(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化ケイ素を含む透明な材料から構成された第１基板の中央部を除く周辺部の接合領域に第１金属層を形成する工程と、
第２基板の一方の面に第２金属層を形成する工程と、
前記第１基板の前記第１金属層と前記第２基板の第２金属層とを当接させることで前記第１基板および前記第２基板を前記第１金属層および前記第２金属層により接合する工程と
を少なくとも備え、
前記第１金属層および前記第２金属層は、常温における酸化物の生成自由エネルギーが正の金属を含む金属材料から構成し、
前記第１金属層および前記第２金属層は、前記第１金属層および前記第２金属層の形成面における表面粗さの３倍以上の厚さに形成することを特徴とする光学デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の光学デバイスの製造方法において、
前記第２基板は、二酸化ケイ素を含む透明な材料から構成し、
前記第２金属層は、前記第２基板の中央部を除く周辺部の接合領域に形成することを特徴とする光学デバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の光学デバイスの製造方法において、
二酸化ケイ素を含む透明な材料から構成された第３基板の中央部を除く周辺部の接合領域に第３金属層を形成する工程と、
前記第２基板の他方の面に第４金属層を形成する工程と、
前記第３基板の前記第３金属層と前記第２基板の第４金属層とを当接させることで前記第３基板および前記第２基板を前記第３金属層および前記第４金属層により接合する工程と
を備え、
前記第３金属層および前記第４金属層は、常温における酸化物の生成自由エネルギーが正の金属を含む金属材料から構成することを特徴とする光学デバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の光学デバイスの製造方法において、
前記第３金属層および前記第４金属層は、前記第３金属層および前記第４金属層の形成面における表面粗さの３倍以上の厚さに形成することを特徴とする光学デバイスの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学デバイスの製造方法において、
前記金属材料は、Ａｕ，Ｐｔ，およびこれらの金属を含む合金の中より選択されたものであることを特徴とする光学デバイスの製造方法。
【請求項６】
二酸化ケイ素を含む透明な材料から構成された第１基板の中央部を除く周辺部の接合領域に形成された第１金属層と、
第２基板の一方の面に形成されて前記第１金属層と当接して一体とされた第２金属層と
を少なくとも備え、
前記第１金属層および前記第２金属層は、常温における酸化物の生成自由エネルギーが正の金属を含む金属材料から構成され、
前記第１金属層および前記第２金属層は、前記第１金属層および前記第２金属層の形成面における表面粗さの３倍以上の厚さに形成されていることを特徴とする光学デバイス。
【請求項７】
請求項６記載の光学デバイスにおいて、
前記第２基板は、二酸化ケイ素を含む透明な材料から構成され、
前記第２金属層は、前記第２基板の中央部を除く周辺部の接合領域に形成されていることを特徴とする光学デバイス。
【請求項８】
請求項６記載の光学デバイスにおいて、
二酸化ケイ素を含む透明な材料から構成された第３基板の中央部を除く周辺部の接合領域に形成された第３金属層と、
前記第２基板の他方の面に形成されて前記第３金属層と当接して一体とされた第４金属層と
を少なくとも備え、
前記第３金属層および第４金属層は、常温における酸化物の生成自由エネルギーが正の金属を含む金属材料から構成されていることを特徴とする光学デバイス。
【請求項９】
請求項８記載の光学デバイスにおいて、
前記第３金属層および前記第４金属層は、前記第３金属層および前記第４金属層の形成面における表面粗さの３倍以上の厚さに形成されていることを特徴とする光学デバイス。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項に記載の光学デバイスにおいて、
前記金属材料は、Ａｕ，Ｐｔ，およびこれらの金属を含む合金の中より選択されたものであることを特徴とする光学デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２枚の透明基板を用いた光デバイスおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光を透過する複数の光学部材を組み合わせて所望の特性を得るようにした光デバイスが、数多く用いられている。このような光デバイスにおいては、複数の光学部材を貼り合わせる技術が重要となる。
【０００３】
複数の光学部品を組み合わせた光デバイスとしては、エタロンフィルタがある（特許文献１参照）。エタロンフィルタは、２つの平板状の部分透過ミラーを用い、これらの間にギャップ調整用の部材（ギャップ部材）を挟み、所望の共振器特性が得られるように２つの部分透過ミラーの間隔を決定している。このような構造のエタロンフィルタでは、ギャップ部材と、各部分透過ミラーとを接合して組み立てている。
【０００４】
上述した光学部品の接合には、有機系の接着剤を用いた接合（接着），はんだによる接合，表面活性化接合，オプティカルコンタクトによる接合などがある。表面活性化接合は、高真空中でイオンガンを用いて接合面をクリーニングして表面原子の結合手を露出させ、重ね合わせることで直接接合する技術である。また、オプティカルコンタクトは、プラズマやエキシマレーザ光の照射により接合面を活性化して親水化させ、重ね合わせることで仮接合し、この後、高温処理により脱水して完全に接合させる技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０４−０６１１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した接合の技術では、次に示すような問題がある。まず、有機系の接着剤を用いる場合、接着剤の特性上、高温高湿などの環境下においては、経時的な変化による接着強度の低下があり、信頼性に課題がある。また、有機系の接着剤では、熱による接着剤の膨張収縮があり、光路長が変化してしまうなど、特性が安定しないなどの問題がある。また、接着剤の厚さを製品間で均一にすることが容易ではなく、製品特性にバラツキを発生させてしまうという問題がある。この厚さのバラツキについては、はんだを用いた接合においても同様である。
【０００７】
これに対し、表面活性化接合およびオプティカルコンタクトによれば、経時的な変化による接着強度の低下はほとんどなく、接着剤を用いていないため、バラツキの点でも問題が発生しない。しかしながら、表面活性化接合では、高い真空度が必要であり、活性化させた領域同士を貼り合わせるために、位置合わせなどが必要となり、製造装置が高価となり、製品コストの上昇を招くという問題がある。また、オプティカルコンタクトでは、２５０℃以上の高温処理が必要となり、熱膨張係数の異なる部品間を接合しようとすると、熱処理において剥離し、また、亀裂が発生するなどの問題がある。更に、光学部材の接合面の表面粗さが粗くなると、表面活性化接合およびオプティカルコンタクトでは、接合強度が低下する問題があった。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、製品コストの上昇を招くことなく、光学部品同士の接合強度が大きな光デバイスが製造できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光学デバイスは、二酸化ケイ素を含む透明な材料から構成された第１基板の中央部を除く周辺部の接合領域に形成された第１金属層と、第２基板の一方の面に形成されて第１金属層と当接して一体とされた第２金属層とを少なくとも備え、第１金属層および第２金属層は、常温における酸化物の生成自由エネルギーが正の金属を含む金属材料から構成され、第１金属層，第２金属層は、これらが形成されている形成面の表面粗さの３倍以上の厚さとされている。
【００１０】
上記光学デバイスにおいて、第２基板は、二酸化ケイ素を含む透明な材料から構成され、第２金属層は、第２基板の中央部を除く周辺部の接合領域に形成されていればよい。
【００１１】
上記光学デバイスにおいて、二酸化ケイ素を含む透明な材料から構成された第３基板の中央部を除く周辺部の接合領域に形成された第３金属層と、第２基板の他方の面に形成されて第３金属層と当接して一体とされた第４金属層とを少なくとも備え、第３金属層および第４金属層は、常温における酸化物の生成自由エネルギーが正の金属を含む金属材料から構成されているものとしてもよい。なお、第３金属層，第４金属層は、これらが形成されている形成面の表面粗さの３倍以上の厚さとされているとよい。また、金属材料は、Ａｕ，Ｐｔ，およびこれらの金属を含む合金の中より選択されたものであればよい。
【００１２】
また、本発明に係る光学デバイスの製造方法は、二酸化ケイ素を含む透明な材料から構成された第１基板の中央部を除く周辺部の接合領域に第１金属層を形成する工程と、第２基板の一方の面に第２金属層を形成する工程と、第１基板の第１金属層と第２基板の第２金属層とを当接させることで第１基板および第２基板を第１金属層および第２金属層により接合する工程とを少なくとも備え、第１金属層および第２金属層は、常温における酸化物の生成自由エネルギーが正の金属を含む金属材料から構成し、第１金属層，第２金属層は、これらが形成されている形成面の表面粗さの３倍以上の厚さに形成する。
【００１３】
上記光学デバイスの製造方法において、第２基板は、二酸化ケイ素を含む透明な材料から構成し、第２金属層は、第２基板の中央部を除く周辺部の接合領域に形成すればよい。
【００１４】
また、上記光学デバイスの製造方法において、二酸化ケイ素を含む透明な材料から構成された第３基板の中央部を除く周辺部の接合領域に第３金属層を形成する工程と、第２基板の他方の面に第４金属層を形成する工程と、第３基板の第３金属層と第２基板の第４金属層とを当接させることで第３基板および第２基板を第３金属層および第４金属層により接合する工程とを備え、第３金属層および第４金属層は、常温における酸化物の生成自由エネルギーが正の金属を含む金属材料から構成するようにしてもよい。
【００１５】
上記光学デバイスの製造方法において、第３金属層，第４金属層は、これらが形成されている形成面の表面粗さの３倍以上の厚さに形成するとよい。また、金属材料は、Ａｕ，Ｐｔ，およびこれらの金属を含む合金の中より選択されたものであればよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したことにより、本発明によれば、製品コストの上昇を招くことなく、光学部品同士の接合強度が大きな光デバイスが製造できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施の形態１における光学デバイスの製造方法を説明する各工程における状態を示す構成図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の実施の形態１における光学デバイスの製造方法を説明する各工程における状態を示す構成図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明の実施の形態１における光学デバイスの製造方法を説明する各工程における状態を示す構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１における光学デバイスの構成を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２における光学デバイスの構成を示す断面図である。
【図４】図４は、各表面粗さの試験片同士を、各金属層の厚さで接合した試料の引っ張り強度を測定した結果を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００１９】
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について図１Ａ，図１Ｂ，図１Ｃを用いて説明する。図１Ａ，図１Ｂ，図１Ｃは、本発明の実施の形態１における光学デバイスの製造方法を説明する各工程における状態を示す構成図である。図１Ａ，図１Ｂ，図１Ｃでは、断面を模式的に示している。
【００２０】
まず、図１Ａに示すように、二酸化ケイ素を含む透明な材料から構成された第１基板１０１の中央部を除く周辺部の接合領域に第１金属層１０２を形成する。第１基板１０１は、例えば、水晶板である。また、第１基板１０１は、石英板、ガラス板などであってもよい。このような第１基板１０１の表面に、例えば、真空成膜法により第１金属層１０２を形成する。第１金属層１０２は、Ａｕ，Ｐｔ，およびこれらの金属を含む合金などの常温における酸化物の生成自由エネルギーが正の金属を含む金属材料から構成する。また、第１金属層１０２は、形成面の表面粗さの３倍以上の厚さに形成する。なお、日本工業規格では、「常温」を２０℃±１５℃（５−３５℃）としている。また、表面粗さは、算術平均粗さである。
【００２１】
次に、図１Ｂに示すように、第２基板１０３の一方の面に第２金属層１０４を形成する。第２基板１０３は、例えば、二酸化ケイ素を含む透明な材料から構成された基板であり、例えば、水晶板，石英板，ガラス板などである。また、第２金属層１０４は、第２基板１０３の中央部を除く周辺部の接合領域に形成する。例えば、真空成膜法により第２金属層１０４を形成する。第２金属層１０４は、Ａｕ，Ｐｔ，およびこれらの金属を含む合金などの常温における酸化物の生成自由エネルギーが正の金属を含む金属材料から構成する。また、第２金属層１０４は、形成面の表面粗さの３倍以上の厚さに形成する。
【００２２】
ここで、各金属層の接合領域への選択的な形成について、第１金属層１０２を例に説明する。例えば、第１基板１０１の表面に、接合領域が開放したレジストパターンを形成する。レジストパターンは、公知のフォトリソグラフィ技術により形成すればよい。このようにレジストパターンを形成した状態で、真空成膜法により上述した金属材料を堆積する。この後、有機溶剤などを用いてレジストパターンを除去（リフトオフ）すれば、接合領域に、選択的に第１金属層１０２が形成できる。この場合、金属材料の堆積は、真空蒸着法，スパッタ法，イオンプレーティング法により行ってもよい。
【００２３】
また、次に示すように、第１金属層１０２を形成してもよい。まず、第１基板１０１の表面に、第１金属層１０２とする金属材料による金属膜を形成する。この場合も、金属膜の形成は、真空成膜法，スパッタ法などにより行えばよい。次いで、形成した金属膜の上に、接合領域を覆い、他の領域が開放したレジストパターンを形成する。レジストパターンは、公知のフォトリソグラフィ技術により形成すればよい。次に、形成したレジストパターンをマスクとし、選択的に金属膜をエッチングする。例えば、Ａｕから金属膜を構成した場合、ヨウ素，ヨウ化アンモニウム，水，エタノールからなるエッチング液によりウェットエッチングすることで、選択的に金属膜がエッチングできる。これにより、接合領域に、選択的に第１金属層１０２が形成できる。また、接合表面への有機物などの吸着による汚染の心配がある場合には、金属層形成後に、加熱やＵＶ光やプラズマ等でクリーニングすることが望ましい。
【００２４】
また、スパッタ法などにおいて、ステンシルマスクを用いて接合領域に金属材料を選択的に堆積することで、第１金属層１０２を形成してもよい。
【００２５】
以上のようにすることで、各金属層を形成した後、図１Ｃに示すように、第１基板１０１の第１金属層１０２と第２基板１０３の第２金属層１０４とを当接させる。ここで、第１基板１０１および第２基板１０３の平坦性などを考慮すると、第１金属層１０２と第２金属層１０４とが対向した状態で、第１基板１０１の上に第２基板１０３を載置しただけでは、第１金属層１０２と第２金属層１０４とが、点状に部分的に接触した状態となる場合もある。このような状態では、第１金属層１０２と第２金属層１０４とが、ある程度の広さの面で接触する（当接する）状態にならない。このような場合、第１基板１０１と第２基板１０３との間にある程度の荷重を加え、面で接触する領域が存在するようにする。
【００２６】
上述したように、第１金属層１０２と第２金属層１０４とを当接させれば、第１金属層１０２と第２金属層１０４とが直接接合する。ここで直接接合のメカニズムについて説明する。スパッタ法等により形成された金属層は微結晶構造の薄膜である。この微結晶構造の薄膜を重ね合わせることにより、薄膜の接合界面に金属の原子拡散を生じさせて、２つの基板を強固に接合する。このようにして第１金属層１０２と第２金属層１０４とを一体にすれば、第１基板１０１および第２基板１０３を第１金属層１０２および第２金属層１０４により接合することができる。第１金属層１０２および第２金属層１０４は、常温における酸化物の生成自由エネルギーが正の金属を含む金属材料から構成しているので、大気中においても表面に自然酸化膜が形成されることがなく、両者を当接させることで、直接接合した状態が簡単に得られる。この接合は、大気中に限らず、減圧環境下で行ってもよく、また、大気圧以上の雰囲気で行ってもよい。また、接合環境は大気に限らず、例えば、窒素、不活性ガス中でも良い。接合温度は常温でよい。また、接合膜同士の拡散を補助するため必要に応じて加熱してもよい。
【００２７】
上述した製造方法によれば二酸化ケイ素を含む透明な材料から構成された第１基板１０１の中央部を除く周辺部の接合領域に形成された第１金属層１０２と、二酸化ケイ素を含む透明な材料から構成された第２基板１０３の中央部を除く周辺部の接合領域に形成されて第１金属層１０２と当接して一体とされた第２金属層１０４とを少なくとも備える光学デバイスが得られる。この光学デバイスによれば、図２の平面図に示すように、中央部２０１を除く周辺部に接合領域を設けており、第１基板１０１および第２基板１０３の中央部２０１には、金属層などを形成していない。このため、接合された第１基板１０１および第２基板１０３の中央部２０１は、光が透過する状態である。従って、本実施の形態によれば、中央部２０１を透過する光は、第１基板１０１および第２基板１０３の両者の光学特性が反映された状態となる。
【００２８】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２では、図３に示すエタロンフィルタを例に説明する。このエタロンフィルタは、石英板（第１基板）３０１および石英板（第３基板）３０２を、石英からなるスペーサ（第２基板）３０３を介して対向して配置している。このように、スペーサ３０３を介して配置することで、石英板３０１と石英板３０２との間には、空間３２１が存在する状態となる。また、石英板３０１および石英板３０２には、各々の対向する一方の面に反射膜３０４，反射膜３０５を備えている。また、石英板３０１および石英板３０２の他方の面には、各々反射防止膜３０６，反射防止膜３０７を備えている。
【００２９】
また、石英板３０１とスペーサ３０３とは、第１金属層３１１と第２金属層３１２とを介して接合されている。第１金属層３１１は、石英板３０１の接合領域３２２において、反射膜３０４の上に形成されている。接合領域３２２は、石英板３０１の中央部の透過領域３２３を除く周辺部に設けられている。第２金属層３１２は、スペーサ３０３の石英板３０１との接合面（一方の面）に形成されている。第１金属層３１１と第２金属層３１２とは、対向面を当接させることで接合して一体とされている。このようにして一体とされた第１金属層３１１および第２金属層３１２により、石英板３０１とスペーサ３０３とが接合されている。
【００３０】
同様に、石英板３０２とスペーサ３０３とは、第３金属層３１３と第４金属層３１４とを介して接合されている。第３金属層３１３は、石英板３０２の接合領域３２２において、反射膜３０５の上に形成されている。接合領域３２２は、石英板３０２の中央部の透過領域３２３を除く周辺部の領域である。第４金属層３１４は、スペーサ３０３の石英板３０２との接合面（他方の面）に形成されている。第３金属層３１３と第４金属層３１４とは、対向面を当接させることで接合して一体とされている。このようにして一体とされた第３金属層３１３および第４金属層３１４により、石英板３０２とスペーサ３０３とが接合されている。
【００３１】
第１金属層３１１，第２金属層３１２，第３金属層３１３，第４金属層３１４は、常温における酸化物の生成自由エネルギーが正の金属を含む金属材料から構成されている。これらは、例えば、Ａｕ，Ｐｔ，およびこれらの金属を含む合金のいずれかであればよい。また、第１金属層３１１，第２金属層３１２，第３金属層３１３，第４金属層３１４は、形成面の表面粗さ（算術平均粗さ）の３倍以上の厚さに形成されている。ところで、Ａｕ，Ｐｔなどの金属は、石英や金属酸化物などとの密着性が高くない。このため、例えば、各金属層は、形成面の側に形成されたＴａ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉなどの金属からなる密着層と、この上に形成されたＡｕ，Ｐｔなどの金属層との２層構造とするとよい。
【００３２】
上述したエタロンフィルタは、いわゆるファブリ・ペロー干渉計である。反射膜３０４と反射膜３０５との間隔を、所望とする光の波長の１／２の整数倍とすることで、透過領域３２３の「石英板３０１−空間３２１−石英板３０２」の光路において、所望とする波長の光を透過させることができる。
【００３３】
以下、本実施の形態における光デバイスである上記エタロンフィルタの製造方法について簡単に説明する。まず、一方の面に反射膜３０４が形成され、他方の面に反射防止膜３０６が形成された石英板３０１、および、一方の面に反射膜３０５が形成され、他方の面に反射防止膜３０７が形成された石英板３０２を用意する。各石英板は、４ｍｍ×４ｍｍで、板厚が１ｍｍである。
【００３４】
また、反射膜３０４、反射防止膜３０６は、よく知られているように、各々屈折率が異なる複数の誘電体層が交互に積層されて構成されている。誘電体は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2、屈折率＝１．４４５）、二酸化チタン（ＴｉＯ2、屈折率＝２．３）、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5、屈折率＝２．２）である。各誘電体層の層厚および積層数を適宜に設定することで、所望の反射率や透過率（光学特性）が得られる。例えば、反射膜３０４は、サブミクロン程度の層厚の誘電体層を、１０層以下積層することで構成できる。各誘電体層は、例えば、真空成膜法により形成できる。
【００３５】
次に、石英板３０１の一方の面（反射膜形成面）の接合領域３２２に第１金属層３１１を形成する。例えば、真空成膜法により層厚２ｎｍ程度にＴａ層を形成し、引き続き、層厚１０ｎｍ程度にＡｕ層を形成して第１金属層３１１を形成する。同様に、石英板３０２の一方の面（反射膜形成面）の接合領域３２２に第３金属層３１３を形成する。
【００３６】
次に、スペーサ３０３の一方の接合面に第２金属層３１２を形成する。スペーサ３０３は、石英板３０１と石英板３０２との間隔が３ｍｍとなる寸法に形成されている。また、スペーサ３０３は、組み込まれた状態で、空間３２１における光透過方向断面の寸法が、φ１．５ｍｍとなるように形成されている。第２金属層３１２としては、例えば、真空成膜法により層厚２ｎｍ程度にＴａ層を形成し、引き続き、層厚１０ｎｍ程度にＡｕ層を形成すればよい。同様にして、スペーサ層３０３の他方の接合面に第４金属層３１４を形成する。
【００３７】
次に、石英板３０１の第１金属層３１１とスペーサ３０３の第２金属層３１２とを当接させて一体とすることで、石英板３０１およびスペーサ３０３を第１金属層３１１および第２金属層３１２により接合する。同様に、石英板３０２の第３金属層３１３とスペーサ３０３の第４金属層３１４とを当接させて一体とすることで、石英板３０２およびスペーサ３０３を第３金属層３１３および第４金属層３１４により接合する。
【００３８】
ここで、接合対象の両者の間にある程度の荷重を加え、接合面同士が密接する領域が存在するようにする。接合面の平坦性が高く、載置した状態で、自重だけで面で接触する領域が形成される場合、荷重などを加える必要はない。このようにすることで、上述したように、第１金属層３１１と第２金属層３１２とを当接させれば、第１金属層３１１と第２金属層３１２とが直接接合する。同様に、第３金属層３１３と第４金属層３１４とが直接接合する。
【００３９】
このようにして、第１金属層３１１と第２金属層３１２とを一体にすれば、石英板３０１およびスペーサ３０３を、第１金属層３１１および第２金属層３１２により接合することができる。同様に、第３金属層３１３と第４金属層３１４とを一体にすれば、石英板３０２およびスペーサ３０３を、第３金属層３１３および第４金属層３１４により接合することができる。
【００４０】
第１金属層３１１および第２金属層３１２は、常温における酸化物の生成自由エネルギーが正の金属を含む金属材料から構成しているので、大気中においても表面に自然酸化膜が形成されることがなく、両者を当接させることで、直接接合した状態が簡単に得られる。第３金属層３１３および第４金属層３１４においても、上述同様である。
【００４１】
以下、接合に用いる金属層の層厚と、形成面の表面粗さとの関係について説明する。はじめに、接合面の表面粗さが異なる１０ｍｍ×１０ｍｍの複数の水晶板（試験片）を用意し、異なる層厚の金属層を接合面に形成して接合させた複数の試料を作製し、作製した試料の引っ張り強度を測定する。試験片の表面粗さ（算出平均粗さ）は、Ｒａ０．３ｎｍ，Ｒａ０．７ｎｍ，Ｒａ１．５ｎｍである。接合では、各試験片の接合面（全面）に、層厚２ｎｍのＴａ層およびＡｕ層からなる金属層を形成し、金属層同士を当接させている。
【００４２】
また、Ａｕ層の層厚を変化させて各試料を作製している。Ｒａ０．３ｎｍの試験片では、Ａｕ層の層厚を、０．３，０．７，１．０，１．５，２．５，５．５（ｎｍ）とした試料を作製している。また、Ｒａ０．７ｎｍの試験片では、Ａｕ層の層厚を、０．７，１．４，２．１，３．５，５．６，９．８（ｎｍ）とした試料を作製している。また、Ｒａ１．５ｎｍの試験片では、Ａｕ層の層厚を、１．５，３．０，４．５，６．０，１０．５，２５．５（ｎｍ）とした試料を作製している。
【００４３】
図４に、各表面粗さの試験片同士を各金属層の厚さで接合した試料の、引っ張り強度を測定した結果を示す。図４では、横軸に、形成した金属層の厚さＴ（ｎｍ）を試験片の表面粗さＲａ（ｎｍ）で除した値を示している。また、図４において、黒四角が表面粗さＲａ０．３ｎｍの試験片を用いた試料、白丸が表面粗さＲａ０．７ｎｍの試験片を用いた試料，黒三角が表面粗さＲａ１．５ｎｍの試験片を用いた試料の測定結果である。図４より分かるように、いずれの試験片の表面粗さにおいても、金属層の層厚を、表面粗さの３倍以上とすれば、引っ張り強度が飽和した状態となる。
【００４４】
次に、接合面の表面粗さが異なる１０ｍｍ×１０ｍｍの水晶板（試験片）を用意し、これらを、各種の接合方法で接合した試料を作製し、作製した試料の引っ張り強度を測定した結果について説明する。試験片の表面粗さは、Ｒａ０．３ｎｍ，Ｒａ０．７ｎｍ，Ｒａ１．３ｎｍ，Ｒａ３ｎｍである。また、接合方法は、オプティカルコンタクト，表面活性化接合，および上述した本発明による接合方法である。本発明による接合方法では、各試験片の接合面（全面）に、層厚２ｎｍのＴａ層および層厚１０ｎｍのＡｕ層からなる金属層を形成し、金属層同士を当接させている。このとき、金属層同士を当接させた２つの試験片を密着接合させるために、２０ｋｇｆで加圧した。
【００４５】
以下の表１に、各表面粗さの試験片同士を、各接合方法で接合した試料の引っ張り強度を測定した結果を示す。表中に示す引っ張り強度の単位は、ＭＰａである。なお、表中「２５以上」は、引っ張り強度試験において、２５ＭＰａ以上では、試料全体が破壊し、これ以上の強度の試験が行えない状態を示している。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
表１に示すように、本発明の接合方法によれば、表面粗さが０．３ｎｍでは、オプティカルコンタクトおよび表面活性化接合に比較して、強い接合強度が得られていることが分かる。また、本発明の接合方法は、オプティカルコンタクトおよび表面活性化接合では接合できない表面粗さ０．７ｎｍ以上においても、高い接合強度が得られていることが分かる。このように、表面粗さ０．３ｎｍ〜０．７ｎｍの範囲では、本発明の接合方法は、オプティカルコンタクトおよび表面活性化接合によりも接合強度が大きい。また、表面粗さ０．７ｎｍ以上では、本発明の接合方法でしか接合できない。
【００４８】
以上に説明したように、本発明によれば、常温における酸化物の生成自由エネルギーが正の金属を含む金属材料による金属層同士を当接して接合するようにしたので、製品コストの上昇を招くことなく、光学部品同士の接合強度が大きな光デバイスが製造できるようになる。特に、金属層の厚さを形成面の表面粗さの３倍以上の厚さとすることで、より大きな接合強度が得られるようになる。また、様々な材料からなる部品間を接合して光学デバイスが製造できるようになる。
【００４９】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、金属層を形成する接合領域は、基板の中央部を囲う全域としてもよく、また、基板の中央部を除く周辺部に、部分的に設けてもよい。また、ギャップ調製のためにスペーサを用いる場合、スペーサを一体構造としてもよく、複数の部品からスペーサを構成してもよい。また、スペーサは、二酸化ケイ素を含む透明な材料から構成された第１基板と同じ材料から構成する必要はない。また、大面積の基板（例えば直径２インチ，板厚１ｍｍ）を用い、接合した後で切り出すことで、複数の光学デバイスを同時に製造するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０１…第１基板、１０２…第１金属層、１０３…第２基板、１０４…第２金属層、２０１…中央部。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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