JP2002328221A

JP2002328221A - 薄膜付き基板の形成方法

Info

Publication number: JP2002328221A
Application number: JP2001129907A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Mitarai; 和彦御手洗
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2002-11-15

Abstract

(57)【要約】【課題】量産性に優れ、膜設計の自由度が得られる、光
学薄膜等の薄膜付き基板の形成方法を提供する。【解決手段】薄膜を形成する成膜面２、３を備えた基体
１の各成膜面上に、光学薄膜等の薄膜４、５を同時に形
成した後、成膜面２、３を互いに分離し、独立した薄膜
付き基板１ａ、１ｂを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜付き基板の形
成方法、特に、多層の光学薄膜付き基板の形成方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高屈折率膜と低屈折率膜とが、所
定の光学膜厚で複数層交互に積層されてなる光学多層膜
は、光学分野で、帯域フィルター、ダイクロイックミラ
ー、レーザーミラー等に使用されている。

【０００３】特に、光通信の分野では、ＷＤＭ（波長分
割多重化）やＤＷＤＭ（稠密波長分割多重化）といった
高密度伝送には、光学多層膜の干渉効果を利用した狭帯
域フィルターとして、１００層以上にも及ぶ多層膜から
なる光学薄膜が利用されている。

【０００４】光学多層膜を形成するに当たっては、例え
ば電子ビーム蒸着等の蒸着法やイオンビームスパッタ法
等のスパッタ法といった成膜方法が用いられてきた。例
えば、特開平５−１９６８１０公報には、真空蒸着法を
用いた誘電体光学薄膜の製造方法が、また、特開２００
０−１７８７３１公報には、イオンビームスパッタ法を
用いた多層膜光学素子の製法が提案されているが、これ
らは全て基板の片面のみに成膜を行うものであり、１０
０層以上にも及ぶ多層膜を形成しようとした場合には、
十数時間以上にもわたる非常に長い時間が必要となり、
生産効率上、大きな問題であった。

【０００５】また、１００層以上にも及ぶ多層膜など、
層数の多い薄膜においては、特に高い膜応力が発生する
ことが多く、この高い膜応力により、薄い基板ではそり
等の好ましくない変形や基板に割れが生じてしまうとい
う問題があった。

【０００６】これら膜応力による基板の反りを小さくす
る方法として特開平１１−２０２１２６公報には、基板
の両面に、膜応力のバランスがとれるように基板に対し
対称な誘電体多層膜を形成し誘電体多層膜フィルターを
形成する方法が提案されているが、両面に多層膜が形成
された製品となるため、用途や使用条件が限られたり、
多層膜フィルターの膜設計自体が制限され自由度が低下
するという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術が
有する前述の欠点を解消し、量産性に優れ、膜設計の制
限の少ない、薄膜付き基板の形成方法を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、薄膜を形成す
る成膜面を複数備えた基体の各成膜面上に、それぞれ薄
膜を形成して薄膜付き基体を得た後、該薄膜付き基体の
上記成膜面を含まない面にて基体を複数に分離し、複数
の薄膜付き基板を得ることを特徴とする薄膜付き基板の
形成方法を提供する。

【０００９】また、本発明は、板状の基体の両面を成膜
面とし、かかる２つの成膜面上に薄膜を形成して薄膜付
き基体を得た後、該基体の上記成膜面と平行な面にて基
体を切断することによって２枚に分離し、独立した２つ
の薄膜付き基板を得ることを特徴とする薄膜付き基板の
形成方法を提供する。

【００１０】また、本発明は、薄膜を形成する成膜面を
複数備えた基体の各成膜面上に、それぞれ薄膜を形成し
て薄膜付き基体を得、次いで各成膜面上に形成された薄
膜の所望の領域に切断線または分離線を入れ、該薄膜に
発生した応力を開放した後、複数の成膜面を互いに分離
することを特徴とする薄膜付き基板の形成方法を提供す
る。

【００１１】また、本発明は、板状の基体の両面を成膜
面とし、かかる２つの成膜面上に薄膜を形成して薄膜付
き基体を得、次いで両成膜面上に形成された薄膜の所望
の領域に切断線または分離線を入れ、該薄膜に発生した
応力を開放した後、複数の成膜面を互いに分離すること
を特徴とする薄膜付き基板の形成方法を提供する。上記
各薄膜付き基板の形成方法において、薄膜を形成する成
膜面を複数備えた基体の各成膜面上に同時に薄膜を形成
することが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明による薄膜付き基板
の形成方法を、図面を参照しながら説明する。

【００１３】図１（Ａ）は、本発明において、基体とし
て板状の基体を用い、この基体の両面の成膜面に薄膜が
形成された薄膜付き基体の模式的断面図、図１（Ｂ）
は、図１（Ａ）の薄膜付き基体を上記成膜面と平行な
面、かつほぼ厚さ方向の中央部にて複数に分離して得ら
れた、独立した薄膜付き基板の模式的断面図、図２は、
図１（Ａ）の薄膜付き基体の薄膜に生じた膜応力を開放
するために、各薄膜の所望の領域に切断線または分離線
を入れた薄膜付き基体の模式的断面図、図３は、図２の
薄膜付き基体のほぼ厚さの中央の上記成膜面と平行な面
にて基体を切断することによって２枚に分離されて得ら
れた、独立した薄膜付き基板の模式的断面図である。図
において、１は基体、１ａ、１ｂは薄膜付き基板、２、
３は成膜面、４、５は薄膜、４ａ、４ｂ、４ｃ、５ａ、
５ｂ、５ｃは切断線または分離線を入れられ、膜応力が
開放された薄膜である。

【００１４】図１（Ａ）の基体１は、成膜面２および成
膜面３の２つの成膜面を有している平板状の例である
が、本発明において、薄膜を形成する基体は、３以上の
成膜面を備えていてもよい。例えば、断面が三角状、四
角状等の断面多角形状の角柱状の基体を用いてもよい。
この場合、角柱状の基体が、ｎ角柱であれば、ｎ個の成
膜面を有することになる。２つの成膜面を備えた基体の
例としては、図１（Ａ）に示したような１枚の板状の基
体の両面を成膜面とする以外に、２枚の平板状の基板を
成膜面を外側、非成膜面を内側にして配置し、この２枚
の基板の非成膜面同士を接着剤、粘着剤、その他の接合
剤にて貼り付けて１枚の基体とし、両外側面を２つの成
膜面としたものを用いてもよい。

【００１５】成膜面上に形成された薄膜が、膜応力の大
きい膜である場合、上述の２枚の基板を貼り付けた基体
を用いた際、薄膜に発生する膜応力により２枚の基板に
反りが発生したり、基板が割れたりする可能性がある。
この場合には、膜応力に影響されない程度に厚い基板を
用いるとか、貼り付けられる２枚の基板の接着力を、両
外側の成膜面上に形成された薄膜に発生する膜応力より
強くなるようにするのが好ましい。

【００１６】本発明の複数の成膜面を有する基体として
は、特に限定されず、形成する薄膜の用途に応じて、各
種ガラス、結晶化ガラス、プラスチックなどからなるも
のが使用できる。代表的には、２つの成膜面を有する平
板状の各種ガラス板、結晶化ガラス板、プラスチック板
などが使用できる。

【００１７】また、断面が三角状、四角状等の断面多角
形状の角柱状の各種ガラス体、結晶化ガラス体、プラス
チック体なども使用できる。特に光通信用光学薄膜を形
成する場合には、環境特性として、温度に対する波長変
動の低減のために、形成する薄膜と使用する基体材料の
熱膨張係数を勘案して基体が決定され、例えば、株式会
社オハラのガラス基板（ＷＭＳ−０２）やドイツ国、SC
HOTT社のガラス基板（Ｆ７）などが好適に使用できる。

【００１８】本発明において基体として平板状のものを
使用する場合には、その基体の厚さは、特に限定され
ず、形成する薄膜の用途、薄膜に生じる応力、成膜方
法、基体の切断方法等を考慮して決定される。

【００１９】図１のように、１枚の平板状体を基体と
し、成膜後に基体を成膜面に平行に切断する場合には、
基体の厚さは、基体の切断方法、切断時の切断精度、切
断後のダレ・面粗さなどにも依存するが、薄膜付き基板
の用途に応じて適宜決定される。例えば、光通信用狭帯
域フィルタ用の薄膜付き基板を得ようとする場合、製品
の最終的な厚さが１．０ｍｍ程度であるので、切断方法
として内周刃切断方法を採用する場合には、切りしろが
０．３５ｍｍから０．５ｍｍ程度であることを考えれ
ば、３ｍｍ程度以上の厚さが望ましい。

【００２０】本発明において各成膜面に形成される薄膜
を構成する材料としては、特に限定されず、形成する薄
膜の用途に応じて選択可能である。本発明により好適に
形成可能な薄膜として、光学定数の異なる少なくとも２
種の層を積層した光学薄膜が挙げられる。かかる光学薄
膜としては、透過波長または反射波長の選択性、反射
率、透過率などの所定の光学特性が得られるように、光
学定数、例えば屈折率の異なる２種以上の光学層を適宜
積層した多層の薄膜、あるいは屈折率の異なる２種以上
の光学層を順次交互に繰返し形成してなる多層の光学薄
膜が挙げられる。

【００２１】具体例としては、光通信用狭帯域フィルタ
やエッジフィルター、ゲインフラットニングフィルタな
どの用途には、前記光学層が夫々誘電体材料からなる、
誘電体光学多層薄膜が、また紫外線領域で反射ミラーと
して使用されるエキシマレーザ用光学素子や軟Ｘ線用ミ
ラーとしてのＸ線リソグラフィー用、Ｘ線顕微鏡用、Ｘ
線分析用光学素子などの用途には、前記光学層が金属層
と半導体材料からなる光学多層薄膜などが好ましく採用
される。

【００２２】本発明において各成膜面に形成される薄膜
は、成膜の生産性を考慮すると、各成膜面に形成する薄
膜を構成する材料、各構成が同一であることが好ましい
が、成膜面ごとに形成する薄膜を構成する材料、各構成
が異なっていても構わない。

【００２３】また、それぞれの成膜面に形成される薄膜
を構成する層の積層数は、各薄膜に発生する膜応力がア
ンバランスとなり、基体に好ましくないそりが発生しな
い限り、同一であってもよいし、異なっていても構わな
い。例えば、図１（Ａ）の薄膜４と薄膜５の薄膜を構成
する材料、各構成、積層数は、必ずしも同一でなくても
よい。ただし、図１（Ａ）のように、１枚の基体の両面
に薄膜を形成する場合で、基体が非常に薄い場合は、両
方の成膜面に発生する膜応力がつりあうように選択され
るのが好ましい。

【００２４】本発明において薄膜を成膜面に形成する手
法としては、特に限定されない。しかし、真空蒸着法で
は蒸着源から蒸着物質を上方に飛来させる方法が一般的
であるので、このような場合には各成膜面に同時に成膜
するのが難しくなる。したがって、本発明において薄膜
を成膜面に形成する手法としては、基体の複数の成膜面
に同時に成膜ができるイオンビームスパッタリング法、
ダイオードスパッタリング法、マグネトロンスパッタリ
ング法、レーザアブレーション法などが望ましい。

【００２５】本発明においては、薄膜を形成する成膜面
を複数備えた基体の各成膜面上に同時に各薄膜を形成す
ることが、生産性の面、両成膜面でのアンバランスな膜
応力の発生の低減などの点から好ましい。

【００２６】なお、ここでいう同時とは、基体の１つの
成膜面に薄膜を形成し、次いでもう１つの成膜面に薄膜
を次工程として形成するということではないということ
を意味し、それぞれの薄膜の各層をそれぞれ同時に成膜
するということ、薄膜の各層をそれぞれ同じ時間の間に
成膜するということまでは意味せず、各薄膜の各層を形
成するという一連の成膜工程において基体の成膜面に各
薄膜が成膜されるということである。

【００２７】したがって、各薄膜のそれぞれの層を１層
ないし数層時間をずらして成膜してもよいし、それぞれ
の薄膜の層数が異なる場合には、成膜の時間的違いがあ
っても構わないものである。

【００２８】本発明においては、基体の成膜面への薄膜
形成後、薄膜付き基体の該成膜面を含まない面にて基体
を複数に分離し、独立した複数の薄膜付き基板を得る。
例えば、基体が板状の場合には、基体の両面を成膜面と
し、かかる２つの成膜面上に薄膜を形成して薄膜付き基
体を得た後、該基体の上記成膜面と平行な面にて基体を
切断することによって、２枚に分離し、独立した２つの
薄膜付き基板を得る。

【００２９】成膜面を有する基板と、もう１枚の成膜面
を有する基板とを非成膜面を内側にして接合剤により貼
り付けて製作した基体を使用した場合には、貼り付けに
使用されて接合剤を剥がすか、取り除いて、成膜面に薄
膜が形成された基板を、他の基板から分離すればよい。
なお、薄膜付き基体の該成膜面を含まない面にて基体を
複数に分離し、独立した複数の薄膜付き基板は、その分
離面、即ち切断面は、研磨して平坦化するのが好まし
い。

【００３０】図１（Ａ）のように平板状の１枚の基体の
両面を成膜面とした場合には、図１（Ｂ）のように、２
つの成膜面２、３に平行、かつ基体の厚さ方向のほぼ中
央部で基体を切断することにより、２つの成膜面２、３
を互いに分離し、独立した２つの薄膜付き基板１ａ、１
ｂを得ることができる。基体を切断する方法としては、
バンドソー（帯鋸刃）を使用する方法、ＣＯ₂レーザに
より切断する方法、内周刃切断方法などが挙げられる。

【００３１】膜の材料、形成方法、層数、膜厚等の要因
により、形成した薄膜に、大きい膜応力が発生する場合
がある。このように、形成した薄膜に大きな膜応力が発
生している場合には、上述のように、基体の複数の成膜
面への薄膜形成後、複数の薄膜付き基体を分離して独立
した複数の薄膜付き基板を得る際、形成された薄膜の膜
応力により、独立した基板自体に反りや割れなどが発生
する可能性がある。

【００３２】このような場合には、薄膜形成後に複数の
成膜面を互いに分離する前に、各成膜面上に形成された
薄膜のみを所望の領域に切断線、分離線を入れるなどし
て膜応力を開放しておくことが望ましい。例えば、薄膜
のみを任意の大きさに切断したり、所望のパターンに切
断線を入れたり、薄膜をトリミングして分離線を入れた
りして薄膜の膜応力を開放する。

【００３３】図１のように１枚の平板状の基体の両面を
成膜面とした場合を例にして説明すると、図１（Ｂ）の
ように成膜面２、３を互いに分離する前に、図２のよう
に成膜面２，３上に各々形成された薄膜４，５のみを任
意の大きさに切断し、薄膜を分断し、膜応力が開放され
た薄膜４ａ、４ｂ、４ｃおよび５ａ、５ｂ、５ｃとし、
次いで、図３のように、図２の基体１を切断し、独立し
た薄膜付き基板１ａ、１ｂを得るのが好ましい。

【００３４】薄膜付き基板から更に小さないくつもの薄
膜付き基板を切断して切り出し、製品として供する場合
には、上記切断線部分を薄膜付き基板の製品として使用
しなければよい。

【００３５】

【実施例】平板状の基体１として、厚さ４ｍｍの株式会
社オハラ製のガラス基板（ＷＭＳ−０２）（直径２００
ｍｍの円形基板）を使用し、該基体１の成膜面にＳｉＯ
₂層とＴａ₂Ｏ₅層とをこの順に交互に積層し、最上層に
ＳｉＯ₂層を有する、合計積層数が１２７層の薄膜（総
膜厚は２０μｍ）の、ＷＤＭ用狭帯域フィルタ用光学薄
膜４、５を、図１（Ａ）のように、基体１の成膜面２、
３面にそれぞれ形成した。薄膜４、５の形成方法は、Ｄ
Ｃスパッタリング法による酸素リアクティブスパッタと
し、ＳｉＯ₂層形成時は酸素５０ｓｃｃｍ、アルゴン１
０ｓｃｃｍ、６．０×１０^-1Ｐａ、Ｔａ₂Ｏ₅層形成時は
酸素６０ｓｃｃｍ、アルゴン１０ｓｃｃｍ、６．０×１
０^-1Ｐａの条件下でスパッタリングを行った。

【００３６】スパッタリング終了後、薄膜４、５に発生
した膜応力を開放するために、ダイシングマシンを用い
て、図２のように、基体１上の薄膜のみを切断（ハーフ
カット）し、切断線を入れ、薄膜を分断した。

【００３７】ハーフカット終了後、内周刃切断法により
基体１を厚さ方向の中央部、かつ成膜面と平行な面にて
切断し、図３に示すように、薄膜付き基板１ａ、１ｂを
得た。基板１ａ、１ｂのそりは、測定誤差の範囲内であ
った。この切断面は研磨により平坦化処理を行った。

【００３８】（参考例）一方、同上のサンプルにつき、
薄膜４、５の切断（ハーフカット）を行わずに、同様に
内周刃切断法により基体１を切断したところ、薄膜４、
５に発生した応力により、基板が割れてしまい、独立し
た２枚の薄膜付き基板を得ることはできなかった。

【００３９】

【発明の効果】本発明の薄膜付き基板の形成方法は、複
数の成膜面に同時に薄膜形成を行うため、量産性に優れ
ている。特に、十数時間にもわたる非常に長い時間が必
要となるような層数の多い薄膜の場合には、極めて量産
性が向上する。

【００４０】さらに、大きな膜応力が発生する薄膜につ
いても、自由度を持った膜設計が可能で、薄い基板上に
も形成でき、量産性に優れた薄膜形成が実現可能であ
る。特に、基体の成膜面に多数層、例えばＷＤＭ用狭帯
域フィルタ用などの様な３０層以上の多層を有する光学
薄膜を成膜する場合には、本発明により量産性よく薄膜
付き基板を得ることができる。

【００４１】また、このような３０層以上の多層化した
薄膜においては、高い膜応力が発生するが、本発明の膜
応力を開放する手段を施すことにより、そりや割れのな
い薄膜付き基板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる薄膜付き基板の形成方法の説明
図。（Ａ）：薄膜付き基体の模式的断面図。（Ｂ）薄膜
付き基板の模式的断面図。

【図２】本発明により得られた切断線入り薄膜付き基体
の模式的断面図。

【図３】図２の基体の成膜面が分離されて得られた薄膜
付き基板の模式的断面図。

【符号の説明】

１：基体１ａ、１ｂ：薄膜付き基板２、３：基体の成膜面４、５：薄膜４ａ、４ｂ、４ｃ、５ａ、５ｂ、５ｃ：薄膜５に切断線
が入れられ、応力が開放された薄膜

フロントページの続きＦターム(参考） 2H048 GA09 GA48 GA60 4F100 AA20 AG00 AR00B AR00C AR00D AR00E AT00A BA02 BA03 BA04 BA05 BA07 BA10A BA10B BA10C BA10D BA10E BA11 EH66 EH662 GB56 GB90 JL02 JM02B JM02C JM02D JM02E JN30B JN30C JN30D JN30E

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄膜を形成する成膜面を複数備えた基体の
各成膜面上に、それぞれ薄膜を形成して薄膜付き基体を
得た後、該薄膜付き基体の上記成膜面を含まない面にて
基体を複数に分離し、複数の薄膜付き基板を得ることを
特徴とする薄膜付き基板の形成方法。
【請求項２】板状の基体の両面を成膜面とし、かかる２
つの成膜面上に薄膜を形成して薄膜付き基体を得た後、
該基体の上記成膜面と平行な面にて基体を切断すること
によって２枚に分離し、独立した２つの薄膜付き基板を
得ることを特徴とする薄膜付き基板の形成方法。
【請求項３】薄膜を形成する成膜面を複数備えた基体の
各成膜面上に、それぞれ薄膜を形成して薄膜付き基体を
得、次いで各成膜面上に形成された薄膜の所望の領域に
切断線または分離線を入れ、該薄膜に発生した応力を開
放した後、複数の成膜面を互いに分離することを特徴と
する薄膜付き基板の形成方法。
【請求項４】板状の基体の両面を成膜面とし、かかる２
つの成膜面上に薄膜を形成して薄膜付き基体を得、次い
で両成膜面上に形成された薄膜の所望の領域に切断線ま
たは分離線を入れ、該薄膜に発生した応力を開放した
後、複数の成膜面を互いに分離することを特徴とする薄
膜付き基板の形成方法。
【請求項５】薄膜を形成する成膜面を複数備えた基体の
各成膜面上に同時に薄膜を形成する請求項１〜４のいず
れか１項の薄膜付き基板の形成方法。
【請求項６】形成する薄膜が、膜応力の大きい膜である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項の薄膜付
き基板の形成方法。
【請求項７】形成する薄膜が、光学定数の異なる少なく
とも２種の層を積層した光学薄膜であることを特徴とす
る請求項１〜６のいずれか１項の薄膜付き基板の形成方
法。