(57)【要約】      （修正有）【課題】高比屈折率差で低損失な導波路の製造方法を提供する。【解決手段】プラズマ雰囲気下での熱分解反応によりガラス薄膜を形成する際に、反応容器２内に流すＯ2ガス１０とアルコレート系液体ソース７，８，９の気化したガスの総流量との比を６０から９７の範囲とし、メカニカルブースターポンプ１６とドライポンプ１７を直列接続した大容量排気装置１５により反応容器２内の高真空を保つ。【選択図】        図１
2005037499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高真空に排気されている反応容器内に上部電極と下部電極を対向配置させてこれら上部電極下部電極間に高周波電圧を印加すると共に、上部電極及び下部電極を所望の温度に加熱し、下部電極上又は上部電極下に石英ガラス基板を置いて反応容器内に複数のアルコレート系液体ソースの気化したガスをＯ２  ガスと共に流すことにより、プラズマ雰囲気下での熱分解反応により石英ガラス基板の表面にガラス薄膜を形成する際に、反応容器内に流すＯ２  ガスとアルコレート系液体ソースの気化したガスの総流量との比を６０から９７の範囲とし、メカニカルブースターポンプとドライポンプを直列接続した大容量排気装置により反応容器内の高真空を保つことを特徴とする高デルタ・低損失導波路の製造方法。
【請求項２】
前記石英ガラス基板の表面には予めＦを添加したＳｉＯ２  ガラス層を形成しておき、このＦを添加したＳｉＯ２  ガラス層は、石英ガラス基板との比屈折率差を−０．５％よりも低い値かつ、石英ガラス基板より低屈折率とすることを特徴とする請求項１記載の高デルタ・低損失導波路の製造方法。
【請求項３】
前記形成されたガラス薄膜と前記石英ガラス基板との比屈折率差が１％よりも高いことを特徴とする請求項１又は２記載の高デルタ・低損失導波路の製造方法。
【請求項４】
前記石英ガラス基板の表面にＧｅＯ２  、Ｐ２  Ｏ２  のうちの少なくともどちらかが予め添加されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の高デルタ・低損失導波路の製造方法。
【請求項５】
前記反応容器内にアルコレート系液体ソースの気化したガス及びＯ２  ガスと共に窒素系ガスも流すことにより、形成されるガラス薄膜にＮを添加させることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の高デルタ・低損失導波路の製造方法。
【請求項６】
前記メカニカルブースターポンプの排気量は８０００ｌ／ｍｉｎよりも大きく、前記ドライポンプの排気量は１０００ｌ／ｍｉｎよりも大きいことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の高デルタ・低損失導波路の製造方法。
【請求項７】
前記ガラス薄膜を形成後に、このガラス薄膜を１０００℃よりも高い温度で熱処理することを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の高デルタ・低損失導波路の製造方法。
【請求項８】
複数枚の石英ガラス基板に同時にガラス薄膜を形成することを特徴とする請求項１〜７いずれか記載の高デルタ・低損失導波路の製造方法。
【請求項９】
前記上部電極下に置いた石英ガラス基板を上部電極に張り付けることを特徴とする請求項１〜８いずれか記載の高デルタ・低損失導波路の製造方法。
【請求項１０】
スラブ導波路のガラス薄膜をフォトリソグラフィ、ドライエッチングプロセスを用いて矩形状コア層に加工し、該矩形状コア層全体を該矩形状コア層の屈折率よりも低い値の屈折率を有するクラッド用ガラス膜で覆うことを特徴とする請求項１〜９いずれか記載の高デルタ・低損失導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス薄膜を用いたスラブ導波路などの導波路の製造方法に係り、特に、高デルタで低損失な導波路の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スラブ導波路はガラス薄膜により形成される。
【０００３】
従来、ＣＶＤ法を用いてガラス薄膜を製造する方法として、図１４に示す方法が用いられてきた。これは、排気装置４０−１，４０−２で高真空に排気されている反応容器４１内に上部電極４２と下部電極４３を所望間隔ｓで対向配置させておき、これら上部電極４２と下部電極４３との間に周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電圧４４を印加すると共に、これら上部電極４２と下部電極４３を所望の温度（５００℃以下）に加熱し、下部電極４３上に石英ガラス基板４５（４５−１，４５−２，４５−３）を置いて、恒温槽から搬送した複数のアルコレート系液体ソース（Ｓｉ（ＯＣ２  Ｈ５  ）４  ，Ｇｅ（ＯＣＨ３  ）４  ，Ｐ（ＯＣＨ３  ）３  ）４６，４７，４８の蒸気をＯ２  ガス４９と共に反応容器４１内に流すことにより、プラズマ雰囲気下での熱分解反応により石英ガラス基板４５の表面にガラス薄膜を形成する方法であり、前記液体ソース４６，４７，４８の蒸気及びＯ２  ガス４９からなるガスを上部電極４２の上部から上部電極４２に形成した同心多重リング状の多数の穴５２を有するガス噴出用シャワー電極５１へ送り込み、このガス噴出用シャワー電極５１の穴５２を通して前記ガスを石英ガラス基板４５−１，４５−２，４５−３の上面に吹き付ける方法であった。側面保護板５４は、石英ガラス基板４５−１，４５−２，４５−３上に均一なガラス薄膜を形成するためのものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１０３４７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来方法を用いて石英ガラス基板の表面にガラス薄膜を形成すると、次のような問題があった。
【０００６】
（１）石英ガラス基板の表面に形成するガラス薄膜の屈折率を高くしてスラブ導波路を作成していくと、スラブ導波路の光伝搬損失が増大していく傾向がある。波長１５５０ｎｍでの光伝搬損失を例にとると、ガラス薄膜と石英ガラス基板との比屈折率差Δが１％では光伝搬損失が０．００５ｄＢ／ｃｍ、比屈折率差Δが２％では光伝搬損失が０．０１ｄＢ／ｃｍとなり、比屈折率差Δが３％になると光伝搬損失が０．１ｄＢに増大する（図１５参照）。
【０００７】
（２）ガラス薄膜と石英ガラス基板との比屈折率差Δが増大するにつれて、ガラス薄膜の屈折率偏差及び膜厚偏差も大きくなる傾向があり、Δが３％になると屈折率偏差及び膜厚偏差はそれぞれ±０．６％、約±７％にもなった。すなわち、均一なガラス薄膜を形成することが難しいことがわかった。屈折率偏差及び膜厚偏差が増大すると、波長及び位相を正確に制御した波長分割多重伝送用のフォトニック回路（フィルタ、スプリッタ、共振器など）を実現する上で所望の光学特性を得られることができなくなり、大きな問題である。
【０００８】
（３）下部電極４３上に複数の石英ガラス基板４５−１，４５−２，４５−３を置いてガラス薄膜を形成する際に、これら複数の石英ガラス基板４５−１，４５−２，４５−３間の屈折率偏差は±０．９％、膜厚偏差は±９％にもなり、問題である。
【０００９】
（４）比屈折率差Δの高い高デルタガラス薄膜を実現するには、複数のアルコレート系液体ソースを用いる必要があり、これら液体ソースの蒸気を十分に混合、反応させて石英ガラス基板の面内及び複数の石英ガラス基板間で均一な組成のガラス薄膜を得ることが難しい。
【００１０】
さらに、上記方法で形成したガラス薄膜をフォトリソグラフィ、ドライエッチングプロセスを用いて矩形状コア層に加工し、この矩形状コア層全体を矩形状コア層の屈折率よりも低い値の屈折率を有するクラッド用ガラス膜で覆うことにより埋め込み型導波路を作成した場合の損失特性は、スラブ導波路の損失特性と同様に比屈折率差Δに依存して光伝搬損失が増大し、図１５に示すような結果となる。このように、従来技術では、超高デルタで低損失という特性を持つ導波路は実現されていない。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、高デルタで低損失な導波路の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、高真空に排気されている反応容器内に上部電極と下部電極を対向配置させてこれら上部電極下部電極間に高周波電圧を印加すると共に、上部電極及び下部電極を所望の温度に加熱し、下部電極上又は上部電極下に石英ガラス基板を置いて反応容器内に複数のアルコレート系液体ソースの気化したガスをＯ２  ガスと共に流すことにより、プラズマ雰囲気下での熱分解反応により石英ガラス基板の表面にガラス薄膜を形成する際に、反応容器内に流すＯ２  ガスとアルコレート系液体ソースの気化したガスの総流量との比を６０から９７の範囲とし、メカニカルブースターポンプとドライポンプを直列接続した大容量排気装置により反応容器内の高真空を保つものである。
【００１３】
前記石英ガラス基板の表面には予めＦを添加したＳｉＯ２  ガラス層を形成しておき、このＦを添加したＳｉＯ２  ガラス層は、石英ガラス基板との比屈折率差を−０．５％よりも低い値かつ、石英ガラス基板より低屈折率としてもよい。
【００１４】
前記形成されたガラス薄膜と前記石英ガラス基板との比屈折率差が１％よりも高くてもよい。
【００１５】
前記石英ガラス基板の表面にＧｅＯ２  、Ｐ２  Ｏ２  のうちの少なくともどちらかが予め添加されていてもよい。
【００１６】
前記反応容器内にアルコレート系液体ソースの気化したガス及びＯ２  ガスと共に窒素系ガスも流すことにより、形成されるガラス薄膜にＮを添加させてもよい。
【００１７】
前記メカニカルブースターポンプの排気量は８０００ｌ／ｍｉｎよりも大きく、前記ドライポンプの排気量は１０００ｌ／ｍｉｎよりも大きくてもよい。
【００１８】
前記ガラス薄膜を形成後に、このガラス薄膜を１０００℃よりも高い温度で熱処理してもよい。
【００１９】
複数枚の石英ガラス基板に同時にガラス薄膜を形成してもよい。
【００２０】
前記上部電極下に置いた石英ガラス基板を上部電極に張り付けてもよい。
【００２１】
スラブ導波路のガラス薄膜をフォトリソグラフィ、ドライエッチングプロセスを用いて矩形状コア層に加工し、該矩形状コア層全体を該矩形状コア層の屈折率よりも低い値の屈折率を有するクラッド用ガラス膜で覆ってもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２３】
図１に、本発明の方法を利用した高デルタ・低損失スラブ導波路形成用のＣＶＤ製造装置を示す。このＣＶＤ製造装置は、排気装置１５−１，１５−２によって高真空に排気されている反応容器２内に上部電極３と下部電極４を対向配置させておき、これら上部電極３と下部電極４との間に周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電圧５を印加すると共に、これら上部電極３と下部電極４を所望の温度（５００℃〜３００℃）に加熱し、下部電極４上に石英ガラス基板６（６−１，６−２，６−３）を置いて、恒温槽から搬送した複数のアルコレート系液体ソース（Ｓｉ（ＯＣ２  Ｈ５  ）４  ，Ｇｅ（ＯＣＨ３  ）４  ，Ｐ（ＯＣＨ３  ）３  ）７，８，９の蒸気をＯ２  ガス１０と共にガス導入部１１により搬送させて反応容器２内に流すことにより、プラズマ雰囲気下での熱分解反応により石英ガラス基板６の表面にガラス薄膜を形成し、スラブ導波路を製造するものである。
【００２４】
このＣＶＤ製造装置において、アルコレート系液体ソース７，８，９の蒸気及びＯ２  ガス１０を反応容器２内に流す際に、Ｏ２  ガス１０を大量に流すことにより、Ｏ２  ガス１０とアルコレート系液体ソース７，８，９の気化したガスの総流量との比が６０から９７の範囲となるようにした。このために、大流量のガスを流すことになるので、次の２つの新しい考えを導入した。
【００２５】
まず、石英ガラス基板６の表面に液体ソース７，８，９の蒸気及びＯ２  ガス１０からなるガスを一様に拡散させるために、このガスを上部電極３の中心部を通して分散板１２に吹き付けて、ガス噴出用シャワー電極１３に多重同心円状に所望ピッチで開けられた数百個のガス噴出しノズル（直径０．４ｍｍ）１４から上記ガスを均一に噴出させるようにした。
【００２６】
また、上記大流量のガスを反応容器２内に送り込むと、反応容器２内の真空度が低下し、ポーラスなガラス膜が形成されてしまうので、真空度の低下を抑えるために、大容量排気装置１５（１５−１，１５−２）により反応容器２から大容量排気するようにした。大容量排気装置１５は、メカニカルブースターポンプ１６とドライポンプ１７を直列接続したものである。この構成により大容量排気が実現される。ここで、メカニカルブースターポンプ１６の排気量は８０００ｌ／ｍｉｎ以上、ドライポンプ１７の排気量は１０００ｌ／ｍｉｎ以上であることが望ましい。このようにして大容量排気を行うので、大流量のガスを反応容器２内に送り込みながら反応容器２内を所望の圧力（高真空）に保つことができる。
【００２７】
側面保護板５４は、石英ガラス基板６−１，６−２，６−３上に均一なガラス薄膜を形成するためのものである。
【００２８】
反応容器２内へ石英ガラス基板６を出し入れするための部屋として、クラス１００のクリーンユニットで覆われた部屋１６が設けられ、その部屋１６の入り口には部屋１６へ石英ガラス基板６を出し入れするためのガスシャワー室２１が設けられている。また、ＣＶＤ製造装置全体がクラス１００のクリーンブース１８で覆われている。
【００２９】
次に、上記ＣＶＤ製造装置を用いてスラブ導波路を作成した結果について述べる。
【００３０】
図２は、スラブ導波路製造時におけるＯ２  ガスとアルコレート系液体ソースの総流量との比と製造されたスラブ導波路の光伝搬損失との関係を示した図である。石英ガラス基板の表面にＳｉＯ２  −ＧｅＯ２  −Ｐ２  Ｏ２  ガラス薄膜を厚さ約５μｍ形成して構成したスラブ導波路の光伝搬損失特性を波長１５５０ｎｍにおいてＴＥモードで測定した結果が示されている。このときのガラス薄膜と石英ガラス基板との比屈折率差Δは３．２％である。
【００３１】
この図からＯ２  ガスとアルコレート系液体ソース７，８，９の蒸気の総流量との比を増大させるほど、低損失特性が実現されることがわかる。また、従来の光伝搬損失よりもデシベルで１桁低い低損失特性が実現されている。
【００３２】
ただし、Ｏ２  ガスとアルコレート系液体ソース７，８，９の蒸気の総流量との比は６０から９７の範囲が好ましく、それよりも大きくなると、反応容器２内の圧力を所望値に制御できなくなり、作成したガラス薄膜がポーラスになり、石英ガラス基板面内でのガラス薄膜の不均一性が増大するため、好ましくない。
【００３３】
図２の実験結果ではＯ２  流量／ソースガス総流量の値が最大９２までの特性を示しているが、この値を９７程度まで大きくしても大容量排気装置により所望の圧力に保ってガラス薄膜を成膜することが可能である。上記値が９７よりも大きくなると、反応容器の圧力が上昇し、逆にガラス薄膜がポーラスになり、スラブ導波路の伝搬損失が増大するので好ましくない。なお、反応容器内の圧力は２５Ｐａから４０Ｐａが好ましく、この範囲内でガラス薄膜を成膜する。
【００３４】
なお、上記の測定に用いたスラブ導波路は以下のような条件で作成したものである。図１のＣＶＤ製造装置において上部電極３及び下部電極４を３５０℃及び４００℃に加熱し、排気量８４００ｌ／ｍｉｎのメカニカルブースターポンプ１６と排気量１２００ｌ／ｍｉｎのドライポンプ１７を直列接続して反応容器２から排気し、反応容器２内を３５Ｐａの圧力になるようにした。そして、アルコレート系液体ソース（Ｓｉ（ＯＣ２  Ｈ５  ）４  ，Ｇｅ（ＯＣＨ３  ）４  ，Ｐ（ＯＣＨ３  ）３  ）７，８，９の蒸気を所望流量値に定め、これらの液体ソースの蒸気をＯ２  ガス１０と共に反応容器２内に搬送させた。
【００３５】
これらのガスを流した状態でも反応容器２の圧力は３５Ｐａに制御した。高周波電圧５のパワを６００Ｗに保ってガラス薄膜を石英ガラス基板６の表面に形成した。ここで、反応容器２の圧力は２５Ｐａから４０Ｐａの範囲が好ましい。この範囲よりも圧力が高くなると、上記したガラス薄膜の不均一性の問題が発生する。
【００３６】
次に、Ｏ２  ガス１０とアルコレート系液体ソース７，８，９の蒸気の総流量との比を増大させるほど低損失特性が実現できる理由について検討する。スラブ導波路内に付着、混入するパーティクル数を定量的に測定し調べた結果、図３に示すように、Ｏ２  ガスとアルコレート系液体ソースの蒸気の総流量との比を増大させるほどパーティクル数が減少していくことが分かった。このパーティクルがスラブ導波路内に付着、混入すると、そのパーティクルによって光信号が不規則に散乱され、その散乱による光伝搬損失が増大する。このように、光伝搬損失がパーティクル数に依存している（図４参照）。従って、Ｏ２  ガスとアルコレート系液体ソースの蒸気の総流量との比を増大させるほど低損失特性が実現できる。
【００３７】
さらに、従来方法で製造するスラブ導波路と本発明方法で製造するスラブ導波路についてスラブ導波路内に付着、混入するパーティクルの数及び内訳（大きさ）を調べた結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
2005037499.tif 000003
【００３９】
なお、パーティクル数は、半導体レーザ光源からのレーザ光を反射鏡で覆われた被測定物（４インチφＳｉ基板）の全表面に照射し、被測定物に付着しているパーティクルによる反射光をフォトセンサに集光させることによって検出した。表１には３段階の大きさＳ，Ｍ，Ｌ別にカウントしたパーティクル数と総和を示した。表１から、本発明方法では総パーティクル数が大幅に低減することと、１〜３μｍのＳサイズのパーティクル数が１５個から１個に激減されていることが分かる。このことから、プラズマ雰囲気下での熱分解反応時の未反応物が大幅に低減されて低損失化が達成されたと考えることができる。
【００４０】
次に、図５（ａ）、図５（ｂ）は、従来方法と本発明方法で作成したスラブ導波路の伝搬方向に対するスラブ導波路内を伝搬するストリーク光の強度をプリズムカップリング法を用いて測定した結果による特性図である。このプリズムカップリング法による損失評価方法は、測定波長のレーザ光をチョッパーでチョッピングしつつプリズムを通してスラブ導波路内に入射させてスラブ導波路内を伝搬させ、スラブ導波路上面に設けた特殊な大口径光ファイババンドルを伝搬方向に平行移動させながらスラブ導波路から放射されるストリーク光を受け入れて受光器で同期検波し、伝搬距離に対するストリーク光パワを伝搬距離０．１ｍｍ間隔で測定し、それらのストリーク光パワを最小二乗直線で表示して光伝搬損失を計算する方式である。
【００４１】
従来方法で作成したスラブ導波路の光伝搬損失は、図５（ａ）に示されるように、波長１５５０ｎｍ、ＴＥモードにおいて約０．１ｄＢ／ｃｍであった。これに対し、本発明方法で作成したスラブ導波路の光伝搬損失は、図５（ｂ）に示されるように、波長１５５０ｎｍ、ＴＥモードにおいて約０．００６ｄＢ／ｃｍであった。
【００４２】
次に、図６に、従来方法と本発明方法で作成したスラブ導波路における光伝搬損失の波長依存性の図を示す。この図から分かるように、本発明方法では波長１．３９μｍ付近のＯＨ基による吸収損失も低減している。このことから、液体ソース流量に対するＯ２  ガス流量を増大させることがＯＨ基による吸収損失の低減に寄与していることが分かる。
【００４３】
以上のような従来方法と本発明方法との比較結果を踏まえ、従来のスラブ導波路及び埋め込み型導波路、並びに本発明によるスラブ導波路における光伝搬損失の比屈折率差Δへの依存性をまとめて図７に示す。図示のように、本発明によるスラブ導波路は、従来のスラブ導波路や埋め込み型導波路に比べて比屈折率差Δの広い範囲において光伝搬損失が顕著に小さい。即ち、本発明の方法により、低損失な導波路が製造できることが明らかである。
【００４４】
次に、本発明方法で製作したガラス薄膜で構成したスラブ導波路に１１００℃の高温処理後、フォトリソグラフィ、ドライエッチングプロセスを用いてガラス薄膜を矩形状のコア層パターン（コア幅及び厚み約６μｍ）に加工し、そのコア層全体をＳｉＯ２  のクラッド層（厚み約２０μｍ）で覆って埋め込み型導波路を作成した。図８（ａ）の端面図、図８（ｂ）のＡ−Ａ平断面図、図８（ｃ）の側断面図に埋め込み型導波路の導波路構造及び損失測定系を示す。図８（ａ）のように、コア層は曲率半径が５ｍｍのＳ曲線構造と直線構造とを組み合わせたパターンで構成した。コア層の全長は約８ｃｍである。この構造で、比屈折率差Δが０．８％の試作品と１．２％の試作品を作成した。損失測定は、両端面に低比屈折率差（Δ＝０．３％）の光ファイバを対向させて行う。
【００４５】
図１６（ａ）にスラブ導波路の断面を、図１６（ｂ）に埋め込み型導波路の断面を示しておく。
【００４６】
上記損失測定の結果を図９に示す。光ファイバを介して測定した光伝搬損失Ｌから光ファイバと導波路との比屈折率差Δのミスマッチングによる結合損失Ｌｃを取り除くと、埋め込み型導波路の光伝搬損失Ｌｗはいずれの試作品でも０．０１ｄＢ／ｃｍ以下の超低損失であった。この結果から、スラブ導波路の光伝搬損失に対する埋め込み型導波路の光伝搬損失の増加は非常に少ないことがわかった。
【００４７】
図１０に、従来方法と本発明方法で作成したスラブ導波路及び埋め込み型導波路における光伝搬損失の比屈折率差Δへの依存性をまとめて示す。図示のように、本発明方法で作成した導波路は、スラブ導波路及び埋め込み型導波路のいずれも低損失特性であり、超高デルタ化による損失増大を大幅に抑制することができる。
【００４８】
本発明による埋め込み型導波路を用いてＡＷＧモジュール及び１×８ビームスプリッタを作成し、低損失特性を実現することができた。図１１（ａ）に試作したＡＷＧモジュールの外観（内部は透視）を示し、図１１（ｂ）に分波特性の一例（１６チャンネル中の４チャンネル分の分波特性）を示す。図１１（ａ）に示されるように、ＡＷＧモジュール（図示せず）を形成したチップ１１１をパッケージ１１２内に収容し、そのパッケージ１１２には波長分割多重伝送用の１本の光ファイバ１１３とチャンネル別の光ファイバ群１１４とを導入し、チップ１１１上のＡＷＧモジュールに光ファイバ１１３と光ファイバ群１１４とを接続した。図１１（ｂ）に示されるように、４チャンネルの波長損失特性はいずれも帯域通過型のフィルタ特性を示しており、これにより波長の異なる光信号を分波して取り出すことができる。また、ＡＷＧモジュールの過剰損失（損失から光ファイバとの結合損失を差し引いた値）は約２ｄＢであり、従来値よりも低い値であった。
【００４９】
本発明は、低損失導波路が製造できるという効果の他に、Ｏ２  ガスとアルコレート系液体ソースの気化したガスの総流量との比を６０から９７の範囲に増大させることにより、電極上に設置した複数の石英ガラス基板（例えば、直径４インチの基板３枚を設置）の表面に均一な屈折率及び均一な膜厚を有したガラス薄膜を形成できるという効果がある。即ち、直径４インチの石英ガラス基板の表面に形成したガラス薄膜と石英ガラス基板との比屈折率差Δが３．２％のスラブ導波路内のガラス薄膜の屈折率偏差及び膜厚偏差は、従来方法ではそれぞれ±０．６％及び約±７％であったが、本発明方法ではそれぞれ±０．０１％及び約±１．２％であった。
【００５０】
また、本発明では、液体ソースの種類、真空度などを多少変えても屈折率偏差及び膜厚偏差の小さいガラス薄膜を形成することができた。
【００５１】
また、本発明では、未反応物がガラス薄膜内に混入する確率が極めて低く、低パーティクルで透過率のよいガラス薄膜を得ることができる。これにより、ガラス薄膜を所望パターンに高精度にエッチングすることができる。
【００５２】
図１２に、他の実施形態によるスラブ導波路製造装置（ＣＶＤ製造装置）を示す。このＣＶＤ製造装置は、排気装置１５によって高真空に排気されている反応容器２内に上部電極３と下部電極４を対向配置させておき、これら上部電極３と下部電極４との間に高周波電圧５を印加すると共に、これら上部電極３と下部電極４を所望の温度に加熱し、上部電極３下に置いた石英ガラス基板６を上部電極３に張り付け、恒温槽から搬送した複数のアルコレート系液体ソース７，８，９の蒸気をＯ２  ガス１０と共に反応容器２内に下部電極４のほうから流すことにより、プラズマ雰囲気下での熱分解反応により石英ガラス基板６の表面にガラス薄膜を形成してスラブ導波路を形成するものである。
【００５３】
この構成では、上部電極３下に置いた石英ガラス基板６を上部電極３に張り付けることにより、石英ガラス基板６の下表面にガラス薄膜を形成するようになっている。下部電極４のほうからガスを流すために、ガス導入部１１が反応容器２の下方から反応容器２に挿入されており、ガス噴出用シャワー電極１３、ガス噴出しノズル１４は下部電極４上に設けられている。一方、側面保護板５４は、上部電極３の側部から垂下して下部電極４の両側を囲むようになっている。
【００５４】
図１２のＣＶＤ製造装置の利点は、石英ガラス基板６の表面やガラス薄膜内にパーティクルが混入しにくいことである。なぜなら、反応容器内で発生したパーティクルが石英ガラス基板６上に落下して付着しにくいからである。これにより、さらなる低損失スラブ導波路を実現することができる。
【００５５】
図１３に、さらに低損失なスラブ導波路をより生産性高く製造するＣＶＤ製造装置を示す。反応容器２内に石英ガラス基板６を出し入れするための予備室２０に排気装置１９を設け、予備室２０内を高真空に排気する。これにより、反応容器２内への石英ガラス基板６の出し入れが高真空を保持したまま行うことができる。また、予備室２０に隣接してガスシャワー室２１を設けた。その他の構成は図１と同様であるから、説明は省略する。
【００５６】
本発明は、これまで述べた実施形態に限定されない。
【００５７】
石英ガラス基板６の表面には、ガラス薄膜を形成する前に予めＦを添加したＳｉＯ２  ガラス層を形成しておいてもよい。即ち、Ｆを添加したＳｉＯ２  ガラス層はクラッド層として作用し、そのＳｉＯ２  ガラス層の上のガラス薄膜が光の伝搬するコア層となる。この予めＦを添加したＳｉＯ２  ガラス層は、石英ガラス基板６との比屈折率差が−０．５％よりも低い値、即ち、予めＦを添加したＳｉＯ２  ガラス層は、石英ガラス基板６よりも低屈折率である。
【００５８】
ここで、Ｆを添加したＳｉＯ２  ガラス層は、アルコレート系液体ソースの気化したガスをＯ２  ガスと共に流す際に、上記ガスと共にＣ２  Ｆ６  のガスを流すことによって形成することができる。
【００５９】
このようにすることにより、ガラス薄膜のＳｉＯ２  に添加する上記ドーパントの量を少なくして超高デルタのスラブ導波路を実現できるので、石英ガラス基板６、Ｆを添加したＳｉＯ２  ガラス層、上記ドーパントを添加したＳｉＯ２  ガラス層のそれぞれの熱膨張係数や軟化温度のミスマッチング（不一致）を最小限に抑えることができる。よって、低応力で偏光依存性の少ない導波路を実現することができる。
【００６０】
上記ガラス薄膜は、ドーパント濃度を調整することにより石英ガラス基板６との比屈折率差を１％よりも高くするとよい。
【００６１】
上記ガラス薄膜には、ＳｉＯ２  にＧｅＯ２  やＰ２  Ｏ２  が少なくとも１種添加されていてもよい。
【００６２】
アルコレート系液体ソースの気化したガスと同時に窒素系ガス（例えば、ＮＨ３  ，Ｎ２  Ｏ，Ｎ２  ）も反応容器内に供給することにより、形成されるガラス薄膜にＮを添加させてもよい。
【００６３】
石英ガラス基板６の表面に形成するガラス薄膜は、ＳｉＯ２  のガラス薄膜であってもよく、或いはＳｉＯ２  にＧｅ，Ｐ，Ｔｉ，Ｂ，Ｆ，Ｔａ，Ｓｎ，Ｎなどのドーパントを少なくとも一種添加したガラス薄膜であってもよい。また、石英ガラス基板６の表面に形成するガラス薄膜は、ガラス薄膜の中に希土類元素を少なくとも一種添加したガラス薄膜であってもよい。さらに、石英ガラス基板６の表面に形成するガラス薄膜は、金属材料や半導体材料を添加したガラス薄膜であってもよい。
【００６４】
石英ガラス基板６の代わりに、多成分系ガラス基板、半導体基板（例えば、Ｓｉ，ＧａＡｓ，ＩｎＰなど）、強誘電体基板、磁性材料基板等を用いることができる。石英ガラス基板６の代わりとなるこれらの基板の表面には、屈折率が成膜するガラス薄膜の屈折率よりも低い値のガラス層を予め形成しておくとよい。
【００６５】
高周波電圧５は、周波数が１３．５６ＭＨｚに限定されることなく、１３．５６ＭＨｚよりも高い周波数であってもよく、例えば、マイクロ波の周波数（２．４ＧＨｚ）であってもよい。
【００６６】
上部電極３及び下部電極４の加熱温度は１００℃〜８００℃の範囲から選ぶことができ、加熱方法は抵抗加熱や赤外線加熱などがよい。
【００６７】
大容量排気装置１５は、２台に限定されず、１台でも、３台以上であってもよい。
【００６８】
石英ガラス基板６上にガラス薄膜を形成した後に、１０００℃よりも高い温度で熱処理することにより、より緻密なガラス薄膜にすれば、より低損失な導波路を得ることができる。
【００６９】
これまで述べた実施形態によれば、以下のような効果が期待できる。
【００７０】
（１）反応容器内に流すＯ２  ガス及びアルコレート系液体ソースの気化したガスの総流量を６０から９７の範囲とし、反応容器にメカニカルブースターポンプとドライポンプを直列に接続して反応容器から大容量排気をするので、高デルタで低損失な導波路を製造することができる。
【００７１】
（２）上記方法で形成したガラス薄膜を埋め込み型導波路に加工すると、低損失な埋め込み型導波路を製造することができる。
【００７２】
（３）ＯＨ基による吸収損失を低減することができる。
【００７３】
（４）酸素欠陥による吸収損失を低減することができる。
【００７４】
（５）パーティクル数を大幅に低減することができる。
【００７５】
（６）小サイズのパーティクル数を特に大幅に低減することができる。
【００７６】
（７）複数の石英ガラス基板に均一な屈折率、均一な膜厚のガラス薄膜を形成することができる。
【００７７】
（８）アルコレート系液体ソースの種類や反応容器内の真空度を多少変えてもガラス薄膜の屈折率偏差、膜厚偏差は大きくならず、安定した状態でガラス薄膜を形成することができる。複数種類のアルコレート系液体ソースを用いる場合でも、これらの液体ソースの蒸気が十分に混合され、反応させることができるので、石英ガラス基板面内及び複数の石英ガラス基板で均一な組成のガラス薄膜を作ることができる。
【００７８】
（９）複数種類のアルコレート系液体ソースの蒸気がＯ２  ガスで十分に混ぜられ、薄められてプラズマ雰囲気中で熱分解反応させられるので、未反応物がガラス薄膜内に混入する確率が極めて低く、低パーティクルで透過率の高いガラス薄膜を得ることができる。これにより、ガラス薄膜を所望パターンに高精度にエッチングすることができる。
【００７９】
（１０）複数種類のアルコレート系液体ソースの蒸気が十分に混ぜられ、薄められてプラズマ雰囲気中に導かれるので、複数の石英ガラス基板で均一な組成のガラス薄膜を作ることができる。
【００８０】
（１１）結果的にプラズマ温度が一様になり、より均一なガラス薄膜の成膜を行うことができる。
【００８１】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００８２】
（１）高デルタで低損失な導波路が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を利用したＣＶＤ製造装置の構成図である。
【図２】Ｏ２  ガスとアルコレート系液体ソースの総流量との比に対する光伝搬損失の関係を示した特性図である。
【図３】Ｏ２  ガスとアルコレート系液体ソースの総流量との比に対する光伝搬損失とパーティクル数との関係を示した特性図である。
【図４】パーティクル数と光伝搬損失との関係を示した特性図である。
【図５】伝搬距離とストリーク光強度との関係を示した特性図である。（ａ）は従来方法で作成した試料、（ｂ）は本発明方法で作成した試料による。
【図６】スラブ導波路における光伝搬損失の波長依存性を示した特性図である。
【図７】スラブ導波路及び埋め込み型導波路における光伝搬損失の比屈折率差への依存性を示した特性図である。
【図８】本発明により作成した埋め込み型導波路の構成を示す図であり、（ａ）は端面図、（ｂ）はＡ−Ａ平断面図、（ｃ）は側断面図である。
【図９】図８の埋め込み型導波路の光伝搬損失の特性図である。（ａ）は比屈折率差Δが０．８％の場合、（ｂ）は比屈折率差Δが１．２％の場合を示す。
【図１０】スラブ導波路及び埋め込み型導波路における光伝搬損失の比屈折率差への依存性を示した特性図である。
【図１１】本発明方法で作成した埋め込み型導波路を用いたＡＷＧモジュールの、（ａ）は構成図、（ｂ）は特性図である。
【図１２】本発明方法を利用したＣＶＤ製造装置の構成図である。
【図１３】本発明方法を利用したＣＶＤ製造装置の構成図である。
【図１４】従来のＣＶＤ製造装置の構成図である。
【図１５】従来のスラブ導波路及び埋め込み型導波路における光伝搬損失の比屈折率差への依存性を示した特性図である。
【図１６】（ａ）はスラブ導波路の断面図、（ｂ）は埋め込み型導波路の断面図である。
【符号の説明】
２  反応容器
３  上部電極
４  下部電極
５  高周波電圧
６  石英ガラス基板
７、８、９  アルコレート系液体ソース
１０  Ｏ２  ガス
１５  大容量排気装置
１６  メカニカルブースターポンプ
１７  ドライポンプ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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