Película de guía de onda óptica y método de fabricación de guía de onda óptica
Descripción general
 Un objeto de la presente invención, la capa de núcleo de guía de ondas óptica de alto índice de refracción, es posible reducir la formación de la urdimbre en un sustrato que tiene una capa de bajo índice de refracción, y es fácil de controlar el espesor y el índice de refracción, el miedo de impurezas que contienen Y un método de fabricación de la guía de onda óptica. La presente invención así como el calor colocando el sustrato en una cámara de vacío en la sección superior, después de colocar la fuente de evaporación que contiene un comprimido de la Si3 N4 en la parte inferior del sustrato, la introducción de gas O2 en la cámara de vacío y mientras, y se evaporó que mediante la irradiación de un haz de electrones a la tableta que se caracteriza por formar la película de guía de ondas óptica de Six Oy Nz sobre el sustrato.
Campo técnico
La presente invención es una capa de núcleo de guía de ondas óptica de alto índice de refracción se refiere a un método de fabricación del método de haz de electrones evaporación.
Antecedentes de la técnica
Convencionalmente, como un método de fabricación de una guía de ondas de vidrio se conoce un método tal como se muestra en la figura. Este secuencialmente método deposita una capa tampón y la capa de núcleo o similar deposición hidrólisis a la llama sobre el sustrato, después de la sinterización de las capas, modelar la capa de vidrio, por último, la capa de revestimiento menor que el índice de refracción de la capa de núcleo Y se forma en toda la superficie de la capa de vidrio modelada. SiO2 que contiene P2 O5, GeO2, 1 tipo aditivo seleccionado de entre el aditivo de control de índice de refracción TiO2 se utiliza para el material de la capa de núcleo.
Tarea de solución
Por cierto, la presente [inventor] Como resultado de considerar el método de fabricación convencional descrito anteriormente, se ha encontrado que existen las siguientes desventajas
Después de formar la membrana porosa de vidrio, ya que es un método de vitrificación por sinterización a alta temperatura por encima de 1300 ° C, la contracción de la membrana porosa de vidrio en el momento de la sinterización de la cantidad de adición de los aditivos de control de índice de refracción son diferentes, cambiar el grosor de la película vitrificada transparente, es imposible controlar la película de vidrio en línea.
Para producir el gran guía de ondas de vidrio diferencia de índice de refracción entre el núcleo y el revestimiento, el índice de refracción película de vidrio superior de núcleo que contiene los aditivos de control de índice de refracción se forman sobre la capa tampón, el coeficiente de expansión térmica de todo el sustrato deformado por la diferencia, porque la cantidad de urdimbre se convierte en valor grande más allá de la 10 m [mu], es difícil patrón del circuito óptico de una alta precisión dimensional. A este respecto, había un límite para aumentar la diferencia del índice de refracción.
Además, se encontró que existe un límite para la diferencia de índice de refracción entre el núcleo y el revestimiento. Es decir, incluso mediante el depósito de una película porosa de alta núcleo que tiene un índice de refracción sería para aditivos de control de índice de refracción en el proceso de sinterización es la volatilización, es difícil de realizar un alto capa de núcleo índice de refracción, a lo sumo 1,47 Nunca excedió Por lo tanto, la diferencia relativa del índice de refracción se limitó a solo aproximadamente 1%.
Cuando la capa de núcleo cargado de un aditivo de control de índice de refracción se modela mediante un proceso de grabado en seco, áspero lado grabado irregular debido a la diferencia en la velocidad de ataque entre SiO2 y los aditivos que forman la capa central, la dispersión que provoca Aumenta la pérdida.
proceso de sinterización es también dos veces, por lo que se necesita un tiempo de producción de largo, factura de electricidad, Gasudai, porque se necesita incluso los costos de servicios públicos, tales como las facturas de agua, reducción de costos es difícil.
aditivos de control de índice de refracción durante la sinterización se difunde en la película de vidrio tiene una distribución del índice de refracción en la dirección de vidrio espesor de la película, es difícil obtener un índice de refracción uniforme en la dirección de vidrio espesor de la película.
La presente invención se ha realizado para resolver efectivamente los problemas anteriores, el objetivo principal de guía de ondas óptica capa de núcleo de alto índice de refracción, deformación en un sustrato que tiene una capa de bajo índice de refracción el se puede reducir la deposición, y la película es fácil de controlar el espesor e índice de refracción, se proporciona un nuevo procedimiento para producir la película de guía de ondas óptica y la guía de ondas óptica para formar una película con una buena transmisión libre de riesgo de impurezas que contienen Ahí
Solución
La primera invención para conseguir el objeto anteriormente, así como calentar colocando el sustrato en una cámara de vacío en la sección superior, después de colocar la fuente de evaporación que contiene un comprimido de la Si3 N4 en la parte inferior del sustrato, la mientras que la introducción de gas O2 en la cámara de vacío, y se evaporó que mediante la irradiación de un haz de electrones a la tableta está destinada a formar la película de guía de ondas óptica de Six Oy Nz sobre el sustrato, también, la segunda invención después de colocar una fuente de evaporación que contiene una tableta Si3 N4 a la parte inferior del sustrato, la fuente de evaporación que contiene una tableta del óxido de control de índice de refracción, mientras que la introducción de gas O2 en la cámara de vacío, estas tabletas por irradiación de una evaporación por haz de electrones de éstos, respectivamente, forma una capa de guía de ondas de luz de Six Oy Nz de los óxidos de haz de control de índice de refracción que contienen al menos uno en el sustrato. Además, la tercera invención se vaporiza dentro de la fuente dispuesta en la cámara de vacío, y se adapta a los solidificado en una forma de tableta por, la cámara de vacío de un polvo de SiO2 y Si3 N4 mezclado en la relación en peso deseada de prensado en caliente mientras que la introducción de gas O2, se irradia con un haz de electrones a la tableta se evaporó está destinado a formar la película de guía de ondas óptica de Six Oy Nz sobre el sustrato, además, la cuarta invención es el método de fabricación una capa de bajo índice de refracción que tiene un sustrato o un índice de refracción menor que el índice de refracción de la película de guía de ondas óptica obtenida por el método anterior, que tiene un índice de refracción menor que el índice de refracción de la capa de guía de ondas óptica que está formada por su superficie Como se muestra en la FIG. Además, después de la quinta invención, que se procesa en un patrón sustancialmente rectangular la película de guía de ondas óptica obtenida por uno cualquiera de los métodos de fabricación anterior por fotolitografía y grabado en seco, en el patrón rectangular simbólica en la superficie, que es más baja que la de refracción Tasa de la película de revestimiento.
La presente invención es para un método de producción tal como se describe anteriormente, el índice de refracción de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención (los valores en una longitud de onda de 0,63 um) para formar una película de alto índice de refracción de un valor cercano a 2.0 a partir de 1,465 Además, incluso si esta película se forma en un sustrato de SiO2, no se produce deformación significativa. Además, la presente invención es por lo tanto para formar una película por el método de evaporación de haz de electrones como se describe anteriormente, se pueden formar mientras se monitoriza el grosor de la película, que se puede formar con buena capacidad de control del espesor de la película. Además, el grado de vacío en la formación de la película, es decir, ajustando la cantidad de presión parcial de O2, el control del índice de refracción se puede realizar fácilmente. Además, puesto que la formación de película en vacío, es posible formar una buena película con menor transmitancia de la inclusión de impurezas.
Además, de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención puede formar una película que tiene un índice de refracción de más alto que el índice de refracción de la película de la primera invención, por otra parte, la adición de ajuste de óxidos de haz de control de índice de refracción índice de refracción Así como para igualar el coeficiente de expansión térmica entre la membrana y el sustrato.
película guía de ondas óptica Entonces, de acuerdo con la tercera invención, x de los Seis Oy Nz, y, z puede ser fácilmente obtenido se ajusta a un valor deseado, por otra parte, el punto de SiO2 y Si3 N4 de fusión es de 1500 ° C y 1900 ° C y tiene un valor relativamente cercano, es conveniente evaporar con un haz de electrones.
Además, según la cuarta invención, el vidrio como un sustrato (, sistemas de múltiples componentes a base de cuarzo), semiconductor (Si, GaAs, InP, etc.), fuerte (tal como LiNbO3, LiTaO3) dieléctrico, sustancia magnética, vario tales Sapphire es posible usar las cosas, los dispositivos ópticos que tienen diversas funciones (amplificación, la oscilación, la modulación, multiplexación, demultiplexación, distribución, etc.) pueden ser producidos, por otra parte, ayuda a reducir los costos.
Finalmente, usando la película de guía de ondas óptica obtenida por el método anterior de acuerdo con el quinto aspecto de la invención, una baja pérdida, micro, de bajo costo, el circuito de guía de ondas óptica de una alta precisión dimensional puede fabricarse fácilmente.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS FIG.
La Figura 1 muestra una realización de un aparato de deposición de vapor por haz de electrones 1 utilizado en el método de producción de la película de guía de ondas óptica de la presente invención. Como se muestra, la porción superior en la cámara de vacío 2 se evacua a una alto vacío por el sistema de evacuación de vacío 10 está dispuesto soporte de sustrato de paraguas 6, una pluralidad de sustratos 7 hechos de SiO2 en la superficie inferior del soporte de sustrato 6 No se llevan a cabo, los sustratos 7 están adaptados para ser calentado a la temperatura deseada por el calentador 8 situado por encima del soporte de sustrato 6. Además, esta es la parte inferior de la fuente de evaporación en forma de vaso-sustrato 7 está dispuesta 3, el comprimido 4 está alojada solidificó polvo Si3 N4 está dentro de esta fuente de evaporación 3. Además, en el entorno de la fuente de evaporación 3 está provisto de una pistola electrónica 5 se irradia con un haz de electrones a la tableta 4 alojada en la fuente de evaporación 3, a fin de evaporar él. Además, el vacío de la cámara 2 de fondo están sistema de introducción de gas de oxígeno 9 conectado, lo que hace posible introducir el gas oxígeno en la cámara de vacío 2.
A continuación, se explicará el método de producción de la presente invención.
Como se muestra en la Fig. 1, en primer lugar, como para calentar la pluralidad de sustratos 7 mantenidas por el soporte de sustrato 6 por el calentador 8 en el intervalo de 100 400 ° C, la evacuación de la cámara de vacío 2 a un alto vacío por el sistema de evacuación de vacío 10 . A continuación, cuando un haz de electrones es radiada en la tableta 4 alojada en la fuente de evaporación 3 de la pistola electrónica 5, como se ilustra, por partículas finas de Si3 N4 que constituyen el comprimido 4 se evapora, depositada sobre un sustrato 7 . Aquí, mediante la introducción de gas de oxígeno desde el sistema de suministro de gas de oxígeno 9 en la cámara 3, en la película de la evaporado Six Oy Nz se deposita sobre el sustrato 7. The Six Oy Nz de los valores de x, y, z se puede ajustar la temperatura del sustrato, gas oxígeno, la frecuencia, el vacío, la corriente de la pistola de la pistola de electrones fluir. Además, en el método de la Fig. 1, x de Six Oy Nz, y, el valor de z, un método de formación de una película sobre controlada con precisión y en el sustrato, el polvo de la pastilla 7, además de los métodos de SiO2 anteriores y Si3 N4 Es preferible usar un método de mezcla a una relación en peso deseada y solidificar por presión en caliente. Debido a la estrecha al punto de fusión de SiO2 y Si3 N4 como razón es porque va evaporó casi el mismo estado. Por cierto, (un valor de un índice de refracción 0,63 um) índice de refracción de la película de Six Oy Nz es x, y, el valor de z, se puede variar para 2,0 cercano 1.465.
Por lo tanto, el índice de refracción según la presente invención (el valor a una longitud de onda de 0,63 um) puede formar una película de alta índice de refracción de un valor cercano a 2.0 a partir de 1.465, sin embargo, el sustrato SiO2 membrana , No se produce deformación significativa. Además, el grado de vacío en la formación de la película, es decir, ajustando la cantidad de presión parcial de O2, el control del índice de refracción se puede realizar fácilmente. Además, puesto que la formación de película en vacío, es posible formar una buena película con menor transmitancia de la inclusión de impurezas. Por cierto, si para introducir ozono en lugar de oxígeno, x de Six Oy Nz, y, el control del valor de z se hace más fácil, también es posible suprimir la aparición de la tensión en el substrato 7 durante la deposición Tu puedes hacer
A continuación, la Fig. 2, se muestra una segunda realización de la presente invención, esta forma de realización en la cámara de vacío inferior 3, provisto de dos fuentes de evaporación 3,3a a través de la placa de partición 16, el evaporado cada alojamiento de un 4,4a tableta diferentes componentes a la fuente 3, 3a, mediante la irradiación de cada una de estas tabletas 4,4a haz de electrones de un cañón de electrones 5, 5a, métodos de estas tabletas 4,4a evaporaron por separado . A continuación, en una de la tableta 4 usando las realizaciones anteriores, así como Si3 N4, el SiO2 o SiO2 en la otra tableta 4a GeO2, TiO2, Ta2 O5, Nb2 menos los óxidos de haz de uno de control de índice de refracción tales como O3 Uso incluido La adición de los óxidos de haz de control de índice de refracción distintos de la regulación del índice de refracción, también actúa como un agente de adaptación para un coeficiente de expansión térmica entre la película y el sustrato. Es decir, que puede ser arbitrariamente controlada cantidad de los óxidos de haz de control de índice de refracción mediante la regulación de la corriente de la pistola de la 5a cañón de electrones para tabletas 4a. En la Fig. 2, se proporciona la placa de separación 16 para la evaporación de de una fuente de evaporación para evitar la contaminación a la otra fuente de evaporación.
Según la presente realización, el también puede formar una película que tiene un índice de refracción de más alto que el índice de refracción de la película de la primera realización, por otra parte, la adición de la refracción de control de índice de refracción óxidos de haz además de la regulación de la tasa, también actúa como un juego del coeficiente de expansión térmica entre la película y el sustrato. A continuación, la figura 3 muestra una tercera realización. Este ejemplo proporciona además otro 3b fuente de evaporación en la cámara de vacío inferior 2 se muestra en la segunda forma de realización, además, la fuente de espesor de película luz del monitor 11 en la cámara de vacío 2 verticalmente y un fotodetector 12 y un espesor de película del monitor Se proporciona el vidrio 13. Luego, se coloca el comprimido 4 de Si3 N4 en la fuente de evaporación 3 de un ojo, GeO2 en SiO2 SiO2 o en la segunda fuente de evaporación 3a, TiO2, Ta2 O5, Nb2 O3 para la oxidación de control de índice de refracción, tales como poner tableta 4a hecha de cosas, es en el restante de la fuente de evaporación 4b 4b tableta colocada hecho de los óxidos de haz de control índice de refracción, cañón de electrones 5 dispuesta en la proximidad de cada uno de fuentes de evaporación 4, 4a, 4b puede estar formado 5a, la respectiva 3,3a tableta de 5b, 3b en la película de guía de onda óptica al menos para aditivo de control de índice de refracción se incluye uno por irradiación de un haz de electrones sobre el sustrato 7. También, el ajuste de los aditivos puede ser controlada cambiando arbitrariamente el respectivo cañón de electrones 5, 5a, el valor actual de 5b. Por otra parte, dado que el mecanismo adjunto para supervisar el espesor de película durante la formación de la película sobre el substrato 7 en este aparato, en el momento de formación de película, el espesor de la película de la parte superior de la luz desde la porción inferior de la fuente de luz monitor de espesor de la película 11 detectando con el fotodetector 12 a través del cristal del monitor 13, es posible controlar el espesor de la película en línea.
película guía de ondas óptica Por lo tanto, según esta ejemplos de realización mostrados, x de Six Oy Nz, y, z puede ser fácilmente obtenido se ajusta a un valor deseado, por otra parte, el punto de SiO2 y Si3 N4 de fusión es de 1500 ° C y 1900 ° C y tiene un valor relativamente cercano, es conveniente evaporar con un haz de electrones. Además, puesto que esta realización también se forma una película mediante el método de evaporación de haz de electrones como se describe anteriormente, se pueden formar mientras se monitoriza el grosor de la película, que se puede formar con buena capacidad de control del espesor de la película. El vidrio como sustrato (sistemas basados ​​en cuarzo, de múltiples componentes), semiconductor (Si, GaAs, InP, etc.), un ferroeléctrico (como LiNbO3, LiTaO3), magnética, es posible utilizar diversos otros, tales como el zafiro, diversas características de un dispositivo óptico que tiene (amplificación, la oscilación, la modulación, multiplexación, demultiplexación, distribución, etc.) se puede producir, por otra parte, ayuda a reducir los costos.
A continuación, la Fig. 4 muestra una realización de un método de fabricación de la guía de ondas óptica de la película de guía de ondas óptica obtenida por la invención anterior. Este método de fabricación está compuesto aproximadamente por seis procesos. En primer lugar, como se muestra en la figura 4 (a), el índice de refracción para formar una capa tampón 14 de nb sobre el sustrato 15, la película (nw índice de refracción de los núcleos por el método de la invención se muestra en la Figura 1 Figura 3 respecto ) 16, se forma una película de metal 17 para una máscara de metal sobre la película de núcleo 16. Aquí más grueso es el espesor de la película de la capa tampón 14, ya que la pérdida de propagación puede ser reducido, se prefiere el intervalo de varias micras a diez y varios m. Rango de varias micras a diez y varios m es preferible cuando el espesor de la capa de núcleo 16 también para la propagación monomodo. Luego, en la Fig. 4 (b), la como se muestra en (c), una película de resina fotosensible se recubre sobre la película de metal 17, se somete a la exposición ultravioleta a través de una máscara, el grabado de la película de metal usando el patrón fotorresistente 18 como una máscara . Esta película de metal está grabada al agua fuerte con gas NF 3. El siguiente, como se muestra en la Fig. 4 (d), el después de la separación de la superficie superior del patrón de resina fotosensible 18, grabado en seco se lleva a cabo utilizando la máscara de metal 17, modelar la capa de núcleo 16 en una forma sustancialmente rectangular. En este caso, el grabado se realiza a una profundidad suficiente para buffer de la capa 14 también está grabado ligeramente. Este grabado se realiza con gas CHF 3. Si la capa de núcleo 16 de Seis Oy Nz es estructura unitaria N está unido a Si, por ejemplo,
ID = 000003HE = 025 WI = 033 LX = 0,435 LY = 0550
Ya que por grabado en seco llevado a cabo de manera casi uniforme, que se puede obtener con poco patrón lado áspero del núcleo 16. Incidentalmente Ge en el núcleo convencional, P, Al, los aditivos de control de índice de refracción tales como Ti está contenida varios 10% a 5% en peso, el lado del núcleo por la diferencia de velocidad de grabado entre SiO2 y los aditivos Rugosidad ocurre. Entonces, como se muestra en la Fig. 4 (e), el patrón de metal 17 se eliminó mediante ataque químico, y finalmente, como se muestra en la Fig. 4 (f), la capa de revestimiento 19 (refracción menor que el índice de refracción nw de los núcleos 16 Al cubrir la relación nc A continuación, la Fig. 5 muestra una vista en sección transversal de una guía de ondas óptica que puede ser realizado por el método de esta invención. Por ejemplo, el 15a de guía de ondas óptica es un sustrato 15 mostrado en la Fig. (A), utilizando un vidrio basado en sílice (cuarzo, vidrio Vycor, etc.), una estructura en el caso de utilizar también sirve como una capa tampón 20 en el sustrato 15. Además, el 15b de guía de ondas óptica se muestra en la Fig. (B) son las de la estructura de guía de ondas óptica se realizó por el método de la Fig. 4, el sustrato 15 de vidrio (vidrio de múltiples componentes a base de cuarzo), un semiconductor (Si, InP, GaAs etc.), etc. ferroeléctrico (LiNbO3, LiTaO3), un cuerpo magnético o similar puede ser utilizado, es posible ampliar el grado de libertad en el diseño de guía de ondas óptica. Además, la guía de ondas óptica 15c se muestra en la Fig. (C) es una estructura de guía de ondas óptica del tipo de reborde llamada en la que el espesor del revestimiento 21.
Por lo tanto, para el uso de la película de guía de ondas óptica obtenida por el método anterior de acuerdo con la presente invención, una baja pérdida, micro, de bajo costo, el circuito de guía de ondas óptica de una alta precisión dimensional puede ser fabricado fácilmente.
Efecto de la invención
De acuerdo con la presente invención breve anteriormente, se puede reducir el alabeo deposición sobre un sustrato que tiene una capa de índice de refracción de guía de ondas óptica capa de baja núcleo de alto índice de refracción, y es fácil de controlar el espesor de la película y el índice de refracción, la que contiene la impureza- Es posible depositar una película con buena transmitancia sin temor a que ocurra. Como resultado de ello, tiene una excelente ventaja de la capacidad de conseguir una baja pérdida, micro, de bajo costo, el circuito de guía de ondas óptica con alta precisión dimensional.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista esquemática que muestra una realización de la presente invención.
La figura 2 es una vista esquemática que muestra una segunda realización de la presente invención.
La figura 3 es una vista esquemática que muestra una tercera realización de la presente invención.
De película de guía de ondas óptica obtenida por la figura invención ilustra una realización de un método de fabricación de una guía de ondas óptica.
Muestra una vista en sección transversal de una variedad de guía de onda óptica que se puede realizar por el método de fabricación de la guía de ondas óptica de la figura invención.
La figura 6 es un diagrama de proceso que muestra una realización de un método convencional de fabricación de una guía de ondas de vidrio.
2 cámaras
3 Fuente de evaporación
4 tableta
7, 15 sustrato
14 capa de buffer
16 núcleos
19 capa revestida
Reclamo
Juntos colocando el sustrato en la reivindicación 1 de vacío porción superior de la cámara para calentar, después de la colocación de la fuente de evaporación que contiene un comprimido de la Si3 N4 en la parte inferior del sustrato, mediante la introducción de gas O2 en la cámara de vacío mientras que, un método de fabricación de una película de guía de ondas óptica, que se evapora esta irradiando un haz de electrones al comprimido formando una película de guía de ondas óptica de Six Oy Nz sobre el sustrato.
Juntos colocando el sustrato en la reivindicación 2 de vacío porción superior de la cámara para calentar la fuente de evaporación que aloja la fuente de evaporación que contiene un comprimido de la Si3 N4 en la parte inferior del sustrato, la tableta de los óxidos de haz de control de índice de refracción después de colocar el, mientras que la introducción de gas O2 en la cámara de vacío, Six Oy de irradiar un haz de electrones a estos comprimidos se evaporó estos que contienen respectivamente al menos un tipo de óxido de control de índice de refracción sobre el sustrato La película guía de ondas ópticas Nz se forma en la superficie del sustrato.
Después de colocar la fuente de evaporación a la parte inferior del sustrato mientras se calienta la reivindicación porción superior 3 cámara de vacío mediante la colocación del sustrato, la evaporación Gennai, un polvo de SiO2 y Si3 N4 mezclado en la relación en peso deseada acomoda los solidifican en comprimidos por prensado en caliente Te, mientras que la introducción de gas O2 en la cámara de vacío, la luz de los Seis Oy Nz por irradiación de una evaporación por haz de electrones sobre el sustrato en el comprimido De este modo formando una película de onda.
Que el índice de refracción de la reivindicación 4 dijo reivindicaciones 1 a 3 o un sustrato que tiene un índice de refracción menor que el índice de refracción de la película formada por el método de fabricación de la película de guiaondas óptico según o película de guía de ondas óptica obtenida por el método anterior, reivindicación 1 3 el método de fabricación de una película de guía de ondas óptica según una cualquiera de la capa de bajo índice de refracción, caracterizada por el uso de un sustrato preformado a la superficie también tiene un índice de refracción de un valor inferior.
Después de procesar en un patrón sustancialmente rectangular de la reivindicación 5 dijeron las reivindicaciones 1 a 4 película de guía de ondas óptica obtenida por el método de acuerdo con una cualquiera por fotolitografía y grabado en seco, en el patrón rectangular simbólica en la superficie, por debajo del cual procedimiento de fabricación de una guía de ondas óptica, que comprende formar por recubrimiento de la capa de revestimiento de índice de refracción.
Dibujo :
Application number :1994-002105
Inventors :日立電線株式会社
Original Assignee :井本克之