(57)【要約】ペリクルビームスプリッタ(200,300,400,500,600,612,716)を製造するための方法は、アパーチャ（214,606,610,718,720）を支持基板（202,608,700）内にエッチングして、ビームスプリッタ基板（208,406,710）を該支持基板の上面に対して結合して該ビームスプリッタ基板が該アパーチャを覆うようにして、及び、少なくとも１つの光学コーティング（210、212、402、404、602、604、712、714）を前記ビームスプリッタ基板上に蒸着する、ことを含む。ペリクルビームスプリッタは、支持基板（202,608,700）と、半導体製造プロセスを用いて該支持基板内に作成されたアパーチャ（214,606,610,718,720）と、該アパーチャを覆うビーム分割コーティング（210,402,602,712）とを含む。
2011523466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アパーチャ（214、606、610、718、720）を有した支持基板（202、608、700）であって、半導体製造プロセスを用いて、該アパーチャ（214、606、610、718、720）が前記支持基板（202、608、700）内に形成されていることからなる、支持基板と、
前記アパーチャ（214、606、610、718、720）を覆うビーム分割コーティング（210、402、602、712）
とを備える、ペリクルビームスプリッタ（200、300、400、500、600、612、716）。
【請求項２】
前記アパーチャ（606）は、前記支持基板（608）を完全には貫通しておらず、前記支持基板（608）は、あるターゲット光波長において少なくとも部分的に透過な状態であり、前記アパーチャ（606）は、底面を有しており、光学コーティング（604）が、前記底面上に蒸着されていることからなる、請求項１に記載のペリクルビームスプリッタ。
【請求項３】
前記アパーチャ（610）が、前記支持基板（608）を貫通しており、
前記ビーム分割コーティング（602）が、追加的な支持無しに、前記アパーチャ（610）にわたっていることからなる、請求項１に記載のペリクルビームスプリッタ。
【請求項４】
ビームスプリッタ基板（208、406、608、710）を更に備え、前記ビーム分割コーティング（210、402、712）が、前記ビームスプリッタ基板（208、406、608、710）の第１の側部上に蒸着されていることからなる、請求項１に記載のペリクルビームスプリッタ。
【請求項５】
前記アパーチャ（214、718、720）が、前記支持基板（202、700）を貫通しており、
前記ビームスプリッタ基板（208、406、710）が、前記支持基板（202、700）に対して結合されていることからなる、請求項４に記載のペリクルビームスプリッタ。
【請求項６】
反射防止コーティング（212、404、714）を更に備え、
前記反射防止コーティング（212、404、714）が、前記ビームスプリッタ基板（208、406、710）の第２の側部上に蒸着されていることからなる、請求項５に記載のペリクルビームスプリッタ。
【請求項７】
前記アパーチャ（214、606、610、718、720）が、先細のジオメトリを有しており、前記アパーチャが、第１のより大きな開口部と、第２のより小さな開口部とを有しており、前記ビームスプリッタ基板（208、406、710）が、前記第２のより小さな開口部の上に結合されていることからなる、請求項６に記載のペリクルビームスプリッタ。
【請求項８】
前記ビームスプリッタ基板（208、406、710）の前記第１の側部が、前記支持基板（202、700）に対して結合されている、請求項４に記載のペリクルビームスプリッタ。
【請求項９】
前記ビームスプリッタ基板（208、406、710）の前記第２の側部が、前記支持基板（202、700）に対して結合されている、請求項４に記載のペリクルビームスプリッタ。
【請求項１０】
ペリクルビームスプリッタを製造するための方法であって、
アパーチャ（214、606、610、718、720）を支持基板（202、608、700）内にエッチングし、
ビームスプリッタ基板（208、406、710）を、前記支持基板（202、608、700）の上面に対して結合し、ここで、該ビームスプリッタ基板（208、406、710）が前記アパーチャ（214、606、610、718、720）を覆っており、及び、
少なくとも１つの光学コーティング（210、212、402、404、602、604、712、714）を前記ビームスプリッタ基板（208、406、710）上に蒸着する
ことを含む、方法。
【請求項１１】
ハードマスク層（204、206、702、704）を前記支持基板（202、608、700）上に提供し、
前記ハードマスク層（204、704）内に窓を形成し、及び、
前記アパーチャ（214、718、720）を前記窓を通じてエッチングする
ことを更に含むことからなる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ハードマスク層（204、206、702、704）を除去し、及び、前記支持基板（202、608、700）の前記上面に再表面仕上げを行うことを更に含むことからなる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ハンドルウェーハ（７１８）を前記支持基板（700）に対して取り外し可能に結合し、
前記支持基板（700）から材料を除去して、前記支持基板（700）の寸法を低減する
ことを更に含むことからなる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記ビームスプリッタ基板（208、406、710）が前記支持基板（202、608、700）に対して結合された後に、反射防止コーティング（212、404、604、714）が蒸着されることからなる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
ペリクルビームスプリッタを統合基板（608）上に製造する方法であって、
ビームスプリッタ層（602）を前記統合基板（608）上に蒸着し、ここで、前記統合基板（608）は、あるターゲット光波長において光学的に透過な状態であり、前記統合基板（608）は、前記ビームスプリッタ層（602）に対して構造的な支持を提供するよう更に構成されおり、
前記統合基板（608）をエッチングして、前記統合基板（608）内にくぼみ（606）を作成し、ここで、前記くぼみは底面を有しており、反射防止コーティング（604）が前記底面に提供されている
ことを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
光エネルギーを分離するか又は混合するために、広範囲の様々な光学通信（フォトニクス）用途においてビームスプリッタが使用されている。ビームスプリッタは、部分的に反射面を用いて、入射光の一部分を反射する一方で、その残りが該ビームスプリッタを透過させられることを可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
しかしながら、多くのビームスプリッタの構成は、比較的厚い基板上に蒸着された（又は堆積させられた）ビーム分割コーティングを用いている。この厚い基板は、それた（外れた）反射、ゴーストの発生、ビームオフセット、容認不可能な光干渉、及び他の問題につながる可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】本明細書内において記載された原理よる、平行板ビームスプリッタの例示的な一実施形態を示す図である。
【図２】本明細書内において記載された原理に従って、リソグラフィー処理を用いてペリクルビームスプリッタを製造するための例示的な一方法を示す図である。
【図３】本明細書内において記載された原理に従って、リソグラフィー処理を用いてペリクルビームスプリッタを製造するための例示的な一方法を示す図である。
【図４】本明細書内において記載された原理に従って、リソグラフィー処理を用いてペリクルビームスプリッタを製造するための例示的な一方法を示す図である。
【図５】本明細書内において記載された原理に従って、リソグラフィー処理を用いてペリクルビームスプリッタを製造するための例示的な一方法を示す図である。
【図６Ａ】本明細書内において記載された原理に従って、統合基板上においてペリクルビームスプリッタを製造するための例示的な方法を示す図である。
【図６Ｂ】本明細書内において記載された原理に従って、統合基板上においてペリクルビームスプリッタを製造するための例示的な方法を示す図である。
【図７Ａ】本明細書内において記載された原理に従って、リソグラフィー処理を用いてペリクルビームスプリッタを製造するための例示的な方法を示す図である。
【図７Ｂ】本明細書内において記載された原理に従って、リソグラフィー処理を用いてペリクルビームスプリッタを製造するための例示的な方法を示す図である。
【図８】本明細書内において記載された原理に従って、リソグラフィー処理を用いてペリクルビームスプリッタを製造する例示的な一方法を示すフローチャートの図である。
【図９】本明細書内において記載された原理に従って、リソグラフィー処理を用いてペリクルビームスプリッタを製造する例示的な一方法を示すフローチャートの図である。
【図１０】本明細書内において記載された原理に従って、リソグラフィー処理を用いてペリクルビームスプリッタを製造する例示的な一方法を示すフローチャートの図である。
【実施例】
【０００４】
添付図面は、本明細書内において記載された原理の様々な実施形態を示しており、本明細書の一部である。その示された実施形態は、単なる例であり、特許請求の範囲を限定しない。
【０００５】
図面全体を通じて、同一の参照番号は、類似であるが必ずしも同一であるとは限らない要素を示す。
【０００６】
詳細な説明
上述のように、光エネルギーを分離するか又は混合するために、広範囲の様々な光学通信（フォトニクス）用途においてビームスプリッタが使用されている。ビームスプリッタは、部分的に反射する面を用いて、入射光の一部分を反射する一方で、その入射光の残りが該ビームスプリッタを透過させられることを可能にする。例えば、ビームスプリッタによって、主要な光ビームのうちのわずかな部分が、測定のために進路をそらされることが可能になる一方で、該光ビームのうちの残りが、光学系を通じて進み続けることが可能になる。
【０００７】
多くの用途において、所望の分割比、低損失、温度安定性、及び適正な偏光特性を得るためには、ビームスプリッタは正確に構築されなければならない。ビームスプリッタを作成する一般的な方法は、誘電干渉フィルタを用いてその入射光を分割する。様々な他のタイプのビーム分割方法を使用することもまた可能である。
【０００８】
限定するためでなく例示を目的として、ビーム分割層は、薄い金属層、水玉模様金属構成、サブ波長アパーチャ、及び多くの他の光学コーティングを含む。誘電干渉フィルタか又は他のビームスプリッタ層は、大抵の所望の光学特性を提供するが、それらは、典型的には、厚い基板上に蒸着される（又は堆積させられる）。該厚い基板は、ビームスプリッタの機械的な完全性を維持し、光学コーティングのひび割れか、バクリングか、又は屈曲を引き起こすこととなるストレスを回避する。しかしながら、基板の厚みが、幾つかの望ましくない光学特性を結果として生じさせる。該望ましくない光学特性には、伝送ビームの吸収に起因するより大きな光損失と、結果としてゴースト、アライメント、及びカップリングの問題が生じる可能性がある伝送ビームのオフセットとが含まれる。
【０００９】
薄い基板上にビーム分割コーティングを蒸着することにより、これらの望ましくない光学特性を最小化することができる。引き伸ばされた有機材料か又は窒化メンブレンのような非常に薄い基板で構成されたビームスプリッタが、ペリクルビームスプリッタと呼ばれる。ペリクルビームスプリッタは、様々な自由空間アプリケーションに適合可能であるが、それらは、不安定である可能性があり、構築するのが難しく、壊れやすい。
【００１０】
以下の記載において、本システム及び方法の完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細事項が、説明することを目的として記載されている。しかしながら、本装置、システム、及び方法は、これらの特定の詳細事項が無くても実践され得るということが当業者にとって明らかであろう。「一実施形態」か、「一例」か、又は類似の言葉に対する本明細書内の参照は、実施形態か又は例に関連して記載されたある特定の特徴か、構成か、又は特性が、少なくともその一実施形態内に含まれるが、他の実施形態内には必ずしも含まれているとは限らないということを意味する。本明細書内の様々な箇所における、フレーズ「一実施形態において」か又は類似のフレーズの様々な事例は、同じ実施形態を全て指しているとは必ずしも限らない。
【００１１】
図１は、従来の平行板ビームスプリッタ（１００）の例示的な一実施形態である。この例において、該平行板ビームスプリッタ（１００）は、比較的厚い基板（１１８）を含む。該基板（１１８）は、光学コーティングが蒸着され得る機械的に及び光学的に安定した構造を提供する。典型的には、平行板ビームスプリッタは、基板（１１８）の第１の側部上に、ビーム分割コーティング（１０２）を有することとなり、基板（１１８）の第２の側部上に、反射防止コーティング（１０４）を有することとなる。入射ビーム（１０８）は、中央ライン（１０６）に沿って伝搬するように示されている。入射ビーム（１０８）が、ビーム分割コーティング（１０２）に突き当って、反射ビーム（１１０）と、伝送ビーム（１１２）とに分割される。
【００１２】
この実施形態において、反射ビーム（１１０）は、ビームスプリッタ（１１０）によって入射ビームに対して垂直な方向に向けられる。反射ビーム（１１０）内の光量と、反射ビーム（１１０）の方向とが、入射ビーム（１０８）の特性と、ビーム分割コーティング（１０２）の組成と、入射ビーム（１０８）がビームスプリッタ表面（１０２）に突き当たる角度と、他の要因とによって決定される。
【００１３】
入射ビーム（１０８）の一部が、ビーム分割コーティング（１０２）を通過して、ビームスプリッタ基板（１１８）内へと伝送ビーム（１１２）として入る。伝送ビーム（１１２）の方向は、該伝送ビームがビームスプリッタ基板（１１８）を通過する時に変更される。これは、周囲媒体と、ビームスプリッタ基板（１１８）との間の境界面における光の屈折に起因する。伝送ビーム（１１２）は、ビームスプリッタに入った入射ビーム（１０８）と同じ角度でビームスプリッタを出て行くが、該伝送ビーム（１１２）は、オフセット寸法（１１４）によって図示されているように、中央ラインからオフセットされる。幾つかの実施形態において、このオフセットが、光エネルギーの過剰な損失を生じさせる可能性がある。何故ならば、該伝送ビームが、ターゲット導波路と正しく位置合わせされなくなる場合があるからである。
【００１４】
追加的には、伝送ビーム（１１２）の一部が、ビームスプリッタ基板（１１８）と周囲媒体との間の境界面において反射される。反射防止コーティング（１０４）が、この望ましくない反射を最小化しようとする。しかしながら、伝送ビームのうちの少なくとも一部が、該ビームスプリッタ基板を通じて戻るように反射させられて、反射ビーム（１１０）と平行であるが該反射ビームからオフセットされて出ていく場合がある。この望ましくない反射は、ゴーストイメージ（１１６）と呼ばれる。立方体ビームスプリッタのようなかなりの厚みを有したビームスプリッタの他のジオメトリは、表面反射及び内部干渉による類似した問題を有する可能性がある。
【００１５】
これらの望ましくない特性のうちの幾つかを、ペリクルビームスプリッタを用いることによって最小化することができる。ペリクルビームスプリッタは、従来のプレートビームスプリッタよりもずっと薄い。典型的には、ペリクルビームスプリッタは、引き伸ばされたメンブレンを基板として用いる。ビーム分割及び反射防止コーティングを、該メンブレンのうちの１つか又は複数の表面上に蒸着することができる。ペリクルビームスプリッタの厚みが非常に薄いため、ゴーストビーム（１１６）と反射ビーム（１１０）との間のオフセットを、ほぼ低減させることができる。同様に、伝送ビーム（１１２）と入射ビーム（１０８）との間のオフセットも、ほぼ低減させることができる。
【００１６】
しかしながら、ペリクルビームスプリッタは、該ペリクルビームスプリッタを作り上げているメンブレンを適正に支持することを含む様々な問題を有する。支持問題に加えて、メンブレンのデリケートな性質のため、ペリクルビームスプリッタは壊れやすく外部振動に敏感である可能性がある。
【００１７】
本明細書全体を通して、単一光学構成要素の構造が図示されている。多くの類似の特徴を、類似のステップ及び処理を用いて並列に構成することができるということが、当業者であれば理解されよう。
【００１８】
図２は、半導体製造技法を用いてペリクルビームスプリッタを生成するための例示的な一方法の図である。この例示的な実施形態において、ガラスか又は他の光学材料のような実績のある基板材料を用いて、マイクロスケールのペリクルビームスプリッタが構築される。限定するためでなく例示を目的として、ガラス基板は、ＢＫ７光学ガラスのようなホウケイ酸ガラスか、石英ガラス／溶融水晶か、サファイアか、又は他のガラスとすることができる。幾つかのアプリケーションでは、ゲルマニウムか、セレン化亜鉛か、フッ化カルシウムか、フッ化バリウムか、フッ化マグネシウムか、又は他の材料などの、他の実績のある光学基板を使用することが望ましい場合がある。これらの基板は、従来のペリクルビームスプリッタにおいてビームスプリッタ基板として用いられるメンブランよりも、かなりより構造物的である。
【００１９】
ペリクルビームスプリッタを構築するために用いられる半導体製造技法には、蒸着、材料除去、マスキング、ボンディング、ハンドリング、ドーピング、クリーニング、コーティング、及び他の技法を含めることができる。例示的な一実施形態によれば、そのプロセスは、支持基板（２０２）上のハードマスク層としての窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）層（２０４、２０６）の低圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）から開始される。その最終形態において、該支持基板（２０２）は、ペリクルビームスプリッタの堅牢性を高める機械的構造を提供し、それが安全に扱われることを可能にする。例示的な一実施形態によれば、支持基板（２０２）は、両面の研磨されたシリコン基板とすることができる。
【００２０】
低圧化学気相成長法は、高い純度の薄膜を生成するために用いられる化学プロセスである。基板表面上において反応及び／又は分解する１つか又は複数の揮発性前駆体化学コンパウンドに支持基板（２０２）がさらされて、所望の薄膜が生成される。低圧化学気相成長法において、この処理が、大気中の値よりも低い圧力において実施されて、望んでいない気相相互作用が低減され、及び、支持基板（２０２）全体にわたる薄膜の均一性が改善される。マスク材料及びプロセスは、本明細書内において記載された例に限定されず、該マスク材料及びプロセスには、ウェットか又はドライエッチングプロセスに耐える様々な適合可能な材料及びプロセスを含めることができる。限定するためでなく例示を目的として、これらの材料及びプロセスには、高密度な酸化ケイ素、低ストレスの窒化ケイ素、金属層、及び高分子層の蒸着を含めることができる。
【００２１】
第２のステップにおいて、フォトレジスト（２０８）が、上部窒化ケイ素層（２０４）の最上面に提供される。フォトレジストは、表面上にパターン化されたコーティングを形成するために用いられる感光材料である。例示的な一実施形態によれば、ネガティブ・フォトレジストが使用される。ネガティブ・フォトレジスト層（２０８）の一部分が紫外線にさらされる。紫外線は、該紫外線が当るフォトレジストの一部分を硬化させる。フォトレジスト層（２０８）の硬化領域は、フォトレジスト現像液に対して比較的不溶性となる。次いで、該フォトレジスト現像液が、フォトレジスト層（２０８）における硬化されてない部分を溶解させて、硬化したフォトレジストのパターン（すなわちマスク）を、窒化ケイ素層（２０４）の最上面上に残す。従って、窒化ケイ素層（２０４）が、次いで、ドライエッチングされて、窒化ケイ素層（２０４）内の窓を通じて、下部のシリコン基板（２０２）の一部が露出される。ドライエッチングは、露出材料の一部分を除去するイオンによる爆撃によって露出材料を取り除くことを指す。次いで、硬化フォトレジスト（２０８）が、化学的に除去される。
【００２２】
代替の一実施形態において、フォトレジスト（２０８）を用いることなく、ハードマスク層（２０４、２０６）をパターン化することができる。この実施形態において、ハードマスク層（２０４、２０６）が、レーザ・マイクロマシンニングか、又は類似した処理によって除去される。レーザ・マイクロマシンニングにおいて、焦点が合わされたレーザビームが、ハードマスク層（２０４、２０６）を横切って走査される。レーザの強度は、マスク材料（２０４、２０６）のアブレーション閾値よりも高い。走査か又はパルスの数を制御することにより、ハードマスク（２０４、２０６）が選択的に取り除かれて、下部基板の一部が露出される。
【００２３】
第３のステップにおいて、化学エッチング処理が用いられて、露出した基板（２０２）の一部が除去される。例示的な一実施形態によれば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）ウェットエッチングが用いられて、上部窒化ケイ素層（２０４）内の窓を通じて露出したシリコン基板（２０２）の一部が除去される。ウェットエッチング中に、様々なパラメータを制御して、所望のジオメトリを得ることができる。例えば、エッチング化学薬品が基板材料に接触している時間の長さによって、キャビティの深さを制御することができる。所望の等方性又は異方性特性を有したエッチング液（エッチャント）を選択することによって、アンダーカットする（又はバイアスする）距離を制御することができる。例示的な一実施形態によれば、下部窒化ケイ素層（２０６）が、水酸化カリウム・ウェットエッチングに耐えて、シリコン基板における下面を保護する。この例では、水酸化カリウム・ウェットエッチングが、アパーチャ（２１４）を生成する。該アパーチャ（２１４）は、シリコン基板の厚み全体を貫通するものであり、上部の開口部が、下部の開口部よりも、より広い状態にある。アパーチャの最終的なジオメトリが、シリコン基板（２０２）の結晶配向と、シリコン基板（２０２）の厚みと、上部窒化ケイ素層（２０４）内の窓開口とに依存するということを、当業者は理解されよう。追加的には、水酸化カリウムの代りに使用され得る、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）のような他のウェットエッチング液か、又はドライエッチングアプローチに当業者は気づかれよう。
【００２４】
第４のステップにおいて、窒化ケイ素層（２０４、２０６）が、シリコン基板（２０２）から除去される。第５のステップにおいて、ガラス基板（２０８）が、シリコン基板（２０２）に対して結合される。次いで、ガラス基板（２０８）は、再表面仕上げが行われる。例示的な一実施形態によれば、該再表面仕上げには、研削（グラインディング）、ラッピング、及び研磨処理を含めることができ、それらの処理が、所望の、ガラス基板（２０８）の厚み、表面形状、及び仕上がりを達成させる。
【００２５】
第６のステップにおいて、ビーム分割コーティング（２１０）と、反射防止コーティング（２１２）とが、ガラス基板（２０８）の上面及び下面の上に蒸着される。例示的な一実施形態によれば、ビーム分割コーティング（２１０）は、可変の組成及び厚みを有した異なる光学薄膜のマルチレイヤからなるものとすることができる。
【００２６】
この手法において、マイクロスケール・ペリクルビームスプリッタは、光ファイバか又は導波路の用途に特に適合可能となるように構築され得る。例示的な一実施形態によれば、ペリクルビームスプリッタ（２００）は、より大きな光学系における統合された部分としてそのままの状態で構築され得る。代替の実施形態において、シリコンウェーハ上に構築された様々なペリクルビームスプリッタ（２００）を、ディスクリートな構成要素内へと単独化（単一化）することができ、及び、光学系内における所望の位置へと機械的に配置することができる。
【００２７】
図３は、マルチレイヤ及び反射防止コーティングを配置するための代替の構成を示す。図２に類似して、窒化ケイ素層（２０４、２０６）が、シリコン基板（２０２）上に蒸着される。窒化ケイ素上部層（２０４）がドライエッチングされて、下部シリコン基板を露出させる窓が形成される。水酸化カリウムウェットエッチングが、下部シリコン基板（２０２）内にアパーチャ（２１４）を形成する。次いで、該窒化ケイ素層（２０４、２０６）が、シリコン基板（２０２）から取り除かれる。次いで、ビームスプリッタ基板（２０８）が、シリコン基板（２０２）に対して結合される。上述のように、ビームスプリッタ用途に必要とされる所望の表面形状を達成させるために、ビームスプリッタ基板（２０８）とシリコン基板（２０２）とを、ラッピング及び研磨することができる。
【００２８】
この例示的な実施形態では、反射防止コーティング（２１２）が、ガラス基板（２０８）の上面上に蒸着され、ビーム分割コーティング（２１０）が、ガラス基板（２０８）の下面上に蒸着される。反射ビームが、ビームスプリッタ基板（２０８）を通過することが必要とされないように、ビーム分割コーティングに最初に突き当ることが、通常、入射ビームにとって望ましい。その残った光が、ビーム分割コーティング（２１０）を透過させられて、ビームスプリッタ基板（２０８）内へと入ることとなる。理想的には、この透過ビームのうちの１００％が、反射防止コーティング（２１２）を通じて出ることとなる。入射ビームが、シリコン基板側からビームスプリッタ（３００）をアプローチする場合の用途において、この構成は利点を有する可能性がある。
【００２９】
図４は、半導体製造技法を用いて、ペリクルビームスプリッタ（４００）を生成するための代替方法を説明している。例示的な一実施形態によれば、シリコン基板（２０２）に結合される状態の前に、ビームスプリッタ基板（４０６）が、ビーム分割コーティング（４０２）でコーティングされる。次いで、シリコン基板（２０２）が、低圧化学気相成長法を用いて、窒化ケイ素によってコーティングされて、上部層（２０４）と下部窒化ケイ素層（２０６）とが形成される。以前に述べたように、下部シリコン基板を露出させる窒化ケイ素窓を、フォトレジストマスクを用いてドライエッチングすることができる。次いで、ウェットエッチングを用いて、シリコン基板（２０２）内にアパーチャ（２１４）を生成することができる。次いで、窒化ケイ素層（２０４、２０６）が、シリコン基板（２０２）から取り除かれる。蒸着されたビーム分割コーティング（２０２）と共にビームスプリッタ基板（４０６）が、次いで、シリコン基板（２０２）に対して結合される。所望の任意の更なるラッピング及び研磨に引き続いて、ガラス基板（４０６）の上面上に反射防止コーティング（４０４）を蒸着することができる。
【００３０】
図５は、ペリクルビームスプリッタ（５００）を示す。該ペリクルビームスプリッタ（５００）において、ビーム分割コーティング（４０２）と反射防止コーティング（４０４）の位置が逆になっている。反射防止コーティング（４０４）が、支持基板（４０６）上に蒸着される。シリコン基板（２０２）内にアパーチャが、以前に説明した手法にほぼ類似した手法で形成される。該アパーチャの形成に引き続いて、支持基板（４０６）が、反射防止コーティング（４０４）を下に有したシリコン基板に対して結合される。次いで、支持基板（４０６）が、所望の厚みにラッピング／グラインディングされて、所望の表面仕上がりを達成するために研磨される。次いで、ビーム分割コーティング（４０２）が、アパーチャを通じて、支持基板（４０６）の下面上に蒸着される。
【００３１】
図６Ａは、統合基板（６０８）を用いてペリクルビームスプリッタ（６００）を作成するための方法を示す。この例示的な実施形態によれば、統合基板（６０８）は、支持基板（例えば、図２の２０２を参照）とビームスプリッタ基板（例えば、図２の２０８を参照）との両方の機能を果たす。統合基板（６０８）の上面が、所望の表面形状及び仕上がりにラッピング及び研磨される。次いで、ビーム分割コーティング（６０２）が、統合基板（６０８）の上面上に蒸着される。
【００３２】
第２のステップにおいて、統合基板（６０２）の裏面がエッチングされて、くぼみ（６０６）が形成される。例示的な一実施形態よれば、くぼみ（６０６）の底は、ほぼ平面であり、反射防止コーティング（６０４）が、該くぼみ（６０６）の底に蒸着される。ビームスプリッタ上に入射する光エネルギーの一部が、基板（６０８）を通過するため、該基板（６０８）は、ターゲット光エネルギーの波長において少なくとも部分的に透過である。
【００３３】
この構成を、感光ガラスからなる統合基板（６０８）から作成ことができる。その製造プロセスは、紫外線に感光ガラスをさらすことを含む。限定するためでなく例示を目的として、１ミリメートル厚のＦＯＴＵＲＡＮ（登録商標）感光ガラス基板を、以下のステップを用いてパターン化することができる。
【００３４】
まず最初に、マスクが用いられて、エッチング処理に耐えて残ることとなる基板の一部にカバーが掛けられる。例示的な一実施形態によれば、該マスクを、クロム層から作ることができる。
【００３５】
次に、感光ガラス基板におけるマスクされていない部分が、２９０ｎｍと３３０ｎｍとの間の波長と、２Ｊ／ｃｍ２を越えるエネルギー密度とを有した紫外線にさらされる。例示的な一実施形態によれば、紫外線のエネルギー密度は、２０Ｊ／ｃｍ２とすることができる。そのＵＶ光を、水銀ランプか又は走査ＵＶレーザを含む様々な方法を用いて提供することができる。
【００３６】
第３のステップにおいて、感光ガラス基板が、数時間、５００〜６００Ｃにおいて熱処理される。感光ガラス基板の露出領域は、その熱処理中に結晶化され、露出されていない領域よりも最大で２０倍まで高速なエッチング速度を有する。次いで、エッチング溶液が提供される。例示的な一実施形態よれば、そのエッチング液は、室温におけるフッ化水素酸の１０％溶液であり、約１０ｕｍ／分のエッチング速度が生じられる。温度、材料組成、材料構造、化学成分、及び他の要因を含む様々な要因によって、このエッチング速度は影響される。このプロセスを、統合基板（６０８）内に形成されるくぼみ（６０６）か又は他の構造を生成するために用いることができる。
【００３７】
図６Ｂ内に示されている代替の一実施形態において、ビームスプリッタ（６１２）が、追加的な支持無しに、統合基板（６０８）内のアパーチャ（６１０）にわたるビーム分割コーティング（６０２）から構成されている。第１のステップにおいて、ビーム分割コーティング（６０２）が統合基板（６０８）に対して提供される。エッチング処理が用いられて、アパーチャ（６１０）が生成される。該アパーチャ（６１０）は、統合基板（６０８）の厚みを貫通する。該エッチング処理は、ビーム分割コーティング（６０２）を阻害しない。例えば、その処理のエッチング時間は、ビーム分割コーティングが阻害されないように制御され得るか、或いは、エッチング処理がビームスプリッタに対して損害を与えることを防止するために、停止エッチング層が組み込まれ得る。ビーム分割コーティング（６１０）自体が、完全なビーム分割素子となる。ビームスプリッタ基板を支持することが必要とされない。更に、反射防止コーティングも必要とされない。何故ならば、該ビーム分割コーティングが、単独で働くように設計されており、入射光の透過部分が第２の面と相互作用しないからである。
【００３８】
記載された原理は、様々な方法及び処理を用いて提供され得り、その一部だけが記載されているということが理解されよう。例えば、ハードマスク層を、シリコン基板の両側に提供することができる。第１のハードマスク層がエッチングされて、所望のパターンの窓が形成される。次いで、ウェットエッチング処理が用いられて、シリコン基板内に所望のアパーチャか又はくぼみが作成される。第２のハードマスク層が、所定の位置に残ったままとなり、マルチレイヤビーム分割コーティングのための支持基板として働く。第１のハードマスク層を、所望の窓が形成された後に、除去するか又は除去しないことが可能である。
【００３９】
図７Ａ及び図７Ｂは、半導体製造プロセスを用いてペリクルビームスプリッタを作成するための代替の方法を示す。第１のステップにおいて、ハードマスク層（７０２、７０４）が、支持基板（７００）上に蒸着される。例示的な一実施形態によれば、酸化物か又は窒化ケイ素材料の低圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）を用いて、ハードマスクが蒸着される。支持基板（７００）は、シリコンを含む、多くの適合可能な材料のうちの任意の１つとすることができる。例えば、基板（７００）は、１０．１６ｃｍ（４インチ）か又は２０．３２ｃｍ（８インチ）の直径のシリコンウェーハとすることができる。
【００４０】
第２のステップにおいて、下部ハードマスク層（７０４）の一部を除去するためにレーザが用いられる。このことは、ハードマスク層（７０４）を貫通した多くの窓を生成し、支持基板（７００）の一部を露出させる。次いで、ウェットエッチングが実施されて、基板（７００）内へのくぼみ（７１８）が生成される。例示的な一実施形態によれば、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）が、シリコン基板（７００）の異方性エッチング液として用いられる。次に、１つか又は複数のハードマスク層（７０２、７０４）が、支持基板（７００）から取り除かれる。次いで、支持基板（７００）が、ハンドラーウェーハ（７０８）に対して結合される。限定するためでなく例示を目的として、放熱テープか、水溶性ワックスか、又は類似の一時的な（残りの処理ステップを通して薄いウェーハを扱うことを可能にする）結合手段を用いて、ハンドラーウェーハ（７０８）に対して支持基板（７００）が結合され得る。
【００４１】
次に、図７Ｂを参照すると、ハンドラーウェーハ（７０８）が用いられて、（バックグラインディング、及び化学的機械的研磨（ＣＭＰ）処理などの）様々な最終段階処理を通じて、基板（７００）が支持される。これらのグラインディング及び研磨処理は、上部ハードマスク層（７０２）を除去して、くぼみ（７１８）が基板（７００）を貫通するアパーチャ（７２０）となるまで基板（７００）を薄くする。例示的な一実施形態によれば、基板の最終的な厚みは、約２５０μｍである。
【００４２】
次いで、ガラスビームスプリッタ基板（７１０）が、基板（７００）の上面に結合される。例示的な一実施形態によれば、該ガラスビームスプリッタ基板（７１０）は、既に、マルチレイヤビーム分割コーティング（７１２）によってコーティングされている。図７Ｂは、ガラスビームスプリッタ基板（７１０）を示しており、該ビームスプリッタは、ビーム分割コーティング（７１２）を下にして基板（７００）に結合されている。次のステップにおいて、ガラス基板（７１０）が、次いで、所望の寸法に薄くされ、反射防止コーティング（７１４）がその上面上に蒸着される。代替の実施形態において、ガラス基板（７１０）を支持基板に結合する前に、アパーチャ（７２０）が、ワックスか又はフォトレジストのような適合可能な犠牲材料によって満たされ得る。基板全体にわたる満たされたアパーチャと平坦化された表面とを達成するために、スキージ・コーティングか、インクジェッティングか、又は他の適合可能なアプローチによって犠牲材料が提供され得る。該犠牲材料は、ガラス基板（７１０）に対して追加的な機械的支持を提供することとなり、後の処理ステップ内において除去され得る。例示的な一実施形態によれば、ガラスの厚みが、１０μｍに低減される。
【００４３】
代替の実施形態において、ガラス基板は、反射防止コーティング（７１４）によって最初にコーティングされ得り、該反射防止コーティング（７１４）を下にして支持基板（７００）に結合され得る。次いで、支持基板（７００）の上面上にビーム分割コーティングが蒸着され得る。
【００４４】
最終ステップにおいて、個々のペリクルビームスプリッタ（７１６）が、単独化（単一化）されて、ハンドラー・ウェーハ（７０８）から切り離される。次いで、製造下の光学系内に必要とされる場合に、個々のペリクルビームスプリッタ（７１６）が挿入され得る。
【００４５】
図８は、リソグラフィー処理を用いてペリクルビームスプリッタを作成するための例示的な一方法を説明している。第１のステップにおいて、アパーチャが、支持基板内へとエッチングされる（ステップ８００）。次いで、ビームスプリッタ基板が、支持基板に対して結合される（ステップ８１０）。例示的な一実施形態によれば、ビームスプリッタ基板は、支持基板に結合される状態の前に、１つか又は複数の光学コーティングを有することができる。ビームスプリッタ基板上にはまだ含まれていない任意の追加的な光学コーティングが、次いで提供され得る（ステップ８２０）。個々のペリクルビームスプリッタの完成に引き続いて、該ビームスプリッタは、そのままの状態で使用され得るか、或いは、別々のアプリケーションにおいて使用されるために異なる構成要素へと単独化され得る（ステップ８３０）。
【００４６】
図９は、リソグラフィー処理を用いてペリクルビームスプリッタを作成するための例示的な一方法を説明している。第１のステップにおいて、ハードマスク層が、支持基板上に提供される（ステップ９００）。フォトマスキング及びエッチングのような標準的なリソグラフィー処理を用いて、ハードマスク層内に窓が形成される（ステップ９１０）。ハードマスク層内の窓を通じて、アパーチャが支持基板内へとエッチングされる（ステップ９２０）。次いで、該ハードマスク層が除去される（ステップ９３０）。ビームスプリッタ基板が、支持基板に対して結合される（ステップ９４０）。例示的な一実施形態によれば、該ビームスプリッタ基板は、ビーム分割コーティング又は反射防止コーティングと共に結合され得るか、或いは、ビーム分割コーティング又は反射防止コーティング無しに結合され得る。その結合処理が完了した後に、追加的なコーティングを提供することができる（ステップ９５０）。ペリクルビームスプリッタが、統合光学回路の不可欠な一部分として作成され得るか、或いは、別々のアプリケーションのために単独化され得る（ステップ９６０）。
【００４７】
図１０は、標準的なリソグラフィー処理を用いてペリクルビームスプリッタを作成する例示的な一方法を説明している。第１のステップにおいて、ハードマスク層が、支持基板上に提供される（ステップ１０００）。ハードマスク層内に窓が形成される（ステップ１０１０）。ウェットエッチング処理を用いて該窓を通じて、アパーチャが支持基板内へとエッチングされる（ステップ１０２０）。次いで、該ハードマスク層が除去される（ステップ１０３０）。次いで、支持基板が、ハンドラーウェーハに対して、取り外し可能に結合される（ステップ１０４０）。所望の厚みと支持基板上の表面仕上げとを得るために、支持基板は、次いで、バックグラインディングされて及び／又は化学的にか又は機械的に研磨される（ステップ１０５０）。次いで、ガラスビームスプリッタ基板が、薄くさせられた支持基板に対して結合される（ステップ１０６０）。例示的な一実施形態によれば、ガラスビームスプリッタ基板は、該基板に対して結合される前に提供される１つか又は複数のビーム分割又は反射防止コーティングを有することができる。任意の追加的なビーム分割コーティングを、後続する結合処理に提供することができる（ステップ１０７０）。上述のように、ペリクルビームスプリッタを、そのままの状態で使用することができるか、或いは、別々のアプリケーションのために単独化することができる（ステップ１０８０）。
【００４８】
要約すると、マイクロマシン化されたシリコンフレーム上に、実績のあるビームスプリッタ基板を統合させることが、多くのフォトニクス用途のために必要とされる温度的な及び機械的な安定性を達成させる。実績のあるビームスプリッタ基板の使用によって、成熟した光学コーティング技術が用いられることが可能になり、低い偏光感度と、最小の光損失とが生じる結果となる。特定のフォトニックシステム内に統合されることとなるように、全体構造を設計することができる。提示した設計は、信号ルーティングのために導波路内へとビームスプリッタが組み込まれる光学バスアーキテクチャにおいて、特に有用なものとすることができる。
【００４９】
上記説明は、記載された原理の実施形態及び例を図示し及び説明するためにのみ、提示されている。本説明は、網羅的となることを意図しておらず、或いは、これらの原理を、開示した任意の正確な形態へと限定することを意図していない。上記教示に照らし合わせて多くの修正及び変形形態が可能である。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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