JP2003270559A - Microdevice and method for manufacturing the same - Google Patents

Microdevice and method for manufacturing the same

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JP2003270559A
JP2003270559A JP2002075206A JP2002075206A JP2003270559A JP 2003270559 A JP2003270559 A JP 2003270559A JP 2002075206 A JP2002075206 A JP 2002075206A JP 2002075206 A JP2002075206 A JP 2002075206A JP 2003270559 A JP2003270559 A JP 2003270559A
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Toru Hirata
Koichiro Tsukane
浩一郎 塚根
徹 平田
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Sumitomo Heavy Ind Ltd
住友重機械工業株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize high reliability and driving characteristics as to a device which is suitably used for an optical switch and its manufacturing method. <P>SOLUTION: The microdevice has a displacement part 11 which is provided with a mirror 21 as a function element and moves the mirror 21 by a driving electrode 20 disposed at a base part 12 and a support frame 14 which supports the displacement part 11; and the displacement part 11 is formed by using an SOI substrate 30 constituted by joining 1st and 2nd bulk layers 31 and 32 as bulks of single-crystal silicon together across an intermediate layer 33 and processing the SOI substrate 30 by reactive ion etching as a bulk micromachining technique. At this time, the intermediate layer 33 is used as an etching stop material for the reactive ion etching. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【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。 BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] [Technical Field of the Invention The present invention relates to a micro device and a manufacturing method thereof, particularly of the preferred micro device and a manufacturing method thereof with reference to the light switch. 【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。 [0002] micro device formed by integrating a part of the fine structure, for example, an optical switch, lab-on-chip, micro-chromatography device, micro pump, as a power MEMS parts, etc., in various fields applications are expected of. 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 Multiplexin Of these micro-devices, such as light switches, optical communication equipment, be divided wavelength division multiplexing (Dense Wavelength Division Multiplexin
g:DWDM)関連機器への需要が高まっている。 g: DWDM) there has been an increasing demand for related equipment. 【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。 [0003] Here, the structure of the optical switch can be roughly classified into two types of mechanical and non-movable. 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。 The optical switch of immobile generally uses a waveguide, closer adjacent fibers to below the transmission wavelength, the characteristics of the coupler electromagnetic energy by out penetrates light in between moves from one fiber to the other fiber We are using. 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、No In a non-movable optical switch as described above, it is possible to suppress the switch loss or the like, presents problems crosstalk increases between adjacent fibers, if providing a large scale is, No
n-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、サイズの肥大化を免れない。 Very it becomes necessary to arrange a large number of switch elements from the need to take the n-blocking structure, inevitably enlarged size. 【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。 On the other hand, the optical switch of mechanical, crosstalk reduction as compared to the optical switch of the non-movable as described above, it is advantageous from the viewpoint of large scale. 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。 As the mechanical optical switch, there is an optical switch of the movable mirror switchable to switch the optical path by the mirror is fixed the position of the optical fiber is moved with respect to the optical path. 【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。 [0005] The optical switch of the movable mirror switchable are the configuration for switching the optical path by out of the mirrors as described above, it is necessary to move the mirror with respect to the optical path. 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。 Accordingly, the optical switch, the drive mechanism is provided for moving the mirror. 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。 The drive mechanism includes a movable arm mirror is mounted, driving means for moving biasing the movable arm. 【0006】信頼性の高い光スイッチを実現するためには、ミラーを駆動する可動アームがミラーの移動方向には柔軟に可動し、ミラーの移動方向以外の方向には可動しないような構成とすることが重要となる。 In order to realize a highly reliable optical switch, a movable arm for driving the mirror flexibly movable in the direction of movement of the mirror, the direction other than the moving direction of the mirror and so as not to movable structure it is important. 可動アームは、ポリシリコン(多結晶シリコン)膜と二酸化シリコン(SiO )膜とを積層した積層基板から形成することが行なわれていた。 Movable arm, polysilicon (polycrystalline silicon) film and silicon dioxide can be formed from a laminated substrate by laminating a (SiO 2) film was done. 【0007】具体的には、ポリシリコン膜と二酸化シリコン膜とが積層された基板を用意し、この基板の二酸化シリコン(SiO )膜を所定のパターンでエッチング除去することにより可動アームを形成する。 [0007] More specifically, to prepare a substrate having a polysilicon film and a silicon dioxide film are stacked to form a movable arm is removed by etching the silicon dioxide (SiO 2) film of the substrate in a predetermined pattern . 従って、従来の光スイッチでは、可動アームはポリリシコンにより形成されていた。 Therefore, in the conventional optical switch, the movable arm has been formed by Poririshikon. 尚、このように、複数の積層膜を微細加工する技術を“サーフェイスマイクロマシニング”という。 In this manner, the technology of micromachining a plurality of stacked films of "surface micromachining". 【0008】このサーフェイスマイクロマシニング技術を用いて光スイッチを実現したものとして、例えば特開2000−258702号公報に開示されたものがある。 [0008] As an implementation of the optical switch using the surface micromachining technique, for example, Japanese is disclosed in 2000-258702 JP. この公報に開示された光スイッチは、光路切り換え用のミラーを駆動する支持体(可動アーム)をポリシリコンにより形成した構成とされていた。 Optical switch disclosed in this publication, the support to drive the mirror for optical path switching (the movable arm) has been configured formed by polysilicon. 【0009】 【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示されているように、従来の光スイッチではミラーを駆動する可動アーム(支持体)をポリシリコンにより形成した構成とされていた。 [0009] As disclosed in the above publication [0005], was in the conventional optical switch is a movable arm for driving the mirror (support) the configuration formed by polysilicon. このポリシリコン膜は通常CVD(気相成長)法により成膜される堆積膜である。 The polysilicon film is deposited film formed by a conventional CVD (chemical vapor deposition) method. 【0010】このようにポリシリコンの堆積膜として構成される可動アーム(支持体)は、単結晶シリコンのバルクに比し、 (1) ヤング率が低く、塑性変形が起こりやすい(2) 結晶粒界の影響で応力による割れや歪みが起こりやすい(3) CVD時の残留応力が可動アーム等の形成に悪影響を及ぼす等の問題点がある。 [0010] Thus movable arm configured as a deposited film of polysilicon (support), compared to the bulk single crystal silicon, (1) Young's modulus is low, plastic deformation is likely to occur (2) crystal grain residual stress of the stress when cracks or strain is likely to occur (3) CVD due to the influence of the field there is a problem such as an adverse effect on the formation of such a movable arm. 【0011】本発明は上記の問題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。 [0011] The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a micro device and a manufacturing method thereof can be realized with high reliability and drive characteristics. 【0012】 【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。 [0012] In the present invention in order to solve the above problems BRIEF SUMMARY OF THE INVENTION is characterized in that by practice of the means described below. 【0013】請求項1記載の発明は、機能素子が設けられると共に、駆動手段により変位して前記機能素子を移動させる変位部と、該変位部を支持する支持部とを有してなるマイクロデバイスにおいて、前記変位部を、バルクマイクロマシニング技術を用いて形成したことを特徴とするものである。 [0013] The invention of claim 1 wherein, together with the functional element is provided, and a displacement unit displacement to move the functional element by a driving unit, a micro device comprising a support portion for supporting the displacement portion in, the displacement portion, and is characterized in that formed by using the bulk micromachining technology. 【0014】上記発明によれば、バルクマイクロマシニング技術を用いて変位部を形成したことにより、薄膜技術を用いて薄膜を積層して変位部を形成する構成に比べ、変位部の強度を向上させることができる。 [0014] According to the invention, by forming the displacement portion using bulk micromachining technology, compared with a configuration forming the displacement portion by laminating a thin film using the thin film technology, to improve the strength of the displacement portion be able to. よって、 Thus,
変位動作に伴い変位部に塑性変形や歪が発生することを防止でき、マイクロデバイスの信頼性を向上することができる。 It is possible to prevent plastic deformation or distortion in the displacement portion in association with the displacement action occurs, it is possible to improve the reliability of the micro device. 【0015】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、前記変位部は、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。 [0015] The invention of claim 2, in the microdevice of claim 1, wherein the displacement unit is characterized in that a monocrystalline silicon bulk. 【0016】上記発明によれば、変位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。 According to the invention, the displacement unit by which a single crystal silicon bulk, thereby improving the reliability of the micro device. 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。 That is, a single crystal silicon bulk, strong mechanical strength than polysilicon silicon thin film was laminated with thin film technology. このため、変位部を単結晶シリコンのバルクとすることにより、変位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。 Therefore, the displacement portion by a single crystal silicon bulk, with the displacement action of the displacement portion can prevent the plastic deformation or distortion occurs, thus it is possible to improve the reliability of the micro device. 【0017】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、前記支持部を単結晶シリコンのバルクにより形成すると共に、前記変位部と前記支持部とが、絶縁性を有する中間層を介して接合されてなることを特徴とするものである。 [0017] According to a third aspect of the invention, in the micro device of claim 1, wherein the support portion and forming a monocrystalline silicon bulk, the said displacement portion and the support portion, the insulating and it is characterized in that formed by bonding through an intermediate layer having a. 【0018】上記発明によれば、単結晶シリコンのバルクよりなる変位部と、同じく単結晶シリコンのバルクよりなる支持部との間に絶縁性を有する中間層が介在する構成となるため、マイクロデバイスを形成する基材としてSOI基板を用いることが可能となる。 According to the above invention, since the intermediate layer having an insulating property between the displacement portion made of a single crystal silicon bulk, like the support portion made of a single crystal silicon bulk is configured to intervening microdevice it is possible to use a SOI substrate as a substrate to form a. 【0019】また、請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のマイクロデバイスにおいて、前記機能素子は、上記変位により光の光路を切り換えるミラーであることを特徴とするものである。 [0019] The invention of claim 4, wherein, in the micro-device according to any one of claims 1 to 3, wherein the functional element, and characterized in that it is a mirror for switching the optical path of light by the displacement it is intended to. 【0020】上記発明によれば、マイクロデバイスを光スイッチとして用いることができる。 According to the invention, it is possible to use a micro-device as an optical switch. 【0021】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において、前記ミラーは、前記変位部に垂立した構成であることを特徴とするものである。 Further, an invention according to claim 5, wherein, in the micro device of claim 4, wherein said mirror is characterized in that said a structure in which Shideritsu the displacement unit. 【0022】上記発明によれば、光スイッチに対してスイッチィングする光をミラーの変位方向と直交する方向から入射することが可能となる。 According to the invention, it is possible to enter the light switch I ing to light switches from a direction perpendicular to the displacement direction of the mirror. よって、光スイッチに対してスイッチィングする光をミラーの変位方向と平行に入射させる構成に比べ、マイクロデバイス(光スイッチ)の構成を簡単化することができる。 Therefore, compared with a configuration in which incident parallel to the displacement direction of the optical mirror for switching I ing to light switch, it is possible to simplify the structure of the micro device (optical switch). 【0023】また、請求項6記載の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のマイクロデバイスにおいて、前記駆動手段は、前記支持部が配設される基台の前記変位部と対向する位置に配設され、駆動電圧が印加されることにより前記変位部を静電吸引する電極を有することを特徴とするものである。 [0023] The invention of claim 6 is the micro device according to any one of claims 1 to 5, wherein the drive means, said displacement of the base on which the support portion is arranged disposed in opposing positions, it is characterized in that it has an electrode to electrostatically attracted to the displacement portion when the driving voltage is applied. 【0024】上記発明によれば、支持部が配設される基台に変位部を駆動するための電極を配設したことにより、駆動手段のコンパクト化を図ることができ、よってマイクロデバイスの小型化を図ることができる。 According to the invention, since the supporting portion is disposed an electrode for driving the displacement portion on the base being disposed, it can be made compact drive means, thus microdevices small it is possible to achieve the reduction. 【0025】また、請求項7記載の発明は、機能素子が設けられると共に変位して該機能素子を移動させる変位部と、該変位部を支持する支持部とを有してなるマイクロデバイスの製造方法において、前記変位部となる第1 Further, an invention according to claim 7, wherein a displacement unit for moving the functional element is displaced with functional elements are provided, the production of micro-device comprising a support portion for supporting the displacement portion in the method, first the said displacement unit 1
のバルク層と、前記支持部となる第2のバルク層と、該第1のバルク層と第2のバルク層との間に設けられた中間層とを具備する基板を形成する工程と、前記中間層をエッチストップ材として前記第2のバルク層をバルクマイクロマシニングにより加工する工程とを有することを特徴とするものである。 The bulk layer, and a second bulk layer serving as the support portion, forming a substrate comprising an intermediate layer provided between the first bulk layer and the second bulk layer, wherein is characterized in that a step of processing the intermediate layer as an etch stop material the second bulk layer by the bulk micromachining. 【0026】上記発明によれば、中間層をエッチストップ材として、第2のバルク層をバルクマイクロマシニング加工するため、中間層以上に第2のバルク層が加工されることを防止することができる。 According to the invention, the intermediate layer as an etch stop material, a second bulk layer for processing bulk micromachining, it is possible to prevent the second bulk layer is processed into more intermediate layers . これにより、変位部を精度良く形成することができると共に、バルクマイクロマシニング加工が第1のバルク層に及ぶことを防止できる。 Thus, the displacement portion can be formed accurately, bulk micromachining processing can be prevented from reaching the first bulk layer. よって、変位部及び支持部を高精度に形成することが可能となる。 Therefore, it is possible to form the displacement portion and the support portion with high accuracy. 【0027】また、請求項8記載の発明は、請求項7記載のマイクロデバイスの製造方法において、前記バルクマイクロマシニングとして、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。 Further, an invention according to claim 8, in the method for manufacturing a micro device according to claim 7, as the bulk micromachining, is characterized in that using reactive ion etching. 【0028】上記発明によれば、バルクマイクロマシニング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のバルク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、変位部を精度良く形成することができ、よって機能素子を高精度に移動させることが可能となる。 According to the invention, by using reactive ion etching as bulk micromachining, since it is grooved with a substantially vertical side walls to its working surface in the second bulk layer, the displacement portion It can be formed with high accuracy, thus making it possible to move the functional element in high precision. 【0029】また、請求項9記載の発明は、請求項7または8記載のマイクロデバイスの製造方法において、前記第1のバルク層及び前記第2のバルク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。 Further, the invention of claim 9, wherein, in the method of manufacturing the micro device according to claim 7, the first bulk layer and the second bulk layer and a single crystal silicon, the intermediate layer it is characterized in that it has a silicon oxide. 【0030】また、請求項10記載の発明は、請求項9 [0030] The invention of claim 10, wherein the claim 9
記載のマイクロデバイスの製造方法において、前記基板はSOI(Silicon On Insulator)基板であることを特徴とするものである。 The method of manufacturing a microdevice, wherein the substrate is characterized in that an SOI (Silicon On Insulator) substrate. 【0031】上記の請求項9及び10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。 According to the invention described in claims 9 and 10, wherein it is possible to form the substrate using the SOI technology. 【0032】また、請求項11記載の発明は、請求項7 [0032] The invention of claim 11, wherein the claim 7
乃至10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2のバルク層を加工して前記支持部を形成する際、前記第2のバルク層から前記機能素子を同時形成することを特徴とするものである。 The method of manufacturing a micro device according to any one of 10, when forming the support portion by processing the second bulk layer, be co-forming the functional element from the second bulk layer the one in which the features. 【0033】上記発明によれば、支持部の形成と機能素子の形成を同時に行なえるため、加工時間の短縮を図ることができる。 According to the invention, it allows the formation of a formation and the functional element of the supporting part at the same time, it is possible to shorten the machining time. 【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。 [0034] PREFERRED EMBODIMENTS A description will now be given, with drawings, embodiments of the present invention. 【0035】図1乃至図3は、本発明の一実施例であるマイクロデバイスを示している。 [0035] FIGS. 1 to 3 show a micro device which is an embodiment of the present invention. 本実施例では、マイクロデバイスとして光スイッチ10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。 In this embodiment, an example will be described using the optical switch 10 as a micro device, the application of the present invention is not limited to this micropump, scanner, digital mirror device, a pressure sensor, an acceleration sensor, a gyro or the like it is applicable for the various micro devices. 【0036】光スイッチ10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。 The optical switch 10 is an optical switch of the movable mirror switchable, such as those disposed in DWDM relevant in the device performs the switching process of the optical path of the signal light. この光スイッチ10は、大略すると変位部11、基台部1 The optical switch 10, to approximately the displacement portion 11, base portion 1
2、及び支持フレーム14等により構成されている。 It is composed of 2, and the support frame 14 or the like. 【0037】変位部11は単結晶シリコンのバルクよりなり、ステージ13,アーム部15,枠部16,及びミラー21等により構成されている。 The displacement unit 11 is made of a single crystal silicon bulk, the stage 13, the arm portion 15 is constituted by a frame portion 16, and the mirror 21 or the like. この変位部11を構成するステージ13,アーム部15,枠部16,及びミラー21は、バルクマイクロマシニング技術を用いて一体的に形成された構成とされている。 Stage 13, the arm portion 15 constituting the displacement portion 11, the frame portion 16, and mirror 21 is the integrally formed configuration using bulk micromachining technology. 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、前記した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 Here, the bulk micromachining technology, refers to a processing technique on the single crystal substrate itself to form a fine structure, is contradictory processing technique and the the surface micromachining ( "Semiconductor term unabridged": Ltd. Nikkan Kogyo newspaper, 1999 3
月20日発行、871頁右欄参照)。 Month 20 days issue, see 871 pages right column). 【0038】ステージ13は、図3に示すように矩形状の板状部であり、その中央にミラー21(請求項記載の機能素子に相当する)が立設した構成とされている。 The stage 13 is a rectangular plate portion as shown in FIG. 3, the mirror 21 (corresponding to the functional elements described in the claims) is configured erected in the center. ミラー21は、その表面が鏡面処理されている。 Mirror 21, the surface thereof is mirror-finished. また、このミラー21は、後述する支持フレーム14に形成されるファイバー装着溝18A,18Bを結ぶ線に対して4 Further, the mirror 21, to the fiber attachment groove 18A, a line connecting the 18B that is formed in the support frame 14 to be described later 4
5°傾けられた構成とされている。 There is a 5 ° tilted configuration. 【0039】尚、上記のように本実施例では、ミラー2 [0039] Incidentally, in the present embodiment as described above, the mirror 2
1はステージ13と一体的な構成とされているが、ミラー21をステージ13と別個の構成とすることも可能である。 1 has been the stage 13 and the integral structure, it is possible to make the mirror 21 and the stage 13 and a separate configuration. この場合、ミラーはステージにも、例えば接着により固定することが考えられる。 In this case, the mirror is also the stage, it is conceivable to fix, for example, by adhesive. 【0040】アーム部15は、ステージ13の外周から4本(1〜複数本でも可)延出するよう形成されている。 The arm portion 15 is formed so as to extend (can be one to a plurality of) four from the outer periphery of the stage 13. このアーム部15は、そのステージ13側と半体側の端部が枠部16に接続されている。 The arm portion 15, the end of the stage 13 side and half side is connected to the frame 16. 従って、ステージ13はアーム部15を介して枠部16に支持された構成とされている。 Thus, the stage 13 is configured which is supported by the frame portion 16 via the arm portion 15. 【0041】また、各アーム部15は板バネ形状を有しているため、図中上下方向(図中矢印Z1,Z2方向) Further, since the arm portions 15 has a leaf spring shape, in the vertical direction in the drawing (in the arrow Z1, Z2 directions)
に対しては容易に変形する。 Easily deformed against. しかしながら、アーム部1 However, the arm part 1
5は、図3に矢印Aで示す回転方向(ステージ13が面方向に回転する方向)、及び図3に矢印Bで示す回転方向(各アーム部15を捩じる方向)については強い剛性を示す。 5, the rotational direction indicated by an arrow A in FIG. 3 (direction stage 13 is rotated in the plane direction), and a strong rigidity for (direction of twisting of each arm portion 15) rotate the direction indicated by the arrow B in FIG. 3 show. 従って、アーム部15に支持されたステージ13 Thus, the stage 13 supported on the arm portion 15
は、図中矢印Z1,Z2で示す上下方向に対しては容易に移動するが、他の方向には容易に移動しない構成となる。 It is easily moved with respect to the vertical direction indicated by arrow Z1, Z2, a configuration that does not easily move in the other direction. 【0042】枠部16は、枠状形状を有している。 The frame portion 16 has a frame-like shape. この枠部16の平面視した時の形状は、同じく枠形状を有した支持フレーム14と同一形状となるよう構成されている。 Shape when viewed in plan of the frame portion 16 is configured similarly as a supporting frame 14 the same shape having a frame shape. 即ち、枠部16と支持フレーム14は重なり合った構成となっている。 That is, a frame portion 16 supporting the frame 14 is configured to overlap. また、枠部16は、後に詳述するように中間層33(二酸化シリコンよりなる)を介して支持フレーム14と接合されている。 Further, the frame portion 16 is bonded to the support frame 14 via the intermediate layer 33 (made of silicon dioxide) as described in detail later. これにより変位部1 This displacement unit 1
1は、支持フレーム14に支持された構成となっている。 1 has a supporting configurations on the support frame 14. 【0043】支持フレーム14(請求項に記載の支持部に相当する)は、単結晶シリコンのバルクにより構成されている。 The support frame 14 (corresponding to the supporting portion of claim) is constituted by a monocrystalline silicon bulk. この支持フレーム14は、前記のように変位部11を支持する機能を奏すると共に、光ファイバー1 Together with the support frame 14 exhibits the function of supporting the displacement portion 11 as described above, the optical fiber 1
7A〜17Cを所定位置に固定する機能を奏するものである。 It is intended to achieve the function of fixing in position the 7A~17C. このため、支持フレーム14は、光ファイバー1 Therefore, the support frame 14, the optical fiber 1
7A〜17Cを固定するためのファイバー装着溝18A Fiber mounting groove 18A for fixing the 7A~17C
〜18Cを形成した構成とされている。 It has a configuration forming the ~18C. 【0044】ファイバー装着溝18Aとファイバー装着溝18Bは、直線状に対向した位置に配設されている。 The fiber attachment groove 18A and the fiber mounting groove 18B is disposed at a position opposed to a straight line.
また、ファイバー装着溝18Cは、ファイバー装着溝1 Further, the fiber mounting groove 18C is a fiber mounting groove 1
8Aとファイバー装着溝18Bとを結ぶ直線(図中、矢印Cで示す一点鎖線)に対して直交し、かつミラー21 (In the figure, a dashed line indicated by an arrow C) the straight line connecting the 8A and fiber installation groove 18B perpendicular to, and mirror 21
の中心点(図中、矢印Oで示す)を通る直線(図中、矢印Dで示す一点鎖線)に沿うよう形成されている。 The center point (in the figure, indicated by arrow O) (in the figure, one-dot chain line indicated by the arrow D) the straight line passing through are formed such that along. 【0045】次に、基台部12について説明する。 Next, a description will be given of the base portion 12. 基台部12は、ガラス基板にキャビティ部19を形成した構成とされている。 Base portion 12 has a configuration of forming the cavity 19 on the glass substrate. このキャビティ部19は、ガラス基板を弗酸(HF)と弗化アンモニウム(NH F)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、容易に形成することができる。 The cavity portion 19, by etching using an etchant which the glass substrate by mixing hydrofluoric acid with (HF) and ammonium fluoride (NH 4 F), can be easily formed. 【0046】また、このキャビティ部19内において、 [0046] Also within this cavity 19,
ステージ13と対向する位置には駆動電極20が形成されている。 The stage 13 and a position opposite to the driving electrodes 20 are formed. この駆動電極20と変位部11との間には、 Between the drive electrode 20 and the displacement unit 11,
図示しない電圧印加装置が接続されている。 Voltage applying device (not shown) is connected. そして、この電圧印加装置により駆動電極20と変位部11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13 Then, by applying a predetermined drive voltage between the displacement portion 11 and the driving electrode 20 by the voltage applying unit, the stage 13
は駆動電極20に静電的に吸着される。 It is electrostatically attracted to the driving electrode 20. 【0047】これにより、図2に示すようにステージ1 [0047] Thus, the stage 1 as shown in FIG. 2
3は図中矢印Z1方向に変位し、これに伴いミラー21 3 is displaced in in the arrow Z1 direction, a mirror 21 Along with this
も矢印Z1方向に移動する。 Also moved in the direction of the arrow Z1. この際、本実施例では変位部11を駆動するための駆動電極20が、基台部12のステージ13と対向する位置に設けられているため、駆動電極20のコンパクト化,小型化を図ることができる。 In this case, the drive electrodes 20 for driving the displacement unit 11 in the present embodiment, because it is provided in a position facing the stage 13 of the base portion 12, compact drive electrodes 20, be downsized can. 【0048】図1に示す変位部11が変位していない状態では、ミラー21は上昇した位置にある。 [0048] In a state in which the displacement unit 11 is not displaced as shown in FIG. 1, the mirror 21 is in a raised position. この状態では、光ファイバー17Aから発射された光(図1及び図2に矢印Aで示す)はミラー21に入射し、このミラー21で90°光路を変更されて光ファイバー17Cに入射する。 In this state, light emitted from the optical fiber 17A (shown in FIGS. 1 and 2 by the arrow A) is incident on the mirror 21, is changed by the mirror 21 90 ° the optical path and enters the optical fiber 17C. 【0049】これに対し、上記のように駆動電圧を印加することにより変位部11のステージ13が矢印Z1方向に変位すると、光ファイバー17Aから発射された光Aはミラー21に入射することなく、光ファイバー17 [0049] In contrast, when the stage 13 of the displacement unit 11 by applying a driving voltage as described above is displaced in the arrow Z1 direction, the light A emitted from the optical fiber 17A without incident on the mirror 21, the optical fiber 17
Bに入射する。 Incident on the B. アーム部15の変形可能量、キャビティ部19の深さ、及び駆動電圧の大きさは、ステージ13 Deformable amount of the arm portion 15, the depth of the cavity 19, and the magnitude of the driving voltage, the stage 13
が矢印Z1方向に変位した際、ミラー21が光ファイバー17Aから光ファイバー17Bに至る光Aの光路よりも下部の位置となるよう構成されている。 There when displaced in the arrow Z1 direction, the mirror 21 is configured so as to be a lower position than the optical path of the light A, from the optical fiber 17A to the optical fiber 17B. 【0050】よって、光スイッチ10は、駆動電圧をO [0050] Therefore, the light switch 10, the drive voltage O
N/OFFすることにより、光ファイバー17Aから出射される光Aの光路を、光ファイバー17Bに入射する光路と、光ファイバー17Cに入射する光路とに選択的に切り換えることができる。 By N / OFF, the optical path of the light A emitted from the optical fiber 17A, an optical path incident to the optical fiber 17B, the optical path incident on the optical fiber 17C can be selectively switched. この際、本実施例ではミラー21をステージ13に対して垂立した構成としている。 At this time, in this embodiment is of a vertical standing with the structures of the mirror 21 relative to the stage 13. 【0051】このように、ミラー21をステージ13に対して垂立させることにより、光Aをミラー21の変位方向(Z1,Z2方向)と直交する方向(即ち、ステージ13と平行な方向)から入射することが可能となる。 [0051] In this way, by vertical standing mirror 21 relative to the stage 13, from the direction perpendicular to the light A and the direction of displacement of the mirror 21 (Z1, Z2 direction) (i.e., stage 13 parallel to direction) it is possible to incident.
よって、スイッチィングする光Aをミラーの変位方向と平行な方向(Z1,Z2方向)から入射させる構成に比べ、光スイッチ10の構成を簡単化することができる。 Therefore, compared with a configuration in which incident light A to switch I ranging from the displacement direction parallel to the direction of the mirror (Z1, Z2 directions), it is possible to simplify the structure of an optical switch 10. 【0052】即ち、スイッチィングする光Aをミラーの変位方向と平行な方向(Z1,Z2方向)から入射させる構成とは、本実施例におけるステージ13自体をミラーとするような構成である。 [0052] That is, the configuration to be incident from the switch I ing the displacement direction of the light A mirror to a direction parallel (Z1, Z2 directions), it is configured such that the stage 13 itself in this embodiment the mirror. この構成では、光ファイバーをステージと対向するよう取り付ける必要があり、取り付け構造が面倒である。 In this configuration, it is necessary to mount so as to face the stage an optical fiber mounting structure is troublesome. また、ミラーの移動のさせ方も、本実施例と比べて困難となる。 Further, the way of movement of the mirror also becomes difficult as compared with the present embodiment. 【0053】上記したように、光Aの光路を切り換える場合、変位部11のステージ13及びアーム部15が図中矢印Z1,Z2方向に変位を行なう。 [0053] As described above, when switching the optical path of the light A, the stage 13 and the arm portion 15 of the displacement unit 11 performs a displacement in the arrow Z1, Z2 direction FIG. このステージ1 The stage 1
3及びアーム部15の変位は、光路切り換え処理(スイッチング処理)を頻繁に行なうほど、激しく行なわれることとなる。 3 and displacement of the arm portion 15, as carried out optical path switching processing (switching process) frequently, and thus carried out vigorously. 【0054】ここで、本実施例における変位部11の材質に注目する。 [0054] Here, attention is paid to the material of the displacement unit 11 in the present embodiment. 本実施例では、バルクマイクロマシニング技術を用いて単結晶シリコンのバルクを加工し、これにより変位部11を形成した構成とされている。 In this embodiment, by processing a single crystal silicon bulk using bulk micromachining technology, thereby it has a configuration forming the displacement portion 11. 即ち、 In other words,
変位部11は、単結晶シリコンのバルクにより形成されている。 Displacement portion 11 is formed by a single crystal silicon bulk. 【0055】このように、変位部11を単結晶シリコンのバルクにより構成したことにより、光スイッチ10の信頼性を向上することができる。 [0055] In this manner, the displacement unit 11 by constructing a single crystal silicon bulk, thereby improving the reliability of the optical switch 10. 即ち、単結晶シリコンのバルクは、サーフェイスマイクロマシニング技術を用いてシリコン薄膜を積層したポリシリコン(従来の構成)に比べて機械的強度が強い。 That is, a single crystal silicon bulk, strong mechanical strength than polysilicon laminated silicon thin film using a surface micromachining technology (conventional configuration). 【0056】具体的には、単結晶シリコンのバルクは、 [0056] More specifically, the single crystal silicon bulk,
ポリシリコンに比べてヤング率が高く塑性変形が生じ難く、また結晶粒界の影響による応力で割れや歪みが生じるようなこともない。 Hardly Young's modulus is high and the plastic deformation occurs as compared with polysilicon, also nor as cracks or distortion occurs in the stress due to the influence of grain boundaries. 更に、ポリシリコンと異なりCV In addition, unlike the polysilicon CV
D等のサーフェイスマイクロマシニング処理(成膜処理等)を行なわないため、残留応力が変位部11に悪影響を及ぼすようなこともない。 Because not performed surface micromachining process, such as D (the film forming process or the like), residual stresses nor to detrimentally alter the displacement unit 11. 【0057】このため、変位部11を単結晶シリコンのバルクとすることにより、光Aの切り換え処理により変位部11(特に、ステージ13及びアーム部15)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10の信頼性を向上することができる。 [0057] Prevention Thus, by the displacement unit 11 and the single crystal silicon bulk, the displacement unit 11 by the switching process of the light A (in particular, the stage 13 and the arm portion 15) that plastic deformation or distortion occurs in can, therefore it is possible to improve the reliability of the optical switch 10. 【0058】また、バルクマイクロマシニング技術は、 [0058] In addition, the bulk micromachining technology,
一般にサーフェイスマイクロマシニング技術に比べて設備及び加工が簡単で、加工コストも安価である。 Generally is simple equipment and processing as compared to the surface micromachining technique, the processing cost is inexpensive. このため、変位部11を単結晶シリコンのバルクとし、バルクマイクロマシニング技術で加工することにより、光スイッチ10を容易かつ安価に製造することが可能となる。 Accordingly, the displacement unit 11 and the single crystal silicon bulk, by processing the bulk micro machining technology, it is possible to manufacture an optical switch 10 easily and inexpensively. 【0059】続いて、図4を参照して、上記構成とされた光スイッチ10の製造方法について説明する。 [0059] Subsequently, referring to FIG. 4, a method for manufacturing the optical switch 10 having the above configuration. 尚、図4において、図1乃至図3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。 Incidentally, in FIG. 4, the description thereof are denoted by the same reference numerals structure constituting the opposing shown in FIGS. 【0060】図4(A)は、光スイッチ10を製造する機材となるSOI(Silicon On Insulator)基板30を示している。 [0060] FIG. 4 (A) shows the SOI (Silicon On Insulator) substrate 30 as a gear of manufacturing an optical switch 10. このSOI基板30は、第1のバルク層3 This SOI substrate 30, first bulk layer 3
1,中間層33,第2のバルク層32が積層された構成とされている。 1, the intermediate layer 33, the second bulk layer 32 is a stacked configuration. 第1のバルク層31及び第2のバルク層32は単結晶シリコン(Si)のバルクであり、中間層33は二酸化シリコン(SiO )である。 The first bulk layer 31 and second bulk layer 32 is a bulk single crystal silicon (Si), the intermediate layer 33 is silicon dioxide (SiO 2). 【0061】このSOI基板30は、周知のSOI技術を用いて形成される。 [0061] The SOI substrate 30 is formed using a known SOI technique. 具体的には、SOI基板30はS Specifically, SOI substrate 30 is S
IMOX(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。 IMOX (Silicon IMplanted OXide) method, or a bonding method can be formed using a. 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(Si The SIMOX method, oxygen (O2) is ion-implanted into the silicon substrate (Si), followed by coupling with silicon by a heat treatment, oxide films of silicon from the substrate surface to the inside position (Si
)を形成することによりSOI基板30を製造する方法である。 A method for manufacturing an SOI substrate 30 by forming a O 2). 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、SO Also, the bonding method, a first silicon substrate having an oxide film formed on the surface, which the adheres the separate second silicon substrate at high heat and high pressure, followed by the second silicon substrate to a predetermined by grinding to a thickness of, SO
I基板30を製造する方法である。 A method for producing the I substrate 30. 尚、SOI基板30 Incidentally, SOI substrate 30
の上面(第2のバルク層32の上面)には、二酸化シリコン(SiO )よりなる表面保護層34が形成されている。 The upper surface (the upper surface of the second bulk layer 32), a surface protective layer 34 made of silicon dioxide (SiO 2) is formed. 【0062】上記構成とされたSOI基板30には、図4(B)に示すように、先ず第1のフォトレジスト35 [0062] The SOI substrate 30 having the above structure, as shown in FIG. 4 (B), first, a first photoresist 35
が塗布される。 There is applied. この第1のフォトレジスト35は、第2 The first photoresist 35, the second
のバルク層32に形成された表面保護層34上に、例えばスピナーを用いて塗布される。 On the bulk layer 32 surface protective layer 34 formed of, for example, is applied using a spinner. この第1のフォトレジスト35は、ポジ型,ネガ型のいずれであってもよい。 The first photoresist 35 is a positive type may be either a negative type. 【0063】続いて、この第1のフォトレジスト35には露光・現像処理が行なわれ、支持フレーム14及びミラー21となる部位の上部を残し、他の部分の第1のフォトレジスト35が除去される。 [0063] Subsequently, the the first photoresist 35 is exposed and developed process is performed, leaving the top of the portion as a supporting frame 14 and the mirror 21, the first photoresist 35 of the other portions are removed that. 図4(C)は、第1のフォトレジスト35の不要部分が除去された状態を示している。 FIG. 4 (C) shows a state in which unnecessary portions of the first photoresist 35 is removed. 同図に示すように、第1のフォトレジスト35 As shown in the figure, the first photoresist 35
が除去された部分は、第2のバルク層32が露出した状態となっている。 There removed portion is in a state in which the second bulk layer 32 is exposed. 【0064】上記のように第1のフォトレジスト35のパターニングが終了すると、続いてSOI基板30に対してバルクマイクロマシニングが行なわれる。 [0064] When the patterning of the first photoresist 35 as described above is finished, bulk micromachining is performed on the SOI substrate 30 followed. 本実施例では、バルクマイクロマシニングとして、反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)を用いている。 In this embodiment, as the bulk micromachining, reactive ion etching: is used (RIE Reactive Ion Etching). SOI基板30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1のフォトレジスト3 SOI substrate 30 is mounted to an etching apparatus for performing a reactive ion etching, the first photoresist 3
5をマスクとして第2のバルク層32に対し反応性イオンエッチングが実施される。 5 as a mask, reactive ion etching is performed with respect to the second bulk layer 32. 【0065】本実施例では、SF ガスを用いた反応性イオンエッチングを用いている。 [0065] In this embodiment uses a reactive ion etching using SF 6 gas. 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(SiO The reactive ion etching, silicon (Si) and silicon dioxide (SiO
)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。 It is one of the great features that it has a selectivity of the high etch rates between the 2). 【0066】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。 [0066] selectivity of the etching rate varies depending on the condition, Si: SiO2 = (100~300): 1. また、ガス交換を行なう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穴(本実施例における深堀加工部37)を深掘り加工することができる。 Further, in the reactive ion etching to perform gas exchange, by alternately repeating the process of sidewall protection and etching, deep holes (deep processing unit 37 in this embodiment) having a substantially vertical sidewalls relative to the work surface it can be processed. 【0067】図4(D)は、反応性イオンエッチングにより第2のバルク層32に深堀加工部37を形成している過程を示している。 [0067] FIG. 4 (D) shows a process of reactive ion etching to form a deep processing portion 37 to the second bulk layer 32. 前記ように反応性イオンエッチングでは、加工表面に対して略垂直な側壁を持つ穴を形成することができるが、ある程度の面積をある程度の深さ以上掘りこむ際、底面の平坦性を数μm内に保つことは難しい。 The reactive ion etching in the so, the processing can be formed a hole having substantially vertical sidewalls to the surface, when the engraving certain depth or more a certain area, a few μm in flatness of the bottom surface it is difficult to keep to. このため、図4(D)に示すように加工途中においては、深堀加工部37の底面には厚みムラ36が形成される。 Therefore, in the course of processing as shown in FIG. 4 (D), on the bottom surface of the deep processing portion 37 thickness unevenness 36 is formed. 尚、この厚みムラ36の厚さは、第2のバルク層32の厚さや深堀加工部37の大きさ等により異なるが、矩形状とされた深堀加工部37の一辺長が500μ The thickness of the uneven thickness 36 may vary depending the size of the thickness and deep-processed portion 37 of the second bulk layer 32, one side length of the deep processing unit 37 which is a rectangular shape 500μ
m程度である場合、厚みムラ36の厚さは約20〜30μm If it is about m, the thickness of the thickness unevenness 36 is about 20~30μm
となる。 To become. 【0068】いま、仮に中間層33が存在しない構成(第1のバルク層31と第2のバルク層32が一体化した構成)を想定した場合、深堀加工部37の深さを制御するには時間制御を行なうしかなく、その精度は低下してしまう。 [0068] Now, assuming the case where the intermediate layer 33 assumes a structure that does not exist (the first bulk layer 31 configuration which integrates the second bulk layer 32), to control the depth of the deep processing unit 37 there is only performed a time control, the accuracy decreases. また、深堀加工部37の底部には、上記した厚みムラ36が発生したままの状態となる。 Further, the bottom of the deep processing portion 37, and remains uneven thickness 36 described above has occurred. 【0069】この深堀加工部37の深さ制御は、変位部11の厚さの制御と等価である。 [0069] The depth control of the deep processing unit 37 is equivalent to the thickness control of the displacement unit 11. よって、中間層33が存在しない構成では、変位部11の厚さにバラツキが発生し、変位部11の動作が不安定となり、ミラー21を応答性よく移動させることができなくなる。 Therefore, in the configuration in which the intermediate layer 33 is not present, variations occur in the thickness of the displacement unit 11, becomes unstable operation of the displacement unit 11, the mirror 21 can not be moved with good responsiveness. 【0070】これに対して本実施例では、反応性イオンエッチングのエッチング速度が、シリコン(Si)に対して極めて遅い二酸化シリコン(SiO )よりなる中間層33を第1のバルク層31と第2のバルク層32との間に設けている。 [0070] In this embodiment the contrary, the etching rate of the reactive ion etching, and the intermediate layer 33 first bulk layer 31 made of silicon (Si) very slow silicon dioxide relative to (SiO 2) first It is provided between the second bulk layer 32. このため、第2のバルク層32に対する反応性イオンエッチングは、この中間層33が露出するまで行なわれ、また中間層33が露出した後は第1 Therefore, reactive ion etching of the second bulk layer 32, the intermediate layer 33 is performed until exposing and after the intermediate layer 33 is exposed to the first
のバルク層31までエッチングが及ぶのを防止する。 Until the bulk layer 31 prevents etching from reaching. 【0071】即ち、第2のバルク層32に対してエッチング処理を行なう際、中間層33は第2のバルク層32 [0071] That is, when performing etching processing on the second bulk layer 32, intermediate layer 33 and the second bulk layer 32
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。 It serves as an etch stop material for regulating the amount of etching for. よって、中間層33を設けることにより、 Thus, by providing the intermediate layer 33,
図4(E)に示すように、反応性イオンエッチングにより深堀加工部37の底部に発生する厚みムラ36を完全に除去することができる。 As shown in FIG. 4 (E), the thickness unevenness 36 occurring at the bottom of the deep processing portion 37 by reactive ion etching can be completely removed. 【0072】また、エッチストップ材として機能する中間層33以上に反応性イオンエッチングが進まないため、第1のバルク層31がエッチングされることはない。 [0072] Further, since no progress is reactive ion etched more than the intermediate layer 33 which functions as an etch stop material, but not the first bulk layer 31 is etched. よって、図4(E)に示すように、中間層33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することにより、支持フレーム14及びミラー21を高精度に形成することができる。 Therefore, as shown in FIG. 4 (E), by performing reactive ion etching with the intermediate layer 33 and the etch stop material, it is possible to form the support frame 14 and the mirror 21 with high precision. また、本実施例では、反応性イオンエッチングを用いて支持フレーム14とミラー21を同時形成しているため、支持フレーム14とミラー21を別個に形成する方法に比べ、加工時間の短縮が図られている。 Further, in this embodiment, since the support frame 14 and the mirror 21 using reactive ion etching are simultaneously formed, compared with the supporting frame 14 and the mirror 21 in a method of separately formed, it is achieved shorter machining time ing. 【0073】上記のように支持フレーム14及びミラー21が形成されると、中間層33の除去処理を実施する。 [0073] When the support frame 14 and the mirror 21 is formed as described above, carrying out the removal process of the intermediate layer 33. これにより、図4(F)に示すように深堀加工部3 Accordingly, deep processing portion 3, as shown in FIG. 4 (F)
7の底部は、第1のバルク層31が露出した状態となる。 Bottom 7 is in a state in which the first bulk layer 31 is exposed. また、この中間層33の除去が終了すると、第1のフォトレジスト35が除去される。 Further, when the removal of the intermediate layer 33 is completed, the first photoresist 35 is removed. 【0074】第1のフォトレジスト35が除去されると、続いて第1のバルク層31の支持フレーム14及びミラー21の配設側と反対側の面に第2のフォトレジスト38が塗布される。 [0074] When the first photoresist 35 is removed, followed by a second photoresist 38 on the surface opposite to the arrangement side of the support frame 14 and the mirror 21 of the first bulk layer 31 is applied . この第2のフォトレジスト38 The second photoresist 38
は、例えばスピナーを用いて塗布される。 It is for example applied using a spinner. 図4(G) Figure 4 (G)
は、第2のフォトレジスト38が塗布された状態を示している。 Shows a state in which the second photoresist 38 is applied. 尚、この第2のフォトレジスト38もポジ型, In this second photoresist 38 is also positive,
ネガ型のいずれであってもよい。 It is either negative type. 【0075】続いて、この第2のフォトレジスト38には露光・現像処理が行なわれ、アーム部15となる部位及びステージ13となる部分を残し、他の部分における第2のフォトレジスト38が除去される。 [0075] Subsequently, the the second photoresist 38 is exposed and developed process is performed, leaving a portion to be a site and stage 13 comprising an arm portion 15, a second photoresist 38 in other portions removed It is. 図4(H) Figure 4 (H)
は、第2のフォトレジスト38の不要部分が除去された状態を示している。 Shows a state in which unnecessary portions of the second photoresist 38 is removed. 同図に示すように、第2のフォトレジスト38が除去された部分は、第1のバルク層31が露出した状態となっている。 As shown in the drawing, a position where the second photoresist 38 has been removed, in a state in which the first bulk layer 31 is exposed. 【0076】上記のように第2のフォトレジスト38のパターニングが終了すると、続いて第1のバルク層31 [0076] When the patterning of the second photoresist 38 as described above is completed, the first bulk layer 31
に対してバルクマイクロマシニングが行なわれる。 Bulk micromachining is performed on. 本実施例では、第1のバルク層31に対するバルクマイクロマシニングとしても、反応性イオンエッチング(RI In the present embodiment, even if the bulk micromachining for the first bulk layer 31, reactive ion etching (RI
E)を用いている。 E) are used. これにより、図4(I)に示すように、ステージ13及びアーム部15を除いて第1のバルク層31はエッチング除去される。 Thus, as shown in FIG. 4 (I), the first bulk layer 31 except for the stage 13 and the arm portion 15 is etched away. 【0077】この際、反応性イオンエッチングを用いることにより、前記したと同様の理由により、アーム部1 [0077] By using this time, reactive ion etching, for the same reason as described above, the arm portion 1
5の側面は略垂直な面となっている。 Side of the 5 has a substantially vertical plane. よって、アーム部15を寸法精度良く形成することができ、ミラー21を高精度に、また安定して移動させることができる。 Thus, the arm portion 15 can be sized accurately formed, a mirror 21 with high precision and can be moved stably. 【0078】続いて、第2のフォトレジスト38及び表面保護層34の除去処理が実施され、以上の工程を経ることにより変位部11が製造される。 [0078] Subsequently, removal processing of the second photoresist 38 and the surface protective layer 34 is performed, the displacement unit 11 is manufactured through the above steps. 図4(J)は、上記製造工程を経ることにより製造された変位部11を示している。 Figure 4 (J) shows the displacement unit 11 which is manufactured through the manufacturing process. このようにして製造された変位部11は、予めキャビティ部19及び駆動電極20が形成された基台部12に接合され、これにより図1乃至図3に示す光スイッチ10が完成する。 Such displacement portion 11 that is manufactured is bonded to the base portion 12 in advance cavity 19 and the driving electrodes 20 are formed, thereby the optical switch 10 shown in FIGS. 1 to 3 is completed. 尚、基台部12の製造方法は周知であるため、その説明は省略する。 Since the manufacturing method of the base portion 12 is well known, a description thereof will be omitted. 【0079】上記したように、本実施例による光スイッチ10(変位部11)の製造方法では、変位部11となる第1のバルク層31を単結晶シリコンのバルクにより形成し、これにより変位部11の機械的強度を向上させる構成とした。 [0079] As described above, in the manufacturing method of the optical switch 10 according to the embodiment (displacement portion 11), the first bulk layer 31 serving as the displacement unit 11 is formed by a single crystal silicon bulk, thereby displacing unit It has a structure to increase the mechanical strength of 11. また、単結晶シリコンのバルクによりなる第2のバルク層32に対してバルクマイクロマシニング(反応性イオンエッチング)を実施する際、第2のバルク層32と共に第1のバルク層31が加工(エッチング)されないよう、エッチストップ材として機能する中間層33を各バルク層31,32の間に介装した構成とした。 Further, when performing bulk micromachining (reactive ion etching) to the second bulk layer 32 of the single crystal silicon bulk, the first bulk layer 31 with a second bulk layer 32 is processed (etched) so that it is not, an intermediate layer 33 which functions as an etch stop material to a structure in which interposed between the bulk layer 31, 32. 【0080】しかしながら、第1のバルク層31と第2 [0080] However, the first bulk layer 31 second
のバルク層32は必ずしも単結晶シリコンのバルクとする必要はない。 The bulk layer 32 is not necessarily a single crystal silicon bulk. ミラー21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(例えば、ステージ13を静電吸引する電極等)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。 Sufficient mechanical strength sufficient to drive the mirror 21 can realize, and drive means (e.g., electrodes or the like to electrostatically attracted to the stage 13) as long as possible drive arrangement, the resin, metal, and other materials it is also possible to use. 【0081】また、第1のバルク層31と第2のバルク層32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。 [0081] Further, the first bulk layer 31 and the second bulk layer 32 is not necessarily required to be the same material, it is also possible to different materials. この場合、第1のバルク層31の材質を、第2のバルク層32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33を除去することも可能となる。 In this case, the material of the first bulk layer 31, by a material which functions as an etch stop material during etching of the second bulk layer 32, it is also possible to remove the intermediate layer 33. 【0082】 【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。 [0082] [Effect of the Invention] According to the present invention as described above, it is possible to realize a variety of effects to be described below. 【0083】請求項1記載の発明によれば、薄膜技術を用いて薄膜を積層して変位部を形成する構成に比べて変位部の強度を向上させることができるため、変位部に塑性変形や歪が発生することを防止でき、マイクロデバイスの信頼性を向上させることができる。 [0083] According to the first aspect of the invention, it is possible to improve the strength of the displacement portion in comparison to the configuration of the thin film are laminated to form a displacement unit by using thin film technology, plastic deformation Ya displacement unit it is possible to prevent the distortion occurs, it is possible to improve the reliability of the micro device. 【0084】また、請求項2記載の発明によれば、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単結晶シリコンのバルクは機械的強度が強いため、 [0084] According to the second aspect of the present invention, since the single crystal silicon bulk as compared to polysilicon laminated silicon thin film using the thin film technology strong mechanical strength,
変位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。 Plastic deformation and distortion can be prevented from occurring in the displacement section, thus it is possible to improve the reliability of the micro device.
また、半導体製造技術を利用して変位部を形成することが可能となるため、変位部を容易かつ安価に形成することができる。 Moreover, since it is possible to form the displacement portion by using a semiconductor manufacturing technique, the displacement portion can be formed easily and inexpensively. 【0085】また、請求項3記載の発明によれば、単結晶シリコンのバルクよりなる変位部と支持部との間に絶縁性を有する中間層が介在する構成となるため、マイクロデバイスを形成する基材としてSOI基板を用いることが可能となる。 [0085] According to the third aspect of the present invention, since the intermediate layer having an insulating property between the displacement portion and the support portion made of a single crystal silicon bulk is configured interposed, to form a microdevice it is possible to use a SOI substrate as the substrate. 【0086】また、請求項4記載の発明によれば、マイクロデバイスを光スイッチとして用いることができる。 [0086] According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to use a micro device as an optical switch. 【0087】また、請求項5記載の発明によれば、光スイッチに対してスイッチィングする光をミラーの変位方向と平行に入射させる構成に比べ、マイクロデバイス(光スイッチ)の構成を簡単化することができる。 [0087] According to the fifth aspect of the invention, compared with the light switch I ing to light switch arrangement for incident parallel to the displacement direction of the mirror, to simplify the structure of the micro device (optical switch) be able to. 【0088】また、請求項6記載の発明によれば、駆動手段のコンパクト化を図ることができ、よってマイクロデバイスの小型化を図ることができる。 [0088] According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to reduce the size of the drive means, thus it is possible to reduce the size of the micro device. 【0089】また、請求項7記載の発明によれば、エッチストップ材として機能する中間層以上に第2のバルク層が加工されることはないため、変位部及び支持部の形成精度を向上させることができる。 [0089] According to the invention described in claim 7, since there is no possibility that the second bulk layer is processed into intermediate or higher layer functions as an etch stop material, to improve the formation accuracy of the displacement portion and the support portion be able to. 【0090】また、請求項8記載の発明によれば、反応性イオンエッチングを用いて第2のバルク層に略垂直な側壁を有する溝加工ができるため、変位部を精度良く形成することができ、よって機能素子を高精度に移動させることが可能となる。 [0090] Further, according to the invention of claim 8, since it is grooved with substantially vertical sidewalls in the second bulk layer using reactive ion etching, it can be formed with high accuracy displacement portion , therefore it is possible to move the functional element in high precision. 【0091】また、請求項9及び10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。 [0091] According to the invention of claim 9 and 10, wherein it is possible to form the substrate using the SOI technology. 【0092】また、請求項11記載の発明によれば、支持部の形成と機能素子の形成を同時に行なえるため、加工時間の短縮を図ることができる。 [0092] Also, according to the invention of claim 11, wherein, for perform the formation of the formation and the functional element of the supporting part at the same time, it is possible to shorten the machining time.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例である光スイッチを示す断面図であり、ミラーが上昇した状態を示す図である。 It is a cross-sectional view of an optical switch according to an embodiment of BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [Figure 1] The present invention, showing a state in which the mirror is increased. 【図2】本発明の一実施例である光スイッチを示す断面図であり、ミラーが下降した状態を示す図である。 Figure 2 is a sectional view showing an optical switch according to an embodiment of the present invention, showing a state in which the mirror is lowered. 【図3】本発明の一実施例である光スイッチを示す斜視図である。 3 is a perspective view of an optical switch according to an embodiment of the present invention. 【図4】本発明の一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示す図である。 Is a diagram showing along the manufacturing method of the optical switch according to an embodiment in the preparation procedures of the present invention; FIG. 【符号の説明】 10 光スイッチ11 駆動部12 基台部13 ステージ14 支持フレーム15 アーム部16 枠部17 光ファイバー18A〜18C ファイバー装着溝19 キャビティ部20 駆動電極21 ミラー30 SOI基板31 第1のバルク層32 第2のバルク層33 中間層34 表面保護層35 第1のフォトレジスト36 厚みムラ37 深堀加工部38 第2のフォトレジスト [Description of reference numerals] 10 optical switch 11 the driving unit 12 base portion 13 stage 14 supporting frame 15 arm portion 16 rim portion 17 optical fiber 18A~18C fiber mounting groove 19 cavity 20 driving electrode 21 mirror 30 SOI substrate 31 first bulk layer 32 and the second bulk layer 33 intermediate layer 34 surface protective layer 35 first photoresist 36 thickness irregularity 37 deep processing section 38 second photoresist

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 機能素子が設けられると共に、駆動手段により変位して前記機能素子を移動させる変位部と、 該変位部を支持する支持部とを有してなるマイクロデバイスにおいて、 前記変位部を、バルクマイクロマシニング技術を用いて形成したことを特徴とするマイクロデバイス。 Claims We claim: 1. A together with the functional element is provided, the micro device comprising comprises a displacement unit for displacing to move the functional element by the drive means, and a support portion for supporting the displacement portion in microdevice, characterized in that said displacement portion, formed by using the bulk micromachining technology. 【請求項2】 請求項1記載のマイクロデバイスにおいて、 前記変位部は、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。 2. A micro-device of claim 1, wherein the displacement unit includes a micro device which is a single crystal silicon bulk. 【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、 前記支持部を単結晶シリコンのバルクにより形成すると共に、 前記変位部と前記支持部とが、絶縁性を有する中間層を介して接合されてなることを特徴とするマイクロデバイス。 3. The microdevice of claim 1, wherein the support portion and forming a monocrystalline silicon bulk, and the displacement portion and the support portion, via the intermediate layer having an insulating property joined microdevice characterized by comprising been. 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のマイクロデバイスにおいて、 前記機能素子は、上記変位により光の光路を切り換えるミラーであることを特徴とするマイクロデバイス。 4. The micro device according to any one of claims 1 to 3, wherein the functional element is a micro device which is a mirror for switching the optical path of light by the displacement. 【請求項5】 請求項4記載のマイクロデバイスにおいて、 前記ミラーは、前記変位部に垂立した構成であることを特徴とするマイクロデバイス。 5. A micro-device of claim 4, wherein said mirror is a micro device which is a structure in which Shideritsu to the displacement unit. 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれか1項に記載のマイクロデバイスにおいて、 前記駆動手段は、 前記支持部が配設される基台の前記変位部と対向する位置に配設され、駆動電圧が印加されることにより前記変位部を静電吸引する電極を有することを特徴とするマイクロデバイス。 6. The micro device according to any one of claims 1 to 5, wherein the drive means is disposed at a position where the support portion faces the base of the displacement portion which is provided, microdevice characterized by having an electrode to electrostatically attracted to the displacement portion when the driving voltage is applied. 【請求項7】 機能素子が設けられると共に変位して該機能素子を移動させる変位部と、該変位部を支持する支持部とを有してなるマイクロデバイスの製造方法において、 前記変位部となる第1のバルク層と、前記支持部となる第2のバルク層と、該第1のバルク層と第2のバルク層との間に設けられた中間層とを具備する基板を形成する工程と、 前記中間層をエッチストップ材として前記第2のバルク層をバルクマイクロマシニングにより加工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。 7. A displaced with functional elements are provided displacement unit for moving the functional element, in the manufacturing method of the micro device comprising a support portion for supporting the displacement unit, serving as the displacement unit a first bulk layer, and a second bulk layer serving as the support portion, forming a substrate comprising an intermediate layer provided between the first bulk layer and the second bulk layer the method of the microdevice, characterized in that it comprises a step of processing by the second bulk layer bulk micromachining the intermediate layer as an etch stop material. 【請求項8】 請求項7記載のマイクロデバイスの製造方法において、 前記バルクマイクロマシニングとして、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。 8. A method of manufacturing a micro device according to claim 7, the manufacturing method of the micro device, characterized in that as the bulk micromachining, using reactive ion etching. 【請求項9】 請求項7または8記載のマイクロデバイスの製造方法において、 前記第1のバルク層及び前記第2のバルク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。 9. The method of manufacturing a micro device according to claim 7, wherein the first bulk layer and the second bulk layer and the single crystal silicon and the intermediate layer is a silicon oxide method of manufacturing a micro device to. 【請求項10】 請求項9記載のマイクロデバイスの製造方法において、 前記基板はSOI基板であることを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。 10. A method of manufacturing a micro device according to claim 9, the manufacturing method of the micro device, wherein the substrate is a SOI substrate. 【請求項11】 請求項7乃至10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2のバルク層を加工して前記支持部を形成する際、前記第2のバルク層から前記機能素子を同時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。 11. The method of manufacturing a micro device according to any one of claims 7 to 10, when forming the support portion by processing the second bulk layer, from the second bulk layer method of manufacturing a microdevice, characterized by simultaneously forming the functional element.
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