(57)【要約】【課題】  樹脂製の接着剤を用いずに接合することができる石英ガラスの接合方法を提供する。【解決手段】  ２つの石英ガラス板１０，１２表面に該石英ガラス板より軟化点の低い材料で薄膜１１，１３をそれぞれ形成し、該薄膜１１，１３同士が対向するよう石英ガラス板１０，１２を重ねて薄膜の軟化点付近の温度でアニール処理を行うことで石英ガラス板１０，１２を接合する方法である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの石英ガラス板表面に該石英ガラス板より軟化点の低い材料で薄膜をそれぞれ形成し、該薄膜同士が対向するよう石英ガラス板を重ねて薄膜の軟化点付近の温度でアニール処理を行うことで石英ガラス板同士を接合することを特徴とする石英ガラスの接合方法。
【請求項２】
上記薄膜は、軟化点を降下させるために、ＳｉＯ2にＧｅＯ2、Ｐ2Ｏ5、Ｂ2Ｏ3等が添加された石英系材料で形成される請求項１記載の石英ガラスの接合方法。
【請求項３】
上記薄膜は、火炎堆積法、ＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法のいずれかにより形成される請求項１または２に記載の石英ガラスの接合方法。
【請求項４】
上記アニール処理を６００〜１２００℃の温度範囲内で行う請求項１から３いずれかに記載の石英ガラスの接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石英ガラス同士を接合する石英ガラスの接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より石英ガラス同士の接合は樹脂製の接着剤を用いて接合していた。例えば、コアとクラッドからなる光導波路の作製に際して、ガラス基板の面内に溝を形成し、その溝にガラスより屈折率の高い樹脂を充填、塗布した面に別のガラス基板を重ねて密着させながら接着剤である樹脂を硬化させて光導波路を形成する方法がある。この方法では、樹脂がガラス基板を接合する接着剤となると共に、樹脂自体がコアとなっている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
また、樹脂を用いた石英ガラスの接合方法において、樹脂製の接着剤を介して重ね合わせた石英ガラス基板同士を真空下で密着させる接合方法もある（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−８８９１４号公報
【特許文献２】特開平１１−５２１５９号公報
【特許文献３】特開２００１−３３７２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、石英ガラスの接着面に樹脂製接着剤を付け、石英ガラス同士を接合する方法では、接合後の石英ガラスの使用環境が、接着剤の特性により決定される場合があった。また、樹脂を使用できない環境下では、石英ガラス同士を接合する方法がない問題もある。さらに、石英ガラスの接合面の一方或いは両方に凹凸の加工がしてあるガラス板同士の接合においては、樹脂製の接着剤では石英ガラスの凹部分に樹脂が入らないように接合するのが困難であった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、樹脂製の接着剤を用いずに接合することができる石英ガラスの接合方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、２つの石英ガラス板表面に該石英ガラス板より軟化点の低い材料で薄膜をそれぞれ形成し、該薄膜同士が対向するよう石英ガラス板を重ねて薄膜の軟化点付近の温度でアニール処理を行うことで石英ガラス板同士を接合する石英ガラスの接合方法である。
【０００８】
請求項２の発明は、上記薄膜は、軟化点を降下させるために、ＳｉＯ2にＧｅＯ2、Ｐ2Ｏ5、Ｂ2Ｏ3等が添加された石英系材料で形成される石英ガラスの接合方法である。
【０００９】
請求項３の発明は、上記薄膜は、火炎堆積法、ＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法のいずれかにより形成される石英ガラスの接合方法である。
【００１０】
請求項４の発明は、上記アニール処理を６００〜１２００℃の温度範囲内で行う石英ガラスの接合方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、樹脂製の接着剤を用いずに石英ガラス同士を接合することができるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１３】
図１（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る好適な実施の形態である石英ガラスの接合方法の接合工程を示した断面図である。
【００１４】
本実施の形態に係る石英ガラスの接合方法は、先ず図１（ａ）に示すように、石英ガラス板１０の表面に石英ガラス板１０よりも軟化点の低い材料で薄膜１１を形成する。この薄膜１１は、火炎堆積法、ＣＶＤ法、ＥＢ（電子ビーム）蒸着法、スパッタリング法等により成膜される。薄膜１１は、ＳｉＯ2 の軟化点を降下させるためにＰ2Ｏ5、Ｂ2Ｏ3、ＧｅＯ2 等がＳｉＯ2 に添加された石英系材料で形成されている。さらに、石英ガラス板１０に接合するもう一枚の石英ガラス板１２の表面にも同様に薄膜１３を形成する。この際、２枚の石英ガラス板１０，１２の表面に形成された各薄膜１１，１３の軟化点は同じで無くともよい。即ち、薄膜に添加される添加材料の種類や濃度は異なっていてもよい。
【００１５】
次に、図１（ｂ）に示すように、薄膜１１，１３が成膜された各石英ガラス板１０，１２を薄膜同士が対向するように重ね合わせる。重ねた石英ガラス板１０，１２を薄膜の高い方の軟化点付近の温度でアニール処理を行う。アニール処理は、６００〜１２００℃の温度範囲内で行うのが好ましい。
【００１６】
図１（ｃ）に示すように、アニール処理により、薄膜１１，１３は軟化溶融され一体化した薄膜層１５となり、石英ガラス板１０，１２は薄膜層１５を介して接合される。
【００１７】
本実施の形態の石英ガラスの接合方法は、アニール処理時の熱膨張による石英ガラスの割れを防ぐために、表面に薄膜を形成した石英ガラス板を２枚向かい合わせてアニール処理を行っている。なぜなら、一方の石英ガラス板の表面に薄膜を成膜し、その薄膜上にもう一方の石英ガラス板を直接重ねてアニール処理する方法では、薄膜と重ね合わせた石英ガラスとの界面で大きな歪みが発生するためである。
【００１８】
本実施の形態の石英ガラスの接合方法では、樹脂製の接着剤を用いることなくガラス板同士の接合が可能であり、樹脂を使用できない環境下でもガラスの接合をすることができる。また、この方法で接合した石英ガラス板を用いて作製したデバイスは樹脂接着剤の有する特性（光学特性等）の影響を受けることがない。
【００１９】
次に他の実施の形態について説明する。
【００２０】
図２は本発明に係る石英ガラスの接合方法の好適な他の実施の形態を示した断面図である。
【００２１】
基本的な接合工程は上述した図１の石英ガラスの接合方法とほぼ同様であるが、石英ガラス板１０、１２を加工した点において異なる。図２（ａ）に示すように、上述のように石英ガラス板２０の表面に薄膜２１を形成し、エッチング等により石英ガラス板２０に箱形の凹部２４を形成する。同様に、図２（ｂ）に示すように、表面に薄膜２３を形成した石英ガラス板２２にも凹部２５を形成する。凹部２５は凹部２４より大きく形成したが、凹部２４と凹部２５の形状は両方同じでも異なっていてもよい。
【００２２】
次に図２（ｃ）に示すように、薄膜２１，２３が対向するように石英ガラス板２０，２２を重ねて、重ねた石英ガラス板２０，２２を薄膜の高い方の軟化点付近の温度でアニール処理を行う。
【００２３】
アニール処理後、図２（ｄ）に示すように、石英ガラス板２０，２２は薄膜が軟化溶融された薄膜層２７を介して接合され、接合した石英ガラス板２０，２２内には中空部２６が形成される。
【００２４】
本実施の形態の石英ガラスの接合方法は、前実施の形態と同様の作用効果を有する。さらに、石英系材料の薄膜で接合しているので、凹部２４，２５に接着剤が入り込むことなく、中空部２６を形成することができる。すなわち、石英ガラス板に薄膜を成膜した後、所望のパターンを形成して、石英ガラス板同士を接合すれば、石英ガラス内に微小な立体構造を作製することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
上述の実施の形態で説明した石英ガラスの接合方法は、光通信に用いられる光デバイスの作製や、他に、イオン、有機酸、アミノ酸、タンパク質、核酸等の荷電性物質を分離する電気泳動法に用いられる石英マイクロチップの作製にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は好適な実施の形態の石英ガラスの接合方法の接合工程を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は他の実施の形態の石英ガラスの接合方法の接合工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０，１２  石英ガラス板
１１，１３  薄膜
【図１】
2005330113.tif 000003
【図２】
2005330113.tif 000004