JP2007033234A - Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜チップの評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 外部磁場が無くても磁気的に飽和した状態が維持されるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を小片に切断して得たＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜チップの良否を簡便な方法にて評価できる方法を提供する。
【解決手段】 上記Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜のウエハ１を小片に切断して得たＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜チップの評価方法であって、着磁されたＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を小片に切断してＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜のチップを得た後、このチップに対しその磁化方向とは逆方向にＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜が本来有する保磁力よりも小さな外部磁場を印加し、その後、顕微鏡観察によりチップの良否を判別することを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、外部磁場が無くても磁気的に飽和した状態が維持されるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を小片に切断して得たＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜チップの評価方法に関するものである。

光ファイバ通信や光計測等では、多くの場合、信号源として半導体レーザが使用されている。しかし、この半導体レーザには、光ファイバ端面等から反射され、再び半導体レーザ自身に戻ってくるいわゆる反射戻り光が存在すると発振が不安定になるという重大な欠点がある。このため、半導体レーザの出射側に光アイソレータを設け、反射戻り光を遮断して半導体レーザの発振を安定化させる方法が一般的に採られている。

ところで、上記光アイソレータは、ファラデー回転子とこの両側に配置された偏光子および検光子とで構成され、かつ、ファラデー回転子の周囲にはファラデー回転子を磁気的に飽和させる永久磁石が配置されている。上記ファラデー回転子は一般に多磁区の状態が安定のため、永久磁石により単一磁区にする必要があるからである。尚、単一磁区にすることを磁気的に飽和させるという。

そして、光アイソレータの中心的な機能を担う上記ファラデー回転子には、主に液相エピタキシャル法で育成された厚さ数十〜５５０μｍ程度のＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜、例えば、（ＹｂＴｂＢｉ）_３Ｆｅ_５Ｏ_１２、（ＧｄＢｉ）_３（ＦｅＡｌＧａ）_５Ｏ_１２等が適用されている。

また、近年の光アイソレータに対する小型化の要求に答えるべく、磁石を使用しなくても磁気的に飽和した状態が維持されるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜も開発されている。そして、このＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜として、例えば、（ＥｕＨｏＢｉ）_３（ＦｅＧａ）_５Ｏ_１２、（ＨｏＴｂＢｉ）_３（ＦｅＡｌＧａ）_５Ｏ_１２等が提案されている。尚、このＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜は、最初に外部磁場を印加して磁気的に飽和させた後は、外部磁場を取り除いても磁気的に飽和した状態が維持されることから高保磁力膜と呼ばれており、磁気的に飽和させることを着磁と呼んでいる。

そして、高保磁力膜であるこのＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を適用することにより、構成部品としての上記磁石を省略できるため、従来の１／３程度に小型化された光アイソレータを実現することが可能となる。

ここで、光アイソレータ等に組み込まれるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜は、通常、以下のような工程を経て製造されている。

まず、液相エピタキシャル法により上記Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット単結晶が育成され、研磨工程で基板の除去と厚さ調整が行われた後に光学研磨される。次に、両面に真空蒸着法等により反射防止膜が施され、かつ、ダイシングマシーンやスクライバー等により光アイソレータ用ファラデー回転子として必要な大きさの小片に切断されて、光アイソレータ等に組み込まれるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜のチップが得られる。

また、光アイソレータの製造では、切断した上記Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜のチップをそのまま組み込んで使用する場合、あるいは、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜を切断する前に光アイソレータに必要な偏光子と検光子を予め両面側に接着し、その後切断して光アイソレータのチップとして使用する場合がある。

ところで、高保磁力膜であるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜においては、上記研磨や切断工程で膜に応力が加わったり、あるいは、光アイソレータの組み立て時においてハンダ工程や接着工程で膜が加熱された場合、折角固定した高保磁力膜の磁気的飽和状態が解除され、単一の磁区であったものが当初の多磁区状態に戻ってしまうことがあった。

そこで、高保磁力膜であるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を確実に着磁させるため、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜を５０℃以上に加熱しながら磁場を印加する熱着磁方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００３−２５７７３７号公報

しかし、上記小型化の要請が更に高まり、用いられるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜のチップサイズが１ｍｍ角、あるいはそれ以下のサイズになってくると、熱着磁を施したとしても、切断後に多磁区状態に戻ってしまうチップや単一磁区は保ったままで保磁力のみ低下するチップが発生するようになった。そして、保磁力の低下したチップは、チップの磁化方向とは逆向きに外部磁場が印加されると、容易に多磁区状態に戻ってしまうという問題がある。

ここで、多磁区状態になったチップは、偏光顕微鏡で観察することにより容易に単一磁区のチップと区別することができる。しかし、保磁力に関しては、チップを振動試料磁力計（ＶＳＭ：Vibrating Sample Magnetometer）等の計測器を用いて個別に計測する必要があるため、保持力の低下したチップを判別するには非常に工数が掛かっていた。更に、小さなチップでの取り扱いになるため、保磁力の計測工程で新たにチッピングを発生させる等により歩留まりを低下させていた。

本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、簡便な方法により、保磁力の低下した上記チップを検出可能なＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜チップの評価方法を提供することにある。

そこで、上記課題を解決するため本発明者等が鋭意研究を行ったところ、以下のような技術的発見を見出すに至った。すなわち、着磁された高保磁力膜のＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を所望のチップサイズに切断した後、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜の磁化方向とは逆方向に外部磁場を印加し、その後、顕微鏡で観察した場合、切断後に保磁力が低下したチップと低下していないチップとを明るさの差で判別できることを見出すに至った。本発明はこのような技術的発見に基づき完成されたものである。

すなわち、請求項１に係る発明は、
外部磁場が無くても磁気的に飽和した状態が維持されるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を小片に切断して得たＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜チップの評価方法を前提とし、
着磁されたＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を小片に切断してＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜のチップを得た後、このチップに対しその磁化方向とは逆方向に上記Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜が本来有する保磁力よりも小さな外部磁場を印加し、その後、顕微鏡観察によりチップの良否を判別することを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、
請求項１記載の発明に係るＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜チップの評価方法を前提とし、
着磁されたＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を小片に切断して得られたＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜の複数チップが切断治具に固定された状態で、各チップに対しその磁化方向とは逆方向に外部磁場を印加することを特徴とし、
請求項３に係る発明は、
請求項１または２記載の発明に係るＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜チップの評価方法を前提とし、
印加する上記外部磁場が、着磁されたＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜が本来有する保磁力の５０〜７０％であることを特徴とする。

上記Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜の研磨や切断工程等により多磁区状態に戻ってしまった不良品チップや、単一磁区は保ったままで保磁力のみが低下した不良品チップは、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜の磁化方向とは逆方向に印加する外部磁場（以後、「逆磁場」と呼ぶ場合がある）により当初とは逆方向に磁化される。従って、これ等不良品チップはファラデー回転の方向が良品とは逆になるため、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜を通過した光の偏光状態の違いにより、顕微鏡で良否を判別することが可能となる。

尚、顕微鏡観察に際しては、チップがＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜単体であるときは偏光顕微鏡で観察する必要があるが、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜の両側に偏光子と検光子が接着してあるチップの場合には通常の光学顕微鏡で観察することができる。

本発明に係るＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜チップの評価方法によれば、チップ毎に行っていた従来の磁化測定が不要となり、単一磁区は保ったままで保磁力のみが低下したチップを顕微鏡で簡単に判別できる効果を有する。

特に、請求項２記載の発明に係るＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜チップの評価方法によれば、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜の複数チップが切断治具に固定された状態で各チップに対し逆磁場を印加する方法のため、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜を切断したままの状態でウエハ全体を評価できる効果を有する。

本発明は、高保磁力膜であるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を小片に切断したチップの評価方法であって、着磁されたＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を小片に切断してＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜のチップを得た後、このチップに対し上記Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜が本来有する保磁力よりも小さな逆磁場を印加し、その後、顕微鏡観察によりチップの良否を判別することを特徴とする。

ここで、上記逆磁場は、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜が本来有する保磁力（着磁されたＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜が通常有する保磁力の平均値）の５０〜７０％が好ましい。上記逆磁場に関し、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜が本来有する保磁力の５０％を下回ると不良品チップを判別できないことがあり、７０％を越えると本来良品であるチップまで飽和状態が解除されてしまう恐れがあるからである。

また、顕微鏡による観察は、逆磁場がＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜に印加されている状態で行ってもよいし、逆磁場の印加を解除した状態で行ってもよいが、強力な磁石の存在は観察に邪魔になることがあるため逆磁場の印加を解除した状態で行う方が好ましい。

尚、光アイソレータに組み込まれるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜チップを偏光顕微鏡により観察する際、ファラデー回転角は４５度に調整され、また、回転する方向は磁化方向により決まっているため、偏光顕微鏡の検光子の向きを良品であるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜チップで生じるファラデー回転方向に４５度回し、良品チップが明るく見えるように調整した場合は不良品チップは暗く見え、反対に良品チップが暗く見えるように調整した場合は不良品チップは明るく見える。

また、着磁されたＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を小片に切断した後、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜の複数チップがＵＶ硬化型ダイシングテープやガラス基板といった切断冶具に固定された状態のまま観察した方が、ウエハ全体を一度に評価できるので好ましい。

以下、本発明の実施例について具体的に説明する。

高保磁力膜のＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜として、１１ｍｍ角ウエハの（ＥｕＨｏＢｉ）_３（ＦｅＧａ）_５Ｏ_１２を用意し、着磁後、図１に示すようにＵＶ硬化型ダイシングテープ２上にＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜のウエハ１を固定し、ダイシングソーにより１ｍｍ角のチップに切断した。尚、図１中、符号３はダイシングソーによる切断線を示している。

ダイシング後、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜の複数チップが切断治具であるＵＶ硬化型ダイシングテープ２上に固定された状態で偏光顕微鏡により観察すると、図２（ａ）において符号５で示すように、１００個のチップ中には多磁区になっているものが３個観察され、ダイシングにより多磁区化するチップが存在していることが確認される。

次に、図３に示すように磁場４７．７ｋＡ／ｍ（６００ Ｏｅ）の円筒型磁石７の中に、上記Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜ウエハ１の磁化方向とは逆になるように、複数チップがＵＶ硬化型ダイシングテープ２に固定されたままの状態で挿入し、逆磁場を印加した。

そして、上記円筒型磁石７中からウエハ１を取り出し、偏光顕微鏡により観察をすると、図２（ｂ）において符号６で示すように、図２（ａ）のダイシング直後の観察において多磁区状態になっていた３個のチップは暗く消光し、それ以外にも暗く消光したチップが６個存在していた。これらのチップは完全に消光していることから、逆磁場により本来とは逆向きに磁化されているチップであることが確認された。尚、図２（ａ）（ｂ）中、符号４は良品チップを示している。

次に、上記ＵＶ硬化型ダイシングテープ２から各チップを取り外し、良品のチップ１０個と不良品のチップ９個の磁化特性をＶＳＭで測定した。逆向きに磁化された不良品のチップと良品のチップの保磁力は表１の結果となり、従来、ＶＳＭでしか判定できなかった単一磁区は保ったままで、保磁力のみ低下したチップも検出できていることが分かった。

このように本発明に係るＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜チップの評価方法を適用することにより、多磁区になる不良チップも、単一磁区は保ったままで保磁力のみ低下する不良チップも切断直後のウエハ状態のままで一度に良否判定が行えることから、この評価方法は簡便な方法であることが理解される。

尚、実施例１は、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜単体での評価方法の一例であるが、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜の入出射面に偏光子と検光子を張り合わせた場合でも同様の評価が可能であり、この場合には、偏光顕微鏡だけでなく通常の光学顕微鏡での評価が可能となる。

Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜の複数チップが切断治具であるＵＶ硬化型ダイシングテープ上に固定された状態を示す概略斜視図。 図２（ａ）は切断後の複数チップにおける偏光顕微鏡の観察図、図２（ｂ）は逆磁場印加後の複数チップにおける偏光顕微鏡の観察図。 図３（ａ）（ｂ）は本発明に係るＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜チップの評価方法における逆磁場印加工程を示す説明図。

符号の説明

１ Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜のウエハ
２ ＵＶ硬化型ダイシングテープ
３ 切断線
４ 良品チップ
５ 多磁区化するチップ
６ 逆向きに磁化したチップ
７ 円筒型磁石

Claims (3)

1. 外部磁場が無くても磁気的に飽和した状態が維持されるＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を小片に切断して得たＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜チップの評価方法において、
   着磁されたＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を小片に切断してＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜のチップを得た後、このチップに対しその磁化方向とは逆方向に上記Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜が本来有する保磁力よりも小さな外部磁場を印加し、その後、顕微鏡観察によりチップの良否を判別することを特徴とするＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜チップの評価方法。
2. 着磁されたＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を小片に切断して得られたＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜の複数チップが切断治具に固定された状態で、各チップに対しその磁化方向とは逆方向に外部磁場を印加することを特徴とする請求項１記載のＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜チップの評価方法。
3. 印加する上記外部磁場が、着磁されたＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜が本来有する保磁力の５０〜７０％であることを特徴とする請求項１または２記載のＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜チップの評価方法。

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