JP2006350124A - 光学デバイスの製造方法および光学デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】様々な波長を有する光に対して波長分離を行うことができる光学デバイスを容易かつ安価に製造する光学デバイスの製造方法、およびかかる光学デバイスの製造方法により製造される信頼性の高い光学デバイスを提供すること。
【解決手段】光学デバイス１は、第１の基板３ａおよび第２の基板３ｂを変位させて、第１の反射膜３１２ａと第２の反射膜３１２ｂとの間隔を変更し、その状態で、第１の反射膜３１２ａと第２の反射膜３１２ｂとの間において反射を繰り返し、干渉を生じさせて間隔に応じた波長の光を外部に出射し得るよう構成されている。この光学デバイス１は、構造体１０Ａに設けられたシリコン層３３と構造体１０Ｂに設けられたシリコン層３３が、それぞれスペーサ１１に直接接触するように、各構造体１０Ａ、１０Ｂおよびスペーサ１１を接合・固定して製造される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学デバイスの製造方法および光学デバイスに関する。

様々な波長を有する光に対して特定波長の光を分離（抽出）する、すなわち、波長分離するには、一般的に、波長可変フィルタ(Optical Tunable Filter)が用いられる。この波長可変フィルタとしては、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。
特許文献１の波長可変フィルタは、板状の可動部と、可動部の一方の面に形成された第１の反射膜と、静電力により可動部をその厚さ方向に変位させる駆動部と、可動部に対して固定的に設けられた基板と、基板の可動部側の面に形成された第２の反射膜とを有している。このような構成の波長可変フィルタでは、波長分離は、第１の反射膜と、第２の反射膜との間（間隙）で反射を繰り返し、干渉を生じさせて、前記間隙に応じた光を外部に出射することにより行われる。

さて、この波長可変フィルタでは、駆動部の作動、すなわち、可動部の変位により、第１の反射膜と第２の反射膜とが接近するに従い、第１の反射膜と第２の反射膜との静電力（吸引力）の大きさが増加し、遂には、駆動部が制御する静電力を越えることとなる。このため、第１の反射膜と第２の反射膜とが密着する、すなわち、第１の反射膜と第２の反射膜との間に間隙が形成されず、波長分離が行うことが不可能となるという問題があった。
また、このような波長可変フィルタでは、各構成部材を接着剤等で接着して製造されるが、接着剤を均一な厚さで供給することが難しく、高い寸法精度で製造することは困難である。

特公平４−４６３６９号公報

本発明の目的は、様々な波長を有する光に対して波長分離を行うことができる光学デバイスを容易かつ安価に製造する光学デバイスの製造方法、およびかかる光学デバイスの製造方法により製造される信頼性の高い光学デバイスを提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光学デバイスの製造方法は、第１の反射膜と第２の反射膜との間隔を変更し、その状態で、前記第１の反射膜と前記第２の反射膜との間において反射を繰り返し、干渉を生じさせて前記間隔に応じた波長の光を外部に出射し得るよう構成された光学デバイスを製造する光学デバイスの製造方法であって、
前記第１の反射膜と、該第１の反射膜を変位させる第１の可動部と、該第１の可動部を支持・固定する第１の固定部とを備える第１の構造体と、前記第２の反射膜と、該第２の反射膜を変位させる第２の可動部と、該第２の可動部を支持・固定する第２の固定部とを備える第２の構造体と、スペーサとを用意する第１の工程と、
前記第１の反射膜と前記第２の反射膜とが対向するように、前記第１の構造体と前記第２の構造体とをスペーサを介して重ね、前記スペーサと前記第１の固定部および前記スペーサと前記第２の固定部をそれぞれ直接接触した状態とする第２の工程と、
前記スペーサと前記第１の固定部および前記スペーサと前記第２の固定部をそれぞれ接合・固定する第３の工程とを有することを特徴とする。
これにより、様々な波長を有する光に対して波長分離を行うことができる光学デバイスを容易かつ安価に製造することができる。

本発明の光学デバイスの製造方法では、前記第１の固定部および前記第２の固定部は、それぞれ、その接合面付近にシリコンで構成される部分を有することが好ましい。
これにより、スペーサと第１の固定部との接合をより容易に行うことができる。
本発明の光学デバイスの製造方法では、前記第１の固定部の前記シリコンで構成される部分は、前記第１の可動部と一体的に形成されていることが好ましい。
これにより、光学デバイスを構成する部品点数を削減することができ、また、光学デバイスを製造するための工数を削減することができる。

本発明の光学デバイスの製造方法では、前記第２の固定部の前記シリコンで構成される部分は、前記第２の可動部と一体的に形成されていることが好ましい。
これにより、光学デバイスを構成する部品点数を削減することができ、また、光学デバイスを製造するための工数を削減することができる。
本発明の光学デバイスの製造方法では、前記スペーサは、可動イオンを含有するガラスで構成されており、
前記第３の工程において、該スペーサと前記第１の固定部および前記第２の固定部とが陽極接合により接合・固定されることが好ましい。
これにより、スペーサをシリコン層に対して、陽極接合により強固に接合・固定することができる。

本発明の光学デバイスの製造方法では、前記可動イオンは、アルカリ金属イオンであることが好ましい。
これにより、陽極接合をより強固に行うことができる。
本発明の光学デバイスの製造方法では、前記スペーサは、シリコンで構成されており、
前記第３の工程において、該スペーサと前記第１の固定部および前記第２の固定部とがシリコン同士の直接接合により接合・固定されることが好ましい。
これにより、スペーサをシリコン層に対して、シリコン同士の直接接合により、より強固に接合・固定することができる。

本発明の光学デバイスの製造方法では、前記第３の工程に先立って、前記スペーサの接合面、および／または、前記第１の固定部の接合面および前記第２の固定部の接合面に対して、表面酸化処理を行う工程を有することが好ましい。
これにより、スペーサの接合面およびシリコン層の接合面が酸化され、各接合面に酸化シリコン（ＳｉＯ_２）が生成する。その結果、各接合面には多数の水酸基が生じ、接合面間には水素結合による結合が生じる。

本発明の光学デバイスの製造方法では、前記表面酸化処理は、酸素プラズマ処理および酸処理のうちの少なくとも一方であることが好ましい。
これにより、接合面のシリコンをより効率よく酸化させることができる。
本発明の光学デバイスの製造方法では、前記スペーサは、全周を包囲するような枠状形状をなしていることが好ましい。
これにより、第１の構造体、第２の構造体およびスペーサで画成された空間を密閉空間とすることができ、空間内部の外部環境に起因する劣化・汚染を防止し、光学デバイスの長寿命化を図ることができる。

本発明の光学デバイスの製造方法では、前記第３の工程における前記接合は、気密接合であることが好ましい。
これにより、光学デバイスを気密封止することができ、光学デバイスの劣化または汚染等をより確実に防止することができる。
本発明の光学デバイスの製造方法では、前記第３の工程において、前記接合は、減圧雰囲気下で行われることが好ましい。
これにより、第１の構造体、第２の構造体およびスペーサで画成された空間内が減圧された状態の光学デバイスを得ることができる。その結果、光学デバイス内に配置された第１の基板および第２の基板が変位する際の空気抵抗を低減するとともに、反射膜や反射防止膜等の光学部品が大気と接触することによって生じる経時劣化を抑制することができる。

本発明の光学デバイスの製造方法では、前記第１の構造体、前記第２の構造体および前記スペーサは、それぞれ、一単位のものが複数連結した集合体であり、前記第１〜第３の工程において、これらの集合体を接合・固定して接合体を得、前記第３の工程の後、該接合体を、複数の前記光学デバイスに分割する工程を有することが好ましい。
これにより、光学デバイスの製造に要する時間の増大を防止しつつ、歩留まりの向上を図ることができる。その結果、光学デバイスの製造コストの低減を図ることができる。また、複数個を一括して製造するため、各光学デバイスの特性のバラツキを抑制することもできる。
本発明の光学デバイスは、本発明の光学デバイスの製造方法により製造されたことを特徴とする光学デバイス。
これにより、信頼性の高い光学デバイスが得られる。

以下、本発明の光学デバイスの製造方法および光学デバイスを添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の光学デバイスの第１実施形態を示す断面図（側面図）、図２は、図１に示す光学デバイスのＡ−Ａ線断面図（平面図）、図３〜図６は、それぞれ、図１に示す光学デバイスの製造方法を説明する図（製造工程を模式的に示す図）である。なお、以下の説明では、図１および図３〜図６中の上側を「上」、下側を「下」と言う。

図１に示す光学デバイス１は、例えば、光学デバイス１内に入射した光Ｌ１のうち、所定の周波数（波長）に対応する光（干渉光）Ｌ２を出射させる装置、すなわち、波長可変フィルタとして機能する装置である。この光学デバイス１は、互いに対向して配置された２つの（一対の）構造体（第１の構造体、第２の構造体）１０Ａ、１０Ｂを備えている。図示の構成では、構造体１０Ａは、上側に位置し、構造体１０Ｂは、下側に位置している。以下、各部の構成について説明する。
構造体（第１の構造体）１０Ａは、第１のハウジング（第１の固定部）２ａと、第１のハウジング２ａに収納され得る第１の基板（第１の可動部）３ａと、第１の基板３ａの下面（一方の面）に設けられた第１の反射膜３１２ａと、第１の基板３ａを変位させる第１の電極部２３ａとを備えている。

図２に示すように、第１の基板３ａは、平面視で、形状がほぼ円形をなすものである。これにより、第１の基板３ａが安定し、かつ、効率よく変位することができる。
なお、第１の基板３ａは、光透過性を有する材料で構成され、この材料としては、特に限定されないが、例えば、シリコン（Ｓｉ）を用いるのが好ましい。シリコンを用いた場合には、円盤状の第１の基板３ａを容易に製造（形成）することができる。

また、第１の基板３ａの厚さ（平均）は、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。
第１の反射膜３１２ａは、平面視で円形をなし、第１の基板３ａに同心的に設けられている。これにより、光学デバイス１に入射した光Ｌ１を効率的に反射させることができる。

また、この第１の反射膜３１２ａは、多層膜で形成（構成）されている。
多層膜の構成材料としては、例えばＳｉＯ_２（シリコン酸化膜）、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＮ（シリコン窒化膜）等が好ましい。これらを適宜用いることにより、非常に高い反射率を有する第１の反射膜３１２ａが得られる。これらを交互に積層することにより、所定の厚さの多層膜（第１の反射膜３１２ａ）を設けることができる。

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）。例えば、各層の厚さを設定することにより反射率を調整することができ、各層の層数を設定することにより、反射する光の波長を調整することができる。これにより、所望の特性を有する第１の反射膜３１２ａを容易に形成することができる。

第１のハウジング（第１の固定部）２ａは、ブロック状のハウジング本体２０ａと、ハウジング本体２０ａの下面に設けられたシリコン層（接合面付近のシリコンで構成される部分）３３と、第１の基板３ａを変位（移動）可能に支持する支持部３２とを有している。すなわち、第１のハウジング２ａは、支持部３２を介して、第１の基板３ａを支持・固定している。これにより、後述するスペーサ１１と第１のハウジング２ａとの接合をより容易に行うことができる。

ハウジング本体２０ａには、第１の凹部２１ａが設けられている。第１の凹部２１ａは、その形状がほぼ円柱状をなしている。この第１の凹部２１ａに、第１の基板３ａが同心的に収納（設置）されている。このような第１の凹部２１ａが設けられていることにより、ハウジング本体２０ａ（光学デバイス１）の外側から第１の基板３ａに不本意に接触するのを防止することができる。

なお、第１の凹部２１ａは、後述するように、ハウジング本体２０ａの表面（下面）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。また、第１の凹部２１ａの深さは、光学デバイス１の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。
また、ハウジング本体２０ａは、光透過性を有する材料で構成されている。この材料としては、例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ナトリウムガラス、無アルカリガラス等の各種ガラスや、シリコン等が挙げられるが、電圧の印加により移動することができる可動イオンを含有するガラスであるのが好ましい。これにより、ハウジング本体２０ａに対して陽極接合により接合対象物を接合・固定することが可能となる。

この可動イオンとしては、例えば、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオンのようなアルカリ金属イオンの他、アルミニウムイオン等が挙げられるが、特にアルカリ金属イオンが好ましい。これにより、陽極接合をより強固に行うことができる。
このような観点からは、ソーダガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ナトリウムガラス等を用いるのが好ましい。

また、ハウジング本体２０ａ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。
シリコン層３３は、ハウジング本体２０ａの下面付近の全体に設けられている。
シリコン層３３の内周部３３１には、短冊状をなし、弾性（可撓性）を有する４つの支持部３２が突出して形成されている（図２参照）。これらの支持部３２は、シリコン層３３の内周部の周方向に沿って等間隔に設けられている。

なお、各支持部３２の構成材料は、第１の基板３ａやシリコン層３３と同様に、シリコンで構成されているのが好ましい。これにより、後述するように、各支持部３２と、第１の基板３ａと、シリコン層３３とを一体的に形成することができる。すなわち、各支持部３２と、第１の基板３ａと、シリコン層３３とを個別に形成するのを省略することができる。このため、光学デバイス１を構成する部品点数を削減することができ、また、光学デバイス１を製造するための工数を削減することができる。

また、シリコン層３３の下面（後述するスペーサ１１と接触する面）は、その平滑度が高い（表面粗さが小さい）ことが好ましい。
具体的には、接合面の表面粗さＲａが５０ｎｍ以下であるのが好ましく、２０ｎｍ以下であるのが好ましい。これにより、比較的低温下でもスペーサ１１と接合・固定することが可能となる。また、接合界面において、接合強度のバラツキ、ボイド等が生じるのをより確実に防止することができる。

なお、支持部３２の形成数は、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、図示の形状に限定されない。
図１に示すように、第１の凹部２１ａの底部（上部）２１１には、第１の電極部２３ａが設けられている。これにより、ハウジング本体２０ａ（第１のハウジング２ａ）の外側から第１の電極部２３ａに不本意に接触するのを防止することができる。

また、第１の電極部２３ａに通電することにより、当該第１の電極部２３ａと第１の基板３ａとに電位差が生じて、クーロン力（静電力）が発生する。これにより、第１の基板３ａをその厚さ方向に変位させることができる。
この第１の電極部２３ａは、形状が円環状（リング状）をなす電極板２３３で構成されている（図２参照）。

また、第１の電極部２３ａ（電極板２３３）は、第１の基板３ａの縁部３１に対向している。図２に示すように、第１の基板３ａの縁部３１は、平面視で、電極板２３３の中に包含されている。
このような第１の電極部２３ａを設けたことより、当該第１の電極部２３ａに通電したとき、上下方向、すなわち、第１の基板３ａの厚さ方向に、第１の基板３ａを安定的に駆動（変位）させることができる。

第１の電極部２３ａは、導電性を有する材料で構成されている。この材料としては、特に限定されないが、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、Ａｕ等が挙げられる。
なお、第１の電極部２３ａ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、０．０１〜２０μｍ程度であるのが好ましく、１〜３μｍ程度であるのがより好ましい。

また、図１に示すように、第１の凹部２１ａ内には、反射防止膜３１１ａおよび２１０ａが形成されているのが好ましい。
反射防止膜３１１ａは、第１の反射膜３１２ａとほぼ同等の形状をなしている。また、反射防止膜３１１ａは、第１の基板３ａ（第１の反射膜３１２ａ）と同心的に、第１の基板３ａの第１の反射膜３１２ａが形成されている下面と反対の面、すなわち、上面に設けられている。
反射防止膜２１０ａは、反射防止膜３１１ａとほぼ同等の形状をなしている。また、反射防止膜２１０ａは、反射防止膜３１１ａと対向して、すなわち、平面視で反射防止膜３１１ａと重なるように、第１の凹部２１ａの底部２１１に設けられている。

このような反射防止膜３１１ａおよび２１０ａが形成されていることにより、光学デバイス１に入射する光Ｌ１と、第１の反射膜３１２ａと第２の反射膜３１２ｂとの間で干渉した干渉光の反射を抑制し、光を効率的に透過させることができる。
また、反射防止膜３１１ａおよび２１０ａは、それぞれ、多層膜で構成されている。
この多層膜の構成材料としては、例えばＳｉＯ_２（シリコン酸化膜）、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＮ（シリコン窒化膜）等が好ましい。これらを適宜用いることにより、非常に低い反射率（非常に高い透過率）を有する反射防止膜３１１ａおよび２１０ａが得られる。これらを交互に積層することにより、所定の厚さの多層膜を設けることができる。

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または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）。また、各層の厚さを設定することにより反射防止率（透過率）を調整することができ、各層の層数を設定することにより、透過する光の波長を調整することができる。
なお、反射防止膜３１１ａおよび２１０ａは、少なくとも一方が絶縁性を有しているのが好ましい。これにより、第１の電極部２３ａと、第１の基板３ａとのショート（短絡）を防止することができる。

図１に示すように、ハウジング本体２０ａの上面には、反射防止膜１００ａが設けられているのが好ましい。これにより、光学デバイス１に入射する光Ｌ１の反射を抑制し、光Ｌ１を効率的に透過させることができる。
なお、反射防止膜１００ａは、反射防止膜３１１ａおよび２１０ａと同様に、多層膜で構成されているのが好ましい。

図１に示すように、構造体（第２の構造体）１０Ｂは、第２のハウジング（第２の固定部）２ｂと、第２のハウジング２ｂに収納され得る第２の基板（第２の可動部）３ｂと、第２の基板３ｂの上面（第１の基板３ａ側の面）に設けられた第２の反射膜３１２ｂと、第２の基板３ｂを変位させる第２の電極部２３ｂとを備えている。
第２の基板３ｂは、第１の基板３ａと同様に、平面視で、形状がほぼ円形をなすものである。これにより、第２の基板３ｂが安定し、かつ、効率よく変位することができる。
この第２の基板３ｂは、ギャップ２５を介して第１の基板３ａに対向して、すなわち、平面視で第１の基板３ａとほぼ重なるように配置されている。

なお、第２の基板３ｂは、光透過性を有する材料で構成され、この材料としては、特に限定されないが、例えば、シリコン（Ｓｉ）を用いるのが好ましい。シリコンを用いた場合には、円盤状の第２の基板３ｂを容易に製造（形成）することができる。
また、第２の基板３ｂの厚さ（平均）は、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。

第２の反射膜３１２ｂは、平面視で円形をなし、第２の基板３ｂに同心的に設けられている。これにより、光学デバイス１に入射した光Ｌ１を効率的に反射させることができる。
また、この第２の反射膜３１２ｂは、多層膜で形成（構成）されている。この多層膜の構成材料としては、例えば、第１の反射膜３１２ａの説明で挙げたような材料を用いることができる。

第２のハウジング（第２の固定部）２ｂは、ブロック状のハウジング本体２０ｂと、ハウジング本体２０ｂの上面に設けられたシリコン層（接合面付近のシリコンで構成される部分）３３と、第２の基板３ｂを変位（移動）可能に支持する支持部３２とを有している。すなわち、第２のハウジング２ｂは、支持部３２を介して、第２の基板３ｂを支持・固定している。

なお、各支持部３２の構成材料は、第２の基板３ｂやシリコン層３３と同様に、シリコンで構成されているのが好ましい。これにより、後述するように、各支持部３２と、第２の基板３ｂと、シリコン層３３とを一体的に形成することができる。その結果、前述したような、部品点数や製造時の工数の削減等の効果を得ることができる。
なお、シリコン層３３および支持部３２についての説明は、前述しているため、ここでは、これらについての説明を省略する。

ハウジング本体２０ｂには、第１の凹部２１ａに対向する第２の凹部２１ｂが設けられている。第２の凹部２１ｂは、その形状がほぼ円柱状をなしている。この第２の凹部２１ｂに、第２の基板３ｂが同心的に収納（設置）されている。このような第２の凹部２１ｂが設けられていることにより、ハウジング本体２０ｂ（光学デバイス１）の外側から第２の基板３ｂに不本意に接触するのを防止することができる。

なお、第２の凹部２１ｂは、ハウジング本体２０ｂの表面（上面）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。また、第２の凹部２１ｂの深さは、光学デバイス１の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。
また、ハウジング本体２０ｂは、光透過性を有する材料で構成されている。この材料としては、例えば、ハウジング本体２０ａの説明で挙げたような材料を用いることができる。

また、ハウジング本体２０ｂ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。
図１に示すように、第２の凹部２１ｂの底部（下部）２１１には、第２の電極部２３ｂが設けられている。これにより、ハウジング本体２０ｂ（第２のハウジング２ｂ）の外側から第２の電極部２３ｂに不本意に接触するのを防止することができる。

また、第２の電極部２３ｂに通電することにより、当該第２の電極部２３ｂと第２の基板３ｂとに電位差が生じて、クーロン力が発生する。これにより、第２の基板３ｂをその厚さ方向に変位させることができる。
この第２の電極部２３ｂは、第１の電極部２３ａと同様に、形状が円環状（リング状）をなす電極板２３３で構成されている。

また、第２の電極部２３ｂ（電極板２３３）は、第２の基板３ｂの縁部３１に対向している（図１参照）。また、図示は省略するが、第２の基板３ｂの縁部３１は、平面視で、電極板２３３の中に包含されている。
このような第２の電極部２３ｂを設けたことより、当該第２の電極部２３ｂに通電したとき、上下方向、すなわち、第２の基板３ｂの厚さ方向に、第２の基板３ｂを安定的に駆動（変位）させることができる。

第２の電極部２３ｂは、導電性を有する材料で構成されている。この材料としては、特に限定されないが、例えば、第１の電極部２３ａの説明で挙げたような材料を用いることができる。
なお、第２の電極部２３ｂ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、０．０１〜２０μｍ程度であるのが好ましく、１〜３μｍ程度であるのがより好ましい。
また、図１に示すように、第２の凹部２１ｂ内には、反射防止膜３１１ｂおよび２１０ｂが形成されているのが好ましい。

反射防止膜３１１ｂは、第２の反射膜３１２ｂとほぼ同等の形状をなしている。また、反射防止膜３１１ｂは、第２の基板３ｂ（第２の反射膜３１２ｂ）と同心的に、第２の基板３ｂの第２の反射膜３１２ｂが形成されている上面と反対の面、すなわち、下面に設けられている。
反射防止膜２１０ｂは、反射防止膜３１１ｂとほぼ同等の形状をなしている。また、反射防止膜２１０ｂは、反射防止膜３１１ｂと対向して、すなわち、平面視で反射防止膜３１１ｂと重なるように、第２の凹部２１ｂの底部２１１に設けられている。

このような反射防止膜３１１ｂおよび２１０ｂが形成されていることにより、光学デバイス１に入射する外光と、第２の反射膜３１２ｂと第２の反射膜３１２ｂとの間で干渉した干渉光の反射を抑制し、光を効率的に透過させることができる。
また、反射防止膜３１１ｂおよび２１０ｂは、それぞれ、多層膜で構成されている。この多層膜の構成材料としては、例えば、反射防止膜３１１ａおよび２１０ａの説明で挙げたような材料を用いることができる。
なお、反射防止膜３１１ｂおよび２１０ｂは、少なくとも一方が絶縁性を有しているのが好ましい。これにより、第２の電極部２３ｂと、第２の基板３ｂとのショート（短絡）を防止することができる。

図１に示すように、ハウジング本体２０ｂの下面には、反射防止膜１００ｂが設けられているのが好ましい。これにより、光学デバイス１に入射する外光の反射を抑制することができる。
なお、反射防止膜１００ｂは、反射防止膜３１１ｂおよび２１０ｂと同様に、多層膜で構成されているのが好ましい。
このような構成の構造体１０Ａ（第１のハウジング２ａ）と構造体１０Ｂ（第２のハウジング２ｂ）とは、スペーサ１１を介して接合・固定されている。

このスペーサ１１は、前述のハウジング本体２０ａ（２０ｂ）の構成材料と同様の材料、または、シリコンで構成されているのが好ましい。このスペーサ１１は、第１のハウジング２ｂのシリコン層３３と、第２のハウジング２ｂのシリコン層３３との間に介挿されており、両シリコン層３３に直接接触して接合・固定されるものである。このようなスペーサ１１が上記のような材料で構成されている場合、スペーサ１１と構造体１０Ａ、１０Ｂとを直接接触させつつ各種の処理を施すことにより、これらを強固に直接接合することができる。

このようなスペーサ１１としては、その接合に寄与する面の平滑度が高い（表面粗さが小さい）ものが好ましい。
具体的には、接合面の表面粗さＲａが５０ｎｍ以下であるのが好ましく、２０ｎｍ以下であるのが好ましい。これにより、シリコン層３３の平滑度にもよるが、比較的低温下でも接合・固定することが可能となる。また、接合界面において、接合強度のバラツキ、ボイド等が生じるのをより確実に防止することができる。

また、例えば、スペーサ１１と構造体１０Ａ、１０Ｂとを接着剤を用いて接合（接着）した場合、温度変化に伴う前記接着剤の体積変化に起因して、第１の反射膜３１２ａ（第１の基板３ａ）と第２の反射膜３１２ｂ（第２の基板３ｂ）との間隔ｈが変化する。このため、波長分離に影響を与えるおそれがある。さらに、接着剤が均一に供給されない場合、硬化後の接着剤の厚さが不均一となり、第１の反射膜３１２ａと第２の反射膜３１２ｂとの平行度が低下するおそれもある。

しかしながら、本発明の光学デバイス１では、スペーサ１１と構造体１０Ａ、１０Ｂとを直接、すなわち、接着剤を用いることなく接合・固定する。このため、間隔ｈを一定に維持することができ、第１の反射膜３１２ａと第２の反射膜３１２ｂとの平行度の低下を防止することができる。これにより、波長分離を確実に行うことができる。
また、スペーサ１１は、全周を包囲するような枠状形状をなしており、その厚さを変えることにより、構造体１０Ａ、１０Ｂおよびスペーサ１１で画成された空間の高さを調整し、第１の基板３ａおよび第２の基板３ｂがそれぞれ構造体１０Ａおよび構造体１０Ｂに接触することなく変位し得る範囲（変位幅）を、容易に調整することができる。

さらに、このような形状のスペーサ１１によれば、前記空間を密閉空間とすることができ、空間内部の外部環境に起因する劣化・汚染を防止し、光学デバイス１の長寿命化をはかることができる。
なお、スペーサ１１の厚さは、当該スペーサ１１の構成材料、光学デバイス１の用途等により適宜選択され、特に限定されないが、０．１〜１００μｍ程度であるのが好ましい。

このような構成の光学デバイス１では、間隔ｈを適宜変更することができる。この変更された間隔ｈを維持した状態で、入射した光Ｌ１が第１の反射膜３１２ａと第２の反射膜３１２ｂとの間において反射を繰り返し、干渉を生じさせて、前記間隔ｈに応じた波長の光Ｌ２を外部に出射することができる。間隔ｈを変更するには、以下に示す３つの場合（パターン）がある。

（１）第２の基板３ｂを原則変位させず、第１の基板３ａを優先的に変位させる場合。
（２）第１の基板３ａを原則変位させず、第２の基板３ｂを優先的に変位させる場合。すなわち、パターン（１）とは、逆のパターン。
（３）第１の基板３ａおよび第２の基板３ｂの双方を変位させる場合。すなわち、第１の基板３ａと第２の基板３ｂとを互いに鏡像的に変位させる場合。例えば、第１の基板３ａを第２の基板３ｂ側に１だけ変位させたとき、第２の基板３ｂも同様に、第１の基板３ａ側に１だけ変位させる。

例えば、駆動部（電極部）の作動により可動（変位）する可動反射膜（第１の反射膜に相当）と、固定的に設置された固定反射膜（第２の反射膜に相当）とを有する従来の光学デバイス（波長可変フィルタ）では、可動反射膜と固定反射膜との間隔が小さくなるに従い、可動反射膜と固定反射膜との間のクーロン力（吸引力）の大きさが増加し、遂には、駆動部が制御するクーロン力を超えることとなる。これにより、可動反射膜と固定反射膜とが密着する、すなわち、可動反射膜と固定反射膜との間に間隙が形成されず、波長分離が行うことが不可能となる。

しかしながら、本発明の光学デバイス１では、間隔ｈを小さく設定した場合であっても、例えばパターン（３）（パターン（１）および（２）も同様）のとき、第１の反射膜３１２ａと第２の反射膜３１２ｂとの間のクーロン力が、第１の電極部２３ａおよび第２の電極部２３ｂが制御するクーロン力を超えるまでには至らず、よって、第１の反射膜３１２ａと第２の反射膜３１２ｂとが密着するのが確実に防止される。これにより、間隔ｈが大きく設定されているときはもちろんのこと、間隔ｈが小さく設定されているときであっても、波長分離を確実に行うことができる。

また、従来の光学デバイスにおいて例えば可動反射膜を１０μｍだけ可動させた場合、本発明の光学デバイス１では、パターン（３）のとき第１の反射膜３１２ａおよび第２の反射膜３１２ｂをそれぞれ５μｍずつ可動させればよい。
このように本発明の光学デバイス１では、第１の基板３ａの可動範囲（移動距離）が小さくなるため、第１の電極部２３ａと第１の基板３ａとの間のクーロン力を確実に維持することができる。なお、第２の基板３ｂについても同様である。

また、光学デバイス１では、第１の基板３ａの可動範囲が小さくなるため、第１の電極部２３ａに印加する電圧の大きさを、従来の光学デバイスの電極部に印加する電圧の大きさよりも、小さく設定することができる。よって、省エネルギに寄与する。なお、第２の電極部２３ｂについても同様である。
また、光学デバイス１では、第１の基板３ａの可動範囲が小さくなるため、間隔ｈを変更する応答性を向上させることができる、すなわち、間隔ｈを変更するための時間（応答時間）を短縮することができる。前記例では、光学デバイス１での応答時間は、従来の光学デバイスの応答時間の半分となる。

また、パターン（１）および（２）に示すように、光学デバイス１では、第１の電極部２３ａおよび第２の電極部２３ｂの通電パターンにより、第１の基板３ａと第２の基板３ｂとを互いに独立して変位させることができる。これにより、第１の基板３ａおよび第２の基板３ｂの可動範囲を大きく設定することができ、よって、様々な波長を有する光に対して波長分離をより確実に行うことができる。

次に、光学デバイス１が波長分離を行うときの動作について説明する。
図１に示すように、光源４００から出射された光Ｌ１は、光学デバイス１に入射する。すなわち、光Ｌ１は、反射防止膜１００ａ、ハウジング本体２０ａ、反射防止膜２１０ａ、反射防止膜３１１ａ、第１の基板３ａおよび第１の反射膜３１２ａを順次透過し、ギャップ２５に入射する。

ギャップ２５に入射した光Ｌ１は、間隔ｈが所定の大きさに設定された第１の反射膜３１２ａと第２の反射膜３１２ｂとの間において、反射を繰り返し、干渉を生じる。この際、第１の反射膜３１２ａおよび第２の反射膜３１２により、光Ｌ１の損失を抑えることができる。
前記光Ｌ１の干渉の結果、間隔ｈに対応した波長の光（干渉光）は、第２の基板３ｂ、反射防止膜３１１ｂ、反射防止膜２１０ｂ、ハウジング本体２０ｂおよび反射防止膜１００ｂを順次透過し、外部に出射する。

以上説明したように、この光学デバイス１によれば、間隔ｈを所望の大きさに適宜変更することができ、よって、様々な波長を有する光に対して波長分離を確実に行うことができる。
次に、本実施形態の光学デバイス１の製造方法について、図３〜図６を参照しつつ説明する。なお、以下では、ハウジング本体２０ａ、ハウジング本体２０ｂ、第１の基板３ａ、第２の基板３ｂ、スペーサ１１等の構成部材は、それぞれ、それらが水平方向に複数個連結した状態のものが形成されている集合体を用いて説明している。ここで、集合体とは、例えば、ガラスウエハー、シリコンウエハー等に前記構成部材が複数個形成されてなるものを指す。ただし、図３〜図６は、光学デバイス１個のみを示している。

［１］ まず、光学デバイス１の製造に先立って、透明基板（光透過性を有する基板）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ガラスウエハー等が好適に用いられる。透明基板５の材料としては、ハウジング本体２０ｂ（ハウジング本体２０ａ）の説明で述べたとおりである。特に、接合時に透明基板５を加熱する場合があるため、熱応力によって透明基板５に歪みが生じるのを防止する観点から、後述する上部Ｓｉ層７３と熱膨張係数がほぼ等しいものが好適に選択される。

［２］ 次に、図３（ａ）に示すように、透明基板５の上面にマスク層６を形成（マスキング）する。
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の厚さは、特に限定されないが、０．０１〜１μｍ程度とすることが好ましく、０．０９〜０．１１μｍ程度とすることがより好ましい。マスク層６が薄すぎると、透明基板５を十分に保護できない場合があり、マスク層６が厚すぎると、マスク層６の内部応力によりマスク層６が剥がれ易くなる場合がある。
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。

［３］ 次に、図３（ｂ）に示すように、マスク層６に、開口６１を形成する。
開口６１は、例えば、第２の凹部２１ｂ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２の凹部２１ｂの形状（平面形状）に対応させる。
開口６１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、開口６１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、開口６１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。

［４］ 次に、図３（ｃ）に示すように、透明基板５に第２の凹部２１ｂを形成する。
第２の凹部２１ｂの形成方法としては、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。例えばエッチングを行うことにより、透明基板５は、開口６１より等方的に食刻され、円柱状をなす第２の凹部２１ｂが形成される。
特に、ウェットエッチング法によると、より理想的な円柱状に近い第２の凹部２１ｂを形成することができる。なお、ウェットエッチングを行う際のエッチング液としては、例えばフッ酸系エッチング液などが好適に用いられる。このとき、エッチング液にグリセリン等のアルコール（特に多価アルコール）を添加すると、第２の凹部２１ｂの表面が極めて滑らかなものとなる。

［５］ 次に、マスク層６を除去する。
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。
以上により、図３（ｄ）に示すように、透明基板５に第２の凹部２１ｂが所定の位置に形成される。

［６］ 次に、図４（ｅ）に示すように、第２の凹部２１ｂの底部２１１に第２の電極部２３ｂを形成する。
第２の電極部２３ｂ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。
この第２の電極部２３ｂの厚さは、例えば、０．１〜０．２μｍが好ましい。

第２の電極部２３ｂは、蒸着法、スパッタ法またはイオンプレーティング法等により成膜された透明導電材料層で形成することができる。また、かかる方法にフォトリソグラフィー法を組み合わせることにより、不要部分を除去するようにしてもよい。具体的には、まず、第２の電極部２３ｂ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。このレジスト層を構成する材料としては、例えば、Ｃｒ／Ａｕ／Ｃｒ等が挙げられる。
次に、かかるレジスト層をマスクとして、透明導電材料層の一部を除去する。これにより、第２の電極部２３ｂが形成される。

［７］ 次に、図４（ｆ）に示すように、第２の凹部２１ｂの底部２１１に反射防止膜２１０ｂを設け、ハウジング本体２０ｂの下面に反射防止膜１００ｂを設ける。
本製造工程では、反射防止膜２１０ｂおよび１００ｂ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ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＮ等が挙げられる。
これらを交互に積層することにより、所定の厚さの多層膜を設けることができる。

また、反射防止膜２１０ｂおよび１００ｂのそれぞれの厚さは、例えば、０．１〜１２μｍが好ましい。
以上により、透明基板５に、第２の凹部２１ｂと、第２の電極部２３ｂと、反射防止膜２１０ｂおよび１００ｂとが所定の位置に形成された光学デバイス１用の第２のハウジング２ｂ’が得られる。この第２のハウジング２ｂ’は、前述の第２のハウジング２ｂからシリコン層３３および支持部２２を省略したような構成となっている。

以下、ウエハーを用いて、第２の基板３ｂ、支持部３２およびシリコン層３３を製造する方法と、製造された第２の基板３ｂ（支持部３２およびシリコン層３３を含む）および光学デバイス１用の第２のハウジング２ｂを用いて、光学デバイス１を製造する方法とについて説明する。
第２の基板３ｂを製造する際には、シリコンウエハー（以下、単に「ウエハー」と言う）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、前述した表面粗さの観点から、表面が鏡面にできる特性を有することが好ましい。
このようなことから、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。

本製造工程においては、ウエハー７として、ＳＯＩ基板を使用する。
ウエハー７は、Ｓｉベース層７１、ＳｉＯ_２層７２、上部Ｓｉ層（活性層）７３の３層の積層体で構成されている。
このウエハー７の厚さは、特に限定されないが、特に上部Ｓｉ層７３は、１０〜１００μｍ程度が好ましい。

［８］ まず、図４（ｇ）に示すように、上部Ｓｉ層７３の下面に、後述する接合の工程後において、第２の凹部２１ｂと対向するように、反射防止膜３１１ｂを設ける。
［９］ 次に、図４（ｈ）に示すように、ウエハー７の上部Ｓｉ層７３と、第２のハウジング２ｂ’の第２の凹部２１ｂが形成された面とが対向し、直接接触するようにウエハー７を第２のハウジング２ｂ’上に重ねる。そして、接触部を接合・固定する。

この接合・固定は、例えば、陽極接合、融接のような接合法により行うことができるが、陽極接合により行われるのが好ましい。陽極接合は、接合対象物を溶融する必要がないため、比較的低温下で接合・固定することができる。これにより、熱による部材の劣化や変形を防止することができる。
このような陽極接合は、例えば、次のようにして行う。

［９−１］ まず、第２のハウジング２ｂ’に図示しない直流電源のマイナス端子、上部Ｓｉ層７３に図示しない直流電源のプラス端子をそれぞれ接続する。
［９−２］ 次に、第２のハウジング２ｂ’を加熱しながら電圧を印加する。この加熱により、第２のハウジング２ｂ’中のＮａ^＋（ナトリウムイオン）等の可動イオンが移動し易くなる。このＮａ^＋の移動により、第２のハウジング２ｂ’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、第２のハウジング２ｂ’とウエハー７とは強固に接合・固定される。
このとき、印加電圧は、２００〜２０００Ｖ程度であるのが好ましく、５００〜１０００Ｖ程度であるのがより好ましい。電圧が前記範囲であれば、第２のハウジング２ｂ’とウエハー７との陽極接合がより確実にそしてより強固になされる。

また、加熱温度としては、第２のハウジング２ｂ’とウエハー７との陽極接合がなされれば、特に限定されないが、２００〜５００℃程度であるのが好ましく、３００〜４００℃程度であるのがより好ましい。これにより、第２のハウジング２ｂ’とウエハー７との陽極接合がより確実にそしてより強固になされる。また、このような比較的低い温度でも、第２のハウジング２ｂ’およびウエハー７の熱による劣化または変形を防止しつつ、前記接合を行うことができる。

［１０］ 次に、図５（ｉ）に示すように、エッチングや研磨を行ってＳｉベース層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、Ｓｉベース層７１の除去のとき、ＳｉＯ_２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、第２の電極部２３ｂに対向している上部Ｓｉ層７３の損傷を好適に防ぐことができる。これにより、高い歩留まりで光学デバイス１を製造することができる。

［１１］ 次に、図５（ｊ）に示すように、エッチングを行ってＳｉＯ_２層７２を除去する。エッチングを行う場合には、フッ酸を含むエッチング液を用いるのが好ましい。これにより、ＳｉＯ_２層７２を好適に除去することができ、上部Ｓｉ層７３を好適に形成することができる。
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の場合には、工程［１０］、［１１］は行わなくてもよい。これにより、光学デバイス１を製造する際の工程を簡略化することができる。

［１２］ 次に、図５（ｋ）に示すように、上部Ｓｉ層７３の上面の反射防止膜３１１ｂに対応する箇所に第２の反射膜３１２ｂを設ける。
［１３］ 次に、第２の基板３ｂおよび支持部３２の形状（平面形状）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、図５（Ｌ）に示すように、ドライエッチング法、特にＩＣＰエッチングにて、上部Ｓｉ層７３をエッチングし、貫通孔８を形成する。これにより、第２の基板（第２の可動部）３ｂと、支持部３２と、シリコン層（接合面付近のシリコンで構成される部分）３３とが一体的に形成される。

本工程では、ＩＣＰエッチングを行う。すなわち、エッチング用ガスによるエッチングと、デポジッション用ガスによる保護膜の形成とを、交互に繰り返し行って、第２の基板３ｂを形成する。
前記エッチング用ガスとしては、例えば、ＳＦ_６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、Ｃ_４Ｆ_８等が挙げられる。

これにより、上部Ｓｉ層７３のみがエッチングされ、また、ドライエッチングなので、他の部位に影響を与えることなく、第２の基板３ｂと、支持部３２と、シリコン層３３とを精度良く、確実に形成することができる。
このように、第２の基板３ｂと、支持部３２と、シリコン層３３との形成においては、ドライエッチング法、特にＩＣＰエッチングを用いるので、特に第２の基板３ｂ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２の基板３ｂと、支持部３２と、シリコン層３３とを形成してもよく、また、ドライエッチング法以外の方法を用いて第２の基板３ｂと、支持部３２と、シリコン層３３とを形成してもよい。
以上により、光学デバイス１用の構造体１０Ｂが得られる（第１の工程）。
また、前記工程［１］〜［１３］とほぼ同様の工程を経ることにより、光学デバイス１用の構造体１０Ａを製造するとともに、スペーサ１１を用意する（第１の工程）。

［１４］ 次に、図６（ｍ）に示すように、構造体１０Ｂ上のシリコン層３３に、全周を包囲するような枠状形状のスペーサ１１を接合・固定する。この接合は、例えば、陽極接合または直接接合により行うことができる。
このうち、陽極接合は、スペーサ１１の構成材料が、アルカリ金属のような可動イオンを含有するガラスである場合に好適に用いられる。
一方、直接接合は、スペーサ１１の構成材料が、シリコンである場合に好適に用いられる。

以下、陽極接合、直接接合について順次説明する。
＜＜陽極接合＞＞
［１４−１Ａ］ まず、シリコン層３３上にスペーサ１１が直接接触した状態となるように、構造体１０Ｂとスペーサ１１とを重ねる（第２の工程）。
［１４−２Ａ］ 次に、スペーサ１１の上部に図示しない直流電源のマイナス端子、シリコン層３３の下部に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、スペーサ１１を加熱しながら電圧を印加する。これにより、スペーサ１１中のＮａ^＋のような可動イオンが電界に応じて移動し易くなる。このＮａ^＋の移動により、スペーサ１１の上面および下面はマイナスに帯電する。一方、シリコン層３３の接合面はプラスに帯電する。この結果、スペーサ１１とシリコン層３３との間に強い静電引力が発生して吸着するとともに、共有結合等の化学結合に起因した強固な結合がなされる（第３の工程）。
このとき、印加する電圧、加熱温度としては、前記工程［９−２］と同様である。

また、前述したように、陽極接合を用いることにより、比較的低温下でもスペーサ１１とシリコン層３３とを強固に結合することができる。これにより、スペーサ１１およびシリコン層３３等の熱による劣化または変形を防止することができる。
さらに、かかる陽極接合においては、スペーサ１１とシリコン層３３とを気密接合するのが好ましい。これにより、本実施形態の光学デバイス１は気密封止され、光学デバイス１内部の反射膜や反射防止膜といった光学部品の外部環境による劣化または汚染等をより確実に防止（耐候性を向上）することができる。また、内部に各種ガスを封入することもできる。

また、従来では、このような光学デバイスを外部環境から保護するため、光学デバイス全体を気密パッケージ内に封入することが行われていた。しかしながら、本発明の光学デバイス１では、前述のように、光学デバイス１自体が外部環境に対する耐性を有しているため、気密パッケージを省略することができる。これにより、光学デバイス１の製造コストの削減、製造工程の簡略化等が図られる。

＜＜直接接合＞＞
［１４−１Ｂ］ まず、スペーサ１１の接合面および／またはシリコン層３３の接合面に対して、表面酸化処理を行う。これにより、シリコン製のスペーサ１１の接合面およびシリコン層３３の接合面が酸化され、各接合面に酸化シリコン（ＳｉＯ_２）が生成する。その結果、各接合面には多数の水酸基が生じ、接合面間には水素結合による結合が生じる。

表面酸化処理としては、酸素プラズマ処理、紫外線照射処理、イオン照射処理のようなドライプロセス処理、酸処理のようなウェットプロセス処理等が挙げられる。
これらの中でも、酸素プラズマ処理および酸処理のうちの少なくとも一方であるのが好ましい。これにより、前記接合面のシリコンをより効率よく酸化させることができる。
酸素プラズマ処理は、接合面をプラズマによる活性酸素と接触させることにより、接合面に水酸基を生じさせる処理である。

酸素プラズマ処理の条件の一例としては、プラズマの出力が５０〜１０００Ｗ程度、酸素ガス流量が５０〜１００ｍＬ／ｍｉｎ程度、処理温度が３０〜９０℃程度である。
一方、酸処理は、接合面に酸を含む薬液を接触させることにより、接合面を酸化する処理である。
この酸としては、例えば、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）、塩酸（ＨＣｌ）等が挙げられる。

また、薬液としては、前記酸の他に、例えば、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）、蒸留水、純水、超純水、イオン交換水、ＲＯ水のような各種水等を含んでいてもよい。
さらに、接合面に薬液を接触させる際には、薬液が沸騰する程度に加熱したり、薬液に超音波を照射しつつ行うようにしてもよい。これにより、より効率よく表面酸化処理を行うことができる。

［１４−２Ｂ］ 次に、シリコン層３３上の表面酸化処理を施した接合面にスペーサ１１の表面酸化処理を施した接合面が直接接触した状態となるように、構造体１０Ｂとスペーサ１１とを重ねる（第２の工程）。
［１４−３Ｂ］ 次に、接触した状態の構造体１０Ｂとスペーサ１１とを加熱する。これにより、前記水素結合による結合は、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合に変化し、シリコン層３３とスペーサ１１とのシリコン同士の直接接合（シリコンフュージョンボンディング）がなされる（第３の工程）。その結果、シリコン層３３とスペーサ１１とがより強固に接合・固定される。

このとき、加熱温度としては、３０〜５００℃程度であるのが好ましく、３００〜４００℃程度であるのがより好ましい。これにより、接合対象物への熱の影響を最小限にしつつ、より強固に接合・固定することができる。
また、加熱の際に、スペーサ１１とシリコン層３３とを近付ける方向に圧縮力を与えてもよい。これにより、より強固にかつムラなく接合・固定することができる。

また、シリコン同士の直接接合によると、前記陽極接合と同様、スペーサ１１とシリコン層３３とを気密接合することができるため、光学デバイス１の耐候性を向上させることができるとともに、製造コストの削減、製造工程の簡略化等を図ることができる。
さらに、シリコン同士の直接接合を用いる場合、スペーサ１１はシリコンで構成されている。このため、スペーサ１１とシリコン層３３の間の熱膨張率差がほぼなくなり、スペーサ１１およびシリコン層３３の熱膨張差に伴う熱応力の発生を防止することができる。その結果、熱応力による接合部の損傷、光学デバイス１の変形、それらによるデバイス特性の低下等を確実に防止し、信頼性の高い光学デバイス１を得ることができる。
また、光学デバイス１が小型化され、変形の許容範囲を縮小せざるを得ない場合にも、直接接合を用いることにより光学デバイス１の変形が防止されるため、光学デバイス１の特性の低下を防止しつつ小型化を図ることができる。

［１５］ 次に、図６（ｎ）に示すように、構造体１０Ａのシリコン層３３上に、第１の基板３ａと第２の基板３ｂとが対向するように、全周を包囲するような枠状形状のスペーサ１１を接合・固定する（第３の工程）。この接合・固定は、例えば、前記工程［１４］と同様の方法により行うことができる。
また、この接合は減圧雰囲気下で行われるのが好ましい。これにより、特に各部の接合が気密接合である場合には、構造体１０Ａ、１０Ｂおよびスペーサ１１で画成された空間内が減圧された状態の光学デバイス１を得ることができる。その結果、光学デバイス１内に配置された第１の基板３ａおよび第２の基板３ｂが変位する際の空気抵抗を低減するとともに、反射膜や反射防止膜等の光学部品が大気と接触することによって生じる経時劣化を抑制することができる。すなわち、信頼性の高い光学デバイス１を得ることができる。

なお、本実施形態では、前記工程［１４］と前記工程［１５］とを個別に行う場合について説明したが、これらは同時に行うこともできる。すなわち、構造体１０Ｂのシリコン層３３上に、スペーサ１１が直接接触した状態となるように重ね、さらに、構造体１０Ａのシリコン層３３がスペーサ１１に直接接触した状態となるように重ねる（第２の工程）。そして、これらを陽極接合またはシリコン同士の直接接合により一括して接合・固定する（第３の工程）。このような方法によれば、製造工程の簡略化を図ることができる。
以上のような工程を経ることにより、光学デバイス１の集合体（接合体）が得られる。

［１６］ 次に、光学デバイス１の集合体を分割することにより、複数個の光学デバイス１を取り出す。これにより、光学デバイス１の製造に要する時間の増大を防止しつつ、歩留まりの向上を図ることができる。その結果、光学デバイス１の製造コストの低減を図ることができる。
また、複数個を一括して製造するため、各光学デバイス１の特性のバラツキを抑制することもできる。

光学デバイス１の集合体を分割する方法としては、特に限定されないが、例えば、ダイシングソー、ワイヤソーのような機械加工、レーザ加工、ウォータージェット加工、衝撃による割断、エッチング等の各種方法が挙げられる。
また、本実施形態のように、光学デバイス１の構造体１０Ａ、１０Ｂおよびスペーサ１１で画成された空間が封止されている場合には、前述の分割加工の際に、水や切り屑等の不要物が前記空間に侵入することにより、光学デバイス１の特性を低下させるのを防止することができる。

以上のような工程を追加することにより、１個の光学デバイス１が得られる。
なお、本実施形態では、複数個の光学デバイス１を一括して製造する場合について説明したが、本発明の光学デバイスの製造方法はこのような場合に限定されない。すなわち、１個の光学デバイス１を製造する場合に、本発明の光学デバイスの製造方法が適用可能なことは言うまでもない。

＜第２実施形態＞
図７は、本発明の光学デバイスの第２実施形態を示す断面図（側面図）、図８は、図７に示す光学デバイスのＢ−Ｂ線断面図（平面図）、図９は、図７に示す光学デバイスの動作状態を示す断面図（側面図）である。なお、以下の説明では、図７および図９中の上側を「上」、下側を「下」と言う。

以下、これらの図を参照して本発明の光学デバイスの第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態の光学デバイス１は、第１の電極部および第２の電極部の構成がそれぞれ異なること以外は前記第１実施形態の光学デバイス１と同様である。
図７および図８に示すように、光学デバイス１Ａの第１の電極部２３ｃは、２つの（一対の）電極板２３１、２３２で構成されている。各電極板２３１、２３２に、独立して通電することができる。

また、各電極板２３１、２３２は、第１の基板３ａの縁部３１に対向して設けられている。
このような各電極板２３１、２３２は、第１実施形態の製造工程［６］において、第２の凹部２１ｂの底部２１１に第２の電極部２３ｂを形成する際に、マスクとなるレジスト層の形状を変更することにより形成することができる。

また、上記方法と同様にして、２つの電極板２３１、２３２で構成された第２の電極部２３ｄを形成することもできる。
このように２つの電極板２３１、２３２で構成された第１の電極部２３ｃでは、電極板２３１に通電をすることにより、第１の基板３ａが電極板２３１側に傾斜することとなる。一方、電極板２３２に通電をすることにより、第１の基板３ａが電極板２３２側に傾斜することとなる。

なお、第１の電極部２３ｃ電極板２３１および２３２の双方に通電を行うことにより、前記第１実施形態と同様に、第１の基板３ａを上下方向に変位させることができる。
このように、第１の電極部２３ｃの通電パターンを変更することにより、第１の基板３ａの姿勢を容易かつ確実に変更することができる。
図７に示すように、光学デバイス１Ａの第２の電極部２３ｄは、第１の電極部２３ｃとほぼ同様に、２つの電極板２３１、２３２で構成されている。各電極板２３１、２３２に、独立して通電することができる。また、各電極板２３１、２３２は、第２の基板３ｂの縁部３１に対向して設けられている。

このような構成の第２の電極部２３ｄは、電極板２３１に通電をすることにより、第２の基板３ｂが電極板２３１側に傾斜することとなる。一方、電極板２３２に通電をすることにより、第２の基板３ｂが電極板２３２側に傾斜することとなる。
なお、第２の電極部２３ｄの電極板２３１および２３２の双方に通電を行うことにより、前記第１実施形態と同様に、第２の基板３ｂを上下方向に変位させることができる。

このように、第２の電極部２３ｄの通電パターンを変更することにより、第２の基板３ｂの姿勢を容易かつ確実に変更することができる。
このような構成の光学デバイス１Ａでは、第１の電極部２３ｃと第２の電極部２３ｄとの通電パターンを変更（選択）することにより、第１の基板３ａと第２の基板３ｂとがほぼ平行となる平行状態（図１参照）と、第１の基板３ａと第２の基板３ｂとが非平行となる非平行状態（図７参照）とを取り得る。
平行状態では、前記第１実施形態で述べたように、入射した光Ｌ１が第１の反射膜３１２ａと第２の反射膜３１２ｂとの間において反射を繰り返し、干渉を生じさせて、前記間隔ｈに応じた波長の光Ｌ２が外部に出射される、すなわち、波長分離が行われる。

非平行状態では、以下に示す３つのパターン（状態）がある。
（１）水平な第２の基板３ｂに対して第１の基板３ａが傾斜する状態（図７参照）。
（２）水平な第１の基板３ａに対して第２の基板３ｂが傾斜する状態。すなわち、パターン（１）とは、逆のパターン。
（３）第１の基板３ａおよび第２の基板３ｂがそれぞれ、図中上下方向（鉛直方向）に対して傾斜する状態。

このような非平行状態では、前記光Ｌ１の反射の繰り返しが阻止される。従って、光学デバイス１Ａは、スイッチとしての機能を有している。
また、非平行状態では、第１の基板３ａと第２の基板３ｂとの平行度を制御することにより、第１の反射膜３１２ａと第２の反射膜３１２ｂとの間における光Ｌ１の減衰の程度を制御することができる。従って、光学デバイス１Ａは、アッテネータとしての機能を有している。
以上のような構成の光学デバイス１Ａでは、平行状態と非平行状態とを取ることができる。これにより、平行状態では、様々な波長を有する光に対して波長分離が行われる状態となり、非平行状態では、波長分離が停止または抑制される状態となる。従って、各状態に容易かつ確実に切り替えることができる。

また、光学デバイス１Ａを、間隔ｈ１の状態（図９（ａ）に示す状態）から、非平行状態（図９（ｂ）に示す状態）を経て、間隔ｈ１より大きい間隔ｈ２の状態（図９（ｃ）に示す状態）に変化させることにより、波長分離する対象の光を、光Ｌ２から当該光Ｌ２と異なる波長の光Ｌ３へ、段階的に抽出する（出射させる）ことができる。すなわち、光学デバイス１Ａでは、段階的な波長分離を行うこととができる。

なお、本実施形態では、第１の電極部２３ｃおよび第２の電極部２３ｄが、それぞれ、２つの電極板２３１、２３２で構成されているが、これに限定されず、一方が一対の電極板で構成されてもよい。
以上、本発明の光学デバイスの製造方法および光学デバイスを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、光学デバイスを構成する各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

また、本発明の光学デバイスは、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
また、第１の基板および第２の基板は、それぞれ、平面視での形状が円形をなすのに限定されず、一方が、平面視での形状が円形をなしていてもよい。
また、第１の基板および第２の基板の平面視での形状は、ぞれぞれ、ほぼ円形に限定されず、例えば、正方形、長方形、菱形、楕円形等であってもよい。

また、第１の基板の上面および第１の凹部の底部に反射防止膜が形成されているのに限定されず、例えば、第１の基板の上面および第１の凹部の底部の一方に設けられていてもよい。
同様に、第２の基板の下面および第２の凹部の底部に反射防止膜が形成されているのに限定されず、例えば、第２の基板の下面および第２の凹部の底部の一方に設けられていてもよい。

また、第１の反射膜、第２の反射膜および反射防止膜は、それぞれ、多層膜で構成されているのが好ましいが、これに限定されず、単層膜で構成されていてもよい。
また、反射防止膜は、それ自体が絶縁性を有するのが好ましいが、これに限定されず、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ＳｉＯ_２層を設けてもよいし、ＴＥＯＳ−ＣＶＤにて形成したＳｉＯ_２層を設けてもよい。

本発明の光学デバイスの第１実施形態を示す断面図（側面図）である。 図１に示す光学デバイスのＡ−Ａ線断面図（平面図）である。 図１に示す光学デバイスの製造方法を説明する図（製造工程を模式的に示す図）である。 図１に示す光学デバイスの製造方法を説明する図（製造工程を模式的に示す図）である。 図１に示す光学デバイスの製造方法を説明する図（製造工程を模式的に示す図）である。 図１に示す光学デバイスの製造方法を説明する図（製造工程を模式的に示す図）である。 本発明の光学デバイスの第２実施形態を示す断面図（側面図）である。 図７に示す光学デバイスのＢ−Ｂ線断面図（平面図）である。 図７に示す光学デバイスの動作状態を示す断面図（側面図）である。

符号の説明

１、１Ａ……光学デバイス ２ａ……第１のハウジング ２ｂ、２ｂ’……第２のハウジング ２０ａ……ハウジング本体 ２０ｂ……ハウジング本体 ２１ａ……第１の凹部 ２１ｂ……第２の凹部 ２１１……底部 ２３ａ、２３ｃ……第１の電極部 ２３ｂ、２３ｄ……第２の電極部 ２３１、２３２、２３３……電極板 ２５……ギャップ ３ａ……第１の基板 ３ｂ……第２の基板 ３１……縁部 ３１２ａ……第１の反射膜 ３１２ｂ……第２の反射膜 ３２……支持部 ３３……シリコン層（シリコン膜） ３３１……内周部 ５……透明基板 ６……マスク層 ６１……開口 ７……ウエハー ７１……Ｓｉベース層 ７２……ＳｉＯ_２層 ７３……上部Ｓｉ層 ８……貫通孔 １０Ａ、１０Ｂ……構造体 １１……スペーサ １００ａ、１００ｂ、２１０ａ、２１０ｂ、３１１ａ、３１１ｂ……反射防止膜 ４００……光源 Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３……光 ｈ、ｈ１、ｈ２……間隔

Claims (14)

1. 第１の反射膜と第２の反射膜との間隔を変更し、その状態で、前記第１の反射膜と前記第２の反射膜との間において反射を繰り返し、干渉を生じさせて前記間隔に応じた波長の光を外部に出射し得るよう構成された光学デバイスを製造する光学デバイスの製造方法であって、
   前記第１の反射膜と、該第１の反射膜を変位させる第１の可動部と、該第１の可動部を支持・固定する第１の固定部とを備える第１の構造体と、前記第２の反射膜と、該第２の反射膜を変位させる第２の可動部と、該第２の可動部を支持・固定する第２の固定部とを備える第２の構造体と、スペーサとを用意する第１の工程と、
   前記第１の反射膜と前記第２の反射膜とが対向するように、前記第１の構造体と前記第２の構造体とをスペーサを介して重ね、前記スペーサと前記第１の固定部および前記スペーサと前記第２の固定部をそれぞれ直接接触した状態とする第２の工程と、
   前記スペーサと前記第１の固定部および前記スペーサと前記第２の固定部をそれぞれ接合・固定する第３の工程とを有することを特徴とする光学デバイスの製造方法。
2. 前記第１の固定部および前記第２の固定部は、それぞれ、その接合面付近にシリコンで構成される部分を有する請求項１に記載の光学デバイスの製造方法。
3. 前記第１の固定部の前記シリコンで構成される部分は、前記第１の可動部と一体的に形成されている請求項２に記載の光学デバイスの製造方法。
4. 前記第２の固定部の前記シリコンで構成される部分は、前記第２の可動部と一体的に形成されている請求項２または３に記載の光学デバイスの製造方法。
5. 前記スペーサは、可動イオンを含有するガラスで構成されており、
   前記第３の工程において、該スペーサと前記第１の固定部および前記第２の固定部とが陽極接合により接合・固定される請求項２ないし４のいずれかに記載の光学デバイスの製造方法。
6. 前記可動イオンは、アルカリ金属イオンである請求項５に記載の光学デバイスの製造方法。
7. 前記スペーサは、シリコンで構成されており、
   前記第３の工程において、該スペーサと前記第１の固定部および前記第２の固定部とがシリコン同士の直接接合により接合・固定される請求項２ないし４のいずれかに記載の光学デバイスの製造方法。
8. 前記第３の工程に先立って、前記スペーサの接合面、および／または、前記第１の固定部の接合面および前記第２の固定部の接合面に対して、表面酸化処理を行う工程を有する請求項７に記載の光学デバイスの製造方法。
9. 前記表面酸化処理は、酸素プラズマ処理および酸処理のうちの少なくとも一方である請求項８に記載の光学デバイスの製造方法。
10. 前記スペーサは、全周を包囲するような枠状形状をなしている請求項１ないし９のいずれかに記載の光学デバイスの製造方法。
11. 前記第３の工程における前記接合は、気密接合である請求項１０に記載の光学デバイスの製造方法。
12. 前記第３の工程において、前記接合は、減圧雰囲気下で行われる請求項１１に記載の光学デバイスの製造方法。
13. 前記第１の構造体、前記第２の構造体および前記スペーサは、それぞれ、一単位のものが複数連結した集合体であり、前記第１〜第３の工程において、これらの集合体を接合・固定して接合体を得、前記第３の工程の後、該接合体を、複数の前記光学デバイスに分割する工程を有する請求項１ないし１２のいずれかに記載の光学デバイスの製造方法。
14. 請求項１ないし１３のいずれかに記載の光学デバイスの製造方法により製造されたことを特徴とする光学デバイス。
    

Images