JP2014016618A - 光フィルター、光フィルター装置、および分析機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ミラーが帯電することを防止してミラー同士の貼り付きをなくすことのできる光フィルター、光フィルター装置、分析機器、および光フィルターの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の光フィルター１は、互いに対向配置された第１基板２および第２基板３と、第１基板２の第２基板３側に設けられた第１ミラー４Ａおよび第１電極６Ａと、第２基板３の第１基板２側に設けられた第２ミラー４Ｂおよび第２電極６Ｂと、を備え、第１ミラー４Ａと第２ミラー４Ｂとが配線１０Ａ，１０Ｂを介して接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光フィルター、光フィルター装置、分析機器、および光フィルターの製造方法に関するものである。

従来、入射光の中から目的とする波長の光を選択して射出させる光フィルターとして、一対の基板を対向配置し、これら基板の対向する面のそれぞれにミラーを設け、これらのミラーの周囲にそれぞれ電極を設けるとともに、少なくとも一方のミラーの周囲にダイアフラム部を設けた構造のものが知られている。このような光フィルターは、対向する一対のミラー間のギャップに応じた波長の光を選択的に取り出すことができる。ミラー間のギャップは、一方の基板に設けられた固定電極と他方の基板に設けられた可動電極に電圧を印加することで、静電駆動によりギャップを所望の値に制御することができる。

光フィルターの製造工程においては、一対の基板を接合する際に、真空中で接合表面をイオンビームまたはプラズマによりエッチングし活性化させることで基板同士の接合を行う表面活性化接合が用いられている（特許文献１）。

特開２００８−１１６６６９号公報

しかしながら、表面活性化接合により基板同士を接合させる場合、イオンビームやプラズマ、あるいは基板の支持に用いる静電チャック等によりミラーが帯電してしまい、基板同士を貼り合わせる際に、ミラーに帯電した電荷による静電引力によってミラー同士が貼り付いてしまうという問題があった。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、ミラーが帯電することを防止してミラー同士の貼り付きをなくすことのできる光フィルター、光フィルター装置、分析機器、および光フィルターの製造方法を提供することを目的の一つとしている。

本発明の光フィルターは、上記課題を解決するために、互いに対向配置された第１基板および第２基板と、第１基板の第２基板側に設けられた第１ミラーおよび第１電極と、第２基板の第１基板側に設けられた第２ミラーおよび第２電極と、を備え、第１ミラーと第２ミラーとが配線を介して接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、第１ミラーと第２ミラーとが配線を介して接続されているので、ミラー同士が電気的に短絡しており、ミラー間の電位差をなくすことができる。これにより、ミラーの帯電に起因するミラー同士の貼り付きを防止することができ、ミラー間のギャップを精度よく制御することができる。したがって、信頼性の高い光フィルターが得られる。

また、第１ミラーから第１基板の接合領域まで引き出された第１配線と、第２ミラーから第２基板の接合領域まで引き出された第２配線とを有し、接合領域において第１配線および第２配線同士が接続されていることが好ましい。
本発明によれば、基板同士を貼り合わせるのと同時に第１配線及び第２配線が接続されるので、簡単な工程で製造可能な光フィルターとなる。

また、第１ミラーおよび第２ミラーのいずれか一方が外部接続端子に接続されていることが好ましい。
本発明によれば、第１ミラー及び第２ミラーに帯電する電荷を外部接続端子から解放することができる。

本発明の光フィルターは、上記課題を解決するために、互いに対向配置された第１基板および第２基板と、第１基板の第２基板側に設けられた第１ミラーおよび第１電極と、第２基板の第１基板側に設けられた第２ミラーおよび第２電極と、を備え、第１ミラーと第２ミラーとがそれぞれ外部接続端子に接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、第１ミラー及び第２ミラーの各々がそれぞれ異なる外部接続端子に接続されているので、各外部接続端子から第１ミラー及び第２ミラーへグランド電位を入力することが可能となり、ミラー間の電位差をなくすことができる。これにより、ミラー同士の貼り付きを防止することができ、ミラー間のギャップを精度よく制御することができる。したがって、信頼性の高い光フィルターが得られる。

また、第１ミラーおよび第２ミラーが、配線を介して外部接続端子とそれぞれ接続されていることが好ましい。
本発明によれば、一般的に基板の中央部に配置されるミラーと、基板の周縁部に配置される外部接続端子とを、配線を介して確実に接続することができる。また、基板上における各部材の設計自由度が高まる。

また、第１配線および第２配線の接続部位に、内部に弾性体を有するバンプ構造が形成されていることが好ましい。
本発明によれば、第１配線および第２配線の接続部位に、内部に弾性体を有するバンプ構造が形成されていることとしたので、配線同士の接続を確実且つ良好に行える。

また、第１ミラーおよび第２ミラーが導電膜を含んで構成されていることが好ましい。
本発明によれば、第１ミラー及び第２ミラーがそれぞれ導電膜を含んで構成されていることとしたので、ミラー同士を短絡させた構成とすることで、ミラー同士の電位差をなくすことができる。

また、前記第１ミラーおよび前記第２ミラーが、透光性を有する前記導電膜と、誘電体膜との積層構造を有することが好ましい。
本発明によれば、誘電体膜の表面に電荷が帯電するのを抑制することが可能となる。

また、外部接続端子に接続していた配線を切断した残留部が形成されていることが好ましい。
本発明によれば、各ミラーにそれぞれ接続する外部接続端子同士を接続していた配線を切断した残留部が形成されていることとしたので、後述する製造時において、各ミラーにそれぞれ接続する外部接続端子同士が配線によって接続されていたことになる。これにより、製造時に各ミラーの帯電に起因する貼り付きをなくすことができる。

本発明の光フィルター装置は、本発明の光フィルターと、光フィルターを透過した光を受光する受光素子と、を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、光フィルターを透過した光を受光素子にて受光することで電気信号を生成することのできる光フィルター装置が得られる。

本発明の分析機器は、本発明の光フィルターと、光フィルターを透過した光を受光する受光素子と、光フィルターの第１ミラーと第２ミラーとのギャップを駆動する駆動回路部と、受光素子によって生成される電気信号から、透過した前記光の光量を測定する測定回路部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、測定対象物から反射した光が光フィルターに入射され、駆動回路部にて光フィルターのミラー間のギャップを制御し、ギャップが制御された光フィルターを透過した光を受光素子にて受光し、受光素子にて受光量に応じた電気信号を生成し、測定回路部にて生成された電気信号から透過した光の光量を測定する分析機器が得られる。これにより、光フィルターのミラー間のギャップを制度よく制御することができる。

本発明の光フィルターの製造方法は、上記課題を解決するために、第１基板および第２基板の対向面側に第１ミラーあるいは第２ミラーを形成する工程と、第１ミラーおよび第２ミラーの周囲に電極を形成する工程と、第１ミラーおよび第２ミラーに接続する配線を形成する工程と、第１基板および第２基板を接合する工程と、を備え、第１基板および第２基板を接合する工程において、第１ミラーと第２ミラーとを配線を介して接続させることを特徴とする。

本発明によれば、第１基板及び第２基板を接合する工程において、第１ミラーと第２ミラーとを配線を介して接続させているので、ミラー同士が電気的に短絡してミラー間の電位差をなくすことができる。これにより、ミラー同士の貼り付き防止することができ、ミラー間のギャップを精度よく制御することができる。したがって、信頼性の高い光フィルターが得られる。

また、第１ミラーおよび第２ミラーに接続する配線を形成する工程において、第１ミラーから第１基板の接合領域まで引き出して第１配線を形成するとともに、第２ミラーから第２基板の接合領域まで引き出して第２配線を形成し、第１基板および第２基板を接合する工程において、第１配線と第２配線とを接続させることが好ましい。
本発明によれば、接合領域に形成した第１配線及び第２配線を介して第１ミラーと第２ミラーとを接続させることとしたので、基板同士の接合と同時に配線同士を確実に接続させることができ、これによってミラー同士の電気的な接続が実現される。また、その接続状態を光フィルター完成後の状態においても確保することができる。

また、第１配線または第２配線を形成する際に、後の第１基板および第２基板を接合する工程において第１配線および第２配線同士が接続される部位に、内部に弾性体を有するバンプ構造を形成することが好ましい。
本発明によれば、第１配線及び第２配線同士が接続される部位にバンプ構造を形成したことから、各配線同士の接続信頼性を高めることが可能となる。

また、第１基板および第２基板を接合させた後に、配線を切断することが好ましい。
本発明によれば、第１基板及び第２基板同士を接合させた後に、第１ミラー及び第２ミラー同士を接続していた配線を切断することとしたので、各ミラーが電気的に分離され、それぞれ独立した電位を与えることが可能になる。これにより、ミラー同士のギャップをより精度よく制御することができる。

本発明の光フィルターの製造方法は、上記課題を解決するために、第１基板および第２基板の対向面側に第１ミラーあるいは第２ミラーを形成する工程と、第１ミラーおよび第２ミラーの周囲に電極を形成する工程と、第１ミラーおよび第２ミラーに接続する配線を形成する工程と、第１基板および第２基板を接合する工程と、を備え、第１基板および第２基板を接合する工程において、配線に電位を入力した状態で第１基板および第２基板を接合させることを特徴とする。

本発明によれば、第１基板および第２基板を接合する工程において、配線に電位を入力した状態で第１基板および第２基板を接合させることとしたので、第１基板と第２基板との接合時にミラー同士を同電位にすることができる。これにより、ミラー同士の貼り付きを防止することができ、ミラー間のギャップを精度よく制御することができる。したがって、信頼性の高い光フィルターを得ることができる。

また、第１基板および第２基板のいずれか一方に、第１ミラーおよび第２ミラーに接続する一対の外部接続端子を形成し、これら一対の外部接続端子を介して第１ミラーおよび第２ミラーに電位を入力することが好ましい。
本発明によれば、各ミラーにそれぞれ接続する外部接続端子を設けることとしたので、ミラー毎に独立した電位を与えることが可能となる。これにより、ミラー同士のギャップを精度よく制御することができる。

第１実施形態の光フィルターを示す断面図。 第１実施形態の光フィルターを構成する第１基板を示す平面図。 第１実施形態の光フィルターを構成する第２基板を示す平面図。 第１実施形態の光フィルターの製造方法を示すフローチャート。 第１実施形態の光フィルターの製造方法を示す工程図。 第２実施形態の光フィルターを示す断面図。 第２実施形態の光フィルターを構成する第１基板を示す平面図。 第２実施形態の光フィルターを構成する第２基板を示す平面図。 第３実施形態の光フィルターを構成する第１基板を示す断面図。 第３実施形態の光フィルターを構成する第２基板を示す平面図。 第３実施形態の光フィルターの製造方法を示す工程図。 本発明の分析機器である測色機器の実施形態を示す図。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態である光フィルターを示す断面図、図２は、光フィルターを構成する第１基板２を接合面２ｂ側からみた平面図、図３は、光フィルターを構成する第２基板３を接合面３ａ側から見た示す平面図である。

図１〜図３に示す本実施形態の光フィルター１は、エアギャップ型で静電駆動型のエタロン素子である。
光フィルター１は、第１基板２と、第１基板２に対向した状態で接合された第２基板３とを備えている。
第１基板２には、図１及び図２に示すように、第２基板３と対向する側の接合面２ｂの中央部に設けられた平面視円形状のミラー４Ａ（第１ミラー）と、第１基板２のミラー４Ａの周囲に設けられたほぼ円環状の電極６Ａと、第１基板２内かつ電極６Ａの外周部とほぼ対応する位置にエッチング（選択除去）により形成された薄肉の円環状のダイアフラム部８と、電極６Ａの周囲に設けられた接合用金属膜９Ａと、ミラー４Ａから第１電極６Ａよりも外側の接合領域（ダイアフラム部８と平面視で重ならない領域）まで引き出された第１配線１０Ａと、少なくともその接続部１１ａが第１電極６Ａから上記接合領域まで引き出された基板間導通配線１１Ａとが設けられている。

第２基板３には、図１及び図３に示すように、第２基板３の中央部に形成された第１凹部５の底部に上記ミラー４Ａと第１のギャップＧ１を介して対向して設けられた平面視円形状のミラー４Ｂ（第２ミラー）と、第２基板３の第１凹部５の周囲に形成された底浅の円環状の第２凹部７に上記電極６Ａと第２のギャップＧ２を介して対向して設けられたほぼ円環状の電極６Ｂと、電極６Ｂの周囲に設けられた接合用金属膜９Ｂと、ミラー４Ｂから第２電極６Ｂよりも外側の接合領域（凹部５，７と平面視で重ならない領域）まで引き出された第２配線１０Ｂと、接合面３ａの辺縁に形成された複数の電極パッド１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、電極パッド１４ａに接続されている側とは反対側の端部に上記基板間導通配線１１Ａの接続部１１ａと電気的に接続される接続部１１ｂを有する基板間導通配線１１Ｂとが設けられている。

第１基板２及び第２基板３は、概して平面視矩形状あるいは正方形状を呈しており、第２基板３の一部が第１基板２から張り出す大きさとなっている。第１基板２および第２基板３は、光透過性を有するとともに絶縁性を有する材料からなるもので、特にガラス等の透明材料により構成されていることが好ましい。
このガラスとしては、具体的には、ソーダガラス、結晶化ガラス、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が好適に用いられる。
このように、第１基板２及び第２基板３を共に光透過性を有する材料とすることにより、電磁波のうち所望の波長帯域の電磁波や可視光線を入射光として用いることができる。
また、第１基板２及び第２基板３を共に半導体材料、例えばシリコンで形成すれば、入射光として近赤外線を用いることができる。

ミラー４Ａ、４Ｂは、高屈折率層と低屈折率層とが交互に複数積層された誘電体多層膜４と、ＩＴＯ等の透明金属材料からなる導電膜１６とにより構成されている。そして、これらミラー４Ａ，４Ｂのうち、一方のミラー４Ａは変形可能な第１基板２に設けられているので可動ミラーと称し、他方のミラー４Ｂは変形しない第２基板３に設けられているので固定ミラーと称することもある。

この光フィルター１を可視光線の領域あるいは赤外線の領域で用いる場合、誘電体多層膜における高屈折率層を形成する材料としては、例えば、酸化チタン（Ｔｉ₂Ｏ）、酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、酸化ニオブ（Ｎｂ₂Ｏ₅）等が用いられる。また、光フィルター１を紫外線の領域で用いる場合、高屈折率層を形成する材料としては、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、酸化トリウム（ＴｈＯ₂）等が用いられる。
一方、誘電体多層膜における低屈折率層を形成する材料としては、例えば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）等が用いられる。

この高屈折率層及び低屈折率層の層数及び厚みについては、必要とする光学特性に基づいて適宜に設定される。一般に、誘電体多層膜を用いる場合、その光学特性を得るために必要な層数は１２層以上である。これら誘電体多層膜４、４上には導電膜１６、１６がそれぞれ形成されている。
導電膜１６の材料としては、例えばＩＴＯやその他の透明導電膜や、薄い金属膜などが挙げられる。このような導電膜１６が誘電体多層膜４，４の表面全体を覆うことで、後述する製造時において基板２，３同士を接合させる際にミラー４Ａ，４Ｂが帯電するのを防ぐことができる。そして、これら導電膜１６には、配線１０Ａ、１０Ｂがそれぞれ接続されている。

第１配線１０Ａ及び第２配線１０Ｂは、各々の先端に設けられた接続部１０ａ、１０ｂにおいて互いに接続されており、これによってミラー４Ａ，４Ｂ同士が電気的に接続された状態となっている。これら配線１０Ａ，１０Ｂのうち、第２配線１０Ｂは、さらに接地用の電極パッド１４ｂ（外部接続端子）に接続されている。

第１電極６Ａ及び第２電極６Ｂは、第２のギャップＧ２を介して互いに対向して配置されたもので、入力される駆動電圧に応じてこれら電極６Ａ、６Ｂ間に静電力を発生させ、ミラー４Ａ、４Ｂを互いに対向した状態で相対移動させる静電アクチュエータの一部を構成するものである。これにより、電極６Ａ、６Ｂは、ダイアフラム部８を図１中上下方向（ｚ方向）に変位させてミラー４Ａ、４Ｂ間の第１のギャップＧ１を変化させ、この第１のギャップＧ１に対応する波長の光を出射するようになっている。

電極６Ａ、６Ｂを形成する材料としては導電性であればよく、特に限定はされないが、例えば、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ａｕ等の金属、あるいはカーボン、チタン等を分散した樹脂、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等の透明導電材料等が用いられる。

電極６Ａは、基板間導通配線１１Ａ，１１Ｂを介して電極パッド１４ａと接続されており、電極６Ｂは、配線１７を介して電極パッド１４ｃと接続されている。これら電極パッド１４ａ，１４ｃは電源（図示せず）に接続されている。

なお、電極６Ａ，６Ｂの周方向の一部には隙間部１８がそれぞれ形成されており、ミラー４Ａ，４Ｂに接続する第１配線１０Ａ及び第２配線１０Ｂが、これら隙間部１８内を通って電極６Ａ，６Ｂの外側までそれぞれ引き出されている。

電源は、駆動信号として、電極６Ａ、６Ｂに電圧を印加することにより、電極６Ａ、６Ｂを駆動させ、これらの間に所望の静電力を発生させるものである。なお、この電源には制御装置（図示せず）が接続されており、この制御装置によって電源を制御することにより、電極６Ａ、６Ｂ間の電位差を調整することができるようになっている。

ダイアフラム部８は、このダイアフラム部８が形成されていない第１基板２の箇所に比べて厚さが薄くなっている。このように、第１基板２のうち他の箇所に比べて厚さが薄い箇所は、弾性（可撓性）を有して変形可能（変位可能）になっており、これにより、このダイアフラム部８は、第１のギャップＧ１を変化させてミラー４Ａ、４Ｂ間の間隔を所望の波長の光に対応する間隔に変化させることにより、所望の波長の光を出射させる波長選択機能を有するようになっている。

ダイアフラム部８の形状や厚み等は、所望の波長の範囲の光を出射させることができればよく、具体的には、ミラー４Ａ、４Ｂ間の間隔の変化量及び変化の速さ等を勘案し、この光フィルター１に求められる出射光の波長の範囲に対応して設定される。

ダイアフラム部８は、第１基板２を面２ａ側からエッチング（選択除去）することにより形成されているが、発生する撓みを吸収してミラー４Ａに伝搬するのを抑制するために十分な厚みがあればよく、第１基板２を面２ａ及び面２ｂの双方からエッチング（選択除去）することにより形成してもよい。

本実施形態の光フィルター１においては、各基板２，３間に形成される第２のギャップＧ２を介して対向して設けられた電極６Ａ、６Ｂと、ダイアフラム部８とによって、光フィルター１の静電アクチュエータが構成されている。

このような構成を有する光フィルター１の動作（作用）を説明する。
図示しない通電回路により第１電極６Ａと第２電極６Ｂとの間に電圧が印加されると、第１電極６Ａと第２電極６Ｂとが互いに逆極性に帯電して、両者の間にクーロン力（静電引力）が発生する。このとき、図示しない検出回路がダイアフラム部８の変位状態を検出し、その検出結果に基づき、図示しない制御手段が通電回路の駆動を制御する。

このクーロン力によって、ダイアフラム部８は、第２電極６Ｂに向け下方向に移動（変位）する。これにより、第１のギャップＧ１および第２のギャップＧ２の大きさが変化する。
一方、図１に示すように、光フィルター１の上方から第１のギャップＧ１に向けて光Ｌが照射されると、光Ｌは、第１基板２、ミラー４Ａを透過して、第１のギャップＧ１に入射する。

前述したようにミラー４Ａとミラー４Ｂとの間で光が反射を繰り返す過程において、ミラー４Ａとミラー４Ｂとの間の第１のギャップＧ１の大きさに対応する干渉条件を満たさない波長の光は急激に減衰し、この干渉条件を満たした波長の光だけが残って最終的に光フィルター１から出射する。
したがって、第１電極６Ａと第２電極６Ｂとの間に印加される電圧を変更することにより、第１のギャップＧ１を変更（すなわち干渉条件を変更）すれば、光フィルター１を透過する光の波長を変更することができる。

次に、本実施形態における光フィルターの製造方法について述べる。図４は、本実施形態における光フィルターの製造方法を示すフローチャート、図５は製造方法の工程図である。

図４に示すように、光フィルターの製造方法は、ミラーおよび導電膜形成工程Ｓ１と、電極その他端子等形成工程Ｓ２と、基板接合工程Ｓ３と、を備えている。
まず、光フィルター１を形成するにあたって、図５（ａ）に示すように所定の加工が施された第１基板２及び第２基板３を用意する。第１基板２にはダイアフラム部８を形成しておき、第２基板３には第１凹部５及び第２凹部７を予め形成しておく。

そして、ミラー及び導電膜形成工程Ｓ１では、まず、図５（ｂ）に示すように第１基板２の中央部に誘電体多層膜４を形成するとともに、第２基板３の第１凹部５の中央部に誘電体多層膜４を形成する。その後、各誘電体多層膜４，４上にこれらの表面全体を覆うようにして導電膜１６，１６を形成する。

次に、電極その他端子等形成工程Ｓ２では、図５（ｃ）に示すように第１基板２及び第２基板３の各接合面２ｂ、３ａ上に、電極６Ａ、６Ｂ、第１配線１０Ａ、第２配線１０Ｂ、接合用金属膜９Ａ、９Ｂ、基板間導通配線１１Ａ，１１Ｂ（不図示）および電極パッド１４ｃ（電極パッド１４ａ及び１４ｂは不図示）をそれぞれパターン形成する。

基板接合工程Ｓ３では、表面活性化接合装置（図示しない）を用いて基板２，３の接合を行う。表面活性化接合は、接合面となる面を減圧下（真空中）で表面処理することにより、接合面の原子を化学結合しやすい活性した状態とした後、常温のような低温度下で接合を行うものである。

具体的には、まず、基板２，３を表面活性化接合装置の真空チャンバーに入れ、上部チャックへ第１基板２を静電気力で吸着させて固定し、下部台座に第２基板３を搭載する。そして、図５（ｄ）に示すように第１基板２の接合面２ｂと第２基板３の接合面３ａとを向かい合わせて互いに位置合わせをし、接合を行う。
基板２，３同士を位置合わせする際、第１配線１０Ａの接続部１０ａと第２配線１０Ｂの接続部１０ｂとを平面視で一致させるとともに、図示しない基板間導通配線１１Ａの接続部１１ａと基板間導通配線１１Ｂの接続部１１ｂとにおいても平面視で一致させるようにする。

そして、真空中（減圧下）において、接合面となる接合用金属膜９Ａ，９Ｂの表面に対して、それぞれイオンビームやプラズマなどによりスパッタを行うことで活性化させる。これにより、接合用金属膜９Ａ，９Ｂ上の汚染物等が除去されて、結合手をもった原子が露出するような状態となる。

このような状態とされた接合用金属膜９Ａ，９Ｂの表面同士を接触（圧接）させるように常温で第１基板２と第２基板３とを押し当てることで、接合用金属膜９Ａ，９Ｂ同士、つまり、基板２，３同士を簡単且つ強固に接合することができる。接合と同時に、第１基板２側の可動ミラー４Ａと第２基板３側の固定ミラー４Ｂとが接続部１０ａ，１０ｂを介して電気的に接続される。

本実施形態の光フィルター１およびその製造方法によれば、一対の対向するミラー４Ａ，４Ｂ同士を基板接合工程Ｓ３において電気的に短絡させてミラー４Ａ，４Ｂ間の電位差をなくすことにより、接合時におけるミラー４Ａ，４Ｂ同士の貼り付きをなくすことができる。

上述したように接合工程では、基板２，３の接合面の表面活性化処理に用いたイオンビームやプラズマ、あるいは真空チャンバー内の上部チャックへ第１基板２を固定する際の静電チャック等によってミラー４Ａ，４Ｂがそれぞれ帯電してミラー４Ａ，４Ｂ間に電位差が生じてしまう。すると、基板２，３を接合させる際にミラー４Ａ，４Ｂに帯電した電荷による静電引力によってミラー４Ａ，４Ｂ同士が貼り付いてしまうことがある。

そこで本実施形態では、基板接合時に第１配線１０Ａ及び第２配線１０Ｂの接続部１０ａ，１０ｂを接続させることでミラー４Ａ，４Ｂ同士を短絡させて、表面活性化処理などによって帯電したミラー４Ａ，４Ｂの電位差をなくすこととした。これによって、接合後におけるミラー４Ａ，４Ｂ同士の貼り付きをなくすことができる。また、完成後の構成においてもミラー４Ａ，４Ｂ同士は短絡した状態であることから、静電アクチュエータの駆動によってミラー４Ａ，４Ｂが帯電するのを防止することができる。なお、電極パッド１４ｂを接地してミラー４Ａ，４Ｂに帯電した電荷を外部に逃がすようにすることが好ましい。これにより、ミラー４Ａ，４Ｂ間のギャップを精度よく制御することができ、光フィルターの信頼性を向上させることが可能となる。

また、本実施形態では、ミラー４Ｂから引き出した第１配線１０Ａを電極パッド１４ｂに接続させているが、接合用金属膜９Ｂに接合させてもよい。このとき、接合用金属膜９Ｂを接地させておくようにする。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６〜図８を用いて説明する。図６は、第２実施形態の光フィルターを示す断面図、図７は、第２実施形態の光フィルターを構成する第１基板を接合面側から示す平面図、図８は第２基板を接合面側から示す平面図である。

以下に示す本実施形態の光フィルターの基本構成は先の実施形態と略同様であるが、基板間の導通がバンプ接続により実現されている点において異なる。よって、以下の説明では、先の実施形態と異なる構成について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図１〜図５と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。

本実施形態の光フィルター１は、図６〜図８に示すように、接合面２ｂ上に可動ミラー４Ａ、第１電極６Ａ、基板間導通配線１１Ａ、第１配線１０Ａが設けられた第１基板２と、接合面３ａ上に固定ミラー４Ｂ、第２電極６Ｂ、基板間導通配線１１Ｂ、第２配線１０Ｂが設けられた第２基板３とを備えている。これら接合面２ｂ，３ａ上の対向する基板と接合する部分には、それぞれシリコン窒化膜等の表面活性化接合が可能な誘電体膜（図示しない）が形成されている。

本実施形態の第１基板２上に設けられた第１配線１０Ａおよび基板間導通配線１１Ａには、これらの一方の端部（ミラー４Ａおよび第１電極６Ａに接続される側とは反対側の端部）側に、弾性体１９を内側に有するバンプ接続部２１，２２が設けられている。これらバンプ接続部２１，２２は、第２基板３上に設けられた第２配線１０Ｂの接続部１０ｂおよび基板間導通配線１１Ｂの接続部１１ｂに接続されている。ここで、第１配線１０Ａ及び基板間導通配線１１Ａの材料としては、接続時にバンプの変形が容易になるようにＡｕを用いることが好ましい。

また、第２配線１０Ｂ、基板間導通配線１１Ｂ、各電極パッド１４ａ，１４ｂ，１４ｃおよび配線１７は、第２基板３の接合面３ａに設けられた溝２３内に形成されており、第１基板２側のバンプ接続部２１，２２は各溝２３内に入り込んだ状態で、対応する接続部１０ｂ、１１ｂとそれぞれ接続されている。

このようなバンプ接続構造を有した光フィルター１を製造する場合には、第１基板２と第２基板３との接合面２ｂ、３ａ上に設けられたシリコン窒化膜（図示しない）を介して第１基板２および第２基板３同士を表面活性化接合する際に、各フィルタ領域Ａ内の第１配線１０Ａのバンプ接続部２１と接続部１０ｂとが接触するとともに、基板間導通配線１１Ａのバンプ接続部２２と基板間導通配線１１Ｂの接続部１１ｂとが接触し、基板２，３同士の押圧によりこれらバンプ接続部２１，２２が変形することによって、第１のギャップＧ１に影響を与えずに可動ミラー４Ａと固定ミラー４Ｂとが電気的に接続される。

本実施形態の構成によれば、弾性体１９をコアとするバンプ接続部２１（２２）を有することから、バンプ接続部２１（２２）を押し潰しながら基板２、３同士を接合することで、バンプ接続部２１を介してミラー４Ａ，４Ｂ同士を確実に接続することができる。また、バンプ接続部２１，２２は所謂樹脂コアバンプであることから、これらバンプ接続部２１，２２による電気的接点が光フィルター１の動作中の温度上昇に伴う熱変形などによって破壊されるのを防ぐことができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図９および図１０を用いて説明する。図９は、第３実施形態の光フィルターを示す断面図、図１０（ａ）は、第３実施形態の光フィルターを構成する第１基板を接合面側から示す平面図、図１０（ｂ）は第２基板を接合面側から示す平面図である。

本実施形態の光フィルターは、図９に示すように、完成した状態においてミラー４Ａ，４Ｂ同士が絶縁された構成となっている点で先の各実施形態と異なっている。
図９に示すように、可動ミラー４Ａは、第１配線１０Ａのバンプ接続部２１及び第２配線１０Ｂの接続部１０ｂを介して第２基板３側の電極パッド１４ｂに接続している。一方、第１基板２に設けられた第１電極６Ａは、基板間導通配線１１Ａのバンプ接続部２２および基板間導通配線１１Ｂの接続部１１ｂを介して第２基板３側の電極パッド１４ａと接続している。

本実施形態の第２基板３には、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、第１電極６Ａに接続される電極パッド１４ａと、可動ミラー４Ａに接続される電極パッド１４ｂと、第２電極６Ｂに接続される電極パッド１４ｃの他に、固定ミラー４Ｂに接続される電極パッド１４ｄがさらに設けられており、各ミラー４Ａ，４Ｂがそれぞれ異なる電極パッド１４ｂ、１４ｄに接続した構成となっている。これら電極パッド１４ｂ、１４ｄに同電位を入力することで、静電アクチュエーターの駆動によってミラー４Ａ，４Ｂが帯電するのを防止できる。

次に、本実施形態の光フィルターの製造方法の一例について図１１を用いて説明する。図１１（ａ）はガラスウェハＷ１を示す平面図、図１１（ｂ）はガラスウェハＷ２を示す平面図である。
本実施形態では、ガラスウェハＷ１，Ｗ２を用いて複数の光フィルター１を一括して形成する。ガラスウェハＷ１，Ｗ２は、個片化後に光フィルター１の第１基板２あるいは第２基板３となる部分である。なお、図１１（ａ），（ｂ）には、フィルタ領域Ａ（１つの光フィルター１と対応する領域）を拡大して示している。

まず、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、予め所定の加工が施されたガラスウェハＷ１，Ｗ２を用意する。各ガラスウェハＷ１，Ｗ２には、ダイアフラム部８や凹部５，７等が形成されており、接合時に各々が対向する面側の各フィルタ領域Ａに上記した各構成部材を形成する。

具体的には、ガラスウェハＷ１の各フィルタ領域Ａ内に、第１電極６Ａ、可動ミラー４Ａ、バンプ接続部２１を有する第１配線１０Ａ、バンプ接続部２２を有する基板間導通配線１１Ａ等を形成するとともに、ガラスウェハＷ２の各フィルタ領域Ａ内に、第２電極６Ｂ、固定ミラー４Ｂ、第２配線１０Ｂ、基板間導通配線１１Ｂ、配線１７、及び複数の電極パッド１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを形成する。

本実施形態のガラスウェハＷ１，Ｗ２上には、各フィルタ領域Ａの周囲にそれぞれダイシング領域Ｂが設けられている。ここでは、ガラスウェハＷ２側の各ダイシング領域Ｂに、各フィルタ領域Ａ内に形成した電極パッド１４ｂと電極パッド１４ｄとを接続する接続配線２５を各電極パッド等と同時にパターン形成する。

次に、各ガラスウェハＷ１，Ｗ２の接合面（各接合面２ｂ，３ａ）に対して表面活性化処理を施した後、各々を重ね合わせて接合する。上述したように、ガラスウェハＷ２上には各フィルタ領域Ａ毎に電極パッド１４ｂ、１４ｄを接続する接続配線２５が形成されているため、ガラスウェハＷ１、２同士を接合させる際に可動ミラー４Ａと固定ミラー４Ｂとを電気的に接続することが可能となる。ミラー４Ａ，４Ｂ同士を短絡させて同電位にした状態で基板２，３同士の接合を行うことによって、ミラー４Ａ，４Ｂ同士の貼り付きをなくすことができる。

次に、各ガラスウェハＷ１，Ｗ２同士を図１２中のダイシングラインＤに沿って各フィルタ領域Ａごとに個片化する。接合後にダイシングすることで接続配線２５が切断されて、電極パッド１４ｂと電極パッド１４ｄとが電気的に分離され、それぞれ独立した電位を各ミラー４Ａ，４Ｂへ与えることが可能となる。

これにより、電極パッド１４ｂ、１４ｄによる容量検出によるギャップ測定も可能となる。また、接続配線２５の配線パターンを変形することで、ダイシング時も電極パッド１４ｂ，１４ｄ同士を電気的に接続した状態に保つことが可能である。これは、接続配線２５をフィルタ領域Ａ内に形成することによって実現できる。

なお、本実施形態の光フィルターの第２基板３上には、図１０（ｂ）に示すように、電極パッド１４ｂ、１４ｄ同士を接続していた接続配線２５の一部が残留部２５ａ、２５ａとして存在することとなる。

次に、応用例として、上述した本発明の光フィルターを備えた分析機器である測色機器３０について説明する。図１２は、本発明の測色機器３０の実施形態を示す図である。
この測色機器３０は、光フィルター３１（本発明の光フィルター１）と受光素子３２とを備える光フィルター装置３３および駆動回路部３４と測定回路部３５とを備える回路部３６を備える。受光素子３２としては、例えば、フォトダイオードなどを用いることができる。また、回路部３６は、増幅回路部を有していても良い。この測色機器３０（分析機器）は、測定対象物Ｍから反射した光が光フィルター３１に入射され、駆動回路部３４にて光フィルター３１の第１ミラーおよび第２ミラー間のギャップを制御し、ギャップが制御された光フィルター３１を透過した光を受光素子３２にて受光し、受光素子３２にて受光量に応じた電気信号を生成し、測定回路部３５にて生成された電気信号から透過した光の光量を測定する。なお、光源４０は、測色機器３０に内蔵されていてもよい。

上記応用例として分析機器である測色機器３０を例示したが、分析機器は、ガス特有の吸収波長を検出することでガス検出を行うガス検出機器などにも適用することができる。また、分析機器は、光ファイバーなどの光伝達媒体により伝送された光から所望の波長を取り出す光機器などにも適用することができる。また、分析機器は、ハイパースペクトルカメラなどにも適用することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

なお、先の各実施形態においては、誘電体膜と導電膜とによる積層構造を有したミラーとしたが、Ａｇなどの金属膜のみでミラーを構成してもよい。
また、先の各実施形態における光フィルターは、例えば測色センサ、光通信センサ、ガスセンサ等への応用が可能である。

１，３１…光フィルター、２…第１基板、３…第２基板、４Ａ…ミラー（第１ミラー、可動ミラー）、４Ｂ…ミラー（第２ミラー、固定ミラー）、６Ａ…第１電極、６Ｂ…第２電極、１０Ａ…第１配線、１０Ｂ…第２配線、１０ａ…接続部、１０ｂ…接続部、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ…電極パッド（外部接続端子）、１６…導電膜、２５…接続配線（配線）、２５ａ…残留部、３０…測色機器（分析機器）、３２…受光素子、３３…光フィルター装置、３４…駆動回路部、３５…測定回路部。

Claims (17)

1. 互いに対向配置された第１基板および第２基板と、
   前記第１基板の前記第２基板側に設けられた第１ミラーおよび第１電極と、
   前記第２基板の前記第１基板側に設けられた第２ミラーおよび第２電極と、を備え、
   前記第１ミラーと前記第２ミラーとが配線を介して接続されていることを特徴とする光フィルター。
2. 前記第１ミラーから前記第１基板の接合領域まで引き出された第１配線と、
   前記第２ミラーから前記第２基板の接合領域まで引き出された第２配線とを有し、
   前記接合領域において前記第１配線および前記第２配線同士が接続されていることを特徴とする請求項１記載の光フィルター。
3. 前記第１ミラーおよび前記第２ミラーのいずれか一方が外部接続端子に接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の光フィルター。
4. 互いに対向配置された第１基板および第２基板と、
   前記第１基板の前記第２基板側に設けられた第１ミラーおよび第１電極と、
   前記第２基板の前記第１基板側に設けられた第２ミラーおよび第２電極と、を備え、
   前記第１ミラーと前記第２ミラーとがそれぞれ外部接続端子に接続されていることを特徴とする光フィルター。
5. 前記第１ミラーおよび前記第２ミラーが、配線を介して前記外部接続端子とそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項４記載の光フィルター。
6. 前記第１配線および前記第２配線の接続部位に、内部に弾性体を有するバンプ構造が形成されていることを特徴とする請求項２または３記載の光フィルター。
7. 前記第１ミラーおよび前記第２ミラーが導電膜を含んで構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光フィルター。
8. 前記第１ミラーおよび前記第２ミラーが、透光性を有する前記導電膜と、誘電体膜との積層構造を有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の光フィルター。
9. 前記外部接続端子に接続していた配線を切断した残留部が形成されていることを特徴とする請求項４記載の光フィルター。
10. 請求項１ないし９のいずれか一項に記載の光フィルターと、
    前記光フィルターを透過した光を受光する受光素子と、を備えていることを特徴とする光フィルター装置。
11. 請求項１ないし９のいずれか一項に記載の光フィルターと、
    前記光フィルターを透過した光を受光する受光素子と、
    前記光フィルターの第１ミラーと第２ミラーとのギャップを駆動する駆動回路部と、
    前記受光素子によって生成される電気信号から、透過した前記光の光量を測定する測定回路部と、を備えることを特徴とする分析機器。
12. 第１基板および第２基板の対向面側に第１ミラーあるいは第２ミラーを形成する工程と、
    前記第１ミラーおよび前記第２ミラーの周囲に電極を形成する工程と、
    前記第１ミラーおよび前記第２ミラーに接続する配線を形成する工程と、
    前記第１基板および前記第２基板を接合する工程と、を備え、
    前記第１基板および前記第２基板を接合する工程において、前記第１ミラーと前記第２ミラーとを前記配線を介して接続させることを特徴とする光フィルターの製造方法。
13. 前記第１ミラーおよび前記第２ミラーに接続する配線を形成する工程において、前記第１ミラーから前記第１基板の接合領域まで引き出して第１配線を形成するとともに、前記第２ミラーから前記第２基板の接合領域まで引き出して第２配線を形成し、
    前記第１基板および前記第２基板を接合する工程において、前記第１配線と前記第２配線とを接続させることを特徴とする請求項１２記載の光フィルターの製造方法。
14. 前記第１配線または前記第２配線を形成する際に、
    後の前記第１基板および前記第２基板を接合する工程において前記第１配線および前記第２配線同士が接続される部位に、内部に弾性体を有するバンプ構造を形成することを特徴とする請求項１３記載の光フィルターの製造方法。
15. 前記第１基板および前記第２基板を接合させた後に、前記配線を切断することを特徴とする請求項１２または１３記載の光フィルターの製造方法。
16. 第１基板および第２基板の対向面側に第１ミラーあるいは第２ミラーを形成する工程と、
    前記第１ミラーおよび前記第２ミラーの周囲に電極を形成する工程と、
    前記第１ミラーおよび前記第２ミラーに接続する配線を形成する工程と、
    前記第１基板および前記第２基板を接合する工程と、を備え、
    前記第１基板および前記第２基板を接合する工程において、前記配線に電位を入力した状態で前記第１基板および前記第２基板を接合させることを特徴とする光フィルターの製造方法。
17. 前記第１基板および前記第２基板のいずれか一方に、前記第１ミラーおよび前記第２ミラーに接続する一対の外部接続端子を形成し、これら前記一対の外部接続端子を介して前記第１ミラーおよび前記第２ミラーに電位を入力することを特徴とする請求項１６記載の光フィルターの製造方法。

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