(57)【要約】【課題】簡単な改造で感光体樹脂の熱変形を抑制し得るスパッタ装置と、微細な光導波路の形状をもつ成形型を低コストで得られるスパッタ装置を用いた成形型の作製方法を提供する。【解決手段】スパッタ装置１０は、基板１とターゲット５を対向して設置し、その開口部１３の面積をターゲット面積より小さく形成したアースシールド１５を備えた。かかる構成によれば、プラズマの発生を開口部１３の付近に限定して、プラズマの熱による基板１の温度上昇を抑制できることになり、簡単な改造で、感光体樹脂２の熱変形を抑制できる。またスパッタ装置を用いた成形型の作製方法によると、微細な光導波路の形状をもつ成形型を低コストで得ることができる。【選択図】図１
2005200681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトリソグラフィーにより感光体樹脂を基板表面に形成したのち、この基板表面にスパッタ膜を形成するスパッタ装置は、前記基板とターゲットが対向して設置され、その開口部の面積をターゲット面積より小さく形成したアースシールドを備えていることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
前記開口部の大きさＬが、前記基板と前記ターゲットの距離ＴＳ、感光体樹脂形成パターンの断面のテーパー角αに対して、２ＴＳ・ｔａｎα以下であることを特徴とする請求項１記載のスパッタ装置。
【請求項３】
前記開口部を、前記基板に対向して前記アースシールドに複数個設けることを特徴とする前記請求項１または２に記載のスパッタ装置。
【請求項４】
成形型を作製するにあたり、フォトリソグラフィーにより感光体樹脂を前記成形型素材表面に形成する工程と、前記感光体樹脂を形成した前記成形型素材表面にスパッタ膜を形成する工程と、前記スパッタ膜を形成した前記成形型表面から前記感光体樹脂を除去する工程と、前記スパッタ膜をマスクとしてエッチング処理により前記成形型素材表面を除去する工程とを含み、前記スパッタ膜を形成する工程に、前記請求項１から前記請求項３に記載のスパッタ装置を用いることを特徴とするスパッタ装置を用いた成形型の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば光通信に用いられる光導波路をプレス成形を経て製造する際に用いるスパッタ装置およびスパッタ装置を用いた成形型の作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は薄膜パターンの形成方法でリフトオフ法を用いた従来の技術の一例である。１は基板、２は感光体樹脂、３は薄膜層、４は薄膜パターンである。図５（ａ）は、基板１上に感光体樹脂２が、薄膜パターン４の反転パターン形状で形成されているプロセスを示している。感光体樹脂２にはネガ型またはイメージリバーサル型の感光体を用いており、この感光体樹脂２の断面のテーパー角は逆テーパーで約７０度である。次いで図５（ｂ）では、薄膜層３をスパッタ形成したプロセスを示す。そして図５（ｃ）に、感光体樹脂２の剥離液に浸漬後超音波を加え、感光体樹脂２、及び感光体樹脂２上の不要な薄膜層３を除去したプロセスを示す。
【０００３】
図６は薄膜層３を製膜する一般的なスパッタ装置１０であり、真空チャンバー１１内に設置されたカソード１２にターゲット５は電気的に接触しており、基板１との距離は４０ｍｍから１００ｍｍ程度である。カソード１２は電気的に真空チャンバー１１から分離されており、図示しない電源により、カソード１２に電力を印加し、真空チャンバー１１内でプラズマを発生させると、低圧に保持されたガスがガスイオンへと活性化され、ターゲット５に衝突し、スパッタ粒子が飛び出し基板１へ到達する。
【０００４】
プラズマは、ターゲット５と基板１との間に発生して基板１を加熱するため、基板１上の感光体樹脂２の変形を抑えるには、大掛かりな基板冷却手段が必要となる。また、ターゲットと基板との間の距離を長くし（例えば、特許文献１参照。）、プラズマをターゲット近傍に集めることで、基板加熱を抑えるロングスロースパッタも可能であるが、いずれにしても大掛かりな設備改造が必要になる。
【０００５】
また、ターゲット付近のシールド部材を変形させたもの（例えば、特許文献２参照。）があるが、スパッタ粒子の放出方向を規制して、膜質を制御することが目的である一方、本件ではターゲットの面積を規制していること、熱の発生を抑えることが目的であり、明確に異なる。
【０００６】
一方、光通信においては、光ファイバからなる伝送路内に、必要に応じて変調器、スイッチなどの光導波路型光部品が挿入される。光導波路型光部品は、基板上に光導波路が形成された光機能部品であり、小型、高速、高効率、高信頼性などの特徴から広く用いられている。
【０００７】
石英ガラスを主成分とした石英ガラス系の光導波路型光部品は、光伝送損失が低く石英ガラス系光ファイバとの低損失な接続が可能であること、また多くの光機能を集積できることから、将来光通信網の構築に大量に使用されることが期待されている。
【０００８】
このような状況の中、光導波路型光部品の光導波路と、光ファイバとを低反射、低損失で、かつ最良の光学特性が得られるように接続する技術が求められている。
例えば、光送受信器は集積化、小型化のために光導波路を用いた光実装回路基板が提案されている。シリコン基板上に所望の機能を有する石英系光導波路を形成し、さらに金属電極を配線して半導体素子や電気回路を実装するもので、Ｖ溝のガイドによって光ファイバをアレイ状に配列させたものを光導波路と接続させることにより光モジュールを構成している（例えば、特許文献３、あるいは特許文献４など。）。このように光導波路を用いることにより、集積化、小型化された光モジュールが実現できる。
【０００９】
しかしながら、これらの光モジュールを始めとする光通信デバイス、システムにおいては、共通課題として光ファイバと光導波路などの光接続に高精度な位置決めが必要でコスト高という点がある。
【００１０】
図７に示すように一般的な光モジュールにおいては、光導波路３２が形成された光導波路形成基板３１と、光ファイバ固定用のガイド溝３４ａが形成された光ファイバ保持基板３４は個々に独立、分離されている。ここで３３は光ファイバ、３５はレーザダイオード、３６はフォトダイオード、３７は電気回路パターンを示す。
【００１１】
上記光ファイバ３３は、光ファイバ３３の入出力端面が光ファイバ保持基板３４の接続端面に接するようになっている。また、光導波路３２は、光導波路型光部品における基板である光導波路形成基板３１に形成され、光導波路３２の入出力端面が光導波路形成基板３１の接続端面に接するようになっている。そして、光ファイバ３３と光導波路３２とは、光ファイバ保持基板３４の接続端面と、光導波路形成基板３１の接続端面とを対向させ、光ファイバ３３と光導波路３２とを調心接続機において、調心しながら接合することにより接合される。光ファイバ３３と光導波路３２間の光損失を抑制するには、シングルモードの場合は±１μｍ以下の位置調整、組立、固定が必要となる。
【００１２】
これらの光軸調整については、何軸もの自動調整機構を備えたシステムで現状に行われており、量産性、経済性の面で多大な問題を有していた。また、Ｖ溝の作製についてもシリコン基板の選択ウエットエッチングや各種基板の研削加工法が用いられており、それぞれ量産性や溝形状の再現性に乏しいという欠点を有していた。
【００１３】
これを解決する方法として非球面ガラスレンズの製造方法として既に実用化されているプレス成形を用いてファイバ固定用のガイド溝や光導波路のコアに対応する溝を形成し、コアに対応する溝に樹脂などのコア材料を埋め込んで光導波路を作成する方法が提案されている（たとえば、特許文献５など参照。）。
【００１４】
この方法は、ファイバ固定部分と光導波路部分に対応した凹凸形状を備えた型を被加工物に押しつけて、その反転形状を転写させるもので、ファイバ固定ガイド、および光導波路用溝を形状再現性よく大量に生産できる。光導波路用溝に樹脂などのコア材料を埋め込めば光導波路として機能させることができ、ファイバ用、光導波路用の各溝の相対位置が正確な型で形状を転写することによって、光ファイバをガイド溝に配置させるだけで特別な位置調整をしなくても、簡単に光ファイバと光導波路を高効率で光接続させることが可能となる。
【００１５】
また、微細な構造の光導波路や光ファイバガイドをプレス成形で転写する型の入手方法として、石英ガラスをフォトリソグラフィーとドライエッチングで加工する方法が提案されている（たとえば、特許文献６参照。）。この方法は寸法差が１０倍以上ある、ファイバ固定部分と光導波路部分に対応した凹凸形状を、相対位置精度プラスマイナス１ミクロン以下で成形する型を得ることができる。
【特許文献１】特開平０７−２９２４７４号公報（第４−５頁、図２）
【特許文献２】特許２９２７５６７号公報（第１−２頁、図１、図２、図４）
【特許文献３】特開平０５−６０９４０号公報（第３−４頁、図１）
【特許文献４】特開平０５−２７１４０号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献５】特開平０７−２８７１４１号公報（第３−４頁、図１）
【特許文献６】特開２００１−２０１６４６号公報（第４−５頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
成形型としての耐久性の優れた高強度・高耐熱性の材料を、微細な構造の光導波路に加工する際に、従来どおりのフォトリソグラフィーとドライエッチングを採用するとき、成形型材料のドライエッチングレートにあわせて、ドライエッチング用マスク膜は数μｍの膜厚が必要であり、数μｍの膜厚を得るための長時間の製膜時間中に感光体樹脂の変形を防止するには、コリメーションスパッタやロングスロースパッタへの装置改造など多額な設備投資の必要があるため、成形型のコストが高くなり、光導波路の製造コスト削減の妨げになるという課題を有していた。
【００１７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、簡単な改造で感光体樹脂の熱変形を抑制し得るスパッタ装置と、微細な光導波路の形状をもつ成形型を低コストで得られるスパッタ装置を用いた成形型の作製方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明のスパッタ装置は、フォトリソグラフィーにより感光体樹脂を基板表面に形成したのち、この基板表面にスパッタ膜を形成するスパッタ装置は、前記基板とターゲットが対向して設置され、その開口部の面積をターゲット面積より小さく形成したアースシールドを備えていることによって、プラズマの発生を開口部の付近に限定して、プラズマの熱による基板の温度上昇を抑制することになり、感光体樹脂の熱変形を抑制し得る。
【００１９】
また、本発明のスパッタ装置は、前記開口部の大きさＬが、前記基板と前記ターゲットの距離ＴＳ、感光体樹脂形成パターンの断面のテーパー角αに対して、２ＴＳ・ｔａｎα以下であることによって、ガスイオンによりターゲットから飛び出して基板へ入射するスパッタ粒子の指向性を高め、感光体側面へのスパッタ膜の堆積を抑え得る。
【００２０】
また本発明のスパッタ装置は、前記開口部を、前記基板に対向して前記アースシールドに複数個設けることによって、感光体樹脂にプラズマの熱の影響が少なく、良好な薄膜パターンを複数の基板に形成し得、以て複数の基板を処理できる。
【００２１】
また、本発明のスパッタ装置を用いた成形型の作製方法は、成形型を作製するにあたり、フォトリソグラフィーにより感光体樹脂を前記成形型素材表面に形成する工程と、前記感光体樹脂を形成した前記成形型素材表面にスパッタ膜を形成する工程と、前記スパッタ膜を形成した前記成形型表面から前記感光体樹脂を除去する工程と、前記スパッタ膜をマスクとしてエッチング処理により前記成形型素材表面を除去する工程とを含み、前記スパッタ膜を形成する工程に、前記請求項１から前記請求項３に記載のスパッタ装置を用いることによって、低コストの光導波路を得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明のスパッタ装置によると、簡単な改造で感光体樹脂の熱変形を抑制することができる。
また本発明のスパッタ装置を用いた成形型の作製方法によると、微細な光導波路の形状をもつ成形型を低コストで得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるスパッタ装置の構成図である。図１において、図６と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００２４】
図１において、アースシールド１５は、ターゲット５の表面のうち、開口部１３により露出する以外の部分と、カソード１２を含む部分へのガスイオンの衝突を防いでいる。開口部１３の面積は、ターゲット５の面積の１／４とした。
【００２５】
かかる実施の形態１の構成によれば、プラズマの発生は開口部１３の付近に限定され、プラズマの熱による基板１の温度上昇が抑制されることにより、感光体樹脂２の熱変形が抑えることができ、感光体樹脂２の反転形状の薄膜パターン４を、所望の形状に形成できる。
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２におけるスパッタ装置の構成図である。図２において、図１および図６と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００２６】
図２、図４において、基板１の表面の感光体樹脂２の断面のテーパー角αは７５°であり、基板１はターゲット５の開口部１４に露出される部分に中心をあわせて対向した位置に設置し、基板１とターゲット５の距離ＴＳ、アースシールド１５の開口部１４の大きさＬを２ＴＳ・ｔａｎ７５°以下とした。
【００２７】
かかる実施の形態２の構成によれば、ガスイオンによりターゲット５から飛び出して基板１の表面に到達するスパッタ粒子は、指向性が高められ基板１に対して７５°よりも大きい角度で入射するため、図４（ｂ）のように、薄膜層３と薄膜パターン４は良好に分断され、図４（ｃ）のように、感光体樹脂２を除去した後にバリ等の欠陥のない薄膜パターン４が得られる。
【００２８】
なお、本実施の形態２において、薄膜パターン４の製膜レートが生産の現実にそぐわない場合は、開口部１４の両端に永久磁石対を設置する、または、ターゲット５の外周に沿って回転可能な永久磁石を設置するなどして、ターゲット５に平行な磁場を形成することで、製膜レートを高めてもよい。
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３におけるスパッタ装置の構成図である。図３において、図１および図６と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００２９】
４個の直径ｒのターゲット２１ａ〜２１ｄは、バッキングプレート２２の半径Ｒ位置に等間隔にロウ付けされ、カソード１２にバッキングプレート２２を介して固定させている。直径７／８・ｒの開口部２３ａ〜２３ｄはそれぞれターゲット２１ａ〜２１ｄに中心を合わせて、アースシールド１５のターゲット２１ａ〜２１ｄに対向する面に設置され、基板２４ａ〜２４ｄはそれぞれ開口部２３ａ〜２３ｄに中心を合わせて基板ホルダー２５に設置される。
【００３０】
かかる実施の形態３の構成によれば、感光体樹脂２にプラズマの熱の影響が少なく、良好な薄膜パターン４を複数の基板２４ａ〜２４ｄに形成することができる。
（実施の形態４）
図４を用いて、本発明の実施の形態４における成形型の作製方法を工程順に説明する。先ず図４（ａ）に示すように、基板（成形型素材の一例）１に所望の薄膜パターン（スパッタ膜の一例）４の反転形状なる感光体樹脂２を形成する。感光体樹脂材料液としては、種々のものが市販されるが、断面が逆テーパー形状になるリフトオフ用レジストが扱いやすく、厚さは所望の薄膜パターン４の１．５〜２倍程度になるようにスピンコーティングの回転数や感光体樹脂材料液の粘度を調整する。
【００３１】
次に本件（実施の形態２）なるスパッタ装置１０にて図４（ｂ）に示すように薄膜パターン４を形成する。プラズマによる温度上昇が抑えられるために感光体樹脂２の変形が防止でき、薄膜パターン４の断面形状が逆テーパー形状であることと、スパッタ粒子の基板１への入射角度が大きいことから、薄膜パターン４は薄膜層３から分断されており、有機溶剤など感光体にあわせたリムーバーに基板１を浸漬することで、図４（ｃ）に示すようにバリ等の欠陥や、薄膜パターン４の剥離を防ぐことができる。
【００３２】
さらに、図４（ｄ）に示すように、薄膜パターン４をマスクとしてドライエッチングを行ったのち、薄膜パターン４を酸、アルカリ等で溶解、除去することで、微細な光導波路の形状をもつ成形型８を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の成形型の作製方法は、基板の温度上昇を抑え、スパッタ粒子の指向性を高め、配線等の薄膜部品製造の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスパッタ装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態２におけるスパッタ装置の構成図
【図３】本発明の実施の形態３におけるスパッタ装置の構成図
【図４】本発明の実施の形態４におけるスパッタ装置の構成図
【図５】従来のリフトオフ工程図
【図６】一般的なスパッタ装置の構成図
【図７】従来の光学部品の斜視図
【符号の説明】
【００３５】
１    基板（成形型素材）
２    感光体樹脂
３    薄膜層
４    薄膜パターン（スパッタ膜）
５    ターゲット
８    成形型
１０    スパッタ装置
１１    真空チャンバー
１２    カソード
１３    開口部
１４    開口部
１５    アースシールド
２１ａ  ターゲット
２１ｂ  ターゲット
２１ｃ  ターゲット
２１ｄ  ターゲット
２２    バッキングプレート
２３ａ  開口部
２３ｂ  開口部
２３ｃ  開口部
２３ｄ  開口部
２４ａ  基板
２４ｂ  基板
２４ｃ  基板
２４ｄ  基板
２５    基板ホルダー
α    テーパ角
ＴＳ    基板１とターゲット５の距離
Ｌ    開口部１４の大きさ
【図１】
2005200681.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005200681.tif 000006
【図５】
2005200681.tif 000007
【図６】
2005200681.tif 000008
【図７】
2005200681.tif 000009