JPH06135728A - 酸化物ガラス薄膜の製造装置 - Google Patents

酸化物ガラス薄膜の製造装置

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JPH06135728A
JPH06135728A JP28894792A JP28894792A JPH06135728A JP H06135728 A JPH06135728 A JP H06135728A JP 28894792 A JP28894792 A JP 28894792A JP 28894792 A JP28894792 A JP 28894792A JP H06135728 A JPH06135728 A JP H06135728A
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JP
Japan
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substrate
oxide glass
thin film
turntable
glass thin
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Pending
Application number
JP28894792A
Other languages
English (en)
Inventor
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 Ogawa
信二 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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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

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 均質な酸化物ガラス薄膜の製造。 【構成】 ターンテーブル20を回転させ、トーチ14
を往復移動させつつ、トーチ14に原料ガス等を供給す
ることにより、酸化物ガラス微粒子を各基板18上に一
様に供給し堆積する。下部ヒータ22がターンテーブル
20に対して相対的に回転しているので、このターンテ
ーブル20を一様に加熱することができ、各基板18内
の温度とこれら相互の温度とを比較的均質に保つことが
できる。さらに、各基板18とターンテーブル20との
間にこれらに接して均熱板24が挟まれているので、タ
ーンテーブル20の半径方向の温度分布を各基板18ご
とにより均質なものとすることができ、各基板18上に
堆積される酸化物ガラス微粒子層を同一基板内あるいは
基板相互間で均質かつ一定の厚みにすることができる。
次に、各基板18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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光導波路等を構成する
ために用いる酸化物ガラス薄膜の製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図1は、酸化物ガラス薄膜の製造装置の
従来例を示す。反応容器6内には、トーチ3からのガラ
ス微粒子を堆積すべき複数の基板1が配置される。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。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は反応器
6に対して回転する。また、このターンテーブル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上に
載置された基板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
等に記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の装置で
は、ターンテーブル2と下部ヒータ5とが一体になって
いたため、ターンテーブル2の半径方向および周方向に
温度分布が生じやすかった。このため、基板1上に形成
すべきコア層用及びバッファ層用の多孔質ガラス体の膜
厚に不均質が生じていた。
【0004】そこで、本発明は、基板上に形成すべき多
孔質ガラス体の膜厚に生じる不均質等を低減することに
よって、より均質な酸化物ガラス薄膜を製造しうる装置
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装置は、
(a)トーチからの酸化物ガラス微粒子を堆積すべき基
板を反応容器内に支持するとともに、トーチに対して相
対的に回転するテーブルと、(b)基板を下方から加熱
するヒータ部材と、(c)基板とヒータ部材との間に配
置された均熱板とを備えることとしている。
【0006】
【作用】上記酸化物ガラス薄膜の製造装置では、基板と
ヒータ部材との間に均熱板を配置している。このため、
テーブルの回転軸を中心とした円周上あるいはその動径
上の各位置で、基板の温度分布を一様に保つことができ
る。この結果、基板上に堆積される酸化物ガラス微粒子
層の厚みを一様に保つことができ、さらに酸化物ガラス
微粒子層をより均質なものとすることができる。
【0007】この場合、均熱板をテーブル上に配置し、
この均熱板上に基板を載置するならば、均熱板が基板に
近接することとなるので、基板をより均質な温度に保つ
ことができる。また、均熱板をテーブルとヒータ部材と
の間に配置するならば、トーチからの火炎がテーブルに
よって遮られることとなるので、均熱板の腐蝕が余り問
題とならない。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。
【0009】図2は、第1実施例に係る酸化物ガラス薄
膜の製造装置の構造を示した側方断面図である。反応容
器12内には、トーチ14のガス噴出口と排気管16の
吸入口とが設けられている。トーチ14には燃料および
原料ガスが供給される。トーチ14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基板18上に供給され
る。この基板18上に堆積されなかったガラス微粒子や
排気ガスは排気管16に吸引される。
【0010】各基板18は、ガラス微粒子堆積時におけ
る基板温度を均一に保つため、SiC等の材料を円板状
に加工した均熱板24を介してターンテーブル20上に
支持されている。すなわち、ターンテーブル20上には
均熱板24が適当な間隔で配置され、各均熱板24上に
は各基板18がそれぞれ載置されている。
【0011】ターンテーブル20は水平面内で回転し、
トーチ14はターンテーブル20の回転の半径方向に往
復移動する。この結果、トーチ14は、ターンテーブル
20に対して2次元的に走査されることとなる。ターン
テーブル20の回転速度は、回転装置21によって制御
されている。すなわち、回転装置21の動力は、ターン
テーブル20の回転軸の下端に設けられたギアを介して
ターンテーブル20に伝達され、ターンテーブル20を
一定速度で回転させる。
【0012】ターンテーブル20の下方には、ターンテ
ーブル20上に支持された各基板18を一定の高温に保
つため、熱線を発生する下部ヒータ22が設けられてい
る。この下部ヒータ22は、ターンテーブル20に近接
するが、ターンテーブル20とは接しておらず、反応容
器12側に固定されている。このため、下部ヒータ20
はターンテーブル20に対して相対的に回転している。
【0013】以下、図2の装置を用いた酸化物ガラス薄
膜の製造方法について簡単に説明する。まず、トーチ1
4に燃料および原料ガスを供給することにより、酸化物
ガラス微粒子を各基板18上に堆積する。これと同時
に、ターンテーブル20を回転させ、かつ、トーチ14
を往復移動させているので、トーチ14からの酸化物ガ
ラス微粒子は各基板18上に一様に供給される。また、
下部ヒータ22がターンテーブル20に対して相対的に
回転しているので、このターンテーブル20を一様に加
熱することができ、各基板18内の温度とこれら相互の
温度とを比較的均質に保つことができる。さらに、各基
板18とターンテーブル20との間にこれらに接して均
熱板24が挟まれているので、ターンテーブル20の半
径方向の温度分布を各基板18ごとにより均質なものと
することができ、各基板18上に堆積される酸化物ガラ
ス微粒子層を同一基板内あるいは基板相互間で均質かつ
一定の厚みにすることができる。なお、均熱板24が存
在しない場合には、ターンテーブル20の半径方向に関
して各基板18内の温度分布を一様に保つことが困難と
なる。これは、ターンテーブル20を下部ヒータ22に
対して相対的に回転させても、ターンテーブル20の半
径方向での温度分布の不均質が残存することになること
に起因する。
【0014】次に、各基板18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、さ
らに、RIE等によるエッチングを組み合わせれば、各
基板18上に光導波路を形成することができる。
【0015】以下、図2の製造装置を用いた具体的製造
例について説明する。酸化物ガラス微粒子の多孔質膜を
堆積するにあたって、基板18として外径75mm、厚
さ0.5mmのシリコン基板を用いた。各シリコン基板
は、半径50cmのターンテーブル20上に配置された
外径75mm、厚さ2mmのSiC板上にそれぞれ載置
された。
【0016】酸化物ガラス微粒子の堆積条件は、ターン
テーブル20の回転速度を5rpmとし、トーチ14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14に供給するO2 ガスを5l/m
inとし、H2 ガスを2.5l/minとした。このと
き、下部ヒータ22はターンテーブル20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
14に供給した。
【0017】1)バッファ層用のガラス微粒子層 SiCl4 :250cc/min BCl3 : 10cc/min PCl3 : 25cc/min 2)コア層用のガラス微粒子層 SiCl4 :250cc/min GeCl4 : 40cc/min PCl3 : 20cc/min このとき、ターンテーブル20上の基板18の温度分布
は、ターンテーブル20の半径方向に関して800℃±
1℃であった。なお、均熱板24を取り除いた装置とし
た場合、温度分布がターンテーブル20の半径方向に関
して800℃±40℃となってしまう。
【0018】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、HeガスおよびO2
混合ガス雰囲気下で透明ガラス化した。このとき、炉内
にHe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)に対してガラス膜厚を調べたところ、3
0μm±0.3μmと良好なものであった。なお、均熱
板24を取り除いた装置では、同様にして得られたガラ
ス膜厚が30μm±1μmとなってしまう。
【0019】なお、SiC以外の材質からなる均熱板2
4を用いた場合にも、上記実施例と同様の結果が得られ
ることを確認した。
【0020】以下、第2実施例に係る酸化物ガラス薄膜
の製造装置について説明する。
【0021】図3は、第2実施例の製造装置の構造を示
した側方断面図である。この装置は、均熱板24の配置
を除き、第1実施例で用いた装置とほぼ同様であるの
で、同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【0022】下部ヒータ22上には、各基板18の温度
を均一に保つため、環状の均熱板124が配置されてい
る。この均熱板124は、扇状の形状を有する複数の部
材を下部ヒータ22上に環状に配置することによって構
成される。
【0023】以下、図3の装置を用いた酸化物ガラス薄
膜の製造方法について簡単に説明する。第2実施例の製
造方法も、第1実施例の方法とほぼ同様である。この場
合、均熱板124がターンテーブル20に近接した下部
ヒータ22上に設けられているので、各基板18の下側
におけるターンテーブル20内での温度分布や各基板1
8の下側に対する熱輻射を均一にすることができ、これ
らの基板18に堆積される酸化物ガラス微粒子層を同一
基板内あるいは基板相互間で均質かつ一定の厚みにする
ことができる。
【0024】ただし、第1実施例と異なり、均熱板12
4がトーチ14からの火炎にさらされない位置に配置さ
れているので、均熱板124の腐蝕が問題とならないと
いう利点がある。ただし、各基板18に均熱板124が
直接接触していないので、他の要因によって温度不均質
が生じる可能性が増大する。
【0025】以下、図3の装置を用いた具体的製造例に
ついて説明する。具体的製造条件は、第1実施例の場合
とほぼ同様であった。なお、均熱板124である環状の
SiC板については、幅を75mmとし、厚さを2mm
とした。このとき、ターンテーブル20上の温度分布
は、ターンテーブル20の半径方向で800℃±1℃で
あった。なお、均熱板24を取り除いた装置では、温度
分布がターンテーブル20の半径方向で800℃±40
℃となってしまう。
【0026】上記のようにして堆積した2重構造の多孔
質膜を、第1実施例と同様に透明ガラス化した。第2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)に対してガラス膜厚を調べたところ、3
0μm±0.3μmと良好なものであった。なお、均熱
板24を取り除いた装置では、同様にして得られたガラ
ス膜厚が30μm±1μmとなってしまう。
【0027】本発明は上記実施例に限られるものではな
い。例えば、内部にヒータを備えるターンテーブル上に
均熱板を配置しても均熱板上の基板温度を均一に保つこ
とができる。この場合、温度分布の均一性の観点からは
均熱板を環状の1部材とすることが望ましいが、均熱板
の製造、割れの防止等の観点からは均熱板を複数の部材
で構成することが望ましい。なお、均熱板の形状は、基
板にほぼ対応する面積をカバーするかぎり任意のものと
することができるが、経済性からは実施例のような形状
とすることが望ましい。また、均熱板の厚みも、効果的
な熱伝導を達成するためには、0.1mm以上とするこ
とが望ましい。
【0028】また、均熱板の材料としては耐熱性と熱伝
導性を具備するものであれば各種の材料を使用すること
ができる。具体的には、Al2 3 、ZnO2 、Si2
3、3SiO2 ・2Al2 3 (ムライト)、2Mg
O・2Al2 3 ・5SiO2 (シャモット)、Al
N、Si等の材料を使用することができる。均熱板用の
別の材料として、高純度カーボンの表面に気体不透過性
のコーティングを施したものを使用することができる。
このようなコーティングとしては、SiC、TaC、N
bC、TiC、ZrC等の材質を用いることができる。
このようなコーティングに際しては、気密タイトとする
ためコーティング膜厚を20μm以上とすることが望ま
しい。これは、カーボンの酸化劣化をコーティングによ
って防止しているためである。均熱板用のさらに別の材
料として、結晶Siの表面にSiCをコーティングした
ものや、耐熱ガラス等を使用することができる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の酸化物ガ
ラス薄膜の製造装置によれば、基板とヒータ部材との間
に均熱を配置している。このため、トーチに対するテー
ブルの回転軸を中心とした円周上あるいはその動径上の
各位置でテーブルおよびこれに支持される基板の温度分
布を一様に保つことができる。この結果、基板上に堆積
される酸化物ガラス微粒子層の厚みを一様に保つことが
でき、さらに酸化物ガラス微粒子層をより均質なものと
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の酸化物ガラス薄膜の製造装置を示す図。
【図2】第1実施例の酸化物ガラス薄膜の製造装置を示
す図。
【図3】第2実施例の酸化物ガラス薄膜の製造装置を示
す図。
【符号の説明】
12…反応容器、14…トーチ、18…基板、20…テ
ーブル、21…ヒータ部材、24…均熱板。
───────────────────────────────────────────────────── 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 小川 信二 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 (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バーナからの酸化物ガラス微粒子を堆積
    すべき基板を反応容器内に支持するとともに、前記バー
    ナに対して相対的に回転するテーブルと、 前記基板を下方から加熱するヒータ部材と、 前記基板と前記ヒータ部材との間に配置された均熱板
    と、を備える酸化物ガラス薄膜の製造装置。
  2. 【請求項2】 前記均熱板は、前記テーブル上に配置さ
    れているとともに、前記基板を載置していることを特徴
    とする請求項1記載の酸化物ガラス薄膜の製造装置。
  3. 【請求項3】 前記均熱板は、前記テーブルと前記ヒー
    タ部材との間に配置されてい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装置。
  4. 【請求項4】 前記均熱板は、SiC、Al2 3 、Z
    nO2 、Si2 3、3SiO2 ・2Al2 3 、2M
    gO・2Al2 3 ・5SiO2 、AlN、及びSiの
    内の少なくとも一つから選ばれた材質からなることを特
    徴とする請求項1記載の酸化物ガラス薄膜の製造装置。
  5. 【請求項5】 前記均熱板は、高純度カーボンの表面に
    気体不透過性の材質をコーティングした材料からなり、 前記気体不透過性の材質は、SiC、TaC、NbC、
    TiC、及びZrCの内の少なくとも一つから選ばれた
    ものであることを特徴とする請求項1記載の酸化物ガラ
    ス薄膜の製造装置。
  6. 【請求項6】 前記均熱板は、Siの表面にSiCをコ
    ーティングした材料からな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装置。
  7. 【請求項7】 前記均熱板は、耐熱ガラス材料からなる
    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
    造装置。
  8. 【請求項8】 前記均熱板は、分割可能な複数個の部材
    からなることを特徴とする請求項1記載の酸化物ガラス
    薄膜の製造装置。
  9. 【請求項9】 前記均熱板は、前記基板の面積と同等以
    上の面積を有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装置。
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