(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶シリコン基板の(100)面に異方性エッチングを行い(111)面からなる周期的面を形成する方法において、
＜111＞方向をオリエンテーションフラット方向とし、該オリエンテーションフラット方向から予想される(111)面の方向に対して１度より大きく４４度より小さい角度からなるエッジを有する周期的な凹形状を備えたエッチングマスクを用いることを特徴とする周期的面の形成方法。
【請求項２】
単結晶シリコン基板の(110)面に異方性エッチングを行い(111)面からなる周期的面を形成する方法において、
＜111＞方向をオリエンテーションフラット方向とし、該オリエンテーションフラット方向から予想される(111)面の方向に対して１度より大きく３４.２６度より小さい角度からなるエッジを有する周期的な凹形状を備えたエッチングマスクを用いることを特徴とする周期的面の形成方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の周期的面の形成方法において、前記凹形状はオリエンテーションフラット方向から予想される(111)面の方向に対して１度より大きく１０度より小さい角度からなる斜辺を有する三角形であることを特徴とする周期的面の形成方法。
【請求項４】
請求項１又は２記載の周期的面の形成方法において、前記エッチングマスクは前記凹形状を相対向して形成されたことを特徴とする周期的面の形成方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の周期的面の形成方法において、前記エッチングマスクはシリコン窒化膜で形成されたことを特徴とする周期的面の形成方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の周期的面の形成方法において、前記単結晶シリコン基板はフロートゾーン（FZ）法で成長されたウエハーであることを特徴とする周期的面の形成方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の周期的面の形成方法を用いて形成した反射面を持つことを特徴とする光学素子。
【請求項８】
請求項７記載の光学素子において、(111)面からなる反射面の他に、ウエハー表面の研磨面からなる反射面をもあわせ持つことを特徴とする光学素子。
【請求項９】
請求項７又は８記載の光学素子において、二つの反射面にシリコン表面の反射率よりも反射率が高くなるよう反射膜を、二つの反射面が見込める方向からの成膜で一度に形成したことを特徴とする光学素子。
【請求項１０】
請求項９記載の光学素子において、前記反射膜は複数の金属膜からなり、少なくともAuを含むことを特徴とする光学素子。
【請求項１１】
請求項９記載の光学素子において、前記反射膜は誘電体多層膜からなり、該誘電体多層膜は200nm以上の波長差を持つ２つの波長に対して、95％以上の反射率を有することを特徴とする光学素子。
【請求項１２】
請求項１１記載の光学素子において、前記２つの波長は一方が650nm〜670nmの範囲にあり、他方が770nm〜790nmの範囲にあることを特徴とする光学素子。
【請求項１３】
請求項１〜６のいずれかに記載の周期的面の形成方法を用いて形成した複数の反射面を持つ請求項７〜１２のいずれかに記載の光学素子をダイシングを用いて切出す場合において、
前記複数の反射面の間に生じるエッチング段差部分が、ダイシング方向におおよそ直線状に整列するようにエッチングマスクを形成し、その段差部分上をダイシングすることを特徴とする光学素子切出法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は単結晶シリコンの異方性エッチングを利用して光学反射面として最適な周期的面の形成方法、それを用いた光学素子および光学素子切出法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
単結晶シリコンはKOHやTMAH等の特定のエッチング液に対して、面方位によりエッチング速度が異なるいわゆるエッチング速度の異方性を持っている。特にKOHでは(111)面に対するエッチング速度が他の面に対するエッチング速度より二桁以上小さいため、エッチングを行うことにより(111)面が選択的に現れてくる。この(111)面は原理的には非常に高精度な面精度が期待できるので、これを光学反射面に利用する研究も行われているが、その為には(111)面の方向（＜111＞方向）に対して非常に厳密なマスク合わせが必要となる。つまり正確な(111)面に対して完全に平行にエッチングマスクを形成しなければ、エッチング速度の異方性から期待されるほど平坦な面を得ることができない。
【０００３】
しかし(111)面に対して完全に平行にエッチングマスクを形成するということはそれほど簡単なことではない。これはシリコン基板の面方位の目安となるオリエンテーションフラットは±１度程度の誤差を持っているためである。そのため従来は０.１度程度の間隔で角度を変えた数十本のラインアンドスペースからなるFANパターンと呼ばれる形状を一度エッチングして正確な面方位を確認し、それから目的のエッチングマスクを形成していた。この様に面方位の確認に一度異方性エッチングを行い、それから実際のエッチングを行うということで、プロセス工程は本来必要な工程の２倍の手間がかかっていた。
【０００４】
この様な厳密なマスク合わせを必要とせずに、異方性エッチングを行う方法がたとえば特開平６−２３２１１２号公報に開示されている。これはエッチングマスクの形状を円形とすることにより、厳密なマスク合わせをしなくとも正確な面方位に沿ったエッチング形状が得られるというものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特開平６−２３２１１２号公報に開示されている方法に従えば厳密なマスク合わせをしなくとも正確な(111)面が得られるが、円形のエッチングマスクであるため得られる形状が一意に決まってしまい、設計の自由度が低くなってしまっていた。また(110)基板においては基板表面に垂直な(111)面に加えて、基板表面に対して３０度の角度をなす(111)面も存在するため、基板表面に垂直な(111)面に囲まれた垂直な貫通孔を得ることは困難であった。
【０００６】
この様に面方位の確認のため一度異方性エッチングを行う方法では非常に手間がかかり、また円形のエッチングマスクを用いる方法では特定の形状しか得られず、設計の自由度が低い。そのためシリコンの異方性エッチングを利用して光学反射面に利用可能な面を持つ光学素子を大量に作りたい場合などは、一度の異方性エッチングで効率よく作製することができなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、シリコンの異方性エッチングを利用して光学反射面に利用可能な面を持つ光学素子を、一度の異方性エッチングで効率よく大量に作製する方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述したように、異方性エッチングで得られる(111)面は原理的には非常に高い面精度が期待できるのであるが、その為には＜111＞方向に対して非常に厳密なマスク合わせが必要となる。しかしシリコン基板の面方位の目安となるオリエンテーションフラットは±１度程度の誤差を持っているため、これを基準にして＜111＞方向にマスク合わせを行った場合、形成したマスクも正確な(111)面に対して±１度程度の誤差を持つことになる。円形のマスクを使えばマスク合わせが不用になるが、四角錐の形状しか作ることができない。
【０００９】
シリコンの異方性エッチングを利用して光学反射面を持つ光学素子を作製する場合、光学反射面を周期的に形成しこれを分割して個別の素子にすれば、効率よく大量に作製することができる。ここで各光学素子の反射面は個別の素子内でのみ連続であればよく、隣接する反射面同士が連続である必要は無い。そこで(111)面を得るためのエッチングマスクの形状を(111)面に対して適切な角度を持った凹形状の繰り返しパターンにしてやれば、凹形状の最も窪んだ点（凹形状が三角形であれば、その頂点）に接する(111)面でエッチングが停止するため、高精度な(111)面を周期的に得ることができる。
【００１０】
すなわち、本発明の請求項１記載の発明は、単結晶シリコン基板の(100)面に異方性エッチングを行い(111)面からなる周期的面を形成する方法において、
＜111＞方向をオリエンテーションフラット方向とし、該オリエンテーションフラット方向から予想される(111)面の方向に対して１度より大きく４４度より小さい角度からなるエッジを有する周期的な凹形状を備えたエッチングマスクを用いることを特徴とする周期的面の形成方法である。
【００１１】
請求項２記載の発明は、単結晶シリコン基板の(110)面に異方性エッチングを行い(111)面からなる周期的面を形成する方法において、
＜111＞方向をオリエンテーションフラット方向とし、該オリエンテーションフラット方向から予想される(111)面の方向に対して１度より大きく３４.２６度より小さい角度からなるエッジを有する周期的な凹形状を備えたエッチングマスクを用いることを特徴とする周期的面の形成方法である。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の周期的面の形成方法において、前記凹形状はオリエンテーションフラット方向から予想される(111)面の方向に対して１度より大きく１０度より小さい角度からなる斜辺を有する三角形であることを特徴とする周期的面の形成方法である。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の周期的面の形成方法において、前記エッチングマスクは前記凹形状を相対向して形成されたことを特徴とする周期的面の形成方法である。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の周期的面の形成方法において、前記エッチングマスクはシリコン窒化膜で形成されたことを特徴とする周期的面の形成方法である。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の周期的面の形成方法において、前記単結晶シリコン基板はフロートゾーン（FZ）法（浮遊帯域溶融法）で成長されたウエハーであることを特徴とする周期的面の形成方法である。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の周期的面の形成方法を用いて形成した反射面を持つことを特徴とする光学素子である。
【００１７】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の光学素子において、(111)面からなる反射面の他に、ウエハー表面の研磨面からなる反射面をもあわせ持つことを特徴とする光学素子である。
【００１８】
請求項９記載の発明は、請求項７又は８記載の光学素子において、二つの反射面にシリコン表面の反射率よりも反射率が高くなるよう反射膜を、二つの反射面が見込める方向からの成膜で一度に形成したことを特徴とする光学素子である。
【００１９】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の光学素子において、前記反射膜は複数の金属膜からなり、少なくともAuを含むことを特徴とする光学素子である。
【００２０】
請求項１１記載の発明は、請求項９記載の光学素子において、前記反射膜は誘電体多層膜からなり、該誘電体多層膜は200nm以上の波長差を持つ２つの波長に対して、95％以上の反射率を有することを特徴とする光学素子である。
【００２１】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の光学素子において、前記２つの波長は一方が650nm〜670nmの範囲にあり、他方が770nm〜790nmの範囲にあることを特徴とする光学素子である。
【００２２】
請求項１３記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の周期的面の形成方法を用いて形成した複数の反射面を持つ請求項７〜12のいずれかに記載の光学素子をダイシングを用いて切出す場合において、
前記複数の反射面の間に生じるエッチング段差部分が、ダイシング方向におおよそ直線状に整列するようにエッチングマスクを形成し、その段差部分上をダイシングすることを特徴とする光学素子切出法である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
まず、図１において、符号１１は(100)面単結晶シリコン基板又は(110)面単結晶シリコン基板上に設けられたエッチングマスクであり、このエッチングマスク１１は所定の周期ａで凹形状（図では三角形）に設けられたマスクエッジ（斜辺）１２をもっている。
【００２４】
ここでオリエンテーションフラット（オリフラ）から予想される(111)面の方向が符号１５、実際の(111)面の方向が符号１４であるとすると、この凹形状の最も窪んだ点である三角形の頂点１３が接する(111)面が異方性エッチングのエッチング停止面になるので、エッチングにより得られる（111）面は自己停止的に高い面精度を得ることができる。
【００２５】
これにより、この凹形状の周期ａを適切に設定することにより、光学素子をこの周期に合わせて切断することにより面精度の高い（111）面を備えた光学素子を得ることができる。通常、この周期ａは、光学素子の幅とダイシング時の切断幅の和に設定されることが好ましい。
【００２６】
ここで凹形状を構成する斜辺（マスクエッジ）１２とオリフラから予想される(111)面のなす角はオリフラから予想される(111)面と実際の(111)面のなす角度より大きくなければならない。したがって凹形状を構成する斜辺１２とオリフラから予想される(111)面のなす角は、オリフラの誤差量である１度より大きくなければならない。
【００２７】
また、単結晶シリコン基板の(100)面に異方性エッチングを行い(111)面からなる周期的面を形成する方法においては、凹形状を構成する斜辺１２が実際の(111)面に対して４５度を超えた場合、別な(111)面に対するマスクのように機能してしまうので、これよりも小さな角度でなければならない。この場合も同様にオリフラの誤差量である１度を考慮すると、凹形状を構成する斜辺１２とオリフラ方向から予想される(111)面のなす角は４４度より小さな角度でなければならない。
【００２８】
また、(110)面の単結晶シリコン基板に異方性エッチングを用いて(111)面からなる光学反射面を連続して周期的に形成する方法においては、隣り合う(111)面の形成される角度が３５.２６度であることからオリフラの誤差量である１度を考慮すると、凹形状を構成する斜辺１２とオリフラ方向から予想される(111)面のなす角は３４.２６度より小さな角度でなければならない。
【００２９】
これにより(100)シリコン基板又は(110)シリコン基板の異方性エッチングを利用して光学反射面に利用可能な面を、一度の異方性エッチングで連続して周期的に形成することが可能となる。
【００３０】
本発明において、エッチングマスクは、所定角度を備えた周期的な凹形状を備えていれば、その形状は特定されなく、平面視で、三角形又は四角形など多角形でもよく、また円弧状であってもよいが、三角形であれば、マスクの設計が容易であり好ましい。
【００３１】
またこの凹形状をなす部分のシリコン基板は全てエッチング時に失われるため、凹形状の角度が大きいと他の構造をこの部分に作ることができず、光学素子の取れ数が少なくなってしまう。それ故この角度は小さい方がよく、凹形状の領域が反射面の幅に対して１割以下の厚さに抑えられる１０度以下であることがより好ましい。
【００３２】
これによりシリコンの異方性エッチングを利用して光学反射面に利用可能な面を、光学素子の取れ数を減らすこと無く、一度の異方性エッチングで連続して周期的に形成することが可能となる。
【００３３】
また、本発明において、マスクの凹形状を対向して形成することにより、非常に高精度な対向した平行面を連続して周期的に得ることができる。
【００３４】
例えば、(110)面の単結晶シリコン基板にマスクの凹形状を対向して設けて異方性エッチングすることにより、(111)面からなる面を対向して形成することができ、これにより形成された一対の面は高精度な平行面となり、一度の異方性エッチングで連続して周期的にかつ容易に平行反射面を形成することが可能となる。
【００３５】
本発明はエッチングマスクは限定されないが、シリコン窒化膜で形成するのがよい。本発明では、シリコンの(111)面のエッチング速度が他の(100)面又は(110)面に比べて遅いことを利用しているので、エッチングマスクのエッチング速度はこの(111)面のエッチング速度よりも更に遅いエッチング速度である必要がある。しかしながら酸化膜をエッチングマスクに使用した場合、エッチングの条件によっては酸化膜のエッチング速度が(111)面のエッチング速度を超えてしまうことがある。一方、シリコン窒化膜をエッチングマスクに使用した場合、どのようなエッチング条件でも、シリコン窒化膜のエッチング速度が(111)面のエッチング速度を超えてしまうことはないので、エッチング条件の選択幅が広がる。これによりシリコン窒化膜をエッチングマスクとして用いれば、エッチング条件によってエッチングマスクが後退することなく、安定して高精度な光学反射面を連続して周期的にかつ容易に形成することが可能となる。
【００３６】
本発明で用いるシリコン基板は特には制限はないが、単結晶シリコン基板の成長方法がFZ法であるウエハーを使用するのがエッチング面の荒れが少ない光学反射面を連続して周期的にかつ容易に形成する上で好ましい。シリコンの(111)面を利用して光学反射面を形成する場合、原理的にはシリコン基板の結晶性を反映した高精度な面が期待できるが、実際には単結晶シリコンの欠陥や転移によるエッチング面の荒れが観察されることがある。これらの欠陥は主として結晶成長中に取り込まれた酸素に起因するものが多いので、酸素取り込みの少ないFZ法で成長されたウエハーを用いれば、エッチング面の荒れを低減できる。
【００３７】
以上により得られた周期的な面を備えた素子は、切り出したり、また、その他の面を研磨したり、また、必要な反射膜などの表面処理を施すことにより光学素子とすることができる。
【００３８】
一般的なガラス材料等で光学反射面を持つ微小な光学素子を作ることは、光学素子の大きさが１mm以下になると急激に難しくなっていく。特に高精度な光学反射面を持つ微小な光学素子を作るためには、研磨時のカケや歪みが無視できなくなる等の理由により、加工コストが急激に増加する。これに対して、本発明に従うシリコンのエッチングにより光学反射面を作製する方法は、あまり大きさに依存しないため、低コストで実現することが可能である。
【００３９】
従来はエッチングにより高精度な光学反射面を容易に得ることが難しかったが、本発明に従う方法により形成された(111)面を反射面とすることにより、高精度な光学反射面を持つ光学素子を低コストで容易に作製することが可能となる。
【００４０】
シリコンの(111)面を光学素子の反射面に利用する場合、反射面同士のなす角度は結晶の構造によって一意に決まってしまうので、任意の角度で交わる２反射面を形成することは難しい。しかしながら反射面の一つをウエハー表面の研磨面で形成すれば、光学素子の二つの反射面を任意の角度で交わらせることが可能となる。これにより、二つの反射面を任意の角度で交わらせることが可能な光学素子を低コストで容易に作製することが可能となる。
【００４１】
また、シリコンで形成した面はそのままでは反射率が低いため、反射率を高めるための反射膜を設けることが好ましい。通常二つの面に反射膜を設ける場合は、二度の成膜工程が必要となるが、二つの反射面が見込める方向から成膜することによりこの工程を一度で兼用することができる。
【００４２】
ここで、Au（金）は650nm〜近赤外の波長に対してはAl（アルミニウム）等よりも高い反射率を持っており、光学反射面に形成する反射膜としては、非常に適した材質である。しかしながら、シリコンへの密着力が低いため、金を反射膜とする場合には、Ti（チタン）やCr（クロム）の下地層を設けた多層構造で用いるのがよい。これにより、この反射膜は複数の金属膜からなり、少なくともAuを含む構成とすることで、シリコンで形成した光学反射面に、650nm〜近赤外の波長に対して反射率の高い反射膜を密着性良く形成することができる。
【００４３】
また、この反射膜は誘電体多層膜により形成してもよい。このような誘電体多層膜はAu等の金属膜に比べて傷が付きにくく、用途によっては非常に適した反射膜となる場合がある。反射膜を誘電体多層膜で形成することにより、波長選択性の高い反射膜とすることもできる。例えば、この誘電体多層膜を200nm以上の波長差を持つ２つの波長に対して、95％以上の反射率とすることにより、波長多重通信用モジュールや二波長ピックアップに対応可能な光学素子に、Au等の金属反射膜に比べて傷の付きにくい反射膜を形成することができる。これにより、光学素子を波長多重通信用モジュールや二波長ピックアップなどのように、200nm以上の波長差を持つ２つの波長で使用することができる。
【００４４】
また、これらの波長多重通信用モジュールや二波長ピックアップの中でも、最も多く使用される波長の組み合わせは、一方が650〜670nm、他方が770〜790nmの場合である。これはCD(compact disc)やDVD(digital versatile disc)にこの波長帯のLD(laser diode)が使用されているためであり、それによりLD(laser diode)の単価も低下しているためである。そこで以上の２波長を一方が650〜670nm、他方が770〜790nmとなるようにすることにより低コストな波長多重通信用モジュール用やCD/DVD対応二波長ピックアップ用の光学素子を、Auに比べて傷の付きにくい誘電体多層膜を使用して形成することができる。
【００４５】
また、これらの複数の反射面を持つシリコン基板から、個別の光学素子をダイシングを用いて切出す場合、複数の反射面の間に生じるエッチング段差部分をダイシングで切ることにより、最も効率的に光学素子を切出すことができる。
【００４６】
このため、複数の反射面の間に生じるエッチング段差部分が、ダイシング方向におおよそ直線状に整列するようにエッチングマスクを形成し、その段差部分上をダイシングするようにするのが好ましい。このため、相対向してエッチングマスクを形成する場合にはそれらの凹形状が互いに相対向して形成されている場合に、最も効率的に光学素子を切出すことができる。
【００４７】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
【００４８】
図２、図３は本発明の第一の実施例を説明する図である。図２はFZ法により成長された(110)シリコン基板上に設けられた光学素子の反射面形成用エッチングマスクの上面図である。図中で符号２１はシリコンの窒化膜（SiN）からなるエッチングマスクを示しており、凹形状が周期ｂで繰り返された形状となっている。
【００４９】
この凹形状は、凹形状の最も窪んだ点を頂点２３とし、その頂点２３からマスクの凸部２６，２６へ向かう二つの斜辺２２を備えた三角形とされている。この斜辺２２は、オリフラ方向から予想される＜111＞方向２５に対して６度の角度を有している。また、相対向する（図面上、上下一対）エッチングマスク２１，２１の頂点２３，２３同士および、凸部２６，２６同士は互いに略直線上（図面上、上下）に配列されている。なお、この図２で符号２４は実際の(111)面の方向（＜111＞方向）を示している。ここでこのエッチングマスク２１の三角形の頂点２３が接する(111)面がエッチング停止面になる。
【００５０】
このようなシリコン基板を異方性エッチングを行い、基板厚の２／３まで行った後、シリコン窒化膜からなるエッチングマスク２１を除去すると、シリコン基板は図３に示す形状となる。この図３において、符号２４´はエッチングにより形成された高精度な(111)面であり、上下の(111)面２４´，２４´は高精度に平行に形成されている。また、周期ｂで形成された隣接するエッチング面２４´の間にはエッチング段差部２６´が上下に整列して形成されている。この段差部２６´、２６´をダイシング方向として、ダイシングを行えば、この段差部２６´はダイシングの切りしろとしてなくなってしまう。
【００５１】
このようなシリコン基板をダイシングにより切出し、エッチング面２４´に必要な反射膜をコートすると、図４に示すような光学素子３０が得られる。
【００５２】
この光学素子３０では、切出端面３６，３６間にエッチングで得られた上下の(111)面２４´，２４´から反射面３１，３２が形成され、これらの反射面３１，３２は平行で高精度な面が対向した完全な平行反射面となっている。
【００５３】
次に、図５は本発明の第二の実施例を説明する図である。図５の光学素子４０は第一の実施例と同様に、FZ法により成長された(110)シリコン基板上に設けられたSiNからなるエッチングマスクを用いて基板が貫通するまで異方性エッチングされている。その後ダイシングによりエッチング段差部を切断されている。図中符号４２は基板表面の研磨面からなる光学反射面であり、符号４３は異方性エッチングにより得られた(111)面から形成された反射面、符号４１はダイシングにより得られた切出端面である。反射面４２と反射面４３は660nmと780nmに対応した誘電体多層膜が一度の成膜で形成されている。
【００５４】
次に、図６は本発明の第三の実施例を説明する図である。図６の光学素子５０は第一の実施例と同様に、FZ法により成長された(100)シリコン基板上に設けられたSiNからなるエッチングマスクを用いて基板の途中まで異方性エッチングされている。その後ダイシングによりエッチング段差部を切断されている。図中符号５３は異方性エッチングにより得られた反射面、符号５１はダイシングにより得られた切出端面である。反射面５３はTi/Auの金属膜が一度の成膜で形成されている。また符号５２の半導体レーザ（LD）から出射した出射光５４は反射面５３で上方向に反射されている。
【００５５】
以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
【００５６】
例えば、実施例に上げた形状、その他の要素との組合わせなど、ここで示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそぐわない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【００５７】
また、以上により得られた光学素子は、主として反射型マイクロ光学素子を量産する場合に好適に応用することができる。
【００５８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、＜111＞方向をオリエンテーションフラット方向とし、該オリエンテーションフラット方向から予想される(111)面の方向に対して１度より大きく４４度より小さい角度からなるエッジを有する周期的な凹形状を備えたエッチングマスクを用いることにより、(100)シリコン基板の異方性エッチングを利用して光学反射面に利用可能な面を、一度の異方性エッチングで連続して周期的に形成することができる。
【００５９】
また請求項２の発明によれば、＜111＞方向をオリエンテーションフラット方向とし、該オリエンテーションフラット方向から予想される(111)面の方向に対して１度より大きく３４．２６度より小さい角度からなるエッジを有する周期的な凹形状を備えたエッチングマスクを用いることにより、(110)シリコン基板の異方性エッチングを利用して光学反射面に利用可能な面を、一度の異方性エッチングで連続して周期的に形成することができる。
【００６０】
また請求項３の発明によれば、請求項１又は２記載の周期的面の形成方法において、前記凹形状はオリエンテーションフラット方向から予想される(111)面の方向に対して１度より大きく１０度より小さい角度からなる斜辺を有する三角形とすることにより、シリコンの異方性エッチングを利用して光学反射面に利用可能な面を、光学素子の取れ数を減らすこと無く、一度の異方性エッチングで連続して周期的に形成することができる。
【００６１】
また請求項４の発明によれば、請求項１又は２記載の周期的面の形成方法において、前記エッチングマスクは前記凹形状を相対向して形成されたことにより、高精度で平行な対向反射面を、一度の異方性エッチングで連続して周期的にかつ容易に形成することができる。
【００６２】
また請求項５の発明によれば、請求項１〜４のいずれかに記載の周期的面の形成方法において、前記エッチングマスクはシリコン窒化膜で形成されたことにより、エッチング条件によってマスクが後退することなく、安定して高精度な光学反射面を連続して周期的にかつ容易に形成することができる。
【００６３】
また請求項６の発明によれば、請求項１〜５のいずれかに記載の周期的面の形成方法において、前記単結晶シリコン基板はフロートゾーン法で成長されたウエハーであることにより、エッチング面の荒れが少ない光学反射面を連続して周期的にかつ容易に形成することができる。
【００６４】
また請求項７の発明によれば、請求項１〜６のいずれかに記載の周期的面の形成方法を用いて形成した反射面を持つ光学素子とすることにより、高精度な光学反射面を持つ光学素子を低コストで容易に作製することができる。
【００６５】
また請求項８の発明によれば、請求項７の光学素子において、ウエハー表面の研磨面からなる反射面をもあわせ持つ光学素子とすることにより、二つの反射面を任意の角度で交わらせることが可能な光学素子を低コストで容易に作製することができる。
【００６６】
また請求項９の発明によれば、請求項７又は８の光学素子において、二つの反射面にシリコン表面の反射率よりも反射率が高くなるよう反射膜を、二つの反射面が見込める方向からの成膜で一度に形成することにより、二つの反射面への反射膜の形成が、一度の工程で行うことができる。
【００６７】
また請求項１０の発明によれば、請求項９の光学素子において、前記反射膜は複数の金属膜からなり、少なくともAuを含む構成とすることにより、シリコンで形成した光学反射面に、650nm〜近赤外の波長に対して反射率の高い反射膜を密着性良く形成することができる。
【００６８】
また請求項１１の発明では、請求項９の光学素子において、前記反射膜は誘電体多層膜からなり、該誘電体多層膜は200nm以上の波長差を持つ２つの波長に対して、95％以上の反射率を有することにより、波長多重通信用モジュールや二波長ピックアップに対応可能な光学素子を、Auに比べて傷の付きにくい誘電体多層膜を使用して形成することができる。
【００６９】
また請求項１２の発明では、請求項１１の光学素子において、前記２つの波長は一方が650nm〜670nmの範囲にあり、他方が770nm〜790nmの範囲にあるようにすることにより、低コストな波長多重通信用モジュール用やCD/DVD対応二波長ピックアップ用の光学素子を、Auに比べて傷の付きにくい誘電体多層膜を使用して形成することができる。
【００７０】
また請求項１３の発明では、請求項１〜６のいずれかに記載の周期的面の形成方法を用いて形成した複数の反射面を持つ請求項７〜１２のいずれかに記載の光学素子をダイシングを用いて切出す場合において、前記複数の反射面の間に生じるエッチング段差部分が、ダイシング方向におおよそ直線状に整列するようにエッチングマスクを形成し、その段差部分上をダイシングすることにより、最も効率的に光学素子を切出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係るシリコン基板への周期的面の形成方法を説明するための図であり、(110)面シリコン基板上に設けられているエッチングマスクの上面図である。
【図２】  第一の実施例に係る反射面形成用エッチングマスクの上面図であり、FZ法により成長された(110)面シリコン基板上に設けられている。
【図３】  図２のシリコン基板の異方性エッチング終了後のシリコン窒化膜（エッチングマスク）を除去した後の形状を説明する上面図である。
【図４】  第一の実施例によるシリコン基板をダイシングにより切出して形成した光学素子の斜視図である。
【図５】  第二の実施例による光学素子の斜視図である。
【図６】  第三の実施例による光学素子の斜視図である。
【符号の説明】
１１、２１  エッチングマスク
１２、２２  斜辺（凹形状をもつエッチングマスクのエッジ）
１３、２３  エッチングマスクの凹形状の頂点
１４、２４  実際の＜111＞方向
２４´    （111)面
１５、２５  オリフラ方向から予想される＜111＞方向
２６        エッチングマスクの凹形状の凸部
２６´      エッチング段差部
３１、３２、４３、５３    反射面
４１、５１  切出端面
４２        基板表面の研磨面からなる反射面
５２        LD（半導体レーザ）
５４        出射光
【図１】
0004666553.tif 000002
【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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