JPWO2003014799A1 - 光スイッチ - Google Patents

Abstract

製造が容易な、光損失が殆んどない光スイッチを提供する。可撓性のビーム状部材によって固定電極板と所定の間隔を置いて平行な状態に配置される可動電極板と、この可動電極板の表面に形成される少なくとも２つのミラーと、光ファイバ固定用の少なくとも３本のＶ溝とを、表面が（１００）結晶面である単結晶シリコン基板に異方性エッチングを行なうことによって同時に形成する。この場合、２つの向い合ったミラーは、それらのミラー面が直角をなすように形成し、これらミラー面とそれぞれ４５°の角度をなして対向する位置に２本の平行なＶ溝を形成し、一方のＶ溝に出射側光ファイバを、他方のＶ溝に入射側光ファイバを収容、固定する。

Description

技術分野
この発明は光信号の光路を切り換える際に使用される光スイッチに関し、特に、２本の入射側光ファイバと２本の出射側光ファイバとを具備し、２本の出射側光ファイバからそれぞれ出射される光信号を同時に対応する２本の入射側光ファイバへ入射することが可能な２×２光スイッチに適用して好適なものである。
背景技術
例えば、２０００年１月２３日〜２７日に宮崎県で開催された第１３回ＩＥＥＥインターナショナルＭｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＭＥＭＳ−２０００）においてＰｈｉｌｉｐｐｅ Ｈｅｌｉｎ，ｅｔ ａｌ．が発表した論文“ＳＥＬＦ ＡＬＩＧＮＥＤ ＶＥＲＴＩＣＡＬ ＭＩＲＲＯＲＳ ＡＮＤ Ｖ−ＧＲＯＯＶＥＳ ＡＰＰＬＩＥＤ ＴＯ Ａ ＳＥＬＦ−ＬＡＴＣＨＩＮＧ ＭＡＴＲＩＸ ＳＷＩＴＣＨ ＦＯＲ ＯＰＴＩＣＡＬ ＮＥＴＷＯＲＫＳ”には、表面が（１００）結晶面である単結晶シリコン基板を異方性ウエットエッチングすることによって、エッチングされたシリコン基板の表面から直立する一体化された薄い板状のミラーと、このミラーの中心をそれぞれ通過する直交する２本の直線に沿ってシリコン基板上に延在する４本のＶ溝とをそれぞれ同時に形成することができるという技術が記載されている。また、この論文には、表面が（１００）結晶面であるシリコン基板を異方性ウエットエッチングすることによってシリコン基板から直立するミラーを形成すると、そのミラー面が（１００）結晶面となるのでその垂直性及び平坦性の精度が非常に高くなり、光学損失を最小限にすることができるという記載がある。
上記論文に記載された光スイッチにおいては、４本の光ファイバが９０°の角度間隔で形成された４つのＶ溝にそれぞれ取り付けられ、薄板状のミラーによって２本の出射側の光ファイバから出射される光信号を交互に切り換えて対応する入射側の光ファイバへ入射するように動作する。例えば、光路中にミラーが存在するときには、隣接する位置に配置された２本の出射側光ファイバの一方の光ファイバから出射された光信号をミラーの前面又は後面のミラー面でそれぞれ直角に反射して対応する一方の入射側光ファイバに入射し、光路中にミラーが存在しないときには、出射側の他方の光ファイバから出射された光信号をこの光ファイバと対向する上記一方の入射側光ファイバに直接入射するように動作する。
上記論文に記載された製造方法によれば、薄板状のミラーはそのミラー面（垂直な前面及び後面）を４本のＶ溝に対してそれぞれ正確に４５°の角度をなす位置に形成することができる。しかしながら、エッチング時間の誤差によってミラーの厚さが変わり、所定の厚さより厚くなったり薄くなったりすると、ミラー面の位置がずれてしまう。ミラー面の位置がずれると、光路軸がずれてしまうので２本の出射側光ファイバからの光信号を同時に対応する２本の入射側光ファイバに低い光損失にて入射させることは困難となる。換言すると、１つの薄板状のミラーを使用して２×２光スイッチを構成すると、光路軸がずれるという問題がある。
なお、本出願人が先に提案した特願２０００−２７０６２１号（２０００年９月６日出願）の図２には上記論文に記載された光スイッチと同様構成の従来技術の光スイッチが示されており、ミラーの厚みに起因するこの光スイッチの欠点が図３を参照して記載されているので、詳細については特願２０００−２７０６２１号を参照されたい。
上記論文に記載されている光スイッチにおいて、ミラーの厚さを所定の厚さにするためには、シリコン基板を異方性ウエットエッチングする際にエッチング時間を高精度に制御しなければならない。このため、作業性が非常に悪いという欠点がある。
発明の開示
この発明の１つの目的は、出射側光ファイバから入射する光ビームを殆んど光損失なしに正確に反射して入射側光ファイバへ入射することができ、しかも、製造が容易である複数個のミラーを具備する光スイッチを提供することである。
この発明の他の目的は、２本の出射側光ファイバから入射する光ビームを殆んど光損失なしに正確に反射して対応する２本の入射側光ファイバへ入射することができ、しかも、製造が容易である２×２光スイッチを提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の一面においては、基板と、固定電極板と、上記基板に接続される可撓性のビーム状部材によって上記固定電極板と所定の間隔を置いて平行な状態に取り付けられる可動電極板と、上記可動電極板の表面に形成される複数個のミラーと、各ミラーを通る平行な複数本の直線に沿って、上記基板に形成される複数本のＶ溝にそれぞれ位置決め、固定される光ファイバとを具備し、上記固定電極板と上記可動電極板との間に電圧を印加することによって上記可動電極板及び上記ミラーを上記固定電極板に接近する方向に一緒に移動させ、入射する光信号の光路を切り換える光スイッチにおいて、上記基板及び上記可動電極板はそれらの表面が（１００）結晶面である単結晶シリコンよりなり、上記複数個のミラーは、表面が（１００）結晶面である単結晶シリコンに異方性エッチングを行なうことによって形成された垂直な（１００）結晶面に反射性の良好な物質をコーティングしたミラー面を有しており、向い合った２つのミラー面が直角をなしている光スイッチが提供される。
好ましい実施例においては、上記ミラーは２つであり、各ミラーは直角をなす２つのミラー面を有しており、上記２つのミラーは向い合ったミラー面が直角をなすように上記可動電極板の表面に所定の間隔でミラー面を対向させて一体に形成される。
代わりに、１つのミラー面を有する薄板状の形状を有する４つのミラーを形成し、各ミラーのミラー面を、対応するＶ溝と４５°の角度をなすように、かつ２つの向い合ったミラー面が直角をなすように、上記可動電極板の表面に一体に形成してもよい。
上記Ｖ溝は４本であり、表面が（１００）結晶面である単結晶シリコンよりなる上記基板に異方性エッチングを行なうことによって形成され、各Ｖ溝の溝面は（１１１）結晶面である。
また、上記４本のＶ溝は対応するミラー面を４５°の角度をなして通る平行な２本の直線に沿って、上記可動電極板の両側に２本ずつ形成される。
上記可動電極板、ミラー及びＶ溝は、表面が（１００）結晶面である単結晶シリコンに異方性エッチングを行なうことによって同時に形成される。
この発明によれば、表面が（１００）結晶面の単結晶シリコン層に同一のエッチャントを使用して異方性エッチングを行なうため、ミラー面が（１００）結晶面であり、かつ向い合った２つのミラー面が正確に直角をなす複数個のミラーと、これらミラーと整列される光ファイバを位置決め固定するためのＶ溝とが同時に形成され、各ミラーと対応するＶ溝とが正確に高い精度で整列される。よって、エッチングの時間が長くても短くても、向い合った２つのミラー面は正確に直角をなすので、出射側光ファイバから入射する光信号を、常に、向い合った２つのミラー面で殆んど光損失なしに高い精度で２回反射して入射側光ファイバへ入射することができる。
また、表面が（１００）結晶面である単結晶シリコン層に異方性エッチングを行なってミラー及びＶ溝を同時に形成すると、異方性エッチングを行なう前のマスクパターニングが一度に行なえる。異方性エッチングも１回行なうだけであるので、１回のマスクパターニングと１回の異方性エッチングによってミラーとＶ溝とが同時に形成できる。その上、エッチング時間を高精度に制御する必要がないから、製造が非常に容易であり、作業性が著しく向上する。
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明の好ましい実施例について添付図面を参照して詳細に説明する。しかしながら、この発明は多くの異なる形態で実施可能であるから、以下に述べる実施例にこの発明が限定されると解釈するべきではない。後述の実施例は、以下の開示が十分で、完全なものであり、この発明の範囲をこの分野の技術者に十分に知らせるために提供されるものである。
まず、この発明を適用して好適な２×２光スイッチの一例について図１〜図５を参照して説明する。なお、この２×２光スイッチは上記特願２０００−２７０６２１号に記載されているので、その詳細についてはこの特願２０００−２７０６２１号を参照されたい。
図１はこの発明が適用できる２×２光スイッチの主としてほぼ長方形状の単結晶シリコン基板１とこの基板１に一体に形成されたほぼ長方形状の可動電極板２とを示す平面図である。この可動電極板２上には４つの薄板状の微小なミラー３１Ａ、３２Ａ、３１Ｂ、３２Ｂが一体に形成されており、また、基板１の長手方向における可動電極板２の両側には、この可動電極板２からそれぞれ所定の間隔を置いて２つのほぼ長方形状の凹部１３Ａ及び１３Ｂと、基板１の長手方向の両端部（基板１の短辺側）から対応する凹部１３Ａ及び１３Ｂにまで延在する２本ずつの平行なＶ溝１４Ａ及び１４Ｂとがそれぞれ形成されている。
基板１の中央部には長方形の窓孔１２が形成されており、可動電極板２はこの窓孔１２の上部の中央に位置し、かつ窓孔１２よりもその寸法が小さい。可動電極板２は、複数個のほぼ直角な折れ曲がり部を有する可撓性の２本のビーム（フレクチュアと呼ばれている）２１によって上下方向に移動可能に支持されている。これらビーム２１は、それぞれの先端が可動電極板２の対向する角部に固定され、かつそれらの基部が凹部１３Ａ及び１３Ｂと窓孔１２との間において基板１にそれぞれ固定されている。
４つの薄板状の微小なミラー３１Ａ、３２Ａ、３１Ｂ、３２Ｂはほぼ同じ形状及び寸法を有しており、２つのミラー３１Ａ及び３１Ｂは可動電極板２のほぼ中心を通り、かつ水平方向の直線と４５°の角度をなす第１の直線上に配置され、残りの２つのミラー３２Ａ及び３２Ｂは可動電極板２のほぼ中心を通り、かつ第１の直線と直交する第２の直線上に配置される。これらミラー３１Ａ、３２Ａ、３１Ｂ、３２Ｂは第１及び第２の直線の交点からほぼ同じ半径方向の位置で、かつ対応するＶ溝１４Ａ、１４Ｂの軸線がほぼ中心を通る位置に配置される。
２つの凹部１３Ａ及び１３Ｂは形状及び寸法が同じであり、これら凹部１３Ａ及び１３Ｂには、図２に示すように２つのマイクロレンズ９４Ａ、９５Ａが横方向に平行に整列されているマイクロレンズアレイ９Ａ及び同じく２つのマイクロレンズ９４Ｂ、９５Ｂが横方向に平行に整列されているマイクロレンズアレイ９Ｂがそれぞれ収容される。これらマイクロレンズアレイ９Ａ及び９Ｂには２本の光ファイバ４Ａ、５Ａ及び４Ｂ、５Ｂがそれぞれ整列、取り付けられているので、マイクロレンズアレイ９Ａ及び９Ｂを対応する凹部１３Ａ及び１３Ｂ内に収容する際に、同時に、Ｖ溝１４Ａ及び１４Ｂ内にこれらマイクロレンズアレイ９Ａ及び９Ｂにそれぞれ取り付けられた光ファイバ４Ａ、５Ａ及び４Ｂ、５Ｂがそれぞれ収容され、位置決めされる。
各マイクロレンズアレイには出射側光ファイバと入射側光ファイバがそれぞれ取り付けられる。図示の例では、マイクロレンズアレイ９Ａに取り付けられた２本の光ファイバはその一方の光ファイバ４Ａが出射側光ファイバであり、他方の光ファイバ５Ａが入射側光ファイバである。同様に、マイクロレンズアレイ９Ｂに取り付けられた２本の光ファイバはその一方の光ファイバ４Ｂが出射側光ファイバであり、他方の光ファイバ５Ｂが入射側光ファイバである。これら光ファイバは、一方のマイクロレンズアレイ９Ａに取り付けられた出射側光ファイバ４Ａと他方のマイクロレンズアレイ９Ｂに取り付けられた入射側光ファイバ５Ｂとが対向、整列され（同一の光学軸線上に配置され）、一方のマイクロレンズアレイ９Ａに取り付けられた入射側光ファイバ５Ａと他方のマイクロレンズアレイ９Ｂに取り付けられた出射側光ファイバ４Ｂとが対向、整列される（同一の光学軸線上に配置される）ように、配置される。
図３に示すように、固定電極板８は基板１とほぼ同じ形状寸法の単結晶シリコン基板より構成されており、その周縁部がエッチング除去されてその上面中央部に、基板１の窓孔１２とほぼ同じ形状及び寸法の長方形状の隆起部８１が形成されている。この固定電極板８は、固定電極として動作するその隆起部８１が可動電極板２と所定の間隔で対向するように、基板１の下側に取り付けられる。
図４は図１に示した基板１に、図２に示した光ファイバ４Ａ、５Ａとマイクロレンズアレイ９Ａの組み立て体及び光ファイバ４Ｂ、５Ｂとマイクロレンズアレイ９Ｂの組み立て体を取り付け、さらに、図３に示した固定電極板８を取り付けた２×２光スイッチの平面図であり、図５は図４を５−５線に沿って切断し、図示矢印方向に見た断面図である。
図４に示すように、例示の２×２光スイッチは、一方のマイクロレンズアレイ９Ａに取り付けられた出射側光ファイバ４Ａと他方のマイクロレンズアレイ９Ｂに取り付けられた入射側光ファイバ５Ｂとの間に、それぞれの光ファイバに対して４５°の角度をなすように２つのミラー３１Ａ及び３２Ｂが可動電極板２上に一体に形成されており、同様に、一方のマイクロレンズアレイ９Ａに取り付けられた入射側光ファイバ５Ａと他方のマイクロレンズアレイ９Ｂに取り付けられた出射側光ファイバ４Ｂとの間に、それぞれの光ファイバに対して４５°の角度をなすように２つのミラー３２Ａ及び３１Ｂが可動電極板２上に一体に形成されている。
また、図５に示すように、固定電極板８は、基板１に形成された窓孔１２内に固定電極板８の隆起部８１が嵌合した状態でこの基板１の下側に固定される。従って、この窓孔１２を介して固定電極板８の隆起部８１と可動電極板２とが所定の間隔で対向しており、一方、可動電極板２は窓孔１２によって下方へ変位することが可能にされている。よって、固定電極板８と可動電極板２との間に所定の電圧を印加してこれら電極間に互いに吸引する静電気力を発生させれば、可動電極板２は下方へ変位し、この可動電極板２上に形成された直立する４つのミラー３１Ａ、３２Ａ及び３１Ｂ、３２Ｂは光ファイバの光路から離脱する。かくして、出射側の光ファイバ４Ａ、４Ｂから出射される光信号の光路を切り換えることができる。
ところで、上記構造の２×２光スイッチはマイクロマシニング技術を利用して製造されるが、４つのミラー３１Ａ、３２Ａ及び３１Ｂ、３２Ｂは、フォトリソグラフィを使用して感光性樹脂によって形成されている。具体的には、シリコン基板１上に感光性樹脂を塗布し、形成された感光性樹脂膜のうちのミラー形成部分のみを露光し、その後溶剤によって露光されない部分の感光性樹脂膜を除去して４つのミラー本体を形成し、これらミラー本体のミラー面に金属をコーティングすることによって４つのミラー３１Ａ、３２Ａ及び３１Ｂ、３２Ｂを形成している。
このように感光性樹脂によってミラーを形成した場合には、ミラー製造工程において感光性樹脂が硬化する際に生ずる収縮によりミラー面を平坦にすることが困難であり、光の反射特性が劣化する。このため、光損失が増加する一因となっている。また、ミラー製造工程中にミラー形成部分の感光性樹脂を露光するが、この露光の際に、図６Ａに示すように、マスクＭの窓部Ｗを介して露光される光Ｌの一部分がマスク近傍において回折により斜行する。この露光光の一部分が斜行することとその他の原因によって、形成されたミラー本体ｍは、図６Ｂに示すように、その垂直面（ミラー面）が可動電極板２の表面と直交する垂直面に対して角度θだけ傾斜してしまい、ミラー面を垂直にすることが困難となる。このため、ミラー本体ｍの表面に被着される金属コーティングｃの表面も角度θだけ傾斜してしまい、入射光ビームＬＢに対して反射光ビームＬＢＲは可動電極板２の表面と平行な水平面に対して角度θだけ上方へずれることになる。このことも光損失が増加する一因となっている。
さらに、上記構成の光スイッチは、Ｖ溝１４Ａ、１４Ｂとミラー３１Ａ、３２Ａ及び３１Ｂ、３２Ｂとがそれぞれ各別にマスクパターニング及びエッチングにより形成されるので、Ｖ溝１４Ａ、１４Ｂとミラー３１Ａ、３２Ａ及び３１Ｂ、３２Ｂ間の相互位置関係にずれが生じる可能性が大であり、これも光損失増加の一因となっている。例えば、ミラー３１Ａ、３２Ａを例に取ると、図７Ａに示すようにミラー３１Ａ、３２Ａが点線で示される適正な形成位置から実線で示される位置にずれると、出射側光ファイバ４Ａから出射した光ビームはその反射光軸が図示するようにずれるため、入射側光ファイバ５Ａに入射しない。また、図７Ｂに示すようにミラー３１Ａ、３２Ａが点線で示される適正な形成位置から実線で示される位置にずれると、出射側光ファイバ４Ａから出射した光ビームはその反射光軸が図示するようにずれるけれど、入射側光ファイバ５Ａには入射する。さらに、図７Ｃに示すようにミラー３１Ａ、３２Ａが点線で示される適正な形成位置から実線で示される位置にずれると、出射側光ファイバ４Ａから出射した光ビームはその反射光軸がずれることなく入射側光ファイバ５Ａに入射する。
このように、出射側光ファイバ４Ａと入射側光ファイバ５Ａとを隣接させて平行に並置し、出射側光ファイバ４Ａから入射する光ビームを９０°ずつ２回反射させて全体として１８０°反射させ、入射側光ファイバ５Ａに入射するように構成すると、反射光軸のずれが少なくなる。なお、上記２×２光スイッチの製造方法は上記特願２０００−２７０６２１号に詳細に記載されているので、ここではこれ以上の説明を省略する。
この発明は、例えば上記図１〜図５に示されたような構成及び構造を有する２×２光スイッチに適用して好適なものであり、上記したＰｈｉｌｉｐｐｅ Ｈｅｌｉｎ，ｅｔ ａｌ．の論文に記載されたミラー及びＶ溝形成技術を利用するものである。この発明を適用した２×２光スイッチは、可動電極板と一体に形成され、かつこの可動電極板から直立する２個又は４個のミラーが、エッチング時間を高精度に制御しなくても、向い合った２つのミラー面が直角をなし、しかも、それぞれのミラー面が、光路軸に対して常に４５°の適正な角度を維持する位置に、高い精度で形成されている。よって、光学損失を最小限に抑えることができる、製造が容易な２×２光スイッチを提供することができる。
図８はこの発明による光スイッチの一実施例を、光ファイバ及び固定電極板を除去して示す平面図であり、図９は図８を９−９線に沿って切断し、その切断された面のみを示す端面図であり、図１０は図８を１０−１０線に沿って切断し、その切断された面のみを示す端面図であり、図１１は図８を１１−１１線に沿って切断し、その切断された面のみを示す端面図である。
図８に示す光スイッチは、図９〜図１１の端面図に示すように、二酸化シリコン層（ＳｉＯ_２層）１１と、その両側に所要の厚さに形成された２層の単結晶シリコン層１０Ｔ、１０Ｂとからなる３層構造のＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板１上に形成された２つの２×２光スイッチよりなる。なお、説明を簡単にするために、図８において図１〜図５と対応する素子や部分には同一の符号に、一方の２×２光スイッチに関してはさらにサフィックス「−１」付けて示し、他方の２×２光スイッチに関してはさらにサフィックス「−２」付けて示し、必要のない限りそれらの説明を省略する。
図８に示すように、ＳＯＩ基板１には、この基板１の図において長手方向の下部側縁の中央部分から上部側縁方向に向かってこの例ではほぼ２／３程度の長さにわたって延びるほぼ長方形状の開口部４３が形成されており、その結果、この基板１は、この開口部４３の両側に位置する縦長の長方形状部分１Ｌ、１Ｒと、これら長方形状部分１Ｌ、１Ｒを連結する中央脚部１Ｃとよりなる逆チャンネル形状を有している。
一方の２×２光スイッチは、１つのほぼ方形の可動電極板２−１と、この可動電極板２−１上に一体に形成された、平面がほぼ直角二等辺三角形状の直立する２つのミラー３５−１及び３６−１と、可動電極板２−１の両側に位置する基板１の縦長の長方形状部分１Ｌ、１Ｒ上にそれぞれ形成された平行な２本ずつのＶ溝１４Ａ−１及び１４Ｂ−１と、可動電極板２−１を上下方向に移動可能に支持するための、複数個のほぼ直角な折れ曲がり部を有する可撓性のビーム２１−１とを備えており、この可撓性のビーム２１−１は、その先端が可動電極板２−１の１つの角部に接続され、かつその基部は基板１に形成された切頭四角錐形状の電極支持部４１−１の基部に接続されている。この電極支持部４１−１の上面には電極４５−１が形成されている。また、平面がほぼ直角二等辺三角形状の２つのミラー３５−１及び３６−１はそれらの直角をなす頂角が図の垂直方向において互いに対向するように、かつ対称に形成され、平行な２本のＶ溝１４Ａ−１及び１４Ｂ−１は水平方向に（縦長の長方形状部分１Ｌ、１Ｒのそれぞれ短辺方向に）平行に、かつ水平方向の直線に沿って整列された状態に形成される。
他方の２×２光スイッチは、１つのほぼ方形の可動電極板２−２と、この可動電極板２−２上に一体に形成された、平面がほぼ直角二等辺三角形状の直立する２つのミラー３５−２及び３６−２と、可動電極板２−２の両側に位置する基板１の縦長の長方形状部分１Ｌ、１Ｒ上にそれぞれ形成された平行な２本ずつのＶ溝１４Ａ−２及び１４Ｂ−２と、可動電極板２−２を上下方向に移動可能に支持するための、複数個のほぼ直角な折れ曲がり部を有する可撓性のビーム２１−２とを備えており、この可撓性のビーム２１−２は、その先端が可動電極板２−２の１つの角部に接続され、かつその基部は基板１に形成された切頭四角錐形状の電極支持部４１−２の基部に接続されている。この電極支持部４１−２の上面には電極４５−２が形成されている。また、平面がほぼ直角二等辺三角形状の２つのミラー３５−２及び３６−２はそれらの直角をなす頂角が図の垂直方向において互いに対向するように、かつ対称に形成され、平行な２本のＶ溝１４Ａ−２及び１４Ｂ−２は水平方向に（縦長の長方形状部分１Ｌ、１Ｒのそれぞれ短辺方向に）平行に、かつ水平方向の直線に沿って整列された状態に形成される。
２つの可動電極板２−１及び２−２は基板１の開口部４３内に位置しており、対応する可撓性のビーム２１−１及び２１−２によってこの開口部４３内の空間においてそれぞれ上下方向に移動可能に支持されている。また、２つの電極支持部４１−１及び４１−２は、この例では、基板１の中央脚部１Ｃ上に、図の水平方向に並置された状態で、形成されている。
上記平面がほぼ直角二等辺三角形状のミラー３５−１、３６−１及び３５−２、３６−２は、可動電極板２−１及び２−２を形成する際に、ＳＯＩ基板１の上部側の、表面が（１００）結晶面である一方の単結晶シリコン層（図９〜図１１において上部側の厚い方の単結晶シリコン層）１０Ｔに異方性のウエットエッチングを行なうことによって同時に形成されており、各ミラーの直角をなす２つの垂直面３５−１Ａと３５−１Ｂ、３６−１Ａと３６−１Ｂ、３５−２Ａと３５−２Ｂ及び３６−２Ａと３６−２Ｂは、上記したＰｈｉｌｉｐｐｅ Ｈｅｌｉｎ，ｅｔ ａｌ．の論文に記載されているように、その垂直性及び平坦性の精度が非常に高く、従って、入射光をほぼ完全に（殆んど光損失なしに）反射することができ、かつ反射光が垂直方向へずれることもない。実際にはこれら垂直面３５−１Ａと３５−１Ｂ、３６−１Ａと３６−１Ｂ、３５−２Ａと３５−２Ｂ及び３６−２Ａと３６−２Ｂにクロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）等の金属がコーティングされ、ミラー面が形成される。なお、図８においては、ミラー３５−１、３６−１及び３５−２、３６−２はほぼ直角二等辺三角形状を有するように図示されているが、これは理解を容易にするためであり、実際には高次の結晶面となる角部は角張った形状にはならず、特に、頂角部分はかなり崩れた形状になる。しかしながら、各ミラー３５−１、３６−１及び３５−２、３６−２の２つのミラー面３５−１Ａと３５−１Ｂ、３６−１Ａと３６−１Ｂ、３５−２Ａと３５−２Ｂ及び３６−２Ａと３６−２Ｂはそれぞれ高い精度で直角をなしている。
また、ミラー３５−１、３６−１及び３５−２、３６−２を形成する際に、Ｖ溝１４Ａ−１及び１４Ｂ−１、１４Ａ−２及び１４Ｂ−２もＳＯＩ基板１の上部側の単結晶シリコン層１０Ｔに異方性のウエットエッチングを同時に行なうことによって形成されるので、これらＶ溝１４Ａ−１及び１４Ｂ−１、１４Ａ−２及び１４Ｂ−２とミラー３５−１、３６−１及び３５−２、３６−２は、後述するように、エッチング時間を高精度に制御する必要なく、所定の位置に高い精度で同時に形成することができる。
かくして、エッチング時間を高精度に制御しなくても、入射光ビームを９０°ずつ２回反射するための向い合った２つのミラー面３５−１Ａと３６−１Ａ、３５−１Ｂと３６−１Ｂ、３５−２Ａと３６−２Ａ及び３５−２Ｂと３６−２Ｂが常に直角をなし、かつそれぞれのミラー面が光路軸に対して常に４５°の適正な角度を維持する位置に、２個のミラーを高い精度で対応する可動電極板と一体に形成することができる。これらミラーのミラー面は垂直性及び平坦性の精度が非常に高いから、入射する光ビームを正確に９０°の角度で反射することができ、光学損失を最小限に抑えることができる。また、単結晶シリコン層に異方性のウエットエッチングを行なってミラー、可動電極板、Ｖ溝、可撓性のビームを同時に形成しているから、製造が容易であり、作業性が著しく向上する。
なお、上記実施例ではＳＯＩ基板１の上部側の単結晶シリコン層１０Ｔに２×２光スイッチを２つ形成した事例について説明したが、ＳＯＩ基板１上に形成する２×２光スイッチの個数は１つであっても、或いは２つ以上であってもよいことは言うまでもない。また、単結晶シリコン層に異方性のウエットエッチングを行なって図４に示すような薄板状の４個のミラーを各可動電極板に形成しても、即ち、各ミラー３５−１、３６−１及び３５−２、３６−２の２つのミラー面３５−１Ａと３５−１Ｂ、３６−１Ａと３６−１Ｂ、３５−２Ａと３５−２Ｂ及び３６−２Ａと３６−２Ｂと同じ角度位置に薄板状の８個のミラーを形成しても、同様の作用及び効果が得られることは言うまでもない。
次に、表面が（１００）結晶面であるＳＯＩ基板１の上部側の単結晶シリコン層１０Ｔに可動電極板２−１及び２−２、可撓性のビーム２１−１及び２１−２、ミラー３５−１、３６−１及び３５−２、３６−２、Ｖ溝１４Ａ−１、１４Ａ−２及び１４Ｂ−１、１４Ｂ−２、電極支持部４１−１及び４１−２、電極４５−１及び４５−２等を形成する製造工程の一例について図１２〜図１４を参照して説明する。なお、図１２Ａ〜図１２Ｋは図１１に対応する切断面のみを示す端面図であり、図面を簡単にするために、一方の２×２光スイッチとほぼ同じ構成及び構造を有する他方の２×２光スイッチを構成する可動電極板２−２、ミラー３５−２、３６−２、Ｖ溝１４Ｂ−１、１４Ｂ−２、電極支持部４１−２、電極４５−２等は図示しない。また、固定電極板は例えば図３及び図５に示されたものと同様の構成及び構造を有するものが使用できるので、その製造工程の説明を省略する。
まず、図１２Ａに示すように、二酸化シリコン層（ＳｉＯ_２層）１１の両側に上部単結晶シリコン層１０Ｔ及び下部単結晶シリコン層１０Ｂをそれぞれ所要の厚さに形成した、３層構造の所定の寸法のほぼ長方形状のＳＯＩ基板１を用意する。この例では、上部単結晶シリコン層１０Ｔはその表面が（１００）結晶面を有するように、かつ下側単結晶シリコン層１０Ｂよりも相当に厚く形成されている。
次に、図１２Ｂに示すように、上部及び下部単結晶シリコン層１０Ｔ及び１０Ｂの表面に水蒸気酸化或いはＣＶＤ法により上部及び下部酸化膜（ＳｉＯ_２層）５１Ｔ及び５１Ｂを形成する。
次に、上部ＳｉＯ_２層５１Ｔの表面にフォトレジストを塗布し、マスクパターニングを行なって所定の窓を形成し、電極支持部４１−１、４１−２を形成すべき領域の上部ＳｉＯ_２層５１Ｔの一部分をエッチング除去し、図１２Ｃに示すように、上部ＳｉＯ_２層５１Ｔに窓Ｗ１を形成する。なお、電極支持部４１−２を形成すべき領域の上部ＳｉＯ_２層５１Ｔに形成された窓Ｗ１は図示しない。
次に、これら窓Ｗ１を含む上部ＳｉＯ_２層５１Ｔの全面にクロム（Ｃｒ）及び金（Ａｕ）の２層の金属薄膜を蒸着し、マスクパターンニングを行なって所定の窓を形成し、窓Ｗ１及びその近傍以外の金属薄膜をエッチング除去する。その結果、図１２Ｄに示すように、電極支持部４１−１、４１−２を形成すべき領域の上部単結晶シリコン層１０Ｔの表面に電極４５−１、４５−２が形成される。電極４５−２は図示しない。
次に、ＳＯＩ基板１の下部単結晶シリコン層１０Ｂの表面を覆う下部ＳｉＯ_２層５１Ｂにマスクパターニングを行なって所定の窓を形成し、図１２Ｅに示すように、可動電極板２−１が形成されるべき領域の下部単結晶シリコン層１０Ｂ及び下部ＳｉＯ_２層５１Ｂをエッチング除去する。
次に、ＳＯＩ基板１のＳｉＯ_２層１１の露出された表面にマスクパターニングを行なって、図１２Ｆに示すように、ビーム２１−１、２１−２を形成するための窓Ｗ２をこのＳｉＯ_２層１１に形成する。
次に、これら窓Ｗ２を通じて上部単結晶シリコン層１０Ｔの下部の一部分をエッチング除去した後、図１２Ｇに示すように、ＳｉＯ_２層１１及び下部ＳｉＯ_２層５１Ｂの全面にフォトレジスト層５３を塗布し、ＳＩＯ基板１の下部表面を保護する。
次に、上部単結晶シリコン層１０Ｔの表面を覆うＳｉＯ_２層５１にマスクパターニングを行なって所定の窓を形成し、ＳＯＩ基板１の中央脚部１Ｃの電極支持部４１−１、４１−２の周囲領域に対応する上部単結晶シリコン層１０Ｔの厚さを所定の厚さにエッチング除去する。ただし、これら電極支持部の可撓性ビーム２１−１及び２１−２が形成される側の領域に対応する上部単結晶シリコン層１０Ｔの厚さは、後の工程の異方性エッチングによって薄くされるので、この工程ではエッチングされない。これによって２つの電極支持部４１−１、４１−２を分離する。図１２Ｈに、電極支持部４１−１の周囲領域に対応する上部単結晶シリコン層１０Ｔの厚さが所定の厚さだけ除去された状態を示す。
次に、図１２Ｉに示すように、上部ＳｉＯ_２層５１Ｔの表面にマスクパターニングを行なって窓Ｗ３を形成し、ミラー３５−１、３６−１、３５−２、３６−２、並びにビーム２１−１、２１−２を形成する領域の上部単結晶シリコン層１０Ｔを異方性のウエットエッチングによってかなりの深さまで除去する。同時に、この異方性のウエットエッチングによってＳＯＩ基板１の長方形状部分１Ｌ及び１Ｒに対応する領域にＶ溝１４Ａ−１、１４Ａ−２及び１４Ｂ−１、１４Ｂ−２を形成する。なお、ビーム２１−２はその一部分のみを図示し、ミラー３５−２、３６−２、及びＶ溝１４Ａ−１、１４Ａ−２、１４Ｂ−１、１４Ｂ−２は図示しない。
ここで、ミラー３５−１及び３６−１を形成する際の異方性エッチングについて説明する。図１３に示すように、可動電極板２−１を形成すべき領域の上部単結晶シリコン層１０Ｔの表面の全面に、例えばＳｉＯ_２層を形成し、マスクパターニングによって一対のマスクＭを形成する。各マスクＭはほぼ直角二等辺三角形の形状を有しており、一対のマスクＭは、直角の頂角が所定の間隔で対向するように配置される。この上部単結晶シリコン層１０Ｔはその表面が上述したように（１００）結晶面であると共に、垂直方向及び直角二等辺三角形の頂角を挟む２辺に沿う方向（Ｖ溝１４Ａ−１、１４Ａ−２、１４Ｂ−１、１４Ｂ−２に対して４５°の角度をなす方向）が（１００）方向であり、直角二等辺三角形の底辺に沿う方向（Ｖ溝１４Ａ−１、１４Ａ−２、１４Ｂ−１、１４Ｂ−２と平行な方向）が（１１０）方向である。
次に、適当なエッチング液（エッチャント）を使用して上部単結晶シリコン層１０Ｔの異方性ウエットエッチングを行なう。この異方性ウエットエッチングを行なうことにより、図１４に示すように、それぞれ直角をなす垂直面５７Ａ及び５７Ｂが（１００）結晶面である２つの三角柱状体よりなるミラー３５−１及び３６−１が形成される。この例ではエッチャントとして、３５重量％、７０°ＣのＫＯＨ水溶液が使用された。
各ミラーの直角をなす垂直面５７Ａ及び５７Ｂは、上記したＰｈｉｌｉｐｐｅ Ｈｅｌｉｎ，ｅｔ ａｌ．の論文に記載されているように、その垂直性及び平坦性の精度が非常に高く、従って、入射光ビームを殆んど光損失なしに反射することができ、かつ反射光ビームが垂直方向へずれることもない。なお、これら垂直面５７Ａ、５７Ｂには、その後の工程でクロム（Ｃｒ）及び金（Ａｕ）の２層の金属薄膜が蒸着され、ミラー面が形成される。
なお、図１４においては、形成されたミラー３５−１及び３６−１がほぼ直角二等辺三角形状を有するように図示されているが、これは理解を容易にするためであり、実際には高次の結晶面となる角部はマスクＭの形状通りにはならず、即ち、角部を持った形状にはならず、特に、頂角部分はかなり崩れた形状になる。従って、各ミラーは直角二等辺三角形にはならないし、三角形にもならない。しかしながら、各ミラーの２つのミラー面５７Ａと５７Ｂはそれぞれ高い精度で直角をなしている。また、ミラー３５−１及び３６−１の底辺側の垂直面は（１１１）面となるので、斜めに傾斜した面（Ｖ溝の溝面と同様の面）となる。
異方性ウエットエッチングを行なった結果、図１２Ｊに示すように、ミラー３５−１、３６−１及び３５−２、３６−２、並びにビーム２１−１、２１−２を形成する領域の上部単結晶シリコン層１０Ｔはその下部部分のみが非常に薄い層として残るだけとなる。一方、図示しないが、この異方性ウエットエッチングによってＶ溝１４Ａ−１、１４Ａ−２及び１４Ｂ−１、１４Ｂ−２はＳＯＩ基板１の長方形状部分１Ｌ及び１Ｒに対応する領域に図１０に示したような状態に形成される。この場合、各Ｖ溝の深さは光ファイバの直径よりも深くなるように形成される。なお、図１２Ｊにはミラー３５−２、３６−２、並びにＶ溝１４Ａ−１、１４Ａ−２、１４Ｂ−１、１４Ｂ−２１は図示されていない。
次に、図１２Ｋに示すように、ＳＯＩ基板１の表面に残存するＳｉＯ_２層を除去し、かつＳＯＩ基板１の下部のフォトレジスト層５３を剥離する。なお、その後の工程で、下部単結晶シリコン層１０Ｂの下側に残存する下部ＳｉＯ_２層５１Ｂと、下部単結晶シリコン層１０Ｂが形成されている部分を除くＳｉＯ_２層１１が除去され、可動電極板２−１、２−２及びビーム２１−１、２１−２の下側に開口部４３（図８を参照）が形成される。かくして、図８〜図１１に示す光スイッチが製造される。
このように、表面が（１００）結晶面である単結晶シリコン層に異方性エッチングを行なってミラー３５−１、３６−１及び３５−２、３６−２並びにＶ溝１４Ａ−１、１４Ａ−２及び１４Ｂ−１、１４Ｂ−２を同時に形成すると、異方性エッチングを行なう前のマスクパターニングが一度に行なえる。異方性エッチングも１回行なうだけであるので、１回のマスクパターニングと１回の異方性エッチングによってミラーとＶ溝が同時に形成でき、作業性が著しく向上する。
さらに、ミラーとＶ溝を異方性エッチングによって同時に形成する際に、同一のエッチャントを使用して一度にエッチングするので、一方の一対のミラー３５−１及び３６−１の向い合ったミラー面３５−１Ａと３６−１Ａ及び３５−１Ｂと３６−１Ｂ、及び他方の一対のミラー３５−２及び３６−２の向い合ったミラー面３５−２Ａと３６−２Ａ及び３５−２Ｂと３６−２Ｂのエッチングレート、並びに隣り合う平行なＶ溝１４Ａ−１、１４Ａ−２、１４Ｂ−１、１４Ｂ−２のエッチングレートをほぼ同じレートに制御することができる。よって、エッチングレート、エッチング時間等の誤差に起因する光路軸のずれを殆んどゼロにすることができ、Ｖ溝に位置決め固定される出射側光ファイバから出射される光ビームをほぼ完全に反射してＶ溝に位置決め固定される対応する入射側光ファイバに入射させることができる。
この点について図１５及び図１６を参照してさらに説明する。図１５は同一のエッチャントを使用して上述した異方性エッチングを行ない、一対のミラー３５−１及び３６−１を同時に形成した際に、エッチング時間の誤差により向い合ったミラー面３５−１Ａ及び３６−１ＡがΔｘだけ余分にエッチング除去された場合における光ビームの伝搬状態を説明するための平面図である。
図１５において、向い合ったミラー面３５−１Ａ及び３６−１Ａのエッチングレートは、それぞれの面が（１００）結晶面であるので、ほぼ同じである。よって、エッチング時間の誤差、例えばエッチング時間が長くなり、これらミラー面３５−１Ａ及び３６−１Ａが図１５に点線で示す標準の位置よりもΔｘだけ余分にエッチング除去されて太い実線で示す位置になっても、これらミラー面３５−１Ａ及び３６−１Ａがなす角度は直角のままであり、不変である。その結果、出射側光ファイバ４Ａから出射された光ビームは、図に実線で示すように、ミラー面３５−１Ａに正確に４５°の角度で入射し、このミラー面３５−１で同じ水平面内において正確に９０°の方向に反射されるから、ミラー面３６−１Ａに正確に４５°の角度で入射し、さらに、このミラー面３６−１で同じ水平面内において正確に９０°の方向に反射され、入射側光ファイバ５Ａに入射する。
このように、いずれもが（１００）結晶面である向い合った２つのミラー面を使用して入射する光ビームを９０°ずつ２回反射するように構成すると、エッチング時間が長くなっても短くなっても、形成されるミラー面３５−１Ａ及び３６−１Ａがなす角度は常に９０°（直角）になり、入射光ビームに対する角度は常に所要の角度（４５°）を維持する。よって、水平面内における光路軸のずれはゼロとなる。換言すれば、エッチング時間を高精度に制御する必要なしに、常に高い精度で９０°の角度をなす向い合ったミラー面３５−１Ａと３６−１Ａ、３５−１Ｂと３６−１Ｂ、３５−２Ａと３６−２Ａ、及び３５−２Ｂと３６−２Ｂを同時に形成することができる。よって、水平面内における光路軸のずれはゼロとなり、入射光ビームを殆んど光損失なしに全体として１８０°反射させて出射させることができる。
図１６は同一のエッチャントを使用して異方性エッチングを行ない、隣接する２本（出射側光ファイバ固定用及び入射側光ファイバ固定用）のＶ溝１４Ａ−１を同時に形成した際に、エッチング時間に誤差があっても隣接する２本の平行するＶ溝１４Ａ−１の深さΔｚが殆んど変わらないことを説明するための斜視図である。
図１６において、隣接するＶ溝１４Ａ−１のエッチングレートはほぼ同じである。また、Ｖ溝１４Ａ−１のＶ字をなす溝面は（１１１）結晶面であり、エッチングレートが（１００）結晶面よりも相当に遅い。よって、エッチング時間に誤差があっても、即ち、エッチング時間が長くなっても短くなっても、これらＶ溝１４Ａ−１のエッチング深さΔｚは（１１１）結晶面に到達するとそれ以上は殆んど進行しない。従って、これらＶ溝１４Ａ−１の一方に位置決め、固定された出射側光ファイバ４Ａと他方のＶ溝１４Ａ−１に位置決め、固定された入射側光ファイバ５Ａは常に同一の水平レベルに位置するから、光ビームの垂直方向に関するずれはゼロとなり、水平面内における光路軸のずれはゼロとなる。その結果、出射側光ファイバ４Ａから出射される光ビームはミラー面３５−１Ａに正確に４５°の角度で入射し、このミラー面３５−１で同じ水平面内において正確に９０°の方向に反射されるから、ミラー面３６−１Ａに正確に４５°の角度で入射し、さらに、このミラー面３６−１で同じ水平面内において正確に９０°の方向に反射され、入射側光ファイバ５Ａに入射する。
このように、隣接するＶ溝のエッチングは（１１１）結晶面に到達すると殆んど進まないので、それらのエッチング深さは殆んど同じであり、エッチング時間を高精度に制御する必要なしに、出射側光ファイバ及び入射側光ファイバを常に同一の水平レベルに位置させるための、隣接するＶ溝１４Ａ−１、４Ａ−２、１４Ｂ−１、１４Ｂ−２を同時に形成することができる。また、２本のＶ溝を平行に並置する構成を採用すると、図８に示したように、小さなスペースで多チャンネルの２×２光スイッチを製造することができる。
上記実施例では、エッチャントとして、３５重量％、７０°ＣのＫＯＨ水溶液を使用したが、他のエッチャントを使用してもよいことは言うまでもない。また、表面が（１００）結晶面の単結晶シリコン層に異方性ウエットエッチングを行なってミラー及びＶ溝を同時に形成したが、異方性ドライエッチングを行なってミラー及びＶ溝を同時に形成してもよい。
また、表面が（１００）結晶面の単結晶シリコン層に異方性ウエットエッチングを行なって直角をなす２つのミラー面を有する２個のミラーを各可動電極板に形成したが、表面が（１００）結晶面の単結晶シリコン層に異方性のウエットエッチングを行なって図４に示すような薄板状の４個のミラーを各可動電極板に形成してもよいことは言うまでもない。薄板状の４個のミラーを形成する場合には、表面が（１００）結晶面の単結晶シリコン層の表面に長方形状の４つのマスクを、それらの隣接する長辺が互いに直角をなすように、９０°の角度間隔で形成し、異方性ウエットエッチングを行うことによって形成できる。形成された各薄板状のミラーはそのミラー面がほぼ台形の形状を有するようになる。この場合にも、向い合った２つのミラー面は（１００）結晶面であるのでそれらのなす角度は正確に９０°となり、かつそれらの垂直性及び平坦性は高精度である。よって、上述したと同様の作用及び効果が得られることは明白である。なお、各ミラーの垂直面にクロム及び金の２層の金属薄膜を蒸着してミラー面を形成したが、コーティングする金属は１種類でもよく、また、コーティングする方法は蒸着に限定されない。勿論、反射性のよい金属以外の適当な物質をコーティングしてもよい。
また、上記実施例では、異方性エッチングによってミラーと同時にＳＯＩ基板の縦長の長方形状部分に、光ファイバの直径よりも深いＶ溝を形成したが、ＳＯＩ基板の中央脚部の電極支持部の周囲領域に対応する上部単結晶シリコン層の厚さを所定の厚さにエッチング除去する工程においてＳＯＩ基板の縦長の長方形状部分を同時にエッチングして薄膜化し、異方性エッチングによってミラーを形成する際に光ファイバを位置決めするだけの浅いＶ溝を同時に形成するようにしてもよい。勿論、基板はＳＯＩ基板に限定されるものではない。
以上の説明で明らかなように、この発明においては、表面が（１００）結晶面の単結晶シリコン層に同一のエッチャントを使用して異方性エッチングを行ない、ミラー面が（１００）結晶面であり、かつ向い合った２つのミラー面が正確に直角をなす複数個のミラーと、これらミラーと整列される光ファイバを位置決め固定するためのＶ溝とを同時に形成したので、各ミラーとこれに対応するＶ溝とが高い精度で整列される。また、エッチングの時間が長くても短くても、向い合った２つのミラー面は正確に直角をなしているので、水平面内における光路軸のずれがなくなる。また、各ミラー面の垂直性及び平坦性はエッチングの時間に関係なく、常に高精度を有するから、垂直面内における光路軸のずれもゼロとなる。よって、出射側光ファイバから入射する光信号を、常に、向い合った２つのミラー面で殆んど光損失なしに同じ水平面内において高い精度で２回反射して入射側光ファイバへ入射することができるという顕著な利点が得られる。
また、表面が（１００）結晶面である単結晶シリコン層に異方性エッチングを行ってミラー及びＶ溝を同時に形成すると、異方性エッチングを行う前のマスクパターニングが一度に行える。異方性エッチングも１回行うだけであるので、１回のマスクパターニングと１回の異方性エッチングによってミラーとＶ溝が同時に形成できる。その上、エッチング時間を高精度に制御する必要がないから、製造が非常に容易であり、作業性が著しく向上するという利点も得られる。
以上、この発明を図示した好ましい実施例について記載したが、この発明の精神及び範囲から逸脱することなしに、上述した実施例に関して種々の変形、変更及び改良がなし得ることはこの分野の技術者には明らかであろう。従って、この発明は例示の実施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲によって定められるこの発明の範囲内に入る全てのそのような変形、変更及び改良をも包含するものであるということを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
図１はこの発明を適用することができる２×２光スイッチの一例の主として単結晶シリコン基板、可動電極板、ミラー、凹部及びＶ溝を示す平面図である。
図２は図１に示された凹部及びＶ溝に収納されるマイクロレンズアレイ及び光ファイバの一例を示す平面図である。
図３は固定電極板の一例を示す平面図である。
図４はこの発明を適用することができる２×２光スイッチの一例を示す平面図である。
図５は図４を５−５線に沿って切断し、図の矢印方向に見た断面図である。
図６Ａは感光性樹脂を使用するミラーの製造工程を説明するための概略の断面図である。
図６Ｂは感光性樹脂を使用するミラーの欠点を説明するための概略の断面図である。
図７Ａ、７Ｂ及び７Ｃはミラーの位置ずれと光路軸の関係を説明するための平面図である。
図８はこの発明による光スイッチの一実施例を、光ファイバ及び固定電極板を除去して示す平面図である。
図９は図８を９−９線に沿って切断し、その切断された面のみを示す端面図である。
図１０は図８を１０−１０線に沿って切断し、その切断された面のみを示す端面図である。
図１１は図８を１１−１１線に沿って切断し、その切断された面のみを示す端面図である。
図１２Ａ乃至図１２Ｋは図８に示す光スイッチの製造方法の一例を工程順に説明するためのそれぞれ切断された面のみを示す端面図である。
図１３は図８に示す光スイッチにおいて単結晶シリコンから異方性ウエットエッチングによってミラーを形成する態様を説明するための斜視図である。
図１４は異方性ウエットエッチングによって形成されたミラーを示す斜視図である。
図１５はエッチング時間が長くても短くても向い合った２つのミラー面が常に直角をなす状態に形成される態様を説明するための概略の平面図である。
図１６はエッチング時間が長くても短くても隣接する２つのＶ溝がほぼ同じ形状及び深さに形成される態様を説明するための概略の平面図である。

Claims (6)

1. 基板と、
   固定電極板と、
   上記基板に接続される可撓性のビーム状部材によって上記固定電極板と所定の間隔を置いて平行な状態に取り付けられる可動電極板と、
   上記可動電極板の表面に形成される複数個のミラーと、
   各ミラーを通る平行な複数本の直線に沿って、上記基板に形成される複数本のＶ溝にそれぞれ位置決め、固定される光ファイバ
   とを具備し、
   上記固定電極板と上記可動電極板との間に電圧を印加することによって上記可動電極板及び上記ミラーを上記固定電極板に接近する方向に一緒に移動させ、入射する光信号の光路を切り換える光スイッチにおいて、
   上記基板及び上記可動電極板はそれらの表面が（１００）結晶面である単結晶シリコンよりなり、
   上記複数個のミラーは、表面が（１００）結晶面である単結晶シリコンに異方性エッチングを行なうことによって形成された垂直な（１００）結晶面に反射性の良好な物質をコーティングしたミラー面を有しており、向い合った２つのミラー面が直角をなしている
   ことを特徴とする光スイッチ。
2. 上記ミラーは２つであり、各ミラーは直角をなす２つのミラー面を有しており、上記２つのミラーは向い合ったミラー面が直角をなすように上記可動電極板の表面に所定の間隔で一体に形成されることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
3. 上記ミラーは４つであり、各ミラーは薄板状の形状を有し、かつ１つのミラー面を有しており、各ミラーはそのミラー面が対応するＶ溝と４５°の角度をなすように、かつ２つの向い合ったミラー面が直角をなすように、上記可動電極板の表面に一体に形成されることを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
4. 上記複数本のＶ溝は、表面が（１００）結晶面である単結晶シリコンよりなる上記基板に異方性エッチングを行なうことによって形成され、各Ｖ溝の溝面は（１１１）結晶面であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の光スイッチ。
5. 上記Ｖ溝は４本であり、上記可動電極板の両側に対向、整列されて２本ずつ形成されることを特徴とする請求項４に記載の光スイッチ。
6. 上記可動電極板、ミラー及びＶ溝は、表面が（１００）結晶面である単結晶シリコンに異方性エッチングを行なうことによって同時に形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の光スイッチ。

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