(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に無機材料から成る除去層を成膜する工程と、
前記除去層上に光学素子の基体となる基体層を形成する工程と、
前記基体層を切断する溝を形成する工程と、
前記基体層上に光学多層膜を成膜する工程と、
前記除去層を除去して前記基板と前記基体層とを分離する工程と、
を備えたことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記基体層はポリイミドから成ることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記除去層上にポリアミド酸を塗布して焼成したことを特徴とする請求項２に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記光学多層膜の成膜時に前記基板を加熱したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロフィルター等の微小な光学素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速かつ大容量の通信を行う光通信用装置は高機能化及び小型化が要求されている。例えば、矩形の１辺が１ｍｍ以下のマイクロフィルターを光導波路中に挿入して光スイッチとして使用する双方向通信モジュールが提案されており、微小に形成できるとともに透過波長や反射波長を可変できる光スイッチとしてフレキシブルなマイクロフィルターの需要が拡大している。
【０００３】
このような用途では、ガラス基板上に例えば波長選択性を有する光学多層膜を作成したフィルターはハンドリング時に破損し易くフレキシブル性を有しないため、ポリイミド等の高分子材料から成る基体上に光学多層膜を作成したマイクロフィルターが要求されている。
【０００４】
このようなマイクロフィルターの従来の製造方法を図１８〜図２１に示す。これらの図において、（ａ）は概略斜視図を示し、（ｂ）は断面図を示している。図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、シリコン等の基板１上にマイクロフィルターの基体となる基体層２をポリイミドにより形成する。基体層２は塗液状態のポリアミド酸を基板１上に塗布し、所定の温度条件で焼成して形成される。
【０００５】
基体層２上には、図１９（ａ）、（ｂ）に示すように、真空蒸着やスパッタリング等により所定の光学特性を有する光学多層膜３を成膜する。次に、図２０（ａ）、（ｂ）に示すように、ダイシングソーにより基体層２を切断する溝４を格子状に形成する。そして、図２１（ａ）、（ｂ）に示すように基体層２を基板１から剥離することにより、溝４により分割された多数のマイクロフィルター５が得られる。
【０００６】
上記の製造方法によると、溝４がダイヤモンド砥石等を用いた切削加工により形成されるため、光学多層膜３に微小なクラックが形成される。このため、光学多層膜３の光学特性の劣化や光学多層膜３の剥離により歩留まりの低下を招く。また、基板１と基体層２との付着強度が弱いと光学多層膜３の成膜時に基体層２が剥離する場合があるため、基体層２の付着強度を強く形成する必要がある。このため、基板１から基体層２を剥離する際に強い引張り力が加わりクラックが発生して更に歩留まりが低下する。
【０００７】
上記の問題を解決するために、特開２０００−１８０６１８号公報には、他のマイクロフィルターの製造方法が開示されている。このマイクロフィルターの製造方法を図２２〜図２６に示す。これらの図において、（ａ）は概略斜視図を示し、（ｂ）は断面図を示している。
【０００８】
図２２（ａ）、（ｂ）に示すように、シリコン等の平坦な仮基板１０上にポリイミドから成る基体層２を形成する。基体層２は塗液状態のポリアミド酸を基板１上に塗布し、所定の温度条件で焼成して形成される。そして、基体層２及び仮基板１０を有機溶剤に浸漬することにより基体層２を仮基板１０から剥離する。基体層２は仮基板１０との付着強度を弱く形成することによりクラック等を発生させず簡単に剥離できるようになっている。
【０００９】
図２３（ａ）、（ｂ）に示すように、シリコン等の基板１上に工業用ワックス等から成る接着剤６を介して先の工程で剥離した基体層２を接着する。次に、図２４（ａ）、（ｂ）に示すように、打ち抜き加工により基体層２を切断する溝４を形成する。打ち抜き加工することによって円形等の所望の形状のマイクロフィルターが得られるようになっている。ダイシングソーによって格子状の溝４を形成してもよい。
【００１０】
基体層２上には、図２５（ａ）、（ｂ）に示すように、蒸着やスパッタリング等により光学多層膜３を成膜する。そして、図２６（ａ）、（ｂ）に示すように基板１及び基体層２を有機溶剤に浸漬することにより接着剤６が溶解し、基体層２と基板１とが分離される。これにより、溝４により分割された多数のマイクロフィルター５が得られる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特開２０００−１８０６１８号公報に開示された従来のマイクロフィルターの製造方法によると、ポリイミドから成る基体層２を仮基板１０から剥離後、接着剤６により基板１上に接着するため、工程が複雑化して工数がかかる問題があった。
【００１２】
また、光学多層膜３の成膜時に基板１の加熱やイオン照射を行うことによって光学多層膜３を高温にし、光学多層膜３の光学特性や充填密度増加による耐久性を向上させることができる。しかし、耐熱性の低い工業用ワックス等の接着剤６により基体層２を基板１上に接着しているため、光学多層膜３を成膜時に高温にすることができず光学特性や耐久性の向上を図ることができない問題もあった。
【００１３】
本発明は、工数を削減できるとともに光学特性や耐久性の向上を図ることができる光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載された発明は、基板上に無機材料から成る除去層を成膜する工程と、
前記除去層上に光学素子の基体となる基体層を形成する工程と、
前記基体層を切断する溝を形成する工程と、
前記基体層上に光学多層膜を成膜する工程と、
前記除去層を除去して前記基板と前記基体層とを分離する工程と、
を備えたことを特徴としている。
【００１５】
この構成によると、シリコン等の基板上に金属等の無機材料から成る除去層が成膜され、その上に高分子材料等の基体層が形成される。基体層を切断して除去層或いは基板まで切り込んだ溝を形成した後、基体層上に光学多層膜が成膜される。そして、積層された膜と基板とを酸性の溶液等に浸漬することにより除去層がエッチングされ、基体層と基板とが分離して前記溝により外形が形成された複数の光学素子が得られる。除去層を除去する溶液やガスを選択することにより除去層としてシリコンやセラミック等を用いることもできる。
【００１６】
また請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された光学素子の製造方法において、前記基体層はポリイミドから成ることを特徴としている。
【００１７】
また請求項３に記載された発明は、請求項２に記載された光学素子の製造方法において、前記除去層上にポリアミド酸を塗布して焼成したことを特徴としている。この構成によると、除去層との高い付着強度を有する基体層が貼り替えることなく簡単に形成される。
【００１８】
また請求項４に記載された発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載された光学素子の製造方法において、前記光学多層膜の成膜時に前記基板を加熱したことを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。説明の便宜上、従来例の図１８〜図２６と同一の部分については同一の符号を付している。図１〜図５は第１実施形態のマイクロフィルターの製造方法を示す図である。これらの図において、（ａ）は概略斜視図を示し、（ｂ）は断面図を示している。
【００２０】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、洗浄されたガラスから成る基板１１上にシリコンから成る除去層１２を真空蒸着やスパッタリング等により例えば厚さ０．７μｍで成膜する。次に、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、除去層１２上にポリイミドから成る基体層２を例えば厚さ５μｍで形成する。基体層２は塗液状態のポリアミド酸を除去層１２上に塗布し、所定の温度条件で焼成することによりポリイミド化して形成される。
【００２１】
次に、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ダイシングソー等により基体層２を切断する溝４を格子状に形成する。本実施形態では島状部の一辺が５００μｍとなるように形成している。溝４は基体層２を切断して基板１１を切り離さないように形成し、除去層１２と基板１１の界面からの深さを後述する光学多層膜３の厚さよりも深く形成する。
【００２２】
これにより、後工程で除去層１２をエッチングにより除去する際に溝４に溶液が入り込んで容易に除去層１２をエッチングすることができる。更に、溝４の深さが深すぎると基板１１が破損する場合があるため、溝４の深さを基板１１の厚みの１／４以下にするとより望ましい。尚、打ち抜きにより円形等の所望の形状の溝４を形成してもよい。
【００２３】
基体層２上には、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、蒸着やスパッタリング等により光学多層膜３を成膜する。この時、基板１１を約３００℃に加熱して光学多層膜３の強度を向上させる。また、成膜時にイオン照射を行うことにより光学特性及び耐久性を向上させることもできる。フィルターに用いられる光学多層膜は一般に屈折率の高い材料と屈折率の低い材料とを所定の膜厚で積層して形成する。
【００２４】
屈折率の高い材料としてＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＺｒＯ2等を用いることができ、屈折率の低い材料としてＭｇＦ2、ＳｉＯ2等を用いることができる。短波長透過分離フィルターの光学多層膜３の例を表１に示し、長波長透過分離フィルターの光学多層膜３の例を表２に示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
【表２】
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【００２７】
光学多層膜３の形成後、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、積層された膜と基板１１をアルカリ性の溶液等に浸漬することにより除去層１２をエッチングして基体層２を基板１１から剥離する。これにより、溝４により分割された多数のマイクロフィルター５が得られる。
【００２８】
除去層１２は溝４に入り込んだ溶液により島状部の周囲からエッチングされる。除去層１２の膜厚が小さいと基体層２と基板１１との間に溶液が入り込みにくくなりエッチングの進行速度が低下する。このため、表３に示すように、例えばマイクロフィルター５の短い側の幅（矩形の場合は短辺、楕円形の場合は短径）が１００μｍの場合は、除去層１２の膜厚を５０ｎｍ以上にすることにより量産可能なエッチング時間で除去層１２を除去することができる。除去層１２の膜厚にばらつきがあると上記時間内に除去できない場合が生じるため、形成する除去層１２の標準膜厚を３００ｎｍとすると望ましい。
【００２９】
また、マイクロフィルター５が大きい場合は、除去層１２の最低膜厚及び標準膜厚を厚くしてエッチング速度を速くすることにより所定のエッチング時間を確保することができる。例えば、マイクロフィルター５の短い側の幅が３００μｍの場合は最低膜厚を１００ｎｍ、標準膜厚を５００ｎｍとし、マイクロフィルター５の短い側の幅が５００μｍの場合は最低膜厚を２００ｎｍ、標準膜厚を７００ｎｍとすることにより量産可能なエッチング時間で除去層１２を除去することができる。
【００３０】
尚、マイクロフィルター５が大きくなりすぎるとエッチング時間がかかりすぎるため、短い側の幅を１ｍｍ以下とするのが望ましい。また、除去層１２の厚さが厚くなりすぎると、成膜時間が長くなるとともに除去層１２の割れによる歩留まり低下を招くため数μｍ以下にするのが望ましい。
【００３１】
【表３】
0004639514.tif 000004
【００３２】
本実施形態によると、ポリイミドから成る基体層２を貼り替えることなくマイクロフィルター５を得ることができるので工程が簡単になり工数を削減することができる。また、除去層１２が無機材料のシリコンから成るので、ポリイミドから成る基体層２との付着強度を高く維持して溝４の形成時や光学多層膜３の成膜時の剥離を防止することができるとともに、容易に除去層１２を除去して基板１１と基体層２との分離の際のクラックの発生を防止することができる。更に、光学多層膜３の成膜時に基体層２を高温にして光学多層膜３の光学特性及び耐久性を向上させることができる。
【００３３】
次に図６〜図１０は第２実施形態のマイクロフィルターの製造方法を示す図である。これらの図において、前述の図１〜図５の第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付している。また、（ａ）は概略斜視図を示し、（ｂ）は断面図を示している。
【００３４】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、洗浄されたシリコンから成る基板１１’上にクロム層１３及びアルミニウム層１４から成る除去層１２’を真空蒸着やスパッタリング等により形成する。クロム層１３及びアルミニウム層１４は、第１実施形態と同様に後工程のエッチング速度を考慮して、それぞれ例えば厚さ０．３５μｍで成膜する。クロム層１３は基板１１’との付着強度を確保するために設けられ、アルミニウム層１４は基体層２（図７（ｂ）参照）との付着強度を確保するために設けられる。
【００３５】
次に、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、除去層１２’上にポリイミドから成る基体層２を第１実施形態と同様に例えば厚さ５μｍで形成する。そして、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、レーザー加工等により基体層２を切断する溝４を所望の形状に形成する。本実施形態では島状部の直径が５００μｍの円形に形成している。
【００３６】
第１実施形態と同様に、溝４は基体層２を切断して基板１１’を切り離さないように形成する。溝４は、除去層１２’と基板１１’との界面からの深さを光学多層膜３の厚さよりも深く形成し、基板１１’の厚みの１／４以下の深さに形成される。尚、ダイシングソーや打ち抜き加工により溝４を形成してもよい。
【００３７】
基体層２上には、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、真空蒸着やスパッタリング等により第１実施形態と同様の光学多層膜３を成膜する。この時、第１実施形態と同様に、基板１１’の加熱やイオン照射を行うことにより光学特性及び耐久性を向上することができる。そして、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、積層された膜と基板１１’を酸性の溶液等に浸漬することにより金属から成る除去層１２’をエッチングして基体層２を基板１１’から剥離する。これにより、溝４により分割された多数のマイクロフィルター５が得られる。
【００３８】
次に、図１１〜図１７は第３実施形態のマイクロフィルターの製造方法を示す図である。これらの図において、前述の図１〜図５の第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付している。また、（ａ）は概略斜視図を示し、（ｂ）は断面図を示している。
【００３９】
図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、洗浄されたガラスから成る基板１１上にシリコンから成る除去層１２を真空蒸着やスパッタリング等により形成する。除去層１２は、第１実施形態と同様に後工程のエッチング速度を考慮して、例えば厚さ０．７μｍで形成される。
【００４０】
次に、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、除去層１２上にポリイミドから成る基体層２を第１実施形態と同様に例えば厚さ５μｍで形成する。基体層２上には図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、レジスト１６を塗布し、紫外線露光によりレジスト１６を所定形状にパターニングする。
【００４１】
次に、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、エッチング加工を行い基体層２を切断する溝４を所望の形状に形成する。本実施形態では島状部の直径或いは短辺が５００μｍの円形、四辺形、三角形に形成している。
【００４２】
第１実施形態と同様に、溝４は基体層２を切断して基板１１を切り離さないように形成する。溝４の深さは、除去層１２と基板１１との界面からの深さを光学多層膜３の厚さよりも深く形成し、基板１１の厚みの１／４以下の深さにするとより望ましい。尚、打ち抜き加工やレーザー加工により溝４を形成してもよい。
【００４３】
図１５（ａ）、（ｂ）に示すようにレジスト１６を除去した後、基体層２上には、図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、真空蒸着やスパッタリング等により第１実施形態と同様の光学多層膜３を成膜する。この時、基板１１の加熱やイオン照射を行うことにより光学特性及び耐久性を向上することができる。
【００４４】
そして、図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、積層された膜と基板１１をアルカリ性の溶液等に浸漬することにより除去層１２をエッチングして基体層２を基板１１から剥離する。これにより、溝４により分割された多数のマイクロフィルター５が得られる。
【００４５】
第１〜第３実施形態において、マイクロフィルターの製造方法について説明しているが、マイクロフィルターだけでなくポリイミド等の高分子材料を基体とするマイクロミラー等の他の光学素子においても同様の製造方法により同様の効果を得ることができる。また、除去層としてシリコン、クロム、アルミニウムだけでなく、除去するための溶液やガスを選択することにより、他の金属やセラミック等の無機材料を用いることができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によると、除去層がシリコンや金属等の無機材料から成るので、ポリイミド等の基体層との付着強度を高く維持して溝の形成時や光学多層膜の成膜時の剥離を防止することができるとともに、容易に除去層を除去して基板と基体層との分離の際のクラックの発生を防止することができる。更に、光学多層膜の成膜時に基体層を高温にして光学多層膜の光学特性及び耐久性を向上させることができる。
【００４７】
また本発明によると、除去層上にポリアミド酸を塗布してポリイミドから成る基体層を形成するので、除去層との高い付着強度を有する基体層を貼り替えることなく簡単に形成することができる。従って、工程が簡単になり工数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本発明の第１実施形態の光学素子の製造方法の除去層を形成する工程を示す図である。
【図２】    本発明の第１実施形態の光学素子の製造方法の基体層を形成する工程を示す図である。
【図３】    本発明の第１実施形態の光学素子の製造方法の基体層を切断する溝を形成する工程を示す図である。
【図４】    本発明の第１実施形態の光学素子の製造方法の光学多層膜を形成する工程を示す図である。
【図５】    本発明の第１実施形態の光学素子の製造方法の除去層を除去する工程を示す図である。
【図６】    本発明の第２実施形態の光学素子の製造方法の除去層を形成する工程を示す図である。
【図７】    本発明の第２実施形態の光学素子の製造方法の基体層を形成する工程を示す図である。
【図８】    本発明の第２実施形態の光学素子の製造方法の基体層を切断する溝を形成する工程を示す図である。
【図９】    本発明の第２実施形態の光学素子の製造方法の光学多層膜を形成する工程を示す図である。
【図１０】    本発明の第２実施形態の光学素子の製造方法の除去層を除去する工程を示す図である。
【図１１】    本発明の第３実施形態の光学素子の製造方法の除去層を形成する工程を示す図である。
【図１２】    本発明の第３実施形態の光学素子の製造方法の基体層を形成する工程を示す図である。
【図１３】    本発明の第３実施形態の光学素子の製造方法のパターニング工程を示す図である。
【図１４】    本発明の第３実施形態の光学素子の製造方法の基体層を切断する溝を形成する工程を示す図である。
【図１５】    本発明の第３実施形態の光学素子の製造方法のレジストを除去する工程を示す図である。
【図１６】    本発明の第３実施形態の光学素子の製造方法の光学多層膜を形成する工程を示す図である。
【図１７】    本発明の第３実施形態の光学素子の製造方法の除去層を除去する工程を示す図である。
【図１８】    従来の光学素子の製造方法の基体層を形成する工程を示す図である。
【図１９】    従来の光学素子の製造方法の光学多層膜を形成する工程を示す図である。
【図２０】    従来の光学素子の製造方法の基体層を切断する溝を形成する工程を示す図である。
【図２１】    従来の光学素子の製造方法の基体層を剥離する工程を示す図である。
【図２２】    従来の他の光学素子の製造方法の仮基板上に基体層を形成する工程を示す図である。
【図２３】    従来の他の光学素子の製造方法の基体層を貼り付ける工程を示す図である。
【図２４】    従来の他の光学素子の製造方法の基体層を切断する溝を形成する工程を示す図である。
【図２５】    従来の他の光学素子の製造方法の光学多層膜を形成する工程を示す図である。
【図２６】    従来の他の光学素子の製造方法の基体層を剥離する工程を示す図である。
【符号の説明】
１、１１、１１’  基板
２    基体層
３    光学多層膜
４    溝
５    マイクロフィルター
６    接着剤
１０    仮基板
１２、１２’  除去層
１６    レジスト
【図１】
0004639514.tif 000005
【図２】
0004639514.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0004639514.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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