는데 사용되는 브레이드의 두께보다 더 큰 폭(t)을 갖는다. 폭(t)이 브레이드의 두께보다 더 크므로, 포토레지스트(20)가 브레이드에 의해 잡혀져 브레이드의 수명이 짧아지거나 또는 절단 속도가 감소되는 것이 방지된다.

다음, 도2에 도시된 바와 같이, 격자 형상 요홈(19)으로 형성된 포토레지스트 층(20)을 T형상(21)으로 빛에 노출시킨다. 구체적으로는, 포토레지스트 층(20)을 포토마스크를 이용하여 밀착 노광을 행한다. 이러한 경우, 포토레지스트 층(20)용으로 포토레지스트 물질을 사용하는 것이 좋다는 것은 당연한 사실이다. T형상(21)은 제1 방향(N)에 대해 수직적인 제2 방향(M)으로 연장되는 종방향 섹션과 제1 방향(N)으로 연장되는 횡방향 섹션을 가진다. 제1 방향(N)으로의 횡방향 섹션의 제1 길이(L1)는 제1 방향(N)으로의 프리즘의 접착면의 제1 길이보다 길다. 프리즘은 도5에서 도면 번호 14로 나타내었으며, 접착면을 통해 뒤에 도파로 구조에 접착된다. 제2 방향(M)으로의 종방향 섹션의 제2 길이(L2)는 제2 방향(M)으로의 프리즘(도5)의 접착면의 길이보다 상당히 더 길다. 제2 방향(M)으로의 횡방향 섹션의 폭(W1)은 제2 방향(M)으로의 프리즘(도5)의 접착면의 제2 길이보다 작고, 제1 방향(N)으로의 종방향 섹션의 제2 폭(W2)은 제1 방향(N)으로의 프리즘(도5)의 접착면의 제1 길이보다 작다. 예를 들면, 프리즘의 접착면의 크기가 약 0.5mm x 0.5mm 인 장소인 경우에는, 횡방향 섹션(제1 방향(N)으로)의 제1 길이(L1)가 약 0.7mm 이고, 종방향 섹션(제2 방향(M)으로)의 제2 길이(L2)는 약 1mm이고, 횡방향 섹션과 종방향 섹션의 제1 및 제2 폭(W1, W2)은 각각 약 0.3mm 이다. 격자형 요홈(19)은 브레이드가 약 200㎛ 두께인 장소인 경우에 약 300㎛ 의 폭을 갖는다.

T형상(21)을 형성하여, 프리즘은 후술되는 바와 같이 안정적으로 지지를 받고, 접착제 주입구(도5에서 23A로 병기)가 후술되는 바와 같이 제공된다. 제2 방향으로의 길이(L2)가 뒤에 단계에서 접착제 주입구(23A)(도5)를 형성하는 제2 방향으로의 프리즘(14)(도5)의 접착면의 길이보다 상당히 더 길다는 것은 중요한 사실이다.

도3에 도시된 바와 같이, 노광을 마친 상태에서, 포토레지스트 물질의 반응이 없는 상태 하에서, 층의 결과 조립체가 다수의 칩(도3에서는 한 개만을 도시함)으로 요홈(19)(도1 및 도2)을 따라 다이싱된다. 특히 다이싱 작업(dicing operation)은 황색광을 방사하는 램프 밑에서 수행된다.

도4에 도시된 바와 같이, T형상(21)으로 노광된 부분의 현상을 전용하는 현상액을 사용하여 현상시켜 T형상 요홈(23)을 형성시킨다. 다이싱 후에 그 부분의 현상 이행은 도파로 구조의 접착면의 다이싱 작업으로 오염을 피하게 한다.

다음, 도5 내지 도7을 참고로, 프리즘(14)을 칩(22)에 접착시키는 방법을 기술한다.

먼저 도5에 도시된 바와 같이, 프리즘(14)이 T형상 요홈(23)이 있는 포토레지스트 층(20)을 가진 칩(22)에 장착된다. T형상 요홈(23)의 일부는 프리즘(14)의 경사면(14A)의 측부에 있는 접착제 주입구(23A)로서 역활을 하고, 즉 예를 들면 프리즘(14)으로 커버되지 않는 T형상 요홈(23)의 종방향 섹션의 일부가 접착제 주입구(23A)로서 역할을 한다. T형상 요홈(23)의 종방향 섹션의 상기 부분은 횡방향 섹션으로부터 이격된 T형상 요홈(23)의 단부를 포함하며; 예를 들면, 단부는 접착제(15)의 주입이 허용되도록 프리즘(14)의 경사면(14A)으로부터 충분히 이격되어 있다. 따라서, 프리즘(14)의 다른 측에 광결합 섹션(도8에서 섹션(C)에 대응하는)은 광경화성 접착제(15)가 요홈(23)에 주입되는데 영향을 미치지 못한다. 프리즘(14)은 제1 소직경 관(24)(금속제로 양호하게 형성됨)에 의해 적용되는 흡입으로 측면(14B)으로 지지되기에 충분하게 작다. 이러한 방식에서는 칩(22)과 프리즘(14)과의 사이에 상대적인 위치가 조정을 받을 수 있다.

프리즘(14)의 접착면은 칩(22)에 접착되기 전에 플라즈마 처리된다. 또한, 칩(22)의 접착면도 플라즈마 처리된다. 플라즈마 처리는 표면에 남아있는 오염물(예를 들면 프리즘(14)제조용으로 사용되는 왁스)을 제거하고, 칩(22)과 프리즘(14) 사이에 접착 강도를 향상시키기 위하여 프리즘(14) 면에 원자 크기 정도(an atomic order of magnitude)의 기복(roughness)을 형성한다.

다음, 도6에 도시된 바와 같이, 소직경 관(24)(도5)는 프리즘(14)으로부터 분리되고, 프리즘(14)은 금속제 프로브(25)(제2 소직경 관)로 가압되어 고정된다. 프리즘(14)의 상부면(14C)은 평면이고 프리즘(14)은 사다리꼴 단면이 있는 사다리꼴 프리즘이다. 금속제 프로브(25)의 직경은 접착제가 경화되도록 조사되는 광으로 금속제 프로브(25)에 의해 생성되는 음지(shadow)가 최소로 되도록 프리즘(14)에 대해서 충분히 작게 해야한다. 예를 들면, 프리즘(14)의 접착면이 약 0.5mm x 0.5mm 인 장소인 경우에 약 0.2mm의 직경을 갖는 텅스텐 프로브가 금속제 프로브(25)로서 사용된다. 프로브(25)의 팁은 약 30㎛ 의 직경을 가지도록 처리된다. 광경화성 접착제(15)가 접착제 주입 개구(23A) 내로 제3 소직경 관(26)을 통해 주입되면, 광경화성 접착제(15)는 T형상 요홈(23)으로 흘러간다. 충분한 양의 광경화성 접착제(15)가 주입된 후에는 제2 소직경 관(26)이 칩(26)으로부터 빠르게 분리된다.

제2 소직경 관(26)이 프리즘(14)과 접촉하는 것을 방지하기 위해서 또는 프리즘(14)이 광경화성 접착제(15)의 표면장력에 의해 변위되는 것을 방지하기 위해서, 프리즘(14)이 아직은 금속제 프로브(25)에 의해 고정될 필요성이 있다. 프리즘(14)의 상부면(14C)이 광학 연마되기 때문에, 광경화성 접착제(15)의 T형상 요홈(23)으로의 흐름을 현미경으로 관찰할 수 있다. 충분한 양의 광경화성 접착제(15)가 T형상 요홈(23)으로의 흐름이 현미경을 사용하여 관찰이 확인된 후에 광을 광경화성 접착제(15) 쪽으로 조사시킨다. 광경화성 접착제(15)가 UV경화형인 장소인 경우에는 UV 광이 사용된다. 광은 모든 방향으로 균일하게 조사된다. 광학 연마되는 프리즘(14)의 상부면(14C)은 광을 광경화성 접착제(15) 쪽으로 효율적으로 안내한다.

도7에 도시된 바와 같이, 광경화성 접착제(15)가 경화된 후에, 포토레지스트 층(20)은 레지스트 리무버(resist remover)를 사용하여 제거한다. 물론 레지스트 리무버는 경화된 후에 광경화성 접착제(15)에 영향을 주지 않는 타입의 것이다. 레지스트 리무버는 N-메틸-2-피로리도네(N-methyl-2-pyrrolidone)를 함유한다. 예를 들면, 마이크로포지트 1165 리무버(MICROPOSIT 1165 REMOVER)(시플리 파 이스트 리미티드(SHIPLEY FAR EAST LTD)에서 제조)가 사용 가능한 것이다.

이러한 방식으로, 본 발명에 따른 광결합기가 제조된다. 도7로부터 예견될 수 있는 바로서, 프리즘(14)은 광경화성 접착제(15)에 의해서만 갭 층(1)에 접착된다. 즉, 프리즘(14)은 광경화성 접착제가 경화된 후에 광경화성 접착제(15)에 의해서만 지지 유지된다. 프리즘(14)의 접착면이 플라즈마 처리를 받으므로, 프리즘(14)이 갭 층(13)으로부터 얇게 나누어지는 것이 방지된다.

도8 은 본 발명에 따른 광결합기를 구비하는 테이퍼진 도파로형 광검출기의 단면을 도시한 도면이다. 광검출기는 광검출부(30)가 있는 실리콘 기판(11A), 광검출부(30) 쪽을 향하여 점진적으로 감소되는 두께로 된 유전체 층(11B), 도파로 층(12), 및 갭 층(13)을 구비한다. 유전체 층(11B), 도파로 층(12), 및 갭 층(13)은 순차적으로 적층된다. 입사 광(L)은 프리즘(14)과 접착제 층(15)을 통해 지나가고, 광결합부(C)에서 도파로 층(12)에 결합된다. 다음, 광(L)은 광검출부(30)로 유도될 때까지 저 광손실로 테이퍼진 부분(T)을 통해 전달된다. 광검출부(30)에서 광(L)은 전기 신호로 변환된다.

(실시예 2)

상기 기술된 예에서, 다이싱 후에 프리즘(14)의 접착 작업과 T형상 요홈(23) 형성이 수행된다. 다이싱 작업은 프리즘(14)이 도9 및 도10을 참고로 이하에 기술되는 바와 같은 도파로 구조에 접착된 후에 수행된다. 도1 내지 도7에 있어서 앞서 언급한 동일한 부재에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하였으며 그 설명은 생략한다.

도9에 도시된 바와 같이, 격자형상 요홈(19)과 T형상 요홈(23)이 포토레지스트 층(20)에 형성된다. 특히, 포토레지스트 물질을 갭 층(13)에 도포하고 소부된다. 다음, 포토마스크에 포토레지스트 물질을 제공하여 밀착 노광이 수행된다. 다음, 특정한 현상액을 사용하여 현상을 행한다. 이러한 경우에, 포토레지스트 물질이 사용될 수 있다. T형상 요홈(23)은 제1 실시예에 기술된 T형상(21)의 것과 대체로 동일한 치수를 갖는다. T형상 요홈(23)은 제1 방향(N)에 대해 수직된 제2 방향(M)으로 연장된 종방향 섹션과 제1 방향(N)으로 연장되는 횡방향 섹션을 갖는다. 제1 방향(N)의 길이(L1)는 제1 방향(N)으로의 프리즘(14)(도10)의 접착면의 길이보다 길다. 종방향 섹션의 길이(L2)는 제2 방향(M)으로의 프리즘(도10)의 접착면의 길이보다 상당히 더 길다. 횡방향 섹션의 폭(W1)은 제2 방향(M)으로의 프리즘(14)(도10)의 길이보다 작고 종방향 섹션의 폭(W2)은 제1 방향(N)으로의 프리즘(14)(도10)의 길이보다 작다.

예를 들어, 프리즘(14)의 접착면이 약 0.5mm x 0.5mm인 장소인 경우에서는 횡방향 섹션의 길이(L1)(제1 방향(N)으로)는 약 0.7mm 이고 종방향 섹션의 길이(L2)는 약 1mm이고, 횡방향과 종방향 섹션의 폭(W1 및 W2)은 각각 약 0.3mm 이다. 격자 형상 요홈(19)은 브레이드가 약 200㎛ 인 두께를 갖는 장소인 경우에는 약 300㎛ 의 폭을 갖는다.

도10에 도시된 바로서, 프리즘(14)은 광경화성 접착제(15)에 의해 층 조립체에 접착된다. 프리즘(14)은 도5 와 도6을 참고로 상술된 바와 같은 동일한 방식으로 지지되고, 고정되어, 접착된다. 광경화성 접착제(15)는 상술된 바와 동일한 방식으로 경화된다. 광경화성 접착제(15)가 경화된 후에, 층 조립체가 다수의 칩에 다이싱된다. 다음, 포토레지스트 층(20)이 제거된다. 이러한 방식으로 제1 실시예에서 제조된 광결합기와 동일한 형상의 것이 얻어진다.

이러한 예에서는 또한, 광경화성 접착제(15)가 경화된 후에 광경화성 접착제(15)에 의해서만 프리즘(14)이 지지된다. 프리즘(14)의 접착면이 플라즈마 처리를 받으므로, 프리즘(14)이 갭 층(13)으로부터 얇은 층으로 나누어지는 것을 방지한다.

본 발명에 따라서, 프리즘(14)은 T형상 요홈(23)을 가진 포토레지스트 층(20)에 의해서 지지되고, 제1 방향(N)으로 연장되는 횡방향 섹션의 길이(L1)는 제1 방향(N)으로의 프리즘(14)의 접착면의 길이보다 길고, 제2 방향(M)으로 연장되는 종방향 섹션의 길이(L2)는 제2 방향(M)으로의 접착면의 길이보다 상당히 더 길고, 횡방향 섹션의 폭(W1)은 제2 방향(M)으로의 프리즘의 길이보다 작고, 종방향 섹션의 폭(W2)은 제1 방향(N)으로의 프리즘의 길이보다 작다. 상기와 같은 형상의 T형상 요홈(23)으로, 접착제 주입구(23A)가 제공되고, 더욱이 프리즘(14)이 T형상 요홈(23) 내로 주입되는 접착제(15)의 경화 시에 안정되게 지지된다. 따라서, 광결합기의 생산성이 향상된다.

접착제 주입구(23A)가 프리즘(14)의 경사면의 측부에, 즉 광결합부가 형성된 측에 대향 측에 형성됨으로, 광경화성 접착제(15)가 광결합부로 흐르는 것을 방지한다. 따라서, 광결합기의 특성이 안정적으로 된다.

사다리꼴 단면을 가진 프리즘(14)이 평탄한 상부면(14C)을 사용하는 도파로 구조에 대해서 고정될 수 있기 때문에, 프리즘(14)이 프리즘(14)의 위치가 프리즘(14) 접착 작업이 이루어질 때까지 조정된 후에 변위되는 것을 방지한다. 이러한 사실은 또한 광결합기의 생산성을 향상시킨다.

프리즘(14)이 단 직경 금속제 프로브(25)로 가압 고정되기 때문에, 접착제(15)가 경화되도록 조사되는 광의 프로브(25)의 그늘 영향이 최소로 된다. 이러한 사실은 또한 광결합기의 생산성을 향상시키고 그 특성을 안정시킨다.

프리즘(14)의 상부면(14C)이 광학 연마됨으로 기판은 용이하게 관찰될 수 있고 또한 광경화성 접착제(15)가 충분하게 광조사를 받게 된다. 따라서, 광결합기의 특성이 향상된다. 광경화성 접착제(15)가 프리즘(14)의 광학 연마된 상부면(14C)을 통해 현미경으로 주입이 관찰되면서 주입됨으로, 광경화성 접착제(15)의 양이 용이하게 조정되고 확인될 수 있다. 따라서, 광경화성 접착제(15)가 프리즘(14)의 측면 둘레로 넘치는 것과 또한 프리즘(14)을 지지하는 섹션으로 흐르는 것을 방지하고 접착제 부족으로 인해 기포가 잔류하는 것을 방지한다. 따라서, 광결합기의 생산성이 향상된다.

프리즘(14)이 접착제(15)에 의해서만 지지되더라도, 프리즘(14)의 접착 강도는 접착면이 플라즈마 처리되기 때문에 향상된다. 따라서, 프리즘(14)이 얇은 층으로 나누어지는 것이 방지된다. 따라서, 광결합기의 특성 및 생산 수율이 향상된다. 프리즘(14)과 갭 층(13) 모두의 접착면이 플라즈마 처리되는 장소인 경우에, 접착 세기가 향상되어 프리즘(14)이 얇은 층으로 나누어지는 것을 방지한다. 따라서, 광결합기의 특성과 생산 수율이 더욱 향상된다.

포토레지스트 층(20)이 층 조립체가 다수 칩(22)으로 다이싱되기 전에 제거되는 장소인 경우에, 브레이드의 손상과 절단 속도의 저하가 피해지고, 따라서 광결합기의 생산성이 향상된다.

본 발명에 따르면, 접착제 양의 용이한 조정이 실현되고, 프리즘의 측면 둘레에 접착제의 넘침 또는 프리즘을 지지하는 섹션에 접착제의 흐름이 방지되고, 접착제의 부족으로 인한 기포의 잔류가 방지되며, 프리즘의 위치 변위가 없이 접착층에 의해서만 프리즘을 지지하는 광결합기를 제조하는 방법이 제공된다. 본 발명에 따르면, 상기 방법으로 제조된 광결합기도 제공된다.

본 발명의 여러가지 변형예는 본 발명 기술 분야의 기술인들에게는 명확한 것이며 또한 본 발명의 범위 및 기술 사상을 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러가지로 변경시킬 수 있다. 따라서, 특허 청구의 범위는 명세서에 설명된 사항에 한정되는 것이 아니고 넓게 해석되어야 한다.

Claims

광결합기 제조 방법에 있어서,

기판에 도파로 구조를 형성하는 단계와, 도파로 구조에 요홈을 가진 포토레지스트 층을 형성하는 단계와, 요홈을 부분적으로 커버하도록 포토레지스트 층에 프리즘을 장착시키는 단계와, 접착제를 요홈에 주입시켜 광도파로 구조에 프리즘을 접착시키는 단계와, 포토레지스트 층을 제거하는 단계를 포함하며,

요홈은 제1 방향에 대해 수직된 제2 방향으로 연장된 종방향 섹션과 제1 방향으로 연장된 횡방향 섹션을 가진 T형상을 가지고,

횡방향 섹션은 제2 방향으로 프리즘의 접합면이 제2 길이보다 작은 제2 방향으로 제1 폭을 가지고, 프리즘은 접착면을 통해 도파로 구조에 접착되고, 종방향 섹션은 제1 방향으로 프리즘의 접착면이 제1 길이보다 짧은 제1 방향으로 제2 폭을 가지고,

횡방향 섹션은 제1 방향으로 프리즘의 접착면의 제1 길이보다 긴 제1 방향으로 제1 길이를 가지고, 종방향 섹션은 제2 방향으로 프리즘의 접착면의 제2 길이보다 긴 제2 방향으로 제2 길이를 가지고,

접착제는 횡방향 섹션으로부터 이격된 종방향 섹션의 단부 부분으로 주입되고, 단부 부분은 프리즘으로 커버되지 않는 것을 특징으로 하는 광결합기 제조 방법.
제1항에 있어서, 프리즘은 사다리꼴 단면을 가지고, 접착제 주입 단계는 프리즘의 상부면을 가압하여 프리즘을 고정시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 광결합기 제조 방법.
제2항에 있어서, 프리즘의 상부면을 가압하여 프리즘을 고정시키는 단계는 프리즘 크기에 대하여 충분하게 작은 직경을 가진 금속제 프로브(probe)를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 광결합기 제조 방법.
제2항에 있어서, 프리즘의 상부면은 광학 연마되는 것을 특징으로 하는 광결합기 제조 방법.
제3항에 있어서, 프리즘의 상부면은 광학 연마되는 것을 특징으로 하는 광결합기 제조 방법.
제1항에 있어서, 프리즘의 접착면은 프리즘이 도파로 구조에 접착되기 전에 플라즈마 처리되는 것을 특징으로 하는 광결합기 제조 방법.
제1항에 있어서, 프리즘의 접착면에 대응하는 도파로 구조의 접착면과 프리즘의 접착면은 모두 프리즘이 도파로 구조에 접착되기 전에 플라즈마 처리되는 것을 특징으로 하는 광결합기 제조 방법.
제1항에 있어서, 접착제는 광경화성인 것을 특징으로 하는 광결합기 제조 방법.
제1항에 있어서, 도파로 구조는 도파로 층에 형성된 갭 층과 도파로 층을 구비하는 것을 특징으로 하는 광결합기 제조 방법.
광결합기에 있어서,

기판에 설치된 도파로 구조와, 접착층에 의해 도파로 구조에 접착된 프리즘을 구비하며,

접착층은 제1 방향에 대해 수직한 제2 방향으로 연장하는 종방향 섹션과 제1 방향으로 연장되는 횡방향 섹션을 가진 T형상을 가지고,

횡방향 섹션은 제2 방향으로 프리즘의 접착면의 제2 길이보다 작은 제2 방향으로의 제1 폭을 가지고, 프리즘은 접착면을 통해 도파로 구조에 접착되고, 종방향 섹션은 제1 방향으로의 프리즘의 접착면의 제1 길이보다 작은 제1 방향으로의 제2 폭을 가지고,

횡방향 섹션은 제1 방향으로의 프리즘의 접착면의 제1 길이보다 긴 제1 방향으로 제1 길이를 갖고, 종방향 섹션은 제2 방향으로의 프리즘의 접착면의 제2 길이보다 긴 제2 방향으로의 제2 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 광결합기.
제10항에 있어서, 접착층은 광경화성 접착제로 형성되는 것을 특징으로 하는 광결합기.
제10항에 있어서, 프리즘은 사다리꼴 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 광결합기.
제12항에 있어서, 프리즘의 상부면은 광학 연마되는 것을 특징으로 하는 광결합기.
제10항에 있어서, 프리즘의 접착면은 플라즈마 처리되는 것을 특징으로 하는 광결합기.
제10항에 있어서, 프리즘의 접착면에 대응하는 도파로 구조의 접착면과 프리즘의 접착면은 모두 플라즈마 처리되는 것을 특징으로 하는 광결합기.
제10항에 있어서, 도파로 구조는 도파로 층에 제공된 갭 층과 도파로 층을 구비하는 것을 특징으로 하는 광결합기.