JPH0776097B2 - ガラス膜製造装置 - Google Patents
ガラス膜製造装置Info
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- JPH0776097B2 JPH0776097B2 JP62010378A JP1037887A JPH0776097B2 JP H0776097 B2 JPH0776097 B2 JP H0776097B2 JP 62010378 A JP62010378 A JP 62010378A JP 1037887 A JP1037887 A JP 1037887A JP H0776097 B2 JPH0776097 B2 JP H0776097B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- flame
- glass
- laminar flow
- torch
- Prior art date
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
- C03B19/1415—Reactant delivery systems
- C03B19/1423—Reactant deposition burners
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
- C03B19/1446—Means for after-treatment or catching of worked reactant gases
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の産業上利用分野〕 本発明は、ガラス膜製造装置に関するものであり、詳し
くは、石英ガラス基板やシリコン基板上にガラス膜、特
に光通信用部品分野に広範囲な応用をもつガラス光導波
膜を形成する装置において、ガラス膜の厚さ、およびガ
ラス組成を均一に製造する装置に関するものである。
くは、石英ガラス基板やシリコン基板上にガラス膜、特
に光通信用部品分野に広範囲な応用をもつガラス光導波
膜を形成する装置において、ガラス膜の厚さ、およびガ
ラス組成を均一に製造する装置に関するものである。
石英ガラス基板やシリコン基板上に形成可能な石英系ガ
ラス光導波路は、石英系ファイバとの整合性が良いこと
から実用的な導波形光部品の実現手段として期待されて
いる。前記基板上に高品質な石英系光導波路を形成する
には、基板上に一様な厚さを有するガラス膜を堆積す
る技術、ガラス膜の組成ゆらぎを極力抑制する技術、
の２つの要素を満たす石英系光導波膜の製造方法の開発
が必須である。
ラス光導波路は、石英系ファイバとの整合性が良いこと
から実用的な導波形光部品の実現手段として期待されて
いる。前記基板上に高品質な石英系光導波路を形成する
には、基板上に一様な厚さを有するガラス膜を堆積す
る技術、ガラス膜の組成ゆらぎを極力抑制する技術、
の２つの要素を満たす石英系光導波膜の製造方法の開発
が必須である。
本発明者らは、上記目的に沿って検討を進めた結果、
，を満足する製造方法として、ガラス光導波膜の製
造方法〔特願昭56−203349号（特開昭58−105111号）〕
を提案した。この方法の実施するための装置の一構成例
を第１図に示す。
，を満足する製造方法として、ガラス光導波膜の製
造方法〔特願昭56−203349号（特開昭58−105111号）〕
を提案した。この方法の実施するための装置の一構成例
を第１図に示す。
この装置で光導波膜を製造するには、まずターンテーブ
ル２の上に基板１を並べ、基板温度を上昇させるととも
に（基板加熱用ヒータはターンテーブル２の下部に設置
されている）、ターンテーブル回転装置３によりターン
テーブル２を回転させる。次ぎに、原料ガス供給装置９
から原料ガス導管10を通して、ガラス微粒子合成トーチ
５（以下、単にトーチと称す）にO2ガス、H2ガスを供給
し、トーチ吹出部に酸水素炎を形成して基板１に吹きつ
ける。同時にトーチ５は、トーチ移動装置８によりター
ンテーブル２の半径方向に平行往復運動せしめる。基板
温度が所望の値（600〜800℃）に達した後、原料ガス供
給装置９からトーチ５にガラス原料ガスを送ると、火炎
中で加水分解反応が生じ、基板１上にガラス微粒子が堆
積する。そして余剰のガス微粒子は火炎流とともに排気
管６より排気ガス処理装置７に排気される構造になって
いる。
ル２の上に基板１を並べ、基板温度を上昇させるととも
に（基板加熱用ヒータはターンテーブル２の下部に設置
されている）、ターンテーブル回転装置３によりターン
テーブル２を回転させる。次ぎに、原料ガス供給装置９
から原料ガス導管10を通して、ガラス微粒子合成トーチ
５（以下、単にトーチと称す）にO2ガス、H2ガスを供給
し、トーチ吹出部に酸水素炎を形成して基板１に吹きつ
ける。同時にトーチ５は、トーチ移動装置８によりター
ンテーブル２の半径方向に平行往復運動せしめる。基板
温度が所望の値（600〜800℃）に達した後、原料ガス供
給装置９からトーチ５にガラス原料ガスを送ると、火炎
中で加水分解反応が生じ、基板１上にガラス微粒子が堆
積する。そして余剰のガス微粒子は火炎流とともに排気
管６より排気ガス処理装置７に排気される構造になって
いる。
通常、光導波膜の構造は、基板１上にバッファ層、コア
層、保護層の順に多層構造になっているので、トーチ５
に供給するガラス原料ガスの組成を所定のプランに従っ
て変化させガラス微粒子を堆積させる。
層、保護層の順に多層構造になっているので、トーチ５
に供給するガラス原料ガスの組成を所定のプランに従っ
て変化させガラス微粒子を堆積させる。
第１図に示す方法で、製造される光導波膜の品質に最も
重要な役割を果たすガラス微粒子の堆積部の模式図を第
２図に示す。第２図において基板１の表面がガラス微粒
子を含んだ火炎層流12にさらされつつ、基板１上にガラ
ス微粒子を堆積させることが高品質光導波膜製造のポイ
ントである。ガラス微粒子を含んだ火炎流の層流状態を
実現するには、最適なトーチの配置と、基板面に堆積さ
れない余剰ガラス微粒子の排気方法とが必須条件であ
り、このような層流状態の実現が先に提案した光導波膜
の製造方法の主眼である。すなわち、第２図において基
板面に対してトーチ５を所望の角度θ傾けて設置し、ト
ーチ５の先端に形成されるガラス微粒子を含んだ火炎層
流12の吹出方向と基板１の移動方向を一致させ、かつ基
板１面に堆積されない余剰ガラス微粒子をすみやかに排
気する排気管６を火炎層流12の下流側に設けることによ
り、火炎層流を保ちながら基板面にガラス微粒子を堆積
する方法である。なお、符合11は基板１の温度を測定す
るための光高温計である。
重要な役割を果たすガラス微粒子の堆積部の模式図を第
２図に示す。第２図において基板１の表面がガラス微粒
子を含んだ火炎層流12にさらされつつ、基板１上にガラ
ス微粒子を堆積させることが高品質光導波膜製造のポイ
ントである。ガラス微粒子を含んだ火炎流の層流状態を
実現するには、最適なトーチの配置と、基板面に堆積さ
れない余剰ガラス微粒子の排気方法とが必須条件であ
り、このような層流状態の実現が先に提案した光導波膜
の製造方法の主眼である。すなわち、第２図において基
板面に対してトーチ５を所望の角度θ傾けて設置し、ト
ーチ５の先端に形成されるガラス微粒子を含んだ火炎層
流12の吹出方向と基板１の移動方向を一致させ、かつ基
板１面に堆積されない余剰ガラス微粒子をすみやかに排
気する排気管６を火炎層流12の下流側に設けることによ
り、火炎層流を保ちながら基板面にガラス微粒子を堆積
する方法である。なお、符合11は基板１の温度を測定す
るための光高温計である。
この従来の製造方法について、実験を繰り返し検討した
結果以下の問題点が明らかになった。
結果以下の問題点が明らかになった。
１） 第２図において矢印Ａから見た装置配置と空気の
流れの模式図を第３図に示す。なお、トーチは省略して
ある。第３図において火炎流12は層流状態を保ちながら
基板１面をさらし、基板１面上でわずかに広がりながら
排気管６に排気される。この工程中、空気の流れは図中
破線矢印で示すように、排気口の周囲から排句口に向か
って流れる。このように火炎流12は一方向の流れである
のに対して、空気の流れはあらゆる方向から排気口に向
かって流れるために、なんらかの外乱が生じると空気の
流れに変化が生じ、このため火炎流は層流状態を保ちな
がら、あるいは瞬間的に乱流となって火炎全体がゆらい
でしまうという問題がある。これによって基板面に形成
されるガラス膜に層状脈理が発生してしまい光導波膜の
光学特性が劣化する。
流れの模式図を第３図に示す。なお、トーチは省略して
ある。第３図において火炎流12は層流状態を保ちながら
基板１面をさらし、基板１面上でわずかに広がりながら
排気管６に排気される。この工程中、空気の流れは図中
破線矢印で示すように、排気口の周囲から排句口に向か
って流れる。このように火炎流12は一方向の流れである
のに対して、空気の流れはあらゆる方向から排気口に向
かって流れるために、なんらかの外乱が生じると空気の
流れに変化が生じ、このため火炎流は層流状態を保ちな
がら、あるいは瞬間的に乱流となって火炎全体がゆらい
でしまうという問題がある。これによって基板面に形成
されるガラス膜に層状脈理が発生してしまい光導波膜の
光学特性が劣化する。
２） 基板１面に形成される光導波膜の品質は、第２図
に示した基板１面とトーチ５とのなす角度θ（厳密には
基板面と火炎層流とのなす角度）に依存し、角度θが小
さい場合はガラス微粒子の付着効率が著しく劣化し、角
度θが大きい場合、例えば第４図に示すように角度θ＝
90゜の場合には火炎層流12は基板面上で一様に広がり、
図中に示した部分ａで乱流となると同時に排気管６側の
火炎だけしか排気されなくなる問題がある。また、綿状
のガラス微粒子が堆積する部分があり、これがために堆
積される多孔質ガラス膜にクラックが生じる問題があ
る。本発明者らの検討によれば、角度θは65゜〜75゜が
最適でこの範囲以外では上記問題が生じてくる。
に示した基板１面とトーチ５とのなす角度θ（厳密には
基板面と火炎層流とのなす角度）に依存し、角度θが小
さい場合はガラス微粒子の付着効率が著しく劣化し、角
度θが大きい場合、例えば第４図に示すように角度θ＝
90゜の場合には火炎層流12は基板面上で一様に広がり、
図中に示した部分ａで乱流となると同時に排気管６側の
火炎だけしか排気されなくなる問題がある。また、綿状
のガラス微粒子が堆積する部分があり、これがために堆
積される多孔質ガラス膜にクラックが生じる問題があ
る。本発明者らの検討によれば、角度θは65゜〜75゜が
最適でこの範囲以外では上記問題が生じてくる。
３） 従来技術では、基板移動方向と火炎層流12の入射
方向を一致させることで層流状態を保っていた。製造装
置の設計小型化を考慮すれば火炎層流12の入射方向に対
する基板移動が正方向と逆方向を繰り返しても局部的な
乱流が生じることなく高品質光導波膜が製造できること
が望ましい。本発明者らの検討によれば従来技術におい
てもトーチ角度θ、排気流量、基板面とトーチ先端との
距離及び排気管の設置位置等の条件を最適化することに
より基板移動が逆方向でも火炎層流の局部的な乱流が生
じることなく高品質光導波膜が製造できることを確認し
たが、乱流を生ぜしめぬようにするための前記諸条件の
最適化が非常に難しいという欠点がある。
方向を一致させることで層流状態を保っていた。製造装
置の設計小型化を考慮すれば火炎層流12の入射方向に対
する基板移動が正方向と逆方向を繰り返しても局部的な
乱流が生じることなく高品質光導波膜が製造できること
が望ましい。本発明者らの検討によれば従来技術におい
てもトーチ角度θ、排気流量、基板面とトーチ先端との
距離及び排気管の設置位置等の条件を最適化することに
より基板移動が逆方向でも火炎層流の局部的な乱流が生
じることなく高品質光導波膜が製造できることを確認し
たが、乱流を生ぜしめぬようにするための前記諸条件の
最適化が非常に難しいという欠点がある。
本発明は、第３図において層流状態の火炎流が排気口に
吸い込まれる方向に対して、極力空気の流れを制御する
手段を設け、これにより従来技術の前記諸問題を解決し
て外乱やトーチ設置角度θに関係なく、常に安定した火
炎層流状態を実現し、石英系ガラス膜、特に高品質光導
波膜の設置を提供するものである。
吸い込まれる方向に対して、極力空気の流れを制御する
手段を設け、これにより従来技術の前記諸問題を解決し
て外乱やトーチ設置角度θに関係なく、常に安定した火
炎層流状態を実現し、石英系ガラス膜、特に高品質光導
波膜の設置を提供するものである。
本発明者らは、従来技術の問題点を明確にした上で、そ
の解決手段を種々検討したところ、従来技術の問題であ
る火炎層流のゆらぎ及び局部的な乱流を防止するには、
排気口に排気される火炎層流の流れと空気の流れを極力
同一方向とすることにより解決できることを見出し、本
発明に至ったものである。
の解決手段を種々検討したところ、従来技術の問題であ
る火炎層流のゆらぎ及び局部的な乱流を防止するには、
排気口に排気される火炎層流の流れと空気の流れを極力
同一方向とすることにより解決できることを見出し、本
発明に至ったものである。
すなわち、本発明によるガラス膜製造装置は、ガラス微
粒子を含む火炎層流を基板上方より直接吹きつけるよう
配置されたガラス微粒子合成トーチと、基板上に付着し
なかった余剰のガラス微粒子を含む火炎層流を基板近傍
から排気する排気管とからなるガラス膜製造装置におい
て、合成トーチ近傍に、少なくとも前記火炎層流の排気
管方向に沿うガス流を供給できるガス供給部を設け、前
記ガス供給部は一端がガス供給口で他端が排気口である
給気管であり、この給気管側面に火炎層流を前記給気管
内に吹き込むためのガラス微粒子合成トーチ用窓、反対
側面に、前記火炎層流が基板に吹き付けられるように開
口したガラス微粒子堆積用基板用窓を設けたことを特徴
としている。
粒子を含む火炎層流を基板上方より直接吹きつけるよう
配置されたガラス微粒子合成トーチと、基板上に付着し
なかった余剰のガラス微粒子を含む火炎層流を基板近傍
から排気する排気管とからなるガラス膜製造装置におい
て、合成トーチ近傍に、少なくとも前記火炎層流の排気
管方向に沿うガス流を供給できるガス供給部を設け、前
記ガス供給部は一端がガス供給口で他端が排気口である
給気管であり、この給気管側面に火炎層流を前記給気管
内に吹き込むためのガラス微粒子合成トーチ用窓、反対
側面に、前記火炎層流が基板に吹き付けられるように開
口したガラス微粒子堆積用基板用窓を設けたことを特徴
としている。
本発明によれば、前述のように火炎層流に沿ってガス流
を流すものであるが、このガス流は前記火炎層流のう
ち、排気方向に流れる火炎層流に沿わせて流せばよく、
必ずしも合成トーチ５より排気までの火炎層流の流れ全
体に沿わせて流す必要はない。また、後述のように、前
記火炎層流12に沿わせて流すガス流の発生機構は、、ガ
ラス膜形成雰囲気の気圧変化によって前記火炎層流12に
沿うガス流を形成するようにする（第５図参照）。
を流すものであるが、このガス流は前記火炎層流のう
ち、排気方向に流れる火炎層流に沿わせて流せばよく、
必ずしも合成トーチ５より排気までの火炎層流の流れ全
体に沿わせて流す必要はない。また、後述のように、前
記火炎層流12に沿わせて流すガス流の発生機構は、、ガ
ラス膜形成雰囲気の気圧変化によって前記火炎層流12に
沿うガス流を形成するようにする（第５図参照）。
第５図に本発明の実施形態例の模式図を示す。なお、本
発明はこれらの実施例形態例に限定されるものではない
ことを付記する。第５図は空気の流れ方向を制御するも
のであって、空気を流れを制御するために給気管13を設
けてある。
発明はこれらの実施例形態例に限定されるものではない
ことを付記する。第５図は空気の流れ方向を制御するも
のであって、空気を流れを制御するために給気管13を設
けてある。
第５図に示した方法は、給気口Ｉと排気口Ｅを一体化し
た給気管13であるガス供給部を有している。そしてこの
給気管13を火炎層流12の排気方向に前記火炎層流12を覆
うように設けている。この給気管13な上部に合成トーチ
５の先端部が挿入可能なガラス微粒子合成トーチ用窓W1
とガラス微粒子が堆積する基板１面に前記ガラス微粒子
を直接吹きつけ可能なように、その下部に基板用窓W2と
を設けた構造になっている。前記排気口Ｅは排気管６に
接続しており、前記排気管６は排気制御弁14を介して排
気ガス処理装置７（第１図参照）に接続している。
た給気管13であるガス供給部を有している。そしてこの
給気管13を火炎層流12の排気方向に前記火炎層流12を覆
うように設けている。この給気管13な上部に合成トーチ
５の先端部が挿入可能なガラス微粒子合成トーチ用窓W1
とガラス微粒子が堆積する基板１面に前記ガラス微粒子
を直接吹きつけ可能なように、その下部に基板用窓W2と
を設けた構造になっている。前記排気口Ｅは排気管６に
接続しており、前記排気管６は排気制御弁14を介して排
気ガス処理装置７（第１図参照）に接続している。
一方前記給気管13の給気口Ｉは開口状態になっている。
このような構成であるため、合成トーチ５よりガラス微
粒子を含む火炎層流12を供給すると、前記火炎層流12は
合成トーチ用窓W1より給気管13内に導入され、基板用窓
W2を介して基板１に直接吹きつけられる。前記基板１上
にガラス微粒子を堆積させたのち、前記火炎層流12は排
気ガス処理装置７によって吸引されて、排気口Ｅより排
気管６および排気制御弁14を通って排気される。このと
き給気管13の、前記火炎層流12の排気方向と反対方向部
分は負圧状態になり、かつ前記給気口Ｉは開口状態にな
っているために、前記給気口Ｉより雰囲気気体、たとえ
ば空気が流れ込み、前記火炎層流12に沿って流れること
になる。すなわち火炎層流12の排気方向にガス流が発生
し、この結果、ガス流を火炎層流12の排気方向に流すこ
とが可能となる。なお、前記給気口Ｉより前記給気管13
に流れ込むガス流量は、前記排気制御弁14によって制御
できる。
粒子を含む火炎層流12を供給すると、前記火炎層流12は
合成トーチ用窓W1より給気管13内に導入され、基板用窓
W2を介して基板１に直接吹きつけられる。前記基板１上
にガラス微粒子を堆積させたのち、前記火炎層流12は排
気ガス処理装置７によって吸引されて、排気口Ｅより排
気管６および排気制御弁14を通って排気される。このと
き給気管13の、前記火炎層流12の排気方向と反対方向部
分は負圧状態になり、かつ前記給気口Ｉは開口状態にな
っているために、前記給気口Ｉより雰囲気気体、たとえ
ば空気が流れ込み、前記火炎層流12に沿って流れること
になる。すなわち火炎層流12の排気方向にガス流が発生
し、この結果、ガス流を火炎層流12の排気方向に流すこ
とが可能となる。なお、前記給気口Ｉより前記給気管13
に流れ込むガス流量は、前記排気制御弁14によって制御
できる。
またこのような給気管13を有する場合においては、前記
ガス流を雰囲気気体、たとえば空気の給気管13への負圧
吸引によって形成するため、前記雰囲気内の埃などを一
緒に吸引してしまう虞がある。このため前記給気管13の
給気口Ｉにフィルタなどを設けて火炎層流12に沿って流
れるガス流を浄化するのが好ましい。
ガス流を雰囲気気体、たとえば空気の給気管13への負圧
吸引によって形成するため、前記雰囲気内の埃などを一
緒に吸引してしまう虞がある。このため前記給気管13の
給気口Ｉにフィルタなどを設けて火炎層流12に沿って流
れるガス流を浄化するのが好ましい。
この方法によれば、従来技術では不可能であったトーチ
角度θを90゜としても火炎の乱流が生じることなく極め
て安定な火炎層流状態を実現することができる。
角度θを90゜としても火炎の乱流が生じることなく極め
て安定な火炎層流状態を実現することができる。
以下、本発明の実施例を第５図を用いて詳細に説明す
る。なお、本発明では第５図に示したガス供給部を有す
る以外は第１図に示した従来法の装置構成で何ら問題は
ないので第１図も用いて説明する。
る。なお、本発明では第５図に示したガス供給部を有す
る以外は第１図に示した従来法の装置構成で何ら問題は
ないので第１図も用いて説明する。
実施例１ 第１図において、第５図に示したような排気口Ｉと給気
口Ｅが一体化された給気管13を設置してガラス微粒子の
堆積を行った。給気管13は石英ガラス製で作られてお
り、寸法は幅7cm、高さ5cm、長さ30cmとし、上面に2cm
×5cmのトーチ配置用窓W1、下面に7cm×10cmのガラス微
粒子堆積用窓W2を有した構造となっており、排気口下流
側には排気量制御弁14が設けてある。この給気管の下面
と基板表面の間隔が3mm隣るように給気管13を配置する
一方、排気量制御弁14により給排気量を調整した。
口Ｅが一体化された給気管13を設置してガラス微粒子の
堆積を行った。給気管13は石英ガラス製で作られてお
り、寸法は幅7cm、高さ5cm、長さ30cmとし、上面に2cm
×5cmのトーチ配置用窓W1、下面に7cm×10cmのガラス微
粒子堆積用窓W2を有した構造となっており、排気口下流
側には排気量制御弁14が設けてある。この給気管の下面
と基板表面の間隔が3mm隣るように給気管13を配置する
一方、排気量制御弁14により給排気量を調整した。
基板１には、外形75mmφ、厚さ0.7mmのシリコン基板を
用い、半径約50cmのターンテーブルの上に10枚配置し
た。ガラス微粒子の堆積条件は ターンテーブル回転速度 ５γpm トーチ移動速度 1mm/秒 トーチ移動ストローク 150mm O2ガス供給量 ６／分 H2ガス供給量 ３／分 基板温度 700℃ とした。なお、ターンテーブルの回転方向と火炎の流れ
方向を一致させた。原料ガス供給装置９の内部には、電
子恒温槽内に収められたバブラー中に、主原料SiCl4、
ドーパントGeCl4、PCl3、またボンベ中にBCl3が収納さ
れ、流量制御機構によってそれぞれ次の原料組成に混合
してトーチへと供給した。
用い、半径約50cmのターンテーブルの上に10枚配置し
た。ガラス微粒子の堆積条件は ターンテーブル回転速度 ５γpm トーチ移動速度 1mm/秒 トーチ移動ストローク 150mm O2ガス供給量 ６／分 H2ガス供給量 ３／分 基板温度 700℃ とした。なお、ターンテーブルの回転方向と火炎の流れ
方向を一致させた。原料ガス供給装置９の内部には、電
子恒温槽内に収められたバブラー中に、主原料SiCl4、
ドーパントGeCl4、PCl3、またボンベ中にBCl3が収納さ
れ、流量制御機構によってそれぞれ次の原料組成に混合
してトーチへと供給した。
バッファ層 SiCl4 100cc/分 BB r3 5cc/分 PCl 3 5cc/分 コア層 SiCl4 100cc/分 GeCl4 12cc/分 PCl 3 2cc/分 保護層 SiCl4 100cc/分 BBr 3 5cc/分 PCl 3 5cc/分 それぞれの堆積時間は、バッファ層30分、コア層150
分、保護層60分とした。
分、保護層60分とした。
上記諸条件を一定にし、トーチの設置角度θをパラメー
タとして堆積を行った。すなわち、角度θを30゜から５
゜ずつ90゜まで変化させてガラス微粒子を堆積させた。
なお、θ＝30゜以下でも膜の形成は可能であるが、微粒
子の堆積効率が著しく劣化するので、実用面から30゜以
上に設定するのが好ましい。任意の角度毎に火炎層流を
注意深く観察したところ、従来生じていた外乱による火
炎層流の瞬間的なゆらぎ現象は全く見られず、極めて安
定した火炎層流が得られていた。また、ガラス微粒子堆
積部の周辺で故意に外乱（外気を送風機でみだした）を
生じせしめてても火炎層流に何ら影響はなかった。ガラ
ス微粒子の堆積工程中給気管内の火炎流および空気流の
ゆらぎを間接的に知るため、火炎流の下流部分に精度が
±0.1mmH2Oである圧力センサを導入して、堆積工程中の
給気管内の圧力変動を検出した。この結果、給排気口内
圧力は6.0mmH2Oであり、変動幅はトーチ角度θ、および
外乱に全く左右されずセンサの精度以下であった。比較
のため、排気管のみが設けられた従来技術において火炎
流の下流部分で圧力を検出したところ平均的には−7.8
±1.2mmH2Oの変動であり、瞬間的には−7.8±2.9mmH2O
まで変動した。また、変動幅はトーチ角度θが90゜に近
づくにつれて大きくなった。
タとして堆積を行った。すなわち、角度θを30゜から５
゜ずつ90゜まで変化させてガラス微粒子を堆積させた。
なお、θ＝30゜以下でも膜の形成は可能であるが、微粒
子の堆積効率が著しく劣化するので、実用面から30゜以
上に設定するのが好ましい。任意の角度毎に火炎層流を
注意深く観察したところ、従来生じていた外乱による火
炎層流の瞬間的なゆらぎ現象は全く見られず、極めて安
定した火炎層流が得られていた。また、ガラス微粒子堆
積部の周辺で故意に外乱（外気を送風機でみだした）を
生じせしめてても火炎層流に何ら影響はなかった。ガラ
ス微粒子の堆積工程中給気管内の火炎流および空気流の
ゆらぎを間接的に知るため、火炎流の下流部分に精度が
±0.1mmH2Oである圧力センサを導入して、堆積工程中の
給気管内の圧力変動を検出した。この結果、給排気口内
圧力は6.0mmH2Oであり、変動幅はトーチ角度θ、および
外乱に全く左右されずセンサの精度以下であった。比較
のため、排気管のみが設けられた従来技術において火炎
流の下流部分で圧力を検出したところ平均的には−7.8
±1.2mmH2Oの変動であり、瞬間的には−7.8±2.9mmH2O
まで変動した。また、変動幅はトーチ角度θが90゜に近
づくにつれて大きくなった。
実施例において、トーチ角度θが90゜の場合の様子を第
６図に示す。第６図のように本発明においては角度θが
90゜でも従来問題であった火炎流の部分的な乱流（第４
図）はみられず、極めて安定な火炎層流が実現されてい
た。
６図に示す。第６図のように本発明においては角度θが
90゜でも従来問題であった火炎流の部分的な乱流（第４
図）はみられず、極めて安定な火炎層流が実現されてい
た。
上記のようにして堆積した多孔質ガラス膜（三重構造）
を、別に用意した電気炉でHeとO2ガスとの10:1の混合ガ
ス雰囲気中で透明ガラス化した。なお電気炉温度は1380
℃に保持した。得られた光導波膜の厚さは例えば角度θ
＝70゜の場合、バッファ層10μｍ、コア層50μｍ、保護
層20μｍであった。
を、別に用意した電気炉でHeとO2ガスとの10:1の混合ガ
ス雰囲気中で透明ガラス化した。なお電気炉温度は1380
℃に保持した。得られた光導波膜の厚さは例えば角度θ
＝70゜の場合、バッファ層10μｍ、コア層50μｍ、保護
層20μｍであった。
このようにして製造した光導波膜の伝播損失を測定し
（測定系の測定限界は0.01dB/cm）トーチ角度θと伝播
損失の関係をまとめた結果を第７図に示す。また、第７
図には比較のため従来技術で製造した光導波膜の伝播損
失も示した。実線で示した本発明による光導波膜の伝播
損失は、トーチ角度θが30゜から90゜の広い角度範囲
で、測定限界である0.01dB/cm以下であった。これに対
して点線で示した従来技術では、損失の角度依存性が見
られ、θが約80゜までは0.02〜0.04dB/cmと比較的低損
失であるが、θが80゜以上になると損失が高くなり始
め、90゜では3dB/cmであった。また、θ＝90゜で10枚の
シリコン基板に堆積した多孔質ガラス膜のうち６枚にク
ラックが生じた。
（測定系の測定限界は0.01dB/cm）トーチ角度θと伝播
損失の関係をまとめた結果を第７図に示す。また、第７
図には比較のため従来技術で製造した光導波膜の伝播損
失も示した。実線で示した本発明による光導波膜の伝播
損失は、トーチ角度θが30゜から90゜の広い角度範囲
で、測定限界である0.01dB/cm以下であった。これに対
して点線で示した従来技術では、損失の角度依存性が見
られ、θが約80゜までは0.02〜0.04dB/cmと比較的低損
失であるが、θが80゜以上になると損失が高くなり始
め、90゜では3dB/cmであった。また、θ＝90゜で10枚の
シリコン基板に堆積した多孔質ガラス膜のうち６枚にク
ラックが生じた。
このように、火炎層流を安定に保つ手段例えば実施例に
記したように給気管を配置する本発明ではガラス微粒子
堆積部の周囲の外乱、さらにはトーチ角度に左右される
ことなく、極めて安定な火炎層流が実現できるため、多
孔質ガラス薄膜一層毎の厚さが均一でしかもドーパント
濃度のゆらぎが極めて小さいガラス膜を得ることがで
き、この結果第７図に示したように広い角度範囲で0.01
dB/cm以下の低伝播損失光導波膜が得られた訳である。
トーチ角度θが30゜以上において、角度θに関係なく高
品質光導波膜が製造できることはガラス微粒子堆積条件
が大幅に緩和されるばかりでなく、ガラス微粒子の堆積
効率の面からも有利である。第８図にトーチ角度θとガ
ラス微粒子堆積効率の関係を示す。堆積効率は角度θが
大きくなるに従って向上し、角度θが90゜では90％に達
する。従って、実施例に記したようにθ＝90゜でも高品
質光導波膜が製造できる本発明では、高効率で高品質膜
の製造ができる利点を有する。
記したように給気管を配置する本発明ではガラス微粒子
堆積部の周囲の外乱、さらにはトーチ角度に左右される
ことなく、極めて安定な火炎層流が実現できるため、多
孔質ガラス薄膜一層毎の厚さが均一でしかもドーパント
濃度のゆらぎが極めて小さいガラス膜を得ることがで
き、この結果第７図に示したように広い角度範囲で0.01
dB/cm以下の低伝播損失光導波膜が得られた訳である。
トーチ角度θが30゜以上において、角度θに関係なく高
品質光導波膜が製造できることはガラス微粒子堆積条件
が大幅に緩和されるばかりでなく、ガラス微粒子の堆積
効率の面からも有利である。第８図にトーチ角度θとガ
ラス微粒子堆積効率の関係を示す。堆積効率は角度θが
大きくなるに従って向上し、角度θが90゜では90％に達
する。従って、実施例に記したようにθ＝90゜でも高品
質光導波膜が製造できる本発明では、高効率で高品質膜
の製造ができる利点を有する。
前記実施例は、基板の移動方向と火炎層流の入射方向を
同一方向とした場合であるが、トーチ設置角度θを30
゜、45゜、60゜、75゜、90゜に設定し、基板の移動方向
を火炎層流の入射方向に対して逆方向としてバッファ
層、コア層、保護層を堆積させたところ、従来技術で見
られた火炎層流の瞬間的なゆらぎや角度θに依存した火
炎層流の部分的な乱流などが生じることなく、極めて安
定した火炎層流が実現できた。また、このようにして製
造した光導波膜の伝播損失はいずれのトーチ角度におい
ても0.01dB/cm以下と良好な結果であった。
同一方向とした場合であるが、トーチ設置角度θを30
゜、45゜、60゜、75゜、90゜に設定し、基板の移動方向
を火炎層流の入射方向に対して逆方向としてバッファ
層、コア層、保護層を堆積させたところ、従来技術で見
られた火炎層流の瞬間的なゆらぎや角度θに依存した火
炎層流の部分的な乱流などが生じることなく、極めて安
定した火炎層流が実現できた。また、このようにして製
造した光導波膜の伝播損失はいずれのトーチ角度におい
ても0.01dB/cm以下と良好な結果であった。
以上説明したように、トーチの先端に形成される火炎層
流を安定に保つための手段、具体的には火炎安定化のた
めの給気口を設けることを特徴とする本発明によれば、
従来技術の欠点であった火炎層流の瞬間的なゆらぎ現
象、トーチ設置角度θに依存した伝播損失の劣化、お
よびθ＝90゜における火炎の部分的乱流、さらに火炎排
気の問題、などが解決され、伝搬損失の一層の低減化を
図ることができる。従って、本発明の実施においては、
トーチ設置角度θが30゜以上であれば、いかなる角度で
も高品質光導波膜を製造することができ、また実施例で
述べたように火炎層流と基板移動方向が逆方向でも何ら
問題なく高品質光導波膜が製造できる利点がある。
流を安定に保つための手段、具体的には火炎安定化のた
めの給気口を設けることを特徴とする本発明によれば、
従来技術の欠点であった火炎層流の瞬間的なゆらぎ現
象、トーチ設置角度θに依存した伝播損失の劣化、お
よびθ＝90゜における火炎の部分的乱流、さらに火炎排
気の問題、などが解決され、伝搬損失の一層の低減化を
図ることができる。従って、本発明の実施においては、
トーチ設置角度θが30゜以上であれば、いかなる角度で
も高品質光導波膜を製造することができ、また実施例で
述べたように火炎層流と基板移動方向が逆方向でも何ら
問題なく高品質光導波膜が製造できる利点がある。
なお、本発明において、基板の移動はトーチと相対的に
なされるものであり、基板を全く移動せずにトーチおよ
び排気口、給気口を移動させて基板上に均質にガラス微
粒子を堆積させる製造方法も本発明の範囲に含まれるこ
とを付記する。
なされるものであり、基板を全く移動せずにトーチおよ
び排気口、給気口を移動させて基板上に均質にガラス微
粒子を堆積させる製造方法も本発明の範囲に含まれるこ
とを付記する。
第１図は従来法の製造装置の構成例図、第２図は従来法
でガラス微粒子が基板に吹きつけられている状況を示し
た図、第３図は第２図において矢印Ａから見た状況およ
び空気の流れを示した図、第４図は第２図において角度
θ＝90゜の場合の状況を示した図、第５図は本発明の一
実施形態例であってガラス微粒子が基板に吹き付けられ
ている状況を示した図、第６図は本発明の実施例におい
て角度θ＝90゜の場合の状況図、第７図はトーチ角度θ
と伝播損失の関係を示した図、第８図はトーチ角度θと
堆積効率の関係を示した図である。 １……基板、２……ターンテーブル、３……回転装置、
４……保護容器、５……ガラス微粒子合成トーチ、６…
…排気管、７……排気ガス処理装置、８……トーチ移動
装置、９……原料ガス供給装置、10……導管、11……光
高温計、12……火炎流、13……給気管、14……排気量制
御弁、
でガラス微粒子が基板に吹きつけられている状況を示し
た図、第３図は第２図において矢印Ａから見た状況およ
び空気の流れを示した図、第４図は第２図において角度
θ＝90゜の場合の状況を示した図、第５図は本発明の一
実施形態例であってガラス微粒子が基板に吹き付けられ
ている状況を示した図、第６図は本発明の実施例におい
て角度θ＝90゜の場合の状況図、第７図はトーチ角度θ
と伝播損失の関係を示した図、第８図はトーチ角度θと
堆積効率の関係を示した図である。 １……基板、２……ターンテーブル、３……回転装置、
４……保護容器、５……ガラス微粒子合成トーチ、６…
…排気管、７……排気ガス処理装置、８……トーチ移動
装置、９……原料ガス供給装置、10……導管、11……光
高温計、12……火炎流、13……給気管、14……排気量制
御弁、
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 (56)参考文献 特開 昭59−92923（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】ガラス微粒子を含む火炎層流を基板上方よ
り直接吹きつけるよう配置されたガラス微粒子合成トー
チと、基板上に付着しなかった余剰のガラス微粒子を含
む火炎層流を基板近傍から排気する排気管とからなるガ
ラス膜製造装置において、合成トーチ近傍に、少なくと
も前記火炎層流の排気管方向に沿うガス流を供給できる
ガス供給部を設け、前記ガス供給部は一端がガス供給口
で他端が排気口である給気管であり、この給気管側面に
火炎層流を前記給気管内に吹き込むためのガラス微粒子
合成トーチ用窓、反対側面に、前記火炎層流が基板に吹
き付けられるように開口したガラス微粒子堆積用基板用
窓を設けたことを特徴とするガラス膜製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62010378A JPH0776097B2 (ja) | 1987-01-20 | 1987-01-20 | ガラス膜製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62010378A JPH0776097B2 (ja) | 1987-01-20 | 1987-01-20 | ガラス膜製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63182227A JPS63182227A (ja) | 1988-07-27 |
| JPH0776097B2 true JPH0776097B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=11748470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62010378A Expired - Lifetime JPH0776097B2 (ja) | 1987-01-20 | 1987-01-20 | ガラス膜製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0776097B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3485697B2 (ja) * | 1995-11-07 | 2004-01-13 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバ用母材の製造装置 |
| JP3796561B2 (ja) | 1999-04-21 | 2006-07-12 | 信越化学工業株式会社 | 合成石英ガラスの製造方法 |
| CA2393531C (en) * | 1999-12-29 | 2011-02-15 | Ngimat Co. | Chemical vapor deposition method and coatings produced therefrom |
| JP4460031B2 (ja) | 2000-03-28 | 2010-05-12 | 古河電気工業株式会社 | アレイ導波路型回折格子 |
| JP2001281487A (ja) | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光導波路装置およびその製造方法 |
| US7351449B2 (en) | 2000-09-22 | 2008-04-01 | N Gimat Co. | Chemical vapor deposition methods for making powders and coatings, and coatings made using these methods |
| WO2013076525A1 (en) * | 2011-11-21 | 2013-05-30 | Arcelormittal Investigación Y Desarrollo Sl | Coating method and apparatus |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5992923A (ja) * | 1982-11-15 | 1984-05-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 多孔質ガラス膜の製造方法 |
-
1987
- 1987-01-20 JP JP62010378A patent/JPH0776097B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63182227A (ja) | 1988-07-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |