CN1841119A - 可变波长滤光器以及可变波长滤光器的制造方法 - Google Patents

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CN1841119A CN 200610079421 CN200610079421A CN1841119A CN 1841119 A CN1841119 A CN 1841119A CN 200610079421 CN200610079421 CN 200610079421 CN 200610079421 A CN200610079421 A CN 200610079421A CN 1841119 A CN1841119 A CN 1841119A
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Abstract

本发明提供一种可防止从可变波长滤光器发射出的光衰减且相对于各种波长的光可进行波长分离的可变波长滤光器及其制造方法。其特征在于,具备:具有第一凹部(211)的固定基板(2);与具备具有开口部分(311)的可动部(31)的固定基板(2)接合的可动基板(3);用于覆盖开口部分(311)并接合到可动部(31)的透光基板(4);在固定基板(2)上设置的固定反射膜(200);在透光基板(4)上设置的隔开干涉用间隙(21)与固定反射膜(200)相对配置的可动反射膜(210);通过相对于固定基板(2)改变可动部(31)的位置,来改变干涉用间隙(21)的间隔的驱动部,构成为:在固定反射膜(200)和可动反射膜(210)之间重复进行反射、且可向外部发射出与干涉用间隙21的间隔相对应的波长的干涉光。

Description

可变波长滤光器以及可变波长滤光器的制造方法
技术领域
本发明涉及一种可变波长滤光器以及可变波长滤光器的制造方法。
背景技术
公知有一种调节各个波长中的强度分布的可变波长滤光器(OpticalTunable Filter)。
本发明涉及的可变波长滤光器相关的申请是以下所述的可变波长滤光器。
<表面微机械加工的滤光器>
现有的可变波长滤光器的可变间隙厚度只利用牺牲层厚度来进行控制。当采用这种方法时,会产生由于牺牲层的制膜条件所引起的厚度偏差,并存在薄膜和驱动电极之间的库仑力不固定且不能获得稳定的驱动那样的问题。
此外,由于具有使可动部在基板上突出的结构,因此就会增加可变波长滤光器的厚度(例如,参照专利文献1)。
<采用SOI晶片(wafe)的滤色镜>
另一方面,在US6341039中,采用SOI(Silicon on Insulator,绝缘体上硅结构)晶片的SiO2层作为牺牲层,形成可变间隙。由此,就能够更高精度地形成可变间隙。
但是,由于在驱动电极和可动部之间未形成绝缘结构,当产生大的静电引力时,就会引起可动部与驱动电极粘附在一起这样的问题(例如,参照专利文献2)。
<两种方式下的共同问题>
虽然最终断开(release)牺牲层来形成可变间隙,但需要用于将断开用的液体导入牺牲层的断开孔。由此,就会存在所谓库仑力作用的面积减少,驱动电压增加的问题。此外,一旦可变间隙变小,就会在断开牺牲层时,在薄膜和驱动电极基板之间,发生由水的表面张力引起的称为粘附的粘贴现象。由此,就需要不断开牺牲层那样的结构。
此外,由于用硅形成透射可动部的光的部位,因此存在除了分离红外光的波长之外,不能采用这种方法的问题。
专利文献1:特开2002-174721号公报;
专利文献2:美国专利第6341039号说明书
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够防止从该可变波长滤光器发射出的光的衰减且相对于各种波长的光可进行波长分离的可变波长滤光器及可变波长滤光器的制造方法。
利用下述的本发明,就能实现本发明的目的。
本发明的可变波长滤光器,其特征在于,具备:
第一基板,其具有第一凹部;
第二基板,其具备可动部和支撑部,且与上述第一基板接合,其中上述可动部在与上述第一凹部相对的位置上具有开口部分,上述支撑部可变位地支撑该可动部;
第三基板,其具有透光性,按照位于与上述开口部分对应的部位的方式与上述可动部接合;
固定反射膜,其设置在上述第一凹部的底部;
可动反射膜,其设置在上述第三基板的上述第一凹部侧,且隔开干涉用间隙与上述固定反射膜相对配置;以及
驱动部,其通过使上述可动部相对于上述第一基板变位,来变更上述干涉用间隙的间隔,
在上述固定反射膜和上述可动反射膜之间反复地进行反射,产生干涉,可将与上述干涉用间隙的间隔相对应的波长的光向外部发射。
由此,即使相对于各种波长的光(例如可视光等)也能够进行波长分离。此外,由于在第三基板上设置有可动反射膜,就能够使可动反射膜的厚度(膜厚)均匀,因此能够防止因可动反射膜的膜厚不均匀引起的光的衰减。
本发明的可变波长滤光器,其特征在于,具备:第一基板,其具有第一凹部;
第二基板,其具备可动部和支撑部,且与上述第一基板接合,其中上述可动部在与上述第一凹部相对的位置上具有开口部分,上述支撑部可变位地支撑该可动部;
第三基板,其具有透光性,按照位于与上述开口部分对应的部位的方式与上述可动部接合;
固定反射膜,其设置在上述第一凹部的底部;
可动反射膜,其设置在上述第三基板的上述第一凹部侧,且隔开干涉用间隙与上述固定反射膜相对配置;
第四基板,其在与上述可动部相对的部位上具有第二凹部,且接合在上述第二基板的与上述第一基板相反侧;
驱动部,其具有设置在上述第二凹部的底部和上述第二基板之间的驱动用间隙,通过使上述可动部相对于上述第一基板变位,来变更上述干涉用间隙的间隔,
在上述固定反射膜和上述可动反射膜之间反复地进行反射,产生干涉,可将与上述干涉用间隙的间隔相对应的波长的光向外部发射。
由此,即使相对于各种波长的光(例如可视光等)也能够进行波长分离。此外,由于在第三基板上设置有可动反射膜,就能够使可动反射膜的厚度(膜厚)均匀,因此能够防止因可动反射膜的膜厚不均匀引起的光的衰减。
在本发明的可变波长滤光器中,优选上述第一基板在与上述第二基板相对的面的一侧具有第二凹部;
上述驱动部具有设置在上述第二凹部的底部和上述第二基板之间的驱动用间隙,利用该驱动用间隙,可使上述可动部相对于上述第一基板变位。
由此,能够简化结构及制造工序,还能够实现小型化。
在本发明的可变波长滤光器中,优选上述第二凹部的深度比上述第一凹部的深度浅。
由此,在第二凹部设置电极,利用库仑力使可动部变位的情况下,就能够通过小的施加电压使可动部变位。
在本发明的可变波长滤光器中,优选上述第二凹部与上述第一凹部相连续并设置在该第一凹部的外侧。
由此,就能够容易地制造出第一凹部。
在本发明的可变波长滤光器中,优选上述第二基板具有导电性;
在上述第二凹部的底部设置驱动电极;
上述驱动部被构成为通过由上述可动部和上述驱动电极之间的电位差产生的库仑力,使上述可动部变位。
由此,就能够稳定地驱动可动部。
在本发明的可变波长滤光器中,优选上述驱动部依靠上述库仑力产生的引力,利用上述驱动用间隙,使上述可动部沿着减少上述干涉用间隙的方向而变位。
由此,能够降低功耗。
在本发明的可变波长滤光器中,优选对上述第二基板和上述驱动电极间的至少一个面实施绝缘处理。
由此,就能够防止第二基板和上述驱动电极的短路。
在本发明的可变波长滤光器中,优选上述绝缘处理为覆盖由硅氧化物、硅氮化物或硅氧氮化物构成的绝缘物。
由此,就能够以简单的结构,确切地形成绝缘结构。
在本发明的可变波长滤光器中,优选上述第三基板可透过红外光及比红外光波长更短的光。
由此,可使红外光及比红外光波长更短的光波长分离。
在本发明的可变波长滤光器中,优选上述第一基板具有透光性;
来自外部的光通过上述第一基板入射到上述干涉用间隙。
由此,就能够使光准确地入射到干涉用间隙。
在本发明的可变波长滤光器中,优选将上述第三基板设置在与上述可动部的上述第一基板相对的面侧。
由此,就能够实现装置的薄型化、小型化。
在本发明的可变波长滤光器中,优选将上述第三基板接合在上述可动部的与上述第一基板相对的面侧。
由此,可容易地接合第三基板。
在本发明的可变波长滤光器中,优选将上述第三基板设置在上述可动部的与上述第一基板相对的面相反一侧的面上。
由此,就能够容易地防止可动部和第一基板的接触。
在本发明的可变波长滤光器中,优选将上述第三基板接合在上述可动部的与上述第一基板相对的面相反一侧的面上。
由此,可容易地接合第三基板。
在本发明的可变波长滤光器中,优选在上述开口部分内设置上述可动反射膜。
由此可实现装置的薄型化、小型化。
在本发明的可变波长滤光器中,优选上述第三基板覆盖上述开口部分,以使包含该开口部分。
由此,就能够确实地防止产生干涉的光之外的光向外部发射。
在本发明的可变波长滤光器中,优选用硅构成上述第二基板。
由此,可容易地获得具有导电性、可稳定地驱动的可动部。
在本发明的可变波长滤光器中,优选上述可动部形成俯视为大致圆形的形状。
由此,就能够高效地驱动可动部。
在本发明的可变波长滤光器中,优选上述第一基板及上述第三基板分别由玻璃构成。
由此,就能够高效地透过光。
在本发明的可变波长滤光器中,优选上述玻璃是含有碱性金属的玻璃。
由此,就能够获得第一基板和第二基板,以及第二基板和第三基板牢固且具有强粘合性被接合的可变波长滤光器。
在本发明的可变波长滤光器中,优选一体形成上述可动部和上述支撑部。
由此,就能够高效地驱动可动部。
在本发明的可变波长滤光器中,优选上述固定反射膜和上述可动反射膜分别是多层膜。
由此,可容易地改变膜厚,可容易进行反射膜的制造。
在本发明的可变波长滤光器中,优选上述可动反射膜为绝缘膜。
由此,就不需要额外地设置绝缘膜,可使结构简单。
在本发明的可变波长滤光器中,优选在与上述第一基板的上述干涉用间隙相反侧的面上和与上述第三基板的上述干涉用间隙相反侧的面上分别具有防反射膜。
由此,可抑制光的反射,高效地透过光。
在本发明的可变波长滤光器中,优选上述防反射膜为多层膜。
由此,就能够容易地改变膜厚,容易进行防反射膜的制造。
在本发明的可变波长滤光器中,优选将上述可动部容纳在由上述第一凹部和上述第二凹部包围的空间内,上述空间构成为封闭空间。
由此,可稳定地驱动可动部。
在本发明的可变波长滤光器中,优选上述驱动部通过上述库仑力产生的引力,利用上述驱动用间隙,使上述可动部沿着增大上述干涉用间隙的方向而变位。
由此,就能够实现功耗的降低。
在本发明的可变波长滤光器中,优选将上述第三基板设置在上述可动部的上述第一凹部侧。
由此,可容易地防止可动部和第四基板的接触。
在本发明的可变波长滤光器中,优选将上述第三基板接合在上述可动部的上述第一凹部侧。
由此,就能够容易地接合第三基板和可动部。
在本发明的可变波长滤光器中,优选将上述第三基板设置在上述可动部的上述第二凹部侧。
在本发明的可变波长滤光器中,优选将第三基板接合在上述可动部的上述第二凹部侧。
在本发明的可变波长滤光器中,优选上述第三基板在与上述开口部分相对应的部位具有第三凹部;
将上述可动反射膜设置在上述第三基板的上述第三凹部内。
由此,就能够容易地接合第三基板和可动部。
在本发明的可变波长滤光器中,优选上述第一基板、上述第三基板和上述第四基板分别用玻璃构成。
由此,可高效地透过光。
在本发明的可变波长滤光器中,优选上述玻璃是含有碱性金属的玻璃。
由此,就能够获得第一基板和第二基板,第二基板和第三基板以及第二基板和第四基板牢固且强接合性的接合的可变波长滤光器。
在本发明的可变波长滤光器中,优选在与上述第一基板的上述第一凹部的相反侧的面上和与上述第四基板的上述第二凹部的相反侧的面上分别具有防反射膜。
由此,可抑制光的反射,高效地透过光。
本发明的可变波长滤光器的制造方法,其特征在于,
该可变波长滤光器,具备:
第一基板,其具有在一方的面上形成的第一凹部和第二凹部;
第二基板,其具备可动部和支撑部,且与上述第一基板接合,其中上述可动部在与上述第一凹部相对的位置上具有开口部分,上述支撑部可变位地支撑该可动部;
第三基板,其具有透光性,按照位于与上述开口部分对应的部位的方式与上述可动部接合;
固定反射膜,其设置在上述第一凹部的底部;
可动反射膜,其设置在上述第三基板的上述第一凹部侧,且隔开干涉用间隙与上述固定反射膜相对配置;以及
驱动部,其具有设置在上述第二凹部的底部和上述第二基板之间的驱动用间隙,通过利用该驱动用间隙,使上述可动部相对于上述第一基板变位,来变更上述干涉用间隙的间隔,
在上述固定反射膜和上述可动反射膜之间反复地进行反射,产生干涉,可将与上述干涉用间隙的间隔相对应的波长的光向外部发射,
上述制造方法具有以下工序:
通过在上述第一基板用基材上形成上述第一凹部及上述第二凹部,形成上述第一基板的工序;
在上述第一凹部的底部形成上述固定反射膜的工序;
接合第二基板用基材和上述第一基板的工序;
通过对上述第二基板用基材进行去除处理,去除规定的部位,形成具有上述开口部分的上述可动部及上述支撑部,由此形成上述第二基板的工序;
在上述第三基板上形成上述可动反射膜的工序;
将上述第三基板接合在上述可动部的与上述第一基板相反侧并对应上述开口部分的部位,以使上述可动反射膜和上述固定反射膜互相相对的工序。
由此,即使相对于可视光也能够进行波长分离,也能够容易地制造可动反射膜的厚度(膜厚)均匀的可变波长滤光器。
在本发明的可变波长滤光器的制造方法中,优选通过阳极接合来分别进行上述第二基板用基材和上述第一基板的接合,以及上述第三基板和上述可动部的接合。
由此,就能够牢固且高密接性地接合第二基板用基材和第一基板以及接合第一基板和第三基板。
本发明的可变波长滤光器的制造方法,其特征在于,
该可变波长滤光器,具备:
第一基板,其具有在一方的面上形成的第一凹部和第二凹部;
第二基板,其具备可动部和支撑部,且与上述第一基板接合,其中上述可动部在与上述第一凹部相对的位置上具有开口部分,上述支撑部可变位地支撑该可动部;
第三基板,其具有透光性,按照位于与上述开口部分对应的部位的方式与上述可动部接合;
固定反射膜,其设置在上述第一凹部的底部;
可动反射膜,其设置在上述第三基板的上述第一凹部侧,且隔开干涉用间隙与上述固定反射膜相对配置;以及
驱动部,其具有设置在上述第二凹部的底部和上述第二基板之间的驱动用间隙,通过利用该驱动用间隙,使上述可动部相对于上述第一基板变位,来变更上述干涉用间隙的间隔,
在上述固定反射膜和上述可动反射膜之间反复地进行反射,产生干涉,可将与上述干涉用间隙的间隔相对应的波长的光向外部发射,
上述制造方法具有以下工序:
通过在第一基板用基材上形成上述第一凹部及上述第二凹部,形成上述第一基板的工序;
在上述第一凹部的底部上形成上述固定反射膜的工序;
在上述第三基板上形成上述可动反射膜的工序;
将上述第三基板接合在第二基板用基材的与成为上述开口部分的部位相对应的部位,以使上述可动反射膜位于上述第三基板的与上述第二基板用基材相反侧的工序;
接合上述第二基板用基材和上述第一基板,以使上述可动反射膜和上述固定反射膜互相相对的工序;
通过对上述第二基板用基材进行去除处理,去除规定的部位,形成具有上述开口部分的上述可动部及上述支撑部,由此形成上述第二基板的工序。
由此,即使相对于可视光也能够进行波长分离,也能够容易地制造可动反射膜的厚度(膜厚)均匀的可变波长滤光器。
在本发明的可变波长滤光器的制造方法中,优选通过阳极接合来分别进行上述第二基板用基材和上述第三基板的接合,以及上述第二基板用基材和上述第一基板的接合。
由此,就能够牢固且高密接性地接合第二基板用基材和第三基板,以及接合第二基板用基材和第一基板。
在本发明的可变波长滤光器的制造方法中,优选在上述第一基板上利用蚀刻法分别形成上述第一凹部和上述第二凹部。
由此,就能够形成高精度的第一凹部和第二凹部。
本发明的可变波长滤光器的制造方法,其特征在于,
该可变波长滤光器,具备:
第一基板,其具有第一凹部;
第二基板,其具备可动部和支撑部,且与上述第一基板接合,其中上述可动部在与上述第一凹部相对的位置上具有开口部分,上述支撑部可变位地支撑该可动部;
第三基板,其具有透光性,按照位于与上述开口部分对应的部位的方式与上述可动部接合;
固定反射膜,其设置在上述第一凹部的底部;
可动反射膜,其设置在上述第三基板的上述第一凹部侧,且隔开干涉用间隙与上述固定反射膜相对配置;
第四基板,其在与上述可动部相对的部位上具有第二凹部,且接合在上述第二基板的与上述第一基板相反侧;
驱动部,其具有设置在上述第二凹部的底部和上述第二基板之间的驱动用间隙,通过使上述可动部相对于上述第一基板变位,来变更上述干涉用间隙的间隔,
在上述固定反射膜和上述可动反射膜之间反复地进行反射,产生干涉,可将与上述干涉用间隙的间隔相对应的波长的光向外部发射,
具有下述工序:
在上述第四基板用基材上形成上述第二凹部,而形成上述第四基板的工序;
接合第二基板用基材和上述第四基板的工序;
通过对上述第二基板用基材进行去除处理,去除规定的部位,形成具有上述开口部分的上述可动部及上述支撑部,从而形成第二基板的工序;
在上述第三基板上形成上述可动反射膜的工序;
将上述第三基板接合在上述可动部的与上述第一基板相反侧并对应上述开口部分的部位的工序;
通过在第一基板用基材上形成上述第一凹部,形成上述第一基板的工序;
在上述第一凹部的底部上形成上述固定反射膜的工序;
接合上述第一基板和上述第二基板,以使上述固定反射膜和上述可动反射膜互相相对的工序。
由此,能够容易地制造即使对可视光也可波长分离、且可动反射膜的厚度(膜厚)均匀的可变波长滤光器。
在本发明的可变波长滤光器的制造方法中,优选通过阳极接合来分别进行上述第二基板用基材和上述第四基板之间的接合,上述可动部和上述第三基板之间的接合,以及上述第一基板用基材和上述第二基板之间的接合。
由此,就能够牢固且高密接性地接合第二基板用基材和第一基板,以及接合第一基板和第三基板。
本发明的可变波长滤光器的制造方法,其特征在于,
该可变波长滤光器,具备:
第一基板,其具有第一凹部;
第二基板,其具备可动部和支撑部,且与上述第一基板接合,其中上述可动部在与上述第一凹部相对的位置上具有开口部分,上述支撑部可变位地支撑该可动部;
第三基板,其具有透光性,按照位于与上述开口部分对应的部位的方式与上述可动部接合;
固定反射膜,其设置在上述第一凹部的底部;
可动反射膜,其设置在上述第三基板的上述第一凹部侧,且隔开干涉用间隙与上述固定反射膜相对配置;
第四基板,其在与上述可动部相对的部位上具有第二凹部,且接合在上述第二基板的与上述第一基板相反侧;
驱动部,其具有设置在上述第二凹部的底部和上述第二基板之间的驱动用间隙,通过使上述可动部相对于上述第一基板变位,来变更上述干涉用间隙的间隔,
在上述固定反射膜和上述可动反射膜之间反复地进行反射,产生干涉,可将与上述干涉用间隙的间隔相对应的波长的光向外部发射,
具有下述工序:
通过在第四基板用基材上形成上述第二凹部,形成上述第四基板的工序;
在上述第三基板上形成第三凹部,在该第三凹部内形成上述可动反射膜的工序;
将上述第三基板接合在第二基板用基材的与成为上述开口部分的部位相对应的部位,以使上述可动反射膜和上述第二基板用基材相对的工予;
接合第二基板用基材和上述第四基板,以使上述第三基板和上述第二凹部相对的工序;
通过对上述第二基板用基材进行去除处理,去除规定的部位,形成具有上述开口部分的上述可动部及上述支撑部,从而形成第二基板的工序;
通过在第一基板用基材上形成上述第一凹部,形成上述第一基板的工序;
在上述第一凹部的底部上形成上述固定反射膜的工序;
接合上述第一基板和上述第二基板,以使上述固定反射膜和上述可动反射膜互相相对的工序。
由此,即使相对于可视光也能够进行波长分离,也能够容易地制造可动反射膜的厚度(膜厚)均匀的可变波长滤光器。
在本发明的可变波长滤光器的制造方法中,优选通过阳极接合来分别进行上述第二基板用基材和上述第三基板的接合,上述第二基板用基材和上述第四基板的接合,以及上述第一基板和上述第二基板的接合。
由此,就能够牢固且高密接性地接合第二基板用基材和第三基板,以及接合第二基板用基材和第一基板。
在本发明的可变波长滤光器的制造方法中,优选利用蚀刻法分别在上述第一基板上形成上述第一凹部,在上述第四基板上形成上述第二凹部。
由此,就能够形成高精度的第一凹部和第二凹部。
附图说明
图1是表示本发明的可变波长滤光器的第一实施方式的平面图。
图2是沿图1的A-A线的剖面图。
图3是说明本发明的可变波长滤光器的工作的一个实例图。
图4是说明第一实施方式的可变波长滤光器制造方法的图。
图5是说明第一实施方式的可变波长滤光器制造方法的图。
图6是说明第一实施方式的可变波长滤光器制造方法的图。
图7是说明第一实施方式的可变波长滤光器制造方法的图。
图8是说明第一实施方式的可变波长滤光器制造方法的图。
图9是表示本发明的可变波长滤光器的第二实施方式的平面图。
图10是沿图9的B-B线的剖面图。
图11是说明第二实施方式的可变波长滤光器制造方法的图。
图12是表示本发明的可变波长滤光器的第三实施方式的可动基板和透光基板的平面图。
图13是沿第三实施方式的可变波长滤光器的图12的C-C线的剖面图。
图14是说明本发明的可变波长滤光器的工作的一个实例图。
图15是说明第三实施方式的可变波长滤光器制造方法的图。
图16是说明第三实施方式的可变波长滤光器制造方法的图。
图17是说明第三实施方式的可变波长滤光器制造方法的图。
图18是说明第三实施方式的可变波长滤光器制造方法的图。
图19是说明第三实施方式的可变波长滤光器制造方法的图。
图20是表示本发明的可变波长滤光器的第四实施方式的可动基板和透光基板的平面图。
图21是沿第四实施方式的可变波长滤光器的图20的D-D线的剖面图。
图22是说明第四实施方式的可变波长滤光器制造方法的图。
其中:1-可变波长滤光器;2-固定基板;20-透明基板;210-干涉用间隙;211-第一凹部;22-驱动用间隙;220-绝缘膜;221-第二凹部;23-驱动电极;24-光入射部;3-可动基板;31-可动部;311-开口部分;32-支撑部;33-固定部;4-透光基板;41-凹部;5-第二固定基板;50-透明基板;51-凹部;6-掩模层;61-抗蚀剂层;63-开口;7-晶片;71-基底层;72-SiO2层;73-硅层;8-驱动用间隙;9-干涉用间隙;10-第一固定基板;11-凹部;100-防反射膜;110-防反射膜;200-固定反射膜;213-反射膜;210-可动反射膜;300-光源;L-光;x-距离。
具体实施方式
以下,将根据附图中所示的优选实施方式来详细说明本发明的可变波长滤光器和可变波长滤光器的制造方法。
(第一实施方式)
图1是表示本发明的可变波长滤光器的第一实施方式的平面图(俯视图);图2是沿图1的A-A线的剖面图;图3是说明本发明的可变波长滤光器的工作的一个例图。此外,在以下的说明中,将图2中的上侧称为“上”、“下侧”称为“下”。
可变波长滤光器1,例如是发射出与入射到可变波长滤光器1内的光之中、与规定频率对应的光(干涉光)的装置,如图2中所示,具有:具有透光性的固定基板(第一基板)2;与固定基板2相对且具有导电性和透光性的可动基板(第二基板)3;具有透光性的透光基板(第三基板)4;以及在固定基板2和可动基板3之间设置的干涉用间隙21和驱动用间隙22。
固定基板2,在与可动基板3相对的面上,具有第一凹部211和比第一凹部211的深度浅的第二凹部221。该第二凹部221与第一凹部211连续,并设置在第一凹部211的外侧。
第一凹部211的外形形状对应于后述的可动部31的外形形状,在本实施方式中,俯视为大致圆形。将第一凹部211的尺寸设定得比可动部31稍小一些。
第二凹部221的外形尺寸对应于可动部31的外形形状,在本实施方式中,俯视为大致圆形。将第二凹部221的尺寸(外形尺寸)设定得比可动部31稍大一些。
在第一凹部211的底部,设置有具有绝缘性且可有效地反射光的固定反射膜(HR涂层)200。以多层膜形成该固定反射膜200。
设置固定反射膜200,以使俯视下其至少与后述的开口部分311整体重叠(当将固定反射膜200投影在开口部分311上时,其处于对应于开口部分311的部分和附近区域)。
在本实施方式中,固定反射膜200和后述的可动反射膜210之间的空间划分为干涉用间隙21。
作为构成这种固定基板2的材料,例如,优选为由玻璃构成的材料,特别优选为含有碱性金属的玻璃。
在第二凹部221的底部,设置有具有导电性的驱动电极23。
此驱动电极23被构成为,可通过导电层(未图示)从可变波长滤光器1的外部施加电压的结构。
驱动电极23的厚度(平均)分别根据构成材料、用途等来进行适当选择,虽然不进行特别限制,但优选为0.1~5μm左右。
在驱动电极23的表面,形成有具有绝缘性的绝缘膜220。
如图2所示,固定基板2的下面构成有光入射部24。从该光入射部24通过固定基板2使外部光入射到干涉用间隙21。此外,在光入射部24的表面(固定基板2的与干涉用间隙21相反侧的面),设置有抑制外部光(入射光)的反射的防反射膜(AR涂层)100。
这种固定基板2的厚度(平均)可分别根据构成材料、用途等来进行适当选择,虽然不进行特别限制,但优选为10~2000μm左右,更优选为100~1000μm左右。
此外,干涉用间隙21的厚度(平均)可根据用途等来进行适当选择,虽不进行特别限制,但优选为1~100μm左右。
可动基板3由硅(Si)构成,具有在中央部处配置的俯视为大致圆形形状的可动部31、在图2中的上下方向上可变位地支撑可动部31的支撑部32以及固定部33。该可动基板3,在固定部33中,被固定(接合)在固定基板2上。
可动部31具有俯视为大致圆形的开口部分311。开口部分311,形成相对于形成可动部31的圆的同心圆形状。
该开口部分311,隔开干涉用间隙21,设置在第一凹部211的上部(与第一凹部211相对的位置)。
此外,按照可动部31的外周部分(外侧部分)与第二凹部221相对的方式,形成可动部31。
该第二凹部221内的空间构成为驱动用间隙22。即,可动部31和第二凹部221划分驱动用间隙22。
此驱动用间隙22的厚度(平均)可按照用途等来进行适当选择,虽不进行特别限制,但优选为0.5~20μm左右。
由驱动电极23、驱动用间隙22和可动部31的外周部,构成用库仑力来驱动的方式的驱动部(actuator)的主要部分。
再有,虽然可动部31及开口部分311的形状并不特别限定于图中所示的形状,但开口部分311的形状优选为与可动部31的形状大致相同的形状。
可动部31的厚度(平均)可分别根据构成材料、用途等来进行适当选择,虽不进行特别限制,但优选为1~500μm左右,更优选为10~100μm左右。通过按上述设定可动部31的厚度,能够进一步提高可动部31的驱动效率。再有,后文将描述可动部31的驱动。
在图1的中央附近,分别与可动部31和固定部33一体地形成有具有弹性(可弯曲性)且可变位地支撑可动部31的四个支撑部32、32、32、32。即,通过各支撑部32,使可动部31与固定部33连接。
在可动部31的外周侧面上由开口部分分割并以等角度间隔(90°间隔)设置此支撑部32。
再有,支撑部32的数目不必限定于四个,例如,也可以是两个、三个或五个以上。此外,支撑部32的形状并不限定于图中所示的形状。
透光基板4可透射红外光及比红外光波长短的光。
此透光基板4与可动部31接合,以使其位于与开口部分311对应的部位处。在此情况下,将透光基板4接合(设置)在可动部31的与第一凹部211底面相对的面的相反侧的表面侧(图2中的上侧)。此透光基板4覆盖开口部分311,从而包含开口部分311。
作为构成这种透光基板4的材料,例如,优选与固定基板2相同的材料。
在此透光基板4的第一凹部211侧(图2中的下侧)的表面之上,形成能有效地反射光的可动反射膜(HR涂层)210。该可动反射膜210,隔开干涉用间隙21,与固定反射膜200相对配置。此外,在开口部分311之内,设置可动反射膜210。即,当从厚度方向(图2中的上下方向)看时,可动反射膜210整体被设置在开口部分311内的位置。
在透光基板4上,形成厚度(膜厚)均匀的可动反射膜210。
作为构成可动反射膜210的材料,不进行特别限制,例如,优选采用与固定反射膜200同样的材料。即,优选可动反射膜210兼为绝缘膜。
此外,在与透光基板4的干涉用间隙21相反侧(图2中的上侧)的表面之上,形成防反射膜110。作为防反射膜110的构成材料,不进行特别限制,例如,优选采用与防反射膜100同样的材料。
在如上所述构成的可变波长滤光器1中,一旦在上述导电层与固定部33之间施加电压,就会使驱动电极23和可动部31带有相反极性的电,从而产生电位差,在两者之间产生库仑力(静电力)。通过由该库仑力产生的引力,利用驱动用间隙22,使可动部31向干涉用间隙21减少的方向变位,从而可动部31相对于第一固定基板2变位(向图2中下方向变位),并静止。
在此情况下,例如,通过连续地、阶段性地改变施加电压,就能够相对于固定基板2,使可动部31移动到上下方向的规定位置处。
由此,就能够以规定距离调节(变更)干涉用间隙21的距离x,就能够如下文所述地发射出规定波长的光(干涉光)。
然后,利用图3来说明本发明的可变波长滤光器的工作(作用)。
如图3所示,从光源300发射的光L从光入射部24入射到可变波长滤光器1。即,光L透射防反射膜100、固定基板2和固定反射膜200,入射到干涉用间隙21。
入射到干涉用间隙21的光L在固定反射膜200和可动反射膜210之间重复反射、产生干涉。此时,就能够利用固定反射膜200和可动反射膜210来抑制光L的损耗。
上述光L的干涉结果,对应于距离x的波长的光(以下称为“干涉光”)透射可动反射膜210,通过开口部分311、透光基板4和防反射膜110而发射到外部。
如上所述,根据该可变波长滤光器1,通过开口部分311和透光基板4使干涉光发射,不仅能够分离红外光还能够分离紫外光和可见光等的比红外光波长短的特定波长的光。
此外,由于可动反射膜210设置在透光基板4上,因此可动反射膜210的厚度(膜厚)均匀,可动反射膜210具有较好的平坦度。由此,就能够确切地防止从可变波长滤光器1中发射出的干涉光的衰减。
此外,由于在驱动电极23的表面之上形成有绝缘膜220,因此能够防止驱动电极23与可动部31接触时的短路。
此外,通过设置防反射膜100和防反射膜110,就能够抑制入射到可变波长滤光器1的光及由干涉光用间隙21干涉产生的干涉光的反射,有效地透射光。
此外,在本实施方式中,由于可动部31俯视为大致圆形形状,因此就能够更加有效地驱动可动部31。
然后,以制造图1所示的可变波长滤光器1的情况作为一个实例,说明本发明的可变波长滤光器的制造方法。
图4~图8是说明第一实施方式的可变波长滤光器的制造方法的图(示意性地表示制造工序的图)。再有,在以下的说明中,将图4~图8中的上侧称为“上”、“下侧”称为“下”。
以下,对制造方法进行说明,将制造工序大致划分为[1]至[8],依次进行说明。
[1]形成固定基板2的工序
首先,如图4(a)所示,制备具有透光性的透明基板(第一基板用的基材)20。在透明基板20中,最好采用厚度均匀,无弯曲和伤痕的基板。作为透明基板20的构成材料,不特别进行限制,例如,虽然可列举出钠玻璃、结晶性玻璃、石英玻璃、铅玻璃、钾玻璃、硼硅酸玻璃(borosilicateglass)、硼硅酸钠玻璃(sodium borosilicate glass)、无碱性玻璃等各种玻璃等,但例如,优选含有钠(Na)这样的碱性金属的玻璃。由于这些玻璃是含有可动离子的玻璃,因此有可能与硅(后述的硅层73)进行阳极接合。特别,由于阳极接合时加热透明基板20,因此优选与硅热膨胀系数几乎相等的材料。由此,就能够防止接合后硅的翘曲和弯曲。
根据这种观点,能够采用钠玻璃、钾玻璃、硼硅酸钠玻璃等,例如,优选采用柯尼卡公司制造的派热克斯玻璃(“派热克斯(パイレツクス)为注册商标”)等。
然后,如图4(b)中所示,在透明基板20的上面形成掩模层6(掩蔽)。
作为构成掩模层6的材料,例如,可列举出Au/Cr、Au/Ti、Pt/Cr、Pt/Ti等的金属,多结晶硅(多晶硅),非晶硅等的硅,氮化硅等。一旦在掩模层6中使用硅,就会提高掩模层6与透明基板20的接合性。一旦在掩模层6中使用金属,就会提高所形成的掩模层6的可视性。
掩模层6的厚度没有特别限定,但优选为0.01~1μm左右,更优选为0.09~0.11μm左右。如果掩模层6过薄,就会出现不能充分保护透明基板20的情况,如果掩模层6过厚,就会出现因掩模层6的内部应力而使掩模层6易于剥离的情况。
例如,掩模层6可以通过化学气相成膜法(CVD方法)、溅射方法、蒸着法等的气相成膜法、电镀法等来形成。
然后,如图4(c)所示,在掩模层6中形成开口63。
开口63,例如,设置于形成第二凹部221的位置。此外,开口63的形状(平面形状)对应于所形成的第二凹部221的形状(平面形状)。
例如,可以通过光刻法来形成此开口63。具体地来说,首先,在掩模层6之上,形成具有对应于开口63的图案的抗蚀剂层(未图示)。然后,将相应的抗蚀剂层作为掩模,去除掩模层6的一部分。然后,去除上述抗蚀剂层。由此,就形成了开口63。再有,部分去除掩模层6,例如,可以通过利用CF气体、氯气等的干蚀刻,浸渍于氢氟酸+硝酸水溶液、盐酸+硝酸水溶液、碱性水溶液等的剥离溶液(湿蚀刻)等来进行。再有,即使在下述各个工序中去除掩模层,也可以采用相同的方法。
然后,如图4(d)中所示,在透明基板20上,形成第二凹部221。
作为第二凹部221的形成方法,不进行特别限定,例如,可列举出干蚀刻法、湿蚀刻法等的蚀刻方法等。通过进行蚀刻,透明基板20,通过开口63被蚀刻,形成了具有圆柱状的第二凹部221。
特别地,当利用湿蚀刻法时,能够形成更加理想的近似于圆柱状的第二凹部221。再有,作为进行湿蚀刻时的蚀刻溶液,例如,优选采用氢氟酸类蚀刻溶液等。此时,如果在蚀刻溶液中添加丙三醇等醇(特别是多价醇),第二凹部221的表面就会变得极其光滑。
接着去除掩模层6。
特别是当通过将透明基板20浸渍在去除液中来去除掩模层6时,就能够操作简单、非常有效地去除掩模层6。
如上,如图4(e)所示,在透明基板20上,将第二凹部221形成在规定位置处。
能够按照与第二凹部221相同的方法来制造并制备第一凹部211。
此外,制造第一凹部211时,优选形成开口的面积或蚀刻条件(例如蚀刻时间、蚀刻温度、蚀刻液的成分等)中至少一个与制造第二凹部221时的条件不同。通过这样,当第一凹部211的制造条件与第二凹部221的部分制造条件不同时,就容易使第二凹部221的半径和第一凹部211的半径不同。
如上,如图5(f)所示,获得在规定位置形成有第一凹部211和第二凹部221的固定基板2。
[2]形成驱动电极23的工序
接着,如图5(g)所示,形成驱动电极23。
作为构成驱动电极23的材料,可列举出例如Cr、Al、Al合金、Ni、Zn、Ti、Au等金属、掺杂有碳和钛等的树脂、多结晶硅(多晶硅)、非晶硅等硅、ITO这样的透明导电材料等。
驱动电极23设置在第二凹部221上。此外,驱动电极23的形状(平面形状)优选与所形成的第二凹部221的形状(平面形状)相对应。
可以通过例如蒸着法、溅射法或离子喷镀法等来形成此驱动电极23。此外,也可将光刻法与上述方法进行组合。具体地来说,首先形成具有与驱动电极23相对应的图案的抗蚀剂层(未图示)。作为构成此抗蚀剂层的材料,例如可列举出Cr/Au/Cr等。
接着,将上述抗蚀剂层作为掩模,去除一部分掩模。由此形成驱动电极23。
[3]形成固定反射膜200的工序。
接着,在第一凹部211的底部形成固定反射膜200。能够通过例如光刻法来形成固定反射膜200。
具体地来说,首先如图5(h)所示,在固定基板2的上面的规定部位形成抗蚀剂层61。
接着,如图6(i)所示,在整个固定基板2的上面整体形成由多层膜构成的反射膜213。作为这种成膜的方法,例如,可以采用化学气相成膜法(CVD法)、溅射法、蒸着法等气相成膜方法来形成。
作为多层膜的构成材料,优选例如SiO2(氧化硅膜)、Ta2O5、SiN(氮化硅膜)等。通过使用这些材料,就能够获得具有非常高的反射率的反射膜和具有非常低的反射率的(非常高透射率)的防反射膜。通过将这些膜交替层叠,就能够设置规定厚度的多层膜。
通过设定(调整)多层膜的各层的厚度、层数、材质,就能够形成可使固定波长的光透射或反射的多层膜(能够使特性改变)。例如,在反射膜的情况下,通过设定各层的厚度,就能够调整反射率,通过设定各层的层数,就能够调整反射光的波长。由此,可很容易地形成具有所希望特性的反射膜213。
接着,如图6(i)所示,通过去除(剥离)抗蚀剂层61(剥离),从而去除反射膜213中的规定部位,形成固定反射膜200。
此外,虽然没有特别限定,但整个固定反射膜200的厚度,优选例如为0.1~12μm。
再有,在本制造方法中,优选不在驱动电极23上形成抗蚀剂层61。由于反射膜213兼为绝缘膜,因此在抗蚀剂层61被去除后,可容易地在驱动电极23上形成能够防止驱动电极23和可动基板3之间的短路的绝缘膜220。
如上所述,能够获得形成有第二凹部221和第一凹部211的固定基板2、在固定基板2的预定位置上形成的驱动电极23和固定反射膜200、和在驱动电极23上形成的绝缘膜220。
再有,即使后述的可动反射膜210、防反射膜100及防反射膜110的成膜,也能够使用本工序[3]的方法。再有,在防反射膜的情况下,可通过设定各层的厚度来调整反射防止率(透射率),可通过设定各层的层数来调整透射光的波长。
[4]接合晶片(第二基板用基材)7和固定基板(第一基板)2的工序
首先,如图7(k)所示,制备晶片(第二基板用基材)7。此晶片7优选其表面具有镜面的特性。基于上述观点,作为晶片7,可使用例如SOI(Silicon on Insulator,绝缘体上硅)基板、SOS(Silicon on Sapphire,蓝宝石上硅)基板等。
在本制造工序中,作为晶片7使用SOI基板。SOI基板,由按该顺序层叠由硅构成的基底层71、SiO2层(绝缘层)72、硅层(活性层)73三层的层叠体(层叠基板)构成。构成此晶片7的各层中,基底层71和SiO2层72是被去除的部分,硅层73是被加工为可动基板3的部分。
虽然没有特别限定此晶片7的厚度,但特别地,优选硅层73厚为10~100μm左右。通过使用这样的晶片7就能够容易地制造可动基板3。
接着,如图7(1)所示,将晶片7和固定基板2接合,以使晶片7的硅层73侧和固定基板2的形成有第一凹部211的那一侧相对。
该接合例如可通过阳极接合来进行。阳极接合,例如按如下方式进行。首先,分别将固定基板2连接到直流电源的负极端子(未图示)、将晶片7连接到直流电源的正极端子(未图示)。然后,一边加热固定基板2一边施加电压。通过加热,就容易使固定基板2中的Na+移动。由于Na+的移动,使得固定基板2的接合面带负电,晶片7的接合面带正电。其结果使固定基板2和晶片7牢固接合。
下面将“阳极接合”简称为“接合”。
[5]形成可动基板(第二基板)3的工序。
接着,如图7(m)所示,进行蚀刻和研磨以去除基底层71。
作为蚀刻的方法,例如虽然可采用湿蚀刻、干蚀刻,但优选干蚀刻。无论哪种方法,去除基底层71时,SiO2层72都会成为停止层(stopper),但干蚀刻由于不使用蚀刻液,所以可以很好地防止与驱动电极23相对的硅层73的损伤。由此,能够制造合格率高的可变波长滤光器1。
首先,说明湿蚀刻的情况。将处于接合状态的晶片7和固定基板2浸入例如浓度约为1~40重量%、优选为10重量%左右的KOH水溶液中。此蚀刻反应式如下。
由于KOH水溶液对基底层71的蚀刻速度远远大于对SiO2层72的蚀刻速度,所以SiO2层72具有作为蚀刻停止层的功能。再有,作为在此工序中可使用蚀刻液,除KOH水溶液外,还有TMAH(四甲铵氢氧化物)水溶液、EPD(乙二胺邻苯二酚二嗪)水溶液或联氨水溶液等。根据湿蚀刻,由于可以进行成批处理,所以能够提高生产性。
接着,说明干蚀刻的情况。将处于接合状态的晶片7及固定基板2放入反应室内。将例如压力390Pa的XeF2导入反应室内60秒。此蚀刻反应式如下。
根据XeF2的干蚀刻,由于对基底层71的蚀刻速度远远大于对SiO2层72的蚀刻速度,所以SiO2层72具有作为蚀刻停止层的功能。由于此蚀刻不是通过等离子体进行的,所以很难在去除部分以外的部位造成损伤。再有,例如也能够使用CF4和SF6的等离子体蚀刻替代XeF2
作为研磨的方法,由于可使用现有公知的方法所以省略说明。
由此,可很好地去除基底层71。
接着,如图7(n)所示,进行蚀刻以去除SiO2层72。在进行蚀刻的情况下,优选使用含有氟酸的蚀刻液。由此,能够很好地去除SiO2层72。
接着,在硅层73上形成具有与可动部31及支撑部32的形状(平面形状)相应图案的抗蚀剂层(未图示)。接着,利用干蚀刻法,特别是ICP蚀刻(Inductively-Coupled Plasma Etching,感应耦合等离子体蚀刻)法,蚀刻晶片7。由此,如图8(o)所示,可获得形成有具有开口部分311的可动部31、支撑部32、固定部33的可动基板3。
在本工序中,进行ICP蚀刻。即,通过交替重复进行采用蚀刻用气体的蚀刻和采用淀积用气体的保护膜的形成,来形成可动部31和支撑部32。
作为上述蚀刻用气体,例如可列举出SF6等,再有,作为上述淀积用气体,例如可列举出C4F8等。
由此,仅蚀刻硅层73,此外由于是干蚀刻,所以不影响其他部位,能够确切高精度地形成可动部31、支撑部32和固定部33。
如此,在可动部31、支撑部32、固定部33的形成中,由于使用干蚀刻、特别是使用ICP蚀刻,所以尤其能够确切、容易地、高精度地形成可动部31。
再有,在本发明的本工序中,例如也可使用RIE(Reactive Ion Etching,反应离子蚀刻)等与上述不同的干蚀刻法来形成可动部31、支撑部32和固定部33。此外,也可使用干蚀刻法以外的方法来形成可动部31、支撑部32和固定部33。
[6]在透光基板4(第三基板)上形成可动反射膜210的工序。
接着,如图8(p)所示,制备透光基板4。作为此透光基板4的构成材料,可列举出与上述的透明基板20相同的材料。
接着,如图8(q)所示,在透光基板4的上面形成可动反射膜210。
再有,可动反射膜210的形状(平面形状)对应于可动部31的开口部分311的形状。
[7]将透光基板4(第三基板)与可动部31接合的工序
接着,如图8(r)所示,将透光基板4与可动部31接合,以使可动反射膜210和固定反射膜200互相面对,且包含开口部分311。由此,可动反射膜210被配置在开口部分311的内部。
[8]形成防反射膜100、110的工序
此后,在固定基板2的下面形成防反射膜100,在透光基板4的上面形成防反射膜110。再有,没有特别限定形成防反射膜100的时期,可以在本工序[8]之前的任意工序中来形成。
按照以上的工序,就能够获得图1及图2所示的可调波长的滤光器1。
如上述所说明的,根据此可变波长滤光器1的制造方法,由于在透光基板4的表面上形成可动反射膜210,就能够确实容易地进行可动反射膜210的膜厚的控制。由此,能够确切地防止因可动反射膜210的膜厚不均匀引起的干涉用间隙21射出的干涉光的衰减。
此外,由于可动基板3是由硅形成的,所以能够整体形成可动部31、支撑部32、固定部33,能够简化制造工序。
此外,由于将驱动用间隙22和干涉用间隙21设置在固定基板2(同一基板)上,所以能够简化可变波长滤光器1的制造。
此外,由于不需要牺牲层的断开工序,所以,不需要在可动部31上形成断开孔,能够简化可动部31的制造。此外,由于没有减少可动部31的(第二基板3的)库仑力作用的部位的面积,所以能够降低施加在可动部31和驱动电极23之间的电压。
此外,本实施方式中,防反射膜100、可动反射膜210和固定反射膜200由绝缘膜构成。由此,能够防止粘附(可动部31和驱动电极23之间的粘贴)的发生,形成可靠的绝缘结构。
除上述的效果外,图1及图2所示的可变波长滤光器1还具有可比较廉价地制造这样的优点。
(第二实施方式)
接着,说明本发明的可变波长滤光器的第二实施方式。
图9是表示本发明的可变波长滤光器的第二实施方式的平面图(俯视图)、图10是沿图9的B-B线的剖面图。
下面,以与上述第一实施方式的不同点为中心说明第二实施方式的可变波长滤光器,对于相同的事项省略其说明。
第二实施方式的可变波长滤光器1被接合(设置)在透光基板4的可动部31的位置,与第一实施方式不同。
如图9及图10所示,第二实施方式的可变波长滤光器1,其透光基板4接合(设置)在与可动部31的第一凹部211的底面相对的面的一侧(图10中下侧)。
此外,防反射膜110设置在开口部分311内。即,从厚度方向(图10中上下方向)看时,整个防反射膜110被设置在开口部分311内的位置上。
根据此可变波长滤光器1,可获得与上述第一实施方式的可变波长滤光器1相同的效果。
并且,此可变波长滤光器1能够实现可变波长滤光器1的小型化。此外,由于可动反射膜210兼为绝缘膜,所以不用另外设置绝缘膜,可以简化可变波长滤光器1的结构。
接着,说明第二实施方式的可变波长滤光器1的制造方法。
下面,尽管对制造方法进行说明,但却是以与第一实施方式的可变波长滤光器1的制造方法不同点为中心进行说明,对于相同的事项省略其说明。
图11、图12是说明第二实施方式的可变波长滤光器1的制造方法的图。第二实施方式的可变波长滤光器1的制造方法,除工序[4]以后不同外,与第一实施方式的可变波长滤光器1的制造方法相同。下面说明工序[4]以后的工序。
[4]在透光基板(第三基板)4上形成可动反射膜210
首先,如图11(s)所示,制备透光基板4。
接着,如图11(t)所示,在透光基板4的上面形成可动反射膜210。
[5]接合晶片(第二基板用基材)7和透光基板4的工序
接着,如图11(u)所示,将透光基板4接合在晶片7的硅层73的与成为开口部分311的部位相对应的部位,以使可动反射膜210介于透光基板4位于晶片7的相反侧。
[6]接合晶片7和固定基板2的工序
接着,如图11(v)所示,连接晶片7和固定基板2以使可动反射膜210和固定反射膜200彼此相对。
[7]形成可动基板3的工序
接着,进行与第一实施方式的工序[5]相同的工序,由晶片7形成可动基板3。
[8]形成防反射膜100、110的工序
接着,与第一实施方式的工序[8]相同,形成防反射膜100和防反射膜110。
按照上述工序就能够制造如图9及图10所示的第二实施方式的可变波长滤光器1。
(第三实施方式)
接着,说明本发明的可变波长滤光器的第三实施方式。
图12是表示本发明的可变波长滤光器的第三实施方式的可动基板和透光基板的平面图(俯视图),图13是沿第三实施方式的可变波长滤光器的图12的C-C线的剖面图、图14是说明本发明的可变波长滤光器的工作的一个实例图。此外,在下面的说明中,称图13中的上侧为“上”,下侧为“下”。
例如,可变波长滤光器1是使入射到可变波长滤光器1内的光之中、对应于规定波长的光(干涉光)射出的装置,如图13所示,包括:具有透光性的第一固定基板(第四基板)10、与第一固定基板10相对的具有导电性的可动基板(第二基板)3、具有透光性的透光基板(第三基板)4和具有透光性的第二固定基板(第一基板)5。
如图12所示,可动基板3由硅(Si)构成,具有配置在中央部的俯视大致为圆形的可动部31、能够在图13中上下方向上变位(移动)地支撑可动部31的支撑部32和固定部33。此可动基板3,在固定部33的图13中上侧被固定(接合)在第二固定基板5上,在图13中下侧被固定(接合)在第一固定基板10上。
可动部31具有俯视为大致为圆形的开口部分311。对应于形成可动部31的圆,以同心圆状形成开口部分311。
再有,可动部31及开口部分311的形状并不特别限定为图示的形状,优选开口部分311的形状形成为与可动部31的形状大致相同的形状。
可动部31的厚度(平均)可分别根据构成材料、用途等来适当地选择,虽然没有进行特别地限定,但优选约为1~500μm,更优选约为10~100μm。通过按上述厚度设定可动部31的厚度,就能够进一步地提高可动部31的驱动效率。再有在后面记述可动部31的驱动。
在图12中的中央附近,具有弹性(可弯曲性)的、可变位支撑可动部31的四个支撑部32、32、32、32分别与可动部31和固定部33一体地形成。即,通过各支撑部32将可动部31与固定部33连接。
在可动部31的外周侧的面上由开口分割以等角度间隔(90°间隔)设置此支撑部32。
再有,支撑部32的数量不一定限定为四个,例如也可为两个、三个或者为五个。此外,支撑部32的形状也不限定为图示的形状。
第一固定基板10在开口部分311的下部(与开口部分311相对的位置)具有凹部(第二凹部)11。此凹部11的外形形状与可动部31的外形形状相对应,在本实施方式中形成为俯视大致圆形的形状。凹部11的尺寸(外形尺寸)设定为比可动部31稍大。
此凹部11内的空间作为驱动用间隙8。即,可动部31和凹部11划分驱动用间隙8。
此驱动用间隙8的厚度(平均)可根据用途等适当地加以选择,虽然没有特别地进行限定,但优选大约为0.5~20μm。
作为这种第一固定基板10的构成材料,例如优选玻璃,特别是优选含有碱性金属的玻璃。
第一固定基板10的厚度(平均)可分别根据构成材料、用途等适当地加以选择,虽然没有特别地进行限定,但优选大约为10~2000μm,更优选为100~1000μm。
在凹部11的底部,设置具有导电性的驱动电极23。
此驱动电极23构成为从可变波长滤光器1的外部通过导电层(未图示)可施加电压的结构。
此驱动电极23的厚度(平均)可分别根据构成材料、用途等适当地加以选择,虽然没有特别地进行限定,但优选大约为0.1~5μm。
由驱动电极23、驱动用间隙8和可动部31的外周部构成库仑力驱动方式的驱动部(actuator)的主要部位。
对驱动电极23的表面实施绝缘处理,形成具有绝缘性的绝缘膜220。
透光基板4可以透过红外光和比红外光波长更短的光。
此透光基板4,按照位于与开口部分311相对应的部位的方式,与可动部31接合。此情况下,透光基板4接合(设置)在可动部31的第二固定基板5侧(图13中上侧)。此透光基板4覆盖开口部分311以使包含开口部分311。
作为这种透光基板4的构成材料,例如优选与第一固定基板相同的材料。
透光基板4的厚度(平均)可分别根据构成材料、用途等适当地加以选择,虽然没有特别地进行限定,但优选大约为100~1000μm,更优选为100~500μm。
在此透光基板4的第二固定基板5侧(图13中上侧)的表面,形成可使光有效地被反射的可动反射膜(HR涂层)210。
可动反射膜210,以其厚度(膜厚)均匀地形成在透光基板4上。
此可动反射膜210由具有绝缘性的多层膜构成。即,可动反射膜210兼为绝缘膜。
第二固定基板5接合在与可动基板3的第一固定基板相反的一侧。此第二固定基板5在与开口部分311相对的位置具有凹部(第一凹部)51。
凹部51的外形形状对应于可动部31的外形形状,在实施方式中,成为俯视看大致为圆形。凹部51的尺寸,比可动部31稍大地设定。
在由此凹部51和第一固定基板10的凹部11包围的空间内,容纳有可动部31。此空间构成封闭空间(密封空间)。
作为这种第二固定基板5的构成材料,例如优选与第一固定基板10相同的材料。
第二固定基板5的厚度(平均)可分别根据构成材料、用途等适当地加以选择,虽然没有特别地进行限定,但优选大约为10~2000μm,更优选为100~500μm左右。
在凹部51的底部设置具有绝缘性的、可有效地使光反射的固定反射膜(HR涂层)200。此固定反射膜200可由与可动反射膜210相同的多层膜形成。
设置固定反射膜200以使俯视时至少与整个开口部分311重合(将固定反射膜200投影到开口部分311时,其位于与开口部分311相对应的部分及其附近的区域)。此固定反射膜200隔开干涉用间隙9与可动反射膜210相对配置。
在此,干涉用间隙9由固定反射膜200和可动反射膜210之间的空间构成。即,可动部31和凹部51划分干涉用间隙9。
这种第一固定基板10的厚度(平均)可分别根据构成材料、用途等适当地加以选择,虽然没有特别地进行限定,但优选大约为10~2000μm,更优选为10~1000μm左右。
此外,干涉用间隙9的厚度(平均)可根据用途等适当选择,虽然没有特别地进行限制,但优选为1~100μm。
如图13所示,第一固定基板10的下面构成光入射部24。从此光入射部24通过第一固定基板10使外部光入射到干涉用间隙9。
此外,在光入射部24的表面(与第一固定基板10的凹部11相反一侧的面)和第二固定基板5的上面(与凹部51相反一侧的面)分别设置有抑制外部光(入射光)的反射的防反射膜(AR涂层)100和防反射膜110。
在上述这种结构的可变波长滤光器1中,在上述的导电层和固定部33之间施加电压时,驱动电极23和可动部31反极性带有电,产生电位差,在两者之间产生库仑力(静电力)。通过此库仑力带来的引力,利用驱动用间隙8,通过在增大干涉用间隙9的方向上改变可动部31的位置,使可动部31相对于第一固定基板10变位,(变位到图13中下方向)并静止。
此情况下,例如,通过连续、阶段地改变施加电压,就能够将可动部31移动到驱动用间隙8内的上下方向的规定位置。
由此,能够将干涉用间隙9的距离x调节(改变)为规定距离,能够使规定波长的光(干涉光)射出。
接着,使用图14说明本发明的可变波长滤光器的工作(作用)。
如图14所示,从光源300射出的光L,从光入射部24入射到可变波长滤光器1。即,光L透过防反射膜100、第一固定基板10、开口部分311、透光基板4及可动反射膜210,入射到干涉用间隙9。
入射到干涉用间隙9的光L,在固定反射膜200和可动反射膜210之间反复反射,产生干涉。此时,通过固定反射膜200及可动反射膜210就能够抑制光L的损失。
上述光L的干涉结果,与距离x相对应的波长的光(以下称为“干涉光”)透过固定反射膜200,通过第二固定基板5及防反射膜110射出到外部。
如上述所说明的,根据此可变波长滤光器1,通过开口部分311及透光基板4使干涉光射出,由此,不限于分离红外光,还可以分离紫外光及可视光等比红外光波长更短的特定波长的光。
此外,由于可动反射膜210被设置在透光基板4上,因此可动反射膜210的厚度(膜厚)均匀,可动反射膜210具有很高的平坦度。由此,能够确切地防止从可变波长滤光器1射出的干涉光的衰减。
此外,由于在驱动电极23的表面上设置绝缘膜220,所以能够防止驱动电极23和可动部31相接触时的短路(short)。由此,格外提高了可变波长滤光器1的可靠性。
此外,通过设置防反射膜100及防反射膜110,能够抑制入射到可变波长滤光器1的光及由干涉用间隙9干涉的干涉光的反射,使光高效地透过。
此外,本实施方式中,由于可动部31为俯视大致圆形,所以能够有效地驱动可动部31。
接着,以制造图12所示的可变波长滤光器1的情形为一个实例说明本发明的可变波长滤光器的制造方法。
图15~图19是说明第三实施方式的可变波长滤光器的制造方法的图(示意地表示制造工序的图)。再有,在下面的说明中,称图15~图19中的上侧为“上”、下侧为“下”。
下面说明制造方法,将制造工序大致划分为[1]到[10]的工序,按顺序加以说明。
[1]形成第一固定基板(第四基板)2的工序
首先,如图15(a)所示,制备具有透光性的透明基板(第四基板用基材)20。透明基板20可优选使用厚度均匀、没有弯曲和伤痕的基板。作为透明基板20的构成材料没有特别地限定,虽然可列举出例如:钠玻璃、结晶性玻璃、石英玻璃、铅玻璃、钾玻璃、硼硅酸玻璃、硼硅酸钠玻璃、无碱性玻璃等各种玻璃,但优选例如含有钠(Na)这样的碱性金属的玻璃。由于这些玻璃是含有可动离子的玻璃,所以与硅(后述的硅层73)的阳极接合成为可能。特别地,由于在阳极接合时加热透明基板20,所以优选与硅热膨胀系数基本上相等。由此,能够防止接合后硅的翘曲和弯曲。
基于这种观点,能够使用钠玻璃,钾玻璃、硼硅酸玻璃等,例如,优选使用柯尼卡公司制造的派热克斯玻璃(派热克斯是注册商标)等。
接着,如图15(b)所示,在透明基板20的上面形成掩模层6(掩蔽)。
作为构成掩模层6的材料,例如可列举出Au/Cr、Au/Ti、Pt/Cr、Pt/Ti等金属、多结晶硅(多晶硅)、非晶硅等硅、氮化硅等。如果在掩模层6上使用硅,就会提高掩模层6和透明基板20的密接性。如果在掩模层6上使用金属,就会提高形成的掩模层6的可视性。
掩模层6的厚度,没有特别限定,优选大约为0.01~1μm,更优选大约为0.09~0.11μm。如果掩模层6过薄,就会出现不能充分保护透明基板20的情况,如果掩模层6过厚,就会出现因掩模层6的内部应力而容易使掩模层6剥落的情况。
掩模层6,例如能够采用化学气相成膜法(CVD法)、溅射方法、蒸着法等气相成膜法、电镀方法等来形成。
接着,如图15(c)所示,在掩模层6形成开口63。
将开口63例如设置在形成凹部11的位置。此外,开口63的形状(平面形状)与所形成的凹部11的形状(平面形状)相对应。
此开口63,例如能够用光刻法来形成。具体地来说,首先,在掩模层6上形成具有与开口63相对应图案的抗蚀剂层(未图示)。接着,将相应的抗蚀剂层作为掩模。去除掩模层6的一部分。接着,去除上述抗蚀剂层。由此,形成开口63。再有,掩模层6的一部分的去除,能够通过采用:CF气体、氯类气体等干蚀刻;浸渍在氢氟酸+硝酸水溶液、盐酸+硝酸水溶液、碱性水溶液等剥离液(湿蚀刻)等来进行。再有,即使在下面各工序中掩模层的去除中,也能够使用相同的方法。
接着,如图15(d)所示,在透明基板20上形成凹部11。
虽然没有特别限定作为凹部11的形成方法,但例如可列举出干蚀刻法、湿蚀刻法等蚀刻方法。通过进行蚀刻,透明基板20自开口63被蚀刻,形成具有圆柱状的凹部11。
特别地,如果采用湿蚀刻法,就能够形成更加理想的接近圆柱状的凹部11。再有,作为进行湿蚀刻时的蚀刻液,例如可优选使用氢氟酸类蚀刻液等。此时,如果在蚀刻液中添加丙三醇等醇(特别是多价醇),凹部11的表面就能变得极其平滑。
接着,去除掩模层6。
特别地,如果通过将透明基板20浸渍在去除液中来去除掩模层6,能够操作简单、高效地去除掩模层6。
由上,如图15(e)所示,可获得在规定位置上形成有凹部11的第一固定基板10。
[2]形成驱动电极23的工序
接着,如图16(f)所示,在凹部11上形成驱动电极23。
作为构成驱动电极23的材料,例如可列举出Cr、Al、Al合金、Ni、Zn、Ti、Au等金属、分散有碳和钛等的树脂、多结晶硅(多晶硅)、非晶硅等硅、ITO这样的透明导电材料等。
优选驱动电极23的形状(平面形状)与所形成的凹部11的形状(平面形状)相对应。
能够通过例如,蒸着法、溅射方法或离子喷镀方法等来形成此驱动电极23。此外,也可将光刻法与上述方法组合。具体地来说,首先形成具有与驱动电极23相对应的图案的抗蚀剂层(未图示)。作为构成此抗蚀剂层的材料,例如可列举出Cr/Au/Cr等。
接着将相应的抗蚀剂层作为掩模,去除一部分掩模(前工序中作为掩模使用的金属)。由此形成驱动电极23。
接着,如图16(g)所示,使用CVD法,在驱动电极23上形成由硅氧化物(SiO2)、硅氮化物(SiNX)、硅氧氮化物(SiOHN)等构成的绝缘膜(绝缘物)220。
由上,可获得形成有凹部11的第一固定基板10、在第一固定基板10的规定位置上形成的驱动电极23、在驱动电极23的表面上形成的绝缘膜220。
[3]接合晶片(第二基板用基材)7和第一固定基板(第四基板)2的工序
首先,如图16(h)所示,制备晶片7。此晶片7优选其表面具有镜面的特性。基于上述的观点,作为晶片7,可使用例如SOI(Silicon on Insulator)基板、SOS(Silicon on Sapphire)基板等。
在本制造工序中,作为晶片7使用SOI基板。SOI基板由按顺序层叠由硅构成的基底层71、SiO2层(绝缘层)72、硅层(活性层)73三层层叠体(层叠基板)构成。构成此晶片7的各层中,基底层71和SiO2层72是被去除的部分,硅层73是被加工为可动基板3的部分。
此晶片7的厚度,虽然没有特别限定,但特别优选硅层73厚约为10~100μm。通过使用这样的晶片7就能够容易地制造可动基板3。
接着,如图16(i)所示,将晶片7和第一固定基板10连接,以使晶片7的硅层73侧和第一固定基板10的形成有凹部11的面的一侧相对。
此接合例如可通过阳极接合来进行。阳极接合,例如按如下方式进行。首先,分别将第一固定基板10连接到直流电源的负极端子(未图示)、将晶片7连接到直流电源的正极端子(未图示)。然后,一边加热第一固定基板10一边施加电压。通过加热使得第一固定基板10中的Na+容易移动。由于此Na+的移动,使得第一固定基板10的接合面带负电,晶片7的接合面带正电。其结果使第一固定基板10和晶片7牢固接合。
下面将“阳极接合”简称为“接合”。
[4]形成可动基板(第二基板)3的工序。
接着,如图17(j)所示,进行蚀刻和研磨以去除基底层71。
作为蚀刻的方法,例如虽然可采用湿蚀刻、干蚀刻,但优选干蚀刻。无论哪种情况,去除基底层71时,SiO2层72都会成为停止层,但干蚀刻由于不使用蚀刻液,所以可以很好地防止与驱动电极23相对的硅层73的损伤。由此,能够制造合格率高的可变波长滤光器1。
首先,说明湿蚀刻的情况。将处于连接状态的晶片7和第一固定基板10浸入例如浓度约为1~40重量%、优选为10重量%左右的KOH水溶液中。此蚀刻反应式如下。
由于KOH水溶液对基底层71的蚀刻速度远远大于对SiO2层72的蚀刻速度,所以SiO2层72具有作为蚀刻停止层的功能。再有,作为在此工序中可使用的蚀刻液,除KOH水溶液外,还有TMAH(四甲铵氢氧化物)水溶液、EPD(乙二胺邻苯二酚二嗪)水溶液或联氨水溶液等。根据湿蚀刻,由于可以进行成批处理,所以能够提高生产性。
接着,说明干蚀刻的情况。将处于接合状态的晶片7及第一固定基板10放入反应室内。将例如压力390Pa的XeF2导入反应室内60秒。此蚀刻反应式如下。
根据XeF2的干蚀刻,由于对基底层71的蚀刻速度远远大于对SiO2层72的蚀刻速度,所以SiO2层72具有作为蚀刻停止层的功能。由于此蚀刻不是通过等离子体进行的,所以很难在去除部分以外的部位造成损伤。再有,例如也能够使用CF4和SF6的等离子体蚀刻替代XeF2
作为研磨的方法,由于可使用现有公知的方法所以省略说明。
由此,可很好地去除基底层71。
接着,如图17(k)所示,进行蚀刻以去除SiO2层72。在进行蚀刻的情况下,优选使用含有氢氟酸的蚀刻液。由此,能够很好地去除SiO2层72。
接着,在硅层73上形成具有与可动部31及支撑部32的形状(平面形状)相应图案的抗蚀剂层(未图示)。接着,利用干蚀刻法,特别是ICP蚀刻(Inductivel-Coupled Plasma Etching)法,蚀刻晶片7。由此,如图17(1)所示,可获得形成有具有开口部分311的可动部31、支撑部32、固定部33的可动基板3。
在本工序中,进行ICP蚀刻。即,通过交替重复地进行采用蚀刻用气体的蚀刻和采用淀积用气体的保护膜的形成,来形成可动部31和支撑部32。
作为上述蚀刻用气体,例如可列举出SF6等,再有,作为上述淀积用气体,例如可列举出C4F8等。
由此,仅蚀刻硅层73,此外由于是干蚀刻,所以不影响其他部位,能够确切地高精度地形成可动部31、支撑部32和固定部33。
如此,在可动部31、支撑部32、固定部33的形成中,由于使用干蚀刻、特别是使用ICP蚀刻,所以可确切容易地、高精度地形成可动部31。
再有,在本发明的本工序中,例如也可使用RIE(Reactive Ion Etching)等与上述不同的干蚀刻法来形成可动部31、支撑部32和固定部33。此外,也可使用干蚀刻以外的方法来形成可动部31、支撑部32和固定部33。
[5]在透光基板4(第三基板)上形成可动反射膜210的工序。
接着,如图17(m)所示,制备透光基板4。作为此透光基板4构成材料,可列举出与上述的透明基板20相同的材料。
接着,如图17(n)所示,在透光基板4的上面形成可动反射膜210。
具体地来说,在透光基板4的上面形成由多层膜构成的反射膜。作为这种成膜的方法,例如能够采用化学气相成膜法(CVD法)、溅射法、蒸着法等气相成膜方法来形成。
作为多层膜的构成材料,优选例如硅氧化物(SiO2)、五氧化钽(Ta2O5)、氮化硅膜(SiN)等。由于适当选择使用这些材料,就能够获得具有非常高的反射率的反射膜和具有非常低的反射率的(非常高透射率)的防反射膜。通过将这些膜交替层叠,就能够设置规定厚度的多层膜。
通过设定(调整)多层膜的各层的厚度、层数、材质,就能够形成可使规定波长的光透过或反射的多层膜(能够使特性改变)。例如,在反射膜的情况下,通过设定各层的厚度,就能够调整反射率,通过设定各层的层数,就能够调整反射光的波长。由此,可很容易地形成具有所希望特性的可动反射膜210。
此外,整个可动反射膜210的厚度,虽然没有被特别限定,但优选例如1~4μm。
再有,即使后述的固定反射膜200、防反射膜100及防反射膜110的成膜,也能够使用本工序[5]的方法。再有在防反射膜的情况下,可通过设定各层的厚度来调整反射防止率(透射率),可通过设定各层的层数来调整透射光的波长。
[6]将透光基板4(第三基板)与可动部31接合的工序
接着,如图18(o)所示,将透光基板4与可动部31接合,以使包含开口部分311。
[7]形成第二固定基板(第一基板)5的工序
接着,如图18(p)所示,制备透明基板50(第一基板用基材)。作为此透明基板50的构成材料,可列举出与上述透明基板20相同的材料。
接着,如图18(q)所示,在透明基板50上形成凹部51。可以采用与凹部11相同的方法制造、制备凹部51。由此,可获得第二固定基板5。
[8]形成固定反射膜200的工序
接着,如图18(r)所示,在凹部51的底部形成固定反射膜200。此外,整个固定反射膜200的厚度,没有特别限定,例如优选为1~4μm。
[9]接合第二固定基板5和可动基板3的工序
接着,如图19(s)所示,连接第二固定基板5和可动基板3,以使固定反射膜200和可动反射膜210彼此相对。由此,形成由凹部11和凹部51包围的封闭空间。
此接合时,既优选在内部为真空状态下进行接合(真空密封),又优选在内部为减压状态下进行接合(减压密封)。由此,可使可动部31的驱动特性更加稳定。
[10]形成防反射膜100、110的工序
此后,在第一固定基板10的下面形成防反射膜100,在第二固定基板5的上面形成防反射膜110。再有,没有特别限定何时形成防反射膜100、110,可以在本工序[10]之前的任意工序中形成。
按照以上的工序,就能够获得图12及图13所示的可调波长滤光器1。
如上述所说明的那样,按照此可变波长滤光器1的制造方法,由于在透光基板4的表面上形成可动反射膜210,就能够确切容易地进行可动反射膜210的膜厚的控制。由此,能够确实防止因可动反射膜210的膜厚不均匀引起的干涉用间隙9射出的干涉光的衰减。
此外,由于可动基板3是由硅形成的,所以能够整体形成可动部31、支撑部32、固定部33,能够简化制造工序。
此外,由于不需要牺牲层的断开工序,所以,不需要在可动部31上形成断开孔,能够简化可动部31的制造。此外,由于没有减少可动部31的(第二基板3的)库仑力所作用部位的面积,所以能够降低施加在可动部31和驱动电极23之间的电压。
此外,通过在驱动电极23上形成绝缘膜220,可防止粘附(可动部31与驱动电极23之间的粘贴)的发生,形成可靠的绝缘结构。
此外,由于由凹部11和凹部51包围的空间构成封闭空间,所以提高了可动部31的驱动特性,使之稳定。
除上述的效果外,图12及图13所示的可变波长滤光器1还具有可比较廉价地制造这样的优点。
(第四实施方式)
接着,说明本发明的可变波长滤光器的第四实施方式。
图20是表示本发明的可变波长滤光器的第四实施方式的可动基板和透光基板的平面图(俯视图),图21是沿第四实施方式的可变波长滤光器的图20的D-D线的剖面图。
下面,以与上述的第三实施方式的不同点为中心说明第四实施方式的可变波长滤光器1,对于相同的事项省略其说明。
第四实施方式的可变波长滤光器1,其接合(设置)在透光基板4的可动部31的位置与第三实施方式不同。
如图20及图21所示,第四实施方式的可变波长滤光器1,透光基板4被接合(设置)在与可动部31的凹部51的底面相对的面的一侧(图21中下侧)。
此外,透光基板4在与开口部分311相对应的部位具有凹部(第三凹部)41,防反射膜110设置在凹部41内。即,从厚度方向(图21中上下方向)看时,整个防反射膜110被设置在凹部41内的位置上。
按照此可变波长滤光器1,可获得与上述第三实施方式的可变波长滤光器1相同的效果。
接着,说明第四实施方式的可变波长滤光器1的制造方法。
下面虽然说明制造方法,但却是以与第三实施方式的可变波长滤光器1的制造方法的不同点为中心进行说明,对于相同的事项省略其说明。
图22是说明第四实施方式的可变波长滤光器1的制造方法的图。第四实施方式的可变波长滤光器1的制造方法,除工序[3]以后不同外,与第三实施方式的可变波长滤光器1的制造方法相同。下面说明工序[3]以后的工序。
[3]在透光基板4上形成可动反射膜210的工序
首先,如图22(a)所示,制备透光基板4。
接着,对透光基板4的上面实施蚀刻,以形成凹部(第三凹部)41。
接着如图22(b)所示,在凹部41内形成可动反射膜210。
[4]接合晶片(第二基板用基材)7和透光基板4的工序
接着,如图22(c)所示,将透光基板4接合在晶片7的硅层73的与成为开口部分311的部位相对应的部位,以使可动反射膜210与硅层73相对。
[5]接合晶片7和第一固定基板10的工序
接着,如图22(d)所示,接合晶片7和第一固定基板10,以使透光基板4和凹部11彼此相对。
[6]接着,进行与第三实施方式的工序[4]相同的工序,由晶片7形成可动基板3。
[7]~[10]
接着,进行与第三实施方式[7]~[10]相同的工序。
按照上述工序就可获得图20及图21所示的第四实施方式的可变波长滤光器1。
以上,虽然根据图示的实施方式说明了本发明的可变波长滤光器及可变波长滤光器的制造方法,但本发明并不限定于此,各部分的结构能够替换为具有相同功能的任意的结构。此外,也可对本发明附加其他任意的结构体和工序。
此外,本发明也可将上述各实施方式中的任意两个或多个结构(特征)加以组合。
再有,上述各实施方式中,虽然防反射膜100、110、可动反射膜210及固定反射膜200由多层膜构成,但不限于此,也可用单层膜分别形成防反射膜100、110、可动反射膜210及固定反射膜200。此情况下,优选使用SiOHN(硅氧氮化物)。由此,可形成可靠的绝缘结构。
此外,在上述各实施方式中,虽然防反射膜100、110、可动反射膜210及固定反射膜200兼为绝缘膜,但不限于此,例如,也可另外设置绝缘膜。此情况下,可优选使用热氧化形成的SiO2层和利用TEOS-CVD法形成的SiO2层。
此外,在上述各实施方式中,虽然在驱动电极23和可动基板3中仅对驱动电极23进行绝缘处理(设置绝缘膜220),但不限定于此,优选对驱动电极23和可动基板3两者都进行绝缘处理。此时,可动基板3的绝缘处理,优选为在可动基板3的表面覆盖由硅氧化物、硅氮化物或硅氧氮化膜构成的绝缘膜。由此,能够形成可靠的绝缘结构。
此外,在上述各实施方式中,驱动部的结构虽然为采用库仑力的结构,但本发明并不限定于此。
此外,也可在阳极接合面之外的各基板间,设置单独的基板(层)。
此外,在上述各实施方式的制造方法中,虽然采用阳极接合作为接合的方法,但不限于此,例如也可通过加热加压连接、粘合剂、低熔点玻璃来进行接合。
此外,本发明的可变波长滤光器的用途,没有限定,例如,可列举出对被测量物(试验样品)照射规定波长的红外光并使透过被测量物的透过红外光入射到可变波长滤光器,测量从该可变波长滤光器射出的干涉光,由此可调节各波长中的被测量物的红外光吸收光谱的传感器等。
在本发明中,由于可以透过比红外光波长更短的光,所以能够适用于UV吸收光谱和图象扫描仪装置的检查中。此外,在检查时,例如既可对可变波长滤光器附加设计设置有被测量物的通路,也可将其设置在可变波长滤光器的内部、特别是固定基板内,由此能够实现测量此被测量物的小型分析装置。此外,能够附加上接收从此可变波长滤光器射出的干涉光的光电二极管等受光元件和分析此干涉光的微型计算机等。
并且,根据驱动电极23和可动部31之间的间隙的容量;施加在驱动电极23和可动部31之间的电压;和从可变波长滤光器1射出的干涉光等各种信息,进行间隙量(距离x)的检测,将此信息反馈给上述微型计算机,由此就能够高精度地进行间隙量的设定和可动部的驱动。

Claims (20)

1、一种可变波长滤光器,
具备:第一基板,其具有第一凹部;
第二基板,其具备可动部和支撑部,且与所述第一基板接合,其中所述可动部在与所述第一凹部相对的位置上具有开口部分,所述支撑部可变位地支撑该可动部;
第三基板,其具有透光性,按照位于与所述开口部分对应的部位的方式与所述可动部接合;
固定反射膜,其设置在所述第一凹部的底部;
可动反射膜,其设置在所述第三基板的所述第一凹部侧,且隔开干涉用间隙与所述固定反射膜相对配置;以及
驱动部,其通过使所述可动部相对于所述第一基板变位,来变更所述干涉用间隙的间隔,
在所述固定反射膜和所述可动反射膜之间反复地进行反射,产生干涉,可将与所述干涉用间隙的间隔相对应的波长的光向外部发射。
2、根据权利要求1中所述的可变波长滤光器,其特征在于,
所述第三基板,设置在所述可动部的与所述第一基板相对的面侧。
3、根据权利要求1或2中所述的可变波长滤光器,其特征在于,
所述第三基板,接合在所述可动部的与所述第一基板相对的面侧。
4、根据权利要求1至3任一项中所述的可变波长滤光器,其特征在于,
在所述第一基板的与所述干涉用间隙相反侧的面上和所述第三基板的与所述干涉用间隙相反侧的面上,分别具有防反射膜。
5、根据权利要求1至4任一项中所述的可变波长滤光器,其特征在于,
所述第一基板,在与所述第二基板相对的面侧具有第二凹部,
所述驱动部,具有设置在所述第二凹部的底部和所述第二基板之间的驱动用间隙,利用该驱动用间隙,可使所述可动部相对所述第一基板变位。
6、一种可变波长滤光器,
具备:第一基板,其具有第一凹部;
第二基板,其具备可动部和支撑部,且与所述第一基板接合,其中所述可动部在与所述第一凹部相对的位置上具有开口部分,所述支撑部可变位地支撑该可动部;
第三基板,其具有透光性,按照位于与所述开口部分对应的部位的方式与所述可动部接合;
固定反射膜,其设置在所述第一凹部的底部;
可动反射膜,其设置在所述第三基板的所述第一凹部侧,且隔开干涉用间隙与所述固定反射膜相对配置;
第四基板,其在与所述可动部相对的部位上具有第二凹部,且接合在所述第二基板的与所述第一基板相反侧;
驱动部,其具有设置在所述第二凹部的底部和所述第二基板之间的驱动用间隙,通过使所述可动部相对于所述第一基板变位,来变更所述干涉用间隙的间隔,
在所述固定反射膜和所述可动反射膜之间反复地进行反射,产生干涉,可将与所述干涉用间隙的间隔相对应的波长的光向外部发射。
7、根据权利要求6中所述的可变波长滤光器,其特征在于,
在所述第一基板的与所述第一凹部相反侧的面上和所述第四基板的与所述第二凹部相反侧的面上,分别具有防反射膜。
8、根据权利要求1至7任一项中所述的可变波长滤光器,其特征在于,
所述第二基板具有导电性,
在所述第二凹部的底部设置有驱动电极,
所述驱动部构成为,利用由所述可动部和所述驱动电极之间的电位差所产生的库仑力,使所述可动部变位。
9、根据权利要求8中所述的可变波长滤光器,其特征在于,
在所述第二基板与所述驱动电极之间的至少一方的面上,实施绝缘处理。
10、根据权利要求1至9任一项中所述的可变波长滤光器,其特征在于,
所述第三基板是可透射红外光及比红外光波长短的光的基板。
11、根据权利要求1至10任一项中所述的可变波长滤光器,其特征在于,
所述第三基板,以包含所述开口部分的方式覆盖该开口部分。
12、根据权利要求1至11任一项中所述的可变波长滤光器,其特征在于,
所述第二基板用硅构成。
13、根据权利要求1至12任一项中所述的可变波长滤光器,其特征在于,
所述可动部,从俯视的角度来看,形成大致圆形形状。
14、根据权利要求1至13任一项中所述的可变波长滤光器,其特征在于,
所述可动部和所述支撑部一体地形成。
15、根据权利要求1至14任一项中所述的可变波长滤光器,其特征在于,
所述固定反射膜及所述可动反射膜分别为多层膜。
16、根据权利要求1至15任一项中所述的可变波长滤光器,其特征在于,
所述可动反射膜是绝缘膜。
17、一种可变波长滤光器的制造方法,
该可变波长滤光器,具备:
第一基板,其具有在一方的面上形成的第一凹部和第二凹部;
第二基板,其具备可动部和支撑部,且与所述第一基板接合,其中所述可动部在与所述第一凹部相对的位置上具有开口部分,所述支撑部可变位地支撑该可动部;
第三基板,其具有透光性,按照位于与所述开口部分对应的部位的方式与所述可动部接合;
固定反射膜,其设置在所述第一凹部的底部;
可动反射膜,其设置在所述第三基板的所述第一凹部侧,且隔开干涉用间隙与所述固定反射膜相对配置;以及
驱动部,其具有设置在所述第二凹部的底部和所述第二基板之间的驱动用间隙,通过利用该驱动用间隙,使所述可动部相对于所述第一基板变位,来变更所述干涉用间隙的间隔,
在所述固定反射膜和所述可动反射膜之间反复地进行反射,产生干涉,可将与所述干涉用间隙的间隔相对应的波长的光向外部发射,
所述制造方法具有以下工序:
通过在第一基板用基材上形成所述第一凹部及所述第二凹部,形成所述第一基板的工序;
在所述第一凹部的底部形成所述固定反射膜的工序;
接合第二基板用基材和所述第一基板的工序;
通过对所述第二基板用基材进行去除处理,去除规定的部位,形成具有所述开口部分的所述可动部及所述支撑部,由此形成所述第二基板的工序;
在所述第三基板上形成所述可动反射膜的工序;
将所述第三基板接合在所述可动部的与所述第一基板相反侧并对应所述开口部分的部位,以使所述可动反射膜和所述固定反射膜互相相对的工序。
18、一种可变波长滤光器的制造方法,
该可变波长滤光器,具备:
第一基板,其具有在一方的面上形成的第一凹部和第二凹部;
第二基板,其具备可动部和支撑部,且与所述第一基板接合,其中所述可动部在与所述第一凹部相对的位置上具有开口部分,所述支撑部可变位地支撑该可动部;
第三基板,其具有透光性,按照位于与所述开口部分对应的部位的方式与所述可动部接合;
固定反射膜,其设置在所述第一凹部的底部;
可动反射膜,其设置在所述第三基板的所述第一凹部侧,且隔开干涉用间隙与所述固定反射膜相对配置;以及
驱动部,其具有设置在所述第二凹部的底部和所述第二基板之间的驱动用间隙,通过利用该驱动用间隙,使所述可动部相对于所述第一基板变位,来变更所述干涉用间隙的间隔,
在所述固定反射膜和所述可动反射膜之间反复地进行反射,产生干涉,可将与所述干涉用间隙的间隔相对应的波长的光向外部发射,
所述制造方法具有以下工序:
通过在第一基板用基材上形成所述第一凹部及所述第二凹部,形成所述第一基板的工序;
在所述第一凹部的底部上形成所述固定反射膜的工序;
在所述第三基板上形成所述可动反射膜的工序;
将所述第三基板接合在第二基板用基材的与成为所述开口部分的部位相对应的部位,以使所述可动反射膜位于所述第三基板的与所述第二基板用基材相反侧的工序;
接合所述第二基板用基材和所述第一基板,以使所述可动反射膜和所述固定反射膜互相相对的工序;
通过对所述第二基板用基材进行去除处理,去除规定的部位,形成具有所述开口部分的所述可动部及所述支撑部,由此形成所述第二基板的工序。
19、一种可变波长滤光器的制造方法,
该可变波长滤光器,具备:
第一基板,其具有第一凹部;
第二基板,其具备可动部和支撑部,且与所述第一基板接合,其中所述可动部在与所述第一凹部相对的位置上具有开口部分,所述支撑部可变位地支撑该可动部;
第三基板,其具有透光性,按照位于与所述开口部分对应的部位的方式与所述可动部接合;
固定反射膜,其设置在所述第一凹部的底部;
可动反射膜,其设置在所述第三基板的所述第一凹部侧,且隔开干涉用间隙与所述固定反射膜相对配置;
第四基板,其在与所述可动部相对的部位上具有第二凹部,且接合在所述第二基板的与所述第一基板相反侧;
驱动部,其具有设置在所述第二凹部的底部和所述第二基板之间的驱动用间隙,通过使所述可动部相对于所述第一基板变位,来变更所述干涉用间隙的间隔,
在所述固定反射膜和所述可动反射膜之间反复地进行反射,产生干涉,可将与所述干涉用间隙的间隔相对应的波长的光向外部发射,
所述制造方法具有下述工序:
通过在第四基板用基材上形成所述第二凹部,形成所述第四基板的工序;
接合第二基板用基材和所述第四基板的工序;
通过对所述第二基板用基材进行去除处理,去除规定的部位,形成具有所述开口部分的所述可动部及所述支撑部,由此形成所述第二基板的工序;
在所述第三基板上形成所述可动反射膜的工序;
将所述第三基板接合在所述可动部的与所述第一基板相反侧并对应所述开口部分的部位的工序;
通过在第一基板用基材上形成所述第一凹部,形成所述第一基板的工序;
在所述第一凹部的底部上形成所述固定反射膜的工序;
接合所述第一基板和所述第二基板,以使所述固定反射膜和所述可动反射膜互相相对的工序。
20、一种可变波长滤光器的制造方法,
该可变波长滤光器,具备:
第一基板,其具有第一凹部;
第二基板,其具备可动部和支撑部,且与所述第一基板接合,其中所述可动部在与所述第一凹部相对的位置上具有开口部分,所述支撑部可变位地支撑该可动部;
第三基板,其具有透光性,按照位于与所述开口部分对应的部位的方式与所述可动部接合;
固定反射膜,其设置在所述第一凹部的底部;
可动反射膜,其设置在所述第三基板的所述第一凹部侧,且隔开干涉用间隙与所述固定反射膜相对配置;
第四基板,其在与所述可动部相对的部位上具有第二凹部,且接合在所述第二基板的与所述第一基板相反侧;
驱动部,其具有设置在所述第二凹部的底部和所述第二基板之间的驱动用间隙,通过使所述可动部相对于所述第一基板变位,来变更所述干涉用间隙的间隔,
在所述固定反射膜和所述可动反射膜之间反复地进行反射,产生干涉,可将与所述干涉用间隙的间隔相对应的波长的光向外部发射,
所述制造方法具有下述工序:
通过在第四基板用基材上形成所述第二凹部,形成所述第四基板的工序;
在所述第三基板上形成第三凹部,在该第三凹部内形成所述可动反射膜的工序;
将所述第三基板接合在第二基板用基材的与成为所述开口部分的部位相对应的部位,以使所述可动反射膜和所述第二基板用基材相对的工序;
接合第二基板用基材和所述第四基板,以使所述第三基板和所述第二凹部相对的工序;
通过对所述第二基板用基材进行去除处理,去除规定的部位,形成具有所述开口部分的所述可动部及所述支撑部,由此形成所述第二基板的工序;
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在所述第一凹部的底部上形成所述固定反射膜的工序;
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102193183A (zh) * 2010-03-15 2011-09-21 精工爱普生株式会社 滤光器及其制造方法、分析设备以及光设备
CN102375229A (zh) * 2010-08-19 2012-03-14 精工爱普生株式会社 滤光器、滤光器的制造方法以及光设备
CN102449447A (zh) * 2009-05-29 2012-05-09 Vtt技术研究中心 微机械可调法布里珀罗干涉仪、中间产品及其制造方法
CN104062699A (zh) * 2013-03-18 2014-09-24 精工爱普生株式会社 密封结构、干涉滤波器、光学模块以及电子设备
CN106094197A (zh) * 2010-03-15 2016-11-09 精工爱普生株式会社 光滤波器及光滤波器模块以及分析设备及光设备
CN106133563A (zh) * 2013-11-26 2016-11-16 英菲尼斯有限责任公司 波长可调谐的mems‑法布里‑珀罗滤波器
CN107479182A (zh) * 2012-05-16 2017-12-15 精工爱普生株式会社 光模块、电子设备、食物分析装置以及分光照相机
CN110954981A (zh) * 2018-09-27 2020-04-03 精工爱普生株式会社 光学装置及电子设备

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07243963A (ja) * 1994-03-07 1995-09-19 Yazaki Corp 光共振器とその製造方法
JP2002174721A (ja) * 2000-12-06 2002-06-21 Yokogawa Electric Corp ファブリペローフィルタ
GB2359636B (en) * 2000-02-22 2002-05-01 Marconi Comm Ltd Wavelength selective optical filter
US6341039B1 (en) * 2000-03-03 2002-01-22 Axsun Technologies, Inc. Flexible membrane for tunable fabry-perot filter
JP3858606B2 (ja) * 2001-02-14 2006-12-20 セイコーエプソン株式会社 干渉フィルタの製造方法、干渉フィルタ、波長可変干渉フィルタの製造方法及び波長可変干渉フィルタ
JP3812550B2 (ja) * 2003-07-07 2006-08-23 セイコーエプソン株式会社 波長可変光フィルタ

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102449447A (zh) * 2009-05-29 2012-05-09 Vtt技术研究中心 微机械可调法布里珀罗干涉仪、中间产品及其制造方法
CN102449447B (zh) * 2009-05-29 2014-06-18 Vtt技术研究中心 微机械可调法布里珀罗干涉仪、中间产品及其制造方法
CN102193183A (zh) * 2010-03-15 2011-09-21 精工爱普生株式会社 滤光器及其制造方法、分析设备以及光设备
CN106094197A (zh) * 2010-03-15 2016-11-09 精工爱普生株式会社 光滤波器及光滤波器模块以及分析设备及光设备
CN102375229A (zh) * 2010-08-19 2012-03-14 精工爱普生株式会社 滤光器、滤光器的制造方法以及光设备
CN102375229B (zh) * 2010-08-19 2015-10-21 精工爱普生株式会社 滤光器、滤光器的制造方法以及光设备
CN107479182A (zh) * 2012-05-16 2017-12-15 精工爱普生株式会社 光模块、电子设备、食物分析装置以及分光照相机
CN107479182B (zh) * 2012-05-16 2020-04-17 精工爱普生株式会社 光模块、电子设备、食物分析装置以及分光照相机
CN104062699A (zh) * 2013-03-18 2014-09-24 精工爱普生株式会社 密封结构、干涉滤波器、光学模块以及电子设备
CN106133563A (zh) * 2013-11-26 2016-11-16 英菲尼斯有限责任公司 波长可调谐的mems‑法布里‑珀罗滤波器
CN106133563B (zh) * 2013-11-26 2019-11-19 英菲尼斯有限责任公司 波长可调谐的mems-法布里-珀罗滤波器
CN110954981A (zh) * 2018-09-27 2020-04-03 精工爱普生株式会社 光学装置及电子设备

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