光模塊及其製造方法

2023-07-01 06:08:51

光模塊及其製造方法
【專利摘要】光模塊具備具有通過蝕刻矽區域（11）而形成的光透過性光學部件（12）的第1板狀構件（10）、以及具有用於反射透過了光透過性光學部件（12）的光的光反射性光學部件（鏡（21～24））的第2板狀構件（20），第1和第2板狀構件（10,20）相互接合，透過光透過性光學部件（12）的光的光路沿著第1板狀構件（10）的部件形成面和第2板狀構件（20）的主面。由此，實現了能夠將光反射性光學部件與光透過性光學部件接近地配置且即使在與基板的特性相關的要求根據光學部件而相反的情況下也可以滿足這些要求的光模塊及其製造方法。
【專利說明】光模塊及其製造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種光模塊及其製造方法。
【背景技術】
[0002]在專利文獻I和2中，公開了使用MEMS技術在SOI (Silicon On Insulator，絕緣體上矽)基板上構成了幹涉光學系統的光模塊。這些幹涉光學系統具備分束器(beamsplitter)、安裝在靜電驅動器(actuator)的可動鏡、以及固定鏡,它們通過將SOI基板的矽層和絕緣層蝕刻成任意的形狀而形成。
[0003]現有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2008-102132號公報
[0006]專利文獻2:日本特開2010-170029號公報

【發明內容】

[0007]發明所要解決的問題
[0008]通過蝕刻基板所製作的光學系統，例如像專利文獻I或專利文獻2所記載的幹涉光學系統那樣，由靜電驅動器、鏡面、或分束器這樣的各種光學部件構成。為了形成這些光學部件中例如鏡面這樣的反射性光學部件，可以在蝕刻基板而形成的面上經由掩膜板(shadow mask)而蒸鍍用於光反射的金屬膜。另外,在形成例如分束器這樣的光透過性光學部件時，優選在蝕刻基板而形成的面上形成半透過反射膜或反射防止膜。
[0009]然而，在蒸鍍金屬膜時，存在金屬向光反射性光學部件的周圍擴展並附著的傾向。特別地，在相對於基板的板面垂直的面蒸鍍金屬膜的情況下，有必要從相對於基板的板面的法線方向傾斜的方向供給金屬顆粒，從而這樣的傾向變得顯著。因此，由於將光透過性光學部件直至不附著金屬的區域分離地配置，因此光反射性光學部件與光透過性光學部件之間的光路變長，光束直徑過度擴展而使其一部分從這些光學部件偏離，有光利用效率下降的擔憂。
[0010]另外，在製作例如靜電驅動器這樣的導電性部件時，為了獲得該部件的導電性，優選使用包含規定濃度的摻雜物的基板。另一方面，在分束器等的光學透過性光學部件中，為了抑制光的吸收，基板所包含的雜質越少越優選。如此，根據光學部件的種類，會有與基板的特性相關的要求相反的情況。然而，若像專利文獻I或專利文獻2所記載的那樣使用一塊基板來形成各種光學部件，則難以同時滿足這樣的相反的要求。
[0011]本發明是有鑑於這樣的問題而做出的發明，其目的在於，提供一種能夠將鏡面這樣的光反射性光學部件與分束器這樣的光透過性光學部件接近地配置且即使在與基板的特性相關的要求根據光學部件而相反的情況下也可以滿足這些要求的光模塊及其製造方法。
[0012]解決問題的技術手段[0013]為了解決上述技術問題，本發明的光模塊，其特徵在於，具備具有通過蝕刻矽區域而形成的光透過性光學部件的第I板狀構件、以及在主面上具有用於反射透過了光透過性光學部件的光的光反射性光學部件的第2板狀構件，第I和第2板狀構件以第I板狀構件的形成有光透過性光學部件的部件形成面與第2板狀構件的主面相對的方式相互接合，透過光透過性光學部件的光的光路沿著第I板狀構件的部件形成面和第2板狀構件的主面。
[0014]在該光模塊中，光透過性光學部件與光反射性光學部件分別形成在另外的板狀構件(第I和第2板狀構件)。因此，在將這些光學部件形成在各個板狀構件時，能夠讓例如雜質濃度這樣的基板的特性匹配各光學部件中最適合的特性。作為一個例子，在形成有光透過性光學部件的第I板狀構件不添加雜質而抑制光的吸收，另外，在形成有反射性光學部件的第2板狀構件添加適量的雜質而確保良好的導電性，能夠使驅動光反射性光學部件的靜電驅動器這樣的導電性部件的形成變得可能。另外，由於在各板狀構件能夠個別地形成光透過性光學部件和光反射性光學部件，因此金屬膜的蒸鍍這樣的對一個光學部件的處理不會影響到另一個光學部件。因此，能夠將光反射性光學部件與光透過性光學部件相互接近地配置，能夠提高光利用效率。
[0015]本發明的第I光模塊的製造方法，其特徵在於，在具有通過蝕刻矽區域而形成的光透過性光學部件的第I板狀構件的周緣部、以及在主面上具有用於反射透過了光透過性光學部件的光的光反射性光學部件的第2板狀構件的周緣部的各個，形成用於第I和第2板狀構件的位置匹配的多個對準標記，使用該多個對準標記，以第I板狀構件的形成有光透過性光學部件的部件形成面與第2板狀構件的主面相對的方式將第I和第2板狀構件的周緣部相互接合。
[0016]另外，本發明的第2光模塊的製造方法，其特徵在於，在包含分別具有通過蝕刻矽區域而形成的光透過性光學部件的多個區域的第I晶片的周緣部、以及包含在主面上具有用於反射透過了光透過性光學部件的光的光反射性光學部件的多個區域的第2晶片的周緣部的各個，形成用於第I和第2板狀構件的位置匹配的多個對準標記，使用該多個對準標記，以第I晶片的形成有光透過性光學部件的部件形成面與第2晶片的主面相對的方式將第I和第2晶片相互接合。
[0017]根據上述的第I和第2光模塊的製造方法，由於在板狀構件或晶片的周緣部形成多個對準標記，使用這些對準標記而將第I和第2晶片相互接合，因此能夠減少第I板狀構件與第2板狀構件的相對角度的偏差並抑制光利用效率的下降。特別地，根據第2光模塊的製造方法，由於在相當於光模塊的包含多個區域的晶片的周緣部形成多個對準標記，因此，能夠極大地延長對準標記間的距離，能夠顯著地降低相對角度的偏差。
[0018]發明的效果
[0019]根據本發明的光模塊及其製造方法，能夠將鏡面這樣的光反射性光學部件與分束器這樣的光透過性光學部件接近地配置，且即使在與基板的特性相關的要求根據光學部件而相反的情況下也能夠滿足這些要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是表示第I板狀構件的外觀的立體圖。
[0021]圖2是表示沿著圖1所示的I1-1I線的截面的圖。[0022]圖3是表示第2板狀構件的外觀的立體圖。
[0023]圖4是表示沿著圖3所示的IV-1V線的截面的圖。
[0024]圖5是將第I板狀構件與第2板狀構件相互接合的狀態的截面圖。
[0025]圖6是表示驅動可動反射鏡的靜電驅動器的外觀的立體圖。
[0026]圖7是用於說明由光透過性光學部件和光反射性光學部件構成的麥可遜幹涉光學系統的平面圖。
[0027]圖8是表示第I板狀構件的製造方法中的掩膜形成工序的圖。
[0028]圖9是表示第I板狀構件的製造方法中的掩膜形成工序的圖。
[0029]圖10是表示第I板狀構件的製造方法中的第I蝕刻工序的圖。
[0030]圖11是表示第I板狀構件的製造方法中的熱氧化工序的圖。
[0031]圖12是表示第I板狀構件的製造方法中的熱氧化工序中的氮化膜除去的圖。
[0032]圖13是表示第I板狀構件的製造方法中的第2蝕刻工序的圖。
[0033]圖14是表示第I板狀構件的製造方法中的第3蝕刻工序的圖。
[0034]圖15是表示第I板狀構件的製造方法中的氮化膜形成工序的圖。
[0035]圖16是示意性地表示使第I板狀構件與第2板狀構件相互貼合的樣子的立體圖。
[0036]圖17是表示以對準標記一致的方式使第I和第2的板狀構件位置匹配的樣子的圖。
[0037]圖18是示意性地表示幹涉光學系統等所使用的分束器作為光透過性光學部件的一個例子的平面圖。
[0038]圖19是表示具有用於補償波長分散的光學構件的幹涉光學系統的構成例的樣子的平面圖。
[0039]圖20是表示在某個幹涉光學系統中使用掩膜板製作金屬膜的樣子的截面圖。
[0040]圖21是用於說明第I板狀構件與第2板狀構件的位置偏移所引起的問題的圖。[0041 ] 圖22是用於說明第I變形例的圖。
[0042]圖23是用於說明第2變形例的圖。
[0043]圖24是表示在突起被插入到凹部的狀態下從板狀構件的厚度方向看的突起和凹部的位置關係的截面圖。
[0044]圖25是表示第3變形例所涉及的第2板狀構件的結構的平面圖。
【具體實施方式】
[0045]以下，一邊參照附圖一邊詳細地說明本發明的光模塊及其製造方法的實施方式。再有，附圖的說明中對相同的要素賦予相同的符號，省略重複的說明。
[0046]本實施方式所涉及的光模塊通過2塊板狀構件(第I和第2板狀構件)相互貼合而構成，內置麥可遜幹涉光學系統。圖1和圖2是表示第I板狀構件10的圖。圖1是表示第I板狀構件10的外觀的立體圖，圖2是表示沿著圖1所示的I1-1I線的截面的圖。第I板狀構件10是通過蝕刻矽基板而製作的構件，主要由矽構成。第I板狀構件10具有部件形成面10a、以及與部件形成面IOa相反側的背面10b。
[0047]如圖1所示，在第I板狀構件10的部件形成面IOa側，形成有光透過性光學部件
12。光透過性光學部件12是通過蝕刻構成矽基板的矽區域11而形成的光學部件，使規定波長的光透過。本實施方式的光透過性光學部件12具有大致V字狀這樣的平面形狀，具有起到光學功能的4個側面12a?12d。側面12a是半透過反射面(半透半反鏡)，相對於使用波長範圍的光具有例如30%?50%的反射率。該半透過反射面在麥可遜幹涉光學系統中起到作為分束器(beam splitter)的功能。側面12b?12d是光透過面,相對於使用波長範圍的光具有例如90%?99%的透過率。
[0048]如圖2所示，光透過性光學部件12的側面12a被由形成在矽區域11的側面上的氧化矽膜14以及形成在該氧化矽膜14上的氮化矽膜16構成的半透過反射膜13所覆蓋。側面12a上的波長-反射特性對應於氧化矽膜14和氮化矽膜16各自的厚度而變化。另外，光透過性光學部件12的側面12b?12d被由形成在矽區域11的側面上的氮化矽膜16構成的反射防止膜(AR膜)所覆蓋。側面12b?12d上的波長-反射特性對應於氮化矽膜16的厚度而變化。再有，氧化矽膜14從光透過性光學部件12的側面12a遍及光透過性光學部件12的周邊的矽區域11上而形成，如後面所述那樣，使矽區域11熱氧化而形成。另外，氮化矽膜16遍及包含氧化矽膜14上和光透過性光學部件12的側面12b?12d上的矽區域11上的整個面而形成。氧化矽膜18介於光透過性光學部件12的上面與氮化矽膜16之間。氧化矽膜18是蝕刻矽區域11而形成光透過性光學部件12時所使用的蝕刻掩膜。
[0049]第I板狀構件10的周緣部IOc相對於部件形成面IOa向厚度方向稍微突出，包圍光透過性光學部件12。在周緣部10c，形成有用於與後述的第2板狀構件位置匹配的多個(本實施方式中為2個)對準標記17。在一個實施例中，在第I板狀構件10的一邊的周緣部IOc形成有一個對準標記17，在第I板狀構件10的另一邊(優選，與上述一邊相對的邊)的周緣部IOc形成有另一個對準標記17。這些對準標記17具有例如十字狀這樣的任意的平面形狀，在本實施方式中由形成在周緣部IOc的槽構成。
[0050]圖3和圖4是表示第2板狀構件20的圖。圖3是表示第2板狀構件20的外觀的立體圖，圖4是表示沿著圖3所示的IV-1V線的截面的圖。再有，在圖3中，第I板狀構件10與第2板狀構件20被接合的狀態下的光透過性光學部件12的位置和範圍用點劃線表
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[0051]第2板狀構件20是通過蝕刻在支撐基板28上層疊了絕緣層29和矽層25的、所謂的絕緣體上矽(SOI)基板的矽層25而製作的構件。第2板狀構件20具有支撐基板28露出的主面20a、以及與主面20a相反側的背面20b。如圖3所示，在第2板狀構件20的主面20a側，形成有入射鏡21、固定反射鏡22、可動反射鏡23和出射鏡24。這些鏡21?24是本實施方式中的光反射性光學部件。這些鏡21?24是在通過蝕刻SOI基板的矽層25而形成的面上成膜有金屬膜26的光學部件，對到達它們的光進行全反射。再有，在本實施方式中，根據蒸鍍金屬膜26時的情形，在主面20a上也形成有金屬膜26。入射鏡21和出射鏡24的各鏡面相對於主面20a的法線方向以例如45°這樣的角度傾斜。另一方面，固定反射鏡22和可動反射鏡23的各鏡面沿著主面20a的法線方向，相對於主面20a大致垂直地形成。入射鏡21將從主面20a的法線方向透過第I板狀構件10而入射的光朝向光透過性光學部件12的半透過反射面即側面12a反射。固定反射鏡22將從光透過性光學部件12的光透過面即側面12c出射的光朝向該側面12c反射。可動反射鏡23將從光透過性光學部件12的光透過面即側面12d出射的光朝向該側面12d反射。再有，可動反射鏡23能夠通過後述的靜電驅動器(actuator)而在沿著入射的光的光軸的方向上平行移動。出射鏡24將從光透過性光學部件12的光透過面即側面12d出射的光(幹涉光)沿主面20a的法線方向反射。該幹涉光透過第I板材構件10而向光模塊的外部出射。
[0052]第2板狀構件20的周緣部20c相對於主面20a向厚度方向突出，包圍光反射性光學部件即鏡21?24。在周緣部20c，用於與上述的第I板狀構件10的位置匹配的多個(本實施方式中為兩個)對準標記27形成在與第I板狀構件10的對準標記17相對應的位置。在一個實施例中，在第2板狀構件20的一邊的周緣部20c形成有一個對準標記27，在第2板狀構件20的另一邊(優選，與上述一邊相對的邊)的周緣部20c形成有另一個對準標記27。這些對準標記27具有與第I板狀構件10的對準標記17同樣的平面形狀，例如由形成在周緣部20c的槽構成。
[0053]圖5是表示將第I板狀構件10與第2板狀構件20相互接合的狀態的截面圖。如圖5所示，這些板狀構件10，20以第I板狀構件10的形成有光透過性光學部件12的部件形成面IOa與第2板狀構件20的主面20a相對的方式相互接合。此時，光透過性光學部件12配置在固定反射鏡22與出射鏡24之間，且配置在圖3所示的入射鏡21與可動反射鏡23之間。另外，此時，優選在形成在光透過性光學部件12的上面的氮化矽膜19與形成在第2板狀構件20的主面20a上的金屬膜26之間存在間隙。
[0054]這裡，圖6是表示驅動可動反射鏡23的靜電驅動器30的外觀的立體圖。如圖6所示，靜電驅動器30具有固定在第2板狀構件20的主面20a的第I電極31、以及固定在可動反射鏡23的第2電極32。靜電驅動器30是通過在第I電極31與第2電極32之間產生靜電力而使第2電極32相對於第I電極31相對地位移的靜電驅動器。
[0055]第I電極31具有經由絕緣層29 (參照圖4)而固定於支撐基板28的固定部31a、以及與第2電極32相對的形成在固定部31a的側面的梳齒部31b。再有，梳齒部31b通過除去該部分與支撐基板28之間的絕緣層29而成為相對於支撐基板28浮動的狀態。
[0056]第2電極32配置在可動反射鏡23與第I電極31之間。第2電極32具有在與可動反射鏡23的鏡面垂直的方向上延伸設置且在其一端支撐可動反射鏡23的支柱32a、支撐支柱32a的另一端的梳齒部32b、以及具有連結板簧的構造且彈性地支撐梳齒部32b的兩端的支撐部32c。支柱32a、梳齒部32b、以及支撐部32c通過除去與支撐基板28之間的絕緣層29而成為相對於支撐基板28浮動的狀態。另外，支撐部32c的一端支撐梳齒部32b的端部，支撐部32c的另一端固定在第2板狀構件20的周緣部20c (參照圖3)。通過這樣的結構，支柱32a和梳齒部32b可以在與可動反射鏡23的鏡面垂直的方向上位移。梳齒部32b與第I電極31的梳齒部31b相對，梳齒部32b的梳齒配置在梳齒部31b的各梳齒間。
[0057]當對第2電極32施加規定的電壓時，在梳齒部32b與梳齒部31b之間靜電力起作用。由於該靜電力由施加於第2電極32的電壓值決定，因此梳齒部32b與梳齒部31b的間隔受該電壓值控制。即，在與被梳齒部32b和支柱32a支撐的可動反射鏡23的鏡面垂直的方向上的位置受施加於第2電極32的電壓控制。
[0058]圖7是用於說明由上述的光透過性光學部件12、以及光反射性光學部件(入射鏡21、固定反射鏡22、可動反射鏡23和出射鏡24)構成的麥可遜幹涉光學系統的平面圖。當被測量光L1從光模塊的外部透過第I板狀部件10而入射時，入射鏡21使被測量光L1在沿著部件形成面IOa和主面20a的方向上反射。該被測量光L1的一部分L2在光透過性光學部件12的側面12a (半透過反射面)反射，入射到光透過面即側面12b。該被測量光L2透過光透過性光學部件12的內部而從作為光透過面的側面12c出射，到達固定反射鏡22。然後，該被測量光L2在固定反射經22全反射後，在與上述相同的光路行進而返回到側面12a。
[0059]另一方面，除了在光透過性光學部件12的側面12a反射的一部分被測量光L2以外的剩餘的被測量光L3入射到側面12a。該被測量光L3透過光透過性光學部件12的內部而從作為光透過面的側面12d出射，到達可動反射鏡23。然後，該被測量光L3在可動反射鏡23全反射後，在與上述相同的光路行進而返回到側面12a。
[0060]從固定反射鏡22返回到側面12a的被測量光L2與從可動反射經23返回到側面12a的被測量光L3在側面12a相互合波，成為幹涉光像L4。幹涉光像L4透過光透過性光學部件12的內部而從側面12d出射，到達出射鏡24。幹涉光像L4在出射鏡24反射，透過第I板狀構件10而向光模塊的外部出射。
[0061]接著，就本實施方式所涉及的光模塊的製造方法進行說明。圖8?圖15是表示第I板狀構件10的製造方法中的各工序的圖，(a)是相當於光透過性光學部件12的區域的平面圖，(b)是表示沿著(a)所示的B-B線的截面的圖。
[0062]
[0063]首先，如圖8所示，準備包含矽區域11的板狀構件。作為這樣的板狀構件，優選為矽基板、或在支撐基板上層疊有絕緣層和矽層的SOI基板等。然後，在矽區域11上，形成氧化娃膜18。該氧化娃膜18是本實施方式中的第I掩膜，具有與具有側面12a?12d的光透過性光學部件12的平面形狀相對應的圖案。這樣的氧化矽膜18考慮到在後述的熱氧化工序中被暴露在高溫，在通過例如熱氧化或熱CVD在矽區域11上的整個面形成氧化矽膜之後，使用通常的光刻技術來適當地形成。
[0064]接著，如圖9所示，以覆蓋矽區域11上的整個面的方式形成氮化矽膜41 (第2掩膜)。氮化矽膜41考慮到在後述的熱氧化工序中被暴露在高溫，通過例如高溫處理的低壓化學氣相沉積法(LP-CVD:Low Pressure-Chemical Vapor Deposition)來適當地形成。此時，氧化矽膜18被氮化矽膜41覆蓋。然後，如圖10所示，在氮化矽膜41上形成具有開口42a的抗蝕掩膜42 (第3掩膜)。開口 42a具有與在後面的工序中所形成的矽區域11的凹部的平面形狀相對應的形狀，以從矽區域11的厚度方法看與氧化矽膜18不重疊的方式與氧化矽膜18相鄰接地形成。開口 42a的平面形狀例如是四邊形狀，其一邊與氧化矽膜18的一邊(與光透過性光學部件12的側面12a相對應的邊)18a相重疊。然後，使用該抗蝕掩膜42作為蝕刻掩膜，進行氮化矽膜41的蝕刻，由此在氮化矽膜41形成開口。
[0065]
[0066]接著，使用抗蝕掩膜42作為蝕刻掩膜，對矽區域11進行幹法蝕刻。由此，在矽區域11形成有凹部lla，同時形成有光透過性光學部件12的側面12a作為凹部Ila的側面。再有，在使用SOI基板作為包含矽區域11的板狀構件的情況下，絕緣層起到作為蝕刻停止層的功能，因而能夠更高精度地控制蝕刻深度。另外，在該工序中，作為幹法蝕刻的方法，可以使用例如使用了博世工序(BOSCH process)的深溝RIE (反應離子蝕刻)法等。在該工序之後，除去抗蝕掩膜42。
[0067]在該第I蝕刻工序中，也可以對矽區域11進行使用了例如鹼性蝕刻劑的溼法蝕亥|J。即使在這樣的情況下，也能夠通過使由蝕刻形成的凹部Ila的側面與矽區域11的結晶面相一致等的方法，適當地形成沿著矽區域11的厚度方向(相對於板面垂直的)凹部Ila的側面。作為這樣的結晶面，優選為例如(100)面或(111)面。再有，在像這樣由溼法蝕刻形成凹部Ila的情況下，也可以在蝕刻前除去抗蝕掩膜42而使用氮化矽膜41作為蝕刻掩膜。
[0068]
[0069]接著，如圖11所示，通過使凹部Ila的內面(側面和底面)熱氧化，形成氧化矽膜
14。此時，除了凹部Ila的內面以外的矽區域11的表面被氮化矽膜41覆蓋，因而僅凹部Ila的內面被熱氧化。另外，在本工序中，也可以將由熱氧化形成的氧化矽膜14的膜厚製成完成後的光模塊中的氧化矽膜14的膜厚的2倍左右(例如0.48 μ m)。在該工序之後，使用例如加熱到150°C?170°C的熱磷酸液來除去氮化矽膜41 (圖12)。通過使用熱磷酸液，能夠在將氧化矽膜14和18殘留的狀態下僅適當地除去氮化矽膜41。
[0070]
[0071 ] 接著，如圖13所示，使用氧化矽膜18作為蝕刻掩膜，再次蝕刻矽區域11，由此在矽區域11形成與側面12a不同的側面12b?12d。由此，形成光透過性光學部件12。再有，作為本工序中的蝕刻方法，幹法蝕刻和鹼性溼法蝕刻的任何一種均可以。
[0072]
[0073]接著，為了除去氧化矽膜14中不需要的部分14a (參照圖13)，進行使用了例如稀氟酸的蝕刻。此時，氧化矽膜14中不沿著矽區域11的部分14a從內外面的雙方被稀氟酸蝕刻，因而與沿著矽區域11的其他部分相比較以約2倍的速度被蝕刻。因此，在該部分14a完全被除去的時刻，其他部分(特別是側面12a上的部分)只有膜厚的一半左右被蝕刻。通過這樣的工序，如圖14所示，氧化矽膜14的不需要的部分14a被除去，氧化矽膜14的其他部分殘存。在剛由熱氧化形成後的氧化矽膜14的厚度為0.48 μ m的情況下，本工序後的氧化矽膜14的厚度為0.24 μ m。由於半透過反射膜13的反射率根據該厚度變化，因此，優選，考慮本工序的氧化矽膜14的減厚程度而進行上述的熱氧化工序。
[0074]再有，上述的工序中通過蝕刻除去氧化矽膜14的不需要的部分14a，但也可以根據該部分14a的厚度，通過溼法處理時的水壓折斷該部分14a而除去。
[0075]
[0076]接著，如圖15所示，在矽區域11上的整個面，形成氮化矽膜16。在該工序中，以至少覆蓋側面12a上的氧化矽膜14、以及其他側面12b?12d的方式形成氮化矽膜16。由此，作為反射防止膜的氮化矽膜16形成在側面12b?12d，同時，構成半透過反射膜13的一部分的氮化矽膜16形成在氧化矽膜14上。再有，在該工序中，為了在氧化矽膜14和側面12b?12d上均勻地形成氮化矽膜16，優選使用高溫處理的低壓化學氣相沉積法(LP-CVD)來形成氮化矽膜16。
[0077]通過以上所說明的方法，適當地製作了第I板狀構件10。另一方面，第2板狀構件20中除了靜電驅動器30以外的部分例如按照如下方式製作。首先，準備SOI基板。在該SOI基板的矽層的表面上，形成氧化矽膜。接著，通過蝕刻該氧化矽膜，形成與入射鏡21的傾斜的鏡面相對應的開口、以及與出射鏡24的傾斜的鏡面相對應的開口。然後，遍及SOI基板的矽層上的整個區域，形成氮化矽膜。通過蝕刻該氮化矽膜，形成分別與入射鏡21、固定反射鏡22、可動反射鏡23、以及出射鏡24相對應的開口。
[0078]接著，經由氮化矽膜和氧化矽膜，對矽層施行幹法蝕刻。此時，蝕刻矽層直至SOI基板的絕緣層露出。由此，在矽層，形成有入射鏡21、固定反射鏡22、可動反射鏡23、以及出射鏡24。然後，由氧化矽膜保護矽層的露出的側面後，除去氮化矽膜。此時，使用例如熱磷酸等使氧化矽膜殘留並且選擇性地蝕刻氮化矽膜。由此，與入射鏡21和出射鏡24的傾斜的鏡面相對應的氧化娃膜的開口再次出現，該部分的娃層會露出。其後，對露出的娃層施行溼法蝕刻。此時，通過例如鹼性溼法蝕刻各向異性蝕刻矽層的露出部分。由此，入射鏡21和出射鏡24的傾斜的鏡面被形成在矽層。
[0079]接著，除去氧化矽膜，在入射鏡21、固定反射鏡22、可動反射鏡23、以及出射鏡24的各鏡面上形成金屬膜26。首先，以覆蓋SOI基板的部件形成面的方式配置掩膜板。在該掩膜板，形成有包含全部入射鏡21、固定反射鏡22、可動反射鏡23、以及出射鏡24的各個中成為鏡面的部分那樣的一個大的開口。然後，通過經由該掩膜板而物理蒸鍍金屬材料，在上述各鏡面上形成金屬膜26。此時，作為金屬膜26的形成方法，除了能量高的濺射方式以夕卜，電阻蒸發或EB蒸發也是適合的。這樣做，適當地製作第2板狀構件10。
[0080]圖16是示意性地表示使第I板狀構件10與第2板狀構件20相互貼合的樣子的立體圖。在該工序中，以部件形成面IOa與主面20a相對的方式、且以第I板狀構件10的光透過性光學部件12與第2板狀構件20的入射鏡21、固定反射鏡22、可動反射鏡23和出射鏡24成為圖7所示的位置關係的方式，使第I板狀構件10與第2板狀構件20相互貼合。此時，在第I板狀構件10的周緣部IOc和第2板狀構件20的周緣部20c的各個形成對準標記17，27，如圖17所示，以這些對準標記17，27 一致的方式使第I和第2板狀構件10，20位置匹配後，可以將周緣部10c，20c相互接合。另外，作為第I和第2板狀構件10，20的接合方法，優選為直接接合的方法、經由焊料接合的方法、或者經由樹脂而接合的方法等。
[0081]就以上所說明的本實施方式所涉及的光模塊及其製造方法所得到的效果，與使用了 MEMS技術的一般的光模塊所存在的技術問題一起進行說明。
[0082]根據MEMS技術，使用了半導體光刻技術的微細且高精度的加工是可能的，能夠適當地製作將光作為波來處理那樣的具有光幹涉儀或衍射柵格的光模塊。特別地，在使用了矽基板或SOI基板的MEMS加工中，由於矽具有適度的彈性，因此，能夠製作機械特性良好且可靠性高的傳感器或驅動器，另外，利用了矽晶體的各向異性的斜面的形成、或使用了博世工序等的深溝的形成是可能的。因此，MEMS技術為了製造用於加速度傳感器、壓力傳感器、投影儀像素反光鏡(數字反光鏡器件等)FTIR (Fourier Transform InfraredSpectrometer )分光器的光幹涉儀等而被利用。特別地,關於光幹涉儀，可以廣泛應用，不僅可以應用在FTIR,而且還可以應用在OCT (Optical Coherent Tomography)、膜厚測量、表面粗度測量等，且能夠小型地構成這些計測器。
[0083]然而，在對矽基板等進行MEMS加工而製作各種光模塊的情況下，存在以下所示那樣的技術問題。
[0084](I)分束器這樣的光透過性光學部件中的光利用效率低。
[0085](2)在為了形成反射鏡而進行利用掩膜板的金屬膜的形成的情況下，有必要為了避免金屬附著在其他光學部件而將其他光學部件與反射鏡相分離地配置，因而它們的距離(即光路長)變長。
[0086](3)在分束器這樣的光透過性的光學部件與靜電驅動器這樣的導電性部件在光模塊內混合存在的情況下，若為了提高導電性部件的電傳導性而增大矽的雜質濃度，則光透過性的光學部件的光吸收變大，光利用效率下降。相反，若為了抑制光透過性的光學部件的光吸收而減小矽的雜質濃度，則導電性部件的電傳導性變小而不能夠確保良好的動作。如此，不能夠滿足光透過性的光學部件與導電性部件的相反的要求。
[0087]以下，就這些技術問題(I)?(3)，詳細地進行說明。
[0088](I)光透過性光學部件中的光利用效率低
[0089]圖18是示意性地表示幹涉光學系統所使用的分束器100作為光透過性光學部件的一個例子的平面圖。該分束器100具有半透過反射面101、光反射面103、以及光透過面104。這裡，例如波長Iym頻帶中的矽的折射率為約3.5，因而矽表面的菲涅耳反射的反射率為約30%。即，到達半透過反射面101的光La1的30%在半透過反射面101反射。再有，該反射的光La2被未圖示的可動反射鏡反射而返回到半透過反射面101，其中70%透過半透過反射面101而到達光透過面104。另外，光La1中剩餘的70% (La3)從半透過反射面101入射到分束器100，在光反射面103反射後，返回到半透過反射面101。返回到半透過反射面101的光La3在半透過反射面101再次反射，到達光透過面104。然後，到達光透過面104的光La2和La3的各70%從光透過面104向分束器100的外部出射。
[0090]然而，圖18所示的分束器100的半透過反射面101中的反射率(30%)作為光幹涉儀而言並不是理想的值。在光幹涉儀中，最終被取出的幹涉光的振幅A在將半透過反射面101的反射率設為r時由下列公式(I)表示。
[0091][式I]
[0092]A=2r(l-r)......(I)
[0093]根據該公式(1)，當r為0.5(即反射率50%)時振幅A為最大值(0.5)。相對於此，當r為0.3 (即反射率30%)時，A為0.41，光利用效率減小20%左右。此外，光La2和La3從分束器100出射時也會產生30%的損失，因而最終的光利用效率減小到41%X70%=28.7%。再有，雖然在該計算中將光反射面103的反射率設為100%，但不能在光反射面103製造金屬膜的情況下，光利用效率進一步變低。
[0094]這樣的光利用效率的低下由於對矽的波長分散的補償而變得更顯著。透過由矽構成的光透過性光學部件的內部的光的光路長根據該光的波長而不同。例如，在透過光透過性光學部件的光的波長為Ιμπι?1.7μπι的範圍內的情況下，由矽構成的光透過性光學部件的折射率在3.5±0.04左右的範圍內對應于波長變化。這裡，以圖18所示的分束器100為例來進行說明。若將光La1?La3的光束寬度假定為150 μ m，則為了使光La2和La3不會被光反射面101遮蔽而向光透過面104行進，半透過反射面101與光反射面103之間的光路的長度至少需要360 μ m左右。再者，由於光La2在該光路往返，因此其間的光La2的傳播距離為720 μ m左右。結果，在上述波長範圍，720μπιΧ±0.04=±29μπι即光La2的每個波長的等價光路長最大產生58 μ m的偏差，從而使幹涉光像劣化。即，如果使用複數傅立葉變換則能夠算出相位的偏差(與光路長的偏差等價)，但由於切趾(Apodizing)修正等的必要性增加且解析度劣化而不優選。
[0095]出於這樣的理由，設置有用於補償波長分散的光學部件。圖19是表示具有用於補償波長分散的光學構件的幹涉光學系統的構成例的樣子的平面圖。如圖19所示，該幹涉光學系統120具備分束器121、固定反射鏡122、設置在固定反射鏡122之前的矽制的波長分散補償構件123、以及可動反射鏡124。分束器121的一個側面121a作為光分支面而被利用，另外的側面121b作為光的透過面而被利用。當光Lb1從該分束器121的側面121a入射時，該光Lb1的一部分(30%)的Lb2在側面121a反射，通過波長分散補償構件123的側面123a而到達固定反射鏡122。該光Lb2在固定反射鏡122反射，再次通過波長分散補償構件123的側面123a而返回到側面121a。另一方面，光Lb1的其他部分(70%)的Lb3透過側面121a，從側面121b出射而到達可動反射鏡124。該光Lb3在可動反射鏡124反射，再次通過側面121b而返回到側面121a。返回到側面121a的光Lb2和Lb3從側面121b向外部出射。
[0096]根據圖19所不的幹涉光學系統120,通過使光Lb2的光路長與光Lb3的光路長相等，可以補償上述的波長分散。然而，若像這樣設置用于波長分散補償的光學構件(波長分散補償構件123)，則光通過的光透過面的數量增加，每通過這些光透過面會產生損失，因而光利用效率進一步下降。例如，在圖19所示的幹涉光學系統120中，光利用效率為:
[0097][式2]
[0098]
2X^30%X70%X70%x70%x70%x相％x70%x70%χ30%χ70% = 14.4%...(2)
[0099]以上所述的技術問題通過在光透過面設置反射防止膜(AR塗層)並在光分支面設置透過反射膜而得以減輕。例如，在圖19所示的幹涉光學系統120的側面121b和123a形成反射率5%的反射防止膜並在側面121a形成反射率50%的半透過反射膜的情況下，光利用效率如下那樣得到大幅度地改善。
[0100][式3]
[0101]
2χλ/95%χ50%χ95%χ95%χ50%χ95%χV95%χ50%χ95%χ95%χ50%χ95% 二41 %...(3)
[0102]這樣的反射防止膜通過使用CVD等在光透過面上製作例如氮化矽膜這樣的電介質膜來適當地製作。另外，半透過反射膜通過使用CVD等在光分支面上層疊例如氧化矽膜和氮化矽膜來製作。然而，在通過MEMS技術來製作這樣的幹涉光學系統的情況下，在蝕刻矽基板或SOI基板而形成的光透過性光學部件製作反射防止膜或半透過反射防止膜。在MEMS技術中，其他蒸鍍金屬膜的工序等各種工序混合存在，因而若如現有那樣由一炔基板製作幹涉光學系統，則會產生各種各樣的工序上的制約，而且工程變得複雜。
[0103](2)為了形成利用掩膜板的金屬膜，光學部件間的距離變長
[0104]圖20是表示在某個幹涉光學系統中使用掩膜板製作金屬膜的樣子的截面圖。在圖20中，表示了制膜對象的光反射面即矽區域140的側面140a、以及不是制膜對象的光透過面(或半透過反射面)即矽區域140的側面140b。在側面140a製作金屬膜142時，在矽區域140上配置有掩膜板144。在該掩膜板144形成有開口 144a，從靶146發出的金屬材料經由該開口 144a而限制性地向矽區域140上飛散。
[0105]通常，在這樣的使用了掩膜板的金屬制膜中，制膜對象面與靶以彼此相對的方式配置。然而，在使用了 MEMS技術的幹涉光學系統中有必要在相對於基板面大致垂直的光反射面進行制膜，因而如圖20所示，有必要通過與現有的距離D2相比較縮短靶146與掩膜板144的距離Dl來增大金屬顆粒的飛散方向的橫向成分。因此，為了避免金屬附著在不是制膜對象的側面140b而使光透過率下降，有必要延長側面140a與側面140b的距離。這意味著光反射面與光透過面(或半透過反射面)之間的光路長變長。
[0106]在大多光模塊中，光學部件間的光路長變長並不優選。例如在光幹涉儀中，在半透過反射面上分支的光必須在途中不丟失而到達光檢測器。為此，光在幹涉光學系統傳播期間，優選該光接近於平行光。通常，在分光器等中使用不相干的光的情況下，使入射光束直徑在數μπι?數十μ m的範圍內不損失而變窄是非常難的。一般而言，入射光束直徑的入射窗的大小為數百P m以上，通過了這樣的大小的窗的光束具有各種各樣的角度的發散成分，做出相同程度的光束直徑的平行光是非常困難的。
[0107]再有，在像倍率為m的透鏡系統中，光束直徑擴大m倍的同時，光束直徑的發散角(數值孔徑NA)變換為Ι/m。光束成為平行光的情形與減小光束的發散角的情形是同義的，因此，只要增大像倍率m即可。然而，這意味著不可能將在某個光束直徑具有一定的發散角的光束變換成更小光束直徑的平行光。例如，若將從中心(core)直徑為200μπι且NA為0.2的光纖出射的光束變換成NA為0.002左右(Imm下2 μ m左右的發散)的平行光，則光束直徑為100倍的20mm。由MEMS技術形成的光透過面或半透過光反射面的尺寸為100 μπι?數百μ m左右，因而在如上所述大的光束直徑中,在光學系統傳播中其大部分會損失。由於以上所述，由MEMS技術製作的那樣的小的光學系統中，為了減少損失而儘可能地縮短光路長是很重要的。
[0108](3)不能夠滿足透過性的光學部件與導電性部件的相反的要求
[0109]為了高效率地驅動靜電驅動器那樣的導電性部件，構成導電性部件的矽的電阻越小越優選。靜電驅動器通過施加於各電極的電壓所引起的靜電力來進行動作，因而基本上直流電流不流動。然而，由於交流電流流動，因此在構成各電極的矽的電阻大的情況下，電力被變換成熱而被損失。另外，若電阻值大，則靜電驅動器的響應特性的時間常數變大，動作速度變緩慢。由於這些狀況，構成靜電驅動器的矽的電阻越小越好。換言之，構成靜電驅動器的矽的雜質濃度越高越好。
[0110]另一方面，分束器那樣的光透過性的光學部件中，矽的雜質濃度越小越好。不包含雜質濃度的純淨的矽單晶在I μ m以上的波長頻帶中至少直至100 μ m左右的厚度具有非常高的透明度。然而，若雜質濃度高，則產生雜質所引起的吸收或散射，在透過光發生損失。
[0111]如此，在光透過性的光學部件與導電性部件中，在矽的雜質濃度這點彼此有相反的要求。然而，專利文獻I或專利文獻2所記載的光模塊中，由一塊基板製作成這些部件，因而難以同時滿足這些要求。
[0112]對於以上所述的技術問題(I)?(3)，本實施方式的光模塊及其製造方法中，如圖1?圖5所示，光透過性光學部件12與光反射性光學部件(入射鏡21、固定反射鏡22、可動反射鏡23、以及出射鏡24)分別形成在不同的板狀構件10，20。因此，在將這些光學部件形成在各個板狀構件10，20時，能夠將例如雜質濃度這樣的基板的特性與各光學部件進行最合適的特性匹配。例如，在形成有光透過性光學部件12的第I板狀構件10的矽區域11不添加雜質來抑制光的吸收，另外在形成有可動反射鏡23的第2板狀構件20的矽層25添加適量的雜質來確保良好的導電性，能夠使驅動可動反射鏡23的靜電驅動器30這樣的導電性部件的電特性變得良好。
[0113]另外，根據本實施方式的光模塊及其製造方法，能夠將光透過性光學部件12與反射性光學部件(入射鏡21、固定反射鏡22、可動反射鏡23、以及出射鏡24)個別地形成在各板狀構件10，20，因而只要在第2板狀構件20蒸鍍金屬膜26後將第I板狀構件10與第2板狀構件20接合即可，能夠可靠地防止金屬膜26蒸鍍時金屬顆粒附著在光透過性光學部件12。因此，能夠將第2板狀構件20的鏡21?24與光透過性光學部件12相互接近地配置，能夠提高光利用效率。
[0114]另外，根據本實施方式的光模塊及其製造方法，能夠將光透過性光學部件12與光反射性光學部件個別地形成在各板狀構件10，20。因此，例如在第I板狀構件10中，對光透過性光學部件12的各側面12a?12d，形成由氧化矽膜14和氮化矽膜16構成的半透過反射膜13、或由氮化矽膜16構成的反射防止膜，另一方面，在第2板狀構件20中，能夠形成靜電驅動器30這樣的複雜形狀的部件。如此，能夠完全分離且並行地進行由MEMS技術形成的各種光學部件的形成工序，因而能夠減少工序上的制約，而且使工序簡易化。
[0115]再有，在本實施方式中，第2板狀構件20的光反射性光學部件(入射鏡21、固定反射鏡22、可動反射鏡23、以及出射鏡24)通過蝕刻矽層25而形成。矽容易進行利用蝕刻的加工，因而由此容易形成光反射性光學部件。再有，這些光學部件不限於矽，也可以通過蝕刻由其他半導體材料構成的層而形成。
[0116]另外，如本實施方式那樣，第2板狀構件20也可以具有驅動可動反射鏡23的靜電驅動器30。如上述那樣，本實施方式中能夠使雜質濃度在各板狀構件10，20的每個中最適化。因此，即使在像本實施方式那樣第2板狀構件20具有靜電驅動器30的情況下，也能夠在第2板狀構件20添加適量的雜質來確保導電性，並且在第I板狀構件10不添加雜質來抑制光透過性光學部件12中的光的吸收。
[0117]另外，如本實施方式那樣，出射鏡24也可以將透過了光透過性光學部件12的光向第I板狀構件10反射，第I板狀構件10使該光透過。由此，能夠將透過了光透過性光學部件12的幹涉光適當地向光模塊的外部輸出。
[0118]另外，如本實施方式那樣，第I板狀構件10的矽區域11的電阻率優選比第2板狀構件20的矽層25的電阻率大。在這樣的情況下，矽區域11的雜質濃度比矽層25的雜質濃度小，因而能夠有效地抑制光透過性光學部件12中的光的吸收。
[0119]另外，在本實施方式中，光透過性光學部件12中，在通過蝕刻矽區域11而形成的多個側面12a?12d中的一個側面12a設置有半透過反射膜13，在其他側面設置有反射防止膜(氮化矽膜16)。由此，能夠適當地實現分束器作為光透過性光學部件12。
[0120]另外，如本實施方式那樣，優選，在第I板狀構件10的周緣部IOc與第2板狀構件20的周緣部20c，分別形成用於第I和第2板狀構件20的位置匹配的多個對準標記17，27。由此，能夠減少第I板狀構件10與第2板狀構件20的相對角度的偏差，並能夠抑制光利用效率的下降。
[0121]圖21是用於說明第I板狀構件與第2板狀構件的位置偏移所引起的問題的圖，表示了第I板狀構件10的光透過性光學部件12與第2板狀構件20的光反射性光學部件(入射鏡21、固定反射鏡22、可動反射鏡23、以及出射鏡24)的相對位置關係。圖21 Ca)對於光透過性光學部件12相對於入射鏡21、固定反射鏡22、可動反射鏡23、以及出射鏡24無角度變化而平行地偏移的情況，用實線表示原來的位置，用點劃線表示發生位置偏移的位置。另外，圖21 (b)對於發生光透過性光學部件12相對於入射鏡21、固定反射鏡22、可動反射鏡23、以及出射鏡24的角度偏移的情況，用實線表示原來的位置，用點劃線表示發生位置偏移的位置。
[0122]通常,倒裝晶片接合(flip chip bonding)的接合精度為數μ m?10 μ m左右。因此，圖21 (a)所不那樣的位置偏移中，到達各鏡21?24的光的光軸僅偏移數μπι?10 μ m左右，在各鏡21~24具有ΙΟΟμπι~1000 μπι左右的橫寬的情況下，不會有大的問題。再有，關於向各鏡21~24的鏡面的法線方向的位置偏移，例如只要可動反射鏡23的動作距離為IOOym以上，便可以進行校正。
[0123]另一方面，圖21(b)所示那樣的角度偏移會成為大的問題。例如，將幹涉光學系統整體的大小(例如從固定反射鏡22到出射鏡24的距離)假定為3mm。再者，將光透過性光學部件12的兩端的距離設為1mm，將倒裝晶片接合的接合精度設為10 μ m。此時，光透過性光學部件12的角度偏差為181^(0.02/1)=1.1°。向固定反射鏡22行進的被測量光L2的光路由於這樣的半透過反射面12a的角度偏差而從原來的光路逐漸偏離。該被測量光L2在固定反射鏡22反射，行進了直至位於相反側的出射鏡24為止的距離，因而即使在假設半透過反射面12a位於幹涉光學系統的中央(即與固定反射鏡22和出射鏡24相離1.5mm的位置)的情況下，被測量光L2也會在半透過反射面12a反射後傳播4.5mm的距離。因此，光透過性光學部件12的角度偏差所引起的出射鏡24上的位置偏移為4.5mmX tan (1.1° )=86 μ m。
[0124]此外，從可動反射鏡23反射的被測量光L3在半透過反射面12a反射時也會發生角度偏移。該被測量光L3到達出射鏡24時的位置偏移為約30 μ m。即，當將出射鏡24的被測量光L2和L3的位置偏移匹配時為110 μ m左右，變成相對於出射鏡24的橫寬不能忽視的大小。
[0125]對於這樣的技術問題，在本實施方式中，在板狀構件10，20的周緣部10c，20c形成對準標記17，27，使用這些對準標記17，27來使周緣部10c，20c相互接合。在這種情況下，能夠使多個對準標記17，27間的距離(例如3mm以上)比光透過性光學部件12兩端的距離(例如1_)更長，因而即使在不改變倒裝晶片接合的接合精度(例如10 μπι左右)的情況下，也能夠減少第I板狀構件10與第2板狀構件20的相對角度的偏差。因此，能夠減少各鏡21~24 (特別是出射鏡24)的幹涉光的位置偏移，並能夠抑制光利用效率的下降。
[0126]舉一個例子，則在對準標記彼此的間隔例如為5mm的情況下，若使倒裝晶片接合的接合精度為10 μ m,則半透過反射面12a的角度偏移、出射鏡24的被測量光L2和L3的位置偏移、以及使被測量光L2與L3匹配的位置偏移分別為如以下所示。
[0127]半透過反射面12a的角度偏移AarT1O).02/5)=0.23°
[0128]出射鏡24的被測量光L2的位置偏移:
[0129]4.5mm X tan (0.23。)=18 μπι
[0130]出射鏡24的被測量光L3的位置偏移:
[0131]1.5mm X tan (0.23° )=6 μπι
[0132]使被測量光L2和L3匹配的位置偏移:24 μ m
[0133]由於能夠像這樣減少位置偏移，因此可以通過加寬出射鏡24等的橫寬來容易地應對。
[0134]再有，在本實施方式中，第I板狀構件10的周緣部IOc相對於部件形成面IOa向厚度方向稍微突出，另外，第2板狀構件20的周緣部20c相對於主面20a向厚度方向突出。周緣部IOc和20c的形態不限於此，也可以是例如通過周緣部IOc和20c中的一方不突出且另一方大幅地突出而使它們彼此相接那樣的形態。特別地，如本實施方式那樣在第2板狀構件20由SOI基板製作的情況下，優選，通過蝕刻絕緣層29而將其除去，使支撐基板28在周緣部20c露出，所露出的支撐基板28與第I板狀構件10的周緣部IOc相互接合。另外，在這種情況下，優選，稍稍蝕刻第I板狀構件10的光透過性光學部件12的上面而比周緣部IOc的上面低，由此避免光透過性光學部件12與第2板狀構件20的接觸 。
[0135](第I變形例)
[0136]圖22是用於說明上述實施方式的第I變形例的圖。在上述實施方式中，在板狀構件10，20的周緣部10c，20c形成對準標記17，27，但如圖22 (a)所示，也可以在為了製作多個板狀構件10，20而使用的晶片50，60的周緣部的各個，形成對準標記57，67。再有，圖22Ca)所示的晶片50是本變形例中的第I晶片，包含分別具有通過蝕刻矽區域而形成的光透過性光學部件12的多個區域。另外，晶片60是本變形例中的第2晶片，包含在主面60a側具有光反射性光學部件(入射鏡21、固定反射鏡22、可動反射鏡23、以及出射鏡24)的多個區域61。
[0137]在變形例中，首先，如圖22(a)所示，在晶片50，60的周緣部的各個，形成用於晶片50, 60的位置匹配的多個對準標記57，67。然後，如圖22 (b)所示，以多個對準標記57，67的位置相互一致的方式，使晶片50的形成有光透過性光學部件12的部件形成面50a與晶片60的主面60a相對。在該狀態下，將晶片50，60相互接合(圖22 (C))。其後，沿著規定的切斷線81切斷該接合後的晶片，切出與板狀構件10，20相對應的區域(22 (d))，由此製作光模塊80。
[0138]在本變形例中，由於在晶片50，60的周緣部形成對準標記57，67，因此能夠極大地延長多個對準標記彼此的距離。因此，即使在不改變倒裝晶片接合的接合精度(例如10 μ m左右)的情況下，也能夠顯著地降低第I板狀構件10和第2板狀構件20的相對角度的偏移。例如在分別以130mm間隔製作對準標記57，67的情況下，角度偏移為tan^1 (0.02/130)=0.009°，成為幾乎能夠忽視的大小。
[0139](第2變形例)
[0140]圖23是用於說明上述實施方式的第2變形例的圖。在上述實施方式中，使用對準標記17，27來使第I和第2板狀構件10，20位置匹配，但第I和第2板狀構件10，20的位置匹配的方法不限於此。例如，在本變形例中，在第I板狀構件10的周緣部IOc形成突起IOd,在第2板狀構件20的周緣部20c形成凹部20d，通過將突起IOd插入到凹部20d而進行第I和第2板狀構件10，20的位置匹配。
[0141]第2板狀構件20的凹部20d，在用於形成靜電驅動器30或各鏡21~24的蝕刻工序中，通過同時蝕刻周緣部20c的矽層25而適當地形成。另外，第I板狀突起10的突起IOd,在用於形成光透過性光學部件12的蝕刻工序中，通過同時蝕刻周緣部IOc的矽區域11而適當地形成。如此，突起IOd和凹部20d可以使用半導體處理工藝來形成，能夠精度高地形成。
[0142]再有，突起IOd也可以不是相對於凹部20d無間隙地嵌合。圖24是表示在突起IOd被插入到凹部20d的狀態下從板狀構件10，20的厚度方向看的突起IOd和凹部20d的位置關係的截面圖。如圖24所示，在凹部20d的平面尺寸比突起IOd的平面尺寸大的情況下，只要容易插入突起10d，而且精度高地形成突起IOd與凹部20d的接觸面，便可以充分地減小板狀構件10，20相互的角度偏移。再有，在圖24所示的方式中，在沿著突起IOd與凹部20d的接觸面的方向上有發生位置偏移的擔憂，但像表示圖21 Ca)來說明的那樣，這樣的平行方向的偏移不會成為大的問題。不言而喻，也可以通過使突起IOd和凹部20d的該方向的尺寸吻合而精度更高地進行定位。再有，在本變形例中，將突起IOd插入到凹部20d之後，將周緣部IOc和20c相互用樹脂止住並固定。或者，也可以將光模塊收納在大一周的包裝袋，以第I板狀構件10與第2板狀構件20相互不偏離的方式固定。
[0143](第3變形例)
[0144]在上述實施方式中，例示了具備靜電驅動器30的幹涉光學系統，但在本變形例中，就不具備靜電驅動器30這樣的導電性構件的光模塊進行說明。本變形例所涉及的光模塊生成來自處於未知的距離的測量對象面的反射光的幹涉光。該幹涉光是為了算出到測量對象面為止的距離而被利用。
[0145]圖25是表示本變形例所涉及的第2板狀構件70的結構的平面圖。在本變形例中，替代上述實施方式的可動反射鏡23，用於向測量對象面投射光的出射鏡71形成在第2板狀構件70。出射鏡71具有相對於第2板狀構件70的主面具有45°這樣的角度的傾斜面，在該傾斜面上蒸鍍有金屬膜26。該出射鏡71將從半透過反射面12a到達的光L3向第2板狀構件70的主面的法線方向反射。在測量對象面反射的光L3再次返回到出射鏡71，在半透過反射面12a反射之後從出射鏡24作為幹涉光L4被取出。
[0146]如本變形例那樣，不具備導電性構件的光模塊中，也能夠適當地得到與上述實施方式所描述的效果同樣的效果。即，能夠將光反射性光學部件(入射鏡21、固定反射鏡22、出射鏡71、以及出射鏡24)與光透過性光學部件12相互接近地配置，且即使在與基板的特性相關的要求根據光學部件而相反的情況下也能夠滿足它們的要求。
[0147]本發明的光模塊及其製造方法，不限於上述的實施方式和各變形例，可以進行其他各種各樣的變形。例如，在上述的實施方式和各變形例中，例示了麥可遜幹涉光學系統作為適用本發明的光模塊，但本發明不限於幹涉光學系統，可以適用於具備光透過性光學部件和光反射性光學部件的各種各樣的光學系統。
[0148]在上述實施方式的光模塊中，使用如下結構:具備具有通過蝕刻矽區域而形成的光透過性光學部件的第I板狀構件、以及在主面上具有用於反射透過了光透過性光學部件的光的光反射性光學部件的第2板狀構件，第I和第2板狀構件以第I板狀構件的形成有光透過性光學部件的部件形成面與第2板狀構件的主面相對的方式相互接合，透過光透過性光學部件的光的光路沿著第I板狀構件的部件形成面和第2板狀構件的主面。
[0149]另外，光模塊也可以為如下結構:光反射性光學部件具有通過蝕刻半導體區域而形成的面以及設置在該面上的金屬膜。在光模塊具備這樣的光反射性光學部件的情況下，在現有的光模塊中，有必要與不附著金屬的區域相分離地配置光透過性光學部件。相對於此，根據上述實施方式的光模塊，只要在第2板狀構件中蒸鍍金屬膜後將第I板狀構件與第2板狀構件接合即可，因而能夠使金屬不附著於光透過性光學部件而將光反射性光學部件與光透過性光學部件相互接近地配置。
[0150]另外，光模塊也可以為如下結構:光反射性光學部件具有通過蝕刻半導體區域而形成的面，該半導體區域由矽構成。由此，能夠容易地形成光反射光學部件。
[0151]另外，光模塊也可以為如下結構:光反射性光學部件從主面分離且在沿著該主面的方向上能夠移動，第2板狀構件還具有通過靜電力驅動光反射性光學部件的驅動器構造。如上述那樣，上述實施方式的光模塊中能夠使雜質濃度在各板狀構件的每個最適化。因此，即使在第2板狀構件具有驅動器構造的情況下，也能夠在第2板狀構件添加適量的雜質來確保導電性，並且能夠在第I板狀構件不添加雜質來抑制光透過性光學部件的光的吸收。
[0152]另外，光模塊也可以為如下結構:光反射性光學部件將透過了光透過性光學部件的光向第I板狀構件反射，第I板狀構件使該光透過。由此，能夠適當地將透過了光透過性光學部件的光(例如幹涉光等)向光模塊的外部輸出。
[0153]另外，光模塊也可以為如下結構:第I板狀構件的電阻率比第2板狀構件的電阻率大。在這樣的情況下，第I板狀構件的雜質濃度比第2板狀構件的雜質濃度小，因而能夠適當地抑制光透過性光學部件的光的吸收。 [0154]另外，光模塊也可以為如下結構:第I板狀構件的周緣部與第2板狀構件的周緣部相互接合，在第I和第2板狀構件的各周緣部，形成有用於第I和第2板狀構件的位置匹配的多個對準標記。如此，通過在各板狀構件的周緣部形成有多個對準標記，能夠減少第I板狀構件與第2板狀構件的相對角度的偏差，並能夠抑制光利用效率的下降。
[0155]另外，光模塊也可以為如下結構:光透過性光學部件具有蝕刻矽區域而形成的多個面，在多個面中的至少一個面設置有反射防止膜，在多個面中的其他至少一個面設置有半透過反射膜。由此，能夠適當地實現作為光透過性光學部件的分束器。
[0156]在上述實施方式的第I光模塊的製造方法中，使用如下結構:在具有通過蝕刻矽區域而形成的光透過性光學部件的第I板狀構件的周緣部、以及在主面上具有用於反射透過了光透過性光學部件的光的光反射性光學部件的第2板狀構件的周緣部的各個，形成用於第I和第2板狀構件的位置匹配的多個對準標記，使用該多個對準標記，以第I板狀構件的形成有光透過性光學部件的部件形成面與第2板狀構件的主面相對的方式，將第I和第2板狀構件的周緣部相互接合。
[0157]另外，在上述實施方式的第2光模塊的製造方法中，使用如下結構:在包含分別具有通過蝕刻矽區域而形成的光透過性光學部件的多個區域的第I晶片的周緣部、以及包含在主面上具有用於反射透過了光透過性光學部件的光的光反射性光學部件的多個區域的第2晶片的周緣部的各個，形成用於第I和第2晶片的位置匹配的多個對準標記，使用該多個對準標記，以第I晶片的形成有光透過性光學部件的部件形成面與第2晶片的主面相對的方式，將第I和第2晶片相互接合。
[0158]產業上的可利用性
[0159]本發明可以作為能夠將鏡面這樣的光反射性光學部件與分束器這樣的光透過性光學部件接近地配置且即使在與基板的特性相關的要求根據光學部件而相反的情況下也可以滿足這些要求的光模塊及其製造方法來利用。
[0160]符號的說明
[0161]10…第I板狀構件，IOa…部件形成面，IOc…周緣部，11…矽區域，12…光透過性光學部件，12a~12cl...側面，13…半透過反射膜，14，18…氧化矽膜，16…氮化矽膜，17，27…對準標記、19...氮化娃膜、20...第2板狀構件，20a…主面,20c…周緣部,21...入射鏡,22…固定反射鏡,23…可動反射鏡,24…出射鏡,25…娃層,26...金屬膜,28…支撐基板，29...絕緣層,30...靜電驅動器,50, 60...晶片，57，67...對準標記，L1~L3...被測量光，L4…幹涉光像。
【權利要求】
1.一種光模塊，其特徵在於， 具備: 第I板狀構件，具有通過蝕刻矽區域而形成的光透過性光學部件；以及第2板狀構件，在主面上具有用於反射透過了所述光透過性光學部件的光的光反射性光學部件， 所述第I和第2板狀構件以所述第I板狀構件的形成有所述光透過性光學部件的部件形成面與所述第2板狀構件的所述主面相對的方式相互接合， 透過所述光透過性光學部件的光的光路沿著所述第I板狀構件的所述部件形成面和所述第2板狀構件的所述主面。
2.如權利要求1所述的光模塊，其特徵在於， 所述光反射性光學部件具有通過蝕刻半導體區域而形成的面、以及設置在該面上的金屬膜。
3.如權利要求1所述的光模塊，其特徵在於， 所述光反射性光學部件具有通過蝕刻半導體區域而形成的面，該半導體區域由矽構成。
4.如權利要求1~3中的任一項所述的光模塊,其特徵在於， 所述光反射性光學部件從所述主面分離並在沿著該主面的方向上能夠移動， 所述第2板狀構件還具有通過靜電力驅動所述光反射性光學部件的驅動器構造。
5.如權利要求1~3中的任一項所述的光模塊,其特徵在於， 所述光反射性光學部件將透過了所述光透過性光學部件的光向所述第I板狀構件反射，所述第I板狀構件使該光透過。
6.如權利要求1~5中的任一項所述的光模塊,其特徵在於， 所述第I板狀構件的電阻率比所述第2板狀構件的電阻率大。
7.如權利要求1~6中的任一項所述的光模塊,其特徵在於， 所述第I板狀構件的周緣部與所述第2板狀構件的周緣部相互接合， 在所述第I和第2板狀構件的各周緣部，形成有用於所述第I和第2板狀構件的位置匹配的多個對準標記。
8.如權利要求1~7中的任一項所述的光模塊,其特徵在於， 所述光透過性光學部件具有通過蝕刻矽區域而形成的多個面， 在所述多個面中的至少一個面，設置有反射防止膜， 在所述多個面中的其他至少一個面，設置有半透過反射膜。
9.一種光模塊的製造方法，其特徵在於， 在具有通過蝕刻矽區域而形成的光透過性光學部件的第I板狀構件的周緣部、以及在主面上具有用於反射透過了所述光透過性光學部件的光的光反射性光學部件的第2板狀構件的周緣部的各個，形成用於所述第I和第2板狀構件的位置匹配的多個對準標記，使用該多個對準標記，以所述第I板狀構件的形成有所述光透過性光學部件的部件形成面與所述第2板狀構件的所述主面相對的方式，將所述第I和第2板狀構件的周緣部相互接合。
10.一種光模塊的製造方法，其特徵在於， 在包含分別具有通過蝕刻矽區域而形成的光透過性光學部件的多個區域的第I晶片的周緣部、以及包含在主面上具有用於反射透過了所述光透過性光學部件的光的光反射性光學部件的多個區域的第2晶片的周緣部的各個，形成用於所述第I和第2晶片的位置匹配的多個對準標記，使用該多個對準標記，以所述第I晶片的形成有所述光透過性光學部件的部件形成面與所述第2晶 片的所述主面相對的方式，將所述第I和第2晶片相互接合。
【文檔編號】G02B5/08GK103547528SQ201280023910
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年4月4日 優先權日:2011年5月16日
【發明者】藁科禎久, 鈴木智史, 笠森浩平 申請人:浜松光子學株式會社