KR19990030654A - Optical waveguide manufacturing method - Google Patents
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Abstract
광도파로(optical waveguide) 제조 방법을 개시한다. 본 발명은, 기판 상에 하위 클래딩층(cladding layer) 및 코아층(core layer)을 형성한다. 다음에, 리프트 오프(lift off) 방법 또는 식각 방법을 이용하여, 코아층 상에 금속 마스크 패턴(metal mask pattern)형성한다. 다음에, 노출되는 코아층을, 제1RF 파워(first Radio Frequency power)가 인가되는 음극 전극, ICP 코일(Inductively Coupled Plasma coil) 및 챔버(chamber)를 포함하는 ICP 장치를 이용하는 식각 방법으로 패터닝(patterning)하여, 도파로를 형성한다. 이때, ICP 장치를 이용하는 식각 방법은 다음과 같은 방법으로 수행된다. 먼저, 마스크 패턴이 형성된 기판을 음극 전극 상에 도입한다. 다음에, 음극 전극에 제1RF 파워를 인가하고, ICP 코일에 제2RF 파워를 인가하며, 챔버에 CF4가스 등을 포함하는 반응 가스를 공급하여 플라즈마(plasma)를 발생시켜, 노출되는 코아층을 식각한다. 다음에, 도파로를 뒤덮는 상위 클래딩층을 형성한다.Disclosed is a method of manufacturing an optical waveguide. The present invention forms a lower cladding layer and a core layer on the substrate. Next, a metal mask pattern is formed on the core layer by using a lift off method or an etching method. Next, the exposed core layer is patterned by an etching method using an ICP device including a cathode electrode, an ICP coil (Inductively Coupled Plasma coil), and a chamber to which a first Radio Frequency power is applied. ) To form a waveguide. At this time, the etching method using the ICP device is performed by the following method. First, a substrate on which a mask pattern is formed is introduced onto a cathode electrode. Next, a first RF power is applied to the cathode electrode, a second RF power is applied to the ICP coil, a reactant gas containing CF 4 gas, etc. is supplied to the chamber to generate a plasma, thereby exposing the core layer to be exposed. Etch it. Next, an upper cladding layer covering the waveguide is formed.
Description
본 발명은 광통신용 소자를 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 광도파로(optical waveguide) 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a device for optical communication, and more particularly to a method for manufacturing an optical waveguide.
광도파로는 광회로(lightwave circuit)를 구성하는 여러 광학 소자 가운데에서 광신호를 전달하는 기본적인 광전송 소자이다.An optical waveguide is a basic optical transmission element that transmits an optical signal among various optical elements forming an optical wave circuit.
도 1은 종래의 광도파로 제조 방법의 공정 흐름을 나타낸다.1 shows a process flow of a conventional optical waveguide manufacturing method.
먼저, 평탄한 기판 상에 하위 클래딩층(cladding layer) 및 코아층(core layer)을 형성한다(10). 이후에, 상기 코아층을 패터닝하여 광이 도파되는 통로인 도파로를 형성한다(20). 다음에, 상기 도파로를 뒤덮는 상위 클래딩층(30)을 형성한다.First, a lower cladding layer and a core layer are formed on a flat substrate 10. Thereafter, the core layer is patterned to form a waveguide, which is a passage through which light is guided (20). Next, an upper cladding layer 30 covering the waveguide is formed.
이때, 도파로를 형성하는 단계(20)는 다음과 같이 수행된다. 먼저, 상기 코아층 상에 상기 코아층의 소정 영역을 노출시키는 마스크 패턴(mask pattern)을 형성한다(21). 이때, 상기 마스크 패턴으로는 포토레지스트 패턴(photoresist pattern)을 이용한다. 이후에, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크(etching mask)로 이용하여 노출되는 코아층을 패터닝하여, 광신호가 전송되는 도파로를 형성한다(23). 다음에, 잔류하는 포토레지스트 패턴을 제거한다(25).At this time, the step 20 of forming the waveguide is performed as follows. First, a mask pattern for exposing a predetermined region of the core layer is formed on the core layer (21). In this case, a photoresist pattern is used as the mask pattern. Thereafter, the core layer exposed by using the photoresist pattern as an etching mask is patterned to form a waveguide through which an optical signal is transmitted (23). Next, the remaining photoresist pattern is removed (25).
이때, 상기 도파로는 대략 8㎛ 정도의 높이를 가져야한다. 따라서, 상기 식각 공정에서 요구되는 포토레지스트 패턴의 두께는, 상기 코아층이 8㎛ 두께 이상으로 식각될 때까지 완전히 소모되지 않고 견딜 수 있는 두께이어야 한다. 그러나, 상기 포토레지스트 패턴과 상기 코아층으로 사용되는 물질층, 예컨대 실리카(silica)층의 식각 선택비는 대략 1:1 정도이다. 따라서, 대략 8㎛ 정도의 두께를 식각하기 위해서는 대략 10㎛ 이상의 두꺼운 포토레지스트 패턴이 요구된다. 이에 따라, 상기 포토레지스트 패턴 형성 시 해상도의 제한에 따른 패턴 불량이 발생될 수 있고, 또한, 상기 코아층을 식각하는 공정에서도 패턴 불량에 의한 도파로의 해상도가 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.At this time, the waveguide should have a height of about 8㎛. Therefore, the thickness of the photoresist pattern required in the etching process should be a thickness that is not completely consumed until the core layer is etched to 8 μm or more. However, the etch selectivity of the photoresist pattern and the material layer used as the core layer, for example, the silica layer, is about 1: 1. Therefore, in order to etch a thickness of about 8 μm, a thick photoresist pattern of about 10 μm or more is required. As a result, pattern defects may occur due to the limitation of the resolution when the photoresist pattern is formed, and in addition, the resolution of the waveguide due to the pattern defect may be degraded in the process of etching the core layer.
또한, 상기 도파로를 형성하는 패터닝 단계는, 반응성 이온 식각 장치(Reactive Ion Etcher system;이하 "RIE 장치"라 한다)를 이용하여 상기 코아층을 식각하는 방법으로 수행된다. 그러나, 상기 RIE 장치를 이용하는 식각 방법은 식각 속도가 낮다. 예를 들어 상기 코아층으로 실리카층을 이용하는 경우에는 대략 300Å/min 내지 500Å/min 정도로 낮은 식각 속도를 나타낸다. 따라서, 대략 8㎛ 이상의 높이를 가지는 도파로를 형성하기 위해서는 대략 3시간 내지 5시간 정도의 장시간의 식각 공정 시간이 요구된다. 이에 따라, 광도파로를 제조하는 생산성이 저하하게 된다.The patterning step of forming the waveguide may be performed by etching the core layer using a reactive ion etching system (hereinafter, referred to as a "RIE apparatus"). However, the etching method using the RIE apparatus has a low etching rate. For example, when the silica layer is used as the core layer, the etching rate is as low as about 300 kW / min to 500 kW / min. Therefore, in order to form a waveguide having a height of about 8 μm or more, a long etching process time of about 3 hours to about 5 hours is required. As a result, productivity of manufacturing the optical waveguide is lowered.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 식각될 코아층과의 보다 높은 식각 선택비를 가지는 마스크 패턴을 도입하여, 보다 얇은 두께의 마스크 패턴을 구현하여 형성되는 도파로의 해상도를 향상시킬 수 있으며, 보다 빠른 속도로 코아층 식각 공정을 수행할 수 있어 생산성의 증대를 구현할 수 있는 광도파로 제조 방법을 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to introduce a mask pattern having a higher etching selectivity with the core layer to be etched, to improve the resolution of the waveguide formed by implementing a thinner mask pattern, faster speed The present invention provides a method for manufacturing an optical waveguide capable of performing a low core layer etching process and thus increasing productivity.
도 1은 종래의 광도파로 제조 방법을 설명하기 위해서 도시한 공정 흐름도이다.1 is a flowchart showing a conventional method for manufacturing an optical waveguide.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 제1실시예에 의한 광도파로 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.2 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an optical waveguide according to a first embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 광도파로 제조 방법에 이용되는 유도 결합 플라즈마 장치(inductively coupled plasma system)를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 8 is a view schematically illustrating an inductively coupled plasma system used in the optical waveguide manufacturing method of the present invention.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 제2실시예에 의한 광도파로 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.9 to 11 are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing an optical waveguide according to a second embodiment of the present invention.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 기판 상에 코아층을 형성한 후, 상기 코아층 상에 상기 코아층의 소정 영역을 노출시키는 금속 마스크 패턴을 형성한다. 이때, 상기 금속 마스크 패턴은 스퍼터링 방법 또는 전자빔 증착 장치를 이용하는 증착 방법 등으로 형성된 크롬층 또는 티타늄층 등과 같은 금속층으로 형성된다. 또한, 상기 금속 마스크 패턴은 다음과 같은 방법으로 형성된다. 먼저, 상기 코아층 상에 상기 코아층의 소정 영역을 노출시키는 포토레지스트 패턴을 형성한다. 다음에, 상기 포토레지스트 패턴이 형성된 결과물 상 전면에 금속층을 형성한다. 이에 따라 상기 금속층은, 상기 포토레지스트 패턴의 단차에 따라, 코아층과 접촉하는 일부분과 포토레지스트 패턴과 접촉하는 일부분이 단차를 가지게 된다. 이후에, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 코아층을 노출시키는 금속 마스크 패턴을 형성한다. 즉, 리프트 오프 방법으로 금속 마스크 패턴을 형성한다. 또는, 상기 코아층 상에 금속층을 형성하고, 상기 금속층 상에 상기 금속층의 소정 영역을 노출시키는 포토레지스트 패턴을 형성한다. 다음에 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 노출되는 금속층을 패터닝한다. 이때, 상기 금속층을 패터닝하는 방법은 건식 식각 방법 또는 습식 식각 방법으로 수행된다. 즉, 식각 방법으로 금속 마스크 패턴을 형성한다. 이와 같은 방법으로 금속 마스크 패턴을 형성한 후, 상기 노출되는 코아층을 제1RF 파워가 인가되는 음극 전극, 유도 결합 플라즈마 코일 및 챔버를 포함하는 유도 결합 플라즈마 장치를 이용하는 식각 방법으로 패터닝하여 광이 도파되는 통로인 도파로를 형성한다. 이때, 상기 유도 결합 플라즈마 장치를 이용하는 식각 방법은 다음과 같이 수행된다. 즉, 상기 금속 마스크 패턴이 형성된 기판을 상기 음극 전극에 도입한다. 이후에, 상기 음극 전극에 제1RF 파워를 인가하고 상기 유도 결합 플라즈마 코일에 제2RF 파워를 인가하며 상기 챔버에 사불화 탄소 가스 등을 포함하는 반응 가스를 공급하여 플라즈마를 발생시켜 상기 노출되는 코아층을 식각한다. 이와 같이 도파로를 형성한 후, 도파로를 뒤덮는 상위 클래딩층을 형성한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention, after forming a core layer on the substrate, to form a metal mask pattern for exposing a predetermined region of the core layer on the core layer. In this case, the metal mask pattern is formed of a metal layer such as a chromium layer or a titanium layer formed by a sputtering method or a deposition method using an electron beam deposition apparatus. In addition, the metal mask pattern is formed by the following method. First, a photoresist pattern exposing a predetermined region of the core layer is formed on the core layer. Next, a metal layer is formed on the entire surface of the resultant formed photoresist pattern. Accordingly, in the metal layer, a part of contacting the core layer and a part of contacting the photoresist pattern may have a step according to the step of the photoresist pattern. Thereafter, the photoresist pattern is removed to form a metal mask pattern exposing the core layer. That is, a metal mask pattern is formed by a lift off method. Alternatively, a metal layer is formed on the core layer, and a photoresist pattern is formed on the metal layer to expose a predetermined region of the metal layer. Next, the exposed metal layer is patterned using the photoresist pattern as a mask. In this case, the method of patterning the metal layer is performed by a dry etching method or a wet etching method. That is, a metal mask pattern is formed by an etching method. After forming a metal mask pattern in this manner, the exposed core layer is patterned by an etching method using an inductively coupled plasma device including a cathode electrode, an inductively coupled plasma coil, and a chamber to which a first RF power is applied, so that light is guided. A waveguide, which is a passage, is formed. In this case, the etching method using the inductively coupled plasma apparatus is performed as follows. That is, the substrate on which the metal mask pattern is formed is introduced into the cathode electrode. Thereafter, the core layer is exposed by applying a first RF power to the cathode electrode, applying a second RF power to the inductively coupled plasma coil, and supplying a reaction gas including carbon tetrafluoride gas to the chamber to generate a plasma. Etch After the waveguide is formed in this manner, an upper cladding layer covering the waveguide is formed.
본 발명에 따르면, 식각될 코아층과의 보다 높은 식각 선택비를 가지는 마스크 패턴을 구현할 수 있다. 따라서, 보다 얇은 두께의 마스크 패턴을 도입할 수 있어, 형성되는 도파로의 해상도를 향상시킬 수 있다. 또한, 보다 빠른 속도로 코아층 식각 공정을 수행할 수 있어, 광도파로 제조에 있어서의 생산성 증대를 구현할 수 있다.According to the present invention, a mask pattern having a higher etching selectivity with the core layer to be etched can be implemented. Therefore, a mask pattern with a thinner thickness can be introduced, and the resolution of the waveguide formed can be improved. In addition, since the core layer etching process may be performed at a higher speed, it is possible to realize an increase in productivity in manufacturing an optical waveguide.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 제1실시예에 의한 광도파로 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.2 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an optical waveguide according to a first embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명에 이용되는 유도 결합 플라즈마 장치(inductively coupled plasma system)를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 8 is a diagram schematically illustrating an inductively coupled plasma system used in the present invention.
도 2는 기판(100) 상에 하위 클래딩층(cladding layer;200) 및 코아층(core;300)을 형성하는 단계를 나타낸다.2 illustrates a step of forming a lower cladding layer 200 and a core layer 300 on a substrate 100.
구체적으로, 실리콘(Si) 또는 유리 재질의 평탄한 기판(100) 상에 하위 클래딩층(200) 및 코아층(300)을 형성한다. 이때, 상기 코아층(300)은 이후에 패터닝되어 도파로로 형성되며, 광신호가 전송되는 물질로 형성된다. 따라서, 상기 하위 클래딩층(200)에 비해 굴절률이 큰 재질로 형성된다. 예를 들어 실리카(silica) 광도파로를 형성하는 경우에는, 주성분이 산화 실리콘(SiO2)인 실리카층을 상기 코아층(300)으로 이용한다. 이후, 본 실시예에서는 실리카 광도파로를 형성하는 경우를 예를 들어 설명하지만, 상기 실리카 광도파로를 형성하는 경우에만 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Specifically, the lower cladding layer 200 and the core layer 300 are formed on the flat substrate 100 made of silicon (Si) or glass. In this case, the core layer 300 is subsequently patterned to form a waveguide, and formed of a material for transmitting an optical signal. Therefore, the refractive index is greater than that of the lower cladding layer 200. For example, when forming a silica optical waveguide, a silica layer whose main component is silicon oxide (SiO 2 ) is used as the core layer 300. Hereinafter, in this embodiment, a case of forming a silica optical waveguide is described by way of example, but the present invention is not limited only to the case of forming the silica optical waveguide.
도 3은 코아층(300) 상에 포토레지스트 패턴(450)을 형성하는 단계를 나타낸다.3 illustrates a step of forming the photoresist pattern 450 on the core layer 300.
구체적으로, 상기 코아층(300) 상에 상기 코아층(300)의 소정 영역을 노출시키는 포토레지스트 패턴(450)을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴(450)은 포토레지스트층을 형성하고, 노광 및 현상하여 형성한다. 이때, 상기 포토레지스트 패턴(450)은 이후에 식각 되어 제거될 상기 코아층(300)의 일부분을 차폐하도록 형성한다.In detail, a photoresist pattern 450 is formed on the core layer 300 to expose a predetermined region of the core layer 300. The photoresist pattern 450 is formed by forming a photoresist layer, exposing and developing the photoresist layer. In this case, the photoresist pattern 450 is formed to shield a portion of the core layer 300 to be later etched and removed.
도 4는 포토레지스트 패턴(450)이 형성된 결과물 전면에 금속층(500)을 형성하는 단계를 나타낸다.4 illustrates a step of forming the metal layer 500 on the entire surface of the resultant photoresist pattern 450 is formed.
구체적으로, 포토레지스트 패턴(450)이 형성된 결과물 상 전면에, 금속층(500)을 형성한다. 상기 금속층(500)으로는 이후에, 식각될 코아층(300)의 재질에 따라 다른 재질의 금속을 이용할 수 있다. 예컨대, 티타늄(Ti) 또는 크롬(Cr) 등과 같은 금속으로 이루어지는 금속층(500)을 이용한다. 이때, 스퍼터링 장치(sputtering system) 또는 전자빔 증착 장치(electron beam deposition system) 등을 이용하는 증착 방법을 사용하여 상기 금속층(500)을 형성한다. 이와 같이 형성되는 금속층(500)은 상기 포토레지스트 패턴(450)의 단차에 의해서, 단차가 형성된다. 즉, 상기 금속층(500)은 상기 코아층(300)에 접촉되는 일부분과 상기 포토레지스트 패턴(450)에 접촉되는 일부분으로 구성된다.In detail, the metal layer 500 is formed on the entire surface of the resultant on which the photoresist pattern 450 is formed. As the metal layer 500, a metal of a different material may be used according to the material of the core layer 300 to be etched later. For example, a metal layer 500 made of a metal such as titanium (Ti) or chromium (Cr) is used. In this case, the metal layer 500 is formed using a deposition method using a sputtering system, an electron beam deposition system, or the like. In the metal layer 500 formed as described above, a step is formed by the step of the photoresist pattern 450. That is, the metal layer 500 includes a portion in contact with the core layer 300 and a portion in contact with the photoresist pattern 450.
도 5는 금속 마스크 패턴(550)을 형성하는 단계를 나타낸다.5 illustrates forming a metal mask pattern 550.
구체적으로, 상기 포토레지스트 패턴(450)을 화학 용제를 이용하여 제거한다. 이때, 상기 화학 용제로는 상기 포토레지스트 패턴(450)의 재질에 따라 상기 포토레지스트 패턴(450)을 녹여 제거할 수 있는 적절한 용제를 이용한다. 예컨대, 아세톤(acetone)을 이용한다. 이와 같은 화학 용제에 의해서, 상기 포토레지스트 패턴(450)은 용해되어 제거된다. 이에 따라, 상기 포토레지스트 패턴(450) 상에 증착된 상기 금속층(500)의 일부는 상기 포토레지스트 패턴(450)을 따라 함께 제거되고, 상기 포토레지스트 패턴(450)에 의해 노출되는 코아층(300) 상에 증착된 상기 금속층(500)의 일부분은 잔존한다. 이와 같이 잔존하는 상기 금속층(500)의 일부분은 상기 코아층(300), 즉, 상기 포토레지스트 패턴(450)에 의해 차폐되었던 상기 코아층(300)의 일부 표면을 노출시킨다. 즉, 리프트 오프(lift-off) 방법으로 금속 마스크 패턴(550)을 형성한다.Specifically, the photoresist pattern 450 is removed using a chemical solvent. In this case, a suitable solvent for melting and removing the photoresist pattern 450 may be used as the chemical solvent, depending on the material of the photoresist pattern 450. For example, acetone is used. By the chemical solvent, the photoresist pattern 450 is dissolved and removed. Accordingly, a portion of the metal layer 500 deposited on the photoresist pattern 450 is removed along the photoresist pattern 450, and the core layer 300 is exposed by the photoresist pattern 450. A portion of the metal layer 500 deposited on) remains. The remaining portion of the metal layer 500 exposes the core layer 300, that is, a part of the surface of the core layer 300 that has been shielded by the photoresist pattern 450. That is, the metal mask pattern 550 is formed by a lift-off method.
상술한 바와 같이, 금속 마스크 패턴(550)은, 이후에 상세히 설명하겠지만, 보다 얇은 두께로 도입될 수 있다. 따라서, 리프트 오프 방법에 의해서도 정밀한 패턴을 가지는 금속 마스크 패턴(550)을 형성할 수 있다. 이에 따라 상기한 리프트 오프 방법의, 두꺼운 두께의 패턴을 형성할 때에 있어서의 패턴 불량 발생의 단점을 극복할 수 있다.As described above, the metal mask pattern 550 may be introduced in a thinner thickness, as will be described later in detail. Therefore, the metal mask pattern 550 having a precise pattern can also be formed by the lift-off method. Thereby, the disadvantage of the pattern defect generation at the time of forming the thick thickness pattern of the said lift-off method can be overcome.
도 6은 코아층(300)을 패터닝하여 도파로(350)를 형성하는 단계를 나타낸다.6 illustrates a step of forming the waveguide 350 by patterning the core layer 300.
구체적으로, 상기 마스크 패턴(550) 형성된 기판(100)을, 도 8에 개략적으로 도시한 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma;이하 "ICP"라 한다) 장치의 음극 전극(600)에 인입한다. 상기 ICP 장치는, 챔버(chamber;도시되지 않음), RF 파워(Radio Frequency power) 발생 장치(800)에서 발생된 제1RF 파워가 인가되는 음극 전극(600), 상기 음극 전극(600)에 대향되게 도입되고 DC 바이어스(Direct current bias) 전압이 인가되는 상부 전극(700) 및 ICP 코일(ICP coil;900) 등으로 이루어진다. 전체적인 구성은 종래의 RIE 장치와 유사하지만, 상기 ICP 코일(900)이 도입되는 점이 특징적이다.Specifically, the substrate 100 on which the mask pattern 550 is formed is introduced into the cathode electrode 600 of the inductively coupled plasma (hereinafter referred to as “ICP”) device, which is schematically illustrated in FIG. 8. The ICP device may face the cathode electrode 600 to which the first RF power generated by the chamber (not shown), the RF power generating device 800 is applied, and the cathode electrode 600. An upper electrode 700, an ICP coil 900, and the like, which are introduced and to which a DC bias voltage is applied, are formed. The overall configuration is similar to a conventional RIE apparatus, but is characterized by the introduction of the ICP coil 900.
이때, ICP 코일(900)에 인가되는 제2RF 파워에 의해서, 상기 챔버 내에 발생되는 플라즈마 내의 전자(electron;e-) 운동이 변형된다. 즉, 상기 ICP 코일(900)에 의해서, 상기 플라즈마 내의 전자는, 직선 운동뿐 아니라 나선 운동도 하게 된다. 따라서, 상기 전자와 반응 가스의 원소 또는 상기 전자와 플라즈마 내의 이온들과의 충돌의 확률은 보다 증가한다. 이에 따라 플라즈마로의 여기 현상이 용이해지며, 따라서 발생되는 플라즈마의 농도는 증가하게 된다. 이와 같이 플라즈마의 농도가 증가하게 됨에 따라, 이온들의 농도 또한 증가한다. 따라서, 기판(100) 상에 다다르는 이온의 수는 증가하게 되며, 따라서 이온에 의한 기판 상의 이온 폭격 효과(ion bombarding effect) 또한 높아진다. 이에 따라, 상기 기판(100) 상의 금속 마스크 패턴(550)에 의해서 노출되는 코아층(300)의 일부분은 보다 빠른 속도로 식각된다.At this time, the electron (e − ) movement in the plasma generated in the chamber is deformed by the second RF power applied to the ICP coil 900. That is, by the ICP coil 900, the electrons in the plasma not only perform linear motion but also spiral motion. Thus, the probability of collision between the electrons and the elements of the reactant gas or the electrons and ions in the plasma is increased. This facilitates the excitation phenomenon to the plasma, thus increasing the concentration of the generated plasma. As the concentration of the plasma increases in this way, the concentration of ions also increases. Thus, the number of ions reaching the substrate 100 is increased, and thus the ion bombarding effect on the substrate by the ions is also increased. Accordingly, a portion of the core layer 300 exposed by the metal mask pattern 550 on the substrate 100 is etched at a higher speed.
사불화 탄소(CF4) 가스 등과 같은 반응 가스를 상기 ICP 장치의 챔버에 공급하여 플라즈마를 발생시켜, 상기 코아층(300)의 노출되는 일부분을 식각하는 경우를 예로 들어 식각 선택비의 증대 효과를 설명한다. 이때, 상기 금속 마스크 패턴(550)으로 크롬층 패턴을 이용하고, 상기 코아층(300)으로 실리카층을 이용하는 경우에는, 상기 금속 마스크 패턴(550)과 상기 코아층(300)과의 식각 선택비를 1:40 이상으로 증가시킬 수 있다. 따라서, 도입되는 상기 금속 마스크 패턴(550)의 두께를 5000Å 이하로 형성하더라도, 대략 8㎛ 이상의 높이의 도파로(350)를 패터닝할 수 있다. 또한, 상기 ICP 장치를 이용하는 식각 방법은 이방성 식각 특성이 뛰어나 형성되는 도파로(350)의 측벽은 상기 기판(100)의 표면에 대해서 수직에 매우 가까운 각도를 가질 수 있다. 따라서, 보다 정밀한 패턴의 도파로(350)를 구현할 수 있다. 즉, 형성되는 도파로(350)의 해상도가 증가된다.A reaction gas such as carbon tetrafluoride (CF 4 ) gas is supplied to the chamber of the ICP device to generate a plasma, thereby etching the exposed portion of the core layer 300. Explain. In this case, when the chromium layer pattern is used as the metal mask pattern 550 and the silica layer is used as the core layer 300, an etching selectivity ratio between the metal mask pattern 550 and the core layer 300 is used. Can be increased to greater than 1:40. Therefore, even when the thickness of the metal mask pattern 550 is formed to be 5000 Å or less, the waveguide 350 having a height of about 8 μm or more can be patterned. In addition, in the etching method using the ICP device, the sidewall of the waveguide 350 formed with excellent anisotropic etching characteristics may have an angle very close to the perpendicular to the surface of the substrate 100. Therefore, the waveguide 350 having a more precise pattern may be implemented. That is, the resolution of the waveguide 350 to be formed is increased.
도 7은 도파로(350)를 뒤덮는 상위 클래딩층(500)을 형성하는 단계를 나타낸다.7 illustrates a step of forming the upper cladding layer 500 covering the waveguide 350.
구체적으로, 상기 도파로(350) 상에 잔류하는 금속 마스크 패턴(550)을 제거한 후, 상기 도파로(350)를 뒤덮는 상위 클래딩층(250)을 형성한다. 상기 상위 클래딩층(250)은 상기 도파로(350)에 이용되는 물질에 비해 낮은 굴절률을 가지는 물질로 이루어진다. 예컨대, 상기 하위 클래딩층(200)에 이용되는 물질을 이용한다. 도 9 내지 도 11은 본 발명의 제2실시예에 의한 광도파로 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.Specifically, after removing the metal mask pattern 550 remaining on the waveguide 350, the upper cladding layer 250 covering the waveguide 350 is formed. The upper cladding layer 250 is made of a material having a lower refractive index than the material used for the waveguide 350. For example, a material used for the lower cladding layer 200 is used. 9 to 11 are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing an optical waveguide according to a second embodiment of the present invention.
제2실시예에서 인용되는 참조 부호 중에서, 제1실시예에서의 참조 부호와 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. 제1실시예에서는 리프트 오프 방법에 의해 형성되는 금속 마스크 패턴이 도입되는 예를 설명하였으나, 제2실시예에서는 식각 공정에 의해 형성되는 금속 마스크 패턴이 도입되는 예를 설명한다.Of the reference numerals quoted in the second embodiment, the same reference numerals as those in the first embodiment denote the same members. In the first embodiment, an example in which the metal mask pattern formed by the lift-off method is introduced is described. In the second embodiment, an example in which the metal mask pattern formed by the etching process is introduced is described.
도 9는 코아층(300) 상에 금속층(500a)을 형성하는 단계를 설명한다.9 illustrates a step of forming the metal layer 500a on the core layer 300.
구체적으로, 도 2에서 설명한 방법과 같은 방법으로, 기판(100) 상에 하위 클래딩층(200) 및 코아층(300)을 형성한다. 이후에, 상기 코아층(300) 상에, 식각될 코아층(300)의 재질에 따라 다른 재질의 금속을 이용하여 금속층(500a)을 형성한다. 예컨대, 티타늄(Ti) 또는 크롬(Cr) 등과 같은 금속으로 이루어지는 금속층(500a)을 이용한다. 이때, 스퍼터링 장치 또는 전자빔 증착 장치 등을 이용하는 증착 방법을 사용하여 상기 금속층(500a)을 형성한다.Specifically, the lower cladding layer 200 and the core layer 300 are formed on the substrate 100 by the same method as described with reference to FIG. 2. Subsequently, the metal layer 500a is formed on the core layer 300 using metals of different materials according to the material of the core layer 300 to be etched. For example, a metal layer 500a made of a metal such as titanium (Ti) or chromium (Cr) is used. In this case, the metal layer 500a is formed using a deposition method using a sputtering apparatus or an electron beam deposition apparatus.
도 10은 금속층(500a)을 패터닝하여 금속 마스크 패턴(550a)을 형성하는 단계를 나타낸다.10 illustrates forming a metal mask pattern 550a by patterning the metal layer 500a.
구체적으로, 상기 금속층(500a) 상에 금속층(500a)의 일부를 노출시키는 포토레지스트 패턴(450a)을 형성한다. 이후에, 상기 포토레지스트 패턴(450a)을 식각 마스크로 하여 상기 노출되는 금속층(500a)을 식각한다. 이때, 상기 식각 방법으로는 습식 식각 방법을 이용한다. 또는 플라즈마를 이용하는 건식 식각 방법을 이용한다. 이와 같이 하여 상기 코아층(300)의 일부를 노출시키는 금속 마스크 패턴(550a)을 형성한다. 다음에, 잔류하는 상기 포토레지스트 패턴(450a)을 제거한다.Specifically, the photoresist pattern 450a exposing a part of the metal layer 500a is formed on the metal layer 500a. Thereafter, the exposed metal layer 500a is etched using the photoresist pattern 450a as an etch mask. In this case, a wet etching method is used as the etching method. Or a dry etching method using plasma. In this way, a metal mask pattern 550a exposing a part of the core layer 300 is formed. Next, the remaining photoresist pattern 450a is removed.
도 11은 코아층(300)을 패터닝하여 도파로(350)를 형성하는 단계를 나타낸다.11 illustrates a step of forming the waveguide 350 by patterning the core layer 300.
구체적으로, 도 6에서 설명한 바와 같이 ICP 장치를 이용하는 식각 방법으로 상기 노출되는 코아층(300)의 일부를 식각하여 도파로(350)를 형성한다. 이때도, 제1실시예에서 설명한 바와 같은 효과를 얻을 수 있다. 이후에, 잔류하는 금속 식각 마스크(550a)를 제거하고, 도 7에서 설명한 방법과 같은 방법으로 상위 클래딩층(250)을 형성한다.Specifically, as illustrated in FIG. 6, a part of the exposed core layer 300 is etched by an etching method using an ICP device to form the waveguide 350. At this time, the same effects as described in the first embodiment can be obtained. Thereafter, the remaining metal etching mask 550a is removed, and the upper cladding layer 250 is formed by the same method as described with reference to FIG. 7.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통해서 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to this, It is clear that the deformation | transformation and improvement are possible by the person of ordinary skill in the art within the technical idea of this invention.
상술한 본 발명에 따르면, 금속 마스크 패턴을 도입하는 ICP 장치를 이용하는 식각 방법으로 보다 빠른 식각 속도로 코아층을 식각할 수 있다. 또한, 금속 마스크 패턴과 코아층의 높은 식각 선택비를 구현할 수 있어, 보다 작은 두께의 금속 마스크 패턴을 도입할 수 있다. 따라서, 보다 정밀한 패턴의 도파로를 구현할 수 있다. 더하여, 높은 이방성 식각 특성을 구현할 수 있어, 형성되는 도파로는 수직에 가까우며, 균일한 표면의 측벽을 가질 수 있다. 따라서, 형성되는 도파로의 해상도의 증가를 구현하며, 광도파로 제조에 있어서의 생산성 증가를 얻을 수 있다.According to the present invention described above, the core layer can be etched at a faster etching rate by an etching method using an ICP device introducing a metal mask pattern. In addition, it is possible to implement a high etching selectivity of the metal mask pattern and the core layer, it is possible to introduce a metal mask pattern of a smaller thickness. Therefore, a waveguide of a more precise pattern can be realized. In addition, high anisotropic etching characteristics can be realized, so that the waveguide formed can be close to vertical and have a uniform surface sidewall. Therefore, it is possible to realize an increase in the resolution of the waveguide to be formed, and to obtain an increase in productivity in optical waveguide manufacturing.
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- 1997-10-02 KR KR1019970050965A patent/KR100429850B1/en not_active IP Right Cessation
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