KR20000057597A - 광파 광회로 장치용 유기금속 - Google Patents

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헤더 보엑
엘리자베스 에이. 보이렌
마이클 에스. 도빈
게리 엘. 루이스
리챠드 오. 마쉬메이어
리사 에이. 타이쯔
칼튼 엠. 트루데일
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알프레드 엘. 미첼슨
코닝 인코포레이티드
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Abstract

다수의 유기금속 화합물(12 내지 18)이 증기로 변환되고 연소 가스(32 내지 38)와 함께 혼합되어 도관(40)을 따라 흐르는 증기 스트림을 형성하게 된다. 상기 증기 스트림은 버너(42)에서 연소되어 매진(stoot)(50)을 형성하게 된다. 이 매진(50)은 회전기판(60)에 적층되어 압밀 산화층을 형성하게 된다.

Description

광파 광회로 장치용 유기금속{ORGANOMETALLICS FOR LIGHTWAVE OPTICAL CIRCUIT APPLICATIONS}
본 출원인은 광 집적회로와 같이 집적된 광도파관 장치의 제조법과 광파 광회로(LOC) 장치용 평면기판에 얇은 산화매진층을 적층하는 화염 가수분해 시스템을 개발하였다. 상기 매진층은 광도파관 코어와 피복을 형성하는 유리층에 압밀된다.
데니스 엠. 트로체트에 의해 1995년 12월 29일 출원된 미국 특허출원번호 제 08/581,186호의 대역폭이 조절된 파장 디멀티플렉서는 파장 디멀티플렉서 기능을 하는 광회로를 기재하고 있다.
종래의 방법은 일정한 적용에 유리한 할로겐 화합물의 연소에 의존했으나, 이는 심각한 문제점을 갖고 있다. 염소와 같은 할로겐은 원물질로부터 산화물의 일부를 벗겨내서 적층된 매진층에서 얻어진 유리 조성물에 불균일성을 유발하게 된다. 이러한 불균일성은 종래의 할로겐 공정으로 제작된 도파 유리층의 광학 특성 저하로 나타난다.
또한, 할로겐 연소반응의 최종 생성물은 공기중의 습기와 반응하여 HCL를 형성할 수 있는 염소이며, 이는 매우 부식성과 독성이 강하여 수용할 수 있는 설비를 필요로하게 된다.
따라서, 유리 조성물에 향상된 균일성을 제공하고, 화염 가수분해 기술로 형성된 도파 유리층의 우수한 광학 성능을 제공하며, 독성 또는 유해 연소 부산물을 제거하는 평면 또는 기판에 산화 매진층을 형성하기 위한 시스템이 필요함을 알 수 있다.
본 발명은 화염 가수분해와 같은 변환 시스템에 관한 것으로, 평면 기판에 미리 소결된 유리층 또는 얇고 균일한 산화매진(oxide soot)을 적층하기 위한 유기금속원의 이용방법에 관한 것이다. 적층된 매진은 유리층으로 압밀된다. 상기 유리층은 광집적 회로에 광도파관을 구성하는 코어피복유리를 형성하게 된다.
본 발명의 목적과 특성을 완전히 이해하기 위하여, 첨부도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명을 참조하여야 한다.
도 1은 본 발명의 화염 가수분해 시스템의 개략도이고,
도 2는 버너에서 샘플까지의 높이 측정방법과, 화염 전단 및 말단을 나타낸 버너의 확대 사시도이며,
도 3은 버너 조립체의 분해 사시도이고,
도 4는 하나의 버블러(bubbler) 조립체의 측단면도이며,
도 5는 기판 홀더 진공척 조립체의 평면도이고,
도 6은 버너 조립체의 제 2 실시예의 분해 사시도이며,
도 7은 버너열의 수와 버너에서 샘플까지의 높이 함수로서 압밀된 유리 거칠기의 그래프이고,
도 8은 샘플에서 버너까지의 높이 함수로서 조성변화의 그래프이다.
본 발명은 평면 도파관 장치용 유기금속원의 이용과 광 집적회로와 같이 집적된 광 도파관 장치의 제조에 관한 것이다. 이러한 물질을 이용하는 잇점은 시스템으로부터 염소를 제거하는 것이다. 염소는 반응을 통해 원물질에 적층된 산화물의 일부를 벗겨내기 때문에 피복층에 원하는 농도의 산화물을 얻는데 있어서 문제점을 나타낸다. 유기금속원을 이용하는 다른 잇점은 버너와 같은 변환위치로 물질을 운반하기 용이하다는 것과, 염소 제거에 부가된 안정성을 제공한다는 것이다.
본 발명의 향상된 화염 가수분해 적층법(FHD)을 이용하여 매진층이 적층된다. FHD는 평면 기판에 미리 소결된 유리층 또는 얇고 균일한 산화매진을 적층할 수 있다. 일 실시예에서, 용융 실리카로 제조된 평면 기판을 이용하여 직경 100㎜, 두께 1㎜의 도파층이 제작된다. GeO2-B2O3-P2O5-SiO2시스템 내부에 도파 매진 유리 코어 조성물이 제조되며, B2O3-P2O5-SiO23원 시스템 내부에 유리 피복층으로 피복된다. 상기 유리 조성물은 목표한 굴절률을 나타내도록 선택된다. (예를 들어, GeO2의 증가는 %Δ를 증가시킴)
본 발명의 FHD 시스템은 혼합되어 공통 스트림으로 화염 내부에 급송되는 유기금속 증기와 연료 가스의 혼합물로 이루어지며, 상기 화염은 용융 실리카 평면 목표 기판에 직접 향한 변환 위치로 구성된다. 상기 메탄/산소 화염 내부에서 (옥타메틸싸이클로테트라실록산, 트리메틸포스페이트, 트리에틸보레이트, 티타늄 이소프로포사이드 및 게르마늄 에톡사이드로부터 선택된 적어도 2개의 물질로 이루어진) 유기금속 증기는 연소되어 다성분 산화 매진입자를 발생시키게 된다.
화염 속도, 화염에서 성분가스의 비율 및 증기 운반속도는 최종 매진입자의 크기와 소결된 정도를 조절하게 된다. 목표의 높이는 변화될 수 있으며 목표는 적층입자의 분포와 온도를 조절하기 위해 좌우이동 및/또는 회전될 수 있다.
매진층이 원하는 두께로 적층되었다면, 유리를 완전히 압밀하여 소결하기 위해 샘플이 열처리될 수 있다. 상기 소결 또는 압밀은 유리의 조성과 두께에 좌우된다. 최종 도파층의 두께는 통상 5 내지 9㎛이다. 압밀온도의 범위는 약 1150 내지 1340℃부터이고, 이 온도범위에서의 유지시간은 약 1 내지 7시간 사이 이다.
집적된 광도파관 장치를 제조하기 위하여, 전술한 바와 같은 평면 기판에 매진층이 적층되어 소결되어 코어층을 형성하게 된다. 도파관 회로는 사진석판술과 반응 이온 에칭술(RIE)을 이용하여 상기 코어층에 에칭된다. 그 다음, 피복층이 상기 에칭층에 적층되어 소결된다.
본 발명은 광 집적회로와 같이 집적된 광 도파관 장치의 제조 및 광파 광회로(LOC) 장치에 사용하기 위해 평면상에 산화매진층을 생성하는데 사용하기 적당한 본 발명의 화염 가수분해 시스템(10)의 개략도인 도 1에 의해 가장 잘 설명된다. 선택된 유기금속 액체는 각각 버블러(12)(14)(16)(18)에 저장된다. 시스템에 의해 생성된 유기금속 증기는 N2를 가열된 도관(22)을 통해 각각의 버블러로 보내는 질소 공급원(20)에 의해 운반된다. 상기 유기금속 액체는 버블러 내부에서 기화되며, 각각 가열관(24)(26)(28)(30)을 통해 질소 증기에 의해 운반된다. 상기 유기금속 증기는 도관(39)으로부터 도관(40)을 통해 하나의 스트림으로 버너 조립체(42)로 전달되는 공기(32), 질소(34), 산소(36) 및 메탄(38)을 포함하는 미리 선택된 연료가스 혼합물과 혼합된다. 상기 증기가 변환 위치 화염(48)에서 연소되어 산화매진(50)이 생성된다(도 2 참조). 상기 매진은 진공척 조립체(60)(도 5 및 도 5a 참조)에 의해 적절한 위치에 유지된 기판(53)에 적층된다. 선택적으로, 상기 척은 당업계에 공지된 종래의 좌우이동 유성 기어 장치(70)에 의해 좌우이동 및/또는 회전될 수 있다. 연소된 배기가스는 후드(62)를 통해 집진기(scrubber)(미도시)로 이동하게 된다. 상기 버너 조립체(42)와 진공척 조립체(60)는 여과된 봉입물(52)에 의해 수용된다.
도 3 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 변환 위치 버너 조립체(42)는 직경이 0.30″인 1열의 홀(44)이 형성된 하우징(43)으로 구성된다. 상기 하우징은 실린더형 다기관 챔버(47)에 삽입되는 미세 그물 스테인레스 스틸 스크린 덮개(46)와, 평행한 홀(41)열이 형성된 유리 세라믹 삽입체(45)를 수용하게 된다. 더 균일한 증기 혼합물의 분배를 제공하는 바람직한 실시예에서, 도 6의 삽입체(84)가 스크린 덮개(46)를 대신하게 된다. 상기 연료가스-유기금속 증기 혼합물은 도관(40)에 연결되어 하우징(43)에 나사결합된 도관(48)을 통해 버너로 유입된다. 상기 다기관 챔버는 나사형 너트(49)로 밀봉된다.
화점(flame point)을 전체 버너면에서 동일한 높이로 유지하기 위한 버너 조립체의 제 2 실시예가 도 6에 도시되어 있다. 본 실시예에서, 상기 버너 조립체(70)는 하우징(72)과 버너 슬롯(74)로 구성된다. 버너 배플은 실린더형 다기관 챔버(76) 내부에 위치되는 2개의 삽입체로 구성된다. 세라믹 삽입체(80)는 2개의 평행한 홀(82)열을 갖는다. 스테인레스 스틸 삽입체(84)는 세라믹 삽입체에 접촉할 경우 증기가 균일하게 분배되는 경로를 제공함과 아울러, 전체 버너면에서 화점을 동일한 높이에 유지하는 방식으로 구성된다. 증기 혼합물은 도관(86)을 통해 버너로 유입되며, 챔버는 나사형 너트(78)로 밀봉된다.
래스터(rastering)를 방지하고, 층의 두께를 균일하게 하기 위하여, 버너 슬롯 또는 홀을 포함하는 버너면 또는 상부면의 길이"L"는 코팅되는 평면 기판의 폭 또는 직경과 적어도 동일하거나 길어야 한다.
상기 기판을 적절한 위치에 고정하는 진공척 조립체(60)가 도 5 및 도 5a에 도시되어 있다. 상기 척은 수직축(61), 회전 칼라(62), 내부 보호링(63) 및 외부 보호링(67)을 포함한다. 상기 척의 하부면(64)(도 5a 참조)은 샘플(53)을 적절한 위치에 고정하는 진공 홀(65)의 배치를 나타낸다.
작동에 있어서, 옥타메틸싸이클로테트라실록산, 트리메틸포스페이트, 트리에틸보레이트 및 게르마늄 에톡사이드와 같은 유기금속 액체 성분은 각각 버블러(12)(14)(16)(18)에 분리되어 위치된다. 상기 버블러는 각각의 버블러를 위한 증기 출구 밸브와 저부에 폭기장치가 구비된 질소 운반가스 입구 밸브에 연결된다. 도 1에 도시된 개별 버블러의 확대도인 도 4에 명료하게 도시된 바와 같이, 각각의 벌블러 챔버(12)는 스테인레스 스틸로 제조되며, 하부와 상부가 둥근 대체로 실린더형이다. 상기 버블러는 버너(42)로 유출되는 증기 배출(13)용 및 질소 유입용 포트를 포함한다. 질소는 유입관(15)을 통해 주어진 속도로 버블러에 유입되어, 액체에 잠겨 버블러의 하부에 위치된 폭기장치 튜브에 의해 운반된다. 온도조절을 위하여, 선택적으로 상기 버블러는 온도 제어기에 의해 조절되는 열 테이프(heat tape)로 감겨질 수 있다. 그 다음, 상기 버블러는 적절한 절연기로 절연된다. 상기 출구관은 증기가 가스상태로 유지되도록 하기 위하여 감겨진 열 테이프에 의해 유기금속의 끓는점을 초과하는 온도로 가열된다. 모든 출구관은 버너에 도달하기 전에 증기를 혼합하는 하나의 공통 도관(40)에 연결된다. 상기 도관의 온도는 적어도 성분중 가장 높은 끓는점 만큼 높아야만 한다.
상기 유기금속 액체의 온도를 모니터하기 위해 열전쌍이 사용될 수 있다. 열전쌍(17)(18)은 액체에 잠기도록 각 버블러의 내부에 위치된다. 추가적인 열전쌍(19)이 상기 유입관 및 배출관을 따라 각 버블러의 외부에 부착된다.
또한, 상기 버블러는 충진 및 배출 포트를 갖는다. 배출구(21)는 버블러가 배출되지 않을 경우 막혀있는 각 버블러의 하부에 포함된다.
상기 증기 및 가스의 전달속도는 체적 유량을 제공하며 상표명 TYLAN으로 이용가능한 질량 흐름 제어기(mfcs)(23)에 의해 조절된다. 증기형태의 유기금속은 질소 스트림에 의해 전달된다. 메탄과 산소 가스는 각각 전달된다. 또한, 상기 시스템은 질소, 공기 및 수소를 연료로 미리 혼합할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 mfcs의 범위는 다음과 같다.
CH4및 O2 = 10 sLpm (분당 표준 리터 )
선혼합용 N2= 10 sLpm
OMCTS N2= 100 sccm (분당 표준 cc)
TMP N2= 200 sccm
TEB N2= 50 sccm
GeE = 1000 sccm
2차 조절기(상기 mfcs로 가는):
N2= 15 psi
O2= 17 psi
상기 질소관만이 습기를 차단하기 위해 여과된다.
상기 mfcs에 연결된 관은 스테인레스 스틸이며, 버너 다기관에 직접 또는 버블러에 연결된다. 상기 관은 예열되며, 온도는 상업적으로 이용가능한 온도 제어기와 열 테이프에 의해 조절된다. 각 관의 온도는 자신의 버블러 온도와 동일하다.
선택적으로, 상기 버블러는 여기에 참고용으로 반영된 미국 특허번호 제 4,529,427호와 일본특허 제 60-108338호에 기재된 바와 같이, 당업계에 공지된 기화 시스템으로 대체될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 매진 코어와 매진 피복층은 다음과 같이 형성된다.
코어 매진 유리 조성물#5(표 3 참조)는 GeO2-B2O3-P2O5-SiO2시스템(15.79, 3.86, 2.19 및 78.16 중량%) 이내이고, 피복층 유리#10(표 1 참조)은 B2O3-P2O5-SiO23원(7.95, 3.25 및 88.8 중량%) 이내의 조성물을 갖는다. 상기 조성물은 표준 전자탐침 미량분석(EPMA) 기술로 분석된다.
매진층은, 도 1 내지 도 5에 대하여 설명된 바와 같이, 표준 화염 가수분해 적층(FHD) 기술을 이용하여 적층된다. 기본적으로 상기 FHD 시스템은 평면 목표 기판에 직접 향한 변환 위치 화염 내부의 공통 스트림으로 혼합되어 급송되는 유기금속 증기와 연료 가스의 혼합물로 이루어진다. 상기 메탄/산소 화염 내부에서, 상기 유기금속 증기(옥타메틸싸이클로테트라실록산(OMCTS), 트리메틸포스페이트(TMP), 트리에틸보레이트(TEB) 및 게르마늄 에톡사이드(TEOG 또는 GE))는 연소되어 다성분 산화 매진 입자로 변환된다. 상기 전달 시스템은 각 성분에 하나의 버블러를 이용하게 된다. 상기 버블러의 체적은 100 내지 400 mL이며, 액체 수위는 일정한 높이로 유지된다. 운반가스는 질소이며, 버블러에 연결된 관은 N2가 흐를 때 액체를 냉각시키는 것을 방지하기 위하여 버블러와 동일한 온도로 예열된다. 버블러의 온도는 주어진 N2 흐름에 대해 적절한 증기를 생성하기 충분한 온도이면서 가능한 낮게 선택된다. 상기 액체의 증기가 응축되지 않도록 하기 위하여 출구관은 끓는점을 초과하여야 한다. 상기 운반가스 유입관, 버블러 및 배출관용 온도 제어기는 다음 온도로 예열된다.
온도 (℃)
80 OMCTS 버블러 입구 및 버블러 자체(22+18)
70 TMP 입구 및 TMP 버블러(22+16)
60 TEB 입구 및 TEB 버블러(22+14)
51 GE 입구 및 GE 버블러(22+12)
176 OMCTS 버블러 배출관(30)
197 TMP 버블러 배출관(28)
117 TEB 버블러 배출관(26)
185 GE 버블러 배출관(24)
197 버너 하부의 공통포트
상기 화염 위에 샘플을 진공으로 고정하는 척(60)에 놓이기 전에 용융 실리카 기판(직경 100㎜, 두께 1㎜)은 세척 및 검량(weigh)된다. 상기 질량 흐름 제어기는 작동되어 메탄과 산소의 유량(sLpm)을 제어함과 아울러 주어진 증기의 체적 유량(sccm)을 전달하기 위해 운반가스를 버블러로 유동시킨다. 코어 및 피복 유리용 물질의 전달속도는 다음과 같다.
OMCTS TMP TEB GE H4 O2
코어#5 0.023 0.0002 0.009 0.006 5.85 5.6
피복#10 0.025 0.0040 0.007 0 5.85 5.6
상기 버너 하부의 마그네헬릭(magnehelic)은 H2O에서 통상 1.0인 배압을 모니터한다. 화염 위의 기판 높이는 미리정해진 거리로 설정되며, 상기 기판은 일정한 속도로 좌우로 이동됨과 아울러, 적층된 입자의 분포와 온도를 조절하기 위해 장치(70)에 의해 회전된다. 유리 매진의 두께는 기판이 화염위를 이동한 횟수에 의해 조절된다. 통상적으로, 코어층의 두께는 약 5 내지 7μ이고, 피복층의 두께는 약 4 내지 20μ이다.
매진층이 원하는 두께로 적층되었다면, 유리를 완전히 압밀하여 소결하기 위해 샘플은 열처리된다. 상기 압밀 과정은 유리의 조성과 두께에 좌우된다. 상기 유리층#5의 두께는 5㎛이고, 피복층#10의 두께는 4㎛이다. 코어의 최고 압밀온도는 1290℃이고, 피복의 최고 압밀온도는 1200℃이다. 상기 온도에서의 유지시간은 각각 약 2시간과 1시간이다.
집적된 광 도파관 회로 장치 형성 단계는
1. 사진석판술과 반응 이온 에칭(RIE)술을 이용하여 장치 회로소자가 코어층으로 에칭되는 단계.
2. 피복층이 적층 및 소결되어 상기 장치 회로소자를 덮는 단계.
3.상기 장치가 피그테일, 팩키지 및 연결되는 단계를 포함한다.
표 1 및 표 2는 종래의 적층된 할로겐 발생 피복 유리와 본 발명의 유기금속 발생 유리의 단면 EPMA 데이터로부터 얻은 산화물 질량%의 표준편차 비교를 나타낸다. (할로겐 발생 유리의 최소값(SiO20.47, B2O30.39 및 P2O50.13)은 본 발명의 유기금속 발생 유리에 필요한 조성제어도의 상위값으로 사용된다.) 본 발명의 유리는 적층된 유리층 전체에 걸쳐 각 산화물에 대하여 매우 적은 변동을 나타낸다.
표 1- 유기금속 피복
예# P2O5표준편차 B2O3표준편차 SiO2표준편차
1 0.09 0.23 0.21
2 0.10 0.19 0.23
3 0.13 0.19 0.28
4 0.11 0.13 0.16
5 0.03 0.28 0.21
6 0.04 0.22 0.16
7 0.04 0.18 0.12
8 0.03 0.23 0.05
9 0.05 0.15 0.37
10 0.06 0.13 0.02
11 0.06 0.13 0.09
12 0.06 0.21 0.41
13 0.09 0.13 0.10
14 0.08 0.26 0.10
15 0.11 0.31 0.02
표준편차 최대값 0.13 0.31 0.41
표준편차 최소값 0.03 0.13 0.02
표 2- 할로겐 피복
예 # P2O5표준편차 B2O3표준편차 SiO2표준편차
1 0.16 1.50 1.44
2 0.13 0.56 0.51
3 0.41 0.96 0.77
4 0.67 1.38 1.11
5 0.22 0.61 0.47
6 0.13 0.64 0.83
7 0.15 0.55 0.51
8 0.21 0.72 0.74
표준편차 최대값 0.67 1.50 1.44
표준편차 최소값 0.13 0.55 0.47
다음의 표 3 및 표 4는 본 발명의 유기금속 발생 유리와 할로겐 발생 코어형식 유리의 단면 EPMA 데이터로부터 얻은 산화물 질량%의 표준편차 비교를 나타낸다. 본 발명의 유리는 적층된 코어 유리층 전체에 걸쳐 GeO2와 SiO2에 대하여 매우 적은 변동을 나타낸다.
표 3- 유기금속 코어
예 # P2O5표준편차 B2O3표준편차 SiO2표준편차 GeO2표준편차
1 0.22 0.19 0.66 0.30
2 0.02 0.16 0.59 0.45
3 0.28 0.13 0.42 0.65
4 0.21 0.24 0.17 0.26
5 0.21 0.13 0.21 0.16
6 0.19 0.13 0.20 0.28
7 0.15 0.23 0.55 0.56
8 0.13 0.20 0.05 0.08
9 0.36 0.20 0.31 0.30
10 0.14 0.12 0.01 0.21
11 0.15 0.10 0.24 0.40
표준편차 최대값 0.36 0.24 0.66 0.65
표준편차 최소값 0.02 0.01 0.01 0.08
표 4- 할로겐 코어
예 # P2O5표준편차 B2O3표준편차 SiO2표준편차 GeO2표준편차
1 0.21 0.70 0.98 0.97
2 0.17 0.49 1.17 1.12
3 0.41 0.73 2.39 2.25
4 0.15 0.27 1.78 1.46
5 0.26 0.29 1.09 1.13
6 0.29 0.34 1.05 0.72
7 0.10 0.26 0.96 0.66
8 0.16 0.44 2.13 1.55
9 0.12 0.18 1.74 1.45
표준편차 최대값 0.41 0.73 2.39 2.25
표준편차 최소값 0.10 0.18 0.96 0.66
다음의 식은 본 발명에 사용될 수 있는 특정 유기금속의 연소 생성물을 나타낸다.
유기금속의 연소 생성물
OMCTS: 옥타메틸싸이클로테트라실록산C8H24O4Si4+ 16O2= 4SiO2+ 8CO2+ 12H2O
MP: 트리메틸포스페이트2(CH3O)3PO + 9O2= P2O5+ 6CO2+ 9H2O
TEB: 트리에틸보레이트2B(OC2H5)3+ 18O2= B2O3+ 12CO2+ 15H2O
GeE 게르마늄 에톡사이드C8H20O4Ge + 12O2= GeO2+ 8CO2+ 10H2O
티타늄 이소프로포사이드Ti(OC3H7)4+ 18O2= TiO2+ 12CO2+ 14H2O
본 발명의 또 다른 실시예에서, 산화 매진 입자는 기판을 용융 또는 연화시키지 않고 평면 기판상에 균일한 유리층으로 일시에 적층 및 소결될 수 있다. 본 실시예는 별도의 압밀 단계를 생략하고, 웨이퍼의 열뒤틀림을 방지하며, 결함이 적거나 없는 부드러운 유리면을 제공하는 잇점을 제공한다.
상기 방법에 의한 소결은 다음과 같이 기판 온도를 높임으로서 이루어질 수 있다.
1. 메탄 농도를 높임(고온 화염)
2. 샘플 홀더를 절연 또는 가열함
3. 샘플의 높이를 낮춤(고온이면서 작은 매진 입자를 얻기위해 가능한 버너에 근접시킴)
4. 소결 온도가 낮아지도록 조성을 변화시킴(예를 들어, B2O3/P2O5를 증가시킴)
5. 고속 버너를 사용함(1열 대 3열)
제 1 방법은 산소대 메탄의 비를 증가시키는 반면 다른 모든 조건을 일정하게 유지하는 것이다. 산소의 레벨은 화학량론 반응을 일으키도록 높은 반면 메탄의 수위가 높을수록 고온의 화염을 생성하게 된다. 직경이 10㎝인 샘플이 사용되었으며, 미리 소결된 부분은 원형이며 깨끗한 유리이다. 이 영역의 경계는 외경(㎝)으로 측정된다(표 6 참조). CH4/O2비가 증가할 때, 직경은 6.0에서 8.8㎝로 증가한다.
표 6
샘플 # O2(sLpm) CH4(sLpm) CH4/O2 미리 소결된 직경
95-276 5.06 5.20 1.03 6.0㎝
95-278 6.00 5.20 0.87 4.8㎝
95-279 5.60 5.90 1.05 8.8㎝
또 다른 방법은 샘플 홀더를 절연시키는 것이다. 이는 진공척을 두껍고 꼭 `맞는 섬유프렉스층으로 덮음으로서 이루어진다. 상기 척이 작동중 고온으로 유지될 때 상기 미리 소결된 부분은 6.0에서 6.5로 증가하게 된다(표 7 참조).
표 7
샘플 # O2(sLpm) CH4(sLpm) CH4/O2 미리 소결된 직경
95-276 5.06 5.20 1.03 6.0㎝: 무 절연
95-277 5.06 5.20 1.03 6.5㎝: 절연
제 3 방법은 기판 홀더를 화염 전단에 근접되게 이동시키는 것이다. 버너에서 샘플까지의 최적 높이는 화점 바로 위다.
제 4 방법은 유리의 조성물을 변화시키는 것이다. 도 8은 샘플에서 버너까지의 높이 함수로서 B2O3/P2O5의 비를 감소시킴으로서 압밀된 유리에서의 조성변화를 나타낸다. B2O3/P2O5의 비를 높임으로서, 매진은 더 용이하게 소결된다.
제 5 방법은 3열의 홀보다는 1열의 버너 홀을 이용하는 것과 같이, 화염의 속도를 높이는 것이다. 매진의 거칠기의 함수로서 매진의 거칠기는 버너홀의 열수와 상호관련될 수 있다.
압밀된 샘플의 거칠기는 4㎜ 이상의 간격으로 3개의 서로 다른 지점에서 평균 3개의 트래이스(trace)로 조도계를 이용하여 측정된다. 1열 버너와 3열 버너를 이용하여 생성된 샘플에 대하여, 샘플에서 버너까지의 거리의 함수로서 거칠기 평균이 도 7에 도시되어 있다. 유리 표면은 1열 버너에 있어서 더 부드러우며, 버너 위의 높이를 증가시킬수록 두 경우 모두 거칠어진다.
본 발명은 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하여 특정적으로 설명되었지만, 청구범위로 한정된 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 다양한 변경이 이루어질 수 있음을 당업자는 알 수 있을 것이다.

Claims (24)

  1. (a) 자신의 산화물 형태로 변환될 수 있는 증기 형태로 다수의 유기금속 화합물을 포함하는 할로겐 자유 가스 스트림을 생성하는 단계와;
    (b) 산화 매진 입자 혼합물을 형성하기 위해 상기 스트림을 변환 위치로 보내는 단계; 및
    (c) 평면 지지물을 상기 변환위치 부근에 위치시키고 응집성 산화 매진층을 형성하기 위해 상기 산화 매진 입자를 상기 지지물에 적층시키는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 평면 기판에 산화 매진층을 형성하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 자신의 산화물 형태로 변환될 수 있는 증기 형태로 다수의 유기금속 화합물을 포함하는 할로겐 자유 가스 스트림을 생성하는 단계는 가스성 연료를 상기 스트림과 혼합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 기판에 산화 매진층을 형성하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 평면 지지물을 상기 변환위치 부근에 위치시키는 단계는 상기 평면 지지물을 변환위치 위에 수평으로 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 기판에 산화 매진층을 형성하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 유기금속 화합물은 옥타메틸싸이클로테트라실록산, 트리메틸포스페이트, 트리에틸보레이트, 티타늄 이소프로포사이드 및 게르마늄 에톡사이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 2개의 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 평면 기판에 산화 매진층을 형성하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 유기금속 화합물의 증기는 불활성 가스에 수용된 것을 특징으로 하는 평면 기판에 산화 매진층을 형성하기 위한 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 불활성 가스는 질소로 구성된 것을 특징으로 하는 평면 기판에 산화 매진층을 형성하기 위한 방법.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 가스성 연료는 메탄과 산소로 구성된 것을 특징으로 하는 평면 기판에 산화 매진층을 형성하기 위한 방법.
  8. (a) 자신의 산화물 형태로 변환될 수 있는 증기 형태로 다수의 유기금속 화합물을 포함하는 할로겐 자유 가스 스트림을 생성하는 단계와;
    (b) 공통 증기 스트림을 형성하기 위해 가스성 연료 혼합물과 상기 가스 스트림을 혼합하는 단계와;
    (c) 산화 매진 입자의 혼합물을 생성하기 위해, 균일한 화점을 제공하는 내부 배플 조립체를 포함하는 버너의 화염에 상기 증기 스트림을 보내는 단계와;
    (d) 응집성 산화 매진층을 형성하기 위해 지지물상에 상기 산화 매진 입자를 적층하는 단계와;
    (e) 상기 산화 매진층을 유리층에 압밀시키는 단계; 및
    (f) 상기 유리층으로 광 도파관 장치를 형성하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 광 도파관 장치 제조방법.
  9. (a) 자신의 산화물 형태로 변환될 수 있는 증기 형태로 다수의 유기금속 화합물을 포함하는 할로겐 자유 가스 스트림을 생성하는 단계와;
    (b) 공통 증기 스트림을 형성하기 위해 가스성 연료 혼합물과 상기 가스 스트림을 혼합하는 단계와;
    (c) 산화 매진 입자의 혼합물을 생성하기 위해 버너의 화염에 상기 증기 스트림을 보내는 단계와;
    (d) 유리층을 형성하기 위해 상기 산화 입자를 충분히 소결할 수 있는 상승된 온도로 가열된 지지물에 상기 산화 매진 입자를 적층하는 단계; 및
    (e) 상기 유리층으로 집적된 광 도파관 장치를 형성하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 지지 평면 기판에 집적된 광 도파관을 제조하기 위한 방법.
  10. (a) 자신의 산화물 형태로 변환될 수 있는 증기 형태로 다수의 유기금속 화합물을 포함하는 할로겐 자유 가스 스트림을 생성하는 단계와;
    (b) 공통 증기 스트림을 형성하기 위해 가스성 연료 혼합물과 상기 가스 스트림을 혼합하는 단계와;
    (c) 산화 매진 입자의 혼합물을 생성하기 위해 버너의 화염에 상기 증기 스트림을 보내는 단계와;
    (d) 응집성 산화 매진층을 형성하기 위해 상기 버너 위에 현수된 평면 지지물에 산화 매진 입자를 적층하는 단계; 및
    (e) 상기 산화 매진층에 광회로를 형성하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 광회로 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 평면 지지물은 매진층 적층기간동안 버너 화염 위에서 좌우로 이동되는 것을 특징으로 하는 광회로 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 지지물도 적층공정중 회전되는 것을 특징으로 하는 광회로 제조방법.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 지지물은 적층공정중 상기 버너 화염 위에서 행성운동하는 것을 특징으로 하는 광회로 제조방법.
  14. (a) 가스성 연료 혼합물과 가스 스트림을 혼합하여 공통 증기 스트림을 형성하기 위해 버너에 연결된 유입관을 포함하는 배관망과;
    (b) 공통 내부 다기관 챔버를 통해 상기 유입관에 연결된 버너 포트가 형성된 상부면을 포함하는 외부 하우징을 갖는 버너; 및
    (c) 상기 버너의 상부면을 가로지르는 수평운동을 제공하기 위한 수단을 가지며, 상기 버너 위에 배치된 평면 기판용 지지물로 구성된 것을 특징으로 하는 평면 기판상에 산화 매진층을 형성하기 위한 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 지지물은 상기 버너 위에서 기판을 회전시키기 위한 수단을 제공하는 것을 특징으로 하는 평면 기판상에 산화 매진층을 형성하기 위한 장치.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 버너 포트는 긴 슬롯으로 구성된 것을 특징으로 하는 평면 기판상에 산화 매진층을 형성하기 위한 장치.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 버너 포트는 다수개의 홀로 구성된 것을 특징으로 하는 평면 기판상에 산화 매진층을 형성하기 위한 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 홀은 1열의 동일 간격 홀에 수용된 것을 특징으로 하는 평면 기판상에 산화 매진층을 형성하기 위한 장치.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 버너는 버너면 길이에 걸쳐 균일한 유동을 제공하는 적어도 하나의 내부 버너 배플부재와 다기관 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 기판상에 산화 매진층을 형성하기 위한 장치.
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 버너 배플은 공통 증기 스트림이 상기 버너 포트에 균일하게 분배되도록 하기 위한 경로를 제공하기 위하여 서로 접촉된 2개의 삽입체로 구성된 것을 특징으로 하는 평면 기판상에 산화 매진층을 형성하기 위한 장치.
  21. 제 14 항에 있어서, 상기 버너의 길이는 상기 평면 기판의 폭 또는 직경보다 길거나 동일한 것을 특징으로 하는 평면 기판상에 산화 매진층을 형성하기 위한 장치.
  22. (a) 가스성 연료 혼합물과 가스 스트림을 혼합하여 공통 증기 스트림을 형성하기 위해 버너에 연결된 유입관을 포함하는 배관망과;
    (b) 버너포트에 균일한 증기 흐름을 제공하는 배플부재를 포함하는 공통 내부 다기관 챔버를 통해 상기 유입관에 연결된 버너 포트가 형성된 상부면을 포함하는 외부 하우징을 갖는 버너; 및
    (c) 상기 버너의 상부면을 가로지르는 수평운동을 제공하기 위한 수단을 가지며, 상기 버너 위에 배치된 평면 기판용 지지물로 구성된 것을 특징으로 하는 평면 기판상에 산화 매진층을 형성하기 위한 장치.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 버너 포트는 긴 슬롯으로 구성된 것을 특징으로 하는 평면 기판상에 산화 매진층을 형성하기 위한 장치.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 버너 포트는 다수개의 홀로 구성된 것을 특징으로 하는 평면 기판상에 산화 매진층을 형성하기 위한 장치.
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