JPH0718418A - ガラス薄膜の構造およびその製造方法 - Google Patents
ガラス薄膜の構造およびその製造方法Info
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- JPH0718418A JPH0718418A JP16449293A JP16449293A JPH0718418A JP H0718418 A JPH0718418 A JP H0718418A JP 16449293 A JP16449293 A JP 16449293A JP 16449293 A JP16449293 A JP 16449293A JP H0718418 A JPH0718418 A JP H0718418A
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- thin film
- substrate
- glass
- silicon substrate
- glass thin
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
- C03B19/1484—Means for supporting, rotating or translating the article being formed
- C03B19/1492—Deposition substrates, e.g. targets
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- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
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- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板に反りが生じず、かつ、ガラス薄膜の分
布の小さいガラス薄膜の構造およびその製造方法を提供
する。 【構成】 ターンテーブル２上に複数の金属シリコン基
板１が載置されている。ターンテーブル２が回転され、
トーチ３が往復移動しつつ、トーチ３から供給されるガ
ラス微粒子が基板１の表面に堆積される。ここで、金属
シリコン基板１の厚さは１．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下に
設定される。ガラス微粒子層の堆積後、高温加熱処理に
よってガラス微粒子層は透明ガラス化される。その後、
基板は室温まで冷却される。
布の小さいガラス薄膜の構造およびその製造方法を提供
する。 【構成】 ターンテーブル２上に複数の金属シリコン基
板１が載置されている。ターンテーブル２が回転され、
トーチ３が往復移動しつつ、トーチ３から供給されるガ
ラス微粒子が基板１の表面に堆積される。ここで、金属
シリコン基板１の厚さは１．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下に
設定される。ガラス微粒子層の堆積後、高温加熱処理に
よってガラス微粒子層は透明ガラス化される。その後、
基板は室温まで冷却される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属シリコン基板上に
酸化物ガラス薄膜を備えたガラス薄膜の構造およびその
製造方法に関するものである。
酸化物ガラス薄膜を備えたガラス薄膜の構造およびその
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のガラス薄膜は、一般的に
図３の工程断面図に示される方法によって製造される。
図３の工程断面図に示される方法によって製造される。
【０００３】つまり、ターンテーブル上に載置された金
属シリコン基板１１（図３（ａ）参照）の表面にトーチ
１２からガラス形成原料ガスが吹き付けられ、基板１１
上に多孔質の酸化物ガラス微粒子層１３ａが堆積される
（同図（ｂ）参照）。次に、金属シリコン基板１１が電
気炉等に入れられ、１４００℃で加熱処理される。この
高温加熱処理によって酸化物ガラス微粒子層１３ａは透
明ガラス化し、酸化物ガラス薄膜１３が形成される（同
図（ｃ）参照）。
属シリコン基板１１（図３（ａ）参照）の表面にトーチ
１２からガラス形成原料ガスが吹き付けられ、基板１１
上に多孔質の酸化物ガラス微粒子層１３ａが堆積される
（同図（ｂ）参照）。次に、金属シリコン基板１１が電
気炉等に入れられ、１４００℃で加熱処理される。この
高温加熱処理によって酸化物ガラス微粒子層１３ａは透
明ガラス化し、酸化物ガラス薄膜１３が形成される（同
図（ｃ）参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のガラス薄膜構造およびその製造方法においては、次
の問題が生じた。すなわち、金属シリコン基板１１上に
形成される酸化物ガラス薄膜１３の線膨脹係数は０．５
×１０-6／℃であり、金属シリコン基板１１自体の線膨
脹係数は２．４×１０-6／℃であり、金属シリコン基板
１１の方が大きな熱線膨脹係数を持っている。従って、
高温で基板を加熱処理して酸化物ガラス薄膜１３を透明
ガラス化した後、基板を冷却する際に、この膨脹係数の
相違によって金属シリコン基板１１は酸化物ガラス薄膜
１３に比較して大きく収縮する。このため、金属シリコ
ン基板１１には同図（ｄ）に示す反りδが発生した。
来のガラス薄膜構造およびその製造方法においては、次
の問題が生じた。すなわち、金属シリコン基板１１上に
形成される酸化物ガラス薄膜１３の線膨脹係数は０．５
×１０-6／℃であり、金属シリコン基板１１自体の線膨
脹係数は２．４×１０-6／℃であり、金属シリコン基板
１１の方が大きな熱線膨脹係数を持っている。従って、
高温で基板を加熱処理して酸化物ガラス薄膜１３を透明
ガラス化した後、基板を冷却する際に、この膨脹係数の
相違によって金属シリコン基板１１は酸化物ガラス薄膜
１３に比較して大きく収縮する。このため、金属シリコ
ン基板１１には同図（ｄ）に示す反りδが発生した。
【０００５】一方、このような反りδの発生を防ぐた
め、金属シリコン基板１１の厚さを増やすと、基板表面
がターンテーブル表面に対して高くなり、トーチ１２か
ら基板表面に供給されるガラス微粒子のガス流に乱れが
生じる。このため、基板表面に堆積されるガラス微粒子
層の膜厚が不均一になった。
め、金属シリコン基板１１の厚さを増やすと、基板表面
がターンテーブル表面に対して高くなり、トーチ１２か
ら基板表面に供給されるガラス微粒子のガス流に乱れが
生じる。このため、基板表面に堆積されるガラス微粒子
層の膜厚が不均一になった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解消するためになされたもので、金属シリコン基板
と、この基板上に形成された酸化物ガラス薄膜とを備え
たガラス薄膜の構造において、金属シリコン基板の厚さ
が１．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とするも
のである。
を解消するためになされたもので、金属シリコン基板
と、この基板上に形成された酸化物ガラス薄膜とを備え
たガラス薄膜の構造において、金属シリコン基板の厚さ
が１．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とするも
のである。
【０００７】また、金属シリコン基板上に酸化物ガラス
微粒子を堆積して多孔質状の薄膜を形成する工程と、基
板を加熱して多孔質状の薄膜を透明化して酸化物ガラス
薄膜を形成する工程とを備えたガラス薄膜の製造方法に
おいて、金属シリコン基板の厚さを１．５ｍｍ以上５ｍ
ｍ以下としたことを特徴とするものである。
微粒子を堆積して多孔質状の薄膜を形成する工程と、基
板を加熱して多孔質状の薄膜を透明化して酸化物ガラス
薄膜を形成する工程とを備えたガラス薄膜の製造方法に
おいて、金属シリコン基板の厚さを１．５ｍｍ以上５ｍ
ｍ以下としたことを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】金属シリコン基板の厚さが１．５ｍｍ以上ある
と、基板を高温で加熱処理した後に冷却しても、基板に
大きな反りは発生しない。
と、基板を高温で加熱処理した後に冷却しても、基板に
大きな反りは発生しない。
【０００９】また、金属シリコン基板の厚さが５ｍｍ以
下であると、トーチから供給されるガラス形成原料ガス
の流れに大きな乱れは生じず、酸化物ガラス微粒子は基
板表面に均一に堆積する。
下であると、トーチから供給されるガラス形成原料ガス
の流れに大きな乱れは生じず、酸化物ガラス微粒子は基
板表面に均一に堆積する。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の一実施例によるガラス薄膜の
製造装置を示す斜視図である。
製造装置を示す斜視図である。
【００１１】反応容器６内のターンテーブル２上には複
数の金属シリコン基板１が載置されている。これら各基
板１の表面にはトーチ３からの火炎流に伴ってガラス微
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。また、基板上
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５ｒｐｍの速
度で回転する。さらに、トーチ３も、ターンテーブル２
の径方向に２．５ｍｍ／ｓの移動速度で往復移動する。
その移動量は１５０ｍｍである。また、各金属シリコン
基板１は、ターンテーブル２の下に設けられた下部ヒー
タ５によって一様に加熱される。本実施例では、下部ヒ
ータ５は、ターンテーブル２が８００℃になるように設
定されている。
数の金属シリコン基板１が載置されている。これら各基
板１の表面にはトーチ３からの火炎流に伴ってガラス微
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。また、基板上
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５ｒｐｍの速
度で回転する。さらに、トーチ３も、ターンテーブル２
の径方向に２．５ｍｍ／ｓの移動速度で往復移動する。
その移動量は１５０ｍｍである。また、各金属シリコン
基板１は、ターンテーブル２の下に設けられた下部ヒー
タ５によって一様に加熱される。本実施例では、下部ヒ
ータ５は、ターンテーブル２が８００℃になるように設
定されている。
【００１２】このような装置構成において、外径φが１
００ｍｍで種々の厚さｔを持つ金属シリコン基板１の表
面に同一条件でガラス薄膜を形成した。
００ｍｍで種々の厚さｔを持つ金属シリコン基板１の表
面に同一条件でガラス薄膜を形成した。
【００１３】つまり、次のガラス原料をトーチ３から供
給し、金属シリコン基板１上にまずバッファ用ガラス微
粒子層を堆積した。
給し、金属シリコン基板１上にまずバッファ用ガラス微
粒子層を堆積した。
【００１４】ＳｉＣｌ4 ：２５０ｃｃ／ｍｉｎ ＢＣｌ3 ： １０ｃｃ／ｍｉｎ ＰＯＣｌ3 ： ２５ｃｃ／ｍｉｎ 引き続いて、トーチ３から次の原料ガスを供給し、バッ
ファ用ガラス微粒子層上にコア用ガラス微粒子層を堆積
した。
ファ用ガラス微粒子層上にコア用ガラス微粒子層を堆積
した。
【００１５】ＳｉＣｌ4 ：２５０ｃｃ／ｍｉｎ ＧｅＣｌ4 ： ４０ｃｃ／ｍｉｎ ＰＯＣｌ3 ： ２５ｃｃ／ｍｉｎ ここで、各ガラス微粒子層を堆積する際に、火炎加水分
解反応を生じさせるため、トーチ３から基板表面にＯ2
ガスおよびＨ2 ガスを供給した。これら各ガスの供給量
は、Ｏ2 ガスが５ｌ／ｍｉｎ，Ｈ2 ガスが２．５ｌ／ｍ
ｉｎであった。
解反応を生じさせるため、トーチ３から基板表面にＯ2
ガスおよびＨ2 ガスを供給した。これら各ガスの供給量
は、Ｏ2 ガスが５ｌ／ｍｉｎ，Ｈ2 ガスが２．５ｌ／ｍ
ｉｎであった。
【００１６】次に、各ガラス微粒子層の堆積後、金属シ
リコン基板１を１４００℃の電気炉内に入れた。この高
温加熱処理により、基板表面に堆積された各酸化物ガラ
ス微粒子層を焼結し、透明ガラス化させてガラス薄膜を
形成した。
リコン基板１を１４００℃の電気炉内に入れた。この高
温加熱処理により、基板表面に堆積された各酸化物ガラ
ス微粒子層を焼結し、透明ガラス化させてガラス薄膜を
形成した。
【００１７】次の表１は、上記製造に用いた金属シリコ
ン基板１の各基板厚ｔ［ｍｍ］と、反りδの量［μｍ］
および酸化物ガラス薄膜の分布△［μｍ］との関係を示
している。ここで、反りδは図３（ｄ）に示されるもの
であり、ガラス微粒子層を加熱して透明ガラス化した
後、室温にまで冷却した際に現れたものである。また、
酸化物ガラス薄膜の分布△は、透明ガラス化される前の
酸化物ガラス微粒子層の表面粗さ、つまり、微視的に波
を打つガラス微粒子層表面の谷および山間の距離の分布
である。
ン基板１の各基板厚ｔ［ｍｍ］と、反りδの量［μｍ］
および酸化物ガラス薄膜の分布△［μｍ］との関係を示
している。ここで、反りδは図３（ｄ）に示されるもの
であり、ガラス微粒子層を加熱して透明ガラス化した
後、室温にまで冷却した際に現れたものである。また、
酸化物ガラス薄膜の分布△は、透明ガラス化される前の
酸化物ガラス微粒子層の表面粗さ、つまり、微視的に波
を打つガラス微粒子層表面の谷および山間の距離の分布
である。
【００１８】
【表１】
【００１９】上表に示されるように、金属シリコン基板
１の厚さが０．５ｍｍである場合には、酸化物ガラス微
粒子層の透明ガラス化温度は１４００℃という高温であ
ることから、基板を室温にまで冷却すると１９２μｍと
いう２００μｍ前後の大きな反りδが発生した。しか
し、金属シリコン基板１の厚さｔが増して１．５ｍｍ以
上になると、反りδの量は１０μｍ以下になり、基板を
高温で加熱処理した後に冷却しても、基板に大きな反り
が発生しないことが確認された。ここで、本実施例によ
り製造される光導波路と光ファイバとの接続を考慮する
と、金属シリコン基板１の反りδの量は１０μｍ以下で
あることが必要である。
１の厚さが０．５ｍｍである場合には、酸化物ガラス微
粒子層の透明ガラス化温度は１４００℃という高温であ
ることから、基板を室温にまで冷却すると１９２μｍと
いう２００μｍ前後の大きな反りδが発生した。しか
し、金属シリコン基板１の厚さｔが増して１．５ｍｍ以
上になると、反りδの量は１０μｍ以下になり、基板を
高温で加熱処理した後に冷却しても、基板に大きな反り
が発生しないことが確認された。ここで、本実施例によ
り製造される光導波路と光ファイバとの接続を考慮する
と、金属シリコン基板１の反りδの量は１０μｍ以下で
あることが必要である。
【００２０】一方、金属シリコン基板１の厚さが１０ｍ
ｍまで増えると、酸化物ガラス薄膜の分布△は３０±
９．３μｍと大きくなる。このようにガラス薄膜の分布
△が大きくなるのは次のように説明することができる。
つまり、図２に示すように、ターンテーブル２上に載置
された金属シリコン基板１の厚さが１０ｍｍと厚くなる
と、ガラス微粒子堆積面つまり基板表面はターンテーブ
ル２の表面から高くなる。このため、トーチ３から供給
されるガラス原料ガスＧの流れはテーブル表面から突出
する基板端部で乱され、基板端部における原料ガスＧの
流れに図示の剥離Ａが生じる。このため、この剥離Ａが
生じた基板表面には十分なガラス微粒子が堆積されなく
なる。この結果、基板１上に堆積される多孔質の酸化物
ガラス微粒子層１ａの膜厚は不均一になり、図示の大き
な膜厚分布△（＝３０±９．３μｍ）を生じる。
ｍまで増えると、酸化物ガラス薄膜の分布△は３０±
９．３μｍと大きくなる。このようにガラス薄膜の分布
△が大きくなるのは次のように説明することができる。
つまり、図２に示すように、ターンテーブル２上に載置
された金属シリコン基板１の厚さが１０ｍｍと厚くなる
と、ガラス微粒子堆積面つまり基板表面はターンテーブ
ル２の表面から高くなる。このため、トーチ３から供給
されるガラス原料ガスＧの流れはテーブル表面から突出
する基板端部で乱され、基板端部における原料ガスＧの
流れに図示の剥離Ａが生じる。このため、この剥離Ａが
生じた基板表面には十分なガラス微粒子が堆積されなく
なる。この結果、基板１上に堆積される多孔質の酸化物
ガラス微粒子層１ａの膜厚は不均一になり、図示の大き
な膜厚分布△（＝３０±９．３μｍ）を生じる。
【００２１】しかし、金属シリコン基板１の厚さｔが薄
くなると、トーチ３から供給されるガラス形成原料ガス
Ｇの流れに大きな乱れが生じなくなる。特に基板厚ｔが
５ｍｍ以下になると、酸化物ガラス薄膜の分布△は３０
±０．９μｍ以下になり、酸化物ガラス微粒子は基板表
面に均一に堆積し出す。ここで、本実施例により製造さ
れる光導波路と光ファイバとの接続を考慮すると、酸化
物ガラス薄膜１ａの分布△は３０±１．０μｍ以下であ
ることが必要である。
くなると、トーチ３から供給されるガラス形成原料ガス
Ｇの流れに大きな乱れが生じなくなる。特に基板厚ｔが
５ｍｍ以下になると、酸化物ガラス薄膜の分布△は３０
±０．９μｍ以下になり、酸化物ガラス微粒子は基板表
面に均一に堆積し出す。ここで、本実施例により製造さ
れる光導波路と光ファイバとの接続を考慮すると、酸化
物ガラス薄膜１ａの分布△は３０±１．０μｍ以下であ
ることが必要である。
【００２２】以上のことから、ガラス薄膜の透明化後、
金属シリコン基板１に大きな反りδが生じず、かつ、ガ
ラス膜厚の分布△を小さくするには、基板厚ｔが少なく
とも１．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下であることが必要とな
る。
金属シリコン基板１に大きな反りδが生じず、かつ、ガ
ラス膜厚の分布△を小さくするには、基板厚ｔが少なく
とも１．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下であることが必要とな
る。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、金
属シリコン基板の厚さは１．５ｍｍ以上あるため、基板
を高温で加熱処理した後に冷却しても、基板に大きな反
りは発生しない。また、金属シリコン基板の厚さは５ｍ
ｍ以下であるため、トーチから供給されるガラス形成原
料ガスの流れに大きな乱れは生じず、酸化物ガラス微粒
子は基板表面に均一に堆積する。このため、本発明によ
れば、基板に反りが生じず、かつ、ガラス薄膜の分布の
小さいガラス薄膜の構造およびその製造方法が提供され
る。
属シリコン基板の厚さは１．５ｍｍ以上あるため、基板
を高温で加熱処理した後に冷却しても、基板に大きな反
りは発生しない。また、金属シリコン基板の厚さは５ｍ
ｍ以下であるため、トーチから供給されるガラス形成原
料ガスの流れに大きな乱れは生じず、酸化物ガラス微粒
子は基板表面に均一に堆積する。このため、本発明によ
れば、基板に反りが生じず、かつ、ガラス薄膜の分布の
小さいガラス薄膜の構造およびその製造方法が提供され
る。
【図１】本発明の一実施例によるガラス薄膜の製造に使
用される装置を示す斜視図である。
用される装置を示す斜視図である。
【図２】基板厚が厚すぎる場合に生じる不都合を説明す
る図である。
る図である。
【図３】従来のガラス薄膜の製造方法を示す工程断面図
である。
である。
１…金属シリコン基板、１ａ…酸化物ガラス微粒子層、
２…ターンテーブル、３…トーチ、４…排気管、５…下
部ヒータ、６…反応容器、δ…基板の反りの量、△…酸
化物ガラス薄膜の分布、Ｇ…ガラス形成原料ガス、Ａ…
ガスの流れの剥離。
２…ターンテーブル、３…トーチ、４…排気管、５…下
部ヒータ、６…反応容器、δ…基板の反りの量、△…酸
化物ガラス薄膜の分布、Ｇ…ガラス形成原料ガス、Ａ…
ガスの流れの剥離。
フロントページの続き (72)発明者 向後 隆司 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
Claims (2)
- 【請求項１】 金属シリコン基板と、この基板上に形成
された酸化物ガラス薄膜とを備えたガラス薄膜の構造に
おいて、 前記金属シリコン基板の厚さは１．５ｍｍ以上５ｍｍ以
下であることを特徴とするガラス薄膜の構造。 - 【請求項２】 金属シリコン基板上に酸化物ガラス微粒
子を堆積して多孔質状の薄膜を形成する工程と、前記基
板を加熱して前記多孔質状の薄膜を透明化して酸化物ガ
ラス薄膜を形成する工程とを備えたガラス薄膜の製造方
法において、 前記金属シリコン基板の厚さを１．５ｍｍ以上５ｍｍ以
下とすることを特徴とするガラス薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16449293A JPH0718418A (ja) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | ガラス薄膜の構造およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16449293A JPH0718418A (ja) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | ガラス薄膜の構造およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0718418A true JPH0718418A (ja) | 1995-01-20 |
Family
ID=15794192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16449293A Pending JPH0718418A (ja) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | ガラス薄膜の構造およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0718418A (ja) |
-
1993
- 1993-07-02 JP JP16449293A patent/JPH0718418A/ja active Pending
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