CN115616695A - 干涉滤波器以及干涉滤波器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供干涉滤波器以及干涉滤波器的制造方法。干涉滤波器具备:透光性的第一基板,具有第一内表面和第一外表面,在第一内表面设置有第一反射膜;透光性的第二基板,具有第二内表面和第二外表面,在第二内表面设置有第二反射膜;第一接合部,将第一内表面与第二内表面接合,将第一基板与第二基板间的第一内部空间密封;透光性的第三基板,与第一外表面对置;第二接合部,将第一外表面与第三基板接合,将第一基板与第三基板间的第二内部空间密封;透光性的第四基板,与第二外表面对置;以及第三接合部,将第二外表面与第四基板接合,将第二基板与第四基板间的第三内部空间密封,第一内部空间、第二内部空间及第三内部空间减压至低于大气压。
Description
技术领域
本发明涉及干涉滤波器以及干涉滤波器的制造方法。
背景技术
在现有技术中已知有如下所述的干涉滤波器,该干涉滤波器具备设置有第一反射膜的第一基板以及设置有第二反射膜的第二基板,以第一反射膜及第二反射膜隔着间隙而对置的方式将第一基板及第二基板对置配置并接合。这样的干涉滤波器能够根据第一反射膜与第二反射膜的间隙的尺寸,从入射光射出期望波长的光。此外,例如构成为在第二基板上设置通过隔膜等所保持的可动部并在该可动部设置第二反射膜,并构成为通过静电致动器等驱动单元使可动部向第一基板侧位移,从而可以变更从干涉滤波器射出的光的波长。
在这样的干涉滤波器中,为了驱动可动部,在第二基板的与第一基板相反的一侧设置第三基板,使第一基板与第二基板之间以及第二基板与第三基板之间的空间分别维持为减压状态。由此,在驱动可动部时,能够提高驱动响应性(例如参照专利文献1)。
专利文献1:日本特开2014-178409号公报
但是,在上述专利文献1那样的干涉滤波器中,第一基板的与第二基板相反的一侧为大气压,由于第一基板与第二基板之间的气压和第一基板的与第二基板相反一侧的气压之差,存在第一基板挠曲的可能性。第一反射膜设置于第一基板,因此,当产生这样的挠曲时,第一反射膜与第二反射膜的间隙的尺寸根据位置而产生变化,从干涉滤波器射出的光的波长中噪声增多。也就是说,以出射光中不仅包含期望的目标波长的光,而且还包含多个波长分量的光的方式,降低干涉滤波器的分光精度。特别是,在使近红外区的光分光的干涉滤波器等中,有时会射出波长半宽度的窄的光,在这样的干涉滤波器中,上述的第一基板的挠曲的影响变大。
发明内容
鉴于上述那样的问题,本发明的目的在于提供驱动响应性高且能够精度优良地对期望的目标波长的光进行分光的干涉滤波器以及干涉滤波器的制造方法。
本公开的第一方式所涉及的干涉滤波器具备:透光性的第一基板,具有相互对置的第一内表面和第一外表面,在所述第一内表面设置有第一反射膜;透光性的第二基板,具有相互对置的第二内表面和第二外表面,在所述第二内表面设置有与所述第一反射膜对置的第二反射膜;第一接合部,将所述第一内表面与所述第二内表面彼此接合,所述第一接合部对所述第一基板与所述第二基板之间的第一内部空间进行密封;透光性的第三基板,与所述第一外表面对置;第二接合部,将所述第一外表面与所述第三基板彼此接合,所述第二接合部对所述第一基板与所述第三基板之间的第二内部空间进行密封;透光性的第四基板,与所述第二外表面对置;以及第三接合部,将所述第二外表面与所述第四基板彼此接合,所述第三接合部对所述第二基板与所述第四基板之间的第三内部空间进行密封,所述第一内部空间、所述第二内部空间以及所述第三内部空间被减压至低于大气压。
在本方式所涉及的干涉滤波器中,所述第二接合部通过设置在所述第一外表面的第一金属层与设置在所述第三基板的与所述第一基板对置的第三对置面的第三金属层金属键合而将所述第一基板与所述第三基板接合,所述第三接合部通过设置在所述第二外表面的第二金属层与设置在所述第四基板的与所述第二基板对置的第四对置面的第四金属层金属键合而将所述第二基板与所述第四基板接合。
在本方式的干涉滤波器中,所述第一接合部通过弹性模量小于金属膜的弹性模量的弹性层将所述第一基板与所述第二基板接合。
在本方式所涉及的干涉滤波器中,所述弹性层是以硅氧烷为主要成分的等离子体聚合膜。
本公开的第二方式所涉及的干涉滤波器的制造方法实施:第一基板形成工序,在具有相互对置的第一内表面和第一外表面的透光性的第一基板的所述第一内表面使第一反射膜成膜;第二基板形成工序,在具有相互对置的第二内表面和第二外表面的透光性的第二基板的所述第二内表面使第二反射膜成膜;第一接合工序,在被减压至低于大气压的减压环境下,通过第一接合部将所述第一内表面与所述第二内表面彼此接合,对所述第一基板与所述第二基板之间的第一内部空间进行密封;第二接合工序,在被减压至低于大气压的减压环境下,通过第二接合部将所述第一外表面与透光性的第三基板彼此接合,对所述第一基板与所述第三基板之间的第二内部空间进行密封;以及第三接合工序,在被减压至低于大气压的减压环境下,通过第三接合部将所述第二外表面与透光性的第四基板彼此接合,对所述第二基板与所述第四基板之间的第三内部空间进行密封。
在本方式的干涉滤波器的制造方法中,包括:第一掩蔽工序,用第一掩模覆盖所述第一反射膜;第一弹性层形成工序,在所述第一内表面形成第一弹性层,并去除所述第一掩模,所述第一弹性层是以硅氧烷为主要成分的等离子体聚合膜;第二掩蔽工序,用第二掩模覆盖所述第二反射膜;以及第二弹性层形成工序,在所述第二内表面形成第二弹性层,并去除所述第二掩模,所述第二弹性层是以硅氧烷为主要成分的等离子体聚合膜,在所述第一接合工序中,在被减压至低于大气压的减压环境下,形成将所述第一内表面的所述第一弹性层与所述第二内表面的所述第二弹性层彼此接合得到的所述第一接合部,将所述第一基板与所述第二基板彼此接合。
在本方式的干涉滤波器的制造方法中,包括:第一金属形成工序,在所述第一外表面形成第一金属层;第三金属形成工序,在所述第三基板的与所述第一基板对置的第三对置面形成第三金属层;第二金属形成工序,在所述第二外表面形成第二金属层;以及第四金属形成工序,在所述第四基板的与所述第二基板对置的第四对置面形成第四金属层,在所述第二接合工序中,形成向使所述第一基板与所述第三基板彼此接近的方向施加载荷而使所述第一金属层与所述第三金属层金属键合得到的所述第二接合部,将所述第一基板与所述第三基板接合,在所述第三接合工序中,形成向使所述第二基板与所述第四基板彼此接近的方向施加载荷而使所述第二金属层与所述第四金属层金属键合得到的所述第三接合部,将所述第二基板与所述第四基板接合。
在本方式的干涉滤波器的制造方法中,所述第二基板形成工序包括:第二基板蚀刻工序,对所述第二外表面进行蚀刻处理,形成预定厚度的可动部和厚度比所述可动部的厚度薄的隔膜部;以及第二反射膜形成工序,在所述可动部的所述第二内表面使所述第二反射膜成膜,所述第三接合工序在所述第二接合工序之前实施。
附图说明
图1是示出本发明的一实施方式所涉及的分光测定装置的简要构成的图。
图2是示出本实施方式的干涉滤波器的简要构成的俯视图。
图3是沿图2中的III-III线剖切时的剖视图。
图4是从第二基板侧观察本实施方式的第一基板时的俯视图。
图5是从第一基板侧观察本实施方式的干涉滤波器的第二基板时的俯视图。
图6是示出引出部附近的剖面结构的剖视图。
图7是示出本实施方式的干涉滤波器的制造方法的流程图。
图8是示出第一基板形成工序中的第一玻璃基板的状态的图。
图9是示出第二基板形成工序中的第二玻璃基板的状态的图。
图10是用于说明第一接合工序的图。
图11是用于说明第三接合工序的图。
图12是用于说明第二接合工序的图。
附图标记说明
1…分光测定装置,5…干涉滤波器,51…第一基板,51A…第一内表面,51B…第一外表面,52…第二基板,52A…第二内表面,52B…第二外表面,53…第三基板,53A…第三内表面,53B…第三外表面,54…第四基板,54A…第四内表面,54B…第四外表面,55…第一接合部,56…第二接合部,57…第三接合部,59…静电致动器,511…电极配置槽,511A…环状部,511B…引出部,512…反射膜设置部,513…端子部,514…第一接合对象部,521…可动部,522…隔膜部,523…基板外周部,531…第三基板凹部,532…第三接合对象部,541…第四基板凹部,542…第四接合对象部,551…第一弹性层,552…第二弹性层,553…密封部,561…第一金属层,562…第三金属层,571…第二金属层,572…第四金属层,581…第一反射膜,582…第二反射膜,591…第一电极,591A…第一引出电极,592…第二电极,592A…第二引出电极,593…凸块电极,593A…芯,594…绝缘部,G1…间隙,M1…第一玻璃基板(第一基板),M11…第一掩模,M2…第二玻璃基板(第二基板),M21…第二掩模,M3…第三玻璃基板(第三基板),M4…第四玻璃基板(第四基板),O…滤波器中心点,S1…第一基板形成工序,S2…第二基板形成工序,S3…第三基板形成工序,S4…第四基板形成工序,S5…第一接合工序,S6…第三接合工序,S7…第二接合工序,S8…切断工序,Sp1…第一内部空间,Sp2…第二内部空间,Sp3…第三内部空间。
具体实施方式
下面,基于附图对本发明所涉及的一实施方式进行说明。
分光测定装置的构成
图1是示出本实施方式所涉及的分光测定装置的简要构成的图。
分光测定装置1是搭载有本发明的干涉滤波器的电子设备的一个例子,是对由测定对象X所反射的测定对象光中的各波长的光强度进行分析并测定分光光谱的装置。需要指出,在本实施方式中,示出了对由测定对象X所反射的测定对象光进行测定的例子,但是,例如在使用液晶面板等发光体作为测定对象X时,也可以将从该发光体发出的光作为测定对象光。此外,作为电子设备的一个例子,举例示出了分光测定装置1,但是,并不限定于此,本发明的干涉滤波器例如也能够应用于分光照相机、光源装置。
如图1所示,本实施方式的分光测定装置1具备光学模块10以及对从光学模块10输出的信号进行处理的控制部20。
光学模块的构成
光学模块10具备干涉滤波器5、检测器11、I-V转换器12、放大器13、A/D转换器14以及电压控制部15。
该光学模块10将由测定对象X所反射的测定对象光经由省略图示的入射光学系统导入干涉滤波器5,并由检测器11接收从干涉滤波器5输出的光。然后,从检测器11输出的检测信号经由I-V转换器12、放大器13以及A/D转换器14向控制部20输出。
干涉滤波器的构成
下面,对组装于光学模块10的干涉滤波器5进行说明。
图2是示出干涉滤波器5的简要构成的俯视图。图3是沿图2中的III-III线剖切时的剖视图。
如图2及图3所示,干涉滤波器5通过层叠并接合第一基板51、第二基板52、第三基板53以及第四基板54四块基板而构成。这些基板51、52、53、54分别为透光性基板,例如当通过干涉滤波器进行分光的光的波长为可见光区域时,能够使用苏打玻璃、结晶性玻璃、石英玻璃等,在为近红外区、红外区的情况下,也可以使用硅等。即、基板51、52、53、54由能够透过通过干涉滤波器5进行分光的光的基板而形成。
更具体而言,第一基板51具有相互对置的第一内表面51A及第一外表面51B。也就是说,在第一基板51中,第一内表面51A和第一外表面51B相互构成表面和背面。第二基板52具有相互对置的第一内表面51A及第一外表面51B。也就是说,在第二基板52中,第二内表面52A及第二外表面52B相互构成表面和背面。在第一基板51及第二基板52中,第一内表面51A与第二内表面52A对置配置,第一基板51及第二基板52通过第一接合部55而接合。
第三基板53具有相互构成表面和背面的第三内表面53A及第三外表面53B,第四基板54具有相互构成表面和背面的第四内表面54A及第四外表面54B。
第三基板53的第三内表面53A相当于本发明中的第三对置面,与第一基板51的第一外表面51B对置,并通过第二接合部56与该第一外表面51B接合。
第四基板54的第四内表面54A相当于本发明中的第四对置面,与第二基板52的第二外表面52B对置,并通过第三接合部57与该第二外表面52B接合。
关于这些各接合部55、56、57的构成的详细说明将在后面描述。
此外,在第一基板51的第一内表面51A上设置有第一反射膜581,在第二基板52的第二内表面52A上设置有第二反射膜582。这些第一反射膜581及第二反射膜582隔着间隙G1而对置配置。另外,在从厚度方向观察第一基板51及第二基板52时的俯视观察中,通过这些第一反射膜581及第二反射膜582重叠的区域构成光干涉区域。
在干涉滤波器5中设置有用于调整间隙G1的尺寸的间隙变更部。作为间隙变更部的构成,并没有特别的限定,但是,在本实施方式中,作为间隙变更部,举例示出了静电致动器59。
这样的静电致动器59通过向对置的电极间施加预定的电压,能够通过静电引力容易地使间隙G1的尺寸产生变化,实现构成的简化。静电致动器59能够通过电压控制部15的控制而驱动。
需要指出,在后面的说明时,将从各基板51、52、53、54的基板厚度方向看的俯视观察、也就是从第三基板53、第一基板51、第二基板52以及第四基板54的层叠方向看干涉滤波器5时的俯视观察称为滤波器俯视观察。此外,在本实施方式中,假设在滤波器俯视观察时,第一反射膜581的中心点和第二反射膜582的中心点一致,将滤波器俯视观察时的这些反射膜的中心点称为滤波器中心点O,将穿过这些反射膜的中心点的直线称为中心轴。
下面,对各基板51、52、53、54的构成进行更加详细的说明。
第一基板51的构成
图4是从第二基板52侧观察本实施方式的第一基板51时的俯视图。
第一基板51形成为厚度尺寸大于第二基板52,不会产生因静电致动器59的静电引力、形成于第一基板51上的膜部件(例如第一反射膜581等)的内部应力导致的第一基板51的挠曲。
如图3及图4所示,该第一基板51具备例如通过蚀刻等而形成的电极配置槽511、反射膜设置部512。此外,在滤波器俯视观察时,第一基板51的一端部(边C3-C4)从第二基板52及第四基板54的外周缘(边C5-C6)向外突出,通过该突出部分构成端子部513。
电极配置槽511例如具备在滤波器俯视观察时形成为以第一基板51的滤波器中心点O为中心的环状的环状部511A以及从环状部511A朝向基板外缘连续的引出部511B。
在图4所示的例子中,滤波器俯视观察时的环状部511A的形状为大致圆环状,但是,也可以是矩形框状,此外,还可以是多边形状。
引出部511B从环状部511A延伸至第一基板51的边C3-C4的端子部513。
此外,端子部513与电极配置槽511的槽底面形成于同一平面。
在该电极配置槽511的槽底面配置构成静电致动器59的第一电极591。第一电极591可以直接设置于电极配置槽511的槽底面,也可以在槽底面之上设置其它薄膜层,将第一电极591设置在该薄膜层之上。
第一电极591形成为大致环状,优选形成为圆环状。需要指出,这里所述的大致环状也包括例如C字形状等局部具有缺口的形状。此外,在本实施方式中,示出了设置一个第一电极591的例子,但是,例如也可以是多个圆环状的电极以同心圆的方式而配置、且这多个电极分别独立(绝缘)的构成等。
另外,第一电极591与第一引出电极591A连接,该第一引出电极591A从环状部511A通过引出部511B被引出至端子部513,在端子部513处,例如通过引线接合、FPC等与电压控制部15电连接。
作为形成这样的第一电极591及第一引出电极591A的材料,例如可以列举出Au/Cr膜、ITO(Indium Tin Oxide:氧化铟锡)等。此外,也可以在第一电极591的表面形成有绝缘膜。
进而,在引出部511B形成有将聚酰亚胺等树脂作为芯593A且在芯的周围以Au等进行镀覆而成的凸块电极593。该凸块电极593沿着引出部511B而被引出至端子部513,例如通过引线接合、FPC等而与电压控制部15电连接。需要指出,凸块电极593及第一引出电极591A并未接触,而是处于相互绝缘的关系。
在滤波器俯视观察时,反射膜设置部512配置于电极配置槽511的中心侧,例如形成为向第二基板52侧突出。第一反射膜581配置于反射膜设置部512的突出前端面。需要指出,在本实施方式中,举例示出反射膜设置部512比电极配置槽511的槽底面更向第二基板52突出的构成,但是,并不限定于此。例如,反射膜设置部512也可以形成为凹状,反射膜设置部512的底面位于与电极配置槽511的槽底面相比更远离第二基板52的位置,在该底面设置第一反射膜581。或者,反射膜设置部512也可以和电极配置槽511的槽底面处于同一平面。
设置于反射膜设置部512的第一反射膜581可以直接设置于反射膜设置部512,也可以在反射膜设置部512之上设置其它薄膜(层),并在其上设置第一反射膜581。作为第一反射膜581,例如能够使用Ag等金属膜、Ag合金等导电性合金膜。在使用Ag等金属膜的情况下,优选形成用于抑制Ag的劣化的保护膜。
此外,也可以使用例如高折射率层为TiO2、低折射率层为SiO2且交替层叠高折射率层和低折射率层而形成的电介质多层膜,还可以使用层叠有电介质多层膜及金属膜的反射膜、层叠有电介质单层膜及合金膜的反射膜等。
第一反射膜581隔着间隙G1与第二基板52的第二反射膜582对置。这里,在本实施方式中,示出了反射膜581、582的间隙G1小于构成静电致动器59的第一电极591及第二电极592的间隙的例子,但是,并不限定于此。例如,在将红外线、远红外线用作测定对象光时,也可以采用根据测定对象光的波长范围使间隙G1大于电极591、592间的间隙的构成。在该情况下,如上所述,使第一基板51的反射膜设置部512形成为凹状。
在滤波器俯视观察时,电极配置槽511、反射膜设置部512以及端子部513之外的区域为第一接合对象部514。
第一接合对象部514中的第一内表面51A、也就是与第二基板52对置的面通过第一接合部55与第二基板52接合。第一接合对象部514中的第一外表面51B、也就是与第三基板53对置的面通过第二接合部56与第三基板53接合。
如图3所示,第一基板51的第一外表面51B形成为平面,与第一反射膜581平行。需要指出,在该第一外表面51B处,也可以在滤波器俯视观察时与第一反射膜581重叠的区域设置省略图示的防反射膜。在设置有这样的防反射膜的情况下,能够使第一外表面51B的表面上的光反射率降低,增大透射率。
第二基板的构成
图5是从第一基板51侧观察本实施方式的干涉滤波器5中的第二基板52时的俯视图。
如图2、图3以及图5所示,第二基板52具备在滤波器俯视观察时以滤波器中心点O为中心的圆形的可动部521、与可动部521同轴且保持可动部521的隔膜部522以及设置于隔膜部522的外侧的基板外周部523。
可动部521形成为厚度大于隔膜部522,例如,在本实施方式中,形成为与第二基板52(基板外周部523)的厚度为相同尺寸。在滤波器俯视观察时,该可动部521形成为至少比反射膜设置部512的外周缘的直径尺寸大的直径尺寸。另外,在该可动部521的与第一基板51对置的第二内表面52A侧设置有第二反射膜582以及构成静电致动器59的第二电极592。第二反射膜582及第二电极592可以直接设置于第二内表面52A,也可以在第二内表面52A之上设置其它薄膜(层),并在其上设置第二反射膜582及第二电极592。
第二电极592与第一电极591同样地形成为大致环状,优选以滤波器中心点O为中心形成为圆环状。此外,第二电极592也可以与第一电极591同样地构成为例如C字状等圆环的一部分被切除的形状,还可以由多个环状的电极构成。需要指出,在本实施方式中,示出了第二电极592设置于可动部521的第二内表面52A的例子,但是,并不限定于此。例如,在第二基板52的第二内表面52A处,第二电极592也可以从可动部521直设置到隔膜部522,还可以设置于隔膜部522。
第二电极592与第二引出电极592A连接,该第二引出电极592A沿着与引出部511B对置的区域被引出至第二基板52的外周缘。更具体而言,第二引出电极592A设置为与凸块电极593对置,并与芯593A上的凸块电极593接触。由此,经由凸块电极593,第二电极592与电压控制部15连接。
作为形成这样的第二电极592及第二引出电极592A的材料,与第一电极591同样地,例如能够使用Au/Cr膜、ITO(Indium Tin Oxide:氧化铟锡)等。
在可动部521的中心部,第二反射膜582设置为隔着间隙G1与第一反射膜581对置。作为该第二反射膜582,使用与上述第一反射膜581相同的构成的反射膜。
隔膜部522是包围可动部521的周围的隔膜,形成为厚度小于可动部521。这样的隔膜部522比可动部521容易挠曲,能够通过微小的静电引力使可动部521向第一基板51侧位移。此时,可动部521与隔膜部522相比厚度尺寸更大、刚性更大,因此,即便是在可动部521由于静电引力而被拽向第一基板51侧的情况下,也能够抑制可动部521的形状变化。
需要指出,在本实施方式中,举例示出了隔膜状的隔膜部522,但是,并不限定于此,例如,也可以是设置有以可动部521的滤波器中心点O为中心按等角度间隔配置的梁状的保持部的构成等。
基板外周部523是在滤波器俯视观察时设置于比隔膜部522靠外的位置的部分。该基板外周部523的第二内表面52A通过第一接合部55与第一基板51的第一接合对象部514接合。基板外周部523的第二外表面52B通过第三接合部57与第四基板54接合。
第三基板的构成
第三基板53是通过蚀刻对透光性的平行平板基材进行加工而形成的。具体而言,第三基板53在滤波器俯视观察时与电极配置槽511及反射膜设置部512重叠的位置处具备通过蚀刻而形成为凹状的第三基板凹部531。第三基板凹部531的槽底面为平面,并与第一外表面51B、反射膜581、582平行。
此外,第三基板53的未设置有第三基板凹部531的部分为第三接合对象部532。第三接合对象部532中的第三内表面53A、也就是与第一基板51对置的面通过第二接合部56与第一基板51的第一接合对象部514接合。
第四基板的构成
第四基板54具有与第三基板53大致同样的形状,通过蚀刻对透光性的平行平板基材进行加工而形成。具体而言,第四基板54在滤波器俯视观察时与可动部521及隔膜部522重叠的位置处具备通过蚀刻而形成为凹状的第四基板凹部541。第四基板凹部541的槽底面为平面,并与第二外表面52B、反射膜581、582平行。
此外,第四基板54的未设置有第四基板凹部541的部分为第四接合对象部542。第四接合对象部542中的第四内表面54A、也就是与第二基板52对置的面通过第三接合部57与第二基板52的基板外周部523接合。
需要指出,虽然省略了图示,但是,也可以在如上所述的第三基板53、第四基板54上形成防反射膜、带通滤波器等光学膜。在设置有防反射膜的情况下,能够抑制第三基板53、第四基板54的表面上的光的反射。此外,通过设置反射或吸收特定范围外的波长的光的带通滤波器,能够截掉分光测定装置1中的测定对象外的光。例如,在实施针对可见光区的分光测定的分光测定装置1中,设置对红外区及紫外区进行遮光的带通滤波器。这样的带通滤波器、防反射膜可以设置于第三内表面53A、第三外表面53B、第四内表面54A以及第四外表面54B中的任意一处,也可以设置于多处。
第一接合部的构成
下面,对接合第一基板51及第二基板52的第一接合部55进行说明。
如图3所示,第一接合部55具备设置于第一基板51的第一内表面51A的第一弹性层551以及设置于第二基板52的第二内表面52A的第二弹性层552。具体而言,这些第一弹性层551及第二弹性层552是以硅氧烷为主要成分的等离子体聚合膜,通过硅氧烷键来接合第一弹性层551及第二弹性层552。
通过使用这样的利用等离子体聚合膜的基板的接合,能够高度地维持基板间的平行度。也就是说,等离子体聚合膜例如与用于金属键合的金属层相比具有弹性,因此,即便是在等离子体聚合膜的表面附着有异物等的情况下,也可以通过弹性变形来抑制异物导致的平行度的变差。通过这样的使用等离子体聚合膜的接合,第一反射膜581与第二反射膜582的平行度得以高度地维持,能够使干涉滤波器5中的波长分光特性实现高精度。也就是说,抑制间隙G1的尺寸根据干涉区域内的位置而发生变化的不良情况,能够从各位置透过与间隙G1相应的目标波长的光,抑制由于目标波长之外的光的输出导致出射光的波长半宽度拓宽的不良情况。
图6是示出干涉滤波器5的引出部511B附近的剖面结构的剖视图。需要指出,在图6中,省略了第三基板53、第四基板54、第二接合部56以及第三接合部57。
然而,在第一基板51中形成引出部511B的部分,第一基板51与第二基板52之间的尺寸大于第一接合对象部514与基板外周部523之间的尺寸。为此,第一弹性层551及第二弹性层552未接触。因此,在本实施方式中,在该区域通过图6所示那样的构成确保气密性。
即、在引出部511B中,以覆盖第一引出电极591A及凸块电极593的方式而设置绝缘部594。需要指出,凸块电极593的设置芯593A的部位需要取得与第二引出电极592A的导通,因此,不设置绝缘部594。
此外,如图3及图6所示,构成第一接合部55的第一弹性层551及第二弹性层552设置于比引出部511B中设置芯593A的位置更靠端子部513侧的位置,如图3及图6所示,第一弹性层551设置在绝缘部594上。
另外,第一接合部55在引出部511B处还具有密封部553,通过该密封部553对第一弹性层551与第二弹性层552之间进行密封。作为这样的密封部553,例如使用粘结剂、低熔点玻璃、低熔点金属等,特别优选排气少、气密性高的低熔点金属。需要指出,举例示出了通过密封部553填埋引出部511B处的第一弹性层551与第二弹性层552之间的构成,但是,并不限定于此,例如,也可以是使引出部511B处的第一弹性层551形成至与第一接合对象部514的第一弹性层551相同高度的构成。在这种情况下,能够不设置密封部553,而是通过第一弹性层551和第二弹性层552对引出部511B进行密封。
通过如上所述的构成,被第一基板51、第二基板52以及第一接合部55所包围的第一内部空间Sp1维持为气密。需要指出,通过第一接合部55进行的第一基板51与第二基板52的接合是在真空室内实施的。由此,第一内部空间Sp1的内部压力维持为被减压至低于大气压的减压环境,优选维持为真空。
第二接合部及第三接合部的构成
下面,对第二接合部56及第三接合部57进行说明。
如图3所示,第二接合部56具备设置于第一基板51的第一外表面51B的第一金属层561以及设置于第三基板53的第三内表面53A的第三金属层562,通过金属键合来接合第一金属层561及第三金属层562。作为这些第一金属层561及第三金属层562,例如能够使用Au、Ti等各种金属膜、合金膜,在金属中,优选使用柔软性较高(塑性大)、通过金属键合能够实现高接合强度、高气密性的接合的Au。
由此,被第一基板51、第三基板53以及第二接合部56所包围的第二内部空间Sp2被维持为气密。需要指出,通过第二接合部56进行的第一基板51与第三基板53的接合在真空室内实施。由此,第二内部空间Sp2的内部压力维持为被减压至低于大气压的减压环境,优选维持为真空。
第三接合部57具有与第二接合部56同样的构成,通过金属键合来接合第二基板52及第四基板54。
即、第三接合部57具备设置于第二基板52的第二外表面52B的第二金属层571以及设置于第四基板54的第四内表面54A的第四金属层572,通过金属键合来接合第二金属层571及第四金属层572。作为这些第二金属层571及第四金属层572,和第二接合部56同样地,例如能够使用Au、Ti等各种金属膜、合金膜,在金属中,优选使用柔软性较高(塑性大)、通过金属键合能够实现高接合强度、高气密性的接合的Au。
由此,被第二基板52、第四基板54以及第三接合部57所包围的第三内部空间Sp3被维持为气密。需要指出,通过第三接合部57进行的第二基板52与第四基板54的接合在真空室内实施。由此,第三内部空间Sp3的内部压力维持为被减压至低于大气压的减压环境,优选维持为真空。
需要指出,第一金属层561、第三金属层562、第二金属层571以及第四金属层572可以直接形成于基板上,也可以在基板上设置例如通过树脂等形成的基底层,在该基底层上形成第一金属层561、第三金属层562、第二金属层571以及第四金属层572。
光学模块的其它构成
下面,回到图1,对光学模块10的其它构成物进行说明。
检测器11接收(检测)透过干涉滤波器5的光,并将基于受光量的检测信号向I-V转换器12输出。
I-V转换器12将从检测器11输入的检测信号转换为电压值,并向放大器13输出。
放大器13放大与从I-V转换器12输入的检测信号相应的电压(检测电压)。
A/D转换器14将从放大器13输入的检测电压(模拟信号)转换为数字信号,并向控制部20输出。
电压控制部15基于控制部20的控制,对干涉滤波器5的静电致动器59施加驱动电压。由此,在静电致动器59的第一电极591与第二电极592之间产生静电引力,可动部521向第一基板51侧位移。
控制部的构成
下面,对分光测定装置1的控制部20进行说明。
控制部20例如通过组合CPU、存储器等而构成,对分光测定装置1的整体动作进行控制。如图1所示,该控制部20具备滤波器驱动部21、光量获取部22以及分光测定部23。此外,在控制部20的存储器中存储有V-λ数据,该V-λ数据指示透过干涉滤波器5的光的波长与对应于该波长施加于静电致动器59的驱动电压的关系。
滤波器驱动部21设定通过干涉滤波器5取出的光的目标波长,并基于V-λ数据,向电压控制部15输出对静电致动器59施加对应于所设定的目标波长的驱动电压的意思的指令信号。
光量获取部22基于通过检测器11而获取到的光量,获取透过干涉滤波器5的目标波长的光的光量。
分光测定部23基于通过光量获取部22而获取到的光量,对测定对象光的光谱特性进行测定。
干涉滤波器的制造方法
下面,基于附图对上述干涉滤波器5的制造方法进行说明。
图7是示出干涉滤波器5的制造方法的流程图。
在干涉滤波器5的制造中,首先,准备用于形成第一基板51的第一玻璃基板M1、用于形成第二基板52的第二玻璃基板M2、用于形成第三基板53的第三玻璃基板M3以及用于形成第四基板54的第四玻璃基板M4,实施第一基板形成工序S1、第二基板形成工序S2、第三基板形成工序S3、第四基板形成工序S4。需要指出,也可以替换第一基板形成工序S1、第二基板形成工序S2、第三基板形成工序S3以及第四基板形成工序S4的工序顺序。
之后,实施使用第一接合部55来接合第一玻璃基板M1及第二玻璃基板M2的第一接合工序S5。
在第一接合工序S5之后,实施将第四玻璃基板M4接合于第二玻璃基板M2的第三接合工序S6。
然后,在第三接合工序S6之后,实施将第三玻璃基板M3接合于第一玻璃基板M1的第二接合工序S7。
之后,实施以芯片为单位对接合后的玻璃基板进行切割的切断工序S8。
下面,对各工序进行详细说明。
第一基板形成工序
图8是示出第一基板形成工序S1中的第一玻璃基板M1的状态的图。
在第一基板形成工序S1中,首先,对作为第一基板51的制造原材料的第一玻璃基板M1(例如厚度为1mm)的两面进行精密研磨,直至表面粗糙度Ra达到1nm以下。
接着,如图8的(A)所示,通过蚀刻对第一玻璃基板M1的基板表面进行加工。
具体而言,将通过光刻法而被图案化的抗蚀剂图案用于掩模,对第一玻璃基板M1反复实施使用例如氢氟酸类(BHF等)的湿蚀刻。首先,将电极配置槽511、引出部511B、反射膜设置部512以及端子部513蚀刻至反射膜设置部512的高度位置。之后,通过蚀刻形成电极配置槽511、引出部511B以及端子部513。
需要指出,第一玻璃基板M1的表面中的未被蚀刻的面为第一接合对象部514。由此,形成确定了第一基板51的基板形状的第一玻璃基板M1。
这里,在本实施方式中,由一个第一玻璃基板M1形成多个第一基板51。因此,在该工序中,以多个第一基板51并列配置为阵列状的状态来进行制造的方式,对第一玻璃基板M1进行蚀刻。
接着,在第一玻璃基板M1上形成聚酰亚胺等树脂层,并对其进行蚀刻,从而来形成芯593A。另外,使用蒸镀法、溅射法等在第一玻璃基板M1的第一内表面51A使用于形成第一电极591、第一引出电极591A(在图8及后述的图10~图12中省略)、凸块电极593的电极材料(例如Cr/Au层)成膜。另外,在第一玻璃基板M1涂布抗蚀剂,使用光刻法对应于第一电极591、第一引出电极591A以及凸块电极593的形状而使抗蚀剂图案化。另外,在利用蚀刻液对电极材料进行蚀刻之后,去除抗蚀剂。由此,如图8的(B)所示,形成第一电极591、第一引出电极591A以及凸块电极593。
之后,通过例如等离子体CVD等在第一内表面51A使例如SiO2等绝缘膜成膜。另外,通过例如干蚀刻等去除形成于端子部513的第一引出电极591A、端子部513的凸块电极593以及芯593A上的凸块电极593之上的SiO2,形成绝缘部594。
接着,在反射膜设置部512上形成第一反射膜581。在使用Ag膜等金属膜、Ag合金等合金膜作为第一反射膜581的情况下,在第一玻璃基板M1的表面(第一内表面51A)形成金属反射膜(金属膜或合金膜)之后,使用光刻法等进行图案化。
此外,在形成电介质多层膜作为第一反射膜581的情况下,例如通过剥离工艺来进行图案化。在这种情况下,通过光刻法等在第一玻璃基板M1上的反射膜形成部分之外形成抗蚀剂(剥离图案)。另外,通过溅射法或蒸镀法等使用于形成第一反射膜581的材料(例如,以高折射率层为TiO2、低折射率层为SiO2的电介质多层膜)成膜。另外,在使第一反射膜581成膜之后,通过剥离去除不需要部分的膜。
如上所述,如图8的(C)所示,形成多个第一基板51配置为阵列状的第一玻璃基板M1。
第二基板形成工序
接着,对第二基板形成工序S2进行说明。图9是示出第二基板形成工序S2中的第二玻璃基板M2的状态的图。
在第二基板形成工序S2中,首先,对第二玻璃基板M2的两面进行精密研磨,直至第二玻璃基板M2的表面粗糙度Ra达到例如1nm以下。
另外,在第二玻璃基板M2的表面形成例如Cr/Au层等蚀刻掩模,例如使用氢氟酸类(BHF等)对相当于隔膜部522的区域进行蚀刻(第二基板蚀刻工序)。之后,通过去除用作蚀刻掩模的Cr/Au层,从而如图9的(A)所示地制造确定了第二基板52的基板形状的第二玻璃基板M2。需要指出,与第一玻璃基板M1同样地,在本实施方式中,由一个第二玻璃基板M2形成多个第二基板52。因此,在该工序中,以多个第二基板52并列配置为阵列状的状态来进行制造的方式,对第二玻璃基板M2进行蚀刻。
接着,如图9的(B)所示,形成第二电极592及第二引出电极592A。在该第二电极592及第二引出电极592A的形成中,能够使用和上述第一基板51中的第一电极591的形成同样的方法。
之后,如图9的(C)所示,在第二内表面52A中可动部521的中心形成第二反射膜582(第二反射膜形成工序)。该第二反射膜582的形成也能够通过和第一反射膜581同样的方法而形成。
如上所述,制造多个第二基板52配置为阵列状的第二玻璃基板M2。
第三基板形成工序
在第三基板形成工序S3中,对第三玻璃基板的两面进行精密研磨直至第三玻璃基板的表面粗糙度Ra达到例如1nm以下。
另外,通过对第三玻璃基板M3(图12参照)的预定位置进行蚀刻,形成第三基板凹部531。需要指出,也可以在第三玻璃基板M3的第三内表面53A、第三外表面53B形成防反射膜、带通滤波器等光学膜。
第四基板形成工序
在第四基板形成工序S4中,按照与第三基板形成工序S3同样的过程形成第四玻璃基板M4。
即、在第四基板形成工序S4中,首先,对两面进行精密研磨直至表面粗糙度Ra达到例如1nm以下。另外,通过对第四玻璃基板M4(参照图11)的预定位置进行蚀刻,形成第四基板凹部541。需要指出,也可以在第四玻璃基板M4的第四内表面54A、第四外表面54B形成防反射膜、带通滤波器等光学膜。
第一接合工序
接着,对第一接合工序S5进行说明。
在第一接合工序S5中,首先,在第一玻璃基板M1的第一接合对象部514形成第一弹性层551,在第二玻璃基板M2的基板外周部523形成第二弹性层552。
具体而言,实施第一掩蔽工序、第二掩蔽工序、第一弹性层形成工序、第二弹性层形成工序。
图10是用于说明第一接合工序S5的图。
在第一掩蔽工序中,如图10的(A)所示,在第一玻璃基板M1的第一内表面51A处,形成覆盖第一接合对象部514之外的第一掩模M11。本实施方式的第一掩模M11是用于通过剥离处理对作为等离子体聚合膜的第一弹性层551进行图案化的层,例如,能够使用金属膜等。在其它实施方式中,还能够将具备露出第一接合对象部514的局部开口的金属掩模贴在基板上,通过CVD(Chemical vapor deposition:化学气相沉积)法来形成等离子体聚合膜。
第二掩蔽工序也和第一掩蔽工序大致同样,如图10的(A)所示,在第二玻璃基板M2的第二内表面52A处形成覆盖基板外周部523之外的第二掩模M21。
接着,实施第一弹性层形成工序及第二弹性层形成工序。
具体而言,在第一弹性层形成工序中,将第一玻璃基板M1载置于使等离子体聚合膜成膜的等离子体装置的真空室中,使气化的单体以预定的流量流入进行等离子体放电。在本实施方式中,例如使用六甲基二硅氧烷单体,由此,能够使以硅氧烷为主要成分的等离子体聚合膜成膜。此时,由于第一反射膜581被第一掩模M11覆盖,因此,不会暴露于等离子放电,可以防止第一反射膜581的变质。之后,实施剥离处理,去除第一掩模M11。由此,如图10的(B)所示,可以对等离子体聚合膜的第一弹性层551进行图案化。
第二弹性层形成工序也和第一弹性层形成工序大致相同,将第二玻璃基板M2载置于等离子装置的真空室中,以预定的流量使气化的单体流入并进行等离子放电。由此,形成通过将硅氧烷作为主要成分的等离子体聚合膜所构成的第二弹性层552。由于第二反射膜582被第二掩模M21覆盖,因此,不会暴露于等离子体放电,能够防止第二反射膜582变质。之后,实施剥离处理,使等离子体聚合膜的第二弹性层552图案化。由此,如图10的(B)所示,能够使等离子体聚合膜的第二弹性层552图案化。
需要指出,在本实施方式中,作为在第一弹性层形成工序、第二弹性层形成工序中实施的剥离处理,能够从真空室取出第一玻璃基板M1、第二玻璃基板M2,以常温常压来进行。
即、假设在通过金属键合来接合第一基板51及第二基板52的情况下,通过等离子体处理等使形成于第一基板51的金属接合层以及形成于第二基板52的金属接合层活化,使金属接合层彼此紧贴而金属键合。但是,在这种情况下,需要在真空室内进行一系列的工序。因此,在进行用于使金属接合层活化的等离子体活化处理时,无法通过掩模覆盖第一反射膜581、第二反射膜582,存在第一反射膜581、第二反射膜582变质的可能性。或者,需要选择对于等离子体活化处理等表面处理具有耐受性的反射膜材料,可使用的第一反射膜581、第二反射膜582的膜材料受到限定。
针对于此,在本实施方式中,构成第一接合部55的第一弹性层551及第二弹性层552为等离子体聚合膜,在形成这些第一弹性层551及第二弹性层552之后,能够将第一玻璃基板M1、第二玻璃基板M2从真空室取出。也就是说,能够从那之后通过剥离处理去除掩模M11、M21,因此,在使等离子体聚合膜成膜时,能够通过掩模M11、M21覆盖保护第一反射膜581及第二反射膜582。
经过以上,将第一玻璃基板M1及第二玻璃基板M2放入内部压力被减压至低于大气压的真空室内。另外,向使第一玻璃基板M1与第二玻璃基板M2彼此接近的方向施加载荷,通过硅氧烷键使第一弹性层551与第二弹性层552接合。这里,第一弹性层551及第二弹性层552由等离子体聚合膜构成,与金属膜相比,弹性模量小。因此,即便是在异物附着于第一弹性层551、第二弹性层552的表面的情况下,也能够使第一弹性层551、第二弹性层552弹性变形,能够维持第一反射膜581及第二反射膜582的高平行度。
由此,如图10的(C)所示,能够形成第一玻璃基板M1与第二玻璃基板M2通过第一接合部55而被接合的第一接合体M10。
第三接合工序
接着,对第三接合工序S6进行说明。
图11是用于说明第三接合工序S6的图。
在第三接合工序S6中,首先,如图11的(A)所示,在第二玻璃基板M2的基板外周部523的第二外表面52B形成第二金属层571(第二金属形成工序),在第四玻璃基板M4的第四内表面54A中与基板外周部523对置的位置形成第四金属层572(第四金属形成工序)。作为这些第二金属层571及第四金属层572,如上所述,优选使用Au。
此外,为了将第一基板51与第二基板52之间的压力维持为减压状态,优选在保持将通过第一接合工序S5而被接合的第一玻璃基板M1及第二玻璃基板M2的接合体即第一接合体M10放入被减压至低于大气压的减压环境下的真空室内的状态下形成第二金属层571。
接着,在放入有第一接合体M10的真空室内放入第四玻璃基板M4,对第二金属层571及第四金属层572的表面实施等离子体活化处理。之后,向使第一接合体M10与第四玻璃基板M4彼此接近的方向施加载荷,通过金属键合使第二金属层571与第四金属层572接合从而形成第三接合部57。例如,通过具有一对平板部件的夹紧装置夹入第一接合体M10和第四玻璃基板M4并进行按压。此时,夹紧装置的按压力未直接作用于形成于第二玻璃基板M2的可动部521,因此,能够抑制可动部521的破损、歪斜。
此外,也可以构成为将加热器设置于夹紧装置的第四玻璃基板M4侧的平板部件,对第二金属层571及第四金属层572进行加热。
如上所述,如图11的(B)那样,第一接合体M10和第四玻璃基板M4通过第三接合部57而被接合。由此,由设置于第二玻璃基板M2的各第二基板52、设置于第四玻璃基板M4的各第四基板54以及第三接合部57所包围的第三内部空间Sp3维持为被减压至低于大气压的减压环境,被气密地密闭。
第二接合工序
在第三接合工序S6之后,实施第二接合工序S7。
图12是用于说明第二接合工序S7的图。
该第二接合工序S7能够通过与第三接合工序S6大致同样的方法来实施。
即、在第二接合工序S7中,首先,如图12的(A)所示,在第一玻璃基板M1的第一接合对象部514的第一外表面51B形成第一金属层561(第一金属形成工序),在第三玻璃基板M3的第三内表面53A中与第一接合对象部514对置的位置形成第三金属层562(第三金属形成工序)。作为这些第一金属层561及第三金属层562,如上所述,优选使用Au。
需要指出,为了将第一基板51与第二基板52之间的压力维持为减压状态,优选在保持将通过第三接合工序S6而被接合的第一接合体M10及第四玻璃基板M4的接合体即第二接合体M20放入被减压至低于大气压的减压环境下的真空室内的状态下形成第一金属层561。
另外,将第三玻璃基板M3放入上述真空室内,并向使第二接合体M20与第三玻璃基板M3彼此接近的方向施加载荷,通过金属键合来接合第一金属层561与第三金属层562从而形成第二接合部56。例如,通过具有一对平板部件的夹紧装置夹入第二接合体M20和第三玻璃基板M3并进行按压。此时,通过第三接合工序S6,第四玻璃基板M4接合于第二玻璃基板M2,因此,夹紧装置的按压力未直接作用于第二玻璃基板M2的可动部521,能够抑制可动部521的破损、歪斜。
此外,也可以构成为将加热器设置于夹紧装置的第三玻璃基板M3侧的平板部件,对第一金属层561及第三金属层562进行加热。
如上所述,如图12的(B)那样,第二接合体M20和第三玻璃基板M3通过第二接合部56而被接合。由此,由设置于第一玻璃基板M1的各第一基板51、设置于第三玻璃基板M3的各第三基板53以及第二接合部56所包围的第二内部空间Sp2维持为被减压至低于大气压的减压环境,被气密地密闭。
切断工序
在第二接合工序S7之后,实施切断工序S8。
为了将第一基板51与第二基板52之间的压力维持为减压状态,切断工序S8在保持将通过第二接合工序S7而接合的第三接合体M30放入被减压至低于大气压的减压环境下的真空室内的状态下被实施。在该切断工序S8中,使用例如激光切割等来切断第三接合体M30,切出以芯片为单位的干涉滤波器5。
之后,对以芯片为单位切出的各干涉滤波器5的引出部511B注入密封部553进行密封。由此,第一内部空间Sp1维持为被减压至低于大气压的减压环境,被气密地密闭。
由此来制造干涉滤波器5。
第一实施方式的作用效果
本实施方式的干涉滤波器5具有第一基板51、第二基板52、第三基板53、第四基板54、第一接合部55、第二接合部56以及第三接合部57。第一基板51是具有相互构成表面和背面的第一内表面51A及第一外表面51B并在第一内表面51A设置有第一反射膜581的透光性的基板。第二基板52是具有相互构成表面和背面的第二内表面52A及第二外表面52B并在第二内表面52A设置有与第一反射膜581对置的第二反射膜582的透光性的基板。第三基板53是与第一基板51的第一外表面51B对置配置的透光性的基板。第四基板54是与第二基板52的第二外表面52B对置配置的透光性的基板。第一接合部55接合第一内表面51A和第二内表面52A,并对第一基板51与第二基板52之间的第一内部空间Sp1进行密封。第二接合部56接合第一外表面51B和第三基板53,并对第一基板51与第三基板53之间的第二内部空间Sp2进行密封。第三接合部57接合第二外表面52B和第四基板54,并对第二基板52与第四基板54之间的第三内部空间Sp3进行密封。另外,这些第一内部空间Sp1、第二内部空间Sp2以及第三内部空间Sp3维持为被减压至低于大气压的减压环境。
在这样的构成的干涉滤波器5中,设置有第一反射膜581的第一基板51被夹在维持为减压环境的第一内部空间Sp1与第二内部空间Sp2之间。此外,设置有第二反射膜582的第二基板52被夹在维持为减压环境的第一内部空间Sp1与第三内部空间Sp3之间。因此,这些第一基板51、第二基板52不会由于夹着该基板的两个空间的气压差而挠曲,能够抑制第一反射膜581、第二反射膜582的挠曲的影响、可得到能够高精度地使期望波长的光分光的干涉滤波器5。也就是说,当从干涉滤波器5射出与间隙G1相应的目标波长的光时,能够抑制与目标波长不同波长的光混入出射光,能够得到波长半宽度窄的高精度的分光特性。
此外,夹着可动部521的第一内部空间Sp1及第三内部空间Sp3为减压环境,因此,能够降低可动部521的驱动时的阻力,能够提高对静电致动器59施加了电压时的响应性。
进而,在本实施方式的干涉滤波器5中,不需要用于将第一基板51与第二基板52之间维持为减压的封装壳体。即、在现有技术中,已知一种仅由设置有第一反射膜581的第一基板51以及设置有第二反射膜582的第二基板52构成的干涉滤波器,但是,在这样的现有的干涉滤波器的情况下,是收纳于内部空间被维持为减压环境的封装壳体中来使用的。但是,为了维持减压环境,这样的封装壳体一般由陶瓷等构成,难以实现容纳干涉滤波器的封装壳体的小型化以及组装有该封装壳体的分光测定装置1等电子设备的小型化。针对于此,本实施方式的干涉滤波器5能够以晶片为单位将第一内部空间Sp1、第二内部空间Sp2、第三内部空间Sp3维持为减压环境,无需像现有的干涉滤波器那样使用封装壳体,因此,能够实现小型化,也能够实现组装有干涉滤波器5的分光测定装置1等电子设备的小型化。
在本实施方式的干涉滤波器5中,第二接合部56通过设置于第一外表面51B的第一金属层561和设置于第三基板53的与第一基板51对置的第三内表面53A的第三金属层562金属键合来接合第一基板51及第三基板53。同样地,第三接合部57通过设置于第二外表面52B的第二金属层571和设置于第四基板54的与第二基板52对置的第四内表面54A的第四金属层572金属键合来接合第二基板52及第四基板54。
关于通过这样的金属键合进行的基板的接合,接合强度高且金属层表面整体贴紧,从而能够进行保持高气密性的接合。因此,能够维持第二内部空间Sp2以及第三内部空间Sp3的高气密性。
在本实施方式中,第一接合部55通过弹性模量小于金属膜的弹性层来接合第一基板及第二基板。具体而言,构成第一接合部55的第一弹性层551及第二弹性层552分别由以硅氧烷为主要成分的等离子体聚合膜而构成。
关于这样的使用了第一弹性层551及第二弹性层552的接合,即便是在假设异物等附着于第一弹性层551或第二弹性层552的表面的情况下,也能够通过弹性变形来抑制异物等的影响,能够抑制接合时的第一基板51、第二基板52的倾斜。因此,能够维持设置于第一基板51的第一反射膜581和设置于第二基板52的第二反射膜582的高平行度。
此外,在本实施方式中,作为制造干涉滤波器5的制造方法,实施第一基板形成工序S1、第二基板形成工序S2、第一接合工序S5、第三接合工序S6以及第二接合工序S7。在第一基板形成工序S1中,使第一反射膜581在第一基板51配置为阵列状的第一玻璃基板M1的第一内表面51A成膜,形成第一基板51。在第二基板形成工序S2中,使第二反射膜582在第二基板52配置为阵列状的第二玻璃基板M2的第二内表面52A成膜,形成第二基板52。在第一接合工序S5中,在被减压至低于大气压的减压环境下,通过第一接合部55来接合第一内表面51A及第二内表面52A。在第二接合工序S7中,在被减压至低于大气压的减压环境下,通过第二接合部56来接合第一外表面51B及第三基板53。在第三接合工序S6中,在被减压至低于大气压的减压环境下,通过第三接合部57来接合第二外表面52B及第四基板54。
由此,能够制造如上所示的能够分光高精度的期望波长的光且具有高驱动响应性的小型的干涉滤波器5。
在本实施方式中,在干涉滤波器5的制造方法中,实施第一掩蔽工序、第一弹性层形成工序、第二掩蔽工序、第二弹性层形成工序。在第一掩蔽工序中,在第一玻璃基板M1形成覆盖第一反射膜581的第一掩模M11。在第一弹性层形成工序中,在第一内表面51A形成以硅氧烷为主要成分的等离子体聚合膜即第一弹性层551之后,通过剥离处理去除第一掩模M11。在第二掩蔽工序中,在第二玻璃基板M2形成覆盖第二反射膜582的第二掩模M21。在第二弹性层形成工序中,在第二内表面52A形成以硅氧烷为主要成分的等离子体聚合膜即第二弹性层552之后,去除第二掩模M21。另外,在第一接合工序S5中,在被减压至低于大气压的减压环境下,形成接合第一弹性层551和第二弹性层552而得到的第一接合部55,将第一基板51与第二基板52接合。
在本实施方式中,在第一基板51与第二基板52的接合中,形成作为等离子体聚合膜的第一弹性层551及第二弹性层552。当使等离子体聚合膜成膜时,如果第一反射膜581、第二反射膜582暴露于等离子体,则由于反射膜的劣化会导致干涉滤波器5的分光特性变差。针对于此,在本实施方式中,通过形成第一掩模M11及第二掩模M21,能够保护第一反射膜581、第二反射膜582。
需要指出,在采用将金属膜用作第一接合部55的金属键合的情况下,接合时,需要通过等离子体活化处理等使这些金属层活化。但是,在活化处理之后,无法通过剥离处理等去除掩模,因此,在使金属膜活化时,第一反射膜581、第二反射膜582被暴露于等离子体等,由于反射膜的劣化而导致干涉滤波器5的特性降低。在本实施方式中,能够避免这样的不良情况,能够制造分光特性优良的干涉滤波器5。
本实施方式中,在干涉滤波器5的制造中,在第二接合工序S7中实施第一金属形成工序以及第三金属形成工序。在第一金属形成工序中,于第一外表面51B形成第一金属层561,在第三金属形成工序中,于第三内表面53A形成第三金属层562。另外,在第二接合工序S7中,形成向使第一基板51与第三基板53彼此接近的方向施加载荷而使第一金属层561与第三金属层562金属键合得到的第二接合部56,将第一基板51与第三基板53接合。
此外,在第三接合工序S6中实施第二金属形成工序及第四金属形成工序。在第二金属形成工序中,于第二外表面52B形成第二金属层571,在第四金属形成工序中,于第四内表面54A形成第四金属层572。在第三接合工序S6中,形成向使第二基板52与第四基板54彼此接近的方向施加载荷而使第二金属层571与第四金属层572金属键合得到的第三接合部57,将第二基板52与第四基板54接合。
由此,如上所述,能够通过接合强度高且具有高气密性的金属键合来分别接合第一基板51与第三基板53、第二基板52与第四基板54。因此,能够维持第二内部空间Sp2以及第三内部空间Sp3的高气密性。
在本实施方式的干涉滤波器5的制造中,第二基板形成工序S2包括:第二基板蚀刻工序,对第二外表面52B进行蚀刻处理,形成预定厚度的可动部521和厚度比可动部521薄的隔膜部522;以及第二反射膜形成工序,使第二反射膜582在可动部521的第二内表面52A成膜。另外,在本实施方式中,在第二接合工序S7之前实施第三接合工序S6。
即、本实施方式中,在第二基板形成工序S2中,形成具有可动部521以及保持可动部521以使其能够移动的隔膜部522的第二基板52。对于这样的第二基板52,如果直接对可动部521赋予应力,则存在隔膜部522破损、或由于过度的应力导致可动部521倾斜的可能性。例如,对于第一接合体M10,如果在第三接合工序S6之前先实施第二接合工序S7,则夹紧装置的平板部件抵接于第一接合体M10的第二玻璃基板M2,从而从平板部件直接对可动部521赋予应力,因此并不优选。
针对于此,在本实施方式中,通过在第二接合工序S7之前实施第三接合工序S6,使第四基板54接合于第二基板52。由此,能够通过第四基板54来保护第二基板52的可动部521。也就是说,当实施第二接合工序S7时,覆盖第二基板52的第四基板54与夹紧装置的平板部件抵接,从而不会直接对第二基板52赋予应力,能够抑制可动部521的倾斜、隔膜部522的破损。
其它实施方式
需要指出,本发明并不限定于前述的实施方式,能够达到本发明目的的范围内的变形、改良等均包含在本发明之中。
变形例1
例如,在上述实施方式中,第一内部空间Sp1和第三内部空间Sp3是各自独立的气密空间,但是,也可以是第一内部空间Sp1与第三内部空间Sp3连通。更具体而言,也可以在隔膜部522设置使第一内部空间Sp1与第三内部空间Sp3连通的贯通孔。在这种情况下,能够消除可动部521产生了变动时的第一内部空间Sp1与第三内部空间Sp3的内压差,能够进一步提高可动部521的驱动响应性。
变形例2
在上述实施方式中,作为第一接合部55,举例示出了通过密封部553密封引出部511B处的第一弹性层551与第二弹性层552的间隙的构成,但是,并不限定于此。例如,通过使引出部511B处的第一弹性层551的高度位置形成至第一接合对象部514的第一弹性层551的高度位置,即便是在引出部511B处,也能够接合第一弹性层551与第二弹性层552。或者,在引出部511B处,也可以使绝缘部594形成至第一接合对象部514的高度位置,在这种情况下,也不需要密封部553。
变形例3
上述实施方式中,在第一接合工序S5中,当在真空室中接合了第一玻璃基板M1及第二玻璃基板M2之后,在将通过接合所获得的第一接合体M10保持在真空室内的状态下实施之后的第三接合工序S6、第二接合工序S7、切断工序S8,并利用密封部553进行密封。
针对于此,也可以不在减压下实施第一接合工序S5中的第一弹性层551与第二弹性层552的接合。在这种情况下,在切断工序S8中,在切出以芯片为单位的干涉滤波器5之后,将各干涉滤波器放入真空室内,使第一内部空间Sp1成为减压状态,通过构成第一接合部55的密封部553密封引出部511B处的间隙即可。
此外,如上述变形例2中说明的那样,在使引出部511B的第一弹性层551形成至与第一接合对象部514上的第一弹性层551相同的高度位置的情况、在第一基板形成工序S1中使形成于引出部511B的绝缘部594形成至第一接合对象部514的高度位置的情况下,通过实施第一接合工序S5而密闭第一内部空间Sp1。因此,也能够在从真空室取出第一接合体M10、第二接合体M20之后,形成第一金属层561、第二金属层571。
变形例4
在本实施方式中,示出了通过金属键合来接合第二接合部56及第三接合部57的例子,但是,并不限定于此。也可以使第二接合部56及第三接合部57中的任意一方或双方与第一接合部55同样地为将等离子体聚合膜彼此接合的等离子体聚合接合。
变形例5
作为第一接合部55,举例示出了通过作为以硅氧烷为主要成分的等离子体聚合膜的第一弹性层551及第二弹性层552来构成、并通过硅氧烷键来接合这些第一弹性层551与第二弹性层552的例子,但并不限定于此。作为第一弹性层551及第二弹性层552,也可以通过弹性模量小于金属的树脂等原材料来形成。
此外,作为第一接合部55,也可以与第二接合部56、第三接合部57同样地采用使用金属膜的金属键合。在这种情况下,接合时,在金属膜的异物等附着的情况下,存在第一反射膜581与第二反射膜582的平行度变差的可能性。针对此,通过在第一基板51与金属层之间、第二基板52与金属层之间分别形成由树脂等构成的基底层,能够抑制异物带来的影响。
变形例6
在上述各实施方式中,作为使可动部521驱动的间隙变更部,举例示出了静电致动器59,但是,并不限定于此。
例如,作为间隙变更部,也可以是使用通过设置于第一基板51的第一感应线圈以及设置于第二基板52的第二感应线圈或永久磁铁而构成的感应致动器的构成。
进而,也可以是使用压电致动器来代替静电致动器59的构成。在这种情况下,例如在隔膜部522层叠配置下部电极层、压电膜以及上部电极层,通过将向下部电极层与上部电极层之间施加的电压作为输入值并使其可变,能够使压电膜伸缩而使隔膜部522挠曲。
变形例7
进而,也能够将本发明应用于未设置间隙变更部的波长固定型的法布里-珀罗标准具。
在波长固定型的干涉滤波器中,未设置如上述实施方式那样的可动部521、隔膜部522,第一基板51与第二基板52之间的间隙G1维持为一定。
此时,通过第一接合部55以高气密性接合第一基板51及第二基板52,因此,能够适当地防止异物侵入第一基板51与第二基板52之间,能够抑制反射膜581、582变差。此外,第三基板53通过第二接合部56而接合于第一基板51,第四基板54通过第三接合部57而接合于第二基板52,从而不管干涉滤波器5的设置环境如何,第一内部空间Sp1、第二内部空间Sp2以及第三内部空间Sp3的气压差成为一定。即、即便是由于干涉滤波器的设置环境而使第三基板53、第四基板54受到压力,第二内部空间Sp2、第三内部空间Sp3也将作为缓冲发挥功能,第一内部空间Sp1的内压变化被抑制。由此,能够高度地维持第一反射膜581与第二反射膜582的平行度。
变形例8
在上述实施方式中,作为组装有干涉滤波器5的电子设备的一个例子,举例示出了分光测定装置1,但是,并不限定于此。作为组装有干涉滤波器5的电子设备,除此之外,还能够适当地组装于分光照相机、光源装置等从入射光选择预定的波长并射出的电子设备。
Claims (8)
1.一种干涉滤波器,其特征在于,具备:
透光性的第一基板,具有相互对置的第一内表面和第一外表面,在所述第一内表面设置有第一反射膜;
透光性的第二基板,具有相互对置的第二内表面和第二外表面,在所述第二内表面设置有与所述第一反射膜对置的第二反射膜;
第一接合部,将所述第一内表面与所述第二内表面彼此接合,所述第一接合部对所述第一基板与所述第二基板之间的第一内部空间进行密封;
透光性的第三基板,与所述第一外表面对置;
第二接合部,将所述第一外表面与所述第三基板彼此接合,所述第二接合部对所述第一基板与所述第三基板之间的第二内部空间进行密封;
透光性的第四基板,与所述第二外表面对置;以及
第三接合部,将所述第二外表面与所述第四基板彼此接合,所述第三接合部对所述第二基板与所述第四基板之间的第三内部空间进行密封,
所述第一内部空间、所述第二内部空间以及所述第三内部空间被减压至低于大气压。
2.根据权利要求1所述的干涉滤波器,其特征在于,
所述第二接合部通过设置在所述第一外表面的第一金属层与设置在所述第三基板的与所述第一基板对置的第三对置面的第三金属层金属键合而将所述第一基板与所述第三基板接合,
所述第三接合部通过设置在所述第二外表面的第二金属层与设置在所述第四基板的与所述第二基板对置的第四对置面的第四金属层金属键合而将所述第二基板与所述第四基板接合。
3.根据权利要求1或2所述的干涉滤波器,其特征在于,
所述第一接合部通过弹性模量小于金属膜的弹性模量的弹性层将所述第一基板与所述第二基板接合。
4.根据权利要求3所述的干涉滤波器,其特征在于,
所述弹性层是以硅氧烷为主要成分的等离子体聚合膜。
5.一种干涉滤波器的制造方法,其特征在于,实施:
第一基板形成工序,在具有相互对置的第一内表面和第一外表面的透光性的第一基板的所述第一内表面使第一反射膜成膜;
第二基板形成工序,在具有相互对置的第二内表面和第二外表面的透光性的第二基板的所述第二内表面使第二反射膜成膜;
第一接合工序,在被减压至低于大气压的减压环境下,通过第一接合部将所述第一内表面与所述第二内表面彼此接合,对所述第一基板与所述第二基板之间的第一内部空间进行密封;
第二接合工序,在被减压至低于大气压的减压环境下,通过第二接合部将所述第一外表面与透光性的第三基板彼此接合,对所述第一基板与所述第三基板之间的第二内部空间进行密封;以及
第三接合工序,在被减压至低于大气压的减压环境下,通过第三接合部将所述第二外表面与透光性的第四基板彼此接合,对所述第二基板与所述第四基板之间的第三内部空间进行密封。
6.根据权利要求5所述的干涉滤波器的制造方法,其特征在于,所述制造方法包括:
第一掩蔽工序,用第一掩模覆盖所述第一反射膜;
第一弹性层形成工序,在所述第一内表面形成第一弹性层,并去除所述第一掩模,所述第一弹性层是以硅氧烷为主要成分的等离子体聚合膜;
第二掩蔽工序,用第二掩模覆盖所述第二反射膜;以及
第二弹性层形成工序,在所述第二内表面形成第二弹性层,并去除所述第二掩模,所述第二弹性层是以硅氧烷为主要成分的等离子体聚合膜,
在所述第一接合工序中,在被减压至低于大气压的减压环境下,形成将所述第一内表面的所述第一弹性层与所述第二内表面的所述第二弹性层彼此接合得到的所述第一接合部,将所述第一基板与所述第二基板彼此接合。
7.根据权利要求5或6所述的干涉滤波器的制造方法,其特征在于,所述制造方法包括:
第一金属形成工序,在所述第一外表面形成第一金属层;
第三金属形成工序,在所述第三基板的与所述第一基板对置的第三对置面形成第三金属层;
第二金属形成工序,在所述第二外表面形成第二金属层;以及
第四金属形成工序,在所述第四基板的与所述第二基板对置的第四对置面形成第四金属层,
在所述第二接合工序中,形成向使所述第一基板与所述第三基板彼此接近的方向施加载荷而使所述第一金属层与所述第三金属层金属键合得到的所述第二接合部,将所述第一基板与所述第三基板接合,
在所述第三接合工序中,形成向使所述第二基板与所述第四基板彼此接近的方向施加载荷而使所述第二金属层与所述第四金属层金属键合得到的所述第三接合部,将所述第二基板与所述第四基板接合。
8.根据权利要求7所述的干涉滤波器的制造方法,其特征在于,
所述第二基板形成工序包括:
第二基板蚀刻工序,对所述第二外表面进行蚀刻处理,形成预定厚度的可动部和厚度比所述可动部的厚度薄的隔膜部;以及
第二反射膜形成工序,在所述可动部的所述第二内表面使所述第二反射膜成膜,
所述第三接合工序在所述第二接合工序之前实施。
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