(57)【要約】【課題】  シリコン基板に設けられたＶ溝の深さを所望の深さに制御でき、余計なエッチングを抑制可能な溝深さの制御方法を提供すること。【解決手段】  ガラス膜からなる補償パターン６２を形成したシリコン基板６１に対して異方性エッチングを行うと、シリコン基板６１と共に、補償パターン６２が有するガラス膜６３ａ〜６３ｄもエッチングされる。このとき、ガラス膜６３ａ〜６３ｄの大きさはそれぞれ異なっており、かつエッチングによりシリコン基板６１に所望の深さのＶ溝が形成されたときに無くなるようにそれぞれ設定されている。ガラス膜６３ａ〜６３ｄのうち、Ｖ溝の所望の深さに対応するガラス膜が無くなると、異方性エッチングを終了する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溝を形成するためのマスクと、所定のパターンを有するガラス膜とを形成したシリコン基板を用意する用意工程と、
前記シリコン基板に対して異方性エッチングを行うエッチング工程と、
前記ガラス膜のうち前記所定のパターンの少なくとも一部が前記エッチングにより無くなると、前記異方性エッチングを終了する終了工程とを有し、
前記ガラス膜のうち前記所定のパターンの少なくとも一部の大きさは、前記異方性エッチングにより前記シリコン基板に所望の深さの溝が形成されたときに、前記異方性エッチングにより前記一部が無くなるように設定されていることを特徴とする溝深さの制御方法。
【請求項２】
前記所定のパターンは、それぞれの角が略９０度である第１の四角形状のガラス膜のそれぞれの４隅に、互いに大きさの異なる４つの四角形状のガラス膜が形成されたパターンであって、前記４つの四角形のうちの１つの隅はそれぞれ、前記第１の四角形のうちの対応する隅とそれぞれ共有しており、前記４つの四角形状のガラス膜のそれぞれの角は、略９０度であり、
前記ガラス膜のうち前記所定のパターンの少なくとも一部は、前記４つの四角形状のガラス膜のうちの１つであり、
前記終了工程では、前記異方性エッチングにより、前記４つの四角形状のガラス膜のうちの１つが無くなると、前記異方性エッチングを終了することを特徴とする請求項１記載の溝深さの制御方法。
【請求項３】
前記所定のパターンは、少なくとも１つ以上の第１のガラス膜と、前記第１のガラス膜よりも大きく、前記第１のガラス膜を囲むように配列された、複数の第２のガラス膜とを有し、
前記ガラス膜のうち前記所定のパターンの少なくとも一部は、前記第１のガラス膜であり、
前記終了工程では、前記異方性エッチングにより、前記第１のガラス膜が無くなると、前記異方性エッチングを終了することを特徴とする請求項１記載の溝深さの制御方法。
【請求項４】
前記所定のパターンは、少なくとも１つ以上の第１のガラス膜を有し、
前記ガラス膜のうち前記所定のパターンの少なくとも一部は、前記第１のガラス膜であり、
前記終了工程では、前記異方性エッチングにより、前記第１のガラス膜が無くなると、前記異方性エッチングを終了することを特徴とする請求項１記載の溝深さの制御方法。
【請求項５】
前記第１のガラス膜は、所定の、数字、文字、または図形のうちのいずれか１つを形成するように配列されていることを特徴とする請求項３または４記載の溝深さの制御方法。
【請求項６】
前記異方性エッチングを開始すると、前記異方性エッチング中に、前記異方性エッチングによる前記ガラス膜の形状の変化を監視する監視工程をさらに有し、
前記終了工程では、前記監視により前記ガラス膜のうち前記所定のパターンの少なくとも一部が前記エッチングにより無くなったことを判断すると、前記異方性エッチングを終了することを特徴とする請求項１記載の溝深さの制御方法。
【請求項７】
前記監視工程では、前記ガラス膜のうち前記一部を少なくとも含む領域に光を照射して反射させ、該反射光を受光し、該受光量に基づいて前記監視を行うことを特徴とする請求項６記載の溝深さの制御方法。
【請求項８】
前記所定のパターンは、少なくとも１つ以上の第３のガラス膜であり、
前記ガラス膜のうち前記所定のパターンの少なくとも一部は、前記第３のガラス膜の少なくとも１つであり、
前記終了工程では、前記受光量が略ゼロになると、前記異方性エッチングを終了することを特徴とする請求項７記載の溝深さの制御方法。
【請求項９】
前記所定のパターンは、少なくとも１つ以上の第４のガラス膜であり、前記受光量に対する、前記異方性エッチングによる前記シリコン基板に形成されるＶ溝の深さの関係は予め求められており、
前記ガラス膜のうち前記所定のパターンの少なくとも一部は、前記第４のガラス膜の少なくとも１つであり、
前記終了工程では、前記受光量に応じて、前記異方性エッチングを終了することを特徴とする請求項７記載の溝深さの制御方法。
【請求項１０】
前記所定のパターンは、前記光のビーム径よりも大きい第５のガラス膜であり、
前記ガラス膜のうち前記所定のパターンの少なくとも一部は、前記第５のガラス膜の少なくとも一部であり、
前記監視工程では、前記受光量と前記異方性エッチングの経過時間との関係を表示し、
前記終了工程では、前記表示に基づいて、前記異方性エッチングを終了することを特徴とする請求項７記載の溝深さの制御方法。
【請求項１１】
前記所定のパターンは、第６のガラス膜であり、
前記第６のガラス膜と前記シリコン基板との間には、前記異方性エッチングに対して、前記第６のガラス膜よりも簡単に溶ける材料よりなる反射膜が形成されており、
前記ガラス膜のうち前記所定のパターンの少なくとも一部は、前記第６のガラス膜の少なくとも一部であり、
前記終了工程では、前記受光量が劇的に変化したときに、前記異方性エッチングを終了することを特徴とする請求項７記載の溝深さの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溝深さの制御方法に関し、より詳細には、シリコン基板に溝を形成する際に、溝の深さを制御するための溝深さの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高度情報化に伴い大容量の情報を伝達したいという要望から、高速で大容量の情報が伝達可能な光通信システムが注目されている。このような光通信システムにおいて、高速で大容量な通信網を構築する伝送媒体として光ファイバが用いられており、この光ファイバを大容量化するための技術として、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術が注目されている。
【０００３】
このＷＤＭでは、例えば半導体レーザや光ファイバ等の光素子と導波路回路素子とを光モジュール上に実装する場合がある。特に、シリコン基板上に光ファイバを安定に搭載することは、光学特性を向上させるために必要な要素である。
【０００４】
従来では、シリコン基板に対してエッチングを行うことにより、シリコン基板上に、光ファイバを搭載するための溝が形成される。このようなエッチングは、ドライエッチングとウェットエッチングとに分けられるが、ここでは、ウェットエッチングについて、説明する。ウェットエッチングを行うことができる薬品には、様々なものがあるが、以下では、その中で、ＫＯＨを用いたウェットエッチングについて説明する。
【０００５】
図１（ａ）および（ｂ）は、従来の、ＫＯＨによるウェットエッチングの様子を示す図である。  
図１（ａ）に示すように、シリコン基板１上に、マスクとしてのガラス膜２を形成する。次いで、ガラス膜２が形成されたシリコン基板１を、ＫＯＨ溶液の中に浸す。これにより、露呈しているシリコン面、すなわち、ガラス膜２が形成されていないシリコン面において、エッチングが進行する。一方、ガラス膜２の表面は、ＫＯＨとほとんど反応しないため、シリコン基板１上に残る。従って、ガラス膜２と、シリコン基板１のうちガラス膜２が形成された部分は、エッチングされずに残る。また、シリコン基板１のうち、エッチングされずに残った部分の近傍の領域も、エッチングはされるが、傾斜状に残る。
【０００６】
図１（ｂ）に、シリコンをエッチングした後の様子を示す。上述のエッチングにより、図１（ｂ）に示すような、シリコン基板１のうち、少なくともガラス膜２が形成された領域を含む領域が残ることになる。すなわち、シリコン基板１のうち、ガラス膜２で覆われていない領域がエッチングにより掘られ、ガラス膜２で覆われている領域は、エッチングされないので残ることになる。このとき、斜面３を有するように斜めに掘れるのは、シリコンの結晶性を利用した異方性エッチングのためである。
【０００７】
なお、通常、シリコンとガラスの選択比は、およそ１００である。つまり、ガラスが深さ方向に１μｍ掘られると、シリコンは１００μｍ掘られる。
【０００８】
また、シリコンに対するウェットエッチングは、シリコンの面方位に大きく依存する。非特許文献１および２には、シリコンに対するウェットエッチングが面方位に大きく依存することが記載されている。図２（ａ）および（ｂ）は、非特許文献１および２に記載された、シリコンに対するエッチングを説明する図である。図２（ａ）に、エッチング前の補償パターンの様子を示し、図２（ｂ）に、エッチング途中の補償パターンの様子を示す。
【０００９】
図２（ａ）において、＜１００＞面を表面とするシリコン基板２１には、ガラス膜２２が形成されており、ガラス膜２２は、補償パターンであるガラス膜２３を有する。シリコン基板２１にウェットエッチングを施すと、＜１１１＞面のエッチング速度は遅く、＜１１１＞面以外のエッチング速度は速くなる。よって、ガラス膜２３の隅（角）から（図２では、角２４から）エッチングされていく。このような３方向からのエッチングが進行していき、やがてガラス膜２３全体が無くなる。
【００１０】
すなわち、図２（ｂ）に示されるように、角２４からエッチングが進み、エッチング速度が速い＜２１２＞面や＜２１１＞面がエッチングされ、エッチング速度が遅い＜１１１＞面が露出してくる。このようなエッチングにより、ガラス膜２３の全体がやがて無くなるのである。
【００１１】
さて、従来では、上記ＷＤＭ等に用いられる光モジュールにおいて、導波路回路と光ファイバとの結合構造として、Ｖ溝が用いられる。図３は、従来の、光ファイバと導波路回路との結合の様子を示す図である。
【００１２】
図３において、Ｖ溝３２が形成されたシリコン基板３１には、導波路コア３４が埋め込まれた導波路回路３３が実装されている。Ｖ溝３２の長手方向は、導波路コア３４の長手方向（光軸方向）と略平行になっている。このＶ溝３２に光ファイバ（不図示）を嵌め込むことによって、光ファイバと導波路コア３４との結合を行っている。
【００１３】
また、従来では、図２５に示すように、シリコン基板に対して、フォトリソグラフィを含む半導体微細加工を用いて、ファイバ固定溝（Ｖ溝２５３）とボールレンズとを配置する溝（ボールレンズ固定溝２５３）とＰＤを取り付ける領域２５４とを形成する場合もある。
【００１４】
図２５において、Ｖ溝２５２とボールレンズ固定溝２５３とＰＤを取り付ける領域２５４とが形成されたシリコン基板２５１を用意する。次いで、Ｖ溝２５２に光ファイバを固定し、領域２５４にＰＤを取り付ける。このとき、例えば、ＰＤの受光面が小さいと、ファイバとＰＤとの結合率が悪くなることが懸念される。そこで、ボールレンズを、ファイバとＰＤとの間の領域に挿入し、ファイバとＰＤとの結合効率を上げる。このために、ボールレンズ固定溝２５３に、ボールレンズを配置する。図２６に、ファイバからの出力光２６３がボールレンズ２６１内を通過し、ＰＤ２６２に高効率に集光する様子を示す。
【００１５】
従来における、ボールレンズ固定溝２５３の作製方法を以下に示す。まずは、シリコン基板２５１に、ボールレンズ固定溝用のマスクとしてのガラス膜を形成する。このガラス膜が形成された基板２５１に、ＫＯＨ溶液などによりエッチングを行うと、シリコン基板２５１の、シリコン面が露出している領域が削られて、台形形状のボールレンズ固定溝２５３が形成される。この台形形状のボールレンズ固定溝２５３にレンズを固定すると、ボールレンズは、台形形状のボールレンズ固定溝２５３の両サイドの壁面と底面との合計３箇所で支えられる。よって、レンズは安定して溝の中に納まる。
【００１６】
【非特許文献１】Ｍ．エルベンスポーク、Ｈ．Ｖ．ヤンセン、「シリコンマイクロ加工の基礎」、シュプリンガー・フェアラーク東京、２００１年、Ｐ６１−６８
【非特許文献２】Xian-Ping Wu, Wen H.KO,”Compensating Corner Undercutting In Anisotropic Etching of (110)Silicon” Sensors and Actuators, 1989, p207-215
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上記シリコン基板２５１のエッチングの終了を精度良く行わないと、過剰にシリコン基板２５１をエッチングすることになり、以下のような問題が起こる場合がある。１つ目の問題点としては、過剰にシリコン基板２５１をエッチングしてしまった場合、エッチング時間が延びると、その分、深さ方向のシリコンが掘られるので、形成されたボールレンズ固定溝２５３の深さは、所望の深さよりも深くなってしまうことである。
【００１８】
上記所望の深さでは、溝の両サイドの壁面と底面との３箇所によってボールレンズを支えていたが、上述のように、ボールレンズ固定溝２５３の深さが所望の深さよりも深くなると、ボールレンズを溝の両サイドの２箇所でしか支えられない場合が生じ、このとき、ボールレンズは不安定になる。
【００１９】
２つ目の問題点としては、上記過剰なエッチングにより、ボールレンズ固定溝２５３の幅も所望の幅から広がってしまうことである。この過剰なエッチングにより溝の幅が広がってしまうことについて、図２７を用いて説明する。  
図２７において、符号２６１は、エッチング開始後から時間Ｔ1経過後のシリコン基板であり、符号２６２は、上記時間Ｔ1経過後からさらに、時間Ｔ2経過した後のシリコン基板である。
【００２０】
図２７から分かるように、エッチング開始後、時間Ｔ1経過すると、シリコン基板２６１には、幅ｄ1、深さｈ3の、台形形状の溝２６５が、厚み（垂直方向）ｈ1のガラス膜２６３の間の領域に形成される。そして、さらに時間Ｔ2だけエッチングを行うと、まずは、シリコン基板が大きく削られるので、シリコン基板に形成される溝の深さが深くなる。よって、シリコン基板２６２に形成された溝２６６は、深さｈ4（ｈ3＞ｈ4）となる。また、シリコン基板と共にガラス膜もエッチングされるので、ガラス膜２６３の厚さも薄くなり、その厚さは、ｈ2（ｈ1＞ｈ2）となる。
【００２１】
そして、溝の開口部（入口）付近のガラス膜もエッチングにより削られるので、溝の開口部の幅も広くなり、その幅は、ｄ2（ｄ2＞ｄ1）となる。
【００２２】
エッチング開始から時間Ｔ1後の溝２６５にレンズを配置すると、レンズの重心の高さがちょうど良くなるようにすると、このように、シリコン基板に形成される溝の幅が所望の幅より広がってしまうと、この溝に配置されたレンズの重心の高さが下がってしまう。よって、この溝にレンズを入れた光学系を組んだとき、レンズの高さが所望の高さからずれてしまうので、光学系は崩れてしまう。
【００２３】
このように、レンズなどを、エッチングによって形成された溝に入れた光学系を組んだとき、上記溝の幅が設定から少しでもずれると、光学特性におおきな影響を与えるので、溝を高精度に作製することが求められる。すなわち、余計なエッチングを抑制して、溝を形成することが必要である。
【００２４】
このような、溝の深さを高精度に作製することは、台形形状の溝に限らず、Ｖ溝についても当てはまる。上述のように、マスクとしてのガラス膜が形成されたシリコン基板にＫＯＨ溶液などによりエッチングを行うと、シリコン基板上のガラス膜の間の領域には、台形形状の溝が形成される。この状態でさらにエッチングを行うと、シリコン基板２８１には、図２８（ａ）に示すように、Ｖ溝２８２がガラス膜２８３の間の領域に形成される。この状態からさらにエッチングを行うと、Ｖ溝２８２の開口部（入口）が広がり、Ｖ溝２８２が形成されたシリコン基板２８１は、Ｖ溝２８２よりも開口部の幅が広い、Ｖ溝２８３が形成されたシリコン基板２８４となる。図２８（ａ）では、便宜上、ガラス膜２８３とガラス膜２８６とは、同一の厚さで示しているが、実際は、ガラス膜２８６の厚さの方が、ガラス膜２８３の厚さよりも厚い。
【００２５】
このようなシリコン基板２８１、２８４を比較のために重ねると、図２８（ｂ）のように、形成されるＶ溝の開口部の幅およびＶ溝の深さは、エッチング時間時間経過と共に、広くなり、また深さが深くなるのが分かる。この様子を図２９と共に、詳細に説明する。
【００２６】
図２９において、符号２９１は、ガラス膜２９３の間に領域に、所望の深さのＶ溝２９２が形成されたシリコン基板である。符号２９４は、シリコン基板２９１からさらにエッチングを行った後のシリコン基板である。
【００２７】
図２９に示すように、シリコン基板に所望の深さのＶ溝２９２が形成された後にさらにエッチングを行うと、ガラス膜２９３はＫＯＨ溶液によりエッチングされる。このガラス膜２９３のエッチングは、ＫＯＨ溶液に触れている全領域について行われる。つまり、ガラス膜２９３の垂直方向、および水平方向の２方向からエッチングが行われる。従って、ガラス膜２９６に対して、図２９の矢印方向Ｙと矢印方向Ｚからエッチングが行われ、ガラス膜２９６の溝側の領域Ｒは、矢印方向Ｙのエッチングと共に削られる。よって、ガラス膜２９６のＶ溝側の領域は削られていくので、それに応じてガラス膜２９６の領域Ｒが存在していたシリコン基盤２９４の領域もエッチングによって削られ、Ｖ溝２９５の幅は距離ｄ3だけ広くなる。
【００２８】
この幅の広がりに応じて、Ｖ溝２９５の深さも、距離ｈ5だけ深くなる。つまり、Ｖ溝の幅の広がりは、Ｖ溝の深さ方向にも影響を与える。
【００２９】
よって、例えば図３に示した従来技術においては、過剰なエッチングにより、Ｖ溝３２の深さを所望の深さよりも深くしてしまうと、導波路コア３４と、Ｖ溝３２に配置される光ファイバのファイバコアの高さが合わなくなり、導波路３３と光ファイバとの接続損失が増加してしまう。
【００３０】
すなわち、示すように示すように図３０に、所望の幅を有するＶ溝３０１に、ファイバクラッド３０３内にファイバコア３０４が含まれた光ファイバ３０２を配置した場合、導波路との接続が良好に行えるが、余計なエッチングにより、所望の幅よりも広がってしまった幅を有するＶ溝３０５では、ファイバコア３０４の位置は、下がってしまい、導波路との良好な接続が行えてなくなってしまう。よって、Ｖ溝についても、Ｖ溝の幅および深さを高精度に制御することが重要となる。すなわち、余計なエッチングをなるべく抑制しながら、Ｖ溝を形成する必要がある。
【００３１】
また、従来では、Ｖ溝や台形形状の溝など、光ファイバやレンズ等を配置するための溝の深さを変化させてシリコン基板に形成する場合は、その都度最適な条件を求め、設定しなければならず、複雑な工程を要していた。
【００３２】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、シリコン基板に設けられた溝の深さを所望の深さに制御でき、余計なエッチングを抑制可能な溝深さの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１記載の発明は、溝を形成するためのマスクと、所定のパターンを有するガラス膜とを形成したシリコン基板を用意する用意工程と、前記シリコン基板に対して異方性エッチングを行うエッチング工程と、前記ガラス膜のうち前記所定のパターンの少なくとも一部が前記エッチングにより無くなると、前記異方性エッチングを終了する終了工程とを有し、前記ガラス膜のうち前記所定のパターンの少なくとも一部の大きさは、前記異方性エッチングにより前記シリコン基板に所望の深さの溝が形成されたときに、前記異方性エッチングにより前記一部が無くなるように設定されていることを特徴とする。
【００３４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記所定のパターンは、それぞれの角が略９０度である第１の四角形状のガラス膜のそれぞれの４隅に、互いに大きさの異なる４つの四角形状のガラス膜が形成されたパターンであって、前記４つの四角形のうちの１つの隅はそれぞれ、前記第１の四角形のうちの対応する隅とそれぞれ共有しており、前記４つの四角形状のガラス膜のそれぞれの角は、略９０度であり、前記ガラス膜のうち前記所定のパターンの少なくとも一部は、前記４つの四角形状のガラス膜のうちの１つであり、前記終了工程では、前記異方性エッチングにより、前記４つの四角形状のガラス膜のうちの１つが無くなると、前記異方性エッチングを終了することを特徴とする。
【００３５】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記所定のパターンは、少なくとも１つ以上の第１のガラス膜と、前記第１のガラス膜よりも大きく、前記第１のガラス膜を囲むように配列された、複数の第２のガラス膜とを有し、前記ガラス膜のうち前記所定のパターンの少なくとも一部は、前記第１のガラス膜であり、前記終了工程では、前記異方性エッチングにより、前記第１のガラス膜が無くなると、前記異方性エッチングを終了することを特徴とする。
【００３６】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記所定のパターンは、少なくとも１つ以上の第１のガラス膜を有し、前記ガラス膜のうち前記所定のパターンの少なくとも一部は、前記第１のガラス膜であり、前記終了工程では、前記異方性エッチングにより、前記第１のガラス膜が無くなると、前記異方性エッチングを終了することを特徴とする。
【００３７】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の発明において、前記第１のガラス膜は、所定の、数字、文字、または図形のうちのいずれか１つを形成するように配列されていることを特徴とする。
【００３８】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記異方性エッチングを開始すると、前記異方性エッチング中に、前記異方性エッチングによる前記ガラス膜の形状の変化を監視する監視工程をさらに有し、前記終了工程では、前記監視により前記ガラス膜のうち前記所定のパターンの少なくとも一部が前記エッチングにより無くなったことを判断すると、前記異方性エッチングを終了することを特徴とする。
【００３９】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記監視工程では、前記ガラス膜のうち前記一部を少なくとも含む領域に光を照射して反射させ、該反射光を受光し、該受光量に基づいて前記監視を行うことを特徴とする。
【００４０】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記所定のパターンは、少なくとも１つ以上の第３のガラス膜であり、前記ガラス膜のうち前記所定のパターンの少なくとも一部は、前記第３のガラス膜の少なくとも１つであり、前記終了工程では、前記受光量が略ゼロになると、前記異方性エッチングを終了することを特徴とする。
【００４１】
請求項９記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記所定のパターンは、少なくとも１つ以上の第４のガラス膜であり、前記受光量に対する、前記異方性エッチングによる前記シリコン基板に形成されるＶ溝の深さの関係は予め求められており、前記ガラス膜のうち前記所定のパターンの少なくとも一部は、前記第４のガラス膜の少なくとも１つであり、前記終了工程では、前記受光量に応じて、前記異方性エッチングを終了することを特徴とする。
【００４２】
請求項１０記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記所定のパターンは、前記光のビーム径よりも大きい第５のガラス膜であり、前記ガラス膜のうち前記所定のパターンの少なくとも一部は、前記第５のガラス膜の少なくとも一部であり、前記監視工程では、前記受光量と前記異方性エッチングの経過時間との関係を表示し、前記終了工程では、前記表示に基づいて、前記異方性エッチングを終了することを特徴とする。
【００４３】
請求項１１記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記所定のパターンは、第６のガラス膜であり、前記第６のガラス膜と前記シリコン基板との間には、前記異方性エッチングに対して、前記第６のガラス膜よりも簡単に溶ける材料よりなる反射膜が形成されており、前記ガラス膜のうち前記所定のパターンの少なくとも一部は、前記第６のガラス膜の少なくとも一部であり、前記終了工程では、前記受光量が劇的に変化したときに、前記異方性エッチングを終了することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４４】
以上説明したように、本発明によれば、異方性エッチングによりシリコン基板に所望の深さのＶ溝が形成されたときに無くなるように設定された、ガラス膜のうち所定のパターン（例えば、補償パターン）の少なくとも一部がエッチングにより無くなると、異方性エッチングを終了させるので、余計なエッチングを抑制しながら、シリコン基板に対して、所望の深さのＶ溝を高精度に形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。  
（第１の実施形態）  
本実施形態では、シリコン基板上に、Ｖ溝形成用のマスクとは別のガラス膜（補償パターンとも呼ぶ）を形成し、該ガラス膜の形状の変化に応じてウェットエッチングを止めることにより、Ｖ溝の深さを調節している。
【００４６】
図３１は、本実施形態に係る、Ｖ溝形成用のマスクとエッチングモニター用のマスクの位置関係を示す図である。また、図３２（ａ）および（ｂ）は、図３１のＶ溝作製領域３１２の一部の拡大部分Ｌを示す図であり、図３２（ａ）は、Ｖ溝作成前の拡大部分Ｌを示す図であり、図３２（ｂ）は、Ｖ溝形成後の拡大部Ｌを示す図である。また、図３３（ａ）および（ｂ）は、補償パターン（エッチングモニター用のマスク）作製領域３１３の一部の拡大部分を示す図であり、図３３（ａ）は、Ｖ溝形成前の拡大部分Ｋを示す図であり、図３３（ｂ）は、Ｖ溝形成後の拡大部分Ｋを示す図である。
【００４７】
図３１において、シリコン基板３１１上に、Ｖ溝作製領域３１２と、補償パターン作製領域３１３とが形成されている。Ｖ溝作製領域３１２は、光ファイバを配置するための溝を形成するための領域であり、補償パターン作製領域３１３は、Ｖ溝のエッチング過程を観察するためのパターンである。本実施形態では、形成される溝はＶ溝であるが、後述するように、本発明の一実施形態では、形成される溝は、台形形状や方形形状の溝などであっても良い。この場合は、台形形状や方形形状の溝は、Ｖ溝作製領域３１２に形成されることになる。
【００４８】
図３２（ａ）において、Ｖ溝作製領域３１２には、Ｖ溝形成用のマスクとしてのガラス膜３１４が形成されており、各ガラス膜３１４の間の領域には、シリコン基板３１１の表面３１５が露出している。また、図２２（ａ）において、補償パターン作製領域３１３には、ガラス膜よりなる補償パターン３１７が形成されている。
【００４９】
このようなシリコン基板３１１をＫＯＨ溶液に入れてエッチングを行うと、領域３１５がエッチングにより掘られて、図３２（ｂ）に示すように、Ｖ溝３１６が形成される。これと同時に、補償パターン３１７もエッチングにより削られ、図３３（ｂ）に示すように、補償パターン３１７はやがて消滅する。
【００５０】
このように、シリコンとガラスとの削られ方には、相関関係があることが分かる。従って、Ｖ溝の形成過程を観察するためには、必ずしもＶ溝を直接観察する必要はなく、むしろ、補償パターンを観察することで、十分にＶ溝の形成の様子を把握することができる。
【００５１】
なお、本明細書の以降の記載において、「エッチング」とは、ウェットエッチングを指す。
【００５２】
図４（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る、ガラス膜に対するエッチングの様子を示す図である。
【００５３】
図４（ａ）において、＜１００＞面を表面とするシリコン基板４１上に、正方形のガラス膜４２が形成されている。ガラス膜４２において、その辺のうち２つは＜０１１＞面方向に設定され、残りの２つは＜０１１＞面方向に設定されている。このようなシリコン基板４１に対して、異方性エッチングを行うと、シリコン基板４１と共に、ガラス膜４２もエッチングされる。
【００５４】
このエッチングでは、エッチング速度に２つのパターンが生じる。１つ目のパターンは、ガラス膜４１の４隅からのエッチングの速度ＶAである。すなわち、矢印方向Ａからのエッチングの速度である。２つ目のパターンは、ガラス膜４１の４辺からのエッチングの速度ＶBである。すなわち、矢印方向Ｂからのエッチングの速度である。速度ＶAと速度ＶBとを比較すると、ＶB＞ＶAである（図４（ａ）中では、各矢印の長さが速度の大きさを表している）。よって、正方形のガラス膜４２がエッチングされると、上記２つのエッチングにより、ガラス膜はガラス膜４３に示すような形状となる。
【００５５】
次に、図４（ａ）のガラス膜のパターンを、４５度回転した場合を、図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）において、シリコン基板４１上に、正方形のガラス膜４４が形成されている。ガラス膜４４において、その辺のうち２つは＜０１１＞面方向に対して４５度回転した方向に設定され、残りの２つは＜０１１＞面方向に対して４５度回転した方向に設定されている。このようなシリコン基板４１に異方性エッチングを行うと、図４（ａ）で示したガラス膜から４５度回転させているので、エッチング速度は一種類となる。よって、ガラス膜４４がエッチングされると、ガラス膜はガラス膜４５に示すような形状となる。
【００５６】
本実施形態では、このような、正方形のガラス膜を補償パターンとして用いることができる。
【００５７】
本実施形態では、補償パターンとして、上記正方形に限らず、長方形のガラス膜を用いても良い。図５（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る、長方形のガラス膜に対するエッチングの様子を示す図である。
【００５８】
図５（ａ）において、＜１００＞面を表面とするシリコン基板５１上に、長方形のガラス膜５２が形成されている。ガラス膜５２において、その辺のうち２つは＜０１１＞面方向に設定され、残りの２つは＜０１１＞面方向に設定されている。このようなシリコン基板５１に対して、異方性エッチングを行うと、シリコン基板５１と共に、ガラス膜５２もエッチングされる。
【００５９】
図５（ａ）から分かるように、このエッチングでは、エッチング速度に２つのパターンが生じる。すなわち、ガラス膜５１の４隅からのエッチングの速度ＶDと、ガラス膜５１の４辺からのエッチングの速度ＶEとである。このとき、速度ＶDと速度ＶEとを比較すると、ＶD＞ＶEである（図５（ａ）中では、各矢印の長さが速度の大きさを表している）。よって、長方形のガラス膜５２がエッチングされると、上記２つのエッチングにより、ガラス膜はガラス膜５３に示すような形状となる。
【００６０】
次に、図５（ａ）のガラス膜のパターンを、４５度回転した場合を、図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）において、シリコン基板５１上に、長方形のガラス膜５４が形成されている。ガラス膜５４において、その辺のうち２つは、＜０１１＞面方向に対して４５度回転した方向に設定され、残りの２つは＜０１１＞面方向に対して４５度回転した方向に設定されている。このようなシリコン基板５１に異方性エッチングを行うと、図５（ａ）で示したガラス膜から４５度回転させているので、エッチング速度は一種類となる。よって、ガラス膜５４がエッチングされると、ガラス膜はガラス膜５５に示すような形状となる。
【００６１】
以下で、本実施形態に係る、補償パターンのエッチングについて説明する。  
図６は、本実施形態に係る、ガラスよりなる補償パターンのエッチングによる形状変化の様子を示す図である。
【００６２】
図６において、＜１００＞面を表面とするシリコン基板６１には、Ｖ溝形成用のマスク（不図示）が形成されている。また、シリコン基板６１には、ガラス膜よりなる補償パターン６２が形成されている。この補償パターン６２は、Ｖ溝形成用のマスクとは別の領域に設けられている。
【００６３】
補償パターン６２は、正方形のガラス膜６３の４隅（４つの角）にそれぞれ、互いに異なる大きさである、正方形のガラス膜６３ａ〜６３ｄが形成された形状であり、正方形のガラス膜６３ａ〜６３ｄのそれぞれについて、１つの隅を、正方形のガラス膜６３の対応する１つの隅と共有する形状である。ガラス膜６３ａ〜６３ｄの大きさは、ガラス膜６３ａから６３ｄへと順に大きくなっている。また、補償パターン６２を構成するガラス膜６３、６３ａ〜６３の２つの辺は＜０１１＞面方向に設定され、残りの２つの辺は＜０１１＞面方向に設定されている。
【００６４】
このような補償パターン６２が形成されたシリコン基板６１に対して異方性エッチングを行うと、ガラス膜６３ａ〜６３ｄのそれぞれは、図４（ａ）に示したようにエッチングがなされ、大きさが一番小さなガラス膜６３ａが最初に無くなり、補償パターンは、ガラス膜６５のようになる。例えば、ガラス膜６３ａが無くなったときにシリコンに形成されるＶ溝の掘られる深さがいくつになるかを求めておけば、ガラス膜６３ａが無くなるのを見て、現在のシリコン基板６１の深さ方向のエッチング量（Ｖ溝の深さ）が分かる。すなわち、ガラス膜６３ａの大きさを、ガラス膜６３ａが無くなったときに、Ｖ溝の深さが所望の深さになるように設定しておけば、エッチングを止めるタイミングを高精度に決めることができる。よって、余分なエッチングを抑えることができる。
【００６５】
さらに、エッチングを行うと、２番目に小さなガラス膜６３ｂが無くなり、補償パターンは、ガラス膜６６のようになる。さらにエッチングを続ければ、ガラス膜６３ｃ、ガラス膜６３ｄが次々と無くなる。これらガラス膜６３ｂ〜６３ｄのそれぞれが無くなるのを見て、エッチングを止めれば、ガラス膜６３ｂ〜６３ｄのそれぞれの大きさは互いに異なっているので、シリコンに形成されるＶ溝の深さを、さらに３段階に調節することが可能となる。
【００６６】
すなわち、ガラス膜６３ａ〜６３ｄの大きさをそれぞれ、それらが無くなるときのＶ溝の深さが所望の深さになるように設定しておけば、余分にエッチングすることなく、Ｖ溝の深さを４段階に調節することができる。また、シリコン基板へのエッチングの際に、形成されるＶ溝の深さが所望の深さになった瞬間を高精度に特定できるので、その瞬間を越えたエッチングによる余分なエッチングを抑制することが可能となる。
【００６７】
本実施形態では、補償パターンが有する４つのガラス膜を、言わば、目盛として機能させるために、補償パターンが有する４つのガラス膜のそれぞれの大きさを、エッチングによるシリコン基板への深さ方向のエッチング量（Ｖ溝の深さ）と対応付けている。例えば、ガラス膜６３ａが無くなるとＶ溝の深さが１０μｍとなり、ガラス膜６３ｂが無くなるとＶ溝の深さが１５μｍとなり、ガラス膜６３ｃが無くなるとＶ溝の深さが２０μｍとなり、ガラス膜６３ｄが無くなるとＶ溝の深さが２５μｍとなるようにガラス膜６３ａ〜６３ｄの大きさを設定する。このとき、２０μｍの深さのＶ溝を形成したい場合は、ガラス膜６３ｃが無くなったときに、エッチングを止めれば良い。すなわち、正確に形成できるＶ溝の深さを４段階に調節することができる。
【００６８】
図７に示すように、補償パターン６２の他に、もう一つの補償パターン６７を設けることによって、正確に形成できるＶ溝の深さを８段階に調節することが可能となり、エッチングモニターの精度をさらに上げたい場合などに有効である。ただし、このように補償パターンを複数用いる場合は、ガラス膜６３ａ〜６３ｈの大きさは、それぞれ互いに異なるように設定する。
【００６９】
正確に形成できるＶ溝の深さを増やしたい場合は、補償パターンの数を増やせば良い。補償パターンの個数に制限はなく、各補償パターンが有する、正方形のガラス膜のそれぞれについて、互いに異なる大きさを有するようにすれば、補償パターンはほぼ無限大に増やせる。
【００７０】
なお、本実施形態では、補償パターンが有するガラス膜の形状として、正方形を用いているが、長方形であっても良い。すなわち、補償パターンが有するガラス膜の形状は、角度が略９０度である四角形であれば良い。このとき、補償パターンに形成される四角形のそれぞれについて、縦、横の比を一定にすることが望ましい。
【００７１】
また、図８に示すように、図６に示した補償パターン６２を、４５度回転させてシリコン基板６１に形成するようにしても良い。
【００７２】
以下で、本実施形態に係る、Ｖ溝の深さの制御方法を説明する。
【００７３】
まずは、Ｖ溝形成用のマスクおよびガラス膜からなる補償パターンが形成されたシリコン基板を用意する。このとき、補償パターンは、互いに異なる大きさである４つのガラス膜を有しており、ガラス膜が無くなると所定のＶ溝が形成されるように、４つのガラス膜のそれぞれの大きさは、エッチングによるシリコン基板への深さ方向のエッチング量（Ｖ溝の深さ）と対応付けている。
【００７４】
次いで、補償パターンが形成されたシリコン基板をＫＯＨ溶液に浸し、異方性エッチングを行う。このような異方性エッチングは、上記シリコン基板をＫＯＨに不溶な材料からなる支持台の上に載せ、ＫＯＨに不溶な材料からなる容器に入れられたＫＯＨに支持台と共にシリコン基板を浸せばよい。
【００７５】
このように異方性エッチングを行うと、シリコン基板が掘られてＶ溝を形成すると共に、補償パターンのガラス膜もエッチングされる。このとき、補償パターンが有するガラス膜のうち、所望のＶ溝の深さに対応する大きさを有するガラス膜が無くなるのをユーザが確認すると、シリコン基板をＫＯＨ溶液から取り出し、水などの溶媒によって洗浄することにより、上記エッチングを終了する。
【００７６】
すなわち、上記補償パターンの形状変化をモニターし、その変化に応じてエッチングを止めるタイミングを決定している。この補償パターンの変化（所望のガラス膜が無くなったかどうか）は、ユーザの目視によって決定しているが、シリコン基板上の補償パターン部をレンズなどにより拡大するように組まれた光学系を介して、ユーザが上記決定を行うようにしても良い。また、ＣＣＤのような撮像手段によって補償パターン部の映像を取得して、該映像をディスプレイ等の表示手段に表示し、該表示を見ながら、ユーザが上記決定を行うようにしても良い。
【００７７】
上記ＫＯＨ溶液からのシリコン基板の取り出しは、ユーザが行っても良いし、上記支持台に接続されたリフト等の移動機構によって行っても良い。この移動機構を用いる場合は、ユーザが上記決定に従って、移動機構を駆動させればよい。
【００７８】
上記洗浄は、容器から取り出したシリコン基板を流水に曝すようにして行っても良いし、水などの溶媒が入れられた容器に入れて、その溶媒に浸すようにしても良い。
【００７９】
（第２の実施形態）  
本実施形態では、第１の実施形態にて説明した、ユーザの目視による、エッチングの終了のタイミングを決定するための、補償パターンの別の形態を説明する。
【００８０】
図９は、本実施形態に係る、ガラス膜よりなる補償パターンの上面を示す図である。  
図９において、＜１００＞面を表面とするシリコン基板９１上に、正方形のガラス膜９２が複数形成されている。ガラス膜９２において、その辺のうち２つは＜０１１＞面方向に設定され、残りの２つは＜０１１＞面方向に設定されている。また、シリコン基板９１には、ガラス膜９２に囲まれるようにガラス膜９３が形成されており、このガラス膜９３の大きさは、ガラス膜９２の大きさよりも小さい。この複数のガラス膜９２とガラス膜９３とにより、補償パターンを構成している。
【００８１】
このようなシリコン基板９１に対して、異方性エッチングを行うと、シリコン基板９１と共に、ガラス膜９２、９３もエッチングされる。このとき、シリコン基板に形成されたＶ溝について、所望の深さをエッチングしたときに、ガラス膜９３（小さいガラス膜）が無くなるようにしておけば、ガラス膜９３より大きいガラス膜９２（大きいガラス膜）は存在しているので、ガラス膜９２にかこまれた部分が空くような構造となる。
【００８２】
このように、ガラス膜９２に囲まれた領域を、ユーザが目視や光学系を介して確認すると、Ｖ溝の深さは所望の深さになったことを意味するので、エッチングを終了する。よって、余分なエッチングを行わずに、所望の深さのＶ溝を形成することができる。
【００８３】
本実施形態では、ガラス膜９３の大きさを、ガラス膜９３が無くなったときに、Ｖ溝の深さが所望の深さになるように設定し、ガラス膜９２の大きさは、ガラス膜９３の大きさよりも大きくすることが重要である。また、ユーザによる確認が目視の場合は目視で、また、光学系を用いる場合は、レンズによって拡大したときに、ガラス膜９３が無くなったことを識別できるように秩序を持たせて、ガラス膜９２およびガラス膜９３は配置されている。このような判別を考えると、複数のガラス膜９２の大きさのそれぞれは、互いにほぼ同一の大きさにするのが良い。
【００８４】
本実施形態では、ガラス膜９２を複数形成し、ガラス膜９２とガラス膜９３との配列を工夫することによって、Ｖ溝の深さをより高精度に形成することができる。  
図１０は、本実施形態に係る、ガラス膜よりなる補償パターンの上面を示す図である。  図１０において、基板９１上には、架空線９４で結ぶと「５」となるように、ガラス膜９２よりも大きさが小さいガラス膜９３が複数形成されている。また、シリコン基板９１上には、ガラス膜９３を取り囲むようにガラス膜９２が形成されている。
【００８５】
図１０では、ガラス膜９３の大きさは、ガラス膜９３がエッチングにより無くなると、シリコンに形成されたＶ溝の深さが５μｍとなるように設定されている。すなわち、異方性エッチングにより、シリコン基板９１に５μｍの深さのＶ溝が形成されると、ガラス膜９３は無くなる。
【００８６】
このような補償パターンが形成されたシリコン基板９１に異方性エッチングを施すと、まずガラス膜９３が無くなる。このとき、ガラス膜９２はまだ残っているので、数値の５が浮き出る。すなわち、数値の５が浮き上がると、ガラス膜９３が無くなったことを示すので、このとき、エッチングを止めれば、シリコン基板９１に形成されたＶ溝の深さは、５μｍとなる。すなわち、余計なエッチングを抑制して、所望の深さのＶ溝を形成することが可能となる。
【００８７】
本実施形態では、浮き上がらせたい数値は５に限定されず、他の数値、文字、図形などいずれであっても良い。このとき、表示させたい文字、数値、図形状に、ガラス膜９３を並べればよい。
【００８８】
なお、本実施形態では、ガラス膜９３がエッチングにより無くなったとき、ガラス膜９２はまだ残っており、残ったガラス膜９２の間に形成されたガラス膜９３が無くなった領域により識別子（数値、文字、図形など、情報を提示する手段）を明示している。よって、ガラス膜（下地ガラス膜とも呼ぶ）９２は、下地として機能することになる。また、ガラス膜９３（明示ガラス膜との呼ぶ）は、無くなった後の領域によって、識別子を明示する機能を果たす。
【００８９】
また、本実施形態によれば、エッチングにより消えた明示ガラス膜が、その配列によってどのエッチング量に対応しているのかを明示できる。よって、明示ガラス膜を複数組用意し、この組毎にガラス膜を異なる大きさとする。ただし、各組の明示ガラス膜の大きさは、下地ガラス膜の大きさよりも小さくする。このとき、各組毎に異なる識別子を形成するように、各組の明示ガラス膜を配列すれば、上記組分だけＶ溝の深さに対応する情報（識別子）を浮き出すことができるので、現在のＶ溝の深さを知ることができる。また、余分なエッチングを行うことなく、Ｖ溝の深さを制御することができる。
【００９０】
図１１は、シリコン基板９１における、明示ガラス膜（図１０では、ガラス膜９３）が無くなった後の、明示ガラス膜が形成されていた領域の拡大図である。
【００９１】
エッチング後の、シリコン基板９１上における、ガラス膜９３が形成されていた領域を、光学顕微鏡にて観察すると、図１１から分かるように、上記領域に、何かが残っており、凹凸部１１１を形成していることが分かる。しかしながら、凹凸部１１１の大きさは約５μｍであり、光学顕微鏡では確認できるが、目視では識別できない。よって、エッチングによってガラス膜９３が無くなることにより浮き出た数値を、目視の場合でも良好に識別することが可能となる。
【００９２】
また、本実施形態では、図１２に示すように、識別子を形成するように配列されたガラス膜をエッチングによって無くすようにしても良い。  
図１２において、＜１００＞面を表面とするシリコン基板１２１上に、正方形のガラス膜１２２が複数形成されている。ガラス膜１２２において、その辺のうち２つは＜０１１＞面方向に設定され、残りの２つは＜０１１＞面方向に設定されている。これらガラス膜１２２は、架空線９４で結ぶと「５」となるように、シリコン基板１２１に複数形成されている。また、ガラス膜１２２の大きさは、ガラス膜１２２がエッチングにより無くなると、シリコンに形成されたＶ溝の深さが５μｍとなるように設定されている。逆に言うと、異方性エッチングにより、シリコン基板１２１に５μｍの深さのＶ溝が形成されると、ガラス膜１２２は無くなる。すなわち、シリコン基板１２１に５μｍの深さのＶ溝が形成されると、シリコン基板１２１上に形成された数値５は消えるのである。よって、エッチング中に数値５が消えると、エッチングを終了するようにすれば、余分なエッチングを抑制して、所望の深さでＶ溝を形成することができる。
【００９３】
また、この場合も、ガラス膜を複数組用意し、この組毎にガラス膜を異なる大きさとする。このとき、各組毎に異なる識別子を形成するように、各組の明示ガラス膜を配列すれば、形成されているＶ溝の深さに対応する組のガラス膜が無くなり、それに対応する識別子が消えていくので、現在のＶ溝の深さを知ることができる。また、余分なエッチングを行うことなく、Ｖ溝の深さを制御することができる。
【００９４】
（第３の実施形態）  
第１および第２の実施形態では、エッチングのモニターをユーザが、目視または光学系を介して行っているが、本実施形態では、補償パターンに光を照射して反射させ、該反射光の光量によってエッチング量をモニターし、エッチングの終了のタイミングを決定している。
【００９５】
図１３（ａ）は、本実施形態に係る、シリコン基板のエッチングをモニターする様子を示す図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）における、補償パターン部の一部の拡大部分Ｓを示す図である。
【００９６】
図１３（ａ）において、＜１００＞面を表面とするシリコン基板１３１には、Ｖ溝形成用のマスク（不図示）が形成されている。また、シリコン基板１３１には、ガラス膜よりなる補償パターン１３２が形成されている。補償パターン１３２は、図１３（ｂ）に示すように、複数のガラス膜１３３から構成されている。ガラス膜１３３のそれぞれの大きさは、エッチングによりシリコン基板１３１に所望の深さのＶ溝が形成されたとき、ガラス膜１３３が無くなるように設定されている。
【００９７】
まずは、補償パターン１３２が形成されたシリコン基板１３１を用意する。次いで、補償パターンが形成されたシリコン１３１基板を、ＫＯＨ溶液に浸し、異方性エッチングを行う。このような異方性エッチングは、上記シリコン基板をＫＯＨに不溶な材料からなる支持台の上に載せ、ＫＯＨに不溶な材料からなる容器（不図示）に入れられたＫＯＨに支持台と共にシリコン基板を浸せばよい。
【００９８】
本実施形態では、シリコン基板１３１を上記容器に浸したときに、補償パターン１３２にレーザが照射するようにＬＤ１３４が配置されており、また、ＬＤ１３４から照射され、補償パターン１３２にて反射された光を受光できるようにＰＤ１３５が設けられている。なお、ＬＤ１３４から照射されるレーザ光が補償パターン１３２に照射されたとき、レーザスポット内に、ガラス膜１３３が少なくとも１つ存在するように、ＬＤ１３４は配置されている。
【００９９】
上記エッチングと同時に、ＬＤ１３４からレーザ光を的（補償パターン１３２）に照射すると、補償パターンを構成するガラス膜１３３により、入射されたレーザ光は反射して、ＰＤ１３５にて受光される。シリコン基板１３１のエッチングが進むに伴い、ガラス膜１３３の面積が減少する。よって、ガラス膜１３３がその面積を減らして徐々に小さくなるので、ＰＤ１３５で受光する光量は減少する。このように、シリコン基板１３１のエッチングの様子（深さ方向）は、ガラス膜１３３によるレーザ光の反射量を観察することによってモニターすることができる。
【０１００】
このように異方性エッチングを行うと、シリコン基板１３１が掘られてＶ溝を形成すると共に、補償パターン１３２のガラス膜１３３もエッチングされる。このとき、補償パターン１３２が有するガラス膜１３３が無くなると、ＰＤ１３５にて受光される光量は略ゼロになるので、ユーザがＰＤ１３５にて受光される光量がゼロになるのを確認すると、シリコン基板をＫＯＨ溶液から取り出し、水などの溶媒によって洗浄することにより、上記エッチングを終了する。
【０１０１】
すなわち、上記補償パターンの形状変化をＰＤ１３５にて受光した光量に基づいてモニターし、その変化に応じてエッチングを止めるタイミングを決定している。
【０１０２】
上記ＫＯＨ溶液からのシリコン基板の取り出しは、ユーザが行っても良いし、上記支持台に接続されたリフト等の移動機構によって行っても良い。この移動機構を用いる場合は、ユーザが上記決定に従って、移動機構を駆動させればよい。
【０１０３】
上記洗浄は、容器から取り出したシリコン基板を流水に曝すようにして行っても良いし、水などの溶媒が入れられた容器に入れて、その溶媒に浸すようにしても良い。
【０１０４】
また、本実施形態では、反射光の光量に対する、エッチングによるシリコン基板１３１に形成されるＶ溝の深さの関係を予め求めておけば、ＰＤ１３５に表示される光量に基づいて、エッチングによるＶ溝の深さを制御できる。すなわち、ＰＤ１３５によって受光された光量が、所望のＶ溝の深さに対応する光量になったときにエッチングを終了することにより、所望の深さのＶ溝を形成することができる。また、Ｖ溝の深さが所望の深さになることを高精度に検知することができるので、余計なエッチングを行うことが抑制できる。
【０１０５】
なお、本実施形態では、補償パターン１３２を構成するガラス膜１３３の個数に制限はない。ガラス膜１３３の個数が１つであっても、複数であっても、レーザ１３４からのレーザスポット内にガラス膜１３３が少なくとも１つ形成されていれば良い。
【０１０６】
本実施形態において、補償パターン１３２を構成するガラス膜１３３の形や配置する向きによって、ガラス膜１３３のエッチングのされ方が大きく異なる。以下では、ガラス膜１３３の形状、配置について３つのタイプを挙げて、エッチングにより各タイプ毎にガラス膜がどのように変化するのかを示す。
【０１０７】
第１のタイプ（正方形タイプ）  
図１４は、本実施形態に係る、ガラス膜の配置の様子を示す図である。  
図１４において、＜１００＞面を表面とするシリコン基板１４１上に、正方形のガラス膜１４２が形成されている。ガラス膜１４２において、その辺のうち２つは＜０１１＞面方向に対して４５度回転した方向に設定され、残りの２つは＜０１１＞面方向に対して４５度回転した方向に設定されている。このようなシリコン基板１４１に異方性エッチングを行うと、図４（ｂ）にて説明したように、エッチング速度は一種類となる。よって、ガラス膜１４２がエッチングされると、ガラス基板１４２の４辺から均一に削られていくので、ガラス膜はガラス膜１４３に示すような形状となる。このとき、ガラス膜の面積は、図１５に示すように二次関数的に減少していく。
【０１０８】
なお、ガラス膜１４２の面積が変化すれば、それに応じて当然ＰＤによる受光の光量も変化するので、ガラス膜の面積の変化は、ＰＤで受光する光の量と言い換えることができる。
【０１０９】
第２のタイプ（正方形タイプ）  
本タイプは、第１のタイプの配置に対して、４５度回転させたものである。図１６は、本実施形態に係る、ガラス膜の配置の様子を示す図である。  
図１６において、＜１００＞面を表面とするシリコン基板１６１上に、正方形のガラス膜１６２が形成されている。ガラス膜１６２において、その辺のうち２つは＜０１１＞面方向に設定され、残りの２つは＜０１１＞面方向に設定されている。このようなシリコン基板１６１に対して、異方性エッチングを行うと、シリコン基板１６１と共に、ガラス膜１６２もエッチングされる。
【０１１０】
このとき、エッチングによりガラス基板１６２の４隅から均一に削られていく。エッチングの最初のころは、ガラス膜１６２の角から徐々にガラス膜が削られていくので、面積の減り方は徐々に減っていく。ある程度４隅の角が削られると、第１のタイプと同様な面積の減り方を示す。このときの様子を図１７に示す。
【０１１１】
第３のタイプ（長方形タイプ）  
第１のタイプおよび第２のタイプでは、ガラス膜の形状として正方形を用いているが、本タイプでは、ガラス膜の形状を長方形としている。  
図１８において、＜１００＞面を表面とするシリコン基板１８１上に、長方形のガラス膜１８２が形成されている。ガラス膜１８２において、その辺のうち２つは＜０１１＞面方向に設定され、残りの２つは＜０１１＞面方向に設定されている。このようなシリコン基板１８１に対して、異方性エッチングを行うと、シリコン基板１８１と共に、ガラス膜１８２もエッチングされる。
【０１１２】
このとき、エッチングによりガラス基板１８２の４隅から均一に削られていく。これは、第２のタイプと同じである。よって、エッチングの最初のころは、ガラス膜１８２の４つの角から均一に削られていくので、ガラス基板の形状はガラス基板１８３となる。このとき、ガラス膜１８２において、長方形の短辺の長さは、ほぼ一定を保つ。一方、ガラス基板１８３の長辺の長さは、エッチングに伴い、短くなる。エッチング時間と長方形の長辺の長さの関係は、一次関数で支配される。エッチング時間とガラス膜の面積の関係を図１９に示す。
【０１１３】
第１のタイプ、第２のタイプでは、エッチング時間によって面積で変化していくため、エッチング時間に対するガラス膜の面積は二次関数的な振る舞いを見せるが、第３のタイプでは、エッチング時間によって長辺方向にしか変化しないため、エッチング時間に対するガラス膜の面積は一次関数的な振る舞いを見せる。よって、ガラス膜の形状、配置として、第１および第２のタイプでも、エッチングの終了間際でも高精度に終了時間を判定できるが、第３のタイプを用いると、エッチングの終了間際においても、より高精度に終了時間を判定することができる。
【０１１４】
なお、図１５、１７、１９において、それぞれを比較するために、ガラス膜の面積についてそれぞれ、エッチング前のガラスの面積に対する、エッチング中のガラスの面積（ガラス膜相対面積）とした。
【０１１５】
（第４の実施形態）  
本実施形態では、エッチングによるガラス膜の減り方（すなわち、ガラス膜の厚さ）を観察することにより、エッチング量をモニターし、エッチングの終了のタイミングを決定している。
【０１１６】
図２０（ａ）は、本実施形態に係る、シリコン基板のエッチングをモニターする様子を示す図であり、図２０（ｂ）は、図２０（ｂ）における、補償パターン部の一部の拡大部分Ｔを示す図である。
【０１１７】
本実施形態に係る、装置構成は、第３の実施形態と同様であるので説明は省略する。ただし、第３の実施形態と異なるのは、補償パターンである。本実施形態では、図２０（ａ）に示すように、補償パターン１３６を形成している。補償パターン１３６は、図２０（ｂ）に示すように、ＬＤ１３４からのレーザ光のビーム径よりも大きい大きさを有するガラス膜１３７から構成されている。また、本実施形態では、ＰＤ１３５にて受光した光量の経時変化を表示する手段としてのレコーダ（不図示）が接続されている。
【０１１８】
本実施形態では、上記レコーダにより、ＰＤ１３５にて受光される光量とエッチング時間との関係を書かせる。このとき、エッチングによりガラス膜１３７はその深さ方向にも削られ、干渉縞が生じる。よって、レコーダによって記録された、受光量とエッチング時間との関係は、図２１のようになる。例えば、図２１において、干渉縞の縞から谷（矢印Ｕの範囲、すなわち経過時間Ｕ）までの一山が生じると、所定の量だけガラス膜１３７が深さ方向にエッチングされたことになる。すなわち、ガラス膜１３７は所定の深さだけ掘られたことになる。このとき、上記一山において、谷の部分と山の頂点の部分との受光量と、一山作成するのに経過した時間（経過時間Ｕ）とから計算すると、上記一山経過したときのガラス膜１３７の厚さの変化分が求められるので、経過時間Ｕに対する、ガラス膜１３７の深さ方向のエッチング量が求められる。
【０１１９】
そして、ガラスの深さ方向のエッチング量と、シリコンの深さ方向のエッチング量は、線形の関係を保っており、選択比によって決まっている。従って、ガラス膜１３７の深さ方向のエッチング量（深さ）が分かれば、そのエッチング量に選択比を掛けることによって、シリコン基板１３１の深さ方向のエッチング量（深さ）が分かる。
【０１２０】
よって、レコーダによって記録される、エッチング時間と受光量との関係において、一山経過したときのガラス膜の深さ方向のエッチング量（深さ）を予め求めておけば、例えば図２１において、一山が形成されたのを確認してエッチングを止めることによって、ガラス膜の深さに対応した深さでシリコン基板にＶ溝を形成することができる。また、例えば、シリコン基板へのＶ溝の所望の深さが図２１の山３つ分に対応している場合は、図２１において、山が３つ形成され後にエッチングを終了すればよい。よって、本実施形態では、エッチングを終えるタイミングは、受光量とエッチング時間との関係図において、山が形成された後となる。
【０１２１】
なお、エッチングと共に、ガラス膜１３７の大きさは小さくなるので、エッチング時間が経過するのに従って光量の絶対値は小さくなるが、本実施形態では、光量の値から、エッチングの終了を決定しているのではない。本実施形態では、受光量の絶対値は関係なく、図２１における、干渉によって生じる山の形成が確認できれば良いのである。
【０１２２】
以下で、本実施形態に係る、Ｖ溝の深さの制御方法を説明する。
【０１２３】
まずは、補償パターン１３６が形成されたシリコン基板１３１を用意する。次いで、補償パターンが形成されたシリコン１３１基板を、ＫＯＨ溶液に浸し、異方性エッチングを行う。このような異方性エッチングは、上記シリコン基板をＫＯＨに不溶な材料からなる支持台の上に載せ、ＫＯＨに不溶な材料からなる容器（不図示）に入れられたＫＯＨに支持台と共にシリコン基板を浸せばよい。
【０１２４】
上記エッチングと同時に、ＬＤ１３４からレーザ光を的（補償パターン１３６）に照射すると、補償パターンを構成するガラス膜１３７により、入射されたレーザ光は反射して、ＰＤ１３５にて受光される。シリコン基板１３１のエッチングが進むに伴い、ガラス膜１３７も深さ方向にエッチングされる。よって、ＰＤ１３５にて受光される光量と、エッチング時間とは、図２１に示す関係となる。このとき、その関係を、レコーダにより記録する。
【０１２５】
本実施形態では、この記録をレコーダにより書き出しているが、ディスプレイ等の表示手段に表示させても良い。
【０１２６】
このとき、Ｖ溝が所望の深さになる分だけ、図２１における山が形成されたのをユーザが確認すると、シリコン基板をＫＯＨ溶液から取り出し、水などの溶媒によって洗浄することにより、上記エッチングを終了する。
【０１２７】
すなわち、上記補償パターンの形状変化をＰＤ１３５にて受光した光量とエッチング時間との関係に基づいてモニターし、その変化に応じてエッチングを止めるタイミングを決定している。
【０１２８】
上記ＫＯＨ溶液からのシリコン基板の取り出しは、ユーザが行っても良いし、上記支持台に接続されたリフト等の移動機構によって行っても良い。この移動機構を用いる場合は、ユーザが上記決定に従って、移動機構を駆動させればよい。
【０１２９】
上記洗浄は、容器から取り出したシリコン基板を流水に曝すようにして行っても良いし、水などの溶媒が入れられた容器に入れて、その溶媒に浸すようにしても良い。
【０１３０】
（第５の実施形態）  
本実施形態では、所望の深さのＶ溝が形成されたタイミングを精度良く求めるために、金属膜（反射膜）を用いている。  
図２２（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る、エッチングの様子を示す断面図である。  図（２２ａ）において、シリコン基板２２１には、ガラス膜よりもエッチング溶液（例えば、ＫＯＨ溶液等）により容易に溶ける金属膜２２２が形成されている。金属膜２２２上には、ガラス膜２２３が形成されている。このようなシリコン基板２２１にエッチングを行うと、シリコン基板２２１と共に、ガラス膜２２３もエッチングされて深さ方向に掘られるので、図２２（ｂ）に示すように、ガラス膜２２３の厚さは薄くなる。さらにエッチングを進めると、やがてガラス膜２２３は無くなり、図２２（ｃ）に示すように、金属膜２２２が露出する。すると、金蔵膜２２２は、エッチング溶液によって一瞬で無くなる。
【０１３１】
ここで、シリコン基板２２１とガラス膜２２３との選択比を１００と仮定する。すなわち、エッチングにより、シリコン基板２２１を深さ方向に１００μｍ掘ると、ガラス膜２２３は１μｍ掘られることになる。
【０１３２】
よって、例えば、シリコン基板２２１を３００μｍ掘りたい場合、金属膜２２２の上に、ガラス膜２２３を３μｍ堆積させる。このとき、シリコン基板２２１が３００μｍ掘られると、ガラス膜２２３は３μｍ掘られることになり、金属膜２２２が露出することになるが、金属膜２２２は、エッチング溶液により溶けて一瞬で無くなる。このようなエッチング中に、ガラス膜２２３に対してＬＤにより光を照射して反射させ、その反射光をＰＤで受光し、その受光量をモニターすると、図２３に示すように、ＰＤの受光量は、金属膜２２２が溶けて無くなる時刻ｔ1にて、劇的に変化する。これは、金属膜２２２が無くなるため、反射がほとんど起こらなくなるためである。
【０１３３】
よって、受光量が劇的に変化したとき、ガラス膜２２３および金属膜２２２が無くなったことを示すので、シリコン基板２２１には、３００μｍのＶ溝が形成されている。よって、ＰＤにより受光量をモニターし、受光量が劇的に変化したときに、エッチングを終了すれば、余計なエッチングをすることなく、シリコン基板２２１に精度良く３００μｍのＶ溝を形成することができる。
【０１３４】
すなわち、所望のＶ溝の深さから、それに必要なガラス膜の厚さを選択比を用いて求め、該求めた厚さでガラス膜を金属膜上に形成すれば、ＰＤによる受光量が劇的に変化したときにエッチングを終了することによって、余計なエッチングを抑制させて、シリコン基板上に精度良く所望の深さのＶ溝を形成することができる。
【０１３５】
以下で、本実施形態に係る、Ｖ溝の深さの制御方法を説明する。  
図２４（ａ）は、本実施形態に係る、シリコン基板のエッチングをモニターする様子を示す図であり、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）における、補償パターン部の一部の拡大部分Ｗを示す図である。
【０１３６】
図２４（ａ）において、＜１００＞面を表面とするシリコン基板２４１には、Ｖ溝形成用のマスク（不図示）が形成されている。また、シリコン基板２４１には、ガラス膜よりなる補償パターン２４２が形成されている。補償パターン２４２は、図２４（ｂ）に示すように、シリコン基板２４１上に形成された金属膜と該金属膜上に形成されたガラス膜２４３とを有している。なお、ガラス膜２４３の大きさは、ＬＤ２４４からのレーザ光のビーム径よりも大きい大きさを有するように設定されている。
【０１３７】
まずは、補償パターン２４２が形成されたシリコン基板２４１を用意する。次いで、補償パターンが形成されたシリコン２４１基板を、ＫＯＨ溶液に浸し、異方性エッチングを行う。このような異方性エッチングは、上記シリコン基板をＫＯＨに不溶な材料からなる支持台の上に載せ、ＫＯＨに不溶な材料からなる容器（不図示）に入れられたＫＯＨに支持台と共にシリコン基板を浸せばよい。
【０１３８】
本実施形態では、シリコン基板２４１を上記容器に浸したときに、補償パターン２４２にレーザが照射するようにＬＤ２４４が配置されており、また、ＬＤ２４４から照射され、補償パターン２４２にて反射された光を受光できるようにＰＤ２４５が設けられている。
【０１３９】
上記エッチングと同時に、ＬＤ２４４からレーザ光を的（補償パターン２４２）に照射すると、補償パターンを構成するガラス膜２４３により、入射されたレーザ光は反射して、ＰＤ２４５にて受光される。シリコン基板２４１のエッチングが進むに伴い、ガラス膜２４３の深さ方向にもエッチングが進み、ガラス膜２４３の厚さは徐々に薄くなる。
【０１４０】
このとき、補償パターン２４２が有するガラス膜２４３が無くなると、金属膜が露出するが、この金属膜も一瞬で溶けて無くなるので、ＰＤ１３５にて表示される受光量は劇的に変化する。ユーザが、この劇的な変化を確認すると、シリコン基板２４１をＫＯＨ溶液から取り出し、水などの溶媒によって洗浄することにより、上記エッチングを終了する。
【０１４１】
すなわち、上記補償パターンの形状変化をＰＤ２４５にて受光した光量に基づいてモニターし、その変化に応じてエッチングを止めるタイミングを決定している。本実施形態では、この補償パターンの形状変化を金属膜により際立たせているのである。
【０１４２】
上記ＫＯＨ溶液からのシリコン基板２４１の取り出しは、ユーザが行っても良いし、上記支持台に接続されたリフト等の移動機構によって行っても良い。この移動機構を用いる場合は、ユーザが上記決定に従って、移動機構を駆動させればよい。
【０１４３】
上記洗浄は、容器から取り出したシリコン基板を流水に曝すようにして行っても良いし、水などの溶媒が入れられた容器に入れて、その溶媒に浸すようにしても良い。
【０１４４】
（第６の実施形態）
第１〜第５の実施形態では、形成される溝としてＶ溝について説明した。すなわち、Ｖ溝の深さを制御する方法（Ｖ溝のモニター方法）について説明した。本発明の目的は、余計なエッチングを抑制し、シリコン基板に形成される溝の深さを高精度に制御することが目的であって、溝の形状は本質ではない。よって、本発明の一実施形態では、溝の形状は、該溝に搭載したい所望の部材（例えば、光ファイバ、レンズ等）を配置できれば、いずれの形状であっても良い。すなわち、搭載したい所望の部材や、溝を形成するモジュールの設計に応じて、適切な溝の形状を用いることができる。
【０１４５】
このような溝の形状は、溝の形成用のマスクや、エッチング条件を制御することによって、所望の形状（例えば、Ｖ溝、台形形状の溝、方形形状の溝など）にすることができる。例えば、図３４に示すように、エッチング条件を変えることによって、図３４に示すように、Ｖ溝３４１や、台形形状の溝３４２を適宜、形成することができる。
【０１４６】
すなわち、本実施形態では、溝の形状は何であれ、溝形成用のマスクと別個に、補償パターンを設け、この補償パターンの少なくとも一部の大きさを、エッチングによりシリコン基板に所望の深さの溝が形成されたときに、エッチングにより上記一部が無くなるように設定し、第１〜第５の実施形態にて説明した方法で、溝の制御を行えばよいのである。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、従来の、ＫＯＨによるシリコン基板のウェットエッチングの様子を示す図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、従来の、シリコンに対するエッチングを説明する図である。
【図３】従来の、光ファイバと導波路回路との結合の様子を示す図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る、ガラス膜に対するエッチングの様子を示す図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る、ガラス膜に対するエッチングの様子を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る、ガラスよりなる補償パターンのエッチングによる形状変化の様子を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る、ガラスよりなる補償パターンの上面を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る、ガラスよりなる補償パターンの上面を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る、ガラス膜よりなる補償パターンの上面を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る、ガラス膜よりなる補償パターンの上面を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る、シリコン基板上における、明示ガラス膜が無くなった後の、明示ガラス膜が形成されていた領域の拡大図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る、ガラス膜よりなる補償パターンの上面を示す図である。
【図１３】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る、シリコン基板のエッチングをモニターする様子を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）における、補償パターン部の一部の拡大部分Ｓを示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る、ガラス膜の配置の様子を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る、エッチング時間とガラス膜の面積の関係を示す図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係る、ガラス膜の配置の様子を示す図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係る、エッチング時間とガラス膜の面積の関係を示す図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係る、ガラス膜の配置の様子を示す図である。
【図１９】本発明の一実施形態に係る、エッチング時間とガラス膜の面積の関係を示す図である。
【図２０】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る、シリコン基板のエッチングをモニターする様子を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）における、補償パターン部の一部の拡大部分Ｔを示す図である。
【図２１】本発明の一実施形態に係る、ＰＤによる受光量とエッチング時間との関係を示す図である。
【図２２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る、エッチングの様子を示す断面図である。
【図２３】本発明の一実施形態に係る、ＰＤによる受光量とエッチング時間との関係を示す図である。
【図２４】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る、シリコン基板のエッチングをモニターする様子を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）における、補償パターン部の一部の拡大部分Ｗを示す図である。
【図２５】従来の、シリコン基板にボールレンズを取り付ける様子を示す図である。
【図２６】従来の、ボールレンズを通過した光が受光素子で受光される様子を示す図である。
【図２７】従来の、過剰なエッチングにより、形成される溝の幅が広がる様子を示す図である。
【図２８】（ａ）および（ｂ）は、従来の、過剰なエッチングにより、形成されるＶ溝の幅が広がる様子を示す図である。
【図２９】従来の、従来の、過剰なエッチングにより、形成されるＶ溝の幅および深さが広がる様子を示す図である。
【図３０】従来の、Ｖ溝の幅が広がることによる影響を説明するための図である。
【図３１】本発明の一実施形態に係る、溝形成用のマスクとエッチングモニター用のマスクの位置関係を示す図である。
【図３２】（ａ）および（ｂ）は、図３１のＶ溝作製領域の一部の拡大部分Ｌを示す図である。
【図３３】（ａ）および（ｂ）は、図３１の補償パターン作製領域の一部の拡大部分Ｋを示す図である。
【図３４】本発明の一実施形態に係る、溝の形状を示す図である。
【符号の説明】
【０１４８】
６１、９１、１２１、１３１、２４１    シリコン基板
６２、６７、１３２、１３６、２４２    補償パターン
６３、６３ａ〜６３ｈ、９２、９３、１２２、１３３、１３７、２４３    ガラス膜
１３４、２４４    ＬＤ
１３５、２４５    ＰＤ
【図１】
2007059720.tif 000003
【図２】
2007059720.tif 000004
【図３】
2007059720.tif 000005
【図４】
2007059720.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2007059720.tif 000009
【図８】
2007059720.tif 000010
【図９】
2007059720.tif 000011
【図１０】
2007059720.tif 000012
【図１１】
2007059720.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2007059720.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2007059720.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2007059720.tif 000019
【図１８】
2007059720.tif 000020
【図１９】
2007059720.tif 000021
【図２０】
2007059720.tif 000022
【図２１】
2007059720.tif 000023
【図２２】
2007059720.tif 000024
【図２３】
2007059720.tif 000025
【図２４】
2007059720.tif 000026
【図２５】
2007059720.tif 000027
【図２６】
2007059720.tif 000028
【図２７】
2007059720.tif 000029
【図２８】
2007059720.tif 000030
【図２９】
2007059720.tif 000031
【図３０】
2007059720.tif 000032
【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
2007059720.tif 000035
【図３４】
2007059720.tif 000036