(57)【要約】【課題】  光ファイバを具備する第１基板と可動ミラー部を備えるアクチュエータ部を形成した第２基板との陽極接合を容易にする光スイッチを提供する。【解決手段】  少なくとも、光が伝搬できる複数の光路を有する光導波路層を有する第一基板と、前記複数の光路のうち光が伝搬する光路を変更する可動ミラー部を備えるアクチュエータ部を形成した第二基板とで構成され、前記第一基板の光導波路層の表面上または表面部内にアルカリ金属を含有するガラス膜を形成し、前記第一基板と前記第二基板とを陽極接合する光スイッチであって、前記陽極接合部は各基板の外縁部とし、前記第二基板の陽極接合部以外で前記第一基板と面接触する部分は、前記陽極接合部より低くなるよう凹部を形成した光スイッチとする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、光が伝搬できる複数の光路を有する光導波路層を有する第一基板と、前記複数の光路のうち光が伝搬する光路を変更する可動ミラー部を備えるアクチュエータ部を形成した第二基板とで構成され、前記第一基板の光導波路層の表面上または表面部内にアルカリ金属を含有するガラス膜を形成し、前記第一基板と前記第二基板とを陽極接合する光スイッチであって、前記陽極接合部は各基板の外縁部とし、前記第二基板の陽極接合部以外で前記第一基板と面接触する部分は、前記陽極接合部より低くなるよう凹部を形成したことを特徴とする光スイッチ。
【請求項２】
前記第二基板は、少なくとも、中間層をシリコン基板とシリコン活性層とで狭持してなるシリコン積層体であり、前記可動ミラー部と前記凹部は前記シリコン活性層に形成したことを特徴とする請求項１記載の光スイッチ。
【請求項３】
少なくとも、光が伝搬できる複数の光路を有する光導波路層と、前記複数の光路のうち光が伝搬する光路を変更する可動部とを備える光スイッチの製造方法であって、第一基板上に、前記光導波路層を形成し、アルカリ金属を含有するガラス膜を前記光導波路層の表面上又は表層部内に形成し、第二基板にミラー部が設けられた可動部と、該可動部を前記第二基板に対して支持する梁部とを形成し、前記第一基板と前記第二基板とを陽極接合することにより、前記光導波路層と前記光が伝搬する光路を変更する可動部を一体化することを特徴とする光スイッチの製造方法。
【請求項４】
前記第二基板は、少なくとも、中間層をシリコン基板とシリコン活性層とで狭持してなるシリコン積層体であり、該シリコン活性層表面に第一のマスキングパターンを形成する第一のマスキング工程と、前記第一のマスキングパターンをマスクとして、露出領域の前記シリコン活性層をドライエッチングにより除去する工程と、前記第一のマスキングパターンを除去する工程と、シリコン活性層表面に第二のマスキングパターンを形成する第二マスキング工程と、前記第二のマスキングパターンをマスクとして、露出領域の前記シリコン活性層をドライエッチングにより一定量除去する工程と、前記第二のマスキングパターンを除去する工程を有し、前記凹部は、第一のマスキングパターンをマスクとして、露出領域の前記シリコン活性層をドライエッチングにより除去する工程で形成することを特徴とする請求項３記載の光スイッチの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スイッチ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムで用いられる光スイッチとして、導波路である複数の光ファイバ間で出力光の進行方向を切り替えるための静電アクチュエータを備えたものが在る。この静電アクチュエータは、先端にミラーが取り付けられた支持アームと、各光ファイバ間にミラーを出し入れするように支持アームを移動させる駆動系とを備えている。（例えば特許文献１参照）
【０００３】
ベース部材と、端面同士が対向するようにベース部材上に配置された第１光ファイバ及び第２光ファイバと、ベース部材上に設けられ、第１光ファイバ及び第２光ファイバの軸芯方向に延在する可動部材と、第１光ファイバと第２光ファイバとの間に位置するように可動部材に固定され、第１光ファイバから出射した光を反射させる光学部品と、第１光ファイバから出射した光を反射させる第１位置と第１光ファイバから出射した光を第２光ファイバに向けて通す第２位置との間を光学部品が移動するように、可動部材を駆動する駆動手段とを備える光スイッチであり、このように光学部品が固定された可動部材を、第１光ファイバ及び第２光ファイバの軸芯方向に延在するようにベース部材上に設けることにより、水平面内における第１光ファイバ及び第２光ファイバの軸芯に垂直な方向（光スイッチの幅方向）に対する可動部材の専有スペースを狭くすることができる。これにより、光スイッチを幅方向に小型化することが可能となる。また、光スイッチを幅方向にアレイ化することで、高集積化を図ることが可能となるというものである。
【０００４】
図３は従来技術による光スイッチの水平方向断面図であり、図４は垂直方向断面図である。光スイッチ１は、ベース基板２、溝部３、ファイバ位置決め用Ｖ溝４、光ファイバ５ａ〜５ｄ、（ＭＥＭＳ構造体６）、ＭＥＭＳ基板７、静電アクチュエータ８、位置保持用アクチュエータ９、片持ち梁１０、櫛歯部１１、支持部１２、ミラー部１３、光反射面１３ａ、電極１４、櫛歯部１５、電圧源１６、可動部材１７、弾性体１８、櫛歯部１９、係止用突起部２０、係止受け部２１、電極２２、櫛歯部２３、電圧部２４で構成されている。
ベース基板２とＭＥＭＳ構造体６は接着されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１９１６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記第一基板であるベース基板２と前記ＭＥＭＳ基板７である第二基板は陽極接合されるが、ＭＥＭＳ基板７の表面に異物があると、前記第一基板と前記第二基板の陽極接合が出来ない。
【０００７】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、製造工程を増やさず前記第二基板の表面に異物が存在しても、前記第一基板と前記第二基板の陽極接合を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
少なくとも、光が伝搬できる複数の光路を有する光導波路層を有する第一基板と、前記複数の光路のうち光が伝搬する光路を変更する可動ミラー部を備えるアクチュエータ部を形成した第二基板とで構成され、前記第一基板光導波路層の表面上または表面部内にアルカリ金属を含有するガラス膜を形成し、前記第一基板と前記第二基板とを陽極接合する光スイッチであって、前記陽極接合部は各基板の外縁部とし、前記第二基板の陽極接合部以外で前記第一基板と面接触する部分は、前記陽極接合部より低くなるよう凹部に形成した光スイッチとする。
【０００９】
前記第二基板は、少なくとも、中間層をシリコン基板とシリコン活性層とで狭持してなるシリコン積層体であり、前記可動ミラー部と前記凹部は前記シリコン活性層に形成した光スイッチとする。
【００１０】
少なくとも、光が伝搬できる複数の光路を有する光導波路層と、前記複数の光路のうち光が伝搬する光路を変更する可動部とを備える光スイッチの製造方法であって、第一基板上に、前記光導波路層を形成し、アルカリ金属を含有するガラス膜を前記光導波路層の表面上又は表層部内に形成し、第二基板にミラー部が設けられた可動部と、該可動部を前記第二基板に対して支持する梁部とを形成し、前記第一基板と前記第二基板とを陽極接合することにより、前記光導波路層と前記光が伝搬する光路を変更する可動部を一体化する光スイッチの製造方法とする。
【００１１】
前記第二基板は、少なくとも、中間層をシリコン基板とシリコン活性層とで狭持してなるシリコン積層体であり、該シリコン活性層表面に第一のマスキングパターンを形成する第一のマスキング工程と、前記第一のマスキングパターンをマスクとして、露出領域の前記シリコン活性層をドライエッチングにより除去する工程と、前記第一のマスキングパターンを除去する工程と、シリコン活性層表面に第二のマスキングパターンを形成する第二マスキング工程と、前記第二のマスキングパターンをマスクとして、露出領域の前記シリコン活性層をドライエッチングにより一定量除去する工程と、前記第二のマスキングパターンを除去する工程を有し、前記凹部は、第一のマスキングパターンをマスクとして、露出領域の前記シリコン活性層をドライエッチングにより除去する工程で形成する光スイッチの製造方法とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、前記第一基板と前記第二基板を貼りあわせる際、前記第一基板と陽極接合することにより接触する前記第二基板のシリコン活性層表面の一部を工程内のドライエッチング工程で除去することで、前記第一基板と前記第二基板の接触面積を減らし、第二の基板のシリコン活性層表面に異物が存在しても、前記第一基板と接触しにくい構造になっているため、製造工程を増やさず前記第一基板と前記第二基板の陽極接合を行い、光スイッチの製造をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
少なくとも、光が伝搬できる複数の光路を有する光導波路層を有する第一基板と、前記複数の光路のうち光が伝搬する光路を変更する可動ミラー部を備えるアクチュエータ部を形成した第二基板とで構成され、前記第一基板の光導波路層の表面上または表面部内にアルカリ金属を含有するガラス膜を形成し、前記第一基板と前記第二基板とを陽極接合する光スイッチであって、前記陽極接合部は各基板の外縁部とし、前記第二基板の陽極接合部以外で前記第一基板と面接触する部分は、前記陽極接合部より低くなるよう凹部に形成した光スイッチとする。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明による光スイッチの製造方法を説明するための図で、工程毎の要部断面図（図２（ｂ）のＡ―Ａ断面）である。図に示す従来技術の工程と同じ工程は省略してある。図２（ａ）は第二基板の完成斜視図、図２（ｂ）は第二基板の上面図である。以下、図１、図２を参照して本発明の第一形態について説明する。なお、第一基板の製造方法については省略する。
工程（ａ）：第二基板はシリコン活性層３１ａ（例えば１００μｍ）、中間層３１ｂ（例えば２μｍ）、シリコン支持基板３１ｃ（例えば４００μｍ）によりなるシリコン積層体（ＳＯＩ基板）３１である。まず、シリコン活性層３１ａの表面全体に、マスキング用の耐性膜３２をスパッタリング等により形成する。耐性膜３２は例えばクロム（Ｃｒ）よりなり、シリコン加工の深異方性の反応性イオンエッチングとウェットエッチングで使用するフッ酸（ＨＦ）に対して耐性のある膜である。
工程（ｂ）：前工程で形成された耐性膜３２をウェットエッチングにより所望のパターン形状にパターニングして、第一のマスキングパターン３２ａ（ミラー部形成用）を形成する。パターニングする際には、まず、感光性レジスト（ポジ型）（不図示）を前記耐性膜３２上面にスピンコートにより均一に塗布する。塗布後、所望のマスキングパターン形状を有するフォトマスクを被せて感光性レジストの紫外線露光を行い、露光後、現像液を用いて露光された領域の感光性レジストを除去する。その後、以上の工程により形成された感光性レジストパターンをマスクとして、露光領域の耐性膜３２をウェットエッチングにより除去する。その後感光性レジストは、有機溶剤（アセトン等）か、O2アッシングにて除去する。
工程（ｃ）：前工程（ｂ）で形成された第一のマスキングパターン３２ａ上面を含め、シリコン活性層３１ａの表面全体に、新たにマスキング用の耐性膜３３を形成する。この耐性膜３３は、例えば感光性レジスト（ポジ型）からなり、スピンコートにより均一に塗布する。
工程（ｄ）前工程（ｃ）で形成された耐性膜３３を前工程（ｂ）と同様に露光・現像により所望のパターン形状にパターニングして第二のマスキングパターン３３ａを形成する。
工程（ｅ）：前工程（ｄ）で形成された第二のマスキングパターン３３ａをマスクとして、シリコン活性層３１ａの露出領域を深異方性の反応性イオンエッチングにより、エッチングのストップ層である中間層３１ｂが露出するまで除去する。この時点で、前記第一基板と接する領域の一部も深異方性の反応性イオンエッチングにより、エッチングのストップ層である中間層３１ｂが露出するまで除去する。これにより陽極接合する外縁部以外の大部分は第一基板と接触しない凹部３７が形成される。
工程（ｆ）：前工程（ｅ）でマスクとして用いた第二のマスキングパターン３３ａを有機溶剤（アセトン等）、もしくはＯ２アッシングにより除去する。
工程（ｇ）：前工程（ｆ）で第二のマスキングパターン３３ａを除去することにより露出した、前記第一のマスキングパターン３２ａをマスクとして、露出領域のシリコン活性層３１ａを深異方性の反応性イオンエッチングにより一定量（例えば、深さ方向に５０μｍ）除去する。これによりシリコン活性層３１ａにミラー部３４が形成される。
工程（ｈ）：前工程（ｇ）でマスクとして用いた第一のマスキングパターン３２ａをウェットエッチングにて除去する。
工程（ｉ）：中間層３１ｂを一部を除いて等方性のウェットエッチングにより選択的に除去し、可動部３５をシリコン支持基板３１ｃより切り離す。ウェットエッチングに用いるエッチング液としては、、例えばフッ酸（ＨＦ）が挙げられるが、中間層３１ｂのみを選択的にエッチングするものであれば、他のエッチング液を用いても構わない。
工程（ｊ）：第一基板よりなる光導波路層３６と前工程により完成した第二基板（ＭＥＭＳチップ）３１とが、互いに一致するように位置合わせを行い、重ね合わせる。位置合わせはアライナーを用いて行う。次に重ね合わせた光導波路層３６とＭＥＭＳチップ３１を加熱炉に入れる。この加熱炉内において、リード線を光導波路チップ基板３６とＭＥＭＳチップ３１の静止部にそれぞれ接続する。加熱炉内を真空引きして、加熱炉内に残存する空気に含まれる水分を取り除く。又、乾燥窒素ガス又は乾燥空気で加熱炉内を置換しても良い。加熱炉を４００℃程度に加熱した後、光導波路層３６とＭＥＭＳチップ３１に接続されているリード線（不図示）に３００Ｖ程度の直流電圧を印加し、陽極接合により両者の貼りあわせを行う。第二基板に形成された可動部と対向する第一基板表面に凹部が形成されていることはいうまでもない。
【００１５】
光スイッチの主要部であるミラー部とミラー可動部をＳＯＩ基板で形成し、その製造工程内で第一基板との接触面を少なくするための凹部を形成するので、陽極接合が容易となるが製造工程はそのままである。
【００１６】
凹部形成部表面に小さな異物、汚れ等により柱状のエッチング残りが発生した場合でも、本発明の製造方法では、工程（ｉ）により、柱状下部の中間層の除去に伴い除去されるので問題ない。大きさとしては、本実施例では可動部で最大であるミラー部下面の大きさまでは除去される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による光スイッチの製造方法を説明するための図で、工程毎の要部断面図
【図２】（ａ）は第二基板の完成斜視図、（ｂ）は第二基板の上面図
【図３】従来技術による光スイッチの水平方向断面図
【図４】図３の垂直方向断面図
【符号の説明】
【００１８】
１    光スイッチ
２    ベース基板
３    溝部
４    ファイバ位置決め用Ｖ溝
５ａ  光ファイバ
５ｂ  光ファイバ
５ｃ  光ファイバ
５ｄ  光ファイバ
６    ＭＥＭＳ構造体
７    ＭＥＭＳ基板
８    静電アクチュエータ
９    位置保持用アクチュエータ
１０    片持ち梁
１１    櫛歯部
１２    支持部
１３    ミラー部
１３ａ  光反射面
１４    電極
１５    櫛歯部
１６    電圧源
１７    可動部材
１８    弾性体
１９    櫛歯部
２０    係止用突起部
２１    係止受け部
２２    電極
２３    櫛歯部
２４    電圧部
３１    シリコン積層体
３１ａ  シリコン活性層
３１ｂ  中間層
３１ｃ  シリコン支持基板
３２    耐性膜
３２ａ  第一のマスキングパターン
３３    耐性膜
３３ａ  第二のマスキングパターン
３４    ミラー部
３５    可動部
３６    光導波路層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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