KR100780999B1 - 열형 변위소자 및 이것을 이용한 방사 검출장치 - Google Patents

Abstract

열형 변위소자는 기체(基體)와 해당 기체에 지지된 피지지부(被支持部)를 구비하고 있다. 피지지부는 제1 및 제2 변위부와 열저항이 높은 열분리부와 방사를 받아 열로 변환시키는 방사 흡수부를 포함한다. 제1 및 제2 변위부의 각각은 다른 팽창계수를 갖는 다른 물질을 서로 겹쳐진 적어도 2개의 층을 갖는다. 제1 변위부는 기체에 대하여, 열분리부를 통하지 않고 기계적으로 연속된다. 방사 흡수부 및 제2 변위부는 기체에 대하여, 열분리부 및 제1 변위부를 통하여 기계적으로 연속된다. 제2 변위부는 방사 흡수부와 열적으로 결합된다. 열형 방사 검출장치는, 해당 열형 변위소자와, 열형 변위소자의 제2 변위부에 고정되고 해당 제2 변위부에 생긴 소정의 변화를 얻기 위해 이용되는 변위 판독 부재를 구비하고 있다.

Description

열형 변위소자 및 이것을 이용한 방사 검출장치{THERMAL DISPLACEMENT ELEMENT AND RADIATION DETECTOR USING THE ELEMENT}

본 발명은 열형 적외선 검출장치 등의 열형 방사 검출장치 등에서 이용되는 열형 변위소자 및 이것을 이용한 방사 검출장치에 관한 것이다.

종래부터, 예를 들면 정전 용량형의 열형 적외선 검출장치나 광판독형의 열형 적외선 검출장치에 있어서는, 기체(基體)와 이 기체에 지지된 피지지부를 구비한 열형 변위소자가 이용되고 있다(일본 특허공개 평8-193888호 공보, 미국특허 제3,896,309호 공보, 일본 특허공개 평10-253447호 공보 등). 상기 피지지부는, 적외선을 받아 열로 변환시키는 적외선 흡수부와, 해당 적외선 흡수부와 열적으로 결합되고 그 열에 응하여 상기 기체에 대해 바이메탈의 원리에 의해 변위하는 변위부를 갖고 있다. 따라서 방사가 열로 변환되고, 그 열에 응하여 변위부가 만곡되어 변위된다.

광판독형의 열형 적외선 검출장치의 경우에는, 예를 들면, 수광된 판독광을 반사하는 반사판을 열형 변위소자의 변위부에 고정하여 두고, 반사판에 판독광을 조사하여, 변위부에 생기는 변위를 판독광의 반사각도의 변화로서 판독하여 입사 적외선량을 검출한다.

또한 정전 용량형의 열형 적외선 검출장치의 경우에는, 열형 변위소자의 변위부에 가동 전극부를 고정하고, 이 가동 전극부와 대향하도록 고정 전극부를 기체에 고정하여 두고, 변위부에 생기는 변위에 의한 가동 전극부의 높이(가동 전극부와 고정 전극부 사이의 간격)의 변화를 양 전극부간의 정전 용량으로서 판독하여 입사 적외선량을 검출한다.

그러나 상기 종래의 열형 변위소자에서는, 기판에 지지된 피지지부는 단지 변위부 및 적외선 흡수부를 갖고 있을 뿐이었다. 이 때문에 펠티에소자 등의 온도 조절기를 이용하여 기판의 온도를 엄밀히 일정하게 유지하도록 제어하지 않는 한, 입사되는 적외선량이 같더라도 환경 온도의 영향을 받아 변위부의 변위량이 변동하여 버린다. 따라서 상기 종래의 열형 변위소자를 이용한 적외선 검출장치에서는, 엄밀한 기판의 온도 제어를 행하지 않는 한, 목표 물체로부터의 적외선을 정밀도 좋게 검출할 수 없다. 엄밀한 기판의 온도 제어를 행하면 환경 온도의 영향을 저감하여 적외선 검출 정밀도를 향상할 수 있지만 가격상승을 면할 수 없다.

또한 상기 종래의 열형 변위소자에서는, 기판에 지지된 피지지부는 단지 변위부 및 적외선 흡수부를 갖고 있을 뿐이고, 변위부는 팽창계수가 다른 2층의 막으로 구성되어 있었다. 따라서 변위부를 구성하는 2층의 막은 열용량을 작게 하여 응답성을 높이도록 대단히 얇게 구성되기 때문에, 성막시의 조건으로 정해지는 각 막의 스트레스(내부응력) 등에 의해 기판에 대해 윗쪽 또는 아래쪽으로 만곡되어 버려, 목표 물체로부터의 적외선이 입사되지 않는 경우에 있어서 변위부를 기판과 평행하게 하는 것은 실제상 대단히 곤란하었다. 이와 같이, 종래의 열형 변위소자에서는, 목표 물체로부터의 적외선이 입사되지 않는 초기 상태에 있어서(즉, 초기에), 변위부가 기판에 대해 윗쪽 또는 아래쪽으로 만곡되어 있기 때문에 이 열형 변위소자를 이용한 종래의 적외선 검출장치에서는 여러가지 부적당함이 생긴다.

즉, 예를 들면, 상기 종래의 광판독형의 적외선 검출장치에서는, 변위부에 고정된 반사판이 초기에 기판에 대해 경사져 있다. 이 때문에 조립시에 판독 광학계의 광학 부품 등의 얼라이먼트 등에 잔손질을 요한다. 또한 열형 변위소자의 피지지부 및 반사판을 1화소로 하여 이 화소를 기판상에 1차원 형상 또는 2차원 형상으로 배치하고 판독광에 의해 적외선의 상을 형성하는 경우에는, 각 화소의 반사판이 기판에 대해 초기에 경사져 있기 때문에 초기에 각 반사판이 전체로서 동일 평면 내에는 위치할 수 없어서 각 반사판 사이에 계단 형상의 단차가 생겨 버린다. 따라서 예를 들면, 판독광에 의한 각 반사판의 상(像)(각 부의 광량은 대응하는 반사판의 경사에 응하여 다른 상을 형성함으로서 적외선의 상을 얻는 경우에는 그 상을 형성하는 판독 광학계가 큰 피사계(被寫界) 심도을 가질 필요가 생기거나, 형성된 상이 원래의 상을 비스듬하게 보는 상으로 되어버리는 등의 부적당함이 생긴다.

또한 예를 들면, 상기 종래의 정전 용량형의 적외선 검출장치에서는, 변위부에 고정된 가동 전극부가 초기에 고정 전극부에 대해 경사져 버린다. 양 전극부간의 정전 용량은 양 전극부 사이의 간격에 반비례함으로 전극 간격이 좁을수록 전극부간의 정전 용량이 커져, 적외선 조사에 의한 온도 변화에 대한 전극부간의 정전 용량의 변화도 커진다. 즉, 전극 간격이 좁을수록 고감도의 적외선 검출을 할 수 있다. 단, 전극부끼리가 접촉하여 버리면, 그 이상 전극간의 용량을 증가시키는 변화가 일어날 수 없어서 다이나믹 레인지가 제한되어 버리기 때문에, 전극부끼리는 접촉되어서는 안된다. 따라서 전극부끼리가 접촉되지 않을 정도로 전극부 사이의 간격을 매우 좁게 설정하여 두는 것이 바람직하다. 그런데 상기 종래의 적외선 검출장치에서는 전술한 바와 같이 가동 전극부가 고정 전극부에 대해 경사져 버리기 때문에, 전극 간격이 지나치게 넓어지거나 전극부끼리가 접촉하거나 하여, 적외선 검출의 감도가 저하되거나 다이나믹 레인지가 제한되거나 하는 부적당함이 생긴다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 변위부가 초기에 만곡됨에 기인하여 종래 발생하고 있었던 여러가지의 부적당함을 해소할 수 있는 열형 변위소자 및 이것을 이용한 방사 검출장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 엄밀한 온도 제어 등을 행하지 않는 경우에는, 종래에 비하여 환경 온도의 변화에 의한 영향을 더한층 억제할 수 있어, 보다 정밀도 좋게 방사를 검출할 수 있는 열형 변위소자 및 이것을 이용한 방사 검출장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 형태에 의한 열형 변위소자는 기체와 해당 기체에 지지된 피지지부를 구비한 것이다. 그리고 상기 피지지부는 제1 및 제2 변위부와, 열저항이 높은 열분리부와, 방사를 받아 열로 변환시키는 방사 흡수부를 포함한다. 상기 제1 및 제2 변위부의 각각은 다른 팽창계수를 갖는 다른 물질을 서로 겹친 적어도 2개의 층을 갖는다. 상기 제1 변위부는 상기 기체에 대하여, 상기 열분리부를 통하지 않고 기계적으로 연속된다. 상기 방사 흡수부 및 상기 제2 변위부는 상기 기체에 대하여, 상기 열분리부 및 상기 제1 변위부를 통하여 기계적으로 연속된다. 상기 제2 변위부는 상기 방사 흡수부와 열적으로 결합된다. 또한 상기 방사는, 적외선뿐만 아니라 X선, 자외선 등의 불가시광이나 다른 여러가지의 방사라도 좋다.

이 제1 형태에 의한 열형 변위소자는 피지지부에서 방사 흡수부에 열적으로 결합되어 방사에 응답하여 만곡되는 제2 변위부 이외에 제1 변위부를 갖고 있다. 따라서 제1 및 제2 변위부의 위치관계나 막 구성(층 구성)의 관계를, 예를 들면, 후술하는 제2 형태나 제6 형태와 같이 적절히 정함으로서, 제2 변위부의 초기적인 만곡에 의해 생기려고 하는 제2 변위부 종점부의 초기적인 경사를, 제1 변위부의 초기적인 만곡에 의해 저감 또는 취소할 수 있다. 이 때문에 상기 제1 형태에 의하면, 제2 변위부의 종점부에 대해 반사판이나 가동 전극 등을 고정함으로서, 변위부가 초기에 만곡됨에 의해 생겼던 종래의 여러가지의 부적당함을 해소 또는 경감할 수 있다.

그런데 상기 제1 형태에서는, 피지지부에서의 기계적으로 연속되는 루트에 있어서, 제1 변위부가 기체에 가까운쪽에 배치되는 동시에 제2 변위부 및 방사 흡수부가 기체로부터 먼쪽에 배치되고 이들 사이에 열분리부가 배치되어 있다. 이 열분리부는 제2 변위부로부터 기체로의 열의 흐름을 제어한다. 따라서 방사 흡수부가 목표 물체로부터 적외선, X선, 자외선 등의 방사를 받으면, 이 방사는 방사 흡수부에 의해 흡수되어 열로 변환되고, 제2 변위부에서 열을 흡수하여 온도가 상승되고, 제2 변위부가 만곡된다. 또한 발생된 열이 제1 변위부에 유입되는 량과, 제1 변위부로부터 기체에 유출되는 열의 량은 개략 같게 되기 때문에 제1 변위부에서 열의 흡수는 일어나지 않고 온도는 변화되지 않는다. 이 때문에 제1 변위부는 만곡되지 않는다. 따라서 제2 변위부의 종점부는 목표 물체로부터의 방사량에 응하여 경사되게 된다. 따라서 후술하는 제14 내지 제18 형태와 같이, 제2 변위부의 종점부에 대해 반사판이나 가동 전극 등을 고정하여 둠으로서 목표 물체로부터의 적외선 등의 방사를 검출할 수 있다.

그리고 엄밀한 기체의 온도 제어 등을 행하지 않는 경우에는, 환경 온도가 변화되면, 환경 온도의 변화만에 의존하는 열류(熱流)는 이윽고 열평형에 달한다. 이에 따르는 제1 및 제2 변위부의 온도 변화는 동등하다. 이 온도 변화에 응하여 제1 변위부도 제2 변위부도 동등하게 만곡된다. 전술한 바와 같이, 제1 및 제2 변위부의 위치관계나 막 구성의 관계를, 예를 들면, 후술하는 제2 형태나 제6 형태와 같이 적절히 정함으로서, 환경 온도의 변화에 의한 제2 변위부의 만곡에 의해 생기려고 하는 제2 변위부 종점부의 경사를 환경 온도의 변화에 의한 제1 변위부의 만곡에 의해 저감 또는 취소할 수 있다. 이 때문에 상기 제1 형태에 의하면, 엄밀한 기체의 온도 제어 등을 행하지 않는 경우에는, 환경 온도의 변화에 의한 제2 변위 부 종점부의 경사의 변화량이 작게 되어 보다 정밀도 좋게 방사를 검출할 수 있다.

다만, 상기 제1 형태에 의한 열형 변위소자를 이용하는 경우, 해당 소자를 진공 용기 내에 수용하거나 기체의 온도를 엄밀히 제어하거나 하여 환경 온도의 변화의 영향을 방지하도록 하여도 좋다. 이 경우, 상기 제1 변위부는 환경 온도 변화를 취소하도록 변위된다는 동작은 행하지 않게 된다. 그러나 이 경우라도, 상기 제1 변위부는 제2 변위부의 초기적인 만곡에 의해 생기려고 하는 제2 변위부 종점부의 초기적인 경사를 저감 또는 취소하는 수단으로서 작용하며 그 역할은 크다.

본 발명의 제2 형태에 의한 열형 변위소자는, 상기 제1 형태에 있어서, 상기 제1 변위부의 시점부로부터 상기 제1 변위부의 종점부로 향하는 방향과, 상기 제2 변위부의 시점부로부터 상기 제2 변위부의 종점부로 향하는 방향이 실질적으로 반대이고, 상기 제1 변위부의 상기 적어도 2개의 층과 상기 제2 변위부의 상기 적어도 2개의 층은, 각 층을 구성하는 물질끼리가 같은 동시에 각 물질의 층의 겹치는 순서가 같은 것이다.

여기서, 변위부의 시점부란, 기체로부터 기계적으로 연속되는 루트에 있어서, 해당 변위부의 단부(端部)중 기체에 가까운쪽의 단부를 말한다. 또한 변위부의 종점부란, 기체로부터 기계적으로 연속되는 루트에 있어서, 해당 변위부의 단부중 기체로부터 먼쪽의 단부를 말한다.

상기 제2 형태는, 상기 제1 형태에 있어서의 제1 및 제2 변위부의 위치관계 및 막 구성의 관계의 1예를 든 것이다.

본 발명의 제3 형태에 의한 열형 변위소자는, 상기 제2 형태에 있어서, 상기 제1 변위부에서의 상기 제1 변위부의 시점부로부터 상기 제1 변위부의 종점부까지의 길이와, 상기 제2 변위부에서의 상기 제2 변위부의 시점부로부터 상기 제2 변위부의 종점부까지의 길이가 실질적으로 같은 것이다.

이 제3 형태와 같이, 상기 각 길이를 실질적으로 같게 하여 두면, 제2 변위부 종점부의 초기적인 경사가 보다 저감되고, 또한 환경 온도의 변화에 의한 제2 변위부 종점부의 경사의 변화량이 보다 저감되기 때문에 바람직하다.

본 발명의 제4 형태에 의한 열형 변위소자는, 상기 제3 형태에 있어서, 상기 제1 및 제2 변위부의 폭방향에서 본 경우의, 상기 제1 변위부의 시점부의 위치와 상기 제2 변위부 종점부의 위치가 실질적으로 동일한 것이다.

이 제4 형태와 같이 상기 위치를 실질적으로 동일하게 하여 놓으면, 상기 제1 변위부에 의해, 제2 변위부의 초기적인 만곡에 의해 생기려고 하는 제2 변위부 종점부의 기체에 대한 초기적인 높이 방향의 변위도 취소할 수 있는 동시에, 환경 온도의 변화에 의한 제2 변위부 종점부의 높이 방향의 변위도 취소할 수 있다. 따라서 이 제4 형태는, 변위량으로서, 제2 변위부 종점부의 경사가 아니라, 제2 변위부 종점부의 기체로부터의 높이를 입사된 방사량으로서 판독하는 경우에 특히 유효하다.

본 발명의 제5 형태에 의한 열형 변위소자는, 상기 제1 내지 제4 형태중 어느 한 형태에 있어서, 상기 제1 변위부의 상기 적어도 2개의 층 및 상기 제2 변위부의 상기 적어도 2개의 층을, 대응하는 각 층마다 각각 동시에 성막할 수 있는 구조를 갖는 것이다.

이 제5 형태와 같은 구조를 채용하면, 제1 및 제2 변위부를 동시에 동일한 제조 공정에서 제작할 수 있다. 즉, 예를 들면 제1 및 제2 변위부가 각각 하측막 및 상측막의 2층으로 구성되는 경우, 제1 및 제2 변위부의 하측막을 동시에 형성할 수 있고, 그 후 제1 및 제2 변위부의 상측막을 동시에 형성할 수 있다. 제1 및 제2 변위부를 각각의 제조 공정에서 제작한다고 하면, 제1 변위부와 제2 변위부에서 막 특성(스트레스(내부응력)나 막두께 등)의 차가 비교적 크게 되어버린다. 따라서 제1 변위부와 제2 변위부에서 초기적인 만곡의 상태나 환경 온도의 변화에 의한 만곡의 상태가 달라져 버린다. 이 점, 상기 제5 형태에 의하면, 제1 및 제2 변위부를 동시에 동일한 제조 공정에서 제작할 수 있기 때문에 양자의 막 특성의 차가 거의 없게 되고, 제1 변위부와 제2 변위부에서 초기적인 만곡의 상태나 환경 온도의 변화에 의한 만곡의 상태의 차가 거의 없게되어 보다 바람직하다. 또한 제1 및 제2 변위부를 서로 근접시켜 놓으면, 제1 및 제2 변위부의 막 특성의 차가 보다 작게 되기 때문에 더한층 바람직하다.

본 발명의 제6 형태에 의한 열형 변위소자는, 상기 제1 형태에 있어서, 상기 제1 변위부의 시점부로부터 상기 제1 변위부의 종점부로 향하는 방향과, 상기 제2 변위부의 시점부로부터 상기 제2 변위부의 종점부로 향하는 방향이 실질적으로 같고, 상기 제1 변위부의 상기 적어도 2개의 층과 상기 제2 변위부의 상기 적어도 2개의 층은, 각 층을 구성하는 물질끼리가 같은 동시에 각 물질의 층의 겹치는 순서가 반대인 것이다.

상기 제6 형태는, 상기 제1 형태에 있어서의 제1 및 제2 변위부의 위치관계 및 막 구성의 관계의 다른 예를 든 것이다.

본 발명의 제7 형태에 의한 열형 변위소자는, 상기 제6 형태에 있어서, 상기 제1 변위부에서의 상기 제1 변위부의 시점부로부터 상기 제1 변위부의 종점부까지의 길이와, 상기 제2 변위부에서의 상기 제2 변위부의 시점부로부터 상기 제2 변위부의 종점부까지의 길이가 실질적으로 같은 것이다.

이 제7 형태와 같이, 상기 각 길이를 실질적으로 같게 하여 두면, 제2 변위부 종점부의 초기적인 경사가 보다 저감되고, 또한 환경 온도의 변화에 의한 제2 변위부 종점부의 경사의 변화량이 보다 저감되기 때문에 바람직하다.

본 발명의 제8 형태에 의한 열형 변위소자는, 상기 제1 내지 제7 형태중 어느 한 형태에 있어서, 상기 제1 및 제2 변위부를 만곡되지 않은 상태로 하였을 때에, 상기 제1 변위부, 상기 제2 변위부, 상기 열분리부의 적어도 일부 및 상기 방사 흡수부중의 적어도 하나가 위치하는 계층은, 그 나머지가 위치하는 계층과 다른 것이다.

상기 제1 내지 제7 형태에서는, 제1 및 제2 변위부, 열분리부 및 방사 흡수부를 모두 동일 계층에 배치하여도 좋다. 그러나 복수의 단위 소자를 기판상에 1차원 형상 또는 2차원 형상으로 배치하는 경우에는, 상기 제8 형태와 같이 어떤것을 기타의 것과 다른 계층에 배치하면, 해당 단위 소자의 구성부분끼리 또는 해당 단위 소자의 구성부분과 인접하는 단위 소자의 구성부분을, 서로 상하에 거듭 배치하는 것이 가능하게 되어, 소위 개구율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제9 형태에 의한 열형 변위소자는, 기체와 해당 기체에 지지된 피지지부를 구비한 것이다. 그리고 상기 피지지부는, 열저항이 높은 열분리부와, 방사를 받아 열로 변환시키는 방사 흡수부와, 제1 및 제2 변위부를 포함한다. 상기 제1 변위부 및 제2 변위부의 각각은 복수의 개별 변위부를 갖는다. 상기 제1 변위부의 상기 복수의 개별 변위부의 각각은 다른 팽창계수를 갖는 다른 물질을 서로 겹쳐진 적어도 2개의 층을 갖는다. 상기 제2 변위부의 상기 복수의 개별 변위부의 각각은 다른 팽창계수를 갖는 다른 물질을 서로 겹쳐진 적어도 2개의 층을 갖는다. 상기 제1 변위부는 상기 기체에 대하여, 상기 열분리부를 통하지 않고 기계적으로 연속된다. 상기 방사 흡수부 및 상기 제2 변위부는 상기 기체에 대하여, 상기 열분리부 및 상기 제1 변위부를 통하여 기계적으로 연속된다. 상기 제2 변위부는 상기 방사 흡수부와 열적으로 결합된다.

본 발명의 제10 형태에 의한 열형 변위소자는, 상기 제9 형태에 있어서, 상기 제1 변위부의 상기 복수의 개별 변위부는 상기 제1 변위부의 시점부로부터 상기 제1 변위부의 종점부에 걸쳐서, 소정의 방향으로 차례로 기계적으로 접속된 것이다. 그리고 상기 제2 변위부의 상기 복수의 개별 변위부는 상기 제2 변위부의 시점 부에서 상기 제2 변위부의 종점부에 걸쳐서, 소정의 방향으로 차례로 기계적으로 접속된다. 상기 제1 변위부의 시점부로부터 상기 제1 변위부의 종점부로 향하는 방향과, 상기 제2 변위부의 시점부로부터 상기 제2 변위부의 종점부로 향하는 방향이 실질적으로 반대이다. 상기 제1 변위부의 상기 복수의 개별 변위부의 각각의 상기 적어도 2개의 층 및 상기 제2 변위부의 상기 복수의 개별 변위부의 각각의 상기 적어도 2개의 층은, 서로 각 층을 구성하는 물질끼리가 같은 동시에 각 물질의 층이 겹치는 순서가 같다.

본 발명의 제11 형태에 의한 열형 변위소자는, 상기 제9 또는 제10 형태에 있어서, 상기 제1 변위부의 상기 복수의 개별 변위부의 상기 적어도 2개의 층 및 상기 제2 변위부의 상기 복수의 개별 변위부의 상기 적어도 2개의 층을, 대응하는 각 층마다 각각 동시에 성막할 수 있는 구조를 갖는 것이다.

또한 상기 제9 형태는, 상기 제10 형태에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 다음의 열형 변위소자도 포함한다. 즉, 이 열형 변위소자는, 상기 제9 형태에 있어서, 상기 제1 변위부의 상기 복수의 개별 변위부는 상기 제1 변위부의 시점부로부터 상기 제1 변위부의 종점부에 걸쳐서, 소정의 방향으로 차례로 기계적으로 접속된 것이다. 그리고 상기 제2 변위부의 상기 복수의 개별 변위부는 상기 제2 변위부의 시점부로부터 상기 제2 변위부의 종점부에 걸쳐서, 소정의 방향으로 차례로 기계적으로 접속된다. 상기 제1 변위부의 시점부로부터 상기 제1 변위부의 종점부로 향하는 방향과, 상기 제2 변위부의 시점부로부터 상기 제2 변위부의 종점부로 향하는 방향이 실질적으로 같다. 상기 제1 변위부의 상기 복수의 개별 변위부의 각각의 상기 적어도 2개의 층은, 서로 각 층을 구성하는 물질끼리가 같은 동시에 각 물질의 층이 겹치는 순서가 같다. 상기 제2 변위부의 상기 복수의 개별 변위부의 각각의 상기 적어도 2개의 층은, 서로 각 층을 구성하는 물질끼리가 같은 동시에 각 물질의 층이 겹치는 순서가 같다. 상기 제1 변위부의 상기 복수의 개별 변위부의 각각의 상기 적어도 2개의 층과, 상기 제2 변위부의 상기 복수의 개별 변위부의 각각의 상기 적어도 2개의 층은, 각 층을 구성하는 물질끼리가 같은 동시에 각 물질의 층이 겹치는 순서가 반대이다.

본 발명의 제12 형태에 의한 열형 변위소자는, 상기 제9 내지 제11 형태중 어느 한 형태에 있어서, 상기 제1 및 제2 변위부를 만곡되지 않은 상태로 하였을 때에, 상기 제1 변위부의 상기 복수의 개별 변위부, 상기 제2 변위부의 상기 복수의 개별 변위부, 상기 열분리부의 적어도 일부 및 상기 방사 흡수부중의 적어도 하나가 위치하는 계층은, 그 나머지가 위치하는 계층과 다른 것이다.

상기 제9 내지 제12 형태는, 제1 및 제2 변위부가 각각 복수의 개별 변위부를 갖고 있지만, 상기 제1, 제2, 제5 및 제8 형태와 각각 실질적으로 같고, 그들의 형태와 각각 같은 이점이 얻어진다. 또한 상기 제12 형태에서는, 제1 변위부의 복수의 개별 변위부끼리의 계층을 바꾸거나, 제2 변위부의 개별 변위부끼리의 계층을 바꿀 수도 있기 때문에, 제1 및 제2 변위부의 전체의 길이를 길게하여 감도(입사 방사량에 대한 변위량, 나아가서는 방사 검출 감도)를 보다 높이면서, 소위 개구율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제13 형태에 의한 열형 변위소자는, 상기 제1 내지 제12 형태중 어느 한 형태에 있어서, 상기 방사를 상기 제1 변위부에 대해 실질적으로 차폐하는 차폐부를 구비한 것이다.

상기 제1 내지 제12 형태에서는, 제1 변위부가 방사를 흡수하는 특성을 갖고 있으면, 방사 흡수부뿐만 아니라 제1 변위부에도 방사가 입사되어지면, 제1 변위부에서 방사를 흡수하여, 제1 변위부 온도가 상승되어 변위된다, 이 변위는, 방사 흡수부가 방사를 받음으로서 제2 변위부가 발생해야 할 변위를 취소하는 방향으로 작 용하기 때문에, 방사의 검출 감도가 저하되는 원인이 된다. 그래서 이 감도 저하를 방지하기 위해, 상기 제13 형태와 같이, 차폐부를 마련하는 것이 바람직하다. 다만, 제1 변위부가 방사를 흡수하는 특성을 갖고 있더라도, 검출 감도의 저하는 그다지 크지 않기 때문에 반드시 차폐부를 마련할 필요는 없다. 특히, 제1 변위부가 방사를 흡수하는 특성을 거의 갖지 않은 경우에는 차폐부를 마련하지 않아도, 거의 검출 감도의 저하를 초래하는 일이 없다.

본 발명의 제14 형태에 의한 열형 변위소자는, 상기 제1 내지 제13 형태에 있어서, 상기 방사 흡수부는, 입사된 방사의 일부를 반사하는 특성을 가지며, n을 홀수, 상기 방사의 소망의 파장역의 중심 파장을 λ_O로 하고, 상기 방사 흡수부로부터 실질적으로 nλ_O/4의 간격을 두고 배치되고 상기 방사를 거의 전반사하는 방사 반사부를 구비한 것이다.

이 제14 형태에 의하면, 방사 흡수부에 방사 반사부와 반대측으로부터 방사가 입사되면, 입사된 방사는 방사 흡수부에서 일부 흡수되고, 나머지는 방사 반사부에서 반사되고 방사 흡수부에서 반사되어 재차 방사 반사부에 입사된다. 이 때문에 방사 흡수부와 방사 반사부 사이에서 간섭 현상이 일어나고, 양자의 간격이 입사 방사의 소망의 파장역의 중심 파장의 1/4의 개략 홀수배로 되어 있기 때문에, 방사 흡수부에서의 방사 흡수가 거의 최대로 되어, 방사 흡수부에서의 방사의 흡수율이 높아진다. 따라서 방사 흡수부의 두께를 얇게 하여 그 열용량을 작게 하더라도, 방사의 흡수율을 높일 수 있다. 그 결과, 검출 감도 및 검출 응답성의 양쪽을 높일 수 있다.

본 발명의 제15 형태에 의한 방사 검출장치는, 상기 제1 내지 제14 형태중 어느 한 형태에 의한 열형 변위소자와, 상기 제2 변위부에 대해 고정된 변위 판독 부재로서, 상기 제2 변위부에 생긴 변위에 응한 소정의 변화를 얻기 위해 이용되는 변위 판독 부재를 구비한 것이다.

또한 상기 제15 형태에서는, 상기 피지지부 및 상기 변위 판독 부재를 1개의 소자(화소에 상당)로 하여 해당 소자를 복수개 가지며, 해당 소자가 1차원 형상 또는 2차원 형상으로 배열되어 있어도 좋다. 이 경우에는, 해당 방사 검출장치는 방사에 의한 상을 촬상하는 촬상장치를 구성하게 된다. 물론, 상기 제15 형태에서는, 단지 방사를 검출하는 경우에는 1개의 소자만을 갖고 있으면 좋다.

본 발명의 제16 형태에 의한 방사 검출장치는, 상기 제15 형태에 있어서, 상기 변위 판독 부재는 수광된 판독광을 반사하는 반사부인 것이다.

본 발명의 제17 형태에 의한 방사 검출장치는, 상기 제15 형태에 있어서, 상기 변위 판독 부재는 가동 반사부로서, 상기 기체에 대해 고정된 고정 반사부를 구비하고, 상기 가동 반사부 및 상기 고정 반사부는 실질적으로 반사형 회절격자를 구성하고, 수광된 판독광을 회절광으로서 반사시키는 것이다.

본 발명의 제18 형태에 의한 방사 검출장치는, 상기 제15 형태에 있어서, 상기 변위 판독 부재는 수광된 판독광의 일부만을 반사하는 하프미러부이며, 해당 하프미러부와 대향하도록 상기 기체에 대해 고정된 반사부를 구비한 것이다.

본 발명의 제19 형태에 의한 방사 검출장치는, 상기 변위 판독 부재는 수광 된 판독광을 반사하는 판독광 반사부이며, 해당 판독광 반사부와 대향하도록 상기 기체에 대해 고정되어 수광된 판독광의 일부만을 반사하는 하프미러부를 구비한 것이다.

본 발명의 제20 형태에 의한 방사 검출장치는, 상기 제19 형태에 있어서, 상기 판독광 반사부는, n을 홀수, 상기 방사의 소망의 파장영역의 중심 파장을 λ_O로 하고, 상기 방사 흡수부로부터 실질적으로 nλ_O/4의 간격을 두고 배치되고 상기 방사를 거의 전반사하는 방사 반사부를 겸용하는 것이다.

본 발명의 제21 형태에 의한 방사 검출장치는, 상기 제15 형태에 있어서, 상기 변위 판독 부재는 가동 전극부이며, 해당 가동 전극부와 대향하도록 상기 기체에 대해 고정된 고정 전극부를 구비한 것이다.

본 발명의 제22 형태에 의한 방사 검출장치는, 상기 제21 형태에 있어서, 상기 고정 전극부는 상기 가동 전극부에 대해 상기 기체와 반대측에 배치된 것 이다.

본 발명의 제23 형태에 의한 방사 검출장치는, 상기 제22 형태에 있어서, 상기 가동 전극부는, n을 홀수, 상기 방사의 소망의 파장영역의 중심 파장을 λ_O로 하고, 상기 방사 흡수부로부터 실질적으로 nλ_O/4의 간격을 두고 배치되고 상기 방사를 거의 전반사하는 방사 반사부를 겸용하는 것이다.

상기 제14 내지 제23 형태는, 상기 제1 내지 제14 형태에 의한 열형 변위소자를 이용한 방사 검출장치의 예를 든 것이다.

또한 상기 제1 내지 제23 형태에 있어서, 제1 및 제2 변위부 이외의 구성 요 소에 관해서는 각각, 예를 들면, 평면부와, 해당 평면부의 주변부분의 적어도 일부에 걸쳐서 위로 세워지거나 또는 아래로 세워지도록 형성된 상승부 또는 하강부를 갖도록 구성하여 두는 것이 바람직하다. 이 경우, 평면부가 상승부 또는 하강부에 의해 보강되어 소망의 강도를 확보하면서 막두께를 얇게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소를 모식적으로 도시한 개략 평면도.

도 2는 도 1중의 X1-X2 선에 따른 개략 단면도.

도 3은 도 1중의 X3-X4 선에 따른 개략 단면도.

도 4의 A, B 및 C는 도 1중의 X9-X10 선의 전개도.

도 5는 영상화장치를 도시한 개략 구성도.

도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소를 모식적으로 도시한 개략 평면도.

도 7은 도 6중의 X11-X12 선에 따른 개략 단면도.

도 8은 도 6중의 X13-X14 선에 따른 개략 단면도.

도 9는 도 6중의 Y11-Y12 선에 따른 개략 단면도.

도 10은 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소를 모식적으로 도시한 개략 평면도.

도 11은 도 10중의 X15-X16 선에 따른 개략 단면도.

도 12는 도 10중의 Y15-Y16 선에 따른 개략 단면도.

도 13은 본 발명의 제4 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소를 모식적으로 도시한 개략 평면도.

도 14는 도 13중의 X17-X18 선에 따른 개략 단면도.

도 15는 도 13중의 X19-X20 선에 따른 개략 단면도.

도 16은 도 13중의 Y17-Y18 선에 따른 개략 단면도.

도 17은 도 13중의 Y19-Y20 선에 따른 개략 단면도.

도 18은 본 발명의 제5 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소를 모식적으로 도시한 개략 평면도.

도 19는 도 18중의 X21-X22 선에 따른 개략 단면도.

도 20은 본 발명의 제6 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소를 모식적으로 도시한 개략 평면도.

도 21은 도 20중의 X23-X24 선에 따른 개략 단면도.

도 22는 도 20중의 Y23-Y24 선에 따른 개략 단면도.

도 23은 본 발명의 제7 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소를 모식적으로 도시한 개략 평면도.

도 24는 도 23중의 X25-X26 선에 따른 개략 단면도.

도 25는 본 발명의 제8 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소를 모식적으로 도시한 개략 평면도.

도 26은 도 25중의 X27-X28 선에 따른 개략 단면도.

도 27은 본 발명의 제9 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소를 모식적으로 도시한 개략 평면도.

도 28은 도 27중의 X29-X30 선에 따른 개략 단면도.

도 29의 A 및 B는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 방사 검출장치에 있어서의 제1 변위부와 다리부 사이의 연결부분 부근을 모식적으로 도시한 도면.

도 30의 A 및 B는 본 발명의 제10 실시 형태에 의한 방사 검출장치에 있어서의 제1 변위부와 다리부 사이의 연결부분 부근을 모식적으로 도시한 도면.

도 31의 A, B 및 C는 본 발명의 제10 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 제조방법을 도시한 공정도.

도 32의 A 및 B는 본 발명의 제11 실시 형태에 의한 방사 검출장치에 있어서의 제1 변위부와 다리부 사이의 연결부분 부근을 모식적으로 도시한 도면.

도 33의 A, B 및 C는 본 발명의 제11 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 제조방법을 도시한 공정도.

도 34는 본 발명의 제12 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소를 모식적으로 도시한 개략 평면도.

도 35는 도 34중의 Y41-Y42 선에 따른 개략 단면도.

도 36은 도 34중의 X41-X42 선에 따른 개략 단면도.

도 37은 본 발명의 제13 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소를 모식적으로 도시한 개략 평면도.

도 38은 도 37중의 Y43-Y44 선에 따른 개략 단면도.

도 39는 도 37중의 X43-X44 선에 따른 개략 단면도.

이하의 설명에서는 방사를 적외선으로 하고 판독광을 가시광으로 한 예에 관해 설명하지만, 본 발명에서는 방사를 적외선 이외의 X선나 자외선이나 그 밖의 여러가지의 방사로 하여도 좋고 또한 판독광을 가시광 이외의 다른 광으로 하여도 좋다.

[제1 실시 형태]

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소(단위 소자)를 모식적으로 도시한 개략 평면도이다. 도 2는 도 1중의 X1-X2 선에 따른 개략 단면도, 도 3은 도 1중의 X3-X4 선에 따른 개략 단면도이다. 단, 도 1 내지 도 3은 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 제조 도중에서 희생층(20)을 제거하기 전의 상태를 도시하고 있다. 이 희생층(20)은 도 2 및 도 3에서는 도시하고 있지만 도 1에서는 생략하고 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 도 1중의 X5-X6 선에 따른 개략 단면도는 도 3과 같게 되고, 도 1중의 X7-X8 선에 따른 개략 단면도는 도 2와 같게 된다. 또한 설명의 편의상, 도 1에 도시한 바와 같이, 서로 직교하는 X축, Y축, Z축을 정의하고, X축방향에 따른 서로 반대의 +X방향의 방향과 -X방향의 방향을 정의한다.

도 4의 A 내지 C는 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 희생층(20)을 제거한 후의 완성 상태를 모식적으로 도시한 도면으로서 도 1중의 X9-X10 선의 전개도에 상당한다. 도 4의 A는 목표 물체로부터의 적외선(i)이 입사되지 않은 상태에 있어서 환경 온도가 T0인 경우에, 열평형에 달하여 기판 및 소자 각 부의 온도도 T0로 되었을 때의 양상을 도시하고 있다. 도 4의 B는 목표 물체로부터의 적외선(i)이 입사되지 않은 상태에 있어서 환경 온도가 T1(T1≠T0)인 경우에, 열평형에 달하여 기판(1) 및 소자 전체의 온도도 T1로 되었을 때의 양상을 도시하고 있다. 도 4의 C는 환경 온도 및 기판 온도가 T0인 경우에 있어서 목표 물체로부터의 적외선(i)이 입사되고 있는 양상을 도시하고 있다. 또한 이해를 쉽게 하기 위해 도 4의 A 내지 C에서 변위부(5, 9)의 만곡 상태를 크게 도시하고 있다.

본 실시 형태에 의한 방사 검출장치는 기체로서의 적외선(i)을 투과시키는 Si 기판 등의 기판(1)(그 면은 XY평면과 평행하다)과, 기판(1)에 지지된 피지지부(2)와, 피지지부(2)의 제2 변위부(9, 10)에 생긴 변위에 응한 소정의 변화를 얻기 위해 이용되는 변위 판독 부재로서의 수광된 판독광(j)을 반사하는 반사판(12)을 구비하고 있다.

본 실시 형태에서는, 피지지부(2)는 기판(1)으로부터 Z축방향(상하방향)으로 위로 세워진 2개의 다리부(3, 4)를 통하여, 기판(1)상에 부유된 상태로 지지되어 있다. 피지지부(2)는 2개의 제1 변위부(5, 6)와, 열저항이 높은 2개의 열분리부(7, 8)와, 2개의 제2 변위부(9, 10)와, 적외선(i)을 받아 열로 변환시키는 적외선 흡수부(11)를 갖고 있다.

본 실시 형태에 의한 방사 검출장치는 도 1중의 좌우에 관해 좌우 대칭으로 구성되고, 다리부(4), 제1 변위부(6), 열분리부(8) 및 제2 변위부(10)는 각각 다리 부(3), 제1 변위부(5), 열분리부(7) 및 제2 변위부(9)에 상당하고 있기 때문에 다리부(4), 제1 변위부(6), 열분리부(8) 및 제2 변위부(10)의 설명은 생략한다. 본 실시 형태에서는 기계적인 구조의 안정성을 얻기 위해 다리부, 제1 변위부, 열분리부 및 제2 변위부로 이루어지는 조(組)가 2개 마련되어 있지만, 본 발명에서는 해당 조는 하나 이상이면 좋다.

제1 변위부(5)는 Z축방향(상하방향)으로 서로 겹쳐진 2개의 막(층)(21, 22)으로 구성되고 그 한쪽 단부(시점부)가 다리부(3)에 접속되어 있다. 따라서 제1 변위부(5)는 기판(1)에 대하여, 열분리부(7)를 통하지 않고 기계적으로 연속되어 있다. 제1 변위부(5)는, 희생층(20)이 제거되지 않은 단계에서는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 희생층(20)에 의해 보호지지되어 만곡되지 않고서 기판(1)과 평행하게 X축방향으로 곧바로 연장되어 있다.

막(21) 및 막(22)은 서로 다른 팽창계수를 갖는 다른 물질로 구성되어 있고, 제1 변위부(5)는 소위 바이모르프 구조(bi-소재 성분이라고 칭함)를 구성하고 있다. 따라서 희생층(20)이 제거된 완성 후에서는, 제1 변위부(5)는, 열을 받아 온도가 상승되면, 그 온도에 응하여, 하측막(21)의 팽창계수가 상측막(22)의 팽창계수보다 작은 경우에는 아래쪽으로 만곡되고(또는 윗쪽으로의 만곡 정도가 줄어들고), 반대의 경우에는 윗쪽으로 만곡된다(또는 아래쪽으로의 만곡 정도가 줄어든다). 본 실시 형태에서는, 하측막(21)은 SiN막으로 구성되고, 상측막(22)은 Al막(그 팽창계수는 SiN막의 팽창계수보다 크다)으로 구성되어, 제1 변위부(5)는 열을 받아 온도가 상승되면 그 온도에 응하여 아래쪽으로 만곡되도록(또는 윗쪽으로의 만곡 정도 가 줄어든다) 되어 있다.

본 실시 형태에서는, 다리부(3)는 제1 변위부(5)를 구성하고 있는 SiN막(21) 및 Al막(22)이 그대로 연속되어 연장됨에 의해 형성되고, 다리부(3)의 열저항은 대단히 작게 되어 있다. 이와 같이 다리부(3)의 열저항은 작은 편이 바람직하지만, 다리부(3)는, 예를 들면, 단열성이 높은 재료만으로 구성하는 등에 의해 그 열저항을 높게 하여 두어도 좋다.

제1 변위부(5)의 다른쪽 단부(종점부)는 열분리부(7)의 한쪽 단부에 접속되어 있다. 제1 변위부(5)의 시점부로부터 종점부로 향하는 방향은, +X방향의 방향으로 되어있다. 열분리부(7)는 단열성이 높은 재료로 구성되고, 본 실시 형태에서는 SiN막으로 구성되어 있다. 열분리부(7)는 주로 X축방향으로 연장된 후에 약간 Y축방향에 연장되는 L자 형상으로 구성되어 있다. 또한 도면중 3a, 4a는 다리부(3, 4)에 있어서의 기판(1)상으로의 콘택트부를 각각 도시하고 있다.

열분리부(7)의 다른쪽 단부에는 제2 변위부(9)의 한쪽 단부(시점부)가 접속되어 있다. 이로 인해, 제2 변위부(9)는 기판(1)에 대하여, 열분리부(7) 및 제1 변위부(5)를 통하여 기계적으로 연속되어 있다. 제2 변위부(9)는, 희생층(20)이 제거되지 않은 단계에서는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 희생층(20)에 의해 보호지지되어 만곡되지 않고서 기판(1)과 평행히 X축방향으로 곧바로 연장되어 있다. 제2 변위부(9)의 다른쪽 단부(종점부)는 반사판(12)에 접속되어 있다. 제2 변위부(9)의 시점부로부터 종점부로 향하는 방향은, -X방향의 방향으로 되어있다. 이 방향은 제1 변위부(5)의 시점부로부터 종점부로 향하는 방향과 반대이다.

제2 변위부(9)는 제1 변위부(5)와 같이, Z축방향(상하방향)으로 서로 겹쳐진 2개의 막(층)(23, 24)으로 구성되고, 바이모르프 구조(bi-소재 성분이라고 칭함)를 구성하고 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 변위부(5)의 2개의 층(21, 22)과 제2 변위부(9)의 2개의 층(23, 24)은, 각 층을 구성하는 물질끼리가 각각 동일한 동시에 각 물질의 층의 겹치는 순서가 같게 되어 있다. 구체적으로는 제2 변위부(9)의 하측막(23)이, 제1 변위부(5)의 하측막(21)과 같이 SiN막으로 되어 있다. 제2 변위부(9)의 상측막(24)이 제1 변위부(5)의 상측막(22)과 같이 Al막으로 되어 있다.

본 실시 형태에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 변위부(5)의 시점부로부터 종점부까지의 길이(L1)와 제2 변위부(9)의 시점부로부터 종점부까지의 길이(L2)가 실질적으로 같게 되어 있다. 또한 변위부(5, 9)의 하측막(21, 23)의 막두께는 서로 실질적으로 동일하게 되고, 변위부(5, 9)의 상측막(22, 24)의 막두께도 서로 실질적으로 동일하게 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 변위부(5, 9)의 폭(도 1중의 Y축방향에 따른 폭)도 서로 동일하게 되어 있지만, 그들의 폭은, 변위부(5, 9)의 변위 발생 특성에 영향을 주지 않기 때문에, 적절히 다른 값으로 설정하여 두어도 좋다.

또한 본 실시 형태에서는, 상기 반사판(12)은 Al막으로 구성되어 있다. 적외선 흡수부(11)는 금흑(gold black) 등의 적외선 흡수막으로 구성되고 반사판(12)의 하면에 형성되어 있다. 따라서 본 실시 형태에서는, 적외선 흡수부(11)는 반사판(12)을 통하여 제2 변위부(9)에 열적으로 결합되어 있다. 이로 인해, 적외선 흡수부(11)는 기판(1)에 대하여, 열분리부(7) 및 제1 변위부(5)를 통하여 기계적으로 연속된다. 다만, 적외선 흡수부(11)를 반사판(12)의 하면에 형성하는 대신에, 예를 들면, 제2 변위부(9, 10)를 구성하는 막을 적외선 흡수부로서 겸용하여도 좋고, 제2 변위부(9, 10)에 적외선 흡수부로서 금흑 등의 적외선 흡수막을 형성하여도 좋다.

본 실시 형태에서는, 적외선(i)이 기판(1)의 하측으로부터 입사되지만, 이 적외선(i)을 제1 변위부(5, 6)에 대해 차폐하는 차폐부로서 Al막 등으로 이루어지는 적외선 차광막(13, 14)이 제1 변위부(5, 6)의 아래쪽에서 기판(1)상에 형성되어 있다. 따라서 본 실시 형태에서는 제1 변위부(5, 6)의 하측막(21)인 SiN막이 적외선 흡수성을 갖지만, 검출 감도의 저하를 초래하는 일이 없다. 다만, 적외선 차광막(13, 14)은 반드시 형성해 두지 않아도 좋다. 또한 열분리부(7, 8)가 적외선 흡수성을 갖는 SiN막으로 구성되어 있기 때문에, 차광막(13, 14)을 이 부분의 아래쪽에도 달하게 하고 있지만, 반드시 이 부분을 차광할 필요는 없다.

또한 본 실시 형태에서는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 변위부(5, 9)를 만곡되지 않은 상태로 하였을 때에, 제1 및 제2 변위부(5, 9), 열분리부(7), 적외선 흡수부(11), 반사판(12)은 기판(1)면에서부터 1단(段) 높은 동일 계층에 위치하게 되어 있다.

또한 본 실시 형태에서는, 제1 변위부(5)의 2개의 막(21, 22) 및 제2 변위부(9)의 2개의 막(23, 24)을, 대응하는 각 층마다 각각 동시에 성막할 수 있는 구조를 갖고 있다. 즉, 제1 변위부(5)의 하측막(21)과 제2 변위부(9)의 하측막(23) 을 동시에 형성할 수 있고, 그 후 제1 변위부(5)의 상측막(22)과 제2 변위부(9)의 상측막(24)을 동시에 형성할 수 있는 구조를 갖고 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 변위부(5, 9)는, 막(21, 22)의 겹침 방향(Z축방향)에서 본 경우에, 서로 겹치지 않도록 배치되어 있는 동시에, 하측막(21) 및 하측막(23)중 어느 한쪽에 대해 상측에 위치하는 동시에 다른쪽에 대해 하측에 위치하는 막이 존재하지 않고, 상측막(22) 및 상측막(24)중 어느 한쪽에 대해 상측에 위치하는 동시에 다른쪽에 대해 하측에 위치하는 막이 존재하지 않는다.

도면에는 도시하지 않았지만, 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치에서는 다리부(3, 4), 피지지부(2), 반사판(12) 및 적외선 차광막(13, 14)을 단위 소자(화소)로 하고, 이 화소가 기판(1)상에 1차원 형상 또는 2차원 형상으로 배치되어 있다. 이 점은 후술하는 각 실시 형태에 관해서도 같다.

이상의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 기판(1), 다리부(3, 4), 피지지부(2), 반사판(12) 및 적외선 차광막(13, 14)이 열에 응하여 변위를 발생하는 열형 변위소자를 구성하고 있고, 각 단위 화소에서 이 열형 변위소자의 피지지부(2)가 하나씩 이용되고 있다.

여기서 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 제조방법의 1예에 관해 도 1 내지 3을 참조하여 설명한다.

우선 적외선 차광막(13, 14)으로 될 Al막을 증착법 등에 의해 도핑한 후 포토리소 에칭법에 의해 패터닝하여 적외선 차광막(13, 14)의 형상으로 한다. 다음에 Si 기판(1)상의 전면에 희생층(20)으로서의 레지스트를 도포하고, 이 희생층(20) 에, 다리부(3, 4)의 콘택트부(3a, 4a)에 응한 개구를 포토리소그래프에 의해 형성한다.

다음에 SiN막을 P-CVD법 등에 의해 도핑한 후 포토리소 에칭법에 의해 패터닝하여 열분리부(7, 8)의 형상으로 한다. 다음에 다리부(3, 4)의 하측막, 제1 변위부(5, 6)의 하측막(21), 제2 변위부(9, 10)의 하측막(23)으로 될 SiN막을 P-CVD법 등에 의해 도핑한 후 포토리소 에칭법에 의해 패터닝하여 각각의 형상으로 한다. 여기서는, 상기한 바와 같이 SiN막의 가공을 2번에 나누어 행하였다. 이와 같이 하면, 열분리부(7, 8)의 막두께와 기타의 부분(다리부(3, 4), 제1 변위부(5, 6)의 하측막(21), 제2 변위부(9, 10)의 하측막(23))의 막두께를 각각 적절한 값으로 할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한하는 것이 아니라, 상기한 막을 동시에 일체적으로 가공하여도 좋다. 이와 같이 하면, 공정이 적어진다는 효과가 있다.

다음에 다리부(3, 4)의 상측막, 제1 변위부(5, 6)의 상측막(22), 제2 변위부(9, 10(7)상측막(24)으로 될 Al막를 증착법 등에 의해 도핑한 후 포토리소 에칭법에 의해 패터닝하여 각각의 형상으로 한다. 다음에 적외선 흡수부(11)로 될 금흑의 막을 증착법 등에 의해 도핑한 후 포토리소 에칭법에 의해 패터닝하여 적외선 흡수부(11)의 형상으로 한다. 그 후, 반사 판(12)으로 될 Al막을 증착법 등에 의해 도핑한 후 포토리소 에칭 법에 의해 패터닝하여 반사판(12)의 형상으로 한다. 도 2 및 도 3은 이 상태를 도시하고 있다.

끝으로, 이 상태의 기판을 다이싱 등에 의해 칩마다로 분할하고, 희생층(20)을 애싱법 등에 의해 제거한다. 이로써, 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치가 완 성된다.

이렇게 하여 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치를 제작하고 희생층(20)을 제거하면, 희생층(20)에 의한 보호지지가 해제되기 때문에, 제1 및 제2 변위부(5, 9)는 제조시에 있어서의 성막시의 조건으로 정해지는 각 막(21 내지 24)의 내부응력 등에 의해 초기에 만곡된다. 지금, 이 때의 환경 온도(예를 들면, 소정의 실온)이 T0이며, 열평형에 달하여 기판(1) 및 소자 각 부의 온도도 T0로 되어 있다고 하면, 제1 및 제2 변위부(5, 9)의 온도도 같은 T0이기 때문에, 도 4의 A에 도시한 바와 같이, 반사판(12)은 기판(1)과 평행하게 된다. 이 이유에 관해 이하에 설명한다.

본 실시 형태에서는, 전술한 바와 같이, 제1 변위부(5)와 제2 변위부(9)는, (a) 시점부로부터 종점부로 향하는 방향이 서로 반대방향이며, (b) 양쪽 모두 Al막과 SiN막의 2중막이며 각 층을 구성하는 물질끼리가 같고, (c) 위가 Al막이고 아래가 SiN막으로서 각 물질의 층의 겹치는 순서가 같고, (d) 시점부로부터 종점부까지의 길이가 같고, (e) 양쪽 모두 대응하는 층의 막두께가 같다. 상기 (b), (d) 및 (e)의 이유로, 도 4의 A에 도시한 바와 같이, 제1 변위부(5)의 시점부에 대한 종점부가 이루는 각도(θ1)(열분리부(7)가 기판(1)에 대해 이루는 각도에 상당)의 절대치와, 제2 변위부(9)의 시점부에 대한 종점부가 이루는 각도(θ2)(반사판(12)이 열분리부(7)에 대해 이루는 각도에 상당)의 절대치가 같게 된다. 그리고 상기 (a) 및 (c)의 이유로, 각도(θ1)의 방향과 각도(θ2)의 방향과의 관계가, 기판(1)에 대해 제2 변위부(9)의 종점부가 이루는 각도(θ3)(반사판(12)이 기판(1)에 대해 이루는 각도에 상당. 도 4의 A, B에서는 도시 생략)에 대하여 서로 취소하는 관계로 되어 있다. 즉, θ3= θ2 - θ1로 되어있다. 따라서 도 4의 A에 도시한 바와 같이, 반사판(12)은 기판(1)과 평행하게 된다.

이와 같이 본 실시 형태에 의하면, 제1 및 제2 변위부(5, 9)에 초기적인 만곡이 생기지만, 제2 변위부(9)의 종점부를 기판(1)과 평행하게 할 수 있고, 나아가서는 반사판(12)을 기판(1)과 평행하게 할 수 있다.

다음에 도 4의 B에 도시한 바와 같이, 환경 온도가 T0으로부터 T1로 변화되었을 때를 생각한다. 열평형에 달하여 기판(1) 및 소자 전체의 온도도 T1이 되면, 제1 및 제2 변위부(5, 9)의 온도도 같은 T1로 된다. 따라서 도 4의 B에 도시한 바와 같이, 도 4의 A의 경우에 비하여 상기 각도(θ1 및 θ2)는 변화된다. 그러나 이 경우에도, 상기 (b), (d) 및 (e)의 이유로, 상기 각도(θ1)와 상기 각도(θ2)는 동일하게 된다. 이 때문에 반사판(12)은 기판(1)과 평행 그대로 있다. 즉, 환경 온도(또는 기판 온도)가 변화된 것만으로서는 제2 변위부(9)의 종점부나 반사판(12)은 기판과 평행한 그대로이다.

한편, 도 4의 A의 상태로부터, 이번에는 도 4의 C에 도시한 바와 같이, 목표 물체로부터의 적외선(i)이 소자에 조사된 경우를 생각한다. 적외선(i)이 기판(1)의 이면으로부터 조사되면 적외선(i)은 기판(1)을 투과하여 적외선 흡수부(11)에서 흡수되어 열로 변환된다. 열분리부(7)가 열의 흐름을 제어하기 때문에 이 열은 제2 변위부(9)에 전하여져서 제2 변위부(9)의 온도가 입사된 적외선량에 응한 분만큼 상승되어 예를 들면 온도(T2)로 상승된다. 또한 적외선 흡수부(11)에서 발생된 열이 제1 변위부(5)에 유입되는 량과, 제1 변위부(5)로부터 기판(1)으로 유출되는 열의 량은 개략 같게 되기 때문에 실질적으로 제1 변위부(5)의 온도는 상승되지 않는다. 또한 적외선(i)은 적외선 차광막(11)에서 차광되어 제1 변위부(5)에 도달하지 않는다. 따라서 제1 변위부(5)는 온도가 상승되지 않아 온도 T0을 유지한다.

이 상태에서는 제1 및 제2 변위부(5, 9)사이에 온도차가 생기고 있기 때문에, 상기 각도(θ1 및 θ2)는 서로 다른 값이 된다. 그러므로 도 4의 C에 도시한 바와 같이, 기판(1)에 대해 제2 변위부(9)의 종점부가 이루는 각도(θ3), 즉, 기판(1)에 대한 반사판(12)의 각도(θ3)는 0도로 되지 않고, 반사판(12)은 기판(1)에 대해 경사된다. 제2 변위부(9)의 온도(T2)는 입사 적외선량에 의존되고 상기 각도(θ3)는 제2 변위부(9)의 온도(T2)에 의존된다. 따라서 상기 각도(θ3)는 입사 적외선량을 반영한 것으로 되어 입사 적외선량을 반사판(12)의 경사 각도(θ3)로서 검출할 수 있다.

그런데 제1 변위부(5)의 하측막(21)과 제2 변위부(9)의 하측막(23)을 각각의 제조 공정에서 성막하고, 제1 변위부(5)의 상측막(22)과 제2 변위부(9)의 상측막(24)을 각각의 제조 공정에서 성막한다고 하면, 실제상의 성막 조건 등을 완전히 동일하게 하는 것은 곤란하기 때문에, 양자간의 막 특성(성막시의 내부응력이나 막두께 등)의 차가 비교적 크게 되어 버린다. 따라서 제1 변위부(5)와 제2 변위부(9)에서, 초기적인 만곡의 상태나 환경 온도의 변화에 의한 만곡의 상태가 달라져 버린다. 그 결과, 도 4의 A나 B에 도시한 바와 같은 상황에서, 반사판(12)이 기판(1)에 대해 약간이지만 경사져 버린다.

이 점, 본 실시 형태에 의하면, 전술한 바와 같이, 제1 및 제2 변위부(5, 9)를 대응하는 각 층마다 동시에 성막할 수 있는 구조를 갖고 있다. 그래서 이들을 동시에 성막함으로써, 양자간의 막 특성의 차가 거의 없게 되어, 도 4의 A나 B에 도시한 바와 같은 상황에서, 반사판(12)의 기판에 대한 경사가 발생하는 것을 보다 완전히 억제할 수 있어서 바람직하다. 다만, 본 발명에서는, 제1 변위부(5)와 제2 변위부(9)를 각각의 제조 공정에서 성막하여도 좋다.

여기서 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치를 이용한 영상화장치의 1예에 관해 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 이 영상화장치를 도시한 개략 구성도이다. 도 5중, 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치에는 부호 100을 붙이고 있다.

이 영상화장치는 방사 검출장치(100) 이외에 판독 광학계와, 촬상수단으로서의 2차원 CCD(30)와, 관찰 대상(목표 물체)으로서의 열원(31)으로부터의 적외선(i)을 집광하여, 방사 검출장치(100)의 적외선 흡수부(11)가 분포되어 있는 면상에, 열원(31)의 적외선 화상을 결상시키는 적외선용의 결상 렌즈(32)로 구성되어 있다.

이 영상화장치에서는, 상기 판독 광학계는, 판독광을 공급하기 위한 판독광 공급수단으로서의 LD(레이저 다이오드)(33)와, LD(33)로부터의 판독광을 방사 검출장치(100)의 모든 화소의 반사판(12)에 이끄는 제1 렌즈계(34)와, 제1 렌즈계(34)를 통과한 후에 모든 화소의 반사판(12)에서 반사된 판독광의 광선속중 소망의 광선속만을 선택적으로 통과시키는 광선속 제한부(35)와, 제1 렌즈계(34)와 협동하여 각 화소의 반사판(12)과 공역(共役)인 위치를 형성하고 또한 해당 공역인 위치에 광선속 제한부(35)를 통과한 광선속을 이끄는 제2 렌즈계(36)로 구성되어 있다. 상 기 공역인 위치에는 CCD(30)의 수광면이 배치되어 있고, 렌즈계(34, 36)에 의해 모든 화소의 반사판(12)과 CCD(30)의 복수의 수광소자가 광학적으로 공역인 관계로 되어있다.

LD(33)는, 제1 렌즈계(34)의 광축(O)에 관해 한쪽측(도 5중의 우측)에 배치되어 있고, 해당 한쪽측의 영역을 판독광이 통과하도록 판독광을 공급한다. 본 예에서는, LD(33)가 제1 렌즈계(34)의 제2 렌즈계(36)측의 초점면 부근에 배치되어, 제1 렌즈계(34)를 통과한 판독광이 개략 평행 광속으로 되어 모든 화소의 반사판(12)을 조사하게 되어 있다. CCD(30)상의 광학상의 콘트라스트를 높이기 위해, LD(33)의 앞 부분에 판독광 조리개를 마련하여도 좋다. 본 예에서는, 방사 검출장치(100)는, 그 기판(1)면(본 예에서는, 적외선이 입사되지 않는 경우의 반사부로서의 막(12)의 면과 평행)이 광축(O)과 직교하도록 배치되어 있다. 다만, 이러한 배치에 한정되는 것은 아니다.

광선속 제한부(35)는, 상기 소망의 광선속만을 선택적으로 통과시키는 부위가 제1 렌즈계(34)의 광축(O)에 관해 다른쪽측(도 5중의 좌측)의 영역에 배치되도록 구성되어 있다. 본 예에서는, 광선속 제한부(35)는, 개구(35a)를 갖는 차광판으로 이루어지고, 개구 조리개로서 구성되어 있다. 본 예에서는, 어느 화소의 적외선 흡수부(11)에도 열원(31)으로부터 적외선이 입사되지 않고 모든 화소의 반사판(12)이 기판(1)과 평행한 경우에, 모든 화소의 반사판(12)에서 반사된 광선속(각 반사판(12)에서 반사된 개별 광선속의 속(束))이 제1 렌즈계(34)에 의해 집광되는 집광점의 위치와 개구(35a)의 위치가 거의 일치되도록, 광선속 제한부(35)가 배치되어 있다. 또한 개구(35a)의 크기는 이 광선속의 상기 집광점에서의 단면의 크기와 거의 일치되도록 정하여져 있다. 다만, 이러한 배치나 크기에 한정되는 것은 아니다.

도 5에 도시한 영상화장치에 의하면, LD(33)로부터 출사된 판독광의 광선속(41)은 제1 렌즈계(34)에 입사되어 개략 평행화 된 광선속(42)으로 된다. 다음에 이 개략 평행화된 광선속(42)은 방사 검출장치(100)의 모든 화소의 반사판(12)에, 기판(1)의 법선에 대해 이루는 각도를 가지고 입사된다.

한편, 결상 렌즈(32)에 의해 열원(31)으로부터의 적외선이 집광되고, 방사 검출장치(100)의 적외선 흡수부(11)가 분포되어 있는 면상에, 열원(31)의 적외선 화상이 결상된다. 이로 인해, 방사 검출장치(100)의 각 화소의 적외선 흡수부(11)에 적외선이 입사된다. 이 입사 적외선은, 각 화소의 반사판(12)의 경사로 변환된다.

지금, 모든 화소의 적외선 흡수부(11)에는 열원(31)으로부터의 적외선이 입사되지 않고, 모든 화소의 반사판(12)이 기판(1)과 평행한 것으로 한다. 모든 화소의 반사판(12)에 입사된 광선속(42)은, 이들의 반사판(12)에서 반사되어 광선속(43)으로 되고, 다시 제1 렌즈계(34)로 이번에는 LD(33)의 측과는 반대측으로 입사되어 집광광속(44)으로 되고, 이 집광광속(44)의 집광점의 위치에 배치된 광선속 제한부(35)의 개구(35a)의 부위에 집광된다. 그 결과, 집광광속(44)은 개구(35a)를 투과하여 발산광속(45)으로 되어 제2 렌즈계(36)에 입사된다. 제2 렌즈계(36)에 입사된 발산광속(45)은, 제2 렌즈계(36)에 의해 예를 들면 개략 평행 광속(46)으로 되어 CCD(30)의 수광면에 입사된다. 여기서, 각 화소의 반사판(12)과 CCD(30)의 수광면은 렌즈계(34, 36)에 의해 공역인 관계에 있기 때문에, CCD(30)의 수광면상의 대응하는 각 부위에 각각 반사판(12)의 상이 형성되고, 전체로서 모든 화소의 반사판(12)의 분포상(分布像)인 광학상(光學像)이 형성된다.

지금, 어떤 화소의 변위부(9)에 열원(31)으로부터 어떤 량의 적외선이 입사되고, 그 입사량에 응한 량만큼 해당 화소의 반사판(12)이 기판(1)면에 대해 경사된 것으로 한다. 광선속(42)중 해당 반사판(12)에 입사되는 개별 광선속은 해당 반사판(12)에 의해 그 경사량만큼 다른 방향으로 반사되기 때문에, 제1 렌즈계(34)를 통과한 후, 그 경사 량에 응한 량만큼 상기 집광점(즉, 개구(35a))의 위치로부터 어긋난 위치에 집광하고, 그 경사량에 응한 량만큼 광선속 제한부(35)에 의해 차단되게 된다. 따라서 CCD(30)상에 형성된 전체로서의 광학상중 해당 반사판(12)의 상의 광량은, 해당 반사판(12)의 경사량에 응한 량만큼 저하되게 된다.

따라서 CCD(30)의 수광면상에 형성된 판독광에 의한 광학상은, 방사 검출장치(100)에 입사된 적외선상을 반영한 것으로 된다. 이 광학상은, CCD(30)에 의해 촬상된다. 또한 CCD(30)를 이용하지 않고서, 아이피즈 등을 이용하여 상기 광학상을 육안으로 관찰하여도 좋다.

또한 판독 광학계의 구성이 전술한 구성에 한정되는 것이 아닌 것은, 언급할 필요도 없다.

이상은 영상화장치의 예이지만, 도 5에 있어서, 방사 검출장치(100)로서, 단일의 화소(소자)만을 갖는 방사 검출장치를 이용하여, 2차원 CCD(30) 대신에, 단일 수광부만을 갖는 광검출기를 이용하면, 적외선의 소위 포인트 센서로서의 검출장치 를 구성할 수 있다. 이 점은, 후술하는 각 실시 형태에 관해서도 같다.

그런데 도 5에 도시한 영상화장치에서는, 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치가 이용되고 있기 때문에, 예를 들면, 다음 이점이 얻어진다.

즉, 각 반사판(12)이 기판(1)에 대해 초기에 경사지지 않기 때문에, 전술한 판독 광학계의 얼라이먼트 등이 용이하게 된다. 또한 각 화소의 반사판(12)이 기판에 대해 초기에 경사지지 않고, 초기에 각 반사판(12)을 동일 평면 내에 위치시킬 수 있다. 이 때문에 판독 광학계가 그다지 큰 피사계(被寫界) 심도를 가질 필요가 없어지는 동시에, CCD(30)에 의해 얻어진 상이 원래의 상을 비스듬하게 본 상(傷)으로 되어 버리는 일이 없게 된다.

또한 환경 온도가 변화되더라도 각 반사판(12)이 경사지지 않기 때문에, 환경 온도의 영향을 받지 않고서, 목표 물체로부터의 적외선(i)을 정밀도 좋게 검출할 수 있다. 따라서 환경 온도의 영향을 받지 않도록 하기 위해 기판의 온도 제어를 행하는 경우라도, 엄밀한 온도 제어가 필요 없게 되어 코스트의 저감을 도모할 수 있다. 다만, 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치를 이용하는 경우, 해당 방사 검출장치를 진공 용기 내에 수용하거나, 기체의 온도를 엄밀히 제어하거나 하여, 환경 온도의 변화의 영향을 방지하도록 하여도 좋다.

[제2 실시 형태]

도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소를 모식적으로 도시한 개략 평면도이다. 도 7은 도 6중의 X11-X12 선에 따른 개략 단면도, 도 8은 도 6중의 X13-X14 선에 따른 개략 단면도, 도 9는 도 6중의 Y11-Y12 선에 따른 개략 단면도이다. 도 6 내지 도 9에 있어서, 도 1 및 도 4의 A 내지 C중의 요소와 동일 또는 대응하는 요소에는 동일 부호를 붙이고 그 중복되는 설명은 생략한다.

도 6 내지 도 9는 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 제조 도중에서 희생층(도시 생략)을 제거하기 전의 상태를 도시하고 있다. 따라서 도 6 내지 도 9에서는, 제1 및 제2 변위부(5, 6, 9, 10)는 해당 희생층에 의해 보호지지되고 만곡되지 않는다. 도면에는 도시하지 않았지만, 해당 희생층을 삭제하여 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치를 완성시키면, 상기 제1 실시 형태와 같이, 제1 및 제2 변위부(5, 6, 9, 10)는 만곡된다.

또한 도 6에 있어서, 인접 화소의 배치를 분명하게 하기 위해, 해당 인접 화소의 반사판(12)을 상상선으로서 도시하고 있다. 또한 도 6에 있어서 적외선 차광부(13, 14)는 생략하여 도시하고 있다.

본 실시 형태가 상기 제1 실시 형태와 다른 것은, 도 6 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 변위부(5, 6, 9, 10)를 만곡되지 않은 상태로 하였을 때에, 열분리부(7, 8), 반사판(12) 및 적외선 흡수부(11)를 제1 및 제2 변위부(5, 6, 9, 10)가 위치하는 계층보다 더욱 1단 높은 계층에 위치하도록 배치한 점이다.

도 6 내지 도 9에 있어서, 7a, 7b, 8a, 8b는 열분리부(7, 8)를 제1 및 제2 변위부(5, 6, 9, 10)에 각각 접속하는 접속부로서, 열분리부(7, 8)를 구성하는 SiN막이 그대로 연속되어 연장된 것으로 되어 있다. 또한 도 6 내지 도 9에 있어서, 12a, 12B는 반사판(12)을 제2 변위부(9, 10)에 각각 접속하는 접속부로서, 반사판(12)을 구성하는 Al막이 그대로 연속되어 연장된 것으로 되어 있다.

본 실시 형태에 의한 방사 검출장치도, 상기 제1 실시 형태에 의한 방사 검출장치와 같이, 막의 형성 및 패터닝, 희생층의 형성 및 제거 등의 반도체 제조 기술을 이용하여 제조할 수 있다. 이 점은 후술하는 각 실시 형태에 관해서도 같다.

본 실시 형태에 의하면, 상기 제1 실시 형태와 같은 이점이 얻어진다. 뿐만 아니라, 열분리부(7), 반사판(12) 및 적외선 흡수부(11)가 제1 및 제2 변위부(5, 6, 9, 10)보다 높은 계층에 배치되어 있기 때문에, 해당 화소의 열분리부(7, 8)의 아래에 인접 화소의 제1 변위부(5, 6)를 각각 겹쳐서 배치시키는 것이 가능하게 된다. 따라서 도 6중의 세로방향에 대해 고밀도화 할 수 있다. 또한 이에 따라 인접 화소의 반사판(12)을 접근하여 배치하는 것이 가능하게 되기 때문에 개구율을 향상시킬 수 있다.

[제3 실시 형태]

도 10은 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소를 모식적으로 도시한 개략 평면도이다. 도 11은 도 10중의 X15-X16 선에 따른 개략 단면도, 도 12는 도 10중의 Y15-Y16 선에 따른 개략 단면도이다. 도 10 내지 도 12에 있어서, 도 1 및 도 4의 A 내지 C중의 요소와 동일 또는 대응하는 요소에는 동일 부호를 붙이고 그 중복되는 설명은 생략한다.

도 10 내지 도 12는 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 제조 도중에서 희생층(도시 생략)을 제거하기 전의 상태를 도시하고 있다. 따라서 도 10 내지 도 12에서는, 제1 및 제2 변위부(5, 6, 9, 10)는 해당 희생층에 의해 보호지지되고 만곡 되지 않는다. 도면에는 도시하지 않았지만, 해당 희생층을 삭제하여 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치를 완성시키면, 상기 제1 실시 형태와 같이, 제1 및 제2 변위부(5, 6, 9, 10)는 만곡된다.

또한 도 10에서, 인접 화소의 배치를 분명하게 하기 위해, 해당 인접 화소의 반사판(12)을 상상선으로서 도시하고 있다. 또한 도 10에 있어서, 적외선 차광부(13, 14)는 생략하여 도시하고 있다.

본 실시 형태가 상기 제1 실시 형태와 다른 것은 이하의 점이다. 도 10 내지 도 12에 도시한 바와 같이, 열분리부(7, 8)는 L자 형상이 아니라 직선 형상으로 구성되어 있다. 또한 제1 및 제2 변위부(5, 6, 9, 10)를 만곡되지 않는 상태으로 하였을 때에, 열분리부(7, 8)가 제1 변위부(5, 6)보다 1단 높은 계층에 위치하고, 제2 변위부(9, 10)가 열분리부(7, 8)와 각각 겹치도록 열분리부(7, 8)보다 더욱 1단 높은 계층에 위치하도록 배치되어 있다.

도 10 내지 도 12에 있어서, 7c, 8c는 열분리부(7, 8)를 제1 변위부(5, 6)에 각각 접속하는 접속부, 9a, 10a는 제2 변위부(9, 10)를 열분리부(7, 8)에 각각 접속하는 접속부, 12c, 12d는 반사판(12)을 제2 변위부(9, 10)에 각각 접속하는 접속부이다.

본 실시 형태에 의하면, 상기 제1 실시 형태와 같은 이점이 얻어진다. 뿐만 아니라, 전술한 바와 같은 배치가 채용되어 있기 때문에, 해당 화소의 열분리부(7, 8)의 아래에 인접 화소의 제1 변위부(5, 6)를 각각 겹쳐서 배치시키는 것이 가능하게 된다. 따라서 도 10중의 세로방향에 대해 고밀도화 할 수 있다. 또한 이에 따라 인접 화소의 반사판(12)을 접근하여 배치하는 것이 가능하게 되기 때문에 개구율을 향상시킬 수 있다. 도 10을 도 6과 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 상기 제2 실시 형태에 비하여 화소의 점유 면적을 증대시키는 일 없이 반사판(12) 및 적외선 흡수부(11)의 면적을 넓게 할 수 있어, 상기 제2 실시 형태에 비하여도 더욱 개구율을 향상시킬 수 있다.

단, 본 실시 형태에서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 열분리부(7, 8)가 제1 변위부(5, 6)와 제2 변위부(9, 10) 사이에 위치하고 있기 때문에, 제1 변위부(5)의 2개의 막(21, 22) 및 제2 변위부(9, 10)의 2개의 막(23, 24)을 대응하는 각 층마다 각각 동시에 성막할 수는 없다.

[제4 실시 형태]

도 13은 본 발명의 제4 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소를 모식적으로 도시한 개략 평면도이다. 도 14는 도 13중의 X17-X18 선에 따른 개략 단면도, 도 15는 도 13중의 X19-X20 선에 따른 개략 단면도, 도 16은 도 13중의 Y17-Y18 선에 따른 개략 단면도, 도 17은 도 13중의 Y19-Y20 선에 따른 개략 단면도이다. 도 13 내지 도 17에 있어서, 도 1 및 도 4의 A 내지 C중의 요소와 동일 또는 대응하는 요소에는 동일 부호를 붙이고 그 중복되는 설명은 생략한다.

도 13 내지 도 17은 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 제조 도중에서 희생층(도시 생략)을 제거하기 전의 상태를 도시하고 있다. 따라서 도 13 내지 도 17에서는, 제1 및 제2 변위부(5, 6, 9, 10)는 해당 희생층에 의해 보호지지되고 만곡되지 않는다. 도면에는 도시하지 않았지만, 해당 희생층을 삭제하여 본 실시 형태 에 의한 방사 검출장치를 완성시키면, 상기 제1 실시 형태와 같이, 제1 및 제2 변위부(5, 6, 9, 10)는 만곡된다.

또한 도 13에 있어서, 인접 화소의 배치를 분명하게 하기 위해, 해당 인접 화소의 반사판(12) 및 적외선 흡수부(11)를 상상선으로서 도시하고 있다. 또한 도 13에 있어서, 적외선 차광부(13, 14)는 생략하여 도시하고 있다.

본 실시 형태가 상기 제1 실시 형태와 다른 것은, 적외선 흡수 구조로서 옵티컬 캐버티 구조가 채용되어 있는 점과, 제1 및 제2 변위부(5, 6, 9, 10)가 각각 복수의 개별 변위부로 구성되어 있는 점과, 그들의 계층의 위치가 다른 점이다. 이들의 점에 관해 이하에 설명한다.

적외선 흡수부(11)는, 금흑 등의 막이 아니라, 적외선(i)의 일부를 반사하는 특성을 갖는 소정 두께의 SiN막으로 구성되어 있다. 적외선 흡수부(11)의 적외선 반사율은, 약 33%인 것이 바람직하다. 적외선 흡수부(11)는, n을 홀수, 입사 적외선(i)의 소망의 파장역의 중심 파장을 λ_O로 하고, 적외선 흡수부(11)와 반사판(12) 사이의 간격(D1)이 실질적으로 nλ_O/4가 되도록 배치되어 있다. 예를 들면, λ_O를 10㎛, n을 1로 하고 간격(D1)을 약 2.5㎛로 설정하면 좋다. 본 실시 형태에서는, 판독광(j)을 반사하는 반사판(12)은, 적외선(i)을 거의 전반사하는 적외선 반사부로서 겸용되고, 적외선 흡수부(11) 및 반사판(12)이 옵티컬 캐버티 구조를 구성하고 있다. 다만, 이러한 적외선 반사부는 반사판(12)과는 별도로 마련하여도 좋다.

반사판(12)은 접속부(12e)를 통하여 적외선 흡수부(11)에 고정되어 있다. 접 속부(12e)는 반사판(12)을 구성하는 Al막이 그대로 연속되어 연장된 것으로 되어 있다.

제1 변위부(5)는 그 시점부로부터 종점부에 걸쳐서 +X방향의 방향으로 차례로 기계적으로 접속된 2개의 개별 변위부(5-1, 5-2)로 구성되어 있다. 제2 변위부(9)는 그 시점부로부터 종점부에 걸쳐서 -X방향의 방향으로 차례로 기계적으로 접속된 2개의 개별 변위부(9-2, 9-1)로 구성되어 있다. 제1 변위부(6)는 그 시점부로부터 종점부에 걸쳐서 -X방향의 방향으로 차례로 기계적으로 접속된 2개의 개별 변위부(6-1, 6-2)로 구성되어 있다. 제2 변위부(10)는 그 시점부로부터 종점부에 걸쳐서 -X방향의 방향으로 차례로 기계적으로 접속된 2개의 개별 변위부(10-2, 10-1)로 구성되어 있다.

본 실시 형태에 있어서도, 도 1중의 좌우에 관해 좌우 대칭으로 구성되어 있기 때문에 여기서는 제1 및 제2 변위부(5, 9)만에 관해 설명한다. 모든 개별 변위부(5-1, 5-2, 9-1, 9-2)는 서로 겹쳐진 하측의 SiN막 및 상측의 Al막으로 구성되어 있다. 제1 및 제2 변위부(5, 9)를 만곡되지 않은 상태로 하였을 때에, 열분리부(7) 및 개별 변위부(5-2, 9-2)가 개별 변위부(5-1, 9-1)보다 1단 높은 계층에 위치하도록 배치되어 있다. 개별 변위부(5-1)의 시점부로부터 종점부까지의 길이와 개별 변위부(9-1)의 시점부로부터 종점부까지의 길이는 실질적으로 같게 되어 있다. 개별 변위부(5-2)의 시점부로부터 종점부까지의 길이와 개별 변위부(9-2)의 시점부로부터 종점부까지의 길이는 실질적으로 같게 되어 있다.

개별 변위부(9-1)의 하측의 SiN막 및 적외선 흡수부(11)를 구성하는 SiN막은 하나의 SiN막이 연속되어 연장됨에 의해 형성되어 있다. 개별 변위부(5-2, 9-2)의 하측의 SiN막 및 열분리부(7)는 하나의 SiN막이 연속되어 연장됨에 의해 형성되어 있다. 도 13 내지 도 17에 있어서, 5-2a는 개별 변위부(5-2)를 개별 변위부(5-1)에 접속하는 접속부, 9-2a는 개별 변위부(9-2)를 개별 변위부(9-1)에 접속하는 접속부이다.

또한 본 실시 형태에 있어서도, 상기 제1 실시 형태와 같이, 제1 변위부(5)의 개별 변위부(5-1, 5-2)의 2개의 층 및 제2 변위부(9)의 개별 변위부(9-1, 9-2)의 2개의 층을, 대응하는 각 층마다 각각 동시에 성막할 수 있는 구조를 갖고 있기 때문에, 제조에 있어서는 이들을 동시에 성막하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 의하면, 상기 제1 실시 형태와 같은 이점이 얻어진다. 뿐만 아니라, 옵티컬 캐버티 구조가 채용되어 있기 때문에, 적외선 흡수부(11)에 있어서의 방사의 흡수율이 높아진다. 따라서 적외선 흡수부(11)의 두께를 얇게 하여 그 열용량을 작게 하여도 적외선의 흡수율을 높일 수 있다. 그 결과, 검출 감도 및 검출 응답성의 양쪽을 높일 수 있다.

또한 본 실시 형태에 의하면, 전술한 바와 같이, 각 변위부(5, 6, 9, 10)가 복수의 개별 변위부를 갖고 있는 동시에, 열분리부(7, 8) 및 개별 변위부(5-2, 6-2, 9-2, 10-2)가 개별 변위부(5-1, 6-1, 9-1, 10-1)보다 1단 높은 계층에 위치하도록 배치되어 있다. 따라서 제1 및 제2 변위부(5, 6, 9, 10)의 시점부로부터 종점부까지의 길이를 길게 함으로서, 입사 적외선량에 대한 반사판(12)의 경사(즉, 검출 감도)를 높이면서, 해당 화소의 열분리부(7, 8) 및 개별 변위부(5-2, 6-2, 9-2, 10-2)의 아래에 인접 화소의 개별 변위부(5-1, 6-1, 9-1, 10-1)를 거듭 배치시키는 것이 가능하게 된다. 따라서 도 13중의 세로방향에 대해 고밀도화 할 수 있다. 또한 이에 따라 인접 화소의 반사판(12)을 접근하여 배치하는 것이 가능하게 되기 때문에 개구율을 향상시킬 수 있다.

[제5 실시 형태]

도 18은 본 발명의 제5 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소를 모식적으로 도시한 개략 평면도이다. 도 18은 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 제조 도중에서 희생층(도시 생략)을 제거하기 전의 상태를 도시하고 있다.

도 19는 희생층을 제거한 후의 완성 상태를 모식적으로 도시한 도면으로서, 도 18중의 X21-X22 선에 따른 개략 단면도에 상당하고 있다. 도 19는 목표 물체로부터의 적외선(i)이 입사되지 않은 상태에 있어서 환경 온도가 T0인 경우에 열평형에 달하여 기판 및 소자 각 부의 온도도 T0로 되었을 때의 양상을 도시하고 있고 도 4의 A에 대응하고 있다.

도 18 및 도 19에 있어서, 도 1 및 도 4의 A 내지 C중의 요소와 동일 또는 대응하는 요소에는 동일 부호를 붙이고 그 중복되는 설명은 생략한다.

본 실시 형태가 상기 제1 실시 형태와 다른 것은 이하의 점이다. 도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이, 열분리부(7, 8)는 L자 형상이 아니라 직선 형상으로 구성되어 있다. 제1 변위부(5)와 제2 변위부(9)에서, (a') 시점부로부터 종점부로 향하는 방향이 상기 제1 실시 형태에서는 반대방향(+X방향의 방향과 -X방향의 방향)이였는데 대하여, 본 실시 형태에서는 같은 방향(-X방향의 방향과 -X방향의 방향) 이며, (c') SiN막과 Al막이 겹치는 순서가, 상기 제1 실시 형태에서는 같았는데 대하여, 본 실시 형태에서는 반대이다. 즉, 본 실시 형태에서도 상기 제1 실시 형태에서도 제1 변위부(5)의 하측막(21)은 SiN막으로 상측막(22)은 Al막이지만, 제1 실시 형태에서는 제2 변위부(9)의 하측막(23)은 SiN막이고 상측막(24)은 Al막인데 대하여, 본 실시 형태에서는 제2 변위부(9)의 하측막(23)은 Al막이고 상측막(24)은 SiN막이다.

이와 같이 제1 실시 형태를 변형하더라도, 상기 제1 실시 형태의 경우와 같이, 상기 (b), (d) 및 (e)의 이유로, 도 19에 도시한 바와 같이, 제1 변위부(5)의 시점부에 대한 종점부가 이루는 각도(θ1)(열분리부(7)가 기판(1)에 대해 이루는 각도에 상당)의 절대치와, 제2 변위부(9)의 시점부에 대한 종점부가 이루는 각도(θ2)(반사판(12)이 열분리부(7)에 대해 이루는 각도에 상당)의 절대치가 동등하게 된다. 그리고 본 실시 형태에 있어서도 상기 (a') 및 (c')의 이유로, 각도(θ1)의 방향과 각도(θ2)의 방향과의 관계가, 기판(1)에 대해 제2 변위부(9)의 종점부가 이루는 각도(θ3)(반사판(12)이 기판(1)에 대해 이루는 각도에 상당. 도 19에서는 도시 생략)에 대하여 서로 취소하는 관계로 되어있다. 즉, θ3= θ2 - θ1로 되어있다. 따라서 도 19에 도시한 바와 같이, 반사판(12)은 기판(1)과 평행하게 된다.

그리고 본 실시 형태에 있어서도, 상기 제1 실시 형태와 같이, 환경 온도(또는 기판 온도)가 변화된 것만으로서는, 제2 변위부(9)의 종점부나 반사판(12)은 기판과 평행한 그대로이다. 또한 본 실시 형태에 있어서도, 상기 제1 실시 형태와 같이, 적외선(i)이 입사되면, 입사 적외선량에 응하여 반사판(12)이 경사된다.

따라서 본 실시 형태에 의해서도 상기 제1 실시 형태와 같은 이점이 얻어진다.

[제6 실시 형태]

도 20은 본 발명의 제6 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소를 모식적으로 도시한 개략 평면도이다. 도 21은 도 20중의 X23-X24 선에 따른 개략 단면도, 도 22는 도 20중의 Y23-Y24 선에 따른 개략 단면도이다. 도 20 내지 도 22에 있어서, 도 18 및 도 19중의 요소와 동일 또는 대응하는 요소에는 동일 부호를 붙이고 그 중복되는 설명은 생략한다.

도 20 내지 도 22는 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 제조 도중에서 희생층(도시 생략)을 제거하기 전의 상태를 도시하고 있다. 따라서 도 20 내지 도 22에서는, 제1 및 제2 변위부(5, 6, 9, 10)는 해당 희생층에 의해 보호지지되고 만곡되지 않는다. 도면에는 도시하지 않았지만, 해당 희생층을 삭제하여 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치를 완성시키면, 상기 제5 실시 형태와 같이, 제1 및 제2 변위부(5, 6, 9, 10)는 만곡된다.

또한 도 20에서, 인접 화소의 배치를 분명하게 하기 위해, 해당 인접 화소의 반사판(12)을 상상선으로서 도시하고 있다. 또한 도 20에 있어서, 적외선 차광부(13, 14)는 생략하여 도시하고 있다.

본 실시 형태가 상기 제5 실시 형태와 다른 것은 이하의 점이다. 도 20 내지 도 22에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 변위부(5, 6, 9, 10)를 만곡되지 않은 상태로 하였을 때에, 열분리부(7, 8)가 제1 변위부(5, 6)보다 1단 높은 계층에 위치하 고, 제2 변위부(9, 10)가 열분리부(7, 8)보다 더욱 1단 높은 계층에 위치하도록 배치되어 있다.

도 20 내지 도 22에 있어서, 7c, 8c는 열분리부(7, 8)를 제1 변위부(5, 6)에 각각 접속하는 접속부, 9a, 10a는 제2 변위부(9, 10)를 열분리부(7, 8)에 각각 접속하는 접속부, 12c, 12d는 반사판(12)을 제2 변위부(9, 10)에 각각 접속하는 접속부이다.

본 실시 형태에 의하면, 상기 제5 실시 형태와 같은 이점이 얻어진다. 뿐만 아니라, 전술한 바와 같은 배치가 채용되어 있기 때문에, 해당 화소의 열분리부(7, 8)의 아래에 인접 화소의 제1 변위부(5, 6)를 각각 겹쳐서 배치시키고, 해당 화소의 제2 변위부(9, 10)의 아래에 인접 화소의 열분리부(7, 8)를 각각 겹쳐서 배치시키는 것이 가능하게 된다. 따라서 도 20중의 세로방향에 대해 고밀도화 할 수 있다. 또한 이에 따라 인접 화소의 반사판(12)을 접근하여 배치하는 것이 가능하게 되기 때문에 개구율을 향상시킬 수 있다.

[제7 실시 형태]

도 23은 본 발명의 제7 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소를 모식적으로 도시한 개략 평면도이다. 도 23은 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 제조 도중에서 희생층(도시 생략)을 제거하기 전의 상태를 도시하고 있다.

도 24는 희생층을 제거한 후의 완성 상태를 모식적으로 도시한 도면으로서, 도 23중의 X25-X26 선에 따른 개략 단면도에 상당한다. 도 24는 목표 물체로부터의 적외선(i)이 입사되지 않은 상태에 있어서 환경 온도가 T0인 경우에 열평형에 달하여 기판 및 소자 각 부의 온도도 T0로 되었을 때의 양상을 도시하며, 도 4의 A에 대응한다.

도 23 및 도 24에 있어서, 도 1 및 도 4의 A 내지 C중의 요소와 동일 또는 대응하는 요소에는 동일 부호를 붙이고 그 중복되는 설명은 생략한다.

본 실시 형태가 상기 제1 실시 형태와 다른 것은 이하의 점이다. 상기 제1 실시 형태에서는, 제1 및 제2 변위부(5, 6, 9, 10)의 폭방향(Y축방향)에서 본 경우의, 제1 변위부(5, 6)의 시점부의 위치와 제2 변위부(9, 10)의 종점부의 위치가 실질적으로 동일하게 되어있다. 상기 제1 실시 형태와 같이, 제1 변위부(5)의 시점부로부터 종점부까지의 길이(L1)와 제2 변위부(9)의 시점부로부터 종점부까지의 길이(L2)가 같기 때문에, Y축방향에서 본 경우의, 제1 변위부(5, 6)의 종점부의 위치와 제2 변위부(9, 10)의 시점부의 위치도 실질적으로 동일하게 되어있다. 이에 따라 열분리부(7, 8)는 U자 형상으로 구성되어 있다.

따라서 본 실시 형태에 의하면, 목표 물체로부터의 적외선(i)이 입사되지 않는 한, 제1 및 제2 변위부(5, 6, 9, 10)의 초기적인 만곡이나 환경 온도의 변화에 관계 없이, 상기 제1 실시 형태와 같이 제2 변위부(9, 10)의 종점부가 기판(1)과 평행하게 될 뿐만 아니라 제2 변위부(9, 10)의 종점부의 높이(D2)가 일정하게 된다.

또한 본 실시 형태에서는, 제2 변위부(9, 10)의 종점부에는, 변위 판독 부재로서, 도 1중의 반사판(12) 대신에, Al막으로 이루어지는 양측이 빗살 형상으로 형성된 가동 반사판(50)이 고정되어 있다. 금흑 등의 적외선 흡수막으로 구성된 적외 선 흡수부(11)는 가동 반사부(50)의 하면에 형성되어 있다. 편측이 각각 빗살 형상으로 형성된 2개의 고정 반사부(51, 52)가, 기판(1)에 대해 고정되어 있다. 고정 반사부(51, 52)는, 각각 다리부(53, 54)를 통하여, 상기 높이(D2)와 거의 같은 높이가 되도록 기판(1)에 부유된 상태로 지지되어 있다. 2개의 고정 반사부(51, 52)는 그들의 빗살 형상 부분이 가동 반사부(50)의 양측에 각각 맞물리도록 배치되어 있다. 이로써, 본 실시 형태에서는, 고정 반사부(51, 52) 및 가동 반사부(50)가 실질적으로 회절격자를 구성하고 있다. 고정 반사부(51, 52)와 가동 반사부(50) 사이의 단차량(段差量)(높이의 차)에 응하여, 윗쪽으로부터 입사된 판독광의 반사회절광, 예를 들면, +1차 회절광의 광량이 변화된다.

본 실시 형태에 의하면, 목표 물체로부터의 적외선(i)이 입사되지 않는 한, 가동 반사부(50)는 기판(1)과 평행하고 높이도 일정한 그대로이다. 목표 물체로부터의 적외선(i)이 입사되면, 입사 적외선량에 응하여, 가동 반사부(50)가 경사지게 되어 상기 단차량이 변화되어, 예를 들면 상기 +1차 회절광의 광량이 변화된다.

본 실시 형태에 의한 방사 검출장치는, 예를 들면, 전술한 도 5에 도시한 영상화장치에 있어서, 방사 검출장치(100) 대신에 이용할 수 있다. 단, 이 경우, 광선속 제한부(35)는, 예를 들면, 판독광의 조사에 의해 반사부(50, 51, 52)에서 반사된 회절광중 +1차 회절광만을 선택적으로 통과시키도록 구성하여 둔다. +1차 회절광의 광선속에 관해서는, 광선속 제한부(35)는 조금도 제한하지 않도록 해 둔다. 이 영상화장치에 의해서도 방사 검출장치(100)를 이용한 도 5에 도시한 영상화장치와 같이, CCD(30)의 수광면상에 형성된 판독광에 의한 광학상은, 입사된 적외선상 을 반영한 것으로 된다.

또한 본 실시 형태에 있어서, 변위 판독 부재로서, 가동 반사부(50) 대신에 도 1중의 반사판(12)을 이용하여도 좋은 것은 언급할 필요도 없다. 이 경우, 고정 반사부(51, 52)는 제거된다.

또한 본 실시 형태에서는, 제1 변위부(5, 6)의 시점부의 위치와 제2 변위부(9, 10)의 종점부의 위치가 폭방향에서 보아 같고, 또한 제1 변위부(5, 6)의 길이와 제2 변위부(9, 10)의 길이가 같다. 이 때문에 제조시에 있어서의 초기적인 스트레스가 생기기 어려워 불량이 저감될 수 있다는 효과도 있다. 특히 희생층을 제거할 때에 이 효과는 현저하다. 변위부는 반사부보다 폭이 좁다. 이 때문에 희생층 제거공정에서 변위부의 아래에 있는 희생층은 먼저 제거가 완료된다. 그러면 희생층에는 만곡되는 스트레스가 작용된다. 그러나 상기한 구성에 의해, 스트레스가 각각 차감되도록 생기기 때문에 실질적으로 스트레스가 저감된다. 이 때문에 수율이 향상되는 것이다.

[제8 실시 형태]

도 25는 본 발명의 제8 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소를 모식적으로 도시한 개략 평면도이다. 도 25는 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 제조 도중에서 희생층(도시 생략)을 제거하기 전의 상태를 도시하고 있다.

도 26은 희생층을 제거한 후의 완성 상태를 모식적으로 도시한 도면으로서, 도 25중의 X27-X28 선에 따른 개략 단면도에 상당하고 있다. 도 26은 목표 물체로부터의 적외선(i)이 입사되지 않는 상태에 있어서 환경 온도가 T0인 경우에 열평형 에 달하여 기판 및 소자 각 부의 온도도 T0로 되었을 때의 양상을 도시하고 있고 도 24에 대응하고 있다.

도 25 및 도 26에 있어서, 도 23 및 도 24중의 요소와 동일 또는 대응하는 요소에는 동일 부호를 붙이고 그 중복되는 설명은 생략한다.

본 실시 형태가 상기 제7 실시 형태와 다른 것은 이하의 점이다. 본 실시 형태에서는, 제2 변위부(9, 10)의 종점부에는 변위 판독 부재로서 가동 반사부(50) 대신에 수광된 판독광(j)의 일부만을 반사하는 하프미러부(60)가 이용되고 있다. 고정 반사부(51, 52)는 제거되어 있다. 또한 기판(1)상에는 하프미러부(60)를 투과한 판독광을 반사시키는 반사부로서의 Al막으로 이루어지는 전반사 하프미러(61)가 하프미러부(60)와 대향하도록 형성되어 있다. 또한 본 실시 형태에서는 금흑 등의 적외선 흡수부(11)는 삭제되고 제2 변위부(9, 10)의 하측의 SiN막이 적외선 흡수부로서 겸용되고 있다.

본 실시 형태에 의하면, 상기 제7 실시 형태와 같이, 목표 물체로부터의 적외선(i)이 입사되지 않는 한, 하프미러부(60)는 기판(1)과 평행하고 높이도 일정한 그대로이다. 목표 물체로부터의 적외선(i)이 입사되면, 입사 적외선량에 응하여 하프미러부(60)가 경사지게 되어 하프미러부(60)와 전반사 하프미러(61) 사이의 간격이 변화된다. 윗쪽으로부터 판독광(j)을 조사하면, 전반사 하프미러(61)로부터의 반사광과 하프미러부(60)로부터의 반사광이 간섭하여 간섭광으로 되어 윗쪽으로 되돌아간다. 이 간섭광의 강도는 하프미러부(60)와 전반사 하프미러(61) 사이의 간격에 의존하기 때문에 입사 적외선량에 응한 강도의 간섭광이 얻어진다.

본 실시 형태에 의한 방사 검출장치는, 예를 들면, 전술한 도 5에 도시한 영상화장치에 있어서, 방사 검출장치(100) 대신에 이용할 수 있다. 단, 이 경우, 광선속 제한부(35)를 제거한다. 이 영상화장치에 의해서도, 방사 검출장치(100)를 이용한 도 5에 도시한 영상화장치와 같이, CCD(30)의 수광면상에 형성된 판독광에 의한 광학상은 입사된 적외선상을 반영한 것으로 된다.

본 실시 형태에 의해서도 상기 제7 실시 형태와 같은 이점이 얻어진다.

[제9 실시 형태]

도 27은 본 발명의 제9 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소를 모식적으로 도시한 개략 평면도이다. 도 27은 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 제조 도중에 있어서, 희생층(도시 생략)을 제거하기 전의 상태를 도시하고 있다.

도 28은 희생층을 제거한 후의 완성 상태를 모식적으로 도시한 도면으로서, 도 27중의 X29-X30 선에 따른 개략 단면도에 상당하고 있다. 도 28은 목표 물체로부터의 적외선(i)이 입사되지 않은 상태에 있어서 환경 온도가 T0인 경우에 열평형에 달하여 기판 및 소자 각 부의 온도도 T0로 되었을 때의 양상을 도시하고 있고 도 24에 대응하고 있다.

도 27 및 도 28에 있어서, 도 25 및 도 26중의 요소와 동일 또는 대응하는 요소에는 동일 부호를 붙이고 그 중복되는 설명은 생략한다.

본 실시 형태가 상기 제7 실시 형태와 다른 것은 이하의 점이다. 본 실시 형태에서는, 제2 변위부(9, 10)의 종점부에는 변위 판독 부재로서 가동 반사부(50) 대신에 Al막으로 이루어지는 가동 전극부(70)가 이용되고 있다. 고정 반사부(51, 52)는 제거되어 있다. 또한 기판(1)상에는 가동 전극부(70)와 대향하도록 Al막으로 이루어지는 고정 전극부(71)가 형성되어 있다. 금흑 등의 적외선 흡수부(11)는 가동 반사부(70)의 표면에 형성되고, 목표 물체로부터의 적외선(i)을 윗쪽으로부터 받게 되어 있다.

기판(1)에는 고정 전극부(71)의 하부에 확산층(72)이 형성되고 양자가 전기적으로 접속되어 있다. 또한 도면에는 도시하지 않았지만, 다리부(3, 4)의 콘택트부(3a, 4a)의 하부에도 확산층이 형성되고, 이들의 확산층과 제1 변위부(5, 6)의 상측의 Al막이 콘택트 홀을 통하여 각각 전기적으로 접속되어 있다. 제1 변위부(5, 6)의 상측의 Al막(22)은 열분리부(7, 8)상에 형성된 Ti배선층(72, 73)을 통하여 제2 변위부(9, 10)의 상측의 A1막(24)에 각각 전기적으로 접속되어 있다. 이로 인해, 콘택트부(3a, 4a)의 하부의 확산층과 가동 전극부(70)가 전기적으로 접속되어 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 이들 확산층과 확산층(72)간의 정전 용량을 판독하는 공지의 판독 회로가 형성되어 있다.

본 실시 형태에 의하면, 상기 제7 실시 형태와 같이, 목표 물체로부터의 적외선(i)이 입사되지 않는 한, 가동 전극부(70)는 기판(1)과 평행하고 높이도 일정한 그대로이다. 목표 물체로부터의 적외선(i)이 윗쪽으로부터 입사되면, 입사 적외선량에 응하여 가동 전극부(70)가 경사지게 되어 가동 전극부(70)와 고정 전극부(71) 사이의 간격이 변화된다. 이 변화가 상기 정전 용량의 변화로서 상기 판독 회로에 의해 판독된다. 단위 화소가 1차원 형상 또는 2차원 형상으로 배치되어 있고, 상기 판독 회로에서 적외선 화상 신호가 얻어지게 되어 있다.

본 실시 형태에 의해서도 상기 제7 실시 형태와 같은 이점이 얻어지지만, 특히 본 실시 형태에서는 다음의 이점이 얻어진다. 가동 전극부(70)가 초기에 기판(1)에 대해 경사지지 않기 때문에, 고정 전극부(71)에 충돌하는 일 없이, 전극 간격을 좁게 설정하여 둘 수 있다. 이 때문에 고감도의 적외선 검출이 가능해지는 동시에, 다이나믹 레인지가 제한되는 일이 없다.

그런데 전술한 각 실시 형태 및 후술하는 각 실시 형태에 있어서, 제1 및 제2 변위부(5, 6, 9, 10) 이외의 구성 요소(예를 들면, 반사판(12), 열분리부(7, 8), 도 13중의 적외선 흡수부(11), 반사부(50 내지 52), 하프미러부(60), 가동 전극부(70) 등)에 관해서는, 각각 평면부와, 해당 평면부의 주변부분의 적어도 일부에 걸쳐서 위로 세워지거나 또는 아래로 세워지도록 형성된 상승부 또는 하강부를 갖도록 구성해 두는 것이 바람직하다. 이 경우, 평면부가 상승부 또는 하강부에 의해 보강되어 소망의 강도를 확보하면서 막두께를 얇게할 수 있어서 바람직하다.

또한 전술한 각 실시 형태 및 후술하는 제12 및 제13 실시 형태에 있어서, 제1 변위부(5, 6)와 다리부(3, 4) 사이의 각 연결부분을 보강해 두는 것이 바람직하다. 이러한 보강 구조의 예를, 이하에, 본 발명의 제10 및 제11 실시 형태로서 설명한다.

[제10 실시 형태]

본 발명의 제10 실시 형태의 설명에 앞서서, 제10 실시 형태 및 후술하는 제11 실시 형태와 대비되는 상기 제2 실시 형태에 있어서의 보강 구조에 관해 도 29의 A 및 B를 참조하여 설명한다. 도 29의 A 및 B는 전술한 도 6 내지 도 9에 도시한 제2 실시 형태에 의한 방사 검출장치에 있어서의 제1 변위부(5)와 다리부(3) 사이의 연결부분 부근을 모식적으로 도시한 도면으로서, 도 29의 A는 그 개략 사시도, 도 29의 B는 도 29의 A중의 A-A' 선에 따른 개략 단면도이다. 또한 도 29의 A 및 B에서, 도 7중의 차광막(13)은 생략하고 있다. 상기 제2 실시 형태에서는, 도 29의 A 및 B에 도시한 바와 같이, 다리부(3)는, 상부가 개구된 바닥이 있는 주상부(柱狀部)(80)와, 주상부(80)의 상부 개구테두리의 주위에 기판(1)면과 거의 평행을 이루도록 연속되는 평면부(81)로 구성되어 있다. 제1 변위부(5)는 이 평면부(81)가 그대로 거의 동일 평면 형상으로 연장된 것으로서 구성되어 있다. 다리부(3)를 구성하는 주상부(80) 및 평면부(81)는, 제1 변위부(5)를 구성하고 있는 SiN막(21) 및 Al막(22)이 그대로 연속되어 연장됨에 의해 형성되어 있다. 도 29의 A 및 B에는 도시하지 않았지만, 다리부(4) 및 제1 변위부(6)도, 다리부(3) 및 제1 변위부(5)와 같이 구성되어 있다.

상기 제2 실시 형태에서는 다리부(3)가 평면부(81) 및 주상부(80)로 구성되기 때문에, 전술한 도 1 및 도 4의 A 내지 C에 도시한 제1 실시 형태와 같이 다리부(3)를 단지 단면 L자 형상으로 구성하는 경우에 비하여, 다리부(3)와 제1 변위부(5) 사이의 연결부분의 강도가 보강된다.

한편, 도 30의 A 및 B는 본 발명의 제10 실시 형태에 의한 방사 검출장치에 있어서의 제1 변위부(5)와 다리부(3) 사이의 연결부분 부근을 모식적으로 도시한 도면으로서, 도 30의 A는 그 개략 사시도, 도 30의 B는 도 30의 A중의 B-B' 선에 따른 개략 단면도이다. 도 30의 A 및 B에서 도 29의 A 및 B중의 요소와 동일 또는 대응하는 요소에는 동일 부호를 붙이고 그 중복되는 설명은 생략하고 있다. 또한 도 30의 A 및 B에서 도 7중의 차광막(13)에 상당하는 차광막은 생략하고 있다.

본 발명의 제10 실시 형태가 상기 제2 실시 형태와 다른 것은 다리부(3)의 구성만이다. 즉, 본 실시 형태에서는, 도 30의 A 및 B에 도시한 바와 같이, 다리부(3)는 상부가 개구된 바닥이 있는 주상부(90)와, 주상부(90)의 상부 개구테두리의 주위에 기판(1)면과 거의 평행을 이루도록 연속되는 평면부(91)와. 평면부(91)의 둘레 테두리로부터 기판(1)측으로 아래로 세워진 하강부(92)와, 하강부(92)의 아래테두리로부터 주위로 기판(1)면과 거의 평행을 이루도록 연속되는 평면부(93)로 구성되어 있다. 제1 변위부(5)는 평면부(93)가 그대로 거의 동일 평면 형상으로 연장된 것으로서 구성되어 있다. 다리부(3)를 구성하는 주상부(90), 평면부(91), 하강부(92) 및 평면부(93)는 제1 변위부(5)를 구성하고 있는 SiN막(21) 및 Al막(22)이 그대로 연속되어 연장됨에 의해 형성되어 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 제2 실시 형태에 있어서의 다리부(4) 및 제1 변위부(6)에 상당하는 부분도 다리부(3) 및 제1 변위부(5)와 같이 구성되어 있다.

이 제10 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 제조방법의 1예에 관해 도 31의 A 내지 C를 참조하여 설명한다. 단, 여기서는, 다리부(3, 4) 및 제1 변위부(5, 6)에 관련되는 부분을 중심으로 하여 설명한다. 또한 도 31의 A 내지 C는 제10 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 제조방법을 도시한 공정도로서 도 30의 B에 대응하는 개략 단면도에 상당하고 있다.

우선 도 9중의 적외선 차광막(13, 14)에 상당하는 차광막으로 될 Al막(도시 생략)을 기판(1)상에 증착법 등에 의해 도핑한 후 포토리소 에칭법에 의해 패터닝하여 해당 차광막의 형상으로 한다(도시 생략). 다음에, Si기판(1)상의 전면에 희생층(94)으로서의 레지스트를 도포하고, 이 희생층(94)에, 다리부(3, 4)의 콘택트부(3a, 4a)에 응한 개구를 포토리소그래피에 의해 형성한다(도 31의 A).

이어서, 이 상태의 기판상에 희생층(95)으로서의 레지스트를 도포하고, 다리부(3, 4)의 평면부(91)에 응한 부분만의 희생층(95)을 섬 형상으로 남기도록, 희생층(95)의 다른 부분을 포토리소 에칭법에 의해 제거한다(도 31의 B).

다음에, 다리부(3, 4) 및 제1 변위부(5, 6)의 하측막(21)으로 될 SiN막(21)을 P-CVD법 등에 의해 도핑한 후 포토리소 에칭법에 의해 패터닝하여 각각의 형상으로 한다. 다음에, 다리부(3, 4) 및 제1 변위부(5, 6)의 상측막(22)으로 될 Al막을 증착법 등에 의해 도핑한 후 포토리소 에칭법에 의해 패터닝하여 각각의 형상으로 한다(도 31의 C).

그 후, 상기 제2 실시 형태를 제조하는 경우와 같은 공정을 거친 후, 이 상태의 기판을 다이싱 등에 의해 칩마다 분할하고, 희생층(94, 95) 및 다른 희생층을 애싱법 등에 의해 제거한다. 이로써, 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치가 완성된다.

본 발명자는, 도 30의 A 및 B에 도시한 바와 같은 보강 구조쪽이 도 29의 A 및 B에 도시한 바와 같은 보강 구조에 비하여 제1 변위부(5)의 근원 부분이 보강되어 강도가 높아지는 것을 실험적으로 확인하었다. 이것은, 하강부(92)가 형성됨에 의해 그 강도가 높아지는 것으로 생각된다.

[제11 실시 형태]

도 32의 A 및 B는 본 발명의 제11 실시 형태에 의한 방사 검출장치에 있어서의 제1 변위부(5)와 다리부(3) 사이의 연결부분 부근을 모식적으로 도시한 도면으로서, 도 32의 A는 그 개략 사시도, 도 32의 B는 도 32의 A중의 C-C' 선에 따른 개략 단면도이다. 도 32의 A 및 B에서 도 29의 A 및 B중의 요소와 동일 또는 대응하는 요소에는 동일 부호를 붙이고 그 중복되는 설명은 생략한다. 또한 도 32의 A 및 B에서 도 7중의 차광막(13)에 상당하는 차광막은 도시를 생략하고 있다.

본 발명의 제11 실시 형태가 상기 제2 실시 형태와 다른 것은 다리부(3)의 구성만이다. 즉, 본 실시 형태에서는, 도 32의 A 및 B에 도시한 바와 같이, 다리부(3)는, 상부가 개구된 바닥이 있는 주상부(110)와, 주상부(110)의 상부 개구테두리 주위에 기판(1)면과 거의 평행을 이루도록 연속되는 평면부(111)와, 평면부(111)의 둘레 테두리로부터 기판(1)과 반대측으로 위로 세워진 상승부(112)와, 상승부(112)의 윗테두리로부터 주위로 기판(1)면과 거의 평행을 이루도록 연속되는 평면부(113)로 구성되어 있다. 제1 변위부(5)는, 평면부(113)가 그대로 거의 동일 평면 형상으로 연장된 것으로서 구성되어 있다. 다리부(3)를 구성하는 주상부(110), 평면부(111), 상승부(112) 및 평면부(113)는 제1 변위부(5)를 구성하고 있는 SiN막(21) 및 Al막(22)이 그대로 연속되어 연장됨에 의해 형성되어 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 제2 실시 형태에 있어서의 다리부(4) 및 제1 변위부(6)에 상당하는 부분도 다리부(3) 및 제1 변위부(5)와 같이 구성되어 있다.

이 제11 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 제조방법의 1예에 관해 도 33의 A 내지 C를 참조하여 설명한다. 단, 여기서는, 다리부(3, 4) 및 제1 변위부(5, 6)에 관련되는 부분을 중심으로 하여 설명한다. 또한 도 33의 A 내지 C는 제11 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 제조방법을 도시한 공정도로서 도 32의 B에 대응하는 개략 단면도에 상당하고 있다.

우선 도 9중의 적외선 차광막(13, 14)에 상당하는 차광막으로 될 Al막(도시 생략)을 증착법 등에 의해 기판(1)상에 도핑한 후 포토리소 에칭법에 의해 패터닝하여 해당 차광막의 형상으로 한다(도시 생략). 다음에, Si기판(1)상의 전면에 희생층(114)으로서의 레지스트를 도포하고, 이 희생층(114)에, 다리부(3, 4)의 콘택트부(3a, 4a)에 응한 개구를 포토리소그래피에 의해 형성한다(도 33의 A).

이어서, 이 상태의 기판상에 희생층(115)으로서의 레지스트를 도포하고, 다리부(3, 4)의 평면부(111) 및 주상부(110)에 응한 부분을 포토리소 에칭법에 의해 제거한다(도 33의 B).

다음에, 다리부(3, 4) 및 제1 변위부(5, 6)의 하측막(21)으로 될 SiN막(21)을 P-CVD법 등에 의해 도핑한 후 포토리소 에칭법에 의해 패터닝하여 각각의 형상으로 한다. 다음에, 다리부(3, 4) 및 제1 변위부(5, 6)의 상측막(22)으로 될 Al막을 증착법 등에 의해 도핑한 후 포토리소 에칭법에 의해 패터닝하여 각각의 형상으로 한다(도 33의 C).

그 후, 상기 제2 실시 형태를 제조하는 경우와 같은 공정을 거친 후, 이 상태의 기판을 다이싱 등에 의해 칩마다로 분할하고, 희생층(114, 115) 및 다른 희생층을 애싱법 등에 의해 제거한다. 이로써, 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치가 완성된다.

도 32의 A 및 B에 도시한 바와 같은 보강 구조에 의하면, 상승부(112)가 형성되어 있기 때문에, 전술한 도 30의 A 및 B에 도시한 바와 같은 보강 구조와 같이, 도 29의 A 및 B에 도시한 바와 같은 보강 구조에 비하여 제1 변위부(5)의 근원부분이 보강되어 강도가 높아진다.

또한 도 30의 A, B 및 도 32의 A, B에 도시한 바와 같은 보강 구조는, 예를 들면, 도 6 내지 도 9에 도시한 상기 제2 실시 형태에 있어서의 접속부(7a, 8a, 7b, 8b, 12a, 12b)에 관해서도 마찬가지로 채용할 수 있다. 이 경우, 접속부(7a) 등을 다리부(3)와 같이 구성하면 좋다. 이것은, 거의 평판상의 박막 부재인 제1 변위부(5)가, 기판(1)에 대하여, 위로 세우진 다리부(3)를 통하여 지지되어 있는 것과 같이, 예를 들면, 도 7에 있어서, 거의 평판상의 박막 부재인 열분리부(7)가, 해당 열분리부(7)의 기부인 제1 변위부(5)에 대하여, 위로 세워진 접속부(7a)를 통하여 지지되어 있기 때문이다. 또한 도 30의 A, B 및 도 32의 A, B에 도시한 바와 같은 보강 구조는, 기체 또는 기부에 대하여, 위로 세워진 다리부 또는 접속부를 통하여 거의 평판상의 박막 부재가 지지된 구성을 갖는 여러가지 용도의 박막 구조체에서 채용할 수 있다.

[제12 실시 형태]

도 34는 본 발명의 제12 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소를 모식적으로 도시한 개략 평면도이다. 도 34는 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 제조 도중에서 희생층(도시 생략)을 제거하기 전의 상태를 도시하고 있다.

도 35 및 도 36은 각각 희생층을 제거한 후의 완성 상태를 모식적으로 도시한 도면이다. 도 35는 도 34중의 Y41-Y42 선에 따른 개략 단면도에 상당한다. 도 36은 도 34중의 X41-X42 선에 따른 개략 단면도에 상당한다. 도 35 및 도 36은 목표 물체로부터의 적외선(i)이 입사되지 않은 상태에 있어서 환경 온도가 T0인 경우에 열평형에 달하여 기판 및 소자 각부의 온도도 T0로 되었을 때의 양상을 도시하고 있고 도 24에 대응하고 있다.

도 34 내지 도 36에 있어서, 도 23 및 도 24중의 요소 및 도 1 및 도 4의 A 내지 C중의 요소와 동일 또는 대응하는 요소에는 동일 부호를 붙이고 그 중복되는 설명은 생략한다. 본 실시 형태가 상기 제7 실시 형태와 다른 것은 주로 이하에 설명하는 점이다.

본 실시 형태에서는, 가동 반사부(50) 및 고정 반사부(51, 52)(도 23 및 도 24 참조)가 제거되고, 제2 변위부(9, 10)의 종점부에는, 전술한 도 13 내지 도 17에 도시한 제4 실시 형태와 같이, 적외선(i)의 일부를 반사하는 특성을 갖는 소정 두께의 SiN막으로 구성된 적외선 흡수부(11)가 고정되어 있다. 본 실시 형태에서는 변위 판독 부재로서 가동 반사부(50) 대신에 수광된 판독광(j)을 거의 전반사하는 Al막으로 이루어지는 판독광 반사판(121)이 이용되고 있다. 판독광 반사판(121)은, n을 홀수, 입사 적외선(i)의 소망의 파장역의 중심 파장을 λ_O로 하고, 적외선 흡수부(11)와 반사판(121) 사이의 간격(D3)이 실질적으로 nλ_O/4가 되도록 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 판독광(j)을 반사하는 판독광 반사판(121)은 적외선(i)을 거의 전반사하는 적외선 반사부로서 겸용되고, 적외선 흡수부(11) 및 판독광 반사판(121)이 옵티컬 캐버티 구조를 구성하고 있다. 판독광 반사판(121)은 접속부(121e)를 통하여 적외선 흡수부(11)에 고정되어 있다. 접속부(121e)는 반사판(121)을 구성하는 Al막이 그대로 연속되어 연장된 것으로 되어 있다.

본 실시 형태에서는, 수광된 판독광(j)의 일부만을 반사하는 하프미러부(122)가, 판독광 반사판(121)의 윗쪽(즉, 판독광 반사판(121)에 대해 기판(1)과 반대측)에서 판독광 반사판(121)과 공간을 두고 대향하도록, 기판(1)에 대해 고정되어 있다. 하프미러부(122)는, 예를 들면, SiN막으로 구성할 수 있다. 또는, 하프미러부(122)는, 지지부가 되는 실리콘산화막과, 그 위에 소망의 반사율을 얻도록 대단히 얇고 스퍼터링법 등에 의해 피착된 티탄 등의 금속으로 구성할 수 있다. 이 점은 전술한 도 25 및 도 26중의 하프미러부(60)에 관해서도 같다.

본 실시 형태에서는 하프미러부(122)는, 도 34 및 도 36에 도시한 바와 같이, 그 양 단부가, 기판(1)으로부터 위로 세워진 2개의 다리부(123, 124)를 통하여 기판(1)에 고정되어 있다. 다리부(123, 124)는 하프미러부(122)를 구성하고 있는 막이 그대로 연속되어 연장됨에 의해 형성되어 있다. 또한 도면중, 123a, 124a는 다리부(123, 124)에 있어서의 기판(1)상에의 콘택트부를 각각 도시하고 있다. 본 실시 형태에서는, 개개의 열형 변위소자에 대해 하프미러부(122)가 개별로 마련되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 2차원 형상으로 열형 변위소자를 배치한 경우, 하나의 연속된 하프미러부(122)로 복수의 열형 변위소자의 판독광 반사판(121)을 덮고, 해당 하프미러부(122)와 기판(1)을 접속하는 다리부도 복수의 열형 변위소자에 대해 하나만 형성하여도 좋다.

본 실시 형태에 의하면, 상기 제7 실시 형태와 같이, 목표 물체로부터의 적외선(i)이 입사되지 않는 한, 판독광 반사판(121)은 기판(1)과 평행하고 높이도 일정한 그대로이다. 목표 물체로부터의 적외선(i)이 입사되면, 입사 적외선량에 응하여 판독광 반사판(121)이 경사지게 되어 판독광 반사판(121)과 하프미러부(122) 사이의 간격(D4)이 변화된다. 윗쪽으로부터 판독광(j)을 조사하면, 판독광 반사판(121)으로부터의 반사광과 하프미러부(122)로부터의 반사광이 간섭하여 간섭광으로 되고, 윗쪽으로 되돌아간다. 이 간섭광의 강도는 판독광 반사판(121)과 하프미러부(122) 사이의 간격(D4)에 의존하기 때문에 입사 적외선량에 응한 강도의 간섭광이 얻어진다.

본 실시 형태에 의한 방사 검출장치는, 예를 들면, 전술한 도 5에 도시한 영상화장치에 있어서, 방사 검출장치(100) 대신에 이용할 수 있다. 단, 이 경우, 광선속 제한부(35)를 제거한다. 이 영상화장치에 의해서도, 방사 검출장치(100)를 이용한 도 5에 도시한 영상화장치와 같이, CCD(30)의 수광면상에 형성된 판독광에 의한 광학상은 입사된 적외선상을 반영한 것으로 된다. 본 실시 형태에 의하면, 상기 제7 실시 형태와 같은 이점이 얻어지는 외에 이하에서 설명하는 이점도 얻어진다.

본 실시 형태도 전술한 도 25 및 도 26에 도시한 제8 실시 형태도, 하프미러부 및 판독광 반사부를 이용하여 입사 적외선량에 응한 강도의 간섭광을 얻는 점에서 공통이고, 간섭의 원리를 이용하고 있기 때문에 적외선의 수광량의 변동을 감도 좋게 판독할 수 있다. 그런데 상기 제8 실시 형태에서는, 제2 변위부(9, 10)에 하 프미러부(60)가 고정되고, Al막으로 이루어지는 전반사 하프미러(판독광 반사부)(61)가 하프미러부(60)의 아래쪽에서 기판(1)상에 형성되어 있다. 따라서 적외선(i)이 하프미러(61)에 의해 차단되기 때문에, 하프미러부(60)에 대응하는 영역을 적외선 흡수를 위한 영역으로 이용할 수 없어서, 제2 변위부(9, 10) 하측의 SiN막이 적외선 흡수부로서 겸용되고 있다. 이 때문에 적외선 입사에 대한 개구율을 그다지 높일 수 없다. 이에 대하여 본 실시 형태에서는, 판독광 반사판(121)이 적외선 흡수부(11)를 통하여 제2 변위부(9, 10)에 고정되고, 하프미러부(122)가 기판(1)에 고정되어 판독광 반사판(121)의 윗쪽에 배치되어 있다. 따라서 적외선 흡수부(11)에의 적외선(i)의 입사가 판독광 반사판(121)에 의해 차단되는 일이 없어서, 적외선 흡수부(11)를 하프미러부(122)의 아래쪽의 영역에 배치하는 것이 가능하게 되어, 이 영역을 적외선 흡수를 위한 영역으로 이용할 수 있다. 이 때문에 본 실시 형태에 의하면, 적외선 입사에 대한 개구율이 향상된다는 이점이 얻어진다.

본 실시 형태에서는, 제1 및 제2 변위부(5, 6, 9, 10) 및 열분리부(7, 8)에 관해 상기 제7 및 제8 실시 형태와 같은 구성이 채용되어 있다. 즉, 제1 변위부(5, 6)의 2개의 층(21, 22)과 제2 변위부(9, 10)의 2개의 층(23, 24)은, 각 층을 구성하는 물질끼리가 같은 동시에 각 물질의 층의 겹침 순서가 같으며, 기판(1)측으로부터 SiN막, Al막의 순이다, 이 순서로 겹치는 것은, 초기 상태에 있어서, 제1 변위부(5, 6)가 기판(1)에 부딪치지 않도록, 기판(1)에 대해 제1 변위부(5, 6)를 윗쪽으로 만곡시키기 위해서이다. 한편, 제1 변위부(5, 6)의 시점부로부터 종점부로 향하는 방향과, 제2 변위부(9, 10)의 시점부로부터 종점부로 향하는 방향은 실질적 으로 반대이다. 이 때문에 제2 변위부(9, 10)는, 기판(1)에 가까이 가도록, 즉, 제1 변위부(5, 6)의 만곡을 지워없애도록 만곡된다. 따라서 제2 변위부(9, 10)와 결합되어 있는 적외선 흡수부(11) 및 반사판(121)은 기판(1)의 가까이에 배치되게 된다. 제2 변위부(9, 10)에 고정된 반사판(121)의 윗쪽에 하프미러부(122)를 형성하기 위해서는, 희생층을 반사판(121)상에 마련하지 않으면 안된다. 본 실시 형태에서는, 전술한 바와 같이 기판(1)의 가까이에 반사판(121)이 배치되기 때문에, 이 희생층은 얇아도 좋다. 이 때문에 본 실시 형태에 의하면, 제2 변위부(9, 10)에 고정된 반사판(121)의 윗쪽에 하프미러부(122)를 용이하게 형성할 수 있다는 이점도 얻어진다.

또한 본 실시 형태에서는, 전술한 바와 같이, 적외선 흡수부(11) 및 판독광 반사판(121)이 입사되는 적외선(i)에 대한 옵티컬 캐버티 구조를 구성하고 있다. 따라서 본 실시 형태에 의하면, 상기 제4 실시 형태와 같이, 적외선의 흡수율을 높일 수 있어서 검출 감도 및 검출 응답성의 양쪽을 높일 수 있다는 이점도 얻어진다. 또한 판독광 반사판(121)이 적외선(i)을 거의 전반사하는 적외선 반사부로서 겸용되어 있기 때문에 구조가 간단하게 되어 가격 저하를 도모할 수 있다. 다만, 판독광 반사판(121)과는 별도로 적외선 반사부를 마련하는 것도 가능하다.

[제13 실시 형태]

도 37은 본 발명의 제13 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 단위 화소를 모식적으로 도시한 개략 평면도이다. 도 37은 본 실시 형태에 의한 방사 검출장치의 제조 도중에서 희생층(도시 생략)을 제거하기 전의 상태를 도시하고 있다.

도 38 및 도 39는 각각 희생층을 제거한 후의 완성 상태를 모식적으로 도시한 도면이다. 도 38은 도 37중의 Y43-Y44 선에 따른 개략 단면도에 상당하고 있다. 도 39는 도 37중의 X43-X44 선에 따른 개략 단면도에 상당한다. 도 38 및 도 39는 목표 물체로부터의 적외선(i)이 입사되지 않은 상태에 있어서 환경 온도가 T0인 경우에 열평형에 달하여 기판 및 소자 각 부의 온도도 T0로 되었을 때의 양상을 도시하고 있고 도 24에 대응하고 있다.

도 37 내지 도 39에 있어서, 도 27 및 도 28중의 요소 및 도 1 및 도 4의 A 내지 C중의 요소와 동일 또는 대응하는 요소에는 동일 부호를 붙이고 그 중복되는 설명은 생략한다. 본 실시 형태가 상기 제9 실시 형태와 다른 것은 주로 이하에 설명하는 점이다.

본 실시 형태에서는, 제2 변위부(9, 10)의 종점부에는, 전술한 도 13 내지 17에 도시한 제4 실시 형태와 같이, 적외선(i)의 일부를 반사하는 특성을 갖는 소정 두께의 SiN막으로 구성된 적외선 흡수부(11)가 고정되어 있다. 변위 판독 부재로서의 Al막으로 이루어지는 가동 전극부(70)는, n을 홀수, 입사 적외선(i)의 소망의 파장역의 중심 파장을 λ_O로 하고, 적외선 흡수부(11)와 가동 전극부(70) 사이의 간격(D5)이 실질적으로 nλ_O/4가 되도록 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 가동 전극부(70)는 적외선(i)을 거의 전반사하는 적외선 반사부로서 겸용되고, 적외선 흡수부(11) 및 가동 전극부(70)가 옵티컬 캐버티 구조를 구성하고 있다. 가동 전극부(70)는 접속부(70e)를 통하여 적외선 흡수부(11)에 고정되어 있다. 접속부(70e) 는 가동 전극부(70)를 구성하는 Al막이 그대로 연속되어 연장된 것으로 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 목표 물체로부터의 적외선(i)은 아래쪽으로부터 받게 되어 있다.

그리고 본 실시 형태에서는, 가동 전극부(70)의 아래쪽에 기판(1)의 표면을 덮도록 배치된 고정 전극부(71)(도 27 및 도 28참조) 대신에. 가동 전극부(70)의 윗쪽(즉, 가동 전극부(70)에 대해 기판(1)과 반대측)에서 가동 전극부(70)와 공간을 두고 대향하도록 기판(1)에 대해 고정된 Al막으로 이루어지는 고정 전극부(131)가 마련되어 있다. 이에 따라, 본 실시 형태에서는 고정 전극부(71) 아래의 확산층(72)(도 28참조)은 제거되어 있다. 고정 전극부(131)는, 도 37 및 도 39에 도시한 바와 같이, 그 양 단부가, 기판(1)으로부터 위로 세워진 2개의 다리부(132, 133)를 통하여 기판(1)에 고정되어 있다. 다리부(132, 133)는 고정 전극부(131)를 구성하고 있는 Al막이 그대로 연속되어 연장됨에 의해 형성되어 있다. 또한 도면중, 132a, 133a는 다리부(132, 133)에 있어서의 기판(1)상에의 콘택트부를 각각 도시하고 있다.

기판(1)에는 콘택트부(132a, 133a)의 하부에 확산층(134)이 형성되고, 고정 전극부(131)는 다리부(132, 133)를 통하여 확산층(134)에 전기적으로 접속되어 있다. 적외선 흡수부(11)상에는 Al막으로 이루어지는 배선층(135)이 형성되어 있다. 이 배선층(135)상에 상기 접속부(70e)가 고정되고, 가동 전극부(70)가 접속부(70e)를 통하여 배선층(135)과 전기적으로 접속되어 있다. 배선층(135)은, 도 38 및 도 39에 도시한 바와 같이, 적외선 흡수부(11)를 구성하는 SiN막에 형성된 콘택트 홀 을 통하여를 제2 변위부(9, 10)를 구성하는 상측의 Al막(24)에 각각 전기적으로 접속되어 있다. 이로 인해, 가동 전극부(70)는 콘택트부(3a, 4a)의 하부의 확산층(136)에 전기적으로 접속되어 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 확산층(136, 134)간 정전 용량을 판독하는 공지의 판독 회로가 형성되어 있다.

본 실시 형태에 의하면, 적외선 흡수부(11)가 입사된 적외선(i)을 흡수하여 제2 변위부(9, 10)의 온도가 상승되면, 제2 변위부(9, 10)는 도 39중의 화살표(k)로 도시한 방향으로 기판(1)에 가까이 가도록 변위된다. 그에 따라, 적외선 흡수부(11)상에 마련된 가동 전극부(70)도 도 39중의 화살표(m)로 도시한 방향으로 변위된다. 고정 전극부(131)가 기판(1)에 대해 고정되어 있기 때문에, 고정 전극부(131)와 가동 전극부(70) 사이의 간격(D6)은 커지도록 변동된다. 이 때문에 양 전극부(131, 70)간의 정전 용량을 계측하면 입사된 적외선(i)이 검출된다.

또한 본 실시형태의 용량형의 방사 검출장치는, 이와 같이 온도가 실온 부근에서부터 상승되면, 양 전극부(131, 70) 사이의 간격(D6)이 커지도록 만들어져 있다. 전극부(131, 70) 사이의 간격(D6)이 작을수록, 용량은 크게 되고, 또한 전극부(131, 70) 사이의 간격(D6)의 변동량이 같다면, 간격(D6)이 작은 영역일수록 용량의 변동량도 커진다. 따라서 본 실시형태의 장치는, 온도가 상승함에 따라 간격(D6)이 커지기 때문에, 실온 부근에서 감도가 높다. 이 때문에 예를 들면 적외선 이미지 센서에 사용하면, 가장 사용 빈도가 많은 실온 부근에서 감도를 높게 할 수 있다.
본 실시 형태에 의하면, 이상 기술한 이점 이외에 상기 제9 실시 형태와 같은 이점이 얻어진다. 또한 본 실시 형태에서는, 전술한 바와 같이, 적외선 흡수부(11) 및 가동 전극부(70)가 입사되는 적외선(i)에 대한 옵티컬 캐버티 구조를 구성하고 있다. 따라서 본 실시 형태에 의하면, 상기 제4 실시 형태와 같이, 적외선의 흡수율을 높일 수 있어서 검출 감도 및 검출 응답성의 양쪽을 높일 수 있다는 이점도 얻어진다. 또한 가동 전극부(70)가 적외선(i)을 거의 전반사하는 적외선 반사부로서 겸용되어 있기 때문에 구조가 간단하게 되어 가격 저하를 도모할 수 있다. 다만, 가동 전극부(70)와는 별도로 적외선 반사부를 마련하는 것도 가능하다.
또한 본 발명에서는, 상기 제1 실시 형태를 변형하여 상기 제2 내지 제6 실시 형태를 얻은 것과 같은 변형을, 상기 제7 내지 제9 및 제12 및 제13 실시 형태에 각각 적용할 수도 있다.
또한 본 발명에서는, 상기 제2 실시 형태를 변형하여 상기 제10 및 제11 실시 형태를 얻은 것과 같은 변형을, 다른 각 실시 형태에 각각 적용할 수도 있다.
이상, 본 발명의 각 실시 형태 및 변형예에 관해 설명하였지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 막의 재질 등은 전술한 예에 한정되는 것은 아니다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 변위부가 초기에 만곡됨에 기인하여 종래 발생되고 있었던 여러가지의 부적당함을 해소할 수 있는 열형 변위소자 및 이것을 이용한 방사 검출장치를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 엄밀한 온도 제어 등을 행하지 않는 경우에는, 종래에 비하여 환경 온도의 변화에 의한 영향을 더한층 억제할 수 있어서, 보다 정밀도 좋게 방사를 검출할 수 있는 열형 변위소자 및 이것을 이용한 방사 검출장치를 제공할 수 있다.

Claims (23)

1. 기체(基體)와 해당 기체에 지지된 피지지부(被支持部)를 구비하고,

   상기 피지지부는 제1 및 제2 변위부와, 열저항이 높은 열분리부와, 방사를 받아 열로 변환시키는 방사 흡수부를 포함하고,

   상기 제1 및 제2 변위부의 각각은 다른 팽창계수를 갖는 다른 물질이 서로 겹쳐진 적어도 2개의 층을 가지며,

   상기 제1 변위부는 상기 기체에 대하여, 상기 열분리부를 통하지 않고 기계적으로 연속되고,

   상기 방사 흡수부 및 상기 제2 변위부는 상기 기체에 대하여, 상기 열분해부 및 상기 제1 변위부를 통하여 기계적으로 연속되고,

   상기 제2 변위부는 상기 방사 흡수부와 열적으로 결합된 것을 특징으로 하는 열형 변위소자.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 변위부의 시점부로부터 상기 제1 변위부의 종점부로 향하는 방향과 상기 제2 변위부의 시점부로부터 상기 제2 변위부의 종점부로 향하는 방향이 실질적으로 반대이고,

   상기 제1 변위부의 상기 적어도 2개의 층과 상기 제2 변위부의 상기 적어도 2개의 층은, 각 층을 구성하는 물질끼리가 같은 동시에 각 물질의 층의 겹치는 순 서가 같은 것을 특징으로 하는 열형 변위소자.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1 변위부에서의 상기 제1 변위부의 시점부로부터 상기 제1 변위부의 종점부까지의 길이와, 상기 제2 변위부에서의 상기 제2 변위부의 시점부로부터 상기 제2 변위부의 종점부까지의 길이가 실질적으로 같은 것을 특징으로 하는 열형 변위소자.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 변위부의 폭방향에서 본 경우의, 상기 제1 변위부의 시점부의 위치와 상기 제2 변위부 종점부의 위치가 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 열형 변위소자.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1 변위부의 상기 적어도 2개의 층 및 상기 제2 변위부의 상기 적어도 2개의 층을, 대응하는 각 층마다 각각 동시에 성막할 수 있는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 열형 변위소자.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 변위부의 시점부로부터 상기 제1 변위부의 종점부로 향하는 방향과 상기 제2 변위부의 시점부로부터 상기 제2 변위부의 종점부로 향하는 방향이 실질적으로 같고,

   상기 제1 변위부의 상기 적어도 2개의 층과 상기 제2 변위부의 상기 적어도 2개의 층은, 각 층을 구성하는 물질끼리가 같은 동시에 각 물질의 층의 겹치는 순서가 반대인 것을 특징으로 하는 열형 변위소자.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 제1 변위부에서의 상기 제1 변위부의 시점부로부터 상기 제1 변위부의 종점부까지의 길이와 상기 제2 변위부에서의 상기 제2 변위부의 시점부로부터 상기 제2 변위부의 종점부까지의 길이가 실질적으로 같은 것을 특징으로 하는 열형 변위소자.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 변위부를 만곡되지 않은 상태로 하였을 때에, 상기 제1 변위부, 상기 제2 변위부, 상기 열분리부의 적어도 일부 및 상기 방사 흡수부, 중의 적어도 하나가 위치하는 계층은, 그 나머지가 위치하는 계층과 다른 것을 특징으로 하는 열형 변위소자.
9. 기체와, 해당 기체에 지지된 피지지부를 구비하고,

   상기 피지지부는 열저항이 높은 열분리부와, 방사를 받아 열로 변환시키는 방사 흡수부와, 제1 및 제2 변위부를 포함하고,

   상기 제1 변위부 및 제2 변위부의 각각은 복수의 개별 변위부를 가지며,

   상기 제1 변위부의 상기 복수의 개별 변위부의 각각은 다른 팽창계수를 갖는 다른 물질을 서로 겹쳐진 적어도 2개의 층을 가지며,

   상기 제2 변위부의 상기 복수의 개별 변위부의 각각은 다른 팽창계수를 갖는 다른 물질을 서로 겹쳐진 적어도 2개의 층을 가지며,

   상기 제1 변위부는 상기 기체에 대하여, 상기 열분리부를 통하지 않고 기계적으로 연속되고,

   상기 방사 흡수부 및 상기 제2 변위부는 상기 기체에 대하여, 상기 열분리부 및 상기 제1 변위부를 통하여 기계적으로 연속되고,

   상기 제2 변위부는 상기 방사 흡수부와 열적으로 결합된 것을 특징으로 하는 열형 변위소자.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 제1 변위부의 상기 복수의 개별 변위부는, 상기 제1 변위부의 시점부로부터 상기 제1 변위부의 종점부에 걸쳐서, 소정의 방향으로 차례로 기계적으로 접속되고,

    상기 제2 변위부의 상기 복수의 개별 변위부는, 상기 제2 변위부의 시점부로부터 상기 제2 변위부의 종점부에 걸쳐서, 소정의 방향으로 차례로 기계적으로 접속되고,

    상기 제1 변위부의 시점부로부터 상기 제1 변위부의 종점부로 향하는 방향과 상기 제2 변위부의 시점부로부터 상기 제2 변위부의 종점부로 향하는 방향이 실질적으로 반대이고,

    상기 제1 변위부의 상기 복수의 개별 변위부의 각각의 상기 적어도 2개의 층 및 상기 제2 변위부의 상기 복수의 개별 변위부의 각각의 상기 적어도 2개의 층은, 서로, 각 층을 구성하는 물질끼리가 같은 동시에 각 물질의 층의 겹치는 순서가 같은 것을 특징으로 하는 열형 변위소자.
11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,

    상기 제1 변위부의 상기 복수의 개별 변위부의 상기 적어도 2개의 층 및 상기 제2 변위부의 상기 복수의 개별 변위부의 상기 적어도 2개의 층을, 대응하는 각 층마다 각각 동시에 성막할 수 있는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 열형 변위소자.
12. 제 9항에 있어서,

    상기 제1 및 제2 변위부를 만곡되지 않은 상태로 하였을 때에, 상기 제1 변위부의 상기 복수의 개별 변위부, 상기 제2 변위부의 상기 복수의 개별 변위부, 상기 열분리부의 적어도 일부 및 상기 방사 흡수부 중 적어도 하나가 위치하는 계층은 그 나머지가 위치하는 계층과 다른 것을 특징으로 하는 열형 변위소자.
13. 제 1항 또는 제 9항에 있어서,

    상기 방사를 상기 제1 변위부에 대해 실질적으로 차폐하는 차폐부를 구비한 것을 특징으로 하는 열형 변위소자.
14. 제 1항 또는 제 9항에 있어서,

    상기 방사 흡수부는, 입사된 방사의 일부를 반사하는 특성을 가지며,

    n을 홀수, 상기 방사의 소망의 파장역의 중심 파장을 파장을 λ_O로 하고, 상기 방사 흡수부로부터 실질적으로 nλ_O/4의 간격을 두고 배치되고 상기 방사를 거의 전반사하는 방사 반사부를 구비한 것을 특징으로 하는 열형 변위소자.
15. 제 1항 또는 제 9항에 기재된 열형 변위소자와, 상기 제2 변위부에 대해 고정된 변위 판독 부재로서 상기 제2 변위부에 생긴 변위에 응한 소정의 변화를 얻기 위해 이용되는 변위 판독 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 방사 검출장치.
16. 제 15항에 있어서,

    상기 변위 판독 부재는 수광된 판독광을 반사하는 반사부인 것을 특징으로 하는 방사 검출장치.
17. 제 15항에 있어서,

    상기 변위 판독 부재는 가동 반사부로서 상기 기체에 대해 고정된 고정 반사부를 구비하고, 상기 가동 반사부 및 상기 고정 반사부는 실질적으로 반사형 회절격자를 구성하고 수광된 판독광을 회절광으로서 반사시키는 것을 특징으로 하는 방사 검출장치.
18. 제 15항에 있어서,

    상기 변위 판독 부재는 수광된 판독광의 일부만을 반사하는 하프미러부이고, 해당 하프미러부와 대향하도록 상기 기체에 대해 고정된 반사부를 구비한 것을 특징으로 하는 방사 검출장치.
19. 제 15항에 있어서,

    상기 변위 판독 부재는 수광된 판독광을 반사하는 판독광 반사부이고, 해당 판독광 반사부와 대향하도록 상기 기체에 대해 고정되고 수광된 판독광의 일부만을 반사하는 하프미러부를 구비한 것을 특징으로 하는 방사 검출장치.
20. 제 19항에 있어서,

    상기 판독광 반사부는, n을 홀수, 상기 방사의 소망의 파장영역의 중심 파장을 λ_O로 하고, 상기 방사 흡수부로부터 실질적으로 nλ_O/4의 간격을 두고 배치되고 상기 방사를 거의 전반사하는 방사 반사부를 겸용하는 것을 특징으로 하는 방사 검출장치.
21. 제 15항에 있어서,

    상기 변위 판독 부재는 가동 전극부이고, 해당 가동 전극부와 대향하도록 상기 기체에 대해 고정된 고정 전극부를 구비한 것을 특징으로 하는 방사 검출장치.
22. 제 21항에 있어서,

    상기 고정 전극부는 상기 가동 전극부에 대해 상기 기체와 반대측에 배치된 것을 특징으로 하는 방사 검출장치.
23. 제 22항에 있어서,

    상기 가동 전극부는, n을 홀수, 상기 방사의 소망의 파장영역의 중심 파장을 λ_O로 하고, 상기 방사 흡수부로부터 실질적으로 nλ_O/4의 간격을 두고 배치되고 상기 방사를 거의 전반사하는 방사 반사부를 겸용하는 것을 특징으로 하는 방사 검출장치.

Images