专利名称：分析器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分析器，尤其涉及一种利用光学可调过滤器的分析器。
背景技术：
已知一种利用光学可调过滤器的分析器。在这种分析器中，当用光(红外光线)辐射分析器中的被测量目标(物质)时，具有预定波长的光被物质吸收。通过用分析器检查物质已经吸收的光的波长，可以了解构成该物质的原子的种类，和原子的结合结构。
对于与根据本发明的分析器有关的专利，可以提及下面的文件。
由表面微加工形成的过滤器在这种传统的分析器中，仅仅通过牺牲层的厚度控制可变间隙的厚度。根据这种方法，依用于形成牺牲层的条件可变间隙的厚度发生改变，从而导致下述问题薄膜和驱动电极之间不产生均匀的库仑力，因此不能实现稳定的驱动。此外，由于传统的光学可调过滤器具有可移动部分从衬底的表面突出的结构，因此光学可调过滤器厚度大(例如见日本专利公开No.2002-174721)。
利用SOI晶片的过滤器另一方面，美国专利No.6,341,039披露了利用作为牺牲层的SOI(绝缘体上硅结构)晶片的SiO2层形成的具有可变间隙的过滤器。通过利用作为牺牲层的SOI晶片的这种SiO2层，可以以高精度形成可变间隙。然而，在这种过滤器中，在驱动电极和可移动部分之间没有提供绝缘结构，因此出现下述问题当可移动部分和驱动电极之间产生较大的静电吸引力时，可移动部分和驱动电极粘在一起(例如见美国专利No.6,341,039)。
两种类型的过滤器的共同问题在两种类型的过滤器中，牺牲层最终被释放以形成可变间隙。因此，释放孔必须设置在过滤器中，以供给用于释放到牺牲层的液体。这引起下述问题增加了库伦力作用的面积降低从而增加了用于驱动的电压。此外，如果可变间隙较小，当释放牺牲层时，由于水的表面张力发生薄膜和驱动电极衬底粘在一起的现象(即发生称为“粘连”的现象)。在这种情况下，需要在不释放牺牲层的情况下能够制造的过滤器。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种结构更简单并且尺寸更小的分析器，该分析器不利用释放孔通过简化的制造工艺制造并且能够实现可移动部分的稳定驱动。
为了实现上述目的，本发明提供了一种分析器，所述分析器包括用于选择性地输出具有预定波长的光的光学可调过滤器和用于接收从所述光学可调过滤器输出并通过被测量物体或由被测量物体反射的光的光接收部分；包括具有透光性的可移动部分的第一衬底；具有透光性的第二衬底，所述第二衬底设置为与所述第一衬底相对；分别设置在所述第一衬底的可移动部分和所述第二衬底之间的第一间隙和第二间隙；干涉部分，所述干涉部分引起与进入所述光学可调过滤器并且具有预定波长的光在所述可移动部分和所述第二衬底之间通过所述第二间隙的干涉；以及驱动部分，所述驱动部分用于通过相对于所述第二衬底利用所述第一间隙移动所述可移动部分而改变所述第二间隙的距离。
根据具有上述结构的本发明，可以提供一种具有更简单结构和更小尺寸的分析器。此外，这种分析器能够在不利用释放孔的情况下容易制造并且能够实现对可移动部分的稳定驱动。
在本发明的分析器中，优选方式是，所述光接收部分设置在所述第一衬底的一侧，该第一衬底的一侧与设置所述第二衬底的另一侧相对。这使得可以提供一种具有更简单结构和更小尺寸的分析器。
此外，进一步优选的是，所述分析器还包括其中放置所述被测量物体的流道，其中所述光接收部分设置在所述流道内。由此，可以提供一种具有更简单结构和进一步更小尺寸的分析器。
此外，进一步优选的是，所述分析器还包括设置为与所述光学可调过滤器相对的第三衬底，其中所述流道限定在所述光学可调过滤器和所述第三衬底之间。这使得可以容易并可靠地设置流道。
在这种布置中，优选方式是，所述流道设置为通过对应于所述干涉部分的部分。这使得可以提供具有更简单结构的分析器。此外，进一步优选的是，所述第三衬底设置在所述第二衬底上。这使得可以容易并可靠地提供流道。此外，进一步优选的是，所述第三衬底具有透光性。这使得可以实现光能够有效透过的分析器。
在本发明的分析器中，优选方式是，具有预定波长并且从所述光学可调过滤器输出的光通过所述被测量物体，然后被所述光接收部分接收。
此外，进一步优选的是，在已经通过所述被测量物体或已经被所述被测量物体反射的具有预定波长的光选择性地从所述光学可调过滤器输出，然后被所述光接收部分接收。
在本发明的分析器中，优选方式是，所述第二衬底具有面向所述可移动部分的表面，其中所述第二衬底的表面形成有用于与所述可移动部分提供所述第一间隙的第一凹部和用于与所述可移动部分提供所述第二间隙的第二凹部，并且所述第二凹部形成为比所述第一凹部深。根据这种特征，由于用于移动可移动部分的第一间隙和用于干涉光的第二间隙利用同一衬底设置，因此可以提供一种分析器，该分析器具有更简单的结构和更小的尺寸并且能够通过简化的制造工艺制造。
在这种布置中，优选方式是，所述第一凹部围绕所述第二凹部设置并与所述第二凹部连续。这种布置使得可以有效地传播光并且稳定地驱动可移动部分。
此外，在本发明的分析器中，优选方式是，所述驱动部分构造为通过库伦力移动所述可移动件。这使得可以稳定地驱动可移动部分。
此外，在本发明的分析器中，进一步优选的是，所述第二衬底具有驱动电极，并且所述驱动电极设置在所述第二衬底的第一凹部的表面上，其中在所述可移动部分和所述驱动电极之间产生库伦力。这使得可以更稳定地驱动可移动部分。
此外，在本发明的分析器中，进一步优选的是，所述第一间隙和所述第二间隙通过蚀刻处理形成。这使得可以以高精度形成第一间隙和第二间隙。
此外，在本发明的分析器中，进一步优选的是，所述第一衬底由硅制造。这使得可以简化结构和制造工艺。
此外，在本发明的分析器中，进一步优选的是，当从其顶部观看时所述第一衬底的可移动部分实质上呈圆形。这也使得可以有效地驱动可移动部分。
此外，在本发明的分析器中，进一步优选的是，所述第二衬底具有由玻璃制造的基体。这使得可以以高精度形成衬底，由此能够提供光能够有效透过的分析器。在这种情况下，优选方式是，所述玻璃包含碱金属。这使得更容易制造分析器并且以高粘接力牢固地粘接第一衬底和第二衬底。
此外，在本发明的分析器中，进一步优选的是，所述可移动部分具有与所述第二间隙对应的表面，其中第一反射膜设置在所述可移动部分的表面上并且第二反射膜设置在所述第二衬底的所述第二凹部的表面上。这使得可以有效地反射光。在这种布置中，优选方式是，所述第一反射膜和所述第二反射膜中的每一个由多层膜形成。这使得可以容易地改变薄膜厚度，由此能够简化反射膜的制造工艺。此外，还优选所述第一反射膜具有绝缘特性。这使得可以在可移动部分和第二衬底之间以简单的结构提供可靠的绝缘。
此外，在本发明的分析器中，进一步优选的是，减反射膜设置在所述可移动部分的不面向所述第二间隙的表面和所述第二衬底不面向所述第二间隙的表面中的至少一个上。这使得可以抑制光的反射并且有效地传播光。在这种布置中，优选所述减反射膜由多层膜形成。这使得可以容易改变薄膜厚度，由此能够实现简化减反射膜的制造工艺。
当结合附图考虑下面对优选实施例的描述时，本发明的上述和其它目的、结构和优点将变得更明显。
图1是描述用于根据本发明的分析器的光学可调过滤器的实施例的剖视图；图2是描述用于根据本发明的分析器的光学可调过滤器的实施例的俯视图；图3是描述用于制造用于根据本发明的分析器的光学可调过滤器的方法的步骤图；图4是描述用于制造用于根据本发明的分析器的光学可调过滤器的方法的步骤图(图3的继续)；图5是描述用于制造用于根据本发明的分析器的光学可调过滤器的方法的步骤图(图4的继续)；图6是描述用于制造用于根据本发明的分析器的光学可调过滤器的方法的步骤图(图6的继续)；图7是描述用于根据本发明的分析器的光学可调过滤器的实施例的剖视图，其中光学可调过滤器设有导线；图8是描述根据本发明的分析器的第一个实施例的剖视图；图9是描述采用根据本发明的分析器的分光光度计的结构的方框图；图10是描述根据本发明的分析器的第二个实施例的剖视图；图11是描述根据本发明的分析器的第三个实施例的剖视图；以及图12是描述根据本发明的分析器的第四个实施例的剖视图。
具体实施例方式
下面将参照附图中所示的优选实施例详细描述根据本发明的分析器。
图8是描述根据本发明的分析器的第一个实施例的剖视图，图1是沿图2中的线A-A的描述用于根据本发明的分析器的光学可调过滤器的实施例的剖视图，图2是图1中所示的光学可调过滤器的俯视图，图7是描述根据本发明的分析器的实施例的剖视图，其中光学可调过滤器设有导线，而图9是描述采用图8中所示的分析器的分光光度计的结构的方框图。
请注意，在下面的说明中，图1、7和8中的上侧和下侧将分别称为“上侧”和“下侧”。
分析器4包括光学可调过滤器1、流道衬底41(第三衬底)、光接收衬底42和具有导电性的球形钎焊材料的隆起焊盘43。在该分析器中，光接收衬底42和流道衬底4 1通过光学可调过滤器1以彼此相对的方式设置。
如图1中所示，光学可调过滤器1包括第一衬底3、设置为与第一衬底3相对的基衬底(第二衬底)2、第一间隙21和第二间隙22。第一间隙21和第二间隙22分别设置在第一衬底3和基衬底2之间。
第一衬底3包括可移动部分31、支撑部分32、载流部分33，支撑部分支撑可移动部分31，从而可移动部分31能够位移(即可移动部分31能够移动)，而载流部分将电流携带到可移动部分31。可移动部分31设置在第一衬底3的大体中心部分中。
第一衬底3具有导电性和透光性。再者，第一衬底由硅(Si)制成。可移动部分31、支撑部分32和载流部分33一体形成。
基衬底2包括具有第一凹部211和第二凹部221的基体20、驱动电极23、导电层231、进光部分(透光部分)24、减反射膜100和第二反射膜210。
基体21具有透光性。基体20的构成材料的例子包括各种玻璃材料和硅等，例如，钠玻璃、水晶玻璃、硅玻璃、铅玻璃、钾玻璃、硼硅玻璃、硼硅酸钠玻璃和非碱性玻璃。其中优选使用包含诸如钠(Na)的碱金属的玻璃。
根据这种观点，作为基体20的构成材料，可以使用钠玻璃、钾玻璃、硼硅酸钠玻璃等。特别是优选派热克斯(Corning Incorporated的商标)玻璃。基体20的厚度不限于任何具体数值并且根据其构成材料和分析器的用途适当确定，但是优选在10至2000μm的范围内，更优选在大约100至1000μm的范围内。
在基体20面向可移动部分31的表面中，设有第一凹部211和比第一凹部211深的第二凹部221。第一凹部211围绕第二凹部221设置，并且第一凹部211与第二凹部221连续。
第一凹部211的外侧形状大致对应可移动部分31的外侧形状(后面将详细描述)，但是第一凹部211的尺寸(外侧尺寸)确定为稍稍大于可移动部分31的对应尺寸。
第二凹部221的外侧形状也大致对应可移动部分31的外侧形状，但是第二凹部221的尺寸确定为稍稍小于可移动部分31的对应尺寸。由于这些结构，可移动部分31的外周部分(即可移动部分31的外部)可以与第一凹部211相对。
在这些结构中，进一步优选的是，第一凹部211和第二凹部221通过对基体20的表面进行蚀刻形成(后面将详细描述)。
由第一凹部211和可移动部分31提供的空间限定限定第一间隙21，也就是说，第一间隙21限定在可移动部分31和第一凹部211之间。
同样，由第二凹部221和可移动部分31提供的空间限定第二间隙22。即第二间隙22限定在可移动部分31和第二凹部221之间。
第一间隙21的尺寸不限于任何具体数值并且根据光学可调过滤器的用途适当确定，但是优选在约0.5至20μm的范围内。第二间隙22的尺寸也不限于任何具体数值并且根据光学可调过滤器的用途适当调节，但是优选在大约1至100μm的范围内。
在该实施例中，当从顶部观看时可移动部分31大体具有圆形。这使得可以有效地驱动可移动部分31。
可移动部分31的厚度不限于任何具体数值并且根据其构成材料和光学可调过滤器的用途适当确定，但是优选在大约1至500μm的范围内，更优选在大约10至100μm的范围内。
在可移动部分面向第二凹部221的表面上(即在可移动部分31的下表面上)，设有有效反射光的第一反射膜(HR涂层)200。另一方面，在可移动部分31不面向第二凹部221的表面上(即在可移动部分31的上表面上)，设有抑制光反射的减反射膜(AR涂层)100。不必说可移动部分31的形状不限于图中所示的这一种。
如图2中所示，在第一衬底3的大致中心部分设有四个支撑部分32。这些支撑部分32具有弹性(柔性)，并且与可移动部分31和载流部分33一体形成。支撑部分32沿可移动部分31的外周表面等角度相间隔(即支撑部分32每隔90°布置)。可移动部分31能够沿图1中的上下方向通过支撑部分32自由移动。对此，请注意，支撑部分32的数量不必限于四个。例如，支撑部分32的数量可以是两个、三个或五个或更多。此外，每一个支撑部分32的形状不限于图中所示的形状。
第一衬底3通过载流部分33粘接到基衬底2。载流部分33通过其支撑部分32连接到可移动部分31。
设置在基体20下表面中的进光部分24形成凹部241。光从进光部分24进入光可调过滤器1。在进光部分24的表面上，设有减反射膜100。
在第二凹部221的表面上，设有第二反射膜210。此外，在第一凹部211的上表面上，设有驱动电极23，驱动电极23与薄片或薄膜形式的导电层231连续。导电层(导电层的各部分)231分别从驱动电极23延伸到基体20的各个端部。此外，在驱动电极23和导电层231的上表面上，还设有第二反射膜210。
驱动电极23和导电层231、231中的每一个由具有导电性的材料形成。驱动电极23和导电层231的构成材料的例子包括诸如Cr、Al、Al合金、Ni、Zn和Ti的金属；其中分散碳和钛的树脂；诸如多晶硅和非晶硅的硅；氮化硅；诸如ITO的透明导电材料；以及Au。
驱动电极23和导电层231中的每一个的厚度不限于任何具体数值并且根据其构成材料和光学科调节过滤器的用途适当确定，但是优选在大约0.5至5μm的范围内。
如图7中所示，光学可调过滤器1的载流部分33和导电层231通过导线50连接到电路板(图中未示出)。导线50通过利用诸如例如焊料的钎焊材料连接到载流部分33和导电层231中的每一个。采用这种布置，载流部分33和导电层231通过导线50和电路板连接到电源104(后面详细描述)，由此使电压能够施加在可移动部分31和驱动电极23上。
当电压施加在驱动电极23和可移动部分31上时，驱动电极23和可移动部分31相对充电，由此其间产生库伦力。然后，可移动部分31由于库伦力向下或向上移动，然后趋于静止。在这种情况下，例如通过连续或逐渐改变施加的电压，可以沿上下方向相对于基衬底2将可移动部分31移动到预定位置。即距离X能够调节(改变)到预定值，由此使预定波长的光能够发出(后面将详细描述)。
驱动电极23、第一间隙21以及可移动部分31的周边部分构成由库伦力驱动的驱动部分(致动器)的主要部分。
该实施例的第一反射膜200和第二反射膜210中的每一个具有绝缘特性。即第一反射膜200和第二反射膜210还用作绝缘膜。因此，第一反射膜200能够防止驱动电极23和可移动部分31之间发生短路。此外，第二反射膜210能够防止导电层231和第一衬底3之间发生短路。
在该实施例中，减反射膜100、第一反射膜200和第二反射膜210中的每一个由多层膜形成。通过适当设定(调节)每一层的厚度、层数和每一层的材料，可以形成能够传播或反射预定波长光的多层膜(即可以形成具有各种特性的多层膜)。以这种方式，可以容易形成减反射膜100、第一反射膜200和第二反射膜210。
如图8中所示，流道衬底41设置在光学可调过滤器1的下表面上。此外，在图8中所示的流道衬底41中，减反射膜110和111分别设置在流道衬底41的光通过其进入光进入部分24的区域的下表面和上表面上。在这种情况下，减反射膜110和111中的每一个可以由与用于减反射膜100的材料相同的材料形成。
此外，流道衬底41具有透光特性。流道衬底41的构成材料的例子包括硅、玻璃和聚酰亚胺带等。此外，流道衬底41粘接到光可调过滤器。用于将流道衬底41粘接到光可调过滤器的方法不限于任何具体方法，并且它们可以通过阳极粘合而粘合，或可以通过涂敷到形成在光学可调过滤器的衬底主体上的槽的粘合剂粘接。
光学可调过滤器1的第三凹部241提供的空间形成流道44。即光学可调过滤器1和流道衬底41之间限定的空间形成流道44。在流道44的预定位置中，放置被测量的样本。该样本可以是液体或凝胶体等的形式。此外，样本可以以放置在具有透光性的容器中的状态放置在流道44中。再者，样本可以直接引入流道44中。
光接收衬底42设置在光学可调过滤器1的上表面之上，即它设置在第一衬底3与设置基衬底2的一侧相对的侧面上。光接收衬底42包括作为光接收部分的PD421(光敏二极管)和连接到PD421的导电层422、422。
PD421布置在对应于从光学可调过滤器1发出的光的轴线的预定位置。以这种方式，已经从光学可调过滤器1发出的光被PD421接收。PD421通过隆起43连接到光学可调过滤器且其间具有预定的空间。
设置在PD衬底42下表面上的导电层422、422中的每一个与隆起43中的每一个接触。此外，在光学可调过滤器1载流部分33的上表面(即与隆起43接触的表面)上，通过绝缘膜424设有导电层423。以这种方式，从PD421输出的电流通过导电层423，然后被输出。
根据第一个实施例的分析器4，由于PD421、光学可调过滤器1和流道衬底41一体设置，因此可以降低分析器的尺寸并且不必调节光轴。
下面将参照图3至图6中所示的步骤图描述用于制造分析器4的方法。
<1>首先，在制造分析器4之前，制备透明衬底(即具有透光性的衬底)5。优选方式是，透明衬底5具有均匀的厚度但是没有变形和裂缝。对于透明衬底5的构成材料，可以使用与上面针对基体20所描述的材料相同的材料。其中，特别优选的是与上Si层73(后面将描述)的材料大体具有相同热膨胀系数的材料，因为透明衬底5与上Si层73阳极连接时被加热。
<2>然后，如图3(a)中所示，掩膜层6形成在透明衬底5的上下表面中的每一个上(下面，设置在透明衬底5的上表面上的掩膜层6将还称作“上掩膜层6”，而设置在透明衬底5的下表面上的掩膜层6将还称作“下掩膜层6”)，即对透明衬底5进行掩膜处理。掩膜层6的构成材料的例子包括诸如Au/Cr、Au/Ti、Pt/Cr和Pt/Ti的金属；诸如多晶硅和非晶硅的硅；和氮化硅。使用硅作为掩膜层6可改进掩膜层6和透明衬底5之间的粘接力。利用金属作为掩膜层6使得更容易在视觉上辨别掩膜层6。
掩膜层6的厚度不限于任何具体数值，但是优选在大约0.01至1μm的范围内，更优选在0.09至0.11μm的范围内。如果掩膜6太�。岢鱿盅谀げ�6不能足够地保护透明衬底5的情况。另一方面，如果掩膜层6太厚，会出现掩膜层6由于其内应力容易剥落的情况。掩膜层6可以通过例如诸如化学汽相淀积法(CVD法)、溅射法和蒸发法的汽相淀积法、或电镀法等形成。
<3>接着，如图3(b)中所示，开口61和62形成在掩膜层6中。开口61形成在形成第一凹部211的位置。开口61的形状(平面形状)对应将被形成的第一凹部211的形状(平面形状)。开口62在与将形成第一凹部211的位置相对的位置形成在下掩膜层6中。开口62的形状(平面形状)对应将在下面的步骤中形成的第二凹部221的形状(平面形状)。
这些开口61和62可以通过例如光刻法形成。具体地说，具有对应于开口61的图案的抗蚀层(图中未示出)形成在上掩膜层6上，而具有对应于开口62的图案的抗蚀层(图中未示出)形成在下掩膜层6上。然后，通过利用抗蚀层作为掩膜移去上掩膜层6的部分，然后，移去抗蚀层。对下掩膜层6进行同样的处理。以这种方式，形成开口61和62。对此，请注意，可以通过例如利用CF气体或氯基气体的干式蚀刻法或在诸如混合的氢氟酸和硝酸溶液或碱溶液的去膜溶液中浸泡(即湿式蚀刻)而移去掩膜6的部分。
<4>然后，如图3(c)中所示，第一凹部211和第三凹部241形成在5透明衬底5中。用于形成第一凹部211和第三凹部241的方法的例子包括诸如干式蚀刻法和湿式蚀刻法的蚀刻法等。通过对透明衬底5进行上述蚀刻处理，开口61和开口62被各向同性地蚀刻，从而分别形成每一个都具有圆柱状的第一凹部211和第三凹部。
特别是湿式蚀刻使得可以形成每一个都具有更理想圆柱状的第一凹部211和第三凹部241。当蚀刻剂用于湿式蚀刻时，优选使用例如氢氟酸基的蚀刻剂。此时，通过将诸如甘油的乙醇(尤其是多羟醇)加入蚀刻剂，可以获得具有非常光滑表面的第一凹部211和第三凹部241。
<5>接着，移去掩膜层6。可以通过例如在诸如碱溶液(例如氢氧化四甲基铵溶液)、盐酸和硝酸的混合溶液、氢氟酸和硝酸的混合溶液的剥膜溶液中浸泡(湿式蚀刻)或利用CF气体或氯基气体的干式蚀刻移去掩膜层6。
特别是通过将透明衬底5浸入这种用于移去掩膜层的溶液中，可以容易并有效地移去掩膜层6。以这种方式，如图3(d)中所示，第一凹部211和第三凹部241中的每一个在预定位置形成在透明衬底5中。
第二凹部221可以以上面针对第一凹部211所描述的方式相同的方式形成。
在这种情况下，如图4(e)中所示，优选方式是，当将形成第二凹部221时，使被形成的开口的面积和步骤<4>中的蚀刻条件(例如蚀刻时间、蚀刻温度和蚀刻剂的组分)中的至少一个不同于用于形成第一凹部211的条件。通过允许用于形成第二凹部221的条件的一部分不同于用于形成第一凹部211的条件，可以容易地形成直径与第一凹部211不同的第二凹部221。
以这种方式，如图4(f)中所示，第一凹部211、第二凹部221和进光部分24中的每一个在预定位置形成在透明衬底5中。
在下面的步骤中，在透明衬底5的表面上形成驱动电极23和导电层231。
<6>具体地说，掩膜层(图中未示出)形成在透明衬底5的上表面和第一凹部211的表面上。驱动电极23和导电层231的构成材料(即掩膜层的构成材料)的例子包括诸如Cr、Al、Al合金、Ni、Zn和Ti的金属；诸如多晶硅和非晶硅的硅；氮化硅；以及诸如ITO的透明导电材料。优选驱动电极23和导电层231的厚度在例如0.1至0.2μm的范围内。驱动电极23和导电层231可以通过汽相淀积法、溅射法、离子镀法等形成。
<7>然后，如图4(g)中所示，驱动电极23和导电层231、231利用掩膜层形成。驱动电极23设置在第一凹部211的上表面上，而导电层231设置在透明衬底5的上表面上并且与驱动电极23连续。在这种情况下，优选驱动电极23的形状(平面形状)对应第一凹部211的形状(平面形状)。
驱动电极23和导电层231可以通过例如光刻法形成。具体而言，具有对应于驱动电极23和导电层231图案的抗蚀层(图中未示出)形成在掩膜上。然后，利用抗蚀层作为掩膜移去掩膜层的部分。接着，移去抗蚀层。以这种方式，形成驱动电极23和导电层231。对此，请注意，可以通过例如利用CF气体或氯基气体的干式蚀刻或在诸如盐酸和硝酸的混合溶液或碱溶液的剥膜溶液中浸泡(即湿式蚀刻)移去掩膜层的部分。
<8>然后，如图4(h)中所示，在第一凹部211的上表面、驱动电极23的表面和导电层231的表面上，设置第二反射膜210。此外，在进光部分24的表面上，设置减反射膜100。以这种制造方法，减反射膜100的第二反射膜210中的每一个形成为多层膜。该多层膜的构成材料的例子包括SiO2、Ta2O5和SiN。
通过作为选择层叠由这类材料制成的层，可以获得具有预定厚度的多层膜。第二反射膜210优选厚度为0.1至1.2μm。
以这种方式，如图4(h)中所示，能够获得基衬底(第二衬底)2，其中第一凹部211、第二凹部221、驱动电极23、第二反射膜210和减反射膜100中的每一个设置在透明衬底5上的预定位置。该基衬底2用于上述光学可调过滤器。
下面，将参照图5和6描述用于通过利用晶片形成可移动部分31、支撑部分32和载流部分33的方法，和用于通过利用形成的可移动部分31和基衬底2制造光学可调过滤器的方法。
首先，制备用于形成可移动部分31的晶片7。这种晶片7可以以例如下面的方式形成和制备。
优选的是，该晶片7具有能够使其表面成为镜面精加工表面的特性。根据这种观点，作为晶片7，例如可以利用SOI(绝缘体上硅结构)衬底、SOS(硅蓝宝石)衬底或硅衬底。
在这种制造方法中，SOI衬底用作晶片7。晶片7形成为具有包括Si基层71、SiO2层72和上Si层(有源层)73的三层的层叠结构。晶片7的厚度不限于任何具体数值，但是特别优选的是，上Si层73的厚度在大约10至100μm的范围内。
<9>首先，如图5(i)中所示，第一反射膜200设置在上Si层73的下表面上，并且在下述的粘接步骤之后第一反射膜200能够面向第二凹部221。
<10>然后，如图5(j)中所示，晶片7的上Si层73粘接到基衬底2的设置第二凹部221的上表面。这种粘接步骤可以通过例如阳极粘接进行。
例如，阳极粘接以下面的方式进行。首先，基衬底2连接到直流电源(图中未示出)的负极端子并且上Si层(有源层)73连接到直流电源的正极端子。然后，对它们施加电压，基衬底2被加热。基衬底2的加热促使基衬底2中的Na+移动，从而被粘接的基衬底2的表面负极性充电并且被粘接的晶片7的表面正极性充电。结果，基衬底2和晶片7被牢固粘接。
在这种制造方法中，采用阳极粘接，但是用于粘接的方法不限于此。例如，可以采用热压粘接、利用粘合剂粘接或利用低熔点玻璃粘接。
<11>接着，如图5(k)中所示，Si基层71通过蚀刻或研磨移去。对于蚀刻的方法，例如可以使用湿式蚀刻或干式蚀刻，但是优选使用干式蚀刻。在两种情况下，当Si基层71移去时，SiO2层72用作停止器。在这种情况下，由于干式蚀刻不利用蚀刻剂，因此可以可靠地防止面向驱动电极23的上Si层73损坏。由此提高了光学可调过滤器1的制造产量。
<12>然后，如图5(1)中所示，通过蚀刻移去SiO2层72。此时，优选使用包含氢氟酸的蚀刻剂。通过利用这种蚀刻剂，可以适当地移去SiO2层72，由此能够获得期望的上Si层73。
对此，请注意，在晶片7由硅元素制成并且厚度适合进行下面的步骤的情况下，可以省去步骤<11>和<12>，由此能够简化制造光学可调过滤器1的工艺。
<13>接着，形成具有对应于可移动部分31和支撑部分32形状(平面形状)的图案的抗蚀层(图中未示出)。然后，如图6(m)中所示，通过干式蚀刻尤其通过ICP蚀刻对上Si层73进行蚀刻，以形成通孔8。以这种方式，形成可移动部分31、支撑部分32(图中未示出)和载流部分33。
在步骤<13>中，进行了IPC蚀刻。具体地说，利用蚀刻气体蚀刻和通过利用淀积气体形成保护膜交替重复，以形成可移动部分31。
作为蚀刻气体的例子，可以提及SF6。作为淀积气体的例子，可以提及C4F6。
通过进行ICP蚀刻，可以仅对上Si层73进行蚀刻。此外，由于ICP蚀刻是干式蚀刻，因此可以可靠地以高精度形成可移动部分31、支撑部分32和载流部分33，而不影响除了上Si层73之外的各个部分。
如上所述，由于当形成可移动部分31、支撑部分32和载流部分33时，采用干式蚀刻，尤其是ICP蚀刻，因此可移动部分31可以以高精度容易并可靠地形成。
在根据本发明的方法中，可移动部分31、支撑部分32和载流部分33可以通过除了上述方法之外的干式蚀刻法形成。作为选择，可移动部分31、支撑部分32和载流部分33可以通过除了干式蚀刻之外的方法形成。
<14>接着，如图6(n)中所示，减反射膜100形成在可移动部分31的上表面上。通过上述步骤，制造图1中所示的光学可调过滤器1。
下面将描述用于由流道衬底41、光接收衬底42(PD421)和光学可调过滤器1制造分析器4的方法。
<15>首先，制备流道衬底41。在该制造方法中，流道衬底41由硅制成。然后，减反射膜111设置在流道衬底41的上表面上(即衬底41面向第三凹部241的表面上)，从而当流道衬底41粘接到光学可调过滤器1时，减反射膜111面向第三凹部241。此外，减反射膜110设置在流道衬底41的下表面上并且通过流道衬底41与减反射膜110相对。
然后，流道衬底41粘接到光学可调过滤器1设置第三凹部241的下表面。这种粘接方法不限于任何具体方法。例如，它可以通过阳极粘接进行，或通过利用涂敷到形成在透明衬底5中的槽的粘合剂粘接进行。以这种方式，流道衬底41和光学可调过滤器1被粘接在一起。
<16>然后，绝缘膜424设置在载流部分33的上表面上。绝缘膜424可以由例如上述多层膜形成。
接着，导电层423设置在绝缘膜424的上表面上。导电层423可以以与上面针对导电层231描述的方式相同的方式形成。
<17>接着，单独制备光接收衬底42。在光接收衬底42的下表面上，设有PD42和导电层422。然后，导电层422通过隆起43分别粘接到导电层432。
在上述的制造方法中，导电层231通过形成图案形成，但是它可以形成在设置在透明衬底5中的凹部中。
下面将参照图8和9描述利用设有光学可调过滤器1的分析器4的分光光度计200。图9是描述分光光度计200的结构的方框图。
如图9中所示，分光光度计200包括分析器4、光源300、放大器9、控制电路10和电源104。
光源300是发射用于以光照射样本的光的光源，并且它设置在流道衬底41所处的分析器4的一侧。
对此，应当注意，光源中使用的光的波长不限于任何具体波长。例如，可以利用红外光。
此外，放大器9连接到PD421的输出侧。放大器9放大输入的信号，然后将其输出。此外，控制电路10连接到放大器9的输出侧。
控制电路10包括包括A/D转换器101、CPU 102和存储器部分103。A/D转换器101将输入的模拟信号转换成数字信号，然后输出该信号。此外，CPU 102连接到A/D转换器101的输出侧。
CPU 102基于输入的数据进行操作，然后将操作的结果和列表数据等存储在存储器部分103中。此外，电源104连接到CPU 102的输出侧。
下面将详细描述分光光度计200的操作。
首先，被测量的样本(被测量物体)引入流道44中。样本放置在流道44内侧对应可移动部分31的位置(干涉部分)。
然后，可移动部分31和第二凹部221之间的距离X设定为预定值。
从光源300发出的光L通过减反射膜110、流道衬底41、减反射膜111和流道44中的样本，然后从形成在基衬底2的下表面上的光进入部分24进入光学可调节传感器1。
在从光源300发出的光的亮度(光量)固定的情况下，当从光源300发出的光L通过上述样本时，依样本吸收光的特性(光吸收特性)对应于光L的波长的光的光强度改变。
然后，入射光L通过减反射膜100、基体20和第二反射膜210，然后进入第二间隙22。
进入第二间隙22的光L重复在第一反射膜200和第二反射膜210之间(即以距离X)反射(即发生干涉)。因此第一反射膜200和第二反射膜210能够抑制光L的损失。在这种连接方式中，请注意，第一反射膜200、第二反射膜210和第二间隙22构成发生光干涉的干涉部分的主要部分(后面将描述)。
作为干涉的结果，具有对应于距离X的预定波长的光(即具有与距离X干涉的波长的光)通过第一反射膜200、可移动部分31和减反射膜100，然后它从可移动部分31的上表面发出。以这种方式，具有预定波长的光通过，而具有其它波长的光被锁定。即仅仅具有预定波长的光能够从光学可调过滤器1发出。
从可移动部分31的上表面发出的光进入PD421的光接收表面。对应于接收的光的光量的电流通过光电转换产生，然后从PD421输出。即输出对应于接收的光的光量的信号。
从PD421输出的信号输入到放大器9中并且由放大器9放大。然后，从放大器9输出的信号输入A/D转换器101中。
输入到A/D转换器101中的信号被转换成数字信号，然后输出到CPU102。CPU 102基于来自A/D转换器101的数字信号将相对于距离X的接收的光的光量的数据存储在存储器部分103的预定存储区域中。
在存储器部分103中，距离X和能够透过光学可调过滤器1的波长(被传播的波长的范围)之间的关系数据预先以列表的形式存储。因此，接收的光的光量的数据与对应的传播波长范围相关地存储在存储器部分103中。
此外，对应传播波长范围的距离X的数据和对应距离X的驱动电压的数据预先存储在存储器部分103中。此外，CPU调节(改变)从电源104施加到导线50的电压，以具有预定值。
通过调节施加到导线50上的电压，在驱动电极23和可移动部分31之间产生的库伦力改变，结果，可移动部分31移动到具有对应于希望波长的距离X的位置，然后在该位置趋于静止。
然后，CPU 102存储描述对应于存储器部分103中的驱动电压的接收的光的光量的数据。通过改变驱动电压以获得用于光学可调过滤器的所有传播波长范围的光量的数据，可以了解在每一个波长接收的光的光量。
此外，还可以在显示器部分(图中未示出)上显示存储在存储器部分103中的数据。
如上所述，由于PD421接收的光的光量依样本的光吸收特性而变化，因此可以通过定量检测PD421在预定波长接收的光的光量，即通过检测已经进行光电转换的对应接收的光的光量的电流量容易地了解样本的构成物质的数量和特性。
对此，请注意，距离X可以利用传感器等直接检测。对于这种传感器，可以利用例如用于检测跨越间隙的电容的电容传感器，用于以电或磁的方式检测距离X的电磁传感器和用于以光学方式检测距离X的光传感器等。
此外通过重复预定的程序，可以改进样本测量的可靠性。
此外，由于CPU和存储器部分，因此还可以利用各种测量算法。
根据本发明的分析器4，第一间隙21(即用于驱动可移动部分31的间隙)和第二间隙22(即具有传播或反射已经进入光学可调过滤器1的光的功能的间隙)通过利用作为基衬底2的同一衬底2设置，从而可以简化光学可调过滤器1的结构。特别是可以简化用于形成第一间隙21的工艺。此外，能够使分析器4的尺寸小型化。
根据本发明，不必用于形成可移动部分的释放孔，从而能够简化光学可调过滤器的制造工艺。此外，能够降低施加的电压，而不降低库伦力作用的面积。
此外，如上所述，在本实施例中，减反射膜100、第一反射膜200和第二反射膜210分别由绝缘膜形成。这使得可以防止可移动部分31和驱动电极23之间发生粘接。即可靠的绝缘结构可以设置在可移动部分31和驱动电极23之间。
此外，在上述实施例中，驱动部分具有被库伦力驱动的结构，但是本发明不限于此。
再者，在上述实施例中，减反射膜100、第一反射膜200和第二反射膜210中的每一个由多层膜形成，但是它们中的每一个可以由单层膜形成。
此外，在上述实施例中，分析器具有用作绝缘膜的减反射膜100、第一反射膜200和第二反射膜210，但是本发明不限于此。例如可以单独设置绝缘膜。在这种情况下，通过热氧化形成的SiO2层或通过TEOS-CVD形成的SiO2层可以用作绝缘膜。
再者，在上述实施例中，已经通过样本的光进入光学可调过滤器1，但是本发明不限于此。例如，分析器可以构造为已经被样本反射的光进入光学可调过滤器1。
此外，在上述实施例中，光敏二极管用于光接收部分中，但是可以利用例如光敏晶体管等。
其次，将描述根据本发明的分析器的第二个实施例。
图10是描述根据本发明的分析器的第二个实施例的剖视图。
下面通过集中注意第一和第二实施例的不同之处描述第二个实施例的分析器4，将省去对相同部分的描述。
在第二个实施例的分析器4中，流道凹部411设置在流道衬底41中。即光学可调过滤器1和流道凹部411限定流道45。
此外，减反射膜111和110分别设置在流道凹部411的上下表面上。
根据第二个实施例的分析器4，可以获得与上面针对第一个实施例所描述的效果相同的效果。此外，在该第二个实施例中，通过样本的光进入光学可调过滤器1，但是本发明不限于此。例如，分析器可以构造为已经被样本反射的光进入光学可调过滤器1。
其次，将描述根据本发明的分析器的第三个实施例。
图11是描述根据本发明的分析器的第三个实施例的剖视图。
下面通过集中注意第一和第三实施例的不同之处描述第三个实施例的分析器4，将省去对相同部分的描述。
在第三个实施例的分析器4中，PD421放置在流道44的内侧。PD421放置在流道衬底41的上表面上。此外，光源300设置在可移动部分31所处的分析器的一侧。
下面将详细描述该第三实施例的分析器4的功能。
从光源300发出的光L通过减反射膜100、可移动部分31和第一反射膜200，然后进入第二间隙22。进入第二间隙22的光在第一反射膜200和第二反射膜210之间重复反射。
具有作为光的干涉的结果获得的对应于距离X的波长的光通过减反射膜100、流道44内的样本，然后进入PD421的光接收部分。由此，从PD421输出信号。
对此，请注意，在该实施例中，当与距离X干涉的光通过上述样本时，光强度根据上述样本的光吸收特性而改变。
根据第三实施例的分析器4，可以获得与上面针对第一个实施例所述的效果相同的效果。
此外，在第一个实施例的分析器4中，PD421设置在流道衬底41上，从而分析器4可以降低尺寸。
再者，以与上述第二个实施例相通的方式，流道凹部411可以设置在流道衬底41中，并且PD421可以设置在流道凹部411上。
其次，将描述根据本发明的分析器的第四个实施例。
图12是描述根据本发明的分析器的第四个实施例的剖视图。
下面通过集中注意第三和第四实施例的不同之处描述第四个实施例的分析器4，将省去对相同部分的描述。
在第四实施例的分析器4中，通孔48形成在基体20中。此外，载流部分33通过设置在通孔48内的导电材料(电导体)连接到流道衬底41。此外，流道衬底41通过例如FCB47(倒装晶片粘接)连接到电路板46。
采用这种布置，载流部分33通过通孔48连接到电路板46，由此使电压能够直接从电路板46通过通孔48施加到载流部分33上。即这使流道衬底41和基体20能够用作具有高效生产率的中继底部。
根据第一个实施例的分析器4，可以获得与上面针对第三个实施例所述的效果相同的效果。
此外，在根据本发明的分析器4中，可以降低使用的导线的数量，由此能够进一步降低分析器4的尺寸。
本发明不限于上面参照附图所述的实施例，并且只要实现相同的功能，就可以对本发明的分析器的每一部分进行各种变化和添加。
最后，可以看到，本发明披露的内容与包含在日本申请No.2003-343702(2003年10月10日提交)中的主题相关，该申请的主题通过参考整个直接并入这里。
权利要求
1.一种分析器，包括用于选择性地输出具有预定波长的光的光学可调过滤器和用于接收从所述光学可调过滤器输出并通过被测量物体或由被测量物体反射的光的光接收部分；包括具有透光性的可移动部分的第一衬底；具有透光性的第二衬底，所述第二衬底设置为与所述第一衬底相对；分别设置在所述第一衬底的可移动部分与所述第二衬底之间的第一间隙和第二间隙；干涉部分，所述干涉部分使与进入所述光学可调过滤器并且具有预定波长的光在所述可移动部分和所述第二衬底之间通过所述第二间隙发生干涉；以及驱动部分，所述驱动部分通过利用所述第一间隙相对于所述第二衬底移动所述可移动部分而改变所述第二间隙的距离。
2.根据权利要求1所述的分析器，其中所述光接收部分设置在所述第一衬底的一侧，该第一衬底的一侧与设置了所述第二衬底的另一侧相对。
3.根据权利要求1所述的分析器，还包括所述被测量物体被放置其中的流道，其中所述光接收部分设置在所述流道内。
4.根据权利要求3所述的分析器，还包括设置为与所述光学可调过滤器相对的第三衬底，其中所述流道限定在所述光学可调过滤器和所述第三衬底之间。
5.根据权利要求4所述的分析器，其中所述流道设置为通过对应于所述干涉部分的部分。
6.根据权利要求4所述的分析器，其中所述第三衬底设置在所述第二衬底上。
7.根据权利要求4所述的分析器，其中所述第三衬底具有透光性。
8.根据权利要求1所述的分析器，其中具有预定波长并且从所述光学可调过滤器输出的光通过所述被测量物体，然后被所述光接收部分接收。
9.根据权利要求1所述的分析器，其中在已经通过所述被测量物体或已经被所述被测量物体反射的光中具有预定波长的光被选择性地从所述光学可调过滤器输出，然后被所述光接收部分接收。
10.根据权利要求1所述的分析器，其中所述第二衬底具有面向所述可移动部分的表面，其中所述第二衬底的表面形成有用于与所述可移动部分提供所述第一间隙的第一凹部和用于与所述可移动部分提供所述第二间隙的第二凹部，并且所述第二凹部形成的比所述第一凹部深。
11.根据权利要求10所述的分析器，其中所述第一凹部围绕所述第二凹部设置以便所述第二凹部连续。
12.根据权利要求1所述的分析器，其中所述驱动部分构造为通过库伦力移动所述可移动部分。
13.根据权利要求1所述的分析器，其中所述第二衬底具有驱动电极，并且所述驱动电极设置在所述第二衬底的第一凹部的表面上，其中库伦力产生在所述可移动部分和所述驱动电极之间。
14.根据权利要求1所述的分析器，其中所述第一间隙和所述第二间隙通过蚀刻处理形成。
15.根据权利要求1所述的分析器，其中所述第一衬底由硅制成。
16.根据权利要求1所述的分析器，其中当从其顶部观看时所述第一衬底的可移动部分实质上呈圆形。
17.根据权利要求1所述的分析器，其中所述第二衬底具有由玻璃制成的基体。
18.根据权利要求17所述的分析器，其中所述玻璃包含碱金属。
19.根据权利要求10所述的分析器，其中所述可移动部分具有与所述第二间隙对应的表面，其中第一反射膜设置在所述可移动部分的表面上并且第二反射膜设置在所述第二衬底的第二凹部的表面上。
20.根据权利要求19所述的分析器，其中所述第一反射膜和所述第二反射膜中的每一个都由多层膜形成。
21.根据权利要求19所述的分析器，其中所述第一反射膜具有绝缘特性。
22.根据权利要求1所述的分析器，其中减反射膜设置在所述可移动部分不面向所述第二间隙的表面和所述第二衬底不面向所述第二间隙的表面中的至少一个上。
23.根据权利要求22所述的分析器，其中所述减反射膜由多层膜形成。
全文摘要
一种分析器，包括光学可调过滤器(1)和接收从所述光学可调过滤器(1)输出并通过被测量物体或由被测量物体反射的光的PD(421)。光学可调过滤器(1)包括具有透光性的可移动部分(31)的第一衬底(3)；与第一衬底相对设置的透光性的第二衬底(2)；分别设置在第一衬底(3)的可移动部分(31)和第二衬底(2)之间的第一间隙(21)和第二间隙(22)；干涉部分，其与进入光学可调过滤器(1)并且具有预定波长的光在可移动部分和第二衬底(2)之间通过第二间隙(22)干涉；以及驱动部分，驱动部分用于通过相对于第二衬底(2)利用第一间隙(21)移动可移动部分(31)而改变第二间隙(22)的距离。
文档编号G01J3/26GK1603882SQ20041001188
公开日2005年4月6日 申请日期2004年9月24日 优先权日2003年10月1日
发明者村田昭浩 申请人:精工爱普生株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
