(57)【要約】【課題】光の透過範囲を制限する金属層を基板に設けることなく、透過波長の半値巾（ＦＷＨＭ）の小さなファブリペロー干渉計を提供する。【解決手段】第１ミラー構造体と第２ミラー構造体とのギャップを介した対向部位のうち、第１ミラー及び第２ミラーの形成された中央領域を取り囲む周辺領域全域が、分光帯域の光を反射する反射領域とされている。そして、反射領域における垂直方向の任意位置において、第１ミラー構造体では、第１ミラーと同一の光学多層膜構造を有する反射ミラーが形成され、第２ミラー構造体では、高屈折率層同士が接してなる部分となっている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一面上に配置された第１ミラー構造体と、ギャップを介して前記第１ミラー構造体上に対向配置され、前記ギャップを架橋する部位がメンブレンとされた第２ミラー構造体と、を備え、
前記ギャップを介した対向部位として、
前記第１ミラー構造体は、第１ミラーと、第１電極とを有し、
前記第２ミラー構造体は、前記第１ミラーに対向する第２ミラーと、前記第１電極に対向する第２電極とを有し、
前記第１電極と前記第２電極の間に印加された電圧に基づいて生じる静電気力により、前記ギャップが変化され、前記ギャップにおける前記第１ミラーと前記第２ミラーとの対向距離に応じた波長の光を選択的に透過させるファブリペロー干渉計であって、
前記第１ミラー構造体と前記第２ミラー構造体との対向部位のうち、前記第１ミラー及び前記第２ミラーの形成された中央領域を除く領域である周辺領域の全域が、前記第１ミラーと前記第２ミラーの対向部位により選択的に透過できる帯域の光を反射する反射領域とされ、
前記反射領域では、前記ギャップが変化する方向に垂直な垂直方向の任意位置において、前記第１ミラー構造体及び前記第２ミラー構造体の一方のみに、同一の反射率及び反射帯域を有する反射ミラーが形成されていることを特徴とするファブリペロー干渉計。
【請求項２】
前記各ミラー構造体は、高屈折率材料からなり、前記ギャップが変化する方向において多層に配置された高屈折率層を有し、
前記各ミラーは、多層に配置された前記高屈折率層間に、前記高屈折率材料よりも低屈折率の材料からなる低屈折率層が介在されてなる多層膜構造を有し、
前記各電極は、前記周辺領域において、前記ギャップ側の高屈折率膜に不純物が導入されてなる部分をそれぞれ含んでおり、
前記反射ミラーは、同一の前記ミラー構造体におけるミラーと同一の多層膜構造とされ、
前記任意位置において前記反射ミラーと対向する他方の前記ミラー構造体の部分は、前記低屈折率層が介在されず、多層に配置された前記高屈折率層が互いに接してなることを特徴とする請求項１に記載のファブリペロー干渉計。
【請求項３】
前記反射ミラーは、前記第１ミラー構造体及び前記第２ミラー構造体の両方にそれぞれ形成され、
前記第１ミラー構造体に形成された反射ミラーと、前記第２ミラー構造体に形成された反射ミラーとは、前記垂直方向において異なる位置に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のファブリペロー干渉計。
【請求項４】
前記低屈折率層は空気層であり、
前記中央領域では、前記高屈折率層が互い接してなる接触部分により、前記各ミラーが複数個に分割されるとともに互いに連結され、
前記周辺領域では、前記各ミラー構造体において、前記高屈折率層が互い接してなる接触部分により、前記反射ミラーが複数個に分割されるとともに互いに連結され、一方の前記ミラー構造体の反射ミラーが、他方の前記ミラー構造体の接触部分と対向していることを特徴とする請求項３に記載のファブリペロー干渉計。
【請求項５】
前記低屈折率層は空気層であり、
前記静電気力によって変位しない前記第１ミラー構造体における前記中央領域では、該領域全域にわたって１つの前記第１ミラーが形成され、
前記静電気力によって変位する前記第２ミラー構造体における前記中央領域では、前記高屈折率層が互い接してなる接触部分により、前記第２ミラーが複数個に分割されるとともに互いに連結され、
前記周辺領域では、各ミラー構造体において、前記高屈折率層が互い接してなる接触部分により、前記反射ミラーが複数個に分割されるとともに互いに連結され、一方の前記ミラー構造体の反射ミラーが、他方の前記ミラー構造体の接触部分と対向していることを特徴とする請求項３に記載のファブリペロー干渉計。
【請求項６】
前記反射ミラーは、前記周辺領域の全域にわたり、前記第１ミラー構造体及び前記第２ミラー構造体のうちの一方側のみに形成されていることを特徴とする請求項２に記載のファブリペロー干渉計。
【請求項７】
前記低屈折率層は空気層であり、
前記中央領域では、前記高屈折率層が互い接してなる接触部分により、前記各ミラーが複数個に分割されるとともに互いに連結され、
前記周辺領域では、前記高屈折率層が互い接してなる接触部分により、前記反射ミラーが複数個に分割されていることを特徴とする請求項６に記載のファブリペロー干渉計。
【請求項８】
前記低屈折率層は空気層であり、
前記第１ミラー構造体における前記中央領域では、該領域全域にわたって１つの前記第１ミラーが形成され、
前記第２ミラー構造体における前記中央領域では、前記高屈折率層が互い接してなる接触部分により、前記第２ミラーが複数個に分割されるとともに互いに連結され、
前記周辺領域では、前記高屈折率層が互い接してなる接触部分により、前記反射ミラーが複数個に分割されていることを特徴とする請求項６に記載のファブリペロー干渉計。
【請求項９】
前記反射ミラーは、前記静電気力によって変位しない前記第１ミラー構造体ではなく、前記静電気力によって変位する前記第２ミラー構造体のみに形成されていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のファブリペロー干渉計。
【請求項１０】
前記第１ミラー構造体及び前記第２ミラー構造体において、前記高屈折率層は、シリコン及びゲルマニウムの少なくとも一方を含む半導体薄膜からなることを特徴とする請求項２〜９いずれか１項に記載のファブリペロー干渉計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１ミラー構造体と第２ミラー構造体とがギャップを介して対向配置されてなるファブリペロー干渉計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ファブリペロー干渉計の小型化を目的として、ＭＥＭＳ(MicroElectro Mechanical Systems)技術を利用したファブリペロー干渉計が提案されている（例えば特許文献１−３参照）。
【０００３】
特許文献１，２に示されるファブリペロー干渉計では、多結晶シリコン層（高屈折率層）の間全域に二酸化シリコン層（低屈折率層）が介在されて下側のミラー構造体（ミラー）が構成され、このミラー構造体が基板の一面上に配置されている。すなわち、下側のミラー構造体として、基板の一面全面に光学多層膜構造のミラーが形成されている。また、エアギャップ（ギャップ）を介して下側のミラー構造体に対向配置された上側のミラー構造体（ミラー）では、多結晶シリコン層（高屈折率層）の間に二酸化シリコン層（低屈折率層）が複数個所で部分的に介在されており、二酸化シリコン層の配置された部分が、光学多層膜構造のミラーとなっている。
【０００４】
また、特許文献１に示されるファブリペロー干渉計では、基板の一面上に、例えばＴｉＷからなり、不要な放射線の透過を阻止する金属層が形成され、この金属層には、中央領域（光学活性領域）に対応して孔が形成されている。
【０００５】
特許文献３に示されるファブリペロー干渉計では、多結晶シリコン層（高屈折率層）の間に空気層（低屈折率層）を部分的に配置してなる一対のミラー構造体が、エアギャップ（ギャップ）を介して対向配置されている。各ミラー構造体では、機械的強度を確保すべく、多結晶シリコン層同士が部分的に直接接触されて補強部（接触部）をなしており、この接触部により、多結晶シリコン層間に空気層が介在された光学多層膜構造のミラーが、複数個に細分化されている。また、複数のミラーは、各ミラー構造体の中央領域に形成されており、中央領域を取り囲む周辺領域には、空気層が配置されない（ミラーが形成されない）構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４５７３７３号公報
【特許文献２】特許第３７４２１２４号公報
【特許文献３】特開２００８−１３４３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したファブリペロー干渉計では、エアギャップを介して上下に光学多層膜構造のミラーが配置された構造となっており、各ミラー構造体の電極間に印加した電圧に基づいて生じる静電気力により、エアギャップ上に架橋された上側のミラー構造体のメンブレンを変位させ、エアギャップにおけるミラー間の対向距離に応じた波長の光を選択的に透過させるようになっている。
【０００８】
しかしながら、上側のミラー構造体が静電気力により変位した状態で、上側のミラー構造体（メンブレンＭＥＭ）は撓んだ形状となり、エアギャップを介した両ミラー構造体の対向距離は、中央と端部とで異なるものとなる。したがって、両ミラー構造体におけるエアギャップを介して対向する部位全体をそれぞれミラーとし、対向部位全体を共振器として光を透過させる構造とすると、全体としてファブリペロー干渉計の透過波長の半値巾（ＦＷＨＭ）が大きくなってしまう（分解能が低下してしまう）。
【０００９】
これに対し、特許文献１に示されるファブリペロー干渉計では、複数個所に設けられた上側ミラー構造体の二酸化シリコン層のうち、中央領域に配置された部分が上記中央領域に対応しており、該中央領域のみ光を透過するように、基板の一面における中央領域を除く部分に金属層が設けられている。しかしながら、金属層を設けると、金属汚染の点から、金属層形成後の工程で高温プロセスを行うことができなくなり、製造プロセスが制限されてしまう。
【００１０】
また、金属層を、基板における一面とは反対側（裏面側）の面上に形成することも考えられる。しかしながら、エアギャップを形成するための犠牲層エッチングの前に金属層を形成する場合、エッチャントに対する耐性を有した材料を用いなければならない。一方、犠牲層エッチング後に金属層を形成する場合、エアギャップを架橋する上部側ミラー構造体のメンブレンなどを破壊しないように形成することが困難である。すなわち、この場合も、製造プロセスが制限されてしまう。
【００１１】
また、基板にリンやボロンなどをドーピングすることにより、上記金属層に相当する拡散領域を形成することも考えられる。しかしながら、いずれにせよ、基板に金属層（拡散領域）を形成する工程が必要となる。
【００１２】
なお、ファブリペロー干渉計が、赤外線検出素子とともに缶パッケージ部内に配置される構造では、缶パッケージ部に金属層を設けることも考えられる。しかしながら、ファブリペロー干渉計において光を透過させたい中央領域と、缶パッケージ部に設けた金属層との、高精度な位置合わせが必要となる。
【００１３】
また、特許文献１，２に示されるファブリペロー干渉計では、上側のミラー構造体を構成する二酸化シリコン層が、中央領域と、中央領域を取り囲む周辺領域にそれぞれ配置されており、二酸化シリコン層における中央領域の部分と周辺領域の部分とは、多結晶シリコン層同士が接した環状の部分により、構造的に分離されている。また、この環状部分は、二酸化シリコン層が存在しない分、エアギャップの変化方向の厚みが薄く、構造的に弱い薄状の部分となっている。このように、中央領域を取り囲む環状部分を、構造的に弱い薄状とすることで、上側のミラー構造体が変位した際に中央領域を平坦化し、これにより、透過波長の半値巾（ＦＷＨＭ）の増大を抑制するようにしている。
【００１４】
しかしながら、このようなファブリペロー干渉計では、周辺領域においても、上側のミラー構造体に光学多層膜構造のミラーが形成されており、この周辺領域に形成されたミラーは、下側のミラー構造体のミラーと対向している。すなわち、周辺領域においても、上側のミラーと下側のミラーとが対向してなる共振器が構成されている。したがって、光の透過範囲を制限する金属層が形成されていない（特許文献２）と、周辺領域から、中央領域とは異なる波長の光が透過されてしまう。
【００１５】
また、特許文献３に示されるファブリペロー干渉計では、両ミラー構造体の周辺領域が、多結晶シリコン層同士が互いに接触した構造となっており、中央領域に形成されたミラーのように、ミラー単体で、ファブリペロー干渉計の分光帯域（選択的に透過できる波長の帯域）と同等な波長範囲の反射帯域を有していない。そして、この周辺領域では、上記した分光帯域の一部において反射率が６０％を下回るため、これにより、ファブリペロー干渉計は、両ミラー構造体の周辺領域を透過した光の影響も少なからず受けてしまう。このような周辺領域における反射率の波長依存性については、本発明者によって確認されている。
【００１６】
本発明は上記問題点に鑑み、光の透過範囲を制限する金属層を基板に設けることなく、透過波長の半値巾（ＦＷＨＭ）の小さなファブリペロー干渉計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】
【００１７】
上記目的を達成する為に請求項１に記載の発明では、第１ミラー構造体と第２ミラー構造体とのギャップを介した対向部位のうち、第１ミラー及び第２ミラーの形成された中央領域を除く領域である周辺領域の全域が、第１ミラーと第２ミラーの対向部位により選択的に透過できる帯域の光を反射する反射領域とされている。そして、反射領域では、ギャップが変化する方向（以下、単に変位方向と示す）に垂直な垂直方向の任意位置において、第１ミラー構造体及び第２ミラー構造体の一方のみに、同一のミラー構造体におけるミラーと同一の反射率及び反射帯域を有する反射ミラーが形成されていることを特徴とする。
【００１８】
このように、本発明によれば、中央領域における第１ミラー、第２ミラー、及びギャップからなる共振器により、ギャップに応じた所定波長の光を選択的に透過することができる。
【００１９】
一方、周辺領域では、垂直方向の任意位置において第１ミラー構造体及び第２ミラー構造体のいずれか一方のみ、且つ、周辺領域全域、に反射ミラーを設けている。ここで、第１ミラー及び第２ミラーは、ミラー単体で、ファブリペロー干渉計の上記共振器での分光帯域（選択的に透過できる波長の帯域）と同等な波長範囲の反射帯域を有する。また、反射ミラーは、同一のミラー構造体におけるミラーと同一の反射率及び反射帯域を有する。以上により、一方のミラー構造体に設けられた反射ミラー、該反射ミラーに対向する他方のミラー構造体の反射ミラーではない部分、及びギャップからなる共振器は、分光帯域の波長の光を高反射する構造となっている。すなわち、周辺領域全域が、分光帯域の光を反射する反射領域となっている。
【００２０】
したがって、本発明によれば、光の透過範囲を制限する金属層を基板に設けることなく、透過波長の半値巾（ＦＷＨＭ）の小さなファブリペロー干渉計を提供することができる。なお、反射ミラーは、基板上に配置されるミラー構造体に形成されており、換言すれば、従来の製造プロセスにおいて基板に金属層を設けるよりも後工程で反射ミラーが形成されている。したがって、光の透過範囲を制限する構造でありながら、従来よりも製造プロセスの制約を受けにくい構造となっている。
【００２１】
請求項２に記載のように、各ミラー構造体は、高屈折率材料からなり、変位方向において多層に配置された高屈折率層を有し、各ミラーは、多層に配置された高屈折率層間に、高屈折率材料よりも低屈折率の材料からなる低屈折率層が介在されてなる多層膜構造を有し、各電極は、周辺領域において、ギャップ側の高屈折率膜に不純物が導入されてなる部分をそれぞれ含んでいる。そして、反射ミラーは、同一のミラー構造体におけるミラーと同一の多層膜構造とされ、任意位置において反射ミラーと対向する他方のミラー構造体の部分は、低屈折率層が介在されず、多層に配置された高屈折率層が互いに接してなる構造とすることが好ましい。
【００２２】
このように、反射ミラーの構造を、同一のミラー構造体におけるミラーと同一の光学多層膜構造とすると、ミラー形成と同一のプロセスで反射ミラーを形成することができる。したがって、製造プロセスを特に簡素化し、製造コストを低減することができる。また、反射ミラーが光学多層膜構造であるので、反射ミラーの形成により、金属汚染が生じることもない。
【００２３】
具体的には、請求項３に記載のように、反射ミラーが、第１ミラー構造体及び第２ミラー構造体の両方にそれぞれ形成され、第１ミラー構造体に形成された反射ミラーと、第２ミラー構造体に形成された反射ミラーとが、垂直方向において異なる位置に形成された構造を採用することが好ましい。
【００２４】
これによれば、１つのミラー構造体において、周辺領域の一部のみに反射ミラーを設ける構造でありながら、反射ミラー、他方のミラー構造体の反射ミラーでない部分、及びギャップからなる共振器、すなわち分光帯域の波長の光を高反射する共振器を、周辺領域全域においてより密に（好ましくは隙間無く）設けることができる。
【００２５】
特に請求項４に記載のように、低屈折率層が空気層であり、中央領域では、高屈折率層が互い接してなる接触部分により、各ミラーが複数個に分割されるとともに互いに連結され、周辺領域では、各ミラー構造体において、高屈折率層が互い接してなる接触部分により、反射ミラーが複数個に分割されるとともに互いに連結され、一方のミラー構造体の反射ミラーが、他方のミラー構造体の接触部分と対向する構造とすることが好ましい。
【００２６】
このように、低屈折率層として空気層（屈折率１）を採用すると、高屈折率層の屈折率ｎＨと低屈折率層の屈折率ｎＬとのｎ比（ｎＨ／ｎＬ）を大きくしてミラー自身の高反射な帯域を広げるとともに、ファブリペロー干渉計の分光帯域を広帯域とすることができる。反面、空気層を有するミラー（エアミラー）は機械的強度が低く、空気層上の高屈折率層に反りなどが生じる恐れがある。本発明では、部分的に高屈折率層同士が接する接触部分を設けてミラーを複数の領域に分割（細分化）しているため、エアミラーを採用しながらも、機械的強度を確保することができる。
【００２７】
また、高屈折率層同士が接する接触部分には、他方のミラー構造体の反射ミラーが対向しているので、周辺領域では、分光帯域の光を反射することができる。
【００２８】
また、反射ミラーも接触部分により細分化しているので、周辺領域においても、機械的強度を確保することができる。
【００２９】
また、請求項５に記載のように、低屈折率層が空気層であり、静電気力によって変位しない第１ミラー構造体における中央領域では、該領域全域にわたって１つの第１ミラーが形成され、静電気力によって変位する第２ミラー構造体における中央領域では、高屈折率層が互い接してなる接触部分により、第２ミラーが複数個に分割されるとともに互いに連結され、周辺領域では、各ミラー構造体において、高屈折率層が互い接してなる接触部分により、反射ミラーが複数個に分割されるとともに互いに連結され、一方のミラー構造体の反射ミラーが、他方のミラー構造体の接触部分と対向する構造としても良い。
【００３０】
このように、基板に固定される第１ミラー構造体の第１ミラーを、接触部分によって細分化されず、中央領域全域にわたって形成された１つのエアミラーとすると、中央領域における第２ミラー構造体の接触部分には、第１ミラー構造体の第１ミラーが対向することとなる。したがって、中央領域において、第２ミラー構造体側が接触部分である部分については、周辺領域同様、分光帯域の波長の光を反射させることができる。これにより、中央領域において、両ミラー構造体の接触部分が対向する構造に比べて、透過波長の半値巾（ＦＷＨＭ）を小さくすることができる。
【００３１】
また、基板に固定される第１ミラー構造体の第１ミラーを、接触部分によって細分化されず、中央領域全域にわたって形成された１つのエアミラーとすると、変位する側の第２ミラー構造体の第２ミラーを１つのエアミラーとする構造に比べて、静電気力が作用した際の、空気層上部の高屈折率層と空気層下部の高屈折率層との対向距離のばらつきを小さくすることができる。これによっても、透過波長の半値巾（ＦＷＨＭ）を小さくすることができる。
【００３２】
一方、請求項６に記載のように、反射ミラーは、周辺領域の全域にわたり、第１ミラー構造体及び第２ミラー構造体のうちの一方側のみに形成された構造を採用することもできる。これによれば、各ミラー構造体に反射ミラーがそれぞれ形成された構造に比べて、構造を簡素化することができる。
【００３３】
請求項７に記載のように、低屈折率層が空気層であり、中央領域では、高屈折率層が互い接してなる接触部分により、各ミラーが複数個に分割されるとともに互いに連結され、周辺領域では、高屈折率層が互い接してなる接触部分により、反射ミラーが複数個に分割された構造を採用しても良い。これによれば、請求項４に記載の発明の効果と同等の効果を期待することができる。
【００３４】
また、請求項８に記載のように、低屈折率層が空気層であり、第１ミラー構造体における中央領域では、該領域全域にわたって１つの第１ミラーが形成され、第２ミラー構造体における中央領域では、高屈折率層が互い接してなる接触部分により、第２ミラーが複数個に分割されるとともに互いに連結され、周辺領域では、高屈折率層が互い接してなる接触部分により、反射ミラーが複数個に分割された構造としても良い。これによれば、請求項５に記載の発明の効果と同等の効果を期待することができる。
【００３５】
その際、請求項９に記載のように、反射ミラーが、静電気力によって変位する側の第２ミラー構造体のみに形成された構造とすることが好ましい。
【００３６】
これによれば、第２ミラー構造体におけるギャップ上の部位全域（メンブレン全域）に、第２ミラーと反射ミラーとが形成された構造となる。すなわち、中央領域において周辺領域との境界付近に位置する第２ミラーには、周辺領域において中央領域との境界付近に位置する同一構造の反射ミラーが位置する。したがって、周辺領域に反射ミラーが存在しない構造（第１ミラー構造体側に反射ミラーが形成された構造）に比べて、第２ミラーの形成された中央領域と周辺領域との境界における中立軸の変化が小さく、境界部分に応力が集中しにくい構造となっている。これにより、例えば空気層上に位置する高屈折率層の部分の自重による応力や、第２ミラー構造体の膜応力が作用しても、中央領域において周辺領域との境界付近に位置する第２ミラーの、応力による変形を抑制することができる。そして、これにより、透過波長の半値巾（ＦＷＨＭ）を小さくすることができる。なお、静電気力によって変位しない側の第１ミラー構造体では、基板に固定されているため、反射ミラーの有無による差は殆ど見られない。
【００３７】
なお、請求項１０に記載のように、第１ミラー構造体及び第２ミラー構造体において、高屈折率層が、シリコン及びゲルマニウムの少なくとも一方を含む半導体薄膜からなる構成とすると良い。
【００３８】
シリコン（屈折率３．４５）及びゲルマニウム（屈折率４）の少なくとも一方を含む半導体薄膜は、波長２〜１０μｍ程度の赤外光に対して透明であるので、赤外線ガス検出器の波長選択フィルターとして好適となる。また、高屈折率層の屈折率ｎＨと低屈折率層の屈折率ｎＬとのｎ比（ｎＨ／ｎＬ）を大きくして、ミラー自身の高反射な帯域を広げるとともに、ファブリペロー干渉計の分光帯域を広帯域とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】エアミラーを有する従来のファブリペロー干渉計の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】（ａ）は波長と中央領域Ｃ１における透過率との関係を示す図、（ｂ）はミラー単体での、波長と反射率との関係を示す図である。
【図４】波長と周辺領域Ｐ１における反射率との関係を示す図である。
【図５】第１実施形態に係るファブリペロー干渉計の概略構成を示す断面図である。
【図６】波長と周辺領域Ｐ１における反射率との関係を示す図である。
【図７】第２実施形態に係るファブリペロー干渉計の概略構成を示す断面図である。
【図８】第３実施形態に係るファブリペロー干渉計の概略構成を示す断面図である。
【図９】周辺領域Ｐ１における光の反射を示す図であり、（ａ）は第１実施形態に示した構造、（ｂ）は本実施形態に示す構造にかかる図である。
【図１０】第４実施形態に係るファブリペロー干渉計の概略構成を示す断面図である。
【図１１】中央領域Ｃ１における光の透過を示す図であり、（ａ）は第３実施形態に示した構造、（ｂ）は本実施形態に示す構造にかかる図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
先ず、本発明の実施形態について説明する前に、本発明者が本発明を創作するに至った経緯を説明する。図１は、エアミラーを有する従来のファブリペロー干渉計の概略構成を示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図３の（ａ）は波長と中央領域Ｃ１における透過率との関係を示す図、（ｂ）はミラー単体での、波長と反射率との関係を示す図である。図４は、波長と周辺領域Ｐ１における反射率との関係を示す図である。
【００４１】
なお、図１及び図２に示すファブリペロー干渉計は、上記した本出願人による特許文献１（特開２００８−１３４３８８号公報）に示されるものと基本構造が同じであるので、以下において詳細な説明は割愛する。また、ギャップに相当する空隙の変化方向（電圧を印加した際の第２ミラーＭ２の変位方向）、換言すれば基板１０に対する第１ミラー構造体３０の積層方向、を単に変位方向と示す。また、変位方向に垂直な方向を単に垂直方向と示す。また、平面形状とは、特に断りのない限り、上記垂直方向に沿う形状を示すものとする。
【００４２】
図１及び図２に示されるファブリペロー干渉計１００は、ＭＥＭＳ技術を利用して形成されており、基板１０としての例えば単結晶シリコンからなる平面矩形状の半導体基板と、基板１０の一面上に配置された第１ミラー構造体３０と、空隙（以下、エアギャップＡＧと示す）を介して第１ミラー構造体３０上に対向配置され、エアギャップＡＧを架橋する部位がメンブレンＭＥＭとされた第２ミラー構造体７０と、を備えている。なお、図１及び図２に示されるファブリペロー干渉計１００では、メンブレンＭＥＭ、換言すれば第１ミラー構造体３０と第２ミラー構造体７０とのエアギャップＡＧを介した対向部位、が平面円形状となっている。なお、以下においては、一方のミラー構造体３０（７０）における他方のミラー構造体７０（３０）との対向部位を、単にミラー構造体３０（７０）の対向部位と示すものとする。
【００４３】
第１ミラー構造体３０は、例えばポリシリコンからなり、基板１０の一面全面に絶縁膜１１を介して積層された高屈折率下層３１と、例えばポリシリコンからなり、該高屈折率下層３１上に積層された高屈折率上層３２とを含んでいる。そして、変位方向において、高屈折率下層３１と高屈折率上層３２との間に低屈折率層としての空気層３３が介在された部位が、実際にミラーとして機能する光学多層膜構造の第１ミラーＭ１（エアミラー）となっている。この第１ミラーＭ１は、第１ミラー構造体３０の対向部位のうち、中央領域Ｃ１に形成されている。また、中央領域Ｃ１において、第１ミラーＭ１は、高屈折率下層３１に高屈折率上層３２の一部位が接してなる接触部Ｊ１により複数個に分割（細分化）されている。すなわち、複数個の第１ミラーＭ１は、上記した接触部Ｊ１によって連結されて一体化している。なお、図２に示す符号３４は、空気層３３を形成するために犠牲層をエッチングするための貫通孔である。
【００４４】
一方、第１ミラー構造体３０の対向部位のうち、中央領域Ｃ１を取り囲む周辺領域Ｐ１は、その全域が、高屈折率下層３１に高屈折率上層３２が接してなる接触部Ｊ１となっている。また、第１ミラー構造体３０のうち、対向部位よりも外側の領域（外周領域）でも高屈折率下層３１に高屈折率上層３２が接しており、この外周領域における高屈折率上層３２上の一部には、パッド３５が形成されている。第１ミラー構造体３０を構成する高屈折率層３１，３２のうちの少なくとも高屈折率上層３２において、第１ミラーＭ１の形成部分を除く部分であって少なくとも周辺領域Ｐ１及び外周領域には、リンやボロンなどの不純物を導入してなる、図示しない電極配線が形成されている。そして、上記したパッド３５は、この電極配線と電気的に接続されており、これらパッド３５及び電極配線が、第１ミラー構造体３０において、所定電位が印加される第１電極をなしている。なお、第１ミラーＭ１の形成部分に不純物を導入しないのは、不純物による光の吸収を避けるためである。
【００４５】
第２ミラー構造体７０は、例えばポリシリコンからなり、エアギャップＡＧを架橋して支持体５０上に配置された高屈折率下層７１と、例えばポリシリコンからなり、高屈折率下層７１上に積層された高屈折率上層７２とを含んでいる。そして、変位方向において、高屈折率下層７１と高屈折率上層７２との間に、低屈折率層としての空気層７３が介在された部位が、実際にミラーとして機能する光学多層膜構造の第２ミラーＭ２（エアミラー）となっている。この第２ミラーＭ２は、第２ミラー構造体７０の対向部位のうち、中央領域Ｃ１に形成されている。また、中央領域Ｃ１において、第２ミラーＭ２は、高屈折率下層７１に高屈折率上層７２の一部位が接してなる接触部Ｊ２により複数個に分割（細分化）されている。すなわち、複数個の第２ミラーＭ２は、接触部Ｊ２によって連結されて一体化している。そして、中央領域Ｃ１では、ミラーＭ１，Ｍ２と接触部Ｊ１，Ｊ２のレイアウトが一致し、ミラーＭ１，Ｍ２同士が対向している。
【００４６】
このように、中央領域Ｃ１では、第１ミラー構造体３０に第１ミラーＭ１及び接触部Ｊ１が形成され、第２ミラー構造体７０に第２ミラーＭ２及び接触部Ｊ２が形成されており、ファブリペロー干渉計１００のうち、中央領域Ｃ１が、エアギャップＡＧに応じて光を選択的に透過させる分光領域となっている。なお、図１及び図２に示す符号７４は、空気層７３を形成するために犠牲層をエッチングするための貫通孔である。
【００４７】
一方、第２ミラー構造体７０の対向部位のうち、中央領域Ｃ１を取り囲む周辺領域Ｐ１では、エアギャップＡＧなどをエッチングにより形成するための貫通孔７６の部分を除いて、高屈折率下層７１に高屈折率上層７２が接し、接触部Ｊ２となっている。なお、上記したメンブレンＭＥＭは、第２ミラー構造体７０において、中央領域Ｃ１と周辺領域Ｐ１の部分により構成されている。
【００４８】
また、第２ミラー構造体７０のうち、対向部位よりも外側の領域（外周領域）でも、高屈折率下層７１に高屈折率上層７２が接しており、この外周領域における高屈折率上層７２上の一部には、パッド７５が形成されている。また、外周領域の一部には、第１ミラー構造体３０のパッド３５の形成領域に対応して支持体５０とともに貫通形成された開口部５１が設けられている。また、第２ミラー構造体７０を構成する高屈折率層７１，７２において、第２ミラーＭ２の形成部分を除く部分であって少なくとも周辺領域Ｐ１及び外周領域には、リンやボロンなどの不純物を導入してなる、図示しない電極配線が形成されている。そして、上記したパッド７５は、この電極配線と電気的に接続されており、これらパッド７５及び電極配線が、第２ミラー構造体７０において、所定電位が印加される第２電極をなしている。なお、第２ミラーＭ２の形成部分に不純物を導入しないのは、不純物による光の吸収を避けるためである。
【００４９】
このような光学多層膜構造のミラーＭ１，Ｍ２を用いたファブリペロー干渉計１００では、図３（ａ）に示す、ファブリペロー干渉計１００の中央領域Ｃ１において、光を選択的に透過できる波長の帯域（分光帯域）と、図３（ｂ）に示す、ミラーＭ１，Ｍ２単体での高反射な帯域（反射率が６０％以上の波長域）とがほぼ一致する。すなわち、ファブリペロー干渉計１００の分光帯域は、ミラーＭ１，Ｍ２単体の反射帯域に対応している。
【００５０】
また、対をなすミラー構造体３０，７０のうち、第２ミラー構造体７０のメンブレンＭＥＭのみが、静電気力により変位可能な構造となっている。そして、第１ミラー構造体３０側の第１電極と第２ミラー構造体７０側の第２電極の間に印加された電圧に基づいて生じる静電気力により、メンブレンＭＥＭが変位してエアギャップＡＧが変化する。これにより、図３（ａ）に示すように、第１ミラーＭ１と第２ミラーＭ２との対向距離（ミラー間のエアギャップＡＧの間隔）に応じた、分光帯域内の波長λ０の光を選択的に透過させるようになっている。
【００５１】
本発明者は、このようなファブリペロー干渉計１００についてさらに検討を進めた。その結果、第１ミラー構造体３０及び第２ミラー構造体７０の周辺領域Ｐ１、すなわち、高屈折率層３１，３２が接してなる接触部Ｊ１と、高屈折率層７１，７２が接してなる接触部Ｊ２とが、エアギャップＡＧを介して対向配置された部分（共振器）では、図４に示すように、上記した分光帯域の一部において、その反射率が、高反射の基準となる６０％を下回り、且つ、波長依存性が顕著になることが明らかとなった。このように、周辺領域Ｐ１の反射率が低いと、ファブリペロー干渉計１００において、周辺領域Ｐ１を透過した光が少なからず影響し、全体としてファブリペロー干渉計１００の透過波長の半値巾（ＦＷＨＭ）が大きくなってしまう。本発明は、このような検討に基づくものであり、以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
【００５２】
（第１実施形態）
図５は、第１実施形態に係るファブリペロー干渉計の概略構成を示す断面図であり、上記した図２に対応している。図６は、波長と周辺領域Ｐ１における反射率との関係を示す図である。図６においては、実線が本実施形態に係るファブリペロー干渉計、破線は比較例としての従来のファブリペロー干渉計（図４と同値）を示している。なお、以下においては、上記図１及び図２に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。
【００５３】
図５に示すように、本実施形態に係るファブリペロー干渉計１００は、図１に示したファブリペロー干渉計１００と基本構造が同じであり、大きく異なる点は、第１ミラー構造体３０における周辺領域Ｐ１の全域に反射ミラーＲＭ１が形成されている点である。なお、「周辺領域の全域に形成されている」とは、垂直方向において、「周辺領域の全ての領域に隙間なく形成されている」状態がより好ましく、「周辺領域の全域に分散して位置し、大部分を占める」、すなわち「周辺領域のほぼ全域に形成されている」状態も含まれる。
【００５４】
すなわち、本実施形態に係るファブリペロー干渉計１００も、基板１０、第１ミラー構造体３０、支持体５０を介して第１ミラー構造体３０上に配置された第２ミラー構造体７０、を備えている。そして、第１ミラー構造体３０側の第１電極（パッド３５を含む）と第２ミラー構造体７０側の第２電極（パッド７５を含む）との間に印加する電圧に基づいて生じる静電気力により、第２ミラー構造体７０のメンブレンＭＥＭが変位し、エアギャップＡＧが変化するように構成されている。
【００５５】
本実施形態でも、基板１０として、例えば単結晶シリコンからなる半導体基板を採用しており、この基板１０の一面上に、第１ミラー構造体３０が配置（固定）されている。第１ミラー構造体３０は、空気よりも屈折率の高い材料、例えばシリコン（屈折率３．４５）及びゲルマニウム（屈折率４）の少なくとも一方を含む半導体薄膜からなり、基板１０の一面全面に絶縁膜１１を介して積層された高屈折率下層３１と、該高屈折率下層３１と同じくシリコンなどの高屈折率材料からなり、高屈折率下層３１上に積層された高屈折率上層３２とを有している。このような半導体薄膜は、波長２〜１０μｍ程度の赤外光に対して透明であるので、赤外線ガス検出器の波長選択フィルターに好適である。本実施形態では、高屈折率層３１，３２として、ともにポリシリコンを採用している。
【００５６】
第１ミラー構造体３０における平面円形状の対向部位のうち、中央領域Ｃ１には、変位方向において、高屈折率下層３１と高屈折率上層３２との間に低屈折率層としての空気層３３が介在されてなる光学多層膜構造の第１ミラーＭ１が形成されている。また、中央領域Ｃ１において、第１ミラーＭ１は、高屈折率下層３１に高屈折率上層３２の一部位が接してなる接触部Ｊ１により複数個に分割（細分化）されており、各第１ミラーＭ１は上記接触部Ｊ１によって連結されている。
【００５７】
このように、低屈折率層として空気層３３（屈折率１）を採用すると、上記した高屈折率層の屈折率ｎＨと低屈折率層の屈折率ｎＬとのｎ比（ｎＨ／ｎＬ）を大きくして、ミラー単体での高反射な帯域（反射帯域）を広げるとともに、ファブリペロー干渉計１００の分光帯域を広帯域とすることができる。また、部分的に高屈折率層３１，３２同士が接する接触部Ｊ１を設けて第１ミラーＭ１を複数の領域に分割（細分化）しているため、空気層３３を有するエアミラーを採用しながらも、機械的強度を確保することができる。
【００５８】
また、中央領域Ｃ１における第１ミラーＭ１及び接触部Ｊ１のレイアウトは、後述する第２ミラー構造体７０の中央領域Ｃ１における第２ミラーＭ２及び接触部Ｊ２のレイアウトと一致している。第１ミラーＭ１を構成する空気層３３は、高屈折率上層３２により、上面が覆われるとともに側面が囲まれた構造となっている。高屈折率上層３２のうち、空気層３３の側面を囲む側壁部３２ａは、垂直方向における空気層３３の巾が、変位方向において高屈折率下層３１に近づくほど広くなる態様の傾斜を有している。詳しくは、その傾斜角度が略４５°となっている。そして、第１ミラーＭ１のうち、高屈折率上層３２の空気層３３上面を覆う部位３２ｂ（高屈折率下層３１に平行な部位）に対応する部分が、主にミラーとして機能する部位となっている。
【００５９】
また、中央領域Ｃ１において、接触部Ｊ１により分割された各第１ミラーＭ１の平面形状、換言すれば空気層３３の上面形状は、図１に例示した第２ミラー構造体７０の第２ミラーＭ２同様、六角形となっている。すなわち、空気層３３が六角錘台形状となっている。そして、中央領域Ｃ１における接触部Ｊ１は、ハニカム状となっている。
【００６０】
さらに、図５に示すように、第１ミラー構造体３０の対向部位のうち、中央領域Ｃ１を取り囲む周辺領域Ｐ１の全域には、分光帯域の波長の光に対して高反射な特性（反射率６０％以上）を示す反射ミラーＲＭ１が形成されている。この反射ミラーＲＭ１としては、第１ミラー構造体３０における第１ミラーＭ１と同一の反射率及び反射帯域を有する構成であれば採用することができる。反射ミラーＲＭ１の形成範囲である周辺領域Ｐ１の全域とは、上記した通りである。したがって、垂直方向において、周辺領域Ｐ１の全ての領域をカバーするように、１つの大きなミラーを採用しても良い。
【００６１】
本実施形態では、反射ミラーＲＭ１として、第１ミラーＭ１と同一の光学多層膜構造、すなわち、高屈折率層３１，３２間に空気層３３が介在されてなる平面六角形のエアミラーを採用している。そして、反射ミラーＲＭ１も、部分的に高屈折率層３１，３２同士が接する接触部Ｊ１により、複数個に分割（細分化）されている。したがって、反射ミラーＲＭ１としてエアミラー構造を採用しながらも、第１ミラー構造体３０において周辺領域Ｐ１の機械的強度が確保されている。また、図５に示す符号３６は、周辺領域Ｐ１に形成された反射ミラーＲＭ１において、高屈折率上層３２の空気層３３上面を覆う部位３２ｂの一部に形成された貫通孔であり、この貫通孔３６も、貫通孔３４同様、空気層３３を形成すべく犠牲層（例えば二酸化シリコン）をエッチングするためのものである。
【００６２】
特に本実施形態では、反射ミラーＲＭ１が、平面形状だけでなく、変位方向及び垂直方向の大きさも第１ミラーＭ１とほぼ等しく、図５に示すように、垂直方向のうちの一方向において、ミラーＭ１，ＲＭ１が所定ピッチをもって（所定巾の接触部Ｊ１を介して）繰り返し形成されている。隣接するミラー（第１ミラーＭ１間、第１ミラーＭ１と反射ミラーＲＭ１、反射ミラーＲＭ１間）を連結する接触部Ｊ１の短手側の巾は、図１に第２ミラーＭ２及び接触部Ｊ２にて例示したもの同様、上記短手方向におけるミラーＭ１，ＲＭ１の巾に比べて十分に狭くなっている。すなわち、本実施形態では、周辺領域Ｐ１に反射ミラーＲＭ１及び接触部Ｊ１が形成された構造を採用しながらも、実質的に、周辺領域Ｐ１のほぼ全域が反射ミラーＲＭ１となっている。換言すれば、第１ミラー構造体３０の対向部位においては、対向部位のほぼ全域を、ミラー（第１ミラーＭ１及び反射ミラーＲＭ１）が占めている。
【００６３】
なお、第１ミラー構造体３０のうち、対向部位よりも外側の領域（外周領域）でも高屈折率下層３１に高屈折率上層３２が接しており、この外周領域における高屈折率上層３２上の一部には、Ａｕ／Ｃｒ等からなるパッド３５が形成されている。また、高屈折率層３１，３２のうちの少なくとも高屈折率上層３２において、第１ミラーＭ１の形成部分を除く部分であって少なくとも周辺領域Ｐ１及び外周領域には、リンやボロンなどの不純物を導入してなる、図示しない電極配線が形成されている。そして、上記したパッド３５は、この電極配線と電気的に接続（オーミック接触）されており、これらパッド３５及び電極配線が、第１ミラー構造体３０において、所定電位が印加される第１電極をなしている。本実施形態では、周辺領域Ｐ１における高屈折率上層３２全域、すなわち、周辺領域Ｐ１における反射ミラーＲＭ１及び接触部Ｊ１に、電極配線が形成されている。なお、電極配線は、中央領域Ｃ１の接触部Ｊ１に形成されても良い。また、第１ミラーＭ１は、第１電極と電気的に結合された構造（同電位となる構造）としても良いし、第１電極と電気的に絶縁分離された構造（例えばｐｎ接合分離）としても良い。なお、反射ミラーＲＭ１については、不純物が導入されても、光の透過を抑制する方向に働くので特に問題ない。
【００６４】
この第１ミラー構造体３０における高屈折率上層３２上には、中央領域Ｃ１及び周辺領域Ｐ１を除く部位に支持体５０が配置されている。この支持体５０は、第１ミラー構造体３０上に第２ミラー構造体７０を支持するとともに、第１ミラー構造体３０と第２ミラー構造体７０との間に、エアギャップＡＧを構成するためのスペーサとしての機能を果たすものである。本実施形態では、支持体５０が二酸化シリコンからなり、第２ミラー構造体７０のメンブレンＭＥＭに対応する部位が、エアギャップＡＧを形成すべくくり抜かれた構造となっている。また、メンブレンＭＥＭよりも外側の部位にも、パッド３５を形成するための開口部５１が形成されている。
【００６５】
一方、第２ミラー構造体７０は、図１及び図２に示した第２ミラー構造体７０と同じ構造となっている。具体的には、第２ミラー構造体７０も、第１ミラー構造体３０同様、空気よりも屈折率の高い材料、例えばシリコン及びゲルマニウムの少なくとも一方を含む半導体薄膜からなる高屈折率下層７１と、該高屈折率下層７１と同じくシリコンなどの高屈折率材料からなり、高屈折率下層７１上に積層された高屈折率上層７２とを有している。本実施形態では、高屈折率層７１，７２として、ともにポリシリコンを採用している。
【００６６】
第２ミラー構造体７０における平面円形状の対向部位のうち、中央領域Ｃ１には、変位方向において、高屈折率下層７１と高屈折率上層７２との間に低屈折率層としての空気層７３が介在されてなる光学多層膜構造の第２ミラーＭ２が形成されている。また、中央領域Ｃ１において、第２ミラーＭ２は、高屈折率下層７１に高屈折率上層７２が接してなる接触部Ｊ２により複数個に分割（細分化）されており、各第２ミラーＭ２は上記接触部Ｊ２によって連結されている。これら第２ミラーＭ２及び接触部Ｊ２のレイアウトは、上記したように、第１ミラー構造体３０の第１ミラーＭ１及び接触部Ｊ１のレイアウトと一致している。すなわち、第２ミラーＭ２も、空気層７３が、高屈折率上層７２により、上面が覆われるとともに側面が囲まれた平面六角形状となっており、接触部Ｊ２がハニカム状となっている。そして、高屈折率上層７２のうち、空気層７３の側面を囲む側壁部７２ａは傾斜を有しており、第２ミラーＭ２のうち、空気層７３上面を覆う部位７２ｂに対応する部分が、主にミラーとして機能する部位となっている。
【００６７】
このように、ファブリペロー干渉計１００では、中央領域Ｃ１において、エアギャップＡＧを介して対向配置された第１ミラーＭ１及び第２ミラーＭ２により共振器が構成され、この共振器にて共振された所定波長の光を選択的に透過するようになっている。
【００６８】
第２ミラー構造体７０の対向部位のうち、中央領域Ｃ１を取り囲む周辺領域Ｐ１では、エアギャップＡＧなどをエッチングにより形成するための貫通孔７６の部分を除いて、高屈折率下層７１に高屈折率上層７２が接し、接触部Ｊ２となっている。この周辺領域Ｐ１における接触部Ｊ２は、支持体５０に支持された外周領域と中央領域Ｃ１とを連結している。このように、第２ミラー構造体７０の周辺領域Ｐ１には、分光帯域の波長の光に対して高反射な特性（反射率６０％以上）を示す反射ミラーが形成されておらず、全域が接触部Ｊ２となっている。
【００６９】
第２ミラー構造体７０のうち、対向部位（すなわちメンブレンＭＥＭ）よりも外側の外周領域では、高屈折率下層７１に高屈折率上層７２が接しており、この外周領域における高屈折率上層７２上の一部には、Ａｕ／Ｃｒ等からなるパッド７５が形成されている。また、外周領域の一部には、支持体５０に連通して開口する開口部５１が設けられている。また、第２ミラー構造体７０を構成する高屈折率層７１，７２において、第２ミラーＭ２の形成部分を除く部分であって少なくとも周辺領域Ｐ１及び外周領域には、リンやボロンなどの不純物を導入してなる、図示しない電極配線が形成されている。そして、上記したパッド７５は、この電極配線と電気的に接続（オーミック接触）されており、これらパッド７５及び電極配線が、第２ミラー構造体７０において、所定電位が印加される第２電極をなしている。本実施形態では、周辺領域Ｐ１における高屈折率下層７１全域に、電極配線が形成されている。なお、電極配線は、中央領域Ｃ１の接触部Ｊ２に形成されても良い。また、第２ミラーＭ２は、第２電極と電気的に結合された構造（同電位となる構造）としても良いし、第２電極と電気的に絶縁分離された構造（例えばｐｎ接合分離）としても良い。
【００７０】
次に、本実施形態に係るファブリペロー干渉計１００の特徴部分の効果について説明する。
【００７１】
先ず、第１ミラー構造体３０の周辺領域Ｐ１には、その全域に分光帯域の波長の光に対して高反射な特性を示す反射ミラーＲＭ１が形成されている。一方、第２ミラー構造体７０の周辺領域Ｐ１には、分光帯域の波長の光に対して高反射な特性を示す反射ミラーが形成されず、その全域が接触部Ｊ２となっている。すなわち、周辺領域Ｐ１では、垂直方向の任意位置において、第１ミラー構造体３０のみに、同一のミラー構造体３０における第１ミラーＭ１と同一の光学多層膜構造を有する反射ミラーＲＭ１が形成されている。そして、反射ミラーＲＭ１は、高屈折率層７１，７２同士が接してなる接触部Ｊ２と対向しており、これにより、周辺領域Ｐ１の全域が、分光帯域の波長の光を反射する反射領域となっている。
【００７２】
このように、周辺領域Ｐ１では、第１ミラー構造体３０のみ、且つ、周辺領域Ｐ１全域に、第１ミラーＭ１と同一の光学多層膜構造を有する反射ミラーＲＭ１が設けられている。上記図３（ａ），（ｂ）に示したように、ミラーＭ１，Ｍ２は、単体でファブリペロー干渉計１００の中央領域Ｃ１の分光帯域と同等な波長範囲の反射帯域を有するため、反射ミラーＭ１も、分光帯域と同等な波長範囲の反射帯域を有する。そして、周辺領域Ｐ１において、エアギャップＡＧを介して対向配置された反射ミラーＲＭ１及び接触部Ｊ２による共振器は、分光帯域の波長の光を干渉によって弱め合い、結果、高反射する構造となっている。この点については、図６に示すように、本発明者によって確認されている。図６に実線で示す本実施形態の周辺領域Ｐ１の反射率は、分光帯域の全域で６０％以上、ほぼ全域で８０％以上となっており、破線で示す従来構造の周辺領域Ｐ１の反射率よりも、ほぼ全域で高反射となっている。
【００７３】
以上から、本実施形態に係るファブリペロー干渉計１００は、光の透過範囲を制限する金属層を基板１０に設けることなく、周辺領域Ｐ１からの、中央領域Ｃ１とは異なる波長の光の透過を抑制することができる。すなわち、透過波長の半値巾（ＦＷＨＭ）の小さなファブリペロー干渉計１００となっている。
【００７４】
また、反射ミラーＲＭ１を第１ミラー構造体３０のみに設けるので、ファブリペロー干渉計１００の構造を簡素化することができる。
【００７５】
また、本実施形態では、基板１０上に配置されるミラー構造体３０，７０の上記共振器により、周辺領域Ｐ１での不要な光の透過を抑制するのに対し、従来では、基板１０に形成された金属層を採用している。したがって、光の透過範囲を制限する構造でありながら、従来の金属層よりも後工程で共振器を形成するため、従来よりも製造プロセスの制約を受けにくい構造となっている。
【００７６】
特に本実施形態では、反射ミラーＲＭ１の構造を、第１ミラー構造体３０における第１ミラーＭ１と同一の光学多層膜構造としているので、第１ミラーＭ１形成と同一のプロセス（換言すれば、第１ミラーＭ１と同一のタイミング）で反射ミラーＲＭ１を形成することができる。したがって、製造プロセスを特に簡素化し、製造コストを低減することができる。空気層３３は、犠牲層をエッチングしてなるが、この犠牲層のパターニングの際のマスクを、反射ミラーＲＭ１の分、変更するだけで良い。したがって、分光領域としての中央領域Ｃ１に対して、反射領域としての周辺領域Ｐ１を位置精度よく形成することができる。また、反射ミラーＲＭ１が光学多層膜構造であるので、反射ミラーＲＭ１の形成により、金属汚染が生じることもない。
【００７７】
なお、上記したファブリペロー干渉計１００の製造方法については、上記した本出願人による特許文献１（特開２００８−１３４３８８号公報）に示された製造方法と基本的に同じであるため、その記載を省略する。異なる点は、上記したように、エッチングにより除去されて空気層３３となる犠牲層パターニング用のマスクパターンである。
【００７８】
また、本実施形態では、反射ミラーＲＭ１を、同じミラー構造体３０の第１ミラーＭ１と同じ光学多層膜構造であって、且つ、大きさも同じとし、垂直方向のうちの一方向において、ミラーＭ１，ＲＭ１が所定巾の接触部Ｊ１を介して繰り返し形成される例を示した。しかしながら、反射ミラーＲＭ１を、第１ミラーＭ１に対して、平面形状や垂直方向の長さの異なるものとしても良い。また、中央領域Ｃ１と周辺領域Ｐ１とで接触部Ｊ１の巾を異なるものとしても良い。さらには、周辺領域Ｐ１内で、接触部Ｊ１の巾を部分的に異なるものとしても良い。
【００７９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図７に基づいて説明する。図７は、第２実施形態に係るファブリペロー干渉計の概略構成を示す断面図であり、第１実施形態に示した図５に対応している。
【００８０】
図７に示すファブリペロー干渉計１００は、周辺領域Ｐ１の構造が、第１実施形態に示したファブリペロー干渉計１００と逆の構造となっている。すなわち、本実施形態では、第２ミラー構造体７０の周辺領域Ｐ１全域に、分光帯域の波長の光に対して高反射となる特性を示す反射ミラーＲＭ２が形成されている。一方、第１ミラー構造体３０の周辺領域Ｐ１には、上記した反射ミラーＲＭ１が形成されず、高屈折率層３１，３２同士が接してなる接触部Ｊ１が形成されている。また、反射ミラーＲＭ２を、同じミラー構造体７０の第２ミラーＭ２と同じ光学多層膜構造（エアミラー）であって、且つ、大きさも同じとしており、垂直方向のうちの一方向において、ミラーＭ２，ＲＭ２は、所定巾の接触部Ｊ２を介して繰り返し形成されている。なお、図７に示す符号７７は、周辺領域Ｐ１に形成された反射ミラーＲＭ２において、高屈折率上層７２の空気層７３上面を覆う部位７２ｂの一部に形成された貫通孔であり、この貫通孔７７も、貫通孔７４同様、空気層７３を形成すべく犠牲層（例えば二酸化シリコン）をエッチングするためのものである。
【００８１】
このような構造のファブリペロー干渉計１００についても、第１実施形態に示したファブリペロー干渉計１００と同様の効果を期待することができる。
【００８２】
また、本実施形態では、静電気力によって変位する側の第２ミラー構造体７０において、ミラーＭ２，ＲＭ２が、所定巾の接触部Ｊ２を介して繰り返し形成されている。すなわち、中央領域Ｃ１において周辺領域Ｐ１との境界付近に位置する第２ミラーＭ２の近傍には、周辺領域Ｐ１において中央領域Ｃ１との境界付近に形成された同一構造の反射ミラーＲＭ１が位置している。したがって、第２ミラー構造体７０の周辺領域Ｐ１に反射ミラーＲＭ２が存在しない構造（第１実施形態に示した構造）に比べて、第２ミラーＭ２の形成された中央領域Ｃ１と周辺領域Ｐ１との境界における中立軸の変化が小さく、境界部分に応力が集中しにくい構造となっている。これにより、例えば空気層７３上に位置する高屈折率上層７２の部分７２ｂの自重による応力や、第２ミラー構造体７０の膜応力が作用しても、中央領域Ｃ１において周辺領域Ｐ１との境界付近に位置する第２ミラーＭ２の、応力による変形を抑制することができる。結果、透過波長の半値巾（ＦＷＨＭ）を小さくすることができる。なお、静電気力によって変位しない側の第１ミラー構造体３０では、該構造体３０がメンブレンＭＥＭを有しておらず、基板１０に固定されているため、反射ミラーＲＭ１の有無による差は殆ど見られない。
【００８３】
なお、上記したファブリペロー干渉計１００の製造方法も、上記した本出願人による特許文献１（特開２００８−１３４３８８号公報）に示された製造方法と基本的に同じであるため、その記載を省略する。異なる点は、エッチングにより除去されて空気層７３となる犠牲層パターニング用のマスクパターンである。
【００８４】
また、第２ミラー構造体７０に反射ミラーＲＭ２が形成される構成は、上記例に限定されるものではなく、反射ミラーＲＭ２を、第２ミラーＭ２に対して、平面形状や垂直方向の長さの異なるものとしても良い。また、中央領域Ｃ１と周辺領域Ｐ１とで接触部Ｊ２の巾を異なるものとしても良い。さらには、周辺領域Ｐ１内で、接触部Ｊ２の巾を部分的に異なるものとしても良い。
【００８５】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を、図８及び図９に基づいて説明する。図８は、第３実施形態に係るファブリペロー干渉計の概略構成を示す断面図であり、第１実施形態に示した図５に対応している。図９は、周辺領域Ｐ１における光の反射を示す図であり、（ａ）は比較例としての第１実施形態に示した構造、（ｂ）は本実施形態に示す構造にかかる図である。
【００８６】
図８に示すファブリペロー干渉計１００では、分光帯域の波長の光に対して高反射となる特性を示す反射ミラーＲＭ１が第１ミラー構造体３０の周辺領域Ｐ１に形成され、分光帯域の波長の光に対して高反射となる特性を示す反射ミラーＲＭ２が第２ミラー構造体７０の周辺領域Ｐ１に形成されている。すなわち、周辺領域Ｐ１において、両ミラー構造体３０，７０に反射ミラーＲＭ１，ＲＭ２が形成されている。
【００８７】
また、上記実施形態同様、各反射ミラーＲＭ１，ＲＭ２が、同一のミラー構造体３０，７０におけるミラーＭ１，Ｍ２と同一の光学多層膜構造となっている。そして、第１ミラー構造体３０に形成された反射ミラーＲＭ１と、第２ミラー構造体７０に形成された反射ミラーＲＭ２とが、垂直方向において異なる位置に形成されている。詳しくは、第１ミラー構造体３０の第１電極と第２ミラー構造体７０の第２電極との間に電圧が印加されない状態で、図８に示すように、第１ミラー構造体３０の反射ミラーＲＭ１が、第２ミラー構造体７０の接触部Ｊ２と対向し、第２ミラー構造体７０の反射ミラーＲＭ２が、第１ミラー構造体３０の接触部Ｊ１と対向している。したがって、周辺領域Ｐ１において、隣り合う反射ミラーＲＭ１，ＲＭ２を連結する接触部Ｊ１，Ｊ２の巾は、上記実施形態に示す周辺領域Ｐ１の接触部Ｊ１，Ｊ２の巾よりも広くなっている。
【００８８】
ここで、「一方のミラー構造体における反射ミラーが、他方のミラー構造体の接触部と対向する」とは、少なくとも各反射ミラーＲＭ１，ＲＭ２において、空気層３３，７３の上面を覆う部位３２ｂ，７２ｂ同士が重ならない位置関係を示す。好ましくは側壁部３２ａ，７２ａも含めた反射ミラーＲＭ１，ＲＭ２全体で、互いに重ならないような位置関係とすると良い。図８に示す例では、二点鎖線で示すように、垂直方向の一方向において、反射ミラーＲＭ１と、隣り合う反射ミラーＲＭ２を連結する接触部Ｊ２の巾とがほぼ一致している。同様に、反射ミラーＲＭ２と、隣り合う反射ミラーＲＭ１を連結する接触部Ｊ１の巾とがほぼ一致している。
【００８９】
このような構成を採用することにより、図８に示すファブリペロー干渉計１００は、周辺領域Ｐ１における垂直方向の任意位置において、第１ミラー構造体３０及び第２ミラー構造体７０の一方のみに反射ミラーＲＭ１，ＲＭ２が形成され、且つ、反射ミラーＲＭ１と反射ミラーＲＭ２を合わせて、周辺領域Ｐ１全域に反射ミラーＲＭ１，ＲＭ２が形成（配置）された構造となっている。すなわち、周辺領域Ｐ１の全域が、分光帯域の波長の光に対して高反射な特性を示す反射領域となっている。
【００９０】
したがって、本実施形態に係るファブリペロー干渉計１００についても、第１実施形態に示したファブリペロー干渉計１００と同様の効果を期待することができる。
【００９１】
また、上記した各実施形態では、図９（ａ）に示すように、一方のミラー構造体のみに反射ミラー（図９（ａ）では第１ミラー構造体３０に反射ミラーＲＭ１）が形成され、反射ミラー（ＲＭ１）の構造をエアミラー構造とし、且つ、反射ミラー（ＲＭ１）を接触部（Ｊ１）にて細分化する構造を採用している。したがって、エアギャップＡＧを介して反射ミラー（ＲＭ１）と接触部（Ｊ１）が対向配置されてなる共振器の部分では、分光帯域の波長の光を反射できるものの、エアギャップＡＧを介して接触部Ｊ１，Ｊ２が対向配置されてなる共振器の部分では、少なからず光が透過してしまう。なお、図９（ａ）では、透過と反射を説明するために、接触部Ｊ１の巾を実際の巾よりも広く図示している。
【００９２】
これに対し、本実施形態では、図９（ｂ）に示すように、両ミラー構造体３０，７０それぞれに、細分化されたエアミラー構造の反射ミラーＲＭ１，ＲＭ２を形成し、且つ、一方のミラー構造体の反射ミラー（例えば第１ミラー構造体３０の反射ミラーＲＭ１）に、他方のミラー構造体の接触部（例えば第２ミラー構造体７０の接触部Ｊ２）を対向させている。すなわち、図９（ａ）に示すファブリペロー干渉計１００に比べ、エアギャップＡＧを介して反射ミラーＲＭ１（ＲＭ２）と接触部Ｊ２（Ｊ１）が対向配置されてなる共振器を、周辺領域Ｐ１全域において、より密に設けている。換言すれば、周辺領域Ｐ１において、接触部Ｊ１，Ｊ２が対向する部分をより少なくしている（好ましくは無くしている）。以上により、周辺領域Ｐ１において、分光帯域の波長の光を反射させることができる部分をより増して、ファブリペロー干渉計１００の透過波長の半値巾（ＦＷＨＭ）の増大を効果的に抑制することができる。
【００９３】
なお、第１実施形態に示したファブリペロー干渉計１００の第１ミラー構造体３０（図５参照）と第２実施形態に示したファブリペロー干渉計１００の第２ミラー構造体７０（図７参照）とを単に組み合わせた構造としても良い。しかしながら、この場合、僅かではあるが、周辺領域Ｐ１における中央領域Ｃ１との境界付近において、接触部Ｊ１，Ｊ２同士が対向することとなる。これに対し、図８に示す例では、第１ミラー構造体３０において、中央領域Ｃ１と周辺領域Ｐ１との境界付近の第１ミラーＭ１及び反射ミラーＲＭ１を一体化し、１つのエアミラーとしている。すなわち、上記ミラーは、その一部が中央領域Ｃ１に位置し、残りの部分が周辺領域Ｐ１に位置している。一方、第２ミラー構造体７０では、周辺領域Ｐ１における中央領域Ｃ１との境界付近には、第１ミラーＭ１と反射ミラーＲＭ１とを連結する接触部Ｊ２が存在している。このような構造を採用すると、周辺領域Ｐ１における中央領域Ｃ１との境界付近においても、反射ミラーＲＭ１と接触部Ｊ２とを対向させることができる。なお、図８では、第１ミラー構造体３０にて、中央領域Ｃ１と周辺領域Ｐ１との境界付近の第１ミラーＭ１及び反射ミラーＲＭ１を一体化する例を示したが、ミラー構造体３０，７０の一方において、ミラーと反射ミラーとを一体化すれば良いので、中央領域Ｃ１と周辺領域Ｐ１との境界付近の第２ミラーＭ２及び反射ミラーＲＭ２を一体化し、この反射ミラーＲＭ２に、第１ミラー構造体３０の接触部Ｊ１を対向させても良い。
【００９４】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態を、図１０及び図１１に基づいて説明する。図１０は、第４実施形態に係るファブリペロー干渉計の概略構成を示す断面図である。図１１は、中央領域Ｃ１における光の透過を示す図であり、（ａ）は第３実施形態に示した構造、（ｂ）は本実施形態に示す構造にかかる図である。
【００９５】
図１０に示すファブリペロー干渉計１００は、第３実施形態に示した図８とほぼ同じ構造となっており、異なる点は、静電気力によって変位しない第１ミラー構造体３０の中央領域Ｃ１に、該領域Ｃ１全域にわたって１つの第１ミラーＭ１が形成されている点である。また、中央領域Ｃ１に形成された１つの第１ミラーＭ１は、第３実施形態同様、周辺領域Ｐ１における中央領域Ｃ１との境界付近に位置する反射ミラーＲＭ１と一体化されている。このようなファブリペロー干渉計１００についても、第３実施形態に示したファブリペロー干渉計１００と同様の効果を期待することができる。
【００９６】
また、変位する側の第２ミラー構造体７０の第２ミラーＭ２を１つのエアミラーとする構造とすると、静電気力が作用した際に、第２ミラー構造体７０のメンブレンＭＥＭが撓むため、１つの第２ミラーＭ２内において、高屈折率上層７２のうちの空気層７３の上面を覆う部位７２ｂと高屈折率下層７１との対向距離にばらつきが生じてしまう。これに対し、図１０に示す例では、基板１０に固定された第１ミラー構造体３０の第１ミラーＭ１が、接触部Ｊ１によって細分化されず、中央領域Ｃ１全域にわたって形成された１つのエアミラーとなっている。したがって、静電気力が作用しても変形しないので、高屈折率上層３２のうちの空気層３３の上面を覆う部位３２ｂと高屈折率下層３１との対向距離のばらつきを小さい。これによっても、透過波長の半値巾（ＦＷＨＭ）を小さくすることができる。
【００９７】
また、第３実施形態では、図１１（ａ）に示すように、中央領域Ｃ１において、各ミラーＭ１，Ｍ２が対向しており、エアギャップＡＧを介してミラーＭ１，Ｍ２が対向配置されてなる共振器の部分から透過される波長λ１の光が、中央領域Ｃ１、ひいてはファブリペロー干渉計１００から主として透過される光となっている。しかしながら、ミラーＭ１，Ｍ２をそれぞれ細分化する接触部Ｊ１，Ｊ２も互いに対向しているため、エアギャップＡＧを介して接触部Ｊ１，Ｊ２が対向配置されてなる共振器の部分から、波長λ１とは異なる波長λ２の光も透過されることとなる。この波長λ２の光は、波長λ１の光よりも強度は低いものの、ファブリペロー干渉計１００の透過光として少なからず影響する。
【００９８】
これに対し、本実施形態では、図１１（ｂ）に示すように、基板１０に固定される第１ミラー構造体３０の第１ミラーＭ１を接触部Ｊ１によって細分化せず、中央領域Ｃ１全域にわたって形成された１つのエアミラーとしている。これにより、中央領域Ｃ１では、各ミラーＭ１，Ｍ２が対向してなる共振器の部分と、第１ミラーＭ１と接触部Ｊ２が対向してなる共振器の部分とが存在している。第１ミラーＭ１と接触部Ｊ２が対向してなる共振器の部分では、上記実施形態で示した周辺領域Ｐ１同様、分光帯域の波長の光を反射させることができるので、これにより、中央領域Ｃ１において、透過波長の半値巾（ＦＷＨＭ）をより小さくすることができる。
【００９９】
なお、第１ミラー構造体３０の第１ミラーＭ１を１つとする構造については、ミラー構造体３０，７０の一方の周辺領域Ｐ１のみに反射ミラーＲＭ１，ＲＭ２を設ける構造にも適用することができる。
【０１００】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【０１０１】
本実施形態では、各ミラーＭ１，Ｍ２，ＲＭ１，ＲＭ２の平面形状が六角形である例を示した。しかしながら、上記平面形状に特に限定されるものではない。
【０１０２】
本実施形態（第４実施形態の第１ミラーＭ１を除く）では、各ミラーＭ１，Ｍ２，ＲＭ１，ＲＭ２が接触部Ｊ１，Ｊ２により細分化されている例を示した。しかしながら、ミラーＭ１，Ｍ２，ＲＭ１，ＲＭ２を、それぞれ１つのミラーとしても良い。さらには、第１ミラーＭ１と反射ミラーＲＭ１、第２ミラーＭ２と反射ミラーＲＭ２とを、それぞれ一体化した１つのミラーとしても良い。
【０１０３】
本実施形態では、第１ミラーＭ１と反射ミラーＲＭ１が同一の光学多層膜構造とされ、第２ミラーＭ２と反射ミラーＲＭ２が同一の光学多層膜構造とされる例を示した。しかしながら、反射ミラーＲＭ１は、同一の第１ミラー構造体３０における第１ミラーＭ１と同一の反射率及び反射帯域を有するものであれば良い。また、反射ミラーＲＭ２は、同一の第２ミラー構造体７０における第２ミラーＭ２と同一の反射率及び反射帯域を有するものであれば良い。すなわち、同一の光学多層膜構造に限定されるものではない。しかしながら、同一の光学多層膜構造としたほうが、製造プロセスを簡素化することができるので好ましい。
【０１０４】
本実施形態では、基板１０として、一面に絶縁膜１１の形成された半導体基板の例を示した。しかしながら、基板１０としては上記例に限定されるものではなく、ガラスなどの絶縁基板を採用することも可能である。その場合、絶縁膜１１を不要とすることができる。
【０１０５】
本実施形態では、各ミラーＭ１，Ｍ２，ＲＭ１，ＲＭ２として、高屈折率層間に低屈折率層としての空気層を介在させてなる光学多層膜構造のエアミラーの例を示した。しかしながら、ミラーの構成は上記例に限定されるものではない。低屈折率層としては、空気層３３，７３に代えて、シリコン酸化膜などの固体、液体、空気以外の気体、ゾル、ゲル、真空などを採用しても良い。固体、液体、ゾル、ゲルなど、高屈折率上層３２，７２を支持できる部材を採用する場合、特に第１実施形態及び第２実施形態のように、一方のミラー構造体のみに反射ミラーを設ける構造において、周辺領域Ｐ１全域をカバーする１つの反射ミラーを形成しやすくなる。
【０１０６】
本実施形態では、光学多層膜構造の第１ミラーＭ１及び第２ミラーＭ２を構成する各膜の厚さについて特に言及しなかった。しかしながら、ミラーＭ１，Ｍ２を構成する高屈折率層３１，３２，７１，７２と空気層（低屈折率層）３３，７３の厚みを、光学長で、所定の検出対象波長に対して全て１／４程度とすると、吸収スペクトルの半値巾（ＦＷＨＭ）を小さくし、ひいては検出精度を向上することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１０・・・基板
３０・・・第１ミラー構造体
３１，７１・・・高屈折率下層
３２，７２・・・高屈折率上層
３３，７３・・・空気層
７０・・・第２ミラー構造体
１００・・・ファブリペロー干渉計
ＡＧ・・・エアギャップ
Ｃ１・・・中央領域
Ｊ１，Ｊ２・・・接触部
Ｍ１，Ｍ２・・・ミラー（第１ミラー，第２ミラー）
ＭＥＭ・・・メンブレン
ＲＭ１，ＲＭ２・・・反射ミラー
【図１】
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【図２】
2011028119.tif 000004
【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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【図９】
2011028119.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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