JPH05186233A - 酸化物ガラス薄膜の製造方法及び装置 - Google Patents

酸化物ガラス薄膜の製造方法及び装置

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JPH05186233A
JPH05186233A JP392492A JP392492A JPH05186233A JP H05186233 A JPH05186233 A JP H05186233A JP 392492 A JP392492 A JP 392492A JP 392492 A JP392492 A JP 392492A JP H05186233 A JPH05186233 A JP H05186233A
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JP
Japan
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thin film
oxide glass
glass fine
thickness
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Pending
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JP392492A
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Masahide Saito
真秀 斉藤
Haruhiko Aikawa
晴彦 相川
Hiroo Kanamori
弘雄 金森
Akira Urano
章 浦野
Chizai Hirose
智財 広瀬
Shinji Ishikawa
真二 石川
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/14Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
    • C03B19/1484Means for supporting, rotating or translating the article being formed
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/14Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
    • C03B19/1415Reactant delivery systems
    • C03B19/1423Reactant deposition burners
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00Glass deposition burners
    • C03B2207/70Control measures

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  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所望の厚さの酸化物ガラス薄膜を製造しうる
方法及び装置。 【構成】 トーチ13に燃料および原料ガスを供給する
ことにより、ガラス微粒子を回転するターンテーブル1
2上の基板11表面に堆積する。この場合、光源23か
ら基板11aに検査光を照射するとともに、ディテクタ
25及び計器26の出力に基づいて基板11aを透過し
た光の減光を測定しているので、基板11a上に形成さ
れたガラス微粒子層の厚みを正確に測定できる。すなわ
ち、ガラス微粒子層の成長にともなって増大する散乱の
度合いはガラス微粒子層の膜厚に比例するので、ディテ
クタ25で検出される減光をモニタすることによって、
形成されているガラス微粒子層の厚みを正確に決定する
ことができる。したがって、各透明石英基板11上に堆
積される酸化物ガラス微粒子層を、一定の厚みにするこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光導波路等を形成する
ために用いる酸化物ガラス薄膜の製造方法及び装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来の酸化物ガラス薄膜の製造
方法を実施するための装置を示す。反応容器6内のター
ンテーブル2上には複数の基板1が載置される。これら
の基板1には、トーチ3からの火炎流にともなってガラ
ス微粒子が堆積される。基板1に堆積されなかったガラ
ス微粒子や排気ガスは排気管4に吸引される。この場
合、基板1上にガラス微粒子を一様に堆積するため、基
板1を載置したターンテーブル2は、反応容器6に対し
て回転される。また、トーチ3もターンテーブル2の動
径方向に所定範囲で往復移動される。ターンテーブル2
には下部ヒータ5が設けられていて、ターンテーブル2
上の基板1を一様に加熱する。なお、従来例の具体的内
容については、特開昭58−105111号公報等に詳
しく記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来装置
の場合、ガラス微粒子層の形成中におけるその厚みの決
定は、トーチ3への原料・燃料の供給量、トーチ3の移
動速度、ターンテーブル2の回転数等の各種条件の調節
によって経験的に行われていたので、最終的に得られる
酸化物ガラス薄膜の厚みを十分に制御することが出来な
かった。
【0004】そこで、本発明は、ガラス微粒子層の形成
中におけるその厚みの測定精度を高めることによって、
所望の厚さを有する酸化物ガラス薄膜を製造しうる方法
及びその装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る酸化物ガラス薄膜の製造方法では、火
炎堆積法等を用いて酸化物ガラス微粒子を基板(例えば
透明石英基板)上に堆積して多孔質状の薄膜を形成した
後、基板を高温で加熱して多孔質状の薄膜を透明化す
る。さらに、かかる製造方法においては、多孔質状の薄
膜の形成の際に、基板を透過可能な検査光を基板に対し
て照射し、基板を透過した検査光の強度を測定し、さら
に、測定された検査光の強度に応じて基板上に形成され
た多孔質状の薄膜の厚さを制御することとしている。
【0006】また、本発明に係る酸化物ガラス薄膜の製
造装置は、(a)火炎堆積法等を用いて酸化物ガラス微
粒子を基板(例えば透明石英基板)上に堆積して多孔質
状の薄膜を形成する堆積手段と、(b)多孔質状の薄膜
の形成の際に、基板を透過可能な検査光を基板に対して
照射するHe−Neレーザ等の光源と、(c)基板を透
過した検査光の強度を測定する光強度検出手段とを備え
ることとしている。
【0007】
【作用】上記酸化物ガラス薄膜の製造方法によれば、多
孔質状の薄膜の形成の際に、検査光を基板に対して照射
するとともに、この基板を透過した検査光の強度を測定
して形成中の多孔質状の薄膜の厚さを制御することとし
ている。このため、ガラス多孔質状の薄膜の形成中にお
けるその厚みの測定精度を高めることができ、所望の厚
さを有する酸化物ガラス薄膜を提供することができる。
【0008】また、上記酸化物ガラス薄膜の製造装置に
よれば、多孔質状の薄膜の形成の際に、光源が検査光を
基板に対して照射するとともに、光強度検出手段がこの
基板を透過した検査光の強度を測定することとしてい
る。このため、光強度検出手段の出力に応じて形成中の
多孔質状の薄膜の厚さを精度よく測定することができ、
さらには、所望の厚さを有する酸化物ガラス薄膜を提供
することができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。
【0010】図1は、実施例に係る酸化物ガラス薄膜の
製造装置の構成を示した図である。トーチ13には燃料
および原料ガスが供給される。このトーチ13からは、
燃料ガスによって生じた酸水素炎と、これによって原料
ガスから合成された酸化物ガラス微粒子とが、ターンテ
ーブル12上に配置された各透明石英基板11上に供給
される。これにより、各透明石英基板11上に酸化物ガ
ラス微粒子層が形成される。
【0011】各透明石英基板11上にガラス微粒子を均
一に供給し堆積させるため、透明石英基板1を支持する
ターンテーブル12は水平面内で回転する。また、トー
チ13もターンテーブル12の回転の半径方向に往復移
動する。この結果、トーチ13はターンテーブル12に
対して2次元的に走査されることとなる。さらに、各透
明石英基板11の温度を一定に保つため、ターンテーブ
ル12の底面には不図示の下部ヒータが固設されてい
る。
【0012】なお、外気の流入を防止し、雰囲気温度を
一定に保つための反応容器ついては、従来のものとほぼ
同様の構成を有するので図中から省略している。また、
堆積されなかったガラス微粒子や排気ガスを反応容器内
から吸引するとともに、排気処理装置にて処理する排気
系ついても、従来のものとほぼ同様の構成を有するので
図中から省略している。
【0013】反応容器を覆うマッフル炉の外側に設けら
れたHe−Neレーザ23からは、一定強度の検査光
が、ターンテーブル12上に配置された透明石英基板1
1内の一つである比較試料11aに照射される。このH
e−Neレーザ23は、制御装置24によってその出力
等をコントロールされる。また、He−Neレーザ23
が発生する検査光の波長は632nmである。
【0014】図2は、ターンテーブル12、He−Ne
レーザ23等の位置関係を示した拡大図である。図に示
すように、ターンテーブル12は比較試料11aの下方
に開孔を有するので、この比較試料11aとその上に堆
積された酸化物ガラス微粒子層とを透過した検査光は、
ターンテーブル12下方のマッフル炉外に設けられたデ
ィテクタ25で検出される。ディテクタ25で電気信号
に変換された強度信号は、計器26にて増幅されるとと
もに、厚さを示す信号として表示される。
【0015】以下、図1の製造装置の動作について簡単
に説明する。トーチ13に燃料および原料ガスを供給す
ることにより、酸化物ガラス微粒子を各透明石英基板1
1上に堆積する。これと同時に、ターンテーブル12を
回転させ、かつ、トーチ13を往復移動させているの
で、トーチ13からの酸化物ガラス微粒子は各透明石英
基板11上に一様に供給される。
【0016】さらにこの場合、ディテクタ25の出力に
基づいて比較試料11a及び酸化物ガラス微粒子層31
aを透過した光の減光を測定しているので、酸化物ガラ
ス微粒子層31aの厚みを正確に測定できる。すなわ
ち、酸化物ガラス微粒子層の成長にともなって、かかる
酸化物ガラス微粒子層に起因する散乱が増大するが、こ
のような散乱の増大は酸化物ガラス微粒子層31aの膜
厚に比例するといえるので、ディテクタ25で検出され
る減光をモニタすることによって、形成されている酸化
物ガラス微粒子層の厚みを正確に決定することができ
る。この結果、比較試料11a、したがって各透明石英
基板11上に堆積される酸化物ガラス微粒子層31a
を、一定の厚みにすることができる。
【0017】この場合、酸化物ガラス微粒子層で散乱反
射される光を検出することも不可能ではないが、光量が
一般に不足してしまう。また、酸化物ガラス微粒子層で
干渉させた反射光を検出する方法も考えられないではな
いが、酸化物ガラス微粒子層がポーラスであることを考
慮すると、酸化物ガラス微粒子層の各点で反射が生じて
いると考えられるので、ほとんど干渉条件を特定するこ
とができない。したがって、実施例のように検査光を透
明石英基板に照射してその透過光を検出することが膜厚
の測定に不可欠となると考えられる。さらに、予備実験
によって酸化物ガラス微粒子層の厚みと検査光の減光と
の関係を予め正確に求めておくことが望ましい。
【0018】その後、各透明石英基板11を別の炉内で
高温に加熱し、堆積された酸化物ガラス微粒子層を透明
化して酸化物ガラス薄膜を得る。また、上記の動作を繰
り返して屈折率の異なる酸化物ガラス薄膜を形成し、さ
らにリソグラフィ技術とRIE等によるエッチングとを
組み合わせれば、各透明石英基板11上に光導波路を形
成することもできる。
【0019】以下、図1の製造装置を用いて行う具体的
製造方法について説明する。酸化物ガラス微粒子の多孔
質膜を堆積するにあたって、透明石英基板11としては
外径75mm、厚さ0.5mmの溶融石英基板を用い、
半径50cmのターンテーブル12上に配置した。
【0020】酸化物ガラス微粒子の堆積条件は、ターン
テーブル12の回転速度を5rpmとし、トーチ13の
移動速度を1mm/sとし、その移動量を150mmと
した。また、トーチ13に供給するO2 ガスを8l/m
inとし、H2 ガスを2.5l/minとした。このと
き、下部ヒータ20はターンテーブル16が800℃に
なるように設定した。ガラス原料は、次の条件でトーチ
13に供給した。
【0021】1)バッファ層用のガラス微粒子層 SiCl4 :250cc/min BCl3 : 10cc/min PCl3 : 25cc/min 1)コア層用のガラス微粒子層 SiCl4 :250cc/min GeCl4 : 40cc/min PCl3 : 20cc/min ガラス微粒子層の堆積に要した時間は、堆積開始時の溶
融石英基板の透過光を100%として、バッファ層用の
ガラス微粒子層を形成する場合には、透過光が40%に
減少するまでガラス微粒子層の堆積を続け、コア層用の
ガラス微粒子層を形成する場合には、透過光が13%に
減少するまでガラス微粒子層の堆積を続けた。結果的に
は、バッファ層用及びコア層用の各微粒子層の形成にそ
れぞれ45分及び29分かかった。
【0022】上記のようにして堆積した2重構造の多孔
質膜を、別に用意した電気炉中でH2 ガスおよびO2
スの混合ガス雰囲気下で透明ガラス化した。このとき、
炉内にH2 ガスを5l/min供給し、O2 ガスを0.
5l/min供給し、電気炉内を1300℃に保持し
た。実施例の方法によれば、サンプル数n=100(1
ロットあたり20個)に対してバッファ層及びコア層を
組み合わせたガラス膜厚を調べたところ、30μm±
0.3μmと良好なものであった。
【0023】本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。例えば、透明石英基板の代わりにシリコン基板、
サファイア基板等を用いることもできる。この場合、シ
リコン基板等を透過する波長の検査光を使用する必要が
ある。また、検査光が反応容器内に発生する光に埋もれ
てしまう可能性がある場合には、光源側にチョッパを設
け、ディテクタ側にロックインアンプ等を組み合わせて
微小信号を増幅することもできる。さらに、比較試料を
用いないで堆積されたガラス微粒子層の厚みを検出する
こともできる。具体的には、各透明石英基板の下方に開
孔を形成したり、この部分に溶融石英等の透明材料を用
いることによって、検査光が透過するようにする。この
場合、ターンテーブルとヒータとが相対的に回転するこ
とが望ましい。これは、開孔の形成や透明材料の使用に
よって、ターンテーブルに固設したヒータでは各透明石
英基板を一様に加熱できないと考えられるからである。
また、ロータリエンコーダ等を用いて各透明石英基板の
位置に同期して検査光を検出することが望ましい。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の酸化物ガ
ラス薄膜の製造方法及び装置によれば、多孔質状の薄膜
の形成の際に、検査光を基板に対して照射するととも
に、この基板を透過した検査光の強度を測定して形成中
の多孔質状の薄膜の厚さを制御することとしている。こ
のため、ガラス多孔質状の薄膜の形成中におけるその厚
みの測定精度を高めることができ、所望の厚さを有する
酸化物ガラス薄膜を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の酸化物ガラス薄膜の製造装置を示す
図。
【図2】図1の製造装置を一部拡大して示した図。
【図3】従来の酸化物ガラス薄膜の製造装置を示す図。
【符号の説明】
11…基板、12、13…堆積手段、23…光源、25
…光強度検出手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浦野 章 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 広瀬 智財 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 石川 真二 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化物ガラス微粒子を基板上に堆積して
    多孔質状の薄膜を形成した後、該基板を高温で加熱して
    前記多孔質状の薄膜を透明化する酸化物ガラス薄膜の製
    造方法において、 前記多孔質状の薄膜の形成の際に、前記基板を透過可能
    な検査光を前記基板に対して照射し、 前記基板を透過した前記検査光の強度を測定し、 測定された前記検査光の強度に応じて前記基板上に形成
    された多孔質状の薄膜の厚さを制御することを特徴とす
    る酸化物ガラス薄膜の製造方法。
  2. 【請求項2】 反応容器内に酸水素炎とともに原料を供
    給して酸化物ガラス微粒子を生成し、該酸化物ガラス微
    粒子を基板上に堆積して前記多孔質状の薄膜を形成する
    ことを特徴とする請求項1記載の酸化物ガラス薄膜の製
    造方法。
  3. 【請求項3】 前記基板は、透明石英基板であることを
    特徴とする請求項1記載の酸化物ガラス薄膜の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 酸化物ガラス微粒子を基板上に堆積して
    多孔質状の薄膜を形成する堆積手段と、 前記多孔質状の薄膜の形成の際に、前記基板を透過可能
    な検査光を前記基板に対して照射する光源と、 前記基板を透過した前記検査光の強度を測定する光強度
    検出手段と、 を備えることを特徴とする酸化物ガラス薄膜の製造装
    置。
  5. 【請求項5】 前記堆積手段は、反応容器内に酸水素炎
    とともに原料を供給して酸化物ガラス微粒子を生成し、
    該酸化物ガラス微粒子を基板上に堆積して前記多孔質状
    の薄膜を形成することを特徴とする請求項4記載の酸化
    物ガラス薄膜の製造装置。
  6. 【請求項6】 前記基板は、透明石英基板であり、前記
    光源はHe−Neレーザであることを特徴とする請求項
    4記載の酸化物ガラス薄膜の製造装置。
JP392492A 1992-01-13 1992-01-13 酸化物ガラス薄膜の製造方法及び装置 Pending JPH05186233A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100389577B1 (ko) * 2001-06-26 2003-06-27 주식회사 세미텔 반도체 웨이퍼의 균일 증착 시스템 및 그 기록매체
WO2022240550A1 (en) * 2021-05-10 2022-11-17 Applied Materials, Inc. Freeform optical substrates in waveguide displays

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KR100389577B1 (ko) * 2001-06-26 2003-06-27 주식회사 세미텔 반도체 웨이퍼의 균일 증착 시스템 및 그 기록매체
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US11720016B2 (en) 2021-05-10 2023-08-08 Applied Materials, Inc. Freeform optical substrates in waveguide displays

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