光学可调滤光器及其制造方法

专利名称：光学可调滤光器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及光学可调滤光器(optical tunable filter)和制造所述光学可调滤光器的方法。
背景技术：
关于根据本发明的光学可调滤光器的专利，会提到以下文件。
<通过表面显微机械加工制成的滤光器>
在传统光学可调滤光器中，仅仅通过牺牲层(sacrifice layer)的厚度来控制可变间隙的厚度。根据这样的方法，可变间隙厚度发生变化取决于形成牺牲层的条件，从而产生在薄膜和驱动电极之间不能产生均匀的库仑力、从而不能获得稳定驱动的问题。此外，由于传统光学可调滤光器具有可动部分从衬底表面突出的结构，因此光学可调滤光器的厚度很大(例如，参见日本专利公开No.2002-174721)。
<使用SOI晶片的滤光器>
另一方面，US专利No.6341039公开了一种具有利用SOI(绝缘体硅)晶片的SiO2层作为牺牲层而形成的可变间隙的滤光器。利用这样的SOI晶片的SiO2层作为牺牲层，有可能以高精度形成可变间隙。然而，在该滤光器中，在驱动电极和可动部分之间不设置绝缘结构，从而产生当在可动部分和驱动电极之间产生大的静电吸引力时二者粘在一起的问题(例如，参见US专利No.6341039)。
<两种类型滤光器的共同问题>
在两种类型的滤光器中，牺牲层最终被释放以形成可变间隙。因此，在滤光器中有必要设置释放孔，以供给用于释放到牺牲层的液体。这样产生库仑力作用的区域减小、从而驱动电压增加的问题。此外，如果可变间隙较小，则在牺牲层被释放时发生由于水的表面张力而使薄膜和驱动电极衬底粘在一起的现象(即产生被称作“粘连”的现象)。在这种情况下，需要这样一种滤光器，其可在不释放牺牲层的情况下被制造。

发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种具有简单结构和较小尺寸的光学可调滤光器，其可通过简化的制造过程被制造而不使用释放孔，并能获得可动部分的稳定驱动，以及提供一种用于制造这种光学可调滤光器的方法。
为了实现上述目的，本发明涉及一种光学可调滤光器，包括第一衬底，其具有光传输特性，并包括可动部分；第二衬底，其具有光传输特性，并设置为与第一衬底相对；第一间隙和第二间隙，它们分别设置在可动部分和第二衬底之间；干涉部分，其通过第二间隙引起可动部分和第二衬底之间的入射光的干涉；以及驱动部分，用于利用第一间隙、通过相对于第二衬底移动可动部分来改变第二间隙的距离。
根据具有上述结构的本发明，可提供一种具有简单结构和较小尺寸的光学可调滤光器。此外，这种光学可调滤光器可容易地制造而不使用释放孔，并能实现可动部分的稳定驱动。
在本发明中，优选的是，第二衬底具有面对可动部分的表面，其中第二衬底的表面由对应第一间隙的第一凹部和对应第二间隙的第二凹部形成，第二凹部被形成为比第一凹部深。
根据该特征，由于利用同一衬底提供用于移动可动部分的第一间隙和用于干涉光的第二间隙，因此可提供具有简单结构和较小尺寸的光学可调滤光器，并且，所述光学可调滤光器可通过简化的制造过程来制造。
在本发明中，优选的是，第一凹部设置在第二凹部周围，以便与第二凹部连续。这种布置使得能够有效地传输光和稳定地驱动可动部分。
此外，优选的是，驱动部分被构造用来利用库仑力移动可动部件。这使得能够稳定地驱动可动部分。
此外，还优选的是，第二衬底具有驱动电极，所述驱动电极被设置在对应第一间隙的第二衬底的表面上。这样使得有可能更稳定地驱动可动部分。
并且，优选的是，第一间隙和第二间隙通过蚀刻方法形成。这样能够以高精度形成第一和第二间隙。
并且，优选的是，第一衬底由硅制成。这使得有可能简化结构和简化制造过程。
并且，优选的是，所述可动部分在平面视图中具有大体圆形的形状。这使得有可能有效地驱动可动部分。
并且，优选的是，第二衬底由玻璃制成。这使得有可能以高精度形成衬底，从而能够提供一种光学可调滤光器，通过它光可被有效地传输。
在这种情况下，优选的是，所述玻璃包含碱金属。这使得能够更容易地制造光学可调滤光器，并以高粘性牢固地结合第一和第二衬底。
并且，在本发明中，优选所述可动部分具有对应第二间隙的表面，其中第一反射膜设置在可动部分的表面上，第二反射膜设置在第二衬底的表面上。这使得能够有效地反射光。
在这种情况下，优选第一反射膜和第二反射膜中的每一个由多层膜形成。这使得能够容易地改变膜厚度，从而能够简化反射膜的制造过程。
在这种光学可调滤光器中，优选第一反射膜具有绝缘特性。这使得能够利用简单的结构在可动部分和第二衬底之间提供可靠的绝缘。
并且，在本发明中，优选抗反射膜设置在可动部分的另一表面和第二衬底的另一表面中的至少一个表面上。这使得能够抑制光反射和有效地传输光。
并且，优选所述抗反射膜由多层膜形成。这使得能够容易地改变膜厚度，从而能够实现抗反射膜的简化制造过程。
并且，优选第二衬底包括光传输部分，光通过该光传输部分进入和/或从该光传输部分发出，所述光传输部分设置在第二衬底的另一表面上。这使得能够有效地传输光。
本发明的另一方面涉及一种制造光学可调滤光器的方法，其中所述光学可调滤光器包括第一衬底，其具有光传输特性，并包括可动部分；第二衬底，其具有光传输特性，并设置为与第一衬底相对；第一间隙和第二间隙，它们分别设置在第一衬底的可动部分和第二衬底之间；干涉部分，其通过第二间隙引起可动部分和第二衬底之间的入射光的干涉；以及驱动部分，用于利用第一间隙、通过相对于第二衬底移动可动部分来改变第二间隙的距离，其中所述方法的特征在于第一间隙和第二间隙通过蚀刻方法形成。
根据本发明的上述方法，由于在制造用于驱动可动部分的间隙的情况下不需要释放孔，因此，能够容易地制造光学可调滤光器并且稳定地驱动可动部分。
通过以下参照附图对优选实施例的描述，本发明的上述和其它目的、结构和优点将变得更加明显。


图1是根据本发明的光学可调滤光器的一个实施例的剖面图；图2是根据本发明的光学可调滤光器的实施例的平面图；图3是根据本发明的制造光学可调滤光器的方法的步骤图；图4是根据本发明的制造光学可调滤光器的方法的步骤图(续图3)；图5是根据本发明的制造光学可调滤光器的方法的步骤图(续图4)；图6是根据本发明的制造光学可调滤光器的方法的步骤图(续图5)；图7是示出根据本发明的光学可调滤光器的操作的一个例子的剖视图；图8是根据本发明的光学可调滤光器的实施例中的带有电线的光学可调滤光器的剖视图。
具体实施例方式
以下将参照附图中示出的优选实施例详细描述根据本发明的光学可调滤光器。
图1是沿着图2的A-A线截取的剖面图，示出了根据本发明的光学可调滤光器的实施例，图2是图1所示的光学可调滤光器的平面图。关于这一点，应当注意，在以下的说明中，图1中的上侧和下侧将被分别称作“上侧”和“下侧”。
如图1所示，光学可调滤光器1包括第一衬底3、设置为与第一衬底3相对的基底衬底2(第二衬底)、第一间隙21和第二间隙22。第一间隙21和第二间隙22都设置在第一衬底3和基底衬底2之间。并且，第一衬底3包括可动部分31；支撑部分32，支撑部分32支撑可动部分31以便可动部分31可被位移(即，可动部分31可被移动)；电流运载部分33，其运载电流到可动部分31。可动部分31设置在衬底3的中心。
第一衬底3具有导电性能和光传输特性。并且，第一衬底3由硅(Si)制成。因此，可动部分31、支撑部分32以及电流运载部分33可被一体地形成。基底衬底2包括具有第一凹部211和第二凹部221的基体20、驱动电极23、导电层231、光进入部分(即，光传输部分)24、抗反射膜100和第二反射膜210。
基体20具有光传输特性。基体20的构成材料的例子包括诸如钠玻璃、水晶玻璃、硅玻璃、铅玻璃、钾玻璃、硼硅玻璃、硼硅酸钠玻璃以及无碱玻璃之类的各种玻璃材料以及硅等。其中，例如，优选使用包括碱金属(例如钠，Na)的玻璃。
从这样的观点，作为基体20的组成材料，可使用钠玻璃、钾玻璃、硼硅酸钠玻璃等。例如，优选使用Pyrex(Corning Incorporated公司的商标)硼硅酸耐热玻璃。基体20的厚度不限于任何特定值，可根据其组成材料和光学可调滤光器的使用目的来适当地确定，但优选在大约10至2,000μm的范围内，更优选在大约100至1,000μm的范围内。
在基体20的面对可动部分31的表面中，设置有第一凹部211和第二凹部221，第二凹部比第一凹部深。第一凹部211设置在第二凹部221的周围，第二凹部221和第一凹部211连续。第一凹部211的外部形状大体对应可动部分31的外部形状(随后将详细说明)，但第一凹部211的尺寸(外部尺寸)被确定为略大于可动部分31的尺寸。
第二凹部221的外部形状大体对应可动部分31的外部形状，但第二凹部221的尺寸被确定为略小于可动部分31的尺寸。由于该结构，有可能使可动部分31(即，可动部分31的外部)的外围部分与第一凹部211相对。
在这种结构中，优选第一凹部211和第二凹部221通过在基体20的表面上蚀刻而形成，随后将详细说明。在第一凹部211中设置的空间可被限定为第一间隙21。即，可动部分31和第一凹部211限定第一间隙21。
同样地，在第二凹部221中设置的空间可被限定为第二间隙22。即，可动部分31和第二凹部221限定第二间隙22。第一间隙21的尺寸不限于任何特定的值，可根据光学可调滤光器的使用目的适当地确定，但优选在大约0.5至20μm的范围内。第二间隙22的尺寸不限于任何特定的值，可根据光学可调滤光器的使用目的适当地确定，但优选在大约1至100μm的范围内。
在该实施例中，可动部分31在平面视图中大体为圆形。这使得有可能有效地驱动可动部分31。可动部分31的厚度不限于任何特定的值，可根据其组成材料和光学可调滤光器的使用目的适当地确定，但优选在大约1至500μm的范围内，更优选在大约10至100μm的范围内。
在可动部分31的面对第二凹部221的表面上(即，在可动部分31的下表面上)，设置有能有效地反射光的第一反射膜(HR涂层)200。另一方面，在可动部分31的不面对第二凹部221的表面上(即，在可动部分31的上表面上)，设置有抑制光反射的抗反射膜(AR涂层)100。不用说，可动部分31的形状不限于图中所示的形状。
在图2的大致中心部分，设置有四个支撑部分32。这些支撑部分32具有弹性(柔性)，并与可动部分31和电流运载部分33一体地形成。支撑部分32沿着可动部分31的外周表面等角地分开(即，支撑部分32每隔90度设置)。可动部分31可自由地沿图1的上下方向移动。关于这一点，应当注意，支撑部分32的数量不一定限定为四个。例如，支撑部分32的数量可以为两个、三个、五个或更多。并且，支撑部分32的形状不限于图中所示的形状。
第一衬底3通过电流运载部分33被结合到基底衬底2上。电流运载部分33通过支撑部分32连接到可动部分31。光进入部分24设置在基体20的下表面上，光从该光进入部分24进入光学可调滤光器1。在光进入部分24的表面上设置有抗反射膜100。
在第二凹部221的表面上设置有第二反射膜210。并且，在第一凹部211的上表面上，设置有驱动电极23，驱动电极23以片或膜的形式与导电层231、231连续。导电层231、231分别从驱动电极23延伸到基体20的端部。此外，在驱动电极23和导电层231、231的上表面上，设置有第二反射膜210。
驱动电极23和导电层231、231中的每一个由具有导电性的材料形成。驱动电极23和导电层231的组成材料的例子包括诸如铬、铝、铝合金、镍、锌和钛等金属；其中分散有碳或钛的树脂；诸如多晶硅和非晶硅之类的硅；氮化硅；诸如ITO之类的透明导电材料；以及金。驱动电极23和导电层231的每一个的厚度不限于任何特定值，可根据其组成材料和光学可调滤光器的使用目的适当地确定，但优选在大约0.1到5μm的范围内。
如图8所示，电流运载部分33和光学可调滤光器1的导电层231通过电线50连接到电路板(图中未示出)。电线50例如通过诸如焊料等铜焊材料而被连接到电流运载部分33和导电层231。利用这种布置，电流运载部分33和导电层231通过电线50和电路板被连接到电源(图中未示出)，从而使得电压能够通过可动部分31和驱动电极23施加。
当电压通过驱动电极23和可动部分31施加时，驱动电极23和可动部分31被相反地充电，结果，在它们之间产生库仑力。接着，由于库仑力作用，可动部分31向下移动，接着停止。在这种情况下，例如，通过连续地或逐渐地改变被施加的电压，有可能沿上下方向相对于基底衬底2将可动部分31移动到预定位置。即，距离X可被调节(改变)为预定值，从而使得具有预定波长的光能够被发出(后面将详细说明)。
驱动电极23、第一间隙21和可动部分31的外周部分构成由库仑力驱动的驱动部分(致动器)的主要部分。
该实施例的第一反射膜200和第二反射膜210均具有绝缘特性。即，第一反射膜200和第二反射膜210也用作绝缘膜。因此，第一反射膜200能防止在驱动电极23和可动部分31之间发生短路。
并且，第二反射膜210可防止在导电层231和第一衬底3之间发生短路。
在该实施例中，抗反射膜100、第一反射膜200和第二反射膜210中的每一个由多层膜形成。通过适当地设置(调整)每一层的厚度、层的数量和每一层的材料，有可能形成能够传输或反射具有预定波长的光的多层膜(即，有可能形成具有各种特性的多层膜)。这样，可容易地形成抗反射膜100、第一反射膜200和第二反射膜210。
接着，将参考图7描述根据本发明的光学可调滤光器的操作(作用)。如图7所示，从光源300发出的光L通过设置在基底衬底2下表面中的光进入部分24而进入。具体而言，光L通过抗反射膜100、基底衬底2、第二反射膜210，接着进入第二间隙22。入射光在第一反射膜200和第二反射膜210之间重复地反射(即，发生干涉)。因此，第一反射膜200和第二反射膜210可抑制光L的损失。
具有与由光L的干涉结果所获得的距离X(即，相干光)相对应的预定波长的光经过第一反射膜200、可动部分31和抗反射膜100，接着从可动部分31的上表面发出。
如上所述的光学可调滤光器1可用于各种目的。例如，在测量对应预定频率的光的强度的装置中利用光学可调滤光器1，可容易地测量这样的光强度。
在该实施例中，光通过光进入部分24进入，但是，光可通过可动部分31的上表面进入。在这种情况中，光可从光进入部分24或可动部分31的上表面发出。并且，在该实施例中，已通过光进入部分24进入的光从可动部分31的上表面发出，但已通过光进入部分24进入的光可从光进入部分24发出。
并且，在该实施例中，抗反射膜100、第一反射膜200和第二反射膜210中的每一个可由多层膜形成，但它们中的每一个可由单层膜形成。并且，在该实施例中，驱动部分具有由库仑力驱动的结构，但本发明并不限于此。
接着，参考图3-6的步骤图说明制造光学可调滤光器的方法。
(1)首先，在制造光学可调滤光器1之前准备透明衬底(即具有光传输特性的衬底)5。透明衬底5优选具有均匀的厚度，没有变形并且没有瑕疵。至于透明衬底5的组成材料，可使用如上参照基体20所述的相同材料。在这些材料中，特别优选与上硅层73(后面将说明)具有大致相同的热膨胀系数的一种材料，因为透明衬底5在阳极结合(anodic bonding)中被加热。
(2)接着，如图3(a)所示，在透明衬底5的上下表面中的每一个表面上形成掩模层6(下文中，在透明衬底5上表面上形成的掩模层6将被称作“上掩模层6”，在透明衬底5下表面上形成的掩模层6将被称作“下掩模层6”)，即，透明衬底5被遮蔽。掩模层6的组成材料的例子包括诸如金/铬、金/钛、铂/铬和铂/钛等金属；诸如多晶硅和非晶硅等硅；以及氮化硅。使用硅用于掩模层6提高了掩模层6和透明衬底5之间的粘着性。使用金属用于掩模层6使得容易可视地识别掩模层6。
掩模层6的厚度不限于任何特定值，但优选在大约0.01至1μm的范围内，更优选在大约0.09至0.11μm的范围内。如果掩模层6太薄，会出现掩模层6不能令人满意地保护透明衬底5的情况。另一方面，如果掩模层6太厚，会出现掩模层6由于其内部应力而容易剥落的情况。掩模层6例如可由化学汽相沉积法(CVD方法)、溅射法、诸如沉积方法等气相沉积法，或电镀方法形成。
(3)接着，如图3(b)所示，在掩模层6中形成开口61和62。开口61例如形成于将形成第一凹部211的位置处。开口61的形状(平面形状)对应于将被形成的第一凹部21的形状(平面形状)。开口62例如形成于下部掩模层6中并位于与将形成第一凹部211的位置相对的位置处。开口62的形状(平面形状)对应于将在以下步骤中形成的第二凹部221的形状(平面形状)。
这些开口61和62例如可由光刻法形成。具体而言，具有与开口61对应的图案的抗蚀剂层(未示出)在上掩模层6上形成，具有与开口62对应的图案的抗蚀剂层(未示出)在下掩模层6上形成。接着，上掩模层6的一部分利用作为掩模的抗蚀剂层被除去，接着抗蚀剂层被除去。对下掩模层6进行同样的操作。这样，形成开口61和62。关于这一点，应当注意，掩模层6的一部分例如可利用CF气体或基于氯的气体通过干蚀刻法、或浸在诸如氢氟酸和硝酸混合水溶液或碱溶液之类的去膜溶液中(即湿蚀刻)而被除去。
(4)接着，如图3(c)所示，第一凹部211和光进入部分24在透明衬底5中形成。形成第一凹部211的方法的例子包括诸如干蚀刻方法和湿蚀刻方法等的蚀刻方法。例如，通过对透明衬底5进行蚀刻，开口61和62被各向同性地蚀刻，从而分别形成其中每一个均具有圆柱形形状的第一凹部211和光进入部分24。
特别是，湿蚀刻使得能够形成具有更理想的圆柱形形状的第一凹部211和光进入部分24。至于用于湿蚀刻的蚀刻剂，例如，优选使用氢氟酸基蚀刻剂。这时，通过在蚀刻剂中添加诸如丙三醇等醇(特别是多羟基醇)，有可能获得具有非常平滑的表面的第一凹部211。
(5)接着，除去掩模层6。掩模层6例如可通过浸在诸如碱溶液(例如氢氧化四甲基铵水溶液)、盐酸和硝酸混合水溶液、氢氟酸和硝酸混合水溶液等去膜溶液中(即，湿蚀刻)，或通过利用CF气体或基于氯的气体的干蚀刻法被除去。
特别是，通过将透明衬底5浸在这样的用于除去的溶液中，有可能容易和有效地除去掩模层6。这样，如图3(d)所示，第一凹部211和光进入部分24中的每一个形成在透明衬底5中的预定位置。可以以如上参照第一凹部211所述的相同方式形成第二凹部221。
如图4(e)所示，优选地是，当第二凹部221形成时，使得将被形成的开口区和步骤(4)中的蚀刻条件(例如蚀刻时间、蚀刻温度和蚀刻剂的成份)中的至少一个与形成第一凹部211的条件不同。通过使形成第二凹部221的一部分条件与形成第一凹部211的条件不同，可容易地形成其直径不同于第一凹部211的第二凹部221。
这样，如图4(f)所示，第一凹部211、第二凹部221以及光进入部分24中的每一个在透明衬底5中的预定位置上形成。
在以下的步骤中，驱动电极23和导电层231在透明衬底5的表面上形成。
(6)具体而言，在透明衬底5的上表面上和第一凹部211的表面上形成掩模层(图中未示出)。驱动电极23和导电层231的组成材料的例子(即，掩模层的组成材料)包括诸如铬、铝、铝合金、镍、锌和钛等金属；其中分散有碳或钛的树脂；诸如多晶硅和非晶硅之类的硅；氮化硅；诸如ITO之类的透明导电材料。驱动电极23和导电层231的厚度优选例如在0.1到0.2μm的范围内。驱动电极23和导电层231可利用气相沉积法、溅射法、离子电镀等方法形成。
(7)如图4(g)所示，驱动电极23和导电层231、231利用掩模层形成。驱动电极23设置在第一凹部211的上表面上，导电层231、231设置在透明衬底5的上表面上，以便与驱动电极23连续。在这种情况下，优选驱动电极23的形状(平面形状)对应于第一凹部211的形状(平面形状)。
驱动电极23和导电层231例如可通过光刻法形成。具体而言，具有与驱动电极23和导电层231对应的图案的抗蚀剂层(未示出)在掩模层上形成。接着，掩模层的一部分利用作为掩模的抗蚀剂层而被除去。接着抗蚀剂层被除去。这样，形成驱动电极23和导电层231。关于这一点，应当注意，掩模层的一部分例如可利用CF气体或基于氯的气体通过干蚀刻法，或浸在诸如氢氟酸和硝酸混合水溶液或碱溶液之类的去膜溶液中(即湿蚀刻)而被除去。
(8)接着，如图4(h)所示，在第一凹部211的上表面和驱动电极23的表面以及导电层231、231的表面上设置第二反射膜210。并且，在光进入部分24的表面上设置抗反射膜100。在该制造方法中，每个抗反射膜100、第一反射膜200和第二反射膜210由多层膜形成。
多层膜的组成材料的例子包括SiO2、Ta2O5和SiN。通过交替叠加由这样的材料构成的层，可获得具有预定厚度的多层膜。第一反射膜200和第二反射膜210中的每一个优选具有0.1到12μm的厚度。
这样，可获得基底衬底2(第二衬底)，其中，第一凹部211、第二凹部221、驱动电极23、第二反射膜210和抗反射膜100中的每一个设置在透明衬底5上的预定位置处。这样的基底衬底2可用于光学可调滤光器。
下文中，将参照图5和图6说明利用晶片形成可动部分31、支撑部分32和电流运载部分33的方法，以及利用所形成的可动部分31和用于光学可调滤光器的基底衬底2来制造光学可调滤光器的方法。
首先，准备用于形成可动部分31的晶片7。这样的晶片7例如可通过如下的方法形成和准备。优选地是，晶片7具有能够使其表面成为镜面抛光表面的特性。从这样的观点，作为晶片7，可使用SOI(绝缘体硅)衬底、SOS(蓝宝石上硅)衬底或者硅衬底。
在该制造方法中，SOI衬底被用作晶片7。晶片7被形成为具有层叠结构，包括三层Si基层71、SiO2层72以及上Si层73(活性层)。晶片7的厚度不限于特定值，但特别的是，上Si层73的厚度优选在大约10到100μm的范围内。
(9)首先，如图5(i)所示，第一反射膜200设置在上Si(硅)层73的下表面上，以便第一反射膜200在下面描述的结合步骤之后面对第二凹部221。
(10)接着，如图5(j)所示，晶片7的上硅层73被结合到基底衬底2的表面上，该表面是设置有第二凹部221的表面。这样的结合例如可通过阳极结合进行。
例如，以如下方式实施阳极结合。首先，基底衬底2被连接到直流电源(图中未有示出)的负极端子，并且上硅层(活性层)73被连接到直流电源的正极端子。接着，电压加在它们上，基底衬底2被加热。基底衬底2的加热便于Na+在基底衬底2中运动，从而将被结合的基底衬底2的表面带负电荷，而将被结合的晶片7的表面带正电荷。结果，基底衬底2和晶片7被牢固地结合。
在该制造方法中，利用阳极结合，但是用于结合的方法不限于此。例如，可使用热压结合、用粘结剂结合或利用低熔玻璃结合。
(11)接着，如图5(k)所示，通过蚀刻或抛光除去硅基层71。关于蚀刻方法，例如可使用湿蚀刻或干蚀刻，但优选干蚀刻。在这两种情况中，SiO2层72用作当硅基层71被除去时的阻止物。在这种情况下，由于干蚀刻不使用蚀刻剂，可适当地防止面对驱动电极23的上硅层73被损坏。这提高了光学可调滤光器1的制造产量。
(12)接着，如图5(1)所示，通过蚀刻除除去SiO2层72。这时，优选使用包含氢氟酸的蚀刻剂。通过使用这样的蚀刻剂，可适当地除去SiO2层72，从而使得能够获得期望的上硅层73。关于这一点，应当注意，在晶片7由Si元素制造并具有适于进行以下步骤的厚度时，步骤(11)和(12)可被省略，从而使得制造光学可调滤光器1的过程能够简化。
(13)接着，形成具有与可动部分31和支撑部分32的形状(平面形状)相对应的图案的抗蚀剂层(未示出)。接着，如图6(m)所示，上硅层73经受干蚀刻法的蚀刻，特别是通过ICP蚀刻以形成通孔8。这样，形成可动部分31、支撑部分32(未示出)以及电流运载部分33。
在步骤(13)中，进行ICP蚀刻。具体而言，利用蚀刻气体的蚀刻和利用沉积气体形成保护膜被交替重复以形成可动部分31。作为蚀刻气体的例子，可提到SF6。作为沉积气体的例子，可提到C4F8。
通过进行ICP蚀刻，可仅仅对上硅层73进行蚀刻。并且，由ICP蚀刻是干蚀刻，能够高精度地并且可靠地形成可动部分31、支撑部分32和电流运载部分33，而不影响除上硅层73以外的部分。如上所述，由于在形成可动部分31、支撑部分32和电流运载部分33时利用干蚀刻，特别是ICP蚀刻，因此能够以高精度容易和可靠地形成可动部分31。
在根据本发明的方法中，可动部分31、支撑部分32和电流运载部分33可通过除以上所述方法以外的干蚀刻方法形成。作为选择，可动部分31、支撑部分32和电流运载部分33可通过除干蚀刻以外的方法形成。
(14)接着，如图6(n)所示，在可动部分31的上表面上形成抗反射膜100。通过如上所述的步骤，制造如图1所示的光学可调滤光器。应当注意，在该制造方法中，导电层通过形成图案(patterning)而被形成，但它可以在设置在透明衬底中的凹陷中形成。
根据本发明，第一间隙21(即，用于驱动可动部分31的间隙)和第二间隙22(即，具有使进入光学可调滤光器1的光通过或反射所述光的功能的间隙)设置在基底衬底2中(即，第一间隙21和第二间隙22利用同一衬底设置，从而可简化光学可调滤光器的结构。并且，也可简化形成第一间隙21的步骤并减小光学可调滤光器1的尺寸。
根据本发明，不需要用于形成可动部分的释放孔，从而可简化光学可调滤光器1的制造过程。另外，由于库仑力作用的区域未减小，因此可减小将被施加的压力。
在本实施例中，抗反射膜100、第一反射膜200和第二反射膜210作为绝缘膜形成。这使得能够防止可动部分31和驱动电极23之间发生粘结。即，可在可动部分31和驱动电极23之间设置可靠的绝缘结构。
本发明并不限于图中示出的光学可调滤光器的实施例，只要能获得相同的功能，可对本发明的光学可调滤光器的各个部分进行各种变化和添加。
例如，在上述实施例中，光学可调滤光器具有作为绝缘膜的抗反射膜100、第一反射膜200和第二反射膜210，但本发明并不限于此。例如，绝缘膜可被单独设置。在这样的情况中，通过热氧化得到的SiO2层或通过TEOS-CVD形成的SiO2层可用作绝缘膜。
权利要求
1.一种光学可调滤光器，包括具有光传输特性的第一衬底，所述第一衬底包括可动部分；具有光传输特性的第二衬底，所述第二衬底设置为与第一衬底相对；第一间隙和第二间隙，它们分别设置在可动部分和第二衬底之间；干涉部分，所述干涉部分通过第二间隙引起可动部分和第二衬底之间的入射光的干涉；以及驱动部分，用于利用第一间隙通过相对于第二衬底移动可动部分来改变第二间隙的距离。
2.根据权利要求1所述的光学可调滤光器，其特征在于第二衬底具有面对可动部分的表面，其中第二衬底的表面由与第一间隙相对应的第一凹部和与第二间隙相对应的第二凹部形成，第二凹部被形成为比第一凹部深。
3.根据权利要求1所述的光学可调滤光器，其特征在于第一凹部设置在第二凹部周围，以便与第二凹部连续。
4.根据权利要求1所述的光学可调滤光器，其特征在于驱动部分被构造用来利用库仑力移动可动部件。
5.根据权利要求1所述的光学可调滤光器，其特征在于第二衬底具有驱动电极，所述驱动电极被设置在与第一间隙相对应的第二衬底的表面上。
6.根据权利要求1所述的光学可调滤光器，其特征在于第一间隙和第二间隙通过蚀刻方法形成。
7.根据权利要求1所述的光学可调滤光器，其特征在于第一衬底由硅制成。
8.根据权利要求1所述的光学可调滤光器，其特征在于所述可动部分在平面视图中具有大体圆形的形状。
9.根据权利要求1所述的光学可调滤光器，其特征在于第二衬底由玻璃制成。
10.根据权利要求9所述的光学可调滤光器，其特征在于所述玻璃包含碱金属。
11.根据权利要求1所述的光学可调滤光器，其特征在于所述可动部分具有对应第二间隙的表面，其中第一反射膜设置在可动部分的表面上，第二反射膜设置在第二衬底的表面上。
12.根据权利要求1所述的光学可调滤光器，其特征在于第一反射膜和第二反射膜中的每一个由多层膜形成。
13.根据权利要求11所述的光学可调滤光器，其特征在于第一反射膜具有绝缘特性。
14.根据权利要求1所述的光学可调滤光器，其特征在于抗反射膜设置在可动部分的另一表面和第二衬底的另一表面中的至少一个表面上。
15.根据权利要求14所述的光学可调滤光器，其特征在于所述抗反射膜由多层膜形成。
16.根据权利要求1所述的光学可调滤光器，其特征在于第二衬底包括光传输部分，光通过该光传输部分进入和/或从该光传输部分发出，所述光传输部分设置在第二衬底的另一表面上。
17.一种制造光学可调滤光器的方法，其中，所述光学可调滤光器包括具有光传输特性的第一衬底，所述第一衬底包括可动部分；具有光传输特性的第二衬底，所述第二衬底设置为与第一衬底相对；第一间隙和第二间隙，它们分别设置在第一衬底的可动部分和第二衬底之间；干涉部分，其通过第二间隙引起可动部分和第二衬底之间的入射光的干涉；以及驱动部分，用于利用第一间隙通过相对于第二衬底移动可动部分来改变第二间隙的距离，其中，所述方法的特征在于第一间隙和第二间隙通过蚀刻方法形成。
全文摘要
一种光学可调滤光器，包括第一衬底，其具有光传输特性，并包括可动部分；第二衬底，其具有光传输特性，并设置为与第一衬底相对；第一间隙和第二间隙，它们分别设置在可动部分和第二衬底之间；干涉部分，其通过第二间隙引起可动部分和第二衬底之间的入射光的干涉；以及驱动部分，用于利用第一间隙通过相对于第二衬底移动可动部分来改变第二间隙的距离。这使得有可能提供一种具有简单结构和较小尺寸的光学可调滤光器，这样的光学可调滤光器可通过简化的制造过程进行制造而不使用释放孔，并能实现可动部分的稳定驱动，以及一种用于制造这样的光学可调滤光器的方法。
文档编号G02B5/20GK101051096SQ200410079178
公开日2007年10月10日 申请日期2004年9月15日 优先权日2003年9月22日
发明者村田昭浩, 中村亮介, 纸透真一 申请人:精工爱普生株式会社