(57)【要約】【課題】  基板の上下両面に同一組成、同一膜厚のガラスを成膜するガラス膜の形成方法及びその製造装置を提供する。【解決手段】  反応容器１１内で上部電極５と下部電極４とを対向するように配置させ、その電極４，５に高電圧を印加すると共に、下部電極４上にギャップ１７を隔てて基板２５を配置し、その基板２５の下面に開空間２６を形成し、その基板２５の上下面にガラス膜を成膜するに際して、上部電極５にハロゲンランプヒータ８を設け、そのハロゲンランプヒータ８により電極４，５を所望温度に加熱しながら反応容器１１内にガラス原料となるガスを導入し、プラズマ雰囲気下での熱分解反応を起こさせて基板２５の上下面にガラス膜を成膜するガラス膜形成方法である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器内で上部電極と下部電極とを対向するように配置させ、その電極に高電圧を印加すると共に、下部電極上にギャップを隔てて基板を配置し、その基板の下面に開空間を形成し、その基板の上下面にガラス膜を成膜するに際して、上部電極にハロゲンランプヒータを設け、そのハロゲンランプヒータにより電極を所望温度に加熱しながら反応容器内にガラス原料となるガスを導入し、プラズマ雰囲気下での熱分解反応を起こさせて基板の上下面にガラス膜を成膜することを特徴とするガラス膜形成方法。
【請求項２】
反応容器内で上部電極と下部電極とを対向するように配置させ、その電極に高電圧を印加すると共に、下部電極上にギャップを隔てて基板を配置し、その基板の下面に開空間を形成し、その基板の上下面にガラス膜を成膜するに際して、下部電極にハロゲンランプヒータを設け、そのハロゲンランプヒータの上部に石英ウインドウを設けて、そのハロゲンランプヒータにより電極を所望温度に加熱しながら反応容器内にガラス原料となるガスを導入し、プラズマ雰囲気下で熱分解反応を起こさせて基板の上下面にガラス膜を成膜することを特徴とするガラス膜形成方法。
【請求項３】
上記ハロゲンランプヒータにより電極を３００℃から６００℃に加熱する請求項１または２記載のガラス膜形成方法。
【請求項４】
上記ハロゲンランプヒータを設けた電極と対向する電極の温度を３００℃から４５０℃に加熱する請求項１から３いずれかに記載のガラス膜形成方法。
【請求項５】
上記上部電極及び上記下部電極とを所望の同一温度に加熱した請求項１から４いずれかに記載のガラス膜形成方法。
【請求項６】
上記ギャップの高さは、５ｍｍから４０ｍｍの範囲内である請求項１から５いずれかに記載のガラス膜形成方法。
【請求項７】
基板の上下面に請求項１から６いずれかのガラス膜形成方法を用いてガラス膜を形成する工程と、
そのガラス膜が形成された基板を８００℃から１３５０℃の範囲内の温度で高温熱処理する工程と、
上記ガラス膜をフォトリソグラフィとドライエッチングにより断面が矩形状の導波路パターンを形成する工程と
上記導波路パターンを８００℃から１３５０℃の範囲内の温度で高温熱処理する工程とを含むことを特徴とする導波路形成方法。
【請求項８】
ガラス膜を形成する反応容器と、該反応容器に接続され反応容器内を高真空に排気する手段と、反応容器内に上部電極と下部電極とを対向に配置させて高周波電力を印加する手段と、下部電極上にギャップを介して基板を配置すると共にその基板の下面に開空間を形成する基板固定部材と、上部電極に内蔵されたハロゲンランプヒータと、上部電極の下部電極側に設けられたガス噴出用シャワー板と、そのガス噴出用シャワー板を介して反応容器内にガラス原料となるガス等を導入する手段とを設けたことを特徴とするガラス膜製造装置。
【請求項９】
ガラス膜を形成する反応容器と、該反応容器に接続され反応容器内を高真空に排気する手段と、反応容器内に上部電極と下部電極とを対向に配置させて高周波電力を印加する手段と、下部電極上にギャップを介して基板を配置すると共にその基板の下面に開空間を形成する基板固定部材と、下部電極に内蔵されたハロゲンランプヒータと、そのハロゲンランプヒータの上部に設けられた石英ガラスウインドウと、上部電極の下部電極側に設けられたガス噴出用シャワー板と、そのガス噴出用シャワー板を介して反応容器内にガラス原料となるガス等を導入する手段とを設けたことを特徴とするガラス膜製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上にガラス膜を形成するガラス膜の形成方法と、そのガラス膜の製造装置、導波路の形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６に示す従来のＣＶＤ法によるガラス膜の製造装置６０は、反応容器６１内にヒータのついた上部電極６３と下部電極６４が対向配置され、電極６３、６４間に高周波電源６６が接続されており、下部電極６４上に基板６８が配置される。さらに、反応容器６１内を真空状態に保つ排気装置６２と、原料ガス等を供給する供給管６７が接続されている。
【０００３】
ガラス膜を成膜する際には、上部電極６３と下部電極６４が加熱され、高周波電力が印加されると共に、恒温槽７２内で加熱されたアルコレート系の液体ソース（［Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4］６９、［Ｇｅ（ＯＣＨ3）4］７０、［Ｐ（ＯＣＨ3）3］７１等）が気化したガス及びＯ2 管７３を通って供給されるＯ2 ガスが、供給管６７を通り、ガスシャワー６５から基板６８に吹き付けられて、プラズマ雰囲気下で熱分解反応し、基板６８上にガラス膜が成膜される。なお、７４は基板６８上への均一なガラス膜を形成するための側面保護板である。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２８８９２８号公報
【特許文献２】特開２００１−３４８２３６号公報
【特許文献３】特開２００２−１４１３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のガラス膜の形成方法には以下の問題点がある。
【０００６】
上述の形成方法では、基板片面にしかガラス膜を成膜することができない。そこで、基板の両面にガラス膜を成膜する場合には、基板片面（表面）にガラス膜を成膜した後、反応容器内を一度大気圧にブレークしてから基板を裏返しに置き、再度高真空にして裏面にガラス膜を成膜しなければならなかった。
【０００７】
しかし、この方法では、ガラス膜を形成する時間が掛かってしまうという問題がある。さらに、基板表面と基板裏面でそれぞれ別々に成膜するので、表面と裏面のガラス膜間での特性（光学的、熱的、機械的特性等）が異なるおそれがある。また、基板を下部電極上に裏返して置く際に、基板表面のガラス膜が傷付いたり、汚染されたりする。
【０００８】
また、基板片面（表面）にガラス膜を形成すると、ガラス膜と基板との熱膨張係数の違いにより、基板に反りが生じる。その反りの生じた基板を高温熱処理すると、その基板の反りが大きくなる。反りの生じたガラス膜を加工して導波路を形成すると、ＴＥモード、ＴＭモード間の損失差が大きい、いわゆる偏波依存性の大きい導波路になる。基板の反りは、フォトリソグラフィ工程において、基板面内での露光パターンの寸法に分布を生じさせ、その後のドライエッチング工程において、加工寸法精度をさらに劣化させる問題がある。
【０００９】
基板とガラス膜の熱膨張係数、軟化温度が大きく異なった場合には、上記問題が著しく発生するため、最初に基板表面にガラス膜を成膜した段階で基板が反ってしまう。また、反った基板の裏面にガラス膜を形成しても、生じた反りは戻らない。また、導波路のコア層とクラッド層との比屈折率差が大きい場合にも上記問題が著しく発生する。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、基板の上下両面に同一組成、同一膜厚のガラスを成膜するガラス膜の形成方法及び製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、反応容器内で上部電極と下部電極とを対向するように配置させ、その電極に高電圧を印加すると共に、下部電極上にギャップを隔てて基板を配置し、その基板の下面に開空間を形成し、その基板の上下面にガラス膜を成膜するに際して、上部電極にハロゲンランプヒータを設け、そのハロゲンランプヒータにより電極を所望温度に加熱しながら反応容器内にガラス原料となるガスを導入し、プラズマ雰囲気下での熱分解反応を起こさせて基板の上下面にガラス膜を成膜するガラス膜形成方法である。
【００１２】
請求項２の発明は、反応容器内で上部電極と下部電極とを対向するように配置させ、その電極に高電圧を印加すると共に、下部電極上にギャップを隔てて基板を配置し、その基板の下面に開空間を形成し、その基板の上下面にガラス膜を成膜するに際して、下部電極にハロゲンランプヒータを設け、そのハロゲンランプヒータの上部に石英ウインドウを設けて、そのハロゲンランプヒータにより電極を所望温度に加熱しながら反応容器内にガラス原料となるガスを導入し、プラズマ雰囲気下で熱分解反応を起こさせて基板の上下面にガラス膜を成膜するガラス膜形成方法である。
【００１３】
請求項３の発明は、ハロゲンランプヒータにより電極を３００℃から６００℃に加熱する請求項１または２記載のガラス膜形成方法である。
【００１４】
請求項４の発明は、ハロゲンランプヒータを設けた電極と対向する電極の温度を３００℃から４５０℃に加熱する請求項１から３いずれかに記載のガラス膜形成方法である。
【００１５】
請求項５の発明は、上部電極及び下部電極とを所望の同一温度に加熱した請求項１から４いずれかに記載のガラス膜形成方法である。
【００１６】
請求項６の発明は、ギャップの高さは、５ｍｍから４０ｍｍの範囲内である請求項１または２記載のガラス膜形成方法である。
【００１７】
請求項７の発明は、基板の上下面に請求項１から６いずれかのガラス膜形成方法を用いてガラス膜を形成する工程と、
そのガラス膜が形成された基板を８００℃から１３５０℃の範囲内の温度で高温熱処理する工程と、
上記ガラス膜をフォトリソグラフィとドライエッチングにより断面が矩形状の導波路パターンを形成する工程と、
上記導波路パターンを８００℃から１３５０℃の範囲内の温度で高温熱処理する工程とを含む導波路形成方法である。
【００１８】
請求項８の発明は、ガラス膜を形成する反応容器と、該反応容器に接続され反応容器内を高真空に排気する手段と、反応容器内に上部電極と下部電極とを対向に配置させて高周波電力を印加する手段と、下部電極上にギャップを介して基板を配置すると共にその基板の下面に開空間を形成する基板固定部材と、上部電極に内蔵されたハロゲンランプヒータと、上部電極の下部電極側に設けられたガス噴出用シャワー板と、そのガス噴出用シャワー板を介して反応容器内にガラス原料となるガス等を導入する手段とを設けたガラス膜製造装置である。
【００１９】
請求項９の発明は、ガラス膜を形成する反応容器と、該反応容器に接続され反応容器内を高真空に排気する手段と、反応容器内に上部電極と下部電極とを対向に配置させて高周波電力を印加する手段と、下部電極上にギャップを介して基板を配置すると共にその基板の下面に開空間を形成する基板固定部材と、下部電極に内蔵されたハロゲンランプヒータと、そのハロゲンランプヒータの上部に設けられた石英ガラスウインドウと、上部電極の下部電極側に設けられたガス噴出用シャワー板と、そのガス噴出用シャワー円板を介して反応容器内にガラス原料となるガス等を導入する手段とを設けたガラス膜製造装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば基板の上下面に同一組成、同一膜厚のガラス膜が成膜できるといった優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２２】
図１に本実施の形態のガラス膜形成方法に用いる製造装置１の概略図を示す。
【００２３】
製造装置１はクリーンユニット４０によりクラス１００に維持されたクリーンブース１０内に設けられる。
【００２４】
クリーンブース１０内には反応容器１１が設けられ、反応容器１１の内部には、上部電極５及び下部電極４が所定間隔で対向配置されている。下部電極４にはニクロム線ヒータ（抵抗型ヒータ）１８が設けられ、上部電極５には少なくとも３００〜６００℃の温度範囲に加熱可能なハロゲンランプヒータ８が内蔵されている。
【００２５】
反応容器１１の底部には、２つの排気口１２、１２を介してそれぞれ高真空排気手段として大容量排気装置１３、１３が設けられている。大容量排気装置１３はメカニカルブースターポンプ１４とドライポンプ１５とで構成される。
【００２６】
メカニカルブースターポンプ１４の排気量は８２００ｌ／ｍｉｎ以上、ドライポンプ１５の排気量は１２００ｌ／ｍｉｎ以上である。
【００２７】
下部電極４及び上部電極５にはリード線２１、２１により高周波電力を印加する高周波電源２２が接続されている。下部電極４上には基板固定部材２４を介して基板２５（図では３枚）が配置され、それにより、下部電極４と基板２５の間にギャップ１７が形成されている。下部電極４と基板２５の間は開空間２６となっている。本実施の形態では、基板２５に石英基板を用いた。
【００２８】
ここで、基板２５の下面に形成された開空間２６について説明する。
【００２９】
図２に示すように、基板固定部材２４は、柱状に形成され、基板２５の周縁に位置するように設けられて、基板２５を下部電極４と平行に固定している。各基板固定部材２４は、１つの基板２５において周縁を略等分割する３箇所に設けることによって、基板２５を固定するようにした。また、基板固定部材２４を形成する材料にはガラス、磁器等を用いた。
【００３０】
また、基板２５と下部電極４とのギャップ１７は、５ｍｍから４０ｍｍが好ましい。なぜなら、ギャップ１７が５ｍｍよりも小さいと、ガラス膜成膜中にプラズマが基板２５の下面に回りこみにくくなる。さらに、反応容器１１内に導入されるガスも基板２５の下面に回りこみ難くなり、基板２５の上面と下面に成膜されたガラス膜の組成、膜厚が異なる。逆に、ギャップが４０ｍｍより大きいと、基板２５の上面と基板２５下面との面内のガラス膜の組成や光学特性の差が大きくなり、基板２５の上下面に成膜されたガラス膜の組成、膜厚の分布に不均一が生じるためである。
【００３１】
本実施の形態では、一枚の基板２５において、柱状の基板固定部材２４を基板２５の下側に３本設けたが、４本以上でもよい。また、基板固定部材２４は、基板２５を挟む機構を備え、反応容器１１の上側（上部電極５、上壁等）または側壁に固定されて、基板２５を保持してもよい。その際、基板固定部材２４は、柱状に限らず、２つ以上あればよい。
【００３２】
図１に戻り、上部電極５の下部電極４側には、反応容器１１内にガスを噴射するガス噴出用石英ガラスシャワー円板１９が設けられる。シャワー円板１９には多数の噴出口（ガス噴出機構）２０が形成され、その噴射するガスを供給するガス供給管２３がシャワー円板１９の上側に接続されている。また、ガス供給管２３には、ガス供給管２３内を通るガスを同一温度にするためのテープヒータ４５が設けられている。
【００３３】
反応容器１１には、基板２５の出し入れをする反応容器前室４２が基板出入り口４１を介して隣接される。反応容器前室４２には、基板表面にＮ2 ガスを吹き付けるガスシャワー４４が設けられ、ガスシャワー４４にはＮ2 ガスを導入するＮ2 ガス管４３が接続されている。
【００３４】
反応容器１１内に導入するガスは、ガラス膜の原料となるアルコレート系の液体ソースを気化させたガスと、そのガスに反応させるＯ2 、Ｎ2、ＮＨ3、Ｃ2Ｆ6等のガスが用いられる。
【００３５】
アルコレート系の液体ソースとしては、［Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4 ］等のＳｉ系液体ソース２８が用いられ、恒温槽２９にて加熱、気化される。恒温槽２９の温度は、液体ソース２８の融点よりも高く、沸点よりも低い７５℃とした。Ｓｉ系液体ソース２８を気化させたガスを供給するＳｉ系ガス供給管２７は、ガス供給管２３に接続されている。
【００３６】
Ｓｉ系液体ソース２８の他に、［Ｇｅ（ＯＣＨ3）4］等のＧｅ系液体ソース３１、［Ｐ（ＯＣＨ3）4］等のＰ系液体ソース３４を用いてもよく、それぞれ恒温槽３２、３５で加熱、気化される。Ｇｅ系液体ソース３１を気化させたガスを供給するＧｅ系ガス供給管３０、及びＰ系液体ソース３４を気化させたガスを供給するＰ系ガス供給管３３もガス供給管２３に接続されている。
【００３７】
また、Ｏ2、Ｎ2、ＮＨ3 、Ｃ2Ｆ6をそれぞれ反応容器１１に供給するＯ2 ガス供給管３６、Ｎ2 ガス供給管３７、ＮＨ3 ガス供給管３８、Ｃ2Ｆ6ガス供給管３９がガス供給管２３に接続されている。
【００３８】
次に、ガラス膜の成膜方法について説明する。
【００３９】
基板２５が配置された反応容器１１内を大容量排気装置１３、１３により高真空に排気し、高周波電源２２で下部電極４と上部電極５に高周波電力を印加すると共に、上部電極５を別途電源供給されるハロゲンランプヒータ８で加熱し、下部電極４をニクロム線ヒータ１８で加熱する。
【００４０】
印加する高周波電力は１３．５６ＭＨｚ、１ｋＷとし、上部電極５の加熱温度は３００〜６００℃の範囲内とする。なお、ここでは、上部電極５及び下部電極４の加熱温度は３００〜４５０℃の範囲内で同一温度とした。
【００４１】
反応容器１１内の真空度は、数Ｐａから数十Ｐａが好ましい。真空度が低いと基板２５下面へのガラス膜の成膜量が低下すると共に、不均一なガラス膜になりやすく、真空度が高すぎると、成膜速度の低下や酸素欠陥のガラス膜になりやすいためである。
【００４２】
次に、Ｓｉ系液体ソース２８を恒温槽２９で７５℃に加熱して気化させた蒸気、Ｏ2 ガス及びＣ2Ｆ6ガスを、テープヒータ４５で加熱されたガス供給管２３で混合して重畳させ、反応容器１１内に導入する。導入されたガスは、シャワー円板１９の噴出口２０から噴出され、反応容器１１内で均一に拡散される。
【００４３】
Ｏ2 ガスは、プラズマ雰囲気下でＳｉ系液体ソース２８を気化させたガスの熱分解反応を十分に行わせるために流し、Ｃ2Ｆ6ガスは、ＳｉＯ2 のガラス膜内にＦ（フッ素）を添加させるために用いる。
【００４４】
ガス供給管２３内の温度は、８０℃〜１２０℃の範囲内であるのがよい。管内温度が１２０℃より高いと、管内で加水分解反応が起こり、管内にガラス微粒子が付着してしまい、８０℃より低いと、Ｓｉ系液体ソース２８の液化による付着や、Ｃ2Ｆ6ガスとの液体反応が起こるためである。
【００４５】
反応容器１１内は、高周波電力により上部電極５、下部電極４間にプラズマが発生し、高真空に保たれているので、プラズマ雰囲気下での熱分解反応により、基板２５の上面及び下面にＦの添加されたＳｉＯ2 の低屈折率のガラス膜が形成される。
【００４６】
ガラス膜が成膜された基板２５を、反応容器１１から取り出す際は、反応容器１１内を大気圧にブレークしてから、基板出入口４１から取り出す。このとき、反応容器前室４２のガスシャワー４４からＮ2 ガスを基板２５に吹き付け、基板２５の上下面に付着したゴミ等を取り除く。
【００４７】
また、基板２５の上下面に組成の異なるガラス膜を積層する際には、反応容器１１から基板２５を取り出すことなく、連続してガラス膜を成膜してもよい。
【００４８】
このように本実施の形態のガラス膜形成方法によれば、基板２５の上面及び下面が下部電極４及び上部電極５からの輻射熱（赤外輻射熱）で十分に加熱され、プラズマも基板２５の上面のみならず基板２５下面に回りこんで発生し、かつガラス原料のガスとそのガスに反応するガスも基板２５下面にも回りこむことができるので、基板２５上面のみならず、基板２５の下面にも同時にほぼ同一組成のガラス膜を成膜することができる。
【００４９】
また、基板２５下面と下部電極４間に開空間２６を形成して、基板２５の上面及び下面上にガラス膜を製造するので、ガラス膜の成膜時間を短くでき、極めて効率的、経済的である。
【００５０】
さらに、基板加熱用の熱源にハロゲンランプヒータ８を用いることで、基板の上面及び下面を赤外輻射熱で略均一に加熱することができ、これにより、基板の上面及び下面に膜厚及び組成の均一なガラス膜を形成することができる。
【００５１】
基板２５の加熱にハロゲンランプヒータ８を用いているので、高速加熱、高速降温が容易となり、３００℃から６００℃の温度範囲に対しては、短時間で装置を立ち上げてガラス膜を成膜することが可能である。さらに、ハロゲンランプヒータ８からのパーティクルやダストの発生はほとんどなく、極めてクリーンな加熱を行うことができ、パーティクルやダストの混入のほとんどないガラス膜を得ることができる。
【００５２】
また、ハロゲンランプヒータ８と対向している側の下部電極４もニクロム線ヒータ等で３００℃から４５０℃の温度範囲でハロゲンランプヒータ８と同一温度に加熱することで、基板の温度をより一層安定に保つことができる。
【００５３】
さらに、ガスを噴出するシャワー円板１９の材質に石英ガラスを用いることで、基板２５の上下面を赤外輻射熱で略均一に加熱することができると共に、ハロゲンランプヒータ８の下面がガラス膜で曇るのを防止することができる。
【００５４】
また、基板２５とガラス膜の熱膨張係数や軟化温度に大きな差があっても基板２５の上面のみならず、基板２５の下面にも略同一組成のガラス膜を同時に成膜することができるので、基板２５への反り発生がほとんど生じない。
【００５５】
本実施の形態では、アルコレート系の液体ソースを気化させたものを用いているので、わずかのギャップ内にもガスを回りこませることができ、基板表面のみならず、基板２５下面にもほぼ同一組成のガラス膜を同時に成膜することができる。
【００５６】
また、基板２５の反りがほとんど発生しないことから、基板２５上面及び下面上にはガラス組成の異なるガラス膜を複数層形成することが容易にできる。
【００５７】
上部電極５及び下部電極４を所望の同一温度に加熱してガラス膜を成膜するため、基板２５上面及び下面上に形成されたガラス膜はほぼ同一組成でほぼ同じ膜厚で成膜することができる。
【００５８】
基板２５は、加熱温度に耐えることができれば、石英ガラスや多成分ガラス等のガラス材料、半導体材料（Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等）、セラミックス、高分子材料、強誘電体材料のいずれを用いてもよい。
【００５９】
基板２５を形成する材料を広範囲に選択することで、反射ミラー用ガラス膜、フィルタ用ガラス膜、偏向ミラー用ガラス膜、絶縁用ガラス膜、光拡散用ガラス膜等のガラス膜に適用できる。
【００６０】
ガラス原料となるガスはアルコレート系の液体ソースを気化させたガスのほかに、ＳｉＨ4 系のガスを用いてもよい。
【００６１】
また、高周波電力は、１３．５６ＭＨｚより高くてもよく、マイクロ波の周波数でもよい。
【００６２】
下部電極４の加熱温度は、３００℃から４５０℃の温度範囲内であればよく、抵抗加熱以外に赤外線加熱でもよい。電極温度が３００℃より低いと、均一で低損失なガラス膜が得にくく、４５０℃より高いと真空を保持するための部材や装置を設けるのが難しいためである。
【００６３】
また、Ｓｉ系液体ソース２８、Ｏ2 ガス、Ｃ2Ｆ6ガス以外に、Ｇｅ系液体ソース３１、Ｐ系液体ソース３４、Ｎ2 ガス、ＮＨ3 ガスを用いることで、基板２５の上下面にＳｉＯ2 膜、ＧｅＯ2 を含むＳｉＯ2 膜、Ｐ2Ｏ5を含むＳｉＯ2 膜、さらにＮが添加されたガラス膜を形成することができる。
【００６４】
製造装置１に設けられる大容量排気装置１３であるメカニカルブースターポンプ１４及びドライポンプ１５は２セットに限定されず、２セット以上設けてもよい。ただし、排気装置１３は排気量が大きい必要がある。なぜなら、Ｎ2 、Ｃ2Ｆ6、ＮＨ3 等のガスは、ＳｉＯ2 のガラス膜内にＮやＦを大量に添加させるために用いるが、酸素欠陥の少ない、かつ、ＯＨ基の混入の少ないガラス膜を成膜するために少なくとも流量１００ｓｃｃｍ流す必要があり、Ｎ2 、ＮＨ3 、Ｃ2Ｆ6等のガスの流量を増やすと、それに応じてＯ2 の流量を増やす必要がある。
【００６５】
よって、大流量のガスを導入し、反応容器１１内を高真空度に保った状態にするには、大容量な排気装置が必要となる。これにより、反応容器１１内に大流量のガスを流しながら高真空でガラス膜を成膜できる。
【００６６】
さらに、両面の少なくとも一方が鏡面状態に研磨された基板２５を用いてもよい。鏡面状態に研磨された基板を用いることで、膜厚や屈折率等の分布がより均一なガラス膜を形成できる。
【００６７】
次に、他の実施の形態のガラス膜の形成方法とその製造装置について説明する。
【００６８】
図３に示すように、本実施の形態のガラス膜製造装置２は、基本的な構成部分が上述した図１のガラス膜製造装置１とほぼ同様であり、同一構成部分には、図１の場合と同一の符号を付してあるが、上部電極７にはニクロム線ヒータ１８を設け、下部電極６にハロゲンランプヒータ８を内蔵するとともに、下部電極６上面に石英ウインドウ９を設けた点において異なる。
【００６９】
石英ウインドウ９は、石英で形成された蓋体であり、ハロゲンランプヒータ８の加熱面がガラス膜の付着で曇らないようにするために設けられている。
【００７０】
図４に示すように、基板２５を載置する基板固定部材２４が石英ウインドウ９上に設けられている。基板２５と石英ウインドウ９間は開空間２６になっており、そのギャップ１７（石英ウインドウ９から基板２５下面までの高さ）は製造装置１と同様に５〜４０ｍｍである。
【００７１】
製造装置２及び製造装置２で形成するガラス膜形成方法は、上述の実施の形態と同様の作用効果を有する。さらに、下部電極６にハロゲンランプヒータ８を設けることで、基板２５の上面および下面をより均一に加熱することができる。また、ハロゲンランプヒータ８が下部電極６に内蔵され、そのヒータ８の加熱面を保護するために石英ウインドウ９を設けたため、ガス噴出用シャワー円板１９のガス噴出機構２０を石英ガラスの代わりに金属系の材料で構成してもよい。
【００７２】
さらに、下部電極６及び上部電極７の両方にハロゲンランプヒータ８を設けてもよい。このとき、下部電極６及び上部電極７の加熱温度の範囲を３００〜６００℃とすることができ、反応容器１１内の温度をより高温で均一にすることができる。
【００７３】
次に、上述のガラス膜形成方法を用いた導波路の形成方法について図５（ａ）〜（ｄ）により説明する。
【００７４】
先ず、図５（ａ）に示すように、直径４インチの石英ガラス基板５０の上下面に低屈折率の下部クラッド層となるガラス膜を成膜する。以下＜例１ａ＞に成膜条件と形成されたガラス膜の特性結果について述べる。なお、＜例２ａ＞は＜例１ａ＞の成膜条件を変えたものである。
【００７５】
＜例１ａ＞
製造装置１における上部電極５及び下部電極４を同一の４００℃に加熱した状態で、［Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4 ］を気化したガスとＯ2 ガスとＣ2Ｆ6ガスとをテープヒータ４５で所望の温度に加熱されたガス供給配管２３で、ガス流量比Ｏ2 ：Ｃ2Ｆ6が４：１となるよう混合して重畳させてから反応容器１１内に導入し、３５分間プラズマ雰囲気下で下部クラッドとなる第１ガラス膜５１、５２を成膜する。
【００７６】
この工程で基板５０上面には、例えば、波長６３２．８ｎｍにおいて屈折率が１．４３８１±０．０００８のガラス膜５１を２．０μｍ±０．２μｍの厚さで形成でき、基板５０下面には、同波長における屈折率が１．４３７８±０．０００６のガラス膜５２を１．９μｍ±０．３μｍの厚さで形成できた。
【００７７】
第１ガラス膜５１、５２は、石英ガラス基板５０の上面及び下面に対してほぼ４００℃に加熱した状態で成膜して得られているので、温度に対して安定なガラス膜であり、このガラス膜をさらに高い温度８００〜１３５０℃の範囲で加熱処理してもガラス膜の屈折率はほとんど変わらない、安定したガラス膜であった。
【００７８】
＜例２ａ＞
上部電極５及び下部電極４の加熱温度、使用ガス及び成膜時間は同じであるが、Ｏ2 ガスとＣ2Ｆ6ガスの流量比をＯ2 ：Ｃ2Ｆ6＝１３：１とした。これにより基板上面には、例えば、波長６３２．８ｎｍにおける屈折率が１．４１４６±０．００１２のガラス膜を１．８μｍ±０．４２μｍの厚みで形成でき、基板下面には同波長における屈折率が１．４１４２±０．００１５のガラス膜を１．８μｍ±０．５２μｍの厚さで形成することができた。
【００７９】
次に、図５（ｂ）に示すように、第１ガラス膜５１、５２上に、基板５０上面ではコア層を形成する第２ガラス膜を成膜する。以下＜例１ｂ＞に成膜条件と形成されたガラス膜の特性結果について述べる。なお、＜例２ｂ＞は＜例１ｂ＞の成膜条件を変えたものである。
【００８０】
＜例１ｂ＞
上部電極５及び下部電極４を同一の４００℃に加熱した状態で、［Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4 ］を恒温槽で７５℃に加熱して気化させた蒸気とＯ2 ガスとＮ2 ガスをテープヒータ４５で８０℃で加熱されたガス供給配管２３に導入する。ガス流量比はＮ2 ：Ｏ2 ＝１０：１で混合して重畳させてから反応容器１１内に導入し、３５分間プラズマ雰囲気下で第２ガラス膜５３、５４を形成した。
【００８１】
これにより、基板５０上面の第１ガラス膜５１の上層には、例えば、波長６３２．８ｎｍにおける屈折率が１．４７０１４±０．０００７の第２ガラス膜５３を１．８μｍ±０．５３μｍの厚さで形成でき、基板５０下面の第１ガラス膜５２の上層（図では下側）には、同波長における屈折率が１．４６９６±０．００１６の第２ガラス膜５４を１．７μｍ±０．６１μｍの厚さで形成することができた。
【００８２】
＜例２ｂ＞
上部電極５及び下部電極４を４００℃に加熱した状態で、［Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4 ］の流量を６ｓｃｃｍ、［Ｇｅ（ＯＣＨ3）4］の流量を０．８ｓｃｃｍに設定し、恒温槽で７５℃に加熱して気化させた蒸気と、Ｏ2 ガスとＮ2 ガスをテープヒータ４５で８０℃に加熱された供給配管２３に導入する。ガス流量比Ｎ2 ：Ｏ2は１４：１で混合して重畳させてから反応容器１１内に導入し、３５分間プラズマ雰囲気下で第２ガラス膜を形成した。
【００８３】
これにより、基板上面の第１ガラス膜上層には、例えば、波長６３２．８ｎｍにおける屈折率が１．４９９±０．０００５の第２ガラス膜を１．９４μｍ±０．０６μｍの厚さで形成でき、基板下面の第１ガラス膜の上層には、同波長における屈折率が１．４９８±０．０００８の第２ガラス膜を１．９３μｍ±０．１８μｍの厚さで形成することができた。
【００８４】
次に、図５（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィとドライエッチングにより第２ガラス膜５３を断面が矩形状のコア層５５に形成する。
【００８５】
基板５０上面の第２ガラス膜５３を酸素雰囲気中において、１０００℃で２時間加熱処理した後、室温まで下げ、その後、第２ガラス膜５３上にフォトレジストを塗布、ベーキング処理する。そのレジスト膜上にコア層５５の導波路パターンの描かれたフォトマスクを置いて、フォトマスクの上方から紫外線を照射する。紫外線照射後、現像してコア層５５の導波路パターンと同じフォトレジストパターンが第２ガラス膜５３上に得られる。次に、そのフォトレジストパターンをエッチングマスクとして、リアクティブイオンエッチング装置（ＲＩＥ）を用いたドライエッチング工程で、エッチングガスとしてＣＨＦ3 ガスを流しながら、第２ガラス膜５３をパターニングし、断面が矩形状のコア層５５が得られる。
【００８６】
次に、図５（ｄ）に示すように、コア層５５を有する基板を再び装置１に入れ、上述の第１ガラス膜５１、５２と同じ組成からなる第３ガラス膜５６、５７を、コア層５５上、第１ガラス膜５１上層及び第２ガラス膜５４上層（図では下側）に約１０μｍの膜厚で形成した。
【００８７】
その後、基板を１１００℃で酸素雰囲気中において２時間高温熱処理を施し、導波路５８の完成とする。なお、高温熱処理は、８００℃〜１３５０℃の範囲内で施せばよい。
【００８８】
次に、上述の形成方法で作製された導波路５８の反りと光学特性の測定結果について説明する。
【００８９】
導波路５８の反りの発生は、ガラス膜形成前の直径４インチの石英ガラス基板５０の反りが約７μｍであったの対して、導波路５８形成後のガラス基板の反りは約９μｍであり、導波路形成による反りはほとんどない。なぜなら、基板５０の上面及び下面に同一条件で、同一組成、同一膜厚のガラス膜が、上述のガラス膜形成方法により形成したためである。
【００９０】
長さが３０ｃｍの直線とＳ字状の曲線で構成した導波路パターンからなる導波路５８において、ＴＥモード及びＴＭモードでの波長１５５０ｎｍにおける伝搬損失を測定した。その結果、ＴＥ及びＴＭモード間での損失差は０．０４ｄＢ以下とほとんどなく、偏波依存性の極めて小さい導波路が形成できた。また、導波路５８の伝搬損失は波長１５５０ｎｍにおいて、０．００７ｄＢ／ｋｍであり、超低損失の導波路が形成できた。
【００９１】
さらに、本実施の形態の導波路の形成方法では、基板５０の上下面にガラス膜が形成されるので、基板５０上面側のガラス膜をフォトリソグラフィやドライエッチングにより導波路のコアパターンに形成するのに失敗したとしても、基板５０下面に積層された第１及び第２ガラス膜５２、５４を用いて導波路パターンを加工できる。これにより、基板を無駄にすることが少なくなり、導波路の作製歩留まりの改善や、導波路の低コスト化が可能になる。
【００９２】
また、製造装置２を用いて、図５（ａ）〜（ｄ）に示した工程で導波路を作製しても、導波路５８と同等な、反りがほとんどなく、温度変化に対する光学特性が安定し、かつ伝送損失及び偏波依存損失の非常に小さい導波路を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本実施の形態のガラス膜の製造装置を示す概略図である。
【図２】図１の製造装置の下部電極に基板を固定する構造を示し、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図３】他の実施の形態のガラス膜の製造装置を示す概略図である。
【図４】図３の製造装置の下部電極に基板を固定する構造を示し、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、基板両面にガラス膜を成膜し、導波路を形成する工程断面図である。
【図６】従来のＣＶＤ法によるガラス膜の製造装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００９４】
１  製造装置
４  下部電極
５  上部電極
８  ハロゲンランプヒータ
９  石英ウインドウ
１１  反応容器
１３  大容量排気装置
１７  ギャップ
１９  ガス噴射用シャワー円板
２２  高周波電源
２３  ガス供給管
２４  基板固定部材
２５  基板
２６  開空間
【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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