WO2014033784A1 - 光学フィルターの製造方法 - Google Patents

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甲二 埴原
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パイオニア株式会社
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    • G02B5/28—Interference filters

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing an optical filter having a filter layer having a different film thickness at each position and integrally forming a plurality of filter parts having different transmission characteristics.
  • This invention makes it a subject to provide the manufacturing method of the optical filter which can form easily the filter layer from which film thickness differs in each position with a simple structure.
  • An optical filter manufacturing method of the present invention is an optical filter manufacturing method that constitutes a plurality of filter portions, and is interposed between a radiation source of a vapor phase growth material and a workpiece, and corresponds to each filter portion. Using a mask member having different aperture ratios, the filter layer is vapor-phase grown on the work through the mask member.
  • the filter layer can be formed with a simple configuration without requiring a drive unit or a control unit.
  • the filter layer can be easily formed only by performing vapor phase growth with the mask member disposed.
  • the filter layer having a uniform film thickness can be easily formed in each filter part, the transmission characteristics of each filter part can be stabilized.
  • the mask member has a mask body and a spacer for separating the mask body and the workpiece, and the filter layer is vapor-phase grown in a state where the mask member is arranged on the workpiece.
  • the faller layer can be formed with a simpler configuration.
  • the spacer and the mask body are composed of an SOI wafer.
  • the mask member can be easily manufactured by using the SOI wafer.
  • a high-precision optical filter can be provided by forming the filter layer by sputtering.
  • a filter manufacturing apparatus and a manufacturing method of a transmission wavelength variable interference filter to which the present invention is applied are exemplified.
  • This manufacturing apparatus manufactures a transmission wavelength variable interference filter built in a spectroscope. Therefore, before describing the manufacturing apparatus, a transmission wavelength variable interference filter and a spectroscope equipped with the same will be described.
  • This spectrometer is a small semiconductor package created by semiconductor manufacturing technology.
  • the spectroscope is a non-movable analyzer that measures an intensity distribution (an electromagnetic spectrum of light) in 18 wavelength regions obtained by dividing the visible light region into 18 regions. That is, the intensity distribution of the wavelength of each of the 18 colors in the incident light (inspection light) is measured.
  • the spectroscope 1 deflects incident light 11 having a light shielding structure that forms an incident port 11a, a diffusion plate 12 that diffuses incident light from the incident port 11a, and diffused incident light. Molded on the light guide plate 13, the collimator lens array 14 that converts the deflected incident light into parallel light, the light receiving element array 15 that forms 18 light receiving elements 25 that receive the parallel light, and the 18 light receiving elements 25. And a control unit 17 that measures the intensity distribution of each wavelength based on the output values (photocurrent values) of the 18 light receiving elements 25. . Incident light from the entrance 11 a is diffused by the diffusion plate 12, deflected by the light guide plate 13, and guided to 18 light receiving elements 25 through the collimator lens array 14 and the transmission wavelength variable interference filter 16. .
  • the light receiving element array 15 includes a photodiode array, and includes a P + substrate 21, a P-EPI layer 22 disposed on the P + substrate 21, and an N-EPI layer formed on the P-EPI layer 22. 23, and a plurality of N + layers 24 formed side by side on the N-EPI layer 23.
  • the light receiving element array 15 constitutes 18 light receiving elements (light receiving portions) 25 for each of the N + layers 24 arranged in parallel.
  • Each light receiving element 25 converts the received incident light to obtain a photocurrent value (output value). Then, this photocurrent value is output to the control unit 17.
  • the transmission wavelength variable interference filter 16 is composed of a dielectric multilayer film (filter layer) 16a in which high refractive materials (for example, TiO 2 ) and low refractive materials (for example, SiO 2 ) are alternately stacked. ing.
  • the dielectric multilayer film 16a is formed so as to increase in thickness in the direction in which the light receiving elements 25 are arranged, and 18 filters having different transmission peaks depending on the dielectric multilayer film 16a.
  • the portion 28 is integrally formed. That is, the filter portions 28 are formed to have a uniform film thickness.
  • the 18 filter sections 28 correspond to the 18 light receiving elements 25, respectively, and the light receiving surfaces of the respective light receiving elements 25 and the surfaces of the corresponding filter sections 28 are parallel to each other. Then, the 18 light receiving elements 25 respectively receive incident light that has passed through the 18 filter units 28. Further, the 18 filter sections 28 have the 18 colors as transmission peaks.
  • control unit 17 includes a storage unit 31 that stores a correction matrix, and a calculation unit 32 that calculates an intensity distribution based on the output value of each light receiving element 25 and the correction matrix. .
  • the storage unit 31 is an EPROM (Erasable Programmable Read). Only memory) and stores a correction matrix used when calculating the intensity distribution.
  • the correction matrix is obtained by converting the coefficient matrix of the transmission coefficient for each filter unit 28 and for each color into an inverse matrix.
  • the correction matrix is generated in advance in a calibration device (not shown) and stored in the storage unit 31.
  • the calculation unit 32 calculates the intensity distribution of the wavelengths of the respective colors based on the output values (photocurrent values) from the 18 light receiving elements 25 and the correction matrix stored in the storage unit 31. Specifically, as shown in FIG. 3, a column (I 1 ) of each photocurrent value output from 18 light receiving elements 25 in a correction matrix a ij (1 ⁇ i ⁇ 18, 1 ⁇ j ⁇ 18). , I 2 ,... I 18 ) to calculate the wavelength intensity distribution (P 1 , P 2 ,... P 18 ) of each color.
  • the spectroscope 1 stores a correction matrix in the storage unit 31 in advance, and each of the 18 light receiving elements 25 receives incident light (inspection light) via each filter unit 28.
  • the current value is output to the control unit 17.
  • the wavelength intensity of each of the 18 colors is calculated by the calculation unit 32 based on each photocurrent value output from the 18 light receiving elements 25 and the correction matrix stored in the storage unit 31. That is, the intensity distribution at each wavelength is measured.
  • the calibration process is performed by generating a correction matrix for the spectrometer 1 and storing it in the storage unit 31 of the spectrometer 1.
  • 18 types of calibration light having different specific intensity distributions for example, monochromatic light having wavelengths of the 18 colors described above
  • Each output value (photocurrent value) in the 18 light receiving elements 25 is obtained.
  • a transmission coefficient of each color of each filter unit 28 and 18 colors is calculated, and a coefficient matrix b ij (1 ⁇ i ⁇ 18, 1 ⁇ j ⁇ ) is calculated.
  • each column b i1 , b i2 ,... B i18 of the coefficient matrix is calculated from each photocurrent value I 1 , I 2 ... I 18 and the wavelength intensity P i of each calibration light. can do.
  • the calculated coefficient matrix b ij is converted into an inverse matrix to calculate a correction matrix a ij (FIG. 4C).
  • the calculated correction matrix is stored in the storage unit 31, and the calibration process is terminated.
  • An apparatus for manufacturing the transmission wavelength variable interference filter 16 (hereinafter referred to as a filter manufacturing apparatus 71) is a sputtering apparatus that uses the light-receiving element array 15 as a work and forms a dielectric multilayer film 16a thereon by sputtering.
  • the filter manufacturing apparatus 71 uses the predetermined mask member 75 to easily manufacture the dielectric multilayer film 16a having a different film thickness at each position with a simple configuration.
  • the filter manufacturing apparatus 71 includes a set table 72 for setting the light receiving element array 15, a sputter target (radiation source of vapor phase growth material) 73 disposed to face the set table 72, A magnet 74 disposed on the back side of the sputter target 73, a mask member 75 interposed between the light receiving element array 15 and the sputter target 73, and a vacuum chamber 76 that accommodates these parts.
  • the mask member 75 is interposed between the light receiving element array 15 and the sputter target 73 by being fixedly disposed on the set light receiving element array 15 (on the surface) in a positioned state.
  • the mask member 75 is removably attached to the light receiving element array 15 by temporary pressure bonding.
  • the mask member 75 is joined to the mask main body 81 serving as a shielding portion, and the spacer 82 that is bonded to the mask main body 81 and separates the light receiving element array 15 and the mask main body 81 by a predetermined separation distance H.
  • the mask body 81 has openings 83 having different opening ratios at positions corresponding to the filter parts 28 (light receiving elements 25).
  • the opening ratio of each opening 83 is a shielding ratio of the vapor phase growth material radiated from the sputtering target 73. Thereby, the deposition amount of the vapor phase growth material at each position of the light receiving element array 15 is adjusted, and the film thickness of each filter unit 28 is controlled. With this film thickness control, the transmission characteristics of each filter section 28 on each light receiving element 25 are determined. Therefore, the aperture ratio of each opening 83 is designed in accordance with the desired transmission characteristics of each filter 28.
  • the plate thickness T of the mask main body 81, the separation distance L between the sputter target 73 and the mask main body 81, and the separation distance H between the mask main body 81 and the light receiving element array 15 are It affects the amount and reach of the emitted vapor phase growth material. That is, the amount of vapor deposition material deposited on the entire light receiving element array 15 is affected. Therefore, the plate thickness T of the mask body 81 and the height of the spacer 82 are designed based on a desired deposition amount, that is, a film thickness.
  • the mask main body 81 is composed of an SOI layer of an SOI (Silicon On Insulator) wafer
  • the spacer 82 is composed of a substrate layer and a BOX layer of the SOI wafer. Therefore, when the thickness of the SOI layer is “T_soi”, the thickness of the substrate layer is “T_sub”, and the thickness of the BOX layer is “T_box”, the plate thickness T of the mask body 81, and the mask body 81 and the light reception
  • the mask member 75 can be easily manufactured by forming the mask main body 81 and the spacer 82 using the SOI wafer.
  • the spacer 82 includes a BOX layer and a substrate layer thinned by back grinding or the like. It may be configured by.
  • the mask main body 81 may be composed of a substrate layer, and the spacer 82 may be composed of an SOI layer and a BOX layer.
  • the mask main body 81 may be constituted by a substrate layer thinned by back grinding or the like, and the spacer 82 may be constituted by an SOI layer and a BOX layer. good.
  • the mask main body 81 and the spacer 82 may be formed of an SOI layer. Specifically, a recess is formed in the SOI layer so that the central portion of the SOI layer is thin, and the upper half of the SOI layer is used as the mask body 81 and the lower half of the SOI layer is used as the spacer 82.
  • the thickness of the thin portion of the SOI layer is “T_soi ′”
  • the transmission wavelength variable interference filter 16 is manufactured by sputtering the dielectric multilayer film 16a via the mask member 75 on the light receiving element array 15 with the mask member 75 fixedly disposed on the light receiving element array 15. This is done by vapor phase growth.
  • the vacuum chamber 76 is evacuated and Ar gas (argon gas), which is an inert gas, is introduced into the vacuum chamber 76. Thereafter, Ar gas is turned into plasma, and the ionized Ar ions are collided with the sputtering target 73 by the magnet 74. Due to the collision of Ar ions, atoms (vapor phase growth material) of the sputtering target 73 are emitted. The emitted vapor phase growth material reaches the light receiving element array 15 via the mask member 75, so that the vapor phase growth material is deposited on the light receiving element array 15 (vapor phase growth).
  • Ar gas argon gas
  • Ar gas is turned into plasma
  • the ionized Ar ions are collided with the sputtering target 73 by the magnet 74. Due to the collision of Ar ions, atoms (vapor phase growth material) of the sputtering target 73 are emitted.
  • the emitted vapor phase growth material reaches the light receiving element array 15 via the mask member 75
  • the vapor phase growth material is shielded and deposited. That is, the opening 83 having a large aperture ratio forms a thick molded film with respect to the light receiving element 25, and the opening 83 with a small aperture ratio forms a thin molded film with respect to the light receiving element 25. As a result, vapor phase growth materials are formed on the respective light receiving elements 25 with different film thicknesses. This is the difference in film thickness at each filter section 28.
  • the step-like dielectric multilayer film 16a as shown in FIG. 2 is formed by alternately repeating this sputtering process using a high refractive material and a low refractive material, and each filter portion 28 is formed. Thereby, the manufacturing operation of the transmission wavelength variable interference filter 16 is completed.
  • the dielectric multilayer film 16a is vapor-phase grown through the mask member 75 using the mask member 75 having a different aperture ratio at the position corresponding to each filter portion 28. It is possible to form the dielectric multilayer film 16a having different thicknesses at different positions.
  • the dielectric multilayer film 16a can be formed with a simple configuration without the need for a drive unit or a control unit.
  • the dielectric multilayer film 16a can be easily formed simply by performing vapor phase growth with the mask member 75 disposed. Further, the mask member 75 can be reused by cleaning.
  • the mask member 75 has a mask main body 81 and a spacer 82, and the mask member 75 is fixedly disposed on the light receiving element array 15, a special disposition structure for disposing the mask member 75 (for example, The dielectric multilayer film 16a can be formed with a simpler configuration without requiring a support member.
  • the mask member 75 is fixedly arranged on the light receiving element array 15 (on the workpiece).
  • the mask member 75 may be attached to the sputter target 73 side.
  • the mask member 75 may be supported by a separate support member and interposed between the sputter target 73 and the light receiving element array 15.
  • the dielectric multilayer film 16a is formed so as to increase in thickness in the direction in which the light receiving elements 25 are arranged. That is, the thickness of each filter portion 28 is increased in the arrangement order, but the thickness is not limited to this as long as the thickness of each filter portion 28 is uniform.
  • FIG. 9A a configuration may be adopted in which the order of arrangement is ignored and the film thickness of an arbitrary filter portion 28 is set to an arbitrary thickness. That is, the filter part 28 of each desired transmission characteristic may be formed in random order.
  • the dielectric multilayer film 16 a may be formed so as to gradually increase in thickness in the direction in which the light receiving elements 25 are arranged by the above manufacturing operation.
  • the plurality of light receiving elements 25 are arranged side by side (in parallel), but the present invention is not limited to this.
  • positions the some light receiving element 25 in matrix form may be sufficient.
  • FIG. 10B a configuration in which a plurality of light receiving elements 25 are arranged in a ring shape may be employed.
  • the dielectric multilayer film 16a is formed in accordance with the arrangement of the plurality of light receiving elements 25. That is, the plurality of filter portions 28 are formed in a matrix or in a ring shape in accordance with the arrangement of the plurality of light receiving elements 25.
  • the dielectric multilayer film 16a is vapor-phase grown by sputtering, but the dielectric multilayer film 16a may be vapor-grown by vapor deposition.

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Abstract

　本発明は、各位置で膜厚が異なるフィルター層を、簡単な構成で容易に形成することを課題としている。　本発明は、複数のフィルター部２８を構成する透過波長可変干渉フィルター１６の製造方法であって、スパッタターゲット７３と受光素子アレイ１５との間に介設され、各フィルター部２８に対応する位置の開口率が相違するマスク部材７５を用い、誘電体多層膜１６ａを、マスク部材７５を介して、受光素子アレイ１５上に気相成長させることを特徴とする。

Description

光学フィルターの製造方法
　本発明は、各位置で膜厚が異なるフィルター層を有し、透過特性が異なる複数のフィルター部を一体に構成する光学フィルターの製造方法に関するものである。
　従来、この種の光学フィルターとして、フィルター層（多層膜）を、受光素子の並び方向に徐々に厚く堆積させて成る透過波長可変干渉フィルターが知られている（特許文献１参照）。また、この種の光学フィルターとして、円形基板上に、フィルター層（誘電体膜）を、周方向に徐々に厚く堆積させて成る波長可変干渉フィルターが知られている（特許文献２参照）。そして、特許文献２には、その製造方法として、周方向の一部を開口した円形のマスクを用い、当該マスクを円形基板に対して回転させながら、当該マスクを介して真空蒸着を行う方法が記載されている。この製造方法では、マスクの回転速度を可変させることで、周方向各位置における開口の通過時間を調整して、周方向各位置におけるフィルター層の膜厚を変化させている。
特開平１１－１４２７５２号公報 特開２０００－１３７１１４号公報
　しかしながら、特許文献２に記載の製造方法を用いて、各位置で膜厚が異なるフィルター層を形成する構成では、マスクを回転もしくは移動させる駆動部と、マスクの速度を調整する制御部とが必要であるため、製造装置の構成が複雑になってしまうという問題があった。また、構造上、製造できる光学フィルターの大きさに限界があるという問題もある。さらに、この種の光学フィルターでは、図２に示すように、フィルター層が構成する各フィルター部において、それぞれ膜厚が均一となっている（すなわち階段状）ことが好ましいが、当該フィルター層を上記の構成により形成する場合、制御が極めて複雑になってしまうという問題があった。
　本発明は、各位置で膜厚が異なるフィルター層を、簡単な構成で容易に形成することができる光学フィルターの製造方法を提供することを課題としている。
　本発明の光学フィルターの製造方法は、複数のフィルター部を構成する光学フィルターの製造方法であって、気相成長材料の放射源とワークとの間に介設され、各フィルター部に対応する位置の開口率が相違するマスク部材を用い、フィルター層を、マスク部材を介して、ワーク上に気相成長させることを特徴とする。
　この構成によれば、マスク部材における各位置の開口率が相違するため、各位置において、放射された気相成長材料の遮蔽率が相違する。その結果、各位置で気相成長材料の堆積量に違いが生じるので、各位置で膜厚が異なるフィルター層を形成することができる。このように、駆動部や制御部を必要とせずに、簡単な構成でフィルター層を形成することができる。また、マスク部材を配設した状態で、気相成長を行うだけで、容易にフィルター層を形成することができる。特に、各フィルター部において膜厚がそれぞれ均一なフィルター層を、容易に形成することができるので、各フィルター部の透過特性を安定させることができる。
　この場合、マスク部材は、マスク本体と、マスク本体およびワークを離間させるスペーサーと、を有し、ワーク上にマスク部材を配置した状態で、フィルター層を気相成長させることが好ましい。
　この構成によれば、マスク部材を配設する特段の配設構造（例えば支持部材）を必要としないため、より簡単な構成でフォルター層を形成することができる。
　この場合、スペーサーとマスク本体とは、ＳＯＩウェハーで構成されていることが好ましい。
　この構成によれば、ＳＯＩウェハーを用いることで、マスク部材を容易に製造することができる。
　一方、スパッタリングにより、フィルター層を気相成長させることが好ましい。
　この構成によれば、スパッタリングによりフィルター層を形成することで、高精度の光学フィルターを提供することができる。
本実施形態に係る分光器を模式的に示した構成図である。 透過波長可変干渉フィルターを示した模式図である。 強度分布の算出に係る行列式である。 補正行列の算出に係る行列式である。 フィルター製造装置を模式的に示した構成図である。 マスク部材を示した平面図である。 スパッタターゲットから放射される気相成長材料の放射範囲を示した説明図である。 （ａ）は、マスク部材を模式的に示した断面図である。（ｂ）～（ｅ）は、マスク部材の変形例を模式的に示した断面図である。 透過波長可変干渉フィルターの変形例を示した模式図である。 受光素子アレイの変形例を示した平面図である。
　以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係る光学フィルターの製造方法について説明する。本実施形態では、本発明を適用した透過波長可変干渉フィルターのフィルター製造装置および製造方法を例示する。この製造装置は、分光器に内蔵される透過波長可変干渉フィルターを製造するものである。そこで、製造装置について説明する前に、透過波長可変干渉フィルターおよびこれを備えた分光器について説明する。この分光器は、半導体製造技術で作成された小型の半導体パッケージである。また、本分光器は、非可動型で、可視光線領域を１８分割した１８個の波長域の強度分布（光の電磁波スペクトル）を測定する分析装置である。すなわち、入射光（検査光）における１８色各色の波長の強度分布を測定する。
　図１に示すように、分光器１は、入射口１１ａを形成する遮光構造を有した入射部１１と、入射口１１ａからの入射光を拡散する拡散板１２と、拡散した入射光を偏向する導光板１３と、偏向した入射光を平行光にするコリメーターレンズアレイ１４と、当該平行光を受光する１８個の受光素子２５を成す受光素子アレイ１５と、１８個の受光素子２５上に成形された透過波長可変干渉フィルター（光学フィルター）１６と、１８個の受光素子２５の各出力値（光電流値）に基づいて、各波長の強度分布を測定する制御部１７と、を備えている。入射口１１ａからの入射光は、拡散板１２により拡散された後、導光板１３により偏向され、コリメーターレンズアレイ１４および透過波長可変干渉フィルター１６を介して、１８個の受光素子２５に導かれる。
　受光素子アレイ１５は、フォトダイオードアレイで構成されており、Ｐ＋基板２１と、Ｐ＋基板２１上に配設されたＰ－ＥＰＩ層２２と、Ｐ－ＥＰＩ層２２上に形成されたＮ－ＥＰＩ層２３と、Ｎ－ＥＰＩ層２３上に横並びに形成された複数のＮ＋層２４と、を有している。これらによって、受光素子アレイ１５は、並列したＮ＋層２４毎の１８個の受光素子（受光部）２５を構成している。各受光素子２５は、受光した入射光を変換して光電流値（出力値）を得る。そして、この光電流値を制御部１７に出力する。
　図２に示すように、透過波長可変干渉フィルター１６は、高屈折材料（例えばＴｉＯ２）と低屈折材料（例えばＳｉＯ２）とを交互に積層した誘電体多層膜（フィルター層）１６ａで構成されている。透過波長可変干渉フィルター１６は、当該誘電体多層膜１６ａが、受光素子２５の並び方向に向かって段階的に厚く形成されており、当該誘電体多層膜１６ａにより、透過ピークが異なる１８個のフィルター部２８を一体に構成している。すなわち、各フィルター部２８の膜厚がそれぞれ均一となるように形成されている。１８個のフィルター部２８は、１８個の受光素子２５にそれぞれ対応しており、各受光素子２５の受光面と、対応する各フィルター部２８の表面とが平行になっている。そして、１８個の受光素子２５は、１８個のフィルター部２８を通過した入射光をそれぞれ受光する。また、１８個のフィルター部２８は、上記１８色各色をそれぞれ透過ピークとしている。
　図１に戻り、制御部１７は、補正行列を記憶する記憶部３１と、各受光素子２５の出力値と補正行列とに基づいて、強度分布を算出する算出部３２と、を有している。
　記憶部３１は、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read
Only Memory）等で構成されており、強度分布の算出時に用いる補正行列を記憶する。補正行列は、フィルター部２８毎且つ色毎の透過係数の係数行列を、逆行列に変換したものである。当該補正行列は、予め校正装置（図示省略）において生成され、記憶部３１に記憶される。
　算出部３２は、１８個の受光素子２５からの出力値（光電流値）と、記憶部３１に記憶された補正行列とに基づいて、各色の波長の強度分布を算出する。具体的には、図３に示すように、補正行列ａｉｊ（１≦ｉ≦１８，１≦ｊ≦１８）に、１８個の受光素子２５から出力された各光電流値の列（Ｉ１，Ｉ２，…Ｉ１８）を乗算して、各色の波長の強度分布（Ｐ１，Ｐ２，…Ｐ１８）を算出する。
　これらのように、分光器１は、予め補正行列を記憶部３１に記憶しておき、１８個の受光素子２５により、各フィルター部２８を介して入射光（検査光）をそれぞれ受光し、光電流値を制御部１７に出力する。そして、算出部３２により、１８個の受光素子２５から出力された各光電流値と、記憶部３１に記憶された補正行列とに基づいて、１８色各色の波長強度を算出する。すなわち、各波長の強度分布を測定する。
　ここで分光器１の校正処理について説明する。当該校正処理は、分光器１の補正行列を生成し、その分光器１の記憶部３１に記憶することで行われる。具体的には、まず、異なる特定の強度分布を有する１８種の校正光（例えば、上記１８色各色の波長の単色光）を生成し、分光器１に個々に入射させて、各入射時の１８個の受光素子２５における各出力値（光電流値）を得る。そして、この各光電流値と、各校正光の強度分布とに基づいて、フィルター部２８毎且つ１８色各色の透過係数を算出し、係数行列ｂｉｊ（１≦ｉ≦１８，１≦ｊ≦１８）とする（図４（ａ））。つまり、各校正光の入射によって、図４（ｂ）のような行列式がそれぞれ得られる。この各行列式に基づいて、この各光電流値Ｉ１，Ｉ２…Ｉ１８と各校正光の波長強度Ｐｉとから、係数行列の各列ｂｉ１，ｂｉ２，…ｂｉ１８をそれぞれ算出することができる。そして、算出した係数行列ｂｉｊを逆行列に変換して、補正行列ａｉｊを算出する（図４（ｃ））。算出した補正行列を記憶部３１に記憶して、校正処理を終了する。
　次に図５を参照して、透過波長可変干渉フィルター１６の製造装置および製造方法について説明する。透過波長可変干渉フィルター１６の製造装置（以下、フィルター製造装置７１と呼称）は、受光素子アレイ１５をワークとし、その上に、誘電体多層膜１６ａをスパッタリング成形するスパッタ装置である。また、本フィルター製造装置７１は、所定のマスク部材７５を用いることで、各位置で膜厚が異なる誘電体多層膜１６ａを、簡単な構成で容易に製造可能としたものである。
　図５に示すように、フィルター製造装置７１は、受光素子アレイ１５をセットするセットテーブル７２と、セットテーブル７２に対向して配設されたスパッタターゲット（気相成長材料の放射源）７３と、スパッタターゲット７３の背面側に配設された磁石７４と、受光素子アレイ１５とスパッタターゲット７３との間に介設されたマスク部材７５と、これら各部を収容する真空チャンバー７６と、を備えている。マスク部材７５は、セットした受光素子アレイ１５上（表面上）に位置決め状態で固定配置されることで、受光素子アレイ１５とスパッタターゲット７３との間に介設される。例えば、マスク部材７５は、仮圧着により、取外し可能に、受光素子アレイ１５上に取り付けられる。
　図５および図６に示すように、マスク部材７５は、遮蔽部分となるマスク本体８１と、マスク本体８１に接合され、受光素子アレイ１５およびマスク本体８１を所定の離間距離Ｈだけ離間させるスペーサー８２とを備えている。マスク本体８１は、各フィルター部２８（各受光素子２５）に対応する位置に、相違する開口率の開口部８３を有している。当該各開口部８３の開口率が、スパッタターゲット７３から放射された気相成長材料の遮蔽率となる。これによって、受光素子アレイ１５の各位置における気相成長材料の堆積量を調整し、各フィルター部２８の膜厚を制御している。この膜厚制御によって、各受光素子２５上の各フィルター部２８の透過特性が決定する。よって、各開口部８３の開口率は、所望する各フィルター部２８の透過特性に合わせて設計されている。
　また、図７に示すように、マスク本体８１の板厚Ｔ、スパッタターゲット７３とマスク本体８１との離間距離Ｌ、およびマスク本体８１と受光素子アレイ１５との離間距離Ｈは、スパッタターゲット７３から放射された気相成長材料の到達量や到達範囲に影響する。すなわち、受光素子アレイ１５全体に対する気相成長材料の堆積量に影響する。そのため、マスク本体８１の板厚Ｔおよびスペーサー８２の高さは、所望する堆積量、すなわち膜厚に基づいて設計されている。
　なお、図５の例では、マスク本体８１は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハーのＳＯＩ層で構成され、スペーサー８２は、ＳＯＩウェハーのサブストレート層とＢＯＸ層とで構成されている。そのため、ＳＯＩ層の厚さを「Ｔ_ｓｏｉ」、サブストレート層の厚さを「Ｔ_ｓｕｂ」、ＢＯＸ層の厚さを「Ｔ_ｂｏｘ」としたとき、マスク本体８１の板厚Ｔ、およびマスク本体８１と受光素子アレイ１５との離間距離Ｈは、
　　　Ｔ　＝　Ｔ_ｓｏｉ
　　　Ｈ　＝　Ｔ_ｂｏｘ＋Ｔ_ｓｕｂ
となる（図８（ａ）参照）。このようにＳＯＩウェハーを用いてマスク本体８１およびスペーサー８２を形成することで、マスク部材７５を容易に製造することができる。
　なお、図５および図８（ａ）の例に示した構成に限らず、例えば、図８（ｂ）に示すように、スペーサー８２を、ＢＯＸ層と、バックグラインド等で薄くしたサブストレート層とで構成するものであっても良い。かかる場合、薄くしたサブストレート層の厚さを「Ｔ_ｓｕｂ’」としたとき、マスク本体８１の板厚Ｔ、およびマスク本体８１と受光素子アレイ１５との離間距離Ｈは、
　　　Ｔ　＝　Ｔ_ｓｏｉ
　　　Ｈ　＝　Ｔ_ｂｏｘ＋Ｔ_ｓｕｂ’
となる。
　また、例えば、図８（ｃ）に示すように、マスク本体８１を、サブストレート層で構成し、スペーサー８２を、ＳＯＩ層とＢＯＸ層とで構成するものであっても良い。かかる場合、マスク本体８１の板厚Ｔ、およびマスク本体８１と受光素子アレイ１５との離間距離Ｈは、
　　　Ｔ　＝　Ｔ_ｓｕｂ
　　　Ｈ　＝　Ｔ_ｂｏｘ＋Ｔ_ｓｏｉ
となる。
　さらに、例えば、図８（ｄ）に示すように、マスク本体８１を、バックグラインド等で薄くしたサブストレート層で構成し、スペーサー８２を、ＳＯＩ層とＢＯＸ層とで構成するものであっても良い。かかる場合、マスク本体８１の板厚Ｔ、およびマスク本体８１と受光素子アレイ１５との離間距離Ｈは、
　　　Ｔ　＝　Ｔ_ｓｕｂ’
　　　Ｈ　＝　Ｔ_ｂｏｘ＋Ｔ_ｓｏｉ
となる。
　またさらに、例えば、図８（ｅ）に示すように、マスク本体８１およびスペーサー８２を、ＳＯＩ層で構成するものであっても良い。具体的には、ＳＯＩ層の中央部が薄くなるようにＳＯＩ層に凹部を形成して、ＳＯＩ層の上半部をマスク本体８１とし、ＳＯＩ層の下半部をスペーサー８２とする。かかる場合、ＳＯＩ層の薄い部分の厚さを「Ｔ_ｓｏｉ’」としたとき、マスク本体８１の板厚Ｔ、およびマスク本体８１と受光素子アレイ１５との離間距離Ｈは、
　　　Ｔ　＝　Ｔ_ｓｏｉ’
　　　Ｈ　＝　Ｔ_ｓｏｉ－Ｔ_ｓｏｉ’
となる。
　次に、透過波長可変干渉フィルター１６の製造動作について説明する。透過波長可変干渉フィルター１６の製造動作は、受光素子アレイ１５上にマスク部材７５を固定配置した状態で、スパッタリング処理により、誘電体多層膜１６ａを、マスク部材７５を介して、受光素子アレイ１５上に気相成長させることで行われる。
　具体的には、まず、真空チャンバー７６内を真空状態とし、真空チャンバー７６内に、不活性ガスであるＡｒガス（アルゴンガス）を導入する。その後、Ａｒガスをプラズマ化し、磁石７４により、電離したＡｒイオンをスパッタターゲット７３に衝突させる。このＡｒイオンの衝突により、スパッタターゲット７３の原子（気相成長材料）が放射される。そして、放射された気相成長材料が、マスク部材７５を介して、受光素子アレイ１５上に到達することで、気相成長材料が受光素子アレイ１５上に成膜される（気相成長）。
　このとき、マスク部材７５によって、放射された気相成長材料が一部遮蔽されて成膜されるが、各開口部８３の開口率が相違するため、各受光素子２５に対して異なる遮蔽率で気相成長材料が遮蔽されて成膜される。すなわち、開口率が大きい開口部８３では、受光素子２５に対し成形膜が厚く形成され、開口率が小さい開口部８３では、受光素子２５に対し成形膜が薄く形成される。その結果、各受光素子２５上に、異なる膜厚で気相成長材料が成膜される。これが各フィルター部２８における膜厚の差になる。
　このスパッタリング処理を、高屈折材料および低屈折材料で交互に繰り返し行うことで、図２に示したような階段状の誘電体多層膜１６ａを成膜し、各フィルター部２８を形成する。これにより、透過波長可変干渉フィルター１６の製造動作が終了する。
　以上のような構成によれば、各フィルター部２８に対応する位置の開口率が相違するマスク部材７５を用い、マスク部材７５を介して、誘電体多層膜１６ａを気相成長させることで、各位置で膜厚が異なる誘電体多層膜１６ａを形成することができる。このように、駆動部や制御部を必要とせずに、簡単な構成で誘電体多層膜１６ａを形成することができる。また、マスク部材７５を配設した状態で、気相成長を行うだけで、容易に誘電体多層膜１６ａを形成することができる。さらに、マスク部材７５は、洗浄することで再利用するも可能である。
　また、マスク部材７５が、マスク本体８１とスペーサー８２とを有し、受光素子アレイ１５上にマスク部材７５を固定配置する構成であるため、マスク部材７５を配設する特段の配設構造（例えば支持部材）を必要とせず、より簡単な構成で、誘電体多層膜１６ａを形成することができる。
　なお、本実施形態においては、マスク部材７５を受光素子アレイ１５上（ワーク上）に、固定配置する構成であったが、マスク部材７５をスパッタターゲット７３側に取り付ける構成であっても良い。また、マスク部材７５を別途の支持部材により支持させて、スパッタターゲット７３と受光素子アレイ１５との間に介設させる構成であっても良い。
　また、本実施形態においては、誘電体多層膜１６ａを、受光素子２５の並び方向に向かって段階的に厚く形成した。すなわち、各フィルター部２８の膜厚を、その並び順で厚くしていく構成であったが、各フィルター部２８の膜厚が、それぞれで均一であれば、これに限るものではない。例えば、図９（ａ）に示すように、並び順を無視して、任意のフィルター部２８の膜厚を、任意の厚さにする構成であっても良い。すなわち、所望する各透過特性のフィルター部２８を、順不同で形成する構成であっても良い。また、図９（ｂ）に示すように、上記製造動作により、誘電体多層膜１６ａを、受光素子２５の並び方向で傾斜状に徐々に厚く形成する構成であっても良い。
　さらに、本実施形態においては、複数の受光素子２５を横並びに（並列に）配設する構成であったが、これに限るものではない。例えば、図１０（ａ）に示すように、複数の受光素子２５をマトリクス状に配設する構成であっても良い。また、例えば、図１０（ｂ）に示すように、複数の受光素子２５を、環状に並べて配設する構成であっても良い。かかる場合、複数の受光素子２５の配置に合わせて誘電体多層膜１６ａを形成する構成とする。すなわち、複数の受光素子２５の配置に合わせて、複数のフィルター部２８をマトリクス状や環状に並べて形成する構成とする。
　またさらに、本実施形態においては、スパッタリングにより、誘電体多層膜１６ａを気相成長させる構成であったが、蒸着により、誘電体多層膜１６ａを気相成長させる構成であっても良い。
　１５：受光素子アレイ、　１６：透過波長可変干渉フィルター、　１６ａ：誘電体多層膜、　２８：フィルター部、　７３：スパッタターゲット、　７５：マスク部材、　８１：マスク本体、　８２：スペーサー

Claims (4)

  1. 　複数のフィルター部を構成する光学フィルターの製造方法であって、
    　気相成長材料の放射源とワークとの間に介設され、前記各フィルター部に対応する位置の開口率が相違するマスク部材を用い、
    　フィルター層を、前記マスク部材を介して、前記ワーク上に気相成長させることを特徴とする光学フィルターの製造方法。
  2. 　前記マスク部材は、
    　マスク本体と、
    　前記マスク本体および前記ワークを離間させるスペーサーと、を有し、
    　前記ワーク上に前記マスク部材を配置した状態で、前記フィルター層を気相成長させることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルターの製造方法。
  3. 　前記スペーサーと前記マスク本体とは、ＳＯＩウェハーで構成されていることを特徴とする請求項２に記載の光学フィルターの製造方法。
  4. 　スパッタリングにより、前記フィルター層を気相成長させることを特徴とする請求項１に記載の光フィルターの製造方法。
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