傾斜構造体、傾斜構造体の製造方法、分光フィルター及び分光センサー
【課題】微小な傾斜構造体を製造することを課題とする。
【解決手段】傾斜構造体の製造方法は、基板部１３ａの上に軸部１３ｂを形成し、軸部の上面が露出し、且つ軸部の上面と接続する上面を有する犠牲膜を基板部１３ａの上に形成し、軸部の上面及び犠牲膜の上面に傾斜構造体膜７を形成し、軸部の上面と軸部の側面によって構成される角部の上に位置する傾斜構造体膜７の膜厚を薄く加工することにより、傾斜構造体膜に前記角部の上に位置する薄膜部１１を形成し、傾斜構造体膜７と基板部１３ａとの間の犠牲膜を除去し、傾斜構造体膜と基板部との間に液体１８を供給し、液体１８を除去することにより、ステッキングを発生させ、傾斜構造体膜を薄膜部１１で曲げ、傾斜構造体膜の端部を基板部に接合することで、基板部と傾斜構造体膜によって鋭角を構成する。
【解決手段】傾斜構造体の製造方法は、基板部１３ａの上に軸部１３ｂを形成し、軸部の上面が露出し、且つ軸部の上面と接続する上面を有する犠牲膜を基板部１３ａの上に形成し、軸部の上面及び犠牲膜の上面に傾斜構造体膜７を形成し、軸部の上面と軸部の側面によって構成される角部の上に位置する傾斜構造体膜７の膜厚を薄く加工することにより、傾斜構造体膜に前記角部の上に位置する薄膜部１１を形成し、傾斜構造体膜７と基板部１３ａとの間の犠牲膜を除去し、傾斜構造体膜と基板部との間に液体１８を供給し、液体１８を除去することにより、ステッキングを発生させ、傾斜構造体膜を薄膜部１１で曲げ、傾斜構造体膜の端部を基板部に接合することで、基板部と傾斜構造体膜によって鋭角を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小な傾斜構造体、傾斜構造体の製造方法、この傾斜構造体を用いた分光フィルター及び分光センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療や農業、環境等の分野では、対象物の診断や検査をするために分光センサーが用いられている。例えば、医療の分野では、ヘモグロビンの光吸収を利用して血中酸素飽和度を測定するパルスオキシメータが用いられる。また、農業の分野では、糖分の光吸収を利用して果実の糖度を測定する糖度計が用いられる。
【０００３】
下記の特許文献１には、干渉フィルターと光電変換素子との間を光学的に接続する光ファイバーによって入射角度を制限することにより、光電変換素子への透過波長帯域を制限する分光イメージングセンサーが開示されている。
【０００４】
ところで、従来の分光センサーでは、小型化が困難である。小型の分光センサーを作製するには、微小な傾斜構造体を形成することが求められる。また、高性能光学デバイスに使用される分光フィルターなどでは微小な傾斜構造体が要求されることが多いが、微小な傾斜構造体を製造するのは難しい。
また、微小な傾斜構造体を製造できれば、分光センサーに限らず、種々の用途に使用することが考えられる。
【０００５】
従来の技術では、微小な傾斜構造体は金型を使用して製造している。しかしながら、金型を使用して微小な傾斜構造体を製造すると、次のような課題がある。
（１）金型作製には多額の費用が掛かるため、多額な初期投資が必要となり、傾斜構造体の製造コストが増大する。
（２）金型を使用していくうちに金型が摩耗するため、金型の定期的な買い替えが必要となり、ランニングコストが増大する。
（３）傾斜構造体の些細な形状変更に対しても新規に金型を作製する必要があるため、コストが高くなるだけでなく、金型を作製するための長い時間も必要となる。
（４）金型の特徴として傾斜構造体の材料が金型で形成可能な材料（例えば樹脂等）に制限されてしまう。
（５）金型の微細化の限界が傾斜構造体の微細化の限界となるため、微小な傾斜構造体を作製するのは困難である。
（６）傾斜構造体を半導体素子と一体化しようとする場合、高精度な接合技術などが必要となるため、半導体素子との一体化が困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１２９９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術では、微小な傾斜構造体を製造するのは困難であった。
本発明は、この技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明の幾つかの態様は、微小な傾斜構造体、傾斜構造体の製造方法、この傾斜構造体を用いた分光フィルター及び分光センサーに関連している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の幾つかの態様において、傾斜構造体は、基板部の上に形成された軸部と、
前記軸部の上面に一端が形成され、前記基板部に他端が接合された傾斜構造体膜と、
前記傾斜構造体膜に形成され、前記軸部の上面と前記軸部の側面によって構成される角部の上に位置され、前記傾斜構造体膜より膜厚の薄い薄膜部と、
を具備し、
前記傾斜構造体膜は、前記薄膜部で曲げられており、
前記基板部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成している。
【０００９】
本発明の他の態様において、傾斜構造体は、基板部の上に形成された軸部と、
前記軸部の上面に一端が形成され、前記基板部に他端が接合された薄膜と、
前記薄膜の上に形成され、前記薄膜より膜厚の厚い傾斜構造体膜と、
を具備し、
前記傾斜構造体膜は、前記薄膜の他端の上に形成され、前記軸部の上面と前記軸部の側面によって構成される角部の上には形成されず、
前記薄膜は、前記角部の上で曲げられており、
前記基板部と前記薄膜及び前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成している。
【００１０】
本発明の他の態様において、傾斜構造体は、基板部の上に形成された狭軸部と、
前記狭軸部の上面に一端が形成され、前記基板部に他端が接合され、前記狭軸部の幅より厚い膜厚を有する傾斜構造体膜と、
を具備し、
前記狭軸部は曲げられており、
前記基板部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成している傾斜構造体。
【００１１】
本発明の他の態様において、傾斜構造体は、基板部の上に形成された狭軸部と、
前記狭軸部の上面に形成され、前記狭軸部の幅より広い幅を有する傾斜構造体膜と、
前記基板部の上に形成された、前記狭軸部に対向する基底部と、
前記基底部の上面に形成され、前記傾斜構造体膜の上部が接合された基部と、
を具備し、
前記狭軸部は曲げられており、
前記基部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成している。
【００１２】
本発明の他の態様において、分光フィルターは、前述した何れかの態様の傾斜構造体を用いて光の波長を制限するフィルターである。
【００１３】
本発明の他の態様において、分光センサーは、通過する光の入射角度を制御する角度制御フィルターと、
前記角度制御フィルターを通過できる光の波長を制限する前述の分光フィルターと、
前記角度制御フィルター及び前記分光フィルターを通過した光を検出する受光素子と、
を具備する。
【００１４】
本発明の他の態様において、傾斜構造体の製造方法は、基板部の上に軸部を形成し、
前記軸部の上面が露出し、且つ前記軸部の上面と接続する上面を有する犠牲膜を前記基板部の上に形成し、
前記軸部の上面及び前記犠牲膜の上面に傾斜構造体膜を形成し、
前記軸部の上面と前記軸部の側面によって構成される角部の上に位置する前記傾斜構造体膜の膜厚を薄く加工することにより、前記傾斜構造体膜に前記角部の上に位置する薄膜部を形成し、
前記傾斜構造体膜と前記基板部との間の前記犠牲膜を除去し、
前記傾斜構造体膜と前記基板部との間に液体を供給し、
前記液体を除去することにより、前記傾斜構造体膜を前記薄膜部で曲げ、前記傾斜構造体膜の端部を前記基板部に接合することで、前記基板部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成する。
この態様によれば、半導体プロセスを用いることができ、微小な傾斜構造体を製造することが容易となる。
【００１５】
本発明の他の態様において、傾斜構造体の製造方法は、基板部の上に軸部を形成し、
前記軸部の上面が露出し、且つ前記軸部の上面と接続する上面を有する犠牲膜を前記基板部の上に形成し、
前記軸部の上面及び前記犠牲膜の上面に薄膜を形成し、
前記薄膜の上に傾斜構造体膜を形成し、
前記傾斜構造体膜及び前記薄膜を加工することにより前記犠牲膜を露出させ、
前記軸部の上面と前記軸部の側面によって構成される角部の上に位置する前記傾斜構造体膜を除去することにより、前記角部の上に位置する前記薄膜を露出させ、
前記薄膜と前記基板部との間の前記犠牲膜を除去し、
前記薄膜と前記基板部との間に液体を供給し、
前記液体を除去することにより、前記薄膜を前記角部の上で曲げ、前記薄膜の端部を前記基板部に接合することで、前記基板部と前記薄膜及び前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成する。
【００１６】
本発明の他の態様において、傾斜構造体の製造方法は、基板部の上に狭軸部を形成し、
前記狭軸部の上面が露出し、且つ前記狭軸部の上面と接続する上面を有する犠牲膜を前記基板部の上に形成し、
前記狭軸部の上面及び前記犠牲膜の上面に、前記狭軸部の幅より厚い膜厚を有する傾斜構造体膜を形成し、
前記傾斜構造体膜と前記基板部との間の前記犠牲膜を除去し、
前記傾斜構造体膜と前記基板部との間に液体を供給し、
前記液体を除去することにより、前記狭軸部を曲げ、前記傾斜構造体膜の端部を前記基板部に接合することで、前記基板部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成する。
【００１７】
本発明の他の態様において、傾斜構造体の製造方法は、基板部の上に、狭軸部及び該狭軸部に対向する基底部を形成し、
前記狭軸部及び前記基底部それぞれの上面が露出し、且つ前記狭軸部及び前記基底部それぞれの上面と接続する上面を有する犠牲膜を前記基板部の上に形成し、
前記狭軸部の上面及び前記犠牲膜の上面に、前記狭軸部の幅より広い幅を有する傾斜構造体膜を形成するとともに、前記基底部の上面に前記傾斜構造体膜に対向する基部を形成し、
前記狭軸部と前記基底部との間及び前記傾斜構造体膜と前記基板部との間それぞれの前記犠牲膜を除去し、
前記傾斜構造体膜と前記基部との間及び前記狭軸部と前記基底部との間に液体を供給し、
前記液体を除去することにより、前記狭軸部を曲げ、前記傾斜構造体膜の上部を前記基部に接合することで、前記基部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（Ａ）〜（Ｆ）は第１の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図
【図２】（Ａ）〜（Ｅ）は第１の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は第１の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は第２の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図
【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は第２の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図
【図６】（Ａ）〜（Ｆ）は第３の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図
【図７】（Ａ）〜（Ｆ）は第３の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図
【図８】（Ａ）〜（Ｆ）は第４の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図
【図９】（Ａ）〜（Ｆ）は第４の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る分光センサーを示す模式図
【図１１】本発明の第６の実施形態に係る分光センサーを示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。また同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００２０】
＜１．第１の実施形態＞
図１乃至図３は、本発明の第１の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図である。この傾斜構造体の製造方法は、半導体プロセス技術を応用することで、低コスト且つ微細化が容易な方法である。
【００２１】
まず、基材（図示せず）の上に軸部材料及び基板材料となる第１の材料膜１３を成膜する（図１（Ａ））。
次に、第１の材料膜１３の上にレジスト膜１５を形成し、このレジスト膜１５をマスクとして第１の材料膜１３をエッチング加工することにより、基板部１３ａの上に軸部１３ｂを形成する（図１（Ｂ））。
【００２２】
次に、レジスト膜１５を除去する（図１（Ｃ））。
次に、基板部１３ａ及び軸部１３ｂの上に犠牲膜１７を成膜する（図１（Ｄ））。
次に、犠牲膜１７をＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)により平坦化することにより、軸部１３ｂの上面を露出させ、且つ軸部１３ｂの上面と接続する上面を有する犠牲膜１７を基板部１３ａの上に形成する（図１（Ｅ））。但し、基板部１３ａ及び軸部１３ｂの上に塗布するだけで図１（Ｅ）に示すような状態とすることができる犠牲膜１７であれば、ＣＭＰで平坦化する工程は不要である。このような犠牲膜１７としては例えばＳＯＧ(Spin On Glass)膜、有機膜、レジスト膜が考えられる。
【００２３】
次に、軸部１３ｂの上面及び犠牲膜１７の上面に傾斜構造体膜となる第２の材料膜１９を成膜する（図１（Ｆ））。
次に、第２の材料膜１９の上にレジスト膜２１を形成し、このレジスト膜２１をマスクとして第２の材料膜１９をエッチング加工する。これにより、軸部１３ｂの上面及び犠牲膜１７の上面に第２の材料膜１９からなる傾斜構造体膜７を形成する（図２（Ａ））。
【００２４】
次に、レジスト膜２１を除去する（図２（Ｂ））。
次に、傾斜構造体膜７及び犠牲膜１７の上にレジスト膜２３を形成し、このレジスト膜２３をマスクとして傾斜構造体膜７をエッチング加工する。つまり、軸部１３ｂの上面と軸部１３ｂの側面によって構成される角部の上に位置する傾斜構造体膜７の膜厚を薄く加工する（図２（Ｃ））。これにより、傾斜構造体膜７に前記角部の上に位置する薄膜部であるヒンジ部１１が形成される。なお、ヒンジ部１１は、前記角部に隣接する位置に形成されても良い。
【００２５】
次に、レジスト膜２３を除去する（図２（Ｄ））。
次に、犠牲膜１７をウェットエッチングまたはドライエッチングによって除去することにより、傾斜構造体膜７と基板部１３ａとの間に空間を形成する（図２（Ｅ））。この際の傾斜構造体膜７は、厚さが薄く形成されたヒンジ部１１によって軸部１３ｂに繋がった状態である。このため、軸部１３ｂとヒンジ部１１の接続部で傾斜構造体膜７が折れ曲がりやすくなっている。
【００２６】
次に、基板部１３ａ及び傾斜構造体膜７の上、傾斜構造体膜７と基板部１３ａとの間の空間内に液体１８を供給する（図３（Ａ））。
次に、この液体１８を除去することにより、傾斜構造体膜７と基板部１３ａとの間に液体１８が残る（図３（Ｂ））。このように液体１８を傾斜構造体膜７と基板部１３ａとの間に残すには、表面張力が大きい液体１８を用いることが好ましいため、液体１８としては例えば水を用いることが好ましい。
【００２７】
次に、傾斜構造体膜７と基板部１３ａとの間に残した液体１８を乾燥させて除去することによりステッキングを発生させる。その結果、傾斜構造体膜７がヒンジ部１１で曲げられ、傾斜構造体膜７の端部が基板部１３ａに接合され、それにより基板部１３ａと傾斜構造体膜７によって鋭角が構成される。つまり、傾斜構造体膜７を基板部１３ａの表面に対して所定の角度だけ傾斜させることができる（図３（Ｃ））。この際、傾斜構造体膜７のヒンジ部１１の厚さを薄くしているため、傾斜構造体膜７が撓んだり湾曲することを抑制できる。言い換えると、傾斜構造体膜７のヒンジ部１１を厚くすると、ステッキングが発生したときに、傾斜構造体膜７が湾曲しやすくなる。
【００２８】
傾斜構造体膜７の長さと軸部１３ｂの高さ制御することにより、傾斜構造体膜７と基板部１３ａとの角度を所望の角度となるように精度良く形成することができる。
【００２９】
なお、傾斜構造体膜７となる第２の材料膜１９に犠牲膜１７とのエッチング選択比を持たせることができれば、傾斜構造体膜７及び犠牲膜１７に種々の材料を用いることができるし、傾斜構造体膜自体に後述する分光機能（薄膜積層構造）や反射機能を持たせても良い。
【００３０】
軸部材料、基板材料、傾斜構造体となる第２の材料膜１９、犠牲膜１７及び犠牲膜除去材は、表１に示す組合せ１〜７を用いることができる。
【００３１】
【表１】
【００３２】
本実施形態によれば、半導体プロセスを用いることにより、低コストで微細な傾斜構造体を容易に作製することが可能となる。
また、本実施形態では、従来技術に比べて以下のような効果を得ることができる。
（１）金型作製に比べてマスク作製費用は小額であるため、初期投資が小額となり、傾斜構造体の製造コストを低減できる。
（２）マスクは非接触で使用されるため、金型のように摩耗しない。従って、ランニングコストを低減できる。
（３）傾斜構造体膜７の長さ方向（横方向）の形状変更は新規マスクの作製で対応し、軸部１３ｂの高さ方向（縦方向）の形状変更はエッチング加工又は成膜条件の変更で対応できるため、形状変更に対するコスト及び時間を低減できる。
（４）半導体プロセスで使用できる材料であれば、傾斜構造体膜の材料に制限がない。
（５）傾斜構造体を半導体加工技術を用いて製造するため、傾斜構造体の微細化が容易である。
（６）傾斜構造体を半導体素子と一体化することが容易であり、素子毎に所望の傾斜構造体を製造できる。
【００３３】
＜２．第２の実施形態＞
図４及び図５は、本発明の第２の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図であり、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、同一部分の説明を省略する。
【００３４】
まず、図１（Ａ）〜（Ｅ）の工程を第１の実施形態と同様に行う。
次に、軸部１３ｂの上面及び犠牲膜１７の上面にヒンジ材料からなる薄膜２５を成膜する（図４（Ａ））。
次に、薄膜２５の上に傾斜構造体膜となる第２の材料膜１９を成膜する（図４（Ｂ））。
【００３５】
次に、第２の材料膜１９の上にレジスト膜２９を形成し、このレジスト膜２９をマスクとして第２の材料膜１９及び薄膜２５をエッチング加工する。これにより、軸部１３ｂの上面及び犠牲膜１７の上面に薄膜を残し、犠牲膜１７を露出させる（図４（Ｃ））。
【００３６】
次に、レジスト膜２９を除去し、第２の材料膜１９の上にレジスト膜３１を形成し、このレジスト膜３１をマスクとして第２の材料膜１９をエッチング加工する。レジスト膜３１については、レジスト膜２９を除去せずに、レジスト膜２９を再露光して形成してもよい。これにより、軸部１３ｂの上面と軸部１３ｂの側面によって構成される角部の上に位置する第２の材料膜１９を除去することにより、前記角部の上に位置する薄膜２５を露出させ、薄膜２５の上に第２の材料膜１９からなる傾斜構造体膜７を形成する（図４（Ｄ））。
【００３７】
次に、レジスト膜３１を除去する（図４（Ｅ））。
次に、図２（Ｅ）に示す工程と同様に、薄膜２５と基板部１３ａとの間の犠牲膜１７をウェットエッチングまたはドライエッチングによって除去する（図５（Ａ））。
【００３８】
次に、図３（Ａ）に示す工程と同様に液体１８を供給する（図５（Ｂ））。
次に、図３（Ｂ）に示す工程と同様に液体１８を除去することにより、薄膜２５と基板部１３ａとの間に液体１８が残る（図５（Ｃ））。
【００３９】
次に、図３（Ｃ）に示す工程と同様に、薄膜２５と基板部１３ａとの間に残した液体１８を乾燥させて除去することによりステッキングを発生させる。その結果、薄膜２５が前記角部の上で曲げられ、薄膜２５の端部が基板部１３ａに接合され、それにより基板部１３ａと薄膜２５及び傾斜構造体膜７によって鋭角が構成される。つまり、傾斜構造体膜７を基板部１３ａの表面に対して所定の角度だけ傾斜させることができる（図５（Ｄ））。なお、前記角部の上の薄膜２５がヒンジ部１１に相当する。
【００４０】
傾斜構造体膜７及び薄膜部２５それぞれの長さと軸部１３ｂの高さ制御することにより、傾斜構造体膜７及び薄膜部２５と基板部１３ａとの角度を所望の角度となるように精度良く形成することができる。
【００４１】
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
＜３．第３の実施形態＞
図６及び図７は、本発明の第３の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図である。この傾斜構造体の製造方法は、半導体プロセス技術を応用することで、低コスト且つ微細化が容易な方法である。
【００４３】
まず、基材（図示せず）の上に基板材料及びヒンジ材料となる第１の材料膜３３を成膜する（図６（Ａ））。
次に、第１の材料膜３３の上にレジスト膜３２を形成し、このレジスト膜３２をマスクとして第１の材料膜３３をエッチング加工することにより、基板部３３ａの上にヒンジ部としての狭軸部３３ｂを形成する（図６（Ｂ））。
【００４４】
次に、レジスト膜３２を除去する（図６（Ｃ））。
次に、基板部３３ａ及び狭軸部３３ｂの上に犠牲膜１７を成膜する（図６（Ｄ））。
次に、犠牲膜１７をＣＭＰにより平坦化することにより、狭軸部３３ｂの上面を露出させ、且つ狭軸部３３ｂの上面と接続する上面を有する犠牲膜１７を基板部３３ａの上に形成する（図６（Ｅ））。但し、基板部３３ａ及び狭軸部３３ｂの上に塗布するだけで図６（Ｅ）に示すような状態とすることができる犠牲膜１７であれば、ＣＭＰで平坦化する工程は不要である。このような犠牲膜１７としては例えばＳＯＧ膜、有機膜、レジスト膜が考えられる。
【００４５】
次に、狭軸部３３ｂの上面及び犠牲膜１７の上面に傾斜構造体膜となる第２の材料膜１９を成膜する（図６（Ｆ））。第２の材料膜１９は、狭軸部３３ｂの幅より厚い膜厚を有する。
次に、第２の材料膜１９の上にレジスト膜３９を形成し、このレジスト膜３９をマスクとして第２の材料膜１９をエッチング加工する。これにより、狭軸部３３ｂの上面及び犠牲膜１７の上面に第２の材料膜１９からなる傾斜構造体膜７を形成する（図７（Ａ））。
【００４６】
次に、レジスト膜３９を除去する（図７（Ｂ））。
次に、犠牲膜１７をウェットエッチングまたはドライエッチングによって除去することにより、傾斜構造体膜７と基板部３３ａとの間に空間を形成する（図７（Ｃ））。この際の傾斜構造体膜７は、厚さが薄く形成されたヒンジ部１１としての狭軸部３３ｂによって基板部３３ａに保持された状態である。このため、ヒンジ部１１が曲がりやすくなっている。
【００４７】
次に、基板部３３ａ及び傾斜構造体膜７の上、傾斜構造体膜７と基板部３３ａとの間の空間内に液体１８を供給する（図７（Ｄ））。
次に、この液体１８を除去することにより、傾斜構造体膜７と基板部３３ａとの間に液体１８が残る（図７（Ｅ））。このように液体１８を傾斜構造体膜７と基板部３３ａとの間に残すには、表面張力が大きい液体１８を用いることが好ましいため、液体１８としては例えば水を用いることが好ましい。
【００４８】
次に、傾斜構造体膜７と基板部３３ａとの間に残した液体１８を乾燥させて除去することによりステッキングを発生させる。その結果、狭軸部であるヒンジ部１１が曲げられ、傾斜構造体膜７の端部が基板部３３ａに接合され、それにより基板部３３ａと傾斜構造体膜７によって鋭角が構成される。つまり、傾斜構造体膜７を基板部３３ａの表面に対して所定の角度だけ傾斜させることができる（図７（Ｆ））。この際、ヒンジ部１１の厚さを薄くしているため、傾斜構造体膜７が撓んだり湾曲することを抑制できる。
【００４９】
傾斜構造体膜７の長さとヒンジ部１１の高さを制御することにより、傾斜構造体膜７と基板部３３ａとの角度を所望の角度となるように精度良く形成することができる。
【００５０】
なお、傾斜構造体膜７となる第２の材料膜１９に犠牲膜１７とのエッチング選択比を持たせることができれば、傾斜構造体膜７及び犠牲膜１７に種々の材料を用いることができるし、傾斜構造体膜自体に後述する分光機能（薄膜積層構造）や反射機能を持たせても良い。
【００５１】
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
＜４．第４の実施形態＞
図８及び図９は、本発明の第４の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図である。この傾斜構造体の製造方法は、半導体プロセス技術を応用することで、低コスト且つ微細化が容易な方法である。
【００５３】
まず、基材（図示せず）の上に基板材料、ヒンジ材料、基底部材料となる第１の材料膜４５を成膜する（図８（Ａ））。
次に、第１の材料膜４５の上にレジスト膜４６を形成し、このレジスト膜４６をマスクとして第１の材料膜４５をエッチング加工することにより、基板部４５ａの上に、ヒンジ部としての狭軸部４５ｂ及び該狭軸部４５ｂに対向する基底部４５ｃを形成する（図８（Ｂ））。
【００５４】
次に、レジスト膜４６を除去する（図８（Ｃ））。
次に、基板部４５ａ、狭軸部４５ｂ及び基底部４５ｃの上に犠牲膜１７を成膜する（図８（Ｄ））。
次に、犠牲膜１７をＣＭＰにより平坦化することにより、狭軸部４５ｂ及び基底部４５ｃそれぞれの上面を露出させ、且つ狭軸部４５ｂ及び基底部４５ｃそれぞれの上面と接続する上面を有する犠牲膜１７を基板部４５ａの上に形成する（図８（Ｅ））。但し、基板部４５ａ、狭軸部４５ｂ及び基底部４５ｃの上に塗布するだけで図８（Ｅ）に示すような状態とすることができる犠牲膜１７であれば、ＣＭＰで平坦化する工程は不要である。このような犠牲膜１７としては例えばＳＯＧ膜、有機膜、レジスト膜が考えられる。
【００５５】
次に、狭軸部４５ｂ及び基底部４５ｃそれぞれの上面及び犠牲膜１７の上面に傾斜構造体膜及び基部となる第２の材料膜４９を成膜する（図８（Ｆ））。
次に、第２の材料膜４９の上にレジスト膜５１を形成し、このレジスト膜５１をマスクとして第２の材料膜４９をエッチング加工する。これにより、狭軸部４５ｂの上面及び犠牲膜１７の上面に、狭軸部４５ｂの幅より広い幅を有する傾斜構造体膜７を形成するとともに、基底部４５ｃの上面に傾斜構造体膜７に対向する基部４９ａを形成する（図９（Ａ））。
【００５６】
次に、レジスト膜５１を除去する（図９（Ｂ））。
次に、犠牲膜１７をウェットエッチングまたはドライエッチングによって除去することにより、狭軸部４５ｂと基底部４５ｃとの間及び傾斜構造体膜７と基板部４５ａとの間それぞれに空間を形成する（図９（Ｃ））。この際の傾斜構造体膜７は、幅が狭く形成されたヒンジ部としての狭軸部４５ｂによって基板部４５ａに保持された状態である。このため、狭軸部４５ｂが曲がりやすくなっている。
【００５７】
次に、基板部４５ａ及び傾斜構造体膜７の上、傾斜構造体膜７と基板部４５ａとの間の空間内、傾斜構造体膜７と基部４９ａとの間の空間内、狭軸部４５ｂと基底部４５ｃとの間の空間内それぞれに液体１８を供給する（図９（Ｄ））。
次に、この液体１８を除去することにより、傾斜構造体膜７と基部４９ａとの間及び狭軸部４５ｂと基底部４５ｃとの間に液体１８が残る（図９（Ｅ））。このように液体１８を傾斜構造体膜７と基部４９ａとの間に残すには、表面張力が大きい液体１８を用いることが好ましいため、液体１８としては例えば水を用いることが好ましい。
【００５８】
次に、傾斜構造体膜７と基部４９ａとの間に残した液体１８を乾燥させて除去することによりステッキングを発生させる。その結果、狭軸部であるヒンジ部１１が曲げられ、傾斜構造体膜７の上部が基部４９ａに接合され、それにより基部４９ａと傾斜構造体膜７によって鋭角が構成される。つまり、傾斜構造体膜７を基部４９ａの表面に対して所定の角度だけ傾斜させることができる（図９（Ｆ））。この際、ヒンジ部１１の幅を薄くしているため、傾斜構造体膜７が撓んだり湾曲することを抑制できる。
【００５９】
傾斜構造体膜７の長さと傾斜構造体膜７と基部４９ａとの間隔を制御することにより、傾斜構造体膜７と基部４９ａとの角度を所望の角度となるように精度良く形成することができる。
【００６０】
なお、傾斜構造体膜７となる第２の材料膜４９に犠牲膜１７とのエッチング選択比を持たせることができれば、傾斜構造体膜７及び犠牲膜１７に種々の材料を用いることができるし、傾斜構造体膜自体に後述する分光機能（薄膜積層構造）や反射機能を持たせても良い。
【００６１】
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
＜５．第５の実施形態＞
図１０は、本発明の第５の実施形態に係る分光センサーを示す模式図である。
図１０に示す分光センサーは、受光素子を有する光学素子部１０と、角度制御フィルター部２０と、透過型分光フィルター部３０とを具備している。
【００６３】
光学素子部１０が形成される半導体基板１には、フォトダイオード３を有する受光素子に所定の逆バイアス電圧を印加したり、受光素子において発生した光起電力に基づく電流を検知し、当該電流の大きさに応じたアナログ信号を増幅してデジタル信号に変換したりする電子回路（図示せず）が形成されている。
【００６４】
＜５−１．角度制御フィルター部２０＞
角度制限フィルター５は、フォトダイオード３が形成された半導体基板３上に形成されている。本実施形態の角度制限フィルター５においては、遮光体によって光路壁部が形成され、この光路壁部に囲まれた光路５ａが形成されている。遮光体は、フォトダイオード３によって受光しようとする波長の光を実質的に透過しない材料によって構成され、半導体基板１上に、例えば格子状の所定パターンで複数層にわたって連続的に形成されることにより、遮光体の積層方向の光路５ａを形成する。
【００６５】
この遮光体によって形成された光路壁部によって、光路内を通過する光の入射角度が制限される。すなわち、光路内に入射した光が、光路の向きに対して所定の制限角度以上に傾いている場合には、光が遮光体に当たり、一部が遮光体に吸収され、残りが反射される。光路を通過するまでの間に反射が繰り返されることによって反射光が弱くなるので、角度制限フィルター５を通過できる光は、実質的に、光路に対する傾きが所定の制限角度未満の光に制限される。
【００６６】
遮光体に囲まれた領域には、透光性（フォトダイオード３によって受光しようとする波長の光に対する透光性を言う。）を有する酸化シリコン等が形成されている。
【００６７】
上述の態様においては、半導体加工技術を用いて、半導体基板１上に、格子状の所定パターンで複数層にわたって遮光体を形成することによって光路壁部が形成されるので、微細なパターンの形成が可能であり、小型の角度制限フィルターの製造が可能となる。また、部材を貼り合わせて分光センサーを構成する場合と比べて、製造プロセスを簡素化し、接着材による透過光の減少も抑制できる。
【００６８】
＜５−２．透過型分光フィルター部３０＞
透過型分光フィルター部３０は、角度制限フィルター５上に形成された分光用積層薄膜９を有している。この分光用積層薄膜９は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等の低屈折率の薄膜と、酸化チタン（ＴｉＯ２）等の高屈折率の薄膜とを、半導体基板１に対して僅かに傾斜させて多数積層したものである。
低屈折率の薄膜及び高屈折率の薄膜は、それぞれ例えばサブミクロンオーダーの所定膜厚とし、これを例えば計６０層程度にわたって積層することにより、全体で例えば６μｍ程度の厚さとする。
【００６９】
低屈折率の薄膜及び高屈折率の薄膜の半導体基板１に対する傾斜角度θａ及びθｂは、フォトダイオード３によって受光しようとする光の設定波長に応じて、例えば０［ｄｅｇ］以上３０［ｄｅｇ］以下に設定する。
【００７０】
低屈折率の薄膜及び高屈折率の薄膜を半導体基板１に対して傾斜させるために、例えば、角度制限フィルター５上に透光性を有する傾斜構造体膜７を形成し、傾斜構造体膜７の上に低屈折率の薄膜及び高屈折率の薄膜を成膜する。傾斜構造体膜７は、前述した第１〜第４の実施形態それぞれによる傾斜構造体の製造方法によって製造したものを用いることができる。なお、本実施形態では、傾斜構造体膜７の上に分光用積層薄膜９を形成しているが、これに限定されず、傾斜構造体膜７自体を分光用積層薄膜９として形成したものを用いても良い。また、フォトダイオードＰ／Ｄａに入射される入射光４の透過型分光フィルター部３０には傾斜構造体膜７が使われていない。
【００７１】
このように、フォトダイオード３によって受光しようとする光の設定波長に応じて異なる傾斜角度θａ及びθｂを有する傾斜構造体膜７を予め形成しておくことにより、低屈折率の薄膜及び高屈折率の薄膜は、フォトダイオード３によって受光しようとする光の設定波長によらず、同一の膜厚で、共通の工程により成膜することができる。
【００７２】
以上の構成により、透過型分光フィルター部３０は、角度制限フィルター５に所定の制限角度範囲内で入射する光４の波長を制限する。
すなわち、透過型分光フィルター部３０に入射した入射光は、低屈折率の薄膜と高屈折率の薄膜との境界面において、一部は反射光となり、一部は透過光となる。そして、反射光の一部は、他の低屈折率の薄膜と高屈折率の薄膜との境界面において再度反射して、上述の透過光と合波する。このとき、反射光の光路長と一致する波長の光は、反射光と透過光の位相が一致して強めあい、反射光の光路長と一致しない波長の光は、反射光と透過光の位相が一致せずに弱めあう（干渉する）。
【００７３】
ここで、反射光の光路長は、入射光の向きに対する低屈折率の薄膜及び高屈折率の薄膜の傾斜角度によって決まる。従って、上述の干渉作用が、例えば計６０層に及ぶ低屈折率の薄膜及び高屈折率の薄膜において繰り返されると、入射光の入射角度に応じて、特定の波長の光のみが透過型分光フィルター部３０を透過し、所定の出射角度（例えば、透過型分光フィルター部３０への入射角度と同じ角度）で透過型分光フィルター部３０から出射する。
【００７４】
角度制限フィルター５は、所定の制限角度範囲内で角度制限フィルター５に入射した光のみを通過させる。従って、透過型分光フィルター部３０と角度制御フィルター部２０とを通過する光の波長は、低屈折率の薄膜及び高屈折率の薄膜の半導体基板１に対する傾斜角度θａ及びθｂと、角度制御フィルター部２０が通過させる入射光の制限角度範囲とによって決まる所定範囲の波長に制限される。
【００７５】
＜５−３．光学素子部１０＞
光学素子部１０は、透過型分光フィルター部３０及び角度制御フィルター部２０を通過した光を受光して光起電力に変換する素子である。
図１０には、透過型分光フィルター部３０の傾斜角度θａによって決まる波長の光を受光するためのフォトダイオードＰ／Ｄｃと、傾斜角度θｂによって決まる波長の光を受光するためのフォトダイオードＰ／Ｄｂと、傾斜角度０°によって決まる波長の光を受光するためのフォトダイオードＰ／Ｄａとが図示されている。
【００７６】
フォトダイオードは、半導体基板１にイオン注入等によって形成した各種の半導体領域を含んでいる。
【００７７】
角度制御フィルター部２０を通過してきた光がフォトダイオードで受光され、光起電力が発生することにより、電流が発生する。この電流を、電子回路（図示せず）によって検知することにより、フォトダイオードで受光した光を検知することができる。
【００７８】
＜５−４．第５の実施形態の製造方法＞
ここで、第５の実施形態に係る分光センサーの製造方法について簡単に説明する。分光センサーは、最初に半導体基板１にフォトダイオード３を形成し、次に、フォトダイオード３の上に角度制御フィルター部２０を形成し、次に、角度制御フィルター部２０の上に透過型分光フィルター部３０を形成することによって製造する。
本実施形態によれば、半導体プロセスによって一貫して製造することができ、素子（フォトダイオード）毎に所望の傾斜構造体を用いた透過型分光フィルター部を形成することができる。
【００７９】
＜６．第６の実施形態＞
図１１は、本発明の第６の実施形態に係る分光センサーを示す模式図であり、図１０と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図１１に示す分光センサーは、受光素子を有する光学素子部１０と、角度制御フィルター部２０と、反射型分光フィルター部３０ａとを具備している。
【００８０】
＜６−１．角度制御フィルター部２０＞
角度制御フィルター部２０は、反射型分光フィルター部３０ａの上方に形成されている。角度制御フィルター部２０は、反射型分光フィルター部３０ａと離間して形成しても良いし、接触させて形成しても良い。
【００８１】
＜６−２．反射型分光フィルター部３０ａ＞
反射型分光フィルター部３０ａは、傾斜構造体膜７の上に形成された分光用積層薄膜９を有している。
【００８２】
反射型分光フィルター部３０ａは、角度制限フィルター５から所定の制限角度範囲内で出射する光４の波長を制限する。
【００８３】
入射光の入射角度に応じて、特定の波長の光のみが反射型分光フィルター部３０ａを反射し、所定の出射角度で反射型分光フィルター部３０から出射する。
【００８４】
反射型分光フィルター部３０ａと角度制御フィルター部２０とを通過する光の波長は、低屈折率の薄膜及び高屈折率の薄膜の傾斜角度θａ及びθｂと、角度制御フィルター部２０が通過させる入射光の制限角度範囲とによって決まる所定範囲の波長に制限される。
【００８５】
＜６−３．光学素子部１０＞
光学素子部１０は、角度制御フィルター部２０を通過し、反射型分光フィルター部３０ａを反射した光を受光して光起電力に変換する素子である。
図１１には、反射型分光フィルター部３０ａの傾斜角度θａによって決まる波長の光を受光するためのフォトダイオードと、傾斜角度θｂによって決まる波長の光を受光するためのフォトダイオードとが図示されている。
【符号の説明】
【００８６】
１…半導体基板、３…フォトダイオード、５…角度制限フィルター、５ａ…光路、７…傾斜構造体膜、９…分光用積層薄膜、１１…ヒンジ部、１３…第１の材料膜、１３ａ…基板部、１３ｂ…軸部、１７…犠牲膜、１８…液体、１９…第２の材料膜、２０…角度制御フィルター部、２５…薄膜、３０…透過型分光フィルター部、３０ａ…反射型分光フィルター部、３３…第１の材料膜、３３ａ…基板部、３３ｂ…狭軸部、４５…第１の材料膜、４５ａ…基板部、４５ｂ…狭軸部、４５ｃ…基底部、４９…第２の材料膜、４９ａ…基部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小な傾斜構造体、傾斜構造体の製造方法、この傾斜構造体を用いた分光フィルター及び分光センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療や農業、環境等の分野では、対象物の診断や検査をするために分光センサーが用いられている。例えば、医療の分野では、ヘモグロビンの光吸収を利用して血中酸素飽和度を測定するパルスオキシメータが用いられる。また、農業の分野では、糖分の光吸収を利用して果実の糖度を測定する糖度計が用いられる。
【０００３】
下記の特許文献１には、干渉フィルターと光電変換素子との間を光学的に接続する光ファイバーによって入射角度を制限することにより、光電変換素子への透過波長帯域を制限する分光イメージングセンサーが開示されている。
【０００４】
ところで、従来の分光センサーでは、小型化が困難である。小型の分光センサーを作製するには、微小な傾斜構造体を形成することが求められる。また、高性能光学デバイスに使用される分光フィルターなどでは微小な傾斜構造体が要求されることが多いが、微小な傾斜構造体を製造するのは難しい。
また、微小な傾斜構造体を製造できれば、分光センサーに限らず、種々の用途に使用することが考えられる。
【０００５】
従来の技術では、微小な傾斜構造体は金型を使用して製造している。しかしながら、金型を使用して微小な傾斜構造体を製造すると、次のような課題がある。
（１）金型作製には多額の費用が掛かるため、多額な初期投資が必要となり、傾斜構造体の製造コストが増大する。
（２）金型を使用していくうちに金型が摩耗するため、金型の定期的な買い替えが必要となり、ランニングコストが増大する。
（３）傾斜構造体の些細な形状変更に対しても新規に金型を作製する必要があるため、コストが高くなるだけでなく、金型を作製するための長い時間も必要となる。
（４）金型の特徴として傾斜構造体の材料が金型で形成可能な材料（例えば樹脂等）に制限されてしまう。
（５）金型の微細化の限界が傾斜構造体の微細化の限界となるため、微小な傾斜構造体を作製するのは困難である。
（６）傾斜構造体を半導体素子と一体化しようとする場合、高精度な接合技術などが必要となるため、半導体素子との一体化が困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１２９９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術では、微小な傾斜構造体を製造するのは困難であった。
本発明は、この技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明の幾つかの態様は、微小な傾斜構造体、傾斜構造体の製造方法、この傾斜構造体を用いた分光フィルター及び分光センサーに関連している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の幾つかの態様において、傾斜構造体は、基板部の上に形成された軸部と、
前記軸部の上面に一端が形成され、前記基板部に他端が接合された傾斜構造体膜と、
前記傾斜構造体膜に形成され、前記軸部の上面と前記軸部の側面によって構成される角部の上に位置され、前記傾斜構造体膜より膜厚の薄い薄膜部と、
を具備し、
前記傾斜構造体膜は、前記薄膜部で曲げられており、
前記基板部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成している。
【０００９】
本発明の他の態様において、傾斜構造体は、基板部の上に形成された軸部と、
前記軸部の上面に一端が形成され、前記基板部に他端が接合された薄膜と、
前記薄膜の上に形成され、前記薄膜より膜厚の厚い傾斜構造体膜と、
を具備し、
前記傾斜構造体膜は、前記薄膜の他端の上に形成され、前記軸部の上面と前記軸部の側面によって構成される角部の上には形成されず、
前記薄膜は、前記角部の上で曲げられており、
前記基板部と前記薄膜及び前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成している。
【００１０】
本発明の他の態様において、傾斜構造体は、基板部の上に形成された狭軸部と、
前記狭軸部の上面に一端が形成され、前記基板部に他端が接合され、前記狭軸部の幅より厚い膜厚を有する傾斜構造体膜と、
を具備し、
前記狭軸部は曲げられており、
前記基板部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成している傾斜構造体。
【００１１】
本発明の他の態様において、傾斜構造体は、基板部の上に形成された狭軸部と、
前記狭軸部の上面に形成され、前記狭軸部の幅より広い幅を有する傾斜構造体膜と、
前記基板部の上に形成された、前記狭軸部に対向する基底部と、
前記基底部の上面に形成され、前記傾斜構造体膜の上部が接合された基部と、
を具備し、
前記狭軸部は曲げられており、
前記基部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成している。
【００１２】
本発明の他の態様において、分光フィルターは、前述した何れかの態様の傾斜構造体を用いて光の波長を制限するフィルターである。
【００１３】
本発明の他の態様において、分光センサーは、通過する光の入射角度を制御する角度制御フィルターと、
前記角度制御フィルターを通過できる光の波長を制限する前述の分光フィルターと、
前記角度制御フィルター及び前記分光フィルターを通過した光を検出する受光素子と、
を具備する。
【００１４】
本発明の他の態様において、傾斜構造体の製造方法は、基板部の上に軸部を形成し、
前記軸部の上面が露出し、且つ前記軸部の上面と接続する上面を有する犠牲膜を前記基板部の上に形成し、
前記軸部の上面及び前記犠牲膜の上面に傾斜構造体膜を形成し、
前記軸部の上面と前記軸部の側面によって構成される角部の上に位置する前記傾斜構造体膜の膜厚を薄く加工することにより、前記傾斜構造体膜に前記角部の上に位置する薄膜部を形成し、
前記傾斜構造体膜と前記基板部との間の前記犠牲膜を除去し、
前記傾斜構造体膜と前記基板部との間に液体を供給し、
前記液体を除去することにより、前記傾斜構造体膜を前記薄膜部で曲げ、前記傾斜構造体膜の端部を前記基板部に接合することで、前記基板部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成する。
この態様によれば、半導体プロセスを用いることができ、微小な傾斜構造体を製造することが容易となる。
【００１５】
本発明の他の態様において、傾斜構造体の製造方法は、基板部の上に軸部を形成し、
前記軸部の上面が露出し、且つ前記軸部の上面と接続する上面を有する犠牲膜を前記基板部の上に形成し、
前記軸部の上面及び前記犠牲膜の上面に薄膜を形成し、
前記薄膜の上に傾斜構造体膜を形成し、
前記傾斜構造体膜及び前記薄膜を加工することにより前記犠牲膜を露出させ、
前記軸部の上面と前記軸部の側面によって構成される角部の上に位置する前記傾斜構造体膜を除去することにより、前記角部の上に位置する前記薄膜を露出させ、
前記薄膜と前記基板部との間の前記犠牲膜を除去し、
前記薄膜と前記基板部との間に液体を供給し、
前記液体を除去することにより、前記薄膜を前記角部の上で曲げ、前記薄膜の端部を前記基板部に接合することで、前記基板部と前記薄膜及び前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成する。
【００１６】
本発明の他の態様において、傾斜構造体の製造方法は、基板部の上に狭軸部を形成し、
前記狭軸部の上面が露出し、且つ前記狭軸部の上面と接続する上面を有する犠牲膜を前記基板部の上に形成し、
前記狭軸部の上面及び前記犠牲膜の上面に、前記狭軸部の幅より厚い膜厚を有する傾斜構造体膜を形成し、
前記傾斜構造体膜と前記基板部との間の前記犠牲膜を除去し、
前記傾斜構造体膜と前記基板部との間に液体を供給し、
前記液体を除去することにより、前記狭軸部を曲げ、前記傾斜構造体膜の端部を前記基板部に接合することで、前記基板部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成する。
【００１７】
本発明の他の態様において、傾斜構造体の製造方法は、基板部の上に、狭軸部及び該狭軸部に対向する基底部を形成し、
前記狭軸部及び前記基底部それぞれの上面が露出し、且つ前記狭軸部及び前記基底部それぞれの上面と接続する上面を有する犠牲膜を前記基板部の上に形成し、
前記狭軸部の上面及び前記犠牲膜の上面に、前記狭軸部の幅より広い幅を有する傾斜構造体膜を形成するとともに、前記基底部の上面に前記傾斜構造体膜に対向する基部を形成し、
前記狭軸部と前記基底部との間及び前記傾斜構造体膜と前記基板部との間それぞれの前記犠牲膜を除去し、
前記傾斜構造体膜と前記基部との間及び前記狭軸部と前記基底部との間に液体を供給し、
前記液体を除去することにより、前記狭軸部を曲げ、前記傾斜構造体膜の上部を前記基部に接合することで、前記基部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（Ａ）〜（Ｆ）は第１の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図
【図２】（Ａ）〜（Ｅ）は第１の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は第１の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は第２の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図
【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は第２の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図
【図６】（Ａ）〜（Ｆ）は第３の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図
【図７】（Ａ）〜（Ｆ）は第３の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図
【図８】（Ａ）〜（Ｆ）は第４の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図
【図９】（Ａ）〜（Ｆ）は第４の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る分光センサーを示す模式図
【図１１】本発明の第６の実施形態に係る分光センサーを示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。また同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００２０】
＜１．第１の実施形態＞
図１乃至図３は、本発明の第１の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図である。この傾斜構造体の製造方法は、半導体プロセス技術を応用することで、低コスト且つ微細化が容易な方法である。
【００２１】
まず、基材（図示せず）の上に軸部材料及び基板材料となる第１の材料膜１３を成膜する（図１（Ａ））。
次に、第１の材料膜１３の上にレジスト膜１５を形成し、このレジスト膜１５をマスクとして第１の材料膜１３をエッチング加工することにより、基板部１３ａの上に軸部１３ｂを形成する（図１（Ｂ））。
【００２２】
次に、レジスト膜１５を除去する（図１（Ｃ））。
次に、基板部１３ａ及び軸部１３ｂの上に犠牲膜１７を成膜する（図１（Ｄ））。
次に、犠牲膜１７をＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)により平坦化することにより、軸部１３ｂの上面を露出させ、且つ軸部１３ｂの上面と接続する上面を有する犠牲膜１７を基板部１３ａの上に形成する（図１（Ｅ））。但し、基板部１３ａ及び軸部１３ｂの上に塗布するだけで図１（Ｅ）に示すような状態とすることができる犠牲膜１７であれば、ＣＭＰで平坦化する工程は不要である。このような犠牲膜１７としては例えばＳＯＧ(Spin On Glass)膜、有機膜、レジスト膜が考えられる。
【００２３】
次に、軸部１３ｂの上面及び犠牲膜１７の上面に傾斜構造体膜となる第２の材料膜１９を成膜する（図１（Ｆ））。
次に、第２の材料膜１９の上にレジスト膜２１を形成し、このレジスト膜２１をマスクとして第２の材料膜１９をエッチング加工する。これにより、軸部１３ｂの上面及び犠牲膜１７の上面に第２の材料膜１９からなる傾斜構造体膜７を形成する（図２（Ａ））。
【００２４】
次に、レジスト膜２１を除去する（図２（Ｂ））。
次に、傾斜構造体膜７及び犠牲膜１７の上にレジスト膜２３を形成し、このレジスト膜２３をマスクとして傾斜構造体膜７をエッチング加工する。つまり、軸部１３ｂの上面と軸部１３ｂの側面によって構成される角部の上に位置する傾斜構造体膜７の膜厚を薄く加工する（図２（Ｃ））。これにより、傾斜構造体膜７に前記角部の上に位置する薄膜部であるヒンジ部１１が形成される。なお、ヒンジ部１１は、前記角部に隣接する位置に形成されても良い。
【００２５】
次に、レジスト膜２３を除去する（図２（Ｄ））。
次に、犠牲膜１７をウェットエッチングまたはドライエッチングによって除去することにより、傾斜構造体膜７と基板部１３ａとの間に空間を形成する（図２（Ｅ））。この際の傾斜構造体膜７は、厚さが薄く形成されたヒンジ部１１によって軸部１３ｂに繋がった状態である。このため、軸部１３ｂとヒンジ部１１の接続部で傾斜構造体膜７が折れ曲がりやすくなっている。
【００２６】
次に、基板部１３ａ及び傾斜構造体膜７の上、傾斜構造体膜７と基板部１３ａとの間の空間内に液体１８を供給する（図３（Ａ））。
次に、この液体１８を除去することにより、傾斜構造体膜７と基板部１３ａとの間に液体１８が残る（図３（Ｂ））。このように液体１８を傾斜構造体膜７と基板部１３ａとの間に残すには、表面張力が大きい液体１８を用いることが好ましいため、液体１８としては例えば水を用いることが好ましい。
【００２７】
次に、傾斜構造体膜７と基板部１３ａとの間に残した液体１８を乾燥させて除去することによりステッキングを発生させる。その結果、傾斜構造体膜７がヒンジ部１１で曲げられ、傾斜構造体膜７の端部が基板部１３ａに接合され、それにより基板部１３ａと傾斜構造体膜７によって鋭角が構成される。つまり、傾斜構造体膜７を基板部１３ａの表面に対して所定の角度だけ傾斜させることができる（図３（Ｃ））。この際、傾斜構造体膜７のヒンジ部１１の厚さを薄くしているため、傾斜構造体膜７が撓んだり湾曲することを抑制できる。言い換えると、傾斜構造体膜７のヒンジ部１１を厚くすると、ステッキングが発生したときに、傾斜構造体膜７が湾曲しやすくなる。
【００２８】
傾斜構造体膜７の長さと軸部１３ｂの高さ制御することにより、傾斜構造体膜７と基板部１３ａとの角度を所望の角度となるように精度良く形成することができる。
【００２９】
なお、傾斜構造体膜７となる第２の材料膜１９に犠牲膜１７とのエッチング選択比を持たせることができれば、傾斜構造体膜７及び犠牲膜１７に種々の材料を用いることができるし、傾斜構造体膜自体に後述する分光機能（薄膜積層構造）や反射機能を持たせても良い。
【００３０】
軸部材料、基板材料、傾斜構造体となる第２の材料膜１９、犠牲膜１７及び犠牲膜除去材は、表１に示す組合せ１〜７を用いることができる。
【００３１】
【表１】
【００３２】
本実施形態によれば、半導体プロセスを用いることにより、低コストで微細な傾斜構造体を容易に作製することが可能となる。
また、本実施形態では、従来技術に比べて以下のような効果を得ることができる。
（１）金型作製に比べてマスク作製費用は小額であるため、初期投資が小額となり、傾斜構造体の製造コストを低減できる。
（２）マスクは非接触で使用されるため、金型のように摩耗しない。従って、ランニングコストを低減できる。
（３）傾斜構造体膜７の長さ方向（横方向）の形状変更は新規マスクの作製で対応し、軸部１３ｂの高さ方向（縦方向）の形状変更はエッチング加工又は成膜条件の変更で対応できるため、形状変更に対するコスト及び時間を低減できる。
（４）半導体プロセスで使用できる材料であれば、傾斜構造体膜の材料に制限がない。
（５）傾斜構造体を半導体加工技術を用いて製造するため、傾斜構造体の微細化が容易である。
（６）傾斜構造体を半導体素子と一体化することが容易であり、素子毎に所望の傾斜構造体を製造できる。
【００３３】
＜２．第２の実施形態＞
図４及び図５は、本発明の第２の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図であり、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、同一部分の説明を省略する。
【００３４】
まず、図１（Ａ）〜（Ｅ）の工程を第１の実施形態と同様に行う。
次に、軸部１３ｂの上面及び犠牲膜１７の上面にヒンジ材料からなる薄膜２５を成膜する（図４（Ａ））。
次に、薄膜２５の上に傾斜構造体膜となる第２の材料膜１９を成膜する（図４（Ｂ））。
【００３５】
次に、第２の材料膜１９の上にレジスト膜２９を形成し、このレジスト膜２９をマスクとして第２の材料膜１９及び薄膜２５をエッチング加工する。これにより、軸部１３ｂの上面及び犠牲膜１７の上面に薄膜を残し、犠牲膜１７を露出させる（図４（Ｃ））。
【００３６】
次に、レジスト膜２９を除去し、第２の材料膜１９の上にレジスト膜３１を形成し、このレジスト膜３１をマスクとして第２の材料膜１９をエッチング加工する。レジスト膜３１については、レジスト膜２９を除去せずに、レジスト膜２９を再露光して形成してもよい。これにより、軸部１３ｂの上面と軸部１３ｂの側面によって構成される角部の上に位置する第２の材料膜１９を除去することにより、前記角部の上に位置する薄膜２５を露出させ、薄膜２５の上に第２の材料膜１９からなる傾斜構造体膜７を形成する（図４（Ｄ））。
【００３７】
次に、レジスト膜３１を除去する（図４（Ｅ））。
次に、図２（Ｅ）に示す工程と同様に、薄膜２５と基板部１３ａとの間の犠牲膜１７をウェットエッチングまたはドライエッチングによって除去する（図５（Ａ））。
【００３８】
次に、図３（Ａ）に示す工程と同様に液体１８を供給する（図５（Ｂ））。
次に、図３（Ｂ）に示す工程と同様に液体１８を除去することにより、薄膜２５と基板部１３ａとの間に液体１８が残る（図５（Ｃ））。
【００３９】
次に、図３（Ｃ）に示す工程と同様に、薄膜２５と基板部１３ａとの間に残した液体１８を乾燥させて除去することによりステッキングを発生させる。その結果、薄膜２５が前記角部の上で曲げられ、薄膜２５の端部が基板部１３ａに接合され、それにより基板部１３ａと薄膜２５及び傾斜構造体膜７によって鋭角が構成される。つまり、傾斜構造体膜７を基板部１３ａの表面に対して所定の角度だけ傾斜させることができる（図５（Ｄ））。なお、前記角部の上の薄膜２５がヒンジ部１１に相当する。
【００４０】
傾斜構造体膜７及び薄膜部２５それぞれの長さと軸部１３ｂの高さ制御することにより、傾斜構造体膜７及び薄膜部２５と基板部１３ａとの角度を所望の角度となるように精度良く形成することができる。
【００４１】
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
＜３．第３の実施形態＞
図６及び図７は、本発明の第３の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図である。この傾斜構造体の製造方法は、半導体プロセス技術を応用することで、低コスト且つ微細化が容易な方法である。
【００４３】
まず、基材（図示せず）の上に基板材料及びヒンジ材料となる第１の材料膜３３を成膜する（図６（Ａ））。
次に、第１の材料膜３３の上にレジスト膜３２を形成し、このレジスト膜３２をマスクとして第１の材料膜３３をエッチング加工することにより、基板部３３ａの上にヒンジ部としての狭軸部３３ｂを形成する（図６（Ｂ））。
【００４４】
次に、レジスト膜３２を除去する（図６（Ｃ））。
次に、基板部３３ａ及び狭軸部３３ｂの上に犠牲膜１７を成膜する（図６（Ｄ））。
次に、犠牲膜１７をＣＭＰにより平坦化することにより、狭軸部３３ｂの上面を露出させ、且つ狭軸部３３ｂの上面と接続する上面を有する犠牲膜１７を基板部３３ａの上に形成する（図６（Ｅ））。但し、基板部３３ａ及び狭軸部３３ｂの上に塗布するだけで図６（Ｅ）に示すような状態とすることができる犠牲膜１７であれば、ＣＭＰで平坦化する工程は不要である。このような犠牲膜１７としては例えばＳＯＧ膜、有機膜、レジスト膜が考えられる。
【００４５】
次に、狭軸部３３ｂの上面及び犠牲膜１７の上面に傾斜構造体膜となる第２の材料膜１９を成膜する（図６（Ｆ））。第２の材料膜１９は、狭軸部３３ｂの幅より厚い膜厚を有する。
次に、第２の材料膜１９の上にレジスト膜３９を形成し、このレジスト膜３９をマスクとして第２の材料膜１９をエッチング加工する。これにより、狭軸部３３ｂの上面及び犠牲膜１７の上面に第２の材料膜１９からなる傾斜構造体膜７を形成する（図７（Ａ））。
【００４６】
次に、レジスト膜３９を除去する（図７（Ｂ））。
次に、犠牲膜１７をウェットエッチングまたはドライエッチングによって除去することにより、傾斜構造体膜７と基板部３３ａとの間に空間を形成する（図７（Ｃ））。この際の傾斜構造体膜７は、厚さが薄く形成されたヒンジ部１１としての狭軸部３３ｂによって基板部３３ａに保持された状態である。このため、ヒンジ部１１が曲がりやすくなっている。
【００４７】
次に、基板部３３ａ及び傾斜構造体膜７の上、傾斜構造体膜７と基板部３３ａとの間の空間内に液体１８を供給する（図７（Ｄ））。
次に、この液体１８を除去することにより、傾斜構造体膜７と基板部３３ａとの間に液体１８が残る（図７（Ｅ））。このように液体１８を傾斜構造体膜７と基板部３３ａとの間に残すには、表面張力が大きい液体１８を用いることが好ましいため、液体１８としては例えば水を用いることが好ましい。
【００４８】
次に、傾斜構造体膜７と基板部３３ａとの間に残した液体１８を乾燥させて除去することによりステッキングを発生させる。その結果、狭軸部であるヒンジ部１１が曲げられ、傾斜構造体膜７の端部が基板部３３ａに接合され、それにより基板部３３ａと傾斜構造体膜７によって鋭角が構成される。つまり、傾斜構造体膜７を基板部３３ａの表面に対して所定の角度だけ傾斜させることができる（図７（Ｆ））。この際、ヒンジ部１１の厚さを薄くしているため、傾斜構造体膜７が撓んだり湾曲することを抑制できる。
【００４９】
傾斜構造体膜７の長さとヒンジ部１１の高さを制御することにより、傾斜構造体膜７と基板部３３ａとの角度を所望の角度となるように精度良く形成することができる。
【００５０】
なお、傾斜構造体膜７となる第２の材料膜１９に犠牲膜１７とのエッチング選択比を持たせることができれば、傾斜構造体膜７及び犠牲膜１７に種々の材料を用いることができるし、傾斜構造体膜自体に後述する分光機能（薄膜積層構造）や反射機能を持たせても良い。
【００５１】
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
＜４．第４の実施形態＞
図８及び図９は、本発明の第４の実施形態に係る傾斜構造体の製造方法を示す断面図である。この傾斜構造体の製造方法は、半導体プロセス技術を応用することで、低コスト且つ微細化が容易な方法である。
【００５３】
まず、基材（図示せず）の上に基板材料、ヒンジ材料、基底部材料となる第１の材料膜４５を成膜する（図８（Ａ））。
次に、第１の材料膜４５の上にレジスト膜４６を形成し、このレジスト膜４６をマスクとして第１の材料膜４５をエッチング加工することにより、基板部４５ａの上に、ヒンジ部としての狭軸部４５ｂ及び該狭軸部４５ｂに対向する基底部４５ｃを形成する（図８（Ｂ））。
【００５４】
次に、レジスト膜４６を除去する（図８（Ｃ））。
次に、基板部４５ａ、狭軸部４５ｂ及び基底部４５ｃの上に犠牲膜１７を成膜する（図８（Ｄ））。
次に、犠牲膜１７をＣＭＰにより平坦化することにより、狭軸部４５ｂ及び基底部４５ｃそれぞれの上面を露出させ、且つ狭軸部４５ｂ及び基底部４５ｃそれぞれの上面と接続する上面を有する犠牲膜１７を基板部４５ａの上に形成する（図８（Ｅ））。但し、基板部４５ａ、狭軸部４５ｂ及び基底部４５ｃの上に塗布するだけで図８（Ｅ）に示すような状態とすることができる犠牲膜１７であれば、ＣＭＰで平坦化する工程は不要である。このような犠牲膜１７としては例えばＳＯＧ膜、有機膜、レジスト膜が考えられる。
【００５５】
次に、狭軸部４５ｂ及び基底部４５ｃそれぞれの上面及び犠牲膜１７の上面に傾斜構造体膜及び基部となる第２の材料膜４９を成膜する（図８（Ｆ））。
次に、第２の材料膜４９の上にレジスト膜５１を形成し、このレジスト膜５１をマスクとして第２の材料膜４９をエッチング加工する。これにより、狭軸部４５ｂの上面及び犠牲膜１７の上面に、狭軸部４５ｂの幅より広い幅を有する傾斜構造体膜７を形成するとともに、基底部４５ｃの上面に傾斜構造体膜７に対向する基部４９ａを形成する（図９（Ａ））。
【００５６】
次に、レジスト膜５１を除去する（図９（Ｂ））。
次に、犠牲膜１７をウェットエッチングまたはドライエッチングによって除去することにより、狭軸部４５ｂと基底部４５ｃとの間及び傾斜構造体膜７と基板部４５ａとの間それぞれに空間を形成する（図９（Ｃ））。この際の傾斜構造体膜７は、幅が狭く形成されたヒンジ部としての狭軸部４５ｂによって基板部４５ａに保持された状態である。このため、狭軸部４５ｂが曲がりやすくなっている。
【００５７】
次に、基板部４５ａ及び傾斜構造体膜７の上、傾斜構造体膜７と基板部４５ａとの間の空間内、傾斜構造体膜７と基部４９ａとの間の空間内、狭軸部４５ｂと基底部４５ｃとの間の空間内それぞれに液体１８を供給する（図９（Ｄ））。
次に、この液体１８を除去することにより、傾斜構造体膜７と基部４９ａとの間及び狭軸部４５ｂと基底部４５ｃとの間に液体１８が残る（図９（Ｅ））。このように液体１８を傾斜構造体膜７と基部４９ａとの間に残すには、表面張力が大きい液体１８を用いることが好ましいため、液体１８としては例えば水を用いることが好ましい。
【００５８】
次に、傾斜構造体膜７と基部４９ａとの間に残した液体１８を乾燥させて除去することによりステッキングを発生させる。その結果、狭軸部であるヒンジ部１１が曲げられ、傾斜構造体膜７の上部が基部４９ａに接合され、それにより基部４９ａと傾斜構造体膜７によって鋭角が構成される。つまり、傾斜構造体膜７を基部４９ａの表面に対して所定の角度だけ傾斜させることができる（図９（Ｆ））。この際、ヒンジ部１１の幅を薄くしているため、傾斜構造体膜７が撓んだり湾曲することを抑制できる。
【００５９】
傾斜構造体膜７の長さと傾斜構造体膜７と基部４９ａとの間隔を制御することにより、傾斜構造体膜７と基部４９ａとの角度を所望の角度となるように精度良く形成することができる。
【００６０】
なお、傾斜構造体膜７となる第２の材料膜４９に犠牲膜１７とのエッチング選択比を持たせることができれば、傾斜構造体膜７及び犠牲膜１７に種々の材料を用いることができるし、傾斜構造体膜自体に後述する分光機能（薄膜積層構造）や反射機能を持たせても良い。
【００６１】
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
＜５．第５の実施形態＞
図１０は、本発明の第５の実施形態に係る分光センサーを示す模式図である。
図１０に示す分光センサーは、受光素子を有する光学素子部１０と、角度制御フィルター部２０と、透過型分光フィルター部３０とを具備している。
【００６３】
光学素子部１０が形成される半導体基板１には、フォトダイオード３を有する受光素子に所定の逆バイアス電圧を印加したり、受光素子において発生した光起電力に基づく電流を検知し、当該電流の大きさに応じたアナログ信号を増幅してデジタル信号に変換したりする電子回路（図示せず）が形成されている。
【００６４】
＜５−１．角度制御フィルター部２０＞
角度制限フィルター５は、フォトダイオード３が形成された半導体基板３上に形成されている。本実施形態の角度制限フィルター５においては、遮光体によって光路壁部が形成され、この光路壁部に囲まれた光路５ａが形成されている。遮光体は、フォトダイオード３によって受光しようとする波長の光を実質的に透過しない材料によって構成され、半導体基板１上に、例えば格子状の所定パターンで複数層にわたって連続的に形成されることにより、遮光体の積層方向の光路５ａを形成する。
【００６５】
この遮光体によって形成された光路壁部によって、光路内を通過する光の入射角度が制限される。すなわち、光路内に入射した光が、光路の向きに対して所定の制限角度以上に傾いている場合には、光が遮光体に当たり、一部が遮光体に吸収され、残りが反射される。光路を通過するまでの間に反射が繰り返されることによって反射光が弱くなるので、角度制限フィルター５を通過できる光は、実質的に、光路に対する傾きが所定の制限角度未満の光に制限される。
【００６６】
遮光体に囲まれた領域には、透光性（フォトダイオード３によって受光しようとする波長の光に対する透光性を言う。）を有する酸化シリコン等が形成されている。
【００６７】
上述の態様においては、半導体加工技術を用いて、半導体基板１上に、格子状の所定パターンで複数層にわたって遮光体を形成することによって光路壁部が形成されるので、微細なパターンの形成が可能であり、小型の角度制限フィルターの製造が可能となる。また、部材を貼り合わせて分光センサーを構成する場合と比べて、製造プロセスを簡素化し、接着材による透過光の減少も抑制できる。
【００６８】
＜５−２．透過型分光フィルター部３０＞
透過型分光フィルター部３０は、角度制限フィルター５上に形成された分光用積層薄膜９を有している。この分光用積層薄膜９は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等の低屈折率の薄膜と、酸化チタン（ＴｉＯ２）等の高屈折率の薄膜とを、半導体基板１に対して僅かに傾斜させて多数積層したものである。
低屈折率の薄膜及び高屈折率の薄膜は、それぞれ例えばサブミクロンオーダーの所定膜厚とし、これを例えば計６０層程度にわたって積層することにより、全体で例えば６μｍ程度の厚さとする。
【００６９】
低屈折率の薄膜及び高屈折率の薄膜の半導体基板１に対する傾斜角度θａ及びθｂは、フォトダイオード３によって受光しようとする光の設定波長に応じて、例えば０［ｄｅｇ］以上３０［ｄｅｇ］以下に設定する。
【００７０】
低屈折率の薄膜及び高屈折率の薄膜を半導体基板１に対して傾斜させるために、例えば、角度制限フィルター５上に透光性を有する傾斜構造体膜７を形成し、傾斜構造体膜７の上に低屈折率の薄膜及び高屈折率の薄膜を成膜する。傾斜構造体膜７は、前述した第１〜第４の実施形態それぞれによる傾斜構造体の製造方法によって製造したものを用いることができる。なお、本実施形態では、傾斜構造体膜７の上に分光用積層薄膜９を形成しているが、これに限定されず、傾斜構造体膜７自体を分光用積層薄膜９として形成したものを用いても良い。また、フォトダイオードＰ／Ｄａに入射される入射光４の透過型分光フィルター部３０には傾斜構造体膜７が使われていない。
【００７１】
このように、フォトダイオード３によって受光しようとする光の設定波長に応じて異なる傾斜角度θａ及びθｂを有する傾斜構造体膜７を予め形成しておくことにより、低屈折率の薄膜及び高屈折率の薄膜は、フォトダイオード３によって受光しようとする光の設定波長によらず、同一の膜厚で、共通の工程により成膜することができる。
【００７２】
以上の構成により、透過型分光フィルター部３０は、角度制限フィルター５に所定の制限角度範囲内で入射する光４の波長を制限する。
すなわち、透過型分光フィルター部３０に入射した入射光は、低屈折率の薄膜と高屈折率の薄膜との境界面において、一部は反射光となり、一部は透過光となる。そして、反射光の一部は、他の低屈折率の薄膜と高屈折率の薄膜との境界面において再度反射して、上述の透過光と合波する。このとき、反射光の光路長と一致する波長の光は、反射光と透過光の位相が一致して強めあい、反射光の光路長と一致しない波長の光は、反射光と透過光の位相が一致せずに弱めあう（干渉する）。
【００７３】
ここで、反射光の光路長は、入射光の向きに対する低屈折率の薄膜及び高屈折率の薄膜の傾斜角度によって決まる。従って、上述の干渉作用が、例えば計６０層に及ぶ低屈折率の薄膜及び高屈折率の薄膜において繰り返されると、入射光の入射角度に応じて、特定の波長の光のみが透過型分光フィルター部３０を透過し、所定の出射角度（例えば、透過型分光フィルター部３０への入射角度と同じ角度）で透過型分光フィルター部３０から出射する。
【００７４】
角度制限フィルター５は、所定の制限角度範囲内で角度制限フィルター５に入射した光のみを通過させる。従って、透過型分光フィルター部３０と角度制御フィルター部２０とを通過する光の波長は、低屈折率の薄膜及び高屈折率の薄膜の半導体基板１に対する傾斜角度θａ及びθｂと、角度制御フィルター部２０が通過させる入射光の制限角度範囲とによって決まる所定範囲の波長に制限される。
【００７５】
＜５−３．光学素子部１０＞
光学素子部１０は、透過型分光フィルター部３０及び角度制御フィルター部２０を通過した光を受光して光起電力に変換する素子である。
図１０には、透過型分光フィルター部３０の傾斜角度θａによって決まる波長の光を受光するためのフォトダイオードＰ／Ｄｃと、傾斜角度θｂによって決まる波長の光を受光するためのフォトダイオードＰ／Ｄｂと、傾斜角度０°によって決まる波長の光を受光するためのフォトダイオードＰ／Ｄａとが図示されている。
【００７６】
フォトダイオードは、半導体基板１にイオン注入等によって形成した各種の半導体領域を含んでいる。
【００７７】
角度制御フィルター部２０を通過してきた光がフォトダイオードで受光され、光起電力が発生することにより、電流が発生する。この電流を、電子回路（図示せず）によって検知することにより、フォトダイオードで受光した光を検知することができる。
【００７８】
＜５−４．第５の実施形態の製造方法＞
ここで、第５の実施形態に係る分光センサーの製造方法について簡単に説明する。分光センサーは、最初に半導体基板１にフォトダイオード３を形成し、次に、フォトダイオード３の上に角度制御フィルター部２０を形成し、次に、角度制御フィルター部２０の上に透過型分光フィルター部３０を形成することによって製造する。
本実施形態によれば、半導体プロセスによって一貫して製造することができ、素子（フォトダイオード）毎に所望の傾斜構造体を用いた透過型分光フィルター部を形成することができる。
【００７９】
＜６．第６の実施形態＞
図１１は、本発明の第６の実施形態に係る分光センサーを示す模式図であり、図１０と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図１１に示す分光センサーは、受光素子を有する光学素子部１０と、角度制御フィルター部２０と、反射型分光フィルター部３０ａとを具備している。
【００８０】
＜６−１．角度制御フィルター部２０＞
角度制御フィルター部２０は、反射型分光フィルター部３０ａの上方に形成されている。角度制御フィルター部２０は、反射型分光フィルター部３０ａと離間して形成しても良いし、接触させて形成しても良い。
【００８１】
＜６−２．反射型分光フィルター部３０ａ＞
反射型分光フィルター部３０ａは、傾斜構造体膜７の上に形成された分光用積層薄膜９を有している。
【００８２】
反射型分光フィルター部３０ａは、角度制限フィルター５から所定の制限角度範囲内で出射する光４の波長を制限する。
【００８３】
入射光の入射角度に応じて、特定の波長の光のみが反射型分光フィルター部３０ａを反射し、所定の出射角度で反射型分光フィルター部３０から出射する。
【００８４】
反射型分光フィルター部３０ａと角度制御フィルター部２０とを通過する光の波長は、低屈折率の薄膜及び高屈折率の薄膜の傾斜角度θａ及びθｂと、角度制御フィルター部２０が通過させる入射光の制限角度範囲とによって決まる所定範囲の波長に制限される。
【００８５】
＜６−３．光学素子部１０＞
光学素子部１０は、角度制御フィルター部２０を通過し、反射型分光フィルター部３０ａを反射した光を受光して光起電力に変換する素子である。
図１１には、反射型分光フィルター部３０ａの傾斜角度θａによって決まる波長の光を受光するためのフォトダイオードと、傾斜角度θｂによって決まる波長の光を受光するためのフォトダイオードとが図示されている。
【符号の説明】
【００８６】
１…半導体基板、３…フォトダイオード、５…角度制限フィルター、５ａ…光路、７…傾斜構造体膜、９…分光用積層薄膜、１１…ヒンジ部、１３…第１の材料膜、１３ａ…基板部、１３ｂ…軸部、１７…犠牲膜、１８…液体、１９…第２の材料膜、２０…角度制御フィルター部、２５…薄膜、３０…透過型分光フィルター部、３０ａ…反射型分光フィルター部、３３…第１の材料膜、３３ａ…基板部、３３ｂ…狭軸部、４５…第１の材料膜、４５ａ…基板部、４５ｂ…狭軸部、４５ｃ…基底部、４９…第２の材料膜、４９ａ…基部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板部の上に形成された軸部と、
前記軸部の上面に一端が形成され、前記基板部に他端が接合された傾斜構造体膜と、
前記傾斜構造体膜に形成され、前記軸部の上面と前記軸部の側面によって構成される角部の上に位置され、前記傾斜構造体膜より膜厚の薄い薄膜部と、
を具備し、
前記傾斜構造体膜は、前記薄膜部で曲げられており、
前記基板部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成している傾斜構造体。
【請求項２】
基板部の上に形成された軸部と、
前記軸部の上面に一端が形成され、前記基板部に他端が接合された薄膜と、
前記薄膜の上に形成され、前記薄膜より膜厚の厚い傾斜構造体膜と、
を具備し、
前記傾斜構造体膜は、前記薄膜の他端の上に形成され、前記軸部の上面と前記軸部の側面によって構成される角部の上には形成されず、
前記薄膜は、前記角部の上で曲げられており、
前記基板部と前記薄膜及び前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成している傾斜構造体。
【請求項３】
基板部の上に形成された狭軸部と、
前記狭軸部の上面に一端が形成され、前記基板部に他端が接合され、前記狭軸部の幅より厚い膜厚を有する傾斜構造体膜と、
を具備し、
前記狭軸部は曲げられており、
前記基板部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成している傾斜構造体。
【請求項４】
基板部の上に形成された狭軸部と、
前記狭軸部の上面に形成され、前記狭軸部の幅より広い幅を有する傾斜構造体膜と、
前記基板部の上に形成された、前記狭軸部に対向する基底部と、
前記基底部の上面に形成され、前記傾斜構造体膜の上部が接合された基部と、
を具備し、
前記狭軸部は曲げられており、
前記基部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成している傾斜構造体。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項記載の傾斜構造体を用いて光の波長を制限する分光フィルター。
【請求項６】
通過する光の入射角度を制御する角度制御フィルターと、
前記角度制御フィルターを通過できる光の波長を制限する請求項５に記載の分光フィルターと、
前記角度制御フィルター及び前記分光フィルターを通過した光を検出する受光素子と、
を具備する分光センサー。
【請求項７】
基板部の上に軸部を形成し、
前記軸部の上面が露出し、且つ前記軸部の上面と接続する上面を有する犠牲膜を前記基板部の上に形成し、
前記軸部の上面及び前記犠牲膜の上面に傾斜構造体膜を形成し、
前記軸部の上面と前記軸部の側面によって構成される角部の上に位置する前記傾斜構造体膜の膜厚を薄く加工することにより、前記傾斜構造体膜に前記角部の上に位置する薄膜部を形成し、
前記傾斜構造体膜と前記基板部との間の前記犠牲膜を除去し、
前記傾斜構造体膜と前記基板部との間に液体を供給し、
前記液体を除去することにより、前記傾斜構造体膜を前記薄膜部で曲げ、前記傾斜構造体膜の端部を前記基板部に接合することで、前記基板部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成する傾斜構造体の製造方法。
【請求項８】
基板部の上に軸部を形成し、
前記軸部の上面が露出し、且つ前記軸部の上面と接続する上面を有する犠牲膜を前記基板部の上に形成し、
前記軸部の上面及び前記犠牲膜の上面に薄膜を形成し、
前記薄膜の上に傾斜構造体膜を形成し、
前記傾斜構造体膜及び前記薄膜を加工することにより前記犠牲膜を露出させ、
前記軸部の上面と前記軸部の側面によって構成される角部の上に位置する前記傾斜構造体膜を除去することにより、前記角部の上に位置する前記薄膜を露出させ、
前記薄膜と前記基板部との間の前記犠牲膜を除去し、
前記薄膜と前記基板部との間に液体を供給し、
前記液体を除去することにより、前記薄膜を前記角部の上で曲げ、前記薄膜の端部を前記基板部に接合することで、前記基板部と前記薄膜及び前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成する傾斜構造体の製造方法。
【請求項９】
基板部の上に狭軸部を形成し、
前記狭軸部の上面が露出し、且つ前記狭軸部の上面と接続する上面を有する犠牲膜を前記基板部の上に形成し、
前記狭軸部の上面及び前記犠牲膜の上面に、前記狭軸部の幅より厚い膜厚を有する傾斜構造体膜を形成し、
前記傾斜構造体膜と前記基板部との間の前記犠牲膜を除去し、
前記傾斜構造体膜と前記基板部との間に液体を供給し、
前記液体を除去することにより、前記狭軸部を曲げ、前記傾斜構造体膜の端部を前記基板部に接合することで、前記基板部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成する傾斜構造体の製造方法。
【請求項１０】
基板部の上に、狭軸部及び該狭軸部に対向する基底部を形成し、
前記狭軸部及び前記基底部それぞれの上面が露出し、且つ前記狭軸部及び前記基底部それぞれの上面と接続する上面を有する犠牲膜を前記基板部の上に形成し、
前記狭軸部の上面及び前記犠牲膜の上面に、前記狭軸部の幅より広い幅を有する傾斜構造体膜を形成するとともに、前記基底部の上面に前記傾斜構造体膜に対向する基部を形成し、
前記狭軸部と前記基底部との間及び前記傾斜構造体膜と前記基板部との間それぞれの前記犠牲膜を除去し、
前記傾斜構造体膜と前記基部との間及び前記狭軸部と前記基底部との間に液体を供給し、
前記液体を除去することにより、前記狭軸部を曲げ、前記傾斜構造体膜の上部を前記基部に接合することで、前記基部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成する傾斜構造体の製造方法。
【請求項１】
基板部の上に形成された軸部と、
前記軸部の上面に一端が形成され、前記基板部に他端が接合された傾斜構造体膜と、
前記傾斜構造体膜に形成され、前記軸部の上面と前記軸部の側面によって構成される角部の上に位置され、前記傾斜構造体膜より膜厚の薄い薄膜部と、
を具備し、
前記傾斜構造体膜は、前記薄膜部で曲げられており、
前記基板部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成している傾斜構造体。
【請求項２】
基板部の上に形成された軸部と、
前記軸部の上面に一端が形成され、前記基板部に他端が接合された薄膜と、
前記薄膜の上に形成され、前記薄膜より膜厚の厚い傾斜構造体膜と、
を具備し、
前記傾斜構造体膜は、前記薄膜の他端の上に形成され、前記軸部の上面と前記軸部の側面によって構成される角部の上には形成されず、
前記薄膜は、前記角部の上で曲げられており、
前記基板部と前記薄膜及び前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成している傾斜構造体。
【請求項３】
基板部の上に形成された狭軸部と、
前記狭軸部の上面に一端が形成され、前記基板部に他端が接合され、前記狭軸部の幅より厚い膜厚を有する傾斜構造体膜と、
を具備し、
前記狭軸部は曲げられており、
前記基板部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成している傾斜構造体。
【請求項４】
基板部の上に形成された狭軸部と、
前記狭軸部の上面に形成され、前記狭軸部の幅より広い幅を有する傾斜構造体膜と、
前記基板部の上に形成された、前記狭軸部に対向する基底部と、
前記基底部の上面に形成され、前記傾斜構造体膜の上部が接合された基部と、
を具備し、
前記狭軸部は曲げられており、
前記基部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成している傾斜構造体。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項記載の傾斜構造体を用いて光の波長を制限する分光フィルター。
【請求項６】
通過する光の入射角度を制御する角度制御フィルターと、
前記角度制御フィルターを通過できる光の波長を制限する請求項５に記載の分光フィルターと、
前記角度制御フィルター及び前記分光フィルターを通過した光を検出する受光素子と、
を具備する分光センサー。
【請求項７】
基板部の上に軸部を形成し、
前記軸部の上面が露出し、且つ前記軸部の上面と接続する上面を有する犠牲膜を前記基板部の上に形成し、
前記軸部の上面及び前記犠牲膜の上面に傾斜構造体膜を形成し、
前記軸部の上面と前記軸部の側面によって構成される角部の上に位置する前記傾斜構造体膜の膜厚を薄く加工することにより、前記傾斜構造体膜に前記角部の上に位置する薄膜部を形成し、
前記傾斜構造体膜と前記基板部との間の前記犠牲膜を除去し、
前記傾斜構造体膜と前記基板部との間に液体を供給し、
前記液体を除去することにより、前記傾斜構造体膜を前記薄膜部で曲げ、前記傾斜構造体膜の端部を前記基板部に接合することで、前記基板部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成する傾斜構造体の製造方法。
【請求項８】
基板部の上に軸部を形成し、
前記軸部の上面が露出し、且つ前記軸部の上面と接続する上面を有する犠牲膜を前記基板部の上に形成し、
前記軸部の上面及び前記犠牲膜の上面に薄膜を形成し、
前記薄膜の上に傾斜構造体膜を形成し、
前記傾斜構造体膜及び前記薄膜を加工することにより前記犠牲膜を露出させ、
前記軸部の上面と前記軸部の側面によって構成される角部の上に位置する前記傾斜構造体膜を除去することにより、前記角部の上に位置する前記薄膜を露出させ、
前記薄膜と前記基板部との間の前記犠牲膜を除去し、
前記薄膜と前記基板部との間に液体を供給し、
前記液体を除去することにより、前記薄膜を前記角部の上で曲げ、前記薄膜の端部を前記基板部に接合することで、前記基板部と前記薄膜及び前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成する傾斜構造体の製造方法。
【請求項９】
基板部の上に狭軸部を形成し、
前記狭軸部の上面が露出し、且つ前記狭軸部の上面と接続する上面を有する犠牲膜を前記基板部の上に形成し、
前記狭軸部の上面及び前記犠牲膜の上面に、前記狭軸部の幅より厚い膜厚を有する傾斜構造体膜を形成し、
前記傾斜構造体膜と前記基板部との間の前記犠牲膜を除去し、
前記傾斜構造体膜と前記基板部との間に液体を供給し、
前記液体を除去することにより、前記狭軸部を曲げ、前記傾斜構造体膜の端部を前記基板部に接合することで、前記基板部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成する傾斜構造体の製造方法。
【請求項１０】
基板部の上に、狭軸部及び該狭軸部に対向する基底部を形成し、
前記狭軸部及び前記基底部それぞれの上面が露出し、且つ前記狭軸部及び前記基底部それぞれの上面と接続する上面を有する犠牲膜を前記基板部の上に形成し、
前記狭軸部の上面及び前記犠牲膜の上面に、前記狭軸部の幅より広い幅を有する傾斜構造体膜を形成するとともに、前記基底部の上面に前記傾斜構造体膜に対向する基部を形成し、
前記狭軸部と前記基底部との間及び前記傾斜構造体膜と前記基板部との間それぞれの前記犠牲膜を除去し、
前記傾斜構造体膜と前記基部との間及び前記狭軸部と前記基底部との間に液体を供給し、
前記液体を除去することにより、前記狭軸部を曲げ、前記傾斜構造体膜の上部を前記基部に接合することで、前記基部と前記傾斜構造体膜によって鋭角を構成する傾斜構造体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２１８４５３（Ｐ２０１１−２１８４５３Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８６７６７（Ｐ２０１０−８６７６７）
【出願日】平成２２年４月５日（２０１０．４．５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月５日（２０１０．４．５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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