JPH06250033A - Production of optical waveguide substrate - Google Patents

Production of optical waveguide substrate

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JPH06250033A
JPH06250033A JP5035219A JP3521993A JPH06250033A JP H06250033 A JPH06250033 A JP H06250033A JP 5035219 A JP5035219 A JP 5035219A JP 3521993 A JP3521993 A JP 3521993A JP H06250033 A JPH06250033 A JP H06250033A
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optical waveguide
treated
acid
substrate
proton exchange
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Tatsuo Kawaguchi
竜生 川口
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美能留 今枝
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Abstract

PURPOSE:To stably produce the optical waveguide having consistent quality by preventing the nonuniformity in a diffused state of H<+> and the local adhesion and diffusion of impurities in the proton exchange stage for forming the optical waveguide, and decreasing the variations in the insertion loss of the optical waveguide. CONSTITUTION:The optical wveguide is formed in a substrate material consisting of an electrooptical crystal by dynamically bringing a material 21, which is to be treated and includes the substrate material, into contact with a heated liquid acid 18. The material 21 to be treated is rotated or shaken volatively to the acid 18 in the state of immersing the material 21 to be treated in the acid 18. The material 21 to be treated is rotated or shaken or the liquid acid 18 is rotated or shaken velatively to the material 21 to be treated by stirring the acid.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ニオブ酸リチウム等の
電気光学結晶からなる基板に、いわゆるプロトン交換法
によって光導波路を形成するための方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming an optical waveguide on a substrate made of an electro-optic crystal such as lithium niobate by a so-called proton exchange method.

【0002】[0002]

【従来の技術】ニオブ酸リチウム(LiNbO3) 単結晶が、
オプトエレクトロニクス材料として期待されている。ニ
オブ酸リチウム単結晶からなる基板材料に光導波路を形
成する方法としては、現在、チタン拡散法とプロトン交
換法とが実用的である。
2. Description of the Related Art Lithium niobate (LiNbO 3 ) single crystals are
It is expected as an optoelectronic material. As a method of forming an optical waveguide on a substrate material made of a lithium niobate single crystal, a titanium diffusion method and a proton exchange method are currently practical.

【0003】こうしたプロトン交換法の代表例では、安
息香酸(C6H5COOH) の溶融液に上記基板材料を入れるこ
とで、H+ とLi + とのイオン交換を起こさせ、この基
板表面にHx Li1-xNb O3 からなる高屈折率層を形成
する。次いで、この基板を高温でアニールし、プロトン
の結晶内への拡散を促進する。こうして得た光導波路基
板は、各種の光部品への応用が期待されている。
In a typical example of such a proton exchange method, the above substrate material is put into a molten solution of benzoic acid (C 6 H 5 COOH) to cause ion exchange between H + and Li +, and this substrate surface is A high refractive index layer made of Hx Li 1-x Nb O 3 is formed. The substrate is then annealed at high temperature to promote the diffusion of protons into the crystal. The optical waveguide substrate thus obtained is expected to be applied to various optical components.

【0004】ここで安息香酸の融点は 121℃であり、沸
点は大気圧で 250℃である。そして、具体的には、安息
香酸をガラス容器中で溶融させ、ニオブ酸リチウムから
なる基板材料を溶融液中に浸漬し、例えば 195℃程度で
プロトン交換する。この段階では、ステップ状の屈折率
分布を有する光導波路が形成される。次いで、基板をア
ニールし、プロトンの結晶内拡散を促進する。
Benzoic acid has a melting point of 121 ° C. and a boiling point of 250 ° C. at atmospheric pressure. Then, specifically, benzoic acid is melted in a glass container, a substrate material made of lithium niobate is immersed in the melt, and proton exchange is performed at about 195 ° C., for example. At this stage, an optical waveguide having a stepwise refractive index distribution is formed. The substrate is then annealed to promote intracrystalline diffusion of protons.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のプロト
ン交換法の欠点として、プロトン交換源である安息香酸
の蒸発量が多く、光導波路を形成する際に工程の制御が
非常に難しい。特に重大な問題として、プロトン交換後
に、光導波路においてH+ の拡散状態に不均一があった
り、局所的に不純物の拡散が見られていた。このため、
光の挿入損失のバラツキが大きく、一定した品質の光導
波路を安定して製造することができなかった。
However, as a drawback of the above-mentioned proton exchange method, the amount of benzoic acid that is a proton exchange source is large, and it is very difficult to control the process when forming an optical waveguide. As a particularly serious problem, after the proton exchange, the diffusion state of H + was uneven in the optical waveguide, or the diffusion of impurities was locally observed. For this reason,
The variation in the insertion loss of light was large, and it was not possible to stably manufacture an optical waveguide of constant quality.

【0006】本発明の課題は、上記のプロトン交換工程
において、H+ の拡散状態の不均一や、局所的な不純物
の付着、拡散を防止し、光導波路における挿入損失のバ
ラツキを小さくし、一定した品質の光導波路を安定して
製造できるようにすることである。
An object of the present invention is to prevent non-uniformity of H + diffusion state and local adhesion and diffusion of impurities in the above-mentioned proton exchange step, and to reduce the variation of insertion loss in the optical waveguide to a constant value. It is to make it possible to stably manufacture an optical waveguide of the above quality.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、電気光学結晶
からなる基板材料を含む被処理材を、加熱された液状の
酸に動的に接触させることによって前記基板材料に光導
波路を形成する、光導波路基板の製造方法に係るもので
ある。好ましくは、前記被処理材を前記酸に接触させた
状態でこの被処理材を酸に対して相対的に回転または振
とうさせる。
According to the present invention, an optical waveguide is formed in a substrate material by dynamically contacting a material to be treated containing the substrate material made of an electro-optic crystal with a heated liquid acid. The present invention relates to a method for manufacturing an optical waveguide substrate. Preferably, the material to be treated is rotated or shaken relative to the acid while the material to be treated is in contact with the acid.

【0008】[0008]

【作用】本発明者は、上記したように、光導波路におい
て挿入損失が増大したり、バラついたりする原因につい
て、製造工程の全般に亘って詳しく検討した。この結
果、被処理材を安息香酸の溶融液中に浸漬してプロトン
交換を行う段階で被処理材を回転又は振とうさせると、
アニール処理後の光導波路において挿入損失が減少し、
かつ挿入損失のバラツキが非常に小さくなることを見出
した。
The present inventor has studied in detail the cause of the increase or variation of the insertion loss in the optical waveguide throughout the manufacturing process, as described above. As a result, when the material to be treated is rotated or shaken at the stage of immersing the material to be treated in a melt of benzoic acid and performing proton exchange,
Insertion loss decreases in the optical waveguide after annealing,
Moreover, it has been found that the variation in insertion loss is extremely small.

【0009】この理由は必ずしも明らかではないが、被
処理材の回転または振とうによって、被処理材の表面に
付着した液中の不純物が離脱するため、これによる特性
の劣化が生じないためと考えられる。また、被処理材の
表面の温度にムラが生じないことから、H+ の拡散量に
局所的な不均一が生じないことや、被処理材の表面付近
の液中にH+ の濃度ムラが生じないためと考えられる。
The reason for this is not clear, but it is considered that the impurities in the liquid adhering to the surface of the material to be treated are released by the rotation or shaking of the material to be treated, so that the characteristic deterioration due to this does not occur. To be Further, since no uneven temperature of the surface of the object to be treated, and that does not cause localized non-uniform diffusion of H +, the concentration unevenness of H + in the liquid near the surface of the material to be treated It is considered that it does not occur.

【0010】また、本発明者は、被処理材の方を液状の
酸中で定位置に固定し、液状の酸を被処理材の表面と平
行方向に攪拌し、液状の酸を被処理材に対して回転また
は振とうさせてみた。この結果、上記とほぼ同様の作用
効果が得られることが解った。
Further, the inventor of the present invention fixed the material to be treated in a fixed position in a liquid acid, stirred the liquid acid in a direction parallel to the surface of the material to be treated, and added the liquid acid to the material to be treated. I tried to rotate or shake it. As a result, it has been found that almost the same effects as the above can be obtained.

【0011】このように、被処理材を酸に対して相対的
に回転または振とうさせれば、上記の作用効果が得られ
るのだが、上記の場合は、被処理材を酸中に浸漬してい
た。しかし、被処理材の上に酸を注ぐ方法によっても、
上記の作用効果が得られた。即ち、酸に対して被処理材
が動的に接触すれば良いのである。
As described above, if the material to be treated is rotated or shaken relative to the acid, the above-mentioned effects can be obtained. In the above case, however, the material to be treated is immersed in the acid. Was there. However, even by the method of pouring acid on the material to be treated,
The above-mentioned effects are obtained. That is, the material to be treated may be brought into dynamic contact with the acid.

【0012】本発明に従って被処理材を酸に対して相対
的に回転させる際には、この回転速度を10〜200rp
m とすると好ましく、20〜100rpm とすると更に好
ましい。この回転速度が10rpm 未満であると、上記の
作用効果がさほど顕著ではない。この回転速度が200
rpm を超えると、かえって光導波路の挿入損失が増大す
る傾向がある。
When the material to be treated is rotated relative to the acid according to the present invention, the rotation speed is 10 to 200 rp.
It is preferably m, and more preferably 20 to 100 rpm. If the rotation speed is less than 10 rpm, the above-mentioned effects are not so remarkable. This rotation speed is 200
Above rpm, the insertion loss of the optical waveguide tends to increase.

【0013】以上、安息香酸の溶融液をプロトン交換源
として用いる場合について説明したが、他のプロトン交
換源においてもほぼ同様の作用効果が得られた。
Although the case where the molten liquid of benzoic acid is used as the proton exchange source has been described above, almost the same action and effect can be obtained with other proton exchange sources.

【0014】[0014]

【実施例】まず、本発明の態様について更に述べる。加
熱された液状の酸には、室温で固体の酸の溶融液と、室
温で液体の酸の加熱物とが含まれる。室温で固体の酸と
しては、安息香酸を例示できる。室温で液体の酸として
は、リン酸、ピロリン酸、亜リン酸、ノナン酸を例示で
きる。
EXAMPLES First, the aspect of the present invention will be further described. The heated liquid acid includes a melt of an acid that is solid at room temperature and a heated product of the acid that is liquid at room temperature. Examples of the solid acid at room temperature include benzoic acid. Examples of acids that are liquid at room temperature include phosphoric acid, pyrophosphoric acid, phosphorous acid, and nonanoic acid.

【0015】本発明においては、プロトン交換処理を行
う被処理材は、電気光学結晶からなる基板材料を含む。
この際、スラブ光導波路を形成する場合には、被処理材
として基板材料を酸中に浸漬する。三次元光導波路を形
成する場合には、基板材料の表面に、光導波路パターン
に沿った開口を有するマスキング層を設け、これを被処
理材とする。
In the present invention, the material to be treated for the proton exchange treatment includes a substrate material made of electro-optic crystal.
At this time, when forming a slab optical waveguide, a substrate material as a material to be processed is immersed in an acid. When forming a three-dimensional optical waveguide, a masking layer having openings along the optical waveguide pattern is provided on the surface of the substrate material, and this is used as the material to be treated.

【0016】酸の加熱蒸気中に被処理材を固定する時間
は、被処理材の熱容量や酸の加熱温度によって異なる。
また、好ましくは、密閉容器内で酸の加熱蒸気を還流
(リフラックス)させ、密閉容器内で加熱蒸気が常に循
環するようにしておく。
The time for fixing the material to be treated in the heated steam of acid varies depending on the heat capacity of the material to be treated and the heating temperature of the acid.
Further, preferably, the heated steam of the acid is refluxed in the closed container so that the heated steam is always circulated in the closed container.

【0017】被処理材の形態は種々変更できる。一つの
方法としては、平面的にみて略長方形状のチップ状の基
板材料を、本発明に従って処理できる。また、ウエハー
形状の基板材料を、本発明に従って処理することができ
る。いずれも、スラブ光導波路を形成する場合には、各
基板材料を酸中に浸漬することが好ましい。
The form of the material to be treated can be variously changed. As one method, a chip-shaped substrate material having a substantially rectangular shape in plan view can be treated according to the present invention. Also, wafer-shaped substrate materials can be processed according to the present invention. In any case, when forming a slab optical waveguide, it is preferable to immerse each substrate material in an acid.

【0018】上記したウエハー形状の基板材料に三次元
光導波路を形成する場合には、次のようにする。まず、
基板材料の表面にマスキング層を設け、マスキング層の
表面にフォトレジスト層を設け、光導波路に対応する平
面的パターンの開口をフォトレジスト層に設ける。この
際には、例えばマッハツエンダー型や直線状のパターン
を多数形成する。
When a three-dimensional optical waveguide is formed on the above-mentioned wafer-shaped substrate material, the following is performed. First,
A masking layer is provided on the surface of the substrate material, a photoresist layer is provided on the surface of the masking layer, and a planar pattern of openings corresponding to the optical waveguide is provided in the photoresist layer. At this time, for example, many Mach-Zehnder type or linear patterns are formed.

【0019】次いで、マスキング層をエッチングし、フ
ォトレジスト層を除去して、被処理材を得る。次いで、
基板材料の露出部分を酸に接触させることで、基板材料
に三次元光導波路を形成する。こうして得たウエハーか
ら、多数のチップ状の光導波路基板を切り出す。
Then, the masking layer is etched and the photoresist layer is removed to obtain a material to be treated. Then
A three-dimensional optical waveguide is formed in the substrate material by contacting the exposed portion of the substrate material with acid. A large number of chip-shaped optical waveguide substrates are cut out from the wafer thus obtained.

【0020】上記したチップ状の基板材料に三次元光導
波路を形成する場合も、まず基板材料の表面にマスキン
グ層を設け、マスキング層の表面にフォトレジスト層を
設け、例えば略Y字状、略I字状などのパターンの開口
をフォトレジスト層に設ける。この後は、ほぼ上記のよ
うに処理する。
Also in the case of forming a three-dimensional optical waveguide on the above-mentioned chip-shaped substrate material, first, a masking layer is provided on the surface of the substrate material, and a photoresist layer is provided on the surface of the masking layer. An opening having a pattern such as an I shape is provided in the photoresist layer. After that, the processing is performed as described above.

【0021】以下、更に具体的な実験結果について述べ
る。X面カットした厚さ1mmの、ニオブ酸リチウム単結
晶からなるウエハー状の基板材料に、抵抗加熱及び真空
蒸着によってアルミニウム膜を形成した。アルミニウム
膜の表面にフォトレジスト層を設け、露光によってフォ
トレジスト層に開口を設け、アルミニウム膜をエッチン
グし、フォトレジスト層を除去した。この状態で、基板
材料の表面には、多数の直線状導波路のパターンがアル
ミニウム膜によって形成されている。
Hereinafter, more specific experimental results will be described. An aluminum film was formed on a wafer-shaped substrate material made of a lithium niobate single crystal having a thickness of 1 mm, which was cut in the X plane, by resistance heating and vacuum deposition. A photoresist layer was provided on the surface of the aluminum film, an opening was provided in the photoresist layer by exposure, the aluminum film was etched, and the photoresist layer was removed. In this state, a large number of linear waveguide patterns are formed by the aluminum film on the surface of the substrate material.

【0022】こうして得た被処理材を用い、図1に模式
的に示す装置を用いてプロトン交換を行った。丸底のガ
ラス製容器10を反応容器として用いた。本例では、ガ
ラス製容器10の寸法を、直径150mm、高さ130mm
の有底円筒形状とした。ガラス製容器10の上にガラス
製の蓋8をかぶせ、容器10の内側を密閉した。蓋8に
は、筒状の突起8a、8b、8cが設けられる。突起8
bにはコンデンサー9が取り付けられ、突起8cの開口
は、シリコン栓で密封されている。
Using the material to be treated thus obtained, proton exchange was carried out using the apparatus schematically shown in FIG. A round bottom glass container 10 was used as a reaction container. In this example, the dimensions of the glass container 10 are 150 mm in diameter and 130 mm in height.
It has a bottomed cylindrical shape. A glass lid 8 was put on the glass container 10 to seal the inside of the container 10. The lid 8 is provided with cylindrical protrusions 8a, 8b, 8c. Protrusion 8
A condenser 9 is attached to b, and the opening of the protrusion 8c is sealed with a silicon stopper.

【0023】テフロン等の耐蝕性材料からなるシャフト
7が、突起8aの開口を通して容器10内に挿入され、
シャフト7の上端がモーター6の回転軸に連結されてい
る。シャフト7と突起8aの開口との間は、テフロン等
からなるシール部材によってシールされている。
The shaft 7 made of a corrosion resistant material such as Teflon is inserted into the container 10 through the opening of the projection 8a,
The upper end of the shaft 7 is connected to the rotating shaft of the motor 6. A seal member made of Teflon or the like seals between the shaft 7 and the opening of the protrusion 8a.

【0024】なお、被処理材を振とうする場合には、突
起8aの開口を、シャフト7が振とうできるようにし、
モーター6に代えて振とう機構を配置した。以下は、図
1に示す、被処理材を回転する場合について、詳細に説
明する。
When the material to be treated is shaken, the shaft 7 can be shaken through the opening of the protrusion 8a.
A shaking mechanism was arranged in place of the motor 6. Hereinafter, the case of rotating the material to be processed shown in FIG. 1 will be described in detail.

【0025】容器13中に油14が収容され、加熱装置
15の投げ込みヒーター15aが油14中に投入されて
いる。容器10の下部が油14中に浸漬されている。
The oil 14 is contained in the container 13, and the throw-in heater 15a of the heating device 15 is put into the oil 14. The lower part of the container 10 is immersed in the oil 14.

【0026】シャフト7の下端には枠24が取り付けら
れ、枠24の下端に受け皿20が取り付けられている。
図2(a)はこの受け皿20を示す平面図であり、図2
(b)は受け皿20の正面図である。
A frame 24 is attached to the lower end of the shaft 7, and a tray 20 is attached to the lower end of the frame 24.
FIG. 2A is a plan view showing the tray 20.
(B) is a front view of the tray 20.

【0027】受け皿20の平面的輪郭は略円形であり、
円形の底面20aを囲むように、円弧状の側壁20bが
設けられている。本例では、4箇所に切り欠き22が形
成されており、切り欠き22は底面20aよりも深くな
っている。底面20aに所定個数の円形貫通孔23が設
けられている。本例では、底面20aの寸法を、例えば
直径100mmとし、円形貫通孔23の直径を4mmとし、
底面20aに被処理材21を載せた。ただし、図2
(a)においては、被処理材21を図示省略した。
The planar contour of the tray 20 is substantially circular,
An arcuate side wall 20b is provided so as to surround the circular bottom surface 20a. In this example, the notches 22 are formed at four locations, and the notches 22 are deeper than the bottom surface 20a. A predetermined number of circular through holes 23 are provided on the bottom surface 20a. In this example, the bottom surface 20a has a diameter of 100 mm, and the circular through hole 23 has a diameter of 4 mm.
The material to be processed 21 was placed on the bottom surface 20a. However, Figure 2
In (a), the material 21 to be treated is omitted from the drawing.

【0028】図3の断面図に示すように、シャフト7の
下端には、枠24の平板状の基部24aが固定され、基
部24aの両端に、平板状の腕部24bがそれぞれ設け
られている。相対向する一対の腕部24bに、受け皿2
0が挟まれ、ボルト等によって固定されている。
As shown in the sectional view of FIG. 3, a flat plate-shaped base portion 24a of the frame 24 is fixed to the lower end of the shaft 7, and flat plate-shaped arm portions 24b are provided at both ends of the base portion 24a. . The tray 2 is provided on the pair of arms 24b facing each other.
0 is sandwiched and fixed by bolts or the like.

【0029】プロトン交換を行う際には、本実施例で
は、安息香酸750gを容器10内に投入し、油14の
温度を195℃まで上昇させ、安息香酸を完全に溶融さ
せる。この溶融液18内で受け皿20、枠24を回転さ
せながら約2時間放置し、溶融液18の温度を均一化す
る。この間、容器10の全体を保温し、コンデンサー9
内で矢印Bのように冷却水を循環させ、安息香酸が定常
的に還流(リフラックス)するようにする。こうした装
置であれば、安息香酸の蒸発による液量の減少はほとん
どなく、常圧で長時間、プロトン交換工程を実施するこ
とができる。
When carrying out the proton exchange, in this embodiment, 750 g of benzoic acid is put into the container 10 and the temperature of the oil 14 is raised to 195 ° C. to completely melt the benzoic acid. The pan 20 and the frame 24 are allowed to stand in the melt 18 for about 2 hours while being rotated to make the temperature of the melt 18 uniform. During this time, the entire container 10 is kept warm and the condenser 9
Cooling water is circulated in the inside as indicated by arrow B so that the benzoic acid is constantly refluxed. With such an apparatus, there is almost no decrease in the amount of liquid due to evaporation of benzoic acid, and the proton exchange step can be carried out at normal pressure for a long time.

【0030】前記したようにフォトレジスト層を除去し
た後の被処理材21を、アセトン、イソプロピルアルコ
ール、純水で超音波洗浄する。シャフト7を上昇させ、
受け皿20が蓋8の内側に位置するようにする。容器1
0と蓋8との間にテフロン製の仕切り板を挟み、容器1
0と蓋8との内側空間を分離する。蓋8を持ち上げ、受
け皿20の上に被処理材21を乗せる。このとき、容器
10には、テフロン製の仕切り板によって蓋がされてい
るので、安息香酸の蒸気は密閉されたままである。そし
て、蓋8を閉め、テフロン製の仕切り板を引き抜き、受
け皿20を安息香酸の蒸気に触れさせる。
The material 21 to be processed after the photoresist layer is removed as described above is ultrasonically cleaned with acetone, isopropyl alcohol and pure water. Raise the shaft 7,
The saucer 20 is located inside the lid 8. Container 1
A partition plate made of Teflon is sandwiched between the container 0 and the lid 8, and the container 1
The inner space between 0 and the lid 8 is separated. The lid 8 is lifted, and the processed material 21 is placed on the saucer 20. At this time, since the container 10 is covered with the partition plate made of Teflon, the vapor of benzoic acid remains sealed. Then, the lid 8 is closed, the partition plate made of Teflon is pulled out, and the saucer 20 is exposed to the vapor of benzoic acid.

【0031】そして、シャフト7をゆっくりと下降さ
せ、受け皿20を溶融液18中に浸漬する。次いで、1
95℃で20分間プロトン交換を行った。この際、シャ
フト7を矢印A方向に回転させることにより、受け皿2
0内の被処理材21を、本発明に従って回転させた。こ
の回転速度は、図4に示すように種々変更した。ただ
し、図4における横軸は対数目盛りによって表した。
Then, the shaft 7 is slowly lowered to immerse the pan 20 in the melt 18. Then 1
Proton exchange was carried out at 95 ° C for 20 minutes. At this time, by rotating the shaft 7 in the direction of arrow A, the tray 2
The material to be treated 21 in 0 was rotated according to the present invention. The rotation speed was variously changed as shown in FIG. However, the horizontal axis in FIG. 4 is represented by a logarithmic scale.

【0032】プロトン交換が終了した後、シャフト7を
上昇させ、受け皿20を溶融液18から取り出し、空間
19に位置させる。このとき、受け皿20に残った溶融
液は、円形貫通孔23から流れ落ちる。
After the proton exchange is completed, the shaft 7 is lifted, the pan 20 is taken out of the melt 18, and is placed in the space 19. At this time, the melt remaining in the pan 20 flows down from the circular through hole 23.

【0033】そして、シャフト7を矢印Aのように回転
させ、被処理材21の表面に付着した溶融液を、遠心力
によって側壁20bの方へと飛散させ、除去した。
Then, the shaft 7 was rotated as shown by the arrow A, and the molten liquid adhering to the surface of the material to be treated 21 was scattered and removed toward the side wall 20b by the centrifugal force to be removed.

【0034】そして、前記したのと全く逆の手順に従
い、テフロン製の仕切り板を用いて、容器10内からウ
エハーを取り出す。このウエハーを、エタノール、アセ
トン、イソプロピルアルコール、純水で超音波洗浄す
る。次いで通常のエッチング技術によりアルミニウム膜
を除去する。
Then, the wafer is taken out from the container 10 by using a partition plate made of Teflon according to the procedure which is completely opposite to the above. The wafer is ultrasonically cleaned with ethanol, acetone, isopropyl alcohol, and pure water. Then, the aluminum film is removed by a usual etching technique.

【0035】次いで、H+ の単結晶内での拡散を促進
し、低損失の安定な光導波路を得るため、このウエハー
をアニールした。具体的には、ガラス製シャーレの中央
部に白金ワイヤー製の治具を設置し、この治具の上にウ
エハーを載せ、基板がガラスに触れないようにし、ガラ
ス製の蓋をする。このシャーレを電気炉内に入れ、室温
から340℃まで10℃/分で昇温し、340℃で7時
間保持した。次いで自然放冷して100℃以下とし、ウ
エハーを取り出した。
Next, this wafer was annealed in order to promote diffusion of H + in the single crystal and obtain a stable optical waveguide with low loss. Specifically, a platinum wire jig is placed in the center of a glass petri dish, a wafer is placed on the jig so that the substrate does not touch the glass, and a glass lid is closed. This petri dish was placed in an electric furnace, heated from room temperature to 340 ° C. at 10 ° C./min, and kept at 340 ° C. for 7 hours. Then, it was naturally cooled to 100 ° C. or lower, and the wafer was taken out.

【0036】340℃で温度を保持した間は、電気炉内
の温度分布は、シャーレを収容した空間の範囲内では均
一であることを、電気炉内の各所に取り付けた熱電対で
確認した。また、340℃で温度を保持した間の温度変
動は±0.5 ℃となるように制御した。
While the temperature was maintained at 340 ° C., it was confirmed by thermocouples attached to various places in the electric furnace that the temperature distribution in the electric furnace was uniform within the space containing the petri dish. The temperature fluctuation was controlled to be ± 0.5 ° C while the temperature was kept at 340 ° C.

【0037】アニール後の3インチウエハーを切断し、
チップ状の光導波路基板を切り出した。この表面には、
直線状の光導波路が形成されている。次いで光導波路の
端面を高速ラップ、メカノケミカルポリッシングによっ
て、光学研磨する。次いで、端面を光学研磨した光導波
路基板を通常の光学系にセットし、挿入損失を評価し
た。この結果を図4に示す。
After cutting the 3 inch wafer after annealing,
A chip-shaped optical waveguide substrate was cut out. On this surface,
A linear optical waveguide is formed. Next, the end face of the optical waveguide is optically polished by high-speed lapping and mechanochemical polishing. Next, the optical waveguide substrate whose end face was optically polished was set in a normal optical system, and the insertion loss was evaluated. The result is shown in FIG.

【0038】図4から解るように、本発明に従って被処
理材21を回転させながらプロトン交換することで、光
導波路の挿入損失のバラツキが小さくなり、かつ挿入損
失が小さくなった。特に、被処理材21の回転速度を1
0〜200rpm 、更には20〜100rpm とすると、最
も効果が大きくなった。
As can be seen from FIG. 4, by performing proton exchange while rotating the material to be treated 21 according to the present invention, the variation in insertion loss of the optical waveguide was reduced and the insertion loss was reduced. Especially, the rotation speed of the processed material 21 is set to 1
At 0 to 200 rpm, and further at 20 to 100 rpm, the greatest effect was obtained.

【0039】また、図5に、本発明に従って被処理材2
1を振とうさせながらプロトン交換を行った場合の、振
とう速度と光導波路の挿入損失との関係を示す。ただ
し、図5において、「○」印は、振とう幅20mmで往復
振とうさせた場合を示す。「×」印は、8の字形に振と
うさせた場合であり、振とう幅は20mm×25mmであ
る。
Further, FIG. 5 shows a material 2 to be treated according to the present invention.
1 shows the relationship between the shaking speed and the insertion loss of the optical waveguide when proton exchange is performed while shaking 1. However, in FIG. 5, the mark “◯” indicates the case where the plate is shaken back and forth with a shaking width of 20 mm. The "x" mark indicates the case of shaking in a figure 8 shape, and the shaking width is 20 mm x 25 mm.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上述べたように、本発明に従ってプロ
トン交換法で光導波路基板を製造すれば、光導波路の挿
入損失のバラツキが小さくなり、挿入損失が小さくな
り、品質の一定した光導波路基板を安定して製造でき
る。
As described above, when the optical waveguide substrate is manufactured by the proton exchange method according to the present invention, the variation of the insertion loss of the optical waveguide is reduced, the insertion loss is reduced, and the optical waveguide substrate of constant quality is obtained. Can be manufactured stably.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】プロトン交換用の装置を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a device for proton exchange.

【図2】(a) は受け皿20を示す平面図であり、(b) は受
け皿20を示す正面図である。
2 (a) is a plan view showing a tray 20 and FIG. 2 (b) is a front view showing the tray 20. FIG.

【図3】受け皿20内の被処理材21を安息香酸の蒸気に曝
している状態を概略的に示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a material to be treated 21 in a tray 20 is exposed to benzoic acid vapor.

【図4】ウエハー状の被処理材21の回転速度と、光導
波路の挿入損失との関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the rotation speed of the wafer-shaped material to be processed 21 and the insertion loss of the optical waveguide.

【図5】被処理材21を振とうさせながらプロトン交換
を行った場合の、振とう速度と光導波路の挿入損失との
関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the shaking speed and the insertion loss of the optical waveguide when proton exchange is performed while shaking the material to be treated 21.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

18 安息香酸の溶融液 20 受け皿 21 被処理材 A シャフト7の回転方向 18 Melted solution of benzoic acid 20 Sauce 21 Material to be processed A Rotating direction of shaft 7

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気光学結晶からなる基板材料を含む被
処理材を、加熱された液状の酸に動的に接触させること
によって前記基板材料に光導波路を形成する、光導波路
基板の製造方法。
1. A method of manufacturing an optical waveguide substrate, wherein an optical waveguide is formed on the substrate material by dynamically contacting a material to be treated containing the substrate material made of an electro-optic crystal with a heated liquid acid.
【請求項2】 前記被処理材を前記酸に接触させた状態
でこの被処理材を酸に対して相対的に回転または振とう
させることを特徴とする、請求項1記載の光導波路基板
の製造方法。
2. The optical waveguide substrate according to claim 1, wherein the material to be processed is rotated or shaken relative to the acid while the material to be processed is in contact with the acid. Production method.
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