KR20110103874A - 광 필터의 제조방법, 분석 기기 및 광 기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 광 필터의 제조방법은, 제 1 반사막이 형성된 제 1 기판의 제 1 접합 영역에 제 1 접합막을 형성하고, 제 2 반사막이 형성된 제 2 기판의 제 2 접합 영역에 제 2 접합막을 형성하고, 제 1 마스크 부재를 사용하여 제 1 접합막에 오존 또는 자외선을 조사하고, 제 2 마스크 부재를 사용하여 제 2 접합막에 오존 또는 자외선을 조사하고, 제 1 접합막과 제 2 접합막을 접합하여 제 1 기판과 제 2 기판을 접합시킴으로써, 제조시에 오존 또는 자외선으로부터 반사막을 보호하고, 반사막이 열화되는 것을 억제한다.
Description
본 발명은 광 필터의 제조방법, 분석 기기 및 광 기기에 관한 것이다.
2개의 기체(基體)를, 그 재질에 상관없이, 접착제나 고체 접합을 사용하지 않고, 높은 치수 정밀도로 강고하게, 또한 저온 하에서 효율적으로 접합하는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 1). 이 방법에 의하면, 2개의 기체에 각각 설치된 접합막을 활성화 에너지에 의해 활성화하여, 접합막끼리를 접합시키고 있다.
이 접합 방법은 다종의 용도에 사용할 수 있고, 그 중 하나로, 투과 파장을 가변으로 하는 간섭 필터가 있다(특허문헌 2). 특허문헌 2의 도 1에 나타낸 바와 같이, 서로 평행하게 유지된 한 쌍의 기판과, 이 한 쌍의 기판상에 서로 대향하는 동시에 일정 간격의 갭을 갖도록 형성된 한 쌍의 반사막을 구비한다. 한 쌍의 반사막 사이에 입사된 광은 파브리-페롯 간섭계와 같은 원리로 다중 반사되어, 특정 파장 대역 이외의 광은 간섭에 의해 부정되고, 특정 파장 대역의 광만이 투과된다. 한 쌍의 반사막 사이의 갭을 가변함으로써, 이 간섭 필터는 밴드 패스 필터(band pass filter)로서 기능하고, 에탈론이라 불리고 있다.
이 한 쌍의 반사막은, 예를 들면 특허문헌 2에 나타내는 유전체 다층막이나, 고반사율이 확보되는 금속막으로 형성할 수 있다.
특허문헌 2, 3의 간섭 필터를 제조하는데에, 한 쌍의 기판을 특허문헌 1의 기술을 사용하여 접합하는 것이 기대된다.
한편, 특허문헌 1의 접합 방법에서는, 접합막을 오존이나 자외선으로 활성화하여 접합할 수 있다. 이 접합막의 활성화 공정에서는, 금속 또는 유전체 다층막으로 형성된 한 쌍의 반사막이 손상을 받아 변질 또는 열화되어, 반사율이 저하되어 버릴 우려가 있다는 것이 밝혀졌다.
그래서, 본 발명의 몇가지 태양은, 접합막에 활성화 에너지를 부여할 때에, 접합막 이외의 막체가 오존 또는 자외선에 의해 변질 또는 열화되는 것을 억제할 수 있는 광 필터의 제조방법, 분석 기기 및 광 기기를 제공하는 것이다.
(1) 본 발명의 일 태양에 따른 광 필터의 제조방법은, 제 1 반사막과, 상기 제 1 반사막의 주위에 제 1 접합 영역을 갖는 제 1 기판을 준비하는 공정; 상기 제 1 반사막에 제 1 배리어막을 형성하고, 상기 제 1 접합 영역에 제 1 접합막을 형성하는 공정; 제 2 반사막과, 상기 제 2 반사막의 주위에 제 2 접합 영역을 갖는 제 2 기판을 준비하는 공정; 상기 제 2 반사막에 제 2 배리어막을 형성하고, 상기 제 2 접합 영역에 제 2 접합막을 형성하는 공정; 제 1 마스크 부재를 통해, 상기 제 1 접합막에 오존 또는 자외선을 조사하는 제 1 조사 공정; 제 2 마스크 부재를 통해, 상기 제 2 접합막에 오존 또는 자외선을 조사하는 제 2 조사 공정; 및 상기 제 1 접합막과 상기 제 2 접합막을 접합하여, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 접합시키는 공정을 포함하고, 상기 제 1 조사 공정에서, 제 1 마스크 부재는, 상기 제 1 접합 영역의 상방에 제 1 개구부를 갖고, 상기 제 1 반사막의 상방에는 상기 제 1 마스크 부재의 일부가 위치해 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 상기 제 1 조사 공정에서, 상기 제 1 마스크 부재는, 상기 제 1 접합 영역의 상방에 제 1 개구부를 갖고, 상기 제 1 반사막의 상방에는 제 1 마스크 부재의 일부가 위치해 있는 것을 포함한다. 또한, 제 1 반사막에는 제 1 배리어막을 형성하는 것을 포함한다.
이것에 의해, 제 1 반사막에의 오존 또는 자외선의 조사가 억제된다. 따라서, 제 1 반사막의 변질 또는 열화를 억제할 수 있다.
또한, 제 1 마스크 부재에 의해, 제 1 배리어막에의 오존 또는 자외선의 조사도 억제된다. 이것에 의해, 제 1 배리어막이 활성화하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 제 1 기판과 제 2 기판을 접합시키는 공정에서, 제 1 배리어막이 제 2 배리어막과 접합하는 것을 억제할 수 있다.
(2) 본 발명의 일 태양은, 상기 제 2 조사 공정에서, 상기 제 2 마스크 부재는, 상기 제 2 접합 영역의 상방에 제 2 개구부를 갖고, 상기 제 2 반사막의 상방에는 상기 제 2 마스크 부재의 일부가 위치해 있는 것을 특징으로 한다.
이것에 의해, 제 2 반사막에의 오존 또는 자외선의 조사가 억제된다. 따라서, 제 2 반사막의 변질 또는 열화를 억제할 수 있다.
또한, 제 2 마스크 부재에 의해, 제 2 배리어막에의 오존 또는 자외선의 조사도 억제된다. 이것에 의해, 제 2 배리어막이 활성화하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 제 1 기판과 제 2 기판을 접합시키는 공정에서, 제 2 배리어막이 제 1 배리어막과 접합하는 것을 억제할 수 있다.
(3) 본 발명의 일 태양은, 상기 제 1 배리어막과 상기 제 1 접합막은 동일 공정에서 형성되고, 상기 제 2 배리어막과 상기 제 2 접합막은 동일 공정에서 형성되는 것을 특징으로 한다.
이것에 의해, 제 1 배리어막을 성막하기 위한 공정과 제 1 접합막의 성막 공정을 동일 공정에서 하기 때문에, 제 1 배리어막을 성막하기 위한 공정을 증설할 필요가 없다. 또한, 제 2 배리어막을 성막하기 위한 공정과 제 2 접합막의 성막 공정을 동일 공정에서 하기 때문에, 제 2 배리어막을 성막하기 위한 공정을 증설할 필요가 없다. 따라서, 효율 좋게 광 필터를 제조할 수 있다.
(4) 본 발명의 일 태양은, 상기 제 1 배리어막의 재료는 상기 제 1 접합막의 재료와 다르고, 상기 제 2 배리어막의 재료는 상기 제 2 접합막의 재료와는 다른 것을 특징으로 한다.
(5) 본 발명의 일 태양은, 상기 제 1 조사 공정에서, 상기 제 1 마스크 부재는 제 1 배리어막과 이격되어 있고, 상기 제 2 조사 공정에서, 상기 제 2 마스크 부재는 상기 제 2 배리어막과 이격되어 있다. 이것에 의해, 제 1 마스크 부재와 제 1 배리어막의 접촉을 방지할 수 있기 때문에, 상기 접촉에 의한 제 1 배리어막의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 제 2 마스크 부재와 제 2 배리어막의 접촉을 방지할 수 있기 때문에, 상기 접촉에 의한 제 2 배리어막의 손상을 방지할 수 있다.
(6) 본 발명의 일 태양은, 상기 제 1 접합막을 형성하는 공정에서, 상기 제 1 접합막은 실록산 결합을 갖는 Si 골격과 상기 Si 골격에 결합되는 탈리기를 포함하고, 상기 제 2 접합막을 형성하는 공정에서, 상기 제 2 접합막은 실록산 결합을 갖는 Si 골격과 상기 Si 골격에 결합되는 탈리기를 포함하고, 상기 제 1 조사 공정에 의해, 상기 제 1 접합막의 상기 Si 골격으로부터 상기 탈리기가 탈리되어 미결합손이 형성되고, 상기 제 2 조사 공정에 의해, 상기 제 2 접합막의 상기 Si 골격으로부터 상기 탈리기가 탈리되어 미결합손이 형성되고, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 접합시키는 공정에서, 상기 제 1 접합막의 상기 미결합손과 상기 제 2 접합막의 상기 미결합손이 결합되는 것에 의해, 상기 제 1 접합막과 상기 제 2 접합막이 접합되는 것을 특징으로 한다.
이것에 의해, 미결합손끼리 결합되어, 제 1, 제 2 기판을 강고하게 결합할 수 있다.
(7) 본 발명의 일 태양은, 상기 제 1 기판을 준비하는 공정에서, 상기 제 1 기판에는, 상기 제 1 반사막과 상기 제 1 접합 영역의 사이 영역에 제 1 전극이 형성되어 있고, 상기 제 2 기판을 준비하는 공정에서, 상기 제 2 기판에는, 상기 제 2 반사막과 상기 제 2 접합 영역의 사이 영역에 제 2 전극이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
(8) 본 발명의 일 태양에 따른 분석 기기는, 전술한 광 필터의 제조방법에 의해 제조된 광 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(9) 본 발명의 일 태양에 따른 광 기기는, 전술한 광 필터의 제조방법에 의해 제조된 광 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1(A) 내지 도 1(D)는 본 발명의 실시형태에 따른 접합체의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 활성화 에너지 부여 전의 플라즈마 중합막(제 1, 제 2 막체, 제 1, 제 2 배리어막)의 구조를 모식적으로 나타내는 모식도이다.
도 3은 활성화 에너지 부여 후의 플라즈마 중합막의 구조를 모식적으로 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광 필터 전체의 종단면도이다.
도 5는 도 4에 나타내는 광 필터의 일부를 절단한 개략 사시도이다.
도 6(A) 내지 도 6(C)는 제 1 기판의 제 1 내지 제 3 제조 공정을 각각 나타내는 도면이다.
도 7(A) 내지 도 7(C)는 제 1 기판의 제 4 내지 제 6 제조 공정을 각각 나타내는 도면이다.
도 8(A) 내지 도 8(D)는 제 2 기판의 제 1 내지 제 4 제조 공정을 각각 나타내는 도면이다.
도 9(A) 내지 도 9(D)는 제 2 기판의 제 5 내지 제 8 제조 공정을 각각 나타내는 도면이다.
도 10은 활성 전의 제 1 접합막에 활성화 에너지 부여 공정을 나타내는 도면이다.
도 11은 활성 전의 제 2 접합막에 활성화 에너지 부여 공정을 나타내는 도면이다.
도 12는 제 1, 제 2 기판의 접합 공정을 나타내는 도면이다.
도 13은 광 필터를 사용한 분석 장치의 블록도이다.
도 14는 도 13에 나타내는 장치에서의 분광 측정 동작을 나타내는 순서도이다.
도 15는 광 필터를 사용한 광 기기의 블록도이다.
도 2는 활성화 에너지 부여 전의 플라즈마 중합막(제 1, 제 2 막체, 제 1, 제 2 배리어막)의 구조를 모식적으로 나타내는 모식도이다.
도 3은 활성화 에너지 부여 후의 플라즈마 중합막의 구조를 모식적으로 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 광 필터 전체의 종단면도이다.
도 5는 도 4에 나타내는 광 필터의 일부를 절단한 개략 사시도이다.
도 6(A) 내지 도 6(C)는 제 1 기판의 제 1 내지 제 3 제조 공정을 각각 나타내는 도면이다.
도 7(A) 내지 도 7(C)는 제 1 기판의 제 4 내지 제 6 제조 공정을 각각 나타내는 도면이다.
도 8(A) 내지 도 8(D)는 제 2 기판의 제 1 내지 제 4 제조 공정을 각각 나타내는 도면이다.
도 9(A) 내지 도 9(D)는 제 2 기판의 제 5 내지 제 8 제조 공정을 각각 나타내는 도면이다.
도 10은 활성 전의 제 1 접합막에 활성화 에너지 부여 공정을 나타내는 도면이다.
도 11은 활성 전의 제 2 접합막에 활성화 에너지 부여 공정을 나타내는 도면이다.
도 12는 제 1, 제 2 기판의 접합 공정을 나타내는 도면이다.
도 13은 광 필터를 사용한 분석 장치의 블록도이다.
도 14는 도 13에 나타내는 장치에서의 분광 측정 동작을 나타내는 순서도이다.
도 15는 광 필터를 사용한 광 기기의 블록도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 구체적으로 설명한다. 한편,이하에 설명하는 본 실시형태는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당히 한정하는 것이 아니고, 본 실시형태에서 설명되는 구성 모두가 본 발명의 해결수단으로서 반드시 필수인 것은 아니다.
1. 접합체 및 그의 제조방법
도 1(A) 내지 도 1(D)는 접합체(1)의 제조방법을 나타내고 있다. 접합체(1)는, 도 1(D)에 나타낸 바와 같이, 제 1 기체(2A)와, 제 1 기체(2A)와 대향하는 제 2 기체(2B)와, 제 1 기체(2A)에 설치된 제 1 접합막(3A)과, 제 2 기체(2B)에 설치된 제 2 접합막(3B)와, 제 1 기체(2A)에 설치된 제 1 막체(4A)와, 제 1 막체(4A)의 표면을 덮는 제 1 배리어막(5A)을 적어도 갖는다. 도 1(D)에서는, 제 2 기체(2B)에 형성된 제 2 막체(4B)와, 제 2 막체(4B)의 표면을 덮는 제 2 배리어막(5B)이 설치되어 있다. 제 1, 제 2 기체(2A, 2B)는 제 1, 제 2 접합막(3A, 3B)끼리가 접합됨으로써 결합되어 있다. 제 1, 제 2 접합막(3A, 3B)끼리 접합됨으로써 접합막(3)이 된다.
한편, 제 2 막체(4B) 및 제 2 배리어막(5B)은 반드시 필요하지는 않다. 또한, 제 2 막체(4B) 및 제 2 배리어막(5B)을 설치하는 경우에도, 이들과 제 1 막체(4A) 및 제 1 배리어막(5A)의 위치 관계는, 도 1(D)에 나타낸 바와 같이 대향 관계가 아니어도 되고, 불문한다.
제 1 접합막(3A)과 제 1 막체(4A)의 위치 관계도 불문한다. 특히, 후술하는 활성화 에너지 부여 공정에서의 활성화 에너지의 공급 방향이 전체 방위인 경우 등에는, 제 1 접합막(3A)과 제 1 막체(4A)가 제 1 기체(2A)의 동일면 측에 형성되지 않아도 좋다. 따라서, 제 1 접합막(3A)은, 도 1(D)에 나타낸 바와 같이 제 1 막체(4A)가 형성되는 제 1 기체(2A)의 접합면과는 높이가 다른 단차면에 형성되는 것에 한하지 않고, 접합면과 동일면이나, 접합면과 대향하는 이면에 형성될 수도 있다. 제 2 접합막(3B)과 제 2 막체(4B)의 관계도 마찬가지이다.
우선, 도 1(A)에 나타낸 바와 같이, 제 1 접합막(3A1), 제 1 막체(4A) 및 제 1 배리어막(5A)이 형성된 제 1 기체(2A)와, 제 2 접합막(3B1), 제 2 막체(4B) 및 제 2 배리어막(5B)이 형성된 제 2 기체(2B)가 각각 제조된다. 여기서, 제 1 접합막(3A1) 및 제 2 접합막(3B1)은, 도 1(B)의 활성화 에너지 부여 공정 전의 비활성의 막 상태를 나타내고 있다. 활성화 전의 제 1 접합막(3A1)과 제 1 배리어막(5A)은 동일 재료를 사용하여 동시에 형성할 수 있다. 마찬가지로, 활성화 전의 제 2 접합막(3B1)과 제 2 배리어막(5B)은 동일 재료를 사용하여 동시에 형성할 수 있다. 활성화 전의 제 1 접합막(3A1)과 제 1 배리어막(5A)은 다른 재료를 사용할 수도 있다. 마찬가지로, 활성화 전의 제 2 접합막(3B1)과 제 2 배리어막(5B)은 다른 재료를 사용할 수도 있다.
다음으로, 도 1(B)에 나타낸 바와 같이, 활성 전의 제 1, 제 2 접합막(3A1, 3B1)은, 그 평면시(平面視)에 있어서의 적어도 일부 영역, 즉, 평면시에 있어서의 제 1, 제 2 접합막(3A1, 3B1)의 전체 면 또는 일부 영역에 대하여, 오존 또는 자외선에 의해 활성화 에너지를 각각 부여한다. 이것에 의해, 제 1, 제 2 접합막(3A1, 3B1)이 활성화되어 상호 접착성이 발현되는 활성 후의 제 1, 제 2 접합막(3A2, 3B2)이 된다. 이 때, 제 1 배리어막(5A)의 표면에 오존 또는 자외선이 입사하는 것을 제 1 마스크 부재(6A)에 의해 억제하여, 제 1 배리어막(5A)을 비활성 상태로 유지한다. 제 1 마스크 부재(6A)는 개구(6A1)를 갖기 때문에, 제 1 접합막(3A1)에 활성화 에너지는 부여된다.
마찬가지로, 제 2 배리어막(5B)의 표면에 오존 또는 자외선이 입사하는 것을 제 2 마스크 부재(6B)에 의해 억제하여, 제 2 배리어막(5B)을 비활성 상태로 유지한다. 제 2 마스크 부재(6B)는 개구(6B1)를 갖기 때문에, 제 2 접합막(3B1)에 활성화 에너지는 부여된다.
다음으로, 도 1(C)에 나타낸 바와 같이, 활성화 후의 제 1, 제 2 기체(2A2, 2B2)를 대향시켜 적어도 하중을 작용시켜, 활성화에 의해 접착성을 보인 제 1, 제 2 접합막(3A2, 3B2)끼리를 접합한다. 이것에 의해, 도 1(D)에 나타내는 접합체(1)가 제조된다.
여기서, 제 1 기체(2A)는, 제 1 접합막(3A), 제 1 막체(4A) 및 제 1 배리어막(5A)을 지지할 정도의 강성을 갖는 것이면, 어떠한 재료로 구성된 것이어도 좋다. 제 2 기체(2B)도 마찬가지이다.
구체적으로는, 제 1, 제 2 기체(2A, 2B)의 구성 재료는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-아세트산바이닐 공중합체(EVA) 등의 폴리올레핀, 환상 폴리올레핀, 변성 폴리올레핀, 폴리염화바이닐, 폴리염화바이닐리덴, 폴리스타이렌, 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리아마이드이미드, 폴리카보네이트, 폴리-(4-메틸펜텐-1), 아이오노머, 아크릴계 수지, 폴리메틸메타크릴레이트, 아크릴로나이트릴-뷰타다이엔-스타이렌 공중합체(ABS 수지), 아크릴로나이트릴-스타이렌 공중합체(AS 수지), 뷰타다이엔-스타이렌 공중합체, 폴리옥시메틸렌, 폴리바이닐알코올(PVA), 에틸렌-바이닐알코올 공중합체(EVOH), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리사이클로헥세인테레프탈레이트(PCT) 등의 폴리에스터, 폴리에터, 폴리에터케톤(PEK), 폴리에터에터케톤(PEEK), 폴리에터이미드, 폴리아세탈(POM), 폴리페닐렌옥사이드, 변성 폴리페닐렌옥사이드, 폴리설폰, 폴리에터설폰, 폴리페닐렌설파이드, 폴리알릴레이트, 방향족 폴리에스터(액정 폴리머), 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화바이닐리덴, 기타 불소계 수지, 스타이렌계, 폴리올레핀계, 폴리염화바이닐계, 폴리우레탄계, 폴리에스터계, 폴리아마이드계, 폴리뷰타다이엔계, 트랜스폴리아이소프렌계, 불소고무계, 염소화 폴리에틸렌계 등의 각종 열가소성 엘라스토머, 에폭시 수지, 페놀 수지, 유레아 수지, 멜라민 수지, 알아마이드계 수지, 불포화 폴리에스터, 실리콘 수지, 폴리우레탄 등, 또는 이들을 주로 하는 공중합체, 블렌드체, 폴리머 합금 등의 수지계 재료, Fe, Ni, Co, Cr, Mn, Zn, Pt, Au, Ag, Cu, Pd, Al, W, Ti, V, Mo, Nb, Zr, Pr, Nd, Sm과 같은 금속, 또는 이들 금속을 포함하는 합금, 탄소강, 스테인리스강, 산화인듐주석(ITO), 갈륨비소와 같은 금속계 재료, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘과 같은 실리콘계 재료, 규산 유리(석영 유리), 규산알칼리 유리, 소다석회 유리, 칼리석회유리, 납(알칼리) 유리, 바륨 유리, 붕규산 유리와 같은 유리계 재료, 알루미나, 지르코니아, 페라이트, 질화규소, 질화알루미늄, 질화붕소, 질화타이타늄, 탄화규소, 탄화붕소, 탄화타이타늄, 탄화텅스텐과 같은 세라믹스계 재료, 흑연과 같은 탄소계 재료, 또는 이들 각 재료를 1종 또는 2종 이상 조합시킨 복합 재료 등을 들 수 있다.
또한, 제 1, 제 2 기판(2A, 2B)은, 그의 표면에 Ni 도금과 같은 도금 처리, 크로메이트 처리와 같은 부동태화 처리, 또는 질화 처리 등을 실시한 것일 수도 있다. 또한, 제 1, 제 2 기체(2A, 2B)의 형상은, 판상인 것에 한정되지 않는다. 즉, 제 1, 제 2 기체(2A, 2B)의 형상은, 예를 들면, 괴상(블록상), 막대상 등일 수도 있다.
한편, 본 실시형태에서는, 제 1, 제 2 기체(2A, 2B)의 적어도 한쪽, 예를 들면 제 2 기체(2A)가 판상을 하고 있으면, 제 2 기체(2B)가 휘기 쉬워져서, 제 1 기체(2A)의 형상에 따라 충분히 변형 가능한 것이 되기 때문에, 이들의 밀착성이 보다 높아진다. 또한, 제 1 기체(2A)와 제 1 접합막(3A)의 밀착성이 높아짐과 동시에, 제 2 기체(2B)가 휘는 것에 의해, 접합 계면에 생기는 응력을, 어느 정도 완화할 수 있다.
이 경우, 제 1 기체(2A)의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 0.01 내지10mm 정도인 것이 바람직하고, 휨성을 확보하기 위해서는 0.1 내지 3mm 정도인 것이 보다 바람직하다. 한편, 제 2 기체(2B)의 평균 두께도, 제 1 기체(2A)의 평균 두께와 마찬가지의 범위 내인 것이 바람직하다.
도 1(D)에 나타내는 활성화 전의 제 1, 제 2 접합막(3A, 3B)은, 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같이, 실록산(Si-O-SiO) 결합(302)을 포함하는 Si 골격(301)과, 이 Si 골격(301)에 결합하는 탈리기(303)를 가질 수 있다. 도 1(B), (C)에 나타내는 활성화 후의 제 1, 제 2 접합막(3A2, 3B2)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, Si 골격(301)에 결합되어 있던 탈리기(303)가 탈리되어 활성손(304)이 된다. 한편, 활성손(304)에는, Si 골격(301)에서 종단화되어 있지 않은 결합손(이하, 「미결합손」 또는 「댕글링 본드(dangling-bond)」라고도 말한다)과, 이 미결합손이 하이드록실기(OH기)에 의해 종단화된 것을 포함한다. 제 1 접합막(3A2)의 활성손(304) 중의 미결합손과, 제 2 접합막(3B2)의 활성손(304) 중의 미결합손이 결합됨으로써, 제 1, 제 2 접합막(3A2, 3B2)끼리 접합된다.
또한, 제 1 기체(2A)의 적어도 제 1 접합막(3B1)를 형성해야 할 영역에는, 제 1 기체(2A)의 구성 재료에 따라, 제 1 접합막(3A1)을 형성하기 전에, 미리 제 1 기체(2A)와 제 1 접합막(3A1)의 밀착성을 높이는 표면 처리를 실시하는 것이 바람직하다.
이러한 표면 처리로서는, 예를 들면, 스퍼터링 처리, 블라스트 처리와 같은 물리적 표면 처리, 산소 플라즈마, 질소 플라즈마 등을 사용한 플라즈마 처리, 코로나 방전 처리, 에칭 처리, 전자선 조사 처리, 자외선 조사 처리, 오존 폭로 처리와 같은 화학적 표면 처리, 또는 이들을 조합시킨 처리 등을 들 수 있다. 이러한 처리를 실시하는 것에 의해, 제 1 기체(2A)의 제 1 접합막(3A)을 형성해야 할 영역을 청정화함과 동시에, 상기 영역을 활성화시킬 수 있다. 이것에 의해, 제 1 기체(2A)와 제 1 접합막(3A1)의 접합 강도를 높일 수 있다. 제 2 기체(2B)와 제 2 접합막(3B1)의 접합 강도도 마찬가지로 하여 높일 수 있다.
제 1, 제 2 막체(4A, 4B)는 오존 또는 자외선에 의해 변질 또는 열화되는 재질의 막이다. 제 1, 제 2 막체(4A, 4B)의 변질 또는 열화의 작용으로서는, 산화, 황화, 질화 등을 들 수 있다.
이 종류의 막의 대표예는 금속막이다. 금속막은 오존 분위기 중에서, 또는 자외선에 의해 산소가 오존화됨으로써, 오존에 의해 산화되는 경우가 있다. 또한, 자외선에 의해 분위기 중의 기체 또는 제 1, 제 2 막체(4A, 4B) 자체가 활성화되고, 제 1, 제 2 막체(4A, 4B)는, 분위기 중의 황화수소 H2S 등에 의해 황화되고, 또는 분위기 중의 질소 산화물 NOx에 의해 질화되는 경우가 있다. 또한, 금속막은 자외선이 조사되면 광전 효과에 의해 금속 원자가 이온화되어, 산화, 황화 또는 질화되기 쉬워진다.
제 1, 제 2 막체(4A, 4B)가 금속 산화물인 경우에는, 원래 산소와 반응하기 어렵지만, 물리 손상을 받거나, 또는 지나치게 산화되어 막질이 변화될 우려가 있다.
제 1, 제 2 막체(4A, 4B)는, 이들에 한하지 않고, 오존 또는 자외선에 의해 변질 또는 열화되는 재질의 막이면 된다.
제 1, 제 2 배리어막(5A, 5B)는, 오존 또는 자외선의 투과율이 제 1, 제 2 막체(4A, 4B) 보다 낮은 재료로 구성된다. 제 1, 제 2 배리어막(5A, 5B)은 제 1, 제 2 접합막(3A1, 3B1)과 동일 재료로 동시에 형성할 수 있다. 이 경우, 제 1, 제 2 배리어막(5A, 5B)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 실록산(Si-O-SiO) 결합(302)을 포함하는 Si 골격(301)과, 이 Si 골격(301)에 결합하는 탈리기(303)를 가질 수 있다. 제 1, 제 2 배리어막(5A, 5B)은 활성화되지 않기 때문에, 탈리기(303)가 탈리되지 않고 잔존하고 있다.
제 1, 제 2 배리어막(5A, 5B)을 활성화시키지 않는 제 1, 제 2 마스크 부재(6A, 6B)는, 오존 또는 자외선의 투과율이 낮은 재료로 형성된다. 이 제 1, 제 2 마스크 부재(6A, 6B)는, 성막에 의해 제 1, 제 2 막체(4A, 4B) 상에 밀착 형성될 수도 있지만, 제 1, 제 2 막체(3A, 3B)의 기능에 따라서는 제 1, 제 2 마스크 부재(6A, 6B)를 후에 제거할 필요가 있다. 활성화 에너지 부여 공정 후에, 제 1, 제 2 배리어막(5A, 5B)을 활성화하지 않고 제 1, 제 2 마스크 부재(6A, 6B)를 제거(예를 들면, 에칭 등)하는 것이 곤란하면, 제 1, 제 2 마스크 부재(6A, 6B)는, 성막에 의해 제 1, 제 2 막체(4A, 4B) 상에 밀착 형성하지 않는 편이 좋다. 이러한 경우에는, 제 1, 제 2 마스크 부재(6A, 6B)는 제 1, 제 2 기체(2A, 2B)에, 접착 등의 방법에 의해 착탈 자유로 부착되는 것이 바람직하다.
2. 광 필터에의 적용
2.1. 광 필터 구조의 개요
도 4는 본 발명의 접합체의 실시형태에 따른 광 필터(10)의 전체 종단면도 이고, 도 5는 광 필터(10)의 일부를 절단한 개략 사시도이다. 도 4 및 도 5에 나타내는 광 필터(10)는, 제 1 기판(광의로는, 제 1 기체)(20)과, 제 1 기판(20)과 대향하는 제 2 기판(광의로는, 제 2 기체)(30)을 포함한다. 본 실시형태에서는, 제 1 기판(20)을 고정 기판 또는 베이스 기판으로 하고, 제 2 기판(30)을 가동 기판 또는 다이아프램(diaphragm) 기판으로 하지만, 어느 일방 또는 쌍방이 가동이면 좋다.
제 1, 제 2 기판(20, 30)은, 각각 예를 들면, 소다 유리, 결정성 유리, 석영 유리, 납 유리, 칼륨 유리, 붕규산 유리, 무알칼리 유리 등의 각종 유리나, 수정 등에 의해 형성되어 있다. 본 실시형태에서, 각 기판(20, 30)의 구성 재료는 합성 석영 유리이다. 제 1, 제 2 기판(20, 30) 각각은, 한 변이 예를 들면 10mm의 정사각형으로 형성되고, 원상의 다이아프램으로서 기능하는 부분의 최대 직경은 예를 들면 5mm이다.
제 1 기판(20)은, 제 2 기판(30)과 대향하는 대향면(20A)을 갖고, 제 2 기판(30)은 제 1 기판(20)과 대향하는 대향면(30A)을 갖는다. 본 실시형태에서는, 대향면(20A)에 예를 들면 각각 높이가 다른 제 1 내지 제 4 대향면(20A1 내지 20A4)이 형성되고, 대향면(30A)은 평탄하게 형성되어 있다.
제 1 기판(20)의 제 1 대향면(20A1)에는 제 1 반사막(광의로는, 제 1 막체)(40)이, 제 2 대향면(20A2)에는 제 1 전극(60)이, 제 3 대향면(20A3)에는 제 1 접합막(100)이, 제 4 대향면(20A4)에는 제 1 배선층(62)이 형성되어 있다. 제 2 기판(30)의 대향면(30A)에는, 제 1 반사막(40)과 대향하는 제 2 반사막(광의로는, 제 2 막체)(50)과, 제 1 전극(60)과 대향하는 제 2 전극(70)과, 제 1 접합막(100)과 대향하는 제 2 대향막(110)과, 중간 배선층(62B)과 대향하는 제 2 배선층(72)이 각각 형성되어 있다. 또한, 제 1 반사막(100)의 표면에는 제 1 배리어막(120)이 형성되고, 제 2 반사막(110)의 표면에는 제 2 배리어막(130)이 형성되어 있다. 한편, 제 1 배리어막(120)은 제 1 반사막(40) 이외의 막상에 형성될 수도 있다. 마찬가지로, 제 2 배리어막(130)은 제 2 반사막(50) 이외의 막상에 형성될 수도 있다.
한편, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제 1, 제 2 기판(20, 30)의 외주부에는, 제 1 전극(60)을 외부와 접속시키기 위한 제 1 전극 취출부(64)와, 제 2 전극(70)을 외부와 접속시키기 위한 제 2 전극 취출부(74)가 형성되어 있다. 제 1 전극 취출부(64)에는, 제 1 전극(60)과 도통하는 제 1 배선층(62)이, 제 1 리드선(68)과 접속되어 있다. 제 2 전극 취출부(74)에는, 제 2 기판(30)에 형성된 제 2 배선층(72)이, 땜납 등의 도전재(66)를 통해 제 1 기판(20) 측의 중계 배선층(62B)과 도통되고, 중계 배선층(62B)에 제 2 리드선(76)이 접속되어 있다.
베이스 기판인 제 1 기판(20)은, 두께가 예를 들면 500μm으로 형성되는 유리 기재를 에칭하여 제 1 내지 제 4 대향면(20A1 내지 20A4)이 형성된다. 제 1 기판(20)은, 제 2 기판(30)과 대향하는 대향면(20A) 중의 중앙의 제 1 대향면(20A1)에, 예를 들면 원형의 제 1 반사막(40)이 형성되어 있다. 제 2 기판(30)은, 두께가 예를 들면 200μm으로 형성되는 유리 기재를 에칭하여, 도 5에 나타낸 바와 같이, 박육의 예를 들면 링 형상의 다이아프램부(32)가 형성되고, 그 중심에 위치하는 박육의 반사막 지지부(34)가 형성된다. 제 2 기판(30)은, 제 1 기판(20)과 대향하는 대향면(30A)에서, 반사막 지지부(34)의 위치에, 제 1 반사막(40)과 대향하는 예를 들면 원형의 제 2 반사막(50)이 형성되어 있다.
제 1, 제 2 반사막(40, 50)은, 예를 들면 직경이 약 3mm인 원형상으로 형성되어 있다. 이 제 1, 제 2 반사막(40, 50)은 동일 재료로 동일 두께로 형성된다. 제 1, 제 2 반사막(40, 50)은, 예를 들면 Ag, Al, SiO2, TiO2, Ta2O5 등의 재료를 스퍼터링법 또는 증착법을 사용하여 단층 또는 적층하여 성막되고, 최외 표면이 Ag, Al 등의 금속막이 되도록 형성된다. 제 1, 제 2 반사막(40, 50)은 금속층의 단층일 수도 있지만, 예를 들면 TiO2와 SiO2를 교대로 적층한 유전체 다층막일 수도 있다.
또한, 제 1, 제 2 기판(20, 30)의 각 대향면(20A1, 20A2,30A)과는 반대측의 면에서, 제 1, 제 2 반사막(40, 50)에 대응하는 위치에 도시하지 않은 반사 방지막(AR)을 형성할 수 있다. 이 반사 방지막은, 저굴절률막 및 고굴절률막을 교대로 적층함으로써 형성되고, 제 1, 제 2 기판(20, 30) 계면에서의 가시광의 반사율을 저하시켜, 투과율을 증대시킨다.
표면에 제 1, 제 2 배리어막(120, 130)이 형성된 제 1, 제 2 반사막(40, 50)은, 도 4에 나타내는 제 1 갭(G1)을 통해 대향 배치되어 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 제 1 반사막(40)을 고정 거울로 하고, 제 2 반사막(50)을 가동 거울로 하지만, 전술한 제 1, 제 2 기판(20, 30)의 태양에 따라, 제 1, 제 2 반사막(40, 50) 중 어느 일방 또는 쌍방을 가동으로 할 수 있다.
평면시에서 제 1 반사막(40)의 주위 위치이며, 제 1 기판(20)의 제 1 대향면(20A1) 주위의 제 2 대향면(20A2)에는, 제 1 전극(60)이 형성되어 있다. 마찬가지로, 제 2 기판(30)의 대향면(30A)에는, 제 1 전극(60)과 대향하여 제 2 전극(70)이 설치되어 있다. 제 1 전극(60)과 제 2 전극(70)은, 도 5에 나타낸 바와 같이 예를 들면 링 형상으로 형성되고, 도 4에 나타내는 제 2 갭(G2)을 통해 대향 배치되어 있다. 한편, 제 1, 제 2 전극(60, 70)의 표면은 절연막으로 피복할 수 있다.
본 실시형태에서는, 제 1 기판(20)의 대향면(20A)은, 제 1 반사막(40)이 형성되는 제 1 대향면(20A1)과, 평면시에서 제 1 대향면(20A1)의 주위에 배치되어, 제 1 전극(60)이 형성되는 제 2 대향면(20A2)을 갖는다. 제 1 대향면(20A1)과 제 2 대향면(20A2)은 동일 면일 수도 있지만, 본 실시형태에서는 제 1 대향면(20A1)과 제 2 대향면(20A2)의 사이에는 단차가 있어, 제 2 대향면(20A2) 쪽이 제 1 대향면(20A1) 보다 제 2 기판(30)에 가까운 위치로 설정되어 있다. 이것에 의해, 제 1갭(G1) > 제 2 갭(G2)의 관계가 성립한다. 이것에 한하지 않고, 제 1 갭(G1) < 제 2 갭(G2)으로 해도 된다.
제 1, 제 2 전극(60, 70)은 동일 재료로 동일 두께로 형성된다. 제 1, 제 2 전극(60, 70)은, 본 실시형태에서는 산화 주석을 불순물로서 도핑한 투명 ITO(Indium Tin Oxide: 인듐 주석 산화물)를 사용하고, 예를 들면 0.1μm 정도의 두께로 스퍼터링법을 사용하여 성막되어 있다. 따라서, 작동 장치(actuator)부의 갭은, 오목부의 깊이, 전극의 두께, 접합막의 두께에 의해 결정되게 된다. 여기서, 전극부의 재료는 ITO로 한정되지 않고, 금 등의 금속을 재료로 사용할 수 있지만, 본 실시형태에서는, 투명하기 때문에 방전되었는지 여부의 확인이 쉽다는 등의 이유로, ITO를 사용하는 것으로 한다.
여기서, 한 쌍의 제 1, 제 2 전극(60, 70)은, 제 1, 제 2 반사막(40, 50) 사이의 제 1 갭(G1)의 크기를 가변하는 갭 가변 구동부(80)로서 기능한다. 본 실시형태의 갭 가변 구동부(80)는 정전 작동 장치이다. 정전 작동 장치(80)는, 한 쌍의 제 1, 제 2 전극(60, 70)에 전위차가 주어지고, 그것에 의해 생기는 정전 인력에 의해 한 쌍의 제 1, 제 2 전극(60, 70) 사이의 제 2 갭(G2)의 크기를 가변하고, 또한 제 2 기판(30)을 제 1 기판(20)에 대하여 상대적으로 이동시킴으로써 제 1, 제 2 반사막(40, 50) 사이의 제 1 갭(G1)의 크기를 가변하고 있다. 한편, 갭 가변 구동부(80)는, 정전 작동 장치에 한하지 않고, 압전 소자 등으로 대체할 수 있다.
2.2.
접합막과
배리어막
평면시에서 제 1 전극(60)의 주위 위치이고, 제 1 기판(20)의 제 2 대향면(20A2)의 주위인 제 3 대향면(20A3)에는, 제 1 접합막(100)이 형성되어 있다. 마찬가지로, 제 2 기판(30)의 대향면(30A)에는, 제 1 접합막(100)과 대향하여 제 2 접합막(110)이 설치되어 있다.
제 1 배리어막(120)은, 제 1 반사막(40)의 표면을 덮어 형성되고, 오존 또는 자외선의 투과율이 제 1 반사막(40)보다 낮은 재료로 형성된다. 마찬가지로, 제 2 배리어막(130)은 제 2 반사막(50)의 표면을 덮어 형성되고, 오존 또는 자외선의 투과율이 제 2 반사막(50)보다 낮은 재료로 형성된다.
여기서, 제 1, 제 2 접합막(100, 110)은, 오존 또는 자외선 조사에 의해 활성화 에너지가 부여된 후에 접합할 수 있다. 더구나, 제 1 배리어막(120)은 적어도 제 1 접합막(100)에 활성화 에너지를 부여하기 전에, 제 2 배리어막(130)은 적어도 제 2 접합막(110)에 활성화 에너지를 부여하기 전에, 각각 형성될 수 있다. 이렇게 하면, 제 1 접합막(100) 또는 제 2 접합막(110)에 오존 또는 자외선 조사에 의해 활성화 에너지를 부여할 때에, 오존 또는 자외선이 제 1 반사막(40) 또는 제 2 반사막(50)에 입사되는 것을 억제할 수 있다. 이와 같이, 제 1, 제 2 반사막(40, 50)은, 오존이나 자외선에 노출됨으로써 변질 또는 열화되어, 반사율이 저감하는 것을 억제할 수 있다.
제 1, 제 2 반사막(40, 50)은, 특히 고반사막으로서 금속막, 예를 들면 Ag, Al 등을 사용하는 경우가 있다. 이들 금속막은 내환경성이 약하여, 예를 들면 산소 플라즈마의 오존에 노출되거나, 또는 자외선 조사에 의해 발생하는 오존에 노출됨으로써 금속 산화막으로 변질되는 경우가 있다. 또한, 금속막은 자외선이 조사되면 광전 효과에 의해 금속 원자가 이온화되어, 산화 또는 황화하기 쉬워진다. 한편, 제 1, 제 2 반사막(40, 50)으로서 유전체 다층막을 사용하더라도, 유전체 다층막은 금속 산화막 등으로 형성되기 때문에 원래 산소와 반응하기 어렵지만, 물리 손상을 받거나, 또는 지나치게 산화되어 막질이 변화될 우려가 있다. 본 실시형태에서는, 제 1, 제 2 반사막(40, 50)의 변질이나 열화를, 제 1, 제 2 배리어막(120, 130)에 의해 억제하고 있다.
한편, 제 1, 제 2 배리어막(120, 130)의 형성 시기는 반드시 활성화 에너지 부여 공정 전으로 한정되지 않는다. 광 필터(10)가 자외선을 사용하는 기기에 갖추어졌을 때에도, 오존이나 자외선으로부터 제 1, 제 2 반사막을 보호할 수 있기 때문이다. 이와 같이, 광 필터(10)의 실제 사용시를 고려하여, 장기에 걸쳐 제 1, 제 2 반사막(40, 50)을 보호하는 관점에서 말하자면, 제 1, 제 2 배리어막(120, 130)은, 오존 또는 자외선 등, 내환경성이 강한 막질인 것이 바람직하다. 특히, 제 1, 제 2 배리어막(120, 130)은, 제 1, 제 2 반사막(40, 50)과 비교하여, 황화수소(H2S) 등과의 반응성(황화성)이 낮은 것, 할로젠계와의 반응성(할로젠성)이 낮은 것, 상품으로서의 신뢰성 면에서 내습성이 높은 것 등의 다른 특성도 구비하는 것이 바람직하다.
여기서, 제 1, 제 2 접합막(100, 110)은 플라즈마 중합법에 의해 성막되는 플라즈마 중합막으로 할 수 있다. 이때, 제 1, 제 2 배리어막(120, 130)은, 제 1, 제 2 접합막(100, 110)과 동일 공정에서 형성되는 플라즈마 중합막으로 할 수 있다. 이렇게 하면, 제 1, 제 2 배리어막(120, 130)의 성막 공정을 제 1, 제 2 접합막(100, 110)의 성막 공정과 겸용할 수 있어, 제조 프로세스를 추가할 필요가 없기 때문에, 광 필터(10)의 저비용화를 유지할 수 있다. 또한, 제 1 배리어막(120)은 제 1 접합막(100)과 다른 재료로 형성되어 있을 수도 있다. 마찬가지로, 제 2 배리어막(130)은 제 2 접합막(110)과 다른 재료로 형성되어 있을 수도 있다. 제 1, 제 2 접합막(100, 110) 및 제 1, 제 2 배리어막(120,130)의 각각은, 플라즈마 중합시에 실록산(Si-O-Si) 결합을 갖는 Si 골격과, Si 골격에 결합되는 탈리기를 포함할 수 있다.
도 2는, 이러한 플라즈마 중합막의 구조를 모식적으로 나타내고 있다. 특히 도 2는, 플라즈마 중합막으로 형성되는 제 1, 제 2 배리어막(120, 130)의 구조를 나타내고 있고, 또한 플라즈마 중합막으로 형성되는 제 1, 제 2 접합막(100, 110)의 활성화 에너지 부여 전의 구조와 동일하다. 그래서, 도 2에 대하여 이하에서는 제 1, 제 2 배리어막(120, 130)으로서 설명하지만, 그 설명은 제 1, 제 2 접합막(100, 110)의 활성화 에너지 부여 전의 제 1, 제 2 접합막(100A, 110A)(후술하는 도 7(C) 및 도 9(D) 참조)에도 적용된다.
또한, 도 3은, 도 2에 나타내는 구조를 갖는 활성화 에너지 부여 전의 제 1, 제 2 접합막(100A, 110A)을 활성화 에너지에 의해 활성화시킨 후의 제 1, 제 2 접합막(100B, 110B)(후술하는 도 10 참조)의 구조를 나타내고 있다.
제 1, 제 2 배리어막(120, 130)은 전술한 도 2에 나타낸 바와 같이, 활성화 후의 제 1, 제 2 접합막(100B, 110B)은 전술한 도 2에 나타낸 바와 같이, 각각 실록산(Si-O-Si) 결합(302)을 포함하고, 예를 들면 랜덤한 원자 구조를 갖는 Si 골격(301)을 갖는다. 도 2에 나타내는 제 1, 제 2 배리어막(120, 130) 및 제 1, 제 2 접합막(100, 110)은 Si 골격(301)에 결합하는 탈리기(303)를 갖는다. 한편, 도 3에 나타내는 활성화 후의 제 1, 제 2 접합막(100B, 110B)은 Si 골격(301)으로부터 탈리기(303)가 탈리되어 활성손(304)을 갖는다.
제 1, 제 2 배리어막(120, 130) 및 활성화 후의 제 1, 제 2 접합막(100B, 110B)은, 실록산 결합(302)을 포함하여 랜덤인 원자 구조를 갖는 Si 골격(301)의 영향에 의해, 변형하기 어려운 강고한 막이 된다. 이는, Si 골격(301)의 결정성이 낮아지기 때문에, 결정립계에 있어서의 전위나 어긋남 등의 결함이 생기기 어렵기 때문이라고 생각된다. 이 때문에, 막 자체가 접합 강도, 내약품성 및 치수 정밀도가 높아져서, 최종적으로 얻어지는 제 1, 제 2 접합막(100, 110) 및 제 1, 제 2 배리어막(120, 130)에 있어서도, 내약품성 및 치수 정밀도가 높은 것이 얻어지고, 제 1, 제 2 배리어막(120, 130)에서는 높은 접합 강도가 얻어진다.
전술한 제 1, 제 2 배리어막(120, 130)의 특성도, 실록산(Si-O-Si) 결합(302)을 포함하는 Si 골격(301)과, Si 골격(301)에 결합하는 탈리기(303)를 갖는 구조로부터 설명할 수 있다. 즉, 실록산(Si-O-Si) 결합(302)에 의해 가스의 통과 루트가 차단되어 높은 가스 배리어성을 가질 수 있다. 또한, 제 1, 제 2 배리어막(120,130)은 도 3에 나타내는 미결합손(304)이 없기 때문에 반응성이 낮아서, 산화 또는 황화하기 어려운 성질이 된다. 또한, 실록산(Si-O-Si) 결합(302)은 SiO2와 같이 자외선의 파장 대역을 포함하는 200nm 이하의 파장은 흡수한다. 제 1, 제 2 배리어막(120, 130)은, 자외선을 흡수하더라도 여기하여 에너지 상태가 높아질 뿐이고, 실록산(Si-O-Si) 결합(302)의 결합 에너지는 자외선에 의한 여기 에너지보다 높기 때문에, 상태 변화는 없다.
도 2의 구조를 갖는 활성화 에너지 부여 전의 제 1, 제 2 접합막(100A, 110A)은, 활성화 에너지가 부여되면, 탈리기(303)가 Si 골격(301)으로부터 탈리하여, 도 3에 나타낸 바와 같이, 활성화된 제 1, 제 2 접합막(100B, 110B)의 표면 및 내부에 활성손(미결합손)(304)이 생기는 것이다. 이것에 의해, 활성화 후의 제 1, 제 2 접합막(100B, 110B)의 표면에 접착성이 발현하여, 제 1, 제 2 접합막(100B, 110B)의 활성손(304) 중의 미결합손끼리 결합함으로써, 도 4에 나타내는 접합된 제 1, 제 2 접합막(100, 110)이 된다. 활성화된 제 1 접합막(100B)을 구비한 제 1 기판(20)은, 활성화된 제 2 접합막(110B)를 구비한 제 2 기판(30)에 대하여, 높은 치수 정밀도로 강고하고 효율적으로 접합 가능한 것이 된다.
제 1, 제 2 배리어막(120, 130) 및 활성화 후의 제 1, 제 2 접합막(100B, 110B)은, 유동성을 갖지 않는 고체상의 것이 된다. 이 때문에, 종래, 유동성을 갖는 액상 또는 점액상의 접착제에 비해, 막의 두께나 형상이 거의 변화하지 않는다. 이것에 의해, 막의 치수 정밀도는, 종래에 비해 현저히 높은 것이 된다. 또한, 접착제의 경화에 요구되는 시간이 불필요해지기 때문에, 단시간에 강고한 접합이 가능해진다.
제 1, 제 2 배리어막(120, 130) 및 제 1, 제 2 접합막(100, 110)은, 특히 막을 구성하는 전체 원자로부터 H 원자를 제외한 원자 중, Si 원자의 함유율과 O 원자의 함유율의 합계가, 10 내지 90원자% 정도인 것이 바람직하고, 20 내지 80원자% 정도인 것이 보다 바람직하다. Si 원자와 O 원자가, 이 범위의 함유율로 포함되어 있으면, 접합막(31)은, Si 원자와 O 원자가 강고한 네트워크를 형성하여, 제 1, 제 2 배리어막(120, 130) 및 제 1, 제 2 접합막(100, 110)은 막 자체가 강고한 것으로 된다. 또한, 제 1, 제 2 접합막(100, 110)은, 제 1, 제 2 기판(20, 30)을 높은 접합 강도로 접합할 수 있게 된다.
또한, 제 1, 제 2 배리어막(120, 130) 및 제 1, 제 2 접합막(100, 110) 중의 Si 원자와 O 원자의 존재비는, 3:7 내지 7:3 정도인 것이 바람직하고, 4:6 내지 6:4 정도인 것이 보다 바람직하다. Si 원자와 O 원자의 존재비를 이 범위 내가 되 도록 설정하는 것에 의해, 막의 안정성이 높아진다. 이것에 의해서도, 제 1, 제 2 접합막(100, 110)은, 제 1, 제 2 기판(20, 30)을 높은 접합 강도로 접합할 수 있게 된다.
한편, 제 1, 제 2 배리어막(120, 130) 및 제 1, 제 2 접합막(100, 110) 중의 Si 골격(301)의 결정화도는, 45% 이하인 것이 바람직하고, 40% 이하인 것이 보다 바람직하다. 이것에 의해, Si 골격(301)은 충분히 랜덤한 원자 구조를 포함하는 것으로 된다. 이 때문에, 전술한 Si 골격(301)의 특성이 현저해진다.
또한, 제 1, 제 2 배리어막(120, 130) 및 제 1, 제 2 접합막(100, 110)은, 그의 구조 중에 Si-H 결합을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 이 Si-H 결합은, 플라즈마 중합법에 의해 실레인이 중합 반응할 때에 중합물 중에 생기는 것이지만, 이때, Si-H 결합이 실록산 결합의 생성이 규칙적으로 행해지는 것을 저해한다고 생각된다. 이 때문에, 실록산 결합은 Si-H 결합을 피하도록 형성되어, Si 골격(301)의 원자 구조의 규칙성이 저하된다. 이렇게 하여, 플라즈마 중합법에 의하면 결정화도가 낮은 Si 골격(301)을 효율적으로 형성할 수 있다.
한편, 제 1, 제 2 배리어막(120, 130) 및 제 1, 제 2 접합막(100, 110) 중의 Si-H 결합의 함유율이 많으면 많을수록 결정화도가 낮아지는 것은 아니다. 구체적으로는, 적외광 흡수 스펙트럼에서, 실록산 결합에 귀속하는 피크의 강도를 1로 했을 때, Si-H 결합에 귀속하는 피크의 강도는 0.001 내지 0.2 정도인 것이 바람직하고, 0.002 내지 0.05정도인 것이 보다 바람직하고, 0.005 내지 0.02 정도인 것이 더 바람직하다. Si-H 결합의 실록산 결합에 대한 비율이 이 범위 내인 것에 의해, 원자 구조는 상대적으로 가장 랜덤한 것이 된다. 이 때문에, Si-H 결합의 피크 강도가 실록산 결합의 피크 강도에 대하여 이 범위 내에 있는 경우, 제 1, 제 2 배리어막(120, 130) 및 제 1, 제 2 접합막(100, 110)은, 내약품성 및 치수 정밀도에 있어서 특히 우수하고, 제 1, 제 2 접합막(100, 110)은 접합 강도도 우수한 것으로 된다.
또한, Si 골격(301)에 결합하는 탈리기(303)는, 전술한 바와 같이, Si 골격(301)으로부터 탈리하는 것에 의해, 접합막(31)에 활성손을 생기게 하도록 행동하는 것이다. 따라서, 탈리기(303)에는, 에너지가 부여되는 것에 의해, 비교적 간단하게, 그리고 균일하게 탈리하지만, 에너지가 부여될 때에는, 탈리하지 않도록 Si 골격(301)에 확실하게 결합되어 있는 것일 필요가 있다.
이러한 관점에서, 탈리기(303)에는, H 원자, B 원자, C 원자, N 원자, O 원자, P 원자, S 원자 및 할로젠계 원자, 또는 이들 각 원자를 포함하고, 이들 각 원자가 Si 골격(301)에 결합하도록 배치된 원자단으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 구성된 것이 바람직하게 사용된다. 이러한 탈리기(303)는, 에너지 부여에 의한 결합/탈리의 선택성이 비교적 우수하다. 이 때문에, 이러한 탈리기(303)는, 상기한 필요성을 충분히 만족할 수 있는 것이 되어, 제 1, 제 2 접합막(100, 110)의 접착성을 보다 고도한 것으로 할 수 있다.
한편, 상기와 같은 각 원자가 Si 골격(301)에 결합하도록 배치된 원자단(기)으로서는, 예를 들면, 메틸기, 에틸기와 같은 알킬기, 바이닐기, 알릴기와 같은 알켄일기, 알데하이드기, 케톤기, 카복실기, 아미노기, 아마이드기, 나이트로기, 할로젠화알킬기, 머캅토기, 설폰산기, 사이아노기, 아이소사이아네이트기 등을 들 수 있다.
이들 각 기 중에서도, 탈리기(303)는, 특히 알킬기인 것이 바람직하다. 알킬기는 화학적인 안정성이 높기 때문에, 알킬기를 포함하는 제 1, 제 2 배리어막(120, 130)은 내후성 및 내약품성 등의 배리어성이 우수한 것으로 된다.
여기서, 탈리기(303)가 메틸기(-CH3)인 경우, 그의 바람직한 함유율은, 적외광 흡수 스펙트럼에 있어서의 피크 강도로부터 이하와 같이 규정된다. 즉, 적외광 흡수 스펙트럼에 있어서, 실록산 결합에 귀속하는 피크의 강도를 1로 했을 때, 메틸기에 귀속하는 피크의 강도는 0.05 내지 0.45 정도인 것이 바람직하고, 0.1 내지 0.4 정도인 것이 보다 바람직하고, 0.2 내지 0.3 정도인 것이 더 바람직하다. 메틸기의 피크 강도가 실록산 결합의 피크 강도에 대한 비율이 이 범위 내인 것에 의해, 메틸기가 실록산 결합의 생성을 필요 이상으로 저해하는 것을 방지하면서, 활성화 후의 제 1, 제 2 접합막(100B, 110B) 중에 필요하고 또한 충분한 수의 활성손(304)이 생기기 때문에, 활성화 후의 제 1, 제 2 접합막(100B, 110B)에 충분한 접착성이 생긴다.
이러한 특징을 갖는 제 1, 제 2 배리어막(120, 130) 및 제 1, 제 2 접합막(100, 110)의 구성 재료로서는, 예를 들면, 폴리오가노실록산과 같은 실록산 결합을 포함하는 중합물 등을 들 수 있다. 폴리오가노실록산으로 구성된 막은, 그 자체가 우수한 기계적 특성을 갖고 있다. 또한, 많은 재료에 대하여 특히 우수한 접착성을 나타내는 것이다. 따라서, 폴리오가노실록산으로 구성된 제 1, 제 2 접합막(100, 110)은, 특히 강한 피착력을 나타내고, 그 결과로서, 제 1, 제 2 기판(20, 30)을 강고하게 접합할 수 있다.
또한, 폴리오가노실록산은, 보통, 발수성(비접착성)을 나타내지만, 활성화 에너지가 부여되는 것에 의해 용이하게 유기기를 탈리시킬 수 있고, 친수성이 변화되어 접착성을 발현하지만, 이 비접착성과 접착성의 제어를 용이하고 또한 확실하게 할 수 있다고 하는 이점을 갖는다.
한편, 이 발수성(비접착성)은, 주로, 폴리오가노실록산 중에 포함된 알킬기에 의한 작용이다. 따라서, 폴리오가노실록산으로 구성된 활성화 전의 제 1, 제 2 접합막(100A, 110A)은 활성화 에너지가 부여되는 것에 의해, 표면에 접착성이 발현됨과 동시에, 표면 이외의 부분에서는, 전술한 알킬기에 의한 작용·효과가 얻어진다고 하는 이점도 갖는다. 따라서, 제 1, 제 2 배리어막(120, 130) 및 제 1, 제 2 접합막(100, 110)은, 내후성 및 내약품성이 우수한 것으로 된다.
또한, 폴리오가노실록산 중에서도, 특히, 옥타메틸트라이실록산의 중합물을 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 옥타메틸트라이실록산의 중합물을 주성분으로 하는 제 1, 제 2 접합막(100, 110)은, 접착성이 특히 우수하다는 점에서 특히 적합하다. 또한, 옥타메틸트라이실록산을 주성분으로 하는 원료는, 상온에서 액상을 이루어 적절한 점도를 갖기 때문에, 취급이 용이하다고 하는 이점도 있다.
또한, 제 1, 제 2 배리어막(120, 130) 및 제 1, 제 2 접합막(100, 110)의 평균 두께는 1 내지 1000nm 정도인 것이 바람직하고, 2 내지 800nm 정도인 것이 보다 바람직하다. 제 1, 제 2 접합막(100, 110)의 평균 두께를 이 범위 내로 하는 것에 의해, 치수 정밀도가 현저하게 저하되는 것을 방지하면서, 제 1, 제 2 기판(20, 30)을 보다 강고하게 접합할 수 있다. 즉, 평균 두께가 하한값을 하회한 경우는, 충분한 접합 강도가 얻어지지 않을 우려가 있는 한편, 평균 두께가 상한값을 상회한 경우는, 치수 정밀도가 현저히 저하될 우려가 있다.
또한, 평균 두께가 상기 범위 내이면, 어느 정도의 형상 추종성이 확보된다. 이 때문에, 예를 들면, 제 1, 제 2 기판(20, 30)의 접합면에 요철이 존재하고 있는 경우에도, 그 요철의 높이에도 의하지만, 요철의 형상에 추종하도록 제 1, 제 2 접합막(100, 110)을 피착시킬 수 있다. 그 결과, 제 1, 제 2 접합막(100, 110)은, 요철을 흡수하여, 그 표면에 생기는 요철의 높이를 완화할 수 있어, 서로의 밀착성을 높일 수 있다.
이러한 제 1, 제 2 배리어막(120, 130) 및 제 1, 제 2 접합막(100, 110)은 어떠한 방법으로 제작된 것이라도 되고, 플라즈마 중합법, CVD법, PVD법과 같은 각종 기상 성막법이나, 각종 액상 성막법 등에 의해 제작할 수 있지만, 이들 중에서도 플라즈마 중합법에 의해 제작된 것이 바람직하다. 플라즈마 중합법에 의하면, 치밀하고 균질인 막을 효율적으로 제작할 수 있다. 이것에 의해, 플라즈마 중합법으로 제작된 제 1, 제 2 접합막(100, 110)은, 제 1, 제 2 기판(20, 30)을 특히 강고하게 접합할 수 있다. 또한, 플라즈마 중합법으로 제작된 제 1, 제 2 접합막(100, 110)은, 활성화 에너지가 부여되어 활성화된 상태가 비교적 장시간에 걸쳐 유지된다. 이 때문에, 광 필터(10)의 제조 과정의 간소화, 효율화를 꾀할 수 있다.
3. 광 필터의 제조방법
3.1. 제 1 기판(20)의 제조 공정
도 6(A) 내지 도 6(C) 및 도 7(A) 내지 도 7(C)는 제 1 기판(20)의 제조 공정을 나타내고 있다. 우선, 도 6(A)에 나타낸 바와 같이, 합성 석영 유리 기판의 양면을 경면 연마하여, 500μm 두께의 제 1 기판(20)을 제작한다.
다음으로, 제 1 기판(20)의 양면(20A, 20B)에, 예를 들면 두께 50nm의 Cr 막 및 그 위에 두께 500nm의 Au 막으로 이루어지는 마스크층(도 6(B)에는 생략되어 있지만, 도 8(B)의 마스크층(140, 141)과 같음)을 형성하고, 한 면(20A) 측의 마스크층 상에 레지스트(도시하지 않음)를 도포하여, 한 면(20A)에 제 1 대향면(20A1)을 형성하기 위한 오목부(22)를 형성하기 위해 레지스트 패터닝을 실시한다. 그 후, 레지스트 개구부의 Au 막을 요오드와 요오드화 칼륨의 혼합액으로 에칭하고, Cr 막을 질산세륨암모늄 수용액으로 에칭하고, 예를 들면 불산 수용액으로 오목부(22)를 예를 들면 약 1.5μm의 깊이로 웨트 에칭한다(도 6(B) 참조). 그 후, 제 1 기판(20)으로부터 레지스트 및 마스크층을 박리한다.
다음으로, 제 1 기판(20)의 양면(20A, 20B)에 마스크층을 형성하고, 한 면(20A)의 마스크층 상에 레지스트(도시하지 않음)를 도포하고, 오목부(22)가 형성된 면(20A)에 추가로 제 2, 제 4 대향면(20A2, 20A4)을 형성하기 위한 레지스트 패터닝을 실시한다. 그 후, 레지스트 개구부의 Au 막과 Cr 막을 에칭하고, 예를 들면 불산 수용액으로 한 면(20A)을 예를 들면 약 1μm의 깊이로 웨트 에칭한다(도 6(C) 참조). 이것에 의해, 제 1 기판(20)의 대향면(20A)에 제 2, 제 4 대향면(20A2, 20A4)이 동시에 형성되는 동시에, 에칭되지 않은 대향면(20A)이 제 3 대향면(20A3)이 된다. 그 후, 제 1 기판(20)으로부터 레지스트 및 마스크층을 박리한다.
다음으로, 제 1 기판(20)의 에칭한 면에 ITO 막을 예를 들면 0.1μm의 두께로 스퍼터링법을 사용하여 전면 성막한다. 그 ITO 막 상에 레지스트를 도포하여, 레지스트 패터닝을 실시하고, 예를 들면 질산과 염산의 혼합액으로 ITO 막을 에칭하여, 레지스트를 박리한다. 이것에 의해, 제 1 기판(20)의 제 2 대향면(20A2)에 제 1 전극(60)이, 제 1 기판(20)의 제 4 대향면(20A4)에 제 1 배선층(62) 및 중간 배선층(62B)이 각각 형성된다(도 7(A) 참조).
다음으로, 제 1 기판(20) 상의 제 1 반사막(40)의 형성 영역에서만 개구하도록 레지스트 패터닝을 실시하고, 반사막 재료를 스퍼터링법 또는 증착법에 의해 성막한다. 제 1 반사막 재료는, 제 2 기판(20) 측으로부터, 예를 들면 두께 50nm의 SiO2, 두께 50nm의 TiO2, 두께 50nm의 Ag라는 순서로 적층시킨다. 그 후, 레지스트를 박리하는 것에 의해, 제 1 반사막 재료가 벗겨지고, 레지스트에 개구가 있던 영역에만 제 1 반사막 재료가 남아, 제 1 반사막(40)이 형성된다(도 7(B) 참조).
다음으로, 제 1 접합막(100A) 및 제 1 배리어막(120)을 형성해야 할 영역에서만 개구하도록 레지스트 패터닝을 실시하고, 접합막 및 배리어막을 겸하는 플라즈마 중합막을 플라즈마 CVD법에 의해, 예를 들면 두께 30nm로 성막한다. 본 실시예에서는, 제 1 접합막(100A) 및 제 1 배리어막(120)을 동일 공정에서 성막하는 것으로 한다. 플라즈마 중합막은, 실록산(Si-O-Si) 결합에 의해 가스의 통과 루트가 차단되어 높은 가스 배리어성을 가질 수 있고, 반응성이 낮아서, 산화 또는 황화하기 어려운 성질이 된다. 또한, 실록산(Si-O-Si) 결합은 SiO2와 같이 자외선의 파장 대역을 포함하는 200nm 이하의 파장은 흡수한다. 제 1 배리어막(120)은, 자외선을 흡수하더라도 여기하여 에너지 상태가 높아질 뿐이고, 실록산(Si-O-Si) 결합의 결합 에너지는 자외선에 의한 여기 에너지 보다 높기 때문에, 상태 변화는 없다. 플라즈마 중합막의 주재료는, 전술한 폴리오가노실록산이 바람직하다. 플라즈마 중합은, 한 쌍의 전극 사이에 인가되는 고주파 전력의 주파수가 1 내지 100kHz, 바람직하게는 10 내지 60kHz, 챔버 내력이 1×10-5 내지 10Torr, 바람직하게는 1×10-4 내지 1Torr(133.3×10-4 내지 133.3Pa), 원료 가스 유량이 0.5 내지 200sccm, 바람직하게는 1 내지 100sccm, 캐리어 가스 유량이 5 내지 750sccm, 바람직하게는 10 내지 500sccm, 처리 시간이 1 내지 10분, 바람직하게는 4 내지 7분이다.
그 후, 레지스트를 박리하는 것에 의해, 플라즈마 중합막이 벗겨지고, 제 1 접합막(100A) 및 제 1 배리어막(120)이 형성된다(도 7(C) 참조). 이것에 의해, 제 1 기판(20)이 완성된다.
3.2. 제 2 기판(30)의 제조 공정
도 8(A) 내지 도 8(D) 및 도 9(A) 내지 도 9(D)는, 제 2 기판(30)의 제조 공정을 나타내고 있다. 우선, 성석영 유리 기판의 양면을 경면 연마하여, 200μm 두께의 제 2 기판(30)을 제작한다(도 8(A) 참조).
다음으로, 제 2 기판(30)의 양면(30A, 30B)에, 예를 들면 두께 50nm의 Cr 막 및 그 위에 두께 500nm의 Au 막으로 이루어지는 마스크층(140, 142)을 성막한다(도 8(B) 참조).
다음으로, 제 2 기판(30)의 마스크층(140) 상에 레지스트(도시하지 않음)를 도포하여, 한 면(30B)에 다이아프램부(32)(도 3 참조)를 형성하기 위한 레지스트 패터닝을 실시한다. 그리고, 마스크층(140)의 Au 막을 요오드와 요오드화칼륨의 혼합액으로 에칭하고, 마스크층(140)의 Cr 막을 질산세륨암모늄 수용액으로 에칭하여, 패터닝된 마스크층(141)을 형성한다(도 8(C) 참조).
다음으로, 제 2 기판(30)을 불산 수용액에 담그고, 다이아프램부(32)를 예를 들면 약 150μm 에칭한다(도 8(D) 참조). 다이아프램부(32)의 두께는 예를 들면 약 50μm이고, 반사막 지지부(34)를 포함하는 후육 영역은 200μm의 두께가 남는다.
다음으로, 제 2 기판(30)의 양면(30A, 30B)에 부착되어 있는 레지스트나, 마스크층(141, 142)을 각각 박리한다(도 9(A) 참조).
다음으로, 제 2 기판(30)의 에칭면(30B)과는 반대 면(30A)에, ITO 막을 예를 들면 0.1μm의 두께로 스퍼터링법을 사용하여 성막한다. 그 ITO 막 상에 레지스트를 도포하여, 제 2 전극(70), 제 2 배선층(72)을 위한 레지스트 패터닝을 실시하고, 질산과 염산의 혼합액으로 ITO 막을 에칭한다. 그 후, 제 2 기판(30)으로부터 레지스트를 제거한다(도 9(B) 참조).
다음으로, 제 2 기판(30)에서 제 2 전극(70)이 형성된 한 면(30A)에, 제 2 반사막(50)의 형성 영역에서만 개구하는 레지스트 패터닝을 실시하고, 제 2 반사막 재료를 스퍼터링법 또는 증착법에 의해 성막한다. 성막예로서는, 제 2 기판(30) 측으로부터 두께 50nm의 SiO2, 두께 50nm의 TiO2, 두께 50nm의 Ag라는 순서로 적층시킨다. 그 후, 레지스트를 박리하는 것에 의해, 제 2 반사막 재료가 벗겨지고, 제 2 반사막(50)이 형성된다(도 9(C) 참조).
다음으로, 제 2 접합막(110A) 및 제 2 배리어막(130)을 형성해야 할 영역에서만 개구하는 레지스트 패터닝을 실시하고, 접합막 및 배리어막을 겸하는 플라즈마 중합막을 플라즈마 CVD법에 의해 예를 들면 두께 30nm로 성막한다. 본 실시예에서는, 제 2 접합막(110A) 및 제 2 배리어막(130)을 동시에 성막하는 것으로 한다. 플라즈마 중합막은, 실록산(Si-O-Si) 결합에 의해 가스의 통과 루트가 차단되어 높은 가스 배리어성을 가질 수 있고, 반응성이 낮아서, 산화 또는 황화하기 어려운 성질이 된다. 또한, 실록산(Si-O-Si) 결합은 SiO2와 같이 자외선의 파장 대역을 포함하는 200nm 이하의 파장은 흡수한다. 제 2 배리어막(130)은, 자외선을 흡수하더라도 여기하여 에너지 상태가 높을 뿐이고, 실록산(Si-O-Si) 결합의 결합에너지는 자외선에 의한 여기 에너지 보다 높기 때문에, 상태 변화는 없다. 플라즈마 중합막의 주재료는, 전술한 폴리오가노 실록산이 바람직하다. 그 후, 레지스트를 박리하는 것에 의해, 플라즈마 중합막이 벗겨지고, 제 2 접합막(110A) 및 제 2 배리어막(130)이 형성된다(도 9(D) 참조). 이것에 의해, 제 2 기판(30)이 완성된다.
3.3. 활성화 에너지 부여 공정
도 10은, 제 1 기판(20)의 제 1 접합막(100A)에 활성화 에너지를 부여하여 활성화된 제 1 접합막(100B)을 형성하는 공정을 나타내고 있다. 도 11은, 제 2 기판(30)의 제 2 접합막(110A)에 활성화 에너지를 부여하여 활성화된 제 2 접합막(110B)을 형성하는 공정을 나타내고 있다. 제 1, 제 2 접합막(100A, 110A)에 활성화 에너지를 부여하는 방법은 여러가지 있지만, 여기서는 두 가지 예에 대하여 설명한다.
하나는, 오존에 의한 활성화이며, 예를 들면 O2 플라즈마 처리를 들 수 있다. O2 플라즈마 처리의 경우, O2 유량이 예를 들면 20 내지 40cc/분, 압력이 예를 들면 20 내지 35Pa, RF 파워가 예를 들면 150 내지 250W의 조건으로, 플라즈마 처리 용기 내에서 제 1, 제 2 기판(20, 30)을 각각 예를 들면 10 내지 40초간씩 처리한다.
다른 하나는, 자외선(UV) 조사에 의한 것이며, 예를 들면 UV 광원으로서 발광 파장 150 내지 300nm, 바람직하게는 160 내지 200nm를 사용하여, 활성화 전의 제 1, 제 2 접합막(100A, 110A)에, 이격 거리 3 내지 3000nm, 바람직하게는 10 내지 1000nm에서, 1 내지 10분, 예를 들면 수분간 자외선을 제 1, 제 2 접합막(100A, 110A)에 조사한다.
도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 제 1, 제 2 기판(20, 30)을 따로따로 처리할 수도 있고, 특히 자외선 조사의 경우에는 제 1, 제 2 기판(20, 30)을 적층시키고, 예를 들면 석영 유리제의 제 1 기판(20) 및/또는 제 2 기판(30)을 투과시켜 자외선을 조사할 수도 있다.
이 활성화 에너지 부여 공정에서는, 전술한 대로, 활성화 전의 제 1, 제 2 접합막(100A, 110A)의 Si 골격(301)으로부터 탈리기(303)가 탈리되고, 활성화 에너지 부여 후의 제 1, 제 2 접합막(100B, 110B)은 활성손(304)이 생겨 활성화된다. 또한, 활성화 에너지 부여 공정에서는, 전술한 대로, 제 1, 제 2 배리어막(120, 130)이 제 1, 제 2 반사막(40, 50)을 오존 또는 자외선으로부터 보호할 수 있다.
특히, 본 실시형태에서는, 도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 제 1, 제 2 배리어막(120, 130)의 표면에 오존 또는 자외선이 입사하는 것을 제 1, 제 2 마스크 부재(140, 150)에 의해 억제하여, 제 1, 제 2 배리어막(120, 130)을 도 2에 나타내는 비활성 상태로 유지하고 있다. 제 1 마스크 부재(140)는, 제 1 접합막(100A)과 대향하는 위치에 제 1 개구(142)를 가져서, 제 1 접합막(100A)에만 활성화 에너지를 부여한다. 마찬가지로, 제 2 마스크 부재(150)는, 제 2 접합막(110A)와 대향하는 위치에 제 1 개구(152)를 가져서, 제 2 접합막(110A)에만 활성화 에너지를 부여한다.
제 1, 제 2 마스크 부재(140, 150)는 제 1, 제 2 기판(20, 30)에 탈착 자유로 장착된다. 실제로는, 제 1, 제 2 기판(20, 30) 상에는 다수의 광 필터(10)가 동시에 형성되고, 결합된 후에 각각의 광 필터(10)로 분단되지만, 그 경우에는 복수의 개구(142, 152)를 갖는 제 1, 제 2 마스크 부재(140, 150)가 제 1, 제 2 기판(20, 30)에 하나씩 장착되면 좋다.
제 1, 제 2 마스크 부재(140, 150)는, 제 1, 제 2 기판(20, 30)의 최외층에 밀착시켜도 되지만, 최외층이 상처입는 것을 방지하기 위해 최외층과는 비접촉으로 할 수도 있다.
3.4. 제 1, 제 2 기판의 접합 공정
활성화 에너지를 부여한 후, 제 1, 제 2 기판(20, 30)을 배열하여, 도 12에 나타낸 바와 같이 제 1, 제 2 기판(20, 30)을 포개어 하중을 건다. 이때, 전술한 바와 같이, 활성화 에너지 부여 후의 제 1, 제 2 접합막(100B, 110B)의 활성손(미결합손)(304)끼리 결합되어, 제 1, 제 2 접합막(100, 110)이 강고하게 접합된다. 그것에 의하여, 제 1, 제 2 기판(20, 30)끼리의 접합이 완료된다. 그 후, 도 1에 나타내는 제 1 전극 취출부(64)와, 제 2 전극(70)을 외부와 접속하기 위한 제 2 전극 취출부(74)를 형성하여, 광 필터(10)가 완성된다.
4. 분석 기기
도 13은, 본 발명에 따른 접합체인 광 필터를 사용한 분석 기기의 일례인 측색기의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 13에서, 측색기(200)는, 광원 장치(202)와, 분광 측정 장치(203)와, 측색 제어 장치(204)를 구비하고 있다. 이 측색기(200)는 광원 장치(202)로부터 검사 대상(A)를 향하여, 예를 들면 백색광을 사출하고, 검사 대상(A)에서 반사된 광인 검사 대상 광을 분광 측정 장치(203)에 입사시킨다. 그리고, 분광 측정 장치(203)에서 검사 대상 광을 분광하여, 분광된 각 파장의 광의 광량을 측정하는 분광 특성 측정을 실시한다. 바꿔 말하면, 검사 대상(A)에서 반사된 광인 검사 대상 광을 광 필터(에탈론)(10)에 입사시키고, 에탈론(10)으로부터 투과된 투과 광의 광량을 측정하는 분광 특성 측정을 실시한다. 그리고, 측색 제어 장치(204)는, 얻어진 분광 특성에 기초하여, 검사 대상(A)의 측색 처리, 즉 어떤 파장의 색이 어느 정도 포함되어 있는지를 분석한다.
광원장치(202)는, 광원(210), 복수의 렌즈(212)(도 13에는 하나만 기재)를 구비하고, 검사 대상(A)에 대하여 백색광을 사출한다. 또한, 복수의 렌즈(212)에는 콜리메이터(collimator) 렌즈가 포함되어 있고, 광원 장치(202)는, 광원(210)으로부터 사출된 백색광을 콜리메이터 렌즈에 의해 평행광으로 하여, 도시되지 않은 투사 렌즈로부터 검사 대상(A)을 향하여 사출한다.
분광 측정 장치(203)는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 에탈론(10)과 수광부로서의 수광부(220)와, 구동 회로(230)와, 제어 회로부(240)를 구비하고 있다. 또한, 분광 측정 장치(203)는, 에탈론(10)에 대향하는 위치에, 검사 대상(A)에서 반사된 반사광(측정 대상 광)을, 내부에 도광하는 도시되지 않은 입사 광학 렌즈를 구비하고 있다.
수광부(220)는, 복수의 광전 교환 소자에 의해 구성되어 있고, 수광량에 따른 전기 신호를 생성한다. 그리고, 수광부(220)는 제어 회로부(240)에 접속되어 있고, 생성된 전기 신호를 수광 신호로서 제어 회로부(240)에 출력한다.
구동 회로(230)는, 에탈론(10)의 제 1 전극(60), 제 2 전극(70), 및 제어 회로부(240)에 접속된다. 이 구동 회로(230)는, 제어 회로부(240)로부터 입력되는 구동 제어 신호에 따라, 제 1 전극(60) 및 제 2 전극(70) 사이에 구동 전압을 인가하여, 제 2 기판(30)을 소정의 변위 위치까지 이동시킨다. 구동 전압으로서는, 제 1 전극(60)과 제 2 전극(70) 사이에 원하는 전위차가 생기도록 인가되면 되고, 예를 들면, 제 1 전극(60)에 소정의 전압을 인가하고, 제 2 전극(70)을 어스 전위로 할 수도 있다. 구동 전압으로서는 직류 전압을 사용하는 것이 바람직하다.
제어 회로부(240)는, 분광 측정 장치(203)의 전체 동작을 제어한다. 이 제어 회로부(240)는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 CPU(250), 기억부(260) 등에 의해 구성되어 있다. 그리고, CPU(250)는, 기억부(260)에 기억된 각종 프로그램, 각종 데이터에 따라, 분광 측정 처리를 실시한다. 기억부(260)는, 예를 들면 메모리나 하드 디스크 등의 기록 매체를 구비하여 구성되고, 각종 프로그램, 각종 데이터 등을 적절히 읽어내어 기억할 수 있다.
여기서, 기억부(260)에는, 프로그램으로서, 전압 조정부(261), 갭 측정부(262), 광량 인식부(263) 및 측정부(264)가 기억되어 있다. 한편, 갭 측정부(262)는 전술한 바와 같이 생략할 수도 있다.
또한, 기억부(260)에는, 제 1 갭(G1)의 간격을 조정하기 위해 정전 작동 장치(80)에 인가하는 전압값, 및 그 전압값을 인가하는 시간을 관련시키는 전압 테이블 데이터(265)가 기억되어 있다.
측색 제어 장치(204)는, 분광 측정 장치(203) 및 광원 장치(202)에 접속되어 있고, 광원 장치(202)의 제어, 분광 측정 장치(203)에 의해 취득되는 분광 특성에 근거하여 측색 처리를 실시한다. 이 측색 제어 장치(204)로서는, 예를 들면 범용 퍼스털 컴퓨터나 휴대 정보 단말, 기타 측색 전용 컴퓨터 등을 사용할 수 있다.
그리고, 측색 제어 장치(204)는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 광원 제어부(272), 분광 특성 취득부(270) 및 측색 처리부(271) 등을 구비하여 구성되어 있다.
광원 제어부(272)는, 광원 장치(202)에 접속되어 있다. 그리고, 광원 제어부(272)는, 예를 들면 사용자의 설정 입력에 따라, 광원 장치(202)에 소정의 제어 신호를 출력하여, 광원 장치(202)로부터 소정 밝기의 백색광을 사출시킨다.
분광 특성 취득부(270)는, 분광 측정 장치(203)에 접속되어, 분광 측정 장치(203)로부터 입력되는 분광 특성을 취득한다.
측색 처리부(271)는, 분광 특성에 따라, 검사 대상(A)의 색도를 측정하는 측색 처리를 실시한다. 예를 들면, 측색 처리부(271)는, 분광 측정 장치(203)로부터 얻어진 분광 특성을 그래프화 하여, 도시되지 않은 프린터나 디스플레이 등의 출력 장치에 출력하는 등의 처리를 실시한다.
도 14는, 분광 측정 장치(203)의 분광 측정 동작을 나타내는 순서도이다. 우선, 제어 회로부(240)의 CPU(250)는, 전압 조정부(261), 광량 인식부(263) 및 측정부(264)를 기동시킨다. 또한, CPU(250)는, 초기 상태로서, 측정회 변수 n을 초기화(n=0으로 설정)한다(스텝 S1). 한편, 측정회 변수 n은, 0 이상의 정수의 값을 취한다.
그 후, 측정부(264)는, 초기 상태, 즉 정전 작동 장치(80)에 전압이 인가되지 않은 상태에서, 에탈론(10)을 투과한 광의 광량을 측정한다(스텝 S2). 한편, 이 초기 상태에 있어서의 제 1 갭(G1)의 크기는, 예를 들면 분광 측정 장치의 제조시에 미리 측정하여, 기억부(260)에 기억시켜 놓을 수도 있다. 그리고, 여기서 얻어진 초기 상태의 투과 광의 광량, 및 제 1 갭(G1)의 크기를 측색 제어 장치(204)에 출력한다.
다음으로, 전압 조정부(261)는, 기억부(260)에 기억되어 있는 전압 테이블 데이터(265)를 읽어 들인다(스텝 S3). 또한, 전압 조정부(261)는, 측정회 변수 n에 「1」를 가산한다(스텝 S4).
그 후, 전압 조정부(261)는, 전압 테이블 데이터(265)로부터, 측정회 변수 n에 대응하는 제 1, 제 2 전극(60, 70)의 전압 데이터 및 전압 인가 기간 데이터를 취득한다(스텝 S5). 그리고, 전압 조정부(261)는, 구동 회로(230)에 구동 제어 신호를 출력하여, 전압 테이블 데이터(265)의 데이터에 따라 정전 작동 장치(80)를 구동하는 처리를 실시한다(스텝 S6).
또한, 측정부(264)는, 인가 시간 경과 타이밍에 분광 측정 처리를 실시한다(스텝 S7). 즉, 측정부(264)는, 광량 인식부(263)에 의해 투과 광의 광량을 측정한다. 또한, 측정부(264)는, 측정된 투과 광의 광량과, 투과 광의 파장을 관련시킨 분광 측정 결과를 측색 제어 장치(204)로 출력하는 제어를 한다. 한편, 광량의 측정은, 복수회 또는 모든 회수의 광량 데이터를 기억부(260)에 기억시켜 두고, 복수회 마다의 광량 데이터 또는 모든 광량의 데이터 취득 후에, 정리하여, 각각의 광량을 측정할 수도 있다.
그 후, CPU(250)는, 측정회 변수 n이 최대값 N에 달했는지 아닌지를 판단하여(스텝 S8), 측정회 변수 n이 N이라고 판단하면, 일련의 분광 측정 동작을 종료한다. 한편, 스텝 S8에서, 측정회 변수 n이 N 미만인 경우, 스텝 S4로 되돌아가, 측정회 변수 n에 「1」를 가산하는 처리를 실시하여, 스텝 S5 내지 스텝 S8의 처리를 반복한다.
5. 광 기기
도 15는, 본 발명에 따른 접합체인 광 필터를 사용한 광 기기의 일례인 파장다중 통신 시스템의 송신기의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 파장 다중(WDM: Wavelength Division Multiplexing) 통신에서는, 파장이 다른 신호는 간섭하지 않는다는 특성을 사용하여, 파장이 다른 복수의 광 신호를 하나의 광 섬유 내에서 다중적으로 사용하면, 광 섬유 회선을 증설하지 않고도 데이터의 전송량을 향상시킬 수 있게 된다.
도 15에서, 파장 다중 송신기(300)는, 광원(310)으로부터의 광이 입사되는 광 필터(10)을 갖고, 광 필터(10)로부터는 복수의 파장 λ0, λ1, λ2, …의 광이 투과된다. 파장마다 송신기(311, 312, 313)가 설치된다. 송신기(311, 312, 313)로부터의 복수 채널분의 광 펄스 신호는, 파장 다중 장치(321)에서 하나로 합쳐져 하나의 광 섬유 전송로(331)에 송출된다.
본 발명은 광 부호 분할 다중(OCDM: Optical Code Division Multiplexing) 송신기에도 다양하게 적용할 수 있다. OCDM은 부호화된 광 펄스 신호의 패턴 매칭에 의해 채널을 식별하는데, 광 펄스 신호를 구성하는 광 펄스는, 다른 파장의 광 성분을 포함하고 있기 때문이다.
이상, 몇 가지 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명의 신규사항 및 효과로부터 실체적으로 일탈하지 않는 많은 변형이 가능한 것은 당업자에게는 용이하게 이해될 수 있는 것이다. 따라서, 이러한 변형예는 전부 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 한다. 예를 들면, 명세서 또는 도면에서, 적어도 한번, 보다 광의 또는 동의의 다른 용어와 함께 기재된 용어는, 명세서 또는 도면의 어떠한 부분에서도, 그의 다른 용어로 치환될 수 있다.
<부호의 설명>
1: 접합체, 2A: 제 1 기체, 2B: 제 2 기체, 3A: 제 1 접합막, 3B: 제 2 접합막, 4A: 제 1 막체, 4B: 제 2 막체, 5A: 제 1 배리어막, 5B: 제 2 배리어막, 6A: 제 1 마스크 부재, 6B: 제 2 마스크 부재, 10: 광 필터, 20: 제 1 기판, 20A1: 제 1 대향면, 20A2: 제 2 대향면, 20A3: 제 3 대향면, 20A4: 제 4 대향면, 30: 제 2 기판, 30A: 대향면, 40: 제 1 반사막, 50: 제 2 반사막, 60: 제 1 전극, 62: 제 1 배선층, 62B: 중간 배선층, 64: 제 1 전극 취출부, 68: 제 1 리드선, 70: 제 2 전극, 72: 제 2 배선층, 74: 제 2 전극 취출부, 76: 제 2 리드선, 80: 갭 가변 구동부(정전 작동 장치), 100, 110: 제 1, 제 2 접합막, 100A, 110A: 활성화 전의 제 1, 제 2 접합막, 100B, 110B: 활성화 후의 제 1, 제 2 접합막, 120: 제 1 배리어막, 130: 제 2 배리어막, 140: 제 1 마스크 부재, 142: 제 1 개구, 150: 제 2 마스크 부재, 152: 제 2 개구, 200: 분석 기기(측색기), 300: 광 기기, 301: Si 골격, 302: 실록산 결합, 303: 탈리기, 304: 활성손(미결합손), G1: 제 1 갭, G2: 제 2 갭
Claims (9)
- 제 1 반사막과, 상기 제 1 반사막의 주위에 제 1 접합 영역을 갖는 제 1 기판을 준비하는 공정,
상기 제 1 반사막에 제 1 배리어막을 형성하고, 상기 제 1 접합 영역에 제 1 접합막을 형성하는 공정,
제 2 반사막과, 상기 제 2 반사막의 주위에 제 2 접합 영역을 갖는 제 2 기판을 준비하는 공정,
상기 제 2 반사막에 제 2 배리어막을 형성하고, 상기 제 2 접합 영역에 제 2 접합막을 형성하는 공정,
제 1 마스크 부재를 통해, 상기 제 1 접합막에 오존 또는 자외선을 조사하는 제 1 조사 공정,
제 2 마스크 부재를 통해, 상기 제 2 접합막에 오존 또는 자외선을 조사하는 제 2 조사 공정, 및
상기 제 1 접합막과 상기 제 2 접합막을 접합하여, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 접합시키는 공정을 포함하고,
상기 제 1 조사 공정에서, 제 1 마스크 부재는, 상기 제 1 접합 영역의 상방에 제 1 개구부를 갖고, 상기 제 1 반사막의 상방에는 상기 제 1 마스크 부재의 일부가 위치해 있는 것을 특징으로 하는 광 필터의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 조사 공정에서, 상기 제 2 마스크 부재는, 상기 제 2 접합 영역의 상방에 제 2 개구부를 갖고, 상기 제 2 반사막의 상방에는 상기 제 2 마스크 부재의 일부가 위치해 있는 것을 특징으로 하는 광 필터의 제조방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 배리어막과 상기 제 1 접합막은 동일 공정에서 형성되고,
상기 제 2 배리어막과 상기 제 2 접합막은 동일 공정에서 형성되는 것을 특징으로 하는 광 필터의 제조방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 배리어막의 재료는 상기 제 1 접합막의 재료와 다르고,
상기 제 2 배리어막의 재료는 상기 제 2 접합막의 재료와는 다른 것을 특징으로 하는 광 필터의 제조방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 조사 공정에서, 상기 제 1 마스크 부재는 제 1 배리어막과 이격되어 있고,
상기 제 2 조사 공정에서, 상기 제 2 마스크 부재는 상기 제 2 배리어막과 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 광 필터의 제조방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 접합막을 형성하는 공정에서, 상기 제 1 접합막은 실록산 결합을 갖는 Si 골격과 상기 Si 골격에 결합되는 탈리기를 포함하고,
상기 제 2 접합막을 형성하는 공정에서, 상기 제 2 접합막은 실록산 결합을 갖는 Si 골격과 상기 Si 골격에 결합되는 탈리기를 포함하고,
상기 제 1 조사 공정에 의해, 상기 제 1 접합막의 상기 Si 골격으로부터 상기 탈리기가 탈리되어 미결합손이 형성되고,
상기 제 2 조사 공정에 의해, 상기 제 2 접합막의 상기 Si 골격으로부터 상기 탈리기가 탈리되어 미결합손이 형성되고,
상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 접합시키는 공정에서, 상기 제 1 접합막의 상기 미결합손과 상기 제 2 접합막의 상기 미결합손이 결합되는 것에 의해, 상기 제 1 접합막과 상기 제 2 접합막이 접합되는 것을 특징으로 하는 광 필터의 제조방법. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 기판을 준비하는 공정에서, 상기 제 1 기판에는, 상기 제 1 반사막과 상기 제 1 접합 영역의 사이 영역에 제 1 전극이 형성되어 있고,
상기 제 2 기판을 준비하는 공정에서, 상기 제 2 기판에는, 상기 제 2 반사막과 상기 제 2 접합 영역의 사이 영역에 제 2 전극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 필터의 제조방법. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 광 필터의 제조방법에 의해 제조된 광 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 기기.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 광 필터의 제조방법에 의해 제조된 광 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 기기.
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