WO2012157358A1 - 光学部品の製造方法及び光学部品 - Google Patents

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light
optical component
silicon
mask
etching
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藁科　禎久
智史 鈴木
浩平 笠森
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浜松ホトニクス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an optical component manufacturing method and an optical component.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose an optical module in which an interference optical system is configured on an SOI (Silicon On Insulator) substrate using MEMS technology. These interference optical systems include a beam splitter, a movable mirror attached to an electrostatic actuator, and a fixed mirror, which are formed by etching the silicon layer and insulating layer of the SOI substrate into an arbitrary shape. Has been.
  • a light transmission surface or a semi-transmission reflection surface may be formed by etching a silicon substrate or a silicon layer.
  • the refractive index of silicon in the vicinity of a wavelength of 1 ⁇ m is about 3.5
  • the reflectance due to Fresnel reflection on the semi-transmissive reflective surface is about 30%, which is far from the ideal value of 50% in the interference optical system. Absent.
  • the transmittance of the light transmission surface is about 70%, and light loss occurs on the light transmission surface.
  • an antireflection film is provided on the light transmission surface, and it is preferable that a semitransmission reflection film is provided on the semitransmission reflection surface.
  • the antireflection film is preferably realized by, for example, a silicon nitride film, and the transmittance can be adjusted to an appropriate value depending on the film thickness.
  • the transflective film is preferably realized by stacking, for example, a silicon oxide film and a silicon nitride film, and the reflectance can be adjusted to an appropriate value depending on the film thickness.
  • the present invention has been made in view of such problems, and manufacture of an optical component capable of uniformly forming a silicon oxide film on a semi-transmissive reflective surface greatly inclined (or nearly perpendicular) to the substrate surface. It is an object to provide a method and an optical component manufactured by this method.
  • an optical component manufacturing method includes a first etching step of etching a silicon region of a plate-like member including a silicon region to form a recess, and heating an inner surface of the recess. It includes a thermal oxidation step of oxidizing to form a silicon oxide film and a nitride film forming step of forming a silicon nitride film covering the silicon oxide film.
  • the inner side surface is thermally oxidized to form a silicon oxide film.
  • the silicon oxide film is formed differently from the case of using CVD. It can be formed on the inner surface with a uniform thickness. Then, by forming a silicon nitride film so as to cover the silicon oxide film, the semi-transmissive reflective film can be suitably formed on the inner side surface.
  • An optical component according to the present invention includes a silicon region that is included in a plate-like member and has one side surface formed by etching, a silicon oxide film that covers the one side surface, and a silicon nitride film that covers the silicon oxide film.
  • the silicon film is formed by thermally oxidizing the inner surface of the recess formed in the silicon region. According to this optical component, it is possible to provide an optical component in which a silicon oxide film is uniformly formed on one side surface as a semi-transmissive reflective surface that is greatly inclined (or nearly perpendicular) to the plate surface of the plate-like member. Can do.
  • a silicon oxide film can be uniformly formed on a transflective surface that is greatly inclined (or nearly perpendicular) to the substrate surface.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the first plate-like member.
  • FIG. 2 is a view showing a cross section taken along the line II-II shown in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of the second plate member.
  • FIG. 4 is a view showing a cross section taken along line IV-IV shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the first plate-like member and the second plate-like member are joined to each other.
  • FIG. 6 is a perspective view showing an external appearance of an electrostatic actuator that drives the movable reflecting mirror.
  • FIG. 7 is a plan view for explaining a Michelson interference optical system composed of a light transmissive optical component and a light reflective optical component.
  • FIG. 8 is a diagram showing a mask formation step in the first plate-shaped member manufacturing method.
  • FIG. 9 is a diagram showing a mask forming step in the first plate-shaped member manufacturing method.
  • FIG. 10 is a diagram showing a first etching step in the method for manufacturing the first plate-like member.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a thermal oxidation step in the first plate-shaped member manufacturing method.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the removal of the nitride film during the thermal oxidation step in the first plate-shaped member manufacturing method.
  • FIG. 13 is a diagram showing a second etching step in the method for manufacturing the first plate-like member.
  • FIG. 14 is a diagram showing a third etching step in the first plate-shaped member manufacturing method.
  • FIG. 15 is a diagram showing a nitride film forming step in the first plate-shaped member manufacturing method.
  • FIG. 16 is a perspective view schematically showing a state in which the first plate-like member and the second plate-like member are bonded to each other.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a state in which the first and second plate-like members are aligned so that the alignment marks match.
  • FIG. 18 is a plan view schematically showing a beam splitter used in an interference optical system or the like as an example of a light transmissive optical component.
  • FIG. 19 is a plan view showing a configuration example of an interference optical system having an optical member for compensating for chromatic dispersion.
  • FIG. 20 is a graph showing the light transmission characteristics of the light transmission surface when the thickness of the silicon nitride film formed on the light transmission surface is 0.179 ⁇ m.
  • FIG. 21 shows the transflective surface when the thickness of the silicon oxide film formed on the transflective surface is 0.24 ⁇ m and the thickness of the silicon nitride film formed thereon is 0.179 ⁇ m. It is a graph which shows a light reflection characteristic.
  • FIG. 22 is a plan view showing an interference optical system including two light-transmitting optical components as a modification.
  • FIG. 23 is a graph showing the light transmission characteristics of the light transmission surface when the thickness of the silicon nitride film is the same as that of the embodiment.
  • FIG. 21 shows the transflective surface when the thickness of the silicon oxide film formed on the transflective surface is 0.24 ⁇ m and the thickness of the silicon nitride film formed thereon is 0.179 ⁇ m. It is a graph which shows a light reflection characteristic.
  • FIG. 22 is a plan
  • FIG. 24 is a graph showing the light reflection characteristics of the transflective surface when the thicknesses of the silicon oxide film and the silicon nitride film are the same as those in the embodiment.
  • FIG. 25 is a plan view showing a configuration of an interference optical system as a second modification.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating a configuration of a light transmissive optical component according to a third modification.
  • FIG. 27 is a graph showing changes in the reflectance of the transflective film when the thickness of the silicon oxide film is changed.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating an example in which the light transmissive optical component according to the third modification is applied to a distance measuring head.
  • FIG. 29 is a diagram for explaining a manufacturing method according to the fourth modification.
  • first plate member having an optical component manufactured by the manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described. Then, the 2nd plate-shaped member produced separately from this 1st plate-shaped member is demonstrated. Note that the first and second plate-like members are bonded to each other to constitute one optical module incorporating the Michelson interference optical system.
  • FIG. 1 and 2 are views showing the first plate-like member 10.
  • FIG. FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of the first plate member 10
  • FIG. 2 is a view showing a cross section taken along the line II-II shown in FIG.
  • the 1st plate-shaped member 10 is a member produced by etching a silicon substrate, and mainly consists of silicon.
  • the first plate-shaped member 10 has a component forming surface 10a and a back surface 10b opposite to the component forming surface 10a.
  • a light transmissive optical component 12 is formed on the component forming surface 10 a side of the first plate-like member 10.
  • the light transmissive optical component 12 is an optical component formed by etching the silicon region 11 constituting the silicon substrate, and transmits light having a predetermined wavelength.
  • the light transmissive optical component 12 of the present embodiment has a planar shape such as a substantially V shape, and has four side surfaces 12a to 12d that function optically.
  • the side surface 12a is a transflective surface (half mirror), and has a reflectivity of, for example, 30% to 50% with respect to light in the used wavelength range. This transflective surface functions as a beam splitter in the Michelson interference optical system.
  • the side surfaces 12b to 12d are light transmission surfaces, and have a transmittance of, for example, 90% to 99% with respect to light in the used wavelength range.
  • the side surface 12 a of the light transmissive optical component 12 includes a silicon oxide film 14 formed on the side surface of the silicon region 11, and a silicon nitride film 16 formed on the silicon oxide film 14. It is covered with a transflective film 13 made of The wavelength-reflection characteristics on the side surface 12a vary depending on the thicknesses of the silicon oxide film 14 and the silicon nitride film 16, respectively. Further, the side surfaces 12 b to 12 d of the light transmissive optical component 12 are covered with an antireflection film (AR film) made of the silicon nitride film 16 formed on the side surface of the silicon region 11.
  • AR film antireflection film
  • the wavelength-reflection characteristics at the side surfaces 12b to 12d change according to the thickness of the silicon nitride film 16.
  • the silicon oxide film 14 is formed from the side surface 12a of the light transmissive optical component 12 to the silicon region 11 around the light transmissive optical component 12, and as will be described later, the silicon region 11 is thermally oxidized. It is formed.
  • the silicon nitride film 16 is formed over the entire surface of the silicon region 11 including the silicon oxide film 14 and the side surfaces 12b to 12d of the light transmissive optical component 12.
  • a silicon oxide film 18 is interposed between the upper surface of the light transmissive optical component 12 and the silicon nitride film 16.
  • the silicon oxide film 18 is an etching mask used when the light-transmitting optical component 12 is formed by etching the silicon region 11.
  • the peripheral edge portion 10c of the first plate-like member 10 slightly protrudes in the thickness direction with respect to the component forming surface 10a and surrounds the light transmissive optical component 12.
  • a plurality (two in this embodiment) of alignment marks 17 are formed on the peripheral edge portion 10c for alignment with a second plate-like member described later.
  • one alignment mark 17 is formed on the peripheral edge portion 10c on one side of the first plate-like member 10, and the other one side of the first plate-like member 10 (preferably facing the one side).
  • the other alignment mark 17 is formed on the peripheral edge portion 10c at the edge.
  • These alignment marks 17 have an arbitrary planar shape such as a cross shape, and are constituted by grooves formed in the peripheral edge portion 10c in the present embodiment.
  • FIG. 3 and 4 are views showing the second plate-like member 20.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of the second plate-like member 20, and
  • FIG. 4 is a view showing a cross section taken along the line IV-IV shown in FIG.
  • the position and range of the light-transmitting optical component 12 in a state where the first plate-like member 10 and the second plate-like member 20 are joined are indicated by a one-dot chain line.
  • the second plate-like member 20 is a member produced by etching a silicon layer 25 of a so-called silicon-on-insulator (SOI) substrate in which an insulating layer 29 and a silicon layer 25 are laminated on a support substrate 28. is there.
  • the second plate-like member 20 has a main surface 20a where the support substrate 28 is exposed, and a back surface 20b opposite to the main surface 20a.
  • an incident mirror 21, a fixed reflecting mirror 22, a movable reflecting mirror 23, and an exit mirror 24 are formed on the main surface 20 a side of the second plate-like member 20.
  • These mirrors 21 to 24 are optical components in which a metal film 26 is formed on the surface formed by etching the silicon layer 25 of the SOI substrate, and totally reflects light that has reached these.
  • the metal film 26 is also formed on the main surface 20a for convenience when the metal film 26 is deposited.
  • the mirror surfaces of the entrance mirror 21 and the exit mirror 24 are inclined at an angle of, for example, 45 ° with respect to the normal direction of the main surface 20a.
  • each mirror surface of the fixed reflecting mirror 22 and the movable reflecting mirror 23 is along the normal direction of the main surface 20a, and is formed substantially perpendicular to the main surface 20a.
  • the incident mirror 21 reflects the light incident through the first plate member 10 from the normal direction of the main surface 20 a toward the side surface 12 a that is a semi-transmissive reflection surface of the light transmissive optical component 12.
  • the fixed reflecting mirror 22 reflects the light emitted from the side surface 12c, which is the light transmitting surface of the light transmissive optical component 12, toward the side surface 12c.
  • the movable reflecting mirror 23 reflects the light emitted from the side surface 12d, which is the light transmission surface of the light transmissive optical component 12, toward the side surface 12d.
  • the movable reflecting mirror 23 can be translated in a direction along the optical axis of incident light by an electrostatic actuator described later.
  • the exit mirror 24 reflects light (interference light) emitted from the side surface 12d, which is a light transmission surface of the light transmissive optical component 12, in the normal direction of the main surface 20a.
  • the interference light passes through the first plate member 10 and is emitted to the outside of the optical module.
  • the peripheral edge portion 20c of the second plate-like member 20 protrudes in the thickness direction with respect to the main surface 20a, and surrounds the mirrors 21 to 24 that are light-reflective optical components.
  • a plurality of (two in the present embodiment) alignment marks 27 for alignment with the first plate-like member 10 described above correspond to the alignment marks 17 of the first plate-like member 10 on the peripheral edge portion 20c. Formed in position.
  • one alignment mark 27 is formed on the peripheral edge 20c on one side of the second plate-like member 20, and the other side of the second plate-like member 20 (preferably, facing the one side).
  • the other alignment mark 27 is formed on the peripheral edge portion 20c at the edge.
  • These alignment marks 27 have the same planar shape as the alignment mark 17 of the first plate-like member 10, and are constituted by, for example, grooves formed in the peripheral edge portion 20c.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the first plate member 10 and the second plate member 20 are joined to each other.
  • these plate-like members 10 and 20 include a component-forming surface 10 a on which the light-transmitting optical component 12 of the first plate-like member 10 is formed, and the second plate-like member 20.
  • the main surfaces 20a are joined to each other so as to face each other.
  • the light transmissive optical component 12 is disposed between the fixed reflecting mirror 22 and the emitting mirror 24 and is disposed between the incident mirror 21 and the movable reflecting mirror 23 shown in FIG.
  • it is present.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the external appearance of the electrostatic actuator 30 that drives the movable reflecting mirror 23.
  • the electrostatic actuator 30 includes a first electrode 31 fixed to the main surface 20 a of the second plate-like member 20 and a second electrode 32 fixed to the movable reflecting mirror 23. .
  • the electrostatic actuator 30 is configured to displace the second electrode 32 relative to the first electrode 31 by generating an electrostatic force between the first electrode 31 and the second electrode 32.
  • the first electrode 31 includes a fixing portion 31a fixed to the support substrate 28 via an insulating layer 29 (see FIG. 4), and a comb tooth portion 31b formed on the side surface of the fixing portion 31a facing the second electrode 32. And have.
  • the comb tooth portion 31b is in a state of floating with respect to the support substrate 28 by removing the insulating layer 29 between the portion and the support substrate 28.
  • the second electrode 32 is disposed between the movable reflecting mirror 23 and the first electrode 31.
  • the second electrode 32 extends in a direction perpendicular to the mirror surface of the movable reflecting mirror 23, and has a column 32a that supports the movable reflecting mirror 23 at one end thereof, a comb tooth portion 32b that supports the other end of the column 32a, a plate It has the structure which connected the spring, and has the support part 32c which elastically supports the both ends of the comb-tooth part 32b.
  • the support pillars 32 a, the comb-tooth portions 32 b, and the support portions 32 c are in a state of floating with respect to the support substrate 28 by removing the insulating layer 29 between the support substrate 28.
  • One end of the support portion 32c supports the end portion of the comb tooth portion 32b, and the other end of the support portion 32c is fixed to the peripheral edge portion 20c of the second plate-like member 20 (see FIG. 3).
  • the support column 32 a and the comb tooth portion 32 b can be displaced in a direction perpendicular to the mirror surface of the movable reflecting mirror 23.
  • the comb tooth portion 32b faces the comb tooth portion 31b of the first electrode 31, and the comb teeth of the comb tooth portion 32b are disposed between the comb teeth of the comb tooth portion 31b.
  • FIG. 7 illustrates a Michelson interference optical system including the above-described light-transmitting optical component 12 and the light-reflecting optical component (the incident mirror 21, the fixed reflecting mirror 22, the movable reflecting mirror 23, and the emitting mirror 24). It is a top view for doing.
  • the incident mirror 21 reflects the light to be measured L 1 in a direction along the component forming surface 10a and the main surface 20a Let Light to be measured L 1 reaches the side surface 12a of the light transmissive optical component 12 (the semi-transmissive reflecting surface).
  • a part of the measurement light L 2 out of the measurement light L 1 is reflected on the side surface 12 a, enters the side surface 12 b which is a light transmission surface, passes through the inside of the light transmissive optical component 12, and is transmitted through the light transmission surface.
  • the light is emitted from a certain side surface 12c.
  • the measured light L 2 emitted from the side surface 12c after totally reflected at the fixed reflecting mirror 22 and returns to the side surface 12a through the same optical path as described above.
  • the remaining light to be measured L 3 excluding the light to be measured L 2 out of the light to be measured L 1 enters the light transmissive optical component 12 from the side surface 12 a.
  • the light L 3 to be measured passes through the inside of the light transmissive optical component 12, exits from the side surface 12 d that is a light transmitting surface, and reaches the movable reflecting mirror 23. Then, the light to be measured L 3, after totally reflected at the movable reflecting mirror 23 and returns to the side surface 12a through the same optical path as described above.
  • the measured light L 2 returning from the fixed reflecting mirror 22 to the side surface 12 a and the measured light L 3 returning from the movable reflecting mirror 23 to the side surface 12 a are combined with each other on the side surface 12 a to form an interference light image L 4. .
  • the interference light image L 4 passes through the inside of the light transmissive optical component 12, exits from the side surface 12 d, and reaches the exit mirror 24.
  • Interference optical image L 4 are reflected in the exit mirror 24, passes through the first plate-like member 10 is emitted to the outside of the optical module.
  • the incident angle of the light to be measured L 1 with respect to the side surface 12a, and the incident angle of the light to be measured L 2 against the side surface 12b is set to both 45 °.
  • the side surface 12a and the side surface 12d of the light transmissive optical component 12 are set in parallel with each other, and the side surface 12b and the side surface 12c are set in parallel with each other.
  • the incident angle and the outgoing angle are all 45 °, and if the antireflection film has the same thickness, the same transmission characteristics can be obtained.
  • the shape of the light transmissive optical component 12 so that the optical path lengths in the light transmissive optical component 12 of each of the light beams L 2 and L 3 are equal to each other, by wavelength dispersion inside the silicon The influence can be canceled effectively.
  • the optical path length of the light beams L 2 and L 3 in order to make the optical path lengths of the light beams L 2 and L 3 to be equal in the entire interference optical system, the optical path length of the light beam L 2 to be measured between the side surface 12a and the side surface 12b, and the side surface 12c and the fixed reflecting mirror. the sum of the optical path length of the light to be measured L 2 between the 22, it is preferable that equal to the optical path length of the light to be measured L 3 between the side face 12d and the movable reflecting mirror 23.
  • FIG. 8 to 15 are views showing each step in the manufacturing method of the first plate-like member 10, wherein (a) is a plan view of a region corresponding to the light transmissive optical component 12, and (b).
  • FIG. 4 is a view showing a cross section taken along line BB shown in FIG.
  • a plate-like member including the silicon region 11 is prepared.
  • a silicon substrate, an SOI substrate in which an insulating layer and a silicon layer are stacked on a supporting substrate, and the like are suitable.
  • a silicon oxide film 18 is formed on the silicon region 11.
  • the silicon oxide film 18 is a first mask in the present embodiment, and has a pattern corresponding to the planar shape of the light transmissive optical component 12 having the side surfaces 12a to 12d, that is, a pattern along the side surfaces 12a to 12d. .
  • the silicon oxide film 18 is exposed to a high temperature in a thermal oxidation process to be described later, for example, after forming a silicon oxide film on the entire surface of the silicon region 11 by thermal oxidation or thermal CVD, a normal photo process is performed. It is suitably formed using a lithography technique.
  • a silicon nitride film 41 (second mask) is formed so as to cover the entire surface of the silicon region 11.
  • a low pressure chemical vapor deposition method (LP-CVD: Low Pressure Chemical Vapor Deposition). Vapor Deposition) is preferably formed.
  • the silicon oxide film 18 is also covered with the silicon nitride film 41.
  • a resist mask 42 (third mask) having an opening 42 a is formed on the silicon nitride film 41.
  • the opening 42 a has a shape corresponding to the planar shape of the concave portion of the silicon region 11 formed in a later step, and is oxidized so as not to overlap the silicon oxide film 18 when viewed from the thickness direction of the silicon region 11. It is formed adjacent to the silicon film 18.
  • the planar shape of the opening 42a is, for example, a quadrangular shape, and one side thereof overlaps with one side (side corresponding to the side surface 12a of the light transmissive optical component 12) 18a. Then, an opening is formed in the silicon nitride film 41 by etching the silicon nitride film 41 using the resist mask 42 as an etching mask.
  • the recessed part 11a is formed in the silicon
  • the side surface 12a of the light transmissive optical component 12 is simultaneously formed as a part of inner surface of the recessed part 11a.
  • the insulating layer functions as an etching stop layer, so that the etching depth can be controlled with higher accuracy.
  • a dry etching method for example, a deep RIE (reactive ion etching) method using a Bosch process may be used.
  • the resist mask 42 is removed.
  • the concave portion along the thickness direction of the silicon region 11 is obtained by a method such as matching the side surface of the concave portion 11a formed by etching with the crystal plane of the silicon region 11.
  • the side surface of 11a can be formed suitably.
  • a crystal plane for example, the (100) plane or the (111) plane is preferable.
  • the silicon oxide film 14 is formed by thermally oxidizing the inner surface (inner surface and bottom surface) of the recess 11a.
  • the thickness of the silicon oxide film 14 formed by thermal oxidation is preferably about twice (for example, 0.48 ⁇ m) the thickness of the silicon oxide film 14 in the completed optical module.
  • the silicon nitride film 41 is removed using, for example, a hot phosphoric acid solution heated to 150 ° C. to 170 ° C. (FIG. 12). By using the hot phosphoric acid solution, only the silicon nitride film 41 can be suitably removed while leaving the silicon oxide films 14 and 18 left.
  • the etching method in this step may be either dry etching or alkaline wet etching.
  • the unnecessary portion 14a (see FIG. 13) of the silicon oxide film 14 for example, etching using dilute hydrofluoric acid is performed.
  • the portion 14a of the silicon oxide film 14 that does not extend along the silicon region 11 is etched from both the inner and outer surfaces by dilute hydrofluoric acid, so that it is approximately twice that of the other portions along the silicon region 11. Etched at a speed of Therefore, at the timing when the portion 14a is completely removed, the other portions (particularly on the side surface 12a) are etched only about half of the film thickness.
  • the unnecessary portion 14a of the silicon oxide film 14 is removed, and the other portion of the silicon oxide film 14 remains.
  • the thickness of the silicon oxide film 14 immediately after being formed by thermal oxidation is 0.48 ⁇ m
  • the thickness of the silicon oxide film 14 after this step is 0.24 ⁇ m. Since the reflectance of the transflective film 13 varies depending on the thickness, it is desirable to perform the above-described thermal oxidation process in consideration of the reduced thickness of the silicon oxide film 14 in this process.
  • the unnecessary portion 14a of the silicon oxide film 14 is removed by etching.
  • the portion 14a may be removed by folding the portion 14a with water pressure during wet processing. .
  • a silicon nitride film 16 is formed on the entire surface of the silicon region 11.
  • the silicon nitride film 16 is formed so as to cover at least the silicon oxide film 14 on the side surface 12a and the other side surfaces 12b to 12d.
  • the silicon nitride film 16 as an antireflection film is formed on the side surfaces 12b to 12d, and at the same time, the silicon nitride film 16 constituting a part of the transflective film 13 is formed on the silicon oxide film.
  • the silicon nitride film 16 is formed by using a high-temperature low pressure chemical vapor deposition method (LP-CVD). 16 is preferably formed.
  • LP-CVD high-temperature low pressure chemical vapor deposition method
  • the first plate-like member 10 is suitably produced by the method described above.
  • a portion other than the electrostatic actuator 30 in the second plate-like member 20 is produced as follows, for example. First, an SOI substrate is prepared. A silicon oxide film is formed on the surface of the silicon layer of the SOI substrate. Next, by etching the silicon oxide film, an opening corresponding to the inclined mirror surface of the incident mirror 21 and an opening corresponding to the inclined mirror surface of the emission mirror 24 are formed. Then, a silicon nitride film is formed over the entire area on the silicon layer of the SOI substrate. By etching the silicon nitride film, openings corresponding to the incident mirror 21, the fixed reflecting mirror 22, the movable reflecting mirror 23, and the exit mirror 24 are formed.
  • the silicon layer is etched until the insulating layer of the SOI substrate is exposed. Thereby, the incident mirror 21, the fixed reflecting mirror 22, the movable reflecting mirror 23, and the emitting mirror 24 are formed in the silicon layer.
  • the silicon nitride film is removed. At this time, the silicon nitride film is selectively etched using hot phosphoric acid or the like while leaving the silicon oxide film. Thereby, the opening of the silicon oxide film corresponding to the inclined mirror surfaces of the entrance mirror 21 and the exit mirror 24 appears again, and the silicon layer in the portion is exposed.
  • the exposed silicon layer is anisotropically etched by, for example, alkali etching. Thereby, the inclined mirror surfaces of the entrance mirror 21 and the exit mirror 24 are formed in the silicon layer.
  • a metal film 26 is formed on each mirror surface of the incident mirror 21, the fixed reflecting mirror 22, the movable reflecting mirror 23, and the exit mirror 24.
  • a shadow mask is disposed so as to cover the component formation surface of the SOI substrate.
  • one large opening is formed so as to include all the mirror surfaces of the incident mirror 21, the fixed reflecting mirror 22, the movable reflecting mirror 23, and the exit mirror 24.
  • a metal film 26 is formed on each mirror surface by physical vapor deposition of a metal material through the shadow mask.
  • resistance vapor deposition or EB vapor deposition is preferable in addition to a high energy sputtering method. In this way, the 2nd plate-shaped member 20 is produced suitably.
  • FIG. 16 is a perspective view schematically showing a state in which the first plate-like member 10 and the second plate-like member 20 are bonded to each other.
  • the light transmitting optical component 12 of the first plate member 10 and the incident mirror 21 of the second plate member 20 are fixed so that the component forming surface 10a and the main surface 20a face each other.
  • the first and second plate-like members 10 and 20 are bonded together so that the reflecting mirror 22, the movable reflecting mirror 23, and the exit mirror 24 are in the positional relationship shown in FIG.
  • alignment marks 17 and 27 are formed on the peripheral edge portion 10c of the first plate-like member 10 and the peripheral edge portion 20c of the second plate-like member 20, respectively. As shown in FIG.
  • the peripheral portions 10c and 20c may be joined to each other.
  • the method of joining directly the method of joining via solder, the method of joining via resin, etc. are suitable.
  • MEMS technology it is possible to perform fine and high-precision processing using semiconductor photolithography technology, and suitably produce optical components that constitute an optical interferometer, a diffraction grating, etc. that process light as waves. Can do.
  • MEMS processing using a silicon substrate or an SOI substrate since silicon has an appropriate elasticity, it is possible to fabricate sensors and actuators with good mechanical characteristics and high reliability. It is possible to form slopes using the property and to form deep trenches using the Bosch process. For this reason, MEMS technology includes acceleration sensors, pressure sensors, projector pixel mirrors (digital mirror devices, etc.), FTIR (Fourier Transform Infrared) Used to manufacture optical interferometers for spectrometers.
  • FTIR Fastier Transform Infrared
  • optical interferometers can be used in a wide range of applications. Not only FTIR but also OCT (Optical Coherent Tomography), film thickness measurement, surface roughness measurement, and the like, and these measuring instruments can be made compact.
  • OCT Optical Coherent Tomography
  • film thickness measurement film thickness measurement
  • surface roughness measurement and the like
  • problems as described below when various optical components are manufactured by performing MEMS processing on a silicon substrate or the like, there are problems as described below.
  • FIG. 18 is a plan view schematically showing a beam splitter 100 used in an interference optical system or the like as an example of an optical component.
  • the beam splitter 100 includes a transflective surface 101, a light reflecting surface 103, and a light transmitting surface 104.
  • the refractive index of silicon in the wavelength band of 1 ⁇ m is about 3.5, so the reflectance of Fresnel reflection on the silicon surface is about 30%. That is, 30% of the light La 1 that has reached the transflective surface 101 is reflected by the transflective surface 101.
  • the reflected light La 2 is reflected by a movable reflecting mirror (not shown) and returns to the semi-transmissive reflective surface 101, and 70% of the reflected light passes through the semi-transmissive reflective surface 101 and reaches the light transmissive surface 104. Further, the remaining 70% (La 3 ) of the light La 1 enters the beam splitter 100 from the semi-transmissive reflective surface 101, is reflected by the light reflective surface 103, and then returns to the semi-transmissive reflective surface 101. 30% of the light La 3 returning to the transflective surface 101 is reflected again by the transflective surface 101 and reaches the light transmissive surface 104. Then, 70% of each of the light La 2 and La 3 reaching the light transmission surface 104 is emitted from the light transmission surface 104 to the outside of the beam splitter 100.
  • the reflectance (30%) at the transflective surface 101 of the beam splitter 100 shown in FIG. 18 is not an ideal value for an optical interferometer.
  • the amplitude A of the interference light finally extracted is expressed by the following formula (1), where r is the reflectance at the transflective surface 101.
  • Equation (1) when r is 0.5 (that is, the reflectance is 50%), the amplitude A becomes the maximum value (0.5).
  • r when r is 0.3 (that is, the reflectance is 30%), A is 0.41, and the light use efficiency is reduced by about 20%.
  • the reflectance at the light reflecting surface 103 is set to 100%. However, when a metal film cannot be formed on the light reflecting surface 103, the light utilization efficiency is further reduced.
  • the optical path length of the light transmitted through the inside of the light transmissive optical component made of silicon varies depending on the wavelength of the light. For example, when the wavelength of light transmitted through the light-transmitting optical component is in the range of 1 ⁇ m to 1.7 ⁇ m, the refractive index of the light-transmitting optical component made of silicon is in the range of about 3.5 ⁇ 0.04. Varies depending on the wavelength.
  • the beam splitter 100 shown in FIG. 18 will be described as an example.
  • the beam widths of the light La 1 to La 3 are 150 ⁇ m
  • the semi-transmission reflection surface 101 and the light The length of the optical path to the reflecting surface 103 is required to be at least about 360 ⁇ m.
  • the light La 2 reciprocates the optical path, between the light propagation distance La 2 is about 720 .mu.m.
  • FIG. 19 is a plan view showing a configuration example of an interference optical system having an optical member for compensating for chromatic dispersion.
  • the interference optical system 120 includes a beam splitter 121, a fixed reflecting mirror 122, a chromatic dispersion compensating member 123 made of silicon provided in front of the fixed reflecting mirror 122, and a movable reflecting mirror 124. And.
  • One side surface 121a of the beam splitter 121 is used as a light branch surface, and the other side surface 121b is used as a light transmission surface.
  • Lb 2 which is a part (30%) of the light Lb 1
  • Lb 3 which is another part (70%) of the light Lb 1
  • Lb 3 passes through the side surface 121 a and exits from the side surface 121 b to reach the movable reflecting mirror 124.
  • the light Lb 3 is reflected by the movable reflecting mirror 124, passes through the side surface 121b again, and returns to the side surface 121a.
  • Light Lb 2 and Lb 3 returning to the side surface 121a is emitted toward the side face 121b to the outside.
  • the above-described chromatic dispersion can be compensated by making the optical path length of the light Lb 2 equal to the optical path length of the light Lb 3 .
  • the optical member for wavelength dispersion compensation wavelength dispersion compensating member 123
  • the number of light transmitting surfaces through which light passes increases, and a loss occurs each time the light passes through these light transmitting surfaces. Therefore, the light use efficiency is further reduced.
  • the problems as described above are alleviated by providing an antireflection film (AR coating) on the light transmission surface and providing a transflective film on the light branch surface.
  • AR coating antireflection film
  • a transflective film having a reflectance of 50% is formed on the side surface 121a
  • the antireflection film is produced, for example, by forming a silicon nitride film on the light transmission surface using CVD or the like.
  • the transflective film is produced, for example, by laminating a silicon oxide film and a silicon nitride film on the light branching surface using CVD or the like.
  • an antireflection film or a transflective film is formed on a side surface formed by etching a silicon substrate or an SOI substrate.
  • the side surface is greatly inclined with respect to the substrate surface or near vertical, it is difficult to uniformly form a silicon oxide film on the side surface by CVD or the like.
  • the concave portion 11a having the inner surface serving as the transflective surface 12a is formed in the silicon region 11, and then the inner surface is thermally oxidized to be oxidized.
  • a silicon film 14 is formed. According to such a method, even when the inner side surface (semi-transmissive reflection surface 12a) is greatly inclined (or nearly perpendicular) to the substrate surface, the silicon oxide film is different from the case where CVD is used. 14 can be formed on the inner surface with a uniform thickness. Then, by forming the silicon nitride film 16 so as to cover the silicon oxide film 14, the transflective film 13 can be suitably formed on the inner side surface.
  • the silicon nitride film 16 as the antireflection film can be suitably formed on each of the side surfaces 12b to 12d of the light transmissive optical component 12.
  • FIG. 20 is a graph showing the light transmission characteristics of the side surfaces 12b to 12d when the thickness of the silicon nitride film 16 (refractive index 1.9) formed on the side surfaces 12b to 12d is 0.179 ⁇ m.
  • the horizontal axis indicates the wavelength (unit: ⁇ m), and the vertical axis indicates the transmittance (%).
  • graph G11 shows the light transmission characteristics for P-polarized light
  • graph G12 shows the light transmission characteristics for S-polarized light
  • graph G13 shows the light for P-polarized light and S-polarized light that are evenly included. The light transmission characteristics are shown.
  • the thickness of the silicon oxide film 14 (refractive index 1.5) formed on the side surface 12a is 0.24 ⁇ m, and the silicon nitride film 16 (refractive index 1.9) formed thereon is formed.
  • the horizontal axis indicates the wavelength (unit: ⁇ m), and the vertical axis indicates the reflectance (%).
  • graph G21 shows the light reflection characteristic with respect to the P-polarized light
  • graph G22 shows the light reflection characteristic with respect to the S-polarized light
  • graph G23 shows the light with the P-polarized light and S-polarized light included equally. The light reflection characteristic is shown.
  • the transmittance and the semi-transmissive reflection surface on the light transmission surface (side surfaces 12b to 12d) depends on the direction of polarization of the light to be measured. Note that, when the light to be measured is not coherent in a spectroscope or the like, it is considered that P-polarized light and S-polarized light are mixed, so that the light transmission characteristics shown in the graph G13 in FIG. 20 and the graph G23 in FIG. The light reflection characteristics are considered to be the closest to the original characteristics.
  • the transflective film 13 and the antireflection film are not formed on the side surfaces 12a to 12d of the light transmissive optical component 12.
  • the reflectance of the side surface 12a is 30%
  • the transmittance of the side surfaces 12b to 12d is 70%. Therefore, the amplitude of the interference light L 4 output from the optical interference system is It becomes very low value.
  • the transflective film 13 or the antireflection film is formed on the side surfaces 12a to 12d. Therefore, even if the wavelength of the light to be measured is 1 ⁇ m or 1.7 ⁇ m (that is, the wavelength having the lowest transmittance and reflectance in FIGS. 20 and 21), the interference light output from the optical interference system amplitude of L 4 is, Thus, the light utilization efficiency is significantly improved as compared with the comparative example described above. Further, when the wavelength of the light to be measured is 1.2 to 1.3 ⁇ m (that is, the wavelength range in which the transmittance and the reflectance are high in FIGS. 20 and 21), the amplitude of the interference light L 4 is Thus, the light use efficiency is further improved. Therefore, when the wavelength range of the light to be measured can be narrowed according to the application, the light utilization efficiency can be further increased.
  • the light transmissive optical component 12 in order to compensate for the chromatic dispersion, the light transmissive optical component 12 a portion for the light to be measured L 2 is transmitted has, for compensation for such wavelength dispersion It is also possible to omit the configuration. For example, in an application using monochromatic light such as laser light, it is not necessary to compensate for chromatic dispersion, and therefore the side surfaces 12b and 12c of the light transmissive optical component 12 can be omitted. Therefore, in such a case, loss due to reflection on the side surfaces 12b and 12c can be further reduced.
  • the fixed reflecting mirror 22 is formed separately from the light transmissive optical component 12.
  • a metal film serving as a reflecting mirror is used as a side surface of the light transmissive optical component 12. It may be formed on 12c. This allows light to be measured L 2 is able to eliminate the loss caused by passing through the side face 12c, further improving the light utilization efficiency.
  • a metal film is suitably formed only on the side surface 12c using, for example, a hard mask. In this case, the orientation of the side surface 12c, not parallel to the side surface 12b, it may be set so as to be perpendicular to the optical axis of the light to be measured L 2.
  • the light transmissive optical component 12 and the electrostatic actuator 30 are formed on separate plate-like members 10 and 20, respectively. Therefore, when these are formed on the respective plate-like members 10 and 20, the substrate characteristics such as the impurity concentration can be adjusted to the optimum characteristics for each optical component.
  • the silicon region 11 of the first plate-like member 10 on which the light-transmitting optical component 12 is formed does not add impurities and suppresses light absorption, and the second electrostatic actuator 30 is formed.
  • An appropriate amount of impurities can be added to the silicon layer 25 of the plate-like member 20 to ensure good conductivity, and the electrical characteristics of conductive parts such as the electrostatic actuator 30 that drives the movable reflecting mirror 23 can be improved.
  • an unnecessary portion removing step for removing the unnecessary portion 14a of the silicon oxide film 14 between the thermal oxidation step and the nitride film forming step.
  • the unnecessary portion 14a of the silicon oxide film 14 is further removed by performing such an unnecessary portion removing step.
  • the light-transmitting optical component 12 having a desired shape can be manufactured by removing the light-transmitting optical component 12.
  • the silicon nitride film 16 in the nitride film forming step, it is preferable to form the silicon nitride film 16 using LP-CVD. Thereby, the silicon nitride film 16 can be uniformly formed on the transflective surface 12a that is largely inclined (or nearly perpendicular) to the substrate surface.
  • the peripheral part 10c of the 1st plate-shaped member 10 protrudes a little in the thickness direction with respect to the component formation surface 10a, and the peripheral part 20c of the 2nd plate-shaped member 20 is It protrudes in the thickness direction with respect to the main surface 20a.
  • the form of the peripheral portions 10c and 20c is not limited to this.
  • one of the peripheral portions 10c and 20c does not protrude, and the other protrudes greatly so that they come into contact with each other. Good.
  • the support substrate 28 is exposed at the peripheral edge portion 20c by etching and removing the insulating layer 29.
  • the exposed support substrate 28 and the peripheral edge portion 10c of the first plate member 10 are preferably joined to each other. Further, in this case, the light transmissive optical component 12 and the second plate are formed by slightly etching the upper surface of the light transmissive optical component 12 of the first plate-like member 10 to be lower than the upper surface of the peripheral edge portion 10c. It is preferable to avoid contact with the shaped member 20.
  • FIG. 22 is a plan view showing an interference optical system including two light transmissive optical components 51 and 52 in place of the light transmissive optical component 12 as a modification of the embodiment.
  • one light transmissive optical component 51 has a side surface 51a as a transflective surface and a side surface 51b as a light transmissive surface.
  • the other light transmissive optical component 52 has side surfaces 52a and 52b as light transmissive surfaces.
  • the measurement light L 1 incident from the outside of the interference optical system reaches the side surface 51 a (semi-transmissive reflection surface) of the light transmissive optical component 51.
  • a part of the measurement light L 2 out of the measurement light L 1 is reflected by the side surface 51 a, enters the side surface 52 a which is a light transmission surface, passes through the inside of the light transmissive optical component 52, and is transmitted through the light transmission surface.
  • the light exits from a certain side surface 52b.
  • the measured light L 2 emitted from the side surface 52b after totally reflected at the fixed reflecting mirror 22 and returns to the side surface 51a through the same optical path as described above.
  • the remaining light to be measured L 3 excluding the light to be measured L 2 out of the light to be measured L 1 enters the light-transmitting optical component 51 from the side surface 51 a.
  • This measured light L 3 passes through the inside of the light-transmitting optical component 51, exits from the side surface 51 b that is a light transmitting surface, and reaches the movable reflecting mirror 23. Then, the light to be measured L 3, after totally reflected at the movable reflecting mirror 23 and returns to the side surface 51a through the same optical path as described above.
  • the measured light L 2 returning from the fixed reflecting mirror 22 to the side surface 51 a and the measured light L 3 returning from the movable reflecting mirror 23 to the side surface 51 a are combined with each other on the side surface 51 a to become an interference light image L 4. .
  • Interference optical image L 4 are, emitted from the side surface 51b to the interference optical system outside of passes through the interior of the light transmissive optical component 51.
  • These light-transmitting optical components 51 and 52 are suitably manufactured by a method similar to the method shown in FIGS. 8 to 15 of the above embodiment. Accordingly, the light-transmitting optical components 51 and 52 are integrated with each other via the plate-like member and are simultaneously formed using one etching mask, so that these desired relative positional relations are highly accurate. And can be realized easily. As in the case of the above embodiment, when it is not necessary to compensate the wavelength dispersion of the light to be measured, the installation of the light transmissive optical component 52 can be omitted.
  • the incident angle or the emission angle at each of the side surfaces 12a to 12d of the light transmissive optical component 12 is 45 °.
  • the incident angle and the emission angle at each side surface of the light transmissive optical component 12 are totally reflected. Any angle can be set as long as it is smaller than the critical angle.
  • the incident angle of the light to be measured L 1 with respect to the side surface 51a, and the incident angle of the light to be measured L 2 against the side surface 52a is set to both 30 °.
  • the side surface 51a and the side surface 51b of the light transmissive optical component 51 are set parallel to each other, and the side surface 52a and the side surface 52b of the light transmissive optical component 52 are set parallel to each other.
  • FIG. 23 is a graph showing the light transmission characteristics of the side surfaces 51b, 52a, and 52b when the thickness of the silicon nitride film is the same as that of the above embodiment.
  • graphs G31 to G33 show light transmission characteristics with respect to P-polarized light, S-polarized light, and light including P-polarized light and S-polarized light, respectively.
  • FIGS. 23 and 24 are graph showing the light reflection characteristics of the side surface 51a when the thicknesses of the silicon oxide film and the silicon nitride film are the same as those in the above embodiment.
  • graphs G41 to G43 show light reflection characteristics for P-polarized light, S-polarized light, and light that equally includes P-polarized light and S-polarized light, respectively.
  • the incident angle and the emission angle with respect to the light-transmitting optical component are smaller than those in the above embodiment, the final light utilization efficiency is not so different from that in the above embodiment. However, it can be seen that the polarization dependence is small.
  • a metal film serving as a reflecting mirror may be formed on the side surface 52 b of the light transmissive optical component 52 instead of the fixed reflecting mirror 22.
  • This allows light to be measured L 2 is able to eliminate the loss caused by passing through the side surfaces 52 b, further improving the light utilization efficiency.
  • the orientation of the side surfaces 52 b, not parallel to the side surface 52a it may be set so as to be perpendicular to the optical axis of the light to be measured L 2.
  • FIG. 25 is a plan view showing a configuration of an interference optical system as a second modification of the embodiment.
  • the interference optical system according to this modification includes two light-transmitting optical components 53 and 54, as in the first modification.
  • the measurement light L 1 incident from the outside of the interference optical system reaches the side surface 53 a (semi-transmissive reflection surface) of the light transmissive optical component 53.
  • a part of the measurement light L 2 out of the measurement light L 1 is reflected by the side surface 53 a and enters the side surface 54 a, passes through the inside of the light-transmitting optical component 54, and exits from the side surface 54 b.
  • Light to be measured L 2 after totally reflected at the fixed reflecting mirror 22 returns to the side surface 53a.
  • the remaining measured light L 3 excluding the measured light L 2 out of the measured light L 1 enters the light-transmitting optical component 53 from the side surface 53 a.
  • the light to be measured L 3 transmits through the interior of the light transmissive optical component 53 emitted from the side surface 53b, then totally reflected at the movable reflecting mirror 23, returns to the side surface 53a.
  • the measured light L 2 returning from the fixed reflecting mirror 22 to the side surface 53 a and the measured light L 3 returning from the movable reflecting mirror 23 to the side surface 53 a are combined with each other on the side surface 53 a to form an interference light image L 4. .
  • Interference optical image L 4 are, emitted from the side surface 53b to the interference optical system outside of passes through the interior of the light transmissive optical component 53.
  • the interference optical system according to this modification is different from the first modification in the shape of the light transmission surface of the light transmissive optical component.
  • the side surface 53b of the light transmissive optical component 53 and the side surface 54b of the light transmissive optical component 54 are formed as convex curved surfaces, and these side surfaces 53b and 54b have a lens effect to be measured.
  • Lights L 2 and L 3 and interference light L 4 are collected.
  • an optical interferometer it is desirable to propagate the light to be measured as parallel light, but it is difficult in principle to make the light to be measured completely parallel light. Therefore, in practice, it is regarded as parallel light by reducing the divergence angle of the light to be measured to an allowable level within the range of the optical path length of the light to be measured.
  • the divergence angle of the light to be measured in parallel light there is a correlation between the divergence angle of the light to be measured in parallel light and the beam diameter, and in order to reduce the divergence angle, it is necessary to increase the beam diameter.
  • the size of the light transmission surface is limited by the thickness of the silicon region 11, the size of the beam diameter is limited.
  • the interference optical system can be suitably configured.
  • the side surface (light transmission surface) of the light transmissive optical component does not necessarily have to be formed into a lens shape, and the light reflection surfaces of the fixed reflection mirror 22 and the movable reflection mirror 23 may be formed into a lens shape.
  • the side surface of the light-transmitting optical component is condensed toward the fixed reflecting mirror or the movable reflecting mirror. Can be increased.
  • the side surfaces (semi-transmissive reflection surface and light transmission surface) of the light transmissive optical component are along the thickness direction of the plate-like member (in other words, with respect to the component formation surface).
  • the side surfaces such as the transflective surface of the light-transmitting optical component may be formed along a direction inclined with respect to the thickness direction of the plate member.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating an example of a light-transmitting optical component having such a side surface.
  • FIG. 26A is a plan view of a light transmissive optical component 60 according to this modification
  • FIG. 26B is a side sectional view taken along line BB in FIG.
  • the light transmissive optical component 60 has two concave portions 62 and 63 formed on the surface side of a plate-like member (for example, a silicon substrate) including the silicon region 61.
  • a metal film 64 is formed on one side surface 62a of the recess 62, and the side surface 62a functions as a light reflecting surface.
  • a silicon oxide film 65 is formed on another side surface 62b of the recess 62, and a silicon nitride film 66 is further formed thereon.
  • the silicon oxide film 65 and the silicon nitride film 66 constitute a transflective film 67, and the side surface 62b functions as a transflective surface.
  • a silicon nitride film 66 as an antireflection film is formed on one side surface 63a of the recess 63.
  • the side surface 63a functions as a light transmission surface.
  • the silicon oxide film 65 and the silicon nitride film 66 are also formed on the back surface of the silicon region 61.
  • the side surfaces 62a and 62b and the side surface 63a are inclined by a predetermined angle such as 45 ° with respect to the thickness direction of the silicon region 61. Therefore, part of the light incident on the side surface 62b which is a semi-transmissive reflection surface from the thickness direction of the silicon region 61 is reflected in a direction perpendicular to the direction (plate surface direction of the plate member). Further, the remaining part of the light incident on the side surface 62b is transmitted through the side surface 62b, reflected on the back surface of the silicon region 61, and further transmitted through the side surface 63a, and then emitted in that direction.
  • a predetermined angle such as 45 ° with respect to the thickness direction of the silicon region 61. Therefore, part of the light incident on the side surface 62b which is a semi-transmissive reflection surface from the thickness direction of the silicon region 61 is reflected in a direction perpendicular to the direction (plate surface direction of the plate member). Further, the remaining part of the light incident on the
  • Such a light transmissive optical component 60 is preferably manufactured by the same method as the light transmissive optical component 12 of the first embodiment described above, but the method of forming the recesses is slightly different. That is, when manufacturing the light-transmitting optical component 60 of this modification, an etching mask made of silicon nitride having openings corresponding to the planar shapes of the recesses 62 and 63 is formed on the silicon region 61, and then the silicon region Wet etching is performed on 61. This wet etching is, for example, crystal anisotropic etching using an alkali etchant.
  • an opening of the etching mask is formed in consideration of the crystal orientation, and IPA (potassium hydroxide) is added to KOH (potassium hydroxide).
  • IPA potassium hydroxide
  • KOH potassium hydroxide
  • the silicon region 61 is etched using an etching solution such as KOH (potassium hydroxide) or TMAH (tetramethylammonium hydroxide).
  • KOH potassium hydroxide
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • a first mask made of silicon oxide having a pattern along the inner surface of the recesses 62 and 63 (that is, an opening corresponding to the planar shape of the recess 62) is formed on the silicon region 61.
  • a second mask made of silicon nitride having an opening corresponding to the planar shape and covering the recess 63 is formed on the silicon region 61 and the first mask (mask forming step).
  • wet etching as described above is performed on the silicon region 61 to form the inclined side surfaces 62 a and 62 b of the recess 62.
  • the silicon oxide film 65 is formed on the inner surface including the side surfaces 62a and 62b of the recess 62 by performing thermal oxidation on the inner surface (side surface and bottom surface) of the recess 62 (thermal oxidation step). Then, after removing the second mask using hot phosphoric acid, wet etching is performed using the exposed first mask, thereby forming the inclined side surface 63a of the recess 63.
  • the first mask is made of silicon oxide
  • TMAH can have a higher etching selectivity than KOH as an etchant (the etching rate with respect to the silicon oxide film is slow). Therefore, it is preferable that the normal direction of the main surface of the silicon region 61 is along the ⁇ 110> direction so that the inclined surface (side surface 63a) can be formed using TMAH.
  • a silicon nitride film 66 is formed on the entire surface of the silicon region 61 (nitride film forming step). Then, the metal film 64 on the side surface 62a and the wiring pattern 68 around the recess 62 are formed by an exposure method using a spray resist coater. In this way, the light transmissive optical component 60 shown in FIG. 26 is suitably manufactured.
  • FIG. 27 when the thickness of the silicon nitride film 66 is set so that the reflectance is minimized on the light transmission surface (side surface 63a), the thickness of the silicon oxide film 65 on the side surface 62b is changed. It is a graph which shows the change of the reflectance of the semi-transmissive reflective film 67 at the time. As shown in FIG. 27, even when the thickness of the silicon nitride film 66 is optimized for the light transmission surface, the reflectance of the transflective film 67 is changed by changing the thickness of the silicon oxide film 65. It can be seen that can be arbitrarily set within a range close to about 50% to 0%.
  • FIG. 28 is a diagram showing an example in which the above-described optically transparent optical component 60 is applied to a distance measuring head.
  • FIG. 28A is a plan view of a distance measuring head 70 according to this modification, and
  • FIG. 28B is a side sectional view taken along line BB in FIG.
  • the distance measuring head 70 includes a light emitting element such as a surface emitting laser element (VCSEL) 71 and two light detecting elements such as photodetectors (PD) 72 and 73 in addition to the above-described optically transparent optical component 60.
  • the surface emitting laser element 71 is mounted on the recess 62 so as to cover the side surface 62b of the light transmissive optical component 60 directs the laser beam Lc 1 included in a wavelength range 1 ⁇ m or 1.7 ⁇ m on the side surface 62b And exit.
  • Some Lc 2 of the laser beam Lc 1 is reflected at the side surface 62b, toward the side surface 62a.
  • Light Lc 2 is reflected in the thickness direction of the silicon regions 61 in the side 62a.
  • Photodetector 72 is mounted on the recess 62 so as to cover the side surface 62a of the light transmissive optical component 60 receives light Lc 2 reflected at the side surface 62a, an electric signal (see in accordance with the intensity of the light Lc 2 Signal).
  • the remaining portion Lc 3 of the laser beam Lc 1 passes through the side surface 62 b and enters the silicon region 61, and is reflected on the back surface of the silicon region 61.
  • the light Lc 3 is incident on the back surface of the silicon region 61 at an angle equal to or greater than the total reflection critical angle, so that no special metal film or the like is required on the back surface of the silicon region 61.
  • the light Lc 3 passes through the side surface 63 a and is emitted in the thickness direction of the silicon region 61.
  • the light Lc 3 is emitted to the outside of the distance measuring head 70, reaches the distance measuring object, is reflected by the distance measuring object, and returns to the distance measuring head 70.
  • Photodetector 73 is mounted on the silicon region 61 excluding the recess 62, 63 of the light transmissive optical component 60 receives light Lc 3 returning to the distance measuring head 70, corresponding to the intensity of the light Lc 3 An electrical signal (distance signal) is generated.
  • the light Lc 3 is projected from the distance measuring head 70 onto the object to be measured, so that the light Lc 3 is emitted from the light Lc 2 . It is preferred that a large intensity is assigned. Therefore, it is preferable to set the thickness of the silicon oxide film 65 so that the reflectance at the side surface 62b is 5% to 10% (FIG. 27). Further, on the optical path of the light Lc 3 after emitted from the side surface 63a, it is preferable that the lens capped 74 is disposed. As a result, the light Lc 3 can reach a farther distance measuring object. Further, the light Lc 3 returned to the distance measuring head 70 can be condensed toward the photodetector 73.
  • a back-illuminated type is used as the photodetector 73.
  • the photodetector 73 can be mounted without using a bonding wire, so that assembly at the wafer stage is facilitated, and the distance measuring head 70 suitable for mass production can be provided.
  • the photodetector 73 may be a front-illuminated type. In that case, the wiring pattern and the electrode of the photodetector 73 are preferably connected by wire bonding.
  • the cap 74 with a lens is preferably fixed to the light transmissive optical component 60 at the wafer stage. In this case, for the same reason as the fourth modification described later, the alignment accuracy between the lens cap 74 and the light transmissive optical component 60 can be increased.
  • the first plate member 10 having the light transmissive optical component 12 and the second plate member 20 having the light reflective optical component such as the fixed reflecting mirror 22 and the movable reflecting mirror 23 are bonded to each other.
  • an interference optical system is configured.
  • the alignment mark 17 of the 1st plate-shaped member 10 and the alignment mark 27 of the 2nd plate-shaped member 20 are used. Use to align.
  • a method capable of further increasing the alignment accuracy as compared with the above embodiment will be described.
  • FIG. 29 is a diagram for explaining a manufacturing method according to this modification.
  • the alignment marks 17 and 27 are formed in the peripheral parts 10c and 20c of the plate-shaped members 10 and 20, as shown to Fig.29 (a), several plate-shaped members 10 and 20 are attached.
  • Alignment marks 87 and 97 may be formed on the peripheral portions of the wafers 80 and 90 used for manufacturing.
  • the wafer 80 shown in FIG. 29A includes a plurality of regions each having the light transmissive optical component 12 formed by etching a silicon region.
  • the wafer 90 includes a plurality of regions 91 having light reflecting optical components (incident mirror 21, fixed reflecting mirror 22, movable reflecting mirror 23, and exit mirror 24) on the main surface 90a side.
  • a plurality of alignment marks 87 and 97 for positioning the wafers 80 and 90 are formed on the peripheral portions of the wafers 80 and 90, respectively.
  • the wafers 80 and 90 are bonded to each other (FIG. 29C).
  • the bonded wafer is cut along a predetermined cutting line 81 to cut out regions corresponding to the plate-like members 10 and 20 (FIG. 29D), whereby the optical module 99 is manufactured.
  • a shift in relative angle is a larger problem than a parallel positional shift between optical elements.
  • parallel light is used so that the beam diameter does not widen, and therefore, a parallel displacement between optical elements often does not cause a big problem.
  • the displacement of the relative angle causes a larger displacement as the distance between the optical elements becomes longer, so that the beam is detached from the effective surface of the optical element, and the light utilization efficiency may be reduced.
  • the alignment marks 87 and 97 are formed on the peripheral portions of the wafers 80 and 90, so that the distance between the plurality of alignment marks can be made extremely long. Therefore, even when the joining accuracy (for example, about 10 ⁇ m) in flip chip bonding does not change, the shift in the relative angle between the first plate member 10 and the second plate member 20 can be significantly reduced.
  • the method for manufacturing an optical component and the optical component according to the present invention are not limited to the above-described embodiments and modifications, and various other modifications are possible.
  • one part of the Michelson interference optical system is illustrated as an optical part manufactured according to the present invention.
  • the present invention is not limited to the interference optical system, and a transflective surface is used. It can be applied to various optical components.
  • a configuration including a thermal oxidation process for forming a silicon nitride film and a nitride film forming process for forming a silicon nitride film covering the silicon oxide film is used.
  • the optical component manufacturing method may further include an unnecessary part removing step of removing an unnecessary part of the silicon oxide film between the thermal oxidation step and the nitride film forming step.
  • the manufacturing method when only a part of the inner side surface of the recess is used as the semi-transmissive reflective surface, the manufacturing method further includes an unnecessary portion removing step, thereby removing an unnecessary portion of the silicon oxide film, Optical components can be produced.
  • a first mask having a pattern along a part of the inner surface is formed on the silicon region before the first etching step, and further according to the planar shape of the recess.
  • the method further includes a mask forming step of sequentially forming second and third masks having openings on the silicon region and the first mask, and in the first etching step, the third mask is used to dry the silicon region. After the etching, the third mask is removed, and in the thermal oxidation process, the second mask is used to thermally oxidize the inner surface of the recess, and then the second mask is removed.
  • the silicon region may be etched using the first mask before the unnecessary portion removing step.
  • a first mask having a pattern along a part of the inner surface is formed on the silicon region before the first etching step, and further according to the planar shape of the recess.
  • the method further includes a mask forming step of sequentially forming a second mask having an opening on the silicon region and the first mask.
  • wet etching is performed on the silicon region using the second mask.
  • the second mask is used to thermally oxidize the inner surface of the recess, and then the second mask is removed. After the thermal oxidation process and before the unnecessary portion removal process, the first mask is removed.
  • the silicon region may be etched using. According to any one of these manufacturing methods, the first etching step and the thermal oxidation step described above can be suitably performed, and an optical component having a transflective surface can be formed into a desired shape.
  • the optical component manufacturing method may be configured to form a silicon nitride film by using a low pressure chemical vapor deposition method in the nitride film forming step.
  • the silicon nitride film can be uniformly formed on the inner surface that is greatly inclined (or nearly perpendicular) to the substrate surface.
  • the optical component manufacturing method may be configured such that, in the first etching step, the inner surface of the recess is formed along the thickness direction of the plate-like member.
  • the silicon oxide film can be uniformly formed even on the inner surface that is nearly perpendicular to the plate surface of the plate-like member.
  • the inner surface of the recess is formed along the direction inclined with respect to the thickness direction of the plate-like member by performing wet etching on the silicon region in the first etching step. May be.
  • the optical component according to the above embodiment includes a silicon region that is included in the plate-like member and has one side surface formed by etching, a silicon oxide film that covers the one side surface, and a silicon nitride film that covers the silicon oxide film,
  • the silicon oxide film uses a configuration formed by thermally oxidizing the inner surface of the recess formed in the silicon region. According to this optical component, it is possible to provide an optical component in which a silicon oxide film is uniformly formed on one side surface as a semi-transmissive reflective surface that is greatly inclined (or nearly perpendicular) to the plate surface of the plate-like member. Can do.
  • the present invention can be used as a method of manufacturing an optical component capable of uniformly forming a silicon oxide film on a semi-transmissive reflective surface that is greatly inclined (or nearly perpendicular) with respect to the substrate surface, and an optical component manufactured by this method. It is.
  • SYMBOLS 10 1st plate-shaped member, 10a ... Component formation surface, 10c ... Peripheral part, 11 ... Silicon region, 12 ... Light transmissive optical component, 12a-12d ... Side surface, 13 ... Transflective film, 14, 18 ... Silicon oxide film, 16 ... silicon nitride film, 17, 27 ... alignment mark, 19 ... silicon nitride film, 20 ... second plate member, 20a ... main surface, 20c ... peripheral edge, 21 ... incident mirror, 22 ... fixed Reflecting mirror, 23 ... movable reflecting mirror, 24 ... emitting mirror, 25 ... silicon layer, 26 ... metal film, 28 ... supporting substrate, 29 ... insulating layer, 30 ...
  • electrostatic actuator 51-54 ... light transmitting optical component, 60 ... Light transmissive optical component, 61 ... Silicon region, 62,63 ... Recess, 64 ... Metal film, 65 ... Silicon oxide film, 66 ... Silicon nitride film, 67 ... Semi-transmissive reflective film, 68 ... Wiring pattern, 70 ... Head for distance measurement, 1 ... surface emitting laser element, 72, 73 ... photodetector, 74 ... lens capped, 80, 90 ... wafer, 87, 97 ... alignment marks, 99 ... optical module, L 1 ⁇ L 3 ... light to be measured, L 4 ... Interference light image.

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Abstract

　光透過性光学部品１２を製造する方法であって、板状部材のシリコン領域１１をエッチングして凹部を形成する第１のエッチング工程と、凹部の内側面を熱酸化させて酸化シリコン膜１４を形成する熱酸化工程と、酸化シリコン膜１４を覆う窒化シリコン膜１６を形成する窒化膜形成工程とを含む。これにより、基板面に対して大きく傾斜した（或いは垂直に近い）半透過反射面に酸化シリコン膜を均一に形成し得る光学部品の製造方法、並びにこの方法により製造された光学部品が実現される。

Description

光学部品の製造方法及び光学部品
　本発明は、光学部品の製造方法及び光学部品に関するものである。
　特許文献１及び２には、ＭＥＭＳ技術を用いてＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板上に干渉光学系を構成した光モジュールが開示されている。これらの干渉光学系は、ビームスプリッタと、静電アクチュエータに取り付けられた可動鏡と、固定鏡とを備えており、これらはＳＯＩ基板のシリコン層および絶縁層を任意の形状にエッチングすることにより形成されている。
特開２００８－１０２１３２号公報 特開２０１０－１７００２９号公報
　干渉光学系などを構成する光学部品において、シリコン基板やシリコン層をエッチングすることによって光透過面や半透過反射面（ハーフミラー）が形成されることがある。しかしながら、例えば波長１μｍ付近におけるシリコンの屈折率は約３．５なので、半透過反射面におけるフレネル反射による反射率は約３０％となり、干渉光学系における理想的な値である５０％には遠く及ばない。また、光透過面の透過率は約７０％となり、光透過面においても光の損失が発生してしまう。特に、干渉光学系においては、シリコンの波長分散に起因して光の波長に応じた光路長の補正が必要となり、その補正のための光学部品が設置されるので、該光学部品の光透過面における損失が更に加わることとなる。
　上述した問題を解決するために、光透過面には反射防止膜が設けられることが好ましく、また、半透過反射面には半透過反射膜が設けられることが好ましい。反射防止膜は、例えば窒化シリコン膜によって好適に実現され、その膜厚によって透過率を適切な値に調整することができる。また、半透過反射膜は、例えば酸化シリコン膜と窒化シリコン膜とを積層することによって好適に実現され、その膜厚によって反射率を適切な値に調整することができる。しかしながら、半透過反射面が基板面に対して大きく傾斜している場合や垂直に近い場合には、半透過反射面に対して酸化シリコン膜をＣＶＤ等により均一に形成することは困難であり、このような半透過反射面に酸化シリコン膜を均一に形成し得る方法が望まれる。
　本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、基板面に対して大きく傾斜した（或いは垂直に近い）半透過反射面に酸化シリコン膜を均一に形成し得る光学部品の製造方法、並びにこの方法により製造された光学部品を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決するために、本発明による光学部品の製造方法は、シリコン領域を含む板状部材のシリコン領域をエッチングして凹部を形成する第１のエッチング工程と、凹部の内側面を熱酸化させて酸化シリコン膜を形成する熱酸化工程と、酸化シリコン膜を覆う窒化シリコン膜を形成する窒化膜形成工程とを含むことを特徴とする。
　この製造方法では、半透過反射面となる内側面を有する凹部をシリコン領域に形成したのち、この内側面を熱酸化させて酸化シリコン膜を形成している。このような方法によれば、内側面（半透過反射面）が基板面に対して大きく傾斜している（或いは垂直に近い）場合であっても、ＣＶＤを用いた場合と異なり酸化シリコン膜を当該内側面上に均一な厚さでもって形成することができる。そして、その酸化シリコン膜を覆うように窒化シリコン膜を形成することによって、半透過反射膜を内側面上に好適に形成することができる。
　また、本発明による光学部品は、板状部材に含まれ、エッチングにより一側面が形成されたシリコン領域と、一側面を覆う酸化シリコン膜と、酸化シリコン膜を覆う窒化シリコン膜とを備え、酸化シリコン膜は、シリコン領域に形成された凹部の内側面が熱酸化されて形成されたことを特徴とする。この光学部品によれば、板状部材の板面に対して大きく傾斜した（或いは垂直に近い）半透過反射面としての一側面上に酸化シリコン膜が均一に形成された光学部品を提供することができる。
　本発明による光学部品の製造方法及び光学部品によれば、基板面に対して大きく傾斜した（或いは垂直に近い）半透過反射面に酸化シリコン膜を均一に形成することができる。
図１は、第１の板状部材の外観を示す斜視図である。 図２は、図１に示されたII－II線に沿った断面を示す図である。 図３は、第２の板状部材の外観を示す斜視図である。 図４は、図３に示されたIV－IV線に沿った断面を示す図である。 図５は、第１の板状部材と第２の板状部材とを互いに接合した状態を示す断面図である。 図６は、可動反射鏡を駆動する静電アクチュエータの外観を示す斜視図である。 図７は、光透過性光学部品及び光反射性光学部品によって構成されるマイケルソン干渉光学系を説明するための平面図である。 図８は、第１の板状部材の製造方法におけるマスク形成工程を示す図である。 図９は、第１の板状部材の製造方法におけるマスク形成工程を示す図である。 図１０は、第１の板状部材の製造方法における第１のエッチング工程を示す図である。 図１１は、第１の板状部材の製造方法における熱酸化工程を示す図である。 図１２は、第１の板状部材の製造方法における熱酸化工程中の窒化膜除去を示す図である。 図１３は、第１の板状部材の製造方法における第２のエッチング工程を示す図である。 図１４は、第１の板状部材の製造方法における第３のエッチング工程を示す図である。 図１５は、第１の板状部材の製造方法における窒化膜形成工程を示す図である。 図１６は、第１の板状部材と第２の板状部材とを相互に貼り合わせる様子を模式的に示す斜視図である。 図１７は、アライメントマークが一致するように第１及び第２の板状部材を位置合わせする様子を示す図である。 図１８は、光透過性光学部品の一例として、干渉光学系等に用いられるビームスプリッタを模式的に示す平面図である。 図１９は、波長分散を補償するための光学部材を有する干渉光学系の構成例を示す平面図である。 図２０は、光透過面に形成される窒化シリコン膜の厚さを０．１７９μｍとした場合における、光透過面の光透過特性を示すグラフである。 図２１は、半透過反射面に形成される酸化シリコン膜の厚さを０．２４μｍとし、その上に形成される窒化シリコン膜の厚さを０．１７９μｍとした場合における、半透過反射面の光反射特性を示すグラフである。 図２２は、一変形例として、二つの光透過性光学部品を備える干渉光学系を示す平面図である。 図２３は、窒化シリコン膜の厚さを実施形態と同様とした場合における、光透過面の光透過特性を示すグラフである。 図２４は、酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜の厚さを実施形態と同様とした場合における、半透過反射面の光反射特性を示すグラフである。 図２５は、第２変形例として、干渉光学系の構成を示す平面図である。 図２６は、第３変形例に係る光透過性光学部品の構成を示す図である。 図２７は、酸化シリコン膜の厚さを変化させたときの半透過反射膜の反射率の変化を示すグラフである。 図２８は、第３変形例に係る光透過性光学部品を距離計測用ヘッドに応用した例を示す図である。 図２９は、第４変形例に係る製造方法について説明するための図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明による光学部品の製造方法及び光学部品の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
　先ず、本発明の一実施形態に係る製造方法によって作製される光学部品を有する第１の板状部材について説明する。その後、該第１の板状部材とは別に作製される第２の板状部材について説明する。なお、第１及び第２の板状部材は、互いに張り合わされることにより、マイケルソン干渉光学系を内蔵する一つの光モジュールを構成する。
　図１及び図２は、第１の板状部材１０を示す図である。図１は、第１の板状部材１０の外観を示す斜視図であり、図２は、図１に示されたII－II線に沿った断面を示す図である。第１の板状部材１０は、シリコン基板をエッチングすることによって作製された部材であり、主としてシリコンから成る。第１の板状部材１０は、部品形成面１０ａと、部品形成面１０ａとは反対側の裏面１０ｂとを有する。
　図１に示されるように、第１の板状部材１０の部品形成面１０ａ側には、光透過性光学部品１２が形成されている。光透過性光学部品１２は、シリコン基板を構成するシリコン領域１１をエッチングすることにより形成された光学部品であって、所定波長の光を透過する。本実施形態の光透過性光学部品１２は、略Ｖ字状といった平面形状を有しており、光学的に機能する４つの側面１２ａ～１２ｄを有する。側面１２ａは半透過反射面（ハーフミラー）であり、使用波長範囲の光に対して例えば３０％～５０％の反射率を有する。この半透過反射面は、マイケルソン干渉光学系においてビームスプリッタとして機能する。側面１２ｂ～１２ｄは光透過面であり、使用波長範囲の光に対して例えば９０％～９９％の透過率を有する。
　図２に示されるように、光透過性光学部品１２の側面１２ａは、シリコン領域１１の側面上に形成された酸化シリコン膜１４と、該酸化シリコン膜１４上に形成された窒化シリコン膜１６とから成る半透過反射膜１３によって覆われている。側面１２ａにおける波長－反射特性は、酸化シリコン膜１４及び窒化シリコン膜１６それぞれの厚さに応じて変化する。また、光透過性光学部品１２の側面１２ｂ～１２ｄは、シリコン領域１１の側面上に形成された窒化シリコン膜１６から成る反射防止膜（ＡＲ膜）によって覆われている。側面１２ｂ～１２ｄにおける波長－反射特性は、窒化シリコン膜１６の厚さに応じて変化する。なお、酸化シリコン膜１４は、光透過性光学部品１２の側面１２ａから光透過性光学部品１２の周辺のシリコン領域１１上にわたって形成されており、後述するように、シリコン領域１１を熱酸化させて形成される。また、窒化シリコン膜１６は、酸化シリコン膜１４上および光透過性光学部品１２の側面１２ｂ～１２ｄ上を含むシリコン領域１１上の全面にわたって形成されている。光透過性光学部品１２の上面と窒化シリコン膜１６との間には、酸化シリコン膜１８が介在している。酸化シリコン膜１８は、シリコン領域１１をエッチングして光透過性光学部品１２を形成する際に使用されたエッチングマスクである。
　第１の板状部材１０の周縁部１０ｃは、部品形成面１０ａに対して厚さ方向にやや突出しており、光透過性光学部品１２を囲んでいる。周縁部１０ｃには、後述する第２の板状部材との位置合わせ為の複数（本実施形態では二つ）のアライメントマーク１７が形成されている。一実施例では、第１の板状部材１０の一辺における周縁部１０ｃに一つのアライメントマーク１７が形成されており、第１の板状部材１０の他の一辺（好適には、前記一辺と対向する辺）における周縁部１０ｃに他の一つのアライメントマーク１７が形成されている。これらのアライメントマーク１７は、例えば十字状といった任意の平面形状を有しており、本実施形態では周縁部１０ｃに形成された溝によって構成されている。
　図３及び図４は、第２の板状部材２０を示す図である。図３は、第２の板状部材２０の外観を示す斜視図であり、図４は、図３に示されたIV－IV線に沿った断面を示す図である。なお、図３には、第１の板状部材１０と第２の板状部材２０とが接合された状態における光透過性光学部品１２の位置及び範囲が、一点鎖線で示されている。
　第２の板状部材２０は、支持基板２８上に絶縁層２９及びシリコン層２５が積層された、いわゆるシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板のシリコン層２５をエッチングすることによって作製された部材である。第２の板状部材２０は、支持基板２８が露出している主面２０ａと、主面２０ａとは反対側の裏面２０ｂとを有する。図３に示されるように、第２の板状部材２０の主面２０ａ側には、入射鏡２１、固定反射鏡２２、可動反射鏡２３、及び出射鏡２４が形成されている。これらの鏡２１～２４は、ＳＯＩ基板のシリコン層２５をエッチングすることにより形成された面上に金属膜２６が成膜された光学部品であって、これらに到達した光を全反射する。なお、本実施形態では、金属膜２６を蒸着する際の都合により、主面２０ａ上にも金属膜２６が形成されている。入射鏡２１及び出射鏡２４の各鏡面は、主面２０ａの法線方向に対して例えば４５°といった角度で傾斜している。一方、固定反射鏡２２及び可動反射鏡２３の各鏡面は、主面２０ａの法線方向に沿っており、主面２０ａに対して略垂直に形成されている。入射鏡２１は、主面２０ａの法線方向から第１の板状部材１０を透過して入射した光を、光透過性光学部品１２の半透過反射面である側面１２ａに向けて反射する。固定反射鏡２２は、光透過性光学部品１２の光透過面である側面１２ｃから出射された光を、該側面１２ｃへ向けて反射する。可動反射鏡２３は、光透過性光学部品１２の光透過面である側面１２ｄから出射された光を、該側面１２ｄへ向けて反射する。なお、可動反射鏡２３は、後述する静電アクチュエータによって、入射する光の光軸に沿った方向に平行移動することができる。出射鏡２４は、光透過性光学部品１２の光透過面である側面１２ｄから出射された光（干渉光）を、主面２０ａの法線方向に反射する。この干渉光は、第１の板状部材１０を透過して光モジュールの外部へ出射される。
　第２の板状部材２０の周縁部２０ｃは、主面２０ａに対して厚さ方向に突出しており、光反射性光学部品である鏡２１～２４を囲んでいる。周縁部２０ｃには、前述した第１の板状部材１０との位置合わせ為の複数（本実施形態では二つ）のアライメントマーク２７が、第１の板状部材１０のアライメントマーク１７に対応する位置に形成されている。一実施例では、第２の板状部材２０の一辺における周縁部２０ｃに一つのアライメントマーク２７が形成されており、第２の板状部材２０の他の一辺（好適には、前記一辺と対向する辺）における周縁部２０ｃに他の一つのアライメントマーク２７が形成されている。これらのアライメントマーク２７は、第１の板状部材１０のアライメントマーク１７と同様の平面形状を有しており、例えば周縁部２０ｃに形成された溝によって構成される。
　図５は、第１の板状部材１０と第２の板状部材２０とを互いに接合した状態を示す断面図である。図５に示されるように、これらの板状部材１０，２０は、第１の板状部材１０の光透過性光学部品１２が形成された部品形成面１０ａと、第２の板状部材２０の主面２０ａとが対向するように互いに接合される。このとき、光透過性光学部品１２は、固定反射鏡２２と出射鏡２４との間に配置され、且つ、図３に示された入射鏡２１と可動反射鏡２３との間に配置される。また、このとき、光透過性光学部品１２の上面に形成された窒化シリコン膜１９と、第２の板状部材２０の主面２０ａ上に形成された金属膜２６との間には、隙間が存在することが好ましい。
　ここで、図６は、可動反射鏡２３を駆動する静電アクチュエータ３０の外観を示す斜視図である。図６に示されるように、静電アクチュエータ３０は、第２の板状部材２０の主面２０ａに固定された第１電極３１と、可動反射鏡２３に固定された第２電極３２とを有する。静電アクチュエータ３０は、第１電極３１と第２電極３２との間に静電気力を発生させることにより、第２電極３２を第１電極３１に対して相対的に変位させるものである。
　第１電極３１は、絶縁層２９（図４を参照）を介して支持基板２８に固定された固定部３１ａと、第２電極３２と対向する固定部３１ａの側面に形成された櫛歯部３１ｂとを有する。なお、櫛歯部３１ｂは、該部分と支持基板２８との間の絶縁層２９が除去されたことにより、支持基板２８に対して浮いた状態となっている。
　第２電極３２は、可動反射鏡２３と第１電極３１との間に配置されている。第２電極３２は、可動反射鏡２３の鏡面に垂直な方向に延設されてその一端において可動反射鏡２３を支持する支柱３２ａと、支柱３２ａの他端を支持する櫛歯部３２ｂと、板ばねを連結した構造を有しており櫛歯部３２ｂの両端を弾性的に支持する支持部３２ｃとを有する。支柱３２ａ、櫛歯部３２ｂ、及び支持部３２ｃは、支持基板２８との間の絶縁層２９が除去されたことにより、支持基板２８に対して浮いた状態となっている。また、支持部３２ｃの一端は櫛歯部３２ｂの端部を支持しており、支持部３２ｃの他端は第２の板状部材２０の周縁部２０ｃ（図３を参照）に固定されている。このような構成により、支柱３２ａ及び櫛歯部３２ｂは、可動反射鏡２３の鏡面に垂直な方向に変位可能となっている。櫛歯部３２ｂは第１電極３１の櫛歯部３１ｂと対向しており、櫛歯部３２ｂの櫛歯は、櫛歯部３１ｂの各櫛歯間に配置されている。
　第２電極３２に所定の電圧が印加されると、櫛歯部３２ｂと櫛歯部３１ｂとの間に静電気力が働く。この静電気力は第２電極３２に印加される電圧値によって定まるので、櫛歯部３２ｂと櫛歯部３１ｂとの間隔は、該電圧値によって制御される。すなわち、櫛歯部３２ｂ及び支柱３２ａによって支持された可動反射鏡２３の鏡面に垂直な方向における位置は、第２電極３２に印加される電圧によって制御される。
　図７は、上述した光透過性光学部品１２、並びに光反射性光学部品（入射鏡２１、固定反射鏡２２、可動反射鏡２３、及び出射鏡２４）によって構成されるマイケルソン干渉光学系を説明するための平面図である。光モジュールの外部から第１の板状部材１０を透過して被測定光Ｌ１が入射すると、入射鏡２１は、部品形成面１０ａ及び主面２０ａに沿った方向に被測定光Ｌ１を反射させる。被測定光Ｌ１は、光透過性光学部品１２の側面１２ａ（半透過反射面）に達する。被測定光Ｌ１のうち一部の被測定光Ｌ２は、側面１２ａにおいて反射し、光透過面である側面１２ｂに入射し、光透過性光学部品１２の内部を透過して光透過面である側面１２ｃから出射する。側面１２ｃから出射した被測定光Ｌ２は、固定反射鏡２２において全反射したのち、上記と同じ光路を辿って側面１２ａに戻る。
　一方、被測定光Ｌ１のうち被測定光Ｌ２を除く残りの被測定光Ｌ３は、側面１２ａから光透過性光学部品１２に入射する。この被測定光Ｌ３は、光透過性光学部品１２の内部を透過して光透過面である側面１２ｄから出射し、可動反射鏡２３に到達する。そして、この被測定光Ｌ３は、可動反射鏡２３において全反射したのち、上記と同じ光路を辿って側面１２ａに戻る。
　固定反射鏡２２から側面１２ａに戻った被測定光Ｌ２と、可動反射鏡２３から側面１２ａに戻った被測定光Ｌ３とは、側面１２ａにおいて互いに合波し、干渉光像Ｌ４となる。干渉光像Ｌ４は、光透過性光学部品１２の内部を透過して側面１２ｄから出射し、出射鏡２４に到達する。干渉光像Ｌ４は、出射鏡２４において反射し、第１の板状部材１０を透過して光モジュールの外部へ出射する。
　一実施例では、側面１２ａに対する被測定光Ｌ１の入射角、及び側面１２ｂに対する被測定光Ｌ２の入射角は、共に４５°に設定される。また、光透過性光学部品１２の側面１２ａと側面１２ｄとは互いに平行に設定され、側面１２ｂと側面１２ｃとは互いに平行に設定される。この場合、全ての側面１２ａ～１２ｄにおいて、入射角及び出射角は全て４５°となり、反射防止膜が同じ厚さであれば全て同一の透過特性が得られる。
　なお、被測定光Ｌ２及びＬ３それぞれの光透過性光学部品１２内での光路長が互いに等しくなるように光透過性光学部品１２の形状を設計することによって、シリコン内部での波長分散による影響を効果的にキャンセルすることができる。また、干渉光学系全体における被測定光Ｌ２及びＬ３それぞれの光路長を等しくするために、側面１２ａと側面１２ｂとの間における被測定光Ｌ２の光路長、及び側面１２ｃと固定反射鏡２２との間における被測定光Ｌ２の光路長の和と、側面１２ｄと可動反射鏡２３との間における被測定光Ｌ３の光路長とは互いに等しいことが好ましい。
　続いて、本実施形態に係る光モジュールの製造方法について説明する。図８～図１５は、第１の板状部材１０の製造方法における各工程を示す図であって、（ａ）は光透過性光学部品１２に相当する領域の平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示されたＢ－Ｂ線に沿った断面を示す図である。
　＜マスク形成工程＞
　まず、図８に示されるように、シリコン領域１１を含む板状部材を準備する。このような板状部材としては、シリコン基板や、支持基板上に絶縁層およびシリコン層が積層されたＳＯＩ基板等が好適である。そして、シリコン領域１１上に、酸化シリコン膜１８を形成する。この酸化シリコン膜１８は、本実施形態における第１のマスクであって、側面１２ａ～１２ｄを有する光透過性光学部品１２の平面形状に応じたパターン、すなわち側面１２ａ～１２ｄに沿ったパターンを有する。このような酸化シリコン膜１８は、後述する熱酸化工程において高温に曝されることを考慮し、例えば熱酸化や熱ＣＶＤによってシリコン領域１１上の全面に酸化シリコン膜を形成したのち、通常のフォトリソグラフィ技術を用いて好適に形成される。
　次に、図９に示されるように、シリコン領域１１上の全面を覆うように窒化シリコン膜４１（第２のマスク）を形成する。窒化シリコン膜４１は、後述する熱酸化工程において高温に曝されることを考慮し、例えば高温処理の減圧化学気相成長法（ＬＰ－ＣＶＤ：Low Pressure-Chemical
Vapor Deposition）によって好適に形成される。このとき、酸化シリコン膜１８も窒化シリコン膜４１によって覆われる。そして、図１０に示されるように、開口４２ａを有するレジストマスク４２（第３のマスク）を窒化シリコン膜４１上に形成する。開口４２ａは、後の工程において形成されるシリコン領域１１の凹部の平面形状に応じた形状を有しており、シリコン領域１１の厚さ方向から見て酸化シリコン膜１８と重ならないように、酸化シリコン膜１８に隣接して形成される。開口４２ａの平面形状は例えば四角形状であり、その一辺は、酸化シリコン膜１８の一辺（光透過性光学部品１２の側面１２ａに対応する辺）１８ａに重なっている。そして、このレジストマスク４２をエッチングマスクとして用い、窒化シリコン膜４１のエッチングを行うことにより、窒化シリコン膜４１に開口を形成する。
　＜第１のエッチング工程＞
　続いて、レジストマスク４２をエッチングマスクとして用い、シリコン領域１１に対してドライエッチングを行う。これにより、シリコン領域１１に凹部１１ａが形成され、同時に、凹部１１ａの内側面の一部として光透過性光学部品１２の側面１２ａが形成される。なお、シリコン領域１１を含む板状部材としてＳＯＩ基板を使用した場合には、絶縁層がエッチング停止層として機能するので、エッチング深さをより高精度に制御することができる。また、この工程では、ドライエッチングの方法として、例えばボッシュプロセスを用いた深堀りＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法などを用いるとよい。この工程ののち、レジストマスク４２を除去する。
　この第１のエッチング工程では、シリコン領域１１に対して例えばアルカリ性エッチャントを用いたウェットエッチングを行ってもよい。そのような場合でも、エッチングにより形成される凹部１１ａの側面をシリコン領域１１の結晶面に一致させるなどの方法によって、シリコン領域１１の厚さ方向に沿った（板面に対して垂直な）凹部１１ａの側面を好適に形成することができる。このような結晶面としては、例えば（１００）面や（１１１）面が好適である。なお、このようにウェットエッチングによって凹部１１ａを形成する場合には、エッチング前にレジストマスク４２を除去し、窒化シリコン膜４１をエッチングマスクとして用いても良い。
　＜熱酸化工程＞
　続いて、図１１に示されるように、凹部１１ａの内面（内側面および底面）を熱酸化させることにより、酸化シリコン膜１４を形成する。このとき、凹部１１ａの内面を除くシリコン領域１１の表面は窒化シリコン膜４１によって覆われているので、凹部１１ａの内面のみ熱酸化される。また、本工程では、熱酸化により形成される酸化シリコン膜１４の膜厚を、完成後の光モジュールにおける酸化シリコン膜１４の膜厚の２倍程度（例えば０．４８μｍ）にしておくとよい。この工程ののち、例えば１５０℃～１７０℃に加熱した熱リン酸液を用いて窒化シリコン膜４１を除去する（図１２）。熱リン酸液を用いることによって、酸化シリコン膜１４及び１８を残したまま窒化シリコン膜４１のみを好適に除去できる。
　＜第２のエッチング工程＞
　続いて、図１３に示されるように、酸化シリコン膜１８をエッチングマスクとして用い、シリコン領域１１を再びエッチングすることにより、側面１２ａとは別の側面１２ｂ～１２ｄをシリコン領域１１に形成する。これにより、光透過性光学部品１２が形成される。なお、本工程でのエッチング方法としては、ドライエッチングおよびアルカリウェットエッチングの何れでもよい。
　＜不要部分除去工程＞
　続いて、酸化シリコン膜１４のうち不要な部分１４ａ（図１３を参照）を除去するため、例えば希フッ酸を用いたエッチングを行う。このとき、酸化シリコン膜１４のうちシリコン領域１１に沿っていない部分１４ａは、希フッ酸によって内外面の双方からエッチングされるので、シリコン領域１１に沿った他の部分と比較して約２倍の速さでエッチングされる。したがって、該部分１４ａが完全に除去されたタイミングにおいて、他の部分（特に側面１２ａ上の部分）は膜厚の半分程度しかエッチングされない。このような工程により、図１４に示されるように、酸化シリコン膜１４の不要な部分１４ａが除去され、酸化シリコン膜１４の他の部分は残存することとなる。熱酸化により形成された直後の酸化シリコン膜１４の厚さが０．４８μｍである場合、本工程後における酸化シリコン膜１４の厚さは０．２４μｍである。この厚さによって半透過反射膜１３の反射率が変化するので、本工程における酸化シリコン膜１４の減厚分を考慮して上述した熱酸化工程を行うことが望ましい。
　なお、上述した工程では酸化シリコン膜１４の不要な部分１４ａをエッチングによって除去したが、該部分１４ａの厚さによっては、ウェット処理の際の水圧によって該部分１４ａを折ることにより除去してもよい。
　＜窒化膜形成工程＞
　続いて、図１５に示されるように、シリコン領域１１上の全面に、窒化シリコン膜１６を形成する。この工程では、側面１２ａ上の酸化シリコン膜１４、および他の側面１２ｂ～１２ｄを少なくとも覆うように窒化シリコン膜１６を形成する。これにより、反射防止膜としての窒化シリコン膜１６が側面１２ｂ～１２ｄに形成され、同時に、半透過反射膜１３の一部を構成する窒化シリコン膜１６が酸化シリコン膜１４上に形成される。なお、この工程では、酸化シリコン膜１４上および側面１２ｂ～１２ｄ上に窒化シリコン膜１６を均一に形成する為に、高温処理の減圧化学気相成長法（ＬＰ－ＣＶＤ）を用いて窒化シリコン膜１６を形成することが好ましい。
　以上に説明した方法によって、第１の板状部材１０が好適に作製される。一方、第２の板状部材２０のうち静電アクチュエータ３０以外の部分は、例えば次のようにして作製される。まず、ＳＯＩ基板を準備する。このＳＯＩ基板のシリコン層の表面上に、酸化シリコン膜を形成する。次に、この酸化シリコン膜をエッチングすることにより、入射鏡２１の傾斜した鏡面に対応する開口と、出射鏡２４の傾斜した鏡面に対応する開口とを形成する。そして、ＳＯＩ基板のシリコン層上の全域にわたって、窒化シリコン膜を形成する。この窒化シリコン膜をエッチングすることにより、入射鏡２１、固定反射鏡２２、可動反射鏡２３、及び出射鏡２４にそれぞれ対応する開口を形成する。
　続いて、窒化シリコン膜及び酸化シリコン膜を介して、シリコン層に対しドライエッチングを施す。このとき、ＳＯＩ基板の絶縁層が露出するまでシリコン層をエッチングする。これにより、シリコン層において、入射鏡２１、固定反射鏡２２、可動反射鏡２３、及び出射鏡２４が形成される。そして、シリコン層の露出した側面を酸化シリコン膜によって保護したのち、窒化シリコン膜を除去する。このとき、例えば熱リン酸等を用いて酸化シリコン膜を残しつつ選択的に窒化シリコン膜をエッチングする。これにより、入射鏡２１及び出射鏡２４の傾斜した鏡面に対応する酸化シリコン膜の開口が再び現れ、当該部分のシリコン層が露出することとなる。その後、露出したシリコン層に対してウェットエッチングを施す。このとき、例えばアルカリエッチングによりシリコン層の露出部分を異方性エッチングする。これにより、入射鏡２１及び出射鏡２４の傾斜した鏡面がシリコン層に形成される。
　続いて、酸化シリコン膜を除去し、入射鏡２１、固定反射鏡２２、可動反射鏡２３、及び出射鏡２４の各鏡面上に金属膜２６を形成する。まず、ＳＯＩ基板の部品形成面を覆うようにシャドウマスクを配置する。このシャドウマスクには、入射鏡２１、固定反射鏡２２、可動反射鏡２３、及び出射鏡２４のそれぞれにおいて鏡面となる部分を全て含むような一つの大きな開口が形成されている。そして、このシャドウマスクを介して金属材料を物理蒸着することにより、上記各鏡面上に金属膜２６を形成する。このとき、金属膜２６の形成方法としては、エネルギーの高いスパッタ方式の他、抵抗蒸着やＥＢ蒸着が好適である。こうして、第２の板状部材２０が好適に作製される。
　図１６は、第１の板状部材１０と第２の板状部材２０とを相互に貼り合わせる様子を模式的に示す斜視図である。この工程では、部品形成面１０ａと主面２０ａとが対向するように、且つ、第１の板状部材１０の光透過性光学部品１２と、第２の板状部材２０の入射鏡２１、固定反射鏡２２、可動反射鏡２３、及び出射鏡２４とが図７に示された位置関係となるように、第１及び第２の板状部材１０，２０を相互に貼り合わせる。このとき、第１の板状部材１０の周縁部１０ｃ、及び、第２の板状部材２０の周縁部２０ｃのそれぞれにアライメントマーク１７，２７を形成し、図１７に示されるように、これらのアライメントマーク１７，２７が一致するように第１及び第２の板状部材１０，２０を位置合わせした後に、周縁部１０ｃ，２０ｃを互いに接合するとよい。また、第１及び第２の板状部材１０，２０の接合方法としては、直接接合させる方法、半田を介して接合させる方法、或いは樹脂を介して接合させる方法などが好適である。
　以上に説明した、本実施形態に係る光学部品の製造方法による効果について、ＭＥＭＳ技術を用いた一般的な光学部品が抱える課題とともに説明する。
　ＭＥＭＳ技術によれば、半導体フォトリソグラフィ技術を用いた微細且つ高精度な加工が可能であり、光を波として処理するような光干渉計や回折格子等を構成する光学部品を好適に作製することができる。特に、シリコン基板やＳＯＩ基板を用いたＭＥＭＳ加工では、シリコンが適度な弾性を有することから、機械的特性が良く信頼性が高いセンサやアクチュエータを作製することができ、また、シリコン結晶の異方性を利用した斜面の形成や、ボッシュプロセスなどを用いた深いトレンチの形成が可能である。このため、ＭＥＭＳ技術は、加速度センサ、圧力センサ、プロジェクタの画素ミラー（デジタルミラーデバイス等）、ＦＴＩＲ（Fourier Transform Infrared
Spectrometer）分光器の為の光干渉計などを製造する為に利用される。特に、光干渉計については幅広い応用が可能であり、ＦＴＩＲだけでなく、ＯＣＴ（Optical Coherent
Tomography）や、膜厚測定、表面粗さ測定などへの応用が可能であり、且つ、これらの計測器を小型に構成することができる。しかしながら、シリコン基板等にＭＥＭＳ加工を行って種々の光学部品を作製する場合、以下に説明するような課題が存在する。
　図１８は、光学部品の一例として、干渉光学系等に用いられるビームスプリッタ１００を模式的に示す平面図である。このビームスプリッタ１００は、半透過反射面１０１、光反射面１０３、及び光透過面１０４を有する。ここで、例えば波長１μｍ帯でのシリコンの屈折率は約３．５なので、シリコン表面におけるフレネル反射の反射率は約３０％となる。すなわち、半透過反射面１０１に到達した光Ｌａ１の３０％は、半透過反射面１０１において反射する。なお、この反射した光Ｌａ２は、図示しない可動反射鏡によって反射されて半透過反射面１０１へ戻り、そのうち７０％が半透過反射面１０１を透過して光透過面１０４に到達する。また、光Ｌａ１のうち残りの７０％（Ｌａ３）は、半透過反射面１０１からビームスプリッタ１００に入射し、光反射面１０３で反射したのち、半透過反射面１０１に戻る。半透過反射面１０１に戻った光Ｌａ３の３０％が半透過反射面１０１において再び反射し、光透過面１０４に到達する。そして、光透過面１０４に到達した光Ｌａ２及びＬａ３の各７０％が、光透過面１０４からビームスプリッタ１００の外部へ出射する。
　しかしながら、図１８に示されたビームスプリッタ１００の半透過反射面１０１における反射率（３０％）は、光干渉計としては理想的な値ではない。光干渉計において、最終的に取り出される干渉光の振幅Ａは、半透過反射面１０１における反射率をｒとすると、次の数式（１）によって表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 この数式（１）によれば、ｒが０．５（すなわち反射率５０％）であるときに振幅Ａが最大値（０．５）となる。これに対し、ｒが０．３（すなわち反射率３０％）であるときには、Ａは０．４１となり、光利用効率が２０％程度小さくなる。更に、ビームスプリッタ１００から光Ｌａ２及びＬａ３が出射する際にも３０％の損失が生じるので、最終的な光利用効率は、４１％×７０％＝２８．７％にまで小さくなる。なお、この計算では光反射面１０３における反射率を１００％としているが、光反射面１０３に金属膜を製膜できない場合には、光利用効率は更に低くなる。
　このような光利用効率の低さは、シリコンの波長分散に対する補償によって更に顕著となる。シリコンからなる光透過性光学部品の内部を透過する光の光路長は、その光の波長によって異なる。例えば、光透過性光学部品を透過する光の波長が１μｍ～１．７μｍの範囲内である場合、シリコンからなる光透過性光学部品の屈折率は、３．５±０．０４程度の範囲内で波長に応じて変化する。ここで、図１８に示されたビームスプリッタ１００を例にとって説明する。光Ｌａ１～Ｌａ３のビーム幅を１５０μｍと仮定すると、光Ｌａ２及びＬａ３が光反射面１０３に遮られることなく光透過面１０４に向けて進む為には、半透過反射面１０１と光反射面１０３との間の光路の長さが少なくとも３６０μｍ程度必要となる。そして、光Ｌａ２はこの光路を往復するので、その間の光Ｌａ２の伝搬距離は７２０μｍ程度となる。結局、上記波長範囲において、７２０μｍ×±０．０４＝±２９μｍ、すなわち光Ｌａ２の波長毎の等価光路長に最大５８μｍのズレが生じてしまい、干渉光像を劣化させてしまう。なお、複素フーリエ変換を使用すれば、位相のずれ（光路長のずれと等価である）を算出できるが、アポタイジング補正等の必要性が増し、分解能劣化に繋がる為、好ましくない。
　このような理由から、波長分散を補償するための光学部材が設けられる。図１９は、波長分散を補償するための光学部材を有する干渉光学系の構成例を示す平面図である。図１９に示されるように、この干渉光学系１２０は、ビームスプリッタ１２１と、固定反射鏡１２２と、固定反射鏡１２２の前に設けられたシリコン製の波長分散補償部材１２３と、可動反射鏡１２４とを備えている。ビームスプリッタ１２１の一側面１２１ａは光分岐面として利用され、別の側面１２１ｂは光透過面として利用される。このビームスプリッタ１２１の側面１２１ａに光Ｌｂ１が入射すると、この光Ｌｂ１の一部（３０％）であるＬｂ２は側面１２１ａにて反射し、波長分散補償部材１２３の側面１２３ａを通って固定反射鏡１２２に達する。この光Ｌｂ２は、固定反射鏡１２２において反射し、波長分散補償部材１２３の側面１２３ａを再び通って側面１２１ａに戻る。一方、光Ｌｂ１の他の一部（７０％）であるＬｂ３は側面１２１ａを透過し、側面１２１ｂから出射して可動反射鏡１２４に達する。この光Ｌｂ３は、可動反射鏡１２４において反射し、側面１２１ｂを再び通って側面１２１ａに戻る。側面１２１ａに戻った光Ｌｂ２及びＬｂ３は、側面１２１ｂから外部へ向けて出射する。
　図１９に示された干渉光学系１２０によれば、光Ｌｂ２の光路長と、光Ｌｂ３の光路長とを等しくすることによって、上述した波長分散を補償することが可能となる。しかしながら、このように波長分散補償の為の光学部材（波長分散補償部材１２３）を設けると、光が通過する光透過面の数が増し、それらの光透過面を通過する毎に損失が発生するので、光利用効率は更に低下してしまう。例えば、図１９に示された干渉光学系１２０では、光利用効率は
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 となってしまう。
　以上に述べたような課題は、光透過面に反射防止膜（ＡＲコート）を設け、光分岐面に半透過反射膜を設けることによって軽減される。例えば、図１９に示された干渉光学系１２０の側面１２１ｂ及び１２３ａに反射率５％の反射防止膜を形成し、側面１２１ａに反射率５０％の半透過反射膜を形成した場合、光利用効率は次のように大幅に改善される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 反射防止膜は、例えば窒化シリコン膜を、ＣＶＤ等を用いて光透過面上に製膜することによって作製される。また、半透過反射膜は、例えば酸化シリコン膜と窒化シリコン膜とを、ＣＶＤ等を用いて光分岐面上に積層することによって作製される。しかしながら、ＭＥＭＳ技術によってこのような干渉光学系を作製する場合、シリコン基板やＳＯＩ基板をエッチングして形成された側面上に反射防止膜や半透過反射膜を製膜することとなる。側面が基板面に対して大きく傾斜している場合や垂直に近い場合には、該側面に対して酸化シリコン膜をＣＶＤ等により均一に形成することは困難である。
　以上に述べた課題に対し、本実施形態による光学部品の製造方法では、半透過反射面１２ａとなる内側面を有する凹部１１ａをシリコン領域１１に形成したのち、この内側面を熱酸化させて酸化シリコン膜１４を形成している。このような方法によれば、内側面（半透過反射面１２ａ）が基板面に対して大きく傾斜している（或いは垂直に近い）場合であっても、ＣＶＤを用いた場合と異なり酸化シリコン膜１４を当該内側面上に均一な厚さでもって形成することができる。そして、その酸化シリコン膜１４を覆うように窒化シリコン膜１６を形成することによって、半透過反射膜１３を内側面上に好適に形成することができる。また、本実施形態による光学部品の製造方法では、光透過性光学部品１２の側面１２ｂ～１２ｄのそれぞれに、反射防止膜としての窒化シリコン膜１６を好適に形成することができる。
　ここで、半透過反射膜１３及び反射防止膜（窒化シリコン膜１６）を設けることによる効果について、更に詳細に説明する。図２０は、側面１２ｂ～１２ｄに形成される窒化シリコン膜１６（屈折率１．９）の厚さを０．１７９μｍとした場合における、各側面１２ｂ～１２ｄの光透過特性を示すグラフである。なお、図２０において、横軸は波長（単位μｍ）を示し、縦軸は透過率（％）を示している。また、図中において、グラフＧ１１はＰ偏光に対する光透過特性を示しており、グラフＧ１２はＳ偏光に対する光透過特性を示しており、グラフＧ１３はＰ偏光とＳ偏光とが均等に含まれる光に対する光透過特性を示している。
　また、図２１は、側面１２ａに形成される酸化シリコン膜１４（屈折率１．５）の厚さを０．２４μｍとし、その上に形成される窒化シリコン膜１６（屈折率１．９）の厚さを０．１７９μｍとした場合における、側面１２ａの光反射特性を示すグラフである。なお、図２１において、横軸は波長（単位μｍ）を示し、縦軸は反射率（％）を示している。また、図中において、グラフＧ２１はＰ偏光に対する光反射特性を示しており、グラフＧ２２はＳ偏光に対する光反射特性を示しており、グラフＧ２３はＰ偏光とＳ偏光とが均等に含まれる光に対する光反射特性を示している。
　なお、本実施形態では、各側面１２ｂ～１２ｄに対する入射角が４５°と大きいので、図２０及び図２１に示されるように、光透過面（側面１２ｂ～１２ｄ）における透過率や半透過反射面（側面１２ａ）における反射率は、被測定光の偏光の向きに依存する。なお、分光器等において被測定光がコヒーレントでない場合には、Ｐ偏光とＳ偏光とが混在すると考えられるので、図２０のグラフＧ１３に示される光透過特性、及び図２１のグラフＧ２３に示される光反射特性が本来の特性に最も近いと考えられる。
　いま、比較のため、光透過性光学部品１２の側面１２ａ～１２ｄ上に半透過反射膜１３や反射防止膜（窒化シリコン膜１６）が形成されていない場合を考える。この場合、側面１２ａの反射率は３０％となり、側面１２ｂ～１２ｄの透過率は７０％となる。したがって、光学干渉系から出力される干渉光Ｌ４の振幅は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 となり、極めて低い値となる。
　これに対し、本実施形態では、側面１２ａ～１２ｄ上に半透過反射膜１３または反射防止膜（窒化シリコン膜１６）が形成されている。したがって、被測定光の波長が１μｍまたは１．７μｍ（すなわち、図２０及び図２１において透過率及び反射率がそれぞれ最も低い波長）である場合であっても、光学干渉系から出力される干渉光Ｌ４の振幅は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 となり、上述した比較例と較べて光利用効率が大幅に改善される。また、被測定光の波長が１．２～１．３μｍ（すなわち、図２０及び図２１において透過率及び反射率が高い波長範囲）である場合には、干渉光Ｌ４の振幅は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 となり、光利用効率は更に改善される。したがって、用途に応じて被測定光の波長範囲を狭めることが可能な場合には、光利用効率をより高めることができる。
　なお、本実施形態では、波長分散を補償するために、被測定光Ｌ２が透過するための部分を光透過性光学部品１２が有しているが、このような波長分散の補償のための構成を省くことも可能である。例えば、レーザ光といった単色光を用いる用途では、波長分散の補償は不要なので、光透過性光学部品１２の側面１２ｂ及び１２ｃを省略することができる。したがって、そのような場合には側面１２ｂ及び１２ｃにおける反射に起因する損失を更に低減することができる。
　また、本実施形態では、固定反射鏡２２が光透過性光学部品１２とは別に形成されているが、固定反射鏡２２に代えて、反射鏡となる金属膜を光透過性光学部品１２の側面１２ｃ上に形成してもよい。これにより、被測定光Ｌ２が側面１２ｃを透過することによる損失をなくすことができ、光利用効率を更に向上することができる。なお、このような金属膜は、例えばハードマスクを用いて側面１２ｃ上のみに好適に形成される。また、この場合、側面１２ｃの向きを、側面１２ｂに対して平行ではなく、被測定光Ｌ２の光軸に対して垂直となるように設定するとよい。
　また、本実施形態では、光透過性光学部品１２と静電アクチュエータ３０とが、それぞれ別の板状部材１０，２０に形成されている。したがって、これらをそれぞれの板状部材１０，２０に形成する際、例えば不純物濃度といった基板の特性を、各光学部品に最適な特性に合わせることができる。例えば、光透過性光学部品１２が形成される第１の板状部材１０のシリコン領域１１には不純物を添加せずに光の吸収を抑制し、また静電アクチュエータ３０が形成される第２の板状部材２０のシリコン層２５には、適量の不純物を添加して良好な導電性を確保し、可動反射鏡２３を駆動する静電アクチュエータ３０といった導電性部品の電気的特性を良好にできる。
　また、本実施形態のように、酸化シリコン膜１４の不要な部分１４ａを除去する不要部分除去工程を、熱酸化工程と窒化膜形成工程との間に更に行うことが好ましい。本実施形態のように、凹部１１ａの内側面の一部のみを半透過反射面１２ａとして用いる場合には、このような不要部分除去工程を更に行うことによって、酸化シリコン膜１４の不要部分１４ａを除去し、所望の形状の光透過性光学部品１２を作製することができる。
　また、本実施形態のように、窒化膜形成工程では、ＬＰ－ＣＶＤを用いて窒化シリコン膜１６を形成することが好ましい。これにより、基板面に対して大きく傾斜した（或いは垂直に近い）半透過反射面１２ａ上に、窒化シリコン膜１６を均一に形成することができる。
　また、本実施形態では、第１の板状部材１０の周縁部１０ｃが部品形成面１０ａに対して厚さ方向にやや突出しており、また、第２の板状部材２０の周縁部２０ｃが、主面２０ａに対して厚さ方向に突出している。周縁部１０ｃ及び２０ｃの形態はこれに限られるものではなく、例えば、周縁部１０ｃ及び２０ｃのうち一方が突出しておらず、他方が大きく突出することによりこれらが互いに接するような形態であってもよい。特に、本実施形態のように第２の板状部材２０がＳＯＩ基板から作製される場合には、絶縁層２９をエッチングしてこれを除去することにより、周縁部２０ｃにおいて支持基板２８を露出させ、露出した支持基板２８と第１の板状部材１０の周縁部１０ｃとを相互に接合することが好ましい。また、この場合、第１の板状部材１０の光透過性光学部品１２の上面を少しエッチングして周縁部１０ｃの上面より低くしておくことにより、光透過性光学部品１２と第２の板状部材２０との接触を回避することが好ましい。
　（第１の変形例）
　上記実施形態では、光透過性光学部品１２の側面１２ａ～１２ｄを一つの部材に形成しているが、光透過性光学部品の半透過反射面および光透過面は、別個の部品に形成されてもよい。図２２は、上記実施形態の一変形例として、光透過性光学部品１２に代わる二つの光透過性光学部品５１及び５２を備える干渉光学系を示す平面図である。この干渉光学系では、一方の光透過性光学部品５１が、半透過反射面としての側面５１ａと、光透過面としての側面５１ｂとを有する。また、他方の光透過性光学部品５２は、光透過面としての側面５２ａ及び５２ｂを有する。
　この干渉光学系の外部から入射した被測定光Ｌ１は、光透過性光学部品５１の側面５１ａ（半透過反射面）に達する。被測定光Ｌ１のうち一部の被測定光Ｌ２は、側面５１ａにおいて反射し、光透過面である側面５２ａに入射し、光透過性光学部品５２の内部を透過して光透過面である側面５２ｂから出射する。側面５２ｂから出射した被測定光Ｌ２は、固定反射鏡２２において全反射したのち、上記と同じ光路を辿って側面５１ａに戻る。
　一方、被測定光Ｌ１のうち被測定光Ｌ２を除く残りの被測定光Ｌ３は、側面５１ａから光透過性光学部品５１に入射する。この被測定光Ｌ３は、光透過性光学部品５１の内部を透過して光透過面である側面５１ｂから出射し、可動反射鏡２３に到達する。そして、この被測定光Ｌ３は、可動反射鏡２３において全反射したのち、上記と同じ光路を辿って側面５１ａに戻る。
　固定反射鏡２２から側面５１ａに戻った被測定光Ｌ２と、可動反射鏡２３から側面５１ａに戻った被測定光Ｌ３とは、側面５１ａにおいて互いに合波し、干渉光像Ｌ４となる。干渉光像Ｌ４は、光透過性光学部品５１の内部を透過して側面５１ｂから干渉光学系の外部へ出射する。
　これらの光透過性光学部品５１及び５２は、上記実施形態の図８～図１５に示された方法と同様の方法によって好適に作製される。したがって、光透過性光学部品５１及び５２は、板状部材を介して一体となっており、且つ、一つのエッチングマスクを用いて同時に形成されるので、これらの所望の相対的位置関係を高い精度で且つ容易に実現することができる。なお、上記実施形態と同様に、被測定光の波長分散を補償する必要がない場合には、光透過性光学部品５２の設置を省略することができる。
　また、上記実施形態では、光透過性光学部品１２の各側面１２ａ～１２ｄにおける入射角または出射角を４５°としているが、光透過性光学部品の各側面における入射角や出射角は、全反射臨界角より小さい範囲であれば任意の角度に設定可能である。例えば、本変形例では、側面５１ａに対する被測定光Ｌ１の入射角、及び側面５２ａに対する被測定光Ｌ２の入射角は、共に３０°に設定されている。また、光透過性光学部品５１の側面５１ａと側面５１ｂとは互いに平行に設定され、光透過性光学部品５２の側面５２ａと側面５２ｂとは互いに平行に設定されている。この場合、全ての側面５１ａ，５１ｂ，５２ａ及び５２ｂにおいて、入射角及び出射角は全て３０°となり、４５°に設定された上記実施形態と比較して偏光依存性を小さくすることができる。なお、図２３は、窒化シリコン膜の厚さを上記実施形態と同様とした場合における、各側面５１ｂ，５２ａ及び５２ｂの光透過特性を示すグラフである。図中において、グラフＧ３１～Ｇ３３は、それぞれＰ偏光、Ｓ偏光、及びＰ偏光とＳ偏光とが均等に含まれる光に対する光透過特性を示している。また、図２４は、酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜の厚さを上記実施形態と同様とした場合における、側面５１ａの光反射特性を示すグラフである。図中において、グラフＧ４１～Ｇ４３は、それぞれＰ偏光、Ｓ偏光、及びＰ偏光とＳ偏光とが均等に含まれる光に対する光反射特性を示している。図２３及び図２４に示されるように、光透過性光学部品に対する入射角や出射角が上記実施形態より小さい場合、最終的な光利用効率は、上記実施形態と比較してそれほど大きな違いはないが、偏光依存性は小さくなっていることがわかる。
　なお、本変形例においても、固定反射鏡２２に代えて、反射鏡となる金属膜を光透過性光学部品５２の側面５２ｂ上に形成してもよい。これにより、被測定光Ｌ２が側面５２ｂを透過することによる損失をなくすことができ、光利用効率を更に向上することができる。この場合、側面５２ｂの向きを、側面５２ａに対して平行ではなく、被測定光Ｌ２の光軸に対して垂直となるように設定するとよい。
　（第２の変形例）
　図２５は、上記実施形態の第２変形例として、干渉光学系の構成を示す平面図である。本変形例に係る干渉光学系は、第１変形例と同様に、二つの光透過性光学部品５３及び５４を備えている。この干渉光学系の外部から入射した被測定光Ｌ１は、光透過性光学部品５３の側面５３ａ（半透過反射面）に達する。被測定光Ｌ１のうち一部の被測定光Ｌ２は、側面５３ａにおいて反射して側面５４ａに入射し、光透過性光学部品５４の内部を透過して側面５４ｂから出射する。被測定光Ｌ２は、固定反射鏡２２において全反射したのち、側面５３ａに戻る。一方、被測定光Ｌ１のうち被測定光Ｌ２を除く残りの被測定光Ｌ３は、側面５３ａから光透過性光学部品５３に入射する。この被測定光Ｌ３は、光透過性光学部品５３の内部を透過して側面５３ｂから出射し、可動反射鏡２３において全反射したのち、側面５３ａに戻る。固定反射鏡２２から側面５３ａに戻った被測定光Ｌ２と、可動反射鏡２３から側面５３ａに戻った被測定光Ｌ３とは、側面５３ａにおいて互いに合波し、干渉光像Ｌ４となる。干渉光像Ｌ４は、光透過性光学部品５３の内部を透過して側面５３ｂから干渉光学系の外部へ出射する。
　本変形例に係る干渉光学系において第１変形例と異なる点は、光透過性光学部品の光透過面の形状である。すなわち、本変形例では、光透過性光学部品５３の側面５３ｂおよび光透過性光学部品５４の側面５４ｂを凸状の曲面とし、これらの側面５３ｂ及び５４ｂにレンズ効果を持たせることにより、被測定光Ｌ２，Ｌ３及び干渉光Ｌ４を集光している。
　基本的に、光干渉計では被測定光を平行光として伝搬することが望ましいが、被測定光を完全な平行光とすることは原理上難しい。したがって、実際には、被測定光の光路長の範囲内において被測定光の広がり角を許容し得る程度まで小さくすることによって、平行光と見なしている。しかしながら、平行光における被測定光の広がり角とビーム径とには相関があり、広がり角を小さくする為にはビーム径を大きくする必要があるが、ＭＥＭＳ技術によって作製される本実施形態のような干渉光学系では、シリコン領域１１の厚さによって光透過面の大きさが限られるので、ビーム径の大きさが限られてしまう。
　このような課題に対し、本変形例では、側面５３ｂ及び５４ｂにレンズ効果を持たせているので、側面５３ｂ，５４ｂから出射する被測定光Ｌ２，Ｌ３及び干渉光Ｌ４の広がり角を小さくすることができる。したがって、側面５３ｂ，５４ｂを十分に広くできない場合であっても、干渉光学系を好適に構成することができる。
　なお、必ずしも光透過性光学部品の側面（光透過面）をレンズ状に成形する必要はなく、固定反射鏡２２や可動反射鏡２３の光反射面をレンズ状に成形してもよい。但し、本変形例のように光透過性光学部品の側面をレンズ状とすることにより、固定反射鏡や可動反射鏡に向けて被測定光を集光することとなるので、光利用効率をより高めることができる。
　（第３の変形例）
　上述した実施形態および各変形例では、光透過性光学部品の側面（半透過反射面および光透過面）が、板状部材の厚さ方向に沿って（換言すれば、部品形成面に対して垂直に）形成されているが、光透過性光学部品の半透過反射面などの側面は、板状部材の厚さ方向に対して傾斜した方向に沿って形成されてもよい。図２６は、そのような側面を有する光透過性光学部品の一例を示す図である。図２６（ａ）は、本変形例に係る光透過性光学部品６０の平面図であり、図２６（ｂ）は、図２６（ａ）のＢ－Ｂ線に沿った側断面図である。
　この光透過性光学部品６０は、シリコン領域６１を含む板状部材（例えばシリコン基板）の表面側に形成された２つの凹部６２及び６３を有する。凹部６２の一側面６２ａ上には金属膜６４が形成されており、側面６２ａは光反射面として機能する。また、凹部６２の別の側面６２ｂ上には酸化シリコン膜６５が形成されており、更にその上に窒化シリコン膜６６が形成されている。酸化シリコン膜６５及び窒化シリコン膜６６は半透過反射膜６７を構成し、側面６２ｂは半透過反射面として機能する。また、凹部６３の一側面６３ａ上には、反射防止膜としての窒化シリコン膜６６が形成されている。この側面６３ａは、光透過面として機能する。なお、酸化シリコン膜６５及び窒化シリコン膜６６は、シリコン領域６１の裏面上にも形成されている。
　側面６２ａ，６２ｂ及び側面６３ａは、シリコン領域６１の厚さ方向に対して、例えば４５°といった所定角度だけ傾斜している。したがって、シリコン領域６１の厚さ方向から半透過反射面である側面６２ｂに入射する光の一部は、該方向と垂直な方向（板状部材の板面方向）に反射する。また、側面６２ｂに入射する光の残りの部分は、側面６２ｂを透過し、シリコン領域６１の裏面において反射し、更に側面６３ａを透過したのち、該方向に出射する。
　このような光透過性光学部品６０は、上述した第１実施形態の光透過性光学部品１２と同様の方法によって好適に作製されるが、凹部の形成方法が少し異なる。すなわち、本変形例の光透過性光学部品６０を製造する際には、凹部６２及び６３の平面形状に応じた開口を有する窒化シリコン製のエッチングマスクをシリコン領域６１上に形成したのち、シリコン領域６１に対してウェットエッチングを行う。このウェットエッチングは、例えばアルカリエッチャントを用いた結晶異方性エッチングである。具体的には、シリコン領域６１の主面の法線方向が例えば＜１００＞方向に沿っている場合、結晶方位を考慮してエッチングマスクの開口を形成し、ＫＯＨ（水酸化カリウム）にＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を混合したエッチング液を用いてシリコン領域６１をエッチングすることにより、シリコン結晶の（１１０）面を利用した傾斜角４５°の側面６２ａ，６２ｂ及び側面６３ａが形成される。また、シリコン領域６１の主面の法線方向が例えば＜１１０＞方向に沿っている場合には、ＫＯＨ（水酸化カリウム）やＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）などのエッチング液を用いてシリコン領域６１をエッチングすることにより、シリコン結晶の（１００）面を利用した傾斜角４５°の側面６２ａ，６２ｂ及び側面６３ａが形成される。
　光透過性光学部品６０の製造方法の具体例について、以下に説明する。まず、凹部６２及び６３の内側面に沿ったパターン（すなわち、凹部６２の平面形状に応じた開口）を有する酸化シリコン製の第１のマスクをシリコン領域６１上に形成し、更に、凹部６２の平面形状に応じた開口を有するとともに凹部６３を覆う窒化シリコン製の第２のマスクを、シリコン領域６１上及び第１のマスク上に形成する（マスク形成工程）。次に、シリコン領域６１に対して上述したようなウェットエッチングを行うことにより、凹部６２の傾斜した側面６２ａ及び６２ｂを形成する。
　続いて、凹部６２の内面（側面および底面）に対して熱酸化を行うことにより、凹部６２の側面６２ａ及び６２ｂを含む内面に酸化シリコン膜６５を形成する（熱酸化工程）。その後、熱リン酸を用いて第２のマスクを除去したのち、露出した第１のマスクを用いてウェットエッチングを行うことにより、凹部６３の傾斜した側面６３ａを形成する。なお、この例では、第１のマスクが酸化シリコンからなるので、エッチャントとしてはＫＯＨよりもＴＭＡＨの方がエッチング選択比を高くできる（酸化シリコン膜に対するエッチングレートが遅い）。したがって、ＴＭＡＨを用いて傾斜面（側面６３ａ）を形成可能なように、シリコン領域６１の主面の法線方向が＜１１０＞方向に沿っていることが好ましい。
　続いて、窒化シリコン膜６６をシリコン領域６１上の全面に形成する（窒化膜形成工程）。そして、スプレイレジストコータを用いた露光方法により、側面６２ａ上の金属膜６４および凹部６２の周囲の配線パターン６８を形成する。こうして、図２６に示された光透過性光学部品６０が好適に作製される。
　ここで、図２７は、光透過面（側面６３ａ）において反射率が最も小さくなるように窒化シリコン膜６６の厚さを設定した場合において、側面６２ｂ上の酸化シリコン膜６５の厚さを変化させたときの半透過反射膜６７の反射率の変化を示すグラフである。図２７に示されるように、窒化シリコン膜６６の厚さを光透過面のために最適化した場合においても、酸化シリコン膜６５の厚さを変化させることによって、半透過反射膜６７の反射率を約５０％から０％に近い範囲内で任意に設定できることがわかる。
　図２８は、上述した光透過性光学部品６０を距離計測用ヘッドに応用した例を示す図である。図２８（ａ）は、本変形例に係る距離計測用ヘッド７０の平面図であり、図２８（ｂ）は、図２８（ａ）のＢ－Ｂ線に沿った側断面図である。
　この距離計測用ヘッド７０は、上述した光透過性光学部品６０に加えて、面発光レーザ素子（ＶＣＳＥＬ）７１といった発光素子と、フォトディテクタ（ＰＤ）７２及び７３といった二つの光検出素子とを備えている。面発光レーザ素子７１は、光透過性光学部品６０の側面６２ｂを覆うように凹部６２上に実装されており、１μｍ以上１．７μｍ以下の波長域に含まれるレーザ光Ｌｃ１を側面６２ｂに向けて出射する。このレーザ光Ｌｃ１の一部Ｌｃ２は側面６２ｂにおいて反射し、側面６２ａへ向かう。光Ｌｃ２は、側面６２ａにおいてシリコン領域６１の厚さ方向に反射する。フォトディテクタ７２は、光透過性光学部品６０の側面６２ａを覆うように凹部６２上に実装されており、側面６２ａにおいて反射した光Ｌｃ２を受け、この光Ｌｃ２の強度に応じた電気信号（参照信号）を生成する。
　また、レーザ光Ｌｃ１の残りの部分Ｌｃ３は、側面６２ｂを透過してシリコン領域６１に入射し、シリコン領域６１の裏面において反射する。このとき、光Ｌｃ３はシリコン領域６１の裏面に対して全反射臨界角以上の角度で入射するので、シリコン領域６１の裏面には金属膜等は特段必要ない。その後、光Ｌｃ３は、側面６３ａを透過してシリコン領域６１の厚さ方向に出射する。この光Ｌｃ３は、距離計測用ヘッド７０の外部へ出射して測距対象物に到達し、測距対象物において反射して距離計測用ヘッド７０に戻る。フォトディテクタ７３は、光透過性光学部品６０の凹部６２，６３を除くシリコン領域６１上に実装されており、距離計測用ヘッド７０に戻った光Ｌｃ３を受け、この光Ｌｃ３の強度に応じた電気信号（距離信号）を生成する。
　なお、レーザ光Ｌｃ１から分岐される２つの光Ｌｃ２，Ｌｃ３のうち、光Ｌｃ３は距離計測用ヘッド７０から測距対象物へ投射されるので、光Ｌｃ３には光Ｌｃ２より大きな強度が割り当てられることが好ましい。そのため、側面６２ｂにおける反射率が５％ないし１０％となるように酸化シリコン膜６５の厚さを設定することが好ましい（図２７）。また、側面６３ａから出射した後の光Ｌｃ３の光路上には、レンズ付キャップ７４が配置されることが好ましい。これにより、光Ｌｃ３をより遠くの測距対象物まで到達させることができる。また、距離計測用ヘッド７０に戻った光Ｌｃ３を、フォトディテクタ７３に向けて集光することができる。
　また、図２８に示された例では、フォトディテクタ７３として裏面入射型のものが用いられている。これにより、ボンディングワイヤを使用せずにフォトディテクタ７３を実装することができるので、ウエハ段階での組立てが容易となり、量産性に適した距離計測用ヘッド７０を提供できる。但し、フォトディテクタ７３は表面入射型であっても良く、その場合、配線パターンとフォトディテクタ７３の電極とがワイヤボンディングによって接続されると良い。
　また、距離計測用ヘッド７０を製造する際、レンズ付キャップ７４はウエハ段階で光透過性光学部品６０に固定されることが好ましい。この場合、後述する第４変形例と同様の理由により、レンズ付キャップ７４と光透過性光学部品６０とのアライメントの精度を高めることができる。
　（第４の変形例）
　上記実施形態では、光透過性光学部品１２を有する第１の板状部材１０と、固定反射鏡２２や可動反射鏡２３といった光反射性光学部品を有する第２の板状部材２０とが互いに張り合わされることにより、干渉光学系が構成されている。そして、第１の板状部材１０と第２の板状部材２０とを接合する際に、第１の板状部材１０のアライメントマーク１７と、第２の板状部材２０のアライメントマーク２７とを用いて位置合わせしている。本変形例では、上記実施形態より更にアライメントの精度を高くすることが可能な方法について説明する。
　図２９は、本変形例に係る製造方法について説明するための図である。上記実施形態では、アライメントマーク１７，２７を板状部材１０，２０の周縁部１０ｃ，２０ｃに形成しているが、図２９（ａ）に示されるように、複数の板状部材１０，２０を作製するために使用されるウエハ８０，９０の周縁部のそれぞれに、アライメントマーク８７，９７を形成してもよい。なお、図２９（ａ）に示されるウエハ８０は、シリコン領域をエッチングすることにより形成された光透過性光学部品１２をそれぞれ有する複数の領域を含んでいる。また、ウエハ９０は、光反射性光学部品（入射鏡２１、固定反射鏡２２、可動反射鏡２３、及び出射鏡２４）を主面９０ａ側に有する複数の領域９１を含んでいる。
　本変形例では、まず、図２９（ａ）に示されるように、ウエハ８０，９０の周縁部のそれぞれに、ウエハ８０，９０の位置合わせの為の複数のアライメントマーク８７，９７を形成する。そして、図２９（ｂ）に示されるように、複数のアライメントマーク８７，９７の位置が互いに一致するように、ウエハ８０の光透過性光学部品１２が形成された部品形成面８０ａと、ウエハ９０の主面９０ａとを対向させる。この状態で、ウエハ８０，９０を互いに接合する（図２９（ｃ））。その後、この接合後のウエハを所定の切断ライン８１に沿って切断し、板状部材１０，２０に対応する領域を切り出すことによって（図２９（ｄ））、光モジュール９９が作製される。
　通常、光学素子のアライメントでは、光学素子同士の平行な位置ずれよりも、相対角度のずれが大きな問題となる。複数の光学素子間をビームが伝搬する場合、ビーム径が広がらないように平行光を利用するので、光学素子同士の平行な位置ずれは大きな問題とならないことが多い。これに対し、相対角度のずれは、光学素子間の距離が長くなるほど大きな位置ずれを生じさせるので、光学素子の有効面からビームが外れてしまい、光利用効率が低下するおそれがある。
　本変形例では、ウエハ８０，９０の周縁部にアライメントマーク８７，９７を形成するので、複数のアライメントマーク同士の距離を極めて長くすることができる。したがって、フリップチップボンディングにおける接合精度（例えば１０μｍ程度）が変わらない場合でも、第１の板状部材１０と第２の板状部材２０との相対角度のずれを顕著に低減することができる。例えば、６インチウエハを用いて、アライメントマーク８７，９７をそれぞれ１３０ｍｍ間隔で作成した場合、角度ずれはｔａｎ－１（０．０２／１３０）＝０．００９°となり、殆ど無視できる大きさとなる。
　本発明による光学部品の製造方法および光学部品は、上述した実施形態及び各変形例に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上述した実施形態及び各変形例では、本発明により製造される光学部品としてマイケルソン干渉光学系の一部品を例示したが、本発明は、干渉光学系に限らず、半透過反射面を有する様々な光学部品に適用可能である。
　上記実施形態による光学部品の製造方法では、シリコン領域を含む板状部材のシリコン領域をエッチングして凹部を形成する第１のエッチング工程と、凹部の内側面を熱酸化させて酸化シリコン膜を形成する熱酸化工程と、酸化シリコン膜を覆う窒化シリコン膜を形成する窒化膜形成工程とを含む構成を用いている。
　また、光学部品の製造方法は、熱酸化工程と窒化膜形成工程との間に、酸化シリコン膜の不要な部分を除去する不要部分除去工程を更に含む構成としてもよい。上記製造方法において、凹部の内側面の一部のみを半透過反射面として用いる場合には、上記製造方法が不要部分除去工程を更に含むことによって、酸化シリコン膜の不要部分を除去し、所望の光学部品を作製することができる。
　また、光学部品の製造方法は、第１のエッチング工程の前に、内側面の一部に沿ったパターンを有する第１のマスクをシリコン領域上に形成し、更に、凹部の平面形状に応じた開口を有する第２及び第３のマスクをシリコン領域上及び第１のマスク上に順次形成するマスク形成工程を更に含み、第１のエッチング工程において、第３のマスクを用いてシリコン領域に対しドライエッチングを行った後、第３のマスクを除去し、熱酸化工程において、第２のマスクを用いて凹部の内側面を熱酸化させた後、第２のマスクを除去し、熱酸化工程ののち、不要部分除去工程の前に、第１のマスクを用いてシリコン領域をエッチングする構成としてもよい。或いは、光学部品の製造方法は、第１のエッチング工程の前に、内側面の一部に沿ったパターンを有する第１のマスクをシリコン領域上に形成し、更に、凹部の平面形状に応じた開口を有する第２のマスクをシリコン領域上及び第１のマスク上に順次形成するマスク形成工程を更に含み、第１のエッチング工程において、第２のマスクを用いてシリコン領域に対しウェットエッチングを行い、熱酸化工程において、第２のマスクを用いて凹部の内側面を熱酸化させた後、第２のマスクを除去し、熱酸化工程ののち、不要部分除去工程の前に、第１のマスクを用いてシリコン領域をエッチングする構成としてもよい。これらのうち何れかの製造方法によれば、前述した第１のエッチング工程及び熱酸化工程を好適に実施でき、且つ、半透過反射面を有する光学部品を所望の形状に成形することができる。
　また、光学部品の製造方法は、窒化膜形成工程において、減圧化学気相成長法を用いて窒化シリコン膜を形成する構成としてもよい。これにより、基板面に対して大きく傾斜した（或いは垂直に近い）内側面上に窒化シリコン膜を均一に形成することができる。
　また、光学部品の製造方法は、第１のエッチング工程において、凹部の内側面を、板状部材の厚さ方向に沿って形成する構成としてもよい。上述した製造方法によれば、このように板状部材の板面に対して垂直に近い内側面に対しても、酸化シリコン膜を均一に形成することができる。なお、上述した製造方法では、第１のエッチング工程において、シリコン領域に対してウェットエッチングを行うことにより、凹部の内側面を、板状部材の厚さ方向に対し傾斜した方向に沿って形成してもよい。
　また、上記実施形態による光学部品では、板状部材に含まれ、エッチングにより一側面が形成されたシリコン領域と、一側面を覆う酸化シリコン膜と、酸化シリコン膜を覆う窒化シリコン膜とを備え、酸化シリコン膜は、シリコン領域に形成された凹部の内側面が熱酸化されて形成された構成を用いている。この光学部品によれば、板状部材の板面に対して大きく傾斜した（或いは垂直に近い）半透過反射面としての一側面上に酸化シリコン膜が均一に形成された光学部品を提供することができる。
　本発明は、基板面に対して大きく傾斜した（或いは垂直に近い）半透過反射面に酸化シリコン膜を均一に形成し得る光学部品の製造方法、並びにこの方法により製造された光学部品として利用可能である。
　１０…第１の板状部材、１０ａ…部品形成面、１０ｃ…周縁部、１１…シリコン領域、１２…光透過性光学部品、１２ａ～１２ｄ…側面、１３…半透過反射膜、１４，１８…酸化シリコン膜、１６…窒化シリコン膜、１７，２７…アライメントマーク、１９…窒化シリコン膜、２０…第２の板状部材、２０ａ…主面、２０ｃ…周縁部、２１…入射鏡、２２…固定反射鏡、２３…可動反射鏡、２４…出射鏡、２５…シリコン層、２６…金属膜、２８…支持基板、２９…絶縁層、３０…静電アクチュエータ、５１～５４…光透過性光学部品、６０…光透過性光学部品、６１…シリコン領域、６２，６３…凹部、６４…金属膜、６５…酸化シリコン膜、６６…窒化シリコン膜、６７…半透過反射膜、６８…配線パターン、７０…距離計測用ヘッド、７１…面発光レーザ素子、７２，７３…フォトディテクタ、７４…レンズ付キャップ、８０，９０…ウエハ、８７，９７…アライメントマーク、９９…光モジュール、Ｌ１～Ｌ３…被測定光、Ｌ４…干渉光像。

Claims (8)

  1. 　シリコン領域を含む板状部材の前記シリコン領域をエッチングして凹部を形成する第１のエッチング工程と、
    　前記凹部の内側面を熱酸化させて酸化シリコン膜を形成する熱酸化工程と、
    　前記酸化シリコン膜を覆う窒化シリコン膜を形成する窒化膜形成工程と
    を含むことを特徴とする、光学部品の製造方法。
  2. 　前記熱酸化工程と前記窒化膜形成工程との間に、前記酸化シリコン膜の不要な部分を除去する不要部分除去工程を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の光学部品の製造方法。
  3. 　前記第１のエッチング工程の前に、前記内側面の一部に沿ったパターンを有する第１のマスクを前記シリコン領域上に形成し、更に、前記凹部の平面形状に応じた開口を有する第２及び第３のマスクを前記シリコン領域上及び前記第１のマスク上に順次形成するマスク形成工程を更に含み、
    　前記第１のエッチング工程において、前記第３のマスクを用いて前記シリコン領域に対しドライエッチングを行った後、前記第３のマスクを除去し、
    　前記熱酸化工程において、前記第２のマスクを用いて前記凹部の前記内側面を熱酸化させた後、前記第２のマスクを除去し、
    　前記熱酸化工程ののち、前記不要部分除去工程の前に、前記第１のマスクを用いて前記シリコン領域をエッチングする
    ことを特徴とする、請求項２に記載の光学部品の製造方法。
  4. 　前記第１のエッチング工程の前に、前記内側面の一部に沿ったパターンを有する第１のマスクを前記シリコン領域上に形成し、更に、前記凹部の平面形状に応じた開口を有する第２のマスクを前記シリコン領域上及び前記第１のマスク上に順次形成するマスク形成工程を更に含み、
    　前記第１のエッチング工程において、前記第２のマスクを用いて前記シリコン領域に対しウェットエッチングを行い、
    　前記熱酸化工程において、前記第２のマスクを用いて前記凹部の前記内側面を熱酸化させた後、前記第２のマスクを除去し、
    　前記熱酸化工程ののち、前記不要部分除去工程の前に、前記第１のマスクを用いて前記シリコン領域をエッチングする
    ことを特徴とする、請求項２に記載の光学部品の製造方法。
  5. 　前記窒化膜形成工程において、減圧化学気相成長法を用いて前記窒化シリコン膜を形成することを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の光学部品の製造方法。
  6. 　前記第１のエッチング工程において、前記凹部の前記内側面を、前記板状部材の厚さ方向に沿って形成することを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の光学部品の製造方法。
  7. 　前記第１のエッチング工程において、前記シリコン領域に対してウェットエッチングを行うことにより、前記凹部の前記内側面を、前記板状部材の厚さ方向に対し傾斜した方向に沿って形成することを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の光学部品の製造方法。
  8. 　板状部材に含まれ、エッチングにより一側面が形成されたシリコン領域と、
    　前記一側面を覆う酸化シリコン膜と、
    　前記酸化シリコン膜を覆う窒化シリコン膜と
    を備え、
    　前記酸化シリコン膜は、前記シリコン領域に形成された凹部の内側面が熱酸化されて形成されたことを特徴とする、光学部品。
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