JP2004062157A - Method of manufacturing optical wiring circuit and optical wiring board provided with the same - Google Patents

Method of manufacturing optical wiring circuit and optical wiring board provided with the same Download PDF

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JP2004062157A JP2003154932A JP2003154932A JP2004062157A JP 2004062157 A JP2004062157 A JP 2004062157A JP 2003154932 A JP2003154932 A JP 2003154932A JP 2003154932 A JP2003154932 A JP 2003154932A JP 2004062157 A JP2004062157 A JP 2004062157A
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Daisuke Nakatani
中谷 大輔
Takeshi Fujii
藤井 武
Yoji Okazaki
岡崎 洋二
Kazuhiko Nagano
永野 和彦
Hiromi Ishikawa
石川 弘美
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a method of manufacturing an optical wiring board, which easily forms a slope shape to be provided in an end part of a core layer constituting an optical waveguide, by maskless exposure. <P>SOLUTION: An exposure device which exposes an image with a light beam modulated by a spatial modulation element in accordance with image information is used, and a prescribed area of a photosensitive material 150 (photoresist) applied on a core layer 206 being an optical wiring board material is exposed and patterned with a light beam (UV) to form an etching mask 150A. An area corresponding to a slope 208 to be formed in the end part of the core layer 206 is exposed and patterned with a light beam which has the exposure controlled in accordance with the sloped shape of the slope 208 to give a sloped structure to the end part of the etching mask 150A. When the core layer 206 is etched with the etching mask 150A, the slope 208 is formed because etching progresses in proportion to the thickness of the etching mask 150A in the end part of the core layer 206. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光配線回路の製造方法、及びその光配線回路を備えた光配線基板に係り、詳しくは、画像データに応じて空間光変調素子等により変調された光ビームで画像露光を行うデジタルマスクレス露光装置を用いた光配線回路の製造方法、及びその光配線回路を備えた光配線基板に関する。
【0002】
【従来の技術】
光導波路を用いて回路構成された光配線回路、例えば、表面実装型の発光素子及び受光素子間で光を伝送するなどの光配線回路を備える光配線基板には、それら表面実装型素子側の光路から光配線基板の光導波路側の光路へと光路を90°変換して、光を光導波路へ入射させる又は光導波路から出射させるために、光導波路の端部を斜め45°に形成し、その傾斜端面に反射ミラーを設けているものがある。
【0003】
このような光配線基板において、従来、光導波路端部の傾斜面を形成するには、傾斜面と対応する領域のマスクパターンの密度が光導波路の長手方向に変化する(増加又は減少)フォトマスクを用い、フォトレジストを露光する紫外線透過光量を変化させることで傾斜構造を持ったエッチングマスクを形成し、反応性イオンエッチング等によりマスクパターンを転写することで、光導波路端部を所望の傾斜形状に加工するもの(例えば、特許文献1参照)、あるいは、ミラーになるべき部分の端近傍を透光と遮光の境界とするマスクパターンを有する単純構造のフォトマスクを用いて斜めの側面を有する厚膜レジストパターンを形成し、そのレジストパターンごとドライエッチングすることにより、コアを斜めに加工するものがある(例えば、特許文献2参照)。
【0004】
また近年では、光照射により屈折率が変化するポリシランやBP−PMA(ベンゾフェノン残基(BP基)からなる光官能性基を有するポリメタクリル酸(PMA)ポリマ)等のポリマ材料をコア材に用いるフォトブリーチング法(例えば、特許文献3、4参照)、あるいは、光硬化性樹脂を用いた直接露光法により、光配線基板(大面積導波路フィルム、光導波路)はエッチング工程無しで製造できるようになり、製造の簡略化が図られている。
【0005】
【特許文献1】
特開平6−265738号公報 (第3−4頁、第1図)
【特許文献2】
特開2002−82242公報 (第3−4頁、第2図)
【特許文献3】
特開平6−265738号公報 (第6−7頁、第5図、第6図)
【特許文献4】
特開2002−14241公報 (第4頁)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献1の例では、フォトマスクが特殊な構造であるため製造に手間がかかる。特許文献2については、ミラー形成部の加工に2度のフォトリソグラフィー工程が必要であるため、製造工程が複雑となる。
【0007】
また、フォトリソグラフィー工程を行うこれらの従来例では、光配線回路を基板の厚さ方向(積層方向)に複数段設けた多段構造の光配線基板を製造する際はフォトリソグラフィー工程を繰り返し行うことになるが、この場合、吸湿性が高く寸法変化の大きいポリイミド等の基板材料では、その伸縮によりミラー形成部の位置精度が低下する。そのため、高精度の位置合わせを実現するには、寸法を変えた複数種類のフォトマスクを用意をする必要があり、これによって、製造工程等が複雑になるとともに製造コストが上昇する問題がある。
【0008】
一方、エッチング工程が不要なフォトブリーチング法や直接露光法においても、フォトリソグラフィー工程は必要であるため、上記のような多段回路を形成する際の高精度の位置合わせ及びミラー形成には同様の課題が残る。
【0009】
ところで、近年では、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)等の空間光変調素子を利用して、画像データに応じて変調された光ビームで画像露光を行う露光装置が種々提案されている。
【0010】
例えば、DMDは、制御信号に応じて反射面の角度が変化する多数のマイクロミラーが、シリコン等の半導体基板上に2次元状に配列されたミラーデバイスであり、このDMDを用いた露光装置は、レーザ光を照射する光源、光源から照射されたレーザ光をコリメートするレンズ系、レンズ系の略焦点位置に配置されたDMD、DMDで反射されたレーザ光を走査面上に結像するレンズ系から構成され、画像データ等に応じて生成した制御信号によりDMDのマイクロミラーの各々をオンオフ制御してレーザ光を変調し、変調されたレーザ光で画像露光を行っている。また、この露光装置では、空間光変調素子のマイクロミラー単位で画素毎に露光量(光強度)が制御できるので、上述した光配線基板をマスクレスで製造するのに好適であると考えられる。
【0011】
本発明は上記事実を考慮して、マスクレス露光により光配線回路を容易に形成することができる、特に、光導波路の端部に反射ミラーを設けるための傾斜面形状、あるいは、光配線回路を積層方向に複数段形成する回路構成でも容易に形成することができる光配線回路の製造方法、及びその光配線回路を備えた光配線基板を提供することを課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、光導波路により回路構成された光配線回路の製造方法であって、画像情報に応じて空間光変調素子により変調された光ビームで画像露光を行う露光手段を用い、前記光導波路を形成するための光学材料の所定領域を前記光ビームにより露光しパタニングする工程を有することを特徴としている。
【0013】
請求項1に記載の発明では、光導波路を形成するための光学材料の所定領域を、DMD等の空間光変調素子により変調された光ビームを用いての画像露光により露光してパタニングすることにより、光導波路を形成してその光導波路により回路構成される光配線回路を製造する。これにより、マスクレス露光での光配線回路の製造が実現され、その製造方法を容易にすることができる。また、フォトマスクを用いないため、回路の変更や、複雑な回路構成の光配線回路を製造する場合でも、容易に対応することができる。
【0014】
また、ランプ光源等の光を用いる従来のマスク露光に対し、光ビームによって高精細な画像露光が行えるため、光導波路のパターン形状を高い精度で滑らかに形成することができる。そのため、伝播ロスを抑えた光配線回路の製造が可能となる。
【0015】
請求項2に記載の発明は、光導波路を構成するコア層の端部に、そのコア層へと光を入射させる又はコア層から光を出射させる反射ミラーを設けるための傾斜面を備えた光導波路により回路構成された光配線回路の製造方法であって、画像情報に応じて空間光変調素子により変調された光ビームで画像露光を行う露光手段を用い、前記光導波路を形成するための光学材料の所定領域を前記傾斜面の傾斜形状に応じて露光量を制御した前記光ビームにより露光しパタニングする工程を有することを特徴としている。
【0016】
請求項2に記載の発明では、光導波路を構成するコア層の端部に形成する傾斜面と対応した領域となる、光導波路を形成するための光学材料の所定領域を、画像情報に応じて空間光変調素子により変調された光ビームで画像露光を行う露光手段を用い、傾斜面の傾斜形状に応じて露光量を制御した光ビームにより露光しパタニングする。光学材料のパターン形状(膜厚)は露光量に応じて変化するため、上記のように露光量が制御された光ビームによって露光された光学材料の所定領域には傾斜面がつくられる。
【0017】
例えば、光学材料が光導波路材料上に成膜されたフォトレジストの場合は、フォトレジストの所定領域には斜面構造のエッチングマスクがつくられる。このエッチングマスクを用いて、コア層をエッチングすると、被エッチング材料(コア層)がエッチングされるのに伴い、エッチングマスクもエッチング加工されるため、コア層の端部にはエッチングマスクのパターン形状に応じて傾斜した傾斜面が形成(転写)される。この傾斜面に、金属蒸着等によって反射ミラーを形成すると、コア層の端部の傾斜面に反射ミラーを設けた光導波路を有する光配線回路が製造される。
【0018】
これにより、従来のような特殊なフォトマスクを用いることなく、光配線回路を簡単に製造することができる。
【0019】
請求項3に記載の発明は、請求項2記載の光配線回路の製造方法において、前記露光手段は、前記光ビームを走査して画像露光を行うとともにその走査においては2画素以上をオーバーラップさせて露光する多重露光機能を備え、その多重露光により前記露光量を制御することを特徴としている。
【0020】
請求項3に記載の発明では、露光手段による光ビームは空間光変調素子により変調されて走査され、その光ビームの走査により2画素以上をオーバーラップさせて露光する多重露光を利用し露光量を制御することで、光ビームによる露光量の制御が容易となる。また、階調性を上げた高精細な露光が可能であるため、例えば、光学材料がフォトレジストの場合は、形成するエッチングマスクの傾斜形状等を滑らかにすることができる。なお、この2画素以上をオーバーラップさせて露光する多重露光機能には、複数画素を同一点に重ねて露光する機能、複数画素を同一点ではなく互いに画素の中心をずらして重ねて露光する機能、及びこれらの両方を組み合わせた機能が含まれる。
【0021】
請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3の何れか1項記載の光配線回路の製造方法において、前記光ビームによる画像露光の解像度が0.1μm〜2.5μmとされていることを特徴としている。
【0022】
請求項4に記載の発明では、解像度を0.1μm〜2.5μmとした非常に高精細な光ビーム露光により、光導波路のパターン形状をより良好に形成でき、例えば、分岐回路等での伝播ロスをより少なくすることができる。
【0023】
請求項5に記載の発明は、請求項1〜請求項4の何れか1項記載の光配線回路の製造方法において、前記光学材料は、光導波路材料上に成膜されたフォトレジストとされ、前記光ビームにより露光しパタニングする工程でそのフォトレジストからエッチングマスクを形成した後に、そのエッチングマスクを用いて前記光導波路材料をエッチングする工程を有することを特徴としている。
【0024】
請求項5に記載の発明では、光導波路材料上に成膜されたフォトレジストの所定領域を、空間光変調素子により変調された光ビームにより露光しパタニングすることで、フォトレジストからエッチングマスクを形成し、そのエッチングマスクを用いて光導波路材料をエッチングすることで、光導波路を構成するコア層を形成する。これにより、コア層がマスクレス露光で形成できるようになり、光配線回路の製造が容易となる。
【0025】
請求項6に記載の発明は、請求項5記載の光配線回路の製造方法において、前記フォトレジストがポジ型とされていることを特徴としている。
【0026】
請求項6に記載の発明では、ポジ型のフォトレジストを用いることで、エッチングマスクに上記の傾斜構造を有するパターン形状を容易に形成することができる。
【0027】
請求項7に記載の発明は、請求項1〜請求項4の何れか1項記載の光配線回路の製造方法において、前記光学材料は、光照射により屈折率が変化する光導波路材料とされ、前記光ビームにより露光しパタニングする工程でその光導波路材料の所定領域の屈折率を変化させて光導波路を形成することを特徴としている。
【0028】
請求項7に記載の発明では、光照射により屈折率が変化する光導波路材料の所定領域を、空間光変調素子により変調された光ビームにより露光しパタニングすることで、光導波路を構成する高屈折率のコア層及び低屈折率のクラッド層を形成する。これにより、コア層及びクラッド層がマスクレス露光で形成できるようになり、光配線回路の製造が容易となる。
【0029】
請求項8に記載の発明は、請求項7記載の光配線回路の製造方法において、前記光導波路材料は、光照射により屈折率が低下する性質を有することを特徴としている。
【0030】
請求項8に記載の発明では、光導波路材料は、光照射により屈折率が低下する性質を有するポリマ材料等とされ、これにより、クラッド層を形成する領域を光ビームにより露光しパタニングすることで、コア層に対し屈折率が低くされるクラッド層を形成することができる。
【0031】
請求項9に記載の発明は、請求項2〜請求項4の何れか1項記載の光配線回路の製造方法において、請求項7又は請求項8に記載の光配線回路の製造方法における光導波路材料により形成される前記コア層は、前記傾斜面の傾斜形状に応じて露光量を制御した前記光ビームにより露光しパタニングする工程でそのパタニングした傾斜面の屈折率を傾斜面に対する略垂直方向において段階的又は実質上連続的に変化する分布にすることを特徴としている。
【0032】
請求項9に記載の発明では、コア層の端部に設ける傾斜面の屈折率を、傾斜面に対する略垂直方向において段階的又は実質上連続的に変化する分布とすることにより、傾斜面に入射する光の反射率を高めることができる。この傾斜面が実質的に反射ミラーとして機能するため、傾斜面に反射ミラーを別途設けなくても、光を効率よく曲げることができる。
【0033】
請求項10に記載の発明は、請求項1〜請求項4の何れか1項記載の光配線回路の製造方法において、前記光学材料は、光照射により硬化する光導波路材料とされ、前記光ビームにより露光しパタニングする工程でその光導波路材料の所定領域を硬化させた後に、光導波路材料の未硬化部を現像処理により除去する工程を有することを特徴としている。
【0034】
請求項10に記載の発明では、光照射により硬化する光導波路材料の所定領域を、空間光変調素子により変調された光ビームにより露光しパタニングすることで、その光導波路材料の所定領域を硬化させ、光導波路材料の未硬化部は現像処理により除去することで、光導波路を構成するコア層を形成する。これにより、コア層がマスクレス露光で形成できるようになり、光配線回路の製造が容易となる。
【0035】
請求項11に記載の発明は、請求項1〜請求項10の何れか1項記載の製造方法により製造された光配線回路を備える光配線基板を特徴としている。また、請求項12に記載の発明は、請求項1〜請求項10の何れか1項記載の製造方法により製造された光配線回路を積層方向に複数段備えた光配線基板を特徴としている。
【0036】
請求項11、12に記載の発明では、上記の光ビームを用いるデジタルマスクレス露光により形成された光配線回路を備える光配線基板であれば製造が容易となり、また、光配線回路を積層方向に複数段設けた光配線基板においても製造が容易となる。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0038】
(第1の実施形態)
[露光装置の構成]
本発明の第1の実施形態に係る露光装置100は、図1に示すように、感光材料(フォトレジスト)150が光導波路材料上に成膜された光配線基板材料(光配線基板200)を表面に吸着して保持する平盤状のステージ152を備えている。4本の脚部154に支持された厚板状の設置台156の上面には、ステージ移動方向(図中矢印Y方向)に沿って2本のガイド158が延設されている。ステージ152は、長手方向がステージ移動方向を向くように配置されて、ガイド158により往復移動可能に支持されている。なお、この露光装置100には、ステージ152をガイド158に沿って駆動するための図示しない駆動装置が設けられている。
【0039】
設置台156の中央部には、ステージ152の移動経路を跨ぐようコ字状に形成されたゲート160が配置され、ゲート160は両先端部が設置台156の両側面に固定されている。ゲート160を挟んで一方の側にはスキャナ162が配置され、他方の側には光配線基板200の先端及び後端を検知する複数(例えば、2個)の検知センサ164が設けられている。スキャナ162及び検知センサ164はゲート160に各々取り付けられてステージ152の移動経路の上方に固定配置されている。なお、スキャナ162及び検知センサ164は、これらを制御する図示しないコントローラに接続されている。
【0040】
スキャナ162は、図2及び図3(B)に示すように、m行n列(例えば、3行5列)の略マトリックス状に配列された複数(例えば、14個)の露光ヘッド166を備えている。この例では、感光材料150(光配線基板200)の幅との関係で、3行目に4個の露光ヘッド166を配置している。なお、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドを示す場合は、露光ヘッド166mnと表記する。
【0041】
露光ヘッド166による露光エリア168は、副走査方向を短辺とする矩形状である。従って、ステージ152の移動に伴い、感光材料150には露光ヘッド166毎に帯状の露光済み領域170が形成される。なお、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドによる露光エリアを示す場合は、露光エリア168mnと表記する。
【0042】
また、図3(A)及び(B)に示すように、帯状の露光済み領域170が副走査方向と直交する方向に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッドの各々は、配列方向に所定間隔(露光エリアの長辺の自然数倍、本実施の形態では2倍)ずらして配置されている。このため、1行目の露光エリア16811と露光エリア16812との間の露光できない部分は、2行目の露光エリア16821と3行目の露光エリア16831とにより露光することができる。
【0043】
露光ヘッド16611〜166mn各々は、図4、図5(A)及び(B)に示すように、入射された光ビームを画像データに応じて各画素毎に変調する空間光変調素子として、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)50を備えている。このDMD50は、データ処理部とミラー駆動制御部とを備えた図示しないコントローラに接続されている。このコントローラのデータ処理部では、入力された画像データに基づいて、各露光ヘッド166毎にDMD50の制御すべき領域内の各マイクロミラーを駆動制御する制御信号を生成する。なお、制御すべき領域については後述する。また、ミラー駆動制御部では、画像データ処理部で生成した制御信号に基づいて、各露光ヘッド166毎にDMD50の各マイクロミラーの反射面の角度を制御する。なお、反射面の角度の制御に付いては後述する。
【0044】
DMD50の光入射側には、光ファイバの出射端部(発光点)が露光エリア168の長辺方向と対応する方向に沿って一列に配列されたレーザ出射部を備えたファイバアレイ光源66、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザ光を補正してDMD上に集光させるレンズ系67、レンズ系67を透過したレーザ光をDMD50に向けて反射するミラー69が順に配置されている。
【0045】
レンズ系67は、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザ光を平行光化する1対の組合せレンズ71、平行光化されたレーザ光の光量分布が均一になるように補正する1対の組合せレンズ73、及び光量分布が補正されたレーザ光をDMD上に集光する集光レンズ75で構成されている。組合せレンズ73は、レーザ出射端の配列方向に対しては、レンズの光軸に近い部分は光束を広げ且つ光軸から離れた部分は光束を縮め、且つこの配列方向と直交する方向に対しては光をそのまま通過させる機能を備えており、光量分布が均一となるようにレーザ光を補正する。
【0046】
また、DMD50の光反射側には、DMD50で反射されたレーザ光を感光材料150の走査面(被露光面)56上に結像するレンズ系54、58が配置されている。レンズ系54及び58は、DMD50と被露光面56とが共役な関係となるように配置されている。
【0047】
DMD50は、図6に示すように、SRAMセル(メモリセル)60上に、微小ミラー(マイクロミラー)62が支柱により支持されて配置されたものであり、画素(ピクセル)を構成する多数の(例えば、600個×800個)の微小ミラーを格子状に配列して構成されたミラーデバイスである。各ピクセルには、最上部に支柱に支えられたマイクロミラー62が設けられており、マイクロミラー62の表面にはアルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。なお、マイクロミラー62の反射率は90%以上である。また、マイクロミラー62の直下には、ヒンジ及びヨークを含む支柱を介して通常の半導体メモリの製造ラインで製造されるシリコンゲートのCMOSのSRAMセル60が配置されており、全体はモノリシック(一体型)に構成されている。
【0048】
DMD50のSRAMセル60にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられたマイクロミラー62が、対角線を中心としてDMD50が配置された基板側に対して±α度(例えば±10度)の範囲で傾けられる。図7(A)は、マイクロミラー62がオン状態である+α度に傾いた状態を示し、図7(B)は、マイクロミラー62がオフ状態である−α度に傾いた状態を示す。従って、画像信号に応じて、DMD50の各ピクセルにおけるマイクロミラー62の傾きを、図6に示すように制御することによって、DMD50に入射された光はそれぞれのマイクロミラー62の傾き方向へ反射される。
【0049】
なお、図6には、DMD50の一部を拡大し、マイクロミラー62が+α度又は−α度に制御されている状態の一例を示す。それぞれのマイクロミラー62のオンオフ制御は、DMD50に接続された図示しないコントローラによって行われる。なお、オフ状態のマイクロミラー62により光ビームが反射される方向には、光吸収体(図示せず)が配置されている。
【0050】
また、DMD50は、短辺が副走査方向と所定角度θ(例えば、1°〜5°)を成すように僅かに傾斜させて配置するのが好ましい。図8(A)はDMD50を傾斜させない場合の各マイクロミラーによる反射光像(露光ビーム)53の走査軌跡を示し、図8(B)はDMD50を傾斜させた場合の露光ビーム53の走査軌跡を示している。
【0051】
DMD50には、長手方向にマイクロミラーが多数個(例えば、800個)配列されたマイクロミラー列が、短手方向に多数組(例えば、600組)配列されているが、図8(B)に示すように、DMD50を傾斜させることにより、各マイクロミラーによる露光ビーム53の走査軌跡(走査線)のピッチP2が、DMD50を傾斜させない場合の走査線のピッチP1より狭くなり、解像度を大幅に向上させることができる。一方、DMD50の傾斜角は微小であるので、DMD50を傾斜させた場合の走査幅W2と、DMD50を傾斜させない場合の走査幅W1とは略同一である。
【0052】
また、異なるマイクロミラー列により同じ走査線上が重ねて露光(多重露光)されることになる。このような多重露光によって、露光位置の微少量をコントロールすることができ、高精細な露光を実現することができる。また、主走査方向に配列された複数の露光ヘッドの間のつなぎ目を微少量の露光位置制御により段差無くつなぐことができる。さらに、上記の多重露光機能を利用し2画素以上をオーバーラップさせて露光することにより、すなわち、画素毎又は走査線毎に露光回数を変えることにより、画素単位又は走査線単位での露光量制御が可能となっている。この2画素以上をオーバーラップさせて露光する多重露光機能には、複数画素を同一点に重ねて露光する(同一走査線上を重ねて露光する)機能、複数画素を同一点ではなく互いに画素の中心をずらして重ねて露光する機能、及びこれらの両方を組み合わせた機能が含まれる。
【0053】
なお、DMD50を傾斜させる代わりに、各マイクロミラー列を副走査方向と直交する方向に所定間隔ずらして千鳥状に配置しても、同様の効果を得ることができる。
【0054】
ファイバアレイ光源66は、図9(A)に示すように、複数(例えば、6個)のレーザモジュール64を備えており、各レーザモジュール64には、マルチモード光ファイバ30の一端が結合されている。マルチモード光ファイバ30の他端には、コア径がマルチモード光ファイバ30と同一で且つクラッド径がマルチモード光ファイバ30より小さい光ファイバ31が結合され、図9(C)に示すように、光ファイバ31の出射端部(発光点)が副走査方向と直交する主走査方向に沿って1列に配列されてレーザ出射部68が構成されている。なお、図9(D)に示すように、発光点を主走査方向に沿って2列に配列することもできる。
【0055】
光ファイバ31の出射端部は、図9(B)に示すように、表面が平坦な2枚の支持板65に挟み込まれて固定されている。また、光ファイバ31の光出射側には、光ファイバ31の端面を保護するために、ガラス等の透明な保護板63が配置されている。保護板63は、光ファイバ31の端面と密着させて配置してもよく、光ファイバ31の端面が密封されるように配置してもよい。光ファイバ31の出射端部は、光密度が高く集塵し易く劣化し易いが、保護板63を配置することにより端面への塵埃の付着を防止することができると共に劣化を遅らせることができる。
【0056】
この例では、クラッド径が小さい光ファイバ31の出射端を隙間無く1列に配列するために、クラッド径が大きい部分で隣接する2本のマルチモード光ファイバ30の間にマルチモード光ファイバ30を積み重ね、積み重ねられたマルチモード光ファイバ30に結合された光ファイバ31の出射端が、クラッド径が大きい部分で隣接する2本のマルチモード光ファイバ30に結合された光ファイバ31の2つの出射端の間に挟まれるように配列されている。
【0057】
このような光ファイバは、例えば、図10に示すように、クラッド径が大きいマルチモード光ファイバ30のレーザ光出射側の先端部分に、長さ1〜30cmのクラッド径が小さい光ファイバ31を同軸的に結合することにより得ることができる。2本の光ファイバは、光ファイバ31の入射端面が、マルチモード光ファイバ30の出射端面に、両光ファイバの中心軸が一致するように融着されて結合されている。上述した通り、光ファイバ31のコア31aの径は、マルチモード光ファイバ30のコア30aの径と同じ大きさである。
【0058】
また、長さが短くクラッド径が大きい光ファイバにクラッド径が小さい光ファイバを融着させた短尺光ファイバを、フェルールや光コネクタ等を介してマルチモード光ファイバ30の出射端に結合してもよい。コネクタ等を用いて着脱可能に結合することで、クラッド径が小さい光ファイバが破損した場合等に先端部分の交換が容易になり、露光ヘッドのメンテナンスに要するコストを低減できる。なお、以下では、光ファイバ31を、マルチモード光ファイバ30の出射端部と称する場合がある。
【0059】
マルチモード光ファイバ30及び光ファイバ31としては、ステップインデックス型光ファイバ、グレーテッドインデックス型光ファイバ、及び複合型光ファイバの何れでもよい。例えば、三菱電線工業株式会社製のステップインデックス型光ファイバを用いることができる。本実施の形態では、マルチモード光ファイバ30及び光ファイバ31は、ステップインデックス型光ファイバであり、マルチモード光ファイバ30は、クラッド径=125μm、コア径=25μm、NA=0.2、入射端面コートの透過率=99.5%以上であり、光ファイバ31は、クラッド径=60μm、コア径=25μm、NA=0.2である。
【0060】
レーザモジュール64は、図11に示す合波レーザ光源(ファイバ光源)によって構成されている。この合波レーザ光源は、ヒートブロック10上に配列固定された複数(例えば、7個)のチップ状の横マルチモード又はシングルモードのUV系半導体レーザLD1,LD2,LD3,LD4,LD5,LD6,及びLD7と、UV系半導体レーザLD1〜LD7の各々に対応して設けられたコリメータレンズ11,12,13,14,15,16,及び17と、1つの集光レンズ20と、1本のマルチモード光ファイバ30と、から構成されている。UV系半導体レーザLD1〜LD7は、発振波長及び最大出力が総て同じである。なお、半導体レーザの個数は7個には限定されない。
【0061】
上記の合波レーザ光源は、図12及び図13に示すように、他の光学要素と共に、上方が開口した箱状のパッケージ40内に収納されている。パッケージ40は、開口を閉じるよう作製されたパッケージ蓋41を備えており、脱気処理後に封止ガスを導入し、パッケージ40の開口をパッケージ蓋41で閉じることにより、パッケージ40とパッケージ蓋41とにより形成される閉空間(封止空間)内に上記合波レーザ光源が気密封止されている。
【0062】
パッケージ40の底面にはベース板42が固定されており、このベース板42の上面には、前記ヒートブロック10と、集光レンズ20を保持する集光レンズホルダー45と、マルチモード光ファイバ30の入射端部を保持するファイバホルダー46とが取り付けられている。マルチモード光ファイバ30の出射端部は、パッケージ40の壁面に形成された開口からパッケージ外に引き出されている。
【0063】
また、ヒートブロック10の側面にはコリメータレンズホルダー44が取り付けられており、コリメータレンズ11〜17が保持されている。パッケージ40の横壁面には開口が形成され、この開口を通してUV系半導体レーザLD1〜LD7に駆動電流を供給する配線47がパッケージ外に引き出されている。
【0064】
なお、図13においては、図の煩雑化を避けるために、複数のUV系半導体レーザのうちUV系半導体レーザLD7にのみ番号を付し、複数のコリメータレンズのうちコリメータレンズ17にのみ番号を付している。
【0065】
図14は、上記コリメータレンズ11〜17の取り付け部分の正面形状を示すものである。コリメータレンズ11〜17の各々は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取った形状に形成されている。この細長形状のコリメータレンズは、例えば、樹脂又は光学ガラスをモールド成形することによって形成することができる。コリメータレンズ11〜17は、長さ方向がUV系半導体レーザLD1〜LD7の発光点の配列方向(図14の左右方向)と直交するように、上記発光点の配列方向に密接配置されている。
【0066】
一方、UV系半導体レーザLD1〜LD7としては、発光幅が2μmの活性層を備え、活性層と平行な方向、直角な方向の拡がり角が各々例えば10°、30°の状態で各々レーザビームB1〜B7を発するレーザが用いられている。これらUV系半導体レーザLD1〜LD7は、活性層と平行な方向に発光点が1列に並ぶように配設されている。
【0067】
従って、各発光点から発せられたレーザビームB1〜B7は、上述のように細長形状の各コリメータレンズ11〜17に対して、拡がり角度が大きい方向が長さ方向と一致し、拡がり角度が小さい方向が幅方向(長さ方向と直交する方向)と一致する状態で入射することになる。つまり、各コリメータレンズ11〜17の幅が1.1mm、長さが4.6mmであり、それらに入射するレーザビームB1〜B7の水平方向、垂直方向のビーム径は各々0.9mm、2.6mmである。また、コリメータレンズ11〜17の各々は、焦点距離f1=3mm、NA=0.6、レンズ配置ピッチ=1.25mmである。
【0068】
集光レンズ20は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取って、コリメータレンズ11〜17の配列方向、つまり水平方向に長く、それと直角な方向に短い形状に形成されている。この集光レンズ20は、焦点距離f2=23mm、NA=0.2である。この集光レンズ20も、例えば、樹脂又は光学ガラスをモールド成形することにより形成される。
【0069】
[露光装置の動作]
次に、上記露光装置の動作について説明する。
【0070】
スキャナ162の各露光ヘッド166において、ファイバアレイ光源66の合波レーザ光源を構成するUV系半導体レーザLD1〜LD7の各々から発散光状態で出射したレーザビームB1,B2,B3,B4,B5,B6,及びB7の各々は、対応するコリメータレンズ11〜17によって平行光化される。平行光化されたレーザビームB1〜B7は、集光レンズ20によって集光され、マルチモード光ファイバ30のコア30aの入射端面に収束する。
【0071】
本例では、コリメータレンズ11〜17及び集光レンズ20によって集光光学系が構成され、その集光光学系とマルチモード光ファイバ30とによって合波光学系が構成されている。即ち、集光レンズ20によって上述のように集光されたレーザビームB1〜B7が、このマルチモード光ファイバ30のコア30aに入射して光ファイバ内を伝搬し、1本のレーザビームBに合波されてマルチモード光ファイバ30の出射端部に結合された光ファイバ31から出射する。
【0072】
各レーザモジュールにおいて、レーザビームB1〜B7のマルチモード光ファイバ30への結合効率が0.85で、UV系半導体レーザLD1〜LD7の各出力が30mWの場合には、アレイ状に配列された光ファイバ31の各々について、出力180mW(=30mW×0.85×7)の合波レーザビームBを得ることができる。従って、6本の光ファイバ31がアレイ状に配列されたレーザ出射部68での出力は約1W(=180mW×6)である。
【0073】
ファイバアレイ光源66のレーザ出射部68には、この通り高輝度の発光点が主走査方向に沿って一列に配列されている。単一の半導体レーザからのレーザ光を1本の光ファイバに結合させる従来のファイバ光源は低出力であるため、多数列配列しなければ所望の出力を得ることができなかったが、本実施の形態で使用する合波レーザ光源は高出力であるため、少数列、例えば1列でも所望の出力を得ることができる。
【0074】
例えば、半導体レーザと光ファイバを1対1で結合させた従来のファイバ光源では、通常、半導体レーザとしては出力30mW(ミリワット)程度のレーザが使用され、光ファイバとしてはコア径50μm、クラッド径125μm、NA(開口数)0.2のマルチモード光ファイバが使用されているので、約1W(ワット)の出力を得ようとすれば、マルチモード光ファイバを48本(8×6)束ねなければならず、発光領域の面積は0.62mm2(0.675mm×0.925mm)であるから、レーザ出射部68での輝度は1.6×106(W/m2)、光ファイバ1本当りの輝度は3.2×106(W/m2)である。
【0075】
これに対し、本実施の形態では、上述した通り、マルチモード光ファイバ6本で約1Wの出力を得ることができ、レーザ出射部68での発光領域の面積は0.0081mm2(0.325mm×0.025mm)であるから、レーザ出射部68での輝度は123×106(W/m2)となり、従来に比べ約80倍の高輝度化を図ることができる。また、光ファイバ1本当りの輝度は90×106(W/m2)であり、従来に比べ約28倍の高輝度化を図ることができる。
【0076】
ここで、図15(A)及び(B)を参照して、従来の露光ヘッドと本実施の形態の露光ヘッドとの焦点深度の違いについて説明する。従来の露光ヘッドのバンドル状ファイバ光源の発光領域の副走査方向の径は0.675mmであり、本実施の形態の露光ヘッドのファイバアレイ光源の発光領域の副走査方向の径は0.0025mmである。図15(A)に示すように、従来の露光ヘッドでは、光源(バンドル状ファイバ光源)1の発光領域が大きいので、DMD3へ入射する光束の角度が大きくなり、結果として走査面5へ入射する光束の角度が大きくなる。このため、集光方向(ピント方向のずれ)に対してビーム径が太りやすい。
【0077】
一方、図15(B)に示すように、本実施の形態の露光ヘッドでは、ファイバアレイ光源66の発光領域の副走査方向の径が小さいので、レンズ系67を通過してDMD50へ入射する光束の角度が小さくなり、結果として走査面56へ入射する光束の角度が小さくなる。即ち、焦点深度が深くなる。この例では、発光領域の副走査方向の径は従来の約30倍になっており、略回折限界に相当する焦点深度を得ることができる。したがって、微小スポットの露光に好適である。この例では、露光面に投影された1画素サイズは10μm×10μmである。なお、DMDは反射型の空間変調素子であるが、図15(A)及び(B)は、光学的な関係を説明するために展開図とした。
【0078】
露光パターンに応じた画像データが、DMD50に接続された図示しないコントローラに入力され、コントローラ内のフレームメモリに一旦記憶される。この画像データは、画像を構成する各画素の濃度を2値(ドットの記録の有無)で表したデータである。
【0079】
光配線基板200をセットしたステージ152は、図示しない駆動装置により、ガイド158に沿ってゲート160の上流側から下流側に一定速度で移動される。ステージ152がゲート160下を通過する際に、ゲート160に取り付けられた検知センサ164により光配線基板200の先端が検出されると、フレームメモリに記憶された画像データが複数ライン分ずつ順次読み出され、データ処理部で読み出された画像データに基づいて各露光ヘッド166毎に制御信号が生成される。そして、ミラー駆動制御部により、生成された制御信号に基づいて各露光ヘッド166毎にDMD50のマイクロミラーの各々がオンオフ制御される。
【0080】
ファイバアレイ光源66からDMD50にレーザ光が照射されると、DMD50のマイクロミラーがオン状態のときに反射されたレーザ光は、レンズ系54、58により感光材料150の被露光面56上に結像される。このようにして、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザ光が画素毎にオンオフされて、感光材料150がDMD50の使用画素数と略同数の画素単位(露光エリア168)で露光される。また、感光材料150(光配線基板200)がステージ152と共に一定速度で移動されることにより、感光材料150がスキャナ162によりステージ移動方向と反対の方向に副走査され、各露光ヘッド166毎に帯状の露光済み領域170が形成される。
【0081】
図16(A)及び(B)に示すように、本実施の形態では、DMD50には、主走査方向にマイクロミラーが800個配列されたマイクロミラー列が、副走査方向に600組配列されているが、本実施の形態では、コントローラにより一部のマイクロミラー列(例えば、800個×100列)だけが駆動されるように制御する。
【0082】
図16(A)に示すように、DMD50の中央部に配置されたマイクロミラー列を使用してもよく、図16(B)に示すように、DMD50の端部に配置されたマイクロミラー列を使用してもよい。また、一部のマイクロミラーに欠陥が発生した場合は、欠陥が発生していないマイクロミラー列を使用するなど、状況に応じて使用するマイクロミラー列を適宜変更してもよい。
【0083】
DMD50のデータ処理速度には限界があり、使用する画素数に比例して1ライン当りの変調速度が決定されるので、一部のマイクロミラー列だけを使用することで1ライン当りの変調速度が速くなる。一方、連続的に露光ヘッドを露光面に対して相対移動させる露光方式の場合には、副走査方向の画素を全部使用する必要はない。
【0084】
例えば、600組のマイクロミラー列の内、300組だけ使用する場合には、600組全部使用する場合と比較すると1ライン当り2倍速く変調することができる。また、600組のマイクロミラー列の内、200組だけ使用する場合には、600組全部使用する場合と比較すると1ライン当り3倍速く変調することができる。即ち、副走査方向に500mmの領域を17秒で露光できる。更に、100組だけ使用する場合には、1ライン当り6倍速く変調することができる。即ち、副走査方向に500mmの領域を9秒で露光できる。
【0085】
使用するマイクロミラー列の数、即ち、副走査方向に配列されたマイクロミラーの個数は、10以上で且つ200以下が好ましく、10以上で且つ100以下がより好ましい。1画素に相当するマイクロミラー1個当りの面積は15μm×15μmであるから、DMD50の使用領域に換算すると、12mm×150μm以上で且つ12mm×3mm以下の領域が好ましく、12mm×150μm以上で且つ12mm×1.5mm以下の領域がより好ましい。
【0086】
使用するマイクロミラー列の数が上記範囲にあれば、図17(A)及び(B)に示すように、ファイバアレイ光源66から出射されたレーザ光をレンズ系67で略平行光化して、DMD50に照射することができる。DMD50によりレーザ光を照射する照射領域は、DMD50の使用領域と一致することが好ましい。照射領域が使用領域よりも広いとレーザ光の利用効率が低下する。
【0087】
一方、DMD50上に集光させる光ビームの副走査方向の径を、レンズ系67により副走査方向に配列されたマイクロミラーの個数に応じて小さくする必要があるが、使用するマイクロミラー列の数が10未満であると、DMD50に入射する光束の角度が大きくなり、走査面56における光ビームの焦点深度が浅くなるので好ましくない。また、使用するマイクロミラー列の数が200以下が変調速度の観点から好ましい。なお、DMDは反射型の空間変調素子であるが、図17(A)及び(B)は、光学的な関係を説明するために展開図とした。
【0088】
スキャナ162による感光材料150の副走査が終了し、検知センサ164で光配線基板200の後端が検出されると、ステージ152は、図示しない駆動装置により、ガイド158に沿ってゲート160の最上流側にある原点に復帰し、再度、ガイド158に沿ってゲート160の上流側から下流側に一定速度で移動される。
【0089】
このように、本実施の形態の露光装置は、主走査方向にマイクロミラーが800個配列されたマイクロミラー列が、副走査方向に600組配列されたDMDを備えているが、コントローラにより一部のマイクロミラー列だけが駆動されるように制御するので、全部のマイクロミラー列を駆動する場合に比べて、1ライン当りの変調速度が速くなる。これにより高速での露光が可能になる。
【0090】
また、DMDを照明する光源に、合波レーザ光源の光ファイバの出射端部をアレイ状に配列した高輝度のファイバアレイ光源を用いているので、高出力で且つ深い焦点深度を備えた露光装置を実現することができる。更に、各ファイバ光源の出力が大きくなることで、所望の出力を得るために必要なファイバ光源数が少なくなり、露光装置の低コスト化が図られる。
【0091】
特に、本実施の形態では、光ファイバの出射端のクラッド径を入射端のクラッド径よりも小さくしているので、発光部径がより小さくなり、ファイバアレイ光源の高輝度化が図られる。これにより、より深い焦点深度を備えた露光装置を実現することができる。例えば、ビーム径1μm以下、解像度0.1μm以下の超高解像度露光の場合にも、深い焦点深度を得ることができ、高速且つ高精細な露光が可能となり、例えば、高解像度が必要とされる薄膜トランジスタ(TFT)等の露光工程にも好適である。なお、本実施形態の露光装置100では、画像露光の解像度が0.1μm〜2.5μmの範囲に収まるよう設定されている。
【0092】
[光配線基板の製造]
次に、上記露光装置を用いた光配線基板(光配線回路)の製造方法について説明する。
【0093】
図18〜図21には、エッチング法による光配線基板の製造工程が示されている。まず、図18(A)で、仮基板202にフッ素化ポリアミック酸溶液を塗布・ベークすることにより、クラッド層(フッ素化ポリイミド層)204を形成する。図18(B)で、クラッド層204上に、クラッド層204よりも屈折率の大きなコア層(フッ素化ポリイミド層)206を同様に塗布・ベークして形成する。
【0094】
次に、図18(C)で、コア層206上に、感光材料150としてのポジ型フォトレジスト(感光性エポキシ樹脂等)を厚膜塗布(ドライフィルムの場合はラミネート)した後、その光配線基板材料を本実施形態の露光装置100のステージ152にセットする。
【0095】
装置を操作して露光動作をスタートさせると、前述したように、ステージ152の移動に伴いスキャナ162から照射されるレーザ光よって、露光パターンが感光材料150に露光される。本実施の形態では、2画素以上をオーバーラップさせて露光する多重露光によって、露光するパターン端部での露光量を変えている。図19(D)に示すように、コア層206の反射ミラー配置部分と対応した所定領域では、先端側から内側にかけて、オーバーラップ数を段階的に減らし、露光量の分布(矢印UV)が図示のような傾斜(約45°)となるよう露光量を制御している。なお、同図では、奥行き方向が主走査方向であり、横方向が副走査方向である。
【0096】
露光装置100による感光材料150の露光工程を終えた後は、露光済みの光配線基板材料をステージ152から取り外し、感光材料150を現像する。ここで、感光材料150のパターン形状(膜厚)は露光量に応じて変化するため、現像処理により、図19(E)のように、端部が斜面構造とされた断面台形状のエッチングマスク150Aがつくられる。
【0097】
図19(F)で、反応性イオンエッチング等のドライエッチングにより、コア層206を加工する。このエッチング工程では、コア層206がエッチングされるのに伴い、エッチングマスク150Aもエッチング加工される。そして、コア層206の端部での加工量はエッチングマスク150Aの膜厚に比例し、すなわち、膜厚の厚い部分よりも薄い部分の方が被エッチング材料に及ぶ加工量が大きくなるため、コア層206の端部には、エッチングマスク150Aのパターン形状に応じて傾斜した傾斜面208が形成される。
【0098】
図20(G)で、エッチングマスク150Aを剥離し、図20(H)で、コア層206の傾斜面208での光反射率を高めるために、傾斜面208に金属を蒸着して薄膜状の反射ミラー210を形成する。
【0099】
最後に、図20(I)で、フッ素化ポリアミック酸溶液を塗布・ベークし、クラッド層204によってコア層206を覆い、仮基板202から剥離すると、光配線基板200が完成する(図21(J))。
【0100】
以上説明したように、本実施形態に係る光配線基板の製造方法では、コア層206上に感光材料150(フォトレジスト)を成膜後、画像情報に応じてDMD50により変調された光ビームで画像露光を行う露光装置100を用い、感光材料150の所定領域を光ビームにより露光してパタニングすることにより、エッチングマスク150Aを形成し、さらに、コア層206の端部に形成する傾斜面208と対応した領域を、傾斜面208の傾斜形状に応じて露光量を制御した光ビームにより露光してパタニングすることにより、エッチングマスク150Aの端部を斜面構造として、コア層206をエッチング加工しているため、従来のような特殊なフォトマスクを用いなくても、コア層206の端部に、そのコア層206へと光Lを入射させる又はコア層206から光Lを出射させる反射ミラー210を設けるための傾斜面208を備えた光導波路により回路構成された光配線回路及び光配線基板を簡単に製造することができる。
【0101】
また、このようなマスクレス露光によって、回路変更や複雑な回路構成の製造にも容易に対応することができる。さらに、ライン露光により大面積を高速露光することができるので、ロール状で供給されるフィルムに高速且つ大面積に光配線回路を形成することができ、また、光導波路が複数バス状になった光シートバスのような回路パターンでも、大量生産することが可能である。
【0102】
また本実施形態では、露光装置100による光ビームはDMD50により変調されて走査され、その走査された光ビームにより2画素以上をオーバーラップさせて露光する多重露光を利用し露光量を制御したことで、光ビームによる露光量の制御が容易となり、しかもそれによって形成するエッチングマスクの傾斜形状を滑らかにすることができる。
【0103】
さらに、解像度を0.1μm〜2.5μmとした非常に高精細な光ビーム露光を実現したことにより、形成する光導波路のパターン形状をより良好なものとして、回路の伝播ロスを抑えることができている。例えば、Y字状の分岐回路を露光・形成する場合、図22に模式的に示すように、(X)の分岐回路YLよりも高い解像度で光ビーム露光された(Y)の分岐回路YHの方が、回路傾斜部でのパターン形状が良好となる。これにより、分岐回路YHの方が伝播ロスのより小さい回路となる。
【0104】
また本実施形態では、ポジ型のフォトレジストを用いていることで、エッチングマスク150Aに、傾斜構造のパターン形状を容易に形成することができている。
【0105】
(第2の実施形態)
次に、光配線回路を複数段備える光配線基板の製造方法について説明する。
【0106】
図23及び図24には、本発明の第2の実施形態に係る複数段の光配線回路を形成する露光装置が示されている。この露光装置171は、ステージ172が所定厚(例えば、10mm)の透明なガラス板で形成されており、ステージ172の上方及び下方に、それぞれ、ステージ172の長手方向に沿って平行に配置された一対のレール176が敷設されている(図では、上側のレール176を省略している)。各一対のレール176には、前述した露光ヘッド166を複数備えるライン状のスキャナ162A、162Bがステージ172の幅方向(主走査方向)に亘って架設されており、スキャナ162A、162Bは、図示しない駆動装置により駆動制御されて、レール176に沿って副走査方向に移動するよう構成されている。
【0107】
また、ステージ172上に載置される光配線基板材料(光配線基板220)は、その長手方向の両側端部が一対のローラー186に押圧されて固定されるようになっており、各ローラー186は、上方に配置されたエアシリンダ等のアクチュエータ190にローラー軸の両端部がそれぞれ支持され、アクチュエータ190の駆動により上下方向に移動して、光配線基板220を固定及び固定解除する。
【0108】
以上の構成により、露光装置171の露光動作では、図24に示すように、光配線基板220の上面(表面)220Aには、上側のスキャナ162Aから主走査方向に亘って出射されるレーザ光UVAが照射され、下面(裏面)220Bには、下側のスキャナ162Bから同様に出射されたレーザ光UVBがステージ172を透過して照射され、各スキャナがレール176に沿って副走査方向に移動することにより、基板を反転させることなく両面を1回の走査で同時に露光することができる。
【0109】
次に、上記の露光装置171を用いて複数段の光配線回路を備える光配線基板の製造方法について説明する。まず、前述した製造方法の図18(A)〜(C)工程により、仮基板202上に、クラッド層(フッ素化ポリイミド層)204、クラッド層204よりも屈折率の大きなコア層(フッ素化ポリイミド層)206、感光材料(ポジ型フォトレジスト)150を順に形成する。また、ここでの仮基板202は、光透過性を有する透明材料(ガラス板や透明樹脂板等)によって形成されている。
【0110】
光配線基板220を露光装置171のステージ172にセットし、装置を操作すると、アクチュエータ190が駆動してローラー186を下方に移動させ、基板両端がローラー186に固定されて、露光動作がスタートする。そして上述したように、スキャナ162A、162Bの副走査方向への移動に伴い、各スキャナから照射されるレーザ光によって、画像データに応じた露光パターンが感光材料150に露光される。
【0111】
ここでも、多重露光によって露光するパターン端部での露光量を変えている。ただし、露光パターンとしては、図25(K)に示すように、パターン端部の一方(図の左側)は、上方に配置されたスキャナ162Aからのレーザ光UVAで露光し、パターン端部の他方(図の右側)は、下方に配置されたスキャナ162Bから出射されてステージ172、仮基板202、クラッド層204、及びコア層206を透過したレーザ光UVBにより露光している。各レーザ光の光量分布については、前述の製造方法と同様に、コア層206の反射ミラー配置部分と対応した所定領域を、先端側から内側にかけて、オーバーラップ数を段階的に減らし、露光量の分布(矢印UVA及び矢印UVB)が図示のような傾斜(約45°)となるよう露光量制御している。なお、図では、奥行き方向を主走査方向とし、横方向を副走査方向として示している。
【0112】
露光装置171による感光材料150の露光工程を終えた後は、感光材料150を現像する。この現像処理では、図25(L)のように、右側の端部が逆テーパー(アンダーカット)の斜面構造とされた断面平行四辺形のエッチングマスク150Bがつくられる。
【0113】
図25(M)で、コア層206を加工するためにドライエッチングを施すと、コア層206は、前述したエッチング加工と同じ作用で、エッチングマスク150Bとともにエッチング加工される。その加工の様子を図29(U)〜(W)に示す。図示のように、エッチングマスク150Bの逆テーパー部では、エッチングによるコア層206及びエッチングマスク150Bの侵食が進行するのに従い、コア層206の下方への侵食と、傾斜面の内側(図中左方向)への侵食とが同時に進行する。これにより、コア層206には、エッチングマスク150Bの平行四辺形形状が徐々に縮小されながらそのマスクパターンが転写されることとなり、したがって、エッチング加工後に、図25(M)のような断面平行四辺形のコア層206Aが形成される。
【0114】
そして、エッチングマスク150Bを剥離後、コア層206Aの両端部の傾斜面208に金属蒸着等で薄膜状の反射ミラー210を形成し、クラッド層204によってコア層206Aを被覆すると、図26(N)のように、両端部に反射ミラーを備えたコア層206A、及びコア層206Aを被覆するクラッド層204からなる光導波路によって回路構成される1段目の光配線回路が形成される。
【0115】
次に、2段目の光配線回路を形成するため、図26(O)で、クラッド層204上に、コア層206及び感光材料(ポジ型フォトレジスト)150を順に形成した後、図26(P)で、露光装置171により、再度、露光工程を実施する。この2回目の露光では、図示のように、各パターン端部での上下の露光方向を逆方向から行うようにし、パターン端部の他方は、上方のスキャナ162Aからのレーザ光UVAで露光し、パターン端部の一方は、下方のスキャナ162Bから出射されてステージ172、仮基板202、クラッド層204、及びコア層206を透過したレーザ光UVBにより露光する。また、それぞれの露光領域は、1段目のコア層206Aの端部よりも外側の略隣接領域とし、レーザ光の光量分布については、1回目と同様にする。
【0116】
これにより、露光工程後に感光材料150を現像すると、図27(Q)のように、左側の端部を逆テーパー面とした断面平行四辺形のエッチングマスク150Cがつくられる。このエッチングマスク150Cを用い、ドライエッチングを施すと、図29(U)〜(W)での説明と同じ作用により、エッチングマスク150Cのマスクパターンがコア層に転写されて、図27(R)に示す2段目のコア層206Bが形成される。このコア層206Bは、1段目のコア層206Aを上下に反転させた平行四辺形形状となり、また、各コア層の両端部の傾斜面位置は、上下にそれぞれほぼ重なって配置される。
【0117】
そして、残ったエッチングマスク150Cを剥離し、コア層206Bの両端部の傾斜面208に金属蒸着等によって反射ミラー210を形成し、コア層206Bをクラッド層204で被覆して、図27(S)のように、2段目の光配線回路を形成する。最後に、仮基板202から剥離すると、図28(T)に示すような、光配線回路を複数段備える光配線基板220が完成する。
【0118】
また、この光配線基板220を用いる場合は、例えば、図に示すように、上段に配置された光配線回路(コア層206B)の左側端部の反射ミラー210に、上方の発光素子214から光Lを入射させる。すると、反射ミラー210で反射された光Lは、コア層206Bに導かれて反対側端部の反射ミラー210に至り、そこで反射され下方に出射される。さらに光Lは、下段に位置する光配線回路(コア層206A)の右側端部の反射ミラー210へと入射し反射されて、コア層206Aに入射する。そしてコア層206Aにより導かれ、左側端部の反射ミラー210で反射されて光配線基板220の下方へと出射される。
【0119】
なお、上述した2度のフォトリソグラフィー工程による光配線基板の製造では、1回目と2回目の露光パターンの相対的な位置精度を高めるために、周知のアライメント技術やスケーリング機能を用いることができる。また、そのために必要となるアライメントマークには、例えば、コア層206Aに形成した反射ミラー210を利用する方法や、1回目の露光で光導波路パターンとは別に、アライメントマークと対応するマークパターンを露光・形成しておく方法等が挙げられる。そしてそれらのアライメントマークを、露光装置に装備したCCDカメラ等で撮像し、画像データからアライメントマークの位置を求め、その位置データをもとにスケーリング等を施すことで、高精度に位置合わせされた立体光配線回路を備える光配線基板が得られる。また、2段以上の光配線回路でも、上述と同様のフォトリソグラフィー工程を繰り返すことで容易に形成することができる。
【0120】
また、エッチングマスクの端部に逆テーパー面を形成する方法は、上述したような両面露光以外でもよく、例えば、露光条件やエッチング条件を変えることで所望の形状に形成することもできる。
【0121】
以上説明したように、複数段の光配線回路を備える光配線基板の製造においては、光ビームを用いるデジタルマスクレス露光によって、従来のマスク露光よりも基板を容易に形成することができる。また、アライメントやスケーリングを用いることも容易となり、それによって、立体的な光配線回路をより高い精度に位置合わせすることができる。
【0122】
(第3の実施形態)
次に、第1の実施形態で説明した露光装置100を用い、光配線基板(光配線回路)をフォトブリーチング法により製造する方法を説明する。
【0123】
図30〜図32には、フォトブリーチング法による光配線基板の製造工程が示されている。まず、図30(A)で、仮基板202にポリフッ化ビニリデン(PVDF)を塗布・ベークすることにより、クラッド層222を形成する。図30(B)で、クラッド層222上に、クラッド層222よりも屈折率が大きく、且つ、UV光に感応して分子構造が変化し屈折率が低下する性質を持つフォトブリーチング用ポリマ材料としてのポリシランを塗布・ベークしコア層224を形成する。
【0124】
次に、この光配線基板材料を露光装置100のステージ152にセットし、スキャナ162から照射されるレーザ光(UV光)により、コア層224を所定の露光パターンで露光する。図31(C)に示すように、ここでも、コア層224の端部に形成する傾斜面と対応した所定領域では、先端側から内側にかけて、2画素以上をオーバーラップさせて露光する多重露光のそのオーバーラップ数を段階的に減らすことにより、露光量の分布(矢印UV)が図示のような傾斜(約45°)となるよう露光量を制御している。
【0125】
ここで、コア層224に用いたポリシランの性質により、レーザ光により露光されたコア層224の露光領域は感光して屈折率が低下する。この低屈折率部がクラッド層226となり、未露光の高屈折率部がコア層224となる。また、コア層224の端部(図31(C)では左右の側端部)におけるクラッド層226との境界には、露光量の分布に応じて傾斜した傾斜面228が形成される。
【0126】
露光装置100によるコア層224の露光工程を終えた後は、露光済みの光配線基板材料をステージ152から取り外し、図31(D)で、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を塗布・ベークし、クラッド層222によってコア層224及びクラッド層226を被覆する。最後に、仮基板202から剥離すると、光配線基板230が完成する(図32(E))。
【0127】
また、この光配線基板230は傾斜面228付近で屈折率が変化しており、図33にその傾斜面228付近の屈折率の分布を模式的に示す。ポリシランの場合、屈折率を6%程度変化させることができるが、ここでの傾斜面228の屈折率は、物性の範囲内で、傾斜面228に対する略垂直方向において段階的に変化した分布になっている。図33では傾斜面228を、コア層224側が高屈折率の傾斜面第1層228A、クラッド層226側が低屈折率の傾斜面第2層228Bとして模式的に示している。また、この傾斜面第1層228A及び傾斜面第2層228Bからなる2段(2層)構造の傾斜面228と、コア層224、クラッド層226の屈折率の関係は、コア層224>傾斜面第1層228A>傾斜面第2層228B>クラッド層226となっている。
【0128】
この傾斜面228に、図32(F)及び図33に示すように、発光素子214から出射された光Lを入射角i=45°で入射させた場合、光Lは、コア層224と傾斜面第1層228Aとの界面229A、及び、傾斜面第1層228Aと傾斜面第2層228Bとの界面229Bでそれぞれ屈折角が大きくなる側へ屈折し、傾斜面第2層228Bとクラッド層226との界面229Cへ入射角iで入射する。この入射角iは、入射角iよりも大きいため、界面229Cで反射される光Lの反射率が高まる。そして、界面229Cで反射された光Lは、界面229B及び界面229Aで屈折角が小さくなる側へ屈折し、屈折角i=45°でコア層224へ入射する。
【0129】
このように、傾斜面228に入射角i=45°で入射させた光Lは、界面229A、界面229B、及び界面229Cを含む傾斜面228により高反射率で反射されて光路が90°変換され(図32(F)及び図33では上方から入射させた光Lが左方へ反射された状態で示している)、したがって、この傾斜面228は反射ミラーとして機能する。
【0130】
そして、この傾斜面228で反射された光Lは、コア層224を伝送されて反対側端部の傾斜面228に至り、その傾斜面228でも同様に高反射率で反射されて光路が90°変換され、上方へと出射される。
【0131】
以上説明したように、本実施形態に係るフォトブリーチング法による光配線基板の製造方法では、画像情報に応じてDMD50により変調された光ビームで画像露光を行う露光装置100を用い、UV光の照射により屈折率が低下するフォトブリーチング用ポリマ材料(ポリシラン)からなるコア層224の所定領域を、光ビームにより露光してパタニングすることにより、コア層224に対し屈折率が低くされるクラッド層226を形成し、さらに、コア層224の端部では、傾斜面228の傾斜形状に応じて露光量を制御した光ビームにより露光してパタニングすることにより、反射ミラーとして機能する傾斜面228を形成する。
【0132】
これにより、フォトブリーチング法による光配線基板の製造においても、光導波路を構成するコア層及びクラッド層がマスクレス露光で形成できるようになり、光配線回路及び光配線基板の製造が容易となる。
【0133】
また、エッチング法と同様に、マスクレス露光であるため、回路変更や複雑な回路構成の製造にも容易に対応することができ、さらに、ライン露光であるため、ロール状で供給されるフィルムや光シートバスのような回路パターンでも、高速且つ大面積に光配線回路を形成することができる。また、解像度が0.1μm程度の非常に高精細な光ビームによる露光であるため、パターン形状が良好で伝播ロスが抑えられた光導波路、光分岐回路を形成することができ、コア層224の端部に設ける傾斜面228についても、多重露光により容易に露光量が制御できるため、傾斜形状を滑らかにすることができる。
【0134】
また、図33に示した傾斜面228の屈折率の分布は、その一例を模式的に示したものであるが、これ以外に、例えば、屈折率が傾斜面228に対する略垂直方向において3段(3層)以上で段階的に変化するような場合、あるいは、屈折率の変化幅が極めて小さく実質上連続的に変化するような場合でも、同様の作用により、傾斜面228に入射させた光Lを高い反射率で反射させることができる。したがって、この反射ミラーとして機能する傾斜面228により、反射ミラーを別途設けなくても、光Lを効率よく曲げることができる。
【0135】
(第4の実施形態)
次に、第2の実施形態で説明した露光装置171を用い、光配線回路を複数段備える光配線基板をフォトブリーチング法により製造する方法を説明する。
【0136】
まず、第3の実施形態における図30(A)〜(B)工程により、ガラス板等の仮基板202上に、クラッド層(ポリフッ化ビニリデン層)222、クラッド層222よりも屈折率の大きなコア層(フォトブリーチング用ポリマ材料層)224を順に形成する。
【0137】
この光配線基板材料を露光装置171のステージ172にセットし、コア層224の一方(図の左側)の端部は、上方に配置されたスキャナ162Aからのレーザ光UVAで露光し、他方(図の右側)の端部は、下方に配置されたスキャナ162Bから出射されてステージ172、仮基板202、及びクラッド層222を透過したレーザ光UVBにより露光する。各レーザ光の光量分布については、図34(G)に示すように、ここでも、コア層224の端部に形成する傾斜面と対応した所定領域では、先端側から内側にかけて、2画素以上をオーバーラップさせて露光する多重露光のそのオーバーラップ数を段階的に減らすことにより、露光量の分布(矢印UVA及び矢印UVB)が図示のような傾斜(約45°)となるよう露光量を制御している。
【0138】
これにより、コア層224の露光領域は感光して屈折率が低下しクラッド層226Aとなり、未露光領域は、右側の端部が逆テーパーの斜面構造とされた断面平行四辺形のコア層224Aとなって、コア層224Aの端部(図34(G)では左右の側端部)におけるクラッド層226Aとの境界には、露光量の分布に応じて傾斜した傾斜面228が形成される。
【0139】
この1段目のコア層の露光工程を終えた後は、露光済みの光配線基板材料をステージ172から取り外し、図34(H)で、クラッド層222によりコア層224A及びクラッド層226Aを被覆する。これにより、両端部に傾斜面228が設けられたコア層206A、及びコア層206Aを被覆するクラッド層222、226Aからなる光導波路によって回路構成される1段目の光配線回路が形成される。
【0140】
次に、2段目の光配線回路を形成するため、図35(I)で、クラッド層222上にコア層224を形成した後、図35(J)で、露光装置171により、再度、露光工程を実施する。この2回目の露光では、図示のように、各パターン端部での上下の露光方向を逆方向から行うようにし、コア層224の他方の端部は、上方のスキャナ162Aからのレーザ光UVAで露光し、コア層224の一方の端部は、下方のスキャナ162Bから出射されてステージ172、仮基板202、クラッド層222、クラッド層226A、及びクラッド層222を透過したレーザ光UVBにより露光する。また、レーザ光UVBによる露光領域は、1段目のコア層224Aの端部よりも外側の略隣接領域とし、各レーザ光の光量分布については、1回目と同様にする。
【0141】
これにより、コア層224の露光領域は感光して屈折率が低下しクラッド層226Bとなり、未露光領域は、左側の端部を逆テーパー面とした断面平行四辺形のコア層224Bとなって、コア層224Bの端部(図35(J)では左右の側端部)におけるクラッド層226Bとの境界には、露光量の分布に応じて傾斜した傾斜面228が形成される。また、コア層224Bの右側の傾斜面228は、コア層224Aの傾斜面228に対し、上下にほぼ重なって配置される。
【0142】
そして、図36(K)で、コア層224B及びクラッド層226Bをクラッド層222で被覆して、2段目の光配線回路を形成する。最後に、仮基板202から剥離すると、図36(L)に示すような、光配線回路を複数段備える光配線基板240が完成する。
【0143】
この光配線基板240の使用例としては、図36(L)に示すように、上段のコア層224Bの左側の傾斜面228に、上方の発光素子214から光Lを入射させると、光Lは傾斜面228で反射されコア層224Bに導かれて反対側の傾斜面228に至り、そこで反射され下方に出射される。さらに光Lは、下段のコア層224Aの右側の傾斜面228へと入射し反射され、コア層224Aにより導かれて、左側の傾斜面228で反射され光配線基板240の下方へと出射される。
【0144】
以上説明したように、複数段の光配線回路を備える光配線基板をフォトブリーチング法により製造する場合も、光ビームを用いるデジタルマスクレス露光によって、従来のマスク露光よりも基板を容易に形成することができる。また、第2実施形態と同様に、アライメントやスケーリングを行うことで、複数段の光配線回路を高精度に位置合わせすることができる。
【0145】
(第5の実施形態)
次に、露光装置100を用い、光配線基板(光配線回路)を直接露光法により製造する方法を説明する。
【0146】
図37〜図40には、直接露光法による光配線基板の製造工程が示されている。まず、図37(A)で、仮基板202にポリイミド等を塗布・ベークすることにより、クラッド層242を形成する。図37(B)で、クラッド層242上に、クラッド層242よりも屈折率の大きな光硬化材料(UVアクリレート、UVエポキシ樹脂等)を塗布・ベークしコア層244を形成する。
【0147】
次に、この光配線基板材料を露光装置100のステージ152にセットし、スキャナ162から照射されるレーザ光(UV光)により、コア層244を所定の露光パターンで露光する。図38(C)に示すように、ここでは、コア層244により構成する光配線回路のパターン形成(配線)領域をレーザ光によって露光する。また、コア層224の端部に形成する傾斜面と対応した所定領域では、内側から先端側にかけて、多重露光によるオーバーラップ数を段階的に減らすことにより、露光量の分布(矢印UV)が図示のような傾斜(約45°)となるよう露光量を制御している。
【0148】
ここで、コア層244に用いた光硬化材料の性質により、露光装置100のレーザ光によって露光されたコア層244の露光領域は感光して硬化する。
【0149】
露光装置100によるコア層244の露光工程を終えた後は、露光済みの光配線基板材料をステージ152から取り外し、コア層244を現像する。この現像処理により、コア層224の未露光部分が除去されて、図38(D)に示すように、端部を逆テーパー面(傾斜面246)とした断面台形のコア層224Bがつくられる。
【0150】
続いて、図39(E)で、コア層244の傾斜面246での光反射率を高めるために、傾斜面246に金属を蒸着して薄膜状の反射ミラー248を形成する。最後に、図39(F)で、ポリイミド等を塗布・ベークし、クラッド層242によってコア層244を覆い、仮基板202から剥離すると、光配線基板250が完成する(図40(G))。なお、この光配線基板250の使用例を図40(G)に示しているが、その説明は省略する。
【0151】
以上説明したように、本実施形態に係る直接露光法による光配線基板の製造方法では、画像情報に応じてDMD50により変調された光ビームで画像露光を行う露光装置100を用い、光照射により硬化する光硬化材料からなるコア層244の所定領域を、光ビームにより露光してパタニングすることにより、コア層244の所定領域を硬化させ、さらに、コア層244の端部では、傾斜面246の傾斜形状に応じて露光量を制御した光ビームにより露光してパタニングすることにより、反射ミラー248を設けるための斜面構造(傾斜面246)を形成する。
【0152】
これにより、直接露光法による光配線基板の製造においても、コア層、及びコア層の端部に設ける傾斜面がマスクレス露光で形成できるようになり、光配線回路及び光配線基板の製造が容易となる。
【0153】
また、エッチング法やフォトブリーチング法と同様に、マスクレス露光であるため、回路変更や複雑な回路構成の製造にも容易に対応することができ、さらに、ライン露光であるため、ロール状で供給されるフィルムや光シートバスのような回路パターンでも、高速且つ大面積に光配線回路を形成することができる。また、解像度が0.1μm程度の非常に高精細な光ビームによる露光であるため、パターン形状が良好で伝播ロスが抑えられた光導波路、光分岐回路を形成することができ、コア層244の端部に設ける傾斜面246についても、多重露光により容易に露光量が制御できるため、傾斜形状を滑らかにすることができる。
【0154】
(第6の実施形態)
次に、露光装置171を用い、光配線回路を複数段備える光配線基板を直接露光法により製造する方法を説明する。
【0155】
まず、第5の実施形態における図37(A)〜(B)工程により、ガラス板等の仮基板202上に、クラッド層(ポリイミド層)242、クラッド層242よりも屈折率の大きなコア層(光硬化材料層)244を順に形成する。
【0156】
この光配線基板材料を露光装置171のステージ172にセットし、コア層244の一方(図の左側)の端部は、下方に配置されたスキャナ162Bから出射されてステージ172、仮基板202、及びクラッド層242を透過したレーザ光UVBで露光し、光配線回路のパターン形成領域及びコア層244の他方(図の右側)の端部は、上方に配置されたスキャナ162Aからのレーザ光UVAにより露光する。各レーザ光の光量分布については、図41(H)に示すように、コア層244の端部に形成する傾斜面と対応した所定領域では、内側から先端側にかけて、多重露光によるオーバーラップ数を段階的に減らすことにより、露光量の分布(矢印UVA及び矢印UVB)が図示のような傾斜(約45°)となるよう露光量を制御している。これにより、コア層224の露光領域は感光して硬化する。
【0157】
この1段目のコア層の露光工程を終えた後は、露光済みの光配線基板材料をステージ172から取り外し、コア層244を現像する。この現像処理により、コア層224の未露光部分が除去されて、図41(I)に示すように、右側の端部が逆テーパーの斜面構造とされた断面平行四辺形のコア層244Aがつくられる。
【0158】
続いて、図42(J)で、コア層244Aの両端部の傾斜面246に金属を蒸着して薄膜状の反射ミラー248を形成し、クラッド層242によってコア層244Aを被覆すると、図42(K)のように、両端部に反射ミラーを備えた光導波路(コア層244A)によって構成される1段目の光配線回路が形成される。
【0159】
次に、2段目の光配線回路を形成するため、図42(L)で、クラッド層242上に、コア層244を形成した後、図43(M)で、露光装置171により、再度、露光工程を実施する。この2回目の露光では、図示のように、光配線回路のパターン形成領域及びコア層244の一方の端部は、上方に配置されたスキャナ162Aからのレーザ光UVAにより露光する。レーザ光UVAの光量分布については、コア層244の端部に形成する傾斜面と対応した所定領域では、内側から先端側にかけて、多重露光によるオーバーラップ数を段階的に減らすことにより、露光量の分布(矢印UVA)が図示のような傾斜(約45°)となるよう露光量を制御している。
【0160】
コア層244の他方の端部については、下方に配置されたスキャナ162Bからのレーザ光UVBにより露光するが、ここでは、1段目のコア層244Aの左側端部に形成された反射ミラー248と対応する領域にレーザ光UVBを照射する。また、レーザ光UVBの光量分布については、コア層244A(傾斜面246)の先端側から内側にかけて、多重露光によるオーバーラップ数を段階的に減らすことにより、露光量の分布(矢印UVB)が図示のような傾斜(約45°)となるよう露光量を制御している。
【0161】
そしてこのレーザ光UVBは、ステージ172、仮基板202、及びクラッド層242を透過して、コア層244Aの左側端部の反射ミラー248へ入射すると、反射ミラー248により反射されてコア層244Aに入射し、さらにコア層244Aにより導かれ、右側端部の反射ミラー248により反射されて上方へ出射され、コア層244の他方の端部に下方から照射される。また、このコア層244の他方の端部におけるレーザ光UVBの露光量の分布は、内側から先端側にかけて露光量が漸次減少する分布となる。
【0162】
これにより、2段目のコア層224の露光領域は感光して硬化し、このコア層244を現像処理して未露光部分を除去すると、図43(N)に示すように、左側の端部を逆テーパー面とした断面平行四辺形のコア層244Bがつくられる。このコア層244Bは、1段目のコア層244Aを上下に反転させた平行四辺形形状となり、また、各コア層の両端部の傾斜面位置は、上下にそれぞれほぼ重なって配置される。
【0163】
そして、図43(O)で、コア層244Bの両端部の傾斜面246に金属蒸着等によって反射ミラー248を形成し、図44(P)で、コア層244Bをクラッド層242で被覆して2段目の光配線回路を形成する。最後に、仮基板202から剥離すると、図44(Q)に示すような、光配線回路を複数段備える光配線基板260が完成する。なお、この光配線基板260の使用例を図44(Q)に示しているが、図28(T)に示した光配線基板220と同様であるためその説明は省略する。
【0164】
以上説明したように、複数段の光配線回路を備える光配線基板を直接露光法により製造する場合も、光ビームを用いるデジタルマスクレス露光によって、従来のマスク露光よりも基板を容易に形成することができる。また、第2及び第4実施形態と同様に、アライメントやスケーリングを行うことで、複数段の光配線回路を高精度に位置合わせすることができる。
【0165】
以上、本発明を上述した第1〜第6の実施形態により詳細に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能である。
【0166】
例えば、第1〜第6の実施形態では、感光材料を露光する光ビームの露光量制御を、2画素以上をオーバーラップさせて露光する多重露光によって行っているが、画素毎に光強度を変更する強度変調によっても同様に露光量を変えることができる。また、光配線基板については、コア層(光導波路)をクラッド層で被覆する構造のものに限らず、コア層がクラッド層上に積層されるものでもよい。
【0167】
また、各光配線基板の製造においては仮基板202を用いているが、この仮基板202に替えて、コア層の屈折率よりも小さいプラスチックフィルム等を用いる場合は、1層目のクラッド層を形成する工程を省略して、プラスチックフィルム上に直接コア層を形成することもできる。
【0168】
また、空間変調素子としてDMDを備えた露光ヘッドについて説明したが、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)タイプの空間変調素子(SLM;Spacial Light Modulator)や、電気光学効果により透過光を変調する光学素子(PLZT素子)や液晶光シャッタ(FLC)等、MEMSタイプ以外の空間変調素子を用いた場合にも、同様の効果を得ることができる。
【0169】
なお、MEMSとは、IC製造プロセスを基盤としたマイクロマシニング技術によるマイクロサイズのセンサ、アクチュエータ、そして制御回路を集積化した微細システムの総称であり、MEMSタイプの空間変調素子とは、静電気力を利用した電気機械動作により駆動される空間変調素子を意味している。
【0170】
【発明の効果】
本発明では上記構成としたので、マスクレス露光により光配線回路を容易に形成することができ、特に、光導波路の端部に反射ミラーを設けるための傾斜面形状、あるいは、光配線回路を積層方向に複数段形成する回路構成でも容易に形成することができる光配線回路の製造方法、及びその光配線回路を備えた光配線基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る露光装置の外観を示す斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る露光装置のスキャナの構成を示す斜視図である。
【図3】(A)は感光材料に形成される露光済み領域を示す平面図であり、(B)は各露光ヘッドによる露光エリアの配列を示す図である。
【図4】本発明の第1の実施形態に係る露光装置の露光ヘッドの概略構成を示す斜視図である。
【図5】(A)は図4に示す露光ヘッドの構成を示す光軸に沿った副走査方向の断面図であり、(B)は(A)の側面図である。
【図6】デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)の構成を示す部分拡大図である。
【図7】(A)及び(B)はDMDの動作を説明するための説明図である。
【図8】(A)及び(B)は、DMDを傾斜配置しない場合と傾斜配置する場合とで、露光ビームの配置及び走査線を比較して示す平面図である。
【図9】(A)はファイバアレイ光源の構成を示す斜視図であり、(B)は(Aの部分拡大図であり、(C)及び(D)はレーザ出射部における発光点の配列を示す平面図である。
【図10】マルチモード光ファイバの構成を示す図である。
【図11】合波レーザ光源の構成を示す平面図である。
【図12】レーザモジュールの構成を示す平面図である。
【図13】図12に示すレーザモジュールの構成を示す側面図である。
【図14】図12に示すレーザモジュールの構成を示す部分側面図である。
【図15】(A)及び(B)は、従来の露光装置における焦点深度と本発明の一実施の形態に露光装置における焦点深度との相違を示す光軸に沿った断面図である。
【図16】(A)及び(B)は、DMDの使用領域の例を示す図である。
【図17】(A)はDMDの使用領域が適正である場合の側面図であり、(B)は(A)の光軸に沿った副走査方向の断面図である。
【図18】本発明の第1の実施形態に係る光配線基板のエッチング法による製造方法を説明する図で、(A)はクラッド層を仮基板上に形成した状態であり、(B)はクラッド層上にコア層を形成した状態であり、(C)はコア層上に感光材料を塗布した状態である。
【図19】図18の製造工程以降を説明する図で、(D)は光ビームによる露光量を変化させて感光材料を露光する様子であり、(E)は感光材料を現像してエッチングマスクを形成した状態であり、(F)はコア層をドライエッチングした状態である。
【図20】図19の製造工程以降を説明する図で、(G)はエッチングマスクを剥離した状態であり、(H)はコア層端部の傾斜面に反射ミラーを形成した状態であり、(I)はコア層をクラッド層により被覆した状態である。
【図21】(J)はエッチング法により製造された光配線基板の完成状態を示す図である。
【図22】分岐回路を光ビーム露光する際の解像度の違いによるパターン形状の差を模式的に示した平面図で、(X)は低解像度の場合であり、(Y)は高解像度の場合である。
【図23】本発明の第2の実施形態に係る露光装置を示す斜視図である。
【図24】本発明の第2の実施形態に係る露光装置を示す正面図である。
【図25】本発明の第2の実施形態に係る光配線回路を複数段備える光配線基板のエッチング法による製造方法を説明する図で、(K)は光ビームによる露光量を変化させて感光材料を両面から露光する様子であり、(L)は感光材料を現像してエッチングマスクを形成した状態であり、(M)は1段目のコア層をドライエッチングした状態である。
【図26】図25の製造工程以降を説明する図で、(N)は1段目のコア層端部の傾斜面に反射ミラーを形成してコア層をクラッド層により被覆した状態であり、(O)はクラッド層上に2段目のコア層を形成して感光材料を塗布した状態であり、(P)は光ビームによる露光量を変化させて感光材料を両面から露光する様子である。
【図27】図26の製造工程以降を説明する図で、(Q)は感光材料を現像してエッチングマスクを形成した状態であり、(R)は2段目のコア層をドライエッチングした状態であり、(S)は2段目のコア層端部の傾斜面に反射ミラーを形成してコア層をクラッド層により被覆した状態である。
【図28】(T)はエッチング法により製造された光配線回路を複数段備える光配線基板の完成状態及びその使用例を示す図である。
【図29】図25の(M)工程を詳細に説明する図で、(U)、(V)、(W)は、ドライエッチングによってコア層及びエッチングマスクが徐々に加工されていく様子を示す模式図である。
【図30】本発明の第3の実施形態に係る光配線基板のフォトブリーチング法による製造方法を説明する図で、(A)はクラッド層を仮基板上に形成した状態であり、(B)はクラッド層上にコア層を形成した状態である。
【図31】図30の製造工程以降を説明する図で、(C)は光ビームによる露光量を変化させてコア層を露光する様子であり、(D)はコア層をクラッド層により被覆した状態である。
【図32】図31の製造工程以降を説明する図で、(E)は光配線基板を仮基板202から剥離した状態であり、(F)はフォトブリーチング法より製造された光配線基板の完成状態及びその使用例を示す図である。
【図33】フォトブリーチング法により製造された光配線基板のコア層、クラッド層、及び傾斜面の屈折率の分布と、傾斜面による光反射の様子を示す拡大模式断面図である。
【図34】本発明の第4の実施形態に係る光配線回路を複数段備える光配線基板のフォトブリーチング法による製造方法を説明する図で、(G)は光ビームによる露光量を変化させて1段目のコア層を両面から露光する様子であり、(H)は1段目のコア層をクラッド層により被覆した状態である。
【図35】図34の製造工程以降を説明する図で、(I)はクラッド層上に2段目のコア層を形成した状態であり、(J)は光ビームによる露光量を変化させて2段目のコア層を両面から露光する様子である。
【図36】図35の製造工程以降を説明する図で、(K)は2段目のコア層をクラッド層により被覆した状態であり、(L)はフォトブリーチング法より製造された光配線回路を複数段備える光配線基板の完成状態及びその使用例を示す図である。
【図37】本発明の第5の実施形態に係る光配線基板の直接露光法による製造方法を説明する図で、(A)はクラッド層を仮基板上に形成した状態であり、(B)はクラッド層上にコア層を形成した状態である。
【図38】図37の製造工程以降を説明する図で、(C)は光ビームによる露光量を変化させてコア層を露光する様子であり、(D)はコア層を現像した状態である。
【図39】図38の製造工程以降をを説明する図で、(E)はコア層端部の傾斜面に反射ミラーを形成した状態であり、(F)はコア層をクラッド層により被覆した状態である。
【図40】(G)は直接露光法より製造された光配線基板の完成状態及びその使用例を示す図である。
【図41】本発明の第6の実施形態に係る光配線回路を複数段備える光配線基板の直接露光法による製造方法を説明する図で、(H)は光ビームによる露光量を変化させて1段目のコア層を両面から露光する様子であり、(I)は1段目のコア層を現像した状態である。
【図42】図41の製造工程以降をを説明する図で、(J)は1段目のコア層端部の傾斜面に反射ミラーを形成した状態であり、(K)は1段目のコア層をクラッド層により被覆した状態であり、(L)はクラッド層上に2段目のコア層を形成した状態である。
【図43】図42の製造工程以降を説明する図で、(M)は光ビームによる露光量を変化させて2段目のコア層をを両面から露光する様子であり、(N)は2段目のコア層を現像した状態であり、(O)は2段目のコア層端部の傾斜面に反射ミラーを形成した状態である。
【図44】図43の製造工程以降を説明する図で、(P)は2段目のコア層をクラッド層により被覆した状態であり、(Q)は直接露光法より製造された光配線回路を複数段備える光配線基板の完成状態及びその使用例を示す図である。
【符号の説明】
50    DMD(空間光変調素子)
100    露光装置(露光手段)
150    感光材料(光学材料/フォトレジスト)
150A   エッチングマスク
150B   エッチングマスク
150C   エッチングマスク
171    露光装置(露光手段)
200    光配線基板
204    クラッド層(光導波路/光配線回路)
206    コア層(光導波路/光配線回路)
208    傾斜面
210    反射ミラー
220    光配線基板
222    クラッド層(光導波路/光配線回路)
224    コア層(光導波路/光配線回路/光学材料/請求項7の光導波路材料)
226    クラッド層(光導波路/光配線回路/光学材料/請求項7の光導波路材料)
228    傾斜面(傾斜面/反射ミラー)
228A   傾斜面第1層
228B   傾斜面第2層
230    光配線基板
240    光配線基板
242    クラッド層(光導波路/光配線回路)
244    コア層(光導波路/光配線回路/光学材料/請求項10の光導波路材料)
246    傾斜面
248    反射ミラー
250    光配線基板
260    光配線基板
UV    レーザ光(光ビーム)
UVA   レーザ光(光ビーム)
UVB   レーザ光(光ビーム)
L    光
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing an optical wiring circuit and an optical wiring substrate provided with the optical wiring circuit, and more specifically, a digital that performs image exposure with a light beam modulated by a spatial light modulation element or the like according to image data. The present invention relates to a method for manufacturing an optical wiring circuit using a maskless exposure apparatus, and an optical wiring substrate including the optical wiring circuit.
[0002]
[Prior art]
An optical wiring circuit having a circuit configuration using an optical waveguide, for example, an optical wiring board having an optical wiring circuit for transmitting light between a surface-mounted light-emitting element and a light-receiving element, is provided on the surface-mounted element side. In order to convert the optical path from the optical path to the optical path on the optical waveguide side of the optical wiring board by 90 °, and to make the light enter or exit the optical waveguide, the end of the optical waveguide is formed at an oblique angle of 45 °, Some have a reflecting mirror on the inclined end face.
[0003]
Conventionally, in such an optical wiring substrate, in order to form an inclined surface at the end of the optical waveguide, a photomask in which the density of the mask pattern in the region corresponding to the inclined surface changes (increases or decreases) in the longitudinal direction of the optical waveguide. Is used to form an etching mask with a tilted structure by changing the amount of UV transmitted light that exposes the photoresist, and the mask pattern is transferred by reactive ion etching, etc. Thickness having slanted side surfaces using a photomask having a simple structure having a mask pattern having a boundary between light transmission and light shielding near the end of a portion to be a mirror (see, for example, Patent Document 1) There is one that forms a film resist pattern and processes the core diagonally by dry etching the resist pattern together (for example, See Patent Document 2).
[0004]
In recent years, a polymer material such as polysilane whose refractive index is changed by light irradiation or BP-PMA (polymethacrylic acid (PMA) polymer having a photofunctional group consisting of benzophenone residues (BP groups)) is used as a core material. An optical wiring substrate (large area waveguide film, optical waveguide) can be manufactured without an etching process by a photo bleaching method (for example, see Patent Documents 3 and 4) or a direct exposure method using a photocurable resin. Thus, the manufacturing is simplified.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-6-265738 (page 3-4, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP 2002-82242 A (page 3-4, FIG. 2)
[Patent Document 3]
JP-A-6-265738 (Pages 6-7, FIGS. 5 and 6)
[Patent Document 4]
JP 2002-14241 (page 4)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the example of Patent Document 1 described above, since the photomask has a special structure, it takes time to manufacture. With respect to Patent Document 2, since the photolithography process is required twice for processing the mirror forming portion, the manufacturing process becomes complicated.
[0007]
Further, in these conventional examples in which a photolithography process is performed, when manufacturing an optical wiring substrate having a multi-stage structure in which a plurality of optical wiring circuits are provided in the thickness direction (stacking direction) of the substrate, the photolithography process is repeatedly performed. However, in this case, in a substrate material such as polyimide having a high hygroscopic property and a large dimensional change, the position accuracy of the mirror forming portion is lowered due to the expansion and contraction. Therefore, in order to realize highly accurate alignment, it is necessary to prepare a plurality of types of photomasks with different dimensions. This causes a problem that the manufacturing process is complicated and the manufacturing cost is increased.
[0008]
On the other hand, a photolithographic process is also required in a photo bleaching method and a direct exposure method that do not require an etching process. Therefore, the same is true for high-precision alignment and mirror formation when forming a multistage circuit as described above. Issues remain.
[0009]
By the way, in recent years, various exposure apparatuses that perform image exposure with a light beam modulated in accordance with image data using a spatial light modulation element such as a digital micromirror device (DMD) have been proposed.
[0010]
For example, the DMD is a mirror device in which a number of micromirrors whose reflection surfaces change in response to a control signal are two-dimensionally arranged on a semiconductor substrate such as silicon. An exposure apparatus using this DMD is , A light source that emits laser light, a lens system that collimates the laser light emitted from the light source, a DMD that is arranged at a substantially focal position of the lens system, and a lens system that forms an image of the laser light reflected by the DMD on the scanning surface Each of the DMD micromirrors is on / off controlled by a control signal generated according to image data or the like to modulate the laser beam, and image exposure is performed with the modulated laser beam. Further, in this exposure apparatus, since the exposure amount (light intensity) can be controlled for each pixel in units of micromirrors of the spatial light modulator, it is considered suitable for manufacturing the above-described optical wiring board without a mask.
[0011]
In consideration of the above facts, the present invention can easily form an optical wiring circuit by maskless exposure, in particular, an inclined surface shape for providing a reflection mirror at the end of an optical waveguide, or an optical wiring circuit. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an optical wiring circuit that can be easily formed even in a circuit configuration in which a plurality of stages are formed in the stacking direction, and an optical wiring substrate including the optical wiring circuit.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is a method of manufacturing an optical wiring circuit configured by an optical waveguide, wherein an image is generated by a light beam modulated by a spatial light modulator according to image information. The method has a step of exposing and patterning a predetermined region of the optical material for forming the optical waveguide with the light beam by using an exposure means for performing exposure.
[0013]
According to the first aspect of the present invention, a predetermined region of the optical material for forming the optical waveguide is exposed and patterned by image exposure using a light beam modulated by a spatial light modulation element such as DMD. Then, an optical waveguide is formed, and an optical wiring circuit constituted by the optical waveguide is manufactured. Thereby, manufacture of the optical wiring circuit by maskless exposure is implement | achieved, and the manufacturing method can be made easy. Further, since a photomask is not used, it is possible to easily cope with a change in a circuit or an optical wiring circuit having a complicated circuit configuration.
[0014]
Moreover, since high-definition image exposure can be performed with a light beam in contrast to conventional mask exposure using light from a lamp light source or the like, the pattern shape of the optical waveguide can be smoothly formed with high accuracy. For this reason, it is possible to manufacture an optical wiring circuit with reduced propagation loss.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, an optical device having an inclined surface for providing a reflection mirror that allows light to enter the core layer or emit light from the core layer at an end of the core layer that constitutes the optical waveguide. A method of manufacturing an optical wiring circuit configured by a waveguide, wherein an optical device for forming the optical waveguide using an exposure unit that performs image exposure with a light beam modulated by a spatial light modulator in accordance with image information The method includes a step of exposing and patterning a predetermined region of the material with the light beam whose exposure amount is controlled according to the inclined shape of the inclined surface.
[0016]
According to the second aspect of the present invention, the predetermined region of the optical material for forming the optical waveguide, which corresponds to the inclined surface formed at the end portion of the core layer constituting the optical waveguide, is determined according to the image information. Using exposure means for performing image exposure with a light beam modulated by a spatial light modulator, exposure is performed with a light beam whose exposure amount is controlled according to the inclined shape of the inclined surface, and patterning is performed. Since the pattern shape (film thickness) of the optical material changes according to the exposure amount, an inclined surface is formed in a predetermined region of the optical material exposed by the light beam whose exposure amount is controlled as described above.
[0017]
For example, in the case of a photoresist in which an optical material is formed on an optical waveguide material, a slope structure etching mask is formed in a predetermined region of the photoresist. When the core layer is etched using this etching mask, the etching mask is also etched as the material to be etched (core layer) is etched. Therefore, the pattern of the etching mask is formed at the end of the core layer. Accordingly, an inclined surface inclined (transferred) is formed. When a reflecting mirror is formed on this inclined surface by metal vapor deposition or the like, an optical wiring circuit having an optical waveguide provided with a reflecting mirror on the inclined surface at the end of the core layer is manufactured.
[0018]
Thereby, an optical wiring circuit can be easily manufactured without using a special photomask as in the prior art.
[0019]
According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing an optical wiring circuit according to the second aspect, the exposure unit performs image exposure by scanning the light beam and overlaps two or more pixels in the scanning. And the exposure amount is controlled by the multiple exposure.
[0020]
According to a third aspect of the present invention, the light beam by the exposure means is modulated and scanned by the spatial light modulator, and the exposure amount is adjusted by using multiple exposure in which two or more pixels are overlapped and exposed by the scanning of the light beam. By controlling, it becomes easy to control the exposure amount by the light beam. Further, since high-definition exposure with improved gradation is possible, for example, when the optical material is a photoresist, the inclined shape of the etching mask to be formed can be made smooth. The multiple exposure function for exposing two or more pixels in an overlapping manner includes a function for exposing a plurality of pixels by overlapping them at the same point, and a function for exposing a plurality of pixels by overlapping the centers of the pixels instead of the same point. , And a combination of both.
[0021]
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical wiring circuit manufacturing method according to any one of the first to third aspects, the resolution of image exposure by the light beam is 0.1 μm to 2.5 μm. It is characterized by being.
[0022]
In the invention according to claim 4, the pattern shape of the optical waveguide can be more favorably formed by the very high-definition light beam exposure with a resolution of 0.1 μm to 2.5 μm, for example, propagation in a branch circuit or the like. Loss can be reduced.
[0023]
The invention according to claim 5 is the optical wiring circuit manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical material is a photoresist formed on an optical waveguide material, An etching mask is formed from the photoresist in the step of exposing and patterning with the light beam, and then the optical waveguide material is etched using the etching mask.
[0024]
In the invention according to claim 5, an etching mask is formed from the photoresist by exposing and patterning a predetermined region of the photoresist formed on the optical waveguide material with a light beam modulated by a spatial light modulator. Then, the core layer constituting the optical waveguide is formed by etching the optical waveguide material using the etching mask. Thereby, the core layer can be formed by maskless exposure, and the manufacture of the optical wiring circuit is facilitated.
[0025]
According to a sixth aspect of the present invention, in the optical wiring circuit manufacturing method according to the fifth aspect, the photoresist is a positive type.
[0026]
According to the sixth aspect of the present invention, by using a positive photoresist, a pattern shape having the above inclined structure can be easily formed in the etching mask.
[0027]
The invention according to claim 7 is the optical wiring circuit manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical material is an optical waveguide material whose refractive index changes by light irradiation, The optical waveguide is formed by changing the refractive index of a predetermined region of the optical waveguide material in the step of exposing and patterning with the light beam.
[0028]
According to the seventh aspect of the present invention, a predetermined region of the optical waveguide material whose refractive index is changed by light irradiation is exposed and patterned by a light beam modulated by a spatial light modulator, thereby forming a high refractive index constituting the optical waveguide. An index core layer and a low index cladding layer are formed. Thereby, the core layer and the clad layer can be formed by maskless exposure, and the manufacture of the optical wiring circuit is facilitated.
[0029]
According to an eighth aspect of the present invention, in the optical wiring circuit manufacturing method according to the seventh aspect, the optical waveguide material has a property that a refractive index is lowered by light irradiation.
[0030]
In the invention described in claim 8, the optical waveguide material is a polymer material or the like having a property that the refractive index is lowered by light irradiation, and by this, the region where the cladding layer is formed is exposed and patterned by the light beam. A clad layer having a refractive index lower than that of the core layer can be formed.
[0031]
The invention according to claim 9 is the method for manufacturing an optical wiring circuit according to any one of claims 2 to 4, wherein the optical waveguide is in the method for manufacturing an optical wiring circuit according to claim 7 or 8. The core layer formed of a material has a refractive index of the patterned inclined surface in a substantially vertical direction with respect to the inclined surface in the step of exposing and patterning with the light beam whose exposure amount is controlled according to the inclined shape of the inclined surface. It is characterized by a distribution that changes stepwise or substantially continuously.
[0032]
In the invention according to claim 9, the refractive index of the inclined surface provided at the end of the core layer is incident on the inclined surface by a distribution that changes stepwise or substantially continuously in a direction substantially perpendicular to the inclined surface. It is possible to increase the reflectance of light. Since the inclined surface substantially functions as a reflecting mirror, light can be efficiently bent without providing a reflecting mirror separately on the inclined surface.
[0033]
According to a tenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing an optical wiring circuit according to any one of the first to fourth aspects, the optical material is an optical waveguide material that is cured by light irradiation, and the light beam In the step of exposing and patterning, after curing a predetermined region of the optical waveguide material, an uncured portion of the optical waveguide material is removed by development processing.
[0034]
In the invention according to claim 10, the predetermined region of the optical waveguide material that is cured by light irradiation is exposed and patterned by the light beam modulated by the spatial light modulator, thereby curing the predetermined region of the optical waveguide material. The uncured portion of the optical waveguide material is removed by development processing to form a core layer constituting the optical waveguide. Thereby, the core layer can be formed by maskless exposure, and the manufacture of the optical wiring circuit is facilitated.
[0035]
The invention according to claim 11 is characterized by an optical wiring substrate including an optical wiring circuit manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 10. According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an optical wiring substrate including a plurality of optical wiring circuits manufactured by the manufacturing method according to any one of the first to tenth aspects in a stacking direction.
[0036]
In the inventions according to claims 11 and 12, if an optical wiring board is provided with an optical wiring circuit formed by digital maskless exposure using the above light beam, the manufacturing becomes easy, and the optical wiring circuit is arranged in the stacking direction. Even an optical wiring board having a plurality of stages is easily manufactured.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0038]
(First embodiment)
[Configuration of exposure apparatus]
As shown in FIG. 1, an exposure apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention uses an optical wiring board material (optical wiring board 200) in which a photosensitive material (photoresist) 150 is formed on an optical waveguide material. A flat plate-like stage 152 is provided which is sucked and held on the surface. Two guides 158 are extended on the upper surface of the thick plate-shaped installation base 156 supported by the four legs 154 along the stage moving direction (the arrow Y direction in the figure). The stage 152 is disposed such that the longitudinal direction thereof faces the stage moving direction, and is supported by a guide 158 so as to be reciprocally movable. The exposure apparatus 100 is provided with a drive device (not shown) for driving the stage 152 along the guide 158.
[0039]
A gate 160 formed in a U-shape is disposed at the center of the installation table 156 so as to straddle the movement path of the stage 152, and both ends of the gate 160 are fixed to both side surfaces of the installation table 156. A scanner 162 is disposed on one side of the gate 160, and a plurality of (for example, two) detection sensors 164 for detecting the front end and the rear end of the optical wiring board 200 are provided on the other side. The scanner 162 and the detection sensor 164 are respectively attached to the gate 160 and fixedly arranged above the moving path of the stage 152. The scanner 162 and the detection sensor 164 are connected to a controller (not shown) that controls them.
[0040]
As shown in FIGS. 2 and 3B, the scanner 162 includes a plurality of (for example, 14) exposure heads 166 arranged in an approximately matrix of m rows and n columns (for example, 3 rows and 5 columns). ing. In this example, four exposure heads 166 are arranged in the third row in relation to the width of the photosensitive material 150 (optical wiring board 200). In addition, when showing each exposure head arranged in the m-th row and the n-th column, it is expressed as an exposure head 166 mn.
[0041]
An exposure area 168 by the exposure head 166 has a rectangular shape with a short side in the sub-scanning direction. Therefore, as the stage 152 moves, a strip-shaped exposed area 170 is formed for each exposure head 166 in the photosensitive material 150. In addition, when showing the exposure area by each exposure head arranged in the nth column of the m-th row, it is expressed as an exposure area 168mn.
[0042]
Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, each of the exposure heads in each row arranged in a line so that the strip-shaped exposed areas 170 are arranged without gaps in the direction orthogonal to the sub-scanning direction. In the arrangement direction, they are shifted by a predetermined interval (natural number times the long side of the exposure area, twice in this embodiment). For this reason, the part which cannot be exposed between the exposure area 16811 of the 1st line and the exposure area 16812 can be exposed by the exposure area 16821 of the 2nd line and the exposure area 16831 of the 3rd line.
[0043]
As shown in FIGS. 4, 5A and 5B, each of the exposure heads 16611 to 166mn is a digital light / semiconductor device that modulates an incident light beam for each pixel in accordance with image data. A micromirror device (DMD) 50 is provided. The DMD 50 is connected to a controller (not shown) including a data processing unit and a mirror drive control unit. The data processing unit of this controller generates a control signal for driving and controlling each micromirror in the region to be controlled by the DMD 50 for each exposure head 166 based on the input image data. The area to be controlled will be described later. The mirror drive control unit controls the angle of the reflection surface of each micromirror of the DMD 50 for each exposure head 166 based on the control signal generated by the image data processing unit. The control of the angle of the reflecting surface will be described later.
[0044]
On the light incident side of the DMD 50, a fiber array light source 66 including a laser emitting section in which emission ends (light emitting points) of an optical fiber are arranged in a line along a direction corresponding to the long side direction of the exposure area 168, a fiber A lens system 67 that corrects the laser light emitted from the array light source 66 and collects it on the DMD, and a mirror 69 that reflects the laser light transmitted through the lens system 67 toward the DMD 50 are arranged in this order.
[0045]
The lens system 67 includes a pair of combination lenses 71 that collimate the laser light emitted from the fiber array light source 66 and a pair of combination lenses that correct the light quantity distribution of the collimated laser light to be uniform. 73 and a condensing lens 75 that condenses the laser light whose light quantity distribution is corrected on the DMD. With respect to the arrangement direction of the laser emitting ends, the combination lens 73 spreads the light beam at a portion close to the optical axis of the lens and contracts the light beam at a portion away from the optical axis, and with respect to a direction orthogonal to the arrangement direction. Has a function of allowing light to pass through as it is, and corrects the laser light so that the light quantity distribution is uniform.
[0046]
Further, on the light reflection side of the DMD 50, lens systems 54 and 58 for forming an image of the laser light reflected by the DMD 50 on the scanning surface (exposed surface) 56 of the photosensitive material 150 are arranged. The lens systems 54 and 58 are arranged so that the DMD 50 and the exposed surface 56 are in a conjugate relationship.
[0047]
As shown in FIG. 6, the DMD 50 is configured such that a micromirror 62 is supported by a support column on an SRAM cell (memory cell) 60, and a large number of (pixels) (pixels) are formed. For example, the mirror device is configured by arranging 600 × 800 micromirrors in a lattice pattern. Each pixel is provided with a micromirror 62 supported by a support column at the top, and a material having a high reflectance such as aluminum is deposited on the surface of the micromirror 62. The reflectance of the micromirror 62 is 90% or more. A silicon gate CMOS SRAM cell 60 manufactured on a normal semiconductor memory manufacturing line is disposed directly below the micromirror 62 via a support including a hinge and a yoke, and is entirely monolithic (integrated type). ).
[0048]
When a digital signal is written in the SRAM cell 60 of the DMD 50, the micromirror 62 supported by the support is inclined within a range of ± α degrees (for example, ± 10 degrees) with respect to the substrate side on which the DMD 50 is disposed with the diagonal line as the center. It is done. FIG. 7A shows a state in which the micromirror 62 is tilted to + α degrees in the on state, and FIG. 7B shows a state in which the micromirror 62 is tilted to −α degrees in the off state. Therefore, by controlling the inclination of the micromirror 62 in each pixel of the DMD 50 as shown in FIG. 6 according to the image signal, the light incident on the DMD 50 is reflected in the inclination direction of each micromirror 62. .
[0049]
FIG. 6 shows an example of a state in which a part of the DMD 50 is enlarged and the micromirror 62 is controlled to + α degrees or −α degrees. On / off control of each micromirror 62 is performed by a controller (not shown) connected to the DMD 50. A light absorber (not shown) is arranged in the direction in which the light beam is reflected by the micromirror 62 in the off state.
[0050]
The DMD 50 is preferably arranged with a slight inclination so that the short side forms a predetermined angle θ (for example, 1 ° to 5 °) with the sub-scanning direction. 8A shows the scanning trajectory of the reflected light image (exposure beam) 53 by each micromirror when the DMD 50 is not tilted, and FIG. 8B shows the scanning trajectory of the exposure beam 53 when the DMD 50 is tilted. Show.
[0051]
In the DMD 50, a number of micromirror arrays in which a large number (for example, 800) of micromirrors are arranged in the longitudinal direction are arranged in a large number (for example, 600 sets) in the short direction. As shown, by tilting the DMD 50, the pitch P2 of the scanning trajectory (scanning line) of the exposure beam 53 by each micromirror becomes narrower than the pitch P1 of the scanning line when the DMD 50 is not tilted, and the resolution is greatly improved. Can be made. On the other hand, since the tilt angle of the DMD 50 is very small, the scan width W2 when the DMD 50 is tilted and the scan width W1 when the DMD 50 is not tilted are substantially the same.
[0052]
Further, the same scanning line is overlapped and exposed (multiple exposure) by different micromirror rows. By such multiple exposure, a very small amount of exposure position can be controlled, and high-definition exposure can be realized. Further, joints between a plurality of exposure heads arranged in the main scanning direction can be connected without a step by controlling a very small amount of exposure position. Further, by using the above-described multiple exposure function and performing exposure by overlapping two or more pixels, that is, by changing the number of exposures for each pixel or for each scanning line, the exposure amount control for each pixel or scanning line. Is possible. The multiple exposure function that exposes two or more pixels in an overlapped manner has a function of exposing a plurality of pixels at the same point (exposure on the same scanning line), and a plurality of pixels at the center of each other instead of the same point. And a function of overlapping and exposing, and a function combining both of them.
[0053]
Note that the same effect can be obtained by arranging the micromirror rows in a staggered manner by shifting the micromirror rows by a predetermined interval in a direction orthogonal to the sub-scanning direction instead of tilting the DMD 50.
[0054]
As shown in FIG. 9A, the fiber array light source 66 includes a plurality of (for example, six) laser modules 64, and one end of the multimode optical fiber 30 is coupled to each laser module 64. Yes. The other end of the multimode optical fiber 30 is coupled with an optical fiber 31 having the same core diameter as the multimode optical fiber 30 and a cladding diameter smaller than the multimode optical fiber 30, as shown in FIG. A laser emission portion 68 is configured by arranging the emission end portions (light emission points) of the optical fiber 31 in one row along the main scanning direction orthogonal to the sub-scanning direction. As shown in FIG. 9D, the light emitting points can be arranged in two rows along the main scanning direction.
[0055]
As shown in FIG. 9B, the emission end of the optical fiber 31 is sandwiched and fixed between two support plates 65 having a flat surface. Further, a transparent protective plate 63 such as glass is disposed on the light emitting side of the optical fiber 31 in order to protect the end face of the optical fiber 31. The protection plate 63 may be disposed in close contact with the end surface of the optical fiber 31 or may be disposed so that the end surface of the optical fiber 31 is sealed. The exit end portion of the optical fiber 31 has a high light density and is likely to collect dust and easily deteriorate. However, the protective plate 63 can prevent the dust from adhering to the end face and can also delay the deterioration.
[0056]
In this example, in order to arrange the emission ends of the optical fibers 31 with a small cladding diameter in a line without any gaps, the multimode optical fiber 30 is placed between two adjacent multimode optical fibers 30 at a portion with a large cladding diameter. Two exit ends of the optical fiber 31 coupled to two adjacent multi-mode optical fibers 30 where the exit ends of the optical fibers 31 coupled to the stacked multi-mode optical fibers 30 are adjacent to each other at a portion where the cladding diameter is large. Are arranged so as to be sandwiched between them.
[0057]
For example, as shown in FIG. 10, an optical fiber 31 having a length of 1 to 30 cm and having a small cladding diameter is coaxially connected to the tip of the multimode optical fiber 30 having a large cladding diameter on the laser light emission side. Can be obtained by linking them together. In the two optical fibers, the incident end face of the optical fiber 31 is fused and joined to the outgoing end face of the multimode optical fiber 30 so that the central axes of both optical fibers coincide. As described above, the diameter of the core 31 a of the optical fiber 31 is the same as the diameter of the core 30 a of the multimode optical fiber 30.
[0058]
In addition, a short optical fiber in which an optical fiber having a short cladding diameter and a large cladding diameter is fused to an optical fiber having a short cladding diameter and a large cladding diameter may be coupled to the output end of the multimode optical fiber 30 via a ferrule or an optical connector. Good. By detachably coupling using a connector or the like, the tip portion can be easily replaced when an optical fiber having a small cladding diameter is broken, and the cost required for exposure head maintenance can be reduced. Hereinafter, the optical fiber 31 may be referred to as an emission end portion of the multimode optical fiber 30.
[0059]
The multimode optical fiber 30 and the optical fiber 31 may be any of a step index type optical fiber, a graded index type optical fiber, and a composite type optical fiber. For example, a step index type optical fiber manufactured by Mitsubishi Cable Industries, Ltd. can be used. In the present embodiment, the multimode optical fiber 30 and the optical fiber 31 are step index type optical fibers, and the multimode optical fiber 30 has a cladding diameter = 125 μm, a core diameter = 25 μm, NA = 0.2, an incident end face. The transmittance of the coat is 99.5% or more, and the optical fiber 31 has a cladding diameter = 60 μm, a core diameter = 25 μm, and NA = 0.2.
[0060]
The laser module 64 is configured by a combined laser light source (fiber light source) shown in FIG. The combined laser light source includes a plurality of (for example, seven) chip-like lateral multimode or single mode UV semiconductor lasers LD1, LD2, LD3, LD4, LD5, LD6, arrayed and fixed on the heat block 10. And LD7, collimator lenses 11, 12, 13, 14, 15, 16, and 17 provided corresponding to each of the UV semiconductor lasers LD1 to LD7, one condenser lens 20, and one multi-lens. Mode optical fiber 30. The UV-based semiconductor lasers LD1 to LD7 all have the same oscillation wavelength and maximum output. The number of semiconductor lasers is not limited to seven.
[0061]
As shown in FIGS. 12 and 13, the above-described combined laser light source is housed in a box-shaped package 40 having an upper opening together with other optical elements. The package 40 includes a package lid 41 manufactured so as to close the opening. By introducing a sealing gas after the deaeration process and closing the opening of the package 40 with the package lid 41, the package 40, the package lid 41, The combined laser light source is hermetically sealed in a closed space (sealed space) formed by the above.
[0062]
A base plate 42 is fixed to the bottom surface of the package 40, and the heat block 10, a condensing lens holder 45 that holds the condensing lens 20, and the multimode optical fiber 30 are disposed on the top surface of the base plate 42. A fiber holder 46 that holds the incident end is attached. The exit end of the multimode optical fiber 30 is drawn out of the package from an opening formed in the wall surface of the package 40.
[0063]
Further, a collimator lens holder 44 is attached to the side surface of the heat block 10, and the collimator lenses 11 to 17 are held. An opening is formed in the lateral wall surface of the package 40, and wiring 47 for supplying a drive current to the UV semiconductor lasers LD1 to LD7 is drawn out of the package through the opening.
[0064]
In FIG. 13, in order to avoid complication of the drawing, only the UV semiconductor laser LD 7 among the plurality of UV semiconductor lasers is numbered, and only the collimator lens 17 among the plurality of collimator lenses is numbered. doing.
[0065]
FIG. 14 shows the front shape of the attachment part of the collimator lenses 11-17. Each of the collimator lenses 11 to 17 is formed in a shape obtained by cutting a region including the optical axis of a circular lens having an aspherical surface into a long and narrow plane. This elongated collimator lens can be formed, for example, by molding resin or optical glass. The collimator lenses 11 to 17 are closely arranged in the arrangement direction of the light emitting points so that the length direction is orthogonal to the arrangement direction of the light emitting points of the UV semiconductor lasers LD1 to LD7 (left and right direction in FIG. 14).
[0066]
On the other hand, each of the UV-based semiconductor lasers LD1 to LD7 includes an active layer having a light emission width of 2 μm, and each of the laser beams B1 in a state in which the divergence angles in the direction parallel to and perpendicular to the active layer are 10 ° and 30 °, respectively. A laser emitting ~ B7 is used. These UV-based semiconductor lasers LD1 to LD7 are arranged so that the light emitting points are arranged in a line in a direction parallel to the active layer.
[0067]
Accordingly, in the laser beams B1 to B7 emitted from the respective light emitting points, the direction in which the divergence angle is large coincides with the length direction and the divergence angle is small with respect to the elongated collimator lenses 11 to 17 as described above. Incident light is incident in a state where the direction coincides with the width direction (direction perpendicular to the length direction). That is, the collimator lenses 11 to 17 have a width of 1.1 mm and a length of 4.6 mm, and the horizontal and vertical beam diameters of the laser beams B1 to B7 incident thereon are 0.9 mm and 2. 6 mm. Each of the collimator lenses 11 to 17 has a focal length f1 = 3 mm, NA = 0.6, and a lens arrangement pitch = 1.25 mm.
[0068]
The condensing lens 20 is formed by cutting a region including the optical axis of a circular lens having an aspheric surface into a long and narrow shape in parallel planes, and is long in the arrangement direction of the collimator lenses 11 to 17, that is, in a horizontal direction and short in a direction perpendicular thereto. Is formed. The condenser lens 20 has a focal length f2 = 23 mm and NA = 0.2. This condensing lens 20 is also formed by molding resin or optical glass, for example.
[0069]
[Operation of exposure apparatus]
Next, the operation of the exposure apparatus will be described.
[0070]
In each exposure head 166 of the scanner 162, laser beams B1, B2, B3, B4, B5, and B6 emitted in a divergent light state from each of the UV semiconductor lasers LD1 to LD7 that constitute the combined laser light source of the fiber array light source 66. , And B7 are collimated by corresponding collimator lenses 11-17. The collimated laser beams B <b> 1 to B <b> 7 are collected by the condenser lens 20 and converge on the incident end face of the core 30 a of the multimode optical fiber 30.
[0071]
In this example, the collimator lenses 11 to 17 and the condenser lens 20 constitute a condensing optical system, and the condensing optical system and the multimode optical fiber 30 constitute a multiplexing optical system. That is, the laser beams B1 to B7 condensed as described above by the condenser lens 20 enter the core 30a of the multimode optical fiber 30 and propagate through the optical fiber to be combined with one laser beam B. The light is emitted from the optical fiber 31 coupled to the output end of the multimode optical fiber 30.
[0072]
In each laser module, when the coupling efficiency of the laser beams B1 to B7 to the multimode optical fiber 30 is 0.85 and each output of the UV semiconductor lasers LD1 to LD7 is 30 mW, the light arranged in an array For each of the fibers 31, a combined laser beam B with an output of 180 mW (= 30 mW × 0.85 × 7) can be obtained. Therefore, the output from the laser emitting unit 68 in which the six optical fibers 31 are arranged in an array is about 1 W (= 180 mW × 6).
[0073]
In the laser emitting portion 68 of the fiber array light source 66, light emission points with high luminance are arranged in a line along the main scanning direction as described above. A conventional fiber light source that couples laser light from a single semiconductor laser to a single optical fiber has a low output, so a desired output could not be obtained unless multiple rows are arranged. Since the combined laser light source used in the form has a high output, a desired output can be obtained even with a small number of columns, for example, one column.
[0074]
For example, in a conventional fiber light source in which a semiconductor laser and an optical fiber are coupled on a one-to-one basis, a laser having an output of about 30 mW (milliwatt) is usually used as the semiconductor laser, and the core diameter is 50 μm and the cladding diameter is 125 μm. Since a multimode optical fiber having a numerical aperture (NA) of 0.2 is used, if an output of about 1 W (watt) is to be obtained, 48 multimode optical fibers (8 × 6) must be bundled. Since the area of the light emitting region is 0.62 mm 2 (0.675 mm × 0.925 mm), the luminance at the laser emitting portion 68 is 1.6 × 10 6 (W / m 2), and the luminance per optical fiber. Is 3.2 × 10 6 (W / m 2).
[0075]
On the other hand, in this embodiment, as described above, an output of about 1 W can be obtained with six multimode optical fibers, and the area of the light emitting region at the laser emitting portion 68 is 0.0081 mm 2 (0.325 mm × 0.025 mm), the luminance at the laser emitting portion 68 is 123 × 10 6 (W / m 2), and about 80 times higher luminance can be achieved compared to the conventional case. Further, the luminance per optical fiber is 90 × 10 6 (W / m 2), and the luminance can be increased by about 28 times compared with the conventional one.
[0076]
Here, with reference to FIGS. 15A and 15B, the difference in depth of focus between the conventional exposure head and the exposure head of the present embodiment will be described. The diameter of the light emitting region of the bundled fiber light source of the conventional exposure head is 0.675 mm, and the diameter of the light emitting region of the fiber array light source of the exposure head of this embodiment is 0.0025 mm. is there. As shown in FIG. 15A, in the conventional exposure head, since the light emitting area of the light source (bundle-shaped fiber light source) 1 is large, the angle of the light beam incident on the DMD 3 increases, and as a result, the light enters the scanning surface 5. The angle of the light beam increases. For this reason, the beam diameter tends to increase with respect to the light condensing direction (shift in the focus direction).
[0077]
On the other hand, as shown in FIG. 15B, in the exposure head of the present embodiment, the diameter of the light emitting region of the fiber array light source 66 is small in the sub-scanning direction, so that the light flux that passes through the lens system 67 and enters the DMD 50 , And as a result, the angle of the light beam incident on the scanning surface 56 is reduced. That is, the depth of focus becomes deep. In this example, the diameter of the light emitting region in the sub-scanning direction is about 30 times that of the conventional one, and a depth of focus substantially corresponding to the diffraction limit can be obtained. Therefore, it is suitable for exposure of a minute spot. In this example, the size of one pixel projected on the exposure surface is 10 μm × 10 μm. DMD is a reflective spatial modulation element, but FIGS. 15A and 15B are developed views for explaining the optical relationship.
[0078]
Image data corresponding to the exposure pattern is input to a controller (not shown) connected to the DMD 50 and temporarily stored in a frame memory in the controller. This image data is data representing the density of each pixel constituting the image by binary values (whether or not dots are recorded).
[0079]
The stage 152 on which the optical wiring substrate 200 is set is moved at a constant speed from the upstream side to the downstream side of the gate 160 along the guide 158 by a driving device (not shown). When the leading edge of the optical wiring board 200 is detected by the detection sensor 164 attached to the gate 160 when the stage 152 passes under the gate 160, the image data stored in the frame memory is sequentially read out for a plurality of lines. Then, a control signal is generated for each exposure head 166 based on the image data read by the data processing unit. Then, each of the micromirrors of the DMD 50 is controlled on and off for each exposure head 166 based on the generated control signal by the mirror drive control unit.
[0080]
When the DMD 50 is irradiated with laser light from the fiber array light source 66, the laser light reflected when the micromirror of the DMD 50 is in the on state forms an image on the exposed surface 56 of the photosensitive material 150 by the lens systems 54 and 58. Is done. In this manner, the laser light emitted from the fiber array light source 66 is turned on and off for each pixel, and the photosensitive material 150 is exposed in pixel units (exposure area 168) that is approximately the same number as the number of pixels used in the DMD 50. Further, when the photosensitive material 150 (optical wiring board 200) is moved at a constant speed together with the stage 152, the photosensitive material 150 is sub-scanned in the direction opposite to the stage moving direction by the scanner 162, and each exposure head 166 has a strip shape. The exposed area 170 is formed.
[0081]
As shown in FIGS. 16A and 16B, in this embodiment, the DMD 50 has 600 sets of micromirror arrays in which 800 micromirrors are arranged in the main scanning direction, which are arranged in the subscanning direction. However, in the present embodiment, control is performed so that only a part of micromirror rows (for example, 800 × 100 rows) are driven by the controller.
[0082]
As shown in FIG. 16A, a micromirror array arranged at the center of the DMD 50 may be used, and as shown in FIG. 16B, the micromirror array arranged at the end of the DMD 50 is used. May be used. In addition, when a defect occurs in some of the micromirrors, the micromirror array to be used may be appropriately changed depending on the situation, such as using a micromirror array in which no defect has occurred.
[0083]
Since the data processing speed of the DMD 50 is limited and the modulation speed per line is determined in proportion to the number of pixels used, the modulation speed per line can be increased by using only a part of the micromirror rows. Get faster. On the other hand, in the case of an exposure method in which the exposure head is continuously moved relative to the exposure surface, it is not necessary to use all the pixels in the sub-scanning direction.
[0084]
For example, when only 300 sets are used in 600 micromirror rows, modulation can be performed twice as fast per line as compared to the case of using all 600 sets. Further, when only 200 sets of 600 micromirror arrays are used, modulation can be performed three times faster per line than when all 600 sets are used. That is, an area of 500 mm in the sub-scanning direction can be exposed in 17 seconds. Further, when only 100 sets are used, modulation can be performed 6 times faster per line. That is, an area of 500 mm in the sub-scanning direction can be exposed in 9 seconds.
[0085]
The number of micromirror rows to be used, that is, the number of micromirrors arranged in the sub-scanning direction is preferably 10 or more and 200 or less, and more preferably 10 or more and 100 or less. Since the area per micromirror corresponding to one pixel is 15 μm × 15 μm, when converted to the use area of DMD50, an area of 12 mm × 150 μm or more and 12 mm × 3 mm or less is preferable, and 12 mm × 150 μm or more and 12 mm A region of × 1.5 mm or less is more preferable.
[0086]
If the number of micromirror rows to be used is within the above range, as shown in FIGS. 17A and 17B, the laser light emitted from the fiber array light source 66 is made into substantially parallel light by the lens system 67, and the DMD 50 Can be irradiated. It is preferable that the irradiation area where the laser beam is irradiated by the DMD 50 coincides with the use area of the DMD 50. When the irradiation area is wider than the use area, the utilization efficiency of the laser light is lowered.
[0087]
On the other hand, the diameter of the light beam condensed on the DMD 50 in the sub-scanning direction needs to be reduced according to the number of micromirrors arranged in the sub-scanning direction by the lens system 67, but the number of micromirror rows to be used. Is less than 10, it is not preferable because the angle of the light beam incident on the DMD 50 increases and the depth of focus of the light beam on the scanning surface 56 becomes shallow. Further, the number of micromirror rows to be used is preferably 200 or less from the viewpoint of modulation speed. DMD is a reflective spatial modulation element, but FIGS. 17A and 17B are developed views for explaining the optical relationship.
[0088]
When the sub scanning of the photosensitive material 150 by the scanner 162 is completed and the rear end of the optical wiring board 200 is detected by the detection sensor 164, the stage 152 is moved along the guide 158 by the driving device (not shown) to the uppermost stream of the gate 160. It returns to the origin on the side and is moved again along the guide 158 from the upstream side to the downstream side of the gate 160 at a constant speed.
[0089]
As described above, the exposure apparatus of the present embodiment includes a DMD in which 600 micromirror arrays in which 800 micromirrors are arranged in the main scanning direction are arranged in 600 sets in the subscanning direction. Since the control is performed so that only the micromirror array is driven, the modulation speed per line becomes faster than when all the micromirror arrays are driven. This enables high-speed exposure.
[0090]
Further, since a high-intensity fiber array light source in which output ends of optical fibers of a combined laser light source are arranged in an array is used as a light source for illuminating the DMD, an exposure apparatus having a high output and a deep focal depth Can be realized. Furthermore, since the output of each fiber light source is increased, the number of fiber light sources necessary to obtain a desired output is reduced, and the cost of the exposure apparatus can be reduced.
[0091]
In particular, in the present embodiment, since the cladding diameter of the output end of the optical fiber is made smaller than the cladding diameter of the incident end, the diameter of the light emitting section is further reduced, and the brightness of the fiber array light source can be increased. Thereby, an exposure apparatus having a deeper depth of focus can be realized. For example, even in the case of ultra-high resolution exposure with a beam diameter of 1 μm or less and a resolution of 0.1 μm or less, a deep depth of focus can be obtained, high-speed and high-definition exposure is possible, and, for example, high resolution is required. It is also suitable for an exposure process such as a thin film transistor (TFT). In the exposure apparatus 100 of the present embodiment, the image exposure resolution is set to fall within the range of 0.1 μm to 2.5 μm.
[0092]
[Manufacture of optical wiring board]
Next, a method for manufacturing an optical wiring substrate (optical wiring circuit) using the exposure apparatus will be described.
[0093]
18 to 21 show the manufacturing process of the optical wiring board by the etching method. First, in FIG. 18A, a clad layer (fluorinated polyimide layer) 204 is formed by applying and baking a fluorinated polyamic acid solution to the temporary substrate 202. In FIG. 18B, a core layer (fluorinated polyimide layer) 206 having a refractive index larger than that of the cladding layer 204 is similarly applied and baked on the cladding layer 204.
[0094]
Next, in FIG. 18C, a positive photoresist (photosensitive epoxy resin or the like) as the photosensitive material 150 is applied on the core layer 206 with a thick film (laminate in the case of a dry film), and then the optical wiring is formed. The substrate material is set on the stage 152 of the exposure apparatus 100 of this embodiment.
[0095]
When the exposure operation is started by operating the apparatus, the exposure pattern is exposed to the photosensitive material 150 by the laser light emitted from the scanner 162 as the stage 152 moves as described above. In this embodiment, the amount of exposure at the edge of the pattern to be exposed is changed by multiple exposure in which two or more pixels are overlapped for exposure. As shown in FIG. 19D, in a predetermined region corresponding to the reflection mirror arrangement portion of the core layer 206, the number of overlaps is reduced stepwise from the tip side to the inside, and the exposure amount distribution (arrow UV) is illustrated. The exposure amount is controlled so as to have an inclination (about 45 °) as shown in FIG. In the figure, the depth direction is the main scanning direction, and the horizontal direction is the sub-scanning direction.
[0096]
After the exposure process of the photosensitive material 150 by the exposure apparatus 100 is completed, the exposed optical wiring board material is removed from the stage 152 and the photosensitive material 150 is developed. Here, since the pattern shape (film thickness) of the photosensitive material 150 changes in accordance with the exposure amount, an etching mask having a trapezoidal cross-section with an inclined end as shown in FIG. 150A is made.
[0097]
In FIG. 19F, the core layer 206 is processed by dry etching such as reactive ion etching. In this etching process, as the core layer 206 is etched, the etching mask 150A is also etched. The amount of processing at the end of the core layer 206 is proportional to the film thickness of the etching mask 150A, that is, the amount of processing reaching the material to be etched is larger in the thinner part than in the thicker part. An inclined surface 208 inclined according to the pattern shape of the etching mask 150A is formed at the end of the layer 206.
[0098]
In FIG. 20G, the etching mask 150A is peeled off, and in FIG. 20H, in order to increase the light reflectance at the inclined surface 208 of the core layer 206, a metal is deposited on the inclined surface 208 to form a thin film. A reflection mirror 210 is formed.
[0099]
Finally, in FIG. 20I, a fluorinated polyamic acid solution is applied and baked, the core layer 206 is covered with the clad layer 204, and peeled off from the temporary substrate 202, thereby completing the optical wiring substrate 200 (FIG. 21 (J )).
[0100]
As described above, in the method for manufacturing an optical wiring board according to the present embodiment, after the photosensitive material 150 (photoresist) is formed on the core layer 206, an image is formed with a light beam modulated by the DMD 50 in accordance with image information. Using an exposure apparatus 100 that performs exposure, a predetermined region of the photosensitive material 150 is exposed and patterned by a light beam, thereby forming an etching mask 150A and further corresponding to the inclined surface 208 formed at the end of the core layer 206. The core layer 206 is etched by setting the end of the etching mask 150A as a slope structure by exposing and patterning the etched area with a light beam whose exposure amount is controlled according to the slope shape of the slope 208. Even without using a special photomask as in the prior art, the light L is incident on the core layer 206 at the end of the core layer 206. That or optical wiring circuits and optical wiring board having a circuit constituted by an optical waveguide having an inclined surface 208 for providing a reflecting mirror 210 from the core layer 206 to emit light L can be easily manufactured.
[0101]
Further, such maskless exposure can easily cope with circuit changes and manufacture of complicated circuit configurations. Furthermore, since a large area can be exposed at high speed by line exposure, an optical wiring circuit can be formed at a high speed and in a large area on a film supplied in a roll shape, and the optical waveguide is formed into a plurality of buses. Even circuit patterns such as optical sheet buses can be mass-produced.
[0102]
In the present embodiment, the light beam by the exposure apparatus 100 is modulated and scanned by the DMD 50, and the exposure amount is controlled by using multiple exposure in which two or more pixels are overlapped and exposed by the scanned light beam. The exposure amount by the light beam can be easily controlled, and the inclined shape of the etching mask formed thereby can be made smooth.
[0103]
Furthermore, by realizing very high-definition light beam exposure with a resolution of 0.1 μm to 2.5 μm, it is possible to improve the pattern shape of the optical waveguide to be formed and to suppress circuit propagation loss. ing. For example, when exposing and forming a Y-shaped branch circuit, as schematically shown in FIG. 22, the (Y) branch circuit YH exposed with a light beam at a higher resolution than the (X) branch circuit YL. However, the pattern shape at the circuit inclined portion becomes better. Thereby, the branch circuit YH becomes a circuit with a smaller propagation loss.
[0104]
In the present embodiment, by using a positive photoresist, a pattern shape having an inclined structure can be easily formed on the etching mask 150A.
[0105]
(Second Embodiment)
Next, a method for manufacturing an optical wiring board having a plurality of optical wiring circuits will be described.
[0106]
23 and 24 show an exposure apparatus for forming a multi-stage optical wiring circuit according to the second embodiment of the present invention. In this exposure apparatus 171, a stage 172 is formed of a transparent glass plate having a predetermined thickness (for example, 10 mm), and is arranged above and below the stage 172 in parallel along the longitudinal direction of the stage 172. A pair of rails 176 is laid (in the figure, the upper rail 176 is omitted). On each pair of rails 176, linear scanners 162A and 162B having a plurality of the above-described exposure heads 166 are installed across the width direction (main scanning direction) of the stage 172. The scanners 162A and 162B are not shown. It is configured to move in the sub-scanning direction along the rail 176 under drive control by a driving device.
[0107]
Further, the optical wiring board material (optical wiring board 220) placed on the stage 172 is fixed so that both end portions in the longitudinal direction are pressed by a pair of rollers 186, and each roller 186 is fixed. The both ends of the roller shaft are respectively supported by an actuator 190 such as an air cylinder disposed above, and the optical wiring board 220 is fixed and released by moving up and down by driving the actuator 190.
[0108]
With the above configuration, in the exposure operation of the exposure apparatus 171, as shown in FIG. 24, the laser beam UVA emitted from the upper scanner 162 </ b> A over the main scanning direction is formed on the upper surface (front surface) 220 </ b> A of the optical wiring board 220. The laser beam UVB emitted from the lower scanner 162B is irradiated through the stage 172, and each scanner moves along the rail 176 in the sub-scanning direction. Thus, both sides can be exposed simultaneously by one scan without inverting the substrate.
[0109]
Next, a method for manufacturing an optical wiring board having a plurality of stages of optical wiring circuits using the exposure apparatus 171 will be described. First, the core layer (fluorinated polyimide) having a refractive index larger than that of the clad layer (fluorinated polyimide layer) 204 and the clad layer 204 on the temporary substrate 202 by the steps of FIGS. Layer) 206 and photosensitive material (positive photoresist) 150 are formed in this order. Moreover, the temporary board | substrate 202 here is formed with the transparent material (a glass plate, a transparent resin board, etc.) which has a light transmittance.
[0110]
When the optical wiring substrate 220 is set on the stage 172 of the exposure apparatus 171 and the apparatus is operated, the actuator 190 is driven to move the roller 186 downward, the both ends of the substrate are fixed to the roller 186, and the exposure operation starts. As described above, as the scanners 162A and 162B move in the sub-scanning direction, an exposure pattern corresponding to the image data is exposed to the photosensitive material 150 by the laser light emitted from each scanner.
[0111]
Again, the amount of exposure at the pattern edge exposed by multiple exposure is changed. However, as an exposure pattern, as shown in FIG. 25K, one of the pattern ends (left side in the figure) is exposed with the laser beam UVA from the scanner 162A disposed above, and the other end of the pattern ends. (Right side of the figure) is exposed by laser light UVB emitted from the scanner 162B disposed below and transmitted through the stage 172, the temporary substrate 202, the cladding layer 204, and the core layer 206. As for the light quantity distribution of each laser beam, as in the above-described manufacturing method, a predetermined region corresponding to the reflection mirror arrangement part of the core layer 206 is gradually decreased from the front end side to the inside, and the number of overlaps is reduced stepwise. The exposure amount is controlled so that the distribution (arrow UVA and arrow UVB) has an inclination (about 45 °) as shown. In the figure, the depth direction is the main scanning direction, and the horizontal direction is the sub-scanning direction.
[0112]
After the exposure process of the photosensitive material 150 by the exposure device 171 is completed, the photosensitive material 150 is developed. In this development processing, as shown in FIG. 25L, an etching mask 150B having a parallelogram cross section having a slope structure with a reverse taper (undercut) at the right end is formed.
[0113]
In FIG. 25M, when dry etching is performed to process the core layer 206, the core layer 206 is etched together with the etching mask 150B by the same action as the etching process described above. The state of the processing is shown in FIGS. 29 (U) to (W). As shown in the drawing, in the reverse taper portion of the etching mask 150B, as the etching of the core layer 206 and the etching mask 150B progresses due to etching, the core layer 206 is eroded downward and the inside of the inclined surface (in the left direction in the figure). Erosion to) proceeds at the same time. As a result, the mask pattern is transferred to the core layer 206 while the parallelogram shape of the etching mask 150B is gradually reduced. Therefore, the cross-sectional parallelogram as shown in FIG. A shaped core layer 206A is formed.
[0114]
Then, after removing the etching mask 150B, a thin reflective mirror 210 is formed on the inclined surfaces 208 at both ends of the core layer 206A by metal vapor deposition or the like, and the core layer 206A is covered with the clad layer 204. FIG. As described above, a first-stage optical wiring circuit configured by an optical waveguide including the core layer 206A having reflection mirrors at both ends and the clad layer 204 covering the core layer 206A is formed.
[0115]
Next, in order to form a second-stage optical wiring circuit, a core layer 206 and a photosensitive material (positive photoresist) 150 are sequentially formed on the cladding layer 204 in FIG. P), the exposure process is performed again by the exposure apparatus 171. In the second exposure, as shown in the figure, the upper and lower exposure directions at the end of each pattern are performed from the opposite direction, and the other end of the pattern end is exposed with the laser beam UVA from the upper scanner 162A. One end of the pattern is exposed by laser light UVB emitted from the lower scanner 162B and transmitted through the stage 172, the temporary substrate 202, the cladding layer 204, and the core layer 206. Each exposure area is a substantially adjacent area outside the end of the first-stage core layer 206A, and the light amount distribution of the laser light is the same as that of the first time.
[0116]
As a result, when the photosensitive material 150 is developed after the exposure step, an etching mask 150C having a parallelogram cross section with the left end portion as an inversely tapered surface is formed as shown in FIG. When dry etching is performed using this etching mask 150C, the mask pattern of the etching mask 150C is transferred to the core layer by the same action as described in FIGS. 29 (U) to (W), and FIG. The second-stage core layer 206B shown is formed. The core layer 206B has a parallelogram shape obtained by inverting the first-stage core layer 206A up and down, and the inclined surface positions at both ends of each core layer are arranged so as to substantially overlap each other.
[0117]
Then, the remaining etching mask 150C is peeled off, the reflection mirror 210 is formed on the inclined surfaces 208 at both ends of the core layer 206B by metal vapor deposition or the like, and the core layer 206B is covered with the cladding layer 204. FIG. Thus, the second-stage optical wiring circuit is formed. Finally, when peeled from the temporary substrate 202, an optical wiring substrate 220 having a plurality of optical wiring circuits as shown in FIG. 28T is completed.
[0118]
Further, when this optical wiring board 220 is used, for example, as shown in the figure, light is emitted from the upper light emitting element 214 to the reflection mirror 210 at the left end of the optical wiring circuit (core layer 206B) arranged in the upper stage. L is incident. Then, the light L reflected by the reflection mirror 210 is guided to the core layer 206B and reaches the reflection mirror 210 at the opposite end, where it is reflected and emitted downward. Further, the light L enters the reflection mirror 210 at the right end of the optical wiring circuit (core layer 206A) located in the lower stage, is reflected, and enters the core layer 206A. Then, the light is guided by the core layer 206 </ b> A, reflected by the reflection mirror 210 at the left end, and emitted to the lower side of the optical wiring substrate 220.
[0119]
Incidentally, in the manufacture of the optical wiring board by the above-described two photolithography processes, a well-known alignment technique and scaling function can be used in order to increase the relative positional accuracy of the first and second exposure patterns. In addition, for the alignment mark necessary for that purpose, for example, a method of using the reflection mirror 210 formed on the core layer 206A or a mark pattern corresponding to the alignment mark is exposed separately from the optical waveguide pattern in the first exposure. -The method etc. of forming are mentioned. These alignment marks are imaged with a CCD camera or the like equipped in the exposure apparatus, the position of the alignment mark is obtained from the image data, and scaling is performed based on the position data, so that the alignment is performed with high accuracy. An optical wiring board provided with a three-dimensional optical wiring circuit is obtained. Further, even two or more stages of optical wiring circuits can be easily formed by repeating the same photolithography process as described above.
[0120]
In addition, the method of forming the reverse tapered surface at the end of the etching mask may be other than the double-sided exposure as described above. For example, it can be formed in a desired shape by changing the exposure conditions and the etching conditions.
[0121]
As described above, in the manufacture of an optical wiring substrate including a plurality of stages of optical wiring circuits, the substrate can be formed more easily than conventional mask exposure by digital maskless exposure using a light beam. In addition, it becomes easy to use alignment and scaling, whereby the three-dimensional optical wiring circuit can be aligned with higher accuracy.
[0122]
(Third embodiment)
Next, a method for manufacturing an optical wiring substrate (optical wiring circuit) by the photobleaching method using the exposure apparatus 100 described in the first embodiment will be described.
[0123]
30 to 32 show a manufacturing process of an optical wiring board by a photo bleaching method. First, in FIG. 30A, the clad layer 222 is formed by applying and baking polyvinylidene fluoride (PVDF) to the temporary substrate 202. In FIG. 30B, a polymer material for photobleaching has a property that the refractive index is higher on the clad layer 222 than the clad layer 222 and the molecular structure changes in response to UV light to lower the refractive index. The core layer 224 is formed by applying and baking polysilane.
[0124]
Next, this optical wiring board material is set on the stage 152 of the exposure apparatus 100, and the core layer 224 is exposed with a predetermined exposure pattern by laser light (UV light) irradiated from the scanner 162. As shown in FIG. 31 (C), in this case as well, in a predetermined region corresponding to the inclined surface formed at the end of the core layer 224, multiple exposure is performed in which two or more pixels are overlapped and exposed from the tip side to the inside. By reducing the number of overlaps in stages, the exposure amount is controlled so that the exposure amount distribution (arrow UV) has an inclination (about 45 °) as shown.
[0125]
Here, due to the nature of the polysilane used for the core layer 224, the exposed region of the core layer 224 exposed by the laser light is exposed to light and the refractive index is lowered. This low refractive index portion becomes the cladding layer 226, and the unexposed high refractive index portion becomes the core layer 224. Further, an inclined surface 228 that is inclined according to the distribution of the exposure dose is formed at the boundary with the cladding layer 226 at the end of the core layer 224 (left and right side ends in FIG. 31C).
[0126]
After the exposure process of the core layer 224 by the exposure apparatus 100 is completed, the exposed optical wiring board material is removed from the stage 152, and polyvinylidene fluoride (PVDF) is applied and baked in FIG. The core layer 224 and the cladding layer 226 are covered with 222. Finally, when peeled off from the temporary substrate 202, the optical wiring substrate 230 is completed (FIG. 32E).
[0127]
Further, the refractive index of the optical wiring board 230 changes near the inclined surface 228, and FIG. 33 schematically shows the distribution of refractive index near the inclined surface 228. In the case of polysilane, the refractive index can be changed by about 6%, but the refractive index of the inclined surface 228 here has a distribution that changes stepwise in a direction substantially perpendicular to the inclined surface 228 within the range of physical properties. ing. In FIG. 33, the inclined surface 228 is schematically shown as an inclined surface first layer 228A having a high refractive index on the core layer 224 side, and an inclined surface second layer 228B having a low refractive index on the cladding layer 226 side. The relationship between the refractive index of the core layer 224 and the clad layer 226, the inclined surface 228 of the two-step (two-layer) structure composed of the inclined surface first layer 228A and the inclined surface second layer 228B is as follows. The first surface layer 228A> the inclined second surface layer 228B> the cladding layer 226.
[0128]
As shown in FIGS. 32 (F) and 33, the light L emitted from the light emitting element 214 is incident on the inclined surface 228 at an incident angle i. 1 = 45 °, the light L is refracted at the interface 229A between the core layer 224 and the inclined surface first layer 228A and at the interface 229B between the inclined surface first layer 228A and the inclined surface second layer 228B. The angle of refraction is refracted toward the side where the angle increases, and the incident angle i is incident on the interface 229C between the inclined second layer 228B and the cladding layer 226. 2 Incident at. This incident angle i 2 Is the incident angle i 1 Therefore, the reflectance of the light L reflected by the interface 229C is increased. The light L reflected by the interface 229C is refracted to the side where the refraction angle becomes smaller at the interface 229B and the interface 229A, and the refraction angle i 3 Is incident on the core layer 224 at 45 °.
[0129]
Thus, the incident angle i is applied to the inclined surface 228. 1 The light L incident at 45 ° is reflected with a high reflectivity by the inclined surface 228 including the interface 229A, the interface 229B, and the interface 229C, and the optical path is converted by 90 ° (in FIG. 32 (F) and FIG. 33, the upper side). Therefore, the inclined surface 228 functions as a reflecting mirror.
[0130]
Then, the light L reflected by the inclined surface 228 is transmitted through the core layer 224 and reaches the inclined surface 228 at the opposite end portion, and the inclined surface 228 is similarly reflected at a high reflectivity so that the optical path is 90 °. It is converted and emitted upward.
[0131]
As described above, in the method for manufacturing an optical wiring board by the photobleaching method according to the present embodiment, the exposure apparatus 100 that performs image exposure with the light beam modulated by the DMD 50 according to the image information is used, and UV light is emitted. A predetermined region of the core layer 224 made of a photobleaching polymer material (polysilane) whose refractive index is lowered by irradiation is exposed and patterned by a light beam, whereby the cladding layer 226 whose refractive index is lowered with respect to the core layer 224. Further, at the end of the core layer 224, the inclined surface 228 functioning as a reflecting mirror is formed by performing exposure and patterning with a light beam whose exposure amount is controlled according to the inclined shape of the inclined surface 228. .
[0132]
As a result, even in the production of the optical wiring substrate by the photo bleaching method, the core layer and the clad layer constituting the optical waveguide can be formed by maskless exposure, and the production of the optical wiring circuit and the optical wiring substrate is facilitated. .
[0133]
In addition, as with the etching method, maskless exposure enables easy adaptation to circuit changes and complicated circuit configuration production. Furthermore, because of line exposure, films supplied in rolls can be used. Even with a circuit pattern such as an optical sheet bus, an optical wiring circuit can be formed at a high speed and in a large area. In addition, since the exposure is performed with a very high-definition light beam having a resolution of about 0.1 μm, an optical waveguide and an optical branch circuit with a good pattern shape and reduced propagation loss can be formed. Since the exposure amount of the inclined surface 228 provided at the end can be easily controlled by multiple exposure, the inclined shape can be made smooth.
[0134]
In addition, the refractive index distribution of the inclined surface 228 shown in FIG. 33 schematically shows an example, but in addition to this, for example, the refractive index has three steps in a direction substantially perpendicular to the inclined surface 228 ( Even in the case where the three layers are changed stepwise or when the refractive index change width is very small and substantially continuously changed, the light L incident on the inclined surface 228 is obtained by the same action. Can be reflected with high reflectivity. Therefore, the inclined surface 228 functioning as the reflecting mirror can bend the light L efficiently without providing a reflecting mirror separately.
[0135]
(Fourth embodiment)
Next, a method for manufacturing an optical wiring substrate having a plurality of optical wiring circuits by the photobleaching method using the exposure apparatus 171 described in the second embodiment will be described.
[0136]
First, the core having a higher refractive index than the clad layer (polyvinylidene fluoride layer) 222 and the clad layer 222 is formed on the temporary substrate 202 such as a glass plate by the steps of FIGS. 30A to 30B in the third embodiment. A layer (a polymer material layer for photobleaching) 224 is sequentially formed.
[0137]
This optical wiring board material is set on the stage 172 of the exposure apparatus 171, and one end (left side in the figure) of the core layer 224 is exposed with the laser light UVA from the scanner 162 A disposed above, and the other (see FIG. The right end of the substrate is exposed by laser light UVB emitted from a scanner 162B disposed below and transmitted through the stage 172, the temporary substrate 202, and the cladding layer 222. As for the light amount distribution of each laser beam, as shown in FIG. 34 (G), in this case as well, in a predetermined region corresponding to the inclined surface formed at the end of the core layer 224, two pixels or more are formed from the tip side to the inside. By gradually reducing the number of overlaps of multiple exposures that are exposed in an overlapping manner, the exposure amount is controlled so that the exposure amount distribution (arrow UVA and arrow UVB) has an inclination (about 45 °) as shown in the figure. doing.
[0138]
As a result, the exposed region of the core layer 224 is exposed to light and the refractive index decreases to become the clad layer 226A. The unexposed region has a parallel-parallel core layer 224A having a slope structure with a reverse end taper on the right side. Thus, an inclined surface 228 inclined according to the exposure dose distribution is formed at the boundary with the cladding layer 226A at the end of the core layer 224A (the left and right side ends in FIG. 34G).
[0139]
After the exposure of the first core layer, the exposed optical wiring board material is removed from the stage 172, and the core layer 224A and the clad layer 226A are covered with the clad layer 222 in FIG. . As a result, a first-stage optical wiring circuit constituted by an optical waveguide including the core layer 206A provided with the inclined surfaces 228 at both ends and the clad layers 222 and 226A covering the core layer 206A is formed.
[0140]
Next, after forming the core layer 224 on the cladding layer 222 in FIG. 35I in order to form the second stage optical wiring circuit, the exposure apparatus 171 again exposes the light in FIG. 35J. Perform the process. In this second exposure, as shown in the figure, the upper and lower exposure directions at each pattern end are performed in the reverse direction, and the other end of the core layer 224 is irradiated with the laser beam UVA from the upper scanner 162A. The one end of the core layer 224 is exposed by laser light UVB emitted from the lower scanner 162B and transmitted through the stage 172, the temporary substrate 202, the clad layer 222, the clad layer 226A, and the clad layer 222. The exposure area by the laser beam UVB is a substantially adjacent area outside the end of the first-stage core layer 224A, and the light quantity distribution of each laser beam is the same as the first time.
[0141]
As a result, the exposed region of the core layer 224 is exposed to light and the refractive index decreases to become the cladding layer 226B, and the unexposed region becomes the core layer 224B having a parallelogram cross section with the left end portion being an inversely tapered surface. An inclined surface 228 that is inclined in accordance with the distribution of the exposure dose is formed at the boundary with the cladding layer 226B at the end of the core layer 224B (left and right side ends in FIG. 35J). In addition, the inclined surface 228 on the right side of the core layer 224B is disposed so as to substantially overlap the inclined surface 228 of the core layer 224A.
[0142]
In FIG. 36K, the core layer 224B and the clad layer 226B are covered with the clad layer 222 to form a second-stage optical wiring circuit. Finally, when peeled from the temporary substrate 202, an optical wiring substrate 240 including a plurality of optical wiring circuits as shown in FIG. 36L is completed.
[0143]
As an example of use of this optical wiring board 240, as shown in FIG. 36 (L), when the light L is incident on the left inclined surface 228 of the upper core layer 224B from the upper light emitting element 214, the light L is The light is reflected by the inclined surface 228 and guided to the core layer 224B to reach the inclined surface 228 on the opposite side, where it is reflected and emitted downward. Further, the light L is incident on and reflected by the right inclined surface 228 of the lower core layer 224A, is guided by the core layer 224A, is reflected by the left inclined surface 228, and is emitted below the optical wiring board 240. .
[0144]
As described above, even when an optical wiring substrate having a plurality of stages of optical wiring circuits is manufactured by the photobleaching method, the substrate can be formed more easily than conventional mask exposure by digital maskless exposure using a light beam. be able to. Similarly to the second embodiment, alignment and scaling can be performed to align a plurality of stages of optical wiring circuits with high accuracy.
[0145]
(Fifth embodiment)
Next, a method for manufacturing an optical wiring substrate (optical wiring circuit) by the direct exposure method using the exposure apparatus 100 will be described.
[0146]
37 to 40 show the manufacturing process of the optical wiring board by the direct exposure method. First, in FIG. 37A, the clad layer 242 is formed by applying and baking polyimide or the like to the temporary substrate 202. In FIG. 37B, a core layer 244 is formed on the clad layer 242 by applying and baking a photo-curing material (UV acrylate, UV epoxy resin, etc.) having a refractive index larger than that of the clad layer 242.
[0147]
Next, this optical wiring board material is set on the stage 152 of the exposure apparatus 100, and the core layer 244 is exposed with a predetermined exposure pattern by laser light (UV light) irradiated from the scanner 162. As shown in FIG. 38C, here, the pattern formation (wiring) region of the optical wiring circuit constituted by the core layer 244 is exposed with laser light. Further, in a predetermined region corresponding to the inclined surface formed at the end of the core layer 224, the exposure amount distribution (arrow UV) is illustrated by gradually reducing the number of overlaps due to multiple exposure from the inside to the tip side. The exposure amount is controlled so as to have an inclination (about 45 °) as shown in FIG.
[0148]
Here, due to the property of the photo-curing material used for the core layer 244, the exposed region of the core layer 244 exposed by the laser beam of the exposure apparatus 100 is exposed and cured.
[0149]
After the exposure process of the core layer 244 by the exposure apparatus 100 is completed, the exposed optical wiring board material is removed from the stage 152, and the core layer 244 is developed. By this development processing, the unexposed portion of the core layer 224 is removed, and as shown in FIG. 38D, a core layer 224B having a trapezoidal cross section with an end portion having a reverse tapered surface (inclined surface 246) is formed.
[0150]
Subsequently, in FIG. 39E, in order to increase the light reflectivity at the inclined surface 246 of the core layer 244, metal is vapor-deposited on the inclined surface 246 to form a thin-film reflective mirror 248. Finally, in FIG. 39F, polyimide or the like is applied and baked, the core layer 244 is covered with the clad layer 242, and peeled off from the temporary substrate 202, the optical wiring substrate 250 is completed (FIG. 40G). In addition, although the usage example of this optical wiring board 250 is shown in FIG.40 (G), the description is abbreviate | omitted.
[0151]
As described above, in the method for manufacturing an optical wiring board by the direct exposure method according to the present embodiment, the exposure apparatus 100 that performs image exposure with the light beam modulated by the DMD 50 according to the image information is used and cured by light irradiation. The predetermined region of the core layer 244 made of a photo-curing material is exposed and patterned with a light beam to cure the predetermined region of the core layer 244, and at the end of the core layer 244, the inclined surface 246 is inclined. By exposing and patterning with a light beam whose exposure amount is controlled according to the shape, an inclined structure (inclined surface 246) for providing the reflection mirror 248 is formed.
[0152]
As a result, even in the production of an optical wiring board by the direct exposure method, the core layer and the inclined surface provided at the end of the core layer can be formed by maskless exposure, and the production of the optical wiring circuit and the optical wiring board is easy. It becomes.
[0153]
In addition, as with etching and photobleaching methods, maskless exposure makes it possible to easily handle circuit changes and manufacture of complicated circuit configurations.Furthermore, since line exposure is used, it can be rolled. Even with a circuit pattern such as a supplied film or optical sheet bus, an optical wiring circuit can be formed at a high speed and in a large area. In addition, since the exposure is performed with a very high-definition light beam with a resolution of about 0.1 μm, an optical waveguide and an optical branch circuit with a good pattern shape and reduced propagation loss can be formed. Since the exposure amount of the inclined surface 246 provided at the end can be easily controlled by multiple exposure, the inclined shape can be made smooth.
[0154]
(Sixth embodiment)
Next, a method for manufacturing an optical wiring board having a plurality of optical wiring circuits by the direct exposure method using the exposure apparatus 171 will be described.
[0155]
First, the core layer (refractive index higher than the cladding layer (polyimide layer) 242 and the cladding layer 242 is formed on the temporary substrate 202 such as a glass plate by the steps of FIGS. 37A to 37B in the fifth embodiment. Photo-curing material layer) 244 is formed in order.
[0156]
This optical wiring board material is set on the stage 172 of the exposure apparatus 171, and one end (left side in the figure) of the core layer 244 is emitted from the scanner 162 </ b> B disposed below, and the stage 172, the temporary substrate 202, Exposure is performed with laser light UVB that has passed through the cladding layer 242, and the pattern forming region of the optical wiring circuit and the other end (right side in the figure) of the core layer 244 are exposed with laser light UVA from the scanner 162A disposed above. To do. As for the light amount distribution of each laser beam, as shown in FIG. 41 (H), in a predetermined region corresponding to the inclined surface formed at the end of the core layer 244, the overlap number by multiple exposure is given from the inside to the tip side. By decreasing in steps, the exposure amount is controlled so that the exposure amount distribution (arrow UVA and arrow UVB) has an inclination (about 45 °) as shown. As a result, the exposed region of the core layer 224 is exposed and cured.
[0157]
After the exposure process of the first core layer is completed, the exposed optical wiring board material is removed from the stage 172, and the core layer 244 is developed. By this development processing, the unexposed portion of the core layer 224 is removed, and as shown in FIG. 41 (I), a core layer 244A having a parallelogram cross section having a sloped structure with a reverse taper at the right end is formed. It is done.
[0158]
Subsequently, in FIG. 42J, metal is vapor-deposited on the inclined surfaces 246 at both ends of the core layer 244A to form a thin-film reflective mirror 248, and the core layer 244A is covered with the clad layer 242. As in (K), a first-stage optical wiring circuit is formed which is constituted by an optical waveguide (core layer 244A) provided with reflection mirrors at both ends.
[0159]
Next, in order to form a second-stage optical wiring circuit, after forming the core layer 244 on the cladding layer 242 in FIG. 42L, the exposure apparatus 171 in FIG. An exposure process is performed. In this second exposure, as shown in the drawing, the pattern formation region of the optical wiring circuit and one end of the core layer 244 are exposed by the laser beam UVA from the scanner 162A disposed above. Regarding the light amount distribution of the laser beam UVA, in a predetermined region corresponding to the inclined surface formed at the end of the core layer 244, the number of overlaps by multiple exposure is reduced stepwise from the inside to the tip side, thereby reducing the exposure amount. The exposure amount is controlled so that the distribution (arrow UVA) has an inclination (about 45 °) as shown.
[0160]
The other end of the core layer 244 is exposed by laser light UVB from the scanner 162B disposed below. Here, a reflection mirror 248 formed at the left end of the first-stage core layer 244A and The corresponding region is irradiated with laser light UVB. Further, regarding the light amount distribution of the laser beam UVB, the exposure amount distribution (arrow UVB) is illustrated by gradually reducing the number of overlaps due to multiple exposure from the tip side to the inside of the core layer 244A (inclined surface 246). The exposure amount is controlled so as to have an inclination (about 45 °) as shown in FIG.
[0161]
The laser beam UVB passes through the stage 172, the temporary substrate 202, and the cladding layer 242, and enters the reflection mirror 248 at the left end of the core layer 244A. Then, the laser beam UVB is reflected by the reflection mirror 248 and enters the core layer 244A. Further, it is guided by the core layer 244A, reflected by the reflecting mirror 248 at the right end, and emitted upward, and the other end of the core layer 244 is irradiated from below. Further, the distribution of the exposure amount of the laser beam UVB at the other end of the core layer 244 is a distribution in which the exposure amount gradually decreases from the inner side to the front end side.
[0162]
As a result, the exposed area of the second-stage core layer 224 is exposed to light and cured, and when the core layer 244 is developed to remove the unexposed portion, as shown in FIG. A core layer 244B having a parallelogram cross-section with a reverse taper surface is formed. The core layer 244B has a parallelogram shape obtained by inverting the first-stage core layer 244A up and down, and the inclined surface positions at both ends of each core layer are arranged so as to substantially overlap each other.
[0163]
43 (O), a reflecting mirror 248 is formed on the inclined surfaces 246 at both ends of the core layer 244B by metal vapor deposition or the like, and in FIG. 44 (P), the core layer 244B is covered with the cladding layer 242. A stage optical wiring circuit is formed. Finally, when peeled from the temporary substrate 202, an optical wiring substrate 260 having a plurality of optical wiring circuits as shown in FIG. 44 (Q) is completed. An example of use of this optical wiring board 260 is shown in FIG. 44 (Q), but since it is the same as the optical wiring board 220 shown in FIG. 28 (T), its description is omitted.
[0164]
As described above, even when an optical wiring substrate having a plurality of stages of optical wiring circuits is manufactured by a direct exposure method, the substrate can be formed more easily than conventional mask exposure by digital maskless exposure using a light beam. Can do. Similarly to the second and fourth embodiments, alignment and scaling can be performed to align a plurality of stages of optical wiring circuits with high accuracy.
[0165]
The present invention has been described in detail with reference to the first to sixth embodiments. However, the present invention is not limited thereto, and various other embodiments are possible within the scope of the present invention. .
[0166]
For example, in the first to sixth embodiments, the exposure amount of the light beam for exposing the photosensitive material is controlled by multiple exposure in which two or more pixels are overlapped, but the light intensity is changed for each pixel. The amount of exposure can be similarly changed by intensity modulation. The optical wiring board is not limited to a structure in which the core layer (optical waveguide) is covered with the cladding layer, and the core layer may be laminated on the cladding layer.
[0167]
Further, in the manufacture of each optical wiring board, the temporary substrate 202 is used. However, when a plastic film or the like having a refractive index smaller than that of the core layer is used instead of the temporary substrate 202, the first cladding layer is used. The core layer can be formed directly on the plastic film by omitting the forming step.
[0168]
In addition, an exposure head having a DMD as a spatial modulation element has been described. For example, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) type spatial modulation element (SLM) or an optical that modulates transmitted light by an electro-optical effect is used. Similar effects can be obtained when a spatial modulation element other than the MEMS type, such as an element (PLZT element) or a liquid crystal optical shutter (FLC), is used.
[0169]
Note that MEMS is a general term for micro systems that integrate micro-sized sensors, actuators, and control circuits based on micro-machining technology based on the IC manufacturing process. It means a spatial modulation element that is driven by the electromechanical operation used.
[0170]
【The invention's effect】
Since the present invention has the above-described configuration, an optical wiring circuit can be easily formed by maskless exposure, and in particular, an inclined surface shape for providing a reflection mirror at the end of an optical waveguide, or an optical wiring circuit is laminated. An optical wiring circuit manufacturing method that can be easily formed even in a circuit configuration in which a plurality of stages are formed in the direction, and an optical wiring board including the optical wiring circuit are obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of an exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a scanner of the exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3A is a plan view showing an exposed area formed on a photosensitive material, and FIG. 3B is a view showing an arrangement of exposure areas by each exposure head.
FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of an exposure head of the exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention.
5A is a cross-sectional view in the sub-scanning direction along the optical axis showing the configuration of the exposure head shown in FIG. 4, and FIG. 5B is a side view of FIG.
FIG. 6 is a partially enlarged view showing a configuration of a digital micromirror device (DMD).
7A and 7B are explanatory diagrams for explaining the operation of the DMD. FIG.
FIGS. 8A and 8B are plan views showing the arrangement of exposure beams and scanning lines in a case where the DMD is not inclined and in a case where the DMD is inclined. FIG.
9A is a perspective view showing the configuration of a fiber array light source, FIG. 9B is a partially enlarged view of A, and FIGS. 9C and 9D show the arrangement of light emitting points in a laser emitting section. FIG.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a multimode optical fiber.
FIG. 11 is a plan view showing a configuration of a combined laser light source.
FIG. 12 is a plan view showing the configuration of a laser module.
13 is a side view showing the configuration of the laser module shown in FIG. 12. FIG.
14 is a partial side view showing the configuration of the laser module shown in FIG. 12. FIG.
FIGS. 15A and 15B are cross-sectional views along the optical axis showing the difference between the depth of focus in a conventional exposure apparatus and the depth of focus in an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. FIGS.
FIGS. 16A and 16B are diagrams showing examples of DMD usage areas; FIGS.
FIG. 17A is a side view when the DMD use area is appropriate, and FIG. 17B is a cross-sectional view in the sub-scanning direction along the optical axis of FIG.
18A and 18B are views for explaining a method of manufacturing the optical wiring substrate according to the first embodiment of the present invention by etching, wherein FIG. 18A shows a state in which a cladding layer is formed on a temporary substrate, and FIG. In this state, a core layer is formed on the cladding layer, and (C) shows a state in which a photosensitive material is applied on the core layer.
FIG. 19 is a diagram for explaining the manufacturing process and subsequent steps in FIG. 18, wherein (D) shows the exposure of the photosensitive material by changing the exposure amount by the light beam, and (E) shows the etching mask after developing the photosensitive material. (F) is a state where the core layer is dry-etched.
FIG. 20 is a diagram for explaining the manufacturing process and subsequent steps in FIG. 19, where (G) shows a state in which the etching mask is peeled off, and (H) shows a state in which a reflecting mirror is formed on the inclined surface of the core layer end; (I) is a state in which the core layer is covered with a clad layer.
FIG. 21J is a diagram showing a completed state of the optical wiring board manufactured by the etching method.
FIG. 22 is a plan view schematically showing a difference in pattern shape due to a difference in resolution when a branch circuit is exposed to a light beam, where (X) is a low resolution case and (Y) is a high resolution case. It is.
FIG. 23 is a perspective view showing an exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a front view showing an exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a view for explaining a manufacturing method by an etching method of an optical wiring substrate having a plurality of optical wiring circuits according to the second embodiment of the present invention, wherein (K) is a photosensitivity by changing an exposure amount by a light beam; The material is exposed from both sides, (L) is a state where the photosensitive material is developed to form an etching mask, and (M) is a state where the first core layer is dry-etched.
FIG. 26 is a diagram for explaining the manufacturing process and subsequent steps in FIG. 25, in which (N) is a state in which a reflecting mirror is formed on the inclined surface at the end of the first-stage core layer and the core layer is covered with a clad layer; (O) shows a state in which a second core layer is formed on the clad layer and a photosensitive material is applied, and (P) shows that the photosensitive material is exposed from both sides by changing the exposure amount by the light beam. .
FIG. 27 is a diagram for explaining the manufacturing process and subsequent steps in FIG. 26, where (Q) is a state in which the photosensitive material is developed to form an etching mask, and (R) is a state in which the second core layer is dry-etched. (S) is a state in which a reflecting mirror is formed on the inclined surface at the end of the second-stage core layer, and the core layer is covered with a clad layer.
FIG. 28T is a diagram showing a completed state of an optical wiring board including a plurality of stages of optical wiring circuits manufactured by an etching method and an example of use thereof.
FIG. 29 is a diagram for explaining step (M) in FIG. 25 in detail, and (U), (V), and (W) show how the core layer and the etching mask are gradually processed by dry etching. It is a schematic diagram.
FIG. 30 is a diagram for explaining a manufacturing method by an optical bleaching method for an optical wiring board according to a third embodiment of the present invention, in which (A) shows a state in which a cladding layer is formed on a temporary substrate; ) Is a state in which a core layer is formed on the cladding layer.
FIG. 31 is a diagram for explaining the manufacturing process and subsequent steps in FIG. 30, in which (C) shows the exposure of the core layer by changing the exposure amount by the light beam, and (D) shows the core layer covered with the cladding layer. State.
FIG. 32 is a diagram for explaining the manufacturing process and subsequent steps in FIG. 31, in which (E) shows a state in which the optical wiring board is peeled off from the temporary substrate 202, and (F) shows an optical wiring board manufactured by the photobleaching method. It is a figure which shows a completion state and its usage example.
FIG. 33 is an enlarged schematic cross-sectional view showing the refractive index distribution of the core layer, the clad layer, and the inclined surface of the optical wiring board manufactured by the photobleaching method, and the state of light reflection by the inclined surface.
FIG. 34 is a view for explaining a manufacturing method by an optical bleaching method of an optical wiring board including a plurality of optical wiring circuits according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. The first stage core layer is exposed from both sides, and (H) shows a state where the first stage core layer is covered with a clad layer.
FIG. 35 is a diagram for explaining the manufacturing process and subsequent steps in FIG. 34, in which (I) shows a state in which a second-stage core layer is formed on the cladding layer, and (J) shows that the exposure amount by the light beam is changed. It is a mode that the 2nd step | paragraph core layer is exposed from both surfaces.
FIG. 36 is a diagram for explaining the manufacturing process and subsequent steps in FIG. 35, in which (K) shows a state in which the second-stage core layer is covered with a clad layer, and (L) shows an optical wiring manufactured by a photobleaching method. It is a figure which shows the completion state of the optical wiring board provided with a multistage circuit, and its usage example.
FIG. 37 is a view for explaining a manufacturing method of an optical wiring board according to the fifth embodiment of the present invention by a direct exposure method, in which (A) shows a state in which a cladding layer is formed on a temporary substrate; Is a state in which a core layer is formed on the cladding layer.
FIG. 38 is a diagram for explaining the manufacturing process and subsequent steps in FIG. 37, in which (C) shows a state in which the core layer is exposed by changing the exposure amount by the light beam, and (D) shows a state in which the core layer is developed. .
FIG. 39 is a diagram for explaining the manufacturing process and subsequent steps in FIG. 38, where (E) shows a state in which a reflecting mirror is formed on the inclined surface at the end of the core layer, and (F) shows the core layer covered with a clad layer. State.
FIG. 40G is a diagram showing a completed state of an optical wiring board manufactured by the direct exposure method and an example of its use.
FIG. 41 is a diagram for explaining a manufacturing method by a direct exposure method of an optical wiring board provided with a plurality of stages of optical wiring circuits according to the sixth embodiment of the present invention. The first core layer is exposed from both sides, and (I) shows a state in which the first core layer is developed.
FIG. 42 is a diagram for explaining the manufacturing process and subsequent steps in FIG. 41, in which (J) shows a state in which a reflecting mirror is formed on the inclined surface at the end of the first layer core layer, and (K) shows the first step. The core layer is covered with the cladding layer, and (L) is the state where the second-stage core layer is formed on the cladding layer.
FIG. 43 is a diagram for explaining the manufacturing process and subsequent steps in FIG. 42, in which (M) shows the exposure of the second-stage core layer from both sides by changing the exposure amount by the light beam, and (N) shows 2 A state in which the core layer of the stage is developed, and (O) is a state in which a reflecting mirror is formed on the inclined surface at the end of the core layer of the second stage.
44 is a diagram for explaining the manufacturing process and subsequent steps in FIG. 43, in which (P) is a state in which the second-stage core layer is covered with a cladding layer, and (Q) is an optical wiring circuit manufactured by the direct exposure method. FIG. 2 is a view showing a completed state of an optical wiring board having a plurality of stages and an example of its use.
[Explanation of symbols]
50 DMD (Spatial Light Modulator)
100 Exposure apparatus (exposure means)
150 Photosensitive material (optical material / photoresist)
150A etching mask
150B etching mask
150C etching mask
171 Exposure apparatus (exposure means)
200 Optical circuit board
204 Clad layer (optical waveguide / optical wiring circuit)
206 Core layer (optical waveguide / optical wiring circuit)
208 inclined surface
210 Reflection mirror
220 Optical circuit board
222 Clad layer (optical waveguide / optical wiring circuit)
224 Core layer (optical waveguide / optical wiring circuit / optical material / optical waveguide material according to claim 7)
226 Cladding layer (optical waveguide / optical wiring circuit / optical material / optical waveguide material according to claim 7)
228 Inclined surface (Inclined surface / Reflective mirror)
228A Inclined surface first layer
228B inclined surface second layer
230 Optical circuit board
240 Optical wiring board
242 Clad layer (optical waveguide / optical wiring circuit)
244 Core layer (optical waveguide / optical wiring circuit / optical material / optical waveguide material according to claim 10)
246 Inclined surface
248 reflection mirror
250 Optical circuit board
260 Optical wiring board
UV laser light (light beam)
UVA laser light (light beam)
UVB laser light (light beam)
L light

Claims (12)

光導波路により回路構成された光配線回路の製造方法であって、
画像情報に応じて空間光変調素子により変調された光ビームで画像露光を行う露光手段を用い、前記光導波路を形成するための光学材料の所定領域を前記光ビームにより露光しパタニングする工程を有することを特徴とする光配線回路の製造方法。
A method of manufacturing an optical wiring circuit configured by an optical waveguide,
Using an exposure unit that performs image exposure with a light beam modulated by a spatial light modulation element according to image information, and exposing and patterning a predetermined region of the optical material for forming the optical waveguide with the light beam. An optical wiring circuit manufacturing method characterized by the above.
光導波路を構成するコア層の端部に、そのコア層へと光を入射させる又はコア層から光を出射させる反射ミラーを設けるための傾斜面を備えた光導波路により回路構成された光配線回路の製造方法であって、
画像情報に応じて空間光変調素子により変調された光ビームで画像露光を行う露光手段を用い、前記光導波路を形成するための光学材料の所定領域を前記傾斜面の傾斜形状に応じて露光量を制御した前記光ビームにより露光しパタニングする工程を有することを特徴とする光配線回路の製造方法。
An optical wiring circuit configured by an optical waveguide having an inclined surface for providing a reflection mirror for allowing light to enter or exit from the core layer at the end of the core layer constituting the optical waveguide A manufacturing method of
Using an exposure means that performs image exposure with a light beam modulated by a spatial light modulation element according to image information, a predetermined area of the optical material for forming the optical waveguide is exposed according to the inclined shape of the inclined surface A method of manufacturing an optical wiring circuit, comprising the step of exposing and patterning with the light beam controlled.
前記露光手段は、前記光ビームを走査して画像露光を行うとともにその走査においては2画素以上をオーバーラップさせて露光する多重露光機能を備え、その多重露光により前記露光量を制御することを特徴とする請求項2記載の光配線回路の製造方法。The exposure means scans the light beam to perform image exposure and has a multiple exposure function in which exposure is performed by overlapping two or more pixels in the scan, and the exposure amount is controlled by the multiple exposure. The method for manufacturing an optical wiring circuit according to claim 2. 前記光ビームによる画像露光の解像度が0.1μm〜2.5μmとされていることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項記載の光配線回路の製造方法。4. The method of manufacturing an optical wiring circuit according to claim 1, wherein a resolution of image exposure by the light beam is 0.1 [mu] m to 2.5 [mu] m. 前記光学材料は、光導波路材料上に成膜されたフォトレジストとされ、前記光ビームにより露光しパタニングする工程でそのフォトレジストからエッチングマスクを形成した後に、そのエッチングマスクを用いて前記光導波路材料をエッチングする工程を有することを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか1項記載の光配線回路の製造方法。The optical material is a photoresist formed on an optical waveguide material, and after forming an etching mask from the photoresist in the step of exposing and patterning with the light beam, the optical waveguide material is formed using the etching mask. The method of manufacturing an optical wiring circuit according to claim 1, further comprising a step of etching the substrate. 前記フォトレジストがポジ型とされていることを特徴とする請求項5記載の光配線回路の製造方法。6. The method of manufacturing an optical wiring circuit according to claim 5, wherein the photoresist is a positive type. 前記光学材料は、光照射により屈折率が変化する光導波路材料とされ、前記光ビームにより露光しパタニングする工程でその光導波路材料の所定領域の屈折率を変化させて光導波路を形成することを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか1項記載の光配線回路の製造方法。The optical material is an optical waveguide material whose refractive index is changed by light irradiation, and an optical waveguide is formed by changing a refractive index of a predetermined region of the optical waveguide material in a process of exposing and patterning with the light beam. The method for manufacturing an optical wiring circuit according to claim 1, wherein the optical wiring circuit is a manufacturing method. 前記光導波路材料は、光照射により屈折率が低下する性質を有することを特徴とする請求項7記載の光配線回路の製造方法。8. The method of manufacturing an optical wiring circuit according to claim 7, wherein the optical waveguide material has a property that a refractive index is lowered by light irradiation. 請求項7又は請求項8に記載の光配線回路の製造方法における光導波路材料により形成される前記コア層は、前記傾斜面の傾斜形状に応じて露光量を制御した前記光ビームにより露光しパタニングする工程でそのパタニングした傾斜面の屈折率を傾斜面に対する略垂直方向において段階的又は実質上連続的に変化する分布にすることを特徴とする請求項2〜請求項4の何れか1項記載の光配線回路の製造方法。9. The core layer formed of the optical waveguide material in the method of manufacturing an optical wiring circuit according to claim 7 or claim 8, wherein the core layer is exposed and patterned by the light beam whose exposure amount is controlled according to the inclined shape of the inclined surface. 5. The distribution according to claim 2, wherein the refractive index of the patterned inclined surface is changed in a stepwise or substantially continuous manner in a direction substantially perpendicular to the inclined surface. Manufacturing method of optical wiring circuit. 前記光学材料は、光照射により硬化する光導波路材料とされ、前記光ビームにより露光しパタニングする工程でその光導波路材料の所定領域を硬化させた後に、光導波路材料の未硬化部を現像処理により除去する工程を有することを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか1項記載の光配線回路の製造方法。The optical material is an optical waveguide material that is cured by light irradiation, and after a predetermined region of the optical waveguide material is cured in the process of exposure and patterning with the light beam, an uncured portion of the optical waveguide material is developed by a development process. The method for manufacturing an optical wiring circuit according to claim 1, further comprising a step of removing. 請求項1〜請求項10の何れか1項記載の製造方法により製造された光配線回路を備える光配線基板。An optical wiring board provided with the optical wiring circuit manufactured by the manufacturing method of any one of Claims 1-10. 請求項1〜請求項10の何れか1項記載の製造方法により製造された光配線回路を積層方向に複数段備える光配線基板。An optical wiring board comprising a plurality of optical wiring circuits manufactured by the manufacturing method according to claim 1 in a stacking direction.
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