JP2001311844A - Method for manufacturing optical waveguide - Google Patents

Method for manufacturing optical waveguide

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JP2001311844A
JP2001311844A JP2000128082A JP2000128082A JP2001311844A JP 2001311844 A JP2001311844 A JP 2001311844A JP 2000128082 A JP2000128082 A JP 2000128082A JP 2000128082 A JP2000128082 A JP 2000128082A JP 2001311844 A JP2001311844 A JP 2001311844A
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JP
Japan
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core
optical waveguide
layer
dopant
substrate
Prior art date
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Application number
JP2000128082A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukiya Masuda
享哉 増田
Shigeru Kawaguchi
茂 川口
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NHK Spring Co Ltd
Original Assignee
NHK Spring Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive method for manufacturing an optical waveguide in which generation of voids is securely prevented, the degree of freedom for selecting materials and dopants to be used is made greater and moreover the loss of signal light is reduced by removing residual internal stresses in respective film forming layers. SOLUTION: For example, glass to which dopant is not added is accumulated by forming a core and a clad layer by a flame deposition method and applying heating/pressurizing treatment. Residual internal stresses in the core and an upper clad layer are removed and moreover voids are closed by applying heating/pressurizing treatment even if the voids are generated because glass does not penetrate into the recessed part or the like. Thus, usable kind of materials for the core and the upper clad layer and dopant is increased and the degree of freedom for selection is improved.

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、例えば光通信など
において、信号光を伝送するデバイスに適用される光導
波路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 applied to a device for transmitting signal light in, for example, optical communication.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、光通信等に用いられる平面光
波回路(PLC)として、所謂光スターカプラなどの光
導波路が例えば分岐器として用いられている。この光導
波路は、埋込み導波路構造でステップインデックス型屈
折率分布となっているものが一般的である。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a planar lightwave circuit (PLC) used for optical communication or the like, an optical waveguide such as a so-called optical star coupler has been used as a branching device, for example. This optical waveguide generally has a step index type refractive index distribution in a buried waveguide structure.

【0003】このような光導波路としては、石英ある
いはシリコンウェーハ等からなる基板上にバッファ層
(または下部クラッド層)と、該バッファ層上に形成さ
れた所望の形状をなすコアと、このコアを覆う上部クラ
ッド層とを備えたものや、基板を、屈折率を考慮しバ
ッファ層としても機能する石英などで形成し、バッファ
層を省略したもの、更に、例えば特開昭61−2103
04号公報に開示されているように、基板表面部また
はバッファ層表面部に所望のコア形状をなすように凹部
を形成し、該凹部にコアを埋め込むように成膜し、その
上部にクラッド層を形成したものなどがある。
As such an optical waveguide, a buffer layer (or a lower cladding layer) on a substrate made of quartz or silicon wafer, a core having a desired shape formed on the buffer layer, and a core having a desired shape are formed. A substrate having an upper cladding layer to cover the substrate, a substrate formed of quartz or the like which also functions as a buffer layer in consideration of the refractive index, and omitting the buffer layer.
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 04-2004, a recess is formed so as to form a desired core shape on the surface of the substrate or the surface of the buffer layer, a film is formed so as to bury the core in the recess, and a cladding layer is formed thereon. And the like.

【0004】例えば上記の構造の光導波路を製造する
には、まず、基板の表面に、各種成膜法によりSiO2
を主成分とするバッファ層及びコア層を成膜し、コア層
の表面にフォトレジストによって所定の導波路パターン
を形成したのち、RIE(Reactive Ion
Etching)などにより、所定パターンの導波路コ
アを成形する。その後、SiO2を主成分とする低屈折
率の上部クラッド層を成膜する。最後にダイシング装置
によって所定形状に切断する。そして、光の入出力端面
を研磨することにより、各光導波路が完成する。
For example, to manufacture an optical waveguide having the above structure, first, SiO 2 is formed on the surface of a substrate by various film forming methods.
After forming a buffer layer and a core layer mainly composed of, and forming a predetermined waveguide pattern on the surface of the core layer with a photoresist, RIE (Reactive Ion) is performed.
A waveguide core having a predetermined pattern is formed by etching or the like. After that, an upper clad layer having a low refractive index containing SiO 2 as a main component is formed. Finally, it is cut into a predetermined shape by a dicing device. Then, by polishing the light input / output end faces, each optical waveguide is completed.

【0005】尚、コアはその屈折率を、バッファ層及び
上部クラッド層の屈折率より0.2%〜0.8%程度高
くする必要がある。このため、コアを形成する際に、そ
の屈折率を高めるドープ剤を添加するか、あるいはバッ
ファ層および上部クラッド層を形成する際に、それらの
屈折率を下げるドープ剤を添加する。
It is necessary that the refractive index of the core be higher than that of the buffer layer and the upper cladding layer by about 0.2% to 0.8%. For this reason, when forming the core, a dopant for increasing the refractive index is added, or when forming the buffer layer and the upper cladding layer, a dopant for lowering the refractive index is added.

【0006】また、上記の構造の光導波路の製造工程
は、の構造の光導波路の製造工程からバッファ層の成
膜工程を省略したものといえる。更にの構造の光導波
路の製造工程は、またはの構造の光導波路の製造工
程に於けるコアの成膜前に基板の表面部またはバッファ
層の表面部に凹部をRIEなどにより形成する工程及び
コアの研磨、またはエッチング工程を付加し、コアのパ
ターニング工程を省略したものといえる。
In addition, the manufacturing process of the optical waveguide having the above structure can be said to omit the step of forming the buffer layer from the manufacturing process of the optical waveguide having the above structure. Further, in the manufacturing process of the optical waveguide having the structure described above, in the manufacturing process of the optical waveguide having the structure described above, a step of forming a concave portion by RIE or the like on the surface portion of the substrate or the surface portion of the buffer layer before forming the core. It can be said that the polishing or etching step is added and the core patterning step is omitted.

【0007】上記バッファ層、コア、上部クラッド層を
成膜する方法としては、例えば特開昭58−10511
1号公報、特開昭61−259205号公報、特開昭6
2−288802号公報、特開平1−189614号公
報、特開平1−192732号公報等に記載されたよう
な火炎堆積法(FHD法)と、各種化学蒸着法(CVD
法、例えばプラズマCVD法など)や各種物理蒸着法
(PVD法、例えば真空蒸着法など)、或いはこれら蒸
着法を組み合わせてなる蒸着法(以下、これら蒸着法を
総称して低温成膜法と記す)とがある。
As a method for forming the buffer layer, the core, and the upper clad layer, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-10511
No. 1, JP-A-61-259205, JP-A-6-259205
A flame deposition method (FHD method) as described in JP-A-2-288802, JP-A-1-189614, JP-A-1-192732, etc., and various chemical vapor deposition methods (CVD)
Methods, such as a plasma CVD method), various physical vapor deposition methods (PVD methods, such as a vacuum vapor deposition method), or vapor deposition methods combining these vapor deposition methods (hereinafter, these vapor deposition methods are collectively referred to as a low-temperature film forming method). ).

【0008】低温成膜法はその膜厚管理やドープ剤を均
一分布する上では後記する火炎堆積法よりも有利である
が、例えばまたはの構造の光導波路でコアが複数近
接して配置されている場合、隣接するコア同士間にガラ
スが十分に充填されず、隙間(ボイド)が生じることが
あり、このボイドにより光導波路が信号光を伝送する際
の信号光の損失が増加するという問題がある。また、
の構造の光導波路では基板またはバッファ層の表面凹部
にコアを成膜する際に上記同様ガラスが十分に充填され
ず、上記同様ボイドが生じることがある。
The low-temperature film formation method is more advantageous than the flame deposition method described later in controlling the film thickness and uniformly distributing the dopant, but for example, a plurality of cores are arranged close to each other in an optical waveguide having a structure such as described above. In such a case, the glass is not sufficiently filled between the adjacent cores, and a gap (void) may be generated. This void increases the loss of the signal light when the optical waveguide transmits the signal light. is there. Also,
In the optical waveguide having the structure described above, when the core is formed in the concave portion on the surface of the substrate or the buffer layer, the glass is not sufficiently filled as in the above, and the void may be generated as in the above.

【0009】一方、火炎堆積法はガラス微粒子をトーチ
などで加熱しつつ基板表面に吹き付け、堆積させるもの
であり、堆積させる際にガラスの粘度を低くすれば、上
記したまたはの構造の光導波路の近接するコア同士
間やの構造の光導波路の凹部にガラスが流れ込み、そ
の内部が十分に充填される。
On the other hand, in the flame deposition method, glass fine particles are sprayed and deposited on the substrate surface while being heated by a torch or the like. If the viscosity of the glass is reduced during the deposition, the above-mentioned or other structure of the optical waveguide can be obtained. Glass flows into the concave portion of the optical waveguide having a structure between adjacent cores or between the adjacent cores, and the inside thereof is sufficiently filled.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、堆積時
の粘度、即ち堆積させるガラスの軟化点を低くするため
にドープ剤を添加する必要があるが、ドープ剤を添加す
ると屈折率が変化することから、それに応じて別途各層
にドープ剤を添加して各層の屈折率を調整する必要があ
り、実際には使用する材料、添加するドープ剤が限ら
れ、その選択自由度が低いものとなっていた。特に例え
ばコアにドープ剤を添加し、バッファ層及び上部クラッ
ド層にはドープ剤を添加しない構造の光導波路を製造し
ようとすると、上部クラッド層を形成するガラスの軟化
点が高く、即ち成膜時の粘度が高いため、成膜時に近接
するコア同士間へガラスが十分に充填されずボイドが生
じ、上記低温成膜法と同様な問題を抱えるものとなる。
加えて、火炎堆積法はガラス微粒子にドープ剤を混ぜて
吹き付けるため、ドープ剤を均一に分布させるのも厄介
であった。
However, it is necessary to add a dopant to lower the viscosity at the time of deposition, that is, the softening point of the glass to be deposited, but the addition of the dopant changes the refractive index. Accordingly, it is necessary to separately add a dopant to each layer to adjust the refractive index of each layer, and in practice, the materials to be used, the dopant to be added are limited, and the degree of freedom in selection is low. . In particular, for example, when an optical waveguide having a structure in which a dopant is added to the core and a dopant is not added to the buffer layer and the upper cladding layer is to be manufactured, the softening point of the glass forming the upper cladding layer is high. Because of its high viscosity, glass is not sufficiently filled between adjacent cores at the time of film formation, and voids are generated, which causes the same problem as the low-temperature film formation method.
In addition, since the flame deposition method mixes and sprays the glass particles with the dopant, it is troublesome to evenly distribute the dopant.

【0011】ここで、堆積時の温度を高くし、ドープ剤
を添加しなくても粘度を低くすることも考えられるが、
あまり高い温度にすると、既に積層した他の層が軟化し
たり、或る層に添加したドープ剤が別の層または基板に
拡散するなどの悪影響が問題となるため、あまり現実的
ではない。また、成膜後に熱処理して上記凹部などに十
分に充填させることも考えられるが、この場合の熱処理
は一般に堆積時の温度よりも高くなければならず、上記
同様に基板や積層した層へのドープ剤拡散等の悪影響が
問題となる。
Here, it is conceivable to raise the temperature at the time of deposition and lower the viscosity without adding a dopant.
If the temperature is too high, it is not practical because adverse effects such as softening of another layer already laminated and diffusion of a dopant added to a certain layer to another layer or a substrate become a problem. It is also conceivable that the recess is sufficiently filled by heat treatment after film formation. However, in this case, the heat treatment generally needs to be higher than the temperature at the time of deposition. An adverse effect such as dopant diffusion becomes a problem.

【0012】更に、例えばコアにドープ剤を添加し、バ
ッファ層及び上部クラッド層にはドープ剤を添加しない
構造の光導波路を製造する場合のみ低温成膜法を用いる
ことも考えられるが、上記ボイド発生の問題に加えて、
製造する光導波路に応じて高価な成膜装置を複数種類用
意しなければならず、そのコストは著しく高騰する。
Further, for example, it is conceivable to use a low-temperature film forming method only when manufacturing an optical waveguide having a structure in which a dopant is added to the core and no dopant is added to the buffer layer and the upper cladding layer. In addition to the outbreak problem,
A plurality of expensive film forming apparatuses must be prepared according to the optical waveguide to be manufactured, and the cost increases significantly.

【0013】一方、上記とは別にいずれの方法で成膜さ
れた層にも内部応力は残留し、偏波依存損失(PDL)
が大きくなることあり、これにより信号光の損失が増加
する問題もある。
On the other hand, apart from the above, the internal stress remains in the layer formed by any method, and the polarization dependent loss (PDL)
May be increased, thereby increasing the loss of signal light.

【0014】本発明は、上記したような従来技術の問題
点に鑑みなされたものであり、その主な目的は、ボイド
の発生を確実に防止できると共に使用する材料、ドープ
剤の選択自由度が向上し、しかも各成膜層の残留内部応
力を除去して信号光の損失を低くすることが可能な光導
波路の製造方法を安価に提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has as its main objects to prevent the generation of voids and to increase the degree of freedom in selecting a material and a dopant to be used. It is an object of the present invention to provide an inexpensive method for manufacturing an optical waveguide which can improve and reduce the loss of signal light by removing the residual internal stress of each film formation layer.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記した目的は、本発明
によれば、クラッド層によって覆われたコアを有する光
導波路の製造方法であって、基板の表面に直接、または
バッファ層を介してコア層を火炎堆積法により成膜し、
パターニングし、その上部にクラッド層を火炎堆積法に
より成膜した後、加熱・加圧処理を施すことを特徴とす
る光導波路の製造方法、または前記基板表面部またはバ
ッファ層表面部に所望のコア形状をなすように凹部を形
成し、該凹部にコアを火炎堆積法により成膜した後、加
熱・加圧処理を施し、その上部にクラッド層を火炎堆積
法により成膜することを特徴とする光導波路の製造方法
を提供することにより達成される。例えば、ドープ剤を
添加していないガラスを堆積させ、その凹部などにガラ
スが回り込まずにボイドが発生していても、加熱・加圧
処理を施すことで、コア及び上部クラッド層の残留内部
応力を除去し、かつボイドを塞ぐことができる。ここ
で、高圧で処理することで、温度は堆積時よりも低くし
てもボイドを塞ぐことができ、ドープ剤が別の層に拡散
するなどの悪影響の心配もない。
According to the present invention, there is provided a method for manufacturing an optical waveguide having a core covered by a cladding layer, the method comprising: directly on a surface of a substrate or via a buffer layer; The core layer is formed by a flame deposition method,
After patterning, a cladding layer is formed thereon by a flame deposition method, and then a heating and pressure treatment is performed, or a desired core is formed on the surface of the substrate or the surface of the buffer layer. A concave portion is formed so as to form a shape, a core is formed in the concave portion by a flame deposition method, a heating / pressing process is performed, and a clad layer is formed on the upper portion by a flame deposition method. This is achieved by providing a method of manufacturing an optical waveguide. For example, by depositing glass to which a dopant has not been added, and even if voids are generated without the glass wrapping around the concave portions, the residual internal stress of the core and the upper cladding layer can be obtained by applying heat and pressure. Can be removed and the void can be closed. Here, by performing the treatment at a high pressure, the voids can be closed even if the temperature is lower than that at the time of deposition, and there is no fear of adverse effects such as diffusion of the dopant into another layer.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
について、添付の図面を参照して詳細に説明する。図1
は本発明方法により製造された光導波路1の斜視図であ
る。この光導波路1は、埋込み導波路構造を有し、光信
号を分岐するようなパターンにコア4が形成され、例え
ば光通信に分岐器として用いられるものである。例えば
図示中左側に位置するコア4の一端6(入力端)から信
号光が入力され、図示中右側に位置する複数のコア4の
他端7(出力端)から信号光が出力するようになってい
る。
Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG.
1 is a perspective view of an optical waveguide 1 manufactured by the method of the present invention. The optical waveguide 1 has a buried waveguide structure, and a core 4 is formed in a pattern for branching an optical signal, and is used as a branching device in optical communication, for example. For example, signal light is input from one end 6 (input end) of the core 4 located on the left side in the drawing, and signal light is output from the other end 7 (output end) of the plurality of cores 4 located on the right side in the drawing. ing.

【0017】図2は光導波路1のII−II線について
見た断面図である。石英等のガラスまたはセラミックか
らなる基板2上に、バッファ層(下部クラッド層)3を
介してコア4が形成され、このコア4及びコア4のない
バッファ層3を覆うように上部クラッド層5が形成され
ている。
FIG. 2 is a sectional view of the optical waveguide 1 taken along line II-II. A core 4 is formed on a substrate 2 made of glass or ceramic such as quartz via a buffer layer (lower clad layer) 3, and an upper clad layer 5 is formed so as to cover the core 4 and the buffer layer 3 without the core 4. Is formed.

【0018】バッファ層3は、基板2上に例えば厚さが
25μm程度の膜状に形成されている。また、コア4
は、断面が例えば一辺が8μm程度の正方形をなしてい
る。このコア4はバッファ層3及び上部クラッド層5よ
りもその屈折率が若干高く形成されており、その内部を
光通信などに用いられる信号光が通るようになってい
る。上部クラッド層5は、バッファ層3と共にコア4を
覆うように、バッファ層3及びコア4上に、例えば厚さ
が25μm程度の膜状に形成されている。
The buffer layer 3 is formed on the substrate 2 into a film having a thickness of, for example, about 25 μm. In addition, core 4
Has a square cross section with a side of about 8 μm, for example. The core 4 is formed to have a slightly higher refractive index than the buffer layer 3 and the upper cladding layer 5, so that signal light used for optical communication or the like passes therethrough. The upper clad layer 5 is formed on the buffer layer 3 and the core 4 in a film shape having a thickness of, for example, about 25 μm so as to cover the core 4 together with the buffer layer 3.

【0019】以下に、上記光導波路1の製造手順につい
て図3(a)〜図3(e)及び図4を参照して説明す
る。まず、基板2の表面に、火炎堆積法によりSiO2
を主成分とするバッファ層3を成膜する(図3
(a))。ここで、図4に示すように、本構成では、火
炎堆積法として、例えば酸素及び水素が供給されるトー
チ20で発生させた火炎内にガラス微粒子を供給して加
熱し、合成しつつ基板2の表面に吹き付け、堆積させ、
その後加熱して膜化させる方法を採用する。実際にはこ
の酸水素バーナの方式による火炎堆積法に限定されず、
火炎内にガラス微粒子を供給して合成し、基板表面に吹
き付け膜化させるものであれば良い。
The procedure for manufacturing the optical waveguide 1 will be described below with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (e) and FIG. First, SiO 2 was deposited on the surface of the substrate 2 by flame deposition.
A buffer layer 3 mainly composed of (FIG. 3
(A)). Here, as shown in FIG. 4, in the present configuration, as a flame deposition method, for example, glass fine particles are supplied into a flame generated by a torch 20 to which oxygen and hydrogen are supplied, heated and synthesized, and the substrate 2 is synthesized. Sprayed and deposited on the surface of
Then, a method of heating to form a film is adopted. Actually, it is not limited to the flame deposition method using the oxyhydrogen burner method,
Any material may be used as long as glass fine particles are supplied into the flame, synthesized, and sprayed onto the substrate surface to form a film.

【0020】次に、バッファ層3の表面に、上記と同様
な火炎堆積法によりSiO2を主成分とするコア層4′
を成膜する(図3(b))。このとき、バッファ層3よ
りも0.2%〜0.8%程度屈折率が高くなるように、
リン(P)、チタン(Ti)、ゲルマニウム(Ge)、
アルミニウム(Al)、ホウ素(B)及びフッ素(F)
から選択される1種または2種以上の屈折率調整用のド
ープ剤をコア層4′に添加する。ここで、リン(P)、
チタン(Ti)、ゲルマニウム(Ge)、アルミニウム
(Al)は、屈折率を高めるためのドープ剤であり、ホ
ウ素(B)、フッ素(F)は屈折率を低くするためのド
ープ剤である。これらを単独で、または併せて添加する
ことで所望の屈折率を得ることができる。この状態で必
要に応じて高圧または常圧で周囲から加熱し、予備的に
熱処理を施す。
Next, a core layer 4 'mainly composed of SiO 2 is formed on the surface of the buffer layer 3 by the same flame deposition method as described above.
Is formed (FIG. 3B). At this time, the refractive index is higher by about 0.2% to 0.8% than that of the buffer layer 3,
Phosphorus (P), titanium (Ti), germanium (Ge),
Aluminum (Al), boron (B) and fluorine (F)
Is added to the core layer 4 '. Where phosphorus (P),
Titanium (Ti), germanium (Ge), and aluminum (Al) are dopants for increasing the refractive index, and boron (B) and fluorine (F) are dopants for decreasing the refractive index. A desired refractive index can be obtained by adding these alone or in combination. In this state, if necessary, heat is applied from the surroundings at a high pressure or a normal pressure to perform preliminary heat treatment.

【0021】ここで、一般的に、コア層4′の屈折率は
光通信に用いられる光ファイバのコアの屈折率と同じ方
が良い。このため、コア層4′の屈折率を調整するのみ
ではガラス基板2及び上部クラッド層5との屈折率の差
を確保しつつ光ファイバのコアの屈折率と同じ屈折率と
することができない場合は、バッファ層3の成膜時に屈
折率を下げるドープ剤を添加し、上部クラッド層5の成
膜時にも屈折率を下げるドープ剤を添加し、各々の屈折
率を調整しても良い。
Here, generally, the refractive index of the core layer 4 'is preferably the same as the refractive index of the core of an optical fiber used for optical communication. For this reason, when only the refractive index of the core layer 4 'is adjusted, the refractive index between the glass substrate 2 and the upper cladding layer 5 cannot be secured, and the same refractive index as that of the core of the optical fiber cannot be obtained. Alternatively, a doping agent for lowering the refractive index may be added during the formation of the buffer layer 3 and a doping agent for lowering the refractive index may also be added during the formation of the upper cladding layer 5 to adjust the respective refractive indices.

【0022】次に、コア層5の表面にフォトレジストに
よって所定の導波路パターンを形成し、RIE等のエッ
チングを行うことにより、所定パターンの導波路コア4
を形成する(図3(c))。
Next, a predetermined waveguide pattern is formed on the surface of the core layer 5 by using a photoresist, and etching such as RIE is performed, so that the waveguide core 4 having the predetermined pattern is formed.
Is formed (FIG. 3C).

【0023】その後、上記同様の火炎堆積法によって、
SiO2を主成分とする低屈折率の上部クラッド層5を
成膜する(図3(d))。このとき、コア4を近接して
複数形成した場合には、隣接するコア4間に、上部クラ
ッド層5を形成するSiO2が充分に充填されずに、ボ
イド8が生じることがある。特に上部クラッド層5に軟
化点降下用のドープ剤を添加していない場合、その傾向
は顕著になる。
Thereafter, by the same flame deposition method as described above,
An upper cladding layer 5 having SiO 2 as a main component and having a low refractive index is formed (FIG. 3D). At this time, if a plurality of cores 4 are formed close to each other, the voids 8 may be generated between the adjacent cores 4 because the SiO 2 forming the upper cladding layer 5 is not sufficiently filled. In particular, when the dopant for lowering the softening point is not added to the upper cladding layer 5, the tendency becomes remarkable.

【0024】そのため、光導波路1を、上部クラッド層
5が露出した状態で、熱間静水圧加圧法(HIP法:H
ot Isostatic Pressing、以下、
単にHIP法と記す)によって周囲から加熱し、かつ加
圧することにより(加熱・加圧処理)、ボイド8を実用
上問題のない大きさまで小さくするか、あるいは消滅さ
せると共に基板2、各層3、4に成膜時に生じた内部応
力を除去する(図3(e))。このHIP法では、アル
ゴン(Ar)などの不活性ガスを用いて1500kgf
/cm2 まで加圧し、かつ1100℃まで加熱した状態
を2時間程度維持するのが望ましい。ここで、HIP法
によって加熱及び加圧すると、光導波路1全体を周囲か
ら均等に加圧することとなるので、コア形状等が変化す
る心配がない。
For this reason, the optical waveguide 1 is placed in a state where the upper cladding layer 5 is exposed, by a hot isostatic pressing method (HIP method: HIP method).
o Isostatic Pressing,
By heating and pressurizing from the surroundings by simply using the HIP method (heating and pressurizing treatment), the void 8 is reduced to a size having no practical problem or eliminated, and the substrate 2, the layers 3 and 4 are removed. The internal stress generated during the film formation is removed (FIG. 3E). In this HIP method, an inert gas such as argon (Ar) is used and 1500 kgf is used.
/ Cm 2 and maintained at a temperature of 1100 ° C. for about 2 hours. Here, when heating and pressing are performed by the HIP method, the entire optical waveguide 1 is uniformly pressed from the surroundings, so that there is no concern that the core shape or the like changes.

【0025】本発明者らは、このHIP法における温度
条件及び圧力条件を表1に示すようにパラメトリックに
変化させたときのボイド8の消滅状況を観察した。尚、
表1において、温度は800℃、1000℃及び110
0℃と変化させ、圧力を300kgf/cm2 、100
0kgf/cm2 、1500kgf/cm2 及び170
0kgf/cm2 と変化させている。
The present inventors have observed the disappearance of the void 8 when the temperature condition and the pressure condition in the HIP method were changed parametrically as shown in Table 1. still,
In Table 1, the temperatures are 800 ° C, 1000 ° C and 110 ° C.
0 ° C and the pressure was 300 kgf / cm 2 , 100
0kgf / cm 2, 1500kgf / cm 2 and 170
It is changed to 0 kgf / cm 2 .

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】この表1によれば、圧力が300kgf/
cm2 と1000kgf/cm2 のとき及び温度が80
0℃のときには、ボイド8を消滅させるのが困難である
のが明らかになった。また圧力が1500kgf/cm
2 の時には温度が1100℃以上のときにボイド8を消
滅させることができ、圧力が1700kgf/cm2
時には温度が1000℃以上のときにボイド8を消滅さ
せることができるのが明らかになった。
According to Table 1, the pressure is 300 kgf /
cm 2 and 1000 kgf / cm 2 and the temperature is 80
At 0 ° C., it became clear that it was difficult to eliminate the void 8. The pressure is 1500kgf / cm
In the case of 2 , the void 8 can be eliminated when the temperature is 1100 ° C. or higher, and when the pressure is 1700 kgf / cm 2 , the void 8 can be eliminated when the temperature is 1000 ° C. or higher. .

【0028】従って、本実施形態においては、HIP法
による加熱・加圧条件を、圧力が1500kgf/cm
2 でかつ温度が1100℃としているが、圧力が170
0kgf/cm2 でかつ温度が1000℃以上としても
良い。ただし、ドープ剤の他の層への拡散等を考慮して
処理温度及び圧力はボイドを埋めることができる範囲で
最低限とし、必要以上の加熱・加圧は避けることが望ま
しい。。
Therefore, in the present embodiment, the heating and pressurizing conditions by the HIP method are set such that the pressure is 1500 kgf / cm.
2 and the temperature is 1100 ° C, but the pressure is 170
The temperature may be 0 kgf / cm 2 and the temperature may be 1000 ° C. or higher. However, in consideration of the diffusion of the dopant into other layers, it is desirable that the processing temperature and the pressure are minimized as long as the voids can be filled, and that heating and pressing more than necessary are avoided. .

【0029】ここで、HIP法により加熱・加圧処理す
る場合、上部クラッド層5内にアルゴン(Ar)が侵入
して耐久性等が低下することが懸念されるが、上記する
加熱・加圧範囲では、即ちボイド8を実用上問題のない
大きさまで小さくするか、あるいは消滅させると共に基
板2、各層3、4、5に成膜時に生じた内部応力を除去
する程度の温度及び圧力では、上部クラッド層5内にア
ルゴン(Ar)が侵入しても耐久性に問題がないことが
耐久評価により見いだされた。従って、通常、HIP法
により加熱・加圧処理する場合に一時的に設ける保護膜
を省略することができ、その工程が簡便になっている。
Here, when the heating and pressurizing treatment is performed by the HIP method, there is a concern that argon (Ar) may enter the upper clad layer 5 to lower the durability and the like. In the range, that is, when the temperature and pressure are such that the voids 8 are reduced to a size that does not cause a practical problem or are eliminated and the internal stress generated at the time of film formation on the substrate 2, the layers 3, 4, and 5 is removed, It was found by durability evaluation that there was no problem in durability even if argon (Ar) penetrated into the cladding layer 5. Therefore, usually, a protective film temporarily provided in the case of performing the heating and pressurizing treatment by the HIP method can be omitted, and the process is simplified.

【0030】最後に、ダイシング装置によって、基板2
を所定形状に切断し、入出力端6、7の端面を研磨する
ことにより、光学的に平坦に仕上げて、図1に示すよう
な光スターカプラなどの個々の光導波路1を得る。
Finally, the substrate 2 is cut by a dicing apparatus.
Is cut into a predetermined shape, and the end faces of the input and output ends 6 and 7 are polished to be optically flattened, thereby obtaining individual optical waveguides 1 such as an optical star coupler as shown in FIG.

【0031】図5(a)〜図5(f)は、本発明の別の
実施形態を示す工程説明図である。本構成の光導波路1
1は、基板12に成膜されたバッファ層13に凹部13
aが形成され、この凹部13aにコア14が形成され、
そして同一平面をなすバッファ層13及びコア14の表
面に上部クラッド層15が形成されたものである(図5
(f))。
FIGS. 5A to 5F are process explanatory views showing another embodiment of the present invention. Optical waveguide 1 of this configuration
Reference numeral 1 denotes a recess 13 in the buffer layer 13 formed on the substrate 12.
a is formed, a core 14 is formed in the recess 13a,
The upper clad layer 15 is formed on the surfaces of the buffer layer 13 and the core 14 which are on the same plane.
(F)).

【0032】光導波路11の製造手順としては、まず石
英等からなるガラス基板12の表面に、上記同様な火炎
堆積法によりバッファ層13を成膜する(図5
(a))。そして、このバッファ層13にフォトレジス
トによって所定の導波路パターンを形成し、RIE等の
エッチングを行うことにより、所定パターンの凹部13
aを形成する(図5(b))。
As a manufacturing procedure of the optical waveguide 11, first, a buffer layer 13 is formed on the surface of a glass substrate 12 made of quartz or the like by the same flame deposition method as described above (FIG. 5).
(A)). Then, a predetermined waveguide pattern is formed on the buffer layer 13 by using a photoresist, and etching such as RIE is performed.
a is formed (FIG. 5B).

【0033】次に、上記同様な火炎堆積法により、コア
層14′を成膜する(図5(c))と共に上記同様にガ
ラス基板12よりも0.2%〜0.8%程度屈折率が高
くなるように、上記屈折率調整用のドープ剤をコア層1
4′に添加する。このとき、凹部13a内にコア層1
4′を形成するSiO2が充分に充填されずに、ボイド
18が生じることがある。
Next, the core layer 14 'is formed by the same flame deposition method as shown above (FIG. 5C), and the refractive index is about 0.2% to 0.8% higher than that of the glass substrate 12 as described above. Is added to the core layer 1 so as to increase the refractive index.
Add to 4 '. At this time, the core layer 1 is placed in the recess 13a.
Voids 18 may be formed due to insufficient filling of the SiO 2 forming 4 ′.

【0034】そのため、光導波路11を、コア層14′
が露出した状態で、HIP法によって周囲から加熱し、
かつ加圧することにより(加熱・加圧処理)、ボイド1
8を実用上問題のない大きさまで小さくするか、あるい
は消滅させると共に基板12とコア層14′に成膜時に
生じた内部応力を除去する(図5(d))。
Therefore, the optical waveguide 11 is connected to the core layer 14 '.
In the state where is exposed, it is heated from the surroundings by the HIP method,
By applying pressure (heating / pressing treatment), void 1
8 is reduced to a size that does not cause a practical problem, or is eliminated, and the internal stress generated during the film formation on the substrate 12 and the core layer 14 'is removed (FIG. 5D).

【0035】次に、エッチングまたは研磨を行うことに
より、不要なコア層14′を除去して基板12の表面を
露出させ、コア14の表面と基板12の表面とを一致さ
せて平坦化する(図5(e))。
Next, by performing etching or polishing, the unnecessary core layer 14 ′ is removed to expose the surface of the substrate 12, and the surface of the core 14 and the surface of the substrate 12 are made flat to make them flat ( FIG. 5 (e).

【0036】その後、上記同様の火炎堆積法によって、
SiO2を主成分とする低屈折率の上部クラッド層5を
成膜する(図5(f))。その後、上記同様な切断、研
磨等を行い、光導波路11が完成する。
Then, by the same flame deposition method as described above,
An upper clad layer 5 having a low refractive index mainly composed of SiO 2 is formed (FIG. 5F). Thereafter, the same cutting, polishing, and the like are performed as described above, and the optical waveguide 11 is completed.

【0037】尚、上記各構成では基板上にバッファ層を
介してコア及び上部クラッド層を形成したが、基板を石
英等の低屈折率のガラス基板とし、バッファ層としても
機能させれば別途バッファ層を設ける必要がなく、基板
上に直接コア及び上部クラッド層を形成することがで
き、図3(a)、図5(a)に示すバッファ層の成膜工
程及びそれに付随する工程が簡略化される。
Although the core and the upper clad layer are formed on the substrate via the buffer layer in each of the above-described configurations, the substrate may be a glass substrate of low refractive index such as quartz or the like if the buffer is also used as the buffer layer. It is not necessary to provide a layer, and the core and the upper clad layer can be formed directly on the substrate, and the steps of forming the buffer layer shown in FIG. 3A and FIG. Is done.

【0038】[0038]

【発明の効果】上記した説明により明らかなように、本
発明による光導波路の製造方法によれば、コア及びクラ
ッド層を火炎堆積法により成膜し、加熱・加圧処理を施
すことで、例えば、ドープ剤を添加していないガラスを
堆積させ、その凹部などにガラスが回り込まずにボイド
が発生していても、加熱・加圧処理を施すことで、コア
及び上部クラッド層の残留内部応力を除去し、かつボイ
ドを塞ぐことができ、コア及び上部クラッド層に使用す
る材料及びドープ剤の使用可能な種類が増え、選択自由
度が高くなる。この加熱・加圧処理は高圧で処理するこ
とで温度は堆積時よりも低くしてもボイドを塞ぐことが
でき、ドープ剤が別の層に拡散するなどの悪影響の心配
もない。
As is apparent from the above description, according to the method for manufacturing an optical waveguide according to the present invention, the core and the clad layer are formed by the flame deposition method, and the heat and pressure treatment is performed. Even if glass without any dopant added is deposited and the voids are generated without the glass wrapping around the concave parts, the residual internal stress of the core and the upper cladding layer can be reduced by applying heat and pressure treatment. The voids can be removed and the voids can be closed, and the types of materials and dopants used for the core and the upper cladding layer can be increased, and the degree of freedom in selection can be increased. By performing the heat and pressure treatment at a high pressure, the voids can be closed even if the temperature is lower than that at the time of deposition, and there is no fear of adverse effects such as diffusion of the dopant into another layer.

【0039】ここで、コア及び上部クラッド層の残留内
部応力を除去し、かつボイドを塞ぐ程度の例えばHIP
法による加熱・加圧処理は、上部クラッド層またはコア
が表面に露出した状態で施しても、それに用いるAr等
が各層に侵入量は微量であり、耐久性等に影響が出るこ
とはないため、加熱・加圧処理を保護膜なしで行うこと
ができ、その成膜・除去工程を必要とせず、工程が簡便
になる。
Here, the residual internal stress of the core and the upper clad layer is removed and the void is closed, for example, by HIP.
Even if the heating / pressing treatment by the method is performed in a state where the upper clad layer or the core is exposed on the surface, a small amount of Ar or the like used therein penetrates each layer and does not affect the durability and the like. In addition, the heat and pressure treatment can be performed without a protective film, and the film formation and removal steps are not required, and the process is simplified.

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

【図1】本発明が適用された光導波路としての光スター
カプラの斜視図。
FIG. 1 is a perspective view of an optical star coupler as an optical waveguide to which the present invention is applied.

【図2】図1のII−II線について見た断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 1;

【図3】(a)〜(e)は、図1の光導波路の製造工程
を示す工程説明図。
FIGS. 3 (a) to 3 (e) are process explanatory views showing a manufacturing process of the optical waveguide of FIG. 1;

【図4】火炎堆積法について説明する概念図。FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a flame deposition method.

【図5】(a)〜(f)は、本発明の別の実施形態を示
す図3と同様な工程説明図。
FIGS. 5A to 5F are process explanatory views similar to FIG. 3, illustrating another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光導波路 2 ガラス基板 3 バッファ層 4 コア 4′ コア層 5 上部クラッド層 6、7 入出力端 8 ボイド 11 光導波路 12 ガラス基板 13 バッファ層 14 コア 14′ コア層 15 上部クラッド層 18 ボイド 20 トーチ Reference Signs List 1 optical waveguide 2 glass substrate 3 buffer layer 4 core 4 'core layer 5 upper cladding layer 6, 7 input / output end 8 void 11 optical waveguide 12 glass substrate 13 buffer layer 14 core 14' core layer 15 upper cladding layer 18 void 20 torch

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 クラッド層によって覆われたコアを有
する光導波路の製造方法であって、 基板の表面に直接、またはバッファ層を介してコア層を
火炎堆積法により成膜し、パターニングし、その上部に
クラッド層を火炎堆積法により成膜した後、加熱・加圧
処理を施すことを特徴とする光導波路の製造方法。
1. A method for manufacturing an optical waveguide having a core covered by a cladding layer, comprising: forming a core layer on a surface of a substrate directly or through a buffer layer by a flame deposition method, and patterning the core layer. A method for manufacturing an optical waveguide, comprising forming a cladding layer on the upper portion by a flame deposition method, and then performing a heating and pressure treatment.
【請求項2】 前記加熱・加圧処理を、前記上部クラ
ッド層が表面に露出した状態で施すことを特徴とする請
求項1に記載の光導波路の製造方法。
2. The method of manufacturing an optical waveguide according to claim 1, wherein the heat / pressure treatment is performed in a state where the upper clad layer is exposed on the surface.
【請求項3】 クラッド層によって覆われたコアを有
する光導波路の製造方法であって、 前記基板表面部またはバッファ層表面部に所望のコア形
状をなすように凹部を形成し、該凹部にコアを火炎堆積
法により成膜した後、加熱・加圧処理を施し、その上部
にクラッド層を火炎堆積法により成膜することを特徴と
する光導波路の製造方法。
3. A method of manufacturing an optical waveguide having a core covered by a cladding layer, wherein a concave portion is formed on the surface of the substrate or the surface of the buffer layer so as to form a desired core shape, and the core is formed in the concave portion. Is formed by a flame deposition method, and then subjected to a heat and pressure treatment, and a cladding layer is formed thereon by a flame deposition method.
【請求項4】 前記加熱・加圧処理を、前記コアが表
面に露出した状態で施すことを特徴とする請求項3に記
載の光導波路の製造方法。
4. The method of manufacturing an optical waveguide according to claim 3, wherein the heat / pressure treatment is performed in a state where the core is exposed on the surface.
【請求項5】 前記加熱・加圧処理を熱間静水圧加圧
法により施すことを特徴とする請求項1乃至請求項4の
いずれかに記載の光導波路の製造方法。
5. The method of manufacturing an optical waveguide according to claim 1, wherein the heating / pressing treatment is performed by a hot isostatic pressing method.
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