JP3293411B2 - 石英系ガラス導波路素子の製造方法 - Google Patents
石英系ガラス導波路素子の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、石英系ガラス導波路素
子の製造方法に関するものである。
子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】石英系ガラス導波路素子は、石英ガラス
基板に、屈折率の高いコア（導波路）を所望の形状に形
成し、その上に屈折率の低いクラッドを形成したもので
あり、薄膜形成、フォトリソグラフィ、エッチング等の
技術を応用して製造されている。
基板に、屈折率の高いコア（導波路）を所望の形状に形
成し、その上に屈折率の低いクラッドを形成したもので
あり、薄膜形成、フォトリソグラフィ、エッチング等の
技術を応用して製造されている。
【０００３】また、石英系ガラス導波路素子は、光を伝
搬するコアを任意形状に形成できるため、光通信分野に
おいて広範囲に応用されている。
搬するコアを任意形状に形成できるため、光通信分野に
おいて広範囲に応用されている。
【０００４】従来より、石英系ガラス導波路素子の製造
方法として、図６に示すような方法が採用されている。
方法として、図６に示すような方法が採用されている。
【０００５】まず、石英ガラス基板１０上に、電子ビー
ム蒸着法により組成ＳｉＯ2 −ＴｉＯ2 のコアガラス膜
１１を形成する。次に、コアガラス膜１１をフォトリソ
グラフィー及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によ
りコア導波路１２を形成させ、火炎堆積法によりＳｉＯ
2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガラス層１３を３００
〜４００μｍの膜厚で堆積させる。
ム蒸着法により組成ＳｉＯ2 −ＴｉＯ2 のコアガラス膜
１１を形成する。次に、コアガラス膜１１をフォトリソ
グラフィー及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によ
りコア導波路１２を形成させ、火炎堆積法によりＳｉＯ
2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガラス層１３を３００
〜４００μｍの膜厚で堆積させる。
【０００６】その後、電気炉（図示せず）内にＳｉＣか
らなる板１５を載置して、その上に上記石英ガラス基板
１０を乗せて１３３０℃の高温熱処理を施し、多孔質ガ
ラス層１３を、焼結・透明ガラス化させてクラッド層１
４を形成していた。
らなる板１５を載置して、その上に上記石英ガラス基板
１０を乗せて１３３０℃の高温熱処理を施し、多孔質ガ
ラス層１３を、焼結・透明ガラス化させてクラッド層１
４を形成していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
方法では、石英ガラス基板２０は図７に示すように高温
熱処理による変形、すなわち反りＬが生じていた。反り
Ｌは最大で１００μｍに達する場合もあり、設計寸法通
りの導波路コアが得られないという問題があった。
方法では、石英ガラス基板２０は図７に示すように高温
熱処理による変形、すなわち反りＬが生じていた。反り
Ｌは最大で１００μｍに達する場合もあり、設計寸法通
りの導波路コアが得られないという問題があった。
【０００８】例えば、石英系ガラス導波路素子の中に、
複数の光ファイバを一定の間隔で載置しテープ状に加工
したテープファイバと接続するものがあるが、この種の
ガラス導波路素子は、コア導波路が各光ファイバに接続
するよう、導波路間隔が所定の設計値で製造されている
ため、石英ガラス基板が熱処理により反ってしまうと、
導波路のピッチがずれてしまい、テープファイバと接続
させると接続損失及び光損失が増大してしまうという問
題があった。
複数の光ファイバを一定の間隔で載置しテープ状に加工
したテープファイバと接続するものがあるが、この種の
ガラス導波路素子は、コア導波路が各光ファイバに接続
するよう、導波路間隔が所定の設計値で製造されている
ため、石英ガラス基板が熱処理により反ってしまうと、
導波路のピッチがずれてしまい、テープファイバと接続
させると接続損失及び光損失が増大してしまうという問
題があった。
【０００９】そこで、本発明の目的は、高温熱処理を施
しても石英ガラス基板の変形及び反り量が極めて小さい
石英系ガラス導波路素子の製造方法を提供することにあ
る。
しても石英ガラス基板の変形及び反り量が極めて小さい
石英系ガラス導波路素子の製造方法を提供することにあ
る。
【００１０】
【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、石英ガラス基板にコアガラス膜を形成し、
該コアガラス膜にフォトリソグラフィ及びエッチングを
施してコア導波路を形成した後、この周囲に多孔質ガラ
ス層を形成し、該多孔質ガラス層を焼結して透明ガラス
化するために高温熱処理を施して石英系ガラス導波路素
子を製造する方法において、上記高温熱処理を施す際
に、上記石英ガラス基板を、表面に複数の溝を有するＳ
ｉＣ板に載置するものである。
に本発明は、石英ガラス基板にコアガラス膜を形成し、
該コアガラス膜にフォトリソグラフィ及びエッチングを
施してコア導波路を形成した後、この周囲に多孔質ガラ
ス層を形成し、該多孔質ガラス層を焼結して透明ガラス
化するために高温熱処理を施して石英系ガラス導波路素
子を製造する方法において、上記高温熱処理を施す際
に、上記石英ガラス基板を、表面に複数の溝を有するＳ
ｉＣ板に載置するものである。
【００１１】また、上記ＳｉＣ板の溝は格子状に設けら
れ、上記溝の幅が０．１ｍｍ〜２．０ｍｍであることが
望ましい。
れ、上記溝の幅が０．１ｍｍ〜２．０ｍｍであることが
望ましい。
【００１２】更に、上記ＳｉＣ板の少なくとも表面に薄
膜のＳｉＯ2 がコーティングされていてもよく、溝の格
子角が、辺長４ｍｍ〜９ｍｍとしたものでもよい。
膜のＳｉＯ2 がコーティングされていてもよく、溝の格
子角が、辺長４ｍｍ〜９ｍｍとしたものでもよい。
【００１３】
【作用】上記構成によれば、石英系ガラス導波路素子の
高温熱処理工程において、複数の溝を有するＳｉＣ板を
用いることにより、石英ガラス基板の変形及び反り量を
極めて小さくすることができる。
高温熱処理工程において、複数の溝を有するＳｉＣ板を
用いることにより、石英ガラス基板の変形及び反り量を
極めて小さくすることができる。
【００１４】本発明において、ＳｉＣ板に溝を設けた理
由を以下に述べる。
由を以下に述べる。
【００１５】ＳｉＣ板の溝部分は、ＳｉＣ板と石英ガラ
ス基板との間の間隙となるため、高温熱処理時に断熱層
となり、石英ガラス基板とＳｉＣ板が接する部分は熱が
伝導して電気炉と同等の温度になるが、溝部分に接する
石英ガラス基板は、ＳｉＣ板が接する部分より若干低い
温度つまり電気炉内の雰囲気ガスとほぼ同じ温度にな
る。
ス基板との間の間隙となるため、高温熱処理時に断熱層
となり、石英ガラス基板とＳｉＣ板が接する部分は熱が
伝導して電気炉と同等の温度になるが、溝部分に接する
石英ガラス基板は、ＳｉＣ板が接する部分より若干低い
温度つまり電気炉内の雰囲気ガスとほぼ同じ温度にな
る。
【００１６】従って、高温熱処理を施す際に、高温部
分、つまり粘性が高い部分の面積が減少するため、石英
ガラス基板上に形成された多孔質ガラス層を焼結・透明
ガラス化させた後、冷却させる過程で生じる石英ガラス
基板の変形及び反り部分の面積を減少させることがで
き、よって、石英ガラス基板の変形及び反り量を極めて
小さくすることができる。
分、つまり粘性が高い部分の面積が減少するため、石英
ガラス基板上に形成された多孔質ガラス層を焼結・透明
ガラス化させた後、冷却させる過程で生じる石英ガラス
基板の変形及び反り部分の面積を減少させることがで
き、よって、石英ガラス基板の変形及び反り量を極めて
小さくすることができる。
【００１７】また、本発明においてＳｉＣ板にＳｉＯ2
膜をコーティングしたのは、高温熱処理の際に、石英ガ
ラス基板の裏面にＳｉＣ板の微小の凹凸を転写するのを
防ぐことができるからである。
膜をコーティングしたのは、高温熱処理の際に、石英ガ
ラス基板の裏面にＳｉＣ板の微小の凹凸を転写するのを
防ぐことができるからである。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
て詳述する。
【００１９】（実施例１）図１に示すように本発明の方
法は、まず、外径３インチ、厚さ１ｍｍの石英ガラス基
板１上に、電子ビーム蒸着法により組成ＳｉＯ2 −Ｔｉ
Ｏ2 のコアガラス膜２を厚さ８μｍまで蒸着させる。こ
こで石英ガラス基板１の屈折率はｎ0 ＝１．４５７６コ
アガラス膜の屈折率はｎ1 ＝１．４６２０であり、比屈
折率差はΔ＝０．３０％である。尚、屈折率はＭｅｔｒ
ｉｏｎ社製のプリズム・カプラ（ＰＣ−２０１０）で測
定した。
法は、まず、外径３インチ、厚さ１ｍｍの石英ガラス基
板１上に、電子ビーム蒸着法により組成ＳｉＯ2 −Ｔｉ
Ｏ2 のコアガラス膜２を厚さ８μｍまで蒸着させる。こ
こで石英ガラス基板１の屈折率はｎ0 ＝１．４５７６コ
アガラス膜の屈折率はｎ1 ＝１．４６２０であり、比屈
折率差はΔ＝０．３０％である。尚、屈折率はＭｅｔｒ
ｉｏｎ社製のプリズム・カプラ（ＰＣ−２０１０）で測
定した。
【００２０】次に、コアガラス膜２上に、マグネトロン
・スパッタリング法によりＷＳｉ膜を１μｍ形成し、こ
の上にレジストを塗布し、マスクアライナーでコアパタ
ーンを露光後、反応性イオンエッチングによりエッチン
グを施してコア導波路３を形成する。
・スパッタリング法によりＷＳｉ膜を１μｍ形成し、こ
の上にレジストを塗布し、マスクアライナーでコアパタ
ーンを露光後、反応性イオンエッチングによりエッチン
グを施してコア導波路３を形成する。
【００２１】コア導波路３が形成された上記石英ガラス
基板１を、膜形成装置（図示せず）内の加熱されたター
ンテーブル（図示せず）に載置して、ＳｉＣｌ4 とＢＣ
ｌ3 を酸水素バーナに供給して、膜厚２９０μｍのＳｉ
Ｏ2 −Ｂ2 Ｏ3 系多孔質ガラス層４１を形成する。その
後、酸水素バーナにＰＣｌ3 を添加して、上記ＳｉＯ2
−Ｂ2 Ｏ3 系多孔質ガラス層４１上に、膜厚１５μｍの
ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガラス４２を形
成し、多孔質ガラス４１及び４２からなる多孔質ガラス
４を形成する。
基板１を、膜形成装置（図示せず）内の加熱されたター
ンテーブル（図示せず）に載置して、ＳｉＣｌ4 とＢＣ
ｌ3 を酸水素バーナに供給して、膜厚２９０μｍのＳｉ
Ｏ2 −Ｂ2 Ｏ3 系多孔質ガラス層４１を形成する。その
後、酸水素バーナにＰＣｌ3 を添加して、上記ＳｉＯ2
−Ｂ2 Ｏ3 系多孔質ガラス層４１上に、膜厚１５μｍの
ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガラス４２を形
成し、多孔質ガラス４１及び４２からなる多孔質ガラス
４を形成する。
【００２２】ここで、多孔質ガラス層４にＢ2 Ｏ3 、Ｐ
2 Ｏ5 のドーパントを添加したのは、透明ガラスの溶融
温度を下げるためであり、屈折率を石英ガラス基板１と
同等にするためである。
2 Ｏ5 のドーパントを添加したのは、透明ガラスの溶融
温度を下げるためであり、屈折率を石英ガラス基板１と
同等にするためである。
【００２３】その後、ＳｉＣからなり表面にＳｉＯ2 コ
ーティングが施され、図２に示すような、幅１ｍｍ、一
辺の長さが５ｍｍの正方形（５ｍｍ角）の格子状に溝７
を形成したＳｉＣ板６を、電気炉（図示せず）の石英ガ
ラス炉芯管内に載置し、その上に上記石英ガラス基板１
を載せ、Ｈｅガス雰囲気で１３３０℃で１時間加熱し、
多孔質ガラス層４を焼結・透明ガラス化させて、ＳｉＯ
2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系クラッド層５を形成する。
尚、透明ガラス化後のクラッド層５の膜厚は３０μｍで
あり、屈折率は石英ガラス基板と同じｎ3 ＝１．４５７
６である。
ーティングが施され、図２に示すような、幅１ｍｍ、一
辺の長さが５ｍｍの正方形（５ｍｍ角）の格子状に溝７
を形成したＳｉＣ板６を、電気炉（図示せず）の石英ガ
ラス炉芯管内に載置し、その上に上記石英ガラス基板１
を載せ、Ｈｅガス雰囲気で１３３０℃で１時間加熱し、
多孔質ガラス層４を焼結・透明ガラス化させて、ＳｉＯ
2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系クラッド層５を形成する。
尚、透明ガラス化後のクラッド層５の膜厚は３０μｍで
あり、屈折率は石英ガラス基板と同じｎ3 ＝１．４５７
６である。
【００２４】（実施例２）図３に示すように幅０．２ｍ
ｍ、一辺の長さが５ｍｍの正方形（５ｍｍ角）の格子状
に溝７を形成したＳｉＣ板６を用いた以外は実施例１と
同様の方法により石英系導波路素子を形成した。
ｍ、一辺の長さが５ｍｍの正方形（５ｍｍ角）の格子状
に溝７を形成したＳｉＣ板６を用いた以外は実施例１と
同様の方法により石英系導波路素子を形成した。
【００２５】（実施例３）図４に示すように幅１ｍｍ、
一辺の長さが９ｍｍの正方形（９ｍｍ角）の格子状に溝
７を形成したＳｉＣ板６を用いた以外は実施例１と同様
の方法により石英系導波路素子を形成した。
一辺の長さが９ｍｍの正方形（９ｍｍ角）の格子状に溝
７を形成したＳｉＣ板６を用いた以外は実施例１と同様
の方法により石英系導波路素子を形成した。
【００２６】（実施例３）図５に示すように幅２ｍｍ、
一辺の長さが４ｍｍの正方形（４ｍｍ角）の格子状に溝
７を形成したＳｉＣ板６を用いた以外は実施例１と同様
の方法により石英系導波路素子を形成した。
一辺の長さが４ｍｍの正方形（４ｍｍ角）の格子状に溝
７を形成したＳｉＣ板６を用いた以外は実施例１と同様
の方法により石英系導波路素子を形成した。
【００２７】高温熱処理終了後、石英ガラス基板の反り
量を測定装置（ＤＥＫＴＡＫ）により測定した。実施例
１及び実施例２の反り量は５μｍであり、実施例３の反
り量は８μｍ、実施例４の反り量は１５μｍであった。
量を測定装置（ＤＥＫＴＡＫ）により測定した。実施例
１及び実施例２の反り量は５μｍであり、実施例３の反
り量は８μｍ、実施例４の反り量は１５μｍであった。
【００２８】従って、本発明の石英系導波路素子の製造
方法によれば、石英ガラス基板の反り量を大幅に減少さ
せることができる。
方法によれば、石英ガラス基板の反り量を大幅に減少さ
せることができる。
【００２９】尚、溝の幅としては、０．１ｍｍ以上であ
ればよく２ｍｍ以下であればよい。また、高温熱処理の
温度は１２５０℃以上であればよい。更に、ＳｉＣ板に
ＳｉＯ2 膜をコーティングしたのは、高温熱処理の際
に、石英ガラス基板の裏面にＳｉＣ板の微小の凹凸を転
写するのを防ぐためである。
ればよく２ｍｍ以下であればよい。また、高温熱処理の
温度は１２５０℃以上であればよい。更に、ＳｉＣ板に
ＳｉＯ2 膜をコーティングしたのは、高温熱処理の際
に、石英ガラス基板の裏面にＳｉＣ板の微小の凹凸を転
写するのを防ぐためである。
【００３０】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、複数の溝
を設けたＳｉＣ板を用いて、石英ガラス基板への熱伝導
を妨げることにより、石英ガラス基板の反り量を減少さ
せることができる。よって、接続損失及び光損失を抑止
することが可能となる。
を設けたＳｉＣ板を用いて、石英ガラス基板への熱伝導
を妨げることにより、石英ガラス基板の反り量を減少さ
せることができる。よって、接続損失及び光損失を抑止
することが可能となる。
【図１】本発明の石英系導波路素子の製造方法の一実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図２】図１のＳｉＣ板を示す拡大図である。
【図３】その他の実施例を示す図である。
【図４】その他の実施例を示す図である。
【図５】その他の実施例を示す図である。
【図６】従来の石英系導波路素子の製造方法を示す図で
ある。
ある。
【図７】図６の方法により製造した石英系導波路素子の
石英ガラス基板を示す断面図である。
石英ガラス基板を示す断面図である。
１ 石英ガラス基板 ２ コアガラス膜 ３ コア導波路 ４ 多孔質ガラス層 ５ クラッド層 ６ ＳｉＣ板 ７ 溝
フロントページの続き (72)発明者 樋口 恵一 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日 立電線株式会社オプトロシステム研究所 内 (56)参考文献 特開 平７−104139（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−297235（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−254625（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−151220（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/12 - 6/14 C03B 1/00 - 5/44 C03B 8/00 - 9/04 C03B 19/12 - 20/00 C03B 23/00 - 35/26 C03C 15/00 - 23/00
Claims (5)
- 【請求項１】 石英ガラス基板にコアガラス膜を形成
し、該コアガラス膜にフォトリソグラフィ及びエッチン
グを施してコア導波路を形成した後、この周囲に多孔質
ガラス層を形成し、該多孔質ガラス層を焼結して透明ガ
ラス化するために高温熱処理を施して石英系ガラス導波
路素子を製造する方法において、上記高温熱処理を施す
際に、上記石英ガラス基板を、表面に複数の溝を有する
ＳｉＣ板に載置することを特徴とする石英系ガラス導波
路素子の製造方法。 - 【請求項２】 上記ＳｉＣ板の溝が、格子状に設けられ
ていることを特徴とする請求項１記載の石英系ガラス導
波路素子の製造方法。 - 【請求項３】 上記溝の幅が、０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ
であることを特徴とする請求項１または２に記載の石英
系ガラス導波路素子の製造方法。 - 【請求項４】 上記ＳｉＣ板の少なくとも表面に薄膜の
ＳｉＯ2 がコーティングされていることを特徴とする請
求項１から３のいずれかに記載の石英系ガラス導波路素
子の製造方法。 - 【請求項５】 上記ＳｉＣ板の溝の格子角が、辺長４ｍ
ｍ〜９ｍｍとしたものである請求項２から４のいずれか
に記載の石英系ガラス導波路素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15464495A JP3293411B2 (ja) | 1995-06-21 | 1995-06-21 | 石英系ガラス導波路素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15464495A JP3293411B2 (ja) | 1995-06-21 | 1995-06-21 | 石英系ガラス導波路素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH095551A JPH095551A (ja) | 1997-01-10 |
| JP3293411B2 true JP3293411B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=15588734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15464495A Expired - Fee Related JP3293411B2 (ja) | 1995-06-21 | 1995-06-21 | 石英系ガラス導波路素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3293411B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8381329B2 (en) | 2006-10-24 | 2013-02-26 | Bradley Fixtures Corporation | Capacitive sensing for washroom fixture |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023182348A1 (ja) * | 2022-03-24 | 2023-09-28 | 三菱ケミカル株式会社 | 石英部材の製造方法、シリカコーティングの形成方法及び石英製部材表面の平滑化方法 |
-
1995
- 1995-06-21 JP JP15464495A patent/JP3293411B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8381329B2 (en) | 2006-10-24 | 2013-02-26 | Bradley Fixtures Corporation | Capacitive sensing for washroom fixture |
| US9328490B2 (en) | 2006-10-24 | 2016-05-03 | Bradley Fixtures Corporation | Capacitive sensing for washroom fixture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH095551A (ja) | 1997-01-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |