DE112012002109T5

DE112012002109T5 - Herstellungsverfahren für optisches Bauteil und optisches Bauteil

Info

Publication number: DE112012002109T5
Application number: DE112012002109.6T
Authority: DE
Inventors: Tomofumi Suzuki; Kohei Kasamori; Yoshihisa Warashina
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2032-04-05
Also published as: CN103582830A; US20140104687A1; CN103582830B; KR101920515B1; WO2012157358A1; KR20140031927A; DE112012002109B4; JP2012242450A; JP5739224B2; US9372285B2

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines optischen lichtdurchlässigen Bauteils umfasst einen ersten Ätzprozess zum Ausbilden eines Vertiefungsabschnitts, indem ein Siliziumbereich eines plattenförmigen Elements geätzt wird, einen thermischen Oxidationsprozess zum Ausbilden einer Siliziumoxidschicht, indem eine innere Seitenoberfläche des Vertiefungsabschnitts thermisch oxidiert wird, und einen Nitridschichtausbildungsprozess zum Ausbilden einer Siliziumnitridschicht, welche die Siliziumoxidschicht bedeckt. Dementsprechend ist es möglich, ein Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil bereitzustellen, welches in der Lage ist, eine gleichmäßige Siliziumoxidschicht auf einer halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche, die stark in Bezug auf eine Substratoberfläche geneigt (oder nahezu vertikal) ist, und ein optisches Bauteil, welches durch dieses Verfahren hergestellt ist, bereitzustellen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil und auf ein optisches Bauteil.
Stand der Technik
In den Patentdokumenten 1 und 2 ist ein optisches Modul offenbart, in dem ein optisches Interferenzsystem auf einem SOI-Substrat (Silizium-auf-Isolator) unter Verwendung einer MEMS-Technologie ausgebildet ist. Diese optischen Interferenzsysteme umfassen einen Strahlenteiler, einen bewegbaren Spiegel, der an einem elektrostatischen Aktuator angebracht ist, und einen festen Spiegel, welche durch Ätzen einer Siliziumschicht und einer Isolationsschicht eines SOI-Substrats in beliebige Formen ausgebildet werden.
Literaturliste
Patentliteratur

Patentdokument 1: japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2008-102132
Patentdokument 2: japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2010-170029

Darstellung der Erfindung
Technisches Problem
In einem optischen Bauteil, welches ein optisches Interferenzsystem oder dergleichen ausbildet, kann in einigen Fällen eine lichtdurchlässige Oberfläche oder eine halb-durchlässige Reflexionsoberfläche (Halb-Spiegel) durch Ätzen eines Siliziumsubstrats oder einer Siliziumschicht ausgebildet werden. Da der Brechungsindex von Silizium in der Nähe einer Wellenlänge von beispielsweise 1 μm jedoch in etwa 3,5 beträgt, beläuft sich der Reflexionsgrad der Fresnel-Reflexion der halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche auf etwa 30%, was deutlich unter dem Idealwert in einem optischen Interferenzsystem von 50% liegt. Ferner beläuft sich der Durchlässigkeitsgrad der lichtdurchlässigen Oberfläche auf etwa 70%, wobei auch ein Lichtverlust durch die lichtdurchlässige Oberfläche verursacht wird. Insbesondere ist es in einem optischen Interferenzsystem erforderlich, eine optische Pfadlänge in Abhängigkeit einer Lichtwellenlänge aufgrund von Wellenlängendispersion von Silizium zu korrigieren, weshalb ein optisches Bauteil zur Korrektur vorgesehen ist, wodurch ferner ein Verlust aufgrund der lichtdurchlässigen Oberfläche des optischen Bauteils hinzugefügt wird.
Um dieses obere Problem zu lösen, wird vorzugsweise eine Anti-Reflexionsschicht auf der lichtdurchlässigen Oberfläche und vorzugsweise eine halb-durchlässige Reflexionsschicht auf der halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche ausgebildet. Die Anti-Reflexionsschicht wird beispielsweise geeignet durch eine Siliziumnitridschicht realisiert, wobei es ist möglich, den Durchlässigkeitsgrad auf einen geeigneten Wert entsprechend der Schichtdicke anzupassen. Ferner wird die halb-durchlässige Reflexionsschicht beispielsweise geeignet realisiert, indem eine Siliziumoxidschicht und eine Siliziumnitridschicht laminiert werden, wobei es möglich, den Reflexionsgrad auf einen geeigneten Wert entsprechend der Schichtdicke anzupassen. In dem Fall, bei dem die halb-durchlässige Reflexionsschicht jedoch stark in Bezug auf eine Substratoberfläche geneigt oder nahezu vertikal ist, ist es schwierig, gleichförmig eine Siliziumoxidschicht auf der halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche durch CVD oder dergleichen auszubilden, weshalb ein Verfahren, welches dazu in der Lage ist, gleichförmig eine Siliziumoxidschicht auf solch einer halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche auszubilden, angestrebt wird.
Die vorliegende Erfindung wurde aufgrund des oben beschriebenen Problems gemacht und es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil, welches in der Lage ist, eine Siliziumoxidschicht auf einer halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche auszubilden, die stark in Bezug auf eine Substratoberfläche geneigt (oder nahezu vertikal) ist, und ein optisches Bauteil, welches durch dieses Verfahren hergestellt ist, bereitzustellen.
Lösung des Problems
Um die zuvor beschriebenen Probleme zu lösen, umfasst ein Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung einen ersten Ätzprozess zum Ausbilden eines Vertiefungsabschnitts, indem ein Siliziumbereich eines plattenförmigen Elements, welches den Siliziumbereich aufweist, geätzt wird, einen thermischen Oxidationsprozess zum Ausbilden einer Siliziumoxidschicht, indem eine innere Seitenoberfläche des Vertiefungsabschnitts thermisch oxidiert wird, und einen Nitridschichtausbildungsprozess zum Ausbilden einer Siliziumnitridschicht, welche die Siliziumoxidschicht bedeckt.
In diesem Herstellungsverfahren wird, nachdem der Vertiefungsabschnitt mit der inneren Seitenoberfläche, welche als halb-durchlässige Reflexionsoberfläche fungiert, in dem Siliziumbereich ausgebildet ist, diese innere Seitenoberfläche thermisch oxidiert, um die Siliziumoxidschicht auszubilden. Gemäß dieses Verfahrens ist es im Gegensatz zu dem Fall, wo CVD verwendet wird, möglich, die Siliziumoxidschicht auf der inneren Seitenoberfläche mit einer gleichförmigen Dicke selbst dann auszubilden, wenn die innere Seitenoberfläche (halb-durchlässige Reflexionsoberfläche) stark in Bezug auf die Substratoberfläche geneigt (oder nahezu vertikal) ist. Anschließend wird eine Siliziumnitridschicht so ausgebildet, dass diese die Siliziumoxidschicht bedeckt, wodurch es möglich ist, geeignet eine halb-durchlässige Reflexionsschicht auf der inneren Seitenoberfläche auszubilden.
Ferner umfasst ein optisches Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung einen Siliziumbereich, der in einem plattenförmigen Element umfasst ist, und dessen eine Seitenoberfläche durch Ätzen ausgebildet ist, eine Siliziumoxidschicht, welche die eine Seitenoberfläche bedeckt, und eine Siliziumnitridschicht, welche die Siliziumoxidschicht bedeckt, wobei die Siliziumoxidschicht durch thermisches Oxidieren einer inneren Seitenoberfläche eines Vertiefungsabschnitts ausgebildet ist, der in dem Siliziumbereich ausgebildet ist. Mit diesem optischen Bauteil ist es möglich, ein optisches Bauteil bereitzustellen, in dem eine Siliziumoxidschicht gleichförmig auf einer Seitenoberfläche ausgebildet ist, welche als halb-durchlässige Reflexionsoberfläche fungiert, die stark in Bezug auf eine Plattenoberfläche eines plattenförmigen Elements geneigt (oder nahezu vertikal) ist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Mit dem Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil und dem optischen Bauteil der vorliegenden Erfindung ist es möglich, gleichförmig eine Siliziumoxidschicht auf einer halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche auszubilden, die stark in Bezug eine Substratoberfläche geneigt (oder nahezu vertikal) ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, die das Äußere eines ersten plattenförmigen Elements zeigt.
2 ist eine Abbildung, welche den Querschnitt entlang der Linie II-II in 1 zeigt.
3 ist eine perspektivische Ansicht, welche das Äußere eines zweiten plattenförmigen Elements zeigt.
4 eine Abbildung, welche den Querschnitt entlang der Linie IV-IV in 3 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 perspektivische Ansicht, die ein Äußeres eines elektrostatischen Aktuators zeigt, der einen bewegbaren Reflexionsspiegel antreibt.
7 ist eine Draufsicht zum Erklären eines optischen Michelson-Interferenzsystems, welches durch ein lichtdurchlässiges optisches Bauteil und lichtreflektierende optische Bauteile ausgebildet ist.
8 umfasst Abbildungen, die einen Maskenausbildungsprozess in einem Herstellungsverfahren für das erste plattenförmige Element zeigen.
9 umfasst Abbildungen, die einen Maskenausbildungsprozess in dem Herstellungsverfahren für das erste plattenförmige Element zeigen.
10 umfasst Abbildungen, die einen ersten Ätzprozess in dem Herstellungsverfahren für das erste plattenförmige Element zeigen.
11 umfasst Abbildungen, die einen thermischen Oxidationsprozess in dem Herstellungsverfahren für das erste plattenförmige Element zeigen.
12 umfasst Abbildungen, die ein Nitridschichtentfernen in dem thermischen Oxidationsprozess in dem Herstellungsverfahren für das erste plattenförmige Element zeigen.
13 umfasst Abbildungen, die einen zweiten Ätzprozess in dem Herstellungsverfahren für das erste plattenförmige Element zeigen.
14 umfasst Abbildungen, die einen dritten Ätzprozess in dem Herstellungsverfahren für das erste plattenförmige Element zeigen.
15 umfasst Abbildungen, die einen Nitridschichtausbildungsprozess in dem Herstellungsverfahren für das erste plattenförmige Element zeigen.
16 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Zustand zeigt, in dem das erste plattenförmige Element und das zweite plattenförmige Element miteinander verbunden werden.
17 ist eine Abbildung, die einen Zustand zeigt, in dem die ersten und zweiten plattenförmigen Elemente so zueinander ausgerichtet werden, dass die Ausrichtungsmarkierungen zueinander passen.
18 ist eine Draufsicht, die schematisch einen Strahlenteiler, der für ein optisches Interferenzsystem oder dergleichen verwendet wird, als ein Beispiel eines lichtdurchlässigen optischen Bauteils zeigt.
19 ist eine Draufsicht, die ein Ausgestaltungsbeispiel eines optischen Interferenzsystems mit einem optischen Element zum Kompensieren von Wellenlängendispersion zeigt.
20 ist ein Diagramm, welches die Lichtdurchlässigkeitseigenschaften einer lichtdurchlässigen Oberfläche in dem Fall zeigt, bei dem eine Dicke einer Siliziumnitridschicht, die auf der lichtdurchlässigen Oberfläche ausgebildet ist, zu 0,179 μm festgelegt ist.
21 ist ein Diagramm, welches die Lichtreflexionseigenschaften einer halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche in dem Fall zeigt, bei dem eine Dicke einer Siliziumoxidschicht, welche auf der halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche ausgebildet ist, zu 0,24 μm festgelegt ist, und eine Dicke einer Siliziumnitridschicht, die darauf ausgebildet ist, zu 0,179 μm festgelegt ist.
22 ist eine Draufsicht, die ein optisches Interferenzsystem zeigt, welches zwei lichtdurchlässige optische Bauteile als ein modifiziertes Beispiel aufweist.
23 ist ein Diagramm, das die Lichtdurchlässigkeitseigenschaften einer lichtdurchlässigen Oberfläche in dem Fall zeigt, bei dem eine Dicke einer Siliziumnitridschicht zu derselben in der Ausführungsform festgelegt wird.
24 ist ein Diagramm, welches die Lichtreflexionseigenschaften einer halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche in dem Fall zeigt, bei dem eine Dicke einer Siliziumoxidschicht und einer Siliziumnitridschicht zu derselben in der Ausführungsform festgelegt sind.
25 ist eine Draufsicht, die eine Ausgestaltung eines optischen Interferenzsystems als ein zweites modifiziertes Beispiel zeigt.
26 umfasst Abbildungen, die eine Ausgestaltung eines lichtdurchlässigen optischen Bauteils gemäß eines dritten modifizierten Beispiels zeigen.
27 ist ein Diagramm, welches eine Änderung im Reflexionsgrad einer halb-durchlässigen Reflexionsschicht zeigt, wenn eine Dicke einer Siliziumoxidschicht verändert wird.
28 umfasst Abbildungen, die ein Beispiel zeigen, bei dem das lichtdurchlässige optische Bauteil gemäß dem dritten modifizierten Beispiel für einen Distanzmesskopf verwendet wird.
29 umfasst Abbildungen zum Erklären eines Herstellungsverfahrens gemäß eines vierten modifizierten Beispiels.
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für ein optisches Bauteil und ein optisches Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. In der Beschreibung der Zeichnungen sind dieselben Bauteile durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet und sich überschneidende Beschreibungen vermieden.
Als erstes wird ein erstes plattenförmiges Element mit einem optischen Bauteil beschrieben, welches durch ein Herstellungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird. Anschließend wird ein zweites plattenförmiges Element, welches separat von dem ersten plattenförmigen Element bereitgestellt wird, beschrieben. Darüber hinaus werden das erste und zweite plattenförmige Element miteinander verbunden, um ein optisches Modul auszubilden, welches ein darin ausgebildetes optisches Michelson-Interferenzsystem aufweist.
1 und 2 sind Abbildungen, die ein erstes plattenförmiges Element 10 zeigen. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Erscheinungsbild des ersten plattenförmigen Elements 10 zeigt, und 2 ist eine Abbildung, die den Querschnitt entlang der Linie II-II in 1 zeigt. Das erste plattenförmige Element 10 ist ein Element, welches durch Ätzen eines Siliziumsubstrats hergestellt wird und besteht hauptsächlich aus Silizium. Das erste plattenförmige Element 10 hat eine Bauteilausgestaltungsoberfläche 10a und eine Rückfläche 10b, die der Bauteilausgestaltungsoberfläche 10a gegenüberliegt.
Wie in 1 gezeigt, ist ein lichtdurchlässiges optisches Bauteil 12 auf einer Seite der Bauteilausgestaltungsoberfläche 10a des ersten plattenförmigen Elements 10 ausgebildet. Das lichtdurchlässige optische Bauteil 12 ist ein optisches Bauteil, welches durch Ätzen eines Siliziumbereichs 11, der ein Siliziumsubstrat ausgestaltet, ausgebildet wird, und ermöglicht Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge durch dieses hindurchzugehen. Das lichtdurchlässige optische Bauteil 12 der vorliegenden Erfindung weist eine im Wesentlichen V-förmige Planarform auf, und hat vier Seitenoberflächen 12a bis 12d, die eine optische Funktion erfüllen. Die Seitenoberfläche 12a ist eine halb-durchlässige Reflexionsoberfläche (Halb-Spiegel) und weist einen Reflexionsgrad von beispielsweise 30% bis 50% für Licht in einem zu verwendenden Wellenlängenbereich auf. Diese halb-durchlässige Reflexionsoberfläche fungiert als Strahlenteiler in dem optischen Michelson-Interferenzsystem. Die Seitenoberflächen 12b bis 12d sind lichtdurchlässige Oberflächen und weisen Durchlässigkeitsgrade von beispielsweise 90 bis 99% für Licht in einem zu verwendenden Wellenlängenbereich auf.
Wie in 2 gezeigt, ist die Seitenoberfläche 12a des lichtdurchlässigen optischen Bauteils 12 mit einer halb-durchlässigen Reflexionsschicht 13, die aus einer Siliziumoxidschicht 14 ausgebildet ist, welche auf der Seitenoberfläche des Siliziumbereichs 11 ausgebildet ist, und einer Siliziumnitridschicht 16, die auf der Siliziumoxidschicht 14 ausgebildet ist, bedeckt. Die Wellenlängenreflexionseigenschaften der Seitenoberfläche 12a variieren in Abhängigkeit der entsprechenden Dicken der Siliziumoxidschicht 14 und der Siliziumnitridschicht 16. Ferner sind die Seitenoberflächen 12b bis 12d des lichtdurchlässigen optischen Bauteils 12 mit einer Anti-Reflexionsschicht (AR-Schicht) bedeckt, die aus der Siliziumnitridschicht 16 ausgebildet ist, welche auf den Seitenoberflächen des Siliziumbereichs 11 ausgeformt ist. Die Wellenlängenreflexionseigenschaften der Seitenoberflächen 12b bis 12d variieren gemäß der Dicke der Siliziumnitridschicht 16. Darüber hinaus ist die Siliziumoxidschicht 14 von der Seitenoberfläche 12a des lichtdurchlässigen optischen Bauteils 12 bis zu der Fläche des Siliziumbereichs 11 um das lichtdurchlässige optische Bauteil 12 ausgebildet, und durch ein später beschriebenes thermisches Oxidieren des Siliziumbereichs 11 ausgeformt. Ferner ist die Siliziumnitridschicht 16 über die gesamte Oberfläche des Siliziumbereichs 11 umfassend die Fläche auf der Siliziumoxidschicht 14 und die Flächen auf den Seitenoberflächen 12b bis 12d des lichtdurchlässigen optischen Bauteils 12 ausgebildet. Eine Siliziumoxidschicht 18 ist zwischen die obere Oberfläche des lichtdurchlässigen optischen Bauteils 12 und die Siliziumnitridschicht 16 eingefügt. Die Siliziumoxidschicht 18 ist eine Ätzmaske, welche zum Zeitpunkt des Ausbildens des lichtdurchlässigen optischen Bauteils 12, indem der Siliziumbereich 11 geätzt wird, verwendet wird.
Ein Umfangsabschnitt 10c des ersten plattenförmigen Elements 10 steht in Bezug auf die Bauteilausgestaltungsoberfläche 10a leicht in dessen Dickenrichtung hervor, um das lichtdurchlässige optische Bauteil 12 zu umgeben. Eine Vielzahl von (zwei in der vorliegenden Ausführungsform) Ausrichtungsmarkierungen 17 zum Ausrichten mit einem zweiten plattenförmigen Element, welches im Folgenden beschrieben wird, sind auf dem Umfangsabschnitt 10c ausgebildet. In einem Beispiel ist die eine Ausrichtungsmarkierung 17 auf dem Umfangsabschnitt 10c an einer Seite des ersten plattenförmigen Elements 10 ausgebildet, und die andere Ausrichtungsmarkierung 17 auf dem Umfangsabschnitt 10c an der anderen Seite (vorzugsweise der Seite, welche der einen Seite gegenüberliegt) des ersten plattenförmigen Elements 10 ausgebildet. Diese Ausrichtungsmarkierungen 17 weisen eine beliebige Planarform, beispielsweise eine Kreuzform, auf und sind in der vorliegenden Ausführungsform aus in dem Umfangsabschnitt 10c ausgebildeten Vertiefungen ausgestaltet.
3 und 4 sind Abbildungen, die ein zweites plattenförmiges Element 20 zeigen. 3 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein Erscheinungsbild des zweiten plattenförmigen Elements 20 zeigt, und 4 ist eine Abbildung, welche den Querschnitt entlang der Linie IV-IV in 3 zeigt. Darüber hinaus sind in 3 die Position und der Bereich des lichtdurchlässigen optischen Bauteils 12 in einem Zustand, bei dem das erste plattenförmige Element 10 und das zweite plattenförmige Element 20 miteinander verbunden sind, durch die Strichpunktlinie gezeigt.
Das zweite plattenförmige Element 20 ist ein Element, welches durch Ätzen einer Siliziumschicht 25 eines sogenannten Silizium-auf-Isolator-(SOI)-Substrats bereitgestellt wird, bei dem eine Isolierschicht 29 und die Siliziumschicht 25 auf einem Stützsubstrat 28 aufeinander geschichtet sind. Das zweite plattenförmige Element 20 hat eine Hauptoberfläche 20a, auf der das Stützsubstrat 28 frei gelegt ist, und eine Rückoberfläche 20b, welche der Hauptfläche 20a gegenüberliegt. Wie in 3 gezeigt, sind ein Eintrittsspiegel 21, ein fester Reflexionsspiegel 22, ein bewegbarer Reflexionsspiegel 23 und ein Austrittsspiegel 24 auf Seite der Hauptfläche 20a des zweiten plattenförmigen Elements 20 ausgebildet. Diese Spiegel 21 bis 24 sind optische Bauteile, in denen eine Metallschicht 26 auf Oberflächen ausgebildet ist, die durch Ätzen der Siliziumschicht 25 des SOI-Substrats bereitgestellt werden, und das Licht, welches diese Spiegel erreicht, vollständig reflektieren. Darüber hinaus wird in der vorliegenden Ausführungsform die Metallschicht 26 auf der Hauptoberfläche 20a aus Komfortgründen zum Zeitpunkt ausgebildet, bei dem die Metallschicht 26 aufgetragen wird. Die entsprechenden Spiegeloberflächen des Eintrittsspiegels 21 und des Austrittsspiegels 24 sind mit einem Winkel von beispielsweise 45° zur Normalrichtung der Hauptoberfläche 20a geneigt. Auf der anderen Seite sind die entsprechenden Spiegeloberflächen des festen Reflexionsspiegels 22 und des bewegbaren Reflexionsspiegels 23 entlang der Normalrichtung der Hauptoberfläche 20a angeordnet und so ausgebildet, dass diese im Wesentlichen senkrecht zur Hauptoberfläche 20a sind. Der Eintrittsspiegel 21 reflektiert Licht, welches durch das erste plattenförmige Element 10 von der Normalrichtung der Hauptoberfläche 20a, auf welches dieses einfällt, hindurch geht, in Richtung der Seitenoberfläche 12a, die als halb-durchlässige Reflexionsoberfläche des lichtdurchlässigen optischen Bauteils 12 fungiert. Der feste Reflexionsspiegel 22 reflektiert das Licht, welches von der Seitenoberfläche 12c, die als eine lichtdurchlässige Oberfläche des lichtdurchlässigen optischen Bauteils 12 fungiert, abgegeben wird, in Richtung der Seitenoberfläche 12c. Der bewegbare Reflexionsspiegel 23 reflektiert das Licht, welches von der Seitenoberfläche 12d, die als eine lichtdurchlässige Oberfläche des lichtdurchlässigen optischen Bauteils 12 fungiert, abgegeben wird, in Richtung der Seitenoberfläche 12d. Darüber hinaus ist der bewegbare Reflexionsspiegel 23 in der Lage, sich parallel in eine Richtung entlang einer optischen Achse von einfallendem Licht durch einen elektrostatischen Aktuator, der im Folgenden beschrieben wird, zu bewegen. Der Austrittsspiegel 24 reflektiert das Licht (störendes Licht), welches von der Seitenoberfläche 12d, die als eine lichtdurchlässige Oberfläche des lichtdurchlässigen optischen Bauteils 12 fungiert, abgegeben wird, in Richtung der Normalrichtung der Hauptoberfläche 20a. Dieses störende Licht geht durch das erste plattenförmige Element 10 hindurch, um an das Äußere des optischen Moduls abgegeben zu werden.
Ein Umfangsabschnitt 20d des zweiten plattenförmigen Elements 20 steht in Bezug auf die Hauptoberfläche 20a in dessen Dickenrichtung hervor, um die Spiegel 21 bis 24, welche die lichtreflektierenden optischen Bauteile sind, zu umgeben. Eine Vielzahl von (zwei in der vorliegenden Ausführungsform) Ausrichtungsmarkierungen 27 sind zum Ausrichten des ersten plattenförmigen Elements 10, welches zuvor beschrieben wurde, an Positionen, welche zu den Ausrichtungsmarkierungen 17 des ersten plattenförmigen Elements 10 passen, auf dem Umfangsabschnitt 20c ausgebildet. In einem Beispiel ist die eine Ausrichtungsmarkierung 27 auf dem Umfangsabschnitt 20c an einer Seite des zweiten plattenförmigen Elements 20 ausgebildet und die andere Ausrichtungsmarkierung 27 ist auf dem Umfangsbereich 20c auf der anderen Seite (vorzugsweise der Seite, welche der einen Seite gegenüberliegt) des zweiten plattenförmigen Elements 20 ausgebildet. Diese Ausrichtungsmarkierungen 27 weisen eine Planarform auf, welche die gleiche ist, wie jene der Ausrichtungsmarkierungen 17 des ersten plattenförmigen Elements 10, und die beispielsweise aus Vertiefungen, welche in dem Umfangsabschnitt 20c ausgebildet sind, ausgestaltet sind.
5 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Zustand, bei dem das erste plattenförmige Element 10 und das zweite plattenförmige Element 20 miteinander verbunden sind, zeigt. Wie in 5 gezeigt, sind diese plattenförmigen Elemente 10 und 20 so miteinander verbunden, dass die Bauteilausgestaltungsoberfläche 10a, auf der das lichtdurchlässige optische Bauteil 12 ausgebildet ist, des ersten plattenförmigen Elements 10, und die Hauptoberfläche 20a des zweiten plattenförmigen Elements 20 sich einander gegenüberliegen. Dabei ist das lichtdurchlässige optische Bauteil 12 zwischen dem festen Reflexionsspiegel 22 und dem Austrittspiegel 24 angeordnet, und zwischen dem Eintrittsspiegel 21 und dem bewegbaren Reflexionsspiegel 23, wie in 3 gezeigt. Ferner besteht dabei bevorzugt ein Spalt zwischen der Siliziumnitridschicht 19, welche auf der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen optischen Bauteils 12 ausgebildet ist, und der Metallschicht 26, welche auf der Hauptoberfläche 20a des zweiten plattenförmigen Elements 20 ausgebildet.
Hier ist 6 eine perspektivische Ansicht, welche ein Erscheinungsbild eines elektrostatischen Aktuators 30 zeigt, welcher den bewegbaren Reflexionsspiegel 23 antreibt. Wie in 6 gezeigt, weist der elektrostatische Aktuator 30 eine erste Elektrode 31, welche an der Hauptoberfläche 20a des zweiten plattenförmigen Elements 20 befestigt ist, und eine zweite Elektrode 32 auf, welche an dem bewegbaren Reflexionsspiegel 23 befestigt ist. Der elektrostatische Aktuator 30 generiert eine elektrostatische Kraft zwischen der ersten Elektrode 31 und der zweiten Elektrode 32, um dabei die zweite Elektrode 32 in Bezug auf die erste Elektrode 31 relativ zu verstellen.
Die erste Elektrode 31 weist einen festen Abschnitt 31a, der an dem Stützsubstrat 28 über eine Isolierschicht 29 befestigt ist (siehe 4), und einen Kammabschnitt 31b auf, der an der Seitenoberfläche des festen Abschnitts 31a ausgebildet ist, welcher der zweiten Elektrode 32 gegenüberliegt. Darüber hinaus ist der Kammabschnitt 31b in einem abgleitenden Zustand von dem Stützsubstrat 28, indem die Isolierschicht 29 zwischen dem Abschnitt und dem Stützsubstrat 28 entfernt ist.
Die zweite Elektrode 32 ist zwischen dem bewegbaren Reflexionsspiegel 23 und der ersten Elektrode 31 angeordnet. Die zweite Elektrode 32 weist eine Strebe 32a, die sich in eine Richtung senkrecht zu der Spiegeloberfläche des bewegbaren Reflexionsspiegels 23 erstreckt, um den bewegbaren Reflexionsspiegel 23 mit deren einen Ende zu stützen, einen Kammabschnitt 32b, welcher das andere Ende der Strebe 32a stützt, und einen Stützabschnitt 32c auf, welcher eine Struktur aufweist, bei der Tellerfedern gekoppelt sind, um elastisch beide Enden des Kammabschnitts 32b zu stützen. Die Strebe 32a, der Kammabschnitt 32b und der Stützabschnitt 32c sind in einem von dem Stützsubstrat 28 abgleitenden Zustand, indem die Isolierschicht 29 zwischen diesen und dem Stützsubstrat 28 entfernt ist. Ferner stützt ein Ende des Stützabschnitts 32c einen Endabschnitt des Kammabschnitts 32b, und das andere Ende des Stützabschnitts 32c ist an dem Umfangsabschnitt 20c (siehe 3) des zweiten plattenförmigen Elements 20 befestigt. In dieser Ausgestaltung sind die Strebe 32a und der Kammabschnitt 32b in der Lage, in einer Richtung senkrecht zu der Spiegeloberfläche des bewegbaren Reflexionsspiegels 23 angeordnet zu werden. Der Kammabschnitt 32b liegt dem Kammabschnitt 31b der ersten Elektrode 31 gegenüber und die Kammzähne des Kammabschnitts 32b sind zwischen den entsprechenden Kammzähnen des Kammabschnitts 31b angeordnet.
Wenn eine vorbestimmte Spannung an die zweite Elektrode 32 angelegt wird, wird eine elektrostatische Kraft zwischen dem Kammabschnitt 32b und dem Kammabschnitt 31b erzeugt. Da diese elektrostatische Kraft durch einen Spannungswert bestimmt wird, der an die zweite Elektrode 32 anzulegen ist, wird ein Abstand zwischen dem Kammabschnitt 32b und dem Kammabschnitt 31b durch den Spannungswert angepasst. Das heißt, dass die Position in die Richtung, welche senkrecht zu der Spiegeloberfläche des bewegbaren Reflexionsspiegels 23 angeordnet ist, welcher durch den Kammabschnitt 32b und die Strebe 32a gestützt wird, durch eine Spannung, welche an die zweite Elektrode 32 anzulegen ist, angepasst wird.
7 ist eine Draufsicht zum Erklären eines optischen Michelson-Interferenzsystems, welches durch das lichtdurchlässige optische Bauteil 12 und die lichtreflektierenden optischen Bauteile (den Eintrittsspiegel 21, den festen Reflexionsspiegel 22, den bewegbaren Reflexionsspiegel 23 und den Austrittsspiegel 24) ausgestaltet sind, die zuvor beschrieben wurden. Wenn das Messobjektlicht L₁ durch das erste plattenförmige Element 10, um von außen auf das optische Modul einzufallen, reflektiert der Eintrittsspiegel 21 das Messobjektlicht L₁ in eine Richtung entlang der Bauteilausgestaltungsoberfläche 10a und der Hauptfläche 20a. Das Messobjektlicht L₁ erreicht die Seitenoberfläche 12a (halb-durchlässige Reflexionsoberfläche) des lichtdurchlässigen optischen Bauteils 12. Messobjektlicht L₂, welches ein Teil des Messobjektlichts L₁ ist, wird an der Seitenoberfläche 12a reflektiert, um auf die Seitenoberfläche 12b einzufallen, welche als lichtdurchlässige Oberfläche fungiert, und geht durch das Innere des lichtdurchlässigen optischen Bauteils 12 hindurch, um von der Seitenoberfläche 12c abgegeben zu werden, welche als eine lichtdurchlässige Oberfläche fungiert. Das Messobjektlicht L₂, welches von der Seitenoberfläche 12c abgegeben wird, wird vollständig an dem festen Reflexionsspiegel 22 reflektiert, um anschließend den gleichen optischen Pfad, welche zuvor beschrieben wurde, zurück zu der Seitenoberfläche 12a zu durchlaufen.
Auf der anderen Seite fällt das überbleibende Messobjektlicht L₃, anders als das Messobjektlicht L₂ des Messobjektlichts L₁, auf das lichtdurchlässige optische Bauteil 12 von der Seitenoberfläche 12a ein. Das Messobjektlicht L₃ geht durch das Innere des lichtdurchlässigen optischen Bauteils 12 hindurch, um von der Seitenoberfläche 12d, welche als eine lichtdurchlässige Oberfläche fungiert, abgegeben zu werden, und erreicht den bewegbaren Reflexionsspiegel 23. Dann wird das Messobjektlicht L₃ vollständig an dem bewegbaren Reflexionsspiegel 23 reflektiert, um anschließend den gleichen optischen Pfad, welcher zuvor beschrieben wurde, zurück zu der Seitenoberfläche 12a zu durchlaufen.
Das Messobjektlicht L₂, welches von dem festen Reflexionsspiegel 22 zu der Seitenoberfläche 12a zurückgeht, und das Messobjektlicht L₃, welches von dem bewegbaren Reflexionsspiegel 23 zu der Seitenoberfläche 12a zurückgeht, werden miteinander an der Seitenoberfläche 12a gekoppelt, um ein störendes Lichtbild L₄ zu werden. Das störende Lichtbild L₄ geht durch das Innere des lichtdurchlässigen optischen Bauteils 12 hindurch, um von der Seitenoberfläche 12d abgegeben zu werden, und erreicht den Austrittsspiegel 24. Das störende Lichtbild L₄ wird an dem Austrittsspiegel 24 reflektiert, und geht durch das erste plattenförmige Element 10 hindurch, um an das Äußere des optischen Moduls abgegeben zu werden.
In einem Beispiel sind der Einfallwinkel des Messobjektlichts L₁ in Bezug auf die Seitenoberfläche 12a und ein Einfallswinkel des Messobjektlichts L₂ in Bezug auf die Seitenoberfläche 12b beide zu 45° festgesetzt. Darüber hinaus sind die Seitenoberfläche 12a und die Seitenoberfläche 12d des lichtdurchlässigen optischen Bauteils 12 parallel zueinander angeordnet und die Seitenoberfläche 12b und die Seitenoberfläche 12c sind ebenfalls parallel zueinander angeordnet. In diesem Fall sind die Einfallswinkels und die Ausfallswinkel an allen Seitenoberflächen 12a bis 12d alle 45°, und es werden die gleichen Übertragungseigenschaften solange erreicht, solange die Anti-Reflexionsschichten die gleiche Dicke aufweisen.
Darüber hinaus ist es durch Auslegen einer Form des lichtdurchlässigen optischen Bauteils 12, so dass die entsprechenden optischen Pfadlängen der Messobjektlichtkomponenten L₂ und L₃ in dem lichtdurchlässigen optischen Bauteil 12 identisch zueinander werden, möglich, effektiv den Effekt der Wellenlängendispersion im Inneren des Siliziums zu entfernen. Ferner sind bevorzugt eine Summe der optischen Pfadlänge des Messobjektlichts L₂ zwischen der Seitenoberfläche 12a und der Seitenoberfläche 12b und der optischen Pfadlänge des Messobjektlichts L₂ zwischen der Seitenoberfläche 12c und dem festen Reflexionsspiegel 22, und die optische Pfadlänge des Messobjektlichts L₃ zwischen der Seitenoberfläche 12d und dem bewegbaren Reflexionsspiegel 23 identisch zueinander, um die entsprechenden optischen Pfadlängen der Messobjektlichtkomponenten L₂ und L₃ in dem gesamten optischen Interferenzsystem aneinander anzugleichen.
Im Folgenden wird ein Herstellungsverfahren für optische Module gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 8 bis 15 sind Abbildungen, welche die entsprechenden Prozesse in einem Herstellungsverfahren für das erste plattenförmige Element 10 zeigen, und (a) in den Figuren sind Draufsichten der Bereiche, welche dem lichtdurchlässigen optischen Bauteil 12 entsprechen und (b) in den Figuren sind Abbildungen, welche dem Querschnitt entlang der Linie B-B in (a) zeigen.
<Maskenausbildungsprozess>
Als erstes wird, wie in 8 gezeigt, ein plattenförmiges Element mit dem Siliziumbereich 11 vorbereitet. Dabei wird als plattenförmiges Element ein Siliziumsubstrat, ein SOI-Substrat, in dem eine Isolierschicht und eine Siliziumschicht auf einem Stützsubstrat geschichtet sind, oder dergleichen bevorzugt. Dann wird die Siliziumoxidschicht 18 auf dem Siliziumbereich 11 ausgebildet. Die Siliziumoxidschicht 18 ist in der vorliegenden Ausführungsform eine erste Maske und weist eine Struktur auf, welche zu der Planarform des lichtdurchlässigen optischen Bauteils 12 passt, das die Seitenoberflächen 12a bis 12d aufweist, das heißt eine Struktur entlang der Seitenoberflächen 12a bis 12d. Unter der Berücksichtigung, dass diese Siliziumoxidschicht hohen Temperaturen in einem thermischen Oxidationsprozess, welcher später beschrieben wird, ausgesetzt ist, wird eine Siliziumoxidschicht auf der gesamten Oberfläche des Siliziumbereichs 11 durch beispielsweise thermische Oxidation oder thermische CVD ausgebildet, um anschließend geeignet die Siliziumoxidschicht 18 unter Verwendung einer herkömmlichen fotolithografischen Technik auszubilden.
Anschließend wird, wie in 9 gezeigt, eine Siliziumnitridschicht 41 (zweite Maske) so ausgebildet, dass diese die gesamte Oberfläche des Siliziumbereichs 11 bedeckt. Unter der Berücksichtigung, dass die Siliziumnitridschicht hohen Temperaturen in einem thermischen Oxidationsprozess, welcher später beschrieben wird, ausgesetzt ist, wird die Siliziumnitridschicht 41 geeignet durch beispielsweise ein chemisches Tiefdruck-Gasphasenabscheidungsverfahren (LP-CVD: chemische Tiefdruckgasphasenabscheidung) ausgebildet, das ein Hochtemperaturprozess ist. Dabei wird die Siliziumoxidschicht 18 ebenfalls mit der Siliziumnitridschicht 41 bedeckt. Dann wird, wie in 10 gezeigt, eine Stoppmaske 42 (dritte Maske) mit einer Öffnung 42a auf der Siliziumnitridschicht 41 ausgebildet. Die Öffnung 42a hat eine Form, welche der Planarform eines Vertiefungsabschnitts in dem Siliziumbereich 11, der in dem folgenden Prozess ausgebildet wird, entspricht, und ist neben der Siliziumoxidschicht 18 so ausgebildet, dass diese nicht mit der Siliziumoxidschicht 18 überdeckt wird, wenn von der Dickenrichtung des Siliziumbereichs 11 aus betrachtet. Die Planarform der Öffnung 42a ist beispielsweise eine viereckige Form und an einer Seite davon mit einer Seite (einer Seite, welche der Seitenoberfläche 12a des lichtdurchlässigen optischen Bauteils 12 entspricht) 18a der Siliziumoxidschicht 18 überlappend. Anschließend wird eine Öffnung in der Siliziumnitridschicht 41 durch Ätzen der Siliziumnitridschicht 41 unter Verwendung der Stoppmaske 42 als eine Ätzmaske ausgebildet.
<Erster Ätzprozess>
Anschließend wird der Siliziumbereich 11 unter Verwendung der Stoppmaske 42 als eine Ätzmaske trocken geätzt. Dadurch wird ein Vertiefungsabschnitt 11a in dem Siliziumbereich 11 und gleichzeitig die Seitenoberfläche 12a des lichtdurchlässigen optischen Bauteils 12 als ein Teil von inneren Seitenoberflächen des Vertiefungsabschnitts 11a ausgebildet. Darüber hinaus fungiert in dem Fall, wo ein SOI-Substrat als plattenförmiges Element umfassend den Siliziumbereich 11 verwendet wird, die Isolierschicht als eine Ätzstoppschicht, und daher ist es möglich, eine Ätztiefe mit einer hohen Genauigkeit zu regulieren. Darüber hinaus kann in diesem Prozess beispielsweise ein tiefer RIE-(reactive ion etching)-Prozess unter Verwendung eines Bosch-Prozesses als Trockenätzungsprozess verwendet werden. Nach diesem Prozess wird die Stoppmaske 42 entfernt.
In diesem ersten Ätzprozess wird der Siliziumbereich 11 beispielsweise unter Verwendung eines alkalischen Ätzmittels nass geätzt. Selbst in solch einem Fall ist es möglich, geeignet eine Seitenoberfläche des Vertiefungsbereichs 11a entlang der Dickenrichtung (senkrecht zu der Plattenoberfläche) des Siliziumbereich 11 durch ein Verfahren zum Angleichen der Seitenoberfläche des Vertiefungsabschnitts 11a, welcher durch Ätzen ausgebildet ist, an die Kristallebene des Siliziumbereichs 11 oder dergleichen anzupassen. Als solche eine Kristallebene wird beispielsweise eine (100)-Ebene oder eine (111)-Ebene bevorzugt. Darüber hinaus kann in dem Fall, wo der Vertiefungsabschnitt 11a durch Nassätzen in dieser Art und Weise ausgebildet wird, die Stoppmaske 42 vor dem Ätzen entfernt werden, und die Siliziumnitridschicht 41 als Ätzmaske verwendet werden.
<Thermischer Oxidationsprozess>
Anschließend wird, wie in 11 gezeigt, die Siliziumoxidschicht 14 durch thermisches Oxidieren der inneren Oberfläche (der inneren Seitenoberflächen und der Bodenoberfläche) des Vertiefungsabschnitts 11a ausgebildet. Dabei wird lediglich die innere Oberfläche des Vertiefungsabschnitts 11a thermisch oxidiert, da die Oberfläche des Siliziumbereichs 11 mit Ausnahme der inneren Oberfläche des Vertiefungsabschnitts 11a durch die Siliziumnitridschicht 41 bedeckt ist. Ferner ist es in diesem Prozess empfehlenswert, dass die Schichtdicke der Siliziumoxidschicht 14, welche durch thermisches Oxidieren ausgebildet ist, in etwa dem Doppelten (beispielsweise 0,48 μm) der Filmdicke der Siliziumoxidschicht 14 in einem vollständigen optischen Modul entspricht. Anschließend an diesen Prozess, wird die Siliziumnitridschicht 41 unter Verwendung einer heißen Phosphorsäurelösung, welche beispielsweise auf 150°C bis 170°C erwärmt wurde, entfernt (12). Durch Verwenden der heißen Phosphorsäurelösung ist es möglich, geeignet nur die Siliziumnitridschicht 41 zu entfernen, so dass die Siliziumoxidschichten 14 und 18 bleiben.
<Zweiter Ätzprozess>
Anschließend werden, wie in 13 gezeigt, die Seitenoberflächen 12b bis 12d, welche verschieden von der Seitenoberfläche 12a sind, auf dem Siliziumbereich 11 ebenfalls durch Ätzen des Siliziumbereichs 11 unter Verwendung der Siliziumoxidschicht 18 als Ätzmaske ausgebildet. Dadurch wird das lichtdurchlässige optische Bauteil 12 ausgebildet. Darüber hinaus kann als Ätzverfahren in diesem Prozess sowohl Trockenätzen wie auch alkalisches Nassätzen verwendet werden.
<Überflüssig-Abschnitt-Entfernungsprozess>
Anschließend wird unter Verwendung einer verdünnten Fluorwasserstoffsäure geätzt, um einen überflüssigen Abschnitt 14a (siehe 13) in der Siliziumoxidschicht 14 zu entfernen. Dabei wird mit etwa der doppelten Geschwindigkeit geätzt, die bei dem anderen Abschnitt entlang des Siliziumbereichs 11 vorliegt, da der Abschnitt 14a, welcher nicht entlang des Siliziumbereichs 11 in der Siliziumoxidschicht 14 vorliegt, von beiden Richtungen der inneren und äußeren Oberflächen mit der verdünnten Fluorwasserstoffsäure geätzt wird. Dementsprechend ist zu dem Zeitpunkt, wenn der Abschnitt 14a vollständig entfernt wurde, der andere Abschnitt (insbesondere der Abschnitt auf der Seitenoberfläche 12a) in etwa zur Hälfte der Schichtdicke weg geätzt. Bei diesem Prozess wird, wie in 13 gezeigt, der überflüssige Abschnitt 14a der Siliziumoxidschicht 14 entfernt, und der andere Abschnitt der Siliziumoxidschicht 14 bleibt. In dem Fall, bei dem die Dicke der Siliziumoxidschicht 14 direkt nach dem Ausbilden der Schicht durch thermisches Oxidieren 0,48 μm beträgt, beläuft sich die Dicke der Siliziumoxidschicht 14 nach diesem Prozess auf 0,24 μm. Da der Reflexionsgrad der halb-durchlässigen Reflexionsschicht 13 in Abhängigkeit deren Dicke variiert, ist es bevorzugt, den zuvor beschriebenen thermischen Oxidationsprozess unter Berücksichtigung einer Verringerung der Dicke der Siliziumoxidschicht 14 in diesem Prozess durchzuführen.
Darüber hinaus wird der überflüssige Abschnitt 14a der Siliziumoxidschicht 14 durch Ätzen in dem zuvor beschriebenen Prozess entfernt, wobei, in Abhängigkeit der Dicke des Abschnitts 14a, der Abschnitt 14a jedoch beim Nassbearbeiten aufgrund des Wasserdrucks durchgebrochen und entfernt werden kann.
<Nitridschichtausbildungsprozess>
Anschließend wird, wie in 15 gezeigt, die Siliziumnitridschicht 16 auf der gesamten Oberfläche des Silziumbereichs 11 ausgebildet. In diesem Prozess wird die Siliziumnitridschicht 16 so ausgebildet, dass sie zumindest die Siliziumoxidschicht 14 auf der Seitenoberfläche 12a und die anderen Seitenoberflächen 12b bis 12d bedeckt. Somit wird die Siliziumnitridschicht 16, welche als Anti-Reflexionsschicht fungiert, auf den Seitenoberflächen 12b bis 12d ausgebildet, und zur selben Zeit wird die Siliziumnitridschicht 16, welche einen Teil der halb-durchlässigen Reflexionsschicht 13 darstellt, auf der Siliziumoxidschicht 14 ausgebildet. Darüber hinaus ist es in diesem Prozess bevorzugt, die Siliziumnitridschicht 16 unter Verwendung eines chemischen Niedrigdruck-Dampfphasenabscheiderverfahrens (LP-CVD), das eine Hochtemperaturbearbeitung darstellt, auszubilden, um die Siliziumnitridschicht 16 auf der Siliziumoxidschicht 14 und den Seitenoberflächen 12b bis 12d gleichförmig auszubilden.
Aufgrund des zuvor beschriebenen Verfahrens wird das erste plattenförmige Element 10 geeignet bereitgestellt. Ferner wird mit Ausnahme des elektrostatischen Aktuators 30 in dem zweiten plattenförmigen Element 20 der restliche Abschnitt beispielsweise wie folgt bereitgestellt. Vorerst wird ein SOI-Substrat bereitgestellt. Eine Siliziumoxidschicht wird auf der Oberfläche der Siliziumschicht des SOI-Substrats ausgebildet. Anschließend werden eine Öffnung, welche der geneigten Spiegeloberfläche des Eintrittsspiegels 21 entspricht, und eine Öffnung, welche der geneigten Spiegeloberfläche des Austrittspiegels 24 entspricht, durch Ätzen der Siliziumoxidschicht ausgebildet. Dann wird eine Siliziumnitridschicht über der gesamten Fläche der Siliziumschicht des SOI-Substrats ausgebildet. Öffnungen, welche entsprechend mit dem Eintrittsspiegel 21, dem festen Reflexionsspiegel 22, dem bewegbaren Reflexionsspiegel 23 und dem Austrittsspiegel 24 korrespondieren, werden durch Ätzen der Siliziumnitridschicht ausgestaltet.
Anschließend wird die Siliziumschicht über die Siliziumnitridschicht und die Siliziumoxidschicht geätzt. Dabei wird das Ätzen der Siliziumschicht fortgeführt, bis die Isolierschicht des SOI-Substrats frei gelegt ist. Dadurch werden der Eintrittsspiegel 21, der feste Reflexionsspiegel 22, der bewegbare Reflexionsspiegel 23 und der Austrittsspiegel 24 in der Siliziumschicht ausgestaltet. Anschließend, nachdem die frei gelegte Seitenoberfläche der Siliziumschicht durch die Siliziumoxidschicht geschützt ist, wird die Siliziumnitridschicht entfernt. Dabei wird die Siliziumnitridschicht selektiv unter Verwendung von beispielsweise heißer Phosphorsäure oder dergleichen so geätzt, dass die Siliziumoxidschicht erhalten bleibt. Hierdurch kommen die Öffnungen in der Siliziumoxidschicht, welche mit den geneigten Spiegeloberflächen des Eintrittsspiegels 21 und des Austrittsspiegels 24 korrespondieren, erneut heraus, und die Siliziumschicht der Abschnitte wird frei gelegt. Anschließend wird die frei gelegte Siliziumschicht geätzt. Zu diesem Zeitpunkt wird der frei gelegte Abschnitt der Siliziumschicht durch beispielsweise alkalisches Ätzen anisotrop geätzt. Dadurch werden die geneigten Spiegeloberflächen des Eintrittsspiegels 21 und des Austrittsspiegels 24 in der Siliziumschicht ausgestaltet.
Anschließend wird die Siliziumoxidschicht entfernt und die Metallschicht 26 auf den entsprechenden Spiegeloberflächen des Eintrittsspiegels 21, des festen Reflexionsspiegels 22, des bewegbaren Reflexionsspiegels 23 und des Austrittsspiegels 24 ausgebildet. Vorerst wird eine Schattenmaske so angeordnet, dass diese die Bauteilausgestaltungsoberfläche des SOI-Substrats bedeckt. Eine große Öffnung, welche all die Abschnitte, die als jeweilige Spiegeloberflächen in dem Eintrittsspiegel 21, dem festen Reflexionsspiegel 22, dem bewegbaren Reflexionsspiegel 23 und dem Austrittsspiegel 24 fungieren, umfasst, wird in der Schattenmaske ausgebildet. Anschließend wird ein metallisches Material äußerlich über der Schattenmaske angeordnet, wodurch die Metallschicht 26 auf den entsprechenden Spiegeloberflächen ausgebildet wird. Dabei wird als Verfahren zum Ausbilden der Metallschicht 26 nicht nur ein Hochenergiebedampfungsverfahren bevorzugt, sondern auch ein Widerstandsabscheiden und ein Elektronenstrahlabscheiden. Auf diese Weise wird das zweite plattenförmige Element geeignet vorbereitet.
16 ist eine perspektivische Ansicht, welche schematisch einen Zustand zeigt, bei dem das erste plattenförmige Element 10 und das zweite plattenförmige Element 20 miteinander verbunden sind. In diesem Prozess werden das erste und zweite plattenförmige Element 10 und 20 so miteinander verbunden, dass die Bauteilausgestaltungsoberfläche 10a und die Hauptoberfläche 20a einander gegenüberliegen, und das lichtdurchlässige optische Bauteil 12 des ersten plattenförmigen Elements 10, und der Eintrittsspiegel 21, der festen Reflexionsspiegel 22, der bewegbare Reflexionsspiegel 23, und der Austrittsspiegel 24 des zweiten plattenförmigen Elements 20 in die in 7 gezeigten Position zueinander gebracht werden. Dabei werden die Ausrichtungsmarkierungen 17 und 27 entsprechend auf dem Umfangsabschnitt 10c des ersten plattenförmigen Elements 10 und dem Umfangsabschnitt 20c des zweiten plattenförmigen Elements 20 ausgebildet, und es wird empfohlen, dass, wie in 17 gezeigt, die Umfangsabschnitte 10c und 20c miteinander verbunden werden, nachdem das erste und zweite plattenförmige Element 10 und 20 so miteinander ausgerichtet wurden, dass die Ausrichtungsmarkierungen 17 und 27 zueinander passen. Dabei wird als Verfahren zum Verbinden des ersten und zweiten plattenförmigen Elements 10 und 20 ein Verfahren zum direkten Verbinden dieser, ein Verfahren zum Verbinden dieser über ein Lot, ein Verfahren zum Verbinden dieser über ein Harz oder dergleichen bevorzugt.
Effekte des Herstellungsverfahrens für ein optisches Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung, die zuvor beschrieben wurden, werden im Rahmen von den bestehenden Problemen beschrieben, welche das allgemeine optische Bauteil unter Verwendung der MEMS-Technologie erfährt.
Mit der MEMS-Technologie ist es möglich, eine feine und hoch präzise Bearbeitung unter Verwendung einer halbleiterfotolithografischen Technik zu erreichen, und es ist möglich, ein optisches Bauteil, welches ein optisches Interferometer und ein Beugungsgitter oder dergleichen zum Bearbeiten von Licht als eine Welle ausgestaltet, bereitzustellen. Insbesondere ist es mit einem MEMS-Prozess, der ein Siliziumsubstrat oder ein SOI-Substrat verwendet, möglich, einen Sensor oder einen Aktuator mit guten mechanischen Eigenschaften und einer hohen Zuverlässigkeit bereitzustellen, da das Silizium eine moderate Elastizität aufweist, und es möglich ist, eine geneigte Ebene unter Verwendung der anisotropen Eigenschaft von Siliziumkristall auszugestalten und eine tiefe Rille unter Verwendung eines Bosch-Prozesses herzustellen. Daher wird die MEMS-Technologie verwendet, um einen Beschleunigungssensor, einen Drucksensor, einen Pixelspiegel eines Projektors (eine digitale Spiegeleinrichtung oder dergleichen), ein optisches Interferometer für ein FTIR-Spektroskop (Fourier Transform Infrared Spectrometer) oder dergleichen herzustellen. Insbesondere ein optisches Interferometer findet eine breite Anwendung und ist nicht nur für ein FTIR, sondern auch für ein OCT (Optical Coherent Tomography), und Schichtdeckenmessungen, Oberflächenrauheitsmessungen und dergleichen verwendbar, und es ist möglich, diese Messeinrichtungen kompakt auszugestalten. In dem Fall, bei dem verschiedene Arten von optischen Bauteilen durch Bearbeiten der Siliziumsubstrate oder dergleichen mit dem MEMS-Prozess bereitgestellt werden, treten jedoch Probleme auf, die im Folgenden beschrieben werden.
18 ist eine Draufsicht, die schematisch einen Strahlenteiler 100 zeigt, welcher in einem optischen Interferenzsystem oder dergleichen verwendet wird, das ein Beispiel eines optischen Bauteils darstellt. Dieser Strahlenteiler 100 hat eine halb-durchlässige Reflexionsoberfläche 101, eine Lichtreflexionsoberfläche 103 und eine Lichtdurchlassoberfläche 104. Dabei ist der Reflexionsgrad der Fresnel-Reflexion auf der Siliziumoberfläche beispielsweise in etwa 30%, da der Brechungsindex von Silizium in einem Wellenlängenband von 1 μm in etwa 3,5 beträgt. Das heißt, 30% des Lichts La₁, welches die halb-durchlässige Reflexionsoberfläche 101 erreicht, wird an der halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche 101 reflektiert. Ferner wird das reflektierte Licht La₂ durch einen bewegbaren Reflexionsspiegel, der nicht gezeigt ist, reflektiert, um zu der halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche 101 zurückzukehren, und 70% des Lichts geht durch die halb-durchlässige Reflexionsoberfläche 101 hindurch, um die lichtdurchlässige Oberfläche 104 zu erreichen. Die übrigen 70% (La₃) des Lichts La₁ fallen auf den Strahlenteiler 100 von der halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche 101 und werden auf die Lichtreflexionsoberfläche 103 reflektiert, um zu der halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche 101 zurückzukehren. 30% des Lichts La₃, welches zu der halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche 101 zurückkehrt, wird erneut an der halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche 101 reflektiert, um die lichtdurchlässige Oberfläche 104 zu erreichen. Die entsprechenden 70% der Lichtkomponenten La₂ und La₃, welche die lichtdurchlässige Oberfläche 104 erreichen, werden an das Äußere des Strahlenteilers 100 von der lichtdurchlässigen Oberfläche 104 abgegeben.
Der Reflexionsgrad (30%) auf der halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche 101 des Strahlenteilers 100, welcher in 18 gezeigt ist, ist jedoch kein Idealwert für ein optisches Interferometer. In einem optischen Interferometer wird eine Amplitude A vom interferierenden Licht, welches schlussendlich zu extrahieren ist, durch folgende Formel (1) beschrieben, wobei der Reflexionsgrad auf der halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche 101 r ist.
[Formel 1)

A = 2r(1 – r) (1)

Gemäß der Formel (1) erreicht die Amplitude A einen Maximalwert (0,5), wenn r 0,5 ist (das heißt, der Reflexionsgrad beträgt 50%). Auf der anderen Seite wird, wenn r 0,3 ist (genauer gesagt, wenn der Reflexionsgrad 30% ist), A 0,41 und die Lichtnutzungseffizienz wird um etwa 20% reduziert. Ferner wird die finale Lichtnutzungseffizienz auf 41% × 70% = 28,7% reduziert, da ein Verlust von 30% zum Zeitpunkt des Abgebens der Lichtkomponenten La₂ und La₃ von dem Strahlenteiler 100 erzeugt wird. Ferner wird der Reflexionsgrad der Lichtreflexionsoberfläche 103 in dieser Berechnung als 100% angenommen, wobei, in dem Fall, bei dem es nicht möglich ist, eine Metallschicht auf der Lichtreflexionsoberfläche 103 auszubilden, die Lichtnutzeffizienz weiter verringert wird.
Solch eine Verringerung der Lichtnutzeffizienz wird ferner aufgrund der Kompensation für Wellenlängendispersion des Siliziums verstärkt. Eine optische Pfadlänge vom Licht, welches durch das Innere eines lichtdurchlässigen optischen Bauteils, welches aus Silizium ausgestaltet ist, hindurchgeht, variiert in Abhängigkeit der Wellenlänge des Lichts. Beispielsweise variiert in dem Fall, bei dem eine Wellenlänge von Licht, welches durch das optische lichtdurchlässige Bauteil hindurchgeht, in einem Bereich 1 μm bis 1,7 μm liegt, der Brechungsindex des optischen lichtdurchlässigen Bauteils, welches aus Silizium ausgestaltet ist, in Abhängigkeit einer Wellenlänge zwischen einem Bereich von in etwa 3,5 ± 0,04. Nun wird der Strahlenteiler 100, welcher in 18 gezeigt ist, als ein Beispiel beschrieben. Unter der Annahme, dass eine Strahlbreite der Lichtkomponenten La₁ bis La₃ 150 μm beträgt, werden in etwa 360 μm als optische Pfadlänge zwischen der halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche 101 und der Lichtreflexionsoberfläche 103 benötigt, damit die Lichtkomponenten La₂ und La₃ sich zu der lichtdurchlässigen Oberfläche 104 fortbewegen, ohne durch die Lichtreflexionsoberfläche 103 blockiert zu werden. Ferner beträgt die Ausbreitungsentfernung des Lichts La₂ in etwa 720 μm dazwischen, da das Licht La₂ hin und zurück auf diesem optischen Pfad läuft. Im Ergebnis werden in dem zuvor beschriebenen Wellenlängenbereich, 720 μm × ±0,04 = ±29 μm, das heißt 58 μm als Maximalwert, in äquivalenten optischen Pfadlängen bei jeder Wellenlänge des Lichts La₂ abgelenkt, was zu einer Verschlechterung des Störlichtbilds führt. Ferner ist es möglich eine Phasenablenkung (welche identisch zu einer optischen Pfadablenkung ist) unter Verwendung der komplexen Fouriertransformation zu berechnen, wobei dies nicht angestrebt wird, da das Erfordernis der Apodisierung von Korrekturen oder dergleichen vergrößert wird, was zu einer Verschlechterung der Auflösung führt.
Aus diesem Grund wird ein optisches Element zum Kompensieren von Wellenlängendispersion bereitgestellt. 19 ist eine Draufsicht, die ein Ausgestaltungsbeispiel eines optischen Interferenzsystems mit einem optischen Element zum Kompensieren von Wellenlängendispersion zeigt. Wie in 19 gezeigt, weist das optische Interferenzsystem 120 einen Strahlenteiler 121, eine festen Reflexionsspiegel 122, ein Wellenlängendispersionskompensationselement 123 aus Silizium, welches vor dem festen Reflexionsspiegel 122 vorgesehen ist, und einen bewegbaren Reflexionsspiegel 124 auf. Eine Seitenoberfläche 121a des Strahlenteilers 121 wird als optische Teilungsoberfläche verwendet, und die andere Seitenoberfläche 121b wird als Lichtdurchlassoberfläche verwendet. Wenn Licht Lb₁ auf die Seitenoberfläche 121a des Strahlenteilers 121 fällt, wird Lb₂, was ein Teil (30%) des Lichts Lb₁ ist, auf die Seitenoberfläche 121a reflektiert, und geht durch eine Seitenoberfläche 123a des Wellenlängendispersionskompensationselements 123 hindurch, um den festen Reflexionsspiegel 122 zu erreichen. Dieses Licht Lb₂ wird an dem festen Reflexionsspiegel 122 reflektiert, und geht erneut durch die Seitenoberfläche 123a des Wellenlängendispersionskompensationselements 123 hindurch, um zu der Seitenoberfläche 121a zurück zu kehren. Auf der anderen Seite geht Lb₃, welche der andere Teil (70%) des Lichts Lb₁ ist, durch die Seitenoberfläche 121a hindurch und wird von der Seitenoberfläche 121b abgegeben, um den bewegbaren Reflexionsspiegel 124 zu erreichen. Dieses Licht Lb₃ wird an dem bewegbaren Reflexionsspiegel 124 reflektiert, und geht erneut durch die Seitenoberfläche 121b hindurch, um zu der Seitenoberfläche 121a zurückzukehren. Die Lichtkomponenten Lb₂ und Lb₃, welche zu der Seitenoberfläche 121a zurückkehren, werden an das Äußere von der Seitenoberfläche 121b abgegeben.
Gemäß dem optischen Interferenzsystem 120, welches in 19 gezeigt ist, werden die optische Pfadlänge des Lichts Lb₂ und die optische Pfadlänge des Lichts Lb₃ abgeglichen, wodurch es möglich ist, die zuvor beschriebenen Wellenlängendispersion zu kompensieren. Wenn jedoch ein optisches Element zur Wellenlängendispersionskompensation (das Wellenlängendispersionskompensationselement 123) in dieser Art und Weise vorgesehen wird, wird die Anzahl von lichtdurchlässigen Oberflächen, durch welche das Licht hindurchgeht, erhöht, und ein Verlust zu jeder Zeit erzeugt, wenn das Licht durch diese lichtdurchlässigen Oberflächen hindurchgeht, was zu einer weiteren Verringerung der Lichtnutzeffizienz führt. In dem optischen Interferenzsystem 120, welches in 19 gezeigt ist, beträgt die Lichtnutzeffizienz folgenden Wert.
[Formel 2]
Das zuvor beschrieben Problem wird gelöst, indem eine Anti-Reflexionsschicht (AR-Beschichtung) auf der lichtdurchlässigen Oberfläche vorgesehen wird, und eine halb-durchlässige Reflexionsschicht auf der optischen Trennoberfläche vorgesehen wird. Beispielsweise wird in dem Fall, bei dem die Anti-Reflexionsschichten mit einem Reflexionsgrad von 5% auf den Seitenoberflächen 121b und 123a des optischen Interferenzsystems 120, welches in 19 gezeigt, ausgestaltet sind, und eine halb-durchlässige Reflexionsschicht mit einem Reflexionsgrad von 50% auf der Seitenoberfläche 121a ausgestaltet ist, die Lichtnutzeffizienz wie folgt verbessert.
[Formel 3]
Eine Anti-Reflexionsschicht wird beispielsweise bereitgestellt, indem eine Siliziumnitridschicht auf einer lichtdurchlässigen Oberfläche unter Verwendung einer CVD oder dergleichen vorgesehen wird. Ferner wird eine halb-durchlässige Reflexionsschicht beispielsweise durch Laminieren einer Siliziumoxidschicht und einer Siliziumnitridschicht auf einer optischen Trennoberfläche unter Verwendung einer CVD oder dergleichen vorgesehen. In dem Fall, bei dem solch ein optisches Interferenzsystem jedoch unter Verwendung einer MEMS-Technologie bereitgestellt wird, werden eine Anti-Reflexionsschicht und eine halb-durchlässige Reflexionsschicht auf den Seitenoberflächen unter Verwendung eines Siliziumsubstrats oder eines SOI-Substrats ausgebildet. In dem Fall, bei dem eine Seitenoberfläche stark geneigt oder nahezu vertikal in Bezug auf eine Substratoberfläche ist, ist es schwierig, gleichförmig eine Siliziumoxidschicht auf der Seitenoberfläche unter Verwendung von CVD oder dergleichen bereitzustellen.
Um diese zuvor beschriebene Problem zu lösen, wird in dem Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung nach dem Ausbilden des Vertiefungsabschnitts 11a in dem Siliziumbereich 11, der eine innere Seitenoberfläche, welche als halb-durchlässige Reflexionsoberfläche 12a fungiert, aufweist, diese innere Seitenoberfläche thermisch oxidiert, um die Siliziumoxidschicht 14 auszubilden. Mit diesem Verfahren ist es möglich, die Siliziumoxidschicht 14 auf der inneren Seitenoberfläche mit einer gleichförmigen Dicke im Gegensatz zu dem Fall, bei dem CVD verwendet wird, und selbst in dem Fall, bei dem die innere Seitenoberfläche (halb-durchlässige Reflexionsoberfläche 12a) stark in Bezug auf die Substratoberfläche geneigt (oder nahezu vertikal) ist, auszubilden. Anschließend wird die Siliziumnitridschicht 16 ausgebildet, um die Siliziumoxidschicht 14 zu bedecken, wodurch es möglich ist, die halb-durchlässige Reflexionsschicht 13 auf der inneren Seitenoberfläche geeignet auszubilden. Ferner ist es mit dem Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Siliziumnitridschicht 16, welche als Anti-Reflexionsschicht fungiert, geeignet auf den entsprechenden Seitenoberflächen 12b bis 12d des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 12 auszubilden.
Nun wird der Effekt, welcher durch Vorsehen der halb-durchlässigen Reflexionsschicht 13 auf der Anti-Reflexionsschicht (Siliziumnitridschicht 16) erzeugt wird, im genaueren Detail beschrieben. 20 ist ein Diagramm, welches die Lichtdurchlasseigenschaften der entsprechenden Seitenoberfläche 12b bis 12d in dem Fall zeigt, bei dem eine Dicke der Siliziumnitridschicht 16 (Brechungsindex 1,9), welche auf den Seitenoberfläche 12b bis 12d ausgebildet ist, zu 0,179 μm festgesetzt wird. Darüber hinaus stellt die Horizontalachse in 20 die Wellenlänge (Einheit: μm) und die Vertikalachse den Durchlässigkeitsgrad (%) dar. Ferner repräsentiert der Graph G11 die Lichtdurchlässigkeitseigenschaften für P-polarisiertes Licht, der Graph G12 die Lichtdurchlässigkeitseigenschaften für S-polarisiertes Licht und der Graph G13 die Lichtdurchlässigkeitseigenschaften für Licht, bei dem P-polarisiertes Licht und S-polarisiertes Licht zu identischen Anteilen umfasst sind.
Ferner ist 21 ein Diagramm, welches die Lichtreflexionseigenschaften der Seitenoberfläche 12a in dem Fall zeigt, bei dem die Dicke der Siliziumoxidschicht 14 (Brechungsindex 1,5), welcher auf der Seitenoberfläche 12a ausgebildet ist, zu 0,24 μm festgelegt ist, und eine Dicke der Siliziumnitridschicht 16 (Brechungsindex 1,9), welche darauf ausgebildet ist, zu 0,179 μm festgelegt ist. Darüber hinaus stellt in 21 die Horizontalachse die Wellenlänge (Einheit: μm) und die Vertikalachse den Reflexionsgrad (%) dar. Ferner zeigt in der Zeichnung der Graph G21 die Lichtreflexionseigenschaften des P-polarisierten Lichts, der Graph G22 die Lichtreflexionseigenschaften des S-polarisierten Lichts und der Graph G23 die Lichtreflexionseigenschaften für Licht, in dem P-polarisiertes Licht und S-polarisiertes Licht mit gleichen Anteil umfasst sind.
Darüber hinaus sind in der vorliegenden Ausführungsform der Durchlässigkeitsgrad der Lichtdurchlassoberfläche (Seitenoberfläche 12b bis 12d) und der Reflexionsgrad auf der halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche (Seitenoberfläche 12a) abhängig von der Richtung der Polarisierung von Messobjektlicht, da die Einfallwinkel der entsprechenden Seitenoberflächen 12b bis 12d 45° betragen, was groß ist. Darüber hinaus ist es in dem Fall, bei dem Messobjektlicht in einem Spektroskop oder dergleichen nicht kohärent ist, möglich, dass S-polarisiertes Licht und P-polarisiertes Licht gemischt werden, und daher die Lichtdurchlasseigenschaften, welche in Graph G13 in 20 gezeigt sind, und die Lichtreflexionseigenschaften, welche in Graph G23 in 21 gezeigt sind, die besten Approximationen der richtigen Eigenschaften darstellen können.
Hier wird zum Vergleich der Fall berücksichtigt, bei dem die halb-durchlässige Reflexionsschicht 13 und die Anti-Reflexionsschicht (die Siliziumnitridschicht 16) nicht auf den Seitenoberflächen 12a bis 12d des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 12 vorgesehen sind. In dem Fall beträgt der Reflexionsgrad der Seitenoberfläche 12a 30% und der Durchlässigkeitsgrad der Seitenoberflächen 12b bis 12d 70%. Dementsprechend ist eine Amplitude des Störlichts L₄, welches von dem optischen Interferenzsystem ausgegeben wird [Formel 4]
was ein extrem niedriger Wert ist.
Darüber hinaus sind in der folgenden Ausführungsform die halb-durchlässige Reflexionsschicht 13 oder die Anti-Reflexionsschicht (die Siliziumnitridschicht 16) auf den Seitenoberflächen 12a bis 12d ausgebildet. Dementsprechend ist, selbst in dem Fall, bei dem eine Wellenlängen von Messobjektlicht 1 μm oder 1,7 μm beträgt (das heißt, bei Wellenlängen, bei denen der Durchlässigkeitsgrad und der Reflexionsgrad entsprechend am niedrigsten in 20 und 21 sind), eine Amplitude des Störlichts L₄, welches von dem optischen Interferenzsystem ausgegeben wird, [Formel 5]
und die Lichtnutzeffizienz wird signifikant, verglichen mit dem zuvor beschriebenen Vergleichsbeispiel, verbessert. Ferner ist in dem Fall, bei dem eine Wellenlängen von Messobjektlicht 1,2 bis 1,3 μm beträgt (das heißt, in einem Wellenlängenbereich, bei dem der Durchlässigkeitsgrad und der Reflexionsgrad in 20 und 21 hoch sind), eine Amplitude des Störlichts L₄ [Formel 6]
und die Lichtnutzeffizienz wird weiter verbessert. Dementsprechend ist es in dem Fall, bei dem es möglich ist, den Wellenlängenbereich von Messobjektlicht für den beabsichtigten Nutzen zu verkleinern, möglich, die Lichtnutzeffizienz weiter zu verbessern.
Darüber hinaus weist in der vorliegenden Ausführungsform das optische lichtdurchlässige Bauteil 12 einen Abschnitt auf, durch welchen das Messobjekt L₂ hindurch gehen kann, um Wellenlängendispersion zu kompensieren, wobei solch eine Ausgestaltung zum Kompensieren von Wellenlängendispersion vermieden werden kann. Beispielsweise ist es beim Verwenden von monochromatischen licht, wie zum Beispiel Laserlicht, nicht erforderlich, Wellenlängendispersion zu kompensieren und daher können die Seitenoberflächen 12b bis 12c des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 12 vermieden werden. Dementsprechend ist in solch einem Fall weiter möglich, einen Verlust, der durch die Reflexion auf den Seitenoberflächen 12b bis 12d entsteht, zu verringern.
Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform der feste Reflexionsspiegel 22 separat von dem optischen lichtdurchlässigen Bauteils 12 ausgestaltet, wobei anstatt des festen Reflexionsspiegels 22 eine Metallschicht, welche als Reflexionsspiegel fungiert, auf der Seitenoberfläche 12c des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 12 ausgebildet sein kann. Hiermit ist es möglich, einen Verlust aufgrund des Durchlassens des Messobjektlichts L₂ durch die Seitenoberfläche 12c zu verringern, was es möglich macht, die Lichtnutzeffizienz weiter zu verbessern. Darüber hinaus wird solch eine Metallschicht geeignet nur auf der Seitenoberfläche 12c unter Verwendung von beispielsweise einer Hartmaske. In diesem Fall ist es ferner empfehlenswert, dass eine Richtung der Seitenoberfläche 12c nicht parallel zu der Seitenoberfläche 12b festgelegt wird, sondern senkrecht zu der optischen Achse des Messobjektlichts L₂.
Ferner sind in der vorliegenden Ausführungsform das optische lichtdurchlässige Bauteil 12 und der elektrostatische Aktuator 30 entsprechend auf den separaten plattenförmigen Elementen 10 und 20 ausgebildet. Dementsprechend ist es zu dem Zeitpunkt, bei dem diese auf den entsprechenden plattenförmigen Elementen 10 und 20 ausgebildet werden, möglich, Eigenschaften, wie zum Beispiel eine Unreinheitskonzentration des Substrats, an die Eigenschaften, welche am geeignetsten für das entsprechende optische Bauteil sind, anzupassen. Beispielsweise werden keine Unreinheiten in dem Siliziumbereich 11 des ersten plattenförmigen Elements 10, auf der das optische lichtdurchlässige Bauteil 12 ausgebildet wird, hinzugeführt, um Absorption von Licht zu vermeiden, und geeignete Mengen von Unreinheiten werden der Siliziumschicht 25 des zweiten plattenförmigen Elements 20 zugeführt, auf dem der elektrostatische Aktuator 30 ausgebildet wird, um eine vorteilhafte elektrische Leitfähigkeit sicherzustellen, wodurch es möglich ist, die elektrischen Eigenschaften eines leitfähigen Bauteils, wie zum Beispiel eines elektrostatischen Aktuators 30, welcher den bewegbaren Reflexionsspiegel 23 antreibt, zu verbessern.
Ferner ist es in der vorliegenden Ausführungsform bevorzugt, zusätzlich einen Überflüssig-Abschnitt-Entfernungsprozess zum Entfernen eines überflüssigen Abschnitts 14a der Siliziumoxidschicht 14 zwischen dem thermischen Oxidationsprozess und dem Nitridschichtausbildungsprozess durchzuführen. In dem Fall, bei dem nur ein Teil der inneren Seitenoberfläche des Vertiefungsabschnitts 11a als eine halb-durchlässige Reflexionsoberfläche 12a verwendet wird, wie in der vorliegenden Ausführungsform, wird solch ein Überflüssig-Abschnitt-Entfernungsprozess ausgeführt, um den überflüssigen Abschnitt 14a der Siliziumoxidschicht 14 zu entfernen, was es ermöglicht, das optische lichtdurchlässige Bauteil 12 mit der angestrebten Form bereitzustellen.
Ferner ist es in der vorliegenden Ausführungsform in dem Nitridschichtausbildungsprozess bevorzugt, die Siliziumnitridschicht 16 unter Verwendung von LP-CVD auszubilden. Damit ist es möglich, gleichförmig die Siliziumnitridschicht 16 auf der halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche 12a auszubilden, welche stark in Bezug auf die Substratoberfläche geneigt (oder nahezu vertikal) ist.
Darüber hinaus steht in der vorliegenden Ausführungsform der Umfangsabschnitt 10c des ersten plattenförmigen Elements 10 leicht in die Dickenrichtung, in Bezug auf die Bauteilausgestaltungsoberfläche 10a, vor, und der Umfangsabschnitt 20c des zweiten plattenförmigen Elements 20 steht in dessen Dickenrichtung in Bezug auf die Hauptfläche 20a vor. Die Formen der Umfangsabschnitte 10c und 20c sind nicht auf diese beschränkt und es ist beispielsweise möglich, dass einer der Umfangsabschnitte 10c und 20c nicht hervorsteht, und der andere in einem starken Ausmaß hervorsteht, wodurch diese in Kontakt miteinander gebracht werden. Insbesondere in dem Fall, bei dem das plattenförmige Element 20 aus einem SOI-Substrat, wie in der vorliegenden Ausführungsform, vorbereitet wird, ist es bevorzugt, dass das Stützsubstrat 28 auf dem Umfangsabschnitt 20c frei gelegt wird, indem die Isolationsschicht 29 geätzt wird, um die Isolationsschicht zu entfernen, und das frei gelegte Stützsubstrat 28 und der Umfangsabschnitt 10c des ersten plattenförmigen Elements 10 miteinander verbunden werden. Ferner ist es in diesem Fall bevorzugt, dass die obere Oberfläche des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 12 des ersten plattenförmigen Elements 10 leicht geätzt wird, um tiefer als die obere Oberfläche des Umfangsabschnitt 10c zu sein, wodurch das optische lichtdurchlässige Bauteil 12 und das zweite plattenförmige Element 20 davon abgehalten werden, miteinander in Kontakt zu treten.
(Erstes modifiziertes Beispiel)
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform sind die Seitenoberflächen 12a bis 12d des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 12 auf einem Element ausgebildet, wobei die halb-durchlässige Reflexionsoberfläche und die lichtdurchlässige Oberfläche des optischen lichtdurchlässigen Bauteils auf separaten Bauteilen ausgebildet sein können. In 22 ist eine Draufsicht gezeigt, die ein optisches Interferenzsystem mit zwei optischen lichtdurchlässigen Bauteilen 51 und 52, statt des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 12, umfasst, welche als ein modifiziertes Beispiel der zuvor beschriebenen Ausführungsform dient. In diesem optischen Interferenzsystem weist das eine lichtdurchlässige optische Bauteil 51 eine Seitenoberfläche 51a auf, welche als eine halb-durchlässige Reflexionsoberfläche fungiert, und eine Seitenoberfläche 51b, welche als eine lichtdurchlässige Oberfläche fungiert, auf. Ferner umfasst das andere optische lichtdurchlässige Bauteil 52 Seitenoberflächen 52a und 52b, welche als lichtdurchlässige Oberfläche fungieren.
Messobjektlicht L₁, welches von außen auf dieses optische Interferenzsystem fällt, erreicht die Seitenoberfläche 51a (halb-durchlässige Reflexionsoberfläche) des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 51. Messobjektlicht L₂, welches ein Teil des Messobjektlichts L₁ ist, wird an der Seitenoberfläche 51a reflektiert, um auf die Seitenoberfläche 52a zu fallen, welche als eine lichtdurchlässige Oberfläche fungiert, und geht durch das Innere des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 52 hindurch, um von der Seitenoberfläche 52b, welche als eine lichtdurchlässige Oberfläche fungiert, abgegeben zu werden. Das Messobjektlicht L₂, welches von der Seitenoberfläche 52b abgegeben wird, wird vollständig an dem festen Reflexionsspiegel 22 reflektiert, um denselben optischen Pfad, welcher zuvor beschrieben wurde, zurück zur Seitenoberfläche 51a zu propagieren.
Auf der anderen Seite fällt das restliche Messobjektlicht L₃, welches verschieden vom Messobjektlicht L₂ in dem Messobjektlicht L₁ ist, auf das optische lichtdurchlässige Bauteil 51 von der Seitenoberfläche 51a. Dieses Messobjektlicht L₃ geht durch das Innere des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 51 hindurch, um von der Seitenoberfläche 51b, welche als eine lichtdurchlässige Oberfläche fungiert, abgegeben zu werden, und erreicht den bewegbaren Reflexionsspiegel 23. Dann wird dieses Messobjektlicht L₃ vollständig an dem bewegbaren Reflexionsspiegel 23 reflektiert, um anschließend den gleichen optischen Pfad, welcher zuvor beschrieben wurde, zurück zu der Seitenoberfläche 51a zu propagieren.
Das Messobjektlicht L₂, welches von dem festen Reflexionsspiegel 22 zu der Seitenoberfläche 51a zurückgeführt wird, und das Messobjektlicht L₃, welches von dem bewegbaren Reflexionsspiegel 23 zu der Seitenoberfläche 51a zurückgeführt wird, werden miteinander an der Seitenoberfläche 51a gekoppelt, um das Störlichtbild L₄ zu werden. Dieses Störlichtbild L₄ geht durch das Innere des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 51 hindurch, um von der Seitenoberfläche 51b ans Äußere des optischen Interferenzsystems abgegeben zu werden.
Diese optischen lichtdurchlässigen Bauteile 51 und 52 werden geeignet durch ein Verfahren, welches ähnlich zu dem Verfahren ist, welches in 8 bis 15 in der zuvor beschriebenen Ausführungsform gezeigt ist, bereitgestellt. Dementsprechend werden die optischen lichtdurchlässigen Bauteile 51 und 52 über das plattenförmige Element verflochten und gleichzeitig unter Verwendung einer Ätzmaske ausgebildet, und daher ist es möglich, eine hoch genaue und leicht realisierbare angestrebte Relativpositionierung dieser zu erreichen. Darüber hinaus kann in gleicher Art und Weise, wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, in dem Fall, bei dem es nicht erforderlich ist, Wellenlängendispersion des Messobjektlichts zu kompensieren, das Bereitstellen des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 52 vermieden werden.
Ferner wird in der zuvor beschriebenen Ausführungsform ein Einfallwinkel oder ein Ausfallwinkel auf die entsprechenden Seitenoberfläche 12a bis 12d des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 12 zu 45° festgelegt, wobei ein Einfallswinkel oder ein Ausfallswinkel auf die entsprechenden Seitenoberflächen des optischen lichtdurchlässigen Bauteils zu jedem beliebigen Winkel innerhalb eines Bereichs, der geringer als der kritische Totalreflexionswinkel ist, festgelegt werden kann. Beispielsweise kann in diesem vorliegenden modifizierten Beispiel ein Eintrittswinkel des Messobjektlichts L₁ für die Seitenoberfläche 51a und ein Einfallswinkel des Messobjektlichts L₂ für die Seitenoberfläche 52a zu 30° festgesetzt werden. Ferner sind die Seitenoberfläche 51a und die Seitenoberfläche 51b des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 51 parallel zueinander angeordnet, und die Seitenoberfläche 52a und die Seitenoberfläche 52b des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 52 ebenfalls parallel zueinander angeordnet. In diesem Fall sind alle Einfallswinkel und Ausfallswinkel zu 30° für all die Seitenoberfläche 51a, 51b, 52a und 52b festgesetzt, was es ermöglicht, die Polarisationsabhängigkeit, verglichen mit der zuvor beschriebenen Ausführungsform, bei der diese zu 45° festgelegt wurden, zu verringern. Darüber hinaus ist 23 ein Diagramm, welches die Lichtdurchlasseigenschaften der entsprechenden Seitenoberflächen 51b, 52a und 52b in dem Fall zeigt, wo eine Dicke der Siliziumnitridschicht zu derselben, wie in der zuvor beschriebenen Ausführungsform, festgelegt wird. In der Zeichnung zeigen die Graphen G31 bis G33 entsprechend die Lichtdurchlasseigenschaften für P-polarisiertes Licht, S-polarisiertes Licht und Licht, bei dem P-polarisiertes Licht und S-polarisiertes Licht zu gleichem Anteil umfasst sind. Ferner zeigt 24 einen Graph, welcher die Reflexionseigenschaften der Seitenoberfläche 51a in dem Fall zeigt, wo die Dicke einer Siliziumoxidschicht und einer Siliziumnitridschicht zu derselben, wie in der zuvor beschriebenen Ausführungsform, festgelegt sind. In der Abbildung zeigen die Graphen G41 bis G43 entsprechend die Lichtreflexionseigenschaften für P-polarisiertes Licht, S-polarisiertes Licht und Licht, bei dem P-polarisiertes Licht und S-polarisiertes Licht zu gleichem Anteil umfasst sind. Wie in 23 und 24 gezeigt, ist es verstanden, dass in dem Fall, bei dem die Einfallswinkel und die Ausfallswinkel in Bezug auf das optische lichtdurchlässige Bauteil kleiner als jene in der zuvor beschriebenen Ausführungsform sind, die finale Lichtnutzeffizienz keine große Differenz im Vergleich zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform aufweist, wobei auf der anderen Seite die Polarisationsabhängigkeit verringert wird.
Darüber hinaus kann in dem vorliegenden modifizierten Beispiel ebenso anstatt des festen Reflexionsspiegels 22 eine Metallschicht, welche als Reflexionsspiegel fungiert, auf der Seitenoberfläche 52b des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 52 ausgebildet sein. Hiermit ist es möglich, einen Verlust aufgrund des Durchlassens des Messobjektlichts L₂ durch die Seitenoberfläche 52b zu verringern, was es ermöglicht, die Lichtnutzeffizienz weiter zu verbessern. In diesem Fall ist es empfehlenswert, dass eine Richtung der Seitenoberfläche 52b nicht parallel zu der Seitenoberfläche 52a, sondern senkrecht zu der optischen Achse des Messobjektlichts L₂ festgelegt wird.
(Zweites modifiziertes Beispiel)
25 ist eine Draufsicht, die eine Ausgestaltung eines optischen Interferenzsystems in einem zweiten modifizierten Beispiel der zuvor beschriebenen Ausführungsform zeigt. Das optische Interferenzsystem gemäß dem vorliegenden modifizierten Beispiel umfasst zwei optische lichtdurchlässige Bauteile 53 und 54 in der gleichen Form, wie das erste modifizierte Beispiel. Von außen einfallendes Messobjektlicht L₁ dieses optischen Interferenzsystems erreicht eine Seitenoberfläche 53a (eine halb-durchlässige Reflexionsoberfläche) des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 53. Messobjekt L₂, welches ein Teil des Messobjektlichts L₁ ist, wird an der Seitenoberfläche 53a reflektiert, um auf eine Seitenoberfläche 54a einzufallen, und geht durch das Innere des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 54 hindurch, um von einer Seitenoberfläche 54b abgegeben zu werden. Das Messobjektlicht L₂ wird vollständig an dem festen Reflexionsspiegels 22 reflektiert, um anschließend zu der Seitenoberfläche 53a zurückzugehen. Auf der anderen Seite ist das überbleibende Messobjektlicht L₃, welches verschieden von dem Messobjektlicht L₂ in dem Messobjektlicht L₁ ist, einfallend auf das optische lichtdurchlässige Bauteil 53 von der Seitenoberfläche 53a vorgesehen. Das Messobjektlicht L₃ geht durch das Innere des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 53 hindurch, um von einer Seitenoberfläche 53b abgegeben zu werden, und wird vollständig an dem bewegbaren Reflexionsspiegel 23 reflektiert, um anschließend zu der Seitenoberfläche 53a zurückzukehren. Das Messobjektlicht L₂, welches von dem festen Reflexionsspiegel 22 zu der Seitenoberfläche 53a zurückgeführt wird, und das Messobjektlicht L₃, welches von dem bewegbaren Reflexionsspiegel 23 zu der Seitenoberfläche 53a zurückgeführt wird, werden miteinander auf der Seitenoberfläche 53a gekoppelt, um ein Störlichtbild L₄ zu werden. Das Störlichtbild L₄ geht durch das Innere des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 53 hindurch, um von der Seitenoberfläche 53b an das Äußere des optischen Interferenzsystems abgegeben zu werden.
Das optische Interferenzsystem gemäß dem vorliegenden modifizierten Beispiel ist verschieden von dem ersten modifizierten Beispiel in dem Punkt, dass die Form der Lichtdurchlassoberflächen der optischen lichtdurchlässigen Bauteile verschieden ist. Das heißt, dass in dem vorliegenden modifizierten Beispiel die Seitenoberfläche 53b des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 53 und die Seitenoberfläche 54b des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 54 in konvexförmige gekrümmte Oberflächen ausgebildet sind, so dass diese Seitenoberflächen 53b und 54b Linseneffekte aufweisen, wodurch die Messobjektlichtkomponenten L₂ und L₃ und das Störlicht L₄ gebündelt werden.
Im Grunde genommen ist es erstrebsam, Messobjektlicht als paralleles Licht in einem optischen Interferometer zu führen, wobei es jedoch schwierig ist, Messobjektlicht in vollständig paralleles Licht zu transformieren. Dementsprechend wird in der Praxis ein Spreizwinkel des Messobjektlichts schmaler auf einen akzeptablen Grad innerhalb eines Bereichs der optischen Pfadlänge des Messobjektlichts gebracht, und das Licht wird als paralleles Licht erachtet. Es besteht jedoch eine Korrelation zwischen einem Spreizwinkel und einem Strahlendurchmesser des Messobjektlichts in parallelem Licht und es ist erforderlich, den Strahlendurchmesser zu vergrößern, um den Spreizwinkel zu verkleinern, wobei in einem optischen Interferenzsystem, wie in der vorliegenden Ausführungsform, welches durch die MEMS-Technologie bereitgestellt wird, eine Größe eines Strahlendurchmessers jedoch limitiert ist, da eine Größe einer Lichtdurchlassoberfläche in Abhängigkeit einer Dicke des Siliziumbereichs 11 beschränkt ist.
Aufgrund dieses Problems ist es in dem vorliegenden modifizierten Beispiel möglich, die Spreizwinkel der Messobjektlichtkomponenten L₂ und L₃ und des Störlichts L₄, welches von den Seitenoberfläche 53b bis 54b abgegeben wird, zu verringern, da die Seitenoberflächen 53b und 54b Linseneffekte aufweisen. Dementsprechend ist es selbst in dem Fall möglich, bei dem es unmöglich ist ausreichend die Seitenoberflächen 53b und 54b zu weiten, das optische Interferenzsystem geeignet auszugestalten.
Darüber hinaus sind die Seitenoberflächen (Lichtübertragungsoberflächen) des optischen lichtdurchlässigen Bauteils nicht unbedingt in Linsenformen auszugestalten, und die Lichtreflexionsoberflächen des festen Reflexionsspiegels 22 und des bewegbaren Reflexionsspiegels 23 können Linsenformen aufweisen. Die Seitenoberflächen der optischen lichtdurchlässigen Bauteile sind in Linsenformen, wie in dem vorliegend modifizierten Beispiel, ausgestaltet, wodurch Messobjektlicht auf den festen Reflexionsspiegel und den bewegbaren Reflexionsspiegel gebündelt wird, und daher ist es möglich, die Lichtnutzeffizienz weiter zu verbessern.
(Drittes modifiziertes Beispiel)
In der Ausführungsform und den entsprechenden modifizierten Beispielen, welche zuvor beschrieben wurden, sind die Seitenoberflächen (die halb-durchlässigen Reflexionsoberflächen und die lichtdurchlässigen Oberflächen) des optischen lichtdurchlässigen Bauteils entlang der Dickenrichtung des plattenförmigen Elements ausgebildet (in anderen Worten senkrecht zu der Bauteilausgestaltungsoberfläche), wobei die Seitenoberflächen, welche als halb-durchlässige Reflexionsoberflächen und dergleichen des optischen lichtdurchlässigen Bauteils fungieren, ebenso entlang einer Richtung ausgebildet sein können, welche in Bezug auf die Dickenrichtung des plattenförmigen Elements geneigt ist. 26 umfasst ein Diagramm, welches ein Beispiel eines optischen lichtdurchlässigen Bauteils mit solchen Seitenoberflächen zeigt. (a) in 26 ist eine Draufsicht eines optischen lichtdurchlässigen Bauteils 60 gemäß dem vorliegenden modifizierten Beispiel, und (b) in 26 ist eine Querschnittseitenansicht entlang der Linie B-B in (a) in 26.
Dieses optische lichtdurchlässige Bauteil 60 hat zwei Vertiefungsabschnitte 62 und 63, welche auf der Seitenoberfläche eines plattenförmigen Elements (beispielsweise ein Siliziumsubstrat) mit einem Siliziumbereich 61 ausgebildet sind. Eine Metallschicht 64 ist auf einer Seitenoberfläche 62a des Vertiefungsabschnitts 62 ausgebildet, und die Seitenoberfläche 62a fungiert als eine Lichtreflexionsoberfläche. Eine Siliziumoxidschicht 65 ist auf der anderen Seitenoberfläche 62b des Vertiefungsabschnitts 62 ausgebildet, und eine Siliziumnitridschicht 66 ist ferner darauf ausgeformt. Die Siliziumoxidschicht 65 und die Siliziumnitridschicht 66 bilden eine halb-durchlässige Reflexionsschicht 67 aus, und die Seitenoberfläche 62b fungiert als eine halb-durchlässige Reflexionsoberfläche. Ferner fungiert die Siliziumnitridschicht 66 als eine Anti-Reflexionsschicht, und ist auf einer Seitenoberfläche 63a des Vertiefungsabschnitts 63 ausgebildet. Diese Seitenoberfläche 63a fungiert als eine Lichtübertragungsoberfläche. Darüber hinaus sind die Siliziumoxidschicht 65 und die Siliziumnitridschicht 66 auf der Rückfläche des Siliziumbereichs 61 ausgebildet.
Die Seitenoberflächen 62a und 62b und die Seitenoberfläche 63a sind mit einem vorbestimmten Winkel, beispielsweise 45°, in Bezug auf die Dickenrichtung des Siliziumbereichs 61 geneigt. Dementsprechend wird ein Teil des Lichts, welches auf die Seitenoberfläche 62b fällt, die als eine halb-durchlässige Reflexionsoberfläche von der Dickenrichtung des Siliziumbereichs 61 fungiert, in eine Richtung senkrecht zu dieser Richtung reflektiert (in die Plattenoberflächenrichtung des plattenförmigen Elements). Ferner geht der übrigbleibende Teil des Lichts, welches auf die Seitenoberfläche 62b fällt, durch die Seitenoberfläche 62b hindurch, um von der Rückoberfläche des Siliziumbereichs 61 reflektiert zu werden, und weiter durch die Seitenoberfläche 63a zu gehen, um danach in diese Richtung abgegeben zu werden.
Dieses optische lichtdurchlässige Bauteil 60 wird geeignet durch ein Verfahren, welches ähnlich zu dem Verfahren für das optische lichtdurchlässige Bauteil 12 der ersten Ausführungsform, welche zuvor beschrieben wurde, ist, vorbereitet, wobei das Verfahren zum Ausbilden des Vertiefungsabschnitts jedoch leicht verschieden ist. Das heißt, dass zu dem Zeitpunkt des Herstellens des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 60 des vorliegenden modifizierten Beispiels, der Siliziumbereich 61 nassgeätzt wird, nachdem eine Ätzmaske aus Siliziumnitrid, welche Öffnungen aufweist, die den Planarformen der Vertiefungsabschnitte 62 und 63 entsprechen, auf dem Siliziumbereich 61 ausgebildet ist.
Dieses Nassätzen ist ein anisotropisches Kristallätzen unter Verwendung von beispielsweise eines alkalischen Ätzmittels. Genauer gesagt sind in dem Fall, bei dem die Normalrichtung der Hauptoberfläche des Siliziumbereichs 61 entlang von beispielsweise der <100>-Richtung angeordnet ist, die Öffnungen in der Ätzmaske unter Berücksichtigung der Kristallorientierung ausgebildet, und der Siliziumbereich 61 wird unter Verwendung eines Ätzmittels, bei dem IPA (Isopropyl-Alkohol) mit KOH (Potassium-Hydroxid) gemischt ist, geätzt, wodurch die Seitenoberflächen 62a und 62b und die Seitenoberfläche 63a mit einem Neigungswinkel von 45° unter Ausnutzung der (110)-Ebene des Siliziumkristalls ausgebildet werden. Ferner wird in dem Fall, bei dem die Normalrichtung der Hauptoberfläche des Siliziumbereichs 61 entlang von beispielsweise der <110>-Richtung ausgebildet ist, der Siliziumbereich 61 unter Verwendung eines Ätzmittels aus KOH (Potassium-Hydroxid), TMAH (Tetramethylammonium-Hydroxid) oder dergleichen geätzt, wodurch die Seitenoberflächen 62a und 62b und die Seitenoberfläche 63a mit einem Neigungswinkel von 45° unter Ausnutzung der (100)-Ebene des Siliziumkristalls ausgebildet werden.
Ein spezifisches Beispiel eines Herstellungsverfahrens für das optische lichtdurchlässige Bauteil 60 wird anschließend beschrieben. Als erstes wird eine erste Maske aus Siliziumoxid, welche eine Struktur entlang der inneren Seitenoberfläche der Vertiefungsabschnitte 62 und 63 aufweist (genauer gesagt eine Öffnung, welche zu der Planarform des Vertiefungsabschnitts 62 passt) auf dem Siliziumbereich 61 ausgebildet, und ferner wird eine zweite Maske aus Siliziumnitrid, welche eine Öffnung, die zu der Planarform des Vertiefungsabschnitts 62 passt und den Vertiefungsabschnitt 63 bedeckt, auf dem Siliziumbereich 61 und der ersten Maske ausgebildet (Maskenausbildungsprozess). Anschließend wird der Siliziumbereich 61, wie zuvor beschrieben, nassgeätzt, wodurch die geneigten Seitenoberfläche 62a und 62b des Vertiefungsabschnitts 62 ausgebildet werden.
Anschließend wird die innere Oberfläche (die Seitenoberflächen und die Bodenoberfläche) des Vertiefungsabschnitts 62 thermisch oxidiert, wodurch eine Siliziumoxidschicht 65 auf der inneren Oberfläche umfassend die Seitenoberflächen 62a und 62b des Vertiefungsabschnitts 62 ausgebildet werden (thermische Oxidationsprozess). Anschließend wird unter Verwendung der frei gelegten ersten Maske nassgeätzt, nachdem die zweite Maske unter Verwendung von heißer Phosphorsäure entfernt wurde, wodurch die geneigte Seitenoberfläche 63a des Vertiefungsabschnitts 63 ausgebildet wird. Darüber hinaus ist es in diesem Beispiel möglich, das Ätzen unter Verwendung von TMAH selektiv höher als unter Verwendung von KOH als Ätzmittel auszuführen, da die erste Maske aus Siliziumoxid ausgebildet ist (eine Ätzrate für eine Siliziumoxidschicht ist geringer). Dementsprechend ist es bevorzugt, dass die Normalrichtung der Hauptoberfläche des Siliziumbereichs 61 entlang der <110>-Richtung angeordnet ist, umso in der Lage zu sein, eine geneigte Ebene (die Seitenoberfläche 63a) unter Verwendung von TMAH auszubilden.
Anschließend wird die Siliziumnitridschicht 66 auf der gesamten Oberfläche des Siliziumbereichs 61 ausgebildet (Nitridschichtausbildungsprozess). Dann werden die Metallschicht 64 auf der Seitenoberfläche 62a und Anschlussstrukturen 68 um den Vertiefungsabschnitt 62 durch eine leichte Freilegungsmethode mit einem Sprühwiderstandsbeschichter ausgebildet. In dieser Art und Weise wird das optische lichtdurchlässige Bauteil 60, welches in 26 gezeigt ist, geeignet bereitgestellt.
Dabei ist 27 ein Diagramm, welches eine Veränderung in dem Reflexionsgrad der halb-durchlässigen Reflexionsschicht 67 zeigt, wenn eine Dicke der Siliziumoxidschicht 65 auf der Seitenoberfläche 62b in dem Fall geändert wird, bei dem eine Dicke der Siliziumnitridschicht 66 so festgelegt wird, dass der Reflexionsgrad auf der Lichtdurchlassoberfläche minimiert wird (die Seitenoberfläche 63a). Wie in 27 gezeigt, ist es verstanden, dass in dem Fall, bei dem eine Dicke der Siliziumnitridschicht 66 für die Lichtdurchlassoberfläche optimiert wird, möglich ist, den Reflexionsgrad der halb-durchlässigen Reflexionsschicht 67 innerhalb eines Bereichs von in etwa 50% bis fast 0% durch Ändern der Dicke der Siliziumoxidschicht 65 beliebig festzulegen.
28 umfasst Abbildungen, welche ein Beispiel zeigen, bei dem das optische lichtdurchlässige Bauteil 60, welches zuvor beschrieben wurde, an einem Abstandsmesskopf angebracht sein kann. (a) in 28 ist eine Draufsicht eines Abstandsmesskopfs 70 gemäß dem vorliegenden modifizierten Beispiel, und (b) in 28 ist eine Querschnittseitenansicht entlang der Linie B-B in (a) in 28.
Dieser Abstandmesskopf 70 umfasst zusätzlich zu dem optischen lichtdurchlässigen Bauteil 60, welches zuvor beschrieben wurde, ein Lichtausgabeelement, wie zum Beispiel ein Oberflächenabgabelaserelement (VCSEL) 71 und zwei Fotodetektionselemente, wie zum Beispiel Fotodetektoren (PD) 72 und 73. Das Oberflächenabgabelaserelement 71 ist auf dem Vertiefungsabschnitt 62 so angeordnet, dass die Seitenoberfläche 62b des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 60 bedeckt ist und gibt Laserlicht Lc₁, welches in einem Wellenlängenband von nicht weniger als 1 μm und nicht mehr als 1,7 μm umfasst ist, in Richtung der Seitenoberfläche 62b ab. Licht Lc₂ eines Teils dieses Laserlichts Lc₁ wird an der Seitenoberfläche 62b reflektiert, um zu der Seitenoberfläche 62a zu propagieren. Das Licht Lc₂ wird in die Dickenrichtung des Siliziumbereichs 61 an der Seitenoberfläche 62a reflektiert. Der Fotodetektor 72 ist an dem Vertiefungsabschnitt 62 so befestigt, dass die Seitenoberfläche 62a des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 60 bedeckt ist, und empfängt Licht Lc₂, welches an der Seitenoberfläche 62a reflektiert wurde, um ein elektrisches Signal (Referenzsignal), welches mit der Intensität des Lichts Lc₂ korrespondiert, zu erzeugen.
Ferner geht der übrigbleibende Teil Lc₃ des Laserlichts Lc₁ durch die Seitenoberfläche 62b hindurch, um auf den Siliziumbereich 61 zu fallen und wird an der Rückoberfläche des Siliziumbereichs 61 reflektiert. Dabei ist eine Metallschicht oder dergleichen für die Rückoberfläche des Siliziumbereichs 61 nicht erforderlich, da das Licht Lc₃ auf die Rückoberfläche des Siliziumbereichs 61 mit einem Winkel fällt, der identisch oder größer als der kritische Totalreflexionswinkel ist. Anschließend geht das Licht Lc₃ durch die Seitenoberfläche 63a hindurch, um in die Dickenrichtung des Siliziumbereichs 61 abgegeben zu werden. Das Licht Lc₃ wird an das Äußere des Abstandmesskopfs 70 abgegeben, um ein Abstandmessziel zu erreichen und an diesem Abstandmessziel reflektiert, um an den Abstandmesskopf 70 zurückzukehren. Der Fotodetektor 73 ist an dem Siliziumbereich 61, jedoch nicht an den Vertiefungsabschnitten 62 und 63 des optischen lichtdurchlässigen Bauteils 60 befestigt, und empfängt das Licht Lc₃, welches zu dem Abstandsmesskopf 70 zurückkehrt, um ein elektrisches Signal (Distanzsignal), welches mit einer Intensität des Lichts Lc₃ korrespondiert, zu erzeugen.
Darüber hinaus wird das Licht Lc₃ in den zwei Lichtkomponenten Lc₂ und Lc₃, welche von dem Laserlicht Lc₁ abgezweigt werden, auf das Abstandsmessziel durch den Abstandsmesskopf 70 projiziert, und daher ist es bevorzugt, eine Intensität, welche höher als jene des Lichts Lc₂ ist, zu dem Licht Lc₃ zu allokieren. Dementsprechend ist es bevorzugt, dass eine Dicke der Siliziumoxidschicht 65 so festgelegt wird, dass der Reflexionsgrad auf der Seitenoberfläche 62b 5% bis 10% wird (27). Ferner ist es bevorzugt, eine Kappe mit der Linse 74 auf dem optischen Pfad des Lichts Lc₃, nachdem dieses von der Seitenoberfläche 63a abgegeben wird, anzuordnen. Damit ist es möglich, dass das Licht Lc₃ ein weiter entferntes Abstandsmessziel erreicht. Ferner ist es möglich, das Licht Lc₃, welches zurück zu dem Abstandmesskopf 70 kommt, auf den Fotodetektor 73 zu bündeln.
Ferner wird in dem Beispiel, welches in 28 gezeigt ist, ein Rückseiteneinfallstyp-Fotodetektor als Fotodetektor 73 verwendet. Hiermit ist es möglich, den Fotodetektor 73 ohne Verwendung von Bonddraht zu befestigen, und daher ist es möglich, das Bauteil auf einfache Weise auf einem Wafer zu montieren, was es möglich macht, den Abstandsmesskopf 70 geeignet für eine Massenproduktionen einzusetzen. Der Fotodetektor 73 kann jedoch auch ein Vorderseiteneinfallstyp sein, und diesem Fall ist es empfehlenswert, dass die Anschlussstrukturen und die Elektroden des Fotodetektors 73 durch Drahtanschlüsse verbunden werden.
Ferner ist es zu dem Zeitpunkt des Herstellens des Abstandsmesskopfs 70 bevorzugt, die Kappe mit Linse 74 an dem optischen lichtdurchlässigen Bauteil 60 in einem Waferzustand zu befestigen. In diesem Fall ist es aus dem gleichen Grund, wie in dem später beschriebenen vierten modifizierten Beispiel, möglich, die Genauigkeit der Ausrichtung zwischen der Kappe mit der Linse 74 und dem optischen lichtdurchlässigen Bauteil 60 zu verbessern.
(Viertes modifiziertes Beispiel)
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform werden das erste plattenförmige Element 10 mit dem optischen lichtdurchlässigen Bauteil 12 und das zweite plattenförmige Element 20 mit den optischen lichtreflektierenden Bauteilen, wie dem festen Reflexionsspiegel 22 und dem bewegbaren Reflexionsspiegel 23, miteinander verbunden, wodurch das optisches Interferenzsystem ausgestaltet wird. Dann wird zu dem Zeitpunkt, bei dem das erste plattenförmige Element 10 und das zweite plattenförmige Element 20 miteinander verbunden werden, das Ausrichten unter Verwendung der Ausrichtungsmarkierungen 17 des ersten plattenförmigen Elements 10 und der Ausrichtungsmarkierungen 27 des zweiten plattenförmigen Elements ausgeführt. In dem vorliegenden modifizierten Beispiel wird ein Verfahren beschrieben, mit dem es möglich ist, die Genauigkeit der Ausrichtung, im Vergleich zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform, zu erhöhen.
29 umfasst Abbildungen zum Beschreiben eines Herstellungsverfahrens gemäß diesem modifizierten vorliegenden Beispiel. In der zuvor beschriebenen Ausführungsform sind die Ausrichtungsmarkierungen 17 und 27 auf den Umfangsabschnitten 10c und 20c der plattenförmigen Elemente 10 und 20 ausgebildet, wobei, wie in (a) in 29 gezeigt, Ausrichtungsmarkierungen 87 und 97 auf den entsprechenden Umfangsabschnitten der Wafer 80 und 90, welche zum Vorbereiten der plattenförmigen Elemente 10 und 20 verwendet werden, vorgesehen werden können. Darüber hinauf umfasst der Wafer 80, welcher in (a) in 29 gezeigt ist, eine Vielzahl von Bereichen, welche entsprechend die optischen lichtdurchlässigen Bauteile 12 aufweisen, die durch Ätzen des Siliziumbereichs ausgebildet werden. Ferner umfasst der Wafer 90 eine Vielzahl von Bereichen 91 mit den optischen lichtreflektierenden Bauteilen (den Eintrittsspiegel 21, den festen Reflexionsspiegel 22, den bewegbaren Reflexionsspiegel 23 und den Austrittsspiegel 24) auf der Seite einer Hauptoberfläche 90a.
In dem vorliegenden modifizierten Beispiel werden als erstes, wie in (a) in 29 gezeigt, die Vielzahl von Ausrichtungsmarkierungen 87 und 97 zum Ausrichten der Wafer 80 und 90 auf den entsprechenden Umfangsabschnitten der Wafer 80 und 90 ausgebildet. Dann werden, wie in (b) in 29 gezeigt, eine Bauteilausbildungsoberfläche 80a des Wafers 80, auf der die optischen lichtdurchlässigen Bauteile 12 ausgebildet werden, und die Hauptoberfläche 90a des Wafers 90, zueinander ausgerichtet, sodass die Positionen der Vielzahl von Ausrichtungsmarkierungen 87 und 97 zueinander passen. In diesem Zustand werden die Wafer 80 und 90 miteinander verbunden ((c) in 29). Anschließend werden die verbundenen Wafer entlang vorbestimmter Schneidlinien 81 geschnitten, um Bereiche auszuschneiden, welche den plattenförmigen Elementen 10 und 20 entsprechen ((d) in 29), wodurch optische Module 99 bereitgestellt werden.
Normalerweise wird beim Ausrichten von optischen Elementen, nicht eine parallele Positionsabweichung zwischen den optischen Elementen, sondern eine relative Winkelabweichung ein Hauptproblem. In dem Fall, bei dem ein Strahl zwischen einer Vielzahl von optischen Elementen propagiert wird, wird eine parallele Positionsabweichung zwischen den optischen Elementen in vielen Fällen kein Hauptproblem, da paralleles Licht verwendet wird, um einen Strahldurchmesser nicht aufzuweiten. Dabei kommt ein Strahl von den effektiven Oberflächen der optischen Elemente ab, da eine relative Winkelabweichung eine größere Positionsabweichung hervorruft, wenn der Abstand zwischen den optischen Elementen größer wird, was zu einer Verringerung der Lichtnutzeffizienz führen kann.
In dem vorliegenden modifizierten Beispiel ist es möglich, den Abstand zwischen der Vielzahl von Ausrichtungsmarkierungen sehr groß zu machen, da die Ausrichtungsmarkierungen 87 und 97 auf den Umfangsabschnitten der Wafer 80 und 90 ausgebildet sind. Dementsprechend ist es möglich, selbst in dem Fall, bei dem die Genauigkeit des Bondings (beispielsweise etwa 10 μm) im Flip-Chip-Bonding sich nicht verändert, erheblich eine relative Winkelabweichung zwischen dem ersten plattenförmigen Element 10 und dem zweiten plattenförmigen Element 20 zu verringern. Beispielsweise wird in dem Fall, bei dem die Ausrichtungsmarkierungen 87 und 97 entsprechend mit einem Abstand von 130 mm unter Verwendung eines 6 Inch-Wafers bereitgestellt werden, eine Winkelabweichung tan^–1 (0,02/130) = 0,009°, was nahezu vernachlässigbar ist.
Das Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil und ein optisches Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die zuvor beschriebene Ausführungsform und die entsprechenden modifizierten Beispiele beschränkt, und verschiedene Modifikationstypen sind möglich. Beispielsweise wird in der zuvor beschriebenen Ausführungsform und den entsprechenden modifizierten Beispielen die eine Komponente des optische Michelson-Interferenzsystems als ein optisches Bauteil repräsentiert, welches durch die vorliegende Erfindung hergestellt wird, wobei die vorliegende Erfindung nicht nur für das optische Interferenzsystem verwendbar ist, sondern auch für verschiedene Typen von optischen Bauteilen mit halb-durchlässigen Reflexionsoberflächen.
Ein Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung ist ausgestaltet, einen ersten Ätzprozess zum Ausbilden eines Vertiefungsabschnitts durch Ätzen eines Siliziumbereichs eines plattenförmigen Elements mit einem Siliziumbereich, einen thermischen Oxidationsprozess zum Ausbilden einer Siliziumoxidschicht durch thermisches Oxidieren einer inneren Seitenoberfläche des Vertiefungsabschnitts und einen Nitridschichtausbildungsprozess zum Ausbilden einer Siliziumnitridschicht, welche die Siliziumoxidschicht bedeckt, zu umfassen.
Ferner kann das Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil ausgestaltet sein, darüber hinaus einen Überflüssig-Abschnitt-Entfernungsprozess zum Entfernen eines überflüssigen Abschnitts der Siliziumoxidschicht zwischen dem thermischen Oxidationsprozess und dem Nitridschichtausbildungsprozess aufzuweisen. In dem zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren umfasst das zuvor beschriebene Herstellungsverfahren in dem Fall, bei dem nur ein Teil der inneren Seitenoberfläche des Vertiefungsabschnitts als eine halb-durchlässige Reflexionsoberfläche verwendet wird, ferner einen Überflüssig-Abschnitt-Entfernungsprozess, wodurch es möglich ist, einen überflüssigen Abschnitt der Siliziumoxidschicht zu entfernen, was es ermöglicht, ein gewünschtes optisches Bauteil bereitzustellen.
Ferner kann das Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil ausgestaltet sein, ferner, vor dem ersten Ätzprozess, einen Maskenausbildungsprozess zum sequentiellen Ausbilden einer ersten Maske mit einer Struktur entlang eines Teils der inneren Seitenoberfläche des Siliziumbereichs, und ferner das Ausbilden von zweiten und dritten Masken mit einer Öffnung, die zu einer Planarform des Vertiefungsabschnitts auf dem Siliziumbereich und der ersten Maske passt, und ein Herstellungsverfahren zu umfassen, bei dem in dem ersten Ätzprozess, die dritte Maske nach Trockenätzen des Siliziumbereichs unter Verwendung der dritten Maske entfernt wird, und in dem thermischen Oxidationsprozess die zweite Maske nach dem thermischen Oxidieren der inneren Seitenoberfläche des Vertiefungsabschnitts unter Verwendung der zweiten Maske entfernt wird, und nach dem thermischen Oxidationsprozess der Siliziumbereich unter Verwendung der ersten Maske vor dem Überflüssig-Abschnitt-Entfernungsprozess geätzt wird. Oder das Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil kann ausgestaltet sein, ferner, vor dem ersten Ätzprozess, einen Maskenausbildungsprozess zum sequentiellen Ausbilden einer ersten Maske mit einer Struktur entlang eines Teils der inneren Seitenoberfläche des Siliziumbereichs, und ferner das Ausbilden einer zweiten Maske mit einer Öffnung, welche zu einer Planarfläche des Vertiefungsabschnitts auf dem Siliziumbereich und der ersten Maske passt, und das Herstellungsverfahren zu umfassen, bei dem in dem ersten Ätzprozess der Siliziumbereich unter Verwendung der zweiten Maske nassgeätzt wird, in dem thermischen Oxidationsprozess die zweite Maske nach dem thermischen Oxidieren der inneren Seitenoberfläche des Vertiefungsabschnitts unter Verwendung der zweiten Maske entfernt wird, und nach dem thermischen Oxidationsprozess der Siliziumbereich unter Verwendung der ersten Maske vor dem Überflüssig-Abschnitt-Entfernungsprozess geätzt wird. Gemäß eines beliebigen dieser Herstellungsverfahren ist es möglich, den ersten Ätzprozess und den thermischen Oxidationsprozess, welche zuvor erwähnt wurden, geeignet auszuführen, und es ist möglich, ein optisches Bauteil mit einer halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche in eine angestrebte Form auszubilden.
Darüber hinaus kann das Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil ausgestaltet sein, die Siliziumnitridschicht unter Verwendung eines chemischen Tiefdruckdampfabscheideverfahrens in dem Nitridschichtausbildungsprozess auszubilden. Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, gleichförmig eine Siliziumnitridschicht auf der inneren Seitenoberfläche auszubilden, welche stark in Bezug auf die Substratoberfläche geneigt (oder nahezu vertikal) ist.
Ferner kann das Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil ausgestaltet sein, die innere Seitenoberfläche des Vertiefungsabschnitts entlang der Dickenrichtung des plattenförmigen Elements in dem ersten Ätzprozess auszubilden. Gemäß des zuvor beschriebenen Herstellungsverfahrens ist es möglich, gleichförmig eine Siliziumoxidschicht auf der inneren Seitenoberfläche auszubilden, welche nahezu vertikal zu der Plattenoberfläche des plattenförmigen Elements ist. Ferner kann in dem zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren in dem ersten Ätzprozess die innere Seitenoberfläche des Vertiefungsabschnitts entlang einer Dickenrichtung durch Nassätzen des Siliziumbereichs ausgebildet werden, welche in Bezug auf die Dickenrichtung des plattenförmigen Elements geneigt ist.
Ferner ist ein optisches Bauteil gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgestaltet, einen Siliziumbereich, der in einem plattenförmigen Element umfasst ist, und dessen eine Seitenoberfläche durch Ätzen ausgebildet ist, eine Siliziumoxidschicht, welche die eine Seitenoberfläche bedeckt, und eine Siliziumnitridschicht, welche die Siliziumoxidschicht bedeckt, und das optische Bauteil zu umfassen, bei dem die Siliziumoxidschicht durch thermisches Oxidieren einer inneren Seitenoberfläche eines Vertiefungsabschnitts ausgebildet ist, der in dem Siliziumbereich ausgebildet ist. Mit diesem optischen Bauteil ist es möglich, ein optisches Bauteil bereitzustellen, bei dem eine Siliziumoxidschicht gleichförmig auf einer Seitenoberfläche, welche als eine halb-durchlässige Reflexionsoberfläche fungiert, bereitzustellen, die stark in Bezug auf die Plattenoberfläche eines plattenförmigen Elements geneigt (oder nahezu vertikal) ist.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann als ein Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil, welches dazu in der Lage ist, gleichförmig eine Siliziumoxidschicht auf einer halb-durchlässigen Reflexionsoberfläche auszubilden, welche stark in Bezug auf eine Substratoberfläche geneigt (oder nahezu vertikal) ist, und für ein optisches Bauteil verwendet werden, welches durch dieses Verfahren hergestellt wird.
Bezugszeichenliste

10 – erstes plattenförmiges Element, 10a – Bauteilausgestaltungsoberfläche, 10c – Umfangsabschnitt, 11 – Siliziumbereich, 12 – optisches lichtdurchlässiges Bauteil, 12a bis 12d – Seitenoberfläche, 13 – halb-durchlässige Reflexionsschicht, 14, 18 – Siliziumoxidschicht, 16 – Siliziumnitridschicht, 17, 27 – Ausrichtungsmarkierung, 19 – Siliziumnitridschicht, 20 – zweites plattenförmiges Element, 20a – Hauptoberfläche, 20c – Umfangsabschnitt, 21 – Eintrittsspiegel, 22 – fester Reflexionsspiegel, 23 – bewegbarer Reflexionsspiegel, 24 – Austrittsspiegel, 25 – Siliziumschicht, 26 – Metallschicht, 28 – Stützsubstrat, 29 – Isolierschicht, 30 – elektrostatischer Aktuator, 51 bis 54 – optisches lichtdurchlässige Bauteil, 60 – optisches lichtdurchlässiges Bauteil, 61 – Siliziumbereich, 62, 63 – Vertiefungsabschnitt, 64 – Metallschicht, 65 – Siliziumoxidschicht, 66 – Siliziumnitridschicht, 67 – halb-durchlässige Reflexionsschicht, 68 – Anschlussstruktur, 70 – Abstandsmesskopf, 71 – Oberflächenabgabelaserelement, 72, 73 – Fotodetektor, 74 – Kappe mit Linse, 80, 90 – Wafer, 87, 97 – Ausrichtungsmarkierung, 99 – optisches Modul, L₁ bis L₃ – Messobjektlicht, L₄ – Störlichtbild.

Claims

Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil mit: einem ersten Ätzprozess zum Ausbilden eines Vertiefungsabschnitts, indem ein Siliziumbereich eines plattenförmigen Elements, welches den Siliziumbereich aufweist, geätzt wird; einem thermischen Oxidationsprozess zum Ausbilden einer Siliziumoxidschicht, indem eine innere Seitenoberfläche des Vertiefungsabschnitts thermisch oxidiert wird; und einem Nitridschichtausbildungsprozess zum Ausbilden einer Siliziumnitridschicht, welche die Siliziumoxidschicht bedeckt.
Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil nach Anspruch 1 mit ferner einem Überflüssig-Abschnitt-Entfernungsprozess zum Entfernen eines überflüssigen Abschnitts der Siliziumoxidschicht zwischen dem thermischen Oxidationsprozess und dem Nitridschichtausbildungsprozess.
Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil nach Anspruch 2 mit ferner, vor dem ersten Ätzprozess, einem Maskenausbildungsprozess zum sequentiellen Ausbilden einer ersten Maske, die eine Struktur entlang eines Teils der inneren Seitenoberfläche aufweist, auf dem Siliziumbereich, und ferner dem Ausbilden von zweiten und dritten Masken mit einer Öffnung, welche einer Planarform des Vertiefungsabschnitts entspricht, auf dem Siliziumbereich und der ersten Maske, wobei in dem ersten Ätzprozess die dritte Maske entfernt wird, nachdem der Siliziumbereich unter Verwendung der dritten Maske trockengeätzt wurde, in dem thermischen Oxidationsprozess die zweite Maske entfernt wird, nachdem die innere Seitenoberfläche des Vertiefungsabschnitts unter Verwendung der zweiten Maske thermisch oxidiert wurde, und der Siliziumbereich unter Verwendung der ersten Maske vor dem Überflüssig-Abschnitt-Entfernungsprozess und nach dem thermischen Oxidationsprozess geätzt wird.
Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil nach Anspruch 2 mit ferner, vor dem ersten Ätzprozess, einem Maskenausbildungsprozess zum sequentiellen Ausbilden einer ersten Maske, die eine Struktur entlang eines Teils der inneren Seitenoberfläche aufweist, auf dem Siliziumbereich, und ferner dem Ausbilden einer zweiten Maske mit einer Öffnung, welche einer Planarform des Vertiefungsabschnitts entspricht, auf dem Siliziumbereich und der ersten Maske, wobei in dem ersten Ätzprozess der Siliziumbereich unter Verwendung der zweiten Maske nassgeätzt wird, in dem thermischen Oxidationsprozess die zweite Maske entfernt wird, nachdem die innere Seitenoberfläche des Vertiefungsabschnitts unter Verwendung der zweiten Maske thermisch oxidiert wurde, und der Siliziumbereich unter Verwendung der ersten Maske vor dem Überflüssig-Abschnitt-Entfernungsprozess und nach dem thermischen Oxidationsprozess geätzt wird.
Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Siliziumnitridschicht unter Verwendung eines chemischen Tiefdruckgasphasenabscheidungsverfahrens in dem Nitridschichtausbildungsprozess ausgebildet wird.
Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die innere Seitenoberfläche des Vertiefungsabschnitts entlang der Dickenrichtung des plattenförmigen Elements in dem ersten Ätzprozess ausgebildet wird.
Herstellungsverfahren für ein optisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die innere Seitenoberfläche des Vertiefungsabschnitts entlang einer Richtung, die in Bezug auf die Dickenrichtung des plattenförmigen Elements geneigt ist, durch Nassätzen des Siliziumbereichs in dem ersten Ätzprozess ausgebildet wird.
Optisches Bauteil mit: einem Siliziumbereich, der in einem plattenförmigen Element umfasst ist, und dessen eine Seitenoberfläche durch Ätzen ausgebildet ist; einer Siliziumoxidschicht, welche die eine Seitenoberfläche bedeckt; und einer Siliziumnitridschicht, welche die Siliziumoxidschicht bedeckt, wobei die Siliziumoxidschicht durch thermisches Oxidieren einer inneren Seitenoberfläche eines Vertiefungsabschnitts ausgebildet ist, der in dem Siliziumbereich ausgebildet ist.