JP2007212345A - 薄膜構造体並びにこれを用いた熱型変位素子及び放射検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バイメタル長に相当する変位部の長さを長くすることを可能にして、変位部の感度を高める。
【解決手段】変位部をなす周回部４は、スパイラル状をなす。また、周回部４は、基板１の面と平行な仮想軸Ｊの回りに１つの周回方向に１周より多く周回する。周回部４は、薄膜で構成され順次機械的に接続された４つの円弧状部４−１〜４−４を含む。各円弧状部４−１〜４−４は、外周側のＳｉＮ膜及びこれに積層された内周側のＡｌ膜で構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄膜構造体、並びに、これを用いた熱型変位素子及び放射検出装置に関するものである。

マイクロマシニング技術の進展に伴い、種々の分野において、要素技術として薄膜構造体（薄膜を用いた構造体）の重要性が高まっている。

薄膜構造体が用いられている分野の一例として、例えば、下記特許文献１に開示されているような光読み出し型の熱型赤外線検出装置を挙げることができる。この熱型赤外線検出装置においては、基体と、この基体に支持された被支持部とを備えた熱型変位素子が用いられている。前記被支持部は、薄膜で構成され、薄膜構造体をなしている。前記被支持部は、赤外線を受けて熱に変換する赤外線吸収部と、該赤外線吸収部と熱的に結合されその熱に応じて前記基体に対してバイメタルの原理により変位する変位部とを有している。したがって、放射が熱に変換され、その熱に応じて変位部が湾曲して変位する。そして、変位部に生じた変位に応じた所定の変化を得るために用いられる変位読み出し部材が、変位部に固定されている。例えば、特許文献１の図１に開示されているように変位読み出し部材としてミラーが用いられ、読み出し光学系にて前記ミラーに読み出し光を照射しその反射光を受光することで、変位部の変位（すなわち、赤外線の強度）がミラーの傾きとして検出される。

前記従来の熱型変位素子の前記変位部は、バイメタルの原理により湾曲するものであるが、所定の仮想軸の回りに周回するようなものではなかった。

また、従来は、熱型赤外線検出装置以外の分野において用いられている薄膜構造体においても、支持基体の支持面と略平行な仮想軸の回りに周回する周回部を持つ薄膜構造体は提供されていなかった。
特開２００３−７５２５９号公報

しかしながら、前記従来の熱型変位素子を用いた赤外線装置では、前記変位部が湾曲しているものの仮想軸の回りを周回するようなものでないため、バイメタル長に相当する前記変位部の長さを長くすることが困難であった。したがって、前記変位部の感度（温度変化に応じて生ずる変位量の大きさ）、ひいては、赤外線検出の感度を高めることが困難であった。

また、マイクロマシニング技術等においては、要素技術の多様化が要望されており、新たな薄膜構造体が求められていることは、言うまでもない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、バイメタル長に相当する変位部の長さを長くすることができて変位部の感度を高めることができる熱型変位素子、及び、これを用いた放射検出装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、このような熱型変位素子などに適した新たな薄膜構造体を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による薄膜構造体は、基体にその１つの面の側において支持された薄膜構造体であって、前記面と略平行な仮想軸の回りに１つの周回方向に１周より多く周回した周回部を備え、前記周回部は、薄膜で構成され順次機械的に接続された複数の円弧状部を含むものである。

なお、本明細書において、１周より多く周回するとは、３６０゜より多く周回するという意味であり、必ずしも２周以上周回しなくてもよく、１周より多く周回すれば２周より少なく周回してもよい。

本発明の第２の態様による薄膜構造体は、前記第１の態様において、前記各円弧状部の膜面が円弧状面をなすものである。

本発明の第３の態様による薄膜構造体は、前記第１又は第２の態様において、前記周回部はスパイラル状をなすものである。

本明細書においては、スパイラル状とは、曲率が順次変化していく渦巻状のような形態を意味し、軸方向位置が変化しないような形態の他、軸方向位置が順次ずれていくような形態も含むものとする。

本発明の第４の態様による薄膜構造体は、前記第１又は第２の態様において、前記周回部はヘリカル状をなすものである。

本明細書においては、ヘリカル状とは、曲率がほぼ一定で、軸方向位置が順次ずれていくような形態を意味するものとする。

本発明の第５の態様による薄膜構造体は、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記周回部の前記複数の円弧状部のうちの少なくとも２つの円弧状部の前記仮想軸の方向の位置は、互いに重なるものである。

本発明の第６の態様による薄膜構造体は、前記第５の態様において、前記少なくとも２つの円弧状部の曲率半径は互いに異なるものである。

本発明の第７の態様による薄膜構造体は、前記第１、第２、第４のいずれかの態様において、前記周回部の前記複数の円弧状部のうちの少なくとも２つの円弧状部の前記仮想軸の方向の位置は、互いに重ならないものである。

本発明の第８の態様による薄膜構造体は、前記第７の態様において、前記少なくとも２つの円弧状部の曲率半径は互いに実質的に同じであるものである。

本発明の第９の態様による薄膜構造体は、前記第１乃至第８の態様において、前記各円弧状部は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも２つの層を有するものである。

本発明の第１０の態様による薄膜構造体は、前記第１乃至第９のいずれかの態様において、前記周回部を複数備え、当該複数の周回部のうちの少なくとも２つの周回部が機械的に直列的に接続されたものである。

本発明の第１１の態様による薄膜構造体は、前記第１０の態様において、前記少なくとも２つの周回部のうちの端部同士が機械的に接続された２つの周回部に関して、一方の周回部の始点部から前記一方の周回部の終点部へ向かう前記仮想軸回りの周回方向と、他方の周回部の始点部から前記他方の周回部の終点部へ向かう前記仮想軸回りの周回方向とが、逆であるものである。

なお、本明細書において、周回部の始点部とは、基体から機械的に連続するルートにおいて、当該周回部の端部のうち基体に近い側の端部をいう。また、周回部の終点部とは、基体から機械的に連続するルートにおいて、当該周回部の端部のうち基体から遠い側の端部をいう。

本発明の第１２の態様による薄膜構造体は、前記第１乃至第９のいずれかの態様において、前記周回部を複数備え、当該複数の周回部のうちの少なくとも２つの周回部が機械的に並列的に接続されたものである。

本発明の第１３の態様による薄膜構造体は、前記第１乃至第９のいずれかの態様において、前記周回部を２つ以上有する組を複数備え、前記各組において当該組の前記２つ以上の周回部が機械的に直列的に接続され、前記複数の組が機械的に並列的に接続されたものである。

本発明の第１４の態様による熱型変位素子は、基体及び該基体に支持された被支持部を備え、前記被支持部の少なくとも一部が温度変化により変位する熱型変位素子であって、前記被支持部が前記第１乃至第１３のいずれかの態様による薄膜構造体を含むものである。

本発明の第１５の態様による熱型変位素子は、基体と、該基体にその１つの面の側において支持された被支持部とを備え、（i）前記被支持部は、放射を受けて熱に変換する放射吸収部と、前記放射吸収部と熱的に結合された変位部とを含み、（ii）前記変位部は、前記面と略平行な仮想軸の回りに１つの周回方向に１周より多く周回した周回部を含み、（iii）前記周回部は、薄膜で構成され順次機械的に接続された複数の円弧状部を含み、（iv）前記各円弧状部は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも２つの層を有するものである。

本発明の第１６の態様による熱型変位素子は、前記第１５の態様において、前記複数の円弧状部は、互いに、その各層を構成する物質同士が同じであるとともに各物質の層の重なり順序が同じであるものである。ここで、重なり順序は、円弧の内周側から外周側への順序（又はその逆の順序）をいうものとする。

本発明の第１７の態様による熱型変位素子は、前記第１５又は第１６の態様において、前記各円弧状部の膜面が円弧状面をなすものである。

本発明の第１８の態様による熱型変位素子は、前記第１５乃至第１７のいずれかの態様において、前記周回部はスパイラル状をなすものである。

本発明の第１９の態様による熱型変位素子は、前記第１５乃至第１７のいずれかの態様において、前記周回部はヘリカル状をなすものである。

本発明の第２０の態様による熱型変位素子は、前記第１５乃至第１８のいずれかの態様において、前記周回部の前記複数の円弧状部のうちの少なくとも２つの円弧状部の前記仮想軸の方向の位置は、互いに重なるものである。

本発明の第２１の態様による熱型変位素子は、前記第２０の態様において、前記少なくとも２つの円弧状部の曲率半径は互いに異なるものである。

本発明の第２２の態様による熱型変位素子は、前記第１５、第１６、第１７、第１９のいずれかの態様において、前記周回部の前記複数の円弧状部のうちの少なくとも２つの円弧状部の前記仮想軸の方向の位置は、互いに重ならないものである。

本発明の第２３の態様による熱型変位素子は、前記第２２の態様において、前記少なくとも２つの円弧状部の曲率半径は互いに実質的に同じであるものである。

本発明の第２４の態様による放射検出装置は、前記第１５乃至第２３のいずれかの態様による熱型変位素子と、前記変位部に対して固定された変位読み出し部材であって、前記変位部に生じた変位に応じた所定の変化を得るために用いられる変位読み出し部材とを備えたものである。

本発明の第２５の態様による熱型変位素子は、基体と、該基体にその１つの面の側において支持された被支持部とを備え、（i）前記被支持部は、熱抵抗の高い熱分離部と、放射を受けて熱に変換する放射吸収部と、第１及び第２の変位部とを含み、（ii）前記第１の変位部は、前記面と略平行な仮想軸の回りに１周より多く周回した第１の周回部を含み、（iii）前記第２の変位部は、前記仮想軸の回りに１周より多く周回した第２の周回部を含み、（iv）前記第１の周回部及び第２の周回部の各々は、薄膜で構成され順次機械的に接続された複数の円弧状部を含み、（v）前記第１の周回部の前記複数の円弧状部の各々は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも２つの層を有し、（vi）前記第２の周回部の前記複数の円弧状部の各々は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも２つの層を有し、（vii）前記第１の変位部は、前記基体に対して、前記熱分離部を介することなく機械的に連続し、（viii）前記放射吸収部及び前記第２の変位部は、前記基体に対して、前記熱分離部及び前記第１の変位部を介して機械的に連続し、（ix）前記第２の変位部は前記放射吸収部と熱的に結合されたものである。

本発明の第２６の態様による熱型変位素子は、前記第２５の態様において、（i）前記第１の周回部の始点部から前記第１の周回部の終点部へ向かう前記仮想軸回りの周回方向と、前記第２の周回部の始点部から前記第２の周回部の終点部へ向かう前記仮想軸回りの周回方向とが、逆であり、（ii）前記第１の周回部の前記複数の円弧状部及び前記第２の周回部の前記複数の円弧状部は、互いに、その各層を構成する物質同士が同じであるとともに各物質の層の重なり順序が同じであるものである。

本発明の第２７の態様による熱型変位素子は、前記第２５又は第２６の態様において、前記第１及び第２の周回部のうちの少なくとも一方の周回部の前記各円弧状部の膜面が円弧状面をなすものである。

本発明の第２８の態様による熱型変位素子は、前記第２５乃至第２７のいずれかの態様において、前記第１及び第２の周回部のうちの少なくとも一方の周回部はスパイラル状をなすものである。

前記第２９の態様による熱型変位素子は、前記第２５乃至第２７のいずれかの態様において、前記第１及び第２の周回部のうちの少なくとも一方の周回部はヘリカル状をなすものである。

本発明の第３０の態様による熱型変位素子は、前記第２５乃至第２８のいずれかの態様において、前記第１及び第２の周回部のうちの少なくとも一方の周回部の前記複数の円弧状部のうちの少なくとも２つの円弧状部の前記仮想軸の方向の位置は、互いに重なるものである。

本発明の第３１の態様による熱型変位素子は、前記第３０の態様において、前記少なくとも２つの円弧状部の曲率半径は互いに異なるものである。

本発明の第３２の態様による熱型変位素子は、前記第２５、第２６、第２７、第２９のいずれかの態様において、前記第１及び第２の周回部のうちの少なくとも一方の周回部の前記複数の円弧状部のうちの少なくとも２つの円弧状部の前記仮想軸の方向の位置は、互いに重ならないものである。

本発明の第３３の態様による熱型変位素子は、前記第３２の態様において、前記少なくとも２つの円弧状部の曲率半径は互いに実質的に同じであるものである。

本発明の第３４の態様による熱型変位素子は、前記第２５乃至第３３のいずれかの態様による熱型変位素子と、前記第２の変位部に対して固定された変位読み出し部材であって、前記第２の変位部に生じた変位に応じた所定の変化を得るために用いられる変位読み出し部材とを備えたものである。

本発明によれば、バイメタル長に相当する変位部の長さを長くすることができて変位部の感度を高めることができる熱型変位素子、及び、これを用いた放射検出装置を提供することができる。

また、本発明によれば、このような熱型変位素子などに適した新たな薄膜構造体を提供することができる。

以下、本発明による薄膜構造体並びにこれを用いた熱型変位素子及び放射検出装置について、図面を参照して説明する。

以下の説明では、放射を赤外線とした例について説明するが、放射を赤外線以外のＸ線や紫外線やその他の種々の放射としてもよい。

［第１の実施の形態］

図１は、本発明の第１の実施の形態による放射検出装置の単位画素（単位素子）を模式的に示す概略斜視図である。図２及び図３はそれぞれ、図１に示す単位素子を−Ｙ側から＋Ｙ方向に見た概略側面図である。図１及び図２は常温付近の低温物体を観察している（すなわち、当該低温物体からの赤外線ｉが入射している）様子を示し、図３はかなり温度の高い高温物体を観察している（すなわち、当該高温物体からの赤外線ｉが入射している）様子を示している。図１乃至図３では、簡略化して示しており、例えば、図４中の凸部３ｂ，８ａ，９ａ，１０ａ等の図示は省略している。図４は、本実施の形態による放射検出装置の製造途中において犠牲層８１〜８９を除去する前の単位素子の状態を示す概略平面図である。ただし、図４では犠牲層８１〜８９の図示は省略している。図５は、図４中のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。なお、図４及び図５では、犠牲層８１〜８９を除去する前であるので、円弧状部４−１〜４−４は、犠牲層８１〜８９により保持されて、円弧状とならずに平板状となっている。犠牲層８１〜８９を除去した後に円弧状部４−１〜４−４がその構成層の応力によって図１乃至図３に示すように円弧状になると、図５中の円弧状部４−１〜４−４の下面が外周側の面をなすとともに図５中の円弧状部４−１〜４−４の上面が内周側の面をなすようになっている。

なお、説明の便宜上、図１に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を定義する（後述する図についても同様である。）。基板１の面がＸＹ平面と平行となっている。また、Ｚ軸方向のうち矢印の向きを＋Ｚ方向又は＋Ｚ側、その反対の向きを−Ｚ方向又は−Ｚ側と呼び、Ｘ軸方向及びＹ軸方向についても同様とする。なお、Ｚ軸方向の＋側を上側、Ｚ軸方向の−側を下側という場合がある。なお、以下に説明する材料等は例示であり、これに限定されるものではない。

本実施の形態による放射検出装置は、基体としてのシリコン基板１と、基板１にその＋Ｚ側に支持された被支持部２と、被支持部２の変位部をなす周回部４に生じた変位に応じた所定の変化を得るために用いられる変位読み出し部材としての、受光した読み出し光ｊを反射する反射板１０とを備えている。

本実施の形態では、被支持部２は、基板１からＺ軸方向（上下方向）に立ち上がった２つの脚部３を介して、基板１上に浮いた状態に支持されている。被支持部２は、それぞれ変位部をなす２つの周回部４と、赤外線ｉを受けて熱に変換する赤外線吸収部８とを有している。本実施の形態では、図２及び図３に示すように、読み出し光ｊは上方から入射され、観察対象の物体からの赤外線ｉは、下方から入射されて、基板１を透過する。シリコン基板１は、赤外線ｉに対して透明である。

本実施の形態による放射検出装置は、図１中の＋Ｙ側及び−Ｙ側の両側が対称に構成されており、機械的な構造の安定性を得るために、脚部３及び周回部４からなる組を２つ設けているが、本発明では当該組は１つ以上であればよい。

脚部３は、図５に示すようにＳｉＮ膜２１で構成され、基板１から立ち上がった後にＸ軸方向に延びた水平部３ａを有している。水平部３ａは、基板１と後述する円弧状部４−１との間の熱抵抗を高めるために設けられているが、必ずしも設けなくてもよい。図４及び図５に示すように、水平部３ａの周辺部分を除く領域に凸部３ｂが形成されることで、水平部３ａの周辺部分に補強用の段差（立ち上がり部）３ｃが形成されている。水平部３ａは、段差３ｃにより補強され、所望の強度を確保しつつ膜厚を薄くすることができる。

周回部４は、図１乃至図３に示すように、基板１の上面と平行にＹ軸方向と平行に延びた仮想軸Ｊの回りに１つの周回方向に１周より多く周回している。周回部４は、薄膜で構成され順次機械的に接続された４つの円弧状部４−１〜４−４を有している。円弧状部４−１の一端部が脚部３の水平部３ａに接続され、円弧状部４−１の他端部が接続部５によって円弧状部４−２の一端部に接続され、円弧状部４−２の他端部が接続部６によって円弧状部４−３の一端部に接続され、円弧状部４−３の他端部が接続部７によって円弧状部４−４の一端部に接続されている。円弧状部４−４の他端部は、接続部９によって赤外線吸収部８に接続されている。本実施の形態では、円弧状部４−１〜４−４の仮想軸Ｊの方向の位置（Ｙ方向位置）は、互いに重なっているとともに、それらの曲率半径Ｒ１〜Ｒ４は順次小さくなっている（すなわち、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３＞Ｒ４）。これにより、周回部４はスパイラル状をなしている。

図５に示すように、各円弧状部４−１〜４−４は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった２つの層（これらの層は、仮想軸Ｊに対するラジアル方向に重なっている。）で構成されている。

円弧状部４−１は、脚部３からそのまま連続して延びた外周側のＳｉＮ膜２１と、その内周側に積層されたＡｌ膜２２とから構成されている。円弧状部４−２は、外周側のＳｉＮ膜２３と、その内周側に積層されたＡｌ膜２４とから構成されている。接続部５は、円弧状部４−２を構成しているＳｉＮ膜２３及びＡｌ膜２４がそのまま連続して延びることによって形成されている。円弧状部４−３は、外周側のＳｉＮ膜２５と、その内周側に積層されたＡｌ膜２６とから構成されている。接続部６は、円弧状部４−３を構成しているＳｉＮ膜２５及びＡｌ膜２６がそのまま連続して延びることによって形成されている。円弧状部４−４は、外周側のＳｉＮ膜２７と、その内周側に積層されたＡｌ膜２８とから構成されている。接続部７は、円弧状部４−４を構成しているＳｉＮ膜２７及びＡｌ膜２８がそのまま連続して延びることによって形成されている。以上の説明からわかるように、円弧状部４−１〜４−４の膜面が円弧状面となっている。

円弧状部４−１は、犠牲層８１〜８９が除去されていない段階では、図４及び図５に示すように、犠牲層８１〜８９により保持されて円弧状とならずに、基板１と平行にＸ軸方向に真っ直ぐ延びているが、膜２１，２２の膜厚や製造時の成膜条件等を設定することで、最終的に犠牲層８１〜８９が除去されると、膜２１，２２の内部応力によって、常温において図１及び図２に示すように、ＳｉＮ膜２１が外周側でＡｌ膜２１が内周側となるように、曲率半径Ｒ１の円弧状になっている。円弧状部４−１の曲率半径Ｒ１は、成膜条件や膜厚等を調整することで、自在に設定できる。ＳｉＮ膜２１よりＡｌ膜２２の方が膨張係数が大きいので、円弧状部４−１は、熱を受けて温度が上昇すると、その温度に応じて、その曲率半径Ｒ１が大きくなる。

円弧状部４−２〜４−４も、円弧状部４−１と同様に、犠牲層８１〜８９が除去されていない段階では基板１と平行にＸ軸方向に真っ直ぐ延びているが、最終的に犠牲層８１〜８９が除去されると、構成膜の内部応力によって、常温において図１及び図２に示すように、ＳｉＮ膜が外周側でＡｌ膜が内周側となるように円弧状になる。ただし、常温時の円弧状部４−２〜４−４の曲率半径は、前述したように、それぞれＲ２〜Ｒ４である。また、円弧状部４−２〜４−４も、円弧状部４−１と同様に、熱を受けて温度が上昇すると、その温度に応じて、その曲率半径Ｒ２〜Ｒ４がそれぞれ大きくなる。

なお、図４及び図５に示す状態から犠牲層８１〜８９を除去することで図１及び図２に示す状態になろうとする際に、赤外線吸収部８及び反射板１０が基板１に衝突してしまうのを避けるために、基板１には図１乃至図４に示すように凹所１ａが形成されている。もっとも、脚部３を多段構造で構成するなどして脚部３の高さを高くしたような場合には、必ずしも基板１に凹所１ａを形成しておく必要はない。

本実施の形態では、各円弧状部４−１〜４−４は、図１及び図２に示すように、仮想軸Ｊの回りをちょうど半周するように、その長さ等が設定されている。もっとも、本発明では、これに限定されず、例えば、各円弧状部４−１〜４−４が仮想軸Ｊの回りに１周近く回るようにしてもよい。

なお、円弧状部４−１〜４−４を構成する層数や材料は、前述した例に限定されるものではない。この点は、後述する円弧状部６４−１〜６４−３，６５−１〜６５−３についても同様である。

赤外線吸収部８は、平板状に構成されているが、図４及び図５に示すように、その周辺部分を除く領域に凸部８ａが形成されることで、その周辺部分に補強用の段差（立ち上がり部）８ｂが形成されている。赤外線吸収部８及び接続部９は、円弧状部４−４を構成しているＳｉＮ膜２７がそのまま連続して延びることによって形成されている。接続部９は、その周辺部分を除く領域に、赤外線吸収部８の凸部８ａと連続する凸部９ａが形成されることで、その周辺部分に補強用の段差（立ち上がり部）９ｂが形成されている。

反射板１０は、Ａｌ膜２９で構成され、赤外線吸収部８の大部分の領域から間隔ｄをあけるように、接続部１１によって赤外線吸収部８に接続されている。反射板１０は、平板状に構成されているが、図４及び図５に示すように、その周辺部分を除く領域に凸部１０ａが形成されることで、その周辺部分に補強用の段差（立ち上がり部）１０ｂが形成されている。

赤外線吸収部８の赤外線反射率は、約３３％であることが好ましい。赤外線吸収部８は、ｎを奇数、入射赤外線ｉの所望の波長域の中心波長をλ_０として、赤外線吸収部８と反射板１０との間の間隔ｄが実質的にｎλ_０／４となるように、配置されている。例えば、λ_０を１０μｍ、ｎを１として、間隔ｄを約２．５μｍに設定すればよい。本実施の形態では、読み出し光ｊを反射する反射板１０は、赤外線ｉを略々全反射する赤外線反射部として兼用され、赤外線吸収部８及び反射板１０がオプティカルキャビティー構造を構成している。もっとも、このような赤外線反射部は反射板１０とは別に設けてもよい。なお、前述したようなオプティカルキャビティー構造は必ずしも採用する必要はなく、例えば、赤外線吸収部８としてのＳｉＮ膜２７と反射板１０としてのＡｌ膜２９とを直接積層してもよい。

図面には示していないが、本実施の形態による放射検出装置では、前述した図１等に示す単位画素が基板１上に１次元状又は２次元状に配置されている。この点は、後述する各実施の形態についても同様である。

以上の説明からわかるように、本実施の形態では、基板１、脚部３、被支持部２、反射板１０及び赤外線吸収部８が赤外線ｉにより生ずる熱に応じて変位を発生する熱型変位素子を構成しており、各単位画素においてこの熱型変位素子の被支持部２が１つずつ用いられている。

また、前述した説明からわかるように、本実施の形態では、被支持部２が薄膜構造体を構成しており、被支持部２において、２つの周回部４が基板１と赤外線吸収部８との間で機械的に並列的に接続されている。

ここで、本実施の形態による放射検出装置の製造方法の一例について、図４及び図５の他に、図６及び図７を参照して説明する。図６及び図７は、各製造工程を示す断面図であり、図５に対応している。

まず、フォトリソエッチング法によりシリコン基板１に凹所１ａを形成した後に、この凹所１ａをレジスト等の犠牲層８１で埋め戻す（図６（ａ））。

次に、図６（ａ）に示す状態の基板１上にレジスト等の犠牲層８２を形成し、犠牲層８２において脚部３を形成すべき位置に開口をフォトリソグラフィにより形成する。次いで、脚部３の水平部３ａの凸部３ｂに応じた領域に、レジスト等の犠牲層８３を島状に形成する。引き続いて、ＳｉＮ膜２１をデポし、フォトリソエッチング法により、このＳｉＮ膜２１を脚部３（水平部３ａを含む）及び円弧状部４−１の形状にパターニングする。その後、Ａｌ膜２２を成膜し、このＡｌ膜２２を円弧状部４−２の形状にパターニングする。このとき、膜２１，２２の成膜条件及び厚さ等は、犠牲層８１〜８９を除去した後に常温において円弧状部４−１が曲率半径Ｒ１で円弧状となるように設定する。次に、この状態の基板上にレジスト等の犠牲層８４を形成し、この犠牲層８４において接続部５の位置に開口８４ａを形成する（図６（ｂ））。

次いで、ＳｉＮ膜２３を形成した後にこれを接続部５及び円弧状部４−２の形状にパターニングし、さらに、Ａｌ膜２４を形成した後にこれを接続部５及び円弧状部４−２の形状にパターニングする。このとき、膜２３，２４の成膜条件及び厚さ等は、犠牲層８１〜８９を除去した後に常温において円弧状部４−２が曲率半径Ｒ２で円弧状となるように設定する。引き続いて、レジスト等の犠牲層８５を形成し、この犠牲層８５において接続部６の位置に開口８５ａを形成する（図７（ａ））。

引き続いて、ＳｉＮ膜２５を形成した後にこれを接続部６及び円弧状部４−３の形状にパターニングし、さらに、Ａｌ膜２６を形成した後にこれを接続部６及び円弧状部４−３の形状にパターニングする。このとき、膜２５，２６の成膜条件及び厚さ等は、犠牲層８１〜８９を除去した後に常温において円弧状部４−３が曲率半径Ｒ３で円弧状となるように設定する。その後、レジスト等の犠牲層８６を形成し、この犠牲層８６において接続部７の位置に開口を形成する。次に、接続部９の凸部９ａ及び赤外線吸収部８の凸部８ａに応じた領域に、レジスト等の犠牲層８７を島状に形成する。次いで、ＳｉＮ膜２７を形成した後にこれを接続部７，９、円弧状部４−４及び赤外線吸収部８の形状にパターニングし、さらに、Ａｌ膜２８を形成した後にこれを円弧状部４−４の形状にパターニングする（図７（ｂ））。このとき、膜２７，２８の成膜条件及び厚さ等は、犠牲層８１〜８９を除去した後に常温において円弧状部４−４が曲率半径Ｒ４で円弧状となるように設定する。

その後、図７（ｂ）に示す状態の基板上にレジスト等の犠牲層８８を形成し、この犠牲層８８において接続部１１の位置に開口を形成する。次に、反射板１０の凸部１０ａに応じた領域にレジスト等の犠牲層８９を島状に形成する。引き続いて、Ａｌ膜２９を形成した後、これを反射板１０及び接続部１１の形状にパターニングする（図４、図５）。

最後に、アッシング等により、犠牲層８１〜８９を除去する。これにより、円弧状部４−１〜４−４が平板状から円弧状となって、図１及び図２に示す状態となり、本実施の形態による放射検出装置が完成する。

本実施の形態によれば、周回部４が前述した膜構成の円弧状部４−１〜４−４により構成されているので、常温Ｔ０付近の低温物体を観察している場合には、図２に示すように、反射板１０が基板１と平行となる。そして、かなり温度の高い高温物体を観察すると、高温物体からの赤外線ｉが赤外線吸収部８により熱に変換され、この熱により周回部４の円弧状部４−１〜４−４の曲率半径Ｒ１〜Ｒ４が大きくなる。したがって、図３に示すように、その熱に応じて（したがって、入射赤外線ｉの強度に応じて）、反射板１０が傾く。よって、本実施の形態によれば、入射赤外線量を反射板１０の傾き角度として検出することができる。

そして、本実施の形態によれば、円弧状部４−１〜４−４で構成され仮想軸Ｊの回りを１周以上周回する周回部４が変位部を構成しているので、前述した従来技術に比べて、バイメタル長に相当する変位部の長さを長くすることができる。したがって、入射赤外線ｉの強度変化に対する反射板１０の角度変化を大きくすることができ、ひいては、入射赤外線ｉに対する検出感度を高めることができる。

ここで、本実施の形態による放射検出装置を用いた映像化装置の一例について、図８を参照して説明する。図８は、この映像化装置を示す概略構成図である。図８中、本実施の形態による放射検出装置には、符号１００を付している。

この映像化装置は、放射検出装置１００の他に、読み出し光学系と、撮像手段としての２次元ＣＣＤ３０と、観察対象（目標物体）としての熱源３１からの赤外線ｉを集光して、放射検出装置１００の赤外線吸収部８が分布している面上に、熱源３１の赤外線画像を結像させる赤外線用の結像レンズ３２とから構成されている。

この映像化装置では、前記読み出し光学系は、読み出し光を供給するための読み出し光供給手段としてのＬＤ（レーザーダイオード）３３と、ＬＤ３３からの読み出し光を放射検出装置１００の全ての画素の反射板１０へ導く第１レンズ系３４と、第１レンズ系３４を通過した後に全ての画素の反射板１０にて反射された読み出し光の光線束のうち所望の光線束のみを選択的に通過させる光線束制限部３５と、第１レンズ系３４と協働して各画素の反射板１０と共役な位置を形成し且つ該共役な位置に光線束制限部３５を通過した光線束を導く第２レンズ系３６とから構成されている。前記共役な位置にはＣＣＤ３０の受光面が配置されており、レンズ系３４，３６によって全ての画素の反射板１０とＣＣＤ３０の複数の受光素子とが光学的に共役な関係となっている。

ＬＤ３３は、第１レンズ系３４の光軸Ｏに関して一方の側（図８中の右側）に配置されており、当該一方の側の領域を読み出し光が通過するように読み出し光を供給する。本例では、ＬＤ３３が第１レンズ系３４の第２レンズ系３６側の焦点面付近に配置されて、第１レンズ系３４を通過した読み出し光が略平行光束となって全ての画素の反射板１０を照射するようになっている。ＣＣＤ３０上の光学像のコントラストを高めるため、ＬＤ３３の前部に読み出し光絞りを設けてもよい。本例では、放射検出装置１００は、その基板１の面（本例では、赤外線が入射しない場合の反射部としての膜１２の面と平行）が光軸Ｏと直交するように配置されている。

光線束制限部３５は、前記所望の光線束のみを選択的に通過させる部位が第１レンズ系３４の光軸Ｏに関して他方の側（図８中の左側）の領域に配置されるように構成されている。本例では、光線束制限部３５は、開口３５ａを有する遮光板からなり、開口絞りとして構成されている。本例では、いずれの画素の赤外線吸収部８にも熱源３１から赤外線が入射していなくて全ての画素の反射板１０が基板１と平行である場合に、全ての画素の反射板１０で反射した光線束（各反射板１０で反射した個別光線束の束）が第１レンズ系３４によって集光する集光点の位置と開口３５ａの位置とがほぼ一致するように、光線束制限部３５が配置されている。また、開口３５ａの大きさは、この光線束の前記集光点での断面の大きさとほぼ一致するように定められている。

図８に示す映像化装置によれば、ＬＤ３３から出射した読み出し光の光線束４１は、第１レンズ系３４に入射し、略平行化された光線束４２となる。次に、この略平行化された光線束４２は、放射検出装置１００の全ての画素の反射板１０に、基板１の法線に対してある角度をもって入射する。

一方、結像レンズ３２によって、熱源３１からの赤外線が集光され、放射検出装置１００の赤外線吸収部８が分布している面上に、熱源３１の赤外線画像が結像される。これにより、放射検出装置１００の各画素の赤外線吸収部８に赤外線が入射する。この入射赤外線は、各画素の反射板１０の傾きに変換される。

今、全ての画素の赤外線吸収部８には熱源３１からの赤外線が入射しておらず、全ての画素の反射板１０が基板１と平行であるものとする。全ての画素の反射板１０に入射した光線束４２は、これらの反射板１０にて反射されて光線束４３となり、再び第１レンズ系３４に今度はＬＤ３３の側とは反対の側から入射して集光光束４４となり、この集光光束４４の集光点の位置に配置された光線束制限部３５の開口３５ａの部位に集光する。その結果、集光光束４４は開口３５ａを透過して発散光束４５となって第２レンズ系３６に入射する。第２レンズ系３６に入射した発散光束４５は、第２レンズ系３６により例えば略平行光束４６となってＣＣＤ３０の受光面に入射する。ここで、各画素の反射板１０とＣＣＤ３０の受光面とはレンズ系３４，３６によって共役な関係にあるので、ＣＣＤ３０の受光面上の対応する各部位にそれぞれ反射板１０の像が形成され、全体として、全ての画素の反射板１０の分布像である光学像が形成される。

今、ある画素の変位部９に熱源３２からある量の赤外線が入射して、その入射量に応じた量だけ当該画素の反射板１０が基板１の面に対して傾いたものとする。光線束４２のうち当該反射板１０に入射する個別光線束は、当該反射板１０によってその傾き量だけ異なる方向に反射されるので、第１レンズ系３４を通過した後、その傾き量に応じた量だけ前記集光点（すなわち、開口３５ａ）の位置からずれた位置に集光し、その傾き量に応じた量だけ光線束制限部３５により遮られることになる。したがって、ＣＣＤ３０上に形成された全体としての光学像のうち当該反射板１０の像の光量は、当該反射板１０の傾き量に応じた量だけ低下することになる。

したがって、ＣＣＤ３０の受光面上に形成された読み出し光による光学像は、放射検出装置１００に入射した赤外線像を反映したものとなる。この光学像は、ＣＣＤ３０により撮像される。なお、ＣＣＤ３０を用いずに、接眼レンズ等を用いて前記光学像を肉眼で観察してもよい。

以上は映像化装置の例であったが、図８において、放射検出装置１００として、単一の画素（素子）のみを有する放射検出装置を用い、２次元ＣＣＤ３０に代えて、単一の受光部のみを有する光検出器を用いれば、赤外線のいわゆるポイントセンサとしての検出装置を構成することができる。この点は、後述する各実施の形態についても同様である。

［第２の実施の形態］

図９は、本実施の形態の第２の実施の形態による放射検出装置の単位画素（単位素子）を模式的に示す概略正面図である。図１０は、図９に示す単位素子を−Ｙ側から＋Ｙ方向に見た概略側面図である。図９及び図１０は常温付近の低温物体を観察している（すなわち、当該低温物体からの赤外線ｉが入射している）様子を示している。図９及び図１０では、簡略化して示しており、例えば、図１１中の凸部３ｂ，８ａ，９ａ，５５ａ，５６ａ，５７ａ等の図示は省略している。図１１は、本実施の形態による放射検出装置の製造途中において犠牲層９１〜９５を除去する前の単位素子の状態を示す概略平面図である。ただし、図１１では犠牲層９１〜９５の図示は省略している。図１２は、図１１中のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図である。なお、図１１及び図１２では、犠牲層９１〜９５を除去する前であるので、円弧状部４−１〜４−４は、犠牲層９１〜９５により保持されて、円弧状とならずに平板状となっている。犠牲層９１〜９５を除去した後に円弧状部４−１〜４−４がその構成層の応力によって図９乃至図１０に示すように円弧状になると、図１２中の円弧状部４−１〜４−４の下面が外周側の面をなすとともに図１２中の円弧状部４−１〜４−４の上面が内周側の面をなすようになっている。

なお、図１０において、円弧状部４−３は円弧状部４−１と重なっていて表れておらず、円弧状部４−４は円弧状部４−２と重なっていて表れていない。

図９乃至図１２において、図１乃至図５中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、以下に説明する点のみである。

前記第１の実施の形態では、周回部４がスパイラル状をなしていたのに対し、本実施の形態では、周回部４がヘリカル状をなしている。具体的には、本実施の形態では、図９に示すように、円弧状部４−１〜４−４の仮想軸Ｊの方向の位置（Ｙ方向位置）は、互いに重なっておらずに順次ずれているとともに、それらの曲率半径は同一になっている。また、前記第１の実施の形態では、円弧状部４−１〜４−４は接続部５〜７により順次機械的に接続されているのに対し、本実施の形態では、各円弧状部４−１〜４−４のＹ方向位置をずらすべく、円弧状部４−１〜４−４は接続部５５〜５７により順次機械的に接続されている。

本実施の形態では、図１２に示すように、脚部３（水平部３ａを含む）、円弧状部４−１〜４−４、接続９，５５〜５７及び赤外線吸収部８の全体に渡って、ＳｉＮ膜６１が連続して形成されている。また、図１２に示すように、円弧状部４−１〜４−４及び接続部５５〜５７の全体に渡って、ＳｉＮ膜６１上にＡｌ膜６２が積層されている。脚部３（水平部３ａを含む）、接続部９及び赤外線吸収部８はそれぞれ、ＳｉＮ膜６１で構成されている。円弧状部４−１〜４−４はそれぞれ、外周側のＳｉＮ膜６１及び内周側のＡｌ膜６２で構成されている。また、接続部５５〜５７もそれぞれ、ＳｉＮ膜６１及びＡｌ膜６２で構成されている。

図１１及び図１２に示すように、接続部５５〜５７は、その周辺部分を除く領域に、凸部５５ａ〜５７ａがそれぞれ形成されることで、その周辺部分に補強用の段差（立ち上がり部）５５ｂ〜５７ｂがそれぞれ形成されている。

ここで、本実施の形態による放射検出装置の製造方法の一例について、図１１及び図１２の他に、図１３を参照して説明する。図１３は、各製造工程を示す断面図であり、図１２に対応している。

まず、フォトリソエッチング法によりシリコン基板１に凹所１ａを形成した後に、この凹所１ａをレジスト等の犠牲層９１で埋め戻す。次に、レジスト等の犠牲層９２を形成し、犠牲層９２において脚部３を形成すべき位置に開口９２ａをフォトリソグラフィにより形成する。次いで、脚部３の水平部３ａの凸部３ｂに応じた領域、及び、接続部５５〜５７の凸部５５ａ〜５７ａに応じた領域にそれぞれ、レジスト等の犠牲層９３を島状に形成する。このとき、この犠牲層９３には、脚部３を形成すべき位置に開口９３ａを形成する（図１３（ａ））。

引き続いて、ＳｉＮ膜６１をデポし、フォトリソエッチング法により、このＳｉＮ膜６１を、脚部３（水平部３ａを含む）、円弧状部４−１〜４−４、接続９，５５〜５７及び赤外線吸収部８の形状にパターニングする。その後、Ａｌ膜６２を成膜し、このＡｌ膜６２を、円弧状部４−１〜４−４、接続９，５５〜５７及び赤外線吸収部８の形状にパターニングする（図１３（ｂ））。このとき、膜６１，６２の成膜条件及び厚さ等は、犠牲層９１〜９５を除去した後に常温において円弧状部４−１〜４−４が所望の曲率半径で円弧状となるように設定する。

次に、図１３（ｂ）に示す状態の基板上にレジスト等の犠牲層９４を形成し、この犠牲層９４において接続部１１の位置に開口９４ａを形成する。次いで、反射板１０の凸部１０ａに応じた領域にレジスト等の犠牲層９５を島状に形成する（図１３（ｃ））。

引き続いて、Ａｌ膜２９を形成した後、これを反射板１０及び接続部１１の形状にパターニングする（図１１、図１２）。

最後に、アッシング等により、犠牲層９１〜９５を除去する。これにより、円弧状部４−１〜４−４が平板状から円弧状となって、図９及び図１０に示す状態となり、本実施の形態による放射検出装置が完成する。

本実施の形態による放射検出装置は、例えば、前述した図８に示す映像化装置において、放射検出装置１００に代えて用いることができる。

本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。また、本実施の形態によれば、前述したように円弧状部４−１〜４−４を一括して形成することができるので、円弧状部４−１〜４−４を順次に形成する前記第１の実施の形態に比べて、製造が容易となりコスト低減を図ることができる。

なお、本発明では、周回部４において、任意の２つ以上の円弧状部同士を第１の実施の形態の場合の円弧状部のようなＹ方向位置が重なり曲率半径が異なるものとし、他の２つ以上の円弧状部同士を第２の実施の形態のようなＹ方向位置が重ならずに曲率半径が同じであるものとしてもよい。また、周回部４において、任意の２つ以上の円弧状部同士をＹ方向位置が重ならずに曲率半径が異なるものとしてもよい。この場合において２つの円弧状部の端部同士を接続する場合、例えば、前記第１の実施の形態における接続部５のような立ち上がった接続部と前記第２の実施の形態における接続部５５のような横にずれた接続部とを、複合して用いればよい。

［第３の実施の形態］

図１４は、本実施の形態の第３の実施の形態による放射検出装置の単位画素（単位素子）を模式的に示す概略正面図である。図１５は、図１４に示す単位素子を−Ｙ側から＋Ｙ方向に見た概略側面図である。図１５及び図１４は常温付近の低温物体を観察している（すなわち、当該低温物体からの赤外線ｉが入射している）様子を示している。図１４及び図１５では、簡略化して示しており、例えば、図１６中の凸部３ｂ，８ａ，９ａ，６６ａ，６７ａ，６８ａ，６９ａ，７０ａ等の図示は省略している。図１６は、本実施の形態による放射検出装置の製造途中において犠牲層を除去する前の単位素子の状態を示す概略平面図である。ただし、図１６では犠牲層の図示は省略している。なお、図１６では、犠牲層を除去する前であるので、円弧状部６４−１〜６４−３，６５−１〜６５−３は、犠牲層により保持されて、円弧状とならずに平板状となっている。犠牲層を除去した後に円弧状部６４−１〜６４−３，６５−１〜６５−３がその構成層の応力によって図１４及び図１５に示すように円弧状になると、図１６中の円弧状部６４−１〜６４−３，６５−１〜６５−３の−Ｚ側の面が外周側の面をなすとともに図１６中の円弧状部６４−１〜６４−３，６５−１〜６５−３の＋Ｚ側の面が内周側の面をなすようになっている。

なお、図１５において、円弧状部６４−３，６５−１，６５−３は円弧状部６４−１と重なっていて表れておらず、円弧状部６５−２は円弧状部６４−２と重なっていて表れていない。

図１４乃至図１６において、図９乃至図１２中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。本実施の形態が前記第２の実施の形態と異なる所は、以下に説明する点のみである。

本実施の形態では、脚部３において水平部３ａが取り除かれて、脚部３と赤外線吸収部８との間に、周回部４の代わりに、第１の変位部をなす第１の周回部６４、熱抵抗の高い熱分離部６８及び第２の変位部をなす第２の周回部６５が順次機械的に接続されている。具体的には、図１４の右側の周回部６４，６５において、周回部６４の始点部（円弧状部６４−１の脚部３側の端部）が脚部３に接続され、周回部６４の終点部（円弧状部６４−３の熱分離部６８側の端部）が熱分離部６８の−Ｙ側の端部に接続され、熱分離部６８の＋Ｙ側の端部が周回部６５の始点部（熱分離部６８側の端部）に接続され、周回部６５の終点部（赤外線吸収部８側の端部）が接続部９によって赤外線吸収部８に接続されている。したがって、２つの周回部６４，６５が機械的に直列的に接続されている。本実施の形態では、機械的な構造の安定性を得るために、脚部３、周回部６４、熱分離部６８及び周回部６５からなる組が２つ設けられているので、２つの直列的に接続された周回部６４，６５の組が機械的に並列的に接続されている。

したがって、周回部６４は、基板１に対して、熱分離部６８を介することなく機械的に連続している。一方、周回部６５は、基板１に対して、熱分離部６８及び周回部６４を介して機械的に連続している。また、周回部６５は、赤外線吸収部８と熱的に結合されている。

周回部６４，６５はそれぞれ、基板１の上面と平行にＹ軸方向と平行に延びた仮想軸Ｊの回りに１周より多く周回している。図１４乃至図１６からわかるように、周回部６４の始点部から終点部へ向かう周回方向と、周回部６５の始点部から終点部へ向かう周回方向とは、逆になっている。

周回部６４は、薄膜で構成され接続部６６，６７によって順次機械的に接続された３つの円弧状部６４−１〜６４−３を有している。周回部６５は、薄膜で構成され接続部６９，７０によって順次機械的に接続された３つの円弧状部６５−１〜６５−３を有している。各円弧状部６４−１〜６４−３，６５−１〜６５−３は、仮想軸Ｊの回りをちょうど半周するように、その長さ等が設定されているが、これに限定されるものではない。円弧状部６４−１〜６４−３，６５−１〜６５−３は、外周側のＳｉＮ膜とその内周側に積層されたＡｌ膜とから構成され、その層の重なり順序が同じになっている。接続部６６，６７，６９，７０も、積層されたＳｉＮ膜及びＡｌ膜で構成されている。熱分離部６８は、熱抵抗の高い材料の膜としてＳｉＮ膜で構成され、Ｙ軸方向に延びている。

また、本実施の形態では、脚部３は、ＳｉＮ膜及びこれに積層されたＡｌ膜で構成されている。

脚部３、円弧状部６４−１〜６４−３，６５−１〜６５−３、接続部６６，６７，６９，７０、熱分離部６８、接続部９及び赤外線吸収部８を構成しているＳｉＮ膜は、全体的に連続して形成されている。脚部３、円弧状部６４−１〜６４−３，６５−１〜６５−３及び接続部６６，６７，６９，７０を構成しているＡｌ膜は、全体的に連続して形成されている。

円弧状部６４−１〜６４−３，６５−１〜６５−３は、犠牲層が除去されていない段階では、図１６に示すように、犠牲層により保持されて円弧状とならずに、基板１と平行にＸ軸方向に真っ直ぐ延びているが、その構成膜（ＳｉＮ膜及びＡｌ膜）の膜厚や製造時の成膜条件等を設定することで、最終的に犠牲層が除去されると、その構成膜の内部応力によって、常温において図１４及び図１５に示すように、ＳｉＮ膜が外周側でＡｌ膜が内周側となるように円弧状になっている。ＳｉＮ膜よりＡｌ膜の方が膨張係数が大きいので、円弧状部６４−１〜６４−３，６５−１〜６５−３はいずれも、熱を受けて温度が上昇すると、その温度に応じて、その曲率半径が大きくなる。

図１６に示すように、接続部６６，６７，６９，７０及び熱分離部６８は、その周辺部分を除く領域に、凸部６６ａ，６７ａ，６９ａ，７０ａ，６８ａがそれぞれ形成されることで、その周辺部分に補強用の段差（立ち上がり部）６６ｂ，６７ｂ，６９ｂ，７０ｂ，６８ｂがそれぞれ形成されている。

本実施の形態では、周回部６４，６５はヘリカル状をなしている。具体的には、本実施の形態では、図１４に示すように、円弧状部６４−１〜６４−３の仮想軸Ｊの方向の位置（Ｙ方向位置）は、互いに重なっておらずに順次ずれているとともに、それらの曲率半径は同一になっている。同様に、円弧状部６５−１〜６５−３の仮想軸Ｊの方向の位置（Ｙ方向位置）は、互いに重なっておらずに順次ずれているとともに、それらの曲率半径は同一になっている。円弧状部６４−１〜６４−３の曲率半径と円弧状部６５−１〜６５−３の曲率半径も同一となっている。

もっとも、本発明では、例えば、周回部６４，６５の一方又は両方を、前記第１の実施の形態の周回部４と同様にスパイラル状に構成してもよい。

なお、図１６に示す状態から犠牲層を除去することで図１４及び図１５に示す状態になろうとする際に、赤外線吸収部８及び反射板１０が基板１に衝突して図１４及び図１５に示す状態になり得ないという事態は生じない。このため、基板１には第１及び第２の実施の形態で設けられていた凹所１ａは形成されていない。しかしながら、赤外線ｉの強度の検出範囲を広げるために、赤外線吸収部８及び反射板１０が傾いても基板１に衝突しないようにする必要がある場合などには、適宜、基板１に凹所１ａを形成してもよい。

本実施の形態による放射検出装置は、前記第２の実施の形態による放射検出装置と同様の製造方法によって製造することができる。

本実施の形態による放射検出装置は、例えば、前述した図８に示す映像化装置において、放射検出装置１００に代えて用いることができる。

本実施の形態では、図１５に示すように、観察対象の物体からの赤外線ｉが上方から入射される。このとき、パッケージ等に設けた赤外線遮光部（図示せず）により、観察対象の物体からの赤外線ｉが第１の周回部６５に入射しないように遮光することが、好ましい。もっとも、このような遮光は必ずしも必要ではない。

本実施の形態によれば、第１及び第２の周回部６４，６５が前述したように円弧状部６４−１〜６４−３，６５−１〜６５−３で構成されているので、常温Ｔ０付近の低温物体を観察している状態において、環境温度が常温Ｔ０である場合に、熱平衡に達して基板及び素子各部の温度もＴ０となったときには、図１４及び図１５に示すようになる。すなわち、全ての円弧状部６４−１〜６４−３，６５−１〜６５−３の曲率半径が、温度Ｔ０に応じた同じ曲率半径になる。

そして、環境温度及び基板温度がＴ０である場合において、かなり温度の高い高温物体を観察すると、高温物体からの赤外線ｉが赤外線吸収部８により熱に変換され、この熱により第２の周回部６５の円弧状部６５−１〜６５−３の曲率半径が大きくなる。また、赤外線吸収部８により変換された熱は、熱分離部６８によって、第１の周回部６４へは比較的短い時間ではほとんど伝導されないため、第１の周回部６４の円弧状部６４−１〜６４−３の曲率半径はほとんど変動しない。したがって、反射板１０の傾きは、入射した赤外線ｉの量に応じたものとなる。

また、環境温度がＴ０からΔＴだけ変化する場合を考えると、その変化に対して素子各部が熱平衡状態に達すれば、第１の周回部６４の温度がΔＴだけ変化するのみならず、熱分離部６８を介して第２の周回部６５の温度もΔＴだけ変化する。これは、環境温度の変化を考える場合、ΔＴが熱分離部６８を介して第２の周回部６５に伝導するのに十分な時間が存するものと考えることができるためである。第１の周回部６４の温度がΔＴだけ変化するとその分だけ円弧状部６４−１〜６４−３の曲率半径は小さくなる（又は大きくなる）が、第２の周回部６５の曲率半径も小さくなる（又は大きくなる）ので、第１の周回部６４の周回方向と第２の周回部６５の周回方向とが逆であることから、反射板１０の角度変化に対する影響が相殺されて、反射板１０の角度は変化しない。したがって、本実施の形態によれば、環境温度変化の影響を排除した赤外線検出が可能である。

また、本実施の形態によれば、仮想軸Ｊの回りを１周以上周回する周回部６４，６５（特に、周回部６５）が変位部を構成しているので、前記第１及び第２の実施の形態と同様に、前述した従来技術に比べて、バイメタル長に相当する変位部の長さを長くすることができる。したがって、入射赤外線ｉの強度変化に対する反射板１０の角度変化を大きくすることができ、ひいては、入射赤外線ｉに対する検出感度を高めることができる。

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。

例えば、前述した各実施の形態は、本発明による薄膜構造体を熱型変位素子及びこれを用いた放射検出装置に適用した例であったが、本発明による薄膜構造体は、要素技術として、種々の分野の各種装置に用いることができる。例えば、本発明による薄膜構造体は、機械的なバネ要素や電気的なインダクタンス要素などを含む薄膜構造体として用いることができる。

本発明の第１の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略斜視図である。 所定の状態において図１に示す単位素子を−Ｙ側から＋Ｙ方向に見た概略側面図である。 他の状態において図１に示す単位素子を−Ｙ側から＋Ｙ方向に見た概略側面図である。 図１に示す単位画素の犠牲層除去前の状態を示す概略平面図である。 図４中のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。 本発明の第１の実施の形態による放射検出装置の製造方法を示す工程図である。 図６に引き続く工程を示す工程図である。 映像化装置を示す概略構成図である。 本実施の形態の第２の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略正面図である。 図９に示す単位素子を−Ｙ側から＋Ｙ方向に見た概略側面図である。 図９に示す単位画素の犠牲層除去前の状態を示す概略平面図である。 図１１中のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図である。 本発明の第２の実施の形態による放射検出装置の製造方法を示す工程図である。 本実施の形態の第３の実施の形態による放射検出装置の単位画素を模式的に示す概略正面図である。 図１４に示す単位素子を−Ｙ側から＋Ｙ方向に見た概略側面図である。 図１４に示す単位画素の犠牲層除去前の状態を示す概略平面図である。

符号の説明

１ 基板
２ 被支持部
４，６４，６５ 周回部
４−１〜４−４，６４−１〜６４−３，６５−１〜６５−３ 円弧状部
６８ 熱分離部
８ 赤外線吸収部
１０ 反射板

Claims (34)

1. 基体にその１つの面の側において支持された薄膜構造体であって、前記面と略平行な仮想軸の回りに１つの周回方向に１周より多く周回した周回部を備え、前記周回部は、薄膜で構成され順次機械的に接続された複数の円弧状部を含むことを特徴とする薄膜構造体。
2. 前記各円弧状部の膜面が円弧状面をなすことを特徴とする請求項１記載の薄膜構造体。
3. 前記周回部はスパイラル状をなすことを特徴とする請求項１又は２記載の薄膜構造体。
4. 前記周回部はヘリカル状をなすことを特徴とする請求項１又は２記載の薄膜構造体。
5. 前記周回部の前記複数の円弧状部のうちの少なくとも２つの円弧状部の前記仮想軸の方向の位置は、互いに重なることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の薄膜構造体。
6. 前記少なくとも２つの円弧状部の曲率半径は互いに異なることを特徴とする請求項５記載の薄膜構造体。
7. 前記周回部の前記複数の円弧状部のうちの少なくとも２つの円弧状部の前記仮想軸の方向の位置は、互いに重ならないことを特徴とする請求項１、２、４のいずれかに記載の薄膜構造体。
8. 前記少なくとも２つの円弧状部の曲率半径は互いに実質的に同じであることを特徴とする請求項７記載の薄膜構造体。
9. 前記各円弧状部は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも２つの層を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の薄膜構造体。
10. 前記周回部を複数備え、当該複数の周回部のうちの少なくとも２つの周回部が機械的に直列的に接続されたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の薄膜構造体。
11. 前記少なくとも２つの周回部のうちの端部同士が機械的に接続された２つの周回部に関して、一方の周回部の始点部から前記一方の周回部の終点部へ向かう前記仮想軸回りの周回方向と、他方の周回部の始点部から前記他方の周回部の終点部へ向かう前記仮想軸回りの周回方向とが、逆であることを特徴とする請求項１０記載の薄膜構造体。
12. 前記周回部を複数備え、当該複数の周回部のうちの少なくとも２つの周回部が機械的に並列的に接続されたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の薄膜構造体。
13. 前記周回部を２つ以上有する組を複数備え、前記各組において当該組の前記２つ以上の周回部が機械的に直列的に接続され、前記複数の組が機械的に並列的に接続されたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の薄膜構造体。
14. 基体及び該基体に支持された被支持部を備え、前記被支持部の少なくとも一部が温度変化により変位する熱型変位素子であって、
    前記被支持部が請求項１乃至１３のいずれかに記載の薄膜構造体を含むことを特徴とする熱型変位素子。
15. 基体と、該基体にその１つの面の側において支持された被支持部とを備え、
    前記被支持部は、放射を受けて熱に変換する放射吸収部と、前記放射吸収部と熱的に結合された変位部とを含み、
    前記変位部は、前記面と略平行な仮想軸の回りに１つの周回方向に１周より多く周回した周回部を含み、
    前記周回部は、薄膜で構成され順次機械的に接続された複数の円弧状部を含み、
    前記各円弧状部は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも２つの層を有することを特徴とすることを特徴とする熱型変位素子。
16. 前記複数の円弧状部は、互いに、その各層を構成する物質同士が同じであるとともに各物質の層の重なり順序が同じであることを特徴とする請求項１５記載の熱型変位素子。
17. 前記各円弧状部の膜面が円弧状面をなすことを特徴とする請求項１５又は１６記載の熱型変位素子。
18. 前記周回部はスパイラル状をなすことを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれかに記載の熱型変位素子。
19. 前記周回部はヘリカル状をなすことを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれかに記載の熱型変位素子。
20. 前記周回部の前記複数の円弧状部のうちの少なくとも２つの円弧状部の前記仮想軸の方向の位置は、互いに重なることを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれかに記載の熱型変位素子。
21. 前記少なくとも２つの円弧状部の曲率半径は互いに異なることを特徴とする請求項２０記載の熱型変位素子。
22. 前記周回部の前記複数の円弧状部のうちの少なくとも２つの円弧状部の前記仮想軸の方向の位置は、互いに重ならないことを特徴とする請求項１５、１６、１７、１９のいずれかに記載の熱型変位素子。
23. 前記少なくとも２つの円弧状部の曲率半径は互いに実質的に同じであることを特徴とする請求項２２記載の熱型変位素子。
24. 請求項１５乃至２３のいずれかに記載の熱型変位素子と、前記変位部に対して固定された変位読み出し部材であって、前記変位部に生じた変位に応じた所定の変化を得るために用いられる変位読み出し部材とを備えたことを特徴とする放射検出装置。
25. 基体と、該基体にその１つの面の側において支持された被支持部とを備え、
    前記被支持部は、熱抵抗の高い熱分離部と、放射を受けて熱に変換する放射吸収部と、第１及び第２の変位部とを含み、
    前記第１の変位部は、前記面と略平行な仮想軸の回りに１周より多く周回した第１の周回部を含み、
    前記第２の変位部は、前記仮想軸の回りに１周より多く周回した第２の周回部を含み、
    前記第１の周回部及び第２の周回部の各々は、薄膜で構成され順次機械的に接続された複数の円弧状部を含み、
    前記第１の周回部の前記複数の円弧状部の各々は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも２つの層を有し、
    前記第２の周回部の前記複数の円弧状部の各々は、異なる膨張係数を有する異なる物質の互いに重なった少なくとも２つの層を有し、
    前記第１の変位部は、前記基体に対して、前記熱分離部を介することなく機械的に連続し、
    前記放射吸収部及び前記第２の変位部は、前記基体に対して、前記熱分離部及び前記第１の変位部を介して機械的に連続し、
    前記第２の変位部は前記放射吸収部と熱的に結合されたことを特徴とする熱型変位素子。
26. 前記第１の周回部の始点部から前記第１の周回部の終点部へ向かう前記仮想軸回りの周回方向と、前記第２の周回部の始点部から前記第２の周回部の終点部へ向かう前記仮想軸回りの周回方向とが、逆であり、
    前記第１の周回部の前記複数の円弧状部及び前記第２の周回部の前記複数の円弧状部は、互いに、その各層を構成する物質同士が同じであるとともに各物質の層の重なり順序が同じであることを特徴とする請求項２５記載の熱型変位素子。
27. 前記第１及び第２の周回部のうちの少なくとも一方の周回部の前記各円弧状部の膜面が円弧状面をなすことを特徴とする請求項２５又は２６記載の熱型変位素子。
28. 前記第１及び第２の周回部のうちの少なくとも一方の周回部はスパイラル状をなすことを特徴とする請求項２５乃至２７のいずれかに記載の熱型変位素子。
29. 前記第１及び第２の周回部のうちの少なくとも一方の周回部はヘリカル状をなすことを特徴とする請求項２５乃至２７のいずれかに記載の熱型変位素子。
30. 前記第１及び第２の周回部のうちの少なくとも一方の周回部の前記複数の円弧状部のうちの少なくとも２つの円弧状部の前記仮想軸の方向の位置は、互いに重なることを特徴とする請求項２５乃至２８のいずれかに記載の熱型変位素子。
31. 前記少なくとも２つの円弧状部の曲率半径は互いに異なることを特徴とする請求項３０記載の熱型変位素子。
32. 前記第１及び第２の周回部のうちの少なくとも一方の周回部の前記複数の円弧状部のうちの少なくとも２つの円弧状部の前記仮想軸の方向の位置は、互いに重ならないことを特徴とする請求項２５、２６、２７、２９のいずれかに記載の熱型変位素子。
33. 前記少なくとも２つの円弧状部の曲率半径は互いに実質的に同じであることを特徴とする請求項３２記載の熱型変位素子。
34. 請求項２５乃至３３のいずれかに記載の熱型変位素子と、前記第２の変位部に対して固定された変位読み出し部材であって、前記第２の変位部に生じた変位に応じた所定の変化を得るために用いられる変位読み出し部材とを備えたことを特徴とする放射検出装置。

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