JP2007011146A - ポリマー光導波路の電極形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ポリマー光導波路上に薄膜のヒータ電極パターンを密着性よく形成し、しかも、電極形成プロセスでポリマー光導波路が受ける表面ダメージを最小限に抑えることで、ヒータ電極パターンにシワやクラック、剥離等が発生する危険性を未然に回避する。
【解決手段】まず、ポリマー光導波路（２０）表面を活性化処理後、全面にヒータ電極膜（３０）を形成する。つぎに、ヒータ電極膜（３０）上にレジスト（４０）を塗布し、ヒータ電極をパターニングしたフォトリソグラフィ処理によりレジストパターン（４５）を形成する。つぎに、レジストパターン（４５）をエッチングしてヒータ電極パターン（３５）を形成する。つぎに、ヒータ電極パターン（３５）上の残留レジスト（４５）を除去する。
【選択図】図１
【解決手段】まず、ポリマー光導波路（２０）表面を活性化処理後、全面にヒータ電極膜（３０）を形成する。つぎに、ヒータ電極膜（３０）上にレジスト（４０）を塗布し、ヒータ電極をパターニングしたフォトリソグラフィ処理によりレジストパターン（４５）を形成する。つぎに、レジストパターン（４５）をエッチングしてヒータ電極パターン（３５）を形成する。つぎに、ヒータ電極パターン（３５）上の残留レジスト（４５）を除去する。
【選択図】図１
Description
この発明は、光通信や光センシング等の分野で広く使われる光スイッチ、可変光減衰器、光変調器、各種光送受信モジュール等の用途に適用される電極を備えたポリマー光導波路の電極形成方法に関するものである。
一般に、ポリマー光導波路の熱光学係数は、石英系の光導波路に比べて１桁以上大きい。また、ポリマー光導波路の製造プロセスは、石英光導波路の場合のように、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapour Deposition）装置や、反応性イオンエッチングＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置を必要としないうえ、プロセス時間も極めて短い。
これらの特徴があるため、ポリマー光導波路を用いることで、石英光導波路に比べてより低消費電力で、より低コストの光デバイスを実現することが可能である。
ところで、例えば、熱光学効果を利用するポリマー光導波路では、ポリマー光導波路上に薄膜ヒータ電極を形成することが必要不可欠である。この場合、電極形成プロセスには、ポリマー材料の有機物性に起因する技術的困難があり、それを克服しなければならない。
すなわち、従来のポリマーフィルムは、ガラス転移温度Ｔｇ（Glass transition temperature）が低く、耐熱性が悪く、また、熱膨張係数が大きい。そのため、電極形成は、導電性ペースト（導電性インクや導電性塗料を含む）を塗布してフォトエッチングする製法（例えば、特許文献１参照）や、導電性金属箔を接着剤で貼り付けてフォトエッチングする製法等が用いられている。
一方、近年開発された、例えば、ポリイミドやフッ素化ポリイミド等の光学ポリマー材料は、ガラス転移温度Ｔｇが従来のものに比べて高く、耐熱性が３００℃を超えるようになったため、反応性イオンエッチング法を用いてポリマー光導波路側方に電極を形成することが可能になった（例えば、特許文献２参照）。
また、近年では、成膜装置として使用される低温のスパッタリング装置が開発され、スパッタリング温度が例えば８０℃以下の装置も販売されている。そのため、ポリマー光導波路上に直接スパッタリングすることによって電極を成膜することが可能になった。
したがって、最近では、ポリマー光導波路上に電極を形成する方法として、フォトリソグラフィ処理にともなうリフトオフ法や、ウエットエッチング法、さらにはドライエッチング法が可能であるといえる。
ここで、参考のために、石英光導波路に電極を形成するプロセスの一例を図６に示す。この電極形成プロセスは、まず、シリコン（Ｓｉ）基板３１０上に石英光導波路３２０を形成する（図６ａ参照）。
つぎに、石英光導波路３２０上にレジストを塗布し、電極をパターニングしたフォトリソグラフィ処理によりレジストパターン３４５を形成する（図６ｂ参照）。
つぎに、レジストパターン３４５上に、例えばクロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）等の導電性薄膜材料を順番に、例えばスパッタリングすることで成膜３３０する（図６ｃ参照）。
その後、剥離溶剤でレジストをリフトオフして、Ｃｒ／Ａｕ電極パターン３３５を形成する（図６ｄ参照）。
特開２００４−２６６０７８号公報
特開２００４−１０９４２５号公報
しかしながら、有機ポリマー光導波路は、無機石英光導波路と比べると、耐薬品性や電極形成材料との密着性に大きな違いがある。例えば、ポリマー光導波路材料は、薄膜電極のパターン形成に使用された有機溶剤を吸収して膨潤、変質する性質がある。また、ポリマー材料は、プロセス温度の変化によって、より大きな膨張収縮が発生する。さらに、ポリマー材料は、電極形成用の金属材料との密着性が悪いという問題がある。
その結果、電極形成工程において使用される有機溶剤を吸収して膨潤し、電極パターンにシワやクラックが発生しやすく、電極パターンの剥離やポリマー光導波路の剥離が起こりやすいという問題がある。
例えば、図６に示すような一般的な石英光導波路に適用される電極形成プロセスを、ポリマー光導波路の電極形成に用いると、フォトリソグラフィ処理やリフトオフ工程でポリマー光導波路の表面が有機溶剤に長時間露出されるため、表面ダメージが発生したり、薄膜電極にシワやクラックが発生する等して、電極の密着性が失われるという問題がある。
さらに、ポリマー光導波路の熱光学効果を用いて光素子を構成する場合、ポリマー光導波路上に薄膜ヒータ電極を形成することに加えて、はんだボンディング用の厚めのリード電極を形成することも必要である。
しかし、石英光導波路に比べて耐熱性が低く、熱膨張係数が大きく、有機溶剤に対する耐性が弱いというポリマー光導波路材料の特性を考慮すると、厚めのリード電極を形成することは、薄膜ヒータ電極を形成すること以上に困難である。
この発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、ポリマー光導波路上に薄膜のヒータ電極パターンを密着性よく形成し、しかも、電極形成プロセスでポリマー光導波路が受ける表面ダメージを最小限に抑えることで、ヒータ電極パターンにシワやクラック、剥離等が発生する危険性を未然に回避することのできるポリマー光導波路の電極形成方法を提供することを目的とする。
また、この発明は、薄膜のヒータ電極パターンに加えて、厚膜のリード電極パターンをポリマー光導波路上に密着性よく形成し、しかも、電極形成プロセスでポリマー光導波路が受ける表面ダメージを最小限に抑えることで、ヒータ電極パターンおよびリード電極パターンにシワやクラック、剥離等が発生する危険性を未然に回避することのできるポリマー光導波路の電極形成方法を提供することを目的とする。
この発明の請求項１に係るポリマー光導波路の電極形成方法は、ポリマー光導波路表面を活性化処理後、実質的に全面にヒータ電極膜を形成する工程と、前記ヒータ電極膜上にレジストを塗布し、ヒータ電極をパターニングしたフォトリソグラフィ処理によりレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをエッチングしてヒータ電極パターンを形成する工程と、前記ヒータ電極パターン上の残留レジストを除去する工程と、を含むことを特徴とするものである。
この発明の請求項２に係るポリマー光導波路の電極形成方法は、ポリマー光導波路表面を活性化処理後、実質的に全面にヒータ電極膜を形成する工程と、前記ヒータ電極膜上にレジストを塗布し、リード電極をパターニングしたフォトリソグラフィ処理により第１のレジストパターンを形成する工程と、前記第１のレジストパターンを有する前記ヒータ電極膜形成領域上にリード電極膜を形成する工程と、前記第１のレジストパターンをリフトオフしてリード電極パターンを形成する工程と、前記リード電極パターンを有する前記ヒータ電極膜形成領域上にレジストを塗布し、当該リード電極パターンおよびヒータ電極をパターニングしたフォトリソグラフィ処理により第２のレジストパターンを形成する工程と、前記第２のレジストパターンをエッチングしてヒータ電極パターンを形成する工程と、前記ヒータ電極パターンおよび前記リード電極パターン上の残留レジストを除去する工程と、を含むことを特徴とするものである。
この発明の請求項３に係るポリマー光導波路の電極形成方法は、ポリマー光導波路表面を活性化処理後、実質的に全面にヒータ電極膜を形成する工程と、前記ヒータ電極膜上にレジストを塗布し、リード電極をパターニングしたフォトリソグラフィ処理により第１のレジストパターンを形成する工程と、前記第１のレジストパターンに覆われていない前記ヒータ電極膜上に電解めっきによりリード電極パターンを形成する工程と、前記第１のレジストパターンを除去する工程と、前記リード電極パターンを有する前記ヒータ電極膜形成領域上にレジストを塗布し、当該リード電極パターンおよびヒータ電極をパターニングしたフォトリソグラフィ処理により第２のレジストパターンを形成する工程と、前記第２のレジストパターンをエッチングしてヒータ電極パターンを形成する工程と、前記ヒータ電極パターンおよび前記リード電極パターン上の残留レジストを除去する工程と、を含むことを特徴とするものである。
この発明の請求項４に係るポリマー光導波路の電極形成方法は、請求項１〜３のいずれか１項記載のポリマー光導波路の電極形成方法において、前記ヒータ電極膜は、クロム、ニッケル、チタン、タンタル、金、白金、アルミニウム等の金属または合金からなる導電性薄膜材料を用いて、スパッタリングまたは真空蒸着の製法により１層または数層に成膜されることを特徴とするものである。
この発明の請求項５に係るポリマー光導波路の電極形成方法は、請求項２または請求項４記載のポリマー光導波路の電極形成方法において、前記リード電極膜は、金、白金、アルミニウム等の電気抵抗が小さい金属を用いて、無電解めっき、スパッタリングまたは真空蒸着の製法により０．５μｍ以上の厚膜に形成されることを特徴とするものである。
この発明の請求項６に係るポリマー光導波路の電極形成方法は、請求項３記載のポリマー光導波路の電極形成方法において、前記リード電極膜は、金、白金、アルミニウム等の電気抵抗が小さい金属を用いて、０．５μｍ以上の厚膜に形成されることを特徴とするものである。
この発明の請求項７に係るポリマー光導波路の電極形成方法は、請求項１〜６のいずれか１項記載のポリマー光導波路の電極形成方法において、前記光導波路のポリマー材料は、光導波路形成に適するエポキシ樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド、ポリシラン、感光性ゾルゲル材料、アクリル樹脂、珪素樹脂、ポリシロキサン等の中から選ばれることを特徴とするものである。
この発明は以上のように、ポリマー光導波路表面を活性化処理後、実質的に全面にヒータ電極膜を形成する工程と、前記ヒータ電極膜上にレジストを塗布し、ヒータ電極をパターニングしたフォトリソグラフィ処理によりレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをエッチングしてヒータ電極パターンを形成する工程と、前記ヒータ電極パターン上の残留レジストを除去する工程とを含むので、ポリマー光導波路上に薄膜のヒータ電極パターンを密着性よく形成し、しかも、電極形成プロセスでポリマー光導波路が受ける表面ダメージを最小限に抑えることで、ヒータ電極パターンにシワやクラック、剥離等が発生する危険性を未然に回避することができる。
また、この発明は、ポリマー光導波路表面を活性化処理後、実質的に全面にヒータ電極膜を形成する工程と、前記ヒータ電極膜上にレジストを塗布し、リード電極をパターニングしたフォトリソグラフィ処理により第１のレジストパターンを形成する工程と、前記第１のレジストパターンを有する前記ヒータ電極膜形成領域上にリード電極膜を形成する工程と、前記第１のレジストパターンをリフトオフしてリード電極パターンを形成する工程と、前記リード電極パターンを有する前記ヒータ電極膜形成領域上にレジストを塗布し、当該リード電極パターンおよびヒータ電極をパターニングしたフォトリソグラフィ処理により第２のレジストパターンを形成する工程と、前記第２のレジストパターンをエッチングしてヒータ電極パターンを形成する工程と、前記ヒータ電極パターンおよび前記リード電極パターン上の残留レジストを除去する工程とを含むので、薄膜のヒータ電極パターンに加えて、厚膜のリード電極パターンをポリマー光導波路上に密着性よく形成し、しかも、電極形成プロセスでポリマー光導波路が受ける表面ダメージを最小限に抑えることで、ヒータ電極パターンおよびリード電極パターンにシワやクラック、剥離等が発生する危険性を未然に回避することができる。
この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、この発明によるポリマー光導波路の電極形成方法の第１の実施形態の工程を示し、ポリマー光導波路上にヒータ電極パターンを形成するものである。
この電極形成プロセスは、まず、シリコン（Ｓｉ）基板１０上に形成したポリマー光導波路２０表面を活性化処理する（図１ａ参照）。
ポリマー光導波路表面の活性化処理は、紫外線プラズマ処理や、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスを用いたプラズマ処理、紫外線照射処理等が使われるが、それに加えて、スパッタリングの前処理として、アルゴン（Ａｒ）ガスを用いてポリマー光導波路表面を逆スパッタ処理によって表面をクリーニング、改質を行うことができる。
一例として、ポリマー光導波路２０の表面２０ｓに、紫外線照射処理した後、スパッタリングの前処理としてアルゴンガスを用いて逆スパッタ処理を行うことで、ポリマー光導波路表面はクリーニング改質され、密着性の高い表面状態を得ることができる。
ポリマー光導波路２０は、シリコン（Ｓｉ）基板１０上に、下部クラッド層２１、コア部２２、上部クラッド層２３を順次形成することで構成される。
つぎに、ポリマー光導波路２０の実質的に全面にヒータ電極膜３０を形成する（図１ｂ参照）。
具体的には、活性化処理して密着性を高めたポリマー光導波路２０の表面２０ｓ全体に、導電性薄膜材料を低温スパッタリングしてヒータ電極膜３０を形成する。
ここで、導電性薄膜材料としては、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属または合金を用いることができる。
また、これらの導電性薄膜材料を１層または数層に成膜することで、ヒータ電極膜３０を構成することができる。
また、低温スパッタリングに限らず、例えば、真空蒸着の製法によりヒータ電極膜３０を形成することができる。
この実施形態では、密着性を高めたポリマー光導波路２０の表面２０ｓ全体に、まず、クロム（Ｃｒ）を低温スパッタリングしてＣｒ層３１を成膜し、続いて金（Ａｕ）を低温スパッタリングしてＡｕ層３２を成膜し、Ｃｒ／Ａｕの２層でヒータ電極膜３０を構成する。
つぎに、ヒータ電極膜３０上にレジスト４０を塗布し、ヒータ電極をパターニングしたフォトリソグラフィ処理（図１ｃ参照）により、レジストパターン４５を形成する（図１ｄ参照）。
具体的には、ヒータ電極膜３０上に塗布したレジスト４０の上方から、ヒータ電極をパターニングしたフォトマスク４１を用いて露光し、露光後のレジスト４０を現像・ベイクすることで、レジストパターン４５を形成する。
つぎに、レジストパターン４５をエッチングして、ヒータ電極パターン３５を形成する（図１ｅ参照）。
具体的には、レジストパターン４５をウエットエッチングすることで、ヒータ電極パターン３５を形成する。
また、ウエットエッチングに限らず、ドライエッチングによりヒータ電極パターン３５を形成することもできる。
つぎに、ヒータ電極パターン３５上の残留レジスト４５を除去する（図１ｆ参照）。
これにより、ポリマー光導波路２０上の所定位置にヒータ電極パターン３５を形成することができる。
なお、ポリマー光導波路２０のポリマー材料としては、光導波路形成に適するエポキシ樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド、ポリシラン、感光性ゾルゲル材料、アクリル樹脂、珪素樹脂、ポリシロキサン等の中から選ぶことができる。
図２、図３は、この発明によるポリマー光導波路の電極形成方法の第２の実施形態の工程を示し、ポリマー光導波路上にヒータ電極パターンおよびリード電極パターンを形成するものである。
この電極形成プロセスは、まず、シリコン（Ｓｉ）基板１１０上に形成したポリマー光導波路１２０表面を活性化処理する（図２ａ参照）。
ポリマー光導波路表面の活性化処理は、上記したように、紫外線プラズマ処理や、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスを用いたプラズマ処理、紫外線照射処理等が使われるが、それに加えて、スパッタリングの前処理として、アルゴン（Ａｒ）ガスを用いてポリマー光導波路表面を逆スパッタ処理によって表面をクリーニング、改質を行うことができる。
一例として、ポリマー光導波路１２０の表面１２０ｓに、紫外線照射処理した後、スパッタリングの前処理としてアルゴンガスを用いて逆スパッタ処理を行うことで、ポリマー光導波路表面はクリーニング改質され、密着性の高い表面状態を得ることができる。
ポリマー光導波路１２０は、シリコン（Ｓｉ）基板１１０上に、下部クラッド層１２１、コア部１２２、上部クラッド層１２３を順次形成することで構成される。
つぎに、ポリマー光導波路１２０の実質的に全面にヒータ電極膜１３０を形成する（図２ｂ参照）。
具体的には、活性化処理して密着性を高めたポリマー光導波路１２０の表面１２０ｓ全体に、導電性薄膜材料を低温スパッタリングしてヒータ電極膜１３０を形成する。
ここで、導電性薄膜材料としては、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属または合金を用いることができる。
また、これらの導電性薄膜材料を１層または数層に成膜することで、ヒータ電極膜１３０を構成することができる。
また、低温スパッタリングに限らず、例えば、真空蒸着の製法によりヒータ電極膜１３０を形成することができる。
この実施形態では、密着性を高めたポリマー光導波路１２０の表面１２０ｓ全体に、まず、クロム（Ｃｒ）を低温スパッタリングしてＣｒ層１３１を成膜し、続いて金（Ａｕ）を低温スパッタリングしてＡｕ層１３２を成膜し、Ｃｒ／Ａｕの２層でヒータ電極膜１３０を構成する。
つぎに、ヒータ電極膜１３０上にレジスト１４０を塗布し、リード電極をパターニングしたフォトリソグラフィ処理（図２ｃ参照）により、第１のレジストパターン１４５を形成する（図２ｄ参照）。
具体的には、ヒータ電極膜１３０上に塗布したレジスト１４０の上方から、リード電極をパターニングしたフォトマスク１４１を用いて露光し、露光後のレジスト１４０を現像・ベイクすることで、第１のレジストパターン１４５を形成する。
つぎに、第１のレジストパターン１４５を有するヒータ電極膜１３０形成領域上に、リード電極膜１５０を形成する（図２ｅ参照）。
具体的には、第１のレジストパターン１４５上およびヒータ電極膜１３０上に、電気抵抗が小さい金属を無電解めっき処理してリード電極膜１５０を形成する。
ここで、リード電極膜１５０としては、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）等の電気抵抗が小さい金属を用いることができる。
このリード電極膜１５０は、０．５μｍ以上の厚膜に形成されることが好ましい。
また、無電解めっきに限らず、例えば、スパッタリングの製法によりリード電極膜１５０を形成することができる。
また、真空蒸着の製法によりリード電極膜１５０を形成することもできる。
つぎに、第１のレジストパターン１４５をリフトオフして、リード電極パターン１５５を形成する（図２ｆ参照）。
具体的には、リフトオフ剥離溶剤を用いて、第１のレジストパターン１４５とともに、このレジストパターン１４５上のリード電極膜１５０を除去することで、リード電極パターン１５５を形成する。
つぎに、リード電極パターン１５５を有するヒータ電極膜１３０形成領域上にレジスト１６０を塗布し、リード電極パターン１５５およびヒータ電極をパターニングしたフォトリソグラフィ処理（図３ｇ参照）により、第２のレジストパターン１６５を形成する（図３ｈ参照）。
具体的には、リード電極パターン１５５およびヒータ電極膜１３０上に塗布したレジスト１６０の上方から、リード電極パターン１５５およびヒータ電極をパターニングしたフォトマスク１６１を用いて露光し、露光後のレジスト１６０を現像・ベイクすることで、第２のレジストパターン１６５を形成する。
これにより、第２のレジストパターン１６５は、ヒータ電極のパターンに相当するレジストパターン部１６５ａと、リード電極パターン１５５に相当するレジストパターン部１６５ｂとで構成される。
つぎに、第２のレジストパターン１６５（１６５ａ，１６５ｂ）をエッチングして、ヒータ電極パターン１３５を形成する（図３ｉ参照）。
具体的には、第２のレジストパターン１６５（１６５ａ，１６５ｂ）をウエットエッチングすることで、ヒータ電極パターン１３５を形成する。
このとき、ヒータ電極膜１３０からは、ヒータ電極パターン１３５が形成されるとともに、リード電極パターン１５５の下部にリード電極用ベースパターン１３６が形成される。
また、ウエットエッチングに限らず、ドライエッチングによりヒータ電極パターン１３５（およびリード電極用ベースパターン１３６）を形成することもできる。
つぎに、ヒータ電極パターン１３５およびリード電極パターン１５５上の残留レジスト１６５ａ，１６５ｂを除去する（図３ｊ参照）。
これにより、ポリマー光導波路１２０上の所定位置にヒータ電極パターン１３５およびリード電極パターン１５５を形成することができる。
なお、ポリマー光導波路１２０のポリマー材料としては、光導波路形成に適するエポキシ樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド、ポリシラン、感光性ゾルゲル材料、アクリル樹脂、珪素樹脂、ポリシロキサン等の中から選ぶことができる。
図４、図５は、この発明によるポリマー光導波路の電極形成方法の第３の実施形態の工程を示し、この電極形成プロセスは、図２、図３に示す第２の実施形態の工程中（ｅ）（ｆ）のみが異なり、他はすべて共通のものである。そのため、第２の実施形態と同様の部分には、図２、図３で用いた符号に１００を加えた符号を付けて示し、異なる部分についてのみ説明する。
まず、シリコン（Ｓｉ）基板２１０上に形成したポリマー光導波路２２０表面を活性化処理し（図４ａ参照）、つぎに、ポリマー光導波路２２０の実質的に全面にヒータ電極膜２３０を形成し（図４ｂ参照）、つぎに、ヒータ電極膜２３０上にレジスト２４０を塗布し、リード電極をパターニングしたフォトリソグラフィ処理（図４ｃ参照）により、第１のレジストパターン２４５を形成する（図４ｄ参照）までの工程およびその内容は、第２の実施形態の場合と同様である。
つぎに、第１のレジストパターン２４５に覆われていないヒータ電極膜２３０上に、ヒータ電極膜２３０の導電性を利用して、電解めっきによりリード電極パターン２５５を形成する（図４ｅ参照）。
ここで、リード電極パターン２５５の材料としては、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）等の電気抵抗が小さい金属を用いることができる。
このリード電極パターン２５５は、０．５μｍ以上の厚膜に形成されることが好ましい。
つぎに、第１のレジストパターン２４５を、レジスト剥離溶剤を用いて除去する（図４ｆ参照）。
その後、リード電極パターン２５５を有するヒータ電極膜２３０形成領域上にレジスト２６０を塗布し、リード電極パターン２５５およびヒータ電極をパターニングしたフォトリソグラフィ処理（図５ｇ参照）により、第２のレジストパターン２６５を形成し（図５ｈ参照）、つぎに、第２のレジストパターン２６５（２６５ａ，２６５ｂ）をエッチングして、ヒータ電極パターン２３５を形成し（図５ｉ参照）、つぎに、ヒータ電極パターン２３５およびリード電極パターン２５５上の残留レジスト２６５ａ，２６５ｂを除去する（図５ｊ参照）工程およびその内容は、第２の実施形態の場合と同様である。
これにより、ポリマー光導波路２２０上の所定位置にヒータ電極パターン２３５およびリード電極パターン２５５を形成することができる。
上記したように、この発明によるポリマー光導波路の電極形成方法によれば、まず最初に、活性化処理して密着性を高めたポリマー光導波路の表面全体に、導電性薄膜材料を低温スパッタリングしてヒータ電極膜を形成する。
このようにして形成された緻密性の良い電極膜がポリマー光導波路の表面を覆うことで、後工程のフォトリソグラフィ処理やリフトオフ工程において、ポリマー光導波路の表面がレジスト溶剤やリフトオフ剥離溶剤等に直接長時間露出することはなく、有機溶剤によるダメージを最小限に止めることができる。
これにより、ヒータ電極パターンおよびリード電極パターンにシワやクラック、剥離等が発生する危険性がなく、密着信頼性のよい電極が形成できる。
また、この発明によるポリマー光導波路の電極形成方法によれば、最初にポリマー光導波路の表面全体に形成するヒータ電極膜が導電体であるため、その導電性を利用することで、厚膜リード電極のめっき処理は無電解めっきに限らず電解めっきも容易になり、電極プロセスの簡易性を図ることができる。
結論として、この発明によるポリマー光導波路の電極形成方法によれば、石英光導波路に比べて耐熱性が低く、熱膨張係数が大きく、有機溶剤に弱いという特性を備えたポリマー材料製の光導波路上に、薄膜ヒータ電極および厚膜リード電極を問題なく形成することができる。
そして、ポリマー材料製の光導波路上に形成する電極として、例えば、Ｃｒ/Ａｕ、Ｃｒ/Ｎｉ/Ａｕ、Ｃｒ/Ｔｉ/Ａｕ、Ｃｒ/Ａｌ/Ｔｉ/Ａｕ等、適宜の組み合わせを用いることが可能である。
１０，１１０，２１０ シリコン（Ｓｉ）基板
２０，１２０，２２０ ポリマー光導波路
２０ｓ，１２０ｓ，２２０ｓ 表面
２１，１２１，２２１ 下部クラッド層
２２，１２２，２２２ コア部
２３，１２３，２２３ 上部クラッド層
３０，１３０，２３０ ヒータ電極膜
３１，１３１，２３１ Ｃｒ層
３２，１３２，２３２ Ａｕ層
３５，１３５，２３５ ヒータ電極パターン
４０，１４０，１６０，２６０ レジスト
４１，１４１，１６１，２６１ フォトマスク
４５ レジストパターン（残留レジスト）
１３６，２３６ リード電極用ベースパターン
１４５，２４５ 第１のレジストパターン
１５０ リード電極膜
１５５，２５５ リード電極パターン
１６５，２６５ 第２のレジストパターン
１６５ａ，１６５ｂ，２６５ａ，２６５ｂ レジストパターン部（残留レジスト）
２０，１２０，２２０ ポリマー光導波路
２０ｓ，１２０ｓ，２２０ｓ 表面
２１，１２１，２２１ 下部クラッド層
２２，１２２，２２２ コア部
２３，１２３，２２３ 上部クラッド層
３０，１３０，２３０ ヒータ電極膜
３１，１３１，２３１ Ｃｒ層
３２，１３２，２３２ Ａｕ層
３５，１３５，２３５ ヒータ電極パターン
４０，１４０，１６０，２６０ レジスト
４１，１４１，１６１，２６１ フォトマスク
４５ レジストパターン（残留レジスト）
１３６，２３６ リード電極用ベースパターン
１４５，２４５ 第１のレジストパターン
１５０ リード電極膜
１５５，２５５ リード電極パターン
１６５，２６５ 第２のレジストパターン
１６５ａ，１６５ｂ，２６５ａ，２６５ｂ レジストパターン部（残留レジスト）
Claims (7)
- ポリマー光導波路表面を活性化処理後、実質的に全面にヒータ電極膜を形成する工程と、
前記ヒータ電極膜上にレジストを塗布し、ヒータ電極をパターニングしたフォトリソグラフィ処理によりレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをエッチングしてヒータ電極パターンを形成する工程と、
前記ヒータ電極パターン上の残留レジストを除去する工程と、
を含むことを特徴とするポリマー光導波路の電極形成方法。 - ポリマー光導波路表面を活性化処理後、実質的に全面にヒータ電極膜を形成する工程と、
前記ヒータ電極膜上にレジストを塗布し、リード電極をパターニングしたフォトリソグラフィ処理により第１のレジストパターンを形成する工程と、
前記第１のレジストパターンを有する前記ヒータ電極膜形成領域上にリード電極膜を形成する工程と、
前記第１のレジストパターンをリフトオフしてリード電極パターンを形成する工程と、
前記リード電極パターンを有する前記ヒータ電極膜形成領域上にレジストを塗布し、当該リード電極パターンおよびヒータ電極をパターニングしたフォトリソグラフィ処理により第２のレジストパターンを形成する工程と、
前記第２のレジストパターンをエッチングしてヒータ電極パターンを形成する工程と、
前記ヒータ電極パターンおよび前記リード電極パターン上の残留レジストを除去する工程と、
を含むことを特徴とするポリマー光導波路の電極形成方法。 - ポリマー光導波路表面を活性化処理後、実質的に全面にヒータ電極膜を形成する工程と、
前記ヒータ電極膜上にレジストを塗布し、リード電極をパターニングしたフォトリソグラフィ処理により第１のレジストパターンを形成する工程と、
前記第１のレジストパターンに覆われていない前記ヒータ電極膜上に電解めっきによりリード電極パターンを形成する工程と、
前記第１のレジストパターンを除去する工程と、
前記リード電極パターンを有する前記ヒータ電極膜形成領域上にレジストを塗布し、当該リード電極パターンおよびヒータ電極をパターニングしたフォトリソグラフィ処理により第２のレジストパターンを形成する工程と、
前記第２のレジストパターンをエッチングしてヒータ電極パターンを形成する工程と、
前記ヒータ電極パターンおよび前記リード電極パターン上の残留レジストを除去する工程と、
を含むことを特徴とするポリマー光導波路の電極形成方法。 - 前記ヒータ電極膜は、クロム、ニッケル、チタン、タンタル、金、白金、アルミニウム等の金属または合金からなる導電性薄膜材料を用いて、スパッタリングまたは真空蒸着の製法により１層または数層に成膜されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のポリマー光導波路の電極形成方法。
- 前記リード電極膜は、金、白金、アルミニウム等の電気抵抗が小さい金属を用いて、無電解めっき、スパッタリングまたは真空蒸着の製法により０．５μｍ以上の厚膜に形成されることを特徴とする請求項２または請求項４記載のポリマー光導波路の電極形成方法。
- 前記リード電極膜は、金、白金、アルミニウム等の電気抵抗が小さい金属を用いて、０．５μｍ以上の厚膜に形成されることを特徴とする請求項３記載のポリマー光導波路の電極形成方法。
- 前記光導波路のポリマー材料は、光導波路形成に適するエポキシ樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド、ポリシラン、感光性ゾルゲル材料、アクリル樹脂、珪素樹脂、ポリシロキサン等の中から選ばれることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のポリマー光導波路の電極形成方法。
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