JP2001154049A - 光配線層の製造方法並びに光・電気配線基板の製造方法 - Google Patents
光配線層の製造方法並びに光・電気配線基板の製造方法Info
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Abstract
りやまるまりを抑えることを第1の課題とし、ドライエ
ッチングや、ダイシングソー、電子線露光などをなるべ
く用いずに導波路パターンや、ミラーや回折格子といっ
た光学素子を形成することを第2の課題とする。 【解決手段】コアとクラッドを有する光配線層の製造方
法であって、好ましくはコアの型または光学素子の型が
形成された第1支持体1上に少なくともコア3と第1ク
ラッド4を形成する工程と、第2支持体5にコアと第1
クラッドを転写する工程と、前記コア上に第2クラッド
7を形成する工程と、第2支持体より光配線層を剥離す
る工程と、を含む。
Description
とが積層されている光・電気配線基板の製造方法に関す
る。
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。
ト基板上の銅による電気配線の一部を光ファイバー又は
光導波路による光配線に置き換え、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。
配線と光配線とが同一の基板上で積み重なっている光・
電気配線基板を作ることが望ましい。たとえば、特開平
3−29905号公報にて述べられているように、電気
配線基板上に光ファイバを絶縁膜にて固定させた基板が
提案されている。しかし、光配線として光ファイバを用
いる場合、その屈曲性の限界から、複雑な形状の光配線
には対応しきれず、設計の自由度が低くなってしまい、
高密度配線あるいは基板の小型化に対応できないという
問題がある。
して、いわゆる、光導波路を用いた光・電気配線基板の
構成がいくつか提案されている。光導波路の構成は光信
号が伝搬するコア層が、光信号をコア層に閉じこめるク
ラッド層に埋設されている。コアパターンの形成方法
は、フォトリソグラフィ技術により、メタルマスクを形
成し、ドライエッチングで作製するか、コア材料に感光
性が付与されている場合は、露光、現像処理にて作製で
きる。このため、フォトマスクのパターンを基に光配線
を形成できるため、その設計の自由度は高くなる。ま
た、比較的短距離の伝送にも対応が可能となる。
光導波路を形成する際、光配線層の下地としての電気配
線基板表面は、電気配線が多層化されていることで、非
常に大きな凹凸が形成されている。このため、その表面
直に光導波路を形成すると、その凹凸のために光信号の
伝搬損失が大きくなるという問題点が発生する。
ィルム形状にして、電気配線基板に接着剤にて貼り合わ
せることが提案されている。光配線フィルムをラミネー
タ等で貼り合わせることにより、下地の凹凸による光配
線のうねりの曲率を可能な限り大きくすることにより損
失を抑えることが狙いである。しかし、このフィルム化
の際、フィルムにかかる応力の影響でフィルムがそる、
もしくは丸まるという問題があった。
ルム内にドライエッチングやダイシングソー、電子線露
光を用いて、ミラーや回折格子といった光学素子を形成
するという提案がなされている。しかし、ドライエッチ
ングは真空引き等も含めて時間と手間がかかる方法であ
り、量産に向かない。一方、ダイシングソーを用いる場
合、細かい部分への加工には向かない上に、やはり量産
には向いていない。電子線露光も量産には適さない。
の欠点に鑑みなされたもので、光配線層にかかる応力を
緩和し、光配線層のそりやまるまりを抑えることを課題
とする。
ー、電子線露光などをなるべく用いずに導波路パターン
や、ミラーや回折格子といった光学素子を形成すること
を課題とする。
題を達成するために、請求項1記載の発明は、コアとク
ラッドを有する光配線層の製造方法であって、第1支持
体上に少なくともコアと第1クラッドを形成する工程
と、第2支持体にコアと第1クラッドを転写する工程
と、前記コア上に第2クラッドを形成する工程と、第2
支持体より光配線層を剥離する工程と、を含むことを特
徴とする光配線層の製造方法である。請求項2記載の発
明は、上記第1支持体にコアの型が形成されていること
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記載の発明は、上記コアの型が異方性エッ
チングにより形成されていることを特徴とする請求項2
記載の光配線層の製造方法である。請求項4記載の発明
は、第1支持体上に光学素子の型が形成されていること
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5記載の発明は、上記光学素子がミラーであ
ることを特徴とする請求項4記載の光配線層の製造方法
である。請求項6記載の発明は、上記光学素子が回折格
子であることを特徴とする請求項4記載の光配線層の製
造方法である。請求項7記載の発明は、光配線と電気配
線を有する光・電気配線基板の製造方法であって、請求
項1〜6に記載の光配線層を電気配線を有する基板に接
着させることを特徴とする光・電気配線基板の製造方法
である。請求項8記載の発明は、光配線層を電気配線を
有する基板に接着させた後、第2支持体より光配線層を
剥離する工程を行うことを特徴とする請求項7記載の光
・電気配線基板の製造方法である。請求項9記載の発明
は、光配線層と電気配線基板を接着させた後、ビアホー
ルによって基板の電気配線と電気接続しているパッドを
作ることを特徴とする請求項7〜8に記載の光・電気配
線基板の製造方法である。
の請求項1記載の光配線層の製造方法の実施形態につい
て、図1を用いて説明する。
持体1(例えばシリコンウエハ)上に第1剥離層2(例
えばAlの薄膜層)を形成した(工程(a))。その上
に、コア層3として有機光学層を形成する(工程
(b))。例えば、ポリイミドOPI−N3405(日
立化成工業(株)製)をスピンコートし、350℃にて
イミド化させることによって可能である。このときの膜
厚は5〜200μm 程度が望ましい。
るものではなく、表面が平滑であり、適度の耐熱性があ
り、堅牢な材料であれば良い。また、剥離性があれば、
剥離層は不要である。
して、コア層3より屈折率の小さい有機光学層を形成す
る。例えば、ポリイミドOPI−N3305(日立化成
工業(株)製)をスピンコートし、350℃にてイミド
化させることによって可能である。このときの膜厚は1
0〜500μm 程度が望ましい。
Niの薄膜層)を形成した後、耐熱性の接着剤を用い
て、第2支持体5を貼り合わせる(工程(d))。
1剥離層2を除去あるいは変性させ、第1支持体を剥
離、第2支持体にコアと第1クラッドを転写する(工程
(e))。このとき、第2剥離層6が剥離されないよう
な剥離剤あるいは処理条件を用いる。
成する。例えば、コア層表面にAlを蒸着し、フォトレ
ジストの所定のパターンを形成し、エッチング処理を行
い、Alのメタルマスクを形成する。さらに、酸素ガス
を用い、反応性イオンエッチングにてコア層をエッチン
グし、Al膜をエッチング除去して、光配線を形成する
(工程(f))。このとき、光配線と同時に、電気配線
基板との貼り合わせ精度を高めるためのアライメントマ
ーク(図示せず)を形成することもできる。
より屈折率の小さい有機光学層を形成する(工程
(g))。例えば、OPI−N3305をコーティング
し、イミド化させることによって可能である。このとき
のクラッド層の膜厚は、コア層上の光配線上で10〜5
00μm程度が望ましい。
2剥離層6を除去あるいは変性させ、フィルム状の光配
線層8を剥離する(工程(h))。
で形成]本発明の請求項2〜5記載の光配線層の製造方
法の実施形態について、図2、図3を用いて説明する。
例えば第1支持体9としてシリコンウエハの(001)
面上に熱酸化によって酸化膜をつけ、それをパターニン
グしてマスクとし、KOHによる異方性エッチングで、
シリコンウエハ上に光導波路パターンの凹版に相当する
パターン10を作りこむ(工程(a))。このとき、パ
ターン両端の傾いた面をミラーの型11とすることがで
きる。
に限らないが、異方性エッチングが可能な単結晶基板で
ある必要がある。また他の面方位、他の方向を用いるこ
とも可能である。
しては、反応性イオンエッチングによる異方性エッチン
グを用いることもできる。また、機械加工を用いること
もできる。これらの場合、第1支持体9は単結晶に限定
される必要はなく、金属やガラス等も使用できる。
第1剥離層12(例えばAlの薄膜層)を形成した(工
程(b))。その上に、コア層13として有機光学層を
形成する(工程(c))。例えば、ポリイミドOPI−
N3405(日立化成工業(株)製)をスピンコート
し、350℃にてイミド化させることによって可能であ
る。
くことが好ましい(工程(d))。その方法としてはア
ッシングや研磨等が使用できる。
として、コア層より屈折率の小さい有機光学層を形成す
る。例えば、ポリイミドOPI−N3305(日立化成
工業(株)製)をスピンコートし、350℃にてイミド
化させることによって可能である。このときの膜厚は1
0〜500μm 程度が望ましい。
層)を形成した後、耐熱性の接着剤を用いて、第2支持
体15を貼り合わせる(工程(f))。
1剥離層12を除去あるいは変性させ、第1支持体を剥
離し、第2支持体にコアと第1クラッドを転写する(工
程(g))。
より、ミラーに相当する部分に金属薄膜17をつけても
よい。
より屈折率の小さい有機光学層を形成する(工程
(i))。例えばOPI−N3305をコーティング
し、イミド化させることによって可能である。このとき
のクラッド層の膜厚は、コア層光配線上で10〜500
μm 程度が望ましい。
2剥離層16を除去あるいは変性させ、フィルム状の光
配線層19を剥離する(工程(j))。
成]本発明の請求項4〜6記載の光配線層の製造方法の
実施形態について、図4、図5を用いて説明する。第1
支持体20(例えばシリコンウエハ)上に切削加工や異
方性エッチング等によってミラーの型21となる部分を
作製する。さらに、2光線法や電子線露光等によって回
折格子の型22となるレジストパターンを形成する(工
程(a))。
に第1剥離層23(例えばAlの薄膜層)を形成した
(工程(b))。その上に、コア層24として有機光学
層を形成する(工程(c))。例えば、ポリイミドOP
I−N3405(日立化成工業(株)製)をスピンコー
トし、350℃にてイミド化させることによって可能で
ある。
コアの面内パターニングを行う(工程(d))。
としてコア層24より屈折率の小さい有機光学層を形成
する。例えば、ポリイミドOPI−N3305(日立化
成工業(株)製)をスピンコートし、350℃にてイミ
ド化さることによって可能である。このときの膜厚は1
0〜500μm 程度が望ましい。
層)を形成した後、耐熱性の接着剤を用いて、第2支持
体27を貼り合わせる(工程(f))。
1剥離層23を除去あるいは変性させ、第1支持体を剥
離し、第2支持体にコアとクラッドを転写する(工程
(g))。
より、ミラーに相当する部分に金属薄膜28をつけても
よい。
ア層より屈折率の小さい有機光学層を形成する(工程
(i))。例えば、OPI−N3305をコーティング
し、イミド化させることによって可能である。このとき
のクラッド層の膜厚は、コア層光配線上で10〜500
μm程度が望ましい。
2剥離層25をを除去あるいは変性させ、フィルム状の
光配線層30を剥離する(工程(j))。
に本発明の請求項5記載の光配線層を電気配線を有する
基板に接着させる方法の実施形態について、図6を用い
て説明する。第3支持体31(例えばガラス基板)に第
1の接着剤32をコートし、光配線層33をラミネータ
ー等で貼り合わせる。第3支持体31と光配線層33の
位置合わせは不要であり、ラミネータにより光配線層表
面は非常に平滑となる。接着剤の種類により、加熱処理
または紫外線照射処理を行う(工程(a))。
配線基板を用いた。その最表面には電気配線35が形成
されており、その膜厚段差18μm の凹凸が形成されて
いる。電気配線層はポリイミド多層配線基板に限らず、
単層の絶縁基板でも、電気配線と絶縁層が交互に積層さ
れた多層配線基板でも良い。また、構成材料として、ガ
ラス布に樹脂を含浸させた絶縁基板でも、ポリイミドフ
ィルムでも、セラミック基板でも良い。
として熱可塑性を示す変性ポリイミド樹脂を、電気配線
上に約20μm 形成できるように、塗布、乾燥を行っ
た。
良い。たとえば、エチレン−アクリル酸エステル共重合
体、スチレン−ポリ(メタ)アクリル酸エステル、ブチ
ラール樹脂、ポリアミド系樹脂、変性ポリイミド樹脂等
があげられる。こられの中で、光・電気配線基板上のハ
ンダ耐熱性を考慮すると、好ましくは、貼り合わせ温度
が250℃から300℃のものが良く、変性ポリイミド
樹脂が最適である。
の接着剤ごと剥離する必要があるため、第1の接着剤と
第2の接着剤の光配線層に対する接着強度は第2の接着
剤のほうが大きくなるように設計する必要がある。
ティングした電気配線基板上に設けたアライメントマー
ク(図示せず)と、第3支持体であるガラス基板に貼り
合わせた光配線層に設けたアライメントマークを、ガラ
ス基板越しに合わせ、双方の位置を決めた。
透過性が高く、また、第1の接着剤の厚さも充分に薄い
ため、第3支持体裏面から、光配線層のアライメントマ
ークと電気配線基板のアライメントマークを見ることが
可能である。
50℃、1時間加熱処理を行った(工程(c))。必要
に応じて、雰囲気を減圧して接着を行うこともできる。
1の接着剤ごと剥離して、電気配線基板と光配線層の転
写、貼り合わせが完了した。このとき、光配線層は、下
地の電気配線基板の凹凸の影響を受けず、第3の支持体
の平滑性を維持しながら接着固定された。
有する基板に接着させる方法の実施形態について、図7
を用いて説明する。電気配線基板37として、ポリイミ
ド多層配線基板を用いた。その最表面には電気配線38
が形成されており、その膜厚段差18μm の凹凸が形成
されている。電気配線層はポリイミド多層配線基板に限
らず、単層の絶縁基板でも、電気配線と絶縁層が交互に
積層された多層配線基板でも良い。また、構成材料とし
て、ガラス布に樹脂を含浸させた絶縁基板でも、ポリイ
ミドフィルムでも、セラミック基板でも良い。
熱可塑性を示す変性ポリイミド樹脂を、電気配線上に約
20μm 形成できるように、塗布、乾燥を行った。
たとえば、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、ス
チレン−ポリ(メタ)アクリル酸エステル、ブチラール
樹脂、ポリアミド系樹脂、変性ポリイミド樹脂等があげ
られる。こられの中で、光・電気配線基板上のハンダ耐
熱性を考慮すると、好ましくは、貼り合わせ温度が25
0℃から300℃のものが良く、変性ポリイミド樹脂が
最適である。
グした電気配線基板上に設けたアライメントマーク(図
示せず)と、第2の支持体42に設けたアライメントマ
ークを合わせ、双方の位置を決めた。第2の支持体42
には金属剥離層41を介して光配線層40がついてい
る。
50℃、1時間加熱処理を行った(工程(b))。必要
に応じて、雰囲気を減圧して接着を行うこともできる。
を除去あるいは変性させることにより剥離して、電気配
線基板と光配線層の転写、貼り合わせが完了した。この
とき、光配線層は、下地の電気配線基板の凹凸の影響を
受けず、第2支持体の平滑性を維持しながら接着固定さ
れた。
明の請求項7記載の電気配線基板に貼り合わされた光配
線層に、光部品や電気部品を搭載するためのパッドと、
電気配線基板との電気的導通を取るためのビアホールを
形成する工程を図8に示す。
て、電気配線基板上のアライメントマーク(図示せず)
を基準に、ビアホール形成のための孔部43を形成す
る。穿孔方法としては、炭酸ガスレーザやUV−YAG
レーザやエキシマレーザ、あるいは、反応性イオンエッ
チングなどのドライエッチングなどを用いることができ
る。この場合、下地の電気配線が穿孔のストッパの役割
を果たす。
属薄膜44を形成する(工程(b))。さらに、フォト
レジスト45としてPMER(東京応化工業(株)製)
を10μm 、スピンコータにて塗布し、90℃で乾燥さ
せる。所定のパターンを有するフォトマスクを用い、電
気配線基板上に形成したアライメントマーク(図示せ
ず)を基準に露光、現像処理を行い、ビアホール形成の
ための開口部46、並びに、パッド形成のための開口部
47を作製した。さらに、110℃にてポストベークを
行った(工程(c))。
めっきを行った。めっきの膜厚は10μm であった(工
程(d))。
て除去し(工程(e))、エッチング液にて金属薄膜4
4を溶解除去し、ビアホール48、パッド49を作製し
た。これにより、本発明による光・電気配線基板が完成
した(工程(f))。
明には、以下の効果がある。
ので、フィルム状の光配線層にかかる応力を緩和するこ
とができ、例えばポリイミドからなる光配線層が丸まる
のを防止することができる。
持体を用いることによって、ドライエッチング等の手間
がかかる工程を省くことができる上、より精密な光学素
子を作ることができる。
て、光配線層を形成する工程を示す説明図。
て、光配線層を形成する工程を示す説明図。
て、光配線層を形成する工程を示す説明図。
て、光配線層を形成する工程を示す説明図。
て、光配線層を形成する工程を示す説明図。
て、光配線層フィルムと電気配線基板とを貼り合わせる
工程を示す説明図。
て、光配線層フィルムと電気配線基板とを貼り合わせる
工程を示す説明図。
て、パッド並びにビアホールを形成する工程を示す説明
図。
Claims (9)
- 【請求項1】コアとクラッドを有する光配線層の製造方
法であって、 第1支持体上に少なくともコアと第1クラッドを形成す
る工程と、 第2支持体にコアと第1クラッドを転写する工程と、 前記コア上に第2クラッドを形成する工程と、 第2支持体より光配線層を剥離する工程と、 を含むことを特徴とする光配線層の製造方法。 - 【請求項2】上記第1支持体にコアの型が形成されてい
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】上記コアの型が異方性エッチングにより形
成されていることを特徴とする請求項2記載の光配線層
の製造方法。 - 【請求項4】第1支持体上に光学素子の型が形成されて
い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5】上記光学素子がミラーであることを特徴と
する請求項4記載の光配線層の製造方法。 - 【請求項6】上記光学素子が回折格子であることを特徴
とする請求項4記載の光配線層の製造方法。 - 【請求項7】光配線と電気配線を有する光・電気配線基
板の製造方法であって、 請求項1〜6に記載の光配線層を電気配線を有する基板
に接着させることを特徴とする光・電気配線基板の製造
方法。 - 【請求項8】光配線層を電気配線を有する基板に接着さ
せた後、第2支持体より光配線層を剥離する工程を行う
ことを特徴とする請求項7記載の光・電気配線基板の製
造方法。 - 【請求項9】光配線層と電気配線基板を接着させた後、
ビアホールによって基板の電気配線と電気接続している
パッドを作ることを特徴とする請求項7〜8に記載の光
・電気配線基板の製造方法。
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