JP4776907B2 - 光学フィルタの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は光学ローパスフィルタ（以下、光学フィルタとする）の製造方法を技術分野とし、特に品質を良好に維持した光学フィルタの製造方法に関する。

（発明の背景）光学フィルタはカメラ等の撮像素子の前方に配置され、擬似信号を抑止して色ボケ等を解消する素子として知られている。近年では、光学製品も増大して需要も多く、光学特性を確実に維持すること、例えば透過波面精度が求められている。

（従来技術の一例）第６図及び第７図は光学フィルタの製造方法を説明する図で、第６図は光学フィルタの断面図、第７図（ａ）は光学ウェハの断面図、同図（ｂ）は積層した光学ウェハの断面図、同図（ｃ）同切断後の平面図である。

光学フィルタは光学材料としての結晶（例えば水晶）、プラスチック及びＩＲ−ｃｕｔガラスを含むガラス等用いてなる。そして、光学材料を単一のチップ状として、あるいは図に示したように複数の例えば３枚の光学チップ１（ａｂｃ）を積層して形成される。特に、光学フィルタの場合は、各光学チップ１（ａｂｃ）の両主面に赤外線カット用の光学薄膜２を有し、接着剤３によって接合してなる。

通常では、先ず、光学材料を切断してなる平板状の３枚の光学ウェハ１（ＡＢＣ）の両主面を鏡面研磨し、赤外線カット用の光学薄膜２をそれぞれの両主面に形成する。光学薄膜２は多層例えば図示しない３層とし、一層目をＡｌ₂Ｏ₃、二層目をＺｒＯ₂、三層目をＭｇＦ₂等として蒸着等によって形成される。

そして、光学薄膜２の形成された３枚の光学ウェハ１（ＡＢＣ）を接着剤３によって接合し、積層された光学ウェハ（以下、積層光学ウェハとする）４を形成する。次に、積層光学ウェハ４を縦横に切断して分割する。一般には、ダイヤモンドの微粒子（粉体）を薄円板の外周に固着した回転刃（ダイヤモンドホイール）を有する所謂ダイシングソウによって切断する。これらにより、光学チップの３枚１（ａｂｃ）が積層した多数の光学フィルタを得る。

特開平６−３１３８１１号公報

（従来技術の問題点）しかしながら、上記構成の製造方法では積層光学ウェハ４を切断する際、ダイシングソウによる刃先の幅分が削り取られる。したがって、積層光学ウェハ４に切除分を生ずるので、光学材料の利用効率が悪い。特に、光学材料を水晶とした場合は、材料費も嵩んで無駄になる。そこで、液晶パネルの切断等に使用されるスクライブ切断法（分割法）を採用して、積層光学ウェハ４（光学材料）の利用効率を向上させる点に着目した。

スクライブ切断法は、例えば第８図に示したように、図示しないダイヤモンド刃先とした例えば回転カッターを光学ウェハ１Ａの光学薄膜２上から押し当てる。そして、光学ウェハ１Ａの表面上に分割線としての線状ひび（スクライブ溝、引っ掻き溝）５を設ける。そして、図示しない分割装置（例えば三星ダイヤモンド社製のブレーカー）によって、分割線としての線状ひび５上から圧力を加えて分割する。これにより、ダイシングソウのように刃先の幅分による切除分がないので、利用効率が約20％上昇する。なお、図では単一の光学ウェハ１Ａの場合を示している。

しかし、３枚の光学ウェハ１（ＡＢＣ）からなる積層光学ウェハ４にスクライブ切断法を適用する場合には、積層光学ウェハ４の積層面に介在した接着剤３の粘着性によって、線状ひび（スクライブ溝）５を設けた後の分割を困難にする問題があった。また、積層光学ウェハ４の表面に設けた蒸着等による光学薄膜２上から縦横に線状ひび（分割線）５を設ける際に、光学薄膜２が細かに砕けて微小ゴミを発生する。このため、分割後における光学フィルタの主面に微小ごみが付着して光学特性を悪化させる問題があった。なお、ダイシングソウの場合でも同様に微小ゴミは発生するが、スクライブによる微小ゴミは洗浄しても付着したままになる。

また、従来例のダイシングソウでは、積層光学ウェハ４を切断する際、回転刃との間に摩擦抵抗を生じながら、前述のように刃先幅とほぼ同等量の光学材料を削り取って切断する。このため、摩擦抵抗によって切断部位である加工層付近に応力が集中して歪み（加工歪み）を生ずる。加工歪みは、分割後における各光学フィルタの外周端部にそのまま残り、同領域での透過波面精度を低下させて結局光学特性を悪化させる。

このことから、各光学フィルタの有効領域が狭くなり、平面外形を大きくする必要があった。このため、小型化を阻害するとともに積層光学ウェハ４からの取り分もさらに少なくなって生産性に欠ける問題があった。これらは、積層光学ウェハ４のみならず単一板（単一チップ）からなる光学フィルタを形成する場合でも、あるいは光学フィルタ以外の波長板等を形成する場合でも同様の問題があった。

（発明の目的）本発明の第１目的は、加工歪みを少なくして光学特性を良好に維持して小型化を促進し、生産性を高める光学フィルタの製造方法を提供する。また、本発明の第２目的は、微小ゴミの発生を防止して光学特性を良好に維持する光学フィルタの製造方法を提供する。さらに、本発明の第３目的は、スクライブ切断法を適用し得る積層構造の光学フィルタの製造方法を提供する。

本発明は、鏡面研磨され、水晶を材料とする光学ウェハの一主面にダイモンド刃先によって線状ひびを設ける第１工程と、前記第１行程によって前記光学ウェハの前記線状ひびが設けられた主面に光学薄膜を形成する第２工程と、前記第２行程によって前記光学薄膜が形成された光学ウェハを、前記線状ひびに沿って圧力を加えることにより分割し、複数の光学チップを得る第３工程と、前記第３行程において前記光学ウェハが複数に分割されて得られた前記光学チップを接着剤によって積層するとともに、接着の際、この接着剤を外周側面にはみ出させることによって前記第３工程の分割時に生じた外周のバリ、稜線部を保護する第４工程とを備えたことを特徴とする光学フィルタの製造方法である。

このような構成であれば、ダイヤモンド刃先によって設けられた線状ひびに沿って圧力加えて分割するスクライブ切断法なので、従来（ダイシングソウ）のように分割面に摩擦抵抗を生ずることなく加工歪を抑制する。なお、スクライブ切断法は基本的に刃先による被加工物の損失や加工速度が特長であり、本発明によって加工歪が抑制されることが具体的に発見された。

したがって、光学ウェハ１Ａから分割された各光学フィルタの外周領域での透過波面精度を良好にして光学特性を維持する。そして、光学フィルタの全面を有効領域とするので、小型化を促進する。また、これに加えて、ダイシングソウに対して切断面からの削り量はないので、光学ウェハからの取り分を多くして生産性を促進する。

本発明では、第１工程後に、光学ウェハに光学薄膜を形成する第２工程を備えた構成（製造方法）とされていることから、これにより、第１工程の光学ウェハの一主面にダイモンド刃先によって線状ひび（スクライブ溝）を設けた後に光学薄膜を形成するので、線状ひびを形成する際の微小ゴミの発生を防止する。したがって、光学フィルタへの微小ごみの付着を防止して光学特性を良好に維持する。

更に、第３工程後に、前記光学チップを接着剤によって積層する第４工程を備えた構成（製造方法）とされていることから、これにより、第３工程の光学ウェハを分割した後に光学チップを接着剤によって積層するので、スクライブ切断法を用いて積層型の光学フィルタが得られる。すなわち、接着剤によって接合された積層光学ウェハをスクライブ切断法によって分割するのではなく、単一の各光学ウェハをスクライブ切断法によって分割した光学チップを積層する。したがって、接着剤によって接合した積層光学フィルタにスクライブ切断法を適用できる。

本発明では、水晶を光学材料としており、この水晶が高価であることから、ダイシングソウのような切断面からの削り量がなく、もって光学ウェハから多くのチップをとることができる点は特に有効となる。

第１図乃至第３図は本発明の光学フィルタの製造方法を説明する図で、第１図（ａ）は光学ウェハの断面図、同図（ｂ）は同平面図、第２図は第１図（ａ）に付した枠線部の一部拡大図、第３図（ａ）は光学薄膜を設けた同断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の一部拡大図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

光学フィルタは、前述したように光学材料からなり、赤外線カット用の光学薄膜２が両主面に形成された光学チップの３枚１（ａｂｃ）を接着剤３によって積層してなる「前第５図参照」。そして、基本的には、第１、第２及び第３工程を経て形成される。

先ず、第１工程では、光学材料を鏡面研磨した光学ウェハ１（ＡＢＣ）の一主面にダイヤモンド刃先の回転カッター等によって線状ひび（スクライブ溝、引っ掻き溝）５を設ける「第１図」。この場合、ダイヤモンド刃先が押圧されることによって概ねＶ字溝が形成されて、線状ひび５はその先端に形成される「第２図」。なお、光学チップ１（ａｂｃ）の各厚みや光学材料が同一の場合には、単一の光学ウェハ１Ａのみを適用すればよい。

次に、第２工程では、光学ウェハ１Ａの両主面に蒸着によって光学薄膜２を形成する「第３図」。次に、第３工程では、例えば前述した分割装置によって光学ウェハ１（ＡＢＣ）を線状ひび５に沿って分割し、図示しない個々の光学チップ１（ａｂｃ）を得る。

最後に、第４工程では、光学チップの３枚１（ａｂｃ）を接着剤３によって接合して積層する。この場合、光学チップの３枚１（ａｂｃ）を接合する際、接着剤３は外周側面に食み出させて分割時に生ずる外周のバリや稜線部を保護する「第４図」。

このような製造方法によれば、スクライブ切断法により、線状ひび５（分割線）に沿って分割するので、ダイシングソウのような摩擦抵抗がなく光学チップ１（ａｂｃ）の分割面に生ずる加工歪を抑制する。したがって、例えば第５図に示したように、光学チップの透過波面精度を良好にする。すなわち、本実施例のスクライブ切断法による干渉歪計での透過波面図は、光学チップの全領域において干渉縞６に干渉歪がなくて直線状であり「第５図（ａ）」、従来例のダイシングソウによる透過波面図は、両端側（外周領域）で干渉縞６に屈曲した干渉歪を生ずる「同図（ｂ）」。

これにより、各光学チップ１（ａｂｃ）の全面を有効領域とするので、平面外形を小さくして小型化を促進する。これに加えて、線状ひび５に沿って分割するので、ダイシングソウにおける刃先の幅に応じた削り量はないので、光学ウェハ１Ａからの取り分を多くして生産性を促進する。そして、光学チップの３枚１（ａｂｃ）を接合した積層型の光学フィルタでも同様の効果となる。

また、光学ウェハ１Ａの一主面にダイヤモンドの刃先によって線状ひび５を設けた（第１工程）後に光学薄膜２を形成する（第２工程）ので、光学薄膜２を設けた後に線状ひび５を形成する際の微小ゴミの発生を防止する。したがって、光学フィルタの両主面への微小ごみの付着を防止して光学特性を良好に維持する。

さらに、光学ウェハ１Ａをスクライブ切断法によって分割した（第３工程）後、光学チップの３枚１（ａｂｃ）を接着剤３によって積層する（第４工程）。すなわち、接着剤３によって積層された積層光学ウェハ４をスクライブ切断法によって分割するのではなく、単一の各光学ウェハをスクライブ切断法によって分割した３枚の光学チップ１（ａｂｃ）を積層する。したがって、接着剤３によって接合した積層光学フィルタにスクライブ切断法を適用できる。

なお、光学材料として、水晶、プラスチック及びＩＲ−ｃｕｔガラスを含むガラス等を例示したが、例えば水晶を用いる場合は高価であるために有効面積を大きくする点で特に効果がある。また、プラスチックやガラスを用いる場合はコストが安価な利点であり、ＩＲ−ｃｕｔガラスを用いると耐候性、分光特性が良好となる。勿論これら以外の光学材料であっても有用であることは言うまでもない。

本発明の一実施例（製造方法）を説明する図で、同図（ａ）は光学ウェハの断面図、同図（ｂ）は平面図である。 本発明の一実施例を説明する第１図（ａ）の枠線部の一部拡大図である。 本発明の一実施例を説明する図で、同図（ａ）は光学薄膜を設けた光学ウェハの断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の枠線部の一部拡大図である。 本発明の一実施例を説明する光学フィルタの断面図である。 本発明の一実施例の作用を説明する光学チップ（光学フィルタ）の透過波面特性図である。 従来例を説明する光学フィルタの断面図である。 従来例を説明する図で、同図（ａ）は光学ウェハの断面図、同図（ｂ）は積層光学ウェハの断面図、同図（ｃ）は同平面図である。 従来例を説明する図で、同図（ａ）は光学フィルタの断面図、同図（ｂ）は同平面図である。

符号の説明

１（ａｂｃ） 光学チップ、１（ＡＢＣ） 光学ウェハ、２ 光学薄膜、３ 接着剤、４ 積層光学ウェハ、５ 線状ひび、６ 干渉縞。

Claims (1)

1. 鏡面研磨され、水晶を材料とする光学ウェハの一主面にダイモンド刃先によって線状ひびを設ける第１工程と、
   前記第１行程によって前記光学ウェハの前記線状ひびが設けられた主面に光学薄膜を形成する第２工程と、
   前記第２行程によって前記光学薄膜が形成された光学ウェハを、前記線状ひびに沿って圧力を加えることにより分割し、複数の光学チップを得る第３工程と、
   前記第３行程において前記光学ウェハが複数に分割されて得られた前記光学チップを接着剤によって積層するとともに、接着の際、この接着剤を外周側面にはみ出させることによって前記第３工程の分割時に生じた外周のバリ、稜線部を保護する第４工程と
   を備えたことを特徴とする光学フィルタの製造方法。

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