KR20070003355A - 감광 폴리머를 이용한 광학 부품 정렬 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감광 폴리머를 이용하여 광소자 제작시 광학 부품들을 정밀하게 정렬하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 감광 폴리머를 이용한 광학 부품 정렬 방법은 기판 위에 감광 폴리머를 코팅하고 상기 광학 부품이 정렬되기 원하는 위치에 패터닝된 포토 마스크로 노광을 하여, 상기 광학 부품을 정렬할 수 있는 삼차원 구조의 정렬키를 갖는 서브 마운트를 제작하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 수동형 정렬방식으로 광소자 제작에 있어 광학 부품을 삼차원 공간에 정렬하기 위해 감광 폴리머를 이용하여 제작한 삼차원 구조물을 정렬키(align key)로 사용하므로 정확한 위치에 서로 부품들을 정렬할 수 있는 효과가 있다. 이는 광학 부품의 정렬에 필요한 시간과 비용을 현저히 감소 시킬 수 있는 효과와 정렬의 정확도를 향상함으로 성능 향상을 볼 수 있다.

광학부품, 정렬, 서브마운트

Description

감광 폴리머를 이용한 광학 부품 정렬 방법{Optical Parts Arrangement Method using Exposure polymer}

도 1은 수동형 정렬 방식으로 광소자를 제작하는 개략도이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 감광 폴리머를 이용한 서브 마운트를 제작하는 방법이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 감광 폴리머를 이용한 서브 마운트가 형성된 기판의 사시도이다.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 감광 폴리머를 이용한 서브 마운트를 제작하는 방법이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의해 형성된 서브 마운트를 포함하는 기판의 사시도이다.

{도면의 주요 부분의 부호에 대한 설명}

201 : 포토 마스크

202, 202a, 202b, 202c : 감광 폴리머

203 : 기판

본 발명은 광소자 제작에 있어 광학 부품들을 정밀하게 정렬하는 방법에 관한 것으로, 특히 감광 폴리머를 이용한 사진 식각 공정으로 광 부품을 정렬하기 위한 서브마운트(sub mount) 구조물 제작에 관한 것이다.

최근 멀티미디어 시대의 발달에 맞추어 기록 매체, 디스플레이, 유/무선 통신 등 전자 및 통신 분야에 대해 다양한 연구가 진행되고 있다. 이에 따라 광을 이용한 여러 소자들이 개발되고 이를 이용한 응용 분야도 지속적으로 폭을 넓혀가고 있다. 기술에 대한 요구가 다양한 분야에서 커짐에 따라 소자들의 크기가 줄어들고 고성능의 부품을 필요로 한다.

이러한 요구는 광소자에서도 만족하여야 하는 필수사항이다. 광소자에서는 특성을 결정하는 여러 가지 요인들 중에 렌즈와 같은 광학 부품(예 LD, PD, 렌즈, 광섬유 등) 들을 정확하게 정렬하는 것인데 소자의 크기가 줄어들고 고성능을 요구하고 있기 때문에 광학 부품 정렬에 대한 난이도와 중요성이 커지고 있다.

도 1은 수동형 정렬 방식으로 광소자를 제작하는 개략도이다. 일반적으로 서브마운트에 있는 정렬키(align key)에 광학 부품을 정렬하여 고정하게 되는데 발생하는 위치 정확도에 대한 공정 오차가 수 마이크론 정도로 이러한 차이가 광소자의 성능에 많은 영향을 미치게 된다. 이와 같은 오차를 줄여 성능을 향상시키기 위 해 감광 폴리머로 삼차원 구조물을 제작하여 정렬키(align key)로 사용한다.

부품을 고정하는 방법에는 금속 솔더(solder), 에폭시(epoxy) 또는 레이저(Laser) 접합 등을 이용하여 고정하고 있다. 각각의 접합 방법에 따라 장단점을 가지고 있기 때문에 각각의 소자 특성에 맞는 방법을 이용해야 한다. 각 방법의 장점을 살리고 단점을 보완하기 위하여 여러 가지 재료를 개발하여 현재 사용되고 있다.

그리고 현재 광학 부품을 정렬하는 방법으로는 광 출력을 확인하며 상하, 좌우, 각도를 조절하여 최상의 위치에 고정하는 능동형 정렬(active alignment)방식과 미리 광학 부품이 놓이는 위치에 표시를 하고 그 위치에 고정하는 수동형 정렬(passive alignment) 방식이 있다.

이것 또한 각각의 경우에 대해서 장단점이 있어 요구되는 사항이나 비용을 고려하여 적당한 방법을 이용하게 된다. 능동형 방식은 직접 출력을 보면서 작업을 하기 때문에 가장 확실한 방법이지만, 개별작업으로 시간과 비용이 많이 소모된다는 단점이 있다. 따라서 현재 비용 절감에 유리한 수동형 방식으로 보다 정밀하게 정렬하는 방법을 찾기 위해 많은 연구가 진행 중에 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 소형의 광소자를 제조하기 위해 수동형 방식으로 여러 광학 부품을 정렬하는 종래의 방법에서 발생하는 위치 부정확도를 개선하고자 사진 식각 공정으로 삼차원 구조물을 제작하여 정밀하게 광학 부품을 정렬하여 고정하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은 감광 폴리머를 이용하여 광소자 제작시 광학 부품들을 정밀하게 정렬하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 감광 폴리머를 이용한 광학 부품 정렬 방법은 기판 위에 감광 폴리머를 코팅하고 상기 광학 부품이 정렬되기 원하는 위치에 패터닝된 포토 마스크로 노광을 하여, 상기 광학 부품을 정렬할 수 있는 삼차원 구조의 정렬키를 갖는 서브 마운트를 제작하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 감광 폴리머는 적어도 한번 이상이 코팅되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 감광 폴리머를 이용한 공정의 개략도이다.

도 2a는 포토 마스크를 이용하여 기판 상부에 노광을 하는 과정으로써, 기판 위(203)에 감광 폴리머(202)를 코팅하고 원하는 위치에 패터닝된 포토 마스크(201)로 노광을 한다. 광 노출 방법은 크게 음영 인쇄법과 투사형 인쇄법이 존재하고, 상기 음영 인쇄법은 기판(203)과 포토 마스크(201)가 접촉되는 접촉 인쇄법과 약간의 간격을 띄우는 근접 인쇄법 등으로 구분될 수 있다. 본 발명에서는 근접 인쇄법을 사용하여 노광을 한다. 상기 포토 마스크(202)에는 기판에 위치될 광학 부품이 위치하는 레이아웃이 기록되어 있으며, 노광에 의해서 상기 광학 부품이 위치하는 레이아웃이 감광 폴리머(202)에 형성된다. 본 발명에서는 감광막으로써 감광 폴리머(202)를 사용한다.

도 2b는 광학 부품을 정렬할 수 있는 삼차원 구조의 정렬키(align key)를 갖는 서브 마운트를 형성하는 과정으로써, 상기에서 포토 마스크(201)를 이용하여 광 부품이 실장될 위치에 노광을 한 후 식각공정을 이용하여 포토 마스크(201)로 보호되지 않는 부분을 떨어져 나가도록 하여 서브마운트를 형성한다. 상기 식각공정을 이용하여 생성된 서브마운트를 이용하여 광학 부품을 정렬할 때에는 삼차원 구조물 형태의 정렬키로 되어 있기 때문에 광학 부품과 정렬키가 기계적으로 접촉하게 되어 눈으로만 정렬할 때보다는 정렬에 필요한 시간이 줄어들고 무엇보다도 정확한 위치에 고정할 수 있기 때문에 위치오차를 크게 줄일 수 있으므로 광 부품의 성능향상을 가져올 수 있다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 서브 마운트가 형성된 기판의 사시도이다.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 높이가 다른 서브 마운트롤 형성하는 과정을 나타낸 단면도이다. 광학 부품의 위치는 평면상의 위치로 정의되기도 하지만, 일반적으로 삼차원 상의 위치로 정의하기도 한다. 따라서, 수동형 정형 방법에서는 높이에 대한 위치도 조절이 가능해야 한다. 일반적으로 감광 폴리머는 수십~수백 ㎛까지 두께를 가지도록 코팅이 가능하며 속도 또는 온도 등의 코팅 조건을 변화함에 따라 두께를 정밀하게 제어도 가능하다.

도 4a 및 도 4b는 감광 폴리머(202a)를 이용하여 필요한 높이를 갖는 구조물을 사진식각 공정으로 기판(203) 위에 제작하는 과정으로써, 원하는 높이의 서브 마운트가 형성되도록 감광 폴리머(202a)를 기판(203) 상부에 형성한 후 포토 마스크(201)를 이용하여 노광을 한다. 노광된 기판은 식각공정을 통하여 노광된 이외의 부분은 떨어져 나감으로써 서브마운트가 형성된다.

도 4c 및 도 4d는 다른 위치에 다른 높이를 가지는 서브 마운트가 필요한 경우 이를 형성하는 과정으로써, 감광 폴리머(202b)를 원하는 높이만큼 코팅을 한 후 이를 원하는 위치만 남겨두고 식각을 한다. 즉, 상기 도 4b에서 완성된 서브 마운트가 형성된 기판(203) 상부에 감광 폴리머(202b)를 적층하고, 새로 서브 마운트가 형성되기 원하는 위치가 인쇄되어 있는 다른 포토 마스크(201)를 이용하여 노광을 한 후, 식각공정을 이용하여 그 부분만을 남겨두고 제거한다.

도 4e 및 도 4f는 정렬키를 형성하는 과정으로써, 상기 과정에서 원하는 높이를 가지는 구조물이 완성이 되었으면 정렬키(align key)를 제작하기 위하여 재차 감광 폴리머(202c)를 코팅한 후 원하는 위치에 노광을 한다. 노광하는 과정은 상기 의 방법과 동일하며 본 과정에 의해 삼차원 공간의 정확한 위치에서 광학 부품을 정렬할 수 있는 서브 마운트를 제작할 수 있다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 형성된 서브 마운트를 포함하는 기판의 사시도이다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 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.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 수동형 정렬방식으로 광소자 제작에 있어 광학 부품을 삼차원 공간에 정렬하기 위해 감광 폴리머를 이용하여 제작한 삼차원 구조물을 정렬키(align key)로 사용하므로 정확한 위치에 서로 부품들을 정렬할 수 있는 효과가 있다. 이는 광학 부품의 정렬에 필요한 시간과 비용을 현저히 감소 시킬 수 있는 효과와 정렬의 정확도를 향상함으로 성능 향상을 볼 수 있다.

또한, 본 발명은 감광 폴리머를 직접 광학 부품의 일부분을 사용하도록 설계한다면 광소자의 집적화를 이룰 수 있는 효과를 볼 수 있다.

Claims (2)

1. 광소자 제작시 광학 부품들을 정밀하게 정렬하는 방법에 있어서, 기판 위에 감광 폴리머를 코팅하고 상기 광학 부품이 정렬되기 원하는 위치에 패터닝된 포토 마스크로 노광을 하여, 상기 광학 부품을 정렬할 수 있는 삼차원 구조의 정렬키를 갖는 서브 마운트를 제작하는 것을 특징으로 하는 감광 폴리머를 이용한 광학 부품 정렬 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 감광 폴리머는 적어도 한번 이상이 코팅되는 것을 특징으로 하는 감광 폴리머를 이용한 광학 부품 정렬 방법.

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