(57)【要約】【課題】  基板の表面に対するマスキング部材の着脱作業を極めて容易化すると共に、熱膨張等の影響を受けることなく正確な形状の金属膜を基板の表面に形成できるようにする。【解決手段】  ガラス基板３の表面に薄膜を形成する工程を含む薄膜形成体の製造方法において、ガラス基板３の裏面側に磁石４を配設すると共に、ガラス基板３の表面側に磁性体からなるマスキング部材２を配設し、磁石４の磁力によりマスキング部材２をガラス基板３の表面に当接させた状態で、ガラス基板３の表面に金属膜９を形成する。好ましくは、マスキング部材２を使用してガラス基板３の表面に金属膜９を形成する前工程で、ガラス基板３の少なくとも表面に反射防止膜５を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスキング部材を用いて基板の表面に薄膜を形成する工程を含む薄膜形成体の製造方法において、上記基板の裏面側に磁石を配設すると共に、上記基板の表面側に磁性体からなるマスキング部材を配設し、上記磁石の磁力により上記マスキング部材を上記基板の表面に当接させた状態で、上記基板の表面に金属膜を形成することを特徴とする薄膜形成体の製造方法。
【請求項２】
上記基板をガラス基板とすると共に、上記マスキング部材を使用してガラス基板の表面に金属膜を形成する前工程で、上記ガラス基板の少なくとも表面に反射防止膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成体の製造方法。
【請求項３】
マスキング部材を用いて基板の表面に薄膜を形成するように構成した薄膜形成体の製造装置において、金属膜形成用のマスキング部材を磁性体で形成すると共に、上記マスキング部材を基板の表面側に配設し、且つ、上記基板の裏面側に磁石を配設したことを特徴とする薄膜形成体の製造装置。
【請求項４】
上記基板は、少なくとも表面に反射防止膜が形成されたガラス基板であることを特徴とする請求項３に記載の薄膜形成体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜形成体の製造方法及びその装置に係り、特に、薄膜のうち金属膜の形成に使用するマスキング部材を適切に保持するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、光通信或いは光学系システム等に使用される光半導体モジュール等の光素子部品は、パッケージ等からなる包囲体の内部に、半導体レーザダイオードやフォトダイオードなどの光素子を収納してなる。この光素子は、包囲体の壁部を介して外部との間で光信号を送受信する必要があるため、その包囲体の壁部には、光透過用孔が形成されると共に、この光透過用孔は、その内側と外側との間で光信号のやり取りを可能とする窓ガラスを備えた光素子用窓部品によって覆われる。この場合、包囲体は、光素子部品の高信頼性や高耐久性を確保することを目的として、その内部空間が密封状態（例えば真空状態）とされる。
【０００３】
従って、上記の光素子用窓部品は、包囲体の壁部に形成された光透過用孔を気密状態に封止できることが要求される。このような要請に応じるべく、下記の特許文献１、２には、窓ガラス板の中央部を円形の光透過用の窓部とし且つその周囲に金属膜を形成してなる光素子用窓部品を、包囲体の壁部における光透過用孔の周縁に半田を介して接着する技術が開示されている。詳述すると、この光素子用窓部品は、窓ガラス板の表面の中央部周囲に形成した金属膜と、パッケージ等の包囲体の光透過用孔周縁における金属製の当接面とを、金属半田を使用して気密状態に接着することにより、光透過用孔を塞ぐように構成されている。
【０００４】
尚、上記の金属膜は、窓ガラス板側から順に、窓ガラス板との付着性に優れたクロム膜やチタン膜からなる第１の膜と、金属半田成分の拡散を防止するためのパラジウム膜または白金膜もしくはニッケル膜からなる第２の膜と、金属半田との接着性に優れた金膜からなる第３の膜とによって構成される。
【０００５】
【特許文献１】特許第２９９３４７２号公報
【特許文献２】特開平１０−１１２５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記の光素子用窓部品を製造する工程の中には、ガラスからなる基板の表面に、マスキング部材を着脱自在に固定し、スパッタ法や真空蒸着法によりガラス基板の表面に金属膜を形成する成膜工程が存在する。この成膜工程においては、多数の光素子用窓部品を一枚の大板からなるガラス基板に一挙に作り込むことが効率面で有利であることから、個々の光素子用窓部品に対応する所定形状の金属膜を多数箇所に形成することが行なわれている。このため、マスキング部材は、多数の枠材等が複雑に且つ狭ピッチで配列された状態になるものの、その大きさは、１００ｍｍ×１００ｍｍ程度と小型である。
【０００７】
そして、このマスキング部材は、成膜時に高温雰囲気中に曝されることから、熱膨張等によって延びや変形或いは撓みが生じ、ガラス基板の表面（下面）から離反するおそれがあり、このような事態が生じた場合には、マスキング部材による適切なマスク効果を得ることができなくなり、ガラス基板の表面に所望形状の金属膜を正確に形成することが困難となる。
【０００８】
このため、マスキング部材は、熱膨張等が生じた場合であっても、ガラス基板の表面全域に確実に当接保持されている必要があるが、その４角部をネジ等の止着部材を用いてガラス基板に対して固定したり或いは粘着テープ等を用いて固定する従来の手法では、上記のような要請に応じることが極めて困難となる。
【０００９】
しかも、既述のようにマスキング部材が小型である場合には、上述の止着部材や粘着テープによる固定作業が極めて面倒且つ煩雑になり、作業性の悪化を招くばかりでなく、止着用または粘着用の領域を、小型のマスキング部材やガラス基板に設ける必要性が生じ、マスキング部材が相対的に大型である場合と比較すれば、スペース面での問題が深刻となる。したがって、熱膨張等の影響を受けることなく、小型のマスキング部材をガラス基板の表面に確実に当接保持させて、適切なマスク効果を得るようにするには、どのような対策を講じれば良いかが問題となる。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、基板の表面に対するマスキング部材の着脱作業を極めて容易化すると共に、熱膨張等の影響を受けることなく正確な形状の金属膜を基板の表面に形成できるようにすることを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記技術的課題を解決するためになされた本発明に係る方法は、マスキング部材を用いて基板の表面に薄膜を形成する工程を含む薄膜形成体の製造方法において、上記基板の裏面側に磁石を配設すると共に、上記基板の表面側に磁性体からなるマスキング部材を配設し、上記磁石の磁力により上記マスキング部材を上記基板の表面に当接させた状態で、上記基板の表面に金属膜を形成することを特徴とするものである。この場合、基板としては、ガラス、セラミック、ガラスセラミック等からなるものを挙げることができる。
【００１２】
このような構成によれば、基板の裏面側に配設された磁石の磁力によって、マスキング部材が基板の表面に当接保持されることから、基板の表面に対するマスキング部材の着脱作業が極めて容易になり、作業性の向上が図られる。しかも、マスキング部材に熱膨張等が生じた場合であっても、磁石の磁力により的確にマスキング部材を基板の表面に当接させた状態を維持できることになり、これによりマスキング部材が熱膨張等に起因して基板の表面から離反し、正確な形状の金属膜を形成できなくなるという不具合が効果的に回避される。しかも、マスキング部材が小型であっても、その当接保持のための領域が別途必要とはならず、スペース面での無駄を招くこともない。尚、磁石は、電磁石であってもよいが、永久磁石であることが好ましい。また、磁石の個数は、マスキング部材の大きさに対応するものが１個であってもよく、或いはマスキング部材の大きさに対応するように複数個配列させてもよい。
【００１３】
上記の構成において、基板をガラス基板とすると共に、マスキング部材を使用してガラス基板の表面に金属膜を形成する前工程で、ガラス基板の少なくとも表面に反射防止膜を形成するようにしてもよい。
【００１４】
このようにすれば、マスキング部材を使用してガラス基板の表面に金属膜を形成し終えた時点で、そのガラス基板における金属膜の非形成部位に反射防止膜が形成されていることになるため、その金属膜の非形成部位が光の反射防止効果を有効に奏することになり、光学的特性に優れたガラス物品を得ることが可能となる。
【００１５】
上記技術的課題を解決するためになされた本発明に係る装置は、マスキング部材を用いて基板の表面に薄膜を形成するように構成した薄膜形成体の製造装置において、金属膜形成用のマスキング部材を磁性体で形成すると共に、上記マスキング部材を基板の表面側に配設し、且つ、上記基板の裏面側に磁石を配設したことを特徴とするものである。この場合にも、基板としては、ガラス、セラミック、ガラスセラミック等からなるものを挙げることができる。
【００１６】
このような構成によっても、基板の裏面側に配設された磁石の磁力によって、マスキング部材が基板の表面に当接保持され、基板の表面に対するマスキング部材の着脱作業が極めて容易になると共に、マスキング部材に熱膨張等が生じた場合であっても、磁石の磁力により的確にマスキング部材を基板の表面に当接させた状態を維持できることになり、正確な形状の金属膜を形成できなくなるという不具合が効果的に回避され、更にはマスキング部材が小型であっても、その当接保持のための無駄なスペースが不要となる。尚、この場合にも、磁石は、電磁石であってもよいが、永久磁石であることが好ましく、また磁石の個数は、マスキング部材の大きさに対応するものが１個であってもよく、或いはマスキング部材の大きさに対応するように複数個配列させてもよい。
【００１７】
上記の製造装置において、基板は、少なくとも表面に反射防止膜が形成されたガラス基板であることが好ましい。
【００１８】
このようにした場合にも、マスキング部材を使用してガラス基板の表面に金属膜を形成して得られるものは、そのガラス基板における金属膜の非形成部位に反射防止膜が形成されたものになるため、その金属膜の非形成部位が光の反射防止効果を有効に奏することになり、光学的特性に優れたガラス物品を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように本発明に係る薄膜形成体の製造方法及びその装置によれば、基板の裏面側に配設された磁石の磁力によって、マスキング部材が基板の表面に当接保持され、基板の表面に対するマスキング部材の着脱作業が極めて容易になると共に、マスキング部材に熱膨張等が生じた場合であっても、磁石の磁力により的確にマスキング部材を基板の表面に当接させた状態を維持できることになり、正確な形状の金属膜を形成できなくなるという不具合が効果的に回避され、更にはマスキング部材が小型であっても、その当接保持のための無駄なスペースが不要になるという利点を享受できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る薄膜形成体（光素子用窓部品）の製造装置１を概略的に示す縦断正面図である。同図に示すように、この製造装置１は、金属膜形成用の磁性体からなるマスキング部材２と、ガラス基板３の裏面側に配設された磁石４とを有し、この磁石４の磁力によってマスキング部材２をガラス基板３の表面（下面）に当接保持させるように構成したものである。この場合、磁石４は、マスキング部材２の大きさに対応する１個、またはマスキング部材２の大きさに対応するように配列された複数個からなり、この実施形態では、ガラス基板３の裏面に当接保持されている。
【００２２】
ガラス基板３の表裏両面（表面のみでもよい）の全域には、反射防止膜５が形成されている。この反射防止膜５は、ガラス基板３の表裏両面にそれぞれ直接成膜されたタンタル酸化物膜（Ｔａ2Ｏ5）またはニオブ酸化物膜（Ｎｂ2Ｏ5）と、このタンタル酸化物膜上またはニオブ酸化物膜上に成膜されたシリカ膜（ＳｉＯ2）とから構成されている。そして、必要ならば、シリカ膜上に更にタンタル酸化物膜またはニオブ酸化物膜を成膜し且つその上にシリカ膜を形成するようにしてもよい。
【００２３】
図２は、マスキング部材２の一部を示す平面図、図３は、その要部拡大図である。これらの図に示すように、マスキング部材２は、縦方向に直線上に延びる複数本の縦枠材２ａと、これらに直交する横方向に直線上に延びる複数本の横枠材２ｂとが交差連結されることにより、複数箇所に正方形状枠部２ｘが形成されている。更に、このマスキング部材２は、縦枠材２ａ及び横枠材２ｂに４５°の傾斜角度をもって相反する２方向に延びる第１傾斜枠材２ｃと第２傾斜枠材２ｄとが交差連結され、且つこれらの傾斜枠材２ｃ、２ｄが上記正方形状枠部２ｘの４角部周辺と交差連結されることにより、複数箇所に正八角形状枠部２ｙが形成されている。そして、これらの正八角形状枠部２ｙの内側に、それぞれ全周に所定の間隙を介在させた状態で円形の覆設体２ｅが配設され、この覆設体２ｅの外周部と、正八角形状枠部２ｙの各角部との間が、相互に離隔し且つ放射状に延びる複数本の連結体２ｆによって連結されている。
【００２４】
この場合、図１に示すように、マスキング部材２を一枚のガラス基板３の表面に磁石４の磁力によりセット（着脱自在に固定）した状態の下では、上記正八角形状枠部２ｙを構成する枠材を含む全ての枠材２ａ〜２ｄと、全ての円形の覆設体２ｅとが、ガラス基板３の表面に当接する当接マスク部となるのに対して、全ての連結体２ｆつまり全ての連結マスク部と、ガラス基板３の表面との間には、隙間６が形成される。この隙間６は、その高さ方向寸法ｔ１が、連結体２ｆの厚みの２倍以上とされている。詳述すると、このマスキング部材２は、全ての枠材２ａ〜２ｄの表面と、全ての覆設体２ｅの表面と、全ての連結体２ｆの表面とが、同一平面となるように形成された上で、連結体２ｆの厚みのみが、他の部位の共通した厚みｔ２の１／２未満（好ましくは１／３未満）となるように形成されている。そして、このマスキング部材２は、ステンレス鋼（例えばＳＵＳ４３０）で形成され、その大きさは、縦方向が５０ｍｍ〜１５０ｍｍで且つ横方向が５０ｍｍ〜１５０ｍｍとされている。また、上記の厚みｔ２つまりマスキング部材２の厚みは、０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ、この実施形態では０．２５ｍｍとされている。
【００２５】
このような構成のマスキング部材２をガラス基板３の表面に磁石４の磁力によりセットして、スパッタ法または真空蒸着法により成膜を行なう場合には、材料粒子は、各枠材２ａ〜２ｄ、覆設体２ｅ、及び連結体２ｆの相互間の間隙を通過することにより、ガラス基板３の表面（この時点では、ガラス基板３の表裏両面に、スパッタ法または真空蒸着法により既述の反射防止膜５が形成されている）に達する。その場合に、マスキング部材２の正八角形状枠部２ｙと円形の覆設体２ｅとの間の間隙には、複数本の連結体２ｆが配設されているため、各連結体２ｆの両側部近傍を通過した材料粒子は、各連結体２ｆの裏側の隙間６に回り込んでガラス基板３の表面に達するのに対して、各連結体２ｆの相互間における周方向中央部の周辺を通過した材料粒子は、直進してガラス基板３の表面に達する。従って、マスキング部材２の正八角形状枠部２ｙと覆設体２ｅとの間の間隙に対応するガラス基板３の表面部分には、材料粒子が直進して到達する部位と、材料粒子が回り込んで到達する部位とが存在することになる。
【００２６】
このようにして成膜工程が実行されることにより、図４に示すように、ガラス基板３には、縦横に規則的に複数の正八角形状の単位薄膜形成部７が形成される。詳述すると、各単位薄膜形成部７は、ガラス基板３におけるマスキング部材２の正八角形状枠部２ｙの内側領域に対応する部位に、覆設体２ｅの形状に対応する円形の窓部８を中央部に有し且つその周囲の表面に金属膜９（同図に狭ピッチの平行斜線を付した部位）が形成されることにより構成されている。このような単位薄膜形成部７を複数有する一枚のガラス基板３は、４５°ずつ相違する４方向に沿って、具体的には、複数箇所で矢印ａ方向に一挙に、複数箇所で矢印ｂ方向に一挙に、複数箇所で矢印ｃ方向に一挙に、複数箇所で矢印ｄ方向に一挙に、それぞれ切断加工される。これにより、計４回の切断加工を行なうだけで、多数の光素子用窓部品１０が製作される。
【００２７】
この光素子用窓部品１０は、図５及び図６に示すように、外輪郭形状が正八角形の板状体からなる窓ガラス１１を有し、この窓ガラス１１の中央部には、円形をなす光透過用の窓部８が形成されると共に、この窓部８の周囲における表面側には、複数層の金属膜９が形成されている。そして、この金属膜９の表面には、周方向に等間隔で且つ放射状に延びる複数本の溝状の凹部１２が形成されている。図７に示すように、これらの凹部１２の底面１２ｘは、凹部１２を横切る方向においてそれぞれ湾曲し、且つこれらの底面１２ｘから表面９ｘにそれぞれ連なる部位９ｙも、凹部１２を横切る方向において湾曲しており、従ってこれらの凹部１２の底面１２ｘから表面９ｘに至る部位は、屈曲部を有することなく滑らかに連続している。このような形状の凹部１２が形成される理由は、既述のマスキング部材２において、各連結体２ｆの存在により材料粒子が回り込んでガラス基板３の表面に到達する部位の方が、直進して到達する部位よりも材料粒子の到達量が相対的に少なくなることに由来する。そして、これに伴なって、各連結体２ｆ及びその両側部近傍に対応するガラス基板３の表面の部位に、上記のような凹部１２を有する金属膜９が形成されることになる。
【００２８】
この場合、図５に示すように、窓ガラス１１の外輪郭に外接する外接円の直径をＬ1とし、円形をなす窓部８の直径をＬ2とした場合に、この両者の比率Ｌ2／Ｌ1は、０．１〜０．９、好ましくは０．３〜０．８とされている。尚、この実施形態では、上記外接円の直径Ｌ1が、２．０〜３．５ｍｍ程度とされ、窓部８の直径Ｌ2が、０．６〜２．８ｍｍ程度とされている。また、上記の金属膜９は、図６及び図７に示すように、光透過性を有する円形の窓部８の周囲において、反射防止膜５（シリカ膜）上に形成されたクロム膜（またはチタン膜）からなる第１の膜９ａと、この第１の膜９ａ上に形成されたパラジウム膜（または白金膜もしくはニッケル膜）からなる第２の膜９ｂと、この第２の膜９ｂ上に形成された金膜からなる第３の膜９ｃとを有している。この場合、第１の膜９ａは、窓ガラス１１との付着性に優れると共に、第２の膜９ｂは、半田成分の拡散防止の役目を果たし、また第３の膜９ｃは、半田との付着性に優れている。そして、上記の反射防止膜５は、表面が凹部を有しない平面状の膜であるのに対して、第１、第２及び第３の膜９ａ、９ｂ、９ｃは、それぞれ周方向に等間隔で且つ放射状に延びる複数本の凹部を有していることから、金属膜９の表面には、既に述べたように、複数本の凹部１２が形成されている。
【００２９】
更に、図７に示すように、金属膜９の面方向における端縁部９ｗの表面は、終端側に移行するに連れて窓ガラス１１の表面に漸次近づき且つその終端で窓ガラス１１の表面（反射防止膜５）に至っている。また、金属膜９の端縁部９ｗにおいては、第１の膜９ａが第２の膜９ｂにより全域または略全域が覆われ且つ第２の膜９ｂが第３の膜９ｃにより全域または略全域が覆われている。したがって、半田との接着性の低い第１、第２の膜９ａ、９ｂは、露出していない状態または殆ど露出していない状態となっている。このような形態の端縁部９ｗが形成される理由は、マスキング部材２を使用してスパッタ法または真空蒸着法により金属膜９を形成することに由来する。尚、金属膜９の膜厚（端縁部９ｗを除く領域の膜厚）は、反射防止膜５が０．５μｍ程度、第１の膜９ａが０．１μｍ程度、第２の膜９ｂが０．７μｍ程度、第３の膜９ｃが０．３μｍ程度とされている。
【００３０】
図８は、上記の光素子用窓部品１０が装着されてなる半導体レーザーダイオードモジュール（光素子部品）１３の概略構成を示す縦断側面図である。同図に示すように、この光素子部品１３は、レーザーチップ（光素子）１４を収納するパッケージからなる包囲体１５を備え、その内部空間は真空状態とされている。包囲体１５の一壁部１５ａには、円形の光透過用孔１６が形成されると共に、その一壁部１５ａの内面には、光透過用孔１６を塞ぐ光素子用窓部品１０が金属半田を用いて気密接着されている。そして、この実施形態では、レーザーチップ１４から発せられた光が、包囲体１５の内部空間に収納された球状レンズ１７、上記の光素子用窓部品１０、及び包囲体１５の外部の光通路に配設された球状レンズ１８を介して、フェルール１９内の光ファイバ２０に送られる構成とされている。
【００３１】
そして、この光素子用窓部品１０は、図９に示すように、包囲体１５の一壁部１５ａの内面（金属面）における光透過用孔１６の周縁部に、金属半田を用いて接着されている（金属半田については図示略）。詳述すると、窓ガラス１１の窓部８の周囲に形成されている金属膜９が、包囲体１５の一壁部１５ａの内面に、Ａｕ−Ｓｎ半田を用いて気密接着され、これにより光透過用孔１６が光素子用窓部品１０によって完全閉鎖された状態となっている。この場合、金属膜９の表面には、複数本の凹部１２が形成されていることから、その表面積が単なる平面よりも広くなっている。従って、包囲体１５の一壁部１５ａに対する金属膜９の接着面積、つまり金属膜９とＡｕ−Ｓｎ半田との接着面積が広くなり、その接着強度が高められている。
【００３２】
尚、上記実施形態では、ガラスからなる基板の表面に金属膜を形成する場合に本発明を適用したが、この基板は、セラミックまたはガラスセラミックであってもよい。
【００３３】
また、上記実施形態は、半導体レーザーダイオードモジュールに装着される光素子用窓部品１０に本発明を適用したが、これ以外の光半導体モジュールその他の光素子部品に使用される薄膜形成体についても、同様に本発明を適用することが可能であるばかりでなく、例えば太陽電池パネルやデフォーカス板等の薄膜形成体についても、同様に本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係る薄膜形成体（光素子用窓部品）の製造装置を示す要部縦断正面図であって、図２のＢ−Ｂ線にしたがって切断した断面図に対応する図である。
【図２】本発明の実施形態に係る薄膜形成体（光素子用窓部品）の製造に使用されるマスキング部材を示す要部概略平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る薄膜形成体（光素子用窓部品）の製造に使用されるマスキング部材を示す要部拡大平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る薄膜形成体（光素子用窓部品）の製造途中の状態を示す要部概略平面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る製造装置で製作された薄膜形成体（光素子用窓部品）を示す平面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る製造装置で製作された薄膜形成体（光素子用窓部品）を示す縦断面図であって、図５のＡ−Ａ線にしたがって切断した断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る製造装置で製作された薄膜形成体（光素子用窓部品）を示す要部拡大縦断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る製造装置で製作された薄膜形成体（光素子用窓部品）が装着されてなる光素子部品を示す概略縦断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る製造装置で製作された薄膜形成体（光素子用窓部品）が光素子部品に装着されてなる状態を示す要部拡大概略横断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  製造装置
２  マスキング部材
３  基板（ガラス基板）
４  磁石
５  反射防止膜
９  金属膜
１０  薄膜形成体（光素子用窓部品）
【図１】
2005344203.tif 000003
【図２】
2005344203.tif 000004
【図３】
2005344203.tif 000005
【図４】
2005344203.tif 000006
【図５】
2005344203.tif 000007
【図６】
2005344203.tif 000008
【図７】
2005344203.tif 000009
【図８】
2005344203.tif 000010
【図９】
2005344203.tif 000011