JP2005181958A - レーザーアブレーションを用いる電子部品および光学部品の形成方法 - Google Patents

Abstract

電子部品および／または光学部品の形成方法がもたらされている。この方法は、（ａ）ポリマー層を有している電子基板であって、そのポリマー層が、式（Ｒ^１ＳｉＯ_１．５）の単位を有するポリマーを含み、ここでＲ^１は置換または非置換の有機基である電子基板を用意し、その後、（ｂ）このポリマー層の特定部分をレーザーアブレーションによって除去することを含むものである。これらの方法には、電子部品産業および光学部品産業における特別な適応性がある。

Description

この出願は、２００３年１２月２２日に提出された米国仮出願第６０／５３２，１４５号の米国特許法第１１９条（ｅ）項における利益を主張するものであり、その仮出願の内容はすべて、引用によってこの明細書に組み入れられる。

この発明は、一般に電子部品および／または光学部品に関するものである。この発明は、より詳しくは、レーザーアブレーションを用いて、電子部品および／または光学部品を形成するための方法に関するものである。

光のパルスシーケンスを利用する信号伝送は、高速通信において、ますます重要なものになってきている。例えば、光集積回路（ＯＩＣ）は、高帯域幅の光学相互接続器に対して重要なものになっている。その結果、導波路、フィルター、光学相互接続器、レンズ、回折格子、光バイアなどのような光学部品を集積化することは、ますます重要になってきている。

この技術が直面している課題は、そのような光学部品を形成するために、レーザーアブレーションを用いてパターン化することのできる望ましい諸性質を有している光学材料の開発にある。国際特許出願の国際公開番号ＷＯ ０３／００５６１６の明細書には、光信号を発生するように設計された多層プリント配線板（ＰＷＢ）と組み合わせて用いられるレーザーアブレーションパターン化法が開示されている。そのＰＷＢの上面全体は、第１ポリマー系光伝導層で被覆されている。この上面全体区域の上には、第１層と同じ諸性質を有しており屈折率がより大きい第２のポリマーが被覆されている。このＰＷＢの縁部に整合目標を用いることで、これらの層は、レーザーアブレーションによって、その下にある銅層にまで溝が形成されている。このＰＷＢの上面を覆って、第１層のポリマー材料からなる追加の層が被覆され、その結果、光導波路が形成されている。このような３層構造体の別の部分には、レーザーアブレーションによって、その下にある銅層にまで溝が形成されているが、そこには貫通孔が設けられる。

国際特許出願の国際公開番号ＷＯ ０３／００５６１６の明細書には、このようなポリマー材料として、ポリガイド（Ｐｏｌｙｇｕｉｄｅ）（商標）が開示されている。しかしながら、光学部品を形成する際のアクリル酸塩の使用に関連したさまざまな短所が存在している。例えば、アクリル酸塩は、高温の用途、例えばチップ対チップの用途には、一般に適していない。２００℃に近い温度では、アクリル酸塩物質の大部分は、分解および解重合が始まり、形態における信頼性の問題、例えば、光学性能の劣化の問題が生じる。そして、レーザービームの近傍における同材料の区域は、局部的加熱のために、光学的にかつ／または電気的に劣化するおそれがある。さらにまた、アクリル酸塩は、構造的にも光学的にもガラスに似ていないという不利益をこうむる。ガラスは、光ファイバーおよびピッグテール構造体のための現在の選択材料であるが、有利な構造的性質および光学的性質をもたらしている。光学的損失に関連した諸問題を減らすためには、アクリル酸塩の性質よりもガラスの性質によりいっそう合致している性質を有している、光学部品のための材料を用いることが望ましい。加えて、説明されたようなポリマー材料は被覆しなければならない。被覆は、チップ対チップの用途に代表的に用いられる方法ではなく、あるいは、チップ対チップの用途のためのウエハー処理法に適合する方法ではない。

したがって、先に説明された諸問題の１つ以上を克服するかまたは顕著に改善する、電子デバイスおよび／または光学デバイスの改善された形成方法についての要望が存在している。

この発明における１つの観点によれば、電子部品および／または光学部品の形成方法がもたらされる。この方法は、（ａ）ポリマー層を有している電子基板であって、そのポリマー層が、式（Ｒ^１ＳｉＯ_１．５）の単位を有するポリマーを含み、ここでＲ^１は置換または非置換の有機基である電子基板を用意し、その後、（ｂ）このポリマー層の特定部分をレーザーアブレーションによって除去することを含むものである。

この発明における別の観点によれば、電子部品の形成方法がもたらされる。この方法は、（ａ）金属層およびポリマー層を有しているプリント配線板であって、そのポリマー層が、式（Ｒ^１ＳｉＯ_１．５）の単位を有するポリマーを含み、ここでＲ^１は置換または非置換の有機基であるプリント配線板を用意し、その後、（ｂ）このポリマー層の特定部分をレーザーアブレーションによって除去することを含むものである。

この発明の他の特徴および利点は、以下の説明、特許請求の範囲、およびこの明細書に添付された図面を精査することで、当業者に明らかになるであろう。

この発明は、いくつかの図面を参照して考察されるが、それらの図面において、類似した参照符号は類似した形状構成を表示している。

簡単に言えば、この発明によって電子部品および／または光学部品の形成方法が提供される。これらの方法には、ポリマー層を含んでいる電子基板を提供することが含まれている。このポリマー層は、式（Ｒ^１ＳｉＯ_１．５）の単位を有するポリマーを含み、ここで、Ｒ^１は置換または非置換の有機基である。このポリマー層の特定部分は、レーザーアブレーションによって除去される。

この明細書で使われる用語「ａ」および「ａｎ」は、特に指定しない限り、１つ以上を意味する。また、この明細書で使われる用語「電子部品」は、光学的機能および電子的機能を含む光電子デバイス、並びに非光電子デバイスの両方を含んでいる。この電子部品は例えば、光学的機能を有しているかまたは有していないプリント配線板（ＰＷＢ）、光学的機能を有しているかまたは有していない集積回路（ＩＣ）などであろう。光学部品は例えば、光導波路、光バイア、方向転換要素、レンズ、反射鏡、回折格子などであろう。これらの光学部品は、普通は光電子デバイスに使われるが、電子部品の一部品として現場で形成することができ、あるいは電子部品の中へ後に組み入れられる別部品として形成することもできる。

用語「電子基板（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）」は、ＰＷＢおよびＩＣのような電子部品の製造に有用である基板を意味する。特に適切な基板には、銅被覆板および銅箔の被覆表面および銅表面、プリント配線板の内側層ならびに外側層、集積回路の製造に用いられる、ケイ素、ガリウムヒ素ならびにリン化インジウムウエハーのようなウエハー、液晶ディスプレー（「ＬＣＤ」）ガラス基板を含むがこれに限定されないガラス基板、および、誘電性コーティング、被覆層などを含む基板が含まれる。

基板には、その表面に、レーザーアブレーションによってパターン化することのできるポリマー層が含まれている。

このポリマー層は、式（Ｒ^１ＳｉＯ_１．５）の単位を有するポリマーを含み、ここで、Ｒ^１は置換または非置換の有機基である。特に指定しない限り、ポリマー層の形成に用いられる組成物の成分量は、溶媒のない組成物を基準とした重量％（ｗｔ％）で表される。この明細書で使われる用語「ポリマー」には、オリゴマー、ダイマー、トリマー、テトラマーなどが含まれており、また、ホモポリマーならびに高次ポリマー、すなわち、２つ以上の相異なるモノマー単位から形成されたポリマー、およびヘテロポリマーが包含されている。用語「アルキル」には、鎖状アルキル基、分岐状アルキル基および環状アルキル基が含まれているが、これらは、置換または非置換のものであり、また、その鎖の中あるいは上にヘテロ原子を含むことができる。用語「芳香族」は芳香族群を指すが、これらの芳香族群は、置換または非置換のものであり、また、複素環を含むことができる。

この発明に有用であるポリマーには、例えば、シロキサン、シルセスキオキサン、ケージ化シロキサン、およびこれらの組み合わせが含まれる。適切なシルセスキオキサンポリマーには、例えば、ＰＯＳＳ（多面オリゴマー型シルセスキオキサン）ベースのポリマー、同時係属中の米国特許出願第１０／３０７，９０４号（代理人事件整理番号ＤＮ５１２０３）に記載されたポリマー、および公開された米国特許出願第２００２０１７２４９２Ａ１号に記載されたポリマーが含まれるが、これら２つの出願の内容は、引用によってこの明細書にすべて組み入れられる。このポリマーは、組成物の中に、１〜９９．５重量％の量で、例えば６０〜９８．５重量％の量で存在することができる。代表的なＲの有機基には、置換または非置換のアルキル基、アリル基および複素環基が含まれる。アルキル基は、例えば１から２０までの炭素原子が備わっている、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｔ−ブチル、ｔ−アミル、オクチル、デシル、ドデシル、セチル、ステアリル、シクロヘキシル、および２−エチルヘキシルのような直鎖状、分岐状または環状のものであってよい。アルキル基は、例えば、アルキル鎖の中および／または上においてヘテロ原子で置換することができ、例えば、すなわち、シクロペンチル、シクロヘキシル、ノルボニル、アダマンチル、ピペリジニル、テトラヒドロフラニルおよびテトラヒドロチオフェニルのような非芳香族環状基であってよい。代表的なアリール基には、６から２０までの、例えば６から１５までの炭素原子が備わっている、例えば、フェニル、トリル、ベンジル、１−ナフチル、２−ナフチルおよび２−フェナントリルのようなものが含まれるが、これらはヘテロ原子で置換することができる。複素環式基は、芳香族、例えば、チオフェン、ピリジン、ピリミジン、ピロール、ホスホール、アルソールおよびフランであってよい。

Ｒ^１についての代表的な基は、置換または非置換のメチル、エチル、プロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ベンジル、フェニル、アダマンチルおよびこれらの組み合わせであってよい。

このポリマーは、ホモポリマー、コポリマー、またはランダム型もしくはブロック型の高次ポリマーの形態を採ることができる。このポリマーは、例えば、１つ以上の、追加のケイ素含有単位を含むことができるが、それぞれの単位の割合は、１〜８５重量％、例えば１５〜８０重量％、または２５〜６０重量％、または２５〜５０重量％の範囲にある。これらの追加の単位は、例えば、シロキサン、シルセスキオキサン、ケージ化シロキサン、および／またはこれらの組み合わせとして表すことができる。例えば、このポリマーは、式（Ｒ^２ＳｉＯ_１．５）の重合単位が含まれていてもよく、ここで、Ｒ^２は、Ｒ^１に関して先に説明されたような、置換または非置換の有機基である。Ｒ^１およびＲ^２のうちの一方は、例えば、置換または非置換のアルキル基から選択することができ、また、Ｒ^１およびＲ^２のうちの他方は、置換または非置換のアリール基から選択することができる。

このポリマーは、例えば、メチルシルセスキオキサン単位およびブチルシルセスキオキサン単位を含有しているコポリマーのようなアルキルケイ素ポリマー；フェニルシルセスキオキサン単位およびトリフルオロメチルフェニル−シルセスキオキサン単位を含有しているコポリマーのようなアリールケイ素ポリマー；または、メチルシルセスキオキサン単位およびフェニルシルセスキオキサン単位を含有しているコポリマーのようなアルアルキルケイ素コポリマーであってよい。

先に説明されたように、このポリマーの側鎖基は、場合によっては置換することができる。「置換された」とは、側鎖基における１つ以上の水素原子が、別の置換基、例えば、重水素、フッ素、臭素および塩素のようなハロゲン、（Ｃ_１−Ｃ_６）アルキル、（Ｃ_１−Ｃ_６）ハロアルキル、（Ｃ_１−Ｃ_１０）アルコキシ、（Ｃ_１−Ｃ_１０）アルキルカルボニル、（Ｃ_１−Ｃ_１０）アルコキシカルボニル、（Ｃ_１−Ｃ_１０）アルキルカルボニルオキシ、アルキルアミン、アルキルサルファ含有物質などによって置き換えられていることを意味する。これらのポリマーは、ランダム型かまたはブロック型かのいずれかの、広範囲の反復単位を含有することができる。この発明に有用であるこれらのポリマー単位は、例えば５〜１５０の反復単位、普通は約１０〜３５の反復単位を有することができ、また、この発明に有用であるこれらのシロキサン単位は、例えば５〜１５０の反復単位、普通は約７〜２５の反復単位を有することができる。このように、このポリマーは、分子量が大きく変化することができる。これらのポリマーは、典型的には約５００〜１５，０００の、いっそう典型的には約１０００〜１０，０００の、そしてよりいっそう典型的には約１０００〜５０００の重量平均分子量（Ｍ_ｗ）を有する。水性現像液の中における、この発明による組成物の溶解速度は、分子量（Ｍ_ｗ）と数平均分子量（Ｍ_ｎ）とが増大するにつれて減少する、ということがわかった。

これらのポリマーにはさらに、縮合重合を生じることのできる２つ以上の官能性末端基が含まれていてもよい。このような末端基は例えば、ヒドロキシ、エトキシ・プロポキシ・イソプロポキシのようなアルコキシ、カルボキシエステル、アミノ、アミド、エポキシ、イミノ、カルボキシ酸、無水物、オレフィン系、アクリル系、アセタール、オルトエステル、ビニルエーテルおよびこれらの組み合わせであってよい。これらの基のうち、ヒドロキシ基が代表的である。これらの官能性末端の含有量は、例えば、このポリマーを基準として約０．５〜３５重量％、例えば、約１〜１０重量％または約２〜５重量％であってよい。

このポリマーには、場合によっては、１つ以上のシロキサン単位、例えば、式（Ｒ^３ _２ＳｉＯ）の単位がさらに含まれていてもよく、ここで、Ｒ^３は、置換または非置換のアルキル基またはアリール基である。このようなシロキサンの代表的なものには、フェニル置換シロキサンおよびメチル置換シロキサンが含まれる。

説明されたポリマー材料は、容易に入手することのできる出発物質で公知の方法によって作成することができる。例えば、５０：５０メチル−フェニルケイ素含有コポリマーは、５０重量％のメチル−トリエトキシ−シランと５０重量％のフェニル−トリエトキシ−シランとの縮合反応によって、合成することができる。

これらの組成物には、その層がフォトイメージャブルであるのが好ましいときに、場合によっては、組成物の溶解度を変えるための活性成分が含まれていてもよい。この活性成分は、活性化されると、酸または塩基を発生させるのが普通である。この発明には、フォト酸発生剤、フォト塩基発生剤、熱酸発生剤および熱塩基発生剤を含むがこれらに限定されない多種多様な活性成分を用いることができる。

この発明に有用なフォト酸発生剤は、光にさらされたときに酸を発生する任意の１成分または複数成分であってよい。適切なフォト酸発生剤には、ハロゲン化トリアジン、オニウム塩、スルホン化エステル、置換されたヒドロキシイミド、置換されたヒドロキシルイミン、アジド、ジアゾナフトキノンのようなナフトキノン、ジアゾ化合物およびこれらの組み合わせが知られており、これらが含まれるが、適切なフォト酸発生剤はこれらに限定されるものではない。

この発明に有用なフォト塩基発生剤は、光にさらされたときに塩基を遊離する任意の１成分または複数成分であってよい。適切なフォト塩基発生剤には、ベンジルカルバミン酸塩、ベンゾインカルバミン酸塩、Ｏ−カルバモイルヒドロキシアミン、Ｏ−カルバモイルオキシム、芳香族スルホンアミド、α−ラクタム、Ｎ−（２−アリルエテニル）アミド、アリールアジド化合物、Ｎ−アリールホルムアミド、４−（オルト−ニトロフェニル）ジヒドロピリジン、およびこれらの組み合わせが含まれるが、適切なフォト塩基発生剤はこれらに限定されない。

この発明に有用な熱酸発生剤は、熱活性化されたときに酸を発生する任意の１成分または複数成分であってよい。熱は、対流加熱法のような間接法によって、または、レーザー加熱法のような直接加熱法によって、供給することができる。

適切な熱酸発生剤には、ハロゲン化トリアジン、酸のアンモニウム塩、オニウム塩、スルホン化エステル、置換されたヒドロキシイミド、置換されたヒドロキシルイミン、アジド、ジアゾナフトキノンのようなナフトキノン、ジアゾ化合物およびこれらの組み合わせが知られており、これらが含まれるが、適切な熱酸発生剤はこれらに限定されるものではない。

この発明に有用な、溶解度を変えるための成分の量は、ネガ型材料の場合には、化学線または熱にさらされたときにケイ素含有ポリマーの結合を触媒して、その結合部分を水性現像液の中で不溶性にするのに足りる任意の量である。この活性成分は、用いられるとき、組成物の中において、０．１〜２５重量％の量、例えば０．１〜１２重量％の量で存在するのが普通である。

この組成物には他の添加剤が、任意に存在していてもよく、これらの添加剤には、表面レベリング剤、湿潤剤、消泡剤、粘着促進剤、チキソトロープ剤などが含まれるが、これらの添加剤は、これらに限定されることはない。このような添加剤は、組成物を被覆する業界において周知である。この組成物に、表面レベリング剤、例えば、ダウ ケミカル カンパニー（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）社から入手することのできるシルウェット エル（ＳＩＬＷＥＴ Ｌ）−７６０４シリコーンベース油のようなシリコーンベース油を用いることは、可能である。この発明の組成物の中で２種以上の添加剤が組み合わされていてもよい、ということはわかるであろう。例えば、湿潤剤はチキソトロープ剤と組み合わせることができる。このような任意の添加剤は、さまざまな供給元から商業的に入手することができる。用いられるこのような任意の添加剤の量は、特定の添加剤と所望の効果とに左右され、また、当業者の能力の範囲内である。このような他の添加剤は典型的には、その組成物の中に、５重量％未満の量、例えば２．５重量％未満の量で存在している。

この組成物には、場合によっては１種以上の有機架橋剤が含まれていてもよい。これらの架橋剤には、例えば、組成物の諸成分を３次元状に架橋する物質が含まれる。この発明に用いるには、ケイ素含有ポリマーと反応する芳香族架橋剤または脂肪族架橋剤が適している。このような有機架橋剤は、ケイ素含有ポリマーとの間で重合化ネットワークを形成して硬化するとともに、現像液における溶解度を減少させる。このような有機架橋剤はモノマーであってもポリマーであってもよい。当業者にとって、架橋剤の組み合わせはこの発明において首尾よく行うことができる、ということはわかるであろう。この発明に有用である適切な有機架橋剤には、アミン含有化合物、エポキシ含有物質、少なくとも２つのビニルエーテル基が含有された化合物、アリル置換芳香族化合物、およびこれらの組み合わせが含まれるが、適切な有機架橋剤はこれらに限定されることはない。

典型的な架橋剤には、アミン含有化合物およびエポキシ含有物質が含まれる。この発明における架橋剤として有用なアミン含有化合物には、メラミンモノマー、メラミンポリマー、アルキロールメチルメラミン、ベンゾグアナミン樹脂、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、グリコウリル−ホルムアルデヒド樹脂、およびこれらの組み合わせが含まれるが、このアミン含有化合物はこれらに限定されることはない。適切な有機架橋剤の濃度はその組成物の架橋剤反応度および特定用途のような因子によって変わるであろうということは、当業者にとってわかるであろう。用いられるときには、その架橋剤は、その組成物の中に、０．１〜５０重量％の量で、例えば、０．５〜２５重量％の量または１〜２０重量％の量で存在しているのが普通である。

この組成物には、必要に応じて、１種以上の溶媒が含まれていてもよい。このような溶媒は、本発明の組成物を配合すること、および本発明の組成物を基板の上に被覆することを助ける。広範囲の溶媒を用いることができる。適切な溶媒には、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルならびにジプロピレングリコールモノメチルエーテルのようなグリコールエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートならびに二塩基エステルのようなエステル、プロピレンカーボネートならびにγ−ブチロラクトンのような炭酸塩、乳酸エチル、ｎ−アミルアセテートならびにｎ−ブチルアセテートのようなエステル、ｎ−プロパノールならびにイソ−プロパノールのようなアルコール、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトンならびに２−ヘプタノンのようなケトン、γ−ブチロラクトンならびにγ−カプロラクトンのようなラクトン、ジフェニルエーテルならびにアニソールのようなエーテル、メシチレン、トルエンならびにキシレンのような炭化水素、およびＮ−メチル−２−ピロリドンならびにＮ，Ｎ'−ジメチルプロピレン尿素のような複素環式化合物、またはこれらの混合物が含まれるが、適切な溶媒はこれらに限定されるものではない。

これらの組成物は、ケイ素含有ポリマーと他の任意成分とを、任意の順序で、混合物として組合わせることによって、作成することができる。

このポリマー層は、スクリーン印刷、カーテンコーティング、ローラーコーティング、スロットコーティング、スピンコーティング、フラッドコーティング、静電塗装、吹付コーティング、または浸漬コーティングが含まれるが、これらに限定されないさまざまな技術によって、先に説明された組成物から、基板の表面上に形成することができる。この組成物を吹付コーティングするときには、加熱された吹付ガンを必要に応じて使うことができる。この組成物の粘度は、それぞれの施工方法についての要件に合致させるために、粘度調整剤、チキソトロープ剤、充填剤などによって調整することができる。その層の厚さは、特定の用途によって左右される。しかしながら、乾燥状態における典型的な厚さは、１〜１００μｍ、例えば約１０〜５０μｍである。

被覆された基板は、そのコーティングから溶媒を実質的に除去するために、その後に乾燥されるのが普通である。この乾燥は、例えば、赤外線オーブン、対流式オーブン、対流／伝導式オーブン、真空オーブンのようなオーブンの中で、あるいはホットプレートの上で行うことができる。このような乾燥は、選択された溶媒と乾燥技術とによって左右されるが、さまざまな温度および時間で行うことができる。適切な温度は、存在する溶媒が実質的に除去されるに足りる任意の温度である。普通は、この乾燥は、室温（２５℃）から１７０℃までの温度および５秒から１２０分までの時間で行われるであろう。この時間は、オーブンを使うときには１０〜１２０分が普通であり、ホットプレートを使うときには１０秒〜１０分が普通である。

このポリマー層の選択された特定部分は、レーザーアブレーションによって除去される。レーザーアブレーションシステムには、従来のレーザー光源、例えば、焦点合わせされた平行ビームを作り出すエキシマレーザーまたはＹＡＧレーザーが含まれている。このレーザーアブレーションシステムには、焦点合わせ用レンズ、マスク、および必要であれば他の光学要素、例えば、反射鏡および追加レンズがさらに含まれていてもよい。ポリマー材料の中におけるビームの焦点の相対位置は、基板に対するビームの入射角とともに、その物質の所定体積部分を除去することができるように、除去工程の際に選択することができるとともに変化させることができる。このことは、レーザーを静止状態に保持するとともに基板を自動化ステージの上で移動させることによって達成されるのが普通であるが、例えば、基板を静止状態に保持するとともにレーザーを移動させることによって、またはこれらを組み合わせることによってもまた、達成することができる。

レーザービームは、普通はパルス状形態にあり、そのパルスの持続時間およびフルエンスは、そのポリマー材料の一部分を所望速度で除去するように、特定のポリマー材料を基準にして選択される。これらの値は、例えば、材料とレーザーシステムとによって左右されるが、広範囲に変化するであろう。このパルスは、典型的には１フェムト秒〜１００ナノ秒、例えば５〜３０ナノ秒の持続時間がある。このレーザービームのフルエンスは、典型的には０．００１ｍＪ／ｃｍ^２〜１０Ｊ／ｃｍ^２、例えば、０．１〜５Ｊ／ｃｍ^２である。この材料は、所定箇所において、除去される材料の量によって決定された１以上のレーザービームのパルスを受ける。レーザー除去速度は、例えば、特定のポリマー材料、フルエンスおよびパルス持続時間に左右されるであろう。典型的には、このレーザー除去速度は１〜１００ｎｍ／パルスである。ポリマー層が配置される表面は、その表面で除去を停止することを望むときには、ポリマー層に比べて低い除去速度を有するべきである。レーザーからの出力のためにさまざまな波長、例えば、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、３５５ｎｍ、および１０，２００ｎｍの１つ以上を用いることができる。

さて、この発明は、代表的ないくつかの観点を示している図面を参照して説明される。図１には、この発明のレーザーアブレーション技術によって一部に形成することのできる代表的な埋め込み型光導波路が示されている。図１（ａ）に示されたように、電子基板２が設けられており、この基板には、その表面に形成された埋め込み型導波路構造体４がある。この電子基板２は、前記の電子基板の任意のものであってもよいが、普通はＰＷＢ基板である。埋め込み型導波路４は、先に説明されたポリマー組成物の複数の層から形成されている。これらの層には、第１クラッド層６、この第１クラッド層の上に形成されたコアであって、その後にコア構造体８にパターン化されるコア層、およびこの第１クラッド層ならびにコア構造体を覆って形成された第２クラッド層１０が含まれている。この埋め込み型導波路には１つ以上（示されたように）のコア構造体が含まれていてもよい。この埋め込み型導波路４を作り上げている第１クラッド層６、コア層、第２クラッド層１０の１つ以上は、フォトイメージャブルのものであってよく、また、これらの材料は、最終のコア構造体の屈折率が被覆材のそれよりも大きくなるべきであるということを理解したうえで、独立して選択することができる。これらの層の厚さは大きく変化しうるが、５〜５００μｍの厚さ、例えば８〜５０μｍの厚さが普通である。コア構造体８は、例えば、標準的なフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、または、フォトイメージャブル材料の場合にはフォトリソグラフィ的な露光および現像によって、パターン化することができる。図１（ｃ）に示されるような、積層構成にある複数の埋め込み型光導波路構造体４を、同様の方法でさらにレーザー除去することができる。

基板２には、その表面の中または上に形成された複数の整合基準１２がさらに含まれていてもよい。これらの整合基準１２は、引き続く形状構成の整合のために、かつ／または、基板２へのレーザー１４の整合のために、使うことができる。これらの整合基準１２は、基板２の表面上に、例えば標準的なフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて層をパターン化することにより、形成することができる。この層のための材料は、このレーザーシステムが整合目的のために認識することのできる任意のものである。

いったん、レーザー１４および基板２が互いに整合すると、レーザー１４は、レーザービーム１６が、破線矢印によって示されたように、埋め込み型導波路構造体４を横断する経路を進行するように、基板２に対して動かされる。この経路には、いくつかのレーザービームパルスがそれぞれのエッチストップで用いられて埋め込み型導波路構造体４の面から材料を除去する一連の漸増移動が含まれているのが普通である。このようにして、レーザー４は、図１（ｂ）に示されたように、埋め込み型導波路構造体４の薄片を除去して、光学的に平滑な端面１６を残す。このような構造体によって、埋め込み型導波路は、光学的損失および挿入損失をより少なくして光ファイバーに接続することができる。複数の埋め込み型導波路構造体が積層構成にあるときには、この積層体についての除去プロセスは、都合よく一度に行うことができる。

図２（ａ）〜（ｄ）には、この発明の別の観点による光バイアの形成方法が示されている。図２（ａ）に示されたように、その表面上に１つ以上の層が含まれていてもよい電子基板２が設けられている。図１について先に示されたように、基板２を覆って埋め込み型導波路構造体４が形成されており、この導波路には、第１コア層６、１つ以上のコア構造体８、および第２コア層１０が含まれている。埋め込み型導波路構造体４を覆って、１つ以上の追加の層１８を形成することができるが、これらの追加の層には例えば、光電子デバイス２０を電気的に接続するための金属化構造体を含んでいる上側層がある。図２（ｂ）に示されたように、次に、レーザーアブレーションまたはウェットエッチング法によって層１８を貫通するバイア２２が形成され、また、レーザーアブレーションによって埋め込み型導波路構造体４を貫通して、光バイア２２が形成されている。層１８および埋め込み型導波路４の中に前記バイアを形成するために、同じレーザーアブレーションを用いることができる。バイア２２は、断面が円形であるのが普通であるが、他の幾何学的形状も可能である。光バイア２２の直径は、典型的には２５〜１０００μｍ、例えば７５〜５００μｍである。

光バイア２２によって、光信号が、埋め込み型導波路４と、他の要素、例えば、フォトダイオードのような光検出器、例えばＶＣＳＥＬチップなどのレーザー発生デバイスのような光源、または、光ファイバーのような光伝播要素との間を通過することを可能にする。図２（ｃ）に示されたように、光が埋め込み型導波路４と他の要素との間を通過することができるようにするために、この光バイアの中に反射鏡２４のような方向転換要素を配置することができる。この反射鏡２４は、光バイア２２の中に配置された別個の部品であってもよく、以下で説明されるように、現場で形成されてもよい。必要に応じて、光バイア２２は、コアの屈折率に適合する屈折率を有しているポリマー材料で充填することができる。この代表的実施形態では、そのような充填材は用いられていない。図２（ｄ）には、レーザー発生デバイス２０が光バイア２２を覆って層１８に接合されている状況が示されている。矢印によって示されたように、光が、レーザー発生デバイス２０によって、光バイア２２を通って下方へ伝達される。この光は、反射鏡２４の表面で反射されて、埋め込み型導波路４のコア構造体８を通過する。このレーザー発生デバイスの定位置に置かれた光検出器のような受光デバイスとともに、反対側の光経路を使うことができる。

図３（ａ）〜（ｅ）には、代表的なブラインドバイアが、その形成のさまざまな段階で示されている。ブラインドバイアは、互いに間隔を置いて配置された２つの金属化層を電気的に接続するためにＰＷＢ製造において用いられるのが普通である。図３（ａ）には、電子基板２の上に形成された第１金属層２６が示されている。この金属層２６のための典型的な材料には、例えば銅および銅合金が含まれる。金属層２６を覆って１つ以上の追加の層２８が形成されている。この材料は、破線で示されたように、ブラインドバイアが形成される箇所で層２８から除去される。これによって、図３（ｂ）に示されたように、金属層２６の上面の一部が露出されて、ブラインドバイア構造体３０の一部が形成される。この材料は、公知の技術、例えばドライエッチング法またはレーザーアブレーションを用いて、層２８から除去することができる。図３（ｃ）に示されたように、このブラインドバイア部分には、電解メッキ法のような公知技術を用いて、金属、例えば銅または銅合金で充填されて、金属柱３２が形成されている。

図３（ｄ）に示されたように、先に説明されたような１つ以上のポリマー層が、第１金属層２６および追加の層２８を覆って形成されている。例示された実施形態では、これらのポリマー層によって、先に説明されたような埋め込み型導波路４が形成されるが、この導波路には、第１クラッド層６、コア層から形成されたコア構造体８、および第２クラッド層１０が含まれている。この１つ以上のポリマー層には、追加の的にまたは代わりに、非光学誘電層が含まれていてもよい。次に、レーザーアブレーションにより、ポリマー層を貫通してバイア３４が金属柱３２と一列に形成され、その後、そのバイアは金属で充填されて、金属柱３２が組み立てられる。図３（ｅ）に示されたように、必要であれば、１つ以上の追加の層３６が、ポリマー層の上に形成されることができ、そして図３（ｂ）を参照して先に説明されたように、バイアが形成され、金属が充填されうる。ポリマー層と追加の層３６とを覆って、第２金属層３８が形成されている。このように、金属柱３２があるブラインドバイアによって、第１金属層２６と第２金属層３８との間に電気的接触がもたらされている。

図４（ａ）〜（ｄ）には、この発明の別の観点による形成方法のさまざまな段階での光反射鏡が示されている。図４（ａ）に示されたように、基板２の上には、ポリマー材料の１つ以上の層が形成されている。この代表的実施形態では、これらのポリマー層によって、先に説明されたような埋め込み型導波路４が形成されている。図４（ｂ）に示されたように、ポリマー材料の一部は、レーザーアブレーションによって埋め込み型導波路４から除去されて、図４（ｃ）に示されたように、角度付き端面４０が形成されている。例示されたこの実施形態では、その端面と基板表面との間の角度θは、埋め込み型導波路を通過する光を最終構造体が実質的に垂直な平面へ上方に反射させるか、またはその逆に反射させるように、選択されている。この角度θは、典型的には約４５°である。図４（ｄ）に示されたように、次いで、例えばアルミニウム、金、銅、銀のような金属または他の反射性材料から形成された反射層４２が、埋め込み型導波路４の端面４０に形成される。この反射層４２は、さまざまな技術、例えば、スパッタリング法、蒸着法、無電解メッキ法および／または電解メッキ法によって、形成することができる。この反射層４２は、典型的には０．０５〜１μｍの厚さがある。埋め込み型導波路４からの光を矢印によって示されたように反射させるために、または、反射鏡の上方における光源からの光を埋め込み型導波路の中へ反射させるために、反射鏡を、このように方向転換要素として使用することができる。

図５には、この発明の別の観点により形成された光反射鏡が示されている。図４（ａ）〜（ｄ）に関する先の考察は、この発明におけるこの観点に一般に適用することができる。しかしながら、この反射鏡は、レーザーアブレーションによって除去された埋め込み型導波路４の一部によって角度付き端面４０が形成されて、この端面がその端面と基板表面との間に角度θを有するように、また、埋め込み型導波路を通過する光を最終構造体が実質的に垂直な平面へ下方に反射させるか、またはその逆に反射させるように、形成されている。この角度θは、典型的には約１３５°である。

図６（ａ）〜（ｃ）には、この発明の別の観点による形成方法のさまざまな段階での凹レンズが示されている。これらのレンズは、電子基板２を覆ってポリマー組成物の層４４を被覆することによって、形成することができる。このポリマー表面の上面における一部分４６は、レーザーアブレーションによって、除去がその表面にわたって調節されて凹状表面が作られる程度まで、除去される。基板表面に複数の反射鏡が形成されるときには、これらの反射鏡は、それぞれの反射鏡の周りにおけるレーザー除去区域によって、離すことができる。これらの反射鏡は、電子基板が使用される箇所において、現場でその基板の上に形成することができる。この代わりに、この方法は、光学デバイスまたは光電子デバイスに使用することのできる別個のレンズ部品を形成するために、用いることができる。図７（ａ）〜（ｂ）に示されたように、同様な方法で、ポリマーフィルムの一部分４６を除去してポリマー層４４の中に凸状表面を残すことによって、凸レンズを形成することができる。

図８（ａ）〜（ｂ）には、この発明の別の観点による形成方法のさまざまな段階での回折格子カプラーが示されている。この代表的な回折格子は、１つ以上の埋め込み型導波路４における長さの一部に沿って形成することができる。このポリマー組成物の第１クラッド層６およびコア層８は、先に説明されたように、電子基板２を覆って設けることができる。このコア層を形成する前かまたは後に、コア層８の中に、この回折格子カプラーのλおよび連結効率を決定する所定のピッチおよび角度で、スロット４８が除去される。このコア層は、すでに行われていないときにはコア構造体の中にパターン形成されており、また、第１クラッド層６およびコア構造体を覆って第２クラッド層が形成される。

この発明のポリマー材料に形成された他のレーザー除去構造体もまた予想され、さらに、それらの代表的実施形態が限定的なものであるとみなされることはない。例えば、このポリマー材料の中における水平開口もしくは垂直開口またはトレンチのレーザー除去は、光コネクターを受け入れるいくつかの目的、例えば、光ファイバーを１つ以上の埋め込み型導波路に接続するために、予想されている。

この発明はその特定の実施形態について詳しく説明されてきたが、特許請求の範囲の適用範囲から逸脱することなく、さまざまな変更および修正を行うことができ、また、均等物を用いることができる、ということは当業者に明らかであろう。

図１（ａ）〜（ｃ）は、この発明の１つの観点による形成方法のさまざまな段階での埋め込み型光導波路を示している。 図２（ａ）〜（ｄ）は、この発明の別の観点による形成方法のさまざまな段階での光バイアを示している。 図３（ａ）〜（ｅ）は、この発明の別の観点による形成方法のさまざまな段階でのブラインドバイアを示している。 図４（ａ）〜（ｄ）は、この発明の別の観点による形成方法のさまざまな段階での光反射鏡を示している。 図５は、この発明の別の観点により形成された別の光反射鏡を示している。 図６（ａ）〜（ｃ）は、この発明の別の観点による形成方法のさまざまな段階での凹レンズを示している。 図７（ａ）〜（ｂ）は、この発明の別の観点による形成方法のさまざまな段階での凸レンズを示している。 図８（ａ）〜（ｂ）は、この発明の別の観点による形成方法のさまざまな段階での回折格子カプラーを示している。

符号の説明

２ 電子基板
４ 埋め込み型導波路
６ 第１クラッド層
８ コア構造体
１０ 第２クラッド層
１２ 整合基準
１４ レーザー
１６ レーザービーム
１８ 追加の層
２０ 光電子デバイス
２２ 光バイア
２４ 反射鏡
２６ 第１金属層
２８ 追加の層
３０ ブラインドバイア構造体
３２ 金属柱
３４ バイア
３６ 追加の層
３８ 第２金属層
４０ 角度付き端面
４２ 反射層
４４ ポリマー組成物の層
４６ ポリマーフィルムの一部分
４８ スロット

Claims (10)

1. （ａ）ポリマー層を含む電子基板であって、該ポリマー層が、式（Ｒ^１ＳｉＯ_１．５）の単位を含むポリマーを含み、ここでＲ^１は置換または非置換の有機基である前記電子基板を提供し、さらに
   （ｂ）該ポリマー層の特定部分をレーザーアブレーションによって除去する
   ことを含む、電子部品および／または光学部品の形成方法。
2. レーザーによって除去された（ｂ）のポリマー層が、光学部品の少なくとも一部を形成する請求項１記載の方法。
3. 光学部品が、複数の光導波路を含み、ここで（ｂ）が、これらの光導波路の端面をレーザーアブレーションによって研磨することを含む請求項２記載の方法。
4. 光導波路が、積層配置中の埋め込み型の光導波路である請求項３記載の方法。
5. 光学部品が、前記の層を通って形成された光バイアである請求項２記載の方法。
6. 光学部品が、レンズ、反射鏡、または回折格子の１つ以上である請求項２記載の方法。
7. レーザーによって除去された（ｂ）のポリマー層が、中間層誘電体を形成する請求項１記載の方法。
8. 電子基板が、金属層とその表面上の複数の導波路コア構造体とをさらに含むプリント配線板基板であり、ここでレーザーアブレーションが、レーザーを導波路コア構造体に整合基準として整合させた後に行われる請求項１記載の方法。
9. 電子基板が、金属層をさらに含むプリント配線板基板であり、ここでレーザーアブレーションが、前記ポリマー層の中に、光コネクターを受け入れるためのトレンチを形成する請求項１記載の方法。
10. 電子基板が、金属層をさらに含むプリント配線板基板であり、レーザーアブレーションが、前記ポリマー層の中にバイアを形成するとともに、さらに、そのバイアを銅またはその合金で充填することを含む請求項１記載の方法。

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