JP2004184824A

JP2004184824A - Micro device and method of manufacturing the same

Info

Publication number: JP2004184824A
Application number: JP2002353681A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Tsukane; 浩一郎塚根; Toru Hirata; 徹平田
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-07-02

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a high signal transmission characteristic regarding a micro device which is suitably used for an optical switch and a method of manufacturing the micro device. SOLUTION: A moving part 24 furnished with a mirror 26 and a base plate part 23 which movably supports the moving part 24 are provided. Further, an optical fiber 27 is so arranged that the angle α between incident light to the mirror 26 and the reflected light from the mirror 26 becomes an acute angle (α<90°). COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【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。
【０００２】
【従来の技術】
微細構造のパーツを集積して形成したマイクロデバイスは、例えば光スイッチ、ラブ・オン・チップ、マイクロ・クロマトグラフィ・デバイス、マイクロポンプ、パワーＭＥＭＳパーツ等として、各種分野での応用が期待されている。これらのマイクロデバイスのうち、例えば光スイッチは、光通信関連機器、とりわけ波長多重通信（ＤｅｎｓｅＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＤＷＤＭ）関連機器への需要が高まっている。
【０００３】
ここで、光スイッチの構造は、機械式及び非可動式の２種類に大別できる。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。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、Ｎｏｎ−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、サイズの肥大を免れない。
【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。この機械式の光スイッチとしては、光ファイバーの位置を固定すると共に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。
【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。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（例えば、特許文献１参照）。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。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２５８７０２公報、図１Ａ及び第０００８段落〜第００１１段落
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、光スイッチに求められる性能としては、光学特性（低挿入損失、低クロストーク等）、機械的電気的性能（光学的性能、高速スイッチング，高安定性，低電圧駆動，低消費電力等）、及び形状特性（装置の小型化等）である。
従来の光スイッチは、光ファイバーが９０°間隔で配置されていた。このため、ミラーの法線と光ファイバーからミラーに入射する入射光とのなす角度θ１（即ち、入射角θ１）は、４５°に設定されていた。
【０００８】
しかしながら、従来のように入射角度が４５°以上と大きい角度であると、ミラーの厚みに起因した光軸ずれによる損失が大きくなってしまうという問題点が生じる。このミラーの厚みに起因した光軸ずれとは、入射光がミラーにおいて反射される際、実際の反射光路と理想反射光路（設計上の光路）との差に起因して、入射側の光ファイバー１７Ｂ，１７Ｃに入射する光の光量が減少し、信号に損失が発生することをいう。
【０００９】
また、実際の反射光路と理想反射光路との差は、ミラーの厚さに依存しており、ミラーが厚いほどその差は大きくなる。このため、従来ではミラーの厚みによる信号の蹴られ損を低減する手段として、ミラーの厚さを薄くすることに重点が置かれた開発が行なわれていた。
【００１０】
しかしながら、ミラーはステージに立設させるものであり、所定の機械的強度が必要な構成要素である。このため、ミラーの厚さを薄くするには限界があり、よって従来の手法ではミラーの厚みによる信号の蹴られ損を低減するにも限界があるという問題点があった。
【００１１】
本発明は上記の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。
【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。
【００１３】
請求項１記載の発明は、
機能素子が設けられた移動部と、
該移動部を移動可能に支持すると共に、前記機能素子に対し光の入出射を行なう複数の導波経路が配設される基板部とを有するマイクロデバイスであって、
前記機能素子に入射される入射光と、前記機能素子により反射される反射光とのなす角度が鋭角となるよう前記導波経路を配置したことを特徴とするものである。
【００１４】
上記発明によれば、機能素子に対する入射光と反射光とのなす角度が鋭角となるよう導波経路を配置したため、同じ厚みの機能素子を用いた場合でも、従来に比べて実際の光路と理想光路との差（オフセット）が小さくなる。よって、いわゆる機能素子の厚みによる光軸ずれによる損失を軽減することができ、マイクロデバイス内における信号の劣化を抑制することができる。
【００１５】
また、請求項２記載の発明は、
機能素子が設けられた移動部と、
該移動部を移動可能に支持すると共に、前記機能素子に対し光を出射する出射用導波経路が配設される基板部とを有するマイクロデバイスであって、
前記出射用導波経路から出射される光が前記機能素子に入射する入射角をθとした場合、０°＜θ＜４５°となるよう構成したことを特徴とするものである。
【００１６】
上記発明によれば、出射用導波経路から出射される光が機能素子に入射する入射角θが従来の４５゜よりも小さい角度となるため、同じ厚みの機能素子を用いた場合でも、従来に比べて実際の光路と理想光路との差（オフセット）が小さくなる。このため、機能素子厚みによる光軸ずれによる損失を軽減することができ、マイクロデバイス内における信号の劣化を抑制することができる。
【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、
前記移動部は、単結晶シリコンのバルクで形成されていることを特徴とするものである。
【００１８】
上記発明によれば、移動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。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。
【００１９】
このため、移動部を単結晶シリコンのバルクとすることにより、移動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。また、移動部を単結晶シリコンのバルクとすることにより、半導体製造技術を利用して移動部を形成することが可能となり、よって移動部を容易かつ安価に形成することができる。
【００２０】
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、
前記導波経路は、前記基板部に形成された溝部に装着されることにより位置規制された構成であることを特徴とするものである。
【００２１】
上記発明によれば、導波経路は機能素子が支持される基板部に形成された溝部に装着されるため、機能素子と導波経路との位置精度を高めることができる。よって、導波経路と機能素子との間における光の授受を確実に行なうことができ、これによってもマイクロデバイス内における信号の劣化を抑制することができる。
【００２２】
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、
前記基板部を単結晶シリコンにより形成する共に、
隣接する一対の前記導波経路のなす角度を７０．６°となるよう構成したことを特徴とするものである。
【００２３】
上記発明によれば、シリコンの結晶角を利用して導波経路の壁に（１１０）面ウェハを使用して（１１１）面を、機能素子の面に（１００）面を用いることが可能となる。このため、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）による導波経路及び機能素子の形成を行なった後、結晶異方性エッチングを実施することにより、導波経路の寸法を保ったまま機能素子面の平滑化処理を行なうことが可能となる。
【００２４】
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、
機能素子をミラーとしたことを特徴とするものである。
【００２５】
上記発明によれば、機能素子をミラーとしたことにより、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。
【００２６】
また、請求項７記載の発明は、
機能素子と該機能素子に対し光の入射を行なう導波経路が装着される装着溝が設けられた基板部とを有するマイクロデバイスの製造方法であって、
基材に対して第１の深堀り加工を実施し、その後に第２の深堀り加工を実施することにより前記機能素子を形成する工程を有し、
かつ、前記第１の深堀り加工を実施する際、同時に前記導波経路が配設される装着溝を形成することを特徴とするものである。
【００２７】
上記発明によれば、機能素子と導波経路を装着する装着溝が同一工程において形成されるため、機能素子と導波経路との位置決め精度を高めることができる。
【００２８】
また、請求項８記載の発明は、
機能素子が設けられた移動部と、該移動部を移動可能に支持すると共に前記機能素子に対し光の入出射を行なう複数の導波経路が装着される装着溝が設けられた基板部とを有するマイクロデバイスの製造方法であって、
前記基板部となる第１の層と、前記移動部となる第２の層と、該第１の層と第２の層との間に設けられた中間層とを具備する基材を用い、
前記第１の層を深堀り加工することにより、該第１の層に前記機能素子母材を形成する工程と、
前記中間層をエッチストップ材として前記機能素子母材を含む第１の層を深堀り加工することにより、前記機能素子と前記装着溝とを同時に形成する工程と、前記中間層をエッチストップ材として前記第２の層を深堀り加工することにより前記移動部を形成する工程とを有することを特徴とするものである。
【００２９】
上記発明によれば、機能素子と導波経路を装着する装着溝が同一工程において形成されるため、機能素子と導波経路との位置決め精度を高めることができる。また、第１の層を深堀り加工することにより機能素子を形成するため、機能素子面を略垂直に形成することができ、反射精度の高い機能素子を実現することができる。また、中間層をエッチストップ材として機能素子を形成するため、機能素子の高さは第１の層の厚さと等しくなり、よって機能素子の高さ精度を容易に出すことができる。
【００３０】
また、請求項９記載の発明は、
機能素子が設けられた移動部と、該移動部を移動可能に支持すると共に前記機能素子に対し光の入出射を行なう複数の導波経路が装着される装着溝が設けられた基板部とを有するマイクロデバイスの製造方法であって、
前記基板部となる第１及び第２の層と、前記移動部となる第３の層と、該第１の層と第２の層との間に設けられた第１の中間層と、該第２の層と第３の層との間に設けられた第２の中間層を具備する基材を用い、
前記第１の層を前記第１の中間層をエッチストップ材として深堀り加工することにより該第１の層に機能素子母材を形成する工程と、
前記第１の層を前記第１の中間層をエッチストップ材として深堀り加工することにより前記装着溝を形成する処理と、前記第２の層を前記第２の中間層をエッチストップ材として深堀り加工することにより機能素子を形成する処理とを同時に行なう工程と、
前記第３の層を前記第２の中間層をエッチストップ材として深堀り加工することにより移動部を形成する工程とを有することを特徴とするものである。
【００３１】
上記発明によれば、機能素子と導波経路を装着する装着溝が同一工程において形成されるため、機能素子と導波経路との位置決め精度を高めることができる。また、第１の中間層をエッチストップ材として装着溝が形成されるため、装着溝を高精度に形成することができる。よって、機能素子と導波手段の位置との位置決め精度を高めることができ、信頼性の高い光の切り換え処理を行なうことができる。
【００３２】
また、請求項１０記載の発明は、
請求項８または９記載のマイクロデバイスの製造方法において、
前記深堀り加工として、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。
【００３３】
上記発明によれば、深堀り加工として反応性イオンエッチングを用いたことにより、第１の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、機能素子を精度良く形成することができる。
【００３４】
また、請求項１１記載の発明は、
請求項８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、
前記基材の前記第１の層としてシリコンを用いると共に、
前記装着溝の側壁がシリコンの（１１１）面となり、前記機能素子の鏡面が（１００）面となるよう構成したことを特徴とするものである。
【００３５】
上記発明によれば、反応性イオンエッチチング（ＲＩＥ）による導波経路及び機能素子の形成を行なった後、結晶異方性エッチングを実施することにより、導波経路の寸法を保ったまま機能素子面の平滑化処理を行なうことが可能となる。
【００３６】
また、請求項１２記載の発明は、
請求項８乃至１１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、
機能素子をミラーとしたことを特徴とするものである。
【００３７】
上記発明によれば、機能素子をミラーとすることにより、光スイッチを製造することができる。
【００３８】
【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。
【００３９】
図１乃至図４は、本発明の第１実施例であるマイクロデバイスを示している。本実施例では、マイクロデバイスとして機能素子としてミラーを用いた光スイッチを用いた例について説明する。しかしながら、本発明の適用は光スイッチ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。
【００４０】
光スイッチ２０Ａ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。図１は光スイッチ２０Ａの分解斜視図であり、図２は光スイッチ２０Ａの平面図であり、図３は図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面図であり、更に図４は図２におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００４１】
各図に示すように、光スイッチ２０Ａは、大略すると第１の構造体２１Ａと第２の構造体２２とにより構成されている。また、第１の構造体２１Ａは、第２の構造体２２の上部に積み重ねられ固定された構成とされている。
【００４２】
第１の構造体２１Ａは、基板部２３Ａと移動部２４とにより構成されている。まず、基板部２３Ａについて説明する。基板部２３Ａは単結晶シリコンのバルクにより構成されており、移動部２４を支持する機能を奏すると共に、光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄ（請求項に記載の導波経路に相当する）を所定位置に固定する機能を奏する。
【００４３】
光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄを固定するため、基板部２３Ａには光ファイバー装着溝２８が形成されている。本実施例では図２に示すように、基板部２３Ａの上面に４本の光ファイバー装着溝２８が、平面視した状態においてＢ−Ｂ線を中心にＶ字状をなすように形成されている。
【００４４】
よって、この光ファイバー装着溝２８に装着される光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄも、平面視した状態において基板部２３ＡにＢ−Ｂ線を中心にＶ字状となるよう装着される。尚、このＢ−Ｂ線はミラー２６の法線であり、よってＢ−Ｂ線はミラー２６のミラー面２６ａに対して垂直な線分である。
【００４５】
また、基板部２３Ａには開口部２９が形成されている。移動部２４は、後述するように、この開口部２９の内部に移動可能に設けられる。また、開口部２９と光ファイバー装着溝２８は、基板部２３Ａの中央位置で連通している。そして移動部２４に形成されるミラー２６は、この連通位置（即ち、基板部２３Ａの中央位置）において、移動部２４を構成するステージ部３７上に立設される。
【００４６】
更に、ミラー２６が図中上方（Ｚ２方向）にある位置（以下、基準位置という）で、ミラー２６のミラー面は各光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄの端面と対向するよう構成されている。図３に実線で示すミラー２６、及び図４に示すミラー２６は、それぞれ基準位置にあるミラー２６を示している。尚、ミラー２６と光ファイバー２７との位置関係の詳細については、説明の便宜上、後述するものとする。
【００４７】
次に、移動部２４について説明する。移動部２４Ａは、支持部２５，ミラー２６，ステージ部３７，及び電極部３８等により構成されている。この移動部２４Ａも単結晶シリコンのバルクよりなり、また予めイオン注入されることにより導電性を有した構成とされている。
【００４８】
この移動部２４は前記の基板部２３Ａと一括的に形成されるが、その際に主にバルクマイクロマシニング技術を用いて形成される。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、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月２０日発行、８７１頁右欄参照）。
【００４９】
ミラー２６（機能素子）は、上記のようにステージ部３７に立設されている。このミラー２６は、その反射面２６ａが鏡面処理され反射光率が高められている。また、このミラー２６と各光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄは、平面視した状態において所定の角度を有して対向するよう構成されている（図２参照）。
【００５０】
そして、ミラー２６が各光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄと対向する基準位置にある時、図２における光ファイバー２７Ａから出射した光はミラー２６に反射されて光ファイバー２７Ｂに入射し、光ファイバー２７Ｄから出射した光はミラー２６に反射されて光ファイバー２７Ｃに入射する。
【００５１】
一方、ミラー２６が下方（図１，３，４に矢印Ｚ１方向）に移動して光ファイバー２７から離間した下動位置（図３に一点鎖線で示す位置）にある時は、光ファイバー２７Ａから出射した光はミラー２６に反射されることなく光ファイバー２７Ｃに入射し、光ファイバー２７Ｄから出射した光は光ファイバー２７Ｂに入射する。これにより、各光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄの間において、光路の切り換え処理を行なうことができる。
【００５２】
支持部２５は板バネ状とされており、外側の端部は基板部２３Ａと基台部３３との間に固定され、内側の端部は一体的にステージ部３７に接続された構成となっている。従って、移動部２４Ａは、支持部２５が弾性変形することにより、開口部２９内で矢印Ｚ１，Ｚ２方向（後述する対向電極３４に対して上下方向）に移動可能な構成となる。尚、本実施例では支持部２５は直線形状とされているが、支持部２５は直線形状に限定されるものではなく、ミアンダ形状や蛇行形状等の他の形状とすることも可能である。これにより、支持部２５のバネ特性を調整することができる。
【００５３】
電極部３８はステージ部３７を挟んでその両側に一対形成されており、その形状は平面視した状態で略三角形状とされている（図２参照）。この電極部３８は、支持部２５及びステージ部３７に対して広い面積を有しており、第２の構造体２２Ａに形成された対向電極３４と対向するよう配設されている。
【００５４】
上記したように、本実施例に係る光スイッチ２０Ａでは、基板部２３Ａ及び移動部２４を単結晶シリコンのバルクにより形成した構成としている。この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。
【００５５】
このため、基板部２３Ａ及び移動部２４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２０Ａの信頼性を向上することができる。また、単結晶シリコンのバルクは、半導体製造技術を利用して加工成形することができるため、基板部２３Ａ及び移動部２４を容易かつ安価に形成することができる。
【００５６】
また、本実施例に係る光スイッチ２０Ａでは、基板部２３Ａが基台部３３からミラー２６の配設位置に向けて広く延出した構成とされている。このため、光ファイバー装着溝２８をミラー２６の近傍位置まで形成でき、よって光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄをミラー２６に近接した状態で基板部２３Ａに配設することができる。これにより、各光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄとミラー２６との距離（即ち、光の空間光路長）を短くでき、よって光スイッチ２０Ａで発生する光信号の劣化を抑制することができる。
【００５７】
次に、第２の構造体２２について説明する。第２の構造体２２はガラスよりなる基台部３３からなり、その内部にキャビティ３２を形成した構成とされている。このキャビティ３２は、第２の構造体２２を弗酸（ＨＦ）と弗化アンモニウム（ＮＨ_４Ｆ）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形成される。
【００５８】
また、このキャビティ３２内において、ステージ部３７及び電極部３８と対向する位置には対向電極３４が形成されている。この対向電極３４と移動部２４（前記のように、イオン注入されることにより電極として機能する）との間には、図示しない電圧印加装置が接続されている。
【００５９】
そして、この電圧印加装置により対向電極３４と移動部２４Ａとの間に所定の駆動電圧を印加すると、面積の大なる電極部３８は対向電極３４に静電的に引き寄せられる。これにより、ステージ部３７は支持部２５の弾性力に抗して図中矢印Ｚ１方向に変位し、これに伴いミラー２６も矢印Ｚ１方向に移動する。
【００６０】
また、駆動電圧の印加を停止すると、ミラー２６は支持部２５の弾性復元力により図中矢印Ｚ２方向に変位し、これに伴いミラー２６も矢印Ｚ２方向に移動する。そして、ミラー２６が矢印Ｚ２方向限（基準位置）まで移動した状態で、ミラー２６の反射面は光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄと対向し、前記のように光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄとの間で光の入出射を行なう。このように、光スイッチ２０Ａは、駆動電圧をＯＮ／ＯＦＦすることにより、光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄの光路を選択的に切り換えることができる。
【００６１】
ここで、ミラー２６と光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄの位置関係について、主に図２及び図５を用いて説明する。
前記したように、本実施例では光ファイバー２７Ａ，２７Ｄは光を出射する光ファイバーであり、光ファイバー２７Ｂ，２７Ｃは光が入射する光ファイバーである。図２に示されるように、光ファイバー２７Ａと光ファイバー２７Ｃは直線状に配置されており、また光ファイバー２７Ｂと光ファイバー２７Ｄも直線状に配置されている。これにより、ミラー２６が下動位置にある時、光ファイバー２７Ａから出射した光は光ファイバー２７Ｃに入射し、また光ファイバー２７Ｄから出射した光は光ファイバー２７Ｂに入射する。
【００６２】
一方、光ファイバー２７Ａと光ファイバー２７Ｂ、及び光ファイバー２７Ｃと光ファイバー２７Ｄの配置に注目すると、本実施例では光ファイバー２７Ａと光ファイバー２７Ｂのなす角度α２及び光ファイバー２７Ｃと光ファイバー２７Ｄのなす角度α２が、鋭角となるよう構成されている。即ち、各光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄは、０°＜α２＜９０°となるよう構成されている。
【００６３】
従って、ミラー２６が基準位置にある時、光ファイバー２７Ａから出射されミラー２６に入射する入射光と、この入射光がミラー２６で反射されて光ファイバー２７Ｂに入射する反射光とのなす角度である入反射角もα２となる。同様に、ミラー２６が基準位置にある時、光ファイバー２７Ｄから出射されミラー２６に入射する入射光と、この入射光がミラー２６で反射されて光ファイバー２７Ｃに入射する反射光とのなす角度である入反射角もα２となる。
【００６４】
また、上記のように入反射角α２を鋭角とすることにより、光ファイバー２７Ａ及び光ファイバー２７Ｄからミラー２６に入射する入射光の入射角度θ２は、０°＜θ２＜４５°となる。
【００６５】
本実施例のように、ミラー２６に入射される入射光と、ミラー２６により反射される反射光とのなす角度である入反射角α２が鋭角となるよう各光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄを配置したことにより、換言すれば光ファイバー２７Ａ及び光ファイバー２７Ｄからミラー２６に入射する入射光の入射角度θ２を０°＜θ＜４５°となるよう構成したことにより、いわゆるミラー厚みによる信号の蹴られ損を軽減することができ、光スイッチ２０Ａ内における信号の劣化を抑制することができる。以下、この理由について図５を用いて説明する。
【００６６】
図５は、ミラー２６に入射する入射光Ａ１，Ｂ１と、ミラー２６で反射される反射光Ａ２，Ａ３，Ｂ２，Ｂ３の光路を示したものである。この各光の内、Ａ１〜Ａ３は本実施例に係る光スイッチ２０Ａにおける入射光及び反射光を示しており、またＢ１〜Ｂ３は本実施例と比較対照するために従来の光スイッチ１０における入射光及び反射光を示している。
【００６７】
いま、ミラー２６が厚みの極めて薄い、即ちミラーの厚さを考慮する必要がない理想的なミラーであると仮定する。この場合従来の光スイッチ１０において、光ファイバー１７Ａ，１７Ｄからの入射光Ｂ１は、ミラー２６の点Ｏｏで反射されて反射光Ｂ３（実線で示す）で示す光路で光ファイバー１７Ｂ，１７Ｃに入射する。この際、入反射角α１は９０°であり、入射角θ１は４５°である。
【００６８】
同様に、ミラー２６が理想的なミラーであると仮定した場合、本実施例に係る光スイッチ２０Ａにおいて、光ファイバー２７Ａ，２７Ｄからの入射光Ａ１は、ミラー２６の点Ｏｏで反射されて反射光Ａ３（実線で示す）で示す光路で光ファイバー２７Ｂ，２７Ｃに入射する。この際、入反射角α２は鋭角（０°＜α２＜９０°）とされている。また、入射角θ１は０°＜θ１＜４５°となるよう設定されている。尚、図中Ｘｏで示す線分は、反射点Ｏｏを通るミラー２６の法線である。
【００６９】
しかしながら、実際上は厚さを考慮する必要がない理想的なミラーを作成するのは困難であり、ミラー２６は必然的に厚さを有する。このため、入射光Ａ１，Ｂ１がミラー２６で実際に反射される位置は、ミラー２６の反射面２６ａとなる。
【００７０】
従来の光スイッチ１０において、ミラー２６の厚みを考慮した場合の光の入射及び反射は次のようになる。即ち、光ファイバー１７Ａ，１７Ｄからの入射光Ｂ１は、ミラー２６の反射面２６ａである点Ｏ_Ｂで反射されて反射光Ｂ２（破線で示す）で示す光路で光ファイバー１７Ｂ，１７Ｃに入射する。この際、入反射角α１及び入射角θ１は変化することはなく、α１＝９０°，θ１＝４５°である。
【００７１】
一方、本実施例に係る光スイッチ２０Ａにおいてミラー２６の厚みを考慮した場合、光ファイバー２７Ａ，２７Ｄからの入射光Ａ１は、ミラー２６の点Ｏ_Ａで反射されて反射光Ａ２（破線で示す）で示す光路で光ファイバー２７Ｂ，２７Ｃに入射する。この際、入反射角α２及び入射角θ２は変化することはなく、入反射角α２は鋭角（０°＜α２＜９０°）とされており、具体的には約６０°とされている。また、入射角θ２は０°＜θ２＜４５°となるよう設定されており、具体的には約３０°とされている。尚、図中Ｘ_Ａで示す線分は、反射点Ｏ_Ａを通るミラー２６の法線であり、図中Ｘ_Ｂで示す線分は、反射点Ｏ_Ｂを通るミラー２６の法線である。
【００７２】
ここで、ミラー２６に厚みがない理想的なミラーであると想定したときの反射光Ａ３，Ｂ３と、ミラー２６の厚みを考慮した実際の反射光Ａ２，Ｂ２とを比較する。まず、従来の光スイッチ１０における理想的なミラーであると想定したときの反射光Ｂ３（理想光路）と、厚みのある実際のミラー２６による反射光Ｂ２（実際の光路）では、光路に図中矢印Ｌ_Ｂで示す距離だけオフセットしている。このオフセット量Ｌ_Ｂは、上記した理想光路における反射点Ｏｏ点と反射面２６ａとの距離をａとした場合、Ｌ_Ｂ＝２ｓｉｎθ１で求められる。
【００７３】
一方、本実施例に係る光スイッチ２０Ａにおける理想的なミラーであると想定したときの反射光Ａ３（理想光路）と、厚みのある実際のミラー２６による反射光Ａ２（実際の光路）では、光路に図中矢印Ｌ_Ａで示す距離だけオフセットしている。このオフセット量Ｌ_Ａは、Ｌ_Ａ＝２ｓｉｎθ２となる。
【００７４】
ここで、オフセット量Ｌ_Ａとオフセット量Ｌ_Ｂとを比較すると、前記のように従来の光スイッチ１０における入射角θ１は約４５°或いはこれよりも大きい角度であり、よってＬ_Ｂ≧√２×ａとなる。これに対し、本実施例に係る光スイッチ２０Ａでは、前記のように入射角θ２は０°＜θ２＜４５°となるよう設定さており、よってａ＜Ｌ_Ｂ＜√２×ａとなる。従って、本実施例に係る光スイッチ２０Ａのオフセット量Ｌ_Ａは、従来の光スイッチ１０のオフセット量Ｌ_Ｂに比べて小さくなる。
【００７５】
通常、光スイッチ１０，２０Ａの設計においては、ミラー２６の厚みを考慮しない理想光路に基づき各光ファイバー１７Ａ〜１７Ｄ，２７Ａ〜２７Ｄの配設位置が決められ、その上で上記したオフセット量Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｂに基づき、反射光を入射する入射側の光ファイバー１７Ｂ，１７Ｃ，２７Ｂ，２７Ｃの配設位置の補正が行なわれる。この際、従来の光スイッチ１０のようにオフセット量Ｌ_Ｂが大きいと、光軸ずれによる損失が非常に大きくなる。
いま仮に、実際の光路である反射光Ｂ２に対して光ファイバー１７Ｂ，１７Ｃの光軸を合わせる補正を行なった場合を想定すると、ミラー１６が基準位置にある状態では出射側の光ファイバー１７Ａ，１７Ｄから出射した光はミラー１６で反射し、高効率で光ファイバー１７Ｂ，１７Ｃに入射されるため信号の蹴られ損の発生は少ない。
【００７６】
しかしながら、出射側の光ファイバー１７Ａ，１７Ｄは理想光路に基づき配設されている。このため、上記のように入射側の光ファイバー１７Ｂ，１７Ｃが理想光路である反射光Ｂ３の位置から大きくずれると、光ファイバー１７Ａと光ファイバー１７Ｃとの直線性、及び光ファイバー１７Ｄと光ファイバー１７Ｃとの直線性が悪くなる。このため、ミラー１６が下動した場合、光ファイバー１７Ａから出射した光が光ファイバー１７Ｃに入射する際、及び光ファイバー１７Ｄから出射した光が光ファイバー１７Ｃに入射する際に、信号の蹴られ損が発生してしまう。
【００７７】
また、光ファイバー１７Ａと光ファイバー１７Ｃとの直線性、及び光ファイバー１７Ｄと光ファイバー１７Ｃが直線性を維持するよう光ファイバー１７Ｂ，１７Ｃの補正を行なうと、ミラー１６が基準位置にある時、反射光Ｂ２の光ファイバー１７Ｂ，１７Ｃへの入射効率が低下し、やはり信号の蹴られ損が発生してしまう。
【００７８】
これに対して本実施例に係る光スイッチ２０Ａは、入反射角α２を鋭角としたことにより、換言すれば入射角度θ２を０°＜θ２＜４５°としたことにより、オフセット量Ｌ_Ａを従来に比べて小さくすることができる。これにより、入射側の光ファイバー２７Ｂ，２７Ｃに対し、配設位置の補正を行なう必要はなくなる。
【００７９】
また補正を実施しなくても、ミラー２６が基準位置にある場合には、光ファイバー２７Ａ，２７Ｄから出射しミラー１６で反射した光は、高効率で光ファイバー２７Ｂ，２７Ｃに入射される。このため、信号の蹴られ損の発生は殆どなく、よって光スイッチ２０Ａにおいて光信号に劣化が発生するのを抑制することができる。
【００８０】
また、ミラー２６が下動した位置にある場合においても、光ファイバー２７Ａと光ファイバー２７Ｃとの直線性、及び光ファイバー２７Ｄと光ファイバー２７Ｃとの直線性は維持される。このため、ミラー２６が下動した位置にある場合においても、信号の蹴られ損の発生は殆どなく、光スイッチ２０Ａにおいて光信号に劣化が発生するのを抑制することができる。
【００８１】
更に、本実施例に係る光スイッチ２０Ａでは、前記したように各光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄが基板部２３Ａに形成された光ファイバー装着溝２８に装着されることにより位置規制される構成となっている。即ち、各光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄは、ミラー２６が支持される基板部２３Ａに一体的に形成された光ファイバー装着溝２８に装着される構成となっている。
【００８２】
これにより、ミラー２６と各光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄとの位置精度を高めることができ、よって各光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄとミラー２６との間における光の授受を確実に行なうことができる。従って、これによってもマイクロデバイス内における信号の劣化を抑制することができる。
【００８３】
図６乃至図８は、本発明の第２乃至第６実施例である光スイッチ２０Ｂ〜２０Ｆを示している。図６及び図７（Ａ）は第２実施例である光スイッチ２０Ｂであり、図７（Ｂ）は第３実施例である光スイッチ２０Ｃであり、図８（Ａ）は第４実施例である光スイッチ２０Ｄであり、図８（Ｂ）は第５実施例である光スイッチ２０Ｅであり、図８（Ｃ）は第６実施例である光スイッチ２０Ｆを夫々示している。
【００８４】
この各光スイッチ２０Ｂ〜２０Ｆは、一つの基板部２３Ｃに複数のミラー２６及び光ファイバー２７をマトリックス状に配設したマトリックススイッチである。また、各光ファイバー２７は入反射角が鋭角（入射角θが０°＜θ＜４５°）となるよう配置されており、よってミラー２６の厚さによる損失を抑制して光信号の劣化を抑制する構成とされている。
【００８５】
また、各光スイッチ２０Ｂ〜２０Ｆでは、電極部３８が支持部２５の配設位置を中心として線対称な形状とされており、かつ各電極部３８は光ファイバー２７により囲まれた平行四辺形の領域内に形成されている。この構成とすることにより、隣接する電極部３８同士をコンパクトに配置することが可能となり、基板部２３Ｂに対して広い面積を有する電極部３８をスペース効率よく配置することができるため、光スイッチ２０Ｃ〜２０Ｆの小型化を図ることができる。尚、図８（Ａ）は、前記した光スイッチ２０Ａを基板部２３Ｂ上に複数個形成することによりマトリックススイッチを実現したものである。
【００８６】
続いて、光スイッチの製造方法について説明する。図９乃至図１２は、先に述べた第１実施例に係る光スイッチ２０Ａの製造方法を示している。尚、図９乃至図１２において、第１実施例に係る光スイッチ２０Ａの説明に用いた図１乃至図４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説明する。また、これから説明する光スイッチの製造方法においては、入反射角α２（即ち、光ファイバー２７Ａと光ファイバー２７Ｃとのなす角度、及び光ファイバー２７Ｄと光ファイバー２７Ｂのなす角度）は７０．６°に設定されている。
【００８７】
図９（Ａ）は、光スイッチ２０Ａを製造する機材となるＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板４０を示している。本実施例に係る製造方法で用いるＳＯＩ基板４０は、上層から第１のバルク層４１，中間層４３，第２のバルク層４２が順次積層された構成とされている。第１のバルク層４１及び第２のバルク層４２は単結晶シリコン（Ｓｉ）のバルクであり、中間層４３は二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）である。
【００８８】
このＳＯＩ基板４０は、周知のＳＯＩ技術を用いて形成される。具体的には、ＳＯＩ基板４０はＳＩＭＯＸ（ＳｉｌｉｃｏｎＩＭｐｌａｎｔｅｄＯＸｉｄｅ）法、或いは貼り合わせ法を用いて形成することができる。ＳＩＭＯＸ法とは、シリコン基板（Ｓｉ）に酸素（Ｏ２）をイオン注入し、その後に熱処理を行なうことによりシリコンと結合させ、基板表面より内部位置にシリコンの酸化膜（ＳｉＯ_２）を形成することによりＳＯＩ基板４０を製造する方法である。
【００８９】
また、貼り合わせ法は、表面に酸化膜を形成した第１のシリコン基板と、これとは別個の第２のシリコン基板を高熱・高圧力で接着し、その後に第２のシリコン基板を所定の厚さまで研削することにより、ＳＯＩ基板４０を製造する方法である。
【００９０】
上記構成とされたＳＯＩ基板４０には、例えば熱酸化法を用いることにより、図９（Ｂ）に示すように第１のバルク層４１の表面に表面酸化膜４４を形成すると共に第２のバルク層４２の表面（図中、下面）に表面酸化膜４５を形成する。続いて、この各表面酸化膜４４，４５の表面に第１のレジスト膜４６，４７を塗布する。この第１のレジスト膜４６，４７は、例えばスピナーを用いて塗布される。この第１のフォトレジスト４６，４７は、ポジ型，ネガ型のいずれであってもよい。
【００９１】
続いて、第１のバルク層４１側に形成された第１のフォトレジスト４６に対し露光・現像処理が行なわれ、基板部２３Ａ及びミラー２６となる部位の上部を残し、他の部分（具体的には、開口部２９及び光ファイバー装着溝２８の形成位置に対応する部分）の第１のフォトレジスト４６が除去される。
【００９２】
図９（Ｃ）は、第１のフォトレジスト４６の不要部分が除去された状態を示している。同図に示すように、第１のレジスト膜４６が除去された部分は、表面酸化膜４４が露出した状態となっている。
【００９３】
続いて、図９（Ｄ）に示すように露出した表面酸化膜４４をエッチングにより除去すると共に、アッシング等により第１のレジスト膜４６を除去する。これにより、パターニングされた表面酸化膜４４の形成位置を除いた部分は、図１０（Ａ）に示すように第１のバルク層４１が露出した状態となっている。
【００９４】
第１のレジスト膜４６に対するレジスト除去が終了すると、次に図１０（Ｂ）に示すように、第１のバルク層４１の表面酸化膜４４が形成された面の全面に第２のレジスト膜４８を塗布する。尚、この第２のフォトレジスト４８もポジ型，ネガ型のいずれであってもよい。
【００９５】
続いて、この第２のレジスト膜４８に対し露光・現像処理が行なわれ、開口部２９の形成位置に対応する位置における第２のレジスト膜４８が除去され、図１０（Ｃ）に示すように開口パターン４９が形成される。この開口パターン４９の形成位置は、第１のバルク層４１が露出した状態となっている。
【００９６】
上記のように第２のレジスト膜４８のパターニングが終了すると、続いて第１のバルク層４１に対して深堀り加工が実施される。本実施例では深堀り加工としてバルクマイクロマシニングを用いており、具体的にはバルクマイクロマシニングの一種である反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）を用いている。
【００９７】
ＳＯＩ基板４０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２のレジスト膜４８をマスクとして第１のバルク層４１に対し反応性イオンエッチングが実施される。これにより、第１のバルク層４１には図１０（Ｄ）に示すように第１の深堀り加工部５０が形成され、ミラー２６の母材となるミラー母材２６−１が形成される。この際、本実施例ではミラー母材２６−１の後に反射面２６ａ（鏡面）となる面がシリコンの（１００）面となるよう設定されている。
【００９８】
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第１の深堀り加工部５０を深掘り加工することができる。尚、本実施例では上記のようにシリコンの結晶方位を設定しているが、反応性イオンエッチングでは、これがエッチングに影響を与えるようなことはない。
【００９９】
一方、本工程で実施される反応性イオンエッチングでは、第１のバルク層４１の全てをエッチングすることはせず、第１のバルク層４１の途中位置までエッチングされる（いわゆるハーフエッチングされる）。この第１の深堀り加工部５０の深さは、例えばエッチング時間を管理することにより決めることができる。
【０１００】
具体的な第１の深堀り加工部５０の深さは、第１のバルク層４１であって第１の深堀り加工部５０が形成された位置における厚さＷ１（図１１（Ａ）に矢印で示す）が、後に形成される光ファイバー装着溝２８の深さＷ２（図１１（Ｂ）に矢印で示す）と等しいか、それよりも若干小さくなるよう設定されている（Ｗ１≦Ｗ２）。
【０１０１】
このように第１の深堀り加工部５０が深堀り加工されると、アッシング等により第２のレジスト膜４８は除去される。図１１（Ａ）は、第２のレジスト膜４８が除去された状態を示している。同図に示すように、第２のレジスト膜４８が除去されることにより、第１のバルク層４１の上面には光ファイバー装着溝２８及び開口部２９の形成位置に開口が形成された表面酸化膜４４が露出した状態となる。
【０１０２】
上記のように第２のレジスト膜４８が除去されると、続いて第１のバルク層４１に対して第２の深堀り加工が実施される。本実施例では、この第２の深堀り加工についても、バルクマイクロマシニングである反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いている。この反応性イオンエッチングにより、第１のバルク層４１には光ファイバー装着溝２８が形成され、第１の深堀り加工部５０には更に深い第２の深堀り加工部５１が形成され、更にミラー母材２６−１にミラー２６が形成される。
【０１０３】
この際、本実施例では、ＳＦ_６ガスを用いた反応性イオンエッチングを採用している。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_２）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。このエッチレートの選択比は、条件によって異なるが、Ｓｉ：ＳｉＯ_２＝（１００〜３００）：１である。
【０１０４】
一方、本実施例で用いているＳＯＩ基板４０は、シリコン（Ｓｉ）よりなる第１のバルク層４１と第２のバルク層４２との間に、反応性イオンエッチングのエッチング速度が極めて遅い二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）よりなる中間層４３を介装した構成とされている。このため、第１のバルク層４１に対する反応性イオンエッチングは、この中間層４３が露出するまで行なわれ、また中間層４３が露出した後は第２のバルク層４２までエッチングが及ぶのを防止する。
【０１０５】
即ち、第１のバルク層４１に対してエッチング処理を行なう際、中間層４３は第１のバルク層４１に対するエッチング量を規制するエッチストップ材として機能する。この第２の深堀り加工は、光ファイバー装着溝２８が所定の深さに深堀りされるまで実施される。この光ファイバー装着溝２８の深さは、例えばエッチング時間を管理することにより決めることができる。
【０１０６】
また前記したように、第１の深堀り加工部５０の形成後における第１のバルク層４１の厚さＷ１（図１１（Ａ）参照）は、光ファイバー装着溝２８の既定深さＷ２（図１１（Ｂ）参照）と等しいかそれよりも若干小さく設定（Ｗ１≦Ｗ２）されている。このため、既定深さの光ファイバー装着溝２８が形成された時点で、深堀り加工は中間層４３にまで達する。しかしながら、エッチストップ材として機能する中間層４３以上に反応性イオンエッチングは進まないため、第２のバルク層４２がエッチングされるようなことはない。
【０１０７】
更に、本実施例で製造する光スイッチ２０Ａは、ミラー２６に入射される入射光と、ミラー２６により反射される反射光とのなす角度が鋭角となるよう光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄが配置されるものであり、特に本実施例では入反射角α２（即ち、光ファイバー２７Ａと光ファイバー２７Ｃとのなす角度、及び光ファイバー２７Ｄと光ファイバー２７Ｂのなす角度）が７０．６°となるよう設定されている。よって、ＳＯＩ基板４０として（１１０）面ウェハを使用した場合、光ファイバー装着溝２８の側壁の方位は（１１１）面となる。
【０１０８】
続いて、ミラー２６の表面に対し平滑化処理（鏡面処理）が実施される。この平滑化処理は、結晶異方性エッチングを用いて実施される。結晶異方性エッチングでシリコンのエッチングを行なう場合、（１１１）面に対し（１００）面のエッチングレートは高い。このため、本実施例のように、反応性イオンエッチチング（ＲＩＥ）によるミラー２６及び光ファイバー装着溝２８の形成を行なった後、結晶異方性エッチングを実施することにより、光ファイバー装着溝２８の寸法を保ったままミラー２６の反射面２６ａに対して平滑化処理を行なうことが可能となる。これにより、光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄの位置決め精度を高く維持しつつ、反射面２６ａを反射効率の高い良好な鏡面とすることができる。
【０１０９】
上記のようにしてミラー２６，光ファイバー装着溝２８，及び第２の深堀り加工部５１が形成されると、続いてエッチング処理が実施される。このエッチング処理行なうことにより、図１１（Ｃ）に示すように第１のバルク層４１の表面に形成された表面酸化膜４４、第２の深堀り加工部５１の底部に露出した中間層４３、及び第２のバルク層４２の表面に形成された表面酸化膜４５（いずれも、二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）よりなる）が除去される。
この際、前記したように本実施例では中間層４３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しているため、形成されるミラー２６の高さを高精度に形成することができる。即ち、ミラー２６の高さは、ＳＯＩ基板４０を構成する第１のバルク層４１の厚さと、中間層４３の厚さを加えた厚さとなる。従って、ＳＯＩ基板４０の形成時に、第１のバルク層４１の厚さと中間層４３の厚さを加えた寸法をミラー２６の高さと等しく設定しておくことにより、ミラー２６の高さを高精度に設定することができる。
【０１１０】
更に本実施例では、反応性イオンエッチングを用いてミラー２６と光ファイバー装着溝２８を同時形成している。このため、ミラー２６と光ファイバー装着溝２８を別個に形成する方法に比べて加工時間の短縮を図ることができ、光スイッチ２０Ａの製造におけるスループットを向上させることができる。
【０１１１】
また、ミラー２６と光ファイバー装着溝２８を同時に形成することで、ミラー２６と光ファイバー装着溝２８の設置角度等の精度を高めることができる。仮に、ミラーと光ファイバー装着溝を別個に形成することを想定すると、加工時のアライメントずれによる誤差が発生し、ミラーと光ファイバー装着溝の設置角度等の精度が低下してしまう。よって、ミラー２６と光ファイバー装着溝２８を同時に形成することにより、光信号の損失を小さくすることができる。
【０１１２】
上記のエッチング処理が終了すると、続いて図１１（Ｄ）に示されるように、第２のバルク層４２上に第３のレジスト膜５２が塗布される。この第３のレジスト膜５２も、例えばスピナー等を用いて塗布される。尚、この第３のフォトレジスト５２もポジ型，ネガ型のいずれであってもよい。
【０１１３】
そして、この第３のレジスト膜５２に対して露光・現像処理が行なわれ、第３のレジスト膜５２にはパターン５３が形成される。このパターン５３は、支持部２５，ステージ部３７，及び電極部３８に第３のレジスト膜５２を残し、他の部分は除去されたパターンである。図１２（Ａ）は、第３のレジスト膜５２にパターン５３が形成された状態を示している。
【０１１４】
次に、このパターン５３が形成された第３のレジスト膜５２をマスクとして、第２のバルク層４２に対して反応性イオンエッチングを実施する。これにより第２のバルク層４２には、支持部２５，ステージ部３７，及び電極部３８が形成される。図１２（Ｂ）は、この反応性イオンエッチングが終了した状態を示している。尚、図１２（Ｂ）では、ステージ部３７のみが図示されている。
【０１１５】
続いて、第３のレジスト膜５２を除去するアッシング処理が実施され、これにより図１２（Ｃ）に示す移動部２４が製造される。尚、光スイッチ２０Ａを構成する第２の構造体２２の製造方法は、周知の技術を用いて製造されるため、その説明は省略するものとする。
【０１１６】
尚、上記した実施例では、第１のバルク層４１と第２のバルク層４２を共に単結晶シリコンのバルクにより構成した。しかしながら、第１のバルク層４１と第２のバルク層４２は必ずしも単結晶シリコンのバルクとする必要はなく、ミラー２６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。
【０１１７】
また、第１のバルク層４１と第２のバルク層４２は必ずしも同一材料とする必要はなく、異なる材料とすることも可能である。この場合、第１のバルク層４１の材質を、第２のバルク層４２をエッチングする際にエッチストップ材として機能する材料とすることにより、中間層４３を削除することも可能となる。
【０１１８】
続いて、第２実施例である光スイッチの製造方法について説明する。
図１３乃至図１６は、第２実施例である光スイッチの製造方法を示している。尚、図１３乃至図１６において、第１実施例に係る製造方法の説明に用いた図９乃至図１２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。また、本実施例で説明する光スイッチも、入反射角α２が７０．６°に設定されている。
【０１１９】
図１３（Ａ）は、光スイッチを製造する機材となるＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板６０を示している。本実施例に係る製造方法で用いる三層ＳＯＩ基板６０は、上層から第１のバルク層６１，第１の中間層６４，第２のバルク層６２，第２の中間層６５，第３のバルク層６３が順次積層された構成とされている。第１乃至第３のバルク層６１，６２，６３は単結晶シリコン（Ｓｉ）のバルクであり、第１及び第２の中間層６４，６５は二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）である。この三層ＳＯＩ基板６０は、前記したＳＯＩ基板４０と同様に周知のＳＯＩ技術を用いて形成される。
【０１２０】
上記構成とされた三層ＳＯＩ基板６０には、例えば熱酸化法を用いることにより、図１３（Ｂ）に示すように第１のバルク層６１の表面に表面酸化膜４４を形成すると共に第３のバルク層６３の表面（図中、下面）に表面酸化膜４５を形成する。続いて、この各表面酸化膜４４，４５の表面に第１のレジスト膜４６，４７を塗布する。
【０１２１】
続いて、第１のバルク層６１側に形成された第１のフォトレジスト４６に対し露光・現像処理が行なわれ、基板部２３Ａ及びミラー２６となる部位の上部を残し、他の部分（開口部２９及び光ファイバー装着溝２８の形成位置に対応する部分）の第１のフォトレジスト４６が除去される。図１３（Ｃ）は、第１のフォトレジスト４６の不要部分が除去された状態を示している。
【０１２２】
続いて、図１３（Ｄ）に示すように露出した表面酸化膜４４をエッチングにより除去すると共に、図１４（Ａ）に示すように第１のレジスト膜４６を除去する。これにより、パターニングされた表面酸化膜４４の形成位置を除いた部分は、第１のバルク層６１が露出した状態となる。
【０１２３】
次に、図１４（Ｂ）に示すように、第１のバルク層６１の表面酸化膜４４が形成された面の全面に第２のレジスト膜４８を塗布する。そして、この第２のレジスト膜４８に対し露光・現像処理を実施し、図１４（Ｃ）に示すように、開口パターン４９を形成する。
【０１２４】
上記のように第２のレジスト膜４８のパターニングが終了すると、続いて第１のバルク層６１に対し、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いて深堀り加工が実施される。これにより、第１のバルク層６１には図１４（Ｄ）に示すように、第１の深堀り加工部５０が形成されると共に、ミラー２６の母材となるミラー母材２６−１が形成される。この際、本実施例ではミラー母材２６−１の後に反射面２６ａ（鏡面）となる面がシリコンの（１００）面となるよう設定されている。
【０１２５】
また、本実施例でも反応性イオンエッチングを用いているため、加工表面に対して略垂直な側壁を持つ第１の深堀り加工部５０を深掘り加工することができる。また、本実施例では、第１のバルク層６１と第２のバルク層６２との間にエッチストップ材として機能する第１の中間層６４が設けられているため、第１の深堀り加工部５０は第１の中間層６４に至るまで形成され、それ以上にエッチングがされることはない。尚、第１のバルク層６１の厚さは、規定の光ファイバー装着溝２８の深さと等しく設定されている。
【０１２６】
このように第１の深堀り加工部５０が深堀り加工されると、図１５（Ａ）に示すように、第１の深堀り加工部５０の底に位置する第１の中間層６４が除去される。この時同時に、第３のバルク層６３の表面に形成されていた表面酸化膜４５も除去される。
【０１２７】
次に、図１５（Ｂ）に示すように、アッシング等により第２のレジスト膜４８を除去する。同図に示すように、第２のレジスト膜４８が除去されることにより、第１のバルク層６１の上面には光ファイバー装着溝２８及び開口部２９の形成位置に開口が形成された表面酸化膜４４が露出した状態となる。
【０１２８】
続いて、第２の深堀り加工が実施される。この第２の深堀り加工も、バルクマイクロマシニングである反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いて実施される。この第２の深堀り加工により、第１のバルク層６１の光ファイバー装着溝２８が形成される所定位置には、第３の深堀り加工部５５が形成される。また、第１の深堀り加工部５０には、更に深い第２の深堀り加工部５１が形成される。図１５（Ｃ）は、第２の深堀り加工部５１及び第３の深堀り加工部５５が形成された状態を示している。また、第２の深堀り加工部５１の加工と共にミラー母材２６−１も深堀り加工され、ミラー２６が形成される。
【０１２９】
この際、第２の深堀り加工部５１は第２の中間層６５をエッチストップ材として加工され、第３の深堀り加工部５５は第１の中間層６４をエッチストップ材として加工される。即ち、第２の深堀り加工部５１は第２の中間層６５が露出するまでエッチングされ、それ以上に第３のバルク層６３がエッチングされるようなことはない。また、第３の深堀り加工部５５は第１の中間層６４が露出するまでエッチングされ、それ以上に第２のバルク層６２がエッチングされるようなことはない。
【０１３０】
更に、本実施例で製造する光スイッチも、ミラー２６に入射される入射光と、ミラー２６により反射される反射光とのなす入反射角α２が７０．６°となるよう設定されている。よって、光ファイバー装着溝５５の側壁の方位は（１１１）面となる。
【０１３１】
続いて、ミラー２６の表面に対し結晶異方性エッチングを用いて平滑化処理（鏡面処理）が実施される。上記したように、結晶異方性エッチングでシリコンのエッチングを行なう場合、（１１１）面に対し（１００）面のエッチングレートは高い。このため、前記した実施例に係る製造方法と同様に本実施例に係る製造方法においても、反応性イオンエッチチング（ＲＩＥ）によるミラー２６及び光ファイバー装着溝５５の形成を行なった後、結晶異方性エッチングを実施することにより、光ファイバー装着溝５５の寸法を保ったままミラー２６の反射面２６ａに対して平滑化処理を行なうことが可能となる。これにより、光ファイバー２７Ａ〜２７Ｄの位置決め精度を高く維持しつつ、反射面２６ａを反射効率の高い良好な鏡面とすることができる。
【０１３２】
上記のようにして第２の深堀り加工部５１及び第３の深堀り加工部５５が形成されると、続いてエッチング処理を行なうことにより、第１のバルク層６１の表面に形成された表面酸化膜４４、第２の深堀り加工部５１の底部に位置する第２の中間層６５、及び第３の深堀り加工部５５の底部に位置する第１の中間層６４（いずれも、二酸化シリコン）が除去される。
【０１３３】
これにより、図１５（Ｄ）に示すように、三層ＳＯＩ基板６０に光ファイバー装着溝２８及び開口部２９を有した基板部２３Ａが形成される。この際、本実施例においても、第２の中間層６５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しているため、ミラー２６の高さを高精度に形成することができる。また、ミラー２６と光ファイバー装着溝２８（第３の深堀り加工部５５）を同時形成するため、ミラー２６と光ファイバー装着溝２８を別個に形成する方法に比べ、加工時間の短縮を図ることができる。
【０１３４】
上記のように三層ＳＯＩ基板６０に基板部２３Ａが形成されると、続いて図１６（Ａ）に示すように、第３のバルク層６３上に第３のレジスト膜５２が塗布される。そして、この第３のレジスト膜５２に対して露光・現像処理が行なわれ、第３のレジスト膜５２にはパターン５３が形成される。このパターン５３は、支持部２５，ステージ部３７，及び電極部３８に第３のレジスト膜５２を残し、他の部分は除去されたパターンである。図１６（Ｂ）は、第３のレジスト膜５２にパターン５３が形成された状態を示している。
【０１３５】
次に、このパターン５３が形成された第３のレジスト膜５２をマスクとして、第３のバルク層６３に対して反応性イオンエッチングを実施する。これにより第３のバルク層６３には、支持部２５，ステージ部３７，及び電極部３８が形成される。
【０１３６】
続いて、第３のレジスト膜５２を除去するアッシング処理が実施され、これにより図１６（Ｃ）に示す移動部２４が製造される。尚、光スイッチ２０Ａを構成する第２の構造体２２の製造方法は、周知の技術を用いて製造されるため、その説明は省略するものとする。
【０１３７】
上記したように、本実施例に係る製造方法によっても第１実施例と同様に簡単な処理で光スイッチを形成することができる。また、本実施例では三層ＳＯＩ基板６０を用いているため、第１の中間層６４をエッチストップ材として第１のバルク層６１をエッチングすることにより、光ファイバー装着溝２８を形成している。
【０１３８】
このため、光ファイバー装着溝２８を高精度に形成することが可能となり、ミラー２６と光ファイバー２７との位置決め精度を高めることができる。よって、より高い信頼性を有した光スイッチ２０Ａを実現することができる。
【０１３９】
尚、上記した実施例では、第１乃至第３のバルク層６１〜６３を共に単結晶シリコンのバルクにより構成した。しかしながら、各バルク層６１〜６３は必ずしも単結晶シリコンのバルクとする必要はなく、ミラー２６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。
【０１４０】
また、各バルク層６１〜６３は必ずしも同一材料とする必要はなく、異なる材料とすることも可能である。この場合、各バルク層６１〜６３の材質を、隣接する各バルク層６１〜６３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６４，６５を削除することも可能となる。
【０１４１】
【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。
【０１４２】
請求項１記載の発明によれば、機能素子に対する入射光と反射光とのなす角度が鋭角となるよう導波経路を配置したため、同じ厚みの機能素子を用いた場合でも、従来に比べて実際の光路と理想光路との差（オフセット）が小さくなる。よって、いわゆる機能素子の厚みによる光軸ずれによる損失を軽減することができ、マイクロデバイス内における信号の劣化を抑制することができる。
【０１４３】
また、請求項２記載の発明によれば、出射用導波経路から出射される光が機能素子に入射する入射角θが従来の４５゜よりも小さい角度となるため、同じ厚みの機能素子を用いた場合でも、従来に比べて実際の光路と理想光路との差（オフセット）が小さくなる。このため、機能素子厚みによる光軸ずれによる損失を軽減することができ、マイクロデバイス内における信号の劣化を抑制することができる。
【０１４４】
また、請求項３記載の発明によれば、移動部を単結晶シリコンのバルクとすることにより、移動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。また、移動部を単結晶シリコンのバルクとすることにより、移動部を容易かつ安価に形成することができる。
【０１４５】
また、請求項４記載の発明によれば、導波経路と機能素子との間における光の授受を確実に行なうことができ、マイクロデバイス内における信号の劣化を抑制することができる。
【０１４６】
また、請求項５記載の発明によれば、シリコンの結晶角を利用して導波経路の壁に（１１１）面を、機能素子の面に（１００）面を用いることが可能となり、よって反応性イオンエッチチング（ＲＩＥ）による導波経路及び機能素子の形成を行なった後に結晶異方性エッチングを実施することにより、導波経路の寸法を保ったまま機能素子面の平滑化処理を行なうことが可能となる。
【０１４７】
また、請求項６記載の発明によれば、機能素子をミラーとしたことにより、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。
【０１４８】
また、請求項７記載の発明によれば、機能素子と導波経路を装着する装着溝が同一工程において形成されるため、機能素子と導波経路との位置決め精度を高めることができる。
【０１４９】
また、請求項８記載の発明によれば、機能素子と導波経路を装着する装着溝が同一工程において形成されるため、機能素子と導波経路との位置決め精度を高めることができる。また、第１の層を深堀り加工することにより機能素子を形成するため、機能素子面を略垂直に形成することができ、反射精度の高い機能素子を実現することができる。また、中間層をエッチストップ材として機能素子を形成するため、機能素子の高さは第１の層の厚さと等しくなり、よって機能素子の高さ精度を容易に出すことができる。
【０１５０】
また、請求項９記載の発明によれば、機能素子と導波経路を装着する装着溝が同一工程において形成されるため、機能素子と導波経路との位置決め精度を高めることができる。また、機能素子と導波手段の位置との位置決め精度を高めることができるため、信頼性の高い光の切り換え処理を行なうことができる。
【０１５１】
また、請求項１０記載の発明によれば第１の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、機能素子を精度良く形成することができる。
【０１５２】
また、請求項１１記載の発明によれば、導波経路の寸法を保ったまま機能素子面の平滑化処理を行なうことが可能となる。
【０１５３】
また、請求項１２記載の発明のように、機能素子をミラーとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例である光スイッチの分解斜視図である。
【図２】本発明の第１実施例である光スイッチの平面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】信号の蹴られ損軽減効果を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施例である光スイッチの構成図である。
【図７】本発明の第２及び第３実施例である光スイッチの平面図である。
【図８】本発明の第４乃至第６実施例である光スイッチの平面図である。
【図９】本発明の第１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説明するための図である（その１）。
【図１０】本発明の第１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説明するための図である（その２）。
【図１１】本発明の第１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説明するための図である（その３）。
【図１２】本発明の第１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説明するための図である（その４）。
【図１３】本発明の第１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説明するための図である（その１）。
【図１４】本発明の第１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説明するための図である（その２）。
【図１５】本発明の第１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説明するための図である（その３）。
【図１６】本発明の第１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説明するための図である（その４）。
【符号の説明】
２０Ａ〜２０Ｆ光スイッチ
２１Ａ〜２１Ｃ第１の構造体
２２第２の構造体
２３Ａ〜２３Ｃ基板部
２４移動部
２５支持部
２６ミラー
２７光ファイバー
２８光ファイバー装着溝
２９開口部
３０凹部
３３基台部
３４対向電極
４０ＳＯＩ基板
４１第１のバルク層
４２第２のバルク層
４３中間層
４４，４５表面酸化膜
４６第１のレジスト膜
４７第１のレジスト膜
４８第２のレジスト膜
４９開口パターン
５０第１の深堀り加工部
５１第２の深堀り加工部
５２第３のレジスト膜
５５第３の深堀り加工部
６０三層ＳＯＩ基板
６１第１のバルク層
６２第２のバルク層
６３第３のバルク層
６４第１の中間層
６５第２の中間層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a microdevice and a method for manufacturing the same, and more particularly to a microdevice suitable for use in an optical switch and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Microdevices formed by integrating microstructured parts are expected to be applied in various fields, for example, as optical switches, lab-on-chips, micro-chromatographic devices, micro-pumps, power MEMS parts, and the like. Among these microdevices, for example, optical switches have been increasingly demanded for optical communication-related equipment, especially for equipment related to wavelength multiplexing communication (Dense Wavelength Division Multiplexing: DWDM).
[0003]
Here, the structure of the optical switch can be roughly classified into two types: a mechanical type and a non-movable type. Non-movable optical switches generally use waveguides to bring adjacent fibers close to each other below the transmission wavelength, and to clarify the characteristics of the coupler, in which electromagnetic energy is transferred from one fiber to the other fiber due to leaching of light between them. We are using. In the non-movable optical switch as described above, switch loss and the like can be suppressed low. However, there is a problem that crosstalk between adjacent fibers becomes large, and when a large scale is to be achieved, a non-blocking configuration is required. The necessity to take a large number of switch elements necessitates arranging a large number of switch elements, which inevitably increases the size.
[0004]
On the other hand, the mechanical optical switch is more advantageous than the above-described non-movable optical switch from the viewpoint of reducing crosstalk and increasing the scale. As this mechanical optical switch, there is a movable mirror switching type optical switch that switches the optical path by fixing the position of an optical fiber and moving a mirror with respect to the optical path.
[0005]
Since the optical switch of the movable mirror switching type switches the optical path by moving the mirror in and out as described above, it is necessary to move the mirror with respect to the optical path. For this reason, a drive mechanism for moving a mirror is provided in the optical switch (for example, see Patent Document 1). This drive mechanism has a movable arm to which a mirror is attached, and drive means for urging the movable arm to move.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-258702, FIG. 1A and paragraphs 0008 to 0011
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In general, the performance required of an optical switch includes optical characteristics (low insertion loss, low crosstalk, etc.) and mechanical and electrical performance (optical performance, high speed switching, high stability, low voltage driving, low power consumption, etc.). , And shape characteristics (such as miniaturization of the device).
In a conventional optical switch, optical fibers are arranged at 90 ° intervals. For this reason, the angle θ1 between the normal line of the mirror and the incident light incident on the mirror from the optical fiber (that is, the incident angle θ1) is set to 45 °.
[0008]
However, if the incident angle is as large as 45 ° or more as in the related art, there is a problem that the loss due to the optical axis shift due to the thickness of the mirror increases. The deviation of the optical axis due to the thickness of the mirror refers to the difference between the actual reflected light path and the ideal reflected light path (designed light path) when the incident light is reflected by the mirror. , 17C decrease the amount of light incident on the signal and cause signal loss.
[0009]
The difference between the actual reflected light path and the ideal reflected light path depends on the thickness of the mirror, and the larger the mirror, the greater the difference. For this reason, conventionally, as a means of reducing the signal kick loss due to the thickness of the mirror, development with an emphasis on reducing the thickness of the mirror has been performed.
[0010]
However, the mirror is erected on the stage and is a component requiring a predetermined mechanical strength. For this reason, there is a limit in reducing the thickness of the mirror, and there is a problem in the conventional method that there is also a limit in reducing the signal kick loss due to the mirror thickness.
[0011]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a micro device capable of realizing high reliability and driving characteristics and a method for manufacturing the same.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention is characterized by taking the following means.
[0013]
The invention according to claim 1 is
A moving unit provided with a functional element,
A microdevice comprising: a substrate portion movably supporting the moving portion; and a substrate portion provided with a plurality of waveguide paths for inputting and outputting light to and from the functional element.
The waveguide path is arranged such that an angle between incident light incident on the functional element and reflected light reflected by the functional element is an acute angle.
[0014]
According to the invention, the waveguide path is arranged so that the angle between the incident light and the reflected light with respect to the functional element is an acute angle. Therefore, even when the functional element having the same thickness is used, the ideal optical path and ideal The difference (offset) from the optical path is reduced. Therefore, loss due to optical axis shift due to the thickness of the so-called functional element can be reduced, and signal degradation in the micro device can be suppressed.
[0015]
The invention according to claim 2 is
A moving unit provided with a functional element,
A microdevice comprising: a substrate section movably supporting the moving section; and an emission waveguide path for emitting light to the functional element.
When the incident angle at which the light emitted from the emission waveguide path enters the functional element is θ, 0 ° <θ <45 °.
[0016]
According to the above invention, the incident angle θ at which the light emitted from the emission waveguide path enters the functional element is smaller than the conventional 45 °, so that even when the functional element having the same thickness is used, , The difference (offset) between the actual optical path and the ideal optical path becomes smaller. For this reason, loss due to optical axis shift due to the thickness of the functional element can be reduced, and signal degradation in the micro device can be suppressed.
[0017]
The invention according to claim 3 is:
The microdevice according to claim 1 or 2,
The moving part is formed of single-crystal silicon bulk.
[0018]
According to the above invention, the reliability of the microdevice can be improved by using the bulk of the single crystal silicon for the moving part. That is, the bulk of single crystal silicon has higher mechanical strength than polysilicon in which a silicon thin film is laminated using a thin film technique.
[0019]
For this reason, by making the moving portion a bulk of single-crystal silicon, it is possible to prevent plastic deformation and strain from being generated due to the displacement operation of the moving portion, thereby improving the reliability of the microdevice. In addition, by making the moving portion a bulk of single crystal silicon, the moving portion can be formed using semiconductor manufacturing technology, and thus the moving portion can be formed easily and inexpensively.
[0020]
The invention according to claim 4 is
The microdevice according to any one of claims 1 to 3,
The position of the waveguide path is regulated by being attached to a groove formed in the substrate section.
[0021]
According to the above invention, the waveguide path is mounted in the groove formed in the substrate on which the functional element is supported, so that the positional accuracy between the functional element and the waveguide path can be improved. Therefore, light can be reliably transmitted and received between the waveguide path and the functional element, thereby also suppressing signal degradation in the micro device.
[0022]
The invention according to claim 5 is
The microdevice according to claim 4,
While forming the substrate part from single crystal silicon,
An angle between a pair of adjacent waveguide paths is 70.6 °.
[0023]
According to the above invention, it is possible to use the (110) plane for the wall of the waveguide path and the (100) plane for the functional element using the crystal angle of silicon. Become. Therefore, after forming the waveguide and the functional element by reactive ion etching (RIE), the crystal element is anisotropically etched to smooth the surface of the functional element while maintaining the dimensions of the waveguide. Processing can be performed.
[0024]
The invention according to claim 6 is:
The microdevice according to any one of claims 1 to 5,
It is characterized in that the functional element is a mirror.
[0025]
According to the invention, the microdevice can be used as an optical switch by using the functional element as a mirror.
[0026]
The invention according to claim 7 is
A method for manufacturing a microdevice having a functional element and a substrate portion provided with a mounting groove in which a waveguide path through which light enters the functional element is mounted,
Performing a first deep-boring process on the base material, and thereafter performing a second deep-boring process to form the functional element,
Further, when performing the first deep excavation, a mounting groove in which the waveguide path is provided is formed at the same time.
[0027]
According to the above invention, since the mounting groove for mounting the functional element and the waveguide path is formed in the same step, the positioning accuracy between the functional element and the waveguide path can be improved.
[0028]
The invention according to claim 8 is
A moving part provided with a functional element, and a substrate part provided with a mounting groove in which a plurality of waveguide paths for movably supporting the moving part and for inputting and outputting light to and from the functional element are mounted. A method for manufacturing a micro device having
Using a base material including a first layer serving as the substrate unit, a second layer serving as the moving unit, and an intermediate layer provided between the first layer and the second layer;
Forming the functional element base material in the first layer by deeply processing the first layer;
A step of forming the functional element and the mounting groove simultaneously by deeply processing the first layer including the functional element base material using the intermediate layer as an etch stop material, and using the intermediate layer as an etch stop material. Forming the moving portion by deeply digging the second layer.
[0029]
According to the above invention, since the mounting groove for mounting the functional element and the waveguide path is formed in the same step, the positioning accuracy between the functional element and the waveguide path can be improved. Further, since the functional element is formed by deeply digging the first layer, the functional element surface can be formed substantially perpendicularly, and a functional element with high reflection accuracy can be realized. Further, since the functional element is formed using the intermediate layer as an etch stop material, the height of the functional element is equal to the thickness of the first layer, and therefore, the height accuracy of the functional element can be easily obtained.
[0030]
The invention according to claim 9 is
A moving part provided with a functional element, and a substrate part provided with a mounting groove in which a plurality of waveguide paths for movably supporting the moving part and for inputting and outputting light to and from the functional element are mounted. A method for manufacturing a micro device having
A first intermediate layer provided between the first and second layers, a first intermediate layer provided between the first layer and the second layer, Using a substrate having a second intermediate layer provided between the second layer and the third layer,
Forming a functional element base material in the first layer by deep-drilling the first layer using the first intermediate layer as an etch stop material;
A process of forming the mounting groove by deeply digging the first layer using the first intermediate layer as an etch stop material; and a deep digging process of forming the second layer using the second intermediate layer as an etch stop material. Simultaneously performing a process of forming a functional element by performing
Forming a moving portion by deeply digging the third layer using the second intermediate layer as an etch stop material.
[0031]
According to the above invention, since the mounting groove for mounting the functional element and the waveguide path is formed in the same step, the positioning accuracy between the functional element and the waveguide path can be improved. In addition, since the mounting groove is formed using the first intermediate layer as an etch stop material, the mounting groove can be formed with high precision. Therefore, the positioning accuracy between the functional element and the position of the waveguide means can be improved, and highly reliable light switching processing can be performed.
[0032]
The invention according to claim 10 is
The method for manufacturing a micro device according to claim 8 or 9,
It is characterized in that reactive ion etching is used as the deep digging.
[0033]
According to the above invention, since the reactive ion etching is used as the deep excavation, the first layer can be formed into a groove having a side wall substantially perpendicular to the processed surface, so that the functional element can be formed with high precision. be able to.
[0034]
The invention according to claim 11 is
The method for manufacturing a micro device according to any one of claims 8 to 10,
While using silicon as the first layer of the base material,
The side wall of the mounting groove may be a (111) plane of silicon, and the mirror surface of the functional element may be a (100) plane.
[0035]
According to the above invention, after forming a waveguide and a functional element by reactive ion etching (RIE), by performing crystal anisotropic etching, the functional element is maintained while maintaining the dimensions of the waveguide. Surface smoothing can be performed.
[0036]
The invention according to claim 12 is
The method for manufacturing a microdevice according to any one of claims 8 to 11,
It is characterized in that the functional element is a mirror.
[0037]
According to the invention, an optical switch can be manufactured by using a functional element as a mirror.
[0038]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0039]
1 to 4 show a micro device according to a first embodiment of the present invention. In this embodiment, an example in which an optical switch using a mirror as a functional element is used as a microdevice will be described. However, the application of the present invention is not limited to an optical switch, but can be applied to various micro devices such as a micro pump, a scanner, a digital mirror device, a pressure sensor, an acceleration sensor, and a gyro.
[0040]
The optical switch 20A is a movable mirror switching type optical switch, and is disposed in, for example, a DWDM-related device and performs switching processing of the optical path of the signal light. 1 is an exploded perspective view of the optical switch 20A, FIG. 2 is a plan view of the optical switch 20A, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2, and FIG. 4 is B in FIG. It is sectional drawing which follows the -B line.
[0041]
As shown in each figure, the optical switch 20A is roughly composed of a first structure 21A and a second structure 22. The first structure 21A is stacked and fixed on the upper part of the second structure 22.
[0042]
The first structure 21A includes a substrate 23A and a moving unit 24. First, the substrate section 23A will be described. The substrate portion 23A is made of single-crystal silicon bulk, has a function of supporting the moving portion 24, and a function of fixing the optical fibers 27A to 27D (corresponding to the waveguide described in the claims) at a predetermined position. To play.
[0043]
In order to fix the optical fibers 27A to 27D, an optical fiber mounting groove 28 is formed in the substrate 23A. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, four optical fiber mounting grooves 28 are formed on the upper surface of the substrate portion 23A so as to form a V-shape around the line BB in a plan view.
[0044]
Therefore, the optical fibers 27A to 27D mounted in the optical fiber mounting groove 28 are also mounted on the substrate portion 23A in a V-shape centered on the line BB in a plan view. The BB line is a normal line of the mirror 26, and thus the BB line is a line segment perpendicular to the mirror surface 26a of the mirror 26.
[0045]
An opening 29 is formed in the substrate 23A. The moving section 24 is provided movably inside the opening 29 as described later. The opening 29 and the optical fiber mounting groove 28 communicate with each other at a central position of the substrate 23A. The mirror 26 formed on the moving section 24 is erected on the stage section 37 constituting the moving section 24 at this communication position (ie, the center position of the substrate section 23A).
[0046]
Further, the mirror surface of the mirror 26 is configured to face the end faces of the optical fibers 27A to 27D at a position where the mirror 26 is located upward (Z2 direction) in the figure (hereinafter referred to as a reference position). The mirror 26 shown by a solid line in FIG. 3 and the mirror 26 shown in FIG. 4 each indicate the mirror 26 at the reference position. The details of the positional relationship between the mirror 26 and the optical fiber 27 will be described later for convenience of description.
[0047]
Next, the moving unit 24 will be described. The moving section 24A includes a support section 25, a mirror 26, a stage section 37, an electrode section 38, and the like. The moving part 24A is also made of a bulk of single crystal silicon, and has conductivity by being ion-implanted in advance.
[0048]
The moving section 24 is formed collectively with the substrate section 23A, but is formed mainly by using bulk micromachining technology. Here, the bulk micromachining technology refers to a processing technology for forming a microstructure on a single crystal substrate itself, and is a processing technology that is inconsistent with surface micromachining (“Semiconductor Term Dictionary”: Nikkan Kogyo Shimbun Co., Ltd.) , March 20, 1999, see page 871, right column).
[0049]
The mirror 26 (functional element) is erected on the stage 37 as described above. The mirror 26 has a reflecting surface 26a subjected to a mirror surface treatment to increase the reflectance. The mirror 26 and each of the optical fibers 27A to 27D are configured to face each other at a predetermined angle in a plan view (see FIG. 2).
[0050]
When the mirror 26 is at a reference position facing each of the optical fibers 27A to 27D, the light emitted from the optical fiber 27A in FIG. 2 is reflected by the mirror 26 and enters the optical fiber 27B, and the light emitted from the optical fiber 27D is reflected by the mirror 26. And is incident on the optical fiber 27C.
[0051]
On the other hand, when the mirror 26 moves downward (in the direction of arrow Z1 in FIGS. 1, 3, and 4) and is at a downward movement position separated from the optical fiber 27 (a position indicated by a chain line in FIG. 3), the light is emitted from the optical fiber 27A. The light enters the optical fiber 27C without being reflected by the mirror 26, and the light emitted from the optical fiber 27D enters the optical fiber 27B. Thereby, the switching process of the optical path can be performed between the optical fibers 27A to 27D.
[0052]
The support portion 25 is in the form of a leaf spring. The outer end is fixed between the substrate portion 23A and the base portion 33, and the inner end is integrally connected to the stage portion 37. ing. Accordingly, the movable portion 24A is configured to be movable in the directions of the arrows Z1 and Z2 (up and down directions with respect to the later-described counter electrode 34) in the opening 29 by elastically deforming the support portion 25. In this embodiment, the support portion 25 has a linear shape. However, the support portion 25 is not limited to the linear shape, and may have another shape such as a meander shape or a meandering shape. Thereby, the spring characteristics of the support portion 25 can be adjusted.
[0053]
A pair of electrode portions 38 are formed on both sides of the stage portion 37 with the shape thereof being substantially triangular in plan view (see FIG. 2). The electrode section 38 has a large area with respect to the support section 25 and the stage section 37, and is arranged to face the counter electrode 34 formed on the second structure 22A.
[0054]
As described above, the optical switch 20A according to the present embodiment has a configuration in which the substrate portion 23A and the moving portion 24 are formed of single-crystal silicon bulk. This bulk of single-crystal silicon has higher mechanical strength than polysilicon in which a silicon thin film is laminated using a thin-film technique.
[0055]
For this reason, it is possible to prevent plastic deformation and distortion from occurring in the substrate section 23A and the moving section 24, and thus to improve the reliability of the optical switch 20A. Further, since the bulk of single crystal silicon can be processed and formed by utilizing a semiconductor manufacturing technique, the substrate portion 23A and the moving portion 24 can be formed easily and at low cost.
[0056]
Further, in the optical switch 20A according to the present embodiment, the substrate portion 23A is configured to extend widely from the base portion 33 toward the arrangement position of the mirror 26. Therefore, the optical fiber mounting groove 28 can be formed up to the position near the mirror 26, and the optical fibers 27A to 27D can be arranged on the substrate 23A in a state of being close to the mirror 26. As a result, the distance between the optical fibers 27A to 27D and the mirror 26 (that is, the spatial light path length of light) can be shortened, so that the deterioration of the optical signal generated in the optical switch 20A can be suppressed.
[0057]
Next, the second structure 22 will be described. The second structure 22 is composed of a base 33 made of glass and has a cavity 32 formed therein. In the cavity 32, the second structure 22 is formed by using hydrofluoric acid (HF) and ammonium fluoride (NH). ₄ It is formed by etching using an etching solution mixed with F).
[0058]
In the cavity 32, a counter electrode 34 is formed at a position facing the stage section 37 and the electrode section 38. A voltage applying device (not shown) is connected between the counter electrode 34 and the moving section 24 (which functions as an electrode by ion implantation as described above).
[0059]
When a predetermined drive voltage is applied between the opposing electrode 34 and the moving part 24A by this voltage applying device, the electrode part 38 having a large area is electrostatically attracted to the opposing electrode 34. As a result, the stage 37 is displaced in the direction of arrow Z1 in the figure against the elastic force of the support 25, and accordingly, the mirror 26 also moves in the direction of arrow Z1.
[0060]
When the application of the driving voltage is stopped, the mirror 26 is displaced in the direction of the arrow Z2 in the figure due to the elastic restoring force of the support portion 25, and accordingly, the mirror 26 also moves in the direction of the arrow Z2. Then, with the mirror 26 moved to the limit (reference position) in the direction of the arrow Z2, the reflection surface of the mirror 26 faces the optical fibers 27A to 27D, and light enters and exits from the optical fibers 27A to 27D as described above. Do. Thus, the optical switch 20A can selectively switch the optical paths of the optical fibers 27A to 27D by turning on / off the drive voltage.
[0061]
Here, the positional relationship between the mirror 26 and the optical fibers 27A to 27D will be described mainly with reference to FIGS.
As described above, in this embodiment, the optical fibers 27A and 27D are optical fibers that emit light, and the optical fibers 27B and 27C are optical fibers that receive light. As shown in FIG. 2, the optical fiber 27A and the optical fiber 27C are arranged linearly, and the optical fiber 27B and the optical fiber 27D are also arranged linearly. Thus, when the mirror 26 is at the lower position, light emitted from the optical fiber 27A enters the optical fiber 27C, and light emitted from the optical fiber 27D enters the optical fiber 27B.
[0062]
On the other hand, focusing on the arrangement of the optical fibers 27A and 27B, and the arrangement of the optical fibers 27C and 27D, in this embodiment, the angle α2 between the optical fibers 27A and 27B and the angle α2 between the optical fibers 27C and 27D are acute angles. Have been. That is, each of the optical fibers 27A to 27D is configured to satisfy 0 ° <α2 <90 °.
[0063]
Therefore, when the mirror 26 is at the reference position, the incident light reflected from the optical fiber 27A and incident on the mirror 26 and the incident light reflected by the mirror 26 and incident on the optical fiber 27B are the incident and reflected angles. The angle is also α2. Similarly, when the mirror 26 is at the reference position, the input angle is the angle between the incident light emitted from the optical fiber 27D and incident on the mirror 26 and the reflected light reflected by the mirror 26 and incident on the optical fiber 27C. The reflection angle is also α2.
[0064]
Further, by making the incident / reflection angle α2 an acute angle as described above, the incident angle θ2 of the incident light entering the mirror 26 from the optical fibers 27A and 27D is 0 ° <θ2 <45 °.
[0065]
As in the present embodiment, by arranging the optical fibers 27A to 27D such that the incident angle α2, which is the angle formed between the incident light incident on the mirror 26 and the reflected light reflected by the mirror 26, is an acute angle. In other words, by configuring the incident angle θ2 of the incident light that enters the mirror 26 from the optical fibers 27A and 27D so as to satisfy 0 ° <θ <45 °, it is possible to reduce the signal kick loss due to the so-called mirror thickness. Thus, signal degradation in the optical switch 20A can be suppressed. Hereinafter, the reason will be described with reference to FIG.
[0066]
FIG. 5 shows the optical paths of the incident lights A1 and B1 incident on the mirror 26 and the reflected lights A2, A3, B2 and B3 reflected by the mirror 26. Among these lights, A1 to A3 indicate incident light and reflected light in the optical switch 20A according to the present embodiment, and B1 to B3 indicate incident light in the conventional optical switch 10 for comparison with the present embodiment. Shows light and reflected light.
[0067]
It is now assumed that the mirror 26 is an extremely thin mirror, that is, an ideal mirror that does not need to consider the thickness of the mirror. In this case, in the conventional optical switch 10, the incident light B1 from the optical fibers 17A and 17D is reflected at the point Oo of the mirror 26 and enters the optical fibers 17B and 17C through the optical path indicated by the reflected light B3 (shown by a solid line). At this time, the incident / reflection angle α1 is 90 °, and the incident angle θ1 is 45 °.
[0068]
Similarly, assuming that the mirror 26 is an ideal mirror, in the optical switch 20A according to the present embodiment, the incident light A1 from the optical fibers 27A and 27D is reflected at the point Oo of the mirror 26 and the reflected light A3 The light enters the optical fibers 27B and 27C through an optical path indicated by a solid line. At this time, the incident / reflection angle α2 is an acute angle (0 ° <α2 <90 °). Further, the incident angle θ1 is set so as to satisfy 0 ° <θ1 <45 °. The line indicated by Xo in the figure is the normal line of the mirror 26 passing through the reflection point Oo.
[0069]
However, in practice, it is difficult to create an ideal mirror that does not need to consider the thickness, and the mirror 26 necessarily has a thickness. Therefore, the position where the incident lights A1 and B1 are actually reflected by the mirror 26 is the reflection surface 26a of the mirror 26.
[0070]
In the conventional optical switch 10, the incidence and reflection of light in consideration of the thickness of the mirror 26 are as follows. That is, the incident light B1 from the optical fibers 17A and 17D is reflected at the point O on the reflecting surface 26a of the mirror 26. _B And enters the optical fibers 17B and 17C through an optical path indicated by reflected light B2 (shown by a broken line). At this time, the incident / reflection angle α1 and the incident angle θ1 do not change, and α1 = 90 ° and θ1 = 45 °.
[0071]
On the other hand, in the optical switch 20A according to the present embodiment, when the thickness of the mirror 26 is considered, the incident light A1 from the optical fibers 27A and 27D is reflected at the point O of the mirror 26. _A And enters the optical fibers 27B and 27C through an optical path indicated by reflected light A2 (shown by a broken line). At this time, the incident / reflection angle α2 and the incident angle θ2 do not change, and the incident / reflection angle α2 is an acute angle (0 ° <α2 <90 °), specifically, about 60 °. The incident angle θ2 is set to satisfy 0 ° <θ2 <45 °, and specifically, is set to about 30 °. In the figure, X _A Is a reflection point O _A Is the normal to the mirror 26 passing through _B Is a reflection point O _B Are the normals of the mirror 26 passing through.
[0072]
Here, the reflected lights A3 and B3 assuming that the mirror 26 is an ideal mirror having no thickness are compared with the actual reflected lights A2 and B2 in consideration of the thickness of the mirror 26. First, the reflected light B3 (ideal optical path) assuming that the mirror is an ideal mirror in the conventional optical switch 10 and the reflected light B2 (actual optical path) by the actual mirror 26 having a large thickness are shown in the optical path in FIG. Arrow L _B Are offset by the distance indicated by. This offset amount L _B Is L when the distance between the reflection point Oo and the reflection surface 26a in the ideal optical path is a. _B = 2sin θ1.
[0073]
On the other hand, the reflected light A3 (ideal optical path) assuming that the mirror is an ideal mirror in the optical switch 20A according to the present embodiment and the reflected light A2 (actual optical path) from the thick mirror 26 actually have an optical path. Arrow L in the figure _A Are offset by the distance indicated by. This offset amount L _A Is L _A = 2sin θ2.
[0074]
Here, the offset amount L _A And offset amount L _B As described above, the incident angle θ1 in the conventional optical switch 10 is about 45 ° or greater, as described above. _B ≧ √2 × a. On the other hand, in the optical switch 20A according to the present embodiment, the incident angle θ2 is set to be 0 ° <θ2 <45 ° as described above, and therefore, a <L _B <√2 × a. Therefore, the offset amount L of the optical switch 20A according to the present embodiment. _A Is the offset amount L of the conventional optical switch 10. _B Smaller than.
[0075]
Normally, in the design of the optical switches 10 and 20A, the arrangement positions of the optical fibers 17A to 17D and 27A to 27D are determined based on an ideal optical path without considering the thickness of the mirror 26, and the offset amount L _A, L _B Based on the above, the arrangement positions of the optical fibers 17B, 17C, 27B, 27C on the incident side on which the reflected light is incident are corrected. At this time, as in the conventional optical switch 10, the offset amount L _B Is large, the loss due to optical axis shift becomes very large.
Now, assuming that a correction is made to match the optical axes of the optical fibers 17B and 17C with respect to the reflected light B2, which is the actual optical path, when the mirror 16 is at the reference position, the light is emitted from the optical fibers 17A and 17D on the emission side. The reflected light is reflected by the mirror 16 and is incident on the optical fibers 17B and 17C with high efficiency.
[0076]
However, the optical fibers 17A and 17D on the emission side are disposed based on the ideal optical path. For this reason, if the optical fibers 17B and 17C on the incident side largely deviate from the position of the reflected light B3, which is an ideal optical path, as described above, the linearity between the optical fibers 17A and 17C and the linearity between the optical fibers 17D and 17C will be lost. become worse. For this reason, when the mirror 16 moves down, when light emitted from the optical fiber 17A enters the optical fiber 17C and when light emitted from the optical fiber 17D enters the optical fiber 17C, a signal kick loss occurs. I will.
[0077]
When the optical fibers 17B and 17C are corrected so as to maintain the linearity between the optical fiber 17A and the optical fiber 17C and the linearity between the optical fiber 17D and the optical fiber 17C, the optical fiber 17B of the reflected light B2 when the mirror 16 is at the reference position. , 17C and the signal is lost.
[0078]
On the other hand, in the optical switch 20A according to the present embodiment, by setting the incident / reflection angle α2 to be an acute angle, in other words, by setting the incident angle θ2 to 0 ° <θ2 <45 °, the offset amount L _A Can be made smaller than before. As a result, it is not necessary to correct the arrangement position of the optical fibers 27B and 27C on the incident side.
[0079]
Even when no correction is performed, when the mirror 26 is at the reference position, the light emitted from the optical fibers 27A and 27D and reflected by the mirror 16 is incident on the optical fibers 27B and 27C with high efficiency. For this reason, there is almost no occurrence of signal kicking loss, and therefore, it is possible to suppress the occurrence of deterioration of the optical signal in the optical switch 20A.
[0080]
Further, even when the mirror 26 is at the lower position, the linearity between the optical fiber 27A and the optical fiber 27C and the linearity between the optical fiber 27D and the optical fiber 27C are maintained. For this reason, even when the mirror 26 is at the lower position, there is almost no occurrence of signal kicking loss, and it is possible to prevent the optical switch 20A from deteriorating the optical signal.
[0081]
Further, in the optical switch 20A according to the present embodiment, as described above, the positions of the optical fibers 27A to 27D are regulated by being mounted in the optical fiber mounting grooves 28 formed in the substrate 23A. That is, each of the optical fibers 27A to 27D is configured to be mounted in an optical fiber mounting groove 28 formed integrally with the substrate 23A on which the mirror 26 is supported.
[0082]
Thereby, the positional accuracy between the mirror 26 and each of the optical fibers 27A to 27D can be improved, and therefore, the transmission and reception of light between each of the optical fibers 27A to 27D and the mirror 26 can be performed reliably. Therefore, this can also suppress signal degradation in the microdevice.
[0083]
FIGS. 6 to 8 show optical switches 20B to 20F according to second to sixth embodiments of the present invention. FIGS. 6 and 7A show an optical switch 20B of a second embodiment, FIG. 7B shows an optical switch 20C of a third embodiment, and FIG. 8A shows a fourth embodiment. FIG. 8B illustrates an optical switch 20D according to a fifth embodiment, and FIG. 8C illustrates an optical switch 20F according to a sixth embodiment.
[0084]
Each of the optical switches 20B to 20F is a matrix switch in which a plurality of mirrors 26 and optical fibers 27 are arranged in a matrix on one substrate 23C. Further, each optical fiber 27 is arranged so that the incident / reflection angle is an acute angle (the incident angle θ is 0 ° <θ <45 °), so that the loss due to the thickness of the mirror 26 is suppressed and the deterioration of the optical signal is suppressed. Configuration.
[0085]
In each of the optical switches 20 B to 20 F, the electrode portion 38 has a line-symmetrical shape around the position where the support portion 25 is provided, and each electrode portion 38 has a parallelogram region surrounded by the optical fiber 27. Is formed within. With this configuration, it is possible to arrange the adjacent electrode portions 38 in a compact manner, and to arrange the electrode portions 38 having a large area with respect to the substrate portion 23B with good space efficiency. -20F can be downsized. FIG. 8A shows a matrix switch realized by forming a plurality of the optical switches 20A on the substrate 23B.
[0086]
Subsequently, a method for manufacturing the optical switch will be described. 9 to 12 show a method of manufacturing the optical switch 20A according to the first embodiment described above. In FIGS. 9 to 12, the components that are the same as the components shown in FIGS. 1 to 4 used to describe the optical switch 20A according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Further, in the manufacturing method of the optical switch described below, the incident / reflection angle α2 (that is, the angle between the optical fiber 27A and the optical fiber 27C and the angle between the optical fiber 27D and the optical fiber 27B) is set to 70.6 °. .
[0087]
FIG. 9A shows an SOI (Silicon On Insulator) substrate 40 which is a device for manufacturing the optical switch 20A. The SOI substrate 40 used in the manufacturing method according to the present embodiment has a configuration in which a first bulk layer 41, an intermediate layer 43, and a second bulk layer 42 are sequentially stacked from the upper layer. The first bulk layer 41 and the second bulk layer 42 are single crystal silicon (Si) bulks, and the intermediate layer 43 is a silicon dioxide (SiO 2). ₂ ).
[0088]
This SOI substrate 40 is formed using a known SOI technique. Specifically, the SOI substrate 40 can be formed by using a SIMOX (Silicon IMplanted OXide) method or a bonding method. In the SIMOX method, oxygen (O2) is ion-implanted into a silicon substrate (Si), and thereafter, heat treatment is performed to combine the silicon with the silicon. ₂ ) Is a method of manufacturing the SOI substrate 40.
[0089]
Further, in the bonding method, a first silicon substrate having an oxide film formed on a surface thereof and a second silicon substrate which is separate from the first silicon substrate are bonded with high heat and high pressure, and then the second silicon substrate is bonded to a predetermined position. This is a method of manufacturing the SOI substrate 40 by grinding to a thickness.
[0090]
By using, for example, a thermal oxidation method, a surface oxide film 44 is formed on the surface of the first bulk layer 41 and the second bulk layer is formed on the SOI substrate 40 having the above structure, as shown in FIG. 9B. A surface oxide film 45 is formed on the surface (the lower surface in the figure) of the layer 42. Subsequently, first resist films 46 and 47 are applied to the surfaces of the surface oxide films 44 and 45, respectively. The first resist films 46 and 47 are applied using, for example, a spinner. The first photoresists 46 and 47 may be either a positive type or a negative type.
[0091]
Subsequently, the first photoresist 46 formed on the side of the first bulk layer 41 is exposed and developed, and the other portions (specifically, the upper portion of the portion serving as the substrate portion 23A and the mirror 26 are left). Then, the first photoresist 46 in the portion corresponding to the position where the opening 29 and the optical fiber mounting groove 28 are formed is removed.
[0092]
FIG. 9C shows a state in which an unnecessary portion of the first photoresist 46 has been removed. As shown in the figure, the portion where the first resist film 46 is removed is in a state where the surface oxide film 44 is exposed.
[0093]
Subsequently, as shown in FIG. 9D, the exposed surface oxide film 44 is removed by etching, and the first resist film 46 is removed by ashing or the like. As a result, the portion excluding the formation position of the patterned surface oxide film 44 is in a state where the first bulk layer 41 is exposed as shown in FIG.
[0094]
When the resist removal from the first resist film 46 is completed, as shown in FIG. 10B, a second resist film 48 is formed on the entire surface of the first bulk layer 41 on which the surface oxide film 44 is formed. Is applied. The second photoresist 48 may be either a positive type or a negative type.
[0095]
Subsequently, the second resist film 48 is subjected to an exposure / development process to remove the second resist film 48 at a position corresponding to the position where the opening 29 is formed, and as shown in FIG. An opening pattern 49 is formed. The position where the opening pattern 49 is formed is such that the first bulk layer 41 is exposed.
[0096]
When the patterning of the second resist film 48 is completed as described above, subsequently, the first bulk layer 41 is subjected to deep excavation processing. In this embodiment, bulk micromachining is used as the deep excavation, and specifically, reactive ion etching (RIE), which is a type of bulk micromachining, is used.
[0097]
The SOI substrate 40 is mounted on an etching apparatus that performs reactive ion etching, and reactive ion etching is performed on the first bulk layer 41 using the second resist film 48 as a mask. As a result, a first deeply processed portion 50 is formed in the first bulk layer 41 as shown in FIG. 10D, and a mirror base material 26-1 serving as a base material of the mirror 26 is formed. At this time, in this embodiment, the surface that becomes the reflection surface 26a (mirror surface) after the mirror base material 26-1 is set to be the (100) surface of silicon.
[0098]
In the reactive ion etching, the first deep excavated portion 50 having the side wall substantially perpendicular to the processed surface can be deeply excavated by alternately repeating the process of protecting the side wall and the process of etching. In this embodiment, the crystal orientation of silicon is set as described above. However, in reactive ion etching, this does not affect the etching.
[0099]
On the other hand, in the reactive ion etching performed in this step, the entire first bulk layer 41 is not etched, but is etched to an intermediate position of the first bulk layer 41 (so-called half-etching). . The depth of the first deep processing portion 50 can be determined, for example, by controlling the etching time.
[0100]
The specific depth of the first deep processing portion 50 is the thickness W1 at the position where the first deep processing portion 50 is formed in the first bulk layer 41 (see an arrow in FIG. 11A). Is set to be equal to or slightly smaller than the depth W2 (shown by an arrow in FIG. 11B) of the optical fiber mounting groove 28 to be formed later (W1 ≦ W2).
[0101]
When the first deep processing portion 50 is deeply processed in this manner, the second resist film 48 is removed by ashing or the like. FIG. 11A shows a state in which the second resist film 48 has been removed. As shown in the figure, by removing the second resist film 48, a surface oxide film having an opening formed at the position where the optical fiber mounting groove 28 and the opening 29 are formed on the upper surface of the first bulk layer 41. 44 is exposed.
[0102]
When the second resist film 48 is removed as described above, subsequently, a second deep excavation process is performed on the first bulk layer 41. In this embodiment, reactive ion etching (RIE), which is bulk micromachining, is used for the second deep excavation. By this reactive ion etching, the optical fiber mounting groove 28 is formed in the first bulk layer 41, the second deeper processed portion 51 is formed deeper in the first deeper processed portion 50, and the mirror base is further formed. The mirror 26 is formed on the material 26-1.
[0103]
At this time, in this embodiment, the SF ₆ Reactive ion etching using gas is adopted. This reactive ion etching uses silicon (Si) and silicon dioxide (SiO 2). ₂ )) Is one of the major features of having a high etch rate selectivity between them. The selectivity of this etch rate depends on the conditions, ₂ = (100-300): 1.
[0104]
On the other hand, the SOI substrate 40 used in this embodiment has a silicon dioxide having a very low reactive ion etching rate between the first bulk layer 41 and the second bulk layer 42 made of silicon (Si). (SiO ₂ ) Is interposed. Therefore, the reactive ion etching on the first bulk layer 41 is performed until the intermediate layer 43 is exposed, and after the intermediate layer 43 is exposed, the etching is prevented from reaching the second bulk layer 42. .
[0105]
That is, when performing the etching process on the first bulk layer 41, the intermediate layer 43 functions as an etch stop material that regulates the amount of etching on the first bulk layer 41. The second deep excavation is performed until the optical fiber mounting groove 28 is excavated to a predetermined depth. The depth of the optical fiber mounting groove 28 can be determined, for example, by controlling the etching time.
[0106]
Further, as described above, the thickness W1 (see FIG. 11A) of the first bulk layer 41 after the formation of the first deep excavated portion 50 is determined by the predetermined depth W2 (see FIG. (See (B)) or slightly smaller (W1 ≦ W2). Therefore, when the optical fiber mounting groove 28 having a predetermined depth is formed, the deep excavation reaches the intermediate layer 43. However, since reactive ion etching does not proceed beyond the intermediate layer 43 functioning as an etch stop material, the second bulk layer 42 is not etched.
[0107]
Further, in the optical switch 20A manufactured in the present embodiment, the optical fibers 27A to 27D are arranged such that the angle between the incident light incident on the mirror 26 and the reflected light reflected by the mirror 26 is an acute angle. In particular, in this embodiment, the incident / reflection angle α2 (that is, the angle between the optical fiber 27A and the optical fiber 27C and the angle between the optical fiber 27D and the optical fiber 27B) is set to be 70.6 °. Therefore, when a (110) plane wafer is used as the SOI substrate 40, the orientation of the side wall of the optical fiber mounting groove 28 is the (111) plane.
[0108]
Subsequently, a smoothing process (mirror surface process) is performed on the surface of the mirror 26. This smoothing process is performed using crystal anisotropic etching. When etching silicon by crystal anisotropic etching, the etching rate of the (100) plane is higher than that of the (111) plane. For this reason, as in the present embodiment, the mirror 26 and the optical fiber mounting groove 28 are formed by reactive ion etching (RIE), and then the crystal anisotropic etching is performed. It is possible to perform the smoothing process on the reflection surface 26a of the mirror 26 while maintaining the condition. Thereby, the reflection surface 26a can be a good mirror surface with high reflection efficiency while maintaining high positioning accuracy of the optical fibers 27A to 27D.
[0109]
After the mirror 26, the optical fiber mounting groove 28, and the second deeply processed portion 51 are formed as described above, an etching process is subsequently performed. By performing this etching process, as shown in FIG. 11C, the surface oxide film 44 formed on the surface of the first bulk layer 41, the intermediate layer 43 exposed at the bottom of the second deeply processed portion 51, And a surface oxide film 45 formed on the surface of the second bulk layer 42 (both are formed of silicon dioxide (SiO 2 ₂ ) Is removed.
At this time, as described above, in the present embodiment, since the reactive ion etching is performed using the intermediate layer 43 as an etch stop material, the height of the mirror 26 to be formed can be formed with high precision. That is, the height of the mirror 26 is equal to the sum of the thickness of the first bulk layer 41 constituting the SOI substrate 40 and the thickness of the intermediate layer 43. Therefore, when the SOI substrate 40 is formed, by setting the dimension obtained by adding the thickness of the first bulk layer 41 and the thickness of the intermediate layer 43 equal to the height of the mirror 26, the height of the mirror 26 can be adjusted with high precision. Can be set to
[0110]
Further, in this embodiment, the mirror 26 and the optical fiber mounting groove 28 are simultaneously formed by using reactive ion etching. Therefore, the processing time can be reduced as compared with the method of separately forming the mirror 26 and the optical fiber mounting groove 28, and the throughput in manufacturing the optical switch 20A can be improved.
[0111]
Further, by forming the mirror 26 and the optical fiber mounting groove 28 at the same time, it is possible to improve the accuracy of the installation angle and the like of the mirror 26 and the optical fiber mounting groove 28. If it is assumed that the mirror and the optical fiber mounting groove are formed separately, an error occurs due to misalignment during processing, and the accuracy of the installation angle of the mirror and the optical fiber mounting groove is reduced. Therefore, by simultaneously forming the mirror 26 and the optical fiber mounting groove 28, the loss of the optical signal can be reduced.
[0112]
When the above-mentioned etching process is completed, a third resist film 52 is applied on the second bulk layer 42 as shown in FIG. The third resist film 52 is also applied using, for example, a spinner or the like. The third photoresist 52 may be either a positive type or a negative type.
[0113]
Then, exposure and development are performed on the third resist film 52, and a pattern 53 is formed on the third resist film 52. This pattern 53 is a pattern in which the third resist film 52 is left on the support 25, the stage 37, and the electrode 38, and the other portions are removed. FIG. 12A shows a state where a pattern 53 is formed on the third resist film 52.
[0114]
Next, reactive ion etching is performed on the second bulk layer 42 using the third resist film 52 on which the pattern 53 is formed as a mask. As a result, the support portion 25, the stage portion 37, and the electrode portion 38 are formed on the second bulk layer 42. FIG. 12B shows a state in which the reactive ion etching has been completed. In FIG. 12B, only the stage unit 37 is shown.
[0115]
Subsequently, an ashing process for removing the third resist film 52 is performed, whereby the moving unit 24 shown in FIG. 12C is manufactured. In addition, since the manufacturing method of the second structure 22 constituting the optical switch 20A is manufactured by using a known technique, the description thereof will be omitted.
[0116]
In the above-described embodiment, both the first bulk layer 41 and the second bulk layer 42 are formed of single crystal silicon bulk. However, the first bulk layer 41 and the second bulk layer 42 do not necessarily have to be made of single crystal silicon bulk, and can realize a sufficient mechanical strength to drive the mirror 26, and can be driven by driving means. If possible, resin, metal, and other materials can be used.
[0117]
Further, the first bulk layer 41 and the second bulk layer 42 do not necessarily need to be made of the same material, but may be made of different materials. In this case, if the material of the first bulk layer 41 is a material that functions as an etch stop material when the second bulk layer 42 is etched, the intermediate layer 43 can be omitted.
[0118]
Next, a method for manufacturing the optical switch according to the second embodiment will be described.
13 to 16 show a method of manufacturing the optical switch according to the second embodiment. In FIGS. 13 to 16, the same components as those shown in FIGS. 9 to 12 used in the description of the manufacturing method according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In the optical switch described in the present embodiment, the incident / reflection angle α2 is set to 70.6 °.
[0119]
FIG. 13A shows an SOI (Silicon On Insulator) substrate 60 which is a device for manufacturing an optical switch. The three-layer SOI substrate 60 used in the manufacturing method according to the present embodiment includes a first bulk layer 61, a first intermediate layer 64, a second bulk layer 62, a second intermediate layer 65, and a third bulk layer from the upper layer. The layers 63 are sequentially laminated. The first to third bulk layers 61, 62, 63 are bulks of single crystal silicon (Si), and the first and second intermediate layers 64, 65 are silicon dioxide (SiO 2). ₂ ). The three-layer SOI substrate 60 is formed by using a well-known SOI technique similarly to the above-described SOI substrate 40.
[0120]
The three-layer SOI substrate 60 having the above structure is formed by forming a surface oxide film 44 on the surface of the first bulk layer 61 as shown in FIG. A surface oxide film 45 is formed on the surface (the lower surface in the figure) of the bulk layer 63 of FIG. Subsequently, first resist films 46 and 47 are applied to the surfaces of the surface oxide films 44 and 45, respectively.
[0121]
Subsequently, the first photoresist 46 formed on the first bulk layer 61 side is exposed and developed, and the other portions (opening portions) are left, leaving the upper portions of the portions to be the substrate portion 23A and the mirror 26. The portion of the first photoresist 46 corresponding to the formation position of the optical fiber mounting groove 29 and the optical fiber mounting groove 28 is removed. FIG. 13C shows a state in which an unnecessary portion of the first photoresist 46 has been removed.
[0122]
Subsequently, the exposed surface oxide film 44 is removed by etching as shown in FIG. 13D, and the first resist film 46 is removed as shown in FIG. As a result, the first bulk layer 61 is exposed in a portion other than the position where the patterned surface oxide film 44 is formed.
[0123]
Next, as shown in FIG. 14B, a second resist film 48 is applied to the entire surface of the first bulk layer 61 on which the surface oxide film 44 is formed. Then, an exposure and development process is performed on the second resist film 48 to form an opening pattern 49 as shown in FIG.
[0124]
When the patterning of the second resist film 48 is completed as described above, subsequently, the first bulk layer 61 is subjected to deep digging using reactive ion etching (RIE). As a result, as shown in FIG. 14D, a first deeply processed portion 50 is formed in the first bulk layer 61, and a mirror base material 26-1 serving as a base material of the mirror 26 is formed. Is done. At this time, in this embodiment, the surface that becomes the reflection surface 26a (mirror surface) after the mirror base material 26-1 is set to be the (100) surface of silicon.
[0125]
In addition, since the reactive ion etching is also used in the present embodiment, the first deep excavated portion 50 having the side wall substantially perpendicular to the processed surface can be deeply excavated. Further, in the present embodiment, since the first intermediate layer 64 functioning as an etch stop material is provided between the first bulk layer 61 and the second bulk layer 62, the first deeply processed portion 50 is formed up to the first intermediate layer 64, and is not etched further. The thickness of the first bulk layer 61 is set equal to the depth of the specified optical fiber mounting groove 28.
[0126]
When the first deeply machined portion 50 is deeply machined in this way, as shown in FIG. 15A, the first intermediate layer 64 located at the bottom of the first deeply machined portion 50 is removed. Is done. At this time, the surface oxide film 45 formed on the surface of the third bulk layer 63 is also removed at the same time.
[0127]
Next, as shown in FIG. 15B, the second resist film 48 is removed by ashing or the like. As shown in the figure, by removing the second resist film 48, a surface oxide film having openings formed at the positions where the optical fiber mounting grooves 28 and the openings 29 are formed on the upper surface of the first bulk layer 61. 44 is exposed.
[0128]
Subsequently, a second deep excavation process is performed. This second deep excavation is also performed using reactive ion etching (RIE) which is bulk micromachining. As a result of the second deep excavation, a third deep excavated portion 55 is formed at a predetermined position of the first bulk layer 61 where the optical fiber mounting groove 28 is formed. Further, a second deeply dug portion 51 is formed in the first deeply dug portion 50. FIG. 15C shows a state in which the second deeply processed portion 51 and the third deeply processed portion 55 are formed. Further, the mirror base material 26-1 is also deeply drilled together with the processing of the second deeply drilled portion 51, and the mirror 26 is formed.
[0129]
At this time, the second deep excavated portion 51 is processed using the second intermediate layer 65 as an etch stop material, and the third deep excavated portion 55 is processed using the first intermediate layer 64 as an etch stop material. That is, the second deep excavated portion 51 is etched until the second intermediate layer 65 is exposed, and the third bulk layer 63 is not further etched. Further, the third deeply processed portion 55 is etched until the first intermediate layer 64 is exposed, and the second bulk layer 62 is not etched further.
[0130]
Further, the optical switch manufactured in the present embodiment is also set such that the incident reflection angle α2 between the incident light incident on the mirror 26 and the reflected light reflected by the mirror 26 is 70.6 °. Therefore, the orientation of the side wall of the optical fiber mounting groove 55 is the (111) plane.
[0131]
Subsequently, a smoothing process (mirror surface treatment) is performed on the surface of the mirror 26 using crystal anisotropic etching. As described above, when silicon is etched by crystal anisotropic etching, the (100) plane has a higher etching rate than the (111) plane. For this reason, similarly to the manufacturing method according to the above-described embodiment, in the manufacturing method according to the present embodiment, after the mirror 26 and the optical fiber mounting groove 55 are formed by reactive ion etching (RIE), By performing the reactive etching, it is possible to perform a smoothing process on the reflection surface 26a of the mirror 26 while maintaining the dimensions of the optical fiber mounting groove 55. Thereby, the reflection surface 26a can be a good mirror surface with high reflection efficiency while maintaining high positioning accuracy of the optical fibers 27A to 27D.
[0132]
When the second deeply processed portion 51 and the third deeply processed portion 55 are formed as described above, the surface is formed on the surface of the first bulk layer 61 by performing an etching process. The oxide film 44, the second intermediate layer 65 located at the bottom of the second deep processing portion 51, and the first intermediate layer 64 located at the bottom of the third deep processing portion 55 ) Is removed.
[0133]
As a result, as shown in FIG. 15D, a substrate portion 23A having the optical fiber mounting groove 28 and the opening 29 is formed on the three-layer SOI substrate 60. At this time, also in this embodiment, since the reactive ion etching using the second intermediate layer 65 as an etch stop material is performed, the height of the mirror 26 can be formed with high precision. In addition, since the mirror 26 and the optical fiber mounting groove 28 (third deeply processed portion 55) are formed at the same time, the processing time can be reduced as compared with a method in which the mirror 26 and the optical fiber mounting groove 28 are separately formed. .
[0134]
When the substrate portion 23A is formed on the three-layer SOI substrate 60 as described above, subsequently, as shown in FIG. 16A, a third resist film 52 is applied on the third bulk layer 63. Then, exposure and development are performed on the third resist film 52, and a pattern 53 is formed on the third resist film 52. This pattern 53 is a pattern in which the third resist film 52 is left on the support 25, the stage 37, and the electrode 38, and the other portions are removed. FIG. 16B shows a state where a pattern 53 is formed on the third resist film 52.
[0135]
Next, reactive ion etching is performed on the third bulk layer 63 using the third resist film 52 on which the pattern 53 is formed as a mask. Thus, the support portion 25, the stage portion 37, and the electrode portion 38 are formed on the third bulk layer 63.
[0136]
Subsequently, an ashing process for removing the third resist film 52 is performed, whereby the moving unit 24 shown in FIG. 16C is manufactured. In addition, since the manufacturing method of the second structure 22 constituting the optical switch 20A is manufactured by using a known technique, the description thereof will be omitted.
[0137]
As described above, the optical switch can be formed by the same simple processing as in the first embodiment by the manufacturing method according to the present embodiment. Further, in this embodiment, since the three-layer SOI substrate 60 is used, the optical fiber mounting groove 28 is formed by etching the first bulk layer 61 using the first intermediate layer 64 as an etch stop material.
[0138]
Therefore, the optical fiber mounting groove 28 can be formed with high accuracy, and the positioning accuracy between the mirror 26 and the optical fiber 27 can be improved. Therefore, the optical switch 20A having higher reliability can be realized.
[0139]
In the above-described embodiment, each of the first to third bulk layers 61 to 63 is made of single-crystal silicon bulk. However, each of the bulk layers 61 to 63 does not necessarily have to be a bulk of single crystal silicon, and any structure that can realize sufficient mechanical strength to drive the mirror 26 and can be driven by a driving unit is provided. Resins, metals, and other materials can also be used.
[0140]
Also, the bulk layers 61 to 63 do not necessarily need to be made of the same material, but may be made of different materials. In this case, the intermediate layers 64 and 65 can be eliminated by making the material of each of the bulk layers 61 to 63 a material that functions as an etch stop material when the adjacent bulk layers 61 to 63 are etched. Become.
[0141]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following various effects can be realized.
[0142]
According to the first aspect of the present invention, the waveguide paths are arranged so that the angle between the incident light and the reflected light with respect to the functional element is an acute angle. And the difference (offset) between the optical path and the ideal optical path is reduced. Therefore, loss due to optical axis shift due to the thickness of the so-called functional element can be reduced, and signal degradation in the micro device can be suppressed.
[0143]
According to the second aspect of the present invention, the angle of incidence θ at which the light emitted from the emission waveguide path enters the functional element is smaller than the conventional angle of 45 °. Even when used, the difference (offset) between the actual optical path and the ideal optical path is smaller than in the past. For this reason, loss due to optical axis shift due to the thickness of the functional element can be reduced, and signal degradation in the micro device can be suppressed.
[0144]
According to the third aspect of the present invention, since the moving portion is made of single-crystal silicon bulk, it is possible to prevent plastic deformation and strain from being caused by the displacement operation of the moving portion. Can be improved. In addition, by making the moving portion a bulk of single crystal silicon, the moving portion can be formed easily and inexpensively.
[0145]
According to the fourth aspect of the present invention, light can be reliably transmitted and received between the waveguide path and the functional element, and signal degradation in the micro device can be suppressed.
[0146]
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to use the (111) plane for the waveguide path wall and the (100) plane for the functional element plane by utilizing the crystal angle of silicon. Performing crystal anisotropic etching after forming a waveguide and a functional element by reactive ion etching (RIE) to smooth the functional element surface while maintaining the dimensions of the waveguide. Becomes possible.
[0147]
Further, according to the invention described in claim 6, since the functional element is a mirror, the micro device can be used as an optical switch.
[0148]
According to the seventh aspect of the present invention, since the mounting groove for mounting the functional element and the waveguide is formed in the same step, the positioning accuracy between the functional element and the waveguide can be improved.
[0149]
According to the eighth aspect of the present invention, since the mounting groove for mounting the functional element and the waveguide is formed in the same step, the positioning accuracy between the functional element and the waveguide can be improved. Further, since the functional element is formed by deeply digging the first layer, the functional element surface can be formed substantially perpendicularly, and a functional element with high reflection accuracy can be realized. Further, since the functional element is formed using the intermediate layer as an etch stop material, the height of the functional element is equal to the thickness of the first layer, and therefore, the height accuracy of the functional element can be easily obtained.
[0150]
According to the ninth aspect of the present invention, since the mounting groove for mounting the functional element and the waveguide is formed in the same step, the positioning accuracy between the functional element and the waveguide can be improved. In addition, since the positioning accuracy between the functional element and the position of the waveguide means can be improved, highly reliable light switching processing can be performed.
[0151]
Further, according to the tenth aspect of the present invention, a groove having a side wall substantially perpendicular to the processing surface can be formed in the first layer, so that the functional element can be formed with high accuracy.
[0152]
Further, according to the eleventh aspect, it is possible to perform the smoothing process on the functional element surface while maintaining the dimensions of the waveguide path.
[0153]
Further, as in the twelfth aspect, the functional element can be a mirror.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of an optical switch according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the optical switch according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. 2;
FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in FIG. 2;
FIG. 5 is a diagram for explaining the effect of reducing kicking loss of a signal.
FIG. 6 is a configuration diagram of an optical switch according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan view of an optical switch according to second and third embodiments of the present invention.
FIG. 8 is a plan view of an optical switch according to fourth to sixth embodiments of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining the method of manufacturing the optical switch according to the first embodiment of the present invention along the manufacturing procedure (part 1).
FIG. 10 is a view for explaining the method of manufacturing the optical switch according to the first embodiment of the present invention along the manufacturing procedure (part 2).
FIG. 11 is a diagram for explaining the method of manufacturing the optical switch according to the first embodiment of the present invention along the manufacturing procedure (part 3).
FIG. 12 is a view for explaining the method of manufacturing the optical switch according to the first embodiment of the present invention along the manufacturing procedure (part 4).
FIG. 13 is a view for explaining the method of manufacturing the optical switch according to the first embodiment of the present invention along the manufacturing procedure (part 1).
FIG. 14 is a view for explaining the method of manufacturing the optical switch according to the first embodiment of the present invention along the manufacturing procedure (part 2).
FIG. 15 is a diagram for explaining the method of manufacturing the optical switch according to the first embodiment of the present invention along the manufacturing procedure (part 3).
FIG. 16 is a view for explaining the method of manufacturing the optical switch according to the first embodiment of the present invention along the manufacturing procedure (part 4).
[Explanation of symbols]
20A ~ 20F Optical switch
21A to 21C First structure
22 Second structure
23A-23C Substrate
24 Moving part
25 Support
26 mirror
27 Optical Fiber
28 Optical fiber mounting groove
29 opening
30 recess
33 Base
34 Counter electrode
40 SOI substrate
41 First Bulk Layer
42 Second bulk layer
43 Middle class
44,45 Surface oxide film
46 First resist film
47 First resist film
48 Second resist film
49 Opening pattern
50 First Deep Drilling Section
51 2nd deep drilling part
52 Third resist film
55 3rd deep drilling part
60 Three-layer SOI substrate
61 First Bulk Layer
62 Second bulk layer
63 Third bulk layer
64 First intermediate layer
65 Second Intermediate Layer

Claims

A moving unit provided with a functional element,
A microdevice comprising: a substrate portion movably supporting the moving portion; and a substrate portion provided with a plurality of waveguide paths for inputting and outputting light to and from the functional element.
A micro device, wherein the waveguide path is arranged such that an angle formed between incident light incident on the functional element and reflected light reflected by the functional element is an acute angle.

A moving unit provided with a functional element,
A microdevice comprising: a substrate section movably supporting the moving section; and an emission waveguide path for emitting light to the functional element.
A micro device characterized in that, when an incident angle at which light emitted from the emission waveguide path enters the functional element is θ, 0 ° <θ <45 °.

The microdevice according to claim 1 or 2,
The said moving part is formed in the bulk of single crystal silicon, The micro device characterized by the above-mentioned.

The microdevice according to any one of claims 1 to 3,
The micro device according to claim 1, wherein the waveguide path has a position restricted by being mounted in a groove formed in the substrate.

The microdevice according to claim 4,
While forming the substrate part from single crystal silicon,
A micro device, wherein an angle formed between a pair of adjacent waveguide paths is 70.6 °.

The microdevice according to any one of claims 1 to 5,
A micro device, wherein the functional element is a mirror.

A method for manufacturing a microdevice having a functional element and a substrate portion provided with a mounting groove in which a waveguide path through which light enters the functional element is mounted,
Performing a first deep-boring process on the base material, and thereafter performing a second deep-boring process to form the functional element,
A method of manufacturing a microdevice, wherein, when the first deep excavation is performed, a mounting groove in which the waveguide is provided is formed at the same time.

A moving part provided with a functional element, and a substrate part provided with a mounting groove in which a plurality of waveguide paths for movably supporting the moving part and for inputting and outputting light to and from the functional element are mounted. A method for manufacturing a micro device having
Using a base material including a first layer serving as the substrate unit, a second layer serving as the moving unit, and an intermediate layer provided between the first layer and the second layer;
Forming a functional element base material in the first layer by deep-drilling the first layer;
A step of forming the functional element and the mounting groove simultaneously by deeply processing the first layer including the functional element base material using the intermediate layer as an etch stop material, and using the intermediate layer as an etch stop material. Forming the moving section by deeply digging the second layer.

A moving part provided with a functional element, and a substrate part provided with a mounting groove in which a plurality of waveguide paths for movably supporting the moving part and for inputting and outputting light to and from the functional element are mounted. A method for manufacturing a micro device having
A first intermediate layer provided between the first and second layers, a first intermediate layer provided between the first layer and the second layer, Using a substrate having a second intermediate layer provided between the second layer and the third layer,
Forming a functional element base material in the first layer by deep-drilling the first layer using the first intermediate layer as an etch stop material;
A process of forming the mounting groove by deeply digging the first layer using the first intermediate layer as an etch stop material; and a deep digging process of forming the second layer using the second intermediate layer as an etch stop material. Simultaneously performing a process of forming a functional element by performing
Forming the moving portion by deeply digging the third layer using the second intermediate layer as an etch stop material.

The method for manufacturing a micro device according to claim 8 or 9,
A method for manufacturing a micro device, characterized in that reactive ion etching is used as the deep digging process.

The method for manufacturing a micro device according to any one of claims 8 to 10,
While using silicon as the first layer of the base material,
A method for manufacturing a microdevice, wherein a side wall of the mounting groove is configured to be a (111) plane of silicon and a mirror surface of the functional element is configured to be a (100) plane.

The method for manufacturing a microdevice according to any one of claims 8 to 11,
A method for manufacturing a micro device, wherein a functional element is a mirror.