JP2010237301A5

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Publication number: JP2010237301A5
Application number: JP2009083036A
Authority: JP
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2012-02-16
Anticipated expiration: 2029-03-30

Description

上記２平面は互いに段違いで平行な面であり、上記反射面はその２平面の延長線に対して４５°の角度をなすことができる。
上記エッチングは、前述と同様に異方性ドライエッチングで行うことができるが、それをフッ化硫黄系のガスを酸素で希釈したガスによるエッチング処理と、フッ化炭素系ガスによる側壁保護膜形成処理とを交互に繰り返すボッシュ法によって行うとよい。
上記斜面への反射性金属膜の被覆は、前述と同様に銀、アルミニウム又は金による斜め蒸着又はチルトスパッタリングによって行うことができる。

この光学部材の製造方法を利用したこの発明による光学装置の製造方法は、次の各工程を有することを特徴とする。
（ａ）シリコンウエハの表面からその表面に垂直な方向にエッチングを行って、その表面に対して垂直な２平面とその２平面間を接続する斜面とを含む凹部を、その平面形状の長手方向及び短手方向にそれぞれ複数個ずつ整列して形成する工程、
（ｂ）その各凹部の上記斜面にそれぞれ反射性金属膜を被覆して反射面を形成する工程、
（ｃ）その後、上記シリコンウエハを、上記各凹部の上記２平面と反射面とからなる壁面側のシリコンウエハを所定幅だけ残して長手方向に沿って切断すると共に、その壁面と対向する壁面を除去するように長手方向に沿って切断して、複数個の光学部材が長手方向に連続した複数の短冊状部材とする工程、
（ｄ）各短冊状部材のそれぞれ上記２平面と反射面とを設けた各光学装置の光学部材となる部分に、上記２平面の一方に発光デバイスを、他方に受光デバイス、導光デバイス、あるいは波長変換デバイス等の光学デバイスをそれぞれ位置決め固定して、上記発光デバイスから出射した光が上記反射面で反射して上記光学デバイスに入射するようにする工程、
（ｅ）その後に、上記各短冊状部材を上記各凹部の一対の短辺をなす各壁面を除去するようにそれぞれ短手方向に沿って切断して、個々の光学装置にする工程、

この発明の製造方法によって製造された光学部材を用いた光学装置の一実施例を示す正面図である。図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。図１の矢示Ａ方向から見た底面図である。この発明による光学部材を製造するために使用するシリコン基板を得るための第１工程を示す正面図である。同じくその第２工程を示す正面図である。同じくその第３工程を示す正面図である。この発明による光学部材の製造方法の第１実施例を説明するための第１工程を示す縦断面図である。同じくその第２工程を示す縦断面図である。図８におけるフォトマスクの平面図である。

図８に続く第３工程を示す図であり、（ｂ）は平面図、（ａ）そのＡ−Ａ線に沿う断面図である。同じくその第４工程を示す図１０の（ａ）（ｂ）と同様な断面図と平面図である。同じくその第５工程を示す図１０の（ａ）（ｂ）と同様な断面図と平面図である。同じくその第６工程を示す図であり、（ｂ）は平面図、（ａ）そのＡ−Ａ線に沿う断面図である。同じくその第７工程を示す図１３の（ａ）（ｂ）と同様な断面図と平面図である。同じくその第８工程を示す図１３の（ａ）（ｂ）と同様な断面図と平面図である。光学部材を切り出すためのシリコン基板のダイシングラインを示す拡大平面図である。切り出した光学部材の平面図である。図１７の光学部材を反時計回りに１８０°回転させた状態でさらに拡大して示す斜視図である。

１枚のシリコンウエハから複数の光学部材を同時に製造する場合のエッチング完了状態を示す斜視図である。図１９における一点鎖線で示す各ダイシングラインで切断して得た２個の光学部材が長手方向に連続した短冊状部材の斜視図である。図２０に示した短冊状部材を本体部となる側を下側にした状態の正面図（ａ）と平面図（ｂ）である。図２１に示した短冊状部材に光学部品を取り付けた状態の正面図（ａ）と平面図（ｂ）である。図２１に示した短冊状部材を図２２に示した一点鎖線で示す各ダイシングラインで切断して得た一個の光学装置の正面図（ａ）と平面図（ｂ）である。図１に示した光学装置の光学部材の形状を一部変更した例を光学部材の本体部を縦断面にして示す正面図である。

そして、レーザダイオード２の発光部２ａから略垂直下方に反射面１３に向けて出射されるレーザ光が反射面１３によって反射され、９０°偏向されて略水平な方向に向きを変え、ＳＨＧ素子３の受光面である一端面３ａに入射する。ＳＨＧ素子３に入射したレーザ光はＳＨＧ素子３によってその波長が１／２（振動数は２倍）に変換されて他端面３ｂから出射する。例えば、レーザダイオード２が出射するレーザ光の波長が１０６４ｎｍの場合、ＳＨＧ素子３から出射するレーザ光の波長は５３２ｎｍになる。

このように、シリコン基板５に対してその表面５ａに垂直な方向にエッチングするために、この実施例では異方性ドライエッチングを行なうが、その代表的な方法としてボッシュ法（ガスチョッピング法とも称す）がある。このエッチング方法は、エッチング処理と側壁保護膜形成処理とを交互に繰り返すことによって、異方性の高いエッチングを可能にする。
エッチング処理は、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）のようなフッ化硫黄系のガスを酸素（Ｏ_２）で希釈したガスによって行なう。側壁保護膜形成処理は、Ｃ_４Ｆ_８のようなフッ化炭素系ガスによって側壁保護膜を形成する。
例えば、次のような条件でエッチング処理と側壁保護膜形成処理を行なう。

エッチング処理側壁保護膜形成処理
ＳＦ_６１００sccm ０sccm
Ｏ_２５sccm ０sccm
Ｃ_４Ｆ_８０sccm １００sccm

ＲＦ電力４００Ｗ４００Ｗ
バイアス電力３０Ｗ０Ｗ
時間１０sec ５sec

上記の条件で、エッチング処理を１０秒、側壁保護膜形成処理を５秒の１サイクルで、０．５μｍエッチングされ、４００μｍ削るには８００サイクルを要する。上記の条件における「sccm」は、大気圧（１．０１３ｈＰａ）で０℃あるいは２５℃などの一定温度で規格化した流量（ｃｃ／ｍｉｎ）である。
ボッシュ法以外の異方性ドライエッチングとしては、Ｆ原子でシリコン表面を飽和被覆している状態にアルゴン（Ａｒ）イオンを衝撃させるイオン誘起増速エッチングや、塩素（Ｃｌ_２）とアルゴンイオン照射の複合効果によるエッチングなどもある。

次の第６工程では、図１３に示すようにシリコン基板５の表面５ａ上に金属製のステンシルマスク８を位置合わせして設置する。そのステンシルマスク８には、シリコン基板５の凹部５ｈを覆う部分に、斜面５１ｃに対応する位置からその斜面５１ｃに垂直な方向に延びる開口８ｈが形成されている。

次に、楕円筒面状の反射面のみを設けた光学部材の製造方法の例を、図２８から図３０によって説明する。図２８及び図２９において図２５及び図２６と対応する部材には同一の符号を付している。
図２９に示すようにシリコン基板２０の表面２０ａにフォトレジスト３０を塗付し、図２８に示すようにシリコン基板２０の側面２０ｂに平行な長軸を有する楕円の半分と角に丸みを付けた正方形とをつなげた形状の開口３２を形成するようにパターニングし、そのフォトレジスト３０をエッチングマスクにして、シリコン基板２０をその表面２０ａに垂直な方向に異方性ドライエッチングして、平面形状がフォトレジスト３０の開口３２と同じ平面形状で貫通した凹部２２を形成する。

その凹部２２の内壁面を平坦化処理し、その内壁面を構成する楕円筒面状の壁面２２ａに、シリコン基板２０の表面側から斜め蒸着あるいはチルトスパッタリングによって、銀、アルミニウム又は金の反射性金属膜を被覆して反射面２４とする。この場合も、フォトレジスト３０を斜め蒸着あるいはチルトスパッタリングのマスクとしても使用できる。

〔光学部材の製造方法の変更例〕
この発明による光学部材の製造方法について、図７以降の各図によって説明した各実施例において、エッチングマスクとなるフォトレジストを露光するためのフォトマスク（図８、図９参照）の形状を変更することによって、エッチングマスクの形状を種々に変更できる。それによって、シリコン基板（シリコンウエハも含む）に形成する凹部の形状も種々に変更でき、例えば切欠き状の凹部を形成する加工も可能である。

例えば、第２実施例の図１９に示したシリコンウエハ５０に対して、上記フォトマスクにおける右側の２個の凹部形成位置に対応する開口を、その開口の直線上の長辺部を開放した切欠きにすれば、それを用いてフォトリソグラフィ法によって成形されるフォトレジストの対応する開口も同じ切欠きになる。そのフォトレジストをエッチングマスクとして、表面５０a側から垂直方向に二酸化珪素膜６３に達するまでエッチングして複数の凹部５０ｈを同時に形成すると、図３１に示すように、右側の２個の凹部５０h′は切欠き状に形成される。その他の工程は前述した第２実施例の加工方法と同様である。

他の実施例においても同様に、フォトマスクに形成する開口を切欠きにすれば、それによって成形されるフォトレジストをエッチングマスクとしてエッチングを行うことによって、シリコン基板（シリコンウエハも含む）に切欠き状の凹部を形成する加工ができる。
この発明は、上述した各実施例に限定されることはなく、これら以外にも種々の変更や応用が可能であることは勿論である。

１０，１０′：本体部１１：上部載置面１１ａ：突き当て用段部
１２：下部載置面１２ａ：突き当て用段部
１３，２３，２４：反射面１５：壁部
５０：シリコンウエハ５０ａ：シリコンウエハの表面
５０ｈ，５０ｈ′：シリコンウエハに形成した凹部
５１，６１：第１シリコン基板５１ａ，５１ｂ：平面５１ｃ：斜面
５２，６２：第２シリコン基板５３，６３：二酸化珪素膜
６０：短冊状部材

Claims

請求項４から８のいずれか一項に記載の光学部材の製造方法であって、
前記シリコン基板としてシリコンウエハを使用し、
該シリコンウエハの表面から該表面に垂直な方向にエッチングを行って、前記凹部をその平面形状の長手方向及び短手方向にそれぞれ複数個ずつ整列して形成し、
その各凹部の前記斜面にそれぞれ反射性金属膜を被覆して前記反射面を形成した後、
前記シリコンウエハを、前記各凹部の前記２平面と前記反射面とからなる壁面側のシリコンウエハを所定幅だけ残して前記長手方向に沿って切断すると共に、該壁面と対向する壁面を除去するように前記長手方向に沿って切断して、複数個の光学部材が長手方向に連続した複数の短冊状部材とし、
その各短冊状部材を前記各凹部の一対の短辺をなす各壁面を除去するようにそれぞれ短手方向に沿って切断して、個々の光学部材にする
ことを特徴とする光学部材の製造方法。