JPH11271553A - 光導波路用ガラス膜の形成方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラス膜上でのパーティクルの発生がなく、
屈折率制御用ドーパントの分布が均一な光導波路用ガラ
ス膜の形成方法及びその装置を提供。 【解決手段】 シャッタ８で基板６を覆った後、原料ガ
スを供給し、高周波電圧の印加によりプラズマ５を発生
させ、このプラズマ５が安定した後、基板６上のシャッ
タ８を移動させて基板６が露出してから成膜を開始する
ので、プラズマの放電状態が安定してからの成膜とな
り、基板６のガラス膜表面に形成されるガラス膜上での
パーティクルの発生防止、ガラス膜中の屈折率制御用ド
ーパントの分布を均一にすることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路用ガラス
膜の形成方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】石英ガラス基板やＳｉ基板上に形成可能
な石英系ガラス導波路は、石英系ファイバとの整合性が
よいので、実用的な光導波路部品の実現手段として研究
開発が進められている。これらの基板上に石英系ガラス
導波路を形成する方法として、プラズマ化学気相成長法
（プラズマＣＶＤ法）等がある。

【０００３】これは真空に保たれた低温プラズマ雰囲気
中で基板の表面に、屈折率の低いガラス膜或いは屈折率
の高いガラス膜を形成する光導波路用ガラス膜の形成す
る方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方法では、高周波電圧を印加してプラズマを発
生させた直後は、プラズマ放電の条件が不安定となり、
多数のラジカルの生成や相互作用によって反応は複雑な
様相を呈する。このため、ガラス膜上でのパーティクル
の発生やガラス膜中での屈折率制御用ドーパントの分布
の不均一化が問題となってきた。

【０００５】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、ガラス膜上でのパーティクルの発生がなく、屈折率
制御用ドーパントの分布が均一な光導波路用ガラス膜の
形成方法及びその装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、真空に保たれた低温プラズマ雰囲気中で基
板の表面に、屈折率の低いガラス膜或いは屈折率の高い
ガラス膜を形成する光導波路用ガラス膜の形成方法にお
いて、基板をシャッタで覆った後、屈折率制御用ドーパ
ントの蒸気ガス、有機オキシシランの蒸気ガス及び酸素
ガスを吹き付けるか、または、屈折率制御用ドーパント
の原料ガス、モノシランガス及び酸素ガスを吹き付ける
か、あるいは、屈折率制御用ドーパントの蒸気ガス、有
機オキシシランの蒸気ガス、酸素ガス、屈折率制御用ド
ーパントの原料ガス及びモノシランガスを併用して吹き
付けると共に、基板が載置される下部電極と下部電極に
対向して下部電極の上側に配置された上部電極との間に
高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、このプラズ
マが安定状態になった後、シャッタを移動させて基板が
露出してから成膜を開始するものである。

【０００７】上記構成に加え本発明の光導波路用ガラス
膜の形成方法は、シャッタの材質を石英ガラスとして成
膜を行うものである。

【０００８】上記構成に加え本発明の光導波路用ガラス
膜の形成方法は、シャッタの大きさを基板と同じ大きさ
にして成膜を行うものである。

【０００９】上記構成に加え本発明の光導波路用ガラス
膜の形成方法は、シャッタを基板の真上に配置して成膜
を行うものである。

【００１０】上記構成に加え本発明の光導波路用ガラス
膜の形成方法は、シャッタの形状を円盤状またはキャッ
プ状にして成膜を行うものである。

【００１１】上記構成に加え本発明の光導波路用ガラス
膜の形成方法は、シャッタの構造を光彩絞り構造とし、
シャッタの材質を下部電極と同じ材質にして成膜を行う
ものである。

【００１２】本発明の光導波路用ガラス膜の形成装置
は、光導波路用ガラス膜を形成すべく基板を収容する密
閉ハウジングと、密閉ハウジング内で基板が載置される
下部電極と、下部電極に対向して下部電極の上側に配置
された上部電極と、密閉ハウジングを真空に保つ排気装
置と、密閉ハウジング内にプラズマを発生させるため電
極間に高周波電圧を印加する高周波電圧印加装置と、密
閉ハウジング内に成膜に必要なガスを供給するガス供給
装置とを備えた光導波路用ガラス膜の形成装置におい
て、密閉ハウジング内にプラズマの放電状態が安定する
まで基板を覆うシャッタを設けたものである。

【００１３】なお、基板上に屈折率制御用ドーパントの
蒸気ガス、有機オキシシランの蒸気ガス及び酸素ガスを
吹付ける場合、または、屈折率制御用ドーパントの原料
ガスとモノシランガス（ＳｉＨ₄ ）及び酸素ガスを吹付
ける場合、或いは屈折率制御用ドーパントの蒸気ガス、
有機オキシシランの蒸気ガス、酸素ガス、屈折率制御用
ドーパントの原料ガス、モノシランガス（ＳｉＨ₄ ）を
併用する場合、このガス中に不活性ガスを混合させても
よい。

【００１４】本発明によれば、シャッタで基板を覆った
後、屈折率制御用ドーパントの蒸気ガスと有機オキシシ
ランの蒸気ガス及び酸素ガスを吹付けるか、または、屈
折率制御用ドーパントの原料ガス、モノシランガス及び
酸素ガスを吹付けるか、あるいは、屈折率制御用ドーパ
ントの蒸気ガス、有機オキシシランの蒸気ガス、酸素ガ
ス、屈折率制御用ドーパントの原料ガス、モノシランガ
スを併用して吹付けると共に、上部電極と下部電極との
間に高周波電圧を印加することによりプラズマを発生さ
せ、このプラズマが安定した後、下部電極上の基板を覆
っていたシャッタを移動させて基板が露出してから成膜
を開始するため、プラズマの放電状態が安定してからの
成膜となるので、基板の表面に形成されるガラス膜上で
のパーティクルの発生が防止され、ガラス膜中の屈折率
制御用ドーパントの分布を均一にすることが可能とな
る。

【００１５】また、シャッタの材質を石英ガラスとし、
基板と同じ大きさのシャッタを用い、シャッタの位置を
基板の真上とし、シャッタの形状を円盤状或いはキャッ
プ状とすることでプラズマの発生が容易になる。さら
に、シャッタの形状が光彩絞りの構造を有し、下部電極
と同じ材質からなるものとし、光彩絞りの部分の大きさ
が基板と同じであり、シャッタの位置を基板の真上とす
ることでプラズマの発生が容易になる。

【００１６】従って、本発明の方法で得られたガラス膜
付き基板を用いて光導波路を形成することにより、小
型、低損失、多機能の光デバイスを実現することが可能
となる。

【００１７】本発明で用いられる、屈折率を高くする屈
折率制御用ドーパントとしては、例えばＰＯ（ＯＣ₂ Ｈ
₅ ）₃ ，Ｇｅ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₄ ，Ａｌ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₃
等のアルコキシド類が挙げられ、屈折率を高くする屈折
率制御用ドーパントの原料ガスとしてはＰＨ₃ ，ＧｅＨ
₄ 等が挙げられる。

【００１８】これに対して屈折率を低くする屈折率制御
用ドーパントとしては、例えばＢ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₄ のア
ルコキシド類が挙げられ、屈折率を低くする屈折率制御
用ドーパントの原料ガスとしては、Ｂ₂ Ｈ₆ ，Ｃ
₂ Ｆ₆ ，ＣＦ₄ 等が挙げられる。

【００１９】また本発明で用いられる有機オキシシラン
としては、例えばＳｉ（ＯＣ₂ Ｈ₅）₄ ，Ｓｉ（ＯＣＨ
₃ ）₄ 等が挙げられる。

【００２０】これらの屈折率制御用ドーパント或いは屈
折率制御用ドーパントの原料ガス及び有機オキシシラン
或いはモノシランガス（ＳｉＨ₄ ）に、酸素ガス或いは
酸素ガスと不活性ガスとの混合ガスがプラズマ雰囲気中
に供給される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。但し、本発明は以下の説明に
よって制限されるものではないことはいうまでもない。

【００２２】図１は本発明の光導波路用ガラス膜の形成
方法を適用したＰＣＶＤ装置の一実施の形態を示す概念
図である。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は図１に示した
装置に用いられる下部電極の断面図である。

【００２３】同図に示すＰＣＶＤ（プラズマＣＶＤ）装
置１は、密閉ハウジング２内に円盤状の上部電極３と下
部電極４とが設けられ、これら電極３，４間に１３．５
６ＭＨｚの高周波電圧を印加することによりプラズマ５
を発生するように構成されている。

【００２４】下部電極４の構造としては、図２に示した
ように下部電極４の表面に凹凸が無い平面上に基板６を
置くタイプ（図２（ａ））、下部電極４の表面に基板６
が入る大きさ形状で下部電極４の表面と基板６の表面と
の高さが等しくなるような深さを有する窪みがあり、そ
の窪みに基板６を置くタイプ（図２（ｂ））、下部電極
４の表面に凹凸が無い平面上に基板６を置き、基板６の
周囲を石英ガラスからなる環状の電極カバー３４で覆う
タイプ（図２（ｃ））とが挙げられる。なお、図２
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は下部電極４の構造を示す断面
図である。下部電極４の下部にはヒータ７が取り付けら
れ、基板６を最高４００℃の温度にまで加熱できるよう
になっている。

【００２５】上部電極３は、その内部を蒸気（原料）ガ
スが通過できる流路を有しており、かつ壁には流路に連
通する穴が多数形成されている。基板６を覆う形状のシ
ャッタ８が上部電極３と基板６との間に設けられてい
る。このシャッタ８は、シャッタ移動アーム９及びシャ
ッタ移動装置１０により、必要に応じて水平方向或いは
垂直方向に移動させることができ、基板６を覆ったり露
出させたりすることができるようになっている。このシ
ャッタ８の形状、構造としては、図３、図４に示すよう
に円盤状（図３（ａ））或いはキャップ状（図３
（ｂ））、さらに光彩絞りの構造を有し、下部電極４と
同じ材質、形状（図４）が挙げられる。本実施の形態で
は図４に示したシャッタを用いた。なお、図３（ａ）、
（ｂ）及び図４は図１に示したＰＣＶＤ装置に用いられ
るシャッタの概念図である。

【００２６】上部電極３にはガス噴出管３３が接続され
ており、蒸気ガスがガス噴出管３３から上部電極３に流
入し、上部電極３に形成された多数の穴からハウジング
２内の電極３，４間に流入するようになっている。

【００２７】本実施の形態では、蒸気ガスは３種類の蒸
気ガスを用いた場合で説明するが、３種類以上の蒸気ガ
スを混合した蒸気ガスを用いてもよい。

【００２８】密閉ハウジング２の外には３個の蒸気ガス
供給タンク（以下「タンク」という）２０，２４，２８
が設置されている。各タンク２０，２４，２８は、それ
ぞれバルブ１９，２３，２７を経て、共通のガス導入管
３１及びバルブ３２を介してガス噴出管３３に接続され
ている。タンク２０，２４，２８で発生した蒸気ガスは
ガス導入管３１、ガス噴出管３３を経て上部電極３内に
導かれる。

【００２９】これら３個のタンク２０，２４，２８は高
温槽からなり、各タンク２０，２４，２８内には酸素ガ
スを導入するための配管２１，２５，２９がそれぞれ挿
入されている。

【００３０】タンク２０には、屈折率を低くする屈折率
制御用ドーパント２２を含んだ溶液、例えばＢ（ＯＣ₂
Ｈ₅ ）₄ のアルコキシド類の屈折率制御用ドーパントの
溶液が充填されており、その溶液を酸素ガスで気泡化さ
せて蒸気ガスを発生するようになっている。

【００３１】タンク２４には、屈折率を高くする屈折率
制御用ドーパント２６を含んだ溶液、例えばＰＯ（ＯＣ
₂ Ｈ₅ ）₃ ，Ｇｅ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₄ ，Ａｌ（ＯＣ
₂ Ｈ₅ ）₃等のアルコキシド類から選択された少なくと
も一種類の屈折率制御用ドーパントの溶液が充填されて
おり、その溶液を酸素ガスで気泡化させて蒸気ガスを発
生するようになっている。

【００３２】タンク２８には、有機オキシシラン類、例
えばＳｉ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₄ 、Ｓｉ（ＯＣＨ₃ ）₄ 等から
選択された少なくとも一種類の有機オキシシラン３０が
充填されており、その有機オキシシラン３０を酸素ガス
で気泡化させて蒸気ガスを発生するようになっている。

【００３３】密閉ハウジング２の底部中央には排気口１
２が形成されており、この排気口１２と下部電極４の中
央部に形成されたハウジング開口部１３とが短管１１で
連通している。密閉ハウジング２内を真空排気すべく、
排気口１２には液体窒素トラップ１４、ロータリーポン
プ１５及び排ガス処理装置１６が、短管１７，１８を介
して接続されている。

【００３４】このようなＰＣＶＤ装置を用いて光導波路
用ガラス膜を形成する方法について説明する。

【００３５】ＰＣＶＤ装置１の密閉ハウジング２内にお
いて、液体窒素トラップ１４、ロータリーポンプ１５及
び排ガス処理装置１６の駆動により密閉ハウジング２内
を真空排気し、下部電極４上に載置した基板６をヒータ
７で１００〜４００℃の温度に加熱する。

【００３６】次に基板６の上側に光彩絞りを閉じたシャ
ッタ８を実線で示す位置に平行移動させて基板６を覆
う。その後、バルブ１９，２７を開けてタンク２０で発
生した屈折率を低くする屈折率制御用ドーパント２２の
蒸気ガスと、タンク２８で発生した有機オキシシラン３
０の蒸気ガスと、酸素ガスとを混合し、開いた状態のバ
ルブ３２を介してガス噴出管３３から上部電極３を通し
て密閉ハウジング２内に噴出させる。このような状態で
上部電極３と下部電極４との間に１３．５６ＭＨｚの高
周波電圧を印加することによりプラズマ５を発生させ
る。

【００３７】プラズマが安定状態になった後、基板６を
覆っているシャッタ８の光彩絞りを開けた状態にし、シ
ャッタ移動アーム９及びシャッタ移動装置１０によりシ
ャッタ８を下部電極４上に破線で示す位置に下降させ
る。

【００３８】このような状態で基板６の表面に屈折率の
低い屈折率制御用ドーパントを含んだガラス膜（バッフ
ァ層用ガラス膜或いはクラッド層用ガラス膜）が形成さ
れる。

【００３９】また、コア層用ガラス膜を形成する場合
は、基板６上部に光彩絞りを閉じたシャッタ８を実線で
示す位置に移動させて基板６を覆う。その後バルブ２
３，２７を開け、タンク２４で発生した屈折率を高くす
る屈折率制御用ドーパント２６の蒸気ガスと、タンク２
８で発生した有機オキシシラン３０の蒸気ガスと、酸素
ガスとを混合した状態で、開いた状態のバルブ３２を介
してガス噴出管３３から上部電極３を通して密閉ハウジ
ング２内に噴出させる。

【００４０】このような状態で上部電極３及び下部電極
４との間に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加するこ
とによりプラズマ５が発生する。

【００４１】プラズマ５が安定状態になった後、基板６
上部のシャッタ８の光彩絞りを開けた状態にし、シャッ
タ移動アーム９及びシャッタ移動装置１０を用いてシャ
ッタ８を下部電極４上（破線で示す位置）に下降させ
る。

【００４２】プラズマ５により基板６の表面に屈折率の
高い屈折率制御用ドーパントを含んだガラス膜が形成さ
れる。

【００４３】図５は本発明の光導波路用ガラス膜の形成
方法を適用したＰＣＶＤ装置の他の実施の形態を示す概
念図である。

【００４４】図１に示した実施の形態との相違点は、屈
折率制御用ドーパントの蒸気ガスと、有機オキシシラン
の蒸気ガスと、酸素ガスとを吹き付けるかわりに、屈折
率制御用ドーパントの原料ガスと、モノシランガスと、
酸素ガスとを吹き付ける点である。

【００４５】下部電極４は図２（ｂ）に示したような形
状を有している。シャッタ８は図３（ａ）に示した円盤
状に形成されている。

【００４６】図５に示す装置は、図１に示した装置に用
いられる密閉ハウジング２の外に設置した３個のタンク
２０，２４，２８に代えて３個のガスボンベ３６，３
９，４２を用いており、ガスボンベ３６はバルブ３５、
ガス導入管４４を介して上部電極３内に導入され、ガス
ボンベ３９はバルブ３８、ガス導入管４５を介して上部
電極３内に導入され、ガスボンベ４２はバルブ４１、ガ
ス導入管４６を介して上部電極３内に導入される。

【００４７】ガスボンベ３６には、屈折率を低くする屈
折率制御用ドーパントの原料ガス３７、例えばＢ
₂ Ｈ₆ ，Ｃ₂ Ｆ₆ ，ＣＦ₄ 等のガスが充填されている。

【００４８】ガスボンベ３９には、屈折率を高くする屈
折率制御用ドーパントの原料ガス４０、例えばＰＨ₃ ，
ＧｅＨ₄ 等のガスが充填されている。

【００４９】ガスボンベ４２には、モノシランガス４３
が充填されている。

【００５０】酸素ガス導入管４７より、酸素が上部電極
３内に供給されるようになっている。

【００５１】図５に示したＰＣＶＤ装置を用いて光導波
路用ガラス膜を形成する方法について説明する。

【００５２】ＰＣＶＤ装置１の密閉ハウジング２内にお
いて、液体窒素トラップ１４、ロータリーポンプ１５及
び排ガス処理装置１６の駆動により密閉ハウジング２内
を真空排気し、下部電極４上に載置した基板６をヒータ
７により１００〜４００℃の温度に加熱する。

【００５３】次に伸縮機能と水平から垂直への回動機能
とを有するシャッタ移動アーム９及びシャッタ移動装置
１０を用いて、基板６上部に円盤状のシャッタ８を移動
させて基板６を覆う。その後、バルブ３５，４１を開
け、ガスボンベ３６より屈折率を低くする屈折率制御用
ドーパントの原料ガス３７を、ガス導入管４４を介して
上部電極３内へ導入し、ガスボンベ４２よりモノシラン
ガス４３をガス導入管４６を介して上部電極３へ導入す
る。さらに酸素ガス導入管４７により酸素ガスを上部電
極３へ導入する。これらのガスが上部電極３より密閉ハ
ウジング２内に噴出する。このような状態で上部電極３
と下部電極４との間に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を
印加することによりプラズマ５が発生する。このプラズ
マ５が安定状態となった後、基板６を覆っていたシャッ
タ８を、シャッタ移動アーム９及びシャッタ移動装置１
０を用いて移動させて基板６を露出させる。プラズマ５
により基板６の表面に屈折率の低い屈折率制御用ドーパ
ントを含んだバッファ層用或いはクラッド層用のガラス
膜が形成される。

【００５４】コア層用のガラス膜を形成するには、ま
ず、基板６上部にシャッタ８を移動して基板６を覆う。
その後、バルブ３８，４１を開け、ガスボンベ３９より
屈折率を高くする屈折率制御用ドーパントの原料ガス４
０をガス導入管４５を介して上部電極３へ導入し、ガス
ボンベ４２よりモノシランガス４３をガス導入管４６を
介して上部電極３へ導入する。さらに酸素ガス導入管４
７により酸素ガスを上部電極３へ導入する。これらのガ
スは上部電極３から密閉ハウジング２内に噴出される。
このような状態で上部電極３と下部電極４との間に１
３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加することによりプラ
ズマ５が発生する。プラズマ５が安定となった後、基板
６上部のシャッタ８をシャッタ移動アーム９及びシャッ
タ移動装置１０により移動させて基板６を露出させる。
プラズマ５により基板６の表面に屈折率の高い屈折率制
御用ドーパントを含んだコア層用のガラス膜が形成され
る。

【００５５】本実施の形態では３種類のガスを用いた
が、３種類以上のガスを混合したガスを用いてもよい。

【００５６】図６は本発明の光導波路用ガラス膜の形成
方法を適用したＰＣＶＤ装置の他の実施の形態を示す概
念図である。

【００５７】図５に示した装置との相違点は、屈折率制
御用ドーパントの蒸気ガス、有機オキシシランの蒸気ガ
ス、屈折率制御用ドーパントの原料ガスとモノシランガ
スとを併用した点である。

【００５８】図６に示したＰＣＶＤ装置に用いられる下
部電極４は、図２（ｃ）に示したタイプである。シャッ
タ形状、構造は図３（ａ）に示した円盤状のものであ
る。

【００５９】図６に示したＰＣＶＤ装置は、図１及び図
５に示した装置に用いられる密閉ハウジング２の外に設
置した１個のガスボンベ４９及び２個のタンク５２，５
６を用いていることが特徴である。

【００６０】ガスボンベ４９には、屈折率を低くする屈
折率制御用ドーパントの原料ガス５０、例えばＢ
₂ Ｈ₆ 、Ｃ₂ Ｆ₆ ，ＣＦ₄ 等のガスが充填されている。

【００６１】タンク５２には、屈折率を高くする屈折率
制御用ドーパント５４を含んだ溶液、例えばＰＯ（ＯＣ
₂ Ｈ₅ ）₃ ，Ｇｅ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₄ ，Ａｌ（ＯＣ
₂ Ｈ₅ ）₃等のアルコキシド類から選ばれた少なくとも
一種類の屈折率制御用ドーパントの溶液が充填されてお
り、その溶液を酸素ガス導入管５３から導入される酸素
ガスで気泡化させて蒸気ガスを発生するようになってい
る。

【００６２】タンク５６には、有機オキシシラン類、例
えばＳｉ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₄ ，Ｓｉ（ＯＣＨ₃ ）₄ 等から
選択された少なくとも一種類の有機オキシシラン５８が
充填されており、その有機オキシシラン５８を、酸素ガ
ス導入管５７から導入される酸素ガスで気泡化させて蒸
気ガスを発生するようになっている。

【００６３】次に上記構造のプラズマＣＶＤ装置を用い
て光導波路用ガラス膜を形成する方法について説明す
る。

【００６４】ＰＣＶＤ装置１の密閉ハウジング２内にお
いて、液体窒素トラップ１４、ロータリーポンプ１５及
び排ガス処理装置１６の駆動により密閉ハウジング２内
を真空排気し、下部電極４上に載置した基板６をヒータ
７により１００〜４００℃の温度に加熱する。

【００６５】次にシャッタ格納室用開閉バルブ６３を開
け、ＰＣＶＤ装置１の密閉ハウジング２の側壁にあるシ
ャッタ格納室６４から、ロボットアーム式の回転伸縮機
能を有するシャッタ移動アーム９及びシャッタ移動装置
１０を用いて、シャッタ８をシャッタ、アーム通過用開
口部６２を通過させ、基板６上に円盤状のシャッタ８を
移動させて基板６を覆う。

【００６６】バルブ４８，５５を開け、ガスボンベ４９
より屈折率を低くする屈折率制御用ドーパントの原料ガ
ス５０を、タンク５６より有機オキシシラン５８をガス
導入管５９、バルブ６０及びガス噴出管６１を介して上
部電極３内へ導入し、密閉ハウジング２内に噴出させ
る。上部電極３と下部電極４との間に１３．５６ＭＨｚ
の高周波電圧を印加することによりプラズマ５が発生す
る。このプラズマ５が安定となった後、基板６上部のシ
ャッタ８を、シャッタ、アーム通過用開口部６２からシ
ャッタ格納室６４内へ移動させ、シャッタ格納室用開閉
バルブ６３を閉じる。プラズマ５により基板６の表面に
屈折率の低い屈折率制御用ドーパントを含んだバッファ
層用あるいはクラッド層用のガラス膜が形成される。

【００６７】コア層用のガラス膜を形成するには、まず
シャッタ格納室用開閉バルブ６３を開けて基板６上部に
円盤状のシャッタ８を移動させて基板６を覆う。バルブ
５１，５５を開け、タンク５２で発生させた屈折率を高
くする屈折率制御用ドーパント５４の蒸気ガス及びタン
ク５６で発生させた有機オキシシラン５８の蒸気ガス
を、ガス導入管５９、バルブ６０を介して上部電極３へ
導入し、密閉ハウジング２内に噴出させる。このような
状態で上部電極３と下部電極４との間に１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電圧を印加することによりプラズマ５が発生
する。プラズマ５が安定状態となった後、基板６上部の
シャッタ８をシャッタ格納室６４内へ移動させて基板６
を露出させ、シャッタ格納室用開閉バルブ６３を閉じ
る。プラズマ５により基板６の表面に屈折率の高い屈折
率制御用ドーパントを含んだガラス膜が形成される。

【００６８】本実施の形態は３種類のガス及び有機オキ
シシランを用いた場合を示すが、３種類以上のガス及び
有機オキシシランを混合したガスを用いてもよい。この
ような方法によれば、シャッタで基板を覆った後、原料
ガスを供給し、高周波電圧を印加してプラズマを発生さ
せ、このプラズマが安定した後、基板上のシャッタを移
動させて成膜を開始するので、プラズマの放電状態が安
定となってからの成膜となり、基板のガラス膜表面に形
成されるガラス膜上でのパーティクルの発生防止と、ガ
ラス膜中の屈折率制御用ドーパントの分布を均一にする
ことができる。

【００６９】そしてこの方法で得られたガラス膜を用い
て光導波路を形成することにより、小型、低損失、多機
能性の光デバイスを実現できる。

【００７０】図７は図１、図５、図６に示したＰＣＶＤ
装置を用いた光導波路の製造工程を示す図である。

【００７１】基板表面にバッファ層用の屈折率の低いガ
ラス膜を形成し（Ｓ１工程）、屈折率の低いガラス膜上
にコア膜用の屈折率が高いガラス膜を形成し（Ｓ２工
程）、基板を高温（８００〜１３００℃）で熱処理する
（Ｓ３工程）。この熱処理は必要に応じて酸素ガス或い
は窒素ガス雰囲気で行うことが望ましい。この熱処理
で、より緻密で透明なガラス膜にすることができる。次
いでそのガラス膜表面にメタルマスク用のメタル膜、例
えばＷＳｉからなるマスクを形成し（Ｓ４）、そのメタ
ル膜の上にフォトレジストパターンを形成するためのフ
ォトリソグラフィを行い（Ｓ５工程）、ドライエッチン
グプロセスを施す（Ｓ６工程）。次いでクラッド膜形成
プロセス（Ｓ７工程）において、基板上のガラス膜のエ
ッチングパターン全面にバッファ層のガラス膜の屈折率
と略等しい屈折率のガラス膜を形成することにより、埋
め込み型或いはリッジ型の光導波路が得られる。

【００７２】次に具体的な数値を挙げて説明するが、こ
れに限定されるものではない。

【００７３】図１に示したＰＣＶＤ装置を用いて図７に
示すプロセス、すなわち本発明の光導波路用ガラス膜の
形成方法によって図８に示す構造の直線ガラス導波路を
形成した。図８は図１に示したＰＣＶＤ装置により形成
した石英系光導波路の断面図である。

【００７４】石英系ガラスからなるコア６７がシングル
モードとなるようにサイズを幅約９μｍ、高さ約９μｍ
とし、石英系ガラスからなるバッファ層６６及びクラッ
ド層６８の高さを約１０μｍとした。また直線ガラス導
波路の長さを約５０ｍｍとし、コア６７とクラッド層６
８との比屈折率差が０．４５％となるように調整した。
なお、６５はガラス導波路が形成される基板である。

【００７５】比較例として従来の装置を用いて図７に示
す、プロセス、すなわち従来の光導波路用ガラス膜の形
成方法によって図８に示す構造の直線ガラス導波路を形
成した。石英系ガラスからなるコア６７がシングルモー
ドとなるようにサイズを幅約９μｍ、高さ約９μｍと
し、石英系ガラスからなるバッファ層６６及びクラッド
層６８の厚さを約１０μｍとした。また直線ガラス導波
路の長さを約５０ｍｍとし、コア６７とクラッド層６８
との比屈折率差が０．４５％となるように調整した。

【００７６】このようにして本発明の光導波路用ガラス
膜の形成方法により得られた直線ガラス導波路と、従来
の光導波路用ガラス膜の形成方法により得られた直線ガ
ラス導波路の波長１．３μｍにおける損失特性を表１に
示す。

【００７７】

【表１】

【００７８】同表に示すように従来の光導波路用ガラス
膜の形成方法により形成したガラス導波路の損失特性が
０．１５ｄＢ／ｃｍであるのに対し、本発明の光導波路
用ガラス膜の形成方法により形成したガラス導波路の損
失特性が０．０９ｄＢ／ｃｍであり、低損失であること
が分かる。

【００７９】以上において本発明の光導波路用ガラス膜
の形成方法によれば、シャッタで基板を覆った後、原料
ガスを供給し、高周波電圧の印加によりプラズマを発生
させ、このプラズマが安定した後、基板上のシャッタを
移動させて基板が露出してから成膜を開始するため、プ
ラズマの放電状態が安定してからの成膜となり、基板の
ガラス膜表面に形成されるガラス膜上でのパーティクル
の発生が防止され、ガラス膜中の屈折率制御用ドーパン
トの分布を均一にすることができる。従って低損失の光
導波路を得ることができる。

【００８０】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００８１】シャッタで基板を覆った後、原料ガスを供
給し、高周波電圧の印加によりプラズマを発生させ、こ
のプラズマが安定した後、基板上のシャッタを移動させ
て基板が露出してから成膜を開始するので、プラズマの
放電状態が安定となってからの成膜となり、基板のガラ
ス膜表面に形成されるガラス膜上でのパーティクルの発
生防止、ガラス膜中の屈折率制御用ドーパントの分布を
均一にすることが可能となり、この方法で得られたガラ
ス膜付き基板（予め低屈折率のガラス膜を有する基板）
を用いて光導波路を形成することにより、小型、低損
失、多機能性の光デバイスを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光導波路用ガラス膜の形成方法を適用
したＰＣＶＤ装置の一実施の形態を示す概念図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は図１に示したＰＣＶ
Ｄ装置に用いられる下部電極の断面図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）は図１に示したＰＣＶＤ装置に
用いられるシャッタの概念図である。

【図４】図１に示したＰＣＶＤ装置に用いられるシャッ
タの概念図である。

【図５】本発明の光導波路用ガラス膜の形成方法を適用
したＰＣＶＤ装置の他の実施の形態を示す概念図であ
る。

【図６】本発明の光導波路用ガラス膜の形成方法を適用
したＰＣＶＤ装置の他の実施の形態を示す概念図であ
る。

【図７】図１、図５、図６に示したＰＣＶＤ装置を用い
た光導波路の製造工程を示す図である。

【図８】図１に示したＰＣＶＤ装置により形成した石英
系光導波路の断面図である。

【符号の説明】

１ プラズマＣＶＤ（ＰＣＶＤ）装置 ５ プラズマ ６ 基板 ８ シャッタ ９ シャッタ移動アーム １０ シャッタ移動装置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空に保たれた低温プラズマ雰囲気中で
   基板の表面に、屈折率の低いガラス膜或いは屈折率の高
   いガラス膜を形成する光導波路用ガラス膜の形成方法に
   おいて、上記基板をシャッタで覆った後、屈折率制御用
   ドーパントの蒸気ガス、有機オキシシランの蒸気ガス及
   び酸素ガスを吹き付けるか、または、屈折率制御用ドー
   パントの原料ガス、モノシランガス及び酸素ガスを吹き
   付けるか、あるいは、屈折率制御用ドーパントの蒸気ガ
   ス、有機オキシシランの蒸気ガス、酸素ガス、屈折率制
   御用ドーパントの原料ガス及びモノシランガスを併用し
   て吹き付けると共に、上記基板が載置される下部電極と
   該下部電極に対向して該下部電極の上側に配置された上
   部電極との間に高周波電圧を印加してプラズマを発生さ
   せ、このプラズマが安定状態になった後、上記シャッタ
   を移動させて上記基板が露出してから成膜を開始するこ
   とを特徴とする光導波路用ガラス膜の形成方法。
2. 【請求項２】 上記シャッタの材質を石英ガラスとして
   成膜を行う請求項１に記載の光導波路用ガラス膜の形成
   方法。
3. 【請求項３】 上記シャッタの大きさを上記基板と同じ
   大きさにして成膜を行う請求項１に記載の光導波路用ガ
   ラス膜の形成方法。
4. 【請求項４】 上記シャッタを上記基板の真上に配置し
   て成膜を行う請求項１に記載の光導波路用ガラス膜の形
   成方法。
5. 【請求項５】 上記シャッタの形状を円盤状またはキャ
   ップ状にして成膜を行う請求項１に記載の光導波路用ガ
   ラス膜の形成方法。
6. 【請求項６】 上記シャッタの構造を光彩絞り構造と
   し、上記シャッタの材質を上記下部電極と同じ材質にし
   て成膜を行う請求項１に記載の光導波路用ガラス膜の形
   成方法。
7. 【請求項７】 光導波路用ガラス膜を形成すべく基板を
   収容する密閉ハウジングと、該密閉ハウジング内で上記
   基板が載置される下部電極と、該下部電極に対向して該
   下部電極の上側に配置された上部電極と、上記密閉ハウ
   ジングを真空に保つ排気装置と、上記密閉ハウジング内
   にプラズマを発生させるため上記電極間に高周波電圧を
   印加する高周波電圧印加装置と、上記密閉ハウジング内
   に成膜に必要なガスを供給するガス供給装置とを備えた
   光導波路用ガラス膜の形成装置において、上記密閉ハウ
   ジング内にプラズマの放電状態が安定するまで上記基板
   を覆うシャッタを設けたことを特徴とする光導波路用ガ
   ラス膜の形成装置。