JP2000321458A

JP2000321458A - 光導波路の製造方法

Info

Publication number: JP2000321458A
Application number: JP12880199A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Otomo; 克也大友; Ryoichi Kasahara; 亮一笠原; Tsutomu Kuroiwa; 勉黒岩
Original assignee: Hitachi Cable Ltd; Hitachi Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Hitachi Cable Ltd; Hitachi Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 1999-05-10
Publication date: 2000-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】形成不良が最小限であり、所望の線幅のレジ
ストパターンが得られる光導波路の製造方法を提供す
る。【解決手段】深溝に電極のレジストパターンを形成す
る際に、レジスト塗布時のスピンコータの回転数を深溝
側壁が保護されるのに必要な最低限のレジスト膜厚が得
られる値１１に設定し、プリベーク時間を所望のレジス
トパターン線幅１３が得られるのに必要な最低限の値１
２に設定し、露光量をレジストパターンに所望の線幅が
得られるのに必要な値１４にして深溝内にレジストパタ
ーンを形成することにより、深溝側壁が完全に保護さ
れ、レジストパターンの形状不良が最小限に抑えられ、
かつ、所望の線幅のレジストパターンが形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８（ａ）は従来の光導波路の製造方法
を示す工程図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）に示した
電極形成の工程図である。

【０００３】図８（ａ）において、基板上にコアガラス
（コア）膜を形成し（ステップＳ１）、エッチングによ
って光回路を形成し（ステップＳ２）、クラッドガラス
膜（クラッド）を形成し（ステップＳ３）、深溝を形成
し（ステップＳ４）、深溝内に電極を形成する（ステッ
プＳ５）ことにより光導波路を形成していた。

【０００４】この深溝内の電極の形成は、図８（ｂ）に
示すようにレジストを塗布し（ステップＳａ）、プリベ
ークし（ステップＳｂ）、露光・現像する（ステップＳ
ｃ、Ｓｄ）ことによってレジスト膜に電極の抜きパター
ンを形成し、ポストベークし（ステップＳｅ）、電極材
料を蒸着し（ステップＳｆ）、レジストを除去する（ス
テップＳｇ）ことによって電極を形成していた。この場
合、特に深溝内の側壁を保護するためにレジストを厚く
塗布する必要があった。

【０００５】ここで、プリベークとは、基板にレジスト
を塗布した後、レジスト膜にパターンを露光・現像する
前にレジスト膜の溶剤を除去するために行う熱処理であ
り、ホットプレートや恒温槽等を用いて行う。

【０００６】ポストベークとは、露光・現像してレジス
ト膜パターンを形成した後に、レジスト膜のエッチング
耐性を高めるために行う熱処理であり、ホットプレート
や恒温槽等を用いる。

【０００７】スピンコータとは、基板にレジストを塗布
するための回転式塗布装置であり、回転台に基板を吸着
させ、基板にレジスト液を滴下し、回転台を高速回転す
ることによって基板を高速回転させ、滴下したレジスト
を基板表面に膜状に塗り広げる働きをする。レジスト膜
の厚さは回転数が高いほど薄くなり、滴下したレジスト
液の粘度が低いほど薄くなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図９（ａ）は従来の光
導波路の製造方法による露光時の基板の断面図であり、
図９（ｂ）は現像後の基板の断面図であり、図９（ｃ）
は図９（ｂ）の平面図である。

【０００９】深溝１の内部にレジストパターン２を形成
しようとする場合、深溝１の側壁３を保護するようにレ
ジスト４を厚く塗布する必要がある。側壁３を保護する
ようにレジスト４を厚く塗布すると、深溝側壁付近５の
レジスト膜が他の部分よりも厚くなり、フォトマスク６
に遮光されずに透過した紫外線７が深溝側壁付近深部の
レジスト８まで到達できず、深溝側壁付近深部のレジス
ト８が露光不足となり、硬化不良が生じる。そして、未
硬化部分がレジストパターン２の内部にはみ出してレジ
ストパターンの形状不良９が生じるという問題があっ
た。

【００１０】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、形成不良が最小限であり、所望の線幅のレジストパ
ターンが得られる光導波路の製造方法を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の光導波路の製造方法は、基板上にコア膜を形
成し、コア膜に光回路のエッチングを行い、光回路を覆
うようにクラッドを形成し、クラッドに深溝を形成し、
得られた深溝にフォトリソグラフィを用いて電極を形成
する光導波路の製造方法において、深溝に電極のレジス
トパターンを形成する際に、レジスト塗布時のスピンコ
ータの回転数を深溝側壁が保護されるのに必要な最低限
のレジスト膜厚が得られる値に設定し、プリベーク時間
を所望のレジストパターン線幅が得られるのに必要な最
低限の値に設定し、露光量をレジストパターン所望の線
幅が得られるのに必要な値に設定して深溝内にレジスト
パターンを形成するものである。

【００１２】上記構成に加え本発明の光導波路の製造方
法は、レジストに粘度が１０００〜３０００ｃｐのもの
を用い、スピンコータの回転数を１０００〜３０００ｒ
ｐｍに設定し、プリベーク時間を１〜５分に設定し、露
光量を１２００〜２０００ｍＪ／ｃｍ²に設定してレジ
ストパターンを形成するのが好ましい。

【００１３】本発明によれば、深溝に電極のレジストパ
ターンを形成する際に、レジスト塗布時のスピンコータ
の回転数を深溝側壁が保護されるのに必要な最低限のレ
ジスト膜厚が得られる値に設定し、プリベーク時間を所
望のレジストパターン線幅が得られるのに必要な最低限
の値に設定し、露光量をレジストパターン所望の線幅が
得られるのに必要な値で深溝内にレジストパターンを形
成することにより、深溝側壁が完全に保護され、レジス
トパターンの形状不良が最小限に抑えられ、かつ、所望
の線幅のレジストパターンが形成される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。

【００１５】図１（ａ）は本発明の光導波路の製造方法
の一実施の形態を示す工程図であり、図１（ｂ）は図１
（ａ）に示した電極形成の工程図である。

【００１６】図１（ａ）に示す工程図のステップＳ１か
らステップＳ４までは従来の工程と同様であり、ステッ
プＳ５、すなわち図１（ｂ）に示す電極形成の工程が従
来と相違する。

【００１７】すなわち、図１（ａ）おいて、基板上にコ
アガラス（コア）膜を形成し（ステップＳ１）、エッチ
ングによって光回路を形成し（ステップＳ２）、クラッ
ドガラス膜（クラッド）を形成し（ステップＳ３）、深
溝を形成し（ステップＳ４）、レジスト塗布時のスピン
コータの回転数を深溝側壁が保護されるのに必要な最低
限のレジスト膜厚が得られる値に設定した後でレジスト
を塗布し（ステップＳ５−１）、プリベーク時間を所望
のレジストパターン線幅が得られるのに必要な最低限の
値に設定した後でプリベークし（ステップＳ５−２）、
露光量をレジストパターン所望の線幅が得られるのに必
要な値に設定した後で露光・現像する（ステップＳ５−
３、Ｓ５−４）ことによってレジスト膜に電極の抜きパ
ターンを形成し、ポストベークし（ステップＳ５−
５）、電極材料を蒸着し（ステップＳ５−６）、レジス
トを除去する（ステップＳ５−７）ことによって電極を
形成するものである。

【００１８】図２は本発明の光導波路の製造方法の一実
施の形態を示すグラフである。

【００１９】図２（ａ）はスピンコータによるレジスト
塗布時の回転数とレジストパターン形状歩留との関係を
示す図である。同図において横軸は回転数を示し、縦軸
は形状歩留を示している。

【００２０】同図より、スピンコータによるレジスト塗
布時の回転数を高くするほど形状歩留が高くなることが
わかる。

【００２１】図２（ｂ）はスピンコータによるレジスト
塗布時の回転数とレジスト膜厚との関係を示す図であ
る。同図において横軸は回転数を示し、縦軸は膜厚を示
している。

【００２２】同図より、レジスト塗布時のスピンコータ
の回転数を高くするほどレジスト膜の厚さは薄くなり、
深溝側壁を保護できる厚さの限界が生じる。この深溝側
壁を保護できる厚さの限界値１０によってレジスト塗布
時の回転数の上限の値１１が決定される。したがって、
レジスト塗布時の回転数を深溝側壁を保護できる最低限
の膜厚になる値１１に設定することにより、深溝側壁を
保護し、かつ、形状歩留を最も高くすることができる。

【００２３】ここで、レジストの流動性は、レジスト塗
布膜の厚さ形状に大きな影響を及ぼす。良好な塗布膜を
得るためには、粘度が１０００〜３０００ｃｐの範囲内
のものを用いることが望ましい。その場合、スピンコー
タの回転数の値１１は１０００〜３０００ｒｐｍの範囲
内で設定すればよい。

【００２４】図２（ｃ）はプリベーク時間とレジストパ
ターン形状歩留との関係を示す図である。同図において
横軸はプリベーク時間を示し、縦軸は形状歩留を示して
いる。

【００２５】同図より、プリベーク時間を短くするほど
形状歩留が高くなることがわかる。

【００２６】図２（ｄ）はプリベーク時間とレジストパ
ターン線幅との関係を示す図である。同図において横軸
はプリベーク時間を示し、縦軸は線幅を示している。

【００２７】同図よりプリベーク時間が値１２より短い
場合には線幅が細くなりすぎるため所望の線幅１３が得
られなくなることがわかる。この所望の線幅１３によっ
てプリベーク時間の下限が決定される。したがって、プ
リベーク時間を所望の線幅１３が得られる最低限の値１
２に設定することにより、所望の線幅が得られ、かつ形
状歩留を最も高くすることができる。

【００２８】図２（ｅ）は露光量とレジストパターン線
幅との関係を示す図である。同図において横軸は露光量
を示し、縦軸は線幅を示している。

【００２９】同図より線幅は露光量の増加によって細く
なり、所望の線幅１３は露光量の値１４によって得られ
る。

【００３０】ここで、粘度が１０００〜３０００ｃｐの
範囲内のレジストを用いた場合には、プリベーク時間の
値１２を１〜５分の範囲内で設定し、露光量を１２００
〜２０００ｍＪ／ｃｍ²の範囲内で設定すればよいこと
が分かっている。

【００３１】図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はスピンコー
タの回転数とレジストパターンとの関係を示す基板の断
面図である。

【００３２】図３（ａ）は、図２（ｄ）に示した深溝側
壁を保護できる最低限のレジスト膜厚になる塗布時のス
ピンコータの回転数が値１１（例えば、レジスト粘度２
５００ｃｐの場合１５００ｒｐｍ）より大きい場合を示
し、図３（ｂ）はスピンコータの回転数が値１１に等し
い場合を示し、図３（ｃ）はスピンコータの回転数が値
１１より小さい場合を示している。

【００３３】図３（ａ）より、スピンコータの回転数が
値１１より大きい場合、レジスト４の膜厚は側壁３を十
分保護しきれない。スピンコータの回転数が値１１より
小さい場合、図２（ｃ）に示した関係のように、レジス
ト４の膜厚が厚くなりすぎて、紫外線が十分に到達でき
ない深溝側壁付近深部のレジスト８が硬化不足となり、
形状不良９が生じる割合が高くなる。スピンコータの回
転数が値１１に等しい場合、側壁３を保護し、かつ、レ
ジストパターンの形状不良が生じる割合が最も少ないこ
とがわかる。

【００３４】図４（ａ）はプリベーク時間が図２（ｄ）
に示した所望のレジストパターン線幅が得られる最低限
の値１２（例えば２分）より短い場合の基板の断面図で
あり、図４（ｂ）は図４（ａ）の平面図である。図５
（ａ）はプリベーク時間が図２（ｄ）に示した所望のレ
ジストパターン線幅が得られる最低限の値１２に等しい
場合の基板の断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の
平面図である。図６（ａ）はプリベーク時間が図２
（ｄ）に示した所望のレジストパターン線幅が得られる
最低限の値１２より長い場合の基板の断面図であり、図
６（ｂ）は図６（ａ）の平面図である。

【００３５】図４（ａ）〜図６（ｂ）より、プリベーク
時間が値１２より短い場合、図２（ｄ）に示した関係の
ように露光によるレジスト４の硬化の進みが速いためレ
ジストパターン２の線幅１５が細くなり過ぎて所望の線
幅が得られない。一方、プリベーク時間が値１２より長
い場合、図２（ｃ）に示した関係のように、レジスト４
の硬化の進みが遅いため、深溝側壁深部のレジスト８が
硬化不足となり形状不良９が生じる割合が高くなる。こ
れらに対してプリベーク時間が値１２に等しい場合、露
光によるレジスト４の硬化の進みが速すぎることもなく
露光量を変えることによって線幅１５を所望の線幅にで
き、かつ、形状不良が生じる割合が最も少ない。

【００３６】図７（ａ）は露光量が図２（ｅ）に示した
所望の線幅が得られる露光量の値１４（例えば１６００
ｍＪ／ｃｍ²）より小さい場合のレジストパターンの平
面図であり、図７（ｂ）は露光量が値１４に等しい場合
のレジストパターンの平面図であり、図７（ｃ）露光量
が値１４より大きい場合のレジストパターンの平面図で
ある。

【００３７】露光量が値１４より小さい場合、図２
（ｅ）に示した関係のように、レジストパターン２の線
幅１５は所望の線幅よりも太くなる。露光量が値１４よ
り大きい場合、レジストパターンの線幅１５は所望の線
幅よりも細くなる。これらに対し、露光量が値１４に等
しい場合、レジストパターンの線幅１５は所望の線幅と
なる。

【００３８】このようにして、レジスト塗布時の回転数
を深溝側壁を保護できる最低限のレジスト膜厚になる値
１１（レジスト粘度１０００〜３０００ｃｐの場合、１
０００〜３０００ｒｐｍ）にし、プリベーク時間を所望
のレジストパターン線幅が得られる最低限の値１２（１
〜５分）にし、露光量を所望の線幅が得られる値１４
（１２００〜２０００ｍＪ／ｃｍ²）にすることによ
り、形状不良を最小限に抑え深溝内部に所望の寸法のレ
ジストパターンを形成することができる。

【００３９】以上において本発明によれば、深溝側壁を
完全に保護し、レジストパターンの形状不良を最小限に
抑え、かつ、所望の線幅のレジストパターンを形成する
ことができる。

【００４０】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００４１】形成不良が最小限であり、所望の線幅のレ
ジストパターンが得られる光導波路の製造方法の提供を
実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の光導波路の製造方法の一実施
の形態を示す工程図であり、（ｂ）は（ａ）に示した電
極形成の工程図である。

【図２】図１に示した工程図を説明するためのグラフで
ある。

【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はスピンコータの回転
数とレジストパターンとの関係を示す基板の断面図であ
る。

【図４】（ａ）はプリベーク時間が図２（ｄ）に示した
所望のレジストパターン線幅が得られる最低限の値１２
より短い場合の基板の断面図であり、（ｂ）は（ａ）の
平面図である。

【図５】（ａ）はプリベーク時間が図２（ｄ）に示した
所望のレジストパターン線幅が得られる最低限の値１２
に等しい場合の基板の断面図であり、（ｂ）は（ａ）の
平面図である。

【図６】（ａ）はプリベーク時間が図２（ｄ）に示した
所望のレジストパターン線幅が得られる最低限の値１２
より長い場合の基板の断面図であり、（ｂ）は（ａ）の
平面図である。

【図７】（ａ）は露光量が図２（ｅ）に示した所望の線
幅が得られる値１４より小さい場合のレジストパターン
の平面図であり、（ｂ）は露光量が値１４に等しい場合
のレジストパターンの平面図であり、（ｃ）は露光量が
値１４より大きい場合のレジストパターンの平面図であ
る。

【図８】（ａ）は従来の光導波路の製造方法を示す工程
図であり、（ｂ）は（ａ）の電極形成の工程図である。

【図９】（ａ）は従来の光導波路の製造方法による露光
時の基板の断面図であり、（ｂ）は現像後の基板の断面
図であり、（ｃ）は（ｂ）の平面図である。

【符号の説明】

Ｓ１コア膜形成Ｓ２光回路エッチングＳ３クラッド形成Ｓ４深溝形成Ｓ５電極形成Ｓ５−１レジスト塗布Ｓ５−２プリベークＳ５−３露光Ｓ５−４現像Ｓ５−５ポストベークＳ５−６電極蒸着Ｓ５−７レジスト除去

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大友克也茨城県日立市日高町５丁目１番１号日立電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者笠原亮一東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内 (72)発明者黒岩勉神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所情報通信事業部内Ｆターム(参考） 2H047 KA04 PA22 PA24 QA04 TA42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上にコア膜を形成し、該コア膜に光
回路のエッチングを行い、上記光回路を覆うようにクラ
ッドを形成し、該クラッドに深溝を形成し、得られた深
溝にフォトリソグラフィを用いて電極を形成する光導波
路の製造方法において、上記深溝に電極のレジストパタ
ーンを形成する際に、レジスト塗布時のスピンコータの
回転数を深溝側壁が保護されるのに必要な最低限のレジ
スト膜厚が得られる値に設定し、プリベーク時間を所望
のレジストパターン線幅が得られるのに必要な最低限の
値に設定し、露光量をレジストパターン所望の線幅が得
られるのに必要な値に設定して上記深溝内にレジストパ
ターンを形成することを特徴とする光導波路の製造方
法。
【請求項２】上記レジストに粘度が１０００〜３００
０ｃｐのものを用い、上記スピンコータの回転数を１０
００〜３０００ｒｐｍに設定し、上記プリベーク時間を
１〜５分に設定し、上記露光量を１２００〜２０００ｍ
Ｊ／ｃｍ²に設定して上記レジストパターンを形成する
請求項１に記載の光導波路の製造方法。