JP2004240249A

JP2004240249A - Optical switch and method of inspecting optical switch

Info

Publication number: JP2004240249A
Application number: JP2003030452A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Mori; 恵一森
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2004-08-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical switch in which the breakage to flexure parts is easily detected in a manufacturing step in which a movable electrode plate is not yet movable. <P>SOLUTION: Conductor wirings 23a and 24a are formed as films on flexure parts 23 and 24, and composed in a way that at least two parts of the conductor wirings 23a and 24a are able to be electrically connected to the external part. Further, the breakage of the flexure parts 23 and 24 is detected by a continuity check of the conductive wirings 23a and 24a. Namely, the breakage of the flexure parts 23 and 24 is determined by confirming the noncontinuity of the conductor wirings 23a and 24a because the conductor wirings 23a and 24a are disconnected accompanying the breakage of the flexure parts 23 and 24. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロマシニング技術で作成される静電駆動型の光スイッチに関し、特に、フレクチュア部の破損検出を容易に行うことが可能な光スイッチ及びその検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、マイクロミラーが取り付けられた可動電極板を静電力によって可動させ、入射した光ビームが、このマイクロミラーで反射するか否かによって、その出射系統の切り替えを行う光スイッチが提唱されている。
図１４は、このような従来の光スイッチ１００の構成を例示した図である。なおここで、図１４の（ａ）は、光スイッチ１００の平面図を例示した図であり、図１４の（ｂ）は、（ａ）におけるＧ−Ｇ’断面図を例示した図である。
図１４の（ｂ）に例示するように、光スイッチ１００は、上電極基板１０１と固定電極基板１４０とが張り合わされることによって構成されている。図１４に例示するように、上電極基板１０１は、四角形の可動電極板１２０の各辺が、フレクチュア部１３１〜１３４を介し、その外周側に位置する枠状体の外縁部１１０と結合されることにより構成されている。ここで、フレクチュア部１３１〜１３４は、その中心に貫通孔１３１ａ〜１３４ａを有する中空の枠状体であり、その一端は、結合部１３１ｃ〜１３４ｃを介して可動電極板１２０と、他端を結合部１３１ｂ〜１３４ｂ、アンカー部１１１〜１１４を介して外縁部１１０と、それぞれ機械的に結合されている。また、可動電極板１２０の固定電極基板１４０側と反対の面には、入射された光ビームを反射するマイクロミラー１２１が設けられる。
【０００３】
そして、この光スイッチ１００の周囲には、光スイッチ１に光ビーム１６０を入射させる出射側光ファイバ１５１、この出射側光ファイバ１５１から入射された光ビーム１６０のマイクロミラー１２１による反射光１６１を受光する入射側光ファイバ１５３、及び出射側光ファイバ１５１から入射された光ビーム１６０を直接受光する入射側光ファイバ１５２が配置され、可動電極板１２０の可動により、出射側光ファイバ１５１から入射された光ビーム１６０を、反射光１６１として入射側光ファイバ１５３に入射させるか、直接入射側光ファイバ１５２に入射させるかの切り替え（スイッチング）を行う構成となっている。
具体的には、通常状態では、マイクロミラー１２１は、出射側光ファイバ１５１から入射した光ビーム１６０の光路上に位置し（図１４（ｂ））、この光ビーム１６０は、このマイクロミラー１２１で反射された反射光１６１として、入射側光ファイバ１５３に入射される。一方、可動電極板１２０と固定電極基板１４０との間に所定の電圧が印加された場合、これによって、可動電極板１２０と固定電極基板１４０との間には静電力が発生し、その引力によって、可動電極板１２０はマイクロミラー１２１とともに、図１４の（ｂ）に示すＦ方向に移動することとなる。このマイクロミラー１２１の移動により、このマイクロミラー１２１は、光ビーム１６０の光路から同図に示すＦ方向に外れ、光ビーム１６０はマイクロミラー１２１で反射されることなく、入射側光ファイバ１５２に直接入射することになる。
【０００４】
以上のように、光ビーム１６０の出射系統のスイッチングは、可動電極板１２０を可動させることにより行われるが、この可動電極板１２０と外縁部１１０との接点であるフレクチュア部１３１に破損部があった場合、この可動電極板１２０の可動が適切に行われず、このスイッチング機能そのものに致命的な障害をもたらすことになる。そのため、光スイッチ１００の製造時においてフレクチュア部１３１に破損が生じた場合、その破損部を有する光スイッチ１００を検査によって選別し、取り除いておかなければならない。
しかし、従来の光スイッチ１００では、製造時におけるフレクチュア部１３１の破損検出は、目視によって行われることが一般的であり、その検査時間、検査コストの低減が十分に図れないといった課題があった。
そのため、例えば、特許文献１では、フレクチュア部の上表面に圧電素子を成膜形成し、圧電素子に発生する電圧を検出する構成を具備する光スイッチが提唱されている。この構成では、可動電極板の動きに伴うフレクチュア部の変形状況をフレクチュア部上に形成された圧電素子に発生する電圧により確認することができるため、この電圧を測定することにより、フレクチュア部の破損を検出することができる。その結果、目視によってフレクチュア部の破損を検出するといった煩わしい作業を行う必要がなくなる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３５２６７６公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１において提唱されているフレクチュア部の破損検出は、可動電極板を可動させつつ、この圧電素子の出力電圧を測定し、その出力電圧の違いによってフレクチュア部の破損を検知するものである。従って、この光スイッチでは、可動電極板が可動できるまでに至っていない製造段階においてフレクチュア部の破損を検出することができない。
この発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、可動電極板が可動できるまでに至っていない製造段階において、フレクチュア部の破損を容易に検出することが可能な光スイッチを提供することを目的とする。
また、この発明の他の目的は、可動電極板が可動できるまでに至っていない製造段階において、フレクチュア部の破損を容易に検出することが可能な光スイッチの検査方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明では上記課題を解決するために、フレクチュア部に、フレクチュア部と、フレクチュア部を固定電極基板へ結合する外縁部と、を渡る部分を有する導体配線を成膜形成する。この導体配線は、少なくとも、フレクチュア部と外縁部とを渡る部分の導通検知が可能な構成とされており、この導電配線の導通探知を行うことにより、フレクチュア部の破損検出を行う。つまり、フレクチュア部が破損していない場合、そこに形成された導体配線も断線しておらず、導通することになるため、この導通を確認することにより、フレクチュア部が破損していないことを判断することができる。一方、フレクチュア部が破損していた場合、その破損に伴ってこの導体配線も断線するため、この導体配線の導通がないことを確認することにより、フレクチュア部が破損していることを判断することができる。そして、この様な検査方法は、可動電極板が可動できるまでに至っていない製造段階でも実現可能な方法である。
また、フレクチュア部と外縁部との結合部分の破損は、特に可動電極板の可動に悪影響を与えるものである。従って、このように、フレクチュア部と外縁部とを渡る部分の導通検知を行うことにより、この結合部分の破損を的確に発見することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を説明する。
図１は、この実施の形態における光スイッチ１の構成を例示した平面図である。また、図２の（ａ）は、図１におけるＡ−Ａ’断面図の例示であり、（ｂ）は、図１における部分Ｂの拡大平面図の例示である。さらに、図１及び図２の（ａ）に例示するように、この例の光スイッチ１は、固定電極基板１０と上電極基板２０とによって構成されており、図３の（ａ）は、この固定電極基板１０の平面図を例示している。さらにまた、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）におけるＣ−Ｃ’断面図を、（ｃ）は、Ｄ−Ｄ’断面図を、それぞれ例示している。以下、これらの図を参照しつつ、この例の光スイッチ１の構成を説明する。
【０００９】
図３に例示するように、この例の固定電極基板１０は、半導体層である単結晶シリコン（Ｓｉ）層１０ｂの両面に、絶縁膜である酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜１０ａ、１０ｃが形成された四角形の板である。
図３の（ａ）、（ｂ）に例示するように、固定電極基板１０の片面側表面における１つの角付近には、酸化シリコン膜１０ａが除去された四角形の領域が設けられ、この四角形の領域には、クロム（Ｃｒ）膜をベースに金（Ａｕ）膜を成膜した２層構造膜である電極パッド１１が形成されている。図３の（ｂ）に例示するように、この電極パッド１１は、単結晶シリコン層１０ｂと電気的に接続されており、この電極パッド１１を介し、単結晶シリコン層１０ｂに電圧が印加される構成となっている。また、図３の（ａ）、（ｃ）に例示するように、この電極パッド１１が形成されている面と同一の面には、例えば、立法体状に突起した複数の電極突起部１２が形成されている。
【００１０】
一方、図１及び図２の（ａ）に例示するように、この例の上電極基板２０は、まず、単結晶シリコン層２０ｂの両面に酸化シリコン膜２０ａ、２０ｃが構成された四角形の板の中央部を四角形にエッチング除去した中空の枠状体である外縁部２１を具備している。そして、この例の外縁部２１は、その外周側の一辺が、固定電極基板１０のある一辺の長さとほぼ一致するように構成されており、この長さが一致する辺が相互に重なりあうように、この固定電極基板１０の電極突起部１２形成面側と、熱硬化樹脂等によって絶縁接着される。なお、後述のように、この外縁部２１は、フレクチュア部２３、２４を固定電極基板１０へ結合する役割を果たすこととなる。
そして、この外縁部２１の固定電極基板１０と反対の面側には、半導体膜である単結晶シリコン薄膜２０ｄが形成されており、この単結晶シリコン薄膜２０ｄをパターン成形することにより、可動電極板２２、フレクチュア部２３、２４等が構成されている。
【００１１】
この例の可動電極板２２は、四角形の板であり、その固定電極基板１０側と反対の面には、絶縁膜である酸化シリコン膜２０ｅｃ、２０ｅｄを介し、４つのマイクロミラー２２ａ〜２２ｄが構成されている。この例のマイクロミラー２２ａ〜２２ｄは、可動電極板２２と垂直に構成された感光性樹脂からなる板の表面にクロム膜と金膜とを成膜した鏡である。この例の場合、マイクロミラー２２ａは、外縁部２１の一辺（辺縁部２１ａ）と４５°の角度をなすように構成され、マイクロミラー２２ｃは、マイクロミラー２２ａとなす内角が９０°で、なおかつ、これらの内角側を上述の辺縁部２１ａに向けた状態で構成される。また、マイクロミラー２２ｂは、辺縁部２１ａと対向する外縁部２１の一辺である辺縁部２１ｂと４５°の角度をなすように構成され、マイクロミラー２２ｄは、マイクロミラー２２ｂとなす内角が９０°で、なおかつ、これらの内角側を上述の辺縁部２１ｂに向けた状態で構成される。
また、図１に例示するように、この例のフレクチュア部２３、２４は、四角形の板の中央に四角形の貫通孔２３ｄ、２４ｄを設けた枠状体である。フレクチュア部２３における一辺の中央部は、帯状の結合部２３ｃを介して可動電極板２２の一辺の中央部に結合され、さらに、フレクチュア部２３の他端側の一辺の中央部は、帯状の結合部２３ｂを介し、外縁部２１の内周側の一辺の中央部と結合されている。同様に、フレクチュア部２４における一辺の中央部は、帯状の結合部２４ｃを介して可動電極板２２の一辺の中央部に結合され、さらに、フレクチュア部２４の他端側の一辺の中央部は、帯状の結合部２４ｂを介し、外縁部２１の内周側の一辺の中央部と結合されている。
【００１２】
このフレクチュア部２３、２４には、導体配線２３ａ、２４ａが成膜形成されている。この例の導体配線２３ａ、２４ａは、フレクチュア部２３、２４と、外縁部２１とを渡る部分（導体配線２４ａの場合を例にとると、図２（ｂ）に示す渡り部２４ａｃ、２４ａｄが該当）を有しており、この導体配線２３ａ、２４ａは、少なくとも、このフレクチュア部２３、２４と外縁部２１とを渡る部分の導通検知が可能な構成とされている。この部分に位置する結合部２３ｂ、２４ｂ及びそれらと外縁部２１との結合部分は、可動電極板２２の可動時において最も撓み量が大きい部分であり、当該部分の破損は、光スイッチ１のスイッチング機能に最も大きな影響を与える。そのため、このように導体配線２３ａ、２４ａを、フレクチュア部２３、２４と、外縁部２１とを渡るように形成し、この部分の破損を検出できるようにしておくことは望ましい。
また、図１に例示するように、導体配線２３ａ、２４ａは、フレクチュア部２３、２４から、結合部２３ｂ、２４ｂ及び外縁部２１にかけて、２本以上延長形成されていることが望ましい。これにより、結合部２３ｂ、２４ｂが破損しても、その破損部が導体配線２３ａ、２４ａにまで達していないことにより、その破損を検出できないという不具合を、導体配線が１本のみ形成されている場合に比べ低減させることができるからである。なお、ここで、導体配線２３ａ、２４ａが２本以上延長形成されているとは、図１のように、フレクチュア部２３、２４から結合部２３ｂ、２４ｂ、及び外縁部２１と渡る部分を、１つながりの導体配線２３ａ、２４ａが、それぞれ、２回以上通過するように配置形成されている場合の他、２本以上の独立した導体配線が、同様の部分を通過するように形成されている場合をも含む。
【００１３】
また、この例では、図１及び図２（ｂ）に例示するように、導体配線２３ａ、２４ａは、フレクチュア部２３、２４の固定電極基板１０側と反対の面の表面に形成される。そして、導体配線２３ａは、その一端を外縁部２１の表面に配し、そのまま結合部２３ｂからフレクチュア部２３に渡り、さらにフレクチュア部２３の枠状部分に沿ってフレクチュア部２３を略１周して再び結合部２３ｂに達し、それから結合部２３ｂを渡って、他端を外縁部２１の表面に配するように１つながりに形成される。同様に、導体配線２４ａは、その一端を外縁部２１の表面に配し、そのまま結合部２４ｂからフレクチュア部２４に渡り、さらにフレクチュア部２４の枠状部分に沿ってフレクチュア部２４を略１周して再び結合部２４ｂに達し、それから結合部２４ｂを渡って、他端を外縁部２１の表面に配するように１つながりに形成される。なお、導体配線２３ａ、２４ａは、途中で自分自身と重なり合い、短絡することがないよう構成されなければならない。短絡した導体配線２３ａ、２４ａでは、フレクチュア部２３、２４の破損によって導体配線２３ａ、２４ａが断線した場合であっても、その短絡部によって導体配線２３ａ、２４ａが導通し、当該破損を検知することが不可能になるからである。また、図２の（ａ）に例示するように、導体配線２３ａ、２４ａは、絶縁膜である酸化シリコン膜２０ｅａ、２０ｅｂを介してフレクチュア部２３、２４に構成される。フレクチュア部２３、２４は単結晶シリコン層であり、導体配線２３ａ、２４ａがフレクチュア部２３、２４と接触したのでは、上述のように導体配線２３ａ、２４ａ自身によって短絡した場合と同様の問題が生じるからである。
【００１４】
また、導体配線２３ａ、２４ａの材料としては、導電性が高い物質であれば特に制限がないが、マイクロミラー２２ａ〜２２ｄ、及び以下に述べる電極パッド２１ｃ、２１ｄと同一材質、同一膜厚の膜構成（例えば、クロム膜ベースに金膜を成膜した２層構造膜）とすることが望ましい。この場合、導体配線２３ａ、２４ａを、マイクロミラー２２ａ〜２２ｄ、及び電極パッド２１ｃ、２１ｄと同一の成膜工程において成膜することができるからである。その結果、特に新たな製造工程を設けることなく、導体配線２３ａ、２４ａを生成することが可能となる。なお、導体配線２３ａ、２４ａは、例えば、線幅３〜７μｍ程度、膜厚３０００〜５０００Å程度で構成されることが望ましい。
また、図１及び図２の（ａ）に例示するように、外縁部２１の向かい合う１組の辺縁部における各中央部付近の単結晶シリコン薄膜２０ｄ上には、四角形の電極パッド２１ｃ、２１ｄが形成されている。この電極パッド２１ｃ、２１ｄは、例えば、クロム膜をベースに金膜を成膜した２層構造膜であり、上電極基板２０に所定の電位を印加するために用いられる電極として機能する。
次に、このように構成される光スイッチ１のフレクチュア部２３、２４の破損を検出する検査方法について説明する。
【００１５】
この例の検査方法では、導体配線２３ａ、２４ａの導通検知を行い、この導体配線２３、２４の導通が無かった場合に、該フレクチュア部２３、２４が破損している旨の判断を行う。つまり、フレクチュア部２３、２４が破損していない場合、そこに形成された導体配線２３ａ、２４ａも断線しておらず、その導体配線２３ａ、２４ａの導通することとなるため、この導通を確認することにより、フレクチュア部２３、２４が破損していないことを判断することができる。一方、フレクチュア部２３、２４が破損していた場合、その破損に伴ってこの導体配線２３ａ、２４ａも断線するため、この導体配線の導通がないことを確認することにより、フレクチュア部２３、２４が破損していることを判断することができる。なお、この例では、結合部２３ｂ、２４ｂにも同様に導体配線２３ａ、２４ａが形成されているため、この同様な導通確認により、結合部２３ｂ、２４ｂの破損をも検出することができる。
なお、この導通検査は、少なくとも、フレクチュア部２３、２４と外縁部２１とを渡る部分の導通を検知できるように行われることが望ましい。前述のように、この部分に位置する結合部２３ｂ、２４ｂ及びそれらと外縁部２１との結合部分は、光スイッチ１のスイッチング機能に最も大きな影響を与える部分であり、この部分の破損を検出することが重要だからである。
この例の導体配線２３ａ、２４ａの導通確認は、導体配線２３ａ、２４ａの２箇所以上にプローブを押し当て、このプローブによって導体配線２３ａ、２４ａの電気抵抗を測定することにより行う。そして、測定した電気抵抗が無限大であった場合、その導体配線２３ａ、２４ａが形成されているフレクチュア部２３、２４、結合部２３ｂ、２４ｂに破損が生じているものと判断する。
【００１６】
また、このプローブの導体配線２３ａ、２４ａへの接触位置は、フレクチュア部２３、２４と外縁部２１とを渡る部分の導通を検知できるような位置とすることが望ましいが、さらに、導体配線２３ａ、２４ａ全体の断線を検出できるよう、例えば、導体配線２３ａ、２４ａの末端部分とすることが望ましい。例えば、導体配線２４ａの導通確認のためには、図２の（ｂ）に例示する末端部２４ａａと末端部２４ａｂに、それぞれプローブを接触させることが望ましい。
また、導体配線２３ａ、２４ａの末端部分にプローブを接触させるのではなく、各導体配線２３ａ、２４ａを所定の領域にグループ分けし、この各領域の両端にプローブを接触させ、各領域の導通を独立に測定する構成としてもよい。これにより、導体配線２３ａ、２４ａの断線部分をより限定して特定でき、ひいては、フレクチュア部２３、２４等の破損部分をより限定して特定することができる。例えば、導体配線２４を、末端部２４ａａと中間部２４１ｃとで挟まれる第１の領域と、末端部２４ａｂと中間部２４１ｃとで挟まれる第２の領域とにグループ分けし、末端部２４ａａと中間部２４１ｃとにプローブを接触させて当該第１の領域の導通を測定し、末端部２４ａｂと中間部２４１ｃとにプローブを接触させて当該第２の領域の導通を測定することにより、フレクチュア部２４等の破損が第１の領域側で生じているのか、第２の領域側で生じているのかを限定して特定することが可能となる。
【００１７】
また、電気抵抗の測定方法としては、一組のプローブ（電気抵抗測定を行う領域の両端にそれぞれ配置される２本のプローブ）を、導通確認を行う導体配線２３ａ、２４ａへ順次接触させつつ、その電気抵抗を測定していく構成としてもよく、電気抵抗を測定する領域にそれぞれ対応した複数組のプローブを導体配線２３ａ、２４ａに接触させ、その測定を行うこととしてもよい。
なお、この導体配線２３ａ、２４ａの導通測定は、図１のように光スイッチ１が構成されてから行ってもよいし、光スイッチ１が構成される前、例えば、上電極基板２０が構成された時点で行われることとしてもよい。また、後述のように、この例の上電極基板２０は、半導体ウエーハに複数の上電極基板２０を形成し、これをダイシングによって切断分離することによって構成されるが、このダイシングによる分割前のウエーハの段階で、この導体配線２３ａ、２４ａの導通測定を行うこととしてもよい。これにより、当該測定時における上電極基板２０の取扱いが容易になり、検査時間の短縮、検査コストの低減を図ることができる。特に、複数組のプローブを用い、このウエーハ段階の各上電極基板２０の測定を行うこととすれば、その効果はより絶大なものとなる。
【００１８】
次に、この形態の例における光スイッチ１のスイッチング動作について概説する。
図４は、電極パッド１１、２１ｃ、２１ｄに電圧が印加されていない状態での光スイッチ１の様子を例示した図である。ここで（ａ）は、この状態での光スイッチ１の平面図を、（ｂ）は（ａ）におけるＥ−Ｅ’断面図を例示している。また、図５は、電極パッド１１、２１ｃ、２１ｄに電圧が印加された状態での光スイッチ１の様子を例示した図である。ここで（ａ）は、この状態での光スイッチ１の平面図を、（ｂ）は（ａ）におけるＦ−Ｆ’断面図を例示している。
図４及び図５に例示するように、光スイッチ１の周囲には、レンズ５１〜５４が配置されている。ここでレンズ５１、５３はそれぞれ同一直線上に配置され、レンズ５２、５４もそれぞれ同一直線上に配置される、さらに、レンズ５１、５３を結ぶ直線と、レンズ５２、５４を結ぶ直線とは、相互に平行に配置される。
まず、図４に例示するように、電極パッド１１、２１ｃ、２１ｄに電圧が印加されていない状態で、レンズ５１、５４から光スイッチ１に、光ビーム６１、６２がそれぞれ入射した場合、各光ビーム６１、６２は、マイクロミラー２２ａ、２２ｃ、或いはマイクロミラー２２ｄ、２２ｂで反射され、レンズ５２、５３にそれぞれ入射する。
【００１９】
一方、図５に例示するように、電極パッド１１、２１ｃ、２１ｄに電圧が印加された状態では、可動電極板２２は、固定電極基板１０との静電力によって、マイクロミラー２２ａ〜２２ｄとともに、固定電極基板１０側へ移動し、このマイクロミラー２２ａ〜２２ｄは、光ビーム６１、６２の光路から外れる。そのため、レンズ５１、５４から光スイッチ１に、光ビーム６１、６２がそれぞれ入射した場合であっても、各光ビーム６１、６２は、マイクロミラー２２ａ〜２２ｄで反射されず、直接、レンズ５３、５２にそれぞれ入射される。
このように、この光スイッチ１は、電極パッド１１、２１ｃ、２１ｄへ電圧を印加するか否かによって、入射した光ビーム６１、６２の出射系統を切り替える。なお、前述のように固定電極基板１０には電極突起部１２が設けられているため、電極パッド１１、２１ｃ、２１ｄへの電極印加時であっても、可動電極板２２の前面が固定電極基板１０に接することはない。これにより、電極パッド１１、２１ｃ、２１ｄへ電圧印加をオフにした際に、可動電極板２２が図４に例示した定常状態に戻る反応速度を向上させている。
次に、この形態における光スイッチ１の製造方法について説明する。
図６〜図８は、この形態における光スイッチ１の上電極基板２０の製造工程を説明するための断面図である。なお、これらの断面図は、図１におけるＡ−Ａ’断面部分を示している。以下、これらの図に従い、上電極基板２０の製造工程を説明していく。
【００２０】
〔工程１〕
まず、例えば、単結晶シリコン層２０ｂの両面に酸化シリコン膜２０ａ、２０ｃが形成され、さらに、この酸化シリコン膜２０ａの単結晶シリコン層２０ｂと反対の面に単結晶シリコン薄膜２０ｄが、例えば２００〜３００μｍ程度の厚みで構成されたＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を準備する（図６の（ａ））。なお、このＳＯＩ基板は、例えば、直径２００ｍｍのプライムウエーハ、エピタキシャルウエーハ等の半導体ウエーハである。また、以下では、簡略化のため１つの上電極基板２０が生成されていく様子を説明していくが、実際は、この半導体ウエーハ中に、複数の上電極基板２０に対応する、複数組のフレクチュア部２３、２４、可動電極板２２、マイクロミラー２２ａ〜２２ｄ、及び外縁部２１等が同時に生成されていくことになる。
【００２１】
〔工程２〕
次に、例えば、このＳＯＩ基板を高速回転させつつ、当該ＳＯＩ基板の単結晶シリコン薄膜２０ｄ表面にフォトレジスタを均一に塗布し、これを露光機によって露光させることにより、塗付されたフォトレジスタを可動電極板２２、フレクチュア部２３、２４、接合部２３ｂ、２３ｃ、２４ｂ、２４ｃ、外縁部２１、及び電極パッド２１ｃ、２１ｄの形状にパターニングする。
次に、例えば、ドライエッチング或いはウエットエッチングにより、このパターニングされたフォトレジスタを有するＳＯＩ基板のエッチングを行い、アッシングによってフォトレジスタを除去することにより、可動電極板２２、フレクチュア部２３、２４、接合部２３ｂ、２３ｃ、２４ｂ、２４ｃ、及び外縁部２１の形状にパターニングされた単結晶シリコン薄膜２０ｄが構成される（図６の（ｂ））。
【００２２】
〔工程３〕
その後、例えば、工程２でパターニングされたＳＯＩ基板を高温の酸化炉に入れ、酸素ガス或いはスチーム雰囲気中で化学反応させることによりＳＯＩ基板全体に、例えば１μｍ程度の厚みの酸化シリコン膜を生成する（熱酸化）。これにより、この例では、パターニングされた単結晶シリコン薄膜２０ｄ表面全体が１μｍ程度の厚みの酸化シリコン膜２０ｅによって覆われ、さらに酸化シリコン膜２０ｃの膜厚が１μｍ程度増加することとなる（図６の（ｃ））。
〔工程４〕
次に、例えば、工程２と同様な手順を用い、フッ酸によってエッチングを行い、酸化シリコン膜２０ｅの電極パッド２１ｃ、２１ｄ形成部分（電極パッド形成部２０ｅａ、２０ｅｂ）、及び酸化シリコン膜２０ｃにおける外縁部２１の中空部形成部分（中空部２０ｃｂ）を除去する（図７の（ａ））。
〔工程５〕
次に、例えば、この基板を高速回転させつつ、感光性樹脂を、酸化シリコン膜２０ｅ、及び工程４で酸化シリコン膜２０ｅが除去された部分に位置する単結晶シリコン薄膜２０ｄ全体に、例えば、１００〜２００μｍ程度の均一な厚みで塗付する。そして、この感光性樹脂を露光することにより、当該感光性樹脂をマイクロミラー２２ａ〜２２ｄの形状にパターニングしたミラーパターン２２ｆａ、２２ｆｂが形成される（図７の（ｂ））。
【００２３】
〔工程６〕
次に、例えば、スパッタリング等のＰＶＤ（ＰｈｙｓｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等により、当該基板のミラーパターン２０ｆａ、２０ｆｂ形成面側一面に、クロム膜、及び金膜を順次堆積させ、クロム膜ベースに金膜が形成された２層構造膜である金・クロム膜２０ｇを、３０００〜５０００Å程度の膜厚で形成する（図７の（ｃ））。
なお、この例の場合、本工程において形成された金・クロム膜２０ｇは、後の工程により、電極パッド２１ｃ、２１ｄ、マイクロミラー２２ａ〜２２ｄ及び導体配線２３ａ、２４ａとしてパターニングされることとなる。このように、導体配線２３ａ、２４ａを、電極パッド２１ｃ、２１ｄ、及びマイクロミラー２２ａ〜２２ｄとともに成膜することにより、導体配線２３ａ、２４ａを有しない従来の光スイッチと比べ、工程数を増加させることなく、導体配線２３ａ、２４ａを有する光スイッチ１を構成することができる。そのため、製造時間、製造コストについても、原則、従来の光スイッチよりも増加することはない。
【００２４】
〔工程７〕
次のこの工程では、工程２と同様な手順を用い、金・クロム膜２０ｇをエッチングし、電極パッド２１ｃ、２１ｄ、導体配線２３ａ、２４ａ、及びマイクロミラー２２ａ〜２２ｄをパターン構成する。つまり、電極パッド２１ｃ、２１ｄ、導体配線２３ａ、２４ａ、及び工程５においてマイクロミラー２２ａ〜２２ｄの形状にパターニングされた感光性樹脂の表面を覆う金・クロム膜２０ｇのみを残して、この金・クロム膜２０ｇをエッチングする（図８の（ａ））。
〔工程８〕
次に、例えば、酸化シリコン膜２０ｃをマスクとし、水酸化カリウム（ＫＯＨ）によるエッチングによって、単結晶シリコン層２０ｂの中空部２０ｃａを除去する（図８の（ｂ））。このエッチングは、酸化シリコン膜２０ａに達する深さにまで行われ、この中空部２０ｃａの除去により、枠形状の外縁部２１が形作られることとなる。
【００２５】
〔工程９〕
次に、例えば、フッ酸によって基板のエッチバックを行い、可動電極板２２、フレクチュア部２３、２４、結合部２３ｂ、２３ｃ、２４ｂ、２４ｃの周囲、及び貫通孔２３ｄ、２４ｄ内部の酸化シリコン膜２０ａ、２０ｅを除去する（図８の（ｃ））。これにより、酸化シリコン膜２０ａ、２０ｅ除去前には、この酸化シリコン膜２０ａ、２０ｅを介して結合していた可動電極板２２、フレクチュア部２３、２４、結合部２３ｂ、２３ｃ、２４ｂ、２４ｃが独立し、図１に例示したように、可動電極板２２が、結合部２３ｃ、２４ｃのみを介して、フレクチュア部２３、２４とそれぞれ結合し、フレクチュア部２３、２４が、結合部２３ｂ、２４ａのみを介して外縁部２１とそれぞれ結合される構成となる。また、貫通孔２３ｄ、２４ｄの酸化シリコン膜２０ｅが除去されることによって、フレクチュア部２３、２４が中空の枠状体となり、このフレクチュア部２３、２４の柔軟性が向上する。これにより、可動電極板２２の可動がスムーズに行えるようになる。
このように、酸化シリコン膜２０ａ、２０ｅが除去されると、例えば、前述したように、ウエーハ状態のまま、導体配線２３ａ、２４ａの導通検査が行われ、不良品に所定のマーキング等を施したのち、ダイシングによって個々の上電極基板２０ごとに切り分けられることとなる。
【００２６】
次に、固定電極基板１０の製造工程について説明する。
図９〜図１１は、この形態における光スイッチ１の固定電極基板１０の製造工程を説明するための断面図である。なお、図９、図１０の（ａ）〜（ｃ）、及び図１１の（ａ）、（ｂ）は、図３の（ａ）におけるＤ−Ｄ’断面部分を、図９、図１０の（ｄ）〜（ｆ）、及び図１１の（ｃ）、（ｄ）は、図３の（ａ）におけるＣ−Ｃ’断面部分を、それぞれ示している。以下、これらの図に従い、固定電極基板１０の製造工程を説明していく。
〔工程１１〕
例えばまず、単結晶シリコン層１０ｂの両面に酸化シリコン膜１０ａ、１０ｃが形成された酸化膜付単結晶シリコン基板を準備する（図９の（ａ）、（ｄ））。なお、この酸化膜付単結晶シリコン基板は、例えば、直径２００ｍｍのプライムウエーハ、エピタキシャルウエーハ等の半導体ウエーハである。また、以下では、簡略化のため１つの固定電極基板１０が生成されていく様子を説明していくが、実際は、この半導体ウエーハ中に複数の固定電極基板１０が同時に生成されていくことになる。
【００２７】
〔工程１２〕
次に、例えば、前述の工程２と同様な手順により、フッ酸によるエッチングを行い、単結晶シリコン層１０ｂの片面側に位置する酸化シリコン膜１０ａを、電極突起部１２の形状（図３の（ａ））にパターニングする。具体的には、複数の同形の四角形が、基板中央部にマトリックス状に配列された酸化シリコン膜１０ａパターンを形成する（図９（ｂ）、（ｅ））。
〔工程１３〕
次に、工程１２で形成された酸化シリコン膜１０ａパターンをマスクとして、エッチングを行い、このパターン部に角柱の突起部１０ｂａを形成する（図９の（ｃ）、（ｆ））。
〔工程１４〕
その後、例えば、フッ酸によってエッチバックを行い、酸化シリコン膜１０ａを除去する（図１０の（ａ）、（ｄ））。
〔工程１５〕
次に、例えば、前述の工程３と同様な手順により、基板全体を酸化させ、基板の突起部１０ｂａ形成面に酸化シリコン膜１０ｄを、その反対の面に参加シリコン膜１０ｅを形成する（図１０の（ｂ）、（ｅ））。
〔工程１６〕
次に、例えば、前述の工程２と同様な手順により、フッ酸によるエッチングを行い、電極パッド１１形成部となる電極パッド部１０ｄａの酸化シリコン膜１０ｄを除去する（図１０の（ｃ）、（ｆ））。
【００２８】
〔工程１７〕
その後、例えば、前述した工程６と同様な方法により、金・クロム膜１０ｆを、基板の電極パッド部１０ｄａ側一面に成膜する（図１１の（ａ）、（ｃ））。なお、金・クロム膜１０ｆの膜厚は、例えば、３０００〜５０００Å程度が望ましい。
〔工程１８〕
そして、例えば、前述の工程２と同様な手順により、エッチングによって、電極パッド部１０ｄａ以外の金・クロム膜１０ｆを除去し、電極パッド部１０ｄａに電極パッド１１が形成されるとともに、電極突起部１２が表面に現れる（図１１の（ｂ）、（ｄ））。
このように生成された固定電極基板１０は、例えば、ダイシングによって、個々の固定電極基板１０ごとに切り分けられる。そして、このように生成された固定電極基板１０と前述の上電極基板２０とは、図１及び図２の（ａ）のように、固定電極基板１０の電極突起部１２と、上電極基板２０のマイクロミラー２２ａ〜２２ｄの形成面と反対の面とが向かい合うように貼り合わせられて光スイッチ１が完成する。
このように、この形態の例では、フレクチュア部２３、２４に、フレクチュア部２３、２４と外縁部２１とを渡る部分を有する導体配線２３ａ、２４ａを成膜形成し、当該導体配線２３ａ、２４ａを、少なくとも、フレクチュア部２３、２４と外縁部２１とを渡る部分の導通検知が可能な構成とすることとしたため、この導体配線２３ａ、２４ａの導通を検査することにより、フレクチュア部２３、２４の破損を容易に検出することができる。特に、導通の確認のみによってフレクチュア部２３、２４の破損を検出するため、光スイッチ１の可動電極板が可動できるまでに至っていない製造段階でも当該破損を容易に検出することができる。その結果、ウエーハ段階での破損検出も可能となるため、検査時間、コスト、人員等の削減も可能となる。
【００２９】
また、この形態の例では、フレクチュア部２３、２４に、フレクチュア部２３、２４と外縁部２１とを渡るように、導体配線２３ａ、２４ａを形成しているため、可動電極板２２の可動時において最も撓み量が大きく、光スイッチ１のスイッチング機能に最も大きな影響を与える結合部２３ｂ、２４ｂ及び結合部２３ｂ、２４ｂと外縁部２１との境目の破損検出を適切に行うことが可能となる。
さらに、この形態の例では、導体配線２３ａ、２４ａを、フレクチュア部から、結合部２３ｂ、２４ｂ及び外縁部２１にかけて、２本以上延長形成することとしたため、結合部２３ｂ、２４ｂが破損しても、その破損部が導体配線２３ａ、２４ａにまで達していないことにより、その破損を検出できないという不具合を、導体配線が１本のみ形成されている場合に比べ低減させることができる。これにより、光スイッチ１のスイッチング機能に最も大きな影響を与える結合部２３ｂ、２４ｂ及び結合部２３ｂ、２４ｂと外縁部２１との境目の破損を、より正確に検出することが可能となる。
【００３０】
また、この形態の例では、導体配線２３ａ、２４ａを、可動電極板２２に電位を与える電極パッド２１ｃ、２１ｄと同一材質、同一膜厚に構成することとしたため、導体配線２３ａ、２４ａを、電極パッド２１ｃ、２１ｄと同一工程で成膜することができる。その結果、従来の光スイッチに比べて特に工程数を増やすことなく、導体配線２３ａ、２４ａを有する光スイッチ１を構成することができる。そのため、従来の光スイッチに比べ、製造時間やコストが大きくなることはない。
さらに、この形態の例では、導体配線２３ａ、２４ａ中、少なくとも、フレクチュア部２３、２４と外縁部２１とを渡る部分の導通検知を行い、該導体配線２３ａ、２４ａの導通が無かった場合に、該フレクチュア部２３、２４が破損している旨の判断を行うこととしたため、光スイッチ１の可動電極板が可動できるまでに至っていない製造段階でも、光スイッチ１のスイッチング特性に重大な影響を与える部分の破損検出を容易に行うことができる。
また、導体配線２３ｂ、２４ｂの導通検知を、ウエーハ分割前に行うことにより、検査時の取扱いが容易になり、検査時間、コスト、人員等の削減も可能となる。
【００３１】
なお、この発明は上述の実施の形態に限定されるものではない。例えば、この形態では、導体配線２３ａ、２４ａを図１に例示したように構成することとしたが、図１２に例示する光スイッチ７０のように導体配線７１、７２を構成することとしてもよい。この場合、導体配線７１は、その末端部７１ａを外縁部７１の表面に配し、そのまま結合部２３ｂからフレクチュア部２３に渡り、さらにフレクチュア部２３の枠状部分に沿ってフレクチュア部２３を時計周りに略半周して結合部２３ｃに達するように形成される。そして、導体配線７１は、そこから結合部２３ｃと可動電極板２２との境界部分を通過したところで１８０°折り返され、結合部２３ｃを通じてフレクチュア部２３まで形成される。そして、そのまま、フレクチュア部２３の枠状部分に沿って時計回りに略半周して結合部２３ｂに達し、そこから結合部２３ｂに沿って外縁部２１に渡り、末端部７１ｂが外縁部２１表面に配置形成される。同様に、導体配線７２は、その末端部７２ａを外縁部２１の表面に配し、そのまま結合部２４ｂからフレクチュア部２４に渡り、さらにフレクチュア部２４の枠状部分に沿ってフレクチュア部２４を時計周りに略半周して結合部２４ｃに達するように形成される。そして、導体配線７２は、そこから結合部２４ｃと可動電極板２２との境界部分を通過したところで１８０°折り返され、結合部２４ｃを通じてフレクチュア部２４まで形成され、そのままフレクチュア部２４を時計回りに略半周して結合部２４ｂに達する。そして、そこから結合部２４ｂに沿って外縁部２１に渡るように形成され、その末端部７２ｂを外縁部２１表面に配置する。
【００３２】
このように導体配線７１を形成することにより、結合部２３ｃ、２４ｃ及び結合部２３ｃ、２４ｃと可動電極板２２との境界部分での破損をも用意に検出することが可能となる。
また、図１３に例示する光スイッチ８０のように、一つながりの導体配線８１を構成することとしてもよい。この場合、導体配線８１は、その末端部８１ａを外縁部２１の表面に配し、そのまま結合部２３ｂからフレクチュア部２３に渡り、さらにフレクチュア部２３の枠状部分に沿ってフレクチュア部２３を時計周りに略半周して結合部２３ｃに達するように形成される。そして、導体配線８１は、そこから結合部２３ｃを通り、可動電極板２２を通って結合部２４ｃまで達し、さらに結合部２４ｃを渡った後、フレクチュア部２４を時計回りに略半周して結合部２４ｂに達し、その結合部２４ｂを通って外縁部２１まで通じ、そこで１８０°折り返された後、再び結合部２４ｂを介してフレクチュア部２４まで形成される。そして、そのままフレクチュア部２４を時計回りに略半周して結合部２４ｃに達し、その結合部２４ｃ及び可動電極板２２を通って結合部２３ｃまで形成され、そこから結合部２３ｃを通じてフレクチュア部２３に渡る。さらに、そこから、フレクチュア部２３を時計周りに略半周し、結合部２３ｂを通じて、末端部８１ｂが外縁部２１上に配置されるように形成される。
【００３３】
このように導体配線８１を形成することにより、末端部８１ａ、８１ｂにプローブを押し当てた導体配線８１の導通検知によって、フレクチュア部２３、２４、結合分２３ｂ、２３ｃ、２４ｂ、２４ｃ、外縁部２１と結合分２３ｂ、２３ｃとの境界部分、結合分２３ｃ、２４ｃと可動電極板２２との境界部分、及び可動電極板２２の破損検出を一度に行うことが可能となる。
さらに、この形態の例では、導体配線２３ａ、２３ｂをフレクチュア部２３、２４の固定電極基板１０側と反対の面に構成することとしたが、導体配線２３ａ、２３ｂを、フレクチュア部２３、２４の固定電極基板１０側の面に構成することとしてもよい。また、導体配線２３ａ、２３ｂの一部が基板表面に露出しないように導体配線２３ａ、２３ｂを構成することとしてもよい。ただし、この場合であっても、導通確認用のプローブの接点となる２点以上の箇所において、導体配線２３ａ、２３ｂが表面に露出されていなければならない。また、図１２及び図１３に例示した構成においても、導体配線７１、７２、８１は、固定電極基板１０の面側に構成することとしても、その反対面側に構成することとしてもよい。さらに、導体配線７１、７２、８１の一部が表面に露出しないようにこれらを構成し、プローブの接点となる２点以上の露出部を設ける構成としてもよい。
また、導体配線２３ａ、２３ｂ、７１、７２、８１を、フレクチュア部２３、２４、結合部２３ｂ、２３ｃ、２４ｂ、２４ｃの少なくとも一部において、それらの両面に設ける構成としてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光スイッチでは、フレクチュア部に、該フレクチュア部と外縁部とを渡る部分を有する導体配線が成膜形成され、この導体配線を、少なくとも、フレクチュア部と外縁部とを渡る部分の導通検知が可能な構成とすることとした。そのため、この導体配線の導通確認のみで、フレクチュア部の破損を容易に検出することができる。その結果、可動電極板が可動できるまでに至っていない製造段階においても、フレクチュア部の破損を容易に検出することが可能となる。
【００３５】
また、本発明の光スイッチの検査方法では、フレクチュア部に、該フレクチュア部と外縁部とを渡る部分を有する導体配線が成膜形成されており、この導体配線中、少なくとも、フレクチュア部と上記外縁部とを渡る部分の導通検知を行い、該導体配線の導通が無かった場合に、該フレクチュア部が破損している旨の判断を行うこととした。そのため、フレクチュア部の破損検出が容易になり、可動電極板が可動できるまでに至っていない製造段階においても、フレクチュア部の破損を容易に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光スイッチの構成を例示した平面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ’断面図の例示、及び図１における部分Ｂの拡大平面図の例示。
【図３】固定電極基板の平面図、そのＣ−Ｃ’断面図、及びＤ−Ｄ’断面図。
【図４】電極パッドに電圧が印加されていない状態での光スイッチの様子を例示した図。
【図５】電極パッドに電圧が印加された状態での光スイッチの様子を例示した図。
【図６】上電極基板の製造工程を説明するための断面図。
【図７】上電極基板の製造工程を説明するための断面図。
【図８】上電極基板の製造工程を説明するための断面図。
【図９】固定電極基板の製造工程を説明するための断面図。
【図１０】固定電極基板の製造工程を説明するための断面図。
【図１１】固定電極基板の製造工程を説明するための断面図。
【図１２】光スイッチの構成を例示した平面図。
【図１３】光スイッチの構成を例示した平面図。
【図１４】従来の光スイッチの構成を例示した図。
【符号の説明】
１、５０、６０、１００光スイッチ
２３、２４、１３１〜１３４フレクチュア部
２３ａ、２４ａ、７１、７２、８１導体配線
２３ｂ、２３ｃ、２４ｂ、２４ｃ結合部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical switch of an electrostatic drive type manufactured by micromachining technology, and more particularly to an optical switch capable of easily detecting breakage of a flexure portion and a method of inspecting the optical switch.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an optical switch has been proposed in which a movable electrode plate on which a micromirror is attached is moved by electrostatic force, and an output system is switched depending on whether or not an incident light beam is reflected by the micromirror. .
FIG. 14 is a diagram illustrating the configuration of such a conventional optical switch 100. Here, FIG. 14A is a diagram illustrating a plan view of the optical switch 100, and FIG. 14B is a diagram illustrating a GG ′ cross-sectional view in FIG. 14A.
As illustrated in FIG. 14B, the optical switch 100 is configured by laminating an upper electrode substrate 101 and a fixed electrode substrate 140. As illustrated in FIG. 14, in the upper electrode substrate 101, each side of the rectangular movable electrode plate 120 is coupled to the outer edge portion 110 of the frame-shaped body located on the outer peripheral side thereof via the flexure portions 131 to 134. It is constituted by. Here, the flexure portions 131 to 134 are hollow frame members having through holes 131a to 134a at the center thereof, and one end thereof is connected to the movable electrode plate 120 via the coupling portions 131c to 134c. It is mechanically connected to the outer edge 110 via the portions 131b to 134b and the anchors 111 to 114, respectively. In addition, a micro mirror 121 that reflects an incident light beam is provided on a surface of the movable electrode plate 120 opposite to the fixed electrode substrate 140 side.
[0003]
Around the optical switch 100, an output optical fiber 151 for inputting the light beam 160 to the optical switch 1, and a reflected light 161 of the light beam 160 incident from the output optical fiber 151 by the micromirror 121 is received. An incident side optical fiber 152 for directly receiving the light beam 160 incident from the incident side optical fiber 153 and the exit side optical fiber 151 is disposed, and the movable electrode plate 120 is moved so that the incident side optical fiber 152 enters from the exit side optical fiber 151. The switching (switching) of making the light beam 160 incident on the incident side optical fiber 153 as the reflected light 161 or directly entering the incident side optical fiber 152 is performed.
More specifically, in the normal state, the micromirror 121 is located on the optical path of the light beam 160 that has entered from the emission-side optical fiber 151 (FIG. 14B). The reflected light 161 is incident on the incident side optical fiber 153. On the other hand, when a predetermined voltage is applied between the movable electrode plate 120 and the fixed electrode substrate 140, an electrostatic force is generated between the movable electrode plate 120 and the fixed electrode substrate 140, and the attractive force causes the electrostatic force. The movable electrode plate 120 moves together with the micro mirror 121 in the direction F shown in FIG. Due to the movement of the micromirror 121, the micromirror 121 deviates from the optical path of the light beam 160 in the direction F shown in the figure, and the light beam 160 is directly reflected by the incident side optical fiber 152 without being reflected by the micromirror 121. Will be incident.
[0004]
As described above, the switching of the emission system of the light beam 160 is performed by moving the movable electrode plate 120. However, there is a broken portion in the flexure 131 that is a contact point between the movable electrode plate 120 and the outer edge 110. In this case, the movable electrode plate 120 is not properly moved, causing a fatal obstacle to the switching function itself. Therefore, when the fracture occurs in the flexure portion 131 during the manufacture of the optical switch 100, the optical switch 100 having the damaged portion must be sorted out by inspection and removed.
However, in the conventional optical switch 100, damage detection of the flexure portion 131 at the time of manufacturing is generally performed visually, and there is a problem that the inspection time and the inspection cost cannot be sufficiently reduced.
Therefore, for example, Patent Document 1 proposes an optical switch having a configuration in which a piezoelectric element is formed as a film on an upper surface of a flexure portion and a voltage generated in the piezoelectric element is detected. In this configuration, the state of deformation of the flexure portion due to the movement of the movable electrode plate can be confirmed by the voltage generated in the piezoelectric element formed on the flexure portion. By measuring this voltage, the breakage of the flexure portion can be confirmed. Can be detected. As a result, it is not necessary to perform a troublesome operation such as visually detecting the breakage of the flexure portion.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2000-352676 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the fracture detection of the flexure part proposed in Patent Document 1 is to measure the output voltage of the piezoelectric element while moving the movable electrode plate, and to detect the fracture of the flexure part based on a difference in the output voltage. is there. Therefore, in this optical switch, it is not possible to detect breakage of the flexure portion at a manufacturing stage before the movable electrode plate can be moved.
The present invention has been made in view of such a point, and it is an object of the present invention to provide an optical switch capable of easily detecting breakage of a flexure portion in a manufacturing stage in which a movable electrode plate is not movable. Aim.
Another object of the present invention is to provide a method of inspecting an optical switch that can easily detect breakage of a flexure portion at a manufacturing stage before a movable electrode plate can be moved.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, in the present invention, a conductor wiring having a portion that crosses over a flexure portion and an outer edge portion that couples the flexure portion to a fixed electrode substrate is formed on the flexure portion. The conductor wiring is configured to be capable of detecting conduction at least in a portion crossing the flexure portion and the outer edge portion. By detecting conduction of the conductive wiring, breakage of the flexure portion is detected. In other words, if the flexure part is not damaged, the conductor wiring formed there is also not broken, and it will be conductive, so by checking this conduction, it is determined that the flexure part is not damaged. can do. On the other hand, if the flexure part is damaged, this conductor wiring will also be broken due to the damage, so by checking that there is no continuity of this conductor wiring, determine that the flexure part has been damaged. Can be. Such an inspection method is a method that can be realized even in a manufacturing stage where the movable electrode plate has not yet been movable.
Further, breakage of the joint between the flexure portion and the outer edge portion has a particularly bad influence on the movement of the movable electrode plate. Therefore, by detecting the conduction at the portion crossing the flexure portion and the outer edge portion, it is possible to accurately detect the breakage of the joint portion.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a plan view illustrating the configuration of an optical switch 1 according to this embodiment. 2A is an example of a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 1, and FIG. 2B is an example of an enlarged plan view of a portion B in FIG. Further, as exemplified in FIGS. 1 and 2A, the optical switch 1 of this example includes a fixed electrode substrate 10 and an upper electrode substrate 20, and FIG. FIG. 2 illustrates a plan view of the fixed electrode substrate 10. 3B illustrates a cross-sectional view taken along the line CC ′ in FIG. 3A, and FIG. 3C illustrates a cross-sectional view taken along the line DD ′. Hereinafter, the configuration of the optical switch 1 of this example will be described with reference to these drawings.
[0009]
As illustrated in FIG. 3, the fixed electrode substrate 10 of this example has a silicon oxide (SiO 2) as an insulating film on both surfaces of a single crystal silicon (Si) layer 10 b as a semiconductor layer. ₂ A) A rectangular plate on which the films 10a and 10c are formed.
As illustrated in FIGS. 3A and 3B, a square region from which the silicon oxide film 10a has been removed is provided near one corner on one surface of the fixed electrode substrate 10. In the region, an electrode pad 11 which is a two-layer structure film in which a gold (Au) film is formed based on a chromium (Cr) film is formed. As illustrated in FIG. 3B, the electrode pad 11 is electrically connected to the single-crystal silicon layer 10b, and a voltage is applied to the single-crystal silicon layer 10b via the electrode pad 11. It has a configuration. Further, as exemplified in FIGS. 3A and 3C, on the same surface as the surface on which the electrode pads 11 are formed, for example, a plurality of electrode projections 12 projecting in a cubic shape are provided. Is formed.
[0010]
On the other hand, as exemplified in FIGS. 1 and 2A, the upper electrode substrate 20 of this example is a rectangular plate having silicon oxide films 20a and 20c formed on both surfaces of a single crystal silicon layer 20b. An outer edge 21 which is a hollow frame-like body whose central portion is etched away in a square shape is provided. The outer edge portion 21 of this example is configured such that one side on the outer peripheral side thereof substantially matches the length of a certain side of the fixed electrode substrate 10, and the sides having the same length overlap each other. Then, the fixed electrode substrate 10 is insulated and bonded to the surface on which the electrode protrusions 12 are formed by a thermosetting resin or the like. In addition, as described later, the outer edge portion 21 plays a role of coupling the flexure portions 23 and 24 to the fixed electrode substrate 10.
A single-crystal silicon thin film 20d, which is a semiconductor film, is formed on a surface of the outer edge portion 21 opposite to the fixed electrode substrate 10, and the single-crystal silicon thin film 20d is patterned to form a movable electrode plate. 22, flexure parts 23 and 24, and the like.
[0011]
The movable electrode plate 22 in this example is a rectangular plate, and four micro mirrors 22a to 22d are formed on the surface opposite to the fixed electrode substrate 10 side via silicon oxide films 20ec and 20ed as insulating films. Have been. The micromirrors 22a to 22d in this example are mirrors in which a chromium film and a gold film are formed on a surface of a plate made of a photosensitive resin and formed perpendicular to the movable electrode plate 22. In this example, the micromirror 22a is configured to form an angle of 45 ° with one side of the outer edge 21 (edge 21a), and the micromirror 22c has an inner angle of 90 ° with the micromirror 22a, and , With these inner corners facing the edge 21a. The micromirror 22b is configured to form an angle of 45 ° with the edge 21b which is one side of the outer edge 21 facing the edge 21a, and the micromirror 22d has an inner angle of 90 ° with the micromirror 22b. °, and these inner corners are directed to the above-mentioned peripheral portion 21b.
Further, as illustrated in FIG. 1, the flexure portions 23 and 24 in this example are frame-like bodies provided with rectangular through holes 23d and 24d at the center of a rectangular plate. A central portion of one side of the flexure portion 23 is coupled to a central portion of one side of the movable electrode plate 22 via a band-like coupling portion 23c. Further, a central portion of one side of the other side of the flexure portion 23 is a belt-like coupling portion. The outer edge 21 is connected to the center of one side on the inner peripheral side of the outer edge 21 via the portion 23b. Similarly, the central portion of one side of the flexure portion 24 is coupled to the central portion of one side of the movable electrode plate 22 via a band-shaped coupling portion 24c, and the central portion of the other side of the flexure portion 24 is The outer edge portion 21 is connected to the center of one side on the inner peripheral side via the band-shaped connecting portion 24b.
[0012]
Conductive wirings 23a and 24a are formed on the flexure portions 23 and 24 as films. The conductor wirings 23a and 24a in this example are portions that cross the flexure portions 23 and 24 and the outer edge 21 (for example, in the case of the conductor wiring 24a, the crossover portions 24ac and 24ad shown in FIG. ), And the conductor wirings 23a, 24a are configured to be able to detect conduction at least in a portion crossing the flexure portions 23, 24 and the outer edge portion 21. The coupling portions 23b and 24b and the coupling portion between the coupling portions 23b and 24b and the outer edge portion 21 are portions where the amount of flexure is greatest when the movable electrode plate 22 is movable. Has the greatest impact on functionality. Therefore, it is desirable to form the conductor wirings 23a and 24a so as to cross the flexure portions 23 and 24 and the outer edge portion 21 so that breakage of these portions can be detected.
As illustrated in FIG. 1, it is preferable that two or more conductor wirings 23 a and 24 a are extended from the flexure parts 23 and 24 to the coupling parts 23 b and 24 b and the outer edge part 21. As a result, even if the joints 23b and 24b are damaged, the damage cannot be detected because the damaged portion does not reach the conductor wirings 23a and 24a. This is because it can be reduced as compared with the case. Here, the expression that two or more conductor wirings 23a and 24a are extended means that a part extending from the flexure parts 23 and 24 to the coupling parts 23b and 24b and the outer edge part 21 as shown in FIG. In addition to the case where the connected conductor wirings 23a and 24a are arranged so as to pass through two or more times, and the case where two or more independent conductor wirings are formed so as to pass through a similar portion. Including.
[0013]
In this example, as illustrated in FIGS. 1 and 2B, the conductor wirings 23a and 24a are formed on the surfaces of the flexure portions 23 and 24 opposite to the fixed electrode substrate 10 side. Then, one end of the conductor wiring 23a is disposed on the surface of the outer edge portion 21, and the conductor wiring 23a extends from the joint portion 23b to the flexure portion 23 as it is, and further goes around the flexure portion 23 substantially along the frame portion of the flexure portion 23. It reaches the connecting portion 23b again, and then crosses over the connecting portion 23b, so that the other end is formed on the surface of the outer edge portion 21 in a continuous manner. Similarly, one end of the conductor wiring 24a is arranged on the surface of the outer edge portion 21, passes from the coupling portion 24b to the flexure portion 24 as it is, and further goes around the flexure portion 24 substantially along the frame portion of the flexure portion 24. To reach the connecting portion 24b again, and then crosses over the connecting portion 24b, so that the other end is formed on the surface of the outer edge portion 21 in a continuous manner. Note that the conductor wirings 23a and 24a must be configured so as not to overlap with themselves and short-circuit in the middle. In the short-circuited conductor wirings 23a and 24a, even if the conductor wirings 23a and 24a are disconnected due to the breakage of the flexure parts 23 and 24, the short-circuited parts allow the conductor wirings 23a and 24a to conduct and detect the damage. Is impossible. As illustrated in FIG. 2A, the conductor wirings 23a and 24a are formed in the flexure portions 23 and 24 via the silicon oxide films 20ea and 20eb that are insulating films. The flexure portions 23 and 24 are single-crystal silicon layers, and if the conductor wires 23a and 24a are in contact with the flexure portions 23 and 24, the same problem as in the case where the conductor wires 23a and 24a are short-circuited as described above occurs. Because.
[0014]
The material of the conductor wirings 23a and 24a is not particularly limited as long as it is a substance having high conductivity, but a film of the same material and the same thickness as the micro mirrors 22a to 22d and the electrode pads 21c and 21d described below. It is desirable to have a configuration (for example, a two-layer structure film in which a gold film is formed on a chromium film base). In this case, the conductor wirings 23a and 24a can be formed in the same film forming process as the micro mirrors 22a to 22d and the electrode pads 21c and 21d. As a result, the conductor wirings 23a and 24a can be generated without providing a new manufacturing process. It is desirable that the conductor wirings 23a and 24a have a line width of about 3 to 7 μm and a thickness of about 3000 to 5000 °, for example.
As illustrated in FIGS. 1 and 2A, rectangular electrode pads 21 c and 21 d are formed on the single-crystal silicon thin film 20 d near each central portion of a pair of peripheral portions facing the outer peripheral portion 21. Is formed. The electrode pads 21 c and 21 d are, for example, a two-layer structure film in which a gold film is formed based on a chromium film, and functions as an electrode used to apply a predetermined potential to the upper electrode substrate 20.
Next, an inspection method for detecting breakage of the flexure portions 23 and 24 of the optical switch 1 thus configured will be described.
[0015]
In the inspection method of this example, conduction of the conductor wirings 23a and 24a is detected, and when there is no conduction between the conductor wirings 23 and 24, it is determined that the flexure portions 23 and 24 are damaged. That is, when the flexure portions 23 and 24 are not damaged, the conductor wirings 23a and 24a formed there are not disconnected, and the conduction of the conductor wirings 23a and 24a is conducted. This makes it possible to determine that the flexure portions 23 and 24 are not damaged. On the other hand, if the flexure portions 23 and 24 are damaged, the conductor wires 23a and 24a are also disconnected with the damage, so that it is confirmed that there is no continuity of the conductor wires. It can be determined that it is damaged. In this example, since the conductors 23a and 24a are similarly formed in the coupling portions 23b and 24b, damage to the coupling portions 23b and 24b can be detected by the same conduction check.
Note that it is desirable that the conduction test be performed so that conduction at least between the flexure portions 23 and 24 and the outer edge portion 21 can be detected. As described above, the coupling portions 23b and 24b and the coupling portion between the coupling portions 23b and 24b and the outer edge portion 21 have the greatest effect on the switching function of the optical switch 1 and detect breakage of this portion. Is important.
The conduction of the conductor wirings 23a and 24a in this example is confirmed by pressing a probe on two or more locations of the conductor wirings 23a and 24a and measuring the electrical resistance of the conductor wirings 23a and 24a with the probe. When the measured electric resistance is infinite, it is determined that the flexure portions 23, 24 and the coupling portions 23b, 24b where the conductor wirings 23a, 24a are formed are damaged.
[0016]
Further, it is desirable that the contact position of the probe with the conductor wirings 23a and 24a be a position at which conduction of a portion passing between the flexure parts 23 and 24 and the outer edge part 21 can be detected. For example, it is desirable to be at the end of the conductor wirings 23a and 24a so that disconnection of the entire 24a can be detected. For example, in order to check the continuity of the conductor wiring 24a, it is desirable that the probes are respectively brought into contact with the terminal portions 24aa and 24ab illustrated in FIG. 2B.
Also, instead of bringing the probe into contact with the end portions of the conductor wirings 23a and 24a, the conductor wirings 23a and 24a are grouped into predetermined regions, and the probes are brought into contact with both ends of each of the regions so that the continuity of each region is established. The measurement may be performed independently. Thus, the broken portions of the conductor wirings 23a and 24a can be specified more specifically, and the damaged portions of the flexure portions 23 and 24 can be more specifically specified. For example, the conductor wiring 24 is grouped into a first region sandwiched between the terminal portion 24aa and the intermediate portion 241c and a second region sandwiched between the terminal portion 24ab and the intermediate portion 241c. The probe is brought into contact with the portion 241c to measure the continuity in the first region, and the probe is brought into contact with the terminal portion 24ab and the intermediate portion 241c to measure the continuity in the second region. It is possible to limit and specify whether the damage such as occurs on the first area side or the second area side.
[0017]
As a method of measuring electric resistance, a set of probes (two probes arranged at both ends of a region where electric resistance is to be measured) is sequentially brought into contact with conductor wirings 23a and 24a for checking continuity. The electrical resistance may be measured, and a plurality of sets of probes respectively corresponding to the regions where the electrical resistance is measured may be brought into contact with the conductor wirings 23a and 24a to perform the measurement.
The continuity measurement of the conductor wirings 23a and 24a may be performed after the optical switch 1 is configured as shown in FIG. 1, or before the optical switch 1 is configured, for example, when the upper electrode substrate 20 is configured. It may be performed at the point of time. As described later, the upper electrode substrate 20 of this example is formed by forming a plurality of upper electrode substrates 20 on a semiconductor wafer and cutting and separating the upper electrode substrates 20 by dicing. At this stage, the continuity of the conductor wirings 23a and 24a may be measured. Thereby, the handling of the upper electrode substrate 20 at the time of the measurement is facilitated, and the inspection time and the inspection cost can be reduced. In particular, if a plurality of sets of probes are used to measure each upper electrode substrate 20 at this wafer stage, the effect will be even greater.
[0018]
Next, the switching operation of the optical switch 1 in the example of this embodiment will be outlined.
FIG. 4 is a diagram illustrating a state of the optical switch 1 in a state where no voltage is applied to the electrode pads 11, 21c, and 21d. Here, (a) illustrates a plan view of the optical switch 1 in this state, and (b) illustrates an EE ′ cross-sectional view in (a). FIG. 5 is a diagram exemplifying a state of the optical switch 1 in a state where a voltage is applied to the electrode pads 11, 21c, and 21d. Here, (a) illustrates a plan view of the optical switch 1 in this state, and (b) illustrates an FF ′ cross-sectional view in (a).
As illustrated in FIGS. 4 and 5, lenses 51 to 54 are arranged around the optical switch 1. Here, the lenses 51 and 53 are respectively arranged on the same straight line, and the lenses 52 and 54 are also arranged on the same straight line. Further, the straight line connecting the lenses 51 and 53 and the straight line connecting the lenses 52 and 54 are as follows. They are arranged parallel to each other.
First, as illustrated in FIG. 4, when light beams 61 and 62 are incident on the optical switch 1 from the lenses 51 and 54 in a state where no voltage is applied to the electrode pads 11, 21 c and 21 d, respectively, The beams 61 and 62 are reflected by the micro mirrors 22a and 22c or the micro mirrors 22d and 22b and enter the lenses 52 and 53, respectively.
[0019]
On the other hand, as illustrated in FIG. 5, when a voltage is applied to the electrode pads 11, 21c, and 21d, the movable electrode plate 22 is fixed together with the micro mirrors 22a to 22d by electrostatic force with the fixed electrode substrate 10. The micro mirrors 22a to 22d move to the electrode substrate 10 side, and deviate from the optical paths of the light beams 61 and 62. Therefore, even when the light beams 61 and 62 are respectively incident on the optical switch 1 from the lenses 51 and 54, the light beams 61 and 62 are not reflected by the micro mirrors 22a to 22d and are directly reflected by the lens 53, 52.
As described above, the optical switch 1 switches the emission system of the incident light beams 61 and 62 depending on whether or not a voltage is applied to the electrode pads 11, 21c and 21d. Since the fixed electrode substrate 10 is provided with the electrode protrusions 12 as described above, even when the electrodes are applied to the electrode pads 11, 21c, and 21d, the front surface of the movable electrode plate 22 is fixed to the fixed electrode substrate. No contact with 10. Thereby, when the voltage application to the electrode pads 11, 21c, and 21d is turned off, the reaction speed at which the movable electrode plate 22 returns to the steady state illustrated in FIG. 4 is improved.
Next, a method for manufacturing the optical switch 1 in this embodiment will be described.
6 to 8 are cross-sectional views for explaining a manufacturing process of the upper electrode substrate 20 of the optical switch 1 according to this embodiment. Note that these cross-sectional views show the cross section taken along the line AA ′ in FIG. Hereinafter, the manufacturing process of the upper electrode substrate 20 will be described with reference to these drawings.
[0020]
[Step 1]
First, for example, silicon oxide films 20a and 20c are formed on both surfaces of a single crystal silicon layer 20b, and a single crystal silicon thin film 20d is formed on a surface of the silicon oxide film 20a opposite to the single crystal silicon layer 20b. An SOI (Silicon On Insulator) substrate having a thickness of about 300 μm is prepared (FIG. 6A). The SOI substrate is, for example, a semiconductor wafer such as a 200 mm-diameter prime wafer or an epitaxial wafer. In the following, the manner in which one upper electrode substrate 20 is generated for simplification will be described. However, in practice, a plurality of sets of flexures corresponding to a plurality of upper electrode substrates 20 are provided in this semiconductor wafer. The parts 23 and 24, the movable electrode plate 22, the micromirrors 22a to 22d, the outer edge part 21 and the like are simultaneously generated.
[0021]
[Step 2]
Next, for example, while rotating the SOI substrate at a high speed, a photoresist is uniformly applied to the surface of the single-crystal silicon thin film 20d of the SOI substrate, and the photoresist is exposed by an exposing machine, so that the applied photoresist is exposed. The movable electrode plate 22, the flexure parts 23 and 24, the joint parts 23b, 23c, 24b and 24c, the outer edge part 21, and the electrode pads 21c and 21d are patterned.
Next, the SOI substrate having the patterned photoresist is etched by, for example, dry etching or wet etching, and the photoresist is removed by ashing, so that the movable electrode plate 22, the flexure parts 23 and 24, the bonding part are removed. A single-crystal silicon thin film 20d patterned into the shapes of 23b, 23c, 24b, 24c and the outer edge 21 is formed (FIG. 6B).
[0022]
[Step 3]
Thereafter, for example, the SOI substrate patterned in Step 2 is placed in a high-temperature oxidizing furnace and subjected to a chemical reaction in an oxygen gas or steam atmosphere to form a silicon oxide film having a thickness of, for example, about 1 μm on the entire SOI substrate ( Thermal oxidation). Thus, in this example, the entire surface of the patterned single-crystal silicon thin film 20d is covered with the silicon oxide film 20e having a thickness of about 1 μm, and the thickness of the silicon oxide film 20c further increases by about 1 μm (FIG. 6). (C)).
[Step 4]
Next, for example, using the same procedure as in step 2, etching is performed with hydrofluoric acid to form the electrode pads 21c and 21d of the silicon oxide film 20e (electrode pad formation portions 20ea and 20eb) and the outer edges of the silicon oxide film 20c. The hollow portion forming portion (hollow portion 20cb) of the portion 21 is removed (FIG. 7A).
[Step 5]
Next, for example, while the substrate is rotated at a high speed, the photosensitive resin is applied to the entire surface of the silicon oxide film 20e and the single-crystal silicon thin film 20d located at the portion where the silicon oxide film 20e is removed in the step 4, for example, 100 μm. It is applied with a uniform thickness of about 200 μm. Then, by exposing the photosensitive resin, mirror patterns 22fa and 22fb are formed by patterning the photosensitive resin into the shapes of the micromirrors 22a to 22d (FIG. 7B).
[0023]
[Step 6]
Next, for example, by a PVD (Physical Vapor Deposition) method such as sputtering or the like, a chromium film and a gold film are sequentially deposited on one surface of the substrate on which the mirror patterns 20fa and 20fb are formed, and the gold film is formed on the chromium film base. A gold / chrome film 20g, which is a formed two-layer structure film, is formed with a thickness of about 3000 to 5000 ° (FIG. 7C).
In the case of this example, the gold / chrome film 20g formed in this step will be patterned as electrode pads 21c and 21d, micromirrors 22a to 22d, and conductor wirings 23a and 24a in a later step. As described above, by forming the conductor wirings 23a and 24a together with the electrode pads 21c and 21d and the micromirrors 22a to 22d, the number of steps is increased as compared with a conventional optical switch having no conductor wirings 23a and 24a. Thus, the optical switch 1 having the conductor wirings 23a and 24a can be configured. Therefore, the manufacturing time and the manufacturing cost do not increase in principle compared with the conventional optical switch.
[0024]
[Step 7]
Next, in this step, using the same procedure as in step 2, the gold / chrome film 20g is etched, and the electrode pads 21c and 21d, the conductor wirings 23a and 24a, and the micro mirrors 22a to 22d are patterned. That is, the gold / chrome film 20g is left, leaving only the electrode pads 21c and 21d, the conductor wirings 23a and 24a, and the gold / chrome film 20g that covers the surface of the photosensitive resin patterned in the shape of the micromirrors 22a to 22d in step 5. The film 20g is etched (FIG. 8A).
[Step 8]
Next, for example, using the silicon oxide film 20c as a mask, the hollow portion 20ca of the single-crystal silicon layer 20b is removed by etching with potassium hydroxide (KOH) (FIG. 8B). This etching is performed to a depth reaching the silicon oxide film 20a, and the removal of the hollow portion 20ca forms the frame-shaped outer edge portion 21.
[0025]
[Step 9]
Next, for example, the substrate is etched back with hydrofluoric acid, and the silicon oxide film 20a inside the movable electrode plate 22, the flexure parts 23, 24, the coupling parts 23b, 23c, 24b, 24c, and the through holes 23d, 24d is formed. , 20e (FIG. 8 (c)). Thus, before the removal of the silicon oxide films 20a and 20e, the movable electrode plate 22, the flexure portions 23 and 24, and the coupling portions 23b, 23c, 24b and 24c, which have been coupled via the silicon oxide films 20a and 20e, are independent. Then, as illustrated in FIG. 1, the movable electrode plate 22 is coupled to the flexure portions 23 and 24 only through the coupling portions 23c and 24c, respectively, and the flexure portions 23 and 24 are connected only to the coupling portions 23b and 24a. And the outer edge portion 21 is connected to the outer edge portion 21 via the outer edge portion 21. In addition, by removing the silicon oxide film 20e in the through holes 23d and 24d, the flexure portions 23 and 24 become hollow frame members, and the flexibility of the flexure portions 23 and 24 is improved. Thereby, the movable electrode plate 22 can be smoothly moved.
When the silicon oxide films 20a and 20e are removed in this manner, for example, as described above, the continuity test of the conductor wirings 23a and 24a is performed in a wafer state, and a predetermined marking or the like is performed on the defective product. Thereafter, each upper electrode substrate 20 is cut by dicing.
[0026]
Next, a manufacturing process of the fixed electrode substrate 10 will be described.
9 to 11 are cross-sectional views for explaining a manufacturing process of the fixed electrode substrate 10 of the optical switch 1 according to this embodiment. 9 (a) to 9 (c) and FIGS. 11 (a) and 11 (b) show the DD ′ cross section in FIG. 3 (a). (D) to (f), and (c) and (d) of FIG. 11, show the CC ′ cross section in (a) of FIG. 3, respectively. Hereinafter, the manufacturing process of the fixed electrode substrate 10 will be described with reference to these drawings.
[Step 11]
For example, first, a single crystal silicon substrate with an oxide film in which silicon oxide films 10a and 10c are formed on both surfaces of a single crystal silicon layer 10b is prepared (FIGS. 9A and 9D). The single crystal silicon substrate with an oxide film is, for example, a semiconductor wafer such as a 200 mm-diameter prime wafer or an epitaxial wafer. In the following, a state in which one fixed electrode substrate 10 is generated for simplicity will be described. However, actually, a plurality of fixed electrode substrates 10 are simultaneously generated in this semiconductor wafer. .
[0027]
[Step 12]
Next, for example, etching with hydrofluoric acid is performed by the same procedure as in the above-described step 2, and the silicon oxide film 10a located on one side of the single-crystal silicon layer 10b is formed into the shape of the electrode projection 12 (( a) Patterning is performed. Specifically, a plurality of identical squares form a pattern of silicon oxide films 10a arranged in a matrix at the center of the substrate (FIGS. 9B and 9E).
[Step 13]
Next, etching is performed using the pattern of the silicon oxide film 10a formed in the step 12 as a mask to form a prismatic protrusion 10ba in the pattern portion (FIGS. 9C and 9F).
[Step 14]
After that, the silicon oxide film 10a is removed by, for example, etching back with hydrofluoric acid (FIGS. 10A and 10D).
[Step 15]
Next, for example, the entire substrate is oxidized by the same procedure as in the above-described step 3, and a silicon oxide film 10d is formed on the surface of the substrate on which the protrusions 10ba are formed, and a participating silicon film 10e is formed on the opposite surface (FIG. 10). (B), (e)).
[Step 16]
Next, for example, etching with hydrofluoric acid is performed by the same procedure as the above-described step 2 to remove the silicon oxide film 10d of the electrode pad portion 10da to be the electrode pad 11 formation portion (FIGS. 10C and 10C). f)).
[0028]
[Step 17]
After that, for example, a gold / chrome film 10f is formed on one surface of the substrate on the electrode pad portion 10da side by the same method as in the above-described step 6 (FIGS. 11A and 11C). The thickness of the gold / chromium film 10f is desirably, for example, about 3000 to 5000 °.
[Step 18]
Then, for example, the gold / chromium film 10f other than the electrode pad portion 10da is removed by etching in the same procedure as in the above-described step 2, so that the electrode pad 11 is formed on the electrode pad portion 10da and the electrode protrusion portion 12 is formed. Appear on the surface (FIGS. 11B and 11D).
The fixed electrode substrate 10 thus generated is cut into individual fixed electrode substrates 10 by, for example, dicing. The thus formed fixed electrode substrate 10 and the above-mentioned upper electrode substrate 20 are, as shown in FIG. 1A and FIG. The optical switch 1 is completed by laminating the micro mirrors 22a to 22d such that the surfaces opposite to each other face each other.
As described above, in the example of this embodiment, the conductor wirings 23a and 24a having a portion that crosses the flexure parts 23 and 24 and the outer edge 21 are formed on the flexure parts 23 and 24, and the conductor wirings 23a and 24a are formed. Since at least the portion between the flexure portions 23 and 24 and the outer edge portion 21 can be detected as conducting, the conduction of the conductor wirings 23a and 24a is inspected, so that the flexure portions 23 and 24 are damaged. Can be easily detected. In particular, since the damage of the flexure portions 23 and 24 is detected only by checking the continuity, the damage can be easily detected even in the manufacturing stage where the movable electrode plate of the optical switch 1 has not yet been movable. As a result, damage can be detected at the wafer stage, so that inspection time, cost, and personnel can be reduced.
[0029]
Further, in the example of this embodiment, since the conductor wirings 23a and 24a are formed so as to cross the flexures 23 and 24 and the outer edge 21 on the flexures 23 and 24, the movable electrode plate 22 is movable when the movable electrode plate 22 is moved. It is possible to appropriately detect the joints 23b and 24b that have the largest amount of bending and that have the greatest influence on the switching function of the optical switch 1 and the breakage between the outer edges 21 and the joints 23b and 24b.
Furthermore, in the example of this embodiment, since two or more conductor wirings 23a and 24a are formed to extend from the flexure portion to the coupling portions 23b and 24b and the outer edge portion 21, even if the coupling portions 23b and 24b are broken. Since the damaged portion does not reach the conductor wirings 23a and 24a, the problem that the damage cannot be detected can be reduced as compared with the case where only one conductor wiring is formed. Accordingly, it is possible to more accurately detect the coupling portions 23b and 24b that have the greatest influence on the switching function of the optical switch 1 and the breakage between the coupling portions 23b and 24b and the outer edge 21.
[0030]
Further, in the example of this embodiment, since the conductor wirings 23a and 24a are made of the same material and the same thickness as the electrode pads 21c and 21d that apply a potential to the movable electrode plate 22, the conductor wirings 23a and 24a are The film can be formed in the same step as the pads 21c and 21d. As a result, the optical switch 1 having the conductor wirings 23a and 24a can be configured without particularly increasing the number of steps as compared with the conventional optical switch. Therefore, the manufacturing time and cost do not increase as compared with the conventional optical switch.
Furthermore, in the example of this embodiment, in the conductor wirings 23a and 24a, at least a portion of the conductor wires 23a and 24a that detects conduction between the flexure portions 23 and 24 and the outer edge portion 21 is detected, and when there is no conduction between the conductor wires 23a and 24a, Since it is determined that the flexure portions 23 and 24 are damaged, the switching characteristics of the optical switch 1 are seriously affected even in a manufacturing stage where the movable electrode plate of the optical switch 1 is not yet movable. Damage detection of a portion can be easily performed.
Further, by conducting the conduction detection of the conductor wirings 23b and 24b before dividing the wafer, handling during inspection is facilitated, and inspection time, cost, and personnel can be reduced.
[0031]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in this embodiment, the conductor wirings 23a and 24a are configured as illustrated in FIG. 1, but the conductor wirings 71 and 72 may be configured as an optical switch 70 illustrated in FIG. In this case, the end portion 71a of the conductor wiring 71 is disposed on the surface of the outer edge portion 71, the connection portion 23b is directly passed to the flexure portion 23, and the flexure portion 23 is rotated clockwise along the frame portion of the flexure portion 23. Is formed so as to reach the connecting portion 23c substantially half way. Then, the conductor wiring 71 is turned 180 ° when passing through the boundary between the joint 23c and the movable electrode plate 22 from there, and formed up to the flexure 23 through the joint 23c. Then, as it is, it extends substantially half-clockwise along the frame-shaped portion of the flexure portion 23 to reach the joint portion 23b, and from there, passes over the outer edge portion 21 along the joint portion 23b, and the end portion 71b is on the surface of the outer edge portion 21. It is arranged and formed. Similarly, the conductor wiring 72 has its end 72 a disposed on the surface of the outer edge 21, passes from the joint 24 b to the flexure 24 as it is, and further rotates the flexure 24 clockwise along the frame of the flexure 24. Is formed so as to reach the coupling portion 24c substantially half way around the circumference. Then, the conductor wiring 72 is turned 180 ° when passing through the boundary between the coupling portion 24c and the movable electrode plate 22 from there, and is formed up to the flexure portion 24 through the coupling portion 24c, and the flexure portion 24 is substantially rotated clockwise as it is. It makes a half turn to reach the joint 24b. Then, it is formed so as to extend from there to the outer edge 21 along the connecting portion 24b, and the end 72b is arranged on the surface of the outer edge 21.
[0032]
By forming the conductor wiring 71 in this manner, it is possible to easily detect damage at the joints 23c, 24c and at the boundary between the joints 23c, 24c and the movable electrode plate 22.
Further, as in an optical switch 80 illustrated in FIG. 13, a continuous conductor wiring 81 may be formed. In this case, the end portion 81 a of the conductor wiring 81 is disposed on the surface of the outer edge portion 21, the connection portion 23 b extends from the coupling portion 23 b to the flexure portion 23, and the flexure portion 23 is rotated clockwise along the frame portion of the flexure portion 23. Is formed so as to reach the connecting portion 23c substantially half way around the circumference. Then, the conductor wiring 81 passes through the coupling portion 23c, reaches the coupling portion 24c through the movable electrode plate 22, and further crosses the coupling portion 24c. After reaching the outer portion 21b through the connecting portion 24b, it is folded back by 180 °, and then formed again to the flexure portion 24 through the connecting portion 24b. Then, the flexure part 24 is rotated clockwise substantially half way to reach the joint part 24c, is formed through the joint part 24c and the movable electrode plate 22 to the joint part 23c, and then passes through the joint part 23c to the flexure part 23. . Further, therefrom, the flexure portion 23 is formed so as to make approximately half a clockwise rotation and the end portion 81b is arranged on the outer edge portion 21 through the coupling portion 23b.
[0033]
By forming the conductor wiring 81 in this way, by detecting the conduction of the conductor wiring 81 that has pressed the probe against the end portions 81a and 81b, the flexure portions 23 and 24, the coupling portions 23b, 23c, 24b and 24c, and the outer edge portion 21 are detected. It is possible to detect at the same time a boundary portion between the movable electrodes 22b and 23c, a boundary portion between the coupled portions 23c and 24c and the movable electrode plate 22, and the breakage of the movable electrode plate 22.
Further, in the example of this embodiment, the conductor wirings 23a and 23b are formed on the surfaces of the flexure portions 23 and 24 opposite to the fixed electrode substrate 10 side. It may be configured on the surface on the fixed electrode substrate 10 side. Further, the conductor wirings 23a and 23b may be configured so that a part of the conductor wirings 23a and 23b is not exposed on the substrate surface. However, even in this case, the conductor wirings 23a and 23b must be exposed on the surface at two or more points serving as the contact points of the probe for checking conduction. Also in the configurations illustrated in FIGS. 12 and 13, the conductor wirings 71, 72, 81 may be configured on the surface side of the fixed electrode substrate 10 or may be configured on the opposite surface side. Furthermore, the conductor wirings 71, 72, and 81 may be configured so that a part of them is not exposed on the surface, and two or more exposed portions serving as contact points of the probe may be provided.
Further, the conductor wirings 23a, 23b, 71, 72, 81 may be provided on at least a part of the flexure portions 23, 24 and the coupling portions 23b, 23c, 24b, 24c on both surfaces thereof.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, in the optical switch of the present invention, on the flexure portion, a conductor wiring having a portion extending between the flexure portion and the outer edge portion is formed and formed, and this conductor wire is formed at least by the flexure portion and the outer edge portion. It is configured to be able to detect the conduction of the crossing part. Therefore, it is possible to easily detect the breakage of the flexure portion only by checking the conduction of the conductor wiring. As a result, it is possible to easily detect breakage of the flexure portion even in a manufacturing stage where the movable electrode plate has not yet been movable.
[0035]
Further, in the optical switch inspection method of the present invention, a conductor wiring having a portion crossing the flexure portion and the outer edge portion is formed on the flexure portion, and at least the flexure portion and the outer edge portion are formed in the conductor wire. It is determined that conduction is detected in a portion crossing the portion, and when there is no conduction in the conductor wiring, it is determined that the flexure portion is damaged. Therefore, it is easy to detect the breakage of the flexure portion, and it is possible to easily detect the breakage of the flexure portion even in the manufacturing stage where the movable electrode plate has not yet been movable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view illustrating the configuration of an optical switch.
FIG. 2 is an illustration of an AA ′ cross-sectional view in FIG. 1 and an enlarged plan view of a part B in FIG. 1;
FIG. 3 is a plan view, a CC ′ cross-sectional view, and a DD ′ cross-sectional view of the fixed electrode substrate.
FIG. 4 is a diagram exemplifying a state of an optical switch in a state where no voltage is applied to an electrode pad.
FIG. 5 is a diagram exemplifying a state of an optical switch in a state where a voltage is applied to an electrode pad.
FIG. 6 is a sectional view for explaining a manufacturing process of the upper electrode substrate.
FIG. 7 is a sectional view for explaining a manufacturing process of the upper electrode substrate.
FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the upper electrode substrate.
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the fixed electrode substrate.
FIG. 10 is a sectional view for explaining a manufacturing process of the fixed electrode substrate.
FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the fixed electrode substrate.
FIG. 12 is a plan view illustrating the configuration of an optical switch.
FIG. 13 is a plan view illustrating the configuration of an optical switch.
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a conventional optical switch.
[Explanation of symbols]
1, 50, 60, 100 optical switch
23, 24, 131-134 Flexure part
23a, 24a, 71, 72, 81 Conductor wiring
23b, 23c, 24b, 24c Joint

Claims

A fixed electrode substrate, a movable electrode plate which is disposed facing the fixed electrode substrate at a predetermined distance from the fixed electrode substrate, and is mechanically coupled to the fixed electrode substrate via a flexure portion, and the fixing of the movable electrode plate A micromirror formed on a surface opposite to the electrode substrate, the movable electrode plate being driven in a direction perpendicular to the fixed electrode substrate surface, and the light beam incident parallel to the electrode substrate surface being irradiated with the light beam. In an optical switch that switches an emission system of the light beam depending on whether or not the light beam is reflected by a micromirror,
In the flexure portion, the flexure portion, and an outer edge portion coupling the flexure portion to the fixed electrode substrate, a conductor wiring having a portion crossing over, is formed as a film,
The conductor wiring, at least, is configured to be able to detect conduction of the portion crossing the flexure portion and the outer edge portion,
An optical switch, characterized in that:

The flexure part,
Coupled to the outer edge via a coupling portion,
The conductor wiring,
From the flexure portion, from the joint portion and the outer edge portion, two or more are formed extending,
The optical switch according to claim 1, wherein:

The conductor wiring,
The same material as the electrode pad for applying a potential to the movable electrode plate, and the same thickness,
The optical switch according to claim 1, wherein:

A fixed electrode substrate, a movable electrode plate which is disposed facing the fixed electrode substrate at a predetermined distance from the fixed electrode substrate, and is mechanically coupled to the fixed electrode substrate via a flexure portion, and the fixing of the movable electrode plate A micromirror formed on a surface opposite to the electrode substrate, the movable electrode plate being driven in a direction perpendicular to the fixed electrode substrate surface, and the light beam incident parallel to the electrode substrate surface being irradiated with the light beam. In an inspection method of an optical switch for switching an emission system of the light beam depending on whether or not the light beam is reflected by a micromirror,
In the flexure portion, the flexure portion, and an outer edge portion that couples the flexure portion to the fixed electrode substrate, a conductor wiring having a portion that crosses over, is formed as a film,
In the conductor wiring, at least, conducting conduction detection of the portion crossing the flexure portion and the outer edge portion, when there is no conduction of the conductor wiring, to determine that the flexure portion is damaged,
Inspection method for optical switch

The optical switch,
A plurality of sets of the flexure portion, the movable electrode plate, the micromirror, and the outer edge portion constituting the optical switch are formed on a single wafer, and the wafer is manufactured by dividing each of the sets. So,
The continuity detection of the conductor wiring,
Being performed before the wafer is divided;
The inspection method for an optical switch according to claim 4, wherein: