JPH0777210B2 - 段差付エツチング法 - Google Patents

段差付エツチング法

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JPH0777210B2
JPH0777210B2 JP60205012A JP20501285A JPH0777210B2 JP H0777210 B2 JPH0777210 B2 JP H0777210B2 JP 60205012 A JP60205012 A JP 60205012A JP 20501285 A JP20501285 A JP 20501285A JP H0777210 B2 JPH0777210 B2 JP H0777210B2
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thin film
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泰文 山田
明 姫野
正夫 河内
盛男 小林
博 照井
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光集積回路等の製作にあたり必要となる多段
のついた加工を可能とする段差付エツチング法に関する
ものである。
〔従来の技術〕
集積回路、光集積回路等の微細加工では、通常フオトリ
ソグラフイ技術が適用される。この技術によれば、平坦
な基板上には、微細パタンを容易に形成することができ
る。
ところで、高度な機能を有する集積回路、光集積回路等
を製作するためには、凹凸のある基板上に微細パタンを
形成し、第8図の如く基板1上に多段の段差を付ける必
要が生じる。このように、凹凸ある基板1上に微細パタ
ンを形成することは、単純なフオトリソ技術では難し
い。
従来、このような多段の段差を付けるために、例えば第
19図イ、〜ニ、に示す方法、すなわち、凹凸ある基板表
面上に中間層を形成し、一度、表面を平坦化する方法が
採用されている。つまり、第9図イの如く通常のフオト
リソ技術により、第1段目のパタンを形成した後、第9
図ロ、の如く、第1段目のパタン上に平坦化層2を形成
する。平坦化層2としては、例えばポリイミドを用い
る。次いで、第9図ハ、の如く平坦化層2の上に、フオ
トレジスト3を第2段目のパタン形状に形成し、続いて
第9図ニ、の如くフオトレジスト3をマスクに平坦化層
2をエツチングし、基板面を露出させる。そして、最後
にパタン化されたフオトレジスト3及び平坦化層2をマ
スクとして、基板をエツチングすることにより、第8図
のように、基板上に多段の段差を付けるようにする。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、例えば、光集積回路においては、パタン段差
は導波路コア層厚に対応して必要となり、光フアイバと
の整合性に優れている石英系光導波路では、単一モード
系であつても、バタン段差は5〜10μmに及ぶ。しかし
ながら、上記第9図ロ、の工程で、平坦化層2により平
坦化できるのは、第1段目のパタン段差が低い場合に限
られており、光集積回路のように大きい段差の付いた基
板を、平坦化することは困難である。つまり、従来の方
法では、大きな段差のある基板に、さらに、多段の段差
を付ける加工を施すことは困難であつた。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、基板に多段の大きな段差を付ける加
工を容易に施すことのできる段差付エツチング法を提供
することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
かかる目的を達成するために、本発明は被加工基板上に
上層薄膜と下層薄膜とを、各々、別種のフオマスクを用
いて別種のバタン形状に形成し、その後、この2層のバ
タンをマスクとして、一度のドライエツチングで被加工
基板上に多段の段差を付けることを特徴とする。
第1図イ、〜ハ、は、本発明の段差付エツチング法の一
例を工程順に示している。まず、第1図イ、の如く、被
加工基板1上に下層薄膜2a及び上層薄膜2bをパタン化積
層する。次いで、第1図ロ、及びハ、の如く、下層薄膜
2a及び上層薄膜2bをマスクとして、被加工基板1をドラ
イエツチングをする。同図ロ、はその途中経過を示して
おり、下層薄膜2aのない部分の被加工基板1がエッチン
グされる。また、この間に、上層薄膜2bのない部分の下
層薄膜2aもエッチングされ、被加工基板面が現われる。
さらに、エツチングを進めると、同図ハ、のように基板
1上に段差の付いたエツチングが行なえる。
なお、第1図イ、において、2層の薄膜をパタン化して
積層するには、第2図〜第4図に示すような、いくつか
の方法が考えられる。第2図の方法は下層薄膜2aをパタ
ン化し(第2図イ、参照)、しかる後、上層薄膜2bをパ
タン化積層する(第2図ロ、参照)方法である。下層な
らびに上層薄膜のパタン化には、レジストをマスクとし
たエツチングまたはリフトオフ法を用いる。この場合、
上層薄膜2bのパタン化は、下層薄膜パタンの段差の上で
行なう必要があるが、通常の薄膜の厚さでは段差の影響
はほとんど生じない。また、必要に応じて従来の平坦化
技術等を用いることもできる。また、段差の観点から下
層薄膜2aは極力薄くて済むように、ドライエツチング耐
性が優れた材料であることが望ましい。第3図の方法
は、下層薄膜2aを形成し(第3図イ、参照)、しかる
後、上層薄膜2bをパタン化し(第3図ロ、参照)、最後
に、レジストをマスクに下層薄膜2aをパタン化する(第
3図ハ、参照)方法である。この場合は、上層マスク2b
が薄いことが望ましい。第4図イ、ロ、の方法は、第2
図の方法と比べて上層に形成するパタンと下層に形成す
るパタンとを入れ換えたものである。これらのうち、ど
の方法を用いるかは、上層薄膜2b、下層薄膜2aのドライ
エツチング耐性、必要な薄膜の膜厚等の条件を考慮して
決めればよい。
〔作用〕
本発明によれば、一度のドライエツチングで被加工基板
に多段の段差をつけることにより、1段目のエツチング
の後、再びフオトリソ工程を行なうことを避けることが
できる。また下層薄膜をパタン化する工程および上層薄
膜をパタン化する工程のうち先に行われる一方の工程で
パタン化される薄膜の、石英系光導波膜ドライエッチン
グに対するエッチング耐性が、他方の工程でパタン化さ
れる薄膜の、石英系光導波膜ドライエッチングに対する
エッチング耐性よりも高いので、先にパタン化される薄
膜の厚さを薄くすることができる。このことにより後の
薄膜のパタン化を精度よく行なうことができ、基板のエ
ッチングを高精度に達成することができる。
〔実施例〕
第5図イ、〜ロ、に本発明の一実施例、すなわち、石英
系光導波回路(この場合光合分波モジユール)を製作し
た例を示す。この図において、10はSi基板、20は石英系
導波膜で、20aはバツファ層、20bはコア層、20cはクラ
ッド層である。22aは下層薄膜で、本実施例ではアモル
フアスSi(a−Si)膜を用いた。22bは上層薄膜で、Cr
膜を用いた。第5図イ、に示すように、石英系光導波膜
20上に、a−Si膜22a及びCr膜22bを形成した。石英系光
導波膜20の各層の厚さは、バツフア層20aが59μm、コ
ア層20bが8μm、クラツド層20cが7μmであり、トー
タルで74μmのものを用いた。薄膜はa−Si膜22aにつ
いては石英系光導波膜厚さの1/10程度(約7μm)Cr膜
22bについてはa−Si膜の1/20程度(約0.3μm)とし
た。この膜厚は、後述のように、ドライエツチングの選
択比に基づき決定する。次いで、第5図ロ、のように、
上層薄膜であるCr膜22bを第6図ロ、に示すフオトマス
クパタンを用い、公知のフオトレジストを用いたフオト
リソグラフイ技術によりパタン化した。続いて、第5図
ハ、のように第6図イ、のフオトマスクパタンを用い
て、下層薄膜であるa−Si膜22aをパタン化した。この
際、通常のフオトレジストを用いたフオトリソグラフイ
技術により、フオトレジストパタンを形成した後、レジ
ストをマスク、CBrF3をエツチヤントとした反応性イオ
ンエツチングを用いた。そして最後に、この試料に対
し、C2F6及びC2H4をエツチングガスとする反応性イオン
・エツチングを行ない、第7図に示すような光導波回路
を製作した。ただし、上記のC2F6 C2H4ガスを用いるプ
ロセスでは、石英系光導波膜/a−Siのエツチング選択比
は10程度、a−Si/Crの選択比は20〜40である。これ
が、上記のa−Si及びCrの膜厚設定の根拠である。
第7図において、符号31はフアイバガイド32はレーザガ
イド、33は干渉膜フイルタガイドであり、これらを用い
て光フアイバ41、レーザ42、干渉膜フイルタ43を固定す
る。また符号34は受光素子ガイドであり、これを用い
て、微小反射鏡49及び受光素子45を設置するようになつ
ている。導波路40の高さは15μmであるのに対して、ガ
イド31,32,33,34の高さは74μmであり、基板に大きな
段差を有する素子が製作できた。
また、第5図ハ、の工程では、既にパタン化されたCr膜
の形状にあわせて、a−Siをパタン化する必要があり、
このため、第6図aのフオトマスクの精密な位置合わせ
が必要であるが、本実施例では、基板上の段差がCr膜厚
分(約0.3μm)しかないので、容易に精密なマスク合
わせが行なえた。
なお、Cr膜22bをパタン化するには、上記工程の他、リ
フトオフ法によつても良いことはもちろんである。ま
た、薄膜材として用いる材料はa−Si及びCrに限らな
い、上記の石英系光導波膜加工に用いる場合、薄膜材と
しては、フオトリソ技術により、パタン化可能であり、
かつドライエチツングに対するエツチング耐性が十分に
あり、石英系光導波膜との選択比が大きい、という条件
をみたす材料であればよい。この観点から、例えばTi,A
l等の材料も薄膜材として用いることができる。ただ
し、上記のように、本実施例では、上層薄膜をパタン化
した後に、下層薄膜をパタン化する場合、下層薄膜用の
フオトマスクの位置を、上層薄膜パタンの位置合わせる
必要がある。したがつて、上層薄膜の材料は、下層薄膜
より選択比の高い材料を選び、できるだけ膜厚を薄くす
ることが望ましい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、異なるパタン形
状からなる2層の薄膜を用いて、ただ1度のドライエツ
チング工程で被加工基板をエツチングするようにしたの
で、従来方法で困難であつた、大きな凹凸のある基板で
のフオトリソ工程及びパタン化を避けることができ、し
たがつて、深さ50μmもの段差の付いた基板を形成でき
るようになった。また下層薄膜をパタン化する工程およ
び上層薄膜をパタン化する工程のうち先に行われる一方
の工程でパタン化される薄膜の、石英系光導波膜ドライ
エッチングに対するエッチング耐性が、他方の工程でパ
タン化される薄膜の、石英系光導波膜ドライエッチング
に対するエッチング耐性よりも高いので、先にパタン化
される薄膜の厚さを薄くすることができる。このことに
より後の薄膜のパタン化を精度よく行なうことができ、
基板のエッチングを高精度に達成することができる。こ
の技術は、特に大きな段差がつく光集積回路製作に有効
である。
【図面の簡単な説明】
第1図(イ)、〜(ハ)、は、本発明の段差付エツチン
グ法の一例を工程順に示す概略断面図、第2図〜第4図
は、上層及び下層薄膜をパタン化する3種類の方法を示
す概略断面図、第5図(イ)、〜(ハ)は、本発明の一
実施例を工程順に示す概略斜視図、第6図、第5図のプ
ロセスに必要となるフオトマスクパタンを示す概略図、
第7図は第5図の方法で製作し、組み立てた光合分液モ
ジユールの斜視図、第8図は、多段の段差を付けた基板
の断面図、第9図(イ)、〜(ニ)、は基板段差を付け
るための従来の方法を工程順に示す概略断面図である。 1……基板 2a……下層薄膜 2b……上層薄膜 10……Si基板 20……石英系光導波膜 20a……バツフア層 20b……コア層 20c……クラツド層 22a……アモロフアイスSi膜 22b……Cr膜 31……フアイバガイド 32……レーザガイド 33……干渉膜フイルタガイド 34……受光素子ガイド 41……フアイバ 42……半導体レーザ 43……干渉膜フイルタ・チツプ 44……微小反射鏡 45……受光素子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河内 正夫 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162番 地 日本電信電話株式会社茨城電気通信研 究所内 (72)発明者 小林 盛男 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162番 地 日本電信電話株式会社茨城電気通信研 究所内 (72)発明者 照井 博 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162番 地 日本電信電話株式会社茨城電気通信研 究所内 (56)参考文献 特開 昭56−137633(JP,A) 特開 昭61−184831(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被加工基板である石英系光導波膜上に、 下層薄膜を形成する工程と、該下層薄膜に積層して上層
    薄膜を形成する工程と、上記下層薄膜をフォトマスクを
    用いてフォトリソグラフィ技術により所望の形状にパタ
    ン化する工程と、上記上層薄膜を上記下層薄膜とは別種
    のフォトマスクを用いてフォトリソグラフィ技術により
    所望の形状にパタン化する工程とを有するマスク形成工
    程によって上記下層薄膜および上層薄膜が積層された部
    分と上記下層薄膜または上層薄膜のいずれか一方の層の
    みの部分とからなるマスクを形成し、該マスクにしたが
    って前記石英系光導波膜の不要部分のドライエッチング
    により除去するエッチング法であって、 上記下層薄膜をパタン化する工程および上記上層薄膜を
    パタン化する工程のうち先に行われる一方の工程でパタ
    ン化される薄膜の、石英系光導波膜ドライエッチングに
    対するエッチング耐性が、他方の工程でパタン化される
    薄膜の、石英系光導波膜ドライエッチングに対するエッ
    チング耐性よりも高いことを特徴とする段差付エッチン
    グ法。
JP60205012A 1985-09-17 1985-09-17 段差付エツチング法 Expired - Lifetime JPH0777210B2 (ja)

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