CN1580837A - 波长可变滤光器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种波长可变滤光器及其制造方法，本发明的波长可变滤光器是将在上表面形成有高反射膜(23)并支撑自由地上下移动的可动体(21a)的可动部(2)、形成有与可动体(21a)间隔静电间隙(EG)而相面对的驱动电极(12)的驱动电极部(1)、形成有与高反射膜(23)间隔光学间隙(OG)而相面对的高反射膜(32)的光学间隙部(3)相互接合而构成的。由此，能够以高精度形成静电间隙，以低驱动电压驱动，并防止制造时及使用时的粘附。

Description

波长可变滤光器及其制造方法
技术领域
本发明涉及在波长分割多重化(WDM：Wavelength DivisionMultiplexing)的光通信网等中，为了从在光纤中传送的具有不同波长的多个光中取出具有所需的波长的光而使光选择波长地透过的波长可变滤光器及其制造方法。
背景技术
以往的波长可变滤光器是利用了法布里-珀罗干涉仪的原理的仪器，具有形成于基板上的固定镜、在与固定镜之间形成了静电间隙的状态下被与固定镜对置配置的可动镜，通过在设于可动镜上的可动电极和设于固定镜上的固定电极之间加上驱动电压而使可动镜相对于固定镜发生位移，从而使静电间隙的长度可变。该静电间隙如下形成，即，使用微细加工技术在固定镜和可动镜之间预先设置了规定的形状及大小的牺牲层之后，通过利用蚀刻将该牺牲层全部或部分除去而形成(例如参照专利文献1。)。以下将该技术称为第1以往例。
另外，在以往的波长可变滤光器中，还有将SOI(Silicon on Insulator)晶片的二氧化硅(SiO2)层作为牺牲层使用，形成所述静电间隙的技术(例如参照专利文献2。)。以下将该技术称为第2以往例。
专利文献1：日本特开2002-174721号公报([权利要求9]，[0005]，[0018]，[0037]，[0049]～[0056]、图6)
专利文献2：美国专利6341039号说明书(第6栏～第7栏、图4A～图4I)
波长可变滤光器中，通过在形成于设于可动镜上的可动电极和设于固定镜上的固定电极之间的平行板电容器上加上驱动电压，使可动镜和固定镜之间产生静电力，从而使可动镜相对于固定镜发生位移。这里，当在将面积S、间隔d的两片极板相隔介电常数ε的电介质相面对而构成的平行板电容器上加上驱动电压V时，众所周知，在2片极板上发生的静电引力F以式(1)表示。
F＝(1/2)·ε·(V/d)2·S  ...(1)
在所述的第1以往例中，虽然相当于所述间隔d的所述静电间隙的长度仅由牺牲层的膜厚来决定，但是，即使严密地设定制造时的制膜条件，也有可能在牺牲层的膜厚中产生偏差。在产生了该偏差的情况下，由于在可动电极和驱动电极之间，即使加上某驱动电压V，也无法产生设计时相对于该驱动电压V所预想的静电引力F，因此就无法像设计的那样使可动镜位移。其结果是，由于需要对每个波长可变滤光器，对用于取出具有各波长的光的驱动电压进行调整而设定，因此会有操作不方便的问题。另外，在所述牺牲层的膜厚的偏差较大的情况下，就有可能制造出无法将在光纤中传送的具有不同波长的多个光当中的短波长频带的光或长波长频带的光取出的波长可变滤光器。
另一方面，在所述的第2以往例中，由于可动镜和驱动电极之间未被绝缘，因此在因为某些原因而在可动电极和驱动电极之间加上较大的驱动电压的情况下，就会因所述静电引力而发生可动镜粘附在驱动电极上的被称为粘附(sticking)的现象，即使将所述驱动电压去掉，也会有可动镜无法从驱动电极上分离的情况。
该情况下，该波长可变滤光器在此后就无法再使用。
另外，在所述的第1及第2以往例的任意的情况下，被暂时形成的牺牲层最终会被去除。为了完全地去除该牺牲层，通常会在形成于牺牲层的上表面的可动镜或可动电极等上，形成被称为释放孔(release hole)的用于将对牺牲层进行湿式蚀刻的蚀刻液向牺牲层的形成区域整体上转移的孔。所以，由于形成该释放孔而减少了可动电极的面积，因此从所述的式(1)可以看到，为了产生规定的静电引力F，需要升高驱动电压V，由此消耗电能增大。另外，对于所述的第1及第2以往例的任意的情况，在使静电间隙的长度较短的情况下，在去除所述牺牲层时，就会产生由水的表面张力引起的粘附。产生了该粘附的波长可变滤光器就会成为次品。
发明内容
为了解决所述问题，本发明的目的在于，获得一种能够以高精度形成静电间隙、能够以低驱动电压进行驱动、而且可以防止制造时及使用时的粘附的波长可变滤光器及其制造方法。
本发明的波长可变滤光器中，将在一方的面上形成有可动镜并支撑自由地上下移动的可动体的可动部、形成了与所述可动体间隔规定的静电间隙而相面对的驱动电极的驱动电极部、和形成了与所述可动镜间隔规定的光学间隙而相面对的固定镜的光学间隙部相互接合。
根据本发明，由于以高精度形成静电间隙，同时在可动体上未形成释放孔，因此能够以低驱动电压进行驱动。
另外，本发明的波长可变滤光器中，在所述驱动电极的与所述可动体相面对的区域、所述可动体的与所述驱动电极相面对的区域的任意一方或双方上形成有绝缘膜。
根据本发明，可以防止制造时及使用时的粘附。
另外，本发明的波长可变滤光器中，形成于所述可动体的另一侧的面上的防止反射膜兼作所述绝缘膜。
根据本发明，可以用较少的制造工序来廉价地构成波长可变滤光器。
另外，本发明的波长可变滤光器中，所述可动部由硅制成，所述驱动电极部或所述光学间隙部的任意一方或双方由含有碱金属的玻璃制成，所述可动部和所述驱动电极部或所述可动部和所述光学间隙部的任意一方或双方被利用阳极接合而接合在一起。
根据本发明，能够以极高的精度来形成静电间隙。所以，如果在可动体和驱动电极之间加上某个驱动电压，则可以产生设计时相对于该驱动电压所预想的静电引力，从而可以如设计那样使可动体产生位移。其结果是，由于不需要对每个波长可变滤光器来调整设定用于取出具有各波长的光的驱动电压，因此操作方便，另外可以取出在光纤中传送的具有不同波长的全部的光。
另外，本发明的波长可变滤光器的制造方法中，在第1基板上形成了第1凹部后，在所述第1凹部上形成驱动电极而作为驱动电极部。另外，在第2基板上形成了第2凹部后，在所述第2凹部上形成固定镜而作为光学间隙部。然后，在将依次层叠了具有导电性的活性层、绝缘层及基底层的第3基板和所述驱动电极部通过使所述驱动电极和所述活性层相面对而接合后，将所述基底层及所述绝缘层依次除去，而在所述活性层上形成了可动体后，在所述可动体上形成可动镜。此后，将所述第3工序中制造的构造体和所述光学间隙部通过使所述可动镜与所述固定镜相面对而接合来制造波长可变滤光器。
根据本发明，可以形成驱动电极和可动体的间隙，而不形成牺牲层。所以，不需要在可动体等上形成用于除去该牺牲层的释放孔，由此获得具有设计面积的可动体。所以，可以用低驱动电压来驱动所制造的波长可变滤光器，并由此可以减少电能消耗。
另外，本发明的波长可变滤光器的制造方法中，在第1基板上形成了第1凹部后，在所述第1凹部上形成驱动电极而作为驱动电极部。另外，在第2基板上形成了第2凹部后，在所述第2凹部上形成固定镜而作为光学间隙部。然后，在通过使所述可动镜和所述固定镜相面对，而将依次层叠了具有导电性并且形成有可动镜的活性层、绝缘层及基底层的第3基板和所述光学间隙部接合后，将所述基底层及所述绝缘层依次除去，而在所述活性层上形成可动体。此后，通过使所述可动体与所述驱动电极相面对而将所述第3工序中制造的构造体和所述驱动电极部接合。
根据本发明，可以形成驱动电极和可动体的间隙，而不形成牺牲层。所以，不需要在可动体等上形成用于除去该牺牲层的释放孔，由此获得具有设计面积的可动体。所以，可以用低驱动电压来驱动所制造的波长可变滤光器，并由此可以减少电能消耗。
另外，本发明的波长可变滤光器的制造方法中，在所述第1工序中，在所述驱动电极的后来与所述可动体相面对的区域上形成绝缘膜。
另外，本发明的波长可变滤光器的制造方法中，在所述第3工序中，在所述活性层的后来与作为所述可动体与所述驱动电极相面对的区域上形成绝缘膜后，使所述驱动电极和所述活性层相面对而接合。
另外，本发明的波长可变滤光器的制造方法中，在所述第3工序中，在形成所述可动体之前，在作为后来成为所述可动体的区域并且与所述驱动电极相面对的区域上形成绝缘膜。
根据本发明，可以防止制造时及使用时的粘附。
另外，本发明的波长可变滤光器的制造方法中，在所述第3工序中，在所述活性层的后来成为所述可动体的区域上形成防止反射膜和所述绝缘膜。
另外，本发明的波长可变滤光器的制造方法中，在形成所述可动体之前，在后来成为所述可动体的区域上形成防止反射膜和所述绝缘膜。
根据本发明，可以防止制造时及使用时的粘附，同时还可以用较少的制造工序廉价地构成波长可变滤光器。
另外，本发明的波长可变滤光器的制造方法中，所述活性层由硅制成，所述第1基板或所述第2基板的任意一方或双方由含有碱金属的玻璃制成，所述第3工序或所述第4工序的任意一方或双方利用阳极接合来进行所述接合。
根据本发明，能够以极高的精度来形成静电间隙。所以，如果在可动体和驱动电极之间加上某个驱动电压，则可以产生设计时相对于该驱动电压所预想的静电引力，从而可以如设计那样使可动体产生位移。其结果是，由于不需要对每个波长可变滤光器来调整设定用于取出具有各波长的光的驱动电压，因此操作方便，另外可以取出在光纤中传送的具有不同波长的全部的光。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的波长可变滤光器的剖面图。
图2是构成相同波长可变滤光器的可动部基板的俯视图。
图3是表示相同波长可变滤光器的制造工序的图。
图4是表示相同波长可变滤光器的制造工序的图。
图5是表示相同波长可变滤光器的制造工序的图。
图6是表示相同波长可变滤光器的制造工序的图。
图7是表示相同波长可变滤光器的制造工序的图。
图8是表示相同波长可变滤光器的制造工序的图。
其中，1-驱动电极部，2-可动部，3-光学间隙部，11、14、31、34-玻璃基板，11a、31a-凹部，12-驱动电极，13-绝缘膜，15、17、35-金属膜，16、36-蚀刻图案，21-可动部基板，21a-可动体，21b-合页，21c-支撑部，22、33-防止反射膜，23、32-高反射膜，24-SOI基板，25-基底层，26-绝缘层，27-活性层，EG-静电间隙，OG光学间隙。
具体实施方式
图1是表示本发明的实施方式的波长可变滤光器的剖面图。而且，图1是从波长可变滤光器的中央略微偏离的位置的剖面图(参照图2的A-A’)。
本实施方式的波长可变滤光器由驱动电极部1、可动部2、光学间隙部3构成，在驱动电极部1和可动部2之间形成有其长度约为4μm的静电间隙EG，在可动部2和光学间隙部3之间形成有其长度约为30μm的光学间隙OG。驱动电极部1是在形成于剖面近似コ字形的玻璃基板11的近似中央部的凹部11a上形成近似环状的驱动电极12及绝缘膜13而构成的。玻璃基板11例如由含有钠(Na)或钾(K)等碱金属的玻璃制成。作为此种玻璃，例如有含有碱金属的硼硅酸玻璃，具体来说，有Corning公司制的Pyrex(注册商标)玻璃。构成玻璃基板11的玻璃在利用阳极接合(后面叙述)接合驱动电极部1和可动部2的情况下，由于对玻璃基板11进行加热，因此要求与构成可动部2的硅热膨胀系数大致相等，所以，优选所述Pyrex(注册商标)玻璃当中的Corning#7740(商品名)。
驱动电极12例如由金(Au)或铬(Cr)等金属或者透明导电性材料制成。作为透明导电性材料，例如由氧化锡(SnO2)、氧化铟(In2O3)或者掺锡氧化铟(ITO：Indium Tin Oxide)等。另外，驱动电极12的膜厚例如为0.1～0.2μm。而且，虽然未图示，但是驱动电极12借助配线与设于玻璃基板11的外部的端子连接。绝缘膜13例如由二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)制成，是为了防止驱动电极12与后述的可动体21a的粘附而形成的。
可动部2由可动部基板21、防止反射膜22、高反射膜23构成。可动部基板21例如由二氧化硅(SiO2)制成，具有大约4μm的膜厚，如图2所示，是通过将可动体21a、4个合页21b、支撑部21c一体化形成而构成的。可动体21a为近似圆盘状，形成于可动部基板21的大约中央处。可动体21借助形成于其周缘部上的4个合页21b被支撑部21c支撑，自由地上下移动。4个合页21b位于可动体21a的周缘，相邻的合页之间形成大约90度的角度。
防止反射膜22以近似圆盘状形成于可动体21a的下表面的大约全部区域上，由将二氧化硅(SiO2)的薄膜和五氧化钽(Ta2O5)的薄膜交互层叠的多层膜构成。防止反射膜22防止在图1中从驱动电极部1的大约中央下方(参照图1的箭头)入射的光在图中下方被反射，同时，可以防止一旦在防止反射膜22的上方透过后被高反射膜23反射的光在图中上方被再次反射。高反射膜23以近似圆盘状形成于可动体21a的上表面的大约全部区域上，由将二氧化硅(SiO2)的薄膜和五氧化钽(Ta2O5)的薄膜交互层叠的多层膜构成。高反射膜23是用于使图1中从驱动电极部1的大约中央下方(参照图1的箭头)入射并且一旦在其上方透过的光在与形成于构成光学间隙部3的玻璃基板31的下表面上的高反射膜32之间多次反射的膜。防止反射膜22及高反射膜23是通过改变二氧化硅(SiO2)的薄膜和五氧化钽(Ta2O5)的薄膜的各膜厚而形成的。
光学间隙部3由玻璃基板31、高反射膜32、防止反射膜33构成。玻璃基板31由与玻璃基板11相同材质的玻璃制成，是在其近似中央部形成了凹部31a的剖面近似双支撑梁的形状。高反射膜32以近似圆盘状形成于光学间隙部3的凹部31a的下表面上，由将二氧化硅(SiO2)的薄膜和五氧化钽(Ta2O5)的薄膜交互层叠的多层膜构成。高反射膜32是用于使图1中从可动部2的大约中央下方入射并且一旦在其上方透过的光在与构成可动部2的高反射膜23之间多次反射的膜。防止反射膜33以近似圆盘状形成于光学间隙部3的大约中央上表面上，由将二氧化硅(SiO2)的薄膜和五氧化钽(Ta2O5)的薄膜交互层叠的多层膜构成。防止反射膜33防止在图1中透过构成光学间隙部3的玻璃基板31的光在图中下方被反射。高反射膜32及防止反射膜33是通过改变二氧化硅(SiO2)的薄膜和五氧化钽(Ta2O5)的薄膜的各膜厚而形成的。
下面，参照图3～图8对所述构成的波长可变滤光器的制造方法进行说明。首先，为了制造驱动电极部1，在由Corning#7740的Pyrex(注册商标)玻璃制成的玻璃基板14(参照图3(1))的上表面，如图3(2)所示，使用化学蒸镀(CVD：Chemical Vapor Deposition)装置或物理蒸镀(PVD：Physical Vapor Deposition)装置，形成金(Au)或铬(Cr)等金属膜15。作为PVD装置，例如有溅射装置、真空蒸镀装置或离子电镀装置等。金属膜15的膜厚例如设为0.1μm。具体来说，在铬(Cr)膜的情况下，虽然将其膜厚设为0.1μm即可，但是，在金(Au)膜的情况下，由于与玻璃基板14的密接性不够良好，因此在形成了膜厚例如为0.03μm的铬(Cr)膜后，形成膜厚例如为0.07μm的金(Au)膜。
然后，在金属膜15的上表面全面涂布光敏抗蚀剂(图示略)，在用掩模对准器将涂布于金属膜15的上表面全面的光敏抗蚀剂曝光后，使用以显影液显影的光刻(photolithography)技术，为了形成玻璃基板14当中的后来成为玻璃基板11的凹部11a(参照图1)的部分，形成光敏抗蚀剂图案(图示略)。然后，使用湿式蚀刻技术，例如在盐酸或硫酸(铬膜的情况)或者王水或氧或水的存在下，在利用含有氰化物离子的溶液(金膜的情况)(以下称为金属蚀刻液)，将金属膜15当中的不需要的部分去除后，去除未图示的光敏抗蚀剂图案，得到图3(3)所示的蚀刻图案16。
然后，使用湿式蚀刻技术，例如在利用氢氟酸(HF)去除玻璃基板14当中的不需要的部分而形成了图3(4)所示的凹部11a后，使用湿式蚀刻技术，利用所述的金属蚀刻液去除蚀刻图案16，如图3(5)所示，得到形成了具有大约4μm的深度的凹部11a的玻璃基板11。然后，在玻璃基板11的上表面，如图3(6)所示，使用CVD装置或PVD装置，形成金(Au)膜或铬(Cr)膜等金属膜17。金属膜17的膜厚例如设为0.1～0.2μm。然后，在金属膜17的上表面全面涂布了光敏抗蚀剂(图示略)后，使用所述的光刻技术，为了留下金属膜17当中的后来成为驱动电极12的部分，形成光敏抗蚀剂图案(图示略)。然后，使用湿式蚀刻技术，利用所述的金属蚀刻液去除了金属膜17中不需要的部分后，将未图示的光敏抗蚀剂图案去除，如图4(1)所示，得到驱动电极12。然后，使用CVD装置，如图4(2)所示，在驱动电极12上形成由二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)构成的绝缘膜13。利用以上说明的制造工序，制造出图1所示的驱动电极部1。
然后，为了制造可动部2，使用图5(1)所示的SOI基板24。SOI基板24由基底层25、绝缘层26、活性层27构成。基底层25由硅(Si)构成，其膜厚例如为500μm。绝缘层26由二氧化硅(SiO2)构成，其膜厚例如为4μm。活性层27由硅(Si)构成，其膜厚例如为10μm。在活性层27的上表面的大约中央部，使用CVD装置或PVD装置，通过交互地例如层叠10～20层左右二氧化硅(SiO2)的薄膜和五氧化钽(Ta2O5)的薄膜，形成图5(2)所示的防止反射膜22。
然后，将图4(2)所示的驱动电极部1、形成了图5(2)所示的防止反射膜22的SOI基板24按照近似圆盘状的防止反射膜22与近似环状的驱动电极12的环状部分相面对的方式接合。在该接合中，例如使用阳极接合、利用粘接剂的接合、表面活性化接合、使用低熔点玻璃的接合。其中，阳极接合是经过以下所示的工序进行的。首先，在驱动电极部1的上表面，在将形成了防止反射膜22的SOI基板24按照防止反射膜22与驱动电极12的环状部分相面对的方式放置的状态下，将未图示的直流电源的负端子与玻璃基板11连接，同时，将所述直流电源的正端子与活性层27连接。然后，在将玻璃基板11加热至例如数百℃左右的同时，在玻璃基板11和活性层27之间加上例如数百V左右的直流电压。通过对玻璃基板11加热，玻璃基板11内的碱金属的阳离子，例如钠离子(Na+)就很容易移动。通过该碱金属的阳离子在玻璃基板11内移动，相对地玻璃基板11的与活性层27的接合面就会带负电，另一方面，活性层27的与玻璃基板11的接合面就会带正电。其结果是，利用硅(Si)和氧(O)共同拥有电子对的共价键，如图6所示，玻璃基板11和活性层27被牢固地接合。
然后，通过从图6所示的构造体中去除基底层25，即形成图7(1)所示的构造体。在该基底层25的去除中，使用湿式蚀刻、干式蚀刻或者研磨。在任意一种的去除方法中，由于绝缘层26起到对于活性层27的蚀刻的阻止作用，因此与驱动电极12相面对的活性层27都不会受到损害，从而可以制造材料利用率高的波长可变滤光器。以下对湿式蚀刻去除法及干式蚀刻去除法进行说明。而且，在研磨去除法中，由于可以使用在半导体制造领域中所使用的公知的研磨去除法，因此其说明省略。
(1)湿式蚀刻去除法
通过将图6所示的构造体浸渍在例如1～40重量％(优选10重量％前后)的浓度的氢氧化钾(KOH)水溶液中，根据式(2)所示的反应式来蚀刻构成基底层25的硅(Si)。
      ...(2)
由于此时的硅(Si)的蚀刻速率与二氧化硅(SiO2)的蚀刻速率相比非常大，因此由二氧化硅(SiO2)构成的绝缘层26就起到对由硅(Si)构成的活性层27的蚀刻的阻止作用。
而且，作为此时使用的蚀刻液，除了所述的氢氧化钾(KOH)水溶液以外，还有作为半导体表面处理剂或光刻用的正抗蚀剂用显影液而广泛使用的氢氧化四甲基铵(TMAH：Tetramethyl ammonium hydroxide)水溶液、乙二胺邻苯二酚磺胺剂(EPD：Ethylenediamine Pyrocatechol Diazine)水溶液或肼(Hydrazine)水溶液等。
如果使用该湿式去除法，由于可以进行将图6所示的构造体的一团通过使生产条件等大致相等而一起处理的批处理，因此可以提高生产效率。
(2)干式蚀刻去除法
将图6所示的构造体放置在干式蚀刻装置的小室内，在形成了真空状态后，通过向小室内导入例如压力390Pa的二氟化氙(XeF2)60秒，即根据式(3)所示的反应式对构成基底层25的硅(Si)进行蚀刻。
      ...(3)
由于此时的硅(Si)的蚀刻速率与二氧化硅(SiO2)的蚀刻速率相比非常大，因此由二氧化硅(SiO2)构成的绝缘层26就起到对由硅(Si)构成的活性层27的蚀刻的阻止作用。另外，此时的干式蚀刻由于不是等离子蚀刻，因此玻璃基板11或绝缘层26不易受到损害。而且，除了使用了所述的二氟化氙(XeF2)的干式蚀刻以外，还有使用了四氟化碳(CF4)或六氟化硫(SF6)的等离子蚀刻。
然后，对图7(1)所示的构造体，使用湿式蚀刻技术，例如利用氢氟酸(HF)，如图7(2)所示，将绝缘层26全部去除。然后，在活性层27的上表面全面上涂布了光敏抗蚀剂(图示略)后，使用所述的光刻技术，为了留下活性层27中的后来成为可动部基板21的部分，形成光敏抗蚀剂图案(图示略)。然后，将在图7(2)中所示的构造体上形成了未图示的光敏抗蚀剂图案后的部分放置在干式蚀刻装置的小室内后，例如通过交互地将作为蚀刻气体的六氟化硫(SF6)以流量130sccm向小室内导入6秒，将作为淀积(堆积)气体的八氟化环丁烷(C4F8)以流量50sccm向小室内导入7秒，将活性层27中的不需要的部分用各向异性蚀刻去除。这里，使用干式蚀刻技术来进行各向异性蚀刻的原因如下。首先，当使用湿式蚀刻技术时，随着蚀刻的进行，蚀刻液会从形成于可动部基板21上的孔向下方的驱动电极部1侧侵入，并将驱动电极12和绝缘膜13去除，但是，使用干式蚀刻技术时就不会有此种危险性。另外，在使用各向同性蚀刻的情况下，活性层27被各向同性地蚀刻，从而产生侧面蚀刻(side etching)。特别是，在合页21b上产生了侧面蚀刻的情况下，强度会变弱，耐久性恶化。与之相对，在使用各向异性蚀刻的情况下，由于不会产生侧面蚀刻，在蚀刻尺寸的控制上也很良好，合页21b的侧面也被垂直地形成，因此强度就不会变弱。
然后，对所述各向异性蚀刻后的构造体，使用例如氧等离子去除未图示的光敏抗蚀剂图案，如图7(3)所示，得到可动部基板21。这里，使用氧等离子去除未图示的光敏抗蚀剂图案是由于以下的原因。即，当使用剥离液或硫酸及其他的酸性的溶液去除未图示的光敏抗蚀剂图案时，剥离液或酸性的溶液会从形成于可动部基板21上的孔向下方的驱动电极部1侧侵入，将驱动电极12或绝缘膜13去除掉，然而当使用氧等离子时就不会有此种危险性。
然后，在可动部基板21的上表面的大约中央部，通过使用CVD装置或PVD装置，将二氧化硅(SiO2)的薄膜和五氧化钽(Ta2O5)的薄膜交互地层叠例如10～20层左右，形成图7(4)所示的高反射膜23。利用以上说明的制造工序，制造出图1所示的可动部2。
然后，为了制造光学间隙部3，在由Corning7740的Pyrex(注册商标)玻璃制成的玻璃基板34(参照图8(1))的上表面，如图8(2)所示，使用CVD装置或PVD装置，形成金(Au)或铬(Cr)等金属膜35。当使用金(Au)作为金属膜35时，其膜厚设为例如0.07μm，当使用铬(Cr)作为金属膜35时，其膜厚设为例如0.03μm。
然后，在金属膜35的上表面全面上涂布光敏抗蚀剂(图示略)，使用所述的光刻技术，为了形成玻璃基板34中的后来成为玻璃基板31的凹部31a(参照图1)的部分，形成光敏抗蚀剂图案(图示略)。然后，在使用湿式蚀刻技术，利用所述的金属蚀刻液去除了金属膜35中的不需要的部分后，将未图示的光敏抗蚀剂图案去除，得到图8(3)所示的蚀刻图案36。
然后，使用湿式蚀刻技术，例如利用氢氟酸(HF)将玻璃基板34中的不需要的部分去除而形成了图8(4)所示的凹部31a后，使用湿式蚀刻技术，利用所述的金属蚀刻液去除蚀刻图案36，如图8(5)所示，得到形成了凹部31a的玻璃基板31。而且，玻璃基板31如图8(5)所示，截面成为近似双支撑梁的形状是因为被氢氟酸(HF)各向同性地蚀刻。然后，通过在玻璃基板31的凹部31a的上面及大约中央下面，使用CVD装置或PVD装置，将二氧化硅(SiO2)的薄膜和五氧化钽(Ta2O5)的薄膜交互地层叠例如10～20层左右，形成图8(6)所示的高反射膜32及防止反射膜33。利用以上说明的制造工序，制造出图1所示的光学间隙部3。
然后，将图7(4)所示的构造体和图8(6)所示的光学间隙部3按照近似圆盘状的高反射膜23与近似圆盘状的高反射膜32相面对的方式接合。在该接合中，例如使用所述的阳极接合、利用粘接剂的接合、表面活性化接合、使用低熔点玻璃的接合。该接合时，也可以使内部为真空(真空密封)或将内部设为最适合压力(减压密封)。利用以上说明的制造工序，制造出图1所示的波长可变滤光器。
下面参照图1对所述构成的波长可变滤光器的动作进行说明。在驱动电极12和可动体21a之间加上驱动电压。该驱动电压例如为60Hz的交流正弦波或脉冲状的电压，借助设于玻璃基板11的外部的端子及配线(图示均省略)向驱动电极12施加，另一方面，借助支撑部21c及合页21b(参照图2)向可动体21a施加。由于由该驱动电压产生的电位差，在驱动电极12和可动体21a之间产生静电引力，可动体21a向驱动电极12侧位移，即，静电间隙EG及光学间隙OG发生变化。此时，由于合页21b具有弹性，因此可动体21a发生弹性位移。
多个(例如60～100个)具有红外的波长的光在图1中从驱动电极部1的大约中央下方(参照图1箭头)向该波长可变滤光器入射，透过玻璃基板11。该光基本不会被防止反射膜22反射，并且透过由硅制成的可动体21a，进入在下方形成了高反射膜21在上方形成了高反射膜32的空间(反射空间)。进入所述反射空间的光在高反射膜23和高反射膜32之间反复反射，最终透过高反射膜32及玻璃基板31，从该波长可变滤光器的上方射出。此时，由于在玻璃基板31的上表面形成有防止反射膜33，因此光基本上不会在玻璃基板31和空气的界面上被反射地射出。
在光在所述的高反射膜32(固定镜)和高反射膜23(可动镜)之间反复反射的过程中，不满足与高反射膜32和高反射膜23之间的距离(光学间隙OG)对应的干涉条件的波长的光就会急剧地衰减，仅剩余满足该干涉条件的波长的光，最终从该波长可变滤光器射出。这就是法布里-珀罗干涉仪的原理，由于满足了该干涉条件的波长的光就会透过，因此当通过改变驱动电压，可动体21a位移而改变光学间隙OG时，就可以对透过的光的波长进行选择。
这样，由于本实施方式的波长可变滤光器将具有玻璃基板11的驱动电极部1、由硅(Si)构成的可动部2、具有玻璃基板31的光学间隙部3接合而构成，因此就以高精度形成静电间隙EG。特别是，在使用了阳极接合的情况下，就能够以极高的精度形成静电间隙EG。所以，如果在可动体21a和驱动电极12之间加上某个驱动电压，则可以产生设计时相对于该驱动电压所预想的静电引力，从而可以如设计那样使可动体21a产生位移。其结果是，由于不需要对每个波长可变滤光器来调整设定用于取出具有各波长的光的驱动电压，因此操作方便，另外可以取出在光纤中传送的具有不同波长的全部的光。
另外，本实施方式的波长可变滤光器中，可以不形成牺牲层地形成静电间隙EG，同时，在驱动电极12上形成有绝缘膜13。所以，例如即使缩短静电间隙EG，也与所述的第1及第2以往例不同，在制造时及使用时的任意情况下，都可以防止粘附。其结果是，可以提高材料利用率及耐久性。另外，本实施方式的波长可变滤光器中，由于在制造过程中不形成牺牲层，因此就不需要在可动部基板21等上形成用于去除该牺牲层的释放孔，由此可以获得具有设计面积的可动体21a。所以，与所述的第1及第2以往例相比，可以用低驱动电压驱动，并由此可以减少电能消耗。
另外，本实施方式的波长可变滤光器中，由于通过在玻璃基板34上实施高精度的玻璃蚀刻而形成凹部31a，同时，将光学间隙部3和可动部2接合，特别是阳极接合，因此也可以高精度地形成光学间隙OG。所以，可以稳定地驱动波长可变滤光器。另外，在本实施方式的波长可变滤光器中，由于透明的玻璃基板31兼作密封帽，因此可以监测波长可变滤光器的动作。
另外，本实施方式的波长可变滤光器中，由于从SOI基板24形成可动部2，因此可以形成具有高精度的膜厚的可动体21a。另外，在使用一般市售的材料作为SOI基板24的情况下，由于活性层27的表面已经由该制造商加工成镜面，因此可以利用其形成高精度的防止反射膜22及高反射膜23。
以上虽然参照附图对本实施方式进行了详细描述，但是具体的构成并不限定于本实施方式，不脱离本发明的主旨的范围的设计的变更都包含于本发明中。
例如，在所述的实施方式中，虽然表示了在制造可动部2中使用了SOI基板24的例子，但是并不限定于此，可以使用SOS(Silicon on Sapphire)基板，另外也可以使用将在其上表面形成了二氧化硅(SiO2)膜的硅基板和其他的硅基板通过将上表面重叠而粘贴的材料。
另外，在所述的实施方式中，虽然表示了用玻璃基板构成驱动电极部1及光学间隙部3双方的例子，但是并不限定于此，驱动电极部1及光学间隙部3也可以是透过红外等所需的透过波长频带的光的材料，例如硅、蓝宝石、锗等。
另外，在所述的实施方式中，虽然表示了合页21b为4个的例子，但是并不限定于此，合页的数目也可以是3个、5个、6个以上。此时，相邻的合页形成于可动体21a的周边部的等距离的位置上。另外，在所述的实施方式中，虽然表示了将驱动电极部1和图5(2)所示的构造体接合后形成可动部2，其后将图7(4)所示的构造体和光学间隙部3接合的例子，但是并不限定于此。例如，也可以首先在将光学间隙部3和在活性层27上形成有高反射膜23的SOI基板24接合后形成可动部2，其后将它们与驱动电极部1接合。这样，利用本实施方式的波长可变滤光器在制造工序上就具有自由度。
另外，在所述的实施方式中，虽然表示了在驱动电极12上形成绝缘膜13的例子，但是并不限定于此，也可以在可动体21a的下表面至少与驱动电极12相面对的区域上形成绝缘膜。作为该绝缘膜的形成方法，例如使用在氧化性气氛中加热硅的热氧化或TEOS(Tetra Ethyl OrthoSilicate)-CVD装置，分别形成二氧化硅(SiO2)膜。另外，构成形成于可动体21a的大约中央下表面的防止反射膜22的二氧化硅(SiO2)膜和五氧化钽(Ta2O5)膜也都是绝缘膜。所以，也可以在可动体21a的下面全面上形成防止反射膜22而兼作所述的绝缘膜使用。此时，对于可动体21a的下表面的周边部，不需要形成作为防止反射膜22发挥作用的层数，形成仅作为绝缘膜发挥作用的层数即可。另外，也可以同时形成所述绝缘膜13和在可动体21a的下表面上形成的绝缘膜。如果像这样将防止反射膜22兼作绝缘膜使用，则可以用较少的制造工序获得与所述的实施方式相同的效果，从而可以廉价地构成波长可变滤光器。另外，在所述的实施方式中，虽然表示了在光学间隙部3的下表面全面上形成高反射膜32的例子，但是并不限定于此，高反射膜32也可以仅在光学间隙部3的下表面中的与高反射膜23相面对的区域上形成。

Claims (12)

1.一种波长可变滤光器，其特征是，将在一方的面上形成有可动镜并支撑自由地上下移动的可动体的可动部、形成有与所述可动体间隔规定的静电间隙而相面对的驱动电极的驱动电极部、形成有与所述可动镜间隔规定的光学间隙而相面对的固定镜的光学间隙部相互接合。
2.根据权利要求1所述的波长可变滤光器，其特征是，在所述驱动电极的与所述可动体相面对的区域、所述可动体的与所述驱动电极相面对的区域的任意一方或双方上形成有绝缘膜。
3.根据权利要求2所述的波长可变滤光器，其特征是，形成于所述可动体的另一侧的面上的防止反射膜兼作所述绝缘膜。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的波长可变滤光器，其特征是，所述可动部由硅制成，所述驱动电极部或所述光学间隙部的任意一方或双方由含有碱金属的玻璃制成，所述可动部和所述驱动电极部、或所述可动部和所述光学间隙部的任意一方或双方利用阳极接合而接合在一起。
5.一种波长可变滤光器的制造方法，其特征是，具有：
第1工序，即，在第1基板上形成了第1凹部后，在所述第1凹部上形成驱动电极而作为驱动电极部；
第2工序，即，在第2基板上形成了第2凹部后，在所述第2凹部上形成固定镜而作为光学间隙部；
第3工序，即，在将依次层叠有具有导电性的活性层、绝缘层及基底层的第3基板和所述驱动电极部通过使所述驱动电极和所述活性层相面对而接合后，将所述基底层及所述绝缘层依次除去，而在所述活性层上形成了可动体后，在所述可动体上形成可动镜；
第4工序，即，将所述第3工序中制造的构造体和所述光学间隙部通过使所述可动镜与所述固定镜相面对而接合。
6.一种波长可变滤光器的制造方法，其特征是，具有：
第1工序，即，在第1基板上形成了第1凹部后，在所述第1凹部上形成驱动电极而作为驱动电极部；
第2工序，即，在第2基板上形成了第2凹部后，在所述第2凹部上形成固定镜而作为光学间隙部；
第3工序，即，在将依次层叠有具有导电性并且形成了可动镜的活性层、绝缘层及基底层的第3基板和所述光学间隙部通过使所述可动镜和所述固定镜相面对而接合后，将所述基底层及所述绝缘层依次除去，而在所述活性层上形成可动体；
第4工序，即，将所述第3工序中制造的构造体和所述驱动电极部通过使所述可动体与所述驱动电极相面对而接合。
7.根据权利要求5或6所述的波长可变滤光器的制造方法，其特征是，所述第1工序中，在所述驱动电极的后来与所述可动体相面对的区域上形成绝缘膜。
8.根据权利要求5或7所述的波长可变滤光器的制造方法，其特征是，所述第3工序中，在所述活性层的后来作为所述可动体与所述驱动电极相面对的区域上形成绝缘膜后，使所述驱动电极和所述活性层相面对而接合。
9.根据权利要求8所述的波长可变滤光器的制造方法，其特征是，所述第3工序中，在所述活性层的后来成为所述可动体的区域上形成防止反射膜和所述绝缘膜。
10.根据权利要求6或7所述的波长可变滤光器的制造方法，其特征是，所述第3工序中，在形成所述可动体之前，在后面成为所述可动体、并且与所述驱动电极相面对的区域上形成绝缘膜。
11.根据权利要求10所述的波长可变滤光器的制造方法，其特征是，所述第3工序中，在形成所述可动体之前，在后面成为所述可动体的区域上形成防止反射膜和所述绝缘膜。
12.根据权利要求5至11中任意一项所述的波长可变滤光器的制造方法，其特征是，所述活性层由硅制成，所述第1基板或所述第2基板的任意一方或双方由含有碱金属的玻璃制成，所述第3工序或所述第4工序的任意一方或双方利用阳极接合来进行所述接合。
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