(57)【要約】【課題】  コアの屈折率とクラッド層の屈折率との差が大きく、低損失で小型の光導波路およびその製造方法を提供する。【解決手段】  二つ以上の高周波電源４４および５４と、真空容器３０内にプラズマを発生させるための手段（コイル５０）と、基板を載置するための電極板４０とを備えたプラズマＣＶＤ装置を用い、真空容器内に、原料ガスを導入し、プラズマ発生用高周波電源５４からの高周波をコイル５０に印加することにより、これらのガスを高周波プラズマ状態とすると同時に、電極板に接続された応力調整用高周波電源４４から所定の周波数の高周波を発生させ、その電力値を調整しながら光導波膜を形成する。この結果、緻密で比屈折率差が大きく、かつ伝送損失の小さい光導波路が得られる。【選択図】        図１
2005221599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、コア層と、該コア層の屈折率より小さい屈折率を有するクラッド層で該コア層の周囲を覆った光導波路において、
前記コア層には、少なくとも屈折率上昇用の添加物が添加されており、前記コア層の屈折率と前記クラッド層との比屈折率差は２．５％以上であることを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記コア層の膜応力が、圧縮応力または、２×１０７Ｐａ以下の引張応力であることを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
前記光導波路の伝送損失は、０．２ｄＢ／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の光導波路。
【請求項４】
前記コア層を形成する光導波膜は、プラズマＣＶＤ法により形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光導波路。
【請求項５】
前記コア層に添加される屈折率制御用添加物がゲルマニウムであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光導波路。
【請求項６】
二つ以上の高周波電源と、真空容器内にプラズマを発生させるための手段と、基板を載置するための電極板とを備えたプラズマＣＶＤ装置を用い、
真空容器内に、原料ガスを導入し、前記高周波電源のうち少なくとも一方の高周波電源を前記電極板に接続し、前記基板近傍に所定の周波数の高周波を発生させながら光導波膜を形成することを特徴とする光導波膜形成方法。
【請求項７】
前記電極板に印加する高周波周波数は、４００ＫＨｚ以下であることを特徴とする請求項６に記載の光導波膜形成方法。
【請求項８】
前記電極板に印加する高周波電力を調整し、前記光導波膜の膜応力を所定の範囲内に調節することを特徴とする請求項６または請求項７のいずれかに記載の光導波膜形成方法。
【請求項９】
前記原料ガスは、酸素ガス、有機シリコン化合物ガスおよび少なくともゲルマニウムを含む有機金属ガスであり、前記プラズマを発生させるための手段として誘導結合高周波プラズマを用いることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか一項に記載の光導波膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光情報処理や光通信等に用いられる光導波路デバイス並びにその製造方法に係り、特に、コア層とクラッド層との屈折率差の大きい光導波路並びにその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光導波路のコア層となるべき光導波膜を基板の上に形成する方法について種々の方法が知られており、例えば、火炎堆積法（ＦＨＤ法）、およびプラズマＣＶＤ法等が知られている。
【０００３】
火炎堆積法は、ＳｉＣｌ４を高温加水分解してＳｉＯ２ からなる多孔質膜を基板上に堆積させた後、その堆積層を１０００℃以上の高熱で焼結してガラス化し、これを光導波膜とするものである。
【０００４】
プラズマＣＶＤ法は、真空容器中でプラズマを発生させ、そのプラズマ内で、真空容器内に導入された反応ガスを活性化させて、真空容器中に置かれた基板上に光導波膜を堆積するものである。
【０００５】
さらに、プラズマＣＶＤ法は、プラズマを発生させる方法の違いにより平行平板型プラズマＣＶＤ法や誘導結合型プラズマＣＶＤ法等が知られている。平行平板型プラズマＣＶＤ法は、例えば特開平０８―２６２２６０に記載されているように、真空容器中に互いに平行に配置された上部電極板と下部電極板との間に基板を置き、上部電極板または下部電極板の一方に高周波電力を印加することにより、これら上部電極板と下部電極板との間でプラズマを発生させる。
【０００６】
一方、誘導結合型プラズマＣＶＤ法では、例えば特開平０８−２６２２５０および特開平１０−２２１５５７に記載されているように、真空容器外に配置されたコイルに高周波電力を印加し、このときに形成される誘導電界により、真空容器中にプラズマを発生させる。
【０００７】
【特許文献１】特開平０８―２６２２６０
【特許文献２】特開平０８−２６２２５０
【特許文献３】特開平１０−２２１５５７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、光情報処理や光通信等に用いられる光導波路では、装置の小型化が重要な課題の一つであり、このためにコア層とクラッド層との屈折率差を大きく設定する必要がある。しかしながら、上記で述べた各従来法には、以下のような問題点がある。すなわち、火炎堆積法では、コア層とクラッド層との屈折率差を大きい光導波路を製造するために、屈折率制御用添加物の多く添加し、屈折率を高めたコア導波膜を基板上に形成すると、基板とコア導波膜との熱膨張係数の差により基板全体に反りを生じる。この基板の反りは、その後の光回路をパターンニングする際に光回路の加工精度を著しく低下させたり、基板の割れ等の原因になるため、屈折率差を大きくすることには限界があった。また、コア導波膜を基板上に堆積後行う焼結プロセスでは、堆積後のコア導波膜が多孔質膜であること、および熱処理温度が１０００℃以上の高温であることから、コア導波膜に添加した屈折率制御添加物が揮散し易く、屈折率の高いコア層を実現することが難しく、コア層とクラッド層との比屈折率差は１％程度が限界であった。
【０００９】
プラズマＣＶＤ法を用いて光導波膜を形成する場合、４００℃程度の比較的低温にて基板上に光導波膜を形成するので、上述の火炎堆積法における基板の反りの問題点は一般的に無いと考えられる。また、基板上に形成されたコア導波膜は、透明かつ緻密であるので、焼結プロセスは不要であり、屈折率制御添加物が揮散することも無い。しかし、本発明者が、上記のプラズマＣＶＤ法を用いて、屈折率制御用添加物を多く含むコア導波膜を基板の上に形成したところ、コア導波膜に引張応力が発生する場合があることが分かった。また、この引張応力の大きさは、屈折率制御用添加物の添加量に比例して大きくなることが分かった。
さらに、本発明者の実験結果によると、光導波膜に引張応力が存在する場合、導波路膜にクラックが生じたり、あるいは、クラックが生じないまでも光導波路の光損失が増加する等の光導波路の特性の劣化が生じることも分かった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、コア層の屈折率とクラッド層の屈折率との差の大きく、かつ引張応力の小さいコア導波膜を有し、低損失で小型、低コストのガラス光導波路、及びその製造方法を提供することとした。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面は、コア層の屈折率とクラッド層の屈折率との差が大きい光導波路に関する。本発明に係る光導波路は、基板上に、コア層と、該コア層の屈折率より小さい屈折率を有するクラッド層で該コア層の周囲を覆った光導波路において、前記コア層には、少なくとも屈折率上昇用の添加物が添加されており、前記コア層の屈折率と前記クラッド層との比屈折率差は２．５％以上であることを特徴とする。
【００１２】
また、光導波路のコア層の膜応力は、圧縮応力または、２×１０７Ｐａ以下の引張応力であることを特徴とする。光導波路のコア導波膜の膜応力がこの範囲に保持されることにより、コア導波膜にクラックが生じるのを防止することができる。さらに、コア導波膜の引張応力による光導波路の伝送損失の上昇を抑制することができる。光導波路の伝送損失として、０．２ｄＢ／ｃｍ以下とすることができる。
【００１３】
また、コア層を形成する光導波膜は、プラズマＣＶＤ法により形成されたものであり、また、コア層に添加される屈折率制御用添加物がゲルマニウムであることを特徴とする。屈折率制御用添加物として、従来から用いられているゲルマニウムがコア層に添加された簡単な構造の光導波路であることから、製造工程が容易で、低コストの光導波路を得ることができる。
【００１４】
また、本発明の別の側面は、光導波膜の形成方法に係わる。本発明に係る光導波膜形成方法は、二つ以上の高周波電源と、真空容器内にプラズマを発生させるための手段と、基板を載置するための電極板とを備えたプラズマＣＶＤ装置を用い、真空容器内に、原料ガスを導入し、上記高周波電源のうち少なくとも一方の高周波電源を電極板に接続し、基板近傍に所定の周波数の高周波を発生させながら光導波膜を形成することを特徴とする。また、電極板に印加する高周波周波数は、４００ＫＨｚ以下であり、この電極板に印加する高周波電力を調整して、光導波膜の膜応力を所定の範囲内に調節することを特徴とする。
【００１５】
プラズマ中には、原料ガスが乖離して、電子あるいは原料ガスがイオン化して存在するが、真空容器内の基板を載置するための電極板に高周波を印加すると、基板上にこれらの電子やイオンが引き寄せられ、基板上のプラズマ密度を大きくすることができる。また、この基板上のプラズマ密度は、電極板に印加する高周波の周波数にも関係している。つまり、電子とイオンでは高周波電磁界に対する応答が異なっており、比較的高い周波数に対しては、電子は交流電磁界の変化に追随して変位することができるが、電子より質量の大きいイオンは、交流電磁界の変化に合わせて変位することができないので、電子のみが基板電極に衝突し、基板表面の電位は負に帯電する。その結果、正のイオン（例えば珪素イオンＳｉ４＋やゲルマニウムイオンＧｅ４＋等のイオン）が静電力により基板側に引き寄せられ、その密度が増加するが、酸素イオン（Ｏ２−）等の負のイオンは基板に引き寄せられない。これに対して、高周波の周波数が４００ｋＨｚ以下の場合、電子と共に、正負のイオン（珪素イオン、ゲルマニウムイオンおよび酸素イオン等）が交流電磁界に追随して変位するようになり、基板電極またはその上に載置された基板に衝突するようになる。また、この基板に衝突する正負のイオン密度とその速度は、基板電極に印加する高周波の電力の大きさによっても変化させることができる。数百Ｗの電力を印加することにより、静電力により引き寄せられるイオン量よりも、交流電磁界により引き寄せられるイオン量の方が大きくなることも分かった。
【００１６】
このように、基板電極に４００ｋＨｚ以下の高周波を印加することによって、基板上のプラズマ密度を増加させることができ、緻密な光導波膜を、速い速度で成膜することが可能となる。また、高周波の電力を変化させることによっても、基板に衝突するプラズマ密度とその速度を大きくすることができる。その結果、光導波膜の膜応力を変化させることができる。さらに、基板に衝突するプラズマイオンとして、正のイオンとあわせて負のイオンである酸素イオンの密度も増加するので、ガラス導波膜を形成するための酸化反応が促進し、基板上に形成されるガラス導波膜の膜質が改善される。その結果、緻密で伝送損失の小さい光導波膜を得ることができる。
【００１７】
また、原料ガスは、酸素ガス、有機シリコン化合物ガスおよび少なくともゲルマニウムを含む有機金属ガスであり、プラズマを発生させるための手段として誘導結合高周波プラズマを用いることを特徴とする。この光導波膜形成方法によれば、平行平板型プラズマＣＶＤ法に比較して、真空容器内のプラズマ密度を大きくすることができることから、光導波膜の成膜時間を短縮することができるとともに、屈折率制御用添加物を含む有機金属ガスの分解効率を大きくすることができるので、屈折率制御用添加物であるゲルマニウムが高濃度に含有される光導波膜を容易に形成することができる。その結果、コア層の屈折率と前記クラッド層との比屈折率差が大きい光導波路を容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、コア層とクラッド層との屈折率差が大きい光導波路を製造するために、基板上へ屈折率制御用添加物を多く含有する光導波膜を形成しても基板の反りを軽減できるので、光導波膜形成後の光回路パターン形成工程において、高精度な回路パターンを作成することができる。また、光導波膜の製造には、取り扱い容易なガスを用いるので、作業性に優れている。さらに本発明で用いられるプラズマＣＶＤ装置において、基板を載置する電極板に高周波を印加し、その高周波の周波数を４００ＫＨｚ以下とするとともに、その電力値を調整することにより、光導波膜の応力を調整することができる。その結果、屈折率調整用添加物を多く含有する高非屈折率比Δのコア層を有する光導波路においても、低い伝送損失を有する光導波路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】
【００１９】
以下、本発明に係る諸々の実施形態の構成および作用について、添付図面を参照して説明する。なお、図面の説明においては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。
【００２０】
（第１の実施形態）
先ず、本実施形態に係る光導波膜形成方法の説明に先立って、本実施形態に係る光導波膜形成方法を実施するのに好適な製造装置の１例として、誘導結合高周波プラズマを用いたプラズマＣＶＤ装置について説明する。図１は、その製造装置の構成を説明する図である。
【００２１】
その内部に誘導結合高周波プラズマを発生させるための真空容器３０は、ガス導入口３２、ガス排気口３４および高周波導入窓３６を有している。ガス導入口３２からは、酸素ガス、有機シリコン化合物ガスおよび有機金属ガスが導入される。また、ガス排気口３４からは、真空容器３０内のガスが排気される。また、高周波導入窓３６は、真空容器３０外に設けられたコイル５０により発生した高周波電磁場を真空容器３０内へ透過させるためのものである。
【００２２】
真空容器３０の内部空間の下方には、基板１２を載置する電極板４０が設けられている。この電極板４０には、整合回路４２を介して膜応力調整用高周波電源４４が接続されるとともに、冷却水循環パイプ４６及びヒーター４１が接続されている。膜応力調整用高周波電源４４は、その周波数と電力値を調整することによって、クラッド１２の上に形成される光導波膜の膜応力並びに膜質を調整するためのものである。整合回路４２は、膜応力調整用高周波電源４４と電極板４０との間のインピーダンス整合をとるものである。冷却水循環パイプ４６及びヒーター４１は、電極板の温度を１００℃から６００℃程度の温度に調整するためのものである。
【００２３】
真空容器３０の上方であって高周波導入窓３６に近接して設けられたコイル５０は、真空容器３０の内部空間に誘導結合高周波プラズマを発生させるためのものであり、整合回路５２を介してプラズマ発生用高周波電源５４が接続されている。また、整合回路５２は、プラズマ発生用高周波電源５４とコイル５０との間のインピーダンス整合をとるものである。
【００２４】
次に、本実施形態に係る光導波膜形成方法、および、その光導波膜形成から光導波路完成に到るまでの光導波路素子の製造方法について説明する。なお、光導波路素子１の製造工程は、大きく３工程に分けられ、（１）本実施形態に係る光導波膜形成工程、（２）コア層形成工程および（３）オーバクラッド層形成工程からなる。図２は、光導波路の製造工程の説明図である。（１）本実施形態に係る光導波膜形成工程が終了した時点では、基板１２上に光導波膜１４が形成されている（図２（Ａ））。その後、アニール工程では、基板上に形成された光導波膜１４を酸素雰囲気中、１０００℃程度の温度で所定時間、熱処理を行う。（２）コア層形成工程では、通常のフォトリソグラフの技術を用いて、表面に塗布されたレジスト１５がマスクを介して露光され、マスクと同じ形状の光回路が転写される（図２（Ｂ））。その後、レジスト１５をマスクとして光導波膜１４をエッチングすることによりコア層１６が形成される（図２（Ｃ））。そして、マスク用レジスト１５を除去後（図２（Ｄ））、（３）オーバクラッド層形成工程で、基板１２およびコア層１６の上にオーバクラッド層１８が形成される（図２（Ｅ））。なお、アニール工程は、コア層を形成後（図２（Ｄ））に行ってもよい。
以下、光導波路素子１の製造工程の中で、（１）本実施形態に係る光導波膜形成工程について詳細に説明する。
【００２５】
本実施形態に係る光導波膜形成工程では、基板１２の上に光導波膜１４を形成する。まず、真空容器３０内の電極板４０の上に基板（例えば石英基板）１２を載置した後に、真空容器３０を密閉し、冷却水循環パイプ４６により冷却水を循環させるとともにヒータの温度を調節して電極板４０を例えば、４００℃の一定の温度に保持し、ガス排気口３４に接続された真空ポンプにより真空容器３０内を排気して１０−５ Ｐａ以下とする。
【００２６】
続いて、酸素ガスＯ２、有機シリコン化合物ガスとしてテトラエトキシシランＴＥＯＳ（Tetraethoxysilane）、および有機金属ガスとしてテトラメチルゲルマニウムＴＭＧｅ（Tetramethylgermanium）を、ガス導入口３２より真空容器３０内に導入する。このときの各原料の流量比は、［Ｏ２］：［ＴＥＯＳ］：［ＴＭＧｅ］＝３６０：１：１．２であり、ガス導入後の真空容器３０内の圧力は、１Ｐａであった。
【００２７】
ところで、有機シリコン化合物ガスとしては、ＴＥＯＳ以外にテトラメトキシシランＴＭＯＳ（Tetramethoxysilane）等のシリコンアルコキシドも用いられる。また、ゲルマニウムを含む有機金属ガスとしては、ＴＭＧｅ以外に、テトラメトキシゲルマニウムＴＭＯＧｅ（Tetramethoxygermanium）等のゲルマニウムアルコキシドも用いられる。また、その他の有機金属ガスとしては、ゲルマニウム（Ｇｅ）の他に、チタン（Ｔｉ），リン（Ｐ），ホウ素（Ｂ），アルミニウム（Ａｌ），エルビウム（Ｅｒ），砒素（Ａｓ），ガリウム（Ｇａ），イオウ（Ｓ），スズ（Ｓｎ）および亜鉛（Ｚｎ）等のアルコキシドも好適である。また、有機シリコン化合物ガスおよび有機金属ガスの導入量比は、基板１２上に形成される光導波膜の屈折率の所期値に応じて適切に調整される。
【００２８】
更に続く工程では、膜応力調整用高周波電源４４により、例えば周波数４００ｋＨｚ以下で出力電力５０Ｗ〜５００Ｗの高周波電力を電極板４０に印加するとともに、プラズマ発生用高周波電源５４により、例えば周波数１３．５６ＭＨｚで出力電力１０００Ｗの高周波電力をコイル５０に印加して、所定時間この状態を維持する。
【００２９】
コイル５０に高周波電力が印加されると、電磁誘導により高周波電磁場が発生し、その高周波電磁場は高周波導入窓３６を透過して、真空容器３０の内部空間にも高周波電磁場が生じる。そして、この高周波電磁場により真空容器３０内のガス（酸素ガス、有機シリコン化合物ガスおよび有機金属ガス）が高温に加熱されて電離し、プラズマ状態（誘導結合高周波プラズマ）となる。そして、プラズマとなったこれらのガスが反応し、その結果、有機金属ガスに含まれる金属元素がドープされたシリコン酸化物が、光導波膜１４として基板１２上に形成される。
【００３０】
上記の方法で形成した光導波膜の特性を調べるために、まず、有機金属の流量と光導波膜の屈折率の関係を調べた。図３は、図１に示されたプラズマＣＶＤ装置を用いて、上記の方法で石英基板上に屈折率制御用添加物としてゲルマニウムが添加された光導波膜を形成した場合の、ＴＭＧｅとＴＥＯＳとの流量比（［ＴＭＧｅ］／［ＴＥＯＳ］）と基板と光導波膜の比屈折率差Δの関係を示したものである。光導波膜の比屈折率差Δは、ＴＭＧｅとＴＥＯＳとの流量比にほぼ比例して増加しており、屈折率制御用添加物としてのゲルマニウムが、有機金属ガスであるＴＭＧｅの供給量に比例して効率よく光導波膜に添加されていることが分かる。また、ＴＭＧｅとＴＥＯＳとの流量比が０．５以上において、基板と光導波膜の比屈折率差Δは１．５以上の大きな値を有する光導波膜が得られている。
【００３１】
次に、ＴＭＧｅとＴＥＯＳとの流量比を変化させたときの光導波膜の膜応力を評価した。まず、本願実施例と比較するために、従来のプラズマＣＶＤ法と同様に、膜応力調整用高周波電源４４からの高周波電力をゼロに設定して光導波膜を形成した場合の光導波膜の応力を測定した。図７にその結果を示す。ここで、膜応力の符号は、負の符号の時は引っ張り応力を、正の符号の時は圧縮応力を示している。
【００３２】
なお、光導波膜の膜応力の測定は、図２に示した製造工程において、光導波膜を形成した直後に評価した。また、膜応力値σは、基板の反りを測定することにより、以下の式（１）より求めた。
【００３３】
【数１】
2005221599.tif 000003
ここで、Δδは、光導波膜を形成する前後で基板の反り量の差、Ｅｓは基板のヤング率、νは基板のポアソン比、ｄｓは基板の厚み、ｄｆは光導波膜の厚み、ｒは基板半径を示す。
【００３４】
図７において、従来のプラズマＣＶＤ法で形成された光導波膜では、その膜応力が引っ張り性の応力であり、またＴＭＧｅとＴＥＯＳとの流量比が大きいほど、つまり屈折率制御用添加物としてのゲルマニウムの含有量が多いほど光導波膜の膜応力の大きさは大きくなることが分かる。
【００３５】
次に、膜応力調整用高周波電源４４からの高周波の周波数を１４０ｋＨｚに、電力値を２００Ｗにそれぞれ設定して、基板上に光導波膜を形成した場合のＴＭＧｅとＴＥＯＳとの流量比と膜応力の関係を図４に示す。従来のプラズマＣＶＤ法で形成された光導波膜の膜応力と比較すると、光導波膜の引っ張り性の膜応力は、ＴＭＧｅとＴＥＯＳとの流量比の全範囲内で緩和されている。また、ＴＭＧｅとＴＥＯＳとの流量比が約１以下では、膜応力が引っ張り性の応力から圧縮性の応力に変化させることができる。この結果から、膜応力調整用高周波電源４４からの高周波電力を電極板４０に印加することにより、基板上に形成された光導波膜の膜応力を制御することが可能であり、引っ張り性の応力を低減できることが示される。
【００３６】
次に、膜応力調整用高周波電源４４からの高周波電力と光導波膜の膜応力の関係を示す。図５は、図４と同様に膜応力調整用高周波電源４４の周波数を１４０ｋＨｚに設定し、ＴＭＧｅとＴＥＯＳとの流量比を１．２に設定した場合の膜応力調整用高周波電源４４の電力値と光導波膜の膜応力の関係をプロットしたものである。膜応力調整用高周波電源４４の電力を変化させることにより、光導波膜の膜応力の大きさが変化し、２００Ｗ以上の電力を印加した場合には、引っ張り性の膜応力をほぼゼロまたは僅かに圧縮応力となるまで顕著に変化させることができることが明らかになった。
【００３７】
なお、ＴＭＧｅとＴＥＯＳとの流量比を１．２に設定し、屈折率調整用高周波電源４４により周波数１４０ｋＨｚで電力値４００Ｗの高周波電力を電極板４０に印加して、基板１２上に厚み２．５μｍの光導波膜１４を形成したところ、波長１５５０ｎｍの光に対する屈折率は、１．５００であった。
【００３８】
その後、光導波膜１４を形成した基板１２を、酸素雰囲気、１０００℃の条件でアニールする。アニール後の導波膜の屈折率は、１．４９５とアニール前とほとんど同じ値が得られた。
【００３９】
続いて、コア層形成工程を行い、光導波膜１４を所定形状のコア層１６にパターニングする。このパターニングでは、通常のフォトリソグラフィ技術により得られたレジストパターンをマスクとしてドライエッチングを行うことにより、光導波膜１４のうちの不要部分を除去して、コア層１６を形成することができる。Ｃ２Ｆ６ を反応ガスとして用いたＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を行ったところ、コア層１６の高さは、３．０μｍであった。なお、ＲＩＥの反応ガスとしては、Ｃ２Ｆ６以外にＣＦ４，Ｃ２Ｆ６，およびＣＨＦ３等のフッ素を含むガスも使用することができる。
【００４０】
最後に、オーバクラッド層形成工程を行い、基板１２およびコア層１６の上にオーバクラッド層１８を形成する。真空容器３０内の電極板４０の上に、コア層１６が形成されている基板１２を載置し、酸素ガスおよび有機シリコン化合物ガスを真空容器３０内に導入し、プラズマ発生用高周波電源５４により、高周波電力をコイル５０に印加して、所定時間この状態を維持することにより、シリコン酸化物からなる厚み約１５μｍのオーバクラッド層１８が基板１２上に形成される。
【００４１】
以上のようにして製造された光導波路素子１では、クラッド層とコア層との比屈折率差Δが３．４％の大きな値を有する光導波路においても、伝送損失は、０．１ｄＢ/ｃｍであった。この低損失の光導波路が得られた原因を調べるために、光導波路のコア層の膜応力と光伝送損失の関係を評価し、プロットしたのが図６である。図６から明らかなように、コア層の膜応力と光伝送損失とは明らかに相関関係が見られ、２×１０７Ｐａ以上の引っ張り応力では、顕著に伝送損失が増加するが、これ以下の応力では、０．２ｄＢ/ｃｍ以下の低損失の光導波路が得られる。したがって、クラッド層とコア層との比屈折率差Δが大きく、かつ伝送損失が０．２ｄＢ/ｃｍ以下の低損失の光導波路を得るためには、コア層の膜応力として、２×１０７Ｐａ以下の引っ張り応力、または圧縮応力となるように、コア導波膜層を形成すればよい。
【００４２】
また、本実施例では、コア導波層に屈折率制御用添加物としてゲルマニウムを添加して、光導波路素子を製造する方法について説明したが、屈折率制御用添加物としては、ゲルマニウム以外の屈折率制御用添加物も使用できる。また、クラッド層に屈折率制御用添加物を添加し、コア層の屈折率よりもクラッド層の屈折率を小さくすることにより光導波路素子を製造するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施形態に係る光導波膜形成方法を実施するのに好適な製造装置の構成の説明図である。
【図２】本実施形態に係る光導波路の製造工程の説明図である。
【図３】本実施形態に係る光導波膜形成方法において、ＴＭＧｅとＴＥＯＳとの流量比と光導波膜の比屈折率差Δとの関係を示す図である。
【図４】本実施形態に係る光導波膜形成方法において、ＴＭＧｅとＴＥＯＳとの流量比と光導波膜の膜応力との関係を示す図である。
【図５】本実施形態に係る光導波膜形成方法において、屈折率調整用高周波電源の電力値と光導波膜の膜応力との関係を示す図である。
【図６】本実施形態に係る光導波膜形成方法により製造された光導波路の伝送損失を示す図である。
【図７】従来の光導波膜形成方法により製造された光導波膜の膜応力を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…光導波路素子
１２…基板
１４…光導波膜
１５…マスク用レジスト
１６…コア層
１８…オーバクラッド層
２０…マスク
３０…真空容器
３２…ガス導入口
３４…ガス排気口
３６…高周波導入窓
４０…電極板
４１…ヒーター
４２、５２…整合回路
４４…膜応力調整用高周波電源
４６…冷却水循環パイプ
５０…コイル
５４…プラズマ発生用高周波電源
【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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