JPH09297239A - 光導波路の製造方法 - Google Patents
光導波路の製造方法Info
- Publication number
- JPH09297239A JPH09297239A JP11373396A JP11373396A JPH09297239A JP H09297239 A JPH09297239 A JP H09297239A JP 11373396 A JP11373396 A JP 11373396A JP 11373396 A JP11373396 A JP 11373396A JP H09297239 A JPH09297239 A JP H09297239A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- geo
- sio
- optical waveguide
- core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 70
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 59
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 58
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 44
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 38
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 27
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 25
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 19
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 18
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 6
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 5
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 claims description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 abstract description 6
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 abstract description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 abstract description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract 1
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 abstract 1
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 66
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 10
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 description 7
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 6
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 6
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 4
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 3
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000002419 bulk glass Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000075 oxide glass Substances 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低損失で歩留りの高い光導波路の製造方法を
提供する。 【解決手段】 ＳｉＯ2 粉体とＧｅＯ2 粉体とを混合
し、プレスして得られたＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 成形体或い
は続いて焼結して得られたＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 焼結体を
スパッタターゲット４−１〜４−４とし、熱的な気化・
蒸発機構を伴わないスパッタリングを基板３上に行うの
で、混合材料の蒸気圧に依存する突沸現象が発生せず、
膜中へのクラスタの混入がない。また透明化温度を調整
するための添加物であるリンやホウ素等を用いずにコア
用の膜を形成するので、添加物に起因した散乱損失の増
加やコアを熱処理した場合のコア変形等がない。このた
め低損失で歩留りの高い光導波路が得られる。
提供する。 【解決手段】 ＳｉＯ2 粉体とＧｅＯ2 粉体とを混合
し、プレスして得られたＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 成形体或い
は続いて焼結して得られたＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 焼結体を
スパッタターゲット４−１〜４−４とし、熱的な気化・
蒸発機構を伴わないスパッタリングを基板３上に行うの
で、混合材料の蒸気圧に依存する突沸現象が発生せず、
膜中へのクラスタの混入がない。また透明化温度を調整
するための添加物であるリンやホウ素等を用いずにコア
用の膜を形成するので、添加物に起因した散乱損失の増
加やコアを熱処理した場合のコア変形等がない。このた
め低損失で歩留りの高い光導波路が得られる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信、計測、情報
処理の分野に適した低損失で信頼性の高い光導波路の製
造方法に関する。
処理の分野に適した低損失で信頼性の高い光導波路の製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光を利用した通信システムの普及に伴
い、より低損失で信頼性の高い光部品の開発が進められ
ている。特に石英系材料を用いた導波路型の光部品は、
その低損失性に加え複雑な回路を平面基板上に一括して
形成できる可能性があることから最も注目を集めてい
る。
い、より低損失で信頼性の高い光部品の開発が進められ
ている。特に石英系材料を用いた導波路型の光部品は、
その低損失性に加え複雑な回路を平面基板上に一括して
形成できる可能性があることから最も注目を集めてい
る。
【０００３】これら導波路型の光部品は、バッファ層
（下側クラッド層）と呼ばれる低屈折率層を有したＳｉ
基板や石英基板上に屈折率の高いコアと呼ばれる光の伝
搬領域を形成し、コアをさらに低屈折率のクラッド層で
覆った構造をとるのが一般的である。特にコア部分の材
料組成は、光ファイバの低損失コア材料として実績のあ
るＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 組成ガラスが有効とされている。
（下側クラッド層）と呼ばれる低屈折率層を有したＳｉ
基板や石英基板上に屈折率の高いコアと呼ばれる光の伝
搬領域を形成し、コアをさらに低屈折率のクラッド層で
覆った構造をとるのが一般的である。特にコア部分の材
料組成は、光ファイバの低損失コア材料として実績のあ
るＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 組成ガラスが有効とされている。
【０００４】以下、ＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 組成のコアを有
する光導波路の従来例を図４、図５を用いて説明する。
する光導波路の従来例を図４、図５を用いて説明する。
【０００５】図４に示す光導波路の製造方法は、火炎加
水分解反応による微粒子形成及び高温熱処理による透明
ガラス化を利用した導波路用の膜を形成する例である。
まず、Ｓｉ基板３−１上に、ＳｉＯ2 にＰ（リン）やＢ
（ホウ素）を添加した低屈折率層（下側クラッド層）用
の微粒子層６と、ＰやＢやＧａ等を添加したコア膜用の
微粒子層７を火炎加水分解反応により堆積し、これを高
速で焼結することにより透明な下側クラッドガラス層及
びコアガラス膜９とし、続いて、ドライエッチング加工
によりコアガラス膜９の不用部分を除去し、リッジ状の
コア１０とし、最後に火炎加水分解反応によりＰやＢを
添加した低屈折率膜（上側クラッド層）用微粒子層１１
を堆積させ、これを焼結することにより透明な上側クラ
ッドガラス膜１２とし、埋め込み型の光導波路を得る方
法である。
水分解反応による微粒子形成及び高温熱処理による透明
ガラス化を利用した導波路用の膜を形成する例である。
まず、Ｓｉ基板３−１上に、ＳｉＯ2 にＰ（リン）やＢ
（ホウ素）を添加した低屈折率層（下側クラッド層）用
の微粒子層６と、ＰやＢやＧａ等を添加したコア膜用の
微粒子層７を火炎加水分解反応により堆積し、これを高
速で焼結することにより透明な下側クラッドガラス層及
びコアガラス膜９とし、続いて、ドライエッチング加工
によりコアガラス膜９の不用部分を除去し、リッジ状の
コア１０とし、最後に火炎加水分解反応によりＰやＢを
添加した低屈折率膜（上側クラッド層）用微粒子層１１
を堆積させ、これを焼結することにより透明な上側クラ
ッドガラス膜１２とし、埋め込み型の光導波路を得る方
法である。
【０００６】ここで、Ｐは主にガラスの軟化速度或いは
透明ガラス化温度を低下させる目的で添加され、Ｂは膜
の屈折率を下げると同時に熱膨張係数を調整する目的で
添加される。また、Ｇｅは屈折率を上げる目的で添加さ
れる。
透明ガラス化温度を低下させる目的で添加され、Ｂは膜
の屈折率を下げると同時に熱膨張係数を調整する目的で
添加される。また、Ｇｅは屈折率を上げる目的で添加さ
れる。
【０００７】図５に示した光導波路の製造方法は、電子
ビーム蒸着法を用いたＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 導波路を形成
する例である。
ビーム蒸着法を用いたＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 導波路を形成
する例である。
【０００８】石英基板３−２上にＳｉＯ2 とＧｅＯ2 か
らなるコア材料を電子ビーム蒸着法により蒸発させ、基
板の表面にＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 組成のコア膜１３を形成
する。続いて、ドライエッチング加工によりコア膜１３
の不用部分を除去してリッジ状のコア１４とし、最後に
火炎加水分解反応によりクラッド膜用微粒子層１５を堆
積させ、これを焼結することにより透明な上側クラッド
膜１６とし、埋め込み型の光導波路が得られる。なお、
本従来例では、石英基板３−２自体が下側クラッド膜の
役割を担っている。
らなるコア材料を電子ビーム蒸着法により蒸発させ、基
板の表面にＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 組成のコア膜１３を形成
する。続いて、ドライエッチング加工によりコア膜１３
の不用部分を除去してリッジ状のコア１４とし、最後に
火炎加水分解反応によりクラッド膜用微粒子層１５を堆
積させ、これを焼結することにより透明な上側クラッド
膜１６とし、埋め込み型の光導波路が得られる。なお、
本従来例では、石英基板３−２自体が下側クラッド膜の
役割を担っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には以下のような問題がある。
来技術には以下のような問題がある。
【００１０】図４に示した従来の光導波路の製造方法
は、Ｓｉ基板や石英基板の耐熱温度以下の温度で各層を
焼結し透明ガラス化を図る必要がある。このため、各層
中にはＰを添加しその軟化温皮を低下させなければなら
ない。また、Ｂを添加することにより膜の熱膨張係数や
屈折率を調整しなければならない。これらＰやＢの添加
によってできる酸化物ガラスの構造はＳｉＯ2 やＧｅＯ
2 ガラスの構造とは基本的に異なるため、透明ガラス化
後に分相を形成し易く、これが伝搬光の散乱要因となる
おそれがある。また、エッチングによりリッジ状のコア
を形成した後、再度クラッド層形成のための微粒子堆積
と高温焼結による透明ガラス化処理を行なわなければな
らない。このため、高温熱処理によりコアパターンの変
形が起こり易い。また、微粒子堆積層の透明ガラス化を
行う際にＰの膜厚方向への拡散が起こり易く、膜厚方向
に均一な組成の膜を得ることが難しい等の問題があっ
た。
は、Ｓｉ基板や石英基板の耐熱温度以下の温度で各層を
焼結し透明ガラス化を図る必要がある。このため、各層
中にはＰを添加しその軟化温皮を低下させなければなら
ない。また、Ｂを添加することにより膜の熱膨張係数や
屈折率を調整しなければならない。これらＰやＢの添加
によってできる酸化物ガラスの構造はＳｉＯ2 やＧｅＯ
2 ガラスの構造とは基本的に異なるため、透明ガラス化
後に分相を形成し易く、これが伝搬光の散乱要因となる
おそれがある。また、エッチングによりリッジ状のコア
を形成した後、再度クラッド層形成のための微粒子堆積
と高温焼結による透明ガラス化処理を行なわなければな
らない。このため、高温熱処理によりコアパターンの変
形が起こり易い。また、微粒子堆積層の透明ガラス化を
行う際にＰの膜厚方向への拡散が起こり易く、膜厚方向
に均一な組成の膜を得ることが難しい等の問題があっ
た。
【００１１】また、図５に示した従来の光導波路の製造
方法は、コアがＳｉＯ2 とＧｅＯ2 のみで構成できるた
め、高温熱処理によるコアパターンの変形は極めて少な
い。しかしながら、蒸気圧の異なるＳｉＯ2 とＧｅＯ2
との混合材料を電子ビームにより加熱・蒸発させるた
め、加熱の際に蒸気圧差に起因した突沸現象（ＳｉＯ2
よりもＧｅＯ2 の蒸気圧が高いため、ＧｅＯ2 の方が先
に気化し材料中に気泡が発生する現象）が発生しやす
い。このため、この突沸現象により材料が弾け飛び、膜
中に数μｍ〜数十μｍのクラスタ（固まり）として混入
する。これら膜中に混入した材料は導波路断線を招き導
波路損失を増加させる原因となっている。また、高温熱
処理時の膜の収縮が大きいことにより基板の反りが増加
して後に続くパターン化の工程ができなかったり、膜自
体にクラックが発生する等の問題があった。
方法は、コアがＳｉＯ2 とＧｅＯ2 のみで構成できるた
め、高温熱処理によるコアパターンの変形は極めて少な
い。しかしながら、蒸気圧の異なるＳｉＯ2 とＧｅＯ2
との混合材料を電子ビームにより加熱・蒸発させるた
め、加熱の際に蒸気圧差に起因した突沸現象（ＳｉＯ2
よりもＧｅＯ2 の蒸気圧が高いため、ＧｅＯ2 の方が先
に気化し材料中に気泡が発生する現象）が発生しやす
い。このため、この突沸現象により材料が弾け飛び、膜
中に数μｍ〜数十μｍのクラスタ（固まり）として混入
する。これら膜中に混入した材料は導波路断線を招き導
波路損失を増加させる原因となっている。また、高温熱
処理時の膜の収縮が大きいことにより基板の反りが増加
して後に続くパターン化の工程ができなかったり、膜自
体にクラックが発生する等の問題があった。
【００１２】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、低損失で歩留りの高い光導波路の製造方法を提供す
ることにある。
し、低損失で歩留りの高い光導波路の製造方法を提供す
ることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ＳｉＯ2 粉体とＧｅＯ2 粉体とを混合した
後プレスしてＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 成形体を形成するか或
いはプレス後続いて焼結してＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 焼結体
を形成する工程と、成形体或いは焼結体をスパッタター
ゲットとして、スパッタリング法により低屈折率層を有
する平面基板上にＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 組成のコアガラス
膜を形成する工程と、平面基板全体を高温で熱処理する
工程と、コアガラス膜をフォトリソグラフィ及びドライ
エッチングにより略矩形断面形状のコアに加工する工程
と、平面基板上のコア全体に低屈折率のクラッドガラス
膜を被覆する工程とからなるものである。
に本発明は、ＳｉＯ2 粉体とＧｅＯ2 粉体とを混合した
後プレスしてＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 成形体を形成するか或
いはプレス後続いて焼結してＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 焼結体
を形成する工程と、成形体或いは焼結体をスパッタター
ゲットとして、スパッタリング法により低屈折率層を有
する平面基板上にＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 組成のコアガラス
膜を形成する工程と、平面基板全体を高温で熱処理する
工程と、コアガラス膜をフォトリソグラフィ及びドライ
エッチングにより略矩形断面形状のコアに加工する工程
と、平面基板上のコア全体に低屈折率のクラッドガラス
膜を被覆する工程とからなるものである。
【００１４】上記構成に加え本発明は、焼結体からなる
スパッタターゲット中のＳｉＯ2 粉体に対するＧｅＯ2
粉体の混合割合を５０ｍｏｌ％以下の範囲内で変化させ
ることにより形成されるコアガラス膜の屈折率を制御す
るのが好ましい。
スパッタターゲット中のＳｉＯ2 粉体に対するＧｅＯ2
粉体の混合割合を５０ｍｏｌ％以下の範囲内で変化させ
ることにより形成されるコアガラス膜の屈折率を制御す
るのが好ましい。
【００１５】上記構成に加え本発明は、ＳｉＯ2 粉体及
びＧｅＯ2 粉体の粒径をそれぞれ１０μｍ以下とするの
が好ましい。
びＧｅＯ2 粉体の粒径をそれぞれ１０μｍ以下とするの
が好ましい。
【００１６】上記構成に加え本発明は、焼結体からなる
スパッタターゲットの純度を９９．９％以上とするのが
好ましい。
スパッタターゲットの純度を９９．９％以上とするのが
好ましい。
【００１７】上記構成に加え本発明は、焼結体からなる
スパッタターゲットの密度を７０％以上とするのが好ま
しい。
スパッタターゲットの密度を７０％以上とするのが好ま
しい。
【００１８】上記構成に加え本発明は、スパッタリング
法によるコアガラス膜形成には、少なくとも２つ以上の
スパッタターゲットに同時にＲＦ高周波電力を印加し、
回転機構を有する基板ホルダーに取り付けられた平面基
板上にスパッタターゲットからスパッタされた材料を成
膜させるのが好ましい。
法によるコアガラス膜形成には、少なくとも２つ以上の
スパッタターゲットに同時にＲＦ高周波電力を印加し、
回転機構を有する基板ホルダーに取り付けられた平面基
板上にスパッタターゲットからスパッタされた材料を成
膜させるのが好ましい。
【００１９】上記構成に加え本発明は、スパッタリング
法によるコアガラス膜形成を、スパッタガスであるアル
ゴン及び酸素の混合ガス中で行い、導入する全ガス量中
の酸素ガスの混合比を３〜３０％の範囲内とするのが好
ましい。
法によるコアガラス膜形成を、スパッタガスであるアル
ゴン及び酸素の混合ガス中で行い、導入する全ガス量中
の酸素ガスの混合比を３〜３０％の範囲内とするのが好
ましい。
【００２０】上記構成に加え本発明は、スパッタリング
法によるコアガラス膜形成を、スパッタ時のガス圧力が
０．０１〜１Ｐａの範囲内で行うようにするのが好まし
い。
法によるコアガラス膜形成を、スパッタ時のガス圧力が
０．０１〜１Ｐａの範囲内で行うようにするのが好まし
い。
【００２１】上記構成に加え本発明は、スパッタリング
法によるコアガラス膜形成を、成膜時にそれぞれのスパ
ッタターゲットに印加する高周波電力が２〜１０Ｗ／ｃ
ｍ2 の範囲となるようにするのが好ましい。
法によるコアガラス膜形成を、成膜時にそれぞれのスパ
ッタターゲットに印加する高周波電力が２〜１０Ｗ／ｃ
ｍ2 の範囲となるようにするのが好ましい。
【００２２】上記構成に加え本発明は、コアガラス膜を
形成した後の高温熱処理を、酸素中７００〜１２００℃
の範囲の温度で行うようにするのが好ましい。
形成した後の高温熱処理を、酸素中７００〜１２００℃
の範囲の温度で行うようにするのが好ましい。
【００２３】上記方法において、スパッタリング法は熱
的な気化・蒸発機構を伴なわない成膜方法であるため、
蒸着法で問題となった混合材料の蒸気圧に依存する突沸
現象は発生しない。従って膜中にクラスタ（材料の固ま
り）が混入することはない。また、火炎加水分解反応に
よる微粒子形成及び高温熱処理による透明ガラス化を利
用する方法のように、コアガラス中に透明化温度を調整
するための添加物であるリンやホウ素等を入れずにコア
用の膜を形成することができるため、添加物に起因した
散乱損失の増加やコアを熱処理した場合のコア変形等の
心配がない。
的な気化・蒸発機構を伴なわない成膜方法であるため、
蒸着法で問題となった混合材料の蒸気圧に依存する突沸
現象は発生しない。従って膜中にクラスタ（材料の固ま
り）が混入することはない。また、火炎加水分解反応に
よる微粒子形成及び高温熱処理による透明ガラス化を利
用する方法のように、コアガラス中に透明化温度を調整
するための添加物であるリンやホウ素等を入れずにコア
用の膜を形成することができるため、添加物に起因した
散乱損失の増加やコアを熱処理した場合のコア変形等の
心配がない。
【００２４】また、これまで大型のＳｉＯ2 −ＧｅＯ2
ガラスからなるスパッタターゲットが得られなかったた
め、スパッタリング法によりＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 組成の
コアガラス膜を作製できなかった。
ガラスからなるスパッタターゲットが得られなかったた
め、スパッタリング法によりＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 組成の
コアガラス膜を作製できなかった。
【００２５】しかしながら、本発明では、ＳｉＯ2 粉体
とＧｅＯ2 粉体とを混合し、これをプレスして成形体を
形成し、或いは続いて焼結して焼結体を形成し、これを
スパッタターゲットとして用いているため、低コストで
再現性良くスパッタターゲットを形成することが可能と
なり、信頼度の高いＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 コア膜が再現で
きる。
とＧｅＯ2 粉体とを混合し、これをプレスして成形体を
形成し、或いは続いて焼結して焼結体を形成し、これを
スパッタターゲットとして用いているため、低コストで
再現性良くスパッタターゲットを形成することが可能と
なり、信頼度の高いＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 コア膜が再現で
きる。
【００２６】ここで、成膜されるコア膜の組成比及び屈
折率は、ＳｉＯ2 粉体とＧｅＯ2 粉体との混合割合によ
って制御できる。ＳｉＯ2 粉体に対するＧｅＯ2 粉体の
含有率が多ければ屈折率は高くなり、コアとクラッドと
の屈折率差（Δｎ）は大きくなる。屈折率差Δｎが大き
いほど光導波路の曲がりに対する損失は小さくなり、よ
り小型のデバイスが実現できる。しかしながら過度のＧ
ｅＯ2 の添加は、内部応力や散乱損失を増大させるだけ
でなく、光導波路と通常の光ファイバとの間の整合性を
劣化させ大きな結合損失を招く。従ってＳｉＯ2 粉体に
対するＧｅＯ2 粉体の含有量は５０ｍｏｌ％以下とする
ことが好ましい。
折率は、ＳｉＯ2 粉体とＧｅＯ2 粉体との混合割合によ
って制御できる。ＳｉＯ2 粉体に対するＧｅＯ2 粉体の
含有率が多ければ屈折率は高くなり、コアとクラッドと
の屈折率差（Δｎ）は大きくなる。屈折率差Δｎが大き
いほど光導波路の曲がりに対する損失は小さくなり、よ
り小型のデバイスが実現できる。しかしながら過度のＧ
ｅＯ2 の添加は、内部応力や散乱損失を増大させるだけ
でなく、光導波路と通常の光ファイバとの間の整合性を
劣化させ大きな結合損失を招く。従ってＳｉＯ2 粉体に
対するＧｅＯ2 粉体の含有量は５０ｍｏｌ％以下とする
ことが好ましい。
【００２７】また、組成の均一性は、混合するＳｉＯ2
粉体及びＧｅＯ2 粉体の粒径に依存する。均一組成膜を
得るためには少なくとも１０μｍ以下の粒径を有する粉
体原料を用いる必要がある。１０μｍを超える粒径の材
料を使用した場合には、膜厚方向での組成変化が著しく
大きくなる。
粉体及びＧｅＯ2 粉体の粒径に依存する。均一組成膜を
得るためには少なくとも１０μｍ以下の粒径を有する粉
体原料を用いる必要がある。１０μｍを超える粒径の材
料を使用した場合には、膜厚方向での組成変化が著しく
大きくなる。
【００２８】また、膜の損失は不純物の混入により増加
する。この損失増加は不純物量が０．１％を超えると顕
著になることを確認した。また、０．１％を超えると屈
折率も変化することが分かった。このため、焼結体から
なるスパッタターゲットの純度は９９．９％以上である
ことが好ましい。
する。この損失増加は不純物量が０．１％を超えると顕
著になることを確認した。また、０．１％を超えると屈
折率も変化することが分かった。このため、焼結体から
なるスパッタターゲットの純度は９９．９％以上である
ことが好ましい。
【００２９】また、スパッタターゲット自体の使用効率
及び寿命を向上させるため、焼結密度を７０％以上にす
ることが好ましい。ＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 焼結体の場合、
７０％よりも低密度のスパッタターゲットはスパッタ中
にその表面温度上昇によると考えられる体積収縮が顕著
に起こる。この収縮率はスパッタターゲット表面のプラ
ズマ密度（温度）によって異なる。スパッタターゲット
上で収縮率の差が大きくなるとクラックが発生し易くな
る。また、７０％よりも低密度の場合は不活性ガスや水
分の吸着量も著しくなることが確認されている。
及び寿命を向上させるため、焼結密度を７０％以上にす
ることが好ましい。ＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 焼結体の場合、
７０％よりも低密度のスパッタターゲットはスパッタ中
にその表面温度上昇によると考えられる体積収縮が顕著
に起こる。この収縮率はスパッタターゲット表面のプラ
ズマ密度（温度）によって異なる。スパッタターゲット
上で収縮率の差が大きくなるとクラックが発生し易くな
る。また、７０％よりも低密度の場合は不活性ガスや水
分の吸着量も著しくなることが確認されている。
【００３０】導波路コア用のガラス膜の厚さは、光ファ
イバとの結合を考慮して光ファイバのコア径と略等しい
６〜１０μｍに設定することが好ましい。また、製造コ
ストを下げるため多数枚の基板や大型の基板に均一に膜
を形成する必要がある。このため、少なくとも２つ以上
のスパッタターゲットに同時にＲＦ高周波電力を印加
し、回転機構を有する基板ホルダーに取り付けられたま
ま基板上にスパッタターゲットからスパッタされた材料
を高速かつ均一に成膜される。
イバとの結合を考慮して光ファイバのコア径と略等しい
６〜１０μｍに設定することが好ましい。また、製造コ
ストを下げるため多数枚の基板や大型の基板に均一に膜
を形成する必要がある。このため、少なくとも２つ以上
のスパッタターゲットに同時にＲＦ高周波電力を印加
し、回転機構を有する基板ホルダーに取り付けられたま
ま基板上にスパッタターゲットからスパッタされた材料
を高速かつ均一に成膜される。
【００３１】ここで、上記スパッタリング法により形成
されたＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 コア膜は、その後、膜の組成
及び屈折率を安定化させるために、酸素雰囲気中高温で
熱処理する必要がある。
されたＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 コア膜は、その後、膜の組成
及び屈折率を安定化させるために、酸素雰囲気中高温で
熱処理する必要がある。
【００３２】しかしながら、成膜直後の膜が酸素欠乏状
態となっている場合には、熱処理中に酸化による膜の体
積膨張が起こり、応力変化に起因したクラックが発生す
る。また、酸化を促進する目的で酸素を過剰に導入する
と成膜速度が極端に低下することからミクロンオーダー
の膜付け方法としては適さない。このため、上記方法に
よりＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 コア膜を形成する場合には、導
入する全ガス量中の酸素ガスの混合比を３〜３０％の範
囲内となるように設定することが好ましい。
態となっている場合には、熱処理中に酸化による膜の体
積膨張が起こり、応力変化に起因したクラックが発生す
る。また、酸化を促進する目的で酸素を過剰に導入する
と成膜速度が極端に低下することからミクロンオーダー
の膜付け方法としては適さない。このため、上記方法に
よりＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 コア膜を形成する場合には、導
入する全ガス量中の酸素ガスの混合比を３〜３０％の範
囲内となるように設定することが好ましい。
【００３３】また、スパッタ時のガス圧力は、アルゴン
ガスや酸素ガス等のガス導入量と共に成膜速度、膜の密
度及び膜の酸化状態を制御するために重要なパラメータ
である。本発明者らの検討結果ではＳｉＯ2 −ＧｅＯ2
コア膜を形成するための適切な圧力範囲は０．０１〜１
Ｐａであった。この範囲外では酸素欠乏状態或いは密度
の低い膜となり、高温熱処理時に屈折率、膜厚、基板の
反り量の変動が大きな膜しか得られなかった。
ガスや酸素ガス等のガス導入量と共に成膜速度、膜の密
度及び膜の酸化状態を制御するために重要なパラメータ
である。本発明者らの検討結果ではＳｉＯ2 −ＧｅＯ2
コア膜を形成するための適切な圧力範囲は０．０１〜１
Ｐａであった。この範囲外では酸素欠乏状態或いは密度
の低い膜となり、高温熱処理時に屈折率、膜厚、基板の
反り量の変動が大きな膜しか得られなかった。
【００３４】また、成膜時にそれぞれのスパッタターゲ
ットに印加する高周波電力は、成膜速度を制御する要因
であるが、ＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 コア膜を形成する場合に
は、内部応力や屈折率も印加電力によって変化する。高
温熱処理時に変動の少ない膜を形成するためには、１ス
パッタターゲット当たり２〜１０Ｗ／ｃｍ2 の範囲の電
力で成膜することが好ましい。２Ｗ／ｃｍ2 よりも低い
電力では成膜速度が遅いので実用的ではない。また、１
０Ｗ／ｃｍ2 より大きな電力では高温熱処理時に内部応
力変動の大きな膜となる。
ットに印加する高周波電力は、成膜速度を制御する要因
であるが、ＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 コア膜を形成する場合に
は、内部応力や屈折率も印加電力によって変化する。高
温熱処理時に変動の少ない膜を形成するためには、１ス
パッタターゲット当たり２〜１０Ｗ／ｃｍ2 の範囲の電
力で成膜することが好ましい。２Ｗ／ｃｍ2 よりも低い
電力では成膜速度が遅いので実用的ではない。また、１
０Ｗ／ｃｍ2 より大きな電力では高温熱処理時に内部応
力変動の大きな膜となる。
【００３５】さらに、コア膜形成後には、膜の酸化を促
進すると共に膜を緻密化し、屈折率を安定化させるた
め、酸素雰囲気中高温での熱処理を行うことが好まし
い。この場合屈折率、膜厚の変化が飽和し、膜の内部応
力ができるだけ少なくなる温度を選択する必要がある。
進すると共に膜を緻密化し、屈折率を安定化させるた
め、酸素雰囲気中高温での熱処理を行うことが好まし
い。この場合屈折率、膜厚の変化が飽和し、膜の内部応
力ができるだけ少なくなる温度を選択する必要がある。
【００３６】特に、内部応力の大きい膜は平面基板の反
り量も大きくなるため、後に続くフォトリソグラフィに
よるパターニングが精度良く行えなくなる。本発明者ら
が熱処理温度に対する屈折率・膜厚・内部応力の変動に
ついて種々検討した結果、最適な温度が７００〜１２０
０℃の範囲にあることが分かった。
り量も大きくなるため、後に続くフォトリソグラフィに
よるパターニングが精度良く行えなくなる。本発明者ら
が熱処理温度に対する屈折率・膜厚・内部応力の変動に
ついて種々検討した結果、最適な温度が７００〜１２０
０℃の範囲にあることが分かった。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００３８】図１は本発明の光導波路の製造方法を適用
したスパッタリング装置の一実施の形態を示す平面図で
ある。
したスパッタリング装置の一実施の形態を示す平面図で
ある。
【００３９】図１において、１は真空容器、２は基板ホ
ルダー、３は平面基板（基板）、４−１〜４−４はＳｉ
Ｏ2 −ＧｅＯ2 焼結体ターゲット（ターゲット）、５−
１〜５−４はターゲット４−１〜４−４のそれぞれに電
力を供給するための高周波電源である。
ルダー、３は平面基板（基板）、４−１〜４−４はＳｉ
Ｏ2 −ＧｅＯ2 焼結体ターゲット（ターゲット）、５−
１〜５−４はターゲット４−１〜４−４のそれぞれに電
力を供給するための高周波電源である。
【００４０】ここで、基板３は、回転が可能な多面体形
状を有した基板ホルダー２の外周側面に取り付けられて
いる。これら基板３と対向する真空容器１の内壁にはタ
ーゲット４−１〜４−４が設けられ、各ターゲット４−
１〜４−４にはそれぞれに電力を供給するための高周波
電源５−１〜５−４が接続されている。
状を有した基板ホルダー２の外周側面に取り付けられて
いる。これら基板３と対向する真空容器１の内壁にはタ
ーゲット４−１〜４−４が設けられ、各ターゲット４−
１〜４−４にはそれぞれに電力を供給するための高周波
電源５−１〜５−４が接続されている。
【００４１】本発明者らは当初、ターゲット４−１〜４
−４としては、ＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 バルクガラスを用い
ることを考えた。しかしながら、組成の均一なものが得
にくく、かつ割れやすいため量産装置向けの大型のもの
ができなかった。
−４としては、ＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 バルクガラスを用い
ることを考えた。しかしながら、組成の均一なものが得
にくく、かつ割れやすいため量産装置向けの大型のもの
ができなかった。
【００４２】そこで、本実施の形態では、ＳｉＯ2 粉体
とＧｅＯ2 粉体とを混合し、これをプレスし、その後１
０００℃以上の高温で焼結し密度が７０％以上となるよ
うに形成した焼結体をターゲットとして用いた。
とＧｅＯ2 粉体とを混合し、これをプレスし、その後１
０００℃以上の高温で焼結し密度が７０％以上となるよ
うに形成した焼結体をターゲットとして用いた。
【００４３】コア膜の屈折率はＳｉＯ2 粉体とＧｅＯ2
粉体との混合割合を変えることによって容易に制御する
ことができるが、本実施の形態ではＧｅＯ2 の混合割合
を１０ｍｏｌ％とした。
粉体との混合割合を変えることによって容易に制御する
ことができるが、本実施の形態ではＧｅＯ2 の混合割合
を１０ｍｏｌ％とした。
【００４４】ここで、ターゲット自体の使用効率及び寿
命を向上させるため、焼結温度を７０％以上にすること
が好ましい。ＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 焼結体の場合、ＧｅＯ
2 の混合割合が７０％よりも低密度のターゲットはスパ
ッタ中にその表面温度上昇によると考えられる体積収縮
が顕著に起こった。この収縮率はターゲット表面のプラ
ズマ密度（温度）によって異なる。ターゲット上で収縮
率の差が大きくなるとクラックが発生し易くなる。ま
た、ＧｅＯ2 の混合割合が７０％よりも低い場合は不純
物ガスや水分の吸着量も著しくなった。
命を向上させるため、焼結温度を７０％以上にすること
が好ましい。ＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 焼結体の場合、ＧｅＯ
2 の混合割合が７０％よりも低密度のターゲットはスパ
ッタ中にその表面温度上昇によると考えられる体積収縮
が顕著に起こった。この収縮率はターゲット表面のプラ
ズマ密度（温度）によって異なる。ターゲット上で収縮
率の差が大きくなるとクラックが発生し易くなる。ま
た、ＧｅＯ2 の混合割合が７０％よりも低い場合は不純
物ガスや水分の吸着量も著しくなった。
【００４５】また、ＳｉＯ2 粉体及びＧｅＯ2 粉体から
なる原料の粒子径は、組成の均一性を確保するためそれ
ぞれ１０μｍ以下の粒径のものを使用した。粒径が１０
μｍを超える材料を使用した場合には、膜厚方向での組
成変化が著しく大きくなった。
なる原料の粒子径は、組成の均一性を確保するためそれ
ぞれ１０μｍ以下の粒径のものを使用した。粒径が１０
μｍを超える材料を使用した場合には、膜厚方向での組
成変化が著しく大きくなった。
【００４６】０．１％を超える量の不純物が膜中に混入
すると、これに起因した損失増加や屈折率変化が顕著に
なることから導波路用コア膜としては望ましくない。こ
のため、焼結体からなるターゲットの純度は９９．９％
以上とした。
すると、これに起因した損失増加や屈折率変化が顕著に
なることから導波路用コア膜としては望ましくない。こ
のため、焼結体からなるターゲットの純度は９９．９％
以上とした。
【００４７】次に、実際のコア膜形成は、真空容器１内
に設けられた基板ホルダー２の外周側面に石英基板や低
屈折率層を有したＳｉ基板などの基板３を取り付け、真
空容器１内を１×１０-5Ｐａ以下の真空度まで排気す
る。
に設けられた基板ホルダー２の外周側面に石英基板や低
屈折率層を有したＳｉ基板などの基板３を取り付け、真
空容器１内を１×１０-5Ｐａ以下の真空度まで排気す
る。
【００４８】次に、真空容器１内にスパッタガスである
アルゴン（Ａｒ）ガスを１００ｓｃｃｍ及び反応ガスで
ある酸素（Ｏ2 ）ガスを１０ｓｃｍ導入し、真空容器１
内のガス圧力を０．３Ｐａに保持し、基板ホルダー２を
回転させながら、焼結体ターゲット４−１〜４−４のそ
れぞれに高周波電源５−１〜５−４よりそれぞれ８Ｗ／
ｃｍ2 の電力を供給し成膜を行った。
アルゴン（Ａｒ）ガスを１００ｓｃｃｍ及び反応ガスで
ある酸素（Ｏ2 ）ガスを１０ｓｃｍ導入し、真空容器１
内のガス圧力を０．３Ｐａに保持し、基板ホルダー２を
回転させながら、焼結体ターゲット４−１〜４−４のそ
れぞれに高周波電源５−１〜５−４よりそれぞれ８Ｗ／
ｃｍ2 の電力を供給し成膜を行った。
【００４９】ここで、導波路コア用のガラス膜の厚さ
は、光ファイバとの結合を考慮して光ファイバのコア径
と略等しい６〜１０μｍに設定することとした。また、
製造コストを下げるため多数枚の基板や大型の基板に均
一に膜を形成する必要がある。このため、少なくとも２
つ以上のターゲット４−１〜４−４に同時に高周波電力
を印加し、回転機構を有する基板ホルダー２に取り付け
られた基板３上にターゲット４−１〜４−４からスパッ
タされた材料を高速かつ均一に成膜できることが好まし
い。
は、光ファイバとの結合を考慮して光ファイバのコア径
と略等しい６〜１０μｍに設定することとした。また、
製造コストを下げるため多数枚の基板や大型の基板に均
一に膜を形成する必要がある。このため、少なくとも２
つ以上のターゲット４−１〜４−４に同時に高周波電力
を印加し、回転機構を有する基板ホルダー２に取り付け
られた基板３上にターゲット４−１〜４−４からスパッ
タされた材料を高速かつ均一に成膜できることが好まし
い。
【００５０】また上記スパッタリング法により形成され
たＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 コア膜はその後、膜の組成及び屈
折率を安定化させるために、酸素雰囲気中高温で熱処理
する必要がある。
たＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 コア膜はその後、膜の組成及び屈
折率を安定化させるために、酸素雰囲気中高温で熱処理
する必要がある。
【００５１】しかしながら、成膜直後の膜が酸素欠乏状
態となっている場合には、熱処理中に酸化による膜の体
積膨張が起こり、応力変化に起因したクラックが発生す
る。また、酸化を促進する目的でＯ2 ガスを過剰に導入
すると成膜速度が極端に低下することからミクロンオー
ダーの膜付け方法としては適さない。このため、上記方
法によりＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 コア膜を形成する場合に
は、導入する全ガス量中のＯ2 ガスの混合比は３〜３０
％の範囲内となるよう設定することが好ましい。
態となっている場合には、熱処理中に酸化による膜の体
積膨張が起こり、応力変化に起因したクラックが発生す
る。また、酸化を促進する目的でＯ2 ガスを過剰に導入
すると成膜速度が極端に低下することからミクロンオー
ダーの膜付け方法としては適さない。このため、上記方
法によりＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 コア膜を形成する場合に
は、導入する全ガス量中のＯ2 ガスの混合比は３〜３０
％の範囲内となるよう設定することが好ましい。
【００５２】また、スパッタ時のガス圧力は、Ａｒガス
やＯ2 ガスの導入量と共に成膜速度、膜の密度及び膜の
軟化状態を制御するために重要なパラメータである。本
発明者らの検討結果ではＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 コア膜を形
成するための適切な圧力範囲は０．０１〜１Ｐａであっ
た。この範囲外では酸素欠乏状態或いは密度の低い膜と
なり、高温熱処理時に屈折率、膜厚、基板の反り量の変
動が大きな膜しか得られなかった。
やＯ2 ガスの導入量と共に成膜速度、膜の密度及び膜の
軟化状態を制御するために重要なパラメータである。本
発明者らの検討結果ではＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 コア膜を形
成するための適切な圧力範囲は０．０１〜１Ｐａであっ
た。この範囲外では酸素欠乏状態或いは密度の低い膜と
なり、高温熱処理時に屈折率、膜厚、基板の反り量の変
動が大きな膜しか得られなかった。
【００５３】また、成膜時にそれぞれのターゲットに印
加する高周波電力は、成膜速度を直接制御する要因であ
るが、ＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 コア膜を形成する場合には、
内部応力や屈折率も印加電力によって変化する。高温熱
処理時に内部応力や屈折率変化の少ない膜を形成するた
めには、１ターゲット当たり２〜１０Ｗ／ｃｍ2 の範囲
の電力で成膜されることが好ましい。高周波電力が２Ｗ
／ｃｍ2 よりも低い場合には成膜速度が遅く実用的では
ない。また、高周波電力が１０Ｗ／ｃｍ2 より大きい場
合には高温熱処理時に内部応力変動の大きな膜となる。
加する高周波電力は、成膜速度を直接制御する要因であ
るが、ＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 コア膜を形成する場合には、
内部応力や屈折率も印加電力によって変化する。高温熱
処理時に内部応力や屈折率変化の少ない膜を形成するた
めには、１ターゲット当たり２〜１０Ｗ／ｃｍ2 の範囲
の電力で成膜されることが好ましい。高周波電力が２Ｗ
／ｃｍ2 よりも低い場合には成膜速度が遅く実用的では
ない。また、高周波電力が１０Ｗ／ｃｍ2 より大きい場
合には高温熱処理時に内部応力変動の大きな膜となる。
【００５４】次に、形成されたコア膜を基板ごと酸素雰
囲気中約９００℃の温度で熱処理を行った。
囲気中約９００℃の温度で熱処理を行った。
【００５５】成膜後には、膜の酸化を促進すると共に膜
を緻密化し、屈折率を安定化させるため、酸素雰囲気中
高温での熱処理を行うことが好ましい。この場合屈折
率、膜厚の変化が飽和し、膜の内部応力ができるだけ少
なくなる温度を選択する必要がある。特に、内部応力の
大きい膜は基板の反り量も大きくなるため、後に続くフ
ォトリソグラフィによるパターニングが精度良く行えな
くなる。
を緻密化し、屈折率を安定化させるため、酸素雰囲気中
高温での熱処理を行うことが好ましい。この場合屈折
率、膜厚の変化が飽和し、膜の内部応力ができるだけ少
なくなる温度を選択する必要がある。特に、内部応力の
大きい膜は基板の反り量も大きくなるため、後に続くフ
ォトリソグラフィによるパターニングが精度良く行えな
くなる。
【００５６】図２に熱処理温度に対する屈折率及び内部
応力の変化について検討した結果を示す。
応力の変化について検討した結果を示す。
【００５７】図２は本発明の熱処理温度に対する基板の
反り量及び屈折率の関係を示す図であり、横軸が温度、
左縦軸が基板の反り量（内部応力）、右縦軸が屈折率を
示している。白抜きの点が基板の反り量（内部応力）、
黒点が屈折率を示している。
反り量及び屈折率の関係を示す図であり、横軸が温度、
左縦軸が基板の反り量（内部応力）、右縦軸が屈折率を
示している。白抜きの点が基板の反り量（内部応力）、
黒点が屈折率を示している。
【００５８】同図より、屈折率が安定し、内部応力が略
０となる温度範囲が７００〜１２００℃の範囲内に存在
するのが分かる。すなわち、この温度範囲で熱処理を行
うことが望ましい。尚、同図において基板の反り量は、
直径３インチ基板の中心より±２５ｍｍにおける基板の
反り量である。
０となる温度範囲が７００〜１２００℃の範囲内に存在
するのが分かる。すなわち、この温度範囲で熱処理を行
うことが望ましい。尚、同図において基板の反り量は、
直径３インチ基板の中心より±２５ｍｍにおける基板の
反り量である。
【００５９】本実施の形態により作製したＳｉＯ2 −Ｇ
ｅＯ2 コアガラス膜の焼結体ターゲット中へのＧｅＯ2
粉体混合量と酸素雰囲気中１２００℃で熱処理後の屈折
率について調べた結果を図３に示す。
ｅＯ2 コアガラス膜の焼結体ターゲット中へのＧｅＯ2
粉体混合量と酸素雰囲気中１２００℃で熱処理後の屈折
率について調べた結果を図３に示す。
【００６０】図３は本発明の光導波路の製造方法を適用
した焼結体ターゲット中のＧｅＯ2 粉体の混合量と成膜
された膜を酸素雰囲気中１２００℃の温度で熱処理した
ときの屈折率の関係を示す図であり、横軸がＧｅＯ2 粉
体の混合量、縦軸が屈折率を示している。
した焼結体ターゲット中のＧｅＯ2 粉体の混合量と成膜
された膜を酸素雰囲気中１２００℃の温度で熱処理した
ときの屈折率の関係を示す図であり、横軸がＧｅＯ2 粉
体の混合量、縦軸が屈折率を示している。
【００６１】同図よりＧｅＯ2 粉体の混合量を変化させ
ることにより屈折率が直線状に変化することが分かる。
すなわち、ＧｅＯ2 粉体の混合量により膜の屈折率を制
御できた。また、ＧｅＯ2 粉体の含有量５０ｍｏｌ％以
下（さらに望ましくは３０ｍｏｌ％以下）の範囲内では
クラスタなどの異物混入やクラックの発生も確認されな
かった。さらにまた、膜厚方向及び面内の組成を分析し
たところ、均一にＧｅが分散していることが確認でき
た。
ることにより屈折率が直線状に変化することが分かる。
すなわち、ＧｅＯ2 粉体の混合量により膜の屈折率を制
御できた。また、ＧｅＯ2 粉体の含有量５０ｍｏｌ％以
下（さらに望ましくは３０ｍｏｌ％以下）の範囲内では
クラスタなどの異物混入やクラックの発生も確認されな
かった。さらにまた、膜厚方向及び面内の組成を分析し
たところ、均一にＧｅが分散していることが確認でき
た。
【００６２】次に、以上のようにして低屈折率層を有す
る基板上に作製され、熱処理されたＳｉＯ2 −ＧｅＯ2
組成のコアガラス膜上に導波路用のパターンをフォトリ
ソグラフィにより形成した。この時、本発明によりコア
ガラス膜の内部応力（基板の反り）が極めて少ない状態
に制御されているので、再現性良くパターンを形成でき
た。
る基板上に作製され、熱処理されたＳｉＯ2 −ＧｅＯ2
組成のコアガラス膜上に導波路用のパターンをフォトリ
ソグラフィにより形成した。この時、本発明によりコア
ガラス膜の内部応力（基板の反り）が極めて少ない状態
に制御されているので、再現性良くパターンを形成でき
た。
【００６３】次にこれら導波路のパターンをもとにＣＨ
Ｆ3 ガスを用いた反応性イオンエッチング（ドライエッ
チング）によりコアガラス膜を略矩形断面形状のコアに
加工した。
Ｆ3 ガスを用いた反応性イオンエッチング（ドライエッ
チング）によりコアガラス膜を略矩形断面形状のコアに
加工した。
【００６４】さらに、基板上の略矩形断面形状に加工さ
れたコア全体に火炎加水分解反応により低屈折率のガラ
ス膜用の微粒子を堆積させ、これを１３００℃の高温で
焼結することにより、微粒子の透明ガラス化を行い上側
クラッド層とした。
れたコア全体に火炎加水分解反応により低屈折率のガラ
ス膜用の微粒子を堆積させ、これを１３００℃の高温で
焼結することにより、微粒子の透明ガラス化を行い上側
クラッド層とした。
【００６５】以上、本実施の形態により作製したコアサ
イズ６μｍ×６μｍのＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 導波路を評価
した結果、伝送損失０．０５ｄＢ／ｃｍ以下の低損失な
導波路を再現性良く得られることが分かった。また、導
波路の端面を観察した結果、高温熱処理によるコア形状
の変化が無いことを確認した。
イズ６μｍ×６μｍのＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 導波路を評価
した結果、伝送損失０．０５ｄＢ／ｃｍ以下の低損失な
導波路を再現性良く得られることが分かった。また、導
波路の端面を観察した結果、高温熱処理によるコア形状
の変化が無いことを確認した。
【００６６】以上において、本発明は導波路の製造方法
として、熱的な気化・蒸発機構を伴わないスパッタリン
グ法を適用しているため、蒸着法で問題となった混合材
料の蒸気圧に依存する突沸現象は発生しない。よって膜
中にクラスタ（材料の固り）が混入することはない。ま
た、火炎加水分解反応による微粒子形成及び高温熱処理
による透明ガラス化を利用する方法のように、コアガラ
ス中に透明化温度を調整するための添加物であるリンや
ホウ素などを入れずにコア用の膜を形成できるため、こ
の添加物に起因した散乱損失の増加やコアを熱処理した
場合のコア形状の変形などの心配がない。また、ＳｉＯ
2 粉体とＧｅＯ2 粉体とを混合し、これをプレスし、或
いは続いて焼結して作製した焼結体をターゲットとして
用いているため、スパッタリング中にターゲットが割れ
る可能性が小さく、低コストで再現性良く大型のターゲ
ットを作製することが可能となる。
として、熱的な気化・蒸発機構を伴わないスパッタリン
グ法を適用しているため、蒸着法で問題となった混合材
料の蒸気圧に依存する突沸現象は発生しない。よって膜
中にクラスタ（材料の固り）が混入することはない。ま
た、火炎加水分解反応による微粒子形成及び高温熱処理
による透明ガラス化を利用する方法のように、コアガラ
ス中に透明化温度を調整するための添加物であるリンや
ホウ素などを入れずにコア用の膜を形成できるため、こ
の添加物に起因した散乱損失の増加やコアを熱処理した
場合のコア形状の変形などの心配がない。また、ＳｉＯ
2 粉体とＧｅＯ2 粉体とを混合し、これをプレスし、或
いは続いて焼結して作製した焼結体をターゲットとして
用いているため、スパッタリング中にターゲットが割れ
る可能性が小さく、低コストで再現性良く大型のターゲ
ットを作製することが可能となる。
【００６７】また、Ｏ2 ガスを３〜３０％の範囲内でＡ
ｒガスと混合し、スパッタ容器内を０．０１Ｐａの範囲
のガス圧力に設定し、１ターゲット当り２〜１０Ｗ／ｃ
ｍ2 の高周波電力で上述のＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 ターゲッ
トをスパッタし、コア膜を形成することにより、高温熱
処理時の膜厚や組成、内部応力などの特性変動が少なく
クラック発生のないＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 コア膜が得られ
る。
ｒガスと混合し、スパッタ容器内を０．０１Ｐａの範囲
のガス圧力に設定し、１ターゲット当り２〜１０Ｗ／ｃ
ｍ2 の高周波電力で上述のＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 ターゲッ
トをスパッタし、コア膜を形成することにより、高温熱
処理時の膜厚や組成、内部応力などの特性変動が少なく
クラック発生のないＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 コア膜が得られ
る。
【００６８】また、作製したコア膜を酸素雰囲気中７０
０〜１２００℃の温度で熱処理を行うことにより、膜の
内部応力を低減でき、基板の反り量を小さくできる。こ
れにより後に続くフォトリソグラフィによるパターニン
グが精度良く行えるため、導波路作製の歩留りを大幅に
向上できる。
０〜１２００℃の温度で熱処理を行うことにより、膜の
内部応力を低減でき、基板の反り量を小さくできる。こ
れにより後に続くフォトリソグラフィによるパターニン
グが精度良く行えるため、導波路作製の歩留りを大幅に
向上できる。
【００６９】すなわち、本発明によれば量産性に適した
低損失なＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 組成の光導波路を再現性良
く作製できる。
低損失なＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 組成の光導波路を再現性良
く作製できる。
【００７０】尚、本実施の形態ではターゲットにＳｉＯ
2 −ＧｅＯ2 焼結体を用いた場合で説明したが、ＳｉＯ
2 粉体とＧｅＯ2 粉体とを混合した後プレスしたＳｉＯ
2 −ＧｅＯ2 成形体を用いてもよい。
2 −ＧｅＯ2 焼結体を用いた場合で説明したが、ＳｉＯ
2 粉体とＧｅＯ2 粉体とを混合した後プレスしたＳｉＯ
2 −ＧｅＯ2 成形体を用いてもよい。
【００７１】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００７２】ＳｉＯ2 粉体とＧｅＯ2 粉体とを混合し、
プレスして得られたＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 成形体或いは続
いて焼結して得られたＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 焼結体をター
ゲットとし、熱的な気化・蒸発機構を伴わないスパッタ
リング法を用いたので、低損失で歩留りの高い光導波路
の製造方法の提供を実現することができる。
プレスして得られたＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 成形体或いは続
いて焼結して得られたＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 焼結体をター
ゲットとし、熱的な気化・蒸発機構を伴わないスパッタ
リング法を用いたので、低損失で歩留りの高い光導波路
の製造方法の提供を実現することができる。
【図１】本発明の光導波路の製造方法を適用したスパッ
タリング装置の一実施の形態を示す平面図である。
タリング装置の一実施の形態を示す平面図である。
【図２】本発明の熱処理温度に対する基板の反り量及び
屈折率の関係を示す図である。
屈折率の関係を示す図である。
【図３】本発明の光導波路の製造方法を適用した焼結体
ターゲット中のＧｅＯ2 粉体の混合量と成膜された膜を
酸素雰囲気中１２００℃の温度で熱処理したときの屈折
率の関係を示す図である。
ターゲット中のＧｅＯ2 粉体の混合量と成膜された膜を
酸素雰囲気中１２００℃の温度で熱処理したときの屈折
率の関係を示す図である。
【図４】光導波路の製造方法の従来例を示す図である。
【図５】光導波路の製造方法の他の従来例を示す図であ
る。
る。
１ 真空容器 ２ 基板ホルダー ３ 平面基板（基板） ４−１〜４−４ ＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 焼結体ターゲット
（ターゲット） ５−１〜５−４ 高周波電源
（ターゲット） ５−１〜５−４ 高周波電源
Claims (10)
- 【請求項１】 ＳｉＯ2 粉体とＧｅＯ2 粉体とを混合し
た後プレスしてＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 成形体を形成するか
或いはプレス後続いて焼結してＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 焼結
体を形成する工程と、上記成形体或いは上記焼結体をス
パッタターゲットとして、スパッタリング法により低屈
折率層を有する平面基板上にＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 組成の
コアガラス膜を形成する工程と、上記基板全体を高温で
熱処理する工程と、上記コアガラス膜をフォトリソグラ
フィ及びドライエッチングにより略矩形断面形状のコア
に加工する工程と、上記平面基板上のコア全体に低屈折
率のクラッドガラス膜を被覆する工程とを備えたことを
特徴とする光導波路の製造方法。 - 【請求項２】 上記焼結体からなるスパッタターゲット
中のＳｉＯ2 粉体に対するＧｅＯ2 粉体の混合割合を５
０ｍｏｌ％以下の範囲内で変化させることにより形成さ
れるコアガラス膜の屈折率を制御するようにした請求項
１記載の光導波路の製造方法。 - 【請求項３】 上記ＳｉＯ2 粉体及び上記ＧｅＯ2 粉体
の粒径をそれぞれ１０μｍ以下とした請求項１記載の光
導波路の製造方法。 - 【請求項４】 上記焼結体からなるスパッタターゲット
の純度を９９．９％以上とした請求項１記載の光導波路
の製造方法。 - 【請求項５】 上記焼結体からなるスパッタターゲット
の密度を７０％以上とした請求項１記載の光導波路の製
造方法。 - 【請求項６】 上記スパッタリング法によるコアガラス
膜形成には、少なくとも２つ以上のスパッタターゲット
に同時にＲＦ高周波電力を印加し、回転機構を有する基
板ホルダーに取り付けられた平面基板上にスパッタター
ゲットからスパッタされた材料を成膜させる請求項１記
載の光導波路の製造方法。 - 【請求項７】 上記スパッタリング法によるコアガラス
膜形成を、スパッタガスであるアルゴン及び酸素の混合
ガス中で行い、導入する全ガス量中の酸素ガスの混合比
を３〜３０％の範囲内とした請求項１記載の光導波路の
製造方法。 - 【請求項８】 上記スパッタリング法によるコアガラス
膜形成を、スパッタ時のガス圧力が０．０１〜１Ｐａの
範囲内で行うようにした請求項１記載の光導波路の製造
方法。 - 【請求項９】 上記スパッタリング法によるコアガラス
膜形成を、成膜時にそれぞれのスパッタターゲットに印
加する高周波電力が２〜１０Ｗ／ｃｍ2 の範囲となるよ
うにした請求項１記載の光導波路の製造方法。 - 【請求項１０】 上記コアガラス膜を形成した後の高温
熱処理を、酸素中７００〜１２００℃の範囲の温度で行
うようにした請求項１記載の光導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11373396A JPH09297239A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 光導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11373396A JPH09297239A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 光導波路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09297239A true JPH09297239A (ja) | 1997-11-18 |
Family
ID=14619766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11373396A Pending JPH09297239A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 光導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09297239A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002341168A (ja) * | 2001-05-16 | 2002-11-27 | Hoya Corp | 光導波路素子及びその製造方法並びに屈折率分布形成方法 |
-
1996
- 1996-05-08 JP JP11373396A patent/JPH09297239A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002341168A (ja) * | 2001-05-16 | 2002-11-27 | Hoya Corp | 光導波路素子及びその製造方法並びに屈折率分布形成方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW520450B (en) | Planar optical devices and methods for their manufacture | |
| CA1145171A (en) | Glass waveguide for optical circuit and fabrication method thereof | |
| US5551966A (en) | Optical waveguide and method of fabricating the same | |
| JPH05226733A (ja) | 希土類元素添加ガラス導波路およびその製造方法 | |
| JPH09297239A (ja) | 光導波路の製造方法 | |
| JPS6248806B2 (ja) | ||
| JP3070018B2 (ja) | 石英系光導波路及びその製造方法 | |
| JPH06144867A (ja) | ガラス膜形成方法 | |
| US20020064360A1 (en) | Optical waveguide and a method for producing it | |
| JP3943149B2 (ja) | 光導波路およびその製造方法 | |
| JP2953173B2 (ja) | 光導波路 | |
| JP2000056156A (ja) | 光導波路及びその製造方法 | |
| JP3436608B2 (ja) | 光導波路チップの製造方法 | |
| JPS602905A (ja) | 拡散形ガラス導波路の製造方法 | |
| JP3971524B2 (ja) | 光導波路の製造方法 | |
| JP2005037410A (ja) | エアゾール工程を用いたプレーナ型光導波管及びその製造方法 | |
| JPH103014A (ja) | 光導波路及びその製造方法 | |
| JPS58100801A (ja) | 石英光導波路の製造方法 | |
| JP2606679B2 (ja) | 光導波路の製造方法 | |
| JPH06300934A (ja) | 光導波路の製造方法 | |
| JP2588710B2 (ja) | 石英系光導波膜の製造方法 | |
| JP2842874B2 (ja) | 導波路型光デバイスの製造方法 | |
| JPH08278421A (ja) | 石英系光導波路 | |
| JP2603652B2 (ja) | 光導波路製造方法 | |
| JP2003258339A (ja) | 光導波路の製造方法 |