JP2002189140A - Optical waveguide device and method of manufacturing the same - Google Patents
Optical waveguide device and method of manufacturing the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造工程において熱処理が行われた場合で
も、光導波路装置での反りの発生が抑制されて、良好な
光学特性が得られる光導波路装置及びその製造方法を提
供する。
【解決手段】 光導波路装置1を構成している基板1
2、コア層16、及びクラッド層18の各層の緻密さ
を、質量比で略5%のフッ化水素と、質量比で略35%
のフッ化アンモニウムとを含むバッファードフッ酸を用
いた温度20℃でのエッチングレートで評価するととも
に、各層のエッチングレートに対して、それぞれ500
0Å/min以下との数値条件を付する。これにより、
各層での加熱による収縮・膨張量の違いが低減され、熱
処理時の光導波路装置1での反りの発生が抑制されて、
良好な光学特性を有する光導波路及び光回路が実現され
る。
(57) Abstract: Provided is an optical waveguide device capable of suppressing occurrence of warpage in an optical waveguide device and obtaining good optical characteristics even when heat treatment is performed in a manufacturing process, and a method of manufacturing the same. . A substrate (1) constituting an optical waveguide device (1).
2, the density of each of the core layer 16 and the cladding layer 18 is set to about 5% by mass of hydrogen fluoride and about 35% by mass.
And the etching rate at a temperature of 20 ° C. using buffered hydrofluoric acid containing ammonium fluoride.
A numerical condition of 0 ° / min or less is given. This allows
The difference in the amount of contraction and expansion due to heating in each layer is reduced, and the occurrence of warpage in the optical waveguide device 1 during heat treatment is suppressed,
An optical waveguide and an optical circuit having good optical characteristics are realized.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に所定の導
波路パターンによって形成された光導波路を有する光導
波路装置及びその製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide device having an optical waveguide formed on a substrate by a predetermined waveguide pattern, and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、光通信技術の進展と利用の拡大に
伴い、発光器及び受光器や、光ファイバなどの光導波路
に加えて、光合分波器や光スイッチ、光変調器など、様
々な機能を有する光回路装置の開発と利用が進められて
いる。2. Description of the Related Art In recent years, with the development and expansion of optical communication technology, in addition to light emitting devices and light receiving devices, and optical waveguides such as optical fibers, various types of optical multiplexer / demultiplexers, optical switches, optical modulators and the like have been developed. The development and use of optical circuit devices having various functions have been promoted.
【0003】このような光回路装置として、基板上に所
定の導波路パターン(光回路パターン)によって形成さ
れた平面光導波路による平面導波路型光回路を備える光
導波路装置が用いられている。平面導波路型の光導波路
装置は、導波路パターンの構成の自由度が大きいことな
どから、光回路の集積化や、光導波路装置の小型化、低
コスト化が可能であるなどの利点を有する。また、平面
導波路型光回路を用いた場合、同一の基板上に、光回路
とともに電子回路を集積化することも可能である。[0003] As such an optical circuit device, an optical waveguide device having a planar waveguide type optical circuit using a planar optical waveguide formed on a substrate by a predetermined waveguide pattern (optical circuit pattern) is used. The planar waveguide type optical waveguide device has advantages such as integration of an optical circuit, downsizing of the optical waveguide device, and cost reduction, because the degree of freedom of the configuration of the waveguide pattern is large. . When a planar waveguide type optical circuit is used, an electronic circuit can be integrated with the optical circuit on the same substrate.
【0004】平面導波路型光回路において基板上に形成
される光導波路は、コア層及びクラッド層によって構成
される。すなわち、基板上に所定の導波路パターンによ
って形成されたコア層に対して、基板及びコア層を覆う
ように、コア層よりも低い屈折率を有するクラッド層を
堆積する。このとき、この積層構造での屈折率分布によ
って、コア層が光導波路として機能する。In a planar waveguide type optical circuit, an optical waveguide formed on a substrate is composed of a core layer and a cladding layer. That is, a cladding layer having a lower refractive index than the core layer is deposited on the core layer formed on the substrate by a predetermined waveguide pattern so as to cover the substrate and the core layer. At this time, the core layer functions as an optical waveguide due to the refractive index distribution in the laminated structure.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記した構成を有する
平面導波路型光回路を用いた光導波路装置では、その製
造工程において、基板上にコア層及びクラッド層を堆積
して光導波路を形成した後に、光導波路の光学特性を調
整するなどの目的で、熱処理が行われる場合がある。SUMMARY OF THE INVENTION In an optical waveguide device using a planar waveguide type optical circuit having the above-described structure, in the manufacturing process, an optical waveguide is formed by depositing a core layer and a cladding layer on a substrate. Later, heat treatment may be performed for the purpose of adjusting the optical characteristics of the optical waveguide.
【0006】光導波路装置に対してこのように熱処理が
行われると、基板などの軟化点温度(例えば、石英基板
であれば1500℃程度)よりも低い温度で熱処理を行
った場合であっても、光導波路装置での基板、コア層、
及びクラッド層の各層(各部位)は、加熱によって収縮
または膨張する。このとき、基板、コア層、及びクラッ
ド層のそれぞれにおいて、加熱に起因して生じる収縮、
膨張の条件が互いに異なると、基板を含む各層の収縮・
膨張量の違いによって、光導波路装置に反りを生じるこ
ととなる(特開2000−193836号公報参照)。When the heat treatment is performed on the optical waveguide device in this manner, even if the heat treatment is performed at a temperature lower than the softening point temperature of the substrate or the like (for example, about 1500 ° C. for a quartz substrate). , A substrate in an optical waveguide device, a core layer,
Each layer (each part) of the cladding layer contracts or expands by heating. At this time, in each of the substrate, the core layer, and the cladding layer, shrinkage caused by heating,
If the expansion conditions are different from each other, the shrinkage /
The difference in the amount of expansion causes the optical waveguide device to warp (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-193836).
【0007】例えば、基板の収縮量がコア層及びクラッ
ド層の収縮量よりも小さいか、あるいは、基板の膨張量
がコア層及びクラッド層の膨張量よりも大きいと、光導
波路装置では、コア層及びクラッド層側の面が凹状にな
る反りが生じる。このとき、コア層及びクラッド層に
は、基板に平行な方向に引張り応力がかかる。For example, if the amount of contraction of the substrate is smaller than the amount of contraction of the core layer and the cladding layer, or if the amount of expansion of the substrate is larger than the amount of expansion of the core layer and the cladding layer, in the optical waveguide device, the core layer In addition, warpage occurs in which the surface on the cladding layer side is concave. At this time, a tensile stress is applied to the core layer and the cladding layer in a direction parallel to the substrate.
【0008】また、基板の収縮量がコア層及びクラッド
層の収縮量よりも大きいか、あるいは、基板の膨張量が
コア層及びクラッド層の膨張量よりも小さいと、光導波
路装置では、コア層及びクラッド層側の面が凸状になる
反りが生じる。このとき、コア層及びクラッド層には、
基板に平行な方向に圧縮応力がかかる。In the optical waveguide device, if the amount of contraction of the substrate is larger than the amount of contraction of the core layer and the cladding layer, or if the amount of expansion of the substrate is smaller than the amount of expansion of the core layer and the cladding layer, In addition, warpage occurs in which the surface on the side of the cladding layer becomes convex. At this time, in the core layer and the cladding layer,
A compressive stress is applied in a direction parallel to the substrate.
【0009】このように、各層での収縮・膨張量の違い
によって光導波路装置に反りが発生すると、基板上に形
成されている平面導波路型光回路での導波路パターンの
ピッチ(光導波路の配列間隔)などが設計された値から
ずれてしまう。このとき、光導波路及び光回路の光学特
性が劣化するとともに、製品ごとに特性のばらつきが発
生するという問題を生じる。As described above, when warpage occurs in the optical waveguide device due to the difference in the amount of contraction / expansion in each layer, the pitch of the waveguide pattern in the planar waveguide optical circuit formed on the substrate (the pitch of the optical waveguide). (Array interval) deviates from the designed value. At this time, there arises a problem that the optical characteristics of the optical waveguide and the optical circuit are deteriorated, and that the characteristics vary from product to product.
【0010】また、コア層及びクラッド層に過度の応力
がかかると、応力がかかっている方向の屈折率が光弾性
効果によって変化して、光導波路となるコア層内などに
おいて屈折率の異方性を生じる。この屈折率の異方性
は、光導波路及び光回路の光学特性において不要な偏光
依存性を生じる原因となる。Further, when an excessive stress is applied to the core layer and the cladding layer, the refractive index in the direction in which the stress is applied changes due to the photoelastic effect, and the anisotropy of the refractive index in the core layer serving as the optical waveguide. Causes sexuality. This anisotropy of the refractive index causes unnecessary polarization dependence in the optical characteristics of the optical waveguide and the optical circuit.
【0011】本発明は、以上の問題点を解決するために
なされたものであり、製造工程において熱処理が行われ
た場合でも、光導波路装置での反りの発生が抑制され
て、良好な光学特性が得られる光導波路装置及びその製
造方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and even when heat treatment is performed in a manufacturing process, the occurrence of warpage in an optical waveguide device is suppressed, and good optical characteristics are obtained. And a method for manufacturing the same.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による光導波路装置は、(1)基板
と、(2)基板上に所定の導波路パターンによって形成
され、光導波路を構成するコア層と、(3)基板上に基
板及びコア層を覆うように形成され、コア層よりも低い
屈折率を有するクラッド層と、を備えるとともに、
(4)質量比で略5%のフッ化水素と、質量比で略35
%のフッ化アンモニウムとを含むバッファードフッ酸を
用いた温度20℃でのエッチングレートによって各層の
緻密さを評価したときに、基板、コア層、及びクラッド
層のエッチングレートが、それぞれ5000Å/min
以下であることを特徴とする。In order to achieve the above object, an optical waveguide device according to the present invention comprises (1) a substrate and (2) an optical waveguide formed on a substrate by a predetermined waveguide pattern. And (3) a cladding layer formed on the substrate so as to cover the substrate and the core layer, and having a lower refractive index than the core layer.
(4) Hydrogen fluoride of approximately 5% by mass ratio and approximately 35 by mass ratio
% Of each layer was evaluated by the etching rate at a temperature of 20 ° C. using buffered hydrofluoric acid containing 5% ammonium fluoride, and the etching rates of the substrate, the core layer, and the cladding layer were each 5000 ° C./min.
It is characterized by the following.
【0013】上記した光導波路装置においては、光導波
路装置を構成している各層(基板、コア層、及びクラッ
ド層)の緻密さをエッチングレートで評価するととも
に、各層のエッチングレート(緻密さ)に対して、それ
ぞれ5000Å/min以下との数値条件を付してい
る。このとき、後述するように、各層での収縮・膨張量
の違いが低減されるので、製造工程において熱処理が行
われた場合でも、光導波路装置での反りの発生が抑制さ
れる。これによって、良好な光学特性を有する光導波路
及び光回路が実現される。In the above optical waveguide device, the fineness of each layer (substrate, core layer, and clad layer) constituting the optical waveguide device is evaluated by an etching rate, and the etching rate (density) of each layer is determined. On the other hand, numerical conditions of 5000 ° / min or less are given. At this time, as described later, the difference in the amount of shrinkage / expansion in each layer is reduced, so that the occurrence of warpage in the optical waveguide device is suppressed even when heat treatment is performed in the manufacturing process. Thereby, an optical waveguide and an optical circuit having good optical characteristics are realized.
【0014】このエッチングレートについて付される数
値条件については、導波路パターンに含まれる光回路の
構成に応じて条件を設定することによって、それぞれの
光導波路装置での光回路に対して、良好な光学特性を実
現することができる。With respect to the numerical condition given to the etching rate, by setting the condition according to the configuration of the optical circuit included in the waveguide pattern, a favorable condition is obtained for the optical circuit in each optical waveguide device. Optical characteristics can be realized.
【0015】すなわち、コア層の導波路パターンが、方
向性結合器を有して構成されている場合、基板、コア
層、及びクラッド層のエッチングレートが、それぞれ2
000Å/min以下であることが好ましい。方向性結
合器を有する光回路としては、例えば、マッハツェンダ
型光回路(MZI)などがある。That is, when the waveguide pattern of the core layer has a directional coupler, the etching rates of the substrate, the core layer, and the cladding layer are each 2.
It is preferably at most 000 ° / min. As an optical circuit having a directional coupler, for example, there is a Mach-Zehnder type optical circuit (MZI).
【0016】さらに、コア層の導波路パターンが、複数
のチャネル導波路からなるアレイ導波路を有して構成さ
れている場合、基板、コア層、及びクラッド層のエッチ
ングレートが、それぞれ1000Å/min以下である
ことが好ましい。アレイ導波路部を有する光回路として
は、例えば、導波路回折格子型光回路(AWG)などが
ある。Further, when the waveguide pattern of the core layer has an array waveguide composed of a plurality of channel waveguides, the etching rates of the substrate, the core layer, and the cladding layer are each 1000 ° / min. The following is preferred. As an optical circuit having an arrayed waveguide section, for example, there is a waveguide diffraction grating type optical circuit (AWG).
【0017】また、本発明による光導波路装置の製造方
法は、(1)質量比で略5%のフッ化水素と、質量比で
略35%のフッ化アンモニウムとを含むバッファードフ
ッ酸を用いた温度20℃でのエッチングレートによって
各層の緻密さを評価したときに、エッチングレートが5
000Å/min以下である基板を用意するとともに、
基板が置かれた真空容器内に酸素ガス、有機シリコン化
合物ガス、及び有機金属ガスを導入し、真空容器内で酸
素ガス、有機シリコン化合物ガス、及び有機金属ガスを
誘導結合高周波プラズマ状態として反応させることによ
って、エッチングレートが5000Å/min以下で、
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
ン酸化物からなる光導波膜を、基板上に形成する光導波
膜形成工程と、(2)基板上に形成された光導波膜を所
定の導波路パターンによってパターニングして、光導波
路を構成するコア層を形成するコア層形成工程と、
(3)コア層が形成された基板が置かれた真空容器内に
酸素ガス、及び有機シリコン化合物ガスを導入し、真空
容器内で酸素ガス、及び有機シリコン化合物ガスを誘導
結合高周波プラズマ状態として反応させることによっ
て、エッチングレートが5000Å/min以下で、シ
リコン酸化物からなりコア層よりも低い屈折率を有する
クラッド層を、基板上に基板及びコア層を覆うように形
成するクラッド層形成工程と、(4)基板と、基板上に
形成されたコア層及びクラッド層とに対して、所定の加
熱温度で熱処理を行う熱処理工程とを備えることを特徴
とする。Further, the method for manufacturing an optical waveguide device according to the present invention comprises the steps of (1) using buffered hydrofluoric acid containing approximately 5% by mass of hydrogen fluoride and approximately 35% by mass of ammonium fluoride by mass. When the density of each layer was evaluated by the etching rate at a temperature of 20 ° C., the etching rate was 5%.
While preparing a substrate of not more than 000Å / min,
Oxygen gas, organosilicon compound gas, and organometallic gas are introduced into the vacuum vessel on which the substrate is placed, and the oxygen gas, organosilicon compound gas, and organometallic gas are reacted in an inductively coupled high-frequency plasma state in the vacuum vessel. As a result, when the etching rate is 5000 ° / min or less,
An optical waveguide film forming step of forming an optical waveguide film made of silicon oxide doped with a metal element contained in an organic metal gas on a substrate; and (2) an optical waveguide film formed on the substrate with a predetermined conductivity. Patterning with a waveguide pattern, a core layer forming step of forming a core layer constituting the optical waveguide,
(3) An oxygen gas and an organic silicon compound gas are introduced into a vacuum vessel in which a substrate having a core layer is placed, and the oxygen gas and the organic silicon compound gas are reacted in an inductively coupled high-frequency plasma state in the vacuum vessel. A cladding layer forming step of forming a cladding layer made of silicon oxide and having a lower refractive index than the core layer on the substrate so as to cover the substrate and the core layer at an etching rate of 5000 ° / min or less, (4) A heat treatment step of performing a heat treatment at a predetermined heating temperature on the substrate and the core layer and the clad layer formed on the substrate.
【0018】上記した光導波路装置の製造方法は、真空
容器内に原料ガスを導入し、それらを誘導結合高周波プ
ラズマ状態として反応させることによって、基板上にコ
ア層及びクラッド層を形成する誘導結合型プラズマCV
D法によるものである。この製造方法によれば、上記し
たエッチングレート(緻密さ)の数値条件を満たすよう
に各層を形成して、熱処理工程後における光導波路装置
での反りの発生を抑制することが可能である。In the above-described method of manufacturing an optical waveguide device, an inductively coupled type in which a core layer and a clad layer are formed on a substrate by introducing source gases into a vacuum vessel and reacting them in an inductively coupled high-frequency plasma state. Plasma CV
It is based on the D method. According to this manufacturing method, it is possible to suppress the occurrence of warpage in the optical waveguide device after the heat treatment step, by forming each layer so as to satisfy the above numerical conditions of the etching rate (density).
【0019】また、熱処理工程において、加熱温度を6
00℃以上1200℃以下の温度範囲内として熱処理を
行うことが好ましい。加熱温度をこの温度範囲内とする
ことによって、基板の軟化点温度よりも低く、かつ充分
な光学特性の調整効果が得られる加熱温度とすることが
できる。In the heat treatment step, the heating temperature is set at 6.
The heat treatment is preferably performed at a temperature in the range of 00 ° C to 1200 ° C. By setting the heating temperature within this temperature range, the heating temperature can be set lower than the softening point temperature of the substrate and at which a sufficient effect of adjusting the optical characteristics can be obtained.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】以下、図面とともに本発明による
光導波路装置及びその製造方法の好適な実施形態につい
て詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要
素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。ま
た、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致して
いない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of an optical waveguide device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description. Also, the dimensional ratios in the drawings do not always match those described.
【0021】まず、本光導波路装置において光回路を構
成する平面光導波路の基本的な構成、及び本発明による
光導波路装置の原理について説明する。First, the basic configuration of a planar optical waveguide forming an optical circuit in the present optical waveguide device and the principle of the optical waveguide device according to the present invention will be described.
【0022】図1は、本発明による光導波路装置の一実
施形態における平面光導波路の構成を示す断面図であ
る。なお、この図1においては、基板上に所定の導波路
パターン(光回路パターン)によって形成されて、光導
波路装置での光回路を構成する平面光導波路のうちの1
本の光導波路について、その光導波路が伸びる方向に直
交する垂直断面によってその断面構造を示している。FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of a planar optical waveguide in an embodiment of the optical waveguide device according to the present invention. In FIG. 1, one of the planar optical waveguides formed on the substrate by a predetermined waveguide pattern (optical circuit pattern) and constituting an optical circuit in the optical waveguide device.
The cross-sectional structure of this optical waveguide is shown by a vertical cross section orthogonal to the direction in which the optical waveguide extends.
【0023】この光導波路装置1は、石英基板などの所
定の基板上に形成される光導波路からなる平面導波路型
光回路を備える光回路装置であり、基板12と、コア層
16と、クラッド層(オーバクラッド層)18とを有し
て構成されている。This optical waveguide device 1 is an optical circuit device provided with a planar waveguide type optical circuit composed of an optical waveguide formed on a predetermined substrate such as a quartz substrate, and includes a substrate 12, a core layer 16, (Overcladding layer) 18.
【0024】コア層16は略矩形状の断面形状を有し、
基板12上に所定の導波路パターンによって形成され
る。このコア層16が、光導波路装置1において光が導
波される平面光導波路を構成する。また、クラッド層1
8は、基板12上に基板12及びコア層16を覆うよう
に形成される。このクラッド層18は、コア層16より
も低い屈折率を有しており、これによって、コア層16
が光の導波が可能な光導波路として機能する。The core layer 16 has a substantially rectangular cross section.
It is formed on the substrate 12 by a predetermined waveguide pattern. The core layer 16 forms a planar optical waveguide through which light is guided in the optical waveguide device 1. In addition, the cladding layer 1
8 is formed on the substrate 12 so as to cover the substrate 12 and the core layer 16. This cladding layer 18 has a lower refractive index than the core layer 16, and
Function as an optical waveguide capable of guiding light.
【0025】上記した構成を有する平面光導波路からな
る平面導波路型光回路を備える光導波路装置1では、後
述するように、その製造工程において、基板12上にコ
ア層16及びクラッド層18を堆積した後に、各層(基
板12を含む)に対して熱処理が行われる場合がある。
本願発明者は、この熱処理時に光導波路装置1に発生す
る反りについて検討を行った結果、発生する反りの反り
量が、光導波路装置1の各層(各部位)での緻密さに大
きく依存しているとの知見を得た。In the optical waveguide device 1 provided with the planar waveguide type optical circuit composed of the planar optical waveguide having the above-described configuration, the core layer 16 and the clad layer 18 are deposited on the substrate 12 in the manufacturing process as described later. After that, heat treatment may be performed on each layer (including the substrate 12).
The inventor of the present application has studied the warpage generated in the optical waveguide device 1 during this heat treatment. As a result, the amount of warpage generated greatly depends on the density of each layer (each part) of the optical waveguide device 1. I got the knowledge.
【0026】すなわち、熱処理実行時には、光導波路装
置1の各層は加熱によって収縮または膨張するが、その
収縮・膨張量は、各層の緻密さによって変化する。この
とき、それらの収縮・膨張量の違いによって光導波路装
置1に発生する反りの反り量も同様に変化することとな
る。That is, when the heat treatment is performed, each layer of the optical waveguide device 1 contracts or expands due to heating, but the amount of contraction / expansion changes depending on the density of each layer. At this time, the amount of warpage generated in the optical waveguide device 1 changes similarly due to the difference in the amount of contraction and expansion.
【0027】本発明による光導波路装置においては、そ
の各層(基板12、コア層16、及びクラッド層18)
の緻密さに対して、それぞれ一定の条件を付することに
よって、各層での加熱による収縮・膨張量の違いを低減
するものである。これによって、製造工程において熱処
理が行われた場合でも、光導波路装置での反りの発生が
抑制される。In the optical waveguide device according to the present invention, each layer (substrate 12, core layer 16, and cladding layer 18)
By applying certain conditions to the density of each layer, the difference in the amount of shrinkage and expansion caused by heating in each layer is reduced. Thereby, even when heat treatment is performed in the manufacturing process, occurrence of warpage in the optical waveguide device is suppressed.
【0028】光導波路装置で反りが発生すると、基板上
に形成されている平面導波路型光回路での導波路パター
ンのピッチにずれを生じる。また、反りによってコア層
16及びクラッド層18に応力がかかると、光弾性効果
によって光導波路内に屈折率の異方性を生じ、その光学
特性に不要な偏光依存性を生じる原因となる。これに対
して、上記のように反りの発生が抑制されることによっ
て、良好な光学特性を有する光導波路及び光回路を実現
することができる。When warpage occurs in the optical waveguide device, a shift occurs in the pitch of the waveguide pattern in the planar waveguide type optical circuit formed on the substrate. Further, when stress is applied to the core layer 16 and the cladding layer 18 due to the warpage, the photoelastic effect causes anisotropy of the refractive index in the optical waveguide, which causes unnecessary polarization dependence in the optical characteristics. On the other hand, by suppressing the occurrence of warpage as described above, an optical waveguide and an optical circuit having good optical characteristics can be realized.
【0029】また、本願発明者は、上記した光導波路装
置の各層の緻密さを定量的に評価する指標として、各層
をエッチングしたときのエッチングレートを用いること
が可能であることを見出した。エッチングする層が緻密
であれば(きめが細かい)、その層のエッチングレート
は小さく(遅く)なる。一方、層が緻密でなければ(き
めが粗い)、その層のエッチングレートは大きく(速
く)なる。Further, the inventor of the present application has found that an etching rate at the time of etching each layer can be used as an index for quantitatively evaluating the fineness of each layer of the optical waveguide device. If the layer to be etched is dense (fine grain), the etching rate of that layer will be small (slow). On the other hand, if the layer is not dense (coarse grain), the etching rate of the layer becomes large (fast).
【0030】したがって、各層のエッチングレートによ
って、それぞれの緻密さを定量的に評価することが可能
である。本発明による光導波路装置においては、基板1
2、コア層16、及びクラッド層18のそれぞれのエッ
チングレートに対して所定の数値条件を付すことによっ
て、光導波路装置1に発生する反りでの反り量を低減す
る。Therefore, it is possible to quantitatively evaluate the fineness of each layer by the etching rate of each layer. In the optical waveguide device according to the present invention, the substrate 1
2. By giving a predetermined numerical condition to each of the etching rates of the core layer 16 and the cladding layer 18, the amount of warpage generated in the optical waveguide device 1 is reduced.
【0031】ここで、エッチングレートによる各層の緻
密さの評価においては、評価用のエッチング液として、
一般的なエッチング液として用いられているバッファー
ドフッ酸(BHF)を用いることとした。より具体的に
は、質量比で略5%のフッ化水素と、質量比で略35%
のフッ化アンモニウムとを含むバッファードフッ酸(他
の約60%の成分は水)を評価用のエッチング液とし、
温度20℃(室温)下でエッチングレートを導出するこ
ととした。Here, in the evaluation of the denseness of each layer by the etching rate, an etching solution for evaluation is as follows.
Buffered hydrofluoric acid (BHF) used as a general etching solution was used. More specifically, approximately 5% by mass of hydrogen fluoride and approximately 35% by mass
Hydrofluoric acid containing ammonium fluoride (other about 60% of water is water) as an etching solution for evaluation,
The etching rate was derived at a temperature of 20 ° C. (room temperature).
【0032】エッチングレートの導出については、例え
ば、あらかじめ設定されたエッチング時間にわたって上
記したバッファードフッ酸を用いて温度20℃でエッチ
ングを行って、エッチング量を測定する方法などを用い
ることができる。なお、以下、単に「バッファードフッ
酸」という場合には、上記した組成を有するバッファー
ドフッ酸をいうものとする。また、「エッチングレー
ト」という場合には、上記した組成を有するバッファー
ドフッ酸を用いた温度20℃でのエッチングレートをい
うものとする。For the derivation of the etching rate, for example, a method of performing etching at a temperature of 20 ° C. using the above-mentioned buffered hydrofluoric acid for a preset etching time and measuring the amount of etching can be used. Hereinafter, when simply referred to as "buffered hydrofluoric acid", it means buffered hydrofluoric acid having the above-described composition. In addition, the term "etching rate" refers to an etching rate at a temperature of 20 ° C. using buffered hydrofluoric acid having the above composition.
【0033】この各層の緻密さの定量的な評価に用いら
れるエッチングレートと、熱処理時に光導波路装置に発
生する反り量との相関について、エッチングレート(緻
密さ)の異なるクラッド層18が形成された光導波路装
置1をそれぞれ作成して確認を行った。With respect to the correlation between the etching rate used for quantitative evaluation of the density of each layer and the amount of warpage generated in the optical waveguide device during the heat treatment, the cladding layers 18 having different etching rates (density) were formed. Each of the optical waveguide devices 1 was prepared and confirmed.
【0034】基板12としては、厚さ1mmでエッチン
グレートが700Å/minの石英基板を用意した。そ
して、この基板12上に所定の導波路パターンによって
コア層16を作成するとともに、さらにその上に、純石
英(SiO2)で厚さ30μmのクラッド層(オーバク
ラッド層)18を、所定のエッチングレート(緻密さ)
となるように形成した。その後、酸素雰囲気中で800
℃、6時間の熱処理(アニール処理)を行って、基板1
2、コア層16、及びクラッド層18からなる光導波路
装置1に発生する反り量をそれぞれ評価した。As the substrate 12, a quartz substrate having a thickness of 1 mm and an etching rate of 700 ° / min was prepared. Then, a core layer 16 is formed on the substrate 12 by a predetermined waveguide pattern, and a 30 μm thick cladding layer (overcladding layer) 18 made of pure quartz (SiO 2 ) is further etched thereon by a predetermined etching. Rate (Dense)
It formed so that it might become. After that, 800
The substrate 1 is subjected to a heat treatment (annealing treatment) at 6 ° C. for 6 hours.
2, the amount of warpage generated in the optical waveguide device 1 including the core layer 16 and the cladding layer 18 was evaluated.
【0035】図2は、上記した構成及び条件で作成され
た光導波路装置1のクラッド層18について、バッファ
ードフッ酸を用いた温度20℃でのエッチングレート
(横軸、Å/min)と、熱処理後に光導波路装置1が
反ることによってクラッド層18にかかる応力(縦軸、
MPa)との相関を示すグラフである。ここで、図2の
縦軸に示す応力は、基板12の反り量に基づいてクラッ
ド層18にかかる応力を求めた数値を示している。な
お、クラッド層18に発生するこの応力は、基板に平行
な方向の引張り応力であった。また、基板に垂直な方向
の応力は、ほぼ0である。FIG. 2 shows the etching rate (horizontal axis, Å / min) of the clad layer 18 of the optical waveguide device 1 formed under the above-described configuration and conditions at a temperature of 20 ° C. using buffered hydrofluoric acid. The stress acting on the cladding layer 18 due to the warpage of the optical waveguide device 1 after the heat treatment (vertical axis,
7 is a graph showing a correlation with the pressure (MPa). Here, the stress shown on the vertical axis in FIG. 2 is a numerical value obtained by calculating the stress applied to the cladding layer 18 based on the amount of warpage of the substrate 12. This stress generated in the cladding layer 18 was a tensile stress in a direction parallel to the substrate. The stress in the direction perpendicular to the substrate is almost zero.
【0036】図2のグラフに示したデータでは、エッチ
ングレートがそれぞれ1000Å/min、2000Å
/min、及び5000Å/minとなるクラッド層1
8を有する3種類の光導波路装置1を作成した。そし
て、それぞれの光導波路装置について基板12の反り量
を評価し、応力にして約0.5MPa、2.5MPa、
及び14.0MPaの引張り応力(反り量)を得た。In the data shown in the graph of FIG. 2, the etching rates are 1000 / min and 2000 / min, respectively.
/ Min, and 5000 ° / min clad layer 1
8, three types of optical waveguide devices 1 were prepared. Then, the amount of warpage of the substrate 12 was evaluated for each optical waveguide device, and the stress was approximately 0.5 MPa, 2.5 MPa,
And a tensile stress (warpage) of 14.0 MPa.
【0037】また、図2のグラフでは、クラッド層18
にかかる応力を示したが、光導波路装置1(基板12)
の反り量自体について一例をあげておくと、厚さ1mm
の石英基板12上に厚さ20μmの純石英層を堆積して
熱処理を行ったときに、基板長さ80mmに対して、純
石英層のエッチングレート800Å/minで反り量1
μm、2000Å/minで反り量3μm、5000Å
/minで反り量15μm、6000Å/minで反り
量30μmであった。Further, in the graph of FIG.
The optical waveguide device 1 (substrate 12)
An example of the amount of warpage itself is 1 mm thick.
When a pure quartz layer having a thickness of 20 μm is deposited on the quartz substrate 12 and heat-treated, the amount of warpage is 1 at an etching rate of the pure quartz layer of 800 ° / min for a substrate length of 80 mm.
μm, warpage 3 μm at 2000 ° / min, 5000 °
/ Min, the warpage amount was 15 μm, and at 6000 ° / min, the warpage amount was 30 μm.
【0038】これらの結果は、クラッド層18が緻密に
なる(エッチングレートが小さくなる)ことによって、
光導波路装置での反り量及びクラッド層にかかる応力の
発生が抑制されることを示している。これは、クラッド
層18のみならず、コア層16についても同様である。These results are obtained because the clad layer 18 becomes denser (the etching rate becomes smaller).
This shows that the amount of warpage in the optical waveguide device and the generation of stress applied to the cladding layer are suppressed. This applies not only to the cladding layer 18 but also to the core layer 16.
【0039】上記した各層の緻密さ(エッチングレー
ト)と反り量との相関は、緻密度が低い層では、熱処理
実行時に層が収縮して、より緻密な状態に変化するため
と考えられる。このことを利用すれば、光導波路装置の
各層のエッチングレートに対してそれぞれ所定の数値条
件を付することによって、各層での収縮・膨張量を低減
して、熱処理時に光導波路装置に発生する反りを抑制す
ることが可能となる。It is considered that the above-mentioned correlation between the density (etching rate) of each layer and the amount of warpage is due to the fact that in a layer having a low density, the layer shrinks during heat treatment and changes to a more dense state. By utilizing this fact, by giving a predetermined numerical condition to the etching rate of each layer of the optical waveguide device, the amount of contraction and expansion in each layer is reduced, and the warpage generated in the optical waveguide device at the time of heat treatment. Can be suppressed.
【0040】各層のエッチングレートに対する数値条件
としては、上述したデータ及びその他のデータに基づく
検討結果より、基板12、コア層16、及びクラッド層
18のバッファードフッ酸を用いた温度20℃でのエッ
チングレートが、それぞれ5000Å/min以下であ
ることが好ましい。Numerical conditions for the etching rate of each layer are based on the above-mentioned data and other data, and based on the results of examination based on the above data and other data, the substrate 12, the core layer 16, and the cladding layer 18 at a temperature of 20 ° C. using buffered hydrofluoric acid. It is preferable that the etching rates are each 5000 ° / min or less.
【0041】このとき、上述のように各層での収縮・膨
張量の違いが低減されて、熱処理時における光導波路装
置での反りの発生が抑制される。これにより、特に直線
光導波路などの比較的単純な構成の光回路を備える光導
波路装置では、充分に良好な光学特性を有する光導波路
及び光回路が実現される。また、複雑な構成の光回路を
備える光導波路装置でも、同様に光学特性が改善され
る。At this time, as described above, the difference in the amount of contraction and expansion between the layers is reduced, and the occurrence of warpage in the optical waveguide device during the heat treatment is suppressed. Accordingly, in an optical waveguide device including an optical circuit having a relatively simple configuration such as a linear optical waveguide, an optical waveguide and an optical circuit having sufficiently good optical characteristics are realized. Further, even in an optical waveguide device including an optical circuit having a complicated configuration, the optical characteristics are similarly improved.
【0042】また、コア層16の導波路パターンが、方
向性結合器を有する光回路を含んで構成されている場合
には、基板12、コア層16、及びクラッド層18のバ
ッファードフッ酸を用いたエッチングレートが、それぞ
れ2000Å/min以下であることが好ましい。When the waveguide pattern of the core layer 16 includes an optical circuit having a directional coupler, the buffered hydrofluoric acid of the substrate 12, the core layer 16, and the cladding layer 18 is removed. It is preferable that the etching rates used are respectively 2000 ° / min or less.
【0043】図3(a)に、このような光回路の例とし
て、2つの方向性結合器2aを含むマッハツェンダ型光
回路(MZI:Mach Zender Interferometer)を構成す
る導波路パターンで平面光導波路が形成された光導波路
装置2を示す。このような光回路を備える光導波路装置
では、上記のようにエッチングレートを2000Å/m
in以下とすることによって、光回路として良好な光学
特性を得ることができる。FIG. 3A shows, as an example of such an optical circuit, a planar optical waveguide having a waveguide pattern constituting a Mach Zender Interferometer (MZI) including two directional couplers 2a. 4 shows the optical waveguide device 2 formed. In the optical waveguide device having such an optical circuit, the etching rate is set to 2000Å / m as described above.
By setting in or less, good optical characteristics as an optical circuit can be obtained.
【0044】さらに、コア層16の導波路パターンが、
複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路を有する光
回路を含んで構成されている場合には、基板12、コア
層16、及びクラッド層18のバッファードフッ酸を用
いたエッチングレートが、それぞれ1000Å/min
以下であることが好ましい。Further, the waveguide pattern of the core layer 16 is
In the case of including an optical circuit having an arrayed waveguide composed of a plurality of channel waveguides, the etching rates of the substrate 12, the core layer 16, and the cladding layer 18 using buffered hydrofluoric acid are each 1000 ° C. / Min
The following is preferred.
【0045】図3(b)に、このような光回路の例とし
て、複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路部3a
を含む導波路回折格子型光回路(AWG、Arrayed Wave
guide Grating)を構成する導波路パターンで平面光導
波路が形成された光導波路装置3を示す。AWGなどの
光回路では、その光学特性が、光導波路装置1の反りに
よって生じる導波路パターンのピッチのずれや屈折率の
異方性に対して特に敏感である。したがって、このよう
な光回路を備える光導波路装置では、上記のようにエッ
チングレートを1000Å/min以下とすることによ
って、光回路として良好な光学特性を得ることができ
る。FIG. 3B shows, as an example of such an optical circuit, an arrayed waveguide section 3a comprising a plurality of channel waveguides.
Waveguide grating type optical circuit (AWG, Arrayed Wave
2 shows an optical waveguide device 3 in which a planar optical waveguide is formed by a waveguide pattern forming a guide grating. In an optical circuit such as an AWG, its optical characteristics are particularly sensitive to a shift in the pitch of the waveguide pattern and an anisotropy in the refractive index caused by the warpage of the optical waveguide device 1. Therefore, in the optical waveguide device including such an optical circuit, by setting the etching rate to 1000 ° / min or less as described above, it is possible to obtain good optical characteristics as an optical circuit.
【0046】一般には、基板12、コア層16、及びク
ラッド層18のエッチングレートがそれぞれ5000Å
/min以下となる範囲内で、それぞれの光導波路装置
1での平面導波路型光回路の構成に応じて、2000Å
/min以下、または1000Å/min以下など、そ
れぞれに対して好適なエッチングレートの数値条件を設
定することが好ましい。Generally, the etching rates of the substrate 12, the core layer 16, and the cladding layer 18 are each 5000 °.
/ Min within the range of 2000 ° / min depending on the configuration of the planar waveguide type optical circuit in each optical waveguide device 1.
It is preferable to set a suitable numerical value of the etching rate for each such as not more than / min or not more than 1000 ° / min.
【0047】例えば、上記した例では、アレイ導波路を
含む光回路の場合に、エッチングレート1000Å/m
in以下との条件としたが、アレイ導波路を含まない光
回路でも、その構成により、1000Å/min以下と
の条件を設定しても良い。また、比較的単純な構成の光
回路を備える場合を含む一般の光導波路装置に対して
も、2000Å/min以下、または1000Å/mi
n以下との条件を付することによって、その光学特性が
さらに向上されることは言うまでもない。For example, in the above example, in the case of an optical circuit including an arrayed waveguide, the etching rate is 1000 ° / m.
Although the condition is set to in or less, the condition of 1000 ° / min or less may be set depending on the configuration of an optical circuit not including the arrayed waveguide. In addition, even for a general optical waveguide device including an optical circuit having a relatively simple configuration, 2000 ° / min or less, or 1000 ° / mi.
It goes without saying that the optical characteristics are further improved by giving the condition of n or less.
【0048】また、光導波路装置1を構成している基板
12、コア層16、及びクラッド層18のうち、基板1
2については、例えば石英基板ではエッチングレートが
600〜700Å/min程度であるなど、通常はエッ
チングレートについての1000Å/min以下の数値
条件を満たしている。この場合、上記した各エッチング
レートの条件は、基板12上に形成されるコア層16及
びクラッド層18に対して適用すれば良いこととなる。Further, of the substrate 12, the core layer 16, and the cladding layer 18 constituting the optical waveguide device 1, the substrate 1
With respect to 2, for example, the etching rate of a quartz substrate is about 600 to 700 ° / min, and normally satisfies the numerical condition of 1000 ° / min or less for the etching rate. In this case, the above-described conditions of the respective etching rates may be applied to the core layer 16 and the clad layer 18 formed on the substrate 12.
【0049】次に、本発明による光導波路装置の製造方
法について、その一例を説明する。以下に説明する製造
方法は、真空容器内に酸素ガス、有機シリコン化合物ガ
ス、及び有機金属ガスを導入し、それらを誘導結合高周
波プラズマ状態として反応させることによって、基板1
2上にコア層16及びクラッド層18を形成する誘導結
合型プラズマCVD法(ICP−CVD法)によるもの
である(特開平10−221557号公報参照)。Next, an example of a method for manufacturing an optical waveguide device according to the present invention will be described. In the manufacturing method described below, a substrate 1 is introduced by introducing an oxygen gas, an organosilicon compound gas, and an organometallic gas into a vacuum vessel and reacting them in an inductively-coupled high-frequency plasma state.
2 is formed by an inductively coupled plasma CVD method (ICP-CVD method) in which a core layer 16 and a cladding layer 18 are formed (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-221557).
【0050】図4は、上記したICP−CVD法による
光導波路装置の製造方法に用いられる製造装置を模式的
に示す構成図である。図4に示す光導波路装置の製造装
置は、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を備える。この真空容器30は、ガ
ス導入口32、ガス排気口34、及び高周波導入窓36
を有している。FIG. 4 is a schematic diagram showing a manufacturing apparatus used in the above-described method of manufacturing an optical waveguide device by the ICP-CVD method. The manufacturing apparatus of the optical waveguide device shown in FIG. 4 includes a vacuum vessel 30 for generating inductively coupled high-frequency plasma therein. The vacuum vessel 30 includes a gas inlet 32, a gas outlet 34, and a high-frequency inlet window 36.
have.
【0051】ガス導入口32は、真空容器30内に酸素
ガス、有機シリコン化合物ガス、及び有機金属ガスを導
入するための開口部である。このガス導入口32には、
各ガスを供給するガス供給装置及びガス導入量を調整す
るガス流量制御装置を含むガス導入系(図示していな
い)が接続されている。The gas inlet 32 is an opening for introducing an oxygen gas, an organic silicon compound gas, and an organic metal gas into the vacuum vessel 30. In this gas inlet 32,
A gas introduction system (not shown) including a gas supply device for supplying each gas and a gas flow control device for adjusting the gas introduction amount is connected.
【0052】また、ガス排気口34は、真空容器30内
のガスを排気するための開口部である。このガス排気口
34には、真空ポンプ及び排気コンダクタンスを調整す
る排気量調整バルブを含むガス排気系(図示していな
い)が接続されている。The gas exhaust port 34 is an opening for exhausting the gas in the vacuum vessel 30. The gas exhaust port 34 is connected to a gas exhaust system (not shown) including a vacuum pump and an exhaust amount adjusting valve for adjusting the exhaust conductance.
【0053】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内へと通過させるためのものである。The high-frequency introduction window 36 is connected to the vacuum vessel 30.
This is for allowing the high-frequency electromagnetic field generated by the coil 50 provided outside to pass into the vacuum vessel 30.
【0054】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を介して屈折率調整用高周波
電源44が接続されている。屈折率調整用高周波電源4
4は、周波数が数百kHzから数MHzであって出力電
力が数十W〜数百Wの高周波電力を出力して、電極板4
0に印加する。これにより、電極板40に印加される電
力値によって、基板12の上に形成される各光導波層の
屈折率が調整される。また、印加された高周波電力によ
る電極板40の温度上昇に対して、電極板40の内部ま
たは周囲に冷却水または冷却油などの冷却剤を循環させ
る冷却剤循環パイプ46が設けられている。An electrode plate 40 on which the substrate 12 is mounted is provided below the inner space of the vacuum vessel 30. A high-frequency power supply 44 for adjusting the refractive index is connected to the electrode plate 40 via a matching circuit 42. High frequency power supply 4 for refractive index adjustment
The electrode plate 4 outputs high-frequency power having a frequency of several hundred kHz to several MHz and an output power of several tens W to several hundred W.
Apply to 0. Thereby, the refractive index of each optical waveguide layer formed on the substrate 12 is adjusted by the power value applied to the electrode plate 40. In addition, a coolant circulation pipe 46 for circulating a coolant such as cooling water or cooling oil is provided inside or around the electrode plate 40 when the temperature of the electrode plate 40 rises due to the applied high-frequency power.
【0055】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3
0の内部空間におい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。このコイル50には、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。プラズマ発生用高周波電源54は、周波数が数
十MHzで出力電力が数百W〜数千Wの高周波電力を出
力して、コイル50に印加する。The coil 50 provided above the vacuum vessel 30 and close to the high frequency introduction window 36 is
This is for generating inductively coupled high-frequency plasma in the internal space 0. The coil 50 is connected to a high-frequency power source 54 for plasma generation via a matching circuit 52. The plasma-generating high-frequency power supply 54 outputs high-frequency power having a frequency of several tens of MHz and an output power of several hundred W to several thousand W, and applies the high-frequency power to the coil 50.
【0056】図4に示した製造装置を用いた光導波路装
置の製造方法について説明する。図5(a)〜(d)
は、本発明による光導波路装置の製造方法の一実施形態
を概略的に示す工程図である。本実施形態による光導波
路装置の製造方法は、光導波膜形成工程、コア層形成工
程、クラッド層(オーバークラッド層)形成工程、及び
熱処理工程の4つの工程からなる。A method for manufacturing an optical waveguide device using the manufacturing apparatus shown in FIG. 4 will be described. FIG. 5 (a) to (d)
FIG. 4 is a process chart schematically showing one embodiment of a method for manufacturing an optical waveguide device according to the present invention. The method for manufacturing the optical waveguide device according to the present embodiment includes four steps: an optical waveguide film forming step, a core layer forming step, a cladding layer (overcladding layer) forming step, and a heat treatment step.
【0057】なお、以下においては、各層のエッチング
レートに対する数値条件として、5000Å/min以
下とする数値条件が付されているものとして、光導波路
装置の製造方法の説明を行う。この数値条件について
は、上述したように、それぞれの光導波路装置での光回
路の構成に応じて、適宜変更することが好ましい。In the following, the method of manufacturing the optical waveguide device will be described assuming that the numerical conditions for the etching rate of each layer are set to 5000 ° / min or less. As described above, it is preferable that the numerical conditions be appropriately changed according to the configuration of the optical circuit in each optical waveguide device.
【0058】最初に、光導波膜形成工程を行い、基板1
2上に光導波膜14を形成する(図5(a)参照)。ま
ず、エッチングレートが5000Å/min以下である
石英基板などの基板12を用意するとともに、図4に示
した製造装置において、真空容器30内の電極板40の
上に基板12を載置する。そして、真空容器30を密閉
し、冷却剤循環パイプ46により冷却剤を循環させて、
電極板40を200℃以下に維持すべく冷却するととも
に、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10-5Pa以下とする。First, an optical waveguide film forming step is performed, and the substrate 1
An optical waveguide film 14 is formed on 2 (see FIG. 5A). First, a substrate 12 such as a quartz substrate having an etching rate of 5000 ° / min or less is prepared, and the substrate 12 is placed on the electrode plate 40 in the vacuum chamber 30 in the manufacturing apparatus shown in FIG. Then, the vacuum vessel 30 is sealed, and the coolant is circulated through the coolant circulation pipe 46.
The electrode plate 40 is cooled to maintain the temperature at 200 ° C. or less, and the inside of the vacuum vessel 30 is evacuated to 10 -5 Pa or less by a vacuum pump connected to the gas exhaust port 34.
【0059】次に、ガス導入口32に接続されたガス導
入系により、酸素ガス100cm3/min(=scc
m:Standard cc/min、以下同じ)、有機シリコ
ン化合物ガスとしてシリコンアルコキシド10cm3/
min、及び有機金属ガスとしてゲルマニウムアルコキ
シド5cm3/min、の各ガスを真空容器30内に導
入する。また、ガス排気口34に設けられた排気量調整
バルブにより、真空容器30内の圧力を10Paとす
る。Next, an oxygen gas 100 cm 3 / min (= scc) is supplied by a gas introduction system connected to the gas introduction port 32.
m: Standard cc / min, the same applies hereinafter), silicon alkoxide 10 cm 3 /
min and germanium alkoxide 5 cm 3 / min as an organic metal gas are introduced into the vacuum vessel 30. Further, the pressure inside the vacuum vessel 30 is set to 10 Pa by a displacement adjusting valve provided at the gas exhaust port 34.
【0060】ここで、有機シリコン化合物ガスとして、
TEOS(Tetraethoxy Silane)やTMOS(Tetramet
hoxy Silane)等のシリコンアルコキシドが好適であ
る。また、有機金属ガスとして、ゲルマニウム(Ge)
の他、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(A
s)、ガリウム(Ga)、イオウ(S)、スズ(S
n)、及び亜鉛(Zn)等のアルコキシドも好適であ
る。また、これらのガスの種類や、有機シリコン化合物
ガス及び有機金属ガスの導入量比などは、基板12上に
形成されてコア層16となる光導波膜14に対して設定
されている屈折率値に応じて、適切に調整される。Here, as the organic silicon compound gas,
TEOS (Tetraethoxy Silane) and TMOS (Tetramet
Silicon alkoxides such as hoxy silane) are preferred. In addition, germanium (Ge) is used as the organic metal gas.
And titanium (Ti), phosphorus (P), boron (B), aluminum (Al), erbium (Er), arsenic (A)
s), gallium (Ga), sulfur (S), tin (S
Alkoxides such as n) and zinc (Zn) are also suitable. The types of these gases and the introduction ratio of the organosilicon compound gas and the organometallic gas are determined by the refractive index values set for the optical waveguide film 14 formed on the substrate 12 and serving as the core layer 16. It is adjusted appropriately according to.
【0061】続いて、屈折率調整用高周波電源44によ
り、例えば周波数400kHzで出力電力50W〜50
0W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1
3.56MHz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。Subsequently, the output power 50 W to 50 W at a frequency of 400 kHz, for example, is supplied by the high frequency power supply 44 for adjusting the refractive index.
A high-frequency power of 0 W is applied to the electrode plate 40, and a high-frequency power source 54 for plasma generation
A high frequency power of 3.55 MHz and an output power of 1000 W is applied to the coil 50, and this state is maintained for a predetermined time.
【0062】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内に供給されている酸素ガス、
有機シリコン化合物ガス、及び有機金属ガスが高温に加
熱されて電離し、プラズマ状態となる。When high frequency power is applied to the coil 50,
A high-frequency electromagnetic field is generated by the electromagnetic induction, and the high-frequency electromagnetic field is transmitted through the high-frequency introduction window 36, and a high-frequency electromagnetic field is also generated in the internal space of the vacuum vessel 30. And, the oxygen gas supplied into the vacuum vessel 30 by the high-frequency electromagnetic field,
The organosilicon compound gas and the organometallic gas are heated to a high temperature and ionized to be in a plasma state.
【0063】上記のようにして真空容器30内に発生す
るプラズマは、誘導結合高周波プラズマと呼ばれる。本
実施形態による光導波路装置の製造方法では、この誘導
結合高周波プラズマを利用して、基板12上への光導波
膜の堆積を行う。すなわち、プラズマ状態となった酸素
ガス、有機シリコン化合物ガス、及び有機金属ガスが真
空容器30内で反応する。そして、図5(a)に示すよ
うに、有機金属ガスに含まれる金属元素(ゲルマニウム
アルコキシドであればGe)がドープされたシリコン酸
化物からなる光導波膜14が、基板12上に堆積され
る。ここで、光導波膜14の具体的な成膜条件は、得ら
れる光導波膜14のエッチングレートが5000Å/m
in以下となるように設定される。The plasma generated in the vacuum chamber 30 as described above is called inductively coupled high frequency plasma. In the method of manufacturing the optical waveguide device according to the present embodiment, the optical waveguide film is deposited on the substrate 12 using the inductively coupled high-frequency plasma. That is, the oxygen gas, the organosilicon compound gas, and the organometallic gas in the plasma state react in the vacuum vessel 30. Then, as shown in FIG. 5A, an optical waveguide film 14 made of silicon oxide doped with a metal element (Ge in the case of germanium alkoxide) contained in the organometallic gas is deposited on the substrate 12. . Here, the specific film forming conditions of the optical waveguide film 14 are such that the etching rate of the obtained optical waveguide film 14 is 5000 ° / m.
In is set to be less than or equal to in.
【0064】所定の屈折率及び厚みを有する光導波膜1
4が基板12上に形成されたら、屈折率調整用高周波電
源44及びプラズマ発生用高周波電源54それぞれの出
力を停止するとともに、ガス導入口32及びガス排気口
34それぞれを閉じる。さらに、冷却剤循環パイプ46
による冷却剤の循環も停止して、光導波膜14が表面上
に形成された基板12を真空容器30から取り出す。以
上によって、光導波膜形成工程を終了する。Optical waveguide film 1 having predetermined refractive index and thickness
When the substrate 4 is formed on the substrate 12, the output of the high-frequency power source 44 for adjusting the refractive index and the high-frequency power source 54 for generating plasma are stopped, and the gas inlet 32 and the gas outlet 34 are closed. Further, the coolant circulation pipe 46
Is stopped, and the substrate 12 on which the optical waveguide film 14 is formed is taken out of the vacuum container 30. Thus, the optical waveguide film forming step is completed.
【0065】続いて、コア層形成工程を行い、光導波膜
14を所定の導波路パターンによってパターニングし
て、コア層16を形成する(図5(b)及び(c)参
照)。光導波膜14が形成された基板12の表面全体に
レジストを塗布し、製造しようとする光導波路装置1に
おける光回路の導波路パターンに対応する所定パターン
を有するマスク20を用いて、フォトリソグラフィによ
り導波路パターンを露光・転写する(図5(b))。そ
して、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、光導波路を構成するコア層16を形
成する(図5(c))。以上によって、コア層形成工程
を終了する。Subsequently, a core layer forming step is performed, and the optical waveguide film 14 is patterned by a predetermined waveguide pattern to form a core layer 16 (see FIGS. 5B and 5C). A resist is applied to the entire surface of the substrate 12 on which the optical waveguide film 14 is formed, and photolithography is performed by using a mask 20 having a predetermined pattern corresponding to a waveguide pattern of an optical circuit in the optical waveguide device 1 to be manufactured. The waveguide pattern is exposed and transferred (FIG. 5B). Then, by performing dry etching using the obtained resist pattern as a mask, unnecessary portions of the optical waveguide film 14 are removed, and the core layer 16 constituting the optical waveguide is formed (FIG. 5C). Thus, the core layer forming step is completed.
【0066】続いて、クラッド層形成工程を行い、基板
12上に、基板12及びコア層16を覆うクラッド層1
8を形成する(図5(d)参照)。このクラッド層形成
工程は、上記した光導波膜形成工程と同様の工程によっ
て行われる。ただし、コア層16及びクラッド層18の
組成の違いにより、真空容器30内に供給されるガスな
どの成膜条件が異なっている。Subsequently, a cladding layer forming step is performed, and the cladding layer 1 covering the substrate 12 and the core layer 16 is formed on the substrate 12.
8 (see FIG. 5D). This cladding layer forming step is performed by the same step as the above-described optical waveguide film forming step. However, depending on the composition of the core layer 16 and the cladding layer 18, the film forming conditions such as the gas supplied into the vacuum vessel 30 are different.
【0067】まず、図4に示した製造装置において、真
空容器30内の電極板40の上に、コア層16が形成さ
れた基板12を載置する。そして、真空容器30を密閉
し、冷却剤循環パイプ46により冷却剤を循環させて、
電極板40を200℃以下に維持すべく冷却するととも
に、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10-5Pa以下とする。First, in the manufacturing apparatus shown in FIG. 4, the substrate 12 on which the core layer 16 is formed is placed on the electrode plate 40 in the vacuum vessel 30. Then, the vacuum vessel 30 is sealed, and the coolant is circulated through the coolant circulation pipe 46.
The electrode plate 40 is cooled to maintain the temperature at 200 ° C. or less, and the inside of the vacuum vessel 30 is evacuated to 10 -5 Pa or less by a vacuum pump connected to the gas exhaust port 34.
【0068】次に、ガス導入口32に接続されたガス導
入系により、酸素ガス100cm3/min、及び有機
シリコン化合物ガスとしてシリコンアルコキシド10c
m3/min、の各ガスを真空容器30内に導入する。
また、ガス排気口34に設けられた排気量調整バルブに
より、真空容器30内の圧力を10Paとする。Next, an oxygen gas 100 cm 3 / min and a silicon alkoxide 10c as an organic silicon compound gas are supplied by a gas introduction system connected to the gas introduction port 32.
Each gas of m 3 / min is introduced into the vacuum vessel 30.
Further, the pressure inside the vacuum vessel 30 is set to 10 Pa by a displacement adjusting valve provided at the gas exhaust port 34.
【0069】続いて、屈折率調整用高周波電源44によ
り、例えば周波数400kHzで出力電力50W〜60
0W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1
3.56MHz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。Subsequently, the output power 50 W to 60 W at a frequency of 400 kHz, for example, is supplied by the high frequency power supply 44 for adjusting the refractive index.
A high-frequency power of 0 W is applied to the electrode plate 40, and a high-frequency power source 54 for plasma generation
A high frequency power of 3.55 MHz and an output power of 1000 W is applied to the coil 50, and this state is maintained for a predetermined time.
【0070】コイル50に高周波電力が印加されて、真
空容器30内に高周波電磁場を生じると、真空容器30
内に供給されている酸素ガス、及び有機シリコン化合物
ガスが高温に加熱されて電離し、誘導結合高周波プラズ
マ状態となる。そして、プラズマ状態となった酸素ガ
ス、及び有機シリコン化合物ガスが真空容器30内で反
応し、図5(d)に示すように、シリコン酸化物からな
りコア層16よりも低い屈折率を有するクラッド層18
が、基板12上に基板12及びコア層16を覆うように
堆積される。ここで、クラッド層18の具体的な成膜条
件は、得られるクラッド層18のエッチングレートが5
000Å/min以下となるように設定される。When high-frequency electric power is applied to the coil 50 to generate a high-frequency electromagnetic field in the vacuum vessel 30, the vacuum vessel 30
The oxygen gas and the organic silicon compound gas supplied into the inside are heated to a high temperature and ionized, and the state becomes an inductively coupled high frequency plasma state. Then, the oxygen gas and the organosilicon compound gas in the plasma state react in the vacuum vessel 30, and as shown in FIG. 5D, a clad made of silicon oxide and having a lower refractive index than the core layer 16. Layer 18
Is deposited on the substrate 12 so as to cover the substrate 12 and the core layer 16. Here, the specific film forming conditions for the clad layer 18 are such that the etching rate of the obtained clad layer 18 is 5.
It is set so as to be 000 ° / min or less.
【0071】所定の屈折率及び厚みを有するクラッド層
18が基板12及びコア層16上に形成されたら、屈折
率調整用高周波電源44及びプラズマ発生用高周波電源
54それぞれの出力を停止するとともに、ガス導入口3
2及びガス排気口34それぞれを閉じる。さらに、冷却
剤循環パイプ46による冷却剤の循環も停止して、コア
層16及びクラッド層18が表面上に形成された基板1
2を真空容器30から取り出す。以上によって、クラッ
ド層形成工程を終了する。When the clad layer 18 having a predetermined refractive index and a predetermined thickness is formed on the substrate 12 and the core layer 16, the output of the high-frequency power supply 44 for adjusting the refractive index and the high-frequency power supply 54 for generating plasma are stopped, and the gas is stopped. Inlet 3
2 and the gas exhaust port 34 are closed. Further, the circulation of the coolant by the coolant circulation pipe 46 is also stopped, and the substrate 1 on which the core layer 16 and the clad layer 18 are formed on the surface is also provided.
2 is taken out of the vacuum container 30. Thus, the cladding layer forming step is completed.
【0072】コア層16及びクラッド層18の形成を終
了したら、続いて、熱処理工程を行い、基板12と、基
板12上に形成されたコア層16及びクラッド層18と
に対して熱処理を実行する。この熱処理は、光導波路装
置1での光回路を構成している平面光導波路の光学特性
の調整または好適化などの目的で行われるものであり、
石英基板などの基板12の軟化点温度よりも低い所定の
加熱温度で行われる。After the formation of the core layer 16 and the clad layer 18 is completed, a heat treatment step is subsequently performed to perform a heat treatment on the substrate 12 and the core layer 16 and the clad layer 18 formed on the substrate 12. . This heat treatment is performed for the purpose of adjusting or optimizing the optical characteristics of the planar optical waveguide constituting the optical circuit in the optical waveguide device 1, and the like.
The heating is performed at a predetermined heating temperature lower than the softening point temperature of the substrate 12 such as a quartz substrate.
【0073】基板12の軟化点温度よりも低く、かつ充
分な光学特性の調整効果が得られる好適な加熱温度とし
ては、600℃〜1200℃の温度範囲内の加熱温度と
することが好ましい。あるいはさらに、700〜100
0℃の温度範囲内の加熱温度とすることが好ましい。設
定された加熱温度で所定時間、光導波路装置1に対して
熱処理を行って、熱処理工程が終了したら、光導波路装
置1の製造の全工程を終了する。As a suitable heating temperature lower than the softening point temperature of the substrate 12 and attaining a sufficient effect of adjusting the optical characteristics, a heating temperature in a temperature range of 600 ° C. to 1200 ° C. is preferable. Alternatively, 700 to 100
Preferably, the heating temperature is within a temperature range of 0 ° C. The heat treatment is performed on the optical waveguide device 1 for a predetermined time at the set heating temperature, and when the heat treatment process is completed, all the processes of manufacturing the optical waveguide device 1 are completed.
【0074】このICP−CVD法を用いた製造方法に
よれば、上述したエッチングレート(緻密さ)の数値条
件を満たすように各層を形成して、熱処理工程後におけ
る光導波路装置での反りの発生を充分に抑制することが
できる。すなわち、熱処理工程前に、充分に緻密でエッ
チングレートが小さいコア層及びクラッド層を基板上に
形成することが可能である。また、熱処理工程について
は、各層をガラス化するための高温での熱処理が不要で
あり、上記したように基板の軟化点温度よりも低い加熱
温度での熱処理とすることができる。According to the manufacturing method using this ICP-CVD method, each layer is formed so as to satisfy the above numerical conditions of the etching rate (density), and the occurrence of warpage in the optical waveguide device after the heat treatment step is performed. Can be sufficiently suppressed. That is, it is possible to form a sufficiently dense core layer and a low cladding layer on the substrate before the heat treatment step. In the heat treatment step, heat treatment at a high temperature for vitrifying each layer is unnecessary, and heat treatment at a heating temperature lower than the softening point temperature of the substrate can be performed as described above.
【0075】また、各層のエッチングレートは金属元素
などをドープすることによって通常は小さくなる。一
方、純SiO2の層では、そのエッチングレートが大き
くなりやすい。これに対して、上記した実施形態では純
SiO2からなるクラッド層18を形成しているが、I
CP−CVD法によれば、このような純SiO2の層で
あっても、充分に緻密な層として形成することが可能で
ある。The etching rate of each layer is usually reduced by doping a metal element or the like. On the other hand, in a layer of pure SiO 2 , the etching rate tends to increase. In contrast, in the above-described embodiment, the cladding layer 18 made of pure SiO 2 is formed.
According to the CP-CVD method, even such a layer of pure SiO 2 can be formed as a sufficiently dense layer.
【0076】上記した実施形態による光導波路装置及び
その製造方法の具体的な一実施例について説明する。な
お、以下の実施例においては、ダイキン工業製のバッフ
ァードフッ酸110Uを、エッチングレート評価用のエ
ッチング液として用いるとともに、温度がほぼ20℃
(室温)下でそれぞれエッチングレートの評価を行っ
た。用いたバッファードフッ酸の具体的な組成は、検査
値で、フッ化水素が質量比で4.81%、フッ化アンモ
ニウムが質量比で35.6%であった。A specific example of the optical waveguide device and the method for manufacturing the same according to the above embodiment will be described. In the following examples, 110 U of buffered hydrofluoric acid manufactured by Daikin Industries, Ltd. was used as an etching solution for evaluating the etching rate, and the temperature was set to approximately 20 ° C.
Each of the etching rates was evaluated under (room temperature). The specific composition of the buffered hydrofluoric acid used was a test value, where hydrogen fluoride was 4.81% by mass ratio and ammonium fluoride was 35.6% by mass ratio.
【0077】まず、エッチングレートが700Å/mi
nの石英基板を基板12として用意し、上述したICP
−CVD法によって、GeO2がドープされたSiO2か
らなる光導波膜14を、基板12上に厚さ6μmで堆積
した。形成された光導波膜14のバッファードフッ酸に
よるエッチングレートは、700〜1700Å/min
であった。続いて、フォトリソグラフィ、及びドライエ
ッチングなどの通常の微細加工技術を用いて光導波膜1
4をパターニングし、入出力ポートの間隔(ピッチ)が
250μmとなるAWGの導波路パターン(図3(b)
参照)からなるコア層16を形成した。First, the etching rate is 700 ° / mi
A quartz substrate of n is prepared as the substrate 12, and the above-described ICP
An optical waveguide film 14 made of SiO 2 doped with GeO 2 was deposited on the substrate 12 to a thickness of 6 μm by a CVD method. The etching rate of the formed optical waveguide film 14 with buffered hydrofluoric acid is 700 to 1700 ° / min.
Met. Subsequently, the optical waveguide film 1 is formed using ordinary fine processing techniques such as photolithography and dry etching.
4 is patterned, and an AWG waveguide pattern in which the interval (pitch) between input / output ports is 250 μm (FIG. 3B)
The core layer 16 was formed.
【0078】次に、ICP−CVD法によって、純Si
O2からなるクラッド層18を、基板12上に基板12
及びコア層16を覆うように厚さ20μmで堆積した。
形成されたクラッド層18のバッファードフッ酸による
エッチングレートは、1000〜2000Å/minで
あった。そして、基板12上にコア層16及びクラッド
層18が形成された光導波路装置1に対して、酸素雰囲
気中で800℃、6時間の熱処理(アニール処理)を行
った。Next, pure Si is deposited by ICP-CVD.
A cladding layer 18 made of O 2 is
And a thickness of 20 μm to cover the core layer 16.
The etching rate of the formed cladding layer 18 with buffered hydrofluoric acid was 1000 to 2000 ° / min. Then, the optical waveguide device 1 in which the core layer 16 and the clad layer 18 were formed on the substrate 12 was subjected to a heat treatment (annealing treatment) at 800 ° C. for 6 hours in an oxygen atmosphere.
【0079】熱処理実行後、光導波路装置1の基板12
に発生した反りを調べたところ、基板12は、コア層1
6が収縮する方向に反っていたが、その反り量は、基板
12上で10cmの範囲に対して、1μm以下と小さか
った。また、AWGの光回路における各入出力ポートの
間隔は、設計された間隔250μmに対して、−0.1
μmの範囲内に収まっていた。After the heat treatment, the substrate 12 of the optical waveguide device 1
Inspection of the warpage of the core layer 1
6 was warped in the shrinking direction, but the amount of warpage was as small as 1 μm or less in a range of 10 cm on the substrate 12. The distance between the input and output ports in the optical circuit of the AWG is -0.1 with respect to the designed distance of 250 μm.
It was within the range of μm.
【0080】さらに光導波路装置1の反りによって発生
する光導波路内での応力について、AWGの光学特性の
うち、応力に起因する屈折率の異方性の影響を受ける偏
波依存性損失(PDL)を調べたところ、得られたPD
Lは0.2dB以下であり、従来に比べて充分に小さい
PDL値となった。Further, regarding the stress in the optical waveguide caused by the warpage of the optical waveguide device 1, the polarization dependent loss (PDL) which is affected by the anisotropy of the refractive index caused by the stress among the optical characteristics of the AWG. Was examined, the obtained PD
L was 0.2 dB or less, which was a sufficiently small PDL value as compared with the conventional case.
【0081】本発明による光導波路装置及びその製造方
法は、上記した実施形態及び実施例に限られず、様々な
変形が可能である。例えば、光導波路装置の製造方法に
ついては、上記したものに限らず、充分に緻密な層を形
成可能であれば、他の製造方法を用いても良い。また、
各層のエッチングレートの下限については、用いられる
基板のエッチングレートなどの条件から、500Å/m
in以上とすることが好ましい。The optical waveguide device and the method of manufacturing the same according to the present invention are not limited to the above embodiments and examples, and various modifications are possible. For example, the method of manufacturing the optical waveguide device is not limited to the method described above, and another manufacturing method may be used as long as a sufficiently dense layer can be formed. Also,
The lower limit of the etching rate of each layer is set to 500 ° / m from the conditions such as the etching rate of the substrate used.
It is preferable to be in or more.
【0082】また、光導波路装置の構成については、上
記の実施形態では、基板上にコア層及びオーバクラッド
層が積層された構造の光導波路装置について説明してい
る。これに対して、基板上にアンダークラッド層、コア
層、及びオーバクラッド層が積層された構造の場合で
も、アンダークラッド層に対してオーバクラッド層と同
様の条件を付して、上記した光導波路装置の構成及び製
造方法を適用することが可能である。また、基板として
は石英基板に限らず、シリコン基板などの他の基板を用
いても良い。Further, with respect to the configuration of the optical waveguide device, the above embodiment has described the optical waveguide device having a structure in which the core layer and the over cladding layer are laminated on the substrate. On the other hand, even in the case of the structure in which the under cladding layer, the core layer, and the over cladding layer are laminated on the substrate, the same conditions as those of the over cladding layer are applied to the under cladding layer, and the above-described optical waveguide is formed. It is possible to apply the configuration of the device and the manufacturing method. Further, the substrate is not limited to the quartz substrate, and another substrate such as a silicon substrate may be used.
【0083】[0083]
【発明の効果】本発明による光導波路装置及びその製造
方法は、以上詳細に説明したように、次のような効果を
得る。すなわち、光導波路装置を構成している各層(基
板、コア層、及びクラッド層)の緻密さを、バッファー
ドフッ酸を用いた温度20℃でのエッチングレートで評
価するとともに、各層のエッチングレート(緻密さ)に
対して、それぞれ5000Å/min以下との数値条件
を付する光導波路装置及びその製造方法によれば、熱処
理時の各層での収縮・膨張量の違いが低減される。した
がって、製造工程において熱処理が行われた場合でも、
光導波路装置での反りの発生が抑制されて、良好な光学
特性を有する光導波路及び光回路が実現される。The optical waveguide device and the method of manufacturing the same according to the present invention have the following effects as described in detail above. That is, the density of each layer (substrate, core layer, and cladding layer) constituting the optical waveguide device is evaluated by an etching rate at a temperature of 20 ° C. using buffered hydrofluoric acid, and the etching rate of each layer ( According to the optical waveguide device and the method of manufacturing the optical waveguide device, each of which has a numerical condition of 5000 ° / min or less with respect to (density), the difference in the amount of contraction / expansion between the layers during the heat treatment is reduced. Therefore, even if heat treatment is performed in the manufacturing process,
The occurrence of warpage in the optical waveguide device is suppressed, and an optical waveguide and an optical circuit having good optical characteristics are realized.
【図1】光導波路装置の一実施形態における平面光導波
路の構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a planar optical waveguide in an embodiment of an optical waveguide device.
【図2】バッファードフッ酸を用いたクラッド層のエッ
チングレートと、熱処理後にクラッド層にかかる応力と
の相関を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a correlation between an etching rate of a clad layer using buffered hydrofluoric acid and a stress applied to the clad layer after heat treatment.
【図3】(a)マッハツェンダ型光回路、及び(b)導
波路回折格子型光回路をそれぞれ備える光導波路装置の
構成を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a configuration of an optical waveguide device including (a) a Mach-Zehnder type optical circuit and (b) a waveguide diffraction grating type optical circuit.
【図4】ICP−CVD法による光導波路装置の製造方
法に用いられる製造装置を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a manufacturing apparatus used in a method of manufacturing an optical waveguide device by an ICP-CVD method.
【図5】光導波路装置の製造方法の一実施形態を概略的
に示す工程図である。FIG. 5 is a process chart schematically showing one embodiment of a method for manufacturing an optical waveguide device.
1…光導波路装置、12…基板、14…光導波膜、16
…コア層、18…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、42…整合回路、44…
屈折率調整用高周波電源、46…冷却剤循環パイプ、5
0…コイル、52…整合回路、54…プラズマ発生用高
周波電源。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical waveguide device, 12 ... Substrate, 14 ... Optical waveguide film, 16
... Core layer, 18 ... Clad layer, 20 ... Mask, 30 ... Vacuum container, 32 ... Gas inlet, 34 ... Gas exhaust, 36 ...
High frequency introduction window, 40: electrode plate, 42: matching circuit, 44:
High frequency power supply for adjusting refractive index, 46 ... coolant circulation pipe, 5
0: coil, 52: matching circuit, 54: high frequency power supply for plasma generation.
フロントページの続き (72)発明者 小山 健二 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 Fターム(参考) 2H047 KA04 KB04 PA24 TA00 TA21Continued on the front page (72) Inventor Kenji Koyama 1-chome, Taya-cho, Sakae-ku, Yokohama-shi, Kanagawa F-term (reference) in Yokohama Works, Sumitomo Electric Industries, Ltd. 2H047 KA04 KB04 PA24 TA00 TA21
Claims (5)
光導波路を構成するコア層と、 前記基板上に前記基板及び前記コア層を覆うように形成
され、前記コア層よりも低い屈折率を有するクラッド層
と、を備えるとともに、 質量比で略5%のフッ化水素と、質量比で略35%のフ
ッ化アンモニウムとを含むバッファードフッ酸を用いた
温度20℃でのエッチングレートによって各層の緻密さ
を評価したときに、前記基板、前記コア層、及び前記ク
ラッド層の前記エッチングレートが、それぞれ5000
Å/min以下であることを特徴とする光導波路装置。1. A substrate, formed on the substrate by a predetermined waveguide pattern,
A core layer forming an optical waveguide; and a clad layer formed on the substrate so as to cover the substrate and the core layer, and having a lower refractive index than the core layer, and having a mass ratio of about 5%. When the densities of the respective layers were evaluated by an etching rate at a temperature of 20 ° C. using buffered hydrofluoric acid containing hydrogen fluoride of about 35% by mass and ammonium fluoride, the substrate and the core layer , And the etching rate of the cladding layer is 5000
光 / min or less.
向性結合器を有して構成されるとともに、前記基板、前
記コア層、及び前記クラッド層の前記エッチングレート
が、それぞれ2000Å/min以下であることを特徴
とする請求項1記載の光導波路装置。2. The waveguide pattern of the core layer includes a directional coupler, and the etching rates of the substrate, the core layer, and the cladding layer are each 2000 Å / min or less. 2. The optical waveguide device according to claim 1, wherein
数のチャネル導波路からなるアレイ導波路を有して構成
されるとともに、前記基板、前記コア層、及び前記クラ
ッド層の前記エッチングレートが、それぞれ1000Å
/min以下であることを特徴とする請求項1記載の光
導波路装置。3. The waveguide pattern of the core layer includes an arrayed waveguide composed of a plurality of channel waveguides, and the etching rate of the substrate, the core layer, and the cladding layer is set to be equal to or smaller than that of the core layer. , Each 1000Å
2. The optical waveguide device according to claim 1, wherein the ratio is not more than / min.
で略35%のフッ化アンモニウムとを含むバッファード
フッ酸を用いた温度20℃でのエッチングレートによっ
て各層の緻密さを評価したときに、前記エッチングレー
トが5000Å/min以下である基板を用意するとと
もに、前記基板が置かれた真空容器内に酸素ガス、有機
シリコン化合物ガス、及び有機金属ガスを導入し、前記
真空容器内で前記酸素ガス、前記有機シリコン化合物ガ
ス、及び前記有機金属ガスを誘導結合高周波プラズマ状
態として反応させることによって、前記エッチングレー
トが5000Å/min以下で、前記有機金属ガスに含
まれる金属元素がドープされたシリコン酸化物からなる
光導波膜を、前記基板上に形成する光導波膜形成工程
と、 前記基板上に形成された前記光導波膜を所定の導波路パ
ターンによってパターニングして、光導波路を構成する
コア層を形成するコア層形成工程と、 前記コア層が形成された前記基板が置かれた前記真空容
器内に酸素ガス、及び有機シリコン化合物ガスを導入
し、前記真空容器内で前記酸素ガス、及び前記有機シリ
コン化合物ガスを誘導結合高周波プラズマ状態として反
応させることによって、前記エッチングレートが500
0Å/min以下で、シリコン酸化物からなり前記コア
層よりも低い屈折率を有するクラッド層を、前記基板上
に前記基板及び前記コア層を覆うように形成するクラッ
ド層形成工程と、 前記基板と、前記基板上に形成された前記コア層及び前
記クラッド層とに対して、所定の加熱温度で熱処理を行
う熱処理工程とを備えることを特徴とする光導波路装置
の製造方法。4. The density of each layer is adjusted by an etching rate at a temperature of 20 ° C. using buffered hydrofluoric acid containing approximately 5% by mass of hydrogen fluoride and approximately 35% by mass of ammonium fluoride by mass. At the time of evaluation, a substrate having the etching rate of 5000 ° / min or less was prepared, and an oxygen gas, an organosilicon compound gas, and an organometallic gas were introduced into a vacuum vessel in which the substrate was placed. By reacting the oxygen gas, the organosilicon compound gas, and the organometallic gas in an inductively coupled high-frequency plasma state in the inside, the metal element contained in the organometallic gas is doped at an etching rate of 5000 ° / min or less. Forming an optical waveguide film made of silicon oxide on the substrate, and forming the optical waveguide film on the substrate. Patterning the formed optical waveguide film with a predetermined waveguide pattern to form a core layer forming an optical waveguide; and forming the core layer on the substrate in which the substrate is placed. By introducing an oxygen gas and an organic silicon compound gas into the vacuum vessel and causing the oxygen gas and the organic silicon compound gas to react in an inductively coupled high-frequency plasma state in the vacuum vessel, whereby the etching rate becomes 500.
A cladding layer forming step of forming a cladding layer made of silicon oxide and having a lower refractive index than the core layer at 0 ° / min or less on the substrate so as to cover the substrate and the core layer; And performing a heat treatment at a predetermined heating temperature on the core layer and the clad layer formed on the substrate.
を600℃以上1200℃以下の温度範囲内として前記
熱処理を行うことを特徴とする請求項4記載の光導波路
装置の製造方法。5. The method of manufacturing an optical waveguide device according to claim 4, wherein in the heat treatment step, the heat treatment is performed with the heating temperature being in a temperature range of not less than 600 ° C. and not more than 1200 ° C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000385581A JP2002189140A (en) | 2000-12-19 | 2000-12-19 | Optical waveguide device and method of manufacturing the same |
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| JP2000385581A JP2002189140A (en) | 2000-12-19 | 2000-12-19 | Optical waveguide device and method of manufacturing the same |
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| JP2002189140A true JP2002189140A (en) | 2002-07-05 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7974502B2 (en) | 2002-11-06 | 2011-07-05 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical module and optical switch |
-
2000
- 2000-12-19 JP JP2000385581A patent/JP2002189140A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7974502B2 (en) | 2002-11-06 | 2011-07-05 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical module and optical switch |
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