JP2003207612A - 電磁放射反射デバイスの製造方法 - Google Patents
電磁放射反射デバイスの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い反射品質を有する、フォトニクス応用向
けの反射デバイスを製造する方法を提供する。 【解決手段】 電磁放射反射デバイス(23)を製造する方
法が、 ａ） 少なくとも１つの第１自由面(2)によって規定さ
れるシリコン基板(1)を用意するステップと、 ｂ） 前記第１自由面(2)の１つの領域を露出させる開
口部を設けた保護材料の層を、前記第１面上に形成する
ステップと、 ｃ） 前記自由面の前記領域を異方性の薬品によってエ
ッチングして、前記基板の少なくとも一部を除去して、
前記第１面に対して傾斜した、前記基板の第２自由面(1
6)を規定するステップとを具えている。さらに、前記第
１自由面(2)は前記シリコン基板の結晶面｛１１０｝に
平行であり、そして前記ステップｃ）が、前記エッチン
グのステップによってできた前記第２自由面(16)が前記
基板(1)基板の面｛１００｝に平行になるように、前記
異方性の薬品を浸入させるステップを具えている。
けの反射デバイスを製造する方法を提供する。 【解決手段】 電磁放射反射デバイス(23)を製造する方
法が、 ａ） 少なくとも１つの第１自由面(2)によって規定さ
れるシリコン基板(1)を用意するステップと、 ｂ） 前記第１自由面(2)の１つの領域を露出させる開
口部を設けた保護材料の層を、前記第１面上に形成する
ステップと、 ｃ） 前記自由面の前記領域を異方性の薬品によってエ
ッチングして、前記基板の少なくとも一部を除去して、
前記第１面に対して傾斜した、前記基板の第２自由面(1
6)を規定するステップとを具えている。さらに、前記第
１自由面(2)は前記シリコン基板の結晶面｛１１０｝に
平行であり、そして前記ステップｃ）が、前記エッチン
グのステップによってできた前記第２自由面(16)が前記
基板(1)基板の面｛１００｝に平行になるように、前記
異方性の薬品を浸入させるステップを具えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁放射反射デバ
イスの製造方法に関するものである。特に本発明は、鏡
の機能を有し、かつ、例えば光学（フォトニクス）分野
に使用可能な壁面を設けたシリコン基板を具えた反射デ
バイスの製造方法に関するものである。
イスの製造方法に関するものである。特に本発明は、鏡
の機能を有し、かつ、例えば光学（フォトニクス）分野
に使用可能な壁面を設けたシリコン基板を具えた反射デ
バイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】既知のように、以下鏡と称する反射デバ
イスは、入射する放射ビームまたは光を適切な角度に屈
折させるために使用されている。
イスは、入射する放射ビームまたは光を適切な角度に屈
折させるために使用されている。
【０００３】例えば通信分野では、鏡は、光ファイバと
送信／受信装置との間のインタフェースとして使用され
ている。既知の製造方法によれば、光ファイバをシリコ
ン基板に挿入して、この光ファイバの適切に切断して研
磨した一端を、ファイバ軸に対して45°に傾斜させた反
射アルミニウムの層で覆っている。
送信／受信装置との間のインタフェースとして使用され
ている。既知の製造方法によれば、光ファイバをシリコ
ン基板に挿入して、この光ファイバの適切に切断して研
磨した一端を、ファイバ軸に対して45°に傾斜させた反
射アルミニウムの層で覆っている。
【０００４】ファイバの端に配置したこの鏡は、光ビー
ムを90°だけ屈折させて、この光ビームは適切なガラス
のカバー素子を通過した後に、例えば光検出器に到達す
る。何本かの光ファイバを、基板内の、基板そのものの
機械的マイクロマシニングによって得られたＵ型溝内に
挿入することができる。通常この溝は、片側が125μmで
あり、250μmのピッチ（間隔）を有する。
ムを90°だけ屈折させて、この光ビームは適切なガラス
のカバー素子を通過した後に、例えば光検出器に到達す
る。何本かの光ファイバを、基板内の、基板そのものの
機械的マイクロマシニングによって得られたＵ型溝内に
挿入することができる。通常この溝は、片側が125μmで
あり、250μmのピッチ（間隔）を有する。
【０００５】他の応用では、読み取りプロセス（過程）
中に、レーザ源が放出する光を（通常90°だけ）屈折さ
せてＯＣＤ（Optical Compact Disc：光コンパクトディ
スク）に当てるために、鏡を使用する。
中に、レーザ源が放出する光を（通常90°だけ）屈折さ
せてＯＣＤ（Optical Compact Disc：光コンパクトディ
スク）に当てるために、鏡を使用する。
【０００６】ＯＣＤ用に用いる鏡を製造する慣例の方法
は、ガラス棒をマイクロマシン加工して鏡面壁を形成す
るステップと、これに続いて、このガラス棒を、デバイ
スを正しく整列させるために使用するシリコンウエハー
上に溶接するステップとを具えている。
は、ガラス棒をマイクロマシン加工して鏡面壁を形成す
るステップと、これに続いて、このガラス棒を、デバイ
スを正しく整列させるために使用するシリコンウエハー
上に溶接するステップとを具えている。
【０００７】基板またはシリコン棒のマイクロマシニン
グにもとづく方法は複雑かつ高価であり、従って代替方
法の研究を行うことには魅力がある。
グにもとづく方法は複雑かつ高価であり、従って代替方
法の研究を行うことには魅力がある。
【０００８】文献"Fabrication of 45° Optical Mirro
rs on (100) Silicon Using Surfactant-added TMAH So
lution" M. Semikura and H. Naruse, Transducer '99;
June 7-10-1999, Sendai Japan（1999年7月10日、仙台
市）には、シリコン支持体を異方性の薬剤によって化学
的にエッチングする、鏡の製造方法が記載されている。
この方法によれば、このシリコン支持体は＜１００＞の
配向性（方位配列）を有し、この支持体の外表面に形成
した適切な酸化物マスクを通して、界面活性剤を添加し
た異方性の薬剤ＴＭＡＨ（Tetramethylammonium Hydrox
ide：水酸化テトラメチルアンモニウム）を含む溶液
で、（90℃の温度で）エッチングする。ＴＭＡＨ剤がシ
リコン基板＜１００＞内に浸入して、結晶面｛１１０｝
を有する自由並行壁を生じさせる。前記文献の著者によ
れば、この化学的エッチングは、平面｛１１０｝に平行
な壁面、従って、基板＜１００＞の外表面に対して45°
に傾斜した壁面を得ることを可能にする。
rs on (100) Silicon Using Surfactant-added TMAH So
lution" M. Semikura and H. Naruse, Transducer '99;
June 7-10-1999, Sendai Japan（1999年7月10日、仙台
市）には、シリコン支持体を異方性の薬剤によって化学
的にエッチングする、鏡の製造方法が記載されている。
この方法によれば、このシリコン支持体は＜１００＞の
配向性（方位配列）を有し、この支持体の外表面に形成
した適切な酸化物マスクを通して、界面活性剤を添加し
た異方性の薬剤ＴＭＡＨ（Tetramethylammonium Hydrox
ide：水酸化テトラメチルアンモニウム）を含む溶液
で、（90℃の温度で）エッチングする。ＴＭＡＨ剤がシ
リコン基板＜１００＞内に浸入して、結晶面｛１１０｝
を有する自由並行壁を生じさせる。前記文献の著者によ
れば、この化学的エッチングは、平面｛１１０｝に平行
な壁面、従って、基板＜１００＞の外表面に対して45°
に傾斜した壁面を得ることを可能にする。
【０００９】前記文献の著者は、上述した方法で、実効
値（２乗平均平方根）が50nmに等しく、ピーク−ピーク
（最大−最小）値が約200nmの粗さを有する45°の壁面
が得られたことを報告している。
値（２乗平均平方根）が50nmに等しく、ピーク−ピーク
（最大−最小）値が約200nmの粗さを有する45°の壁面
が得られたことを報告している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】なお、これらの粗さの
値が、前記文献中に提案されている方法を、上記の例に
挙げた鏡のような光学（フォトニクス）応用向けの鏡の
生産に不適切なものにしている。実際に、この種の応用
は、前記文献中に示された粗さを有する鏡面壁で得られ
る反射品質よりも高い反射品質を必要とする。
値が、前記文献中に提案されている方法を、上記の例に
挙げた鏡のような光学（フォトニクス）応用向けの鏡の
生産に不適切なものにしている。実際に、この種の応用
は、前記文献中に示された粗さを有する鏡面壁で得られ
る反射品質よりも高い反射品質を必要とする。
【００１１】本発明の目的は、既知の技術を参照して上
述した方法の限界及び欠点を克服する、反射デバイスを
製造する方法を提供することにある。
述した方法の限界及び欠点を克服する、反射デバイスを
製造する方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、請求項
１に規定した製造方法によって達成される。
１に規定した製造方法によって達成される。
【００１３】また、電磁放射の反射用のデバイス、及び
電磁放射の反射用のデバイスを使用した光学系（システ
ム）も、本発明の一部を形成する。
電磁放射の反射用のデバイスを使用した光学系（システ
ム）も、本発明の一部を形成する。
【００１４】本発明の特徴及び利点は、以下の図面を参
照した非限定的な実施例の詳細な説明を読むことによっ
て、より良く理解することができる。
照した非限定的な実施例の詳細な説明を読むことによっ
て、より良く理解することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図１ａ〜図３ｃを参照し
て、本発明による反射デバイスの製造方法について説明
する。
て、本発明による反射デバイスの製造方法について説明
する。
【００１６】以下の特定方法の説明は、例えば光コンパ
クトディスクＯＣＤの読み取り系のような光学系に使用
するような、少なくとも２つの反射面または鏡面壁を有
するデバイスの製造を参照する。当業者が以下の説明に
もとづいて、本発明の方法を、他の応用に適した反射デ
バイスの製造に適応させ得ることは明らかである。
クトディスクＯＣＤの読み取り系のような光学系に使用
するような、少なくとも２つの反射面または鏡面壁を有
するデバイスの製造を参照する。当業者が以下の説明に
もとづいて、本発明の方法を、他の応用に適した反射デ
バイスの製造に適応させ得ることは明らかである。
【００１７】図１ａに、＜１１０＞型のシリコンの基板
またはウエハー１の横断面図を図式的に示し、これは上
部外面（または上部自由面）２及びこれに対向する下部
外面（または下部自由面）３を有する。既知のように、
＜１１０＞型、即ち＜１１０＞の配向性を有するシリコ
ン基板を、外面２及び３のような主外面が基板の結晶面
｛１１０｝に平行になるように切り出す。
またはウエハー１の横断面図を図式的に示し、これは上
部外面（または上部自由面）２及びこれに対向する下部
外面（または下部自由面）３を有する。既知のように、
＜１１０＞型、即ち＜１１０＞の配向性を有するシリコ
ン基板を、外面２及び３のような主外面が基板の結晶面
｛１１０｝に平行になるように切り出す。
【００１８】基板１が、上部自由面２に対して直角であ
り、従って結晶面｛１１０｝に平行な平らな側面４を有
することが有利である。この平らな側面が基準面を構成
して、シリコン基板を正確に配向させることを可能にす
る。
り、従って結晶面｛１１０｝に平行な平らな側面４を有
することが有利である。この平らな側面が基準面を構成
して、シリコン基板を正確に配向させることを可能にす
る。
【００１９】この例に記載した方法は、例えば既知のフ
ォトリソグラフィー技術を用いて、自由面２及び３の各
々の上にマスクを形成することを可能にする。
ォトリソグラフィー技術を用いて、自由面２及び３の各
々の上にマスクを形成することを可能にする。
【００２０】より詳細には、マスクの作製は、自由面２
及び３上にそれぞれ保護材料の上層５及び下層６（図１
ｂ）を形成する、慣例の技法によって得られるステップ
を具えている。層５及び６の各々を、プラズマ状態の酸
化チッ化物で作製するか、あるいはこれらの各層が、基
板１に接触している二酸化シリコンの第１層、及びこの
第１層上に配置したチッ化シリコンの第２層から成るこ
とが好ましい。前記二酸化シリコンと前記チッ化シリコ
ンの厚さの好適な組み合わせは、それぞれ1300Å及び28
00Åである。
及び３上にそれぞれ保護材料の上層５及び下層６（図１
ｂ）を形成する、慣例の技法によって得られるステップ
を具えている。層５及び６の各々を、プラズマ状態の酸
化チッ化物で作製するか、あるいはこれらの各層が、基
板１に接触している二酸化シリコンの第１層、及びこの
第１層上に配置したチッ化シリコンの第２層から成るこ
とが好ましい。前記二酸化シリコンと前記チッ化シリコ
ンの厚さの好適な組み合わせは、それぞれ1300Å及び28
00Åである。
【００２１】その後に、保護層５及び６にそれぞれ、上
部開口部７及び下部開口部８（図２）を作製する。
部開口部７及び下部開口部８（図２）を作製する。
【００２２】開口部７及び８の形成は、当業者が、フォ
トレジスト層、マスク、紫外線放射での露光、及び現像
溶液中での洗浄を用いて実行することができる。
トレジスト層、マスク、紫外線放射での露光、及び現像
溶液中での洗浄を用いて実行することができる。
【００２３】図１ｃに、基板１の上面図、及び矩形形状
を有する開口部７を示す。
を有する開口部７を示す。
【００２４】図２に、保護材料の層５及び６を設けた
（平らな側面４に平行な平面で切断した）基板１の一部
の透視図を図式的に示し、開口部７、及びこれも例えば
矩形形状の開口部８をそれぞれ示す。
（平らな側面４に平行な平面で切断した）基板１の一部
の透視図を図式的に示し、開口部７、及びこれも例えば
矩形形状の開口部８をそれぞれ示す。
【００２５】開口部７及び８が、｛１１０｝の配向性を
有する平らな側面４に合わせて整列するように、あるい
は換言すれば、これらの開口部が、平らな側面４に平行
な端及びこの側面に対して直角の端を有するように、こ
れらの開口部を配向させることが有利である。開口部７
及び８は、上部基板２及び下部基板３上に、上部エッチ
ング領域９及び下部エッチング領域１０（図２では見え
ない）を規定する。開口部７及び８を形成した後に、本
発明による方法は、前記基板上に対する、特に開口部７
及び８によって露光される上部領域９及び下部領域１０
に対する化学的エッチングのステップを提供する。
有する平らな側面４に合わせて整列するように、あるい
は換言すれば、これらの開口部が、平らな側面４に平行
な端及びこの側面に対して直角の端を有するように、こ
れらの開口部を配向させることが有利である。開口部７
及び８は、上部基板２及び下部基板３上に、上部エッチ
ング領域９及び下部エッチング領域１０（図２では見え
ない）を規定する。開口部７及び８を形成した後に、本
発明による方法は、前記基板上に対する、特に開口部７
及び８によって露光される上部領域９及び下部領域１０
に対する化学的エッチングのステップを提供する。
【００２６】このエッチングステップ中には、少なくと
も１つの壁面、即ち自由面が形成されるように基板１に
浸入が進む適切な異方性の薬品に基板１を浸漬させて、
この壁面は前記基板の結晶面｛１００｝に平行である。
特に＜１１０＞型の基板については、エッチングによっ
てできた前記壁面を、化学的エッチングを行った表面に
対して45°にほぼ等しい角度値に傾斜させる。なお、シ
リコンの結晶面｛１１０｝は、平面｛１００｝に対して
45°に傾斜している。
も１つの壁面、即ち自由面が形成されるように基板１に
浸入が進む適切な異方性の薬品に基板１を浸漬させて、
この壁面は前記基板の結晶面｛１００｝に平行である。
特に＜１１０＞型の基板については、エッチングによっ
てできた前記壁面を、化学的エッチングを行った表面に
対して45°にほぼ等しい角度値に傾斜させる。なお、シ
リコンの結晶面｛１１０｝は、平面｛１００｝に対して
45°に傾斜している。
【００２７】上述した例によれば、前記異方性の薬品
は、基板１の第１部分１１の除去を、上部エッチング領
域９から行う。第１部分１１は、図３で見れば、結晶面
｛１００｝に平行な平面１３及び１４によって規定さ
れ、従って、前記上部領域９に対してほぼ45°に傾斜し
ている。
は、基板１の第１部分１１の除去を、上部エッチング領
域９から行う。第１部分１１は、図３で見れば、結晶面
｛１００｝に平行な平面１３及び１４によって規定さ
れ、従って、前記上部領域９に対してほぼ45°に傾斜し
ている。
【００２８】同様に、下部開口部８を通して作用する異
方性の薬品が基板１の第２部分１２を除去して、第２部
分１２は、図３で見れば、下部エッチング領域１０の表
面に対して共にほぼ45°に傾斜した平面１４及び平面１
５によって規定される。
方性の薬品が基板１の第２部分１２を除去して、第２部
分１２は、図３で見れば、下部エッチング領域１０の表
面に対して共にほぼ45°に傾斜した平面１４及び平面１
５によって規定される。
【００２９】異方性の薬品によるエッチングは、シリコ
ン基板１中を、深さ方向、即ち露光面２及び３に垂直な
方向、及び横方向、即ち保護層５及び６の下に、共に同
じ程度まで進行することが認められる。エッチングの終
了時には、保護層５及び６の開口部７及び８に近い部分
が、基板１の部分１１及び１２の除去によって生じた空
の領域上に突き出て残る。
ン基板１中を、深さ方向、即ち露光面２及び３に垂直な
方向、及び横方向、即ち保護層５及び６の下に、共に同
じ程度まで進行することが認められる。エッチングの終
了時には、保護層５及び６の開口部７及び８に近い部分
が、基板１の部分１１及び１２の除去によって生じた空
の領域上に突き出て残る。
【００３０】前記異方性の薬品がこのように作用するこ
とを考慮すれば、当業者は、開口部７及び８の幾何学的
形状及び相対的な配置を、エッチングの終了時に所望の
自由壁面が得られるような方法で容易に決定することが
できる。
とを考慮すれば、当業者は、開口部７及び８の幾何学的
形状及び相対的な配置を、エッチングの終了時に所望の
自由壁面が得られるような方法で容易に決定することが
できる。
【００３１】さらに、以上に例として示した材料及び厚
さで作製した保護層５及び６は、エッチングの終了時ま
で無損傷で残るような硬度を有する。
さで作製した保護層５及び６は、エッチングの終了時ま
で無損傷で残るような硬度を有する。
【００３２】本発明の方法に使用可能な異方性の薬品
は、例えば、シリコンの微細加工の分野で既知の種類の
活性化合物の水溶液である。特に、この活性化合物が好
適な水酸化テトラメチルアンモニウムＴＭＡＨである
か、あるいは他には水酸化カリウムＫＯＨであるか、あ
るいは水酸化ナトリウムＮaＯＨであれば、アルカリ溶
液を用いることができる。エチルジアミン、ピロカテキ
ン、及び水から成る、ＥＤＰとして知られている混合物
も、異方性の薬品として使用することができる。
は、例えば、シリコンの微細加工の分野で既知の種類の
活性化合物の水溶液である。特に、この活性化合物が好
適な水酸化テトラメチルアンモニウムＴＭＡＨである
か、あるいは他には水酸化カリウムＫＯＨであるか、あ
るいは水酸化ナトリウムＮaＯＨであれば、アルカリ溶
液を用いることができる。エチルジアミン、ピロカテキ
ン、及び水から成る、ＥＤＰとして知られている混合物
も、異方性の薬品として使用することができる。
【００３３】前記アルカリ溶液は、前記活性化合物の濃
度が6〜25重量％であることが好ましい。この濃度が8％
〜20％であることがより好ましい。この濃度の特に有利
な値は、10％〜15％である。
度が6〜25重量％であることが好ましい。この濃度が8％
〜20％であることがより好ましい。この濃度の特に有利
な値は、10％〜15％である。
【００３４】さらに、エッチング中には、前記異方性の
薬品を構成する溶液の温度が30℃〜70℃であることが好
ましい。この温度が40℃〜65℃であれば、より好まし
い。この温度の特に有利な値は50℃〜60℃である。
薬品を構成する溶液の温度が30℃〜70℃であることが好
ましい。この温度が40℃〜65℃であれば、より好まし
い。この温度の特に有利な値は50℃〜60℃である。
【００３５】エッチング後には、本発明による方法は、
保護層５及び６を除去するステップを提供し、この除去
のステップは、当業者に既知の方法によって例えばフッ
化水素酸で実行し、これに続いて水で洗浄する。
保護層５及び６を除去するステップを提供し、この除去
のステップは、当業者に既知の方法によって例えばフッ
化水素酸で実行し、これに続いて水で洗浄する。
【００３６】図３ｂに、保護層５及び６を除去するステ
ップの終了時できる基板１の部分を示す。上述した方法
によって得られた基板１は、第１の自由壁または外壁１
６及び第２の自由壁または外壁１７を具えて、これらは
図３に示す平面１３及び１５にそれぞれ一致する。これ
らの外壁１６及び１７は基板１の上面と接続して、この
上面とほぼ45°に等しい角度をなす。
ップの終了時できる基板１の部分を示す。上述した方法
によって得られた基板１は、第１の自由壁または外壁１
６及び第２の自由壁または外壁１７を具えて、これらは
図３に示す平面１３及び１５にそれぞれ一致する。これ
らの外壁１６及び１７は基板１の上面と接続して、この
上面とほぼ45°に等しい角度をなす。
【００３７】さらに、図３ｃに示すように、本発明によ
る方法は、第１外壁１６及び第２外壁１７を、所望波長
の電磁放射を反射するのに適した１つ以上の層で覆うス
テップを具えている。特に、この覆うステップは、壁１
６及び１７（あるいは基板１の表面の少なくとも一部）
をそれぞれ、光波長の放射を反射するのに適した金属層
１８及び１９で金属化するステップを具えている。例え
ば、アルミニウムまたは金、あるいは好適には銀を、気
相成長、スパッタリングのような慣例の技法で堆積させ
て用いることができる。
る方法は、第１外壁１６及び第２外壁１７を、所望波長
の電磁放射を反射するのに適した１つ以上の層で覆うス
テップを具えている。特に、この覆うステップは、壁１
６及び１７（あるいは基板１の表面の少なくとも一部）
をそれぞれ、光波長の放射を反射するのに適した金属層
１８及び１９で金属化するステップを具えている。例え
ば、アルミニウムまたは金、あるいは好適には銀を、気
相成長、スパッタリングのような慣例の技法で堆積させ
て用いることができる。
【００３８】さらに、この金属化の後には、前記金属層
の酸化を回避する目的で、金属層１８及び１９上に、あ
るいは基板１の一部の上にもそれぞれ、二酸化シリコン
の保護層２０を堆積させるステップが存在することが有
利である。この保護層２０は、反射すべき放射に対して
透明である。
の酸化を回避する目的で、金属層１８及び１９上に、あ
るいは基板１の一部の上にもそれぞれ、二酸化シリコン
の保護層２０を堆積させるステップが存在することが有
利である。この保護層２０は、反射すべき放射に対して
透明である。
【００３９】上述した方法によって、それぞれ金属層１
８及び１９で覆い、さらに二酸化シリコン２０で覆った
壁面１６及び１７を具えた鏡面壁２１及び２２を設けた
反射デバイス２３が製造される。
８及び１９で覆い、さらに二酸化シリコン２０で覆った
壁面１６及び１７を具えた鏡面壁２１及び２２を設けた
反射デバイス２３が製造される。
【００４０】このデバイス２３は、溶接あるいはボンデ
ィングのような慣例の技法によって、例えば＜１００＞
の配向性を有する基板のようなシリコン支持基板２４に
固定することができる。
ィングのような慣例の技法によって、例えば＜１００＞
の配向性を有する基板のようなシリコン支持基板２４に
固定することができる。
【００４１】なお、本発明による製造方法は、複雑では
なく、慣例の方法で入手可能な反射デバイスよりも高い
品質を有する反射デバイスを得ることを可能にするの
で、特に有利である。
なく、慣例の方法で入手可能な反射デバイスよりも高い
品質を有する反射デバイスを得ることを可能にするの
で、特に有利である。
【００４２】出願人は、上述した方法と同様の方法を用
いて、反射デバイスを生産した。
いて、反射デバイスを生産した。
【００４３】特に、＜１００＞型のシリコン基板を、約
400μmの厚さで使用した（そして異方性の薬品として
は、ＴＭＡＨの12％水溶液を、約55℃の温度で使用し
た）。
400μmの厚さで使用した（そして異方性の薬品として
は、ＴＭＡＨの12％水溶液を、約55℃の温度で使用し
た）。
【００４４】さらに、使用した溶液には界面活性剤を添
加していないが、既知の技術に従って使用した。
加していないが、既知の技術に従って使用した。
【００４５】開口部７及び８を作製した保護層５及び６
は、上述した厚さを有する二酸化シリコンの第１層及び
チッ化シリコンの第２層で生産した。
は、上述した厚さを有する二酸化シリコンの第１層及び
チッ化シリコンの第２層で生産した。
【００４６】前記エッチングステップは、基板１を、条
件を整えてリサイクル（再生）した溶液から成る異方性
の薬品中に、約37時間に等しい期間だけ浸漬させること
を必要とする。
件を整えてリサイクル（再生）した溶液から成る異方性
の薬品中に、約37時間に等しい期間だけ浸漬させること
を必要とする。
【００４７】さらに、化学的エッチング後に得られる基
板１の結晶面｛１００｝に平行な、例えば図３ｂの壁面
１６及び１７のような外壁の傾斜及び粗さを測定した。
板１の結晶面｛１００｝に平行な、例えば図３ｂの壁面
１６及び１７のような外壁の傾斜及び粗さを測定した。
【００４８】出願人は、10'以内に含まれる偏差を伴っ
た45°の傾斜角α、即ちα＝45°+/-10'を測定した。こ
の傾斜角の値は、ＯＣＤを読み取るための光通信の分野
における反射デバイスとしての使用に適合する。
た45°の傾斜角α、即ちα＝45°+/-10'を測定した。こ
の傾斜角の値は、ＯＣＤを読み取るための光通信の分野
における反射デバイスとしての使用に適合する。
【００４９】さらに、前記外壁は、オングストロームの
オーダーの粗さを示した。
オーダーの粗さを示した。
【００５０】前記粗さの値は、慣例の製造方法に従っ
て、＜１００＞型の基板によって得られる結晶面｛１１
０｝に平行な壁面上で観測される粗さの値（約50nm）よ
りも大幅に小さいこと認められる。
て、＜１００＞型の基板によって得られる結晶面｛１１
０｝に平行な壁面上で観測される粗さの値（約50nm）よ
りも大幅に小さいこと認められる。
【００５１】なお、化学的エッチングによって得ること
のできる壁面の品質は、エッチングを行う速度に結び付
けることができる、ということを認めなければならな
い。特に、エッチングを行う速度が低下すると共に、エ
ッチングによってできる壁面の品質が向上する、と考え
るのが妥当である。
のできる壁面の品質は、エッチングを行う速度に結び付
けることができる、ということを認めなければならな
い。特に、エッチングを行う速度が低下すると共に、エ
ッチングによってできる壁面の品質が向上する、と考え
るのが妥当である。
【００５２】この考察にもとづけば、本発明による、配
向性＜１１０＞を有する基板の結晶面｛１００｝に沿っ
た化学的エッチングが低速で行われる、ということが、
得られた結果についての説明になり得る。さらに、特に
有利なエッチング条件は、上述した活性化合物、濃度、
及び温度で得ることができる。
向性＜１１０＞を有する基板の結晶面｛１００｝に沿っ
た化学的エッチングが低速で行われる、ということが、
得られた結果についての説明になり得る。さらに、特に
有利なエッチング条件は、上述した活性化合物、濃度、
及び温度で得ることができる。
【００５３】例えば、実験的に得られたような、約10μ
m/hのエッチング速度（40時間に400μmの進行にほぼ相
当する）を、エッチング時間が許容値に留まる範囲内
で、結果の品質を得るために十分遅い速度と考えること
ができる。最大のエッチング速度値、換言すれば、この
速度値を超えればエッチングの品質の低下があり得ると
考えられる値は、例えば20μm/hに等しく、即ち、満足
な値として上記に挙げた値の約２倍に等しい。
m/hのエッチング速度（40時間に400μmの進行にほぼ相
当する）を、エッチング時間が許容値に留まる範囲内
で、結果の品質を得るために十分遅い速度と考えること
ができる。最大のエッチング速度値、換言すれば、この
速度値を超えればエッチングの品質の低下があり得ると
考えられる値は、例えば20μm/hに等しく、即ち、満足
な値として上記に挙げた値の約２倍に等しい。
【００５４】既知の方法に従って実行する化学的エッチ
ングが、粗さの意味で低品質であるということは、界面
活性剤が存在することにも起因し得るが、このことは本
発明の教示によって回避することができる、ということ
を認めなければならない。
ングが、粗さの意味で低品質であるということは、界面
活性剤が存在することにも起因し得るが、このことは本
発明の教示によって回避することができる、ということ
を認めなければならない。
【００５５】シリコン基板１は、例えば、好適にはＰ型
ドーパントでドーピングすることができる。特に、ホウ
素をドーパントとして、例えば1014〜1018cm-3の濃度で
用いることができる。この範囲内の濃度値では、エッチ
ング速度に顕著な変化は生じないが、1010〜1020cm-3の
濃度では、真性シリコンで得られるエッチング速度に比
べてエッチング速度の低下が生じる。特に、4×1020に
ほぼ等しいホウ素濃度値では、真性シリコンのエッチン
グ速度に約1/40の低下が生じる。
ドーパントでドーピングすることができる。特に、ホウ
素をドーパントとして、例えば1014〜1018cm-3の濃度で
用いることができる。この範囲内の濃度値では、エッチ
ング速度に顕著な変化は生じないが、1010〜1020cm-3の
濃度では、真性シリコンで得られるエッチング速度に比
べてエッチング速度の低下が生じる。特に、4×1020に
ほぼ等しいホウ素濃度値では、真性シリコンのエッチン
グ速度に約1/40の低下が生じる。
【００５６】反射デバイス２３は、種々の光学系に用い
ることができる。
ることができる。
【００５７】図４に、反射デバイス２３、支持基板２
４、半導体レーザー２６のようなレーザー源、及び光デ
ィスク２８を具えた第１光学系２５の例を示す。なお、
図４及びそれ以降の図では、同一または類似の構成要素
は同一参照番号を用いて示す。
４、半導体レーザー２６のようなレーザー源、及び光デ
ィスク２８を具えた第１光学系２５の例を示す。なお、
図４及びそれ以降の図では、同一または類似の構成要素
は同一参照番号を用いて示す。
【００５８】デバイス２３との光学的なアライメント
（位置合わせ）を保証する素子２７によって、半導体レ
ーザー２６を支持層２４に固定する。例えば、素子２７
を炭化シリコンで作製して、レーザの動作中に発生する
熱を散逸させることができる。さらに、レーザー２６に
は、ボンディングワイヤのような、支持基板２４に配置
した集積回路への電気的接続手段（図示せず）を設け
る。
（位置合わせ）を保証する素子２７によって、半導体レ
ーザー２６を支持層２４に固定する。例えば、素子２７
を炭化シリコンで作製して、レーザの動作中に発生する
熱を散逸させることができる。さらに、レーザー２６に
は、ボンディングワイヤのような、支持基板２４に配置
した集積回路への電気的接続手段（図示せず）を設け
る。
【００５９】レーザー２６は、その出力ポート３１及び
３２が、デバイス２３の鏡面壁２１及び２２に光学的に
結合されるように配置する。
３２が、デバイス２３の鏡面壁２１及び２２に光学的に
結合されるように配置する。
【００６０】支持基板２４中には、（フォトダイオード
のような）光信号検出回路２９、及びレーザー２６の制
御回路３０を挿入する。例えば制御回路３０を基板２４
中に、素子２７の支持領域に対して横方向に配置して、
制御回路３０が素子２７によって損傷されないようにす
る。
のような）光信号検出回路２９、及びレーザー２６の制
御回路３０を挿入する。例えば制御回路３０を基板２４
中に、素子２７の支持領域に対して横方向に配置して、
制御回路３０が素子２７によって損傷されないようにす
る。
【００６１】光学系２５の動作中には、レーザー２６の
ポート３１による光ビーム出力が、デバイス２３の鏡面
壁２１に当たる。この光ビームの伝播方向に対して45°
傾斜した鏡面壁２１は、この光ビームを90°にほぼ等し
い角度だけ屈折させて、このビームが光ディスク２８に
当たることを可能にする。出力ポート３２から来て後方
拡散するレーザー２６の光ビームは、鏡面壁２２上での
反射によってフォトダイオード２９に向かって進んで、
フォトダイオード２９はこの光ビームを検出電気信号に
変換する。そしてこの検出電気信号を、レーザー２６の
駆動信号を発生する制御回路３０に供給する。
ポート３１による光ビーム出力が、デバイス２３の鏡面
壁２１に当たる。この光ビームの伝播方向に対して45°
傾斜した鏡面壁２１は、この光ビームを90°にほぼ等し
い角度だけ屈折させて、このビームが光ディスク２８に
当たることを可能にする。出力ポート３２から来て後方
拡散するレーザー２６の光ビームは、鏡面壁２２上での
反射によってフォトダイオード２９に向かって進んで、
フォトダイオード２９はこの光ビームを検出電気信号に
変換する。そしてこの検出電気信号を、レーザー２６の
駆動信号を発生する制御回路３０に供給する。
【００６２】本発明の教示に従って製造した反射デバイ
ス２３を使用することによって、前記鏡面壁上での光ビ
ームの反射が、光ディスクＯＣＤの読み取り／書き込み
系に要求される品質に適した精度で行われる、というこ
とが認められる。
ス２３を使用することによって、前記鏡面壁上での光ビ
ームの反射が、光ディスクＯＣＤの読み取り／書き込み
系に要求される品質に適した精度で行われる、というこ
とが認められる。
【００６３】図５に、通信分野で使用可能な光学系３３
を図式的に示し、ここでは、前述したデバイス２３に類
似しているが、１つの鏡面壁２１のみを具えた反射デバ
イス３４を用いている。光学系３３は例えば、光通信シ
ステムの受信局に配置する。
を図式的に示し、ここでは、前述したデバイス２３に類
似しているが、１つの鏡面壁２１のみを具えた反射デバ
イス３４を用いている。光学系３３は例えば、光通信シ
ステムの受信局に配置する。
【００６４】光学系３３は、レンズ３７によって反射デ
バイス３４の鏡面壁２１に接続した光ファイバ３５、及
びフォトダイオードのような受光デバイス３８を具えて
いる。慣例のステップインデックス型のような光ファイ
バ３５が、光情報信号を伝播するのに適している。例え
ば、これらの信号が光ファイバの減衰窓内に入るように
構成して、換言すれば、これらの信号が、800〜900nm、
1250〜1350nm、あるいは1500〜1550nmの範囲の波長を有
する。
バイス３４の鏡面壁２１に接続した光ファイバ３５、及
びフォトダイオードのような受光デバイス３８を具えて
いる。慣例のステップインデックス型のような光ファイ
バ３５が、光情報信号を伝播するのに適している。例え
ば、これらの信号が光ファイバの減衰窓内に入るように
構成して、換言すれば、これらの信号が、800〜900nm、
1250〜1350nm、あるいは1500〜1550nmの範囲の波長を有
する。
【００６５】さらに、光ファイバ３５は、外に出る光の
反射を回避すべく適切に加工した一端３６を有する。
反射を回避すべく適切に加工した一端３６を有する。
【００６６】動作中には、端３６からの光出力が鏡面壁
２１に当たって、フォトダイオード３８に向かって反射
する。フォトダイオード３８は、受光した光にもとづい
て検出電気信号を発生して、この電気信号は、ファイバ
３５中を伝播する光信号によって搬送された情報を運
ぶ。
２１に当たって、フォトダイオード３８に向かって反射
する。フォトダイオード３８は、受光した光にもとづい
て検出電気信号を発生して、この電気信号は、ファイバ
３５中を伝播する光信号によって搬送された情報を運
ぶ。
【００６７】考えられる要求及び特定の要求を満たすた
めに、当業者が、本発明による方法及び光学系に対して
さらに変更及び変形を加え得ることは明らかであり、こ
れらの変更及び変形のすべてが、請求項に規定した本発
明の保護範囲内に入る。
めに、当業者が、本発明による方法及び光学系に対して
さらに変更及び変形を加え得ることは明らかであり、こ
れらの変更及び変形のすべてが、請求項に規定した本発
明の保護範囲内に入る。
【図１】 １ａ，１ｂ，１ｃは本発明による反射デバイ
スの製造方法の異なる製造ステップを図式的に示す図で
ある。
スの製造方法の異なる製造ステップを図式的に示す図で
ある。
【図２】 前記反射デバイスの他の製造ステップを示す
図である。
図である。
【図３】 ３ａ，３ｂ，３ｃは前記反射デバイスの結論
的な製造ステップを図式的に示す図である。
的な製造ステップを図式的に示す図である。
【図４】 本発明の方法で入手可能な第１の反射デバイ
スを用いたシステムの第１具体例を図式的に示す図であ
る。
スを用いたシステムの第１具体例を図式的に示す図であ
る。
【図５】 本発明の方法で入手可能な第２の反射デバイ
スを用いたシステムの第１具体例を図式的に示す図であ
る。
スを用いたシステムの第１具体例を図式的に示す図であ
る。
１ シリコン基板
２ 上部外面（上部自由面）
３ 下部外面（下部自由面）
４ 平らな側面
５ 保護層
６ 保護層
７ 上部開口部
８ 下部開口部
９ 上部エッチング領域
１０ 下部エッチング領域
１１ 第１部分
１２ 第２部分
１３ 平面
１４ 平面
１５ 平面
１６ 第１外壁
１７ 第２外壁
１８ 金属層
１９ 金属層
２０ 保護層
２１ 鏡面壁
２２ 鏡面壁
２３ 反射デバイス
２４ 支持基板
２５ 第１光学系
２６ 半導体レーザー
２７ 素子
２８ 光ディスク
２９ フォトダイオード
３０ 制御回路
３１ 出力ポート
３２ 出力ポート
３３ 光学系
３４ 反射デバイス
３５ 光ファイバ
３６ 端
３７ レンズ
３８ 受光デバイス
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ウバルド マストゥロマッテオ
イタリア国 ミラノ 20010 バレッジオ
ヴィア エッセ ステファノ 27
(72)発明者 ピエトロ コロナ
イタリア国 00185 ローマ ヴィア デ
イ ヴォルシー 44
(72)発明者 フラヴィオ ヴィッラ
イタリア国 20159 ミラノ ヴィア ピ
ランベルテンジ 23
(72)発明者 ガブリエレ バルロッキ
イタリア国 ミラノ 20010 コルナレド
ヴィア ルツェルナテ ８
Ｆターム(参考） 2H037 BA12 CA38 DA03 DA04 DA06
2H042 DA01 DA12 DB01 DC01 DC08
DE07
Claims (28)
- 【請求項１】 ａ） 少なくとも第１自由面(2)によっ
て規定されるシリコン基板(1)を用意するステップと、 ｂ） 前記第１自由面(2)の領域(9)を露出させる開口部
(7)を設けた保護材料の層(5)を、前記第１面上に形成す
るステップと、 ｃ） 前記自由面(2)の前記領域(9)を異方性の薬品によ
ってエッチングして、前記基板の少なくとも一部(11)を
除去して、前記第１面に対して傾斜した、前記基板の第
２自由面(16)を規定するステップとを具えた、電磁放射
反射デバイスの製造方法において、 前記第１自由面(2)が前記シリコン基板の結晶面｛１１
０｝に平行であり、そして前記ステップｃ）が、前記エ
ッチングのステップによってできた前記第２自由面(16)
が前記基板(1)の面｛１００｝に平行になるように、前
記異方性の薬品を浸入させるステップを具えていること
を特徴とする電磁放射反射デバイスの製造方法。 - 【請求項２】 前記第２面(16)が前記第１面(2)と接続
して、前記第１面に対してほぼ45°に等しい値の角度に
傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記シリコン基板(1)に、前記シリコン
基板の結晶面｛１１０｝に平行な平らな側面(4)を設け
て、前記開口部(7)に、前記平らな側面に平行に向いた
端を少なくとも１つ設けることを特徴とする請求項１に
記載の方法。 - 【請求項４】 前記異方性の薬品が、活性化合物の水溶
液であることを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 前記活性化合物が、6％から25%までの範
囲の濃度で存在することを特徴とする請求項４に記載の
方法。 - 【請求項６】 前記濃度が8％〜20％であることを特徴
とする請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 前記濃度が10％〜15％であることを特徴
とする請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 前記溶液が、水酸化テトラメチルアンモ
ニウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムから成る群
から選択した活性化合物を含むことを特徴とする請求項
４に記載の方法。 - 【請求項９】 前記ステップｃ）において、前記水溶液
が30℃〜70℃の温度を有することを特徴とする請求項４
に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記温度が40℃〜65℃であることを特
徴とする請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記温度が50℃〜60℃であることを特
徴とする請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記保護材料(5)が酸化チッ化物であ
ることを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項１３】 前記保護材料(5)が、酸化シリコンの
第１層及びチッ化シリコンの第２層から成ることを特徴
とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記領域(9)をエッチングするステッ
プの後に、前記第２自由面(16)を、電磁放射を反射する
のに適した少なくとも１層の材料(18)で覆うステップを
具えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項１５】 前記少なくとも１層(18)が、光の周波
数を反射するのに適していることを特徴とする請求項１
４に記載の方法。 - 【請求項１６】 前記材料が、アルミニウム、銀、金か
ら成る群に属する金属であることを特徴とする請求項１
５に記載の方法。 - 【請求項１７】 前記少なくとも１つの金属層(18)を、
二酸化シリコンの層(20)で覆うことを特徴とする請求項
１６に記載の方法。 - 【請求項１８】 自由使用面(16)を有するシリコン基板
(1)と、 前記自由使用面(16)上に配置した、放射を反射するのに
適した材料の層(18)とを具えた、電磁放射を反射するデ
バイスであって、前記材料の層(18)が前記自由使用面(1
6)と共に、放射を反射する鏡面壁(21)を規定する電磁放
射反射デバイスにおいて、 前記シリコン基板(1)が＜１１０＞型であり、前記鏡面
壁(21)が、前記シリコン基板の面｛１００｝にほぼ平行
であることを特徴とする電磁放射反射デバイス(23)。 - 【請求項１９】 さらに、少なくとも前記鏡面壁(21)上
に配置され、かつ前記反射すべき放射に対して透明な保
護材料の層(20)を具えていることを特徴とする請求項１
８に記載のデバイス。 - 【請求項２０】 さらに、シリコン支持基板(24)を具え
て、該シリコン支持基板上に前記シリコン基板(1)を固
定したことを特徴とする請求項１８に記載のデバイス。 - 【請求項２１】 入射電磁放射を出力する第１出力ポー
ト(31,36)と、 前記放射を反射するデバイス(23,34)とを具えた光学系
(25,33)であって、該光学系が、前記第１出力ポート(3
1)に結合されて前記入射放射を受ける第１鏡面壁(21)を
有する第１シリコン基板(1)を具えた光学系において、 前記シリコン基板(1)が＜１１０＞型であり、前記第１
鏡面壁(21)が前記シリコン基板の面｛１００｝に平行で
あることを特徴とする光学系。 - 【請求項２２】 前記第１鏡面壁(21)を、前記電磁放射
の入射方向に対してほぼ45°傾斜させたことを特徴とす
る請求項２１に記載の光学系(25,33)。 - 【請求項２３】 第２シリコン基板(24)を具えて、該第
２シリコン基板上に、前記デバイスの前記第１シリコン
基板(1)を固定したことを特徴とする請求項２２に記載
の光学系(25,33)。 - 【請求項２４】 さらに、前記第１鏡面壁(21)が反射し
た前記電磁放射が当たるように配置した光コンパクトデ
ィスク(28)を具えていることを特徴とする請求項２１に
記載の光学系(25)。 - 【請求項２５】 さらに、光の周波数の電磁放射を前記
出力ポート(31)に供給するレーザー源(26)を具えている
ことを特徴とする請求項２１に記載の光学系(25)。 - 【請求項２６】 前記デバイス(23)が、前記第２ポート
を出る放射を前記第２基板に統合した受光デバイス(29)
に向けて反射するように、前記レーザー源(26)源の第２
出力ポート(32)に結合した第２鏡面壁(22)を、前記第１
基板(1)上に具えていることを特徴とする請求項２３及
び２５に記載の光学系(25)。 - 【請求項２７】 前記第２基板(24)がさらに、前記受光
回路(29)に電気的に結合した、前記レーザー源(26)を制
御するための集積回路(30)を具えていることを特徴とす
る請求項２６に記載の光学系(25)。 - 【請求項２８】 さらに、 前記第１ポート(36)に接続され、光信号の伝播に適した
光ファイバ(35)と、 前記鏡面壁(22)が反射した光信号を受けて、検出電気信
号を発生する受光デバイス(38)とを具えていることを特
徴とする請求項２１に記載の光学系(33)。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP01830701A EP1312943A1 (en) | 2001-11-14 | 2001-11-14 | Method for the manufacture of electromagnetic radiation reflecting devices |
| EP01830701:7 | 2001-11-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003207612A true JP2003207612A (ja) | 2003-07-25 |
Family
ID=8184772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002328479A Pending JP2003207612A (ja) | 2001-11-14 | 2002-11-12 | 電磁放射反射デバイスの製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6759132B2 (ja) |
| EP (1) | EP1312943A1 (ja) |
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Cited By (2)
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