KR20150056162A - 광 도파로 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광통신용 부품으로 사용 가능한 광 도파로 제조방법에 관한 것으로, 8인치 석영 기판에 도파로 코어층을 형성한 후 제1 열처리하는 단계와, 상기 도파로 코어층에 포토레지스트 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트 마스크 패턴을 이용하여 도파로 코어층을 식각하여 도파로 코어 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 석영 기판과 도파로 코어 패턴 상부에 클래드 역할을 하는 절연막을 형성한 후 제2 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

광 도파로 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING OPTICAL WAVEGUIDE}

본 발명은 광 도파로 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 8인치 석영 기판에서 제조 원가를 줄이고 수율을 높이기 위한 광 도파로 제조방법에 관한 것이다.

광 도파로는 현대 정보사회에 있어서 없어서는 안 될 중요한 부품 중에 하나이다. 특히 광통신 분야에서는 광 도파로 제작 기술이 전체 시스템의 성능을 좌우한다고 해도 과언이 아닐 정도로 그 중요성이 높아 가고 있다.

광 도파로의 원리는 굴절율이 높은 매질에서 낮은 매질로 전파할 때 어떤 임계각 이상인 광은 투과되지 않고 전부 반사하는 광의 전반사 성질을 이용하는 것이다.

종래의 광 도파로 제조방법은 도 1a와 같이 6인치 기판(110) 위에 도파로 코어층(120), 크롬층(130) 및 산화막(140)을 순차적으로 형성한 후, 일반적인 리소그라피 공정을 거쳐 도 1b와 같이 1㎛ 정도 두께의 포토레지스트 마스크 패턴(150)을 이용하여 산화막(140), 크롬층(130) 및 도파로 코어층(120)을 식각하여 산화막(140'), 크롬층(130') 및 도파로 코어 패턴(120')를 형성한다.

이어서, 포토레지스트 마스크 패턴(150)과 산화막(140') 및 크롬층(130')을 제거한 후, 도파로 코어 패턴(120') 및 기판(110)상에 도 1c와 같이 PECVD, 전기로, FHD(Flane Hydrolysis Deposition) 중 어느 하나의 방법으로 클래드 역할을 하는 절연막(160)을 형성한 후 열처리를 수행한다.

그러나 종래의 광 도파로 제조방법은 1㎛ 정도 두께의 포토레지스트 마스크 패턴을 이용하여 산화막, 크롬층 및 도파로 코어층을 식각하는 공정 단계로 인하여 제조 원가가 매우 높고 수율이 떨어지는 문제점이 있으며, 특히 8인치 기판에서는 뒤틀림, 크랙, 스트레스 등이 발생하여 수율이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서 상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 8인치 석영 기판에서 3㎛ 이상의 두꺼운 포토레지스트 마스크 패턴을 이용하여 선택비가 높은 식각 가스로 도파로 코어층을 식각함으로서 공정 단계를 줄여 제조 원가를 줄이고 수율이 높은 광 도파로 제조방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광 도파로 제조방법은, 8인치 석영 기판에 도파로 코어층을 형성한 후 제1 열처리하는 단계와; 상기 도파로 코어층에 포토레지스트 마스크 패턴을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 마스크 패턴을 이용하여 도파로 코어층을 식각하여 도파로 코어 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 석영 기판과 도파로 코어 패턴 상부에 클래드 역할을 하는 절연막을 형성한 후 제2 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 광 도파로 제조방법에 있어서, 상기 도파로 코어층은 SiO2를 주성분으로 하여 GeO2를 첨가하여 5~10㎛ 두께로 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 광 도파로 제조방법에 있어서, 상기 포토레지스트 마스크 패턴은 3~10㎛ 두께로 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 광 도파로 제조방법에 있어서, 상기 제1 열처리 및 제2 열처리는 전기로에서 1000~1300℃에서 3~20시간 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 광 도파로 제조방법에 있어서, 상기 식각은 CCP(Capacitively Coupled Plasma) 방법으로 상기 식각은 CCP(Capacitively Coupled Plasma) 방법으로 10~60mTorr의 압력과 100~2000KW의 RF 파워에서 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 광 도파로 제조방법에 있어서, 상기 식각은 CF 계열인 CF4 C4F6, C5F8, C2F6, C4F8과 CHF 계열인 CHF3, CH2F2에 Ar을 3:2:5의 혼합비로 이루어진 가스를 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 광 도파로 제조방법에 있어서, 상기 절연막은 FHD(Flane Hydrolysis Deposition) 방법으로 BPSG를 15~50㎛두께로 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 8인치 기판에서 제조 공정 단계를 줄여 제조 원가를 줄이고 수율이 높은 광 도파로를 제조함으로써 가격 경쟁력에서 우위를 점할 수 있다.

도 1a 내지 1c는 종래의 광 도파로 제조 공정을 도시한 단면도
도 2a 내지 2c는 본 발명에 따른 광 도파로 제조 공정을 도시한 단면도

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 2a 내지 2d는 본 발명에 따른 도파로 제조 공정을 나타낸 도면이다.

먼저, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 8인치 기판(310)에 PECVD를 이용하여 도파로 코어층(320)을 형성한 후 제1 열처리를 수행한다.

상기 기판(310)은 석영, 실리콘 웨이퍼 또는 실리카 막위에 산화막이 형성된 웨이퍼를 사용한다. 석영 기판을 사용할 경우 석영기판 자체를 언더 캡(under cap)으로 사용하며, 실리콘 웨이퍼를 사용할 경우 실리콘 웨이퍼 위에 20㎛ 정도의 산화막을 형성하여 가이드(guide)되는 광이 실리콘 웨이퍼로 흡수되는 것을 막아 준다.

상기 도파로 코어층(320)은 광이 직접 지나가는 층인 도파로로 굴절률이 아래층보다 약간 높은 상태를 유지하도록 SiO2를 주성분으로 하여 GeO2를 첨가하여 5~10㎛ 정도를 형성한다. 여기서, 도파로 코어층(320)은 전반사 원리에 의하여 굴절률이 높은 층으로만 광이 가이드되며, 바닥이나 덮개층보다 약간 높은 상태의 굴절률을 유지하여야 한다.

상기 도파로 코어층(320)은 굴절률 균일도가 1% 이내이고, 두께 균일도는 5~10㎛±0.1㎛ 이하인 것이 바람직하다.

상기 제1 열처리는 전기로에서 1000~1300℃에서 3~20시간 실시하여 불순물(OH)과 플라즈마 잔여물을 제거한다.

이어서, 도 2c를 참조하면, 리소그라피 공정을 거쳐 3~10㎛ 두께의 포토레지스트 마스크 패턴(330)을 형성한 후 선폭 및 측면 거칠기가 각각 500㎚ 및 50㎚ 정도인 도파로 코어 패턴(320')을 형성한다.

상기 도파로 코어 패턴(320')은 포토레지스트 마스크 패턴(330)을 이용하여 도파로 코어층(320)을 CCP(Capacitively Coupled Plasma) 방법으로 고속 식각하여 형성한다. 여기서, 식각을 위한 압력 및 RF 파워는 각각 10~60mTorr 및 100~2000KW에서 수행하며, 식각 가스는 CF 계열인 CF4 C4F6, C5F8, C2F6, C4F8과 CHF 계열인 CHF3, CH2F2에 Ar을 3:2:5의 혼합비로 사용하는 것이 바람직하다.

이어서, 도 2d를 참조하면, 포토레지스트 마스크 패턴(330)을 제거한다.

마지막으로, 도 2e를 참조하면, 도파로 코어 패턴(320')과 기판(310)상에 FHD(Flane Hydrolysis Deposition) 방법으로 클래드 역할을 하는 절연막(340)인 BPSG를 15~50㎛를 형성한 후 전기로에서 제2 열처리를 수행한다.

상기 제2 열처리는 1000~1300℃에서 3~20시간 실시하는 것이 바람직하다.

이와 같이 종래의 광 도파로 제조방법은 6인치 기판에서 1㎛ 정도의 두께의 포토레지스트 마스크 패턴을 이용하여 산화막, 크롬층 및 도파로 코어층을 식각하는 공정 단계로 이루어졌으나, 본 발명의 광통신용 부품으로 사용 가능한 광 도파로 제조방법은 8인치 석영 기판에서 3~10㎛ 두께의 포토레지스트 마스크 패턴을 이용하여 도파로 코어층을 식각하는 공정 단계로 이루어져, 제조 공정 단계를 획기적으로 줄임으로써 제조 원가를 줄이고 98% 이상의 높은 수율을 얻을 수 있어 가격 경쟁력에서 우위를 점할 수 있다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

310 : 기판
320 : 도파로 코어층
320' : 도파로 코어 패턴
330 : 포트레지스트 마스크 패턴

Claims (7)

1. 광 도파로 제조방법에 있어서,
   8인치 석영 기판에 도파로 코어층을 형성한 후 제1 열처리하는 단계와;
   상기 도파로 코어층에 포토레지스트 마스크 패턴을 형성하는 단계와;
   상기 포토레지스트 마스크 패턴을 이용하여 도파로 코어층을 식각하여 도파로 코어 패턴을 형성하는 단계; 및
   상기 석영 기판과 도파로 코어 패턴 상부에 클래드 역할을 하는 절연막을 형성한 후 제2 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 도파로 제조 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 도파로 코어층은 SiO2를 주성분으로 하여 GeO2를 첨가하여 5~10㎛ 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 광 도파로 제조방법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 포토레지스트 마스크 패턴은 3~10㎛ 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 광 도파로 제조방법.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 열처리 및 상기 제2 열처리는 전기로에서 1000~1300℃에서 3~20시간 수행하는 것을 특징으로 하는 광 도파로 제조방법.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 식각은 CCP(Capacitively Coupled Plasma) 방법으로 10~60mTorr의 압력과 100~2000KW의 RF 파워에서 수행하는 것을 특징으로 하는 광 도파로 제조방법.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 식각은 CF 계열인 CF4 C4F6, C5F8, C2F6, C4F8과 CHF 계열인 CHF3, CH2F2에 Ar을 3:2:5의 혼합비로 이루어진 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 광 도파로 제조방법.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 절연막은 FHD(Flane Hydrolysis Deposition) 방법으로 BPSG를 15~50㎛두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 광 도파로 제조방법.

Images