專利名稱：光波導(dǎo)管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光傳遞損失少的光波導(dǎo)管的制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中光波導(dǎo)管的芯子層是使用的石英玻璃系材料，所以其折射率和熱膨脹系數(shù)等材料的物性值由石英玻璃的值大致決定了。作為近年來的愿望是要改變芯子層的物性值。因此使用含有堿元素、堿土元素、或稀土元素等元素的多成分玻璃來形成光波導(dǎo)管被提案。若用多成分玻璃來形成光波導(dǎo)管的芯子層時，則通過適當(dāng)變化玻璃的組成就能把折射率、熱膨脹系數(shù)、或玻璃轉(zhuǎn)移溫度這些玻璃的物性值在更廣泛的范圍自由設(shè)計(jì)。具體的方法是在第一包層上用含有堿元素的玻璃形成芯子層，接著把芯子層用干腐蝕加工，然后形成第二包層。
在用所述多成分玻璃來形成芯子層時成為問題的是光波導(dǎo)管的光傳遞損失變大。即從現(xiàn)有的用多成分玻璃形成的芯子層制作芯子圖形時、在芯子層上設(shè)有掩膜或保護(hù)層的圖形，通過干腐蝕進(jìn)行加工。這時在形成的芯子圖形外周部有大的凹凸，因此光波導(dǎo)管的光傳遞損失就變大了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種光傳遞損失少的光波導(dǎo)管。為了達(dá)到該目的，本發(fā)明光波導(dǎo)管制造方法中在芯子層表面設(shè)置被布圖的掩膜或保護(hù)層，然后進(jìn)行干腐蝕，其中，所述干腐蝕具有腐蝕和灰化。干腐蝕通過不僅腐蝕而且包括灰化能在進(jìn)行腐蝕時把形成的凹凸形狀通過灰化減少。這樣就能提供光傳遞損失少的光波導(dǎo)管。


圖1是表示本發(fā)明制造工序一個過程的立體圖；圖2是表示本發(fā)明一實(shí)施例的分解立體圖；
圖3是表示本發(fā)明一實(shí)施例制造工序的剖面圖；圖4是表示現(xiàn)有技術(shù)例的立體圖；圖5是表示本發(fā)明制造工序一個過程的剖面圖；圖6是包括圖4中Y-Y’線的面的剖面圖；圖7是表示現(xiàn)有技術(shù)例一個過程的剖面圖；圖8是包括圖4中X-X’線的面的剖面圖；圖9是表示本發(fā)明一實(shí)施例制造工序的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面使用

本發(fā)明的實(shí)施例。
(實(shí)施例1)圖1是表示本發(fā)明制造工序一個過程的立體圖?；?例如是硅Si和各種玻璃。在此所說的各種玻璃是指例如含有堿元素、堿土元素、或稀土元素中至少一種以上元素的玻璃。第一包層2是用SiO2和各種玻璃形成的。
基板1與第一包層2的熱膨脹系數(shù)不同時、有時產(chǎn)生熱應(yīng)力。因此最好是它們的熱膨脹系數(shù)相等，但能使用它們的近似值?；?是Si時、Si被氧化形成SiO2，把它作為第一包層也可。而且基板1和第一包層2是相同材料也可。芯子圖形3是用SiO2和各種玻璃形成，比第一包層2折射率稍大。
第一包層2上形成有覆蓋芯子圖形3的第二包層4，并形成光波導(dǎo)管。圖2是形成的光波導(dǎo)管的分解立體圖。芯子圖形3的剖面也可以不一定是矩形，也可以是梯形。芯子圖形在圖1、圖2中僅表示了一根，但這種直線狀、曲線狀的圖形是被形成多根。對第二包層4使用比芯子圖形3的材料折射率稍小的材料。對第二包層4可以使用與第一包層2相同的材料。
芯子圖形3的折射率比第一包層2的折射率和第二包層4的折射率的哪個都大，所以通過折射率的差而光能被關(guān)閉在芯子圖形內(nèi)進(jìn)行光傳遞。若芯子圖形3的外周部表面有凹凸形狀、則由其凹凸形狀而光散射，其結(jié)果是產(chǎn)生光傳遞損失。因此進(jìn)行光波導(dǎo)部分的芯子圖形3的外周部表面最好是光滑的。
下面用圖3說明光波導(dǎo)管的制造方法。在基板準(zhǔn)備工序301中準(zhǔn)備基板1。在第一包層形成工序302中把第一包層2形成在基板1上。且也可以基板1與第一包層2是同一材料，這時則能省略第一包層形成工序302。接著、在芯子層形成工序303中用各種玻璃形成芯子層5。在接著的掩膜層形成工序304中形成掩膜層6。掩膜層6是硅和鈦、鎢、鎳或鉻等金屬、半導(dǎo)體或它們的合金。用濺射和蒸鍍等各種方法成膜。
接著在保護(hù)層工序305中涂布保護(hù)層、并通過光刻法形成保護(hù)層圖形7。然后在掩膜加工工序306中通過干腐蝕把保護(hù)層圖形7作為掩膜來加工掩膜層6、得到掩膜圖形8。一般來說保護(hù)層圖形7薄的話就容易提高圖形精度。因此在腐蝕時保護(hù)層圖形7的腐蝕率對掩膜層6的腐蝕率的比最好是小的。接著在芯子腐蝕工序307中把掩膜圖形8作為掩膜通過干腐蝕對芯子層5進(jìn)行加工。對芯子腐蝕工序307在下面進(jìn)行詳細(xì)說明。
干腐蝕以反應(yīng)性離子腐蝕作為例子使用。作為腐蝕氣體可考慮有包括CF4、CHF3、或C4F8等的碳氟化合物的氣體，SF6等硫化合物系的氣體，Ar或Xe等惰性氣體，氫、氧或含有它們的混合氣體等。掩膜圖形8是腐蝕芯子層5形成圖形時的掩膜。該掩膜圖形8在腐蝕芯子層5時實(shí)際上在同時被腐蝕。一般來說掩膜圖形8薄的話就容易提高圖形精度。
因此在腐蝕時芯子層5的腐蝕率對掩膜圖形8的腐蝕率的比(以下叫做選擇比)最好是高的。掩膜圖形8是含有鎢和硅的材料時能提高該選擇比。這時掩膜層6和需要把含有鎢和硅的材料成膜。在該多元素材料的成膜中使用濺射進(jìn)行。而且作為腐蝕氣體在使用包括CF4、CHF3、或C4F8等的碳氟化合物的氣體進(jìn)行腐蝕時能得到更高的選擇比。
在通過干腐蝕形成芯子圖形3時有下面的問題。即在把含有堿元素、堿土元素、或稀土元素等元素的玻璃用包括碳氟化合物的氣體進(jìn)行腐蝕時，有時在芯子圖形3的外周部表面上產(chǎn)生由這些元素引起的凹凸形狀。即當(dāng)把不含這些元素的第一玻璃A與含有這些元素的第二玻璃用相同條件進(jìn)行腐蝕時，與第一玻璃不產(chǎn)生凹凸形狀而能平坦地腐蝕相反，有時在第二玻璃上產(chǎn)生凹凸形狀而不能平坦地腐蝕。
把以SiO2為主要成分并含有堿元素鈉的玻璃用以CF4作為腐蝕氣體進(jìn)行腐蝕時為例來說明產(chǎn)生凹凸的機(jī)理。玻璃中含有的硅元素與CF4反應(yīng)、作為氟化硅被除去。氟化硅沸點(diǎn)低而揮發(fā)性高，所以容易被除去。而玻璃中含有的鈉元素與CF4反應(yīng)、作為氟化鈉被除去。該氟化鈉沸點(diǎn)高而揮發(fā)性低，所以難于被除去。除去氟化鈉與氟化硅的難易程度的差就是產(chǎn)生凹凸的主要原因。
這樣在把含有堿元素、堿土元素、或稀土元素等元素的玻璃進(jìn)行腐蝕時、在腐蝕進(jìn)行中就有時產(chǎn)生凹凸形狀。該凹凸形狀也發(fā)生在形成的芯子圖形外周部表面，這樣光波導(dǎo)管的光傳遞損失變大。為了減少該凹凸形狀、優(yōu)先采用使元素間腐蝕率的差少的物理性腐蝕是有效果的。把Ar或Xe等惰性氣體混合成腐蝕氣體，再使用通過感應(yīng)結(jié)合方式等離子源、表面波方式等離子源、天線方式等離子源、磁控管方式等離子源、螺旋波方式等離子源、電子回旋加速器共鳴方式等離子源、或磁中性線方式等離子源等產(chǎn)生的高密度等離子源來進(jìn)行腐蝕，這樣物理性腐蝕具有優(yōu)勢、能減少凹凸形狀。
但即使進(jìn)行上述的腐蝕，也仍然有時在腐蝕的進(jìn)行中產(chǎn)生凹凸形狀。在腐蝕進(jìn)行中玻璃表面上有附著物堆積，該堆積物就成為使被腐蝕材料玻璃的表面產(chǎn)生凹凸形狀的原因。
用圖4說明附著物的堆積。在腐蝕芯子層5而形成芯子圖形3時，圖4中雖未表示、但掩膜圖形8也與芯子層5同時被腐蝕。芯子層5所含元素的反應(yīng)生成物和掩膜圖形8所含元素的反應(yīng)生成物與腐蝕氣體一起被除去。這時這些反應(yīng)生成物的一部分沒有被完全除去而附著在芯子層5和芯子圖形3的表面上，形成附著物9。
圖7表示了圖4中X-X’的剖面。如圖7所示，附著物9在腐蝕中象掩膜那樣動作。因此當(dāng)腐蝕進(jìn)行時就如圖8所示在芯子層5的表面上形成凹凸形狀10。圖6表示了圖4中Y-Y’的剖面。如圖5所示，若沒有附著物9的話則芯子圖形就成為例如矩形等那樣希望的形狀。附著物9也附著在芯子圖形3的外周部表面上。其結(jié)果是如圖6所示，在腐蝕進(jìn)行時凹凸形狀10形成在芯子圖形3的外周部表面上。
光的波導(dǎo)的一部分的芯子圖形3的外周部表面最好是光滑的。存在凹凸形狀10時，光通過該凹凸形狀10被散射而產(chǎn)生光傳遞損失。為了減少光傳遞損失就需要除去或至少減少該凹凸形狀10。為了減少凹凸形狀10就需要除去腐蝕中產(chǎn)生的附著物9。通過灰化能除去這些附著物9。把CF4作為腐蝕氣體對芯子層5進(jìn)行腐蝕時，若使用氧氣進(jìn)行灰化、則能減少凹凸形狀10。
使用CF4和Ar的混合氣體，設(shè)定腐蝕條件、進(jìn)行10分鐘腐蝕，在腐蝕進(jìn)行中附著物9堆積在表面上而形成凹凸形狀10。這時以相同的條件設(shè)定進(jìn)行3分鐘腐蝕、然后進(jìn)行3分鐘灰化來除去附著物9。
如以上所說明，芯子腐蝕工序307通過包括腐蝕和灰化能減少凹凸形狀10。
為了邊減少凹凸形狀10邊增加腐蝕量，首先進(jìn)行3分鐘腐蝕、接著進(jìn)行3分鐘灰化，然后再進(jìn)行3分鐘腐蝕和3分鐘灰化這樣地把腐蝕和灰化交替反復(fù)進(jìn)行是有效的。
這時的腐蝕時間作為例子定的是3分鐘，但可以任意決定，而且也可以腐蝕時間與灰化時間不同。也可以把二個以上不同的腐蝕條件和灰化條件各反復(fù)進(jìn)行任意時間。例如在第一工序中用規(guī)定的條件E01進(jìn)行8分鐘腐蝕，然后用另外的條件E02進(jìn)行2分鐘腐蝕，然后用規(guī)定的條件A01進(jìn)行3分鐘灰化。之后在第二工序中再用條件E01腐蝕5分鐘、用條件E02腐蝕1分鐘、用條件A01灰化2分鐘這樣的順序進(jìn)行。進(jìn)而在之后把第二工序再進(jìn)行一次，從而也可以把腐蝕與灰化交替反復(fù)進(jìn)行。通過把腐蝕與灰化有效地組合處理就能減少凹凸形狀10，加工成希望形狀的芯子圖形。
以上以反應(yīng)性離子腐蝕為例進(jìn)行了說明，但使用在真空裝置中使產(chǎn)生等離子而進(jìn)行的其他腐蝕方法和灰化方法也能得到同樣的效果。
接著上面說明的芯子腐蝕工序307、在除去掩膜工序308中把掩膜圖形8除去而露出芯子圖形3。圖1表示了芯子圖形3被形成的狀態(tài)的一例。然后在圖3的第二包層形成工序309中形成第二包層4而得到光波導(dǎo)管。圖3中以二根芯子圖形進(jìn)行了例示。在說明完成了的光波導(dǎo)管的圖2中僅以一根芯子圖形進(jìn)行了例示。
若歸納一下以上實(shí)施例1時則如下。
即在第一包層板2上形成芯子層5，然后在芯子層5的表面上設(shè)置掩膜圖形8，接著進(jìn)行干腐蝕而形成芯子圖形3，然后在第一包層2上形成如把該芯子圖形3覆蓋的第二包層4。
(實(shí)施例2)用圖9說明其他的實(shí)施例。
即接著基板準(zhǔn)備工序901、在第一包層形成工序902中把第一包層12形成在基板11上。在芯子層形成工序903中把芯子層15形成在第一包層板2上，接著在保護(hù)層工序904中把保護(hù)層圖形17設(shè)置在芯子層15的表面上。接著在芯子腐蝕工序905中干腐蝕芯子層15而形成芯子圖形13。在除去保護(hù)層工序906中把保護(hù)層圖形17除去后、在第二包層形成工序907中如把芯子圖形13覆蓋地在第一包層12上形成第二包層14，這樣來形成光波導(dǎo)管。即在實(shí)施例2中保護(hù)層圖形17自身起在干腐蝕時的掩膜作用。
在實(shí)施例1和2中，以使用由含有堿元素、堿土元素、或稀土元素等元素的玻璃材料構(gòu)成的芯子層的光波導(dǎo)管制造方法為例進(jìn)行了說明。
把芯子層部分用不是玻璃材料的單晶體材料代替時也能得到同樣的效果。即把使用由含有堿元素、堿土元素、過渡元素、或稀土元素等元素的單晶體材料構(gòu)成的芯子層的光波導(dǎo)管、如在圖3中所示的從基板準(zhǔn)備工序301到除去掩膜工序309那樣形成光波導(dǎo)管。
代替如圖2所示作為光波導(dǎo)管第二包層4而形成的SiO2等材料、有時把空氣看作為第二包層使用。這時不進(jìn)行除去掩膜工序309或907便可。
即本發(fā)明在芯子層的表面設(shè)置布了圖掩膜或保護(hù)層、然后進(jìn)行干腐蝕而形成芯子圖形的光波導(dǎo)管制造方法中，具有在把芯子層進(jìn)行干腐蝕的工序中不只是腐蝕、而是還含有灰化的特點(diǎn)。這樣能把在進(jìn)行腐蝕時形成的凹凸形狀通過灰化減少。作為所述的芯子層可以使用含有堿元素、堿土元素、或稀土元素中至少一種以上元素的玻璃材料。或作為芯子層也可以使用含有堿元素、堿土元素、過渡元素、或稀土元素中至少二種以上元素的單晶體材料。
通過把腐蝕和灰化反復(fù)進(jìn)行、能使凹凸形狀較少保持原狀地增加腐蝕量。
在把形成了所述芯子層的材料進(jìn)行腐蝕時，把芯子層的腐蝕率對掩膜或保護(hù)層的腐蝕率的比叫做選擇比。在所述腐蝕之際通過使用包括CF4、CHF3、或C4F8等的碳氟化合物的氣體能把選擇比取得比較大。
作為使用的掩膜、通過使用含有鎢和硅的材料，也能把選擇比取得比較大。
通過使用加入Ar、Kr、Xe等惰性氣體的混合氣體能把在進(jìn)行腐蝕時形成的凹凸形狀變得更少。而在灰化時通過使用包括氧的氣體能把在進(jìn)行腐蝕時形成的凹凸形狀進(jìn)一步變少。
把含有兩種以上元素的材料用于掩膜時通過濺射容易形成掩膜。在用干腐蝕的掩膜形成加工中能形成具有良好形狀的掩膜。
作為在真空處理室內(nèi)的等離子發(fā)生源、可使用感應(yīng)結(jié)合方式等離子源、表面波方式等離子源、天線方式等離子源、磁控管方式等離子源、螺旋波方式等離子源、電子回旋加速器共鳴方式等離子源、磁中性線方式等離子源的至少一個。通過使用真空處理室內(nèi)發(fā)生的等離子來進(jìn)行干腐蝕、能把在進(jìn)行腐蝕時形成的凹凸形狀變少。在干腐蝕中通過使用能進(jìn)行各向異性腐蝕的反應(yīng)性離子腐蝕，也能在腐蝕芯子層時得到希望的形狀。
通過把掩膜的干腐蝕加工和芯子層的干腐蝕加工在同一個處理室內(nèi)進(jìn)行而能連續(xù)處理，能提高操作性。
例如在使用含有堿元素、堿土元素、或稀土元素中至少一種以上元素的多成分玻璃，或含有堿元素、堿土元素、過渡元素、或稀土元素中至少二種以上元素的單晶體材料形成的光波導(dǎo)管制造方法中，能把第一包層板、第二包層板、或芯子層的形成利用濺射法來進(jìn)行。
本發(fā)明在芯子層表面設(shè)置掩膜或保護(hù)層、接著進(jìn)行干腐蝕并形成芯子圖形的光波導(dǎo)管制造方法中，通過干腐蝕不僅是腐蝕、而且包括灰化，能把在進(jìn)行腐蝕時形成的凹凸形狀用灰化變少。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如以上所述，本發(fā)明是在芯子層表面設(shè)置掩膜或保護(hù)層，接著進(jìn)行干腐蝕的光波導(dǎo)管制造方法中，所述干腐蝕工序具有腐蝕處理和灰化處理的光波導(dǎo)管制造方法。通過在干腐蝕工序中包括腐蝕處理后的灰化處理、能把在進(jìn)行腐蝕時形成的凹凸形狀用灰化變少。這樣就能提供光傳遞損失少的光波導(dǎo)管。
權(quán)利要求
1.一種在第一包層上具有芯子的光波導(dǎo)管的制造方法，其特征在于，包括形成工序，在所述第一包層上形成芯子層；形成掩膜工序，在所述芯子層的表面形成掩膜圖形；芯子腐蝕工序，用干腐蝕把所述芯子層進(jìn)行布圖，所述芯子腐蝕工序具有腐蝕工序和灰化工序。
2.如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)管的制造方法，其中，所述芯子腐蝕工序具有一個或二個以上所述腐蝕工序或所述灰化工序，且最后的工序是所述灰化工序。
3.如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)管的制造方法，其中，在所述芯子腐蝕工序之后還有第二包層形成工序，所述第二包層覆蓋所述芯子。
4.如權(quán)利要求3所述的光波導(dǎo)管的制造方法，其中，所述第二包層形成工序是把SiO2或玻璃材料進(jìn)行濺射覆蓋所述芯子而形成所述第二包層的工序。
5.如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)管的制造方法，其中，所述干腐蝕是反應(yīng)性離子腐蝕。
6.如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)管的制造方法，其中，所述腐蝕工序是使用包括碳氟化合物的氣體來進(jìn)行的。
7.如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)管的制造方法，其中，所述腐蝕工序是使用包括所述碳氟化合物的氣體與惰性氣體的混合氣體來進(jìn)行的。
8.如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)管的制造方法，其中，所述灰化工序是使用包括氧的氣體來進(jìn)行的。
9.如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)管的制造方法，其中，所述干腐蝕是使用在真空處理室內(nèi)發(fā)生的等離子來進(jìn)行的。
10.如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)管的制造方法，其中，所述掩膜是保護(hù)膜、金屬膜和半導(dǎo)體膜的任一個或二個以上的組合。
11.如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)管的制造方法，其中，所述掩膜是由含有鎢和硅的材料所形成。
12.如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)管的制造方法，其中，所述形成掩膜工序具有通過濺射把掩膜層成膜的工序。
13.如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)管的制造方法，其中，所述形成掩膜工序具有把形成的掩膜層通過干腐蝕進(jìn)行布圖的工序。
14.如權(quán)利要求13所述的光波導(dǎo)管的制造方法，其中，所述干腐蝕是反應(yīng)性離子腐蝕。
15.如權(quán)利要求13所述的光波導(dǎo)管的制造方法，其中，所述干腐蝕是使用在真空處理室內(nèi)發(fā)生的等離子來進(jìn)行的。
16.如權(quán)利要求13所述的光波導(dǎo)管的制造方法，其中，把所述掩膜層的干腐蝕與所述芯子層的干腐蝕在同一處理室內(nèi)進(jìn)行。
17.如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)管的制造方法，其中，把所述芯子層的形成利用濺射來進(jìn)行。
18.如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)管的制造方法，其中，把所述光波導(dǎo)管形成在基板上，把所述第一包層板用濺射形成在所述基板上。
19.如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)管的制造方法，其中，所述芯子層是含有從堿元素、堿土元素、和稀土元素中選擇1種或2種以上元素的玻璃材料。
20.如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)管的制造方法，其中，所述芯子層是含有從堿元素、堿土元素、過渡元素、和稀土元素中選擇1種或2種以上元素的單晶體材料。
21.如權(quán)利要求15所述的光波導(dǎo)管的制造方法，其中，所述等離子是使用感應(yīng)結(jié)合方式等離子源、表面波方式等離子源、天線方式等離子源、磁控管方式等離子源、螺旋波方式等離子源、電子回旋加速器共鳴方式等離子源、磁中性線方式等離子源的至少一個發(fā)生的等離子。
全文摘要
一種光波導(dǎo)管的制造方法，在芯子層表面設(shè)置掩膜、接著進(jìn)行干腐蝕，其中，干腐蝕工序包括腐蝕和灰化。這樣在制造光波導(dǎo)管時形成在芯子圖形外周部的凹凸被消除，能提供光傳遞損失小的光波導(dǎo)管。
文檔編號G02B6/136GK1522377SQ0380052
公開日2004年8月18日 申請日期2003年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月6日
發(fā)明者立畠直樹, 立 直 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社