JP2005024825A - 干渉フィルタ、波長可変干渉フィルタ及びそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの反射膜間の平行間隔である光学的ギャップを高精度に形成しかつ保持することができる干渉フィルタ、波長可変干渉フィルタおよびそれらの製造方法を提供する。
【解決手段】２つの反射膜１６、１９を所定の平行間隔で対向配置してなる干渉フィルタにおいて、一方の反射膜１６をガラス基板１１にエッチングにより形成された凹部１３の底面１４に形成する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファブリ・ペロー干渉計の原理を利用した、干渉フィルタ、波長可変干渉フィルタ及びそれらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ファブリ・ペロー干渉計の原理を利用した干渉フィルタあるいは波長可変干渉フィルタは、２つの高反射膜を所定の平行な間隔（光学的ギャップともいう）を隔てて対向配置したもので、波長の選択性が高いことから、特に波長分割多重伝送（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光通信の技術分野にて注目されているものである。かかる干渉フィルタでは、上記光学的ギャップを精度良く保持する必要があるが、従来の場合、反射膜がそれぞれ形成された２つの基板をスペーサを介して保持する構成であった（例えば、特許文献１参照）。
また、該スペーサを導電性とし、上記光学的ギャップを可変とするべく一方の反射膜（可動鏡）を静電力で駆動するための配線を兼ねているものもある（例えば、特許文献２参照）。
また、ポリシリコン膜を犠牲層として、上部および下部分布型ブラグ反射器（固定鏡と可動鏡）間の光学的ギャップを形成しているものもある（例えば、特許文献３、４参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−８４２１６号公報（段落［００１２］、図１、図２）
【特許文献２】
特開２００３−５７４３８号公報（段落［００１５］−［００１９］、図１）
【特許文献３】
特開２０００−２８９３１号公報（段落［００２５］、図３）
【特許文献４】
特開２０００−３１５１０号公報（段落［００３７］、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
干渉フィルタあるいは波長可変干渉フィルタにおいては、上記光学的ギャップの精度確保はきわめて重要な課題である。ところが、上記特許文献１の技術ではスペーサを用いるものであるため、スペーサをμｍ単位の精度で加工する必要がある上に、そのスペーサを上下基板間に挿入し、位置合わせし、さらに接着するなどの工程が必要となる。そのため、スペーサの加工精度や貼り付け精度は良好でなく、接着剤の厚さのコントロールや調整など繁雑な作業を要するだけでなく、それに起因する製品のばらつきが大きいという課題があった。特に、特許文献２のように導電性スペーサを用いるものでは、電気的導通をも確保する必要があるため、製造工程はさらに複雑になる。
一方、特許文献３、４のようにマイクロマシニング技術を用いてポリシリコン膜を犠牲層として光学的ギャップを形成する技術の場合、例えば１５５０ｎｍ帯を中心としたＷＤＭにおいて個々の波長を分離する場合には、光学的ギャップを例えば１０数〜３０μｍ程度とすると個々の波長の光の分離特性が良好となるが、このような３０μｍもの光学的ギャップを形成するのに、ポリシリコン膜を堆積させて犠牲層とすることはきわめて困難である。また、ポリシリコン膜に代わる他の半導体薄膜であっても同様に３０μｍの厚さに膜を堆積させることはきわめて困難である。
【０００５】
したがって、本発明は、前記光学的ギャップを高精度に形成しかつ保持することができる干渉フィルタ、波長可変干渉フィルタおよびそれらの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の干渉フィルタは、２つの反射膜を所定の平行間隔で対向配置してなる干渉フィルタにおいて、一方の反射膜をガラス基板にエッチングにより形成された凹部の底面に形成したことを特徴とするものである。
本発明では、ガラス基板にエッチングにより凹部を形成するものであり、これによって凹部底面は面粗さが光学的面粗さ精度（波長の１／１００以下）を十分に満たすものとなる。また、エッチング深さも自由にコントロールすることができるだけでなく、５０μｍ程度のエッチング深さでもきわめて高精度に凹部を形成することができる。したがって、本発明の干渉フィルタは、このような高精度の凹部底面に一方の反射膜（固定鏡）を形成するものであるため、波長の分離特性を向上させることが可能となる。
なお、本発明においては、各反射膜は多層膜からなる高反射膜とするのが適している。
【０００７】
また、本発明の干渉フィルタにおいては、他方の反射膜が形成された固定基板と前記ガラス基板とを陽極接合してなるものである。
前記のように構成されたガラス基板を他方の反射膜が形成された固定基板に陽極接合することにより、２つの平行な反射膜間の間隔すなわち光学的ギャップの精度を向上させることが可能となる。したがって、本発明によれば、光の特定波長だけを高精度に分離する干渉フィルタが容易に得られる。
【０００８】
本発明の波長可変干渉フィルタは、２つの反射膜を所定の平行間隔で対向配置し、前記間隔が可変となるように他方の反射膜を変位可能に構成した波長可変干渉フィルタにおいて、一方の反射膜をガラス基板にエッチングにより形成された凹部の底面に形成したものである。
光の波長を選択的に分離することができる波長可変干渉フィルタにおいても、前記と同様に構成されたガラス基板の凹部底面に一方の反射膜（固定鏡）を形成することにより、波長の分離特性を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明の波長可変干渉フィルタは、他方の反射膜が形成された変位可能な第２の基板と前記ガラス基板とを陽極接合してなるものである。
このように第２の基板と前記ガラス基板とを陽極接合することにより、前記光学的ギャップを高精度に保持することができるとともに、他方の反射膜（可動鏡）を任意の位置に変位させることで光学的ギャップを変化させることができる。したがって、本発明によれば、波長可変干渉フィルタの波長分離特性を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明の波長可変干渉フィルタは、前記第２の基板の可動部の表面に前記他方の反射膜を形成し、前記可動部の外周部を複数のヒンジ部により支持するとともに、静電引力の作用により前記可動部を変位させるものである。
すなわち、本発明の波長可変干渉フィルタは、可動部と基板との間に静電引力を発生させてこの静電引力により可動部とともに可動鏡（他方の反射膜）を任意の位置に変位させるものである。このような構成とすることで、波長選択性の自由度が高い、薄型で小型コンパクトな波長可変干渉フィルタが得られる。
【００１１】
また、本発明の波長可変干渉フィルタは、所定の静電ギャップが前記可動部と基板との間に形成され、前記静電ギャップを形成する前記可動部の一方の面および該可動部が対向する基板面のいずれか一方または両方に絶縁膜を形成するものである。
このように構成した絶縁膜により、可動部の変位により可動部が支持基板部に接近しても放電や電気的短絡を引き起こすおそれがなく、波長可変干渉フィルタの故障を確実に防ぐことができる。
【００１２】
本発明の干渉フィルタの製造方法は、２つの反射膜を所定の平行間隔で対向配置してなる干渉フィルタの製造方法において、ガラス基板にエッチングにより所定の深さの凹部を形成し、該凹部の底面に一方の反射膜を形成する工程を有するものである。
本発明によれば、前述のようにガラス基板の凹部底面は高精度に形成されているので、所定の平行間隔（光学的ギャップ）で対向配置すべき一方の反射膜（固定鏡）をガラス基板の凹部底面に高精度に形成することができる。
【００１３】
また、本発明の干渉フィルタの製造方法においては、他方の反射膜を形成した固定基板と前記ガラス基板とを２つの前記反射膜を平行に対向させて陽極接合する工程をさらに有するものである。
この構成によって、干渉フィルタの光学的ギャップの精度を向上させることができる。
【００１４】
本発明の波長可変干渉フィルタの製造方法は、２つの反射膜を所定の平行間隔で対向配置し、前記間隔が可変となるように構成した波長可変干渉フィルタの製造方法において、ガラス基板にエッチングにより所定の深さの凹部を形成し、該凹部の底面に一方の反射膜を形成する工程を有するものである。
本発明によれば、所定の平行間隔（光学的ギャップ）で対向配置すべき一方の反射膜（固定鏡）をガラス基板の凹部底面に高精度に形成することができる。
【００１５】
また、本発明の波長可変干渉フィルタの製造方法においては、他方の反射膜を形成したＳＯＩ基板と前記ガラス基板とを２つの前記反射膜を平行に対向させて陽極接合する工程をさらに有するものである。
他方の反射膜（ここでは可動鏡）を形成すべき基板としてＳＯＩ基板を用い、ＳＯＩ基板と前記構成のガラス基板とを陽極接合することで、光学的ギャップの精度を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明の波長可変干渉フィルタの製造方法においては、前記ガラス基板のエッチングは、フッ酸系エッチング液、または一水素二フッ化アンモニウム系エッチング液により行うものである。
これらのエッチング液を使用することにより、ガラス基板の凹部底面の面粗さ精度を向上させることができる。特に、一水素二フッ化アンモニウム系エッチング液が適している。
【００１７】
また、本発明の波長可変干渉フィルタの製造方法においては、エッチングによりＳＯＩ基板のシリコン支持基板に絶縁層に達する貫通穴を形成し、さらに前記他方の反射膜を形成するための可動部が浮いた状態で支持されるように前記絶縁層をエッチングにより除去して静電ギャップを形成するものである。
貫通穴を通じて可動部およびヒンジ部下部における埋め込みＳｉＯ_２膜（ＳＯＩ基板の絶縁層）をエッチング除去することにより、精度の良い静電ギャップを形成することができる。
【００１８】
また、本発明の波長可変干渉フィルタの製造方法においては、前記静電ギャップを形成する前記可動部の一方の面および該可動部が対向する基板面のいずれか一方または両方に絶縁膜を形成するものである。
このように絶縁膜を静電ギャップを形成する対向面のいずれか一方または両方に形成することで、可動部の放電や電気的短絡を防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。以下においては主に波長可変干渉フィルタについて説明するが、もちろん本発明はこれに限定されるものではない。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における波長可変干渉フィルタの断面図、図２は図１の第１の基板を省いて示す第２の基板の上面図である。
この波長可変干渉フィルタ１０は、ガラス基板からなる第１の基板１１と、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板からなる第２の基板１２とから構成されている。第１の基板１１と第２の基板１２とは陽極接合にて接合される。
【００２０】
第１の基板１１にはガラスの等方性エッチングにより凹部１３が形成される。凹部１３の深さ（エッチング深さ）Ｈは、特に限定されるものではないが、またこの干渉フィルタ１０の分離すべき波長帯域、用途等により異なるが、ここではＨ＝１０〜５０μｍの範囲内で設定される。凹部１３の底面１４（図示の場合、凹部の上面）は平坦かつ平滑な面となっており、また第１の基板１１のエッチング開始面と平行な面を形成する。底面１４の面粗さは数ｎｍ以下であり、うねりも長さ１ｍｍ当たり１００オングストローム（０．０１μｍ）以下となっている。光学的面粗さ精度は一般的に波長の１／１００以下（Ｃバンドの場合、１５ｎｍ以下）とされているので、凹部１３のガラスエッチング底面１４は光学的面粗さ精度の要求を十分に満たすものとなっている。
【００２１】
第１の基板１１の材料は特に限定するものではないが、第２の基板１２と陽極接合を行うために、例えばＮａやＫ等のアルカリ金属を含有したガラスが適している。この種のガラスとしてはホウケイ酸系ガラスが適当である。中でも、ホウケイ酸系ガラスの一種であるコーニング社製のパイレックスガラス（♯７７４０、商品名）が好適である。なお、第１の基板１１のエッチングはウェットエッチングまたはドライエッチングのいずれも適用可能である。
【００２２】
上記のようにエッチングにより形成された凹部１３の周囲部分は従来のスペーサに相当するものが一体的に形成された支柱部１５となっており、該支柱部１５の高さは凹部１３の深さに等しい。そして、凹部１３の底面１４に固定鏡となる高反射膜１６が、例えば、蒸着法により形成される。高反射膜１６は、特に限定するものではないが、例えば、屈折率の異なる、ＳｉＯ_２の薄膜とＴａ_２Ｏ_５の薄膜を交互に２〜４０層程度積層した多層膜からなっている。高反射膜１６の膜厚は、λ／４ｎ（但し、λ：透過させる光の中心波長、ｎ：各々の膜の屈折率）から導いている。したがって、凹部底面１４の面粗さ精度と相俟って、高反射膜１６の面粗さはｎｍオーダーの精度で形成することができる。また、高反射膜というときは、例えば、反射率９５％以上の反射膜をいう。本実施形態では反射率は９８％以上となっている。
【００２３】
第１の基板１１の光出射面（図１では上面）には、分離した波長の光の反射（上面の基板界面での反射）を防ぎ、効率良く透過させるための反射防止膜１７が、例えば、蒸着法により形成されている。反射防止膜１７は、高反射膜１６と同様な多層膜の構成となっており、例えば、ＳｉＯ_２の薄膜とＴａ_２Ｏ_５の薄膜を交互に２〜４０層程度積層した多層膜である。反射防止膜１７と高反射膜１６は各層の膜厚を変化させることにより目的の膜に形成される。反射防止膜１７の反射率は５％以下が好ましい。
【００２４】
第２の基板１２は、特に限定するものではないが、ここではＳＯＩ基板を用いて静電駆動用基板を構成することにしている。ＳＯＩ基板は、シリコン支持基板１２１と、絶縁層（例えば、ＳｉＯ_２膜）１２２と、Ｓｉの活性層１２３とを順次積層した構造からなっている。
このＳＯＩ基板の活性層１２３の部分に後述する方法により可動鏡を有する可動部１８が形成される。可動部１８は、上記固定鏡の高反射膜１６に対向する表面に形成された高反射膜１９と、その裏面に形成された反射防止膜２０と、可動部１８を図１において上下方向に変位可能に支持する複数のヒンジ部２１とから構成されている。
【００２５】
第２の基板１２における高反射膜１９および反射防止膜２０は、上記第１の基板１１における高反射膜１６および反射防止膜１７と同様の構成からなる多層膜である。
ヒンジ部２１は、図２に示すように、可動部１８の周囲部分をエッチングで円弧状の開口部２２に除去することにより、さらに可動部１８およびヒンジ部２１下部の絶縁層部分（埋め込みＳｉＯ_２膜）をエッチングで除去することにより、可動部１８がシリコン支持基板１２１上に浮いた状態で形成される。このヒンジ部２１は、可動部１８とその周囲の同じ活性層である接合部２３とを連結する支持梁、すなわち可動部１８の外周部を支持する梁の形態をなすもので、ばね性を有する。また、ヒンジ部２１は実質的に同一の厚さ・幅・長さで２本以上、可動部１８の中心に対し対称に設けることが好ましい。可動部１８の形状は特に円形に限定されるものではなく、正方形など多角形でもよい。
【００２６】
可動部１８の下方部分に対応するシリコン支持基板１２１の部分には、エッチングにより可動部１８の外径より若干小さい内径をもつ貫通穴２４が形成される。光はこの貫通穴２４を通して入射される。シリコン支持基板１２１の上面、すなわち貫通穴２４の周縁部分の基板面は可動部１８の内側に若干入り込んでおり、可動部１８下面との間に間隙すなわち静電ギャップＥＧが設けられる。静電ギャップＥＧの初期値（設定値）は例えば４μｍであり、可動部１８の最大変位量は例えば０．７μｍとしている。
【００２７】
以上のように構成された第２の基板１２は、活性層の接合部２３にて前記第１の基板１１の支柱部１５と陽極接合により接合される。これにより、固定鏡の高反射膜１６と可動鏡の高反射膜１９との間の光学的ギャップＯＧが高精度に形成、保持される。光学的ギャップＯＧの距離ｈは、ファブリペロー干渉計の干渉条件である式（１）により設定される。
ｈ＝ｍλ／２ ・・・（１）
但し、λ：分離する光の波長
ｍ：整数
【００２８】
また、この波長可変干渉フィルタ１０のフリースペクトル間隔ＦＳＲ（Ｆｒｅｅ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｒａｎｇｅ）Δλは式（２）であらわされる。
ｈ＝λ_ｍ ^２／２ｎΔλから、
Δλ＝λ_ｍ＋１−λ_ｍ＝λ_ｍ ^２／２ｎｈ＝Δｈ・λ_ｍ／ｈ ・・・（２）
ここに、λ_ｍ ：干渉により選択されるｍ次の光の波長
Δλ：隣接する透過光波長の差
ｎ ：２つの高反射膜間の媒質（ここでは空気）の屈折率
ｈ ：２つの高反射膜間の間隔（光学的ギャップ量ＯＧ）
Δｈ：可動部の変位量
【００２９】
次に、この波長可変干渉フィルタ１０の動作について、図１を参照しながら説明する。
ＳＯＩ基板からなる第２の基板１２の活性層１２３とシリコン支持基板１２１に例えば、可変直流電源３０を図示のように接続し、可動部１８とシリコン支持基板１２１との間に駆動電圧を印加する。これにより、可動部１８はプラスに帯電し、シリコン支持基板１２１はマイナスに帯電するため、両者間には静電引力が発生してこの静電引力の作用により、可動体１８はシリコン支持基板１２１側に引き寄せられ、ばね性を有するヒンジ部２１がたわみ、可動部１８は水平状態を保持したまま平行に変位する。この可動部１８の位置は駆動電圧を変化させることにより任意の位置に設定することができる。また、直流電圧に代えて、例えば６０Ｈｚの交流正弦波電圧やパルス状の電圧を印加した場合でも可動部１８は同様の動作を行う。
【００３０】
例えば、赤外領域の波長を含む光を第２の基板１２に設けられた貫通穴２４を通して可動部１８に垂直に入射すると、入射された光は可動部１８下面の反射防止膜２０によりほとんど反射されることなく可動部１８を透過し、上下平行に設けられた２つの高反射膜１６と１９間の空間で反射を繰り返し、上記式（１）の干渉条件を満たさない波長の光は急激に減衰して、最終的にこの干渉条件を満たす波長の光だけが第１の基板１１を透過し、基板上面から出射する。このとき、基板１１の上面には反射防止膜１７が設けられているので、両者の接合界面で反射されることなく目的の波長の光を効率良く取り出す（分離する）ことができる。なお、光は、図示とは逆に図１の上から下へ入射させても同様の作用効果が得られる。
【００３１】
可動部１８は前述のように任意の位置に変位させることができるため、光の波長を式（２）であらわされるＦＳＲ（Δλ）で選択的に分離して取り出すことができる。例えば、光通信におけるＣバンド領域である１５５０ｎｍ帯を対象とする場合において、光学的ギャップ量ｈ＝３０μｍ、可動部１８の変位量Δｈ＝０．７μｍのとき、ＦＳＲは約４０ｎｍのバンド幅に対して各波長を分離することができる。
【００３２】
以上のように、この実施形態によれば、第１の基板１１を構成するガラス基板にエッチングにより凹部１３を形成し、その凹部底面１４に高反射膜１６を形成したので、凹部１３の深さおよびその底面１４を高精度に形成することができる。そのため、第１の基板１１を第２の基板１２に陽極接合により接合することで、２つの平行な高反射膜１６、１９間の光学的ギャップＯＧを高精度に保持することができる。また、従来技術のようにスペーサを介在させるものではなく、第１の基板１１と一体形成された支柱部１５を第２の基板１２に陽極接合により接合することで光学的ギャップＯＧが決まるものであるため、光学的ギャップＯＧの精度をきわめて高精度に、かつ容易に確保することができる。したがって、本実施形態の波長可変干渉フィルタでは、選択的に分離すべき光の波長の分離特性を向上させることができる。
【００３３】
実施の形態２．
ここでは、前述の波長可変干渉フィルタ１０の製造方法の一例を図３〜図５に従って説明する。
Ａ．第１の基板の製造方法（図３参照）
（ａ）エッチングマスク（Ｃｒ／Ａｕ）のパターニング
コーニング社製パイレックスガラス（商品名）等からなるガラス基板２００の両面に、エッチングマスクとなるＣｒ／Ａｕを例えば、スパッタ装置にて成膜し（厚さはＣｒの場合０．０３μｍ、Ａｕの場合は０．０７μｍ）、ガラス基板２００下面のＣｒ／Ａｕ膜にレジストを形成後、フォトリソグラフィおよびエッチングを行うことにより、凹部形成用パターン２０１を形成する。
【００３４】
（ｂ）ガラスエッチング
次に、このガラス基板２００に対してエッチングを行う。例えば、東京製品開発研究所製のＭＡＸ−７０１１Ｇ（商品名、液組成：Ｈ_２Ｏ_２とＮＨ_４ＨＦ_２の混合液）を使用してウェットエッチングを行い、凹部２０２を形成する。２５℃、３０時間のエッチングで、３０μｍ深さの凹部２０２を形成することができる。
【００３５】
（ｃ）エッチングマスクの除去
Ｃｒ／Ａｕのエッチングマスクをそれぞれのエッチング液に順に浸漬してエッチング除去する。
（ｄ）高反射膜および反射防止膜の形成
そして、上記凹部２０２の底面に高反射膜２０４を、ガラス基板２００の上面に反射防止膜２０３を、例えば、蒸着装置にて成膜する。高反射膜２０４、反射防止膜２０３の膜構成は前述の通り、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＮなどを２〜４０層程度積層した多層膜である。
【００３６】
以上により、図１に示す第１の基板１１に相当するガラス基板（ガラスキャップ）２１０を製造することができる。なお、凹部２０２を形成するためのガラスエッチングは上記の一水素二フッ化アンモニウム系エッチング液（例えば、Ｈ_２Ｏ_２とＮＨ_４ＨＦ_２の混合液）が優れているが、その他にフッ酸系エッチング液を使用してもよい。
この製造方法では、エッチング時間をコントロールすることにより、凹部２０２の深さを自由にコントロールでき、かつその凹部底面（上面）を高精度に形成することができる。
【００３７】
Ｂ．第２の基板の製造方法（図４、図５参照）
（ａ）ＳＯＩ基板の準備
基板材料として、厚さ１００〜８００μｍのシリコン層のシリコン支持基板３０１、厚さ２〜１０μｍのＳｉＯ_２膜の絶縁層３０２、および厚さ１０〜２００μｍのシリコンの活性層３０３からなるＳＯＩ基板３００を用いる。本実施形態では、厚さは、シリコン支持基板５００μｍ、絶縁層（ＳｉＯ_２）４μｍ、活性層１０μｍとした。
【００３８】
（ｂ）エッチングマスクの形成
上記ＳＯＩ基板３００に対してその両面に下記の方法によりエッチングマスク３０４を形成する。これには２通りの方法があり、いずれを用いてもよい。
１）レジストの場合
東京応化製ＯＦＰＲ８００シリーズ（商品名）の３０ｃＰをレジストコータにて、３０００ｒｐｍの回転数でスピンコートし、所定のプリベークを施し、１．５μｍ厚さのレジスト膜をＳＯＩ基板３００の両面に形成する。
２）ＳｉＯ_２膜の場合
ＳＯＩ基板３００を熱酸化炉にて、９５℃の純水中を通過させたＯ_２ガス雰囲気中で、１１００℃、２００分の処理を行い、ＳＯＩ基板３００の両面に１．２μｍのＳｉＯ_２膜を形成する。
【００３９】
（ｃ）パターニング
１）エッチングマスクがレジストの場合
ＳＯＩ基板３００の裏面に貫通穴のパターンを有するフォトマスクにて、レジストにエッチングパターン３０５を形成する。
２）エッチングマスクがＳｉＯ_２膜の場合
ＳｉＯ_２膜上にレジスト膜を形成し、前述の方法によりパターンを形成した後、レジストパターンをマスクに、下地のＳｉＯ_２膜をフッ酸系エッチング液にて処理し、ＳｉＯ_２膜に貫通穴のエッチングパターン３０５を形成し、その後レジスト膜を除去する。
【００４０】
（ｄ）裏面の異方性ドライエッチング
いわゆる「Ｂｏｓｃｈ」プロセスにより、プラズマエッチング装置にて、エッチングガスとしてＳＦ_６等、穴側壁保護膜形成用ガスとして、Ｃ_４Ｆ_８等を交互に供給し、高周波電力を印加して、シリコン支持基板３０１が貫通するまで異方性ドライエッチングを行い、貫通穴３０６を形成する。
【００４１】
（ｅ）表面の異方性ドライエッチング
可動鏡やヒンジ部を形成するためのパターンを表面に形成したエッチングマスク（レジストまたはＳｉＯ_２膜）に形成し、上記のＢｏｓｃｈプロセスにより、ＳｉをＳｉＯ_２の絶縁層３０２が現れるまで異方性ドライエッチングを行う。これにより、可動部３０７の周囲部分に円弧状の開口部３０８が形成される。
【００４２】
（ｆ）エッチングマスクの除去
１）レジストの場合
９５℃に加熱した硫酸−過酸化水素水（硫酸２０％）にてエッチングマスクのレジストを剥離する。
２）ＳｉＯ_２膜の場合
フッ酸系エッチング液に浸漬し、エッチングマスクのＳｉＯ_２膜を剥離する。
【００４３】
（ｇ）埋め込みＳｉＯ_２膜の除去
フッ酸系エッチング液にて、可動部およびヒンジ部下部の埋め込みＳｉＯ_２膜をエッチング除去する。これにより、可動部およびヒンジ部下部に膜除去部３０９を形成することで、可動部３０７の下面とシリコン支持基板３０１の上面との間に前記静電ギャップ部ＥＧが形成される。
【００４４】
（ｈ）絶縁膜の形成
可動部３０７の放電や電気的短絡を防止するための絶縁膜３１０を次のように形成する。この方法には次の２通りがあり、いずれを用いてもよい。
１）熱酸化の場合
上記のように各部が形成されたＳＯＩ基板３００を熱酸化炉にて、Ｏ_２ガス雰囲気中で、１０００℃、１００分の処理を行い、ＳＯＩ基板３００のＳｉ露出部分に０．１μｍ厚さのＳｉＯ_２膜を形成する。
２）ＣＶＤの場合
モノシラン（ＳｉＨ_４）ガスとＯ_２ガスの混合雰囲気中で、４００℃、１０分の処理を行い、ＳＯＩ基板３００の全面に１μｍ厚さのＳｉＯ_２膜を形成する。
なお、絶縁膜３１０は、上記ＳｉＯ_２のほか、窒化シリコン（ＳｉＮ）あるいはシリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）でもよい。上記の熱酸化や、減圧熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ等により形成する。
【００４５】
（ｉ）高反射膜、反射防止膜の形成
最後に、可動部３０７の表面の高反射膜３１１と裏面の反射防止膜３１２を形成するために、２〜４０層程度、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＮなどを蒸着装置にて交互に積層する。なお、高反射膜３１１は可動部３０７の表面のみに形成するため、シャドウマスクを使用する。反射防止膜３１２を形成する際にもシャドウマスクを使用する。
【００４６】
以上により、ＳＯＩ基板３００から、図１に示す第２の基板１２に相当する静電駆動用基板３２０を高精度に製造することができる。また、ＳＯＩ基板を用いているので、埋め込みＳｉＯ_２膜がエッチングストップとして働くため、時間管理によらず、正確なエッチング深さが得られ、可動鏡を構成する可動部およびヒンジ部を高精度に形成することができるという利点がある。
【００４７】
Ｃ．第１の基板と第２の基板の接合
前述の方法により製造されたガラスキャップ２１０と静電駆動用基板３２０とを陽極接合により接合する。陽極接合の際にはガラスキャップ２１０の凹部上面に形成された高反射膜２０３と静電駆動用基板３２０の可動部上面に形成された高反射膜３１１とを平行に対向させて接合する。陽極接合は、例えば、次のようにして行う。
まず、ガラスキャップ２１０を直流電源のマイナス端子、ガラスキャップ２１０に接合すべき静電駆動用基板３２０の活性層３０３を直流電源のプラス端子にそれぞれ接続する。そして、両基板をともに加熱しながら電圧を印加する。この加熱により、ガラスキャップ２１０中のナトリウム（Ｎａ＋）イオンが移動しやすくなる。このＮａ＋イオンの移動により、ガラスの接合面はマイナスに帯電し、シリコンの接合面はプラスに帯電する。その結果、ガラスとシリコンとは強固に接合される。なお、陽極接合以外には、ガラスの軟化点程度に加熱して圧力をかけて接合する方法（溶着法）も実施可能である。
【００４８】
実施の形態３．
前述の実施形態では、可動鏡の変位位置に対応して光の波長を選択的に分離する波長可変干渉フィルタについて説明したが、ここでは光の特定の波長を分離する干渉フィルタの構成について説明する。図６はその干渉フィルタの一例を示す断面図である。
【００４９】
この干渉フィルタ１０Ａは、図１に示したように、同じガラス基板からなる第１の基板１１と、シリコン基板またはガラス基板からなる第２の基板２５とから構成される。第２の基板２５は固定基板となっている。この固定基板の表面には同様の多層膜からなる高反射膜１９が形成されており、裏面には反射防止膜２０が形成されている。第１の基板１１の凹部１３の底面（図示の場合、上面）には同様の多層膜からなる高反射膜１６が形成されており、２つの高反射膜１６と１９は平行な間隔（光学的ギャップＯＧ）を形成して対向配置される。凹部１３はエッチングにより形成されていることは前述したとおりである。
そして、第１および第２の基板１１、１２は陽極接合または溶着により接合される。また、場合によっては接着剤で接合してもよい。
【００５０】
このような構成の干渉フィルタによれば、２つの高反射膜１６と１９間の間隔が一定の光学的ギャップＯＧを形成するので、入射光の特定波長のみを半値幅の非常に小さいスペクトルで分離することができる。したがって、分離したい光の波長を特化した高性能の干渉フィルタが得られる。
また、前述の波長可変干渉フィルタ１０において、駆動電圧を印加しなければ、光学的ギャップＯＧが固定的な干渉フィルタ１０Ａと同様な機能を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における波長可変干渉フィルタの断面図。
【図２】図１の第２の基板の上面図。
【図３】本発明の実施の形態２における第１の基板の製造工程を示す図。
【図４】第２の基板の製造工程を示す図。
【図５】図４に続く製造工程を示す図。
【図６】本発明の実施の形態３における干渉フィルタの断面図。
【符号の説明】
１０ 波長可変干渉フィルタ、１０Ａ 干渉フィルタ、１１ 第１の基板、１２ 第２の基板、１３ 凹部、１４ 凹部の底面、１５ 支柱部、１６ 高反射膜、１７ 反射防止膜、１８ 可動部、１９ 高反射膜、２０ 反射防止膜、２１ ヒンジ部、２２ 開口部、２３ 接合部、２４ 貫通穴、２５ 第２の基板、３０ 可変直流電源、１２１ シリコン支持基板、１２２ 絶縁層、１２３ 活性層、２００ ガラス基板、２０１ 凹部形成用パターン、２０２ 凹部、２０３ 反射防止膜、２０４ 高反射膜、２１０ ガラス基板（ガラスキャップ）、３００ ＳＯＩ基板、３０１ シリコン支持基板、３０２ 絶縁層、３０３ 活性層、３０４ エッチングマスク、３０５ エッチングパターン、３０６ 貫通穴、３０７ 可動部、３０８ 開口部、３０９ 膜除去部、３１０ 絶縁膜、３１１ 高反射膜、３１２ 反射防止膜、３２０ 静電駆動用基板、ＯＧ 光学的ギャップ、ＥＧ 静電ギャップ

Claims (13)

1. ２つの反射膜を所定の平行間隔で対向配置してなる干渉フィルタにおいて、一方の反射膜をガラス基板にエッチングにより形成された凹部の底面に形成したことを特徴とする干渉フィルタ。
2. 他方の反射膜が形成された固定基板と前記ガラス基板とを陽極接合してなることを特徴とする請求項１記載の干渉フィルタ。
3. ２つの反射膜を所定の平行間隔で対向配置し、前記間隔が可変となるように他方の反射膜を変位可能に構成した波長可変干渉フィルタにおいて、一方の反射膜をガラス基板にエッチングにより形成された凹部の底面に形成したことを特徴とする波長可変干渉フィルタ。
4. 他方の反射膜が形成された変位可能な第２の基板と前記ガラス基板とを陽極接合してなることを特徴とする請求項３記載の波長可変干渉フィルタ。
5. 前記第２の基板の可動部の表面に前記他方の反射膜を形成し、前記可動部の外周部を複数のヒンジ部により支持するとともに、静電引力の作用により前記可動部を変位させることを特徴とする請求項３または４記載の波長可変干渉フィルタ。
6. 所定の静電ギャップが前記可動部と基板との間に形成され、前記静電ギャップを形成する前記可動部の一方の面および該可動部が対向する基板面のいずれか一方または両方に絶縁膜を形成したことを特徴とする請求項５記載の波長可変干渉フィルタ。
7. ２つの反射膜を所定の平行間隔で対向配置してなる干渉フィルタの製造方法において、ガラス基板にエッチングにより所定の深さの凹部を形成し、該凹部の底面に一方の反射膜を形成する工程を有することを特徴とする干渉フィルタの製造方法。
8. 他方の反射膜を形成した固定基板と前記ガラス基板とを２つの前記反射膜を平行に対向させて陽極接合する工程をさらに有することを特徴とする請求項７記載の干渉フィルタの製造方法。
9. ２つの反射膜を所定の平行間隔で対向配置し、前記間隔が可変となるように他方の反射膜を変位可能に構成した波長可変干渉フィルタの製造方法において、ガラス基板にエッチングにより所定の深さの凹部を形成し、該凹部の底面に一方の反射膜を形成する工程を有することを特徴とする波長可変干渉フィルタの製造方法。
10. 他方の反射膜を形成したＳＯＩ基板と前記ガラス基板とを２つの前記反射膜を平行に対向させて陽極接合する工程をさらに有することを特徴とする請求項９記載の波長可変干渉フィルタの製造方法。
11. 前記ガラス基板のエッチングは、フッ酸系エッチング液、または一水素二フッ化アンモニウム系エッチング液により行うことを特徴とする請求項９または１０記載の波長可変干渉フィルタの製造方法。
12. エッチングによりＳＯＩ基板のシリコン支持基板に絶縁層に達する貫通穴を形成し、さらに前記他方の反射膜を形成するための可動部が浮いた状態で支持されるように前記絶縁層をエッチングにより除去して静電ギャップを形成することを特徴とする請求項１０または１１記載の波長可変干渉フィルタの製造方法。
13. 前記静電ギャップを形成する前記可動部の一方の面および該可動部が対向する基板面のいずれか一方または両方に絶縁膜を形成することを特徴とする請求項１２記載の波長可変干渉フィルタの製造方法。

Images