KR100889976B1 - 광 모듈과 이를 이용한 광 센서 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광 모듈과 이를 이용한 광 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 복수개의 광학통로를 구비하는 반도체기판과, 상기 반도체기판의 상부에 형성된 광학유리기판과, 상기 광학유리기판의 상부에 형성된 시료대와, 상기 시료대의 상부에 형성되며, 표면플라즈몬 공명으로 광을 감지하여 일정각도로 반사시키기 위한 적어도 하나의 센서금속막과, 상기 반도체기판의 하면에 배치되며, 상기 복수개의 광학통로 중 어느 하나의 광학통로를 향해 특정 파장의 광을 방출하기 위한 광원부와, 상기 반도체기판과 광원부 사이에 배치되며, 상기 광원부로부터 방출된 광을 횡자기적 광으로 편광하기 위한 편광판과, 상기 반도체기판과 광학유리기판 사이에 배치되며, 상기 편광된 광을 특정 각도로 회절하여 상기 센서금속막에 입사시키기 위한 회절격자판과, 상기 반도체기판의 하면에 배치되며, 상기 복수개의 광학통로 중 적어도 하나의 광학통로를 경유하여 상기 센서금속막으로부터 반사된 광을 검출하기 위한 적어도 하나의 수광부를 포함함으로써, 다양한 기능의 광소자를 제작할 수 있는 효과가 있다.

실리콘, 비등방식각, 광학통로, 렌즈, 광원부, 수광부, 회절격자판, 광 모듈, 광 센서

Description

광 모듈과 이를 이용한 광 센서 및 그 제조방법{OPTICAL MODULE AND OPTICAL SENSOR USING THE SAME AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

도 1은 본 발명에 의한 기판형 광 모듈을 구성하는 다양한 단위소자들의 구조를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층형 광 모듈을 이용한 광 센서의 평면도와 단면도를 함께 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 적층형 광 모듈을 이용한 광 센서의 평면도와 단면도를 함께 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 적층형 광 모듈을 이용한 광 센서의 평면도와 단면도를 함께 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 적층형 광 모듈을 이용한 광 센서의 평면도와 단면도를 함께 도시한 도면.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ***

1,3,5,7 : 광학통로, 10 : 구멍,

10' : 홈, 11,12,13,14 : 렌즈,

15 : 광전소자, 16,19 : 투명한 광학매질,

17,18 : 광학요소

본 발명은 광 모듈과 이를 이용한 광 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평판인쇄공정을 사용하는 마이크로 광학기술을 적용한 기판형 광 모듈과 이를 이용한 광 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 마이크로 광학기술은 디스플레이, 광통신소자 등의 여러 분야에서 중요하게 사용되고 있다.

특히, 전자소자의 제작에 사용되던 평판인쇄공정 기술이 마이크로 광 부품의 제조에 적용되어, 전하결합소자(CCD; Charge-Coupled Device), 투사형 디스플레이나 씨모스 영상센서(CIS; CMOS Image Sensor) 등에서 마이크로렌즈 어레이와 칼라필터의 제조에 활용되고 있으며, 액정 디스플레이(LCD; Liquid Crystal Display)의 조명판(BLU; Back Light Unit) 등의 디스플레이 관련 광 부품과, 통신용 광 송수신모듈 및 평판광회로, 그리고 백색 또는 삼색(RGB; Red, Green and Blue) 발광다이오드(LED; Light Emitting Diode) 광 모듈, 광 센서, 광 신호 처리기기, 광 멤스(MEMS; Micro-Electro-Mechanical System) 등의 다양한 기술 분야에서 광 모듈이 보다 작고 저렴하며 개선된 성능을 갖게 하는데 활용되고 있다.

먼저, 본 발명의 한 측면인 기판형 광 모듈의 종래 기술에 대하여 기술한 다.

지금까지 마이크로 광학소자의 기판으로는 광학유리판, 광학수지판, 실리콘 등의 다양한 재료를 사용하고 있으며, 기판면은 평판 인쇄공정, 식각, 몰딩 등의 방법으로 표면을 가공하여 제작된다. 표면 가공에 의한 투명기판 광 모듈의 예시로서 씨모스 영상센서나 투사형 액정디스플레이 등에 사용되는 마이크로렌즈 어레이와 액정 디스플레이(LCD)에 사용되는 조명판을 예로 들 수 있다.

영상센서나 투사형 액정 디스플레이(LCD)에서 화소의 셀(Cell) 단위로 마이크로렌즈 어레이를 사용하여 빛을 집속하는 이유는 기판에 트랜지스터와 전기배선이 바둑판의 줄 모양으로 배치되어 상당부분을 차지하기 때문에, 각 화소의 광이 감응하는 부분에 빛의 세기를 증가시키기 위한 것이다.

마이크로렌즈 기판에 수직한 방향으로 들어온 빛은 렌즈를 지나면서 각각의 렌즈 초점으로 빛을 모아준다. 씨모스 영상센서의 경우는 게이트(Gate)에 빛을 모아주어 화소의 광 감도를 높여주며, 투사형 디스플레이의 경우 액정 셀(Cell)로 들어가는 투광량을 증가시켜 휘도를 개선시킨다.

기존의 투사형 액정 디스플레이(LCD)의 경우 마이크로렌즈 어레이는 평판 인쇄공정으로 수십 미크론 간격의 2차원 배열된 포토레지스트(Photoresist) 셀(Cell) 패턴을 만든 다음, 이를 가열함으로서 포토레지스트를 녹여 그 표면장력으로 구면형태의 포토레지스트 렌즈 어레이를 만들고, 이를 그 하부의 광학박막 또는 광학기판에 건식식각으로 전사함으로서 만든다.

다른 방법으로는 수백도 정도의 저온에서도 녹을 수 있는 붕인산유리(BPSG; Boro-Phospho-Silicate Glass)막을 기판 위에 형성한 다음, 상기한 포토레지스트 셀 패턴을 식각 마스크로 하여 붕인산유리를 건식식각하고, 포토레지스트 패턴을 제거한 다음에, 이를 가열함으로서 붕인산유리의 셀들을 녹여서 그 표면장력으로 구면형태의 렌즈어레이를 만든다(일본공개공보 평06-326285호, 대한민국 공개특허 제2005-0025230호 및 제2003-0004045호 참조).

마이크로렌즈가 가공된 기판은 박막트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor)가 집적된 액정 셀 기판과 광학경로가 정렬이 되도록 광학수지로 접합하여 제조된다. 투사형 액정 디스플레이(LCD)의 마이크로렌즈 기술은 이처럼 두 장의 기판을 서로 붙여서 사용한다는 의미에서, 본 발명의 취지인 적층기판형 광 모듈의 형태라고 볼 수 있다.

또한, 액정 디스플레이의 조명장치(LCD BLU)는 투명수지로 만든 도광판에 프리즘, 확산판, 편광판 등의 시트(Sheet) 필름을 붙인 구조를 사용한다. 이 구조에서는 도광판 가장자리에 가느다란 냉음극 형광등(CCFL; Cold Cathode Fluorescent Lamps)을 모서리와 평행하게 정렬하고, 도광판 내부로 빛이 전반사하여 진행하도록 광을 입사시키고, 기판에 부착된 프리즘 시트에 의하여 전반사하며 진행하는 광을 기판 전면에서 기판에 수직한 방향으로 굴절시켜 이를 다시 확산판으로 분산시킴으로서 기판에 수직한 방향으로 액정 셀(Cell)을 조명한다.

이 방식은 본 발명의 취지인 '기판의 적층' 대신에 각종 시트들을 도광판에 붙여서 사용하고 있으며, 본 발명의 취지인 '기판에 수직과 수평한 방향의 광학경로를 변환 및 활용'하는 경우이다. 그러나, 그 기능은 단지 빛을 기판에 수직한 방향으로 고루 분산 및 조명하는 비교적 단순한 기능이라고 할 수 있다.

기판형 광 모듈의 예로서 상기와 같은 투명기판을 사용하는 방식 이외에도 실리콘을 기판으로 사용하는 경우도 있다. 이 경우는 비등방식각법(실리콘 결정면들의 에칭특성 차이를 이용한 습식식각법)을 써서 기판면에 인쇄한 패턴을 이용하여 수 내지 수백 미크론 크기의 미세 구조물을 가공하며, 이처럼 기판에 가공된 구조물들을 이용하면 발광원이나 광검출기 등의 광전소자 또는 광섬유나 렌즈 등의 개별 광학소자들을 플립칩 본딩(Flip-chip bonding)과 같은 개별소자 접합법을 사용하여 간단히 정렬하고 고정함으로서 광학적 조립을 마칠 수 있다.

이 기술은 실리콘 광학대(SiOB; Silicon Optical Bench)라 하며, 발광원, 광검출기, 광섬유, 마이크로렌즈 등의 여러 광학요소들을 기판의 한 면만을 사용하여 기판면을 관통함이 없이 기판면 방향으로 광학경로를 형성하여 통신용 광소자의 패키징 등에 활용되고 있다(Silica-based optical integrated circuits IEE Proc. Optoelectronics, vol 143, 263-280 (1996) 참조).

상기한 기판형 마이크로 광 모듈의 예시들은 투명한 광학기판 표면에 렌즈 등의 광학요소를 제작함으로써, 기판에 수직하게 광을 통과시키면서 렌즈어레이의 기능을 얻는 것이거나, 투명한 기판을 따라서 광이 진행하게 하면서 기판표면에 가공 또는 부착된 광학요소에 의하여 기판에 수직한 방향으로 빛을 분산 및 조명하는 기능을 얻는 방식이거나, 또는 실리콘 기판을 써서 그 표면에 미세 구조물들을 만들고 이를 이용하여 미세한 광전소자들을 광학적으로 정렬하는데 사용하는 것들이다.

다음으로, 본 발명의 다른 측면인 기판형 광 모듈을 이용한 광 센서, 특히 표면플라즈몬(SPR; Surface Plasmon Resonance) 광 센서를 기술한다. 지금까지의 기판형 광 모듈은 주로 상기한 디스플레이 혹은 광통신과 관련하여 응용되어왔다.

그러나, 이 발명에서는 상기한 한 측면의 기판형 광 모듈을 바이오 광 센서에 적용하고자 한다. 물론 본 발명의 취지는 디스플레이나 광통신소자 또는 멤스(MEMS) 등의 여러 분야에도 적용될 수 있음을 언급한다.

이러한 표면플라즈몬 광 센서는 생체물질을 분자수준에서 조작하여 형광라벨을 부착할 필요가 없을 뿐만 아니라, 센서표면에서 일어나는 극히 적은 량의 반응을 분자수준에서 검출할 수 있으므로 큰 관심을 받고 있다. 표면플라즈몬 광 센서는 이미 프리즘을 사용하는 방법(Biacore 사), 회절격자를 사용하는 방법(HTS biosystems), 광섬유나 도파로를 사용하는 방법 등의 다양한 방법들이 개발되었다(Surface plasmon sensors review, Sensors and Actuators B54, 3-15 (1999) 참조).

프리즘이나 회절격자형 표면플라즈몬 광 센서에서는, 센서면에 입사되는 입사광의 입사각을 표면플라즈몬의 공명각 근처에서 반사광의 강도변화가 가장 큰 각도에 고정하고, 표면에서의 분자결합에 의하여 유기되는 반사광의 세기변화로서 센서의 감지신호를 측정한다(미국특허 제5,965,456호 참조). 이러한 방식은 센서의 감도가 높으므로 많이 사용되는 방식이다. 그러나, 광의 입사각 조절에 회전기구를 사용하므로 장치가 커지고, 휴대용 또는 마이크로칩 형태로 제작하기가 어려운 단점이 있다.

입사광의 회전기구를 없애고 이를 보다 소형화한 방식으로서, 다각형 프리즘의 한 면인 센서 표면에 입사하는 광을 평행광 대신에 발산광으로 사용하고, 센서표면에서 발산하며 나오는 광을 검출기어레이를 사용함으로써, 회전기구가 없이 각도변화에 따른 광의 강도변화를 검출하는 방식이 텍사스 인스트루먼트(TI; Texas Instruments)사에 의하여 개발되었다(EP 제0797091호) 그러나, 상기 TI의 검출기어레이 방법은 정밀도가 떨어지는 단점을 갖으며 마이크로 소자형태로 제작하기에는 여전히 어렵다.

상기의 방법 외로도 회절격자와 마이크로 광학대를 사용하는 방법이 있다. 이 방법은 부피가 커서 기판형 광 센서 모듈이라고 하기도 어렵고 소형화에도 한계가 있을 뿐만 아니라, 고정식 회절격자를 쓰므로 표면플라즈몬 공명각의 조절도 되지 않는 단점이 있다(대한민국 공개특허공보 제2001-0110428호 참조).

전술한 종래의 기술에서 기판형 광 모듈 기술의 세 가지 예시를 상술하였다. 첫째로, 아직 기판형 마이크로렌즈 어레이 기술은 기존의 반도체 박막기술이나 평판 인쇄공정을 써서 정교히 렌즈셀들을 제작하는 것으로서 그 광학적 기능도 매우 단순하다.

둘째로, LCD의 BLU는 도광, 반사굴절, 확산, 편광 등의 보다 많은 기능이 들어있다. 그러나 특정 위치간의 광학적 연결이기보다는 선발광을 면발광으로 바꾸는 광의 분배 또는 확산과정이며 본격적 의미에서의 정밀 마이크로광학 기술에는 아직 미치지 못한다.

셋째로, 실리콘 광학대(SiOB) 기술은 특정위치 또는 소자간의 광학적 기능 을 연결하는 것으로서 본격적 의미에서 마이크로광학 기술이 사용된다. 하지만, 단일기판에서의 단일면만을 사용하며 따라서 그 기능이나 집적도에서 제한이 있게 된다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 보다 정교한 광학적 정렬이 요구되는 다수의 레이저다이오드, 포토다이오드, 렌즈, 회절격자, 편광판 등의 광학요소들을 연결하고 광학적 기능들을 보다 집적하는 형태로 만들도록 기판형 광 모듈의 구조를 개선함으로써, 기존의 단일 기판형 광 모듈로는 얻을 수 없는 다양한 기능성을 갖으면서 광 센서, 광통신소자, 디스플레이 등의 여러 광 모듈의 제작에도 활용될 수 있는 기판형 광 모듈을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상술한 기판형 광 모듈에서의 기술적 과제를 해결하고 이를 이용한 광 센서 예컨대, 표면플라즈몬 광 센서를 제공하는데 있다. 특히, 본 발명의 표면플라즈몬 광 센서에서는 광학정렬, 크기, 구조적 문제, 정밀도 등의 기존 기술에서의 문제점들을 해결할 수 있도록 실리콘 광학대(SiOB) 기술을 개선하고 이를 기존의 투명광학기판과 적층하여 사용함으로써, 보다 개선된 표면플라즈몬 광 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 적어도 하나의 광학통로를 구비하는 기판; 및 상기 광학통로 내에 삽입 고정되어 입사되는 광을 굴절시키기 위한 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 광 모듈을 제공하는 것이다.

여기서, 상기 광학통로는 상기 기판의 상하면이 광학적으로 연결될 수 있도록 상기 기판면에 수직 방향으로 관통되도록 피라미드 형태의 구멍으로 이루어짐이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 렌즈는 구 형상으로 이루어지며, 상기 광학통로 내에 삽입 시 상기 기판면 상부로 돌출된 부위는 평탄하게 연마되어 이루어진다.

바람직하게는, 상기 광학통로 주변의 기판면 또는 상기 평탄하게 연마된 렌즈면 상에 광을 발생시키기 위한 발광원 또는 입사되는 광을 검출하기 위한 광검출기가 더 구비된다.

바람직하게는, 상기 발광원은 레이저다이오드이며, 상기 광검출기는 포토다이오드이다.

본 발며의 제2 측면은, 일정두께의 투명한 광학매질이 구비된 적어도 하나의 광학통로를 형성하는 기판; 및 상기 투명한 광학매질 상에 형성되어 광학적 기능을 수행하기 위한 광학요소를 포함하는 광 모듈을 제공하는 것이다.

여기서, 상기 투명한 광학매질은 산화실리콘 유리박막으로 이루어짐이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 광학통로는 상기 기판의 한 면 혹은 양면에 피라미드 형태의 홈으로 이루어지며, 상기 홈의 내주면에 상기 기판의 상하면이 광학적으로 연결될 수 있도록 상기 일정두께의 투명한 광학매질이 형성되어 이루어진다.

바람직하게는, 상기 광학요소는 편광막, 위상막, 반사막, 박막필터, 광학코팅막, 투과 또는 회절 패턴 중 어느 하나로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 기판은 반도체기판, 광학유리기판, 결정기판 또는 광학수지기판 중 적어도 하나 또는 이들의 적층 결합으로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 반도체기판은 [100]면으로 이루어진 실리콘기판이다.

본 발명의 제3 측면은, 복수개의 광학통로를 구비하는 반도체기판; 상기 반도체기판의 상부에 형성된 광학유리기판; 상기 광학유리기판의 상부에 형성된 시료대; 상기 시료대의 상부에 형성되며, 표면플라즈몬 공명으로 광을 감지하여 일정각도로 반사시키기 위한 적어도 하나의 센서금속막; 상기 반도체기판의 하면에 배치되며, 상기 복수개의 광학통로 중 어느 하나의 광학통로를 향해 특정 파장의 광을 방출하기 위한 광원부; 상기 반도체기판과 광원부 사이에 배치되며, 상기 광원부로부터 방출된 광을 횡자기적 광으로 편광하기 위한 편광판; 상기 반도체기판과 광학유리기판 사이에 배치되며, 상기 편광된 광을 특정 각도로 회절하여 상기 센서금속막에 입사시키기 위한 회절격자판; 및 상기 반도체기판의 하면에 배치되며, 상기 복수개의 광학통로 중 적어도 하나의 광학통로를 경유하여 상기 센서금속막으로부터 반사된 광을 검출하기 위한 적어도 하나의 수광부를 포함하는 광 센서를 제공하는 것이다.

여기서, 상기 광원부는 레이저다이오드로 이루어짐이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 회절격자판은, 회절각을 조절하기 위해 상기 반도체기판의 상부에 형성된 가이드홈을 따라 이동가능하게 설치된다.

바람직하게는, 상기 회절격자판이 상기 가이드홈을 따라 이동 시 원활한 기계적 이동을 확보하기 위하여 윤활을 겸하는 광학유체가 더 포함된다.

바람직하게는, 상기 수광부는 포토다이오드이며, 상기 센서금속막으로부터 반사된 광은 상기 광학통로의 내부에서 반사되어 상기 포토다이오드로 입사된다.

본 발명의 제4 측면은, 복수개의 광학통로를 구비하는 반도체기판; 상기 반도체기판의 상부에 형성된 광학유리기판; 상기 광학유리기판의 상부에 형성된 시료대; 상기 시료대의 상부에 형성되며, 표면플라즈몬 공명으로 광을 감지하여 일정각도로 반사시키기 위한 적어도 하나의 센서금속막; 상기 반도체기판의 하면에 배치되며, 상기 복수개의 광학통로 중 어느 하나의 광학통로를 향해 특정 파장의 광을 방출하기 위한 광원부; 상기 광학통로 내에 삽입 고정되어 상기 광원부로부터 방출된 광을 굴절시키기 위한 적어도 하나의 렌즈; 상기 반도체기판과 광학유리기판 사이에 배치되며, 상기 렌즈로부터 굴절된 광을 특정 각도로 회절하여 상기 센서금속막에 입사시키기 위한 회절격자판; 상기 반도체기판의 하면에 배치되며, 상기 복수개의 광학통로 중 적어도 하나의 광학통로를 경유하여 상기 센서금속막으로부터 반사된 광을 검출하기 위한 적어도 하나의 수광부; 및 상기 반도체기판과 수광부 사이에 배치되며, 상기 센서금속막으로부터 반사된 광을 횡자기적 광으로 편광하기 위한 편광판을 포함하는 광 센서를 제공하는 것이다.

여기서, 상기 수광부는 칩 형태의 포토다이오드이며, 상기 센서금속막으로부터 반사된 광은 상기 광학통로의 내부에 삽입된 구 형상의 수광렌즈에 의해 굴절되어 상기 포토다이오드로 입사됨이 바람직하다.

본 발명의 제5 측면은, 적어도 하나의 광학통로를 구비하는 반도체기판; 상기 반도체기판의 상부에 형성된 광학유리기판; 상기 광학유리기판의 상부에 형성된 시료대; 상기 시료대의 상부에 형성되며, 표면플라즈몬 공명으로 광을 감지하여 일정각도로 반사시키기 위한 적어도 하나의 센서금속막; 상기 반도체기판의 하면에 배치되며, 상기 광학통로를 향해 특정 파장의 광을 방출하기 위한 광원부; 상기 광학통로 내에 삽입 고정되어 상기 광원부로부터 방출된 광을 굴절시키기 위한 적어도 하나의 렌즈; 상기 반도체기판과 광학유리기판 사이에 배치되며, 상기 렌즈로부터 굴절된 광을 특정 각도로 회절하여 상기 센서금속막에 입사시키기 위한 회절격자판; 상기 반도체기판의 가장자리 측면에 배치되며, 상기 광학유리기판 및 시료대의 전반사에 의해 상기 센서금속막으로부터 반사된 광을 검출하기 위한 적어도 하나의 수광부; 및 상기 반도체기판의 가장자리 측면과 상기 수광부 사이에 배치되며, 상기 센서금속막으로부터 반사된 광을 횡자기적 광으로 편광하기 위한 편광판을 포함하는 광 센서를 제공하는 것이다.

여기서, 상기 반도체기판은 실리콘기판이며, 상기 광학통로는 상기 실리콘기판의 상하면이 광학적으로 연결될 수 있도록 상기 실리콘기판면에 수직 방향으 로 관통되도록 피라미드 형태의 구멍으로 이루어짐이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 시료대는 광학유리 또는 광학수지의 기판으로 이루어진 다.

바람직하게는, 상기 광원부는 칩 형태의 레이저다이오드로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 렌즈는 상기 광원부로부터 방출된 광을 평행광으로 변환시키기 위하여 구 형상으로 이루어지며, 상기 광학통로 내에 삽입 시 상기 반도체기판면 상부로 돌출된 부위는 평탄하게 연마되어 이루어진다.

바람직하게는, 상기 회절격자판은, 회절각을 조절하기 위해 상기 반도체기판과 광학유리기판 사이에서 이동가능하게 설치된다.

바람직하게는, 상기 회절격자판의 회절격자가 광학적으로 오염되는 것을 방지하기 위해 회절면에 소정두께의 보호유리가 더 포함된다.

바람직하게는, 상기 회절격자판은 0차 회절을 억압하고, ±1차 회절을 증강한 회절격자선 단면구조를 이용하여 +1차와 -1차의 회절방향으로는 대칭으로 광을 회절시키며, 격자의 주기가 연속적 또는 단속적으로 변하도록 이루어진다.

바람직하게는, 상기 회절격자판의 대칭회절은, 대칭 배치된 두 개의 센서금속막으로부터 반사된 광을 대칭 배치된 두 개의 수광부로 각각 검출하고, 그 중 한 개는 기준광 다른 한 개는 측정광으로 사용하여 상기 두 개의 수광부의 신호를 차동증폭한다.

바람직하게는, 상기 수광부는 칩 형태의 포토다이오드이며, 상기 센서금속막으로부터 반사된 광은 상기 광학유리기판 및 시료대의 내부 전반사에 의해 상기 포토다이오드로 입사된다.

본 발명의 제6 측면은, 반도체기판; 상기 반도체기판의 상부에 형성된 광학유리기판; 상기 광학유리기판의 상부에 형성된 시료대; 상기 시료대의 상부에 형성되며, 표면플라즈몬 공명으로 광을 감지하여 일정각도로 반사시키기 위한 적어도 하나의 센서금속막; 상기 시료대의 상부에 배치되며, 상기 반도체기판의 상면을 향해 특정 파장의 광을 방출하기 위한 광원부; 상기 반도체기판의 상면에 형성되며, 상기 광원부로부터 방출된 광을 특정 각도로 회절하여 상기 센서금속막에 입사시키기 위한 복수개의 회절격자; 및 상기 반도체기판의 상면에 상기 복수개의 회절격자와 일정간격으로 이격되도록 형성되며, 상기 센서금속막으로부터 반사된 광을 검출하기 위한 적어도 하나의 수광부를 포함하는 광 센서를 제공하는 것이다.

여기서, 상기 반도체기판은 [100]면으로 이루어진 실리콘기판이며, 상기 회절격자 홈의 두 면은 [111]이 되도록 회절격자의 패턴을 이용하여 실리콘을 비등방식각하여 형성됨이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 회절격자 홈의 단면은 이등변삼각형으로 이루어지며, 격자면 [111]과 기판면 [100]은 서로 50도 내지 60도로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 회절격자의 회절은 상기 광원부로부터 방출된 기판면에 수직한 입사광을 두 번 반사하여 이루어진 +1차와 -1차의 대칭회절이다.

바람직하게는, 상기 수광부는 포토다이오드이며, 상기 센서금속막으로부터 출사된 광의 반사를 줄이기 위하여 상기 포토다이오드 상의 반도체기판에 격자패턴이 더 형성된다.

바람직하게는, 상기 반도체기판이 [100]면으로 이루어진 실리콘기판일 경우, 상기 격자패턴은 상기 실리콘기판의 비등방식각을 통해 격자면과 기판면이 서로 50도 내지 60도로 이루어지도록 형성된다.

본 발명의 제7 측면은, (a) 일정두께의 기판을 마련하는 단계; (b) 상기 기판 상에 적어도 하나의 광학통로를 형성하는 단계; 및 (c) 상기 광학통로 내에 입사되는 광을 굴절시키기 위한 적어도 하나의 렌즈를 삽입 고정하는 단계를 포함하는 광 모듈의 제조방법을 제공하는 것이다.

여기서, 상기 기판이 실리콘기판일 경우, 상기 광학통로는 상기 실리콘기판을 특정 패턴으로 비등방식각하여 상기 실리콘기판면에 수직 방향으로 관통하는 피라미드 형태의 구멍으로 형성함이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 기판이 [100]면으로 이루어진 실리콘기판일 경우, 상기 단계(b)는, (b-1) 상기 실리콘기판의 상하면 중 적어도 한 면에 질화실리콘막 또는 산화실리콘막을 형성하는 단계; (b-2) 상기 질화실리콘막 또는 산화실리콘막 상에 평판인쇄공정을 이용하여 직사각형의 감광막 패턴을 형성하는 단계; (b-3) 상기 감광막 패턴을 전사 식각하여 상기 질화실리콘막 또는 산화실리콘막에 전사하는 단계; 및 (b-4) 상기 전사된 질화실리콘막 또는 산화실리콘막의 패턴을 식각마스크로 상기 실리콘기판을 비등방식각하여 피라미드 형태의 구멍으로 이루어진 광학통로를 형성하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 렌즈는 구 형상으로 이루어지며, 상기 광학통로 내에 삽입 시 상기 기판면 상부로 돌출된 부위는 평탄하게 연마한다.

바람직하게는, 상기 광학통로 주변의 기판면 또는 상기 평탄하게 연마된 렌즈면 상에 플립칩 본딩을 통해 광을 발생시키기 위한 발광원 또는 입사되는 광을 검출하기 위한 광검출기를 더 부착한다.

본 발명의 제8 측면은, (a') 일정두께의 기판을 마련하는 단계; (b') 상기 기판 상에 투명한 광학매질이 구비된 적어도 하나의 광학통로를 형성하는 단계; 및 (c') 상기 투명한 광학매질 상에 다양한 광학적 기능을 수행하기 위한 광학요소를 형성하는 단계를 포함하는 광 모듈의 제조방법을 제공하는 것이다.

여기서, 상기 기판이 [100]면으로 이루어진 실리콘기판일 경우, 상기 투명한 광학매질은 상기 실리콘기판의 일부를 산화시켜 형성함이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 기판이 실리콘기판일 경우, 상기 단계(b')는, (b'-1) 상기 실리콘기판의 상하면 중 적어도 한 면에 평판인쇄공정으로 광학통로 패턴을 형성하는 단계; 및 (b'-2) 상기 실리콘기판을 비등방식각하여 일정두께의 실리콘막을 남긴 후, 상기 실리콘막을 산화시켜 산화실리콘 유리박막으로 이루어진 투명한 광학매질로 변환하여 광학통로를 형성하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 단계(b'-2)에서, 상기 산화실리콘 유리박막의 표면이 광학적 용도로 사용하기에 거칠 경우, 붕인산규산유리(BPSG)를 화상기상증착 법(CVD) 또는 화염가수분해증착법(FHD)으로 증착하고 이를 용융시킨다.

바람직하게는, 상기 단계(c)는, 상기 투명한 광학매질 상에 편광판 또는 위상판 필름을 부착한다.

바람직하게는, 상기 단계(c)는, 상기 투명한 광학매질 상에 반사막 또는 다중 광학박막을 코팅한다.

바람직하게는, 상기 단계(c)는, 상기 투명한 광학매질 상에 투과 또는 회절 패턴을 형성한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.

먼저, 본 발명은 평판인쇄공정을 사용하는 기판형 광 모듈 및 이를 이용한 광 센서 모듈에 관한 것이다.

본 발명에 따른 광 모듈의 기판으로는 실리콘기판에 광학유리와 같은 광학재료 기판을 적층하여 사용하며, 실리콘기판의 내부 또는 그 표면에 렌즈, 회절격자, 박막필터 등의 광학요소들을 기판과 일체가 되도록 제작하여 광 모듈을 구성한다.

이러한 실리콘기판은 비등방식각법을 사용하여 기판에 수직한 방향으로 기 판을 관통하는 광학통로를 만들며, 여기에 구 렌즈를 삽입 고정하거나 기판면 위로 돌출한 구 렌즈를 연마하여 발광원이나 광검출기 등의 반도체 광전소자들을 플립칩 본딩으로 접합함으로써, 광학통로가 렌즈기능과 수광 또는 발광기능을 겸하는 광 모듈 기판의 구조 및 그 제조방법을 개시한다.

전술한 광 모듈 기판들은 기판채로 차례로 적층될 수 있으며, 기판 표면 또는 기판들 사이에는 회절 광학판이나 편광판 등의 여러 광학요소들을 위치시킬 수 있고, 필요시 이들 광학요소가 기판면을 따라 물리적으로 이동이 가능하도록 광 모듈의 구조를 구성하면 다양한 기능의 광소자를 제작할 수 있다.

전술한 광 모듈 기판의 예시로서, 광 모듈의 기판에 가이드홈을 만들고 회절격자판이 기판면에서 이 가이드홈을 따라 이동하도록 구성함으로써, 광학통로를 통과하여 회절격자판을 지나는 광의 회절각을 회절격자판의 이동에 의하여 조절하는 표면플라즈몬 광 센서 모듈의 구조를 개시한다.

또한, 이러한 표면플라즈몬 광 센서 모듈에서는 반도체레이저와 포토다이오드를 플립칩 본딩으로 기판면에 접합함으로써, 모든 광학계가 실리콘기판과 광학유리기판의 적층 구조에 포함되도록 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 기판형 광 모듈을 구성하는 다양한 단위소자들의 구조를 도시한 도면으로서, 도 1의 (a)는 단면도이고, 도 1의 (b)는 평면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 기판형 광 모듈은 적어도 하나의 광학통로(1,3)를 구비하는 기판(S)과, 광학통로(1,3)의 내부에 삽입 고정되어 입 사되는 광을 굴절시키기 위한 적어도 하나의 렌즈(11,12,13,14)를 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 광학통로(1,3)는 기판(S)의 상면 및 하면이 광학적으로 연결될 수 있도록 기판면에 수직한 방향으로 관통되도록 예컨대, 피라미드 형태의 구멍(10)으로 이루어진다.

기판(S)은 예컨대, 실리콘 등의 반도체기판, 광학유리기판, 사파이어 등의 결정기판 또는 광학수지기판 중 적어도 하나 또는 이들의 적층 결합으로 이루어짐이 바람직하다. 예컨대, 기판(S)은 적어도 한 장의 실리콘기판을 포함한 기판으로(또는 기판들의 적층으로) 구성될 수 있다.

이때, 상기 반도체기판은 예컨대, 실리콘기판으로 구현됨이 바람직하며, 상기 실리콘기판의 두께제한은 없으나, 활용 용도에 따라 통상 약 0.1㎜ 내지 5㎜ 범위의 기판두께를 사용할 수 있으며, 기판면은 [100], [110], [111] 또는 [211] 등의 면들을 사용할 수 있으나, 통상 실리콘기판으로 가장 많이 사용되는 [100]면의 실리콘기판을 적용함이 바람직하다.

그리고, 렌즈(11,12,13,14)는 예컨대, 구 렌즈(Ball lens)로 구현됨이 바람직하며, 광학통로(1,3)의 내부에 삽입 시 기판면 상부로 돌출된 부위는 평탄하게 연마되어 이루어지며, 예컨대, 광학에폭시 등을 이용하여 빈 여백을 채울 수도 있다.

추가적으로, 광학통로(1,3) 주변 즉, 출입구의 기판면 또는 광학통로(1,3) 출입구의 평탄하게 연마된 렌즈면 상에 광을 발생시키기 위한 발광원(예컨대, 레 이저다이오드) 또는 입사되는 광을 검출하기 위한 광검출기(예컨대, 포토다이오드) 등의 광전소자(15)를 부착하여 구성할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 예에 따른 기판형 광 모듈의 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 일정두께(바람직하게는, 약 0.1㎜ 내지 5㎜ 정도)의 기판(S) 예컨대, 실리콘기판을 마련한 후, 상기 실리콘기판을 특정 패턴으로 비등방식각하여 기판면에 수직한 방향으로 관통하는 예컨대, 피라미드 형태의 구멍(10)으로 이루어진 광학통로(1,3)를 형성한다.

다음으로, 광학통로(1,3)의 내부에 입사되는 광을 굴절시키기 위한 적어도 하나의 렌즈(11,12,13,14)를 삽입 고정한다.

이때, 렌즈(11,12,13,14)는 예컨대, 구 렌즈(Ball lens)로 구현할 수 있으며, 이러한 구 렌즈를 광학통로(1,3)의 내부에 삽입할 경우 기판면 상부로 돌출된 부위를 평탄하게 연마하며, 예컨대, 광학에폭시 등을 이용하여 빈 여백을 채울 수도 있다.

추가적으로, 광학통로(1,3) 주변 즉, 출입구의 기판면 또는 광학통로(1,3) 출입구의 평탄하게 연마된 렌즈면 상에 예컨대, 플립칩 본딩(Flip-chip bonding) 등의 소자칩의 부착법으로 광을 발생시키기 위한 발광원(예컨대, 레이저다이오드) 또는 입사되는 광을 검출하기 위한 광검출기(예컨대, 포토다이오드) 등의 광전소자(15)를 쉽게 부착할 수 있다.

이 경우에 광전소자(15)로는 소자표면에서 발광 또는 수광하는 소자가 사용 하기에 유리하다. 특히, 발광원인 레이저다이오드로서 표면방출레이저(SEL;Surface Emitting Laser)를 사용하면, 소자칩의 표면에서 발광을 하므로 광학통로(1,3)로 광을 입사시키는데 유리하다. 또한, 실리콘이 기판일 경우에는 기판 자체에 직접 광검출기 즉, 수광부(55a,55b, 도 4 참조)를 제작할 수도 있다.

한편, [100]면으로 이루어진 실리콘기판을 사용하여 광학통로(1,3)의 모양을 직사각형 패턴으로 형성하는 경우에 대하여 예시한다.

즉, [100] 기판면에서 실리콘의 제거에 의한 직사각형 광학통로의 형성은 다음과 같다. 우선, [100]면으로 이루어진 실리콘기판의 상면 또는 하면 중 적어도 한 면에 질화실리콘막 또는 산화실리콘막을 형성한다.

이후에, 평판인쇄공정을 이용하여 직사각형의 감광막(PR; Photoresist) 패턴을 그 모서리가 [110]면과 평행하도록 형성한 후, 감광막 패턴(PR)을 전사 식각(pattern-transfer etch)하여 이를 그 하부의 질화실리콘막 또는 산화실리콘막에 전사한다.

다음으로, 상기 전사된 질화실리콘막 또는 산화실리콘막의 패턴을 식각마스크로 그 하부의 실리콘기판을 비등방식각하여 피라미드 형태의 구멍(10)으로 이루어진 광학통로(1,3)를 제작한다.

이하에는 본 발명의 다른 예에 따른 기판형 광 모듈의 구조 및 그 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 예에 따른 기판형 광 모듈은, 일 정두께의 투명한 광학매질(16,19)이 구비된 적어도 하나의 광학통로(5,7)를 형성하는 기판(S)과, 투명한 광학매질(16,19) 상에 형성되어 다양한 광학적 기능을 수행하기 위한 광학요소(17,18)를 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 투명한 광학매질(16,19)은 산화실리콘 유리박막으로 이루어짐이 바람직하다.

광학통로(5,7)는 기판(S)의 한 면 혹은 양면에 형성된 피라미드 형태의 홈(10')과, 홈(10')의 내주면에 기판(S)의 상면 및 하면이 광학적으로 연결될 수 있도록 일정두께(바람직하게는, 약 50㎛ 이하)의 투명한 광학매질(16,19)로 이루어진다.

그리고, 광학요소(17,18)는 예컨대, 편광막, 위상막, 반사막, 박막필터, 광학코팅막, 투과 또는 회절 패턴 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 예에 따른 기판형 광 모듈의 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.

우선, 일정두께(바람직하게는, 약 0.1㎜ 내지 5㎜ 정도)의 기판(S) 예컨대, 실리콘기판을 마련한 후, 기판(S) 상에 투명한 광학매질(16,19)이 구비된 적어도 하나의 광학통로(5,7)를 형성한다.

이때, 기판(S)이 [100]면으로 이루어진 실리콘기판일 경우, 투명한 광학매질(16,19)은 상기 실리콘기판의 일부를 산화시켜 형성한다.

즉, 상기 실리콘기판의 상면 또는 하면 중 적어도 한 면에 예컨대, 평판인쇄공정으로 광학통로 패턴을 형성한 후, 상기 실리콘기판을 비등방식각하여 일정 한 두께의 실리콘막을 남긴 다음(보통 약 50㎛이하), 이 실리콘막을 산화시켜 산화실리콘 유리박막으로 변환하여 투명한 광학매질(16,19)을 제작한다.

이러한 산화실리콘 유리박막의 표면이 광학적 용도로 사용하기에 거칠 경우에는 붕인산규산유리(BPSG; Boro-PhosphoSilicate Glass)를 화학기상증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition) 또는 화염가수분해증착법(FHD; Flame Hydrolysis Deposition) 등의 방법으로 증착하고, 이를 용융시켜 그 면을 광학적 용도의 면으로 개선할 수도 있다.

마지막으로, 투명한 광학매질(16,19) 상에 다양한 광학적 기능을 수행하기 위한 광학요소(17,18)를 형성한다.

즉, 광학통로(5,7)에서 목적하는 광학적 기능을 얻기 위하여 광학통로(5,7)의 투명한 광학매질(16,19) 즉, 산화실리콘 유리박막을 이용하여 광학적 기능을 부가한 것을 의미한다.

이를 구체적으로 살펴보면, 예컨대, 평판인쇄공정으로 박막의 두께나 투과도 등을 패턴화하거나, 회절요소 등을 새길 수도 있고, 균일한 광학 코팅막 또는 평판인쇄공정으로 패턴화된 광학 코팅막을 부가할 수도 있다.

상기와 같이 본 발명의 다른 예에 따른 기판형 광 모듈은, 실리콘기판 광학통로의 비등방식각 과정에서 일정두께의 실리콘막은 남긴 후에 이를 산화하면 일정두께의 투명한 광학매질인 산화실리콘 유리박막이 구비된 광학통로가 된다.

이러한 산화실리콘 유리박막이 포함되어 있는 광학통로는 이 산화실리콘 유리박막 상에 편광판이나 위상판 필름을 부착하거나, 반사막 또는 다중 광학박 막(17)을 코팅하거나, 투과 또는 회절 패턴(18)을 형성할 수 있으므로 유용하다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 광학통로(1,3)를 지나가는 광의 파장이 실리콘 밴드갭의 파장보다 짧은 경우는 광학통로(1,3)에서 광을 흡수하는 실리콘을 제거하거나, 실리콘기판을 비등방식각하여 실리콘의 일부 두께만을 남긴 다음 이를 산화시켜 투명광학 매질(16,19)로 변환함으로써, 광학통로(5,7)가 만들어질 수 있다.

한편, 광학통로를 지나는 광파장이 실리콘의 밴드갭 파장보다 더 긴 파장대역에서는 실리콘기판 자체가 투명한 광학매질이므로 본 발명의 실리콘 광학통로(1,3,5,7)가 의미 없게 된다. 그러나, 비등방식각으로 생기는 물리적 구조를 활용하여 광학통로(1,3,5,7)에 렌즈(11,12,13,14), 회절, 반사, 흡수 등의 광학적 기능이 수행된다면 본 발명의 범주에 포함된다.

다음으로, 본 발명의 다른 측면은 종래의 표면플라즈몬(SPR) 광 센서의 문제점을 해결하기 위하여 상술한 본 발명의 일 측면인 광 모듈을 사용하는 실리콘기판의 광학대와 금속 센서막이 있는 광학유리기판의 광학대를 적층함으로써, 표면플라즈몬 광 센서를 구성한 것이다(도 2 내지 도 5 참조). 본 발명의 표면플라즈몬 광 센서의 구성을 기능별로 열거하면 다음과 같다.

1. 광원부 : 레이저다이오드를 구비한다. 광학계의 구성에 따라 필요시 본 발명의 일 측면에 적용된 광학요소들을 구비하는 실리콘기판의 광학통로를 포함할 수 있다.

2. 기판면 광학요소(회절격자판과 편광판) : 실리콘 기판과 광학유리기판 사이에 위치하며, 상기 회절격자판은 광원부에서 오는 광을 특정 각도로 센서부위에 입사시키는 역할을 하며, 상기 편광판은 센서신호의 황자기적(TM; Transverse Magnetic) 광만을 감지하도록 편광을 선택해준다.

3. 플라즈몬 센서 : 광학유리기판에 수십나노미터 두께의 금, 은 등의 금속막을 코팅하고 그 위에 감지물질(단백질, DNA, 세포 등의 물질)을 물리화학적으로 고정한다.

4. 수광부 : 포토다이오드와 집광 광학계를 구비한다. 상기 집광 광학계는 포토다이오드의 위치에 따라 달라지며, 후술하는 본 발명의 실시예들에서 다양한 구성을 제시한다.

(제1 실시예)

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층형 광 모듈을 이용한 광 센서의 평면도와 단면도를 함께 도시한 도면으로서, 도 2의 (a)는 본 발명의 제1 실시예예 따른 표면플라즈몬 광 센서의 전체 단면도이고, 도 2의 (b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면플라즈몬 광 센서의 실리콘기판 평면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층형 광 모듈을 이용한 광 센서는, 반도체기판(37), 광학유리기판(38), 시료대(39), 센서금속막(36a,36b), 광원부(33), 편광판(34), 회절격자판(31) 및 수광부(35a,35b)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 반도체기판(37)은 예컨대, 실리콘기판으로 구현됨이 바람직하며, 전술한 바와 같이 반도체기판(37)의 상면 및 하면이 광학적으로 연결하기 위하여 기판면에 수직한 방향으로 관통되도록 예컨대, 피라미드 형태의 구멍으로 이루어진 복수개의 광학통로(10a,10b,10c)가 형성되어 있다.

광학유리기판(38)은 반도체기판(37)의 상부에 적층 형성되어 있으며, 반도체기판(37)과 센서금속막(36a,36b)을 적정거리로 띄움으로써, 적절한 입사각을 유지하는 역할을 수행한다.

시료대(39)는 광학유리기판(38)의 상부에 적층 형성되어 있으며, 표면플라즈몬이 여기되는 센서물질(예를 들면, 항체)이 입혀진 센서금속막(36a,36b)을 지지하는 기능을 수행하며, 센서금속막(36a,36b) 상에서 센서물질과 결합되는 피검물질(예를 들면, 항원)을 함유하는 시료유체(예를 들면, 항원을 함유하는 용액)의 유체경로 일부를 구성하는 기능을 수행한다.

이러한 기능들은 종종 검사대상에 따라 바꿔질 필요가 있고, 또한 종종 오염을 수반하는 경우가 있어 자주 교체되는 경우가 많다. 따라서, 별도의 광학유리 또는 광학수지의 기판을 사용하는 경우가 많다(여기서는 이를 반도체기판 상부에 적층된 광학유리기판과 구별하여 '시료대'라 부르기로 함).

센서금속막(36a,36b)은 시료대(39)의 상부에 적어도 하나로 구비되어 있으며, 표면플라즈몬 공명으로 광을 감지하여 일정각도로 반사시키는 기능을 수행한다. 이러한 센서금속막(36a,36b)과 시료대(39)를 포함하여 통상 플라즈몬 센서라 부른다.

광원부(33)는 예컨대, 레이저다이오드로 이루어지는 바, 반도체기판(37)의 하면에 배치되어 있으며, 광학통로(10a)를 향해 특정 파장의 광을 방출하는 기능을 수행한다.

편광판(34)은 반도체기판(37)과 광원부(33) 사이에 배치되어 있으며, 광원부(33)로부터 방출된 광을 횡자기적(TM; Transverse Magnetic) 광으로 편광하는 기능을 수행한다. 이러한 편광판(34)은 광원부(33)와 수광부(35a,35b) 사이에 어디에나 위치할 수도 있다.

회절격자판(31)은 반도체기판(37)과 광학유리기판(38) 사이에 배치되어 있으며, 편광판(34)에 의해 편광된 광을 특정 각도로 회절하여 센서금속막(36a,36b)에 입사시키는 기능을 수행한다.

이러한 회절격자판(31)은 회절각을 조절하기 위해 반도체기판(37)의 상부에 형성된 가이드홈(G)을 따라 이동가능하게 설치됨이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 반도체기판(37)에 고정형으로 사용될 수 있으며, 광학통로에 고정 결합될 수도 있다.

또한, 회절격자판(31)이 가이드홈(G)을 따라 이동 시 원활한 기계적 이동을 확보하기 위하여 윤활역할을 하는 유체가 사용될 수 있으므로, 회절격자판(31)의 회절격자(32)가 광학적으로 오염되지 않도록 회절면에 얇은 보호유리를 고정하여 보호할 필요가 있다.

이러한 보호유리는 약 0.1㎜ 내지 0.2㎜ 정도의 광학유리를 회절격자판(31)의 주위를 예컨대, 광학에폭시 등으로 밀폐 고정시키거나 가열하여 융착고정하여 사용한다. 이 융착고정은 유리의 재질에 따라서 다르지만 약 1000℃ 내외의 온도가 필요하다.

또한, 회절격자판(31)은 0차 회절을 억압하고, ±1차 회절을 증강한 회절격자선 단면구조를 이용하여 +1차와 -1차의 회절방향으로는 대칭으로 광을 회절시키며, 회절격자(32)의 주기가 연속적 또는 단속적으로 변하도록 이루어짐이 바람직하다.

이때, 회절격자판(31)의 대칭회절은 센서 감지채널을 배가시키는데 이용되거나, 대칭 배치된 두 개의 센서금속막(36a,36b)으로부터 반사된 광을 대칭 배치된 두 개의 수광부(35a,35b)로 각각 검출하고, 그 중 한 개는 기준광 다른 한 개는 측정광으로 사용함으로서, 상기 두 개의 수광부(35a,35b)의 신호를 차동증폭하여 광 센서의 감도를 향상시키는데 사용될 수도 있다.

수광부(35a,35b)는 예컨대, 포토다이오드로 이루어지는 바, 반도체기판(37)의 하면에 광원부(33)를 중심으로 서로 대칭 배치되어 있으며, 광학통로(10b,10c)를 경유하여 센서금속막(36a,36b)으로부터 반사된 광을 검출하는 기능을 수행한다.

이때, 센서금속막(36a,36b)으로부터 반사된 광은 광학통로(10b,10c)의 내부에서 반사되어 수광부(35a,35b)로 입사됨이 바람직하다.

한편, 본 발명의 제1 실시예서는 캔 형태로 된 별도의 광원부(33) 또는 광검출기 즉, 수광부(35a,35b) 모듈을 사용하고 있다. 이러한 모듈들은 보통 내부에 이미 렌즈들을 포함하고 있고, 따라서 광학통로(10b,10c)에 렌즈를 사용할 필요가 없다. 이 경우의 광학통로(10b,10c)는 단순히 반도체기판(37)을 양면에서 사용할 수 있도록 하는 광학통로의 기능만을 제공하고 있다.

상기에서 일반적으로 센서금속막(36a,36b)에 조사되는 광은 마이크로렌즈에 의하여 평행광으로 정렬시켜 사용하나 광학계의 구성에 따라서 수렴 또는 발산광을 사용하기도 한다.

이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층형 광 모듈을 이용한 광 센서의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 반도체기판(37)의 하면에 부착된 광원부(33)에서 방출된 광은 편광판(34) 및 광학통로(10a)를 지나고, 반도체기판(37)의 상면에 배치된 회절격자판(31)에 의하여 회절하여 전파방향을 바꾸어 시료대(39)의 상부에 구비된 센서금속막(36a,36b) 향한다.

이때, 광의 입사각을 센서금속막(36a,36b)의 표면플라즈몬 공명각 부근에서 가장 높은 감도의 입사각에 맞추어야 한다.

그런 다음, 시료대(39)에서 반사된 광은 반도체기판(37)에 형성된 광학통로(10b,10c)를 지나 반도체기판(37)의 하면에 배치된 수광부(35a,35b)에 의하여 검출되며, 시료대(39)로부터 오는 광의 진행방향은 광학통로(10b,10c)의 내부에서 반사되어 수광부(35a,35b)로 광이 입사하도록 한다.

(제2 실시예)

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 적층형 광 모듈을 이용한 광 센서의 평면도와 단면도를 함께 도시한 도면으로서, 도 3의 (a)는 본 발명의 제2 실시예의 표면플라즈몬 광 센서의 전체 단면도이고, 도 3의 (b)는 본 발명의 제2 실시예의 표면플라즈몬 광 센서의 반도체기판 평면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에서는 예컨대, 레이저다이오드와 같은 광원부(43) 또는 예컨대, 포토다이오드와 같은 수광부(45a,45b)를 칩 형태 그대로 플립칩 본딩함으로써, 실리콘기판과 같은 반도체기판(47)에 붙여서 사용하는 경우이다.

즉, 광전소자를 칩 형태로 사용함으로써 광 센서를 더욱 소형화할 수 있으며, 따라서 많은 센서의 배열을 만들기에 유리하다. 그러나, 광원부(43)에서 나오는 광의 발산각이 너무 크므로 별도의 렌즈를 사용하여 평행광 또는 평행광에 준하도록 만들어야 한다.

따라서, 본 발명의 제2 실시예에서는 광학통로(10a)에 렌즈(41a,41b) 사용함으로써, 반도체기판(47)의 하면에 배치된 광원부(43)로부터 방출된 광의 발산각을 제어하여 회절격자판(42)으로 보내는 구조이다.

한편, 회절격자판(42)은 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체기판(47)과 광학유리기판(48) 사이에서 이동이 가능하게 하여 회절각을 조절할 수도 있으나, 각도의 조절이 필요 없을 경우는 회절격자판(42)을 이동기구가 없이 반도체기판(47)에 붙박이 형태로 만들 수도 있다.

그리고, 시료대(39)로부터 반사된 광은 반도체기판(47)에 형성된 광학통로(10b,10c)의 내부에 삽입 고정된 수광렌즈(46a,46b) 및 편광판(44a,44b)을 거쳐 수광부(45a,45b)에서 검출된다.

편광판(44a,44b)은 광원부(43)에서 수광부(45a,45b)까지 이르는 광학경로 중에서 설치에 편리한 곳을 정하여 위치하게 한다. 단, 광원부(43)로부터 방출된 광의 세기가 클 경우 편광판(44a,44b)(특히, 폴리머 박막의 경우)이 변질될 수 있으므로, 광원부(43)가 집속되는 위치는 피한다.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 적용된 광학요소들 즉, 센서금속막(36a,36b), 시료대(39), 회절격자판(42), 편광판(44a,44b), 반도체기판(47) 및 광학유리기판(48)은 본 발명의 제1 실시예에 적용된 광학요소들과 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 제1 실시예를 참조하기로 한다.

(제3 실시예)

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 적층형 광 모듈을 이용한 광 센서의 평면도와 단면도를 함께 도시한 도면으로서, 도 4의 (a)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 표면플라즈몬 광 센서의 전체 단면도이고, 도 4의 (b)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 표면플라즈몬 광 센서의 실리콘 기판 평면도이며, 도 4의 (c)는 도 4의 (a)의 회절격자(52)를 확대한 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예서는 예컨대, 레이저다이오드와 같은 광원부(53)를 반도체기판(57)의 하면이 아닌 시료대(39)의 상부에 별도로 고정되어 위치한 형태이다. 따라서, 광학통로를 사용할 필요가 없으며 회절격자(52)는 반도체기판(57)의 상부에 위치하게 된다.

여기서, 회절격자용 반도체기판으로는 [100]면의 실리콘기판을 사용하며, 회절격자(52) 홈의 두 면은 [111]면이 되도록 회절격자(52)의 패턴을 실리콘을 비등방식각하여 형성한다.

즉, 회절격자(52)의 감광막 패턴선이 [110]면과 [100]면이 교차하는 선과 평행하도록 제작한다. 회절격자(52)의 감광막 패턴은 DFB(Distributed Feed-back) 레이저다이오드를 제작할 때 사용되는 잘 알려진 홀로그램 노광법 또는 전자빔 노광법에 의하여 제작된다.

이때, 회절격자(52) 홈의 단면은 예컨대, 이등변삼각형으로서 격자면[111]과 기판면[100]은 서로 약 50 내지 60도(바람직하게는, 약 54.7도 정도) 범위를 이룬다. 격자홈들의 사이는 잔여 감광막 패턴에 의하여 기판면, 즉 [100]면이 다소 남아있게 되는데 다소간의 등방식각 또는 언더컷(Undercut)에 의하여 [100]의 잔여 면을 최소화하는 것이 바람직하다. 실리콘 식각이 끝나면 그 위에 금속반사막을 증착하여 반사형 회절격자를 완성한다.

상기에서 격자면과 기판면이 바람직하게 54.7도라고 기술하였는데, 이 각이 만약 54도라면 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 기판면에 수직한 입사광은 52a면과 52b면에서 두 번 반사하여 52a면 또는 52b면과 완전히 평행한 방향으로 진행한다.

이는 일반적인 반사형 회절격자에서 자주로 사용되는 블레이징 각도(blazing angle)와 유사한 듯 하나, 일반적인 블레이징 각도에 의한 회절은 한 번만 반사하여 회절되는 반면에, 본 발명의 제3 실시예에서는 반사가 두 번 일어 난 뒤에 회절된다는 점에서 매우 다르다.

이와 같은 구조의 장점은 +1차와 -1차의 회절각도를 약 45도 이상으로 하면서도 +1차와 -1차의 회절효율을 극대화 할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 일반적인 블레이징 각에 의한 회절은 +1차 또는 -1차의 한 방향의 회절만 일어나게 할 수 있는 반면에, 실리콘의 비등방식각에 의한 회절격자의 회절은 반드시 +1차와 -1차의 대칭회절로만 일어난다는 제한이 있다.

또한, 본 발명의 제3 실시예에서는 예컨대, 실리콘기판과 같은 반도체기판(57) 상에 예컨대, 포토다이오드와 같은 수광부(55a,55b)를 직접 제작하는 경우를 예시하고 있다.

시료대(39)로부터 반사된 광의 출사각은 약 45도 이상으로서 반도체기판(57)의 기판면에서 반사율이 크고 따라서 반도체기판(57) 상에 제작된 수광부(55a,55b)에 광의 흡수율이 크게 저하된다.

따라서, 반도체기판(57)의 상부를 비등방에칭을 하여 격자패턴(55a,55b)을 형성함으로써, 광의 반사를 줄이는 것이 필요하다.

만약, 실리콘 기판면이 [100]면일 경우 비등방식각 후, 기판면과 식각면의 각도는 약 54.7도 정도로서 상기의 회절격자(52)에서 논의한 바와 같이 실리콘기판면에 제작한 수광부(55a,55b) 표면에서 반사는 최소화된다.

또한, 본 발명의 제3 실시예에서는 편광판을 사용하지 않고 대신에 광원부(53)로부터 방출된 광의 편광을 다이오드 모듈 또는 칩 내부에서 제어하여 편광판을 별도로 사용하지 않고, 금속센서막(36a,36b)에 횡자기적(TM; Transverse Magnetic) 광만이 입사되도록 한 예시이다.

한편, 본 발명의 제3 실시예에 적용된 광학요소들 즉, 센서금속막(36a,36b), 시료대(39), 광학유리기판(48) 및 반도체기판(57)은 본 발명의 제1 실시예에 적용된 광학요소들과 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 제1 실시예를 참조하기로 한다.

(제4 실시예)

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 적층형 광 모듈을 이용한 광 센서의 평면도와 단면도를 함께 도시한 도면으로서, 도 5의 (a)는 본 발명의 제4 실시예에 따른 표면플라즈몬 광 센서의 전체 단면도이고, 도 5의 (b)는 본 발명의 제4 실시예에 따른 표면플라즈몬 광 센서의 시료대와 광학유리기판의 평면도이다.

도 5를 참조하면, 표면플라즈몬의 공명 입사각은 대부분의 광학유리의 임계각을 초과한다. 따라서, 시료대(39) 또는 광학유리기판(48)의 내부 전반사에 의하여 신호 광을 시료대(39) 또는 광학유리기판(48)의 가장자리 측면에 유도할 수 있다.

즉, 본 발명의 제4 실시예서는 반도체기판(67)의 하면에 광검출기 즉, 수광부(65a,65b)를 두지 않고, 전반사에 의하여 광 센서의 측면에서 광을 검출하는 방식이다.

칩 형태의 레이저다이오드와 같은 광원부(43)로부터 방출된 광은 광학통로(10)에서 렌즈(41a,41b)를 거쳐 회절격자판(62)에서 센서금속막(36a,36b)으로 진행한다.

이때, 회절격자판(62)은 본 발명의 제1 실시예와 마찬가지로 단속적으로 주기가 변하는 회절격자판을 예시하고 있다.

다음으로, 센서금속막(36a,36b)의 표면플라즈몬 공명으로 센서반응이 감지한 광은 시료대(39)와 광학유리기판(48)의 내부에서 전반사하며 진행하다가 센서 가장자리에서 편광판(64a,64b)을 거쳐 포토다이오드와 같은 수광부(65a,65b)에서 신호를 감지한다.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 적용된 광학요소들 즉, 센서금속막(36a,36b), 시료대(39), 회절격자판(42), 광원부(43), 편광판(44a,44b), 반도체기판(47), 광학유리기판(48) 및 수광부(65a,65b)는 본 발명의 제2 실시예에 적용된 광학요소들과 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 제2 실시예를 참조하기로 한다.

전술한 본 발명에 따른 광 모듈과 이를 이용한 광 센서 및 그 제조방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 광 모듈과 이를 이용한 광 센서 및 그 제조방법에 따르면, 실리콘 기판을 관통하는 광학통로를 실리콘 비등방식각법으로 형성함으로써, 실리콘 기판의 전/후면을 광학적으로 연결하여 하나의 광학계로서 동시에 이용할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 광학통로의 내부나 그 상부 또는 하부 기판면에 비등방식각으로 정밀하게 형성된 구조물들을 이용하여 기판면에 평행 방향 및 기판면에 수직 방향으로 광학요소들을 광학적으로 정렬할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기의 실리콘 또는 투명한 광학재료 기판들을 평판 인쇄공정을 써서 제조하고, 이들 기판간에 정렬 및 적층하여 기판 접합함으로써, 고기능이면서 다수의 광학요소로 구성된 정렬이 간단하고도 소형의 마이크로 광 모듈을 효과적으로 양산할 수 있는 이점이 있다.

Claims (46)

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12. 복수개의 광학통로를 구비하는 반도체기판;

    상기 반도체기판의 상부에 형성된 광학유리기판;

    상기 광학유리기판의 상부에 형성된 시료대;

    상기 시료대의 상부에 형성되며, 표면플라즈몬 공명으로 광을 감지하여 일 정각도로 반사시키기 위한 적어도 하나의 센서금속막;

    상기 반도체기판의 하면에 배치되며, 상기 복수개의 광학통로 중 어느 하나의 광학통로를 향해 특정 파장의 광을 방출하기 위한 광원부;

    상기 반도체기판과 광원부 사이에 배치되며, 상기 광원부로부터 방출된 광을 횡자기적 광으로 편광하기 위한 편광판;

    상기 반도체기판과 광학유리기판 사이에 배치되며, 상기 편광된 광을 특정 각도로 회절하여 상기 센서금속막에 입사시키기 위한 회절격자판; 및

    상기 반도체기판의 하면에 배치되며, 상기 복수개의 광학통로 중 적어도 하나의 광학통로를 경유하여 상기 센서금속막으로부터 반사된 광을 검출하기 위한 적어도 하나의 수광부를 포함하는 광 센서.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 광원부는 레이저다이오드로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 센서.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 회절격자판은,

    회절각을 조절하기 위해 상기 반도체기판의 상부에 형성된 가이드홈을 따라 이동가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 광 센서.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 회절격자판이 상기 가이드홈을 따라 이동 시 원활한 기계적 이동을 확보하기 위하여 윤활 역할을 하는 유체가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 광 센서.
16. 제 12 항에 있어서, 상기 수광부는 포토다이오드이며, 상기 센서금속막으로부터 반사된 광은 상기 광학통로의 내부에서 반사되어 상기 포토다이오드로 입사되는 것을 특징으로 하는 광 센서.
17. 복수개의 광학통로를 구비하는 반도체기판;

    상기 반도체기판의 상부에 형성된 광학유리기판;

    상기 광학유리기판의 상부에 형성된 시료대;

    상기 시료대의 상부에 형성되며, 표면플라즈몬 공명으로 광을 감지하여 일정각도로 반사시키기 위한 적어도 하나의 센서금속막;

    상기 반도체기판의 하면에 배치되며, 상기 복수개의 광학통로 중 어느 하나의 광학통로를 향해 특정 파장의 광을 방출하기 위한 광원부;

    상기 광학통로 내에 삽입 고정되어 상기 광원부로부터 방출된 광을 굴절시키기 위한 적어도 하나의 렌즈;

    상기 반도체기판과 광학유리기판 사이에 배치되며, 상기 렌즈로부터 굴절된 광을 특정 각도로 회절하여 상기 센서금속막에 입사시키기 위한 회절격자판;

    상기 반도체기판의 하면에 배치되며, 상기 복수개의 광학통로 중 적어도 하나의 광학통로를 경유하여 상기 센서금속막으로부터 반사된 광을 검출하기 위한 적어도 하나의 수광부; 및

    상기 반도체기판과 수광부 사이에 배치되며, 상기 센서금속막으로부터 반사된 광을 횡자기적 광으로 편광하기 위한 편광판을 포함하는 광 센서.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 수광부는 칩 형태의 포토다이오드이며, 상기 센서금속막으로부터 반사된 광은 상기 광학통로의 내부에 삽입된 구 형상의 수광렌즈에 의해 굴절되어 상기 포토다이오드로 입사되는 것을 특징으로 하는 광 센서.
19. 적어도 하나의 광학통로를 구비하는 반도체기판;

    상기 반도체기판의 상부에 형성된 광학유리기판;

    상기 광학유리기판의 상부에 형성된 시료대;

    상기 시료대의 상부에 형성되며, 표면플라즈몬 공명으로 광을 감지하여 일정각도로 반사시키기 위한 적어도 하나의 센서금속막;

    상기 반도체기판의 하면에 배치되며, 상기 광학통로를 향해 특정 파장의 광 을 방출하기 위한 광원부;

    상기 광학통로 내에 삽입 고정되어 상기 광원부로부터 방출된 광을 굴절시키기 위한 적어도 하나의 렌즈;

    상기 반도체기판과 광학유리기판 사이에 배치되며, 상기 렌즈로부터 굴절된 광을 특정 각도로 회절하여 상기 센서금속막에 입사시키기 위한 회절격자판;

    상기 반도체기판의 가장자리 측면에 배치되며, 상기 광학유리기판 및 시료대의 전반사에 의해 상기 센서금속막으로부터 반사된 광을 검출하기 위한 적어도 하나의 수광부; 및

    상기 반도체기판의 가장자리 측면과 상기 수광부 사이에 배치되며, 상기 센서금속막으로부터 반사된 광을 횡자기적 광으로 편광하기 위한 편광판을 포함하는 광 센서.
20. 제 12 항, 제 17 항 또는 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 반도체기판은 실리콘기판이며, 상기 광학통로는 상기 실리콘기판의 상하면이 광학적으로 연결될 수 있도록 상기 실리콘기판면에 수직 방향으로 관통되도록 피라미드 형태의 구멍으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 센서.
21. 제 12 항, 제 17 항 또는 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 시료대는 광학유리 또는 광학수지의 기판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 센서.
22. 제 17 항 또는 제 19 항에 있어서, 상기 광원부는 칩 형태의 레이저다이오드로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 센서.
23. 제 17 항 또는 제 19 항에 있어서, 상기 렌즈는 상기 광원부로부터 방출된 광을 평행광으로 변환시키기 위하여 구 형상으로 이루어지며, 상기 광학통로 내에 삽입 시 상기 반도체기판면 상부로 돌출된 부위는 평탄하게 연마되어 이루어진 것을 특징으로 하는 광 센서.
24. 제 17 항 또는 제 19 항에 있어서, 상기 회절격자판은,

    회절각을 조절하기 위해 상기 반도체기판과 광학유리기판 사이에서 이동가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 광 센서.
25. 제 12 항, 제 17 항 또는 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 회절격자판의 회절격자가 광학적으로 오염되는 것을 방지하기 위해 회절면에 보호유리가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 광 센서.
26. 제 12 항, 제 17 항 또는 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 회절격자판은 0차 회절을 억압하고, ±1차 회절을 증강한 회절격자선 단면구조를 이용하여 +1차와 -1차의 회절방향으로는 대칭으로 광을 회절시키며, 격자의 주기가 연속적 또는 단속적으로 변하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 광 센서.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 회절격자판의 대칭회절은,

    대칭 배치된 두 개의 센서금속막으로부터 반사된 광을 대칭 배치된 두 개의 수광부로 각각 검출하고, 그 중 한 개는 기준광 다른 한 개는 측정광으로 사용하여 상기 두 개의 수광부의 신호를 차동증폭하는 것을 특징으로 하는 광 센서.
28. 제 19 항에 있어서, 상기 수광부는 칩 형태의 포토다이오드이며, 상기 센서금속막으로부터 반사된 광은 상기 광학유리기판 및 시료대의 내부 전반사에 의해 상기 포토다이오드로 입사되는 것을 특징으로 하는 광 센서.
29. 반도체기판;

    상기 반도체기판의 상부에 형성된 광학유리기판;

    상기 광학유리기판의 상부에 형성된 시료대;

    상기 시료대의 상부에 형성되며, 표면플라즈몬 공명으로 광을 감지하여 일정각도로 반사시키기 위한 적어도 하나의 센서금속막;

    상기 시료대의 상부에 배치되며, 상기 반도체기판의 상면을 향해 특정 파장의 광을 방출하기 위한 광원부;

    상기 반도체기판의 상면에 형성되며, 상기 광원부로부터 방출된 광을 특정 각도로 회절하여 상기 센서금속막에 입사시키기 위한 복수개의 회절격자; 및

    상기 반도체기판의 상면에 상기 복수개의 회절격자와 일정간격으로 이격되도록 형성되며, 상기 센서금속막으로부터 반사된 광을 검출하기 위한 적어도 하나의 수광부를 포함하는 광 센서.
30. 제 29 항에 있어서, 상기 반도체기판은 [100]면으로 이루어진 실리콘기판이며, 상기 회절격자 홈의 두 면은 [111]이 되도록 회절격자의 패턴을 이용하여 실리콘을 비등방식각하여 형성되는 것을 특징으로 하는 광 센서.
31. 제 30 항에 있어서, 상기 회절격자 홈의 단면은 이등변삼각형으로 이루어지며, 격자면 [111]과 기판면 [100]은 서로 50도 내지 60도로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 센서.
32. 제 29 항에 있어서, 상기 회절격자의 회절은 상기 광원부로부터 방출된 기판면에 수직한 입사광을 두 번 반사하여 이루어진 +1차와 -1차의 대칭회절인 것을 특징으로 하는 광 센서.
33. 제 29 항에 있어서, 상기 수광부는 포토다이오드이며, 상기 센서금속막으로부터 출사된 광의 반사를 줄이기 위하여 상기 포토다이오드 상의 반도체기판에 격자패턴이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 광 센서.
34. 제 33 항에 있어서, 상기 반도체기판이 [100]면으로 이루어진 실리콘기판일 경우, 상기 격자패턴은 상기 실리콘기판의 비등방식각을 통해 격자면과 기판면이 서로 50도 내지 60도로 이루어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광 센서.
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