JPH05221669A - 基板保持具及びそれを用いた焼結方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多孔質ガラス層を下向きにして基板を保持
し、その基板上に形成された多孔質ガラス層を歩留り良
好に透明ガラス化する。 【構成】 基板保持具において基板を係合させる面が上
向きの斜面となっており、その係合面に基板の端部を係
合させることにより、その基板を、その多孔質ガラス層
が形成された面が下方に向くようにして、この基板保持
具に保持させる。これにより、多孔質ガラス層が形成さ
れた面が、係合面に対して面でなくて線で接触するよう
になり、実質的には係合面が多孔質ガラス層に触れるこ
となく多孔質ガラス層を下向きに保持することができ
る。多孔質ガラス層を下向きに保持することができるの
で、塵埃等の異物が多孔質ガラス層に降下・付着しない
ように保ちながらその多孔質ガラス層の焼結・透明ガラ
ス化を行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、基板上に形成された
多孔質ガラス層を焼結透明化処理する際や半導体基板を
処理する際などにその基板を保持する基板保持具及びそ
の基板保持具を使用して基板上に形成された多孔質ガラ
ス層を焼結透明化処理する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信などに用いられる基板型光導波
路、とくに石英系の基板型光導波路は、スパッタ法等に
より基板上に直接石英系の透明ガラスを堆積してガラス
膜を作る方法や、基板上に一旦多孔質ガラス層を堆積し
た後、これを高温に加熱して焼結し、透明ガラス化する
方法などによって製造されている。

【０００３】後者の多孔質ガラス堆積・焼結による製造
方法では、多孔質ガラス層の形成された基板を焼結炉
（加熱炉）中に配置して加熱する必要があり、その際、
基板保持具として、従来では、図９、図１０、図１１に
示すような基板保持箱５が用いられている。図９は上か
ら見た上面図、図１０は正面から見た正面図、図１１は
右側方から見た側面図であり、内部の３側面にそれぞれ
係合用の突部５０が、上下に多数段に設けられていて、
図１２のように棚状に多数の基板３が配置される。

【０００４】図１２は多数の基板３が保持されている状
態の正面から見た正面図であり、基板３はその端部が突
部５０に係合することにより保持される。その際、基板
３の多孔質ガラス層３０が形成された面が上向きになる
ようにして配置される。これは下向きにすると多孔質ガ
ラス層３０の端部が突部５０の上面に接触するので、そ
れを避けるためである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
基板保持具では、被処理層が形成された表面が保持具に
接触しないようにその表面を上向きにして基板を保持す
る必要があり、そうすると塵埃等の異物が被処理層に載
り易くなり、それによってその層が損なわれ、製造歩留
りを向上させることができない、という問題があった。

【０００６】とくに、従来の基板保持具を用いて基板上
に形成された多孔質ガラス層を焼結する場合には問題で
ある。すなわち、多孔質ガラス層が上向きになるように
して基板が保持されるため、その多孔質ガラス層に塵埃
等の異物が降り積もることがある。このように異物が付
着すると、その近傍ではガラスに泡が発生したりひび割
れが生じ、表面が平坦で且つ不整のないガラス膜を基板
上の広い範囲にわたって作製することが困難となる。こ
の表面の不整が光導波路をなすリッジパターンの上に残
った場合は、光導波路形状の不整となり、これは、直接
導波損失につながる。つまり、石英系の基板型光導波路
を歩留り良好に製造するには、表面に不整のないガラス
膜が製造できるように焼結する必要がある。

【０００７】この発明は、上記に鑑み、被処理層を下向
きにして基板を保持することができ、それにより被処理
層に異物が降り注ぐことを防ぎ、もって基板処理の歩留
りを向上させることができる、基板保持具を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】また、この発明は、上記の基板保持具を用
いて、基板上に形成された多孔質ガラス層を歩留り良好
に透明ガラス化することができる、焼結方法を提供する
ことをも目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による基板保持具では、基板を係合させる
面が上向きの斜面となっていることが特徴となってい
る。このように基板に対する係合面が上向きの斜面とな
っていることにより、この係合面に基板が係合させられ
るとき、両者は線で接触することになる。そのため、こ
の基板保持具により、被処理層を下向きにして基板を保
持させても、被処理層が保持具に接触して不具合を生じ
ることがなくなる。すなわち、基板表面の被処理層を下
向きにしても、その被処理層が基板保持具に実質的に触
れることなく、これを保持することができる。そこで、
基板表面の被処理層に対する塵埃等の異物の降下・付着
を避けながらその処理を行なうことが可能となる。

【００１０】また、この発明による、上記の基板保持具
を用いた焼結方法では、基板保持具の斜面となっている
基板係合面に基板の端部を係合させることにより、その
基板を、その多孔質ガラス層が形成された面が下方に向
くようにして、該基板保持具に保持させて、加熱処理
し、該基板上に形成された多孔質ガラス層を焼結透明化
することが特徴となっており、このように多孔質ガラス
層を下向きに保持することができ、これにより塵埃等の
異物が多孔質ガラス層に降下・付着しないようにしてそ
の多孔質ガラス層の焼結・透明ガラス化ができるように
なる。その結果、ガラス層に異物が付着することによる
泡やひび割れの発生を防ぎながら焼結を行なうことがで
き、表面が平坦でしかも不整のない透明ガラス膜を基板
上広い範囲にわたり作製することができ、基板型光導波
路などを歩留り良好に製造することができる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照しながら詳細に説明する。図１はこの発明の一実施例
に係る基板保持具を示すものである。この基板保持具
は、全体としては図１のＡ、Ｂ、Ｃに示すように円形の
リング型に形成されており、その内側の面が上向きに傾
斜した係合面１１（図１のＢを参照）となっている基板
保持リング１として構成されている。この基板保持リン
グ１はたとえば石英により作られる。

【００１２】この基板保持リング１に基板を保持させる
場合、図２に示すように、基板３の被処理層であるたと
えば多孔質ガラス層３０が形成された側の表面を下向き
にして、その基板３の端部を係合面１１に係合させる。
この場合、基板３の端部は係合面１１に対して面でなく
線で接触し、そのため、実質的には多孔質ガラス層３０
が係合面１１に触れるという不都合を生じることなく、
多孔質ガラス層３０が下向きになるようにして基板３を
保持することができる。そこで、このように保持した状
態で加熱炉等で高温加熱処理することにより、多孔質ガ
ラス層３０に塵埃等の異物が降下・付着しないようにし
てその焼結処理を実施することができるようになる。

【００１３】図３、図４、図５、図６はこの発明の他の
実施例に係る基板保持具を示すものである。これらの図
に示された基板保持具は、棚状に基板を保持する箱状の
基板保持箱２として構成されている。この基板保持箱２
は、全体としては正面の１面のみが開口している６面体
（四角形の箱）であり、その内側の３側面にそれぞれ突
部２０が、上下に多数設けられている。そして、各突部
２０には上向きの斜面が係合面２１として形成されてい
る。この基板保持箱２は、少なくとも突部２０の部分が
たとえば石英で作られている。

【００１４】この基板保持箱２に基板３を保持させる場
合、図６に示すように開口した正面より基板３を挿入
し、その基板３の端部を突部２０に係合させる。基板３
の端部は突部２０の傾斜面である係合面２１に係合す
る。その結果、基板３の端部は係合面２１に対して面で
なく線で接触し、実質的には多孔質ガラス層３０が係合
面２１に触れるという不都合を生じることなく、多孔質
ガラス層３０が下向きになるようにして、この基板保持
箱２により多数の基板３を同時に保持することができ
る。そこで、このように基板保持箱２で多数の基板３を
保持した状態で加熱炉等で高温加熱処理することによ
り、多孔質ガラス層３０に塵埃等の異物が降下・付着し
ないようにして、多数の基板３における多孔質ガラス層
３０の焼結処理を同時に実施することができる。

【００１５】つぎに上記のような基板保持リング１又は
基板保持箱２を用いて基板３の１表面上に形成された多
孔質ガラス層３０を焼結処理する工程について説明す
る。ここでは、基板型光導波路を形成する工程の一部と
して上記の焼結処理工程を行なっている。すなわち、図
７に示すように、まず基板３の１表面上に下側のクラッ
ド用多孔質ガラス層３１とコア用多孔質ガラス層３２と
を順次形成する（同図Ａ及びＢ参照）。

【００１６】この多孔質ガラス層３１、３２を形成する
工程は、図８にも示すように、火炎加水分解用トーチ４
２に酸素と水素とを送り込んで酸水素火炎をつくり、そ
の火炎中に四塩化硅素等を導入して石英ガラス（二酸化
硅素）の微粒子を生成し、これを基板３の表面に吹き付
けて堆積させる方法によっている。ここでは、図８のよ
うにターンテーブル４１上に多数の基板３を配置し、タ
ーンテーブル４１が回転することによって、トーチ４２
と多数の基板３とが相対的に移動し、多数の基板３の上
に順次ガラス微粒子を堆積するようにしている。トーチ
４２からの火炎の先端付近に排気管４３が配置され、燃
焼排気ガス及び堆積しなかったガラス微粒子が図示しな
い排気ガス処理装置へと送られる。

【００１７】この実施例では基板３として直径３インチ
のシリコンウェハを用い、その表面上にまずSiO₂-P₂O₅-
B₂O₃系のクラッド用多孔質ガラス層３１を堆積し、つぎ
に組成を変えてコア用多孔質ガラス層３２を堆積した。

【００１８】こうして多孔質ガラス層３１、３２が形成
された多数の基板３を、図６のように基板保持箱２に保
持させて、焼結雰囲気とした加熱炉に入れて１３００℃
で１２０分間加熱した。このとき基板３は多孔質ガラス
層３１、３２が下向きになった状態で保持されるが、基
板保持箱２の係合面２１が上向きの傾斜面となっている
ため実質的には多孔質ガラス層３１、３２が係合面２１
に触れることがない。このように多孔質ガラス層３１、
３２を下向きにした状態で加熱することができたので、
多孔質ガラス層３１、３２上に塵埃等の異物が降下して
付着することを避けることができた。

【００１９】この焼結工程により、図７のＣのようにク
ラッド用透明化ガラス層３３とコア用透明化ガラス層３
４とが形成できた。

【００２０】つぎに図７のＤに示すように、コア用透明
化ガラス層３４の表面全面にスパッタ法によってマスク
層３５を形成する。そして、図７のＥのようにそのマス
ク層３５の上に、フォトリソグラフィにより所定パター
ンのフォトマスク３６を形成した後、図７のＦのように
ＲＩＥ法によるエッチングによってマスク層３５を所定
のパターン通りに残し、さらに、図７のＧのようにコア
用透明化ガラス層３４をＲＩＥ法によってエッチング
し、コア用透明化ガラス層３４を上記のパターンにした
がって残し、所定形状のリッジパターンを形成して光導
波路とした。

【００２１】その後、再び上記のガラス微粒子堆積工程
によって、この基板３の表面上に、上側のクラッド用多
孔質ガラス層３７を図７のＨのように形成する。さらに
その後、多数の基板３を基板保持箱２によって保持し、
上記と同様に焼結・透明ガラス化処理を行ない、図７の
Ｉに示すように上側クラッドとなる透明化ガラス層３８
を作った。こうして石英系ガラスの基板型光導波路を形
成した。

【００２２】この場合、２度の焼結工程は塵埃等の異物
が付着しづらい状態で行なうことができ、透明ガラス層
の表面の不整がリッジパターン上に残る確率は非常に少
なくなり、導波損失の少ない石英系ガラスの基板型光導
波路を良好な歩留りで製造できる。

【００２３】なお、上記の実施例では基板表面に形成さ
れた多孔質ガラス層を焼結処理する場合にその基板を基
板保持リング１または基板保持箱２で保持することとし
て説明したが、これらの基板保持リング１または基板保
持箱２は、塵埃等をきらう半導体関係の基板を処理する
際にその基板を保持するのにも使用することができる。
たとえば、フォトリソグラフィに用いるフォトレジスト
のプリベークやポストベーク等の乾燥工程などで、被処
理層が下向きになるように基板を保持することができる
ので、その被処理層に塵埃等の異物が降下して付着する
ことを避けながらその基板の被処理層を処理することが
可能となる。

【００２４】また、基板保持具の具体的形状は、上記の
基板保持リング１や基板保持箱２以外に種々のものとす
ることができることはもちろんである。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の基板保
持具によれば、被処理層を下向きにして基板を保持する
ことができ、それにより被処理層に異物が降り注いで付
着することを防ぎ、その結果、基板処理の歩留りを向上
させることができる。さらに、上記の基板保持具を用い
て基板を保持することにより、その基板の多孔質ガラス
層を下向きにしながら焼結処理ができ、歩留り良好に透
明ガラス化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る基板保持リングの上
面、断面、側面を示す図。

【図２】同実施例の基板保持リングに基板を保持させた
状態を示す断面図。

【図３】他の実施例を上から見た上面図。

【図４】同実施例を正面から見た正面図。

【図５】同実施例を側面から見た側面図。

【図６】同実施例において基板を保持した状態の正面
図。

【図７】一実施例に係る基板型光導波路の製造工程の各
工程を示す断面図。

【図８】同実施例でのガラス微粒子堆積工程を示す斜視
図。

【図９】従来例を上から見た上面図。

【図１０】同従来例を正面から見た正面図。

【図１１】同従来例を側面から見た側面図。

【図１２】同従来例において基板を保持した状態の正面
図。

【符号の説明】

１ 基板保持リング １１、２１ 係合面 ３ 基板 ３０ 多孔質ガラス層 ２ 基板保持箱 ２０、５０ 突部 ３１、３７ クラッド用多孔質ガラス層 ３２ コア用多孔質ガラス層 ３３、３８ クラッド用透明化ガラス層 ３４ コア用透明化ガラス層 ３５ マスク層 ３６ フォトマスク ４１ ターンテーブル ４２ 火炎加水分解用トーチ ４３ 排気管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を係合させる面が上向きの斜面とな
   っていることを特徴とする基板保持具。
2. 【請求項２】 基板保持具の斜面となっている基板係合
   面に基板の端部を係合させることにより、該基板を、そ
   の多孔質ガラス層が形成された面が下方に向くようにし
   て、該基板保持具に保持させて、加熱処理し、該基板上
   に形成された多孔質ガラス層を焼結透明化することを特
   徴とする焼結方法。