(57)【要約】【課題】高速且つ大きな振れ角で可動部を揺動させることができると共に、熱変形による光学的特性の低下を抑制することができる可動回折格子及びその製造方法、並びにそのような可動回折格子を備える外部共振器型レーザモジュールを提供する。【解決手段】可動回折格子１０は、支持部１１と、支持部１１に対して揺動自在に連結された可動部１３と、可動部１３に埋め込まれるように設けられたコイル１４と、コイル１４に磁界を作用させる磁界発生部１５と、可動部１３の一の表面１３ａ上に設けられた絶縁層１６と、絶縁層１６上に設けられ、回折格子パターン３５が形成された樹脂層１７と、回折格子パターン３５に沿うように樹脂層１７上に設けられた金属製の反射層１８と、を備える。【選択図】図３
2018036565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部と、
前記支持部に対して揺動自在に連結された可動部と、
前記可動部に埋め込まれるように設けられたコイルと、
前記コイルに磁界を作用させる磁界発生部と、
前記可動部の一の表面上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられ、回折格子パターンが形成された樹脂層と、
前記回折格子パターンに沿うように前記樹脂層上に設けられた金属製の反射層と、を備える、可動回折格子。
【請求項２】
前記コイルは、前記可動部の前記表面に形成された溝内に配置されている、請求項１に記載の可動回折格子。
【請求項３】
前記回折格子パターンは、前記可動部の前記表面に垂直な方向から見た場合に前記コイルと重なる領域に配置されている、請求項１又は２に記載の可動回折格子。
【請求項４】
前記回折格子パターンは、中赤外領域の波長の光を回折させるブレーズドグレーティングパターンである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の可動回折格子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の可動回折格子の製造方法であって、
前記支持部及び前記可動部に対応する部分を含む基板を用意し、前記可動部に埋め込むように前記コイルを形成する第１ステップと、
前記第１ステップの後に、前記可動部の前記表面上に前記絶縁層を形成する第２ステップと、
前記第２ステップの後に、前記絶縁層上に樹脂材料を配置する第３ステップと、
前記第３ステップの後に、前記回折格子パターンに対応する転写パターンを有するモールドを用いて前記樹脂材料に前記転写パターンを転写することにより、前記回折格子パターンが形成された前記樹脂層を形成する第４ステップと、
前記第４ステップの後に、前記回折格子パターンに沿うように前記樹脂層上に前記反射層を形成する第５ステップと、を備える可動回折格子の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の可動回折格子と、
量子カスケードレーザ素子と、を備え、
前記可動回折格子は、前記量子カスケードレーザ素子により発振された光を回折させると共に反射させることにより、前記光のうち特定波長の光を前記量子カスケードレーザ素子に帰還させる、外部共振器型レーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  Systems）デバイスとして構成される可動回折格子及びその製造方法、並びに当該可動回折格子を備える外部共振器型レーザモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳデバイスとして、支持部と、支持部に対して揺動自在に連結された可動部と、可動部を駆動する駆動手段と、可動部上に設けられ、回折格子パターンが形成された金属膜と、を備える可動回折格子が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような可動回折格子では、例えば可動部がその共振周波数レベルで高速に揺動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５３５１７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような可動回折格子が例えば外部共振器型レーザモジュールに用いられる場合、高速且つ大きな振れ角で可動部を揺動させる必要があることから、可動部の薄型化が求められる場合がある。一方で、可動部が薄型化された場合、可動回折格子の動作中に駆動手段で生じる熱が金属膜に伝わり易くなり、その結果、回折格子として機能する金属膜が変形して光学的特性が低下するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、高速且つ大きな振れ角で可動部を揺動させることができると共に、熱変形による光学的特性の低下を抑制することができる可動回折格子及びその製造方法、並びにそのような可動回折格子を備える外部共振器型レーザモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の可動回折格子は、支持部と、支持部に対して揺動自在に連結された可動部と、可動部に埋め込まれるように設けられたコイルと、コイルに磁界を作用させる磁界発生部と、可動部の一の表面上に設けられた絶縁層と、絶縁層上に設けられ、回折格子パターンが形成された樹脂層と、回折格子パターンに沿うように樹脂層上に設けられた金属製の反射層と、を備える。
【０００７】
この可動回折格子では、コイルが可動部に埋め込まれるように設けられている。これにより、可動部を薄型化することができ、高速且つ大きな振れ角で可動部を揺動させることができる。また、コイルが可動部に埋め込まれるように設けられているため、コイルの厚さを確保することができ、コイルの低抵抗化を図ることもできる。コイルが低抵抗化されると、コイルでの発熱が抑制されるため、コイルからの伝熱による反射層の変形を抑制することが可能となる。更に、この可動回折格子では、樹脂層に回折格子パターンが形成されており、回折格子パターンに沿うように樹脂層上に金属製の反射層が設けられている。これにより、コイルと反射層との間に樹脂層が配置されていることで、コイルから反射層への伝熱を抑制すると共に、可動部における反射層とは反対側の表面からの放熱を促進することができる。その結果、コイルからの伝熱による反射層の変形を一層抑制することができる。よって、この可動回折格子によれば、高速且つ大きな振れ角で可動部を揺動させることができると共に、熱変形による光学的特性の低下を抑制することができる。
【０００８】
また、本発明の可動回折格子では、コイルは、可動部の表面に形成された溝内に配置されていてもよい。この場合、可動部を更に薄型化することができ、更に高速且つ大きな振れ角で可動部を揺動させることができる。
【０００９】
また、本発明の可動回折格子では、回折格子パターンは、可動部の表面に垂直な方向から見た場合にコイルと重なる領域に配置されていてもよい。この場合、回折格子パターンの面積を確保しつつ、可動部の大面積化を抑制して、高速且つ大きな振れ角で可動部を揺動させることができる。
【００１０】
また、本発明の可動回折格子では、回折格子パターンは、中赤外領域の波長の光を回折させるブレーズドグレーティングパターンであってもよい。この場合、高い回折効率が得られる。更に、中赤外領域の波長用のブレーズドグレーティングは、中赤外領域よりも短波長用のものと比べて溝が深いため、反射層の変形が回折効率に与える影響を低減することができる。
【００１１】
また、本発明の可動回折格子の製造方法は、上記可動回折格子の製造方法であって、支持部及び可動部に対応する部分を含む基板を用意し、可動部に埋め込むようにコイルを形成する第１ステップと、第１ステップの後に、可動部の表面上に絶縁層を形成する第２ステップと、第２ステップの後に、絶縁層上に樹脂材料を配置する第３ステップと、第３ステップの後に、回折格子パターンに対応する転写パターンを有するモールドを用いて樹脂材料に転写パターンを転写することにより、回折格子パターンが形成された樹脂層を形成する第４ステップと、第４ステップの後に、回折格子パターンに沿うように樹脂層上に反射層を形成する第５ステップと、を備える。この可動回折格子の製造方法では、回折格子パターンに対応する転写パターンを有するモールドを用いて樹脂材料に転写パターンを転写することにより、回折格子パターンが形成された樹脂層を形成するため、高精度な回折格子パターンを容易に形成することができる。
【００１２】
また、本発明の外部共振器型レーザモジュールは、上記可動回折格子と、量子カスケードレーザ素子と、を備え、可動回折格子は、量子カスケードレーザ素子により発振された光を回折させると共に反射させることにより、光のうち特定波長の光を量子カスケードレーザ素子に帰還させる。この外部共振器型レーザモジュールでは、可動回折格子が外部共振器として機能することにより、特定波長の光を増幅させて外部に出力することができる。また、可動回折格子の可動部を揺動させて格子面の向きを変化させることにより、出力光の波長を高速に変化させることができる。そのため、例えば気体の濃度の測定用の光源として外部共振器型レーザモジュールを用いることにより、１つの光源で様々な種類の気体の測定を行うことが可能となると共に、測定時間を短縮することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高速且つ大きな振れ角で可動部を揺動させることができると共に、熱変形による光学的特性の低下を抑制することができる可動回折格子及びその製造方法、並びにそのような可動回折格子を備える外部共振器型レーザモジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る外部共振器型レーザモジュールの構成図である。
【図２】図１の外部共振器型レーザモジュールの可動回折格子の回路構成図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】図３の一部拡大図である。
【図５】回折格子パターンを示す図である。
【図６】図２の可動回折格子の製造方法を説明する図である。
【図７】図２の可動回折格子の製造方法を説明する図である。
【図８】図２の可動回折格子の製造方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【００１６】
図１に示されるように、外部共振器型レーザモジュール１は、筐体２、量子カスケードレーザ素子３、反射低減膜４、反射部５、レンズ６、レンズ７及び可動回折格子１０を備えている。筐体２は、量子カスケードレーザ素子３、反射低減膜４、反射部５、レンズ６、レンズ７及び可動回折格子１０を内部に収容している。筐体２は、出力光を外部へ出力するための窓２ａを有している。
【００１７】
量子カスケードレーザ素子３は、互いに対向する第１端３ａ及び第２端３ｂを有し、中赤外領域の広帯域（例えば４μｍ以上１６μｍ以下）の光を第１端３ａ及び第２端３ｂそれぞれから出射する。量子カスケードレーザ素子３は、中心波長が互いに異なる複数の活性層をスタック状に積層した構造を有しており、上記のような広帯域の光を出射することができる。なお、量子カスケードレーザ素子３は、単一の活性層からなる構造を有していてもよく、この場合でも上記のような広帯域の光を出射することができる。
【００１８】
量子カスケードレーザ素子３の第１端３ａには反射低減膜４が設けられている。反射低減膜４は、量子カスケードレーザ素子３の第１端３ａから外部に光が出射する際の反射率を低減すると共に、外部から量子カスケードレーザ素子３の第１端３ａに光が入射する際の反射率を低減する。
【００１９】
量子カスケードレーザ素子３の第２端３ｂには反射部５が設けられている。反射部５は、量子カスケードレーザ素子３の第２端３ｂから外部に光が出射する際の反射率を低減する。反射部５は、量子カスケードレーザ素子３の第２端３ｂから出射される光の一部を反射させ残部を透過させる。反射部５を透過した光は、外部共振器型レーザモジュール１の出力光となる。なお、第２端３ｂに反射部５が設けられず、第２端３ｂが露出していてもよい。
【００２０】
レンズ６は、量子カスケードレーザ素子３の第１端３ａから出射される光をコリメートする。レンズ７は、量子カスケードレーザ素子３の第２端３ｂから出射される光をコリメートする。レンズ７によりコリメートされた光は、筐体２の窓２ａを通って外部に出力される。
【００２１】
可動回折格子１０には、レンズ６によりコリメートされた光が入射される。可動回折格子１０は、この入射光を回折させると共に反射させることにより、当該入射光のうち特定波長の光を量子カスケードレーザ素子３の第１端３ａに帰還させる。すなわち、可動回折格子１０と反射部５とはリトロー型の外部共振器を構成している。これにより、外部共振器型レーザモジュール１は、特定波長の光を増幅させて外部に出力することができる。
【００２２】
また、可動回折格子１０では、後述するように、格子面の向きを高速に変化させることができる。これにより、可動回折格子１０から量子カスケードレーザ素子３の第１端３ａに帰還する光の波長が可変となっており、ひいては外部共振器型レーザモジュール１の出力光の波長が可変となっている。このような外部共振器型レーザモジュール１は、例えば、中赤外領域の波長の光の吸収に基づく各種の気体の濃度の測定に用いられる。
【００２３】
図２〜図５を参照しつつ、可動回折格子１０について更に説明する。可動回折格子１０は、支持部１１、一対の連結部１２、可動部１３、コイル１４、磁界発生部１５、絶縁層１６、樹脂層１７及び反射層１８を備えている。可動回折格子１０は、軸線Ｘ周りに可動部１３を揺動させるＭＥＭＳデバイスとして構成されている。
【００２４】
支持部１１は、平面視において（可動部１３の一の表面１３ａに垂直な方向から見た場合に）矩形状を呈する平板状の枠体である。支持部１１は、一対の連結部１２を介して可動部１３等を支持している。各連結部１２は、平面視において矩形状を呈する平板状の部材であり、軸線Ｘに沿って延在している。各連結部１２は、可動部１３が軸線Ｘ周りに揺動自在となるように、軸線Ｘ上において可動部１３を支持部１１に連結している。
【００２５】
可動部１３は、平面視において矩形状を呈する平板状の部材であり、支持部１１の内側に位置している。可動部１３は、上述したように、支持部１１に対して揺動自在に連結されている。支持部１１、連結部１２及び可動部１３は、１つの基板５０に作り込まれることにより、一体に形成されている。
【００２６】
基板５０は、例えばＳＯＩ基板であり、シリコン（Ｓｉ）層５１，５２と、シリコン層５１，５２の間に介在する絶縁層５３と、を有している。支持部１１は、シリコン層５１，５２及び絶縁層５３により構成されている。連結部１２及び可動部１３は、シリコン層５１及び絶縁層５３により構成されている。
【００２７】
コイル１４は、可動部１３の表面１３ａに形成された溝１９内に埋め込まれるように設けられ、可動部１３の表面１３ａ側に配置されていている。コイル１４は、例えば銅（Ｃｕ）等の金属材料により構成されている。コイル１４は、平面視においてスパイラル状に複数周回巻回されている。
【００２８】
コイル１４の外側端部には、配線２１の一端が電気的に接続されている。コイル１４の内側端部には、配線２２の一端が電気的に接続されている。配線２１の他端は、支持部１１に設けられた電極２４ａと電気的に接続されている。配線２２の他端は、配線２３を介して、支持部１１に設けられた電極２４ｂと電気的に接続されている。
【００２９】
配線２１は、支持部１１、一方の連結部１２、及び可動部１３の表面にわたって形成された溝２５内に埋め込まれるように設けられている。溝２５は、コイル１４と配線２１との接続部分において溝１９と繋がっている。
【００３０】
配線２２は、絶縁層１６内に設けられており、コイル１４の上方を通ってコイル１４と立体的に交差している。配線２３は、支持部１１、他方の連結部１２、及び可動部１３の表面にわたって形成された溝２６内に埋め込まれるように設けられている。各電極２４ａ，２４ｂは、制御回路等と電気的に接続されている。
【００３１】
図４は、コイル１４と配線２２との接続箇所を示す断面図である。図４に示されるように、溝１９は、例えば断面長方形状を呈しており、溝１９の幅は、溝１９の深さよりも大きい。すなわち、コイル１４の幅は、コイル１４の厚さ（深さ）よりも大きい。溝１９の内面には、絶縁層２７が設けられている。絶縁層２７は、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）である。溝１９内の絶縁層２７上には、シード層２８が設けられている。シード層２８は、例えばチタン（Ｔｉ）及び銅（Ｃｕ）からなる積層体であり、チタン、銅を順次スパッタすることにより形成される。
【００３２】
コイル１４は、シード層２８上に銅をメッキすることにより形成される。コイル１４は、絶縁層２７及びシード層２８を介して、溝１９内に埋め込まれるように配置されている。例えば、コイル１４の幅は３５μｍ程度であり、コイル１４の深さは１２μｍ程度である。コイル１４の厚さは、例えばコイル１４の幅の１／３以上１／２以下であってよい。この場合、コイル１４が厚くなることにより可動部１３の全体が厚くなってしまうことを抑制しつつ、コイル１４の体積を確保して配線抵抗を低減することができる。
【００３３】
配線２１，２３は、コイル１４と同様に構成されており、例えば銅により構成され、絶縁層３１，３２及びシード層を介して溝２５，２６内に配置されている（図３）。配線２２は、例えば、金（Ａｕ）により構成された第１金属層２９ａと、チタンにより構成された第２金属層２９ｂと、を有している。配線２２では、第１金属層２９ａがコイル１４とは反対側に位置し、第２金属層２９ｂがコイル１４側に位置している。
【００３４】
磁界発生部１５は、コイル１４に磁界を作用させる。磁界発生部１５は、例えば永久磁石等により構成されている。磁界発生部１５は、例えば樹脂製の配線基板上に鉄芯と永久磁石とが配置されてなり、当該配線基板上に支持部１１が配置されている。一対の連結部１２、及び可動部１３は、当該配線基板から離間するように配置されている。磁界発生部１５は、支持部１１における軸線Ｘと平行な一対の辺部と対向する一対の部分１５ａ，１５ａを有している。磁界発生部１５における磁極の配列は、例えばハルバッハ配列である。
【００３５】
絶縁層１６は、支持部１１、一対の連結部１２、及び可動部１３の表面上に設けられている。絶縁層１６は、例えばシリコン酸化膜である。絶縁層１６は、コイル１４及び配線２１，２３を覆うように設けられている。各電極２４ａ，２４ｂは、支持部１１上に位置する絶縁層１６上に設けられている。
【００３６】
絶縁層１６には、開口１６ａ〜１６ｄが設けられている。配線２１と電極２４ａとは、開口１６ａを介して互いに電気的に接続されている。配線２２とコイル１４とは、開口１６ｂを介して互いに電気的に接続されている。配線２２と配線２３とは、開口１６ｃを介して互いに電気的に接続されている。配線２３と電極２４ｂとは、開口１６ｄを介して互いに電気的に接続されている。
【００３７】
樹脂層１７は、可動部１３上に位置する絶縁層１６上に設けられている。樹脂層１７は、可動部１３の表面１３ａに垂直な方向から見た場合に可動部１３と重なる領域の全面に配置されている。樹脂層１７は、例えばCELVENUS LU1303HA（DAICEL社製）等の紫外線硬化樹脂により構成されている。樹脂層１７における絶縁層１６とは反対側の表面には、回折格子パターン３５が形成されている。
【００３８】
図５は、軸線Ｘに平行な方向から見た場合の回折格子パターン３５を示す図である。図５に示されるように、回折格子パターン３５は、鋸歯状断面のブレーズドグレーティングパターンである。回折格子パターン３５は、軸線Ｘに平行な方向に沿って延在するグレーティング溝が複数並設されたものである。
【００３９】
本実施形態のように可動回折格子１０がリトロー型の外部共振器として用いられる場合、図５に示されるように、入射光Ｌ１が入射する方向とは反対の方向に回折光Ｌ２が反射される。回折格子パターン３５では、格子面の法線方向Ｎに対する溝の角度であるブレーズド角θは、回折次数ｍ、入射光の波長λ、及び溝間隔ｄを用いて、下記の式（１）で表される。なお、リトロー型の場合、回折次数ｍは値１である。
ｓｉｎθ＝ｍλ／２ｄ  …（１）
【００４０】
一例として、例えば、量子カスケードレーザ素子３の発振波長が４μｍ〜１６μｍであり、溝間隔ｄが４μｍ〜１０μｍ（すなわち、溝密度が１００本／ｍｍ〜２５０本／ｍｍ）である場合、ブレーズド角θは、２０度〜５０度である。この場合、溝深さｈは、３μｍ〜６μｍである。
【００４１】
反射層１８は、回折格子パターン３５を覆うように樹脂層１７上に設けられている。反射層１８は、樹脂層１７における絶縁層１６とは反対側の表面の全面に配置されている。反射層１８は、例えばチタン及び金等の金属材料により構成されている。反射層１８は、回折格子パターン３５の形状に沿って形成されており、この部分が反射型グレーティングとして機能する。
【００４２】
可動回折格子１０では、コイル１４に電流が流れると、磁界発生部１５で生じる磁界により、コイル１４内を流れる電子に所定の方向にローレンツ力が生じる。これにより、コイル１４は所定の方向に力を受ける。このため、コイル１４に流れる電流の向き又は大きさ等を制御することで、可動部１３を軸線Ｘ周りに揺動させることができる。また、可動部１３の共振周波数に対応する周波数の電流をコイル１４に流すことで、可動部１３を共振周波数レベルで高速に揺動させることができる。
【００４３】
以上説明した可動回折格子１０では、コイル１４が可動部１３に埋め込まれるように設けられている。これにより、可動部１３を薄型化することができ、高速且つ大きな振れ角で可動部１３を揺動させることができる。また、コイル１４が可動部１３に埋め込まれるように設けられているため、例えばコイル１４が可動部１３上に設けられる場合と比べてコイル１４の厚さを確保することができ、コイル１４の低抵抗化を図ることもできる。コイル１４が低抵抗化されると、コイル１４での発熱が抑制されるため、コイル１４からの伝熱による反射層１８の変形を抑制することが可能となる。更に、この可動回折格子１０では、樹脂層１７に回折格子パターン３５が形成されており、回折格子パターンに沿うように樹脂層１７上に金属製の反射層１８が設けられている。これにより、コイル１４と反射層１８との間に樹脂層１７が配置されていることで、コイル１４から反射層１８への伝熱を抑制すると共に、可動部１３における反射層１８とは反対側の表面からの放熱を促進することができる。その結果、コイル１４からの伝熱による反射層１８の変形を一層抑制することができる。よって、この可動回折格子１０によれば、高速且つ大きな振れ角で可動部１３を揺動させることができると共に、熱変形による光学的特性の低下を抑制することができる。
【００４４】
また、可動回折格子１０では、コイル１４が可動部１３の表面１３ａに形成された溝１９内に配置されている。これにより、可動部１３を更に薄型化することができ、更に高速且つ大きな振れ角で可動部１３を揺動させることができる。すなわち、例えばコイル１４が可動部１３における表面１３ａと対向する表面側に設けられる場合、加工の制約上、可動部１３が支持部１１と同程度に厚くなってしまうが、この可動回折格子１０では、コイル１４が可動部１３の表面１３ａ側に配置されているため、可動部１３を更に薄型化することができ、更に高速且つ大きな振れ角で可動部１３を揺動させることができる。
【００４５】
また、可動回折格子１０では、回折格子パターン３５が可動部１３の表面に垂直な方向から見た場合にコイル１４と重なる領域に配置されている。これにより、回折格子パターン３５の面積を確保しつつ、可動部１３の大面積化を抑制して、高速且つ大きな振れ角で可動部を揺動させることができる。
【００４６】
また、可動回折格子１０では、回折格子パターン３５が、中赤外領域の波長の光を回折させるブレーズドグレーティングパターンである。これにより、高い回折効率が得られる。更に、中赤外領域の波長用のブレーズドグレーティングは、中赤外領域よりも短波長用のものと比べて溝が深いため、反射層１８の変形が回折効率に与える影響を低減することができる。
【００４７】
また、可動回折格子１０では、樹脂層１７が紫外線硬化樹脂により構成されているので、例えば樹脂層１７が熱硬化樹脂により構成されている場合と比べて、コイル１４から反射層１８への伝熱を一層抑制すると共に、可動部１３における反射層１８とは反対側の表面からの放熱を一層促進することができる。また、樹脂層１７は経年劣化し難く、耐久性に優れるため、可動回折格子１０の信頼性が高められている。
【００４８】
また、可動回折格子１０を備える外部共振器型レーザモジュール１では、可動回折格子１０が外部共振器として機能することにより、特定波長の光を増幅させて外部に出力することができる。また、可動回折格子１０の可動部１３を揺動させて格子面の向きを変化させることにより、出力光の波長を高速に変化させることができる。そのため、例えば気体の濃度の測定用の光源として外部共振器型レーザモジュール１を用いることにより、１つの光源で様々な種類の気体の測定を行うことが可能となると共に、測定時間を短縮することが可能となる。
【００４９】
次に、図６〜図８を参照しつつ、可動回折格子１０の製造方法の一例を説明する。まず、図６に示されるように、支持部１１、一対の連結部１２、及び可動部１３に対応する部分Ｒを含むウェハ４０を用意し、可動部１３に埋め込むようにコイル１４を形成する（第１ステップ）。ウェハ４０は、例えばＳＯＩ基板であり、互いに隣接するように配置された複数の部分Ｒを含んでいる。この場合、以下で説明する各加工ステップが各部分Ｒについて同時に行われ、可動部１３を周囲から分離させる為の貫通エッチングを行う際に、加工完了後に部分Ｒ同士の境界（ダイシングライン）に沿って同時にエッチングされ、ウェハ４０から分離されて基板５０となる。以下では、１つの部分Ｒに着目して説明する。
【００５０】
第１ステップでは、まず、エッチングにより、部分Ｒの表面に溝１９，２５，２６を形成する。続いて、溝１９，２５，２６の内面を熱酸化処理することにより、溝１９，２５，２６の内面上に絶縁層２７，３１，３２を形成する。続いて、スパッタリングにより、溝１９，２５，２６内の絶縁層２７，３１，３２上にシード層を形成する。続いて、メッキにより、溝１９，２５，２６内に埋め込むようにコイル１４及び配線２１，２３を形成する。続いて、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical  Mechanical  Polishing）により、シード層を露出させた後、シード層をエッチングにより除去することで、コイル１４及び配線２１，２３の表面をウェハ４０の表面と面一となるように平坦化する。
【００５１】
続いて、図７に示されるように、可動部１３の表面１３ａ上に絶縁層１６を形成する（第２ステップ）。第２ステップでは、まず、ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）により、支持部１１、一対の連結部１２、及び可動部１３の表面上に絶縁層１６の厚さ方向の一部を形成する。続いて、エッチングにより、開口１６ａ〜１６ｄに相当するコンタクトホールを当該絶縁層１６の一部に形成する。続いて、スパッタリングにより、当該絶縁層１６の一部上に配線２２を形成する。続いて、ＣＶＤにより、当該絶縁層１６の一部上に絶縁層１６の残りの一部を形成する。続いて、エッチングにより、開口１６ａ，１６ｄに相当するコンタクトホールを絶縁層１６に形成する。続いて、スパッタリングにより、絶縁層１６上に電極２４ａ，２４ｂを形成する。
【００５２】
続いて、紫外線硬化性を有する樹脂材料を絶縁層１６上に配置する（第３ステップ）。第３ステップでは、スピンコートにより、絶縁層１６の表面における可動部１３の表面１３ａを含む領域上に、樹脂材料の層を一様に形成する。すなわち、この時点では、樹脂材料は、平面視において可動部１３における表面１３ａの外側に位置する部分を有している。
【００５３】
続いて、回折格子パターン３５に対応する転写パターンを有するモールドを用いて樹脂材料に転写パターンを転写することにより、回折格子パターン３５が形成された樹脂層１７を形成する（第４ステップ、図８）。第４ステップでは、例えば、紫外線透過性を有するモールドを樹脂材料に密着させた状態で、モールドを介して樹脂材料に紫外線を照射することにより、回折格子パターン３５を樹脂材料に形成する。このモールドは、例えば次の工程により作製される。まず、（３１１）面を含むシリコン基板に異方性エッチングによって回折格子パターン３５を形成することにより、マスターを作製する。続いて、このマスターを用いて、回折格子パターン３５に対応する転写パターンを有する紫外線透過樹脂製のモールドを複製する。これらの工程により上記モールドが得られる。
【００５４】
第４ステップに続いて、例えばスパッタリング又は蒸着等により、回折格子パターン３５に沿うように樹脂層１７上に反射層１８を形成する（第５ステップ）。続いて、エッチングによって樹脂材料をパターニングすることにより、樹脂材料のうち平面視において可動部１３における表面１３ａの外側に位置する部分（樹脂層１７以外の部分）を除去する。続いて、エッチングにより、ウェハ４０のうち、支持部１１、一対の連結部１２、及び可動部１３に対応する部分Ｒ以外の部分を除去すると同時に、ダイシングラインを貫通エッチングすることで、可動回折格子１０を得る。
【００５５】
以上説明した可動回折格子１０の製造方法では、高精度な回折格子パターン３５を容易に形成することができる。すなわち、例えば、絶縁層１６に回折格子パターン３５を形成することも考えられるが、回折格子パターン３５のようなμｍオーダーのパターンを、シリコン酸化膜により構成された絶縁層１６に精度良く形成することは極めて困難である。また、数μｍの厚さのシリコン酸化膜を精度良く成膜すること自体も困難である。これらのことは、本実施形態のように回折格子パターン３５が中赤外領域の波長の光を回折するものであり、回折格子パターン３５の溝が深い場合に特に顕著となる。これに対し、この可動回折格子１０の製造方法では、回折格子パターン３５に対応する転写パターンを有するモールドを用いて樹脂材料に転写パターンを転写することにより、回折格子パターン３５が形成された樹脂層１７を形成するため、高精度な回折格子パターン３５を容易に形成することができる。
【００５６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、コイル１４は、可動部１３における表面１３ａと対向する表面側に設けられてもよい。回折格子パターン３５は、可動部１３の表面に垂直な方向から見た場合にコイル１４の内側に配置されていてもよい。回折格子パターン３５は、必ずしも中赤外領域の波長の光を回折させるものでなくてもよく、任意の波長の光を回折させるものであってもよい。回折格子パターン３５は、矩形状断面のバイナリグレーティング、正弦波状断面のホログラフィックグレーティング等であってもよい。可動部１３は、平面視において円形状を呈していてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１…外部共振器型レーザモジュール、３…量子カスケードレーザ素子、１０…可動回折格子、１１…支持部、１３…可動部、１３ａ…表面、１４…コイル、１５…磁界発生部、１６…絶縁層、１７…樹脂層、１８…反射層、３５…回折格子パターン、５０…基板、Ｒ…部分。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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