JP5098815B2 - Multilayer optical element manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、光通信用の光学フィルタとして用いられる多層膜光学素子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a multilayer optical element used as an optical filter for optical communication, for example.
従来、この種の多層膜光学素子としては、いわゆる基板レス多層膜光学素子(基板を具備せず多層光学膜のみから構成された多層膜光学素子)が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
Conventionally, as this type of multilayer optical element, a so-called substrate-less multilayer optical element (a multilayer optical element composed of only a multilayer optical film without a substrate) is known (for example,
この基板レス多層膜光学素子を製造する際には、図2(a)に示すように、ガラス製の基板1の上にアルミニウム製の剥離膜2を真空蒸着で成膜した後、図2(b)に示すように、剥離膜2の上に多層光学膜3をスパッタリング法で成膜する。次に、図2(c)に示すように、多層光学膜3および剥離膜2にダイシングで1本以上(図2(c)では、2本)の分断溝4を形成することにより、多層光学膜3を所定のサイズに切削する。最後に、図2(d)に示すように、基板1、剥離膜2および多層光学膜3をNaOH水溶液に浸漬して剥離膜2を溶解させることにより、多層光学膜3を基板1から分離する。すると、複数個(図2(d)では、3個)の基板レス多層膜光学素子5が得られる。
しかしながら、これでは、基板レス多層膜光学素子5を得る際には、剥離膜2の材料であるアルミニウムの溶解速度が小さいことから、大形(幅広)の基板レス多層膜光学素子5を製造する場合には多大な時間を必要とする。
However, in this case, when the substrate-less multilayer
なお、こうした不都合を解消すべく、アルミニウムより溶解速度が大きい材料を代用することも考えられるが、その場合、所望の溶解速度をもつ材料を見出すことが必ずしも容易でないことに加えて、新たに別の問題点が生じる恐れがある。例えば、アルミニウムに代えてWO3 を剥離膜2の材料とすれば、溶解速度が桁違いに増大するため、剥離膜2の溶解に伴って急激な応力解放が発生し、基板レス多層膜光学素子5にマイクロクラックが発生することがある。
In order to eliminate such inconvenience, it is conceivable to substitute a material having a higher dissolution rate than aluminum, but in that case, it is not always easy to find a material having a desired dissolution rate. May cause problems. For example, if WO 3 is used as the material of the
本発明は、このような事情に鑑み、マイクロクラックの発生などの問題点が生じることを回避しつつ大形の基板レス多層膜光学素子を製造することが可能な多層膜光学素子の製造方法を提供することを目的とする。 In view of such circumstances, production how the multilayer film optical element capable of producing a large substrate-less multilayer film optical element while avoiding the problems such as the occurrence of micro-cracks The purpose is to provide.
本発明に係る第1の多層膜光学素子の製造方法は、基板(1)の上に剥離膜(2)を成膜する剥離膜成膜工程と、前記剥離膜の上に多層光学膜(3)を成膜する光学膜成膜工程と、前記剥離膜を溶解させて前記多層光学膜を前記基板から分離する光学膜分離工程とが含まれる多層膜光学素子の製造方法であって、前記剥離膜は、所定の溶解速度をもつ第1剥離層(2a)と、この第1剥離層より小さい溶解速度をもつ第2剥離層(2b)とが積層された構成を有する多層膜光学素子の製造方法としたことを特徴とする。 The first multilayer optical element manufacturing method according to the present invention includes a release film forming step for forming a release film (2) on a substrate (1), and a multilayer optical film (3 on the release film). ), And an optical film separation step of dissolving the release film and separating the multilayer optical film from the substrate, the method for producing a multilayer optical element comprising: The film is manufactured as a multilayer optical element having a configuration in which a first release layer (2a) having a predetermined dissolution rate and a second release layer (2b) having a dissolution rate smaller than the first release layer are laminated. It is characterized by the method.
なお、ここでは、本発明をわかりやすく説明するため、実施の形態を表す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明が実施の形態に限定されるものでないことは言及するまでもない。 Here, in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, the description has been made in association with the reference numerals of the drawings representing the embodiments. However, it goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments.
本発明によれば、マイクロクラックの発生などの問題点が生じることを回避しつつ大形の基板レス多層膜光学素子を製造することができる。 According to the present invention, a large substrate-less multilayer optical element can be manufactured while avoiding problems such as the occurrence of microcracks.
以下、本発明の実施の形態について説明する。
[発明の実施の形態1]
Embodiments of the present invention will be described below.
図1は、本発明の実施の形態1に係る図である。
FIG. 1 is a diagram according to
この実施の形態1において、複数個の基板レス多層膜光学素子を製造する際には、次の手順による。 In the first embodiment, when manufacturing a plurality of substrateless multilayer optical elements, the following procedure is used.
まず、剥離膜成膜工程で、図1(a)に示すように、ガラス製の基板1の上に剥離膜2を真空蒸着で成膜する。このとき、剥離膜2としては、所定の溶解速度をもつ第1剥離層2aの上側に、この第1剥離層2aより小さい溶解速度をもつ第2剥離層2bが積層されたものを採用する。ここで、第1剥離層2aは、厚さ20nmのWO3 (酸化タングステン)から構成されており、第2剥離層2bは、厚さ10nmのアルミニウムから構成されている。
First, in the release film forming step, as shown in FIG. 1A, a
次に、光学膜成膜工程に移行し、図1(b)に示すように、剥離膜2の上に多層光学膜3をスパッタリング法で所定の膜厚(例えば、12〜30μm)に成膜する。このとき、多層光学膜3は、高屈折率物質(例えば、Nb2 O5 、Ta2 O5 )と低屈折率物質(例えば、SiO2 )とを交互に積層して形成する。
Next, the process proceeds to an optical film forming step, and as shown in FIG. 1B, a multilayer
その後、光学膜切削工程に移行し、図1(c)に示すように、多層光学膜3を所定のサイズに切削する。それには、ダイシングにより、多層光学膜3および剥離膜2に1本以上(図1(c)では、2本)の分断溝4を形成する。このとき、各分断溝4は、基板1に達するようにする。すると、多層光学膜3および剥離膜2が所定のサイズに切削された状態となる。
Thereafter, the process proceeds to an optical film cutting step, and the multilayer
最後に、光学膜分離工程に移行し、図1(d)に示すように、多層光学膜3を基板1から分離する。それには、基板1、剥離膜2および多層光学膜3を所定の濃度(例えば、3%)のNaOH水溶液に浸漬する。すると、剥離膜2がNaOH水溶液に溶解するため、多層光学膜3が基板1から分離された状態となる。その結果、複数個(図1(d)では、3個)の基板レス多層膜光学素子5が得られる。
Finally, the process proceeds to the optical film separation step, and the multilayer
このとき、剥離膜2は、溶解速度の異なる2種類の剥離層(第1剥離層2aおよび第2剥離層2b)から構成されているため、これら第1剥離層2a、第2剥離層2bの厚さを適宜設定することにより、剥離膜2全体の溶解速度を多層光学膜3に応じて任意に調整することが可能となる。したがって、剥離膜2の材料としてアルミニウム単体を用いる場合と比べて、剥離膜2の溶解速度を増大させ、その分だけ基板レス多層膜光学素子5のサイズを大形化することができる。それと同時に、剥離膜2の材料としてWO3 単体を用いる場合と異なり、基板レス多層膜光学素子5にマイクロクラックが発生する事態を回避することができる。
At this time, the
ここで、基板レス多層膜光学素子5の製造作業が終了する。
Here, the manufacturing operation of the substrateless multilayer
このように、この実施の形態1では、基板レス多層膜光学素子5の製造に際して、基板レス多層膜光学素子5にマイクロクラックが発生しない範囲で剥離膜2の溶解速度を増大させることにより、マイクロクラックのない大形の基板レス多層膜光学素子5を製造することが可能となる。
As described above, in the first embodiment, when the substrate-less multilayer
なお、アルミニウムおよびWO3 について、その溶解速度の差を実験で確認するため、基板1上にアルミニウムのみの剥離膜2を形成し、その上に多層光学膜3を形成したサンプルと、アルミニウムのみの剥離膜2に代えてWO3 のみの剥離層を形成したサンプルとをそれぞれ用意した。剥離膜2の厚さは、いずれも10nmとした。それぞれのサンプルにダイシングにより分断溝4を形成した後、濃度3%のNaOH水溶液に浸漬して、各サンプルにおいて、基板1と多層光学膜3とが分離するのに要する時間を調べた。その結果、アルミニウムでは44時間かかったのに対して、WO3 では1.5時間(つまり、アルミニウムの約1/30)であった。このことから、WO3 の溶解速度はアルミニウムの溶解速度の約30倍の速さであることが判明した。
In order to confirm the difference in dissolution rate between aluminum and WO 3 through experiments, a sample in which a
また、光学膜切削工程において、多層光学膜3が所定のサイズに切削されるため、基板レス多層膜光学素子5の製品としての完成度が向上する。
In addition, since the multilayer
さらに、光学膜分離工程において、剥離膜2の第1剥離層2aが溶解し終わるまで、この第1剥離層2aを剥離膜2の第2剥離層2bによって多層光学膜3から遠ざけることができる。その結果、光学膜成膜工程で多層光学膜3の内部に残留応力が生じていたとしても、この残留応力が一気に解放される事態は発生しないので、この点からも、基板レス多層膜光学素子5にマイクロクラックが発生する事態を回避することができる。
[発明のその他の実施の形態]
Furthermore, in the optical film separation step, the
[Other Embodiments of the Invention]
なお、上述した実施の形態1では、剥離膜2の第1剥離層2aの材料としてWO3 を採用する場合について説明した。しかし、この第1剥離層2aの材料は、WO3 に限るわけではなく、WO3 以外の材料を代用または併用することもできる。
In the first embodiment described above, the case where WO 3 is employed as the material of the
また、上述した実施の形態1では、剥離膜2の第2剥離層2bの材料としてアルミニウムを採用する場合について説明した。しかし、この第2剥離層2bの材料は、アルミニウムに限るわけではなく、アルミニウム以外の材料(亜鉛、スズ、クロムその他の金属など)を代用または併用することもできる。例えば、アルミニウムと亜鉛とを併用して第2剥離層2bを形成しても構わない。
Moreover, in
さらに、上述した実施の形態1では、第1剥離層2aと第2剥離層2bとを組み合わせた2層構造の剥離膜2について説明したが、この2層構造を含む限り、他の剥離層を付加することも可能である。
Furthermore, in
さらにまた、上述した実施の形態1では、剥離膜2を溶解させるアルカリとしてNaOHを用いる場合について説明したが、NaOH以外のアルカリ(例えば、KOH、Ca(OH)2 など)を代用または併用することもできる。
Furthermore, in
また、上述した実施の形態1では、第1剥離層2aと第2剥離層2bとが積層された剥離膜2を用いる場合について説明したが、この「積層」に代えて「混合」を採用しても構わない。すなわち、剥離膜2として、所定の溶解速度をもつ第1の物質と、この第1の物質より小さい溶解速度をもつ第2の物質とが混合された混合物を有するものを用いることも可能である。このような混合物は種々の方法で調製することができる。その一例としては、第1の物質および第2の物質を蒸着源として同時に真空蒸着を行なうことにより、基板上に混合物の層を成膜することが考えられる。このとき、各物質の蒸着の電力を適宜設定することにより、第1の物質と第2の物質との混合比を任意に変更することができる。
In the above-described first embodiment, the case where the
また、上述した実施の形態1では、光学膜成膜工程と光学膜分離工程との間に光学膜切削工程を設ける場合について説明したが、多層光学膜3を所定のサイズに切削する必要がない場合には、この光学膜切削工程を省くことも勿論できる。
In the first embodiment described above, the case where the optical film cutting step is provided between the optical film forming step and the optical film separating step has been described. However, it is not necessary to cut the multilayer
本発明は、エッジフィルタ、B−PON用フィルタ、CWDM用フィルタ、LX4用フィルタ、微小光学フィルタなど各種の多層膜光学素子の製造に広く適用することができる。 The present invention can be widely applied to the production of various multilayer optical elements such as edge filters, B-PON filters, CWDM filters, LX4 filters, and micro optical filters.
1……基板
2……剥離膜
2a……第1剥離層
2b……第2剥離層
3……多層光学膜
4……分断溝
5……基板レス多層膜光学素子(多層膜光学素子)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記剥離膜の上に多層光学膜を成膜する光学膜成膜工程と、
前記剥離膜を溶解させて前記多層光学膜を前記基板から分離する光学膜分離工程とが含まれる多層膜光学素子の製造方法であって、
前記剥離膜は、所定の溶解速度をもつ第1剥離層と、この第1剥離層より小さい溶解速度をもつ第2剥離層とが積層された構成を有することを特徴とする多層膜光学素子の製造方法。 A release film forming step of forming a release film on the substrate;
An optical film forming step of forming a multilayer optical film on the release film;
An optical film separation step of dissolving the release film and separating the multilayer optical film from the substrate,
The multilayer film optical element is characterized in that the release film has a configuration in which a first release layer having a predetermined dissolution rate and a second release layer having a dissolution rate smaller than the first release layer are laminated. Production method.
前記第2剥離層の材料は、アルミニウムであることを特徴とする請求項1または2に記載の多層膜光学素子の製造方法。 The material of the first release layer is WO 3 and
The method for manufacturing a multilayer optical element according to claim 1, wherein the material of the second release layer is aluminum.
前記剥離膜の上に多層光学膜を成膜する光学膜成膜工程と、
前記剥離膜を溶解させて前記多層光学膜を前記基板から分離する光学膜分離工程とが含まれる多層膜光学素子の製造方法であって、
前記剥離膜は、所定の溶解速度をもつ第1の物質と、この第1の物質より小さい溶解速度をもつ第2の物質とが混合された混合物を有することを特徴とする多層膜光学素子の製造方法。 A release film forming step of forming a release film on the substrate;
An optical film forming step of forming a multilayer optical film on the release film;
An optical film separation step of dissolving the release film and separating the multilayer optical film from the substrate,
The release film includes a mixture in which a first substance having a predetermined dissolution rate and a second substance having a dissolution rate smaller than the first substance are mixed. Production method.
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