(57)【要約】      （修正有）【課題】傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法および対応する微小機械装置を提供する。【解決手段】前面（ＯＳ）の第１垂線（Ｎ）が、シリコン基板の〈１１１〉方向から第１角度（α）だけずれたシリコン基板（１）を準備し、前面に第１溝と第２溝を形成する。第１溝と第２溝は上記ずれの方向に沿って延在し、かつ第１溝および第１溝が実質的に平行に離間している。第１溝と第２溝との間に位置する第１開口範囲（ＯＥ）を除いて前面を覆うエッチングマスク（Ｍ）を形成し、エッチングマスクを使用して前面に異方性エッチングプロセスを実施し、第１垂線に対して第１角度（α）にほぼ相当する第２角度をなす傾斜した表面を開口範囲（ＯＥ）に形成するステップを含む。【選択図】図２ｄ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法において、
前面（ＯＳ）および後面（ＲＳ）を有するシリコン基板（１）を準備するステップと、
前記前面（ＯＳ）の第１垂線（Ｎ）が、シリコン基板の〈１１１〉方向から第１角度（α）だけずれを有するようするステップと、
前記前面（ＯＳ）に第１溝（Ｇ１；Ｇ１′）および第２溝（Ｇ２；Ｇ２′）を形成し、該第２溝（Ｇ２；Ｇ２′）を前記第１溝（Ｇ１；Ｇ１′）から実質的に平行に離間し、前記第１溝（Ｇ１；Ｇ１′）および前記第２溝（Ｇ２；Ｇ２′）を上記ずれの方向（ＲＩ）に沿って延在させるステップと、
前記第１溝（Ｇ１；Ｇ１′）と前記第２溝（Ｇ２；Ｇ２）との間に位置する第１開口範囲（ＯＥ；ＯＥ１）を除いて前面（ＯＳ）を覆う第１エッチングマスク（Ｍ；Ｍ１）を前記前面（ＯＳ）に形成するステップと、
前記第１エッチングマスク（Ｍ；Ｍ１）を使用して前面（ＯＳ）において異方性エッチングプロセスを実施し、前記第１垂線（Ｎ）に対して、前記第１角度（α）にほぼ相当する第２角度（β）をなす傾斜した表面（ＯＳ′）を第１開口範囲（ＯＥ；ＯＥ１）に形成するステップと、
を含む微小機械装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法において、
前記後面（ＲＳ）の第２垂線（Ｎ′）が、前記方向（ＲＩ）とは反対の方向（ＲＩ′）に〈１１１〉方向から前記第１角度（α）だけずれを有し、
前記後面（ＲＳ）に第３溝（Ｇ３）および第４溝（Ｇ４）を形成し、前記第３溝（Ｇ３）を前記第４溝（Ｇ４）から実質的に平行に離間させ、第３溝（Ｇ３）および第４溝（Ｇ４）を反対方向（ＲＩ′）に沿って延在させるステップと、
前記第３溝（Ｇ３）と前記第４溝（Ｇ４）との間に位置する第２開口範囲（ＯＥ′）を除いて前記後面（ＲＳ）を覆う第２エッチングマスク（Ｍ′）を後面（ＲＳ）に形成するステップと、
前記第２エッチングマスク（Ｍ′）を使用して前記後面（ＲＳ）に異方性エッチングプロセスを同時に実施し、これにより、前記第２垂線（Ｎ′）に対して、前記第１角度（α）にほぼ相当する第２角度（β）をなす別の傾斜した表面（ＲＳ′）を第２開口範囲（ＯＥ′）に形成し、別の傾斜した前記表面（ＲＳ′）を傾斜した前記表面（ＯＳ′）に対して実質的に平行に延在させるステップと、
を実施する製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の製造方法において、
前記第３溝（Ｇ３）を前記第１溝（Ｇ１；Ｇ１′）に対して平行に横方向にずらして延在させ、前記第４溝（Ｇ４）を前記第２溝（Ｇ２；Ｇ２′）に対して平行に横方向にずらして延在させる製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法において、
前記第１開口範囲（ＯＥ；ＯＥ１）を実質的に長方形にし、前記第１溝（Ｇ１；Ｇ１′）および前記第２溝（Ｇ２；Ｇ２′）のそれぞれの側縁部および端縁部まで延在させ、および／または第２開口範囲（ＯＥ′）を実質的に長方形にし、第３溝（Ｇ３）および第４溝（Ｇ４）のそれぞれの側縁部および端縁部まで延在させる製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の製造方法において、
前記第１エッチングマスク（Ｍ；Ｍ１）を前記第１溝（Ｇ１；Ｇ１′）および前記第２溝（Ｇ２；Ｇ２′）に部分的にのみ充填し、および／または第２エッチングマスク（Ｍ′）を第３溝（Ｇ３）および第４溝（Ｇ４）に部分的にのみ充填する製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の製造方法において、
前記第１溝（Ｇ１；Ｇ１′）および前記第２溝（Ｇ２；Ｇ２′）の深さを等しくし、異方性エッチングプロセスを最大で前記深さまで実施する製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の製造方法において、
第３溝（Ｇ３）および第４溝（Ｇ４）の深さを前記第１溝（Ｇ１；Ｇ１′）および前記第２溝（Ｇ２；Ｇ２′）の深さに等しくする製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の製造方法において、
傾斜した前記表面（ＯＳ′）の部分範囲に、前記シリコン基板（１）を通る貫通開口（ＴＲ）を形成し、該傾斜した前記表面（ＯＳ′）の部分範囲の辺縁に光学窓（Ｆ）を接着し、および／または別の傾斜した表面（ＲＳ′）の部分範囲に、前記シリコン基板（１）を通る前記貫通開口（ＴＲ）を形成し、別の傾斜した前記表面（ＲＳ′）の部分範囲の辺縁に前記光学窓（Ｆ）を接着する製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の製造方法において、
前記第１エッチングマスク（Ｍ１）の前記第１開口範囲（ＯＥ１）および／または第２エッチングマスクの第２開口範囲が、異方性エッチングにおけるエッチングストッパを規定する少なくとも１つの狭隘部（ＶＳ）を含む製造方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の製造方法において、
前記前面（ＯＳ）に第５溝（Ｇ５）を形成し、該第５溝をずれの前記方向（ＲＩ）とは反対側に位置する前記第１溝（Ｇ１；Ｇ１′）および前記第２溝（Ｇ２；Ｇ２′）の端面に接続し、該端面をＵ字形に閉じる製造方法。
【請求項１１】
請求項２に記載の製造方法において、
前記後面（ＲＳ）に第６溝（Ｇ６）を形成し、該第６溝をずれの前記方向（ＲＩ）とは反対側に位置する前記第３溝（Ｇ３）および前記第４溝（Ｇ４）の端面に接続し、該端面をＵ字形に閉じる製造方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の製造方法において、
前記第１溝（Ｇ１′）および前記第２溝（Ｇ２′）をずれの前記方向（ＲＩ）に広幅にし、深くする製造方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の製造方法において、
第３溝および第４溝を反対方向（ＲＩ′）に広幅にし、深くする製造方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の製造方法において、
異方性エッチングがＫＯＨエッチングを含む製造方法。
【請求項１５】
傾斜した表面を備える微小機械装置において、
前面（ＯＳ）および後面（ＲＳ）を有するシリコン基板（１）を備え；
前記前面（ＯＳ）の第１垂線（Ｎ）が、〈１１１〉方向から第１角度（α）だけずれを有しており、
前記第１垂線（Ｎ）に対して、前記第１角度（α）にほぼ相当する第２角度（β）をなす傾斜した表面（ＯＳ′）が前記前面（ＯＳ）に形成されている微小機械装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小機械装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は随意の光学装置およびシステムに適用可能であるが、光学微小機械のマイクロミラー走査装置に基づいて本発明および本発明の基礎をなす課題を説明する。
【０００３】
微小ミラー走査装置、特に共振型マイクロミラー走査装置において高品質および少ない消費出力を達成するためには、マイクロミラーを真空下に気密に包装する必要がある。気密包装はさらにミラーの汚染を防止する。使用される光の入射もしくは出射窓は光学的なガラス窓によって実現される。このためには、一般にガラス小プレートがシールガラスによってシリコンベース、いわゆる「ベースチップ」に接着される。良好な気密性を保証するために、ガラス窓とシリコン表面との接着箇所にはできるだけ平滑な表面が必要とされる。
【０００４】
不都合な反射を防止するために、光学窓は、変位されていないミラー表面、すなわち基盤表面に対して角度を有している、すなわち傾斜して配置されている必要がある。
【０００５】
このような窓は、例えば成形技術によって、またはフライス加工によって生成されるシリコンベースの幾何学形状によって実現することができる。このような窓は粗い表面を備え、逐次プロセスで作製する必要がある。特に逐次プロセスでレーザ除去プロセスを実施することも可能である。
【０００６】
独国特許出願公開第１０２０１００６２００９号明細書は、基板に傾斜面を作製する方法を開示しており、凹部に柔軟な膜が被覆され、これらの膜が続いて成形される。
【０００７】
独国特許出願公開第１０２０１００６２１１８号明細書は、マイクロミラー装置のためのカバー装置を開示している。このカバー装置は、透光性の材料からなる少なくとも１つの窓を備え、窓は基板に固定されており、基板を通って延在する少なくとも１つの凹部がそれぞれの窓によってシールされる。窓は、基板の最大表面に対して傾斜して整列されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１００６２００９号明細書
【特許文献２】独特許出願公開第１０２０１００６２１１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明により、請求項１に記載の傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに請求項１５に記載の対応する微小機械装置が得られる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
好ましい実施形態がそれぞれの従属請求項の対象である。
【００１１】
本発明により、特に長方形の傾斜した窓を収容するための機械的に安定したベースチップを製造することが可能になり、ベースチップはできるだけ正確に整列され、可能な限り平滑な表面を備えている。本発明の基礎をなす思想は、研磨誤差のある〈１１１〉方位のシリコンウェーハ、すなわち、表面垂線がシリコンの〈１１１〉方向と０°に等しくない角度をなすシリコンウェーハにおける異方性エッチング、例えばＫＯＨエッチングとシリコン基板の溝との組み合わせであり、溝もしくは溝の壁は、エッチング腐食に対してエッチングマスクによって不動態化されている。これにより、傾斜した表面を規定する傾斜した楔状のキャビティを生成することができる。特に、提案されるプロセスは、異方性エッチング段階における極めて長時間のエッチングに対して耐性がある。ＫＯＨエッチングプロセスが〈１１１〉表面を腐食せず、したがって原子が平滑なので、平滑な表面が形成されることがＫＯＨプロセスの重要な利点である。
【００１２】
本発明による製造方法は、部分的にはバッチプロセスとして実現することができ、したがって比較的安価な製造方法である。基板表面に対する傾斜した表面の角度は、シリコン基板の方位誤差に基づいて正確に調節することができる。
【００１３】
好ましい実施形態によれば、シリコン基板の後面の第２垂線は、反対の方向に〈１１１〉方向から第１角度だけずれを有しており、後面に第３溝および第４溝を形成するステップと、第３溝を第４溝から実質的に平行に離間させるステップと、第３溝および第４溝を反対方向に沿って延在させるステップと、第３溝と第４溝との間に位置する第２開口範囲を除いて後面を覆う第２エッチングマスクを後面に形成するステップと、同時に、第２エッチングマスクを使用して後面において異方性エッチングプロセスを行うステップを実施し、これにより、垂線に対して、第１角度にほぼ相当する第２角度をなす別の傾斜した表面を第２開口範囲に形成し、別の傾斜した表面が傾斜した表面に対して実質的に平行に延在するようにする。
【００１４】
このようにして、２つの斜面を同時に形成することができる。このことは、傾斜が両面に形成され、貫通開口を随意に形成する場合に必要なトレンチのエッチングの幅が小さいという利点を有する。
【００１５】
別の好ましい実施形態によれば、第３溝が第１溝に対して平行に横方向にずらして延在し、第４溝が第２溝に対して平行に横方向にずらして延在している。したがって傾斜はほぼ合同であり、異方性エッチングにおいて特に極めて長時間のエッチングによる不都合な周縁効果を防止することができる。「横方向にずらした」場合の利点は、溝の深さが基板厚さの半分よりも大きい場合であっても溝が接触しないことである。
【００１６】
別の好ましい実施形態によれば、第１開口範囲は実質的に長方形であり、第１開口範囲は、第１溝および第２溝のそれぞれの側縁部および端縁部まで延在し、および／または第２開口範囲は実質的に長方形であり、第２開口範囲は、第３溝および第４溝のそれぞれの側縁部および端縁部まで延在している。これにより、溝はエッチングの側方エッジを規定することができる。
【００１７】
別の好ましい実施形態によれば、第１エッチングマスクは第１溝および第２溝を部分的にのみ充填し、および／または第２エッチングマスクは第３溝および第４溝を部分的にのみ充填する。したがって、例えば肉薄の酸化ケイ素膜および／またはシリコン窒化膜によってエッチングマスクを安価に実現することができる。
【００１８】
別の好ましい実施形態によれば、第１溝よび第２溝の深さは等しく、異方性エッチングプロセスは最大でこの深さまで実施される。したがって、異方性エッチングプロセスは溝深さまでしか実施されず、溝はエッチングプロセスの深さ全体にわたってエッチング幅を規定する。
【００１９】
別の好ましい実施形態によれば、第３溝および第４溝の深さは第１溝および第２溝の深さに等しい。特定の実施形態では、異方性エッチングは溝より深くてもよい。
【００２０】
別の好ましい実施形態によれば、傾斜した表面の部分範囲にはシリコン基板を通る貫通開口が形成され、光学窓がこの傾斜した表面の部分範囲の辺縁に接着され、および／または別の傾斜した表面の部分範囲にもシリコン基板を通る貫通開口が形成され、光学窓がこの別の傾斜した表面の部分範囲の辺縁に接着される。このようにして、傾斜した窓構造を作製することができる。
【００２１】
別の好ましい実施形態によれば、第１エッチングマスクの第１開口範囲および／または第２エッチングマスクの第２開口範囲は、異方性エッチングにおけるエッチングストッパを規定する少なくとも１つの狭隘部を備える。したがって、（溝がマスク材料で完全に充填されている場合には、）溝内のエッチングマスクは最小限にしかエッチング媒体にさらされない。
【００２２】
好ましい別の実施形態によれば、第５溝が前面に形成され、第５溝は、ずれの方向とは反対側に位置する第１溝および第２溝の端面に接続し、これらの端面をＵ字形に閉じる。このようにして、後のプロセス段階で利点をもたらす前面の段部を第５溝によって規定することができる。
【００２３】
別の好ましい実施形態によれば、第６溝が後面に形成され、第６溝は、ずれの方向とは反対側に位置する第３溝および第４溝の端面に接続し、これらの端面をＵ字形に閉じる。このようにして、後のプロセス段階で利点をもたらす後面の段部を第６溝によって規定することができる。
【００２４】
別の好ましい実施形態によれば、第１溝および第２溝はずれの方向に広幅になり、深くなる。深くなる溝は、両面をエッチングする場合に、向かい合った基板面の溝が接触することなしに、両面の溝をできるだけ深く構成できるという利点を有する。
【００２５】
別の好ましい実施形態によれば、第３溝および第４溝は反対方向に広幅になり、深くなる。これにより既に後面の傾斜をあらかじめ規定することができる。
【００２６】
別の好ましい実施形態によれば、異方性エッチングはＫＯＨエッチングを含む。このようなエッチングは特量良好に制御することができる。特にＫＯＨシリコンは異方性にエッチングし、〈１１１〉表面は腐食されない。ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）およびＳｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）からなるマスクパターンはＫＯＨによって著しくは腐食されることはない。生じたエッチング凹部は、長方形のエッチングマスクの場合には傾斜した８面体横断面となり、表面突起は傾斜した６角形となる。設けられた長方形の外部における不都合なコーナの形成は第１溝および第２溝によって抑制される。なぜなら、このようなコーナは基板を不安定にし、付加的な所要面積をもたらすからである。同様のことが第３および第２溝についてもいえる。
【００２７】
次に図面を参照して実施形態に基づいて本発明の他の特徴および利点を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１ａ】本発明の第１実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小光学装置を示す概略図である。
【図１ｂ】本発明の第１実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小光学装置を示す概略図である。
【図１ｃ】本発明の第１実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小光学装置を示す概略図である。
【図１ｄ】本発明の第１実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小光学装置を示す概略図である。
【図１ｅ】本発明の第１実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小光学装置を示す概略図である。
【図１ｆ】本発明の第１実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小光学装置を示す概略図である。
【図１ｇ】本発明の第１実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小光学装置を示す概略図である。
【図１ｈ】本発明の第１実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小光学装置を示す概略図である。
【図１ｉ】本発明の第１実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小光学装置を示す概略図である。
【図１ｊ】本発明の第１実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小光学装置を示す概略図である。
【図２ａ】本発明の第２実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小機械装置を示す概略図である。
【図２ｂ】本発明の第２実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小機械装置を示す概略図である。
【図２ｃ】本発明の第２実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小機械装置を示す概略図である。
【図２ｄ】本発明の第２実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小機械装置を示す概略図である。
【図２ｅ】本発明の第２実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小機械装置を示す概略図である。
【図２ｆ】本発明の第２実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小機械装置を示す概略図である。
【図３】本発明の第３実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小機械装置を示す概略図である。
【図４ａ】本発明の第４実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小光学装置を示す概略図である。
【図４ｂ】本発明の第４実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小光学装置を示す概略図である。
【図４ｃ】本発明の第４実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小光学装置を示す概略図である。
【図４ｄ】本発明の第４実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小光学装置を示す概略図である。
【図５ａ】本発明の第５実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小機械装置を示す概略図である。
【図５ｂ】本発明の第５実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小機械装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図面において、等しい符号は同じ要素もしくは機能が同じ要素を示す。
【００３０】
図１ａ〜図１ｊは、本発明の第１実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小光学装置を示す概略図である。
【００３１】
図１ａは、シリコン基板１の前面ＯＳを示し、前面ＯＳの第１垂線Ｎは、シリコン基板の〈１１１〉方向から第１角度αだけずれを有している。シリコン基板１の方位誤差の角度αは一般に５〜２５°である。
【００３２】
前面ＯＳには第１溝Ｇ１および第２溝Ｇ２が形成されており、第２溝Ｇ２は第１溝Ｇ１から実質的に平行に離間されており、第１溝Ｇ１および第２溝Ｇ２は上記ずれの方向ＲＩに沿って延在している。第１溝Ｇ１および第２溝Ｇ２の深さは、それぞれの使用分野に応じて一般に１００〜１０００μｍである。
【００３３】
本実施例では、第１溝Ｇ１および第２溝Ｇ２は、第１溝Ｇ１と第２溝Ｇ２との間に位置する長方形を規定するように配置されている。
【００３４】
さらに図１ｂは、第２溝Ｇ２が延在するＡ‐Ａ′線に沿ったシリコン基板１の垂直方向横断面を示す。
【００３５】
図１ｃは、図１ａのＢ‐Ｂ′線に沿った垂直方向横断面を示す。この横断面には第１溝Ｇ１および第２溝Ｇ２が示されており、第１溝Ｇ１および第２溝Ｇ２の深さが同じであることが示されている。
【００３６】
図１ｄは、図１ａのＣ‐Ｃ′線に沿った垂直方向横断面を示す。
【００３７】
例えばトレンチプロセスまたはレーザプロセスにおいてシリコン基板１の前面ＯＳに第１溝Ｇ１および第２溝Ｇ２が作製された後に、図１ｅに示すように第１エッチングマスクＭが前面ＯＳに形成される。この第１エッチングマスクＭは、１溝Ｇ１と第２溝Ｇ２との間に位置する長方形に相当する第１溝Ｇ１と第２溝Ｇ２との間の第１開口範囲ＯＥを除いて前面ＯＳを覆う。
【００３８】
第１エッチングマスクＭは、例えば肉薄の二酸化ケイ素膜および／またはシリコン窒化膜によって形成することができ、これらの膜は第１溝Ｇ１および第２溝Ｇ２を部分的にのみ充填する。あるいは、第１溝Ｇ１および第２溝Ｇ２を完全に充填する肉厚の第１エッチングマスクＭを使用することも可能である。マスクのためには同様に酸化ケイ素、窒化ケイ素、および炭化ケイ素の組合せも適している。この場合、例えばＬＰＣＶＤプロセスによってパッシベーション層もしくはマスク層を等方性に同一に析出することすることが好ましい。
【００３９】
図１ｆは、図１ｃのＡ‐Ａ′線に沿った垂直方向断面を示す。図１ｇは、図１ｅのＢ‐Ｂ′線に沿った垂直方向断面を示し、図１ｈは、第１エッチングマスクＭを形成した後の図１ｅのＣ‐Ｃ′線に沿った垂直方向断面を示す。
【００４０】
図１ｉに示す後続のプロセスステップでは、エッチング媒体としてＫＯＨを前面ＯＳに使用し、第１溝Ｇ１および第２溝Ｇ２の深さまで第１エッチングマスクＭを使用して、異方性のエッチングプロセスが実施される。特定の実施形態では、溝Ｇ１，Ｇ２の深さよりも深くまでエッチングプロセスを実施することもできる。
【００４１】
ＫＯＨは、シリコンを異方性にエッチングし、〈１１１〉表面は腐食されない。酸化ケイ素または窒化ケイ素からなる第１エッチングマスクＭは、ＫＯＨによっては著しく腐食されない。エッチングの横方向の広がりは第１溝Ｇ１および第２溝Ｇ２によって妨げられるので、生じるエッチング凹部は傾斜した長方形である。他の両方向には、シリコン基板の〈１１１〉面を通る広がりは制限されている。したがって、傾斜した表面ＯＳ′が第１開口範囲ＯＥに形成され、第１開口範囲ＯＥは、第１垂線Ｎに対して、ちょうど、または少なくともほぼ第１角度αに相当する第２角度βをなす。
【００４２】
図１ｊに示すように、傾斜した表面ＯＳ′の部分範囲には、トレンチまたはレーザによってシリコン基板１を通る貫通開口ＴＲが形成され、続いて光学窓Ｆが傾斜した表面ＯＳ′の部分範囲の辺縁部に接着フレームＢ、例えばシールガラスによって接着される。
【００４３】
傾斜して接着された光学窓Ｆを備えるこのようなシリコン基板１は、例えば微小機械の微小ミラー走査装置において使用することができるが、この用途に制限されていない。
【００４４】
図２ａ〜図２ｆは、本発明の第２実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小機械装置を示す概略図である。
【００４５】
図２ａの描写は図１ａの描写に対応しており、第２実施形態では後面ＲＳに第３溝Ｇ３および第４溝Ｇ４が設けられており、第３溝Ｇ３は第４溝Ｇ４から実質的に平行に離間されており、第３溝Ｇ３および第４溝Ｇ４は、図２ｂに関して次に詳しく説明するように、ずれの反対の方向ＲＩ′に沿って延在している。
【００４６】
図２ｂは、図２ａのＢ‐Ｂ′線に沿った垂直方向断面図である。第３溝Ｇ３は第１溝Ｇ１に対して平行に横方向にずらされて延在し、第４溝Ｇ４は第２溝Ｇ２に対して平行に横方向にずらされて延在している。第３溝と第４溝Ｇ４との間に位置するシリコン基板１の後面ＲＳの表面は同様に長方形であり、この長方形は、第１溝Ｇ１と第２溝２との間に位置する前面ＯＳの範囲によって形成された長方形よりも幅が大きい。
【００４７】
後面ＲＳの第２垂線Ｎ′は、方向ＲＩとは反対の方向ＲＩ′に〈１１１〉方向から第１角度αだけずれを有している（図２ｂを参照）。
【００４８】
第２実施形態では、図２ａのＢ‐Ｂ′線に沿った垂直方向断面図を示す図２ｃに描写されているように、前面ＯＳの第１エッチングマスクＭの他に、第２エッチングマスクＭ′が後面ＲＳに形成され、第２エッチングマスクＭ′は、第３溝Ｇ３と第４溝Ｇ４との間に位置する第２開口範囲ＯＥ′を除いて後面ＲＳを覆う。第２開口範囲ＯＥ′は、第３溝Ｇ３と第４溝Ｇ４との間に位置する長方形に相当する。
【００４９】
図２ｄは、第１エッチングマスクＭおよび第２エッチングマスクＭ′を被覆した後の図２ａのＣ‐Ｃ′線に沿った垂直方向断面図を示す。
【００５０】
図示の実施例では、第３溝Ｇ３および第４溝の深さは第１溝Ｇ１および第２溝Ｇ２の深さに等しい。
【００５１】
第２エッチングマスクＭ′は、この第２実施形態では二酸化ケイ素または窒化ケイ素からなる薄膜によって形成され、好ましくは前面ＯＳの第１エッチングマスクＭと同じプロセスステップで形成することができる。
【００５２】
図２ｅに示すように、続いて、第１エッチングマスクＭおよび第２エッチングマスクＭ′を使用して前面ＯＳおよび後面ＲＳにおいて異方性ＫＯＨエッチングプロセスが同時に行われ、これにより、第２垂線Ｎ′に対して、第１角度αにちょうど相当するか、または少なくともほぼ相当する第２角度βをなす第２開口範囲ＯＥ′に、別の傾斜した表面ＲＳ′が形成される。したがって、このようにして形成された別の傾斜した表面ＲＳ′は、前面ＯＳの傾斜した表面ＯＳ′に対して実質的に平行に延在する。
【００５３】
第３溝Ｇ３および第４溝Ｇ４が第１溝Ｇ１もしくは第２溝Ｇ２に対してずらして形成されていることにより、極めて長時間の異方性エッチングにおける不都合な周縁効果を防止することが可能となる。
【００５４】
上述の第１実施形態の場合のように、傾斜した表面ＯＳ′の部分範囲もしくは別の表面ＲＳ′の向かい合った部分範囲には、シリコン基板１を通る貫通開口ＴＲが形成され、光学窓Ｆが傾斜した表面ＯＳ′の部分範囲の辺縁に接着フレームによって接着される。これにより、図２ｆに示した最終的なプロセス状態が得られる。
【００５５】
当然ながら、光学窓Ｆは後面ＲＳの別の傾斜した表面ＲＳ′の部分範囲の辺縁に接着することもできるし、２つの光学窓Ｆをそれぞれ前面ＯＳおよび後面ＲＳに設けることもできる。
【００５６】
図３は、本発明の第３実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小機械装置を示す概略図である。
【００５７】
図３に示す第３実施形態では、第１エッチングマスクＭ１の第１開口範囲ＯＥ１は第１および第２実施形態の場合のような長方形ではなく、第１エッチングマスク１の三角形のマスク部分範囲によって形成された狭隘部ＶＳを備え、この狭隘部ＶＳは、ＫＯＨによる異方性エッチングにおけるエッチングストッパを形成している。
【００５８】
狭隘部ＶＳは、特に溝Ｇ１およびＧ２によって規定されている縁部におけるエッチング面の発生を遅らせる。
【００５９】
上述の第２実施形態において後面ＲＳの第２エッチングマスクＭ′にこのような狭隘部を設けることも当然ながら可能である。
【００６０】
図４ａ〜図４ｄは、本発明の第４実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置の製造方法ならびに対応する微小光学装置を示す概略図である。
【００６１】
図４ａの描写は図１ａの描写に対応しており、第５溝Ｇ５が前面ＯＳに付加的に形成されており、第５溝Ｇ５は、ずれの方向ＲＩとは反対側に位置する第１溝Ｇ１および第２溝Ｇ２の端面に接続する。第５溝Ｇ５は、第１溝Ｇ１および第２溝Ｇ２の端面をＵ字形状に閉じる。好ましくは、第５溝Ｇ５は第１溝Ｇ１および第２溝Ｇ２よりも浅く、例えば５〜１００μｍだけ浅い。したがって、後述するように、後の異方性エッチングにおいて第５溝Ｇ５の範囲の段部を調節することができる。
【００６２】
図４ｂに示すように、第１エッチングマスクＭは、第１溝Ｇ１、第２溝Ｇ２、および第５溝Ｇ５のＵ字形状によって包囲されたＵ字形の範囲ならびに第５溝Ｇ５の約半分の幅が開かれているように形成されている。
【００６３】
図４ｃは、図４ｂのＣ‐Ｃ′線に沿った垂直方向横断面を示す。
【００６４】
図４ｃに示したプロセス状態に続いて、エッチングマスクＭを使用して前面ＯＳにおいて異方性ＫＯＨエッチングプロセスが実施される。異方性エッチングプロセスは、実質的に第１溝Ｇ１もしくは第２溝Ｇ２の深さまで実施される。この実施形態では、第５溝Ｇ５の範囲に段部Ａが形成され、この段部Ａは、貫通開口ＴＲが形成された後に光学窓が最適に取り付けられた場合に利点をもたらすことができる。このような段部Ａは、最適な窓のためのストッパを提供する。段部の高さは第５溝Ｇ５の深さによってあらかじめ設定される。
【００６５】
その他の点では、第４実施形態は上記第１実施形態に等しい。
【００６６】
当然ながら、Ｕ字形を形成するこのような別の溝を後面ＲＳに第６溝として第３溝Ｇ３と第４溝Ｇ４との間に形成してもよい。
【００６７】
図５ａおよび図５ｂは、本発明の第５実施形態による傾斜した表面を備える微小機械装置のための製造方法ならびに対応する微小機械装置を示す概略図である。
【００６８】
第５実施形態では、それぞれ図５ａに示すように、符号Ｇ１′を付した第１溝および符号Ｇ２′を付した第２溝が設けられている。図示のように、第１溝Ｇ１′および第２溝Ｇ２′はずれの方向ＲＩに幅広になり、同時に深くなる。このために、いわゆる「ＡＲＤＥ効果」を利用することができる（Aspect Ratio Dependent Etching:アスペクト比依存性エッチング）。ＡＲＤＥ効果とは、エッチングレートが溝のパターン幅に依存することである。傾斜した溝はレーザ切除によって設けることもできる。
【００６９】
図５ｂは、図５ａのＡ‐Ａ′線に沿った垂直方向横断面を示す。
【００７０】
当然ながら、第２実施形態において後面ＲＳの第３溝Ｇ３および第４溝Ｇ４を広幅にし、深くすることも同様に可能である。
【００７１】
好ましい実施例に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施例に制限されていない。特に上記材料およびトポロジーは例示的なものにすぎず、説明した例に制限されていない。
【符号の説明】
【００７２】
１  シリコン基板
Ａ  段部
Ｂ  接着フレーム
Ｆ  光学窓
Ｇ１，Ｇ１′  第１溝
Ｇ２，Ｇ２′  第２溝
Ｇ３  第３溝
Ｇ４  第４溝
Ｇ５  第５溝
Ｇ６  第６溝
Ｍ，Ｍ１  第１エッチングマスク
Ｍ′  第２エッチングマスク
Ｎ  第１垂線
Ｎ′  第２垂線
ＯＥ，ＯＥ１  第１開口範囲
ＯＥ′  第２開口範囲
ＯＳ  前面
ＯＳ′表面
ＲＩ，ＲＩ′  方向
ＲＳ  後面
ＲＳ′表面
ＴＲ  貫通開口
ＶＳ  狭隘部
α  第１角度
β  第２角度
【図１ａ】
2018158438.tif 000003
【図１ｂ】
2018158438.tif 000004
【図１ｃ】
2018158438.tif 000005
【図１ｄ】
2018158438.tif 000006
【図１ｅ】
2018158438.tif 000007
【図１ｆ】
2018158438.tif 000008
【図１ｇ】
2018158438.tif 000009
【図１ｈ】
2018158438.tif 000010
【図１ｉ】
2018158438.tif 000011
【図１ｊ】
2018158438.tif 000012
【図２ａ】
2018158438.tif 000013
【図２ｂ】
2018158438.tif 000014
【図２ｃ】
2018158438.tif 000015
【図２ｄ】
2018158438.tif 000016
【図２ｅ】
2018158438.tif 000017
【図２ｆ】
2018158438.tif 000018
【図３】
2018158438.tif 000019
【図４ａ】
2018158438.tif 000020
【図４ｂ】
2018158438.tif 000021
【図４ｃ】
2018158438.tif 000022
【図４ｄ】
2018158438.tif 000023
【図５ａ】
2018158438.tif 000024
【図５ｂ】
2018158438.tif 000025
【外国語明細書】
2018158438000001.pdf