(57)【要約】【課題】熱処理時にコアの変形のおそれがなく、かつ、光回路特性の再現性が良好な光導波路の製造方法を提供するものである。【解決手段】本発明に係る光導波路の製造方法は、基板１１上にコア１２とクラッド１３とで構成される光回路１４を有する光導波路１０の製造方法であり、基板１１表面にコア１２を構成するガラス膜を成膜する際、Ｏ２ガスＧ１とＴＥＯＳ及びＴｉを含有したアルコキシドの各液体材料の蒸気Ｇ２，Ｇ３との混合ガス２５を、プラズマ雰囲気下で熱分解して基板１１に接触させ、基板１１表面に透明なＴｉドープＳｉＯ２コアガラス膜３２を成膜するものである。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にコアとクラッドとで構成される光回路を有する光導波路の製造方法において、上記基板表面に上記コアを構成するガラス膜を成膜する際、Ｏ２ガスとＴＥＯＳ及びＴｉを含有したアルコキシドの各液体材料の蒸気との混合ガスを、プラズマ雰囲気下で熱分解して基板に接触させ、基板表面に透明なＴｉドープＳｉＯ２コアガラス膜を成膜することを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項２】
Ｔｉを含有したアルコキシドが、Ｔｉ（ｉ−ＯＣ３Ｈ７）４又はＴｉ（ＯＳｉ（ＣＨ３）３）４である請求項１記載の光導波路の製造方法。
【請求項３】
上記ＴｉドープＳｉＯ２コアガラス膜のＴｉ濃度が５〜２０ｗｔ％である請求項１記載の光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路の製造方法に係り、特に、ＴｉドープＳｉＯ２コアを有する光導波路の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
導波路型光部品（以下、光導波路と表す）は、バッファ層（下部クラッド層）と呼ばれる低屈折率層を有するＳｉ基板や石英基板上に、屈折率の高いコアと呼ばれる光の伝搬領域を形成し、このコアをさらに低屈折率のクラッド膜で覆った構造が一般的である。
【０００３】
一般的な光導波路の製造方法としては、次のものが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
具体的には、図４（ａ）に示すように、石英基板４１上にコアガラス膜４２を成膜した後、図４（ｂ）に示すように、コアガラス膜４２上にＷＳｉ膜４３を成膜し、その後、図４（ｃ）に示すように、ＷＳｉ膜４３上にフォトレジスト４４を塗布する。
【０００５】
次に、図４（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィーを用いて光回路のレジストパターン４５を形成する。その後、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ：反応性イオンエッチング）装置を用い、図４（ｅ）に示すように、レジストパターン４５をマスクにしてＷＳｉパターン４６を形成する。
【０００６】
次に、再びＲＩＥ装置を用い、図４（ｆ）に示すように、ＷＳｉパターン４６をマスクにしてコアガラス膜４２を光回路パターン４７（コア）に形成する。その後、ＷＳｉパターン４６を除去し、更にコア４７の屈折率を安定、均一化させるため、アニール（焼鈍処理）を行う。最後に、図４（ｇ）に示すように、コア４７及び石英基板４１をクラッド膜４８で覆設し、その後、熱処理を行うことで、光導波路５０が得られる。
【０００７】
ここで、コアガラス膜４２の構成材料としては、ＳｉＯ２に、屈折率を高める効果があるＴｉ、Ｇｅ、又はＰなどをドープしたものが一般的である。また、コアガラス膜４２の成膜方法としては、ＦＨＤ（Ｆｌａｍｅ  Ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法（火炎堆積法）、ＥＢ蒸着法などが知られている。
【０００８】
ＦＨＤ法は、酸水素バーナー内にＴｉやＳｉなどの原料の塩化物を流すことで、基板４１上にスートと呼ばれるガラスの紛体層を堆積形成し、そのガラス膜からなる光回路パターンに熱処理を施して透明化させ、コアガラス膜４２を形成する方法である。また、ＥＢ蒸着法は、原料のＴｉＯ２とＳｉＯ２に電子線を当てることで溶融、蒸発させ、それらの蒸気を基板４１上で凝固させ、コアガラス膜４２を形成する方法である。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−５５５１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した従来の技術には以下に示す問題があった。
【００１１】
ＦＨＤ法を用いてＴｉドープＳｉＯ２コアガラス膜４２を形成する場合、コアガラス膜４２は、その融点が、透明化のための熱処理温度（１４００℃付近）よりも高いことから、ＴｉやＳｉなどの原料の他にＰやＢをドープして、コアガラス膜４２の融点を下げる必要がある。しかし、その結果、コア４７に対するアニールや、クラッド膜４８に対する熱処理によって、コア４７が軟化して変形するおそれがあり、光回路の特性が得られなくなるおそれがあるという問題があった。
【００１２】
また、ＥＢ蒸着法を用いてＴｉドープＳｉＯ２コアガラス膜４２を形成する場合、ＴｉＯ２とＳｉＯ２は融点に大きな差があるため、コアガラス膜４２中にＴｉＯ２を均一にドーピングすることは困難であるといった問題があった。その結果、コアガラス膜４２を、屈折率の再現性良く（屈折率分布を均一に）成膜することは困難であった。つまり、光回路特性の再現性が良好でなかった。
【００１３】
また、ＧｅドープＳｉＯ２コアガラス膜は、ＦＨＤ法及びＥＢ蒸着法のいずれの方法でも形成することができる。しかしながら、例えば、ＦＨＤ法を用いて形成する場合、ＧｅをドープすることでＳｉＯ２コアガラス膜の融点は著しく低下することから、コアに対するアニールや、クラッド膜に対する熱処理によって、コアが軟化して変形するおそれがあり、光回路の特性が得られなくなるおそれがあるという問題があった。
【００１４】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、熱処理時にコアの変形のおそれがなく、かつ、光回路特性の再現性が良好な光導波路の製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係る光導波路の製造方法は、基板上にコアとクラッドとで構成される光回路を有する光導波路の製造方法において、上記基板表面に上記コアを構成するガラス膜を成膜する際、Ｏ２ガスとＴＥＯＳ及びＴｉを含有したアルコキシドの各液体材料の蒸気との混合ガスを、プラズマ雰囲気下で熱分解して基板に接触させ、基板表面に透明なＴｉドープＳｉＯ２コアガラス膜を成膜するものである。
【００１６】
ここで、Ｔｉを含有したアルコキシドは、Ｔｉ（ｉ−ＯＣ３Ｈ７）４又はＴｉ（ＯＳｉ（ＣＨ３）３）４であることが好ましい。また、ＴｉドープＳｉＯ２コアガラス膜のＴｉ濃度が５〜２０ｗｔ％であることが好ましい。
【００１７】
以上の方法によれば、基板表面に、直接、透明なＴｉドープＳｉＯ２コアガラス膜を成膜することができるため、従来のように、透明化のための熱処理が不要となる。よって、コアガラス膜の融点を低下させるためのドーパント材を添加する必要がなくなるため、コアガラス膜の融点を、熱処理時にコアの変形が生じないよう十分に高くすることができる。その結果、熱処理時にコアが変形することはない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
本発明の好適な一実施の形態に係る光導波路の製造方法によって製造された光導波路の一例を図１に、また、光導波路の製造方法に用いるプラズマＣＶＤ装置の概略図を図２に示す。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態に係る光導波路の製造方法によって製造された光導波路１０は、バッファ層を有する石英基板１１のバッファ層上に、ＴｉドープＳｉＯ２コアガラス膜からなるコア１２と、コア１２及び石英基板１１を覆うクラッド膜１３で構成される光回路１４を有するものである。
【００２１】
このコア１２を構成するコアガラス膜は、図２に示すプラズマＣＶＤ装置２０を用いて成膜される。
【００２２】
装置２０の真空容器（反応室）２７の内部には、上部電極板２８ａ及び下部電極板２９ａが所定間隔で対向配置されており、下部電極板２９ａ上に、少なくとも１枚（図２中では１枚のみ図示）の石英基板１１が載置される。各電極板２８ａ，２９ａの非対向面にはヒータ２８ｂ，２９ｂが設けられる。また、各電極板２８ａ，２９ａには高周波電源３０が接続される。さらに、反応室２７には、高真空に排気するための排気装置３９が接続される。
【００２３】
一方、反応室２７には供給ライン２６が接続される。この供給ライン２６に、Ｏ２ガス槽２１、ＴＥＯＳ［Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４］槽２２、Ｔｉを含有したアルコキシド槽２３、及び反応室２７のクリーニングを行うためのＣ２Ｆ６ガス槽２４が接続される。
【００２４】
液体材料であるＴＥＯＳの純度は、２〜８Ｎ（規定）、好ましくは５Ｎ程度である。また、同じく液体材料であるＴｉを含有したアルコキシドとしては、Ｔｉ（ｉ−ＯＣ３Ｈ７）４又はＴｉ（ＯＳｉ（ＣＨ３）３）４が望ましい。一方、反応室２７内の真空度は１０〜６５Ｐａ程度が望ましい。また、高周波電源３０の出力は５００〜１０００Ｗが望ましい。さらに、コアガラス膜成膜時の石英基板１１の温度は３５０℃〜５００℃が望ましい。
【００２５】
本実施の形態に係る光導波路の製造方法を、図２及び図３に基づいて説明する。
【００２６】
先ず、反応ガスであるＯ２ガスＧ１と成膜ガスであるＴＥＯＳ及びＴｉを含有したアルコキシドの各液体材料の蒸気Ｇ２，Ｇ３との混合ガス２５を、供給ライン２６を介して反応室２７内に供給する。各ガスＧ１〜Ｇ３の流量（供給量）は、ＴＥＯＳの蒸気Ｇ２が２〜２０ｓｃｃｍ、Ｔｉを含有したアルコキシドの蒸気Ｇ３が１〜１０ｓｃｃｍ、Ｏ２ガスＧ１が３００〜７００ｓｃｃｍとされ、ＴｉドープＳｉＯ２コアガラス膜３２のＴｉ濃度が５〜２０ｗｔ％となるように制御される。各ガスＧ１〜Ｇ３の流量の制御は、各槽２１，２２，２３と供給ライン２６とを接続するラインに設けたバルブなどの制御手段（図示せず）によって、容易に、かつ、精度良く制御できる。
【００２７】
次に、反応室２７内の、各電極板２８ａ，２９ａ間に供給された混合ガス２５を、プラズマ雰囲気下で熱分解して石英基板１１に接触させることで、図３（ａ）に示すように、石英基板１１の表面に、直接、透明なＴｉドープＳｉＯ２コアガラス膜３２が成膜される。
【００２８】
次に、図３（ｂ）に示すように、コアガラス膜３２上にＷＳｉ膜３３を成膜する。その後、図３（ｃ）に示すように、ＷＳｉ膜３３上にフォトレジスト３４を塗布する。
【００２９】
次に、図３（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィーを用いて光回路のレジストパターン３５を形成する。その後、ＲＩＥ装置を用い、図３（ｅ）に示すように、レジストパターン３５をマスクにしてＷＳｉパターン３６を形成する。
【００３０】
次に、再びＲＩＥ装置を用い、図３（ｆ）に示すように、ＷＳｉパターン３６をマスクにしてコアガラス膜３２を光回路パターン（コア）１２に形成する。その後、ＷＳｉパターン３６を除去し、更にコア１２の屈折率を安定（均一化）させるため、１１００℃でアニール（熱処理）を行う。
【００３１】
最後に、図３（ｇ）に示すように、コア１２及び石英基板１１をクラッド膜（上側クラッド層）１３で覆設し、その後、１１００℃で熱処理を行うことで、光導波路１０が得られる。
【００３２】
尚、ある石英基板１１にコアガラス膜３２を成膜した後、別の石英基板１１にコアガラス膜３２を成膜するに際して、Ｃ２Ｆ６ガス槽２４からＣ２Ｆ６ガスＧ４を反応室２７内に供給して、反応室２７内のクリーニングを行う。これによって、前の工程において反応室２７内に残留していた各ガスＧ１〜Ｇ３の影響が完全に排除され、Ｔｉのドーパント量を厳密に制御することが可能となる。
【００３３】
本実施の形態に係る光導波路の製造方法においては、プラズマＣＶＤ法を用い、石英基板１１上に、直接、透明なＴｉドープＳｉＯ２コアガラス膜３２を成膜している。これによって、従来のＦＨＤ法のように、成膜後に焼結（透明化のための熱処理）を行ってコアガラス膜３２を透明化させる必要がない。このコアガラス膜３２は、透明化のための熱処理を必要としないことから、コアガラス膜３２に融点を低下させるためのＰやＢなどのドーパント材を加える必要がない。よって、コアガラス膜３２は、１４００℃を大きく上回る十分に高い温度の融点となる。その結果、コア１２に対するアニールや、クラッド膜１３に対する熱処理を行ったとしても、コア１２が軟化して変形することはなく、確実に光回路１４の特性が得られる。
【００３４】
また、本実施の形態に係る光導波路の製造方法においては、プラズマＣＶＤ法を用い、Ｏ２ガスＧ１とＴＥＯＳ及びＴｉを含有したアルコキシドの各液体材料の蒸気Ｇ２，Ｇ３との混合ガス２５を反応室２７内に供給することで、ＴｉドープＳｉＯ２コアガラス膜３２を形成している。この時、各ガスＧ１〜Ｇ３の流量は、バルブなどの制御手段によって、容易に、かつ、精密に（精度良く）制御することができる。よって、ＴｉドープＳｉＯ２コアガラス膜３２におけるＴｉのドーパント量を厳密に制御することができ、コアガラス膜３２を、屈折率の再現性良く成膜することができる。その結果、光回路特性の再現性が良好となる。
【００３５】
以上より、本実施の形態に係る光導波路の製造方法によれば、熱処理時にコア１２の変形のおそれがなく、かつ、光回路特性の再現性が良好な光導波路１０を得ることができる。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。
【００３７】
【実施例】
次に、本発明について、実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３８】
（実施例１）
先ず、石英基板１１上にコアガラス膜３２を成膜するのに先立ち、図２に示したヒータ２８ｂ，２９ｂにより各電極板２８ａ，２９ａを４００℃に加熱し、下部電極板２９ａ上に石英基板１１を１枚取付ける。その後、排気装置３９により反応室２７内を排気して、１×１０−３Ｐａ以下の真空度にする。
【００３９】
次に、反応室２７内に、ＴＥＯＳの蒸気Ｇ２を２０ｓｃｃｍ、Ｔｉを含有したアルコキシドとしてＴｉ（ＯＳｉ（ＣＨ３）３）４の蒸気Ｇ３を２ｓｃｃｍ、及びＯ２ガスＧ１を４００ｓｃｃｍ供給すると共に、反応室２７内のガス圧力を４０Ｐａに保持する。その後、高周波電源３０から各電極板２８ａ，２９ａにそれぞれ１Ｗ／ｃｍ２の高周波電力を供給し、石英基板１１上に、厚さ４μｍのＴｉドープＳｉＯ２コアガラス膜３２を成膜する。
【００４０】
次に、コアガラス膜３２上に厚さ０．５μｍのＷＳｉ膜３３を成膜した後（図３（ｂ）参照）、フォトリソグラフィにより、ＷＳｉ膜３３上に光導波路用のパターン３５を形成した（図３（ｄ）参照）。次に、これらのパターン３５をもとに、ＳＦ６ガスを用いたＲＩＥ装置により、ＷＳｉ膜３３を光回路のパターン３６に形成する（図３（ｅ）参照）。その後、光回路のパターン３６をもとに、ＣＨＦ３ガスを用いたＲＩＥ装置により、コアガラス膜３２を略矩形断面形状のコア（コアサイズは４μｍ×４μｍ）１２に形成する（図３（ｆ）参照）。その後、コア１２の屈折率を安定させるために、１１００℃のアニールを行った。
【００４１】
最後に、プラズマＣＶＤ法により、石英基板１１上のコア１２全体を覆うようにクラッド膜１３を成膜し、その後、１１００℃で熱処理して上側クラッド層とし、光導波路１０を作製した（図３（ｇ）参照）。
【００４２】
（実施例２）
Ｔｉを含有したアルコキシドとして、Ｔｉ（ＯＳｉ（ＣＨ３）３）４を用いる以外は全て実施例１と同様にして、光導波路を作製した。
【００４３】
実施例１，２の光導波路の、特性を評価した結果、伝送損失はいずれも０．０２ｄＢ／ｃｍ以下であり、低損失な光導波路を再現性良く得ることができることが確認できた。
【００４４】
また、実施例１，２の光導波路の、コア端面を観察した結果、アニールなどの高温熱処理を行っても、コア形状の変化が全くないことが確認できた。
【００４５】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、熱処理時にコアの変形のおそれがなく、かつ、光回路特性の再現性が良好な光導波路を得ることができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な一実施の形態に係る光導波路の製造方法によって製造された光導波路の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の好適な一実施の形態に係る光導波路の製造方法に用いるプラズマＣＶＤ装置の概略図である。
【図３】本発明の好適な一実施の形態に係る光導波路の製造方法を説明するための断面図である。
【図４】従来の、一般的な光導波路の製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１０  光導波路
１１  石英基板（基板）
１２  コア
１３  クラッド膜（クラッド）
１４  光回路
２５  混合ガス
３２  ＴｉドープＳｉＯ２コアガラス膜
Ｇ１  Ｏ２ガス
Ｇ２  ＴＥＯＳの蒸気
Ｇ３  Ｔｉを含有したアルコキシドの蒸気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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