KR970006200B1 - 집적 광학 소자의 제조 방법 - Google Patents

집적 광학 소자의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

집적 광학 소자의 제조 방법
제1도는 본 발명의 제조시 사용되는 유리 블록의 평면도이다.
제2도는 제 1도의 2-2선에 따른 단면도이다.
제3도 및 제4도와 제6도 내지 제12도는 여러 제조 단계 중 제1도의 블록을 나타낸 개요도이다.
제5도는 제4도에 나타낸 집적 복사 사진 피복제품을 노출시킬 때 사용하기 위한 포토마스크를 나타낸다.
제13도는 제3도 및 제4도와 제6도 내지 제12도에 나타낸 방법으로 제조된 집적 광학 소자의 평면도이다.
제14도는 제13도의 집적 광학 소자에 광섬유를 연결시키는 것을 나타낸 부분 단면도이다.
제15도 및 제16도는 다른 구체예의 제조 과정을 나타낸 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 단일체 유리블록 12,12 : 중앙 평면 부분
14,14 : 플랫 표면 16,17,16',17' : 차단 물질 층
18, 19 : 감광성 저항물질 층 20 : 불투명 소자
22 : 두개의 투명 패스 24,26,28,30, : 개구
32 : 저항물질 층 34,34' : 광섬유가 위치하는 층
36 : 광학 채널 40 : 전기 전도 층
44 : 집적 광학 소자 50 : 섬유
51 : 코어 52 : 피복층
55 : 접촉면 쇼울더 56 : 접착제
60 : 저항물질층 62 : 굴절률이 큰 물질층
63 : 광학 패스 65 : 피복 유리층
본 발명은 집적 광학 소자와 이의 제조 방법, 특히, 상기 소자내의 도파관과 일렬을 이루는 광섬유위치 홈을 포함하는 집적 광학 소자의 재조 방법에 관한 것이다.
접속기, 결합기등 집적 광학 소자의 공업용 생산시에 나타나는 어려움중의 하나는 소자내에 배열되어 있는 도파관 또는 광학회로 채널과 관련하여 광학섬유의 정확한 위치를 얻는 것이며, 광학 회로단자 정면의 섬유 위치가 1μm 이하의 정확도내에서 보장되어야 한다.
종전의 집적 광학 소자는 이온 확산기술을 사용하여 제조되어 왔다. 미합중국 특허 제4,765,702호 표면의 이온 교환으로 형성된 하나이상의 광학회로 패스와 단일체 유리 블록으로 구성된 집적 광학소자에 관해 서술하고 있다. 상기 광학 회로 패스는 유리 블록에 굴절률을 증가시키는 이온을 합한것과 같은 성분을 가짐으로써 유리 블록보다 큰 굴절률을 갖는다. 광학 회로 패스가 있는 하나이상의 면이 존재하는 상기 유리 블록은 구분된 공동으로 제조된다. 광학 회로 패스는 구분된 공동에서 끝나고 광학기기, 예를들면, 광섬유가 공동내에 존재하고, 광학적으로 광학 회로 패스와 일렬이 되게 하는 방법으로 배열시킨다. 구분된 공동은 V 형태의 횡단면 홈으로 형성될 수 있다. 상기 집적 광학 소자는 하기의 단계로 제조될 수 있다. a) 하나이상의 면에 구분된 공동을 갖는 단일체 유리 블록을 정밀 주조하는 단계, b) a)에서 얻은 주물에 이온교환, 즉, 이온 확산 방법으로 광학 회로 패스를 형성하고 상기 경로의 한끝이 구분된 공동과 일렬을 이루며, 이것은 공동내에 위치하는 광학 기기가 광학 회로 패스와 일렬이 되게하는 단계.
상기 집적 광학 소자는, 예를들면, 접속기, 결합기0분할기, 단일 모드 결합기, 단일 모드 다중 결합기, 다중 결합기, 광섬유와 조준렌즈가 일렬을 이루게 배열된 결합기 /또는 다중모드 모니터가 될 수 있다.
그러나, 미합중국 특허 제4,765,702호에 나타낸 소자는 광학 회로 패스와 구분된 공동의 배열 정확도는, 특히 다중 모드 결합기보다 섬유 위치에 더욱 정확성을 요하는 단일 모드 결합기의 제조시에 매우 정밀하다.
1988년 3월 10일에 출원된 미합중국 특허 제166,388호는 하나이상의 광섬유와 연결된 하나이상의 이온 확산 광학 회로 패스를 갖는 유리 지지체를 포함한 집적 광학 소자를 나타내고 있다. 상기 소자는 더욱이 하나이상의 횡단출구 홈을 포함하며, 상기 홈은 광학 회로 패스 끝의 수직 측면, 수직 측면에 단자가 인접되어 있는 광섬유의 단면, 광학 회로 패스 맞은 편의 횡단 출구 홈의 면에 인접하여 광섬유의 피복되지 않은 부분을 지지하기 위한 평면 지지수단, 광학 회로 패스 맞은편의 평면 지지면에 인접하여 광섬유의 피복되거나 둘러쌓여 있는 부분을 지지하기 위한 두 번째 지지수단, 광섬유 단면을 수직 측면에 고정시키기 위한 첫 번째 접착 수단을 형성한다. 상기 집적 광학 소자는 하기의 단계로 제조될 수 있다. (a) 거의 직사각형 유리 블록 형태인 유리 블록을 형성시키는 단계, (b) 이온 교환에 의해 유리 블록에 하나이상의 광학 회로 패스를 만드는 단계, (c) 기계적으로 하나이상의 횡단 출구 홈을 기계 가공하여 광학 회로 패스를 위한 단자를 만드는 단계, (d) 섬유의 피복되거나 둘러쌓인 부분을 지지하기 위한 횡단지지 쇼울더를 기계적으로 기계 가동하는 단계, (e) 섬유의 피복되지 않은 부분을 지지하기 위한 평면지지수단을 제조하는 단계, (f) 섬유의 단면을 광학 회로 패스 단자와 거의 일렬이 되게 하는 단계, (g) 미동 장치를 사용하여 섬유 단면과 광학 회로 패스 단자를 정확히 일렬이 되게 하는 단계 및 (h) 접착 수단으로 섬유 단면을 광학 회로 패스 단자에 고정시키는 단계.
미합중국 특허 출원 제166,388호의 방법에 의해 유리 블록을 만드는 방법으로 인하여, 섬유 단면은 초기에 거의 일렬이 되고 그 후에 미동 장치를 사용하여 정확하게 일렬이 되게 하여야 한다.
그러므로 본 발명의 목적은 광섬유가 쉽고 정확하게 일렬이 되게 하는 집적 광학 소자의 제조 방법을 제시하는 것이다.
본 발명은 광학 소자의 광학 도파관과 일렬을 이루고 있는 광섬유가 위치할 하나이상의 홈을 포함하는 집적 광학 소자의 제조 방법에 관한 것이다. 이는 하나이상의 평표면과 상기 평표면이 측면으로 위치하는 하나이상의 플랫 표면을 가지는 유리 블록을 제조하게 된다. 차단 물질은 평표면과 플랫 표면위에 위치한다. 흠고 광학 소자의 도파관에 적합한 형태를 가지는 개구의 형태는 사진 석판술의 단일 노출 단계의 방법에 의해 차단물질 층내에 형성된다. 광학 도파관 패스는 평표면위의 개구를 통하여 형성된다. 차단층의 개구를 통하여 노출된 플랫 표면의 부분은 화학 공격을 받아 이의 내부에 광학 패스와 정확히 일렬을 이룬 광섬유가 위치하는 홈을 형성한다. 결국, 차단물질의 나머지 부분이 제거된다.
유리 블록의 플랫 표면은 평표면에 대하여 우묵 들어간 곳을 만들어 다른 평면의 표면과 같이된다.
광학 회로 패스를 만드는 데는 여러 가지 기술이 사용될 수 있다. 이 방법은 평표면의 영역은 이온 교환 방법을 적용하여 내부에 광학 채널을 형성할 수 있다. 이 방법은 평표면을 이온 교환 배쓰에 노출시키고, 유리 블록을 통하여 전기장을 가해 평표면에 형성된 채널이 표면 아래로 묻히게 하는 광학 단계를 포함할 수 있다.
또한, 광학 도파관 패스는 차단층이 없는 평표면의 부분에 형성될 수 있다. 예를들면, 유리 블록보다 굴절률이 큰 유리층을 차단층이 없는 평표면의 부분에 설치시킬 수 있다. 이 유리는 rf 스퍼터링, 증발 화학 증착과 화염 가수분해등 적당한 기술로 설치할 수 있다.
차단 물질이 층에 사진 석판술로 개구 형태를 형성시키는 방법은 하기의 단계를 포함한다. (a) 차단층에 감광 저항물질 층을 도포하는 단계, (b) 홈과 공학 소자의 도파관에 부합하는 디자인의 단일 포토마스크를 통하여 적당한 방사원에 감광층을 노출시키는 단계, (c) 노출된 감광층을 현상하는 단계, (d) 저항물질의 적당한 부분을 제거하여 도파관과 형성된 홈의 위치에 부합하는 저항물질에 개구를 형성하는 단계, (e) 개구를 통하여 노출된 차단층의 부분을 제거하는 단계, (f) 잔류 저항물질을 제거하는 단계.
제1도와 제2도는 본 구체예에서 횡단 광 섬유 지지 쇼울더 기능을 하는 중앙 평면 부분(12)과 플랫 표면(14)을 갖는 단일체 유리 블록(10)을 나타낸다. 블록(10)을 구형 디스크로 나타냈으나, 직사각형을 포함하여 다른 형태를 가질수도 있다. 블록(10)은 초기에 균일한 두께로 형성될 수 있고, 쇼울더(14)는 부식, 연마등에 의해 형성될 수 있다. 후술하는 단계들은(12)와 (14)부분의 상대적 폭이 나타나지 않은 상태에서 제3도 및 제4도와 제6도 내지 제12도의 도식적 설명을 서술한 것이다. 그리고, 명확한 표현을 하기 위해서, 적층시킨 층의 두께뿐 아니라, 중앙 부분(12)과 쇼울더(14)의 판사이의 간격차가 확대되어 있다.
I (a) 차단물질 층(16) 및 (17)(제3도)을 중앙 평면 부분(12)과 쇼울더(14)의 위쪽 표면에 적층시키는 단계, I(b) 감광 저항물질 층(18) 및 (19)(제4도)을 (16)과 (17)층의 표면위에 도포하는 단계, I(c) 홈과 광학 소자의 도파관에 부합하는 디자인의 적절한 포토마스크를 통하여 적당한 방사원에 감광 층을 노출시키는 단계. 포토마스크는 사용된 광저항 형태에 따라 주로 투명한 성분 또는 주로 불투명한 성분이 될 수 있다. 예를들면, 양성 광저항의 사용에 적합한 제5도의 포토마스크는 두 개의 반투명패스(22)를 갖는 불투명 성분(20)을 포함할 수 있다.
I(d) 노출된 감광 층을 현상하고, 노출된 부분을 제거하여 개구(24) 및 (26)(제6도)를 형성한다. 개구(24)가 부분(12)의 표면에 형성된 도파관에 부합된다는 것과 개구(26)가 쇼울더(14)의 표면에 형성된 홈에 부합한다는 것이 주목된다.
I(e) 제7도에 나타낸 바와 같이, I (d)단계에서 노출된 차단 물질 부분을 제거하여 차단층(16)내의 개구(28)와 차단층(18)내의 개구(30)를 형성한다.
I(f) 잔류 광저항물질을 제거하여 제8도에 나타낸 마스크를 남긴다.
II(a) 저항물질 층(32)(제9도)을 다단 물질(16)위에 기포한다.
II(b) 쇼울더(14)의 윗면은 개구(30)을 통하여 화학 공격을 받아 광섬유가 위치하는 흠(34)을 형성한다(제 9도).
II(c) 저항물질 층(32)을 제거한다.
III(a) 차단불질(16)내의 개구(28)를 콩하여 노출된 표면 부분(12)을 따라 광학 도파관 패스를 형성시킨다. 처음에 서술한 구체예에서, 중앙부분(12)의 노출된 부분에 이온 교환 방법을 실시하여 이의 내부에 광학 채널(36)을 형성시킨다(제10도).
III(b) 잔류 차단물질을 제거한다.
III(c) 필요에 따라, 초기에 형성된 광학 채널(36)을 제11도에 나타낸 바와 같이 묻을 수 있다. 이것은 광학 채널 맞은편의 표면 블록(10)위에 전기 전도충(40)을 가하고, 표면(12)을 용융염 배쓰에 접촉시키고, 블록을 통하여 전기장을 가함으로써 통상적으로 실시된다.
III(d) 그후, 전도층(40)을 제거하고 생성된 생성물을 제12도에 나타냈다. 제조된 생성물, 집적 광학 소자(44)의 단면도를 제13도에 나타냈다.
또한, II와 III 단계는 역순으로 실시할 수 있다.
본 명세서에서 개시한 특별한 예에서, 표면(14)은 광학 도파관 패스를 형성하는 과정중에는 차단되지 않는다. 이 패스를 형성하는 과정이 표면(14)에 해로운 영향을 준다면, 상기 과정중에 상기 표면을 차단시켜야 한다. 광학 패스를 형성하는 공정의 제조시에 차단물질을 표면(14)에 도포할 경우에는, 상기 저항물질을 후에 제거한다.
차단물질 층(16) 및 (18)은 단계 II(b)의 화학 공격과 단계 III(a)의 이온 교환 공정에 사용되는 보통 350-400℃정도의 용융염 배쓰 온도를 견딜 수 있는 물질로 형성되어야 한다. 상기 물질은 실리콘과 같이 높은 온도를 견딜 수 있는 특정 중합체 물질을 사용하는 가능성을 배제하지 않는다하더라도, 대개 무기물질(예를들면, Si3N4티타늄)일 것이다. 바람직한 무기 물질은 규소 질소화물, Si3N4이다. 상기 차단제는 물질의 성질에 따라, 여러 가지 공지된 방법, 예를들면 증기상 증착, 스퍼터링, 증발, 피복 조성물의 도포등으로 적층시킬 수 있다.
I(b) 단계에서 도포된 감광 저항불질의 유형 및 II(a) 단계에서 도포된 저항물질의 유형은 상기 저항물질이 I(e)와 II(b) 단계에서 사용된 화학 약품에 저항성이 있는 한, 감광성의 여부는 중요하지 않는다. 감광성과 비감광성의 여부는 중요하지 않다. 감광성과 비감광성의 많은 저항물질이 특허 문헌에 기록되어 있고, 시판되고 있다. 상기 물질의 선택은 전문가에 의해 결정된다. 하기 생성물은 시판되고 있는 감광 저항물질의 예이다.
-양성 수지 : AX 1450J(Shipley Company)
KODAK 820(KODAK)
HPR 204(Olin Hunt Corporation)
-음성 수지 : KODAK 747(KODAK)
HNR 120(Lin Hunt Corporation)
II(b) 단계의 화학 공격은 종래의 조판(부식) 배쓰, 예를 들면, 황산과 플루오로화 수소산을 함유하는 수성 배쓰를 사용하여 실시할 수 있다.
저항물질을 제거하는 것은 저항물질이 성질에 따라 적당한 수성 또는 유기용매를 사용하거나 플라즈마를 사용하여 실시할 수 있다.
이온 교환에 의한 광학 패스의 형성 방법은 통상적으로 실시된다. 이온 교환후, 필요에 따라, 전기장 유도하의 추가의 이온 교환 공정에 의하여 상기 형성된 도파관을 묻을 수 있다. 세부 사항은 하기의 논문과 특허에 서술된 관련 기술에 의해 알 수 있다.
문헌[-J. Goell et al., BELL System Tech, J., 48권, pp. 3445-48(1969), -H. Osterberg et al., J. of Optical Soc. of America, 54권, pp. 1078-1084(1964), -미합중국 특허 제3,880,630호 및 제4,765,702호].
제14도에 나타낸 바와 같이, 광섬유를 집적 광학 회로에 연결시킬 수 있다. 코어(51)와 피복층(52)을 포함하는 섬유(50)는 홈(34)에 위치하여, 이의 끝면이 경계면 쇼울더(55)의 수직 측면에 인접하는데, 상기 섬유 끝면이 쇼울더(55)에서 수 미크론의 간격을 두고 위치한다. 흠(34)과 광학 패스(36)가 형성되는 공정에 의하여, 섬유 끝은 광학 패스(36)의 말단과 일렬을 이룬다. 광섬유를 홈(34)에 배치시킨후, 적당한 접착제(56)(예를들면, 자외선하에 경화되는 접착제)로 결합시킬 수 있다.
물론, 집적 광학 소자는 제13도의 단순한 접속기 이외의 것이 될 수 있으며 예를 들면, 상기 소자는 광학 채널의 성질에 따라 결합기-분할기, 단일 모드 결합기, 다중 모드 결합기광섬유와 조준 렌즈가 일렬이 되게 배열한 소자, 다중 모드 모니터등이 될 수 있다. 여러가지 집적 광학 소자를 설명하고 있는 미합중국 특허 제4,765,702호를 참고한다.
제15도와 제16도는 이온 교환 이외의 기술을 사용하여 집적 광학 소자의 광학 채널을 형성시킬 수 있다는 것을 나타낸다. 상기 도면에서 제9도와 유사한 소자는 제1 프라임이 표시된 숫자로 나타낸다.
다른 구체예의 초기단계 I (a) 단계 내지 제9도의 중간 생성물을 형성하는 II(b) 단계와 동일하다. 제15도는 저항물질 층(32)이 제거된 후의 중간 생성물을 나타내고 있다. 저항물질 층(60)은 층(17')위에 취치하여 홈(34')안의 불질의 계속되는 적층을 막는다. 상대적으로 굴절률이 큰 물질의 층(62)은 rf 스퍼터링, 증발, 화학 증착, 화염 가수분해 등의 종래의 기술에 의해 층(16')의 표면에 적층될 수 있다. 예를들면, 블록(10')이 SiO2로 형성된다면, 층(62)은 GeO2, TiO2등의 산화물로 도프된 SiO2를 포함하여 SiO2보다 굴절률이 큰 유리로 제조할 수 있다. 층(62)의 부분(63)은 홈(34')과 일렬을 이루어 표면(12')위에 적층된다. 저항물질 층(60)과 층(16')와 (17')을 제거하여 생성된 제16도의 집적 광학 소자를 얻는다. 필요에 따라, 도파관 패스(63)보다 작은 굴절률의 피복 유리층(65)은 패스(63)위에 유사하게 적층된다.
표면(12), (12')에 대한 표면(14), (14')의 상대적 차이는 표면(12), (12')에 대한 광학 패스의 위치와 표면(14), (14')에 대한 광섬유 축의 위치에 따라 다르다. 표면(14), (14') 위의 광섬유 축의 높이는 섬유 직경과 홈(34), (34')의 폭에 따라 다르다. 제12도의 구체예에서, 광학 패스가 표면(12) 아래에 위치하면, 표면(14)는 충분한 거리로 우묵 들어가서 광섬유 축이 표면(12)아래에 위치해야 한다. 제16도의 구체예에서, 광학 패스(63)가 표면(12')위에 있으므로, 표면(14')은 제12도에서와 같은 정도로 우묵 들어가 있을 필요는 없다. 만일 광학 패스 축이 표면(12')위에 충분한 거리로 위치한다면, 상기 표면은 표면(14')과 동일한 평면에 있을 수 있다.
본 발명을 더 자세히 설명하기 위해 다음의 비제한 실시예를 제시하고자 한다.
A. 유리 블록(10)의 제조
깨끗하게 닦은 지름 60mm, 두께 3mm인 유리 원판을 준비한다. 탈수시키기 위해, 상기 유리 원판에 120℃에서 1시간 동안 열을 가한다. 상기 원판을 실온에서 2분동안 기체 헥사메틸디실란과 접촉시켜 접착 촉진제를 원판위에 적층시킨다. 그리고나서, 45초 동안 3500t/mn의 원심력을 이용하여 감광 저항 조성물 (SHIPLEY Compnay에서 판매하는 AZ 1450 J 수지)을 상기 처리한 원판위에 적층시켜 약 1.9μm두께의 층을 얻는다. 상기 층에 30분간 90℃의 열을 가하여 용매를 제거한다. 그후, 형성될 플랫 쇼울더에 부합하는 불투명한 중앙 부분과 투명한 양편의 두 부분을 갖는 포토마스크를 통하여 원판 위쪽표면의 감광 수지를 노출시키는데, 노출기계는 SULZER ELECTRO TECHNICAL Compnay에서 판매하는 SET MAT 750이다. 노출 방사는 365nm 내지 436nm의 파장과 156mJ의 에너지를 갖는다.
노출후, 평평한 부분에 부합하는 노출 부분을 20% 부피 물내의 SHIPLEY Company의
Figure kpo00001
Shipley 351 현상제”를 사용하여 제거한다. 현상 시간은 22℃에서 2분간이다. 그 다음, 가열은 30분간 105℃에서 가열하고, 200℃에 1시간 동안 가열시켜 저항물질을 경화시킨다.
현상 단계에 의해 제거되고, 플랫 쇼울더에 부합하는 윗쪽 표면 부분을 부피로 50 중량%의 99% 황산과 40중량%의 1% 플루오로화수소산으로 만들어진 부식 배쓰에 부식시킨다. 부식(절삭)시간은 125분이며, 75μm의 절삭 깊이를 얻는다. ETA ELECRTRO TECH 의 플라즈마 기기에 의해 생성된 산소플라즈마는 잔류 수지를 제거하는데 사용한다. 작동 조건은 다음과 같다. 압력=200mtorr, 전력=500W, 시간=1시간. 중앙 평면 부분(12)과 중앙 부분에 비해 우묵 들어간 양쪽의 두 개의 쇼울더(14)를 갖는 유리 블록(10)이 형성된다. 본 명세서에서 사용된 우묵 들어간(recessed)의 의미는 표면이 다른 평면에 있으며, 플랫 표면의 높이가 평표면의 높이보다 낮다는 것을 의미한다. 흠의 폭 75μm에 따라 다른 수치들이 결정되었다.
B. Si3N4차단 층의 적층
규소 질소화물의 차단층은 하기 조건하에 증기상 적층에 의해 유리 블록(10)의 위쪽 표면에 적층된다.
장치 : ETA ELECTROTECH의 플라즈마기 310
기체 : 질소내의 SIH42％
유속 : 2000SCCM(표준 cm/분)
압력 : 750mtorr
전력 : 60W
온도 : 300℃
시간 : 1시간
이로써, Si3N4의 층(16) 및 (17)(제2도)를 형성시켰으며, 상기 층의 두께는 1μm이다.
C. 차단 물질의 사진제판
제3도에서 나타낸 바와 같이, 감광 저항물질 층(18) 및 (19)은 차단물질층(16) 및 (17)위에 각각 도포되어 접착 촉진제 도포물의 가열을 포함하여 상기(A)의 조작 절차에 이어서 행해진다.
흠과 도파관에 부합되는 투명 부위(22)를 갖는 불투명 소자를 포함하는 포토마스크(20) (제5도)를 통하여 상기 생성된 감광층을 노출시키며, 상기 노출기기와 작동 조건은 A 부분에 서술된 바와 같다.
A 부분에 서술된 방식으로, 노출부분을 제거하고(홈과 도파관에 부합하게), 최종 가열 과정을 포함한다. 그래서, 수지 물질을 제거하여 도파관이 형성된 부위에 개구(24)와 일렬의 흠이 형성된 부분의 개구(26)의 생성되고, 상기 개구(24) 및 (26)가 제6도에서와 같이 적절하게 배열된 소자를 얻는다.
차단물질 층(16) 및 (17)의 노출된 부분을 부식시킨다. 이 과정은 하기 조건하에서 플라즈마를 사용하여 실시한다.
장치 : ETA ELECTROTECH의 플라즈마기 505
기체 : CF4＋4％ O2
압력 : 200mtorr
전력 : 200W
시간 : 1시간
이렇게 하여, 차단물질 층(16)이 개구(28)를 포함하고, 층(17)이 개구(30)를 포함하는 제7도의 부품이 형성된다.
최근, A부분에 서술된 산소 플라즈마를 사용하여 저항물질 층(18)과 (19)의 잔류 부분을 제거하여, 제8도의 부품을 제조한다.
D. 광섬유가 위치하는 홈의 부식
중앙 부분(12)을 A 부분에서 서술된 저항물질 층(32)으로 덮는다. 그후, 개구(30)를 통하여 노출된 쇼울더(14) 부분을 A 부분에서 나타낸 것과 유사하게 부식시킨다. 부식 시간이 80분이면, 약 50μm의 절삭 깊이가 생성된다. 제8도에 나타낸 바와 같이, 상기 방법에 의해 형성된 홈(34)의 조판된 형태는 거의 반원형이다.
E. 이온 교환
산소 플라즈마를 사용하여 A 부분에서 나타낸 방법으로 중앙 부분(12)을 덮는 저항물질(32)을 제거한다. 부분(12)의 윗부분이 차단된 표면에 통상의 이온 교환법을 적용한다. 부분(12)을 3시간동안 등몰비의 AgNO3와 AgCI와 형성된 용융염 배쓰에서 370℃로 처리하여, Ag+이온을 개구(28)를 통하여 노출된 표면부분(12)의 유리에 존재하는 알칼리 금속 이온으로 치환시킨다. 유리의 굴절률은 상기 방법으로 부분적으로 변경되어 유리의 표면부분에 광학채널(36)을 생성한다. 그리하여, 원판을 염 배쓰에서 꺼내고, C 부분에서와 같은 방식으로 플라즈마를 사용하여 차단물질을 제거한다.
필요에 따라, 광학 채널(36)을 묻을 수 있다. 이것은 금 층(40)을 포함하는 광학 채널을 갖는 원판(10)의 반대 면을 덮음으로써 행해진다. 도파관(36)을 갖는 블록의 면은 83몰%의 KNO3와 17몰%의 NaNO3를 포함하는 용융 염 배쓰와 접촉하게 주의해서 설치하여, 365℃에서 4시간, 15분동안 행하며, 금 층과 배쓰내의 백금 전극 사이에 33V/mm의 전기장을 걸고, 배쓰와 금층에 대해서 양성 극성을 띠게한다. 상기 처리는 도파관(36)을 묻는 효과를 나타내며, 이는 제11도의 유리 표면 아래로 약 25μm떨어져서 위치하는 준-원형의 다중모드 도파관(42)을 형성시킨다. 금 층(12)을 적당한 화학 공격, 예를들면 왕수의 공격으로 제거하여, 제12도에 나타낸 생성물을 얻는다.
새성된 생성물, 집적 광학 소자(44)를 제13도에 나타낸다. 특정 실시예에서, 집적 광학 소자(44)는 두쌍의 광섬유와 쉽게 연결되는 이중 접속기가 된다. 개구(24)와 (26)(제6도)가 포토마스크를 통하여 단일 노출에 의해 형성되었다는 사실은 상기 개구 및 결과적으로, 차단 개구(28) 및 (30) (제7도)를 정밀 배열시킨다는 것이다. 결론적으로, 개구(30)와 관련하여 부식된 일련의 홈(34)은 광학 패스(42)와 정밀하게 일렬을 이루고, 이는 개구(28)를 통한 화학 처리에 의해 형성된다. 이러한 일렬의 홈은 홈에 위치한 광섬유의 끝면과 이웃하는 단자 또는 광학 회로 패스의 끝면사이에서 정확하게 배열되게 한다.
본 발명의 구조, 작용, 적합한 물질 또는 도시되거나 서술된 구체예의 정밀한 설명에 한정되지 않고, 본 기술의 기술자에게 있어 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 수정물이나 등가물을 나타내고 있는 것으로 이해된다. 따라서 본 발명은 다음의 특허청구의 범위에 의해 한정된다.

Claims (14)

  1. 광섬유가 상기 광학 소자의 광학 도파관과 일렬을 이루도록 설치된 하나 이상의 홈을 갖는 집적광학 소자의 제조방법에 있어서, 하나이상의 평(planar)표면과 상기 평표면에 대하여 측면에 위치하는 하나이상의 플랫(flat) 표면을 포함하는 유리 블록을 제조하는 단계, 차단 물질 층을 상기 평표면에 적층시키고, 차단 물질 층을 상기 플랫표면에 적층시키는 단계, 상기플랫 표면위에 있는 상기 차단 물질층에 상기 광학 소자 홈에 부합하는 디자인의 1차 패턴형성된 개구를 사진 석판술로 형성시키는 단계, 상기 평표면위에 있는 상기 차단 물질 층에 상기 광학 소자의 도파관에 부합하는 디자인의 2차 패턴형성된 개구를 상기 1차 패턴형성된 개구와 일렬을 이루게 사진 석판술로 형성시키는 단계, 상기 2차 패턴형성된 개구를 통하여 광학도파관 패스를 형성시키는 단계, 상기 1차 패턴형성된 개구를 통하여 노출된 상기 플랫 표면에 화학 공격을 가하여, 이의 내부에 상기 광학 패스와 정확하게 일렬을 이루는 광섬유가 위치하는 홈을 형성시키는 단계 및 상기 차단물질의 잔류 부분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 집적 광학 소자의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플랫 표면에 화학 공격을 가하는 단계가 광학 도파관 패스를 형성시키는 단계 이전에 실시되며, 상기 방법이 상기 플랫 표면에 화학 공격을 가하기 이전에 상기 평표면 위에 있는 상기 차단물질의 부분에 화학 저항물질 층을 가하는 단계를 포함할 수 있는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 광학 도파관 패스를 형성하는 단계가 상기 플랫 표면에 화학 공격을 가하는 단계 이전에 실시되며, 상기 방법이 상기 평표면에 화학 공격을 가하기 이전에 상기 평표면 위에 있는 차단물질의 부분에 화학 저항물질 층을 가하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 평표면에 대하여 상기 플랫 표면이 우묵 들어가서 상기 플랫 표면이 다른 평면에 있게 되는 유리 블력을 제조하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 2차 패턴형성된 개구를 통해 광학 도파관 패스를 형성하는 단계가 차단층이 없는 상기 평표면 부위에 이온 교환방법을 실시하여 이의 내부에 광학 채널을 형성시키는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 평표면에 형성된 상기 채널을 상기 평표면 아래 묻는 보조 처리를 포함할 수 있는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 2차 패턴형성된 개구를 통하여 광학 도파관 패스를 형성하는 단계가 차단층이 없는 상기 평표면의 부위에 광학 도파관 패스를 형성시키는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 광학 도파관 패스를 형성하는 단계가 차단층이 없는 상기 평표면의 상기 부분위에 rf 스퍼터링. 증발, 화학 증착 및 화염 가수분해로 구성된 군에서 선택죈 방법에 의해 유리 층을 적층시키는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 차단 물질 층에 상기 1차 및 2차 패턴형성된 개구를 사진 석판술로 형성하는 단계가 단일 노출 단계를 갖는 공정에 의해 실시되는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 차단 물질 층에 상기 1차 및 2차 패턴형성된 개구를 사진 석판술로 형성되는 단계가 하기 단계를 포함하는 방법, 감광 저항물질 층을 상기 차단층위에 도포하는 단계, 상기 광학 소자의 홈과 도파관에 부합되는 디자인의 단일 포토마스크를 통하여 상기 감광층을 적당한 방사원에 노출시키는 단계, 노출된 감광층을 현상하는 단계, 저항물질의 적당한 부분을 제거하여, 형성될 상기 도파관 및 홈의 위치에 부합하는 개구를 상기 저항물질에 형성하는 단계, 상기 개구를 통하여 노출된 차단 층의 부분을 제거하는 단계 및 잔류 저항물질을 제거하는 단계.
  11. 광섬유가 광학 소자의 광학 도파관과 일렬을 이루도록 설치된 하나이상의 홈을 갖는 집적 광학 소자의 제조 방법에 있어서, 하나이상의 평표면과 상기 평표면에 대하여 우묵 들어간 하나이상의 플랫표면을 갖는 유리 블록을 제조하는 단계 차단 물질 층을 상기 평표면과 상기 플랫 표면에 적층시키는 단계, 상기 차단 물질 층위에 감광 저항물질 층을 도포하는 단계, 상기 광학 소자에 만들어질 홈과 도파관에 부합하는 디자인을 갖는 포토마스크를 통하여 상기 감광층을 적당한 방사원에 노출시키는 단계, 상기 노출된 감광층을 현상하고, 저항물질 부분을 제거하여 형성될 상기 도파관과 홈에 부합하는 개구를 형성시키는 단계, 상기 저항층내의 개구를 통하여 노출된 상기 차단층의 부분을 제거하는 단계, 잔류 저항물질을 제거하는 단계, 상기 평표면위의 차단물질에 화학 저항물질 층을 도포하는 단계, 상기 차단 물질 층내의 개구를 통하여 노출된 상기 플랫 표면의 부분에 화학 공격을 가하여 이의 내부에 광섬유가 위치하는 홈을 형성시키는 단계, 상기 화학 저항물질을 제거하는 단계, 차단 물질이 없는 상기 평표면의 부위에 이온 교환 방법을 실시하여 이의 내부에 광학 채널을 형성하는 단계 및 상기 차단물질의 잔류 부분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 평표면내에 형성된 상기 채널을 상기 평표면 아래에 묻는 보조 처리를 포함할 수 있는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 차단층이 규소 질소화물로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 광학 패스의 끝에 인접한 상기 광섬유의 끝면을 갖는 상기 홈에 광섬유를 설치하고, 상기 광섬유를 상기 집적 광학 소자에 고정시키는 단계를 포함할수 있는 방법.
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