JPH062105A - 光導波膜及び光導波路の製造方法 - Google Patents
光導波膜及び光導波路の製造方法Info
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- JPH062105A JPH062105A JP16300692A JP16300692A JPH062105A JP H062105 A JPH062105 A JP H062105A JP 16300692 A JP16300692 A JP 16300692A JP 16300692 A JP16300692 A JP 16300692A JP H062105 A JPH062105 A JP H062105A
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、高屈折率の光導波路用コア
膜を、低屈折率層を有する基板上に反りを小さく成膜で
き、かつその膜厚及び屈折率の制御が容易で、不純物含
有の虞のない透過率の良い膜を成膜する新規な光導波膜
及び光導波路の製造方法を提供するものである。 【構成】 本発明は真空チャンバー内上方部に基板を配
置してこれを加熱すると共に、該基板の下方部にSi3
N4 のタブレットを収容した蒸発源を配置した後、上記
真空チャンバー内にO2 ガスを導入しつつ、上記タブレ
ットに電子ビームを照射してこれを蒸発させて上記基板
上にSix Oy Nz の光導波膜を形成することを特徴と
している。
膜を、低屈折率層を有する基板上に反りを小さく成膜で
き、かつその膜厚及び屈折率の制御が容易で、不純物含
有の虞のない透過率の良い膜を成膜する新規な光導波膜
及び光導波路の製造方法を提供するものである。 【構成】 本発明は真空チャンバー内上方部に基板を配
置してこれを加熱すると共に、該基板の下方部にSi3
N4 のタブレットを収容した蒸発源を配置した後、上記
真空チャンバー内にO2 ガスを導入しつつ、上記タブレ
ットに電子ビームを照射してこれを蒸発させて上記基板
上にSix Oy Nz の光導波膜を形成することを特徴と
している。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高屈折率の光導波路用コ
ア膜を電子ビーム蒸着法により製造する方法に関するも
のである。
ア膜を電子ビーム蒸着法により製造する方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、ガラス導波路の製造方法としては
図6に示すようにな方法が知られている。この方法は基
板上に火炎堆積法などによりバッファ層及びコア層を順
次堆積し、これらの層を焼結後、上記ガラス層をパター
ン化し、最後にコア層の屈折率よりも低いクラッド層を
上記パターン化したガラス層全面に形成するものであ
る。このコア層の材質にはP2 O5 、GeO2 、TiO
2 の屈折率制御用添加物の中から1種選ばれた添加物を
含むSiO2 が用いられている。
図6に示すようにな方法が知られている。この方法は基
板上に火炎堆積法などによりバッファ層及びコア層を順
次堆積し、これらの層を焼結後、上記ガラス層をパター
ン化し、最後にコア層の屈折率よりも低いクラッド層を
上記パターン化したガラス層全面に形成するものであ
る。このコア層の材質にはP2 O5 、GeO2 、TiO
2 の屈折率制御用添加物の中から1種選ばれた添加物を
含むSiO2 が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者は
上述した従来の製造方法を検討した結果、以下のような
欠点があることを見出だした ガラス多孔質膜を形成した後、1300℃以上の高温
で焼結することにより透明ガラス化する方法であるた
め、屈折率制御用添加物の添加量によって焼結時のガラ
ス多孔質膜の収縮率が異なり、透明ガラス化した膜の厚
みが変化し、オンラインでガラス膜を制御することがで
きない。
上述した従来の製造方法を検討した結果、以下のような
欠点があることを見出だした ガラス多孔質膜を形成した後、1300℃以上の高温
で焼結することにより透明ガラス化する方法であるた
め、屈折率制御用添加物の添加量によって焼結時のガラ
ス多孔質膜の収縮率が異なり、透明ガラス化した膜の厚
みが変化し、オンラインでガラス膜を制御することがで
きない。
【0004】コアとクラッドとの屈折率差の大きいガ
ラス導波路を製造するために、屈折率制御用添加物を含
んだ屈折率の高いコアガラス膜をバッファ層の上に形成
すると、基板全体が熱膨張係数の違いによって反りを生
じ、その反り量が10μmをはるかに越える大きな値に
なるので、高寸法精度の光回路をパターニングすること
が難しい。この点で屈折率差を大きくするには限界があ
った。
ラス導波路を製造するために、屈折率制御用添加物を含
んだ屈折率の高いコアガラス膜をバッファ層の上に形成
すると、基板全体が熱膨張係数の違いによって反りを生
じ、その反り量が10μmをはるかに越える大きな値に
なるので、高寸法精度の光回路をパターニングすること
が難しい。この点で屈折率差を大きくするには限界があ
った。
【0005】また、コアとクラッドとの屈折率差に限
界があることがわかった。すなわち、屈折率の高いコア
用多孔質膜を堆積させても焼結プロセスで屈折率制御用
添加物が揮散してしまい、屈折率の高いコア層を実現す
ることは難しく、最大でも1.47を越えることはなか
った。そのため、比屈折率差は僅か1%程度が限界であ
った。
界があることがわかった。すなわち、屈折率の高いコア
用多孔質膜を堆積させても焼結プロセスで屈折率制御用
添加物が揮散してしまい、屈折率の高いコア層を実現す
ることは難しく、最大でも1.47を越えることはなか
った。そのため、比屈折率差は僅か1%程度が限界であ
った。
【0006】屈折率制御用添加物を多く含んだコア層
をドライエッチングプロセスによりパターニングする
と、コア層を構成するSiO2 と上記添加物とのエッチ
ング速度の違いによってエッチング側面が凹凸状に荒
れ、それが原因で散乱損失を増大させる。
をドライエッチングプロセスによりパターニングする
と、コア層を構成するSiO2 と上記添加物とのエッチ
ング速度の違いによってエッチング側面が凹凸状に荒
れ、それが原因で散乱損失を増大させる。
【0007】焼結プロセスが2回もあり、そのため製
造時間がかかり、電気代、ガス代、水道代などのユーテ
ィリティコストもかかるため、低コスト化が難しい。
造時間がかかり、電気代、ガス代、水道代などのユーテ
ィリティコストもかかるため、低コスト化が難しい。
【0008】焼結時に屈折率制御用添加物がガラス膜
中で拡散し、ガラス膜厚方向に屈折率分布をもち、ガラ
ス膜厚方向に一様な屈折率を得ることが困難である。
中で拡散し、ガラス膜厚方向に屈折率分布をもち、ガラ
ス膜厚方向に一様な屈折率を得ることが困難である。
【0009】そこで、本発明は上述した問題点を有効に
解決するために案出されたものであり、その主な目的は
高屈折率の光導波路用コア膜を、低屈折率層を有する基
板上に反りを小さく成膜でき、かつその膜厚及び屈折率
の制御が容易で、不純物含有の虞のない透過率の良い膜
を成膜する新規な光導波膜及び光導波路の製造方法を提
供するものである。
解決するために案出されたものであり、その主な目的は
高屈折率の光導波路用コア膜を、低屈折率層を有する基
板上に反りを小さく成膜でき、かつその膜厚及び屈折率
の制御が容易で、不純物含有の虞のない透過率の良い膜
を成膜する新規な光導波膜及び光導波路の製造方法を提
供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第一の発明は真空チャンバー内上方部に基板を配置し
てこれを加熱すると共に、該基板の下方部にSi3 N4
のタブレットを収容した蒸発源を配置した後、上記真空
チャンバー内にO2 ガスを導入しつつ、上記タブレット
に電子ビームを照射してこれを蒸発させて上記基板上に
Six Oy Nz の光導波膜を形成するものであり、ま
た、第二の発明は上記基板の下方部にSi3 N4 のタブ
レットを収容した蒸発源と、屈折率制御用酸化物のタブ
レットを収容した蒸発源を配置した後、上記真空チャン
バー内にO2 ガスを導入しつつ、これらタブレットに電
子ビームを照射してこれらをそれぞれ蒸発させて上記基
板上に屈折率制御用酸化物を少なくとも1種含有したS
ix Oy Nz の光導波膜を形成するものである。また、
第三の発明は上記真空チャンバー内に配置した蒸発源内
に、SiO2 とSi3 N4 の粉末を所望重量比で混合し
てホットプレスによってタブレット状に固化したものを
収容して、上記真空チャンバー内にO2 ガスを導入しつ
つ、上記タブレットに電子ビームを照射してこれを蒸発
させて上記基板上にSix Oy Nz の光導波膜を形成す
るものであり、さらに、第四の発明は上記製造方法によ
って形成される光導波膜の屈折率よりも低い値の屈折率
を有する基板、あるいは上記方法によって得られる光導
波膜の屈折率よりも低い値の屈折率を有する低屈折率層
を、その表面に予め形成した基板を用いるものである。
また、第五の発明は上記いずれかの製造方法によって得
られた光導波膜をフォトリゾグラフィ及びドライエッチ
ングにより略矩形状パターンに加工した後、該略矩形状
パターン表面上に、これより低い屈折率のクラッド膜を
被覆するものである。
の第一の発明は真空チャンバー内上方部に基板を配置し
てこれを加熱すると共に、該基板の下方部にSi3 N4
のタブレットを収容した蒸発源を配置した後、上記真空
チャンバー内にO2 ガスを導入しつつ、上記タブレット
に電子ビームを照射してこれを蒸発させて上記基板上に
Six Oy Nz の光導波膜を形成するものであり、ま
た、第二の発明は上記基板の下方部にSi3 N4 のタブ
レットを収容した蒸発源と、屈折率制御用酸化物のタブ
レットを収容した蒸発源を配置した後、上記真空チャン
バー内にO2 ガスを導入しつつ、これらタブレットに電
子ビームを照射してこれらをそれぞれ蒸発させて上記基
板上に屈折率制御用酸化物を少なくとも1種含有したS
ix Oy Nz の光導波膜を形成するものである。また、
第三の発明は上記真空チャンバー内に配置した蒸発源内
に、SiO2 とSi3 N4 の粉末を所望重量比で混合し
てホットプレスによってタブレット状に固化したものを
収容して、上記真空チャンバー内にO2 ガスを導入しつ
つ、上記タブレットに電子ビームを照射してこれを蒸発
させて上記基板上にSix Oy Nz の光導波膜を形成す
るものであり、さらに、第四の発明は上記製造方法によ
って形成される光導波膜の屈折率よりも低い値の屈折率
を有する基板、あるいは上記方法によって得られる光導
波膜の屈折率よりも低い値の屈折率を有する低屈折率層
を、その表面に予め形成した基板を用いるものである。
また、第五の発明は上記いずれかの製造方法によって得
られた光導波膜をフォトリゾグラフィ及びドライエッチ
ングにより略矩形状パターンに加工した後、該略矩形状
パターン表面上に、これより低い屈折率のクラッド膜を
被覆するものである。
【0011】
【作用】本発明は上述したような製造方法であるため、
第一の発明によれば屈折率(波長0.63μmでの値)
が1.465から2.0に近い値の高屈折率膜を形成す
ることができ、しかもこの膜はSiO2 基板上に形成し
ても大きな反りが生じない。また、本発明は上述したよ
うな電子ビーム蒸着法で膜を形成するので、膜厚をモニ
タしながら形成することができ、その膜厚を制御性よく
形成することができる。さらに、膜形成中の真空度、す
なわちO2 分圧量を調節することにより、屈折率の制御
を容易に行うことができる。また、真空中で膜形成を行
うので、不純物の混入の少ない透過率の良い膜を形成す
ることができる。
第一の発明によれば屈折率(波長0.63μmでの値)
が1.465から2.0に近い値の高屈折率膜を形成す
ることができ、しかもこの膜はSiO2 基板上に形成し
ても大きな反りが生じない。また、本発明は上述したよ
うな電子ビーム蒸着法で膜を形成するので、膜厚をモニ
タしながら形成することができ、その膜厚を制御性よく
形成することができる。さらに、膜形成中の真空度、す
なわちO2 分圧量を調節することにより、屈折率の制御
を容易に行うことができる。また、真空中で膜形成を行
うので、不純物の混入の少ない透過率の良い膜を形成す
ることができる。
【0012】また、第二の発明によれば第一の発明の膜
の屈折率よりもさらに高い値の屈折率の膜を形成するこ
とができ、しかも、屈折率制御用酸化物の添加は屈折率
の調節以外に、膜と基板との間の熱膨張係数の整合用と
しても作用する。
の屈折率よりもさらに高い値の屈折率の膜を形成するこ
とができ、しかも、屈折率制御用酸化物の添加は屈折率
の調節以外に、膜と基板との間の熱膨張係数の整合用と
しても作用する。
【0013】次に、第三の発明によれば、Six Oy N
z のx、y、zを所望値に設定した光導波膜を容易に得
ることができ、しかも、SiO2 とSi3 N4 の融点は
1500℃と1900℃であり、比較的近い値をもって
いるので、電子ビームで蒸発させる上で好都合である。
z のx、y、zを所望値に設定した光導波膜を容易に得
ることができ、しかも、SiO2 とSi3 N4 の融点は
1500℃と1900℃であり、比較的近い値をもって
いるので、電子ビームで蒸発させる上で好都合である。
【0014】また、第四の発明によれば、基板としてガ
ラス(石英系、多成分系)、半導体(Si、GaAs、
InPなど)、強誘電体(LiNbO3 、LiTaO3
など)、磁性体、サファイヤなどの種々のものを用いる
ことができるので、種々の機能をもった光デバイス(増
幅、発振、変調、合波、分波、分配など)を製造するこ
とができ、しかも、低コスト化にも役立つ。
ラス(石英系、多成分系)、半導体(Si、GaAs、
InPなど)、強誘電体(LiNbO3 、LiTaO3
など)、磁性体、サファイヤなどの種々のものを用いる
ことができるので、種々の機能をもった光デバイス(増
幅、発振、変調、合波、分波、分配など)を製造するこ
とができ、しかも、低コスト化にも役立つ。
【0015】最後に、第五の発明によれば上記方法によ
って得られた光導波膜を用いるため、低損失、超小型、
低コスト、高寸法精度の光導波路型回路を容易に製造す
ることができる。
って得られた光導波膜を用いるため、低損失、超小型、
低コスト、高寸法精度の光導波路型回路を容易に製造す
ることができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
て詳述する。
【0017】図1は本発明の光導波膜の製造方法に用い
る電子ビーム蒸着装置1の一実施例を示したものであ
る。図示するように、真空排気系10によって高真空に
排気されている真空チャンバー2内上方部には傘状の基
板ホルダー6が配置され、この基板ホルダー6の下面に
はSiO2 からなる複数の基板7が保持されており、こ
れら基板7は基板ホルダー6の上方に位置するヒータ8
によって所望温度に加熱されるようになっている。ま
た、この基板7の下方部には器状の蒸発源3が配置さ
れ、この蒸発源3内にはSi3 N4 の粉末を固化したタ
ブレット4が収容されている。また、この蒸発源3の近
傍には電子ガン5が設けられており、蒸発源3に収容さ
れているこのタブレット4に電子ビームを照射し、これ
を蒸発させるようになっている。また、真空チャンバー
2底部には酸素ガス導入系9が接続されており、真空チ
ャンバー2内に酸素ガスを導入することができるように
なっている。
る電子ビーム蒸着装置1の一実施例を示したものであ
る。図示するように、真空排気系10によって高真空に
排気されている真空チャンバー2内上方部には傘状の基
板ホルダー6が配置され、この基板ホルダー6の下面に
はSiO2 からなる複数の基板7が保持されており、こ
れら基板7は基板ホルダー6の上方に位置するヒータ8
によって所望温度に加熱されるようになっている。ま
た、この基板7の下方部には器状の蒸発源3が配置さ
れ、この蒸発源3内にはSi3 N4 の粉末を固化したタ
ブレット4が収容されている。また、この蒸発源3の近
傍には電子ガン5が設けられており、蒸発源3に収容さ
れているこのタブレット4に電子ビームを照射し、これ
を蒸発させるようになっている。また、真空チャンバー
2底部には酸素ガス導入系9が接続されており、真空チ
ャンバー2内に酸素ガスを導入することができるように
なっている。
【0018】次に、本発明の製造方法を説明する。
【0019】図1に示すように、先ず、ヒータ8によっ
て基板ホルダー6に保持されている複数の基板7を10
0〜400℃の範囲に加熱すると共に、真空排気系10
によって真空チャンバー2内を高真空に排気する。次
に、電子ガン5から蒸発源3に収容されているタブレッ
ト4に電子ビームを照射すると、図示するように、タブ
レット4を構成するSi3 N4 の微粒子が蒸発すること
により、基板7上に被着される。ここで、チャンバー3
内に酸素ガス導入系9から酸素ガスを導入することによ
り、蒸発したSix Oy Nz の膜にして基板7上に成膜
する。このSix Oy Nz のx、y、zの値は基板温
度、酸素ガス、流量、真空度、電子ガンのガン電流によ
って調節することができる。また、図1の方法におい
て、Six Oy Nz のx、y、zの値により、正確に制
御して基板上に成膜する方法としては、上記方法以外に
タブレット7にSiO2 とSi3 N4 の粉末を所望重量
比で混合し、ホットプレスにより、固めたものを用いる
方法が好ましい。その理由としてはSiO2 とSi3 N
4 の融点が近接しているため、ほぼ同じような状態で蒸
発していくためである。ちなみに、Six Oy Nz の膜
の屈折率(屈折率0.63μmでの値)はx、y、zの
値により、1.465から2.0近くまで変えることが
できる。
て基板ホルダー6に保持されている複数の基板7を10
0〜400℃の範囲に加熱すると共に、真空排気系10
によって真空チャンバー2内を高真空に排気する。次
に、電子ガン5から蒸発源3に収容されているタブレッ
ト4に電子ビームを照射すると、図示するように、タブ
レット4を構成するSi3 N4 の微粒子が蒸発すること
により、基板7上に被着される。ここで、チャンバー3
内に酸素ガス導入系9から酸素ガスを導入することによ
り、蒸発したSix Oy Nz の膜にして基板7上に成膜
する。このSix Oy Nz のx、y、zの値は基板温
度、酸素ガス、流量、真空度、電子ガンのガン電流によ
って調節することができる。また、図1の方法におい
て、Six Oy Nz のx、y、zの値により、正確に制
御して基板上に成膜する方法としては、上記方法以外に
タブレット7にSiO2 とSi3 N4 の粉末を所望重量
比で混合し、ホットプレスにより、固めたものを用いる
方法が好ましい。その理由としてはSiO2 とSi3 N
4 の融点が近接しているため、ほぼ同じような状態で蒸
発していくためである。ちなみに、Six Oy Nz の膜
の屈折率(屈折率0.63μmでの値)はx、y、zの
値により、1.465から2.0近くまで変えることが
できる。
【0020】このように、本発明によれば屈折率(波長
0.63μmでの値)が1.465から2.0に近い値
の高屈折率膜を形成することができ、しかもこの膜はS
iO2 基板上に形成しても大きな反りが生じない。さら
に、膜形成中の真空度、すなわちO2 分圧量を調節する
ことにより、屈折率の制御を容易に行うことができる。
また、真空中で膜形成を行うので、不純物の混入の少な
い透過率の良い膜を形成することができる。尚、この酸
素の代わりにオゾンを導入するようにすれば、Six O
y Nz のx、y、zの値の制御もより容易となり、また
成膜中の基板7への応力の発生を抑制することができ
る。
0.63μmでの値)が1.465から2.0に近い値
の高屈折率膜を形成することができ、しかもこの膜はS
iO2 基板上に形成しても大きな反りが生じない。さら
に、膜形成中の真空度、すなわちO2 分圧量を調節する
ことにより、屈折率の制御を容易に行うことができる。
また、真空中で膜形成を行うので、不純物の混入の少な
い透過率の良い膜を形成することができる。尚、この酸
素の代わりにオゾンを導入するようにすれば、Six O
y Nz のx、y、zの値の制御もより容易となり、また
成膜中の基板7への応力の発生を抑制することができ
る。
【0021】次に、図2は本発明の第二の実施例を示し
たものであり、本実施例は真空チャンバー3内下部に、
仕切板16を介して二つの蒸発源3,3aを設け、この
蒸発源3,3aにそれぞれ異なった成分のタブレット
4,4aを収容し、これらタブレット4,4aにそれぞ
れ電子ガン5,5aから電子ビームを照射することによ
り、これらタブレット4,4aを別個に蒸発させる方法
である。そして、一方のタブレット4には上記実施例と
同様にSi3 N4 を用い、他方のタブレット4aにはS
iO2 あるいはSiO2 にGeO2 、TiO2 、Ta2
O5 、Nb2 O3 などの屈折率制御用酸化物を少なくと
も1種含んだものを用いる。この屈折率制御用酸化物の
添加は屈折率の調節以外に、膜と基板との間の熱膨張係
数の整合剤としても作用する。すなわち、タブレット4
aへの電子ガン5aのガン電流を調節することによって
上記屈折率制御用酸化物の添加量を任意に制御すること
ができるものである。なお、図2において、仕切板16
は一方の蒸発源からの蒸発物が他方の蒸発源内に混入し
ないようにするためのものである。
たものであり、本実施例は真空チャンバー3内下部に、
仕切板16を介して二つの蒸発源3,3aを設け、この
蒸発源3,3aにそれぞれ異なった成分のタブレット
4,4aを収容し、これらタブレット4,4aにそれぞ
れ電子ガン5,5aから電子ビームを照射することによ
り、これらタブレット4,4aを別個に蒸発させる方法
である。そして、一方のタブレット4には上記実施例と
同様にSi3 N4 を用い、他方のタブレット4aにはS
iO2 あるいはSiO2 にGeO2 、TiO2 、Ta2
O5 、Nb2 O3 などの屈折率制御用酸化物を少なくと
も1種含んだものを用いる。この屈折率制御用酸化物の
添加は屈折率の調節以外に、膜と基板との間の熱膨張係
数の整合剤としても作用する。すなわち、タブレット4
aへの電子ガン5aのガン電流を調節することによって
上記屈折率制御用酸化物の添加量を任意に制御すること
ができるものである。なお、図2において、仕切板16
は一方の蒸発源からの蒸発物が他方の蒸発源内に混入し
ないようにするためのものである。
【0022】このように本実施例によれば、上記第一の
実施例の膜の屈折率よりもさらに高い値の屈折率の膜を
形成することができ、しかも、屈折率制御用酸化物の添
加は屈折率の調節以外に、膜と基板との間の熱膨張係数
の整合用としても作用する。次に、図3は第三の実施例
を示したものである。本実施例は上記第二実施例で示し
た真空チャンバー2内下部にさらにもう一つの蒸発源3
bを設け、さらに、真空チャンバー2上下に膜厚モニタ
用光源11とフォトデテクタ12及び膜厚モニタ用ガラ
ス13を設けたものである。そして、一つの目の蒸発源
3内にはSi3 N4 のタブレット4を入れ、二つ目の蒸
発源3a内にはSiO2 あるいはSiO2 にGeO2 、
TiO2 、Ta2 O5 、Nb2 O3 などの屈折率制御用
酸化物からなるタブレット4aを入れ、残りの一つの蒸
発源4b内には上記屈折率制御用酸化物からなるタブレ
ット4bを入れ、それぞれの蒸発源4,4a,4bの近
傍に設けられた電子ガン5,5a,5bから上記それぞ
れのタブレット3,3a,3bに電子ビームを照射する
ことによって少なくとも屈折率制御用添加物が1種含ま
れた光導波膜を基板7上に形成することができる。ま
た、上記添加物の調節はそれぞれの電子ガン5,5a,
5bの電流値を任意に変化させることによって制御する
ことができる。また、この装置には基板7上に膜を形成
中に膜厚をモニタする機構が取り付けられているため、
膜成形時において、膜厚モニタ用光源11から光を下方
部から上方部の膜厚モニタ用ガラス13を通してフォト
デテクタ12で検出することにより、膜厚をオンライン
で制御することができる。
実施例の膜の屈折率よりもさらに高い値の屈折率の膜を
形成することができ、しかも、屈折率制御用酸化物の添
加は屈折率の調節以外に、膜と基板との間の熱膨張係数
の整合用としても作用する。次に、図3は第三の実施例
を示したものである。本実施例は上記第二実施例で示し
た真空チャンバー2内下部にさらにもう一つの蒸発源3
bを設け、さらに、真空チャンバー2上下に膜厚モニタ
用光源11とフォトデテクタ12及び膜厚モニタ用ガラ
ス13を設けたものである。そして、一つの目の蒸発源
3内にはSi3 N4 のタブレット4を入れ、二つ目の蒸
発源3a内にはSiO2 あるいはSiO2 にGeO2 、
TiO2 、Ta2 O5 、Nb2 O3 などの屈折率制御用
酸化物からなるタブレット4aを入れ、残りの一つの蒸
発源4b内には上記屈折率制御用酸化物からなるタブレ
ット4bを入れ、それぞれの蒸発源4,4a,4bの近
傍に設けられた電子ガン5,5a,5bから上記それぞ
れのタブレット3,3a,3bに電子ビームを照射する
ことによって少なくとも屈折率制御用添加物が1種含ま
れた光導波膜を基板7上に形成することができる。ま
た、上記添加物の調節はそれぞれの電子ガン5,5a,
5bの電流値を任意に変化させることによって制御する
ことができる。また、この装置には基板7上に膜を形成
中に膜厚をモニタする機構が取り付けられているため、
膜成形時において、膜厚モニタ用光源11から光を下方
部から上方部の膜厚モニタ用ガラス13を通してフォト
デテクタ12で検出することにより、膜厚をオンライン
で制御することができる。
【0023】このように、本実施例によれば、Six O
y Nz のx、y、zを所望値に設定した光導波膜を容易
に得ることができ、しかも、SiO2 とSi3 N4 の融
点は1500℃と1900℃であり、比較的近い値をも
っているので、電子ビームで蒸発させる上で好都合であ
る。また、本実施例も上述したような電子ビーム蒸着法
で膜を形成するので、膜厚をモニタしながら形成するこ
とができ、その膜厚を制御性よく形成することができ
る。また、基板としてガラス(石英系、多成分系)、半
導体(Si、GaAs、InPなど)、強誘電体(Li
NbO3 、LiTaO3 など)、磁性体、サファイヤな
どの種々のものを用いることができるので、種々の機能
をもった光デバイス(増幅、発振、変調、合波、分波、
分配など)を製造することができ、しかも、低コスト化
にも役立つ。
y Nz のx、y、zを所望値に設定した光導波膜を容易
に得ることができ、しかも、SiO2 とSi3 N4 の融
点は1500℃と1900℃であり、比較的近い値をも
っているので、電子ビームで蒸発させる上で好都合であ
る。また、本実施例も上述したような電子ビーム蒸着法
で膜を形成するので、膜厚をモニタしながら形成するこ
とができ、その膜厚を制御性よく形成することができ
る。また、基板としてガラス(石英系、多成分系)、半
導体(Si、GaAs、InPなど)、強誘電体(Li
NbO3 、LiTaO3 など)、磁性体、サファイヤな
どの種々のものを用いることができるので、種々の機能
をもった光デバイス(増幅、発振、変調、合波、分波、
分配など)を製造することができ、しかも、低コスト化
にも役立つ。
【0024】次に、図4は上記発明によって得られた光
導波膜からを光導波路を製造する方法の一実施例を示し
たものである。この製造方法は大別して6つのプロセス
からなるものである。まず図4中(a)に示すように、
基板15上に屈折率がnb のバッファ層14を形成し、
その上に上記図1〜図3に示した発明方法によってコア
用の膜(屈折率nw)16を形成した後、コア用膜16
上にメタルマスク用のメタル膜17を形成する。ここで
バッファ層14の膜厚は厚い程、伝搬損失を小さくでき
るので、数μmから10数μmの範囲が好ましい。コア
用膜16の膜厚もシングルモード伝搬用の場合には数μ
mから10数μmの範囲が好ましい。次に図4中
(b),(c)に示すように、メタル膜17上にフォト
レジスト膜を塗布し、マスクを介して紫外線露光を行
い、フォトレジストパターン18をマスクにしてメタル
膜をエッチングする。このメタル膜のエッチングはNF
3 ガスを用いてドライエッチングにより行う。その次
に、図4中(d)に示すように、上面のフォトレジスト
パターン18を剥離した後、メタルマスク17を用いて
ドライエッチングを行い、コア用膜16を略矩形状にパ
ターン化する。この場合、エッチングはバッファ層14
も若干エッチングする程度の深さまで行う。このエッチ
ングにはCHF3 ガスを用いて行う。コア膜16がSi
x Oy Nz の場合には、NがSiに結合した一体構造、
たとえば であるのでドライエッチングがほぼ一様に行われて、コ
ア16の側面荒れがほとんどないパターンを得ることが
できる。ちなみに従来のコアにはGe、P、Al、Ti
などの屈折率制御用添加物が5重量%から数10重量%
含まれているので、SiO2 と上記添加物とのエッチン
グ速度の違いによるコア側面の荒れが生ずる。そして、
図4中(e)に示すように、メタルパターン17をエッ
チングにより取り除き、最後に図4中(f)に示すよう
に、コア16の屈折率nwよりも低い値のクラッド膜1
9(屈折率nc<nw)を被覆することによって、光導
波路を得ることができる。ここで、クラッド膜19の形
成方法はプラズマCVD法、熱CVD法、火炎堆積法、
コーティング法などの製法を用いることができる。
導波膜からを光導波路を製造する方法の一実施例を示し
たものである。この製造方法は大別して6つのプロセス
からなるものである。まず図4中(a)に示すように、
基板15上に屈折率がnb のバッファ層14を形成し、
その上に上記図1〜図3に示した発明方法によってコア
用の膜(屈折率nw)16を形成した後、コア用膜16
上にメタルマスク用のメタル膜17を形成する。ここで
バッファ層14の膜厚は厚い程、伝搬損失を小さくでき
るので、数μmから10数μmの範囲が好ましい。コア
用膜16の膜厚もシングルモード伝搬用の場合には数μ
mから10数μmの範囲が好ましい。次に図4中
(b),(c)に示すように、メタル膜17上にフォト
レジスト膜を塗布し、マスクを介して紫外線露光を行
い、フォトレジストパターン18をマスクにしてメタル
膜をエッチングする。このメタル膜のエッチングはNF
3 ガスを用いてドライエッチングにより行う。その次
に、図4中(d)に示すように、上面のフォトレジスト
パターン18を剥離した後、メタルマスク17を用いて
ドライエッチングを行い、コア用膜16を略矩形状にパ
ターン化する。この場合、エッチングはバッファ層14
も若干エッチングする程度の深さまで行う。このエッチ
ングにはCHF3 ガスを用いて行う。コア膜16がSi
x Oy Nz の場合には、NがSiに結合した一体構造、
たとえば であるのでドライエッチングがほぼ一様に行われて、コ
ア16の側面荒れがほとんどないパターンを得ることが
できる。ちなみに従来のコアにはGe、P、Al、Ti
などの屈折率制御用添加物が5重量%から数10重量%
含まれているので、SiO2 と上記添加物とのエッチン
グ速度の違いによるコア側面の荒れが生ずる。そして、
図4中(e)に示すように、メタルパターン17をエッ
チングにより取り除き、最後に図4中(f)に示すよう
に、コア16の屈折率nwよりも低い値のクラッド膜1
9(屈折率nc<nw)を被覆することによって、光導
波路を得ることができる。ここで、クラッド膜19の形
成方法はプラズマCVD法、熱CVD法、火炎堆積法、
コーティング法などの製法を用いることができる。
【0025】次に、図5は本発明の光導波路の製造方法
によって実現できる光導波路の断面図を示したものであ
る。図中(a)に示す光導波路15aは基板15に例え
ば、石英系ガラス(石英、バイコールガラスなど)を用
い、バッファ層20を基板15で兼用して用いた場合の
構造である。また、図中(b)に示す光導波路15bは
図4の製法によって実現した光導波路構造のものであ
り、基板15にはガラス(石英系、多成分系ガラス)、
半導体(Si、InP、GaAsなど)、強誘電体(L
iNbO3 、LiTaO3 など)、磁性体等を用いるこ
とができ、光導波路設計上の自由度を拡げることができ
る。また、図中(c)に示す光導波路15cはクラッド
21の厚みを薄くしたいわゆるリッジ型光導波路構造の
ものである。
によって実現できる光導波路の断面図を示したものであ
る。図中(a)に示す光導波路15aは基板15に例え
ば、石英系ガラス(石英、バイコールガラスなど)を用
い、バッファ層20を基板15で兼用して用いた場合の
構造である。また、図中(b)に示す光導波路15bは
図4の製法によって実現した光導波路構造のものであ
り、基板15にはガラス(石英系、多成分系ガラス)、
半導体(Si、InP、GaAsなど)、強誘電体(L
iNbO3 、LiTaO3 など)、磁性体等を用いるこ
とができ、光導波路設計上の自由度を拡げることができ
る。また、図中(c)に示す光導波路15cはクラッド
21の厚みを薄くしたいわゆるリッジ型光導波路構造の
ものである。
【0026】このように、本発明によれば上記方法によ
って得られた光導波膜を用いるため、低損失、超小型、
低コスト、高寸法精度の光導波路型回路を容易に製造す
ることができる。
って得られた光導波膜を用いるため、低損失、超小型、
低コスト、高寸法精度の光導波路型回路を容易に製造す
ることができる。
【0027】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、高屈折率
の光導波路用コア膜を低屈折率層を有する基板上に反り
を小さく成膜でき、かつ、その膜厚及び屈折率の制御が
容易で、不純物含有のおそれのない透過率の良い膜を成
膜することができる。その結果、低損失、超小型、低コ
スト、高寸法精度の光導波路型回路を実現することがで
きるといった優れた効果を有する。
の光導波路用コア膜を低屈折率層を有する基板上に反り
を小さく成膜でき、かつ、その膜厚及び屈折率の制御が
容易で、不純物含有のおそれのない透過率の良い膜を成
膜することができる。その結果、低損失、超小型、低コ
スト、高寸法精度の光導波路型回路を実現することがで
きるといった優れた効果を有する。
【図1】本発明の一実施例を示す概略図である。
【図2】本発明の第二の実施例を示す概略図である。
【図3】本発明の第三の実施例を示す概略図である。
【図4】本発明によって得られた光導波膜からを光導波
路を製造する方法の一実施例を示したものである。
路を製造する方法の一実施例を示したものである。
【図5】本発明の光導波路の製造方法によって実現でき
る各種光導波路の断面図を示したものである。
る各種光導波路の断面図を示したものである。
【図6】従来のガラス導波路の製造方法の一実施例を示
す工程図である。
す工程図である。
2 チャンバー 3 蒸発源 4 タブレット 7、15 基板 14 バッファ層 16 コア 19 クラッド層
Claims (5)
- 【請求項1】 真空チャンバー内上方部に基板を配置し
てこれを加熱すると共に、該基板の下方部にSi3 N4
のタブレットを収容した蒸発源を配置した後、上記真空
チャンバー内にO2 ガスを導入しつつ、上記タブレット
に電子ビームを照射してこれを蒸発させて上記基板上に
Six Oy Nz の光導波膜を形成することを特徴とする
光導波膜の製造方法。 - 【請求項2】 真空チャンバー内上方部に基板を配置し
てこれを加熱すると共に、該基板の下方部にSi3 N4
のタブレットを収容した蒸発源と、屈折率制御用酸化物
のタブレットを収容した蒸発源を配置した後、上記真空
チャンバー内にO2 ガスを導入しつつ、これらタブレッ
トに電子ビームを照射してこれらをそれぞれ蒸発させて
上記基板上に屈折率制御用酸化物を少なくとも1種含有
したSix Oy Nz の光導波膜を形成することを特徴と
する光導波膜の製造方法。 - 【請求項3】 真空チャンバー内上方部に基板を配置し
てこれを加熱すると共に該基板の下方部に蒸発源を配置
した後、該蒸発源内に、SiO2 とSi3 N4 の粉末を
所望重量比で混合してホットプレスによってタブレット
状に固化したものを収容して、上記真空チャンバー内に
O2 ガスを導入しつつ、上記タブレットに電子ビームを
照射してこれを蒸発させて上記基板上にSix Oy Nz
の光導波膜を形成することを特徴とする光導波膜の製造
方法。 - 【請求項4】 上記請求項1〜3いずれか記載の光導波
膜の製造方法によって形成される膜の屈折率よりも低い
値の屈折率を有する基板、あるいは上記方法によって得
られる光導波膜の屈折率よりも低い値の屈折率を有する
低屈折率層を、その表面に予め形成した基板を用いるこ
とを特徴とする請求項1〜3いずれか記載の光導波膜の
製造方法。 - 【請求項5】 上記請求項1〜4いずれか記載の製造方
法によって得られた光導波膜をフォトリゾグラフィ及び
ドライエッチングにより略矩形状パターンに加工した
後、該略矩形状パターン表面上に、これより低い屈折率
のクラッド膜を被覆して形成することを特徴とする光導
波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16300692A JPH062105A (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 光導波膜及び光導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16300692A JPH062105A (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 光導波膜及び光導波路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH062105A true JPH062105A (ja) | 1994-01-11 |
Family
ID=15765409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16300692A Pending JPH062105A (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | 光導波膜及び光導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062105A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101386523B1 (ko) * | 2011-12-30 | 2014-04-18 | 한국세라믹기술원 | 전자빔 증착용 저밀도 잉곳 제조 방법 |
-
1992
- 1992-06-22 JP JP16300692A patent/JPH062105A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101386523B1 (ko) * | 2011-12-30 | 2014-04-18 | 한국세라믹기술원 | 전자빔 증착용 저밀도 잉곳 제조 방법 |
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