(57)【要約】【課題】簡易化されたプロセスで高精度の微細加工が可能な遅延回路、進行波管及び遅延回路の製造方法を提供する。【解決手段】遅延回路１０は、電子ビームを伝送するビームホール１６と、ビームホール１６を迂回する伝送路を有し電磁波を伝送する導波路１５と、支持基板１１１，１２１上に順にメッキ加工された第１金属メッキ層１１２，１２２と、第２金属メッキ層１１３，１２３と、を備える。導波路１５は、第１金属メッキ層１１２，１２２及び第２金属メッキ層１１３，１２３に形成され、ビームホール１６は、第２金属メッキ層１１３，１２３に形成される。支持基板１１１、第１金属メッキ層１１２及び第２金属メッキ層１１３を積層した積層体１１と、支持基板１２１、第１金属メッキ層１２２及び第２金属メッキ層１２３を積層した積層体１２と、が第２金属メッキ層１１３，１２３の表面を互いに接合させている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを伝送するビームホールと、
前記ビームホールを迂回する伝送路を有し、電磁波を伝送する導波路と、
支持基板上にメッキ加工された第１金属メッキ層と、
第１金属メッキ層上にメッキ加工された第２金属メッキ層と、を備え、
前記導波路は、前記第１金属メッキ層及び前記第２金属メッキ層に形成され、
前記ビームホールは、前記第２金属メッキ層に形成され、
前記支持基板、前記第１金属メッキ層及び前記第２金属メッキ層を積層した２つの積層体が、前記第２金属メッキ層の表面を互いに接合させた形状を有する、
遅延回路。
【請求項２】
前記導波路はミアンダ形状を有し、
前記ビームホールは、前記導波路が重畳された中央を貫通する、
請求項１に記載の遅延回路。
【請求項３】
前記支持基板、前記第１金属メッキ層及び前記第２金属メッキ層の材料は、同じ金属材料である、
請求項１又は２に記載の遅延回路。
【請求項４】
前記導波路又は前記ビームホールの前記ビームホールの延在方向に直交する断面における開口形状が矩形である、
請求項１から３のいずれか１項に記載の遅延回路。
【請求項５】
前記導波路又は前記ビームホールの前記ビームホールの延在方向に直交する断面における開口形状が六角形以上の多角形である、
請求項１から３のいずれか１項に記載の遅延回路。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の前記遅延回路を有する進行波管。
【請求項７】
電子ビームを伝送するビームホールと、前記ビームホールを迂回する伝送路を有し電磁波を伝送する導波路と、を備える遅延回路の製造方法であって、
支持基板上に前記導波路を形成する位置に第１レジスト材を塗布する第１レジスト材塗布ステップと、
前記第１レジスト材が塗布された支持基板に金属メッキ材でメッキ加工を行う第１金属メッキ加工ステップと、
前記第１レジスト材及び金属メッキ材を予め定めた厚さになるまで研磨して第１金属メッキ層を形成する第１研磨ステップと、
第１金属メッキ層上に前記導波路及び前記ビームホールを形成する位置に第２レジスト材を塗布する第２レジスト材塗布ステップと、
前記第２レジスト材が塗布された前記第１金属メッキ層に前記金属メッキ材でメッキ加工を行う第２金属メッキ加工ステップと、
前記第２レジスト材及び前記金属メッキ材を予め定めた厚さになるまで研磨して第２金属メッキ層を形成する第２研磨ステップと、
前記第１レジスト材及び前記第２レジスト材を除去するレジスト材除去ステップと、
前記支持基板、前記第１金属メッキ層及び前記第２金属メッキ層を積層した、２つの積層体の前記第２金属メッキ層の表面を互いに接合する接合ステップと、
を有する遅延回路の製造方法。
【請求項８】
前記導波路はミアンダ形状を有し、
前記ビームホールは、前記導波路が重畳された中央を貫通する、
請求項７に記載の遅延回路の製造方法。
【請求項９】
前記支持基板、前記第１金属メッキ層及び前記第２金属メッキ層の材料は、同じ金属材料である、
請求項７又は８に記載の遅延回路の製造方法。
【請求項１０】
前記第１研磨ステップ及び前記第２研磨ステップは、研磨時間に基づいて前記予め定めた厚さになったことを判定する、
請求項７から９のいずれか１項に記載の遅延回路の製造方法。
【請求項１１】
前記第１レジスト材塗布ステップの前に、前記支持基板のうち前記導波路又は前記ビームホールが形成されない領域に前記金属メッキ材と異なる金属材料の金属薄膜を形成する金属薄膜形成ステップを更に有し、
前記第１金属メッキ加工ステップ及び前記第２金属メッキ加工ステップで、前記金属薄膜が形成されている領域には、金属メッキ加工がなされず空洞を形成する、
請求項７から９のいずれか１項に記載の遅延回路の製造方法。
【請求項１２】
前記第１研磨ステップ及び前記第２研磨ステップは、前記空洞で前記予め定めた厚さを計測する、
請求項１１に記載の遅延回路の製造方法。
【請求項１３】
前記第１レジスト材塗布ステップの前に、前記支持基板のうち前記導波路又は前記ビームホールが形成されない領域に第１ガイド部材を貼り付ける第１ガイド部材貼り付けステップと、
前記第２レジスト材塗布ステップの前に、第１ガイド部材上に第２ガイド部材を貼り付ける第２ガイド部材貼り付けステップと、を更に有し、
前記第１研磨ステップは、前記第１金属メッキ層が前記第１ガイド部材と同じ厚さになるまで研磨を実行し、
前記第２研磨ステップは、前記第２金属メッキ層が前記第２ガイド部材と同じ厚さになるまで研磨を実行する、
請求項７から９のいずれか１項に記載の遅延回路の製造方法。
【請求項１４】
前記第１ガイド部材及び前記第２ガイド部材は、前記金属メッキ材より硬い材料である、
請求項１３に記載の遅延回路の製造方法。
【請求項１５】
前記第１レジスト材塗布ステップ及び前記第２レジスト材塗布ステップでは、前記第１レジスト材又は前記第２レジスト材が逆テーパー状に形成される、
請求項７から１４のいずれか１項に記載の遅延回路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、進行波管の遅延回路、進行波管及び遅延回路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
進行波管（Traveling Wave Tube：ＴＷＴ）は、大電力の高周波増幅を行う電子管であり、例えば、無線通信を含む高周波通信に広く使用されている。進行波管は、電子ビームを放出する電子銃と、入力された送信用の電磁波を遅延させて電子ビームと相互作用させることにより増幅する遅波回路と、を備える。
【０００３】
進行波管の遅延回路は、らせん状の導波路に電磁波を伝送させて遅延させ、らせん状の導波路の中心軸に電子ビームが通るビームホールを通すヘリックス型と、ミアンダ形状（複数回折り畳んだ形状）の導波路に電磁波を伝送させて遅波させ、ミアンダ形状の導波路の折り畳んだ伝送路が重畳する部分の中央に電子ビームが通るビームホールを貫通させた折り畳み型（Folded Waveguide：ＦＷＧ）と、がある。
【０００４】
波長３０μｍ〜３.０ｍｍのＴＨｚ波の信号に対応するためには、マイクロメートルオーダーの微細加工が必要である。この場合、導波路の微細加工が可能なＦＷＧ型が有利である。特に、銅、銀などの金属材料を利用したＦＷＧ型の遅延回路は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を利用した微細加工で作製される（例えば、特許文献１）。
【０００５】
特許文献１に記載の遅延回路は、ビームホール内にビームホールの延在方向に沿って形成したガイド部材を有している。これにより、ビームホールを通る電子ビームをビームホールの外壁面に寄せることができるため、高周波の電磁波に対しても、電磁波と電子ビームとの間の相互作用を改善することができると説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８−１４７８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の遅延回路は、ガイド部材を含むビームホール及び導波路の加工の際、基板上にメッキ加工を行った後に、基板とメッキ部分とを剥離により分離し、メッキ部分のみの構造体を作製する。そして、メッキ部分の構造体と、他の同一の構造体とを接合して、遅延回路を作製している。
【０００８】
このような構造では、メッキ部分と基板との密着性が強いため、剥離が難しく、さらに、厚く成膜されたレジストの除去も容易ではない。加えて、基板と剥離した部分で界面状態が荒れる可能性も高く、接合加工に不具合が生じうるという問題もあった。
【０００９】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、簡易化されたプロセスで高精度の微細加工が可能な遅延回路、進行波管及び遅延回路の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の遅延回路は、電子ビームを伝送するビームホールと、ビームホールを迂回する伝送路を有し、電磁波を伝送する導波路と、支持基板上にメッキ加工された第１金属メッキ層と、第１金属メッキ層上にメッキ加工された第２金属メッキ層と、を備える。導波路は、第１金属メッキ層及び第２金属メッキ層に形成され、ビームホールは、第２金属メッキ層に形成され、支持基板、第１金属メッキ層及び第２金属メッキ層を積層した２つの積層体が、第２金属メッキ層の表面を互いに接合させた形状を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、支持基板に金属メッキ加工を行い、研磨された金属メッキ材の接合により遅延回路を作製するため、支持基板と金属メッキの分離プロセスを要さず、簡易化されたプロセスで高精度の微細加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る遅延回路の外観図
【図２】遅延回路の断面図（ａ）Ｘ−Ｙ面図（ｂ）Ｘ−Ｚ面図（ｃ）Ｙ−Ｚ面図
【図３】実施の形態１に係る遅延回路の断面図
【図４Ａ】実施の形態１に係る遅延回路の製造の前半工程を示す図
【図４Ｂ】実施の形態１に係る遅延回路の製造の後半工程を示す図
【図５】実施の形態２に係る遅延回路の断面図
【図６Ａ】実施の形態２に係る遅延回路の製造の前半工程を示す図
【図６Ｂ】実施の形態２に係る遅延回路の製造の後半工程を示す図
【図７】実施の形態３に係る遅延回路の断面図
【図８Ａ】実施の形態３に係る遅延回路の製造の前半工程を示す図
【図８Ｂ】実施の形態３に係る遅延回路の製造の後半工程を示す図
【図９】実施の形態４に係る遅延回路の断面図
【図１０】実施の形態４に係る遅延回路の製造工程の一部を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施の形態１）
以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、この発明の実施の形態１に係る進行波管１（Traveling Wave Tube：ＴＷＴ）
に含まれる遅延回路１０の外観図である。図２は、遅延回路１０の断面図であり、（ａ）は、図１の点線Ａで示したＸ−Ｙ面における断面図、（ｂ）は、（ａ）の１点鎖線Ｂで示したＸ−Ｚ面における断面図、（ｃ）は（ａ）の２点鎖線Ｃで示したＹ−Ｚ面における断面図である。遅延回路１０は、進行波管１内において、電子銃から電子ビームが入射され、送信用の電磁波と電子ビームが相互作用することにより、電磁波を増幅させる機能を有する。
【００１５】
本実施の形態１に係る遅延回路１０は、ミアンダ形状の導波路１５の折り畳んだ伝送路が重畳する部分の中央をビームホール１６が貫通した折り畳み型（Folded Waveguide：ＦＷＧ）である。すなわち、電磁波が伝送される導波路１５が、電子ビームが通るビームホール１６を迂回する配置となっている。
【００１６】
遅延回路１０は、図１、図２に示すように、互いに向かい合う支持基板１１１、１２１の間に第１金属メッキ層１１２，１２２及び第２金属メッキ層１１３，１２３が積層されている。より詳細には、支持基板１１１上に順に第１金属メッキ層１１２、第２金属メッキ層１１３がメッキ加工により積層された積層体１１と、支持基板１２１上に順に第１金属メッキ層１２２、第２金属メッキ層１２３がメッキ加工により積層された積層体１２と、を有する。これらの積層体１１，１２は、第２金属メッキ層１１３，１２３の表面を互いに接合させている。すなわち支持基板１１１に積層された積層体１１及び支持基板１１１に積層された積層体１２は接合面１３０に対して面対称の構成を有している。
【００１７】
導波路１５及びビームホール１６は、第１金属メッキ層１１２，１２２及び第２金属メッキ層１１３，１２３の中に形成されている。本実施の形態に係る進行波管１は、テラヘルツ（ＴＨｚ）帯域の電磁波を対象としているため、導波路１５の開口幅とビームホール１６の開口幅を１ｍｍ以下のオーダーで設計されている。また、ＬＩＧＡ（Lithographie Galvanoformung Abformung）プロセス技術及び高精度研磨加工により金属メッキの厚さ、並びに、導波路１５及びビームホール１６の幅が制御されている。
【００１８】
図２（ａ）に示すように、導波路１５及びビームホール１６は、接合面１３０上に中心軸を有し、Ｘ−Ｙ平面に平行に形成されている。また、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、導波路１５は、第１金属メッキ層１１２，１２２及び第２金属メッキ層１１３，１２３に形成されている。また、ビームホール１６は、第２金属メッキ層１１３，１２３に形成されている。すなわち、導波路１５のＺ方向の高さは、第１金属メッキ層１１２，１２２及び第２金属メッキ層１１３，１２３の４層の厚さの合計に一致しており、ビームホール１６のＺ方向の高さは、第２金属メッキ層１１３，１２３の２層の厚さの合計に一致している。
【００１９】
また、図２（ｃ）に示すように、ビームホール１６の延在方向に直交するＹ−Ｚ面の断面における、導波路１５及びビームホール１６の開口形状が矩形である。
【００２０】
支持基板１１１，１２１上に順にメッキ加工で形成された第１金属メッキ層１１２，１２２及び第２金属メッキ層１１３，１２３は、非磁性かつ導体の特性を有する銅、銀、銅ニッケル合金のいずれかを含む金属材料であり、支持基板１１１，１２１と同一の材料である。ビームホール１６の開口幅は４００μｍ以下が望ましく、導波路１５の開口幅は５００μｍ以下が望ましい。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、＋Ｙ方向の端面には、導波路１５に接続された入射口１４１及び出射口１４２が形成されている。入射口１４１と出射口１４２は、導波路１５の開口幅より広く設計されており、６００μｍ以下が望ましい。
【００２２】
支持基板１１１，１２１、第１金属メッキ層１１２，１２２及び第２金属メッキ層１１３，１２３の界面は研磨されており、表面ラフネスが平均１００ｎｍ以下で形成されている。導波路１５及びビームホール１６のＺ方向の高さは、設計上の厚さに対して、第１金属メッキ層１１２，１２２のメッキ加工の時間と表面研磨時の時間により制御している。導波路１５及びビームホール１６の幅は、設計上の幅に対して、フォトリソグラフィによりパターニングされたレジスト領域の幅の調整により制御している。
【００２３】
以上のような構成の遅延回路１０の製造方法について、図３，４Ａ，４Ｂを用いて説明する。なお、図２（ｃ）は、図２（ａ）の２点鎖線ＣにおけるＹ−Ｚ面に平行な断面であるため、ビームホール１６の図面上の右側のみに導波路１５が存するが、他のＹ−Ｚ面に平行な断面においては、導波路１５の位置及び形が異なる。以後の説明においては、理解を容易にするために、構成を単純化してビームホール１６の両側に導波路１５が存するパターンについて説明する。また、各部材のサイズ又は縮尺も実際と変えている場合がある。
【００２４】
図３は、本実施の形態における遅延回路１０の断面図である。図４Ａ，４Ｂは遅延回路１０の製造の工程を示す図であり、図４Ａが前半工程であり、図４Ｂが後半工程である。本実施の形態において、図３に示すように、積層体１１，１２を含む遅延回路１０を２以上同時に作製して、分離する。遅延回路１０の製造の工程について、図４Ａ、図４Ｂに沿って説明する。
【００２５】
まず、積層体１１の支持基板１１１の両面を研磨加工して、フォトリソグラフィを実施するための下地を作る（ステップＳ１０１）。研磨加工面は、表面ラフネスが平均１００ｎｍ以下に設計されている。支持基板１１１は、１ｍｍ以下が望ましく、さらに望ましくは２００〜５００μｍである。
【００２６】
次に、支持基板１１１の裏面に、切削位置を決定するためのダイシングマーク１５１、及び、各加工処理の位置調整用のアライメントマーク１５２を設ける（ステップＳ１０２）。具体的には、支持基板１１１に塗布し、パターニングされたポジ型レジスト材をマスクにして、エッチング加工する。なお、レジスト材は、ネガ型でもよい。
【００２７】
次に、支持基板１１１の表面に、裏面のアライメントマーク１５２を基準にして、厚膜で成膜可能なネガ型の第１レジスト材１５３を、導波路１５を開口する位置に塗布する（ステップＳ１０３：第１レジスト材塗布ステップ）。第１レジスト材１５３の位置及び幅は、導波路１５のＸＹ面におけるパターンに基づいて設計されている。第１レジスト材１５３の厚さは、導波路１５及びビームホール１６のＺ方向の高さに基づいて設計されており、３００μｍ以下が望ましい。第１レジスト材１５３はポジ型でもよく、フィルム材でもよい。
【００２８】
次に、支持基板１１１と同一金属の金属メッキ材で、第１レジスト材１５３で保護されていない領域を金属メッキ加工する（ステップＳ１０４：第１金属メッキ加工ステップ）。これにより、第１金属メッキ層１１２が形成される。この段階での第１金属メッキ層１１２の厚さは、第１レジスト材１５３の厚さよりも厚くすることが望ましく、３５０μｍ以下が望ましい。
【００２９】
次に、導波路１５の設計上の厚さに基づいて、第１金属メッキ層１１２の金属メッキ材、及び、第１レジスト材１５３を研磨加工する（ステップＳ１０５：第１研磨ステップ）。研磨加工される厚さは、加工時間により判定する。研磨加工面の表面ラフネスは、１００ｎｍ以下が望ましい。研磨加工された後の第１レジスト材１５３と第１金属メッキ層１１２の厚さは、５０〜２８０μｍであることが望ましく、さらに１００〜２５０μｍがより望ましい。
【００３０】
次に、裏面のアライメントマーク１５２を基準にして、研磨された第１金属メッキ層１１２上にネガ型の第２レジスト材１５４を、導波路１５及びビームホール１６を開口する位置に塗布する（ステップＳ１０６：第２レジスト材塗布ステップ）。第２レジスト材１５４の幅は、導波路１５及びビームホール１６のＸＹ面におけるパターンに基づいて設計されている。第２レジスト材１５４の厚さは、導波路１５及びビームホール１６のＺ方向の高さに基づいて設計されており、３００μｍ以下が望ましい。第２レジスト材１５４はポジ型でもよく、フィルム材でもよい。
【００３１】
次に、第１金属メッキ層１１２と同一金属の金属メッキ材で、第２レジスト材１５４で保護されていない領域を金属メッキ加工する（ステップＳ１０７：第２金属メッキ加工ステップ）。これにより、第２金属メッキ層１１３が形成される。第２金属メッキ層１１３の厚さは、第２レジスト材１５４の厚さよりも厚くすることが望ましく、３５０μｍ以下が望ましい。
【００３２】
次に、導波路１５及びビームホール１６の設計上の厚さに基づいて、第２金属メッキ層１１３の金属メッキ材、及び、第２レジスト材１５４を研磨加工する（ステップＳ１０８：第２研磨ステップ）。研磨加工される厚さは、加工時間により調整する。研磨加工面の表面ラフネスは、１００ｎｍ以下が望ましい。研磨加工された後の第２レジスト材１５４と第２金属メッキ層１１３の厚さは、５０〜２８０μｍであることが望ましく、さらに１００〜２５０μｍがより望ましい。
【００３３】
次に、厚く成膜された第１レジスト材１５３及び第２レジスト材１５４を除去するため、ウェット処理もしくはドライプラズマによるアッシング処理を行う（ステップＳ１０９：レジスト材除去ステップ）。
【００３４】
ステップＳ１０１〜Ｓ１０９の処理により、積層体１１が作製される。同様に、支持基板１２１に対しても、ステップＳ１０１〜Ｓ１０９と同様の処理を行って、積層体１２を作製する。そして、２つの積層体１１，１２を接合させる処理を行う（ステップＳ１１０：接合ステップ）。具体的には、ウェット処理もしくはドライクリーニング処理を行い、接合面１３０を洗浄する。その後、積層体１１，１２に６００度以下の熱を加えて、第２金属メッキ層１１３，１２３の金属メッキ材を互いに加圧接合させる。接合処理時の位置調整は、支持基板１１１，１２１の裏面のアライメントマーク１５２を利用して行う。
【００３５】
最後に、裏面に形成されているダイシングマーク１５１にあわせてダイシングし、本実施の形態にかかる遅延回路１０を得る。遅延回路１０は進行波管１に実装される。
【００３６】
このようにして製造された遅延回路１０は、金属メッキ加工して研磨加工された２つの積層体１１，１２を互いに接合して得ることができ、支持基板１１１，１２１と同一の材料で構成されているため、接合面は高い密着性を有する。
【００３７】
以上説明したように本実施の形態に係る遅延回路１０は、支持基板１１１，１２１上に積層した第１金属メッキ層１１２，１２２に導波路１５を形成し、第１金属メッキ層１１２，１２２上に積層した第２金属メッキ層１１３，１２３に導波路１５及びビームホール１６を形成して得た積層体１１，１２を有する。そして、遅延回路１０は、積層体１１，１２を互いに接合した構造を有することとした。これにより、支持基板１１１，１２１と金属メッキの分離プロセスを要さず、簡易化されたプロセスで高精度の微細加工による製造が可能となる。
【００３８】
（実施の形態２）
以下に、この発明の実施の形態２について図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係る遅延回路２０は、実施の形態１と同様に、電磁波を増幅させる進行波管１に用いられる。
【００３９】
本実施の形態に係る遅延回路２０は、実施の形態１に係る遅延回路１０の構成に加えて、支持基板１１１と支持基板１２１との間にＺ方向に延在する空洞２０１を備える。空洞２０１は、第１金属メッキ層１１２，１２２のメッキ加工をする前に、支持基板１１１，１２１上に、第１金属メッキ層１１２，１２２及び第２金属メッキ層１１３，１２３の金属メッキ材と異なる材料の金属薄膜２０２を成膜することにより形成する。
【００４０】
この空洞２０１は、研磨後の第１金属メッキ層１１２，１２２及び第２金属メッキ層１１３，１２３の層厚を測定するのに使用することができる。このため、破壊検査を実施せずに研磨後の層厚を含む構造の検査を正確に行うことができる。さらに、空洞２０１は、第１レジスト材１５３，第２レジスト材１５４をパターニングする際のアライメントマークにも利用することができる。
【００４１】
以上のような構成の遅延回路２０の製造方法について、図５，６Ａ，６Ｂを用いて説明する。図５は、本実施の形態２における遅延回路２０の断面図である。図６Ａ，６Ｂは遅延回路２０の製造の工程を示す図であり、図６Ａが前半工程であり、図６Ｂが後半工程である。本実施の形態においても、図５に示すように、積層体１１，１２を含む遅延回路２０を２以上同時に作製して、分離する。遅延回路２０の製造の工程について、図６Ａ、図６Ｂに沿って説明する。
【００４２】
積層体１１の支持基板１１１の両面を研磨加工して、フォトリソグラフィを実施するための下地を作り、支持基板１１１の裏面に、切削位置を決定するためのダイシングマーク１５１、及び、各加工処理の位置調整用のアライメントマーク１５２を設ける（ステップＳ２０１）。ここまでの処理は実施の形態１と同様である。
【００４３】
次に、支持基板１１１の表面のうち、導波路１５及びビームホール１６が形成されない予め定めた位置に金属薄膜２０２を成膜する（ステップＳ２０２：金属薄膜形成ステップ）。金属薄膜２０２の成膜方法は、従来の任意の方法でよく、例えば、スパッタリング法又は金属蒸着法である。金属薄膜２０２は、第１金属メッキ層１１２及び第２金属メッキ層１１３のメッキ加工時にメッキされない材料である必要があるため、支持基板１１１、第１金属メッキ層１１２及び第２金属メッキ層１１３とは異なる材料でなければならない。金属薄膜２０２の膜厚は５．０μｍ以下が望ましい。さらに、成膜された金属薄膜２０２をフォトリソグラフィにより、パターニングし、エッチングする。
【００４４】
次に、支持基板１１１の表面に、裏面のアライメントマーク１５２を基準にして、厚膜で成膜可能なネガ型の第１レジスト材１５３を、導波路１５及び空洞２０１を開口する位置に塗布する（ステップＳ２０３：第１レジスト材塗布ステップ）。第１レジスト材１５３の位置及び幅は、導波路１５のＸＹ面におけるパターンに基づいて設計されている。また、空洞２０１の側面となる位置に合わせて第１レジスト材１５３の位置が設計されている。第１レジスト材１５３の厚さは、導波路１５及びビームホール１６のＺ方向の高さに基づいて設計されており、３００μｍ以下が望ましい。第１レジスト材１５３はポジ型でもよく、フィルム材でもよい。
【００４５】
次に、支持基板１１１と同一金属の金属メッキ材で、第１レジスト材１５３で保護されていない領域を金属メッキ加工する（ステップＳ２０４：第１金属メッキ加工ステップ）。これにより、第１金属メッキ層１１２が形成される。この段階での第１金属メッキ層１１２の厚さは、第１レジスト材１５３の厚さよりも厚くすることが望ましく、３５０μｍ以下が望ましい。
【００４６】
次に、導波路１５の設計上の厚さに基づいて、第１金属メッキ層１１２の金属メッキ材、及び、第１レジスト材１５３を研磨加工する（ステップＳ２０５：第１研磨ステップ）。研磨加工される厚さは、金属薄膜２０２を成膜した面からの厚さを測定し、調整する。研磨加工面の表面ラフネスは、１００ｎｍ以下が望ましい。研磨加工された後の第１レジスト材１５３と第１金属メッキ層１１２の厚さは、５０〜２８０μｍであることが望ましく、さらに１００〜２５０μｍがより望ましい。
【００４７】
次に、裏面のアライメントマーク１５２を基準にして、研磨された第１金属メッキ層１１２上にネガ型の第２レジスト材１５４を、導波路１５、ビームホール１６及び空洞２０１を開口する位置に塗布する（ステップＳ２０６：第２レジスト材塗布ステップ）。第２レジスト材１５４の幅は、導波路１５及びビームホール１６のＸＹ面におけるパターンに基づいて設計されている。また、空洞２０１の側面となる位置に合わせて第２レジスト材１５４の位置が設計されている。第２レジスト材１５４の厚さは、導波路１５及びビームホール１６のＺ方向の高さに基づいて設計されており、３００μｍ以下が望ましい。第２レジスト材１５４はポジ型でもよく、フィルム材でもよい。
【００４８】
次に、第１金属メッキ層１１２と同一金属の金属メッキ材で、第２レジスト材１５４で保護されていない領域を金属メッキ加工する（ステップＳ２０７：第２金属メッキ加工ステップ）。これにより、第２金属メッキ層１１３が形成される。第２金属メッキ層１１３の厚さは、第２レジスト材１５４の厚さよりも厚くすることが望ましく、３５０μｍ以下が望ましい。
【００４９】
次に、導波路１５及びビームホール１６の設計上の厚さに基づいて、第２金属メッキ層１１３のメッキ材、及び、第２レジスト材１５４を研磨加工する（ステップＳ２０８：第２研磨ステップ）。研磨加工される厚さは、金属薄膜２０２を成膜した面からの厚さを測定し、調整する。研磨加工面の表面ラフネスは、１００ｎｍ以下が望ましい。研磨加工された後の第２レジスト材１５４と第２金属メッキ層１１３の厚さは、５０〜２８０μｍであることが望ましく、さらに１００〜２５０μｍがより望ましい。
【００５０】
次に、厚く成膜された第１レジスト材１５３及び第２レジスト材１５４を除去するため、ウェット処理もしくはドライプラズマによるアッシング処理を行う（ステップＳ２０９：レジスト材除去ステップ）。
【００５１】
ステップＳ２０１〜Ｓ２０９の処理により、積層体１１が作製される。同様に、支持基板１２１に対しても、ステップＳ２０１〜Ｓ２０９と同様の処理を行って、積層体１２を作製する。そして、２つの積層体１１，１２を接合させる処理を行う（ステップＳ２１０：接合ステップ）。具体的には、ウェット処理もしくはドライクリーニング処理を行い、接合面１３０を洗浄する。その後、積層体１１，１２に６００度以下の熱を加えて、第２金属メッキ層１１３，１２３の金属メッキ材を互いに加圧接合させる。接合処理時の位置調整は、支持基板１１１，１２１の裏面のアライメントマーク１５２を利用して行う。
【００５２】
最後に、裏面に形成されているダイシングマーク１５１にあわせてダイシングし、本実施の形態にかかる遅延回路２０を得る。遅延回路２０は進行波管１に実装される。
【００５３】
以上説明したように本実施の形態に係る遅延回路２０は、支持基板１１１，１２１上に積層した第１金属メッキ層１１２，１２２及び第２金属メッキ層１１３，１２３にＺ方向に延在する空洞２０１をさらに備える。空洞２０１は、第１金属メッキ層１１２，１２２のメッキ加工をする前に、支持基板１１１，１２１上に、第１金属メッキ層１１２，１２２及び第２金属メッキ層１１３，１２３の金属メッキ材と異なる材料の金属薄膜２０２を成膜することにより形成することとした。これにより、簡易な方法により形成した空洞２０１を利用して、研磨後の第１金属メッキ層１１２，１２２及び第２金属メッキ層１１３，１２３の層厚を測定することができ、破壊検査を実施せずに各層厚を含む構造の検査を正確に行うことが可能になる。
【００５４】
（実施の形態３）
以下に、この発明の実施の形態３について図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係る遅延回路３０は、実施の形態１と同様に、電磁波を増幅させる進行波管１に用いられる。
【００５５】
本実施の形態に係る遅延回路３０は、実施の形態１に係る遅延回路１０の構成に加えて、支持基板１１１と、支持基板１２１との間の、導波路１５又はビームホール１６が形成されない領域に、第１ガイド部材３０１、第２ガイド部材３０２をＺ軸方向に順に貼り付けた構造を有している。つまり、支持基板１１１の＋Ｚ側の表面に第１ガイド部材３０１が貼り付けられ、第１ガイド部材３０１の＋Ｚ側の表面に第２ガイド部材３０２が貼り付けられている。また、支持基板１２１の−Ｚ側の表面に第１ガイド部材３０１が貼り付けられ、第１ガイド部材３０１の−Ｚ側の表面に第２ガイド部材３０２が貼り付けられている。
【００５６】
第１ガイド部材３０１、第２ガイド部材３０２は、支持基板１１１，１２１、第１金属メッキ層１１２，１２２及び第２金属メッキ層１１３，１２３の材料より硬い材料で構成されている。例えば、第１ガイド部材３０１、第２ガイド部材３０２の材料は、チタン、タングステン、モリブデンである。
【００５７】
実施の形態１に係る遅延回路１０の製造工程においては、金属メッキ加工時間及び研磨加工時間により層厚を制御し、実施の形態２に係る遅延回路２０の製造工程においては、研磨加工時に空洞２０１で層厚を測定した。これに対して、本実施の形態においては予め定めた厚さに加工されている第１ガイド部材３０１を支持基板１１１，１２１上に貼り付けることにより、第１金属メッキ層１１２，１２２の研磨加工が、第１ガイド部材３０１に接したときに進まなくなる。このため、研磨後の第１金属メッキ層１１２，１２２の層厚が第１ガイド部材３０１と同じ厚さとなる。同様に、予め定めた厚さに加工されている第２ガイド部材３０２を第１ガイド部材３０１上に貼り付けることにより、第２金属メッキ層１１３，１２３の研磨加工が、第２ガイド部材３０２に接したときに進まなくなる。このため、研磨後の第２金属メッキ層１１３，１２３の層厚が第２ガイド部材３０２と同じ厚さとなる。
【００５８】
以上のような構成の遅延回路３０の製造方法について、図７，８Ａ，８Ｂを用いて説明する。図７は、本実施の形態３における遅延回路３０の断面図である。図８Ａ，８Ｂは遅延回路３０の製造の工程を示す図であり、図８Ａが前半工程であり、図８Ｂが後半工程である。本実施の形態においても、図７に示すように、積層体１１，１２を含む遅延回路３０を２以上同時に作製して、分離する。遅延回路３０の製造の工程について、図８Ａ、図８Ｂに沿って説明する。
【００５９】
積層体１１の支持基板１１１の両面を研磨加工して、フォトリソグラフィを実施するための下地を作り、支持基板１１１の裏面に、切削位置を決定するためのダイシングマーク１５１、及び、各加工処理の位置調整用のアライメントマーク１５２を設ける（ステップＳ３０１）。ここまでの処理は実施の形態１と同様である。
【００６０】
次に、支持基板１１１の表面のうち、導波路１５及びビームホール１６が形成されない予め定めた位置に第１ガイド部材３０１を貼り付ける（ステップＳ３０２：第１ガイド部材貼り付けステップ）。第１ガイド部材３０１は、従来の任意の方法により支持基板１１１に接着させる。接着方法は例えば、接着剤又は加圧接合である。第１ガイド部材３０１の厚さは、導波路１５の厚さに基づいて設計されている。
【００６１】
次に、支持基板１１１の表面に、裏面のアライメントマーク１５２を基準にして、厚膜で成膜可能なネガ型の第１レジスト材１５３を、導波路１５を開口する位置に塗布する（ステップＳ３０３：第１レジスト材塗布ステップ）。第１レジスト材１５３の位置及び幅は、導波路１５のＸＹ面におけるパターンに基づいて設計されている。第１レジスト材１５３の厚さは、導波路１５及びビームホール１６のＺ方向の高さに基づいて設計されており、３００μｍ以下が望ましい。第１レジスト材１５３はポジ型でもよく、フィルム材でもよい。
【００６２】
次に、支持基板１１１と同一金属の金属メッキ材で、第１レジスト材１５３で保護されていない領域を金属メッキ加工する（ステップＳ３０４：第１金属メッキ加工ステップ）。これにより、第１金属メッキ層１１２が形成される。この段階での第１金属メッキ層１１２の厚さは、第１レジスト材１５３の厚さよりも厚くすることが望ましく、３５０μｍ以下が望ましい。
【００６３】
次に、導波路１５の設計上の厚さに基づいて、第１金属メッキ層１１２のメッキ材、及び、第１レジスト材１５３を研磨加工する（ステップＳ３０５：第１研磨ステップ）。研磨加工は、第１ガイド部材３０１の表面で止まるため、研磨加工後の第１金属メッキ層１１２及び第１レジスト材１５３の厚さは、第１ガイド部材３０１の厚さと同じであり、例えば、１００〜２５０μｍである。
【００６４】
次に、第１ガイド部材３０１の支持基板１１１と逆側の面に第２ガイド部材３０２を貼り付ける（ステップＳ３０６：第２ガイド部材貼り付けステップ）。第２ガイド部材３０２は、従来の任意の方法により支持基板１１１に接着させる。接着方法は例えば、接着剤又は加圧接合である。第２ガイド部材３０２の厚さは、導波路１５及びビームホール１６の厚さに基づいて設計されている。
【００６５】
次に、裏面のアライメントマーク１５２を基準にして、研磨された第１金属メッキ層１１２上にネガ型の第２レジスト材１５４を、導波路１５及びビームホール１６を開口する位置に塗布する（ステップＳ３０７：第２レジスト材塗布ステップ）。第２レジスト材１５４の幅は、導波路１５及びビームホール１６のＸＹ面におけるパターンに基づいて設計されている。第２レジスト材１５４の厚さは、導波路１５及びビームホール１６のＺ方向の高さに基づいて設計されており、３００μｍ以下が望ましい。第２レジスト材１５４はポジ型でもよく、フィルム材でもよい。
【００６６】
次に、第１金属メッキ層１１２と同一金属の金属メッキ材で、第２レジスト材１５４で保護されていない領域を金属メッキ加工する（ステップＳ３０８：第２金属メッキ加工ステップ）。これにより、第２金属メッキ層１１３が形成される。第２金属メッキ層１１３の厚さは、第２レジスト材１５４の厚さよりも厚くすることが望ましく、３５０μｍ以下が望ましい。
【００６７】
次に、導波路１５及びビームホール１６の厚さに基づいて、第２金属メッキ層１１３のメッキ材、及び、第２レジスト材１５４を研磨加工する（ステップＳ３０９：第２研磨ステップ）。研磨加工は、第２ガイド部材３０２の表面で止まるため、研磨加工後の第２金属メッキ層１１３及び第２レジスト材１５４の厚さは、第２ガイド部材３０２の厚さと同じであり、例えば、１００〜２５０μｍである。
【００６８】
次に、厚く成膜された第１レジスト材１５３及び第２レジスト材１５４を除去するため、ウェット処理もしくはドライプラズマによるアッシング処理を行う（ステップＳ３１０：レジスト材除去ステップ）。
【００６９】
ステップＳ３０１〜Ｓ３１０の処理により、積層体１１が作製される。同様に、支持基板１２１に対しても、ステップＳ３０１〜Ｓ３１０と同様の処理を行って、積層体１２を作製する。そして、２つの積層体１１，１２を接合させる処理を行う（ステップＳ３１１：接合ステップ）。具体的には、ウェット処理もしくはドライクリーニング処理を行い、接合面１３０を洗浄する。その後、積層体１１，１２に６００度以下の熱を加えて、第２金属メッキ層１１３，１２３の金属メッキ材を互いに加圧接合させる。接合処理時の位置調整は、支持基板１１１，１２１の裏面のアライメントマーク１５２を利用して行う。
【００７０】
最後に、裏面に形成されているダイシングマーク１５１にあわせてダイシングし、本実施の形態にかかる遅延回路３０を得る。遅延回路３０は進行波管１に実装される。
【００７１】
以上説明したように本実施の形態に係る遅延回路３０は、支持基板１１１，１２１上に順に貼り付けた第１ガイド部材３０１、第２ガイド部材３０２をさらに備える。予め定めた厚さを有する硬い材料の第１ガイド部材３０１を支持基板１１１，１２１上に貼り付けた状態で研磨することにより、第１金属メッキ層１１２，１２２の層厚を第１ガイド部材３０１と同じ厚さに加工し、予め定めた厚さを有する硬い材料の第２ガイド部材３０２を第１ガイド部材３０１上に貼り付けた状態で研磨することにより、第２金属メッキ層１１３，１２３の層厚を第２ガイド部材３０２と同じ厚さに加工することとした。これにより、簡易な構成で、研磨後の第１金属メッキ層１１２，１２２及び第２金属メッキ層１１３，１２３の層厚を予め定めた厚さにすることが可能になる。
【００７２】
（実施の形態４）
以下に、この発明の実施の形態４について図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係る遅延回路４０は、実施の形態１と同様に、電磁波を増幅させる進行波管１に用いられる。
【００７３】
図９は、本実施の形態における遅延回路４０の断面図である。遅延回路４０の、実施の形態１−３に係る遅延回路１０，２０，３０に対する相違点は、ビームホール１６の延在方向に直交するＹ−Ｚ面の断面における、導波路１５及びビームホール１６の開口形状が六角形であることである。電磁波が通る導波路１５と電子ビームが通るビームホール１６の角部が円に近づくことで、電磁波から生じる電界の集中が抑制される。
【００７４】
本実施の形態に係る遅延回路４０の製造方法は、実施の形態１−３と同様の工程を有するが、第１レジスト材１５３及び第２レジスト材１５４の塗布方法が異なる。図１０は、本実施の形態の遅延回路４０の製造工程の一部を示す図である。
【００７５】
第１レジスト材１５３の塗布工程において、厚膜形成用のネガ型の第１レジスト材１５３の露光量を調整することで、第１レジスト材１５３を、傾斜角度が１度〜５度の逆テーパー状に形成する（ステップＳ４０１）。第１レジスト材１５３の厚さは、１００μｍ〜３５０μｍが望ましい。その後、第１レジスト材１５３で保護されていない領域を金属メッキ加工し、第１レジスト材１５３及び第１金属メッキ層１１２のメッキ材を研磨する（ステップＳ４０２）。
【００７６】
金属メッキ処理後の第１金属メッキ層１１２は、第１レジスト材１５３の形状に合わせて形成されるため、台形状の構造が形成される。第２レジスト材１５４の塗布工程、第２金属メッキ層１１３の金属メッキ工程及び研磨工程も同様である。その後、第１レジスト材１５３及び第２レジスト材１５４を除去する。
【００７７】
このようにして作製した積層体１１と、同様に作製した積層体１２と、を第２金属メッキ層１１３，１２３の表面で接合する。これにより、導波路１５及びビームホール１６のＹ−Ｚ面における断面の開口形状を六角形にすることができる。
【００７８】
以上説明したように本実施の形態に係る遅延回路４０は、導波路１５又はビームホール１６のＹ−Ｚ面における断面の開口形状が六角形である構造とした。遅延回路４０の製造工程のうち、第１レジスト材１５３及び第２レジスト材１５４の塗布工程において、露光量を調整することで、第１レジスト材１５３及び第２レジスト材１５４を傾斜角度１度〜５度の逆テーパー状に形成し、第１金属メッキ層１１２，１２２及び第２金属メッキ層１１３，１２３を、第１レジスト材１５３及び第２レジスト材１５４の形状に合わせて形成することとした。これにより、導波路１５とビームホール１６の開口形状が円に近づくことで、電磁波から生じる電界の集中を抑制し、遅延回路４０の増幅効率を改善することが可能になる。
【００７９】
このように本発明は、電子ビームを伝送するビームホールと、ビームホールを迂回する伝送路を有し電磁波を伝送する導波路と、支持基板上にメッキ加工された第１金属メッキ層と、第１金属メッキ層上にメッキ加工された第２金属メッキ層と、を備えた遅延回路に係るものである。導波路は、第１金属メッキ層及び第２金属メッキ層に形成され、ビームホールは、第２金属メッキ層に形成され、支持基板、第１金属メッキ層及び第２金属メッキ層を積層した２つの積層体が、第２金属メッキ層の表面を互いに接合させた形状を有するとした。これにより、簡易化されたプロセスで高精度の微細加工が可能になる。
【００８０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更は勿論可能である。
【００８１】
例えば、上記実施の形態１−３において、支持基板１１１に第１金属メッキ層１１２と第２金属メッキ層１１３を積層した積層体１１と、支持基板１２１に第１金属メッキ層１２２と第２金属メッキ層１２３を積層した積層体１２と、互いに接合するとしたが、他の積層体の組み合わせであってもよい。例えば、第２金属メッキ層１１３と第２金属メッキ層１２３を一層体として、一工程で積層し、支持基板１１１に第１金属メッキ層１１２と、第２金属メッキ層１１３及び第２金属メッキ層１２３の一層体と、を積層した積層体を作製する。この積層体と、支持基板１２１に第１金属メッキ層１２２のみを積層した積層体と、を接合してもよい。
【００８２】
また、実施の形態４において、第１金属メッキ層１１２，１２２及び第２金属メッキ層１１３，１２３が台形状であるとしたが、第１レジスト材１５３及び第２レジスト材１５４の形状を変えることにより、導波路１５及びビームホール１６の開口形状を六角形以上の多角形にしてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１  進行波管、１０，２０，３０，４０  遅延回路、１１，１２  積層体、１５  導波路、１６  ビームホール、１１１，１２１  支持基板、１１２，１２２  第１金属メッキ層、１１３，１２３  第２金属メッキ層、１３０  接合面、１４１  入射口，１４２  出射口、１５１  ダイシングマーク、１５２  アライメントマーク、１５３  第１レジスト材、１５４  第２レジスト材、２０１  空洞、２０２  金属薄膜、３０１  第１ガイド部材、３０２  第２ガイド部材。
【図１】
2020166935.tif 000003
【図２】
2020166935.tif 000004
【図３】
2020166935.tif 000005
【図４Ａ】
2020166935.tif 000006
【図４Ｂ】
2020166935.tif 000007
【図５】
2020166935.tif 000008
【図６Ａ】
2020166935.tif 000009
【図６Ｂ】
2020166935.tif 000010
【図７】
2020166935.tif 000011
【図８Ａ】
2020166935.tif 000012
【図８Ｂ】
2020166935.tif 000013
【図９】
2020166935.tif 000014
【図１０】
2020166935.tif 000015