KR20010096722A - 분기형 광도파로의 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 향상된 성능을 가진 분기형 광도파로를 제공하기 위한 것으로서, 기판 위에 형성된 하부 클래드층 상에 제 1 포토레지스트를 패터닝하여 하부 클래드층에 광도파로의 제 1 팔을 형성한다. 그리고, 제 1 포토레지스트를 제거한 후, 하부 클래드층 상에 보호층을 형성한다. 이어 보호층 상에 제 2 포토레지스트를 패터닝하여 하부 클래드층 상에 광도파로의 제 2 팔을 형성한다. 마지막으로 보호층과 제 2 포토레지스트를 제거한 후, 하부 클래드층 상에 코어층과 상부 클래드층을 순차적으로 형성한다. 이와 같은 분기형 광도파로는 예리한 분기점을 가짐으로써 광도파로를 이용하는 소자의 광손실, 소멸비, 누화 등의 성능을 개선한다.

Description

분기형 광도파로의 제작방법{fabrication of branching optic waveguide}

본 발명은 분기형 광도파로 제작방법에 관한 것으로, 특히 예리한 분기점을 갖는 분기형 도파로 제작방법에 관한 것이다.

한 개의 단일 모드 도파로가 두 개 이상의 단일 모드 도파로로 나누어지는 구조의 분기형 광도파로는 광스위치, 광변조기, 그리고 가변 광감쇠 등의 집적광학소자를 구현하는데 다양하게 이용되어 왔다. 이러한 소자들의 성능을 나타내는 광손실, 누화, 소멸비, 감쇠비 등은 분기점의 예리한 정도에 크게 영향을 받는다. 무뎌진 분기점의 폭이 커지면 광이 전파하면서 원하지 않는 기본 모드(fundamental mode)이상의 고차 모드(higher modes)를 여기 시켜서 손실과 누화는 증가하고 소멸비 및 감쇠비 등은 감소하게 되기 때문이다.

일반적인 분기형 광도파로의 구조는 도 1에 도시한 바와 같다.

도 1은 종래 기술에 따른 분기형 광도파로의 하부 클래드층을 나타낸 평면도이다.

전자선 장비(E-beam writer)로 제작된 마스크의 경우 실제적인 분기점의 무뎌진 폭은 약 0.2 ㎛미만으로 매우 예리하다. 그러나 이 마스크 패턴을 소자에 전달하기 위해서는 포토레지스트 등을 이용한 리소그래피 공정이 필요한데, 광의 회절현상 등으로 인하여 실제로 구현되는 분기점의 폭은 약 1 ㎛이상이 된다. 한편, 도파로를 제작하기 위해서는 포토레지스트에 의해 덮혀지지 않은 노출된 부분을 RIE(reactive ion etching) 등을 이용하여 건식식각을 하게 된다. 이 때, 에너지가 많은 이온에 의해 포토레지스트도 함께 식각되거나 변형되기 때문에 일반적으로 분기점이 더욱 무뎌진다. 또한, 포토레지스트에 축적된 전하에 의한 이온의 산란과 식각하고자 하는 물질의 부산물(by-product)이 다시 증착되어 식각을 방해하기 때문에 1 ㎛의 분기폭을 얻기 힘들다.

분기점의 무뎌짐 문제를 해결하기 위해 제안된 방법 중 대표적인 예가 마스크 두 장을 사용하여 분기형 도파로를 구현하는 것이다. 이 경우 광이 도파되는 코아층 위에 별도의 SiO₂층을 형성한 후, 그 위에 분기 도파로의 두 팔을 위한 마스크를 각각 순차적으로 이용하여 양성(positive tone) 포토레지스트 패터닝 하였다. 그러나 이 방법의 경우에는 별도의 SiO₂층 형성을 위한 추가 공정이 필요하다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 예리한 분기점을 갖는 분기형 광도파로를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 분기형 광도파로의 하부 클래드층을 나타낸 평면도.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 분기형 광도파로의 공정과정을 나타낸 단면도와 사시도.

도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 따른 분기형 광도파로의 또 다른 공정과정을 나타낸 단면도와 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 기판 12 : 하부 클래드층

13 : 제 1 포토레지스트 14 : 보호층

15 : 제 2 포토레지스트 16 : Cr층

17 : 코어층 18 : 상부 클래드층

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 분기형 도파로 제작방법은 기판 위에 형성된 하부 클래드층 상에 제 1 포토레지스트를 패터닝하여 하부 클래드층에 광도파로의 제 1 팔을 형성하는 단계, 제 1 포토레지스트를 제거한 후, 하부 클래드층 상에 보호층을 형성하는 단계, 보호층 상에 제 2 포토레지스트를 패터닝하여 하부 클래드층 상에 광도파로의 제 2 팔을 형성하는 단계, 보호층과 제 2 포토레지스트를 제거한 후, 하부 클래드층 상에 코어층과 상부 클래드층을 순차적으로 형성하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다. 이와 같은 분기형 광도파로는 예리한 분기점을 가짐으로써 광도파로를 이용하는 소자의 광손실, 소멸비, 누화 등의 성능을 개선한다.

첨부한 도면을 참조하여 본 발명 따른 분기형 광도파로를 상세히 설명하면다음과 같다.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 분기형 광도파로의 공정과정을 나타낸 단면도와 사시도이다.

도 2a에 도시한 바와 같이, 첫 번째 마스크를 이용하여 이미지 반전 공정으로 기판(11) 상에 형성된 하부 클래드층(12) 위에 제 1 포토레지스트(13)를 패터닝한다.

그리고, 도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 패터닝된 제 1 포토레지스트(13)를 이용하여 하부 클래딩층(12)을 건식 식각함으로써 광도파로의 제 1 팔(Arm1)을 형성한다.

이어, 도 2c에 도시한 바와 같이, 제 1팔이 형성된 하부 클래드층(12) 위에 보호층(14)으로서 포토레지스트를 형성한다.

그리고, 도2d에 도시한 바와 같이, 두 번째 마스크를 이용하여 도 2a와 같은 방법으로 제 2 포토레지스트(15)를 패터닝하여 상기 하부 클래드층 상에 광도파로의 제 2 팔(Arm2)을 형성한다.

여기서, 도 2d에 나타내었듯이, 오버랩되는 부분은 두 번 식각되는 문제가 발생한다. 이를 방지하기 위해서 CHF₃/O₂가스 분위기에서 식각하고자 하는 물질과 거의 동일한 식각률을 갖는 포토레지스트로 박막을 형성하여 보호층(14)으로 이용한다. 이때 포토레지스트에 포함되어 있는 용매제로 인하여 보호층이 갈라지는 등의 영향을 받을 수 있다. 그래서 하부 클래드층(12)에 포토레지스트로 코팅한 후,짧은 시간 이내에 베이킹하여 용매제를 없앰으로써 이러한 영향을 제거한다.

이어, 도 2e에 도시한 바와 같이, 하부 클래드층에 광도로파의 제 2 팔을 형성한 후, 보호층(14)과 제 2 포토레지스트(15)를 제거한다.

마지막으로, 도 2f에 도시한 바와 같이, 보호층(14)과 제 2 포토레지스트(15)가 제거된 하부 클래드층(12) 상에 코어층(17)과 상부 클래드층(18)을 순차적으로 형성한다.

도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 따른 분기형 광도파로의 또 다른 공정과정을 나타낸 단면도와 사시도이다.

도 3a 내지 도 3c의 공정과정은 도 2a 내지 도 2c의 공정과정과 동일하다.

도 3d에 도시한 바와 같이, 보호층(14)으로서 포토레지스트를 형성한 후, 상기 보호층(14) 상에 Cr(16)의 금속층을 진공 증착한다. 이는 제 2 포토레지스트(15) 패터닝 할 때 용매제나 현상액에 의해 하부 클래드층(12)이 손상되는 것을 완전히 방지한다.

여기서, 보호층 상에 형성되는 금속층으로 Cr층 이외에 Mo, Ti, W, Ta 등과 같은 용매의 영향을 받지 않는 고융점 물질을 사용할 수 있다.

그리고, 도 3e에 도시한 바와 같이, 도 2d와 마찬가지로 금속층 상에 제 2 포토레지스트(15)를 패터닝하여 하부 클래드층 상에 광도파로의 제 2 팔(Arm2)을 형성한다.

이어, 도 3f에 도시한 바와 같이, 하부 클래드층에 광도파로의 제 2 팔을 형성한 후, 금속층과 제 2 포토레지스트를 제거한다.

마지막으로, 도 3g에 도시한 바와 같이, 하부 클래드층 상에 코어층과 상부 클래드층을 순차적으로 형성한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 분기형 광도파로 제조방법은 두 번의 이미지 반전 포토레지스트 패터닝을 도입하여 분기형 광도파로의 두 팔을 순차적으로 형성하는 것이다. 두 번의 순차적인 패터닝시 겹치는 부분의 반복된 식각을 마기 위해 간단한 스틴 코팅으로 형성될 수 있는 포토레지스트 보호층을 도입하는 것이다. 이렇게 제조된 분기형 광도파로는 폴리머 광도파로 소자 뿐만 아니라 반도체나 강유전체 등을 이용한 소자에도 응용이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 분기형 광도파로의 제조방법은 예리한 분기점을 가짐으로써 분기형 광도파로를 이용하는 소자의 광손실과 누화를 줄이고, 소멸비와 감쇠비를 증가시켜 성능을 향상시킨다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (4)

1. 기판 위에 형성된 하부 클래드층 상에 제 1 포토레지스트를 패터닝하여 상기 하부 클래드층에 광도파로의 제 1 팔을 형성하는 단계;

   상기 제 1 포토레지스트를 제거한 후, 상기 하부 클래드층 상에 보호층을 형성하는 단계;

   상기 보호층 상에 제 2 포토레지스트를 패터닝하여 상기 하부 클래드층 상에 광도파로의 제 2 팔을 형성하는 단계;

   상기 보호층과 상기 제 2 포토레지스트를 제거한 후, 하부 클래드층 상에 코어층과 상부 클래드층을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 분기형 광도파로의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보호층은 하부 클래드층의 물질과 동일한 식각률을 가짐을 특징으로 하는 분기형 광도파로의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 보호층 상에 용매의 영향을 받지 않는 고융점 물질의 금속층을 증착하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 분기형 광도파로의 제조 방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 금속층은 Cr, Mo, Ti, W, Ta 중에 하나로 함을 특징으로 하는 분기형 광도파로의 제조 방법.