JPH02111871A - 酸化タンタルと酸化シリコンとの混合膜の製造方法 - Google Patents
酸化タンタルと酸化シリコンとの混合膜の製造方法Info
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- JPH02111871A JPH02111871A JP26211388A JP26211388A JPH02111871A JP H02111871 A JPH02111871 A JP H02111871A JP 26211388 A JP26211388 A JP 26211388A JP 26211388 A JP26211388 A JP 26211388A JP H02111871 A JPH02111871 A JP H02111871A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の産業上利用分野）
本発明は酸化タンタルと酸化シリコン混合膜の製造方法
、さらに詳細には光部品や光集積回路等の光応用分野に
適用する低損失な酸化物膜、特に光導波膜の製造方法に
関するものである。
、さらに詳細には光部品や光集積回路等の光応用分野に
適用する低損失な酸化物膜、特に光導波膜の製造方法に
関するものである。
（発明の従来技術及び問題点）
光部品や光集積回路では、酸化物膜は基本的な構成要素
として用いられ、部品や回路自体の損失、効率などの特
性から、光学的に低損失な酸化物膜が要求される。
として用いられ、部品や回路自体の損失、効率などの特
性から、光学的に低損失な酸化物膜が要求される。
このような低損失な酸化物膜の一種である酸化タンタル
（Ｔａ２Ｏ５）と酸化シリコン（ＳｉＯ＋）との混合膜
の製法として、従来は、スパッタリング中に基板加熱を
行ないながら酸化タンタル（Ｔａ２ＯＳ）と酸化シリコ
ン（ＳｉＯ２）との混合膜を成膜する方法が用いられて
おり、成膜中の基板加熱により低損失化が図られてきた
。しかしながら、導波路として０．５ｄＢ／ｃｍ以下の
伝播損失が得られる基板加熱温度範囲は、２７０〜３２
Ｏ℃と非常に狭く制御性及び実用性の点から問題があっ
た。
（Ｔａ２Ｏ５）と酸化シリコン（ＳｉＯ＋）との混合膜
の製法として、従来は、スパッタリング中に基板加熱を
行ないながら酸化タンタル（Ｔａ２ＯＳ）と酸化シリコ
ン（ＳｉＯ２）との混合膜を成膜する方法が用いられて
おり、成膜中の基板加熱により低損失化が図られてきた
。しかしながら、導波路として０．５ｄＢ／ｃｍ以下の
伝播損失が得られる基板加熱温度範囲は、２７０〜３２
Ｏ℃と非常に狭く制御性及び実用性の点から問題があっ
た。
また、２種の酸化物の混合膜の製造方法として、スパッ
タリング法による成膜とこれに続くアニールの工程で低
損失な混合膜を製造する方法がある。
タリング法による成膜とこれに続くアニールの工程で低
損失な混合膜を製造する方法がある。
このような方法として、従来、金属チタン（Ｔｉ）と酸
化シリコン（ＳｉＯ２ ）との２種のターゲットを同時
スパッタリングして酸化チタン（ＴｉＯ２）と酸化シリ
コン（ＳｉＯ２）との混合膜を成膜し、引き続くアニー
ルにより低損失化を図る方法がある。
化シリコン（ＳｉＯ２ ）との２種のターゲットを同時
スパッタリングして酸化チタン（ＴｉＯ２）と酸化シリ
コン（ＳｉＯ２）との混合膜を成膜し、引き続くアニー
ルにより低損失化を図る方法がある。
しかし、この方法では、低損失化に８００℃もの高いア
ニール温度を要し、かつ、導波路での伝播損失も０．７
ｄＢ／ｃｍ以上と大きく実用性の点から問題があった。
ニール温度を要し、かつ、導波路での伝播損失も０．７
ｄＢ／ｃｍ以上と大きく実用性の点から問題があった。
本発明は上述の点に鑑みなされたものであり、前記のご
とき、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏｓ＞と酸化シリコン（Ｓ
ｉ０２）との混合膜において、スパッタリング成膜中で
の基板加熱により低損失化を図る方法での低損失化のた
めの基板加熱温度範囲の制御性と実用性の問題を解決す
ると共に、酸化チタン（ＴｉＯ２）と酸化シリコン（Ｓ
ｉＯ２）との混合膜を成膜後、アニールにより低損失化
を図る方法での高いアニール温度と伝播損失の問題点を
解決し、０、５ｄＢ／ｃｍ以下の低損失な酸化物膜を、
制御の容易な広い形成温度範囲で製造する方法を提供す
ることにある。
とき、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏｓ＞と酸化シリコン（Ｓ
ｉ０２）との混合膜において、スパッタリング成膜中で
の基板加熱により低損失化を図る方法での低損失化のた
めの基板加熱温度範囲の制御性と実用性の問題を解決す
ると共に、酸化チタン（ＴｉＯ２）と酸化シリコン（Ｓ
ｉＯ２）との混合膜を成膜後、アニールにより低損失化
を図る方法での高いアニール温度と伝播損失の問題点を
解決し、０、５ｄＢ／ｃｍ以下の低損失な酸化物膜を、
制御の容易な広い形成温度範囲で製造する方法を提供す
ることにある。
（問題点を解決するための手段）
上述した問題点を解決するため、本発明は、酸化物膜の
製造方法として、スパッタリング法により酸化タンタル
（Ｔａ２Ｏ５ ）と酸化シリコン（ＳｉＯ２）どの混合
膜を成膜する工程の後に、引き続いて、上記混合膜を３
００℃〜７００℃までの範囲の任意の温度で熱的にアニ
ールする工程を行なうことにより、低損失な酸化物膜を
得ることを特徴としている。
製造方法として、スパッタリング法により酸化タンタル
（Ｔａ２Ｏ５ ）と酸化シリコン（ＳｉＯ２）どの混合
膜を成膜する工程の後に、引き続いて、上記混合膜を３
００℃〜７００℃までの範囲の任意の温度で熱的にアニ
ールする工程を行なうことにより、低損失な酸化物膜を
得ることを特徴としている。
従来の、スパッタリング中に基板加熱を行ないながら酸
化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）と酸化シリコン（ＳｉＯ２）
との混合膜を成膜する方法で成膜中の基板加熱により低
損失化を図るのに代わり、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏｓ
）と酸化シリコン（ＳｉＯ２）との混合膜を成膜する工
程と上記混合膜を３００℃〜７００℃の範囲の温度で熱
処理する工程とに分離し、成膜に引き続き熱処理を行な
うことにより、低損失な酸化物膜を広い形成温度範囲（
３００〜７００’Ｃ）で製造する方法を与えるものであ
る。
化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）と酸化シリコン（ＳｉＯ２）
との混合膜を成膜する方法で成膜中の基板加熱により低
損失化を図るのに代わり、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏｓ
）と酸化シリコン（ＳｉＯ２）との混合膜を成膜する工
程と上記混合膜を３００℃〜７００℃の範囲の温度で熱
処理する工程とに分離し、成膜に引き続き熱処理を行な
うことにより、低損失な酸化物膜を広い形成温度範囲（
３００〜７００’Ｃ）で製造する方法を与えるものであ
る。
本発明においては、酸化タンタルおよび酸化シリコンと
の混合膜を成膜し、熱処理するものであるが、この熱処
理の温度は、前述のように３００〜７００℃である。３
００℃未満であると、アニールの効果が生じない恐れが
あり、一方７００℃を越えると、光導波路を製造する場
合には膜の下の素子等に影響を及ぼす恐れを生じると共
に、アニールのための熱処理装置のエネルギを無駄に消
費することになる。
の混合膜を成膜し、熱処理するものであるが、この熱処
理の温度は、前述のように３００〜７００℃である。３
００℃未満であると、アニールの効果が生じない恐れが
あり、一方７００℃を越えると、光導波路を製造する場
合には膜の下の素子等に影響を及ぼす恐れを生じると共
に、アニールのための熱処理装置のエネルギを無駄に消
費することになる。
このアニール時間は、本発明においては６０分以下、一
般には３０分以下で十分であり、酸化チタンおよび酸化
シリコン混合膜の場合、３時間以上を要するのに比較し
て著しい効果の改善がある。
般には３０分以下で十分であり、酸化チタンおよび酸化
シリコン混合膜の場合、３時間以上を要するのに比較し
て著しい効果の改善がある。
（実施例）
次に、本発明の具体例につき、図面を用いて説明する。
第１図及び第２図は本発明の詳細な説明する図であって
、第１図は酸化タンタル（Ｔａ２Ｏｓ ）と酸化シリコ
ン（ＳｉＯ２）との混合膜の成膜に用いたスパッタリン
グ装置の構造を示す上面図、第２図は、実験より得たア
ニール温度と導波路での混合膜の伝播損失との関係を示
す図である。
、第１図は酸化タンタル（Ｔａ２Ｏｓ ）と酸化シリコ
ン（ＳｉＯ２）との混合膜の成膜に用いたスパッタリン
グ装置の構造を示す上面図、第２図は、実験より得たア
ニール温度と導波路での混合膜の伝播損失との関係を示
す図である。
本実施例では、ｌは真空室、２は基板ホルダ、３は基板
、４及び５はターゲット、６はターゲット４に電力を加
えるための高周波電源、７はターゲット５に電力を加え
るための高周波電源である。
、４及び５はターゲット、６はターゲット４に電力を加
えるための高周波電源、７はターゲット５に電力を加え
るための高周波電源である。
第１図より明らかなように、このスパッタリング装置は
、真空室ｌ内に、回転可能な基板ホルダ２を備えており
、この基板ホルダ２の側面に基板３を取付けるようにな
っている。この基板ホルダ２の近傍には、２種のターゲ
ット４及び５が設置できるようになっていると共に、前
記ターゲット４及び５に、それぞれ電力を加えるための
高周波電源６及び７が接続されている。
、真空室ｌ内に、回転可能な基板ホルダ２を備えており
、この基板ホルダ２の側面に基板３を取付けるようにな
っている。この基板ホルダ２の近傍には、２種のターゲ
ット４及び５が設置できるようになっていると共に、前
記ターゲット４及び５に、それぞれ電力を加えるための
高周波電源６及び７が接続されている。
酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）と酸化シリコン（ＳｉＯ２
）との混合膜の成膜は、真空室ｌ内に設けられた基板ホ
ルダ２上に基板３を装着し、基板ホルダ２を十分高速に
矢印の方向に回転しながら、アルゴンのみ、又はアルゴ
ンと酸素等の他のガスとの混合カスを導入して、スパッ
タリングすることで行なう。この際、ターゲット４又は
５の一方のみに、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５ ）と酸化
シリコン（ＳｉＯ２）とを所定の比率で混合した単一タ
ーゲットを装着して成膜してもよいし、ターゲット４又
は５の一方に酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）か金属タンタ
ル（Ｔａ）を装着し、他方に酸化シリコン（ＳｉＯ２）
を装着して高周波電源６及び７でターゲット４及び５に
加える電力を制御することにより、両ターゲットの成分
を所定の割合で混合しながら成膜してもよい。
）との混合膜の成膜は、真空室ｌ内に設けられた基板ホ
ルダ２上に基板３を装着し、基板ホルダ２を十分高速に
矢印の方向に回転しながら、アルゴンのみ、又はアルゴ
ンと酸素等の他のガスとの混合カスを導入して、スパッ
タリングすることで行なう。この際、ターゲット４又は
５の一方のみに、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５ ）と酸化
シリコン（ＳｉＯ２）とを所定の比率で混合した単一タ
ーゲットを装着して成膜してもよいし、ターゲット４又
は５の一方に酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）か金属タンタ
ル（Ｔａ）を装着し、他方に酸化シリコン（ＳｉＯ２）
を装着して高周波電源６及び７でターゲット４及び５に
加える電力を制御することにより、両ターゲットの成分
を所定の割合で混合しながら成膜してもよい。
本実施例では上記方法により、低（ｎ＝１．５６）、中
（１，７５Ｌ高（１，９５）の３種の屈折率の酸化タン
タル（Ｔａ２Ｏ５）と酸化シリコン（ＳｉＯ２）との混
合膜を、熱酸化膜を形成したシリコン基板上に成膜し、
導波路を形成した。
（１，７５Ｌ高（１，９５）の３種の屈折率の酸化タン
タル（Ｔａ２Ｏ５）と酸化シリコン（ＳｉＯ２）との混
合膜を、熱酸化膜を形成したシリコン基板上に成膜し、
導波路を形成した。
さらに、引き続いて、混合膜を成膜した基板を、通常の
電気炉を用いて３００℃〜７００℃の温度範囲で３０分
アニールし、Ｈｅ−Ｎｅ光（波長０．６３３μｍ）で伝
播損失を測定した。この結果が、第２図である。
電気炉を用いて３００℃〜７００℃の温度範囲で３０分
アニールし、Ｈｅ−Ｎｅ光（波長０．６３３μｍ）で伝
播損失を測定した。この結果が、第２図である。
図中、○は酸化タンタルと酸化シリコンの混合膜であっ
て、屈折率ｎ＝１．５６の混合膜、◇は同様の混合膜で
あって、屈折率ｎ＝１．７５の混合膜、口は同様の混合
膜であって、屈折率ｎ＝１．９５の混合膜の結果である
。さらに図には、参考のために、酸化タンタル（Ｔａ２
Ｏ５）のみの場合（で示す）と酸化シリコン（５ｉＯ２
）のみの場合（Δで示す）の結果も示しである。
て、屈折率ｎ＝１．５６の混合膜、◇は同様の混合膜で
あって、屈折率ｎ＝１．７５の混合膜、口は同様の混合
膜であって、屈折率ｎ＝１．９５の混合膜の結果である
。さらに図には、参考のために、酸化タンタル（Ｔａ２
Ｏ５）のみの場合（で示す）と酸化シリコン（５ｉＯ２
）のみの場合（Δで示す）の結果も示しである。
第２図より、３種の屈折率の酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５
）と酸化シリコン（ＳｉＯ２）との混合膜のいずれに
おいても、３００℃のアニールで約０．５ｄＢ／ｃｍに
低下し、７００℃までのさらに高い温度では０．２〜０
．３ｄＢ／ｃｍの低い伝播損失が実現されていることが
わかる。
）と酸化シリコン（ＳｉＯ２）との混合膜のいずれに
おいても、３００℃のアニールで約０．５ｄＢ／ｃｍに
低下し、７００℃までのさらに高い温度では０．２〜０
．３ｄＢ／ｃｍの低い伝播損失が実現されていることが
わかる。
また酸化チタンおよび酸化シリコンの混合膜を成膜し、
８００℃、３時間の条件で熱処理をしたところ、最良の
ものでも０．７ｄＢ／ｃｍの伝播損失があった。即ち、
従来の方法においては０．７ｄＢ／ｃｍ以下の伝播損失
のものを製造できなかった。
８００℃、３時間の条件で熱処理をしたところ、最良の
ものでも０．７ｄＢ／ｃｍの伝播損失があった。即ち、
従来の方法においては０．７ｄＢ／ｃｍ以下の伝播損失
のものを製造できなかった。
（発明の効果）
以上説明したように、酸化タンタルと酸化シリコンとの
混合膜を成膜する工程と上記混合膜を３００℃〜７００
℃の範囲の温度で熱処理する工程とに分離し、成膜に引
き続き熱処理を行なうことにより、低損失な酸化物膜を
、低温の３００℃〜高温の７００℃までの広い形成温度
範囲で製造することができるため、次のような効果があ
る。
混合膜を成膜する工程と上記混合膜を３００℃〜７００
℃の範囲の温度で熱処理する工程とに分離し、成膜に引
き続き熱処理を行なうことにより、低損失な酸化物膜を
、低温の３００℃〜高温の７００℃までの広い形成温度
範囲で製造することができるため、次のような効果があ
る。
まず、酸化タンタルと酸化シリコン（５ｉＯ２）との混
合比に応じて成膜した１、４６〜約２．１までの広範囲
の任意の屈折率の混合膜において、０、５ｄＢ／ｃｍ以
下の低損失な酸化物膜が得られるため、光部品を主とす
る広い分野の部品に適用でき、部品の性能を向上できる
。また、多層膜フィルタ等のように異なる屈折率の膜を
積層して用いる場合、全ての膜を積層した後−括して同
一温度でアニールすることで工程を簡略にできたり、あ
るいは、積層する毎に形成温度を下げながら形成しクラ
ック等の問題に対処することもでき、製造工程に融通性
を持たすことができる。
合比に応じて成膜した１、４６〜約２．１までの広範囲
の任意の屈折率の混合膜において、０、５ｄＢ／ｃｍ以
下の低損失な酸化物膜が得られるため、光部品を主とす
る広い分野の部品に適用でき、部品の性能を向上できる
。また、多層膜フィルタ等のように異なる屈折率の膜を
積層して用いる場合、全ての膜を積層した後−括して同
一温度でアニールすることで工程を簡略にできたり、あ
るいは、積層する毎に形成温度を下げながら形成しクラ
ック等の問題に対処することもでき、製造工程に融通性
を持たすことができる。
また、低温の３００℃〜高温の７００℃までの広い形成
温度範囲で低損失な酸化物膜が得られるため、部品での
他の要因のばらつきに対してもマージンが大きく制御性
が非常に良い。
温度範囲で低損失な酸化物膜が得られるため、部品での
他の要因のばらつきに対してもマージンが大きく制御性
が非常に良い。
第１図は酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）と酸化シリコン（
ＳｉＯ２）との混合膜の成膜に用いたスパッタリング装
置の構造を示す上面図、第２図は実験より得たアニール
温度と導波路での混合膜の伝播損失との関係を示す図で
ある。 １・・・真空室、２・・・基板ホルダ、３・・・基板、
４及び５・・・ターゲット、６・・・ターゲット４に電
力を加えるための高周波電源、７・・・ターゲット５に
電力を加えるための高周波電源。
ＳｉＯ２）との混合膜の成膜に用いたスパッタリング装
置の構造を示す上面図、第２図は実験より得たアニール
温度と導波路での混合膜の伝播損失との関係を示す図で
ある。 １・・・真空室、２・・・基板ホルダ、３・・・基板、
４及び５・・・ターゲット、６・・・ターゲット４に電
力を加えるための高周波電源、７・・・ターゲット５に
電力を加えるための高周波電源。
Claims (1)
- （１）スパッタリング法により酸化タンタル（Ｔａ＿２
Ｏ＿５）と酸化シリコン（ＳｉＯ＿２）との混合膜を成
膜する工程と、引き続いて、上記混合膜を３００℃から
７００℃の範囲の任意の温度で熱的にアニールする工程
とからなることを特徴とする酸化タンタルと酸化シリコ
ンとの混合膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26211388A JPH02111871A (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 酸化タンタルと酸化シリコンとの混合膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26211388A JPH02111871A (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 酸化タンタルと酸化シリコンとの混合膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02111871A true JPH02111871A (ja) | 1990-04-24 |
Family
ID=17371222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26211388A Pending JPH02111871A (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 酸化タンタルと酸化シリコンとの混合膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02111871A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04247864A (ja) * | 1991-01-25 | 1992-09-03 | Toshiba Glass Co Ltd | 保護膜 |
| US8760978B2 (en) | 2011-12-05 | 2014-06-24 | HGST Netherlands B.V. | Magnetic recording head and system having optical waveguide core and/or cladding of an alloyed oxide material |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57130303A (en) * | 1981-02-03 | 1982-08-12 | Sharp Kk | Method of producing transparent conductive film |
| JPS6273202A (ja) * | 1985-09-27 | 1987-04-03 | Hamamatsu Photonics Kk | 光学薄膜の製造方法 |
-
1988
- 1988-10-18 JP JP26211388A patent/JPH02111871A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57130303A (en) * | 1981-02-03 | 1982-08-12 | Sharp Kk | Method of producing transparent conductive film |
| JPS6273202A (ja) * | 1985-09-27 | 1987-04-03 | Hamamatsu Photonics Kk | 光学薄膜の製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04247864A (ja) * | 1991-01-25 | 1992-09-03 | Toshiba Glass Co Ltd | 保護膜 |
| US8760978B2 (en) | 2011-12-05 | 2014-06-24 | HGST Netherlands B.V. | Magnetic recording head and system having optical waveguide core and/or cladding of an alloyed oxide material |
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