JPH0624770A - 石英導波路用ガラス層製造方法 - Google Patents

石英導波路用ガラス層製造方法

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JPH0624770A
JPH0624770A JP18141592A JP18141592A JPH0624770A JP H0624770 A JPH0624770 A JP H0624770A JP 18141592 A JP18141592 A JP 18141592A JP 18141592 A JP18141592 A JP 18141592A JP H0624770 A JPH0624770 A JP H0624770A
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JP
Japan
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layer
glass
silicon substrate
base plate
glass soot
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Withdrawn
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JP18141592A
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Inventor
Koji Okamura
浩司 岡村
Tadao Arima
忠夫 有馬
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 石英導波路用ガラス層製造方法に関し、ガラ
ス層の厚さが均一でまた亀裂等がなく、且つガラス層内
に気泡が混入する恐れのないことを目的とする。 【構成】 平面視形状が可動ステージ5の平面視形状よ
り大きいベース板10を、可動ステージ5上にセットし、
ベース板10上にシリコン基板1を載置して、火炎法によ
りシリコン基板1の上面にガラススート層を堆積形成し
た後に、可動ステージ5からシリコン基板1をベース板
10ごと取外して、加熱炉に投入し加熱し、ガラススート
層をガラス化して、シリコン基板1の上面にガラス層を
設ける構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、石英導波路用ガラス層
製造方法に関する。光方向性結合器,光カプラ等の光導
波路デバイスの石英系光導波路は、シリコン基板の表面
に形成したアンダクラッド層と、アンダクラッド層の上
部に形成した断面角形の所望形状のコアパターンと、コ
アパターンを覆うオーバクラッド層とから構成される。
【0002】そして、これらのアンダクラッド層,コア
パターンのパターン化前のコア層、及びオーバクラッド
層は、いずれも所望の成分のガラススートを加熱しガラ
ス化することで製造される。
【0003】
【従来の技術】図3は、石英導波路用ガラス層の従来の
製造工程を示す図である。図3において、1は、直径が
約100mm 厚さが約1mm の円板状のシリコン基板である。
【0004】6は、酸素をキャリアにして所望の原料ガ
スを導入し、酸化反応でシリコン基板1上にガラススー
トを堆積形成する石英製の酸水素バーナである。従来は
図3の(A) に図示したように、可動ステージ5の上面に
シリコン基板1を載置した後に、酸水素バーナ6をX軸
方向の往復運動を付与するとともに、可動ステージ5を
Y軸方向に移動して、シリコン基板1の全表面に、SiO2
に P2O5とB2O3をドープしたクラッド用ガラススート層2
Aを堆積形成し、さらにクラッド用ガラススート層2Aの
全表面にSiO2にGeO2をドープしたコア用ガラススート層
3Aを堆積形成している。
【0005】次に、図3の(B) に図示したように、シリ
コン基板1を可動ステージ5から取外して石英製トレー
8上に移す。そして、シリコン基板1を石英製トレー8
ごと、電気炉のような加熱炉に投入し、約1300℃に加熱
して、それぞれのガラススート層をガラス化すること
で、図3の(C) に図示したように、クラッド用ガラスス
ート層2Aをアンダクラッド層2にガラス化し、コア用ガ
ラススート層3Aをガラス化してアンダクラッド層2の上
層にコア層3を形成している。
【0006】なお、前述の工程に引き続いて下記の工程
を行い、シリコン基板上に石英系光導波路を設ける。コ
ア層の表面にフォトリソグラフィ手法により所望のパタ
ーンマスクを設け、反応性イオンエッチング法でエッチ
ングして、不要のコア層部分を除去して、図アンダクラ
ッド層上に断面角形のコアパターンを設ける。
【0007】次に、前述と同様に火炎法により、アンダ
クラッド層及びコアパターンの表面に、SiO2に P2O5
B2O3をドープしたオーバクラッド用ガラススート層を堆
積形成する。
【0008】そして、約1150℃に加熱して、オーバクラ
ッド用ガラススート層をガラス化してオーバクラッド層
とすることで、コアパターンの下面がアンダクラッド層
で、側面及び上面がオーバクラッド層で覆われた、石英
系光導波路とする。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、シリコン基
板の全表面に均一の厚さでガラススート層堆積形成する
ためには、酸水素バーナをシリコン基板を外れた位置ま
で広範囲に往復移動させなければならない。
【0010】このために図3の(A) に図示したように、
シリコン基板1の周囲の可動ステージ5の表面にガラス
スートGAが付着する。そして、シリコン基板を可動ステ
ージから取り外す際に、ガラススートがシリコン基板の
周囲からシリコン基板の中心側に向かって剥がれたり、
或いはクラックが発生し、その結果、ガラス層(アンダ
クラッド層及びコア層)の厚さが不均一になるという問
題点があった。
【0011】また、可動ステージに次のシリコン基板を
セットして、ガラススートを堆積形成する際に、可動ス
テージの周縁に堆積したガラススートが、酸水素バーナ
の火炎により舞い上がりシリコン基板上に付着する。そ
の結果ガラス層に気泡が混入し、光損失が増加するとい
う問題点があった。
【0012】本発明はこのような点に鑑みて創作された
もので、ガラス層の厚さが均一で、また亀裂等がなく、
且つガラス層内に気泡が混入する恐れのない石英導波路
用ガラス層製造方法を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、図1に図示したように、平面視形状が可
動ステージ5の平面視形状より大きいベース板10を、可
動ステージ5上にセットし、ベース板10上にシリコン基
板1を載置して、火炎法によりシリコン基板1の上面に
クラッド用ガラススート層2Aを堆積形成し、さらにクラ
ッド用ガラススート層2Aの表面にコア用ガラススート層
3Aを堆積形成する。
【0014】そして、可動ステージ5からシリコン基板
1をベース板10ごと取外して、加熱炉に投入し加熱し、
それぞれのガラススート層をガラス化して、シリコン基
板1の上面にアンダクラッド層2を、アンダクラッド層
2の表面にコア層3を設けるものとする。
【0015】また、ベース板10の上面に設けた座ぐり穴
11にシリコン基板1を挿入することで、シリコン基板1
の上面がベース板10の上面よりも僅かに高くなるように
シリコン基板をセットし、その後、シリコン基板1の上
面に所望のガラススート層を堆積形成するものとする。
【0016】或いはまた、ベース板10の材料を、ガラス
化時の温度以上の耐熱性を備えた、非金属材料とするも
のとする。
【0017】
【作用】本発明に使用するベース板は可動ステージより
も大きい。したがって、可動ステージには、ガラススー
トが付着しない。
【0018】一方、ベース板にシリコン基板をセットし
た状態で加熱炉に送りこみ、シリコン基板及びベース板
の表面に堆積形成したガラススートをガラス化し、その
後、シリコン基板の周囲に沿ってガラスを切込み、シリ
コン基板上のガラス層とベース板上のガラス層とを分離
した後に、シリコン基板をベース板から取り外すもので
ある。
【0019】したがって、ガラススートが剥離したり、
或いはガラススートに亀裂が発生することがない。即
ち、シリコン基板上に形成されるガラス層の厚さが均一
であり、またそのガラス層に亀裂が発生することがな
い。
【0020】そして、次に製造するシリコン基板をベー
ス板にセットして、そのシリコン基板にガラス層を設け
る際に、先にベース板の周囲に堆積したガラススート
は、既にガラス化している。なお、可動ステージにはガ
ラススートが付着していない。
【0021】よって、シリコン基板の表面に形成するガ
ラス層に気泡が混入することがないので、本製造方法に
よって得られた石英系光導波路は、光損失が小さい。ま
た、ベース板の上面とシリコン基板の上面との間には殆
ど段差がない。このことにより、酸水素バーナをシリコ
ン基板の表面のみならずベース板の表面まで拡開して往
復運動させても、酸水素バーナの先端部に発生する火炎
が乱れることがない。
【0022】したがって、シリコン基板の周囲に形成さ
れるガラススート層の厚さと、中央部に形成されるガラ
ススート層の厚さが殆ど等しくなり、均一の成分で均一
の厚さのガラス層が得られる。
【0023】一方、金属粉が石英導波路用ガラス層に混
入すると、その金属粉が光を吸収するので光損失が増加
する。本発明のベース板は、ガラス化時の温度以上(14
00℃以上) の耐熱性を備えた非金属材料である。したが
って、ガラススートの堆積形成時及びガラス化に、金属
粉がガラススート内或いはガラス層に混入する恐れがな
い。
【0024】即ち、本製造方法によって得られた石英系
光導波路は光損失が小さい。
【0025】
【実施例】以下図を参照しながら、本発明を具体的に説
明する。なお、全図を通じて同一符号は同一対象物を示
す。
【0026】図1は、本発明の製造工程を示す図であ
り、図2は本発明の最終工程を示す図である。図1,図
2において、10は、石英, カーボン, アルミナ, シリコ
ン等の、溶融点が1400℃以上の非金属材料よりなるベー
ス板である。
【0027】ベース板10は、直径が例えば160mm,厚さが
約5mmの円板であって, 上面の中央部に、シリコン基板
1がしっくりと挿入される、直径がやく100mm , 深さが
約0.8mm の座ぐり穴11を設けてある。
【0028】また、ベース板10の下面に角形の凹部12を
設け、この凹部12を可動ステージ5の上部に嵌入するこ
とで、ベース板10を可動ステージ5にセットするように
している。
【0029】以下本発明の石英導波路用ガラス層製造を
詳細に説明する。図1の(A) に図示したように、可動ス
テージ5の上部にベース板10をセットし、ベース板10の
座ぐり穴11にシリコン基板1を挿入することで、シリコ
ン基板1をベース板10上にセットする。(尚、シリコン
基板1の上面とベース板10上面との段差は約0.2mm とな
る)そして、酸素をキャリアにして所望の原料ガスを導
入した酸水素バーナ6を、X軸方向に100mm /sec 程度
の速度で往復移動させるとともに、可動ステージ5をY
軸方向に1mm/sec 程度の速度で移動することで、酸化
反応でベース板10の表面を含むシリコン基板1の全表面
に、SiO2に P2O5 とB2O3をドープしたクラッド用ガラス
スート層2A(ガラス化された場合に20μmmの厚さのガラ
ススート層)を堆積形成する。
【0030】次に、同様にしてクラッド用ガラススート
層2Aの全表面に、SiO2にGeO2をドープしたコア用ガラス
スート層3A(ガラス化された場合に6μmmの厚さのガラ
ススート層) を堆積形成する。
【0031】なお、上記の過程においてシリコン基板1
の周囲のベース板10の表面には、ガラススートGAが堆積
される。そして、図1の(B) に図示したように、可動ス
テージ5からシリコン基板1をベース板10ごと取外し
て、電気炉等の加熱炉に投入し、約1300℃に加熱して、
それぞれのガラススート層をガラス化することで、図1
の(C) に図示したように、クラッド用ガラススート層2A
をアンダクラッド層2にガラス化し、コア用ガラススー
ト層3Aをガラス化してアンダクラッド層2の上層にコア
層3を形成する。
【0032】この際、ベース板10の表面に付着堆積した
ガラススートGAは、ガラスGとなる。その後、図2に図
示したように、シリコン基板1の周囲に沿ってガラスG
を切込み、シリコン基板上のガラス層とベース板上のガ
ラス層とを分離する。そして、シリコン基板1をベース
板10から取り外す。
【0033】上述のように本発明は、シリコン基板1と
ベース板の上面にかけた堆積形成したガラススート層
を、そのままの状態で加熱炉に送り、ガラス化するので
あるから、ガラススートが剥離したり、或いはガラスス
ートに亀裂が発生することがない。
【0034】即ち、シリコン基板1上に形成されるガラ
ス層の厚さが均一であり、またそのガラス層に亀裂が発
生することがない。一方、ベース板10は可動ステージ5
よりも大きいので、可動ステージ5にはガラススートが
付着しない。また、前の石英導波路用ガラス層を形成す
る際に、ベース板10の表面に付着したガラススートは、
次のシリコン基板にガラススート層を堆積する際には、
既にガラス化している。
【0035】よって、シリコン基板の表面に形成するガ
ラス層に気泡が混入することがないので、本製造方法に
よって得られた石英系光導波路は光損失が小さい。ま
た、ベース板10の上面とシリコン基板1の上面との間に
は殆ど段差がないので、酸水素バーナの先端部に発生す
る火炎が乱れることがない。
【0036】したがって、シリコン基板1の周囲に形成
されるガラススート層の厚さと、中央部に形成されるガ
ラススート層の厚さが殆ど等しく、均一の成分で均一の
厚さのガラス層が得られる。
【0037】一方、ベース板10は、ガラス化時の温度以
上(1400℃以上) の耐熱性を備えた非金属材料であるの
で、ガラススートの堆積形成時及びガラス化に、金属粉
がガラススート内或いはガラス層に混入する恐れがなく
て、得られる石英系光導波路は光損失が小さい。
【0038】なお、前述の工程に引き続いて下記の工程
を行い、シリコン基板上に石英系光導波路を設ける。即
ち、コア層の表面にフォトリソグラフィ手法により所望
のパターンマスクを設け、反応性イオンエッチング法で
エッチングして、不要のコア層部分を除去して、図アン
ダクラッド層上に断面角形のコアパターンを設ける。
【0039】次に、前述と同様に火炎法により、アンダ
クラッド層及びコアパターンの表面に、SiO2に P2O5
B2O3をドープしたオーバクラッド用ガラススート層を堆
積形成する。
【0040】そして、約1150℃に加熱して、オーバクラ
ッド用ガラススート層をガラス化してオーバクラッド層
とすることで、コアパターンの下面がアンダクラッド層
で、側面及び上面がオーバクラッド層で覆われた、石英
系光導波路とする。
【0041】本発明の製造方法は、上述のオーバクラッ
ド層を設ける際に適用して、同等の効果があることは勿
論である。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、シリコ
ン基板上に形成されるガラス層の厚さが均一であり、ま
たそのガラス層に亀裂が発生することがなく、且つその
成分が均一であるので、得られる石英導波路用ガラス層
の品質が良好である。
【0043】また、ガラス層に気泡が混入したり、或い
は金属粉が混入する恐れがないので、本製造方法によっ
て得られた石英系光導波路は光損失が小さいという効果
を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の製造工程を示す図
【図2】 本発明の最終工程を示す図
【図3】 従来の製造工程を示す図
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 アンダクラッド層 2A クラッド用ガラススート層 3 コア層 3A コア用ガラススート層 5 可動ステージ 6 酸水素バーナ 8 石英製トレー 10 ベース板 11 座ぐり穴 12 凹部 G ガラス GA ガラススート

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平面視形状が可動ステージ(5)の平面
    視形状より大きいベース板(10)を、該可動ステージ
    (5)上にセットし、該ベース板(10)上にシリコン基
    板1を載置して、火炎法により該シリコン基板(1)の
    上面にガラススート層を堆積形成し後に、 該可動ステージ(5)から該シリコン基板(1)を該ベ
    ース板(10)ごと取外して、加熱炉に投入し加熱し、ガ
    ラススート層をガラス化して該シリコン基板(1)の上
    面に、ガラス層を設けることを特徴とする石英導波路用
    ガラス層製造方法。
  2. 【請求項2】 ベース板(10)の上面に設けた座ぐり穴
    (11)にシリコン基板(1)を挿入することで、該シリ
    コン基板(1)の上面が該ベース板(10)の上面よりも
    僅かに高くなるように載置し、 その後、該シリコン基板(1)の上面に所望のガラスス
    ート層を堆積形成することを特徴とする請求項1記載の
    石英導波路用ガラス層製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2記載のベース板
    (10)が、ガラス化時の温度以上の耐熱性を備えた、非
    金属材料であることを特徴とする石英導波路用ガラス層
    製造方法。
JP18141592A 1992-07-09 1992-07-09 石英導波路用ガラス層製造方法 Withdrawn JPH0624770A (ja)

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Effective date: 19991005