TWI292057B - Tunable filter and method of manufacturing the same, and sensing device - Google Patents

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1292057 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明，係有關於可進行光線之波長分離的波長可變 光片及其製造方法，及檢測裝置。 【先前技術】 若使2面鏡（反射膜）隔著特定長度之間隔祖對，在 • 這之間多重反射光線，，則僅有配合間隔長度之特定波長 範圍的光線會透過（波長分離）。波長可變濾光片，係使 此間隔長度爲可變，而可選擇被透過之光線的波長範圍者 ;而提案有各種以微機械來實現利用於2面鏡之間施加電 壓所產生之靜電力（庫倫力），使間隔爲可變之構造的濾 光片（例如專利文件1、2 )。 【專利文件1】日本特開2002-174721號公報 【專利文件2】美國專利第63 4 1 03 9號說明書 • 【發明內容】 發明所欲解決之課題 專利文件1所示之濾光片，係以表面微機械技術所形 成的濾光片；在形成於基板上之固定鏡及固定電極上形成 犧牲層，覆蓋犧牲層而形成可動鏡及可動電極後，將犧牲 層蝕刻去除而形成間隔。因此間隔之長度係由犧牲層決定 ，而有依犧牲層之形成條件，造成間隔長度不一致的問題 。若間隔長度不一致，則施加特定電壓時所產生之庫倫力 (2) 1292057 就會不一致，而難以將間隔長度設定爲期望數値。 另一方面，專利文件2所示之濾光片，係將SOI ( S i 1 i c ο η Ο η I n s u 1 a t 〇 r )基板之埋入氧化膜亦即二氧化5夕（ Si〇2 )層做爲犧牲層，來形成間隔，故可精確的形成間隔 。然而因爲可動鏡和固定鏡所具備之驅動電極，其間並無 絕緣，故施加較大驅動電壓時，而有時會產生可動鏡因庫 倫力而貼附至驅動電極的所謂黏附（Sticking)現象。 # 更且，不管是專利文件1及2之任一個，在形成於犧 牲層上面之可動鏡等，會形成用以導入蝕刻液來去除犧牲 層的孔（Release hole釋放孔）。從而，可動鏡側之電極 面積會減少此釋放孔的份量，爲了產生特定庫倫力就要提 高驅動電壓，而增加消耗電力。又，必要間隔之長度較短 的情況下，於去除犧牲層後之洗淨時，會有因水之表面張 力而產生黏附之虞。因此，期待一種具有不用去除犧牲層 即可形成之構造的，波長可變濾光片。 H 更且上述專利文件1及2所示之濾光片，係於光之透 過路徑具有矽，故有可分離之光線被限定爲紅外光的問題 〇 本發明係有鑑於上述問題者，其目的爲提供一種不去 除犧牲層即可形成，而可分離比紅外光更短波長之光線的 波長可變光片及其製造方法，以及檢測裝置。 用以解決課題之手段 本發明之波長可變濾光片，係針對包含具備固定反射 -5- (3) Γ292057 膜，可透過較紅外光更短波長之光線之固定基板；和有具 備可動反射膜之可動部，使上述可動反射膜與上述特定反 射膜以特定長度之間隔相間而相對地，配置於上述固定基 板之可動基板；和藉由將上述可動部對上述固定基板變位 ，而使上述間隔之長度做爲可變動之驅動部；且將自外部 射入上述間隔內之光線，以上述可動反射膜及上述特定反 射膜重複反射，而可將配合上述間隔長度之波長之光線射 • 出至外部的，波長可變濾光片；其特徵係上述可動部，於 具備上述可動反射膜之部位，具有可透過較紅外光更短波 長之光線，且用以進行與外部之光線射入射出的光透過部 〇 如此一來，因爲具有可透過可見光等比紅外光更短波 長之光線的光透過部，故可波長分離比紅外光更短波長的 光線。 本發明之波長可變濾光片，係針對包含於同一面形成 # 第1凹部與第2凹部，可透過較紅外光更短波長之光線之 固定基板；和具備可動部，使上述可動部與上述第1及第 2凹部相對地，配置於上述固定基板之具有導電性之可動 基板；和具備與上述可動部之上述第1及第2凹部之底面 相對之面的，可動反射膜；和存在於上述第1凹部之底面 ，以第1間隔與上述可動反射膜相隔之固定反射膜；和存 在於上述第2凹部之底面，以第2間隔與上述可動部相隔 ，同時藉由與上述可動部之電位差所產生之庫倫力，將上 述可動部對上述固定基板變位，而使上述第1間隔之長度 -6- (4) 1292057 作爲可變之驅動電極；且將自外部射入上述第1間隔內之 光線，以上述可動反射膜及上述特定反射膜重複反射，而 可將配合上述第1間隔長度之波長之光線射出至外部的， 波長可變濾光片；其特徵係上述可動部’於具備上述可動 反射膜之部位，具有可透過較紅外光更短波長之光線，且 用以進行與外部之光線射入射出的光透過部。 如此一*來，因爲具有可透過可見光等比紅外光更短波 Φ 長之光線的光透過部，故可波長分離比紅外光更短波長的 光線。 此波長可變濾光片中，以於相對上述可動部之上述驅 動電極的部位，及相對於上述驅動電極之上述可動部的部 位之最少一方，形成有絕緣膜者爲佳。 如此一來，因爲於相對上述可動部之上述驅動電極的 部位，及相對於上述驅動電極之上述可動部的部位之最少 一方，形成有絕緣膜；故即使在可動部和驅動電極之間作 Φ 用有過大之庫倫力，亦可抑制可動部和驅動電極產生黏貼 〇 此波長可變濾光片中，以在上述光透過部中具備上述 可動反射膜之面的相反面，及上述固定基板中具備上述固 定反射膜之面的相反面之最少一方，具備有反射防止膜者 爲佳。 如此一來，可抑制光線射入時之反射，而有效取入來 自外部的光線。 此波長可變濾光片中，上述固定基板，係由包含可動 (5) 1292057 離子之玻璃所構成者爲佳。 如此一來，可由陽極黏合來黏合固定基板和可動基板 。亦即不須介入黏著劑等其他構件即可黏合，故可提高第 1間隔之精確度，而準確的進行分離波長之設定。 此波長可變濾光片中，上述光透過部，係由可透過較 紅外光更短波長之光的玻璃所構成者爲佳。 如此一來，可波長分離比紅外光更短波長之光線，更 # 可藉由濺鍍法，輕易形成光透過部。 此波長可變濾光片中，上述光透過部，亦可由可透過 較紅外光更短波長之光的矽膠所構成。 如此一來，可波長分離比紅外光更短波長之光線，更 可藉由成型法，輕易形成光透過部。 此波長可變濾光片中，上述可動基板，係由矽所構成 者爲佳。 如此一來，可藉由半導體製程輕易製造可動基板。 ® 本發明之波長可變濾光片之製造方法，係針對包含具 備固定反射膜，可透過較紅外光更短波長之光線之固定基 板；和有具備可動反射膜之可動部，使上述可動反射膜與 上述特定反射膜以特定長度之間隔相間而相對地，配置有 上述固定基板之可動基板；和藉由將上述可動部對上述固 定基板變位，而使上述間隔之長度做爲可變動之驅動部； 且將自外部射入上述間隔內之光線，以上述可動反射膜及 上述特定反射膜重複反射，而可將配合上述間隔長度之波 長之光線射出至外部的，波長可變濾光片；其特徵係具有 -8- (6) 1292057 形成具備上述固定反射膜之上述固定基板的步驟；和針對 用以形成上述可動基板之基材，使上述可動反射膜與上述 特定反射膜以特定長度之間隔相間而相對地，將具備上述 可動反射膜之上述基材黏接於上述固定基板的步驟；之後 ，具有將上述可動部具備可透過較紅外光更短波長之光線 之光透過部的上述可動基板，形成於上述固定基板上的步 驟。 # 如此一來，因爲使可動反射膜和固定反射膜隔著間隔 相對地，將具備可動反射膜之基材黏合至固定基板，故不 需要爲了形成間隔而去除犧牲層的步驟。更且伴隨於此， 不需要具備釋放孔，故可有效利用庫倫力。 更且如此一來，因爲具有可透過可見光等比紅外光更 短波長之光線的光透過部，故可波長分離比紅外光更短波 長的光線。 本發明之波長可變濾光片之製造方法，係針對包含於 ® 同一面形成第1凹部與第2凹部，可透過較紅外光更短波 長之光線之固定基板；和具備可動部，使上述可動部與上 述第1及第2凹部相對地，配置於上述固定基板之具有導 電性之可動基板；和具備與上述可動部之上述第1及第2 凹部之底面相對之面的，可動反射膜；和存在於上述第1 凹部之底面，以第1間隔與上述可動反射膜相隔之固定反 射膜；和存在於上述第2凹部之底面，以第2間隔與上述 可動部相隔，同時藉由與上述可動部之電位差所產生之庫 倫力，將上述可動部對上述固定基板變位，而使上述第！ -9- (7) Γ292057 間隔之長度作爲可變之驅動電極；且將自外部射入上述第 1間隔內之光線，以上述可動反射膜及上述特定反射膜重 複反射，而可將配合上述第1間隔長度之波長之光線射出 至外部的，波長可變濾光片；其特徵係具備於上述固定基 板形成上述第1及第2凹部的步驟；和於上述第2凹部之 底面，形成上述驅動電極的步驟；和於上述第1凹部之底 面，形成上述固定反射膜的步驟；之後，具有將上述可動 # 部具備可透過較紅外光更短波長之光線之光透過部的上述 可動基板，形成於上述固定基板上的步驟。 如此一來，則於固定基板形成第1及第2基板，於個 別之底面形成固定反射膜及驅動電極之後，在固定基板上 形成可動基板。因此，不需要用以形成第1及第2間隔的 去除犧牲層步驟。更且伴隨於此，不需要具備釋放孔，故 可有效利用庫倫力。 更且如此一來，因爲可分別製造固定基板和可動基板 Φ ，故可於可動部和驅動電極之間，輕易形成用以防止兩者 黏貼的絕緣膜。 更且如此一來，因爲具有可透過可見光等比紅外光更 短波長之光線的光透過部，故可波長分離比紅外光更短波 長的光線。 此波長可變濾光片之製造方法中，上述固定基板係由 玻璃所構成，而上述第1凹部是由鈾刻所形成者爲佳。 如此一來，因爲第1凹部可由高精確度之玻璃蝕刻來 形成，故可以高精確度形成第1間隔。結果，可精確的進 -10- (8) Γ292057 行分離波長之設定。 此波長可變·光片之製造方法中，上述固定基板係由 玻璃所構成，而上述第2凹部是由蝕刻所形成者爲佳。 如此一來，因爲第2凹部可由高精確度之玻璃蝕刻來 形成，故可以高精確度形成第2間隔。結果，可精確的控 制庫倫力。 此波長可變濾光片之製造方法中，以具有於相對上述 # 可動部之上述驅動電極的部位，及相對於上述驅動電極之 上述可動部的部位之最少一方，形成有絕緣膜的步驟者爲 佳。 如此一來，因爲於相對上述可動部之上述驅動電極的 部位，及相對於上述驅動電極之上述可動部的部位之最少 一方，形成有絕緣膜；故即使在可動部和驅動電極之間作 用有過大之庫倫力，亦可抑制可動部和驅動電極產生黏貼 〇 # 此波長可變濾光片之製造方法中，於上述固定基板上 形成上述可動基板之步驟，係使用具有由基底層、與形成 於上述基底層上之絕緣層、與形成於上述絕緣層上之上述 可動基板，所構成的活性層之基材；並以具有將上述基材 黏合於上述固定基板上的步驟；和將上述絕緣層作爲阻擋 層，而去除上述基底層的步驟；和去除上述絕緣層的步驟 者爲佳。 如此一來，因爲將絕緣層作爲阻擋層，而去除基底層 ，故於去除基底層時可抑制活性層受到傷害。結果使可動 -11 - (9) (9)1292057 基板亦即可動部之厚度精確度更高，故可安定地驅動可動 部，正確地控制第1間隔之變動量，並可提高製造生產率 〇 此波長可變濾光片之製造方法中，上述光透過部’係 以於上述活性層，形成用以形成上述光透過部之開口部的 步驟；和於上述開口部，濺鍍可透過較紅外光更短波長之 光線之玻璃的步驟；來形成者爲佳。 如此一來，可波長分離比紅外光更短波長之光線，更 可藉由濺鍍法，輕易形成光透過部。 此波長可變濾光片之製造方法中，上述光透過部，亦 可以於上述活性層，形成用以形成上述光透過部之開口部 的步驟；和於上述開口部，流入可透過較紅外光更短波長 之光線之矽膠的步驟；來形成之。 如此一來，可波長分離比紅外光更短波長之光線，更 可藉由成型法，輕易形成光透過部。 本發明之檢測裝置，其特徵係具備之前所記載之波長 可變濾光片。 如此一來，因爲波長可變濾光片具備可透過比紅外光 更短波長之光線的光透過部，故檢測裝置之檢測對象，不 會限定於紅外光。 【實施方式】 (第1實施方式） 以下參考圖示’說明本發明第1實施方式之波長可變 -12- (10) 1292057 濾光片。第1圖，係表示第1實施方式之波長可變濾光片 的俯視圖；第2圖爲其A-A剖面圖，第3圖爲其B-B剖 面圖。 如第1圖〜第3圖所示，波長可變濾光片1係具備固 定基板2，和矽所構成之可動基板3 ;可動基板3，係黏合 於固定基板2之上面2 a。 固定基板2，係由最少對可見光具有光透過性的材料 • 所構成’例如以各種玻璃構成。本實施方式中，係使用美 國Corning公司製造之硼矽酸鈉玻璃玻璃，亦即Pyrex ( 註冊商標）玻璃# 7740。Pyrex (註冊商標）玻璃因爲含 有鈉（Na)離子做爲可動離子，故適合於與矽構成之可動 基板3的陽極黏合；更且因爲# 7 740之熱膨脹係數與矽幾 乎相同’故不會因陽極黏合時之加熱而產生過度之作用力 〇 固定基板2之厚度，係由構成材料或用途等適當決定 ^ ，而沒有特別限定；但是本實施方式中，約做爲5 0 0 // m 〇 固定基板2之上面（與可動基板3相對的面）2a，係 形成有筒狀的2個凹部21、22。本實施方式中，2個凹部 21、22係一體化形成；第1凹部21，係設置於第2凹部 22之底面的略中央。第1及第2凹部21、22從固定基板 2之上面2a起算的深度，雖用途等適當決定，而沒有特別 限定；但本實施方式中，係使第1凹部21之深度爲約15 // m，·第2凹部22之深度爲約4 // m。 -13- (11) 1292057 第2凹部22之底面及固定基板2之上面2a，形成有 導電層23。導電層23，係具備於第2凹部22之底面形成 爲圓環狀的驅動電極23a ;和經過第2凹部22之側面，分 別延伸於固定基板2之上面2a之±X方向的2條配線23b :和形成於各配線2 3 b之端部，用以施加來自外部之電壓 的端子23c，而將此等一體化形成。 導電層23係具有導電性，例如由ITO ( Indium Tin # Oxide銦錫氧化物）等透明導電材料，或Au、Cr等金屬 所構成。導電層23之厚度，係由構成材料或用途等適當 決定，而沒有特別限定；但是以0. 1〜5 # m左右爲佳。驅 動電極23a及配線23b上面，設有絕緣膜24b來防止與可 動基板3的短路。 第1凹部21之底面，係具備帶有絕緣性，可有效反 射光線的固定反射膜（HR塗佈）24a ;固定基板2之下面 2b，具備抑制光線反射的第1反射防止膜（AR塗佈）25 ® 。本實施方式中，固定反射膜24a及第1反射防止膜25， 係層積Si02膜或Ta2〇5膜等之多層膜所形成；又，形成於 驅動電極23a及配線23b上面的絕緣膜24b，係具有與固 定反射膜24a相同的材料構成。 可動基板3是以矽構成，而具有導電性。可動基板3 具有配置於略中央之略圓柱形上的可動部3 1 ;和於Z方 向可移位地支撐可動部3 1的，支撐部3 2 ;和對可動部3 1 進行通電的通電部3 3 ;此等各部3 1、3 2、3 3，係一體化 形成。 -14- (12) 1292057 可動部3 1之直徑，係較第1凹部2 1之直 較第2凹部22之直徑爲小；其厚度，係由構 途等適當決定，而沒有特別限定；但是本實施 做爲約1 0 μ m。 可動部31之下面（與第1凹部21之底面 的大約全面，係設有帶有絕緣性，可有效反射 反射膜（HR塗佈）3 4 ;其相對面（可動部3 1 • 具備抑制光線反射的第2反射防止膜（AR塗 動反射膜34第2反射防止膜35，和固定反射 1反射防止膜25相同，係以多層膜來形成。 可動部3 1和通電部3 3之間，形成有環狀 ;可動部3 1，係藉由橫貫開口部3 2 a之4個] 而被固定於通電部33。支撐部32，係形成爲 可撓性比其他部位更高。另外本實施方式中， 雖以9 0 °間隔配置4個，但支撐部3 2之數量不 Φ ，裡以是例如2個、3個、或5個以上。 又於通電部33，形成有使固定基板2上之 出的開口部3 3 a，使的可從上面側取得與端子 〇 在此，於可動部31之略中央，可動反射膜 防止膜3 5之間，形成有圓柱狀之光透過部3 6 3 6，由最少對可見光具有光透過性的材料所構 方式中，係使用與固定基板2相同的Pyrex ( 玻璃。 徑爲大，且 成材料或用 方式中，係 相對的面） 光線的可動 之上面）， 佈）35 。可 膜24a與第 開口部3 2 a 乞撐部32， 寬度較窄， 支撐部3 2 限定爲4個 端子2 3 c露 23c的導通 ;3 4和反射 。光透過部 成；本實施 註冊商標） •15- (13) .1292057 如此構成之可動基板3，係使可動部3 1之周 於驅動電極23 a地，被黏合於固定基板2之上面 態下，固定反射膜24a和可動反射膜34，係隔著 (第1間隔）相對，又驅動電極23a和可動部3 1 包含絕緣膜24b即有絕緣性之可動反射膜34的 (第2間隔）而相對。 如上述般構成之波長可變濾光片1中，若是

# 板2上之端子23c和可動基板3之通電部33之 壓，則驅動電極2 3 a和可動部3 1之間會產生電 產生互相拉近兩者的庫倫力。可動部31，因爲被 高之支撐部32所支撐，故會因此庫倫力而往-Z ，停止於配合施加電壓的特定位置。亦即使施加 ，則可使可動部3 1貴定基板2移動至± Z方向的 ;進而可將固定反射膜24a和可動反射膜34之間 間隔之長度）d，調節（變更）爲期望之間隔。 • 動電極23a，係工作爲使可動基板31對固定基板 驅動部。 其次，使用第2圖說明本發明之波長可變濾 用。 如第2圖所示，例如從固定基板2之上面側 線L，會透過第2反射防止膜3 5、光透過部3 6 射膜34，而射入至可動反射膜34和固定反射膜 夾的第1間隔內。 射入至第1間隔內之光線L，會在固定反射1 邊部相對 2 a。此狀 特定間隔 ，係隔著 特定間隔 對固定基 間施加電 位差，而 可撓性較 方向移位 電壓改變 特定位置 隔（第1 在此，驅 2移位的 光片的功 射入的光 、可動反 2 4a所包 丨莫24a和 -16- (14) 1292057 可動反射膜3 4之間反覆的反射，同時配合各反射S 34的反射率，透過反射膜24a、34。在此，於第1 含有反射次數不同的多數光波，此等會互相干涉， 幾乎相位湊齊之波長才會透過。相位湊齊之波長， 聯於第1間隔之長度d，故藉由調整長度d，即互 透過之光線的波長。透過固定反射膜24a之光線， 固定基板2及第1反射防止膜25而射出至外部， # 用爲具有特定波長之光線的強度測定等。 另外本實施方式中，雖從上面側（第2反射防 側）射入光線，但亦可從下面側（第1反射防止® )射入光線。又光線射出側，並不限於與光線射> 反側，亦可利用從光線射入側所射出的光線。 其次參考圖示，說明本實施方式之波長可變㈣ 的製造方法。第4圖〜第11圖，係表示本實施方另 可變濾光片1之製造方法的剖面圖，而表示對應於 _ A-A剖面的剖面。 此製造方法，係具有[1 ]固定基板之加工步驟， 基板之加工步驟、[3]固定基板與SOI基板之黏合 [4]可動基板之加工步驟。以下，依序說明各步驟。 Π ]固定基板之加工步驟 如第4圖（a)所示，於固定基板2之上面2a 遮罩層5 1。做爲構成遮罩層5 1之材料，例如 Cr/Αιι等金屬膜。遮罩層51之厚度雖無特別限定 I 24a、 間隔內 而只有 因爲關 選擇要 會透過 並被利 止膜35 ;25側 側之相 光片1 之波長 第1圖 [2]SOI 步驟、 成膜有 可使用 ，但以 -17- (15) (15)I292〇57 0.01〜l//m左右爲佳，而〇·〇9〜左右更佳。若遮罩 曆51太薄，有時無法充分保護固定基板2;。若遮罩層 5 1太厚，則有時會因遮罩層5 1之內部作用力造成遮罩層 5 1容易剝落。本實施方式中’對於遮罩層5 1，係以濺鍍 法成膜Cr/Au膜，而Cr、Au之膜厚分別爲0.03 // m、0.07 “ m。 其次如第4圖（b )所示，於遮罩層5 1形成用以形成 第2凹部22的開口部5 1 a。開口部5 1 a，可用例如光微影 術來形成。具體來說，是於遮罩層5 1上形成具有對應開 ΰ部5 1 a之圖案的阻劑層（未圖示），以此阻劑層做爲遮 讓去除遮罩層5 1的部分之後，再去除阻劑層而形成開口 部5 1 a。另外遮罩層5 1之部分去除，係以濕蝕刻等進行。 其次如第4圖（c )所示，以濕蝕刻來蝕刻固定基板2 ’形成第2凹部22。做爲蝕刻液，可使用例如氟酸水溶液 等。另外做爲形成第2凹部2 2的方法，並不限於濕蝕刻 ’亦可使用乾蝕刻等其他鈾刻法。 其次以蝕刻去除遮罩層5 1後，以與形成第2凹部2 2 相同的要領，來形成第1凹部2 1。具體來說係於固定基扳 2上成膜遮罩層52，如第5圖（a)所示，形成用以形成 第1凹部21的開口部52a。接著如第5圖（b )所示，以 濕鈾刻來蝕刻第2凹部的底面2 2 a，形成第1凹部2 1。之 後如第5圖（c )所示’以蝕刻去除遮罩層5 2，而得到具 備第1凹部和第2凹部的固定基板2。 其次如第6圖（a )所示，形成由驅動電極2 3 a、配線 -18- (16) 1292057 2 3 b及端子2 3 c·所構成的導電層2 3。做爲導電層2 3之材 料，可使用例如Cr、A1等金屬膜或ITO般的透明導電材 料。導電層2 3之厚度，以0 · 1〜0 · 2 // m爲佳。 爲了形成此導電層2 3，係以蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍 法等成膜金屬膜後，以光微影術及蝕刻進行圖案化。 其次，於第1凹部21之底面，和驅動電極2 3 a及配 線23b之表面，分別形成固定反射膜24a和絕緣膜24b。 • 本實施方式中，固定反射膜24a及絕緣膜24b係具有相同 材料構成，並將此等同時形成。具體來說係如第6圖（b )所示，於固定基板2之上面2a成膜有阻劑5 3，以光微 影術及蝕刻進行圖案化，將形成固定反射膜24a及絕緣膜 24b之部位的阻劑53去除後，以蒸鍍法等交互成膜Si 02 膜或Ta205膜，而形成多層膜54。 其次若以拉開法（Lift off)去除阻劑53和形成於阻 劑5 3上的多層膜5 4，則如第6圖（c )所示，於第1凹部 ® 2 1之底面，和驅動電極2 3 a及配線2 3 b之表面，分別形成 固定反射膜2 4 a和絕緣膜2 4 b。之後於固定基板2之下面 2b，成膜同樣由多層膜所構成的第1反射防止膜25。在此 ，固定反射膜24a或第1反射防止膜25，係藉由調整各層 之厚度、層數、材質等，而可進行選擇爲反射膜或反射防 止膜’或是反射率，或是反射•透過之波長的選擇。又固 定反射膜24a之厚度，以例如〇.1〜12 // m爲佳。 [2]S0I基板之加工步驟 -19- (17) !292〇57 本實施方式中，做爲用以形成矽所構成之可動基板3 的材料，係使用SOI基板。 如第7圖（a )所示，SOI基板60是由第1 Si層（基 底層）61、埋入氧化膜亦即Si02層（絕緣層）62、第2Si 層（活性層）63的3層層積體所構成。SOI基板60之厚 ® ’雖無特別限定，但本實施方式中係使用第1 Si層61 約 5 〇 〇 // m，S i Ο 2 層 6 2 約 4 // m，第 2 S i 層 6 3 約 1 0 // m 的 鲁s ΟI基板6 〇。 首先如第7圖（b )所示，於第2Si層63以光微影術 及蝕刻法，形成用以形成光透過部3 6的開口部3 6a。 其次如第8圖（a)所示，於第2Si層63上形成阻劑 71。具體來說，係於第2Si層63上，及於因開口部36a 而露出之Si02層62上，成膜阻劑71之後，以光微影術 及蝕刻法等圖案化，來去除Si02層62上的阻劑。其次如 第8圖（b )所示，於開口部3 6a內及阻劑71上，以濺鍍 • 法形成Pyrex (註冊商標）玻璃所構成的玻璃層72。之後 若以拉開法，去除阻劑7 1和成膜於阻劑7 1上的玻璃層72 ，則如第8圖（c)所示，開口部36a內會形成Pyrex (註 冊商標）玻璃所構成之光透過部36。 其次如第9圖（a)所示，於第2Si層63上成膜阻劑 73，以光微影術及蝕刻法來圖案化，形成用以形成可動反 射膜34的開口部34a。接著如第9圖（b )所示，於開口 部3 4a內及阻劑73上，成膜與固定反射膜24a有相同構 造的多層膜74。之後若以拉開法，去除阻劑73和成膜於 -20- (18) 1292057 阻劑73上的多層膜74，則如第9圖（c )所示，形成有可 動反射膜34。 [3 ]固定基板和S Ο I基板的黏合步驟 如第10圖（a)所示，使固定基板2中形成有第1及 第2凹部21、22的面（上面2a)，和SOI基板60之第 2 S i層6 3相對，在此狀態下以陽極黏合等來黏合固定基板 _ 2和SOI基板60。 以陽極黏合來黏合之情況下，係例如分別將固定基板 2連接於未圖示之直流電源的負端子，將第2Si層63連接 於未圖示之直流電源的正端子。之後若一邊加熱固定基板 2 —邊施加電壓，則此加熱會造成固定基板2中的Na離 子容易移動。藉由此Na離子移動，固定基板2之黏合面 會成負極帶電，第2Si層63之黏合面會成正極帶電。結 果，固定基板2和SOI基板60會被穩固地黏合。 # 另外固定基板2之上面2a，因爲形成有配線23b及絕 緣膜24b，故實際被陽極黏合之部位中，雖然於SOI基板 6 0和固定基板2之間會產生空隙，但是在配線2 3 b及絕緣 膜24b之厚度較薄的情況下，可藉由SOI基板60或固定 基板2之考撓性來黏合。另一方面，在配線2 3 b及絕緣膜 2 4 b之厚度較厚的情況下，則亦可於固定基板2之上面2 a 中形成有配線23b及絕緣膜24b的部分’設置凹溝’使配 線23b及絕緣膜24b不會從固定基板2之上面2a突出。 -21 - (19) 1292057 [4 ]可動基板之加工步驟 其次，去除第1 Si層61。做爲去除方法 濕蝕刻法、乾蝕刻法、硏磨等，但是不管I]

Si02層工作爲阻擋層，故可防止對第2Si層 〇 進行濕蝕刻時，做爲蝕刻液可使用例如 。KOH水溶液之濃度，以1〜40重量％爲佳 9 爲更佳。此蝕刻之化學反應式，係如下所示

Si + 2KOH + H20-^K2Si03 + 2H2 在此，KOH水溶液對Si之蝕刻率，比業 率大很多，故Si02層62可工作爲阻擋層。 蝕刻液，可使用TMAH (十四甲基銨氫氧化 EPD (苯二胺·鄰苯二酚·二氨）水溶液，或 Φ 。濕蝕刻因爲可大批處理，故可提高生產性 另一方面進行乾蝕刻時，做爲蝕刻氣體 XeF2，以3 60Mpa之壓力導入約60秒左右。 反應式，係如下所示。 2 X e F 2 + S i 4 2 X e + S i F 4 在此，於使用XeF2之乾蝕刻的情況下， 率，亦比對Si02之蝕刻率大很多，故Si02)l ，雖然使用有 —種，因爲 63造成傷害 KOH水溶液 ，5〜2 0重量％ ί Si02之蝕刻 另外做爲其他 物）水溶液， 聯氨水溶液等 ，可使用例如 此蝕刻之化學 對S i之蝕刻 62可工作爲 -22- (20) 1292057 阻擋層。另外此蝕刻，因爲不是電漿所造成者，故可抑制 對其他部位的傷害。取代XeF2，亦可採用使用了 CF2或 SF6的電漿蝕刻。 接著若以例如氟酸水溶液等之濕蝕刻去除Si02層62 ，則如第10圖（b )所示，形成於第2Si層63之光透過 部36會露出至上面。 其次如第Π圖（a)所示，於第2Si層63上成膜阻 φ 劑8 1，以光微影術及蝕刻等來圖案化，而於光透過部3 6 上，形成用以形成第2反射防止膜3 5的開口部3 5 a。接著 於開口部3 5 a內及阻劑8 1上，形成與第1反射防止膜2 5 有相同構造的多層膜82。之後若以拉開法，去除阻劑8 1 和成膜於阻劑8 1上的多層膜8 2，則如第1 1圖（b )所示 ，形成有第2反射防止膜3 5。 其次如第1 1圖（c )所示，於第2Si層63上成膜阻 劑8 3，以光微影術及蝕刻等來圖案化，形成對應可動部 # 3 1、支撐部32、通電部33的圖案。之後若以異向性蝕刻 來蝕刻第2Si層63而形成開口部32a、33a，更且以氧電 漿之灰化等去除阻劑83，則如第2圖所示，於固定基板2 上形成有可動基板3。 如以上所說明，若依本實施方式之波長可變濾光片1 及其製造方法，則可得到以下之效果。 (1)若依本實施方式之波長可變濾光片1，因爲波長 可變濾光片1具有可透過可見光等比紅外光更短波長之光 線的光透過部3 6，故可波長分離比紅外光更短波長的光線 -23- (21) 1292057 (2 )若依本實施方式之波長可變濾光片1，因爲於相 對可動部3 1之驅動電極23 a的部位，及相對於驅動電極 23 a之可動部3 1的部位之最少一方，形成有絕緣膜（分別 是可動反射膜34及絕緣膜24b );故即使在可動部3 1和 驅動電極23b之間作用有過大之庫倫力，亦可抑制可動部 31和驅動電極23b產生黏貼。 # (3)若依本實施方式之波長可變濾光片1，因爲在固 定基板2中具備固定反射膜24 a之面的相反面，及光透過 部36中具備可動反射膜34之面的相反面，分別具備有第 1及第2反射防止膜25、3 5，故可抑制光線射入時之反射 ，而有效取入來自外部的光線。 (4) 若依本實施方式之波長可變濾光片1，因爲固定 基板2係以包含Na離子做爲可動離子之玻璃所構成，故 可由陽極黏合來黏合固定基板2和可動基板3 (SOI基板 • 60 )。亦即不須介入黏著劑等其他構件即可黏合，故可提 高第1間隔之精確度，而準確的進行分離波長之設定。 (5) 若依本實施方式之波長可變濾光片1，因爲光透 過部3 6係使用可透過較紅外光更短波長之光的玻璃，故 可藉由濺鍍法，輕易形成光透過部3 6。 (6) 若依本實施方式之波長可變濾光片1，因爲可動 基板3是以矽所構成，故可用半導體製程輕易製造可動基 板3。 (7 )若依本實施方式之波長可變濾光片1之製造方 -24 - (22) 1292057 法，因爲於固定基板2形成第1及第2凹部2 1、2 2，於各 自之底面形成固定反射膜2 4 a及驅動電極2 3 a後，再於固 定基板2上形成可動基板3。故不需要爲了形成第1及第 2間隔而去除犧牲層的步驟。更且伴隨於此，不需要具備 釋放孔，故可有效利用庫倫力。 (8 )若依本實施方式之波長可變濾光片1之製造方 法，因爲可分別對固定基板2，和用以形成可動基板3的 # SOI基板60加工，故可於可動部31和驅動電極23a之間 ，輕易形成用以防止兩者黏貼的絕緣膜24b。 (9)若依本實施方式之波長可變濾光片1之製造方 法，因爲固定基板2係由玻璃所構成，而第1凹部21是 由由高精確度之玻璃蝕刻來形成，故可以高精確度形成第 1間隔。結果，可精確的進行分離波長之設定。 (1 〇 )若依本實施方式之波長可變濾光片1之製造方 法，因爲固定基板2係由玻璃所構成，而第2凹部22是 Φ 由由高精確度之玻璃蝕刻來形成，故可以高精確度形成第 2間隔。結果，可精確的控制庫倫力。 (1 1 )若依本實施方式之波長可變濾光片1之製造方 法，因爲於去除第ISi層61時將Si02層作爲阻擋層，故 可抑制做爲可動基板3的第2Si層63受到傷害。結果使 可動基板3亦即可動部31之厚度精確度更高，故可安定 地驅動可動部3 1，正確地控制第1間隔之變動量，並可提 高製造生產率。 25- (23) 1292057 (第2實施方式） 參考圖示說明本發明之第2實施方式。第1 2圖，係 表示具備第1實施方式之波長可變濾光片1之檢測裝置的 構造圖。 如第1 2圖所示，檢測裝置1 〇〇係具備光線入射部1 〇 1 ，和波長可變濾光片1，和檢測部1 02。從光線入射部1 0 1 射入之光線L，係被波長可變濾光片1波長分離，而只有 # 特定波長之光線射入檢測部1 02。 若依本實施方式之檢測裝置1 00，因爲波長可變濾光 片1具備可透過可見光等比紅外光更短波長之光線的光透 過部3 6，故檢測裝置1 0 0之檢測對象不限定於紅外線。 (變形例） 另外本發明之實施方式，亦可做以下變更。 •上述實施方式之波長可變濾光片1中，光透過部36 • 雖形成爲具有與可動基板3略同的厚度（參考第2圖）， 但光透過部之厚度不限於此，可以比可動基板3更厚或更 薄。 •上述實施方式之波長可變濾光片1中，雖然將固定 反射膜24a、可動反射膜34、第1及第2反射防止膜25、 3 5形成爲多層膜，但亦可將此等形成爲單層膜 •上述實施方式之波長可變濾、光片1中，雖然是使驅 動可動部3 1的驅動部，成爲利用庫倫力的構造，但亦可 以是利用電磁力或壓電效果等的構造。 -26- (24) 1292057 •上述實施方式之波長可變濾光片1之製造方法中， 雖然以拉開法（Lift off)形成固定反射膜24a、可動反射 膜3 4、及第2反射防止膜3 5，但亦可由使用硬遮罩之蝕 刻等來形成。 •上述實施方式之波長可變濾光片1之製造方法中， 雖然使覆蓋驅動電極23a及配線23b的絕緣膜24b，做爲 與固定反射膜24a相同的材料構成，而將此等同時形成， Φ 但亦可使用與固定反射膜24a不同的構件，來分別形成。 例如，亦可於驅動電極23a及配線23b上具備Si02層。 更且，絕緣膜24b亦可在可動基板3測。例如於可動基板 3中與固定基板2黏合之面，以熱氧化或TE0S (十四乙 氧基正砂院）-CVD ( Chemical Vapor Deposition 化學氣相 沉積）來形成S i Ο 2層。 •上述實施方式之波長可變濾光片1之製造方法中， 做爲用以形成可動基板3之基材，雖使用SOI基板60， # 但亦可使用矽基板單體，或SOS (Silicon On Sapphire ) 基板，或將表面形成有Si02層之2片矽基板，使Si02層 彼此相對黏合而成者。 •上述實施方式之波長可變濾光片1之製造方法中’ 雖使用陽極黏合，來做爲SOI基板60與固定基板2的黏 合方法，但黏合方法並不限於此，亦可由黏著劑或低熔點 玻璃來黏合。 •上述實施方式之波長可變濾光片1中，光透過部36 雖然以P y r e X (註冊商標）玻璃來構成，但光透過部3 6之 -27- (25) 1292057 構造並不限於此，亦可用例如P D M S (聚二甲基矽氧烷） 等，可透過可見光等比紅外光更短波長之光線的矽膠。 如此一來，例如可將矽膠流入開口部3 6a (參考第7 圖（b ))後，加熱硬化而形成光透過部3 6，所以可輕易 形成光透過邰3 6。 •上述實施方式之波長可變濾光片1之用途，並未特 別限定，例如可用於UV吸收頻譜或畫像描繪之檢查等。 φ 此時，藉由於波長可變濾光片1之上面側或下面側，設置 流動有非測定物（流體）的流動路徑（溝），可使裝置小 型化。 又，亦可於波長可變濾光片1，追加受光來自波長可 變濾光片1之射出光線的受光元件，或用以分析射出光線 的微電腦等。更且若設置檢測第1間隔或第2間隔之長度 的檢測手段，則可藉由將該檢測結果回授至上述微電腦， 而更精確地進行分離波長設定或庫倫力驅動。 【圖式簡單說明】 【第1圖】表示第1實施方式之波長可變濾光片的俯 視圖 【第2圖】第1圖之A-A剖面圖 【第3圖】第1圖之B-B剖面圖 【第4圖】（a)〜（c) ’係表示波長可變濾光片之 製造方法的剖面圖 【第5圖】（a )〜（c ) ’係表示波長可變濾光片之 -28- (26) 1292057 製造方法的剖面圖 【第6圖】（a )〜（c )，係表示波長可變濾光片之 製造方法的剖面圖 【第7圖】（a)〜（b)，係表示波長可變濾光片之 製造方法的剖面圖 【第8圖】（a )〜（c )，係表示波長可變濾光片之 製造方法的剖面圖 ♦ 【第9圖】（a)〜（c)，係表示波長可變濾光片之 製造方法的剖面圖 【第10圖】（a)〜（b)，係表示波長可變濾光片之 製造方法的剖面圖 【第11圖】（a)〜（c)，係表示波長可變濾光片之 製造方法的剖面圖 【第12圖】表示第2實施方式之檢測裝置的構造圖 B【主要元件符號說明】 1…波長可變濾光片，2…固定基板，3…可動基板， 21…第1凹部，22…第2凹部，23…導電層，23a...驅動電 極，24a…固定反射膜，24b…絕緣膜，25…第1反射防止 膜，31…可動部，32…支撐部，33…通電部，34…可動反 射膜，35…第2反射防止膜，36…光透過部，36a...開口部 ’ 60…做爲基材之SOI基板，61…做爲基底層之第1 Si層 ，62…做爲絕緣層之Si02層，63…做爲活性層之第2Si層 ’ 1〇〇…檢測裝置。 -29-

Claims (1)

1. (1) 1292057 十、申請專利範圍 1 · 一種波長可變濾光片，係針對包含具備固定反射膜 ，可透過較紅外光更短波長之光線之固定基板； 和有具備可動反射膜之可動部，使上述可動反射膜與 上述特定反射膜以特定長度之間隔相間而相對地，配置於 上述固定基板之可動基板； 和藉由將上述可動部對上述固定基板變位，而使上述 • 間隔之長度做爲可變動之驅動部； 且將自外部射入上述間隔內之光線，以上述可動反射 膜及上述特定反射膜重複反射，而可將配合上述間隔長度 之波長之光線射出至外部的，波長可變濾光片；其特徵係 上述可動部，於具備上述可動反射膜之部位，具有可 透過較紅外光更短波長之光線，且用以進行與外部之光線 射入射出的光透過部。 2 · —種波長可變濾光片，係針對包含於同一面形成第 # 1凹部與第2凹部，可透過較紅外光更短波長之光線之固 定基板； 和具備可動部，使上述可動部與上述第1及第2凹部 相對地，配置於上述固定基板之具有導電性之可動基板； 和具備與上述可動部之上述第1及第2凹部之底面相 對之面的，可動反射膜； 和存在於上述第1凹部之底面，以第1間隔與上述可 動反射膜相隔之固定反射膜； 和存在於上述第2凹部之底面，以第2間隔與上述可 -30- (2) 1292057 動部相隔，同時藉由與上述可動部之電位差所產生之庫倫 力，將上述可動部對上述固定基板變位，而使上述第1間 隔之長度作爲可變之驅動電極； 且將自外部射入上述第1間隔內之光線，以上述可動 反射膜及上述特定反射膜重複反射，而可將配合上述第1 間隔長度之波長之光線射出至外部的，波長可變濾光片； 其特徵係 • 上述可動部，於具備上述可動反射膜之部位，具有可 透過較紅外光更短波長之光線，且用以進行與外部之光線 射入射出的光透過部。 3 .如申請專利範圍第2項所記載之波長可變濾光片， 其中，於相對上述可動部之上述驅動電極的部位，及相對 於上述驅動電極之上述可動部的部位之最少一方，形成有 絕緣膜者。 4.如申請專利範圍第1項至第3項之任一項所記載之 # 波長可變濾光片，其中，在上述光透過部中具備上述可動 反射膜之面的相反面，及上述固定基板中具備上述固定反 射膜之面的相反面之最少一方，具備有反射防止膜者。 5 .如申請專利範圍第1項至第3項之任一項所記載之 波長可變濾光片，其中，上述固定基板，係由包含可動離 子之玻璃所構成者。 6 ·如申請專利範圍第1項至第3項之任一項所記載之 波長可變濾光片，其中，上述光透過部，係由可透過較紅 外光更短波長之光的玻璃，所構成者。 -31 - (3) 1292057 7 ·如申請專利範圍第1項至第3項之任一項所記載之 波長可變濾光片，其中，上述光透過部，係由可透過較紅 外光更短波長之光的矽膠，所構成者。 8 ·如申請專利範圍第1項至第3項之任一項所記載之 波長可變濾光片，其中，上述可動基板，係由矽所構成者 〇 9· 一種波長可變濾光片之製造方法，係針對包含具備 • 固定反射膜，可透過較紅外光更短波長之光線之固定基板 ， 和有具備可動反射膜之可動部，使上述可動反射膜與 上述特定反射膜以特定長度之間隔相間而相對地，配置於 上述固定基板之可動基板； 和藉由將上述可動部對上述固定基板變位，而使上述 間隔之長度做爲可變動之驅動部； 且將自外部射入上述間隔內之光線，以上述可動反射 # 膜及上述特定反射膜重複反射，而可將配合上述間隔長度 之波長之光線射出至外部的，波長可變濾光片；其特徵係 具有 形成具備上述固定反射膜之上述固定基板的步驟； 和針對用以形成上述可動基板之基材，使上述可動反 射膜與上述特定反射膜以特定長度之間隔相間而相對地， 將具備上述可動反射膜之上述基材黏接於上述固定基板的 步驟； 之後，具有將上述可動部具備可透過較紅外光更短波 -32- (4) 1292057 長之光線之光透過部的上述可動基板，形成於上述固定基 板上的步驟。 10.—種波長可變濾光片之製造方法，係針對包含於 同一面形成第1凹部與第2凹部，可透過較紅外光更短波 長之光線β固疋基板， 和具備可動部，使上述可動部與上述第1及第2凹部 相對地，配置於上述固定基板之具有導電性之可動基板； φ 和具備與上述可動部之上述第1及第2凹部之底面相 對之面的，可動反射膜； 和存在於上述第1凹部之底面，以第1間隔與上述可 動反射膜相隔之固定反射膜； 和存在於上述第2凹部之底面，以第2間隔與上述可 動部相隔，同時藉由與上述可動部之電位差所產生之庫倫 力，將上述可動部對上述固定基板變位，而使上述第1間 隔之長度作爲可變之驅動電極； φ 且將自外部射入上述第1間隔內之光線，以上述可動 反射膜及上述特定反射膜重複反射，而可將配合上述第1 間隔長度之波長之光線射出至外部的，波長可變濾光片； 其特徵係具備 於上述固定基板形成上述第1及第2凹部的步驟； 和於上述第2凹部之底面，形成上述驅動電極的步驟 和於上述第1凹部之底面，形成上述固定反射膜的步 -33- (5) 1292057 之後，具有將上述可動部具備可透過較紅外光更短波 長之光線之光透過部的上述可動基板，形成於上述固定基 板上的步驟。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項所記載之波長可變濾光片 之製造方法，其中，上述固定基板係由玻璃所構成，而上 述第1凹部是由蝕刻所形成者。 12·如申請專利範圍第1〇項或第n項所記載之波長 • 可變濾光片之製造方法，其中，上述固定基板係由玻璃所 構成，而上述第2凹部是由蝕刻所形成者。 1 3 .如申請專利範圍第1 〇項或第1 1項所記載之波長 可變濾光片之製造方法，其中，具有於相對上述可動部之 上述驅動電極的部位，及相對於上述驅動電極之上述可動 部的部位之最少一方，形成有絕緣膜的步驟者。 14·如申請專利範圍第9項至第1 1項之任一項所記載 之波長可變濾光片之製造方法，其中，於上述固定基板上 # 形成上述可動基板之步驟，係使用具有由基底層、與形成 於上述基底層上之絕緣層、與形成於上述絕緣層上之上述 可動基板，所構成的活性層之基材； 並具有將上述基材黏合於上述固定基板上的步驟； 和將上述絕緣層作爲阻擋層，而去除上述基底層的步 驟； 和去除上述絕緣層的步驟者。 Ϊ 5 ·如申請專利範圍第9項至第1】項之任一項所記載 之波長可變濾、光片之製造方法，其中，上述光透過部，係 -34- 1292057 ⑹ 以 於上述活性層，形成用以形成上述光透過部之開口部 的步驟； 和於上述開口部，濺鍍可透過較紅外光更短波長之光 線之玻璃的步驟； 來形成者。 1 6 .如申請專利範圍第9項至第1 1項之任一項所記載 # 之波長可變濾光片之製造方法，其中，上述光透過部，係 以 於上述活性層，形成用以形成上述光透過部之開口部 的步驟； 和於上述開口部，流入可透過較紅外光更短波長之光 線之矽膠的步驟； 來形成者。 1 7 · —種檢測裝置，其特徵係具備如申請專利範圍第i • 項至第8項所記載之波長可變濾光片。 -35-