JPH07318739A - 石英系光導波路とその製造方法 - Google Patents
石英系光導波路とその製造方法Info
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- JPH07318739A JPH07318739A JP13104794A JP13104794A JPH07318739A JP H07318739 A JPH07318739 A JP H07318739A JP 13104794 A JP13104794 A JP 13104794A JP 13104794 A JP13104794 A JP 13104794A JP H07318739 A JPH07318739 A JP H07318739A
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- Japan
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- silica
- waveguide
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- clad layer
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 ガラス化中に気泡が取り残されて残留するこ
とがない石英系光導波路とその製造方法を提供する。 【構成】 基板１１の上に石英系ガラスの下部クラッド
層１２が形成され、下部クラッド層１２の上に石英系ガ
ラスのコア層１３が形成され、下部クラッド層１２およ
びコア層１３が所定パターンの導波路１６を形成し、所
定パターンの導波路１６を埋め込むように石英系ガラス
の上部クラッド層１７が形成された石英系光導波路であ
って、所定パターンの導波路１６のコア層１３の導波路
側面は基板１１に対して垂直になっていて、かつ下部ク
ラッド層１２の導波路側面は基板１１に対して台形状に
傾斜していることを特徴とする。
とがない石英系光導波路とその製造方法を提供する。 【構成】 基板１１の上に石英系ガラスの下部クラッド
層１２が形成され、下部クラッド層１２の上に石英系ガ
ラスのコア層１３が形成され、下部クラッド層１２およ
びコア層１３が所定パターンの導波路１６を形成し、所
定パターンの導波路１６を埋め込むように石英系ガラス
の上部クラッド層１７が形成された石英系光導波路であ
って、所定パターンの導波路１６のコア層１３の導波路
側面は基板１１に対して垂直になっていて、かつ下部ク
ラッド層１２の導波路側面は基板１１に対して台形状に
傾斜していることを特徴とする。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信に用いられる石
英系光導波路およびその製造方法に関し、更に詳しく
は、ガラス化時に生成する気泡に由来する欠陥の発生を
抑制し、光の伝搬損失を低減できる石英系光導波路およ
びそれを製造する方法に関する。
英系光導波路およびその製造方法に関し、更に詳しく
は、ガラス化時に生成する気泡に由来する欠陥の発生を
抑制し、光の伝搬損失を低減できる石英系光導波路およ
びそれを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】石英系ガラスを構成材料とする光導波路
は、従来、次のようにして製造されている。その方法
を、添付図面に基づいて説明する。先ず、図６で示すよ
うに、例えばＳｉから成る基板１１の上に、火炎堆積法
で、所望厚みの下部クラッド層前駆体１２’を形成し、
次いで、その上に、同じく火炎堆積法で、下部クラッド
層１２を構成するガラスとは別組成の石英ガラスにより
コア層前駆体１３’を形成し、それらを加熱してガラス
化し、下部クラッド層１２とコア層１３とから成るスラ
ブ導波路層を形成する。
は、従来、次のようにして製造されている。その方法
を、添付図面に基づいて説明する。先ず、図６で示すよ
うに、例えばＳｉから成る基板１１の上に、火炎堆積法
で、所望厚みの下部クラッド層前駆体１２’を形成し、
次いで、その上に、同じく火炎堆積法で、下部クラッド
層１２を構成するガラスとは別組成の石英ガラスにより
コア層前駆体１３’を形成し、それらを加熱してガラス
化し、下部クラッド層１２とコア層１３とから成るスラ
ブ導波路層を形成する。
【０００３】その後、このコア層１３にホトリソグラフ
ィとエッチング処理を施して、このコア層１３を所定パ
ターンのチャネル導波路に加工する。即ち、コア層１３
の上に、例えば、ホトレジスト膜を成膜した後、その上
に所定パターンのマスクを密着して載置し全体に光を照
射する。
ィとエッチング処理を施して、このコア層１３を所定パ
ターンのチャネル導波路に加工する。即ち、コア層１３
の上に、例えば、ホトレジスト膜を成膜した後、その上
に所定パターンのマスクを密着して載置し全体に光を照
射する。
【０００４】次いで、マスクを取り除き、例えば、反応
性イオンエッチング（ＲＩＥ）や反応性イオンビームエ
ッチング（ＲＩＢＥ）のようなドライエッチング法でマ
スクの下以外のホトレジスト膜をエッチング除去した
後、更にその下に位置するコア層の部分をエッチング除
去する。その結果、図９で示すように、下部クラッド層
１２の上には、所定パターンのチャネル導波路１６が形
成される。
性イオンエッチング（ＲＩＥ）や反応性イオンビームエ
ッチング（ＲＩＢＥ）のようなドライエッチング法でマ
スクの下以外のホトレジスト膜をエッチング除去した
後、更にその下に位置するコア層の部分をエッチング除
去する。その結果、図９で示すように、下部クラッド層
１２の上には、所定パターンのチャネル導波路１６が形
成される。
【０００５】最後に、このチャネル導波路１６を埋め込
むようにして、火炎堆積法で、例えば前記下部クラッド
層前駆体１２’と同じ組成の上部クラッド層前駆体１
７’を形成し、それを加熱してガラス化し、図１０に示
すようにチャネル導波路１６よりも屈折率の小さい上部
クラッド層１７を形成する。この光導波路では、埋め込
まれているチャネル導波路１６の中に光が閉じ込めら
れ、形成した所定パターンに沿って光は伝搬する。
むようにして、火炎堆積法で、例えば前記下部クラッド
層前駆体１２’と同じ組成の上部クラッド層前駆体１
７’を形成し、それを加熱してガラス化し、図１０に示
すようにチャネル導波路１６よりも屈折率の小さい上部
クラッド層１７を形成する。この光導波路では、埋め込
まれているチャネル導波路１６の中に光が閉じ込めら
れ、形成した所定パターンに沿って光は伝搬する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した一
連の形成工程において、エッチングにより形成されたチ
ャネル導波路１６上に火炎堆積法により上部クラッド層
１７となる上部クラッド層前駆体１７’を堆積する際
に、導波路の垂直性により上部クラッド層前駆体１７’
とチャネル導波路１６の付け根の部分に図１１に示すよ
うに隙間Ｓが形成されることが多い。この隙間Ｓはガラ
ス化した際に気泡となり抜けていく場合が多いが、場合
によっては気泡として残ったり、気泡が成長して大きく
なった際に、チャネル導波路１６に対して応力をかけ、
ガラス化の際にチャネル導波路１６を歪める原因になる
恐れがある。
連の形成工程において、エッチングにより形成されたチ
ャネル導波路１６上に火炎堆積法により上部クラッド層
１７となる上部クラッド層前駆体１７’を堆積する際
に、導波路の垂直性により上部クラッド層前駆体１７’
とチャネル導波路１６の付け根の部分に図１１に示すよ
うに隙間Ｓが形成されることが多い。この隙間Ｓはガラ
ス化した際に気泡となり抜けていく場合が多いが、場合
によっては気泡として残ったり、気泡が成長して大きく
なった際に、チャネル導波路１６に対して応力をかけ、
ガラス化の際にチャネル導波路１６を歪める原因になる
恐れがある。
【０００７】一般的に、上部の平坦な部分で発生した気
泡は表面に抜け易いが、チャネル導波路１６の側面に生
成した気泡は構造的に抜け難く、これら気泡は光導波路
の特性を大幅に劣化させる原因となっている。上部クラ
ッド層形成時の気泡をなくすためには上部クラッド層の
組成を変更したり、ガラス化の条件により気泡を抜け易
くする解決策が採られているが、それらは出来たものを
消去しようとする２次的な解決策であり、根本的な解決
策とはなり得ない。
泡は表面に抜け易いが、チャネル導波路１６の側面に生
成した気泡は構造的に抜け難く、これら気泡は光導波路
の特性を大幅に劣化させる原因となっている。上部クラ
ッド層形成時の気泡をなくすためには上部クラッド層の
組成を変更したり、ガラス化の条件により気泡を抜け易
くする解決策が採られているが、それらは出来たものを
消去しようとする２次的な解決策であり、根本的な解決
策とはなり得ない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題を解
決し、ガラス化中に気泡が取り残されて残留することが
ない石英系光導波路とその製造方法を提供することを目
的とする。上記の目的を達成するために、本発明は以下
のような手段を有している。
決し、ガラス化中に気泡が取り残されて残留することが
ない石英系光導波路とその製造方法を提供することを目
的とする。上記の目的を達成するために、本発明は以下
のような手段を有している。
【０００９】本発明のうち請求項１の石英系光導波路
は、基板の上に石英系ガラスの下部クラッド層が形成さ
れ、前記下部クラッド層の上に石英系ガラスのコア層が
形成され、前記下部クラッド層および前記コア層が所定
パターンの導波路を形成し、前記所定パターンの導波路
を埋め込むように石英系ガラスの上部クラッド層が形成
された石英系光導波路であって、前記所定パターンの導
波路の前記コア層の導波路側面は前記基板に対して垂直
になっていて、かつ前記下部クラッド層の導波路側面は
前記基板に対して台形状に傾斜していることを特徴とす
る。
は、基板の上に石英系ガラスの下部クラッド層が形成さ
れ、前記下部クラッド層の上に石英系ガラスのコア層が
形成され、前記下部クラッド層および前記コア層が所定
パターンの導波路を形成し、前記所定パターンの導波路
を埋め込むように石英系ガラスの上部クラッド層が形成
された石英系光導波路であって、前記所定パターンの導
波路の前記コア層の導波路側面は前記基板に対して垂直
になっていて、かつ前記下部クラッド層の導波路側面は
前記基板に対して台形状に傾斜していることを特徴とす
る。
【００１０】本発明のうち請求項２の石英系光導波路の
製造方法は、基板の上に火炎堆積法で石英系ガラスの下
部クラッド層前駆体を形成する工程、前記下部クラッド
層の上に火炎堆積法で石英系ガラスのコア層前駆体を形
成する工程、前記下部クラッド層前駆体および前記コア
層前駆体を加熱処理を施してガラス化する工程、前記ガ
ラス化した下部クラッド層およびコア層にホトリソグラ
フィとエッチング処理を施して所定パターンの導波路を
形成する工程、前記導波路を埋め込むように火炎堆積法
で石英系ガラスの上部クラッド層前駆体を形成するとと
もに、前記上部クラッド層前駆体に加熱処理を施してガ
ラス化する工程を有する石英系光導波路の製造方法にお
いて、前記コア層のエッチング処理は、そのコア層の側
面が前記基板に対して垂直になるようにエッチング処理
を行い、前記下部クラッド層のエッチング処理は、その
下部クラッド層の導波路側面が前記基板に対して台形状
に傾斜するようにエッチング処理を行うことを特徴とす
る。
製造方法は、基板の上に火炎堆積法で石英系ガラスの下
部クラッド層前駆体を形成する工程、前記下部クラッド
層の上に火炎堆積法で石英系ガラスのコア層前駆体を形
成する工程、前記下部クラッド層前駆体および前記コア
層前駆体を加熱処理を施してガラス化する工程、前記ガ
ラス化した下部クラッド層およびコア層にホトリソグラ
フィとエッチング処理を施して所定パターンの導波路を
形成する工程、前記導波路を埋め込むように火炎堆積法
で石英系ガラスの上部クラッド層前駆体を形成するとと
もに、前記上部クラッド層前駆体に加熱処理を施してガ
ラス化する工程を有する石英系光導波路の製造方法にお
いて、前記コア層のエッチング処理は、そのコア層の側
面が前記基板に対して垂直になるようにエッチング処理
を行い、前記下部クラッド層のエッチング処理は、その
下部クラッド層の導波路側面が前記基板に対して台形状
に傾斜するようにエッチング処理を行うことを特徴とす
る。
【００１１】本発明のうち請求項３の石英系光導波路の
製造方法は、前記コア層のエッチング処理は垂直入射成
分の物理的なエッチング現象を利用した異方性のエッチ
ング条件で行い、前記下部クラッド層のエッチング処理
は反応活性成分の化学的なエッチング現象を利用した等
方性のエッチング条件で行うことを特徴とする。
製造方法は、前記コア層のエッチング処理は垂直入射成
分の物理的なエッチング現象を利用した異方性のエッチ
ング条件で行い、前記下部クラッド層のエッチング処理
は反応活性成分の化学的なエッチング現象を利用した等
方性のエッチング条件で行うことを特徴とする。
【００１２】本発明のうち請求項４の石英系光導波路の
製造方法は、前記コア層の垂直入射成分の物理的なエッ
チング現象を利用した異方性のエッチングはＣ2 Ｆ6 ガ
スに水素基を含むガスを混合したプラズマエッチングで
あることを特徴とする。
製造方法は、前記コア層の垂直入射成分の物理的なエッ
チング現象を利用した異方性のエッチングはＣ2 Ｆ6 ガ
スに水素基を含むガスを混合したプラズマエッチングで
あることを特徴とする。
【００１３】本発明のうち請求項５の石英系光導波路の
製造方法は、前記下部クラッド層のエッチング処理は反
応活性成分の化学的なエッチング現象を利用した等方性
のエッチングがＣ2 Ｆ6 ガスを用いたプラズマエッチン
グであることを特徴とする。
製造方法は、前記下部クラッド層のエッチング処理は反
応活性成分の化学的なエッチング現象を利用した等方性
のエッチングがＣ2 Ｆ6 ガスを用いたプラズマエッチン
グであることを特徴とする。
【００１４】本発明のうち請求項６の石英系光導波路の
製造方法は、前記コア層の垂直入射成分の物理的なエッ
チング現象を利用した異方性のエッチングの後に、前記
下部クラッド層の反応活性成分の化学的なエッチング現
象を利用した等方性のエッチングを行うことを特徴とす
る請求項３の石英系光導波路の製造方法。
製造方法は、前記コア層の垂直入射成分の物理的なエッ
チング現象を利用した異方性のエッチングの後に、前記
下部クラッド層の反応活性成分の化学的なエッチング現
象を利用した等方性のエッチングを行うことを特徴とす
る請求項３の石英系光導波路の製造方法。
【００１５】
【作用】本発明のうち請求項１の石英系光導波路によれ
ば、基板の上に石英系ガラスの下部クラッド層が形成さ
れ、前記下部クラッド層の上に石英系ガラスのコア層が
形成され、前記下部クラッド層および前記コア層が所定
パターンの導波路を形成し、前記所定パターンの導波路
を埋め込むように石英系ガラスの上部クラッド層が形成
された石英系光導波路であって、前記所定パターンの導
波路の前記コア層の導波路側面は前記基板に対して垂直
になっていて、かつ前記下部クラッド層の導波路側面は
前記基板に対して台形状に傾斜しているので、上部クラ
ッド層前駆体を堆積する際に、上部クラッド層前駆体と
導波路の付け根の部分に隙間Ｓが形成されることがな
い。従って、ガラス化の際に気泡が導波路に対して応力
をかけ、導波路を歪める原因が除去されている。
ば、基板の上に石英系ガラスの下部クラッド層が形成さ
れ、前記下部クラッド層の上に石英系ガラスのコア層が
形成され、前記下部クラッド層および前記コア層が所定
パターンの導波路を形成し、前記所定パターンの導波路
を埋め込むように石英系ガラスの上部クラッド層が形成
された石英系光導波路であって、前記所定パターンの導
波路の前記コア層の導波路側面は前記基板に対して垂直
になっていて、かつ前記下部クラッド層の導波路側面は
前記基板に対して台形状に傾斜しているので、上部クラ
ッド層前駆体を堆積する際に、上部クラッド層前駆体と
導波路の付け根の部分に隙間Ｓが形成されることがな
い。従って、ガラス化の際に気泡が導波路に対して応力
をかけ、導波路を歪める原因が除去されている。
【００１６】本発明のうち請求項２乃至請求項６の石英
系光導波路の製造方法によれば、基板の上に火炎堆積法
で石英系ガラスの下部クラッド層前駆体を形成する工
程、前記下部クラッド層の上に火炎堆積法で石英系ガラ
スのコア層前駆体を形成する工程、前記下部クラッド層
前駆体および前記コア層前駆体を加熱処理を施してガラ
ス化する工程、前記ガラス化した下部クラッド層および
コア層にホトリソグラフィとエッチング処理を施して所
定パターンの導波路を形成する工程、前記導波路を埋め
込むように火炎堆積法で石英系ガラスの上部クラッド層
前駆体を形成するとともに、前記上部クラッド層前駆体
に加熱処理を施してガラス化する工程を有する石英系光
導波路の製造方法において、前記コア層のエッチング処
理はそのコア層の側面が前記基板に対して垂直になるよ
うにエッチング処理を行い、前記下部クラッド層のエッ
チング処理はその下部クラッド層の導波路側面が前記基
板に対して台形状に傾斜するようにエッチング処理を行
うので、上部クラッド層前駆体と導波路の付け根の部分
に隙間Ｓが形成されることがない。従って、ガラス化の
際に気泡が導波路に対して応力をかけ、導波路を歪める
原因が除去されることになる。
系光導波路の製造方法によれば、基板の上に火炎堆積法
で石英系ガラスの下部クラッド層前駆体を形成する工
程、前記下部クラッド層の上に火炎堆積法で石英系ガラ
スのコア層前駆体を形成する工程、前記下部クラッド層
前駆体および前記コア層前駆体を加熱処理を施してガラ
ス化する工程、前記ガラス化した下部クラッド層および
コア層にホトリソグラフィとエッチング処理を施して所
定パターンの導波路を形成する工程、前記導波路を埋め
込むように火炎堆積法で石英系ガラスの上部クラッド層
前駆体を形成するとともに、前記上部クラッド層前駆体
に加熱処理を施してガラス化する工程を有する石英系光
導波路の製造方法において、前記コア層のエッチング処
理はそのコア層の側面が前記基板に対して垂直になるよ
うにエッチング処理を行い、前記下部クラッド層のエッ
チング処理はその下部クラッド層の導波路側面が前記基
板に対して台形状に傾斜するようにエッチング処理を行
うので、上部クラッド層前駆体と導波路の付け根の部分
に隙間Ｓが形成されることがない。従って、ガラス化の
際に気泡が導波路に対して応力をかけ、導波路を歪める
原因が除去されることになる。
【００１７】本発明のうち請求項３の石英系光導波路の
製造方法によれば、前記コア層のエッチング処理は垂直
入射成分の物理的なエッチング現象を利用した異方性の
エッチング条件で行い、前記下部クラッド層のエッチン
グ処理は反応活性成分の化学的なエッチング現象を利用
した等方性のエッチング条件で行うので、前記コア層の
エッチング処理はそのコア層の側面が前記基板に対して
垂直になり、かつ前記下部クラッド層のエッチング処理
はその下部クラッド層の導波路側面が前記基板に対して
台形状に傾斜するようにエッチングされ、上部クラッド
層前駆体と導波路の付け根の部分に隙間Ｓが形成される
ことがない。従って、ガラス化の際に気泡が導波路に対
して応力をかけ、導波路を歪める原因が除去されること
になる。
製造方法によれば、前記コア層のエッチング処理は垂直
入射成分の物理的なエッチング現象を利用した異方性の
エッチング条件で行い、前記下部クラッド層のエッチン
グ処理は反応活性成分の化学的なエッチング現象を利用
した等方性のエッチング条件で行うので、前記コア層の
エッチング処理はそのコア層の側面が前記基板に対して
垂直になり、かつ前記下部クラッド層のエッチング処理
はその下部クラッド層の導波路側面が前記基板に対して
台形状に傾斜するようにエッチングされ、上部クラッド
層前駆体と導波路の付け根の部分に隙間Ｓが形成される
ことがない。従って、ガラス化の際に気泡が導波路に対
して応力をかけ、導波路を歪める原因が除去されること
になる。
【００１８】本発明のうち請求項４の石英系光導波路の
製造方法によれば、前記コア層のエッチング処理は垂直
入射成分の物理的なエッチング現象を利用した異方性の
エッチングをＣ2 Ｆ6 ガスに水素基を含むガスを混合し
たプラズマエッチングで行うので、前記コア層のエッチ
ング処理はそのコア層の側面が前記基板に対して垂直に
エッチング処理を確実に行うことができる。
製造方法によれば、前記コア層のエッチング処理は垂直
入射成分の物理的なエッチング現象を利用した異方性の
エッチングをＣ2 Ｆ6 ガスに水素基を含むガスを混合し
たプラズマエッチングで行うので、前記コア層のエッチ
ング処理はそのコア層の側面が前記基板に対して垂直に
エッチング処理を確実に行うことができる。
【００１９】本発明のうち請求項５の石英系光導波路の
製造方法によれば、前記下部クラッド層のエッチング処
理は反応活性成分の化学的なエッチング現象を利用した
等方性のエッチングがＣ2 Ｆ6 ガスを用いたプラズマエ
ッチングであるので、下部クラッド層の導波路側面が前
記基板に対して台形状に傾斜するように確実にエッチン
グされる。
製造方法によれば、前記下部クラッド層のエッチング処
理は反応活性成分の化学的なエッチング現象を利用した
等方性のエッチングがＣ2 Ｆ6 ガスを用いたプラズマエ
ッチングであるので、下部クラッド層の導波路側面が前
記基板に対して台形状に傾斜するように確実にエッチン
グされる。
【００２０】本発明のうち請求項６の石英系光導波路の
製造方法によれば、前記コア層の垂直入射成分の物理的
なエッチング現象を利用した異方性のエッチングの後
に、前記下部クラッド層の反応活性成分の化学的なエッ
チング現象を利用した等方性のエッチングを行うので、
異方性のエッチングで荒れた、コア層の側面が等方性の
エッチングで上記の荒れが解消される。
製造方法によれば、前記コア層の垂直入射成分の物理的
なエッチング現象を利用した異方性のエッチングの後
に、前記下部クラッド層の反応活性成分の化学的なエッ
チング現象を利用した等方性のエッチングを行うので、
異方性のエッチングで荒れた、コア層の側面が等方性の
エッチングで上記の荒れが解消される。
【００２１】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。なお、従来のものと同様のものについては従来のも
のと同符号を付して詳細な説明は省略する。
る。なお、従来のものと同様のものについては従来のも
のと同符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２２】図１に示すような装置を用いて、Ｓｉ基板
１１上に火炎堆積法で火炎加水分解バーナ１によりＳｉ
−Ｐ−Ｂ組成の原料ガスを吹きつけて下部クラッド層１
２を構成するガラス微粉末の下部クラッド層前駆体１
２’を堆積させる。（図において２は排気管である）。
このときドーパントであるＢ．Ｐの各量は、例えばＢ量
１０モル％、Ｐ量０．３モル％である。またこのときの
膜厚は、約２０μｍである。さらにこのガラス微粉末の
下部クラッド層前駆体１２’上にコア層１３を構成する
Ｓｉ−Ｔｉ−Ｂ−Ｐ組成のガラス微粉末のコア層前駆体
１３’を堆積させる。ドーパント量であるＴｉ、Ｂおよ
びＰの各量は、例えばＴｉ量３．５モル％、Ｂ量１０モ
ル％、Ｐ量０．３モル％である。図６に示すこの基板
Ａ’（１１、１２’、１３’）を図２に示すような焼成
炉３を用いて透明ガラス化した。図２において、４はＨ
ｅ及びＯ2 の導入口である。透明ガラス化は、上記組成
では約９００℃前後でガラス微粉末の透明ガラス化が開
始することが判明しているので、９００℃で行った。こ
のときのＨｅ及びＯ2 の流量比は、１０：１である。
１１上に火炎堆積法で火炎加水分解バーナ１によりＳｉ
−Ｐ−Ｂ組成の原料ガスを吹きつけて下部クラッド層１
２を構成するガラス微粉末の下部クラッド層前駆体１
２’を堆積させる。（図において２は排気管である）。
このときドーパントであるＢ．Ｐの各量は、例えばＢ量
１０モル％、Ｐ量０．３モル％である。またこのときの
膜厚は、約２０μｍである。さらにこのガラス微粉末の
下部クラッド層前駆体１２’上にコア層１３を構成する
Ｓｉ−Ｔｉ−Ｂ−Ｐ組成のガラス微粉末のコア層前駆体
１３’を堆積させる。ドーパント量であるＴｉ、Ｂおよ
びＰの各量は、例えばＴｉ量３．５モル％、Ｂ量１０モ
ル％、Ｐ量０．３モル％である。図６に示すこの基板
Ａ’（１１、１２’、１３’）を図２に示すような焼成
炉３を用いて透明ガラス化した。図２において、４はＨ
ｅ及びＯ2 の導入口である。透明ガラス化は、上記組成
では約９００℃前後でガラス微粉末の透明ガラス化が開
始することが判明しているので、９００℃で行った。こ
のときのＨｅ及びＯ2 の流量比は、１０：１である。
【００２２】このようにして透明ガラス化した図７に示
すガラス基板Ａのコア層１３に、図８に示す如くホトレ
ジスト膜１４とマスク１５を施した後、ホトリソグラフ
ィーと図示しない既知のＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）を適用して分岐・合波部を有するチャネル導波路１
６を形成した。ＲＩＥの条件の一例を表１に示す。
すガラス基板Ａのコア層１３に、図８に示す如くホトレ
ジスト膜１４とマスク１５を施した後、ホトリソグラフ
ィーと図示しない既知のＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）を適用して分岐・合波部を有するチャネル導波路１
６を形成した。ＲＩＥの条件の一例を表１に示す。
【００２３】
【表１】 Ｃ2 Ｆ6 とＣ2 Ｈ4 の混合比は１０：１である。本例の
場合Ｃ2 Ｆ6 ガスと混合するガスをＣ2 Ｈ4 ガスにした
が、混合ガスはＣ2 Ｈ4 ガスに限らず他のＨ基を含むガ
スであっても良い。上記の条件で行ったチャネル導波路
１６を形成するためのコア層１３のエッチング処理は、
垂直入射成分の物理的なエッチング現象を利用した異方
性のエッチングであり、チャネル導波路１６のコア層１
３の側面は、Ｓｉ基板１１に対して垂直にエッチングさ
れている。
場合Ｃ2 Ｆ6 ガスと混合するガスをＣ2 Ｈ4 ガスにした
が、混合ガスはＣ2 Ｈ4 ガスに限らず他のＨ基を含むガ
スであっても良い。上記の条件で行ったチャネル導波路
１６を形成するためのコア層１３のエッチング処理は、
垂直入射成分の物理的なエッチング現象を利用した異方
性のエッチングであり、チャネル導波路１６のコア層１
３の側面は、Ｓｉ基板１１に対して垂直にエッチングさ
れている。
【００２４】その後、下部クラッド層１２に対して表２
に示すガスを使用し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）を適用して、今度は反応活性成分の化学的なエッチ
ング現象を利用した等方性の強いエッチング条件で下部
クラッド層１２の部分も含めてエッチングを行い、チャ
ネル導波路１６を形成し、図３に示す基板Ｄ（１１、１
２、１６）を得た。図において符号１５はマスクを示し
ている。図４はチャネル導波路１６の部分の拡大図であ
る。このエッチング処理に際して、図４に示されるよう
にチャネル導波路１６の側面も同時にエッチング処理さ
れチャネル導波路１６のコア層１３の側面は異方性のエ
ッチングで荒れた面が解消して滑らかな面となる。点線
はこの等方性の強いエッチングを施す前の状態を示して
いる。このエッチング処理の結果、下部クラッド層１２
の導波路側面は基板１１に対して台形状に傾斜した形状
になっている。
に示すガスを使用し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）を適用して、今度は反応活性成分の化学的なエッチ
ング現象を利用した等方性の強いエッチング条件で下部
クラッド層１２の部分も含めてエッチングを行い、チャ
ネル導波路１６を形成し、図３に示す基板Ｄ（１１、１
２、１６）を得た。図において符号１５はマスクを示し
ている。図４はチャネル導波路１６の部分の拡大図であ
る。このエッチング処理に際して、図４に示されるよう
にチャネル導波路１６の側面も同時にエッチング処理さ
れチャネル導波路１６のコア層１３の側面は異方性のエ
ッチングで荒れた面が解消して滑らかな面となる。点線
はこの等方性の強いエッチングを施す前の状態を示して
いる。このエッチング処理の結果、下部クラッド層１２
の導波路側面は基板１１に対して台形状に傾斜した形状
になっている。
【００２５】
【表２】 次にこの基板Ｄ（１１、１２、１６）上に、図１に示し
た装置を用いて火炎堆積法でガラス微粉末を堆積させ上
部クラッド層前駆体１７’を形成させる。上部クラッド
層１７’は下部クラッド層１２と同様のドーパントを用
いた。但し、ドーパント量は、Ｂ量１１モル％、Ｐ量１
モル％であり、膜厚は約２５μｍである。これを図２で
示した焼成炉３に投入して透明ガラス化し、図５に示す
基板Ｅ（１１、１２、１６、１７）を作製した。焼成炉
３から取り出したガラス基板Ｅには気泡は認められなか
った。そこでこの基板Ｅ（１１、１２、１６、１７）に
ついて光学顕微鏡を用いて分岐・合波部を調査したが気
泡は認められなかった。
た装置を用いて火炎堆積法でガラス微粉末を堆積させ上
部クラッド層前駆体１７’を形成させる。上部クラッド
層１７’は下部クラッド層１２と同様のドーパントを用
いた。但し、ドーパント量は、Ｂ量１１モル％、Ｐ量１
モル％であり、膜厚は約２５μｍである。これを図２で
示した焼成炉３に投入して透明ガラス化し、図５に示す
基板Ｅ（１１、１２、１６、１７）を作製した。焼成炉
３から取り出したガラス基板Ｅには気泡は認められなか
った。そこでこの基板Ｅ（１１、１２、１６、１７）に
ついて光学顕微鏡を用いて分岐・合波部を調査したが気
泡は認められなかった。
【００２６】
【発明の効果】本発明のうち請求項１の石英系光導波路
によれば、基板の上に石英系ガラスの下部クラッド層が
形成され、前記下部クラッド層の上に石英系ガラスのコ
ア層が形成され、前記下部クラッド層および前記コア層
が所定パターンの導波路を形成し、前記所定パターンの
導波路を埋め込むように石英系ガラスの上部クラッド層
が形成された石英系光導波路であって、前記所定パター
ンの導波路の前記コア層の導波路側面は前記基板に対し
て垂直になっていて、かつ前記下部クラッド層の導波路
側面は前記基板に対して台形状に傾斜しているので、上
部クラッド層前駆体を堆積する際に、上部クラッド層前
駆体と導波路の付け根の部分に隙間が形成されることが
ない。従って、ガラス化の際に気泡が残留し、導波路に
対して応力をかけ、導波路を歪める原因が除去されてい
るので、光の伝搬損失が低減した石英系光導波路となっ
ている。
によれば、基板の上に石英系ガラスの下部クラッド層が
形成され、前記下部クラッド層の上に石英系ガラスのコ
ア層が形成され、前記下部クラッド層および前記コア層
が所定パターンの導波路を形成し、前記所定パターンの
導波路を埋め込むように石英系ガラスの上部クラッド層
が形成された石英系光導波路であって、前記所定パター
ンの導波路の前記コア層の導波路側面は前記基板に対し
て垂直になっていて、かつ前記下部クラッド層の導波路
側面は前記基板に対して台形状に傾斜しているので、上
部クラッド層前駆体を堆積する際に、上部クラッド層前
駆体と導波路の付け根の部分に隙間が形成されることが
ない。従って、ガラス化の際に気泡が残留し、導波路に
対して応力をかけ、導波路を歪める原因が除去されてい
るので、光の伝搬損失が低減した石英系光導波路となっ
ている。
【００２７】また、本発明のうち請求項２乃至請求項６
の石英系光導波路の製造方法によれば、基板の上に火炎
堆積法で石英系ガラスの下部クラッド層前駆体を形成す
る工程、前記下部クラッド層の上に火炎堆積法で石英系
ガラスのコア層前駆体を形成する工程、前記下部クラッ
ド層前駆体および前記コア層前駆体を加熱処理を施して
ガラス化する工程、前記ガラス化した下部クラッド層お
よびコア層にホトリソグラフィとエッチング処理を施し
て所定パターンの導波路を形成する工程、前記導波路を
埋め込むように火炎堆積法で石英系ガラスの上部クラッ
ド層前駆体を形成するとともに、前記上部クラッド層前
駆体に加熱処理を施してガラス化する工程を有する石英
系光導波路の製造方法において、前記コア層のエッチン
グ処理はそのコア層の側面が前記基板に対して垂直にな
るようにエッチング処理を行い、前記下部クラッド層の
エッチング処理はその下部クラッド層の導波路側面が前
記基板に対して台形状に傾斜するようにエッチング処理
を行うので、上部クラッド層前駆体と導波路の付け根の
部分に隙間が形成されることがない。また仮に気泡が発
生した場合においても表面に抜けやすい構造となってい
る。従って、ガラス化の際に気泡が導波路に対して応力
をかけ、導波路を歪める原因が除去されることになり、
光の伝搬損失が低減した石英系光導波路を製造すること
ができる。
の石英系光導波路の製造方法によれば、基板の上に火炎
堆積法で石英系ガラスの下部クラッド層前駆体を形成す
る工程、前記下部クラッド層の上に火炎堆積法で石英系
ガラスのコア層前駆体を形成する工程、前記下部クラッ
ド層前駆体および前記コア層前駆体を加熱処理を施して
ガラス化する工程、前記ガラス化した下部クラッド層お
よびコア層にホトリソグラフィとエッチング処理を施し
て所定パターンの導波路を形成する工程、前記導波路を
埋め込むように火炎堆積法で石英系ガラスの上部クラッ
ド層前駆体を形成するとともに、前記上部クラッド層前
駆体に加熱処理を施してガラス化する工程を有する石英
系光導波路の製造方法において、前記コア層のエッチン
グ処理はそのコア層の側面が前記基板に対して垂直にな
るようにエッチング処理を行い、前記下部クラッド層の
エッチング処理はその下部クラッド層の導波路側面が前
記基板に対して台形状に傾斜するようにエッチング処理
を行うので、上部クラッド層前駆体と導波路の付け根の
部分に隙間が形成されることがない。また仮に気泡が発
生した場合においても表面に抜けやすい構造となってい
る。従って、ガラス化の際に気泡が導波路に対して応力
をかけ、導波路を歪める原因が除去されることになり、
光の伝搬損失が低減した石英系光導波路を製造すること
ができる。
【００２８】本発明のうち請求項３の石英系光導波路の
製造方法によれば、前記コア層のエッチング処理は垂直
入射成分の物理的なエッチング現象を利用した異方性の
エッチング条件で行い、前記下部クラッド層のエッチン
グ処理は反応活性成分の化学的なエッチング現象を利用
した等方性のエッチング条件で行うので、前記コア層の
エッチング処理はそのコア層の側面が前記基板に対して
垂直になり、かつ前記下部クラッド層のエッチング処理
はその下部クラッド層の導波路側面が前記基板に対して
台形状に傾斜するようにエッチングされ、上部クラッド
層前駆体と導波路の付け根の部分に隙間が形成されるこ
とがない。従って、ガラス化の際に気泡が導波路に対し
て応力をかけ、導波路を歪める原因が除去されることに
なり、光の伝搬損失が低減した石英系光導波路を製造す
ることができる。
製造方法によれば、前記コア層のエッチング処理は垂直
入射成分の物理的なエッチング現象を利用した異方性の
エッチング条件で行い、前記下部クラッド層のエッチン
グ処理は反応活性成分の化学的なエッチング現象を利用
した等方性のエッチング条件で行うので、前記コア層の
エッチング処理はそのコア層の側面が前記基板に対して
垂直になり、かつ前記下部クラッド層のエッチング処理
はその下部クラッド層の導波路側面が前記基板に対して
台形状に傾斜するようにエッチングされ、上部クラッド
層前駆体と導波路の付け根の部分に隙間が形成されるこ
とがない。従って、ガラス化の際に気泡が導波路に対し
て応力をかけ、導波路を歪める原因が除去されることに
なり、光の伝搬損失が低減した石英系光導波路を製造す
ることができる。
【００２９】本発明のうち請求項４の石英系光導波路の
製造方法によれば、前記コア層のエッチング処理は垂直
入射成分の物理的なエッチング現象を利用した異方性の
エッチングをＣ2 Ｆ6 ガスに水素基を含むガスを混合し
たプラズマエッチングで行うので、前記コア層のエッチ
ング処理はそのコア層の側面が前記基板に対して垂直に
エッチング処理を確実に行うことができる。
製造方法によれば、前記コア層のエッチング処理は垂直
入射成分の物理的なエッチング現象を利用した異方性の
エッチングをＣ2 Ｆ6 ガスに水素基を含むガスを混合し
たプラズマエッチングで行うので、前記コア層のエッチ
ング処理はそのコア層の側面が前記基板に対して垂直に
エッチング処理を確実に行うことができる。
【００３０】本発明のうち請求項５の石英系光導波路の
製造方法によれば、前記下部クラッド層のエッチング処
理は反応活性成分の化学的なエッチング現象を利用した
等方性のエッチングがＣ2 Ｆ6 ガスを用いたプラズマエ
ッチングであるので、下部クラッド層の導波路側面が前
記基板に対して台形状に傾斜するように確実にエッチン
グされる。
製造方法によれば、前記下部クラッド層のエッチング処
理は反応活性成分の化学的なエッチング現象を利用した
等方性のエッチングがＣ2 Ｆ6 ガスを用いたプラズマエ
ッチングであるので、下部クラッド層の導波路側面が前
記基板に対して台形状に傾斜するように確実にエッチン
グされる。
【００３１】本発明のうち請求項６の石英系光導波路の
製造方法によれば、前記コア層の垂直入射成分の物理的
なエッチング現象を利用した異方性のエッチングの後
に、前記下部クラッド層の反応活性成分の化学的なエッ
チング現象を利用した等方性のエッチングを行うので、
異方性のエッチングで荒れた、コア層の側面が等方性の
エッチングで上記の荒れが解消され、コア層の垂直性お
よび表面平坦性が確保され、光の伝搬損失が低減した石
英系光導波路を製造することができる。
製造方法によれば、前記コア層の垂直入射成分の物理的
なエッチング現象を利用した異方性のエッチングの後
に、前記下部クラッド層の反応活性成分の化学的なエッ
チング現象を利用した等方性のエッチングを行うので、
異方性のエッチングで荒れた、コア層の側面が等方性の
エッチングで上記の荒れが解消され、コア層の垂直性お
よび表面平坦性が確保され、光の伝搬損失が低減した石
英系光導波路を製造することができる。
【図１】本発明の石英系光導波路の製造方法に使用する
装置の説明図である。
装置の説明図である。
【図２】本発明の石英系光導波路の製造方法に使用する
焼成炉の説明図である。
焼成炉の説明図である。
【図３】本発明の石英系光導波路の製造方法を示す工程
の一部の説明図である。
の一部の説明図である。
【図４】本発明の石英系光導波路の製造方法を示す工程
の一部を拡大した説明図である。
の一部を拡大した説明図である。
【図５】本発明の石英系光導波路およびその製造方法を
示す工程の一部の説明図である。
示す工程の一部の説明図である。
【図６】本発明の石英系光導波路の製造方法を示す工程
の一部の説明図である。
の一部の説明図である。
【図７】本発明の石英系光導波路の製造方法を示す工程
の一部の説明図である。
の一部の説明図である。
【図８】本発明の石英系光導波路の製造方法を示す工程
の一部の説明図である。
の一部の説明図である。
【図９】従来の石英系光導波路の製造方法を示す工程の
一部の説明図である。
一部の説明図である。
【図１０】従来の石英系光導波路の製造方法を示す工程
の一部の説明図である。
の一部の説明図である。
【図１１】従来の石英系光導波路の製造方法を示す工程
の一部を拡大した説明図である。
の一部を拡大した説明図である。
１ 火炎加水分解バーナ ３ 焼成炉 １１ 基板 １２ 下部クラッド層 １２’ 下部クラッド層前駆体 １３ コア層 １３’ コア層前駆体 １６ チャネル導波路 １７ 上部クラッド層 １７’ 上部クラッド層前駆体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳川 久治 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 基板の上に石英系ガラスの下部クラッド
層が形成され、前記下部クラッド層の上に石英系ガラス
のコア層が形成され、前記下部クラッド層および前記コ
ア層が所定パターンの導波路を形成し、前記所定パター
ンの導波路を埋め込むように石英系ガラスの上部クラッ
ド層が形成された石英系光導波路であって、前記所定パ
ターンの導波路の前記コア層の導波路側面は前記基板に
対して垂直になっていて、かつ前記下部クラッド層の導
波路側面は前記基板に対して台形状に傾斜していること
を特徴とする石英系光導波路。 - 【請求項２】 基板の上に火炎堆積法で石英系ガラスの
下部クラッド層前駆体を形成する工程、前記下部クラッ
ド層の上に火炎堆積法で石英系ガラスのコア層前駆体を
形成する工程、前記下部クラッド層前駆体および前記コ
ア層前駆体を加熱処理を施してガラス化する工程、前記
ガラス化した下部クラッド層およびコア層にホトリソグ
ラフィとエッチング処理を施して所定パターンの導波路
を形成する工程、前記導波路を埋め込むように火炎堆積
法で石英系ガラスの上部クラッド層前駆体を形成すると
ともに、前記上部クラッド層前駆体に加熱処理を施して
ガラス化する工程を有する石英系光導波路の製造方法に
おいて、前記コア層のエッチング処理はそのコア層の側
面が前記基板に対して垂直になるようにエッチング処理
を行い、前記下部クラッド層のエッチング処理は、その
下部クラッド層の導波路側面が前記基板に対して台形状
に傾斜するようにエッチング処理を行うことを特徴とす
る石英系光導波路の製造方法。 - 【請求項３】 前記コア層のエッチング処理は、垂直入
射成分の物理的なエッチング現象を利用した異方性のエ
ッチング条件で行い、前記下部クラッド層のエッチング
処理は、反応活性成分の化学的なエッチング現象を利用
した等方性のエッチング条件で行うことを特徴とする請
求項２記載の石英系光導波路の製造方法。 - 【請求項４】 前記コア層の垂直入射成分の物理的なエ
ッチング現象を利用した異方性のエッチングはＣ2 Ｆ6
ガスに水素基を含むガスを混合したプラズマエッチング
であることを特徴とする請求項３記載の石英系光導波路
の製造方法。 - 【請求項５】 前記下部クラッド層のエッチング処理は
反応活性成分の化学的なエッチング現象を利用した等方
性のエッチングは、Ｃ2 Ｆ6 ガスを用いたプラズマエッ
チングであることを特徴とする請求項３記載の石英系光
導波路の製造方法。 - 【請求項６】 前記コア層の垂直入射成分の物理的なエ
ッチング現象を利用した異方性のエッチングの後に、前
記下部クラッド層の反応活性成分の化学的なエッチング
現象を利用した等方性のエッチングを行うことを特徴と
する請求項３記載の石英系光導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13104794A JPH07318739A (ja) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | 石英系光導波路とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13104794A JPH07318739A (ja) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | 石英系光導波路とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07318739A true JPH07318739A (ja) | 1995-12-08 |
Family
ID=15048778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13104794A Pending JPH07318739A (ja) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | 石英系光導波路とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07318739A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6950588B2 (en) | 2002-02-19 | 2005-09-27 | Omron Corporation | Optical wave guide, an optical component and an optical switch |
| US7106937B2 (en) | 2004-01-27 | 2006-09-12 | Tdk Corporation | Optical waveguide and method of fabricating the same |
-
1994
- 1994-05-20 JP JP13104794A patent/JPH07318739A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6950588B2 (en) | 2002-02-19 | 2005-09-27 | Omron Corporation | Optical wave guide, an optical component and an optical switch |
| US7106937B2 (en) | 2004-01-27 | 2006-09-12 | Tdk Corporation | Optical waveguide and method of fabricating the same |
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