JP7280462B2 - Optical waveguide manufacturing method - Google Patents

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本発明は、光通信、光配線または光ストレージ等の光学素子に用いられる光導波路の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of manufacturing an optical waveguide used for optical elements such as optical communication, optical wiring, or optical storage.

光通信や光ストレージの普及に伴い、それを構成する光学素子の需要が増大している。特に光通信においては、光波長多重伝送の実用化に伴い、光ファイバーを中心としたいわゆる基幹系から、メトロ、アクセス系への利用が加速している。このため、光信号のアド・ドロップ等に用いられる光学素子もバルク材を組み合わせたものから、薄膜の光学材料を用いた小型で集積化しやすい平面導波路の利用が進んでいる。 With the spread of optical communication and optical storage, the demand for optical elements that constitute them is increasing. Especially in optical communication, along with the practical use of optical wavelength division multiplexing transmission, the use of so-called backbone systems centering on optical fibers to metro and access systems is accelerating. For this reason, the use of optical elements used for adding/dropping optical signals, etc., is progressing from a combination of bulk materials to a planar waveguide that uses thin-film optical materials and is compact and easy to integrate.

平面導波路は、通常、石英基板もしくはシリコン基板上にシリコン酸化物を中心とした非晶質材料で形成される。薄膜の形成方法には、積層した材料を火炎堆積法により溶融形成する方法や化学蒸着法(CVD法)などによる気相成長法が用いられている。形成された薄膜は、所望により反応性イオンエッチング法などにより所定の寸法形状に加工し、光学素子としている。 A planar waveguide is usually formed of an amorphous material centering on silicon oxide on a quartz substrate or a silicon substrate. As a method for forming a thin film, a method of melting and forming a laminated material by a flame deposition method or a vapor phase epitaxy method such as a chemical vapor deposition method (CVD method) is used. The formed thin film is processed into a predetermined size and shape by a reactive ion etching method or the like, if desired, to form an optical element.

特許文献1には、石英基板上に、ゾルゲル法を用いて形成した光導波路材料層に対して、所望する導波路パターンに応じた局所的な熱処理を行うことにより、光導波路材料層を部分的に加熱・焼結してガラス化させて、光導波路を形成することが記載されている。しかしながら、特許文献1に記載の方法は、焼結工程に時間がかかり、また局所的な加熱などの複雑な工程が必要であるため、工業上有用な方法ではなかった。また、光導波路材料層の材料に含まれる収縮緩和剤、増粘剤、触媒等が、得られる光導波路の特性に悪影響を及ぼしてしまい、透明性等も十分に満足できるものではなかった。 In Patent Document 1, an optical waveguide material layer formed on a quartz substrate by a sol-gel method is locally heat-treated according to a desired waveguide pattern, thereby partially forming the optical waveguide material layer. It is described that an optical waveguide is formed by heating and sintering to vitrify. However, the method described in Patent Document 1 is not industrially useful because the sintering step takes a long time and requires complicated steps such as local heating. In addition, shrinkage-relieving agents, thickeners, catalysts, and the like contained in the material of the optical waveguide material layer adversely affect the characteristics of the optical waveguide obtained, and the transparency and the like are not sufficiently satisfactory.

また、特許文献2には、エアロゾルデポジション法を用いて、Pb1-xLa(ZrTi1-y1-x/4(PLZT)からなるコア層およびクラッド層を成膜して導波路を形成することが開示されている。しかしながら、特許文献2に記載の製法で得られた導波路は、透過率等の光学特性において、十分に満足できるものではなかった。また、得られたコア層およびクラッド層は、空孔・異相の存在等により、膜の均一性にも問題があった。また、特許文献2に記載のエアロゾルデポジション法は、真空装置が必須であり、さらに、得られる膜表面を平坦化する工程も必要であるなど、工程が複雑である問題があった。 Further, in Patent Document 2, a core layer and a clad layer made of Pb 1-x La x (Zr y Ti 1-y ) 1-x/4 O 3 (PLZT) are formed using an aerosol deposition method. to form a waveguide. However, the waveguide obtained by the manufacturing method described in Patent Document 2 was not sufficiently satisfactory in terms of optical characteristics such as transmittance. In addition, the obtained core layer and clad layer had a problem in film uniformity due to the presence of pores and heterogeneous phases. In addition, the aerosol deposition method described in Patent Document 2 requires a vacuum apparatus and further requires a step of flattening the surface of the film to be obtained.

特許文献3には、エアロゾルデポジション法によって、Pb(Zr0.3Ti0.7)Oを形成した後、局所加熱によって光吸収端を変化させて、コア部およびクラッド部を含む光導波路を作製することが記載されている。しかしながら、エアロゾルデポジション法により形成したコア部またはクラッド部は、その内部に屈折率の異なる微粒子が含まれている等の影響で、安定した特性が得られない問題があった。また、局所加熱等の複雑な工程が必要であり、さらに局所加熱が、コア部とクラッド部との界面に悪影響を及ぼし、散乱によって伝送損失が増大してしまうなどの問題があった。 In Patent Document 3, after forming Pb(Zr 0.3 Ti 0.7 )O 3 by an aerosol deposition method, the light absorption edge is changed by local heating to form an optical waveguide including a core portion and a clad portion. It is described to make a However, the core part or the clad part formed by the aerosol deposition method has a problem that stable characteristics cannot be obtained due to the fact that fine particles having different refractive indices are contained therein. In addition, a complicated process such as local heating is required, and the local heating adversely affects the interface between the core and the clad, resulting in an increase in transmission loss due to scattering.

そのため、上記した問題がなく、透明性等の光学特性に優れた光導波路を工業的有利に製造できる方法が待ち望まれていた。 Therefore, there is a need for an industrially advantageous method for producing an optical waveguide having excellent optical properties such as transparency without the above problems.

特開平8-292335号公報JP-A-8-292335 特開2005-181995号公報JP 2005-181995 A 特開2007-298895号公報JP 2007-298895 A

本発明は、透明性等の光学特性に優れた光導波路を少ない工程で簡単且つ容易に得ることができる新規な製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a novel manufacturing method capable of simply and easily obtaining an optical waveguide having excellent optical properties such as transparency in a small number of steps.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、少なくともコア層とクラッド層とを形成して導波路を製造する方法において、前記コア層およびクラッド層の形成を、コア層の前駆体を含む原料溶液およびクラッド層の前駆体を含む原料溶液をそれぞれ霧化または液滴化し、得られたそれぞれのミストまたは液滴を基体上で熱反応させることにより行うと、透明性等の光学特性に優れた光導波路を、局所加熱や焼結工程を行う必要がなく、少ない工程で簡単且つ容易に製造できることを知見し、このような製造方法が、上記した従来の問題を一挙に解決できるものであることを見出した。
また、本発明者らは、上記知見を得た後、さらに検討を重ねて、本発明を完成させるに至った。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that, in a method for manufacturing a waveguide by forming at least a core layer and a clad layer, the formation of the core layer and the clad layer is performed by forming a precursor of the core layer. When the raw material solution containing the body and the raw material solution containing the precursor of the cladding layer are each atomized or dropletized, and the obtained mists or droplets are thermally reacted on the substrate, optical properties such as transparency can be improved. We have found that an optical waveguide with excellent characteristics can be easily and simply manufactured in a small number of steps without the need for local heating or sintering. I found something.
Moreover, after obtaining the above knowledge, the inventors of the present invention conducted further studies and completed the present invention.

すなわち、本発明は、以下の発明に関する。
[1] 少なくともコア層とクラッド層とを形成して光導波路を製造する方法であって、前記コア層およびクラッド層の形成を、コア層の前駆体を含む原料溶液およびクラッド層の前駆体を含む原料溶液をそれぞれ霧化または液滴化し、得られたそれぞれのミストまたは液滴を基体上で熱反応させることにより行うことを特徴とする光導波路の製造方法。
[2] 前記コア層の前駆体が第1の金属を含む前記[1]記載の製造方法。
[3] 第1の金属が、周期律表第14族金属である前記[2]記載の製造方法。
[4] 前記クラッド層の前駆体が第2の金属を含む前記[1]~[3]のいずれかに記載の製造方法。
[5] 第2の金属が、周期律表第14族金属である前記[4]記載の製造方法。
[6] 前記霧化または前記液滴化を、超音波振動を用いて行う前記[1]~[5]のいずれかに記載の製造方法。
[7] 前記霧化または液滴化の後、得られたそれぞれのミストまたは液滴にキャリアガスを供給し、該キャリアガスでもって前記ミストまたは前記液滴をそれぞれ前記基体まで搬送し、ついで、前記熱反応を行う前記[1]~[6]のいずれかに記載の製造方法。
[8] 前記熱反応を、非酸素雰囲気下で行う前記[1]~[7]のいずれかに記載の製造方法。
[9] 熱反応を、150℃以下の温度で行う前記[1]~[8]のいずれかに記載の製造方法。
Specifically, the present invention relates to the following inventions.
[1] A method of manufacturing an optical waveguide by forming at least a core layer and a clad layer, wherein the formation of the core layer and the clad layer comprises a raw material solution containing a core layer precursor and a clad layer precursor. A method of manufacturing an optical waveguide, characterized by atomizing or dropletizing each of the raw material solutions containing the above-described method, and subjecting the obtained mists or droplets to a thermal reaction on a substrate.
[2] The manufacturing method according to [1], wherein the precursor of the core layer contains a first metal.
[3] The production method according to [2] above, wherein the first metal is a Group 14 metal of the periodic table.
[4] The manufacturing method according to any one of [1] to [3], wherein the precursor of the clad layer contains a second metal.
[5] The production method according to [4] above, wherein the second metal is a Group 14 metal of the periodic table.
[6] The production method according to any one of [1] to [5], wherein the atomization or dropletization is performed using ultrasonic vibration.
[7] after the atomization or dropletization, supplying a carrier gas to each of the mists or droplets obtained, conveying the mist or the droplets to the substrate with the carrier gas; The production method according to any one of [1] to [6], wherein the thermal reaction is performed.
[8] The production method according to any one of [1] to [7], wherein the thermal reaction is performed in a non-oxygen atmosphere.
[9] The production method according to any one of the above [1] to [8], wherein the thermal reaction is performed at a temperature of 150°C or less.

本発明の実施態様にかかる成膜方法によれば、透明性等の光学特性に優れた光導波路を、少ない工程で簡単且つ容易に製造することができる。 According to the film forming method according to the embodiment of the present invention, an optical waveguide having excellent optical properties such as transparency can be simply and easily manufactured in a small number of steps.

実施例において用いた成膜装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a film forming apparatus used in Examples. FIG. 本発明の実施態様にかかるスラブ型の光導波路を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a slab-type optical waveguide according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施態様にかかる埋め込み型の光導波路を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing an embedded optical waveguide according to an embodiment of the present invention; FIG.

本発明の実施態様にかかる成膜方法は、少なくともコア層とクラッド層とを形成して導波路を製造する方法であって、前記コア層およびクラッド層の形成を、コア層の前駆体を含む原料溶液およびクラッド層の前駆体を含む原料溶液をそれぞれ霧化または液滴化し(霧化・液滴化工程)、得られたそれぞれのミストまたは液滴を基体上で熱反応させる(成膜工程)ことにより行う。 A film forming method according to an embodiment of the present invention is a method of forming at least a core layer and a clad layer to manufacture a waveguide, wherein the formation of the core layer and the clad layer includes a precursor of the core layer. The raw material solution and the raw material solution containing the precursor of the cladding layer are each atomized or dropletized (atomization/droplet formation process), and the obtained mists or droplets are thermally reacted on the substrate (film formation process ).

(霧化・液滴化工程)
前記霧化・液滴化工程は、コア層の前駆体を含む原料溶液およびクラッド層の前駆体を含む原料溶液をそれぞれ霧化または液滴化してミストまたは液滴を発生させる。霧化・液滴化手段は、コア層の前駆体を含む原料溶液(コア層の原料溶液)およびクラッド層の前駆体を含む原料溶液(クラッド層の原料溶液)をそれぞれ霧化または液滴化できさえすれば特に限定されず、公知の霧化手段であってよいが、本発明の実施態様においては、超音波を用いる霧化・液滴化手段であるのが好ましい。前記ミストは、初速度がゼロで、空中に浮遊するものが好ましく、例えば、スプレーのように吹き付けるのではなく、空間に浮かびガスとして搬送することが可能なミストであるのがより好ましい。ミストの液滴サイズは、特に限定されず、数mm程度の液滴であってもよいが、好ましくは50μm以下であり、より好ましくは1~10μmである。
(Atomization/dropletization process)
In the atomization/droplet formation step, the raw material solution containing the core layer precursor and the raw material solution containing the clad layer precursor are each atomized or dropletized to generate mist or droplets. The atomization/droplet formation means atomizes or forms droplets of a raw material solution containing a core layer precursor (core layer raw material solution) and a raw material solution containing a clad layer precursor (cladding layer raw material solution), respectively. There is no particular limitation as long as it is possible, and known atomization means may be used, but in the embodiment of the present invention, atomization/droplet formation means using ultrasonic waves is preferred. The mist preferably has an initial velocity of zero and floats in the air. For example, it is more preferable that the mist floats in space and can be transported as a gas, rather than being sprayed like a spray. The droplet size of the mist is not particularly limited, and may be about several millimeters, preferably 50 μm or less, more preferably 1 to 10 μm.

(コア層の原料溶液)
コア層の原料溶液は、コア層の前駆体を少なくとも含んでおり、霧化または液滴化が可能であれば、特に限定されず、無機材料を含んでいてもよいし、有機材料を含んでいてもよい。また、前記原料溶液は、無機材料および有機材料の両方の材料を含んでいてもよい。
(raw material solution for core layer)
The raw material solution for the core layer is not particularly limited as long as it contains at least a core layer precursor and can be atomized or dropletized, and may contain an inorganic material or an organic material. You can Moreover, the raw material solution may contain both inorganic materials and organic materials.

(コア層の前駆体)
前記コア層の前駆体は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、無機材料であってもよいし、有機材料であってもよい。本発明の実施態様においては、前記コア層の前駆体が、金属(以下、第1の金属ともいう)を含むのが好ましい。第1の金属は、金属単体であっても、金属化合物であってもよいが、本発明の実施態様においては、金属化合物であるのが好ましい。第1の金属としては、例えば、周期律表第14族金属またはその金属化合物等が好適な例として挙げられる。周期律表第14族金属としては、例えば、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)または鉛(Pb)等が挙げられるが、本発明の実施態様においては、第1の金属がケイ素(Si)であるのが、より良質な光導波路を形成することができるので、好ましく、ケイ素含有化合物であるのがより好ましい。
(precursor of core layer)
The precursor of the core layer is not particularly limited as long as it does not interfere with the object of the present invention, and may be an inorganic material or an organic material. In an embodiment of the present invention, the precursor of the core layer preferably contains a metal (hereinafter also referred to as first metal). The first metal may be a metal element or a metal compound, but is preferably a metal compound in the embodiment of the present invention. Suitable examples of the first metal include Group 14 metals of the periodic table and metal compounds thereof. Examples of Group 14 metals of the periodic table include silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), etc. In an embodiment of the present invention, the first metal is Silicon (Si) is preferable, and a silicon-containing compound is more preferable, because it can form an optical waveguide of better quality.

前記ケイ素含有化合物は、少なくとも一つのケイ素を含む化合物であれば特に限定されない。前記ケイ素含有化合物としては、例えば、シラン、シロキサン、シラザン、ポリシラザンなどが挙げられる。前記シランとしては、例えば、モノシラン(SiH)、アルコキシシランなどが挙げられる。前記アルコキシシランとしては、例えば、テトラエトキシシラン(TEOS)、テトラメトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラアミロキシシラン、テトラオクチルオキシシラン、テトラノニルオキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、ジメトキシジイソプロポキシシラン、ジエトキシジイソプロポキシシラン、ジエトキシジブトキシシラン、ジエトキシジトリチルオキシシランまたはこれらの混合物などが挙げられる。前記シロキサンとしては、例えばヘキサメチルジシロキサン、1,3-ジブチルテトラメチルジシロキサン、1,3-ジフェニルテトラメチルジシロキサン、1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン及び3-グリシドキシプロピルペンタメチルジシロキサンなどが挙げられる。シラザンとしては、例えばヘキサメチルジシラザン及びヘキサエチルジシラザンなどが挙げられる。 The silicon-containing compound is not particularly limited as long as it is a compound containing at least one silicon. Examples of the silicon-containing compound include silane, siloxane, silazane, and polysilazane. Examples of the silane include monosilane (SiH 4 ) and alkoxysilane. Examples of the alkoxysilane include tetraethoxysilane (TEOS), tetramethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, tetraamyloxysilane, tetraoctyloxysilane, tetranonyloxysilane, dimethoxydiethoxysilane, dimethoxydiiso propoxysilane, diethoxydiisopropoxysilane, diethoxydibutoxysilane, diethoxyditrityloxysilane, or mixtures thereof. Examples of the siloxane include hexamethyldisiloxane, 1,3-dibutyltetramethyldisiloxane, 1,3-diphenyltetramethyldisiloxane, 1,3-divinyltetramethyldisiloxane, hexaethyldisiloxane and 3-glycide. xypropylpentamethyldisiloxane and the like. Silazanes include, for example, hexamethyldisilazane and hexaethyldisilazane.

本発明の実施態様においては、前記ケイ素含有化合物が、ポリシラザンであるのが好ましい。前記ポリシラザンは、下記式(1)で表される繰り返し単位を有するポリシラザンであるのが好ましく、下記式(2)で表される繰り返し単位を有するポリシラザンであるのがより好ましい。なお、下記式(1)または(2)において、平均繰り返し数は、整数であれば特に限定されないが、2~1000であるのが好ましく、2~100であるのがより好ましく、2~10であるのが最も好ましい。 In an embodiment of the present invention, the silicon-containing compound is preferably polysilazane. The polysilazane is preferably polysilazane having a repeating unit represented by the following formula (1), more preferably polysilazane having a repeating unit represented by the following formula (2). In the following formula (1) or (2), the average repetition number is not particularly limited as long as it is an integer, but is preferably 2 to 1000, more preferably 2 to 100, and 2 to 10. Most preferably.

Figure 0007280462000001
(式中、R、RおよびRは、それぞれ同一または異なって、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭化水素基または置換基を有していてもよい複素環基を表し、R、RおよびRから選ばれる任意の2つの基が結合して環を形成してもよい。)
Figure 0007280462000001
(wherein R 1 , R 2 and R 3 are each the same or different and are a hydrogen atom, a halogen atom, an optionally substituted hydrocarbon group or an optionally substituted heterocyclic ring represents a group, and any two groups selected from R 1 , R 2 and R 3 may combine to form a ring.)

Figure 0007280462000002
(式中、nは、平均繰り返し数であって、整数である。)
Figure 0007280462000002
(Wherein n is the average number of repetitions and is an integer.)

前記コア層の前駆体の使用量は、特に限定されないが、溶媒に完全に溶ける量であるのが好ましい。例えば、溶媒を含めた原料溶液中、前記コア層の前駆体を約0.01~50体積%の濃度となるように溶解させるのが好ましく、0.1~30体積%の濃度となるように溶解させるのがより好ましく、約1~10体積%の濃度となるように溶解させるのが最も好ましい。 The amount of the core layer precursor to be used is not particularly limited, but it is preferably an amount that completely dissolves in the solvent. For example, the precursor of the core layer is preferably dissolved in a raw material solution containing a solvent to a concentration of about 0.01 to 50% by volume, preferably 0.1 to 30% by volume. More preferably, it is dissolved, most preferably to a concentration of about 1-10% by volume.

(クラッド層の原料溶液)
クラッド層の原料溶液は、クラッド層の前駆体を少なくとも含んでおり、霧化または液滴化が可能であれば、特に限定されず、無機材料を含んでいてもよいし、有機材料を含んでいてもよい。また、前記原料溶液は、無機材料および有機材料の両方の材料を含んでいてもよい。
(raw material solution for clad layer)
The raw material solution of the clad layer contains at least the precursor of the clad layer, is not particularly limited as long as it can be atomized or dropletized, and may contain an inorganic material or an organic material. You can Moreover, the raw material solution may contain both inorganic materials and organic materials.

(クラッド層の前駆体)
前記クラッド層の前駆体は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、無機材料であってもよいし、有機材料であってもよい。本発明の実施態様においては、前記コア層の前駆体が、金属(以下、第2の金属ともいう)を含むのが好ましい。第2の金属は、金属単体であっても、金属化合物であってもよいが、本発明の実施態様においては、金属化合物であるのが好ましい。第2の金属としては、例えば、周期律表第14族金属またはその金属化合物等が好適な例として挙げられる。周期律表第14族金属としては、例えば、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)または鉛(Pb)等が挙げられるが、本発明の実施態様においては、第2の金属がケイ素(Si)であるのが、より良質な光導波路を形成することができるので、好ましく、ケイ素含有化合物であるのがより好ましい。前記ケイ素含有化合物としては、上記ケイ素含有化合物として例示した化合物等が挙げられる。本発明の実施態様においては、第2の金属が、第1の金属と同じ金属であるのが、コア層とクラッド層との界面がより良好なものとなり、より透明性に優れた光導波路が得られるため、好ましく、前記クラッド層の前駆体が前記コア層の前駆体と同じであるのが、より好ましい。
(Precursor of clad layer)
The precursor of the clad layer is not particularly limited as long as it does not interfere with the object of the present invention, and may be an inorganic material or an organic material. In an embodiment of the present invention, the precursor of the core layer preferably contains a metal (hereinafter also referred to as a second metal). The second metal may be a metal element or a metal compound, but is preferably a metal compound in the embodiment of the present invention. Suitable examples of the second metal include Group 14 metals of the periodic table and metal compounds thereof. Examples of Group 14 metals of the periodic table include silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn) and lead (Pb). Silicon (Si) is preferable, and a silicon-containing compound is more preferable, because it can form an optical waveguide of better quality. Examples of the silicon-containing compound include the compounds exemplified as the silicon-containing compound. In an embodiment of the present invention, when the second metal is the same metal as the first metal, the interface between the core layer and the clad layer is improved, and an optical waveguide with excellent transparency is obtained. Therefore, it is preferable that the precursor of the clad layer is the same as the precursor of the core layer.

前記クラッド層の前駆体の使用量は、特に限定されないが、溶媒に完全に溶ける量であるのが好ましい。例えば、溶媒を含めた原料溶液中、前記クラッド層の前駆体を約0.01~50体積%の濃度となるように溶解させるのが好ましく、0.1~30体積%の濃度となるように溶解させるのがより好ましく、約1~10体積%の濃度となるように溶解させるのが最も好ましい。 The amount of the clad layer precursor used is not particularly limited, but it is preferably an amount that completely dissolves in the solvent. For example, it is preferable to dissolve the precursor of the cladding layer in a raw material solution containing a solvent to a concentration of about 0.01 to 50% by volume, and a concentration of 0.1 to 30% by volume. More preferably, it is dissolved, most preferably to a concentration of about 1-10% by volume.

本発明の実施態様においては、前記コア層の原料溶液および前記クラッド層の原料溶液(以下、単に「前記原料溶液」ともいう。)が、酸化剤を含むのが好ましい。前記酸化剤は、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、公知の酸化剤であってよい。前記酸化剤としては、例えば、過酸化水素水、硝酸、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫酸カリウム、過塩素酸、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム、過よう素酸、過よう素酸ナトリウム、過よう素酸カリウム、メタンスルホン酸、硫酸および硫酸エチレンジアミンから選ばれる1種または2種以上などが挙げられる。本発明の実施態様においては、前記酸化剤が、過酸化水素水であるのが好ましい。 In an embodiment of the present invention, it is preferable that the raw material solution for the core layer and the raw material solution for the clad layer (hereinafter also simply referred to as "the raw material solution") contain an oxidizing agent. The oxidizing agent is not particularly limited as long as it does not interfere with the object of the present invention, and may be a known oxidizing agent. Examples of the oxidizing agent include aqueous hydrogen peroxide, nitric acid, ammonium nitrate, ammonium sulfate, ammonium peroxodisulfate, potassium peroxodisulfate, perchloric acid, ammonium perchlorate, sodium perchlorate, potassium perchlorate, periodine. One or more selected from acids, sodium periodate, potassium periodate, methanesulfonic acid, sulfuric acid and ethylenediamine sulfate. In an embodiment of the present invention, the oxidizing agent is preferably hydrogen peroxide water.

前記酸化剤の使用量は、特に限定されないが、溶媒に完全に溶ける量であるのが好ましい。例えば、溶媒を含めた原料溶液中、前記酸化剤を約0.1~70%の濃度となるように溶解させるのが好ましく、約1~50%の濃度となるように溶解させるのがより好ましく、約10~50%の濃度となるように溶解させるのが最も好ましい。 Although the amount of the oxidizing agent used is not particularly limited, it is preferably an amount that completely dissolves in the solvent. For example, the oxidizing agent is preferably dissolved in a raw material solution containing a solvent to a concentration of about 0.1 to 70%, more preferably about 1 to 50%. , is most preferably dissolved to a concentration of about 10-50%.

なお、本発明の実施態様においては、前記原料溶液として、前記コア層の前駆体または前記クラッド層の前駆体と所望により酸化剤とを、溶媒に溶解または分散させたものを好適に用いることができる。前記溶媒としては、有機溶媒または水等の無機溶媒などが挙げられる。前記有機溶媒としては、例えば、エステル溶媒(例えば、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸ブチルなど)、エーテル溶媒(例えば、ジエチルエーテル、tert-ブチルメチルエーテル、ジグライム(例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル)、1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフランなど)、アミド溶媒(例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンなど)、ケトン溶媒(例えば、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノンなど)、ニトリル溶媒(例えば、アセトニトリル、プロピオニトリルなど)、アルコール溶媒(例えば、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノールなど)、ハロゲン化溶媒(例えば、塩化メチレン、クロロホルムなど)、芳香族溶媒(例えば、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ニトロベンゼンなど)などが挙げられるが、好ましくはエステル溶媒である。なお、前記原料溶液には、本発明の目的を阻害しない限り、公知の各種添加剤等が含まれていてもよい。水が添加されていてもよい。 In the embodiment of the present invention, as the raw material solution, a solution obtained by dissolving or dispersing the precursor of the core layer or the precursor of the clad layer and optionally an oxidizing agent in a solvent can be preferably used. can. Examples of the solvent include organic solvents and inorganic solvents such as water. Examples of the organic solvent include ester solvents (eg, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, ethyl propionate, propyl propionate, butyl propionate, etc.), ether solvents (eg, diethyl ether, tert-butyl methyl ether, Diglyme (e.g. diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol diethyl ether), 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, etc.), amide solvents (e.g. N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone) , 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, etc.), ketone solvents (e.g., methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, etc.), nitrile solvents (e.g., acetonitrile, propionitrile, etc.), alcohol solvents ( (e.g., methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, etc.), halogenated solvents (e.g., methylene chloride, chloroform, etc.), aromatic solvents (e.g., toluene, xylene, chlorobenzene, nitrobenzene). etc.), preferably an ester solvent. The raw material solution may contain various known additives and the like as long as they do not interfere with the object of the present invention. Water may be added.

(成膜工程)
成膜工程では、前記霧化・液滴化工程で得られたそれぞれのミストまたは液滴を、前記基体上で熱反応させることによって、基体上に、成膜する。前記熱反応は、熱でもって前記ミストまたは液滴が反応すればそれでよく、反応条件等も本発明の目的を阻害しない限り特に限定されない。本工程では、前記熱反応を、通常、300℃以下で行うが、150℃以下が好ましく、100℃以下がより好ましい。また、熱反応は、本発明の目的を阻害しない限り、真空下、非酸素雰囲気下、還元ガス雰囲気下および酸素雰囲気下のいずれの雰囲気下で行われてもよいが、非酸素雰囲気下または酸素雰囲気下で行われるのが好ましく、非酸素雰囲気下で行われるのがより好ましい。また、大気圧下、加圧下および減圧下のいずれの条件下で行われてもよいが、本発明の実施態様においては、大気圧下で行われるのが好ましい。なお、膜厚は、成膜時間を調整することにより、設定することができる。
(Film formation process)
In the film forming step, the respective mists or droplets obtained in the atomization/droplet forming step are thermally reacted on the substrate to form a film on the substrate. The thermal reaction is not particularly limited as long as the mist or liquid droplets react with heat, and the reaction conditions and the like are not particularly limited as long as the object of the present invention is not hindered. In this step, the thermal reaction is usually carried out at 300° C. or lower, preferably 150° C. or lower, more preferably 100° C. or lower. In addition, the thermal reaction may be carried out under vacuum, under a non-oxygen atmosphere, under a reducing gas atmosphere, or under an oxygen atmosphere as long as the object of the present invention is not hindered. It is preferably carried out in an atmosphere, more preferably in a non-oxygen atmosphere. The reaction may be carried out under atmospheric pressure, increased pressure or reduced pressure, but is preferably carried out under atmospheric pressure in the embodiment of the present invention. Note that the film thickness can be set by adjusting the film formation time.

本発明の実施態様においては、前記霧化または液滴化の後、得られたそれぞれのミストまたは液滴に、キャリアガスを供給し、該キャリアガスでもって前記ミストまたは前記液滴をそれぞれ前記基体まで搬送し、ついで、前記熱反応を行うのも、吹き付ける場合等と全く異なり、形成されるコア層とクラッド層との界面の密着性等をさらに一段と良好なものとすることができ、得られる光導波路の表面凹凸をより良好に抑制できるので、好ましい。前記キャリアガスとしては、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、例えば、酸素、オゾン、窒素やアルゴン等の不活性ガス、または水素ガスやフォーミングガス等の還元ガスなどが好適な例として挙げられる。また、キャリアガスの種類は1種類であってよいが、2種類以上であってもよく、流量を下げた希釈ガス(例えば10倍希釈ガス等)などを、第2のキャリアガスとしてさらに用いてもよい。また、キャリアガスの供給箇所も1箇所だけでなく、2箇所以上あってもよい。キャリアガスの流量は、特に限定されないが、0.01~20L/分であるのが好ましく、1~10L/分であるのがより好ましい。希釈ガスの場合には、希釈ガスの流量が、0.001~2L/分であるのが好ましく、0.1~1L/分であるのがより好ましい。 In an embodiment of the present invention, after said atomization or dropletization, a carrier gas is supplied to each of the mists or droplets obtained, and said mist or said droplets are separated from said substrate by said carrier gas. Then, the thermal reaction is completely different from the case of spraying, etc., and the adhesion of the interface between the core layer and the clad layer to be formed can be further improved, and the obtained This is preferable because it is possible to better suppress surface unevenness of the optical waveguide. The carrier gas is not particularly limited as long as it does not interfere with the object of the present invention. Suitable examples include oxygen, ozone, inert gases such as nitrogen and argon, and reducing gases such as hydrogen gas and forming gas. mentioned. In addition, although one type of carrier gas may be used, two or more types may be used, and a diluted gas with a reduced flow rate (for example, a 10-fold diluted gas, etc.) may be further used as a second carrier gas. good too. In addition, the carrier gas may be supplied at two or more locations instead of at one location. Although the flow rate of the carrier gas is not particularly limited, it is preferably 0.01 to 20 L/min, more preferably 1 to 10 L/min. In the case of a diluent gas, the flow rate of the diluent gas is preferably 0.001 to 2 L/min, more preferably 0.1 to 1 L/min.

また、本発明の実施態様においては、前記コア層の前駆体またはクラッド層の前駆体と、前記酸化剤とを別々の原料溶液とするのが好ましい。例えば、前記コア層の前駆体または前記クラッド層の前駆体を前記溶媒に混合して第1の原料溶液とし、前記酸化剤を前記溶媒に混合して第2の原料溶液とすること等が挙げられる。この場合、第1の原料溶液のミストおよび第2の原料溶液のミストは、前記霧化または液滴化の後、キャリアガスをミストに供給する前に混合してもよいし、前記キャリアガスによる搬送の途中に混合してもよいし、キャリアガスによる搬送後、基体上で混合して成膜してもよい。本発明においては、第1の原料溶液のミストおよび第2の原料溶液のミストを、前記キャリアガスによる搬送の途中に混合するのが好ましい。 Further, in the embodiment of the present invention, it is preferable that the precursor of the core layer or the precursor of the clad layer and the oxidizing agent are separate raw material solutions. For example, the precursor of the core layer or the precursor of the clad layer is mixed with the solvent to form a first raw material solution, and the oxidizing agent is mixed with the solvent to form a second raw material solution. be done. In this case, the mist of the first raw material solution and the mist of the second raw material solution may be mixed before supplying the carrier gas to the mist after the atomization or dropletization, or the mist of the second raw material solution may be mixed with the carrier gas. They may be mixed during transportation, or may be mixed and formed on the substrate after transportation with a carrier gas. In the present invention, the mist of the first raw material solution and the mist of the second raw material solution are preferably mixed during transportation by the carrier gas.

(基体)
前記基体は、前記コア層およびクラッド層を支持できるものであれば特に限定されない。前記基体の材料も、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、公知の基体であってよく、有機化合物であってもよいし、無機化合物であってもよい。多孔質構造体であってもよい。前記基体の形状としては、どのような形状のものであってもよく、あらゆる形状に対して有効であり、例えば、平板や円板等の板状、繊維状、棒状、円柱状、角柱状、筒状、螺旋状、球状、リング状などが挙げられるが、本発明の実施態様においては、基板が好ましい。基板の厚さは、本発明の実施態様においては特に限定されないが、10μm~100mmが好ましく、100μm~10mmがより好ましい。
(substrate)
The substrate is not particularly limited as long as it can support the core layer and the clad layer. The material of the substrate is also not particularly limited as long as it does not interfere with the object of the present invention, and may be a known substrate, an organic compound, or an inorganic compound. It may be a porous structure. The shape of the substrate may be any shape, and is effective for all shapes. Cylindrical, helical, spherical, ring-shaped, etc. are mentioned, but in the embodiment of the present invention, the substrate is preferable. The thickness of the substrate is not particularly limited in the embodiments of the present invention, but is preferably 10 μm to 100 mm, more preferably 100 μm to 10 mm.

前記基板は、板状であって、前記シリコン酸化膜の支持体となるものであれば特に限定されない。絶縁体基板であってもよいし、半導体基板であってもよいし、金属基板や導電性基板であってもよい。また、これらの表面の一部または全部の上に、金属膜、半導体膜、導電性膜および絶縁性膜の少なくとも1種の膜が形成されているものも、前記基板として好適に用いることができる。本発明の実施態様においては、前記基板が、ガラス基板であるのが好ましく、また、金属膜、半導体膜、導電性膜および絶縁性膜の少なくとも1種の膜を表面に有するガラス基板であるのも好ましい。前記金属膜の構成金属としては、例えば、ガリウム、鉄、インジウム、アルミニウム、バナジウム、チタン、クロム、ロジウム、ニッケル、コバルト、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、シリコン、イットリウム、ストロンチウムおよびバリウムから選ばれる1種または2種以上の金属などが挙げられる。半導体膜の構成材料としては、例えば、シリコン、ゲルマニウムのような元素単体、周期表の第3族~第5族、第13族~第15族の元素を有する化合物、金属酸化物、金属硫化物、金属セレン化物、または金属窒化物等が挙げられる。また、前記導電性膜の構成材料としては、例えば、スズドープ酸化インジウム(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)、ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)、酸化スズ(SnO)、酸化インジウム(In)、酸化タングステン(WO)などが挙げられるが、本発明の実施態様においては、導電性酸化物からなる導電性膜であるのが好ましく、スズドープ酸化インジウム(ITO)膜であるのがより好ましい。前記絶縁性膜の構成材料としては、例えば、酸化アルミニウム(Al)、酸化チタン(TiO)、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(Si)、酸窒化シリコン(Si)などが挙げられる。 The substrate is not particularly limited as long as it has a plate shape and serves as a support for the silicon oxide film. It may be an insulator substrate, a semiconductor substrate, a metal substrate, or a conductive substrate. In addition, a substrate having at least one film selected from a metal film, a semiconductor film, a conductive film and an insulating film formed on part or all of these surfaces can also be suitably used as the substrate. . In an embodiment of the present invention, the substrate is preferably a glass substrate, and is a glass substrate having on its surface at least one film selected from a metal film, a semiconductor film, a conductive film and an insulating film. is also preferred. The constituent metal of the metal film is, for example, one selected from gallium, iron, indium, aluminum, vanadium, titanium, chromium, rhodium, nickel, cobalt, zinc, magnesium, calcium, silicon, yttrium, strontium and barium, or Two or more kinds of metals and the like are included. Examples of constituent materials of the semiconductor film include simple elements such as silicon and germanium, compounds containing elements of Groups 3 to 5 and Groups 13 to 15 of the periodic table, metal oxides, and metal sulfides. , metal selenide, or metal nitride. Examples of the constituent material of the conductive film include tin-doped indium oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), aluminum-doped zinc oxide (AZO), gallium-doped zinc oxide (GZO), tin oxide (SnO 2 ), Examples include indium oxide (In 2 O 3 ) and tungsten oxide (WO 3 ). More preferably it is a membrane. Materials constituting the insulating film include, for example, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxynitride (Si 4 O 5 N 3 ) and the like.

なお、金属膜、半導体膜、導電性膜および絶縁性膜の形成手段は、特に限定されず、公知の手段であってよい。このような形成手段としては、例えば、ミストCVD法、スパッタ法、CVD法(気相成長法)、SPD法(スプレー熱分解堆積法)、蒸着法、ALD(原子層堆積)法、塗布法(例えばディッピング、滴下、ドクターブレード、インクジェット、スピンコート、刷毛塗り、スプレー塗装、ロールコーター、エアーナイフコート、カーテンコート、ワイヤーバーコート、グラビアコート、インクジェット塗布等)などが挙げられる。 The means for forming the metal film, the semiconductor film, the conductive film, and the insulating film is not particularly limited, and known means may be used. Examples of such forming means include mist CVD method, sputtering method, CVD method (vapor phase growth method), SPD method (spray pyrolysis deposition method), vapor deposition method, ALD (atomic layer deposition) method, coating method ( For example, dipping, dropping, doctor blade, inkjet, spin coating, brush coating, spray coating, roll coater, air knife coating, curtain coating, wire bar coating, gravure coating, inkjet coating, etc.).

また、本発明の実施態様においては、前記コア層および前記クラッド層を、前記基体上に直接成膜してもよいし、バッファ層(緩衝層)や応力緩和層等の他の層を介して成膜してもよい。バッファ層(緩衝層)や応力緩和層等の他の層の形成手段は、特に限定されず、公知の手段であってよいが、本発明の実施態様においては、ミストCVD法が好ましい。 Further, in the embodiment of the present invention, the core layer and the clad layer may be formed directly on the substrate, or may be formed via other layers such as a buffer layer (buffer layer) and a stress relaxation layer. A film may be formed. The means for forming other layers such as the buffer layer (buffer layer) and the stress relaxation layer is not particularly limited, and known means may be used. In the embodiment of the present invention, the mist CVD method is preferred.

本発明の実施態様においては、前記光導波路の形状は、特に限定されず、公知の形状であってよい。前記光導波路の形状としては、例えば、スラブ型、埋め込み型、半埋め込み型、リッジ型等が挙げられる。 In the embodiment of the present invention, the shape of the optical waveguide is not particularly limited, and may be a known shape. Examples of the shape of the optical waveguide include slab type, embedded type, semi-embedded type, and ridge type.

また、前記クラッド層および前記コア層を形成する順番等は、特に限定されないが、本発明の実施態様においては、例えば、図2に示すようなスラブ型の光導波路を製造する場合には、前記基体23上に、下部クラッド層21aを形成し、得られた下部クラッド層21a上に、前記コア層22を形成し、ついで、前記コア層22上に上部クラッド層22bを形成することにより、前記光導波路を製造するのが好ましい。また例えば、図3に示すような埋め込み型の光導波路を製造する場合には、前記基体23上に、下部クラッド層21aを形成し、得られた下部クラッド層上21aに、前記コア層22を、公知のパターン形成手段等を用いてパターン状に形成し、ついで、前記コア層上22に上部クラッド層21bを形成して前記コア層22を埋め込むことにより、前記光導波路を製造するのが好ましい。前記パターン形成手段としては、例えば、反応性イオンエッチング、ホトリソグラフィー法、インプリンティング法、フォトブリーチング法等が挙げられる。なお、本発明の実施態様においては、前記下部クラッド層21aとして、前記基体23を用いるのも好ましい。 The order of forming the cladding layer and the core layer is not particularly limited. The lower clad layer 21a is formed on the substrate 23, the core layer 22 is formed on the obtained lower clad layer 21a, and the upper clad layer 22b is formed on the core layer 22, whereby the above-described It is preferred to manufacture optical waveguides. Further, for example, when manufacturing an embedded optical waveguide as shown in FIG. It is preferable to fabricate the optical waveguide by forming a pattern using a known pattern forming means or the like, then forming an upper cladding layer 21b on the core layer 22 and embedding the core layer 22 therein. . Examples of the pattern forming means include reactive ion etching, photolithography, imprinting, and photobleaching. In the embodiment of the present invention, it is also preferable to use the substrate 23 as the lower clad layer 21a.

また、本発明の実施態様においては、前記コア層および前記クラッド層を含む積層体上に、さらに電極を設けてもよい。前記電極は、本発明においては、特に限定されず、公知のものであってよい。前記電極としては、例えば、ITO、金、銀、クロム、アルミニウム、チタン、IZO、またはアルミニウムドープ酸化亜鉛等が挙げられる。また、前記電極の形成手段も特に限定されず、公知の手段を用いることができる。前記電極の形成手段としては、例えば、ミストCVD法、スパッタ法やCVD法(気相成長法)、SPD法(スプレー熱分解堆積法)等が挙げられる。 Moreover, in the embodiment of the present invention, an electrode may be further provided on the laminate including the core layer and the clad layer. The electrodes are not particularly limited in the present invention, and may be known ones. Examples of the electrodes include ITO, gold, silver, chromium, aluminum, titanium, IZO, and aluminum-doped zinc oxide. Also, the means for forming the electrodes is not particularly limited, and known means can be used. Examples of means for forming the electrodes include a mist CVD method, a sputtering method, a CVD method (vapor deposition method), and an SPD method (spray pyrolysis deposition method).

上記のようにして成膜することで、透明性等の光学特性に優れた良質な光導波路を、少ない工程で容易に製造することができる。また、前記コア層および前記クラッド層の厚さも、成膜時間を調整することにより、容易に調整することができる。また、前記コア層および前記クラッド層の屈折率も、前記成膜温度等を調整したり、前記酸化剤の濃度を調節したりすること等により、容易に調整することができる。 By forming the film as described above, a high-quality optical waveguide having excellent optical properties such as transparency can be easily manufactured in a small number of steps. Also, the thicknesses of the core layer and the clad layer can be easily adjusted by adjusting the film formation time. Also, the refractive indices of the core layer and the clad layer can be easily adjusted by adjusting the film formation temperature or the like, adjusting the concentration of the oxidizing agent, or the like.

本発明の製造方法によって得られた光導波路は、例えば、例えば、携帯電話、ゲーム機、ルーター装置、WDM(波長分割多重方式)装置、パソコン、テレビ、ホーム・サーバー等の電子機器類に好適に用いることができる。 The optical waveguide obtained by the manufacturing method of the present invention is suitable for electronic devices such as mobile phones, game machines, router devices, WDM (wavelength division multiplexing) devices, personal computers, televisions, and home servers. can be used.

以下、図2に示すスラブ型の光導波路を製造した例を用いて本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 An embodiment of the present invention will be described below using an example of manufacturing a slab type optical waveguide shown in FIG. 2, but the present invention is not limited to this.

(実施例1)
1.成膜装置
図1を用いて、本実施例で用いたミストCVD装置(1)を説明する。ミストCVD装置(1)は、キャリアガスを供給するキャリアガス源(2a、12a)と、キャリアガス源(2a、12a)から送り出されるキャリアガスの流量を調節するための流量調節弁(3a、13a)と、原料溶液(4a、14a)が収容されるミスト発生源(4、14)と、水(5a、15a)が入れられている容器(5、15)と、容器(5、15)の底面に取り付けられた超音波振動子(6、16)と、成膜室(7)と、ミスト発生源(4、14)から基板(10)付近までをつなぐ供給管(9、19)と、成膜室(7)内に設置されたホットプレート(8)とを少なくとも備えている。なお、ホットプレート(8)上には、基板(10)が設置されている。また、原料溶液(4a、14a)は、2種類あり、それぞれ、キャリアガス源(2a、12a)、キャリアガス(希釈)源(2b、12b)、流量調節弁(3a、3b、13a、13b)、ミスト発生源(4、14)、容器(5、15)、超音波振動子(6、16)、供給管(9、19)が備え付けられている。
(Example 1)
1. Film Forming Apparatus A mist CVD apparatus (1) used in this example will be described with reference to FIG. The mist CVD apparatus (1) includes carrier gas sources (2a, 12a) for supplying a carrier gas, and flow control valves (3a, 13a) for adjusting the flow rate of the carrier gas sent from the carrier gas sources (2a, 12a). ), mist generating sources (4, 14) containing raw material solutions (4a, 14a), containers (5, 15) containing water (5a, 15a), and containers (5, 15) Ultrasonic vibrators (6, 16) attached to the bottom surface, a film forming chamber (7), supply pipes (9, 19) connecting mist generation sources (4, 14) to the vicinity of the substrate (10), At least a hot plate (8) installed in the deposition chamber (7). A substrate (10) is placed on the hot plate (8). There are two types of raw material solutions (4a, 14a), which are carrier gas sources (2a, 12a), carrier gas (dilution) sources (2b, 12b), and flow control valves (3a, 3b, 13a, 13b). , a mist source (4, 14), a container (5, 15), an ultrasonic transducer (6, 16) and a supply pipe (9, 19).

2.原料溶液の作製
2-1.第1の原料溶液の作製
ポリシラザンの濃度が1.6体積%となるように、ポリシラザンと酢酸ブチルとを混合し、第1の原料溶液を得た。
2-2.第2の原料溶液の作製
過酸化水素水と蒸留水とを混合し、第2の原料溶液(コア層用)を得た。また、過酸化水素水濃度を第2の原料溶液(コア層用)よりも低くした第2の原料溶液(クラッド層用)を得た。
2. Preparation of raw material solution 2-1. Preparation of First Raw Material Solution Polysilazane and butyl acetate were mixed so that the concentration of polysilazane was 1.6% by volume to obtain a first raw material solution.
2-2. Preparation of Second Raw Material Solution Aqueous hydrogen peroxide and distilled water were mixed to obtain a second raw material solution (for core layer). Also, a second raw material solution (for clad layer) was obtained in which the concentration of aqueous hydrogen peroxide was lower than that of the second raw material solution (for core layer).

3.成膜準備
上記2-1.で得られた第1の原料溶液4aを、第1のミスト発生源4内に収容した。また、上記2-2.で得られた第2の原料溶液(コア層用)14aを第2のミスト発生源14内に収容した。次に、基板10として、ガラス基板(下部クラッド層)をホットプレート8上に設置し、ホットプレート8を作動させて基板10の温度を70℃にまで昇温させた。次に、流量調節弁3aおよび13aを開いて、キャリアガス源であるキャリアガス供給手段2aおよび12aからキャリアガスを成膜室7内に供給し、成膜室7の雰囲気をキャリアガスで十分に置換した後、キャリアガスの流量を1.0L/分に調節した。なお、キャリアガスとして窒素を用いた。
3. Film formation preparation 2-1. The first raw material solution 4 a obtained in 1. was accommodated in the first mist generation source 4 . In addition, the above 2-2. The second raw material solution (for core layer) 14a obtained in 1. was placed in the second mist generating source . Next, as the substrate 10, a glass substrate (lower clad layer) was placed on the hot plate 8, and the hot plate 8 was operated to raise the temperature of the substrate 10 to 70.degree. Next, the flow control valves 3a and 13a are opened to supply the carrier gas from the carrier gas supply means 2a and 12a, which are carrier gas sources, into the film forming chamber 7, and the atmosphere of the film forming chamber 7 is sufficiently filled with the carrier gas. After replacement, the carrier gas flow rate was adjusted to 1.0 L/min. Nitrogen was used as a carrier gas.

4.コア層の形成
次に、超音波振動子6を2.4MHzで振動させ、その振動を、水(5a、15a)を通じて原料溶液(4a、14a)に伝播させることによって、原料溶液(4a、14a)を霧化させてミスト(4b、14b)を生成させた。このミスト(4b、14b)にキャリガスを供給し、該キャリアガスによって、供給管(9、19)内を通ってミスト(4b、14b)を基板10へと搬送した。なお、ミスト4bおよびミスト14bは、該キャリアガスによる搬送中に混合されて、基板10へと搬送された。そして、搬送後、大気圧下、70℃にて、基板10近傍でミストが熱反応して、基板10上にコア層が形成され、コア層付きの基板を得た。なお、得られたコア層の厚さは300nmであり、成膜時間は、20分であった。
4. Formation of core layer Next, the ultrasonic oscillator 6 is vibrated at 2.4 MHz, and the vibration is propagated to the raw material solutions (4a, 14a) through the water (5a, 15a), thereby obtaining the raw material solutions (4a, 14a). ) was atomized to produce a mist (4b, 14b). A carrier gas was supplied to the mists (4b, 14b), and the mists (4b, 14b) were transported to the substrate 10 through the supply pipes (9, 19) by the carrier gas. The mist 4b and the mist 14b were mixed during transportation by the carrier gas and transported to the substrate 10. FIG. After transportation, the mist thermally reacted in the vicinity of the substrate 10 at 70° C. under atmospheric pressure to form a core layer on the substrate 10, thereby obtaining a substrate with a core layer. The thickness of the obtained core layer was 300 nm, and the film formation time was 20 minutes.

5.クラッド層(上部クラッド層)の形成
第2の原料溶液として、第2の原料溶液(クラッド層用)を用いたこと、基板として、上記4.で得られたコア層付きの基板を用いたこと以外は、上記4.と同様にして成膜を行い、コア層付きの基板上にクラッド層(上部クラッド層)を形成した。なお、得られたクラッド層(上部クラッド層)の厚さは300nmであり、成膜時間は20分であった。
5. Formation of clad layer (upper clad layer) As the second raw material solution, the second raw material solution (for the clad layer) is used. Except for using the substrate with the core layer obtained in 4. above. A clad layer (upper clad layer) was formed on the substrate with the core layer by forming a film in the same manner as in the above. The obtained clad layer (upper clad layer) had a thickness of 300 nm, and the film formation time was 20 minutes.

6.評価
得られた光導波路は、ガラス基板(下部クラッド層)とコア層、およびコア層と上部クラッド層との密着性にそれぞれ優れていた。また、得られた積層体につき、分光光度計を用いて光透過率を測定した結果、光透過率は89%であり、優れた透明性を有していた。
6. Evaluation The obtained optical waveguide was excellent in adhesion between the glass substrate (lower clad layer) and the core layer, and between the core layer and the upper clad layer. Moreover, as a result of measuring the light transmittance of the obtained laminate using a spectrophotometer, the light transmittance was 89%, indicating excellent transparency.

本発明の成膜方法は、透明性等の光学特性に優れた良質な光導波路を、工業的有利に製造することができる光導波路を用いる種々の製造分野に利用可能である。本発明の製造方法によれば、特に、低温、大気圧下および非真空で光導波路を製造することができ、焼結工程も不要であるため、基板等の制限も特になく、本発明により得られた光導波路を、電子機器等に好適に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The film forming method of the present invention can be used in various manufacturing fields using optical waveguides, in which optical waveguides with excellent optical properties such as transparency can be manufactured with industrial advantage. According to the manufacturing method of the present invention, an optical waveguide can be manufactured at a low temperature, under atmospheric pressure, and in a non-vacuum, and a sintering process is not required. The optical waveguide thus formed can be suitably used in electronic equipment and the like.

1 ミストCVD装置
2a (第1の)キャリアガス源
3a (第1の)流量調節弁
4 (第1の)ミスト発生源
4a (第1の)原料溶液
4b (第1の)ミスト
5 (第1の)容器
5a (第1の)水
6 (第1の)超音波振動子
7 成膜室
8 ホットプレート
9 (第1の)供給管
10 基板
12a (第2の)キャリアガス源
13a (第2の)流量調節弁
14 (第2の)ミスト発生源
14a (第2の)原料溶液
14b (第2の)ミスト
15 (第2の)容器
15a (第2の)水
16 (第2の)超音波振動子
19 (第2の)供給管
21a 下部クラッド層
21b 上部クラッド層
22 コア層
23 基体

1 mist CVD apparatus 2a (first) carrier gas source 3a (first) flow control valve 4 (first) mist generation source 4a (first) raw material solution 4b (first) mist 5 (first container 5a (first) water 6 (first) ultrasonic transducer 7 deposition chamber 8 hot plate 9 (first) supply pipe 10 substrate 12a (second) carrier gas source 13a (second (second) source of mist 14a (second) source solution 14b (second) mist 15 (second) container 15a (second) water 16 (second) over Sonic transducer 19 (second) supply pipe 21a lower clad layer 21b upper clad layer 22 core layer 23 substrate

Claims (8)

少なくともコア層とクラッド層とを形成して光導波路を製造する方法であって、前記コア層およびクラッド層の形成を、コア層の前駆体を含む原料溶液およびクラッド層の前駆体を含む原料溶液をそれぞれ霧化または液滴化し、得られたそれぞれのミストまたは液滴にキャリアガスを供給し、該キャリアガスでもって前記ミストまたは前記液滴をそれぞれ基体まで搬送し、ついで、前記ミストまたは前記液滴を前記基体上で熱反応させることにより行うことを特徴とする光導波路の製造方法。 A method for manufacturing an optical waveguide by forming at least a core layer and a clad layer, wherein the core layer and the clad layer are formed by using a raw material solution containing a core layer precursor and a raw material solution containing a clad layer precursor. is atomized or dropletized, a carrier gas is supplied to each of the obtained mists or droplets , the carrier gas is used to transport the mist or the droplets to the substrate, and then the mist or the liquid A method for manufacturing an optical waveguide, characterized in that the droplet is thermally reacted on the substrate. 前記コア層の前駆体が第1の金属を含む請求項1記載の製造方法。 2. The manufacturing method according to claim 1, wherein the core layer precursor comprises a first metal. 第1の金属が、周期律表第14族金属である請求項2記載の製造方法。 3. The manufacturing method according to claim 2, wherein the first metal is a Group 14 metal of the periodic table. 前記クラッド層の前駆体が第2の金属を含む請求項1~3のいずれかに記載の製造方法。 4. The manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the precursor of the clad layer contains a second metal. 第2の金属が、周期律表第14族金属である請求項4記載の製造方法。 5. The manufacturing method according to claim 4, wherein the second metal is a Group 14 metal of the periodic table. 前記霧化または前記液滴化を、超音波振動を用いて行う請求項1~5のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 5, wherein the atomization or the droplet formation is performed using ultrasonic vibration. 前記熱反応を、非酸素雰囲気下で行う請求項1~6のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 6, wherein the thermal reaction is performed in a non-oxygen atmosphere. 熱反応を、150℃以下の温度で行う請求項1~7のいずれかに記載の製造方法。
The production method according to any one of claims 1 to 7, wherein the thermal reaction is carried out at a temperature of 150°C or less.
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