JPH11134703A - 部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、例えば光ディスクドライブのＬＤＨ
ユニットなどのマイクロミラーを有する部品及びその製
造方法に関する。 【解決手段】本発明は、多重段差構造の形成を、厚さの
異なるマスクを用いることにより、１回のエッチングだ
けで形成するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光ディスク
ドライブのＬＤＨユニット( Laser Detector Hologram
Unit) などのマイクロミラーを有する部品及びその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、ポータブルタイプのＣＤプレー
ヤ、光ディスクドライブ等の薄型化を実現するために、
光ピックアップの薄型化が課題となっている。そこで、
図１６に示すような半導体レーザ素子ＬＤと受光素子Ｐ
Ｄを２次元的に集積化することにより、光ピックアップ
の薄型化を実現したＬＤＨユニットが開発されている。
すなわち、このＬＤＨユニットは、４５°のマイクロミ
ラーＭＭが形成された基体シリコンＳＷにハイブリッド
に半導体レーザ素子ＬＤが実装されている。このシリコ
ン基体ＳＷには、半導体レーザ素子ＬＤを挟む両側の位
置に受光素子ＰＤが形成されている。これら一対の受光
素子ＰＤには、図示せぬホログラム素子を介して光ディ
スクからの反射レーザ光ＬＢが入射し、光信号に光電変
換される。

【０００３】ところで、マイクロミラーＭＭの具備すべ
き条件として、１）ミラーのＮＡ（開口数：Numerical
Aperture）を大きくとること、２）光軸に対してマイク
ロミラーＭＭの上側と下側のＮＡを大きくとること、が
ある。とくに、１）は半導体レーザ素子ＬＤからのレー
ザ光ＬＨの光量を有効に利用するという観点から重要で
ある。

【０００４】これら１）及び２）の要求を満たすため
に、図１７に示すように、基体シリコンＳＷの構造を二
段構造としている。すなわち、この基体シリコンＳＷ
は、二段構造を有する凹部ＣＣを有している。しかし
て、この凹部ＣＣは、半導体レーザ素子ＬＤが搭載され
る第１段差部ＳＦと、この第１段差部ＳＦより低い隣接
位置に設けられた第２段差部ＳＳと、この第２段差部Ｓ
Ｓを挟んだ第１段差部ＳＦとは反対側に設けられマイク
ロミラーＭＭが形成されたマイクロミラー形成部ＭＦと
からなっている。ここで、第１段差部ＳＦの深さは、半
導体レーザ素子ＬＤの厚さにより決定されている。ま
た、第２段差部ＳＳの深さは、前記１）及び２）の要求
に基づいて決定されている。

【０００５】図１８は、このような凹部ＣＣの形成プロ
セスを示している。すなわち、まず素材から切断したシ
リコン基体ＳＷ（図１８（ａ）参照）を熱酸化し酸化膜
ＳＯを形成する（図１８（ｂ）参照）。つぎに、酸化膜
ＳＯ上にレジスト膜ＳＲを形成し、所定領域のみレジス
ト膜ＳＲを除去する（図１８（ｃ）参照）。しかる後、
レジスト膜ＳＲが除去された領域のみエッチングして酸
化膜ＳＯを除去する（図１８（ｄ）参照）。さらに、残
存しているレジスト膜ＳＲを剥離する（図１８（ｅ）参
照）。つぎに、エッチングにより酸化膜ＳＯが除去され
た領域に第２段差部ＳＳを形成する（図１８（ｆ）参
照）。さらに、残存している酸化膜ＳＯ上にレジスト膜
ＳＲを塗布する（図１８（ｇ）参照）。さらに、第１段
差部ＳＦを形成する部位の酸化膜ＳＯを除去する（図１
８（ｈ）参照）。そして、残存しているレジスト膜ＳＲ
を剥離する（図１８（ｉ）参照）。さらに、残存してい
る酸化膜ＳＯをマスクとして、エッチングし、第１段差
部ＳＦ及び第２段差部ＳＳを形成する（図１８（ｊ）参
照）。この場合、第２段差部ＳＳは、前工程にて形成さ
れているが、本工程では、その深さが深められるととも
に、マイクロミラー形成部ＭＦが形成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリコ
ン基体ＳＷに対してエッチングマスクとして機能する酸
化膜ＳＯのパターン形成工程及びシリコン基体ＳＷのエ
ッチング工程をそれぞれ２回ずつ行わなければならず、
工程の増大と煩雑化を招き、歩留りの低下や生産コスト
の上昇の原因となっている。本発明は、上記事情を勘案
してなされたもので、工程の増大と煩雑化を招くことが
ない部品及びその製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の部品は、単結
晶シリコンからなる基体と、前記基体に形成された光出
射部と、前記光出射部に近接して前記基体に設けられた
光入射部とを具備し、前記光出射部は、前記基体に穿設
された凹部と、前記凹部に収納された半導体レーザ素子
と、前記凹部の一側壁面に形成されたマイクロミラーと
を具備し、且つ、前記凹部は、前記半導体レーザ素子が
搭載される第１段差部と、この第１段差部より低い隣接
位置に設けられた第２段差部と、この第２段差部を挟ん
で前記第１段差部に対向して設けられ前記マイクロミラ
ーが形成されたマイクロミラー形成部とを有し、前記凹
部は、前記基体の前記凹部が形成されない領域に第１の
マスクを被着する第１マスク形成工程と、前記基体の前
記第１段差部が形成される領域に前記第１のマスクより
も厚さが薄い第２のマスクを被着する第２マスク形成工
程と、この第２マスク形成工程後に前記基体が露出して
いる領域をエッチングして前記第２段差部を形成すると
同時にこのエッチングにより前記第２のマスクを消失さ
せたのち前記第１段差部を形成するするエッチング工程
とを有する製造方法により形成されている。

【０００８】請求項２の部品は、請求項１において、前
記第１のマスク及び前記第２のマスクは、シリコン酸化
膜であり、前記第１段差部及び前記第２段差部は、前記
第１のマスク及び前記第２のマスクの厚さの差を利用し
て形成されている。

【０００９】請求項３の部品は、請求項１において、前
記第２のマスクは、陽極酸化法により形成されている。
請求項４の部品は、請求項１において、前記基体の前記
凹部が設けられている主面は、＜１１０＞方向に９°オ
フした（１００）であり、前記エッチングにより形成さ
れた前記マイクロミラーの傾斜角は４５°である。

【００１０】請求項５の部品の製造方法は、基体と、前
記基体に穿設された凹部とを具備し、且つ、前記凹部に
は深さの異なる複数の段差部が隣接して設けられた部品
の製造方法において、前記基体に前記段差部の深さに応
じた厚さのマスクを被着するマスク形成工程と、このマ
スク形成工程後に前記マスクをエッチングしこのエッチ
ングによる前記マスクの消失に伴う前記基体のエッチン
グ開始時点の差により前記複数の段差部を一度に形成す
るエッチング工程とを具備する。請求項６の部品の製造
方法は、請求項５において、前記基体は、シリコン基体
であり、且つ、前記マスクは、陽極酸化法で形成された
シリコン酸化膜である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して詳述する。図１は、この一実施形態の部品を
示している。この部品は、前記ＬＤＨユニット用のもの
であって、単結晶シリコンからなる縦４ｍｍ，横８ｍ
ｍ，厚さ０．６ｍｍの基体１と、この基体１の中央部に
形成された光出射部２と、光出射部２を挟む両側に設け
られた光入射部３とからなっている。

【００１２】しかして、光入射部３は、一対の５分割受
光素子３ａ，３ｂ（図１にては一方のみを示している。
他方は、光出射部２を挟んだ反対側に設けられてい
る。）及び光出力モニター用受光素子３ｃを有してい
る。ＣＤメディアにて反射されたレーザビームは、５分
割受光素子３ａ，３ｂにて受光された後、光電変換され
る。光電変換された信号からは、ＲＦ信号（レーザ光を
光ディスクに当て、この面上に記録されたピットの有無
により変調され、戻ってきた光信号を受光素子で光電変
換し得られる電気信号），フォーカスエラー信号（光デ
ィスクの信号面が合焦位置からずれた場合、そのずれ量
に応じて生成する電気信号）及びトラッキングエラー信
号（光ディスクの信号面のトラック上にレーザ光が常に
追随していくように、このトラックからずれた場合、そ
のずれ量に応じて生成する電気信号）を得ることができ
る。

【００１３】一方、光出射部２は、基体１の中央部に穿
設された凹部４と、この凹部４に収納された半導体レー
ザ素子５と、上記凹部４の一側壁面に形成されたマイク
ロミラー６とを具備している。

【００１４】しかして、凹部４は、後述する方法により
得られたもので、半導体レーザ素子５が搭載される第１
段差部７と、この第１段差部７より低い隣接位置に設け
られた第２段差部８と、この第２段差部８を挟んだ第１
段差部７とは反対側に設けられ前記マイクロミラー６が
形成されたマイクロミラー形成部９とを有している。

【００１５】前記第１段差部７の寸法は、例えば、深さ
７５μｍ且つ平面寸法２０００μｍ×３０００μであ
る。また、前記第２段差部８の寸法は、例えば、深さ２
５μｍ且つ平面寸法２０００μｍ×２８μである。さら
に、マイクロミラー形成部９は、前記マイクロミラー６
となる斜面を形成するもので、その斜面は、基体１の上
面から第２段差部８にまで達するもので、そのこう配角
θは、例えば４５°である。

【００１６】他方、第１段差部７と基体１の上面との間
には、こう配が例えば６３°の第１斜面１０が形成され
ている。また、第１段差部７と第２段差部８との間に
は、こう配が例えば６３°の第２斜面１１が形成されて
いる。

【００１７】そして、第１段差部７には、半導体レーザ
素子５が、例えば半田により接着されている。この半導
体レーザ素子５は、縦２ｍｍ，横３ｍｍ，厚さ０．１ｍ
ｍであって、発光点高さｈは、例えば１０μｍである。

【００１８】このように、この実施形態の部品は、第１
段差部７に半導体レーザ素子５を搭載し、この搭載され
た半導体レーザ素子５からのレーザ光ＬＡを下端エッジ
部が第２段差部８に達するマイクロミラー６の全面によ
り上方に反射させるようにしているので、マイクロミラ
ー６の下端エッジ部及び半導体レーザ素子５の上側面で
の回折を避けることができるようになる。その結果、マ
イクロミラー６のＮＡ（開口数）を大きくとることがで
きるようになるとともに、半導体レーザ素子５の光軸に
対してマイクロミラー６の上側と下側のＮＡ（開口数）
を同じにとることができるようになり、部品としての性
能向上に寄与することができた。

【００１９】つぎに、上記構成の部品の製造方法につい
て図３を参照して述べる。まず、単結晶シリコン基体１
１上に一対の５分割受光素子３ａ，３ｂ及びを形成する
（図３参照）。このシリコン基体１１の５分割受光素子
３ａ，３ｂが形成されている主面は、＜１１０＞方向に
９°オフした（１００）となっている。

【００２０】つぎに、５分割受光素子３ａ，３ｂ（図１
参照）及び光出力モニター用受光素子３ｃが形成されて
いるシリコン基体１１上に例えば厚さ１μｍの第１のシ
リコン酸化膜１２を例えば熱酸化法により形成する（図
３参照）。このシリコン酸化膜１２は、パッシベーショ
ン膜の役目を果たす。

【００２１】さらに、上記シリコン酸化膜１２上に材質
が例えばノボラック樹脂を主成分としたもので、厚さが
例えば２μm のポジ型の第１のホトレジスト膜１３を被
着させ、感光・現像・定着・洗浄を各順に行い、所定領
域のみ第１のホトレジスト膜１３を除去する（図４参
照）。

【００２２】しかして、例えばフッ酸とフッ化アンモニ
ウムの混合液などのエッチング液によりホトレジスト膜
１３が欠落した領域の第１のシリコン酸化膜１２を除去
する（図５参照）。

【００２３】つぎに、前工程にて第１のシリコン酸化膜
１２が除去された領域のほぼ半分を被覆するように材質
が例えばノボラック樹脂を主成分としたもので厚さが例
えば２μm の第２のホトレジスト膜１４を形成する（図
６参照）。

【００２４】さらに、図７に示すように、エッチング液
３１を満たした槽３２中にシリコン基体１１を浸漬する
とともに、同様にしてエッチング液３１中に浸漬されて
いる電極３３との間に電圧を印加する陽極酸化法によ
り、シリコン基体１１上に前記例えば厚さ１０ 〜１０
００ の第２のシリコン酸化膜１５を例えば陽極酸化法
により形成する（図８参照）。このときの成膜条件は、
エッチング液３１として、硝酸カリウムのエチレングリ
コール溶液を使用し、４０°〜５０°以下の液温で印加
電圧は、１．２５Ｖ〜１．００Ｖである。

【００２５】しかるのち、第１のホトレジスト膜１３及
び第２のホトレジスト膜１４を剥離液により剥離する
（図９参照）。つぎに、例えば水酸化カリウム水溶液な
どのエッチング液にシリコン基体１１を浸漬して，第１
のシリコン酸化膜１２及び第２のシリコン酸化膜１５を
マスクとして、シリコン基体１１を異方性エッチングす
る。この場合のエッチング条件としては、エッチング液
の濃度３０〜６０重量％及び液温５５〜８５°Ｃであ
る。その結果、主面に対して４５°の角度をもつ（１１
１）面が得られる。この（１１１）面は、（１００）面
に比べてエッチング速度が遅く、化学的に安定な面であ
るので、光学的に平坦な面を得ることができる。

【００２６】しかして、エッチング初期においては、シ
リコン基体１１が露出した領域７１のみがエッチングさ
れる（図１０参照）。しかし、シリコン基体１１のエッ
チングと平行して、第１のシリコン酸化膜１２及び第２
のシリコン酸化膜１５のエッチングも進行する。ただ
し、エッチング速度は、シリコン基体１１の方が、第１
のシリコン酸化膜１２及び第２のシリコン酸化膜１５よ
りも早い。

【００２７】しかして、エッチングが進行すると、第２
のシリコン酸化膜１５が消失した状態となる（図１１参
照）。一方、第１のシリコン酸化膜１２は、第２のシリ
コン酸化膜１５よりも例えば０．９μｍ程度厚いので、
第２のシリコン酸化膜１５が消失した時点においても、
第１のシリコン酸化膜１２は例えば０．９μｍ残存して
いる。そこで、水酸化カリウム水溶液などのエッチング
液によるエッチングを継続すると、いままでマスクとし
て作用していた第２のシリコン酸化膜１５が消失するこ
とにより露出したシリコン基体１１の領域７２が、これ
以前に露出しているシリコン基体１１の領域と併せてエ
ッチングされる（図１２参照）。

【００２８】これにより、第１及び第２段差部７，８及
びマイクロミラー６及び第１及び第２斜面１０，１１が
形成される。そうして、エッチングにより第１のシリコ
ン酸化膜１２が完全に消失した時点で、エッチング作業
を終了させる（図１３参照）。

【００２９】この後、第１段差部７に半導体レーザ素子
５を例えば半田により接着する。このとき、第１斜面１
０と第１段差部７との交線部を利用して半導体レーザ素
子ＬＤの位置決めを行う（図１及び図２参照）。

【００３０】以上のようにして得られた凹部４の構造
は、半導体レーザ素子５が搭載される第１段差部７と、
この第１段差部７より低い隣接位置に設けられた第２段
差部８と、この第２段差部８を挟んだ第１段差部７とは
反対側に設けられ前記マイクロミラー６が形成されたマ
イクロミラー形成部９とからなっている。そして、第１
段差部７の寸法は、例えば、深さ７５μｍ且つ平面寸法
２０００μｍ×３０００μである。また、第２段差部８
の寸法は、例えば、深さ２５μｍ且つ平面寸法２０００
μｍ×２８μである。さらに、マイクロミラー形成部９
には、前記マイクロミラー６が形成され、そのこう配角
θは、例えば４５°且つ表面粗さは例えばＲa ＝０．０
２である。

【００３１】他方、第１段差部７と基体１の上面との間
には、こう配が例えば６３°の第１斜面１０が形成され
ているとともに、第１段差部７と第２段差部８との間に
は、こう配が例えば６３°の第２斜面１１が形成されて
いる。

【００３２】以上のように、この発明においては、以下
のような格別の作用効果を奏する。 ［１］従来法によれば、第１段差部７と第２段差部８の
それぞれについて、シリコン酸化膜１２のパターン形成
工程並びにシリコン基体１１のエッチング工程をそれぞ
れ２回ずつ行わなければならないため生産性（コスト低
減，歩留上昇）向上の妨げとなっていたが、この発明に
よれば、マスクとなるシリコン酸化膜の厚さを段差の深
さに応じて異ならせることにより、所望の二重段差構造
を一括して形成することができるので、生産性（コスト
低減，歩留上昇）が大幅に向上する。

【００３３】［２］第２のシリコン酸化膜１５を陽極酸
化法により成膜するようにしているので、シリコン基体
１１上に形成された一対の５分割受光素子３ａ，３ｂを
はじめとする各種素子の特性に劣化を与えることがなく
なり、部品としての信頼性及び品質が向上する。

【００３４】［３］第２のシリコン酸化膜１５を陽極酸
化法により成膜するようにしているので、エッチング槽
と同様の装置で成膜が可能となり、熱酸化法で成膜する
場合に比べてコスト低減に寄与できる。

【００３５】［４］フッ酸を使用する工程を少なくでき
るため危険な作業を伴う工程を減らすことが可能とな
り、また、環境に対する悪影響を防止することが可能と
なる。なお、本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではない。すなわち、上記実施形態においては、二重段
差構造の形成を例示しているが、例えば図１４に示すよ
うに、厚さの異なる４種のシリコン酸化膜５５，５６，
５７，５８を段差状に形成することにより、図１５に示
すように、四重の段差８１，８２，８３，８４を有する
シリコン基体６０を製作することが可能となる。すなわ
ち、段差数に応じてマスク厚を変化させることにより、
所望数の段差構造を得ることが可能となる。

【００３６】さらに、上記実施形態においては、基体の
材質としてシリコンを選択し、且つ、マスクの材質とし
てシリコン酸化膜を選択しているが、本発明は、これに
拘泥されることなく、例えば基体の材質としてゲルマニ
ウム（Ｇｅ）を選択し、且つ、マスクの材質としてシリ
コン窒化膜を選択してもよい。

【００３７】

【発明の効果】本発明の部品及びその製造方法は、以下
のような格別の効果を奏する。 ［１］従来法によれば、多重段差構造を形成するには、
各段差ごとに、マスクのパターン形成工程並びに基体の
エッチング工程をそれぞれ１回ずつ行わなければならな
いため生産性（コスト低減，歩留上昇）向上の妨げとな
っていたが、この発明によれば、厚さの異なるマスクを
用いることにより、１回のエッチングで、多重段差構造
を一度に形成することができるので、生産性（コスト低
減，歩留上昇）が大幅に向上する。

【００３８】［２］マスク（シリコン酸化膜）を陽極酸
化法により成膜するようにしているので、（シリコン）
基体上に形成された各種素子の特性に劣化を与えること
がなくなり、部品としての信頼性及び品質が向上する。

【００３９】［３］マスク（シリコン酸化膜）を陽極酸
化法により成膜するようにしているので、エッチング槽
と同様の装置で成膜が可能となり、熱酸化法で成膜する
場合に比べてコスト低減に寄与できる。 ［４］フッ酸を使用する工程を少なくできるため危険な
作業を伴う工程を減らすことが可能となり、また、環境
に対する悪影響を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の部品の全体構成を示す要
部を欠切して示す斜視図である。

【図２】図１の要部断面正面図である。

【図３】本発明の一実施形態の部品の製造方法の説明図
である。

【図４】本発明の一実施形態の部品の製造方法の説明図
である。

【図５】本発明の一実施形態の部品の製造方法の説明図
である。

【図６】本発明の一実施形態の部品の製造方法の説明図
である。

【図７】本発明の一実施形態の部品の製造方法の一部で
ある陽極酸化法の説明図である。

【図８】本発明の一実施形態の部品の製造方法の説明図
である。

【図９】本発明の一実施形態の部品の製造方法の説明図
である。

【図１０】本発明の一実施形態の部品の製造方法の説明
図である。

【図１１】本発明の一実施形態の部品の製造方法の説明
図である。

【図１２】本発明の一実施形態の部品の製造方法の説明
図である。

【図１３】本発明の一実施形態の部品の製造方法の説明
図である。

【図１４】本発明の他の実施形態の部品の製造方法の説
明図である。

【図１５】図１４により製造された部品の要部断面図で
ある。

【図１６】従来技術の説明図である。

【図１７】従来技術の説明図である。

【図１８】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１：基体，４：凹部，５：半導体レーザ素子，６：マイ
クロミラー，７：第１段差部，８：第２段差部。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】単結晶シリコンからなる基体と、前記基体
   に形成された光出射部と、前記光出射部に近接して前記
   基体に設けられた光入射部とを具備し、前記光出射部
   は、前記基体に穿設された凹部と、前記凹部に収納され
   た半導体レーザ素子と、前記凹部の一側壁面に形成され
   たマイクロミラーとを具備し、且つ、前記凹部は、前記
   半導体レーザ素子が搭載される第１段差部と、この第１
   段差部より低い隣接位置に設けられた第２段差部と、こ
   の第２段差部を挟んで前記第１段差部に対向して設けら
   れ前記マイクロミラーが形成されたマイクロミラー形成
   部とを有し、前記凹部は、前記基体の前記凹部が形成さ
   れない領域に第１のマスクを被着する第１マスク形成工
   程と、前記基体の前記第１段差部が形成される領域に前
   記第１のマスクよりも厚さが薄い第２のマスクを被着す
   る第２マスク形成工程と、この第２マスク形成工程後に
   前記基体が露出している領域をエッチングして前記第２
   段差部を形成すると同時にこのエッチングにより前記第
   ２のマスクを消失させたのち前記第１段差部を形成する
   するエッチング工程とを有する製造方法により形成され
   ていることを特徴とする部品。
2. 【請求項２】前記第１のマスク及び前記第２のマスク
   は、シリコン酸化膜であり、前記第１段差部及び前記第
   ２段差部は、前記第１のマスク及び前記第２のマスクの
   厚さの差を利用して形成されていることを特徴とする請
   求項１記載の部品。
3. 【請求項３】前記第２のマスクは、陽極酸化法により形
   成されていることを特徴とする請求項１記載の部品。
4. 【請求項４】前記基体の前記凹部が設けられている主面
   は、＜１１０＞方向に９°オフした（１００）であり、
   前記エッチングにより形成された前記マイクロミラーの
   傾斜角は４５°であることを特徴とする請求項１記載の
   部品。
5. 【請求項５】基体と、前記基体に穿設された凹部とを具
   備し、且つ、前記凹部には深さの異なる複数の段差部が
   隣接して設けられた部品の製造方法において、前記基体
   に前記段差部の深さに応じた厚さのマスクを被着するマ
   スク形成工程と、このマスク形成工程後に前記マスクを
   エッチングしこのエッチングによる前記マスクの消失に
   伴う前記基体のエッチング開始時点の差により前記複数
   の段差部を一度に形成するエッチング工程とを具備する
   ことを特徴とする部品の製造方法。
6. 【請求項６】前記基体は、シリコン基体であり、且つ、
   前記マスクは、陽極酸化法で形成されたシリコン酸化膜
   であることを特徴とする請求項５記載の部品の製造方
   法。