(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも基板上に第１のクラッドとコア層を形成する工程と、コア層を光配線形状に加工する工程と、第２のクラッドで覆う工程からなる光配線層の製造方法であって、前記コア層を前記光配線形状に加工する工程は、前記コア層上にすそを有する光配線形状のマスクパターンを形成する工程と、異方性エッチングにより前記マスクパターンを除去し、前記コア層を前記光配線形状に形成し、該コア層側面とつながる前記第１のクラッドのすそを形成する工程、からなることを特徴とする光配線層の製造方法。
【請求項２】
前記マスクパターンを、多重露光後に現像することによって形成することを特徴とする請求項１記載の光配線層の製造方法。
【請求項３】
前記マスクパターンを、フォーカスをずらした投影露光、または、プロキシミティ露光後に現像することによって形成することを特徴とする請求項１に記載の光配線層の製造方法。
【請求項４】
少なくとも基板上に第１のクラッドとコア層を形成する工程と、コア層を光配線形状に加工する工程と、第２のクラッドで覆う工程からなる光配線層の製造方法であって、前記コア層を前記光配線形状に加工する工程は、等方性エッチングにより前記コア層上に光配線形状のマスクパターンを形成し、前記コア層にすそを形成する工程と、異方性エッチングにより前記マスクパターンを除去し、前記コア層を前記光配線形状に形成し、該コア層側面とつながる前記第１のクラッドのすそを形成する工程、からなることを特徴とする光配線層の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光配線層およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
より速く演算処理が行えるコンピュータを作るために、ＣＰＵのクロック周波数は益々増大する傾向にあり、現在では１ＧＨｚオーダーのものが出現するに至っている。この結果、コンピュータの中のプリント基板上の銅による電気配線には高周波電流が流れる部分が存在することになるので、ノイズの発生により誤動作が生じたり、また電磁波が発生して周囲に悪影響を与えることにもなる。
【０００３】
このような問題を解決するために、プリント基板上の銅による電気配線の一部を光配線に置き換え、電気信号の代わりに光信号を利用することが行われている。なぜなら、光信号の場合は、ノイズ及び電磁波の発生を抑えられるからである。
【０００４】
当初は、光配線として、光ファイバが用いられていた。光ファイバは、光通信システムとして技術がほぼ確立していたので、転用することは比較的容易であった。しかし、配線数が多くなると、光ファイバでの接続は容易ではなく、光導波路での配線が検討されるようになった。光導波路としても、当初は、光ファイバと同様に石英系が用いられたが、作製が容易なこと、大面積化に対応しやすいことから、高分子系が検討されるようになってきた。
【０００５】
図８を参照して説明する。第１のクラッドおよび第２のクラッドでコアを狭持する光配線層８を形成するには、通常、以下の方法が用いられる。即ち、少なくとも基板１上に第１のクラッド２とコア層３を形成する工程（ａ）と、コア層上に光配線形状のマスクパターン４’を形成する工程（ｂ）、（ｃ）と、ドライエッチングによってコア層を光配線形状３’に加工する工程（ｄ）と、第２のクラッド７で覆う工程（ｅ）と、を有している。
【０００６】
しかし、高分子系の導波路を作製する際、異方性のドライエッチングを用いてコア層３をパターニングすると、コア側面に沿って、第１のクラッド２に亀裂９が入るという問題がしばしば起こった（図７、図８（ｄ）参照）。第１のクラッドに亀裂が入ると、第２のクラッドで覆う際に完全に覆うことができず、コア近傍に空気１０の部分が残存し（図８（ｅ）参照）、光配線層８の機械的強度が小さく、かつ、導波損失が大きくなってしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、係る従来技術の状況に鑑みてなされたもので、コア層を光配線形状に加工する際に、第１のクラッドにしばしば起こる亀裂の発生を抑制することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するために、まず請求項１の発明は、少なくとも基板上に第１のクラッドとコア層を形成する工程と、コア層を光配線形状に加工する工程と、第２のクラッドで覆う工程からなる光配線層の製造方法であって、前記コア層を前記光配線形状に加工する工程は、前記コア層上にすそを有する光配線形状のマスクパターンを形成する工程と、異方性エッチングにより前記マスクパターンを除去し、前記コア層を前記光配線形状に形成し、該コア層側面とつながる前記第１のクラッドのすそを形成する工程、からなることを特徴とする光配線層の製造方法である。
請求項２の発明は、前記マスクパターンを、多重露光後に現像することによって形成することを特徴とする請求項１記載の光配線層の製造方法である。
請求項３の発明は、前記マスクパターンを、フォーカスをずらした投影露光、または、プロキシミティ露光後に現像することによって形成することを特徴とする請求項１に記載の光配線層の製造方法である。
請求項４の発明は、少なくとも基板上に第１のクラッドとコア層を形成する工程と、コア層を光配線形状に加工する工程と、第２のクラッドで覆う工程からなる光配線層の製造方法であって、前記コア層を前記光配線形状に加工する工程は、等方性エッチングにより前記コア層上に光配線形状のマスクパターンを形成し、前記コア層にすそを形成する工程と、異方性エッチングにより前記マスクパターンを除去し、前記コア層を前記光配線形状に形成し、該コア層側面とつながる前記第１のクラッドのすそを形成する工程、からなることを特徴とする光配線層の製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、以下詳細に説明する。本発明の請求項１は、ドライエッチングで加工したコア（コアパターン）側面と第１のクラッド（の平面）とが、すそによってつながっていることにより、亀裂の発生を抑える光配線層の製造方法である。請求項２〜５は、すそを形成するための具体的な方法を示したものである。請求項６〜８は、基板および光配線層の材質を特定したものである。請求項９は、光配線層の形状を特定したものである。
【００１０】
我々は、従来の製造方法において光配線形状の側面に沿って亀裂が入る現象について鋭意検討した結果、以下のことを突き止めた（図９参照）。即ち、第１のクラッド２とコア層３を形成した状態で、膜内には引張応力１１が残留している（ａ）。コアを光配線形状に加工すると、コア側面と第１クラッド（の平面）とのなす直角部分１２に応力が集中し（ｂ）、膜が耐えきれずに亀裂９が発生するのである（ｃ）。
【００１１】
そこで我々は、コア３’側面と第１のクラッド２のつながり部分を、なだらかに丸みを帯びた構造、即ち、すそを有する構造とすることにより、応力の集中を小さくすることに成功し、亀裂の発生を抑え、良好な光配線層を形成するに至った（図１参照）。
【００１２】
具体的には、次のいくつかの方法によって、第１のクラッドにすそを形成することができる。１つは、ドライエッチングの際にマスクとなるフォトレジストの形状を工夫することである。即ち、フォトレジストの断面形状が、光配線の幅を決める平坦部と、その両脇のすそ部分からなる形状にする（図２（ａ）参照）。
この状態で異方性のドライエッチングを行えば、平坦部分がコアに、すそ部分がクラッドに転写され、上記丸みを帯びた形状が実現する（図２（ｂ）参照）。
【００１３】
このようなフォトレジストの断面形状を作成する方法としては、例えば、２重露光によって、エッチングされる領域には大量に、すそ部分になる領域には少量の露光を行った後、現像を行えばよい（図３参照）。また、フォーカスをずらした投影露光、あるいは、プロキシミティ露光を行った後、現像を行ってもよい（図４参照）。ここでフォーカスずれ投影露光とは、光学系の焦点がレジスト上に完全にあっていないため、レジスト上のパターンのエッジがぼやけた状態での露光をいう。また、プロキシミティ露光とは、光近接効果の影響により、レジスト上のパターンのエッジがぼやけた状態での露光をいう。ここで、フォトレジストとしてはシリコン含有レジストを、ドライエッチングとしてはＯ２の反応性イオンエッチングを使用できるが、これらに限定されるものではない。
【００１４】
さらに、もう１つの方法は、ドライエッチングを２段階にすることである（図５参照）。即ち、コア層３上にマスクパターン４’を設け（ａ）、等方性エッチングによって光配線材料およびマスクを丸くエッチングした後（ｂ）、従来の異方性エッチングによって光配線材料のみを垂直にエッチングする（ｃ）。マスクとしてはシリコン含有レジストを、等方性エッチングとしてはＳＦ６＋Ｏ２のプラズマエッチングを、異方性エッチングとしてはＯ２の反応性イオンエッチングを使用できるが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
【実施例】
［２重露光］
図３を参照して説明する。ガラス基板１に、フッ素化ポリイミドの第１のクラッド層２およびコア層３を形成し（ａ）、シリコン含有レジスト４を塗布する（ｂ）。次に、第１マスク５を用いて露光し（ｃ）、さらに第２マスク６を用いて露光を行う（ｄ）。そして現像を行うと、すそを有するレジストパターン４’が形成される（ｅ）。
【００１６】
ここでＯ２ガスによる反応性イオンエッチングを行って、コアパターン３’（単に、コアともいう）を形成する（ｆ）。この際、コア側面と第１のクラッド（の平面）とは、すそによってなだらかにつながっており、亀裂は生じない。
【００１７】
レジストパターン４’を除去して第２のクラッド７を形成することにより、第１のクラッドおよび第２のクラッドでコアを狭持する光配線層８が完成する（ｇ）。レーザダイオードからの光をファイバから出して、光配線を通し、さらにファイバを通してフォトダイオードで受ける評価装置を用いて、光が良好に導波することを確認した。
【００１８】
［フォーカスずれ投影露光あるいはプロキシミティ露光］
図４を参照して説明する。ガラス基板１に、フッ素化ポリイミドのクラッド層２およびコア層３を形成し（ａ）、シリコン含有レジスト４を塗布する（ｂ）。
次に、フォトマスク５を用いてフォーカスずれ投影露光（ｃ）あるいはプロキシミティ露光（ｃ’）を行う。現像を行うと、すそを有するレジストパターン４’が形成される（ｄ）。
【００１９】
ここでＯ２ガスによる反応性イオンエッチングを行って、コアパターン３’を形成する（ｅ）。この際、コア側面と第１クラッドとは、すそによってなだらかにつながっており、亀裂は生じない。
【００２０】
レジストパターン４’を除去して第２のクラッド７を形成することにより、第１のクラッドおよび第２のクラッドでコアを狭持する光配線層８が完成する（ｆ）。レーザダイオードからの光をファイバから出して、光配線を通し、さらにファイバを通してフォトダイオードで受ける評価装置を用いて、光が良好に導波することを確認した。
【００２１】
［２段階ドライエッチング］
図６を参照して説明する。ガラス基板１に、フッ素化ポリイミドの第１のクラッド層２およびコア層３を形成し（ａ）、シリコン含有レジスト４を塗布する（ｂ）。次に、フォトリソグラフィー工程によって、レジストパターン４’が形成される（ｃ）。
【００２２】
ここでまず、ＣＦ４＋Ｏ２ガスによるプラズマエッチングを行って、コア層３を少しエッチングすると同時に、レジストパターン４’も少しサイドエッチングされ、エッチング断面は丸みを帯びる（ｄ）。続いて、Ｏ２ガスによる反応性イオンエッチングを行って、コアパターン３’を形成する（ｅ）。この際、コア側面と第１のクラッドとは、すそによってなだらかにつながっており、亀裂は生じない。
【００２３】
レジストパターン４’を除去して第２のクラッド７を形成することにより、第１のクラッドおよび第２のクラッドでコアを狭持する光配線層８が完成する（ｆ）。レーザダイオードからの光をファイバから出して、光配線を通し、さらにファイバを通してフォトダイオードで受ける評価装置を用いて、光が良好に導波することを確認した。
【００２４】
［従来例］
図８を参照して説明する。ガラス基板１に、フッ素化ポリイミドの第１のクラッド層２およびコア層３を形成し（ａ）、シリコン含有レジスト４を塗布する（ｂ）。次に、フォトリソグラフィー工程によって、レジストパターン４’が形成される（ｃ）。
【００２５】
ここで、Ｏ２ガスによる反応性イオンエッチングを行って、コアパターン３’を形成すると、コア側面に沿って亀裂９が入る（ｄ）。
【００２６】
レジストパターン４’を除去して第２のクラッド７を形成しても、光配線の近傍に空気の部分１０が残る（ｅ）。レーザダイオードからの光をファイバから出して、光配線を通し、さらにファイバを通してフォトダイオードで受ける評価装置を用いて、光の導波特性が悪いことを確認した。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明には、以下の効果がある。
【００２８】
コア（光配線パターン）側面と第１クラッドが、すそによってなだらかに丸みを帯びてつながることにより、第１クラッドへの亀裂の発生を抑えることができる。従って、本発明に係わる製造方法によって製造された光配線層は、導波損失が少なく、良好な特性を示す。
【００２９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光配線層の製造方法の主要部を示す説明図。
【図２】本発明の光配線層の製造方法の一例を示す説明図。
【図３】本発明の光配線層の製造方法の一例を示す詳細断面図。
【図４】本発明の光配線層の製造方法の他の例を示す詳細断面図。
【図５】本発明の光配線層の製造方法の他の例を示す説明図。
【図６】本発明の光配線層の製造方法の他の例を示す詳細断面図。
【図７】従来の光配線層の製造方法での問題点を示す説明図。
【図８】従来の光配線層の製造方法を示す詳細断面図。
【図９】従来の光配線層で亀裂が入る原因の説明図。
【符号の説明】
１…基板
２…第１のクラッド
３…コア層
３‘…コア（コアパターン）
４…レジスト
４‘…レジストパターン
５…フォトマスク
６…第２フォトマスク
７…第２のクラッド
８…光配線層
９…亀裂
１０…空気
１１…応力
１２…応力集中点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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