JP2000227525A - Optical waveguide film forming apparatus and optical waveguide film forming method - Google Patents
Optical waveguide film forming apparatus and optical waveguide film forming methodInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光導波路の成膜プロセスに用いるガスを反応
室に安定して供給できるような配管系を備えた光導波路
成膜装置を提供する。
【解決手段】 反応室１１に酸素を供給するための酸素
供給源１２と反応室１１とがメイン配管２０によってつ
ながれ、メイン配管２０を流れる大量のＯ2 ガスによっ
てメイン配管２０の内部に高速のメインストリームＳ１
が生じるようになっている。メイン配管２０の途中に分
岐管２２が接続されている。分岐管２２の接続部分４０
には、分岐管２２の開口部がメインストリームＳ１の流
れ方向に対し側方に開口して合流部４１を構成してい
る。この合流部４１において、高速のメインストリーム
Ｓ１が分岐管２２の開口部の前方を横切るように通過す
ることにより、分岐管２２の開口部付近に静圧低下が生
じ、その負圧によって分岐管２２の内部の第２のガスが
メインストリームＳ１中に引き込まれるように付勢され
る。
(57) [PROBLEMS] To provide an optical waveguide film forming apparatus provided with a piping system capable of stably supplying a gas used for an optical waveguide film forming process to a reaction chamber. And A reaction chamber 11 the oxygen supply 12 for supplying oxygen to a reaction chamber 11 is connected by the main pipe 20, the main pipe 20 inside the high-speed main by mass of O 2 gas flowing through the main pipe 20 Stream S1
Is caused. A branch pipe 22 is connected in the middle of the main pipe 20. Connection part 40 of branch pipe 22
, The opening of the branch pipe 22 opens sideward with respect to the flow direction of the main stream S1 to form a junction 41. At the junction 41, the high-speed main stream S1 passes across the front of the opening of the branch pipe 22 so that a static pressure drop occurs near the opening of the branch pipe 22, and the negative pressure causes the negative pressure to decrease. Is energized to be drawn into the main stream S1.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、光通信等に使わ
れる光導波路の成膜装置と成膜方法に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method for an optical waveguide used for optical communication and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光通信などの分野に利用される光導波路
は、光が導波するコア層と、その周りを覆うクラッド層
などによって構成される。コア層は、クラッド層の屈折
率よりもやや高めの屈折率とすることにより導波路とし
て成立する。この場合、コア層の屈折率を高めるための
元素（ドープ剤）として、Ｇｅ，Ｔｉなどが知られてい
る。2. Description of the Related Art An optical waveguide used in the field of optical communication and the like is composed of a core layer through which light is guided, a cladding layer surrounding the core layer, and the like. The core layer is formed as a waveguide by setting the refractive index slightly higher than the refractive index of the cladding layer. In this case, Ge, Ti, and the like are known as elements (doping agents) for increasing the refractive index of the core layer.
【０００３】コア層の屈折率を制御する手段として、代
表的なものに常圧ＣＶＤ等におけるバブリング法があげ
られる。バブリング法は図９に模式的に示すように、ド
ープ剤としてのＧｅ液を収容したタンク１内にＮ2 等の
キャリアガスを流量制御装置２を介して導入し、キャリ
アガスによってＧｅ成分を反応室に運び、コア層を構成
するＳｉＯ2 膜にＧｅをドープする方法である。しかし
バブリング法では以下のような問題がある。As a typical means for controlling the refractive index of the core layer, there is a bubbling method in atmospheric pressure CVD or the like. In the bubbling method, as schematically shown in FIG. 9, a carrier gas such as N 2 is introduced into a tank 1 containing a Ge liquid as a doping agent via a flow rate control device 2, and the Ge component reacts with the carrier gas. This is a method of carrying Ge into a chamber and doping the SiO 2 film constituting the core layer with Ge. However, the bubbling method has the following problems.
【０００４】（１）Ｇｅ液中のキャリアガスの泡によっ
てＧｅ成分を取り出すため、泡がＧｅ液を通過する距離
Ｈ（すなわちＧｅ液面の高さ）にＧｅドープ量が依存す
る。このためＧｅ液面の高さが下がるとＧｅドープ量が
変化してしまう。これを防ぐにはＧｅ液面の高さを常に
一定に保つようなＧｅ供給装置を用いるとか、キャリア
ガスの供給量を変化させるなどの特別な対策が必要とな
る。 （２）キャリアガスの泡という極めて不安定な状態のも
のにドープ量が依存しているため、ドープ量の制御に困
難を伴う。 （３）キャリアガスの量を制御することによってドープ
量を間接的に制御することになるため、正確なドープ量
を把握することが困難である。 （４）キャリアガス中に不純物が含まれているとＧｅ液
が劣化し、他の物質に変化してしまう。そうするとＧｅ
液の蒸気圧が変わってしまうため、キャリアガスを一定
に保っていてもドープ量が変化してしまう。(1) Since the Ge component is extracted by the bubbles of the carrier gas in the Ge liquid, the Ge doping amount depends on the distance H (that is, the height of the Ge liquid surface) through which the bubbles pass through the Ge liquid. For this reason, when the height of the Ge liquid level decreases, the Ge doping amount changes. To prevent this, a special measure such as using a Ge supply device that always keeps the Ge liquid level constant or changing the supply amount of the carrier gas is required. (2) Since the doping amount depends on a carrier gas bubble which is in an extremely unstable state, it is difficult to control the doping amount. (3) Since the doping amount is indirectly controlled by controlling the amount of the carrier gas, it is difficult to grasp an accurate doping amount. (4) If impurities are contained in the carrier gas, the Ge liquid is deteriorated and changes to another substance. Then Ge
Since the vapor pressure of the liquid changes, the doping amount changes even if the carrier gas is kept constant.
【０００５】これらの理由から、バブリング法では光導
波路の製造プロセスでの歩留まり悪化の原因になった
り、所望の導波路性能を発揮できないことがある。この
問題はドープ剤による屈折率制御のみにとどまらない。
例えばＳｉＯ2 膜のＳｉソースである材料がＴＥＯＳ
（Tetraethoxysilane ）のような液体である場合に、前
述のバブリング法によるガス化手段を用いると、ドープ
剤による屈折率制御の場合と同様の問題が生じる。[0005] For these reasons, the bubbling method may cause a decrease in yield in the manufacturing process of the optical waveguide, or may fail to exhibit desired waveguide performance. This problem is not limited to the refractive index control by the dopant.
For example, the material that is the Si source of the SiO 2 film is TEOS
In the case of using a liquid such as (Tetraethoxysilane), if the gasification means by the above-described bubbling method is used, the same problem as in the case of controlling the refractive index by using a dopant occurs.
【０００６】そこで本発明者らは、バブリング法による
問題点を解決するために蒸気圧法の適用を考えた。蒸気
圧法は図１０に模式的に示すように、恒温槽などに収容
されたＧｅタンク３内のＧｅ液を加熱し、その蒸気圧に
よって、流量制御装置４を介して所望量のＧｅガスを反
応室に押し出すようにしている。このような蒸気圧法に
よれば、Ｇｅ液の液面高さにドープ量が左右されること
がない。また、Ｇｅ液の蒸気を使う（キャリアガスを使
用しない）ため純度が高く、しかもＧｅガスそのものを
マスフローコントローラ等の流量制御装置４によって正
確に流量制御できるなどの利点がある。Therefore, the present inventors considered the application of the vapor pressure method in order to solve the problems caused by the bubbling method. In the vapor pressure method, as schematically shown in FIG. 10, a Ge liquid in a Ge tank 3 housed in a thermostat or the like is heated, and a desired amount of Ge gas is reacted via the flow rate control device 4 by the vapor pressure. I try to push it out of the room. According to such a vapor pressure method, the dope amount does not depend on the liquid level of the Ge liquid. In addition, since the vapor of the Ge liquid is used (the carrier gas is not used), there is an advantage that the purity is high and the flow rate of the Ge gas itself can be accurately controlled by the flow rate control device 4 such as a mass flow controller.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記蒸気
圧法は、Ｇｅ液の蒸気圧のみによってＧｅガスを反応室
に供給するため、蒸気圧が小さいと反応室へのＧｅ送り
出し力が小さく、Ｇｅタンク３から反応室までＧｅが安
定的に届かないことがある。特に、Ｇｅタンク３と反応
室とをつなぐＧｅ配管に多くの曲がりがあって流路抵抗
が大きい場合や、Ｇｅ配管と他のガス配管との合流部に
おいてＧｅ配管内の圧力上昇などによる抵抗によってＧ
ｅ液の蒸気圧が負けてしまうと、反応室へのＧｅ流量が
不安定となり、ドープ量を正確に制御することが困難と
なる。蒸気圧を高めるには蒸気圧の高いＧｅ液を使うと
か、加熱温度を高くするなどの対策が考えられるが、蒸
気圧の高い適当なＧｅ材料が無かったり、加熱温度を高
めることにより材料の劣化等が懸念されるなど、材料の
選択自由度が低いという問題がある。However, in the vapor pressure method, the Ge gas is supplied to the reaction chamber only by the vapor pressure of the Ge liquid. Therefore, when the vapor pressure is low, the Ge sending force to the reaction chamber is small, and the Ge tank 3 In some cases, Ge does not reach the reaction chamber stably. In particular, when the Ge pipe connecting the Ge tank 3 and the reaction chamber has many bends and the flow path resistance is large, or at the junction of the Ge pipe and another gas pipe, a resistance due to a pressure increase in the Ge pipe or the like causes. G
If the vapor pressure of the liquid e is lost, the flow rate of Ge into the reaction chamber becomes unstable, and it becomes difficult to accurately control the doping amount. In order to increase the vapor pressure, measures such as using a Ge liquid with a high vapor pressure or increasing the heating temperature are conceivable. However, there is no suitable Ge material with a high vapor pressure, or deterioration of the material by increasing the heating temperature. For example, there is a problem that the degree of freedom in selecting materials is low.
【０００８】従って本発明の目的は、蒸気圧法の長所を
いかすとともに蒸気圧法の欠点を補うことにより、所望
の液化ガスを反応室に安定して供給できるような成膜装
置を提供することにある。Accordingly, an object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of stably supplying a desired liquefied gas to a reaction chamber by utilizing the advantages of the vapor pressure method and compensating for the disadvantages of the vapor pressure method. .
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】前記目的を果たすための
本発明の光導波路成膜装置は、反応室に接続されるメイ
ン配管と、前記メイン配管に第１のガスを供給すること
によりメイン配管の内部に前記反応室に向かって高速で
通過するメインストリームを生じさせる第１のガス供給
源と、前記メイン配管の途中に接続される分岐管と、第
２のガスを発生しかつその蒸気圧によって第２のガスを
前記分岐管に送り出す第２のガス供給源とを有し、前記
メイン配管と前記分岐管との接続部分には、前記分岐管
を前記メインストリームの流れ方向に対し側方に開口さ
せ、前記メインストリームによって前記分岐管の開口部
付近に生じさせた静圧低下に基いて該開口部から第２の
ガスを前記メインストリーム中に引き込む合流部を構成
したことを特徴とする。In order to achieve the above object, an optical waveguide film forming apparatus according to the present invention comprises a main pipe connected to a reaction chamber, and a main pipe provided by supplying a first gas to the main pipe. A first gas supply source for generating a main stream passing at a high speed toward the reaction chamber, a branch pipe connected in the middle of the main pipe, a second gas generating and a vapor pressure A second gas supply source for sending out a second gas to the branch pipe by a connecting pipe between the main pipe and the branch pipe. And a merging section configured to draw a second gas into the main stream from the opening based on a decrease in static pressure generated near the opening of the branch pipe by the main stream. That.
【００１０】本発明においては、反応室と酸素供給源と
をつなぐメイン配管の内部に前記反応室に向かってＯ2
ガスを高速で通過させることにより、このメイン配管の
内部にＯ2 ガスのメインストリームを生じさせ、前記メ
イン配管の途中に設けた合流部において分岐管を前記メ
インストリームの流れ方向に対し側方に開口させ、前記
メインストリームによって前記分岐管の開口部付近に静
圧低下を生じさせ、その負圧により、前記開口部から第
２のガスをメインストリーム中に引き込むようにしてい
る。前記反応室は減圧チャンバ等の負圧雰囲気中で反応
を行なうものが適している。[0010] In the present invention, O 2 is introduced into the main pipe connecting the reaction chamber and the oxygen supply source toward the reaction chamber.
By passing the gas at a high speed, a main stream of O 2 gas is generated inside the main pipe, and a branch pipe is formed at a junction provided in the middle of the main pipe in a direction lateral to the flow direction of the main stream. The main stream causes a static pressure drop near the opening of the branch pipe, and the negative pressure causes the second gas to be drawn into the main stream from the opening. The reaction chamber suitably performs a reaction in a negative pressure atmosphere such as a decompression chamber.
【００１１】このような構成により、第２のガスを発生
するガス供給源の蒸気圧がそれほど高くなくても、すな
わち通常の蒸気圧法を用いていても、第２のガスは前記
合流部を介して反応室に向かって積極的に送りこまれ
る。このため、第２のガスの蒸気圧が配管系の流路抵抗
や他のガスの合流部での圧力上昇などに負けることがな
くなり、反応室において安定した成膜プロセスが進行す
るようになる。With such a configuration, even if the vapor pressure of the gas supply source for generating the second gas is not so high, that is, even if the ordinary vapor pressure method is used, the second gas passes through the junction. Positively sent to the reaction chamber. For this reason, the vapor pressure of the second gas does not lose against the flow path resistance of the piping system or the pressure increase at the junction of other gases, and a stable film forming process proceeds in the reaction chamber.
【００１２】この発明において、前記第１のガスは例え
ばＣＶＤ用反応室に用いる酸素であり、第２のガスがＧ
ｅを含むアルコキシド（alkoxide）または、Ｇｅを含む
液体ソースである。あるいは第２のガスがＳｉを含むア
ルコキシドまたは、Ｓｉを含む液体ソースである。In the present invention, the first gas is, for example, oxygen used in a CVD reaction chamber, and the second gas is G.
An alkoxide containing e or a liquid source containing Ge. Alternatively, the second gas is an alkoxide containing Si or a liquid source containing Si.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下に本発明の第１の実施形態に
ついて図１から図４を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【００１４】図１に示す光導波路製造用の成膜装置１０
は、ＳｉＯ2 膜を成膜するための反応室１１と、この反
応室１１に酸素（Ｏ2 ガス）を供給するための第１のガ
ス供給源として機能する酸素供給源１２と、ＳｉＯ2 膜
用材料の一例であるＴＥＯＳ（Tetraethoxysilane ：テ
トラエトキシシラン）を収容しそのガスを発生する材料
ガス供給源１３と、コア層の屈折率を高めるためのドー
プ剤の一例として用いるＧｅ液を貯留しそのガスを発生
する材料ガス供給源１４を備えている。A film forming apparatus 10 for manufacturing an optical waveguide shown in FIG.
It includes a reaction chamber 11 for forming the SiO 2 film, an oxygen supply source 12 which serves as a first gas supply source for supplying oxygen (O 2 gas) to the reaction chamber 11, SiO 2 film A material gas supply source 13 containing TEOS (Tetraethoxysilane: tetraethoxysilane), which is an example of a material for use, and generating the gas, and a Ge liquid used as an example of a dopant for increasing the refractive index of the core layer are stored and stored. A material gas supply source 14 for generating gas is provided.
【００１５】一方の材料ガス供給源１３に貯留される液
としては、Ｓｉ（シリコン）を含むアルコキシドあるい
はＳｉを含む液体ソースなどでもよく、他方の材料ガス
供給源１４に貯留されるＧｅ液は、Ｇｅを含むアルコキ
シドあるいはＧｅを含む液体ソースなどでもよい。他方
の材料ガス供給源１４は、この発明でいう第２のガス供
給源に相当し、そこから発生するガスが第２のガスに相
当する。The liquid stored in one material gas supply source 13 may be an alkoxide containing Si (silicon) or a liquid source containing Si, and the Ge liquid stored in the other material gas supply source 14 may be: An alkoxide containing Ge or a liquid source containing Ge may be used. The other material gas supply source 14 corresponds to the second gas supply source in the present invention, and the gas generated therefrom corresponds to the second gas.
【００１６】さらにこの成膜装置１０は、反応室１１と
酸素供給源１２をつなぐメイン配管２０と、一方の材料
ガス供給源１３と反応室１１をつなぐソース配管２１
と、他方の材料ガス供給源１４とメイン配管２０をつな
ぐ分岐管２２と、反応室１１の入口に連通する導入配管
２３などを備えている。Further, the film forming apparatus 10 includes a main pipe 20 connecting the reaction chamber 11 and the oxygen supply source 12, and a source pipe 21 connecting the one material gas supply source 13 and the reaction chamber 11.
And a branch pipe 22 connecting the other material gas supply source 14 and the main pipe 20, an introduction pipe 23 communicating with an inlet of the reaction chamber 11, and the like.
【００１７】材料ガス供給源１３，１４はそれぞれ恒温
槽２５，２６を備えて構成され、加熱されることなどに
より一定の温度に保つことができるようになっている。
また材料ガス供給源１３，１４の出口部に、それぞれ流
量計などを備えたマスフローコントローラ等の流量制御
装置２７，２８が設けられていて、供給するガスの量を
調整できるようになっている。酸素供給源１２の出口部
にも流量計などを備えた流量制御装置２９が設けられて
いる。The material gas supply sources 13 and 14 are provided with constant temperature baths 25 and 26, respectively, and can be maintained at a constant temperature by being heated.
At the outlets of the material gas supply sources 13 and 14, flow control devices 27 and 28, such as mass flow controllers, each having a flow meter or the like are provided so that the amount of supplied gas can be adjusted. A flow control device 29 provided with a flow meter and the like is also provided at the outlet of the oxygen supply source 12.
【００１８】反応室１１は、材料ガス供給源１３から供
給されるＴＥＯＳと、他方の材料ガス供給源１４から供
給されるＧｅ（ドープ剤）と、酸素供給源１２から供給
されるＯ2 ガスを用いて、例えばＣＶＤ法（Chemical V
apor Deposition ）などによって光導波路を構成するコ
ア層などのＳｉＯ2 膜を形成する。反応室１１の一例は
減圧チャンバ３０に収容され、例えばプラズマＣＶＤ等
のように大気圧よりも低い雰囲気中にて成膜プロセスを
行なうようになっている。The reaction chamber 11 receives TEOS supplied from the material gas supply source 13, Ge (dopant) supplied from the other material gas supply source 14, and O 2 gas supplied from the oxygen supply source 12. For example, a CVD method (Chemical V
An SiO 2 film such as a core layer constituting an optical waveguide is formed by apor deposition or the like. An example of the reaction chamber 11 is housed in a decompression chamber 30, and the film formation process is performed in an atmosphere lower than the atmospheric pressure, such as plasma CVD.
【００１９】分岐管２２は、メイン配管２０の途中の接
続部分４０においてメイン配管２０に接続されている。
図２に示すように接続部分４０は、メイン配管２０の一
部である実質的にストレートな流路のメインストリーム
流通部２０ａと、このメインストリーム流通部２０ａに
対しほぼ直角な方向に接続された分岐管２２の一部であ
る材料ガス流通部２２ａによって構成されている。The branch pipe 22 is connected to the main pipe 20 at a connection portion 40 in the middle of the main pipe 20.
As shown in FIG. 2, the connection portion 40 is connected to the main stream distribution portion 20a having a substantially straight flow path which is a part of the main pipe 20, and in a direction substantially perpendicular to the main stream distribution portion 20a. It is constituted by a material gas flowing part 22a which is a part of the branch pipe 22.
【００２０】上記接続部分４０において、分岐管２２の
材料ガス流通部２２ａはメインストリーム流通部２０ａ
の流れる方向（流線）に対して側方に開口し、その開口
部２２ｂ付近において合流部４１を構成している。この
ような接続部分４０を含むメイン配管２０とソース配管
２１と分岐管２２などによって成膜装置１０の配管系４
２が構成されている。In the connection section 40, the material gas flow section 22a of the branch pipe 22 is connected to the main stream flow section 20a.
Is opened laterally with respect to the flowing direction (streamline), and a junction 41 is formed near the opening 22b. The piping system 4 of the film forming apparatus 10 is formed by the main pipe 20, the source pipe 21, the branch pipe 22 and the like including the connection part 40.
2 are configured.
【００２１】次に、この実施形態の成膜装置１０の作用
について説明する。導波路コアの成膜プロセスにおいて
は、ＳｉソースであるＴＥＯＳと、屈折率制御のための
Ｇｅ（ドープ剤）と、大量のＯ2 ガスとを必要とする。
このため上記成膜装置１０では、酸素供給源１２から供
給されてくる大量のＯ2 ガスがメイン配管２０の内部を
高速で流れることにより、Ｏ2 ガスのメインストリーム
Ｓ１が生じる。Next, the operation of the film forming apparatus 10 of this embodiment will be described. In the film forming process of the waveguide core, TEOS as a Si source, Ge (doping agent) for controlling the refractive index, and a large amount of O 2 gas are required.
Therefore, in the film forming apparatus 10, a large amount of O 2 gas supplied from the oxygen supply source 12 flows inside the main pipe 20 at a high speed, thereby generating a main stream S1 of O 2 gas.
【００２２】一方の材料ガス供給源１３はＳｉを含むガ
スを発生し、流量制御装置２７とソース配管２１を介し
てＴＥＯＳを反応室１１に送り出す。他方の材料ガス供
給源１４は蒸気圧法によってＧｅを含むガスを発生し、
その蒸気圧により、Ｇｅのガスを流量制御装置２８と分
岐管２２を介して合流部４１に送り出す。One material gas supply source 13 generates a gas containing Si, and sends out TEOS to the reaction chamber 11 through the flow control device 27 and the source pipe 21. The other material gas supply source 14 generates a gas containing Ge by a vapor pressure method,
By the vapor pressure, Ge gas is sent to the junction 41 through the flow control device 28 and the branch pipe 22.
【００２３】材料ガス供給源１４から合流部４１に送り
出されてくるＧｅは、接続部分４０において、分岐管２
２の開口部２２ｂから出てゆくため、合流部４１付近に
Ｇｅの流れＳ２が生じる。メインストリームＳ１を形成
するＯ2 ガスの流量は、Ｇｅガスの流量の例えば数百倍
程度と大量である。Ge sent from the material gas supply source 14 to the junction 41 is connected to the branch pipe 2 at the connection portion 40.
2, the Ge flow S <b> 2 occurs near the junction 41. The flow rate of the O 2 gas forming the main stream S1 is as large as several hundred times the flow rate of the Ge gas, for example.
【００２４】こうしてメイン配管２０中の内部をＯ2 ガ
スが高速で流れることにより、合流部４１において、図
２に示すように分岐管２２の開口部２２ｂの前方を横切
るように高速のメインストリームＳ１が通過するため、
いわばベンチュリー効果により、分岐管２２の開口部２
２ｂ付近に静圧低下が生じ、その負圧により、開口部２
２ｂから出てくるＧｅ（第２のガス）の流れＳ２がさら
に付勢され、メインストリームＳ１中にＧｅ（第２のガ
ス）が強く引き込まれることになる。As described above, the O 2 gas flows through the inside of the main pipe 20 at high speed, so that the high-speed main stream S1 crosses the front of the opening 22b of the branch pipe 22 at the junction 41 as shown in FIG. Passes through,
By the Venturi effect, the opening 2 of the branch pipe 22 can be described.
2b, a static pressure drop occurs near the opening 2b.
The flow S2 of Ge (second gas) coming out of 2b is further energized, and Ge (second gas) is strongly drawn into the main stream S1.
【００２５】上記のように、メイン配管２０の内部に生
じるＯ2 ガスの大量でかつ強い流れ（メインストリーム
Ｓ１）を利用し、メインストリームＳ１中にＧｅガスの
流れＳ２を積極的に引き込むようにしたことにより、材
料ガス供給源１４からＧｅガス自体の蒸気圧によって押
し出されたＧｅを、メイン配管２０中のＯ2 ガスに十分
に混流させることが可能となる。As described above, a large and strong flow (main stream S1) of O 2 gas generated inside the main pipe 20 is used to actively draw the flow S2 of Ge gas into the main stream S1. By doing so, it is possible to sufficiently mix Ge pushed out from the material gas supply source 14 by the vapor pressure of the Ge gas itself with the O 2 gas in the main pipe 20.
【００２６】上記配管系４２を備えた成膜装置１０によ
って導波路の試作品を成膜し、導波路コア中のＧｅドー
プ量が安定か否かを判定するために、ドープ量と屈折率
との関係を測定した。その結果を図３に示す。図３にお
いて縦軸は比屈折率差（溶融石英の屈折率に対しドープ
した膜の屈折率がどの程度上昇したかを百分率で示した
もの）を示す。横軸はＧｅドープ量を示している。前記
成膜装置１０においては、例えばシリコン１モルに対し
Ｇｅを０〜０．３モル程度ドープするようにした。A prototype of a waveguide is formed by the film forming apparatus 10 having the piping system 42, and in order to determine whether the Ge doping amount in the waveguide core is stable, the doping amount and the refractive index are determined. Was measured. The result is shown in FIG. In FIG. 3, the vertical axis indicates the relative refractive index difference (how much the refractive index of the doped film has increased with respect to the refractive index of the fused silica, expressed as a percentage). The horizontal axis indicates the Ge doping amount. In the film forming apparatus 10, for example, about 0 to 0.3 mol of Ge is doped with respect to 1 mol of silicon.
【００２７】図３において、比屈折率差とＧｅドープ量
との関係がほぼ比例関係にあり、ドープ量が安定してい
ることがわかる。また、ドープした膜内の膜厚方向のＧ
ｅ濃度分布をＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザ）によ
って測定したところ、図４に示すような結果が得られ
た。この結果から、前記成膜装置１０によってドープさ
れたコア層はステップ型（膜内でＧｅの濃度がほぼ一
定）となり、光導波路として良好な結果が得られた。FIG. 3 shows that the relationship between the relative refractive index difference and the Ge doping amount is almost proportional to each other, indicating that the doping amount is stable. Also, G in the thickness direction in the doped film
When the e concentration distribution was measured by EPMA (X-ray microanalyzer), the result as shown in FIG. 4 was obtained. From these results, the core layer doped by the film forming apparatus 10 became a step type (the concentration of Ge was almost constant in the film), and a good result was obtained as an optical waveguide.
【００２８】これに対し図５は、従来の蒸気圧法（ベン
チュリー効果を用いない配管系）によって成膜した結果
である。単なる蒸気圧法だけでは膜内でのＧｅ濃度が不
均一であり、グレーデッドインデックス型となって安定
ドープされていないことが確認された。On the other hand, FIG. 5 shows the result of film formation by a conventional vapor pressure method (a piping system not using the Venturi effect). It was confirmed that the Ge concentration in the film was non-uniform by a simple vapor pressure method alone, and the film was graded index type and was not stably doped.
【００２９】なお分岐管２２の接続部分４０は、図６に
示す分岐管２２のように、メイン配管２０に対して後側
に９０°以内の角度θで傾けて接続してもよいし、ある
いは図７に示す接続部分４０のように、メイン配管２０
の内径よりも小さい内径のベンチュリー管に相当する内
面形状の継手部材５０を用いることによって、合流部４
１におけるメインストリームＳ１の流速を早めて前述の
ベンチュリー効果を高めるようにしてもよい。The connecting portion 40 of the branch pipe 22 may be connected to the main pipe 20 at an angle θ of 90 ° or less to the rear side, as in the branch pipe 22 shown in FIG. As shown in a connection portion 40 shown in FIG.
By using the joint member 50 having an inner surface shape corresponding to a Venturi tube having an inner diameter smaller than the inner diameter of the
1, the flow rate of the main stream S1 may be increased to enhance the Venturi effect.
【００３０】なお、前述のベンチュリー効果を適用でき
るのはメイン配管２０に対するＧｅドープ用の分岐管２
２の合流部４１に限ることはなく、例えば図８に示す配
管系６０のように、例えばＴＥＯＳ供給用の材料ガス供
給源１３とメイン配管２０とをつなぐ分岐管６１の接続
部分６２に適用することもできる。The above-mentioned Venturi effect can be applied only to the branch pipe 2 for Ge doping with respect to the main pipe 20.
The present invention is not limited to the joining section 41 of FIG. 2, but is applied to, for example, a connection portion 62 of a branch pipe 61 that connects the material gas supply source 13 for supplying TEOS and the main pipe 20 like a piping system 60 shown in FIG. You can also.
【００３１】図８はこの発明の第２の実施形態の成膜装
置１０を示している。この実施形態の成膜装置１０の配
管系６０も、前記実施形態と同様に反応室１１と酸素供
給源１２をつなぐメイン配管２０と、Ｇｅドープ用の材
料ガス供給源１４に接続される分岐管２２などを備えて
いる。Ｇｅドープ用の分岐管２２は、前記実施形態と同
様に、合流部４１において大量でかつ高速で流れるＯ2
ガスのメインストリームＳ１中にＧｅの流れＳ２を引き
込むことができるようにメイン配管２０の側面に開口し
ている。FIG. 8 shows a film forming apparatus 10 according to a second embodiment of the present invention. The piping system 60 of the film forming apparatus 10 of this embodiment also has a main pipe 20 connecting the reaction chamber 11 and the oxygen supply source 12 and a branch pipe connected to the Ge doping source gas supply source 14 as in the above embodiment. 22 and the like. The Ge doping branch pipe 22 is provided with a large amount of O 2 flowing at a high speed at the junction 41 as in the above-described embodiment.
An opening is provided on the side of the main pipe 20 so that the Ge flow S2 can be drawn into the gas main stream S1.
【００３２】ＴＥＯＳ用の材料ガス供給源１３に接続さ
れる分岐管６１は、メイン配管２０の途中の接続部分６
２においてメイン配管２０に接続されている。そしてこ
の接続部分６２において、前記メインストリームＳ１中
にＴＥＯＳの流れＳ３を引き込むことができるようにメ
イン配管２０の流線の側方に分岐管６１を開口させ、そ
の開口部付近に静圧低下を生じさせるようにしている。
従ってこの実施形態の場合、ＴＥＯＳ供給用の材料ガス
供給源１３と、Ｇｅドープ用の材料ガス供給源１４とが
第２のガス供給源に相当する。The branch pipe 61 connected to the source gas supply source 13 for TEOS is connected to the connection portion 6 in the middle of the main pipe 20.
2 is connected to the main pipe 20. At this connection portion 62, a branch pipe 61 is opened on the side of the streamline of the main pipe 20 so that the flow S3 of TEOS can be drawn into the main stream S1. To make it happen.
Therefore, in the case of this embodiment, the material gas supply source 13 for supplying TEOS and the material gas supply source 14 for doping with Ge correspond to the second gas supply source.
【００３３】一方の材料ガス供給源１３は蒸気圧法によ
ってＳｉを含むガスを発生し、その蒸気圧によってガス
をソース配管２１に送り出す。他方の材料ガス供給源１
４も蒸気圧法によってＧｅを含むガスを発生し、その蒸
気圧によってガスをソース配管２１に送り出す。The material gas supply source 13 generates a gas containing Si by a vapor pressure method, and sends out the gas to the source pipe 21 by the vapor pressure. Source gas source 1 on the other side
4 also generates a gas containing Ge by the vapor pressure method, and sends out the gas to the source pipe 21 by the vapor pressure.
【００３４】このような第２の実施形態は、大量のＯ2
ガスが流れるメイン配管２０中のメインストリームＳ１
に、Ｇｅドープ用の分岐管２２とＴＥＯＳ供給用の分岐
管６１を接続し、これら２種類の材料ガスの流れＳ２，
Ｓ３を各合流部４１，６３において同時にメイン配管２
０中に引き込むようにした。Such a second embodiment uses a large amount of O 2
Main stream S1 in main pipe 20 through which gas flows
Is connected to the branch pipe 22 for Ge doping and the branch pipe 61 for supplying TEOS, so that these two kinds of material gas flows S2,
S3 is simultaneously connected to the main pipes 2 at the respective merging sections 41 and 63.
It was made to retract into 0.
【００３５】このような配管系６０により、３種類のガ
ス（Ｏ2 ，ＴＥＯＳ，Ｇｅ）がメイン配管２０の内部に
おいて反応室１１に至る途中で十分ミキシングされ、安
定的な膜質が形成されるようになった。この結果、ＴＥ
ＯＳのドープ量で左右される成膜の速度（成膜レート）
を測定したことろ、安定導入できていることが確認でき
た。With such a piping system 60, three kinds of gases (O 2 , TEOS, Ge) are sufficiently mixed on the way to the reaction chamber 11 inside the main piping 20, so that a stable film quality is formed. Became. As a result, TE
Film forming speed (film forming rate) which depends on the amount of OS doping
Was measured, it was confirmed that stable introduction was possible.
【００３６】なお、この発明を実施するに当たって、配
管系を構成するメイン配管や分岐管あるいはその接続部
分の形状や構成、ガス供給源や反応室等の態様をはじめ
として、この発明の各構成要素をそれぞれ適宜に変形し
て実施できることは言うまでもない。In practicing the present invention, each component of the present invention, including the shape and configuration of the main pipe and branch pipe constituting the piping system and the connecting portions thereof, the gas supply source, the reaction chamber, and the like, is described. It is needless to say that the above can be appropriately modified and implemented.
【００３７】[0037]
【発明の効果】本発明の光導波路成膜装置と成膜方法に
よれば、第２のガスの蒸気圧が必要以上に高くなくて
も、第１のガスのメインストリームを利用して第２のガ
スを反応室まで安定的に供給することができる。本発明
を光導波路用の成膜装置のＧｅドープ配管に適用した場
合には、Ｇｅドープ量が安定なものになるため、所望の
安定的なコア層の屈折率制御を行なうことができる。ま
たＴＥＯＳ配管に適用した場合には、ＴＥＯＳ流量が安
定するため、成膜のレート（成膜速度）が安定し、その
結果、所望の高品質の膜厚が得られる。According to the optical waveguide film forming apparatus and the film forming method of the present invention, even if the vapor pressure of the second gas is not higher than necessary, the second gas can be used by utilizing the main stream of the first gas. Can be stably supplied to the reaction chamber. When the present invention is applied to a Ge-doped pipe of a film forming apparatus for an optical waveguide, the Ge doping amount becomes stable, so that a desired stable refractive index control of the core layer can be performed. Further, when applied to a TEOS pipe, the TEOS flow rate is stable, so that the film formation rate (film formation speed) is stable, and as a result, a desired high-quality film thickness can be obtained.
【００３８】しかも本発明によれば、複数種類のガスが
反応室に達する前にガスどうしのミキシングが十分にな
されるため、成膜された膜質がさらに安定することにな
る。そしてこれらのことにより、例えば光導波路のコア
層などの屈折率制御を高精度に行なうことができ、再現
性に優れ、かつ、歩留まりの良い光導波路製造が可能と
なる。Further, according to the present invention, before the plural kinds of gases reach the reaction chamber, the gases are sufficiently mixed with each other, so that the quality of the formed film is further stabilized. Thus, for example, the refractive index of the core layer of the optical waveguide can be controlled with high accuracy, and the optical waveguide having excellent reproducibility and high yield can be manufactured.
【図１】 本発明の一実施形態の光導波路成膜装置の構
成を模式的に示す概略図。FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a configuration of an optical waveguide film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】 図１に示された成膜装置の配管系の一部の断
面図。FIG. 2 is a sectional view of a part of a piping system of the film forming apparatus shown in FIG.
【図３】 Ｇｅドープ量と比屈折率差との関係を示す
図。FIG. 3 is a graph showing a relationship between a Ge doping amount and a relative refractive index difference.
【図４】 図１に示された成膜装置によって成膜された
導波路コア層のＧｅ濃度を示す図。4 is a view showing a Ge concentration of a waveguide core layer formed by the film forming apparatus shown in FIG. 1;
【図５】 従来の成膜装置によって成膜された導波路コ
ア層のＧｅ濃度を示す図。FIG. 5 is a view showing a Ge concentration of a waveguide core layer formed by a conventional film forming apparatus.
【図６】 図１に示された成膜装置における配管系の合
流部の変形例を示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modification of the junction of the piping system in the film forming apparatus shown in FIG.
【図７】 図１に示された成膜装置における配管系の合
流部のさらに別の変形例を示す断面図。FIG. 7 is a sectional view showing still another modified example of the junction of the piping system in the film forming apparatus shown in FIG.
【図８】 この発明の第２の実施形態の光導波路成膜装
置を模式的に示す該略図。FIG. 8 is a schematic view schematically showing an optical waveguide film forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図９】 バブリング法を実施する装置を模式的に示す
断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing an apparatus for performing a bubbling method.
【図１０】 蒸気圧法を実施する装置を模式的に示す断
面図。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing an apparatus for performing a vapor pressure method.
１０…光導波路成膜装置 １１…反応室 １２…酸素供給源（第１のガス供給源） １３，１４…ガス供給源 ２０…メイン配管 ２２…分岐管 ２２ｂ…開口部 ４０…接続部分 ４１…合流部 ６１…分岐管 ６２…接続部分 ６３…合流部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Optical waveguide film-forming apparatus 11 ... Reaction chamber 12 ... Oxygen supply source (1st gas supply source) 13, 14 ... Gas supply source 20 ... Main piping 22 ... Branch pipe 22b ... Opening 40 ... Connection part 41 ... Confluence Part 61 ... Branch pipe 62 ... Connection part 63 ... Confluence part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 文雄 神奈川県横浜市金沢区福浦３丁目10番地 日本発条株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 QA04 4K030 AA11 AA14 BA44 EA03 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Fumio Takahashi 3-10-10, Fukuura, Kanazawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Japan F-term (reference) 2H047 QA04 4K030 AA11 AA14 BA44 EA03
Claims (4)
メイン配管の内部に前記反応室に向かって高速で通過す
るメインストリームを生じさせる第１のガス供給源と、 前記メイン配管の途中に接続される分岐管と、 第２のガスを発生しかつその蒸気圧によって第２のガス
を前記分岐管に送り出す第２のガス供給源とを有し、 前記メイン配管と前記分岐管との接続部分には、前記分
岐管を前記メインストリームの流れ方向に対し側方に開
口させ、前記メインストリームによって前記分岐管の開
口部付近に生じさせた静圧低下に基いて該開口部から第
２のガスを前記メインストリーム中に引き込む合流部を
構成したことを特徴とする光導波路成膜装置。1. A main pipe connected to a reaction chamber, a first gas being supplied to the main pipe to generate a main stream passing through the main pipe at a high speed toward the reaction chamber. A gas supply source, a branch pipe connected in the middle of the main pipe, and a second gas supply source that generates a second gas and sends out a second gas to the branch pipe by its vapor pressure. In the connecting portion between the main pipe and the branch pipe, the branch pipe is opened to the side with respect to the flow direction of the main stream, and the main stream is formed near the opening of the branch pipe. An optical waveguide film forming apparatus, comprising: a merging section for drawing a second gas into the main stream from the opening based on a decrease in static pressure.
酸素であり、第２のガスがＧｅを含むアルコキシド（al
koxide）または、Ｇｅを含む液体ソースであることを特
徴とする請求項１記載の光導波路成膜装置。2. The method according to claim 1, wherein the first gas is oxygen used in a reaction chamber for CVD, and the second gas is alkoxide (al) containing Ge.
2. The optical waveguide film forming apparatus according to claim 1, wherein the liquid source is a liquid source containing koxide or Ge.
酸素であり、第２のガスがＳｉを含むアルコキシドまた
は、Ｓｉを含む液体ソースであることを特徴とする請求
項１記載の光導波路成膜装置。3. The light guide according to claim 1, wherein the first gas is oxygen used in a reaction chamber for CVD, and the second gas is an alkoxide containing Si or a liquid source containing Si. Wave path film forming equipment.
の内部に前記反応室に向かってＯ2ガスを高速で通過さ
せることにより、このメイン配管の内部にＯ2 ガスのメ
インストリームを生じさせ、前記メイン配管の途中に設
けた合流部において分岐管を前記メインストリームの流
れ方向に対し側方に開口させ、前記メインストリームに
よって前記分岐管の開口部付近に静圧低下を生じさせ、
その負圧により前記開口部から第２のガスを前記メイン
ストリーム中に引き込むことを特徴とする光導波路成膜
方法。By passing the O 2 gas at a high speed toward wherein said reaction chamber inside of the main pipe connecting the reaction chamber and the oxygen supply, resulting mainstream of O 2 gas into the main pipe The branch pipe is opened laterally in the flow direction of the main stream at a junction provided in the middle of the main pipe, and the main stream causes a static pressure drop near the opening of the branch pipe,
An optical waveguide film forming method, wherein a second gas is drawn into the main stream from the opening by the negative pressure.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2845299A JP3437109B2 (en) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | Optical waveguide film forming apparatus and optical waveguide film forming method |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002348669A (en) * | 2001-05-21 | 2002-12-04 | Asahi Denka Kogyo Kk | Raw material for chemical vapor deposition and method for producing ceramics using the same |
| JP2003268551A (en) * | 2002-03-14 | 2003-09-25 | Furukawa Co Ltd | Raw material feeding apparatus for cvd system |
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1999
- 1999-02-05 JP JP2845299A patent/JP3437109B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2002348669A (en) * | 2001-05-21 | 2002-12-04 | Asahi Denka Kogyo Kk | Raw material for chemical vapor deposition and method for producing ceramics using the same |
| JP2003268551A (en) * | 2002-03-14 | 2003-09-25 | Furukawa Co Ltd | Raw material feeding apparatus for cvd system |
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