JP2005018018A - 誘電体多層膜フィルタ基板の加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】誘電体多層膜フィルタの製造時の、基板裏面からの研削、研磨工程における歩留まり向上の手段を提供する。
【解決手段】誘電体多層膜フィルタの製造時における基板の研削工程、および研磨工程において、接着剤で誘電体多層膜フィルタ側を支持体に固定し、基板周辺を樹脂の層で埋めこんだ後に、基板を研削、研磨することにより、基板部のカケ、ワレの発生と、そのカケによる基板加工面のキズの発生を防ぎ、歩留まり良く、多層膜フィルタの加工が可能になる。接着剤、樹脂は溶融温度は２００℃以下のものを使用し、接着剤には球状粒子を混入する。
【選択図】 なし

Description

本発明は光通信に使用する誘電体多層膜フィルタの加工方法に関するものである。

誘電体多層膜フィルタの製造は、ガラスなどの基板上にイオンアシスト蒸着などにより誘電体多層膜を形成した後、多層膜側を支持体に貼り付け、基板裏面より砥石で研削する研削工程、および砥粒などの研磨剤で研磨する研磨工程により、基板を所定の厚さ（例えば、１±０．０５ｍｍ）まで薄く加工し、その後、支持体より分離し、基板面に反射低減膜を形成し、所定サイズ（例えば０．５ｍｍ×１ｍｍ）に切断して素子化される。（非特許文献１参照）
しかしながら、このような研削工程、研磨工程においては、砥石や砥粒により基板外周部にカケ、クラックが発生し、その破片によって基板加工面全面に亘り擦り傷が発生し、フィルタ性能を劣化させ、歩留まりを低下させるという問題があった。さらに、これらの工程においては誘電体多層膜フィルタと支持体とのギャップを精度良く維持し接着する作業や、また研削、研磨後に支持体より分離し洗浄する作業が長時間を要し、煩雑であると言う問題があった。
泉谷徹郎著 「光学ガラス」共立出版、１９８４年１１月１日、ｐ１１４−１８１

上述のように、誘電体多層膜フィルタの製造時には、基板の研削工程、研磨工程などの加工工程において歩留まりが低下するという問題があった。そこで本発明は、上記の課題を解決し、誘電体多層膜フィルタ基板の研削、研磨の加工工程において、ガラス等の基板に発生するカケ、クラック、傷の発生を低下させるとともに、加工精度を上げ、歩留まりを向上させ、さらには、加工作業の効率化をはかることを課題とする。

本発明は、誘電体多層膜フィルタ基板の研削工程、研磨工程において、接着剤で誘電体多層膜側を平滑な支持体に固定し、基板外周を樹脂の層で埋めこんだ後に、基板を研削、研磨し、歩留まりを向上させるものであり、また、その接着剤、樹脂は熱溶融性のものを使用し、その溶融温度は２００℃以下のものであり、研削、および研磨時のせん断接着強度が１０Ｎ／ｍｍ^２以上であることを特徴とするものである。また、接着剤が球状粒子を含んでいることを特徴とするものである。

研削工程、研磨工程は、誘電体多層膜を形成した基板の多層膜側を支持体に貼り付け、基板の裏面側から所定の厚さへと基板を加工するが、基板周辺を埋め込んだ樹脂の層が緩衝材となるため、基板端面のカケ、ワレの発生が抑制され、また、カケ、ワレにより発生する粒子による基板全体の傷が減少し、歩留まり良く多層膜フィルタの製造が可能になるものである。

本発明によれば、誘電体多層膜フィルタ製造時における基板の研削、研磨工程で基板周辺を樹脂の層で埋めこむことにより、基板加工面のカケ、クラック、傷の発生を低下させ、歩留まり良く誘電体多層膜フィルタを加工することができる。

本発明者らは、誘電体多層膜フィルタ製造時における基板の研削、研磨工程の歩留まり向上について鋭意検討した。

図１は本発明の誘電体多層膜フィルタ製造方法の実施の一形態として、ガラス基板の上に製造する多層膜フィルタについて説明する図である。

図１（ａ）の１はガラス基板であり、図１（ｂ）では、その上に誘電体多層膜２を形成する。続いて図１（ｃ）で、たとえばホットプレート上で加熱しながら、誘電体多層膜側を熱溶融性の接着剤３で、支持体４に貼りつけ、多層膜基板周辺を樹脂層で埋め込む。支持体はガラス板やステンレス板などが使用できる。

埋め込みに使用する樹脂層は接着剤３と同じものを使用することもできる。図１では埋め込み用の樹脂層は、接着剤３を使用している。

また、誘電体多層膜基板の外周に樹脂製のドーナツ状の枠を接着する方法も好適である。基板水平方向の樹脂の層の厚さは、２ｍｍから５ｍｍ程度が好適である。２ｍｍより薄いと、緩衝材として十分な役割を果たさないことがあり、また５ｍｍより厚くしても効果は増加しない。また支持体に垂直方向の樹脂の層の厚さは、基板上面まで覆っても良いが、基板上部は研削、研磨され、消滅するため、最終厚さより、２ｍｍ程度以上まで厚く埋め込めば好適である。

基板を埋め込む熱溶融性の樹脂は研削、研磨時の、せん断接着強度が１０Ｎ／ｍｍ^２以上あることが好適である。せん断接着強度１０Ｎ／ｍｍ^２未満では、接着力不足により研削、研磨時に樹脂層が基板周辺から剥離し緩衝材としての機能が低下するため、基板にワレ、カケが発生しやすくなる。また、この樹脂は特に限定されないが、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などが好適に使用できる。また、埋め込み用の樹脂は接着剤３を使用することも好適である。

また、図２に示すように誘電体多層膜フィルタを支持体に貼りつける部分の接着剤に球状粒子５を混合することにより、ギャップが球状粒子の直径で規定されるため、正確にギャップを維持し支持体と誘電体フィルタを平行に保ち、基板を精度良く研削、研磨することができる。また、接着剤に接着能力の無い粒子を混ぜ、その粒子の量を調整することにより、接着力の調整が可能になるため、接着と分離に適した接着力を得ることが出来る。

また、接着剤に気泡が入り込むと支持体と誘電体フィルタの平行度を維持することが困難になるため、接着剤を多めに用いて加圧しながら気泡を追い出したり、真空チャンバー中で脱泡するなど煩雑な作業が必要となるが、球状粒子を用いることにより、接着時に気泡残りが発生してもビーズ径でギャップが保持できるため、簡易な作業で精度良く接着することができる。

球状粒子の直径は５０μｍ以上、５００μｍ以下が好適である。５０μｍより小さいとガラス基板および支持体に付着したダスト等（通常５０μｍ未満）と目視で区別しづらいため、基板表面のクリーニング時にダスト等が残留し、加圧接着時にダスト等による誘電体多層膜への傷付きが発生したり、ダスト等が球状粒子より大きいと、接着層のギャップの精度を保つことが困難となる。また、５００μｍを超えてもギャップが広がり接着剤の量が増加するだけであり、効果的でない。また球状粒子の数は、接着剤の接着強度にもよるが、通常、１ｃｍ^２当り５０個程度あれば好適である。また、球状の粒子には、例えば、テフロン（登録商標）製やナイロン製などがあるが耐熱特性の面からテフロン（登録商標）製が好ましい。

次に、図１（ｄ）で基板を所定の厚さまで研削、研磨する。ついで図１（ｅ）で球状の粒子を含んだ接着剤、埋め込み用の樹脂層、そして支持体４を除去し、次工程へ進むものであるが、支持体と基板の分離時は、基板が薄膜化され強度が低下しており力を加えると破損するため、支持体ごとエタノール等の分離液に漬けて分離させ、アセトンなどで洗浄し、その後、イオン交換水を用いた超音波洗浄機で洗浄するなどの煩雑な作業が必要になる。混ぜる球状粒子の量を変化させ、接着力を調整することにより、ホットプレート上での加熱により、ガラス基板と支持体を容易に分離することができ、また、接着剤の大部分が簡単に除去できるため、分離、洗浄作業が効率的になる。次工程では、研削、研磨加工を行った加工面に反射低減膜を形成し、再度、接着剤を介して平滑な固い支持体と接着し所定サイズに切断して素子化されるがこの接着にも、球粒子入り接着剤を使用することが好適である。

接着剤や埋め込み用の樹脂は、溶融温度が２００℃以下程度のものが好適である。２００℃を超えると昇温ー降温工程で波長シフトが生じることがあり好ましくない。また、溶融温度５０℃未満では、接着力不足により基板外周部にワレ、カケが発生しやすくなる。

次に、本発明を実施例により具体的に説明する。
猶、以下の実施例において、誘電体多層膜フィルタの波長透過特性はスペクトラムアナライザ（アドバンテスト製、Ｑ８２２０８）で測定した。

（実施例１）所定厚のガラス基板（１００ｍｍΦ×８ｍｍｔ）上に、ＡＰＳ（アドバンスプラズマシステム）蒸着装置で、誘電体多層膜を形成した誘電体多層膜フィルタの多層膜側を表面が平滑な結晶化ガラスに接着した。接着剤は熱溶融性の接着剤アドフィックス−Ａ（日化精工株式会社製、せん断接着強度１５．７Ｎ／ｍｍ^２）を使用し、１３５℃のホットプレート上で図１（ｃ）に示すように基板外周を上端まで埋め込んだ。冷却後、ガラス基板を砥石で研削後、砥粒で研磨し、最終ガラス基板厚さを１ｍｍにしたが、ガラス基板外周部にはカケ、ワレが少なく、研削、研磨後の加工面の擦り傷発生もわずかであった。後工程でチップへ切断後、透過波長帯良品のうちカケ、ワレ、擦り傷がないものの歩留まりは９５％と高いものであった。同じ方法で、基板外周を埋め込まないものには基板外周にカケ、ワレ、基板加工面全般に擦り傷が発生し、後工程でチップへ切断後、透過波長帯良品のうちカケ、ワレ、擦り傷がないものの歩留まりは６８％とひくいものであった。

（実施例２）所定厚のガラス基板（５０ｍｍΦ×３ｍｍｔ）上に、ＩＢＳ（イオンビームスパッタリング）装置で、誘電体多層膜を形成した誘電体多層膜フィルタの多層膜側を表面が平滑なステンレスに接着した。接着剤は熱溶融性の接着剤アドフィックス−Ａ（日化精工株式会社製、せん断接着強度１５．７Ｎ／ｍｍ^２）を使用して表面が平滑な結晶化ガラスに１３５℃のホットプレート上で基板外周を上端まで埋め込んだ。

冷却後、ガラス基板を厚さ１ｍｍまで研削、研磨したが、ガラス基板の外周部にはカケ、ワレが少なく、研削、研磨した加工面も擦り傷の発生はわずかであった。後工程でチップへ切断後、透過波長帯良品のうちカケ、ワレ、擦り傷がないものの歩留まりは９８％と高いものであった。同じ方法で、基板周辺を埋め込まないものにはカケ、ワレ、擦り傷が発生し、チップへ切断後、透過波長帯良品の多層膜フィルタのうちカケ、ワレ、擦り傷がないものの歩留まりは７３％と低いものであった。

（実施例３）所定厚のガラス基板（１００ｍｍΦ×８ｍｍｔ）上に、ＡＰＳ（アクティブプラズマシステム）蒸着装置で、誘電体多層膜を形成した誘電体多層膜フィルタの多層膜側を表面が平滑な結晶化ガラスに接着した。接着剤は熱溶融性のアドフィックス−Ｋ（日化精工株式会社製、シェラック樹脂、せん断接着強度１３．７Ｎ／ｍｍ２）を使用して１６０℃のホットプレートで基板外周を４ｍｍ厚まで埋め込み接着した。冷却後、硝子基板を厚さ１ｍｍまで研削、研磨したが、ガラス基板外周部にはカケ、ワレが少なく、研削、研磨の加工面も擦り傷は発生はわずかであった。チップへ切断後、透過波長帯良品のうちカケ、ワレ、擦り傷がないものの歩留まりは９３％と高いものであった。同じ方法で、基板周辺を埋め込まないものには基板周辺にカケ、ワレ、基板加工面全体に擦り傷が発生し、チップへ切断後、透過波長帯良品のうちカケ、ワレ、擦り傷がないものの歩留まりは６６％と低いものであった。

（実施例４）所定厚のガラス基板（１００ｍｍΦ×８ｍｍｔ）上に、ＡＰＳ（アドバンスプラズマシステム）蒸着装置で、誘電体多層膜を形成した誘電体多層膜フィルタの多層膜側を表面が平滑な結晶化ガラスに１３５℃のホットプレート上で接着した。接着剤は、球状の粒子ミクロパールＳＰ−Ｌ１００（積水化学株式会社製 直径１００μｍ）を１ｃｍ^２当り５０個程度になるように混入した熱溶融性の接着剤アドフィックス−Ｈ（日化精工株式会社製、せん断接着強度１７．６Ｎ／ｍｍ^２）を使用した。同じ接着剤で図２に示すように基板の外周を上端まで埋め込んだ。冷却後、ガラス基板を厚さ１ｍｍまで研削、研磨したが、ガラス基板加工面の外周部にはカケ、ワレが少なく、加工面全般の擦り傷の発生もわずかであった。後工程でチップへ切断後、透過波長帯良品のうちカケ、ワレ、擦り傷がないものの歩留まりは９６％であった。接着剤、支持体の分離、洗浄に要する時間は３０分であった。同様の条件で、球状の粒子ミクロパールＳＰ−Ｌ１００を入れないものについては、チップへ切断後、透過波長帯良品のうちカケ、ワレ、擦り傷がないものの歩留まりは９４％と、粒子を入れたものと近い値であったが、分離、洗浄作業に４時間を必要とし、粒子を入れたものに比べ、長時間かかり作業が煩雑であった。

（実施例５）所定厚のガラス基板（５０ｍｍΦ×３ｍｍｔ）上に、ＩＢＳ（イオンビームスパッタリング）装置で、誘電体多層膜を形成した誘電体多層膜フィルタの多層膜側を表面が平滑なステンレス支持体に接着した。接着剤は球状の粒子ミクロパールＳＰ−Ｌ１００（積水化学株式会社製）を１ｃｍ^２当り１００個程度混入させた熱溶融性の接着剤アドフィックス−Ｈ（日化精工株式会社製、せん断接着強度１７．６Ｎ／ｍｍ^２）を使用した。基板の外周は図２に示すように上端まで埋め込んだ。これらの作業は１３５℃のホットプレート上で行い、冷却後、ガラス基板を厚さ１ｍｍまで研削、研磨したが、ガラス基板加工面の外周部にはカケ、ワレが少なく、加工面全般も擦り傷の発生はわずかであった。接着剤、支持体の分離、洗浄に要する時間は２５分であった。チップへ切断後、透過波長帯良品のうちカケ、ワレ、擦り傷がないものの歩留まりは９７％であった。同様の条件で、球状の粒子ミクロパールＳＰ−Ｌ１００を入れないものについては、チップへ切断後、透過波長帯良品のうちカケ、ワレ、擦り傷がないものの歩留まりは９５％と、粒子を入れたものと近い値であったが、分離、洗浄時間に３．５時間を要し、粒子を入れたものに比べ、長時間を必要とした。

（比較例１）実施例１と同じの所定厚のガラス基板（１００ｍｍΦ×８ｍｍｔ）上に、ＡＰＳ（アクティブプラズマシステム）蒸着装置で、誘電体多層膜を形成し、多層膜側を表面が平滑な結晶化ガラスに接着した。接着は熱溶融性ワックス（日化精工株式会社製、フェノール樹脂、せん断接着強度２．０Ｎ／ｍｍ２）を使用し７０℃のホットプレート上で基板の外周を上端まで埋め込んだ。冷却後、ガラス基板を厚さ１ｍｍまで研削、研磨したがガラス基板外周部にはカケ、ワレ、加工面全般には擦り傷が発生し、チップへ切断後、透過波長帯良品のうちカケ、ワレ、擦り傷がないものの歩留まりは６８％と低いものであった。

（比較例２）所定厚のガラス基板（１００ｍｍΦ×８ｍｍｔ）上に、ＡＰＳ（アクティブプラズマシステム）蒸着装置で、誘電体多層膜を形成した誘電体多層膜フィルタの多層膜側を表面が平滑な結晶化ガラスに接着した。接着剤は熱溶融性の接着剤アドフィックス−Ｈ（日化精工株式会社製、シェラック樹脂、せん断接着強度１７．６Ｎ／ｍｍ２）を使用して２１０℃のホットプレートで基板外周部を上端部まで埋め込んだ。冷却後、ガラス基板を厚さ１ｍｍまで研削、研磨したが、基板の外周部にはカケ、ワレが少なく、研削、研磨の加工面も擦り傷の発生はわずかであったが、得られた多層膜フィルタには、波長シフトを起こしているものが多く、チップへ切断後の透過波長帯が正常なものは実施例１の２８％と低いものであった。

本発明の方法により、ガラス基板誘電体多層膜フィルタを加工する工程を示す図である。 球状粒子を含んだ接着剤で多層膜フィルタを支持体に接着した図である。

符号の説明

１ ガラス基板
２ 誘電体多層膜
３ 接着剤
４ 支持体
５ 球状粒子

Claims (5)

1. 誘電体多層膜フィルタ基板の研削工程、および研磨工程において、接着剤で誘電体多層膜フィルタ側を支持体に固定し、基板周辺を樹脂の層で埋めこんだ後に、基板を研削、研磨することを特徴とする誘電体多層膜フィルタの加工方法。
2. 誘電体多層膜フィルタ基板の研削工程、および研磨工程にて使用する、接着剤、樹脂の溶融温度が２００℃以下の範囲であることを特徴とする請求項１記載の誘電体多層膜フィルタの加工方法。
3. 誘電体薄膜フィルタ基板の研削工程、および研磨工程において使用する、接着剤、樹脂の研削、研磨時のせん断接着強度が１０Ｎ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の誘電体多層膜フィルタの加工方法。
4. 誘電体薄膜フィルタ基板の研削工程、および研磨工程において使用する、接着剤が球状粒子を含んでいる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誘電体多層膜フィルタの加工方法。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の方法で製造された誘電体多層膜フィルタ。