JP3234854B2 - 多層膜フィルタ及びその製造方法 - Google Patents

多層膜フィルタ及びその製造方法

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    • G02B2006/12109—Filter

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、波長選択性を有する多
層膜フィルタ及びその製造方法に関し、特に多層膜を形
成するための基板が除去された、いわゆる基板無しの多
層膜フィルタ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種の多層膜フィルタは、透
明な例えばガラス基板上に多層膜を形成することにより
製造される。しかしながら、この基板付きの多層膜フィ
ルタは、基板の分だけ厚くなって光路長が長くなるの
で、合波、分波フィルタとして用いて光ファイバ間に配
置したり、レーザダイオードとフォトダイオードの間に
配置した場合に拡散光を集光するレンズが必要になると
いう難点がある。
【０００３】そこで、例えば特開平４−７５０５号公報
には、基板上に多層膜を形成した後に、この基板を除去
した基板無しの多層膜フィルタが示されている。このよ
うな基板無しの多層膜フィルタによれば、基板が無い分
だけ素子を小型化することができ、また、合波、分波フ
ィルタとして用いて光ファイバ間に配置したり、レーザ
ダイオードとフォトダイオードの間に配置した場合に厚
みが薄いので集光レンズを省略することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の基板無しの多層膜フィルタは、多層膜フィルタ
が多層の成膜層のみで構成されているので、各層の内部
応力や膨張係数の差によりカール等の変形が発生し、所
望の光学特性を得ることができない。そこで、合波、分
波フィルタとして用いて光ファイバ間やレーザダイオー
ドとフォトダイオードの間に配置する場合には、多層膜
の両面に光ファイバの先端やガラスを当接する方法が考
えられるが、この場合にも、多層膜の厚みは通常５〜１
０μｍ程度であるので、取扱いが非常に面倒であるとい
う問題がある。
【０００５】本発明は、上記した従来技術の実情に鑑み
てなされたもので、その目的は、カール等の変形を防止
して所望の光学特性を得ることができ、また、取扱いを
簡単にすることができる基板無しの多層膜フィルタ及び
その製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による多層膜フィルタの製造方法は、基板の
上に窓を有するフィルタ枠層を形成し、前記窓内の基板
の上及びフィルタ枠層の上に多層膜を形成し、前記基板
を前記フィルタ枠層及び多層膜から除去することを特徴
とする。
【０００７】また、本発明による多層膜フィルタの製造
方法は、単結晶Ｓｉ基板の上にフィルタチップ毎に切断
するための溝をへき解方向に形成し、前記基板の上に前
記溝に沿って窓を有するフィルタ枠層を形成し、前記窓
内の基板の上及びフィルタ枠層の上に多層膜を形成し、
前記フィルタ枠層及び多層膜が形成された基板を前記溝
に沿って切断し、前記基板を前記フィルタ枠層及び多層
膜から除去することを特徴とする。
【０００８】また、本発明による多層膜フィルタの製造
方法は、基板の上に窓を有するフィルタ枠層を形成し、
前記窓内の基板の上及びフィルタ枠層の上に多層膜を保
護するための第１の保護層を形成し、前記保護層の上に
保護層より外側に突出しないように多層膜を形成し、前
記多層膜の上に多層膜より外側に突出するように第２の
保護層を形成し、前記基板を除去すると共に、前記多層
膜より外側に突出した位置でチップ毎に切断することを
特徴とする。
【０００９】また、前記フィルタ枠層の上面に枠に沿っ
て溝を形成し、この溝の上に前記多層膜を形成すること
を特徴とする。
【００１０】更に、本発明による多層膜フィルタは、窓
を有するフィルタ枠層の上面に多層膜を形成すると共
に、前記多層膜を前記窓内に前記フィルタ枠層の下面と
面一になるように形成したことを特徴とする。
【００１１】また、本発明による多層膜フィルタは、前
記多層膜の上面、下面及び側面を覆うように保護膜を設
けたことを特徴とする。
【００１２】また、フィルタ枠層の上面に枠に沿って溝
を形成し、この溝の上に前記多層膜を形成したことを特
徴とする。
【００１３】
【作用】本発明によれば、基板の上に窓を有するフィル
タ枠層を形成し、前記窓内の基板の上及びフィルタ枠層
の上に多層膜を形成し、基板をフィルタ枠層及び多層膜
から除去するので、カール等の変形を防止して所望の光
学特性を得ることができ、また、取扱いを簡単にするこ
とができる。
【００１４】また、基板の上に窓を有するフィルタ枠層
を形成し、窓内の基板の上及びフィルタ枠層の上に多層
膜を保護するための第１の保護層を形成し、保護層の上
に保護層より外側に突出しないように多層膜を形成し、
多層膜の上に多層膜より外側に突出するように第２の保
護層を形成し、基板を除去すると共に多層膜より外側に
突出した位置でチップ毎に切断するので、カール等の変
形を防止することができると共に、プレーナ成膜法で保
護層を形成するので簡単な製造方法で外部からの水が多
層膜に侵入することを防止することができ、したがっ
て、所望の光学特性を得ることができる。また、取扱い
を簡単にすることができる。
【００１５】また、窓を有するフィルタ枠層の上面に多
層膜を形成すると共に多層膜を窓内にフィルタ枠層の下
面と面一になるように形成したので、フィルタ枠層の下
面を光軸方向に位置合わせすることにより多層膜の面を
簡単に位置合わせすることができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の第１実施例に係る基板無しの多層
膜フィルタの製造工程を示す説明図である。図１に示す
製造工程は、図１（ｄ）に示す矩形のフィルタ窓４を有
するフィルタチップＦを製造するためのものであり、ま
た、基板１は製造時のベースとなるのみであり、後で除
去される。基板１は例えばＳｉ、金属等により構成さ
れ、厚さが１５００μｍのものが用いられる。
【００１７】まず、図１（ａ）に示すように、この基板
１上に多層膜フィルタを保持するための枠層２が例えば
５〜１０μｍの厚みでイオンビームスパッタ法を用いて
成膜される。枠層２の材料は、製造工程時に各層が変形
しなよいうに基板１とほぼ同一の膨張係数を有し、内部
応力を最小化することができるものが選択される。例え
ば、基板１がＳｉの場合にはＳｉＮ4が用いられ、金属
の場合にはＡｌが用いられる。
【００１８】次いで、図１（ｂ）に示すように、これら
基板１と枠層２の上に所望の波長選択性を有する、例え
ばＴｉＯ2、ＳｉＯ2等の多層膜３が形成される。したが
って、フィルタ窓４内の多層膜３は基板１上に形成され
るので、枠層２と多層膜３の下面は面一に形成される。
次いで、図１（ｃ）に示すように、チップ毎に切断され
た後、図１（ｄ）に示すように、基板１のみが除去され
ることにより、フィルタ窓４を有する枠付きのフィルタ
チップＦが完成する。なお、図１（ｃ）に示す基板１の
切断工程と、図１（ｄ）に示す除去工程は逆でもよい。
【００１９】このように構成された多層膜フィルタによ
れば、図１（ｄ）に示すように、各フィルタチップＦの
多層膜３の回りが枠層２により保持され、また、枠層２
により囲まれた窓４が波長選択性を有するフィルタ部と
なるので、カール等の変形を防止して所望の光学特性を
得ることができる。なお、窓４の形状は矩形に限定され
ず、例えば円形であってもよい。また、図２に示すよう
に、枠層２の中央に溝２ａを形成することにより、枠層
２と多層膜３との間の強度を高めるようにしてもよい。
【００２０】図３は本発明の第２実施例に係る基板無し
の多層膜フィルタの製造工程を示す説明図である。この
第２の実施例では基板１として単結晶Ｓｉが用いられて
おり、まず、図３（ａ）に示すように、単結晶Ｓｉ基板
１の下面にチップ毎に切断するためのＶ溝１ａがへき解
方向に沿って形成される。次いで、図３（ｂ）に示すよ
うに、基板１の上にこのＶ溝１ａに沿って窓４を有する
枠層２が形成され、更に、図３（ｃ）に示すように、基
板１と枠層２の上に所望の波長選択性を有する、例えば
ＴｉＯ2，ＳｉＯ2等の多層膜３が形成される、次いで、
図３（ｄ）に示すように、Ｖ溝１ａに沿ってチップ毎に
切断された後、この基板１付きのチップをフッ酸中に浸
漬することにより、図３（ｅ）に示すように、基板１が
フッ酸に溶解して除去されてフィルタ窓４を有する枠付
きのフィルタチップＦが完成する。
【００２１】図４は本発明の第３実施例に係る基板無し
の多層膜フィルタの製造工程を示す説明図である。ここ
で、多層膜３を構成する材料として例えばＴｉＯ2，Ｓ
ｉＯ2は、外部からの水により組成が変化して波長選択
性が変化しやすく、伝送光をポンピング光で増幅する光
アンプにこのようなフィルタを用いても適正に増幅する
ことができなくなる。そこで、この第３実施例では、多
層膜３の上下の面に透光性を有し耐湿性のある緻密な
膜、例えばＭｇｆ2，ＡＩＮ，ＡＩＯＮ，ＳｉＡＩＯ
Ｎ，ＳｉＯＮ等からなる保護膜５ａ，５ｂをプレーナ法
により成膜することにより、外部からの水が侵入しない
ようにしている。
【００２２】すなわち、図４（ａ）に示すように、基板
１上に窓４を有する枠層２が形成された後、図４（ｂ）
に示すように、基板１と枠層２を全て覆うように第１の
保護膜５ａが形成される。次いで、この第１の保護膜５
ａの上に多層膜３を形成する場合には、第１の保護膜５
ａ全ての上に多層膜３を形成し、窓４に対応する領域と
その回りの一部の領域が覆われ、その外側は覆われない
ように、不要な多層膜３をエッチングで除去する。これ
により、図４（ｃ）に示すように、第１の保護膜５ａは
多層膜３より外側に突出するように形成される。
【００２３】次いで、図４（ｄ）に示すように、多層膜
３とその回りの第１の保護膜５ａの上に第２の保護膜５
ｂが形成された後、基板１の除去と多層膜３より外側に
突出した位置でチップ毎に切断を行うことにより、多層
膜３の上面、下面、側面が全て第２の保護膜５ｂにより
覆われたフィルタチップＦが完成する。
【００２４】図５は上記多層膜フィルタが適用された光
分波ユニット１０の説明図である。この光分波ユニット
１０は、前述した枠付きフィルタチップＦと、先端の拡
散光を減少するように加工されたテックファイバ１１
と、これらのフィルタチップＦ及びテックファイバ１１
をガイドするためにマイクロマシニング加工、エッチン
グ加工されたガイド付きＳｉ基体１２と、この基体１２
を覆う蓋１３とによって構成され、フィルタチップＦは
基体１２に対して枠層２をレーザ溶接することにより固
定される。この場合、多層膜３と面一の枠層２の面を位
置合わせすることにより、多層膜３の面を簡単に位置合
わせすることができる。
【００２５】このように構成された光分波ユニット１０
によれば、ファイバ１１間にフィルタチップＦを配置す
る場合に、フィルタチップＦが薄いのでファイバ１１間
距離を短くすることができ、したがって、集光レンズを
省略することができる。また、フィルタチップＦが枠付
きであるので、カール等の変形を防止して所望の分波特
性を得ることができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板の上に窓を有するフィルタ枠層を形成し、前記窓内
の基板の上及びフィルタ枠層の上に多層膜を形成し、基
板をフィルタ枠層及び多層膜から除去するので、カール
等の変形を防止して所望の光学特性を得ることができ、
また、取扱いを簡単にすることができる。
【００２７】また、基板の上に窓を有するフィルタ枠層
を形成し、窓内の基板の上及びフィルタ枠層の上に多層
膜を保護するための第１の保護層を形成し、保護層の上
に保護層より外側に突出しないように多層膜を形成し、
多層膜の上に多層膜より外側に突出するように第２の保
護層を形成し、基板を除去すると共に多層膜より外側に
突出した位置でチップ毎に切断するので、カール等の変
形を防止することができると共に、プレーナ成膜法で保
護層を形成するので簡単な製造方法で外部からの水が多
層膜に侵入することを防止することができ、したがっ
て、所望の光学特性を得ることができる。また、取扱い
を簡単にすることができる。
【００２８】また、窓を有するフィルタ枠層の上面に多
層膜を形成すると共に、多層膜を窓内にフィルタ枠層の
下面と面一になるように形成したので、フィルタ枠層の
下面を光軸方向に位置合わせすることにより、多層膜の
面を簡単に位置合わせすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る基板無しの多層膜フ
ィルタの製造工程を示す説明図である。
【図２】図１の枠層の変形例を示す説明図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る基板無しの多層膜フ
ィルタの製造工程を示す説明図である。
【図４】本発明の第３実施例に係る基板無しの多層膜フ
ィルタの製造工程を示す説明図である。
【図５】本発明の多層膜フィルタが適用された光分波ユ
ニットを示す説明図である。
【符号の説明】
１ 基板 １ａ Ｖ溝 ２ 枠層 ２ａ 溝 ３ 多層膜 ４ フィルタ窓 ５ａ 第１の保護膜 ５ｂ 第２の保護膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 5/28

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板の上に窓を有するフィルタ枠層を形
    成する工程と、前記窓内の基板の上及びフィルタ枠層の
    上に多層膜を形成する工程と、前記基板を前記フィルタ
    枠層及び多層膜から除去する工程とを具備してなる多層
    膜フィルタの製造方法。
  2. 【請求項２】 単結晶Ｓｉ基板の上にフィルタチップ毎
    に切断するための溝をへき解方向に形成する工程と、前
    記基板の上に前記溝に沿って窓を有するフィルタ枠層を
    形成する工程と、前記窓内の基板の上及びフィルタ枠層
    の上に多層膜を形成する工程と、前記フィルタ枠層及び
    多層膜が形成された基板を前記溝に沿って切断する工程
    と、前記基板を前記フィルタ枠層及び多層膜から除去す
    る工程とを具備してなる多層膜フィルタの製造方法。
  3. 【請求項３】 基板の上に窓を有するフィルタ枠層を形
    成する工程と、前記窓内の基板の上及びフィルタ枠層の
    上に多層膜を保護するための第１の保護層を形成する工
    程と、前記保護層の上に保護層より外側に突出しないよ
    うに多層膜を形成する工程と、前記多層膜の上に多層膜
    より外側に突出するように第２の保護層を形成する工程
    と、前記基板を除去すると共に、前記多層膜より外側に
    突出した位置でチップ毎に切断する工程とを具備してな
    る多層膜フィルタの製造方法。
  4. 【請求項４】 前記フィルタ枠層の上面に枠に沿って溝
    を形成し、この溝の上に前記多層膜を形成することを特
    徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の多層膜フ
    ィルタの製造方法。
  5. 【請求項５】 窓を有するフィルタ枠層の上面に多層膜
    を形成すると共に、前記多層膜を前記窓内に前記フィル
    タ枠層の下面と面一になるように形成したことを特徴と
    する多層膜フィルタ。
  6. 【請求項６】 前記多層膜の上面、下面及び側面を覆う
    ように保護膜を設けたことを特徴とする多層膜フィル
    タ。
  7. 【請求項７】 フィルタ枠層の上面に枠に沿って溝を形
    成し、この溝の上に前記多層膜を形成したことを特徴と
    する請求項５または６に記載の多層膜フィルタ。
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