(57)【要約】【課題】本発明は、機能面により光路切り換えを行うマイクロデバイス及びその製造方法に関し、平滑化処理により機能面が表面荒れすることを防いで、光路の切り換えを低損失で行うことの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。【解決手段】機能素子２６を、機能面２６ａ，２６ｂが形成された機能部２６の両端に突部Ｆを有した保護部材３１Ａ，３１Ｂを設けた構成として、機能面２６ａ，２６ｂの両端に凹んだ角部Ｂ〜Ｅを形成する。この機能素子２６を結晶異方性エッチングにより平滑化処理を行う。【選択図】      図８
2004347773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上に形成された機能素子と、
前記機能素子に形成された光路切り換え面とを有したマイクロデバイスにおいて、
前記機能素子は、前記光路切り換え面に対して突出した突部を設けたことを特徴とするマイクロデバイス。
【請求項２】
前記光路切り換え面と隣り合う前記突部の面と、
前記光路切り換え面とが形成する角度をθとした場合、０°＜θ＜１８０°となるよう構成したことを特徴とする請求項１に記載のマイクロデバイス。
【請求項３】
前記機能素子の材料には、単結晶シリコンのバルクを用い、
前記光路切り換え面の結晶方位面には、（１，１，０）面を用いることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロデバイス。
【請求項４】
請求項１に記載のマイクロデバイスを製造する製造方法において、
前記基板上に前記機能素子を形成するための機能素子部材を形成する工程と、
前記機能素子部材に、前記光路切り換え面を形成するための第１のマスクパターンと、
前記突部に該当する第２のマスクパターンとを形成する工程と、
前記第１及び第２のマスクパターンを形成後、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により前記機能素子部材を加工して前記機能素子を形成する工程と、
前記機能素子を形成後、結晶異方性エッチングにより前記光路切り換え面を平滑化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５】
前記結晶異方性エッチングには、エチレンジアミンピロカテコール（ＥＰＤ）を水で希釈したエッチング液を用いることを特徴とする請求項４に記載の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、特に機能面により光路切り換えを行う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、とりわけ波長多重通信（Ｄｅｎｓｅ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＤＷＤＭ）関連機器への需要が高まっている。
【０００３】
ここで、光スイッチの構造としては、可動式及び非可動式の２種類に大別できるが、可動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。この可動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機能素子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機能素子切り換え式の光スイッチが一般的である。この機能素子を形成する際には、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）が用いられるが、特にエッチングと側壁保護を繰り返しながら異方性構造の形成を行うＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）では、同繰り返し周期に依存した表面あれを生じ、粗度としてはＲａ＝４０〜５０が限界であった（例えば、非特許文献１参照）。これに対し、ＤＲＩＥで形成された側壁面を結晶異方性エッチングにより平滑化する手法が知られているが、これらはいずれも閉空間を形成するキャビィティーに適用されるのみであった（例えば、非特許文献２参照）。
【０００４】
【非特許文献１】
Ｃ．Ｍａｒｘｅｒ，Ｍ．Ａ．Ｇｒｅｔｉｌｌａ，Ｎ．Ｆ．ｄｅ  Ｒｏｏｉｊ  ｅｔ  ａｌ．，Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｍｉｒｒｏｒｓ  Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ｂｙ  ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｐｒｏｃ．ＭＥＭＳ９７，１９９７
【０００５】
【非特許文献２】
Ｍ．Ｓａｓａｋｉ，Ｋ．Ｈａｎｅ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃａｌｌｙ  Ｅｔｃｈｅｄ  Ｓｉ  Ｍｏｌｄ  ｆｏｒ  Ｓｏｌｉｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｙｅ  Ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ  Ｌａｓｅｒ，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ，Ｖｏｌ．３９，２０００，ｐｐ，７１４５−７１４９．
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１は、平滑化処理後の従来の機能素子の断面図であり、図２は平滑化処理後の従来の機能素子の平面図である。また、図３は平滑化処理前の従来の機能素子のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真であり、図４は平滑化処理後の従来の機能素子のＳＥＭ写真である。なお、図３乃至図４において、図１乃至図２と同一構成部分に関しては同一の符号を付す。
【０００７】
図３に示すように、平滑化処理前の機能素子１４の機能面１４ａ，１４ｂには大きな損傷は観られない。しかしながら、図１乃至図２に示すように、機能面１４ａ，１４ｂの平滑化処理を行う際、機能素子１４の突出した角部１４ｃ〜１４ｆからエッチング速度の速い結晶方位面が現れ、このエッチング速度の速い結晶方位面が角部１４ｃ〜１４ｆから機能面１４ａ，１４ｂに向かって広がる。そのため、図４に示すように、機能面１４ａ，１４ｂには、エッチングの速度が速い領域と遅い領域とが混在して、機能面１４ａ，１４ｂは表面荒れした状態となり、光路の切り換えを低損失で行うことができないという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、平滑化処理により機能面が表面荒れすることを防いで、光路の切り換えを低損失で行うことの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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記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。
【００１０】
請求項１記載の発明では、シリコン基板上に形成された機能素子と、前記機能素子に形成された光路切り換え面とを有したマイクロデバイスにおいて、前記機能素子は、前記光路切り換え面に対して突出した突部を設けたことを特徴とするマイクロデバイスにより、解決できる。
【００１１】
上記発明によれば、光路切り換え面に対して突出した突部を機能素子に設けることにより、光路切り換え面と突部とにより凹んだ角部を形成して、光路切り換え面を平滑化処理する際、エッチング速度の速い結晶方位面が角部から現れることを防いで、光路切り換え面を鏡面に加工することができる。また、鏡面に加工された光路切り換え面により、低損失で光路の切り換えを行うことができる。
【００１２】
請求項２記載の発明では、前記光路切り換え面と隣り合う前記突部の面と、前記光路切り換え面とが形成する角度をθとした場合、０°＜θ＜１８０°となるよう構成したことを特徴とする請求項１に記載のマイクロデバイスにより、解決できる。
【００１３】
上記発明によれば、光路切り換え面と隣り合う前記突部の面とが形成する角度をθとした場合、０°＜θ＜１８０°とすることにより、光路切り換え面と突部とにより形成される角部を凹んだ角部として形成することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明では、前記機能素子の材料には、単結晶シリコンのバルクを用い、前記光路切り換え面の結晶方位面には、（１，１，０）面を用いることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロデバイスにより、解決できる。
【００１５】
上記発明によれば、機能素子の材料として単結晶シリコンのバルクを用いることにより機械的強度を増すことができる。また、光路切り換え面には（１，１，０）面を用いることにより、平滑化処理する際の光路切り換え面のエッチング速度を遅くして、光路切り換え面を高精度に平滑化することができる。
【００１６】
請求項４記載の発明では、請求項１に記載のマイクロデバイスを製造する製造方法において、前記基板上に前記機能素子を形成するための機能素子部材を形成する工程と、前記機能素子部材に、前記光路切り換え面を形成するための第１のマスクパターンと、前記突部に該当する第２のマスクパターンとを形成する工程と、前記第１及び第２のマスクパターンを形成後、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により前記機能素子部材を加工して前記機能素子を形成する工程と、前記機能素子を形成後、結晶異方性エッチングにより前記光路切り換え面を平滑化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により、解決できる。
【００１７】
上記発明によれば、機能素子部材に光路切り換え面を形成するための第１のマスクパターンと、突部に該当する第２のマスクパターンとを形成後、機能素子部材を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）することにより、光路切り換え面と突部とにより凹んだ角部を形成して、結晶異方性エッチングにより光路切り換え面を平滑化処理することにより、光路切り換え面を鏡面に加工することができる。また、鏡面に加工された光路切り換え面により、光路の切り換えを低損失で行うことができる。
【００１８】
請求項５記載の発明では、前記結晶異方性エッチングには、エチレンジアミンピロカテコール（ＥＰＤ）を水で希釈したエッチング液を用いることを特徴とする請求項４に記載のマイクロデバイスの製造方法により、解決できる。
【００１９】
上記発明によれば、結晶異方性エッチングには、エチレンジアミンピロカテコール（ＥＰＤ）を水で希釈したエッチング液を用いることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。図５は本発明の実施例であるマイクロデバイスの平面図であり、図６は図５に示したマイクロデバイスのＡ−Ａ方向の断面図である。本実施例では、機能素子を有したマイクロデバイスに適用した例について説明する。
【００２１】
図５乃至図６を参照して、本発明の実施例であるマイクロデバイス２０の構成について説明する。マイクロデバイス２０は、大略すると第１の構造体２１と第２の構造体２２とにより構成されている。第１の構造体２１は、第２の構造体２２の上部に積み重ねられ固定された構成とされている。第１の構造体２１は、基板部２３と移動部２４とにより構成されている。まず、基板部２３について説明する。基板部２３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を支持する機能を奏すると共に、光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄを所定位置に固定する機能を奏する。
【００２２】
光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄを固定するため、基板部２３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５に示すように、基板部２３の上面に４本の光ファイバー装着溝２８が、平面視した状態において十字状をなすように形成されている。よって、この光ファイバー装着溝２８に装着される光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄも、平面視した状態において十字状となるよう装着される。また、基板部２３には開口部２９が形成されている。移動部２４は、後述するように、開口部２９の内部に移動可能に設けられる。
【００２３】
機能素子２６は、移動部２４を構成する電極部３７上に立設される。また、ミラーを形成するための機能素子部材には、単結晶シリコンのバルクを用いた。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と比較して機械的強度に優れているため、支持部２５の可撓性を増すことができる。なお、請求項１に記載のシリコン基板とは、電極部３７のことである。更に、機能素子２６が図６中の上方（Ｚ２方向）にある位置（以下、基準位置という）で、機能素子２６の機能面２６ａ，２６ｂは各光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄの端面と対向するよう構成されている。機能面２６ａ，２６ｂは、光の光路を切り換えるための光路切り換え面である。図６に実線で示す機能素子２６は、基準位置にある機能素子２６を示している。
【００２４】
次に、移動部２４について説明する。移動部２４は、支持部２５，機能素子２６，電極部３７等により構成されている。この移動部２４にも単結晶シリコンのバルクを用いた。この移動部２４は前記の基板部２３と一括的に形成される。支持部２５は板バネ状とされており、外側の端部は基板部２３に固定され、内側の端部は一体的に電極部３７に接続された構成となっている。
【００２５】
従って、移動部２４は、支持部２５が弾性変形することにより、開口部２９内で矢印Ｚ１，Ｚ２方向（後述する対向電極３４に対して上下方向）に移動可能な構成となる。尚、本実施例では支持部２５は直線形状とされているが、支持部２５は直線形状に限定されるものではなく、蛇行形状や他の形状とすることも可能である。これにより、支持部２５のバネ特性を調整することができる。電極部３７は、支持部２５に対して広い面積を有しており、第２の構造体２２に形成された対向電極３４と対向するよう配設されている。
【００２６】
次に、図７乃至８を参照して、機能素子２６の形状について説明する。図７は本実施例の機能素子の斜視図であり、図８は図７に示した機能素子の平面図である。機能素子２６は、大略すると機能部２６Ｃと、保護部材３１Ａ，３１Ｂとにより構成されている。機能部２６Ｃには、光ファイバー２７Ａ，２７Ｄから出射された光の光路を変更するための機能面２６ａ，２６ｂが形成されており、機能面２６ａ，２６ｂの結晶方位面には（１，１，０）面が用いられている。
【００２７】
機能素子２６は、平面視した状態において、各光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄに対して４５度の角度を有して対向するよう構成されている。機能部２６Ｃに形成された機能面２６ａ，２６ｂの両端には、保護部材３１Ａ，３１Ｂが形成されている。保護部材３１Ａ，３１Ｂには、機能面２６ａ，２６ｂに対して突出した２つの突部Ｆ（請求項１に記載の突出した突部）がそれぞれ形成されている。
【００２８】
このように機能部２６Ｃの両端に保護部材３１Ａ，３１Ｂを設けることにより、保護部材３１Ａ，３１Ｂの面３１ｅ〜３１ｈを基準にして、凹んだ角部Ａ〜Ｄが形成される。角度θは、機能面２６ａ，２６ｂと隣り合う突部Ｆの面と機能面２６ａ，２６ｂとにより形成される角度を示しており、本実施例の場合はθ＝９０°に形成されている。
【００２９】
突部Ｆに形成された面３１ｅ〜３１ｈは、面３１ｅ，３１ｆが機能面２６ａから距離Ｗ離間した位置に形成され、面３１ｇ，３１ｈは機能面２６ｂから距離Ｗ離間した位置に形成されている。
【００３０】
このような突部Ｆを有した保護部材３１Ａ，３１Ｂを機能部２６Ｃに設けて機能素子２６を構成することにより、機能面２６ａ，２６ｂの両端に、突部Ｆの面３１ｅ〜３１ｈよりも内側に凹んだ角部Ｂ〜Ｅが形成され、結晶異方性エッチングにより平滑化処理する際、角部Ｂ〜Ｅに方向Ｂ１〜Ｅ１に対して垂直な（１，１，１）方向のエッチストップ面がそれぞれ現れるため、凹んだ角部Ｂ〜Ｅからエッチング速度の速い結晶方位面が現れることが防止されて、機能面２６ａ，２６ｂの全面が一定の速度でエッチングされるので機能面２６ａ，２６ｂを鏡面に加工することができる。
【００３１】
これにより、機能面２６ａ，２６ｂは、光ファイバー２７Ａ，２７Ｄから出射された光の光路の切り換えを低損失で行うことができる。本実施例においては、θ＝９０°となるように機能素子２６を形成したが、０°＜θ＜９０°となるように機能素子２６を形成した場合には、突部Ｆが機能面２６ａ，２６ｂを覆う領域を小さくし、突部Ｆが機能面２６ａ，２６ｂの光路の切り替えに支障をきたすことのない大きさに突部Ｆを形成することで本実施例と同様に低損失で光の光路の切り換えを行うことができる。したがって、角度θが０°＜θ＜１８０°の範囲内となるように、突部Ｆを機能部Ｃに形成することで、本実施例において説明した機能素子２６と同様な効果を得ることができる。
【００３２】
続いて、マイクロデバイス２０の製造方法について説明する。図９乃至図１３は、先に述べた本実施例に係るマイクロデバイス２０の製造方法を示している。また、図１４は図９（Ｃ）に示した機能素子形成領域の斜視図であり、図１５は図９（Ｄ）に示した機能素子形成領域の斜視図であり、図１６は図１１（Ｂ）に示した機能素子形成領域の斜視図である。尚、図９乃至図１６において、本実施例に係るマイクロデバイス２０の説明に用いた図５乃至図８に示した構成と同一構成部分については同一符号を付して説明する。図９（Ａ）は、マイクロデバイス２０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。
【００３３】
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。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。
【００３４】
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９（Ｂ）に示すように、第１のバルク層４１の表面に酸化膜４４を形成すると共に第２のバルク層４２の表面（図中、下面）に酸化膜４５を形成する。続いて、酸化膜４４の表面に機能素子２６を形成するためのレジスト膜４６を形成し、酸化膜４５の表面にはレジスト膜４７を形成する。レジスト膜４６，４７は、例えばスピナーを用いて形成される。このレジスト膜４６，４７は、ポジ型，ネガ型のいずれであってもよい。
【００３５】
続いて、図９（Ｃ）に示すように、第１のバルク層４１側に形成されたレジスト膜４６に対し露光・現像処理が行なわれ、基板部２３及び機能素子２６となる部位の上部を残し、他の部分（具体的には、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）のレジスト膜４６が除去される。同図に示すように、レジスト膜４６が除去された部分は、酸化膜４４が露出した状態となっている。同図に示したレジスト膜４６Ａは、機能素子２６の形状にパターニングされたレジスト膜を示している。このレジスト膜４６Ａが形成されている領域は、機能素子２６が形成される機能素子形成領域である。図１４に示すように、レジスト膜４６Ａは、光路切り換え面を形成するための第１のマスクパターン４６ｃと、突部に該当する第２のマスクパターン４６ａ，４６ｂとにより構成されている。同図に示した領域Ｇは、突部Ｆを形成するためのマスクとなる領域である。また、第１のマスクパターン４６ｃは、本実施例の機能部２６Ｃに該当する領域を形成するためのものである。
【００３６】
次に、図９（Ｄ）に示すように、レジスト膜４６，４６Ａをマスクとして、酸化膜４４をエッチングにより加工する。これにより、図１５に示すようにミラー形成領域には、レジスト膜４６Ａと同一形状にパターニングされた酸化膜４４Ａが形成される。その後、図１０（Ａ）に示すようにアッシング等によりレジスト膜４６，４７を除去する。次に、図１０（Ｂ）に示すように、第１のバルク層４１の酸化膜４４が形成された面の全面にレジスト膜４８を塗布する。尚、このレジスト膜４８もポジ型，ネガ型のいずれであってもよい。
【００３７】
続いて、図１０（Ｃ）に示すように、レジスト膜４８に対し露光・現像処理が行なわれ、開口部２９（図６参照）の形成位置に対応する位置のレジスト膜４８が除去され、開口部４９が形成される。この開口パターン４９の底部は、第１のバルク層４１が露出した状態となっている。上記のようにレジスト膜４８のパターニングが終了すると、図１０（Ｄ）に示すように、開口部４９を設けたレジスト膜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により深堀り加工が実施され、第１のバルク層４１には第１の深堀り加工部５０と、機能素子２６の母材となる機能素子母材２６Ａとが形成される。
【００３８】
この際、本実施例では機能素子母材２６Ａの後に機能面２６ａ，２６ｂとなる面がシリコンの（１，１，０）面となるよう設定されている。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。なお、この深堀り加工には、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）を適用した反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）を用いる。
【００３９】
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であって第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１１（Ｂ）に矢印で示す）が、光ファイバー装着溝２８の深さＷ２（図１１（Ｂ）に矢印で示す）と略等しくなるように設定されている。続いて、図１１（Ａ）に示すように、レジスト膜４８はアッシング等により除去されて、第１のバルク層４１の上面には光ファイバー装着溝２８及び開口部２９の形成位置に開口が形成された酸化膜４４が露出した状態となる。
【００４０】
上記のようにレジスト膜４８が除去されると、図１１（Ｂ）に示すように、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。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が形成される。さらに図１６に示すように、機能素子母材２６Ａには、機能部２６Ｃと、突部Ｆを有した保護部材３１Ａ，３１Ｂとにより構成された機能素子２６が形成される。この段階では、機能素子２６に形成された機能面２６ａ，２６ｂは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）により表面が荒れた状態となっている。
【００４１】
本実施例では、この反応性イオンエッチングには、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）を適用したエッチングを用いる。またエッチングガスとしてＳＦ６ガスを用いており、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ができる。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。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。
【００４２】
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ことが防止される。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。
【００４３】
続いて、図１１（Ｃ）に示すように、機能素子２６の機能面２６ａ，２６ｂに対して平滑化処理（鏡面処理）が実施される。この平滑化処理には、結晶異方性エッチングが用いられ、エッチング液にはエチレンジアミンピロカテコール（ＥＰＤ）を水で希釈したものが用いられる。この際、先の図７乃至８で述べたように、機能素子２６には、突部Ｆの面３１ｅ〜３１ｈを基準にして内側に凹んだ角部Ａ〜Ｄが形成されているため、角部Ｂ〜Ｅから機能面２６ａ，２６ｂに亘ってエッチングの速い結晶方位面が現れることが無くなり、機能面２６ａ，２６ｂの全面を一定の速度でエッチングして、機能面２６ａ，２６ｂを鏡面に加工することができる。
【００４４】
また、結晶異方性エッチングでシリコンのエッチングを行なう場合、（１，１，０）面は他の結晶方位面と比較してエッチングレートは低い。このため、本実施例のように、機能面２６ａ，２６ｂの結晶方位面を（１，１，０）面とすることにより、結晶異方性エッチングする際のエッチングレートを小さくして高精度な平滑化を行い、機能面２６ａ，２６ｂを反射効率の高い良好な鏡面とすることができる。
【００４５】
上記のようにして機能素子２６，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、図１２（Ａ）に示すように、開口部２９に形成された中間層４３及び酸化膜４４，４４Ａ，４５を除去するためのエッチング処理が実施され、開口部２９に形成された中間層４３及び酸化膜４４，４４Ａ，４５は除去される。上記のエッチング処理が終了すると、続いて図１２（Ｂ）に示されるように、第２のバルク層４２上にレジスト膜５２が塗布される。このレジスト膜５２も、例えばスピナー等を用いて塗布される。尚、このレジスト膜５２もポジ型，ネガ型のいずれであってもよい。
【００４６】
次に、図１３（Ａ）に示すように、レジスト膜５２に対して露光・現像処理が行なわれる。これにより、支持部２５及び電極部３７が形成される領域にはレジスト膜５２が残され、レジスト膜５２には開口部５３が形成される。続いて、図１３（Ｂ）に示すように、開口部５３が形成されたレジスト膜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、支持部２５及び電極部３７が形成される。
【００４７】
続いて、図１３（Ｃ）に示すように、レジスト膜５２を除去するアッシング処理が実施され、これにより移動部２４が形成されて、第１の構造体２１の製造が完了する。尚、マイクロデバイス２０を構成する第２の構造体２２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。
【００４８】
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。
【００４９】
（機能面の表面粗さの評価）
次に、本発明者が行った本実施例の機能素子２６を用いた場合の結晶異方性エッチングの処理時間と機能面の表面粗さとの関係について評価した結果について説明する。図１７は平滑化処理後の本実施例の機能素子のＳＥＭ写真であり、図１８は本実施例の機能素子に設けられた機能面の表面粗さと平滑化処理時間との関係を示した図である。なお、本評価の平滑化処理は、結晶異方性エッチングにより行った。また、結晶異方性エッチングに使用する薬液としては、エチレンジアミンピロカテコール（ＥＰＤ）を水で希釈したエッチング液を用いた。また、機能面の表面粗さ（Ｒａ）の評価には、超深度形状測定顕微鏡ＶＫ−８５００（ＫＥＹＥＮＣＥ社製）を用いた。
【００５０】
図１７に示すように、機能部２６Ｃの両端に保護部材３１Ａ，３１Ｂを設けて、凹んだ角部Ｂ〜Ｅを形成することにより、平滑化処理した際、角部Ｂ〜Ｅからエッチング速度の速い結晶方位面が現れることを防いで、機能面２６ａ，２６ｂを鏡面にすることができる。
【００５１】
図１８は、本実施例の機能素子２６を用いて平滑化処理時間を５条件（平滑化処理無しの条件を含めて）で行った際の機能面２６ａ，２６ｂの表面粗さを測定した結果を示したものである。図１８に示した評価結果から、本実施例の機能素子２６を用いて平滑化処理を行うことにより、機能面２６ａ，２６ｂは平滑化されて、良好な鏡面になったことが分かる。
【００５２】
上記評価結果から、先の実施例で述べたように、機能部２６Ｃの両端に突部Ｆを有した保護部材３１Ａ，３１Ｂを設けて、機能面２６ａ，２６ｂの両端に凹んだ角部Ｂ〜Ｅを形成することにより、平滑化処理した際、凹んだ角部Ｂ〜Ｅからエッチング速度の速い結晶方位面が現れることを防いで、機能面２６ａ，２６ｂを良好な鏡面にすることができる。よって、機能面２６ａ，２６ｂは、光ファイバーから出射された光の光路の切り換えを低損失で行うことができる。
【００５３】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。なお、本実施例においては、電極部３７に対して垂直な機能面２６ａ，２６ｂを有する機能素子２６を形成する場合を例に挙げて説明したが、電極部３７に対して水平な機能面を有する機能素子に対して本発明を用いた場合においても、本実施例と同様な効果を得ることができる。また、本発明は、光スイッチやプラズマエッチングにより形成された側壁面の平滑化を必要とする光マイクロコンポーネントや微細スタンパー等の種々のマイクロデバイスに適用できるものである。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、光路切り換え面に対して突出した突部を機能素子に設けることにより、光路切り換え面と突部とにより凹んだ角部を形成して、光路切り換え面を平滑化処理する際、エッチング速度の速い結晶方位面が角部から現れることを防いで、光路切り換え面を鏡面に加工することができる。また、鏡面に加工された光路切り換え面により、光路の切り換えを低損失で行うことができる。
【００５５】
請求項２記載の発明によれば、光路切り換え面と隣り合う前記突部の面とが形成する角度をθとした場合、０°＜θ＜１８０°とすることにより、光路切り換え面と突部とにより形成される角部を凹んだ角部として形成することができる。
【００５６】
請求項３記載の発明によれば、機能素子の材料として単結晶シリコンのバルクを用いることにより機械的強度を増すことができ、光路切り換え面には（１，１，０）面を用いることにより、平滑化処理する際の光路切り換え面のエッチング速度を遅くして、光路切り換え面を高精度に平滑化することができる。
【００５７】
請求項４記載の発明によれば、光路切り換え面と突部とにより凹んだ角部を形成して、結晶異方性エッチングにより光路切り換え面を平滑化処理することにより、光路切り換え面を鏡面に加工することができる。また、鏡面に加工された光路切り換え面により、低損失で光路の切り換えを行うことができる。
【００５８】
請求項５記載の発明によれば、結晶異方性エッチングには、エチレンジアミンピロカテコール（ＥＰＤ）を水で希釈したエッチング液を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】平滑化処理後の従来の機能素子の断面図である。
【図２】平滑化処理後の従来の機能素子の平面図である。
【図３】平滑化処理前の従来の機能素子のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真である。
【図４】平滑化処理後の従来の機能素子のＳＥＭ写真である。
【図５】本発明の実施例であるマイクロデバイスの平面図である。
【図６】図５に示したマイクロデバイスのＡ−Ａ方向の断面図である。
【図７】本実施例の機能素子の斜視図である。
【図８】図７に示した機能素子の平面図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の本実施例によるマイクロデバイスの製造過程を示す図（その１）である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の本実施例によるマイクロデバイスの製造過程を示す図（その２）である。
【図１１】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の本実施例によるマイクロデバイスの製造過程を示す図（その３）である。
【図１２】（Ａ）〜（Ｂ）は本発明の本実施例によるマイクロデバイスの製造過程を示す図（その４）である。
【図１３】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の本実施例によるマイクロデバイスの製造過程を示す図（その５）である。
【図１４】図９（Ｃ）に示した機能素子形成領域の斜視図である。
【図１５】図９（Ｄ）に示した機能素子形成領域の斜視図である。
【図１６】図１１（Ｂ）に示した機能素子形成領域の斜視図である。
【図１７】平滑化処理後の本実施例の機能素子のＳＥＭ写真である。
【図１８】本実施例の機能素子に設けられた機能面の表面粗さと平滑化処理時間との関係を示した図である。
【符号の説明】
１１  ステージ
１４、２６  機能素子
１４ａ、１４ｂ、２６ａ、２６ｂ  機能面
１４ｃ〜１４ｆ、Ｂ〜Ｅ  角部
２０  マイクロデバイス
２１  第１の構造体
２２  第２の構造体
２３  基板部
２４  移動部
２５  支持部
２６Ａ  機能素子母材
２６Ｃ  機能部
２７Ａ〜２７Ｄ  光ファイバー
２８  光ファイバー装着溝
２９，４９、５３  開口部
３１Ａ、３１Ｂ  保護部材
３１ｅ〜３１ｈ  面
３２  キャビティ
３３  基台部
３４  対向電極
３７  電極部
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、４４Ａ、４５  酸化膜
４６、４６Ａ、４７、４８、５２  レジスト膜
４６ａ、４６ｂ  第２のマスクパターン
４６ｃ  第１のマスクパターン
５０  第１の深堀り加工部
５１  第２の深堀り加工部
Ｆ  突部
Ｇ  領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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