JPH0854528A - 光導波路の製造方法 - Google Patents

光導波路の製造方法

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JPH0854528A
JPH0854528A JP18847394A JP18847394A JPH0854528A JP H0854528 A JPH0854528 A JP H0854528A JP 18847394 A JP18847394 A JP 18847394A JP 18847394 A JP18847394 A JP 18847394A JP H0854528 A JPH0854528 A JP H0854528A
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glass fine
particle layer
glass
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Kazutaka Nara
一孝 奈良
Takeo Shimizu
健男 清水
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 所望の屈折率分布を形成して低損失の光導波
路を製造する方法を提供する。 【構成】 下部クラッド層５となるガラス微粒子層３を
形成した後コア層６となるガラス微粒子層４を形成する
前に下部クラッド層５となるガラス微粒子層３のみを火
炎堆積後８００℃以上で熱処理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光導波路の製造方法に関
し、さらに詳しくは所望の屈折率分布を形成して低損失
の光導波路を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】通常、光導波路は次のように製造されて
いる。先ず、図１に示すように、例えばＳｉ基板１上に
酸水素バーナー２を用いて、火炎堆積法により下部クラ
ッド用のガラス微粒子層３とコア用のガラス微粒子層４
を順次堆積する。
【０００３】このとき、コア用のガラス微粒子層４にド
ープする屈折率上昇物質の濃度は火炎堆積を行っている
間一定である。その後、下部クラッド用のガラス微粒子
層３とコア用ガラス微粒子層４を一括して全体に加熱処
理を施し、前記の両ガラス微粒子層３、４を透明ガラス
化することにより所望の厚さの下部クラッド層５とコア
層６を形成する。次に図２に示すように所望のパターン
が描画されているフォトマスク７を用いて通常のフォト
リソグラフィー法によりパターンニングを行なう。さら
にドライエッチングによりコア層６に導波路パターン８
を形成する。その後、図３に示すように導波路パターン
８を形成した下部クラッド層５の上に同じく火炎堆積法
により上部クラッド用のガラス微粒子層９を堆積しそれ
を加熱処理により透明ガラス化することで上部クラッド
層１０を形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記した方法で製造し
た光導波路にあっては、コア用のガラス微粒子層４にド
ープした屈折率上昇物質が下部クラッド層５に拡散して
しまうため、透明ガラス化後、コア層６の屈折率分布形
状が図４に示すように定まらない。特にこの傾向はドー
プ量が多くなるほど顕著に現れ、光導波路の損失増大の
大きな要因となっている。また、このコア用のガラス微
粒子層４にドープした屈折率上昇物質の下部クラッド層
５への拡散は所定の屈折率分布を形成するための導波路
パターンの設計を難しくし、良好なデバイスの作製が困
難となっている。
【０００５】本発明は上記の課題を解決して、所望の屈
折率分布を形成して低損失の光導波路を製造する方法を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために以下のような手段を有している。本発明の
うち請求項１の光導波路の製造方法は、基板上に火炎堆
積法で石英系ガラスの下部クラッド層となるガラス微粒
子層を形成する工程、前記下部クラッド層となるガラス
微粒子層上に火炎堆積法で石英系ガラスのコア層となる
ガラス微粒子層を形成する工程、前記下部クラッド層と
なるガラス微粒子層とコア層となるガラス微粒子層を熱
処理を施して透明ガラス化する工程、前記透明ガラス化
したコア層にフォトリソグラフィーとドライエッチング
法で所望のパターンの導波路を形成する工程、前記導波
路上に火炎堆積法で石英系ガラスの上部クラッド層とな
るガラス微粒子層を形成して透明ガラス化する工程を備
えている光導波路の製造方法において、前記下部クラッ
ド層となるガラス微粒子層を形成した後コア層となるガ
ラス微粒子層を形成する前に前記下部クラッド層となる
ガラス微粒子層のみを火炎堆積後８００℃以上で熱処理
を施すことを特徴とする。
【０００７】本発明のうち請求項２の光導波路の製造方
法は、コア層となるガラス微粒子層を形成する工程で、
火炎堆積面の温度を４００℃〜７００℃とすることを特
徴とする。このように限定する理由は、４００℃未満だ
と屈折率上昇物質がコア層内においてガラスのマトリッ
クスと固溶せずに独立の結晶として残存してしまい、一
方７００℃以上では、屈折率上昇物質はコア層内にドー
プされるよりも蒸発してしまう量の方が多くなってしま
うからである。
【０００８】本発明のうち請求項３の光導波路の製造方
法は、コア層となるガラス微粒子層を形成する工程で、
前記コア層となるガラス微粒子層にドープする屈折率上
昇物質がGeO2またはP2O5であり、かつ火炎堆積時にこれ
らのドープ量を前記下部クラッド層と前記コア層となる
ガラス微粒子層の界面で徐々に増加させることを特徴と
する。
【０００９】本発明のうち請求項４の光導波路の製造方
法は、コア層となるガラス微粒子層を透明化する際に雰
囲気をO2リッチにすることを特徴とする請求項１ないし
請求項３の光導波路の製造方法。
【００１０】
【作用】本発明のうち請求項１の光導波路の製造方法に
よれば、基板上に火炎堆積法で石英系ガラスの下部クラ
ッド層となるガラス微粒子層を形成する工程、下部クラ
ッド層となるガラス微粒子層上に火炎堆積法で石英系ガ
ラスのコア層となるガラス微粒子層を形成する工程、下
部クラッド層となるガラス微粒子層とコア層となるガラ
ス微粒子層を熱処理を施して透明ガラス化する工程、透
明ガラス化したコア層にフォトリソグラフィーとドライ
エッチング法で所望のパターンの導波路を形成する工
程、導波路上に火炎堆積法で石英系ガラスの上部クラッ
ド層となるガラス微粒子層を形成して透明ガラス化する
工程を備えている光導波路の製造方法において、下部ク
ラッド層となるガラス微粒子層を形成した後コア層とな
るガラス微粒子層を形成する前に下部クラッド層となる
ガラス微粒子層のみを火炎堆積後８００℃以上で熱処理
を施すことにより、コア層にドープされる屈折率上昇物
質の下部クラッド層への拡散を防止することができる。
【００１１】本発明のうち請求項２の光導波路の製造方
法によれば、コア層となるガラス微粒子層を形成する工
程で、火炎堆積面の温度を４００℃〜７００℃とするこ
とにより屈折率上昇物質をガラス微粒子中に確実に固定
することができる。
【００１２】本発明のうち請求項３の光導波路の製造方
法によれば、コア層となるガラス微粒子層を形成する工
程で、コア層となるガラス微粒子層にドープする屈折率
上昇物質がGeO2またはP2O5であり、かつ火炎堆積時にこ
れらのドープ量を下部クラッド層とコア層となるガラス
微粒子層の界面で徐々に増加させる。ドープ量を徐々に
増加させることにより、次のような作用が生じる。コア
層の下層部は、コア層となるガラス微粒子層を火炎堆積
する間に酸水素バーナーフレームからの熱の積算により
温度が上昇する。このため下層ほど屈折率上昇物質の揮
散が進み濃度は減少していく。下部クラッド層とコア層
となるガラス微粒子層の界面で屈折率上昇物質の濃度を
その揮散量に見合った形で増加させることにより、屈折
率上昇物質の揮散の影響を打ち消すことができる。
【００１３】本発明のうち請求項４の光導波路の製造方
法によれば、コア層となるガラス微粒子層を透明化する
際に雰囲気をO2リッチにすることにより、コア層表面か
らの屈折率上昇物質の揮散を防止する。
【００１４】
【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、本実施例において、従来と同様な部位につい
ては同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１５】（実施例１）先ず、従来と同様に図１に示
すように、Ｓｉ基板１上に酸水素バーナー２を用いて、
火炎堆積法により下部クラッド用のガラス微粒子層３を
堆積する。その後、下部クラッド用のガラス微粒子層３
を８００℃で加熱処理を施し、下部クラッド用のガラス
微粒子層３を透明ガラス化して所望の厚さの下部クラッ
ド層５を形成する。
【００１６】次に、透明ガラス化した下部クラッド層５
の上部にコア用のガラス微粒子層４を堆積する。コア用
のガラス微粒子層４を堆積するに際して、ガラス微粒子
層４の堆積面温度が４００℃となるよう酸水素バナー２
の酸素、水素、原料（SiCl4,BCl3,POCl3,GeCl4）を調整
して、図５のようにコア層６となるガラス微粒子層４を
３段階に分割して火炎堆積を行った。この３段階に分割
した際の屈折率上昇物質として使用したGeCl4 の流量
は、以下の表１の通りである。
【００１７】以上で得られた屈折率分布形状はいずれも
初期の目的通りのステップインデックスとなり、下部ク
ラッド層５への屈折率上昇物質GeCl4 の拡散はほとんど
認められなかった。その典型的な屈折率分布形状を図６
に示す。なお、屈折率分布の評価は透過型干渉顕微鏡で
行った。
【００１８】
【表１】
【００１９】（実施例２）実施例１と同様にして、Ｓｉ
基板１上に酸水素バーナー２を用いて、火炎堆積法によ
り下部クラッド用のガラス微粒子層３を堆積する。その
後、下部クラッド用のガラス微粒子層３を表２の条件で
加熱処理を施し、下部クラッド用のガラス微粒子層３を
透明ガラス化して所望の厚さの下部クラッド層５を形成
した。その後、実施例１と同様に屈折率上昇物質（ここ
ではGeCl4 ）の流量及びコア層となるガラス微粒子層を
３段階に分割して火炎堆積を行った。
【００２０】
【表２】
【００２１】以上で得られた屈折率分布形状はいずれも
初期の目的通りの図６に示すステップインデックスとな
り、下部クラッド層５への屈折率上昇物質（ここではGe
Cl4）の拡散は認められなかった。特に顕著な効果は熱
処理温度７、８であった。なお、屈折率分布の評価は実
施例１と同様に透過型干渉顕微鏡で行った。
【００２２】（実施例３）下部クラッド層５の透明ガラ
ス化の熱処理温度を１３５０℃とし透明ガラス化した下
部クラッド層５の上部に、コア用のガラス微粒子層４を
堆積するに際して、ガラス微粒子層４の堆積面温度を５
００℃、６００℃、７００℃となるよう酸水素バナー２
の酸素、水素、原料（SiCl4,BCl3,POCl3,GeCl4）を調整
して、実施例１と同様に屈折率上昇物質（ここではGeCl
4 ）の流量及びコア層６となるガラス微粒子層４を３段
階に分割して火炎堆積を行った。得られた屈折率分布形
状はいずれも初期の目的通りの図６に示すステップイン
デックスとなり、下部クラッド層５への屈折率上昇物質
（ここではGeCl4 ）の拡散は認められなかった。なお、
屈折率分布の評価は実施例１と同様に透過型干渉顕微鏡
で行った。
【００２３】（実施例４）上記、実施例１、２、３と同
様な条件でコア用のガラス微粒子層４の火炎堆積を行っ
た。その後、コア用のガラス微粒子層４を１３５０℃で
加熱処理を施し、コア用のガラス微粒子層４を透明ガラ
ス化して所望の厚さのコア層を形成した。コア層の透明
ガラス化に際して、雰囲気はO2リッチとし、透明化を補
助するためHeも同時に流した。具体的な割合は、O2:He=
1:3,1:2,1:1,2:1,3:1(vol%) で行った。いずれの場合も
コア層６の表面から屈折率上昇物質の揮散は認められな
かった。
【００２４】（実施例５）上記、実施例２、３におい
て、コア層６となるガラス微粒子層４の屈折率上昇物質
GeCl4 の流量及びコア層６となるガラス微粒子層４を５
段階に分割して火炎堆積を行った。最終的に得られた屈
折率分布は３分割の時と何等変わりはなかった。
【００２５】（実施例６）コア層６となるガラス微粒子
層４の屈折率上昇物質としてGeO2またはP2O5を用いて実
施例１と同一の条件で行ったところ、得られた屈折率分
布形状はいずれも初期の目的通りのステップインデック
スとなり、屈折率上昇物質GeO2またはP2O5の下部クラッ
ド層５への拡散は認められなかった。
【００２６】以上の説明から明らかなように、本発明の
光導波路の製造方法によれば、所望の屈折率分布形状が
得られ導波路パターン設計通りの低損失の光導波路デバ
イスが得られることなる。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のうち請求項
１の光導波路の製造方法によれば、基板上に火炎堆積法
で石英系ガラスの下部クラッド層となるガラス微粒子層
を形成する工程、下部クラッド層となるガラス微粒子層
上に火炎堆積法で石英系ガラスのコア層となるガラス微
粒子層を形成する工程、下部クラッド層となるガラス微
粒子層とコア層となるガラス微粒子層を熱処理を施して
透明ガラス化する工程、透明ガラス化したコア層にフォ
トリソグラフィーとドライエッチング法で所望のパター
ンの導波路を形成する工程、導波路上に火炎堆積法で石
英系ガラスの上部クラッド層となるガラス微粒子層を形
成して透明ガラス化する工程を備えている光導波路の製
造方法において、下部クラッド層となるガラス微粒子層
を形成した後コア層となるガラス微粒子層を形成する前
に下部クラッド層となるガラス微粒子層のみを火炎堆積
後８００℃以上で熱処理を施すことにより、コア層にド
ープされる屈折率上昇物質の下部クラッド層への拡散を
防止することができる。
【００２８】本発明のうち請求項２の光導波路の製造方
法によれば、コア層となるガラス微粒子層を形成する工
程で、火炎堆積面の温度を４００℃〜７００℃とするこ
とにより屈折率上昇物質をガラス微粒子中に確実に固定
することができる。
【００２９】本発明のうち請求項３の光導波路の製造方
法によれば、コア層となるガラス微粒子層を形成する工
程で、コア層となるガラス微粒子層にドープする屈折率
上昇物質がGeO2またはP2O5であり、かつ火炎堆積時にこ
れらのドープ量を下部クラッド層とコア層となるガラス
微粒子層の界面で徐々に増加させる。ドープ量を徐々に
増加させることにより、次のような効果が生じる。コア
層の下層部は、コア層となるガラス微粒子層を火炎堆積
する間に酸水素バーナーフレームからの熱の積算により
温度が上昇する。このため下層ほど屈折率上昇物質の蒸
発が進み濃度は減少していく。下部クラッド層とコア層
となるガラス微粒子層の界面で屈折率上昇物質の濃度を
その蒸発量に見合った形で増加させることにより、屈折
率上昇物質の蒸発の影響を打ち消すことができる。
【００３０】本発明のうち請求項４の光導波路の製造方
法によれば、コア層となるガラス微粒子層を透明化する
際に雰囲気をO2リッチにすることにより、コア層表面か
らの屈折率上昇物質の蒸発を防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】光導波路の製造方法の一例の工程を示す説明図
である。
【図２】光導波路の製造方法の一例の他の工程を示す説
明図である。
【図３】光導波路の製造方法の一例のその他の工程を示
す説明図である。
【図４】従来の光導波路の下部クラッド、コア層の屈折
率の変化を示す説明図である。
【図５】本発明の光導波路のコア層と屈折率上昇物質の
ドープ量を示す説明図である。
【図６】本発明の光導波路のコア層と屈折率分布形状を
示す説明図である。
【符号の説明】
１ Ｓｉ基板 ２ 酸水素バーナー ３ 下部クラッド用のガラス微粒子層 ４ コア用のガラス微粒子層 ５ 下部クラッド層 ６ コア層 ８ 導波路パターン ９ ガラス微粒子層 １０ 上部クラッド層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に火炎堆積法で石英系ガラスの下
    部クラッド層となるガラス微粒子層を形成する工程、前
    記下部クラッド層となるガラス微粒子層上に火炎堆積法
    で石英系ガラスのコア層となるガラス微粒子層を形成す
    る工程、前記下部クラッド層となるガラス微粒子層とコ
    ア層となるガラス微粒子層を熱処理を施して透明ガラス
    化する工程、前記透明ガラス化したコア層にフォトリソ
    グラフィーとドライエッチング法で所望のパターンの導
    波路を形成する工程、前記導波路上に火炎堆積法で石英
    系ガラスの上部クラッド層となるガラス微粒子層を形成
    して透明ガラス化する工程を備えている光導波路の製造
    方法において、前記下部クラッド層となるガラス微粒子
    層を形成した後コア層となるガラス微粒子層を形成する
    前に前記下部クラッド層となるガラス微粒子層のみを火
    炎堆積後８００℃以上で熱処理を施すことを特徴とする
    光導波路の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記コア層となるガラス微粒子層を形成
    する工程で、火炎堆積面の温度を４００℃〜７００℃と
    することを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方
    法。
  3. 【請求項３】 前記コア層となるガラス微粒子層を形成
    する工程で、前記コア層となるガラス微粒子層にドープ
    する屈折率上昇物質がGeO2またはP2O5であり、かつ火炎
    堆積時にこれらのドープ量を前記下部クラッド層と前記
    コア層となるガラス微粒子層の界面で徐々に増加させる
    ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光導波
    路の製造方法。
  4. 【請求項４】 コア層となるガラス微粒子層を透明化す
    る際に雰囲気をO2リッチにすることを特徴とする請求項
    １ないし請求項３記載の光導波路の製造方法。
JP18847394A 1994-08-10 1994-08-10 光導波路の製造方法 Pending JPH0854528A (ja)

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