JP6548476B2 - 波長選択素子及び波長選択素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光フィルタなどの波長選択素子及びその製造方法に関する。

光フィルタは、例えば、入射された光の中から所定の波長（波長帯域）の光のみを選択的に出射するように構成された光学素子である。例えば、光フィルタのような波長選択素子は、互いに対向する一対の反射膜を配置した構成を有している。当該一対の反射膜は、例えば、間隙をおいて平行に配置される。また、反射膜間の間隔は、取出されるべき光の波長に応じて設定される。

例えば、特許文献１には、第１の光反射部を備える可動板がその厚さ方向に変位可能に設けられた第１の基体と、第１の光反射部に光学ギャップを隔てて対向する第２の光反射部が設けられた第２の基体とを有する光学デバイスが開示されている。また、当該第１及び第２の基体は、接合膜を介して接合されている。

特開2009-134025号公報

反射膜間の間隔（光学ギャップ）は、取出す光（電磁波）の波長、すなわち波長選択特性（フィルタリング特性）に密接に関連している。特定の波長の電磁波のみを確実に取出すことを考慮すると、反射膜間の光学ギャップは膜内方向において厳密に一定であることが好ましい。

一方、複数（例えば２つ）の基板にそれぞれ反射膜を形成し、当該基板同士が接合された構成を有する光学フィルタが一般に知られている。このような構成の場合、例えば、基板の接合領域には接合層が形成され、接合層によって当該２つの基板が接合される。ここで、光学ギャップの精度は、接合された基板間の位置関係（例えば２つの基板の平行度）の影響を受ける。

従って、フィルタリング特性を高めるためには、所望の光学ギャップが確実に形成されるように基板同士が接合されていることが好ましい。また、接合された基板間の位置が確実に確定されていることが好ましい。また、例えば、複雑な装置を必要とせず、容易に基板同士を接合することができることが好ましい。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、基板同士が確実に所望の間隔で位置決めされて固定されることが可能な波長選択素子を提供することを目的としている。また、基板同士が確実かつ容易に所望の間隔で位置決めされて固定され、高い波長選択特性の波長選択素子を製造することが可能な波長選択素子の製造方法を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、透光性を有し、各々が間隙をおいて互いに対向する平面を有して配置された一対の基板と、一対の基板を互いに接合する接合部材と、互いに対向する平面の各々上に配置された一対の反射膜と、を有し、一対の基板は、互いに直接に突き当たって間隙を画定する突き当り部１の領域において互いに直接に突き当たって間隙を画定する突き当り部を形成し、他の領域において互いに離間して対向し、一対の基板の他の領域は、１の領域よりも大きいことを特徴としている。

また、請求項１２に記載の発明は、第１の基板における第１の主面に第１の反射膜を形成する第１の反射膜形成工程と、凹部を有する第２の主面を有する第２の基板における凹部に第２の反射膜を形成する第２の反射膜形成工程と、第１及び第２の反射膜が間隙をおいて互いに対向し、１の領域において第１及び第２の基板が互いに直接に突き当たり、他の領域において第１及び第２の基板が互いに離間して対向するように、かつ他の領域が１の領域よりも大きくなるように、第１の主面を第２の主面に直接突き当てる突き当て工程と、第１及び第２の基板を接合する接合工程と、を有することを特徴としている。

（ａ）は実施例１に係る波長選択素子の模式的な上面図であり、（ｂ）は実施例１に係る波長選択素子の断面図であり、（ｃ）は実施例１に係る波長選択素子における部分拡大断面図である。 実施例１に係る波長選択素子の模式的な動作説明図である。 実施例２に係る波長選択素子の模式的な上面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施例３及びその変形例に係る波長選択素子の模式的な上面図である。 （ａ）は実施例４に係る波長選択素子の模式的な上面図であり、（ｂ）は実施例４に係る波長選択素子の断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、実施例４に係る波長選択素子の製造方法を示す図である。 実施例５に係る波長選択素子の断面図である。

以下に本発明の実施例について詳細に説明する。

図１（ａ）は、実施例１に係る波長選択素子１０の上面を模式的に示す図である。波長選択素子１０は、例えば、光学フィルタである。波長選択素子１０は、透光性の一対の基板（以下、基板対と称する場合がある）１１を有する。基板対１１は、例えば、石英、ホウケイ酸ガラス、シリコンなどからなる。なお、本明細書において、透光性とは、光（可視光）を含む電磁波のうち、少なくとも一部の電磁波を透過する特性をいう。

波長選択素子１０は、一対の基板１１を互いに接合する接合部材１２を有する。接合部材１２は、例えば、硬化樹脂などからなる。図１（ａ）に示すように、本実施例においては、接合部材１２は、基板対１１に平行な方向において点在する複数の接合片１２Ａからなる。以下においては、接合部材１２と称した場合、接合部材１２及び接合片１２Ａの両方の意味を含むものとする。

波長選択素子１０は、電磁波を選択的に透過する特性を有する一対の反射膜（以下、反射膜対と称する場合がある）１３を有する。反射膜対１３は、例えば、ファブリペローエタロンを構成する。反射膜対１３の各々は、例えばＡｇ及びＡｇを含む合金からなる薄膜である。本実施例においては、反射膜対１３は、反射膜対１３に垂直な方向から見たとき、円形の形状を有する。また、反射膜対１３は、基板対１１の中央部に設けられている。なお、接合部材１２は、基板対１１の周辺領域に形成されている。

図１（ｂ）は、波長選択素子１０の断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＶ−Ｖ線に沿った断面図である。また、図１（ｃ）は、図１（ｂ）の破線で囲まれた部分を拡大して示す部分拡大断面図である。図１（ｂ）に示すように、基板対１１は、平板形状の第１の基板１１Ａ及び第２の基板１１Ｂが互いに対向して配置された構造を有する。また、基板対１１は、各々が間隙ＧＰをおいて互いに対向する平面（以下、平面対と称する場合がある）ＰＰを有する。すなわち、一対の基板１１は、各々が間隙ＧＰをおいて互いに対向する一対の平面ＰＰを有するように互いに対向して配置されている。平面対ＰＰは、第１の基板１１Ａの第１の平面ＰＬ１と、第２の基板１１Ｂの第１の平面ＰＬ２とからなる。本実施例においては、第１及び第２の平面ＰＬ１及びＰＬ２は、互いに平行に配置されている。

また、図１（ｂ）に示すように、本実施例においては、接合部材１２は、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂに挟まれている。すなわち、基板対１１は、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂ間において接合されている。

また、反射膜対１３は、基板対１１の互いに対向する平面ＰＬ１及びＰＬ２の各々に配置されている。より具体的には、反射膜対１３は、第１の基板１１Ａの第１の平面ＰＬ１上に設けられた第１の反射膜１３Ａと、第２の基板１１Ｂの第２の平面ＰＬ２上に設けられた第２の反射膜１３Ｂとからなる。本実施例においては、第１及び第２の反射膜１３Ａ及び１３Ｂは、その互いに対向する表面が互いに平行に配置される。

本実施例においては、第１の基板１１の主面（第１の主面）ＭＳ１が第１の平面ＰＬ１である。また、第２の基板１１Ｂの主面（第２の主面）ＭＳ２の中央部には凹部が設けられ、当該凹部の底面が第２の平面ＰＬ２である。第２の反射膜１３Ｂは、当該凹部の底面である第２の平面ＰＬ２に成膜されている。これによって、第１及び第２の反射膜１３Ａ及び１３Ｂは、間隙をおいて互いに対向して配置されている。

図１（ｂ）に示すように、一対の基板１１は、互いに直接に突き当たって間隙ＧＰを画定（定義）する突き当り部１４を有する。第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂは、突き当り部１４によって、直接に突き当てられている（接触している）。間隙ＧＰの高さ、すなわち第１及び第２の平面ＰＬ１及びＰＬ２間の対向間隔は、突き当り部１４によって確定される。従って、反射膜対１３の距離（共振器間隔）が、確定される。

本実施例においては、突き当り部１４は、反射膜対１３の外周を取り囲むように環状に設けられている。なお、本実施例においては、突き当り部１４は、環状に設けられた環状部である。また、本実施例においては、接合部材１２は、突き当り部１４の外側に形成されている。すなわち、突き当り部１４は、反射膜対１３に垂直な方向から見たとき、接合部材１２と反射膜対１３との間に設けられている。

突き当り部１４は、基板対１１（第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂ）の対向方向（第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂに垂直な方向）における位置決め部として機能する。一方、接合部材１２は、基板対１１に平行な方向における位置決め部として機能する。すなわち、基板対１１に垂直な方向における基板間の位置は突き当り部１４によって確定され、基板対１１に平行な方向における基板間の位置は接合部材１２によって確定されている。

また、本実施例においては、突き当り部１４は、基板対１１の一方の基板（本実施例においては第２の基板１１Ｂ）の平面（第２の平面ＰＬ２）から突出する平坦な頂面の突起ＰＪと、基板対１１の他方の基板（本実施例においては第１の基板１１Ａ）の主面ＭＳ１（第１の平面ＰＬ１）とが互いに突き当たる部分である。また、本実施例においては、突き当り部１４は、第１の平面ＰＬ１に平行な面内において第１の反射膜１３Ａの外周を取り囲むように形成されている。

図１（ｃ）を用いて、第２の基板１１Ｂ及び突起ＰＪについて説明する。なお、図１（ｃ）においては、第１の基板１１Ａの図示を省略している。本実施例においては、突起ＰＪは、第２の基板１１Ｂにおける接合部材１２の形成領域及び第２の平面ＰＬ２から突出した部分である。突起ＰＪは、その頂面において第１の基板１１Ａに突き当り、間隙ＧＰを画定（形成）する。なお、本実施例においては、突起ＰＪは、第２の基板１１Ｂの第２の主面ＭＳ２に凹部を形成することによって残存した第２の主面ＭＳ２の部分である。

次に、図２を用いて波長選択素子１０の動作について説明する。図２は、図１（ｂ）と同様の断面図であるが、ハッチングを省略している。図２は、入力光ＩＬが波長選択素子１０に入射してから選択光ＳＬとして外部に取出されるまでを模式的に示す図である。まず、入力光ＩＬは、第１の基板１１Ａを介して波長選択素子１０に入射する。入力光ＩＬは、第１の基板１１Ａを透過した後、反射膜対１３の第１の反射膜１３Ａを透過する。

入力光ＩＬは、第１及び第２の反射膜１３Ａ及び１３Ｂ間において多重反射を繰り返す。この際、入力光ＩＬのうち、反射膜対１３の間隔ＤＴ（光学ギャップ）に対応する波長の光は残存し、他の波長の光は減衰する。この残存した波長の光は、選択光ＳＬとして第２の反射膜１３Ｂを透過する。選択光ＳＬは、第２の反射膜１３Ｂを透過した後、第２の基板１１Ｂから出射する。このようにして、波長選択素子１０は、入射された光（電磁波）を選択的に出力（透過）する。

ここで、よりシャープな波長選択特性（フィルタリング特性）を得ることを考慮すると、反射膜対１３の間隔ＤＴは、反射膜対１３のいずれの場所でも一定であることが好ましい。すなわち、第１及び第２の反射膜１３Ａ及び１３Ｂは、厳密に平行に配置されることが好ましい。この第１及び第２の反射膜１３Ａ及び１３Ｂ間の平行度は、第１及び第２の平面ＰＬ１及びＰＬ２の平行度の影響を受ける。換言すれば、第１及び第２の反射膜１３Ａ及び１３Ｂを平行に配置することを考慮すると、第１及び第２の平面ＰＬ１及びＰＬ２が互いに厳密に平行に配置されることが好ましい。さらに、この第１及び第２の平面ＰＬ１及びＰＬ２の位置（間隔）は、確実に確定されていることが好ましい。

本実施例においては、一対の基板１１の各々、すなわち剛体同士が直接突き当たる突き当り部１４を有する。従って、基板対１１における平面対ＰＰの対向方向における位置が確実に確定される。従って、一対の基板１１の各々に設けられた一対の反射膜１３の間隔（光学ギャップ）ＤＴが確実に固定される。これによって、一対の反射膜１３の膜内方向における光学ギャップＤＴを均一化することが可能となり、高い波長選択特性を得ることが可能となる。

また、本実施例においては、突き当たり部１４が反射膜対１３を取り囲むように環状に設けられている（環状部を有する）。従って、反射膜対１３の全周に亘って基板１１Ａ及び１１Ｂ間の位置、すなわち反射膜１３Ａ及び１３Ｂの膜厚方向における位置を確定することができる。従って、確実に光学ギャップＤＴを反射膜対１３の膜内で均一化することができる。

また、本実施例においては、突き当たり部１４が接合部材１２と一対の反射膜１３との間に設けられている。従って、突き当たり部１４によって、基板１１Ａ及び１１Ｂ間の対向方向において基板１１Ａ及び１１Ｂが位置決めされる。そして、突き当り部１４の外側においては、接合部材１２によって基板１１Ａ及び１１Ｂに平行な方向において基板１１Ａ及び１１Ｂが位置決めされる。これによって、一対の基板１１の確実な基板間隔での接合と高い波長選択特性の両方を得ることができる。

また、本実施例においては、突き当たり部１４は、第２の基板１１Ｂ（一方の基板）における突起ＰＪの平坦な頂面と、第１の基板１１Ａ（他方の基板）の主面ＭＳ１とが突き当たっている部分である。換言すれば、突き当たり部１４は、面同士が直接に突き当たって形成された部分である。例えば、突起ＰＪの頂面は、第２の基板１１Ｂの主面ＭＳ２を平坦化（例えば化学機械研磨による平面研磨）を行い、この平坦面を部分的に残すことで形成することができる。すなわち、突起ＰＪの頂面は、高い平坦性を有する。また、同様に、突起ＰＪの頂面が突き当たる第１の基板１１Ａの主面（第１の平面ＰＬ１）も研磨するなどで高度に平坦化することができる。この高度に平坦化された剛体の面同士を直接突き当てることにより、平面ＰＬ１及びＰＬ２間の高い平行度、すなわち反射膜１３Ａ及び１３Ｂ間の高い平行度を得ることができる。

なお、本実施例においては、突き当り部１４が基板対１１の互いに直接に突き当たる部分である場合について説明した。これに関し、例えば、突き当り部１４、すなわち基板１１Ａ及び１１Ｂのいずれかの突き当たる部分（接触部）には、メッキなどの表面処理（表面加工）が施されていても良い。すなわち、基板１１Ａ及び１１Ｂにおける剛体部分同士が突き当たっていればよい。なお、本実施例においては、基板１１Ａ及び１１Ｂ同士が突き当たって突き当り部１４が形成される場合について説明したが、突き当り部１４は、接合部材１２（すなわち接合剤）よりも高い剛性を有する部分が突き当たることによって形成されていればよい。

なお、本実施例においては、接合部材１２を基板１１Ａ及び１１Ｂ間に形成する場合について説明した。この接合部材１２は、例えば、図１（ｃ）に示すように、第２の基板１１Ｂの主面の周辺領域に凹部を形成し、当該凹部に接合部材１２となる接合剤を形成し、接合剤を介して第１の基板１１Ａに密着させることで形成することができる。すなわち、本実施例においては、突き当たり部１４以外では基板１１Ａ及び１１Ｂ同士が直接接触しない。従って、例えば、突き当たり部１４の突出寸法を厳密に設計することで、基板１１Ａ及び１１Ｂの確実な位置固定を行うことができる。

また、接合部材１２は、一対の基板１１の各々間に点在する複数の接合片１２Ａを有している。従って、本実施例においては、突き当たり部１４の外側における接合片１２Ａの形成領域以外の領域には、基板１１Ａ及び１１Ｂ間に間隙（非接触領域）が形成される。この非接触領域を形成することによって、製造時における基板１１Ａ及び１１Ｂ間の接合強度や位置精度のばらつきを抑制することができる。具体的には、例えば、基板１１Ａ及び１１Ｂの接合時において当該非接触領域に異物が混入した場合でも、基板１１Ａ及び１１Ｂの接合強度や位置精度に影響が及ぶ可能性は小さい。従って、基板１１Ａ及び１１Ｂ間の接合強度や位置精度のばらつきを抑制し、高い波長選択特性を安定して得ることができる。

本実施例においては、突き当たり部１４が環状部を有する場合について説明したが、突き当り部１４の形状はこれに限定されない。例えば、突き当り部１４は、環状に点在する突き当り点として形成されていてもよい。また、突き当たり部１４（環状部）が接合部材１２及び一対の反射膜１３間に設けられる場合について説明したが、突き当たり部１４の形成位置はこれに限定されない。また、突き当たり部１４が一方の基板１１Ｂの突起ＰＪの平坦な頂面と他方の基板１１Ａの主面とからなる面接触を形成する場合について説明したが、突き当たり部１４の構成はこれに限定されない。例えば、突起ＰＪの頂面は曲面形状を有し、点接触によって突き当たり部１４が形成されていてもよい。

また、本実施例においては、反射膜対１３が円形の平面形状を有する場合について説明したが、反射膜対１３の平面形状はこれに限定されない。例えば反射膜対１３は、矩形の平面形状を有していてもよい。また、基板対１１が矩形の平面形状を有する場合について説明及び図示したが、基板対１１の平面形状はこれに限定されない。

また、第２の基板１１Ｂの主面に突起ＰＪが形成される場合について説明したが、第１の基板１１Ａに突起ＰＪが形成されていてもよい。また、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂの両方に突起ＰＪが形成され、突起ＰＪ同士が互いに突き当てられて突き当り部１４を形成していてもよい。

また、本実施例においては、第１及び第２の平面ＰＬ１及びＰＬ２が互いに平行に配置される場合について説明したが、第１及び第２の平面ＰＬ１及びＰＬ２の配置形態はこれに限定されない。例えば、所望の波長選択特性を得るために、反射膜対１３の一方が他方に対して（意図的に）傾けて形成されていてもよい。この場合、第１及び第２の平面ＰＬ１及びＰＬ２は、互いに平行に配置されないように位置決めされる。この場合、突き当り部１４は、第１及び第２の平面ＰＬ１及びＰＬ２のいずれか一方に平行な面内において反射膜対１３を取り囲むように形成されていればよい。なお、第１及び第２の平面ＰＬ１及びＰＬ２が互いに平行に配置される場合は、突き当り部１４は、第１及び第２の平面ＰＬ１及びＰＬ２に平行な面内において反射膜対１３を取り囲むように形成されていればよい。

本実施例においては、波長選択素子１０は、各々が間隙ＧＰをおいて互いに対向する平面ＰＰを有するように互いに対向して配置された一対の基板１１と、一対の基板１１を互いに接合する接合部材１２と、一対の基板１１の互いに対向する平面ＰＰ各々上に配置された一対の反射膜１３と、を有する。また、一対の基板１１は、互いに直接に突き当たって間隙ＧＰを画定する突き当たり部１４を有する。従って、基板同士が確実かつ容易に所望の間隔で位置決めされて固定される。従って、一対の反射膜１３における間隔高さにムラが生ずる（膜内に間隙高さの分布が生ずる）ことが抑制される。従って、高い波長選択特性を有する波長選択素子１０を得ることができる。

図３は、実施例２に係る波長選択素子２０の上面を模式的に示す図である。波長選択素子２０は、突き当たり部２４の構成を除いては、波長選択素子１０と同様の構成を有している。本実施例においては、突き当たり部２４は、平面対ＰＰの面内方向において反射膜対１３を取り囲むように環状に形成され、断裂部２４Ｂによって分割された複数の環状片２４Ａを有する。断裂部２４Ｂは、例えば、突き当り部１４となる部分（例えば図１（ｂ）における突起ＰＪ）を部分的に除去することによって形成することができる。

本実施例においては、断裂部２４Ｂにおいては、一対の基板１１の主面が互いに突き当たらない。すなわち、突き当たる部分（環状片２４Ａ）の領域が小さくなる。これによって、突き当たり部２４を形成する際（製造工程中）の突き当たり部２４への異物の混入（基板間への介在）の可能性を低減することができる。従って、突き当たり部２４は、環状片２４Ａによって反射膜対１３の位置を確定するのみならず、上記した製造中の懸念を解消することができる。

図４（ａ）は、実施例３に係る波長選択素子３０の上面を模式的に示す図である。波長選択素子３０は、突き当たり部３４の構成を除いては、波長選択素子１０と同様の構成を有している。本実施例においては、突き当たり部３４は、一対の反射膜１３を取り囲むように形成された環状部３４Ａと、環状部３４Ａの外側に設けられた外側部３４Ｂとを有する。本実施例においては、外側部３４Ｂは、環状部３４Ａから一対の基板１１の側部に延びて形成されている。

本実施例においては、突き当たり部３４は、環状部３４Ａに加えて、一対の基板１１の側部に設けられた外側部３４Ｂを有する。従って、一対の反射膜１３の間隙高さのみならず、一対の基板１１の全体において基板１１Ａ及び１１Ｂ間の対向方向における位置決めを確実に行うことができる。

図４（ｂ）は、実施例３の変形例に係る波長選択素子３０Ａの上面を模式的に示す図である。波長選択素子３０Ａは、突き当り部３５の構成を除いては、波長選択素子３０と同様の構成を有している。突き当たり部３５は、突き当たり部３４の環状部３４Ａと同様の環状部３５Ａと、環状部３５Ａの外側に設けられた外側部３５Ｂとを有する。本変形例においては、一対の基板１１が一対の基板１１に垂直な方向から見たときに矩形形状を有する。外側部３５Ｂは、一対の基板１１の面内方向における端部領域（矩形形状の頂点部分）に形成されている。

本変形例においても、実施例３と同様に、基板対１１の全体に亘って、基板１１Ａ及び１１Ｂ間の対向方向における位置決めを確実に行うことができる。なお、本実施例及び変形例における外側部３４Ａ及び３５Ｂの形成位置は、これらに限定されない。外側部３４Ｂ及び３５Ｂは、環状部３４Ａ及び３５Ａの外側に設けられていればよい。

本実施例及びその変形例においては、突き当たり部３４（３５）は、環状部３４Ａ（３５Ａ）と、環状部３４Ａ（３５Ａ）の外側に設けられた外側部３４Ｂ（３５Ｂ）とを有する。従って、基板対１１における全体の位置を確定しつつ、反射膜対１３の位置を確定することができる。

図５（ａ）は、実施例４に係る波長選択素子４０の上面を模式的に示す図である。図５（ｂ）は、波長選択素子４０の構造を示す断面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＷ−Ｗ線に沿った断面図である。波長選択素子４０は、支持部１５及び一対の駆動電極１６を有する点を除いては、波長選択素子１０と同様の構成を有している。波長選択素子４０は、第１の基板１１Ａに設けられ、第１の反射膜１３Ａを第１の反射膜１３Ａの膜厚方向に移動させるように第１の反射膜１３Ａを支持する支持部１５を有する。

図５（ａ）に示すように、支持部１５は、第１の反射膜１３Ａを取り囲むように形成されている。支持部１５は、例えば、第１の基板１１Ａにおける第１の反射膜１３Ａの外周部に設けられた薄膜部からなる。例えば支持部１５（薄膜部）は、第１の基板１１Ａにおける第１の反射膜１３Ａの形成領域の外側を部分的に除去することによって形成することができる。これによって、第１の基板１１Ａにおける支持部１５の内側領域は、第１の反射膜１３Ａを膜厚方向に変位させる可動部１５Ａとして機能する。

また、支持部１５と一対の反射膜１３との間には、一対の基板１１の互いに対向する平面ＰＰに間隙をおいて各々配置された一対の駆動電極（以下、電極対と称する場合がある）１６が設けられている。電極対１６は、第１の基板１１Ａの第１の平面ＰＬ１に設けられた第１の駆動電極１６Ａと、第２の基板１１Ｂの第２の平面ＰＬ２に設けられた第２の駆動電極１６Ｂとからなる。第１及び第２の駆動電極１６Ａ及び１６Ｂは、間隙をおいて互いに対向して配置されている。電極対１６は、可動部１５Ａを動作させ、第１の反射膜１３Ａを変位させる静電気力を生成する。なお、図示していないが、波長選択素子４０は、一対の駆動電極１６に接続された駆動回路を有する。

電極対１６は、一対の反射膜１３の外周部に設けられている。電極対１６に電圧が印加されると、電極対１６に静電気力、例えば静電引力が生ずる。当該静電気力によって、支持部１５（薄膜部）は弾性変形を起こす。これによって、可動部１５Ａは、第１の反射膜１３Ａ及び第１の駆動電極１６Ａと共に、例えば第２の基板１１Ｂ側に移動（変位）する。電極対１６への給電を停止すると、支持部１５は元の形状に戻り、可動部１５Ａは元の位置に戻る。このようにして、波長選択素子４０は、第１及び第２の反射膜１３Ａ及び１３Ｂ間の間隙（図２における光学ギャップＧＰ）を変化させることによって取出す電磁波の波長を調節する機能を有する。すなわち、波長選択素子４０は、波長可変型の波長選択素子である。

本実施例においては、第１の基板１１Ａは、第１の基板１１Ａにおける第１の反射膜１３Ａを前記第１の反射膜１３Ａの膜厚方向に変位可能なように支持する支持部１５を有する。突き当り部１４は、支持部１５と接合部材１２との間に設けられている。従って、反射膜対１３（本実施例においては第１の反射膜１３Ａ）が変位する場合でも、突き当り部１４の内側に設けられた反射膜対１３の間隔は確実に確定される。従って、正確な位置関係に基づいて反射膜対１３の安定した変位を行うことができる。従って、波長可変型の波長選択素子５０においても、突き当たり部１４によって高い波長選択特性を得ることができる。

次に、図６（ａ）〜（ｄ）を用いて、波長選択素子４０の製造方法について説明する。なお、図６（ａ）及び（ｂ）においては、加工前の第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂの領域を破線で示している。図６（ａ）は、第１の反射膜１３Ａ、支持部１５（可動部１５Ａ）及び第１の駆動電極１６Ａが形成された状態の第１の基板１１Ａの構造を示す断面図である。

［支持部１５形成工程］
まず、両主面に化学機械研磨を行った平板形状の第１の基板１１Ａを準備する。次に、第１の基板１１Ａの主面に環状の溝ＴＲを形成する。溝ＴＲは、例えば、エッチングなどによって第１の基板１１Ａの主面の一部を除去することによって形成することができる。具体的には、フッ酸を用いたウェットエッチングや物理的な切削加工などによって、第１の基板１１Ａに環状の溝ＴＲを形成する。これによって、第１の基板１１Ａに薄膜部が形成される。この薄膜部が支持部１５となり、薄膜部の内側領域が可動部１５Ａとなる。

［第１の駆動電極１６Ａ形成工程］
次に、溝ＴＲの反対側の第１の基板１１Ａの主面（第１の主面）ＭＳ１上に第１の駆動電極１６Ａを形成する。第１の駆動電極１６Ａは、例えば金属などの導電性材料からなる。本実施例においては、第１の主面ＭＳ１における溝ＴＲ（支持部１５）の内側に環状の第１の駆動電極１６Ａを形成した。

［第１の反射膜１３Ａ形成工程］
次に、第１の基板１１Ａの主面（第１の主面）ＭＳ１に第１の反射膜１３Ａを形成する。本実施例においては、第１の駆動電極１３Ａの内側に円形の第１の反射膜１３Ａを形成した。第１の駆動電極１６Ａ及び第１の反射膜１３Ａは、化学機械研磨を行って平坦化された第１の主面ＭＳ１上に形成される。なお、本実施例においては、第１の主面ＭＳ１は第１の平面ＰＬ１である。

図６（ｂ）は、第１及び第２の凹部ＲＣ１及びＲＣ２（突起ＰＪ）、第２の反射膜１３Ｂ及び第２の駆動電極１６Ｂが形成された第２の基板１１Ｂの構造を示す断面図である。

［凹部ＲＣ１及びＲＣ２形成工程、突起ＰＪ形成工程］
次に、両主面に化学機械研磨を行った平板形状の第２の基板１１Ｂを準備する。続いて、第２の基板１１Ｂの主面（第２の主面）ＭＳ２の中央部に凹部（第１の凹部）ＲＣ１を形成する。また、第２の主面ＭＳ２の周辺領域に凹部（第２の凹部）ＲＣ２を形成する。凹部ＲＣ１及びＲＣ２は、例えば、エッチングなどによって第２の基板１１Ｂの主面ＭＳ２を部分的に除去することで形成することができる。次に、凹部ＲＣ１の底部に平坦化処理を行い、凹部ＲＣ１の底部に平面（第２の平面ＰＬ２）を形成する。

また、第２の基板１１Ｂの第２の主面ＭＳ２に突起ＰＪを形成する。例えば、第２の基板１１Ｂの主面ＭＳ２に凹部ＲＣ１及びＲＣ２が形成されない領域を残すことで、相対的に凹部ＲＣ１及びＲＣ２から突出した突起ＰＪを形成することができる。すなわち、突起ＰＪは、凹部ＲＣ１又はＲＣ２を形成することによって形成することができる。なお、このように突起ＰＪを形成することで、突起ＰＪの頂面は、化学機械研磨を行った平坦面として形成される。

［第２の駆動電極１６Ｂ形成工程］
次に、第１の凹部ＲＣ１の底面である第２の平面ＰＬ２に第２の駆動電極１６Ｂを形成する。第２の駆動電極１６Ｂは、例えば金属などの導電性材料からなる。本実施例においては、第２の平面ＰＬ２上に環状の第２の駆動電極１６Ｂを形成した。

［第２の反射膜１３Ｂ形成工程］
次に、第１の凹部ＲＣ１の第２の平面ＰＬ２に第２の反射膜１３Ｂを形成する。本実施例においては、第２の平面ＰＬ２上における第２の駆動電極１６Ｂの内側領域に円形の第２の反射膜１３Ｂを形成した。なお、本実施例においては、第２の駆動電極１６Ｂ及び第２の反射膜１３Ｂは、第１の駆動電極１６Ａ及び第２の反射膜１３Ｂと同一の形状及びサイズに形成した。

図６（ｃ）は、接合前の第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂを示す断面図である。

［接合剤ＢＤ塗布工程］
次に、第２の基板１１Ｂの第２の凹部ＲＣ２の底面上に接合剤ＢＤを塗布する。本実施例においては、ＵＶ硬化樹脂からなる接合剤ＢＤを、凹部ＲＣ２の底面の複数個所に塗布した。なお、この接合剤ＢＤ塗布工程は、大気中で行った。

図６（ｄ）は、接合後の第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂを示す断面図である。

［突き当て工程］
次に、第１及び第２の反射膜１３Ａ及び１３Ｂが間隙をおいて互いに対向するように第１の基板１１Ａの第１の主面ＭＳ１を第２の基板１１Ｂの第２の主面ＭＳ２に直接突き当てる。本実施例においては、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂに圧力を加え、第２の基板１１Ｂの第２の主面ＭＳ２に設けられた突起ＰＪを第１の基板１１Ａの第１の主面ＭＳ１に突き当てる。これによって一対の基板１１の互いに対向する主面が直接に突き当り、突き当り部１４が形成される。なお、この突き当て工程時には、第２の基板１１Ｂの主面ＭＳ２（凹部ＲＣ２）に塗布した接合剤ＢＤが第１の基板１１Ａの第１の主面ＭＳ１に接する。なお、この突き当て工程は、大気中で行った。

［接合工程］
次に、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂを接合する。本実施例においては、突き当り部１４が形成された状態で接合剤ＢＤに紫外線を照射し、接合剤ＢＤを硬化させた。接合剤ＢＤが硬化することで、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂを互いに接合する接合部材１２が形成される。すなわち、本接合工程は、硬化樹脂からなる接合剤ＢＤを用いて第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂを接合する。なお、この接合工程は、大気中で行った。

上記した工程を経て、波長選択素子４０を形成することができる。ここで、本実施例においては、接合剤ＢＤ塗布工程、突き当て工程及び接合工程を大気中で行う。すなわち、これらの工程は真空中で行わない。換言すれば、本実施例における波長洗濯素子４０の製造方法は、接合剤ＢＤ塗布工程、突き当て工程及び接合工程時において、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂの周囲を真空状態にする真空装置を必要としない。硬化樹脂による接合剤ＢＤによって基板１１Ａ及び１１Ｂを接合することによって、複雑な工程や高価な装置、高度な製造環境を不要にすることができる。また、突き当て工程を行うことによって、確実に第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂの対向方向における位置決めを行うことができる。従って、容易にかつ確実に高い波長選択特性を有する波長選択素子４０を製造することができる。

なお、本実施例においては、波長選択素子４０を製造する場合の製造方法について説明したが、同様の工程によって他の実施例に係る波長選択素子を製造することもできる。例えば、上記における支持部１５形成工程と、第１及び第２の駆動電極１６Ａ及び１６Ｂ形成工程と、を省略することで、波長選択素子１０を製造することができる。

また、本実施例においては、接合剤ＢＤ塗布工程を有する場合について説明したが、接合剤ＢＤ塗布工程は必須の工程ではない。例えば、接合剤ＢＤによらず、ねじによる締結によって第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂを接合する場合、接合剤ＢＤ塗布工程を省略することができる。なお、この場合であっても、突き当て工程及び接合工程は大気中で行うことができ、さらに波長選択特性を犠牲にすることはない。

本実施例においては、第１及び第２の反射膜１３Ａ及び１３Ｂが間隙をおいて互いに対向するように、第１の基板１１Ａの第１の主面ＭＳ１を第２の基板１１Ｂの第２の主面ＭＳ２に直接突き当てる突き当て工程と、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂを接合する接合工程と、を有する。従って、基板同士が確実かつ容易に所望の間隔で位置決めされて固定される。従って、容易にかつ確実に高い波長選択特性を有する波長選択素子４０（１０、２０、３０）を形成することができる。

図７は、実施例５に係る波長選択素子５０の構造を示す断面図である。図７は、波長選択素子５０における図５（ｂ）と同様の断面図である。波長選択素子５０は、第３の基板５１、接合部材５２、検知部５３及び突き当り部（接触部）５４を有する点を除いては、波長選択素子４０と同様の構成を有している。

波長選択素子５０は、第１の基板１１Ａの第２の基板１１Ｂとは反対側の主面に対向して設けられた透光性の第３の基板５１を有する。第３の基板５１は、例えば、第１の基板１１Ａと同様の材料からなる。第３の基板５１は、接合部材５２によって第１の基板１１Ａに接合されている。また、波長選択素子５０は、第１及び第３の基板１１Ａ及び５１に間隙をおいて各々配置され、第１の反射膜１３Ａの変位量を検知する検知部５３を有する。

検知部５３は、例えば、第１の基板１１Ａに設けられた第１の検知電極５３Ａと、第３の基板５１に設けられた第２の検知電極５３Ｂからなる一対の検知電極である。より具体的には、第３の基板５１は、間隙をおいて前記第１の基板１１Ａの主面に対向して配置された第３の平面ＰＬ３を有する。第１の検知電極５３Ａは、第１の基板１１Ａの主面における可動部１５Ａ上の領域に設けられている。第２の検知電極５３Ｂは、第３の平面ＰＬ３において第１の検知電極５３Ｂに対向して設けられている。

検知部５３は、第１及び第２の検知電極５３Ａ及び５３Ｂ間の距離の変化、すなわち第１の反射膜１３Ａの変位量を計測する。例えば、一対の検知電極５３は、第１及び第２の検知電極５３Ａ及び５３Ｂ間の静電容量を監視する監視回路（図示せず）に接続されている。

また、第１及び第３の基板１１Ａ及び５１は、互いに直接に突き当たる突き当り部（接触部）５４を有する。突き当り部５４によって、第１及び第３の基板１１Ａ及び５１における対向方向の位置決めを確実に行うことができる。換言すれば、波長選択素子５０は、第１及び第２の基板１１Ａ及び１１Ｂが互いに突き当たる第１の突き当り部１４と、第１及び第３の基板１１Ａ及び５１が互いに突き当たる第２の突き当り部５４と、を有する。

波長選択特性を調節する際には、一対の反射膜１３における間隔が重要である。この間隔は、本実施例においては、初期状態の間隔及び第１の反射膜１３Ａの変位量に基づいて算出することができる。この間隔は、一対の駆動電極１３に印加する電圧値に基づいて間接的に算出することができる。しかし、正確な変位量（すなわち正確な間隔）を算出することを考慮して、一般に、計測用の検知部（一対の検知電極）５３が設けられる場合がある。

本実施例においては、検知部５３によって、正確な第１の反射膜１３Ａの変位量を検知することができる。さらに、本実施例においては、検知部５３は、第１の基板１１Ａと、第１の基板１１Ａに突き当てられた第３の基板５１とにそれぞれ設けられる。従って、基準となる初期の第１及び第２の検知電極５３Ａ及び５３Ｂ間の距離が定まる。従って、第１の反射膜１３Ａの変位量を安定して正確に計測することができる。

また、本実施例においては、第１の基板１１Ａの一方の主面に第２の基板１１Ｂが固着され、第１の基板１１Ａの他方の主面に第３の基板５１が固着されている。従って、第１の基板１１Ａの面内方向におけるサイズの増大が抑制される。一般に、光（電磁波）の入出射方向においては波長選択素子の配置スペースに十分な余裕がある場合が多い。一方、電磁波の入出射方向に無関係な方向（例えば基板１１Ａの面内方向）においては、素子の配置スペースに余裕がない場合がある。すなわち、電磁波の入出射方向に素子が拡大した場合、素子を搭載する装置全体のサイズ増大に直結する。これに対し、波長選択素子５０は、第１〜第３の基板１１Ａ、１１Ｂ及び５１を光入射方向に沿って互いに配置した構造を有している。従って、光入射方向とは無関係な方向への実質的なサイズの増大が抑制される。従って、コンパクトな構成で波長選択特性を正確に監視することが可能となる。

本実施例においては、波長選択素子５０は、第１の基板１１Ａに対向して設けられた第３の基板５１と、第１及び第３の基板１１Ａ及び５１に設けられて第１の基板１１Ａにおける第１の反射膜１３Ａの変位量を検知する検知部５３と、を有する。また、第１及び第３の基板１１Ａ及び５１は、互いに直接に突き当たる接触部５４を有する。従って、コンパクトな構成で確実に安定した第１の反射膜１３Ａの変位量を検知することが可能となる。従って、第１乃至第３の基板１１Ａ、１１Ｂ及び５１が確実かつ容易に所望の間隔で位置決めされて固定される。従って、正確に波長選択特性を決めるのみならず、正確に波長選択特性を調節することが可能となる。

１０、２０、３０、３０Ａ、４０、５０ 波長選択素子
１１ 一対の基板
１２、５２ 接合部材
ＰＰ 一対の平面
１３ 一対の反射膜
１４、２４、３４，３５、５４ 突き当り部（接触部）
２４Ａ、３４Ａ、３５Ａ 環状部
２４Ｂ 断裂部
３４Ｂ、３５Ｂ 外側部
１５ 支持部
５１ 第３の基板
５３ 検知部

Claims (13)

1. 透光性を有し、各々が間隙をおいて互いに対向する平面を有して配置された一対の基板と、
   前記一対の基板を互いに接合する接合部材と、
   前記互いに対向する平面の各々上に配置された一対の反射膜と、を有し、
   前記一対の基板は、１の領域において互いに直接に突き当たって前記間隙を画定する突き当り部を形成し、他の領域において互いに離間して対向し、
   前記一対の基板の前記他の領域は、前記１の領域よりも大きいことを特徴とする波長選択素子。
2. 前記突き当り部は、前記一対の反射膜の外周を取り囲むように環状の領域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の波長選択素子。
3. 前記突き当り部は、所定の幅を有しつつ環状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の波長選択素子。
4. 前記突き当り部は、円環状に形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の波長選択素子。
5. 前記突き当り部は、前記平面に平行な面内において前記接合部材と前記一対の反射膜との間に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の波長選択素子。
6. 前記突き当り部は、前記一対の反射膜の外周を取り囲むように形成され、断裂部によって分割された複数の環状片を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の波長選択素子。
7. 前記突き当り部は、前記一対の反射膜の外周を取り囲むように形成された環状部と、前記環状部の外側において前記環状部から離間して設けられた外側部を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の波長選択素子。
8. 前記突き当り部は、前記一対の基板のうちの一方の基板の前記平面から突出する平坦な頂面を有する突起と、前記一対の基板のうちの他方の基板の主面とが互いに突き当たる部分であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の波長選択素子。
9. 前記接合部材は、前記一対の基板の各々間において点在する複数の接合片からなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の波長選択素子。
10. 前記一対の基板は第１及び第２の基板からなり、
    前記第１の基板は、前記第１の基板における前記反射膜を前記反射膜の膜厚方向に変位可能なように支持する支持部を有し、
    前記突き当り部は、前記支持部と前記接合部材との間に設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載の波長選択素子。
11. 前記第１の基板に対向して設けられた第３の基板と、前記第１及び第３の基板に設けられて前記第１の基板における前記反射膜の変位量を検知する検知部と、を有し、
    前記第１及び第３の基板は、互いに直接に突き当たる接触部を有することを特徴とする請求項１０に記載の波長選択素子。
12. 第１の基板における第１の主面に第１の反射膜を形成する第１の反射膜形成工程と、
    凹部を有する第２の主面を有する第２の基板における前記凹部に第２の反射膜を形成する第２の反射膜形成工程と、
    前記第１及び第２の反射膜が間隙をおいて互いに対向し、１の領域において前記第１及び第２の基板が互いに直接に突き当たり、他の領域において前記第１及び第２の基板が互いに離間して対向するように、かつ前記他の領域が前記１の領域よりも大きくなるように、前記第１の主面を前記第２の主面に直接突き当てる突き当て工程と、
    前記第１及び第２の基板を接合する接合工程と、を有することを特徴とする波長選択素子の製造方法。
13. 前記接合工程において、硬化樹脂からなる接合剤を用いて前記第１及び第２の基板を接合することを特徴とする請求項１２に記載の波長選択素子の製造方法。

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