DE60112236T2

DE60112236T2 - Thermisches Verschiebungselement und Strahlungsdetektor, der dieses verwendet

Info

Publication number: DE60112236T2
Application number: DE60112236T
Authority: DE
Inventors: Tohru Chiyoda-ku ISHIZUYA; Junji Chiyoda-ku SUZUKI
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-09-05
Filing date: 2001-09-03
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2021-09-04
Also published as: US20020153486A1; EP1227307A1; JP4945861B2; US6835932B2; DE60112236D1; EP1227307A4; WO2002021086A1; KR100780999B1; KR20020060723A; CN1392951A; EP1227307B1; JP2003075259A

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein thermisches Verschiebungselement, das für einen Wärmestrahlungsdetektor, wie beispielsweise einen Wärmeinfrarotstrahlungsdetektor usw., verwendet wird, sowie einen Strahlungsdetektor, der ein solches Element verwendet.
Stand der Technik
Bei einem auf der Basis elektrostatischer Kapazität arbeitenden Wärmeinfrarotstrahlungsdetektor und einem auf der Basis von Lichterfassung arbeitenden Wärmeinfrarotstrahlungsdetektor wurde beispielsweise bisher ein thermisches Verschiebungselement verwendet, das einen Grundkörper (ein Trägermaterial) und ein gestütztes Element, das auf diesem Grundkörper gestützt wird, enthält (japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 8-193888, US-Patent Nr. 3,896,309, japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 10-253447 und andere). Das gestützte Element hat einen infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt, der Infrarotstrahlung empfängt und in Wärme umwandelt, und einen Verschiebungsabschnitt, der thermisch mit dem infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt verbunden ist und auf der Basis des Bimetallprinzips relativ zu dem Grundkörper wärmeabhängig auslenkt. Dementsprechend wird die Strahlung in Wärme umgewandelt, und der Verschiebungsabschnitt wird entsprechend der Wärme gebogen und verschiebt sich dadurch.
Im Fall des auf der Basis von Lichterfassung arbeitenden Wärmeinfrarotstrahlungsdetektors beispielsweise ist eine Reflexionsplatte, die den empfangenen Lesestrahl reflektiert, an dem Verschiebungsabschnitt des thermischen Verschiebungselements befestigt; die Reflexionsplatte wird mit dem Lesestrahl bestrahlt, und die Verschiebung, zu der es in dem Verschiebungsabschnitt kommt, wird als eine Änderung eines Reflexionswinkels des Lesestrahls gelesen, wodurch eine Menge der einfallenden Infrarotstrahlung erkannt wird.
Des Weiteren ist im Fall des auf der Basis elektrostatischer Kapazität arbeitenden Wärmeinfrarotstrahlungsdetektors ein beweglicher Elektrodenabschnitt an dem Verschiebungsabschnitt des thermischen Verschiebungselements befestigt; ein fester Elektrodenabschnitt ist so an dem Grundkörper befestigt, dass er zu diesem beweglichen Elektrodenabschnitt weist; und eine Änderung der Höhe (ein Abstand zwischen dem beweglichen Elektrodenabschnitt und dem festen Elektrodenabschnitt) des beweglichen Elektrodenabschnitts infolge der Verschiebung, zu der es in dem Verschiebungsabschnitt kommt, wird als eine elektrostatische Kapazität zwischen den beiden Elektrodenabschnitten gelesen, wodurch eine Menge der einfallenden Infrarotstrahlung erkannt wird.
Bei dem herkömmlichen thermischen Verschiebungselement jedoch hat das gestützte Element, das an dem Grundkörper gestützt wird, einfach den Verschiebungsabschnitt und den infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt. Wenn eine Temperatur des Grundkörpers nicht mittels einer Temperatursteuerung wie beispielsweise einem Peltier-Element usw. so gesteuert wird, dass sie genauestens auf einem festen Niveau gehalten wird, folgt daher, dass ein Betrag der Verschiebung des Verschiebungsabschnitts schwankt, wenn eine Umgebungstemperatur einwirkt, selbst wenn die Menge der einfallenden Infrarotstrahlung die gleiche ist. Dementsprechend ist der Infrarotstrahlungsdetektor, der mit dem herkömmlichen thermischen Verschiebungselement arbeitet, nicht in der Lage, die Infrarotstrahlung von einem Zielobjekt präzise zu erkennen, wenn die Temperatur des Trägermaterials nicht genauestens gesteuert wird. Wenn die Temperatur des Trägermaterials genauestens gesteuert wird, kann die Genauigkeit der Erkennung der Infrarotstrahlung verbessert werden, indem der Einfluss der Umgebungstemperatur verringert wird, wobei aber trotzdem die Kosten unvermeidlich steigen.
Des Weiteren enthält bei dem herkömmlichen thermischen Verschiebungselement das gestützte Element, das von dem Trägermaterial gestützt wird, einfach den Verschiebungsabschnitt und den infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt, und der Verschiebungsabschnitt besteht aus zwei Schichten mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten. Dementsprechend sind die zwei Schichten, die den Verschiebungsabschnitt bilden, sehr dünn strukturiert, um das Ansprechverhalten zu verbessern, indem die thermische Kapazität verringert wird, und biegen sich daher relativ zum Trägermaterial nach oben oder unten infolge von Spannungen (innere Spannungen) der jeweiligen Schichten, die unter den Bedingungen bestimmt werden, die herrschen, wenn die Schichten hergestellt werden, und es ist praktisch recht schwierig, den Verschiebungsabschnitt parallel zu dem Trägermaterial bekommen, wenn die Infrarotstrahlung von dem Zielobjekt nicht einfällt. Somit wird gemäß dem herkömmlichen thermischen Verschiebungselement der Verschiebungsabschnitt relativ zu dem Trägermaterial in einem Ursprungszustand (d. h. anfänglich) aufwärts oder abwärts gebogen, wenn die Infrarotstrahlung von dem Zielobjekt noch nicht einfällt, so dass es zu einer Vielfalt von Problemen bei dem herkömmlichen Infrarotstrahlungsdetektor, der mit dem thermischen Verschiebungselement arbeitet, kommt.
Bei dem herkömmlichen auf der Basis von Lichterfassung arbeitenden Wärmeinfrarotstrahlungsdetektor beispielsweise ist nämlich die Reflexionsplatte, die an dem Verschiebungsabschnitt befestigt ist, anfänglich relativ zum Trägermaterial geneigt. Darum erfordern Ausrichtungen von optischen Elementen des optischen Lesesystems bei der Montage einen Arbeitsaufwand. Des Weiteren sind der gestützte Abschnitt und die Reflexionsplatte des thermischen Ver schiebungselements als ein einzelnes Bildelement definiert, und diese Bildelemente sind eindimensional oder zweidimensional auf dem Trägermaterial gruppiert, wobei ein Bild der Infrarotstrahlen bezüglich der Lesestrahlen erzeugt wird. In diesem Fall ist die Reflexionsplatte jedes Bildelements anfänglich relativ zu dem Trägermaterial geneigt, so dass die jeweiligen Reflexionsplatten nicht insgesamt innerhalb derselben Ebene angeordnet werden können, mit dem Ergebnis, dass es zu schrittweisen Niveauunterschieden zwischen den jeweiligen Reflexionsplatten kommt. Dementsprechend kommt es beispielsweise in einem Fall, wo das Bild der Infrarotstrahlen durch Erzeugen von Bildern (dass heißt, von Bildern, wo die Lichtmengen von jeweiligen Abschnitten entsprechend den Neigungen der entsprechenden Reflexionsplatten verschieden sind) der jeweiligen Reflexionsplatten bezüglich den Lesestrahlen erhalten wird, zu einem solchen Problem, dass das optische Lesesystem zum Erzeugen dieses Bildes eine große Schärfentiefe aufweisen muss, weil sonst das erzeugte Bild zu einem Bild wird, als ob man das Originalbild schräg betrachten würde.
Des Weiteren ist beispielsweise bei dem herkömmlichen auf der Basis der elektrostatischen Kapazität arbeitenden Infrarotstrahlungsdetektor der bewegliche Elektrodenabschnitt, der an dem Verschiebungsabschnitt befestigt ist, anfänglich relativ zu dem festen Elektrodenabschnitt geneigt. Da sich die elektrostatische Kapazität zwischen den zwei Elektrodenabschnitten umgekehrt proportional zum Abstand zwischen den zwei Elektrodenabschnitten verhält, wird die elektrostatische Kapazität zwischen den Elektroden um so größer, je geringer der Abstand zwischen den Elektroden wird, und es verstärkt sich auch eine Änderung der elektrostatischen Kapazität zwischen den Elektroden in Abhängigkeit von der Änderung der Temperatur infolge des Einfalls der Infrarotstrahlung. Die Infrarotstrahlung kann nämlich mit einer höheren Empfindlichkeit erfasst werden, je geringer der Abstand zwischen den Elektroden ist. Wenn jedoch die Elektrodenabschnitte miteinander in Kontakt gebracht werden, so kann es zu einer Änderung, die zu einem weiteren Ansteigen der Kapazität zwischen den Elektroden führt, nicht mehr kommen, und der Dynamikbereich wird eingeschränkt, so dass die Elektrodenabschnitte nicht miteinander in Kontakt gebracht werden dürfen. Der Abstand zwischen den Elektrodenabschnitten wird daher vorzugsweise so nahe wie möglich und so weit wie nötig eingestellt, damit sich die Elektrodenabschnitte nicht berühren. Gemäß dem herkömmlichen Infrarotstrahlungsdetektor ist jedoch der bewegliche Elektrodenabschnitt, wie oben erläutert, relativ zu dem festen Elektrodenabschnitt geneigt, und folglich kommt es zu dem Problem, dass die Empfindlichkeit der Erkennung der Infrarotstrahlung abnimmt oder der Dynamikbereich eingeschränkt wird, weil der Abstand zwischen den Elektroden zu breit ist oder die Elektrodenabschnitte miteinander in Kontakt stehen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die unter solchen Umständen ersonnen wurde, ein thermisches Verschiebungselement und einen Strahlungsdetektor, der ein solches Element verwendet, bereitzustellen, die in der Lage sind, die Vielfalt von Problemen zu beseitigen, zu denen es bisher infolge der anfänglichen Biegung des Verschiebungsabschnitts kam.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein thermisches Verschiebungselement und einen Strahlungsdetektor, der ein solches Element verwendet, bereitzustellen, die in der Lage sind, falls keine präzise Temperatursteuerung ausgeführt wird, einen Einfluss durch eine Änderung der Umgebungstemperatur in einem höheren Grad zu beschränken, als es nach dem Stand der Technik möglich ist, und die Strahlung mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen.
Offenbarung der Erfindung
Um die oben genannten Aufgaben zu lösen, umfasst ein thermisches Verschiebungselement in einem ersten Modus der vorliegenden Erfindung ein Trägermaterial und ein gestütztes Element, das von dem Trägermaterial gestützt wird. Das gestützte Element enthält einen ersten und einen zweiten Verschiebungsabschnitt, einen Wärmetrennungsabschnitt mit einem hohen Wärmewiderstand und einen Strahlungsabsorptionsabschnitt, der eine Strahlung aufnimmt und in Wärme umwandelt. Sowohl der erste als auch der zweite Verschiebungsabschnitt weisen wenigstens zwei übereinander angeordnete Schichten aus unterschiedlichen Materialien mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten auf. Der erste Verschiebungsabschnitt schließt sich mechanisch an das Trägermaterial und nicht über den Wärmetrennungsabschnitt an. Der Strahlungsabsorptionsabschnitt und der zweite Verschiebungsabschnitt schließen sich mechanisch über den Wärmetrennungsabschnitt und den ersten Verschiebungsabschnitt an das Trägermaterial an. Der zweite Verschiebungsabschnitt ist thermisch mit dem Strahlungsabsorptionsabschnitt verbunden. Es ist zu beachten, dass es sich bei der Strahlung neben Infrarotstrahlung um verschiedene Arten von Strahlung von unsichtbarem Licht, wie beispielsweise Röntgenstrahlen, ultraviolette Strahlen und andere, handeln kann.
Das thermische Verschiebungselement gemäß dem ersten Modus weist – an dem gestützten Element – den ersten Verschiebungsabschnitt zusätzlich zu dem zweiten Verschiebungsabschnitt auf, der thermisch mit dem Strahlungsabsorptionsabschnitt verbunden ist und in Reaktion auf die Strahlung gebogen wird. Dementsprechend werden eine Positionsbeziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Verschiebungsabschnitt und eine Beziehung zwischen Filmstrukturen (Schichtstrukturen) genau bestimmt, wie beispielsweise im zweiten und sechsten Modus, was später noch beschrieben wird. Eine anfängliche Neigung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts, zu der es infolge der anfänglichen Biegung des zweiten Verschiebungsabschnitts kommt, kann durch die anfängliche Biegung des ersten Verschiebungsabschnitts verringert oder beseitigt werden. Darum sind gemäß dem ersten Modus die Reflexionsplatte und die bewegliche Elektrode an dem distalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts befestigt, wodurch es möglich wird, die verschiedenen Probleme zu beseitigen oder zu mindern, mit denen der Stand der Technik behaftet ist und die bisher durch die anfängliche Biegung des Verschiebungsabschnitts verursacht wurden.
Übrigens ist gemäß dem ersten Modus der erste Verschiebungsabschnitt auf der Seite angeordnet, die auf einer sich an das gestützte Element mechanisch anschließenden Route näher an dem Trägermaterial liegt, und der zweite Verschiebungsabschnitt und der Strahlungsabsorptionsabschnitt sind auf der Seite angeordnet, die von dem Trägermaterial weiter entfernt ist. Der Wärmetrennungsabschnitt ist dazwischen angeordnet. Dieser Wärmetrennungsabschnitt steuert den Wärmefluss von dem zweiten Verschiebungsabschnitt zu dem Trägermaterial. Dementsprechend wird, wenn der Strahlungsabsorptionsabschnitt die Strahlung der Infrarotstrahlen, der Röntgenstrahlen, der ultravioletten Strahlen usw. von dem Zielobjekt empfängt, diese Strahlung durch den Strahlungsabsorptionsabschnitt absorbiert und in Wärme umgewandelt. Der zweite Verschiebungsabschnitt absorbiert die Wärme, und die Temperatur steigt, wodurch der zweite Verschiebungsabschnitt gebogen wird. Des Weiteren ist die Menge der erzeugten Wärme, die zu dem ersten Verschiebungsabschnitt strömt, im Wesentlichen gleich der Menge der Wärme, die von dem ersten Verschiebungsabschnitt weg zu dem Trägermaterial strömt, so dass es weder zu der Wärmeabsorption des ersten Verschiebungsabschnitts noch zu einer Änderung der Temperatur kommt. Deshalb wird der erste Verschiebungsabschnitt nicht gebogen. Daraus folgt, dass das distale Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts ent sprechend der Menge der Strahlung von dem Zielobjekt geneigt wird. Dementsprechend sind – wie beim vierzehnten bis achtzehnten Modus, die später noch erläutert werden – die Reflexionsplatte und die bewegliche Elektrode an dem distalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts befestigt, und die Strahlung der Infrarotstrahlen usw. von dem Zielobjekt kann erfasst werden.
Wenn nun die Temperatur des Trägermaterials nicht genauestens gesteuert wird und wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, so erreicht ein Wärmefluss, der nur von der Änderung der Umgebungstemperatur abhängt, ein thermisches Gleichgewicht. Damit sind Änderungen der Temperaturen des ersten und des zweiten Verschiebungsabschnitts gleich. Der erste Verschiebungsabschnitt und der zweite Verschiebungsabschnitt werden gleichermaßen entsprechend den Änderungen dieser Temperaturen gebogen. Wie oben beschrieben, werden die Positionsbeziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Verschiebungsabschnitt und die Beziehung zwischen den Schichtstrukturen genau bestimmt, wie beispielsweise im zweiten und sechsten Modus, die im Weiteren noch erläutert werden, wodurch die Neigung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts, zu der es infolge der Biegung des zweiten Verschiebungsabschnitts im Anschluss an die Änderung der Umgebungstemperatur kommt, durch die Biegung des ersten Verschiebungsabschnitts im Anschluss an die Änderung der Umgebungstemperatur verringert oder beseitigt werden kann. Deshalb nimmt gemäß dem ersten Modus, wenn die Temperatur des Trägermaterials nicht genauestens gesteuert wird, der Änderungsbetrag der Neigung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts im Anschluss an die Änderung der Umgebungstemperatur ab, und die Strahlung kann mit einer höheren Genauigkeit erfasst werden.
Bei Verwendung des thermischen Verschiebungselements gemäß dem ersten Modus kann natürlich der Einfluss durch die Änderung der Umgebungstemperatur vermieden werden, indem man das thermische Verschiebungselement in einem Vakuumbehälter usw. verkapselt und indem man die Temperatur des Trägermaterials genauestens steuert. In diesem Fall weist der erste Verschiebungsabschnitt kein Verschiebungsverhalten auf, um die Änderung der Umgebungstemperatur auszugleichen. Doch selbst in diesem Fall fungiert der erste Verschiebungsabschnitt als ein Mittel zum Verringern oder Beseitigen der anfänglichen Neigung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts, zu der es infolge der anfänglichen Biegung des zweiten Verschiebungsabschnitts kommt, und diesem ersten Verschiebungsabschnitt kommt eine wichtige Aufgabe zu.
Bei dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem zweiten Modus der vorliegenden Erfindung ist im ersten Modus eine Richtung des ersten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende in Richtung eines distalen Endes des ersten Verschiebungsabschnitts einer Richtung des zweiten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende in Richtung eines distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts im Wesentlichen entgegengesetzt, und wenigstens die zwei Schichten des ersten Verschiebungsabschnitts und wenigstens die zwei Schichten des zweiten Verschiebungsabschnitts bestehen aus den gleichen Materialien und sind in der gleichen Reihenfolge übereinander angeordnet.
Im vorliegenden Text ist das proximale Ende des Verschiebungsabschnitts – auf der Strecke, die sich mechanisch an das Trägermaterial anschließt – dasjenige Seitenende unter den Seitenenden dieses Verschiebungsabschnitts, das sich proximal zu dem Trägermaterial (Grundkörper) befindet. Des Weiteren ist das distale Ende des Verschiebungsabschnitts – auf der Strecke, die sich mechanisch an das Trägermaterial anschließt – dasjenige Seitenende unter den Seitenenden dieses Verschiebungsabschnitt, das sich distal von dem Trägermaterial (Grundkörper) befindet.
Der zweite Modus ist eine Exemplifizierung eines Beispiels der Positionsbeziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Verschiebungsabschnitt und der Beziehung zwischen den Schichtstrukturen.
Bei dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem dritten Modus der vorliegenden Erfindung ist im zweiten Modus eine Länge des ersten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende in Richtung eines distalen Endes des ersten Verschiebungsabschnitts im Wesentlichen gleich einer Länge des zweiten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende in Richtung eines distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts.
Wie im dritten Modus wird, wenn die jeweiligen Längen im Wesentlichen einander angeglichen sind, die anfängliche Neigung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts weiter verringert, und der Änderungsbetrag der Neigung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts infolge der Änderung der Umgebungstemperatur wird weiter verringert, was als bevorzugt erachtet wird.
Bei dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem vierten Modus der vorliegenden Erfindung ist im dritten Modus einen Position des proximalen Endes des ersten Verschiebungsabschnitts im Wesentlichen die gleiche wie eine Position des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts, aus einer Breitenrichtung des ersten und zweiten Verschiebungsabschnitts betrachtet.
Wie im vierten Modus ist, wenn die Positionen im Wesentlichen gleich eingestellt sind, der erste Verschiebungsabschnitt in der Lage, eine Verschiebung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts in einer anfänglichen Höhenrichtung relativ zu dem Trägermaterial, zu der es infolge der anfänglichen Biegung des zweiten Verschiebungsab schnitts kommt, zu beseitigen und ebenso eine Verschiebung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts in der Höhenrichtung infolge der Änderung der Umgebungstemperatur zu beseitigen. Dementsprechend ist der vierte Modus insbesondere in dem Fall effektiv, wo nicht die Neigung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts als ein Verschiebungsbetrag gelesen wird, sondern die Höhe des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts von dem Trägermaterial als eine einfallende Strahlungsmenge.
Bei dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem fünften Modus der vorliegenden Erfindung wird bei jedem des ersten bis vierten Modus eine solche Struktur bereitgestellt, dass wenigstens die zwei Schichten des ersten Verschiebungsabschnitts und wenigstens die zwei Schichten des zweiten Verschiebungsabschnitts für jede entsprechende Schicht gleichzeitig hergestellt werden können.
Wenn die Struktur im fünften Modus verwendet wird, so können der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt gleichzeitig in denselben Fertigungsprozessen hergestellt werden. Wenn, um ein konkretes Beispiel zu nennen, der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt jeweils aus zwei Lagen aus unteren und oberen Schichten bestehen, so können die unteren Schichten des ersten und des zweiten Verschiebungsabschnitts gleichzeitig ausgebildet werden, und anschließend können die oberen Schichten des ersten und des zweiten Verschiebungsabschnitts gleichzeitig ausgebildet werden. Wenn der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt in verschiedenen Fertigungsprozessen hergestellt werden, so folgt, dass ein Unterschied bei den Schichteigenschaften ((innere) Spannungen, Schichtdicke und andere) zwischen dem ersten und dem zweiten Verschiebungsabschnitt vergleichsweise groß ausfallen. Dementsprechend geschieht es, dass der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt unterschiedliche Anfangsbiegegrade und unter schiedliche Biegegrade infolge der Änderung der Umgebungstemperatur aufweisen. In diesem Punkt gibt es gemäß dem fünften Modus – weil der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt gleichzeitig in denselben Fertigungsprozessen hergestellt werden können – fast keinen Unterschied bei den Schichteigenschaften zwischen dem ersten und dem zweiten Verschiebungsabschnitt, und der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt weisen fast keinen Unterschied bei den Anfangsbiegegraden und den Biegegraden infolge der Änderung der Umgebungstemperatur auf, was als besonders bevorzugt angesehen wird. Es ist zu beachten, dass, wenn der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt dicht beieinander angeordnet sind, der Unterschied bei den Schichteigenschaften zwischen dem ersten und dem zweiten Verschiebungsabschnitt noch geringer wird, was als ganz besonders bevorzugt angesehen wird.
Bei dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem sechsten Modus der vorliegenden Erfindung ist im ersten Modus eine Richtung des ersten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende in Richtung eines distalen Endes des ersten Verschiebungsabschnitts im Wesentlichen die gleiche wie eine Richtung des zweiten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende in Richtung eines distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts, und wenigstens die zwei Schichten des ersten Verschiebungsabschnitts und wenigstens die zwei Schichten des zweiten Verschiebungsabschnitts bestehen aus den gleichen Materialien und sind in der gleichen Reihenfolge angeordnet.
Der sechste Modus ist eine Exemplifizierung eines weiteren Beispiels der Positionsbeziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Verschiebungsabschnitt und der Beziehung zwischen die Schichtstrukturen im ersten Modus.
Bei dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem siebenten Modus der vorliegenden Erfindung ist im sechsten Modus eine Länge des ersten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende in Richtung eines distalen Endes des ersten Verschiebungsabschnitts im Wesentlichen gleich einer Länge des zweiten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende in Richtung eines distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts.
Wie in diesem siebenten Modus wird, wenn die jeweiligen Längen im Wesentlichen gleich eingestellt sind, die anfängliche Neigung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts weiter verringert, und ein Änderungsbetrag der Neigung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts infolge der Änderung der Umgebungstemperatur wird weiter verringert, was als bevorzugt angesehen wird.
Bei dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem achten Modus unterscheidet sich in jedem des ersten bis siebenten Modus – wenn der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt auf einen nicht-gebogenen Zustand eingestellt werden – eine Ebene, auf welcher der erste Verschiebungsabschnitt und/oder der zweite Verschiebungsabschnitt und/oder wenigstens ein Teil des Wärmetrennungsabschnitts und/oder der Strahlungsabsorptionsabschnitt angeordnet sind, von einer Ebene, auf der die übrigen dieser Abschnitte angeordnet sind.
Beim ersten bis siebenten Modus können der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt, der Wärmetrennungsabschnitt und der Strahlungsabsorptionsabschnitt alle auf derselben Ebene angeordnet sein. Wenn jedoch mehrere Einheitselemente eindimensional oder zweidimensional auf dem Trägermaterial gruppiert sind, so können die Komponenten des Einheitselements oder die Komponenten des benachbarten Einheitselements so angeordnet sein, dass sie auf und ab gestapelt sind, indem sie auf einer Ebene angeordnet werden, die sich wie im achten Modus von anderen unterscheidet, wodurch ein sogenanntes Öffnungsverhältnis verbessert werden kann.
Ein thermisches Verschiebungselement in einem neunten Modus der vorliegenden Erfindung umfasst ein Trägermaterial und ein gestütztes Element, das von dem Trägermaterial gestützt wird. Das gestützte Element enthält einen Wärmetrennungsabschnitt mit einem hohen thermischen Widerstand, einen Strahlungsabsorptionsabschnitt, der eine Strahlung empfängt und sie in Wärme umwandelt, und einen ersten und einen zweiten Verschiebungsabschnitt. Sowohl der erste als auch der zweite Verschiebungsabschnitt weisen mehrere einzelne Verschiebungsabschnitte auf. Jeder der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des ersten Verschiebungsabschnitts weist wenigstens zwei Schichten auf, die übereinander angeordnet sind und aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten bestehen. Jeder der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des zweiten Verschiebungsabschnitts weist wenigstens zwei Schichten auf, die übereinander angeordnet sind und aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten bestehen. Der erste Verschiebungsabschnitt schließt sich mechanisch an das Trägermaterial und nicht über den Wärmetrennungsabschnitt an. Der Strahlungsabsorptionsabschnitt und der zweite Verschiebungsabschnitt schließen sich mechanisch an das Trägermaterial über den Wärmetrennungsabschnitt und den ersten Verschiebungsabschnitt an. Der zweite Verschiebungsabschnitt ist thermisch mit dem Strahlungsabsorptionsabschnitt verbunden.
Bei dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem zehnten Modus der vorliegenden Erfindung sind – im neunten Modus – die mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des ersten Verschiebungsabschnitts aufeinanderfolgend mechanisch in einer zuvor festgelegten Richtung vom proximalen Ende des ersten Verschiebungsabschnitts in Richtung des distalen Endes des ersten Verschiebungsabschnitts ver bunden; und die mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des zweiten Verschiebungsabschnitts sind aufeinanderfolgend mechanisch in einer zuvor festgelegten Richtung vom proximalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts in Richtung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts verbunden. Eine Richtung des ersten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende in Richtung eines distalen Endes des ersten Verschiebungsabschnitts ist einer Richtung des zweiten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende in Richtung eines distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts im Wesentlichen entgegengesetzt. Wenigstens die zwei Schichten jedes der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des ersten Verschiebungsabschnitts und wenigstens die zwei Schichten jedes der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des zweiten Verschiebungsabschnitts bestehen aus den gleichen Materialien und sind in derselben Reihenfolge übereinander angeordnet.
Bei dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem elften Modus der vorliegenden Erfindung wird – im neunten oder zehnten Modus – eine solche Struktur bereitgestellt, dass wenigstens die zwei Schichten jedes der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des ersten Verschiebungsabschnitts und wenigstens die zwei Schichten jedes der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des zweiten Verschiebungsabschnitts für jede entsprechende Schicht gleichzeitig hergestellt werden können.
Es ist zu beachten, dass der neunte Modus nicht auf den zehnten Modus beschränkt ist, sondern beispielsweise das folgende thermische Verschiebungselement enthalten kann. Und zwar sind die mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des ersten Verschiebungsabschnitts aufeinanderfolgend mechanisch in einer zuvor festgelegten Richtung vom proximalen Ende des ersten Verschiebungsabschnitts in Richtung des distalen Endes des ersten Verschiebungsabschnitts verbunden; und die mehreren einzelnen Ver schiebungsabschnitte des zweiten Verschiebungsabschnitts sind aufeinanderfolgend mechanisch in einer zuvor festgelegten Richtung vom proximalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts in Richtung des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts verbunden. Eine Richtung des ersten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende in Richtung eines distalen Endes des ersten Verschiebungsabschnitts ist im Wesentlichen die gleiche wie eine Richtung des zweiten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende in Richtung eines distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts. Wenigstens die zwei Schichten jedes der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des ersten Verschiebungsabschnitts bestehen aus den gleichen Materialien und sind in derselben Reihenfolge übereinander angeordnet. Wenigstens die zwei Schichten jedes der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des zweiten Verschiebungsabschnitts bestehen aus den gleichen Materialien und sind in derselben Reihenfolge übereinander angeordnet. Wenigstens die zwei Schichten jedes der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des ersten Verschiebungsabschnitts und wenigstens die zwei Schichten jedes der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des zweiten Verschiebungsabschnitts bestehen aus den gleichen Materialien und sind in der umgekehrten Reihenfolge angeordnet.
Bei dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem zwölften Modus der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich in jedem des neunten bis elften Modus – wenn der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt in einen nicht-gebogenen Zustand versetzt sind – eine Ebene, auf der die mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des ersten Verschiebungsabschnitts und/oder die mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des zweiten Verschiebungsabschnitts und/oder wenigstens ein Teil des Wärmetrennungsabschnitts und/oder der Strahlungsabsorptionsabschnitt angeordnet sind, von einer Ebene, auf der die übrigen dieser Abschnitte angeordnet sind.
Im neunten bis zwölften Modus weisen der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt jeweils die mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte auf, sind aber jeweils im Wesentlichen die gleichen wie jene im ersten, zweiten, fünften und achten Modus, und man erhält die gleichen Vorteile wie bei diesen Modi. Des Weiteren kann im zwölften Modus die Ebene der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des ersten Verschiebungsabschnitts geändert werden, oder die Ebene der mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte des zweiten Verschiebungsabschnitts kann geändert werden. Somit kann das sogenannte Öffnungsverhältnis in einer Weise verbessert werden, die eine Empfindlichkeit (bei der es sich um einen Verschiebungsbetrag im Verhältnis zu der einfallenden Strahlungsmenge und vor allem um eine Strahlungserfassungsempfindlichkeit handelt) erhöht, indem eine gesamte Länge des ersten und des zweiten Verschiebungsabschnitt vergrößert wird.
Das thermische Verschiebungselement gemäß dem dreizehnten Modus der vorliegenden Erfindung umfasst des Weiteren in jedem des ersten bis zwölften Modus einen Abschirmungsabschnitt zum wesentlichen Abschirmen des ersten Verschiebungsabschnitts vor der Strahlung.
Im ersten bis zwölften Modus absorbiert der erste Verschiebungsabschnitt die Strahlung, erwärmt sich und verschiebt sich, wenn der erste Verschiebungsabschnitt eine Strahlungsabsorptionscharakteristik aufweist und wenn die Strahlung nicht nur in den Strahlungsabsorptionsabschnitt, sondern auch in den ersten Verschiebungsabschnitt eintritt. Diese Verschiebung wirkt in einer solchen Richtung, dass eine Verschiebung ausgeglichen wird, zu der es im zweiten Verschiebungsabschnitt kommt, weil der Strahlungsabsorptionsabschnitt die Strahlung empfängt, und ist dadurch eine Ursache für eine Verminderung der Strahlungserfassungsempfindlichkeit. Um also diese Verminderung der Empfindlichkeit zu verhindern, wie im dreizehnten Modus, wird vorzugsweise ein Abschirmungsabschnitt bereitgestellt. Selbst wenn der erste Verschiebungsabschnitt die Strahlungsabsorptionscharakteristik aufweist, ist die Verminderung der Erfassungsempfindlichkeit natürlich nicht so groß, so dass der Abschirmungsabschnitt nicht unbedingt vorhanden ist. Insbesondere wenn der erste Verschiebungsabschnitt fast keine Strahlungsabsorptionscharakteristik aufweist, kommt es zu fast keiner Verminderung der Erfassungsempfindlichkeit, selbst wenn kein Abschirmungsabschnitt vorhanden ist.
Bei dem thermischen Verschiebungselement gemäß einem vierzehnten Modus der vorliegenden Erfindung enthält der Strahlungsabsorptionsabschnitt in jedem des ersten bis dreizehnten Modus einen Strahlungsreflexionsabschnitt mit einer solchen Charakteristik, dass ein Teil der einfallenden Strahlung reflektiert wird, wobei der Strahlungsreflexionsabschnitt von dem Strahlungsabsorptionsabschnitt um eine Entfernung beabstandet ist, die im Wesentlichen durch nλ₀/4 gegeben ist, wobei n eine ungerade Zahl ist und λ₀ eine Schwerpunktwellenlänge eines gewünschten Wellenlängenbandes der Strahlung ist, und im Wesentlichen die Strahlung vollständig reflektiert.
Gemäß dem vierzehnten Modus absorbiert der Strahlungsabsorptionsabschnitt – wenn die Strahlung in den Strahlungsabsorptionsabschnitt von der Seite eintritt, die dem Strahlungsreflexionsabschnitt gegenüberliegt – einen Teil der einfallenden Strahlung, und der Rest der Strahlung wird durch den Strahlungsreflexionsabschnitt reflektiert und weiter durch den Strahlungsabsorptionsabschnitt reflektiert. Die reflektierte Strahlung tritt wieder in den Strahlungsreflexionsabschnitt ein. Deshalb kommt es zu einem Interferenzphänomen zwischen dem Strahlungsab sorptionsabschnitt und dem Strahlungsreflexionsabschnitt, und weil der Abstand zwischen diesen zwei Abschnitten auf ungefähr ein ungerades Vielfaches von ¼ der Schwerpunktwellenlänge des gewünschten Wellenlängenbandes der einfallenden Strahlung eingestellt ist, absorbiert der Strahlungsabsorptionsabschnitt die Strahlung im Wesentlichen maximal, wodurch die Strahlungsabsorptionsrate des Strahlungsabsorptionsabschnitts erhöht wird. Dementsprechend kann die Strahlungsabsorptionsrate erhöht werden, selbst wenn die thermische Kapazität des Strahlungsabsorptionsabschnitts durch Verringern der Dicke des Strahlungsabsorptionsabschnitts verringert wird. Im Ergebnis können sowohl die Erfassungsempfindlichkeit als auch das Erfassungsansprechverhalten verbessert werden.
Ein Strahlungsdetektor gemäß einem fünfzehnten Modus der vorliegenden Erfindung umfasst in jedem des ersten bis vierzehnten Modus ein thermisches Verschiebungselement und ein Verschiebungsleseelement, das an dem zweiten Verschiebungsabschnitt befestigt ist und der Erlangung einer zuvor festgelegten Änderung entsprechend einer Verschiebung in dem zweiten Verschiebungsabschnitt dient.
Es ist zu beachten, dass das gestützte Element und das Verschiebungsleseelement als ein einzelnes Element (einem Bildelement entsprechend) strukturiert sind, und dass mehrere Elemente im fünfzehnten Modus eindimensional oder zweidimensional vorhanden und gruppiert sein können. In diesem Fall konfiguriert der in Rede stehende Strahlungsdetektor eine Abbildungsvorrichtung für das Erfassen eines Bildes auf der Grundlage der Strahlung. Natürlich kann im fünfzehnten Modus ein einzelnes Element hinreichend sein, um schlichtweg die Strahlung zu erkennen.
Bei dem Strahlungsdetektor gemäß dem sechzehnten Modus der vorliegenden Erfindung ist im fünfzehnten Modus das Ver schiebungsleseelement ein Reflexionsabschnitt, der einen empfangenen Lesestrahl reflektiert.
Bei dem Strahlungsdetektor gemäß einem siebzehnten Modus der vorliegenden Erfindung ist im fünfzehnten Modus das Verschiebungsleseelement ein beweglicher Reflexionsabschnitt und enthält einen festen Reflexionsabschnitt, der an dem Trägermaterial befestigt ist, und der bewegliche Reflexionsabschnitt und der feste Reflexionsabschnitt konfigurieren im Wesentlichen Beugungsgitter vom Reflexionstyp und reflektieren den empfangenen Lesestrahl als Beugungslicht.
Bei dem Strahlungsdetektor gemäß einem achtzehnten Modus der vorliegenden Erfindung ist im fünfzehnten Modus das Verschiebungsleseelement ein Halbspiegelabschnitt, der nur einen Teil des empfangenen Lesestrahls reflektiert und einen Reflexionsabschnitt enthält, der so an dem Trägermaterial befestigt ist, dass er dem Halbspiegelabschnitt zugewandt ist.
Bei dem Strahlungsdetektor gemäß einem neunzehnten Modus der vorliegenden Erfindung ist im fünfzehnten Modus das Verschiebungsleseelement ein Lesestrahlreflexionsabschnitt, der den empfangenen Lesestrahl reflektiert, und enthält einen Halbspiegelabschnitt, der so an dem Trägermaterial befestigt ist, dass er dem Lesestrahlreflexionsabschnitt zugewandt ist, und nur einen Teil der empfangenen Lesestrahlen reflektiert.
Bei dem Strahlungsdetektor gemäß einem zwanzigsten Modus der vorliegenden Erfindung dient im neunzehnten Modus das Verschiebungsleseelement als ein Strahlungsreflexionsabschnitt, der von dem Strahlungsabsorptionsabschnitt um eine Entfernung beabstandet ist, die im Wesentlichen durch nλ₀/4 gegeben ist, wobei n eine ungerade Zahl ist und λ₀ eine Schwerpunktwellenlänge eines gewünschten Wellenlängenbandes der Strahlung ist, und im Wesentlichen die Strahlung vollständig reflektiert.
Bei dem Strahlungsdetektor gemäß einem einundzwanzigsten Modus der vorliegenden Erfindung ist im fünfzehnten Modus das Verschiebungsleseelement ein beweglicher Elektrodenabschnitt und enthält einen festen Elektrodenabschnitt, der so an dem Trägermaterial befestigt ist, dass er dem beweglichen Elektrodenabschnitt zugewandt ist.
Bei dem Strahlungsdetektor gemäß einem zweiundzwanzigsten Modus der vorliegenden Erfindung ist im einundzwanzigsten Modus der feste Elektrodenabschnitt auf der Seite des Trägermaterials angeordnet, die dem beweglichen Elektrodenabschnitt gegenüberliegt.
Bei dem Strahlungsdetektor gemäß einem dreiundzwanzigsten Modus der vorliegenden Erfindung dient im zweiundzwanzigsten Modus der bewegliche Elektrodenabschnitt als ein Strahlungsreflexionsabschnitt, der von dem Strahlungsabsorptionsabschnitt um eine Entfernung beabstandet ist, die im Wesentlichen durch nλ₀/4 gegeben ist, wobei n eine ungerade Zahl ist und λ₀ eine Schwerpunktwellenlänge eines gewünschten Wellenlängenbandes der Strahlung ist, und im Wesentlichen die Strahlung vollständig reflektiert.
Der vierzehnte bis dreiundzwanzigste Modus sind Exemplifizierungen des Strahlungsdetektor, der das thermische Verschiebungselement im ersten bis vierzehnten Modus verwendet.
Es ist zu beachten, dass die anderen Komponenten als der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt vorzugsweise so strukturiert sind, dass jede einen Ebenenabschnitt und einen Aufwärts- oder Abwärtsabschnitt aufweist, der sich aufwärts bzw. abwärts erstreckend über wenigstens einen Teil des Randbereichs des Ebenenabschnitts im ersten bis dreiundzwanzigsten Modus ausgebildet ist. In diesem Fall ist der Ebenenabschnitt durch den Aufwärts- oder Abwärtsabschnitt verstärkt, und die Schichtdicke kann in einer Weise verringert werden, die eine gewünschte Festigkeit garantiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft ein Einheitsbildelement eines Strahlungsdetektors in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X1-X2 in 1.
3 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X3-X4 in 1.
4A, 4B und 4C sind schematische Schnittansichten entlang der Pfeillinie X9-X10 in 1.
5 ist eine Ansicht, die schaubildhaft eine Konfiguration einer Visualisierungsvorrichtung zeigt.
6 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft ein Einheitsbildelement eines Strahlungsdetektors in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X11-X12 in 6.
8 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X13-X14 in 6.
9 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie Y11-Y12 in 6.
10 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft ein Einheitsbildelement eines Strahlungsdetektors in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X15-X16 in 10.
12 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie Y15-Y16 in 10.
13 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft ein Einheitsbildelement eines Strahlungsdetektors in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
14 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X17-X18 in 13.
15 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X19-X20 in 13.
16 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie Y17-Y18 in 13.
17 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie Y19-Y20 in 13.
18 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft ein Einheitsbildelement eines Strahlungsdetektors in einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
19 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X21-X22 in 18.
20 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft ein Einheitsbildelement eines Strahlungsdetektors in einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
21 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X23-X24 in 20.
22 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie Y23-Y24 in 20.
23 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft ein Einheitsbildelement eines Strahlungsdetektors in einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
24 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X25-X26 in 23.
25 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft ein Einheitsbildelement eines Strahlungsdetektors in einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
26 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X27-X28 in 25.
27 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft ein Einheitsbildelement eines Strahlungsdetektors in einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
28 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X29-X30 in 27.
29A und 29B sind Ansichten, die jeweils schaubildhaft die unmittelbare Umgebung eines Verbindungsabschnitts zwischen einem ersten Verschiebungsabschnitt und einem Steg im Strahlungsdetektor in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
30A und 30B sind Ansichten, die jeweils schaubildhaft die unmittelbare Umgebung eines Verbindungsabschnitts zwischen einem ersten Verschiebungsabschnitt und einem Fuß stück im Strahlungsdetektor in der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
31A, 31B und 31C sind Ansichten, die Prozesse eines Verfahrens zur Herstellung des Strahlungsdetektors in der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
32A und 32B sind Ansichten, die jeweils schaubildhaft die unmittelbare Umgebung eines Verbindungsabschnitts zwischen einem ersten Verschiebungsabschnitt und einem Fußstück im Strahlungsdetektor in der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
33A, 33B und 33C sind Ansichten, die Prozesse eines Verfahrens zur Herstellung des Strahlungsdetektors in der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
34 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft ein Einheitsbildelement eines Strahlungsdetektors in einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
35 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie Y41-Y42 in 34.
36 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X41-X42 in 34.
37 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft ein Einheitsbildelement eines Strahlungsdetektors in einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
38 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie Y43-Y44 in 37.
39 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X43-X44 in 37.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
In der folgenden Besprechung werden Ausführungsformen erläutert, wo Infrarotstrahlen als Strahlung verwendet werden und der Lesestrahl ein Strahl aus sichtbarem Licht ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung können jedoch auch Röntgenstrahlen, ultraviolette Strahlen und andere verschiedene Strahlen außer Infrarotstrahlen abgestrahlt werden, und als Lesestrahl kann ein anderer Strahl verwendet werden als einer aus sichtbarem Licht.
(Ersten Ausführungsform)
1 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft ein Einheitsbildelement (Einheitselement) eines Strahlungsdetektors in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X1-X2 in 1. 3 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X3-X4 in 1. 1 bis 3 zeigen jedoch einen Zustand, bevor im Prozess der Herstellung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform eine Opferschicht 20 entfernt wird. Diese Opferschicht 20 ist in den 2 und 3 veranschaulicht, in 1 aber weggelassen. Obgleich in den Zeichnungen nicht gezeigt, ist die schematische Schnittansicht entlang der Linie X5-X6 in 1 im Wesentlichen die gleiche wie bei 3, und die schematische Schnittansicht entlang der Linie X7-X8 in 1 ist im Wesentlichen die gleiche wie bei 4. Es ist zu beachten, dass aus Gründen einer einfacheren Erläuterung, wie in 1 veranschaulicht, orthogonal zueinander stehende X-, Y- und Z-Achsen definiert sind und dass eine +X-Richtung und eine –X-Richtung, die entlang der X-Achsen-Richtung einander entgegengesetzt sind, definiert sind.
4A–4C sind Ansichten, die jeweils schaubildhaft einen Zustand zeigen, wo der Strahlungsdetektor bei der vorliegenden Ausführungsform nach dem Entfernen der Opferschicht 20 fertiggestellt ist, und die Ansichten entlang der Pfeillinie X9-X10 in 1 entsprechen. 4A zeigt, wie eine Temperatur eines Trägermaterials und jeweiliger Elemente beim Erreichen eines thermischen Gleichgewichts zu T0 wird, wenn eine Umgebungstemperatur in einem Zustand, wo ein Infrarotstrahl I von einem Zielobjekt noch nicht eintritt, T0 ist. 4B zeigt, wie die Temperatur des Trägermaterials und der gesamten Elemente beim Erreichen des thermischen Gleichgewichts zu T1 wird, wenn die Umgebungstemperatur in dem Zustand, wo der Infrarotstrahl I von dem Zielobjekt noch nicht eintritt, T1 ist (T1 ≠ T0). 4C veranschaulicht, wie die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt eintreten, wenn die Umgebungstemperatur und die Trägermaterialtemperatur T0 sind. Es ist zu beachten, dass zum besseren Verständnis die Biegegrade von Verschiebungsabschnitten etwas übertrieben dargestellt sind.
Der Strahlungsdetektor der vorliegenden Ausführungsform enthält ein Trägermaterial 1 (mit einer Fläche, die parallel zu einer X-Y-Ebene verläuft), wie beispielsweise ein Si-Trägermaterial, als einen Grundkörper, der die Infrarotstrahlen i durchlässt, ein gestütztes Element 2, das von dem Trägermaterial 1 gestützt wird, und eine Reflexionsplatte 12, die empfangene Lesestrahlen j reflektiert, wobei die Reflexionsplatte 12 als ein Verschiebungsleseelement dient, das zur Erlangung von zuvor festgelegten Änderungen entsprechend der Verschiebung, zu der es in den zweiten Verschiebungsabschnitten 9, 10 des gestütztes Elements 2 kommt, dient.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird das gestützte Element 2 an seinen zwei Fußstücken 3, 4 gestützt, die sich in Z-Achsen-Richtung (Auf- und Abwärtsrichtungen) auf dem Trägermaterial 1 in einer Weise erstrecken, dass ein großer Anteil dieses gestützten Elements 2 über dem Trägermaterial 1 schwebt. Das gestützte Element 2 hat zwei Teile erste Verschiebungsabschnitte 5, 6, zwei Teile Wärmetrennungsabschnitte 7, 8, die jeweils einen hohen thermischen Widerstand aufweisen, zwei Teile zweite Verschiebungsabschnitte 9, 10 und einen infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt 11, der die Infrarotstrahlen i empfängt und sie in Wärme umwandelt.
Der Strahlungsdetektor der vorliegenden Ausführungsform ist nach rechts und links in 1 symmetrisch konfiguriert, wobei das Fußstück 4, der erste Verschiebungsabschnitt 6, der Wärmetrennungsabschnitt 8 und der zweite Verschiebungsabschnitt 10 dem Fußstück 3, dem ersten Verschiebungsabschnitt 5, dem Wärmetrennungsabschnitt 7 und dem zweiten Verschiebungsabschnitt 9 entsprechen, weshalb Erläuterungen des Fußstücks 4, des ersten Verschiebungsabschnitts 6, des Wärmetrennungsabschnitts 8 und des zweiten Verschiebungsabschnitts 10 weggelassen werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind zwei Sätze der Fußstücke, der ersten Verschiebungsabschnitte, der Wärmetrennungsabschnitte und der zweiten Verschiebungsabschnitten vorhanden, um der mechanischen Struktur Stabilität zu verleihen. Jedoch können gemäß der vorliegenden Erfindung ein oder mehrere Sätze dieser Komponenten in ausreichender Anzahl vorhanden sein.
Der erste Verschiebungsabschnitt 5 ist aus zwei Filmen (Schichten) 21, 22 aufgebaut, die in Z-Achsen-Richtungen (Auf- und Abwärtsrichtungen) übereinander angeordnet sind, und ein Seitenende (das proximale Ende) ist mit dem Fußstück 3 verbunden. Dementsprechend schließt sich der Verschiebungsabschnitt 5 mechanisch an das Trägermaterial 1 und nicht über den Wärmetrennungsabschnitt 7 an. Der erste Verschiebungsabschnitt 5 erstreckt sich auf der Stufe, wo die Opferschicht 20 noch nicht entfernt wurde, wie in den 2 und 3 gezeigt, geradlinig in x-Achsen-Richtung parallel zu dem Trägermaterial 1, ohne dergestalt gebogen zu sein, dass der erste Verschiebungsabschnitt 5 durch die Opferschicht 20 gehalten wird.
Die Schichten 21, 22 sind aus verschiedenen Materialien zusammengesetzt, die Ausdehnungskoeffizienten haben, die sich voneinander unterscheiden, und der erste Verschiebungsabschnitt 5 konfiguriert eine sogenannte bimorphe Struktur (auch Bimaterialelement genannt). Dementsprechend wird nach der Fertigstellung (wobei die Opferschicht 20 abgetragen ist) der erste Verschiebungsabschnitt 5 – wenn seine Temperatur beim Empfang der Wärme steigt – entsprechend der Temperatur abwärts gebogen, wenn der Ausdehnungskoeffizient der unteren Schicht 21 kleiner ist als der Ausdehnungskoeffizient der oberen Schicht 22 (oder der Aufwärtsbiegegrad verringert sich), und wird im umgekehrten Fall aufwärts gebogen (oder der Abwärtsbiegegrad verringert sich). Bei dieser Ausführungsform ist die untere Schicht 21 aus einer SiN-Schicht zusammengesetzt, während die obere Schicht 22 aus einer Al-Schicht zusammengesetzt ist (deren Ausdehnungskoeffizient größer ist als der Ausdehnungskoeffizient der SiN-Schicht), und der erste Verschiebungsabschnitt 5 wird, wenn die Temperatur beim Empfang der Wärme steigt, entsprechend der Temperatur abwärts gebogen (oder der Aufwärtsbiegegrad verringert sich).
Bei dieser Ausführungsform erstrecken sich die SiN-Schicht 22 und die Al-Schicht 22, die den ersten Verschiebungsabschnitt 5 konfigurieren, fortlaufend, und das Fußstück 3 wird auf diese Weise gebildet, wobei der thermische Widerstand des Fußstücks 3 sehr klein ist. Somit kann, obgleich der geringe thermische Widerstand des Fußstücks 3 bevorzugt ist, das Fußstück 3 seinen hohen thermischen Widerstand beibehalten, indem es nur aus einem Material zusammengesetzt ist, das beispielsweise eine ausgeprägte adiabatische Eigenschaft aufweist.
Das andere Seitenende (das distale Ende) des ersten Verschiebungsabschnitts 5 ist mit einem Seitenende des Wärmetrennungsabschnitts 7 verbunden. Eine Richtung des ersten Verschiebungsabschnitts 5 von seinem proximalen Ende in Richtung seines distalen Endes ist die +X-Richtung. Der Wärmetrennungsabschnitt 7 ist bei dieser Ausführungsform aus einem Material mit einer ausgeprägten adiabatischen Eigenschaft zusammengesetzt und besteht aus der SiN-Schicht. Der Wärmetrennungsabschnitt 7 ist in einer L-Form konfiguriert, die sich hauptsächlich in der X-Richtung erstreckt und sich danach ein wenig in der Y-Achsen-Richtung erstreckt. Es ist zu beachten, dass 3a und 4a in den Zeichnungen jeweils Kontakte der Fußstücke 3, 4 mit dem Trägermaterial 1 darstellen.
Ein Seitenende (das proximale Ende) des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 ist mit dem anderen Seitenende des Wärmetrennungsabschnitts 7 verbunden. Der zweite Verschiebungsabschnitt 9 schließt sich dadurch mechanisch über den Wärmetrennungsabschnitt 7 und den ersten Verschiebungsabschnitt 5 an das Trägermaterial 1 an. Der zweite Verschiebungsabschnitt 9 erstreckt sich auf der Stufe, wo die Opferschicht 20 noch nicht entfernt ist, wie in den 2 und 3 gezeigt, geradlinig in der x-Achsen-Richtung parallel zu dem Trägermaterial 1, ohne gebogen zu werden, während sie durch die Opferschicht 20 gehalten wird. Das andere Seitenende (das distale Ende) des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 ist mit der Reflexionsplatte 12 verbunden. Die Richtung des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 vom proximalen Ende in Richtung des distalen Endes ist die –X-Richtung. Dieses Richtung ist der Richtung des ersten Verschiebungsabschnitts 5 vom proximalen Ende in Richtung des distalen Endes entgegengesetzt.
Der zweite Verschiebungsabschnitt 9 ist, wie im Fall des ersten Verschiebungsabschnitts 5, aus zwei Filmen (Schichten 23, 24) aufgebaut, die in den Z-Achsen- Richtungen (Auf- und Abwärtsrichtungen) übereinander angeordnet sind, und konfiguriert die bimorphe Struktur (auch das Bimaterialelement genannt). Bei dieser Ausführungsform sind die zwei Schichten 21, 22 des ersten Verschiebungsabschnitts 5 und die zwei Schichten 23, 24 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 aus den gleichen Materialien zusammengesetzt, und die Schichten aus diesen Materialien sind in derselben Reihenfolge übereinander angeordnet. Genauer gesagt, sind die untere Schicht 23 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 und die untere Schicht 21 des ersten Verschiebungsabschnitts 5 aus den gleichen SiN-Schichten zusammengesetzt. Die obere Schicht 24 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 und die obere Schicht 22 des ersten Verschiebungsabschnitts 5 sind aus den gleichen Al-Schichten zusammengesetzt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 1 gezeigt, eine Länge L1 des ersten Verschiebungsabschnitts 5 vom proximalen Ende zu dem distalen Ende im Wesentlichen gleich einer Länge L2 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 vom proximalen Ende zu dem distalen Ende. Des Weiteren sind die Dicken der unteren Schichten 21, 23 der Verschiebungsabschnitte 5, 9 im Wesentlichen zueinander gleich. Bei dieser Ausführungsform sind die Breiten (die Breiten in der Y-Achsen-Richtung in 1) der Verschiebungsabschnitte 5, 9 zueinander gleich, aber beeinflussen nicht die Verschiebungseigenschaften der Verschiebungsabschnitte 5, 9 und können daher exakt auf verschiedene Werte eingestellt werden.
Des Weiteren ist bei dieser Ausführungsform die Reflexionsplatte 12 aus einer Al-Schicht aufgebaut. Der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 ist aus einer infrarotstrahlungsabsorbierenden Schicht aus Goldschwarz usw. aufgebaut und ist auf der Unterseite der Reflexionsplatte 12 ausgebildet. Dementsprechend ist bei dieser Ausführungsform der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 thermisch mit dem zweiten Verschiebungsabschnitt 9 über die Reflexionsplatte 12 verbunden. Der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 schließt sich dadurch mechanisch über den Wärmetrennungsabschnitt 7 und den ersten Verschiebungsabschnitt 5 an das Trägermaterial 1 an. Anstatt beispielsweise den infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt 11 auf der Unterseite der Reflexionsplatte 12 auszubilden, können natürlich auch die Schichten, welche die zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 bilden, als der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt dienen, oder die zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 können mit dem infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt aus Goldschwarz usw. als der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt ausgebildet sein.
Bei dieser Ausführungsform treten die Infrarotstrahlen i von unterhalb des Trägermaterials 1 ein, jedoch sind Infrarotstrahlungsabschirmungsschichten 13, 14, die aus Al-Schichten usw. zusammengesetzt sind, als Abschirmungsabschnitte zur Abschirmung der ersten Verschiebungsabschnitten 5, 6 vor den Infrarotstrahlen i auf dem Trägermaterial 1 unter den ersten Verschiebungsabschnitten 5, 6 ausgebildet. Somit weisen bei dieser Ausführungsform die SiN-Schichten als die unteren Schichten 21 der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 die infrarotstrahlungsabsorbierende Eigenschaft auf, bewirken aber keine Minderung der Erfassungsempfindlichkeit. Natürlich brauchen die Infrarotstrahlungsabschirmungsschichten 13, 14 nicht unbedingt ausgebildet zu sein. Des Weiteren sind die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 aus den SiN-Schichten zusammengesetzt, welche die infrarotstrahlungsabsorbierende Eigenschaft aufweisen, weshalb die Lichtabschirmungsschichten 13, 14 so ausgebildet sind, dass sie sich von diesen Abschnitten aus abwärts erstrecken. Jedoch ist es nicht unbedingt notwendig, dass diese Abschnitte vor dem Licht abgeschirmt werden.
Des Weiteren sind bei dieser Ausführungsform, wie in den 1 bis 3 gezeigt, der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 9, der Wärmetrennungsabschnitt 7, der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 und die Reflexionsplatte 12 auf der gleichen Ebene um eine Stufe höher als die Oberfläche des Trägermaterials 1 angeordnet, wenn sich der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 9 nicht im gebogenen Zustand befinden.
Des Weiteren erbringt diese Ausführungsform die Struktur, bei der die zwei Schichten 21, 22 des ersten Verschiebungsabschnitts 5 und die zwei Schichten 23, 24 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 bezüglich jeder entsprechenden Schicht gleichzeitig ausgebildet werden können. Und zwar ist die Struktur so aufgebaut, dass die untere Schicht 21 des ersten Verschiebungsabschnitts 5 und die untere Schicht 23 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 gleichzeitig ausgebildet werden können und anschließend die obere Schicht 22 des ersten Verschiebungsabschnitts 5 und die obere Schicht 24 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 gleichzeitig ausgebildet werden können. Das heißt, gemäß dieser Ausführungsform sind die Verschiebungsabschnitte 5, 9 so angeordnet, dass sie einander nicht überlappen, wenn sie in der Stapelrichtung (der Z-Achsen-Richtung) der Schichten 21, 22 betrachtet werden, und es gibt weder Schichten, die oberhalb einer der unteren Schichten 21, 23 angeordnet sind und unter der anderen angeordnet sind, noch Schichten, die oberhalb einer der oberen Schichten 22, 24 angeordnet sind und unter der anderen angeordnet sind.
Obgleich in den Zeichnungen nicht veranschaulicht, sind bei dem Strahlungsdetektor gemäß dieser Ausführungsform die Fußstücke 3, 4, das gestützte Element 2, die Reflexionsplatte 12 und die Infrarotstrahlungsabschirmungsschichten 13, 14 als ein Einheitselement (Bildelement) gruppiert, und diese Bildelemente sind eindimensional oder zweidimensional auf dem Trägermaterial 1 gruppiert. Dieser Punkt ist der gleiche wie bei den jeweiligen Ausführungsformen, die folgen.
Wie der obigen Besprechung zu entnehmen ist, bilden das Trägermaterial 1, die Fußstücke 3, 4, das gestützte Element 2, die Reflexionsplatte 12 und die Infrarotstrahlungsabschirmungsschichten 13, 14 ein thermisches Verschiebungselement, das eine wärmeabhängige Verschiebung bewirkt, und das gestützte Element 2 dieses thermischen Verschiebungselements wird einzeln in jedem Einheitsbildelement verwendet.
Im vorliegenden Text wird ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform anhand der 1 bis 3 beschrieben.
Zunächst wird, nachdem die Al-Schichten, die als Infrarotstrahlungsabschirmungsschichten 13, 14 dienen sollen, mittels eines Aufdampfungsverfahrens usw. aufgebracht wurden, darauf eine Strukturierung mittels eines photolithographischen Ätzverfahrens vorgenommen, wodurch die Infrarotstrahlungsabschirmungsschichten 13, 14 konfiguriert werden. Als nächstes wird ein Resist, der als Opferschicht 20 dient, auf die gesamte Oberfläche des Si-Trägermaterials 1 aufgetragen, und diese Opferschicht 20 wird mit Öffnungen, die den Kontakten 3a, 4a der Fußstücke 3, 4 entsprechen, mittels der Photolithographie ausgebildet.
Als nächstes wird, nachdem die SiN-Schicht mittels eines P-CVD-Verfahrens usw. aufgebracht wurde, darauf die Strukturierung mittels des photolithographischen Ätzverfahrens vorgenommen, wodurch die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 konfiguriert werden. Anschließend wird – nach dem Abscheiden der SiN-Schichten, die als die unteren Schichten der Fußstücke 3, 4 dienen sollen, der unteren Schichten 21 der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und der unteren Schichten 23 der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 mittels des P-CVD-Verfahrens usw. – darauf die Strukturierung mittels des photolithographischen Ätzverfahrens vorgenommen, wodurch die jeweiligen Konfigurationen erhalten werden. Hierbei wird, wie oben beschrieben, die Verarbeitung der SiN-Schichten zweimal separat ausgeführt. Mit dieser Verarbeitung können die Schichtdicken der Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 und die Schichtdicken von anderen Abschnitten (die Fußstücke 3, 4, die unteren Schichten 21 der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und die unteren Schichten 23 der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10) jeweils auf genaue Werte eingestellt werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Verarbeitung beschränkt, und die Schichten können gleichzeitig integral verarbeitet werden. Mit dieser Verarbeitung wird die Anzahl der Prozesse verringert.
Als nächstes wird – nach dem Abscheiden der Al-Schichten, die zu den oberen Schichten der Fußstücke 3, 4 werden, der oberen Schichten 22 der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und der oberen Schichten 24 der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 mittels des Aufdampfungsverfahrens usw. – darauf die Strukturierung mittels des photolithographischen Ätzverfahrens vorgenommen, wodurch die jeweiligen Konfigurationen erhalten werden. Als nächstes wird – nach dem Abscheiden der Goldschwarzschicht, die als der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 dient, mittels des Aufdampfungsverfahrens usw. – darauf die Strukturierung mittels des photolithographischen Ätzverfahrens vorgenommen, wodurch der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 konfiguriert wird. Anschließend wird die Al-Schicht, die als die Reflexionsplatte 12 dienen soll, mittels des Aufdampfungsverfahrens usw. aufgebracht, und anschließend wird darauf die Strukturierung mittels des photolithographischen Ätzverfahrens vorgenommen, wodurch die Reflexionsplatte 12 konfiguriert wird. Die 2 und 3 zeigen diesen Zustand.
Schließlich wird das Trägermaterial in diesem Zustand durch Zerteilen zu Chips vereinzelt, und die Opferschicht 20 wird durch das Ablöseverfahren usw. entfernt. Der Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform ist damit fertiggestellt.
Somit ist der Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform hergestellt, und wenn die Opferschicht 20 entfernt ist, ist das Halten durch die Opferschicht 20 beendet. Deshalb werden der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 9 anfänglich durch innere Spannungen der jeweiligen Schichten 21 bis 24 gebogen, die durch die Bedingungen bestimmt werden, die beim Ausbilden der Schichten während des Fertigungsprozesses herrschen. Wenn wir nun annehmen, dass die Umgebungstemperatur (beispielsweise die zuvor festgelegte Temperatur) zu diesem Zeitpunkt T0 ist und die Temperatur des Trägermaterials 1 und der jeweilige Abschnitte des Elements bei Erreichen des thermischen Gleichgewichts zu T0 wird, so wird die Reflexionsplatte 12 parallel zu dem Trägermaterial 1, wie in 4A gezeigt, weil die Temperaturen des ersten und des zweiten Verschiebungsabschnitts 5, 9 die gleiche Temperatur T0 sind. Auf die Gründe dafür wird im Folgenden näher eingegangen.
Bei dieser Ausführungsform, wie oben erläutert, (a) sind der erste Verschiebungsabschnitt 5 und der zweite Verschiebungsabschnitt 9 in ihren Richtungen von den proximalen Enden in Richtung der distalen Enden einander entgegengesetzt; (b) bestehen beide aus den Doppelschichten, d. h. den Al-Schichten und den SiN-Schichten, und die Materialien, aus denen die jeweiligen Schichten bestehen, sind die gleichen; (c) sind die oberen Schichten die Al-Schichten, und die unteren Schichten sind die SiN-Schichten, und die Schichten der jeweiligen Materialien sind in der gleichen Reihenfolge übereinander angeordnet; (d) sind die Längen von den proximalen Enden zu den distalen Enden die gleichen; und (e) haben beide die gleichen Dicken der entsprechenden Schichten. Aus den Gründen (b), (d) und (e) ist, wie in 4A gezeigt, ein absoluter Wert eines Winkels θ1 (der einem Winkel zwischen dem Wärmetrennungsabschnitt 7 und dem Trägermaterial 1 entspricht) zwischen dem distalen Ende und dem proximalen Ende des ersten Verschiebungsabschnitts 5 gleich einem absoluten wert eines Winkels θ2 (der einem Winkel zwischen der Reflexionsplatte 12 und dem Wärmetrennungsabschnitt 7 entspricht) zwischen dem distalen Ende und dem proximalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts 9. Des Weiteren ist aus den Gründen (a) und (c) eine Beziehung zwischen einer Richtung des Winkels θ1 und einer Richtung des Winkels θ2 so eingestellt, dass der Winkel θ1 und der Winkel θ2 im Verhältnis zu einem Winkel θ3 (der einem Winkel zwischen der Reflexionsplatte 12 und dem Trägermaterial 1 entspricht, was in den 4A und 4B nicht gezeigt ist), der zwischen dem distalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 und dem Trägermaterial 1 gebildet wird, einander aufheben. Es gilt nämlich: θ3 = θ2 – θ1. Dementsprechend ist, wie in 4A veranschaulicht, die Reflexionsplatte 12 parallel zu dem Trägermaterial 1.
Somit kann gemäß dieser Ausführungsform ungeachtet der anfänglichen Biegungen, zu denen es in dem ersten und in dem zweiten Verschiebungsabschnitt 5, 9 kommt, das distale Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 parallel zu dem Trägermaterial 1 gebracht werden, und vor allem kann die Reflexionsplatte 12 parallel zu dem Trägermaterial 1 gebracht werden.
Als nächstes wird, wie in 4B gezeigt, davon ausgegangen, dass sich die Umgebungstemperatur von T0 zu T1 ändert. Wenn die Temperatur des Trägermaterials 1 und des gesamten Elements bei Erreichen des thermischen Gleichgewichts zu T1 wird, so werden die Temperaturen des ersten und des zweiten Verschiebungsabschnitts 5, 9 ebenfalls zu T1. Dementsprechend ändern sich, wie in 4B gezeigt, die Winkel θ1, θ2 im Vergleich zum Fall von 4A. Doch selbst in diesem Fall wird aus den Gründen (b), (d) und (e) der Winkel θ1 an den Winkel θ2 angeglichen. Somit bleibt die Reflexionsplatte 12 parallel zu dem Trägermaterial 1. Und zwar bleiben das distale Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 und die Reflexionsplatte 12 einfach mit der Änderung der Umgebungstemperatur (oder der Temperatur des Trägermaterials) parallel zu dem Trägermaterial.
Andererseits wird anhand des Zustands in 4A von einem Fall ausgegangen, wo das Element mit den Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt, wie in 4C gezeigt, bestrahlt wird. Wenn die Unterseite des Trägermaterials 1 mit den Infrarotstrahlen i bestrahlt wird, so durchdringen die Infrarotstrahlen i das Trägermaterial 1 und werden durch den infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt absorbiert und in Wärme umgewandelt. Der Wärmetrennungsabschnitt 7 steuert einen Wärmefluss, und darum wird die Wärme an den zweiten Verschiebungsabschnitt 9 abgegeben, mit dem Ergebnis, dass die Temperatur des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 beispielsweise auf eine Temperatur T2 steigt, die der Menge der einfallenden Infrarotstrahlung entspricht. Des Weiteren ist eine Menge der Wärme, die an dem infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt 11 entsteht und in den ersten Verschiebungsabschnitt 5 hineinströmt, ungefähr gleich einer Menge der Wärme, die von dem ersten Verschiebungsabschnitt 5 zu dem Trägermaterial 1 strömt, so dass die Temperatur des ersten Verschiebungsabschnitts 5 nicht wesentlich steigt. Des Weiteren werden die Infrarotstrahlen i durch die Infrarotstrahlungsabschirmungsschicht 11 abgeschirmt und erreichen nicht den ersten Verschiebungsabschnitt 5. Somit steigt die Temperatur des ersten Verschiebungsabschnitt 5 nicht, sondern bleibt bei der Temperatur T0.
In diesem Zustand kommt es zu einem Temperaturunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Verschiebungsabschnitt 5, 9, und darum haben die Winkel θ1, θ2 voneinander ver schiedene Werte. Somit beträgt, wie in 4C gezeigt, der Winkel θ3 zwischen dem distalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 und dem Trägermaterial 1, d. h. der Winkel θ3 zwischen der Reflexionsplatte 12 und dem Trägermaterial 1, nicht 0 Grad, und die Reflexionsplatte 12 ist relativ zum Trägermaterial 1 geneigt. Die Temperatur T2 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 richtet sich nach der Menge der einfallenden Infrarotstrahlung, während der Winkel θ3 sich nach der Temperatur T2 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 richtet. Dementsprechend ist es der Winkel θ3, der die Menge der einfallenden Infrarotstrahlung reflektiert, und die Menge der einfallenden Infrarotstrahlung kann als der geneigte Winkel θ3 der Reflexionsplatte 12 erfasst werden.
Wenn, nebenbei bemerkt, davon ausgegangen wird, dass die untere Schicht 21 des ersten Verschiebungsabschnitts 5 und die untere Schicht 23 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 in separaten Fertigungsprozessen hergestellt werden und dass die obere Schicht 22 des ersten Verschiebungsabschnitts 5 und die obere Schicht 24 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 in separaten Fertigungsprozessen hergestellt werden, so ist es in der Tat recht schwierig, die Schichtausbildungsbedingungen vollständig anzugleichen, und somit werden Unterschiede bei den Schichteigenschaften (die innere Spannung beim Ausbilden der Schicht und der Schichtdicke) zwischen den beiden vergleichsweise groß. Dementsprechend weisen der erste Verschiebungsabschnitt 5 und der zweite Verschiebungsabschnitt 9 unterschiedliche Anfangsbiegegrade und unterschiedliche Biegegrade infolge einer Änderung der Umgebungstemperatur auf. Im Ergebnis ist die Reflexionsplatte 12 – wenn auch nur geringfügig – relativ zu dem Trägermaterial 1 in den Zuständen, wie sie in den 4A und 4B gezeigt sind, geneigt.
In diesem Punkt hat die vorliegende Ausführungsform, wie oben beschrieben, eine solche Struktur, dass die Schichten des ersten und des zweiten Verschiebungsabschnitts 5, 9 können bezüglich jeder entsprechenden Schicht gleichzeitig ausgebildet werden. Des Weiteren gibt es aufgrund der gleichzeitigen Ausbildung dieser Schichten fast keinen Unterschied bei den Schichteigenschaften zwischen den beiden, und es ist möglich, die Neigung der Reflexionsplatte 12 relativ zu dem Trägermaterial in den Zuständen, wie sie in den 4A und 4B gezeigt sind, vollständig zu vermeiden, was als bevorzugt angesehen wird. Natürlich können gemäß der vorliegenden Erfindung die Schichten des ersten Verschiebungsabschnitts 5 und des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 auch in separaten Fertigungsprozessen ausgebildet werden.
Im vorliegenden Text wird ein Beispiel einer Visualisierungsvorrichtung, die mit dem Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform arbeitet, anhand 5 erläutert. 5 ist ein Schaubild, das schematisch eine Konfiguration dieser Visualisierungsvorrichtung zeigt. In 5 ist der Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform mit der Bezugszahl 100 bezeichnet.
Diese Visualisierungsvorrichtung besteht zusätzlich zu dem Strahlungsdetektor 100 aus einem zweidimensionalen CCD 30, das als optisches Lesesystem und als Abbildungsmittel dient, und einer zum Erzeugen eines Infrarotstrahlungsbildes konstruierten Linse 32 zum Erzeugen eines Infrarotstrahlungsbildes einer Wärmequelle 31 auf einer Fläche, auf der die infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitte 11 des Strahlungsdetektors 100 verteilt sind, durch Konvergieren der Infrarotstrahlen i, die von der Wärmequelle 31 als einem Observationsziel (Zielobjekt) ausgesandt werden.
Bei dieser Visualisierungsvorrichtung besteht das optische Lesesystem aus einer LD (Laserdiode) 33 als einem Leselichterzeugungsmittel zum Aussenden der Lesestrahlen, einem ersten Linsensystem 34 zum Leiten eines Lesestrahls von der LD 33 zu den Reflexionsplatten 12 aller Bildelemente des Strahlungsdetektors 100, einem Strahlenflussbeschränkungselement, das selektiv nur gewünschte Strahlen unter den Lesestrahlen durchlässt, die von den Reflexionsplatten aller Bildelemente reflektiert werden, nachdem sie das erste Linsensystem 34 durchdrungen haben, und einem zweiten Linsensystem 36 zum Bilden konjugierter Positionen relativ zu den Reflexionsplatten 12 der jeweiligen Bildelemente im Zusammenwirken mit dem ersten Linsensystem 34 und zum Leiten der Strahlen, die das Strahlenflussbeschränkungselement 35 durchdringen, zu den konjugierter Positionen. Eine Lichtempfangsfläche des CCD 30 ist in der konjugierten Position angeordnet, und die Reflexionsplatten 12 aller Bildelemente und die mehreren Lichtempfangselemente des CCD 30 stehen durch die Linsensysteme 34, 36 in einer optisch konjugierten Beziehung.
Die LD 33 ist auf einer Seite (der rechten Seite in 5) relativ zu einer optischen Achse O des ersten Linsensystems 34 angeordnet und erzeugt den Lesestrahl so, dass der Lesestrahl einen Bereich auf einer Seite durchquert. In diesem Beispiel ist die LD 33 in der Nähe einer Fokalfläche des ersten Linsensystems 34 auf der Seite des zweiten Linsensystems 36 angeordnet und bestrahlt die Reflexionsplatten 12 aller Bildelemente mit im Wesentlichen parallelen Strahlen, zu denen die Lesestrahlen durch die erste Linse 34 kollimiert werden. Ein Lesestrahlstopp kann vor der LD 33 angeordnet werden, um den Kontrast des optischen Bildes auf dem CCD 30 zu verbessern. In diesem Beispiel ist der Strahlungsdetektor 100 so angeordnet, dass die Oberfläche (parallel zur Oberfläche der Schicht 12 als dem reflektierenden Abschnitt, wenn in diesem Beispiel die Infrarotstrahlung nicht einfällt) seines Trägermaterials 1 orthogonal zu der optischen Achse O verläuft. Natürlich ist die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt.
Das Strahlenflussbeschränkungselement 35 ist so konfiguriert, dass ein Abschnitt, der selektiv nur die gewünschten Strahlen durchlässt, in einem Bereich auf der anderen Seite (der linken Seite in 5) relativ zu der optischen Achse O des ersten Linsensystems 34 angeordnet ist. In diesem Beispiel ist das Strahlenflussbeschränkungselement 35 als ein Öffnungsstopp konfiguriert, der aus einer Lichtabschirmungsplatte mit einer Öffnung 35a besteht. In diesem Beispiel ist das Strahlenflussbeschränkungselement 35 so angeordnet, dass – wenn die Infrarotstrahlen von der Wärmequelle 31 auf keinen der infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitte 11 der Bildelemente auftreffen und wenn die Reflexionsplatten 12 aller Bildelemente parallel zu dem Trägermaterial 1 sind – eine Position eines Konvergierungspunktes, an dem das erste Linsensystem 34 den Fluss der Strahlen (den Fluss einzelner Strahlen, die von den jeweiligen Reflexionsplatten 12 reflektiert werden) konvergiert, die von den Reflexionsplatten aller Bildelemente reflektiert werden, im Wesentlichen mit einer Position der Öffnung 35a zusammenfällt. Des Weiteren ist die Größe der Öffnung 35a so eingestellt, dass sie im Wesentlichen mit einer Größe des Querschnitts dieses Strahlenflusses an diesem Konvergierungspunkt übereinstimmt. Natürlich ist die Erfindung weder auf die Anordnung noch auf die Größe, die oben angegeben sind, beschränkt.
Gemäß der in 5 veranschaulichten Visualisierungsvorrichtung tritt ein von der LD 33 ausgesandter Lesestrahlenfluss 41 in das erste Linsensystem 34 ein und wird zu einem im Wesentlichen kollimierten Strahlenfluss 42. Als nächstes trifft der im Wesentlichen kollimierte Strahlenfluss 42 in einem bestimmten Winkel zur Normallinie des Trägermaterials 1 auf die Reflexionsplatten 12 aller Bildelemente des Strahlungsdetektors 100.
Andererseits konvergiert die Bilderzeugungslinse 32 die Infrarotstrahlen von der Wärmequelle 31, wodurch das Infra rotstrahlungsbild der Wärmequelle 31 auf der Fläche erzeugt wird, wo die infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitte 11 des Strahlungsdetektors verteilt sind. Die Infrarotstrahlen treffen dadurch auf die infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitte 11 der jeweiligen Bildelemente des Strahlungsdetektors 100. Diese auftreffende Infrarotstrahlung wird in Neigungen der Reflexionsplatten der jeweiligen Bildelemente umgewandelt.
Es wird nun angenommen, dass die Infrarotstrahlung von der Wärmequelle 31 nicht in die infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitte 11 aller Bildelemente eintritt und dass die Reflexionsplatten 12 aller Bildelemente parallel zu dem Trägermaterial 1 sind. Der Strahlenfluss 42, der in die Reflexionsplatten 12 aller Bildelemente eintritt, wird durch diese Reflexionsplatten 12 zu einem Strahlenfluss 43 reflektiert. Der Strahlenfluss 43 tritt erneut in das erste Linsensystem 34 ein, dieses Mal von der Seite, die der Seite der LD 33 gegenüberliegt, und wird zu einem konvergierten Strahlenfluss 44. Der konvergierte Strahlenfluss 44 konvergiert an der Öffnung 35a des Strahlenflussbeschränkungselements 35, die in der Position des Konvergierungspunktes dieses konvergierten Strahlenflusses 44 angeordnet ist. Infolge dessen durchquert der konvergierte Strahlenfluss 44 die Öffnung 35a und wird zu einem divergenten Strahlenfluss 45. Der divergente Strahlenfluss 45 tritt in das zweite Linsensystem 36 ein. Der in das zweite Linsensystem 36 eintretende divergente Strahlenfluss 45 wird durch das zweite Linsensystem 36 zu beispielsweise einem im Wesentlichen kollimierten Strahlenfluss 46 kollimiert. Der kollimierte Strahlenfluss 46 tritt in die Lichtempfangsflächen des CCD 30 ein. Die Reflexionsplatten 12 der jeweiligen Bildelemente und die Lichtempfangsflächen des CCD 30 stehen durch die Linsensysteme 34, 36 in der konjugierten Beziehung, so dass Bilder der Reflexionsplatten 12 in entsprechenden Positionen auf den Lichtempfangsflächen der CCD 30 erzeugt werden, wodurch ein optisches Bild als ein Verteilungsbild der Reflexionsplatten 12 aller Bildelemente als Ganzes erzeugt wird.
Es wird nun angenommen, dass eine bestimmte Menge Infrarotstrahlung von der Wärmequelle 32 auf den Verschiebungsabschnitt eines bestimmten Bildelements auftrifft und dass die Reflexionsplatte 12 dieses Bildelements um einen Betrag, welcher dieser auftreffenden Menge entspricht, relativ zur Oberfläche des Trägermaterials 1 geneigt ist. Aus dem Strahlenfluss 42 wird der einzelne Strahl, der in diese Reflexionsplatte 12 eintritt, durch die Reflexionsplatte 12 in einer Richtung reflektiert, die entsprechend dem Neigungsbetrag verschieden ist, und konvergiert darum in einer Position, die um einen Betrag, der diesem Neigungsbetrag entspricht, von der Position des Konvergierungspunktes (d. h. der Öffnung 35a) abweicht, mit dem Ergebnis, dass der auf diese Weise konvergierte Strahl mit einer Stärke, die diesem Neigungsbetrag entspricht, durch das Strahlenflussbeschränkungselement 35 abgeschirmt wird. Dementsprechend verringert sich eine Lichtmenge des Bildes jener Reflexionsplatte 12 bezüglich des optischen Bildes als Ganzes, das auf dem CCD 30 erzeugt wird, um einen Betrag, der dem Neigungsbetrag der Reflexionsplatte 12 entspricht.
Dementsprechend ist es das optische Bild, das durch die Lesestrahlen auf den Lichtempfangsflächen der CCD 30 erzeugt wird, was das Infrarotstrahlungsbild reflektiert, das auf den Strahlungsdetektor 100 auftrifft. Dieses optische Bild wird durch das CCD 30 erfasst. Es ist zu beachten, dass das optische Bild mit bloßem Auge mittels eines Okulars usw. ohne Verwendung des CCD 30 betrachtet werden kann.
Es ist zu beachten, dass die Anordnung des optischen Lesesystems natürlich nicht auf die oben beschriebene Anordnung beschränkt ist.
Was oben besprochen wurde, ist das Beispiel der Visualisierungsvorrichtung. Es kann jedoch – unter Bezug auf 5 – eine Erfassungsvorrichtung als ein sogenannter Punktsensor für die Infrarotstrahlen gebaut werden, wenn ein Strahlungsdetektor, der nur ein einzelnes Bildelement (Element) enthält, als der Strahlungsdetektor 100 verwendet wird und wenn ein Photodetektor, der nur einen einzelnen Lichtempfangsabschnitt aufweist, als Ersatz für das zweidimensionale CCD 30 verwendet wird. Dieser Punkt ist der gleiche bei jeweiligen Ausführungsformen, was später noch besprochen wird.
Die in 5 gezeigte Visualisierungsvorrichtung beinhaltet übrigens die Verwendung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform, wodurch beispielsweise die folgenden Vorteile realisiert werden.
Und zwar ist keine der Reflexionsplatten 12 anfänglich relativ zu dem Trägermaterial 1 geneigt, wodurch die Ausrichtung usw. des oben beschriebenen optischen Lesesystems vereinfacht wird. Des Weiteren ist die Reflexionsplatte 12 jedes Bildelements nicht anfänglich relativ zu dem Trägermaterial geneigt, und die jeweiligen Reflexionsplatten 12 können anfänglich in derselben Ebene angeordnet werden. Deshalb braucht das optische Lesesystem keine so große Schärfentiefe zu haben, und es kommt nicht vor, dass das durch das CCD 30 erhaltene Bild als ein Bild erscheint, als würde man das Originalbild schräg betrachten.
Des Weiteren ist selbst dann, wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, keine der Reflexionsplatten 12 geneigt, und es ist darum möglich, die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen, ohne dass die Umgebungstemperatur einen Einfluss ausübt. Dementsprechend ist selbst im Fall der Steuerung der Temperatur des Trägermaterials, um einen Einfluss durch die Umgebungs temperatur auszuschließen, eine exakte Temperatursteuerung nicht erforderlich, so dass die Kosten gesenkt werden können.
Natürlich kann bei Verwendung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform der Einfluss durch die Änderung der Umgebungstemperatur dadurch vermieden werden, dass man den Strahlungsdetektor in einem Vakuumbehälter verkapselt oder die Temperatur des Trägermaterials genauestens steuert.
(Zweite Ausführungsform)
6 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft das Einheitsbildelement des Strahlungsdetektors in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 7 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X11-X12 in 6. 8 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X13-X14 in 6. 9 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie Y11-Y12 in 6. In den 6 bis 9 sind die Elemente, die die gleichen sind wie die Elemente in den 1 bis 4A–4C oder die den Elementen in den 1 bis 4A–4C entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte Erläuterung wird verzichtet.
Die 6 bis 9 zeigen jeweils einen Zustand vor dem (nicht veranschaulichten) Entfernen der Opferschicht im Prozess der Herstellung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform. Dementsprechend werden in den 6 bis 9 der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 durch die Opferschicht gehalten und nicht gebogen. Obgleich in den Zeichnungen nicht veranschaulicht, werden – wenn der Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform durch Entfernen der Opferschicht fertiggestellt ist, wie bei der ersten Ausführungsform – der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 gebogen.
Es ist zu beachten, dass zur verständlicheren Darstellung einer Anordnung eines benachbarten Bildelements die Reflexionsplatte 12 dieses benachbarten Bildelements in 6 durch eine gedachte Linie dargestellt ist. Außerdem sind in 6 die Infrarotstrahlungsabschirmungsabschnitte 13, 14 weggelassen worden.
Ein Punkt, in dem sich diese Ausführungsform von der ersten Ausführungsform unterscheidet, ist eine solche Anordnung, dass, wenn der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 – wie in den 6 bis 9 veranschaulicht – auf einen nicht-gebogenen Zustand eingestellt sind, die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8, die Reflexionsplatte 12 und der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 auf einer Ebene angeordnet sind, die viel höher als um eine Stufe über der Ebene liegt, auf der der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 angeordnet sind.
In den 6 bis 9 stellen die Bezugszahlen 7a, 7b, 8a, 8b Verbindungsabschnitte dar, die mit den Wärmetrennungsabschnitten 7, 8 und dem ersten und dem zweiten Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 verbunden sind; und über diese Verbindungsabschnitte erstrecken sich die SiN-Schichten, die die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 bilden, kontinuierlich hinweg. Des Weiteren bezeichnen in den 6 bis 9 die Bezugszahlen 12a, 12b Verbindungsabschnitte zum Verbinden der Reflexionsplatte 12 mit den zweiten Verschiebungsabschnitten 9 bzw. 10; und diese Verbindungsabschnitte sind durchgängige Verlängerungen der Al-Schicht, aus der die Reflexionsplatte besteht.
Der Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform kann wie schon im Fall des Strahlungsdetektors der ersten Ausführungsform mittels der Halbleitertechnologie hergestellt werden, wie beispielsweise Ausbilden der Schichten, Strukturierung und Herstellen und Entfernen der Opfer schicht. Dieser Punkt ist der gleiche bei den Ausführungsformen, die weiter unten erläutert werden.
Gemäß dieser Ausführungsform werden die gleichen Vorteile wie im Fall der ersten Ausführungsform realisiert. Außerdem sind die Wärmetrennungsabschnitte 7, die Reflexionsplatte 12 und der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 auf einer Ebene angeordnet, die höher ist als die Ebene, auf der der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 angeordnet sind, weshalb die ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 des benachbarten Bildelements jeweils so angeordnet werden können, dass sie unter den Wärmetrennungsabschnitten 7, 8 des betreffenden Bildelements gestapelt sind. Dementsprechend kann die Dichte in der vertikalen Richtung in 6 erhöht werden. Des Weiteren kann zusätzlich die Reflexionsplatte 12 des benachbarten Bildelements in unmittelbarer Nähe angeordnet werden, so dass das Öffnungsverhältnis verbessert werden kann
(Dritte Ausführungsform)
10 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft das Einheitsbildelement des Strahlungsdetektors einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 11 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X15-X16 in 10. 12 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie Y15-Y16 in 10. In den 10 bis 12 sind die Elemente, die die gleichen sind wie die Elemente in den 1 bis 4A–4C oder die den Elementen in den 1 bis 4A–4C entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte Erläuterung wird verzichtet.
Die 10 bis 12 zeigen jeweils einen Zustand vor dem (nicht veranschaulichten) Entfernen der Opferschicht im Prozess der Herstellung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform. Dementsprechend werden in den 10 bis 12 der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 durch die Opferschicht gehalten und nicht gebogen. Obgleich in den Zeichnungen nicht veranschaulicht, werden – wenn der Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform durch Entfernen der Opferschicht fertiggestellt ist, wie bei der ersten Ausführungsform – der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 gebogen.
Es ist zu beachten, dass zur verständlicheren Darstellung einer Anordnung eines benachbarten Bildelements die Reflexionsplatte 12 dieses benachbarten Bildelements in 10 durch eine gedachte Linie dargestellt ist. Außerdem sind in 10 die Infrarotstrahlungsabschirmungsabschnitte 13, 14 weggelassen worden.
Ein Punkt, in dem sich diese Ausführungsform von der ersten Ausführungsform unterscheidet, ist folgender: Wie in den 10 bis 12 gezeigt, sind die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 nicht in einer L-Form, sondern in einer geradlinigen Form konfiguriert. Des Weiteren sind, wenn der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 auf einen nicht-gebogenen Zustand eingestellt sind, die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 auf einer Ebene angeordnet, die um eine Stufe über der Ebene liegt, auf der der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 angeordnet sind, und die zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 sind auf einer Ebene, die viel höher als um eine Stufe über den Wärmetrennungsabschnitten 7, 8 liegt, dergestalt angeordnet, dass sie jeweils auf den Wärmetrennungsabschnitten 7, 8 gestapelt sind.
In den 10 bis 12 bezeichnen die Bezugszahlen 7c, 8c Verbindungsabschnitte zum jeweiligen Verbinden der Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 mit den ersten Verschiebungsabschnitten 5, 6; die Bezugszahlen 9a, 10a bezeichnen Verbindungsabschnitte zum jeweiligen Verbinden der zweiten Verschiebungsabschnitte mit den Wärmetrennungsabschnitten 7, 8; und die Bezugszahlen 12c, 12d bezeichnen Verbindungsabschnitte zum jeweiligen Verbinden der Reflexionsplatte 12 mit den zweiten Verschiebungsabschnitten 9, 10.
Gemäß dieser Ausführungsform werden die gleichen Vorteile wie bei der ersten Ausführungsform realisiert. Außerdem können bei Verwendung der oben besprochenen Anordnung die ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 des benachbarten Bildelements so angeordnet werden, dass sie unter den Wärmetrennungsabschnitten 7, 8 gestapelt sind. Dementsprechend kann die Dichte in der vertikalen Richtung in 10 erhöht werden. Des Weiteren kann zusätzlich die Reflexionsplatte 12 des benachbarten Bildelements in unmittelbarer Nähe angeordnet werden, so dass das Öffnungsverhältnis verbessert werden kann. Wie einem Vergleich zwischen 10 und 6 zu entnehmen ist, können gemäß dieser Ausführungsform die Bereiche der Reflexionsplatte 12 und des infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitts 11 vergrößert werden, ohne den beanspruchten Bereich des Bildelements im Vergleich zur zweiten Ausführungsform zu vergrößern, und das Öffnungsverhältnis kann ebenfalls gegenüber der zweiten Ausführungsform weiter verbessert werden.
Bei dieser Ausführungsform jedoch, wie in 11 gezeigt, sind die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 zwischen den ersten Verschiebungsabschnitten 5, 6 und den zweiten Verschiebungsabschnitten 9, 10 angeordnet, weshalb nicht zwei Schichten 21, 22 des ersten Verschiebungsabschnitts 5 und zwei Schichten 23, 24 der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 gleichzeitig jeweils bezüglich jeder entsprechenden Schicht ausgebildet werden können.
(Vierte Ausführungsform)
13 ist eine schematische Draufsicht die schaubildhaft das Einheitsbildelement des Strahlungsdetektors in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
14 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X17-X18 in 13. 15 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X19-X20 in 13. 16 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie Y17-Y18 in 13. 17 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie Y19-Y20 in 13. In den 13 bis 17 sind die Elemente, die die gleichen sind wie die Elemente in den 1 bis 4A–4C oder die den Elementen in den 1 bis 4A–4C entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte Erläuterung wird verzichtet.
Die 13 bis 17 zeigen jeweils einem Zustand vor dem (nicht veranschaulichten) Entfernen der Opferschicht im Prozess der Herstellung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform. Dementsprechend sind in den 13 bis 17 der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 durch die Opferschicht gehalten und nicht gebogen. Obgleich in den Zeichnungen nicht veranschaulicht, sind – wenn der Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform durch Entfernen der Opferschicht fertiggestellt ist, wie bei der ersten Ausführungsform – der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 gebogen.
Es ist zu beachten, dass zur verständlicheren Darstellung einer Anordnung eines benachbarten Bildelements die Reflexionsplatte 12 und der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 dieses benachbarten Bildelements in 13 durch imaginäre Linien dargestellt sind. Außerdem sind in 13 die Infrarotstrahlungsabschirmungsabschnitte 13, 14 weggelassen worden.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in dem Punkt, dass eine optische Resonatorstruktur als infrarotstrahlungsabsorbierende Struktur verwendet wird; in dem Punkt, dass der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 jeweils aus mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitten aufgebaut sind; und in dem Punkt, dass Positionen ihrer Ebenen unterschiedlich sind. Diese Punkte werden im Folgenden erläutert.
Der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 besteht nicht aus einer Schicht Goldschwarz usw., sondern aus einer SiN-Schicht mit einer zuvor festgelegten Dicke und mit der Charakteristik, dass ein Teil der Infrarotstrahlen i reflektiert werden. Das Infrarotstrahlungsreflexionsvermögens des infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitts beträgt vorzugsweise etwa 33%. Der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 ist so angeordnet, dass ein Abstand D1 zwischen dem infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt 11 und der Reflexionsplatte 12 im Wesentlichen durch nλ₀/4 gegeben ist, wobei n eine ungerade Zahl ist und λ₀ eine Schwerpunktwellenlänge eines gewünschten Wellenlängenbandes des Infrarotstrahls i ist. Beispielweise kann λ₀ auf 10 μm eingestellt werden; n ist 1, und der Abstand d1 kann auf ungefähr 2,5 μm eingestellt werden. Bei dieser Ausführungsform dient die Reflexionsplatte 12, die den Lesestrahl j reflektiert, auch als infrarotstrahlungsreflektierender Abschnitt, der die Infrarotstrahlen i im Wesentlichen vollständig reflektiert, und der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 und die Reflexionsplatte 12 konfigurieren die optische Resonatorstruktur. Natürlich kann dieser Typ eines infrarotstrahlungsreflektierenden Abschnitts von der Reflexionsplatte 12 separat sein.
Die Reflexionsplatte 12 an dem infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt 11 über einen Verbindungsabschnitt 12e befestigt. Der Verbindungsabschnitt 12e ist eine durchgängige Fortsetzung der Al-Schicht, aus der die Reflexionsplatte 12 besteht.
Der erste Verschiebungsabschnitt 5 ist aus zwei Teilen einzelner Verschiebungsabschnitte 5-1, 5-2 aufgebaut, die mechanisch in Folge in der +X-Richtung von seinem proxi malen Ende zu seinem distalen Ende verbunden sind. Der zweite Verschiebungsabschnitt 9 ist aus zwei Teilen einzelner Verschiebungsabschnitte 9-2, 9-1 aufgebaut, die mechanisch in Folge in der –X-Richtung von seinem proximalen Ende zu seinem distalen Ende verbunden sind. Der erste Verschiebungsabschnitt 6 ist aus zwei Teilen einzelner Verschiebungsabschnitte 10-2, 10-1 aufgebaut, die mechanisch in Folge in der –X-Richtung von seinem proximalen Ende zu seinem distalen Ende verbunden sind.
Diese Ausführungsform führt außerdem zu der symmetrischen Konfiguration bezüglich rechts und links in 1, weshalb hier nur der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 9 erläutert werden. All die einzelnen Verschiebungsabschnitte 5-1, 5-2, 9-1, 9-2 bestehen aus unteren SiN-Schichten und oberen Al-Schichten, die übereinander angeordnet sind. Wenn der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 9 sich im nicht-gebogenen Zustand befinden, so sind der Wärmetrennungsabschnitt 7 und die einzelnen Verschiebungsabschnitte 5-2, 9-2 so angeordnet, dass sie sich auf einer Ebene befinden, die um eine Stufe über den einzelnen Verschiebungsabschnitten 5-1, 9-1 liegt. Eine Länge des einzelnen Verschiebungsabschnitts 5-1 von seinem proximale Ende zu seinem distalen Endes ist im Wesentlichen gleich einer Länge des einzelnen Verschiebungsabschnitts 9-1 vom proximalen Ende zum distalen Ende. Eine Länge des einzelnen Verschiebungsabschnitts 5-2 von seinem proximalen Ende zu seinem distalen Ende ist im Wesentlichen gleich einer Länge des einzelnen Verschiebungsabschnitts 9-2 vom proximalen Ende zum distalen Ende.
Die untere SiN-Schicht, aus der der einzelne Verschiebungsabschnitt 9-1 besteht, und die SiN-Schicht, aus der der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 besteht, sind so ausgebildet, dass sich eine einzelne SiN-Schicht durchgängig erstreckt. Die unteren SiN-Schichten der einzelnen Verschiebungsabschnitte 5-2, 9-2 und des Wärmetrennungsab schnitts 7 sind so ausgebildet, dass sich eine einzelne SiN-Schicht durchgängig erstreckt. In den 13 bis 17 bezeichnet 5-2a einen Verbindungsabschnitt zum Verbinden des einzelnen Verschiebungsabschnitts 5-2 mit dem einzelnen Verschiebungsabschnitt 5-1; und 9-2a bezeichnet einen Verbindungsabschnitt zum Verbinden des einzelnen Verschiebungsabschnitts 9-2 mit dem einzelnen Verschiebungsabschnitt 9-1.
Es ist zu beachten, dass diese Ausführungsform ebenfalls, wie bei der ersten Ausführungsform, die Struktur aufweist, in der die beiden Schichten der einzelnen Verschiebungsabschnitte 5-1, 5-2 des ersten Verschiebungsabschnitts 5 und die beiden Schichten der einzelnen Verschiebungsabschnitte 9-1, 9-2 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 bezüglich jeder entsprechenden Schicht gleichzeitig ausgebildet sind, weshalb es bevorzugt ist, dass diese Schichten bei der Herstellung ausgebildet werden.
Gemäß dieser Ausführungsform werden die gleichen Vorteile wie bei der ersten Ausführungsform realisiert. Außerdem wird die optische Resonatorstruktur verwendet, so dass die Strahlungsabsorbierungsrate des infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitts 11 zunimmt. Dementsprechend kann selbst bei Verringerung der thermischen Kapazität durch Verringern der Dicke des infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitts 11 die Infrarotstrahlungsabsorbierungsrate erhöht werden. Dadurch können sowohl die Erfassungsempfindlichkeit als auch das Erfassungsansprechverhalten verbessert werden.
Des Weiteren haben gemäß dieser Ausführungsform, wie oben erläutert, die Verschiebungsabschnitte 5, 6, 9, 10 die mehreren einzelnen Verschiebungsabschnitte, und die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 und die einzelnen Verschiebungsabschnitte 5-2, 6-2, 9-2, 10-2 sind so angeordnet, dass sie sich auf der Ebene befinden, die um eine Stufe über den einzelnen Verschiebungsabschnitten 5-1, 6-1, 9-1, 10-1 liegt. Dementsprechend können die einzelnen Verschiebungsabschnitte 5-1, 6-1, 9-1, 10-1 des benachbarten Bildelements so angeordnet werden, dass sie unter den Wärmetrennungsabschnitten 7, 8 und den einzelnen Verschiebungsabschnitten 5-2, 6-2, 9-2, 10-2 des betreffenden Bildelements dergestalt gestapelt werden, dass die Neigung (d. h. die Erfassungsempfindlichkeit) entsprechend der Menge der einfallenden Infrarotstrahlung verstärkt wird, indem die Längen des ersten und des zweiten Verschiebungsabschnitts 5, 6, 9, 10 von den proximalen Enden zu den distalen Enden vergrößert werden. Dementsprechend kann die Dichte in der vertikalen Richtung in 13 erhöht werden. Des Weiteren kann zusätzlich die Reflexionsplatte 12 des benachbarten Bildelements in unmittelbarer Nähe angeordnet werden, und somit kann das Öffnungsverhältnis verbessert werden.
(Fünften Ausführungsform)
18 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft das Einheitsbildelement des Strahlungsdetektor in einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 18 zeigt einen Zustand, bevor die (nicht gezeigte) Opferschicht im Prozess der Herstellung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform abgetragen ist.
19 ist ein Schaubild, das schematisch einen fertigen Zustand nach dem Entfernen der Opferschicht zeigt, und entspricht einer schematischen Schnittansicht entlang der Linie X21-X22 in 18. 19 zeigt, wie die Temperatur des Trägermaterials und der jeweiligen Abschnitte des Elements bei Erreichen des thermischen Gleichgewichts zu T0 wird, wenn die Umgebungstemperatur in dem Zustand, wo die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht eintreten, T0 ist, und entspricht 4A.
In den 18 und 19 sind die Elemente, die die gleichen sind wie die Elemente in den 1 bis 4A–4C oder die den Elementen in den 1 bis 4A–4C entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte Erläuterung wird verzichtet.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in folgenden Punkten. Wie in den 18 und 19 veranschaulicht, sind die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 nicht in der L-Form, sondern in einer geradlinigen Form ausgebildet. (a') Die Richtungen des ersten Verschiebungsabschnitts 5 und des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 sind in der ersten Ausführungsform von ihren proximalen Enden zu ihren distalen Enden entgegengesetzt (die +X-Richtung und die –X-Richtung), bei dieser Ausführungsform jedoch sind die Richtungen die gleichen (die –X-Richtung und die –X-Richtung); und (c') die Stapelreihenfolgen der SiN-Schichten und der Al-Schichten sind in der ersten Ausführungsform die gleichen, sind aber bei dieser Ausführungsform umgekehrt. Und zwar ist entweder bei dieser Ausführungsform oder in der ersten Ausführungsform die untere Schicht 21 des ersten Verschiebungsabschnitts 5 die SiN-Schicht, während die obere Schicht 22 die Al-Schicht ist. In der ersten Ausführungsform ist jedoch die untere Schicht 23 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 die SiN-Schicht, während die obere Schicht 24 die Al-Schicht ist. Im Gegensatz dazu ist bei dieser Ausführungsform die untere Schicht 23 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 die Al-Schicht, während die obere Schicht 24 die SiN-Schicht ist.
Somit ist selbst dann, wenn aus den Gründen (b), (d) und (e), wie in 19 gezeigt, die erste Ausführungsform modifiziert wird, wie im Fall der ersten Ausführungsform, der absolute Wert des Winkels θ1 (der dem Winkel zwischen dem Wärmetrennungsabschnitt 7 und dem Trägermaterial 1 entspricht) zwischen dem distalen Ende und dem proximalen Ende des ersten Verschiebungsabschnitts 5 gleich dem absoluten Wert des Winkels θ2 (der dem Winkel zwischen der Reflexionsplatte 12 und dem Wärmetrennungsabschnitt 7 entspricht) zwischen dem distalen Ende und dem proximalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts 9. Des Weiteren ist ebenfalls bei dieser Ausführungsform aus den Gründen (a') und (c') die Beziehung zwischen der Richtung des Winkels θ1 und der Richtung des Winkels θ2 so eingestellt, dass der Winkel θ1 und der Winkel θ2 im Verhältnis zu dem Winkel θ3 (der dem Winkel zwischen der Reflexionsplatte 12 und dem Trägermaterial 1 entspricht, was in 19 nicht gezeigt ist), der zwischen dem distalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 und dem Trägermaterial 1 gebildet wird, einander aufheben. Es gilt nämlich: θ3 = θ2 – θ1. Dementsprechend ist, wie in 19 veranschaulicht, die Reflexionsplatte 12 parallel zum Trägermaterial 1.
Des Weiteren bleiben ebenfalls bei dieser Ausführungsform, wie bei der ersten Ausführungsform, das distale Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 und die Reflexionsplatte 12 einfach mit der Änderung der Umgebungstemperatur (oder der Temperatur des Trägermaterials) parallel zu dem Trägermaterial. Des Weiteren ist ebenfalls bei dieser Ausführungsform, wie bei der ersten Ausführungsform, wenn die Infrarotstrahlen i auftreffen, die Reflexionsplatte 12 entsprechend der Menge der einfallenden Infrarotstrahlung geneigt.
Deshalb werden gemäß dieser Ausführungsform ebenfalls die gleichen Vorteile wie bei der ersten Ausführungsform realisiert.
(Sechste Ausführungsform)
20 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft das Einheitsbildelement des Strahlungsdetektors in einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
21 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie X23-X24 in 20. 22 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie Y23-Y24 in 20. In den 20 bis 22 sind die Elemente, die die gleichen sind wie die Elemente in den 1 bis 4A–4C oder die den Elementen in den 1 bis 4A–4C entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte Erläuterung wird verzichtet.
Die 20 bis 22 zeigen jeweils einen Zustand, bevor die (nicht gezeigte) Opferschicht im Prozess der Herstellung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform entfernt wird. Deshalb werden in den 20 bis 22 der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 durch die Opferschicht gehalten und nicht gebogen. Obgleich in den Zeichnungen nicht veranschaulicht, sind, wenn der Strahlungsdetektor bei dieser Ausführungsform durch Entfernen der Opferschicht fertiggestellt ist, wie in der fünften Ausführungsform, der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 gebogen.
Es ist zu beachten, dass zur verständlicheren Darstellung einer Anordnung eines benachbarten Bildelements die Reflexionsplatte 12 dieses benachbarten Bildelements in 20 durch eine imaginäre Linie dargestellt wird. In 20 sind die Infrarotstrahlungsabschirmungsabschnitte 13, 14 weggelassen worden.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform in folgendem Punkt. Wie in den 20 bis 22 veranschaulicht, sind, wenn der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 auf den nicht-gebogenen Zustand eingestellt sind, die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 auf einer Ebene angeordnet, die um eine Stufe über den ersten Verschiebungsabschnitten 5, 6 liegt, und die zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 sind auf einer Ebene ange ordnet, die viel höher als um eine Stufe über den Wärmetrennungsabschnitten 7, 8 liegt.
In den 20 bis 22 bezeichnen die Bezugszahlen 7c, 8c Verbindungsabschnitte zum jeweiligen Verbinden der Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 mit den ersten Verschiebungsabschnitten 5, 6; die Bezugszahlen 9a, 10a bezeichnen Verbindungsabschnitte zum jeweiligen Verbinden der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 mit den Wärmetrennungsabschnitten 7, 8; und die Bezugszahlen 12c, 12d bezeichnen Verbindungsabschnitte zum jeweiligen Verbinden der Reflexionsplatte 12 mit den zweiten Verschiebungsabschnitten 9, 10.
Gemäß dieser Ausführungsform werden die gleichen Vorteile wie bei der fünften Ausführungsform realisiert. Außerdem können bei Verwendung der oben besprochenen Anordnung die ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 des benachbarten Bildelements so angeordnet werden, dass sie unter den Wärmetrennungsabschnitten 7, 8 des betreffenden Bildelements gestapelt werden, und die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 des benachbarten Bildelements können so angeordnet werden, dass sie unter den zweiten Verschiebungsabschnitten 9, 10 des betreffenden Bildelements gestapelt werden. Dementsprechend kann die Dichte in der vertikalen Richtung in 20 erhöht werden. Des Weiteren kann zusätzlich die Reflexionsplatte 12 des benachbarten Bildelements in unmittelbarer Nähe angeordnet werden, und somit kann das Öffnungsverhältnis verbessert werden.
(Siebente Ausführungsform)
23 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft das Einheitsbildelement des Strahlungsdetektors in einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 23 zeigt einen Zustand, bevor die (nicht gezeigte) Opferschicht im Prozess der Herstellung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform entfernt wird.
24 ist ein Schaubild, das schematisch einen fertigen Zustand nach dem Entfernen der Opferschicht zeigt, und entspricht einer schematischen Schnittansicht entlang der Linie X25-X26 in 23. 24 zeigt, wie die Temperatur des Trägermaterials und der jeweiligen Abschnitte des Elements bei Erreichen des thermischen Gleichgewichts zu T0 wird, wenn die Umgebungstemperatur in dem Zustand, wo die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht eintreten, T0 ist, und entspricht 4A.
In den 23 und 24 sind die Elemente, die die gleichen sind wie die Elemente in den 1 bis 4A–4C oder die den Elementen in den 1 bis 4A–4C entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte Erläuterung wird verzichtet.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in folgenden Punkten. In der ersten Ausführungsform sind die Positionen der proximalen Enden der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und die Positionen der distalen Enden der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10, wenn man sie in der Breitenrichtung (der Y-Achsen-Richtung) des ersten und des zweiten Verschiebungsabschnitts 5, 6, 9, 10 betrachtet, im Wesentlichen die gleichen. Wie bei der ersten Ausführungsform ist die Länge L1 des ersten Verschiebungsabschnitts 5 vom proximalen Ende zum distalen Ende gleich der Länge L2 des zweiten Verschiebungsabschnitts 9 vom proximalen Ende zum distalen Ende. Somit sind die Positionen der distalen Enden der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und die Positionen der proximalen Enden der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10, wenn man sie in der Y-Achsen-Richtung betrachtet, im Wesentlichen die gleichen. Außerdem sind die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 in einer U-Form konfiguriert.
Somit werden gemäß dieser Ausführungsform, sofern die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht einfallen, unabhängig von den anfänglichen Biegungen des ersten und des zweiten Verschiebungsabschnitts 5, 6, 9, 10 und der Änderung der Umgebungstemperatur, wie bei der ersten Ausführungsform, die distalen Enden der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 parallel zu dem Trägermaterial 1, und außerdem ist eine Höhe D2 des distalen Endes jedes zweiten Verschiebungsabschnitts 9, 10 unveränderlich.
Des Weiteren ist bei dieser Ausführungsform als Ersatz für die Reflexionsplatte 12 in 1 eine bewegliche Reflexionsplatte 50, die als Verschiebungsleseelement dient und aus Al-Schichten besteht, wobei ihre beiden Seiten eine Kammzinkenform aufweisen, an den distalen Enden der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 befestigt. Der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11, der aus der infrarotstrahlungsabsorbierenden Schicht, wie beispielsweise Goldschwarz usw. besteht, ist auf der Unterseite des beweglichen Reflexionsabschnitts 50 ausgebildet. Zwei Teile fester Reflexionsabschnitte 51, 52, wobei eine Seite in der Kammzinkenform ausgebildet ist, sind an dem Trägermaterial 1 befestigt. Die festen Reflexionsabschnitte 51, 52 sind schwebend an dem Trägermaterial 1 im Wesentlichen in der Höhe D2 durch die Fußstücke 53 bzw. 54 befestigt. Die beiden festen Reflexionsabschnitte 51, 52 sind so angeordnet, dass ihre Kammzinkenabschnitte in beide Seiten des beweglichen Reflexionsabschnitts 50 eingreifen. Mit dieser Konfiguration bilden die festen Reflexionsabschnitte 51, 52 und der bewegliche Reflexionsabschnitt 50 gemäß dieser Ausführungsform im Wesentlichen Beugungsgitter. Eine Lichtmenge eines reflektierten Beugungsstrahls, beispielsweise ein +Beugungsstrahl erster Ordnung des Lesestrahls, der von oben her eintritt, ändert sich entsprechend einem Niveauunterschiedsbetrag (einem Höhenunterschied) zwischen den festen Reflexionsabschnitten 51, 52 und dem beweglichen Reflexionsabschnitt 50.
Gemäß dieser Ausführungsform liegt, sofern die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht eintreten, der bewegliche Reflexionsabschnitt 50 parallel zu dem Trägermaterial 1 und bleibt auf der festen Höhe. Wenn die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt eintreten, so neigt sich der bewegliche Reflexionsabschnitt 50 entsprechend der Menge der einfallenden Infrarotstrahlung, und der oben angesprochene Niveauunterschiedsbetrag ändert beispielsweise die Lichtmenge der Änderung des +Beugungsstrahls erster Ordnung.
Der Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform kann als Ersatz für den Strahlungsdetektor 100 in der oben besprochenen Visualisierungsvorrichtung verwendet werden, die in 5 veranschaulicht ist. In diesem Fall jedoch ist das Strahlenflussbeschränkungselement 35 so aufgebaut, dass es selektiv beispielsweise nur die +Beugungsstrahlen erster Ordnung der Beugungsstrahlen passieren lässt, die von den Reflexionsabschnitten 50, 51, 52 beim Bestrahlen des Lesestrahls reflektiert werden. Eine Konfiguration ist, dass das Strahlenflussbeschränkungselement 35 nichts um den Fluss der +Beugungsstrahlen erster Ordnung herum beschränkt. Auch bei dieser Visualisierungsvorrichtung, wie im Fall der Visualisierungsvorrichtung, die mit dem in 5 gezeigten Strahlungsdetektor 100 arbeitet, ist es das optische Bild des Lesestrahls, das auf den Lichtempfangsflächen des CCD 30 erzeugt wird, was das Bild der einfallenden Infrarotstrahlen reflektiert.
Es ist zu beachten, dass die Reflexionsplatte 12 in 1 bei dieser Ausführungsform natürlich als Verschiebungsleseelement und als Ersatz für den beweglichen Reflexionsabschnitt 50 verwendet werden kann. In diesem Fall werden die festen Reflexionsabschnitte 51, 52 entfernt.
Des Weiteren sind gemäß dieser Ausführungsform die Positionen der proximalen Enden der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und die Positionen der distalen Enden der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 die gleichen, wenn man sie in der Breitenrichtung betrachtet, und die Länge der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 sind gleich der Länge der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10. Das führt zu dem Effekt, dass es bei der Herstellung kaum zu einer anfänglichen Spannung kommt und dass die Qualitätsminderung verringert werden kann. Dieser Effekt ist vor allem beim Entfernen der Opferschicht augenfällig. Der Verschiebungsabschnitt ist in seiner Breite schmaler als der Reflexionsabschnitt. Deshalb ist das Entfernen der Opferschicht, die sich unter dem Verschiebungsabschnitt befindet, in dem Opferschichtentfernungsprozess eher beendet. Die Biegespannungen wirken dann auf die Opferschicht. Mit der oben beschriebenen Konfiguration treten die Spannungen so auf, dass sie einander aufheben, mit dem Ergebnis, dass die Spannungen wesentlich verringert werden. Dadurch wird das Ergebnis verbessert.
(Achte Ausführungsform)
25 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft das Einheitsbildelement des Strahlungsdetektors in einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 25 zeigt einen Zustand, bevor die (nicht gezeigte) Opferschicht im Prozess der Herstellung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform entfernt wird.
26 ist ein Schaubild, das schematisch einen fertigen Zustand nach dem Entfernen der Opferschicht zeigt, und entspricht einer schematischen Schnittansicht entlang der Linie X27-X28 in 25. 26 zeigt, wie die Temperatur des Trägermaterial und der jeweiligen Abschnitte des Elements bei Erreichen des thermischen Gleichgewichts zu T0 wird, wenn die Umgebungstemperatur in dem Zustand, wo die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht eintreten, T0 ist, und entspricht 24.
In den 25 und 26 sind die Elemente, die die gleichen sind wie die Elemente in den 23 und 24 oder die den Elementen in den 23 und 24 entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte Erläuterung wird verzichtet.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der siebenten Ausführungsform in folgenden Punkten. Bei dieser Ausführungsform wird ein Halbspiegelabschnitt 60 zum Reflektieren nur eines Teils des empfangenen Lesestrahls j als Ersatz für den beweglichen Reflexionsabschnitt 50 und als Verschiebungsleseelement verwendet und ist am distalen Ende jedes zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 angeordnet. Die festen Reflexionsabschnitte 51, 52 sind entfernt. Des Weiteren ist ein Totalreflexionsspiegel 61, der aus der Al-Schicht besteht und als Reflexionsabschnitt zum Reflektieren des Lesestrahls dient, der in den Halbspiegelabschnitt 60 eindringt, an dem Trägermaterial 1 in einer Weise angeordnet, die zum Halbspiegelabschnitt 60 weist. Des Weiteren ist bei dieser Ausführungsform der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 aus Goldschwarz usw. entfernt, und die untere SiN-Schicht jedes der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 dient als infrarotstrahlungsabsorbierender Abschnitt.
Gemäß dieser Ausführungsform liegt, wie in der siebenten Ausführungsform, sofern die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht eintreten, der Halbspiegelabschnitt 60 parallel zu dem Trägermaterial 1 und bleibt auf der festen Höhe. Wenn die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt eintreten, so neigt sich der Halbspiegelabschnitt 60 entsprechend der Menge der einfallenden Infrarotstrahlung, und der Abstand zwischen dem Halbspiegelabschnitt 60 und dem Totalreflexionsspiegel 61 ändert sich. Wenn der Lesestrahl j von oben bestrahlt wird, so interferieren der reflektierte Strahl von dem Totalreflexionsspiegel 61 und der reflektierte Strahl von dem Halbspiegelabschnitt 60 miteinander zu Interferenzstrahlen, und diese Strahlen wandern zurück nach oben. Die Intensität der Interferenzstrahlen richtet sich nach dem Abstand zwischen dem Halbspiegelabschnitt 60 und dem Totalreflexionsspiegel 61, wodurch die Interferenzstrahlen erhalten werden, deren Intensität der Menge der einfallenden Infrarotstrahlung entspricht.
Der Strahlungsdetektor kann bei dieser Ausführungsform als Ersatz für den Strahlungsdetektor 100 in der oben besprochenen Visualisierungsvorrichtung, die in 5 veranschaulicht ist, verwendet werden. In diesem Fall wird jedoch das Strahlenflussbeschränkungselement 35 entfernt. Auch bei dieser Visualisierungsvorrichtung, wie im Fall der Visualisierungsvorrichtung, die mit dem in 5 gezeigten Strahlungsdetektor 100 arbeitet, ist es das optische Bild des Lesestrahls, das auf den Lichtempfangsflächen des CCD 30 erzeugt wird, was das Bild der einfallenden Infrarotstrahlen reflektiert.
Gemäß dieser Ausführungsform werden ebenfalls die gleichen Vorteile wie bei der siebenten Ausführungsform realisiert.
(Neunte Ausführungsform)
27 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft das Einheitsbildelement des Strahlungsdetektors in einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 27 zeigt einen Zustand, bevor die (nicht gezeigte) Opferschicht im Prozess der Herstellung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform entfernt wird.
28 ist ein Schaubild, das schematisch einen fertigen Zustand nach dem Entfernen der Opferschicht zeigt, und entspricht einer schematischen Schnittansicht entlang der Linie X29-X30 in 27. 28 zeigt, wie die Temperatur des Trägermaterials und der jeweiligen Abschnitte des Elements bei Erreichen des thermischen Gleichgewichts zu T0 wird, wenn die Umgebungstemperatur in dem Zustand, wo die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht eintreten, T0 ist, und entspricht 24.
In den 27 und 28 sind die Elemente, die die gleichen sind wie die Elemente in den 25 und 26 oder die den Elementen in den 25 und 26 entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte Erläuterung wird verzichtet.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der siebenten Ausführungsform in folgenden Punkten. Bei dieser Ausführungsform dient ein beweglicher Elektrodenabschnitt 70, der aus der Al-Schicht besteht, als Ersatz für den beweglichen Reflexionsabschnitt 50 und als Verschiebungsleseelement und ist am distalen Ende jedes der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 angeordnet. Die festen Reflexionsabschnitte 51, 52 sind entfernt. Des Weiteren ist ein fester Elektrodenabschnitt 71, der aus der Al-Schicht besteht, an dem Trägermaterial 1 in einer Weise angeordnet, die dem beweglichen Elektrodenabschnitt 70 zugewandt ist. Der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 aus Goldschwarz usw. ist auf der Oberseite des beweglichen Reflexionsabschnitts 70 ausgebildet und empfängt von oben die Infrarotstrahlen i, die von dem Zielobjekt kommen.
Eine Diffusionsschicht 72 ist unter dem festen Elektrodenabschnitt 71 auf dem Trägermaterial 1 ausgebildet, wodurch die Schicht 72 und das Trägermaterial 1 elektrisch miteinander verbunden werden. Des Weiteren sind, obgleich in den Zeichnungen nicht gezeigt, Diffusionsschichten auch unter den Kontakten 3a, 4a der Fußstücke 3, 4 ausgebildet, und diese Diffusionsschichten sind über Kontaktlöcher elektrisch mit den oberen Al-Schichten des ersten und des zweiten Verschiebungsabschnitts 5, 6 verbunden. Die oberen Al-Schichten 22 der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 sind elektrisch mit den oberen Al-Schichten der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 über Ti-Verdrahtungsschichten 72, 73 verbunden, die auf den Wärmetrennungsabschnitten 7, 8 ausgebildet sind. Die Diffusionsschichten unter den Kontakten 3a, 4a sind dadurch elektrisch mit dem beweglichen Elektrodenabschnitt 70 verbunden. Obgleich nicht veranschaulicht, ist eine bekannte Leseschaltung zum Lesen einer elektrostatischen Kapazität zwischen den Diffusionsschichten und der Verdrahtungsschicht 72 ausgebildet.
Gemäß dieser Ausführungsform liegt, wie in der siebenten Ausführungsform, sofern die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht eintreten, der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 parallel zu dem Trägermaterial 1 und bleibt auf der festen Höhe. Wenn die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt von oben eintreten, so neigt sich der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 entsprechend der Menge der einfallenden Infrarotstrahlung, und ein Abstand zwischen dem beweglichen Elektrodenabschnitt 70 und dem festen Elektrodenabschnitt 71 ändert sich. Diese Änderung wird von der Leseschaltung als eine Änderung der elektrostatischen Kapazität gelesen. Die Einheitsbildelemente sind eindimensional oder zweidimensional gruppiert, wodurch Bildsignale der Infrarotstrahlen erhalten werden.
Gemäß dieser Ausführungsform werden ebenfalls die gleichen Vorteile wie bei der siebenten Ausführungsform realisiert. Bei dieser Ausführungsform werden insbesondere die folgenden Vorteile realisiert. Der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 ist anfänglich nicht relativ zu dem Trägermaterial 1 geneigt, weshalb es möglich ist, den Abstand zwischen den Elektroden schmal einzustellen, ohne auf den festen Elektrodenabschnitt 71 aufzutreffen. Deshalb ist es möglich, eine Infrarotstrahlungserfassung mit hoher Empfindlichkeit durchzuführen, und der Dynamikbereich wird nicht eingeschränkt.
Übrigens ist es bei jeder der oben besprochenen Ausführungsformen und bei Ausführungsformen, die noch im Weiteren besprochen werden, bevorzugt, dass die Komponenten (beispielsweise die Reflexionsplatte 12, die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8, der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 in 13, die Reflexionsabschnitte 50 bis 52, der Halbspiegelabschnitt 60, der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 usw.) außer dem ersten und dem zweiten Verschiebungsabschnitt 5, 6, 9, 10 jeweils so konfiguriert sind, dass sie einen Ebenenabschnitt und einen Aufwärts- oder Abwärtsabschnitt enthalten, die so ausgebildet sind, dass sie sich aufwärts bzw. abwärts über wenigstens einem Teil der Peripherie des Ebenenabschnitts erstrecken. In diesem Fall wird der Ebenenabschnitt durch den Aufwärts- oder Abwärtsabschnitt verstärkt, und die Schichtdicke kann so verringert werden, dass eine gewünschten Festigkeit gewährleistet ist, was als bevorzugt angesehen wird.
Des Weiteren ist es in jeder der oben besprochenen Ausführungsformen und in der zwölften und dreizehnten Ausführungsform, die weiter unten erläutert werden, bevorzugt, dass jeder der Verbindungsabschnitte zwischen den ersten Verschiebungsabschnitten 5, 6 und den Fußstücken 3, 4 verstärkt ist. Beispiele dieser Verstärkungsstruktur werden anhand einer zehnten und elften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert.
(Zehnte Ausführungsform)
Bevor wir eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besprechen, wird anhand der 29A und 29B die Verstärkungsstruktur der zweiten Ausführungsform im Vergleich zur zehnten Ausführungsform und elften Aus führungsform, die weiter unten noch beschrieben wird, erläutert. Die 29A und 29B sind Ansichten, die jeweils schaubildhaft die Umgebung des Verbindungsabschnitts zwischen dem ersten Verschiebungsabschnitt 5 und dem Fußstück 3 in dem Strahlungsdetektor der zweiten Ausführungsform, die in den 6 bis 9 gezeigt ist, zeigen. 29A ist die schematische perspektivische Ansicht davon. 29B ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie A-A' in 29A. Es ist zu beachten, dass die Lichtabschirmungsschicht 13 in 7 in den 29A und 29B weggelassen ist.
In der zweiten Ausführungsform, wie in den 29A und 29B gezeigt, ist das Fußstück 3 aus einem mit einem Boden versehenen Säulenabschnitt 80, dessen oberer Abschnitt geöffnet ist, und einem Ebenenabschnitt 81 aufgebaut, der entlang der Peripherie des oberen geöffneten Randes des Säulenabschnitts 80 angeordnet ist und sich im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Trägermaterial 1 erstreckt. Der erste Verschiebungsabschnitt 5 ist so konfiguriert, dass er sich wie dieser Ebenenabschnitt 81 – im Wesentlichen in der gleichen Ebenenform – erstreckt. Der Säulenabschnitt 80 und der Ebenenabschnitt 81, die das Fußstück 3 bilden, werden durch kontinuierliches Ausbilden der SiN-Schicht 21 und der Al-Schicht 22, aus denen der erste Verschiebungsabschnitt 5 besteht, ausgebildet. Obgleich in den 29A und 29B nicht veranschaulicht, sind das Fußstück 4 und der erste Verschiebungsabschnitt 6 in die gleichen Weise konfiguriert wie das Fußstück 3 und der erste Verschiebungsabschnitt 5.
In der zweiten Ausführungsform ist das Fußstück 3 aus dem Ebenenabschnitt 81 und dem Säulenabschnitt 80 aufgebaut, weshalb die Festigkeit des Verbindungsabschnitts zwischen dem Fußstück 3 und dem ersten Verschiebungsabschnitt 5 mehr verstärkt wird, als wenn das Fußstück 3 lediglich als L-Profil konfiguriert ist, wie es bei der in den 1 bis 4A–4C gezeigten ersten Ausführungsform veranschaulicht ist.
Andererseits sind die 30A und 30B Ansichten, die jeweils schaubildhaft die Umgebung des Verbindungsabschnitts zwischen dem ersten Verschiebungsabschnitt 5 und dem Fußstück 3 in dem Strahlungsdetektor in der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. 30A ist die schematische perspektivische Ansicht davon. 30B ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie B-B' in 30A. In den 30A und 30B sind die Elemente, die die gleichen sind wie die Elementen in den 29A und 29B oder die den Elementen in den 29A und 29B entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte Erläuterung wird verzichtet. Es ist zu beachten, dass eine Lichtabschirmungsschicht, die der Lichtabschirmungsschicht in 7 entspricht, in den 30A und 30B weggelassen ist.
Der Unterschied zwischen der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der zweiten Ausführungsform besteht nur in der Konfiguration des Fußstücks 3. Genauer gesagt, besteht bei dieser Ausführungsform, wie in den 30A und 30B gezeigt, das Fußstück 3 aus einem mit einem Boden versehenen Säulenabschnitt 90, dessen oberer Abschnitt geöffnet ist; einem Ebenenabschnitt 91, der entlang der Peripherie des oberen Öffnungsrandes des Säulenabschnitts 90 angeordnet ist und sich im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Trägermaterials 1 erstreckt; einem Abwärtsabschnitt 92, der von dem Umfangsrand des Ebenenabschnitts 91 zum Trägermaterial 1 hin abwärts verläuft; und einem Ebenenabschnitt 93, der sich vom unteren Rand des Abwärtsabschnitts 92 entlang der Peripherie erstreckt und sich im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Trägermaterials 1 erstreckt. Der erste Verschiebungsabschnitt 5 ist so konfiguriert, dass er sich wie der Ebenenabschnitt 93 – im Wesentlichen in die gleichen Ebenenform – erstreckt. Der Säulenabschnitt 90, der Ebenenabschnitt 91, der Abwärtsabschnitt 92 und der Ebenenabschnitt 93, die das Fußstück 3 bilden, werden durch kontinuierliches Ausbilden der SiN-Schicht 21 und der Al-Schicht 22, aus denen der erste Verschiebungsabschnitt 5 besteht, ausgebildet. Obgleich in den Zeichnungen nicht veranschaulicht, sind die Komponenten, die dem Fußstück 4 und dem ersten Verschiebungsabschnitt 6 in der zweiten Ausführungsform entsprechen, ebenfalls in der gleichen Weise wie das Fußstück 3 und der erste Verschiebungsabschnitt 5 konfiguriert.
Ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung des Strahlungsdetektors in der zehnten Ausführungsform wird anhand der 31A bis 31C erläutert. Im vorliegenden Text konzentriert sich die Besprechung jedoch auf Abschnitte, die zu den Fußstücken 3, 4 und den ersten Verschiebungsabschnitten 5, 6 gehören. Es ist zu beachten, dass die 31A bis 31C Ansichten sind, die Prozesse des Herstellungsverfahrens des Strahlungsdetektors der zehnten Ausführungsform zeigen und schematischen Ansichten entsprechen, die jeweils 30B entsprechen.
Zunächst wird, nachdem mittels des Aufdampfungsverfahrens usw. (nicht gezeigte) Al-Schichten, die als die Lichtabschirmungsschichten dienen sollen, die den Infrarotlichtabschirmungsschichten 13, 14 in 9 entsprechen, auf dem Trägermaterial 1 abgeschieden wurden, darauf die Strukturierung mittels des photolithographischen Ätzverfahrens vorgenommen, wodurch die (nicht gezeigten) Lichtabschirmungsschichten konfiguriert werden. Als nächstes wird ein Resist, der als Opferschicht 94 dient, auf die gesamte Oberfläche des Si-Trägermaterials 1 aufgetragen, und es werden Öffnungen, die den Kontakten 3a, 4a der Fußstücke 3, 4 entsprechen, in dieser Opferschicht 94 mittels der Photolithographie ausgebildet (31A).
Anschließend wird der Resist als die Opferschicht 95 auf das Trägermaterial in diesem Zustand aufgebracht, und die Opferschicht 95 wird mittels des photolithographischen Ätzverfahrens in einer inselförmigen Gestalt in einer solchen Weise geätzt, dass der andere Bereich der Schicht 95 entfernt wird, so dass die inselförmige Opferschicht 95 nur auf dem Bereich übrig bleibt, der den Ebenenabschnitten 91 der Fußstücke 3, 4 entspricht (31B).
Als nächstes wird, nachdem die SiN-Schichten 21, die als die unteren Schichten 21 der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und als Fußstücke 3, 4 dienen sollen, mittels des P-CVD-Verfahrens abgeschieden wurden, darauf die Strukturierung mittels des photolithographischen Ätzverfahrens vorgenommen, wodurch die jeweiligen Konfigurationen erhalten werden. Als nächstes wird, nachdem die Al-Schichten 22, die als die oberen Schichten 22 der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und als Fußstücke 3, 4 dienen sollen, mittels des Aufdampfungsverfahrens usw. abgeschieden wurden, darauf die Strukturierung mittels des photolithographischen Ätzverfahrens vorgenommen, wodurch die jeweiligen Konfigurationen erhalten werden (31C).
Anschließend wird – mittels der gleichen Prozesse wie jenen zu seiner Herstellung gemäß der zweiten Ausführungsform – das Trägermaterial in diesem Zustand durch Zerteilen zu Chips vereinzelt, und die Opferschichten 94, 95 und andere Opferschichten werden mittels des Ablöseverfahrens usw. entfernt. Der Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform ist damit fertiggestellt.
Die Autoren der vorliegenden Erfindung haben empirisch bestätigt, dass die Verstärkungsstruktur, wie sie in den 30A und 30B gezeigt ist, den proximalen Abschnitt des ersten Verschiebungsabschnitts 5 besser verstärkt und ihm eine höhere Steifigkeit verleiht als die Verstärkungsstruktur, wie sie in den 29A und 29B gezeigt ist.
Der Grund wird darin vermutet, dass der Abwärtsabschnitt 92 ausgebildet wird und seine Steifigkeit dadurch erhöht wird.
(Elfte Ausführungsform)
Die 32A und 32B sind Ansichten, die jeweils schaubildhaft die Umgebung des Verbindungsabschnitts zwischen dem ersten Verschiebungsabschnitt 5 und dem Fußstück 3 in dem Strahlungsdetektor einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. 32A ist die schematische perspektivische Ansicht davon. 32B ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie C-C' in 32A. In den 32A und 32B sind die Elemente, die denen der 29A und 29B gleichen oder denen der 29A und 29B entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte Erläuterung wird verzichtet. Es ist zu beachten, dass eine Lichtabschirmungsschicht, die der Lichtabschirmungsschicht 13 in 7 entspricht, in den 32A und 32B weggelassen ist.
Der Unterschied zwischen der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der zweiten Ausführungsform besteht nur in der Konfiguration des Fußstücks 3. Genauer gesagt, besteht bei dieser Ausführungsform, wie in den 32A und 32B gezeigt, das Fußstück 3 aus einem mit einem Boden versehenen Säulenabschnitt 110, dessen oberer Abschnitt geöffnet ist; einem Ebenenabschnitt 111, der entlang der Peripherie des oberen Öffnungsrandes des Säulenabschnitts 110 angeordnet ist und sich im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Trägermaterials 1 erstreckt; einem Aufwärtsabschnitt 112, der sich auf der gegenüberliegenden Seite des Trägermaterials 1 vom Umfangsrand des Ebenenabschnitts 111 aufwärts erstreckt; und einem Ebenenabschnitt 113, der sich entlang der Peripherie von dem oberen Rand des Aufwärtsabschnitts 112 erstreckt und im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Trägermaterials 1 verläuft. Der erste Verschiebungsabschnitt 5 ist so konfiguriert, dass er sich wie der Ebenenabschnitt 113 – im Wesentlichen in der gleichen Ebenenform – erstreckt. Der Säulenabschnitt 110, der Ebenenabschnitt 111, der Aufwärtsabschnitt 112 und der Ebenenabschnitt 113, die das Fußstück 3 bilden, werden durch kontinuierliches Ausbilden der SiN-Schicht 21 und der Al-Schicht 22, aus denen der erste Verschiebungsabschnitt 5 besteht, ausgebildet. Obgleich in den Zeichnungen nicht veranschaulicht, sind die Komponenten, die dem Fußstück 4 und dem ersten Verschiebungsabschnitt 6 in der zweiten Ausführungsform entsprechen, ebenfalls in der gleichen Weise wie das Fußstück 3 und der erste Verschiebungsabschnitt 5 konfiguriert.
Ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung des Strahlungsdetektors in der elften Ausführungsform wird anhand der 33A bis 33C erläutert. Im vorliegenden Text konzentriert sich die Besprechung jedoch auf Abschnitte, die zu den Fußstücken 3, 4 und den ersten Verschiebungsabschnitten 5, 6 gehören. Es ist zu beachten, dass die 33A bis 33C Ansichten sind, die Prozesse des Herstellungsverfahrens des Strahlungsdetektors der elften Ausführungsform zeigen und schematischen Ansichten entsprechen, die jeweils 32B entsprechen.
Zunächst wird, nachdem mittels des Aufdampfungsverfahrens usw. (nicht gezeigte) Al-Schichten, die als die Lichtabschirmungsschichten dienen sollen, die den Infrarotlichtabschirmungsschichten 13, 14 in 9 entsprechen, auf dem Trägermaterial 1 abgeschieden wurden, darauf die Strukturierung mittels des photolithographischen Ätzverfahrens vorgenommen, wodurch die (nicht gezeigten) Lichtabschirmungsschichten konfiguriert werden. Als nächstes wird ein Resist, der als Opferschicht 114 dient, auf die gesamte Oberfläche des Si-Trägermaterials 1 aufgetragen, und es werden Öffnungen, die den Kontakten 3a, 4a der Fußstücke 3, 4 entsprechen, in dieser Opferschicht 114 mittels der Photolithographie ausgebildet (33A).
Anschließend wird der Resist als die Opferschicht 115 auf das Trägermaterial in diesem Zustand aufgebracht, und Bereiche, die dem Ebenenabschnitt 111 und dem Säulenabschnitt 110 der Fußstücke 3, 4 entsprechen, werden mittels des photolithographischen Ätzverfahrens entfernt (33B).
Als nächstes wird, nachdem die SiN-Schichten 21, die als die unteren Schichten 21 der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und als Fußstücke 3, 4 dienen sollen, mittels des P-CVD-Verfahrens abgeschieden wurden, darauf die Strukturierung mittels des photolithographischen Ätzverfahrens vorgenommen, wodurch die jeweiligen Konfigurationen erhalten werden. Als nächstes wird, nachdem die Al-Schichten, die als die oberen Schichten 22 der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und als Fußstücke 3, 4 dienen sollen, mittels des Aufdampfungsverfahrens usw. abgeschieden wurden, darauf die Strukturierung mittels des photolithographischen Ätzverfahrens vorgenommen, wodurch die jeweiligen Konfigurationen erhalten werden (33C).
Anschließend wird – mittels der gleichen Prozesse wie jenen zu seiner Herstellung gemäß der zweiten Ausführungsform – das Trägermaterial in diesem Zustand durch Zerteilen zu Chips vereinzelt, und die Opferschichten 114, 115 und andere Opferschichten werden mittels des Ablöseverfahrens usw. entfernt. Der Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform ist damit fertiggestellt.
Wie bei der in den 30A und 30B gezeigten Verstärkungsstruktur verstärkt die Verstärkungsstruktur, die in den 32A und 32B gezeigt ist, dank des ausgebildeten Aufwärtsabschnitts 112 den proximalen Abschnitt 5 des ersten Verschiebungsabschnitts besser und verleiht ihm eine höhere Steifigkeit als mit der Verstärkungsstruktur, wie sie in den 29A und 29B gezeigt ist.
Es ist zu beachten, dass die Verstärkungsstrukturen, wie sie in den 30A, 30B und in den 32A, 32B gezeigt sind, gleichermaßen für beispielsweise die Verbindungsabschnitte 7a, 8a, 7b, 8b, 12a, 12b der zweiten Ausführungsform, die in den 6 bis 9 gezeigt ist, übernommen werden können. In diesem Fall können der Verbindungsabschnitt 7a und andere in der gleichen Weise wie das Fußstück 3 strukturiert werden. Der Grund dafür ist, dass beispielsweise in 7 der Wärmetrennungsabschnitt 7 als ein im Wesentlichen flaches dünnes Schichtelement über den Aufwärtsverbindungsabschnitt 7a auf dem ersten Verschiebungsabschnitt 5 als dem Basisabschnitt des Wärmetrennungsabschnitts 7 in der gleichen Weise gestützt wird wie der erste Verschiebungsabschnitt 5, der als ein im Wesentlichen flaches dünnes Schichtelement definiert ist, das über das Aufwärtsfußstück 3 von dem Trägermaterial 1 gestützt wird. Des Weiteren können die Verstärkungsstrukturen, die in den 30A, 30B und in den 32A, 32B gezeigt sind, in einen Mehrzweck-Dünnschichtstrukturkörper übernommen werden, der eine solche Struktur aufweist, dass das im Wesentlichen flache dünne Schichtelement über das Aufwärtsfußstück oder den Verbindungsabschnitt an dem Trägermaterial oder Basisabschnitt gestützt wird.
(Zwölfte Ausführungsform)
34 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft das Einheitsbildelement des Strahlungsdetektors in einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 34 zeigt einen Zustand, bevor die (nicht gezeigte) Opferschicht im Prozess der Herstellung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform entfernt wird.
Die 35 und 36 sind Ansichten, die jeweils schaubildhaft einen fertigen Zustand nach dem Entfernen der Opferschicht zeigen. 35 entspricht einer schematischen Schnittansicht entlang der Linie Y41-Y42 in 34. 36 entspricht einer schematischen Schnittansicht entlang der Linie X41-X42 in 34. Die 35 und 36 zeigen jeweils, wie die Temperatur des Trägermaterials und der jeweiligen Abschnitte des Elements bei Erreichen des thermischen Gleichgewichts zu T0 wird, wenn die Umgebungstemperatur in dem Zustand, wo die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht eintreten, T0 ist, und entsprechen 24.
In den 34 bis 36 sind die Elemente, die denen der 23, 24 und der 1 bis 4A–4C gleichen oder denen der 23, 24 und der 1 bis 4A–4C entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte Erläuterung wird verzichtet. Die Unterschiede zwischen dieser Ausführungsform und der siebenten Ausführungsform sind hauptsächlich die folgenden Punkte, die im Weiteren erläutert werden.
Bei dieser Ausführungsform sind der bewegliche Reflexionsabschnitt 50 und die festen Reflexionsabschnitte 51, 52 (siehe 23 und 24) entfernt, und die infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitte 11, die jeweils aus der SiN-Schicht mit einer zuvor festgelegten Dicke und einer solchen Charakteristik, dass ein Teil der Infrarotstrahlen i – wie bei der in den 13 bis 17 gezeigten vierten Ausführungsform – reflektiert wird, bestehen, sind an den distalen Enden der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 befestigt. Bei dieser Ausführungsform beinhaltet das Verschiebungsleseelement die Verwendung einer Lesestrahlreflexionsplatte 121, die aus einer Al-Schicht besteht, die den empfangenen Lesestrahl im Wesentlichen vollständig reflektiert, als Ersatz für den beweglichen Reflexionsabschnitt 50. Die Lesestrahlreflexionsplatte 121 ist so angeordnet, dass ein Abstand D3 zwischen dem infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt 11 und der Reflexionsplatte 121 im Wesentlichen durch nλ₀/4 gegeben ist, wobei n eine ungerade Zahl ist und λ₀ eine Schwerpunktwellenlänge eines gewünschten Wellenlängebandes des Infrarotstrahls i ist. Bei dieser Ausführungsform dient die Lesestrahlreflexionsplatte 121, die den Lesestrahl j reflektiert, auch als infrarotstrahlungsreflektierender Abschnitt, der die Infrarotstrahlen i im Wesentlichen vollständig reflektiert, und der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 und die Lesestrahlreflexionsplatte 121 konfigurieren die optische Resonatorstruktur. Die Lesestrahlreflexionsplatte 121 ist an dem infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt 11 über einen Verbindungsabschnitt 121e befestigt. Der Verbindungsabschnitt 121e ist eine durchgängige Fortsetzung der Al-Schicht, aus der die Reflexionsplatte 121 besteht.
Bei dieser Ausführungsform ist ein Halbspiegelabschnitt 122, der nur einen Teil des empfangenen Lesestrahls j reflektiert, an dem Trägermaterial 1 befestigt und weist dabei über einen Raum zu der Lesestrahlreflexionsplatte 121, ist aber über der Lesestrahlreflexionsplatte 121 angeordnet (d. h. auf der Seite, die dem Trägermaterial 1 relativ zur Lesestrahlreflexionsplatte 121 gegenüberliegt). Der Halbspiegelabschnitt 122 kann beispielsweise aus der SiN-Schicht bestehen. Alternativ kann der Halbspiegelabschnitt 122 aus einer Siliziumoxidschicht, die als Stützabschnitt dient, und einem Metall, wie beispielsweise Titan, bestehen, das sehr dünn – um ein gewünschtes Reflexionsvermögen zu erhalten – mittels eines Sputterverfahrens usw. darauf abgeschieden ist. Dieser Punkt ist der gleiche bei dem Halbspiegelabschnitt 60 in den 25 und 26.
Bei dieser Ausführungsform ist der Halbspiegelabschnitt 122, wie in den 34 und 36 veranschaulicht, an beiden Seitenenden an dem Trägermaterial 1 über zwei Fußstücke 123, 124, die von dem Trägermaterial 1 abstehen, befestigt. Die Fußstücke 123, 124 werden durch Verlängern der Schichten ausgebildet, die den Halbspiegelabschnitt 122 bilden. Es ist zu beachten, dass die Bezugszahlen 123a, 124a jeweils Kontakte der Fußstücke 123, 124 zu dem Trägermaterial 1 darstellen. Bei dieser Ausführungsform ist der Halbspiegelabschnitt 122 individuell für ein individuelles thermisches Verschiebungselement vorhanden, wobei die Erfindung aber nicht darauf beschränkt ist. Wenn beispielsweise die thermischen Verschiebungselemente zweidimensional angeordnet sind, so bedeckt ein durchgängiger Halbspiegelabschnitt die Lesestrahlreflexionsplatten 121 der mehreren thermischen Verschiebungselemente, und es ist möglich, nur ein einziges Fußstück zum Verbinden des Halbspiegelabschnitts 122 mit dem Trägermaterial 1 für die mehreren thermischen Verschiebungselemente auszubilden.
Gemäß dieser Ausführungsform liegt, wie in der siebenten Ausführungsform, sofern die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht eintreten, die Lesestrahlreflexionsplatte 121 parallel zu dem Trägermaterial 1 und bleibt auf der festen Höhe. Wenn die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt eintreten, so neigt sich die Lesestrahlreflexionsplatte 121 entsprechend der Menge der einfallenden Infrarotstrahlung, und ein Abstand D4 zwischen der Lesestrahlreflexionsplatte 121 und dem Halbspiegelabschnitt 122 ändert sich. Wenn der Lesestrahl j von oben bestrahlt wird, so interferieren der reflektierte Strahl von der Lesestrahlreflexionsplatte 121 und der reflektierte Strahl von dem Halbspiegelabschnitt 122 miteinander zu Interferenzstrahlen, und diese Strahlen wandern zurück nach oben. Die Intensität der Interferenzstrahlen richtet sich nach dem Abstand D4 zwischen der Lesestrahlreflexionsplatte 121 und dem Halbspiegelabschnitt 122, wodurch die Interferenzstrahlen erhalten werden, deren Intensität der Menge der einfallenden Infrarotstrahlung entspricht.
Der Strahlungsdetektor dieser Ausführungsform kann als Ersatz für den Strahlungsdetektor 100 in der oben besprochenen Visualisierungsvorrichtung, die in 5 veranschaulicht ist, verwendet werden. In diesem Fall ist jedoch das Strahlenflussbeschränkungselement 35 entfernt. Auch bei dieser Visualisierungsvorrichtung, wie im Fall der Visualisierungsvorrichtung, die mit dem in 5 gezeigten Strahlungsdetektor 100 arbeitet, ist es das optische Bild des Lesestrahls, das auf den Lichtempfangsflächen des CCD 30 erzeugt wird, was das Bild der einfallenden Infrarotstrahlen reflektiert.
Gemäß dieser Ausführungsform werden die gleichen Vorteile wie bei der siebenten Ausführungsform realisiert, und außerdem werden die folgenden Vorteile realisiert, die im Weiteren erläutert werden.
Diese Ausführungsform und die achte Ausführungsform, die in den 25 und 26 gezeigt ist, gleichen einander in dem Punkt der Erzeugung der Interferenzstrahlen, deren Intensität der Menge der einfallenden Infrarotstrahlung entspricht, unter Verwendung des Halbspiegelabschnitts und des Lesestrahlreflexionsabschnitts, wobei Schwankungen in der Lichtempfangsmenge der Infrarotstrahlen aufgrund der Ausnutzung des Interferenzprinzips mit hoher Empfindlichkeit ausgelesen werden können. In der achten Ausführungsform jedoch sind die Halbspiegelabschnitte 60 an den zweiten Verschiebungsabschnitten 9, 10 befestigt, und der Totalreflexionsspiegel (der Lesestrahlreflexionsabschnitt) 61, der aus der Al-Schicht besteht, ist auf der Trägermaterial 1 unter dem Halbspiegelabschnitt 60 ausgebildet. Dementsprechend werden die Infrarotstrahlen i durch den Spiegel 61 abgesperrt, mit dem Ergebnis, dass der Bereich, der dem Halbspiegelabschnitt 60 entspricht, nicht als ein Bereich zum Absorbieren der Infrarotstrahlen genutzt werden kann, und die unteren SiN-Schichten unter den zweiten Verschiebungsabschnitten 9, 10 dienen als die infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitte. Deshalb kann das Öffnungsverhältnis bezüglich des Einfalls der Infrarotstrahlung nicht so sehr erhöht werden.
Im Gegensatz dazu sind gemäß dieser Ausführungsform die Lesestrahlreflexionsplatten 121 über die infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitte 11 an den zweiten Verschiebungsabschnitten 9, 10 befestigt, und der Halbspiegelabschnitt 122 ist an dem Trägermaterial 1 befestigt, aber über der Lesestrahlreflexionsplatte 121 angeordnet. Dementsprechend wird der Einfall der Infrarotstrahlen i auf den infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt 11 nicht durch die Lesestrahlreflexionsplatte 121 gesperrt, und der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 kann in dem Bereich unter dem Halbspiegelabschnitt 122 angeordnet werden. Dieser Bereich kann als der Bereich zum Absorbieren der Infrarotstrahlung genutzt werden. Somit wird gemäß dieser Ausführungsform der Vorteil realisiert, dass das Öffnungsverhältnis bezüglich des Einfalls der Infrarotstrahlen verbessert wird.
Bei dieser Ausführungsform haben die ersten und zweiten Verschiebungsabschnitte 5, 6, 9, 10 und die Wärmetrennungsabschnitte 7, 8 die gleichen Konfigurationen wie bei der siebenten und achten Ausführungsformen. Und zwar bestehen die beiden Schichten 21, 22 der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 und die beiden Schichten 23, 24 der zweiten Verschiebungsabschnitte aus den gleichen Materialien und werden in der gleichen Reihenfolge, d. h. in der Reihenfolge SiN-Schicht-Al-Schicht, von der Seite des Trägermaterials 1, gestapelt, wobei sie in dieser Reihenfolge gestapelt werden, um die ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 von dem Trägermaterial 1 dergestalt aufwärts zu biegen, dass die ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 nicht auf das Trägermaterial im Ursprungszustand auftreffen. Andererseits ist die Richtung der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 von ihren proximalen Enden in Richtung ihrer distalen Enden im Wesentlichen der Richtung der zweiten Verschiebungsab schnitte 9, 10 von ihren proximalen Enden in Richtung ihren distalen Enden entgegengesetzt. Somit werden die zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 so gebogen, dass sie sich nahe an das Trägermaterial 1 heranbewegen, d. h. so, dass die Biegungen der ersten Verschiebungsabschnitte 5, 6 aufgehoben werden. Dementsprechend werden die Infrarotstrahlungsreflexionsabschnitt 11 und die Reflexionsplatte 121, die mit den zweiten Verschiebungsabschnitten 9, 10 verbunden sind, in unmittelbarer Nähe zum Trägermaterial 1 angeordnet.
Die Opferschicht muss auf der Reflexionsplatte 121 angeordnet sein, um den Halbspiegelabschnitt 122 oberhalb der Reflexionsplatte 121 zu bilden, die an jedem der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 befestigt ist. Bei dieser Ausführungsform ist, wie oben erläutert, die Reflexionsplatte 121 in unmittelbarer Nähe zu dem Trägermaterial 1 angeordnet, und darum kann diese Opferschicht dünn sein. Somit wird gemäß dieser Ausführungsform der Vorteil realisiert, dass der Halbspiegelabschnitt 122 problemlos oberhalb der Reflexionsplatte 121 ausgebildet werden kann, die an jedem der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 befestigt ist.
Des Weiteren konfigurieren bei dieser Ausführungsform, wie oben besprochen, der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 und die Lesestrahlreflexionsplatte 121 die optische Resonatorstruktur bezüglich der einfallenden Infrarotstrahlen i. Somit liegt gemäß dieser Ausführungsform, wie bei der vierten Ausführungsform, der hier realisierte Vorteil darin, dass die Infrarotstrahlungsabsorbierungsrate erhöht werden kann und dass sowohl die Erfassungsempfindlichkeit als auch das Wiedererfassungsansprechverhalten verbessert werden können. Des Weiteren dient die Lesestrahlreflexionsplatte 121 als Infrarotstrahlungsreflexionsabschnitt, der die Infrarotstrahlen i im Wesentlichen vollständig reflektiert, wodurch die Struktur vereinfacht werden kann und die Kosten gesenkt werden können. Natürlich kann der Infrarotstrahlungsreflexionsabschnitt auch separat von der Lesestrahlreflexionsplatte 121 angeordnet werden.
(Dreizehnte Ausführungsform)
37 ist eine schematische Draufsicht, die schaubildhaft das Einheitsbildelement des Strahlungsdetektors in einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 37 zeigt einen Zustand, bevor die (nicht gezeigte) Opferschicht im Prozess der Herstellung des Strahlungsdetektors dieser Ausführungsform entfernt wird.
Die 38 und 39 sind Ansichten, die jeweils schaubildhaft einen fertigen Zustand nach dem Entfernen der Opferschicht zeigen. 38 entspricht einer schematischen Schnittansicht entlang der Linie Y43-Y44 in 37. 39 entspricht einer schematischen Schnittansicht entlang der Linie X43-X44 in 37. Die 38 und 39 zeigen jeweils, wie die Temperatur des Trägermaterials und der jeweiligen Abschnitte des Elements bei Erreichen des thermischen Gleichgewichts zu T0 wird, wenn die Umgebungstemperatur in dem Zustand, wo die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt nicht eintreten, T0 ist, und entsprechen 24.
In den 37 bis 39 sind die Elemente, die den Elementen in den 27, 28 und in den 1 bis 4A–4C gleichen oder den Elementen in den 27, 28 und in den 1 bis 4A–4C entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen versehen, und auf ihre wiederholte Erläuterung wird verzichtet. Die Unterschiede zwischen dieser Ausführungsform und der neunten Ausführungsform liegen hauptsächlich in den folgenden Punkten, die im Weiteren erläutert werden.
Bei dieser Ausführungsform, wie bei der in den 13 bis 17 veranschaulichten vierten Ausführungsform, ist der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11, der aus der SiN-Schicht mit einer zuvor festgelegten Dicke und mit einer solchen Charakteristik, dass ein Teil der Infrarotstrahlen i reflektiert wird, besteht, am distalen Ende jedes der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 befestigt. Ein beweglicher Elektrodenabschnitt 70, der aus der Al-Schicht besteht und als Verschiebungsleseelement dient, ist so angeordnet, dass ein Abstand D5 zwischen dem infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt 11 und dem beweglichen Elektrodenabschnitt 70 im Wesentlichen durch nλ₀/4 gegeben ist, wobei n eine ungerade Zahl ist und λ₀ eine Schwerpunktwellenlänge eines gewünschten Wellenlängebandes der Infrarotstrahlen i ist. Bei dieser Ausführungsform dient der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 als infrarotstrahlungsreflektierender Abschnitt, der die Infrarotstrahlen i im Wesentlichen vollständig reflektiert, und der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 und der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 konfigurieren die optische Resonatorstruktur. Der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 ist über einen Verbindungsabschnitt 70e an dem infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt 11 befestigt. Der Verbindungsabschnitt 70e ist eine durchgängige Fortsetzung der Al-Schicht, aus der der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 besteht. Bei dieser Ausführungsform werden die Infrarotstrahlen i von dem Zielobjekt von unten empfangenen.
Des Weiteren ist bei dieser Ausführungsform – als Ersatz für den festen Elektrodenabschnitt 71 (siehe 27 und 28), der so angeordnet ist, dass die Oberfläche des Trägermaterials 1 unter dem beweglichen Elektrodenabschnitt 70 bedeckt ist – ein fester Elektrodenabschnitt 131 vorhanden, der aus der Al-Schicht besteht und an dem Trägermaterial 1 befestigt ist und über einen Raum zu dem beweglichen Elektrodenabschnitt 70 weist, aber oberhalb des beweglichen Elektrodenabschnitts 70 (d. h. auf der Seite, die dem Trägermaterial 1 relativ zum beweglichen Elektrodenabschnitt 70 gegenüberliegt) angeordnet ist. Außerdem ist bei dieser Ausführungsform die Diffusionsschicht 72 (siehe 28) unter dem festen Elektrodenabschnitt 71 entfernt. Der feste Elektrodenabschnitt 131 ist, wie in den 37 und 39 veranschaulicht, an seinen beiden Seitenenden über zwei Fußstücke 132, 133, die sich von dem Trägermaterial 1 aufwärts erstrecken, an dem Trägermaterial 1 befestigt. Die Fußstücke 132, 133 werden durch Fortsetzen der Al-Schichten ausgebildet, die den festen Elektrodenabschnitt 131 bilden. Es ist zu beachten, dass die Bezugszahlen 132a, 133a jeweils Kontakte der Fußstücke 132, 133 zu dem Trägermaterial 1 darstellen.
Das Trägermaterial 1 hat eine Diffusionsschicht 134, die unter den Kontaktabschnitten 132a, 133a ausgebildet ist, und der feste Elektrodenabschnitt 131 ist über die Fußstücke 132, 133 elektrisch mit der Diffusionsschicht 134 verbunden. Eine Verdrahtungsschicht 135, die aus der Al-Schicht besteht, ist auf dem infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt 11 ausgebildet. Der Verbindungsabschnitt 70e ist auf diesem Verdrahtungsschicht 135 befestigt, und der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 ist über den Verbindungsabschnitt 70e elektrisch mit der Verdrahtungsschicht 135 verbunden. Die Verdrahtungsschicht 135 ist, wie in den 38 und 39 gezeigt, über die Kontaktlöcher, die in der SiN-Schicht ausgebildet sind, welche den infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt 11 bildet, elektrisch jeweils mit den oberen Al-Schichten, die die zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 bilden, verbunden. Durch diese Konfiguration ist der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 elektrisch mit der Diffusionsschicht 136 unter den Kontaktabschnitten 3a, 4a verbunden. Obgleich in den Zeichnungen nicht veranschaulicht, ist ein bekannter Leseschaltkreis zum Lesen einer elektrostatischen Kapazität zwischen den Diffusionsschichten 136 und 134 ausgebildet.
Gemäß dieser Ausführungsform absorbiert der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 die einfallenden Infrarotstrahlen i, und wenn die Temperatur jedes der zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 steigt, verschieben sich die zweiten Verschiebungsabschnitte 9, 10 so, dass sie sich in der Richtung, die in 39 mit einem Pfeil k angedeutet ist, nahe an das Trägermaterial 1 heranbewegen. Außerdem verschiebt sich der bewegliche Elektrodenabschnitt 70, der auf dem infrarotstrahlungsabsorbierenden Abschnitt 11 angeordnet ist, in der Richtung, die in 39 mit einem Pfeil m angedeutet ist. Der feste Elektrodenabschnitt 131 ist an dem Trägermaterial 1 befestigt, und darum schwankt der Abstand D6 zwischen dem festen Elektrodenabschnitt 131 und dem beweglichen Elektrodenabschnitt 70 stark. Somit können die einfallenden Infrarotstrahlen i durch Messen der elektrostatischen Kapazität zwischen den beiden Elektrodenabschnitten 131 und 70 erfasst werden.
Es ist zu beachten, dass der auf der Basis der Kapazität arbeitende Strahlungsdetektor in dieser Ausführungsform so hergestellt wird, dass sich der Abstand D6 zwischen den beiden Elektroden 131, 70 vergrößert, wenn die Temperatur aus dem Bereich einer Raumtemperatur steigt. Die Kapazität vergrößert sich in dem Maße, wie sich der Abstand D6 zwischen den beiden Elektroden 131, 70 verkleinert, und wenn der Schwankungsbetrag des Abstandes D6 zwischen den beiden Elektroden 131, 70 unverändert bleibt, so vergrößert sich der Schwankungsbetrag der Kapazität in einem Bereich bei kleiner werdendem Abstand D6. Dementsprechend weist die Vorrichtung bei dieser Ausführungsform eine hohe Empfindlichkeit im Bereich der Raumtemperatur auf, weil der Abstand D6 sich mit steigender Temperatur vergrößert. Somit kann beispielsweise bei Verwendung in einem Infrarotstrahlungsbildsensor die Empfindlichkeit im Bereich der Raumtemperatur mit einer maximalen Nutzungshäufigkeit erhöht werden.
Gemäß dieser Ausführungsform werden zusätzlich zu den oben beschriebenen Vorteilen die gleichen Vorteile wie bei der neunten Ausführungsform realisiert. Des Weiteren konfigurieren gemäß dieser Ausführungsform, wie oben erläutert, der infrarotstrahlungsabsorbierende Abschnitt 11 und der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 die optische Resonatorstruktur bezüglich der einfallenden Infrarotstrahlen i. Deshalb wird gemäß dieser Ausführungsform, wie bei der vierten Ausführungsform, der Vorteil realisiert, dass die Infrarotstrahlungsabsorbierungsrate erhöht werden kann und sowohl die Erfassungsempfindlichkeit als auch das Erfassungsansprechverhalten verbessert werden können. Des Weiteren dient der bewegliche Elektrodenabschnitt 70 als Infrarotstrahlungsreflexionsabschnitt, der die Infrarotstrahlen i im Wesentlichen vollständig reflektiert, wodurch die Struktur vereinfacht werden kann und die Kosten gesenkt werden können. Natürlich kann der Infrarotstrahlungsreflexionsabschnitt auch separat von dem beweglichen Elektrodenabschnitt 70 angeordnet werden.
Es ist zu beachten, dass gemäß der vorliegenden Erfindung die gleiche Modifikation, wie sie bei der zweiten bis sechsten Ausführungsformen durch Modifizieren der ersten Ausführungsform erhalten wird, jeweils auf die siebente, achte, neunte, zwölfte und dreizehnte Ausführungsform angewendet werden kann.
Des Weiteren kann gemäß der vorliegenden Erfindung die gleiche Modifikation, wie sie bei der zehnten und elften Ausführungsformen durch Modifizieren der zweiten Ausführungsform erhalten wird, auf jede andere Ausführungsform angewendet werden kann.
Obgleich bis hierher jeweilige Ausführungsformen und modifizierte Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung besprochen wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen und modifizierten Beispiele beschränkt. Beispielweise sind die Schichtmaterialien und andere Parameter nicht auf die oben genannten Beispiele beschränkt.
Wie oben besprochen, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die verschiedenen Probleme zu überwinden, die bisher aufgrund der anfänglichen Biegungen der Verschiebungsabschnitte aufgetreten sind, und ein thermisches Verschiebungselement und einen Strahlungsdetektor, der dieses Element verwendet, bereitzustellen.
Des Weiteren ist es, wenn die Temperatur nicht genauestens gesteuert wird und so weiter, gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ein thermisches Verschiebungselement und einen Strahlungsdetektor, der dieses Element verwendet, bereitzustellen, die in der Lage sind, den Einfluss, den eine Änderung der Umgebungstemperatur ausübt, in stärkerem Maße zu beschränken und eine Strahlung mit einer höheren Genauigkeit zu erfassen, als es nach dem Stand der Technik möglich ist.

Claims

Thermisches Verschiebungselement, das Folgendes umfasst: ein Trägermaterial (1); und ein gestütztes Element (2), das von dem Trägermaterial gestützt wird, wobei das gestützte Element einen ersten (5, 6) und einen zweiten (9, 10) Verschiebungsabschnitt, einen Wärmetrennungsabschnitt (7, 8) mit einem hohen Wärmewiderstand und einen Strahlungsabsorptionsabschnitt (11), der die Strahlung aufnimmt und in Wärme umwandelt, enthält; wobei sowohl der erste als auch der zweite Verschiebungsabschnitt wenigstens zwei übereinander angeordnete Schichten aus unterschiedlichen Materialien mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten aufweist; wobei der erste Verschiebungsabschnitt (5, 6) sich mechanisch an das Trägermaterial (1) und nicht über den Wärmetrennungsabschnitt (7, 8) anschließt; wobei der Strahlungsabsorptionsabschnitt (11) und der zweite Verschiebungsabschnitt (9, 10) sich mechanisch über den Wärmetrennungsabschnitt (7, 8) und den ersten Verschiebungsabschnitt (5, 6) an das Trägermaterial (1) anschließen; wobei der zweite Verschiebungsabschnitt (9, 10) thermisch mit dem Strahlungsabsorptionsabschnitt (11) verbunden ist.
Thermisches Verschiebungselement nach Anspruch 1, wobei eine Richtung des ersten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende aus zu einem distalen Ende des ersten Verschiebungsabschnitts hin einer Richtung des zweiten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende aus zu einem distalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts hin im Wesentlichen entgegengesetzt ist, und wenigstens die beiden Schichten des ersten Verschiebungsabschnitts und wenigstens die beiden Schichten des zweiten Verschiebungsabschnitts aus den gleichen Materialien bestehen und in der gleichen Reihenfolge übereinander angeordnet sind.
Thermisches Verschiebungselement nach Anspruch 2, wobei eine Länge des ersten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende aus zu einem distalen Ende des ersten Verschiebungsabschnitts hin im Wesentlichen ebenso lang ist wie eine Länge des zweiten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende aus zu einem distalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts hin.
Thermisches Verschiebungselement nach Anspruch 3, wobei – in Richtung der Breite des ersten und zweiten Verschiebungsabschnitts betrachtet – eine Position des proximalen Endes des ersten Verschiebungsabschnitts im Wesentlichen die gleiche ist wie eine Position des distalen Endes des zweiten Verschiebungsabschnitts in einem nicht-gebogenen Zustand.
Thermisches Verschiebungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das eine Struktur aufweist, bei der wenigstens die beiden Schichten des ersten Verschiebungsabschnitts und wenigstens die beiden Schichten des zweiten Verschiebungsabschnitts für jede entsprechende Schicht gleichzeitig hergestellt werden können.
Thermisches Verschiebungselement nach Anspruch 1, wobei eine Richtung des ersten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende aus zu einem distalen Ende des ersten Verschiebungsabschnitts hin im Wesentlichen die gleiche ist wie eine Richtung des zweiten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende aus zu einem distalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts hin, und wenigstens die beiden Schichten des ersten Verschiebungsabschnitts und wenigstens die beiden Schichten des zweiten Verschiebungsabschnitts aus den gleichen Materialien bestehen und in umgekehrter Reihenfolge übereinander angeordnet sind.
Thermisches Verschiebungselement nach Anspruch 6, wobei eine Länge des ersten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende aus zu einem distalen Ende des ersten Verschiebungsabschnitts hin im Wesentlichen ebenso lang ist wie eine Länge des zweiten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende aus zu einem distalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts hin.
Thermisches Verschiebungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei, wenn der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt sich in einem nicht-gebogenen Zustand befinden, eine Ebene, auf welcher sich der erste Verschiebungsabschnitt und/oder der zweite Verschiebungsabschnitt und/oder wenigstens ein Teil des Wärmetrennungsabschnitts und/oder der Strahlungsabsorptionsabschnitt befinden, eine andere ist als die Ebene, auf welcher sich die übrigen dieser Elemente befinden.
Thermisches Verschiebungselement, das Folgendes umfasst: ein Trägermaterial (1); und ein gestütztes Element (2), das von dem Trägermaterial gestützt wird, wobei das gestützte Element einen Wärmetrennungsabschnitt (7, 8) mit einem hohen Wärmewiderstand, einen Strahlungsabsorptionsabschnitt (11), der eine Strahlung aufnimmt und in Wärme umwandelt, und einen ersten (5, 6) und einen zweiten (9, 10) Verschiebungsabschnitt enthält; wobei sowohl der erste (5, 6) als auch der zweite (9, 10) Verschiebungsabschnitt eine Mehrzahl einzelner Verschiebungsabschnitte (5-1, 5-2, 6-1, 6-2, 9-1, 9-2, 10-1, 10-2) aufweist; wobei jeder der Mehrzahl einzelner Verschiebungsabschnitte des ersten Verschiebungsabschnitts wenigstens zwei Schichten aufweist, die übereinander angeordnet sind und aus unterschiedlichen Materialien mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten bestehen; wobei jeder der Mehrzahl einzelner Verschiebungsabschnitte des zweiten Verschiebungsabschnitts wenigstens zwei Schichten aufweist, die übereinander angeordnet sind und aus unterschiedlichen Materialien mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten bestehen; wobei der erste Verschiebungsabschnitt (5, 6) sich mechanisch an das Trägermaterial (1) und nicht über den Wärmetrennungsabschnitt (7, 8) anschließt; wobei der Strahlungsabsorptionsabschnitt (11) und der zweite Verschiebungsabschnitt (9, 10) sich mechanisch über den Wärmetrennungsabschnitt (7, 8) und den ersten Verschiebungsabschnitt (5, 6) an das Trägermaterial (1) anschließen; und wobei der zweite Verschiebungsabschnitt (9, 10) thermisch mit dem Strahlungsabsorptionsabschnitt (11) verbunden ist.
Thermisches Verschiebungselement nach Anspruch 9, wobei die Mehrzahl einzelner Verschiebungsabschnitte des ersten Verschiebungsabschnitts in einer zuvor festgelegten Richtung vom proximalen Ende des ersten Verschiebungsabschnitts zum distalen Ende des ersten Verschiebungsabschnitts hin nacheinander mechanisch miteinander verbunden sind, wobei die Mehrzahl einzelner Verschiebungsabschnitte des zweiten Verschiebungsabschnitts in einer zuvor festgelegten Richtung vom proximalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts zum distalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts hin nacheinander mechanisch miteinander verbunden sind, wobei eine Richtung des ersten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende aus zu einem distalen Ende des ersten Verschiebungsabschnitts hin einer Richtung des zweiten Verschiebungsabschnitts von einem proximalen Ende aus zu einem distalen Ende des zweiten Verschiebungsabschnitts hin im Wesentlichen entgegengesetzt ist, und wenigstens die beiden Schichten jedes der Mehrzahl einzelner Verschiebungsabschnitte des ersten Verschiebungsabschnitts und wenigstens die beiden Schichten jedes der Mehrzahl einzelner Verschiebungsabschnitte des zweiten Verschiebungsabschnitts aus den gleichen Materialien bestehen und in der gleichen Reihenfolge übereinander angeordnet sind.
Thermisches Verschiebungselement nach Anspruch 9 oder 10, das eine Struktur aufweist, bei der wenigstens die beiden Schichten jedes der Mehrzahl einzelner Verschiebungsabschnitte des ersten Verschiebungsabschnitts und wenigstens die beiden Schichten jedes der Mehrzahl einzelner Verschiebungsabschnitte des zweiten Verschiebungsabschnitts für jede entsprechende Schicht gleichzeitig hergestellt werden können.
Thermisches Verschiebungselement nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei, wenn der erste und der zweite Verschiebungsabschnitt sich in einem nicht-gebogenen Zustand befinden, eine Ebene, auf welcher sich die Mehrzahl einzelner Verschiebungsabschnitte des ersten Verschiebungsabschnitts und/oder die Mehrzahl einzelner Verschiebungsabschnitte des zweiten Verschiebungsabschnitts und/oder wenigstens ein Teil des Wärmetrennungsabschnitts und/oder der Strahlungsabsorptionsabschnitt befinden, eine andere ist als die Ebene, auf welcher sich die übrigen dieser Elemente befinden.
Thermisches Verschiebungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, das des Weiteren einen Abschirmungsabschnitt umfasst, um den ersten Verschiebungsabschnitt im Wesentlichen vor der Strahlung abzuschirmen.
Thermisches Verschiebungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Strahlungsabsorptionsabschnitt einen Strahlungsreflexionsabschnitt aufweist, der so beschaffen ist, dass er einen Teil der einfallenden Strahlung reflektiert, und wobei der Strahlungsreflexionsabschnitt zu dem Strahlungsabsorptionsabschnitt in einem Abstand angeordnet ist, der im Wesentlichen durch nλ₀/4 gegeben ist, wobei n eine ungerade Zahl ist und λ₀ eine Schwerpunktwellenlänge eines gewünschten Wellenlängenbandes der Strahlung ist, und im Wesentlichen die Strahlung vollständig reflektiert.
Strahlungserkennungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: ein thermisches Verschiebungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 14; und ein Verschiebungsleseglied, das an dem zweiten Verschiebungsabschnitt angebracht ist und dazu dient, eine zuvor festgelegte Änderung zu erhalten, welche einer Verschiebung in dem zweiten Verschiebungsabschnitt entspricht.
Strahlungserkennungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Verschiebungsleseglied ein Reflexionsabschnitt ist, der empfangene Lesestrahlen reflektiert.
Strahlungserkennungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Verschiebungsleseglied ein beweglicher Reflexionsabschnitt ist und einen unbeweglichen Reflexionsabschnitt enthält, der an dem Trägermaterial befestigt ist, und wobei der bewegliche Reflexionsabschnitt und der unbewegliche Reflexionsabschnitt im Wesentlichen Beugungsgitter vom Reflexionstyp bilden und die empfangenen Lesestrahlen als Beugungslicht reflektieren.
Strahlungserkennungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Verschiebungsleseglied ein Halbspiegelabschnitt ist, der nur einen Teil der empfangenen Lesestrahlen reflektiert und einen Reflexionsabschnitt enthält, der so an dem Trägermaterial befestigt ist, dass er zu dem Halbspiegelabschnitt weist.
Strahlungserkennungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Verschiebungsleseglied ein Lesestrahlreflexionsabschnitt ist, der die empfangenen Lesestrahlen reflektiert und einen Halbspiegelabschnitt enthält, der so an dem Trägermaterial befestigt ist, dass er zu dem Lesestrahlreflexionsabschnitt weist und nur einen Teil der empfangenen Lesestrahlen reflektiert.
Strahlungserkennungsvorrichtung nach Anspruch 19, wobei das Verschiebungsleseglied als ein Strahlungsreflexionsabschnitt dient, der zu dem Strahlungsabsorptionsabschnitt in einem Abstand angeordnet ist, der im Wesentlichen durch nλ₀/4 gegeben ist, wobei n eine ungerade Zahl ist und λ₀ eine Schwerpunktwellenlänge eines gewünschten Wellenlängenbandes der Strahlung ist, und im Wesentlichen die Strahlung vollständig reflektiert.
Strahlungserkennungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Verschiebungsleseglied ein beweglicher Elektrodenabschnitt ist und einen unbeweglichen Elektrodenabschnitt enthält, der so an dem Trägermaterial befestigt ist, dass er zu dem beweglichen Elektrodenabschnitt weist.
Strahlungserkennungsvorrichtung nach Anspruch 21, wobei der unbewegliche Elektrodenabschnitt auf der Seite des Trägermaterials befestigt ist, die der Seite gegenüberliegt, auf welcher der bewegliche Elektrodenabschnitt angeordnet ist.
Strahlungserkennungsvorrichtung nach Anspruch 22, wobei der bewegliche Elektrodenabschnitt als ein Strahlungsreflexionsabschnitt dient, der zu dem Strahlungsabsorptionsabschnitt in einem Abstand angeordnet ist, der im Wesentlichen durch nλ₀/4 gegeben ist, wobei n eine ungerade Zahl ist und λ₀ eine Schwerpunktwellenlänge eines gewünschten Wellenlängenbandes der Strahlung ist, und im Wesentlichen die Strahlung vollständig reflektiert.