(57)【要約】【課題】平坦性が低いポリマー光導波路積層体をエッチングする際に、レジストの塗付量を少なくしてもレジストに対するエッチング作用が少なく、レジストの下層にあるポリマー光導波路積層体がエッチングされることのないポリマー光導波路の製造法を提供すること。【解決手段】基板上にポリマー光導波路積層体を形成後、シリコンレジストを使用してポリマー光導波路積層体の不要部をドライエッチングにより除去する際に、エッチングの前にポストベーキング処理を行うことを特徴とするポリマー光導波路の製造法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にポリマー光導波路積層体を形成後、シリコンレジストを使用してポリマー光導波路積層体の不要部をドライエッチングにより除去する際に、エッチングの前にポストベーキング処理を行うことを特徴とするポリマー光導波路の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリマー光導波路の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のパソコンやインターネットの普及に伴い、情報伝送需要が急激に増大している。このため、伝送速度の速い光伝送を、パソコン等の末端の情報処理装置まで普及させることが望まれている。これを実現するには、光インターコネクション用に、高性能な光導波路等を使用して送信機能と受信機能とを一体化した、小型の光送受信モジュールを、安価かつ大量に製造する必要がある。
【０００３】
光導波路の材料としては、ガラスや半導体材料等の無機材料や、樹脂が知られている。樹脂によって光導波路を製造する場合には、成膜工程を、塗布と加熱により大気圧中で行うことができるため、装置及び工程が簡単であるという利点がある。光導波路ならびにクラッド層を構成する樹脂としては、種々のものが知られているが、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高く、耐熱性に優れるポリイミド系樹脂が特に期待されている。特にフッ素を含むポリイミド系樹脂は、フッ素を含まないものに比べ、光の透過性が高い、屈折率が低いなどの特徴を有するために、光学素子に適用されている。
【０００４】
このようにフッ素を含むポリイミドを用いることにより、ガラスなどの無機材料を用いるものに比べて簡便なプロセスで光学特性に優れた光学装置を得ることができる。
このようなポリマー光導波路は、例えば、次のように製造される。まず、シリコン等の基板上に、アルミニウムアセチルアセトネート等の有機アルミニウム化合物被膜からなる接着層、フッ素を含まないポリイミド樹脂膜からなる接着層、第１のフッ素を含むポリイミド樹脂膜からなる下部クラッド、第２のフッ素を含むポリイミド樹脂膜からなるコア形成層を順次形成し、この第２のポリイミド樹脂膜の上に、レジストパターン層を形成し、このレジストパターン層をマスクとして、第２のポリイミド樹脂膜を酸素でリアクティブイオンエッチング（Ｏ２−ＲＩＥ）することにより、コアを形成し、次いでレジストパターンを剥離する。次に、コア及び下部クラッドを覆うように第１のフッ素を含むポリイミド樹脂膜からなる上部クラッドを形成してポリマー光導波路積層体を得る。
【０００５】
コア形成の際のレジストとしてはシリコンレジストが使用されるがこのシリコンレジストの厚さは通常３〜４μｍ程度である。コア形成のためには約６〜７μｍのポリマー層のエッチングが必要となり、またスクライブライン形成のためには３０数μｍのエッチングが必要となる。このようなポリマー層のエッチングを行うためには優れた耐エッチング性を有するシリコンレジストが要求される。
【０００６】
一方、シリコンレジストは被塗布面が平面であれば比較的均一に塗付できるが、光導波路に形成されているＶ溝等の凹部がある場合には均一に塗付することが困難である。このような凹部ではレジストの膜厚が薄くなり、ドライエッチングの際にレジストもエッチング作用を受けピンホールを生じ、レジストの下層にあるポリマー層がエッチングされてしまう。従って表面の平坦性が低いポリマー光導波路積層体をエッチングする際には、平坦性の良い表面を有するポリマー光導波路積層体の場合よりもレジストを厚く塗付する必要があり、多量のレジストが必要となり、また露光、現像時間も長くなり、後処理にも時間や手間がかかるという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、平坦性が低いポリマー光導波路積層体をエッチングする際に、レジストの塗付量を少なくしてもレジストに対するエッチング作用が少なく、レジストの下層にあるポリマー光導波路積層体がエッチングされることのないポリマー光導波路の製造法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板上にポリマー光導波路積層体を形成後、シリコンレジストを使用してポリマー光導波路積層体の不要部をドライエッチングにより除去する際に、エッチングの前にポストベーキング処理を行うことを特徴とするポリマー光導波路の製造法を提供するものである。
【発明の実施の形態】
【０００９】
本発明は、ドライエッチングの前にポストベーキング処理を行って、シリコンレジストを硬化させ、密着度を向上させることによりシリコンレジストの耐ドライエッチング性を向上させることを特徴とするものである。
本発明に使用する反応性イオンエッチング用シリコンレジストとしては、富士フィルムアーチ製ＦＨ−ＳＰ−３ＣＬ等が挙げられる。
【００１０】
シリコンレジストの塗付量は、ポストベーキング処理を行わない従来の方法では、乾燥膜厚で約４．５μｍ以上必要であったが、ポストベーキング処理を行う本発明の方法では、好ましくは４μｍ以下、さらに好ましくは３μｍ以下、場合によっては２．０μｍ以下で充分である。
ポストベーキングに先立ち通常は溶媒を加熱蒸発させるためのプリベーキングを行うことが望ましい。プリベーキングは、例えば、８０〜１００℃で８０〜１００秒間程度行えばよい。
【００１１】
次いで、所定のパターンで露光現像した後、ポストベーキングしてシリコンレジストを硬化させる。
ポストベーキングは、好ましくは１７０〜２３０℃、さらに好ましくは１９０〜２１０℃で好ましくは２０〜４０秒間、さらに好ましくは２５〜３５秒間行えばよい。
ポストベーキングは、例えば、上記温度に加熱したプレートヒーター上に、ポリマー光導波路積層体を形成した基板を、基板表面が直接プレートヒーターの加熱面に接するように載置して所定時間加熱することにより簡便に行うことができる。
また、炉内雰囲気を電気ヒータや熱交換機などを使用して温度制御できる炉を用いた場合は、温度条件は上記と同じで、５分〜６０分間、好ましくは１０分〜４０分間炉内に置くことでも代用できる。なお、雰囲気は空気で問題ないが、窒素などの不活性ガス中でも問題ない。
【００１２】
本発明に使用する基板は、ガラス、石英、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン、アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化タンタル、ガリウムヒ素などの無機材料で作製された基板が好ましい。基板上には、好ましくは、有機ジルコニウム化合物、有機アルミニウム化合物、シラン系化合物、有機チタニウム化合物等からなる接着層を設けることが好ましい。有機ジルコニウム化合物としては、ジルコニウムエステルおよびジルコニウムキレート化合物が好ましい。接着層形成用接着剤は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、ヘキサン、メチルエチルケトン、ベンゼン、トルエン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン等の有機溶剤、水などに溶解され、溶液としてスピン塗布法などにより基板表面上に塗布され、７０〜４００℃で乾燥して接着層被膜形成が行われる。接着層の膜厚は、厚すぎると膜がもろくなるため０．３μｍ以下、好ましくは０．００１〜０．１μｍ、さらに好ましくは０．００５〜０．０５μｍ、最も好ましくは約０．０１μｍである。
【００１３】
塗布方法は特に限定されないが、通常は、スピンコーターを用いたスピン塗布が望ましい。こうして接着層を塗布した後、常法により下部クラッド、コア、及び上部クラッドを形成して、光導波路積層体を得る。
クラッド及びコアの材料としては、フッ素を含むポリイミド系樹脂が好ましく、例えば、フッ素を有するポリイミド樹脂、フッ素を有するポリ（イミド・イソインドロキナゾリンジオンイミド）樹脂、フッ素を有するポリエーテルイミド樹脂、フッ素を有するポリアミドイミド樹脂などが挙げられる。
【００１４】
ポリイミド系樹脂の前駆体溶液は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン，Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシドなどの極性溶媒中で、テトラカルボン酸二無水物とジアミンの反応により得られる。フッ素は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンの両者に含まれてもいずれかのみに含まれてもよい。
ポリイミド前駆体溶液は、スピン塗布又は印刷等の方法により基板表面上に塗布され、最終温度２００〜４００℃で熱処理し、硬化されてポリイミド系樹脂被膜とされる。
【００１５】
次に本発明の実施例を説明する。
【実施例】
実施例１
表面に２μｍ厚のＳｉＯ２膜を形成した５インチのシリコンウエハ基板上に、トリブトキシアセチルアセトネートジルコニウムの１質量％ブタノール溶液を滴下し、スピン塗布（３０００ｒｐｍ／３０秒）を行った後、ホットプレート（２００℃／５分）で乾燥して接着層（有機ジルコニウム化合物の被膜）（膜厚約０．０２μｍ）を形成した。
【００１６】
この接着層の上に、第１のフッ素を含むポリイミド前駆体溶液（日立化成工業株式会社製ＯＰＩ−Ｎ１００５（商品名））を滴下し、スピン塗布（２０００ｒｐｍ／３０秒）を行った後、ホットプレート（１００℃／３０分＋２００℃／３０分＋３５０℃／６０分）で硬化させ、第１のフッ素を含むポリイミド樹脂膜からなる下部クラッド（膜厚６μｍ）を形成した。
この下部クラッドの上に、第２のフッ素を含むポリイミド前駆体溶液（日立化成工業株式会社製ＯＰＩ−Ｎ３２０５（商品名））を滴下し、スピン塗布（１８００ｒｐｍ／３０秒）を行った後、ホットプレート（１００℃／３０分＋２００℃／３０分＋３５０℃／６０分）で硬化させ、コアとなる第２のフッ素を含むポリイミド樹脂膜（膜厚７μｍ）を形成した。
【００１７】
この第２のポリイミド樹脂膜の上に、シリコンレジスト（富士フィルムアーチ製：ＦＨ−ＳＰ−３ＣＬ、粘度：８ｃｐ、ポリマ部：アルカリ可溶性シリコンポリマー、アセチル化ポリシルセスキオキサン２０〜２５％、感光物：ナフトキノンジアミド系、３〜８％、溶媒：プロピレングリコール・モノメチルエーテルアセテート：６５〜７５％）をスピンコーターにより塗布し、９０℃で９０秒間プリベーキングした後、露光、現像し、レジストパターン層を形成した。これを２００℃で３０秒間、ホットプレートを用いてポストベーキングした。次いでこのレジストパターン層をマスクとして、酸素でリアクティブイオンエッチング（Ｏ２−ＲＩＥ）を２４分間行うことにより、ポリマー層（第２のポリイミド樹脂膜）を７μｍ除去し、次いでレジストパターンを剥離した。
【００１８】
比較例１
実施例１において、ポストベーキングを行わなかった他は同様にして、レジストパターン層を形成し、このレジストパターン層をマスクとして、酸素でリアクティブイオンエッチング（Ｏ２−ＲＩＥ）を２４分間行うことにより、ポリマー層（第２のポリイミド樹脂膜）を７μｍ除去し、次いでレジストパターンを剥離した。
【００１９】
実施例１及び比較例１における、シリコンレジストの現像後の膜厚（μｍ）、ＲＩＥ後の膜厚（μｍ）、ＲＩＥにより削られたシリコンレジストの剥がれ量（μｍ）、レジストのエッチレート（μｍ／分）、及びＲＩＥ後のコア幅（μｍ）を表１にまとめて示す。
【００２０】
【表１】
2004157351.tif 000002
【００２１】
ポストベーキング処理を行うことにより、シリコンレジストの剥がれ量がはるかに少なくなることがわかる。すなわち、シリコンレジストの塗布量を従来よりはるかに少なくできることがわかる。
【００２２】
【発明の効果】
レジストのＲＩＥに対する耐性を向上することにより、コアのＲＩＥによる幅減少量を約１／４に少なくできる。結果的に、ウエハ（５インチ）内のコア幅の面内精度を改善できる。すなわち、従来の面内精度±０．５μｍを±０．２μｍ以内とすることができる。