(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、高い信頼性及び駆動特性を実現することを課題とする。【解決手段】基板部２３Ａと、ミラー２６が立設されると共に基板部２３Ａに支持部２５介して移動可能に支持された移動部２４とを設けてなる第１の構造体２１Ａと、ミラー２６を移動させる駆動手段が設けられた第２の構造体２２Ａとを設けてなるマイクロデバイスに関し、第１の構造体２１Ａを構成する基板部２３Ａと、移動部２４のミラー立設面７０とを対向離間するよう構成し、かつ、基板部２３Ａに内部ミラー２６が移動するミラー用開口部２９を形成する。【選択図】　　図３
2004138787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能部が立設された移動部と、
該移動部を移動可能に支持すると共に、前記機能部に対し光の入出射を行なう光伝送部材が設けられる基板部とを有するマイクロデバイスであって、
前記基板部が、前記移動部の前記機能部が立設された面を覆うよう形成し、
前記基板部に、前記機能部の移動を許容する開口部を形成し、
かつ、前記光伝送部材の光入出射面が、前記基板部が前記移動部を覆う領域に位置するよう構成した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、
前記基板部及び前記移動部は、単結晶シリコンのバルク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、
前記移動部を導電性を有した構成とし、
前記駆動手段を、前記移動部と対向する位置に配設された第１の対向電極により構成し、
かつ、前記基板部の前記移動部と対向する部位に第２の対向電極を設けたことを特徴とするマイクロデバイス。
【請求項４】
開口を有する基板部と、ミラーが前記開口部内に立設されると共に前記基板部に支持部を介して移動可能に支持された移動部とを設けてなるマイクロデバイスの製造方法であって、
前記基板となる第１の層と、前記移動部となる第２の層と、該第１の層と第２の層との間に設けられた中間層とを具備する基材を形成する工程と、
前記第１の層を、前記中間層をエッチストップ材として深堀り加工することにより、前記第２の層上に第１の層からなるミラーを形成する工程と、
前記第２の層に、前記中間層をエッチストップ材として掘り込み加工することにより、前記第２の層に複数の小孔を有した前記支持部及び移動部を形成する工程と、
前記複数の小孔から溶剤を導入して前記中間層を除去することにより、前記支持部及び移動部を前記第１の層から離間させる工程と
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５】
請求項４記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記ミラーを形成する工程と同時に、前記第１の層に前記ミラーに対し光の入出射を行なう光伝送部材を装着する装着溝を前記深堀り加工により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。
【請求項６】
請求項４乃至５のいずれか１項に記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記深堀り加工として、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７】
請求項４乃至６のいずれか１項に記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記第１の層及び前記第２の層を単結晶シリコンとし、前記中間層をシリコン酸化物とし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】
開口部及び導波手段が装着される装着溝を有する基板部と、ミラーが前記開口部内に立設されると共に前記基板部に支持部を介して移動可能に支持された移動部とを設けてなるマイクロデバイスの製造方法であって、
前記基板となる第１及び第２の層と、前記移動部となる第３の層と、該第１の層と第２の層との間に設けられた第１の中間層と、該第２の層と第３の層との間に設けられた第２の中間層とを具備する基材を形成する工程と、
前記第１の層を、前記第１の中間層をエッチストップ材として第１の深堀り加工を行なうことにより、前記第２の層上に第１の層からなるミラー母材を形成する工程と、
露出した第１の中間層を除去した後、第２の深堀り加工を行なうことにより、前記第２の中間層をエッチストップ材として前記開口部及びミラーを形成すると共に、前記第１の中間層をエッチストップ材として前記装着溝を形成する工程と、
前記第３の層に、前記第２の中間層をエッチストップ材として掘り込み加工することにより、前記第３の層に複数の小孔を有した前記支持部及び移動部を形成する工程と、
前記複数の小孔から溶剤を導入して前記中間層を除去することにより、前記支持部及び移動部を前記第１及び第２の層から離間させる工程と
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９】
請求項８記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記深堀り加工として、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。
【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】
微細構造のパーツを集積して形成したマイクロデバイスは、例えば光スイッチ、ラブ・オン・チップ、マイクロ・クロマトグラフィ・デバイス、マイクロポンプ、パワーＭＥＭＳパーツ等として、各種分野での応用が期待されている。これらのマイクロデバイスのうち、例えば光スイッチは、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。
【０００３】
ここで、光スイッチの構造は、機械式及び非可動式の２種類に大別できる。非可動式の光スイッチは、一般に導波路を用いており、伝送波長以下まで隣接ファイバーを近づけ、その間における光の浸み出しによって電磁エネルギが一方のファイバーから他方のファイバーへ移る結合器の特性を利用している。上記のような非可動式の光スイッチでは、スイッチ損失等を低く抑えることができるが、隣接ファイバー間のクロストークが大きくなる問題がある他、大規模化を図る場合には、Ｎｏｎ−ｂｌｏｃｋｉｎｇ構成を取る必要性から非常に多数のスイッチ・エレメントを並べる必要が生じ、サイズの肥大を免れない。
【０００４】
一方、機械式の光スイッチは、上記した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ある。
【０００５】
この可動ミラー切り換え式の光スイッチは、上記のようにミラーの出し入れにより光路を切り換える構成であるため、光路に対してミラーを移動させる必要がある。このため、光スイッチには、ミラーを移動させるための駆動機構が設けられている（例えば、特許文献１参照）。この駆動機構は、ミラーが取り付けられる可動アームと、この可動アームを移動付勢する駆動手段を有している。
【０００６】
図１及び図２は、この種の光スイッチ（マイクロデバイス）の一例を示している。各図に示すように、光スイッチ１０は、大略すると移動部１１、基台部１２、基板部１４、及びミラー１６等により構成されている。
【０００７】
移動部１１は、ステージ１３，支持部１５，及びミラー１６等により構成されている。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１６が立設した構成とされている。ミラー１６は、その表裏両面が鏡面処理されている。また、このミラー１６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。
【０００８】
支持部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。この支持部１５は、ステージ１３側と反対側の端部が基板部１４に接続されている。従って、ステージ１３は支持部１５を介して基板部１４に支持された構成とされている。また、各支持部１５は板バネ形状を有しているため、上下方向（図２に矢印Ｚ１，Ｚ２で示す方向）に対し変形可能な構成とされている。
【０００９】
基板部１４は移動部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、基板部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本は対向するよう配設されている。ミラー１６は、この対向する光ファイバー１７を結ぶ光軸が交差する位置に配設されている。
【００１０】
一方、基台部１２は、ガラス基板に形成された凹部内に対向電極１９が配設された構成とされている。この対向電極１９は、電極としても機能するステージ１３と対向するよう構成されている。よって、ステージ１３と対向電極１９との間に同極の電位を与えると、これによる静電力により移動部１１は支持部１５の変形を伴って矢印Ｚ２方向に移動し、電位付与を停止すると移動部１１は支持部１５の弾性復元力により矢印Ｚ１方向に移動する。これにより、ステージ１３の移動に伴いステージ１３上に配設されたミラー１６は図中矢印Ｚ１，Ｚ２方向に移動し、これにより光ファイバー１７からの光は選択的にミラー１６で反射されて光路切り換えが行なわれる。
【特許文献１】
特開２０００−２５８７０２公報、図１Ａ及び第０００８段落〜第００１１段落。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、光スイッチに求められる性能としては、光学特性（低挿入損失、低クロストーク等）、機械的電気的性能（光学的性能、高速スイッチング，高安定性，低電圧駆動，低消費電力等）、及び形状特性（装置の小型化等）である。図１及び図２に示した光スイッチ１０は、電極となるステージ１３及び対向電極１９の薄肉化を図ることができると共に面積を大きく取ることができるため、非常に低い電圧で確実にミラー１６を駆動することが可能である。
【００１２】
しかしながら、図１及び図２に示した光スイッチ１０は、光ファイバー１７が装着される光ファイバー装着溝１８が形成された基板部１４が枠状となっており、また略中央にミラー１６を設けた移動部１１はこの枠状の基板部１４の内部に露出した状態で配設された構成とされていた。このため、光スイッチ１０の構成では、光ファイバー１７の光が出射する面とミラー１６の反射面との距離（以下、この距離を空間光路長という）が長くなってしまう。このように空間光路長が長い場合、信号光をレンズによりコリメートした上で、非常に高精度なミラーの加工や正確な光路のアライメントを行わなければ光が正しい光路を通過せず、よって光信号の挿入損失が著しく大きくなってしまうという問題点がある。
【００１３】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、高い信頼性及び駆動特性を実現でき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。
【００１４】
【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。
【００１５】
請求項１記載の発明は、
機能部が立設された移動部と、
該移動部を移動可能に支持すると共に、前記機能部に対し光の入出射を行なう光伝送部材が設けられる基板部とを有するマイクロデバイスであって、
前記基板部が、前記移動部の前記機能部が立設された面を覆うよう形成し、
前記基板部に、前記機能部の移動を許容する開口部を形成し、
かつ、前記光伝送部材の光入出射面が、前記基板部が前記移動部を覆う領域に位置するよう構成したことを特徴とするものである。
【００１６】
上記発明によれば、基板部が、移動部の機能部が立設された面を覆う構成としたことにより、基板部と移動部とを実質的に分離した構成とすることができる（尚、両者が接合されている部分を除く）。よって、基板部をミラー配設位置近傍まで延出形成することが可能となり、マイクロデバイスの機械的強度を高めることができる。また、基板部には開口部が形成されており、ミラーはこの開口部内で移動するため、基板部と立設面とを対向させても、移動部及びミラーの移動が基板部に妨げられるようなことはない。
【００１７】
また、光伝送部材をミラーに近接させることができるため、光伝送部材とミラーとの間における空間光路長を短くすることが可能となり、光信号の挿入損失の低下を防止することができる。
【００１８】
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、
前記基板部及び前記移動部は、単結晶シリコンのバルクであることを特徴とするものである。
【００１９】
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に比べて機械的強度が強い。
【００２０】
このため、移動部を単結晶シリコンのバルクとすることにより、移動部の変位動作に伴い塑性変形や歪が発生することを防止でき、よってマイクロデバイスの信頼性を向上することができる。また、移動部を単結晶シリコンのバルクとすることにより、半導体製造技術を利用して移動部を形成することが可能となり、よって移動部を容易かつ安価に形成することができる。
【００２１】
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、
前記移動部を導電性を有した構成とし、
前記駆動手段を、前記移動部と対向する位置に配設された第１の対向電極により構成し、
かつ、前記基板部の前記移動部と対向する部位に第２の対向電極を設けたことを特徴とするものである。
【００２２】
上記発明によれば、第１或いは第２の対向電極に選択的に電圧印加することにより、移動部を第１の対向電極に引き寄せられる方向、或いは第２の対向電極に引き寄せられる方向のいずれの方向に対しても付勢することができる。これにより、移動部を上記いずれの方向に対しても応答性よく移動させることが可能となる。
【００２３】
また、請求項４記載の発明は、
開口を有する基板部と、ミラーが前記開口部内に立設されると共に前記基板部に支持部を介して移動可能に支持された移動部とを設けてなるマイクロデバイスの製造方法であって、
前記基板となる第１の層と、前記移動部となる第２の層と、該第１の層と第２の層との間に設けられた中間層とを具備する基材を形成する工程と、
前記第１の層を、前記中間層をエッチストップ材として深堀り加工することにより、前記第２の層上に第１の層からなるミラーを形成する工程と、
前記第２の層に、前記中間層をエッチストップ材として掘り込み加工することにより、前記第２の層に複数の小孔を有した前記支持部及び移動部を形成する工程と、
前記複数の小孔から溶剤を導入して前記中間層を除去することにより、前記支持部及び移動部を前記第１の層から離間させる工程とを有することを特徴とするものである。
【００２４】
上記発明によれば、第１の層を深堀り加工することによりミラーを形成するため、ミラー面を略垂直に形成することができ、反射精度の高いミラーを実現することができる。また、中間層をエッチストップ材としてミラーを形成するため、ミラーの高さは第１の層の厚さと等しくなり、よってミラーの高さ精度を容易に出すことができる。
【００２５】
また、請求項５記載の発明は、
請求項４記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記ミラーを形成する工程と同時に、前記第１の層に前記ミラーに対し光の入出射を行なう光伝送部材を装着する装着溝を前記深堀り加工により形成することを特徴とするものである。
【００２６】
上記発明によれば、ミラーと光伝送部材を装着する装着溝が同一工程において形成されるため、ミラーと光伝送部材との位置決め精度を高めることができる。
【００２７】
また、請求項６記載の発明は、
請求項４または５記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記深堀り加工として、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。
【００２８】
上記発明によれば、深堀り加工として反応性イオンエッチングを用いたことにより、第１の層にその加工表面に対して略垂直な側壁を有する溝加工ができるため、ミラーを精度良く形成することができる。
【００２９】
また、請求項７記載の発明は、
請求項４乃至６のいずれか１項に記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記第１の層及び前記第２の層を単結晶シリコンとし、前記中間層をシリコン酸化物としたことを特徴とするものである。
【００３０】
また、請求項８記載の発明は、
開口部及び導波手段が装着される装着溝を有する基板部と、ミラーが前記開口部内に立設されると共に前記基板部に支持部を介して移動可能に支持された移動部とを設けてなるマイクロデバイスの製造方法であって、
前記基板となる第１及び第２の層と、前記移動部となる第３の層と、該第１の層と第２の層との間に設けられた第１の中間層と、該第２の層と第３の層との間に設けられた第２の中間層とを具備する基材を形成する工程と、
前記第１の層を、前記第１の中間層をエッチストップ材として第１の深堀り加工を行なうことにより、前記第２の層上に第１の層からなるミラー母材を形成する工程と、
露出した第１の中間層を除去した後、第２の深堀り加工を行なうことにより、前記第２の中間層をエッチストップ材として前記開口部及びミラーを形成すると共に、前記第１の中間層をエッチストップ材として前記装着溝を形成する工程と、
前記第３の層に、前記第２の中間層をエッチストップ材として掘り込み加工することにより、前記第３の層に複数の小孔を有した前記支持部及び移動部を形成する工程と、
前記複数の小孔から溶剤を導入して前記中間層を除去することにより、前記支持部及び移動部を前記第１及び第２の層から離間させる工程と
を有することを特徴とするものである。
【００３１】
上記発明によれば、第１の中間層をエッチストップ材として装着溝が形成されるため、装着溝を高精度に形成するこができる。よって、ミラーと導波手段の位置との位置決め精度を固めることができ、信頼性の高い光の切り換え処理を行なうことができる。
【００３２】
また、請求項９記載の発明は、
請求項８記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記深堀り加工として、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。
【００３３】
上記発明によれば、深堀り加工として反応性イオンエッチングを用いたことにより、第１の層にその加工表面に対して略垂直な側壁を有する溝加工ができるため、ミラーを精度良く形成することができる。
【００３４】
【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。
【００３５】
図３乃至図５は、本発明の第１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を用いた例について説明するが、本発明の適用はこれに限定されものではなく、マイクロポンプ，スキャナー，ディジタルミラーデバイス，圧力センサ，加速度センサ，ジャイロ等の種々のマイクロデバイスに適用できるものである。
【００３６】
光スイッチ２０Ａ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。図３は、光スイッチ２０Ａの断面を示している。同図に示すように、光スイッチ２０Ａは、大略すると第１の構造体２１Ａと第２の構造体２２Ａとにより構成されている。また、第１の構造体２１Ａは、第２の構造体２２Ａの上部に積み重ねられ固定された構成とされている。
【００３７】
第１の構造体２１Ａは、基板部２３Ａと移動部２４とにより構成されている。まず、基板部２３Ａについて説明する。図４は第１の構造体２１Ａの平面図であり、図５は第１の構造体２１Ａの底面図である。
【００３８】
基板部２３Ａは単結晶シリコンのバルクにより構成されており、移動部２４のミラー２６が立設された面の上部を覆うよう構成されている。この基板部２３Ａは、移動部２４を支持する機能を奏すると共に、光ファイバー２７（請求項に記載の光伝送部材に相当する）を所定位置に固定する機能を奏する。
【００３９】
光ファイバー２７を固定するこのため、基板部２３Ａには光ファイバー装着溝２８が形成されている。本実施例では、図４に示すように基板部２３Ａの上面に４本の光ファイバー装着溝２８が十字状に形成されており、よって光ファイバー２７も基板部２３Ａに十字状に配設される構成とされている。
【００４０】
また、基板部２３Ａの中央位置にはミラー用開口部２９が形成されている。このミラー用開口部２９は、４本の光ファイバー装着溝２８が交わる位置とされている。後述するように、ミラー２６はミラー用開口部２９の内部で移動する構成とされている。
【００４１】
また、基準位置（図中、Ｚ２方向限にある位置）で、ミラー２６のミラー面は光ファイバー２７の端面と対向するよう構成されている。尚、ミラー２６と光ファイバー２７との位置関係については、説明の便宜上、後述するものとする。
【００４２】
次に、移動部２４について説明する。移動部２４は、単結晶シリコンのバルクよりなり、支持部２５，ミラー２６，ステージ部３７，枠部３８等により構成されている。この内、ミラー２６は、バルクマイクロマシニング技術を用いて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い、サーフェイスマイクロマシニングと相反する加工技術である（「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）。
【００４３】
ステージ部３７は、図５に示すように略六角形状の板状体である。このステージ部３７（基板部２３Ａ）の背面６９と対向する面７０（以下、立設面という）の略中央にはミラー２６（請求項記載の機能部に相当する）が立設した構成とされている。ミラー２１は、その表面が鏡面処理されている。また、このミラー２１のミラー面は、各光ファイバー２７の延在方向に対して４５°傾けられた構成とされている。
【００４４】
従って、ミラー２６が光ファイバー２７と対向する上動位置（図３に示す位置）にある時、図４における光ファイバー２７Ａから出射した光はミラー２６に反射されて光ファイバー２７Ｂに入射し、光ファイバー２７Ｃから出射した光はミラー２６に反射されて光ファイバー２７Ｄに入射する。
【００４５】
一方、ミラー２６が矢印Ｚ１方向に移動して光ファイバー２７から離間した下動位置にある時は、図４における光ファイバー２７Ａから出射した光はミラー２６に反射されることなく光ファイバー２７Ｄに入射し、光ファイバー２７Ｃから出射した光は光ファイバー２７Ｂに入射する。尚、ステージ部３７（移動部２４）は、電極としても機能するようにシリコンにイオン注入された構成とされている。
【００４６】
支持部２５は板バネ状とされており、ステージ部３７の外周一変から２本延出するよう形成されている。この各支持部２５は、図５に示されるように略Ｖ字形状を有しており、その一端はステージ部３７に接続し、他端は枠部３８に接続されている。この枠部３８は、図３に示されるように中間層４３を介して基板部２３Ａに固定されている。従って、ステージ部３７は、支持部２５及び枠部３８を介して基板部２３Ａに支持された構成とされている。
【００４７】
また、前記のように支持部２５は板バネ状とされており、その枠部３８側の端部は固定されている。このため、支持部２５は片持ち梁として機能し、ステージ部３７はこの片持ち梁の自由端部側に配設された構成となる。よって、ステージ部３７は支持部２５の弾性変形により、図中矢印Ｚ１，Ｚ２方向に移動可能な構成となる。
【００４８】
次に、第２の構造体２２Ｂについて説明する。第２の構造体２２Ｂはガラスよりなり、その内部にキャビティ３２を形成した構成とされている。このキャビティ３２は、第２の構造体２２Ｂを弗酸（ＨＦ）と弗化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）とを混合したエッチング液を用いてエッチングすることにより形成される。
【００４９】
また、このキャビティ３２内において、ステージ部３７と対向する位置には対向電極３４が形成されている。この対向電極３４と移動部２４（前記のように、イオン注入されることにより電極として機能する）との間には、図示しない電圧印加装置が接続されている。
【００５０】
そして、この電圧印加装置により対向電極３４とステージ部３７との間に所定の駆動電圧を印加することにより、ステージ部３７は対向電極３４に静電的に引き寄せられる。これにより、ステージ部３７は支持部２５の弾性力に抗して図中矢印Ｚ１方向に変位し、これに伴いミラー２６も矢印Ｚ１方向に移動する。
【００５１】
また、駆動電圧の印加を停止すると、ミラー２６は支持部２５の弾性復元力により図中矢印Ｚ２方向に変位し、これに伴いミラー２６も矢印Ｚ２方向に移動する。そして、ミラー２６が矢印Ｚ２方向限（上動限）まで移動した状態で、ミラー２６の反射面は光ファイバー２７と対向し、前記のように光ファイバー２７から入射される光を反射する。このように、光スイッチ２０Ａは、駆動電圧をＯＮ／ＯＦＦすることにより、光ファイバー２７から出射される光の光路を選択的に切り換えることができる。
【００５２】
ここで、ミラー２６と光ファイバー２７の位置関係に注目する。本実施例に係る第１の構造体２１Ａは、基板部２３Ａが移動部２４の上部まで延出形成されることにより、基板部２３Ａと移動部２４とが対向した構成とされている。また、基板部２３Ａは移動部２４の枠部３８だけではなく、移動部２４の上部位置まで広く延出した構成とされている。よって、立設面７０は、基板部２３Ａの背面６９と広く対向した状態となっている。
【００５３】
このように、背面６９と立設面７０が対向するよう基板部２３Ａと移動部２４とを重ね合わせた構成としたことにより、基板部２３Ａと移動部２４とを分離した構成とすることができる。
【００５４】
即ち、基板部２３Ａは移動部２４に拘束されることなく形成することができると共に、移動部２４を基板部２３Ａに拘束されることなく形成することができる。これにより、基板部２３Ａ及び移動部２４の自由度の高い設計が可能となる。但し、移動部２４と基板部２３Ａとが接合される部分（即ち、枠部３８，中間層４３の形成領域）については、当然のことながら両者は拘束される。
【００５５】
これに対し、図１に示した従来構成の光スイッチ１０では、基板部１４は移動部１１に拘束されており、移動部１１の形成位置には基板部１４を設けない構成とされていた。このため、基板部１４の面積は小さくなり機械的強度が低下したり、また光ファイバー１７とミラー１６との間の空間光路長が長くなってしまうという問題点が発生していた。
【００５６】
しかしながら、本実施例のように基板部２３Ａを移動部２４に拘束されることなく形成することが可能となることにより、基板部２３Ａをミラー２６の配設位置の近傍まで延出形成することが可能となる。このため、光スイッチ２０Ａは、その上部全面が基板部２３Ａにより覆われ保護される構成となる。また、ミラー用開口部２９も、ミラー２６が内部で移動できる程度の小さい形状である。このため、光スイッチ２０Ａの機械的強度を高めることができ、よって製造時における取り扱いが容易になり破損を低減できるため、光スイッチ２０Ａの低コスト化を図ることができる。
また、移動部２４は、ミラー用開口部２９を除き基板部２３Ａに覆われるため，基板部２３Ａは移動部２４のカバーとして機能し、よって光スイッチ２０Ａの防塵性を高めることができる。
【００５７】
また、基板部２３Ａが移動部２４を覆うよう形成されることにより、光ファイバー２７を移動部２４と対向する位置に配設することが可能となり、よって光ファイバー２７（光が入出射する入出射面２７−１）とミラー２６とを近接させることができる。これにより、光ファイバー２７とミラー２６との間における空間光路長を短くすることが可能となり、光信号の挿入損失の低下を防止することができる。
【００５８】
また、上記のように基板部２３Ａと移動部２４とを分離し、基板部２３Ａに光ファイバー２７等の光学部品を配設し、移動部２４に支持部２５や駆動電極となるステージ部３７を集約的に配置したことにより、移動部２４側では、光ファイバー２７に影響されることなく、駆動部電極となるステージ部３７の設計が可能となる。このため、ステージ部３７（駆動部電極）の大型化、ひいては低電圧駆動が可能となる。
【００５９】
また、基板部２３Ａ側では、移動部２４に影響されることなく様々な光学系の選択、及びそれらの配置の選択が可能である。具体的には、図６及び図７に示す光スイッチ２０Ｂのように、基板部２３Ａに設けられる光学系を導波手段３５とコリメータ３６により構成することも可能である。これにより光ファイバー２７とミラー２６間の空間光路長を著しく短くすることや、コリメータ３６等を用いた正確な光路決め等が可能となる。
【００６０】
更に、基板部２３Ａ及び移動部２４を単結晶シリコンのバルクとしたことにより、光スイッチ２０Ａ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に比べて機械的強度が強い。このため、単結晶シリコンのバルクとすることにより、基板部２３Ａ及び移動部２４に塑性変形や歪が発生することを防止でき、よって光スイッチ２０Ａの信頼性を向上することができる。また、単結晶シリコンのバルクは、半導体製造技術を利用して加工成形することができるため、基板部２３Ａ及び移動部２４を容易かつ安価に形成することができる。
【００６１】
次に、本発明の第２実施例について説明する。図８乃至図１０は、本発明の第２実施例である光スイッチ２０Ｃを説明するための図である。
【００６２】
図８は光スイッチ２０Ｃの断面図であり、図９は光スイッチ２０Ｃに設けられる第１の構造体２１Ｃの平面図、図１０は第１の構造体２１Ｃの底面図である。尚、図８乃至図１０において、第１実施例の説明に用いた図３乃至図５と対応する構成については同一符号を付しその説明を省略するものとする。また、後述する第３実施例の説明に用いる図１１についても同様とする。
【００６３】
本実施例においても、光スイッチ２０Ｃは、基板部２３Ａ及び移動部２４Ａよりなる第１の構造体２１Ｃと、対向電極３４が設けられた基台部３３を有する第２の構造体２２Ｃを積み重ねた構成とされている。また、基板部２３Ａと移動部２４は重ね合わされるよう配設されており、よって基板部２３Ａは移動部２４を広く覆った構成となっている。
【００６４】
しかるに、第１実施例に係る光スイッチ２０Ａが、基板部２３Ａにひとつの移動部２４を設けていたのに対し、本実施例に係る光スイッチ２０Ｂは、基板部２３Ａに４つの移動部２４を配設した構成とされている（図８参照）。
【００６５】
これに伴い、ミラー２６及びこれが内部に位置するミラー用開口部２９もそれぞれ４個形成された構成となっている。更に、光ファイバー２７は、図７に示すように、各ミラー２６の配設位置を交点としたマトリクス状に配設された構成となっている。
【００６６】
このように本実施例では、ひとつの光スイッチ２０Ｂに対し、換言すればひとつの基板部２３Ａに対し複数の移動部２４を配設した構成としている。これにより、いわゆるマトリックススイッチを実現することができ、小型化で大規模な光スイッチ光スイッチ２０Ｃを実現することができる。
【００６７】
また、第１の構造体２１Ｃは、後述するようにＳＯＩ基板４０または三層ＳＯＩ基板６０からバルクマイクロマシニング技術を用いて形成されるものであり、基板部２３Ａに１個の移動部２４を形成するのも、複数の移動部２４を形成するのも工程的には略同一工程で行なうことができる。よって、ひとつの基板部２３Ａに対し複数の移動部２４を形成しても、光スイッチ２０Ｃのコストが上昇するようなことはない。
【００６８】
尚、本実施例では、第１の構造体２１Ｃに４個の移動部２４を形成した例を示したが、移動部２４の形成数はこれに限定されものではなく、任意に設定可能なものである。
【００６９】
次に、本発明の第３実施例について説明する。図１１は、本発明の第３実施例である光スイッチ２０Ｄを説明するための図である。
【００７０】
前記した第１及び第２実施例では、移動部２４にイオン注入することにより移動部２４を構成するステージ部３７に導電性を持たせ、これを駆動電極として使用する構成としていた。この構成とすることにより、対向電極３４とステージ部３７との間に電圧印加することにより、ステージ部３７は対向電極３４に向け引き寄せられ、ミラー２６は矢印Ｚ１方向に下動する。一方、電圧印加を停止すると、ステージ部３７は支持部２５の弾性復元力により元の位置に戻る構成とされていた。
【００７１】
しかしながら、ミラー２６を支持部２５の弾性復元力のみで戻す構成では、支持部２５がミラー２６を戻すのに十分な弾性復元力を発生できず、ミラー２６の戻り動作に遅延が発生してしまう。この遅延は、ミラー２６の応答性を劣化させる原因となる。
【００７２】
そこで本実施例では、基板部２３Ｂのステージ部３７の立設面７０と対向する位置に、ステージ部３７を図中矢印Ｚ２方向に移動付勢するための第２の対向電極を設けたことを特徴とするものである。具体的には、本実施例では、移動部２４と同様に基板部２３Ｂにもイオン注入を行い、基板部２３Ｂに導電性を持たせた構成としている。これにより、基板部２３Ｂを第２の対向電極として使用することが可能となる。
【００７３】
また、図１１に示すように、基板部２３Ｂ，対向電極３４，及びステージ部３７は、電源装置５７とに接続された構成とされている。図１１（Ａ）は、ステージ部３７を下動させる状態を示している。この時、電源装置５７は基台部３３に設けられた対向電極３４に正電圧を印加すると共に、基板部２３Ｂをグランド電位とする。これにより、ステージ部３７は図中矢印Ｚ１方向に移動する。この移動動作は、上記した他の実施例と同様の動作である。
【００７４】
一方、図１１（Ｂ）は、ステージ部３７を上動させる状態を示している。この時、電源装置５７は基板部２３Ｂに正電圧を印加すると共に対向電極３４をグランド電位とする。これにより、対抗電極３４に帯電していた電荷は強制的に放電され、また基板部２３Ｂは正電荷が帯電する。よって、ステージ部３７は支持部２５の弾性復元力と、基板２３Ｂに帯電した電荷による静電力とにより、図中矢印Ｚ２方向に移動する。
【００７５】
このように、本実施例によれば、図中矢印Ｚ１方向及び矢印Ｚ２方向のいずれの方向に対しても静電力により強制的にステージ部３７を移動させることが可能となる。特に、ステージ部３７を矢印Ｚ２方向に移動させる場合には、他の実施例に比べて応答性よくステージ部３７を移動させることができる。
【００７６】
続いて、光スイッチの製造方法について説明する。図１２乃至図１５は、先に述べた第１実施例に係る光スイッチ２０Ａの製造方法を示している。尚、図１２乃至図１５において、第１実施例に係る光スイッチ２０Ａの説明に用いた図３乃至図５に示した構成と対向する構成については同一符号を付して説明する。
【００７７】
図１２（Ａ）は、光スイッチ２０Ａを製造する機材となるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板４０を示している。本実施例に係る製造方法で用いるＳＯＩ基板４０は、上層から第１のバルク層４１，中間層４３，第２のバルク層４２が順次積層された構成とされている。第１のバルク層４１及び第２のバルク層４２は単結晶シリコン（Ｓｉ）のバルクであり、中間層４３は二酸化シリコン（ＳｉＯ２）である。
【００７８】
このＳＯＩ基板４０は、周知のＳＯＩ技術を用いて形成される。具体的には、ＳＯＩ基板４０はＳＩＭＯＸ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　ＩＭｐｌａｎｔｅｄ　ＯＸｉｄｅ）法、或いは貼り合わせ法を用いて形成することができる。ＳＩＭＯＸ法とは、シリコン基板（Ｓｉ）に酸素（Ｏ２）をイオン注入し、その後に熱処理を行なうことによりシリコンと結合させ、基板表面より内部位置にシリコンの酸化膜（ＳｉＯ２）を形成することによりＳＯＩ基板４０を製造する方法である。
【００７９】
また、貼り合わせ法は、表面に酸化膜を形成した第１のシリコン基板と、これとは別個の第２のシリコン基板を高熱・高圧力で接着し、その後に第２のシリコン基板を所定の厚さまで研削することにより、ＳＯＩ基板４０を製造する方法である。
【００８０】
上記構成とされたＳＯＩ基板４０には、例えば熱酸化法を用いることにより、図１２（Ｂ）に示すように第１のバルク層４１の表面に表面酸化膜４４を形成すると共に第２のバルク層４２の表面（図中、下面）に表面酸化膜４５を形成する。続いて、この各表面酸化膜４４，４５の表面に第１のレジスト膜４６，４７を塗布する。この第１のレジスト膜４６，４７は、例えばスピナーを用いて塗布される。この第１のフォトレジスト４６，４７は、ポジ型，ネガ型のいずれであってもよい。
【００８１】
続いて、第１のバルク層４１側に形成された第１のフォトレジスト４６に対し露光・現像処理が行なわれ、基板部２３Ａ及びミラー２６となる部位の上部を残し、他の部分（具他的には、ミラー用開口部２９及び光ファイバー装着溝２８の形成位置に対応する部分）の第１のフォトレジスト４６が除去される。
【００８２】
図１２（Ｃ）は、第１のフォトレジスト４６の不要部分が除去された状態を示している。同図に示すように、第１のレジスト膜４６が除去された部分は、表面酸化膜４４が露出した状態となっている。
【００８３】
続いて、図１２（Ｄ）に示すように露出した表面酸化膜４４をエッチングにより除去すると共に、アッシング等により第１のレジスト膜４６を除去する。これにより、パターニングされた表面酸化膜４４の形成位置を除いた部分は、図１３（Ａ）に示すように第１のバルク層４１が露出した状態となっている。
【００８４】
第１のレジスト膜４６に対するレジスト除去が終了すると、次に図１３（Ｂ）に示すように、第１のバルク層４１の表面酸化膜４４が形成された面の全面に第２のレジスト膜４８を塗布する。尚、この第２のフォトレジスト４８もポジ型，ネガ型のいずれであってもよい。
【００８５】
続いて、この第２のレジスト膜４８に対し露光・現像処理が行なわれ、ミラー用開口部２９の形成位置に対応する位置における第２のレジスト膜４８が除去され、開口パターン４９が形成される。この開口パターン４９の形成位置は、第１のバルク層４１が露出した状態となっている。
【００８６】
上記のように第２のレジスト膜４８のパターニングが終了すると、続いて第１のバルク層４１に対して深堀り加工が実施される。本実施例では深堀り加工としてバルクマイクロマシニングを用いており、具体的にはバルクマイクロマシニングの一種である反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）を用いている。
【００８７】
ＳＯＩ基板４０は、反応性イオンエッチングを行なうエッチング装置に装着され、第２のレジスト膜４８をマスクとして第１のバルク層４１に対し反応性イオンエッチングが実施される。これにより、第１のバルク層４１には図１３（Ｄ）に示すように第１の深堀り加工部５０が形成され、ミラー２６の母材となるミラー母材２６ａが形成される。反応性イオンエッチングでは、側壁保護とエッチングのプロセスを交互に繰り返すことで、加工表面に対して略垂直な側壁を持つ第１の深堀り加工部５０を深掘り加工することができる。
【００８８】
また、本工程で実施される反応性イオンエッチングでは、第１のバルク層４１の全てをエッチングすることはせず、第１のバルク層４１の途中位置までエッチングされる（いわゆるハーフエッチングされる）。この第１の深堀り加工部５０の深さは、例えばエッチング時間を管理することにより決めることができる。
【００８９】
具体的な第１の深堀り加工部５０の深さは、第１のバルク層４１の第１の深堀り加工部５０が形成された位置における厚さＷ１（図１４（Ａ）に矢印で示す）が、後に形成される光ファイバー装着溝２８の深さＷ２（図１４（Ｂ）に矢印で示す）と等しいか、それよりも若干小さくなるよう設定されている（Ｗ１≦Ｗ２）。
【００９０】
このように第１の深堀り加工部５０が深堀り加工されると、アッシング等により第２のレジスト膜４８は除去される。図１４（Ａ）は、第２のレジスト膜４８が除去された状態を示している。同図に示すように、第２のレジスト膜４８が除去されることにより、第１のバルク層４１の上面には光ファイバー装着溝２８及びミラー用開口部２９の形成位置に開口が形成された表面酸化膜４４が露出した状態となる。
【００９１】
上記のように第２のレジスト膜４８が除去されると、続いて第１のバルク層４１に対して第２の深堀り加工が実施される。本実施例では、この第２の深堀り加工についても、バルクマイクロマシニングである反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いている。この反応性イオンエッチングにより、第１のバルク層４１には光ファイバー装着溝２８が形成され、第１の深堀り加工部５０には更に深い第２の深堀り加工部５１が形成され、更にミラー母材２６ａにミラー２６が形成される。
【００９２】
この際、本実施例では、ＳＦ６ガスを用いた反応性イオンエッチングを採用している。この反応性イオンエッチングは、シリコン（Ｓｉ）と二酸化シリコン（ＳｉＯ２）との間に高いエッチレートの選択比を持つことを大きな特徴の一つとしている。このエッチレートの選択比は、条件によって異なるが、Ｓｉ：ＳｉＯ２＝（１００〜３００）：１である。
【００９３】
一方、本実施例で用いているＳＯＩ基板４０は、シリコン（Ｓｉ）よりなる第１のバルク層４１と第２のバルク層４２との間に、反応性イオンエッチングのエッチング速度が極めて遅い二酸化シリコン（ＳｉＯ２）よりなる中間層４３を介装した構成とされている。このため、第１のバルク層４１に対する反応性イオンエッチングは、この中間層４３が露出するまで行なわれ、また中間層４３が露出した後は第２のバルク層４２までエッチングが及ぶのを防止する。
【００９４】
即ち、第１のバルク層４１に対してエッチング処理を行なう際、中間層４３は第１のバルク層４１に対するエッチング量を規制するエッチストップ材として機能する。この第２の深堀り加工は、光ファイバー装着溝２８が所定の深さに深堀りされるまで実施される。この光ファイバー装着溝２８の深さは、例えばエッチング時間を管理することにより決めることができる。
【００９５】
また前記したように、第１の深堀り加工部５０の形成後における第１のバルク層４１の厚さＷ１（図１４（Ａ）参照）は、光ファイバー装着溝２８の既定深さＷ２（図１４（Ｂ）参照）と等しいかそれよりも若干小さく設定（Ｗ１≦Ｗ２）されている。このため、既定深さの光ファイバー装着溝２８が形成された時点で、深堀り加工は中間層４３にまで達する。しかしながら、エッチストップ材として機能する中間層４３以上に反応性イオンエッチングは進まないため、第２のバルク層４２がエッチングされるようなことはない。
【００９６】
上記のようにして光ファイバー装着溝２８及び第２の深堀り加工部５１が形成されると、続いてエッチング処理を行なうことにより、第１のバルク層４１の表面に形成された表面酸化膜４４、第２の深堀り加工部５１の底部に露出した中間層４３、及び第２のバルク層４２の表面に形成された表面酸化膜４５（いずれも、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）よりなる）が除去される。
【００９７】
これにより、図１４（Ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板４０に光ファイバー装着溝２８及びミラー用開口部２９を有した基板部２３Ａが形成される。この際、本実施例では中間層４３をエッチストップ材とした反応性イオンエッチングを実施しているため、ミラー２６の高さを高精度に形成することができる。
【００９８】
即ち、ミラー２６の高さは、ＳＯＩ基板４０を構成する第１のバルク層４１の厚さと等しくなる。従って、ＳＯＩ基板４０の形成時に、第１のバルク層４１の厚さをミラー２６の高さと等しく設定しておくことにより、ミラー２６の高さを高精度に設定することができる。更に本実施例では、反応性イオンエッチングを用いて基板部２３Ａとミラー２６を同時形成しているため、基板部２３Ａとミラー２６を別個に形成する方法に比べ、加工時間の短縮を図ることができる。
【００９９】
上記のようにＳＯＩ基板４０に基板部２３Ａが形成されると、続いて第２のバルク層４２上に第３のレジスト膜５２が塗布される。この第３のレジスト膜５２も、例えばスピナー等を用いて塗布される。尚、この第３のフォトレジスト５２もポジ型，ネガ型のいずれであってもよい。
【０１００】
そして、この第３のレジスト膜５２に対して露光・現像処理が行なわれ、第３のレジスト膜５２には多数の小孔パターン５３Ａ，ステージ部用パターン５３Ｂ，及び枠部用パターン５３Ｃが形成される。この各パターンの内、小孔パターン５３の形成領域は、後に移動部２４の支持部２５及びステージ部３７となる位置と対応するよう設定されている。図１４（Ｄ）は、第３のレジスト膜５２に各パターン５３Ａ〜５３Ｃが形成された状態を示している。
【０１０１】
次に、この各パターン５３Ａ〜５３Ｃが形成された第３のレジスト膜５２をマスクとして、第２のバルク層４２に対して反応性イオンエッチングを実施する。これにより第２のバルク層４２には、図１５（Ａ）に示すように、支持部２５（図１５（Ａ）には現れず），ステージ部３７，枠部３８，及び小孔３１が形成される。この際、中間層４３は反応性イオンエッチングに対するエッチストップ材として機能するため、小孔３１は完全に第２のバルク層４２を貫通した孔となる。
【０１０２】
しかしながら、図１５（Ａ）に示す状態では、支持部２５，ステージ部３７，枠部３８，及び小孔３１が形成された移動部２４は、中間層４３を介して第１のバルク層４１に接合された状態を維持している。また、小孔３１の形成位置は、ミラー２６の形成位置を除き、支持部２５及びステージ部３７に多数形成されている（図５参照）。尚、図１５（Ａ）は、第３のレジスト膜５２を除去した状態を示している。
【０１０３】
上記のように第２のバルク層４２をエッチングすることにより、支持部２５，ステージ部３７，枠部３８，及び小孔３１を有した移動部２４が形成されると、多数形成された小孔３１から溶剤を導入し、中間層４３を溶解除去する処理が実施される。図１５（Ｂ）は、小孔３１から溶剤を導入している途中の状態を示している。
【０１０４】
中間層４３を除去する処理は、反応性イオンエッチングのようなバルクマイクロマシニング技術を用いてはおらず、ウェットエッチングのようなサーフェイスマイクロマシニング技術を用いている。よって、小孔３１から導入された溶剤は、中間層４３を横方向（面方向）にもエッチングする。この処理は、いわゆる犠牲層エッチングである。尚、図１５（Ｂ）では、図示の便宜上、小孔３１及び中間層４３を実際よりも誇張して示している。
【０１０５】
このサーフェイスマイクロマシニング技術を用いた犠牲層エッチングにより、中間層４３は枠部３８と対向する部位を除き除去される。これにより、移動部２４は枠部３８が基板部２３Ａに固定され、他の部位（支持部２５，ミラー２６，ステージ部３７等）が基板部２３Ａに対して移動可能な構成となる。図１５（Ｃ）は、中間層４３が除去されることにより、第１の構造体２１Ａが形成された状態を示している。尚、光スイッチ２０Ａを構成する第２の構造体２２Ａの製造方法は、周知の技術を用いて製造されるため、その説明は省略するものとする。
【０１０６】
上記したように、本実施例に係る光スイッチ２０Ａの製造方法によれば、犠牲層エッチングにより複数の小孔３１から溶剤を導入して中間層４３を除去し、これにより支持部２５及びステージ部３７を基板部２３Ａ（第１のバルク層４１）から離間させるため、簡単な処理で光スイッチ２０Ａを形成することができる。
【０１０７】
また、ＳＯＩ基板４０を構成する中間層４３をエッチングすることにより、ひとつのＳＯＩ基板４０に基板部２３Ａと移動部２４を形成するため、基板部２３Ａと移動部２４とを含めた光スイッチ２０Ａの厚さ（高さ）は、ＳＯＩ基板４０の全体の厚さを超えることはなく、薄型化された光スイッチ２０Ａを実現することができる。
【０１０８】
また、本実施例では上記したように、ミラー２６と光ファイバー装着溝２８が同一工程において一括的に形成される。このため、ミラー２６と光ファイバー装着溝２８（即ち、これに装着される光ファイバー２７）との位置決め精度を高めることができ、高い信頼性を有した光スイッチ２０Ａを実現することができる。
【０１０９】
尚、上記した実施例では、第１のバルク層４１と第２のバルク層４２を共に単結晶シリコンのバルクにより構成した。しかしながら、第１のバルク層４１と第２のバルク層４２は必ずしも単結晶シリコンのバルクとする必要はなく、ミラー２６を駆動するのに足る十分な機械的強度を実現でき、かつ駆動手段により駆動可能な構成であれば、樹脂、金属、その他の材料を用いることも可能である。
【０１１０】
また、第１のバルク層４１と第２のバルク層４２は必ずしも同一材料とする必要はなく、異なる材料とすることも可能である。この場合、第１のバルク層４１の材質を、第２のバルク層４２をエッチングする際にエッチストップ材として機能する材料とすることにより、中間層４３を削除することも可能となる。
【０１１１】
続いて、第２実施例である光スイッチの製造方法について説明する。
図１６乃至図２０は、第２実施例である光スイッチの製造方法を示している。尚、図１６乃至図２０において、第１実施例に係る製造方法の説明に用いた図１２乃至図１５に示した構成と対向する構成については同一符号を付してその説明を省略する。
【０１１２】
図１６（Ａ）は、光スイッチを製造する機材となるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板６０を示している。本実施例に係る製造方法で用いる三層ＳＯＩ基板６０は、上層から第１のバルク層６１，第１の中間層６４，第２のバルク層６２，第２の中間層６５，第３のバルク層６３が順次積層された構成とされている。第１乃至第３のバルク層６１，６２，６３は単結晶シリコン（Ｓｉ）のバルクであり、第１及び第２の中間層６４，６５は二酸化シリコン（ＳｉＯ２）である。この三層ＳＯＩ基板６０は、前記したＳＯＩ基板４０と同様に周知のＳＯＩ技術を用いて形成される。
【０１１３】
上記構成とされた三層ＳＯＩ基板６０には、例えば熱酸化法を用いることにより、図１６（Ｂ）に示すように第１のバルク層６１の表面に表面酸化膜４４を形成すると共に第３のバルク層６３の表面（図中、下面）に表面酸化膜４５を形成する。続いて、この各表面酸化膜４４，４５の表面に第１のレジスト膜４６，４７を塗布する。
【０１１４】
続いて、第１のバルク層６１側に形成された第１のフォトレジスト４６に対し露光・現像処理が行なわれ、基板部２３Ａ及びミラー２６となる部位の上部を残し、他の部分（ミラー用開口部２９及び光ファイバー装着溝２８の形成位置に対応する部分）の第１のフォトレジスト４６が除去される。図１６（Ｃ）は、第１のフォトレジスト４６の不要部分が除去された状態を示している。
【０１１５】
続いて、図１６（Ｄ）に示すように露出した表面酸化膜４４をエッチングにより除去すると共に、第１のレジスト膜４６を除去する。これにより、パターニングされた表面酸化膜４４の形成位置を除いた部分は、図１７（Ａ）に示すように第１のバルク層６１が露出した状態となっている。
【０１１６】
次に、図１７（Ｂ）に示すように、第１のバルク層６１の表面酸化膜４４が形成された面の全面に第２のレジスト膜４８を塗布する。そして、この第２のレジスト膜４８に対し露光・現像処理を実施し、図１７（Ｃ）に示すように、開口パターン４９を形成する。
【０１１７】
上記のように第２のレジスト膜４８のパターニングが終了すると、続いて第１のバルク層６１に対し、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いて深堀り加工が実施される。これにより、第１のバルク層６１には図１７（Ｄ）に示すように、第１の深堀り加工部５０が形成されると共に、ミラー２６の母材となるミラー母材２６ａが形成される。
【０１１８】
本実施例でも反応性イオンエッチングを用いているため、加工表面に対して略垂直な側壁を持つ第１の深堀り加工部５０を深掘り加工することができる。また、本実施例では、第１のバルク層６１と第２のバルク層６２との間にエッチストップ材として機能する第１の中間層６４が設けられているため、第１の深堀り加工部５０は第１の中間層６４に至るまで形成され、それ以上にエッチングがされることはない。尚、第１のバルク層６１の厚さは、規定の光ファイバー装着溝２８の深さと等しく設定されている。
【０１１９】
このように第１の深堀り加工部５０が深堀り加工されると、図１８（Ａ）に示すように、第１の深堀り加工部５０の底に位置する第１の中間層６４が除去される。この時同時に、第３のバルク層６３の表面に形成されていた表面酸化膜４５も除去される。
【０１２０】
次に、図１８（Ｂ）に示すように、アッシング等により第２のレジスト膜４８を除去する。同図に示すように、第２のレジスト膜４８が除去されることにより、第１のバルク層６１の上面には光ファイバー装着溝２８及びミラー用開口部２９の形成位置に開口が形成された表面酸化膜４４が露出した状態となる。
【０１２１】
続いて、第１のバルク層６１に対して第２の深堀り加工が実施される。この第２の深堀り加工も、バルクマイクロマシニングである反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いて実施される。この反応性イオンエッチングにより、第１のバルク層６１の光ファイバー装着溝２８の形成位置には、第３の深堀り加工部５５が形成される。また、第１の深堀り加工部５０には、更に深い第２の深堀り加工部５１が形成される。図１８（Ｃ）は、第２の深堀り加工部５１及び第３の深堀り加工部５５が形成された状態を示している。また、第２の深堀り加工部５１の加工と共にミラー母材２６ａも深堀り加工され、ミラー２６が形成される。
【０１２２】
この際、第２の深堀り加工部５１は第２の中間層６５をエッチストップ材として加工され、第３の深堀り加工部５５は第１の中間層６４をエッチストップ材として加工される。即ち、第２の深堀り加工部５１は第２の中間層６５が露出するまでエッチングされ、それ以上に第３のバルク層６３がエッチングされるようなことはない。また、第３の深堀り加工部５５は第１の中間層６４が露出するまでエッチングされ、それ以上に第２のバルク層６２がエッチングされるようなことはない。
【０１２３】
上記のようにして第２の深堀り加工部５１及び第３の深堀り加工部５５が形成されると、続いてエッチング処理を行なうことにより、第１のバルク層６１の表面に形成された表面酸化膜４４、第２の深堀り加工部５１の底部の第２の中間層６５、及び第３の深堀り加工部５５の底部の第１の中間層６４（いずれも、二酸化シリコン）が除去される。
【０１２４】
これにより、図１８（Ｄ）に示すように、三層ＳＯＩ基板６０に光ファイバー装着溝２８及びミラー用開口部２９を有した基板部２３Ａが形成される。この際、本実施例においても、第２の中間層６５をエッチストップ材とした反応性イオンエッチングを実施しているため、ミラー２６の高さを高精度に形成することができる。また、基板部２３Ａとミラー２６を同時形成するため、基板部２３Ａとミラー２６を別個に形成する方法に比べ、加工時間の短縮を図ることができる。
【０１２５】
上記のように三層ＳＯＩ基板６０に基板部２３Ａが形成されると、続いて図１９（Ａ）に示すように、第３のバルク層６３上に第３のレジスト膜５２が塗布される。そして、この第３のレジスト膜５２に対して露光・現像処理が行なわれ、第３のレジスト膜５２には多数の小孔パターン，ステージ部用パターン，及び枠部用パターン（以下、これらを総称して所定パターン５３という）が形成される。
【０１２６】
この所定パターン５３内、小孔パターンが形成される領域が、後に移動部２４の支持部２５及びステージ部３７となる位置と対応するよう設定されていることは第１実施例と同様である。図１９（Ｂ）は、第３のレジスト膜５２に所定パターン５３が形成された状態を示している。
【０１２７】
次に、この所定パターン５３が形成された第３のレジスト膜５２をマスクとして、第３のバルク層６３に対して反応性イオンエッチングを実施する。これにより第３のバルク層６３には、図１９（Ｃ）に示すように、支持部２５（図１９（Ｃ）には現れず），ステージ部３７，枠部３８，及び小孔３１が形成される。
【０１２８】
続いて、多数形成された小孔３１から溶剤を導入し、第２の中間層６５を溶解除去する処理が実施される。図２０（Ａ）は、小孔３１から溶剤を導入している途中の状態を示している。
【０１２９】
本実施例においても、第２の中間層６５を除去する処理は、反応性イオンエッチングのようなバルクマイクロマシニング技術を用いてはおらず、ウェットエッチングのようなサーフェイスマイクロマシニング技術を用いている。よって、小孔３１から導入された溶剤は、第２の中間層６５を横方向（面方向）にもエッチングする。この処理も、いわゆる犠牲層エッチングである。
【０１３０】
このサーフェイスマイクロマシニング技術を用いた犠牲層エッチングにより、第２の中間層６５は枠部３８と対向する部位を除き除去される。これにより、移動部２４は枠部３８が基板部２３Ａに固定され、他の部位（支持部２５，ミラー２６，ステージ部３７等）が基板部２３Ａに対して移動可能な構成となる。図２０（Ｂ）は、第２の中間層６５が除去されることにより、第１の構造体２１Ａが形成された状態を示している。尚、本実施例においても、光スイッチ２０Ａを構成する第２の構造体２２Ａの製造方法は、周知の技術を用いて製造されるため、その説明は省略する。
【０１３１】
上記したように、本実施例に係る製造方法によっても第１実施例と同様に簡単な処理で光スイッチ２０Ａを形成することができる。また、本実施例では三層ＳＯＩ基板６０を用いているため、第１の中間層６４をエッチストップ材として第１のバルク層６１をエッチングすることにより、光ファイバー装着溝２８を形成している。
【０１３２】
このため、光ファイバー装着溝２８を高精度に形成することが可能となり、よってミラー２６と光ファイバー２７との位置決め精度を高めることができる。よって、より高い信頼性を有した光スイッチ２０Ａを実現することができる。
【０１３３】
尚、上記した実施例では、第１乃至第３のバルク層６１〜６３を共に単結晶シリコンのバルクにより構成した。しかしながら、各バルク層６１〜６３は必ずしも単結晶シリコンのバルクとする必要はなく、ミラー２６を駆動するのに足る十分な機械的強度を実現でき、かつ駆動手段により駆動可能な構成であれば、樹脂、金属、その他の材料を用いることも可能である。
【０１３４】
また、各バルク層６１〜６３は必ずしも同一材料とする必要はなく、異なる材料とすることも可能である。この場合、各バルク層６１〜６３の材質を、隣接する各バルク層６１〜６３をエッチングする際にエッチストップ材として機能する材料とすることにより、中間層６４，６５を削除することも可能となる。
【０１３５】
【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。
【０１３６】
請求項１記載の発明によれば、基板部と移動部とを分離した構成とすることができるため、基板部をミラー配設位置近傍まで延出形成するとが可能となり、マイクロデバイスの機械的強度を高めることができる。また、光伝送部材をミラーに近接させることができるため、光伝送部材とミラーとの間における空間光路長を短くすることが可能となり、光信号の挿入損失の低下を防止することができる。
【０１３７】
また、請求項２記載の発明によれば、単結晶シリコンのバルクはポリシリコンに比べて機械的強度が強いため、移動動作する際に移動部に塑性変形や歪が発生することを防止でき、よってマイクロデバイスの信頼性を向上することができる。
【０１３８】
また、請求項３記載の発明によれば、移動部を応答性よく移動させることができる。
【０１３９】
また、請求項４記載の発明によれば、第１の層を深堀り加工することによりミラーを形成するため、ミラー面を略垂直に形成することができ、反射精度の高いミラーを実現することができる。また、中間層をエッチストップ材としてミラーを形成するため、ミラーの高さは第１の層の厚さと等しくなり、よってミラーの高さ精度を容易に出すことができる。
【０１４０】
更に、複数の小孔から溶剤を導入して（犠牲層エッチングにより）中間層を除去することにより、第１の層から支持部及び移動部を容易に離間させることができると共に、基材の厚さを変更することなくマイクロデバイスを製造することができる。
【０１４１】
また、請求項５記載の発明によれば、ミラーと光伝送部材を装着する装着溝が同一工程において形成されるため、ミラーと光伝送部材との位置決め精度を高めることができる。
【０１４２】
また、請求項６及び請求項９記載の発明によれば、深堀り加工として反応性イオンエッチングを用いたことにより、第２の層にその加工表面に対して略垂直な側壁を有する溝加工ができるため、ミラーを精度良く形成することができる。
【０１４３】
また、請求項７記載の発明によれば、ＳＯＩ技術を利用して基板を形成することが可能となる。
【０１４４】
また、請求項８記載の発明によれば、第１の中間層をエッチストップ材として装着溝が形成されるため装着溝を高精度に形成することができ、よってミラーと導波手段の位置との位置決め精度を固めることができ、信頼性の高い光の切り換え処理を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の一例である光スイッチの平面図である。
【図２】従来の一例である光スイッチの断面図である。
【図３】本発明の第１実施例である光スイッチの断面図である。
【図４】本発明の第１実施例である光スイッチを構成する基板部の平面図である。
【図５】本発明の第１実施例である光スイッチを構成する基板部の底面図である。
【図６】本発明の第１実施例の変形例である光スイッチの断面図である。
【図７】本発明の第１実施例の変形例である光スイッチを構成する基板部の平面図である。
【図８】本発明の第２実施例である光スイッチの断面図である。
【図９】本発明の第２実施例である光スイッチを構成する基板部の平面図である。
【図１０】本発明の第２実施例である光スイッチを構成する基板部の底面図である。
【図１１】本発明の第３実施例である光スイッチ及びその動作を説明するための図である。
【図１２】本発明の第１実施例である光スイッチの製造方法を製造手順に沿って説明するための図である（その１）。
【図１３】本発明の第１実施例である光スイッチの製造方法を製造手順に沿って説明するための図である（その２）。
【図１４】本発明の第１実施例である光スイッチの製造方法を製造手順に沿って説明するための図である（その３）。
【図１５】本発明の第１実施例である光スイッチの製造方法を製造手順に沿って説明するための図である（その４）。
【図１６】本発明の第１実施例である光スイッチの製造方法を製造手順に沿って説明するための図である（その１）。
【図１７】本発明の第１実施例である光スイッチの製造方法を製造手順に沿って説明するための図である（その２）。
【図１８】本発明の第１実施例である光スイッチの製造方法を製造手順に沿って説明するための図である（その３）。
【図１９】本発明の第１実施例である光スイッチの製造方法を製造手順に沿って説明するための図である（その４）。
【図２０】本発明の第１実施例である光スイッチの製造方法を製造手順に沿って説明するための図である（その５）。
【符号の説明】
２０Ａ〜２０Ｄ　光スイッチ
２１Ａ〜２１Ｃ　第１の構造体
２２Ａ〜２２Ｃ　第２の構造体
２３Ａ，２３Ｂ　基板部
２４　移動部
２５　支持部
２６　ミラー
２７　光ファイバー
２８　光ファイバー装着溝
２９　ミラー用開口部
３０　凹部
３１　小孔
３２　キャビティ
３３　基台部
３４　対向電極
３５　導波手段
３６　コリメータ
４０　ＳＯＩ基板
４１　第１のバルク層
４２　第２のバルク層
４３　中間層
４４，４５　表面酸化膜
４６　第１のレジスト膜
４７　第１のレジスト膜
４８　第２のレジスト膜
４９　開口パターン
５０　第１の深堀り加工部
５１　第２の深堀り加工部
５２　第３のレジスト膜
５５　第３の深堀り加工部
５７　電源装置
６０　三層ＳＯＩ基板
６１　第１のバルク層
６２　第２のバルク層
６３　第３のバルク層
６４　第１の中間層
６５　第２の中間層
【図１】
2004138787.tif 000003
【図２】
2004138787.tif 000004
【図３】
2004138787.tif 000005
【図４】
2004138787.tif 000006
【図５】
2004138787.tif 000007
【図６】
2004138787.tif 000008
【図７】
2004138787.tif 000009
【図８】
2004138787.tif 000010
【図９】
2004138787.tif 000011
【図１０】
2004138787.tif 000012
【図１１】
2004138787.tif 000013
【図１２】
2004138787.tif 000014
【図１３】
2004138787.tif 000015
【図１４】
2004138787.tif 000016
【図１５】
2004138787.tif 000017
【図１６】
2004138787.tif 000018
【図１７】
2004138787.tif 000019
【図１８】
2004138787.tif 000020
【図１９】
2004138787.tif 000021
【図２０】
2004138787.tif 000022