JP2005165067A - 波長可変フィルタおよび波長可変フィルタの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光透過性を有し、可動部31と、可動部31を変位可能に支持する支持部32とを有する第1の基板3と、光透過性を有し、第1の基板3に対向する第2の基板2と、可動部31と第2の基板2との間に設けられた第1のギャップ21および第2のギャップ22と、可動部31と第2の基板2との間において、第2のギャップ22を介して干渉を生じさせる干渉部と、第1のギャップ21を利用し、可動部31を第2の基板2に対して変位させることにより、第2のギャップ22の間隔を変更する駆動部とを備える波長可変フィルタ1であって、支持部32の厚さが、可動部31の厚さより薄いことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
<表面マイクロマシニングによるフィルタ>
従来の波長可変フィルタの可変ギャップの厚みは、犠牲層の厚みのみにより制御される。この方法によると、犠牲層の製膜条件によって厚さにバラツキが生じてしまい、薄膜と駆動電極との間のクーロン力(静電気力)が一定ではなく、安定した駆動が得られないという問題がある。
また、可動部を基板の上に突出させた構造となっているため、波長可変フィルタの厚みが大きい。(例えば、特許文献1参照)。
一方、US6341039では、SOI(Silicon on Insulator)ウエハーのSiO2層を犠牲層として用い、可変ギャップを形成している。これによれば、可変ギャップを制御よく形成することができる。
しかしながら、駆動電極と可動部との間に絶縁構造が形成されていないため、大きな静電引力が発生した際に、可動部と駆動電極が貼り付きを起こしてしまうという問題がある(例えば、特許文献2参照)。
また、最終的に犠牲層をリリースして可変ギャップを形成するが、リリース用の液体を犠牲層に導入するためのリリースホールが必要となる。このため、クーロン力が作用する面積が減少し、駆動電圧が増加してしまうという問題がある。
また、可変ギャップが小さいと、犠牲層をリリースする際に薄膜と駆動電極基板の間に水の表面張力によるスティッキングと呼ばれる貼り付き現象が発生する。
これらより、可変ギャップを小さくすることなく、低電圧で可動部の安定した駆動が可能な波長可変フィルタが求められている。
本発明の波長可変フィルタは、光透過性を有し、可動部と、該可動部を変位可能に支持する支持部とを有する第1の基板と、
光透過性を有し、前記第1の基板に対向する第2の基板と、
前記可動部と前記第2の基板との間に設けられた第1のギャップおよび第2のギャップと、
前記可動部と前記第2の基板との間において、前記第2のギャップを介して干渉を生じさせる干渉部と、
前記第1のギャップを利用し、前記可動部を前記第2の基板に対して変位させることにより、前記第2のギャップの間隔を変更する駆動部とを備える波長可変フィルタであって、前記支持部の厚さが、前記可動部の厚さより薄いことを特徴とする。
これにより、低電圧で可動部を駆動することができ、構造を簡素化することができ、小型化を図ることができる。また、リリースホールを設ける必要がなく、容易に製造することができる。
光透過性を有し、前記第1の基板に対向する第2の基板と、
前記第2の基板に設けられた第1のギャップおよび第2のギャップと、
前記可動部と前記第2の基板との間において、前記第2のギャップを介して干渉を生じさせる干渉部と、
前記第1のギャップを利用し、前記可動部を前記第2の基板に対して変位させることにより、前記第2のギャップの間隔を変更する駆動部とを備える波長可変フィルタであって、前記支持部の厚さが、前記可動部の厚さより薄いことを特徴とする。
可動部の移動用のギャップと、光を干渉するギャップが同一基板に設けられているため、構造、製造工程を簡易なものとすることができ、小型化を図ることができる。また、低電圧で可動部を駆動することができる。
可動部の移動用のギャップと、光を干渉するギャップが同一基板に設けられているため、構造、製造工程を簡易なものとすることができ、小型化を図ることができる。
これにより、光を効率よく透過させることができる。また、可動部を安定して駆動することができる。
本発明の波長可変フィルタでは、前記駆動部は、クーロン力により可動部を変位させるよう構成されているのが好ましい。
これにより、可動部を安定して駆動することができる。
これにより、可動部をさらに安定して駆動することができる。
本発明の波長可変フィルタでは、前記第1のギャップおよび前記第2のギャップは、それぞれエッチング法により設けられたものであるのが好ましい。
これにより、精度の高い、第1のギャップおよび第2のギャップを設けることができる。
これにより、構造、製造工程を簡易なものとすることができる。
本発明の波長可変フィルタでは、前記可動部は、平面視で略円形をなしているのが好ましい。
これにより、可動部を効率よく駆動することができる。
これにより、精度の高い基板を製造することができ、光を効率よく透過させる波長可変フィルタを実現することができる。
本発明の波長可変フィルタでは、前記ガラスは、アルカリ金属を含有したガラスであるのが好ましい。
これにより、製造をさらに容易に行うことができるとともに、第1の基板と第2の基板とを強固に、かつ高い密着性をもって接合することができる。
これにより、光を効率よく反射させることができる。
本発明の波長可変フィルタでは、前記第1の反射膜および前記第2の反射膜は、それぞれ多層膜であるのが好ましい。
これにより、膜厚を容易に変化させることができ、反射膜の製造を簡易なものとすることができる。
これにより、可動部と第2の基板との間に、簡易な構成で、確実な絶縁構造を形成できる。
本発明の波長可変フィルタでは、前記可動部の前記第2のギャップと反対側の面と、前記第2の基板の前記第2のギャップの反対側の面との少なくとも一方に反射防止膜を有するのが好ましい。
これにより、光の反射を抑制し、光を効率的に透過させることができる。
これにより、膜厚を容易に変化させることができ、反射防止膜の製造を簡易なものとすることができる。
本発明の波長可変フィルタでは、前記第2の基板は、前記第2のギャップと反対側に光を入射および/または出射させる光透過部を有するのが好ましい。
これにより、光を効率よく透過させることができる。
光透過性を有し、前記第1の基板に対向する第2の基板と、
前記可動部と前記第2の基板との間に設けられた第1のギャップおよび第2のギャップと、
前記可動部と前記第2の基板との間において、前記第2のギャップを介して干渉を生じさせる干渉部と、
前記第1のギャップを利用し、前記可動部を前記第2の基板に対して変位させることにより、前記第2のギャップの間隔を変更する駆動部とを備える波長可変フィルタの製造方法であって、
第2の基板用基材に第1の凹部と第2の凹部とを形成し、前記第2の基板を形成する工程と、
前記第2の基板と、第1の基板用基材とを接合する工程と、
前記第1の基板用基材の、前記第2の基板と対向する面の反対面側における前記可動部を形成する部分を除き、かつ、前記支持部を形成する部分を含む部位を、前記支持部に対応する厚さまでエッチングし、さらにエッチングを行い所定パターンの開口を形成することにより前記第1の基板を形成する工程とを有することを特徴とする。
これにより、第1の基板を容易かつ確実に製造することができる。
光透過性を有し、前記第1の基板に対向する第2の基板と、
前記可動部と前記第2の基板との間に設けられた第1のギャップおよび第2のギャップと、
前記可動部と前記第2の基板との間において、前記第2のギャップを介して干渉を生じさせる干渉部と、
前記第1のギャップを利用し、前記可動部を前記第2の基板に対して変位させることにより、前記第2のギャップの間隔を変更する駆動部とを備える波長可変フィルタの製造方法であって、
第2の基板用基材に第1の凹部と第2の凹部とを形成し、前記第2の基板を形成する工程と、
第1の基板用基材の、前記可動部を形成する部分を除き、かつ、前記支持部を形成する部分を含む部位を、前記支持部に対応する厚さまでエッチングし、前記支持部に対応する厚さの底部を有する凹部を形成する工程と、
前記第2の基板と、前記第1の基板用基材の前記凹部を形成した面側とを接合する工程と、
前記第1の基板用基材にエッチングを行い所定パターンの開口を形成することにより前記第1の基板を形成する工程とを有することを特徴とする。
これにより、第1の基板を容易かつ確実に製造することができる。
光透過性を有し、前記第1の基板に対向する第2の基板と、
前記可動部と前記第2の基板との間に設けられた第1のギャップおよび第2のギャップと、
前記可動部と前記第2の基板との間において、前記第2のギャップを介して干渉を生じさせる干渉部と、
前記第1のギャップを利用し、前記可動部を前記第2の基板に対して変位させることにより、前記第2のギャップの間隔を変更する駆動部とを備える波長可変フィルタの製造方法であって、
第2の基板用基材に第1の凹部と第2の凹部とを形成し、前記第2の基板を形成する工程と、
第1の基板用基材の、前記可動部を形成する部分を除き、かつ、前記支持部を形成する部分を含む部位をエッチングし、所定の厚さの底部を有する凹部を形成する工程と、
前記第2の基板と、前記第1の基板用基材の前記凹部を形成した面側とを接合する工程と、
前記第1の基板用基材の、前記第2の基板と対向する面の反対面側における前記可動部を形成する部分を除き、かつ、前記支持部を形成する部分を含む部位を、前記支持部に対応する厚さまでエッチングし、さらにエッチングを行い所定パターンの開口を形成することにより前記第1の基板を形成する工程とを有することを特徴とする。
これにより、第1の基板を確実に製造することができ、可動部をより効率よく駆動することができる。
これにより、第1の基板用基材と、第2の基板とを容易に接合することができる。また、ベース層除去の際、絶縁層がエッチングストッパの役割を果たすので、第1の基板となる活性層の厚さを高精度に維持することができる。
これにより、表面が鏡面である第1の基板を容易に得ることができ、第1の基板の製造工程を簡易なものとすることができる。
図1は、本発明の波長可変フィルタの第1実施形態を示す、図2のA−A線での断面図、図2は、図1における波長可変フィルタの平面図である。また、以下の説明では、図1中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
第1の基板3は、導電性および光透過性を有し、中央部に配置された可動部31と、可動部31を変位(移動)可能に支持する支持部32と、可動部31に通電を行う通電部33とを有している。
第1の基板3は、通電部33において、ベース基板2と接合されている。
ベース基板2は、第1の凹部211および第2の凹部221を有するベース本体(第2の基板)20と、駆動電極23と、導電層231と、光入射部(光透過部)24と、反射防止膜100と、第2の反射膜210とを備えている。
このようなベース本体20の厚さ(平均)は、それぞれ、構成材料、用途等により適宜選択され、特に限定されないが、10〜2000μm程度であるのが好ましく、100〜1000μm程度であるのがより好ましい。
また、第1の凹部211は、第2の凹部221の外側に、第2の凹部221に連続して設けられている。
この第1の凹部211の外形形状は、後述する可動部31の外形形状に対応し、第1の凹部211の寸法(外形寸法)は、可動部31より少し大きく設定されている。
これにより、第1の凹部211と、可動部31の外周部(外側部)とが、互いに対向する。
この第1の凹部211および第2の凹部221は、後述するベース本体20の表面からエッチング処理を施すことにより形成するのが好ましい。この第1の凹部211内の空間は、第1のギャップ21となるものである。すなわち、可動部31と、第1の凹部211とが、第1のギャップ21を画成している。
この第1のギャップ21の厚さ(平均)は、用途などにより適宜選択され、特に限定されないが、0.5〜20μm程度であるのが好ましい。
また、第2のギャップ22の厚さ(平均)は、用途などにより適宜選択され、特に限定されないが、1〜100μm程度であるのが好ましい。
可動部31の厚さ(平均)は、それぞれ、構成材料、用途等により適宜選択され、特に限定されないが、1〜500μm程度であるのが好ましく、10〜100μm程度であるのがより好ましい。
なお、可動部31の形状は、図示の形状に特に限定されないのは言うまでもない。
この支持部32は、可動部31の外周側面に、開口部8により仕切られて等角度間隔(90°間隔)で、設けられている。
本実施形態では、4個の支持部32の厚さは、可動部31の厚さよりも薄く形成する。これにより支持部32が有する弾性によって決まるバネ定数を低くして、従来のクーロン力より小さくても可動部31が、支持部32を可動部31と同じ厚さにした場合と同程度の変位を得ることができる。
また、クーロン力が働いていない場合に可動部31の重量を有効に支えられることが支持体として必要である。可動部31の重量、大きさ、支持部32の数、第1の基板3の厚さ等の諸条件により、支持部32の厚さの下限は異なる。
なお、支持部32の厚さをA、可動部の厚さをBとしたときに、A/Bが0.1〜0.9であるのが好ましく、0.3〜0.7であるのがより好ましい。
なお、支持部32の数は必ずしも4つに限定されず、例えば、2つ、3つ、または、5つ以上でもよい。また、支持部32の形状は、図示のものに限定されない。
光入射部24は、ベース本体20の下面に設けられており、この光透過部24から、波長可変フィルタ1に光が入射されるようになっている。また、光入射部24の表面には反射防止膜100が設けられている。
また、第1の凹部211の上面には、駆動電極23が設けられ、駆動電極23からベース本体20の端面に渡って、層状(膜状)をなす導電層231が設けられている。
また、駆動電極23および導電層231の上面には、第2の反射膜210が設けられている。
このような駆動電極23および導電層231の厚さ(平均)は、それぞれ、構成材料、用途等により適宜選択され、特に限定されないが、0.1〜5μm程度であるのが好ましい。
これにより、通電部33と、導電層231とがそれぞれ、ワイヤ50および回路基板を介して、図示しない電源に接続され、可動部31と、駆動電極23との間に電圧を印加することができる。
この場合例えば、印加電圧を連続的、段階的に変化させることによって、可動部31をベース基板2に対して上下方向の所定の位置に移動させることができる。
駆動電極23と、第1のギャップ21と、可動部31の外周部とで、クーロン力によって駆動する方式の駆動部(アクチュエータ)の主要部が構成される。
本実施形態の第1の反射膜200および第2の反射膜210は、絶縁性を有している。すなわち、第1の反射膜200および第2の反射膜210は、絶縁膜を兼ねる。これにより、第1の反射膜200は、駆動電極23と、可動部31とのショートを防ぐことができる。
本実施形態では、反射防止膜100と、第1の反射膜200と、第2の反射膜210とは、多層膜で形成されている。多層膜の各層の厚さ、層数、材質を設定(調整)することによって、所定の波長の光を透過、反射させることができる多層膜を形成することができる(特性を変化させることができる)。
これにより、反射防止膜100、第1の反射膜200、第2の反射膜210とを容易に形成することができる。
図11に示すように、光源300から出射された光Lは、ベース基板2の下面に設けられた光入射部24から入射する。すなわち、光Lは、反射防止膜100、ベース基板20および第2の反射膜210を透過し、第2のギャップ22に入射する。
入射した光は、第1の反射膜200と第2の反射膜210との間において、反射を繰り返す(干渉を発生する)。この際、第1の反射膜200および第2の反射膜210により、光Lの損失を抑えることができる。
この波長可変フィルタ1は、種々の目的で使用することができ、例えば、所定の周波数に対応する光の強度を測定するための装置に用いた場合、それを容易に測定することができる。
また、本実施形態では、光入射部24から入射した光を可動部31の上面から出射したが、それに限られず、例えば、光入射部24から入射した光を光入射部24から出射してもよい。
また、本実施形態では、第2の反射膜を導電層231上に設け、絶縁膜としたが、それに限られず、例えば、他の絶縁性を有する部材を使用してもよい。
また、本実施形態では、駆動部の構成は、クーロン力を用いた構成としたが、本発明は、これに限られない。
次に、第1実施形態の波長可変フィルタ1の製造方法について、を図3〜図6に示す工程図に示す波長可変フィルタ製造する場合を一例として説明する。なお、以下の説明では、図3〜図6中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
本製造方法の特徴は、支持部を上側(後述する第2のSi層73の、ベース本体20と対向する面の反対面側)から加工して薄くすることにある。この製造方法は、[1]ベース基板20の作製工程、[2]ウエハー7の加工工程、[3]ベース基板20とウエハー7との接合工程、[4]第1の基板3の作製工程を有している。以下これらの工程について、順次説明する。
<1>まず、波長可変フィルタ1の製造に先立って、光透過性を有する基板である透明基板(第2の基板用基材)5を用意する。透明基板5には、厚さが均一で、たわみや傷のないものが好適に用いられる。透明基板5の材料としては、前記ベース本体20の説明で述べたとおりである。特に、陽極接合時に透明基板5を加熱するため、後述する第2のSi層73と熱膨張係数がほぼ等しいものが好ましい。
マスク層6を構成する材料としては、例えば、Au/Cr、Au/Ti、Pt/Cr、Pt/Tiなどの金属、多結晶シリコン(ポリシリコン)、アモルファスシリコン等のシリコン、窒化シリコン等が挙げられる。マスク層6にシリコンを用いると、マスク層6と透明基板5との密着性が向上する。マスク層6に金属を用いると、形成されるマスク層6の視認性が向上する。
マスク層6は、例えば、化学気相成膜法(CVD法)、スパッタリング法、蒸着法等の気相成膜法、メッキ法等により形成することができる。
開口61は、例えば、第1の凹部211を形成する位置に設ける。また、開口61の形状(平面形状)は、形成する第1の凹部211の形状(平面形状)に対応させる。
開口62は、例えば、第1の凹部211を形成する位置の反対面に設ける。また、開口62の形状(平面形状)は、後の工程で形成する第2の凹部221の形状(平面形状)に対応させる。
第1の凹部211の形成方法としては、例えば、ドライエッチング法、ウェットエッチング法等のエッチング法などが挙げられる。エッチングを行うことにより、透明基板5は、開口61および62により等方的に食刻され、円柱状を有する第1の凹部211および光入射部24が形成される。
これは、例えば、アルカリ水溶液(例えばテトラメチル水酸化アンモニウム水溶液等)、塩酸+硝酸水溶液、フッ酸+硝酸水溶液等の剥離液(除去液)への浸漬(ウェットエッチング)、CFガス、塩素系ガス等によるドライエッチングなどにより行うことができる。
特に、透明基板5を除去液に浸漬することによりマスク層6を除去すると、簡易な操作で、効率よく、マスク層6を除去できる。
第2の凹部221は、第1の凹部211と同様にして、製造、用意することができる。
また、図4(e)に示すように、第2の凹部221を製造するとき、形成する開口(マスキングするマスク層6)の面積、または、工程<4>のエッチング条件(例えばエッチング時間、エッチング温度、エッチング液の組成等)のうちの少なくとも1つを、第1の凹部211を製造する際の条件と異なるものとすることが好ましい。このように、第2の凹部221の製造条件を第1の凹部211の製造条件と一部異なるものとすると、第1の凹部211の半径と第2の凹部221の半径とを異なるものとすることが容易となる。
以上により、図4(f)に示すように、透明基板5上に、第1の凹部211と第2の凹部221と、光入射部24とが所定の位置に形成される。
<6>まず、透明基板5の上面および第1の凹部211にマスク層(図示せず)を形成する。
<7>次に、図4(g)に示すように、駆動電極23および導電層231を形成する。
駆動電極23および導電層231を構成する材料としては、例えばCr、Al、Al合金、Ni、Zn、Tiなどの金属、カーボンやチタンなどを分散した樹脂、多結晶シリコン(ポリシリコン)、アモルファスシリコン等のシリコン、窒化シリコン、ITOのような透明導電材料等が挙げられる。
この駆動電極23および導電層231の厚さは、例えば、0.1〜0.2μmが好ましい。
この駆動電極23および導電層231は、例えばフォトリソグラフィー法により形成することができる。具体的には、まず、マスク層6上に、駆動電極23および導電層231に対応したパターンを有するレジスト層(図示せず)を形成する。次に、かかるレジスト層をマスクとして、マスク層6の一部を除去する。次に、前記レジスト層を除去する。これにより、駆動電極23および導電層231が形成される。なお、マスク層6の一部除去は、例えば、CFガス、塩素系ガス等によるドライエッチング、フッ酸+硝酸水溶液、アルカリ水溶液等の剥離液への浸漬(ウェットエッチング)などにより行うことができる。
本製造工程では、反射防止膜100と、第1の反射膜200と、第2の反射膜210とを、多層膜で形成する。多層膜を構成する材料としては、例えばSiO2、Ta2O5、SiN等が挙げられる。
また、第1の反射膜200および第2の反射膜210の全体の厚さは、例えば、0.1〜12μmが好ましい。
以上により、透明基板5上に、第1の凹部211と第2の凹部221と、駆動電極23と、光入射部24と、第1の反射膜200と、反射防止膜100とが所定の位置に形成された波長可変フィルタ用のベース基板2が得られる。
第1の基板3を製造する際には、ウエハー7をまず用意する。かかるウエハー7は、例えば、以下のようにして、製造、準備することができる。
このウエハー7は、表面が鏡面にできる特性を有することが好ましい。かかる観点から、ウエハー7としては、例えばSOI(Silicon on Insulator)基板、SOS(Silicon on Sapphire)基板、シリコン基板等を用いることができる。
<9>図5(i)に示すように、第2のSi層73の下面に、後述するベース基板20とウエハー7との接合工程において、第2の凹部221と対向するように、第1の反射膜200を設ける。
<10>次に、図5(j)に示すように、ウエハー7を第2のSi層73と、ベース基板2の第2の凹部221が形成された面とが対向するように接合する。
この接合は、例えば陽極接合により行うことができる。
陽極接合は、例えば、次のようにして行う。まず、ベース基板2を図示しない直流電源のマイナス端子、第2のSi層73を図示しない直流電源のプラス端子にそれぞれ接続する。そして、ベース基板2を加熱しながら電圧を印加する。この加熱により、ベース基板2中のNa+が移動しやすくなる。このNa+の移動により、ベース基板2の接合面はマイナスに帯電し、ウエハー7の接合面はプラスに帯電する。この結果、ベース基板2とウエハー7とは強固に接合される。
本製造工程では、接合の方法として陽極接合を用いたが、これに限らず、例えば、加熱加圧接続、接着剤、低融点ガラスにより、接合しても良い。
<11>次に、図5(k)に示すように、エッチングや研磨を行って第1のSi層71を除去する。
エッチング方法としては、例えば、ウェットエッチング、ドライエッチングが用いられるが、ドライエッチングを用いるのが好ましい。いずれの場合も、第1のSi層71の除去のとき、SiO2層72がストッパーとなるが、ドライエッチングは、エッチング液を用いないので、駆動電極23に対向している第2のSi層73の損傷を好適に防ぐことができる。これにより、歩留まりの高い波長可変フィルタ1を製造できる。
なお、ウエハー7をSi単体で形成し、以降の工程を行うのに最適な厚さを有し、表面が鏡面である場合には、工程<11>、<12>は行わなくてもよい。これにより、波長可変フィルタ1を製造する際の工程を簡略化することができる。
次に、前述したフォトリソグラフィー法により、第1の基板3となる部分を残すためのフォトレジストパターン(図示略)を第2のSi層73上に形成する。ここで、本実施形態では支持部32を薄く形成するため、ハーフエッチングを利用して2段階の異方性ドライエッチングを行う。第1段階では、開口部8および支持部32となる部分にフォトレジストを形成せずに、この部分が所望の厚さ(つまり、支持部32の厚さとなる)になるまでエッチングを行う。次に、第2段階において、支持部32となる部分にフォトレジストを形成し、この部分を残しつつ、エッチングを行う。第1段階及び第2段階共にフォトレジストが形成されていない部分については、食刻され、図2に示すように、開口部8が形成され、図6(m)に示すように支持部32が形成される。
前記エッチング用ガスとしては、例えば、SF6等が挙げられ、また、前記デポジッション用ガスとしては、例えば、C4F8等が挙げられる。
このように、第1の基板3の形成においては、ドライエッチング法、特にICPエッチングを用いるので、特に可動部31を、容易、確実かつ精度良く形成することができる。
なお、本発明では、本工程において、前記と異なるドライエッチング法を用いて第1の基板3を形成してもよく、また、ドライエッチング法以外の方法を用いて第1の基板3を形成してもよい。
なお、本製造方法においては、導電層は、パターニングにより設けたが、これに限られず、例えば、透明基板に溝を設けて、その溝に導電層を形成してもよい。
以上説明したように、この波長可変フィルタ1によれば、第1のギャップ21(可動部31の駆動用のギャップ)と第2のギャップ22(波長可変フィルタ1の光を通過、または反射させる機能を有するギャップ)がベース基板2(同一基板)に設けてあるため、波長可変フィルタ1の構造を簡易なものとすることができる。特に第1のギャップ21を形成するための製造工程を簡易なものとすることができ、小型化を図ることができる。
第2実施形態の波長可変フィルタ1は、支持部と、可動部および導電部との接続位置が異なっていること以外は、前述した第1実施形態と同様である。
図7に示すように、第2実施形態の波長可変フィルタ1では、可動部31及び導電部33のそれぞれ上側(ベース基板2側と反対側)が支持部32と接続されている。
以下製造方法を示す。
図8は、本製造方法を説明するための図(製造工程を模式的に示す図)である。
本製造方法の特徴は、支持部を下側(第2のSi層73のベース基板2と対向する面側)から加工して薄膜化することにあり、この製造方法は、工程[2]の<9>に示す工程の後に<9>’の工程を追加し、工程[4]の<13>に示す工程が異なる以外は、前述した第1実施形態の製造方法と同様である。以下工程[2]の<9>’および工程[4]の<13>について説明する。
<13>本製造方法では、第1の基板3となる部分を残すためのフォトレジストパターン(図示略)を第2のSi層73上面に形成する。次に、1度のエッチングで、図8(b)に示すように、支持部32を形成する。
このような第2実施形態によっても第1実施形態と同様の効果が得られる。
第3実施形態の波長可変フィルタ1は、支持部と、可動部および導電部との接続位置が異なっていること以外は、前述した第1実施形態と同様である。
図9に示すように、第3実施形態の波長可変フィルタ1では、可動部31及び導電部33のそれぞれ中心位置が支持部32と接続されている。以下製造方法を示す。
図10は、第3実施形態の波長可変フィルタ1の製造方法を説明するための図(製造工程を模式的に示す図)である。
本製造方法の特徴は、支持部を上側および下側から加工して薄くすることにあり、工程[2]の<9>に示す工程の後に<9>’’の工程を追加し、工程[4]の<13>に示す工程が異なる以外は、前記第1実施形態の製造方法と同様である。
<9>’’フォトリソグラフィー法を用いて第2のSi層73の下面にフォトレジストパターン(図示略)を形成し、第1製造方法の<13>と同様に2段階の異方性ドライエッチングを行う。また、フォトレジストパターンの形状(平面形状)は、形成する支持部32の形状(平面形状)に対応させ、エッチングの厚さ(深さ)は、支持部32の厚さに対応させる。すなわち、凹部35の底部の深さを支持部32として残す部分の深さに対応させる。エッチング後、例えば、酸素プラズマを使用してフォトレジストパターンを除去し、図10(a)に示すような凹部35を得る。
<13>本製造方法では、第1の基板3となる部分を残すためのフォトレジストパターン(図示略)を第2のSi層73上面に形成する。次に、1度のエッチングで、図10(b)に示すように、支持部32を形成する。
このような第3実施形態によっても第1実施形態と同様の効果が得られる。
そして、この波長可変フィルタ1によれば、支持部32が、中心位置で可動部31と、通電部33と接続されているため、第1実施形態よりさらに可動部31を安定して駆動することができる。
また、本実施形態においては、反射防止膜100と、第1の反射膜200と第2の反射膜210とは絶縁膜で構成されている。
また、エッチングにより第1の基板と、第2の基板とを形成するため、精度の高い波長可変フィルタを容易に製造することができる。特に、支持部の厚さを容易に所望の厚さとすることができ、低駆動電圧で駆動することができる。
また、第1の基板と第2の基板とを接合することにより波長可変フィルタを製造するため、様々な方法を用いて、支持部の厚さを変更することが可能となる。
また、前記実施形態においては、反射防止膜100、第1の反射膜200および第2の反射膜210が、絶縁膜を兼ねているが、これに限られず、例えば、絶縁膜を別途設けてもよい。その場合、熱酸化によるSiO2層を用いてもよいし、TEOS−CVDにて形成したSiO2層を用いてもよい。
また、前記実施形態では、支持部の厚さのみを可動部の厚さより薄くしたがそれに限られず、例えば、支持部および通電部の厚さを可動部の厚さより薄く形成してもよい。
Claims (22)
- 光透過性を有し、可動部と、該可動部を変位可能に支持する支持部とを有する第1の基板と、
光透過性を有し、前記第1の基板に対向する第2の基板と、
前記可動部と前記第2の基板との間に設けられた第1のギャップおよび第2のギャップと、
前記可動部と前記第2の基板との間において、前記第2のギャップを介して干渉を生じさせる干渉部と、
前記第1のギャップを利用し、前記可動部を前記第2の基板に対して変位させることにより、前記第2のギャップの間隔を変更する駆動部とを備える波長可変フィルタであって、前記支持部の厚さが、前記可動部の厚さより薄いことを特徴とする波長可変フィルタ。 - 光透過性を有し、可動部と、該可動部を変位可能に支持する支持部とを有する第1の基板と、
光透過性を有し、前記第1の基板に対向する第2の基板と、
前記第2の基板に設けられた第1のギャップおよび第2のギャップと、
前記可動部と前記第2の基板との間において、前記第2のギャップを介して干渉を生じさせる干渉部と、
前記第1のギャップを利用し、前記可動部を前記第2の基板に対して変位させることにより、前記第2のギャップの間隔を変更する駆動部とを備える波長可変フィルタであって、前記支持部の厚さが、前記可動部の厚さより薄いことを特徴とする波長可変フィルタ。 - 前記第2の基板は、前記可動部と対向する面に、前記第1のギャップに対応する第1の凹部と、前記第2のギャップに対応し、前記第1の凹部より深さが深い第2の凹部とを有する請求項2に記載の波長可変フィルタ。
- 前記第1の凹部は、前記第2の凹部の外側に、該第2の凹部に連続して設けられている請求項3に記載の波長可変フィルタ。
- 前記駆動部は、クーロン力により可動部を変位させるよう構成されている請求項1ないし4のいずれかに記載の波長可変フィルタ。
- 前記第2の基板の前記第1のギャップに対応する面に駆動電極が設けられている請求項1ないし5のいずれかに記載の波長可変フィルタ。
- 前記第1のギャップおよび前記第2のギャップは、それぞれエッチング法により設けられたものである請求項1ないし6のいずれかに記載の波長可変フィルタ。
- 前記第1の基板は、シリコンで構成されている請求項1ないし7のいずれかに記載の波長可変フィルタ。
- 前記可動部は、平面視で略円形をなしている請求項1ないし8のいずれかに記載の波長可変フィルタ。
- 前記第2の基板は、ガラスで構成されている請求項1ないし9のいずれかに記載の波長可変フィルタ。
- 前記ガラスは、アルカリ金属を含有したガラスである請求項10に記載の波長可変フィルタ。
- 前記可動部の前記第2のギャップに対応する面に、第1の反射膜を有し、前記第2の基板の前記可動部と対向する面に第2の反射膜を有する請求項1ないし11のいずれかに記載の波長可変フィルタ。
- 前記第1の反射膜および前記第2の反射膜は、それぞれ多層膜である請求項12に記載の波長可変フィルタ。
- 前記第1の反射膜は、絶縁膜である請求項12または13に記載の波長可変フィルタ。
- 前記可動部の前記第2のギャップと反対側の面と、前記第2の基板の前記第2のギャップの反対側の面との少なくとも一方に反射防止膜を有する請求項1ないし14のいずれかに記載の波長可変フィルタ。
- 前記反射防止膜は、多層膜である請求項15に記載の波長可変フィルタ。
- 前記第2の基板は、前記第2のギャップと反対側に光を入射および/または出射させる光透過部を有する請求項1ないし16のいずれかに記載の波長可変フィルタ。
- 光透過性を有し、可動部と、該可動部より厚みが薄く、該可動部を変位可能に支持する支持部とを有する第1の基板と、
光透過性を有し、前記第1の基板に対向する第2の基板と、
前記可動部と前記第2の基板との間に設けられた第1のギャップおよび第2のギャップと、
前記可動部と前記第2の基板との間において、前記第2のギャップを介して干渉を生じさせる干渉部と、
前記第1のギャップを利用し、前記可動部を前記第2の基板に対して変位させることにより、前記第2のギャップの間隔を変更する駆動部とを備える波長可変フィルタの製造方法であって、
第2の基板用基材に第1の凹部と第2の凹部とを形成し、前記第2の基板を形成する工程と、
前記第2の基板と、第1の基板用基材とを接合する工程と、
前記第1の基板用基材の、前記第2の基板と対向する面の反対面側における前記可動部を形成する部分を除き、かつ、前記支持部を形成する部分を含む部位を、前記支持部に対応する厚さまでエッチングし、さらにエッチングを行い所定パターンの開口を形成することにより前記第1の基板を形成する工程とを有することを特徴とする波長可変フィルタの製造方法。 - 光透過性を有し、可動部と、該可動部より厚みが薄く、該可動部を変位可能に支持する支持部とを有する第1の基板と、
光透過性を有し、前記第1の基板に対向する第2の基板と、
前記可動部と前記第2の基板との間に設けられた第1のギャップおよび第2のギャップと、
前記可動部と前記第2の基板との間において、前記第2のギャップを介して干渉を生じさせる干渉部と、
前記第1のギャップを利用し、前記可動部を前記第2の基板に対して変位させることにより、前記第2のギャップの間隔を変更する駆動部とを備える波長可変フィルタの製造方法であって、
第2の基板用基材に第1の凹部と第2の凹部とを形成し、前記第2の基板を形成する工程と、
第1の基板用基材の、前記可動部を形成する部分を除き、かつ、前記支持部を形成する部分を含む部位を、前記支持部に対応する厚さまでエッチングし、前記支持部に対応する厚さの底部を有する凹部を形成する工程と、
前記第2の基板と、前記第1の基板用基材の前記凹部を形成した面側とを接合する工程と、
前記第1の基板用基材にエッチングを行い所定パターンの開口を形成することにより前記第1の基板を形成する工程とを有することを特徴とする波長可変フィルタの製造方法。 - 光透過性を有し、可動部と、該可動部より厚みが薄く、該可動部を変位可能に支持する支持部とを有する第1の基板と、
光透過性を有し、前記第1の基板に対向する第2の基板と、
前記可動部と前記第2の基板との間に設けられた第1のギャップおよび第2のギャップと、
前記可動部と前記第2の基板との間において、前記第2のギャップを介して干渉を生じさせる干渉部と、
前記第1のギャップを利用し、前記可動部を前記第2の基板に対して変位させることにより、前記第2のギャップの間隔を変更する駆動部とを備える波長可変フィルタの製造方法であって、
第2の基板用基材に第1の凹部と第2の凹部とを形成し、前記第2の基板を形成する工程と、
第1の基板用基材の、前記可動部を形成する部分を除き、かつ、前記支持部を形成する部分を含む部位をエッチングし、所定の厚さの底部を有する凹部を形成する工程と、
前記第2の基板と、前記第1の基板用基材の前記凹部を形成した面側とを接合する工程と、
前記第1の基板用基材の、前記第2の基板と対向する面の反対面側における前記可動部を形成する部分を除き、かつ、前記支持部を形成する部分を含む部位を、前記支持部に対応する厚さまでエッチングし、さらにエッチングを行い所定パターンの開口を形成することにより前記第1の基板を形成する工程とを有することを特徴とする波長可変フィルタの製造方法。 - 導電性を有する活性層、絶縁層およびベース層がこの順で積層された積層基板の前記活性層を前記第1の基板用基材とし、前記活性層側から前記積層基板を前記第2の基板と接合した後に、前記ベース層および前記絶縁層を順次除去し、前記活性層から前記第1の基板を形成する請求項18ないし20のいずれかに記載の波長可変フィルタの製造方法。
- 前記積層基板は、主としてSiで構成された前記活性層上に、主としてSiO2で構成された前記絶縁層と、主としてSiで構成された前記ベース層とがこの順で積層されてなるSOI基板、または、主としてSiで構成された前記活性層上に、主としてSiO2で構成された絶縁層と、主としてSapphireで構成された前記ベース層とがこの順で積層されてなるSOS基板である請求項21に記載の波長可変フィルタの製造方法。
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