JP2000511149A

JP2000511149A - 感光性導波路の作製方法及び装置

Info

Publication number: JP2000511149A
Application number: JP09510710A
Authority: JP
Inventors: マイケルヴイバジレンコ; デヴィッドモス; マークグロス; パクリムチュ
Original assignee: Unisearch Ltd
Current assignee: Unisearch Ltd
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 2000-08-29
Also published as: WO1997009645A1; CA2231373A1; EP0871910A1; AUPN526895A0; US6379873B1; EP0871910A4

Abstract

(57)【要約】プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）装置を利用して感光性導波路をシリコンウェハー上に作製する方法が開示されている。この堆積物を使用して、生成した構造体に紫外線（ＵＶ）後加工を施すと、この構造体の屈折率が変る。

Description

【発明の詳細な説明】感光性導波路の作製方法及び装置技術分野本発明は、基板上の薄膜の屈折率を制御する改良法に関するものであり、更に詳しくは、紫外線照射により屈折率を変える感光性ゲルマニウムドープ型シリカ薄膜の作製の方法、装置及び手段に関する。更になお詳しくは本発明は、プラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）を使った感光性ゲルマニウムドープ型シリカ薄膜の作製にも関する。背景技術ケイ酸ゲルマニウム光ファイバーに感光性があることが最初に観察されて１５年が過ぎた。しかしながら、この分野での関心を甦らせたのは実証的な紫外線描画グレーティングであった。これに続いたのは、１５５０ｎｍの通信用窓に反射グレーティングを描画することであった。このようなグレーティングデバイスは将来の電気通信システムに大きいインパクトを与える可能性を秘めていることから、この分野に於いて前記の結果は世界的に大きい活力を刺激した。紫外線感光性をプレーナー（ｐｌａｎａｒ）型シリカ導波路技術と結合することにより、多種多様なデバイスが可能になり、高度集積化を実現できるので、光ファイバーでは得られないデバイスの安定性と緻密度が得られる。しかしながら、先行技術のゲルマニウムドープ型プレーナー構造体は、火炎加水分解により形成されるので、使用できる感光性とするには最高２週間、水素を負荷しなければならない。この水素負荷によって、ガス噴出（ｇａｓｏｕｔ）拡散及び１．５μｍでの吸収が増えることによる過渡現象のような好ましくない副作用が起こる。水素を負荷することなく、感光性薄膜を作ることができる代替の堆積技術はプラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）である。ゲルマニウムドープ型ＰＥＣＶＤシリカ薄膜の場合、水素を負荷することなく紫外線の誘導により屈折率が０．００２５増加する報告が行われた。しかしながら、このような“増加する”感光性Ｇｅドープ型薄膜は、並みの高圧（＞５０Ｐａ）ＰＥＣＶＤで堆積するが、好ましくない散乱損失が大きいので、この薄膜はプレーナー導波路デバイスを作製するには適さない。従って、前記の諸問題を或る程度まで解決する、改良型のシリカ導波路に対して多方面からのニーズがある。発明の開示本発明の第１の局面によると、紫外線照射によって屈折率を変えるのに適合する感光性ゲルマニウムドープ型シリカ薄膜を、ウェハー、基板又は同様な物の表面に作製する方法が提供されるのであって、前記方法は、前記薄膜のプラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）から成る。好ましくは、ＰＥＣＶＤプロセスは、前記薄膜の構造を制御するように、そして紫外線照射によって屈折率が増加するのに適合する薄膜を作るように操作される。別法として、ＰＥＣＶＤプロセスは、紫外線照射によって屈折率が減少するのに適合する薄膜を作るように制御される。このＰＥＣＶＤは、堆積過程での薄膜表面へのイオン衝撃が非多孔質シリカの形成に必要なレベルで実施されなければならない。屈折率の変化の値は、イオン衝撃のレベル、並びに／またはウェハー、基板もしくは同様な物の温度、及びドーパントのレベルを別個又は同時に変更することにより調節できる。ＧｅＨ₄をゲルマニウムドーピング用原料物質として使用することが出来、そして“電子ミラー”効果によって電極間で高密度プラズマを発生するように操作する、対向する２個の高周波電力電極から成る高密度プラズマ中空陰極堆積装置でこのＰＥＣＶＤプロセスが行なわれるのが好ましい。ウェハー保持電極と対向する電極が部分的に遮蔽されると良い効果をもたらすことができる。ウェハーを保持する電極は、その電極に平行に配置されそして電極間の距離の半分より短い距離だけ電極から離れていて電極の直径より小さい直径の、薄くて固くて丸いプレートで遮蔽することができる。本発明の第２の局面では、紫外線照射によって屈折率を変えるのに適合する感光性ゲルマニウムドープ型シリカ薄膜が、ウェハー、基板又は同様な物の表面に提供されるのであって、前記薄膜は、前記薄膜のプラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）によって形成される。好ましくは、このＰＥＣＶＤプロセスは、前記薄膜の構造を制御するように、そして紫外線照射により屈折率が増加又は減少するように操作される。このＰＥＣＶＤは、堆積の過程で薄膜表面へのイオン衝撃が非多孔質シリカの形成に必要なレベルで実施されることが好ましく、そして屈折率の変化の値はイオン衝撃のレベル、並びに／またはウェハー、基板もしくは同様な物の温度、及びドーパントのレベルを別個又は同時に変更するか、或いはゲルマニウムドーピングのレベルも変更することにより調節できる。ＧｅＨ₄をゲルマニウムドーピングの原料物質として使用するのが好ましい。 “電子ミラー”効果によって電極間で高密度プラズマを発生するように操作する、対向する２個の高周波電力電極から成る高密度プラズマ中空陰極堆積装置でこのＰＥＣＶＤプロセスが行なわれる。１個の電極が、部分的に遮蔽されると、良い効果をもたらすことができる。部分的な遮蔽は、その電極に平行に配置されそして電極間の距離の半分より短い距離だけその電極から離れていて電極の直径より小さい直径の、薄くて固くて丸いプレートで行なうことができる。本発明の尚、もう１つの局面では、前記の方法によって基板上に光信号処理素子を形成する方法が提供される。本発明の更なる局面によると、紫外線照射によって屈折率を変えるのに適合する感光性ゲルマニウムドープ型シリカ薄膜を基板上に作製する方法が提供されるのであって、この方法は、実質な非多孔質シリカを形成するのに充分な程の基板表面の衝撃レベルを利用して前記薄膜にプラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）を使うことから成る。本発明の更なる局面によると、紫外線照射によって屈折率を変えるのに適合する感光性ゲルマニウムドープ型シリカ薄膜を基板上に作製する方法が提供されるのであって、前記方法は、中空陰極堆積装置を使う、前記薄膜のプラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）から成る。好ましくは、屈折率の変化度は、次の１項以上を変更することによって決まる：即ち、（ａ）ゲルマニウムドーピングのレベル（ｂ）前記基板のイオン衝撃のレベル（ｃ）前記基板の紫外線照射度。本発明は、また、第２複屈折軸に対する第１複屈折軸の屈折率の変化を利用する。本発明の更なる局面によると、基板上のゲルマニウムドープ型シリカ薄膜から成る光導波路が提供されるのであって、前記導波路は紫外線照射による屈折率の変化に適合し、そして前記薄膜は、前記薄膜の実質的に非多孔質シリカから形成される。この堆積物は中空陰極堆積装置を使ったプラズマによる、前記薄膜への堆積で可能であり、その屈折率の変化度は次の１項以上の変更によって決まる：即ち、（ａ）ゲルマニウムドーピングのレベル（ｂ）前記基板の紫外線照射度。図面の簡単な説明本発明の範囲内に入るいろいろな別の実施態様があるにも拘らず、例示だけのつもりで添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施態様を説明する：図１は、本発明の実施態様に従ってＰＥＣＶＤを実施するのに適するチャンバーの側面概略図であり；図２は、本発明の実施態様に従って作られたデバイスの、高周波電力に対するＧｅ含量のグラフであり；図３、本発明の実施態様に従って作られたデバイスの、高周波電力の関数とした屈折率のグラフであり；図４は、本発明によって構成された試料について高周波電力のレベルを変更した場合の屈折率の変化のグラフであり；図５は、本発明によって構成された試料について測定されたＰ-エッチング速度のグラフであり；図６は、本発明の別の実施態様の構造体の略断面図であり；図７ａ及び７ｂは、別の実施態様のいろいろなレベルの輝度に対する屈折率の変化のグラフを示しており；そして図８は、本発明の別の実施態様についていろいろなレベルのフルーエンス（ｆｌｕｅｎｃｅ）に対する相対複屈折のグラフを示している。本発明を実施するための最良の形態本発明の第１の実施態様は、プラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）を利用することに基づいている。図１を参照すると、１３.５６ＭＨｚ高周波電源から成る高周波電源１３に、見る通り、接続された上側電極１１及び下側電極１２を含む真空チャンバー１０が示されている。目的のＰＥＣＶＤを使うにはポンプポート１５を介してチャンバー１４を排気したのち、両電極１１、１２の間で発生する高周波電場誘起プラズマの中に配置されたウェハー又は基板上で、制御された堆積が行なわれるように酸素１６、シラン及びゲルマン１７のようなガスが、対応する接続口から導入される。この時点で第１ウェハー（ｗ１）１８は目標の電位になるように上側電極１１に取り付られている。別の実験では、ｗ２と表示された第２ウェハー１９が下側電極の近くではあるが、或る距離を隔てて取り付けられた。ウェハー１９を電気的に絶縁するためにセラミック支持体２０を使うとこの間隔を得ることができた。以後、本明細書で開示する実施例のＰＥＣＶＤプロセスを引き続き使ってゲルマニウムドープ型シリカ薄膜で被覆された基板１９、２０を得た。規定された条件のもとでＰＥＣＶＤプロセスによって作ったゲルマニウムドープ型シリコン薄膜について以後詳細に説明する実施例により、紫外光線による照射（一般的に、レーザーを用いる）によって選択的に制御された、薄膜の屈折率が得られた。従って、諸条件を利用するとウェハーの非照射部分に比べてそのウェハーの照射部分の屈折率の変化量を制御できる。この挙動の特定の実施例はこれ以上詳細に説明しない。第１の実施例では、高密度プラズマ中空陰極反応器を使って、直径２インチのシリコン基板上にシラン(ＳｉＨ₄)、ゲルマン（ＧｅＨ₄）及び酸素の混合物からゲルマニウムドープ型シリカ薄膜を堆積させた。好適な対向する２個の電極の中空陰極反応器は、次の文献に記載されている公知のデザインによって構成された：即ち、“中空陰極エッチング及び堆積(ＨｏｌｌｏｗＣａｔｈｏｄｅＥｔｃｈｉｎｇａｎｄＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)、ＪｏｕｒｎａｌｏｆＶａｃｕｕｍＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ａ６、１８３７−１８４４頁( １９８８年)”。高周波電力密度を変更した一連の堆積実験は、２Ｐａの操作圧力及び６ｓｃｃｍのＧｅＨ₄の流量で実施した。ＳｉＨ₄の流量は２０ｓｃｃｍで固定したが、ＳｉＨ₄／Ｏ₂の比が約６になるようにＯ₂の流量を決めた。電極は冷却しないで使用した。大抵の堆積実験では、“表面が下向きの”位置で上側電極にクランプで固定されている第１ウェハー１８に堆積薄膜が堆積した。しかしながら、或る実験では両方のウェハーに同時に堆積した。第１ウェハーｗ１１８は、通常の仕方で上側電極にクランプで固定されたのに対して、第２ウェハーｗ２１９は下側電極に取り付けられたが、３個の小さいセラミックスペーサー、例えば２０の上に取り付けられて、下側電極よりは少し上の方で支持された。このスペーサーの目的は、電極１２のバイアス電圧から、高周波プラズマグロー放電の浮遊電位へ電圧を下げることによってウェハーｗ２上のイオン衝撃のレベルを下げることである。イオン衝撃を下げることは、薄膜の多孔度が増加することとなりそれによって散乱損失が増加すると考えられる。実際には、ｗ１の薄膜特性がウェハーｗ２の有無によって明らかに異なるのでウェハーｗ２２０があると、ウェハーｗ１１８の堆積条件も変化することが判った。堆積した薄膜のＯＨ含量及び結合構造は、フーリエ変換赤外分光法(ＦＴＩＲ) によって測定し、一方、Ｇｅ含量は波長分散Ｘ線分光法（ＷＤＳ）によって測定した。薄膜の多孔度は、標準的な“Ｐ-溶液”中でエッチング速度を測定することにより評価した。薄膜応力も自動粗面記録法（ｓｔｙｌｕｓｐｒｏｆｉｌｏｍｅｔｒｙ）により測定した基板の湾曲度から計算した。当初の実験では、堆積した薄膜は引き続いて１０ｋＪ／ｃｍ²のフルーエンスの１９３ｎｍのエキシマレーザーを使って紫外線曝露を行なった。紫外線曝露の前と後の両方の薄膜の屈折率は、測定再現性±０．０００１５以内の波長６３３ｎｍの公知のプリズム結合技術を使って測定した。今、図２を見ると、高周波電力レベルの関数として、使用した実施例の薄膜のＧｅ含量が示されている。点３０、３１及び３２は、単一のウェハー１８を使い第２ウェハー１９は使わずに、高周波値が各々、３００、４５０及び６００ワットである装置１０で測定した値を表す。点３５及び３６は、６００ワットに於ける２個ウェハー系で測定した値を示していて、点３５はウェハーｗ１１８に対する測定値であり、そして点３６はウェハーｗ２１９に対する測定値を表す。単一ウェハー堆積の場合、２つの点のＧｅ含量は、電力と共に低下したと見ることができる。２個のウェハーｗ１及びｗ２の場合、各ウェハーのＧｅ含量は、ほぼ同じであることが判るが、同じ電力で単一ウェハー堆積の場合より約４倍多いことが判った。図３は、高周波電力の関数として薄膜の屈折率の測定値を示している。３０− ３６と表記した点は、前述の２個のウェハーｗ１及びｗ２のデータを表している。単一ウェハーの場合の３０−３２の結果は電力と共に屈折率が減少することを示している。また、６００Ｗの同じ電力レベルに対して、ｗ１３５もｗ２３５もある２個のウェハーの場合の屈折率は、１個のウェハーの堆積３２に場合よりも大きい。紫外線照射後の屈折率の変化を図４に示している。２個のウェハーの場合、屈折率の増加の３６も減少の３５も観察される。電極に直接取り付けられて堆積過程でイオン衝撃を受けた試料ウェハーｗ１、即ち３５は、屈折率がマイナスの変化を示した。ｗ１、即ち３５（ｗ２、即ち３６と同時堆積）の場合の屈折率の減少は、約−０．００６であることが判った。同時に、電極から隔てて、比較的少ないイオン衝撃を受けたｗ２、即ち３６は紫外線照射のあとではプラスの変化を示した。引き続いて、イオン衝撃を、各々、受けた場合、受けない場合に堆積した各試料に対して標準Ｐ-溶液（ＨＦ(６０％)：ＨＮＯ₃(７０％)．３０Ｈ₂Ｏ）中でエッチングしたあと、ウェハーｗ１及びｗ２のシリカ表面の走査型電子顕微鏡(ＳＥＭ)分析によると、実質的にイオン衝撃を受けなかったウェハーｗ２のウェハー試料表面の粗さが目立った。この粗さは、ウェハーｗ１と比較してウェハーｗ２のＰ-エッチング速度が約４倍大きいということと一致する。このことはイオン衝撃を受けないで堆積したウェハーｗ２はｗ１と比較して極めて大きい多孔度を持つことと一致する。図５には、種々の試料３０−３６のＰ-エッチング速度の測定値のグラフを示している。この測定結果は前記の見解を裏付けることが判った。更に実験を重ねた。第２番目の一連の実験では、最初、非ドーピングシリカ緩衝層として１０μｍ層のＳｉＯ₂４２が第１シリカウェハー４１に載った形のウェハーで図６に図示する断面の構成であった。層４２を調製したのに続いて、前記の技術によって３μｍのＧｅドープ型シリカ層４３を調製した。最初の一連の実験では、ＧｅＯ₂含量は１５モル％に制御したが、第２番目の一連の実験ではＧｅＯ₂含量は２５モル％であることが判った。次に試料を様々なレベルで紫外線照射し、その結果をプロットした。試料表面に投射された紫外光線のエネルギー密度は、ｃｍ²当たり１．４ワットにまで増やした１回の曝露を除いて、全曝露ともｃｍ²当たり概ね０．３３ワットを保った。今、図７ａを参照すると、２５モル％のＧｅＯ₂の場合、いろいろなレベルの累積フルーエンス（ｃｍ²当たりｋＪ）に対して、紫外線により誘導されてその結果生じた屈折率の変化が示されている。曝露５０を除いた全ての曝露についてｃｍ²当たり０．３３ワットのエネルギー密度を使って全測定値を採取した。示したように、屈折率の変化は最初のプラス値からマイナス値へと累積フルーエンスと共に変化することが判ったことは注目に値する。さて、図７ｂを見ると、いろいろな累積フルーエンスに対する１５モル％のＧｅＯ₂の場合が示されている。屈折率の変化のレベルが試料中のＧｅＯ₂のレベルに左右されることを図７ａと７ｂの比較から知ることができる。再び書くが、図７ｂの点５１は、紫外光線のエネルギー密度が１．４ワット／ｃｍ₂のものである。図７ａ及び７ｂは、屈折率の変化の絶対値が紫外光線密度の他に全フルーエンスによって左右されることを示している。更に、屈折率が比較的大きく変化することは、Ｇｅの低含量の試料に比較して高い感光性を持つＧｅの高含量の試料の場合に観察された。更に、感光性はＧｅ含量と共に増加するようでもある。図７ａ及び図７ｂの結果は、導波路に投射されるＴＥ偏光の場合に得られた。ＴＥ偏光は、電場ベクトルが基板に平行の場合の光である。図８では、複屈折が示されていて、それはＴＥ偏光とＴＭ偏光の各屈折率間の差であり、ＴＭ電場ベクトルはフルーエンスの関数として基板に垂直である。測定結果は、ＧｅＯ₂２５モル％のウェハーで測定した曲線６０と、ＧｅＯ₂１５モル％のウェハーで測定した値を示す曲線６１とから成っている。複屈折は累積フルーエンスによってもＧｅＯ₂の濃度によっても変化することが判ったことを知ることができる。一般的に、放電と結合して高周波電力が増加すると、イオンフラックスも、表面に衝突するイオンの平均エネルギーも増加するので、ウェハーの温度も薄膜表面へのイオン衝撃のレベルも増加することになる。更に、ウェハーの温度も薄膜表面へのイオン衝撃のレベルも同時に増加すると、Ｇｅ含量（従って、屈折率）もＯＨ含量も減少することになる。広範に記載された本発明の精神又は範囲を逸脱することなく、特定の実施態様で示した本発明に対して様々な変形および／または修正が可能であることは当業者には明かであろう。提示した方法は、要求事項に従って予め定められた屈折率プルフィルを持つ導波路構造体を構成するのに容易に利用できる。従って、本発明の実施態様は全て例示であって、限定的ではないと見なすべきである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成９年１０月２９日（１９９７．１０．２９）【補正内容】請求の範囲１．紫外線照射により屈折率を変えるのに適合する感光性ゲルマニウムドープ型シリカ薄膜を、ウェハー、基板又は同様な物の表面に作製する方法において、前記方法が、紫外線により誘導される、前記薄膜の屈折率の変化の大きさ及び符号を制御するにように操作される、前記薄膜のプラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）から成ることを特徴とする前記方法。２．前記ＰＥＣＶＤプロセスが、非多孔質シリカ薄膜を作るように前記薄膜の構造を制御するように操作されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。３．前記ＰＥＣＶＤプロセスが、紫外線照射により屈折率を大きくするのに適合する薄膜を作るように制御されることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。４．前記ＰＥＣＶＤプロセスが、紫外線照射により屈折率を小さくするのに適合する薄膜を作るように制御されることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。５．前記ＰＥＣＶＤが、前記堆積過程での前記薄膜表面上へのイオン衝撃は非多孔質シリカの形成に必要なレベルで実施されることを特徴とするいずれかの先行の請求の範囲に記載の方法。６．屈折率の変化の値が、イオン衝撃のレベルおよび／または前記ウェハー、基板もしくは同様な物の温度を、別個又は同時に変更することにより調節されることを特徴とするいずれかの先行の請求の範囲に記載の方法。７．ＧｅＨ₄が、ゲルマニウムドーピング用原料物質として使用されることを特徴とするいずれかの先行の請求の範囲に記載の方法。８．前記ＰＥＣＶＤプロセスが、“電子ミラー”効果により電極間に高密度プラズマを発生するように操作する対向の２個の高周波電力電極から成る高密度プラズマ中空陰極堆積装置において実施されることを特徴とするいずれかの先行の請求の範囲に記載の方法。９．前記ウェハー支持電極に対向する電極が、部分的に遮蔽されることを特徴とするいずれかの先行の請求の範囲に記載の方法。１０．前記ウェハー支持電極が、前記電極の直径より小さい直径の、薄くて固くて丸いプレートで部分的に遮蔽されて、前記プレートに平行に配置され、かつ電極間の距離の半分より短い距離だけ前記プレートから隔てられることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の方法。１１．ウェハー、基板及び同様な物の表面上にある、紫外線照射により屈折率を変えるのに適合する感光性ゲルマニウムドープ型シリカ薄膜であって、前記薄膜が、紫外線により誘導される、前記薄膜の屈折率の変化の大きさ及び符号を制御するように操作される、前記薄膜のプラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）により形成されることから成ることを特徴とする前記薄膜。１２．前記ＰＥＣＶＤプロセスが、非多孔質シリカ薄膜を形成するように前記薄膜の構造を制御するように操作されることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の薄膜。１３．前記ＰＥＣＶＤプロセスが、紫外線照射により屈折率を大きくするのに適合する薄膜を作るように制御されることを特徴とする請求の範囲第１１項又は第１２項に記載の薄膜。１４．前記ＰＥＣＶＤプロセスが、紫外線照射により屈折率を小さくするのに適合する薄膜を作るように制御されることを特徴とする請求の範囲第１１項ないし第１３項のいずれかの１項に記載の薄膜。１５．前記ＰＥＣＶＤプロセスが、前記堆積過程での前記薄膜表面上のイオン衝撃は非多孔質シリカの形成に必要なレベルで実施されることを特徴とする請求の範囲第１１項ないし第１４項のいずれかの１項に記載の薄膜。１６．屈折率の変化が、イオン衝撃のレベルおよび／または前記ウェハー、基板もしくは同様な物の温度を、別個又は同時に変更することにより調節されることを特徴とする請求の範囲第１１項ないし第１５項のいずれかの１項に記載の薄膜。１７．ＧｅＨ₄が、ゲルマニウムドーピング用原料物質として使用されることを特徴とする請求の範囲第１１項ないし第１６項のいずれかの１項に記載の薄膜。１８．前記ＰＥＣＶＤプロセスが、“電子ミラー”効果により電極間に高密度プラズマを発生するように操作する対向の２個の高周波電力電極から成る高密度プラズマ中空陰極堆積装置において実施されることを特徴とする請求の範囲第１１項ないし第１７項のいずれかの１項に記載の薄膜。１９．前記ウェハー支持電極に対向する電極が、部分的に遮蔽されることを特徴とする請求の範囲第１１項ないし第１８項のいずれかの１項に記載の薄膜。２０．前記ウェハー支持電極が、前記電極の直径より小さい直径の、薄くて固くて丸いプレートで部分的に遮蔽され、前記プレートに平行に配置され、かつ電極間の距離の半分より短い距離だけ前記プレートから隔てられることを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の薄膜。２１．基板上に光信号処理素子を形成する方法において、前記方法が、前記光信号処理素子を形成するために請求の範囲第１項ないし第１０項のいずれかの１項の方法を利用することを特徴とする前記方法。２２．請求の範囲第１１項ないし第２０項のいずれかの１項の前記薄膜を利用して基板上に形成される光信号処理素子。２３．紫外線照射により屈折率を変えるのに適合する感光性ゲルマニウムドープ型シリカ薄膜を基板上に作製する方法において、前記方法が、紫外線により誘導される、前記薄膜の屈折率の変化の大きさ及び符号を制御するように操作される中空陰極堆積装置を使用する、前記薄膜のプラズマ化学気相堆積法(ＰＥＣＶＤ) から成ることを特徴とする前記方法。２４．屈折率の変化度が：（ａ）ゲルマニウムドーピングのレベル（ｂ）前記基板のイオン衝撃のレベル（ｃ）前記基板の紫外線照射度、の１つ以上を変更することにより決められることを特徴とする請求の範囲第２３項に記載の方法。２５．前記ＰＥＣＶＤプラズマが、対向する２個の高周波電力電極間に高密度プラズマを発生するように操作する前記電極によって発生されることを特徴とする請求の範囲第２３項ないし第２４項に記載の方法。２６．前記電極の１個が、部分的に遮蔽されることを特徴とする請求の範囲第２５項に記載の方法。２７．前記基板が、前記電極の対応する１個の電位に実質的にあることを特徴とする請求の範囲第２５項に記載の方法。２８．前記基板が、前記プラズマの電位に実質的にあることを特徴とする請求の範囲第２５項に記載の方法。２９．前記変化が、第２複屈折軸に対して第１複屈折軸の関係にあることを特徴とする請求の範囲第２３項ないし第２８項のいずれかの先行の請求の範囲に記載の方法。３０．基板上の感光性ゲルマニウムドープ型シリカ薄膜から成る光導波路において、前記導波路が、紫外線照射により屈折率を変えるのに適合するのであって、前記薄膜が、実質的に非多孔質薄膜を作る堆積法により形成されることを特徴とする前記導波路。３１．前記堆積物が、中空陰極堆積装置を使用した前記薄膜のプラズマによる堆積物であることを特徴とする請求の範囲第２９項に記載の光導波路。３２．前記屈折率の変化度が：（ａ）ゲルマニウムドーピングのレベル（ｂ）前記基板の紫外線照射度、の１つ以上を変更することにより決められることを特徴とする請求の範囲第２９項に記載の方法。３３．前記屈折率の変化度が、前記基板のイオン衝撃のレベルの変更により決められることを特徴とする請求の範囲第３２項に記載の光導波路。３４．前記変化が、第２複屈折軸に対して第１複屈折軸の関係にあることを特徴とする請求の範囲第３３項に記載の光導波路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者モスデヴィッドオーストラリア，ニューサウスウェールズ 2040，リリーフィールド，ペイリングロード14番地 (72)発明者グロスマークオーストラリア，ニューサウスウェールズ 2092，シーフォース，ホープストリート46 番地 (72)発明者チュパクリムオーストラリア，ニューサウスウェールズ 2207，バードウェルパーク，バードウェルロード111番地

Claims

【特許請求の範囲】１．紫外線照射により屈折率を変えるのに適合する感光性ゲルマニウムドープ型シリカ薄膜を、ウェハー、基板又は同様な物の表面に作製する方法において、前記方法が、前記薄膜のプラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）から成ることを特徴とする前記方法。２．前記ＰＥＣＶＤプロセスが、前記薄膜の構造を制御するように操作されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。３．前記ＰＥＣＶＤプロセスが、紫外線照射により屈折率を大きくするのに適合する薄膜を作るように制御されることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。４．前記ＰＥＣＶＤプロセスが、紫外線照射により屈折率を小さくするのに適合する薄膜を作るように制御されることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。５．前記ＰＥＣＶＤが、前記堆積過程での前記薄膜表面上へのイオン衝撃は非多孔質シリカの形成に必要なレベルで実施されることを特徴とするいずれかの先行の請求の範囲に記載の方法。６．屈折率の変化の値が、イオン衝撃のレベルおよび／または前記ウェハー、基板もしくは同様な物の温度を、別個又は同時に変更することにより調節されることを特徴とするいずれかの先行の請求の範囲に記載の方法。７．ＧｅＨ₄が、ゲルマニウムドーピング用原料物質として使用されることを特徴とするいずれかの先行の請求の範囲に記載の方法。８．前記ＰＥＣＶＤプロセスが、“電子ミラー”効果により電極間に高密度プラズマを発生するように操作する対向の２個の高周波電力電極から成る高密度プラズマ中空陰極堆積装置において実施されることを特徴とするいずれかの先行の請求の範囲に記載の方法。９．前記ウェハー支持電極に対向する電極が、部分的に遮蔽されることを特徴とするいずれかの先行の請求の範囲に記載の方法。１０．前記ウェハー支持電極が、前記電極の直径より小さい直径の、薄くて固くて丸いプレートで部分的に遮蔽されて、前記プレートに平行に配置され、かつ電極間の距離の半分より短い距離だけ前記プレートから隔てられることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の方法。１１．ウェハー、基板及び同様な物の表面上にある、紫外線照射により屈折率を変えるのに適合する感光性ゲルマニウムドープ型シリカ薄膜であって、前記薄膜のプラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）により形成されることから成ることを特徴とする前記薄膜。１２．前記ＰＥＣＶＤプロセスが、前記薄膜の構造を制御するように操作されることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の薄膜。１３．前記ＰＥＣＶＤプロセスが、紫外線照射により屈折率を大きくするのに適合する薄膜を作るように制御されることを特徴とする請求の範囲第１１項又は第１２項に記載の薄膜。１４．前記ＰＥＣＶＤプロセスが、紫外線照射により屈折率を小さくするのに適合する薄膜を作るように制御されることを特徴とする請求の範囲第１１項ないし第１３項のいずれかの１項に記載の薄膜。１５．前記ＰＥＣＶＤプロセスが、前記堆積過程での前記薄膜表面上のイオン衝撃は非多孔質シリカの形成に必要なレベルで実施されることを特徴とする請求の範囲第１１項ないし第１４項のいずれかの１項に記載の薄膜。１６．屈折率の変化が、イオン衝撃のレベルおよび／または前記ウェハー、基板もしくは同様な物の温度を、別個又は同時に変更することにより調節されることを特徴とする請求の範囲第１１項ないし第１５項のいずれかの１項に記載の薄膜。１７．ＧｅＰ₄が、ゲルマニウムドーピング用原料物質として使用されることを特徴とする請求の範囲第１１項ないし第１６項のいずれかの１項に記載の薄膜。１８．前記ＰＥＣＶＤプロセスが、“電子ミラー”効果により電極間に高密度プラズマを発生するように操作する対向の２個の高周波電力電極から成る高密度プラズマ中空陰極堆積装置において実施されることを特徴とする請求の範囲第１１項ないし第１７項のいずれかの１項に記載の薄膜。１９．前記ウェハー支持電極に対向する電極が、部分的に遮蔽されることを特徴とする請求の範囲第１１項ないし第１８項のいずれかの１項に記載の薄膜。２０．前記ウェハー支持電極が、前記電極の直径より小さい直径の、薄くて固くて丸いプレートで部分的に遮蔽され、前記プレートに平行に配置され、かつ電極間の距離の半分より短い距離だけ前記プレートから隔てられることを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の薄膜。２１．請求の範囲第１項ないし第１０項のいずれかの１項の方法による、基板上に光信号処理素子を形成する方法。２２．請求の範囲第１１項ないし第２０項のいずれかの１項の前記薄膜を利用して基板上に形成される光信号処理素子。２３．紫外線照射により屈折率を変えるのに適合する感光性ゲルマニウムドープ型シリカ薄膜を基板上に作製する方法において、実質的に非多孔質シリカの形成をおこすのに十分な薄膜の表面の衝撃のレベルを使用する、前記薄膜のプラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）の使用から成ることを特徴とする前記方法。２４．紫外線照射により屈折率を変えるのに適合する感光性ゲルマニウムドープ型シリカ薄膜を基板上に作製する方法において、前記方法が、中空陰極堆積装置を使用する、前記薄膜のプラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）から成ることを特徴とする前記方法。２５．屈折率の変化度が：（ａ）ゲルマニウムドーピングのレベル（ｂ）前記基板のイオン衝撃のレベル（ｃ）前記基板の紫外線照射度、の１つ以上を変更することにより決められることを特徴とする請求の範囲第２３項ないし第２４項に記載の方法。２６．前記ＰＥＣＶＤプラズマが、対向する２個の高周波電力電極間に高密度プラズマを発生するように操作する前記電極によって発生されることを特徴とする請求の範囲第２３項ないし第２５項に記載の方法。２７．前記電極の１個が、部分的に遮蔽されることを特徴とする請求の範囲第２６項に記載の方法。２８．前記基板が、前記電極の対応する１個の電位に実質的にあることを特徴とする請求の範囲第２６項に記載の方法。２９．前記基板が、前記プラズマの電位に実質的にあることを特徴とする請求の範囲第２６項に記載の方法。３０．前記変化が、第２複屈折軸に対して第１複屈折軸の関係にあることを特徴とする請求の範囲第２３項ないし第２９項のいずれかの先行の請求の範囲に記載の方法。３１．基板上の感光性ゲルマニウムドープ型シリカ薄膜から成る光導波路において、前記導波路が、紫外線照射により屈折率を変えるのに適合するのであって、前記薄膜が、実質的に前記薄膜の非多孔質堆積物から形成されることを特徴とする前記導波路。３２．前記堆積物が、中空陰極堆積装置を使用した前記薄膜のプラズマによる堆積物であることを特徴とする請求の範囲第３１項に記載の光導波路。３３．前記屈折率の変化度が：（ａ）ゲルマニウムドーピングのレベル（ｂ）前記基板の紫外線照射度、の１つ以上を変更することにより決められることを特徴とする請求の範囲第３１項に記載の方法。３４．前記屈折率の変化度が、前記基板のイオン衝撃のレベルの変更により決められることを特徴とする請求の範囲第３２項に記載の光導波路。３５．前記変化が、第２複屈折軸に対して第１複屈折軸の関係にあることを特徴とする請求の範囲第３１項に記載の光導波路。