JP4300766B2

JP4300766B2 - 立体構造素子およびその製造方法、光スイッチ、マイクロデバイス

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Publication number: JP4300766B2
Application number: JP2002224530A
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Inventors: 徹石津谷
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Publication date: 2009-07-22
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、犠牲層を用いてシリコンウエハなどの基材上に高精度に形成された立体構造を有する素子、および、その製造方法に関し、特に、犠牲層を用いて形成された光スイッチおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、シリコンウエハなどの基材上に犠牲層を形成して、その上に所望の形状にパターニングされた薄膜構造体を形成し、その後犠牲層を取り除くことで所望の立体構造体を形成する方法が注目されている。この方法は、微小な立体構造を精度良く、しかも、高密度に多数形成することが可能であるため、例えば空間光変調素子などの製造に適している。
【０００３】
このような犠牲層を用いる立体構造体の製造方法において、基材と薄膜構造体との間にある犠牲層を取り除く方法としては、フッ化水素酸水溶液などのウエットエッチング用溶液を用いることが特開２００１−１３４２６号および特開２００１−１２９７９８号等に開示されている。しかしながら、フッ化水素酸水溶液のように溶媒として水を使用しているエッチング用溶液は、エッチング時に水分子が薄膜構造体に付着し、水分子の表面張力によって薄膜構造体が基材に付着する現象が生じやすい。微小な薄膜構造体がいったん基材に付着すると、これを剥がすのは容易ではなく、乾燥工程後も薄膜構造体が基材に付着したままの形状となって所望の立体形状を得ることができない場合がある。特に、可動部を含む立体形状の薄膜構造体を形成する場合、薄膜構造体が基材に張り付くと、可動部の機能を果せなくなる。
【０００４】
一方、犠牲層を取り除く別の方法としては、アッシング等のドライプロセスによって犠牲層を除去する方法が提案されている。例えばアッシングを用いる場合、犠牲層としては有機レジスト膜を用いることが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のアッシング等のドライプロセスを用いる犠牲層除去方法によれば、水分子が薄膜構造体や基材に付着しないので、薄膜構造体が基材に張り付くことを防ぐことができる。しかしながら、発明者らの実験によると、アッシングを用いる除去方法は、同じ基材上であっても、犠牲層が薄膜構造体と基材との間に挟まれている領域と、基材上に犠牲層だけが露出している領域とで、大きな温度差が生じていることががわかった。具体的には、基材上に犠牲層だけが露出している領域は、アッシング時に数百度の高温に達しているのに対し、犠牲層が薄膜構造体と基板との間に挟まれている領域はそれほどの温度が上昇しない。
【０００６】
このように大きな温度分布が生じる理由は、反応速度の分布にあると推測される。すなわち、犠牲層が、薄膜構造体と基板との間に挟まれている部分は、アッシング時に供給するガスが基板と薄膜構造体との間に回り込みながら反応するため、反応がゆっくり進むのに対し、基材上に犠牲層だけが搭載されている部分では、ガスが犠牲層の上面全体から接触して一気に反応するため反応速度が大きく、急激に反応熱が生じる。この反応熱により、基材上に犠牲層だけが搭載されている部分ではアッシング時に温度が数百度に達するため、薄膜構造体の成膜時の基板温度や熱処理温度よりも高温になる場合がある。一方、犠牲層が薄膜構造体と基板との間に挟まれている部分では、それほど高温にはならない。
【０００７】
このため、例えば、基材上の一部の有効領域に複数の薄膜構造体が緻密に配列され、その周辺領域には基材が露出される形状の素子の場合、周辺領域のアッシング時に生じる高熱が、有効領域の周辺部に伝導し、高温の熱処理を施された状態になる。これにより、有効領域において、周縁部の薄膜構造体と中央部の薄膜構造体とで、薄膜の残留応力に差が生じ、薄膜構造体の形状にばらつきが生じたり、残留応力による撓みを利用する薄膜構造体の撓み量にばらつきが生じるという問題が発生する。撓み量にばらつきが生じると、薄膜構造体を変位させる駆動部が、撓み量ごとに駆動信号を変化させる必要が生じ、制御系が複雑となる。
【０００８】
本発明の目的は、複数の立体構造体を備えた立体構造素子であって、立体構造体の形状にばらつきを生じさせることなく一様に形成することのできる構成を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、以下のような立体構造素子が提供される。
【００１０】
すなわち、基板と、前記基板上の予め定めた有効領域に配置された立体構造体と、を有し、
前記立体構造体は、前記基板に対して変位可能な変位部と、前記基板と前記変位部との間に、犠牲層を除去することにより形成された空間部と、を有し、
前記基板には、前記有効領域を取り囲むようにダミー領域が設けられ、該ダミー領域には、前記変位部よりも大きなダミー構造体が配置され、該ダミー構造体は、前記基板との間に、犠牲層を除去することにより形成された空間部を有することを特徴とする立体構造素子である。
【００１１】
上記立体構造素子において、前記ダミー構造体は、前記基板と対向する部分の形状を、前記立体構造体と同じ形状にすることができる。
【００１２】
上記立体構造素子において、前記ダミー構造体は、少なくとも１以上の箇所を前記基材に固定するための支柱を有する構成にすることができる。
【００１３】
上記立体構造素子において、前記ダミー構造体は、前記ダミー領域を覆う薄膜と、該薄膜と前記基材との間に配置された複数の支柱とを有する構成にすることができる。
【００１４】
また、本発明によれば、以下のような光スイッチが提供される。
【００１５】
すなわち、光導波路基板と、変位可能な反射鏡を備えた立体構造素子基板とを有する光スイッチであって、
前記立体構造素子基板は、基板と、前記基板上の予め定めた有効領域に配置された立体構造体とを有し、
前記立体構造体は、前記反射鏡と、前記反射鏡を搭載した変位部とを含み、該変位部は、前記基板との間に、犠牲層を除去することにより形成された空間部を有し、
前記基板には、前記有効領域を取り囲むようにダミー領域が設けられ、該ダミー領域には、前記変位部よりも大きなダミー構造体が配置され、該ダミー構造体は、前記基板との間に、犠牲層を除去することにより形成された空間部を有することを特徴とする光スイッチである。
【００１６】
また、本発明によれば、以下のようなマイクロデバイスが提供される。
【００１７】
変位可能な薄膜立体構造体を備えたマイクロデバイスであって、
基板と、前記基板上の予め定めた有効領域に配置された前記薄膜立体構造体とを有し、
前記薄膜立体構造体は、前記基板に対して変位可能な変位部と、前記基板との間に、犠牲層を除去することにより形成された空間部を有し、
前記基板には、前記有効領域を取り囲むようにダミー領域が設けられ、該ダミー領域には、前記変位部よりも大きな薄膜製のダミー構造体が配置され、該ダミー構造体は、前記基板との間に、犠牲層を除去することにより形成された空間部を有すること
を特徴とするマイクロデバイスである。
【００１８】
また、本発明によれば、以下のような立体構造素子の製造方法が提供される。
【００１９】
すなわち、基板上の予め定めた有効領域に犠牲層と、前記基板に対して変位可能な変位部を備える薄膜立体構造体と、を形成するとともに、前記有効領域を取り囲むダミー領域に犠牲層と、前記変位部よりも大きな薄膜ダミー構造体と、を形成する工程と、
前記有効領域および前記ダミー領域の前記犠牲層をドライプロセスにより除去する工程と、を含むことを特徴とする立体構造素子の製造方法である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２１】
本実施の形態の立体構造素子は、基板１１と、基板１１の中央部に設けられた有効領域２０と、有効領域２０を取り囲むダミー領域２１と、その周囲の非有効領域２２とを有する。
【００２２】
有効領域２０には、複数の立体構造体１が、１６個×１６個で縦横に配列して配置されている（図１では、図示の都合上、８個×８個で示している）。立体構造体１は、図２（ａ）にその上面図を、図３に断面図を示したように、カンチレバー状の変位部１３と、変位部１３の一端に搭載された反射鏡２とを有する。変位部１３は、材料の異なる２枚の薄膜を積層した構成であり、反射鏡２を搭載している端部とは反対側の端部に２つの脚部５２を備えている。２つの脚部５２は、基板１１に固定されている。変位部１３は、外部から力を受けていない状態では、変位部１３を構成する薄膜の内部応力により、図３のように湾曲し、反射鏡２を基板１１から離れた位置に持ち上げた状態となる。また、変位部１３には不図示の配線パターン層が形成されている。基板１１には、変位部１３の脚部５２が接する位置に配線パターン層５８が配置され、変位部１３の配線パターン層と電気的に接続され、変位部１３の配線パターン層に電流を流す構成となっている。一方、基板１１上であって、反射鏡２の下部に位置する部分には、磁界を発生させるための配線パターン層１６が配置されている。このような構成により、変位部１３の配線パターン層に電流を流すとともに、配線パターン層１６に電流を流して磁界を発生させることにより、ローレンツ力により、変位部１３を基板１１に引き寄せることができ、反射鏡２を基板１１の位置まで引き下げることができる。
【００２３】
基板１１上のダミー領域２１には、図１に示したように、複数のダミー構造体３３が配置されている。このダミー構造体３３は、後述する製造方法の犠牲層の除去工程において、ダミー領域２１が高温になるのを防ぐために配置されている。ダミー構造体３３は、立体構造体１の変位部１３と同じ形状であり、変位部１３の脚部５２と同様の脚部３５２を有する。また、ダミー構造体３３は、有効領域２０における立体構造体１と同じピッチで縦横に配列されている。ただし、ダミー構造体３３は、構成を簡単にするために、反射鏡２および配線パターン層は形成されていない。なお、図１では、立体構造体１およびダミー構造体３３を見分けやすくするために、便宜上図中にそれぞれドット模様とハッチングを付しているが、図１は、これらの上面形状を示している。
【００２４】
一方、基板１１上の非有効領域２２には、立体構造体１およびダミー構造体３３は配置されていない。図示していないが配線パターン層５８，１６が引き回しのために配置されている。
【００２５】
つぎに、本実施の形態の立体構造素子の製造方法について、図６（ａ）〜（ｇ）を用いて説明する。
【００２６】
本実施の形態では、基板１１として、ウエハ状のシリコン基板を用い、図１の立体構造素子を２次元的に多数配列して形成し、最後に切り出すことにより完成させる。以下の説明で用いる図６（ａ）〜（ｇ）には、一つの立体構造素子の一つの立体構造体１の断面部分のみ示しているが、成膜、フォトリソグラフィ、エッチング等の処理は、ウエハ状の基板１１全体に施される。
【００２７】
まず、ウエハ状の基板１１の上面全体に熱酸化法によってシリコン酸化膜５７を形成し、その上に、配線パターン層５８および配線パターン層１６となるＡｌ膜を成膜し、フォトリソグラフィおよびエッチングによりそれぞれの形状にパターニングする（図６（ａ））。この状態のウエハ状の基板１１の上面全体に犠牲層８０となるレジスト層を塗布およびベークにより形成し、脚部５２となる位置に開口８０ａをフォトリソグラフィとエッチングにより形成する（図６（ｂ））。
【００２８】
つぎに、図６（ｂ）に示す状態のウエハ状の基板１１の全面に犠牲層となるレジスト層８１を塗布およびベークにより形成し、フォトリソグラフィとエッチングにより、脚部５２の位置の周囲および反射鏡２が搭載される位置に所定の形状に島状に残す（図６（ｃ））。この島状の犠牲層８１は、変位部１３に図３のような段差５９，１５８を形成するために配置される。段差５９，１５８を形成することにより、変位部１３の強度を高めることができる。
【００２９】
つぎに、図６（ｄ）〜（ｆ）の工程により、Ａｌ膜７３、ＳｉＮ膜７１、Ａｌ膜７２により、有効領域２０に変位部１３及び脚部５２を形成し、ダミー領域２１に変位部１３と同じ構造のダミー構造体３３を形成する。本実施の形態では、図３に示したように変位部１３を、上向きに反る基部６１と下向きに反る先端部６２とそれらの接続部６３の３つの部分からなるようにしている。このように基部６１と先端部６２の反りの方向を逆向きにすることにより、脚部５２から変位部１３の先端までの距離が長くても、先端と基板１１との間隔を小さくすることができる。これにより、小さなローレンツ力で反射鏡２を持ち上げた位置から基板１１に引き寄せた位置に切り換えることが可能である。基部６１は、膜の内部応力により上反りを実現するために、基板１１側からＳｉＮ膜７１とＡｌ膜７２とを積層した構成である。逆に、先端部６２は、下反りを実現するために、基板１１側からＡｌ膜７３とＳｉＮ膜７１とを積層した構成である。接続部６３は、これらの膜が一部重なるように構成する。脚部５２は、基部６１と一体に形成する。なお、Ａｌ膜７３，７２とＳｉＮ膜７１を成膜する際には、それぞれの膜の内部応力を制御するために、基板１１を予め定めた温度に加熱する。
【００３０】
具体的な手順を説明する。、ウエハ状の基板１１全体に、先端部６２のＡｌ膜７３となるＡｌ膜を蒸着又はスパッタ法等により成膜したのち、有効領域２０の変位部１３およびダミー領域２１のダミー構造体３３のそれぞれの先端部６２と接続部６３の形状となるように、フォトリソグラフィとエッチング法によりパターニングする（図６（ｄ））。つぎに、基部６１および先端部６２のＳｉＮ膜７１となるＳｉＮ膜をプラズマＣＶＤ法等によりウエハ状の基板１１の全面に成膜した後、フォトリソグラフィとエッチング法によりパターニングし、変位部１３とダミー構造体３３の基部６１および脚部５２、ならびに、先端部６２の形状にする（図６（ｄ））。このとき、脚部５２となる開口８０ａの底の位置において、ＳｉＮ膜７１に開口を設ける。これにより、つぎに形成するＡｌ膜７２と配線パターン層５８とが接続されるようにする。さらに、基部６１のＡｌ膜７２となるＡｌ膜をウエハ状の基板１１全面に成膜した後、パターニングし、変位部１３とダミー構造体３３の基部６１および脚部５２、ならびに接続部６３の形状にする（図６（ｆ））。以上により、基部６１のＡｌ膜７２と先端部６２のＡｌ膜７３が接続部６３で重なりあった形状の変位部１３および脚部５２が形成される。
【００３１】
つぎに、ウエハ状の基板１１の全面に犠牲層８２となるレジスト層を厚塗りしベークした後、反射鏡２を形成すべき位置に反射鏡２の形状の開口を、露光、現像の手法により形成する。その後、電解めっきにより、ＡｕまたはＮｉまたはその他の金属を成長させ、開口を充填する。これにより、反射鏡２を形成する。
【００３２】
以上の工程により、ウエハ状の基板１１のそれぞれの立体構造素子において、有効領域２０およびダミー領域２１の部分は、図６（ｆ）のように、犠牲層８０と犠牲層８２との間に、変位部１３およびダミー構造体３３が挟まれた構造となる。一方、非有効領域２２の部分は、犠牲層８０と犠牲層８２とが直接積層された構造となる。
【００３３】
この状態でウエハ状の基板１１のそれぞれの立体構造素子の境界にダイシング等により溝状の切り込みを入れる。この切れ込みは、基板１１を完全に切断するものではなく、溝状であるので、基板１１の形状は、ウエハ状のまま維持されている。
【００３４】
つぎに、プラズマアッシングにより、犠牲層８０と犠牲層８２ならびに犠牲層８１を除去する。これにより、有効領域２０の変位部１３及びダミー領域２１のダミー構造体３３は、図３のように基板１１から立ち上がり、立体構造となる。
【００３５】
プラズマアッシング工程では、犠牲層８０，８２ならびに犠牲層８１と、プラズマとの反応により反応熱が発生する。特に、非有効領域２２は、犠牲層８０と犠牲層８２とが直接重なっているため、プラズマとの反応が上面全体から基板１１に達するまで急速に進み、アッシングレートが速い。このため、非有効領域２２において急激に反応熱が発生し、高温になる。これに対し、有効領域２０およびダミー領域２１は、犠牲層８０と犠牲層８２との間に、変位部１３とダミー構造体３３が挟まれているため、上側の犠牲層８２がプラズマとの反応で除去された後は、変位部１３やダミー構造体３３の隙間からプラズマが徐々に回り込みながら犠牲層８０，８１と反応する。よって、有効領域２０およびダミー領域２１の反応速度は、非有効領域２２と比較すると小さく、温度はそれほど上がらない。発明者らが実験により基板の温度分布を調べたところ、図７に示したように、非有効領域２２については数百度の高温になり、変位部１３を構成するＡｌ膜７３、７２およびＳｉＮ膜７１の成膜時の基板温度よりも高温になっていた。一方、有効領域２０およびダミー領域２１の温度は、成膜時の基板温度よりも低かった。
【００３６】
また、ダミー領域２１が非有効領域２２と接する部分には、高温の非有効領域２２の熱が伝導し、ダミー領域２１内に温度分布が生じていたが、有効領域２０までは非有効領域２２の熱は伝導しておらず、一様な温度分布であった。このように、ダミー領域２１を設け、ダミー領域２１の温度上昇を防ぐことにより、非有効領域２２で生じた高温の熱が、有効領域２０に伝導するのを防ぐことができる。これにより、アッシング工程において、有効領域２０内の変位部１３を構成するＡｌ膜７３、７２およびＳｉＮ膜７１は一様に、成膜時より高温にはならないため、有効領域２０内の１６個×１６個の変位部１３の内部応力は、成膜時に基板温度でコントロールされた状態に保たれる。よって、１６個×１６個の変位部１３の反りの形状がばらつくことなく、すべて所定の立体構造に形成することができる。なお、ダミー領域２１の幅は、本実施の形態では、およそ５００μｍ程度の幅を持つようにしている。この程度の幅を持たせることで、非有効領域２２で生じた熱が有効領域２０に大きく伝導しないようにしている。
【００３７】
最後に、ウエハ状の基板１１を立体構造素子の境界の溝の位置で割ることにより、個々の立体構造素子を完成させることができる。なお、アッシング工程の前に、ダイシング等により個々の立体構造素子ごとに基板１１を切り離し、１個１個の立体構造素子について、アッシング工程を施す手順にすることも可能である。
【００３８】
なお、本実施の形態の図１の構成の場合、非有効領域２２の一部がダミー領域２１に割り当てられるので、アッシング時に大きく発熱する面積を小さくすることができ、ダミー領域２１がない場合と比較して、ウェハ上で温度の高い部分と温度の低い部分との差が小さくなる。よって、非有効領域２２で発生した熱が、有効領域２０にさらに伝搬しにくくなるため、均一な形状の立体構造体１を有効領域全面で製造し易くなる。
【００３９】
比較例として、ダミー領域２１を備えない構造の立体構造素子を図１０（ａ）のように作成し、アッシング時の温度分布を調べたところ、図１０（ｂ）のようになっていた。図１０（ａ）の比較例の構成の場合、非有効領域２２の面積が大きいため、非有効領域２２の温度は、図７（ｂ）、図１０（ｂ）に示したように、本実施の形態の非有効領域２２の温度よりも高くなる。また、比較例の場合、非有効領域２２と有効領域２０とが直接接触しているため、有効領域２０の外周部分（図１０（ｂ）の領域Ａ）に非有効領域２２の熱が伝導し、有効領域２０内に温度分布が生じている。このため、有効領域２０の領域Ａは、成膜時の基板温度より高温に熱せられ、変位部１３を構成する膜の内部応力が変化してしまうため、有効領域２０の１６個×１６個の変位部１３の立体形状にばらつきが生じていた。したがって、有効領域２０内でも場所によって変位部１３の形状が異なってしまい、有効領域２０内に全面に渡って、同じ形状の立体構造体１ができなくなってしまう。
【００４０】
なお、犠牲層の除去方法は、プラズマアッシングに限定されるものではなく、イオンアッシングやドライエッチング等を用いることが可能である。この場合も、有効領域と非有効領域の境界にダミー領域を設けることにより、有効領域に非有効領域の反応熱が伝導するのを防ぐことができる。
【００４１】
本実施の形態の立体構造素子は、図５のように光導波路１９３、１９４等の複数の光導波路が形成された光導波路基板１９０と重ねることにより、光スイッチを構成することができる。図５には、光導波路基板１９０の一部しか示していないが、光導波路基板１９０には光導波路１９３、１９４等の多数の光導波路が、一定の間隔で菱形の格子状に交差するように配置され、光導波路が交差する点には、これを横切るように、溝１９６が形成されている。基板１１上に１６個×１６個に配置された立体構造体１のピッチは、光導波路基板１９０の光導波路の交差する点の間隔と一致するように定められている。よって、立体構造素子と光導波路基板１９０とを位置合わせして重ねることにより、立体構造体１の反射鏡２をそれぞれ、光導波路基板１９０の光導波路の交差する位置の溝１９６に、図４（ａ）のように挿入することができる。これにより、例えば、図５の構成の場合、光導波路１９３を伝搬してきた光は、端面１９３ｂから出射され、反射鏡２で反射され、光導波路１９４の端面１９４ａに入射させることができる。一方、立体構造体１の変位部１３をローレンツ力により、図４（ｂ）のように引き下げることにより、反射鏡２を溝１９６から取り出し、例えば、光導波路１９３を伝搬してきた光をそのまま直進させることができる。このように、配線パターン層５８，１６に流す電流を制御することにより、反射鏡２により光の進行方向をスイッチングする光スイッチを実現することができる。
【００４２】
ところで、上述の実施の形態では、ダミー構造体３３の膜構成を、変位部１３と同じくＡｌ膜７３，７２およびＳｉＮ膜７１の積層構造としているが、ダミー構造体３３は、アッシング時のダミー領域２１の反応速度を有効領域２０の反応速度と同程度にすることができればよいため、いずれか１層でダミー構造体３３を構成することが可能である。
【００４３】
また、ダミー構造体のパターン形状は、変位部１３と同じでなくてもよく、図８（ａ）、（ｂ）のダミー構造体３４のように立体構造体１の変位部１３を何枚かを連続させた形状とし、変位部１３よりも大きなものにすることができる。図８の例では、アッシング時にダミー構造体３４が基板１１と密着したり、大きくめくれ上がって基板１１側の犠牲層８０がアッシングされやすくなったりすることを防ぐために、ダミー構造体３４の周辺部に複数箇所、基板１１に固定するための支柱３５を形成している。この支柱３５は、変位部１３の脚部５２と同様の構成であり、ダミー構造体３４を構成する薄膜と一体に形成することができる。このように、ダミー構造体３４を配置することにより、先に述べたダミー構造体３３と同様に、ダミー領域２１のアッシングレートを有効領域２０内おけるアッシングレートとほぼ同じにする作用があるので、有効領域２０内における温度分布はほぼ一定にすることができる。なお、この例でもダミー領域の幅は５００μｍとした。
【００４４】
また、ダミー構造体のさらに別の構成の例を、図９を用いて説明する。図９のダミー構造体３６は、有効領域２０の周辺部のダミー領域２１を全て連続した一枚の薄膜で覆うものである。これにより、アッシングレートを非有効領域２２より小さくした例である。図９のダミー構造体３６においても、一定の間隔で支柱３５が複数配置されており、ダミー構造体３６がアッシング時に基板１１と密着したり、大きくめくれ上がって基板１１側の犠牲層８０がアッシングされやすくなったりすることを防いでいる。なお、図９の例では、ダミー領域２２の幅は、ほぼ１ｍｍとした。
【００４５】
このように、本実施の形態においてはダミー領域２１に形成するダミー構造体の形状は自由であり、犠牲層８０を覆うことにより、アッシングレートを非有効領域２２よりも小さくすることができればよい。よって、その形状や寸法などは、自由に選択できる。
【００４６】
上述してきたように、本発明によれば、有効領域２０の外側に接するように、ダミー構造体が備えられたダミー領域２１を配置しているので、アッシングプロセス中も、ダミー領域２１の温度は、非有効領域２２に比べて上昇せず、有効領域２０における温度と大差ない。よって、完成後の有効領域２０内の立体構造素子１は、残留応力に分布が無く、犠牲層除去後のその撓み量は均一になる。また、このような立体構造素子を用いて光スイッチを構成することにより、複数のスイッチング機構がほぼ同じ制御信号で制御可能となる。
【００４７】
なお、本実施の形態では、立体構造素子として、有効領域２０に多数の立体構造体１が２次元的に配列されたものを示したが、本発明は、この構成に限定されるものではなく、有効領域２０全体に一つの立体構造体が配置された形状についても有効である。
【００４８】
また、本実施の形態のように、所望の形状の立体構造体を備えた立体構造素子を用いて、赤外線センサやデジタルミラーデバイス等のように、光スイッチ以外のマイクロデバイスを構成することができる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の立体構造体を備えた立体構造素子であって、立体構造体の形状にばらつきを生じさせることなく一様に形成することのできる構成を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の有効領域２０、ダミー領域２１、非有効領域２２を備える立体構造素子の上面形状を示す説明図である。
【図２】（ａ）図１の立体構造素子の有効領域２０に配置される立体構造体１の上面形状を示す上面図である。（ｂ）図１の立体構造素子のダミー領域２１に配置されるダミー構造体３３の上面形状を示す上面図である。
【図３】図２（ａ）の立体構造素子のＡ−Ａ断面図である。
【図４】（ａ）図１の立体構造素子と光導波路基板１９０とを重ねて構成した光スイッチの形状を示す断面図である。（ｂ）図１の立体構造素子と光導波路基板１９０とを重ねて構成した光スイッチにおいて、立体構造体１の反射鏡２をローレンツ力により、下に引き下げた状態の光スイッチの形状を示す断面図である。
【図５】図４の光スイッチの光導波路基板１９０の一部形状を示す斜視図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）図１の立体構造素子の製造工程を説明する断面図である。
【図７】（ａ）図１の立体構造素子が２つ連続している状態の上面形状を示す説明図である。（ｂ）図１の立体構造素子が２つ連続している状態の断面形状と、アッシング工程における各部の温度分布を示す説明図である。
【図８】（ａ）本発明の一実施の形態の立体構造素子において、ダミー構造体として別の形状のダミー構造体３４を用いた場合の、有効領域２０とダミー領域２１の上面構成を示す説明図である。（ｂ）ダミー構造体３４の上面形状を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態の立体構造素子において、ダミー構造体として別の形状のダミー構造体３５を用いた場合の、有効領域２０とダミー領域２１の上面構成を示す説明図である。
【図１０】（ａ）比較例としてダミー領域を備えない立体構造素子が２つ連続している状態の上面形状を示す説明図である。（ｂ）比較例の立体構造素子が２つ連続している状態の断面形状と、アッシング工程における各部の温度分布を示す説明図である。
【符号の説明】
１…立体構造体、２…反射鏡、１３…変位部、１１…基板、１６…配線パターン層、２０…有効領域、２１…ダミー領域、２２…非有効領域、３３…ダミー構造体、３４…ダミー構造体、３５…支柱、３６…ダミー構造体、５２…脚部、５８…配線パターン層、５９…段差部、６１…基部、６２…先端部、６３…接続部、７１…ＳｉＮ膜、７２…Ａｌ膜、７３…Ａｌ膜、８０…犠牲層、８１…犠牲層、８２…犠牲層、１５８…段差部、１９０…光導波路基板、１９６…溝部、１９３…光導波路、１９４…光導波路。

Claims

基板と、前記基板上の予め定めた有効領域に配置された立体構造体と、を有し、
前記立体構造体は、前記基板に対して変位可能な変位部と、前記基板と前記変位部との間に、犠牲層を除去することにより形成された空間部と、を有し、
前記基板には、前記有効領域を取り囲むようにダミー領域が設けられ、該ダミー領域には、前記変位部よりも大きなダミー構造体が配置され、該ダミー構造体は、前記基板との間に、犠牲層を除去することにより形成された空間部を有すること
を特徴とする立体構造素子。
請求項１に記載の立体構造素子において、前記ダミー構造体は、前記基板と対向する部分の形状が、前記立体構造体と同じ形状であること
を特徴とする立体構造素子。
請求項１に記載の立体構造素子において、前記ダミー構造体は、少なくとも１以上の箇所を前記基材に固定するための支柱を有すること
を特徴とする立体構造素子。
請求項１に記載の立体構造素子において、前記ダミー構造体は、前記ダミー領域を覆う薄膜と、該薄膜と前記基材との間に配置された複数の支柱とを有することを特徴とする立体構造素子。
光導波路基板と、変位可能な反射鏡を備えた立体構造素子基板とを有する光スイッチであって、
前記立体構造素子基板は、基板と、前記基板上の予め定めた有効領域に配置された立体構造体とを有し、
前記立体構造体は、前記反射鏡と、前記反射鏡を搭載した変位部とを含み、該変位部は、前記基板との間に、犠牲層を除去することにより形成された空間部を有し、
前記基板には、前記有効領域を取り囲むようにダミー領域が設けられ、該ダミー領域には、前記変位部よりも大きなダミー構造体が配置され、該ダミー構造体は、前記基板との間に、犠牲層を除去することにより形成された空間部を有すること
を特徴とする光スイッチ。
変位可能な薄膜立体構造体を備えたマイクロデバイスであって、
基板と、前記基板上の予め定めた有効領域に配置された前記薄膜立体構造体とを有し、
前記薄膜立体構造体は、前記基板に対して変位可能な変位部と、前記基板との間に、犠牲層を除去することにより形成された空間部を有し、
前記基板には、前記有効領域を取り囲むようにダミー領域が設けられ、該ダミー領域には、前記変位部よりも大きな薄膜製のダミー構造体が配置され、該ダミー構造体は、前記基板との間に、犠牲層を除去することにより形成された空間部を有すること
を特徴とするマイクロデバイス。
基板上の予め定めた有効領域に犠牲層と、前記基板に対して変位可能な変位部を備える薄膜立体構造体と、を形成するとともに、前記有効領域を取り囲むダミー領域に犠牲層と、前記変位部よりも大きな薄膜ダミー構造体と、を形成する工程と、
前記有効領域および前記ダミー領域の前記犠牲層をドライプロセスにより除去する工程と、を含むこと
を特徴とする立体構造素子の製造方法。