FI95838C - Sähköisesti säädettävä pintamikromekaaninen Fabry-Perot interferometri käytettäväksi optisen anturin, esimerkiksi Fabry-Perot interferometrin kanssa - Google Patents

Description

95838 Sähköisesti säädettävä pintamikromekaaninen Fabry-Perot interferometri käytettäväksi optisen anturin, esimerkiksi Fabry-Perot interferometrin kanssa 5 Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen sähköisesti säädettävä pintamikromekaaninen Fabry-Perot interferometri.

Keksintö on tarkoitettu tyypillisesti käytettäväksi yhdessä 10 Fabry-Perot tyyppisen anturin kanssa esimerkiksi EP-hakemus- julkaisun 93303505 ja G. Beheim et ai.:in kirjoittaman artikkelin "Fiber-linked interferometric pressure sensor", Rev. Sei. Inst., 58 8, Sept. 1987 mukaisessa mittausjärjestelyssä.

15 Lämpötila ja paine ovat yleisimmät teollisissa prosesseissa mitattavat suureet. Paineanturit ovat kehittyneet nopeasti yhä pienemmiksi ja suorituskykyisemmiksi. Tämän on ensisijaisesti mahdollistanut mikroelektroniikan käyttämän 20 piiteknologian soveltaminen pii-antureihin.

Pii on mekaanisilta ominaisuuksiltaan erinomainen materiaali, se noudattaa Hooken lakia murtorajaan asti ja on hystereesitön alle 600 °C lämpötiloissa. Piin pinnalle 25 voidaan kasvattaa oksidi tai nitridi, jolloin se tulee kemiallisesti kestäväksi. Piistä tehtyjä osia voidaan myös ·. liittää toisiinsa pii-pii liitoksilla tai lasin avulla.

Antureissa käytetään sekä staattisia että värähteleviä 30 rakenteita. Staattisissa rakenteissa paineen muuttuminen ilmaistaan tavallisesti pietsoresistiivisen ilmiön avulla, kapasitanssin muuttumisen avulla tai anturin optisten ominaisuuksien muuttumisen kautta. Pietsoresistiivisessä anturissa käytetään hyväksi sekä piin sähköisiä että 35 mekaanisia ominaisuuksia, kun taas kapasitiivisessa ja optisessa anturissa käytetään ainoastaan piin mekaanisia ominaisuuksia. Optisten paineantureiden toimintaperiaate tavallisimmin intensometrinen tai interferometrinen.

2 95838

Fabry-Perot interferometriin perustuvien paineantureiden tekniikan taso käy ilmi seuraavista julkaisuista: Beat and Hälg esittävät differentiaalipaineanturin EP-patenttihake-muksessa 0 460 357, Cox paineanturin EP-patenttihakemuk-5 sessa 0 196 784, Ud et ai. paineanturin DE-hakemus julkaisussa 36 11 852 ja Dakin et ai. paineanturin GB-patent-tijulkaisussa 2 202 936.

Sähköstaattisesti säädettäviä piimikromekaanisia interfero-10 metrejä tunnetaan julkaisuista J.H. Herman and D.J. Clift, "Miniature Fabry-Perot Interferometers Micromachined in Silicon for use in Optical Fiber WDM Systems", Digest of Technical Papers, Transducers' 91 , 372, San Francisco 1991, K. Aratani et ai., "Surface Micromachined Tuneable Interfe-15 rometer Array", Digest of Technical Papers, Transducers '93, 678, Yokohama 1993 ja Katagiri et ai., US pat 4,859,060.

J. H.

Hermanin ja D.J. Cliftin viitteen mukainen rakenne on 20 kolmesta piikiekosta tehty bulk-mikromekaaninen komponentti.

Tällainen rakenne vaatii ylimääräiset sähköstaattiset elektrodit peilien yhdensuuntaisuuden säätöön.

K. Aratani et al.:in viitteessä esitetään pintamikromekaani- 25 nen sähköstaattisesti säädettävä interferometriarray näkyvän valon alueelle. Yksittäiset interferometrit ovat kooltaan n. 20x20 pm2. Näin pienikokoisia interferometrejä voi käyttää ainoastaan optisten yksimuotokuitujen kanssa.

30 US-patentin 4 859 060 mukaisessa rakenteessa on kaksi paksua kappaletta liitetty yhteen interferometriksi. Tämän pituutta säädetään sähköstaattisen vetovoiman avulla. Rakenteen heikkous on siinä, että peili taipuu pallopinnaksi, koska mitään peilin muotoon vaikuttavaa rakenneratkaisua ei ole 35 käytetty.

Kaikkien edellä mainittujen interferometrien säätöalue on enintään n. 30 % interferometrin lepopituudesta, käytännössä li n. 20 %.

3 95838 Lämmityksen käyttö optisen interferometrin säätöön on tunnettu DE-patentista 39 23 831, jossa käytetään piitä 5 termo-optisena aineena interferometrin peilien välissä.

Termo-optisen aineen taitekerroin on voimakas lämpötilan funktio. Lämmittäminen ja jäähdyttäminen tapahtuu interferometrin molemmilla puolilla olevien Peltier-elementtien avulla. Etalonin optinen pituus on valittu siten, että sen 10 läpäisykaistojen etäisyys toisistaan on sama kuin tutkitta van kaasun rotaatio-vibraatio absorptioviivojen etäisyys. EP-patenttihakemuksessa 0 196 784 piin taitekertoimen lämpötilariippuvuutta on käytetty hyväksi lämpötilan mittaamiseen kuituoptisesti.

15 DE-patentin 39 23 831 mukaisen ratkaisun haittana on sen säädön hitaus, joka johtuu suuresta termisestä massasta. Valmistustekniikan kannalta haittana on myös vaikeus saada interferometrin peilipinnat yhdensuuntaisiksi. Lisäksi 20 interferometrin piitäytteen paksuuden on oltava täsmälleen oikea. Interferometrin jäähdytykseen ja lämmittämiseen käytetään Peltier-elementtejä, joissa on optisen akselin kohdalla reikä. Näiden käyttö on valmistusteknisesti vaikeaa, koska kokoonpanossa käytetään liimausta. Tällainen 25 komponentti ei ole standardikomponentti ja on siten kallis.

Mainitussa ratkaisussa käytetään metallipeilejä, jolloin komponentin optinen läpäisy ei ole kovin hyvä.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä kuvatun 30 tekniikan puutteellisuudet ja aikaansaada aivan uudentyyp pinen sähköisesti säädettävä pintamikromekaaninen Fabry-Perot interferometri käytettäväksi suodatinrakenteena optisen anturin, esimerkiksi Fabry-Perot interferometrin kanssa.

35

Keksintö perustuu siihen, että sähköisesti säädettävän Fabry-Perot elementin optista pituutta säätävät elektrodit on sijoitettu siten, että ainakin toinen elektrodi sijaitsee 4 95838 pelkästään optisen alueen ulkopuolella.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle Fabry-Perot elementille on tunnusomaista se, mikä on esitetty patentti-5 vaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

Näistä tärkein on se, että keksinnön mukaisen interferomet-10 rin säätöalue on huomattavasti suurempi kuin tavanomaisissa rakenteissa. Jos interferometrin pituus menee nollaan, eli interferometri pohjaa, toisiaan koskettavat osat ovat jännitteettömät eivätkä ne siten tartu helposti kiinni.

15 Keksinnön mukaisen interferometrin heijastus/läpäisykaistan muoto ei muutu interferometrin säädön aikana, koska reikäri-vin ansiosta kaivorakenne taipuu niiden kohdalta ja optinen alue pysyy tasomaisena koko säätöalueella.

20 Edelleen interferometrin säätö on helpompaa, koska peilin optisen alueen liike on hitaammin muuttuva jännitteen funktio kuin tavanomaisessa ratkaisussa, jossa peilin liike kasvaa jyrkästi lähestyttäessä sitä jännitettä, jolla kiinniveto tapahtuu.

25 • Sähköisissä eristekerroksissa käytetään tavanomaisissa ratkaisuissa joko piidioksidia tai piinitridiä. Tässä keksinnössä saavutetaan rakenteellisia etuja sillä, että eristekerroksina käytetään seostamatonta/heikosti seostettua 30 monikiteistä piitä jolloin interferometrin yläpinta saadaan tasaisemmaksi ja sen mahdollinen liittäminen toiseen kappaleeseen on helpompaa.

Lisäksi suuremmasta säädettävyydestä tulee se etu, että 35 valolähteenä voidaan käyttää laajakaistaista lähdettä esim.

mustaa kappaletta, jolloin anturi-interferometri yhdistelmän anturiosan toiminta-aluetta voidaan myös laajentaa ja samalla saavutetaan parempi signaali-kohinasuhde.

Il 5 95838

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisten kuvioiden mukaisten suoritusesimerkkien avulla.

Kuvio la esittää sivukuvantona tunnetun tekniikan mukaista 5 säädettävää Fabry-Perot interferometriä.

Kuvio Ib esittää kaavamaisena sivukuvantona yhtä keksinnön mukaista säädettävää Fabry-Perot interferometriä.

10 Kuvio le esittää lohkokaaviona keksinnön mukaiseen interfe-rometriin liittyvää mittausjärjestelyä.

Kuvio 2 esittää graafisesti yhden keksinnön mukaisen interferometrin heijastuskaistat kahdella eri interferomet-15 rin pituudella. Toisen kaistan taso on selvyyden vuoksi pudotettu 10%.

Kuvio 3 esittää halkileikattuna sivukuvantona yhtä keksinnön mukaista Fabry-Perot interferometriä piitä läpäiseville 20 aallonpituuksille.

Kuvio 4 esittää halkileikattuna sivukuvantona yhtä keksinnön mukaista Fabry-Perot interferometriä näkyvän valon aallonpituuksille .

25

Kuvio 5 esittää halkileikattuna sivukuvantona toista keksinnön mukaista Fabry-Perot interferometriä näkyvän valon aallonpituuksille.

30 Kuvio 6 esittää halkileikattuna sivukuvantona toista keksin nön mukaista Fabry-Perot interferometriä piitä läpäiseville aallonpituuksille.

Kuvio 7 esittää elektrodien kohdalta leikattuna yläkuvantona 35 kuvion 6 mukaista Fabry-Perot interferometriä.

Kuviot 8-25 esittävät menetelmävaiheita kuvion 3 kaltaisen Fabry-Perot interferometrin valmistamiseksi.

6 95838

Kuviot 8 - 22 ja 26 - 31 esittävät menetelmävaiheita kuvion 4 kaltaisen Fabry-Perot interferometrin valmistamiseksi.

Edellä olevat halkileikkauskuvat eivät ole esitetyt mitta-5 kaavassa, vaan kuviot pyrkivät pääasiassa esittämään sitä, kuinka rakenne on muodostettu pintamikromekaanisena kerros-rakenteena. Todellisia mittoja kuvataan myöhemmin.

Käytetty terminologia on kuvioon 3 viitaten seuraava: 10

Piialusta 1 tarkoittaa piikiekkoa tai sen osaa.

Alapeili on piialustan 1 päällä oleva monikerrosrakenne 26.

15 Interferometrin pituuden määrää kerros 7, joka on alapeilin 26 päällä. Tässä rakenteessa tämän kerroksen paksuus on sama kuin interferometrin optinen (lepo)pituus. Aluetta, josta ainetta on poistettu kutsutaan interferometrin onteloksi 8.

20 Yläpeili 41 on ontelon 8 päällä oleva monikerrosrakenne.

Keskielektrodi 6 ja 22 ja rengaselektrodi 20 ovat ala- 26 tai yläpeilissä 41 olevia seostettuja piialueita, joihin tuodaan peilien poikkeutusjännite. Tyypillisesti ne ovat 25 ympyräsymmetrisiä, mutta muutkin geometriat ovat mahdolli- :. siä.

Optinen alue 24 on tasomaisena pysyvä yläpeilin 41 alue.

30 Lyhyt interferometri tarkoittaa sellaista interferometriä, jonka optinen pituus on korkeintaan muutama aallonpituuden puolikas.

Lepoaallonpituus on suurin aallonpituus, joka vastaa 35 interferometrin lepopituutta.

Lepopituus on interferometrin pituus jännitteettömässä tilassa.

Il 7 95838

Reikärivi muodostuu optisen alueen 24 ympärillä olevista aukoista 28, joiden kautta interferometrin ontelo 8 voidaan syövyttää ja joiden väliset kannakset toimivat yläpeilin 24 taipuvina osina.

5

Keksinnön mukainen Fabry-Perot interferometri on rakenteeltaan sellainen, että sen pituutta voi säätää sähköstaatti-sesti. Tällöin myöskin sen heijastus- ja läpäisykaistojen aallonpituudet muuttuvat. Fabry-Perot interferometrin 10 perusyhtälö on 2nd = πιλ (1) missä d on resonaattorin peilien etäisyys, m kokonaisluku 15 (=kertaluku), n väliaineen taitekerroin ja λ aallonpituus.

Tunnetun tekniikan mukaisissa interferometreissä m on tavallisesti 10-100000. Tässä keksinnössä käytetään lyhyttä interferometriä, jossa m=l. Interferometrin heijastus- ja läpäisykaistojen leveys B (=FWHM) riippuu peilien heijastus-20 kertoimesta r sekä d:n arvosta: (2) y/r 2πα

Eri kertalukujen välinen vapaa spektrialue FSR tarkoittaa vierekkäisten heijastus- tai läpäisykaistojen etäisyyttä toisistaan. FSR voidaan laskea kaavasta (2) m:n arvoilla m 25 ja m+1: xn-xm^=isä-2M- („) o) n m+1 m m+l m{m+l)

Kaavasta (3) nähdään, että FSR kasvaa kun m pienenee. Suuri FSR helpottaa viereisten kertalukujen poistoa esim. aallon-30 pituusylipäästösuotimella. Piimikromekaniikalla tehdyn interferometrin d voi olla 2 pm ja m=l. Tällöin FSR saa arvon 2 pm. Interferometrin heijastus- tai läpäisykaistan leveyteen voi vaikuttaa peilien kerrosten lukumäärällä.

8 95838

Kuviossa la olevalla tavanomaisella interferometriosan elektrodikonfiguraatiolla saadaan säätöalueeksi suurimmillaan kolmasosa interferometrin lepopituudesta. Tällainen Fabry-Perot interferometri muodostuu tyypillisesti substraa-5 tista 1, interferometrin lepopituuden määräävästä kerroksesta 7, substraattiin 1 kiinnitetystä elektrodista 6, kerroksen 7 taakse sijoitetusta liikkuvasta läpinäkyvästä kalvosta, jonka keskiosa 24 toimii optisena alueena sekä liikkuvana elektrodina. Optisena elementtinä toimivaan 10 anturiin optinen signaali tuodaan valokuitua 32 pitkin.

Valokuitu 32 on kiinnitetty omaan tukirakenteeseensa 30. Keksinnön mukaisella konfiguraatiolla saadaan oleellisesti suurempi säätöalue kuvion Ib mukaisesti. Tämä saadaan aikaan siten, että yläpeilin keskiosa 24 liikkuu vipuvaikutuksen 15 takia enemmän kuin elektrodien 20 kohdalla oleva peilin osa keskimäärin, joka voi liikkua noin kolmanneksen lepopituudesta. Sähköstaattisen vetovoiman aiheuttava sähkökenttä on piirretty kaavamaisesti pilkkuviivoilla.

20 Kuvion 1c mukaisesti mittausjärjestely koostuu optisesta voima-anturista 31, joka on edullisesti Fabry-Perot interferometri. Optinen voima-anturi on optisella kuidulla 33 tai vastaavalla optisella yhteydellä kytketty keksinnön mukaiseen säädettävään Fabry-Perot interferometriin 35. Säädettä-25 vä Fabry-Perot interferometri 35 säädetään optisesti saman pituiseksi anturina toimivan Fabry-Perot interferometrin kanssa anturiin kohdistuvan voiman ilmaisemiseksi. Säädetty asema ilmaistaan intensiteettinä, vaiheena tai muuna suureena ilmaisimella 39.

30 . Kuviossa 2 on esitetty Fabry-Perot interferometrin heijas- *. tuskaista kahdella interferometrin pituudella. Jännitteettö- mässä tilassa interferometrin heijastus on 1,8 pm kohdalla ja jännitteellisenä 1,4 pm kohdalla.

35

Fabry-Perot interferometriä voi käyttää sekä läpäisy- että heijastusmoodeissa. Edellinen tarkoittaa sitä, että interferometri toimii kapeana kaistanpäästösuotimena ja jälkimmäi- 9 95838 nen, että se toimii kaistanestosuotimena, ts. heijastaa takaisin kaiken muun, paitsi kapeaa kaistaa.

Interferometriosa on tehty kuvion 3 mukaisesti piikiekolle 5 1, joka toimii interferometrin runkona. Kerros 2 on piinit- ridiä ja kerros 3 on monikiteistä piitä. Kerros 4 on piidioksidia ja kerros 5 monikiteistä piitä, josta alue 6 seostettu sähköä johtavaksi alaelektrodiksi, joka on ympyränmuotoinen. Interferometrin lepopituuden määräävä 10 kerros 7 muodostuu piidioksidista, joka on poistettu ontelon 8 alueelta. Poistettu piidioksidi toimii interferometrin peilien välisenä alueena. Kerros 9 on monikiteistä piitä, joka on seostettu tummilta alueilta kuten kerroksen 5 alue 6. Kerros 10 on piidioksidia, joka on kuvioitu.

15 Kerros 11 on monikiteistä piitä, jossa on seostetut alueet näkyvät kuviossa tummina. Interferometrin ylempänä peilinä 41 toimivat kerrosten 9, 10 ja 11 keskiosat. Alapeilinä 26 toimivat kerrokset 2, 3, 4 ja 5. Piinitridikerros 13 on antiheijastuskalvo. Tämä rakenne on tarkoitettu käytettäväk-20 si IR-alueella aallonpituudesta 1 pm ylöspäin.

Kerroksissa 5, 9 ja 11 oleva seostamaton pii toimii sekä mekaanisena rakennekerroksena että sähköisenä eristekerrok-sena. Tämä mahdollistaa saman piikerroksen eri osien 25 olemisen eri potentiaalissa ilman, että ne oikosulkeutuvat.

Interferometriä voi säätää kytkemällä jännite metallikontak-tien 12 väliin, jolloin sähköstaattinen voima vetää yläpei-liä alaspäin ja interferometri lyhenee. Kun optisen alueen 30 elektrodeina käytetään seostettua monikiteistä piitä ja elektrodien välisenä eristeenä seostamatonta/heikosti seostettua piitä, saadaan täysin tasomainen rakenne. Koska heikosti seostetun monikiteisen piikalvon optiset ominaisuudet ovat lähes identtiset seostamattoman monikiteisen piin 35 kanssa, voidaan elektrodialue hyödyntää optisena alueena.

Koska alustapiikiekko 1 absorboisi kaiken VIS-alueen valon, on interferometriin syövytetty kuvion 4 mukaisesti aukko 14 10 95838 tämän estämiseksi. Reikien 28 kautta syövytetään oksidi pois interferometrin sisältä. Reikien 28 välinen alue on interfe-rometrin optinen alue 24, ts. alue, jossa yläpeili 41 pysyy tasomaisena koko säätöalueella. Jännite tuodaan yläpeilin 41 5 keskielektrodille 22 reikien 28 reunojen kautta. Reiät 28 on edullisinta sijoittaa interferometrin optisen alueen 24 ympärille tasavälisesti pitkin ympyrän kehää. Reikien 28 muoto voi vaihdella laajoissa rajoissa, pienistä ympyröistä aina interferometrin säteen suunnassa pitkulaisiin muotoihin 10 saakka. Reikien 28 lukumäärä on tyypillisesti kymmeniä, jotta optisen alueen 24 reunaan tulevien kannasten lukumäärä olisi mahdollisimman suuri. Tällä saavutetaan alueen tasaisuus.

15 Interferometrin ontelo 8 on edullista syövyttää reikien 28 kautta. Ellei näin haluta menetellä, on kuitenkin syytä muodostaa vastaava taipuvana kohtana toimiva ohennettu alue optisen alueen 24 ympärille.

20 Interferometrin läpimitta on tyypillisesti noin 1 mm, mistä optisen osan läpimitta on noin puoli milliä. Interferometrin ulkomitat voivat olla esim. 2 mm kertaa 2 mm. Peilien eri kerrokset ovat muutaman sadan nanometrin paksuisia ja ontelo alle mikrometristä muutamaan mikrometriin, aina käytetyn 25 aallonpituusalueen mukaan.

• ·

Mekaaninen säätöalue on lepoaallonpituudesta nollaan. Optinen säätöalue riippuu peilien rakenteesta, joka määrää niiden heijastuskertoimen aallonpituuden funktiona. Metalli-30 peileillä optinen säätöalue on laajin, monikerrosdielektri- peileillä se on n. puolet lepoaallonpituudesta.

t • ·

Kuviossa 5 on esitetty vaihtoehtoinen rakenne. Keskielektro-din 29 jännite tuodaan alapeilin alempaan piikerrokseen 35 seostetun tien 38 kautta. Keskielektrodi 29 on eristetty eristekerroksella 27 alapeilin rengaselektrodirakenteesta 25. Alapeilin 26 keskielektrodirakenne 29 on kytketty samaan potentiaaliin yläpeilin 41 elektrodirakenteen 22 kanssa 11 11 95838 staattisen sähkön purkamiseksi keskielektrodirakenteesta 29.

Vaihtoehtoinen rakenne 2 on esitetty kuviossa 6. Tässä rakenteessa ylemmän keskielektrodin 22 ja rengaselektrodin 5 20 jännitteet tuodaan oksidin läpi menevien piitäytteisten apureikien 36 kautta. Tätä rakennetta voidaan käyttää kol-minapana.

Alan ammattimiehelle on selvää, että sähköiset läpiviennit 10 voidaan toteuttaa monella tavalla, esitetyt tavat ovat lähinnä esimerkinomaisia.

Tälle keksinnölle tunnusomaiset piirteet ovat siis ren-gaselektrodeilla saavutettu suurempi säätöalue, optista 15 aluetta 24 ympäröivä reikärivi sisältää ohennuksen, jonka ansiosta optinen alue 24 pysyy tasomaisena koko säätöalueel-la ja seostamattoman/heikosti seostetun monikiteisen piin käyttö sähköisenä eristeenä.

20 Kuvioissa 8-25 esitetään valmistusmenetelmä heijastusmoo-dissa toimivalle interferometriosalle. Esityksen lyhentämiseksi kaikkia prosessin yksityiskohtia ei ole esitetty. Poisjätetyt kohdat ovat kuitenkin alan ammattimiehille selviä.

25

Prosessin yhteinen osuus:

Kuvion 8 mukaisesti tukialustamateriaalina käytetään piikiekkoa 1, jonka paksuus on tyypillisesti 0,5 mm, seostus 30 alle 1015 atomia/cm3 ja kidesuunta (100) . Tämän yläpinnalle kasvatetaan λ/4- kerros 2 piinitridiä.

Kuvion 9 mukaisesti kasvatetaan λ/4 kerros 3 seostamatonta monikiteistä piitä.

35

Kuvion 10 mukaisesti kasvatetaan λ/4 kerros 4 piidioksidia. Kuvion 11 mukaisesti kasvatetaan λ/4 kerros 5 seostamatonta 12 95838 monikiteistä piitä.

Kuvion 12 mukaisesti levitetään fotoresisti 40 ja kuvioidaan se. Tämän jälkeen tehdään ioni-istutus fosfori-, boori- tai 5 arseeni-atomeilla, konsentraatio noin 10Hatomia/cm3. Poistetaan resisti 40.

Kuvion 13 mukaisesti kasvatetaan λ/2 kerros 7 piidioksidia.

10 Kuvion 14 mukaisesti poistetaan oksidi 7 muualta kuin kuvion osoittamasta paikasta.

Kuvion 15 mukaisesti kasvatetaan λ/4 kerros 9 seostamatonta monikiteistä piitä.

15

Kuvion 16 mukaisesti levitetään fotoresisti 42 ja kuvioidaan se. Tehdään ioni-istutus fosfori-, boori- tai arseeni- atomeilla. Poistetaan resisti 42.

20 Kuvion 17 mukaisesti kasvatetaan λ/4 kerros 10 piidioksidia.

Kuvioidaan oksidi 10 kuvion 18 mukaisesti.

Kuvion 19 mukaisesti kasvatetaan λ/4 kerros 11 seostamatonta 25 monikiteistä piitä.

> 0 0

Kuvion 20 mukaisesti levitetään fotoresisti 44 ja kuvioidaan se. Tehdään ioni-istutus fosfori-, boori- tai arseeni- atomeilla. Poistetaan resisti 44.

30

Kuvion 21 mukaisesti levitetään uusi fotoresisti 46 ja avataan se kuvion mukaisista paikoista

Plasmaetsataan kuvion 22 mukaisesti oksidiin 7 asti. Poiste-35 taan resisti. Transmissiomoodin prosessi jatkuu tästä kuvioon 26.

Kuvion 23 mukaisesti kastetaan rakenne HF-vesiliuokseen ja 11 13 95838 syövytetään ontelon 8 sisällä olevaa oksidia 7 pois tarpeellinen määrä.

Kuvion 24 mukaisesti tehdään metallikontaktit 12 esim.

5 höyrystämällä tai sputteroimalla mekaanisen maskin läpi.

Metalli 12 voi olla monikerrosmetalli.

Poistetaan kuvion 25 mukaisesti kiekon takapinnalla mahdollisesti olevat kalvot ja kasvatetaan sinne λ/4 kerros 13 10 piinitridiä.

Valmistusprosessin jatkoa transmissiomoodin interferomet-rille on kuvattu kuvioissa 26 - 31.

15 Kuvion 26 mukaisesti kasvatetaan 1 pm:n kerros 48 piidioksidia kiekon molemmille pinnoille.

Kuvion 27 mukaisesti resistoidaan kiekon molemmat pinnat resistikerroksella 50.

20

Kuvioidaan kuvion 28 mukaisesti kiekon alapinta ja syövytetään oksidi 48 pois.

Kuvion 29 mukaisesti poistetaan resisti ja syövytetään 25 alustapiihin 1 aukko 14 anisotrooppisella etsillä nitridiin •:· 2 asti.

Kastetaan rakenne kuvion 30 mukaisesti HF:n vesiliuokseen onkalon 8 muodostamiseksi.

30 , Kasvatetaan kuvion 31 mukaisesti λ/4-kerros 52 piinitridiä *· alapinnalle.

Claims (9)

14 95838

1. Sähköstaattisesti säädettävissä oleva, pintamikromekanii-kalla valmistettu Fabry-Perot interferometri käytettäväksi 5 optisen, ulkoiselle voimalle herkän anturin ilmaisulaitteis-ton pyyhkäisevänä optisena suodattimena, jolloin optinen mittausaallonpituus on aallonpituuden λ lähistöllä, joka Fabry-Perot interferometri käsittää 10. rungon (1), - kaksi runkoon (1) yhdistettyä oleellisen yhdensuuntaista peiliä (41, 26), joista ainakin toinen (41) on puoliläpäisevä ja liikuteltavissa rungon (1) suhteen, 15 jotka peilit (41, 26) sijaitsevat korkeintaan muutaman aallonpituuden puolikkaan λ/2 päässä toisistaan, ja kumpaankin peilirakenteeseen (41, 26) yhdistetyt elektrodirakenteet (6, 20) sähköstaattisen voimavaiku- 20 tuksen aikaansaamiseksi peilirakenteiden (41, 26) välil le, tunnettu siitä, että 25. liikkuva peilirakenne (41) on varustettu optista ‘ aluetta (24) ympäröivillä rakenneheikennyksillä (28) optisen alueen (24) pitämiseksi mahdollisimman tasomaisena, ja 30. ainakin toinen elektrodirakenteista (20) on sovitettu ympäröimään optista aluetta (24) vipuvaikutuksen aikaan-. saamiseksi ja galvaanisen kontaktin estämiseksi liikku van peilirakenteen (41) elektrodin (20) ja kiinteän peilirakenteen (26) elektrodin (6) välillä. 35

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen Fabry-Perot interferometri, jossa optinen anturi on Fabry-Perot interferometri, tunnettu siitä, että liikkuvan peilirakenteen (41) 11 15 95838 elektrodi (20) on sovitettu ympäröimään optista aluetta (24) .

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen Fabry-Perot interferomet-5 ri, tunnettu siitä, että liikkuvan peilirakenteen (41) elektrodi (20) on muodoltaan ympyrärengas.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen Fabry-Perot interferomet-ri, tunnettu siitä, että kiinteän peilirakenteen 10 (26) elektrodi (25) on sovitettu ympäröimään optista aluetta (24) .

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen Fabry-Perot interferomet-ri, tunnettu siitä, että optista aluetta (24) 15 ympäröivän rengaselektrodin (25) sisälle jäävä alue käsittää eristealueen (27) ja johtavan alueen (29) siten, että eristealue (27) erottaa rengaselektrodin (25) johtavasta alueesta (29), joka on kytketty vastaelektrodin (22) potentiaaliin. 20

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen Fabry-Perot interferomet-ri, tunnettu siitä, että rakenneheikennykset ovat rengasmaisesti sijoitettuja reikiä (28).

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen Fabry-Perot interferomet- i* ri, tunnettu siitä, että rakenneheikennykset ovat rengasmaisia materiaalin ohennuksia.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen Fabry-Perot interferomet-30 ri, tunnettu siitä, että saman piikerroksen eri alueiden erottaminen sähköisesti toisistaan on tehty •| käyttäen seostamatonta tai heikosti seostettua monikiteistä piitä eristeenä.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen Fabry-Perot interferomet- ri, tunnettu siitä, että optisen alueen (24) elektrodit (22, 29) on toteutettu seostetun monikiteisen piin ja eristeenä olevan seostamattoman tai heikosti 16 95838 seostetun monikiteisen piin avulla. Il 17 95838