JP2001033644A - Manufacture of optical waveguide film - Google Patents

Manufacture of optical waveguide film

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JP2001033644A
JP2001033644A JP11204450A JP20445099A JP2001033644A JP 2001033644 A JP2001033644 A JP 2001033644A JP 11204450 A JP11204450 A JP 11204450A JP 20445099 A JP20445099 A JP 20445099A JP 2001033644 A JP2001033644 A JP 2001033644A
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Japan
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oxide film
thickness
particles
oxidation
grown
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JP11204450A
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Japanese (ja)
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Shinji Makikawa
新二 牧川
Masaki Ejima
正毅 江島
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of an optical waveguide film prevented from being contaminated by impurities or particles when an oxide film having 10 μm or more thickness is formed on a silicon substrate as the optical waveguide. SOLUTION: When an oxide film having a thickness of 10 μm or more is formed by a thermal oxidation method on a surface of a silicon substrate, an oxidation process is interrupted for a time at the time when its film thickness is grown upto 5 μm or more, the oxide film grown on the surface is etched removedly using a hydrofluoric acid solution to be brought into a thickness of 0.5 μm or less, and an oxide film is grown again on it to form a desirable thickness of oxide film.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用の光導波
路デバイスに用いられる光導波路膜、特には石英透明膜
の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an optical waveguide film used for an optical waveguide device for optical communication, in particular, a transparent quartz film.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信用導波路デバイスの基板として、
石英基板またはシリコン基板が利用されている。なかで
もシリコン基板は、熱伝導率が良く、多様な加工方法、
例えば、エッチング、酸化、堆積などの表面加工性に優
れていることに加えて、さらに製造上大径化が進み、安
価に入手できるため、半導体集積回路用として広く用い
られている。
2. Description of the Related Art As a substrate of a waveguide device for optical communication,
A quartz substrate or a silicon substrate is used. Above all, silicon substrates have good thermal conductivity, various processing methods,
For example, in addition to being excellent in surface workability such as etching, oxidation, and deposition, the diameter is further increased in production, and it can be obtained at low cost.

【0003】シリコン基板上に石英ガラス薄膜を育成す
る方法には、CVD法、蒸着法、火炎堆積法、ゾルゲル
法、高圧酸化法などが挙げられる。高圧酸化法は、常圧
よりも高い圧力下、酸化雰囲気中にてシリコン基板を酸
化させる方法である(文献:VLSI technology seco
nd edition p.121、特開昭52−154360号公報参照)。
この方法は、シリコン基板を石英製の炉芯管の中にセッ
トし、1気圧以上の圧力下、窒素またはアルゴン雰囲気
中にて、炉芯管の周囲に配設されたヒータによって700
度以上に温度を上げ、炉芯管内に、例えば、水素と酸素
をノズルから供給し、反応によって生じた水蒸気ガスに
より、シリコン基板を酸化する方法であり、電気的絶縁
性に優れた、緻密で純粋な石英膜が得られる。また、こ
の高圧酸化法は、酸化によって基板の両面に石英膜が形
成されるため、酸化した後の基板が反りにくいという利
点がある。このため高圧酸化法は、光導波路に用いられ
る石英膜のなかでも、厚さ10μm以上のアンダクラッド
石英膜の形成に用いられている。
A method for growing a quartz glass thin film on a silicon substrate includes a CVD method, a vapor deposition method, a flame deposition method, a sol-gel method, a high-pressure oxidation method, and the like. The high-pressure oxidation method is a method of oxidizing a silicon substrate in an oxidizing atmosphere under a pressure higher than normal pressure (literature: VLSI technology seco).
nd edition p.121, JP-A-52-154360).
In this method, a silicon substrate is set in a furnace core tube made of quartz, and heated under a pressure of 1 atm or more in a nitrogen or argon atmosphere by a heater disposed around the furnace core tube.
This is a method in which the temperature is raised to a degree or more, and, for example, hydrogen and oxygen are supplied from a nozzle into the furnace core tube, and the silicon substrate is oxidized by steam gas generated by the reaction. A pure quartz film is obtained. In addition, this high-pressure oxidation method has an advantage that a quartz film is formed on both surfaces of a substrate by oxidation, and thus the substrate after oxidation is hardly warped. For this reason, the high-pressure oxidation method is used for forming an underclad quartz film having a thickness of 10 μm or more, among the quartz films used for the optical waveguide.

【0004】しかしこの方法は、シリコン基板を酸化す
る反応速度が石英膜の厚さに対して1/2乗と非常に遅
いため、通常の厚さ20μmのアンダクラッドを作製する
には、数百〜千数百時間を要する。さらに、高圧酸化法
では、金属不純物等の混入を防止するために、シリコン
基板を入れる炉芯管には、通常、高純度石英が使用され
るが、それでも水蒸気中では、この石英中に含まれるO
H基を介在して、石英中に含まれるあるいは反応ガス中
に含まれる数ppm以下の金属不純物、特にAl、アルカ
リ金属によって、石英が少しずつ水蒸気中に溶解し、溶
解した石英が温度変化によって炉芯管内壁およびシリコ
ン基板上に析出し、パーティクルとして付着する。
However, in this method, the reaction rate for oxidizing the silicon substrate is extremely slow, ie, 1/2 power of the thickness of the quartz film. It takes ~ 1,000 and several hundred hours. Further, in the high-pressure oxidation method, high-purity quartz is usually used for a furnace core tube in which a silicon substrate is placed in order to prevent contamination of metal impurities and the like, but still contained in the quartz in steam. O
With the H group interposed, the quartz is gradually dissolved in water vapor by several ppm or less of metal impurities contained in the quartz or contained in the reaction gas, particularly Al and alkali metals, and the dissolved quartz is changed by a temperature change. It precipitates on the inner wall of the furnace tube and on the silicon substrate and adheres as particles.

【0005】この石英の溶解、析出反応は、水蒸気の濃
度、圧力、さらに水蒸気に曝された時間に依存する。ま
た、この反応によってシリコン基板上に析出するパーテ
ィクルは、水蒸気に曝されている間、徐々に成長する。
析出当初は0.5μm程度の球状のスート状態で付着する
が、時間の経過とともにパーティクルが集合して塊状に
成長する。このため厚さ20μmの酸化膜を形成する場
合、パーティクルは凡そ2〜3μmに成長する。特に、
光導波路として使用する厚さ10μm以上の酸化膜を形成
するには、上記したように、反応時間が数百〜数千時間
に及ぶため、パーティクルの付着する確率が、半導体絶
縁膜よりも圧倒的に高い。また、表面に付着したパーテ
ィクルは数μmの大きさになると、デバイスとした際
に、光路における光散乱中心となり、光を減衰させる要
因ともなる。
[0005] The dissolution and precipitation reaction of quartz depends on the concentration and pressure of water vapor and the time of exposure to water vapor. In addition, particles precipitated on the silicon substrate by this reaction gradually grow while being exposed to water vapor.
At the beginning of the deposition, they adhere in a spherical soot state of about 0.5 μm, but as time elapses, the particles aggregate and grow in a lump. Therefore, when an oxide film having a thickness of 20 μm is formed, particles grow to approximately 2 to 3 μm. In particular,
In order to form an oxide film having a thickness of 10 μm or more used as an optical waveguide, as described above, since the reaction time is several hundred to several thousand hours, the probability that particles will adhere is overwhelmingly higher than that of a semiconductor insulating film. High. In addition, when the particles attached to the surface have a size of several μm, they become light scattering centers in an optical path when a device is formed, and also serve as a factor for attenuating light.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光導
波路として、シリコン基板上に厚さ10μm以上の酸化膜
を形成する際に、不純物もしくはパーティクルなどの汚
染を防止した光導波路膜の製造方法を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to manufacture an optical waveguide film in which contamination such as impurities or particles is prevented when an oxide film having a thickness of 10 μm or more is formed on a silicon substrate. It is to provide a method.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の光導波路膜の製
造方法は、シリコン基板表面に厚さが10μm以上の酸化
膜を熱酸化法にて形成するに際し、該酸化膜が厚さ5μ
m以上育成された時点において、酸化工程を一時中断
し、表面に育成された酸化膜をフッ酸水溶液にて厚さが
0.5μm以下となるまでエッチング除去し、再度この上
に酸化膜を育成し所望の厚さの酸化膜を形成することを
特徴としている。また、表面に育成された酸化膜の一部
をエッチング除去して、再度この上に酸化膜を育成する
工程を複数回行ってもよい。このように、酸化膜の一部
をエッチング除去して、再度、熱酸化膜を育成すること
で、シリコン基板の汚染は低減される。
According to a method of manufacturing an optical waveguide film of the present invention, when an oxide film having a thickness of 10 μm or more is formed on a silicon substrate surface by a thermal oxidation method, the oxide film has a thickness of 5 μm.
m, the oxidation process is suspended, and the oxide film grown on the surface is reduced in thickness with an aqueous solution of hydrofluoric acid.
Etching is removed until the thickness becomes 0.5 μm or less, and an oxide film is grown thereon again to form an oxide film having a desired thickness. Further, a step of removing a part of the oxide film grown on the surface by etching and growing an oxide film thereon again may be performed a plurality of times. As described above, by partially removing the oxide film by etching and growing the thermal oxide film again, the contamination of the silicon substrate is reduced.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明を、図面を用いてさらに詳
細に説明する。図1は、本発明の製造方法により、光導
波路用の酸化膜をシリコン基板上に育成するために用い
た酸化炉の一例を示す概略断面図である。図において、
シリコン基板1はホルダ2に複数枚がセットされ、石英
製の炉芯管3内に納められている。炉芯管3の周囲に
は、これを加熱するためのヒータ4が炉芯管3と同軸に
設置されている。ヒータ4は、炉芯管3内を均一に加熱
するために、3等分に分割されたヒータモジュールによ
り構成されている。さらに、炉芯管3は、この一端に取
り付けられた石英キャップ5により気密性が保持され、
炉心管内の圧力が上げられる構造となっている。炉芯管
3の尾部には2本のノズルが挿入され、各ノズルからは
水素と酸素が別個に供給され、炉心管内で熱反応により
水蒸気が生成する。生成した水蒸気は排気管6を通して
系外に排出される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an oxidation furnace used for growing an oxide film for an optical waveguide on a silicon substrate by the manufacturing method of the present invention. In the figure,
A plurality of silicon substrates 1 are set in a holder 2 and housed in a furnace core tube 3 made of quartz. Around the furnace tube 3, a heater 4 for heating the furnace tube 3 is installed coaxially with the furnace tube 3. The heater 4 is configured by a heater module divided into three equal parts so as to uniformly heat the inside of the furnace core tube 3. Further, the furnace core tube 3 is kept airtight by a quartz cap 5 attached to one end thereof.
The pressure inside the furnace tube is increased. Two nozzles are inserted into the tail of the furnace core tube 3, hydrogen and oxygen are separately supplied from each nozzle, and steam is generated by a thermal reaction in the furnace core tube. The generated steam is discharged out of the system through the exhaust pipe 6.

【0009】高圧酸化法での酸化膜厚と酸化時間との関
係を図2に示す。図中の酸化時間は、一度酸化した基板
を一部エッチング除去した後、再度酸化した累積酸化時
間であり、実線曲線はAr94%雰囲気中で、破線曲線は
2 74%雰囲気中で行ったものである。図から、酸化膜
の育成を断続的に行っても、酸化膜厚は、拡散律速の理
論から得られる酸化時間の1/2条に比例していることが
分かる。従って、酸化工程を、所望の酸化膜を得るまで
に中断、酸化を繰り返しても、これに要する累積酸化時
間は変わらず、また中断する回数にもよらない。
FIG. 2 shows the relationship between the oxide film thickness and the oxidation time in the high-pressure oxidation method. The oxidation time in the figure is the cumulative oxidation time in which the substrate once oxidized was partially removed by etching and then oxidized again. The solid line curve was obtained in an Ar 94% atmosphere, and the broken line curve was obtained in an N 2 74% atmosphere. It is. From the figure, it can be seen that even if the oxide film is grown intermittently, the oxide film thickness is proportional to one half of the oxidation time obtained from the theory of diffusion control. Therefore, even if the oxidation step is interrupted until the desired oxide film is obtained and the oxidation is repeated, the cumulative oxidation time required for the oxidation does not change and does not depend on the number of interruptions.

【0010】シリコン基板上に付着するパーティクルの
生成メカニズムについては、上記したとおりであるが、
このパーティクル生成反応は、シリコン基板の酸化反応
と同時に進行するため、パーティクルの生成を抑えるに
は、水蒸気濃度、圧力を下げればよい。しかし、これで
はシリコン基板の酸化速度も抑えられ、酸化時間が長く
なるため、あまり経済的ではない。
The mechanism of generation of particles adhering to the silicon substrate is as described above.
Since the particle generation reaction proceeds simultaneously with the oxidation reaction of the silicon substrate, the generation of particles can be suppressed by lowering the water vapor concentration and the pressure. However, this is not economical because the oxidation rate of the silicon substrate is suppressed and the oxidation time is lengthened.

【0011】パーティクルは、石英炉芯管からの溶解析
出であるため、主成分は石英からなっている。従って、
このパーティクルは、フッ酸水溶液で酸化膜をエッチン
グすることにより除去することができる。また、パーテ
ィクルは、酸化時間の経過とともに徐々に成長するが、
この成長速度は、水蒸気濃度、圧力に依存しており、例
えば、5気圧、1,000℃、水蒸気濃度90%で50時間酸化反
応を行うと、パーティクルは0.5μmの大きさに成長
し、このときの酸化膜厚は10μmとなる。
Since the particles are dissolved and precipitated from the quartz furnace core tube, the main component is quartz. Therefore,
These particles can be removed by etching the oxide film with a hydrofluoric acid aqueous solution. In addition, particles grow gradually with the passage of oxidation time,
The growth rate depends on the water vapor concentration and the pressure. For example, when the oxidation reaction is performed at 5 atm, 1,000 ° C., and a water vapor concentration of 90% for 50 hours, the particles grow to a size of 0.5 μm. The oxide film thickness is 10 μm.

【0012】この大きさが0.5μmのパーティクルを除
去するには、フッ酸水溶液による酸化膜表面から厚さ方
向に対するエッチング除去量を0.2μm以下、望ましく
は0.1〜0.2μmとすればよい。エッチングにより酸化膜
の厚さが減少するため、減少した厚さに見合う酸化膜
を、再度、高圧酸化法により育成しなければならず、あ
まりエッチング除去量を多くすると、それだけ酸化時間
が長くなる。さらに、エッチング除去は、シリコン基板
面全体にわたって必ずしも均一に行われず、エッチング
むらを生じさせないためには、厚さ方向に対するエッチ
ング除去量として表面から0.2μm以下が望ましい。
In order to remove particles having a size of 0.5 μm, the amount of etching away from the oxide film surface in the thickness direction by a hydrofluoric acid aqueous solution may be set to 0.2 μm or less, preferably 0.1 to 0.2 μm. Since the thickness of the oxide film is reduced by the etching, an oxide film corresponding to the reduced thickness must be grown again by the high-pressure oxidation method. If the etching removal amount is too large, the oxidation time becomes longer. Furthermore, the etching removal is not necessarily performed uniformly over the entire surface of the silicon substrate, and in order to prevent etching unevenness, the etching removal amount in the thickness direction is desirably 0.2 μm or less from the surface.

【0013】また、エッチングするタイミングは、酸化
膜厚が5μm〜15μm育成されたときがよく、望ましく
は10μm前後である。パーティクルは酸化の進行ととも
に成長するが、このパーティクルが成長する大きさは、
酸化膜が厚さ10μm育成されたときで約0.5μmであ
る。また、パーティクルは酸化膜の表面にスート状に付
着するため、緻密な酸化膜に比べると、フッ酸に対する
溶解速度は大きく、パーティクルの大きさが0.5μm程
度ならば、パーティクルは、酸化膜が0.2μmエッチン
グされるよりも速く溶解する。また、酸化膜が厚さ15μ
m以上に育成されると、パーティクルは1.0μm以上の
大きさに成長しており、0.2μm程度のエッチングでは
取りきれず、逆に酸化膜内部に取り込まれたパーティク
ルが表面に露出し、パーティクルが増加するため好まし
くない。
The etching is preferably performed when the oxide film is grown to a thickness of 5 μm to 15 μm, preferably about 10 μm. Particles grow with the progress of oxidation, but the size of these particles grows
The thickness is about 0.5 μm when the oxide film is grown to a thickness of 10 μm. In addition, since particles adhere to the surface of the oxide film in a soot shape, the dissolution rate with respect to hydrofluoric acid is higher than that of a dense oxide film, and if the particle size is about 0.5 μm, the particle has an oxide film of 0.2 μm. Dissolves faster than μm etched. The oxide film has a thickness of 15μ.
m, the particles have grown to a size of 1.0 μm or more, and cannot be removed by etching of about 0.2 μm. Conversely, the particles taken into the oxide film are exposed on the surface, and the particles are grown. It is not preferable because it increases.

【0014】また、一旦エッチングによって清浄な酸化
膜が得られても、高圧酸化法などにより、さらに厚い熱
酸化膜を育成すると、同様に酸化膜の表面にパーティク
ルが付着する。このような場合、例えば、10μmの酸化
膜厚のときにエッチング処理を行った後、再度、酸化膜
の育成を行って厚さが15μmとなったときに、再びエッ
チング処理を行うことでさらに清浄な酸化膜が得られ
る。なお、10μmから15μmへの酸化膜育成に要する
時間は、酸化膜が酸化時間の1/2乗に比例した速さで
生成されるため、厚さ10μmの酸化膜育成と同じ酸化時
間を要する。以上の対策により、3.0μm以下のパーテ
ィクルは直径4''φのシリコン基板で、100個/面以下
に抑制することができる。
Even if a clean oxide film is once obtained by etching, if a thicker thermal oxide film is grown by a high-pressure oxidation method or the like, particles adhere to the surface of the oxide film similarly. In such a case, for example, after the etching process is performed when the oxide film thickness is 10 μm, the oxide film is grown again, and when the thickness becomes 15 μm, the etching process is performed again to further clean. Oxide film can be obtained. The time required for growing the oxide film from 10 μm to 15 μm requires the same oxidation time as the growth of an oxide film having a thickness of 10 μm because the oxide film is generated at a speed proportional to a half power of the oxidation time. With the above measures, particles having a diameter of 3.0 μm or less can be suppressed to 100 particles / plane or less on a silicon substrate having a diameter of 4 ″ φ.

【0015】[0015]

【実施例】本発明を以下の実施例、比較例によりさらに
詳細に説明する。 (実施例1)直径400mmφ、長さ2,500mmの円筒状
カンタルヒータモジュールの中に、これと同軸に直径35
0mmφ、長さ2,000mmの石英製炉芯管をセットし
た。ヒータモジュールは3等分に分割され、炉芯管内を
±1℃以内に均熱化できる。直径4''φ、厚さ1mmの
シリコン基板を炉芯管内の石英ボードにセットした。石
英炉芯管の尾部に2本の直径10mmφ、長さ200mmの
ノズルを挿入し、一方のノズルに水素3.6ι/min、他方
のノズルに酸素2.0ι/minを供給して熱反応させ、炉心
管内で水蒸気を生成させた。
The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples and Comparative Examples. (Example 1) A cylindrical Kanthal heater module having a diameter of 400 mmφ and a length of 2,500 mm was coaxially mounted with a diameter of 35 mm.
A quartz core tube having a diameter of 0 mm and a length of 2,000 mm was set. The heater module is divided into three equal parts, and the inside of the furnace tube can be soaked within ± 1 ° C. A silicon substrate having a diameter of 4 ″ φ and a thickness of 1 mm was set on a quartz board in a furnace tube. Two nozzles with a diameter of 10 mmφ and a length of 200 mm were inserted into the tail of the quartz furnace core tube, and one nozzle was supplied with 3.6 l / min of hydrogen and the other nozzle was supplied with 2.0 l / min of oxygen to cause a thermal reaction. Steam was generated in the tube.

【0016】高圧酸化条件として、ヒータ設定温度1,0
00度、炉心管内圧力5気圧とし、酸化時間50hrsかけて
膜厚10μmの酸化膜を育成した。これを異物検査機(日
立電子エンジニアリング社製)でパーティクル数を測定
したところ、0.3〜0.5μmの大きさのものが120個、0.5
〜2.0μmが20個、2.0〜3.0μmが10個、3.0μm以上が
5個であった。そこで、1.0%フッ酸水溶液にて15min酸
化膜をエッチングしたところ、表面から厚さ方向に0.15
μmエッチングされていた。同様に異物検査機(同上)
でパーティクル数を測定したところ、0.3〜0.5μmの大
きさのものが20個、0.5〜2.0μmが15個、2.0〜3.0μm
が15個、3.0μm以上が8個と大幅に減少していた。こ
の基板を再度、上記酸化条件にて150hrs酸化したとこ
ろ、膜厚20μmの酸化膜が得られ、このときのパーティ
クル数は、0.3〜0.5μmの大きさのものが35個、0.5〜
2.0μmが30個、2.0〜3.0μmが25個、3.0μm以上が10
個となった。この結果を表1に示した。
As the high-pressure oxidation conditions, a heater set temperature of 1, 0
At 10 ° C., the pressure in the furnace tube was set to 5 atm, and an oxidation film having a thickness of 10 μm was grown over an oxidation time of 50 hrs. When the number of particles was measured with a foreign substance inspection device (manufactured by Hitachi Electronics Engineering), 120 particles having a size of 0.3 to 0.5 μm, 0.5
20 to 2.0 μm, 10 to 2.0 to 3.0 μm, and 5 to 3.0 μm or more. Therefore, when the oxide film was etched with a 1.0% hydrofluoric acid aqueous solution for 15 min.
μm was etched. Foreign matter inspection machine (same as above)
When the number of particles was measured with 20, 20 particles with a size of 0.3 to 0.5 μm, 15 with 0.5 to 2.0 μm, 2.0 to 3.0 μm
15 and 3.0 μm or more decreased to 8. When this substrate was again oxidized for 150 hrs under the above oxidation conditions, an oxide film having a thickness of 20 μm was obtained. At this time, the number of particles was 35, 0.3 to 0.5 μm, and 0.5 to 0.5 μm.
30 pieces of 2.0 μm, 25 pieces of 2.0-3.0 μm, 10 pieces of 3.0 μm or more
Became individual. The results are shown in Table 1.

【0017】(比較例1)酸化時間を150hrsとした以外
は、実施例1と同じ装置、同じ条件にて酸化膜を育成し
た。このとき育成された酸化膜の厚さは16μmである。
異物検査機(同上)でこの酸化膜表面のパーティクル数
を測定したところ、0.3〜0.5μmの大きさのものが30
個、0.5〜2.0μmが70個、2.0〜3.0μmが50個、3.0μ
m以上が10個であった。そこで、1.0%フッ酸水溶液に
て15min酸化膜をエッチングしたところ、表面から厚さ
方向に0.15μmエッチングされた。同様にパーティクル
を測定したところ、0.3〜0.5μmの大きさのものが10
個、0.5〜2.0μmが65個、2.0〜3.0μmが75個、3.0μ
m以上が10個となり、パーティクルの大きさによって増
減がみられた。
(Comparative Example 1) An oxide film was grown on the same apparatus and under the same conditions as in Example 1 except that the oxidation time was changed to 150 hours. The thickness of the grown oxide film at this time is 16 μm.
When the number of particles on the surface of the oxide film was measured with a foreign matter inspection device (same as above), 30 particles with a size of 0.3 to 0.5 μm were found.
70, 0.5-2.0μm, 50 2.0-3.0μm, 3.0μ
m or more were 10 pieces. Then, when the oxide film was etched with a 1.0% hydrofluoric acid aqueous solution for 15 minutes, the surface was etched by 0.15 μm in the thickness direction from the surface. When the particles were measured in the same manner, 10 to 0.3 μm
65, 0.5-2.0μm, 75 2.0-3.0μm, 3.0μ
The number of particles increased to 10 or more depending on the size of the particles.

【0018】これはパーティクルの大きさが平均2.0μ
mであるため、まず0.2μmのエッチング量では、大き
さが2.0μmのパーティクルは取れない。しかし0.3〜0.
5μmの大きさのものはエッチングで取れるため減少し
ている。また2.0〜3.0μmのものが増えているのは、エ
ッチングにより内部に埋もれていたパーティクルが表面
に露出したためと考えられる。なおエッチング量を1.0
μmと多くすればパーティクルはさらに除去できる可能
性があるが、除去された厚さに相当する1μmの酸化膜
を育成するには、この時点の酸化膜の厚さ(16μm)で
10〜20hrsを要し、酸化時間が非常に延びてしまい、あ
まり経済的ではない。この基板を再度、上記酸化条件に
て50hrs酸化したところ、膜厚20μmの酸化膜が得られ
た。このパーティクル数を測定したところ、0.3〜0.5μ
mの大きさのものが25個、0.5〜2.0μmが80個、2.0〜
3.0μmが85個、3.0μm以上が15個であった。この結果
を表1に示した。
The average particle size is 2.0 μm.
First, particles having a size of 2.0 μm cannot be removed with an etching amount of 0.2 μm. But 0.3-0.
Those having a size of 5 μm are reduced because they can be removed by etching. Also, the reason why the number of particles having a diameter of 2.0 to 3.0 μm has increased is considered that the particles buried inside by the etching were exposed on the surface. The etching amount is 1.0
If the particle size is increased to μm, particles may be further removed. However, in order to grow an oxide film of 1 μm corresponding to the removed thickness, the thickness of the oxide film at this point (16 μm) is used.
It takes 10 to 20 hrs and the oxidation time is very long, which is not very economical. When this substrate was oxidized again for 50 hrs under the above-mentioned oxidation conditions, an oxide film having a thickness of 20 μm was obtained. When the number of particles was measured, 0.3-0.5μ
25 with a size of m, 80 with a size of 0.5 to 2.0 μm, 2.0 to
There were 85 pieces of 3.0 μm and 15 pieces of 3.0 μm or more. The results are shown in Table 1.

【0019】[0019]

【表1】 [Table 1]

【0020】(実施例2)酸化時間を50hrsとした以外
は、実施例1と同じ装置、同じ条件にて酸化膜を育成し
た。このとき育成された酸化膜の厚さは10μmである。
これを異物検査機でパーティクル数の測定をしたとこ
ろ、0.3〜0.5μmの大きさのものが95個、0.5〜2.0μm
が25個、2.0〜3.0μmが10個、3.0μm以上が5個であ
った。この酸化膜を1.0%フッ酸水溶液にて15 minエッ
チングしたところ、表面から厚さ方向に0.15μmエッチ
ングされ、異物検査機でパーティクル数を測定した結
果、0.3〜0.5μmの大きさのものが20個、0.5〜2.0μm
が18個、2.0〜3.0μmが12個、3.0μm以上が5個とな
り、大幅に減少していた。
(Example 2) An oxide film was grown on the same apparatus and under the same conditions as in Example 1 except that the oxidation time was changed to 50 hours. The thickness of the grown oxide film at this time is 10 μm.
When the number of particles was measured with a foreign substance inspection machine, 95 particles having a size of 0.3 to 0.5 μm were obtained, and 95
Were 25, 10 to 2.0 to 3.0 μm, and 5 to 3.0 μm or more. When this oxide film was etched with a 1.0% hydrofluoric acid aqueous solution for 15 min, it was etched from the surface in the thickness direction by 0.15 μm. Pcs, 0.5-2.0μm
Were 18 pieces, 12 pieces of 2.0-3.0 μm, and 5 pieces of 3.0 μm or more, which were greatly reduced.

【0021】この基板を再度、上記酸化条件にて50hrs
酸化したところ、膜厚15μmの酸化膜が得られ、このと
きのパーティクル数は、0.3〜0.5μmの大きさのものが
75個、0.5〜2.0μmが35個、2.0〜3.0μmが30個、3.0
μm以上が10個となった。そこで、再度、酸化膜を1.0
%フッ酸水溶液にて15minエッチングしたところ、0.15
μmエッチングされ、パーティクル数は、0.3〜0.5μm
の大きさのものが15個、0.5〜2.0μmが15個、2.0〜3.0
μmが10個、3.0μm以上が5個となり、大幅に減少し
ていた。この基板を再度、上記酸化条件にて50hrs酸化
したところ、膜厚20μmの酸化膜となり、パーティクル
数は、0.3〜0.5μmの大きさのものが25個、0.5〜2.0μ
mが20個、2.0〜3.0μmが15個、3.0μm以上が10個と
なった。この結果を表2に示した。
This substrate is again subjected to the above oxidation conditions for 50 hours.
When oxidized, an oxide film with a thickness of 15 μm was obtained, and the number of particles at this time was 0.3 to 0.5 μm.
75 pieces, 0.5-2.0 μm 35 pieces, 2.0-3.0 μm 30 pieces, 3.0
The number was 10 μm or more. Therefore, the oxide film is again set to 1.0
% Hydrofluoric acid aqueous solution for 15 min.
μm etched, the number of particles is 0.3-0.5μm
15 pieces of size, 15 pieces of 0.5-2.0 μm, 2.0-3.0
The number of μm was 10, and the number of 3.0 μm or more was 5, which was significantly reduced. When this substrate was oxidized again for 50 hrs under the above oxidation conditions, an oxide film having a thickness of 20 μm was obtained.
m was 20 pieces, 2.0 to 3.0 μm was 15, and 3.0 or more was 10 pieces. The results are shown in Table 2.

【0022】(比較例2)酸化時間を200hrsとした以外
は、実施例1と同じ装置、同じ条件にて酸化膜を育成し
た。このとき育成された酸化膜の厚さは20μmである。
この酸化膜を異物検査機(同上)でパーティクルの測定
をしたところ、0.3〜0.5μmの大きさのものが20個、0.
5〜2.0μmが60個、2.0〜3.0μmが80個、3.0μm以上
が20個であった。この結果を表2に示した。実施例1と
パーティクルの数、大きさが異なるのは、酸化時間とと
もにパーティクルが成長して、大きさが大きくなってい
るためである。これは、最初に0.3〜0.5μmの大きさの
球形のスート状のものが付着し、酸化時間とともに最初
に付着したパーティクルの上に集中して次の0.3〜0.5μ
mの大きさのスート状パーティクルが付着し、それが重
なって塊状に成長したためである。
(Comparative Example 2) An oxide film was grown on the same apparatus and under the same conditions as in Example 1 except that the oxidation time was changed to 200 hours. The thickness of the oxide film grown at this time is 20 μm.
Particles of this oxide film were measured with a foreign matter inspection device (same as above), and 20 particles having a size of 0.3 to 0.5 μm were obtained.
60 pieces of 5-2.0 μm, 80 pieces of 2.0-3.0 μm, and 20 pieces of 3.0 μm or more. The results are shown in Table 2. The number and size of the particles are different from those of the first embodiment because the particles grow with the oxidation time and the size increases. This is because, at first, a spherical soot with a size of 0.3 to 0.5 μm adheres, and with the oxidation time, it concentrates on the particles that first adhered to the next 0.3 to 0.5 μm.
This is because soot-like particles having a size of m adhered and overlapped and grew in a lump.

【0023】[0023]

【表2】 [Table 2]

【0024】[0024]

【発明の効果】上記したように、シリコン基板表面に酸
化膜が厚さ5μm以上育成された時点で酸化工程を一時
中断し、厚さが0.5μm以下となるまでエッチング除去
して、再度、熱酸化膜を育成することで、シリコン基板
の汚染は低減され、光導波路としての特性に優れた、厚
さ10μm以上の光導波路膜が得られた。
As described above, when an oxide film having a thickness of 5 μm or more is grown on the surface of the silicon substrate, the oxidation process is temporarily interrupted, and the etching is removed until the thickness becomes 0.5 μm or less. By growing the oxide film, contamination of the silicon substrate was reduced, and an optical waveguide film having a thickness of 10 μm or more and having excellent characteristics as an optical waveguide was obtained.

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

【図1】 酸化膜を育成する際の、酸化時間と酸化膜厚
との関係を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing a relationship between an oxidation time and an oxide film thickness when growing an oxide film.

【図2】 基板上に、酸化膜を育成する様子の概略を示
す概略説明図である。
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing an outline of growing an oxide film on a substrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコン基板 2…ホルダ 3…炉芯管 4…ヒータ 5…キャップ 6…排気管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate 2 ... Holder 3 ... Furnace core tube 4 ... Heater 5 ... Cap 6 ... Exhaust pipe

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン基板表面に厚さが10μm以上の
酸化膜を熱酸化法にて形成するに際し、該酸化膜が厚さ
5μm以上育成された時点において、酸化工程を一時中
断し、表面に育成された酸化膜をフッ酸水溶液にて厚さ
が0.5μm以下となるまでエッチング除去し、再度この
上に酸化膜を育成し所望の厚さの酸化膜を形成すること
を特徴とする光導波路膜の製造方法。
When an oxide film having a thickness of 10 μm or more is formed on a surface of a silicon substrate by a thermal oxidation method, when the oxide film is grown to a thickness of 5 μm or more, the oxidation step is temporarily interrupted, and The grown oxide film is removed by etching with a hydrofluoric acid aqueous solution until the thickness becomes 0.5 μm or less, and an oxide film is grown thereon to form an oxide film having a desired thickness. Manufacturing method of membrane.
【請求項2】 前記酸化膜の一部をエッチング除去し、
再度、この上に酸化膜を育成する工程が複数回行われる
請求項1に記載の光導波路膜の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein a part of the oxide film is removed by etching.
2. The method for manufacturing an optical waveguide film according to claim 1, wherein the step of growing an oxide film thereon is performed a plurality of times.
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