(57)【要約】【課題】  垂直度が高く、表面粗さが小さいミラーの作製方法の提供。【解決手段】  シリコンからなる基板に、前記基板表面に対してマスク材を形成し、異方性ドライエッチングし、異方性ウエットエッチングし、前記基板表面に直交する結晶面と略平行な面を前記異方性ドライエッチングした後、前記異方性ウエットエッチング工程によって、反射面を形成する。【選択図】  図２
2004326083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンからなる基板に、前記基板表面に対して垂直な反射面を有するミラーを形成する製造方法であって、前記基板表面にマスク材を形成するマスク形成工程と、前記基板を異方性ドライエッチングする異方性ドライエッチング工程と、前記基板を異方性ウエットエッチングする異方性ウエットエッチング工程と、前記基板の前記基板表面に直交する結晶面と略平行な面を異方性ドライエッチング工程で形成した後、異方性ウエットエッチング工程によって、前記反射面を形成するミラーの製造方法。
【請求項２】
前記異方性ドライエッチング工程において、前記基板に形成した加工側壁のうち少なくとも前記反射面に対応する部分と、前記基板表面のなす角度が９０°±３°であることを特徴とする請求項１に記載のミラーの製造方法。
【請求項３】
前記異方性ドライエッチング工程において、前記基板に形成した加工側壁のうち少なくとも前記反射面に対応する部分の表面粗さが３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のミラーの製造方法。
【請求項４】
前記異方性ドライエッチング工程において、前記基板外周部にシリコンの露出した部分を設けることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のミラーの製造方法。
【請求項５】
前記異方性ドライエッチング工程と前記異方性ウエットエッチング工程の間にクリーニング工程を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のミラーの製造方法。
【請求項６】
前記クリーニング工程において、前記基板に対して酸素プラズマを照射することを特徴とする請求項５に記載のミラーの製造方法。
【請求項７】
前記クリーニング工程において、前記基板に対してアルゴンプラズマを照射することを特徴とする請求項５に記載のミラーの製造方法。
【請求項８】
前記クリーニング工程において、前記基板を硫酸と過酸化水素水の混合液に浸水させることを特徴とする請求項５に記載のミラーの製造方法。
【請求項９】
前記クリーニング工程において、前記基板を加熱した硫酸に浸水させることを特徴とする請求項５に記載のミラーの製造方法。
【請求項１０】
前記異方性ウエットエッチング工程において、そのエッチャントが水酸化カリウム水溶液であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のミラーの製造方法。
【請求項１１】
前記異方性ウエットエッチング工程において、そのエッチャントが水酸化カリウムにイソプロピルアルコールを添加したものであることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のミラーの製造方法。
【請求項１２】
前記異方性ウエットエッチング工程において、そのエッチャントが水酸化テトラメチルアンモニウムであることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のミラーの製造方法。
【請求項１３】
前記異方性ウエットエッチング工程において、そのエッチャントが水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液であり、その液温は６０℃以上７０℃以下であることを特徴とする請求項１２に記載のミラーの製造方法。
【請求項１４】
前記異方性ウエットエッチング工程において、そのエッチャントが水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液であり、そのエッチング量は０．５μｍ以上３μｍ以下であることを特徴とする請求項１２に記載のミラーの製造方法。
【請求項１５】
前記異方性ウエットエッチング工程において、そのエッチャントが水酸化テトラメチルアンモニウムにシリコンを添加したものであることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のミラーの製造方法。
【請求項１６】
前記異方性ウエットエッチング工程において、そのエッチャントが水酸化テトラメチルアンモニウムにシリコンと過硫酸アンモニウムを添加したものであることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のミラーの製造方法。
【請求項１７】
前記異方性ウエットエッチング工程において、そのエッチャントがアンモニアに酸化砒素を添加したものであることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のミラーの製造方法。
【請求項１８】
前記基板において、前記基板表面の結晶面が{１００}面であり、前記反射面となる結晶面が{１００}面または{１１０}面であることを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載のミラーの製造方法。
【請求項１９】
前記基板において、前記基板表面の結晶面が{１１０}面であり、前記反射面となる結晶面が{１００}面または{１１０}面または{１１１}面であることを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載のミラーの製造方法。
【請求項２０】
前記基板において、前記基板表面の結晶面が{１１１}面であり、前記反射面となる結晶面が{１１０}面であることを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載のミラーの製造方法。
【請求項２１】
前記反射面上に、薄膜を被覆する工程を含むことを特徴とする請求項１から２０のいずれかに記載のミラーの製造方法。
【請求項２２】
前記反射面に薄膜を被覆する工程において、前記薄膜が少なくとも一層の金属膜で形成されていることを特徴とする請求項２１に記載のミラーの製造方法。
【請求項２３】
前記反射面に薄膜を被覆する工程において、前記薄膜が少なくとも一層の誘電体で形成されていることを特徴とする請求項２１に記載のミラーの製造方法。
【請求項２４】
前記反射面に薄膜を被覆する工程において、前記薄膜の成膜方法が真空蒸着法を用いた斜方蒸着であることを特徴とする請求項１から２３のいずれかに記載のミラーの製造方法。
【請求項２５】
前記反射面に薄膜を被覆する工程において、前記薄膜の成膜方法がスパッタリング法であることを特徴とする請求項１から２３のいずれかに記載のミラーの製造方法。
【請求項２６】
前記反射面に薄膜を被覆する工程において、前記薄膜の成膜方法がメッキ法であることを特徴とする請求項１から２３のいずれかに記載のミラーの製造方法。
【請求項２７】
前記反射面に薄膜を被覆する工程において、前記薄膜の成膜方法がイオンプレーティング法であることを特徴とする請求項１から２３のいずれかに記載のミラーの製造方法。
【請求項２８】
前記基板に形成され、前記基板の表面に対して垂直な面からなる少なくとも２枚の反射面を有し、少なくとも２枚の前記反射面のなす角度が９０度であって、請求項１から２７のいずれかに記載のミラーの製造方法によって作製されたことを特徴とするミラーデバイス。
【請求項２９】
前記基板に形成された少なくとも２枚の前記反射面が、同一の結晶面であることを特徴とする請求項２８に記載のミラーデバイス。
【請求項３０】
二組の可動リトロリフレクターと二組の固定された固定リトロリフレクターと、前記固定リトロリフレクターと一体の固定部と、前記可動リトロリフレクターと一体の可動部と、前記固定部と前記可動部を接続するバネからなり、前記可動部を駆動させることによって光路切り替えを行う光スイッチであって、請求項１から２７のいずれかに記載のミラーの製造方法によって、前記可動リトロリフレクター及び前記固定リトロリフレクターが作製された光スイッチ。
【請求項３１】
前記基板に、前記可動リトロリフレクターと前記固定リトロリフレクターと前記可動部及び前記固定部を作製するリトロリフレクター形成工程と、前記バネを作製するバネ形成工程とを含む光スイッチの製造方法において、請求項１から２７のいずれかに記載のミラーの製造方法によって、前記可動リトロリフレクター及び前記固定リトロリフレクターが作製された光スイッチの製造方法。
【請求項３２】
前記リトロリフレクター形成工程の後に、前記バネ形成工程を行うことを特徴とする請求項３１に記載の光スイッチの製造方法。
【請求項３３】
前記基板がSOI基板であり、一方のシリコン層に、前記リトロリフレクター形成工程を実施し、もう一方のシリコン層に前記バネ形成工程を実施することを特徴とする請求項３１に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】
この発明は、シリコン基板を加工してミラーを作製する方法とその作製方法を用いて作製したミラーデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロマシン（MEMS：Micro Electro Mechanical System）技術は半導体微細加工技術の応用により、最近急速な発展を遂げている。特に光技術へのMEMS技術の応用は近年著しい進展が見られる。このような技術は、スキャナー、マイクロミラーアレイディスプレイなどの画像処理装置、超小型な高密度光メモリ用読み出し書き込み装置などの情報通信分野に活かされている。このようなデバイスの１つとして微小ミラーを有するものがあり、微小ミラーを駆動することによって光の走査や光路切換を行っている。従って、微小ミラーはそのデバイスの特性を左右するキーパーツである。効率よく光を伝送するために、微小ミラーには、高い反射率が求められる。また、同一平面上に複数枚の微小ミラーを有するデバイスを作製する場合や、オプティカルベンチを用いて、微小ミラーと光ファイバのパッシブアライメントを行う場合には、入射した光が所望の部分に反射される必要があるため、微小ミラーが形成された基板表面に対する微小ミラーの垂直度が重要になる。このように微小ミラーには、高い反射率と基板表面に対する高い垂直度が重要な要素であると言える。
【０００３】
シリコン基板に微小ミラーを作製する場合、シリコン基板上に二酸化珪素や窒化シリコンなどの材料でマスクを形成し、異方性ウエットエッチングや異方性ドライエッチングなどの方法が用いられる。異方性ウエットエッチングでは、シリコン基板の結晶面に依存したエッチングレートの差を利用して、特定の結晶面を露出させて反射面を作製する。異方性ウエットエッチングでは、結晶面を露出させて反射面を作製するため、マスク形状とシリコン基板の結晶方位の位置合わせに高いアライメント精度が必要になる。
【０００４】
アライメント精度を向上させる手段として以下の工程が挙げられる（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
(工程１)シリコン基板上に、二酸化珪素や窒化シリコンからなるマスク材を堆積した後、フォトリソグラフィによって円や四角形のマスク材パターンを形成する
(工程２)水酸化カリウム水溶液（KOH）や、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液（TMAH）などのアルカリ溶液を用いた異方性ウエットエッチングによってシリコン基板に結晶面で構成されるアライメントパターンを形成する
(工程３)結晶面で構成されたアライメントパターンと微小ミラーを形成するためのマスクの方向を一致させてアライメントを行う
異方性ウエットエッチングによって作製された微小ミラーの反射面は、結晶面で構成されるため表面粗さが小さく、高い反射率が得られるとともに垂直度も高い。
【０００６】
異方性ドライエッチングによる作製方法は、異方性ウエットエッチングの場合と比較して、マスクパターン通りに微小ミラーを形成しやすくパターンの自由度が高いことや、エッチング時間を短縮できるという利点がある。最近では、基板に対して垂直な微小ミラーを作製する方法として、DRIE（Deep Reactive Ion Etching）を用いた異方性ドライエッチングが主流となっている。その異方性ドライエッチングを用いて、ミラー前駆体を作製し、エッチングした部分を熱酸化する。熱酸化することで加工側壁を保護し、異方性ウエットエッチングで微小ミラーを形成する。異方性ウエットエッチングの時間によって微小ミラーの厚さを制御することが可能である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
さらに、異方性ドライエッチングと異方性ウエットエッチングを組み合わせる手法もある（例えば、非特許文献２参照。）。異方性ドライエッチングでミラー外形を作製し、アルカリ溶液を用いてエッチングすることで特定の結晶面を露出させる。この手法により、加工面は垂直度が高く、表面粗さが低減される。完成した構造物はモールドに利用されている。
【非特許文献１】G.Ensell: Alignment of mask patterns to crystal orientation, Sensors and Actuators A 53. (1996) 345-348
【非特許文献２】M.Sasaki: Anisotropic Si Etching Technique for Optically Smooth Surfaces, TRANSDUCERS’01 2B3.03
【特許文献１】特開２００１−５６４４０号公報（請求項１−６、第６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
異方性ウエットエッチングによって微小ミラーを作製する場合、エッチング時間が長いことや所望のミラー形状を得るためにマスクパターンが複雑になるという問題点がある。
【０００９】
また特許文献１に記載されているような方法で微小ミラーを作製する場合、異方性ドライエッチングでミラー前駆体を作製しているが、微小ミラーの作製には、（１００）基板を用い（１００）面をミラーとし、異方性ウエットエッチングを用いているため、微小ミラーの高さと同じ又はそれ以上の幅のミラー前駆体が必要となり、高集積化に対応できないという大きな問題がある。
【００１０】
また、異方性ドライエッチングと異方性ウエットエッチングの組み合わせによって{１１０}面を反射面とする微小ミラーを作製する場合は、非特許文献２に記載されているようにエチレンジアミンピロカテコール（EPW）を用いることが考えられる。しかし、微小ミラーの反射面をある特定の結晶面に限定することは、微小ミラーを有するデバイスの設計自由度を下げることになる。また、EPWはシリコン基板に対して長時間異方性エッチングを行うと、エッチャントに沈殿物が生成され、その沈殿物がエッチングした箇所に溜まってくる。この沈殿物が、微小ミラーの反射面に付着した場合、マイクロマスクとなり表面粗さが大きくなる。さらに、EPWは発がん性を有することから人体に有害である。
【００１１】
そこで本発明は上記問題点を解決し、垂直度が高く、表面粗さが小さい微小ミラーを作製するためになされたもので、異方性ドライエッチング技術と異方性ウエットエッチング技術、シリコンの結晶面を利用し、それらを組み合わせることにより、微小ミラーの作製方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
シリコンからなる基板に、基板表面に対して垂直な反射面を有するミラーを形成する製造方法であって、基板表面にマスク材を形成するマスク形成工程と、基板を異方性ドライエッチングする異方性ドライエッチング工程と、基板を異方性ウエットエッチングする異方性ウエットエッチング工程と、基板の前記基板表面に直交する結晶面と略平行な面を前記異方性ドライエッチング工程で形成した後、異方性ウエットエッチング工程によって、反射面を形成するミラーの製造方法とした。
【００１３】
異方性ドライエッチング工程において、基板に形成した加工側壁のうち少なくとも反射面に対応する部分と、基板表面のなす角度が９０°±３°であることを特徴とするミラーの製造方法とした。また、異方性ドライエッチング工程において、基板に形成した加工側壁のうち少なくとも反射面に対応する部分の表面粗さが３００nm以下であることを特徴とするミラーの製造方法とした。また、異方性ドライエッチング工程において、基板外周部にシリコンの露出した部分を設けることを特徴とするミラーの製造方法とした。
【００１４】
異方性ドライエッチング工程と異方性ウエットエッチング工程の間にクリーニング工程を含むことを特徴とするミラーの製造方法とした。また、クリーニング工程において、基板に対して酸素プラズマを照射することを特徴とするミラーの製造方法とした。また、クリーニング工程において、基板に対してアルゴンプラズマを照射することを特徴とするミラーの製造方法とした。また、クリーニング工程において、基板を硫酸と過酸化水素水の混合液に浸水させることを特徴とするミラーの製造方法とした。また、クリーニング工程において、基板を加熱した硫酸に浸水させることを特徴とするミラーの製造方法とした。
【００１５】
異方性ウエットエッチング工程において、そのエッチャントが水酸化カリウム水溶液であることを特徴とするミラーの製造方法とした。また、異方性ウエットエッチング工程において、そのエッチャントが水酸化カリウムにイソプロピルアルコールを添加したものであることを特徴とするミラーの製造方法とした。また、異方性ウエットエッチング工程において、そのエッチャントが水酸化テトラメチルアンモニウムであることを特徴とするミラーの製造方法とした。異方性ウエットエッチング工程において、そのエッチャントが水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液であり、その液温は６０℃以上７０℃以下であることを特徴とするミラーの製造方法とした。また、異方性ウエットエッチング工程において、そのエッチャントが水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液であり、そのエッチング量は０．５μｍ以上３μｍ以下であることを特徴とするミラーの製造方法とした。また、異方性ウエットエッチング工程において、そのエッチャントが水酸化テトラメチルアンモニウムにシリコンを添加したものであることを特徴とするミラーの製造方法とした。また、異方性ウエットエッチング工程において、そのエッチャントが水酸化テトラメチルアンモニウムにシリコンと過硫酸アンモニウムを添加したものであることを特徴とするミラーの製造方法とした。また、異方性ウエットエッチング工程において、そのエッチャントがアンモニアに酸化砒素を添加したものであることを特徴とするミラーの製造方法とした。
【００１６】
基板において、基板表面の結晶面が{１００}面であり、反射面となる結晶面が{１００}面または{１１０}面であることを特徴とするミラーの製造方法とした。また、基板において、基板表面の結晶面が{１１０}面であり、反射面となる結晶面が{１００}面または{１１０}面または{１１１}面であることを特徴とするミラーの製造方法とした。また、基板において、基板表面の結晶面が{１１１}面であり、反射面となる結晶面が{１１０}面であることを特徴とするミラーの製造方法とした。
【００１７】
反射面上に、薄膜を被覆する工程を含むことを特徴とするミラーの製造方法とした。また、反射面に薄膜を被覆する工程において、薄膜が少なくとも一層の金属膜で形成されていることを特徴とするミラーの製造方法とした。また、反射面に薄膜を被覆する工程において、薄膜が少なくとも一層の誘電体で形成されていることを特徴とするミラーの製造方法とした。また、反射面に薄膜を被覆する工程において、薄膜の成膜方法が真空蒸着法を用いた斜方蒸着であることを特徴とするミラーの製造方法とした。また、反射面に薄膜を被覆する工程において、薄膜の成膜方法がスパッタリング法であることを特徴とするミラーの製造方法とした。また、反射面に薄膜を被覆する工程において、薄膜の成膜方法がメッキ法であることを特徴とするミラーの製造方法とした。また、反射面に薄膜を被覆する工程において、薄膜の成膜方法がイオンプレーティング法であることを特徴とするミラーの製造方法とした。
【００１８】
基板に形成され、基板の表面に対して垂直な面からなる少なくとも２枚の反射面を有し、少なくとも２枚の反射面のなす角度が９０度であって、ミラーの製造方法によって作製されたことを特徴とするミラーデバイスとした。また、基板に形成された少なくとも２枚の反射面が、同一の結晶面であることを特徴とするミラーデバイスとした。
【００１９】
基板がSOI基板であり、SOI基板の表面に対して垂直な面からなる固定ミラー、可動ミラーと、可動ミラーを含む可動部及び、固定ミラーを含むフレームを一方のシリコン層に形成し、可動部を支えるバネをもう一方のシリコン層に形成するミラーデバイスであって、ミラーの製造方法によって作製されたことを特徴とする光スイッチとした。
【００２０】
二組の可動リトロリフレクターと二組の固定された固定リトロリフレクターと、固定リトロリフレクターと一体の固定部と、可動リトロリフレクターと一体の可動部と、固定部と可動部を接続するバネからなり、可動部を駆動させることによって光路切り替えを行う光スイッチであって、ミラーの製造方法によって、可動リトロリフレクター及び固定リトロリフレクターが作製されたことを特徴とする光スイッチとした。
【００２１】
基板に、可動リトロリフレクターと固定リトロリフレクターと可動部及び固定部を作製するリトロリフレクター形成工程と、バネを作製する工程とを含む光スイッチの製造方法において、ミラーの製造方法によって、可動リトロリフレクター及び固定リトロリフレクターが作製されたことを特徴とする光スイッチ製造方法とした。また、リトロリフレクター形成工程の後に、バネ形成工程を行うことを特徴とする光スイッチの製造方法とした。さらに、基板がSOI基板であり、一方のシリコン層に、リトロリフレクター形成工程を実施し、もう一方のシリコン層にバネ形成工程を実施する工程を含むことを特徴とする光スイッチの製造方法とした。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、DRIEを用いて異方性ドライエッチングを行うことで、シリコン基板表面の結晶面に直交する結晶面に略平行な面を露出させ、その後、異方性ウエットエッチングによって結晶面を露出することができるため、シリコン基板表面に対する垂直度が高く、表面粗さの小さな反射面を得ることができる。さらに微小ミラーに、金属膜を被覆することで、光通信に用いられる波長に対して高い反射率を得ることができる。また反射面の表面に誘電体多層膜を被覆することにより、微小ミラーをフィルターとして用いることができる。
【００２３】
また、表面の結晶面が{１００}であるシリコン基板を用いることで、{１００}面または{１１０}面を反射面とする、シリコン基板に垂直でかつ表面粗さの低減された微小ミラーを作製することができる。
【００２４】
また、表面の結晶面が{１１０}である基板を用いることで、{１００}面または{１１０}面または{１１１}面を反射面とする、シリコン基板に垂直でかつ表面粗さの低減された微小ミラーを作製することができる。
【００２５】
また、表面の結晶面が{１１１}であるシリコン基板を用いることで、{１１０}面を反射面とする、シリコン基板に垂直でかつ表面粗さの低減された微小ミラーを作製することができる。
【００２６】
また、本発明で示す製造方法に基づいて作製した、２枚の反射面を有するリトロリフレクターは、結晶面を反射面としているため、２枚の反射面のなす角度や反射面と基板のなす角度がいずれも９０度であり、異方性ウエットエッチングを用いて表面粗さを低減しているため、高い反射率を得ることができる。さらに、リトロリフレクターは、ＡlやＡuなどの金属膜を被覆することで、光通信で用いられる波長の光に対して、高い反射率を得ることができる。あるいは、少なくとも一枚の反射面に誘電体多層膜を形成した場合、リトロリフレクターをフィルターとして用いることができる。
【００２７】
また、本発明で示す特徴を有するミラーを含むミラーデバイスを作製できる。また、SOI基板を用いて作製することで、膜厚の制御を行うことができ、バネ定数のばらつきを抑えることができる。また、ミラー部を作製する場合、ミラーデバイスパターンの外周部にダミーパターンを設け、ダミーパターンのシリコン露出面積で基板外周部におけるエッチャントガスの消費量を多くすることで、エッチング分布を向上させることができ、アンダーエッチング量を低減し、基板内におけるミラーの角度ばらつきを低減することができ、ミラーデバイスの歩留まりを向上させることができる。さらに、ダミーパターンの配置に関しては、基板外周部からLを数mm以上残すことで、ハンドリングする際の基板強度を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る微小ミラーの製造方法を説明する断面図であり、図１（a）はシリコン基板３上にマスク材４を形成した状態を示している。図１（ｂ）は、DRIE（Deep Reactive Ion Etching）を用いて、シリコンの深堀エッチングを行った状態を示している。図１（ｃ）は、アルカリ溶液で異方性ウエットエッチングを行った状態を示している。微小ミラー１は、シリコンマイクロマシニングプロセス技術を用いて作製する。図１（ａ）において、マスク材４は、レジスト、二酸化珪素（SiO２）、またはクロム（Cr）やアルミニウム（Al）などの金属である。マスク材４は、フォトリソグラフィによって形成される。
【００２９】
図５は図１（a）の状態における斜視図である。シリコン基板３上において、マスク材４のパターン方向Pと結晶面３０における結晶面３１との交線Qがなす角度をパターニング角度ψと定義する。斜線部分の結晶面３１は、シリコン基板３表面の結晶面３０に垂直な結晶面であって、後述する反射面と平行な結晶面である。例えば、シリコン基板３の表面における結晶面３０が{１００}面である場合、結晶面３１は、{１００}面や{１１０}面などである。パターニング角度ψは０°となるようにパターニングすることが望ましいが、一般的に±３°の範囲となるように位置合わせを行う必要がある。
【００３０】
次に異方性ドライエッチングによって図１（ｂ）に示すように、マスク材４以外の部分をエッチングし、反射面２２，２３を有する微小ミラー前駆体１１を形成する。DRIEを用いてエッチングする深さは、反射面２２，２３に照射されるビームの直径以上とする。また、深堀エッチングは、エッチング工程と重合工程の繰り返しであるため、微視的に見ると反射面２２，２３の表面にスキャロップと言われる凹凸が存在する。
【００３１】
図３（ａ）は、図１（ｂ）におけるＡ部分を拡大した断面図である。角度θ１は通常９０±３°となる。さらに、図５で述べたパターニング角度ψ＝０°±３°の範囲としているため反射面２３は、結晶面３１に近い結晶面をもつ平面が露出している。凹凸は深堀エッチング工程により形成されるスキャロップであり、そのスキャロップの高さD１は通常５０nm以上となる。D１が大きいほど反射率が低下する。すなわちスキャロップにより、反射面２２，２３は、表面粗さが大きくなり、反射率が低下する。従って、反射面２２，２３の状態では高反射率な微小ミラーとして用いることは困難である。
【００３２】
深堀エッチングの重合工程により、反射面２２、２３の表面にはフッ化物からなる重合膜が付着している。この重合膜は、後述するシリコンの異方性ウエットエッチングを行う際に、保護膜やマイクロマスクになる可能性があるため除去する方が良い。重合膜を除去するクリーニング工程では、酸素プラズマやアルゴンプラズマなどによるアッシングや硫酸過水や熱硫酸による酸洗浄などの手段を用いる。シリコン基板３に酸素プラズマを照射することによって化学的に重合膜が除去されるため、重合膜がマイクロマスクとなることに起因する表面粗さの増大を防ぐことができる。また、酸素プラズマの代わりにアルゴンプラズマを照射することによって、イオンの質量が酸素に比べて大きいためスパッタ効果が強くなる。これにより、側壁に付着した重合膜を初めとする不純物を物理的に除去することができる。また、マスクにAl等の金属を用いている場合、シリコン基板３を熱硫酸や硫酸と過酸化水素水の混合液に浸水させることによって、側壁のクリーニングとともにマスクの除去を同時に行うことができる。
【００３３】
図１（ｃ）は、反射面２２，２３を形成した後、異方性ウエットエッチングを行った状態である。図１（ｂ）に示した反射面２２，２３の表面がエッチングされ、表面粗さが低減される。異方性ウエットエッチングでは、温度やエッチャントの濃度などの諸条件によって、図５に示す結晶面３１のエッチングレートを変化させることができる。結晶面３１のエッチングレートを低くし、その他の結晶面のエッチングレートを高くすることで、結晶面３１のみを選択的に露出させることが可能である。これにより、結晶面３１に略平行な結晶面である反射面２２，２３は、結晶面３１からなる反射面２５，２６となる。つまり、形成した反射面は、シリコン基板３の結晶面３０と垂直な結晶面３１であるため、その結果、垂直度が高く、表面粗さの小さい微小ミラー１が作製できる。
【００３４】
このエッチングに用いるエッチャントは、KOHやTMAHやアンモニアであり、さらにKOHにIPA（イソプロピルアルコール）を添加したもの、TMAHにシリコンを添加したもの、TMAHにシリコンと過硫酸アンモニウムを添加したもの、アンモニアに酸化砒素を添加したものであっても良い。
【００３５】
TMAHをエッチャントとして用いた場合、液温は１００℃以下である。しかし、TMAHの温度が６０℃以下になると結晶面３１にピットが現れ、表面粗さが大きくなるため、ミラー面として用いることは困難となる。また、ＴＭＡＨの温度が９０度以上になると結晶面３１対するエッチングレートが、低温のときと比較して早くなるため、エッチング時間の制御が困難となる。さらには、エッチング量が多すぎると結晶面３１に他の結晶面が現れ出すため、表面粗さが大きくなる。つまり、TMAHをエッチャントとして用いる場合は、ＴＭＡＨの温度が６０〜７０℃、エッチング時間が５分〜１０分、エッチング量が０．５〜３μｍの範囲でエッチングを行うことが望ましい。
【００３６】
また、KOHにIPAを添加したものをエッチャントとして用いた場合、他の結晶面と比較して{１１０}面のエッチングレートを小さくすることができる。これにより、{１１０}面が残りやすく、表面粗さの小さい平滑な面が得られる。TMAHにシリコン、またはシリコンと過硫酸アンモニウムを添加したものをエッチャントとして用いた場合、Alなどの金属がエッチングされるのを防ぐことができる。これにより、デバイスにAlなどの金属で覆われた部分が存在しても、シリコンのエッチングを行うことができ、プロセス上の自由度が高くなる。さらに、アンモニアに酸化砒素を添加したものをエッチャントとして用いた場合も表面粗さを抑えることができる。
【００３７】
図３（ｂ）は、図１（ｃ）のＢ部分を拡大した断面図である。異方性ウエットエッチングによって、結晶面３１を露出させるため、反射面２６の表面粗さD２を３０nm以下に低減させることができる。さらに、結晶面３１は、シリコン基板３の表面における結晶面３０と直交するため、シリコン基板３と反射面２６の角度θ２は、９０°となる。さらに、弗硝酸による等方性ウエットエッチングや熱酸化または、熱酸化した後にウエットエッチングによって酸化膜を除去することで、反射面２５，２６の表面粗さをより低減することができる。
【００３８】
図２は、図１の製造方法で作製した微小ミラー１の概略図である。微小ミラー１は高さHが数百μm以下、幅Wが数百μm以下、厚さTが数ｍｍ以下であり、シリコン基板３と微小ミラー１とのなす角度θは９０±２°である。マスク４に関しては、除去することも可能である。
【００３９】
また、シリコンからなる反射面２５，２６は、反射面２５，２６に入射する光の波長によっては反射せずに透過する。そこで、反射面２５，２６に入射する光の波長において高い反射率を有する材料、例えば紫外光の範囲に対してはＡｌ、可視光の範囲に対してはＡｌや金（Ａｕ）、赤外光の範囲に関してはＡｕや銅（Ｃｕ）などの金属膜を真空蒸着法、スパッタリング法、メッキ法、イオンプレーティング法などを用いて被覆することで、反射面２５，２６に入射する光の波長において、高い反射率を得ることができる。また反射面２５，２６の表面に誘電体多層膜を被覆することにより、微小ミラー１をフィルターとして用いることも可能である。
【００４０】
金属膜を被覆する工程において、真空蒸着法は、蒸着源を微小ミラーの反射面に対して垂直に配置することで最も効率よく金属膜を被覆することができるが、一枚の基板上に多数の微小ミラーが形成されている場合、前後に配置された微小ミラーが障害となり必要な部分に金属膜が蒸着されない。このような場合、シリコン基板３を蒸着源に対して傾け、斜方から蒸着を行うことで、前後に配置された微小ミラーが障害とならずに、必要な部分に金属膜を被覆することができる。またスパッタ法は、緻密で剥がれにくい金属膜を被覆できる。メッキ法は、段差の大きい部分にも均一な金属膜を被覆することができ、また一度に厚い金属膜を被覆することができる。イオンプレーティング法は、低温で密着強度の高い金属膜を被覆できる。
【００４１】
図９は、DRIEエッチング後の反射面２２，２３と基板表面のなす角度θ１と、TMAHエッチング後における反射面２５，２６の表面に金属膜として金を被覆し、赤外光（波長λ＝１５５０nm）を反射面２５，２６に照射した際の反射損失の関係を示すグラフである。プロットしている点は、実験データであり、直線は実験データによる線形近似である。角度θ１が９０°に近づくにつれて、反射損失が小さくなっていることがわかる。プラス方向の実験データは、単結晶シリコンの構造から９０°に対して左右対称であると考えると、マイナス方向のデータと同様である。ミラーデバイスの反射損失としては、３ｄB 以下が望ましく、その場合、角度条件として角度θ１は９０°±３°である必要がある。さらに、ミラーデバイスの反射損失を１dB以下にと良くするためには、角度条件として角度θ１は９０°±１．５°以下、反射損失を０．５ｄB以下にとさらに良くするためには、角度条件として角度θ１は９０°±１°以下にする必要がある。
【００４２】
また、図１０は、DRIEエッチング後の反射面２２、２３の表面粗さと、TMAHエッチング後における反射面２５，２６の表面に金属膜として金を被覆し、赤外光を反射面２５，２６に照射した際の反射損失の関係を示すグラフである。プロットしている点は、実験データであり、直線は実験データによる線形近似である。反射面２２、２３の表面粗さが大きくなるにつれて、反射損失が大きくなっていることがわかる。ミラーデバイスの反射損失としては、３ｄB以下が望ましく、その場合、表面粗さ条件として表面粗さは３００nm以下である必要がある。さらに、ミラーデバイスの反射損失を１dB以下にと良くするためには、表面粗さ条件として表面粗さは１５０nm以下、反射損失を０．５ｄB以下にとさらに良くするためには、表面粗さ条件として表面粗さは１００nm以下にする必要がある。なお、反射損失は、平滑なガラスあるいはシリコン基板上に金を成膜した反射面での反射強度をリファレンスとして用いて測定した。また反射損失測定毎に光学系を調整し、最も反射損失の小さかった値をデータとして用いている。また、DRIE加工後の反射面２２，２３の角度θ１や表面粗さは、微小ミラ−１の高さHの全範囲で前述の角度条件や表面粗さ条件を満たす必要はなく、少なくとも反射面２５，２６にビームが照射される範囲に対応する部分が前述の角度条件や表面粗さ条件であればよい。
【００４３】
以上説明したように、本発明の実施形態１によれば、DRIEを用いて異方性ドライエッチングを行うことで、シリコン基板表面の結晶面３０に直交する結晶面３１に略平行な結晶面を露出させ、その後、異方性ウエットエッチングによって結晶面３１を露出することができるため、垂直度が高く、表面粗さの小さな反射面２５，２６を得ることができる。また、DRIEによる異方性ドライエッチングを用いているため、異方性ウエットエッチングのみで作製する場合と比較して、マスク形状を簡略化することができる。それにより、各微小ミラーを形成するために必要な範囲を小さくし、微小ミラー１を高集積化することができる。さらに、DRIEを用いて、結晶面３１に略平行な面を露出させているため、異方性ウエットエッチング時間が短くても、微小ミラー１を任意の外形で形成することができる。したがって、マスクパターンを変更した場合でもDRIEの条件出しを特に行わずに、容易に垂直で高い反射率をもつ微小ミラーを作製することができる。また微小ミラー１に、金属膜を被覆することで、光通信に用いられる波長に対して高い反射率を得ることができる。
【００４４】
また、実施の形態１で述べた製造方法は、微小ミラーの反射面の形成だけでなく、シリコン基板を高いアスペクト比でエッチングして、垂直度が高く、表面粗さの小さい面を形成することが必要なデバイスの製造にも適用することができる。
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る微小ミラーの作製方法について説明する。なお、実施の形態１と同じ構成は同一符号を用い説明を省略する。実施の形態１に係る図５に示した結晶方位に関して、結晶面３０が{１００}であるシリコン基板について述べる。この結晶面３０に直交する結晶面３１は、{１００}面、{１１０}面である。例えば、{１００}基板に、{１００}面からなる反射面２５，２６を作製する場合、{１００}基板上にレジストを塗布し、図５に示すマスク材４のパターン方向Pが＜１００＞方向となるようにマスク材４をパターニングする。その後、そのマスク材を用いてDRIEでシリコンの深堀エッチングを行い、反射面２２，２３を露出させる。このとき、反射面２２，２３は完全な{１００}面ではないが、{１００}面に極めて近い面となっている。
【００４５】
次に、アルカリ溶液に入れて異方性ウエットエッチングを行う。この異方性ウエットエッチングにより、エッチングレートの差を利用して{１００}面を露出させる。{１００}面が露出されると、シリコン基板３表面の結晶面３０に対しても高い垂直度が得られ、表面粗さの小さい反射面２５，２６が得られる。また、{１１０}面に関しても同様にすることで、シリコン基板３表面の結晶面３０が{１００}であり、反射面２５，２６を形成している結晶面３１は{１１０}面となる。いずれの場合においても、垂直度が高く、表面粗さの小さい微小ミラーを作製することができる。
【００４６】
以上説明したように、本発明の実施の形態２によれば、結晶面３０が{１００}であるシリコン基板を用いて、結晶面３１が{１００}面または{１１０}面からなる反射面を有する、シリコン基板に垂直でかつ表面粗さの低減された微小ミラーを作製することができる。
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係る微小ミラーの作製方法について説明する。なお、実施の形態１と同じ構成は、同一符号を用い、説明を省略する。実施の形態１に係る図５に示した結晶方位に関して、結晶面３０が{１１０}であるシリコン基板について述べる。{１１０}面に直交する結晶面は、{１００}面、{１１０}面、{１１１}面である。例えば、{１１０}基板に、{１００}面からなる反射面２５，２６を作製する場合、{１１０}基板上にレジストを塗布し、図５に示すマスク材４のパターン方向Pが＜１００＞方向となるようにマスク材４をパターニングする。その後、そのマスク材を用いてDRIEでシリコンの深堀エッチングを行い、反射面２２，２３を露出させる。このとき、反射面２２，２３は完全な{１００}面ではないが{１００}面に略平行な面となっている。
【００４７】
次に、アルカリ溶液に入れて異方性ウエットエッチングを行う。この異方性ウエットエッチングにより、エッチングレートの差を利用して{１００}面を露出させる。{１００}面が露出されると、シリコン基板３表面の結晶面３０に対しても高い垂直度が得られ、表面粗さの小さい反射面２５，２６が得られる。また、{１１０}面や{１１１}面に関しても同様にすることで、シリコン基板３表面の結晶面３０が{１１０}であり、反射面２５、２６を形成している結晶面３１は{１００}面や{１１１}面となる。いずれの場合においても、垂直度が高く、表面粗さの小さい微小ミラーを作製することができる。
【００４８】
以上説明したように、本発明の実施の形態３によれば、結晶面３０が{１１０}であるシリコン基板を用いて、結晶面３１が{１００}面または{１１０}面または{１１１}面からなる反射面を有する、シリコン基板に垂直でかつ表面粗さの低減された微小ミラーを作製することができる。
（実施の形態４）
次に本発明の実施の形態４に係る微小ミラーの作製方法について説明する。なお、実施の形態１と同じ構成は同一符号を用い、説明を省略する。実施の形態１に係る図５に示した結晶方位に関して、結晶面３０が{１１１}であるシリコン基板について述べる。{１１１}面に直交する結晶面は、{１１０}面である。例えば、{１１１}基板上に、{１１０}面からなる反射面２５，２６を作製する場合、{１１１}基板にレジストを塗布し、図５に示すマスク材４のパターン方向Pが＜１１０＞方向となるようにマスク材４をパターニングする。その後、そのマスク材を用いてDRIEでシリコンの深堀エッチングを行い、反射面２２，２３を露出させる。このとき、反射面２２，２３は完全な{１１０}面ではないが{１１０}面に極めて近い面となっている。
【００４９】
次に、アルカリ溶液に入れて異方性ウエットエッチングを行う。この異方性ウエットエッチングにより、エッチングレートの差を利用して{１１０}面を露出させる。{１１０}面が露出されると、シリコン基板３表面の結晶面３０に対しても高い垂直度が得られ、表面粗さの小さい反射面２５，２６が得られる。このように、垂直度が高く、表面粗さの小さい微小ミラーを作製することができる。
【００５０】
以上説明したように、本発明の実施の形態４によれば、結晶面３０が{１１１}であるシリコン基板を用いて、結晶面３１が{１１０}面からなる反射面を有する、シリコン基板に垂直でかつ表面粗さの低減された微小ミラーを作製することができる。
（実施の形態５）
図４は本発明の実施の形態５に係るミラーデバイスの斜視図である。このミラーデバイスの製造方法は、実施の形態１の製造方法と同様であり、異方性ドライエッチング工程と異方性ウエットエッチング工程を組み合わせて作製する。ここでは、ミラーがリトロリフレクターとして機能する場合を例にとり説明する。リトロリフレクター５は、実施の形態１に記載の結晶面３１の特徴を有する２枚の反射面６、７からなる。リトロリフレクターを構成する２枚の反射面６，７におけるそれぞれの寸法は、微小ミラー１と同等である。
【００５１】
例えば、反射面６側に光ファイバ８を反射面７側にディテクター９を配置することによって、光ファイバ６から出射された光は反射面６，７で反射し、C→D→E→Fという光路でディテクター９に入射・検出される。この際にリトロリフレクターとして重要なことは、CDとEFが平行になることである。この条件を満たすためには、シリコン基板３に対する角度θ３および、反射面６，７同士の角度φは９０°になることが必要となる。そこで、実施の形態１にも示したように、２枚の反射面６，７を互いに直交する結晶面にすることで、これらの条件を満足する高精度なリトロリフレクター５を作製できる。また、異方性ドライエッチングで作製することにより、マスクパターンを簡略化することができる。それにより、各リトロリフレクター５の形成に必要なマスク範囲を小さくし、リトロリフレクター５を高集積化して配置することもできる。またリトロリフレクター５を構成する２枚の反射面６、７は、表面粗さや角度φ、角度θ３を、異方性ウエットエッチングにおける時間や温度などのエッチング条件によって制御しやすいように、同じ結晶面であることが望ましい。例えば{１１０}基板を用いた場合、反射面６、７は共に{１００}面となり、{１００}基板を用いた場合、反射面６、７は共に{１００}又は{１１０}面となる。しかし、必ずしも同じ結晶面である必要はない。
【００５２】
以上説明したように、実施の形態５によれば、実施の形態１に示した製造方法に基づいて作製した、２枚の反射面６、７を有するリトロリフレクター５は、高集積化にも適応でき、結晶面を用いて形成しているため、2枚の反射面６、７のなす角度φや反射面６、７とシリコン基板３のなす角度θ３がいずれも90度であり、異方性ウエットエッチングを用いて表面粗さを低減しているため、高い反射率を得ることができる。さらに、リトロリフレクター５は、ＡlやＡuなどの金属膜を真空蒸着法、スパッタリング法、メッキ法、イオンプレーティング法などを用いて被覆した場合、光通信で用いられる波長の光に対して、高い反射率を得ることができる。あるいは、反射面６，７に誘電体多層膜を形成した場合、リトロリフレクター５をフィルターとして用いることも可能である。  このような、入射用と検出用の素子をミラーに対して片側に配置できるリトロリフレクターを光学デバイスに用いる場合、２枚の反射面６，７を高精度に作製することができるため、コンパクトな光学レイアウトで、高性能な光学デバイスを実現することができる。さらに、上記の特徴をもつミラーデバイスはリトロリフレクターだけでなく、多くの光学デバイスに適用可能である。
（実施の形態６）
図６は、本発明の実施の形態６に係るミラーデバイスの例として２×２の光スイッチを説明する上面図であり、図６(a)は、光路に可動ミラー４３が入っている状態を示している。図６(b)は、光路に可動ミラー４３が入っていない状態を示している。図６（ａ），図６（ｂ）で例にとる光スイッチ４０は、可動ミラー４３、固定ミラー４５、ステージ４２、4本のバネ４１、フレーム４４からなり、可動ミラー４３と一体であるステージ４２は4本のバネ４１を介してフレーム４４と接続している。また、固定ミラー４５はフレーム４４と一体である。ステージ４２上に、磁性体を接着し、電磁石や永久磁石など磁力を発生するものでステージ４２を紙面に対して上下に移動させ、可動ミラー４３を光路に対して出し入れする。
【００５３】
図６（ａ）において、所定の光ケーブル（不図示）を通じて光スイッチ４０に導入された光が、入射光路ＩＮ１を通過して、その一端から固定ミラー面５１に向けて出射されると、固定ミラー５１面に対して略４５度の入射角で入射し、略４５度の角度で反射される。続いて、固定ミラー５１面において反射された光は、可動ミラー面５２に対して、略４５度の入射角で入射し、略４５度の反射角で反射される。そして、可動ミラー面５２において反射された光は、出射光路ＯＵＴ１に対してその一端から入射し、出射光路OUT１を通じて光スイッチ４０の外部へ伝送される。同様に、入射光路ＩＮ２を通過しその一端から可動ミラー面５３に向けて出射される光は、可動ミラー面５３及び固定ミラー面５４において反射された後、出射光路OUT２に対してその一端から入射し、光スイッチ４０の外部に伝送される。このように図６（ａ）では、入射光路ＩＮ１と出射光路ＯＵＴ１とが、また入射光路ＩＮ２と出射光路ＯＵＴ２とが入射―出射光路の対をなし、これらの対毎に光伝送が行われる。
【００５４】
また、可動ミラー４３は紙面に対して上下方向に移動可能であり、図６（ｂ）では、光路から可動ミラー４３が外れている状態を示している。所定の光ケーブル（不図示）を通じて光スイッチ４０に導入された光が、入射光路ＩＮ１を通過して、その一端から固定ミラー面５１に向けて出射されると、固定ミラー面５１に対して略４５度の入射角で入射し、略４５度の反射角で反射される。固定ミラー面５１で反射された光は、可動ミラー面４３の上方を通過して、固定ミラー面５４に対して略４５度の入射角で入射し、略４５度の反射角で反射される。そして、固定ミラー面５４で反射された光は出射光路ＯＵＴ２に対してその一端から入射し、それを通じて光スイッチ４０の外部へ伝送される。
【００５５】
他方、入射光路ＩＮ２を通過してその一端から固定ミラー面５４に向けて出射される光は、可動ミラー４３の上方を通過して、固定ミラー面５１に対して略４５度の入射角で入射し、略４５度の反射角で反射され、再度可動ミラー４３の上方を通過して、出射光路ＯＵＴ１に対してその一端から入射し、光スイッチ４０の外部へ伝送される。すなわち、図６（ｂ）では、入射光路ＩＮ１と出射光路ＯＵＴ２とが、また入射光路ＩＮ２と出射光路ＯＵＴ１とが入射―出射光路の対をなし、これらの対毎に光伝送が行われる。
【００５６】
このように、光スイッチ４０の光路変更機構によれば、可動ミラー４３を移動させることにより、互いに光を伝送し合う入射光路及び出射光路の組み合わせを変更して、光路を切り替えることができる。この光路変更機構は、特に入射光路及び出射光路が互いに平行に配列される場合に有用であり、これによって、各光路の実装スペースを削減し、光スイッチの小型化を実現することができる。また、光スイッチ４０に組み込まれている２枚の固定ミラー面５１，５４と２枚の可動ミラー面５２，５３は、実施の形態１に記載の結晶面３１の特徴を有している。4枚のミラー面５１，５２，５３，５４におけるそれぞれの寸法は、実施の形態１に記載の微小ミラー１と同等である。例えば{１１０}基板を用いた場合、4枚のミラー面５１，５２，５３，５４を構成する結晶面は{１００}面となり、{１００}基板を用いた場合、4枚のミラー面５１，５２，５３，５４を構成する結晶面は{１００}又は{１１０}面となる。しかし、必ずしも4枚のミラー面５１，５２，５３，５４は同じ結晶面である必要はない。
【００５７】
図８は、図６で説明したミラーデバイスの製造方法を説明する断面図である。図８(ａ)は、作製に用いるＳＯＩ基板８０であり、活性層８１、ＢＯＸ酸化膜８２の厚さは、数μｍ以上であり、支持層８３の厚さは、数百μｍ以上である。活性層８１にバネ４１、支持層８３に可動ミラー４３及び固定ミラー４５を形成する。次に図８(b)に示すように、活性層８１にマスク材８４を数μｍ堆積する。マスク材８４は熱酸化膜や、ＣＶＤによって形成された二酸化珪素またはAｌなどのメタルであり、シリコンのエッチングマスクになるものであればよい。続いて、図８（c）に示すように、フォトリソグラフィによりマスク材８４にバネパターンを形成する。マスク材８４はドライまたはウエットエッチングによりパターニングされる。さらに、支持層８３にマスク材８５を堆積する。マスク材８５はマスク材８４と同様である。
【００５８】
次に図８（d）に示すように、マスク材８５にミラーパターンを形成する。マスク材８５のパターニングに関しては、エッチング中のマスク材８５の後退を防ぐために、異方性ドライエッチングを用いることが望ましい。続いて、図８（e）に示すように、DRIEを用いて支持層８３の異方性ドライエッチングを行う。このとき、BOX酸化膜８２まで一度にシリコンをエッチングするのではなく、高さｈを残してエッチングを中断する。Hの高さは百μｍ以下である。次に図８（f）に示すように、活性層８１は、マスク材８４，接着剤８６を介して補強基板８７に接着される。接着後、支持層８３をBOX酸化膜８２までエッチングする。このときの接着剤８６は、ポジレジストやネガレジストまたは、容易に溶剤にとける樹脂であればよい。また、補強基板８７の材質は、ガラスやシリコンなどの脆性材料や、アルミニウムやステンレスなどの金属である。
【００５９】
続いて、図８(g)に示すように、異方性ウエットエッチングを行い、実施の形態１で説明した工程と同様にミラー面の平滑化を行う。異方性ウエットエッチングには、TMAHやKOHなどを用いる。このときミラー面となるBは、シリコンの結晶面が露出しており、表面粗さは数十nmである。次に、図８(ｈ)に示すように、補強基板８７を取り外し、異方性ドライエッチングにより活性層８１にバネを形成する。続いて図８（ｉ）に示すように、ウエットエッチングによりＢＯＸ酸化膜８２をエッチングし、可動ミラー４３をフリーにする。最後に図８（ｊ）に示すように、ミラー面の反射率を上げるために、支持層８３に金属膜８８の堆積を行う。堆積方法は、蒸着法、スパッタ法、メッキなどであり、金属膜８８は金やアルミニウムなどである。
【００６０】
一般のシリコン基板を用いても同様な光スイッチ４０を作製することができる。この場合、ミラーパターンとバネパターンは、シリコン基板の表裏にそれぞれ形成し、エッチングを行う。ミラーの高さ及びバネの厚さは、それぞれのエッチング工程での深さによって決まる。しかしながら、エッチング分布があるため、エッチングの深さを一定にすることが困難であり、バネの厚さが同等にならない。つまり、バネの厚さが異なることによって、バネ定数が変わるため、ステージ４２を正確に上下方向に動かすことができなくなる。よって、一般のシリコン基板よりも、活性層８１と支持層８３がBOX酸化膜８２によって別れているSOI基板８０を用いた方が、BOX酸化膜８２がエッチングストップの役割を果たすため、膜厚の制御を行いやすく、このようなデバイスを作製するのに適していると考えられる。
【００６１】
作製方法において、補強基板８７の貼り合わせを行う際に、基板間に気泡が入ることがある。その場合、活性層８１全体が残っている方が、気泡とDRIE中のチャンバー内との圧力差に対して十分な強度を持つことができるため、加工中に基板が破壊されることが少ない。よって、支持層８３にミラー部を作製した後、活性層８１にバネ部を作製し、最後にBOX酸化膜８２をエッチングすることがより望ましい。
【００６２】
図７はSOI基板７０にミラーデバイスパターン７１とダミーパターン７２を配置した上面図である。なお、ダミーパターン７２はミラーデバイスパターン７１と同じパターンであっても良い。ダミーパターン７２のシリコン露出面積は、ミラーデバイスパターン７１のシリコン露出面積よりも大きいことが望ましい。ダミーパターン７２のシリコン露出面積で基板外周部におけエッチャントガスの消費量を多くすることができ、エッチング分布が向上する。エッチング分布を向上させることによって、アンダーエッチング量を低減することができ、それにより、基板内におけるミラーの角度ばらつきを低減することができる。角度ばらつきを低減することによって、ミラーデバイスの歩留まりを向上させることができる。ダミーパターン７２は、基板外周部の全てにあってもよいが、基板の強度を考慮して、基板外周部から距離Lだけがシリコンとして残るようにするのが望ましい。ダミーパターン７２の外周部Lは、数mm以上である。
【００６３】
以上説明したように、実施の形態６によれば、実施の形態１に示した特徴を有するミラーを含むミラーデバイスを作製できる。また、SOI基板８０を用いて作製することで、膜厚の制御を行うことができ、バネ定数のばらつきを抑えることができる。さらに、ミラー部を作製する場合、ミラーデバイスパターン７１の外周部にダミーパターン７２を設け、ダミーパターン７２のシリコン露出面積で基板外周部におけるエッチャントガスの消費量を多くすることで、エッチング分布を向上させることができ、アンダーエッチング量を低減し、基板内におけるミラーの角度ばらつきを低減することができ、ミラーデバイスの歩留まりを向上させることができる。また、ダミーパターン７２の配置に関しては、基板外周部からLを数mm以上残すことで、ハンドリングする際の基板強度を上げることができる。さらに、上記の特徴をもつミラーデバイスは光スイッチだけでなく、多くの光学デバイスに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る微小ミラーの製造方法を示した断面図である。
【図２】図１の製造方法で作製した微小ミラーの概略図である。
【図３】図１に示すA、B部分の拡大断面図である。
【図４】この発明の実施の形態５に係るリトロリフレクターの斜視図である。
【図５】図１（ａ）におけるシリコン基板表面の斜視図である。
【図６】この本発明の実施の形態６に係るミラーデバイスの例を説明する上面図である。
【図７】SOI基板にミラーデバイスのパターンとダミーパターンを配置した上面図である。
【図８】図６に示したミラーデバイスの製造方法を説明する断面図である。
【図９】DRIEエッチング後の側壁角度と反射損失の関係を示す図である。
【図１０】DRIEエッチング後の側壁粗さと反射損失の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１    微小ミラー
１１  微小ミラー前駆体
３    シリコン基板
４，８４，８５    マスク材
５    リトロリフレクター
８    光ファイバ
９    ディテクター
２２，２３，２５，２６，６，７，５１，５２，５３，５４    反射面
４０    光スイッチ
４１    バネ
４２    ステージ
４３    可動ミラー
４４    フレーム
４５    固定ミラー
７０，８０    SOI基板
７１    ミラーデバイスパターン
７２    ダミーパターン
８１    活性層
８２    BOX酸化膜
８３    支持層
８６    接着剤
８７    補強基板
８８    金属膜
【図１】
2004326083.tif 000003
【図２】
2004326083.tif 000004
【図３】
2004326083.tif 000005
【図４】
2004326083.tif 000006
【図５】
2004326083.tif 000007
【図６】
2004326083.tif 000008
【図７】
2004326083.tif 000009
【図８】
2004326083.tif 000010
【図９】
2004326083.tif 000011
【図１０】
2004326083.tif 000012