(57)【要約】【課題】本発明は光スイッチに用いて好適なマイクロデバイス及びその製造方法に関し、機能素子の薄型化と機械的強度の向上を両立させることを課題とする。【解決手段】ステージ１３上にミラー２０を有してなるマイクロデバイス（光スイッチ１０）において、ミラー２０を、ステージ１３に立設した支持部２１，２２と、この支持部２１，２２に支持されたミラー部２３とにより構成する。そして、このミラー部２３のアスペクト比が、支持部２１，２２のアスペクト比より大きくなるよう構成する。【選択図】    図６
2004174633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成される機能素子を、前記基板に立設した支持部と、該支持部に支持された機能部とにより構成してなるマイクロデバイスにおいて、
前記機能部のアスペクト比が３０以上１００以下であり、かつ、前記支持部のアスペクト比が０．５以上３０未満であることを特徴とするマイクロデバイス。
【請求項２】
請求項１記載のマイクロデバイスにおいて、
前記機能部の幅寸法が、０．１μｍ以上２μｍ以下であることを特徴とするマイクロデバイス。
【請求項３】
請求項１または２記載のマイクロデバイスにおいて、
前記機能部と前記基板との間に空間部が形成されていることを特徴とするマイクロデバイス。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマイクロデバイスにおいて、
前記機能素子は、前記基板の変位により入光される光の光路を切り換えるミラーであることを特徴とするマイクロデバイス。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のマイクロデバイスにおいて、
前記機能素子を単結晶シリコンのバルクで形成したことを特徴とするマイクロデバイス。
【請求項６】
支持部と該支持部に支持される機能部とを設けた機能素子を、被加工材を加工することにより形成する機能素子形成工程を有するマイクロデバイスの製造方法であって、
前記機能素子形成工程は、
第１の幅寸法を有すると共に前記支持部の形成位置に配設された第１の形成部と、前記第１の幅寸法に対して狭い第２の幅寸法を有すると共に前記機能部の形成位置に配設された第２の形成部とよりなるレジストを、前記被加工材に配設する工程と、
前記レジストをマスクとして前記被加工材をバルクマイクロマシニングにより加工し、前記支持部及び前記機能部を形成する工程と
を有することを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
【請求項７】
請求項６記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記バルクマイクロマシニングとして、反応性イオンエッチングを用いたことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
【請求項８】
請求項６または７記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記支持部と前記機能部を一括的に形成することを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロデバイス及びその製造方法に係り、特に光スイッチに用いて好適なマイクロデバイス及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、集積回路の微細化・高集積化への要求は大きい。また、最近ではマイクロマシニングも注目を浴びており、これらに共通する課題として「より幅が狭く深さが深い溝を掘る」または「より幅が狭く高さの高い壁をつくる」、つまりより高アスペクト比を持つ構造を製作することがある。
【０００３】
これら高アスペクト比構造は、集積回路やマイクロマシンニング（特にＭｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ：  ＭＥＭＳ）において、様々なエッチング技術を用いて製作されている。例えば、乾式エッチング法である反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）や反応性ビームエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｂｅａｍ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）等や、湿式の結晶異方性エッチング等である。
【０００４】
このマイクロマシニングにおいて、高アスペクト比の壁を形成するマイクロデバイスとして光スイッチがある。光スイッチは、光通信関連機器、分けても波長多重通信（Ｄｅｎｓｅ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＤＷＤＭ）関連機器への需要が高まっている。
【０００５】
ここで、光スイッチの構造としては、機械式及び非可動式の２種類に大別できるが、機械式の光スイッチは非可動式の光スイッチに比べてクロストーク低減、大規模化等の観点から有利である。この機械式の光スイッチとしては、光ファイバーの位置を固定すると共にミラーが光路に対して移動することにより光路を切り換える可動ミラー切り換え式の光スイッチが一般的である。そして、このミラーを形成する際、上記した高アスペクト比の壁を形成するエッチング技術が用いられている。
【０００６】
図１乃至図３は、光スイッチにおけるミラー２Ａの形成方法の一例を示している。図１は、ミラーの形成方法の一例を概略的に示している。同図に示すように、ミラーを形成するには、被加工材１にミラー２Ａの形状（幅Ｗ及び長さＬ）に対応したレジスト４を配設し、その上でレジスト４をマスクとしてＲＩＥにより被加工材３をエッチングする。
【０００７】
図２は、理想的に形成されたミラー２Ａを示している。ミラー２Ａが理想的に形成された場合、ミラー２Ａは垂立した状態となる。しかしながら実際の加工では、図２に示されるような高精度に垂立したミラー２Ａを形成するのは困難であり、図３に示すような側面視した状態で逆台形的な形状をしたミラー２Ｂが形成されてしまう。
【０００８】
これは、実際のＲＩＥ加工においては、掘り込み深さが深くなると、エッチングに寄与するイオンの軌道が乱され、垂直よりも横方向に向いたイオンが増大し、これにより側壁テーパ角が形成されるようになるからである。尚、図３では理解を容易とするため、側方に対するエッチング量を誇張して図示している。また、ステージ３は、ミラー２Ｂを形成した後に形成される。
【０００９】
ところで、ミラー２Ｂの幅寸法ａは、可能な限り薄く設定することが望ましい。以下、この理由について図４及び図５用いて説明する。図４は、幅寸法ａの薄いミラー２Ｃ（以下、薄幅ミラー２Ｃという）を用いた光スイッチを示す概略図であり、図５は幅寸法ａの厚いミラー２Ｄ（以下、厚幅ミラー２Ｄという）を用いた光スイッチを示す概略図である。各図に示す光スイッチは機械式の光スイッチであり、各ミラー２Ｃ，２Ｄは図面に対して上下方向に移動する。
【００１０】
また、各図に示すように、光スイッチは４本の光ファイバー５〜８を有しており、光ファイバー５と光ファイバー６が対向配置され、光ファイバー７と光ファイバー８が対向配置された構成とされている。光は、光ファイバー５と光ファイバー７から出射される。また、ミラー２Ｃ，２Ｄは、光ファイバー５，６を結ぶ光軸と、光ファイバー７，８を結ぶ光軸の交点位置に配置されている。
【００１１】
先ず、図４に示す薄幅ミラー２Ｃを用いた光スイッチについて説明する。図４（Ａ）は、薄幅ミラー２Ｃが各光ファイバー５〜８の光路内に移動した状態を示している。この状態では、光ファイバー５から出射した光は、薄幅ミラー２Ｃで反射され光ファイバー８に入射する。また、光ファイバー７から出射した光は、薄幅ミラー２Ｃで反射され光ファイバー６に入射する。
【００１２】
また、図４（Ｂ）は、薄幅ミラー２Ｃが各光ファイバー５〜８の光路内から退避した位置に移動した状態を示している。この状態では、光ファイバー５から出射した光は、対向配置された光ファイバー６に入射する。また、光ファイバー７から出射した光は、対向配置された光ファイバー８に入射する。このように、薄幅ミラー２Ｃの移動により、光ファイバー５，７から出射する光を光ファイバー６と８との間で切り換える（スイッチング）することができる。
【００１３】
続いて、図５に示す厚幅ミラー２Ｄを用いた光スイッチについて説明する。図５（Ａ）は、厚幅ミラー２Ｄが各光ファイバー５〜８の光路内に移動した状態を示している。この状態では、光ファイバー５から出射した光は、厚幅ミラー２Ｄで反射される。この際、光は厚幅ミラー２Ｄの表面で反射されるため、幅寸法ａが大きい厚幅ミラー２Ｄでは、反射光は図４に示した薄幅ミラー２Ｃの場合比べ、図中矢印ΔＬだけ図中上方向位置に反射される。
【００１４】
従って、光ファイバー８は、図４の薄幅ミラー２Ｃを用いた場合における光ファイバー８の位置（図中、二点鎖線８Ａで示す位置）に比べ、図中上方向に寸法ΔＬだけ移動した位置に配置されている。同様の理由により、光ファイバー７から出射した光を受ける光ファイバー６も、図４の薄幅ミラー２Ｃを用いた場合における光ファイバー６の位置（図中、二点鎖線６Ａで示す位置）に比べ、図中右方向に寸法ΔＬだけ移動した位置に配置されている。
【００１５】
しかしながら、上記のように光ファイバー６，８が図中６Ａ，８Ａに示す位置から移動した状態に配置されると、図５（Ｂ）に示すように、厚幅ミラー２Ｄが各光ファイバー５〜８の光路内から退避した位置に移動した場合、光ファイバー５，７から出射された光が光ファイバー６，８に入射されない場合が発生する。
【００１６】
この現象を防止するには、ミラーの幅を薄くするか、光ファイバー６，８の光入射面を広くする必要があるが、光ファイバー６，８の光入射面を広くするのは現実的でない。よって、上記した理由により、光スイッチの確実なスイッチング動作を補償するには、ミラーの幅ａを薄くする必要がある。
【００１７】
ここで再び図３に戻り、説明を続ける。上記した理由により、ミラー２Ｂの幅寸法ａは、可能な限り薄く設定される。また、ミラー２Ｂの高さ寸法ｂは、光ファイバー５，７から出射された光を確実に反射する点からは長い方が望ましい。
【００１８】
ここで、ミラー２Ｂのアスペクト比は、ミラー上面における幅寸法ａ（図１におけるレジスト４の幅に相当する）と、ミラー２Ｂのステージ１からの高さｂとの比により決められる値と定義される。具体的には、アスペクト比をＡとすると、Ａ＝（ｂ／ａ）で求められる（尚、以下の説明に用いるアスペクト比も、ここで説明したと同様に定義付けされるものとする）。
【００１９】
上記のように、光スイッチのミラー２Ｂは、確実な光の反射動作を行なうために幅寸法ｂは可能な限り薄い方が望ましく、かつ、高さ寸法ｂは長い方が望ましい。即ち、光スイッチを確実に動作させるためには、ミラー２Ｂは高いアスペクト比を有することが望ましい。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ミラー２Ｂをステージ３に所定の機械的強度を持って立設するためには、ミラー２Ｂとステージ３が接合した部位における幅寸法（図３に矢印ｃで示す。以下、接合幅寸法という）を大きく設定する必要がある。この幅寸法ｃが小さいと、ステージ３に対するミラー２Ｂの機械的強度が低下し、ミラー２Ｂがステージ３に対し折れてしまう。
【００２１】
従って、従来のようにミラー２Ｂがそれ自体でステージ３に立設した構造では、ミラー２Ｂのアスペクト比を高めるためにミラー２Ｂの幅寸法ａを小さくすると、ミラー２Ｂの強度を維持する点から接合幅寸法ｃを小さくすることができないため、ミラー２Ｂの高さ寸法ｂを小さくする必要がある。
【００２２】
また、ミラー２Ｂの幅寸法ａを一定とし、ミラー２Ｂのアスペクト比を高めるためにミラー２Ｂの高さ寸法ｂを高くすると、必然的に接合幅寸法ｃが小さくなり、ミラー２Ｂの機械的強度が低下してしまう。
【００２３】
このように、従来のミラー構造では、高アスペクト比のミラーを形成することができず、よって高い信頼性を有した光スイッチを実現することが困難であるという問題点があった。また、上記の説明では、光スイッチに設けられるミラーを例に挙げて説明したが、上記した問題点は、基板上に機能素子を有する種々のマイクロデバイスにおいても同様に発生する。
【００２４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、光スイッチのミラー等に代表されるような機能素子の薄型化と機械的強度の向上を両立しうるマイクロデバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００２６】
請求項１記載の発明は、
基板上に形成される機能素子を、前記基板に立設した支持部と、該支持部に支持された機能部とにより構成してなるマイクロデバイスにおいて、
前記機能部のアスペクト比が３０以上１００以下であり、かつ、前記支持部のアスペクト比が０．５以上３０未満であることを特徴とするものである。
【００２７】
上記発明によれば、機能部のアスペクト比が支持部のアスペクト比より高いため、支持部においては機械的強度を高めることができ、また機能部においては薄型化を図ることができる。この際、機能部は支持部に支持されているため、機能部を薄型化しても機能部が破損するようなことはなく、マイクロデバイスの信頼性を高めることができる。
【００２８】
また、請求項２記載の発明は、
請求項１記載のマイクロデバイスにおいて、
前記機能部の幅寸法が、０．１μｍ以上２μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００２９】
上記発明によれば、機能部の幅寸法が０．１μｍ以上２μｍ以下と非常に薄型化されるため、機能部の軽量化が図れマイクロデバイスの応答性を高めることができる。また、このように機能部の幅寸法を薄くしても、機能部は支持部により確実に支持される。
【００３０】
また、請求項３記載の発明は、
請求項１または２記載のマイクロデバイスにおいて、
前記機能部と前記基板との間に空間部が形成されていることを特徴とするものである。
【００３１】
上記発明によれば、機能部と前記基板との間に空間部が形成されることにより、機能素子の軽量化が図れマイクロデバイスの応答性を高めることができる。
【００３２】
また、請求項４記載の発明は、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマイクロデバイスにおいて、
前記機能素子は、前記基板の変位により入光される光の光路を切り換えるミラーであることを特徴とするものである。
【００３３】
上記発明によれば、機能素子を基板の変位により入光される光の光路を切り換えるミラーとして用いたことにより、マイクロデバイスを光スイッチとして用いることができる。
【００３４】
また、請求項５記載の発明は、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のマイクロデバイスにおいて、
前記機能素子を単結晶シリコンのバルクで形成したことを特徴とするものである。
【００３５】
上記発明によれば、移動部を単結晶シリコンのバルクとしたことにより、マイクロデバイスの信頼性を向上することができる。即ち、単結晶シリコンのバルクは、薄膜技術を用いてシリコン薄膜を積層したポリシリコン等に比べて機械的強度が強いため、マイクロデバイスの信頼性を向上することができる。
【００３６】
また、請求項６記載の発明は、
支持部と該支持部に支持される機能部とを設けた機能素子を、被加工材を加工することにより形成する機能素子形成工程を有するマイクロデバイスの製造方法であって、
前記機能素子形成工程は、
第１の幅寸法を有すると共に前記支持部の形成位置に配設された第１の形成部と、前記第１の幅寸法に対して狭い第２の幅寸法を有すると共に前記機能部の形成位置に配設された第２の形成部とよりなるレジストを、前記被加工材に配設する工程と、
前記レジストをマスクとして前記被加工材をバルクマイクロマシニングにより加工し、前記支持部及び前記機能部を形成する工程とを有することを特徴とするものである。
【００３７】
上記発明によれば、被加工材にレジストを設け、このレジストをマスクとして、被加工材をバルクマイクロマシニングにより加工して支持部と機能部を形成する。また、レジストは、第１の幅寸法に対し第２の幅寸法が狭く設定された形状の簡単構成のものである。このレジストをマスクとして、被加工材をバルクマイクロマシニングにより加工して支持部と機能部を形成することにより、支持部に対して高いアスペクト比を有する機能部を有する機能素子を容易に形成することができる。
【００３８】
また、請求項７記載の発明は、
請求項６記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記バルクマイクロマシニングとして、反応性イオンエッチングを用いたことを特徴とするものである。
【００３９】
上記発明によれば、反応性イオンエッチングは汎用されているエッチング技術であるため、バルクマイクロマシニングとして反応性イオンエッチングを用いることにより、設備コストの低下及び製品コストの低下を図ることができる。
【００４０】
また、請求項８記載の発明は、
請求項６または７記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記支持部と前記機能部を一括的に形成することを特徴とするものである。
【００４１】
上記発明によれば、機能部と支持部とを一括的に形成できるため、製造工程の簡単化を図ることができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００４３】
図６乃至図８は、本発明の一実施例であるマイクロデバイスを示している。本実施例では、マイクロデバイスとして光スイッチ１０を例に挙げて説明する。しかしながら、本発明の適用はこれに限定されものではなく、基板（本実施例のステージ１３に相当する）上に機能素子（本実施例のミラー２０に相当する）を有してなる各種マイクロデバイスに適用可能なものである。
【００４４】
先ず、図７及び図８を用いて、光スイッチ１０の全体構成について説明する。尚、図７は光スイッチ１０の分解斜視図であり、図８は光スイッチ１０の平面図である。
【００４５】
光スイッチ１０は可動ミラー切り換え式の光スイッチであり、例えばＤＷＤＭ関連機器内に配設されて信号光の光路の切り換え処理を行なうものである。この光スイッチ１０は、大略すると変位部１１、基台部１２、支持フレーム１４、及びミラー２０等により構成されている。
【００４６】
変位部１１は単結晶シリコンのバルクよりなり、ステージ１３，アーム部１５，枠部１６，及びミラー２０等により構成されている。この変位部１１を構成するステージ１３，アーム部１５，枠部１６，及びミラー２０は、バルクマイクロマシニング技術を用いて一体的に形成された構成とされている。ここで、バルクマイクロマシニング技術とは、単結晶基板そのものに微細構造体を形成する加工技術をいう（「半導体用語大辞典」：株式会社日刊工業新聞社、１９９９年３月２０日発行、８７１頁右欄参照）。
【００４７】
ステージ１３は略六角形状の板状部であり、その中央にミラー２０（請求項記載の機能素子に相当する）が立設した構成とされている。ミラー２０は、その表裏両面が鏡面処理されている。また、このミラー２０は、各光ファイバー１７間の光路に対し４５°傾けられた構成で形成されている。尚、説明の便宜上、ミラー２０の詳細説明については後述するものとする。
【００４８】
アーム部１５は、ステージ１３の一辺から２本延出するよう形成されている。このアーム部１５は、ステージ１３側と反対側の端部が支持フレーム１４に接続されている。従って、ステージ１３はアーム部１５を介して支持フレーム１４に支持された構成とされている。また、各アーム部１５は片持ち梁状の形状を有しているため、図中上下方向（図中矢印Ｚ１，Ｚ２で示す方向）に対し変形可能な構成とされている。
【００４９】
支持フレーム１４は、単結晶シリコンのバルクにより構成されている。この支持フレーム１４は、変位部１１を支持する機能を奏すると共に、４本の光ファイバー１７を所定位置に固定する機能を奏するものである。このため、支持フレーム１４は、光ファイバー１７を固定するための４個のファイバー装着溝１８を形成した構成とされている。また、４本の光ファイバー１７の内、２本づつは対向するよう配設されている。ミラー２０は、この対抗する光ファイバー１７を結ぶ光軸が交差する位置に配設されている。
【００５０】
次に、基台部１２について説明する。基台部１２は、ガラス基板にキャビティ部１９を形成した構成とされている。このキャビティ部１９内において、ステージ１３と対向する位置にはステージ１３を静電的に駆動するための駆動電極（図示せず）が形成されている。この駆動電極に電圧印加及び電圧印加解除することにより、ステージ１３は図中矢印Ｚ１，Ｚ２方向に移動する。
【００５１】
本実施例に係る光スイッチ１０は、変位部１１が変位していない状態では、ミラー２０は上昇した位置にあるよう構成されている。この状態では、光を出射する光ファイバー１７から発射された光はミラー２０に入射し、このミラー２０で９０°光路を変更されて対応する光ファイバー１７に入射する。
【００５２】
これに対し、電圧印加を行なうことにより変位部１１のステージ１３が矢印Ｚ１方向に変位すると、光を出射する光ファイバー１７から発射された光は、ミラー２０に入射することなく、光を出射する光ファイバー１７と対向配置された光ファイバー１７に入射する。よって、光スイッチ１０は、駆動電圧をＯＮ／ＯＦＦすることにより、各光ファイバー１７間の光路を切り換えることができる。
【００５３】
続いて、ミラー２０について以下詳述する。図６は、ミラー２０を拡大して示している。このミラー２０は、ステージ１３に対して垂立するよう形成されている。このミラー２０は、支持部２１，２２と、ミラー部２３（請求項に記載の機能部に相当する）とにより構成されている。
【００５４】
支持部２１は、ミラー部２３の両側部に形成されており、その下部はステージ１３に接合されている。よって、支持部２１，２２は、ミラー部２３をステージ１３上で支持する機能を奏している。この支持部２１，２２は反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いて形成されるが、前記した加工限界により、支持部２１，２２は側面視した状態で逆台形型の形状を有している。
【００５５】
ミラー部２３は、前記したように光ファイバー１７から出射する光を反射する部位であり、表裏両面が鏡面とされている。このミラー部２３の幅寸法（図６及び図１２に矢印ｄで示す寸法）は、図示されるように、支持部２１，２２の幅寸法（図６及び図１２に矢印ａで示す寸法）に対して、小さく設定されている（ｄ＜ａ）。
【００５６】
上記構成とされた支持部２１，２２とミラー部２３は、一体成形されている。このように、支持部２１，２２とミラー部２３とを一体成形することにより、各支持部２１，２２とミラー部２３との接合部分における機械的強度が向上し、よってミラー２０の信頼性（即ち、光スイッチ１０の信頼性）を高めることができる。尚、ミラー部２３の下部には、空間部２４が形成されている。
【００５７】
続いて、上記構成とされた光スイッチ１０の製造方法について説明する。尚、光スイッチ１０を製造するための各工程の内、本発明の特徴はミラー２０の形成方法に特徴を有しており、他の構成は周知の工程である。このため、以下の説明ではミラー２０の形成方法についてのみ説明するものとする。
【００５８】
図９乃至図１０は、ミラー２０の製造方法の一実施例を示している。本実施例では、ブロック状の被加工材３０からミラー２０を形成する方法について説明する。この被加工材３０は、例えばバルク状の単結晶シリコンである。
【００５９】
ミラー２０を形成するには、被加工材３０の上面にレジスト材を配設すると共に、このレジスト材に対して露光・現像処理が行なう。そして、支持部２１，２２となる支持部形成部４２、及びミラー部２３となるミラー部形成部４３を残し、他の部分のレジスト材を除去する。これにより、図９に示す形状のレジスト４０が形成される。
【００６０】
ここで、支持部形成部４１，４２の幅寸法（図９に矢印Ｘ１で示す寸法）は、図６及び図１４に示した支持部２１，２２の上部幅寸法ａと同一寸法であり（Ｘ１＝ａ）、ミラー部形成部４３の幅寸法（図９に矢印Ｘ２で示す寸法）は、ミラー部２３の上部幅寸法ｄと同一寸法である（Ｘ２＝ｄ）。
【００６１】
上記のように、被加工材３０に所定形状のレジスト４０が形成されると、続いてレジスト４０をマスクとして被加工材３０に対してバルクマイクロマシニングが行なわれる。本実施例では、バルクマイクロマシニングとして反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いている。
【００６２】
図１０は、被加工材３０に対する掘り込み深さが浅い状態を示している。同図に示すように、ＲＩＥを実施することにより、レジスト４０から露出した被加工材３０はエッチングされる。この際、掘り込み深さが浅い場合、ＲＩＥによるエッチングは略垂直に近い状態で行なわれる。
【００６３】
図１１は、図１０に示した状態よりも、更にＲＩＥが進んだ状態を示している。このように掘り込み深さが深くなると、エッチングに寄与するイオンの軌道が乱され、垂直よりも横方向に向いたイオンが増大する。このため、図示されるように、被加工材３０には下方に行くほど幅狭となるテーパ角が形成されるようになる。
【００６４】
このため、被加工材３０の支持部２１，２２となる支持部対応部２１Ａは、図示されるように、側面視した状態で逆台形的な形状となる（尚、図では理解を容易とするため、側方に対するエッチング量を誇張して図示している）。この現象は、被加工材３０のミラー部２３となるミラー部対応部２３Ａについても同様に生じる。
【００６５】
図１２は、図１１に示す状態よりも更にＲＩＥが進んだ状態を示している。この状態では、ミラー部対応部２３Ａにおいて、ＲＩＥ装置の性能によるテーパ角の限界（アスペクト比の限界）を超えるため、ミラー部対応部２３Ａの下部に空間部２４が形成される。図１３は、更にＲＩＥによる加工が進み、ミラー２０が形成された状態を示している。
【００６６】
上記したように本実施例に係るミラー２０の形成方法では、被加工材３０に支持部形成部４１，４２及びミラー部形成部４３を形成したレジスト４０を設け、このレジスト４０をマスクとして被加工材３０をＲＩＥ（バルクマイクロマシニング）により加工し、支持部２１，２２及びミラー部２３（機能部）を有するミラー２０を形成する構成としている。
【００６７】
このように、本実施例では汎用されているＲＩＥ技術を利用してミラー２０を形成するため、設備コストの低減を図ることができ、低コストでミラー２０を形成することができる。また、本実施例では支持部２１，２２とミラー部２３を一括的に形成するため、製造工程の簡単化を図ることができる。更に本実施例では、ミラー部２３の重量の軽減を図ることができ、これにより光スイッチ１０の低エネルギー駆動及び高速駆動が可能となる。
【００６８】
ここで、上記のように形成されたミラー２０の支持部２１，２２及びミラー部２３のアスペクト比に注目し、図６及び図１４を参照して以下説明する。
【００６９】
図１４（Ａ）は、ＲＩＥを用いて高さｂを持つ支持部２２のみを形成した例を示している（ミラー部２３は形成していない）。前記した理由により、側面はテーパ角を有しており、よって支持部２２は逆台形形状となっている。また、下端部における幅寸法ｆは、支持部２２が自立するに足る最小の寸法となるよう構成されている。
【００７０】
これに対し、図１４（Ｂ）に示す例は、支持部２２に機能部となるミラー部対応部２３ａ（ハッチングで示す部分）を形成したものである。このミラー部対応部２３ａは、上端部の幅寸法がｃであり、下端部は尖った形状となっている。従って、ミラー部対応部２３ａ単独では自立することはできないが、支持部２２に支えられることにより自立した構成となっている。
【００７１】
一方、このミラー部対応部２３ａのアスペクト比はｂ／ｃであり、ミラー部対応部２３ａ単独で自立さる必要がないため高いアスペクト比を実現している。即ち、図１４（Ｂ）に示す構成によれば、高いアスペクト比を有したミラー部対応部２３ａを、自立させた構成とすることができる。従って、ミラー部対応部２３ａをミラー部として使用しても、従来に比べて信頼性の高い、また駆動安定性の高い光スイッチ１０を実現することができる。
【００７２】
更に、図１４（Ｂ）に示す状態より、ミラー部対応部２３ａを薄くした場合、同図に示すようにミラー部対応部２３ａの下部に空間部２４が形成される。この時に形成されるミラー部２３のアスペクト比は、ＲＩＥの加工限界となる限界アスペクト比（ｂ／ｃ≒ｅ／ｄ）以上とはならない。しかしながら、空間部２４が形成されることにより、ミラー２０の軽量化が図れ、光スイッチ１０の応答性を高めることができる。尚、形成されたミラー部２３の上部の幅寸法ｄは、図１４（Ｂ）に示した例におけるミラー部対応部２３ａの上部の幅寸法ｃよりも小さくなる（ｃ＜ｄ）。
【００７３】
本実施例のように、光スイッチ１０のミラーとして実際に機能する部分（図１４（ｃ）に矢印ｇで示す部分）が上部に限られている場合には、下部に空間部２４が存在しても問題はない。更に、この構成とすることにより、図１４（Ｃ）に示されるミラー部２３は、あたかも図１４（Ｄ）に示すような上下全体にわたり幅寸法ｄのミラーと等価な構成となり、よって見かけのアスペクト比はｂ／ｄとなり、高精度で信頼性の高いミラー部２３（光スイッチ１０）を実現することができる。
【００７４】
ところで従来では、図３に示したようにミラー２Ｂに本実施例における支持部２１，２２が存在せず、よってミラー２Ｂは光を反射させる機能と、ステージ１上に立設する機能を兼ねた構成であった。このため従来のミラー２Ｂでは、機械的強度を出すために、ミラー２Ｂの下端部の寸法（接合幅寸法ｃ）を大きく設定する必要があった。また、この接合幅寸法ｃが決まると、従来のミラー２Ｂではその上部における幅寸法ａ及び高さｃが自ら決まってしまい、高アスペクト比を有したミラーを形成することができなかった。
【００７５】
これに対して本実施例では、ミラー部２３に光を反射させる機能を持たせ、支持部２１，２２にミラー部２３をステージ１３に対して支持する機能を持たせた構成としている。このように、各機能を支持部２１，２２とミラー部２３に分担したことにより、支持部２１，２２とミラー部２３とが互いに干渉することなく、よって各々の機能にのみ適合した形状に支持部２１，２２とミラー部２３を加工することが可能となった。
【００７６】
このため、支持部２１，２２のアスペクト比Ａ２１，２２を低アスペクト比とすることができ、ミラー部２３を基台部１２上に確実に支持することが可能となった。この支持部２１，２２のアスペクト比Ａ２１，２２の値は、例えば０．５以上３０未満に設定される。また、この支持部２１，２２のアスペクト比Ａ２１，２２の値は、１以上１０未満に設定することが望ましい。
【００７７】
一方、ミラー部２３は、それ自身でステージ１３に正立する必要がないため、その幅寸法ｄを極めて薄く設定することが可能である。具体的には、ミラー部２３の幅寸法ｄは、０．１〜２μｍに設定することが可能である。また、このミラー部２３の幅寸法ｄは、０．５〜２μｍに設定することが好ましい。
【００７８】
このようにミラー部２３の幅寸法ｄが極めて薄く設定されることにより、ミラー部２３のアスペクト比Ａ２３は、３０以上１００以下の高い値に設定することができる。この際、このミラー部２３のアスペクト比Ａ２３は、３０以上４０以下に設定することが好ましい。
【００７９】
このように本実施例では、ミラー部２３（機能部）のアスペクト比Ａ２３を支持部２１，２２のアスペクト比比Ａ２１，２２より高く設定することが可能となったため、支持部２１，２２においてはステージ１３に対する機械的強度を高めることができ、またミラー部２３においては薄型化を図ることが可能となった。よって、本実施例によれば、ミラー部２３の薄型化が図れることにより、光スイッチ１０の高精度化及び駆動時の応答性の向上を図ることができる。また、支持部２１，２２の機械的強度が向上することからミラー２０に破損が発生することがなくなり、光スイッチ１０の信頼性を高めることができる。
【００８０】
尚、上記したミラー２０を形成する方法に係る実施例では、ブロック状の被加工材３０からミラー２０を形成する方法について説明したが、ミラー２０を一枚の基板から変位部１１，支持フレーム１４，アーム部１５等と共に一括的に形成することも可能であり、この方法に対しても本発明に係る製造方法を適用することができる。
【００８１】
また、本実施例では、ミラー２０を形成する方法に係る実施例において、被加工材３０を加工するバルクマイクロマシニングとして反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いたが、被加工材３０を加工する方法はこれに限定されるものではなく、ＬＩＧＡやＴＩＥＧＡ等を利用した電鋳等の方法を適用することも可能である。
【００８２】
また、上記した実施例では、基板（ステージ１３）に対して機能素子（ミラー２０）が垂立した構成を例に挙げて説明したが、機能素子が基板に対して傾いた状態で立設され構成についても、本発明を適用することができる。
【００８３】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することができる。
【００８４】
請求項１記載によれば、機能部のアスペクト比が支持部のアスペクト比より高いため、支持部においては機械的強度を高めることができ、また機能部においては薄型化を図ることができる。
【００８５】
また、請求項２記載の発明によれば、機能部の幅寸法が２μｍ以上３μｍ以下と非常に薄型化されるため、機能部の軽量化が図れマイクロデバイスの応答性を高めることができる。
【００８６】
また、請求項３記載の発明によれば、機能部と前記基板との間に空間部が形成されることにより、機能素子の軽量化が図れマイクロデバイスの応答性を高めることができる。
【００８７】
また、請求項４記載の発明によれば、機能素子を基板の変位により入光される光の光路を切り換えるミラーとして用いたことにより、マイクロデバイスを光スイッチとして用いることができる。
【００８８】
また、請求項５記載の発明によれば、移動部を機械的強度が強い単結晶シリコンのバルクとしたことにより、マイクロデバイスの信頼性を向上することができる。
【００８９】
また、請求項６記載の発明によれば、支持部に対して高いアスペクト比を有する機能部を有する機能素子を容易に形成することができる。
【００９０】
また、請求項７記載の発明によれば、設備コストの低下及び製品コストの低下を図ることができると共に、実質的に反応性イオンエッチングによる限界アスペクト比以上を持つ、高精度な機能素子部を実現することができる。
【００９１】
また、請求項８記載の発明によれば、製造工程の簡単化を図ることができる。また、機能素子を基板の変位により入光される光の光路を切り換えるミラーとして用いることにより、ミラーの重量を軽減できるため、ミラーの低エネルギー駆動及び高速駆動を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の一例である光スイッチのミラー製造方法を説明するための図である。
【図２】理想的に製造されたミラーを示す図である。
【図３】従来のミラー製造方法により製造されるミラーのアスペクト比を説明するための図である。
【図４】光スイッチのミラーの薄型化を図る理由を説明するための図である（その１）。
【図５】光スイッチのミラーの薄型化を図る理由を説明するための図である（その２）。
【図６】本発明の一実施例の製造方法により製造されたミラーを拡大して示す図である。
【図７】本発明の一実施例の製造方法により製造されたミラーを有した光スイッチを示す分解斜視図である。
【図８】本発明の一実施例の製造方法により製造されたミラーを有した光スイッチを示す平面図である。
【図９】本発明の一実施例であるミラーの製造方法を説明するための図である（その１）。
【図１０】本発明の一実施例であるミラーの製造方法を説明するための図である（その２）。
【図１１】本発明の一実施例であるミラーの製造方法を説明するための図である（その３）。
【図１２】本発明の一実施例であるミラーの製造方法を説明するための図である（その４）。
【図１３】本発明の一実施例であるミラーの製造方法を説明するための図である（その５）。
【図１４】本発明の一実施例の製造方法により製造されたミラーのアスペクト比を説明するための図である。
【符号の説明】
１０  光スイッチ
１３  ステージ
１７  光ファイバー
２０  ミラー
２１，２２  支持部
２３  ミラー部
２４  空間部
３０  被加工材
４０  レジスト
４１  支持部形成部
４２  支持部形成部
４３  ミラー部形成部
２１Ａ  支持部対応部
２２Ａ  支持部対応部
２３Ａ  ミラー部対応部
【図１】
2004174633.tif 000003
【図２】
2004174633.tif 000004
【図３】
2004174633.tif 000005
【図４】
2004174633.tif 000006
【図５】
2004174633.tif 000007
【図６】
2004174633.tif 000008
【図７】
2004174633.tif 000009
【図８】
2004174633.tif 000010
【図９】
2004174633.tif 000011
【図１０】
2004174633.tif 000012
【図１１】
2004174633.tif 000013
【図１２】
2004174633.tif 000014
【図１３】
2004174633.tif 000015
【図１４】
2004174633.tif 000016