DE112012002104B4

DE112012002104B4 - Optisches Modul und Herstellungsverfahren für dasselbe

Info

Publication number: DE112012002104B4
Application number: DE112012002104.5T
Authority: DE
Inventors: Yoshihisa Warashina; Tomofumi Suzuki; Kohei Kasamori
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2019-11-28
Anticipated expiration: 2032-04-05
Also published as: US20140139924A1; CN103547528A; US9557555B2; KR101974229B1; JP5715481B2; KR20140026531A; WO2012157357A1; CN103547528B; JP2012240129A; DE112012002104T5

Abstract

Optisches Modul mit:
einem ersten plattenförmigen Element (10) mit einer lichtdurchlässigen optischen Komponente (12), die durch Anwendung von Ätzen auf einen Siliziumbereich (11) gebildet ist; und
einem zweiten plattenförmigen Element (20) mit einer lichtreflektierenden optischen Komponente (21, 22, 23, 24) zum Reflektieren von Licht, das durch die lichtdurchlässige optische Komponente (12) hindurchläuft, auf seiner Hauptfläche (20a), wobei
die ersten und zweiten plattenförmigen Elemente (10, 20) miteinander verbunden sind, so dass eine Komponentenausbildungsfläche (10a) des ersten plattenförmigen Elements (10), auf dem die lichtdurchlässige optische Komponente (12) ausgebildet ist, und die Hauptfläche (20a) des zweiten plattenförmigen Elements (20) einander zugewandt sind,
ein optischer Pfad für Licht, das durch die lichtdurchlässige optische Komponente (12) hindurchläuft, entlang der Komponentenausbildungsfläche (10a) des ersten plattenförmigen Elements (10) und der Hauptfläche (20a) des zweiten plattenförmigen Elements (20) ausgebildet ist und
ein spezifischer Widerstand des ersten plattenförmigen Elements (10) höher ist als ein spezifischer Widerstand des zweiten plattenförmigen Elements (20).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Modul und ein Herstellungsverfahren für dasselbe.
Stand der Technik
In JP 2008-102132 A und JP 2010-170029 A ist ein optisches Modul offenbart, bei dem unter Verwendung einer MEMS-Technologie ein optisches Interferenzsystem auf einem SOI (Silizium auf einem Isolator)-Substrat ausgebildet ist. Diese optischen Interferenzsysteme weisen ein Strahlenteiler, einen an einem elektrostatischen Aktuator befestigten beweglichen Spiegel und einen befestigten Spiegel auf, und diese werden durch Anwendung von Ätzen auf eine Siliziumschicht und eine isolierende Schicht eines SOI-Substrats in beliebigen Formen gebildet.
Während des Prüfungsverfahrens wurden folgende Dokumente aus dem Stand der Technik aufgefunden, die sich jeweils auf optische Module beziehen: US 2001/0035460 A1 , US 2008/0080034 A1 , US 2007/0008607 A1 , US 2011/0080572 A1 und EP 1 906 159 B1 .
Darstellung der Erfindung
Technisches Problem
Ein durch Anwendung von Ätzen auf ein Substrat hergestelltes optisches System ist, wie die optischen Interferenzsysteme, die beispielsweise in JP 2008-102132 A und JP 2010-170029 A beschrieben sind, aus unterschiedlichen Typen von optischen Komponenten sowie einem elektrostatischen Aktuator, einer Spiegelfläche und einem Strahlenteiler aufgebaut. Um unter diesen optischen Komponenten eine lichtreflektierende optische Komponente sowie eine Spiegelfläche zu bilden, ist es zu empfehlen, über eine Lochmaske einen Metallfilm zur Lichtreflexion auf einer durch Anwendung von Ätzen auf ein Substrat gebildeten Fläche aufzubringen,. Ferner ist es zum Zeitpunkt der Bildung einer lichtdurchlässigen optischen Komponente sowie einem Strahlenteiler bevorzugt, einen semi-durchlässigen Reflexionsfilm oder einen Anti-Reflexionsfilm auf einer durch Anwenden von Ätzen auf einem Substrat gebildeten Fläche zu bilden.
Während des Aufbringens eines Metallfilms ist es jedoch wahrscheinlich, dass sich das Metall verteilt, um an der lichtreflektierenden optischen Komponente zu haften. Insbesondere in einem Fall, in dem ein Metallfilm auf einer Fläche senkrecht zu der Plattenfläche eines Substrats aufgebracht wird, ist es notwendig, metallische Teilchen aus einer zu der Normalrichtung der Plattenfläche des Substrats geneigten Richtung zuzuführen, und eine solche Tendenz wird bedeutend. Da es notwendig ist, eine lichtdurchlässige optische Komponente so anzuordnen, dass sie bei einem Bereich getrennt ist, der so getrennt ist, um dagegen vorzubeugen, dass das Metall daran haftet, wird demenentsprechend ein optischer Pfad zwischen der lichtreflektierenden optischen Komponente und der lichtdurchlässigen optischen Komponente länger gemacht, und ein Strahlendurchmesser verteilt sich exzessiv, um sich partiell von diesen optischen Komponenten zu lösen, was zu einer Senkung der Lichtausnutzungseffizienz führen könnte.
Während der Herstellung einer leitfähigen Komponente sowie einem elektrostatischen Aktuator ist es bevorzugt, ein Substrat zu verwenden, das bei einer vorgegebenen Konzentration ein Dopant enthält, um die leitfähige Eigenschaft der Komponente zu erzeugen. Andererseits ist es in einer lichtdurchlässigen optischen Komponente sowie einem Strahlenteiler bevorzugt, um die Absorption von Licht zu hemmen, dass es weniger der in einem Substrat enthaltenen Verunreinigungen gibt. Auf diese Weise können die Vorgaben für die Eigenschaften der Substrate in einigen Fällen widersprüchlich sein, abhängig von den Typen der optischen Komponenten. Wenn jedoch unterschiedliche Typen von optischen Komponenten, unter Verwendung eines Substrats wie in JP 2008 - 102132 A oder JP 2010-170029 A , gebildet werden, ist es schwierig, solche widersprüchlichen Vorgaben gleichzeitig zu erfüllen.
Die vorliegende Erfindung wurde im Lichte des vorstehend erwähnten Problems vorgenommen und eine Aufgabe derselben besteht darin, ein optisches Modul bereitzustellen, bei dem es möglich ist, eine lichtreflektierende optische Komponente wie eine Spiegelfläche und eine lichtdurchlässige optische Komponente wie einen Strahlenteiler nahe zueinander anzuordnen, und es möglich ist, die Vorgaben zu erfüllen, selbst in dem Fall, in dem die Vorgaben für die Eigenschaften des Substrats in Abhängigkeit der optischen Komponenten widersprüchlich sein, und ein Herstellungsverfahren für das optische Modul bereitzustellen.
Lösung des Problems
Um die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen, wird ein optisches Modul gemäß der vorliegenden Erfindung geschaffen, das ein erstes plattenförmiges Element mit einer lichtdurchlässigen optischen Komponente, die durch Anwendung von Ätzen auf einen Siliziumbereich gebildet wird, und ein zweites plattenförmiges Element aufweist, mit einer lichtreflektierenden optischen Komponente zum Reflektieren von Licht, das durch die lichtdurchlässige optische Komponente hindurchläuft, auf seiner Hauptfläche, wobei die ersten und zweiten plattenförmigen Elemente miteinander verbunden sind, so dass eine Komponente, welche die Fläche des ersten plattenförmigen Elements bildet, auf welcher die lichtdurchlässige optische Komponente ausgebildet ist, und die Hauptfläche des zweiten plattenförmigen Elements einander zugewandt sind, und ein optischer Pfad für Licht, das durch die lichtdurchlässige optische Komponente hindurchläuft, entlang der Komponentenausbildungsfläche des ersten plattenförmigen Elements und der Hauptfläche des zweiten plattenförmigen Elements verläuft. Ein spezifischer Widerstand des ersten plattenförmigen Elements ist dabei höher als ein spezifischer Widerstand des zweiten plattenförmigen Elements.
Bei diesem optischen Modul sind die lichtdurchlässige optische Komponente und die lichtreflektierende optische Komponente jeweils auf den getrennten plattenförmigen Elementen (erste und zweite plattenförmige Elemente) ausgebildet. Dementsprechend ist es während der Bildung dieser optischen Komponenten auf den jeweiligen plattenförmigen Elementen möglich, die Eigenschaften der Substrate so abzustimmen, dass eine Verunreinigungskonzentration an die günstigsten Eigenschaften für die jeweiligen optischen Komponenten angepasst ist. Als ein Beispiel werden dem ersten plattenförmigen Element, auf dem die lichtdurchlässige optische Komponente gebildet wird, nicht Verunreinigungen zugeführt, um die Absorption von Licht zu hemmen, und geeignete Mengen von Verunreinigungen werden dem zweiten plattenförmigen Element hinzugefügt, auf dem die lichtreflektierende optische Komponente gebildet wird, um eine günstige Leiteigenschaft zu sichern, die es ermöglicht, eine leitfähige Komponente wie einen elektrostatischen Aktuator zu bilden, welcher die lichtreflektierende optische Komponente antreibt. Da es möglich ist, die lichtdurchlässige optische Komponente und die lichtreflektierende optische Komponente auf den jeweiligen plattenförmigen Elementen einzeln auszubilden, hat die Verarbeitung für eine der optischen Komponenten sowie eine Ablagerung eines Metallfilms keine Wirkung auf die andere optische Komponente. Dementsprechend ist es möglich, die lichtreflektierende optische Komponente und die lichtdurchlässige optische Komponente nahe zueinander anzuordnen, was es ermöglicht, die Lichtausnutzungseffizienz zu erhöhen.
Ein erstes vorteilhaftes, nicht beanspruchtes Herstellungsverfahren für ein optisches Modul umfasst das Bilden einer Vielzahl von Ausrichtungsmarkierungen zum jeweiligen Ausrichten von ersten und zweiten plattenförmigen Elementen auf einem Randabschnitt des ersten plattenförmigen Elements mit einer lichtdurchlässigen optischen Komponente, die durch Anwendung von Ätzen auf einen Siliziumbereich gebildet wird, und einem Randabschnitt des zweiten plattenförmigen Elements mit einer lichtreflektierenden optischen Komponente zum Reflektieren von Licht, das durch die lichtdurchlässige optische Komponente durchläuft, auf seiner Hauptfläche, und das unter Verwendung der Vielzahl an Ausrichtungsmarkierungen miteinander Verbinden der Randabschnitte der ersten und zweiten plattenförmigen Elemente, so dass eine Komponentenausbildungsfläche der ersten plattenförmigen Elements, auf dem die lichtdurchlässige optische Komponente gebildet wird, und die Hauptfläche des zweiten plattenförmigen Elements einander zugewandt sind.
Ein zweites vorteilhaftes, nicht beanspruchtes Herstellungsverfahren für ein optisches Modul umfasst das Bilden einer Vielzahl von Ausrichtungsmarkierungen zum jeweiligen Ausrichten von ersten und zweiten Halbleiterscheiben auf einem Randabschnitt der ersten Halbleiterscheibe mit einer Vielzahl an Bereichen, die jeweils lichtdurchlässige optische Komponenten aufweisen, die durch Anwendung von Ätzen auf einen Siliziumbereich gebildet werden, und einem Randabschnitt der zweiten Haltleiterscheibe mit einer Vielzahl an Bereichen, die lichtreflektierende optische Komponenten zum Reflektieren von Licht aufweisen, das durch die lichtdurchlässigen optischen Komponenten hindurchläuft, auf seiner Hauptfläche, und das unter Verwendung der Vielzahl an Ausrichtungsmarkierungen miteinander Verbinden der ersten und zweiten Halbleiterscheiben, so dass eine Komponentenausbildungsfläche der ersten Halbleiterscheibe, auf der die lichtdurchlässigen optischen Komponenten gebildet sind, und die Hauptfläche der zweiten Halbleiterscheibe einander zugewandt sind.
Da die Vielzahl an Ausrichtungsmarkierungen auf den Randabschnitten der plattenförmigen Elemente und den Halbleiterscheiben ausgebildet sind und die ersten und zweiten Halbleiterscheiben unter Verwendung dieser Ausrichtungsmarkierungen verbunden werden, ist es gemäß den ersten und zweiten Herstellungsverfahren für die optischen Module möglich, eine relative Winkelabweichung zwischen dem ersten plattenförmigen Element und dem zweiten plattenförmigen Element zu reduzieren, was es ermöglicht, eine Absenkung der Lichtausnutzungseffizienz zu hemmen. Insbesondere gemäß dem zweiten Herstellungsverfahren für das optische Modul ist es, da die Vielzahl an Ausrichtungsmarkierungen auf den Randabschnitten der Halbleiterscheiben mit der Vielzahl an Bereichen ausgebildet sind, die den optischen Modulen entsprechen, möglich, den Abstand zwischen den Ausrichtungsmarkierungen sehr lang zu machen, was es ermöglicht, eine relative Winkelabweichung maßgeblich zu reduzieren.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß dem optischen Modul der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine lichtreflektierende optische Komponente wie eine Spiegelfläche und eine lichtdurchlässige optische Komponente wie einen Strahlenteiler nahe zueinander anzuordnen, und es ist möglich, die Vorgaben zu erfüllen, selbst in dem Fall, in dem die Vorgaben für die Eigenschaften des Substrats, je nach den optischen Komponenten, widersprüchlich sind.
Figurenliste

1 ist eine Perspektivansicht, die eine Erscheinung eines ersten plattenförmigen Elements zeigt.
2 ist ein Diagramm, das den Querschnitt entlang der Linie II-II, die in 1 gezeigt ist, zeigt.
3 ist eine Perspektivansicht, die eine Erscheinung eines zweiten plattenförmigen Elements zeigt.
4 ist ein Diagramm, das den Querschnitt entlang der Linie IV-IV, die in 3 gezeigt ist, zeigt.
5 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das erste plattenförmige Element und das zweite plattenförmige Element miteinander verbunden sind.
6 ist eine Perspektivansicht, die eine Erscheinung eines elektrostatischen Aktuators zeigt, der einen beweglichen reflektierenden Spiegel antreibt.
7 ist ein Grundriss zur Erklärung eines Michelson-optischen Interferenzsystems, das durch eine lichtdurchlässige optische Komponente und lichtreflektierende optische Komponenten ausgebildet ist.
8 schließt Diagramme ein, die ein Maskenherstellungsverfahren in einem Herstellungsverfahren für das erste plattenförmige Element zeigen.
9 enthält Diagramme, die ein Maskenherstellungsverfahren in einem Herstellungsverfahren des ersten plattenförmigen Elements zeigen.
10 schließt Diagramme ein, die ein erstes Ätzverfahren in dem Herstellungsverfahren für das erste plattenförmige Element zeigen.
11 schließt Diagramme ein, die ein thermisches Oxidationsverfahren in dem Herstellungsverfahren für das erste plattenförmige Element zeigen.
12 schließt Diagramme ein, die eine Nitridfilmentfernung in dem thermischen Oxidationsverfahren in dem Herstellungsverfahren für das erste plattenförmige Element zeigen.
13 schließt Diagramme ein, die ein zweites Ätzverfahren in dem Herstellungsverfahren für das erste plattenförmige Element zeigen.
14 schließt Diagramme ein, die ein drittes Ätzverfahren in dem Herstellungsverfahren für das erste plattenförmige Element zeigen.
15 schließt Diagramme ein, die ein Nitridfilmbildungsverfahren in dem Herstellungsverfahren für das erste plattenförmige Element zeigen.
16 ist eine Perspektivansicht, die einen Zustand schematisch zeigt, in dem das erste plattenförmige Element und das zweite plattenförmige Element miteinander verbunden sind.
17 ist ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem die ersten und zweiten plattenförmigen Elemente ausgerichtet sind, so dass sie den Ausrichtungsmarkierungen entsprechen.
18 ist ein Grundriss, der einen Strahlenteiler schematisch zeigt, der für ein optisches Interferenzsystem oder dergleichen verwendet wird, als ein Beispiel einer lichtdurchlässigen optischen Komponente.
19 ist ein Grundriss, der ein Konfigurationsbeispiel eines optischen Interferenzsystems zeigt, mit einem optischen Element zum Kompensieren von Wellenlängendispersion.
20 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem durch Verwendung einer Lochmaske in einem optischen Interferenzsystem ein Metallfilm gebildet wird.
21 schließt Diagramme zum Erklären von Problemen ein, die durch eine Positionsabweichung zwischen dem ersten plattenförmigen Element und dem zweiten plattenförmigen Element erzeugt werden.
22 schließt Diagramme zum Erklären eines ersten abgewandelten Beispiels ein.
23 ist ein Diagramm zur Erklärung eines zweiten abgewandelten Beispiels.
24 ist eine Querschnittsansicht, die eine Lagebeziehung zwischen einem Vorsprung und einem niedrigen Abschnitt zeigt, aus der Dickenrichtung der plattenförmigen Elemente in einem Zustand betrachtet, in dem der Vorsprung in den niedrigen Abschnitt eingeführt ist.
25 ist ein Grundriss, der eine Konfiguration des zweiten plattenförmigen Elements gemäß einem dritten abgewandelten Beispiel zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Hiernach wird eine Ausführungsform eines optischen Moduls und eines Herstellungsverfahrens für das optische Modul gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen detailliert erklärt werden. In der Beschreibung der Zeichnungen werden dieselben Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen, und überlappende Beschreibungen werden ausgelassen.
Ein optisches Modul gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch zwei plattenförmige Elemente (erste und zweite plattenförmige Elemente) ausgebildet, die miteinander verbunden sind, und weist ein eingebautes Michelson-optisches Interferenzsystem auf. 1 und 2 sind Diagramme, die ein erstes plattenförmiges Element 10 zeigen. 1 ist eine Perspektivansicht, die eine Erscheinung des ersten plattenförmigen Elements 10 zeigt, und 2 ist ein Diagramm, das den Querschnitt entlang der Linie II-II, die in 1 gezeigt ist, zeigt. Das erste plattenförmige Element 10 ist ein Element, das durch Anwendung von Ätzen auf ein Siliziumsubstrat hergestellt ist und hauptsächlich aus Silizium aufgebaut ist. Das erste plattenförmige Element 10 weist eine Komponentenausbildungsfläche 10a und auf der entgegengesetzten Seite zu der Komponentenausbildungsfläche 10a eine Rückfläche 10b auf.
Wie in 1 gezeigt, ist auf der Seite der Komponentenausbildungsfläche 10a der ersten plattenförmigen Elements 10 eine lichtdurchlässige optische Komponente 10 ausgebildet. Die lichtdurchlässige optische Komponente 12 ist eine optische Komponente, die durch Anwendung von Ätzen auf einem Siliziumbereich 11, der ein Siliziumsubstrat bildet, ausgebildet ist und es erlaubt, dass Licht mit einer vorgegebenen Wellenlänge hindurchläuft. Die lichtdurchlässige optische Komponente 12 der vorliegenden Ausführungsform weist eine im Wesentlichen V-förmige ebene Form auf und weist vier optische Seitenflächen 12a bis 12d auf. Die Seitenfläche 12a ist eine semi-durchlässige reflektierende Fläche (Halbspiegel) und weist beispielsweise einen Reflexionsgrad von 30% bis 50% für Licht in einem Bereich von zu verwendenden Wellenlängen auf. Diese halbdurchlässige reflektierende Fläche dient als ein Strahlenteiler in dem Michelson-optischen Interferenzsystem. Die Seitenflächen 12b bis 12d sind lichtdurchlässige Flächen und weisen Durchlässigkeitsgrade von beispielsweise 90% bis 99% für Licht in einem Bereich von zu verwendenden Wellenlängen auf.
Wie in 2 gezeigt, ist die Seitenfläche 12a der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 mit einem semi-durchlässigen Reflexionsfilm 13 überdeckt, der aus einem Siliziumoxidfilm 14, der auf der Seitenfläche des Siliziumbereichs 11 gebildet ist, und einem Siliziumnitridfilm 16 gebildet ist, der auf dem Siliziumoxidfilm 14 gebildet ist. Die Wellenlängenreflexionseigenschaften der Seitenfläche 12a variieren gemäß der jeweiligen Dicke des Siliziumoxidfilms 14 und des Siliziumnitridfilms 16. Ferner sind die Seitenflächen 12b bis 12d der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 mit einem Anti-Reflexionsfilm (AR-Film) überdeckt, der aus dem Siliziumnitridfilm 16 aufgebaut ist, der auf den Seitenflächen des Siliziumbereichs 11 gebildet ist. Die Wellenlängenreflexionseigenschaften der Seitenflächen 12b bis 12d variieren gemäß der Dicke des Siliziumnitridfilms 16. Zusätzlich dazu ist der Siliziumoxidfilm 14 von der Seitenfläche 12a der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 her bis zu der Fläche auf dem Siliziumbereich 11 um die lichtdurchlässige optische Komponente 12 herum ausgebildet, und wird durch thermisches Oxidieren des Siliziumbereichs 11 gebildet, wie später beschrieben werden wird. Ferner ist der Siliziumnitridfilm 16 über die gesamte Fläche des Siliziumbereichs 11 ausgebildet, inklusive der Fläche auf dem Siliziumoxidfilm 14 und den Flächen auf den Seitenflächen 12b bis 12d der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12. Ein Siliziumoxidfilm 18 ist zwischen der oberen Fläche der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 und dem Siliziumnitridfilm 16 eingeschoben. Der Siliziumoxidfilm 18 ist eine Ätzmaske, die während der Bildung der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 durch Anwendung von Ätzen auf den Siliziumbereich 11 gebildet wird.
Ein Randabschnitt 10c des ersten plattenförmigen Elements 10 steht in seiner Dickenrichtung in Bezug auf die Komponentenausbildungsfläche 10a leicht hervor, um die lichtdurchlässige optische Komponente 12 zu umgeben. Eine Vielzahl an (zwei, bei der vorliegenden Ausführungsform) Ausrichtungsmarkierungen 17 zum Ausrichten mit einem zweiten plattenförmigen Element, das später beschrieben werden wird, sind auf dem Randabschnitt 10c ausgebildet. Bei einem Beispiel ist die eine Ausrichtungsmarkierung 17 auf dem Randabschnitt 10c bei einer Seite der ersten plattenförmigen Elements 10 ausgebildet und die andere Ausrichtungsmarkierung 17 auf dem Randabschnitt 10c an der anderen Seite (vorzugsweise der Seite, die der einen Seite zugewandt ist) der ersten plattenförmigen Elements 10 ausgebildet. Diese Ausrichtungsmarkierungen 17 weisen eine beliebige ebene Form, beispielsweise eine Kreuzform, auf und sind bei der vorliegenden Ausführungsform aus in dem Randabschnitt 10c ausgebildeten Furchen aufgebaut.
3 und 4 sind Diagramme, die ein zweites plattenförmiges Element 20 zeigen. 3 ist eine Perspektivansicht, die eine Erscheinung des zweiten plattenförmigen Elements 20 zeigt, und 4 ist ein Diagramm, das den Querschnitt entlang der Linie IV-IV, die in 3 gezeigt ist, zeigt. Zusätzlich dazu sind in 3 die Positionen und der Bereich der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 in einem Zustand, in dem das erste plattenförmige Element 10 und das zweite plattenförmige Element 20 miteinander verbunden sind, durch die gestrichelt gepunktete Linie gezeigt.
Das zweite plattenförmige Element 20 ist ein durch Anwendung von Ätzen auf eine Siliziumschicht 25 eines sogenannten Silizium-auf-Isolator-(SOI)-Substrats hergestelltes Element, auf dem eine isolierende Schicht 29 und die Siliziumschicht 25 auf einem Trägersubstrat 28 laminiert sind. Das zweite plattenförmige Element 20 weist eine Hauptfläche 20a auf, auf dem das Trägersubstrat 28 exponiert ist, und eine Rückfläche 20b auf der zu der Hauptfläche 20a entgegengesetzten Seite. Wie in 3 gezeigt, sind auf der Seite der Hauptfläche 20a des zweiten plattenförmigen Elements 20 ein Einfallspiegel 21, ein befestigter Reflexionsspiegel 22, ein beweglicher Reflexionsspiegel 23, und ein Ausfallspiegel 24 ausgebildet. Diese Spiegel 21 bis 24 sind lichtreflektierende optische Komponenten der vorliegenden Erfindung. Diese Spiegel 21 bis 24 sind optische Komponenten, bei denen ein Metallfilm 26 auf Flächen gebildet ist, die durch Anwendung von Ätzen auf die Siliziumschicht 25 des SOI-Substrats gebildet werden, und reflektieren das diese Spiegel erreichende Licht gänzlich. Zusätzlich dazu ist bei der vorliegenden Erfindung auch der Metallfilm 26 auf der Hauptfläche 20a ausgebildet, aus Zweckmäßigkeitsgründen während der Ablagerung des Metallfilms 26. Die jeweiligen Spiegelflächen des Einfallspiegels 21 und des Ausfallspiegels 24 sind in einem Winkel von beispielsweise 45° gegenüber der Normalrichtung der Hauptfläche 20a geneigt. Andererseits sind die jeweiligen Spiegelflächen des befestigten Reflexionsspiegels 22 und des beweglichen Reflexionsspiegels 23 entlang der Normalrichtung der Hauptfläche 20a ausgebildet, und sind so ausgebildet, dass sie im Wesentlichen senkrecht zu der Hauptfläche 20a stehen. Der Einfallspiegel 21 reflektiert Licht, das aus der Normalrichtung der Hauptfläche 20a durch das erste plattenförmige Element 10 hindurchläuft, um in Richtung der Seitenfläche 12a einzufallen, die als semi-durchlässige Reflexionsfläche der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 dient. Der befestigte Reflexionsspiegel 22 reflektiert das Licht, das von der Seitenfläche 12c emittiert wird, die als lichtdurchlässige Fläche der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 dient, in Richtung der Seitenfläche 12c. Der bewegliche Reflexionsspiegel 23 reflektiert das Licht, das von der Seitenfläche 12d emittiert wird, die als eine lichtdurchlässige Fläche der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 dient, in Richtung der Seitenfläche 12b. Zusätzlich dazu ist der bewegliche Reflexionsspiegel 23 so ausgebildet, in einer Richtung entlang einer optischen Achse von einfallendem Licht mittels eines elektrostatischen Aktuators bewegbar zu sein, der später beschrieben werden wird. Der Ausfallspiegel 24 reflektiert das Licht (interferierendes Licht), das von der Seitenfläche 12b emittiert wird, die als eine lichtdurchlässige Fläche der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 dient, in Richtung der Normalrichtung der Hauptfläche 20a. Dieses interferierende Licht läuft durch das erste plattenförmige Element 10 hindurch, um zu der Außenseite des optischen Moduls hin emittiert zu werden.
Ein Randabschnitt 20c des zweiten plattenförmigen Elements 20 steht in seiner Dickenrichtung in Bezug auf die Hauptfläche 20a hervor, um die Spiegel 21 bis 24 zu umgeben, welche die lichtreflektierenden optischen Komponenten sind. Eine Vielzahl von (zwei, bei der vorliegenden Ausführungsform) Ausrichtungsmarkierungen 27 zum Ausrichten mit dem ersten plattenförmigen Element 10, das vorstehend beschrieben wurde, sind bei Positionen ausgebildet, die den Ausrichtungsmarkierungen 17 des ersten plattenförmigen Elements 10 entsprechen, auf dem Randabschnitt 20c. Bei einem Beispiel ist die eine Ausrichtungsmarkierung 27 auf dem Randabschnitt 20c auf einer Seite des zweiten plattenförmigen Elements 20 ausgebildet, und die andere Ausrichtungsmarkierung 27 ist an dem Randabschnitt 20c auf der anderen Seite (vorzugsweise der Seite, die der einen Seite zugewandt ist) des zweiten plattenförmigen Elements 20 ausgebildet. Diese Ausrichtungsmarkierungen 27 weisen eine ebene Form auf, welche dieselbe ist wie diejenige der Ausrichtungsmarkierung 17 des ersten plattenförmigen Elements 10, und sind beispielsweise aus Furchen aufgebaut, die in dem Randabschnitt 20c ausgebildet sind.
5 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das erste plattenförmige Element 10 und das zweite plattenförmige Element 20 miteinander verbunden sind. Wie in 5 gezeigt, sind diese plattenförmigen Elemente 10 und 20 miteinander verbunden, so dass die Komponentenausbildungsfläche 10a, auf welcher die lichtdurchlässige optische Komponente 12 ausgebildet ist, des ersten plattenförmigen Elements 10 und die Hauptfläche 20a des zweiten plattenförmigen Elements 20 einander zugewandt sind. Zu diesem Zeitpunkt ist die lichtdurchlässige optische Komponente 12 zwischen dem befestigten Reflexionsspiegel 22 und dem Ausfallspiegel 24 angeordnet und zwischen dem Einfallspiegel 21 und dem beweglichen Reflexionsspiegel 23 angeordnet, die in 3 gezeigt sind. Ferner besteht zu diesem Zeitpunkt vorzugsweise ein Spalt zwischen dem Siliziumnitridfilm 19, der auf der oberen Fläche der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 ausgebildet ist, und dem Metallfilm 26, der auf der Hauptfläche 20a des zweiten plattenförmigen Elements 20 ausgebildet ist.
Hier ist 6 eine Perspektivansicht, die eine Erscheinung eines elektrostatischen Aktuators 30 zeigt, der den beweglichen Reflexionsspiegel 23 antreibt. Wie in 6 gezeigt, weist der elektrostatische Aktuator 30 eine erste Elektrode 31, die an der Hauptfläche 20a des zweiten plattenförmigen Elements 20 befestigt ist, und eine zweite Elektrode 32 auf, die an dem beweglichen Reflexionsspiegel 23 befestigt ist. Der elektrostatische Aktuator 30 erzeugt elektrostatische Kräfte zwischen der ersten Elektrode 31 und der zweiten Elektrode 32, wodurch die zweite Elektrode 32 in Bezug auf die erste Elektrode 31 relativ verschoben wird.
Die erste Elektrode 31 weist einen befestigten Abschnitt 31a auf, der an dem Trägersubstrat 28 über die isolierende Schicht 29 befestigt ist (vergleiche 4) und einen Kammabschnitt 31b, der an der Seitenfläche des befestigten Abschnitts 31a ausgebildet ist, welcher der zweiten Elektrode 32 zugewandt ist. Zusätzlich dazu befindet sich der Kammabschnitt 31b in einem Schwebezustand gegenüber dem Trägersubstrat 28, durch Entfernen der isolierenden Schicht 29 zwischen dem Abschnitt und dem Trägersubstrat 28.
Die zweite Elektrode 32 ist zwischen dem beweglichen Reflexionsspiegel 23 und der ersten Elektrode 31 angeordnet. Die zweite Elektrode 32 weist eine Abstützung 32a, die sich in einer Richtung senkrecht zu der Spiegelfläche des beweglichen Reflexionsspiegels 23 erstreckt, zum mit seinem einen Ende Stützen des beweglichen Reflexionsspiegels 23, einem Kammabschnitt 32b, der das andere Ende der Abstützung 32a stützt, und einen Stützabschnitt 32c auf, der eine Struktur aufweist, bei welcher Tellerfedern gekoppelt sind, zum elastischen Stützen der beiden Enden des Kammabschnitts 32b. Die Abstützung 32a, der Kammabschnitt 32b und der Stützabschnitt 32c befinden sich in einem Schwebezustand gegenüber dem Stützträger 28, durch Entfernen der isolierenden Schicht 21 zwischen diesen und dem Stützträger 28. Ferner stützt ein Ende des Stützabschnitts 32c einen Endabschnitt des Kammabschnitts 32b, und das andere Ende des Stützabschnitts 32c ist an dem Randabschnitt 20c (vergleiche 3) des zweiten plattenförmigen Elements 20 befestigt. Mit dieser Konfiguration sind die Abstützung 32a und der Kammabschnitt 32b dazu ausgebildet, in einer Richtung senkrecht zu der Spiegelfläche des beweglichen Reflexionsspiegels 23 verschoben zu werden. Der Kammabschnitt 32b ist dem Kammabschnitt 31b der ersten Elektrode 31 zugewandt, und die Kammzähne des Kammabschnitts 32b sind zwischen den jeweiligen Kammzähnen des Kammabschnitts 31b angeordnet.
Wenn eine vorgegebene Spannung an die zweite Elektrode 32 angelegt wird, wird eine elektrostatische Kraft zwischen dem Kammabschnitt 32b und dem Kammabschnitt 31b angelegt. Weil diese elektrostatische Kraft durch einen Spannungswert festgelegt wird, der an die zweite Elektrode 32 angelegt wird, wird ein Zwischenraum zwischen dem Kammabschnitt 32b und dem Kammabschnitt 31b durch den Spannungswert gesteuert. Das heißt, dass die Position in der Richtung senkrecht zu der Spiegelfläche des beweglichen Reflexionsspiegels 23, der durch den Kammabschnitt 32b und die Abstützung 32a gestützt wird, durch eine an die zweite Elektrode 32 anzulegende Spannung gesteuert.
7 ist ein Grundriss zur Erklärung eines Michelson-optischen Referenzsystems, das durch die lichtdurchlässige optische Komponente 12 und die lichtreflektierenden optischen Komponenten (der Einfallspiegel 21, der befestigte Reflexionsspiegel 22, der bewegliche Reflexionsspiegel 23 und der Ausfallspiegel 24), die vorstehend beschrieben wurden, ausgebildet ist. Wenn Messobjektlicht L₁ , von der Außenseite des optischen Moduls einfallend, durch das erste plattenförmige Element 10 hindurchdurchläuft, reflektiert der Einfallspiegel 21 das Messobjektlicht L₁ in einer Richtung entlang der Komponentenausbildungsfläche 10a und der Hauptfläche 20a. Ein Teil L₂ des Messobjektlichts L₁ wird auf die Seitenfläche 12a (semi-durchlässige Reflexionsfläche) der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 reflektiert, um auf die Seitenfläche 12b einzufallen, die als eine lichtdurchlässige Fläche dient. Dieses Messobjektlicht L₂ läuft durch den Innenraum der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 hindurch, um von der Seitenfläche 12c emittiert zu werden, die als eine lichtdurchlässige Fläche dient, und erreicht den befestigten Reflexionsspiegel 22. Dann wird dieses Messobjektlicht L₂ auf dem befestigten Reflexionsspiegel 22 vollständig reflektiert, um danach demselben optischen Pfad, der vorstehend beschrieben wurde, zu der Seitenfläche 12a hin zu folgen.
Andererseits fällt das übrige Messobjektlicht L₃ , nebst dem Teil des Messobjektlichts L₂ , der an der Seitenfläche 12a der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 reflektiert wird, auf die Seitenfläche 12a ein. Dieses Messobjektlicht L₃ läuft durch den Innenraum der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 hindurch, um von der Seitenfläche 12b emittiert zu werden, die als eine lichtdurchlässige Fläche dient, und erreicht den beweglichen Reflexionsspiegel 23. Dann wird dieses Messobjektlicht L₃ an dem beweglichen Reflexionsspiegel 23 vollständig reflektiert, um danach demselben optischen Pfad, der vorstehend beschrieben wurde, zu der Seitenfläche 12a hin zu folgen.
Das Messobjekt L₂ , das von dem befestigten Reflexionsspiegel 22 zu der Seitenfläche 12a zurückgeworfen wird, und das Messobjektlicht L₃ , das von dem beweglichen Reflexionsspiegel 23 zu der Seitenfläche 12a zurückgeworfen wird, werden auf der Seitenfläche 12a miteinander gekoppelt, um ein interferierendes Lichtbild L₄ zu bilden. Das interferierende Lichtbild L₄ läuft durch den Innenraum der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 hindurch, um von der Seitenfläche 12d emittiert zu werden, und erreicht den Ausfallspiegel 24. Das interferierende Lichtbild L₄ wird auf dem Ausfallspiegel 24 reflektiert und läuft durch das erste plattenförmige Element 10 hindurch, um zu der Außenseite des optischen Moduls hin emittiert zu werden.
Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren für das optische Modul gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. 8 bis 15 sind Diagramme, welche die jeweiligen Verfahren in einem Herstellungsverfahren für das erste plattenförmige Element 10 zeigen, und (a) sind in den Figuren Grundrisse der Bereiche, die der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 entsprechen, und (b) sind in den Figuren Diagramme gezeigt, welche die Querschnitte entlang der in (a) gezeigten Linie B-B zeigen.
<Maskenbildungsverfahren>
Zuerst wird, wie in 8 gezeigt, ein plattenförmiges Element mit dem Siliziumbereich 11 bereitgestellt. Als ein solches plattenförmiges Element ist ein Siliziumsubstrat, ein SOI-Substrat, bei dem eine isolierende Schicht und eine Siliziumschicht auf einem Stützsubstrat laminiert sind, oder dergleichen, bevorzugt. Dann wird der Siliziumoxidfilm 18 auf dem Siliziumbereich 11 gebildet. Dieser Siliziumoxidfilm 18 ist bei der vorliegenden Ausführungsform eine erste Maske und weist ein Muster auf, das einer ebenen Form der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 mit den Seitenflächen 12a bis 12d entspricht. Unter Berücksichtigung, dass dieser Siliziumoxidfilm in einem thermischen Oxidationsverfahren, das später beschrieben werden wird, hohen Temperaturen unterworfen wird, wird ein Siliziumoxidfilm auf. der gesamten Fläche auf dem Siliziumbereich 11 gebildet, beispielsweise mittels thermischer Oxidation oder thermischem CVD, um danach den Siliziumoxidfilm 18 unter Verwendung einer gewöhnlichen fotolithografischen Technik passend zu bilden.
Als nächstes wird, wie in 9 gezeigt, ein Siliziumnitridfilm 41 (zweite Maske) gebildet, um so die gesamte Fläche des Siliziumbereichs 11 abzudecken. Unter Berücksichtigung, dass der Siliziumnitridfilm in einem thermischen Oxidationsverfahren, das nachstehend beschrieben werden wird, hohen Temperaturen unterworfen wird, wird der Siliziumnitridfilm 41 beispielsweise durch ein niedrigdruck-chemisches Dampfablagerungsverfahren (LP-CVD: niedrigdruckchemische Dampfablagerung) geeignet gebildet, das ein Hochtemperaturverfahren ist. Zu diesem Zeitpunkt wird auch der Siliziumoxidfilm 18 mit dem Siliziumnitridfilm 41 überdeckt. Dann wird, wie in 10 gezeigt, auf dem Siliziumnitridfilm 41 eine Residenzmaske 42 (dritte Maske) mit einer Öffnung 42a gebildet. Die Öffnung 42a weist eine Form auf, die einer ebenen Form eines niedrigen Abschnitts in dem Siliziumbereich 11 entspricht, der in dem nachfolgenden Verfahren gebildet wird, und wird benachbart zu dem Siliziumoxidfilm 18 gebildet, um nicht von dem Siliziumoxidfilm 18 überlappt zu werden, wenn aus der Dickenrichtung des Siliziumbereichs 11 betrachtet. Die ebene Form der Öffnung 42a ist beispielsweise eine viereckige Form, und eine Seite derselben wird durch eine Seite (eine Seite, die der Seitenfläche 12a der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 entspricht) 18a des Siliziumoxidfilms 18 überlappt. Daher wird eine Öffnung in dem Siliziumnitridfilm 41 gebildet, indem ein Ätzen auf den Siliziumnitridfilm 41 angewandt wird, unter Verwendung dieser Resistenzmaske 42 als eine Ätzmaske gebildet.
<Erstes Ätzverfahren>
Als nächstes wird unter Verwendung der Resistenzmaske 43 als eine Ätzmaske Trockenätzen auf den Siliziumbereich 11 angewandt. Dabei wird ein niedriger Abschnitt 11a in dem Siliziumbereich 11 und gleichzeitig damit die Seitenfläche 12a der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 als eine Seitenfläche des niedrigen Abschnitts 11a gebildet. Zusätzlich dazu dient in dem Fall, in dem ein SOI-Substrat als ein plattenförmiges Element mit dem Siliziumbereich 11 verwendet wird, die isolierende Schicht als eine Ätzstoppschicht, und daher ist es möglich, eine Ätztiefe mit einem hohen Grad an Genauigkeit zu steuern. Ferner kann in diesem Verfahren als ein Trockenätzverfahren beispielsweise ein tiefes RIE-(„reactive ion etching“)-Verfahren unter Verwendung eines Bosch-Verfahrens verwendet werden. Nach diesem Verfahren wird die Resistenzmaske 42 entfernt.
Bei diesem ersten Ätzverfahren kann beispielsweise nasses Ätzen unter Verwendung eines Alkalinätzmittels auf den Siliziumbereich 11 angewendet werden. Selbst in einem solchen Fall ist es mittels eines Verfahrens der an die Kristallebene des Siliziumbereichs 11 Anpassen der Seitenfläche des niedrigen Abschnitts 11a, der durch Ätzen gebildet wird, oder dergleichen möglich, eine Seitenfläche des niedrigen Abschnitt 11a entlang der Dickenrichtung (senkrecht zu der Plattenfläche) des Siliziumbereichs 11 entsprechend auszubilden. Als eine solche Kristallebene ist beispielsweise eine (100) Ebene oder ein (111) Ebene bevorzugt. Zusätzlich dazu kann in dem Fall, in dem der niedrige Abschnitt 11a auf diese Weise durch nasses Ätzen gebildet wird, die Resistenzmaske 42 vor dem Ätzen entfernt werden, und der Siliziumnitridfilm 41 kann als eine Ätzmaske verwendet werden.
<Thermisches Oxidationsverfahren>
Als nächstes wird, wie in 11 gezeigt, der Siliziumoxidfilm 14 durch thermisches Oxidieren der inneren Fläche (der Seitenflächen und der Bodenfläche) des niedrigen Abschnitts 11a gebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird, da die Fläche des Siliziumbereichs 11, die sich von der inneren Fläche des niedrigen Abschnitts 11a unterscheidet, mit dem Siliziumnitridfilm 41 abgedeckt ist, nur die innere Fläche des niedrigen Abschnitts 11a thermisch oxidiert. Ferner ist es bei diesem Verfahren empfohlen, dass die Filmdicke des durch thermische Oxidierung gebildeten Siliziumoxidfilms 14 ungefähr doppelt (zum Beispiel 0,48 µm) so dick wie die Filmdicke des Siliziumoxidfilms 14 ausgebildet wird, bei einem komplizierten optischen Modul. Nach diesem Verfahren wird der Siliziumnitridfilm 41 unter Verwendung einer heißen phosphorischen Säurelösung entfernt, die beispielsweise auf 150°C bis 170°C aufgeheizt ist (12). Unter Verwendung der heißen phosphorischen Säurelösung ist es möglich, nur den Siliziumnitridfilm 41 passend zu entfernen, so dass die Siliziumoxidfilme 14 und 18 zurückbleiben.
<Zweites Ätzverfahren>
Als nächstes werden, wie in 13 gezeigt, die Seitenflächen 12b bis 12d, die sich von der Seitenfläche 12a unterscheiden, auf dem Siliziumbereich 11 gebildet, indem wiederum Ätzen auf dem Siliziumbereich 11 angewandt wird, unter Verwendung des Siliziumoxidfilms 18 als eine Ätzmaske. Dabei wird die lichtdurchlässige optische Komponente 12 gebildet. Zusätzlich dazu kann als ein Ätzverfahren in diesem Verfahren Trockenätzen und alkalisches Nassätzen verwendet werden.
<Drittes Ätzverfahren>
Als nächstes wird, um einen unnötigen Abschnitt 14a (vergleiche 13) in dem Siliziumoxidfilm 14 zu entfernen, beispielsweise Ätzen unter Verwendung von verdünnter Fluorwasserstoffsäure ausgeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird, da der Abschnitt 14a, der nicht entlang des Siliziumbereichs 11 in dem Siliziumoxidfilm 14 ausgebildet ist, aus den beiden Richtungen der inneren und äußeren Flächen mit der verdünnten Fluorwasserstoffsäure geätzt wird, das Ätzen mit ungefähr der doppelten Geschwindigkeit gegenüber derjenigen des anderen Abschnitts entlang des Siliziumbereichs 11 ausgeführt. Dementsprechend wird zu dem Zeitpunkt, wenn der Abschnitt 14a vollständig entfernt ist, der andere Abschnitt (insbesondere der Abschnitt an der Seitenfläche 12a) mit ungefähr einer Hälfte der Filmdicke geätzt. Mit diesem Verfahren wird, wie in 14 gezeigt, der unnötige Abschnitt 14a des Siliziumoxidfilms 14 entfernt und der andere Abschnitt des Siliziumoxidfilms 14 bleibt erhalten. In dem Fall, in dem die Dicke des Siliziumoxidfilms 14 unmittelbar nach der Bildung des Films durch thermische Oxidation 0,48 µm beträgt, ist die Dicke des Siliziumoxidfilms 14 nach diesem Verfahren 0,24 µm. Weil der Reflexionsgrad des halbdurchlässigen Reflexionsfilms 13 gemäß dieser Dicke variiert, ist es bevorzugt, das oben beschrieben thermische Oxidationsverfahren unter Berücksichtigung einer Abnahme in der Dicke des Siliziumoxidfilms 14 bei diesem Verfahren durchzuführen.
Zusätzlich dazu wird der unnötige Abschnitt 14a des Siliziumoxidfilms 14 in dem vorstehend erwähnten Verfahren durch Ätzen entfernt, je nach der Dicke des Abschnitts 14a kann der Abschnitt 14a jedoch beschädigt werden, um durch Wasserdruck zu dem Zeitpunkt der Nassverarbeitung entfernt zu werden.
<Nitridfilmbildungsverfahren>
Als nächstes wird, wie in 15 gezeigt, der Siliziumnitridfilm 16 auf der gesamten Fläche des Siliziumbereichs 11 gebildet. In diesem Verfahren wird der Siliziumnitridfilm 16 so ausgebildet, dass er mindestens den Siliziumoxidfilm 14 auf der Seitenfläche 12a und die anderen Seitenflächen 12b bis 12d überdeckt. Damit wird der als ein Anti-Reflexionsfilm dienende Siliziumnitridfilm 16 auf den Seitenfläche 12b bis 12d gebildet, und gleichzeitig wird der Siliziumnitridfilm 16, der ein Teil des semi-durchlässigen Reflexionsfilms 13 bildet, auf dem Siliziumoxidfilm 14 ausgebildet. Zusätzlich dazu ist es bei diesem Verfahren, um den Siliziumnitridfilm 16 gleichmäßig auf dem Siliziumoxidfilm 14 und den Seitenflächen 12b bis 12d zu bilden, bevorzugt, wenn der Siliziumnitridfilm 16 unter Verwendung eines niedrigdruck-chemisches Dampfablagerungsverfahrens (LP-CVD) gebildet wird, welches ein Hochtemperaturverfahren darstellt.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren wird das erste plattenförmige Element 10 passend bereitgestellt. Andererseits wird der Abschnitt, der sich von dem elektrostatischen Aktuator 30 in dem zweiten plattenförmigen Element 20 unterscheidet, beispielsweise wie folgt bereitgestellt. Zuerst wird ein SOI-Substrat bereitgestellt. Ein Siliziumoxidfilm wird auf der Fläche der Siliziumschicht des SOI-Substrats gebildet. Als nächstes werden eine Öffnung, die der Einfallspiegelfläche des Einfallspiegels 21 entspricht, und eine Öffnung, die der Einfallspiegelfläche des Ausfallspiegels 24 entspricht, durch Anwendung von Ätzen auf diesen Siliziumoxidfilm gebildet. Dann wird über dem gesamten Bereich auf der Siliziumschicht des SOI-Substrats ein Siliziumnitridfilm gebildet. Öffnungen, die jeweils dem Einfallspiegel 21, dem befestigten Reflexionsspiegel 22, dem beweglichen Reflexionsspiegel 23 und dem Ausfallspiegel 24 entsprechen, werden durch Anwendung von Ätzen auf diesen Siliziumnitridfilm gebildet.
Als nächstes wird via den Siliziumnitridfilm und den Siliziumoxidfilm Trockenätzen auf die Siliziumschicht angewendet. Zu diesem Zeitpunkt wird dieses Ätzen, das auf die Siliziumschicht anzuwenden ist, fortgesetzt, bis die isolierende Schicht des SOI-Substrats freigelegt ist. Dadurch werden der Einfallspiegel 21, der befestigte Reflexionsspiegel 22, der bewegliche Reflexionsspiegel 23, und der Ausfallspiegel 24 in der Siliziumschicht gebildet. Dann wird der Siliziumnitridfilm entfernt, nachdem die freiliegende Seitenfläche der Siliziumschicht durch den Siliziumoxidfilm geschützt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Siliziumnitridfilm selektiv geätzt, so dass der Siliziumoxidfilm aufrechterhalten bleibt, beispielsweise unter Verwendung von heißer Phosphorsäure oder dergleichen. Damit gelangen die Öffnungen in dem Siliziumoxidfilm, die den Einfallspiegelflächen des Einfallspiegels 21 und des Ausfallspiegels 24 entsprechen, wieder heraus, und die Siliziumschicht der Abschnitte wird freigelegt. Danach wird Nassätzen auf die freiliegende Siliziumschicht angewandt. Zu diesem Zeitpunkt wird anisotropes Ätzen auf den freiliegenden Abschnitt der Siliziumschicht angewandt, beispielsweise durch alkalisches Ätzen. Dadurch werden die Einfallspiegelflächen des Einfallspiegels 21 und des Ausfallspiegels 24 in der Siliziumschicht gebildet.
Als nächstes wird der Siliziumoxidfilm entfernt, und der Metallfilm 26 wird auf den jeweiligen Spiegelflächen des Einfallspiegels 21, des befestigten Reflexionsspiegels 22, des beweglichen Reflexionsspiegels 23 und des Ausfallspiegels 24 gebildet. Zuerst wird eine Lochmaske so angeordnet, dass sie die Komponentenausbildungsfläche des SOI-Substrats überdeckt. Eine große Öffnung, die all die Abschnitte aufweist, die jeweils in dem Einfallspiegel 21, dem befestigten Reflexionsspiegel 22, dem beweglichen Reflexionsspiegel 23 und dem Ausfallspiegel 24 als Spiegelflächen dienen, wird in dieser Lochmaske gebildet. Dann wird ein metallisches Material über diese Lochmaske physikalisch aufgebracht, wodurch der Metallfilm 26 auf den jeweiligen Spiegelflächen gebildet wird. Zu diesem Zeitpunkt ist als ein Verfahren zum Bilden des Metallfilms 26 nicht nur ein Hochenergiezerstäubungsverfahren, sondern auch eine Widerstandsablagerung und EB-Ablagerung bevorzugt. Auf diese Weise wird das zweite plattenförmige Element 20 passend bereitgestellt.
16 ist eine Perspektivansicht, die einen Zustand schematisch zeigt, in dem das erste plattenförmige Element 10 und das zweite plattenförmige Element 20 miteinander verbunden sind. Bei diesem Verfahren werden das erste und zweite plattenförmige Element 10 und 20 so miteinander verbunden, dass die Komponentenausbildungsfläche 10a und die Hauptfläche 20a einander zugewandt sind, und die lichtdurchlässige optische Komponente 12 des ersten plattenförmigen Elements 10 und der Einfallspiegel 21, der befestigte Reflexionsspiegel 22, der bewegliche Reflexionsspiegel 23 und der Ausfallspiegel 24 des zweiten plattenförmigen Elements 20 in die in 7 gezeigte Lagebeziehung gebracht werden. Zu diesem Zeitpunkt werden die Ausrichtungsmarkierungen 17 und 27 jeweils auf dem Randabschnitt 10c des ersten plattenförmigen Elements 10 und dem Randabschnitt 20c des zweiten plattenförmigen Elements 20 gebildet, und es ist empfohlen, wie in 17 gezeigt, dass die Randabschnitte 10c und 20c miteinander verbunden werden, nachdem die ersten und zweiten plattenförmigen Elemente 10 und 20 zueinander ausgerichtet sind, so dass diese Ausrichtungsmarkierungen 17 und 27 aufeinander abgestimmt sind. Ferner ist als ein Verfahren zum Verbinden der ersten und zweiten plattenförmigen Elemente 10 und 20 ein Verfahren zum diese direkt Verbinden, ein Verfahren zum diese mittels Lotverbinden, ein Verfahren zum diese mittels Harzverbinden oder dergleichen bevorzugt.
Wirkungen des optischen Moduls und des Herstellungsverfahrens für dieses optische Modul gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die vorstehend beschrieben wurden, werden gemeinsam mit den Problemen, mit welchen das allgemeine optische Modul unter Verwendung der MEMS-Technologie konfrontiert ist, beschrieben werden.
In Übereinstimmung mit der MEMS-Technologie ist ein feines und hoch präzises Verarbeiten unter Verwendung von halbleiter-fotolithografischer Technik möglich, und es ist möglich, ein optisches Modul mit einem optischen Interferometer und Beugungsabstufung zum als eine Welle Verarbeiten von Licht bereitzustellen. Insbesondere bei dem MEMS-Verfahren unter Verwendung eines Siliziumsubstrats oder eines SOI-Substrats ist es möglich, dass das Silizium eine moderate Elastizität aufweist, einen Sensor oder einen Aktuator mit guten mechanischen Eigenschaften und hoher Zuverlässigkeit bereitzustellen, und es ist möglich, unter Verwendung der anisotropen Natur von Siliziumkristallen eine Neigungsebene zu bilden, und unter Verwendung eines Bosch-Verfahrens eine tiefe Furche zu bilden. Daher wird die MEMS-Technologie zum Herstellen eines Beschleunigungssensors, eines Drucksensors, eines Pixelspiegels eines Projektors (eine Digitalspiegeleinrichtung oder dergleichen), eines optischen Interferometers für ein FTIR (Fouriertransformationsinfrarotspektrometer) und dergleichen verwendet. Insbesondere findet ein optisches Interferometer breite Anwendung und ist nicht nur auf FTIR anwendbar, sondern auch auf OCT (optische Kohärenztomografie) und Filmdickenmessung oder Flächenhärtemessung und dergleichen, und es ist möglich, diese Messeinrichtungen kompakt auszubilden.
In dem Fall, in dem die unterschiedlichen Typen von optischen Modulen jedoch unter Verwendung des MEMS-Verfahrens auf Siliziumsubstrate und dergleichen hergestellt werden, treten die folgenden Probleme auf.

(1) Lichtausnutzungseffizienz in einer lichtdurchlässigen optischen Komponente wie einem Strahlenteiler ist niedrig.
(2) In einem Fall, in dem ein Metallfilm mit einer Lochmaske zum Bilden eines reflektierenden Spiegels gebildet wird, ist es notwendig, die anderen optischen Komponenten getrennt von dem Reflexionsspiegel anzuordnen, um zu verhindern, dass das Metall an einer anderen optischen Komponente haftet, was diese Abstände (das heißt eine optische Pfadlänge) länger macht.
(3) In dem Fall, in dem eine lichtdurchlässige optische Komponente wie ein Strahlenteiler und eine leitfähige Komponente wie ein elektrostatischer Aktuator in einem optischen Modul zusammengeführt werden, nimmt, wenn eine Verunreinigungskonzentration von Silizium erhöht wird, um die elektrische Leitfähigkeitseigenschaft der leitfähigen Komponente zu verbessern, die Absorption von Licht in der lichtdurchlässigen optischen Komponente zu, was zu einer Absenkung der Lichtausnutzungseffizienz führt. Im Gegensatz dazu nimmt die elektrische Leitfähigkeitseigenschaft der leitfähigen Komponente ab, wenn eine Verunreinigungskonzentration von Silizium abgesenkt wird, um die Absorption von Licht in der lichtdurchlässigen optischen Komponente zu hemmen, was es verunmöglicht, eine vorteilhafte Betätigung zu sichern. Auf diese Weise ist es unmöglich, die widersprüchlichen Vorgaben für die lichtdurchlässige optische Komponente und die lichtfähige Komponente zu erfüllen. Hiernach werden diese Probleme (1) bis (3) im Detail beschrieben werden.

(1) Lichtausnutzungseffizienz in einer lichtdurchlässigen optischen Komponente ist niedrig.
18 ist ein Grundriss, der einen Strahlenteiler 100 schematisch zeigt, der für ein optisches Interferenzsystem oder dergleichen verwendet wird, als ein Beispiel einer lichtdurchlässigen optischen Komponente. Dieser Strahlenteiler 100 weist eine halbdurchlässige reflektierende Fläche 101, eine lichtreflektierende Fläche 103 und eine lichtdurchlässige Fläche 104 auf. Hier beträgt beispielsweise, weil der Brechungsindex von Silizium in einem Wellenlängenband von 1 µm ungefähr 3,5 beträgt, der Reflexionsgrad einer Fresnel-Reflexion auf der Siliziumfläche ungefähr 30%. Das heißt, dass 30% des Lichts La₁ , das die halbdurchlässige reflektierende Fläche 101 erreicht, auf der halbdurchlässigen reflektierenden Fläche 101 reflektiert wird. Zusätzlich dazu wird dieses reflektierte Licht La₂ durch einen beweglichen Reflexionsspiegel reflektiert, der nicht gezeigt ist, um zu der halbdurchlässigen reflektierenden Fläche 101 zurückzukehren, und 70% des Lichts gelangt durch die halbdurchlässige reflektierende Fläche 101 hindurch, um die lichtdurchlässige Fläche 104 zu erreichen. Ferner fallen die verbleibenden 70% (La₃ ) des Lichts La₁ von der semi-durchlässigen reflektierenden Fläche 101 auf den Strahlenteiler 100 und werden auf der lichtreflektierenden Fläche 103 reflektiert, um zu der semi-durchlässigen reflektierenden Fläche 101 zurückzukehren. 30% des Lichts La₃ , das zu der semi-durchlässigen reflektierenden Fläche 101 zurückkehrt, wird auf der semi-durchlässigen reflektierenden Fläche 101 wieder reflektiert, um die lichtdurchlässige Fläche 104 zu erreichen. Dann werden die jeweiligen 70% der Lichtkomponenten La₂ und La₃ , welche die lichtdurchlässige Fläche 104 erreichen, zu der Außenseite des Strahlenteilers 100 hin von der lichtdurchlässigen Fläche 104 her emittiert.
Der Reflexionsgrad (30%) auf der semi-durchlässigen reflektierenden Fläche 101 des Strahlenteilers 100, der in 18 gezeigt ist, ist jedoch ein idealer Wert für ein optisches Interferometer. In einem optischen Interferometer wird eine Amplitude A von interferierendem Licht, das letzten Endes herausgenommen wird, durch die folgende Formel (1) ausgedrückt, unter der Annahme, dass ein Reflexionsgrad auf der semi-durchlässigen reflektierenden Fläche 101 r beträgt.
[Formel 1] $A = 2 r (1 - r)$
In Übereinstimmung mit dieser Formel (1), erreicht die Amplitude A einen Maximalwert (0,5), wenn r 0,5 (das heißt, dass der Reflexionsgrad 50% beträgt) ist. Andererseits wird, wenn r 0,3 beträgt (das heißt, dass der Reflexionsgrad 30% beträgt), A 0,41 und die Lichtausnutzungseffizienz wird ungefähr um 20% vermindert. Darüber hinaus wird, da ein Verlust von 30% zu dem Zeitpunkt der Emission der Lichtkomponenten La₂ und La₃ von dem Strahlenteiler 100 erzeugt wird, die endgültige Lichtausnutzungseffizienz auf 41% × 70% = 28,7% abgesenkt. Zusätzlich dazu ist der Reflexionsgrad auf der lichtreflektierenden Fläche 103 bei dieser Berechnung als 100% eingegeben, während in dem Fall, in dem es unmöglich ist, einen Metallfilm auf der lichtreflektierenden Fläche 103 zu bilden, die Lichtausnutzungseffizienz weiter abgesenkt wird.
Eine solche Absenkung der Lichtausnutzungseffizienz wird in Folge der Kompensation für Wellenlängendispersion von Silizium bedeutender. Eine optische Pfadlänge von Licht, das durch den Innenraum einer lichtdurchlässigen optischen Komponenten hindurch gelangt, die aus Silizium gebildet ist, variiert in Abhängigkeit der Wellenlänge des Lichts. Beispielsweise in dem Fall, in dem eine Wellenlänge von durch die lichtdurchlässige optische Komponente hindurch gelangendem Licht, in einem Bereich von 1 µm bis 1,7 µm liegt, variiert der Brechungsindex der aus Silizium gebildeten lichtdurchlässigen optischen Komponente gemäß einer Wellenlänge innerhalb eines Bereichs von ungefähr 3,5 ± 0,04. Hier wird der in 18 gezeigte Strahlenteiler 100 als ein Beispiel beschrieben. Unter der Annahme, dass eine Strahlenbreite der Lichtkomponenten La₁ bis La₃ unter 50 µm beträgt, werden als eine Länge des optischen Pfads zwischen der semi-durchlässigen reflektierenden Fläche 101 und der lichtdurchlässigen Fläche 103 wenigstens ungefähr 360 µm benötigt, um dafür zu sorgen, dass die Lichtkomponenten La₂ und La₃ in Richtung der lichtdurchlässigen Fläche 104 voranschreiten, ohne durch die lichtreflektierende Fläche 103 blockiert zu werden. Da das Licht La₂ auf diesem optischen Pfad hin und her gelangt, beträgt der Ausbreitungsabstand des Lichts La₂ dazwischen ungefähr 720 µm. Im Ergebnis wird bei jeder Wellenlänge des Lichts La₂ in dem vorstehend beschriebenen Wellenlängenbereich 720 ^µm × ±0,04 = ±29 µm, das heißt mit einem Maximum von 58 µm in äquivalenten optischen Pfadlängen abgewichen, was das interferierende Lichtbild verschlechtert. Zusätzlich dazu ist es möglich, unter Verwendung der komplexen Fourier-Transformation eine Phasenabweichung zu berechnen (die zu einer optischen Pfadabweichung äquivalent ist), indessen ist dies unvorteilhaft, weil die Notwendigkeit einer apodisierenden („apodizing“) Korrektur oder dergleichen erhöht wird, was zu einer Verschlechterung der Auflösung führt.
Aus diesen Gründen wird ein optisches Element zum Kompensieren von Wellenlängendispersion bereitgestellt. 19 ist ein Grundriss, der ein Konfigurationsbeispiel eines optischen Interferenzsystems mit einem optischen Element zum Kompensieren von Wellenlängendispersion zeigt. Wie in 19 gezeigt, weist dieses optische Interferenzsystem 120 einen Strahlenteiler 121, einen befestigten Reflexionsspiegel 122, ein aus Silizium gebildetes Wellenlängendispersionkompensationselement 123, das vor dem befestigten Reflexionsspiegel 122 bereitgestellt ist, und einen beweglichen Reflexionsspiegel 124 auf. Eine Seitenfläche 121a des Strahlenteilers 121 wird als eine optische Abscheidungsfläche verwendet, und die andere Seitenfläche 121b wird als eine lichtdurchlässige Fläche verwendet. Wenn Licht Lb₁ auf die Seitenfläche 121a des Strahlenteilers 121 einfällt, wird Lb₂ , das ein Teil (30%) dieses Lichts Lb₁ darstellt, auf der Seitenfläche 121a reflektiert, und läuft durch eine Seitenfläche 123a des Wellenlängendispersionskompensationselements 123 hindurch, um den befestigen Reflexionsspiegel 122 zu erreichen. Dieses Licht Lb₂ wird auf dem befestigten Reflexionsspiegel 122 reflektiert und läuft wieder durch die Seitenfläche 123a des Wellenlängendispersionskompensationselements 123 hindurch, um zu der Seitenfläche 121a zurückzukehren. Andererseits läuft das Lb₃ , das den anderen Teil (70%) des Lichts Lb₁ darstellt, durch die Seitenfläche 121a hindurch, und wird von der Seitenfläche 121b emittiert, um den beweglichen Reflexionsspiegel 124 zu erreichen. Dieses Licht Lb₃ wird an dem beweglichen Reflexionsspiegel 124 reflektiert, und läuft wieder durch die Seitenfläche 121b hindurch, um zu der Seitenfläche 121a zurück zu gelangen. Die Lichtkomponenten Lb₂ und Lb₃ , die zu der Seitenfläche 121a zurückkehren, werden von der Seitenfläche 121b nach außen emittiert.
In Übereinstimmung mit dem in 19 gezeigten optischen Interferenzsystem 120, werden die optische Pfadlänge des Lichts Lb₂ und die optische Pfadlänge des Lichts Lb₃ ausgeglichen, wodurch es ermöglicht wird, die vorstehend erwähnte Wellenlängendispersion zu kompensieren. Wenn jedoch ein optisches Element zur Wellenlängendispersionskompensation (das Wellenlängendispersionskompensationselement 123) auf diese Weise bereitgestellt wird, nimmt die Anzahl an lichtdurchlässigen Flächen, durch welche das Licht hindurchläuft, zu, und eine Abnahme wird jedes Mal, wenn das Licht durch diese lichtdurchlässigen Flächen hindurchläuft, verursacht, was zu einer weiteren Annahme der Lichtausnutzungseffizienz führt. Beispielsweise in dem optischen Interferenzsystem 120, das in 19 gezeigt ist, stellt sich die Lichtausnutzungseffizienz wie folgt dar.
[Formel 2] $2 \times \sqrt{30 % \times 70 % \times 70 % \times 70 % \times 70 %} \times \sqrt{70 % \times 70 % \times 70 % \times 30 % \times 70 %} = 14.4 %$
Das vorstehend beschriebene Problem wird durch das Bereitstellen eines Anti-Reflexionsfilms (AR-Beschichtung) auf der lichtdurchlässigen Fläche und durch das Bereitstellen eines semi-durchlässigen Reflexionsfilms auf der optischen Abscheidungsfläche erleichtert. Beispielsweise in dem Fall, in dem Anti-Reflexionsfilme mit einem Reflexionsgrad von 5% auf den Seitenflächen 121b und 123a des optischen Interferenzsystems 120, das in 19 gezeigt ist, gebildet sind, und ein semi-durchlässiger Reflexionsfilm mit einem Reflexionsgrad von 50% auf der Seitenfläche 121a ausgebildet ist, wird die Lichtausnutzungseffizienz maßgeblich verbessert, wie folgt.
[Formel 3] $2 \times \sqrt{95 % \times 50 % \times 95 % \times 95 % \times 50 % \times 95 %} \times \sqrt{95 % \times 50 % \times 95 % \times 95 % \times 50 % \times 95 %} = 41 %$
Diese Anti-Reflexionsfilme werden auf lichtdurchlässigen Flächen durch Ausbilden eines dielektrischen Films wie eines Siliziumnitridfilms unter Verwendung von CVD oder dergleichen passend bereitgestellt. Ferner wird der semi-durchlässige Reflexionsfilm beispielsweise durch Laminieren eines Siliziumoxidfilms und eines Siliziumnitridfilms auf der optischen Abscheidungsfläche unter Verwendung von CVD oder dergleichen bereitgestellt. In dem Fall, in dem ein optisches Interferenzsystem jedoch mittels der MEMS-Technologie bereitgestellt wird, werden ein Anti-Reflexionsfilm und ein semi-durchlässiger Reflexionsfilm auf lichtdurchlässigen optischen Komponenten durch Anwendung von Ätzen auf ein Siliziumsubstrat oder ein SOI-Substrat gebildet. Weil andere unterschiedliche Typen an Verfahren so wie ein Verfahren zum Ablagern eines Metallfilms in der MEMS-Technologie gemischt werden, werden, wenn ein optisches Interferenzsystem aus einem Substrat wie bei der konventionellen Technologie bereitgestellt wird, Verfahren unterschiedliche Einschränkungen auferlegt, und die Verfahren sind kompliziert.
(2) Der Abstand zwischen den optischen Komponenten wird infolge der Bildung eines Metallfilms mittels einer Lochmaske lang gemacht.
20 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem ein Metallfilm unter Verwendung einer Lochmaske in einem optischen Interferenzsystem gebildet wird. 20 zeigt eine Seitenfläche 140a eines Siliziumbereichs 140, die als eine lichtreflektierende Fläche dient, welche ein Film-bildendes Ziel darstellt, und eine Seitenfläche 140b des Siliziumbereichs 140, die als eine lichtdurchlässige Fläche dient (oder eine semi-durchlässige reflektierende Fläche), die nicht ein Film-bildendes Ziel darstellt. Zu dem Zeitpunkt der Bildung eines Metallfilms 142 auf der Seitenfläche 140a ist eine Lochmaske 144 auf dem Siliziumbereich 140 angeordnet. Eine Öffnung 144a ist in dieser Lochmaske 144 ausgebildet, und ein metallisches Material, das von einem Ziel 146 emittiert wird, verteilt sich über den Siliziumbereich 140 über diese Öffnung 144a in einem beschränkten Ausmaß.
Normalerweise sind bei einer solchen Metallfilmbildung unter Verwendung einer Lochmaske eine filmbildende Zielfläche und ein Ziel so angeordnet, dass sie einander zugewandt sind. Weil es jedoch notwendig ist, einen Film auf einer lichtreflektierenden Fläche zu bilden, die bei einem optischen Interferenzsystem unter Verwendung der MEMS-Technologie im Wesentlichen senkrecht zu einer Substratfläche steht, wie in 20 gezeigt, ist es notwendig, die Transversalkomponente in der Streurichtung von metallischen Teilchen zu erhöhen, indem ein Abstand D1 zwischen dem Ziel 146 und der Lochmaske 144 kürzer als ein konventioneller Abstand D2 ausgebildet wird. Dementsprechend ist es, um dagegen vorzubeugen, dass das Metall an der Seitenfläche 140b haftet, die nicht ein filmbildendes Ziel ist, was zu einer Absenkung in der optischen Durchlässigkeit führt, notwendig, einen Abstand zwischen der Seitenfläche 140a und der Seitenfläche 140b länger zu machen. Dies bedeutet, dass eine optische Pfadlänge zwischen der lichtreflektierenden Fläche und der lichtdurchlässigen Fläche (oder der semi-durchlässigen reflektierenden Fläche) länger gemacht wird.
In vielen optischen Modulen ist es nicht bevorzugt, dass eine optische Pfadlänge zwischen einer optischen Komponente länger gemacht wird. Beispielsweise in einem optischen Interferometer muss auf der semi-durchlässigen reflektierenden Fläche abgeschiedenes Licht einen Fotodetektor erreichen, ohne auf diese Weise einen Verlust zu erleiden. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, dass das Licht während der Ausbreitung von Licht in dem optischen Interferenzsystem fast paralleles Licht ist. Normalerweise ist es in dem Fall, in dem in einem Spektroskop oder dergleichen ein nicht kohärentes Licht verwendet wird, extrem schwierig, den einfallenden Strahlendurchmesser desselben in einen Bereich von einigen µm bis zu einigen zehnfachen an µm ohne Verlust einzuengen. Im Allgemeinen beträgt eine Größe eines Eingangsfensters eines einfallenden Strahlendurchmessers einige hundert µm oder mehr, und ein durch ein Fenster mit einer solchen Größe durchlaufender Strahl weist Ausbreitungskomponenten in unterschiedlichen Winkeln auf, und es ist extrem schwierig, ein paralleles Licht mit demselben Grad an Strahlendurchmesser zu produzieren.
Zusätzlich dazu wird in einem Linsensystem, dessen Bildvergrößerungsleistung m beträgt, dessen Strahldurchmesser m Mal vergrößert, und gleichzeitig wird ein Strahlenwinkel (ein Öffnungsverhältnis NA) des Strahlendurchmessers in 1/m umgewandelt. Es ist synonym dazu, dass ein Strahl in paralleles Licht gewandelt wird, dass ein Ausbreitungswinkel des Strahls schmaler gemacht wird, und dementsprechend kann die Bildvergrößerungsleistung m erhöht werden. Dies bedeutet jedoch, dass es unmöglich ist, einen Strahl mit einem gewissen Strahlendurchmesser und bei einem gewissen Ausbreitungswinkel in paralleles Licht mit einem kleiner Strahlendurchmesser umzuwandeln. Beispielsweise wenn ein Versuch durchgeführt wird, einen von einer optischen Faser mit einem Kerndurchmesser von 200 µm emittierten Strahl und bei einem NA von 0,2 in ein paralleles Licht bei einem NA von ungefähr 0,002 (mit einer Ausbreitung von ungefähr 2 µm für 1 mm) umzuwandeln, wird der Strahlendurchmesser 20 µm, was hundert Mal denjenigen den Ursprünglichen darstellt. Weil eine Abmessung einer lichtdurchlässigen Fläche oder einer lichtsemidurchlässigen reflektierenden Fläche, die mittels der MEMS-Technologie gebildet wird, ungefähr 100 µm bis einige hundert µm beträgt, wird ein Strahl mit einem solchen großen Strahlendurchmesser mit seiner Ausbreitung in dem optischen System größten Teils verloren. Gemäß den vorstehenden Beschreibungen ist es in einem kleinen optischen System, das mit der MEMS-Technologie hergestellt wurde, wichtig, eine optische Pfadlänge so kurz wie möglich auszubilden, um einen Verlust zu reduzieren.
(3) Es ist unmöglich, die widersprüchlichen Vorgaben für die lichtdurchlässige optische Komponente und die leitfähige Komponente zu erfüllen.
Um eine leitfähige Komponente wie einen elektrostatischen Aktuator effizient anzutreiben, ist es bevorzugt, dass der elektrische Widerstand des Siliziums, das die leitfähige Komponente bildet, niedriger ist. Weil der elektrostatische Aktuator durch elektrostatische Kraft durch eine an die jeweiligen Elektroden anzulegende Spannung angetrieben wird, strömt grundsätzlich darin keine Gleichstromelektrizität. Weil jedoch ein Wechselstrom darin strömt, wird in dem Fall, in dem der elektrische Widerstand von Silizium, dass die jeweiligen Elektroden bildet, hoch ist, die elektrische Leistung in Wärme umgewandelt, um verloren zu gehen. Ferner ist, wenn der elektrische Widerstandswert hoch ist, eine Zeitkonstante der Response-Eigenschaften des elektrostatischen Aktuators erhöht, was die Geschwindigkeit einer Betätigung desselben absenkt. Aufgrund dieser Fakten, ist es umso besser, je niedriger der elektrische Widerstand des Siliziums ist, dass den elektrostatischen Aktuator bildet. Mit anderen Worten ist es umso besser, je höher die Verunreinigungskonzentration von Silizium ist, das den elektrostatischen Aktuator bildet.
Andererseits ist es in einer lichtdurchlässigen optischen Komponente wie einem Strahlenteiler umso besser, je niedriger die Verunreinigungskonzentration vom Silizium ist. Ein reiner Siliziumeinzelkristall ohne Verunreinigung weist eine extrem hohe Durchlässigkeit bis zu einer Dicke von ungefähr 100 µm bei einem Wellenlängenband von 1 µm oder mehr auf. Wenn jedoch die Verunreinigungskonzentration desselben hoch ist, wird Absorption oder Streuung in Folge der Verunreinigung erzeugt, was zu einem Verlust an transmittiertem Licht führt.
Auf diese Weise sind die Vorgaben in Bezug auf Verunreinigungskonzentration von Silizium zwischen einer lichtdurchlässigen optischen Komponente und einer leitfähigen Komponente in Bezug auf einander widersprüchlich. In den in Patentdokument 1 und Patentdokument 2 beschriebenen optischen Modulen ist es, da diese Komponenten aus einem Substrat hergestellt sind, schwierig, diese Vorgaben gleichzeitig zu erfüllen.
Als Antwort auf die vorstehend beschriebenen Probleme (1) bis (3) sind bei dem optischen Modul und dem Herstellungsverfahren für das optische Modul gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in 1 bis 5 gezeigt, die lichtdurchlässige optische Komponente 12 und die lichtreflektierenden optischen Komponenten (der Einfallspiegel 21, der befestigte Reflexionsspiegel 22, der bewegliche Reflexionsspiegel 23 und der Ausfallspiegel 24) jeweils auf den getrennten plattenförmigen Elementen 10 und 20 ausgebildet. Dementsprechend ist es zu dem Zeitpunkt der Bildung dieser optischen Komponenten auf den jeweiligen plattenförmigen Elementen 10 und 20 möglich, die Eigenschaften sowie eine Verunreinigungskonzentration des Substrats an die Eigenschaften anzupassen, die für die jeweiligen optischen Komponenten am günstigsten sind. Beispielsweise werden dem Siliziumbereich 11 des ersten plattenförmigen Elements 10 keine Verunreinigungen hinzugefügt, auf dem die lichtdurchlässige optische Komponente 12 ausgebildet ist, um die Absorption von Licht zu hemmen, und passende Mengen von Verunreinigungen werden der Siliziumschicht 25 des zweiten plattenförmigen Elements 20 hinzugefügt, auf dem der bewegliche Reflexionsspiegel 23 ausgebildet ist, um eine günstige elektrische Leitfähigkeit zu sichern, wodurch es ermöglicht wird, die elektrischen Eigenschaften einer leitfähigen Komponente wie einem elektrostatischen Aktuator 30, der den beweglichen Reflexionsspiegel 23 antreibt, zu verbessern.
Da es möglich ist, die lichtdurchlässige optische Komponente 12 und die lichtreflektierenden optischen Komponenten (der Einfallspiegel 21, der befestigte Reflexionsspiegel 22, der bewegliche Reflexionsspiegel 23 und der Ausfallspiegel 24) auf den jeweiligen plattenförmigen Elementen 10 und 20 getrennt auszubilden, ist es bei dem optischen Modul und dem Herstellungsverfahren für das optische Modul gemäß der vorliegenden Ausführungsform ferner ausreichend, wenn das erste plattenförmige Element 10 und das zweite plattenförmige Element 20 miteinander verbunden werden, nachdem der Metallfilm 26 auf dem zweiten plattenförmigen Element 20 aufgebracht wurde, was er ermöglicht, in zuverlässiger Weise dagegen vorzubeugen, dass während der Ablagerung des Metallfilms 26 metallische Teilchen an der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 haften. Dementsprechend ist es möglich, die Spiegel 21 bis 24 des zweiten plattenförmigen Elements 20 und die lichtdurchlässige optische Komponente 12 nahe zueinander anzuordnen, was es ermöglicht, die Lichtausnutzungseffizienz zu erhöhen.
Ferner ist es gemäß dem optischen Modul und dem Herstellungsverfahren für das optische Modul gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, die lichtdurchlässige optische Komponente und die lichtreflektierenden optischen Komponenten auf den jeweiligen plattenförmigen Elementen 10 und 20 getrennt auszubilden. Dementsprechend ist es beispielsweise auf dem ersten plattenförmigen Element 10 möglich, den semi-durchlässigen Reflexionsfilm 13, der aus dem Siliziumoxidfilm 14 und dem Siliziumnitridfilm 16 aufgebaut ist, und den Anti-Reflexionsfilm, der aus dem Siliziumnitridfilm 16 aufgebaut ist, auf den jeweiligen Seitenflächen 12a bis 12d der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 auszubilden, und andererseits ist es auf dem zweiten plattenförmigen Element 20 möglich, eine Komponente mit einer komplizierten Form, so wie einen elektrostatischen Aktuator 30, auszubilden. Da es möglich ist, die Verfahren der Ausbildung von unterschiedlichen Typen von optischen Komponenten, die mit der MEMS-Technologie komplett separat und parallel zueinander ausgebildet werden, ist es auf diese Weise möglich, die Vorgaben für die Verfahren zu mildern, um die Verfahren zu vereinfachen.
Zusätzlich dazu werden die lichtreflektierenden optischen Komponenten (der Einfallspiegel 21, der befestigte Reflexionsspiegel 22, der bewegliche Reflexionsspiegel 23 und der Ausfallspiegel 24) des zweiten plattenförmigen Elements 20 bei der vorliegenden Ausführungsform durch Anwendung von Ätzen auf die Siliziumschicht 25 gebildet. Weil es einfach ist, Silizium durch Ätzen zu verarbeiten, ist es möglich, die lichtreflektierenden optischen Komponenten dadurch in einfacher Weise zu bilden. Zusätzlich dazu können diese optischen Komponenten durch Anwendung von Ätzen auf eine Schicht gebildet werden, die nicht nur aus Silizium, sondern auch aus einem weiteren Halbleitermaterial gebildet ist.
Ferner kann das zweite plattenförmige Element 20 bei der vorliegenden Ausführungsform den elektrostatischen Aktuator 30 aufweisen, der den beweglichen Reflexionsspiegel 23 antreibt. Wie vorstehend erwähnt, ist es bei der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Verunreinigungskonzentration für jedes der jeweiligen plattenförmigen Elemente 10 und 20 zu optimieren. Dementsprechend werden selbst in dem Fall, in dem das zweite plattenförmige Element 20, wie bei der vorliegenden Ausführungsform, den elektrostatischen Aktuator 30 aufweist, während dem zweiten plattenförmigen Element 20 passende Mengen von Verunreinigungen hinzugefügt werden, was es ermöglicht, die Leitfähigkeit zu sichern, dem ersten plattenförmigen Element 10 keine Verunreinigungen hinzugefügt, was es ermöglicht, eine Absorption von Licht in der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 zu hemmen.
Ferner kann der Ausfallspiegel 24, wie bei der vorliegenden Ausführungsform, das Licht reflektieren, das durch die lichtdurchlässige optische Komponente 12 in Richtung des ersten plattenförmigen Elements 10 hindurchläuft, und das erste plattenförmige Element 10 kann es dem Licht erlaubt, durch sich hindurch zu laufen. Dabei ist es möglich, das interferierende Licht, das durch die lichtdurchlässigen optische Komponenten 12 zu der Außenseite des optischen Moduls hindurchläuft, passend auszugeben.
Ferner ist es bevorzugt, dass ein spezifischer Widerstand des Siliziumbereichs 11 des ersten plattenförmigen Elements 10, wie bei der vorliegenden Ausführungsform, höher ist als ein spezifischer Widerstand der Siliziumschicht 25 des zweiten plattenförmigen Elements 20. Da die Verunreinigungskonzentration des Siliziumbereichs 11 niedriger ist als die Verunreinigungskonzentration der Siliziumschicht 25, ist es in diesem Fall bevorzugt, die Absorption von Licht in der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 effektiv zu hemmen.
Ferner ist der semi-durchlässige Reflexionsfilm 13 bei der vorliegenden Ausführungsform, unter der Vielzahl an Seitenflächen 12a bis 12d, an der einen Seitenfläche 12a vorgesehen, die durch Anwendung von Ätzen auf den Siliziumbereich 11 in der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 gebildet wird, und der Anti-Reflexionsfilm (der Siliziumnitridfilm 16) ist an den anderen Seitenflächen vorgesehen. Damit ist es möglich, als die lichtdurchlässige optische Komponente 12 einen Strahlenteiler passend zu realisieren.
Ferner ist es, wie bei der vorliegenden Ausführungsform, bevorzugt, jeweils eine Vielzahl an Ausrichtungsmarkierungen 17 und 27 zur Ausrichtung der ersten und zweiten plattenförmigen Elemente 10 und 20 auf dem Randabschnitt 10c des ersten plattenförmigen Elements 10 und dem Randabschnitt 20c des zweiten plattenförmigen Elements 20 zu bilden. Damit ist es möglich, eine relative Winkelabweichung zwischen dem ersten plattenförmigen Element 10 und dem zweiten plattenförmigen Element 20 zu reduzieren, und eine Reduktion der Lichtausnutzungseffizienz zu hemmen.
21 enthält Diagramme zur Erklärung von Problemen, die durch eine Positionsabweichung zwischen dem ersten plattenförmigen Element 10 und dem zweiten plattenförmigen Element 20 erzeugt werden, und zeigt die relative Lagebeziehung zwischen der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 des ersten plattenförmigen Elements 10 und den lichtreflektierenden optischen Komponenten (dem Einfallspiegel 21, dem befestigten Reflexionsspiegel 22, dem beweglichen Reflexionsspiegel 23 und dem Ausfallspiegel 24) des zweiten plattenförmigen Elements 20. (a) in 21 zeigt mittels der ausgezogenen Linie die Ausgangsposition, und mittels der gestrichelt gepunkteten Linie die Position, bei der eine Positionsabweichung erzeugt wird, für den Fall, in dem die lichtdurchlässige optische Komponente 12 parallel verschoben ist, ohne Winkelveränderung in Bezug auf den Einfallspiegel 21, den befestigten Reflexionsspiegel 22, den beweglichen Reflexionsspiegel 23 und den Ausfallspiegel 24. Ferner zeigt (b) in 21 mittels der ausgezogenen Linie die Ausgangsposition, und mittels der gestrichelt-gepunkteten Linie die Position, bei der eine Positionsabweichung erzeugt wird, für den Fall, in dem in Bezug auf den Einfallspiegel 21, den befestigten Reflexionsspiegel 22, den beweglichen Reflexionsspiegel 23 und den Ausfallspiegel 24 eine Winkelabweichung der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 erzeugt wird.
Normalerweise beträgt die Genauigkeit der Verbindung beim Flip-Chip-Bonden ungefähr einige um bis 10 µm. Dementsprechend weichen die optischen Achsen von Lichtkomponenten, welche die jeweiligen Spiegel 21 bis 24 erreichen, in Bezug auf eine Positionsabweichung, wie in (a) in 21 gezeigt, nur ungefähr um einige µm bis 10 µm ab, was in dem Fall, in dem die jeweiligen Spiegel 21 bis 24 Breiten von ungefähr 100 µm bis 1000 µm aufweisen, nicht zu einem großen Problem wird. Zusätzlich dazu ist es in Bezug auf Positionsabweichungen in Richtung der Normalenrichtungen der Spiegelflächen der jeweiligen Spiegel 21 bis 24 ebenfalls möglich, diese zu korrigieren, beispielsweise solange eine Bewegungsdistanz des beweglichen Reflexionsspiegels 23 100 µm oder mehr beträgt.
Andererseits wird eine Winkelabweichung, wie in (b) in 21 gezeigt, ein großes Problem. Beispielsweise wird angenommen, dass eine Größe des gesamten optischen Interferenzsystems (beispielsweise ein Abstand von dem befestigten Reflexionsspiegel 22 zu dem Ausfallspiegel 24) 3 mm beträgt. Dann wird ein Abstand zwischen den beiden Enden der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 auf 1 mm festgelegt, und die Genauigkeit der Verbindung beim Flip-Chip-Bonden wird auf 10 µm festgelegt. Zu diesem Zeitpunkt beträgt eine Winkelabweichung der lichtdurchlässigen optischen Komponente bei einem Maximum 12 tan^-1 (0,02/1) = 1,1°. Ein optischer Pfad des in Richtung des befestigten Reflexionsspiegels 22 voranschreitendem Messobjektlichts L₂ wird in Folge einer solchen Winkelabweichung der semi-durchlässigen reflektierenden Fläche 12a von dem ursprünglichen optischen Pfad graduell getrennt. Weil dieses Messobjektlicht L₂ an dem befestigten Reflexionsspiegel 22 reflektiert wird, um mit dem Abstand zu dem Ausfallspiegel 24 auf der entgegengesetzten Seite voran zu schreiten, wird in dem Fall, in dem die semi-durchlässige reflektierende Fläche 12a bei dem Mittelpunkt des optischen Interferenzsystems liegt (das heißt, bei einer Position von 1,5 mm von dem befestigten Reflexionsspiegel 22 und dem Ausfallspiegel 24), das Messobjektlicht L₂ an der semi-durchlässigen reflektierenden Fläche 12a reflektiert, um sich danach über eine Entfernung von 4,5 mm auszubreiten. Dementsprechend wird eine Positionsabweichung bei dem Ausfallspiegel 24 in Folge einer Winkelabweichung der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 $4,5 mm \times tan (1,1 °) = 86 μ m .$
Darüber hinaus wird auch das Messobjektlicht L₃ , das von dem beweglichen Reflexionsspiegel 23 reflektiert wird, ebenfalls dazu gebracht, eine Winkelabweichung aufzuweisen, wenn es an der semi-durchlässigen reflektierenden Fläche 12a reflektiert wird. Wenn dieses Messobjektlicht L₃ den Ausfallspiegel 24 erreicht, beträgt eine Positionsabweichung ungefähr 23 µm. Das heißt, dass Positionsabweichungen der Messobjektlichtkomponenten L₂ und L₃ in dem Ausfallspiegel 24 auf ungefähr 110 µm addiert werden, was ein nicht zu vernachlässigendes Niveau in Bezug auf die Breite des Ausfallspiegels 24 ist.
Als Reaktion auf dieses Problem werden bei der vorliegenden Ausführungsform an den Randabschnitten 10c und 20c der plattenförmigen Elemente 10 und 20 die Vielzahl an Ausrichtungsmarkierungen 17 und 27 gebildet, und die Randabschnitte 10c und 20c werden unter Verwendung dieser Ausrichtungsmarkierungen 17 und 27 miteinander verbunden. Da der Abstand (zum Beispiel 3 mm oder mehr) zwischen der Vielzahl an Ausrichtungsmarkierungen 17 und 27 größer als ein Abstand (zum Beispiel 1 mm) zwischen den beiden Enden der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 gemacht werden kann, ist es in diesem Fall, selbst in dem Fall, in dem sich die Genauigkeit der Verbindung (zum Beispiel ungefähr 10 µm) beim Flip-Chip-Bonden nicht verändert, möglich, eine relative Winkelabweichung zwischen dem ersten plattenförmigen Element 10 und dem zweiten plattenförmigen Element 20 zu reduzieren. Dementsprechend ist es möglich, eine Positionsabweichung von interferierendem Licht in den jeweiligen Spiegeln 21 bis 24 (insbesondere dem Ausfallspiegel 24) zu reduzieren, was es ermöglicht, eine Verminderung der Lichtausnutzungseffizienz zu hemmen.
Um ein Beispiel zu nennen, verhalten sich in dem Fall, in dem ein Abstand zwischen den Ausrichtungsmarkierungen beispielsweise 5 µm beträgt, unter der Voraussetzung, dass die Genauigkeit der Verbindung beim Flip-Chip-Bonden 10 µm beträgt, eine Winkelabweichung der semi-durchlässigen reflektierenden Fläche 12a, Positionsabweichungen der Messobjektlichtkomponenten L₂ und L₃ in dem Ausfallspiegel 24, und eine Positionsabweichung, zu der die Positionsabweichungen der Messobjektlichtkomponenten L₂ und L₃ addiert werden, jeweils wie folgt.
Winkelabweichung der semi-durchlässigen reflektierenden Fläche 12a: tan^-1 (0,02/5) = 0,23°
Positionsabweichung des Messobjektlichts L₂ in dem Ausfallspiegel 24: 4,5 mm x tan (0,23°) = 18 µm
Positionsabweichung des Messobjektlichts L₃ in dem Ausfallspiegel 24: 1,5 mm x tan (0,23°) = 6 µm
Gesamtpositionsabweichung der Summe der Messobjektlichtkomponenten L₂ und L₃ : 24 µm
Weil es möglich ist, die Positionsabweichungen auf diese Weise zu reduzieren, ist es möglich, in einfacher Weise darauf zu reagieren, indem die Breite des Ausfallspiegels 24 oder dergleichen verbreitert wird.
Zusätzlich dazu steht der Randabschnitt 10c des ersten plattenförmigen Elements 10 bei der vorliegenden Ausführungsform in Bezug auf die Komponentenausbildungsfläche 10a in seiner Dickenrichtung leicht hervor, und der Randabschnitt 20c des zweiten plattenförmigen Elements 20 steht in seiner Dickenrichtung in Bezug auf die Hauptfläche 20a hervor. Die Formen der Randabschnitte 10c und 20c sind nicht auf diese beschränkt, und einer der Randabschnitte 10c und 20c kann beispielsweise nicht hervorstehen, und der andere kann auf eine maßgebliche Weise hervorstehen, wodurch diese miteinander in Kontakt gelangen. Insbesondere in dem Fall, in dem das zweite plattenförmige Element 20 aus einem SOI-Substrat bereitgestellt wird, wie bei der vorliegenden Ausführungsform, ist es bevorzugt, dass das Trägersubstrat 28 an dem Randabschnitts 20c freiliegt, indem Ätzen auf die isolierende Schicht 29 angewandt wird, um die isolierende Schicht zu entfernen, und das freiliegende Trägersubstrat 28 und der Randabschnitt 10c des ersten plattenförmigen Elements 10 miteinander verbunden sind. Ferner ist es in diesem Fall bevorzugt, dass die obere Fläche der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 des ersten plattenförmigen Elements 10 in einem leichten Maß geätzt ist, um niedriger zu sein als die obere Fläche des Randabschnitts 10c, wodurch ein Kontakt zwischen der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 und dem zweiten plattenförmigen Element 20 vermieden wird.
(Erstes abgewandeltes Beispiel)
22 enthält Diagramme zur Erklärung eines ersten abgewandelten Beispiels der vorstehend beschriebenen Ausführungsform. Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die Ausrichtungsmarkierungen 17 und 27 auf den Randabschnitten 10c und 20c der plattenförmigen Elemente 10 und 20 ausgebildet, während, wie in (a) in 22 gezeigt, auf den jeweiligen Randabschnitten von Halbleiterscheiben 50 und 60 Ausrichtungsmarkierungen 57 und 67 ausgebildet sein können, die zum Bereitstellen der Vielzahl an plattenförmigen Elementen 10 und 20 eingesetzt werden. Zusätzlich dazu ist die Halbleiterscheibe 50, die in (a) in 22 gezeigt ist, bei dem vorliegenden abgewandelten Beispiel die erste Halbleiterscheibe und weist eine Vielzahl an Bereichen auf, die jeweils die lichtdurchlässigen optischen Komponenten 12 aufweisen, die durch Anwendung von Ätzen auf einen Siliziumbereich gebildet werden. Ferner ist die Halbleiterscheibe 60 bei dem vorliegenden abgewandelten Beispiel die zweite Halbleiterscheibe und weist eine Vielzahl an Bereichen 61 mit den lichtreflektierenden optischen Komponenten (dem Einfallspiegel 21, dem befestigten Reflexionsspiegel 22, dem beweglichen Reflexionsspiegel 23 und dem Ausfallspiegel 24) auf der Seite seiner Hauptfläche 60a auf.
Bei dem vorliegenden abgewandelten Beispiel werden zuerst, wie in (a) in 22 gezeigt, die Vielzahl an Ausrichtungsmarkierungen 57 und 67 zum Ausrichten der Halbleiterscheiben 50 und 60 an den jeweiligen Randabschnitten der Halbleiterscheiben 50 und 60 gebildet. Dann werden, wie in (b) in 22 gezeigt, eine Komponentenausbildungsfläche 50a der Halbleiterscheibe 50, auf der die lichtdurchlässigen optischen Komponenten 12 gebildet sind, und eine Hauptfläche 60a der Halbleiterscheibe 60 dazu gebracht, einander zugewandt zu sein, so dass die Positionen der Vielzahl an Ausrichtungsmarkierungen 57 und 67 aufeinander abgestimmt sind. In diesem Zustand werden die Halbleiterscheiben 50 und 60 miteinander verbunden ((c) in 22). Danach werden die verbundenen Halbleiterscheiben entlang vorgegebener Schneidelinien 81 geschnitten, um Bereiche auszuschneiden, die den plattenförmigen Elementen 10 und 20 entsprechen ((d) in 22), wodurch optische Module 80 bereitgestellt werden.
Bei dem vorliegenden abgewandelten Beispiel ist es, da die Ausrichtungsmarkierungen 57 und 67 an den Randabschnitten der Halbleiterscheiben 50 und 60 gebildet werden, möglich, den Abstand zwischen der Vielzahl an Ausrichtungsmarkierungen sehr lang zu machen. Dementsprechend ist es selbst in dem Fall, in dem sich die Genauigkeit der Verbindung (beispielsweise ungefähr 10 µm) beim Flip-Chip-Bonden nicht verändert, möglich, eine relative Winkelabweichung zwischen dem ersten plattenförmigen Element 10 und dem zweiten plattenförmigen Element 20 maßgeblich zu reduzieren. Beispielsweise in dem Fall, in dem die Ausrichtungsmarkierungen 57 und 67 jeweils mit einem Raum von 130 µm bereitgestellt werden, beträgt eine Winkelabweichung tan^-1 (0,02/130) = 0,009°, was fast ein vernachlässigbares Niveau darstellt.
(Zweites abgewandeltes Beispiel)
23 ist ein Diagramm zur Erklärung eines zweiten abgewandelten Beispiels der vorstehend beschriebenen Ausführungsform. Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die ersten und zweiten plattenförmigen Elemente 10 und 20 unter Verwendung der Ausrichtungsmarkierungen 17 und 27 ausgerichtet, während ein Verfahren zum Ausrichten der ersten und zweiten plattenförmigen Elemente 10 und 20 nicht hierauf beschränkt ist. Beispielsweise bei dem vorliegenden abgewandelten Beispiel ist an dem Randabschnitt 10c des ersten plattenförmigen Elements 10 ein Vorsprung 10b ausgebildet, in dem Randabschnitt 20c des zweiten plattenförmigen Elements 20 ist ein niedriger Abschnitt 20d ausgebildet, und der Vorsprung 10d ist in den niedrigen Abschnitt 20d eingeführt, wodurch die ersten und zweiten plattenförmigen Elemente 10 und 20 ausgerichtet sind.
Der niedrige Abschnitt 20d des zweiten plattenförmigen Elements 20 ist in einem Ätzverfahren zum Bilden des elektrostatischen Aktuators 30 und der jeweiligen Spiegel 21 bis 24 durch simultanes Anwenden von Ätzen auf die Siliziumschicht 25 des Randabschnitts 20c entsprechend gebildet. Ferner wird der Vorsprung 10d des ersten plattenförmigen Elements 10 durch simultanes Anwenden von Ätzen auf den Siliziumbereich 11 des Randabschnitts 10c in einem Ätzverfahren zum Bilden der lichtdurchlässigen optischen Komponente 12 entsprechend gebildet. Auf diese Weise ist es möglich, den Vorsprung 10d und den niedrigen Abschnitt 20d unter Verwendung von Halbleiterverfahren zu bilden, und es ist möglich, diese genau zu bilden.
Zusätzlich dazu besteht kein Bedarf, dass der Vorsprung 10d in den niedrigen Abschnitt 20d ohne Abstand eingeführt ist. 24 ist eine Querschnittsansicht, die ein Lagebeziehung zwischen dem Vorsprung 10d und dem niedrigen Abschnitt 20d zeigt, wenn aus der Dickenrichtung der plattenförmigen Elemente 10 und 20 in einem Zustand betrachtet, in dem der Vorsprung 10d in den niedrigen Abschnitt 20d eingeführt ist. Wie in 24 gezeigt, ist es in dem Fall, in dem die ebene Dimension des niedrigen Abschnitts 20d größer ist als die ebene Dimension des Vorsprungs 10d, einfach, den Vorsprung 10d einzuführen, und ferner ist es, wenn die kontaktierenden Flächen zwischen dem Vorsprung 10d und dem niedrigen Abschnitt 20d genau gebildet sind, möglich, eine Winkelabweichung zwischen den plattenförmigen Elementen 10 und 20 ausreichend zu reduzieren. Zusätzlich dazu kann bei der in 24 gezeigten Konfiguration eine Positionsabweichung in einer Richtung erzeugt werden, entlang der kontaktierenden Fläche zwischen dem Vorsprung 10d und dem niedrigen Abschnitt 20d, während, wie in (a) in 21 gezeigt und beschrieben, eine solche parallele Abweichung nicht ein großes Problemwird. Es ist natürlich zu beachten, dass eine Ausrichtung durch das Abstimmen der Abmessungen in der Richtung des Vorsprungs 10d und des niedrigen Abschnitts 20d genauer ausgeführt werden kann. Zusätzlich werden bei dem vorliegenden abgewandelten Beispiel, nachdem der Vorsprung 10d in den niedrigen Abschnitt 20d eingeführt ist, die Randabschnitte 10c und 20c mit Harz angebracht, um so aneinander befestigt zu sein. Oder das optische Modul ist in einem größeren Paket aufgenommen, und das erste plattenförmige Element 10 und das zweite plattenförmige Element 20 können so befestigt sein, dass sie nicht voneinander gelöst werden.
(Drittes abgewandeltes Beispiel)
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde als Beispiel das optische Interferenzsystem mit dem elektrostatischen Aktuator 30 beschrieben, während bei dem vorliegenden abgewandelten Beispiel ein Beispiel eines optischen Moduls beschrieben werden wird, das nicht ein leitfähiges Element, sondern einen elektrostatischen Aktuator aufweist. Das optische Modul gemäß dem vorliegenden abgewandelten Beispiel produziert ein interferierendes Licht aus einem von einer Messzielfläche reflektierten Licht in einem unbekannten Abstand. Dieses interferierende Licht wird zur Berechnung eines Abstands bis zu der Messzielfläche verwendet.
25 ist ein Grundriss, der eine Konfiguration eines zweiten plattenförmigen Elements 70 gemäß dem vorliegenden abgewandelten Beispiel zeigt. In dem vorliegenden abgewandelten Beispiel ist anstelle des beweglichen Reflexionsspiegels 23 bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform auf dem zweiten plattenförmigen Element 70 ein Ausfallspiegel 71 zum Licht auf eine Messzielfläche projizieren ausgebildet. Der Ausfallspiegel 71 hat eine Neigungsebene in einem Winkel von 45° gegenüber der Hauptebene des zweiten plattenförmigen Elements 70, und der Metallfilm 26 ist auf der Neigungsebene angeordnet. Dieser Ausfallspiegel 71 reflektiert das Licht L₃ , das von der semi-durchlässigen Reflexionsfläche 12a zugeführt wird, in Richtung der Normalrichtung der Hauptfläche des zweiten plattenförmigen Elements 70. Das Licht L₃ , das an der Messzielfläche reflektiert wird, kehrt wieder zu dem Ausfallspiegel 71 zurück und wird an der semi-durchlässigen Reflexionsfläche 12a reflektiert, um von dem Ausfallspiegel 24 als interferierendes Licht L₄ herausgebracht zu werden.
Wie bei dem vorliegenden abgewandelten Beispiel ist es in dem optischen Modul ohne ein leitfähiges Element ebenfalls möglich, Wirkungen entsprechend zu erzielen, welche dieselben sind, wie die Wirkungen, die bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschrieben wurden. Das heißt, dass es möglich ist, die lichtreflektierenden optischen Komponenten (den Einfallspiegel 21, den befestigten Reflexionsspiegel 22, den Ausfallspiegel 71 und den Ausfallspiegel 24) und die lichtdurchlässige optische Komponente 12 nahe zueinander anzuordnen, und es ist möglich, die Vorgaben zu erfüllen, selbst in dem Fall, in dem die Vorgaben für die Eigenschaften des Substrats in Abhängigkeit von den optischen Komponenten widersprüchlich sind,.
Das optische Modul und das Herstellungsverfahren für das optische Modul gemäß der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform und die jeweiligen abgewandelten Beispiele beschränkt, und zusätzlich sind unterschiedliche Typen an Abwandlungen möglich. Beispielsweise wird bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform und den jeweiligen abgewandelten Beispielen als Beispiel das Michelson-optische Interferenzsystem als ein optisches Modul angegeben, auf welche die vorliegende Erfindung angewandt wird, während die vorliegende Erfindung nicht nur auf ein optisches Interferenzsystem angewendet werden kann, sondern auch auf unterschiedliche Typen an optischen Systemen mit einer lichtdurchlässigen optischen Komponente und einer lichtreflektierenden optischen Komponente.
Das optische Modul gemäß der vorliegenden Erfindung ist dazu ausgebildet, ein erstes plattenförmiges Element mit einer lichtdurchlässigen optischen Komponente aufzuweisen, die durch Anwendung von Ätzen auf einen Siliziumbereich gebildet wird, und ein zweites plattenförmiges Element mit einer lichtreflektierenden optischen Komponente zum Reflektieren von Licht, das durch die lichtdurchlässige optische Komponente hindurchläuft, auf seiner Hauptfläche, wobei die ersten und zweiten plattenförmigen Elemente miteinander verbunden sind, so dass eine Komponentenausbildungsfläche des ersten plattenförmigen Elements, an der die lichtdurchlässige optische Komponente gebildet ist, und die Hauptfläche des zweiten plattenförmigen Elements einander zugewandt sind, und ein optischer Pfad für durch die lichtdurchlässige optische Komponente hindurchlaufendes Licht entlang der Komponentenausbildungsfläche des ersten plattenförmigen Elements und der Hauptfläche des zweiten plattenförmigen Elements ausgebildet ist.
Ferner kann das optische Modul so ausgebildet sein, dass die lichtreflektierende optische Komponente eine Fläche aufweist, die durch Anwendung von Ätzen auf einen Halbleiterbereich gebildet wird, und ein Metallfilm auf der Fläche bereitgestellt ist. In dem Fall, in dem das optische Modul eine solche lichtreflektierende optische Komponente aufweist, ist es bei einem konventionellen optischen Modul notwendig, die lichtdurchlässige optische Komponente bei einem Bereich anzuordnen, der getrennt ist, so dass dagegen vorgebeugt wird, dass das Metall daran haftet. Unterdessen ist es in Übereinstimmung mit dem optischen Modul gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausreichend, dass das erste plattenförmige Element und das zweite plattenförmige Element miteinander verbunden werden, nachdem ein Metallfilm auf dem zweiten plattenförmigen Element angeordnet wurde, und daher ist es möglich, die lichtreflektierende optische Komponente und die lichtdurchlässige optische Komponente nahe zueinander anzuordnen, wobei das Metall nicht an der lichtdurchlässigen -optischen Komponente haftet.
Ferner kann das optische Modul so ausgebildet sein, dass die lichtreflektierende optische Komponente eine Fläche aufweist, die durch Anwendung von Ätzen auf einen Halbleiterbereich gebildet wird, und der Halbleiterbereich aus Silizium hergestellt ist. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die lichtreflektierende optische Komponente in einfacher Weise auszubilden.
Ferner kann das optische Modul so ausgebildet sein, dass die lichtreflektierende optische Komponente von der Hauptfläche getrennt ist, um so in einer Richtung entlang der Hauptfläche bewegbar zu sein, und das zweite plattenförmige Element ferner eine Aktuatorstruktur aufweist, welche die lichtreflektierende optische Komponente mittels elektrostatischer Kraft antreibt. Wie vorstehend erwähnt, ist es bei dem optischen Modul gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Verunreinigungskonzentration für jedes der jeweiligen plattenförmigen Elemente zu optimieren. Dementsprechend werden selbst in dem Fall, in dem das zweite plattenförmige Element eine Aktuatorstruktur aufweist, während dem zweiten plattenförmigen Element geeignete Mengen von Verunreinigungen hinzugefügt sind, was es ermöglicht, die Leitfähigkeit zu sichern, dem ersten plattenförmigen Element keine Verunreinigungen hinzugefügt, was es ermöglicht, eine Absorption von Licht in der lichtdurchlässigen optischen Komponente zu hemmen.
Ferner kann das optische Modul so ausgebildet sind, dass die lichtreflektierende optische Komponente Licht reflektiert, das durch die lichtdurchlässige optische Komponente in Richtung des ersten plattenförmigen Elements hindurchläuft, und das erste plattenförmige Element erlaubt, dass das Licht hindurchläuft. Dabei ist es möglich, Licht entsprechend auszugeben (beispielsweise ein interferierendes Licht), das durch die lichtdurchlässige optische Komponente zu der Außenseite des optischen Moduls hindurchläuft.
Ferner kann das optische Modul so ausgebildet sein, dass ein spezifischer Widerstand des ersten plattenförmigen Elements höher ist als ein spezifischer Widerstand des zweiten plattenförmigen Elements. In diesem Fall ist es, da die Verunreinigungskonzentration des ersten plattenförmigen Elements niedriger ist als die Verunreinigungskonzentration des zweiten plattenförmigen Elements, möglich, eine Absorption von Licht in der lichtdurchlässigen optischen Komponente entsprechend zu hemmen.
Ferner kann das optische Modul so ausgebildet sein, dass ein Randabschnitt des ersten plattenförmigen Elements und ein Randabschnitt des zweiten plattenförmigen Elements miteinander verbunden sind, und eine Vielzahl von Ausrichtungsmarkierungen zum Ausrichten der ersten und zweiten plattenförmigen Elemente an den jeweiligen Randabschnitten der ersten und zweiten plattenförmigen Elemente ausgebildet sind. Auf diese Weise ist es, da die Vielzahl an Ausrichtungsmarkierungen an den Randabschnitten der jeweiligen plattenförmigen Elemente ausgebildet ist, möglich, eine relative Winkelabweichung zwischen dem ersten plattenförmigen Element und dem zweiten plattenförmigen Element zu reduzieren, was es ermöglicht, eine Absenkung der Lichtausnutzungseffizienz zu hemmen.
Ferner kann das optische Modul so ausgebildet sein, dass die lichtdurchlässige optische Komponente eine Vielzahl an Flächen aufweist, die durch Anwendung von Ätzen auf einen Siliziumbereich gebildet werden, und ein Anti-Reflexionsfilm auf mindestens einer der Vielzahl an Flächen bereitgestellt ist, und ein semi-durchlässiger Reflexionsfilm auf mindestens einer weiteren der Vielzahl an Flächen bereitgestellt ist. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, einen Strahlenteiler der lichtdurchlässigen optischen Komponente entsprechend zu realisieren.
Ein erstes Herstellungsverfahren für ein optisches Modul gemäß der vorstehenden Ausführungsform ist dazu ausgebildet, das jeweilige Bilden einer Vielzahl an Ausrichtungsmarkierungen zu umfassen, zum Ausrichten der ersten und zweiten plattenförmigen Elemente, auf einem Randabschnitt des ersten plattenförmigen Elements mit einer lichtdurchlässigen optischen Komponente, die durch Anwendung von Ätzen auf einen Siliziumbereich gebildet ist, und einem Randabschnitt des zweiten plattenförmigen Elements mit einer lichtreflektierenden optischen Komponente zum Reflektieren von Licht, dass durch die lichtdurchlässige optische Komponente hindurchläuft, auf seiner Hauptfläche, und das unter Verwendung der Vielzahl an Ausrichtungsmarkierungen miteinander Verbinden der Randabschnitte der ersten und zweiten plattenförmigen Elemente zu umfassen, so dass eine Komponentenausbildungsfläche des ersten plattenförmigen Elements, auf dem die lichtdurchlässige optische Komponente ausgebildet ist, und die Hauptfläche des zweiten plattenförmigen Elements einander zugewandt sind.
Ein zweites Herstellungsverfahren für ein optisches Modul gemäß der vorstehenden Ausführungsform ist dazu ausgebildet, das Bilden einer Vielzahl von Ausrichtungsmarkierungen zu umfassen, zum jeweiligen Ausrichten von ersten und zweiten Halbleiterscheiben, auf einem Randabschnitt der ersten Halbleiterscheibe mit einer Vielzahl an Bereichen, die jeweils lichtdurchlässige optische Komponenten aufweisen, die durch Anwenden von Ätzen auf einem Siliziumbereich gebildet sind, und einem Randabschnitt der zweiten Halbleiterscheibe mit einer Vielzahl an Bereichen, die lichtreflektierende optische Komponenten zum Reflektieren von Licht aufweisen, das durch die lichtdurchlässigen optischen Komponenten hindurchläuft, auf seiner Hauptfläche, und das unter Verwendung der Vielzahl an Ausrichtungsmarkierungen miteinander Verbinden der ersten und zweiten Halbleiterscheiben zu umfassen, so dass eine Komponentenausbildungsfläche der ersten Halbleiterscheibe, auf der die lichtdurchlässigen optischen Komponenten gebildet sind, und die Hauptfläche der zweiten Halbleiterscheibe einander zugewandt sind.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann als ein optisches Modul verwendet werden, bei dem es möglich ist, eine lichtreflektierende optische Komponente wie eine Spiegelfläche und eine lichtdurchlässige optische Komponente wie einen Strahlenteiler nahe zueinander anzuordnen, und es möglich ist, die Vorgaben zu erfüllen, selbst in dem Fall, in dem Vorgaben für die Eigenschaften auf dem Substrat in Abhängigkeit der optischen Komponenten widersprüchlich sind, und als ein Herstellungsverfahren für das optische Modul.
Bezugszeichenliste
10 - 12a - 26 - Schicht, - erstes plattenförmiges Element, 10a - Komponentenausbildungsfläche, 10c - Randabschnitt, 11 - Siliziumbereich, 12 - lichtdurchlässige optische Komponente, bis 12d - Seitenfläche, 13 - semi-durchlässiger Reflexionsfilm, 14, 18 - Siliziumoxidfilm, 16 - Siliziumnitridfilm, 17, 27 - Ausrichtungsmarkierung, 19 - Siliziumnitridfilm, 20 - zweites plattenförmiges Element, 20a Hauptfläche, 20c - Randabschnitt, 21 - Einfallspiegel, 22 - befestigter Reflexionsspiegel, 23 - beweglicher Reflexionsspiegel, 24 - Ausfallspiegel, 25 - Siliziumschicht, Metallfilm, 28 - Trägersubstrat, 29 - isolierende 30 - elektrostatischer Aktuator, 50, 60 - Halbleiterscheibe, 57, 67 - Ausrichtungsmarkierung, L₁ bis L₃ Messobjektlicht, L₄ - interferierendes Lichtbild.

Claims

Optisches Modul mit: einem ersten plattenförmigen Element (10) mit einer lichtdurchlässigen optischen Komponente (12), die durch Anwendung von Ätzen auf einen Siliziumbereich (11) gebildet ist; und einem zweiten plattenförmigen Element (20) mit einer lichtreflektierenden optischen Komponente (21, 22, 23, 24) zum Reflektieren von Licht, das durch die lichtdurchlässige optische Komponente (12) hindurchläuft, auf seiner Hauptfläche (20a), wobei die ersten und zweiten plattenförmigen Elemente (10, 20) miteinander verbunden sind, so dass eine Komponentenausbildungsfläche (10a) des ersten plattenförmigen Elements (10), auf dem die lichtdurchlässige optische Komponente (12) ausgebildet ist, und die Hauptfläche (20a) des zweiten plattenförmigen Elements (20) einander zugewandt sind, ein optischer Pfad für Licht, das durch die lichtdurchlässige optische Komponente (12) hindurchläuft, entlang der Komponentenausbildungsfläche (10a) des ersten plattenförmigen Elements (10) und der Hauptfläche (20a) des zweiten plattenförmigen Elements (20) ausgebildet ist und ein spezifischer Widerstand des ersten plattenförmigen Elements (10) höher ist als ein spezifischer Widerstand des zweiten plattenförmigen Elements (20).
Optisches Modul nach Anspruch 1, bei dem die lichtreflektierende optische Komponente (21, 22, 23, 24) eine Fläche, die durch Anwendung von Ätzen auf einen Halbleiterbereich (25) gebildet ist, und einen Metallfilm (26) aufweist, der auf der Fläche bereitgestellt ist.
Optisches Modul nach Anspruch 1, bei dem die lichtreflektierende optische Komponente (21, 22, 23, 24) eine Fläche aufweist, die durch Anwendung von Ätzen auf einen Halbleiterbereich (25) gebildet ist, und der Halbleiterbereich (25) aus Silizium gebildet ist.
Optisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die lichtreflektierende optische Komponente (21, 22, 23, 24) von der Hauptfläche (20a) getrennt ist, um so in einer Richtung entlang der Hauptfläche (20a) bewegbar zu sein, und das zweite plattenförmige Element (20) ferner eine Aktuatorstruktur (30) aufweist, welche die lichtreflektierende optische Komponente (21, 22, 23, 24) durch elektrostatische Kraft antreibt.
Optisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die lichtreflektierende optische Komponente (21, 22, 23, 24) Licht, das durch die lichtdurchlässige optische Komponente (12) hindurchläuft, in Richtung des ersten plattenförmigen Elements (10) reflektiert, und das erste plattenförmige Element (10) das Licht durch sich hindurchlaufen lässt.
Optisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem ein Randabschnitt (10c) des ersten plattenförmigen Elements (10) und ein Randabschnitt (20c) des zweiten plattenförmigen Elements (20) miteinander verbunden sind, und eine Vielzahl an Ausrichtungsmarkierungen (57, 67) zum Ausrichten der ersten und zweiten plattenförmigen Elemente (10, 20) auf den jeweiligen Randabschnitten (10c, 20c) der ersten und zweiten plattenförmigen Elemente (10, 20) ausgebildet sind.
Optisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die lichtdurchlässige optische Komponente (12) eine Vielzahl von Flächen (12a-12d) aufweist, die durch Anwendung von Ätzen auf einen Siliziumbereich gebildet sind, und auf mindestens einer der Vielzahl an Flächen (12a-12d) ein Anti-Reflexionsfilm bereitgestellt ist, und auf mindestens einer weiteren der Vielzahl an Flächen (12a-12d) ein semi-durchlässiger Reflexionsfilm (13) bereitgestellt ist.