JP2021512370A - マイクロマシニング型のミラーデバイス、ミラーシステム、ならびにマイクロマシニング型のミラーデバイスを製造する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
小型化の可能性を備えた調整可能なスペクトルフィルタは、例えばファブリーペロー干渉計(FPI)としてMEMS技術を使用して実現することができる。ここで、光波長の範囲内の距離(キャビティ長)を有しかつ2つの面平行な高反射ミラーデバイスからなるキャビティは、半波長の整数倍に対応するキャビティ長の波長に対してのみ強い透過率を示すという事実が活用される。キャビティ長は、例えば、静電的または圧電的動作によって変化し得る。これにより、スペクトル的に調整可能なフィルタ素子が生じる。そのような分光計の性能に影響を与える重要な要因は、2つのミラーデバイスの平行性にある。この平行性は、2つのミラーデバイス間に可及的に高い精巧さで定められるキャビティを生じさせるためにも、可及的に高くすべきであろう。
本発明は、請求項1の特徴を有するミラーデバイス、請求項8の特徴を有するミラーシステム、ならびに請求項9による方法を開示する。
平坦に形成された第1のミラー素子と、
平坦に形成された第2のミラー素子と、を備え、
第1および第2のミラー素子は、実質的に面平行に配置されており、
第1および第2のミラー素子の間の介在空間は、第1および/または第2のミラー素子よりも低い屈折率を有し、
第1および第2のミラー素子は、少なくとも1つの支持構造体によって相互に局所的に離間されて配置されており、
少なくとも1つの支持構造体は、第1および第2のミラー素子に対して垂直に配置された軸線方向で当該第1および第2のミラー素子と部分的に重なり、
少なくとも1つの支持構造体は、第1および/または第2のミラー素子が形成されている材料とは異なる材料を含むか当該材料から形成されている。
−誘電体層と、
−誘電体層上に配置された第1の光屈折層と、
−第1の光屈折層上に配置された犠牲層と、
−犠牲層上に配置された第2の光屈折層と、
を有する層スタックを提供するステップと、
第1の光屈折層、第2の犠牲層、および第2の光屈折層のそれぞれ一部を除去するステップであって、それにより、連結凹部は、層スタック内で、当該凹部が第1および第2の光屈折層に対して垂直に配置された軸線方向で第1および第2の光屈折層と部分的に重なるように形成される、ステップと、
凹部が開口する層スタックの片面側に、第1および/または第2の光屈折層の材料とは異なる材料からなる充填層を堆積するステップと、
層スタックの元の外層の外側にある、充填層の一部を除去するステップと、
第1および第2の光屈折層を相互に面平行なミラー素子として提供する、特に解放するために、誘電体層および犠牲層を除去するステップと、を含む。
少なくとも1つの支持構造体は、1つ以上の別個の支持要素からなるか、または1つ以上の別個の支持要素を有することができる。少なくとも1つの支持構造体が、軸方向で第1のミラー素子とも重なり、第2のミラー素子とも部分的に重なることにより、機械的に特に良好な接続が実現され、その際、少なくとも1つの支持構造体は、負荷に基づくミラー素子の変形を同時に低減させる。
図1は、マイクロマシニング型のミラーデバイス100の概略的断面図を詳細図で示す。このミラーデバイス100は、平坦に形成された第1のミラー素子10ならびに平坦に形成された第2のミラー素子20を有し、これらは、実質的にまたは完全に、相互に面平行に配置されている。第1のミラー素子10と第2のミラー素子20との間の介在空間40は、第1のミラー素子10および/または第2のミラー素子20自体よりも低い屈折率を有する。このように、ミラーデバイス100は、マイクロマシニング型のブラッグミラーとして機能する。
Claims (12)
- マイクロマシニング型のミラーデバイス(100−600)であって、
平坦に形成された第1のミラー素子(10)と、
平坦に形成された第2のミラー素子(20)と、を備え、
前記第1および第2のミラー素子(10,20)は、実質的に面平行に配置されており、
前記第1のミラー素子(10)と前記第2のミラー素子(20)との間の介在空間(40)は、前記第1および/または第2のミラー素子(10,20)よりも低い屈折率を有し、
前記第1および第2のミラー素子(10,20)は、少なくとも1つの支持構造体(130−630)によって相互に局所的に離間されて配置されており、
前記少なくとも1つの支持構造体(130−630)は、前記第1および第2のミラー素子(10,20)に対して垂直に配置された軸線方向(A)で当該第1および第2のミラー素子(10,20)と部分的に重なり、
前記少なくとも1つの支持構造体(130−630)は、前記第1および/または第2のミラー素子(10,20)が形成されている材料とは異なる材料を含むか当該材料から形成されている、ミラーデバイス(100−600)。 - 前記少なくとも1つの支持構造体(130−630)の材料は、前記第1のミラー素子(10)および/または前記第2のミラー素子(20)の材料とは異なる厚さおよび/または機械的張力を有する、請求項1記載のミラーデバイス(100−600)。
- 前記少なくとも1つの支持構造体(130−630)は、前記第1のミラー素子(10)および前記第2のミラー素子(20)を、前記少なくとも1つの支持構造体(130−630)によって相互に電気的に絶縁されたそれぞれ少なくとも2つの部分区間(11,12,21,22)に分割する、請求項1または2記載のミラーデバイス(200−600)。
- 前記支持構造体(230−630)は、前記第1および/または第2のミラー素子(10,20)の外面(14,24)から突出する少なくとも1つの区間(232;332;432;532)を有する、請求項1から3までのいずれか1項記載のミラーデバイス(200−600)。
- 前記少なくとも1つの支持構造体(330;530;630)の横方向の伸張部は、前記第1および/または第2のミラー素子(10,20)の横方向の伸張部と部分的に重なる、請求項1から3までのいずれか1項記載のミラーデバイス(300;500;600)。
- 前記少なくとも1つの支持構造体(430)は、少なくとも2つの異なる材料(434,436)から形成されている、請求項1から5までのいずれか1項記載のミラーデバイス(400)。
- 前記少なくとも1つの支持構造体(630)は、流体が前記支持構造体(630)、前記第1および第2のミラー素子(10)を通過できる流体通路開口(638)を有する、請求項1から6までのいずれか1項記載のミラーデバイス(600)。
- 前記第1のミラー素子(10)と前記第2のミラー素子(20)との間の前記介在空間(40)には、ガスまたは真空が配置されている、請求項1から7までのいずれか1項記載のミラーデバイス(100−600)。
- ミラーシステム(1000)であって、
請求項1から7までのいずれか1項記載のミラーデバイス(100−600)と、
第1および/または第2のミラー素子(10)の相互に電気的に絶縁された少なくとも2つの部分区間(11,12,21,22)に異なる電位が印加されるように構成された接触デバイス(1050)と、を備えた、ミラーシステム(1000)。 - マイクロマシニング型のミラーデバイスを製造する方法であって、
誘電体層(71)と、
前記誘電体層(71)上に配置された第1の光屈折層(72)と、
前記第1の光屈折層(72)上に配置された犠牲層(73)と、
前記犠牲層(73)上に配置された第2の光屈折層(74)と、
を有する層スタック(70)を提供するステップ(S01)と、
前記第1の光屈折層(72)、前記犠牲層(73)、および前記第2の光屈折層(74)のそれぞれ一部を除去するステップ(S02)であって、それにより、連結凹部(76)は、前記層スタック(70)内で、当該凹部(76)が前記第1および第2の光屈折層(72,74)に対して垂直に配置された軸線方向(A)で前記第1および第2の光屈折層(72,74)と部分的に重なるように形成される、ステップ(S02)と、
前記凹部(76)が開口する前記層スタック(70)の片面側に、前記第1および/または第2の光屈折層(72,74)の材料とは異なる材料からなる充填層(78)を堆積するステップ(S03)と、
前記層スタック(70)の元の外層の外側にある、前記充填層(78)の一部を除去するステップ(S04)と、
前記第1および第2の光屈折層(72,74)を相互に面平行なミラー素子(10,20)として提供するために前記犠牲層(73)を除去するステップ(S06)と、を含む方法。 - 前記除去するステップ(S02)は、前記第1および第2の光屈折層(72,74)をそれぞれ少なくとも2つの相互に離間された部分区間(11,12,21,22)に分割するように前記連結凹部(76)が形成されるように行われる、請求項10記載の方法。
- 前記層スタック(70)は、前記第2の光屈折層(74)上に配置された保護層(75)と共に提供され、前記保護層(75)は、前記層スタック(70)の片側で前記層スタック(70)の元の外層を形成し、
前記保護層(75)の一部も前記凹部(76)の形成のために除去され、
前記保護層(75)は、前記充填層(78)の一部を除去するステップ(S04)の際に、エッチングストップおよび/または研磨ストップとして機能し、
前記方法は、前記充填層(78)の一部を除去する前記ステップ(S04)の後で、前記保護層(75)を除去するステップ(S05)を含む、請求項10または11記載の方法。
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