JPH08262250A

JPH08262250A - 光導波路作製方法およびその装置

Info

Publication number: JPH08262250A
Application number: JP6255095A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Fukuyama; 聡福山
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1995-03-22
Filing date: 1995-03-22
Publication date: 1996-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】高速で成膜およびエッチング可能な光導波路
作製方法およびその装置を提供する。【構成】誘導結合プラズマプロセスを用いて基板１０
１に光導波路の成膜及びコア層１０５のパターニングを
行う。また、基板１０１に印加するバイアス電圧の有無
ないし大小の調節により、光導波路を構成するクラッド
層１１３，１０３とコア層１０５を同一反応ガスで形成
する。これに用いる光導波路作製装置１では、排気装置
６７で真空状態とされ、ガス供給装置４９，５１で反応
ガスを供給されたチャンバ３の外側に設けられたリング
状のアンテナ１９を高周波印加して、誘電体窓１３を通
してチャンバ３内にプラズマ７１を発生させる。このプ
ラズマ７１がステージ４７上に載置されているワーク６
９上に成膜する。この時、前記ステージ４７に電気的に
接続されると共に水を流せる配管８５がバイアス用の高
周波電源を印加すると共に、冷却水を流してステージ４
７を冷却するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は光導波路作製方法およ
びその装置に係り、さらに詳しくは、誘導結合プラズマ
プロセスを用いた光導波路作製方法およびその装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３に基づいて従来の光導波路作製方法
を説明する。まず、シリコンウエハや石英のような基板
１０１を準備し（ステップＳＡ１）、その上一面に厚さ
２０μm 程度のSiO ₂膜を堆積させて下側クラッド層１
０３を形成する（ステップＳＡ２）。この堆積方法につ
いては後述する。

【０００３】次に、Geを数 mol％含有した Ge-SiO ₂膜
を前述の下側クラッド層１０３の上面一面に５μm 堆積
させて光が通過する導波路であるコア層１０５Ａを形成
した後（ステップＳＡ３）、このコア層１０５Ａの上面
一面にレジスト１０７Ａを適当な厚さで塗布する（ステ
ップＳＡ４）。コア層１０５Ａの厚さおよび下側クラッ
ド層１０３の厚さはコア層１０５Ａを通過する光の波長
により決定される。

【０００４】レジスト１０７Ａ塗布後、光導波路のパタ
ーンが描画されたマスク１０９を介してレジスト１０７
Ａの上面へＵＶ光１１１を照射する（ステップＳＡ
５）。レジスト１０７Ａにはポジ型とネガ型があるが、
例えば、ポジ型の場合はマスク１０９によってＵＶ光１
１１を照射された部分が感光してアルカリ溶液に溶ける
状態となる。すなわち、アルカリ溶液に浸すことで感光
した部分が除去されて、コア層１０５Ａ上には感光され
なかった部分１０７Ｂが残ることとなる（ステップＳＡ
６）。

【０００５】次に、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）
のようなドライエッチング処理を行う。これによりコア
層１０５Ａの一部が除去されて下側クラッド層１０３上
にマスク１０９と全く同一のパターンを有するコア層１
０５Ｂが形成され（ステップＳＡ７）、レジスト１０７
Ｂを除去する（ステップＳＡ８）。最後に、コア層１０
５Ｂの上からSiO ₂膜を堆積させて上側クラッド層１１
３を形成する（ステップＳＡ９）。この上側クラッド層
１１３は、前述の下側クラッド層１０３と同様に２０μ
m の膜厚を有し、この厚さはコア層１０５Ｂ内を通過す
る光の波長に大きく関係する。

【０００６】また、コア層１０５Ｂは、上下クラッド層
１１３，１０３に比してGeを含んでいるため、その分屈
折率が高くなり、コア層１０５Ｂ内を進行する光が漏洩
しないため光信号を忠実に伝搬することとなる。

【０００７】次に、前述のクラッド層１１３，１０３お
よびコア層１０５Ａ，１０５Ｂの形成について、成膜工
程とエッチング工程に分けて説明する。

【０００８】成膜方法は未だ特に定まった方法というも
のはない。最も多く用いられているのは図４に示される
火炎堆積法（ＦＨＤ法という）と呼ばれる方法である。

【０００９】図４を参照するに、この方法では内側ノズ
ル１１５の周囲に外側ノズル１１７を有する多重管ノズ
ル１１９を用いる。内側ノズル１１５がH ₂とO ₂の混
合ガスを噴出し、外側ノズル１１７がSiCl₄ガス,GeCl
₄ガスを噴出する。

【００１０】まず、基板１０１を電源１２１により駆動
するヒータ１２３の上に載せ、電源１２１をオンにす
る。基板１０１が所定の温度になると、内側ノズル１１
５からH ₂とO ₂の混合ガスを噴出して着火する。次に
外側ノズル１１７からSiCl₄ガスを噴出させて、SiCl₄
とO ₂を火炎の中で反応させる。これにより、スート１
２５と呼ばれる白濁した膜が基板１０１上に堆積する。
このスート１２５が堆積した基板１０１を１０００°Ｃ
近傍まで加熱すると、白濁していたスート１２５がガラ
ス化して透明なクラッド層１１３，１０３が得られる。

【００１１】また、コア層１０５を堆積させる場合に
は、外側ノズル１１７からSiCl₄ガスに加えてGeCl₄ガ
スを噴出させる。この時、GeCl₄ガスの噴出量を適当な
量にすればSiO ₂膜中にGeが微量含まれたコア層１０５
が形成される。

【００１２】しかし、上述のＦＨＤ法によると以下のよ
うな問題がある。すなわち、工程がスート１２５堆積工程とガラス化工程の２工程
となり作業性が悪い。

【００１３】ガラス化工程で１０００°Ｃ近傍まで加
熱すると、例えばシリコンの基板１０１の場合に、熱膨
張率の相違から膜に引張応力が生じて破損する恐れがあ
る。

【００１４】一般的に知られているように、シリコン
の基板１０１は８００°Ｃ近傍を境にその強度が激減す
るので、温度分布を数°Ｃ以内に収めないと熱応力によ
りスリップという結晶欠陥を生じるという問題がある。
さらに、その分布はウエハ口径が大きくなる程厳しくな
る。

【００１５】将来的には、光導波路はトランジスタの
ような電気素子と光素子が一枚の基板内に収納されたも
のが望まれるが、トランジスタ等の配線にはAl等が用い
られており、４００°Ｃ以上の温度になるとこのAl等が
シリコンの基板１０１と反応してしまう恐れがある。

【００１６】以上の問題点よりＦＨＤ法はこのようなデ
バイスには一般に使用されない。

【００１７】そこで、半導体の製造プロセスで用いられ
ているプラズマＣＶＤ法を利用することが近年検討され
ている。

【００１８】以下、一般に用いられているプラズマＣＶ
Ｄ法について説明する。

【００１９】図５にはプラズマＣＶＤ法に用いられる最
も一般的な装置である平行平板型のプラズマＣＶＤ装置
１２７が示されている。ここでは、上下クラッド層１１
３，１０３のSiO ₂膜をウエハ１２９上に成膜する場合
を例として説明する。

【００２０】結晶成長に際して外気と遮断するためのプ
ラズマＣＶＤチャンバ１３１の内部には、相対向する一
対の平行平板型の電極１３３Ｕ，１３３Ｌが設けられて
おり、下側電極１３３Ｌの上にはウエハ１２９が載せら
れている。上側電極１３３Ｕは、チャンバ上蓋１３５を
貫通して設けられている絶縁碍子１３７を通ってマッチ
ングボックス１３９に接続され、さらに高周波電源１４
１に接続されている。このマッチングボックス１３９
は、高周波電源１４１から供給された電力を効率よくチ
ャンバ１３１内に供給するためのものである。また、下
側電極１３３Ｌには回転装置１４３が設けられており、
下側電極１３３Ｌを回転させることによりウエハ１２９
に形成されるSiO ₂膜の均一性を確保するためのもので
ある。

【００２１】チャンバ下蓋１４５には、ＣＶＤ終了後の
背圧真空引き用高真空排気系１４７と、ＣＶＤ中の供給
ガス排気用低真空排気系１４９が取付けられている。前
記背圧真空引き用高真空排気系１４７には途中排気用の
排気バルブ１５１が設けられており、ターボ分子ポンプ
等の高真空用の排気装置１５３に接続されている。

【００２２】一方、供給ガス排気用低真空排気系１４９
には途中排気用のバルブ１５５および前記チャンバ１３
１内の圧力を一定に保持するためのスロットルバルブ１
５７が設けられていて、ロータリーポンプやドライポン
プやメカニカルブースタポンプ等の比較的低真空用の排
気装置１５９に接続されている。

【００２３】また、チャンバ上蓋１３５には、ガス供給
用配管１６１，１６３が取付けられている。ここでは、
ガス供給用配管１６１がジクロールシラン(SiH₂Cl₂)
用のものであり、ガス供給用配管１６３が酸素(O₂）用
のものである。従って、ガス供給用配管１６１および１
６３には、各々ジクロールシランガス供給用のバルブ１
６５、酸素供給用のバルブ１６７が設けられている。

【００２４】チャンバ１３１には、ウエハ１２９のロー
ド／アンロード用ポート１６９が設けられており、バル
ブ１７１の開閉によりウエハ１２９のロード／アンロー
ドが可能となっている。

【００２５】チャンバ１３１内部には下側電極１３３Ｌ
上のウエハ１２９を加熱するためのヒータブロック１７
３が設けられており、このヒータブロック１７３はヒー
タ電源１４１に接続されている。この時の温度は、温度
計１７５により確認できるようになっている。

【００２６】次に、前述のプラズマＣＶＤ装置１２７の
動作を説明する。まず、ロード／アンロード用ポート１
６９のバルブ１７１を開けてウエハ１２９を所定の枚数
だけチャンバ１３１内に導入した後、バルブ１７１を閉
じる。排気バルブ１５１を開いて排気装置１５３すなわ
ち高真空用の排気系１４７により１０^-6Torr程度の真空
度まで真空引きする。同時にヒータブロック１７３を加
熱して下側電極１３３Ｌおよびウエハ１２９を加熱す
る。この時、チャンバ１３１内の圧力は、真空スイッチ
または電離真空計などによって随時確認され、通常３０
０〜４００°Ｃに加熱する。また、下側電極１３３Ｌを
均一に加熱するために、下側電極１３３Ｌは回転装置１
４３により回転駆動する。

【００２７】続いて、ガス供給用配管１６１のジクロー
ルシランガス供給用のバルブ１６５を開けることにより
ジクロールシランガスをチャンバ１３１内に供給し、つ
いでガス供給用配管１６３の酸素供給用のバルブ１６７
を開けることにより酸素ガスをチャンバ１３１内に供給
する。この時のチャンバ１３１内の排気は、低真空用の
排気系１４９を用いて行われる。

【００２８】通常のガス供給量は全部で数百SccM程度で
あり、圧力としては０．１Torrから数Torrのオーダーと
なる。最終的な圧力調整は、スロットルバルブ１５７の
開度を調整することにより行われる。

【００２９】以上のようにして所定のガスを所定の流量
比で供給し、且つチャンバ１３１内を所定の圧力に調整
した後、高周波電源１４１をオンとしてマッチングボッ
クス１３９を介して電力を上側電極１３３Ｕに供給す
る。電力は数百Ｗ程度が一般的である。この時、マッチ
ングボックス１３９は予め調整されており、高周波電源
１４１への反射電力はゼロかできるだけ小さく抑制され
ている。

【００３０】これにより上下電極１３３Ｕ，１３３Ｌ間
にはプラズマ１７７が形成され、このプラズマ１７７内
でジクロールシランガスと酸素ガスが分解・合成されて
ウエハ１２９上にSiO ₂膜が形成されることになる。こ
の時、特にジクロールシランのようなClを含んだガスを
用いると、SiCl_Xの中間生成物（塩化物）が電極１３３
Ｕ，１３３Ｌおよびチャンバ１３１の内壁に付着して、
プロセス中ウエハ１２９上に付着して膜質の劣化を招い
たり、またチャンバ１３１を大気解放したときに空気中
の水分と反応してHCl を生成するので作業者の安全を損
なう恐れも生じる。特に、塩化物により膜質の劣化を招
くことは影響が大きい。

【００３１】最後に、上記プロセスが一通り終了する
と、バルブ１６５，１６７は閉じられ、排気系１４７に
より高真空まで排気し、図示しないパージ手段によりパ
ージされ、処理後のウエハ１２９をチャンバ１３１の外
に取出す。同時に処理前のウエハ１２９がチャンバ１３
１内に搬入され、上述のプロセスを繰り返す。

【００３２】このような方法によると、ＦＨＤ法のよう
なガラス化工程は不要となり、製造工程は簡略化され
る。また、３００〜４００°Ｃの加熱温度で処理できる
ので、スリップや基板との熱膨張差による割れの問題は
解決される。

【００３３】次に、図６に基づいて従来のプラズマエッ
チング装置１７９について説明する。このプラズマエッ
チング装置１７９は前述のプラズマＣＶＤ装置１２７と
類似しており、異なる点は、使用するガス，高周波を印
加する電極１８１Ｕ，１８１Ｌ、ウエハ１２９を冷却す
る点である。

【００３４】ここでは、コア層１０５のパターニングエ
ッチングを例にとって説明する。

【００３５】プラズマエッチングチャンバ１８３の内部
には、相対向する一対の平行平板型の電極１８１Ｕ，１
８１Ｌが設けられており、下側電極１８１Ｌの上にはウ
エハ１２９が載せられている。この下側電極１８１Ｌ
は、チャンバ下蓋１８５を貫通して設けられている絶縁
碍子１８７を通ってマッチングボックス１８９に接続さ
れ、さらに高周波電源１９１に接続されている。また、
下側電極１８１Ｌには回転装置１９３が設けられてお
り、下側電極１８１Ｌを回転させることによりウエハ１
２９に形成されたSiO ₂膜のエッチングレートの均一性
を確保するためのものである。

【００３６】前記チャンバ下蓋１８５には、背圧真空引
き用排気系１９５と、供給ガス排気用排気系１９７が取
付けられている。前記背圧真空引き用排気系１９５には
途中排気バルブ１９９が設けられており、排気装置２０
１に接続されている。

【００３７】一方、供給ガス排気用排気系１９７には途
中排気バルブ２０３およびチャンバ１８３内の圧力を一
定に保持するためのスロットルバルブ２０５が設けられ
ていて、ロータリーポンプやドライポンプやメカニカル
ブースタポンプ等の比較的低真空用の排気装置２０７に
接続されている。

【００３８】また、チャンバ上蓋２０９には、ガス供給
用配管２１１，２１３が取付けられている。ここでは、
配管２１１が例えば４フッ化炭素(CF ₄) ガス用配管
で、配管２１３がアルゴン(Ar)ガス用のものである。従
って、配管２１１および２１３には、各々４フッ化炭素
(CF ₄) ガス供給用のバルブ２１５、アルゴン(Ar)ガス
供給用のバルブ２１７が設けられている。

【００３９】前記チャンバ１８３には、ウエハ１２９の
ロード／アンロード用ポート２１９が設けられており、
バルブ２２１の開閉によりウエハ１２９のロード／アン
ロードが可能となっている。

【００４０】チャンバ１８３内部には冷却ユニット２２
３が設けられており、冷却水注入口２２５から冷却水を
供給して冷却水出口２２７から排水する。これにより下
側電極１８１Ｌ上のウエハ１２９を冷却するものであ
る。なお、この時の温度は温度計２２９により確認され
る。

【００４１】次に、プラズマエッチング装置１７９の動
作を説明する。まず、バルブ２２１を開けてロード／ア
ンロード用ポート２１９から所定の枚数のウエハ１２９
をチャンバ１８３内に導入した後、バルブ２２１を閉じ
る。排気バルブ１９９を開いて排気装置２０１すなわち
排気系１９５により１０^-6Torr程度の真空度まで真空引
きする。この時、チャンバ１８３内の圧力は、真空スイ
ッチまたは電離真空計などによって随時確認される。

【００４２】同時に冷却水入口２２５より供給された冷
却水により冷却ユニット２２３を冷却し、所定の温度ま
で下側電極１８１Ｌとウエハ１２９を冷却する。この時
の温度は温度計２２９により随時確認するが、通常３０
０〜４００°Ｃの温度となるように冷却する。また、下
側電極１８１Ｌの温度の均一性を確保するため、下側電
極１８１Ｌは回転装置１９３により回転駆動する。

【００４３】続いて、ガス配管２１１の４フッ化炭素(C
F ₄) ガス供給用のバルブ２１５を開けることにより４
フッ化炭素(CF ₄) ガスをチャンバ１８３内に供給し、
ついでガス配管２１３のアルゴン(Ar)ガス供給用のバル
ブ２１７を開けることによりアルゴン(Ar)ガスをチャン
バ１８３内に供給する。この時のチャンバ１８３内の排
気は、排気系１９７を用いて行われる。

【００４４】通常のガス供給量は全部で数百SccM程度で
あり、圧力としては０．１Torrから数Torrのオーダーと
なる。最終的な圧力調整は、スロットバルブ２０５の開
度を調整して行われる。

【００４５】以上のようにして所定のガスを所定の流量
比で供給し、且つチャンバ１８３内を所定の圧力に調整
した後、高周波電源１９１をオンにしてマッチングボッ
クス１８９を介して電力を下側電極１８１Ｌに供給す
る。電力は数百Ｗ程度が一般的である。この時、マッチ
ングボックス１８９は予め調整されており、高周波電源
１９１への反射電力はゼロかできるだけ小さく抑制され
ている。

【００４６】これにより上，下電極１８１Ｕ，１８１Ｌ
間にはプラズマ２３１が形成され、このプラズマ２３１
内で４フッ化炭素(CF ₄) ガスとアルゴン(Ar)ガスが分
解されてウエハ１２９上のSiO ₂膜をエッチングする。

【００４７】最後に、上記プロセスが一通り終了する
と、バルブ２１５，２１７は閉じられ、排気系１９５に
より高真空まで排気し、図示しないパージ手段によりパ
ージされ、処理後のウエハ１２９をチャンバ１８３の外
に取り出す。同時に処理前のウエハ１２９がチャンバ１
８３内に搬入され、上述のプロセスを繰り返す。

【００４８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術にあっては、以下のような問題点があ
る。すなわち、平行平板型プラズマＣＶＤ法において
は、半導体プロセスで使用されるプラズマＣＶＤ装置１２
７の成膜速度はせいぜい５０００Å／min 程度であり、
１０μm 厚さの酸化膜形成に２０min の時間を要する。
従って、上側クラッド層１１３の成膜に４０min 、下側
クラッド層１０３の形成に４０min 、コア層１０５の形
成に１０min で合計９０min の時間を要する。これは将
来光導波路デバイスが半導体デバイスに匹敵する生産量
となることを想定すると、生産性が問題となる。

【００４９】上術のプラズマＣＶＤ装置１２７で形成
されるSiO ₂膜は、熱酸化膜に比してポアな膜である。

【００５０】ポアな膜であることと、SiとO との比を
保持することが困難であり、従って光導波路として重要
な屈折率を本来の値にすることが困難であるという問題
がある。

【００５１】また、前述の平行平板型プラズマエッチン
グ法においては、以下のような問題がある。すなわち、
プラズマエッチング速度はせいぜい１００００Å／min
程度であり、１０μm 厚さの酸化膜をエッチングするに
は１０min の時間を要する。従って、将来光導波路デバ
イスが半導体デバイスに匹敵する生産量となることを想
定すると生産性が問題となる。

【００５２】この発明の目的は、以上のような従来の技
術に着目してなされたものであり、高速で成膜およびエ
ッチング可能な光導波路作製方法およびその装置を提供
することにある。

【００５３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１による発明の光導波路作製方法は、基板上
における光導波路の成膜工程およびコア層のパターニン
グを誘導結合プラズマプロセスにて行うことを特徴とす
るものである。

【００５４】請求項２による発明の光導波路作製方法
は、請求項１記載の基板に印加するバイアス電圧の有無
ないし大小によりクラッド層とコア層を同一反応ガスで
形成することを特徴とするものである。

【００５５】請求項３による発明の光導波路作製装置
は、高周波印加が可能なリング状のアンテナと、このア
ンテナに接して設けられた誘電体窓と、この誘電体窓の
下方に設けられてワークを載置するステージと、前記ス
テージおよびワークを内部に含んで気密保持可能に設け
られたチャンバと、このチャンバ内部を排気するための
排気装置と、前記チャンバに少なくとも２種類の反応ガ
スを所望量供給可能なガス供給装置と、を備えてなるこ
とを特徴とするものである。

【００５６】請求項４による発明の光導波路作製装置
は、前記請求項３の構成に加えて前記ステージに電気的
に接続されると共に内部に水を流せる配管と、この配管
にマッチングボックスを介して接続されたバイアス用の
高周波電源と、を備えてなることを特徴とするものであ
る。

【００５７】また、請求項５による発明の光導波路作製
装置は、請求項４記載の配管が銅製であることを特徴と
するものである。

【００５８】

【作用】請求項１による光導波路作製方法では、誘導結
合プラズマプロセスを用いて基板上に光導波路の成膜お
よびコア層のパターニングを行うものである。

【００５９】請求項２による光導波路作製方法では、請
求項１記載の基板に印加するバイアス電圧の有無ないし
大小を調節することにより、基板上において光導波路を
構成するクラッド層とコア層を同一反応ガスで形成する
ものである。

【００６０】請求項３による光導波路作製装置では、排
気装置により真空状態とされ、ガス供給装置により少な
くとも２種類の反応ガスを所望量供給された状態のチャ
ンバの外側に設けられたリング状のアンテナを高周波印
加して、誘電体窓を通してチャンバ内にプラズマを発生
させる。このプラズマがガスを分解・合成してチャンバ
内のステージ上に載置されているワーク上に成膜する。
あるいは、ガスを分解してエッチングを行う。

【００６１】請求項４による光導波作製装置では、前記
ステージに電気的に接続されると共に内部に水を流せる
配管が前記ステージにバイアス用の高周波電源を印加す
ると共に、冷却水を流してステージを冷却するものであ
る。

【００６２】また、請求項５による光導波路作製装置で
は、配管が銅製であり、電気および熱伝導性がよいの
で、冷却に適する。

【００６３】

【実施例】以下、この発明の好適な一実施例を図面に基
づいて説明する。

【００６４】図１にはいわゆる誘導結合プラズマ（ＩＣ
Ｐ）ＣＶＤ装置１が示されている。図１において、冷却
のため二重構造となっているチャンバ３の内側には石英
円環５が設けられており、チャンバ３の上側には上蓋７
が、また下側には下蓋９がそれぞれＯリング１１等によ
りシールされて設けられている。

【００６５】前記チャンバ３の上蓋７の上面には、石英
から成る高周波電波の誘電体窓１３が設けられており、
この誘電体窓１３の上には二つの端子１５，１７を有す
る銅製のリング状アンテナ１９が設けられている。前記
誘電体窓１３は石英の外、電波を通すが赤外線を透過さ
せないアルミナのような材料を使用することもできる。
また、前記端子１５，１７にはマッチングボックス２１
が接続されており、さらに高周波電源２３が接続されて
いる。

【００６６】ここでは、前記リング状アンテナ１９は冷
却されていないが、供給される高周波によって数百°Ｃ
まで温度が上昇することを考えると、アンテナ１９を管
状にして冷却水を流すことも考えられる。

【００６７】前記誘電体窓１３と上蓋７との間にはＯリ
ング２５が設けられており、チャンバ３の内部空間を密
閉している。このＯリング２５を冷却するために、上蓋
７には冷却水用の流路２７が設けられており、注入口２
９から冷却水を注入して排水口３１から排水している。

【００６８】また、上蓋７には酸素(O₂) 供給用の配管
３３が設けられており、この配管３３に接続する供給路
３５が設けられている。この供給路３５の先端にはガス
供給穴３７が設けられており、このガス供給穴３７から
誘電体窓１３の近傍に酸素(O₂) を供給している。

【００６９】前記チャンバ３の下蓋９上には下支柱３９
が立設されており、この下支柱３９の上側にはヒータ支
持板４１が設けられていて、ヒータ支持板４１の上には
さらに上支柱４３が設けられている。

【００７０】上支柱４３の上には、数組の反射板４５が
設けられており、この反射板４５の内側にステージであ
るヒータ４７が設けられている。このヒータ４７の上に
ワークであるウエハ１２９を載置し、例えば６００°Ｃ
程度まで均一に加熱する。このため、上支柱４３はセラ
ミックスのような熱伝導率の小さな材質でできている。

【００７１】また、ヒータ４７の上方には例えば石英製
のリング状をしたガス供給管４９，５１が設けられてお
り、ガスをリング状のガス供給管４９の内側へ向けて吹
き出すようになっている。このガス供給管４９，５１に
は各々ガスを供給するための枝管５３，５５が取付けら
れている。この枝管５３，５５は、各々ユニオン継手５
７，５９によりチャンバ３の下蓋９を貫通するSUS 管６
１，６３に接続されている。

【００７２】前記ヒータ支持板４１の上面における前記
ヒータ４７および反射板４５の周囲には、ヒータ４７か
ら反射板４５を超えてくる熱流を遮蔽するための冷却ユ
ニット６５が設けられている。また、下蓋９には排気管
６７が設けられており、チャンバ３内の排気を行うもの
である。

【００７３】次に、前述の誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）
ＣＶＤ装置１の動作について説明する。まず、図示しな
いローダによりウエハ６９をチャンバ３内のヒータ４７
上に載置する。もしチャンバ３内が大気圧であれば、図
示しない排気ポンプにより排気管６７から例えば１０^-6
〜１０^-7Torrの真空まで排気する。

【００７４】ヒータ４７に電流を供給して、３００°Ｃ
〜５００°Ｃ程度まで加熱する。この時、すべての冷却
部には冷却水を流しておく。適当な温度まで昇温した
後、ガス供給口３７から酸素(O₂) が供給され、ガス供
給管５１からジクロールシラン(SiH₂Cl₂) ガスが所定
の割合で供給される。

【００７５】チャンバ３内の圧力を図示しないスロット
ルバルブ等で所定圧力に調整した後、マッチングボック
ス２１を介して高周波電力が端子１５, １７からアンテ
ナ１９に供給される。これにより、誘電体窓１３の直下
にプラズマ７１が形成される。そして、このプラズマ７
１が先に供給された酸素(O₂) ガスおよびジクロールシ
ラン(SiH₂Cl₂) ガスが分解・合成してウエハ６９上に
SiO ₂膜が堆積される。

【００７６】ここで、ジクロールシランを２SLM 、酸素
を１．５SLM 、圧力０．０４Torr、基板温度３００°
Ｃ、高周波電力１．２KWで処理すると、３．２μm/min
の成膜速度が得られた。また、膜質に関して、屈折率の
評価とＦＴＩＲ分析（赤外吸光分光分析）を行った結
果、屈折率は１．４５であってほぼ熱酸化膜のものに近
く、またＦＴＩＲ分析結果もSi-Oの結合を示す１１００
cm^-1の吸収が観測された。

【００７７】以上の結果から、熱酸化膜に近い良質な膜
が非常に高い成膜速度で得られることが分かった。すな
わち、上，下クラッド層１１３，１０３は６min 強、コ
ア層１０５は１min 強で成膜できることになる。

【００７８】また、光導波路の他にもマイクロマシンの
犠牲層のような膜厚のおおきなSiO₂膜にも対応するこ
とが可能である。

【００７９】次に、エッチングの結果について説明す
る。同じ誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）ＣＶＤ装置１を用
いて、ガス供給管４９から４フッ化炭素(CF ₄) ガスを
３SLM、またガス供給口３７からアルゴン(Ar)ガスを１S
LM 供給してエッチングを行った。

【００８０】その結果、２μm/min のエッチングレート
でSiO ₂膜をエッチングできることが分かった。従っ
て、前述のように通常の平行平板型のエッチング装置１
７９では１μm/min 程度のレートであることを考慮する
と、本装置１は厚膜のエッチングに適していると言うこ
とができる。

【００８１】次に、図２に基づいて第二実施例に係る誘
導結合プラズマ（ＩＣＰ）ＣＶＤ装置７３ついて説明す
る。ここで、前述の第一実施例と共通の部位には共通の
符号を付して重複した説明は省略する。

【００８２】チャンバ７５の左右両側面には、バイアス
印加のためのポート７７，７７が設けられている。この
ポート７７，７７には各々テフロン製のフランジ７９，
７９が取付けられており、このフランジ７９，７９を介
して継手８１，８１を備えた蓋８３，８３が取付けられ
ている。

【００８３】この継手８１にはチャンバ７５の内部に冷
却水を供給するための銅製の銅配管８５が設けられてお
り、この銅配管８５はヒータ支持板４１を貫通する絶縁
碍子８７の内部を通ってヒータ４７より一部が露出して
いる金属性のヒータ管８９に電気的に密接に結線されて
いる。また、前記銅配管８５はマッチングボックス９１
を介してバイアス用の高周波電源９３に接続されてい
る。

【００８４】次に、動作を説明する。銅配管８５に冷却
水を流し、バイアス用の高周波電源９３をオンにして１
００KHz,数百Ｗの高周波電力を、銅配管８５を介して前
記ヒータ管８９に−１００Ｖ程度のバイアスを印加す
る。そして、この状態で前述の第一実施例と同様に、高
周波電源２３をオンにしてアンテナ１９に高周波電力
（例えば、１３．５６MHz 、1.2KW)を印加して例えばSi
O ₂膜を形成する。

【００８５】このような光導波路作製方法およびその装
置によると、バイアスを印加しない場合に比較して屈折
率の高いSiO ₂膜を形成することができる。すなわち、
バイアスを印加しない場合の屈折率は１．４５であるの
に対し、上述のごとくバイアスを印加した場合の屈折率
は１．５１となった。

【００８６】また、クラッド層１１３，１０３およびコ
ア層１０５（図３参照）の両方を反応ガスの種類を変え
ることなく形成することができるので、作業効率が向上
する。

【００８７】なお、この発明は、前述した実施例に限定
されることなく、適宜な変更を行なうことにより、その
他の態様で実施し得るものである。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜５によ
る発明によれば、光導波路の成膜工程に誘導結合プラズ
マプロセスを用いたので、上下クラッド層の成膜時間を
大幅に短縮化することができると共に熱酸化膜に近い良
質な成膜を行うことができる。

【００８９】また、配管により冷却水を流してステージ
を冷却するので低温プロセスで処理できる。これによ
り、トランジスタが設けられた後に光導波路の形成が可
能になると共に、スリップのような欠陥が発生しない。

【００９０】また、エッチング用のガスを供給すること
により同じ装置を用いて高速でエッチングを行うことが
できるので、処理時間が大幅に短縮される。

【００９１】さらに、特に請求項２，４，５による発明
によれば、基板に印加するバイアス電圧の有無ないし大
小を調節することにより、基板上において光導波路を構
成するクラッド層とコア層を同一反応ガスで形成するこ
とができるので、作業効率が大幅に改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る光導波路作製装置の第一実施例
を示す説明図である。

【図２】第二実施例を示す説明図である。

【図３】従来の光導波路作製工程を示す工程図である。

【図４】従来のＦＨＤ成膜法（火炎堆積法）を示す説明
図である。

【図５】従来の平行平板プラズマＣＶＤ法に用いる装置
を示す説明図である。

【図６】従来の平行平板プラズマエッチング法に用いる
装置を示す説明図である。

【符号の説明】

１，７３誘導結合プラズマＣＶＤ装置３，７５チャンバ１３誘電体窓１９アンテナ４７ヒータ（ステージ）４９，５１ガス供給管（ガス供給装置）６７排気装置６９ウエハ（ワーク）８５銅配管（配管）９１マッチングボックス９３バイアス用の高周波電源１０１基板１０３，１１３クラッド層１０５コア層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光導波路の成膜工程およびコア層のパタ
ーニングを誘導結合プラズマプロセスにて行うことを特
徴とする光導波路作製方法。
【請求項２】基板に印加するバイアス電圧の有無ない
し大小によりクラッド層とコア層を同一反応ガスで形成
することを特徴とする請求項１記載の光導波路作製方
法。
【請求項３】高周波印加が可能なリング状のアンテナ
と、このアンテナに接して設けられた誘電体窓と、この
誘電体窓の下方に設けられてワークを載置するステージ
と、このステージおよびワークを内部に含んで気密保持
可能に設けられたチャンバと、このチャンバの内部を排
気するための排気装置と、前記チャンバに少なくとも２
種類の反応ガスを所望量供給可能なガス供給装置と、を
備えてなることを特徴とする光導波路作製装置。
【請求項４】前記ステージに電気的に接続されると共
に内部に水を流せる配管と、この配管にマッチングボッ
クスを介して接続されたバイアス用の高周波電源と、を
備えてなることを特徴とする請求項３記載の光導波路作
製装置。
【請求項５】前記配管が銅製であることを特徴とする
請求項４記載の光導波路作製装置。