JPH10142439A - 石英光導波路 - Google Patents
石英光導波路Info
- Publication number
- JPH10142439A JPH10142439A JP31867296A JP31867296A JPH10142439A JP H10142439 A JPH10142439 A JP H10142439A JP 31867296 A JP31867296 A JP 31867296A JP 31867296 A JP31867296 A JP 31867296A JP H10142439 A JPH10142439 A JP H10142439A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- substrate
- optical waveguide
- silicon dioxide
- quartz
- 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
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 合成石英基板上に二酸化ケイ素を主成分とす
る膜を低温で作製し、さらにそれを樹脂で覆うことによ
り残留応力による偏波依存性が少なく、低コストの石英
光導波路を提供する。 【解決手段】 イオンプレーティングやイオンアシスト
などのイオン化蒸着法により基板上に熱膨張率の小さい
二酸化ケイ素を主成分とした膜を２００℃以下の基板温
度で形成し、さらに樹脂で覆うことにより残留応力の影
響を軽減した石英光導波路。
る膜を低温で作製し、さらにそれを樹脂で覆うことによ
り残留応力による偏波依存性が少なく、低コストの石英
光導波路を提供する。 【解決手段】 イオンプレーティングやイオンアシスト
などのイオン化蒸着法により基板上に熱膨張率の小さい
二酸化ケイ素を主成分とした膜を２００℃以下の基板温
度で形成し、さらに樹脂で覆うことにより残留応力の影
響を軽減した石英光導波路。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石英光導波路カプ
ラ等の形成に必要となる光導波路に関し、合成石英基板
上に低温かつ低コストに光導波路を形成することに関す
る。
ラ等の形成に必要となる光導波路に関し、合成石英基板
上に低温かつ低コストに光導波路を形成することに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】これまで石英光導波路を製造する技術と
しては一般に火炎堆積法が知られており、Ｓｉ基板上に
３回の膜形成を必要とする。図４は、石英光導波路の一
般的な構造例を示す図である。一般的な火炎堆積法を用
いた場合の製造プロセスはまず基板４上に厚さが２５μ
ｍの下部クラッド１２と８μｍのコア部２となるようガ
ラス粉末を堆積させる。なおコア部２には屈折率を高め
るために二酸化チタンや二酸化ゲルマニウム等が加えら
れる。そして、ガラス粉末をガラス化させるために１０
００℃以上の電気炉により高温加熱する。 このコア部
２に対してマスクとなる材料を付着させ、フォトリソグ
ラフィ技術と反応性イオンエッチングにより光導波路の
配線パターンを形成する。反応性イオンエッチングによ
りコア膜を約１０μｍエッチングしコア部２を形成した
後、さらに上部クラッド１１として２５μｍの二酸化ケ
イ素膜を形成する。尚、クラッド部１１、１２の膜厚は
光導波路内の光が外部との結合により漏れ出て挿入損失
が増加しないように最低でも１０μｍ以上必要である。
図５に火炎堆積法による膜形成装置の一例を示す。基板
１５上に二酸化ケイ素を主成分とした粉末を積層したの
ち電気炉により１０００℃以上の高温でガラス化を行い
二酸化ケイ素膜４を形成するものである。
しては一般に火炎堆積法が知られており、Ｓｉ基板上に
３回の膜形成を必要とする。図４は、石英光導波路の一
般的な構造例を示す図である。一般的な火炎堆積法を用
いた場合の製造プロセスはまず基板４上に厚さが２５μ
ｍの下部クラッド１２と８μｍのコア部２となるようガ
ラス粉末を堆積させる。なおコア部２には屈折率を高め
るために二酸化チタンや二酸化ゲルマニウム等が加えら
れる。そして、ガラス粉末をガラス化させるために１０
００℃以上の電気炉により高温加熱する。 このコア部
２に対してマスクとなる材料を付着させ、フォトリソグ
ラフィ技術と反応性イオンエッチングにより光導波路の
配線パターンを形成する。反応性イオンエッチングによ
りコア膜を約１０μｍエッチングしコア部２を形成した
後、さらに上部クラッド１１として２５μｍの二酸化ケ
イ素膜を形成する。尚、クラッド部１１、１２の膜厚は
光導波路内の光が外部との結合により漏れ出て挿入損失
が増加しないように最低でも１０μｍ以上必要である。
図５に火炎堆積法による膜形成装置の一例を示す。基板
１５上に二酸化ケイ素を主成分とした粉末を積層したの
ち電気炉により１０００℃以上の高温でガラス化を行い
二酸化ケイ素膜４を形成するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
ように、従来より用いられてきた火炎堆積法により三層
を成膜すると、ガラス化のための高温処理が必要となる
ため膜形成後、常温に除冷した際に非常に大きな残留応
力が発生し光導波路の偏波依存性が強くなるという問題
がある。（「石英系プレーナ光回路」：応用物理学会
第７回光波センシング技術研究会、LST 7-16、PP121-126
(1991.5.23)）
ように、従来より用いられてきた火炎堆積法により三層
を成膜すると、ガラス化のための高温処理が必要となる
ため膜形成後、常温に除冷した際に非常に大きな残留応
力が発生し光導波路の偏波依存性が強くなるという問題
がある。（「石英系プレーナ光回路」：応用物理学会
第７回光波センシング技術研究会、LST 7-16、PP121-126
(1991.5.23)）
【０００４】厚みｔ１の基板に厚みｔ２の均一膜を形成
したときの膜応力の歪みにより生じる曲率半径ｒは次の
式で簡易的に示される。（TECHNICAL REPORT OF IEICE,
OPE95-55,PP49-54(1995-08)） ｒ＝（１／（ａ１−ａ２）ｄＴ）（（ｔ１＋ｔ２）／２＋１／（６×（ｔ１＋ ｔ２））（１×（１／ｔ１・Ｓ１＋１／ｔ２・Ｓ２）×（Ｓ１・ｔ１3＋Ｓ２・ ｔ２3）） ・・・・・・（１） ここで、 ｔｎ：各層の厚さ ａｎ：各層材料の熱膨張係数 ｄＴ：応力フリーの温度と常温の温度差 Ｓｎ：Ｅｎ／（１−νｎ） Ｅｎ：各層材料のヤング率 νｎ：各層材料のポアソン比 である。これはｒが大きいほど各層の内部応力が小さい
ことを意味し、すなわち（ａ１−ａ２）およびｄＴが小
さいほど内部応力が小さくなる。しかしｒの値が負にな
ると膜に引張り応力が発生するため脆性破壊し易くな
り、ｒの値は正であることが好ましい。一般にシリコン
単結晶基板の熱膨張係数は５×１０-6、合成石英ガラス
基板の熱膨張係数は０．５×１０-6程度といわれてい
る。またアモルファスの二酸化ケイ素膜の熱膨張係数は
ほぼ合成石英ガラスに等しく、結晶としての二酸化ケイ
素膜の熱膨張係数は７×１０-6〜１４×１０-6程度であ
る。
したときの膜応力の歪みにより生じる曲率半径ｒは次の
式で簡易的に示される。（TECHNICAL REPORT OF IEICE,
OPE95-55,PP49-54(1995-08)） ｒ＝（１／（ａ１−ａ２）ｄＴ）（（ｔ１＋ｔ２）／２＋１／（６×（ｔ１＋ ｔ２））（１×（１／ｔ１・Ｓ１＋１／ｔ２・Ｓ２）×（Ｓ１・ｔ１3＋Ｓ２・ ｔ２3）） ・・・・・・（１） ここで、 ｔｎ：各層の厚さ ａｎ：各層材料の熱膨張係数 ｄＴ：応力フリーの温度と常温の温度差 Ｓｎ：Ｅｎ／（１−νｎ） Ｅｎ：各層材料のヤング率 νｎ：各層材料のポアソン比 である。これはｒが大きいほど各層の内部応力が小さい
ことを意味し、すなわち（ａ１−ａ２）およびｄＴが小
さいほど内部応力が小さくなる。しかしｒの値が負にな
ると膜に引張り応力が発生するため脆性破壊し易くな
り、ｒの値は正であることが好ましい。一般にシリコン
単結晶基板の熱膨張係数は５×１０-6、合成石英ガラス
基板の熱膨張係数は０．５×１０-6程度といわれてい
る。またアモルファスの二酸化ケイ素膜の熱膨張係数は
ほぼ合成石英ガラスに等しく、結晶としての二酸化ケイ
素膜の熱膨張係数は７×１０-6〜１４×１０-6程度であ
る。
【０００５】本発明は、残留応力による光導波路の偏波
依存性を低減し、且つ低コスト化できる石英光導波路を
実現することを目的としている。
依存性を低減し、且つ低コスト化できる石英光導波路を
実現することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明では、合成石英基板上にコア部材料をイオン化
し電界加速により基板上に付着させる方法、もしくは気
化した材料にイオン化した気体を電界加速し衝突させ基
板上に付着させる方法により成膜し、コアを樹脂で覆う
ことによりクラッドを形成し光導波路を形成することを
特徴とする。
め本発明では、合成石英基板上にコア部材料をイオン化
し電界加速により基板上に付着させる方法、もしくは気
化した材料にイオン化した気体を電界加速し衝突させ基
板上に付着させる方法により成膜し、コアを樹脂で覆う
ことによりクラッドを形成し光導波路を形成することを
特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態例を示
す図面に基づいて詳細に説明する。図１に本発明におけ
る石英光導波路の構成を示す。合成石英基板３上にコア
として必要な厚みを持った二酸化ケイ素膜をイオンプレ
ーティング蒸着法やイオンビームアシスト蒸着法と云っ
たイオン化蒸着法により形成し、その後反応性イオンエ
ッチングによりコア部２を必要な幅に加工する。コア部
２形成後、スピンナーなどで基板上に樹脂１を均一に広
げることでコア部２の周りを覆い上部クラッドを形成す
る。
す図面に基づいて詳細に説明する。図１に本発明におけ
る石英光導波路の構成を示す。合成石英基板３上にコア
として必要な厚みを持った二酸化ケイ素膜をイオンプレ
ーティング蒸着法やイオンビームアシスト蒸着法と云っ
たイオン化蒸着法により形成し、その後反応性イオンエ
ッチングによりコア部２を必要な幅に加工する。コア部
２形成後、スピンナーなどで基板上に樹脂１を均一に広
げることでコア部２の周りを覆い上部クラッドを形成す
る。
【０００８】図２は本発明に係わる二酸化ケイ素を主成
分とした膜を基板上に形成する一実施例のシステム基本
構成を示す図で、イオンプレーティング蒸着法を用いた
場合の成膜装置の構成を示す図である。この実施例によ
れば、蒸着物質８が電子銃により出射する電子ビーム７
の加熱や抵抗加熱によって気化され、気体プラズマを通
過する間にイオン化されて、基板を固定した基板ドーム
に接続されたバイアス電源６によって加速され基板に付
着し成膜される。尚、気体プラズマの発生方法としては
アルゴンガスや酸素ガスを真空槽内に供給して高周波リ
ングに高周波電源を印加する方法やアルゴンプラズマガ
ンを用いてアルゴンプラズマを真空槽内に供給する方法
等が利用される。
分とした膜を基板上に形成する一実施例のシステム基本
構成を示す図で、イオンプレーティング蒸着法を用いた
場合の成膜装置の構成を示す図である。この実施例によ
れば、蒸着物質８が電子銃により出射する電子ビーム７
の加熱や抵抗加熱によって気化され、気体プラズマを通
過する間にイオン化されて、基板を固定した基板ドーム
に接続されたバイアス電源６によって加速され基板に付
着し成膜される。尚、気体プラズマの発生方法としては
アルゴンガスや酸素ガスを真空槽内に供給して高周波リ
ングに高周波電源を印加する方法やアルゴンプラズマガ
ンを用いてアルゴンプラズマを真空槽内に供給する方法
等が利用される。
【０００９】図３は本発明に係わる二酸化ケイ素を主成
分とした膜を基板上に形成する一実施例であり、イオン
ビームアシスト蒸着法を用いた場合の成膜装置の構成を
示す図である。この実施例によれば、蒸着物質８が電子
銃より出射する電子ビーム７の加熱や抵抗加熱によって
気化され、同時に気体導入口５よりアルゴンガスまたは
酸素ガス等の気体を導入し、イオン銃１０からイオンビ
ーム９を真空槽の内部に出射する。イオンビーム９はニ
ュートライザーから放出される電子により加速された非
帯電体に変化し、蒸着物質８に衝突し加速させて基板上
に成膜をさせる。
分とした膜を基板上に形成する一実施例であり、イオン
ビームアシスト蒸着法を用いた場合の成膜装置の構成を
示す図である。この実施例によれば、蒸着物質８が電子
銃より出射する電子ビーム７の加熱や抵抗加熱によって
気化され、同時に気体導入口５よりアルゴンガスまたは
酸素ガス等の気体を導入し、イオン銃１０からイオンビ
ーム９を真空槽の内部に出射する。イオンビーム９はニ
ュートライザーから放出される電子により加速された非
帯電体に変化し、蒸着物質８に衝突し加速させて基板上
に成膜をさせる。
【００１０】上述したイオン化蒸着法では、二酸化ケイ
素が極めて安定な物質のため成膜速度を火炎堆積法と同
じ１分間０．５μｍまで上げることが可能であり、かつ
直径４インチの基板を数十枚同時に処理する蒸着装置を
構成することも蒸着源と基板の距離を大きくとることに
より極めて容易に実現できるため、現在火炎堆積法では
直径４インチの基板を２０枚程度処理する装置が一般的
であることを考慮すると、二酸化ケイ素を主成分とした
膜により構成される石英光導波路の形成は、極めて生産
効率の高い製造方法である。また、蒸着物質としては二
酸化ケイ素に二酸化チタンや二酸化ゲルマニウム等を添
加したものを用いることができる。
素が極めて安定な物質のため成膜速度を火炎堆積法と同
じ１分間０．５μｍまで上げることが可能であり、かつ
直径４インチの基板を数十枚同時に処理する蒸着装置を
構成することも蒸着源と基板の距離を大きくとることに
より極めて容易に実現できるため、現在火炎堆積法では
直径４インチの基板を２０枚程度処理する装置が一般的
であることを考慮すると、二酸化ケイ素を主成分とした
膜により構成される石英光導波路の形成は、極めて生産
効率の高い製造方法である。また、蒸着物質としては二
酸化ケイ素に二酸化チタンや二酸化ゲルマニウム等を添
加したものを用いることができる。
【００１１】更に上記の蒸着法は、蒸着膜の緻密化を実
現するために蒸着物質の運動エネルギーを利用している
ため基板を無加熱で成膜することができる。従って、成
膜後の内部応力を極力抑えた石英光導波路を実現でき
る。また蒸着物質の成膜時の運動エネルギーを制御する
ことにより基板上の二酸化ケイ素を主成分とした膜の緻
密さおよび結晶性を容易に調整できるため二酸化ケイ素
膜の熱膨張係数を比較的自由に可変できるという利点も
有する。二酸化ケイ素の熱膨張係数は原理的に膜の緻密
さおよび結晶性により０．５×１０-6〜１４×１０-6程
度の範囲で調整可能である。
現するために蒸着物質の運動エネルギーを利用している
ため基板を無加熱で成膜することができる。従って、成
膜後の内部応力を極力抑えた石英光導波路を実現でき
る。また蒸着物質の成膜時の運動エネルギーを制御する
ことにより基板上の二酸化ケイ素を主成分とした膜の緻
密さおよび結晶性を容易に調整できるため二酸化ケイ素
膜の熱膨張係数を比較的自由に可変できるという利点も
有する。二酸化ケイ素の熱膨張係数は原理的に膜の緻密
さおよび結晶性により０．５×１０-6〜１４×１０-6程
度の範囲で調整可能である。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による石英
光導波路は、蒸着物質をイオン化し電界加速により基板
上に付着させる方法、もしくは気化した材料にイオン化
した気体を電界加速し衝突させ基板上に付着させる方法
により低温で膜の形成を行い、更に、樹脂１でコア部２
の周りを覆うことにより比較的厚膜のクラッドを形成す
るので残留応力による偏波依存性の少ない石英光導波路
を実現できる。
光導波路は、蒸着物質をイオン化し電界加速により基板
上に付着させる方法、もしくは気化した材料にイオン化
した気体を電界加速し衝突させ基板上に付着させる方法
により低温で膜の形成を行い、更に、樹脂１でコア部２
の周りを覆うことにより比較的厚膜のクラッドを形成す
るので残留応力による偏波依存性の少ない石英光導波路
を実現できる。
【図１】本発明による光導波路の構成。
【図２】本発明における第一の実施例の二酸化ケイ素を
主成分とした成膜システムの概略図。
主成分とした成膜システムの概略図。
【図３】本発明における第二の実施例の二酸化ケイ素を
主成分とした成膜システムの概略図。
主成分とした成膜システムの概略図。
【図４】石英光導波路の一般的な構造。
【図５】従来の火炎堆積法による二酸化ケイ素を主成分
とした成膜システムの概略図。
とした成膜システムの概略図。
１……樹脂、 ２……コア部、 ３……合成石英基板、
４……基板、 ５……気体導入口、 ６……バイアス
電源、 ７……電子ビーム、 ８……蒸発物質、 ９…
…イオンビーム、 １０……イオン源、 １１……上部
クラッド、 １２……下部クラッド、 １３……吹き出
し口、 １４……酸水素炎、 １５……回転基板
４……基板、 ５……気体導入口、 ６……バイアス
電源、 ７……電子ビーム、 ８……蒸発物質、 ９…
…イオンビーム、 １０……イオン源、 １１……上部
クラッド、 １２……下部クラッド、 １３……吹き出
し口、 １４……酸水素炎、 １５……回転基板
Claims (1)
- 【請求項１】 合成石英基板上に該基板より熱膨張係数
の小さい二酸化ケイ素を主成分とした膜を、イオン化蒸
着法により形成し、該膜形成後、該膜にエッチングを施
してコア部を形成し、該コア部を二酸化ケイ素膜より屈
折率の小さい樹脂で覆い上部クラッドとしたことを特徴
とする石英光導波路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31867296A JPH10142439A (ja) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | 石英光導波路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31867296A JPH10142439A (ja) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | 石英光導波路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10142439A true JPH10142439A (ja) | 1998-05-29 |
Family
ID=18101749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31867296A Pending JPH10142439A (ja) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | 石英光導波路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10142439A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6847772B2 (en) | 2002-02-14 | 2005-01-25 | Fujitsu Limited | Planar optical waveguide device |
-
1996
- 1996-11-14 JP JP31867296A patent/JPH10142439A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6847772B2 (en) | 2002-02-14 | 2005-01-25 | Fujitsu Limited | Planar optical waveguide device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6988380B2 (en) | Method of silica optical fiber preform production | |
| JPH1048438A (ja) | 石英光導波路 | |
| CN1229660C (zh) | 制造阵列波导器件的方法及装置 | |
| JPH1053492A (ja) | 二酸化ケイ素成膜基板の製造方法 | |
| JPS61204604A (ja) | 光導波路構造の製造法 | |
| JPH0318803A (ja) | 光導波路の製造方法および光導波路 | |
| JPS62279303A (ja) | 光導波層の製造方法 | |
| KR100219715B1 (ko) | 희토류 이온이 첨가된 광도파로 제조방법 | |
| JP3097698B2 (ja) | 光導波路の製造方法 | |
| JP2827657B2 (ja) | ガラス導波路及びその製造方法 | |
| JPH0560904A (ja) | 光学部品およびその製造方法 | |
| JP3971524B2 (ja) | 光導波路の製造方法 | |
| JP2953173B2 (ja) | 光導波路 | |
| JPS63184707A (ja) | 平面状光導波路の製造方法 | |
| JP3943149B2 (ja) | 光導波路およびその製造方法 | |
| JPH11209131A (ja) | ガラス薄膜の形成方法 | |
| JP3166384B2 (ja) | 光部品製造方法 | |
| JP2738433B2 (ja) | 反応性プラズマビーム製膜装置 | |
| WO2003012497A1 (en) | Quartz-plane light circuit element and process for producing the same | |
| JPH1180935A (ja) | 蒸着材料 | |
| GB2312439A (en) | Plasma enhanced chemical vapour deposition of a layer | |
| JPH0317274A (ja) | 被膜形成方法 | |
| JPH02221904A (ja) | ３次元光導波路クラッド膜の形成方法 | |
| JPH03115194A (ja) | 多結晶ダイヤモンド薄膜の製造方法 | |
| JPH09297237A (ja) | 光導波路の製造方法 |