(57)【要約】【課題】  クラッド層の白濁を抑え、且つ、クラッド層のフッ素濃度を高めることができる光導波路デバイスの製造方法を提供すること。【解決手段】  本発明による光導波路デバイス１の製造方法は、基板の主面上に、フッ素を添加した石英ガラスからなる第１のクラッド層を形成する第１のクラッド層形成工程と、第１のクラッド層の主面上に、純石英ガラスからなる第１の保護層を形成する第１の保護層形成工程と、第１の保護層を貫通して第１のクラッド層に達する溝を形成する溝形成工程と、溝に、純石英ガラスからなるコアを形成するコア形成工程と、第１の保護層の主面上およびコアの上に、フッ素を添加した石英ガラスからなる第２のクラッド層を形成する第２のクラッド層形成工程とを備えることを特徴とする。【選択図】  図２
2006119379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路デバイスの製造方法であって、
基板の主面上に、フッ素を添加した石英ガラスからなる第１のクラッド層を形成する第１のクラッド層形成工程と、
前記第１のクラッド層の主面上に、石英ガラスからなる第１の保護層を形成する第１の保護層形成工程と、
前記第１の保護層形成工程の後に、前記第１のクラッド層と前記第１の保護層とに対してアニールを行う第１のアニール工程と、
前記第１の保護層を貫通して前記第１のクラッド層に達する溝を形成する溝形成工程と、
前記溝に、石英ガラスからなるコアを形成するコア形成工程と、
前記第１の保護層の主面上および前記コアの上に、フッ素を添加した石英ガラスからなる第２のクラッド層を形成する第２のクラッド層形成工程と
を備えることを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記第２のクラッド層の主面上に、石英ガラスからなる第２の保護層を形成する第２の保護層形成工程と、
前記第２の保護層形成工程の後に、前記第２のクラッド層と前記第２の保護層とに対してアニールを行う第２のアニール工程と
を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の光導波路デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記第１のクラッド層形成工程において、有機シリコン化合物と酸素とフッ素化カーボンとの混合ガスを容器内に導入した状態で誘導結合プラズマＣＶＤ法を用いて、前記第１のクラッド層を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光導波路デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記第２のクラッド層形成工程において、有機シリコン化合物と酸素とフッ素化カーボンとの混合ガスを容器内に導入した状態で誘導結合プラズマＣＶＤ法を用いて、前記第２のクラッド層を形成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光導波路デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記第１の保護層形成工程において形成された前記第１の保護層の厚さが２μｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光導波路デバイスの製造方法。
【請求項６】
基板の主面上に形成された、フッ素が添加された石英ガラスからなる第１のクラッド層と、
前記第１のクラッド層の主面上に形成された、石英ガラスからなる第１の保護層と、
前記第１の保護層を貫通して前記第１のクラッド層に達する溝に形成された、石英ガラスからなるコアと、
前記第１の保護層の主面上と前記コアの上に形成された、フッ素が添加された石英ガラスからなる第２のクラッド層と
を備えることを特徴とする光導波路デバイス。
【請求項７】
前記第２のクラッド層の主面上に形成された、石英ガラスからなる第２の保護層を備えることを特徴とした請求項６に記載の光導波路デバイス。
【請求項８】
前記第１のクラッド層と石英ガラスとの比屈折率差の絶対値が０．４５％以上であり、
前記第２のクラッド層と石英ガラスとの比屈折率差の絶対値が０．４５％以上であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の光導波路デバイス。
【請求項９】
前記第１の保護層の厚さが前記コアの厚さよりも薄いことを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の光導波路デバイス。
【請求項１０】
前記第１の保護層の厚さが１μｍ以下であることを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の光導波路デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路デバイスの製造方法、および光導波路デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フッ素を添加した石英ガラスは、フッ素を添加しない石英ガラスよりも屈折率が小さいことが知られている。特許文献１には、フッ素を添加した石英ガラスからなるクラッド層を備えた光導波路デバイスの製造方法について記載されている。特許文献１には、第１のクラッド層と、その第１のクラッド層の平坦な面の上に形成された断面矩形のコアとを覆うように、第２のクラッド層を誘導結合プラズマＣＶＤ法にて形成する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平９−２４３８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明者らは検討の結果、次のようなことを見出した。第２のクラッド層を形成する工程で、コアを第２のクラッド層で覆うために必要な大きさのバイアスを基板に印加すると、原料ガスに含まれるフッ素が、石英ガラスと反応して消費されてしまう。その結果、形成された第２のクラッド層に含まれるフッ素濃度は、所望のフッ素濃度よりも低い。
【０００４】
さらに、本発明者らは検討の結果、次のようなことも見出した。フッ素を添加した石英ガラスからなるクラッド層は、アニ−ル工程やドライエッチングを施す工程において、白濁する。クラッド層は白濁すると、導波損失が大きくなる。
【０００５】
本発明は、上記問題を解消する為になされたものであり、クラッド層の白濁を抑え、且つ、クラッド層のフッ素濃度を高めることができる光導波路デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明による光導波路デバイスの製造方法は、基板の主面上に、フッ素を添加した石英ガラスからなる第１のクラッド層を形成する第１のクラッド層形成工程と、第１のクラッド層の主面上に、石英ガラスからなる第１の保護層を形成する第１の保護層形成工程と、第１の保護層形成工程の後に、第１のクラッド層と第１の保護層とに対してアニールを行う第１のアニール工程と、第１の保護層を貫通して第１のクラッド層に達する溝を形成する溝形成工程と、溝に、石英ガラスからなるコアを形成するコア形成工程と、第１の保護層の主面上および前記コアの上に、フッ素を添加した石英ガラスからなる第２のクラッド層を形成する第２のクラッド層形成工程とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、基板の主面上に形成された、フッ素が添加された石英ガラスからなる第１のクラッド層と、第１のクラッド層の主面上に形成された、石英ガラスからなる第１の保護層と、第１の保護層を貫通して第１のクラッド層に達する溝に形成された、石英ガラスからなるコアと、第１の保護層の主面上とコアの上に形成された、フッ素が添加された石英ガラスからなる第２のクラッド層とを備えることを特徴とする光導波路デバイスにも係る。
【０００８】
このように第１のクラッド層の主面上に第１の保護層を形成するので、第１のクラッド層と第１の保護層を形成した後に行う第１のアニール工程において、第１のクラッド層の白濁を防止することができる。また、上記のように溝にコアを形成するので、第２のクラッド層形成工程においては、第１の保護層とコアに段差がない平らな状態にすることができる。平らな面の上に、第２のクラッド層を形成するので、基板に印加するバイアスを従来よりも低くすることができる。基板に印加するバイアスが低い方が、石英ガラスに多くフッ素を添加できることから、第２のクラッド層のフッ素濃度を高めることができる。
【０００９】
本発明による光導波路デバイスの製造方法において、第２のクラッド層の主面上に、石英ガラスからなる第２の保護層を形成する第２の保護層形成工程と、第２の保護層形成工程の後に、第２のクラッド層と第２の保護層とに対してアニールを行う第２のアニール工程とを備えることが望ましい。
【００１０】
また、本発明に係る光導波路デバイスは、第２のクラッド層の主面上に形成された、石英ガラスからなる第２の保護層を備えることが望ましい。
【００１１】
このように第２のクラッド層の主面上に第２の保護層を形成するので、第２のクラッド層と第２の保護層を形成した後に行う第２のアニール工程において、第２のクラッド層の白濁を防止することができる。
【００１２】
上記の光導波路デバイスの製造方法では、第１のクラッド層形成工程において、有機シリコン化合物と酸素とフッ素化カーボンとの混合ガスを容器内に導入した状態で誘導結合プラズマＣＶＤ法を用いて、第１のクラッド層を形成することが望ましい。
【００１３】
また、本発明による光導波路デバイスの製造方法では、第２のクラッド層形成工程において、有機シリコン化合物と酸素とフッ素化カーボンとの混合ガスを容器内に導入した状態で誘導結合プラズマＣＶＤ法を用いて、前記第２のクラッド層を形成することも望ましい。
【００１４】
このように上記の原料ガスを用いて誘導結合プラズマＣＶＤ法にてクラッド層を形成することにより、フッ素を添加した石英ガラスからなるクラッド層を形成することができる。
【００１５】
上記の光導波路デバイスの製造方法では、第１の保護層形成工程において形成された第１の保護層の厚さが２μｍ以下であることも望ましい。これにより、製造時間を過度に増加せずに、上述した第１のクラッド層の白濁防止効果を得ることができる。
【００１６】
上記光導波路デバイスは、第１のクラッド層と石英ガラスとの比屈折率差の絶対値が０．４５％以上であり、第２のクラッド層と石英ガラスとの比屈折率差の絶対値が０．４５％以上であることが望ましい。これにより、コアと第１のクラッド層との比屈折率差の絶対値が大きくなり、且つ、コアと第２のクラッド層との比屈折率差の絶対値も大きくなる。よって、コアへの光の閉じ込め効果が増加するので、光導波路デバイスの曲率半径を小さくすることができる。光導波路デバイスの曲率半径を小さくすることができるので、光導波路デバイスを用いた光回路設計の自由度を広げることができる。
【００１７】
上記の光導波路デバイスは、第１の保護層の厚さがコアの厚さよりも薄いことが望ましい。第１の保護層とコアは同一材料から形成されているので、第１の保護層とコアの比屈折率差の絶対値が小さい。従って、上記のようにして、コアの第１のクラッド層に接している面に対して、コアの第１の保護層に接している面を小さくすることによって、光が第１の保護層へ漏れ出すことによる導波損失を低減することができる。
【００１８】
上記の光導波路デバイスは、第１の保護層の厚さが１μｍ以下であることが望ましい。これにより、第１の保護層とコアとの比屈折率差を小さくでき、導波損失を効果的に低減することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、クラッド層の白濁を抑え、且つ、クラッド層のフッ素濃度を高めることができる光導波路デバイスの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２１】
まず、本実施形態に係る光導波路デバイスについて説明する。図１は、本実施形態にかかる光導波路デバイスの断面図である。本実施形態の光導波路デバイス１は、基板３の上に形成された第１のクラッド層５と、第１のクラッド層５の主面上に形成された第１の保護層７と、第１の保護層７を貫通して第１のクラッド層５に達する溝に形成されたコア９と、第１の保護層７の主面上とコア９の上に形成された第２のクラッド層１１と、第２のクラッド層１１の主面上に形成された第２の保護層１３とを備える。
【００２２】
第１のクラッド層５と第２のクラッド層１１は、フッ素が添加された石英ガラスからなる。第１の保護層７と第２の保護層１３とコア９は、純石英ガラスからなる。フッ素を添加した石英ガラスは、純石英ガラスよりも屈折率が小さいので、第１のクラッド層５と第２のクラッド層１１の屈折率は、コア９の屈折率よりも小さい。更に、第１のクラッド層５と純石英ガラスとの比屈折率差の絶対値は０．４５％以上であり、且つ、第２のクラッド層１１と純石英ガラスとの比屈折率差の絶対値は０．４５％以上であることが好ましい。ここで、純石英ガラスとは、不純物を添加していない石英ガラスをいう。また、コア９の材料として純石英ガラスを用いたが、クラッド層との屈折率差が所定の値に設定できれば、屈折率調整用の不純物を添加した石英ガラスを用いてもよい。
【００２３】
また、第１の保護層７の厚さは、コア９の厚さより薄いことが望ましい。第１の保護層７の厚さは、１μｍ以下であることも望ましい。
【００２４】
上記光導波路デバイス１を製造するのに好適な誘導結合プラズマＣＶＤ装置について説明する。誘導結合プラズマＣＶＤ装置の断面図を図６に示す。誘導結合高周波プラズマを発生させるための容器３０（真空容器）には、混合ガスを導入するための導入口３２、混合ガスを排気するための排気口３４および高周波導入窓３６がある。高周波導入窓３６は、容器３０の外に設けられたコイル５０により発生させる高周波電磁場を容器３０へ透過させて、誘導結合高周波プラズマを発生させるためのものである。コイル５０には、整合回路５２を介して、高周波電源５４が接続されている。容器３０には、基板３を搭載する電極板４０が設けられている。この電極板４０には、整合回路４２を介して調整用高周波電源４４が接続されているとともに、冷却水循環パイプ４６が接続されている。調整用高周波電源４４を調整することによって、電極板４０に印加される電力値を調整できる。
【００２５】
引き続いて、光導波路デバイス１の製造方法について説明する。図２は、本実施形態に係る光導波路デバイスの製造工程を説明するフローチャートである。図３から図５は、本実施形態の光導波路デバイス製造工程を説明する図である。
【００２６】
まず、第１のクラッド層形成工程（Ｓ１）を行う。第１のクラッド層形成工程（Ｓ１）では、基板３の主面上に、第１のクラッド層５ａを形成する（図３（Ａ））。基板３は、例えば、石英ガラス基板を用いることができる。第１のクラッド層５ａは、フッ素が添加された石英ガラスからなる。よって、第１のクラッド層５ａは、純石英ガラスよりも屈折率が小さい。
【００２７】
好適な実施例では、有機シリコン化合物と酸素とフッ素化カーボン（ＣＦ４）との混合ガスを誘導結合プラズマＣＶＤ装置の容器３０内に導入した状態で、誘導結合プラズマＣＶＤ法を用いて第１のクラッド層５ａを形成する。上述の誘導結合プラズマＣＶＤ装置を用いて第１のクラッド層５ａを形成する場合の好適な条件について具体的に説明する。コイル５０への投入周波数は１３．５６ＭＨｚである。コイル５０への投入電力は、１０００Ｗである。電極板４０への投入周波数は、１４０ｋＨｚである。電極板４０への投入電力は、２００Ｗである。容器３０内の圧力は１Ｐａである。混合ガスの流量比は、酸素：有機Ｓｉ化合物（ＴＥＯＳ）：ＣＦ４（フッ素化カーボン）＝７０：１：１０である。基板３の加熱温度は、４００℃である。形成する第１のクラッド層５ａの厚さは、例えば、３０μｍである。
【００２８】
続いて、第１の保護層形成工程（Ｓ２）を行う。第１の保護層形成工程（Ｓ２）では、第１のクラッド層５ａの主面上に、第１の保護層７ａを形成する（図３（Ｂ））。第１の保護層７ａは、純石英ガラスからなる。形成する第１の保護層７ａの厚さは、例えば、２μｍである。
【００２９】
好適な実施例では、有機シリコン化合物と酸素との混合ガスを誘導結合プラズマＣＶＤ装置の容器３０内に導入した状態で、誘導結合プラズマＣＶＤ法を用いて第１の保護層７ａを形成する。上述の誘導結合プラズマＣＶＤ装置を用いて第１の保護層７ａを形成する場合に好適な条件は、ＣＦ４ガスの導入を停止する以外、第１のクラッド層５ａを形成する条件と同じである。つまり、第１のクラッド層形成工程（Ｓ１）が終了すると、容器３０へのＣＦ４ガスの導入を停止し、引き続いて第１の保護層７ａを形成すればよい。よって、第１の保護層形成工程（Ｓ２）にて、形成条件を設定する必要がないので、製造工程が簡略化する。
【００３０】
第１の保護層形成工程（Ｓ２）の後に、第１のアニール工程（Ｓ３）を行う。第１のアニール工程（Ｓ３）では、第１のクラッド層５ａと第１の保護層７ａに対してアニールを行うことにより、第１のクラッド層５ａと第１の保護層７ａに含まれるＯＨ基を除去する。第１のアニール工程（Ｓ３）において、第１のクラッド層５ａと第１の保護層７ａから、それぞれＯＨ基を除去した第１のクラッド層５ｂと第１の保護層７ｂを生成する（図３（Ｂ））。例えば、アニールは、酸素雰囲気において、１０００℃で１０時間行われる。
【００３１】
第１のアニール工程（Ｓ３）の後に、溝形成工程（Ｓ４）を行う。第１の保護層７ｂを貫通して第１のクラッド層５ｂに達する溝８Ａと溝８Ｂを形成する（図４（Ａ））。溝８Ａと溝８Ｂとを形成することによって、第１の保護層７ｃと第１のクラッド層５が形成される。一実施例では、第１の保護層７ｂの主面上にレジストマスク（図示せず）を形成し、Ｃ２Ｆ６ガスを用いたドライエッチングで溝８Ａと溝８Ｂとを形成する。
【００３２】
溝形成工程（Ｓ４）の後に、コア形成工程（Ｓ５）を行う。コア形成工程（Ｓ５）では、コア９ａが、溝８ａと溝８ｂを埋めるように形成され、かつ、溝８ａと溝８ｂによって貫通された第１の保護層７ｂの主面上にも形成される（図４（Ｂ））。コア９ａは、純石英ガラスからなる。
【００３３】
好適な実施例では、原料の混合ガスを誘導結合プラズマＣＶＤ装置の容器３０内に導入した状態で、誘導結合プラズマＣＶＤ法を用いてコア９ａを形成する。上述の誘導結合プラズマＣＶＤ装置を用いてコア９ａを形成する場合に好適な条件について具体的に説明する。コイル５０への投入周波数は１３．５６ＭＨｚである。コイル５０への投入電力は、１２００Ｗである。電極板４０への投入周波数は、１３０ｋＨｚである。電極板４０への投入電力は、５００Ｗである。容器３０内の圧力は０．５Ｐａである。混合ガスの流量比は、酸素：有機Ｓｉ化合物（ＴＥＯＳ）＝２０：１である。基板３の加熱温度は、６００℃である。形成するコア９ａの厚さは、例えば、９μｍである。
【００３４】
コア形成工程（Ｓ５）の後に、コアのアニール工程（Ｓ６）を行う。コアのアニール工程（Ｓ６）では、コア９ａに対してアニ−ルを行うことにより、コア９ｂに含まれるＯＨ基を除去して、コア９ｂを生成する（図４（Ｂ））。例えば、アニールは、酸素雰囲気において、１０００℃で１０時間行われる。
【００３５】
コアのアニール工程（Ｓ６）の後に、ドライエッチング工程（Ｓ７）を行う。ドライエッチング工程（Ｓ７）では、レジストマスク１０を形成し、ドライエッチングを行う。レジストマスク１０は、コア９ｂを覆うように形成する（図４（Ｃ））。ドライエッチングは、レジストマスク１０とコア９ｂの表層と第１の保護層７ｃの表層とに行い、コア９Ａとコア９Ｂと第１の保護層７を形成する（図４（Ｄ））。第１の保護層７ｃに対して、所定の厚さだけ残して、ドライエッチングが行われ、第１の保護層７が形成される。溝８内のコア９ａは残して、第１の保護層７との段差がなくなるように、コア９ｂのドライエッチングが行われ、コア９Ａとコア９Ｂが形成される。第１の保護層７の厚さは、１μｍ以下が好ましい。ドライエッチングにより、第１の保護層７ｃはすべて除去してもよい。一実施例では、ドライエッチングの混合ガスは、Ｃ２Ｆ６と酸素であって、その混合比は、Ｃ２Ｆ６：酸素＝５：１である。
【００３６】
ドライエッチング工程（Ｓ７）の後に、第２のクラッド層形成工程（Ｓ８）を行う。第２のクラッド層形成工程（Ｓ８）では、第１の保護層７の主面上およびコア９上に、第２のクラッド層１１ａを形成する（図５（Ａ））。第２のクラッド層１１ａは、フッ素が添加された石英ガラスからなる。よって、第２のクラッド層１１ａは、純石英ガラスよりも屈折率が小さい。
【００３７】
好適な実施例では、有機シリコン化合物と酸素とフッ素化カーボン（ＣＦ４）との混合ガスを誘導結合プラズマＣＶＤ装置の容器３０内に導入した状態で、誘導結合プラズマＣＶＤ法を用いて第２のクラッド層１１ａを形成する。上述の誘導結合プラズマＣＶＤ装置を用いて第２のクラッド層１１ａを形成する好適な条件は、第１のクラッド層５ａを形成する好適な条件と同様である。
【００３８】
続いて、第２の保護層形成工程（Ｓ９）を行う。第２の保護層形成工程（Ｓ９）では、第２のクラッド層１１ａの主面上に、第２の保護層１３ａを形成する（図５（Ｂ））。第２の保護層１３ａは、純石英ガラスからなる。形成する第２の保護層１３ａの厚さは、例えば、２μｍである。
【００３９】
好適な実施例では、有機シリコン化合物と酸素との混合ガスを誘導結合プラズマＣＶＤ装置の容器３０内に導入して、誘導結合プラズマＣＶＤ法を用いて第２の保護層１３ａを形成する。上述の誘導結合プラズマＣＶＤ装置を用いて第２の保護層１３ａを形成する好適な条件は、第１の保護層７ａを形成する場合と同様で、ＣＦ４ガスの導入を停止する以外、第２のクラッド層１１ａを形成する条件と同じである。つまり、第２のクラッド層形成工程（Ｓ８）が終了すると、ＣＦ４ガスの導入を停止し、引き続いて第２の保護層１３ａを形成すればよい。よって、第２の保護層形成工程（Ｓ９）にて、形成条件を設定する必要がないので、製造工程が簡略化する。
【００４０】
第２の保護層形成工程（Ｓ９）の後、第２のアニール工程（Ｓ１０）を行う。第２のアニール工程（Ｓ１０）では、第２のクラッド層１１ａと第２の保護層１３ａに対してアニールを行うことにより、第２のクラッド層１１ａと第２の保護層１３ａに含まれるＯＨ基を除去する。第２のアニール工程（Ｓ１０）において、第２のクラッド層１１ａと第２の保護層１３ａから、それぞれＯＨ基を除去した第２のクラッド層５と第２の保護層７を生成する（図５（Ｂ））。例えば、アニールは、酸素雰囲気において、１０００℃で１０時間行われる。
【００４１】
以上の工程により、フッ素が添加された石英ガラスからなる第１のクラッド層５と、純石英ガラスからなる第１の保護層７と、第１の保護層７を貫通して第１のクラッド層５に達する溝に形成された純石英ガラスからなるコア９と、フッ素が添加された石英ガラスからなる第２のクラッド層１１と、純石英ガラスからなる第２の保護層１３とを備える光導波路デバイス１が得られる。
【００４２】
本発明に係る光導波路デバイスの製造方法において、溝８にコア９を形成することによる効果について詳細に説明する。本発明者らは、検討の結果、次のことを見出した。誘導結合プラズマＣＶＤ装置を用いてクラッド層を形成する際に、石英ガラスへのフッ素の添加量が、電極板４０への投入電力に依存する。フッ素が添加された石英ガラスからなるクラッド層と純石英ガラスとの比屈折率差Δ（Δ＝（ｎ１２−ｎ２２）／２ｎ１２、ｎ１：純石英ガラスの屈折率、ｎ２：クラッド層の屈折率）は、そのフッ素添加量によって決まる。つまり、クラッド層を、誘導結合プラズマＣＶＤ装置を用いて形成する場合、形成されるクラッド層と純石英ガラスとの比屈折率差Δは、電極板４０への投入電力に依存する。
【００４３】
電極板４０への投入電力と比屈折率差Δとの関係を図７に示す。図７は、横軸が電極板４０への投入電力（Ｗ）を示し、縦軸がクラッド層と純石英ガラスとの比屈折率差Δ（％）を示す。図７において、クラッド層の形成条件は、電極板４０への投入電力以外の条件は、上記で説明した第１のクラッド層５ａ（第２のクラッド層１１ａ）を形成する好適な条件と同様である。図７によると、電極板４０への投入電力が大きくなると、クラッド層と純石英ガラスとの屈折率差Δの絶対値が小さくなる。原料ガスに含まれるフッ素は、形成された石英ガラス（ＳｉＯ２）と反応してＳｉＦ４を形成する作用（エッチング作用）がある。電極板４０への投入電力が大きいと、フッ素が基板３に到達する勢いが強いため、形成された石英ガラスと反応して消費される量が多くなる。その結果、形成されたクラッド層に含まれるフッ素濃度は、所望のフッ素濃度よりも低くなると考えられる。
【００４４】
例えば、第１のクラッド層と、その第１のクラッド層の平坦な面の上に形成された断面矩形のコアとを覆うように、第２のクラッド層を誘導結合プラズマＣＶＤ法にて形成する場合、コアを第２のクラッド層で覆うために必要な基板搭載電極への投入電力は、約４００Ｗである。図７より、電極板４０への投入電力が４００Ｗのとき、クラッド層と純石英ガラスの比屈折率差Δは−０．１５％程度しか得られない。
【００４５】
本発明に係る光導波路デバイス１の製造方法において、第１のクラッド層形成と第２のクラッド層形成は平坦な面に対して行われるため、基板搭載電極への投入電力を過度に上げる必要がない。よって、フッ素を高めたクラッド層を得ることができる。好適な一実施例として、基板搭載電極へ２００Ｗの電力を投入すると、クラッド層と純石英ガラスの比屈折率差Δが−１．１％程度のクラッド層を得ることができる。
【００４６】
続いて、本発明に係る光導波路デバイスの製造方法において保護層を形成する効果について詳細に説明する。従来、第１の保護層７ａのない状態で、第１のクラッド層５ａのアニールと、溝９を形成するドライエッチングが行われていた。また、第２の保護層１３ａのない状態で第２のクラッド層１１ａのアニ−ルが行われていた。しかし、本発明者らは、検討の結果、次のことを見出した。フッ素が添加された石英ガラスからなるクラッド層に対してアニールやドライエッチングを行うと、クラッド層が白濁する。クラッド層が白濁すると、導波光のエバネセント成分が散乱し導波損失が大きくなる。さらに、本発明者らによって次のことも見出された。フッ素が添加された石英ガラスからなるクラッド層の主面上に、純石英ガラスからなる保護層を形成することにより、アニールやドライエッチングを行う工程において、クラッド層の白濁を防止することができる。
【００４７】
この白濁防止効果について、発明者らによって次のことが確認されている。白濁防止効果は、保護層が厚いほど有効である。具体的には、クラッド層と純石英ガラスとの比屈折率差Δが−１．１％であるクラッド層は、その保護層の厚さが１μｍである場合にアニールを行った結果、クラッド層に白濁が確認された。一方、同じく、クラッド層と純石英ガラスとの比屈折率差Δが−１．１％であるクラッド層は、その保護層の厚さが７．５μｍである場合にアニールを行った結果、クラッド層に白濁が確認されなかった。
【００４８】
上記白濁防止効果について、発明者らによって次のことも確認されている。クラッド層と純石英ガラスとの比屈折率差Δの絶対値が大きいほど、クラッド層はアニールで白濁しやすい。つまり、クラッド層のフッ素濃度が高いほど、クラッド層はアニールで白濁しやすい。具体的には、保護層の厚さが１μｍの場合に、クラッド層と純石英ガラスとの比屈折率差Δが−１．１％であるクラッド層に対してアニールを行った結果、クラッド層の白濁が確認された。同じく保護層の厚さが１μｍの場合に、クラッド層と純石英ガラスとの比屈折率差Δが−０．９％であるクラッド層に対してアニールを行った結果、クラッド層の白濁は確認されなかった。
【００４９】
一方、第１の保護層７は、最終的に、厚さが１μｍ以下となることが好ましい。第１の保護層形成工程（Ｓ２）において形成された第１の保護層７ａの厚さが７．５μｍであると、厚さが２μｍである場合と比較して、コア形成工程（Ｓ５）におけるドライエッチングの際に、かかる時間が２倍となった。
【００５０】
必要な第１のクラッド層と純石英ガラスとの比屈折率差Δと、第１のクラッド層の白濁防止効果と、コア形成工程（Ｓ５）におけるドライエッチングにかかる時間とを考慮した結果、第１の保護層形成工程（Ｓ２）において第１の保護層７ａの厚さが２μｍ以下になるように形成することが望ましい。
【００５１】
以上説明した本実施形態の光導波路デバイスの製造方法により作成した光導波路デバイス１のフッ素添加量について、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いて分析を行った。その結果、クラッド層（第１のクラッド層５と第２のクラッド層１１）におけるフッ素添加量は、クラッド層と純石英ガラスとの比屈折率差Δに換算すると、−１．１％であった。これによって、高濃度のフッ素がクラッド層に添加されていることが確認できた。また、導波損失は０．１５ｄＢ／ｃｍと良好であった。
【００５２】
本実施形態の光導波路デバイスの製造方法によれば、第１のクラッド層形成工程（Ｓ１）と第２のクラッド層形成工程（Ｓ８）とは平坦な面に対して行われるため、基板搭載電極への投入電力を過度に上げる必要がない。よって、フッ素濃度が高いクラッド層を得ることができる。さらに、第１のクラッド層５ａと第２のクラッド層１１ａの主面上に、それぞれ第１の保護層７ａと第２の保護層１３ａを形成してアニ−ルやエッチングを行うので、第１のクラッド層５と第２のクラッド層１１の白濁を抑えることができる。また、保護層として純石英ガラスを用いたが、実験の結果からフッ素が添加されていない石英ガラスでも上記の効果が得られることが分かった。よって、保護層としてフッ素が添加されていない石英ガラスを用いてもよい。また、白濁しない程度の十分低濃度のフッ素が添加された石英ガラスを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態に係る光導波路デバイスの断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光導波路デバイスの製造工程を説明するためのフローチャートである。
【図３】（Ａ）から（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る光導波路デバイス製造工程を説明するための図である。
【図４】（Ａ）から（Ｄ）は、本発明の実施形態に係る光導波路デバイス製造工程を説明するための図である。
【図５】（Ａ）から（Ｃ）は、本発明の実施形態に係る光導波路デバイス製造工程を説明するための図である。
【図６】誘導結合プラズマＣＶＤ装置の断面図である。
【図７】基板搭載電極への投入電力と、クラッド層と純石英ガラスとの比屈折率差Δとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１・・・光導波路デバイス、３・・・基板、５・・・第１のクラッド層、７・・・第１の保護層、９・・・コア、１０、レジストマスク、１１・・・第２のクラッド層、１３・・・第２の保護層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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