(57)【要約】【課題】多層膜フィルタがガラス基板上に形成されて構成される多層膜フィルタ基板から光合分波フィルタ素子を製造する場合において、多層膜フィルタ基板を構成するガラス基板を薄く加工しても、多層膜フィルタ基板に変形を生じさせず、または、変形が生じたとしても光合分波フィルタ素子への分割に支障が生じない程度にする。【解決手段】屈折率が異なる２種類の光学薄膜が交互に積層されて構成される多層膜フィルタ１２がガラス基板１１の表面に形成された多層膜フィルタ基板１０から光合分波フィルタ素子を製造する光合分波フィルタ素子の製造方法において、多層膜フィルタ１２の表面に分離溝を形成して多層膜フィルタ１２の内部応力を解放する応力解放工程と、多層膜フィルタ１２の表面側を研削装置のチャックテーブルに固定し、ガラス基板１１を研削する研削工程と、研削工程終了後の多層膜フィルタ基板１０ｂを光合分波フィルタ素子の大きさに分割する分割工程とから構成され、分離溝の形成によって応力を予め解放することにより多層膜フィルタ基板に変形が生じるのを防止する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率が異なる２種類の光学薄膜が交互に積層されて構成される多層膜フィルタがガラス基板の表面に形成された多層膜フィルタ基板から光合分波フィルタ素子を製造する光合分波フィルタ素子の製造方法であって、
該多層膜フィルタの表面に分離溝を形成して該多層膜フィルタの内部応力を解放する応力解放工程と、
該多層膜フィルタの表面側を研削装置のチャックテーブルに固定し、該ガラス基板を研削する研削工程と、
該研削工程終了後の多層膜フィルタ基板を光合分波フィルタ素子の大きさに分割する分割工程と
から構成される光合分波フィルタ素子の製造方法。
【請求項２】
応力解放工程においては、多層膜フィルタの表面に、光合分波フィルタ素子の大きさの整数倍の間隔で分離溝を形成する請求項１に記載の光合分波フィルタ素子の製造方法。
【請求項３】
屈折率が異なる２種類の光学薄膜は、Ｔａ２Ｏ５とＳｉＯ２である請求項１または２に記載の光合分波フィルタ素子の製造方法。
【請求項４】
屈折率が異なる２種類の光学薄膜が交互に積層されて構成される多層膜フィルタがガラス基板の表面に形成された多層膜フィルタ基板から光合分波フィルタ素子を製造する光合分波フィルタ素子の製造方法であって、
該多層膜フィルタの表面に、光合分波フィルタ素子の大きさに相当する間隔で、該光合分波フィルタ素子の厚さに相当する深さの分離溝を形成して該多層膜フィルタ素子の内部応力を解放する応力解放工程と、
該多層膜フィルタの表面側を研削装置のチャックテーブルに固定し、該ガラス基板を研削して該分離溝を表出させて該光合分波フィルタ素子に分離する研削工程と
から構成される光合分波フィルタ素子の製造方法。
【請求項５】
屈折率が異なる２種類の光学薄膜は、Ｔａ２Ｏ５とＳｉＯ２である請求項４に記載の光合分波フィルタ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）通信に用いる光合分波フィルタ素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＷＤＭ通信方式は、波長分割多重方式といわれるもので、波長の異なる複数の光信号を１本の光ファイバで伝送することによって複数の情報を同時に伝送する方式であり、近年のインターネットの普及により情報通信量が増大したことに伴い、通信容量の大容量化を図るべく重要視されている技術である。
【０００３】
この方式においては、複数の光源からの光を合波器でまとめて光ファイバに送り、受信側の分波器でそれぞれの信号を分離して各感光素子に導く必要があるため、近赤外領域の光を細かな波長領域に分割したり複数の波長領域の光を合成したりする機能を有する光合分波フィルタ素子が、光導波路網の分岐点に挿入される。
【０００４】
この光合分波フィルタ素子は、一般的には、ガラス基板上に高屈折率の光学部材と低屈折率の光学部材とが交互に多数積層された構造となっており、例えば、高屈折率の光学部材としてはＴｉＯ２またはＴａ２Ｏ５が用いられ、低屈折率の光学部材としてはＳｉＯ２が用いられる。
【０００５】
高屈折率の光学部材及び低屈折率の光学部材は、真空蒸着法、スパッタリング法等の手法によってガラス基板上に１００〜１５０層ほど交互に積層され、３０〜４０μｍほどの厚さの多層膜フィルタが形成された多層膜フィルタ基板が形成される。
【０００６】
そして、光路長増大とこれによる伝搬光散乱を小さく抑えるために、この多層膜フィルタ基板を構成するガラス基板を研削して多層膜フィルタ基板全体を数十μｍほどの厚さに形成した後、ダイシング装置等の切削装置を用いて所定の大きさに分割することによって個々の光合分波フィルタ素子が形成される。
【０００７】
多層膜フィルタには、基板材料との熱膨張率の差や構造変化等に起因して比較的大きな内部応力が働くため、多層膜フィルタをガラス基板上に形成する工程において変形が生じるのを防止するため、ガラス基板は、最初はその厚さが１０ｍｍ以上に形成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガラス基板の裏面を研削して薄く加工すると、多層膜フィルタの内部応力によって多層膜フィルタ基板全体に変形が生じ、光合分波フィルタ素子への分割に支障が生じるという問題がある。この問題は、高屈折率の光学部材としてＴａ２Ｏ５を用いた場合に顕著となる。
【０００９】
即ち、高屈折率の光学部材としてＴｉＯ２を採用した場合は、ＴｉＯ２膜には引っ張り応力が作用し、低屈折率の光学部材であるＳｉＯ２膜には圧縮応力が作用するため、内部応力が相殺され、ガラス基板を薄く研削しても変形を比較的小さくすることができるが、高屈折率の光学部材としてＴａ２Ｏ５を採用した場合は、Ｔａ２Ｏ５膜には圧縮応力が作用するため、ＳｉＯ２膜の圧縮応力と相俟って強い圧縮内部応力が作用して多層膜フィルタ基板に変形が生じて前記の問題が顕著となる。
【００１０】
従って、光合分波フィルタ素子の製造においては、多層膜フィルタ基板を構成するガラス基板を薄く加工しても、多層膜フィルタ基板に変形を生じさせないこと、または、変形が生じたとしても光合分波フィルタ素子への分割に支障が生じない程度にすることに課題を有している。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、屈折率が異なる２種類の光学薄膜が交互に積層されて構成される多層膜フィルタがガラス基板の表面に形成された多層膜フィルタ基板から光合分波フィルタ素子を製造する光合分波フィルタ素子の製造方法であって、多層膜フィルタの表面に分離溝を形成して多層膜フィルタの内部応力を解放する応力解放工程と、多層膜フィルタの表面側を研削装置のチャックテーブルに固定し、ガラス基板を研削する研削工程と、研削工程終了後の多層膜フィルタ基板を光合分波フィルタ素子の大きさに分割する分割工程とから構成される光合分波フィルタ素子の製造方法を提供する。
【００１２】
そしてこの光合分波フィルタ素子の製造方法は、応力解放工程において、多層膜フィルタの表面に、光合分波フィルタ素子の大きさの整数倍の間隔で分離溝を形成すること、屈折率が異なる２種類の光学薄膜がＴａ２Ｏ５とＳｉＯ２であることを付加的な要件とする。
【００１３】
このように構成される光合分波フィルタ素子の製造方法においては、応力解放工程において多層膜フィルタの表面に分離溝を形成するようにしたため、ガラス基板の研削前に多層膜フィルタの応力が解放され、多層膜フィルタが薄く研削されても多層膜フィルタ基板全体に変形が生じにくくなる。
【００１４】
また本発明は、屈折率が異なる２種類の光学薄膜が交互に積層されて構成される多層膜フィルタがガラス基板の表面に形成された多層膜フィルタ基板から光合分波フィルタ素子を製造する光合分波フィルタ素子の製造方法であって、多層膜フィルタの表面に、光合分波フィルタ素子の大きさに相当する間隔で、光合分波フィルタ素子の厚さに相当する深さの分離溝を形成して多層膜フィルタ素子の内部応力を解放する応力解放工程と、多層膜フィルタの表面側を研削装置のチャックテーブルに固定し、ガラス基板を研削して分離溝を表出させて光合分波フィルタ素子に分離する研削工程とから構成される光合分波フィルタ素子の製造方法を提供する。
【００１５】
そしてこの光合分波フィルタ素子の製造方法は、屈折率が異なる２種類の光学薄膜がＴａ２Ｏ５とＳｉＯ２であることを付加的な要件とする。
【００１６】
このように構成される光合分波フィルタ素子の製造方法においては、応力解放工程において、製造しようとする光合分波フィルタ素子の大きさに相当する間隔で、光合分波フィルタ素子の厚さに相当する深さの分離溝を縦横に形成しておき、その後にガラス基板を研削して分離溝を表出させて分割することにより、多層膜フィルタが薄くなって変形しやすくなったときにはすでに光合分波フィルタ素子に分割されているため、変形の影響を全く受けることがない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
まず最初に、本発明の第一の実施の形態について、図１〜図５を参照して説明する。図１（Ａ）に示す多層膜フィルタ基板１０は、厚さが１０ｍｍほどのガラス基板１１と、その表面に積層された多層膜フィルタ１２とから構成される。
【００１８】
多層膜フィルタ１２は、屈折率が異なる高屈折率及び低屈折率の２種類の光学薄膜、例えばＴａ２Ｏ５膜とＳｉＯ２膜とが、真空蒸着法、スパッタリング法等によって交互に積層されて形成された構成となっている。
【００１９】
このように構成される多層膜フィルタ１２の表面に、図１（Ｂ）に示すように、縦横に分離溝１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｅを形成する。この分離溝１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｄの形成は、例えば図２に示す切削装置２０を用いて行う。
【００２０】
切削装置２０におけるカセット２１には、図２に示すように、ガラス基板１１が保持テープＴ１に貼着されることによりフレームＦと一体となった多層膜フィルタ基板１０が複数収容される。
【００２１】
フレームＦと一体となった多層膜フィルタ基板１０は、搬出入手段２２によってカセット２１から仮置き領域２３に取り出された後、第一の搬送手段２４によってチャックテーブル２５に搬送されて吸引保持される。
【００２２】
次に、チャックテーブル２５が＋Ｘ方向に移動することによって多層膜フィルタ基板１０がアライメント手段２６の直下に位置付けられ、例えば、多層膜フィルタ基板１０の外周がアライメント手段２６を構成する撮像手段２６ａによって撮像されて検出される。
【００２３】
そして、撮像手段２６ａの＋Ｘ方向の延長線上に配設された切削ブレード２７を、検出された外周からＹ軸方向に所定の距離だけ離れた位置に位置付け、切削ブレード２７を高速回転させ、切削ブレード２７を備えた切削手段２８が−Ｚ方向に下降すると共にチャックテーブル２５が−Ｘ方向に移動して多層膜フィルタ１２の表面に切削ブレード２７を切り込ませることにより、まず最初に図１（Ｂ）に示した分離溝１３ａが形成される。
【００２４】
更に、切削手段２８を、所定の距離だけ＋Ｙ方向に割り出し送りしながらチャックテーブル２５をＸ軸方向に往復移動させて切削ブレード２７を多層膜フィルタ１２の表面に作用させることにより、分離溝１３ｂ〜１３ｄが形成される。
【００２５】
次に、チャックテーブル２５を９０度回転させてから上記と同様の切削を行うことにより、図１（Ｂ）に示すように、分離溝１３ａ〜１３ｄ及びこれらに直交する方向に分離溝１４ａ〜１４ｅが形成された多層膜フィルタ基板１０ａとなり、多層膜フィルタ１２の応力が解放される（応力解放工程）。ここで、分離溝１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｅの形成は、隣り合う分離溝間の間隔が、最終的な光合分波素子フィルタ素子の大きさ（縦と横の長さ）の整数倍となるようにすることが望ましい。
【００２６】
また、切削ブレード２７の切り込み量を高精度に制御することにより、分離溝１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｅの深さを所望の値にすることができる。例えば、多層膜フィルタ１２の厚さが３０μｍである場合は、分離溝１３ａの深さを２０μｍほどとしてもよいし、深さを３０μｍとして多層膜フィルタ１２を貫通させてもよい。
【００２７】
こうして縦横に分離溝が形成された多層膜フィルタ基板１０は、チャックテーブル２５が−Ｘ方向に移動して元の位置に戻り、第二の搬送手段２９によって洗浄手段３０に搬送されて切削屑が除去された後に、第一の搬送手段２４によって仮置き領域２３に搬送され、搬出入手段２２によってカセット２１に収容される。
【００２８】
以上のようにして分離溝を形成する作業を、カセット２１に収容されていたすべての多層膜フィルタ基板１０について行い、分離溝１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｅが形成されたすべての多層膜フィルタ基板１０がカセット１０に収容される。
【００２９】
カセット１０に収容された多層膜フィルタ基板１０ａは、保持テープＴから剥離された後に、図１（Ｃ）に示すように、分離溝が形成された面に保護テープＴ２（ＰＥＴ等で形成した比較的剛性の高いテープが好ましい）が貼着され、例えば図３に示す研削装置４０に搬送される。
【００３０】
研削装置４０においては、基台４１の端部から立設した壁部４２の内側の面に一対のレール４３が垂直方向に配設されており、レール４３に沿って支持板４４が昇降するのに伴って支持板４４に取り付けられた研削手段４５が上下動するよう構成されている。また、基台４１上には、ターンテーブル４６が回転可能に配設され、更にターンテーブル４６上には研削対象物を保持するチャックテーブル４７が回転可能に複数配設されている。
【００３１】
研削手段４５においては、垂直方向の軸心を有するスピンドル４８の先端にマウンタ４９を介して研削ホイール５０が装着されており、研削ホイール５０の下面には研削砥石５１が固着され、スピンドル４８の回転に伴って研削砥石５１が回転する構成となっている。
【００３２】
保護テープＴ２が貼着された多層膜フィルタ基板１０ａは、保護テープＴ２が貼着された多層膜フィルタ１２の表面側がチャックテーブル４７に固定され、ターンテーブル４６の回転によって研削手段４５の直下に位置付けられる。
【００３３】
そして、研削砥石４９が回転しながら研削手段４５が下降してガラス基板１１の裏面側に接触して押圧力が加えられることによりガラス基板１１が研削され、図１（Ｄ）に示すように所望の厚さの多層膜フィルタ基板１０ｂが形成される（研削工程）。
【００３４】
このようにして薄く研削されると、多層膜フィルタ１２の内部応力によって多層膜フィルタ基板１０全体に変形が生じやすくなるが、応力解放工程において分離溝１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｅが形成されていることにより、多層膜フィルタ１２に生じる内部応力が解放されるため、多層膜フィルタ基板１０が変形しにくい。特に、多層膜フィルタ１２がＴａ２Ｏ５膜とＳｉＯ２膜とから構成されている場合は、より効果的に変形を防止することができる。
【００３５】
研削により所望の厚さに形成された多層膜フィルタ基板１０ｂは、保護テープＴ２を剥離してから、図４に示すように保持テープＴ１に貼着してフレームＦと一体とし、例えば図２に示した切削装置２０によって切削されて個々の光合分波フィルタ素子１５に分割され、図５に示す状態となる（分割工程）。そして、個々の光合分波フィルタ素子１５は、保持テープＴ１から剥離される。
【００３６】
ここで、応力解放工程において、隣り合う分離溝間の間隔が整数倍になるように分離溝１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｅを形成した場合は、切削を効率良く行うことができ、生産性を向上させることができる。
【００３７】
即ち、応力解放工程において分離溝１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｅを光合分波フィルタ素子の厚さより深く形成した場合は、これらの分離溝が分割溝にもなるため、分離溝１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｅについては再度切削する必要がなく、効率的である。また、応力解放工程において形成した分離溝１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｅの深さが光合分波フィルタ素子の厚さより浅い場合でも、残った数μｍ〜十数μｍ程度を切削すればよいため、効率的である。また、多層膜フィルタ基板を構成する材料であるＴａ２Ｏ５、ＳｉＯ２及びガラスに無駄が生じないため、歩留まりを向上させることができる。
【００３８】
次に、本発明の第二の実施の形態について、図６を参照して説明する。図６（Ａ）に示す多層膜フィルタ基板１０は、厚さが１０ｍｍほどのガラス基板１１と、その上に積層された多層膜フィルタ１２とから構成され、図１（Ａ）に示したものと同様に構成される。
【００３９】
この多層膜フィルタ基板１０を構成する多層膜フィルタ１２の表面に、図６（Ｂ）に示すように、製造しようとする光合分波フィルタ素子の大きさ（縦と横の長さ）に相当する間隔で、光合分波フィルタ素子の厚さに相当する深さの分離溝１６を縦横に形成する（応力解放工程）。即ち、図６（Ｂ）に示す多層膜フィルタ基板１０ｃに形成される分離溝１６は、多層膜フィルタ１２を貫通し、ガラス基板１１にも達するようにする。この分離溝１６の形成には、図２に示した切削装置２０を用いることができる。
【００４０】
次に、図６（Ｃ）に示すように、多層膜フィルタ１２に保護テープＴ２を貼着し、図３に示した例と同様に、保護テープＴ２が貼着された多層膜フィルタ１２側を研削装置４０のチャックテーブル４７固定し、ガラス基板１１を研削する。研削を続けると、やがて図６（Ｄ）に示す多層膜フィルタ基板１０ｄのように、分離溝１６が表出して個々の光合分波フィルタ素子１７に分割される（研削工程）。
【００４１】
このように、製造しようとする光合分波フィルタ素子の大きさに相当する間隔で、光合分波フィルタ素子の厚さに相当する深さの分離溝１６を縦横に形成しておき、その後にガラス基板１１を研削して分離溝１６を表出させて分割すると、多層膜フィルタ１２が薄くなって変形しやすくなったときには、研削砥石５１によって押圧されているか、またはすでに光合分波フィルタ素子に分割されているため、変形の影響を全く受けることがない。なお、光合分波素子のピックアップを容易に行うために、保持テープＴ１を介してフレームＦに移し替えて図５に示したのと同じ状態にすることが好ましい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光合分波フィルタ素子の製造方法においては、応力解放工程において多層膜フィルタの表面に分離溝を形成するようにしたため、ガラス基板の研削前に多層膜フィルタの応力が解放される。従って、多層膜フィルタが薄く研削されても多層膜フィルタ基板全体に変形が生じにくくなり、研削後の切削に支障が生じなくなる。
【００４３】
また、応力解放工程において、製造しようとする光合分波フィルタ素子の大きさに相当する間隔で、光合分波フィルタ素子の厚さに相当する深さの分離溝を縦横に形成しておき、その後にガラス基板を研削して分離溝を表出させて分割することにより、多層膜フィルタが薄くなって変形しやすくなったときには研削砥石によって押圧されているか、またはすでに光合分波フィルタ素子に分割されているため、変形の影響を全く受けることがなく、光合分波フィルタ素子の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態を段階的に示す斜視図であり、（Ａ）は多層膜フィルタ基板を、（Ｂ）は応力解放工程によって分離溝が形成された多層膜フィルタ基板を、（Ｃ）は（Ｂ）の多層膜フィルタ基板を裏返した状態を、（Ｄ）は研削工程によってガラス基板を研削した後の多層膜フィルタ基板をそれぞれ示している。
【図２】応力解放工程または分割工程に用いる切削装置の一例を示す斜視図である。
【図３】研削工程に用いる研削装置の一例を示す斜視図である。
【図４】分離溝が形成された多層膜フィルタ基板が保持テープを介してフレームと一体となった状態を示す斜視図である。
【図５】分割工程終了後の多層膜フィルタ基板を示す斜視図である。
【図６】本発明の第一の実施の形態を段階的に示す斜視図であり、（Ａ）は多層膜フィルタ基板を、（Ｂ）は応力解放工程によって分離溝が形成された多層膜フィルタ基板を、（Ｃ）は（Ｂ）の多層膜フィルタ基板を裏返した状態を、（Ｄ）は研削工程によって光合分波フィルタ素子に分割された多層膜フィルタ基板をそれぞれ示している。
【符号の説明】
１０、１０ａ、１０ｂ…多層膜フィルタ基板
１１…ガラス基板　１２…多層膜フィルタ
１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｅ…分離溝
２０…切削装置　２１…カセット　２２…搬出入手段
２３…仮置き領域　２４…第一の搬送手段
２５…チャックテーブル　２６…アライメント手段
２６ａ…撮像手段　２７…切削ブレード
２８…切削手段
４０…研削装置　４１…基台　４２…壁部
４３…レール　４４…支持板　４５…研削手段
４６…ターンテーブル　４７…チャックテーブル
４８…スピンドル　４９…マウンタ
５０…研削ホイール　５１…研削砥石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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