KR20120041206A

KR20120041206A - 분광 모듈 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20120041206A
Application number: KR1020127002549A
Authority: KR
Inventors: 가츠미 시바야마; 다카후미 요키노
Original assignee: 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2009-08-19
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2012-04-30
Also published as: TW201129829A; EP2469252A1; TW201506363A; CN102472663B; TWI464460B; US9075193B2; JP5592089B2; TWI513958B; CN102472663A; WO2011021557A1; JP2011043360A; US20120140214A1; KR101735131B1; EP2469252A4; US20150308894A1; EP2469252B1; US9797773B2

Abstract

분광 모듈(1)에서는, 회절층(6) 보다도 두꺼워지도록 회절층(6)의 둘레(6a)를 따라서 칼라(collar)부(7)가 일체로 형성되어 있다. 이것에 의해, 마스터 몰드를 이용하여 회절층(6) 및 칼라부(7)를 형성하는 경우의 이형시에, 렌즈부(3)의 볼록한 모양의 곡면(3a)을 따르도록 형성된 회절층(6)이 마스터 몰드에 딸려 가게되어 곡면(3a)으로부터 박리하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 회절층(6)의 중심(中心)에 대해서 소정 측으로 편향되도록 회절 격자 패턴(9)이 형성되어 있다. 이것에 의해, 회절층(6)의 소정 측에 대해서 그 반대측을 선행시키도록 이형을 실시함으로써, 회절층(6)이 박리하거나 회절 격자 패턴(9)이 손상하거나 하는 것을 방지할 수 있다.

Description

분광 모듈 및 그 제조 방법 {SPECTROSCOPY MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}

본 발명은, 광을 분광하여 검출하는 분광 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래의 분광 모듈로서, 광을 투과시키는 기판과, 기판 상에 형성된 회절 격자 패턴과, 회절 격자 패턴 상에 형성된 반사층을 구비하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1 : 일본공개특허 평 4－204401호 공보

상술한 바와 같은 분광 모듈에 있어서 신뢰성을 향상시키기 위해서는, 회절 격자 패턴의 형성의 안정화가 지극히 중요하다. 특히 최근 몇년, 분광 모듈의 소형화를 도모할 수 있도록 회절 격자 패턴이 미세화?박형화되고 있고, 회절 격자 패턴의 형성의 안정화에 대한 요구는 더욱더 강해지고 있다.

이에, 본 발명은, 이와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 회절 격자 패턴의 형성을 안정화시킬 수 있는 분광 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관한 분광 모듈은, 일방측으로부터 입사한 광을 투과시키는 본체부와, 본체부의 타방측에 형성된 볼록한 모양의 곡면 상에 마련되고, 본체부로 입사한 광을 분광함과 아울러 본체부의 일방측으로 반사하는 분광부와, 본체부의 일방측에 배치되고, 분광부에 의해서 분광된 광을 검출하는 광 검출 소자를 구비하며, 분광부는, 곡면을 따르도록 형성된 회절층, 회절층 보다도 두꺼워지도록 회절층의 둘레를 따라서 일체로 형성된 칼라(collar)부, 및 회절층의 타방측에 형성된 반사층을 가지고, 회절층에는, 회절층의 중심에 대해서 소정 측(側)으로 편향되도록 회절 격자 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 분광 모듈에서는, 회절층 보다도 두꺼워지도록 회절층의 둘레를 따라서 칼라부가 일체로 형성되어 있다. 이것에 의해, 예를 들면 금형을 이용하여 회절층 및 칼라부를 형성하는 경우의 이형시(離型時)에, 본체부의 볼록한 모양의 곡면을 따르도록 형성된 회절층이 금형에 딸려 가게되어 곡면으로부터 박리하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 회절층의 중심(中心)에 대해서 소정 측으로 편향되도록 회절 격자 패턴이 형성되어 있다. 이것에 의해, 상술한 이형시에, 회절층의 소정 측에 대해서 그 반대측을 선행시키도록 이형을 실시하면(즉, 금형과의 밀착성이 상대적으로 높게 되는 회절 격자 패턴에 대한 이형을 상대적으로 늦추면), 회절층이 박리하거나 회절 격자 패턴이 손상하거나 하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 이 분광 모듈에 의하면, 회절 격자 패턴의 형성을 안정화시키는 것이 가능해진다.

본 발명에 관한 분광 모듈에 있어서는, 반사층은, 원형 모양으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 회절층의 타방측에 반사층을 형성할 때에는, 분광부가 본체부의 볼록한 모양의 곡면 상에 형성되기도 하여, 회전 방향으로의 위치 어긋남이 생기기 쉬워지지만, 반사층이 원형 모양으로 형성되어 있으므로, 회전 방향으로의 위치 어긋남이 흡수된다. 따라서, 분광 모듈의 개체 차이를 줄이고, 감도의 편차를 억제하는 것이 가능해진다.

본 발명에 관한 분광 모듈에 있어서는, 반사층은, 회절 격자 패턴이 형성된 영역에 포함되도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 회절층에서 회절 격자 패턴이 형성되어 있지 않은 영역에 반사층이 존재하지 않기 때문에, 그 회절 격자 패턴이 형성되어 있지 않은 영역에 도달한 광이 분광되지 않고 본체부 내로 반사되어 광 검출 소자에서 검출되거나, 미광이 되거나 하는 것을 억제할 수 있다. 게다가, 회절 격자 패턴이 형성된 영역이며 또한 반사층이 존재하지 않는 영역에 도달한 광은, 조금이지만 분광됨과 아울러 반사되어 광 검출 소자에서 검출되게 되므로, 감도의 향상을 도모할 수 있다.

이 때, 회절층의 타방측에는, 반사층을 포함도록 또한 반사층을 덮도록 보호층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 회절 격자 패턴이 형성된 영역이며 또한 반사층이 존재하지 않는 영역에 보호층이 접촉하게 되므로, 엥커 효과에 의해서, 회절층으로부터 보호층이 박리하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 관한 분광 모듈에 있어서는, 회절 격자 패턴은, 소정 측에서 칼라부 상에 이르고 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 소정 측에서의 칼라부와의 경계까지, 회절층에 회절 격자 패턴을 정밀도 좋게 형성할 수 있다. 또, 칼라부에서 회절 격자 패턴의 상태를 용이하게 검사하는 것이 가능해진다.

또, 본 발명에 관한 분광 모듈의 제조 방법은, 상술한 분광 모듈의 제조 방법으로서, 본체부의 타방측에 형성된 볼록한 모양의 곡면 상에, 수지재를 재치(載置)하는 공정과, 수지재에 금형을 꽉 누르고, 수지재를 경화시킴으로써, 회절 격자 패턴이 형성된 회절층, 및 칼라부를 형성하는 공정과, 소정 측에 대해서 그 반대측을 선행시키도록, 수지재로부터 금형을 분리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 분광 모듈의 제조 방법에서는, 이형시에는, 회절층 보다도 두꺼워지도록 회절층의 둘레를 따라서 칼라부가 일체로 형성되어 있다. 이것에 의해, 본체부의 볼록한 모양의 곡면을 따르도록 형성된 회절층이 금형에 딸려 가게되어 곡면으로부터 박리하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 회절층의 소정 측에 대해서 그 반대측을 선행시키도록 이형이 실시되므로, 금형과의 밀착성이 상대적으로 높게 되는 회절 격자 패턴에 대한 이형이 상대적으로 늦추어지게 된다. 이것에 의해, 회절층이 박리 하거나, 회절 격자 패턴이 손상하거나 하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 이 분광 모듈의 제조 방법에 의하면, 회절 격자 패턴의 형성을 안정화시키는 것이 가능해진다.

본 발명에 의하면, 회절 격자 패턴의 형성을 안정화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 분광 모듈의 일 실시 형태의 평면도이다.
도 2는 도 1의 II－II선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 분광 모듈의 렌즈부의 사시도이다.
도 4는 도 1의 분광 모듈의 분광부의 단면도이다.
도 5는 도 1의 분광 모듈의 분광부의 하면도이다.
도 6은 본 발명에 관한 분광 모듈의 제조 방법의 일 실시 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 관한 분광 모듈의 제조 방법의 일 실시 형태를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 자세하게 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 교부하고, 중복하는 설명을 생략한다.

도 1, 2에 도시된 바와 같이, 분광 모듈(1)은, 광(L1)을 투과시키는 기판(본체부, 2) 및 렌즈부(본체부, 3)와, 렌즈부(3)의 곡면(3a) 상에 마련된 분광부(4)와, 기판의 전면(前面, 2a) 상에 배치된 광 검출 소자(5)를 구비하고 있다. 분광 모듈(1)은, 광(L1)을 분광부(4)에서 복수의 광(L2)으로 분광하고, 그 광(L2)을 광 검출 소자(5)에서 검출함으로써, 광(L1)의 파장 분포나 특정 파장 성분의 강도 등을 측정하는 것이다.

기판(2)은, BK7, 파이렉스(등록상표), 석영 등의 광 투과성 유리나, 광 투과성 몰드 유리, 혹은 광 투과성 플라스틱 등에 의해서 장방형(長方形) 판 모양으로형성되어 있다. 렌즈부(3)는, 기판(2)과 동일 재료, 광 투과성 수지, 광 투과성의 무기?유기 하이브리드 재료, 혹은 레플리카(replica) 성형용의 광 투과성 저융점 유리 등에 의해서 반구 모양으로 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 도 3에 도시된 바와 같이, 렌즈부(3)는, 곡면(3a) 및 전면(前面, 3b)을 가지는 반구 모양의 렌즈가 전면(3b)에 대략 수직이며 또한 서로 대략 평행한 2개의 평면으로 잘라 내어져 측면(3c)이 형성된 형상으로 되고 있다. 곡면(3a) 상에 마련된 분광부(4)에 의해서 분광된 광(L2)은, 광 검출 소자(5)의 광 검출부(5a)에 결상된다.

도 1, 2에 도시된 바와 같이, 기판(2)의 후면(後面, 2b)과 렌즈부(3)의 전면(3b)은, 기판(2)의 길이 방향과 렌즈부(3)의 측면(3c)이 대략 평행하게 된 상태에서, 광학 수지나 다이렉트 본딩(direct bonding)에 의해서 접합되어 있다. 이것에 의해, 기판(2) 및 렌즈부(3)는, 전측(前側, 본체부의 일방측)으로부터 입사한 광(L1)을 투과시키게 된다. 또, 분광부(4)는 기판(2) 및 렌즈부(3)의 후측(後側, 본체부의 타방측)에 형성된 볼록한 모양의 곡면(3a) 상에 마련되고, 광 검출 소자(5)는 기판(2) 및 렌즈부(3)의 전측(前側)에 배치되게 된다.

분광부(4)는, 반사형 그레이팅(grating)으로 구성되어 있고, 기판(2) 및 렌즈부(3)로 입사한 광(L1)을 분광함과 아울러, 분광된 광(L2)을 전측(前側)으로 반사한다. 보다 구체적으로는, 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 분광부(4)는, 곡면(3a)을 따르도록 형성된 회절층(6), 회절층(6) 보다도 두꺼워지도록 회절층(6)의 둘레(6a)를 따라서 일체로 형성된 칼라(collar)부(7), 및 회절층(6)의 외측(후측(後側)))의 표면에 형성된 반사층(8)을 가지고 있다.

회절층(6)에는, 회절 격자 패턴(9)이 형성되어 있다. 회절 격자 패턴(9)은, 예를 들면, 톱니 모양 단면의 블레이즈드 그레이팅(blazed grating), 사각형 모양 단면의 바이너리 그레이팅(binary grating), 사인(sine)파 모양 단면의 홀로그래픽 그레이팅(holographic grating) 등으로, 기판(2)의 길이 방향을 따라서 복수의 홈이 병설됨으로써 구성되어 있다. 회절 격자 패턴(9)은, 회절층(6)의 중심(中心, C)에 대해서 소정 측(여기에서는, 기판(2)의 길이 방향에 따른 일방측)으로 편향해 있다. 즉, 회절 격자 패턴(9)의 중심(中心, 중심(重心))은, 칼라부(7)로 포위된 회절층(6)의 중심(中心, 중심(重心))에 대해서 소정 측으로 어긋나 있다.

회절층(6)은, 후측(後側)으로부터 보았을 경우에 원형 모양으로 형성되며, 칼라부(7)은, 후측으로부터 보았을 경우에 링 모양으로 형성되어 있다. 그리고, 회절 격자 패턴(9)이 형성된 영역(G)는, 후측으로부터 보았을 경우에 장방형 모양으로 되어 있고, 편향된 소정 측에서 칼라부(7)의 후면(7a) 상에 이르고 있다. 또, 반사층(8)은, 후측으로부터 본 경우에 원형 모양으로 형성되어 있고, 회절 격자 패턴(9)이 형성된 영역(G)에 포함되어 있다. 또한, 회절층(6)의 외측(후측)의 표면에는, 후측으로부터 본 경우에 반사층(8)을 포함도록 또한 반사층(8)을 덮도록 원형 모양의 보호층(11)이 형성되어 있다.

또한, 각 부분의 치수의 일례는 다음과 같다. 먼저, 회절층(6)은, 외경 2mm ~ 10mm, 두께 1μm ~ 20μm이며, 칼라부(7)는, 폭 0.1mm ~ 1mm, 두께 10μm ~ 500μm이다. 또, 반사층(8)은, 외경 1mm ~ 7mm, 두께 10nm ~ 2000nm이다. 또한, 회절 격자 패턴(9)이 형성된 영역(G)은, 한 변의 길이 1.5mm ~ 8mm이다.

도 1, 2에 도시된 바와 같이, 광 검출 소자(5)는, 분광부(4)에 의해서 분광된 광(L2)을 검출하는 광 검출부(5a)를 가지고 있다. 광 검출부(5a)는, 길이가 긴 모양의 포토 다이오드가 그 길이 방향에 대략 수직인 방향으로 1차원으로 배열되어 구성되어 있다. 광 검출 소자(5)는, 포토 다이오드의 1차원 배열 방향이 기판(2)의 길이 방향과 대략 일치하고 또한 광 검출부(5a)가 기판(2)의 전면(2a)측을 향하도록 배치되어 있다. 또한, 광 검출 소자(5)는, 포토 다이오드 어레이(array)로 한정되지 않고, C－MOS 이미지 센서나 CCD 이미지 센서 등이라도 괜찮다.

광 검출 소자(5)에는, 분광부(4)로 진행하는 광(L1)을 기판(2) 및 렌즈부(3)로 입사시키는 광 통과 구멍(12)이 마련되어 있다. 광 통과 구멍(12)은, 포토 다이오드의 1차원 배열 방향을 따라서 광 검출부(5a)와 병설되어 있다. 광 통과 구멍(12)은, 기판(2)의 길이 방향에 대략 수직으로 또한 기판(2)의 전면(2a)에 대략 평행한 방향으로 연장하는 슬릿이며, 광 검출부(5a)에 대해서 고정밀도로 위치결정 된 상태에서 에칭 등에 의해서 형성되어 있다.

기판(2)의 전면(2a)에는, Al나 Au 등의 단층막(單層膜), 혹은 Cr－Pt－Au, Ti－Pt－Au, Ti－Ni－Au, Cr－Au등의 적층막(積層膜)으로 이루어지는 배선(13)이 형성되어 있다. 배선(13)은, 복수의 패드부(13a), 복수의 패드부(13b), 및 대응하는 패드부(13a)와 패드부(13b)를 접속하는 복수의 접속부(13c)를 가지고 있다. 배선(13)에 대해서 기판(2)의 전면(2a)측에는, CrO 등의 단층막, 혹은 Cr－CrO 등의 적층막으로 이루어지는 광 반사 방지층(14)이 형성되어 있다.

또한, 기판(2)의 전면(2a)에는, CrO 등의 단층막, CrO 등을 포함하는 적층막, 혹은 블랙 레지스터(black register) 등으로 이루어지는 광 흡수층(15)이 형성되어 있다. 광 흡수층(15)은, 배선(13)의 패드부(13a, 13b)를 노출시키는 한편으로, 배선(13)의 접속부(13c)를 덮고 있다. 광 흡수층(15)에는, 분광부(4)로 진행하는 광(L1)을 통과시키는 슬릿(15b), 및 광 검출 소자(5)의 광 검출부(5a)로 진행하는 광(L2)을 통과시키는 개구(15a)가 마련되어 있다. 슬릿(15b)은 광 검출 소자(5)의 광 통과 구멍(12)과 대향하고 있고, 개구(15a)는 광 검출부(5a)와 대향하고 있다.

광 흡수층(15)으로부터 노출하는 패드부(13a)에는, 범프(bump, 16)를 매개로 한 페이스다운 본딩(face-down bonding)에 의해서 광 검출 소자(5)의 외부 단자가 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 광 검출 소자(5)의 기판(2)측(여기에서는, 광 검출 소자(5)와 기판(2) 또는 광 흡수층(15)과의 사이)에는, 적어도 광(L2)을 투과시키는 언더필(underfill)재(17)가 충전되어 있다. 또한, 도 2에 도시된 구성에서는, 광 검출 소자(5)와 기판(2)과의 사이 전체에 언더필재(17)가 충전되어 있지만, 언더필재(17)를 범프(16)의 주변에만 충전하는 구성으로 해도 좋다. 또, 광 흡수층(15)으로부터 노출하는 패드부(13b)는, 분광 모듈(1)의 외부 단자로서 기능을 한다. 즉, 광 흡수층(15)으로부터 노출하는 패드부(13b)에는, 외부 배선 등이 전기적으로 접속된다.

다음에, 상술한 분광 모듈(1)의 제조 방법에 대해서 설명한다.

먼저, 렌즈부(3)에 분광부(4)를 형성한다. 보다 구체적으로는, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 렌즈부(3)의 곡면(3a)의 꼭대기부 부근에, 예를 들면, 에폭시 수지, 아크릴 수지 또는 유기?무기 하이브리드 수지 등으로 이루어진 광 경화성 레플리카용 광학 수지재(21)를 도포한다. 이어서, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 수지재(21)에, 석영 등으로 이루어진 광 투과성 마스터 몰드(금형, 22)를 꽉 누른다. 마스터 몰드(22)에는, 렌즈부(3)의 곡면(3a)과 대략 동일한 곡률을 가지는 오목한 모양의 곡면(22a)이 마련되어 있고, 곡면(22a)에는, 회절 격자 패턴(9)에 대응하는 복수의 홈(22b)이 형성되어 있다.

그리고, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 수지재(21)에 마스터 몰드(22)를 꽉 누른 상태에서, 마스터 몰드(22)를 매개로 수지재(21)에 자외선(UV)을 조사하여, 수지재(21)를 경화시킴으로써, 회절 격자 패턴(9)이 형성된 회절층(6), 및 칼라부(7)를 일체로 형성한다.

이어서, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 회절층(6)에서 회절 격자 패턴(9)이 편향된 소정 측(A)에 대해서, 그 반대측(B)을 선행시키도록, 수지재(21)로부터 마스터 몰드(22)를 분리한다. 즉, 마스터 몰드(22)와의 밀착성이 상대적으로 높게되는 회절 격자 패턴(9)에 대한 이형(離型)을 상대적으로 늦춘다. 또한, 이형시킨 후는, 가열 큐어(cure)를 실시함으로써 수지재(21)를 안정화시키는 것이 바람직하다.

이어서, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 마스크(23)의 개구(23a)를 매개로 하여, 회절 격자 패턴(9) 내의 소정의 영역(G)에, Al나 Au 등의 금속(M)을 증착함으로써, 반사층(8)을 막(膜) 모양으로 형성한다. 그리고, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 반사층(8)을 포함하도록 또한 반사층(8)을 덮도록, 패시베이션(passivation) 막인 보호층(11)을 형성하여, 분광부(4)를 얻는다.

이상과 같이 분광부(4)를 형성하는 한편으로, 기판(2)에 광 검출 소자(5)를 실장한다. 보다 구체적으로는, 먼저, 기판(2)의 전면(2a)에, 광 반사 방지층(14)과 배선(13)을 패터닝하여 형성하고, 또한, 광 흡수층(15)을 전면(全面)에 형성한 후, 패터닝하여 패드부(13a, 13b)를 노출시킴과 아울러, 슬릿(15b) 및 개구(15a)를 형성한다. 이어서, 기판(2)의 전면(2a)에, 페이스 다운 본딩에 의해서 광 검출 소자(5)를 실장한다.

그리고, 광 검출 소자(5)의 광 검출부(5a) 및 광 통과 구멍(12)에 대해 분광부(4)를 고정밀도로 위치결정한 상태에서, 광 검출 소자(5)가 실장된 기판(2)의 후면(2b)과, 분광부(4)가 형성된 렌즈부(3)의 전면(3b)을 광학 수지나 다이렉트 본딩에 의해서 접합하여, 분광 모듈(1)을 완성시킨다.

이상 설명한 바와 같이, 분광 모듈(1) 및 그 제조 방법에서는, 회절층(6) 보다도 두꺼워지도록 회절층(6)의 둘레(6a)를 따라서 칼라부(7)가 일체로 형성되어 있다. 이것에 의해, 마스터 몰드(22)를 이용하여 회절층(6) 및 칼라부(7)를 형성하는 경우의 이형시에, 렌즈부(3)의 볼록한 모양의 곡면(3a)을 따르도록 형성된 회절층(6)이 마스터 몰드(22)에 딸려 가게되어 곡면(3a)으로부터 박리하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 회절층(6)의 중심(C)에 대해서 소정 측으로 편향되도록 회절 격자 패턴(9)이 형성되어 있다. 이것에 의해, 회절층(6)의 소정 측에 대해서 그 반대측을 선행시키도록 이형을 실시함으로써(즉, 마스터 몰드(22)와의 밀착성이 상대적으로 높게 되는 회절 격자 패턴(9)에 대한 이형을 상대적으로 늦춤으로써), 회절층(6)이 박리하거나 회절 격자 패턴(9)이 손상하거나 하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 분광 모듈(1) 및 그 제조 방법에 의하면, 회절 격자 패턴(9)의 형성을 안정화시키는 것이 가능해진다.

또한, 마스터 몰드(22)와의 밀착성이 상대적으로 높게 되는 회절 격자 패턴(9)이 회절층(6)의 일부에만 형성되어 있는 경우도, 회절 격자 패턴(9)이 회절층(6)의 전체에 형성되어 있는 경우에 비해, 마스터 몰드(22)의 이형을 부드럽게 하는 것에 기여하고 있다.

또, 회절층(6)에 반사층(8)을 형성할 때에는, 분광부(4)가 렌즈부(3)의 볼록한 모양의 곡면(3a) 상에 형성되는 것도 있어, 마스크(23)의 회전 방향으로의 위치 어긋남이 생기기 쉬워진다. 여기서, 광 검출 소자(5)의 광 통과 구멍(12)의 단면 형상과 대략 서로 닮은 모양이 되도록(예를 들면, 장방형 모양이 되도록) 반사층을 형성하면, 형성된 반사층에도 회전 방향으로의 위치 어긋남이 발생하므로, 그와 같이 제조된 분광 모듈에는 개체 차이가 생겨 버린다. 그런데 , 분광 모듈(1)에서는, 반사층(8)이 원형 모양으로 형성되어 있으므로, 마스크(23)의 회전 방향으로의 위치 어긋남이 흡수되게 된다. 따라서, 분광 모듈(1)의 개체 차이를 줄이고, 감도의 편차를 억제하는 것이 가능해진다.

또, 회절 격자 패턴(9)이 형성된 영역(G)에 포함되도록 반사층(8)이 형성되어 있다. 이 경우, 회절층(6)에서 회절 격자 패턴(9)이 형성되어 있지 않은 영역에 반사층(8)이 존재하지 않기 때문에, 그 회절 격자 패턴(9)이 형성되어 있지 않은 영역에 도달한 광이 분광되지 않고 기판(2) 및 렌즈부(3) 내로 반사되어 광 검출 소자(5)에서 검출되거나, 미광이 되거나 하는 것을 억제할 수 있다. 게다가, 회절 격자 패턴(9)이 형성된 영역(G)이며 또한 반사층(8)이 존재하지 않는 영역(Ge)에 도달한 광은, 조금이지만 분광됨과 아울러 반사되어 광 검출 소자(5)에서 검출되게 되므로, 감도의 향상을 도모할 수 있다.

또, 회절층(6)에는, 반사층(8)을 포함하도록 또한 반사층(8)을 덮도록 보호층(11)이 형성되어 있다. 이것에 의해, 회절 격자 패턴(9)이 형성된 영역(G)이며 또한 반사층(8)이 존재하지 않는 영역(Ge)에 보호층(11)이 접촉하게 되므로, 엥커(anchor) 효과에 의해서, 회절층(6)으로부터 보호층(11)이 박리하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 회절 격자 패턴(9)이 소정 측에서 칼라부(7)의 후면(7a) 상에 이르므로, 소정 측에서의 칼라부(7)와의 경계까지, 회절층(6)에 회절 격자 패턴(9)을 정밀도 좋게 형성할 수 있다. 또, 칼라부(7)의 후면(7a)에서 회절 격자 패턴(9)의 상태를 용이하게 검사하는 것이 가능해진다.

또한, 분광부(4)를 볼록한 모양의 곡면(3a) 상에 마련함으로써, 두께 1μm ~ 20μm 와 같이, 회절층(6)을 극히 얇게 형성할 수 있다. 이것에 의해, 회절층(6)에서의 광 흡수를 억제하고, 광의 이용 효율을 향상시키는 것이 가능해진다. 게다가, 회절층(6)을 극히 얇게 형성함으로써, 열이나 수분에 기인한 회절층(6)의 변형(신축 등)을 억제할 수 있어, 안정한 분광 특성, 및 높은 신뢰성을 확보하는 것이 가능해진다. 또한 한편으로, 분광부(4)를 볼록한 모양의 곡면(3a) 상에 마련함으로써, 회절층(6) 보다도 칼라부(7)를 확실하게 또한 용이하게 두껍게 할 수 있어, 곡면(3a)으로부터 회절층(6)이 박리하는 것을 방지하는 것이 가능해진다.

본 발명은, 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 분광부가 마련되는 볼록한 모양의 곡면은, 구면 이외의 곡면이라도 좋다. 또, 기판(2) 및 렌즈부(3)는, 일체로 형성된 것이라도 좋다. 또한, 광 통과 구멍이 마련되어 있지 않은 광 검출 소자를 채용해, 예를 들면, 광 흡수층(15)의 슬릿(15b)으로부터 광(L1)을 입사시켜도 좋다.

[산업상 이용 가능성]

1…분광 모듈 2…기판(본체부)
3…렌즈부(본체부) 3a…곡면
4…분광부 5…광 검출 소자
6…회절층 6a…둘레
7…칼라(collar)부 8…반사층
9…회절 격자 패턴 11…보호층
21…수지재 22…마스터 몰드

Claims

일방측으로부터 입사한 광을 투과시키는 본체부와,
상기 본체부의 타방측에 형성된 볼록한 모양의 곡면 상에 마련되고, 상기 본체부로 입사한 광을 분광함과 아울러 상기 본체부의 일방측으로 반사하는 분광부와,
상기 본체부의 일방측에 배치되고, 상기 분광부에 의해서 분광된 광을 검출하는 광 검출 소자를 구비하며,
상기 분광부는, 상기 곡면을 따르도록 형성된 회절층, 상기 회절층 보다도 두꺼워지도록 상기 회절층의 둘레를 따라서 일체로 형성된 칼라(collar)부, 및 상기 회절층의 타방측에 형성된 반사층을 가지고,
상기 회절층에는, 상기 회절층의 중심(中心)에 대해서 소정 측(側)으로 편향되도록 회절 격자 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 분광 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 반사층은, 원형 모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 분광 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 반사층은, 상기 회절 격자 패턴이 형성된 영역에 포함되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 분광 모듈.
청구항 3에 있어서,
상기 회절층의 타방측에는, 상기 반사층을 포함하도록 또한 상기 반사층을 덮도록 보호층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 분광 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 회절 격자 패턴은, 상기 소정 측에서 상기 칼라(collar)부 상에 이르고 있는 것을 특징으로 하는 분광 모듈.
청구항 1의 분광 모듈의 제조 방법으로서,
상기 본체부의 타방측에 형성된 볼록한 모양의 곡면 상에, 수지재를 재치(載置)하는 공정과,
상기 수지재에 금형을 꽉 누르고, 상기 수지재를 경화시킴으로써, 상기 회절 격자 패턴이 형성된 상기 회절층, 및 상기 칼라부를 형성하는 공정과,
상기 소정 측에 대해서 그 반대측을 선행시키도록, 상기 수지재로부터 상기 금형을 분리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 분광 모듈의 제조 방법.