(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路遅延増大器を提供する光学微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスであって、
基板と、
第１のエッジと、第２のエッジと、第３のエッジと、を有するコーナー・キューブ反射板であって、前記基板が第３のエッジとして作用し、前記第１のエッジ及び前記第２のエッジは、空隙によって前記基板から分離されて、前記第３のエッジが静止したままの状態において移動可能に構成されており、前記第１ないし第３のエッジの一つに入射する入射ビームを反射して、前記第１ないし第３のエッジの他の一つから出射するコーナー・キューブ反射板と、
前記基板上に形成された固定ミラーであって、前記コーナー・キューブ反射板から出射された入射ビームを、当該入射ビームの伝搬経路に沿って逆方向に、前記コーナー・キューブ反射板に向けて垂直に反射する固定ミラーと、
前記基板上に形成されたＭＥＭＳアクチュエータであって、前記コーナー・キューブ反射板に結合され、前記固定ミラーの平面に対し垂直な方向に、前記コーナー・キューブ反射板の前記第１及び第２のエッジの変位を発生させるＭＥＭＳアクチュエータと、
を備え、
前記ＭＥＭＳアクチュエータにより、前記第１及び第２のエッジを前記固定ミラーから離れる方向に変位させて、前記入射ビームが前記コーナー・キューブ反射板に入射してから前記固定ミラーで反射されたのち当該コーナー・キューブ反射板を再度通過して出射するまでの、当該入射ビームの光路長を増大させる、
ＭＥＭＳデバイス。
【請求項２】
前記固定ミラーは、入射ビームの方向に直角に方向付けられた平面ミラーである、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項３】
前記コーナー・キューブ反射板の第１の位置と前記コーナー・キューブ反射板の第２の位置との間の光路差は、前記第１の位置と第２の位置との間の前記コーナー・キューブ反射板の変位の４倍である、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項４】
前記コーナー・キューブ反射板は、コーナー・キューブ反射板のアレイを含み、前記固定ミラーは、入射ビームに平行に反射ビームが生成されるようにコーナー・キューブ反射板のアレイからずらして配置された固定ミラーのアレイを含む、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項５】
前記コーナー・キューブ反射板のアレイの第１の位置と前記コーナー・キューブ反射板のアレイの第２の位置との間の光路差は、前記第１の位置と前記第２の位置との間における前記コーナー・キューブ反射板のアレイの変位に、前記コーナー・キューブ反射板のアレイ内のコーナー・キューブ反射板の個数の４倍に２を加算した値を乗じて得られる値に等しい、請求項４に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項６】
前記固定ミラーのアレイ内の各固定ミラーは、コーナー・キューブ反射板であって、当該コーナー・キューブ反射板は、一方のエッジにより前記コーナー・キューブ反射板のアレイ内の第１の対応するコーナー・キューブ反射板から入射ビームを受信し、他方のエッジにより前記コーナー・キューブ反射板のアレイ内の第２の対応するコーナー・キューブ反射板に向けて反射ビームを反射するよう結合されている、
請求項４に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項７】
前記コーナー・キューブ反射板のアレイの端部に結合され、前記固定ミラーのアレイ内の前記コーナー・キューブ反射板のうちの最後の１つから入射ビームを受信し、前記固定ミラーのアレイ内の前記コーナー・キューブ反射板のうちの最後の１つに向けて、後方に反射ビームを反射して逆方向経路に沿って反射ビームを方向づけるよう光学的に結合された、平面ミラーをさらに備える、
請求項６に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項８】
前記コーナー・キューブ反射板のアレイと前記平面ミラーとの間に結合された第１の小型コーナー・キューブ・ミラーと、
前記平面ミラーが結合された前記コーナー・キューブ反射板のアレイの端部とは反対側の端部で前記固定ミラーのアレイに結合された、第２の小型コーナー・キューブ・ミラーと、
をさらに備え、
前記第１及び第２の各小型コーナー・キューブ・ミラーの各寸法は、前記コーナー・キューブ反射板のアレイ内の各コーナー・キューブ反射板及び前記固定ミラーのアレイ内の各固定ミラーの各寸法よりも小さい、
請求項７に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項９】
前記コーナー・キューブ反射板のアレイの第１の位置と前記コーナー・キューブ反射板のアレイの第２の位置との間の光路差は、入射ビームが前記コーナー・キューブ反射板のアレイ及び前記固定ミラーのアレイの中を周回する回数に等しい倍率によって増大され、
この周回の回数は、前記第１の小型コーナー・キューブ・ミラー及び前記第２の小型コーナー・キューブ・ミラーの寸法と入射ビームのスポットサイズとに基づいている、
請求項８に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項１０】
請求項４に記載のＭＥＭＳデバイスと、
検出器と、
ビームスプリッタと、
補助ミラーと、
を備えるフーリエ変換分光計又はマイケルソン干渉計であって、
前記ＭＥＭＳデバイスは、前記固定ミラーのアレイである固定ミラーの第１のアレイと、固定ミラーの第２のアレイと、を備え、
前記ビームスプリッタは、入射ビームを受信して当該入射ビームを第１の入射ビームと第２の入射ビームとに分割するよう光学的に結合され、前記第１の入射ビームを、前記コーナー・キューブ反射板のアレイの中の最初のコーナー・キューブ反射板に向けて方向づけるよう構成され、
前記補助ミラーは、前記第２の入射ビームを受信して前記固定ミラーの第２のアレイの中の最初の固定ミラーに向けて前記第２の入射ビームを反射するよう光学的に結合され、
前記ＭＥＭＳデバイスは、前記ビームスプリッタにより前記最初のコーナー・キューブ反射板に向けて方向づけられた前記第１の入射ビームを、第１の順方向及び逆方向経路に沿って前記コーナー・キューブ反射板のアレイの第１の側面と前記固定ミラーの第１のアレイとの間で反射させて、前記コーナー・キューブ反射板のアレイの中の最初のコーナー・キューブ反射板から第１の反射ビームとして出力させるよう構成され、且つ、前記補助ミラーにより前記最初の固定ミラーに向けて反射された前記第２の入射ビームを、第２の順方向及び逆方向経路に沿って前記固定ミラーの第２のアレイと前記コーナー・キューブ反射板のアレイの第２の側面との間で反射させて、前記固定ミラーの第２のアレイの中の最初の固定ミラーから第２の反射ビームとして出力させるよう構成されており、
さらに、
前記補助ミラーは、前記第２の反射ビームを受信して前記ビームスプリッタに向けて前記第２の反射ビームを反射するよう光学的に結合されており、
前記ビームスプリッタは、前記第１の反射ビームを受信して前記第１の反射ビームと前記第２の反射ビームとを合成するよう光学的に結合され、前記検出器に向けて合成ビームを生成するよう構成されている、
フーリエ変換分光計又はマイケルソン干渉計。
【請求項１１】
前記ＭＥＭＳデバイスにおける、前記コーナー・キューブ反射板のアレイの第１の位置と前記コーナー・キューブ反射板のアレイの第２の位置との間の光路差は、前記第１の位置と前記第２の位置との間における前記コーナー・キューブ反射板のアレイの変位に、前記コーナー・キューブ反射板のアレイ内のコーナー・キューブ反射板の個数の４倍に２を加算した値を２倍して乗じて得られる値に等しい、
請求項１０に記載のフーリエ変換分光計又はマイケルソン干渉計。
【請求項１２】
前記コーナー・キューブ反射板のアレイ内の各コーナー・キューブ反射板は、角度９０度ないし１２０度を有し、前記固定ミラーのアレイ内の各固定ミラーは、前記各コーナー・キューブ反射板と実質的に同じ角度を有している、請求項４に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項１３】
前記角度は、実質的に１０９．４７度である、請求項１２に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項１４】
前記固定ミラーのアレイ及び前記ＭＥＭＳアクチュエータを、深堀反応性イオンエッチング・プロセスを用いて形成し、
前記コーナー・キューブ反射板のアレイを、異方性アルカリ・ウェット・エッチング・プロセスを用いて形成する、
ことを含む、
請求項１２に記載のＭＥＭＳデバイスを作製する方法。
【請求項１５】
前記コーナー・キューブ反射板のアレイの中の最初のコーナー・キューブ反射板に向けて入射ビームを方向付ける光源をさらに備える、請求項４に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項１６】
前記第１のエッジ及び前記第２のエッジは、互いに直交し、
前記第３のエッジは、前記第１のエッジ及び前記第２のエッジに対し垂直である、
請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項１７】
前記入射ビームは、前記基板の平面に平行ではない、請求項１６に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項１８】
前記入射ビームは、前記基板の平面に平行である、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項１９】
マイケルソン干渉計であって、
光路遅延増大器を提供する光学微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスと、
検出器と、
ビームスプリッタと、
補助ミラーと、
を備え、
前記ＭＥＭＳデバイスは、
固定ミラーの第１のアレイ及び第２のアレイと、
前記固定ミラーの第１のアレイと第２のアレイとの間のエリア内で、前記固定ミラーの第１のアレイ及び第２のアレイの平面に直交する方向に移動可能なコーナー・キューブ反射板の可動アレイと、
を備え、
前記ビームスプリッタは、入射ビームを受信して当該入射ビームを第１の入射ビームと第２の入射ビームとに分割するよう光学的に結合され、前記第１の入射ビームを、前記コーナー・キューブ反射板の可動アレイの中の最初のコーナー・キューブ反射板に向けて方向付けるよう構成され、
前記補助ミラーは、前記第２の入射ビームを受信して前記固定ミラーの第２のアレイの中の最初の固定ミラーに向けて前記第２の入射ビームを反射するよう光学的に結合され、
前記ＭＥＭＳデバイスは、前記ビームスプリッタにより前記最初のコーナー・キューブ反射板に向けて方向づけられた前記第１の入射ビームを、第１の順方向及び逆方向経路に沿って前記コーナー・キューブ反射板の可動アレイの第１の側面と前記固定ミラーの第１のアレイとの間で反射させて、前記コーナー・キューブ反射板の可動アレイの中の最初のコーナー・キューブ反射板から第１の反射ビームとして出力させるよう構成され、且つ、前記補助ミラーにより前記最初の固定ミラーに向けて反射された前記第２の入射ビームを、第２の順方向及び逆方向経路に沿って前記固定ミラーの第２のアレイと前記コーナー・キューブ反射板の可動アレイの第２の側面との間で反射させて、前記固定ミラーの第２のアレイの中の最初の固定ミラーから第２の反射ビームとして出力させるよう構成されており、
さらに、
前記補助ミラーは、前記第２の反射ビームを受信して前記ビームスプリッタに向けて前記第２の反射ビームを反射するよう光学的に結合されており、
前記ビームスプリッタは、前記第１の反射ビームを受信して前記第１の反射ビームと前記第２の反射ビームとを合成するよう光学的に結合され、前記検出器に向けて合成ビームを生成するよう構成されている、
マイケルソン干渉計。
【請求項２０】
前記入射ビームを前記ビームスプリッタに向けて方向付ける光源をさらに備える、請求項１９に記載のマイケルソン干渉計。
【請求項２１】
前記コーナー・キューブ反射板の可動アレイの第１の位置と前記コーナー・キューブ反射板の可動アレイの第２の位置との間の光路差は、前記第１の位置と前記第２の位置との間における前記コーナー・キューブ反射板の可動アレイの変位に、前記コーナー・キューブ反射板の可動アレイ内のコーナー・キューブ反射板の個数の４倍に２を加算した値を２倍して乗じて得られる値に等しい、請求項１９に記載のマイケルソン干渉計。
【請求項２２】
前記コーナー・キューブ反射板の可動アレイに結合され、前記コーナー・キューブ反射板の可動アレイに変位を発生させるＭＥＭＳアクチュエータをさらに備える、請求項１９に記載のマイケルソン干渉計。
【請求項２３】
光路遅延増大器を提供する光学微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを作製する方法であって、
上面及び下面を有するシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェハを準備するステップと、
可動コーナー・キューブ反射板であって当該コーナー・キューブ反射板の１つのエッジで入射ビームを受信するよう光学的に結合され、当該コーナー・キューブ反射板の他のエッジから当該入射ビームを反射する可動コーナー・キューブ反射板と、前記コーナー・キューブ反射板から前記入射ビームを受信するよう光学的に結合され、前記入射ビームの逆方向経路に沿って前記可動コーナー・キューブ反射板に向かって後方に前記入射ビームを反射して反射ビームを生成する固定ミラーと、前記可動コーナー・キューブ反射板に結合され、前記固定ミラーの平面に対し垂直な方向に前記可動コーナー・キューブ反射板の変位を発生させて前記反射ビームの光路長を延長させるＭＥＭＳアクチュエータと、をＳＯＩウェハの上面内にフォトリソグラフィ的に画定するステップと、
深堀反応性イオンエッチング・プロセスを用いて、前記ＳＯＩウェハの前記上面と前記ＳＯＩウェハの前記下面との間をエッチングして、前記固定ミラー及び前記ＭＥＭＳアクチュエータを形成するステップと、
異方性アルカリ・ウェット・エッチング・プロセスを用いて、前記ＳＯＩウェハの前記上面と前記ＳＯＩウェハの前記下面との間をエッチングして、前記可動コーナー・キューブ反射板を形成するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、光学ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical System）に係わり、特に、ＭＥＭＳテクノロジーを使用する光路遅延増大器装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）とは、微細加工テクノロジーにより共通のシリコン基板上に、機械要素と、センサと、アクチュエータと、エレクトロニクス（電子機器）とを集積化したものを意味する。例えば、マイクロエレクトロニクスは、通常、集積回路（ＩＣ）プロセスを使用して作製されるが、マイクロメカニカル部品は、当該プロセスと同様のマイクロ機械加工プロセスを用いて、シリコンウェハの一部を選択的にエッチング除去したり新しい構造層を付加することにより機械部品及び電気機械部品を形成して作製される。ＭＥＭＳデバイスは、低コストで、バッチ生産が可能であり、標準的なマイクロエレクトロニクスと互換性を持つことから、分光測定、形状測定、環境センシング、屈折率測定（又は材料認識）、その他のセンサ用途に適した魅力的な候補である。さらに、ＭＥＭＳデバイスはサイズが小さいので、モバイルデバイスやハンドヘルドデバイスにＭＥＭSデバイスを一体的に組み込むことができる。
【０００３】
近年、ＭＥＭＳデバイスは、機械的な距離をこれと等価なより長い光学距離に変換することによって、大きな光学変位を必要とする多くの光学用途で利用されている。例えば、ＭＥＭＳテクノロジーは、多くのフーリエ変換分光計及びマイケルソン干渉計において十分な分解能を提供できる。他の例として、ＭＥＭＳデバイスは、種々の光コヒーレンストモグラフィ（Optical Coherence Tomography、OCT）用途において十分なスキャン深さを生成することができる。さらに、ＭＥＭＳデバイスを用いて、移動可能なＭＥＭＳミラーにより光ビームの作動距離（working distance）を操作することにより、動的な集光動作を実現することもできる。
【０００４】
特に分光計の分野では、近赤外（NIR、near infra-red）の１５００ｎｍ付近において約５０ｎｍの分解能（２２０ｃｍ−１）を達成するシリコンＭＥＭＳフーリエ変換分光計が導入されている。さらに、２〜１３．５μｍのスペクトル範囲で用いられるＭＥＭＳベースのフーリエ変換ＩＲ（Fourier transform-IR）分光計も提案されている。このようなＩＲ分光計において目標とされる分解能は１０ｃｍ−１であり、これにはおよそ０．５ｍｍのミラー移動が必要となる。しかし、将来のＭＥＭＳベースのフーリエ変換分光計では、より高い分解能が必要となる。このようなより高い分解能を達成するには、光路差すなわち光路遅延を増大する必要がある。残念ながら、このような光路遅延の増大は、既存の小型ＭＥＭＳデバイスが有する小さな機械的変位とは相いれないものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、所定の機械的変位に対し非常に長い光路差の達成を可能にする光学ＭＥＭＳデバイスが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態は、光路遅延増大器を提供する光学微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスである。ＭＥＭＳデバイスは、可動コーナー・キューブ反射板と、固定ミラーと、ＭＥＭＳアクチュエータとを含む。可動コーナー・キューブ反射板は、当該コーナー・キューブ反射板の一方のエッジで入射ビームを受信するよう光学的に結合され、コーナー・キューブ反射板の他方のエッジから入射ビームを反射する。固定ミラーは、可動コーナー・キューブ反射板から反射された入射ビームを受信するように光学的に結合され、当該入射ビームを、当該入射ビームの逆方向経路に沿って可動コーナー・キューブ反射板に向けて後方に反射して、反射ビームを生成する。ＭＥＭＳアクチュエータは、可動コーナー・キューブ反射板に結合され、固定ミラーの平面に対し垂直な方向に可動コーナー・キューブ反射板の変位を発生させて、反射ビームの光路長を延長する。
【０００７】
一実施形態では、可動コーナー・キューブ反射板の第１の位置と可動コーナー・キューブ反射板の第２の位置との間の光路差は、第１の位置と第２の位置との間の可動コーナー・キューブ反射板の変位の４倍である。
【０００８】
さらなる実施形態では、可動コーナー・キューブ反射板は、コーナー・キューブ反射板の可動アレイを含み、固定ミラーは、入射ビームに平行に反射ビームが生成されるようにコーナー・キューブ反射板の可動アレイからずらして配置（offset）された、固定ミラーのアレイを含む。さらに、固定ミラーのアレイ内の各固定ミラーは、コーナー・キューブ反射板とすることができ、該コーナー・キューブ反射板は、一方のエッジによりコーナー・キューブ反射板の可動アレイ内の第１の対応するコーナー・キューブ反射板から入射ビームを受信し、他方のエッジによりコーナー・キューブ反射板の可動アレイ内の第２の対応するコーナー・キューブ反射板に向けて反射ビームを反射するよう結合させることができる。さらに、コーナー・キューブ反射板の可動アレイの端部に平面ミラーを結合し、当該平面ミラーは、固定ミラーのアレイ内のコーナー・キューブ反射板のうちの最後の１つから入射ビームを受信し、固定ミラーのアレイ内のコーナー・キューブ反射板のうちの最後の１つに向けて、後方に反射ビームを反射して逆方向経路に沿って反射ビームを方向づけるよう光学的に結合されたものとすることができる。
【０００９】
本実施形態では、コーナー・キューブ反射板の可動アレイの第１の位置と可動アレイ・コーナー・キューブ反射板の第２の位置との間の光路差は、第１の位置と第２の位置との間におけるコーナー・キューブ反射板の可動アレイの変位に、コーナー・キューブ反射板の可動アレイ内のコーナー・キューブ反射板の個数の４倍に２を加算した値を乗じて得られる値に等しい。
【００１０】
さらに他の実施形態では、光学ＭＥＭＳデバイスは、コーナー・キューブ反射板の可動アレイと平面ミラーとの間に結合された第１の小型コーナー・キューブ・ミラーと、上記平面ミラーが結合されたコーナー・キューブ反射板の可動アレイの端部とは反対側の端部で固定ミラーのアレイに結合された、第２の小型コーナー・キューブ・ミラーとをさらに含む。第１及び第２の各小型コーナー・キューブ・ミラーの寸法は、コーナー・キューブ反射板の可動アレイおよび固定アレイに用いられている各コーナー・キューブ反射板の寸法よりも小さい。本実施形態では、コーナー・キューブ反射板の可動アレイの第１の位置と可動アレイ・コーナー・キューブ反射板の第２の位置との間の光路差は、入射ビームがコーナー・キューブ反射板の可動アレイ及び固定ミラーのアレイの中を周回する回数に等しい倍率で増大され、この周回の回数は、第１及び第２の小型コーナー・キューブ・ミラーの寸法と入射ビームのスポットサイズとに基づいている。
【００１１】
本発明の実施形態は、さらに、光路遅延増大器を提供する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）構造として作製された、マイケルソン干渉計を提供する。干渉計は、固定ミラーの第１のアレイ及び第２のアレイと、固定ミラーの第１のアレイと第２のアレイの平面に直交する方向に、当該固定ミラーの第１のアレイと第２のアレイとの間のエリア内で移動可能に構成されたコーナー・キューブ反射板の可動アレイと、検出器と、ビームスプリッタと、補助ミラーとを含む。
【００１２】
ビームスプリッタは、入射ビームを受信して、当該入射ビームを第１の入射ビームと第２の入射ビームとに分割するよう光学的に結合されている。第１の入射ビームは、コーナー・キューブ反射板の可動アレイの中の最初のコーナー・キューブ反射板に向けて方向づけられ、第１の順方向及び逆方向経路に沿ってコーナー・キューブ反射板の可動アレイの第１の側面と固定ミラーの第１のアレイとの間で反射され、コーナー・キューブ反射板の可動アレイの中の最初のコーナー・キューブ反射板から当該ビームスプリッタへ向かって戻る第１の反射ビームとして出力される。
【００１３】
補助ミラーは、第２の入射ビームを受信して固定ミラーの第２のアレイの中の最初の固定ミラーに向けて第２の入射ビームを反射するよう光学的に結合されており、第２の入射ビームを第２の順方向及び逆方向経路に沿って第２の固定ミラーのアレイとコーナー・キューブ反射板の可動アレイの第２の側面との間で反射させ、固定ミラーの第２のアレイの中の最初の固定ミラーから第２の反射ビームとして出力させる。
補助ミラーは、さらに、第２の反射ビームを受信し、ビームスプリッタに向けて第２の反射ビームを反射するように光学的に結合されている。ビームスプリッタは、さらに、第１の反射ビームと第２の反射ビームとを合成するように光学的に結合されており、検出器に向けて合成ビームを生成する。
【００１４】
本実施形態では、コーナー・キューブ反射板の可動アレイの第１の位置と可動アレイ・コーナー・キューブ反射板の第２の位置との間の光路差は、第１の位置と第２の位置との間におけるコーナー・キューブ反射板の可動アレイの変位に、コーナー・キューブ反射板の可動アレイ内のコーナー・キューブ反射板の個数の４倍に２を加算した値を２倍して乗じて得られる値に等しい。
【００１５】
本発明の実施形態は、さらに、光路遅延増大器を提供する光学微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを作製する方法を提供する。この方法は、上面及び下面を有するシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェハを準備するステップと、ＳＯＩウェハの上面内に、可動コーナー・キューブ反射板であって当該コーナー・キューブ反射板の１つのエッジで入射ビームを受信するよう光学的に結合され、当該コーナー・キューブ反射板の他のエッジから当該入射ビームを反射する可動コーナー・キューブ反射板と、コーナー・キューブ反射板から入射ビームを受信するよう光学的に結合され、入射ビームの逆方向経路に沿って可動コーナー・キューブ反射板に向かって後方に入射ビームを反射して反射ビームを生成する固定ミラーと、可動コーナー・キューブ反射板に結合され、固定ミラーの平面に対し垂直な方向に可動コーナー・キューブ反射板の変位を発生させて反射ビームの光路長を延長させるＭＥＭＳアクチュエータと、をフォトリソグラフィ的に画定するステップとを含む。この方法は、深堀反応性イオンエッチング・プロセスを用いてＳＯＩウェハの上面とＳＯＩウェハの下面との間をエッチングし、固定ミラーとＭＥＭＳアクチュエータとを形成するステップと、異方性アルカリ・ウェット・エッチング・プロセスを使用してＳＯＩウェハの上面とＳＯＩウェハの下面との間をエッチングして、可動コーナー・キューブ反射板を形成するステップとをさらに含む。
【００１６】
本発明のより完全な理解は、添付図面と併せて利用されるときに以下の詳細な説明を参照して達成されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】本発明の実施形態に係る光路遅延増大機能を提供する光学ＭＥＭＳデバイスの一例を示す図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態に係る光学ＭＥＭＳデバイスの運動の一例を示す図である。
【図１Ｃ】本発明の実施形態に係る光学ＭＥＭＳデバイスの一例の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る、光路遅延増大機能を提供する、他の光学ＭＥＭＳデバイスの一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る光学ＭＥＭＳデバイスの一例の平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る、光路遅延増大機能を提供する、さらに他の光学ＭＥＭＳデバイスの一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る、ＭＥＭＳ光路遅延増大器を実施するマイケルソン干渉計の一例を示す図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態に係る、光路遅延増大機能を提供するさらに他の光学ＭＥＭＳデバイスの一例を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態に係る、光路遅延増大機能を提供するさらに他の光学ＭＥＭＳデバイスの一例を示す図である。
【図７Ａ】本発明の実施形態に係る、光学ＭＥＭＳデバイスの作製方法の作製プロセスステップの一例を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の実施形態に係る、光学ＭＥＭＳデバイスの作製方法の作製プロセスステップの一例を示す図である。
【図７Ｃ】本発明の実施形態に係る、光学ＭＥＭＳデバイスの作製方法の作製プロセスステップの一例を示す図である。
【図７Ｄ】本発明の実施形態に係る、光学ＭＥＭＳデバイスの作製方法の作製プロセスステップの一例を示す図である。
【図７Ｅ】本発明の実施形態に係る、光学ＭＥＭＳデバイスの作製方法の作製プロセスステップの一例を示す図である。
【図７Ｆ】本発明の実施形態に係る、光学ＭＥＭＳデバイスの作製方法の作製プロセスステップの一例を示す図である。
【図７Ｇ】本発明の実施形態に係る、光学ＭＥＭＳデバイスの作製方法の作製プロセスステップの一例を示す図である。
【図７Ｈ】本発明の実施形態に係る、光学ＭＥＭＳデバイスの作製方法の作製プロセスステップの一例を示す図である。
【図７Ｉ】本発明の実施形態に係る、光学ＭＥＭＳデバイスの作製方法の作製プロセスステップの一例を示す図である。
【図７Ｊ】本発明の実施形態に係る、光学ＭＥＭＳデバイスの作製方法の作製プロセスステップの一例を示す図である。
【図８Ａ】本発明の実施形態に係る、光学ＭＥＭＳデバイスの他の作製方法の、作製プロセスステップの一例を示す図である。
【図８Ｂ】本発明の実施形態に係る、光学ＭＥＭＳデバイスの他の作製方法の、作製プロセスステップの一例を示す図である。
【図８Ｃ】本発明の実施形態に係る、光学ＭＥＭＳデバイスの他の作製方法の、作製プロセスステップの一例を示す図である。
【図８Ｄ】本発明の実施形態に係る、光学ＭＥＭＳデバイスの他の作製方法の、作製プロセスステップの一例を示す図である。
【図８Ｅ】本発明の実施形態に係る、光学ＭＥＭＳデバイスの他の作製方法の、作製プロセスステップの一例を示す図である。
【図９Ａ】本発明の実施形態に係る、光学ＭＥＭＳデバイスの作製に用いるシャドーマスクを作製するための、作製プロセスステップの一例を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の実施形態に係る、光学ＭＥＭＳデバイスの作製に用いるシャドーマスクを作製するための、作製プロセスステップの一例を示す図である。
【図９Ｃ】本発明の実施形態に係る、光学ＭＥＭＳデバイスの作製に用いるシャドーマスクを作製するための、作製プロセスステップの一例を示す図である。
【図９Ｄ】本発明の実施形態に係る、光学ＭＥＭＳデバイスの作製に用いるシャドーマスクを作製するための、作製プロセスステップの一例を示す図である。
【図９Ｅ】本発明の実施形態に係る、光学ＭＥＭＳデバイスの作製に用いるシャドーマスクを作製するための、作製プロセスステップの一例を示す図である。
【図９Ｆ】本発明の実施形態に係る、光学ＭＥＭＳデバイスの作製に用いるシャドーマスクを作製するための、作製プロセスステップの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態による光学ＭＥＭＳデバイスは、ＭＥＭＳ移動ミラーの小さな機械的変位により、大きな光路遅延（光路差）を実現する。ＭＥＭＳ移動ミラーは、所望の延長された光路差を実現するように配置されたコーナー・キューブ反射板を含む。この光学ＭＥＭＳデバイスを用いることにより、ＭＥＭＳ  ＦＴＩＲ分光計の解像度範囲を既存の方法に比べて桁違いに高くして、従来の高解像度の実験計測用分光計に匹敵させることが可能である。本光学ＭＥＭＳデバイスを用いて、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）用途においてスキャン深さ測定範囲を増大することもできる。さらに、本光学ＭＥＭＳデバイスは、小さな物理的変位で大きな光路距離を実現しなければならないその他のＭＥＭＳ用途にも使用することができる。
【００１９】
図１Ａには、本発明の実施形態に係る光学微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスの一例が示されている。本光学ＭＥＭＳデバイス１０は、図７ないし９を用いて後述するように、例えば、１回のリソグラフィステップと標準的なメタライゼーションによる従来型のＭＥＭＳテクノロジーを用いて作製することができる。
【００２０】
光学ＭＥＭＳデバイス１０は、可動反射板２０と、固定ミラー３０と、光源４０と、ＭＥＭＳアクチュエータ５０とを含む。光源４０は、例えば、レーザ光源、コリメートＬＥＤ（collimated LED）、光ファイバ、又は、その他のタイプの光源とすることができる。光源４０は、可視光、赤外線（Infra Red、IR）、紫外線（Ultra Violet、UV）、Ｘ線、又は、マイクロ波放射を生成するものとしてもよい。ＭＥＭＳアクチュエータ５０は、静電櫛形駆動アクチュエータ又はその他のタイプのＭＥＭＳアクチュエータとすることができる。図１Ａに示された可動反射板２０は、互いに直角に配置された２台のミラーを含むコーナー・キューブ反射板であり、両ミラーに直交する平面内のいずれかの方向から入射するビームは、その方向が全体として１８０度変化するように反射される。しかし、他の実施形態では、可動反射板２０は、図６Ａ及び６Ｂを用いて後述するように、互いに対し異なる角度で設置された２台のミラーを含むものとしてもよい。
【００２１】
可動反射板２０は、光源４０から入射ビーム７０を受信し、入射ビーム７０を１８０度反射するように光学的に結合されている。より具体的には、可動反射板２０は、コーナー・キューブ反射板２０の一方のエッジ２２で入射ビーム７０を受信し、コーナー・キューブ反射板２０の他方のエッジ２４から固定ミラー３０に向けて当該入射ビームを反射する。固定ミラー３０は、図１では、入射ビーム７０の方向に対し直交する方向に設けられた平面ミラーとして示されている。固定ミラー３０は、入射ビームを反射して可動反射板２０の方向へ戻し、入射ビーム７０の逆方向経路に沿って伝搬する反射ビーム７５を生成する。ＭＥＭＳアクチュエータ５０は、固定ミラー３０の面に垂直な方向に可動反射板２０の変位を発生させて、反射ビーム７５の光路長を延長する。
【００２２】
例えば、図１Ｂに示されるように、コーナー・キューブ反射板２０が入射ビーム７０と平行な方向に距離ｘだけ機械的に変位したとき、２本の光路（すなわち、コーナー・キューブ反射板が最初の位置６０ａにあるときと、コーナー・キューブ反射板が別の位置６０ｂにあるとき）の間の光路差は、ｘをコーナー・キューブ反射板２０の機械的変位とすれば、４ｘである。よって、１台のキューブ反射板２０を用いることで、ＭＥＭＳデバイスにおいて通常使用される従来型の平面ミラーの光路差の２倍の光路差を得ることができる。
【００２３】
光路遅延増大器を備えた光学ＭＥＭＳデバイスの一例を示す斜視図を、図１Ｃに示す。図１Ｃから分かるように、可動反射板２０及び固定ミラー３０は、それぞれ基板８０上に作製されている。固定ミラー３０は、基板８０の埋込酸化物（buried oxide、BOX）層８２の上にあり、空隙８６は、可動反射板２０が基板８０の表面上でスライドできるように、基板８０を可動反射板２０から分離する。メタライゼーション層８４は、基板８０と、可動コーナー・キューブ反射板２０の第１及び第２のエッジ２２及び２４と、これに対向する固定ミラー３０のエッジとを覆っている。
【００２４】
入射ビームにおける傾斜角（tilt angle）又は剪断角（shear angle）を補償し、反射板の角度にかかわらず反射ビームが入射ビームに対し平行に逆進することを確実にするため、図１Ｃにおけるコーナー・キューブ反射板２０は、３個の垂直なエッジ、すなわち、２つの移動エッジ２２及び２４と、第３の反射板エッジとして機能するメタライズド基板２５とを含んでいる。３つのコーナー・キューブ反射板エッジ２２、２４及び２５は、図７ないし９を用いて後述されるように、すべてが１ステップで形成され、メタライズされるが、２つの移動エッジ２２及び２４だけが一体となって移動し、基板エッジ２５は、固定された状態を保つ。このように、アレイ状コーナー・キューブ反射板２０は、入射光ビームが基板８０の平面に平行であるときに、図示されたように位置決めされ得るし、これと異なる態様で配置されて、第３のエッジ２５により入射ビームの剪断（shear）及び傾斜（tilt）が補償されるものとすることもできる。
【００２５】
図２では、可動反射板２０として、１台のコーナー・キューブ反射板を使用する代わりに、コーナー・キューブ反射板のアレイ１００が設けられている。さらに、固定ミラー３０として、１台の平面ミラーを使用する代わりに、固定ミラーのアレイ１１０が設けられている。固定ミラーのアレイ１１０は、反射ビーム７５が入射ビーム７０に対して平行となるように、コーナー・キューブ反射板の可動アレイ１００からずらして配置（offset）されている。より具体的には、固定ミラーのアレイ１１０内の各固定ミラーもコーナー・キューブ反射板であり、その一方のエッジにより、コーナー・キューブ反射板の可動アレイ１００内の第１のコーナー・キューブ反射板から入射／反射ビームを受信し、他方のエッジにより、コーナー・キューブ反射板の可動アレイ１００内の第１のコーナー・キューブ反射板に隣接する第２のコーナー・キューブ反射板に向けて入射／反射ビームを反射するように結合されている。コーナー・キューブ反射板の可動アレイ１００内の各コーナー・キューブ反射板は、追加的な４倍の光路差を生成する。
【００２６】
さらに、平面ミラー１０５が、コーナー・キューブ反射板の可動アレイ１００の端部に結合されており、当該平面ミラー１０５は、固定ミラーのアレイ１１０の中の最後の固定ミラーから入射ビーム７０を受信し、固定ミラーのアレイ１１０の中の最後の固定ミラーに向かって逆方向に反射ビーム７５を反射させるよう光学的に結合され、入射ビーム７０の逆方向経路に沿って反射ビームを伝搬させる。これにより、平面ミラー１０５からの反射によって、付加的な２ｘが、光路差（ＯＰＤ）又は光路遅延に加算される。一般に、Ｎ個のコーナー・キューブ反射板のアレイが機械的変位ｘだけ移動した場合、ＯＰＤは次式で与えられる。
【数１】
0006082594.tif 000002
例えば、コーナー・キューブ反射板の可動アレイ１００の移動距離（ｘ）が約１００μｍであり、アレイ１００の中に４個のコーナー・キューブ反射板が存在する場合、（第１の位置６０ａ及び第２の位置６０ｂでの）２本のビーム間のＯＰＤは１．８ｍｍであり、これは光学分解能５．５５ｃｍ−１に対応する。
【００２７】
図３は、本発明の実施形態に係る光学ＭＥＭＳデバイスの一例を示す平面図である。図３では、ＭＥＭＳアクチュエータ５０は、可動反射板２０に連結された静電櫛形駆動アクチュエータである。可動反射板２０は、コーナー・キューブ反射板のアレイ１００と、当該コーナー・キューブ反射板のアレイ１００の端部に結合された固定ミラー１０５とを含む。固定ミラー３０は、可動アレイ１００からずらして配置（offset）された固定ミラー（コーナー・キューブ反射板でもある）のアレイ１１０を含んでおり、これにより、入射ビーム７０は、順方向及び逆方向経路に沿ってアレイ１００と１１０とで反射され、アレイ１００及び１１０の入口から反射ビーム７５として出力される。ＭＥＭＳアクチュエータ５０は、入射ビーム７０から離れる方向に（すなわち、入射ビームに平行で、かつ、固定アレイ１００の平面に垂直な方向に）可動アレイ１００の全体の変位を発生させ、その結果、反射ビーム７５の光路長を増大させる。このように、ＭＥＭＳアクチュエータ５０の運動が、反射ビーム７５の光路遅延を、数桁増大させることとなる。
【００２８】
図４は、光路遅延を一桁増大することのできる他の光学ＭＥＭＳデバイスの一例を示す図である。図４では、２台の小型コーナー・キューブ・ミラー１２０及び１２５が可動コーナー・キューブ・アレイ１００及び固定コーナー・キューブ・アレイ１１０の、相対向する側の端部に付加されている。より具体的には、第１の小型コーナー・キューブ・ミラー１２０は、コーナー・キューブ反射板の可動アレイ１００と平面ミラー１０５との間に結合され、第２の小型コーナー・キューブ・ミラー１２５は、平面ミラー１０５が結合されているコーナー・キューブ反射板の可動アレイ１００の端部とは反対側の、固定ミラーのアレイ１１０の端部に結合されている。第１及び第２の小型コーナー・キューブ・ミラー１２０、１２５の寸法（すなわち、各エッジの長さ）は、コーナー・キューブ反射板の可動アレイ１００内および固定ミラーのアレイ１１０内の各コーナー・キューブ反射板の各寸法よりも小さい。
【００２９】
小型コーナー・キューブ反射板１２０及び１２５は、入射ビームを、本構造体の内部（すなわち、可動反射板１００と固定反射板１１０との間）で周回させて平面ミラー１０５まで案内し、入射ビームと同じ経路をたどって逆方向に伝搬する反射ビームを生成する。図４では、入射ビームは、３回周回した後、平面ミラー１０５に衝突して後方に反射される。小型コーナー・キューブ反射板１２０及び１２５を追加したことにより、ビームの周回数をＭとすれば、光路距離はＭ倍となる。ここで、Ｍは、２個の小型コーナー・キューブ反射板１２０及び１２５の寸法とビーム・スポット・サイズとによって決定される。
【００３０】
図５は、本発明の実施形態に係るＭＥＭＳ光路遅延増大器を備えたマイケルソン干渉計２００の一例を示す図である。図５では、干渉計の２個のミラーは結合され、２個の固定ミラー３０ａ及び３０ｂを備えた一つの構造体となっており、この構造体は、２つの固定コーナー・キューブ・アレイと、可動コーナー・キューブ・アレイである１個の可動反射板２０とを有している。
【００３１】
干渉計２００は、移動ミラー２０の運動により、一方の干渉計アームに光路増加が、他方の干渉計アームに同量の光路減少が、発生するように設計されている。例えば、可動反射板２０が固定ミラー３０ａから遠ざかるにつれて、この可動反射板と当該固定ミラーとの間の光路長は増加し、可動反射板２０と固定ミラー３０ｂとの間の光路長は減少する。この構成体は、単一のコーナー・キューブ・アレイにより得られる光路差に比べ、光路差を２倍に増大する。例えば、図５に示された干渉計２００の光路差（ＯＰＤ）は、
【数２】
0006082594.tif 000003
と表現することができる。この式は、前述の例と同じ条件、すなわち、４個のコーナー・キューブ反射板を含み、アクチュエータ運動が１００μｍである場合には、この干渉計２００が３．６ｍｍの光路差を発生することを意味する。この光路差は、干渉計分解能２．７７ｃｍー１に相当する。
【００３２】
干渉計２００の細部を参照すると、本マイケルソン干渉計は、光源２１０と、ビームスプリッタ２２０と、補助ミラー２３０と、検出器２４０と、可動反射板２０（コーナー・キューブ反射板の可動アレイ）と、２台の固定ミラー３０ａ及び３０ｂ（固定ミラーのアレイ）とを含む。動作の一例として、ビームスプリッタ２２０は、光源２１０から入射ビーム７０を受信し、入射ビーム７０を第１の入射ビーム７０ａと第２の入射ビーム７０ｂとに分割するように光学的に結合されている。第１の入射ビーム７０ａは、コーナー・キューブ反射板の可動アレイ２０のうちの最初のコーナー・キューブ反射板に向かい、コーナー・キューブ反射板の可動アレイ２０の第１の側面２６と固定ミラーの第１のアレイ３０ａとの間を、第１の順方向及び逆方向経路に沿って反射された後、第１の反射ビーム７５ａとして、コーナー・キューブ反射板の可動アレイ２０のうちの最初のコーナー・キューブ反射板からビームスプリッタ２２０に向かって出力される。
【００３３】
補助ミラー２３０は、第２の入射ビーム７０ｂを受信し、当該第２の入射ビームを固定ミラーの第２のアレイ３０ｂ内の最初の固定ミラーに向けて反射するよう光学的に結合されており、これにより、反射された第２の入射ビームは、固定ミラーの第２のアレイ３０ｂとコーナー・キューブ反射板の可動アレイ２０の第２の側面２８との間で、第２の順方向及び逆方向経路に沿って反射され、固定ミラーの第２のアレイ３０ｂのうちの最初の固定ミラーから第２の反射ビーム７５ｂとして出力される。補助ミラー２３０は、さらに、第２の反射ビーム７５ｂを受信し、当該第２の反射ビームをビームスプリッタ２２０に向けて反射するように光学的に結合されている。ビームスプリッタ２２０は、第１の反射ビーム７５ａと第２の反射ビーム７５ｂとを分割し、合成された第１及び第２の反射ビームを検出器２４０に向けて伝搬させる。
【００３４】
図５はマイケルソン干渉計に関するものであるが、他の実施形態として、同様の構造を用いてフーリエ変換分光計その他の種類の光学装置を実施できるものと理解すべきである。
【００３５】
図６Ａ及び６Ｂは、本発明の実施形態に係る光路遅延増大機能を提供するさらに他の光学ＭＥＭＳデバイスの一例を示している。図６Ａ及び６Ｂでは、移動ミラー２０及び固定ミラー３０は、それぞれ、図２に示したような反射板のアレイ１００及び１１０を含む。ただし、アレイ１００及び１１０内の反射板は、コーナー・キューブ反射板ではない。しかも、これらの反射板は、それぞれ、反射板の２つのエッジの間の角度が直角ではない。図６Ａに示したように、各反射板の２つのエッジ間の角度は、１０９．４７度である。
【００３６】
図６Ｂに示すように、反射板は、例えば、図８Ａないし８Ｅを用いて後述するように、ＳＯＩウェハの（１１０）デバイス層３００の異方性アルカリ・ウェット・エッチングを用いて作製することができる。このエッチングは、垂直異方性エッチングを行えるだけでなく、デバイス層の＜１１１＞平面３１０に滑らかな表面を形成する。ウェット・エッチングの結果として、反射板の角度は、＜１１１＞垂直平面３１０間の角度に起因して約１０９．４７°となる。
【００３７】
反射ビームは、やはり入力ビーム７０に対し平行な経路に沿って反射されるので、コーナー・キューブ状ミラーからの２回の連続的な反射サイクルにより、移動ミラー２０と固定ミラー３０とは、上記と同様の態様で動作する。ただし、ビーム経路遅延又は光路差（ＯＰＤ）を与える式は、＜１１１＞平面角度に起因したビームの非直交経路を含むように、僅かに修正する必要がある。
【００３８】
次に、図７ないし９には、本発明の実施形態に係る、光路遅延増大器を備えた光学ＭＥＭＳデバイスを作製するための、作製プロセスの一例が示されている。図７Ａないし７Ｊは、作製プロセスの第１の例を示す。本作製プロセスでは、コーナー・キューブ反射板と、固定ミラーと、ビームスプリッタと、ＭＥＭＳアクチュエータと、機械的スプリングとを含む集積デバイスが作製される。
【００３９】
図７Ａでは、アルミニウム・スパッタリング・ステップがＳＯＩウェハ（層４００ないし４２０）に対して実行され、アルミニウム層４３０を形成する。このアルミニウム層４３０は、図７Ｅに示すように、後続するＤＲＩＥを用いたＳＯＩウェハの上部シリコン層４２０についてのエッチングのためのマスクとして機能する。図７Ｂでは、フォトレジスト材料４４０がアルミニウム層の上にスピン塗布される。図７Ｃでは、ＭＥＭＳデバイスを形成するためのリソグラフィステップが実行される。移動反射板及び固定ミラーと静電アクチュエータとを形成するには、１回のリソグラフィステップを行えば十分である。フォトレジスト材料４４０のリソグラフィパターンは、図７Ｄに示されるように、アルミニウム層に対する塩素プラズマエッチングによりアルミニウムマスク４３０に転写される。その後、図７Ｅに示すように、ＤＲＩＥを、ＳＯＩの酸化物エッチストップ層４１０に達するまで、ウェハに適用する。
次に、図７Ｆに示すように、Ａｌｕエッチを用いて、残りのアルミニウムマスク４３０を除去する。
【００４０】
図７Ｉに示すように、ＭＥＭＳアクチュエータ及び可動反射板のような移動構造体は、ＨＦを使用して埋込ＳｉＯ２層４１０をエッチングすることによって分離される。一方、固定構造体は、その下にＳｉＯ２エリアがより広く存在するため分離されない。
【００４１】
図７Ｊでは、シャドーマスク４７０を用いて、マイクロミラーと反射面の選択的メタライゼーション４６０と、垂直コーナー・キューブ・エッジの下にある基板のメタライジング（これにより、当該部分をコーナー・キューブ・ミラーの第３のエッジとして機能させることができる）と、接続パッドの作成が行われる。図７Ｊに示されるように、シャドーマスク４７０はＳＯＩ基板４００ないし４２０の上に設置され、Ｃｒ／Ａｕ  ４６０が上部シリコン層４２０の望ましい部分に選択的にスパッタリングされる。
【００４２】
（図７Ｅに示された）ＤＲＩＥエッチングにボッシュプロセスを使用する実施形態では、ボッシュプロセスの周期的性質に起因してミラー表面が粗くなる場合がある。このため、図７Ｇに示すように、表面に薄い酸化物層４５０を成長させ、次に、図７Ｈに示すように、構造体剥離前にＨＦを用いてこの薄い酸化膜層を取り除くことは、より滑らかなミラー表面の確保に役立つ場合がある。しかし、図７Ｅにおいて極低温ＤＲＩＥプロセスが用いられる場合には、より滑らかな表面がエッチング後に直接的に得られるので、図７Ｇ及び７Ｈに示されたプロセスステップは不要であろう。さらに、このプロセスは、極低温ではフォトレジスト材料とシリコンとの間により高い選択性を持つ傾向があるので、図７Ａに示されたアルミニウムマスクが不要となる場合もある。
【００４３】
図８Ａないし８Ｅは、本発明の実施形態に係る光学ＭＥＭＳデバイスを作製する他の方法の作製プロセスステップの一例を示す。図８Ａは、固定ミラーとＭＥＭＳデバイスの静電アクチュエータとを形成するリソグラフィステップと、図７Ａないし７Ｆを用いて上述した、ＳＯＩウェハの酸化物エッチストップ層４１０に達するまでの上部シリコン層４２０に対するＤＲＩＥエッチングとを行った後の、構成を示している。図８Ｂでは、ハードマスク層４８０が（例えば、酸化によって）ウェハに形成されている。このハードマスク層４８０は、図８Ｃに示す後続のアルカリ・ウェット・エッチング（例えば、ＫＯＨエッチング）ステップの際にコーナー・キューブ反射板を画定する。
【００４４】
図８Ｃに示すウェット・エッチング・プロセスの後、図６Ａ及び６Ｂに示す大きな角度の付いた移動反射板と固定反射板とが形成される。その後、図８Ｄに示すように、ＨＦを用いて埋込ＳｉＯ２層４１０をエッチングすることにより、アクチュエータや移動反射板などの移動構造体が分離される。一方、固定構造体は、その下にＳｉＯ２層のエリアがより広く存在するため、分離されない。図８Ｅでは、シャドーマスク４７０を用いて、移動ミラー及び固定ミラーの選択的メタライゼーション４６０と、垂直コーナー・キューブ・エッジの下にある基板のメタライジング（これにより、当該部分はコーナー・キューブ反射板の第３のエッジとして機能する）と、接続パッドの作成が行われる。この作製プロセスは、２回のエッチングステップと、保護及びリソグラフィのための追加のステップとを必要とするが、これにより、コーナー・キューブ状ミラーの滑らかさと垂直度とが確実に実現され、ビームが構造体の中を伝搬する間に受ける、複数回の反射に起因する光損失が、最小限に抑えられる。
【００４５】
シャドーマスクを作成するプロセスの一例を、図９Ａないし９Ｆに示す。図７Ｅ及び図８Ｄを用いて上述したように、シャドーマスクは、ミラーに対する適切なメタライゼーションを確実に実行し、かつ、他の表面部分がメタライゼーションから保護されるように、ウェハの選択的メタライゼーションを行うため使用される。図９Ａに示すように、シャドーマスクを作成するため、まず、金属層５１０が、例えばアルミニウム・スパッタリングにより、シリコンウェハ５００上に形成される。次に、図９Ｂでは、フォトレジスト材料５２０及び５３０がウェハ５００の両面にスピン塗布される。上部フォトレジスト材料５２０はリソグラフィのために使用され、下部フォトレジスト材料５３０はエッチストップとして機能する。
【００４６】
続いて、図９Ｃに示すように、上部層５２０に対してリソグラフィが行われ、その後に、図９Ｄに示すようにアルミニウム層５１０に対する塩素プラズマエッチングが行われる。図９Ｅでは、ＤＲＩＥを使用して、シリコンウェハ５００内部へのエッチングが、ウェハ５００下部のフォトレジスト材料５３０に達するまで実行される。最後に、図９Ｆに示すように、ウェハの上部及び下部のフォトレジスト材料５２０及び５３０が除去されて、シャドーマスクが完成する。
【００４７】
当業者によって認識されるように、本願において記載された革新的な概念は、広範囲の用途に亘って変形され、変更される可能性がある。したがって、特許主題の範囲は、記載された特定の例示のいずれにも限定されるべきではなく、請求項に記載された事項によって定められる。
【図１Ａ】
0006082594.tif 000004
【図１Ｂ】
0006082594.tif 000005
【図１Ｃ】
0006082594.tif 000006
【図２】
0006082594.tif 000007
【図３】
0006082594.tif 000008
【図４】
0006082594.tif 000009
【図５】
0006082594.tif 000010
【図６Ａ】
0006082594.tif 000011
【図６Ｂ】
0006082594.tif 000012
【図７Ａ】
0006082594.tif 000013
【図７Ｂ】
0006082594.tif 000014
【図７Ｃ】
0006082594.tif 000015
【図７Ｄ】
0006082594.tif 000016
【図７Ｅ】
0006082594.tif 000017
【図７Ｆ】
0006082594.tif 000018
【図７Ｇ】
0006082594.tif 000019
【図７Ｈ】
0006082594.tif 000020
【図７Ｉ】
0006082594.tif 000021
【図７Ｊ】
0006082594.tif 000022
【図８Ａ】
0006082594.tif 000023
【図８Ｂ】
0006082594.tif 000024
【図８Ｃ】
0006082594.tif 000025
【図８Ｄ】
0006082594.tif 000026
【図８Ｅ】
0006082594.tif 000027
【図９Ａ】
0006082594.tif 000028
【図９Ｂ】
0006082594.tif 000029
【図９Ｃ】
0006082594.tif 000030
【図９Ｄ】
0006082594.tif 000031
【図９Ｅ】
0006082594.tif 000032
【図９Ｆ】
0006082594.tif 000033