專利名稱：光學可調(diào)濾光器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學可調(diào)濾光器(optical tunable filter)和制造所述光學可調(diào)濾光器的方法。
背景技術(shù)：
關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的光學可調(diào)濾光器的專利，會提到以下文件。
<通過表面顯微機械加工制成的濾光器>
在傳統(tǒng)光學可調(diào)濾光器中，僅僅通過犧牲層(sacrifice layer)的厚度來控制可變間隙的厚度。根據(jù)這樣的方法，可變間隙厚度發(fā)生變化取決于形成犧牲層的條件，從而產(chǎn)生在薄膜和驅(qū)動電極之間不能產(chǎn)生均勻的庫侖力、從而不能獲得穩(wěn)定驅(qū)動的問題。此外，由于傳統(tǒng)光學可調(diào)濾光器具有可動部分從襯底表面突出的結(jié)構(gòu)，因此光學可調(diào)濾光器的厚度很大(例如，參見日本專利公開No.2002-174721)。
<使用SOI晶片的濾光器>
另一方面，US專利No.6341039公開了一種具有利用SOI(絕緣體硅)晶片的SiO2層作為犧牲層而形成的可變間隙的濾光器。利用這樣的SOI晶片的SiO2層作為犧牲層，有可能以高精度形成可變間隙。然而，在該濾光器中，在驅(qū)動電極和可動部分之間不設(shè)置絕緣結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生當在可動部分和驅(qū)動電極之間產(chǎn)生大的靜電吸引力時二者粘在一起的問題(例如，參見US專利No.6341039)。
<兩種類型濾光器的共同問題>
在兩種類型的濾光器中，犧牲層最終被釋放以形成可變間隙。因此，在濾光器中有必要設(shè)置釋放孔，以供給用于釋放到犧牲層的液體。這樣產(chǎn)生庫侖力作用的區(qū)域減小、從而驅(qū)動電壓增加的問題。此外，如果可變間隙較小，則在犧牲層被釋放時發(fā)生由于水的表面張力而使薄膜和驅(qū)動電極襯底粘在一起的現(xiàn)象(即產(chǎn)生被稱作“粘連”的現(xiàn)象)。在這種情況下，需要這樣一種濾光器，其可在不釋放犧牲層的情況下被制造。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種具有簡單結(jié)構(gòu)和較小尺寸的光學可調(diào)濾光器，其可通過簡化的制造過程被制造而不使用釋放孔，并能獲得可動部分的穩(wěn)定驅(qū)動，以及提供一種用于制造這種光學可調(diào)濾光器的方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及一種光學可調(diào)濾光器，包括第一襯底，其具有光傳輸特性，并包括可動部分；第二襯底，其具有光傳輸特性，并設(shè)置為與第一襯底相對；第一間隙和第二間隙，它們分別設(shè)置在可動部分和第二襯底之間；干涉部分，其通過第二間隙引起可動部分和第二襯底之間的入射光的干涉；以及驅(qū)動部分，用于利用第一間隙、通過相對于第二襯底移動可動部分來改變第二間隙的距離。
根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明，可提供一種具有簡單結(jié)構(gòu)和較小尺寸的光學可調(diào)濾光器。此外，這種光學可調(diào)濾光器可容易地制造而不使用釋放孔，并能實現(xiàn)可動部分的穩(wěn)定驅(qū)動。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，第二襯底具有面對可動部分的表面，其中第二襯底的表面由對應(yīng)第一間隙的第一凹部和對應(yīng)第二間隙的第二凹部形成，第二凹部被形成為比第一凹部深。
根據(jù)該特征，由于利用同一襯底提供用于移動可動部分的第一間隙和用于干涉光的第二間隙，因此可提供具有簡單結(jié)構(gòu)和較小尺寸的光學可調(diào)濾光器，并且，所述光學可調(diào)濾光器可通過簡化的制造過程來制造。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，第一凹部設(shè)置在第二凹部周圍，以便與第二凹部連續(xù)。這種布置使得能夠有效地傳輸光和穩(wěn)定地驅(qū)動可動部分。
此外，優(yōu)選的是，驅(qū)動部分被構(gòu)造用來利用庫侖力移動可動部件。這使得能夠穩(wěn)定地驅(qū)動可動部分。
此外，還優(yōu)選的是，第二襯底具有驅(qū)動電極，所述驅(qū)動電極被設(shè)置在對應(yīng)第一間隙的第二襯底的表面上。這樣使得有可能更穩(wěn)定地驅(qū)動可動部分。
并且，優(yōu)選的是，第一間隙和第二間隙通過蝕刻方法形成。這樣能夠以高精度形成第一和第二間隙。
并且，優(yōu)選的是，第一襯底由硅制成。這使得有可能簡化結(jié)構(gòu)和簡化制造過程。
并且，優(yōu)選的是，所述可動部分在平面視圖中具有大體圓形的形狀。這使得有可能有效地驅(qū)動可動部分。
并且，優(yōu)選的是，第二襯底由玻璃制成。這使得有可能以高精度形成襯底，從而能夠提供一種光學可調(diào)濾光器，通過它光可被有效地傳輸。
在這種情況下，優(yōu)選的是，所述玻璃包含堿金屬。這使得能夠更容易地制造光學可調(diào)濾光器，并以高粘性牢固地結(jié)合第一和第二襯底。
并且，在本發(fā)明中，優(yōu)選所述可動部分具有對應(yīng)第二間隙的表面，其中第一反射膜設(shè)置在可動部分的表面上，第二反射膜設(shè)置在第二襯底的表面上。這使得能夠有效地反射光。
在這種情況下，優(yōu)選第一反射膜和第二反射膜中的每一個由多層膜形成。這使得能夠容易地改變膜厚度，從而能夠簡化反射膜的制造過程。
在這種光學可調(diào)濾光器中，優(yōu)選第一反射膜具有絕緣特性。這使得能夠利用簡單的結(jié)構(gòu)在可動部分和第二襯底之間提供可靠的絕緣。
并且，在本發(fā)明中，優(yōu)選抗反射膜設(shè)置在可動部分的另一表面和第二襯底的另一表面中的至少一個表面上。這使得能夠抑制光反射和有效地傳輸光。
并且，優(yōu)選所述抗反射膜由多層膜形成。這使得能夠容易地改變膜厚度，從而能夠?qū)崿F(xiàn)抗反射膜的簡化制造過程。
并且，優(yōu)選第二襯底包括光傳輸部分，光通過該光傳輸部分進入和/或從該光傳輸部分發(fā)出，所述光傳輸部分設(shè)置在第二襯底的另一表面上。這使得能夠有效地傳輸光。
本發(fā)明的另一方面涉及一種制造光學可調(diào)濾光器的方法，其中所述光學可調(diào)濾光器包括第一襯底，其具有光傳輸特性，并包括可動部分；第二襯底，其具有光傳輸特性，并設(shè)置為與第一襯底相對；第一間隙和第二間隙，它們分別設(shè)置在第一襯底的可動部分和第二襯底之間；干涉部分，其通過第二間隙引起可動部分和第二襯底之間的入射光的干涉；以及驅(qū)動部分，用于利用第一間隙、通過相對于第二襯底移動可動部分來改變第二間隙的距離，其中所述方法的特征在于第一間隙和第二間隙通過蝕刻方法形成。
根據(jù)本發(fā)明的上述方法，由于在制造用于驅(qū)動可動部分的間隙的情況下不需要釋放孔，因此，能夠容易地制造光學可調(diào)濾光器并且穩(wěn)定地驅(qū)動可動部分。
通過以下參照附圖對優(yōu)選實施例的描述，本發(fā)明的上述和其它目的、結(jié)構(gòu)和優(yōu)點將變得更加明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的光學可調(diào)濾光器的一個實施例的剖面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的光學可調(diào)濾光器的實施例的平面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的制造光學可調(diào)濾光器的方法的步驟圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的制造光學可調(diào)濾光器的方法的步驟圖(續(xù)圖3)；圖5是根據(jù)本發(fā)明的制造光學可調(diào)濾光器的方法的步驟圖(續(xù)圖4)；圖6是根據(jù)本發(fā)明的制造光學可調(diào)濾光器的方法的步驟圖(續(xù)圖5)；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的光學可調(diào)濾光器的操作的一個例子的剖視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的光學可調(diào)濾光器的實施例中的帶有電線的光學可調(diào)濾光器的剖視圖。
具體實施例方式
以下將參照附圖中示出的優(yōu)選實施例詳細描述根據(jù)本發(fā)明的光學可調(diào)濾光器。
圖1是沿著圖2的A-A線截取的剖面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的光學可調(diào)濾光器的實施例，圖2是圖1所示的光學可調(diào)濾光器的平面圖。關(guān)于這一點，應(yīng)當注意，在以下的說明中，圖1中的上側(cè)和下側(cè)將被分別稱作“上側(cè)”和“下側(cè)”。
如圖1所示，光學可調(diào)濾光器1包括第一襯底3、設(shè)置為與第一襯底3相對的基底襯底2(第二襯底)、第一間隙21和第二間隙22。第一間隙21和第二間隙22都設(shè)置在第一襯底3和基底襯底2之間。并且，第一襯底3包括可動部分31；支撐部分32，支撐部分32支撐可動部分31以便可動部分31可被位移(即，可動部分31可被移動)；電流運載部分33，其運載電流到可動部分31?？蓜硬糠?1設(shè)置在襯底3的中心。
第一襯底3具有導電性能和光傳輸特性。并且，第一襯底3由硅(Si)制成。因此，可動部分31、支撐部分32以及電流運載部分33可被一體地形成?；滓r底2包括具有第一凹部211和第二凹部221的基體20、驅(qū)動電極23、導電層231、光進入部分(即，光傳輸部分)24、抗反射膜100和第二反射膜210。
基體20具有光傳輸特性?；w20的構(gòu)成材料的例子包括諸如鈉玻璃、水晶玻璃、硅玻璃、鉛玻璃、鉀玻璃、硼硅玻璃、硼硅酸鈉玻璃以及無堿玻璃之類的各種玻璃材料以及硅等。其中，例如，優(yōu)選使用包括堿金屬(例如鈉，Na)的玻璃。
從這樣的觀點，作為基體20的組成材料，可使用鈉玻璃、鉀玻璃、硼硅酸鈉玻璃等。例如，優(yōu)選使用Pyrex(Corning Incorporated公司的商標)硼硅酸耐熱玻璃?；w20的厚度不限于任何特定值，可根據(jù)其組成材料和光學可調(diào)濾光器的使用目的來適當?shù)卮_定，但優(yōu)選在大約10至2,000μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在大約100至1,000μm的范圍內(nèi)。
在基體20的面對可動部分31的表面中，設(shè)置有第一凹部211和第二凹部221，第二凹部比第一凹部深。第一凹部211設(shè)置在第二凹部221的周圍，第二凹部221和第一凹部211連續(xù)。第一凹部211的外部形狀大體對應(yīng)可動部分31的外部形狀(隨后將詳細說明)，但第一凹部211的尺寸(外部尺寸)被確定為略大于可動部分31的尺寸。
第二凹部221的外部形狀大體對應(yīng)可動部分31的外部形狀，但第二凹部221的尺寸被確定為略小于可動部分31的尺寸。由于該結(jié)構(gòu)，有可能使可動部分31(即，可動部分31的外部)的外圍部分與第一凹部211相對。
在這種結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選第一凹部211和第二凹部221通過在基體20的表面上蝕刻而形成，隨后將詳細說明。在第一凹部211中設(shè)置的空間可被限定為第一間隙21。即，可動部分31和第一凹部211限定第一間隙21。
同樣地，在第二凹部221中設(shè)置的空間可被限定為第二間隙22。即，可動部分31和第二凹部221限定第二間隙22。第一間隙21的尺寸不限于任何特定的值，可根據(jù)光學可調(diào)濾光器的使用目的適當?shù)卮_定，但優(yōu)選在大約0.5至20μm的范圍內(nèi)。第二間隙22的尺寸不限于任何特定的值，可根據(jù)光學可調(diào)濾光器的使用目的適當?shù)卮_定，但優(yōu)選在大約1至100μm的范圍內(nèi)。
在該實施例中，可動部分31在平面視圖中大體為圓形。這使得有可能有效地驅(qū)動可動部分31?？蓜硬糠?1的厚度不限于任何特定的值，可根據(jù)其組成材料和光學可調(diào)濾光器的使用目的適當?shù)卮_定，但優(yōu)選在大約1至500μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在大約10至100μm的范圍內(nèi)。
在可動部分31的面對第二凹部221的表面上(即，在可動部分31的下表面上)，設(shè)置有能有效地反射光的第一反射膜(HR涂層)200。另一方面，在可動部分31的不面對第二凹部221的表面上(即，在可動部分31的上表面上)，設(shè)置有抑制光反射的抗反射膜(AR涂層)100。不用說，可動部分31的形狀不限于圖中所示的形狀。
在圖2的大致中心部分，設(shè)置有四個支撐部分32。這些支撐部分32具有彈性(柔性)，并與可動部分31和電流運載部分33一體地形成。支撐部分32沿著可動部分31的外周表面等角地分開(即，支撐部分32每隔90度設(shè)置)?？蓜硬糠?1可自由地沿圖1的上下方向移動。關(guān)于這一點，應(yīng)當注意，支撐部分32的數(shù)量不一定限定為四個。例如，支撐部分32的數(shù)量可以為兩個、三個、五個或更多。并且，支撐部分32的形狀不限于圖中所示的形狀。
第一襯底3通過電流運載部分33被結(jié)合到基底襯底2上。電流運載部分33通過支撐部分32連接到可動部分31。光進入部分24設(shè)置在基體20的下表面上，光從該光進入部分24進入光學可調(diào)濾光器1。在光進入部分24的表面上設(shè)置有抗反射膜100。
在第二凹部221的表面上設(shè)置有第二反射膜210。并且，在第一凹部211的上表面上，設(shè)置有驅(qū)動電極23，驅(qū)動電極23以片或膜的形式與導電層231、231連續(xù)。導電層231、231分別從驅(qū)動電極23延伸到基體20的端部。此外，在驅(qū)動電極23和導電層231、231的上表面上，設(shè)置有第二反射膜210。
驅(qū)動電極23和導電層231、231中的每一個由具有導電性的材料形成。驅(qū)動電極23和導電層231的組成材料的例子包括諸如鉻、鋁、鋁合金、鎳、鋅和鈦等金屬；其中分散有碳或鈦的樹脂；諸如多晶硅和非晶硅之類的硅；氮化硅；諸如ITO之類的透明導電材料；以及金。驅(qū)動電極23和導電層231的每一個的厚度不限于任何特定值，可根據(jù)其組成材料和光學可調(diào)濾光器的使用目的適當?shù)卮_定，但優(yōu)選在大約0.1到5μm的范圍內(nèi)。
如圖8所示，電流運載部分33和光學可調(diào)濾光器1的導電層231通過電線50連接到電路板(圖中未示出)。電線50例如通過諸如焊料等銅焊材料而被連接到電流運載部分33和導電層231。利用這種布置，電流運載部分33和導電層231通過電線50和電路板被連接到電源(圖中未示出)，從而使得電壓能夠通過可動部分31和驅(qū)動電極23施加。
當電壓通過驅(qū)動電極23和可動部分31施加時，驅(qū)動電極23和可動部分31被相反地充電，結(jié)果，在它們之間產(chǎn)生庫侖力。接著，由于庫侖力作用，可動部分31向下移動，接著停止。在這種情況下，例如，通過連續(xù)地或逐漸地改變被施加的電壓，有可能沿上下方向相對于基底襯底2將可動部分31移動到預定位置。即，距離X可被調(diào)節(jié)(改變)為預定值，從而使得具有預定波長的光能夠被發(fā)出(后面將詳細說明)。
驅(qū)動電極23、第一間隙21和可動部分31的外周部分構(gòu)成由庫侖力驅(qū)動的驅(qū)動部分(致動器)的主要部分。
該實施例的第一反射膜200和第二反射膜210均具有絕緣特性。即，第一反射膜200和第二反射膜210也用作絕緣膜。因此，第一反射膜200能防止在驅(qū)動電極23和可動部分31之間發(fā)生短路。
并且，第二反射膜210可防止在導電層231和第一襯底3之間發(fā)生短路。
在該實施例中，抗反射膜100、第一反射膜200和第二反射膜210中的每一個由多層膜形成。通過適當?shù)卦O(shè)置(調(diào)整)每一層的厚度、層的數(shù)量和每一層的材料，有可能形成能夠傳輸或反射具有預定波長的光的多層膜(即，有可能形成具有各種特性的多層膜)。這樣，可容易地形成抗反射膜100、第一反射膜200和第二反射膜210。
接著，將參考圖7描述根據(jù)本發(fā)明的光學可調(diào)濾光器的操作(作用)。如圖7所示，從光源300發(fā)出的光L通過設(shè)置在基底襯底2下表面中的光進入部分24而進入。具體而言，光L通過抗反射膜100、基底襯底2、第二反射膜210，接著進入第二間隙22。入射光在第一反射膜200和第二反射膜210之間重復地反射(即，發(fā)生干涉)。因此，第一反射膜200和第二反射膜210可抑制光L的損失。
具有與由光L的干涉結(jié)果所獲得的距離X(即，相干光)相對應(yīng)的預定波長的光經(jīng)過第一反射膜200、可動部分31和抗反射膜100，接著從可動部分31的上表面發(fā)出。
如上所述的光學可調(diào)濾光器1可用于各種目的。例如，在測量對應(yīng)預定頻率的光的強度的裝置中利用光學可調(diào)濾光器1，可容易地測量這樣的光強度。
在該實施例中，光通過光進入部分24進入，但是，光可通過可動部分31的上表面進入。在這種情況中，光可從光進入部分24或可動部分31的上表面發(fā)出。并且，在該實施例中，已通過光進入部分24進入的光從可動部分31的上表面發(fā)出，但已通過光進入部分24進入的光可從光進入部分24發(fā)出。
并且，在該實施例中，抗反射膜100、第一反射膜200和第二反射膜210中的每一個可由多層膜形成，但它們中的每一個可由單層膜形成。并且，在該實施例中，驅(qū)動部分具有由庫侖力驅(qū)動的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明并不限于此。
接著，參考圖3-6的步驟圖說明制造光學可調(diào)濾光器的方法。
(1)首先，在制造光學可調(diào)濾光器1之前準備透明襯底(即具有光傳輸特性的襯底)5。透明襯底5優(yōu)選具有均勻的厚度，沒有變形并且沒有瑕疵。至于透明襯底5的組成材料，可使用如上參照基體20所述的相同材料。在這些材料中，特別優(yōu)選與上硅層73(后面將說明)具有大致相同的熱膨脹系數(shù)的一種材料，因為透明襯底5在陽極結(jié)合(anodic bonding)中被加熱。
(2)接著，如圖3(a)所示，在透明襯底5的上下表面中的每一個表面上形成掩模層6(下文中，在透明襯底5上表面上形成的掩模層6將被稱作“上掩模層6”，在透明襯底5下表面上形成的掩模層6將被稱作“下掩模層6”)，即，透明襯底5被遮蔽。掩模層6的組成材料的例子包括諸如金/鉻、金/鈦、鉑/鉻和鉑/鈦等金屬；諸如多晶硅和非晶硅等硅；以及氮化硅。使用硅用于掩模層6提高了掩模層6和透明襯底5之間的粘著性。使用金屬用于掩模層6使得容易可視地識別掩模層6。
掩模層6的厚度不限于任何特定值，但優(yōu)選在大約0.01至1μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在大約0.09至0.11μm的范圍內(nèi)。如果掩模層6太薄，會出現(xiàn)掩模層6不能令人滿意地保護透明襯底5的情況。另一方面，如果掩模層6太厚，會出現(xiàn)掩模層6由于其內(nèi)部應(yīng)力而容易剝落的情況。掩模層6例如可由化學汽相沉積法(CVD方法)、濺射法、諸如沉積方法等氣相沉積法，或電鍍方法形成。
(3)接著，如圖3(b)所示，在掩模層6中形成開口61和62。開口61例如形成于將形成第一凹部211的位置處。開口61的形狀(平面形狀)對應(yīng)于將被形成的第一凹部21的形狀(平面形狀)。開口62例如形成于下部掩模層6中并位于與將形成第一凹部211的位置相對的位置處。開口62的形狀(平面形狀)對應(yīng)于將在以下步驟中形成的第二凹部221的形狀(平面形狀)。
這些開口61和62例如可由光刻法形成。具體而言，具有與開口61對應(yīng)的圖案的抗蝕劑層(未示出)在上掩模層6上形成，具有與開口62對應(yīng)的圖案的抗蝕劑層(未示出)在下掩模層6上形成。接著，上掩模層6的一部分利用作為掩模的抗蝕劑層被除去，接著抗蝕劑層被除去。對下掩模層6進行同樣的操作。這樣，形成開口61和62。關(guān)于這一點，應(yīng)當注意，掩模層6的一部分例如可利用CF氣體或基于氯的氣體通過干蝕刻法、或浸在諸如氫氟酸和硝酸混合水溶液或堿溶液之類的去膜溶液中(即濕蝕刻)而被除去。
(4)接著，如圖3(c)所示，第一凹部211和光進入部分24在透明襯底5中形成。形成第一凹部211的方法的例子包括諸如干蝕刻方法和濕蝕刻方法等的蝕刻方法。例如，通過對透明襯底5進行蝕刻，開口61和62被各向同性地蝕刻，從而分別形成其中每一個均具有圓柱形形狀的第一凹部211和光進入部分24。
特別是，濕蝕刻使得能夠形成具有更理想的圓柱形形狀的第一凹部211和光進入部分24。至于用于濕蝕刻的蝕刻劑，例如，優(yōu)選使用氫氟酸基蝕刻劑。這時，通過在蝕刻劑中添加諸如丙三醇等醇(特別是多羥基醇)，有可能獲得具有非常平滑的表面的第一凹部211。
(5)接著，除去掩模層6。掩模層6例如可通過浸在諸如堿溶液(例如氫氧化四甲基銨水溶液)、鹽酸和硝酸混合水溶液、氫氟酸和硝酸混合水溶液等去膜溶液中(即，濕蝕刻)，或通過利用CF氣體或基于氯的氣體的干蝕刻法被除去。
特別是，通過將透明襯底5浸在這樣的用于除去的溶液中，有可能容易和有效地除去掩模層6。這樣，如圖3(d)所示，第一凹部211和光進入部分24中的每一個形成在透明襯底5中的預定位置?？梢砸匀缟蠀⒄盏谝话疾?11所述的相同方式形成第二凹部221。
如圖4(e)所示，優(yōu)選地是，當?shù)诙疾?21形成時，使得將被形成的開口區(qū)和步驟(4)中的蝕刻條件(例如蝕刻時間、蝕刻溫度和蝕刻劑的成份)中的至少一個與形成第一凹部211的條件不同。通過使形成第二凹部221的一部分條件與形成第一凹部211的條件不同，可容易地形成其直徑不同于第一凹部211的第二凹部221。
這樣，如圖4(f)所示，第一凹部211、第二凹部221以及光進入部分24中的每一個在透明襯底5中的預定位置上形成。
在以下的步驟中，驅(qū)動電極23和導電層231在透明襯底5的表面上形成。
(6)具體而言，在透明襯底5的上表面上和第一凹部211的表面上形成掩模層(圖中未示出)。驅(qū)動電極23和導電層231的組成材料的例子(即，掩模層的組成材料)包括諸如鉻、鋁、鋁合金、鎳、鋅和鈦等金屬；其中分散有碳或鈦的樹脂；諸如多晶硅和非晶硅之類的硅；氮化硅；諸如ITO之類的透明導電材料。驅(qū)動電極23和導電層231的厚度優(yōu)選例如在0.1到0.2μm的范圍內(nèi)。驅(qū)動電極23和導電層231可利用氣相沉積法、濺射法、離子電鍍等方法形成。
(7)如圖4(g)所示，驅(qū)動電極23和導電層231、231利用掩模層形成。驅(qū)動電極23設(shè)置在第一凹部211的上表面上，導電層231、231設(shè)置在透明襯底5的上表面上，以便與驅(qū)動電極23連續(xù)。在這種情況下，優(yōu)選驅(qū)動電極23的形狀(平面形狀)對應(yīng)于第一凹部211的形狀(平面形狀)。
驅(qū)動電極23和導電層231例如可通過光刻法形成。具體而言，具有與驅(qū)動電極23和導電層231對應(yīng)的圖案的抗蝕劑層(未示出)在掩模層上形成。接著，掩模層的一部分利用作為掩模的抗蝕劑層而被除去。接著抗蝕劑層被除去。這樣，形成驅(qū)動電極23和導電層231。關(guān)于這一點，應(yīng)當注意，掩模層的一部分例如可利用CF氣體或基于氯的氣體通過干蝕刻法，或浸在諸如氫氟酸和硝酸混合水溶液或堿溶液之類的去膜溶液中(即濕蝕刻)而被除去。
(8)接著，如圖4(h)所示，在第一凹部211的上表面和驅(qū)動電極23的表面以及導電層231、231的表面上設(shè)置第二反射膜210。并且，在光進入部分24的表面上設(shè)置抗反射膜100。在該制造方法中，每個抗反射膜100、第一反射膜200和第二反射膜210由多層膜形成。
多層膜的組成材料的例子包括SiO2、Ta2O5和SiN。通過交替疊加由這樣的材料構(gòu)成的層，可獲得具有預定厚度的多層膜。第一反射膜200和第二反射膜210中的每一個優(yōu)選具有0.1到12μm的厚度。
這樣，可獲得基底襯底2(第二襯底)，其中，第一凹部211、第二凹部221、驅(qū)動電極23、第二反射膜210和抗反射膜100中的每一個設(shè)置在透明襯底5上的預定位置處。這樣的基底襯底2可用于光學可調(diào)濾光器。
下文中，將參照圖5和圖6說明利用晶片形成可動部分31、支撐部分32和電流運載部分33的方法，以及利用所形成的可動部分31和用于光學可調(diào)濾光器的基底襯底2來制造光學可調(diào)濾光器的方法。
首先，準備用于形成可動部分31的晶片7。這樣的晶片7例如可通過如下的方法形成和準備。優(yōu)選地是，晶片7具有能夠使其表面成為鏡面拋光表面的特性。從這樣的觀點，作為晶片7，可使用SOI(絕緣體硅)襯底、SOS(藍寶石上硅)襯底或者硅襯底。
在該制造方法中，SOI襯底被用作晶片7。晶片7被形成為具有層疊結(jié)構(gòu)，包括三層Si基層71、SiO2層72以及上Si層73(活性層)。晶片7的厚度不限于特定值，但特別的是，上Si層73的厚度優(yōu)選在大約10到100μm的范圍內(nèi)。
(9)首先，如圖5(i)所示，第一反射膜200設(shè)置在上Si(硅)層73的下表面上，以便第一反射膜200在下面描述的結(jié)合步驟之后面對第二凹部221。
(10)接著，如圖5(j)所示，晶片7的上硅層73被結(jié)合到基底襯底2的表面上，該表面是設(shè)置有第二凹部221的表面。這樣的結(jié)合例如可通過陽極結(jié)合進行。
例如，以如下方式實施陽極結(jié)合。首先，基底襯底2被連接到直流電源(圖中未有示出)的負極端子，并且上硅層(活性層)73被連接到直流電源的正極端子。接著，電壓加在它們上，基底襯底2被加熱?；滓r底2的加熱便于Na+在基底襯底2中運動，從而將被結(jié)合的基底襯底2的表面帶負電荷，而將被結(jié)合的晶片7的表面帶正電荷。結(jié)果，基底襯底2和晶片7被牢固地結(jié)合。
在該制造方法中，利用陽極結(jié)合，但是用于結(jié)合的方法不限于此。例如，可使用熱壓結(jié)合、用粘結(jié)劑結(jié)合或利用低熔玻璃結(jié)合。
(11)接著，如圖5(k)所示，通過蝕刻或拋光除去硅基層71。關(guān)于蝕刻方法，例如可使用濕蝕刻或干蝕刻，但優(yōu)選干蝕刻。在這兩種情況中，SiO2層72用作當硅基層71被除去時的阻止物。在這種情況下，由于干蝕刻不使用蝕刻劑，可適當?shù)胤乐姑鎸︱?qū)動電極23的上硅層73被損壞。這提高了光學可調(diào)濾光器1的制造產(chǎn)量。
(12)接著，如圖5(1)所示，通過蝕刻除除去SiO2層72。這時，優(yōu)選使用包含氫氟酸的蝕刻劑。通過使用這樣的蝕刻劑，可適當?shù)爻iO2層72，從而使得能夠獲得期望的上硅層73。關(guān)于這一點，應(yīng)當注意，在晶片7由Si元素制造并具有適于進行以下步驟的厚度時，步驟(11)和(12)可被省略，從而使得制造光學可調(diào)濾光器1的過程能夠簡化。
(13)接著，形成具有與可動部分31和支撐部分32的形狀(平面形狀)相對應(yīng)的圖案的抗蝕劑層(未示出)。接著，如圖6(m)所示，上硅層73經(jīng)受干蝕刻法的蝕刻，特別是通過ICP蝕刻以形成通孔8。這樣，形成可動部分31、支撐部分32(未示出)以及電流運載部分33。
在步驟(13)中，進行ICP蝕刻。具體而言，利用蝕刻氣體的蝕刻和利用沉積氣體形成保護膜被交替重復以形成可動部分31。作為蝕刻氣體的例子，可提到SF6。作為沉積氣體的例子，可提到C4F8。
通過進行ICP蝕刻，可僅僅對上硅層73進行蝕刻。并且，由ICP蝕刻是干蝕刻，能夠高精度地并且可靠地形成可動部分31、支撐部分32和電流運載部分33，而不影響除上硅層73以外的部分。如上所述，由于在形成可動部分31、支撐部分32和電流運載部分33時利用干蝕刻，特別是ICP蝕刻，因此能夠以高精度容易和可靠地形成可動部分31。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，可動部分31、支撐部分32和電流運載部分33可通過除以上所述方法以外的干蝕刻方法形成。作為選擇，可動部分31、支撐部分32和電流運載部分33可通過除干蝕刻以外的方法形成。
(14)接著，如圖6(n)所示，在可動部分31的上表面上形成抗反射膜100。通過如上所述的步驟，制造如圖1所示的光學可調(diào)濾光器。應(yīng)當注意，在該制造方法中，導電層通過形成圖案(patterning)而被形成，但它可以在設(shè)置在透明襯底中的凹陷中形成。
根據(jù)本發(fā)明，第一間隙21(即，用于驅(qū)動可動部分31的間隙)和第二間隙22(即，具有使進入光學可調(diào)濾光器1的光通過或反射所述光的功能的間隙)設(shè)置在基底襯底2中(即，第一間隙21和第二間隙22利用同一襯底設(shè)置，從而可簡化光學可調(diào)濾光器的結(jié)構(gòu)。并且，也可簡化形成第一間隙21的步驟并減小光學可調(diào)濾光器1的尺寸。
根據(jù)本發(fā)明，不需要用于形成可動部分的釋放孔，從而可簡化光學可調(diào)濾光器1的制造過程。另外，由于庫侖力作用的區(qū)域未減小，因此可減小將被施加的壓力。
在本實施例中，抗反射膜100、第一反射膜200和第二反射膜210作為絕緣膜形成。這使得能夠防止可動部分31和驅(qū)動電極23之間發(fā)生粘結(jié)。即，可在可動部分31和驅(qū)動電極23之間設(shè)置可靠的絕緣結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明并不限于圖中示出的光學可調(diào)濾光器的實施例，只要能獲得相同的功能，可對本發(fā)明的光學可調(diào)濾光器的各個部分進行各種變化和添加。
例如，在上述實施例中，光學可調(diào)濾光器具有作為絕緣膜的抗反射膜100、第一反射膜200和第二反射膜210，但本發(fā)明并不限于此。例如，絕緣膜可被單獨設(shè)置。在這樣的情況中，通過熱氧化得到的SiO2層或通過TEOS-CVD形成的SiO2層可用作絕緣膜。
權(quán)利要求
1.一種光學可調(diào)濾光器，包括具有光傳輸特性的第一襯底，所述第一襯底包括可動部分；具有光傳輸特性的第二襯底，所述第二襯底設(shè)置為與第一襯底相對；第一間隙和第二間隙，它們分別設(shè)置在可動部分和第二襯底之間；干涉部分，所述干涉部分通過第二間隙引起可動部分和第二襯底之間的入射光的干涉；以及驅(qū)動部分，用于利用第一間隙通過相對于第二襯底移動可動部分來改變第二間隙的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學可調(diào)濾光器，其特征在于第二襯底具有面對可動部分的表面，其中第二襯底的表面由與第一間隙相對應(yīng)的第一凹部和與第二間隙相對應(yīng)的第二凹部形成，第二凹部被形成為比第一凹部深。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學可調(diào)濾光器，其特征在于第一凹部設(shè)置在第二凹部周圍，以便與第二凹部連續(xù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學可調(diào)濾光器，其特征在于驅(qū)動部分被構(gòu)造用來利用庫侖力移動可動部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學可調(diào)濾光器，其特征在于第二襯底具有驅(qū)動電極，所述驅(qū)動電極被設(shè)置在與第一間隙相對應(yīng)的第二襯底的表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學可調(diào)濾光器，其特征在于第一間隙和第二間隙通過蝕刻方法形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學可調(diào)濾光器，其特征在于第一襯底由硅制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學可調(diào)濾光器，其特征在于所述可動部分在平面視圖中具有大體圓形的形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學可調(diào)濾光器，其特征在于第二襯底由玻璃制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學可調(diào)濾光器，其特征在于所述玻璃包含堿金屬。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學可調(diào)濾光器，其特征在于所述可動部分具有對應(yīng)第二間隙的表面，其中第一反射膜設(shè)置在可動部分的表面上，第二反射膜設(shè)置在第二襯底的表面上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學可調(diào)濾光器，其特征在于第一反射膜和第二反射膜中的每一個由多層膜形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學可調(diào)濾光器，其特征在于第一反射膜具有絕緣特性。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學可調(diào)濾光器，其特征在于抗反射膜設(shè)置在可動部分的另一表面和第二襯底的另一表面中的至少一個表面上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學可調(diào)濾光器，其特征在于所述抗反射膜由多層膜形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學可調(diào)濾光器，其特征在于第二襯底包括光傳輸部分，光通過該光傳輸部分進入和/或從該光傳輸部分發(fā)出，所述光傳輸部分設(shè)置在第二襯底的另一表面上。
17.一種制造光學可調(diào)濾光器的方法，其中，所述光學可調(diào)濾光器包括具有光傳輸特性的第一襯底，所述第一襯底包括可動部分；具有光傳輸特性的第二襯底，所述第二襯底設(shè)置為與第一襯底相對；第一間隙和第二間隙，它們分別設(shè)置在第一襯底的可動部分和第二襯底之間；干涉部分，其通過第二間隙引起可動部分和第二襯底之間的入射光的干涉；以及驅(qū)動部分，用于利用第一間隙通過相對于第二襯底移動可動部分來改變第二間隙的距離，其中，所述方法的特征在于第一間隙和第二間隙通過蝕刻方法形成。
全文摘要
一種光學可調(diào)濾光器，包括第一襯底，其具有光傳輸特性，并包括可動部分；第二襯底，其具有光傳輸特性，并設(shè)置為與第一襯底相對；第一間隙和第二間隙，它們分別設(shè)置在可動部分和第二襯底之間；干涉部分，其通過第二間隙引起可動部分和第二襯底之間的入射光的干涉；以及驅(qū)動部分，用于利用第一間隙通過相對于第二襯底移動可動部分來改變第二間隙的距離。這使得有可能提供一種具有簡單結(jié)構(gòu)和較小尺寸的光學可調(diào)濾光器，這樣的光學可調(diào)濾光器可通過簡化的制造過程進行制造而不使用釋放孔，并能實現(xiàn)可動部分的穩(wěn)定驅(qū)動，以及一種用于制造這樣的光學可調(diào)濾光器的方法。
文檔編號G02B5/20GK101051096SQ200410079178
公開日2007年10月10日 申請日期2004年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月22日
發(fā)明者村田昭浩, 中村亮介, 紙透真一 申請人:精工愛普生株式會社