JP3437109B2 - 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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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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention 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 is composed of a core layer through which light is guided and a clad layer covering the core layer. The core layer is formed as a waveguide by having a refractive index slightly higher than that of the cladding layer. In this case, Ge, Ti, etc. 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 through a flow rate control device 2, and a Ge component is reacted with the carrier gas. This is a method of carrying to a chamber and doping the SiO 2 film forming 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 taken out by 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) at which the bubbles pass through the Ge liquid. Therefore, when the height of the Ge liquid surface is lowered, the Ge doping amount is changed. In order to prevent this, special measures such as using a Ge supply device that keeps the height of the Ge liquid surface constant or changing the supply amount of the carrier gas are required. (2) Since the doping amount depends on the carrier gas bubbles that are 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 carrier gas, it is difficult to grasp the accurate doping amount. (4) If the carrier gas contains impurities, the Ge liquid deteriorates and changes to another substance. Then Ge
Since the vapor pressure of the liquid changes, the dope 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。For these reasons, the bubbling method may cause yield deterioration in the manufacturing process of the optical waveguide or may not 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 a liquid such as (Tetraethoxysilane), if the gasification means by the bubbling method described above is used, the same problem as in the case of controlling the refractive index by the 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 inventors of the present invention considered the application of the vapor pressure method in order to solve the problems caused by the bubbling method. As shown schematically in FIG. 10, the vapor pressure method heats a Ge liquid in a Ge tank 3 housed in a constant temperature bath or the like, and the vapor pressure thereof causes a desired amount of Ge gas to react via a flow rate control device 4. I try to push it into the room. According to such a vapor pressure method, the dope amount does not depend on the liquid surface height of the Ge liquid. Further, since the vapor of the Ge liquid is used (the carrier gas is not used), the purity is high, and the flow rate control device 4 such as a mass flow controller can accurately control the flow rate of the Ge gas itself.
【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 small, the Ge feeding force into the reaction chamber is small and the Ge tank 3 is used. May not reach the reaction chamber in a stable manner. 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 due to the resistance due to the pressure increase in the Ge pipe at the confluence of the Ge pipe and another gas pipe, G
If the vapor pressure of the e liquid is lost, the Ge flow rate into the reaction chamber becomes unstable, and it becomes difficult to control the dope amount accurately. To increase the vapor pressure, it is possible to use a Ge liquid with a high vapor pressure or to raise the heating temperature. However, there is no suitable Ge material with a high vapor pressure, or the material deteriorates by raising the heating temperature. However, 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。Therefore, 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 drawbacks 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のガスとしての酸素を
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、光導波路の材料ガスである第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ことによって前記メイン配管
中の前記酸素ガスに前記第２のガスを混流させる合流部
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 of the present invention comprises a main pipe connected to a reaction chamber and oxygen as a first gas supplied to the main pipe. The first gas supply source for generating a main stream that passes at high speed toward the reaction chamber inside the main pipe, the branch pipe connected in the middle of the main pipe, and the material gas for the optical waveguide . A second gas supply source for generating the second gas and sending the second gas to the branch pipe by its vapor pressure, and connecting the main pipe and the branch pipe with the branch pipe. The second gas is introduced into the main stream through the opening based on the static pressure drop caused by the main stream in the vicinity of the opening of the branch pipe, which is opened laterally with respect to the flow direction of the main stream. The main pipe by burn them
It is characterized in that a confluence portion for mixing the second gas with the oxygen gas therein is configured.
【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。In the present invention, O 2 is directed toward the reaction chamber inside the main pipe connecting the reaction chamber and the oxygen supply source.
By passing the gas at a high speed, a main stream of O 2 gas is generated inside the main pipe, and the branch pipe is laterally arranged with respect to the flow direction of the main stream at a merging portion provided in the middle of the main pipe. The main stream is opened, and the static pressure is reduced near the opening of the branch pipe by the main stream, and the negative pressure draws the second gas into the main stream from the opening. As the reaction chamber, it is suitable to perform 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 structure, even if the vapor pressure of the gas supply source for generating the second gas is not so high, that is, even if the normal vapor pressure method is used, the second gas passes through the confluence section. Are actively sent to the reaction chamber. Therefore, the vapor pressure of the second gas will not be lost due to the flow path resistance of the piping system or the pressure increase at the confluence of other gases, and the stable film formation process will proceed 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 the CVD reaction chamber, and the second gas is G.
It is 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。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION 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.
Is a reaction chamber 11 for forming a SiO 2 film, an oxygen supply source 12 functioning as a first gas supply source for supplying oxygen (O 2 gas) to the reaction chamber 11, and a SiO 2 film. A material gas supply source 13 that contains TEOS (Tetraethoxysilane), which is an example of a material for use as a material, and that generates the gas, and a Ge liquid that is 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 is It may be an alkoxide containing Ge or a liquid source containing Ge. The other material gas supply source 14 corresponds to the second gas supply source in the present invention, and the gas generated from it 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。The film forming apparatus 10 further includes a main pipe 20 connecting the reaction chamber 11 and the oxygen supply source 12, and a source pipe 21 connecting the material gas supply source 13 on one side and the reaction chamber 11.
And a branch pipe 22 that connects the other material gas supply source 14 and the main pipe 20, an introduction pipe 23 that communicates with the 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.
Further, flow rate control devices 27 and 28 such as mass flow controllers equipped with flow meters and the like are provided at the outlets of the material gas supply sources 13 and 14, respectively, so that the amount of gas to be supplied can be adjusted. A flow rate control device 29 including 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 contains 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, the CVD method (Chemical V
a SiO 2 film such as a core layer forming an optical waveguide is formed by apor deposition. An example of the reaction chamber 11 is housed in the decompression chamber 30, and the film formation process is performed in an atmosphere lower than 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 connecting portion 40 in the middle of the main pipe 20.
As shown in FIG. 2, the connecting portion 40 is connected to the main stream flowing portion 20a having a substantially straight flow path which is a part of the main pipe 20 and a direction substantially perpendicular to the main stream flowing portion 20a. It is constituted by a material gas flow section 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 connecting portion 40, the material gas flow section 22a of the branch pipe 22 is the main stream flow section 20a.
Is opened laterally with respect to the flowing direction (streamline), and a merging portion 41 is formed near the opening 22b. The main pipe 20, the source pipe 21, the branch pipe 22 and the like including the connecting portion 40 are used to form the pipe system 4 of the film forming apparatus 10.
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 which is a Si source, Ge (dopant) 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 at high speed inside the main pipe 20, so that a main stream S1 of O 2 gas is generated.
【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 TEOS to the reaction chamber 11 via the flow rate 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,
Due to the vapor pressure, the Ge gas is sent to the merging portion 41 via the flow rate 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 delivered from the material gas supply source 14 to the merging portion 41 is connected to the branch pipe 2 at the connecting portion 40.
Since it exits from the second opening 22b, a Ge flow S2 is generated in the vicinity of the merging portion 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 the O 2 gas flows at high speed in the inside of the main pipe 20 in this way, the main stream S1 at high speed is formed in the merging portion 41 so as to cross the front of the opening 22b of the branch pipe 22 as shown in FIG. Passes through,
Due to the Venturi effect, the opening 2 of the branch pipe 22
2b causes a decrease in static pressure, and due to the negative pressure, the opening 2
The flow S2 of Ge (second gas) emerging from 2b is further urged, 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 amount and a strong flow of O 2 gas (main stream S1) generated inside the main pipe 20 is used to positively draw the flow S2 of Ge gas into the main stream S1. As a result, Ge extruded from the source gas supply source 14 by the vapor pressure of the Ge gas itself can be sufficiently mixed 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。In order to determine whether or not the Ge doping amount in the waveguide core is stable by forming a film of a waveguide prototype by the film forming apparatus 10 equipped with the above piping system 42, the doping amount and the refractive index are measured. The relationship was measured. The result is shown in FIG. In FIG. 3, the vertical axis represents the relative refractive index difference (expressed as a percentage indicating how much the refractive index of the doped film increased with respect to the refractive index of fused silica). The horizontal axis represents the Ge doping amount. In the film forming apparatus 10, for example, 1 mol of silicon is doped with about 0 to 0.3 mol of Ge.
【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。In FIG. 3, it can be seen that the relationship between the relative refractive index difference and the Ge doping amount is almost proportional, and the doping amount is stable. Also, G in the film thickness direction in the doped film
When the e concentration distribution was measured by EPMA (X-ray microanalyzer), the results shown in FIG. 4 were obtained. From this result, the core layer doped by the film forming apparatus 10 was a step type (the Ge concentration in the film was substantially constant), and a good result as an optical waveguide was obtained.
【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 results of film formation by the conventional vapor pressure method (a piping system that does not use the Venturi effect). It was confirmed that the Ge concentration in the film was non-uniform only by the simple vapor pressure method, and it became a 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 by inclining to the rear side at an angle θ within 90 °, as in the branch pipe 22 shown in FIG. 6, or Like the connecting portion 40 shown in FIG. 7, the main pipe 20
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 flow velocity of the main stream S1 in No. 1 may be accelerated 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 to the branch pipe 2 for Ge doping with respect to the main pipe 20.
The present invention is not limited to the merging portion 41 of the two, but is applied to the connecting portion 62 of the branch pipe 61 that connects the material gas supply source 13 for supplying TEOS and the main pipe 20, for example, as in the 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 the second embodiment of the present invention. The pipe system 60 of the film forming apparatus 10 of this embodiment is also a branch pipe connected to the main pipe 20 that connects the reaction chamber 11 and the oxygen supply source 12 and the material gas supply source 14 for Ge doping, as in the above embodiment. 22 and the like. The Ge-doping branch tube 22 has a large amount of O 2 flowing at a high speed in the merging portion 41, as in the above embodiment.
The side surface of the main pipe 20 is opened so that the Ge flow S2 can be drawn into the main gas 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 material gas supply source 13 for TEOS has a connecting portion 6 in the middle of the main pipe 20.
At 2, the main pipe 20 is connected. Then, in this connection portion 62, a branch pipe 61 is opened to 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, and a static pressure drop is made near the opening. I am trying to cause it.
Therefore, in this embodiment, the material gas supply source 13 for supplying TEOS and the material gas supply source 14 for Ge doping 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。One material gas supply source 13 generates a gas containing Si by the vapor pressure method and sends the gas to the source pipe 21 by the vapor pressure. Source gas source 1 for the other
4 also generates a gas containing Ge by the vapor pressure method and sends 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。In such a second embodiment, a large amount of O 2
Main stream S1 in main pipe 20 through which gas flows
The branch pipe 22 for Ge doping and the branch pipe 61 for supplying TEOS are connected to the flow path S2 of these two kinds of material gas.
At the same time, the main pipe 2 is connected to S3 at each of the joining portions 41 and 63.
I tried to pull it 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 inside the main piping 20 on the way to the reaction chamber 11, so that a stable film quality is formed. Became. As a result, TE
Deposition rate depending on the OS doping amount (deposition rate)
By measuring, 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 carrying out the present invention, each constituent element of the present invention, including the shapes and configurations of the main pipes and branch pipes constituting the pipe system or the connecting portions thereof, the gas supply source and the reaction chamber, etc. It goes without saying that each of 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 stream can be formed by using the main stream of the first gas. This gas can be stably supplied to the reaction chamber. When the present invention is applied to the Ge-doped pipe of the film forming apparatus for the optical waveguide, the Ge-doping amount becomes stable, so that the desired stable refractive index control of the core layer can be performed. When applied to the TEOS pipe, the TEOS flow rate is stable, so that the film forming rate (film forming rate) 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。Moreover, according to the present invention, the gases are mixed sufficiently before the plural kinds of gases reach the reaction chamber, so that the quality of the formed film is further stabilized. Due to these, for example, the refractive index of the core layer of the optical waveguide can be controlled with high accuracy, and the optical waveguide can be manufactured with excellent reproducibility and high yield.
【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。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 diagram 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。FIG. 4 is a diagram showing the Ge concentration of the waveguide core layer formed by the film forming apparatus shown in FIG.
【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 diagram showing 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。6 is a cross-sectional view showing a modified example of the merging portion 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 cross-sectional view showing still another modified example of the merging portion 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 diagram 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 carrying out 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 10 ... Optical waveguide film forming apparatus 11 ... Reaction chamber 12 ... Oxygen supply source (first gas supply source) 13, 14 ... Gas supply source 20 ... Main piping 22 ... Branch pipe 22b ... opening 40 ... Connection part 41. Confluence section 61 ... Branch pipe 62 ... Connection part 63 ... Confluence part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−94426（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−126872（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−12740（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−220506（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/13 C23C 16/455 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of front page (56) References JP-A-7-94426 (JP, A) JP-A-3-126872 (JP, A) JP-A-11-12740 (JP, A) JP-A-3- 220506 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 6/13 C23C 16/455
Claims (4)
とにより前記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、光導波路の材料ガスである 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ことによ
って前記メイン配管中の前記酸素ガスに前記第２のガス
を混流させる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, and a main stream that passes through the main pipe at a high speed toward the reaction chamber by supplying oxygen as a first gas to the main pipe. A first gas supply source to be generated, a branch pipe connected in the middle of the main pipe , a second gas which is a material gas of the optical waveguide is generated, and the second gas is supplied to the branch pipe by its vapor pressure. Second to send to
A gas supply source of the main pipe and the branch pipe, the branch pipe is opened laterally with respect to the flow direction of the main stream, and the main pipe opens the branch pipe. The second gas is drawn into the main stream through the opening based on the decrease in static pressure generated near the section .
The oxygen gas in the main pipe is mixed with the second gas.
An optical waveguide film-forming apparatus comprising a merging portion for mixing the above .
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 first gas is oxygen used in a CVD reaction chamber, and the second gas is Ge-containing alkoxide (al).
2. The optical waveguide film forming apparatus according to claim 1, which 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 according to claim 1, wherein the first gas is oxygen used in the CVD reaction chamber, and the second gas is an alkoxide containing Si or a liquid source containing Si. Waveguide film forming device.
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光導波路の材料ガスであ
る第２のガスを前記メインストリーム中に引き込むこと
により、前記メイン配管中の前記Ｏ 2 ガスに前記第２の
ガスを混流させることを特徴とする光導波路成膜方法。4. A main stream of O 2 gas is generated inside the main pipe by passing O 2 gas at high speed through the main pipe connecting the reaction chamber and an oxygen supply source toward the reaction chamber. Then, the branch pipe is opened laterally with respect to the flow direction of the main stream in the confluent portion provided in the middle of the main pipe, and the main stream causes a static pressure drop near the opening of the branch pipe,
The negative pressure causes the material gas of the optical waveguide to flow through the opening.
Drawing a second gas into the main stream
The second gas to the O 2 gas in the main pipe .
An optical waveguide film forming method, characterized in that a gas is mixed .
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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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