(57)【要約】【課題】  基板に形成された被エッチング膜のエッチング方法であって、基板表面の荒れを抑制し選択性に優れた安価なエッチング方法を提供する。【解決手段】  エッチング剤であるフッ酸水溶液のミスト３０が導入された処理槽２０１内に、シリコン酸化膜１３および被エッチング膜としてのシリコン窒化膜２０が形成されたＳＯＩ基板１０を設置し、このＳＯＩ基板１０をフッ酸水溶液のミスト３０にさらすことにより、シリコン窒化膜２０をシリコンのフッ化アンモニウム塩からなる水溶性物質２１に改質した後、基板１０を水４１で洗浄して水溶性物質２１を除去することにより、シリコン窒化膜２０をエッチングする。【選択図】        図３
2006332359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング剤の水溶液がミスト状態で導入された処理槽（２０１）内に、被エッチング膜（２０）が形成された基板（１０）を設置し、前記被エッチング膜（２０）を前記ミスト状態の水溶液にさらすことにより、前記被エッチング膜（２０）を水溶性物質（２１）に改質した後、
前記基板（１０）を水で洗浄することにより、前記被エッチング膜（２０）をエッチングすることを特徴とする基板のエッチング方法。
【請求項２】
前記ミスト状態の水溶液を気体と混合して、前記処理槽（２０１）内に導入することを特徴とする請求項１に記載の基板のエッチング方法。
【請求項３】
前記基板（１０）は、シリコン窒化膜（２０）とシリコン酸化膜（１３）とが形成されたものであり、
前記エッチング剤はフッ酸であり、
前記気体は加熱された窒素であり、
前記シリコン窒化膜（２０）を前記被エッチング膜として選択的にエッチングすることを特徴とする請求項２に記載の基板のエッチング方法。
【請求項４】
前記シリコン窒化膜（２０）は低温プラズマＣＶＤ法により形成されたものであることを特徴とする請求項３に記載の基板のエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に形成された被エッチング膜のエッチング方法に関し、特に所望の被エッチング膜を選択的にエッチングする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来のこの種の基板を用いてなる構造体としての容量式センサの製造方法を示す概略断面図である。
【０００３】
このものは、基板１０において互いに解放されている可動電極（可動部）１６と固定電極（固定部）１７とからなる一対の電極部を形成し、加速度などの力学量の印加によって可動電極１６を変位させるようにした容量式センサである。
【０００４】
ここでは、図７（ａ）に示されるように、基板１０としては、埋め込み酸化膜１３を介して二つのシリコン基板、第１のシリコン基板１１および第２のシリコン基板１２が貼り合わされた貼り合わされてなるＳＯＩ（シリコン−オン−インシュレータ）基板１０が示されている。
【０００５】
次に、図７（ｂ）に示されるように、この基板１０に対して、その一面側すなわち第２のシリコン基板１２側から、可動電極１６および固定電極１７を画定するための溝１５をエッチングにて形成する。この溝１５は、第２のシリコン基板１２の表面から埋め込み酸化膜１３まで到達する溝である。
【０００６】
次に、図７（ｃ）に示されるように、基板１０の他面側すなわち第１のシリコン基板１１側からシリコンエッチングを行ってキャビティ１４を形成する。このキャビティエッチングの後、さらに、リリースエッチングを行ってキャビティ１４内の電極部１６、１７の下部にある埋め込み酸化膜１３を除去する。
【０００７】
それにより、可動部である可動電極１６が、溝１５およびキャビティ１４を介して支持部である第１のシリコン基板１１から切り離されて開放された状態すなわちリリース状態となる。
【０００８】
ここで、キャビティ１４のエッチングは、従来では、図８に示されるように行われている。図８は、図７に示される基板１０におけるキャビティ１４のエッチング方法を示す概略断面図である。
【０００９】
図８（ａ）に示されるように、基板１０の他面すなわち第１のシリコン基板１１の表面におけるキャビティ１４を形成しない部位に、シリコン窒化膜などからなるマスク２０を形成する。
【００１０】
次に、図８（ｂ）に示されるように、エッチング剤としてＫＯＨ（水酸化カリウム）やＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｏｒｏｘｉｄｅ、水酸化テトラメチルアンモニウム）などのアルカリ液を用いた異方性エッチングを行い、基板１０の他面側にて第１のシリコン基板１１にキャビティ１４を形成する。
【００１１】
ここまでの状態において、マスク２０が被エッチング膜であり、この図８（ｂ）の状態が、被エッチング膜２０が形成された基板１０の状態を示している。その後、図８（ｃ）に示されるように、マスク２０をフッ酸（ＨＦ）などを用いたドライエッチングにより除去する。そして、上述したように、さらに埋め込み酸化膜１３のリリースエッチングを行う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、上記図８に示されるキャビティエッチングにおけるマスク２０の除去は、従来ではドライエッチングで行っているが、このドライエッチングは、微細加工に適してはいるものの、物理的な衝撃を伴うため、マスク２０の除去後における基板１０の表面が荒れてしまう（図８（ｃ）参照）。また、ドライエッチングは真空チャンバなどの真空設備が必要であり、高コストである。
【００１３】
ここで、このキャビティエッチングにおけるマスク２０の除去を、ドライエッチングではなく、フッ酸を用いたウェットエッチングにより行うことが考えられる。このウェットエッチングはドライエッチングに比べて安価な方法である。
【００１４】
しかし、このウェットエッチングは、マスク２０を構成するシリコン窒化膜と埋め込み酸化膜１３を構成するシリコン酸化膜とのうち、シリコン窒化膜の方を選択的にエッチングすることができないため、マスク２０の除去に適用することは困難である。また、ウェットエッチングでは、微細部へエッチング液が回り込みにくく、ドライエッチングに比べて微細加工が困難である。
【００１５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、基板に形成された被エッチング膜のエッチング方法であって、基板表面の荒れを抑制し選択性に優れた安価なエッチング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、鋭意検討を行った結果、ミストエッチングを行うことに着目した。このミストエッチングは、フッ酸（ＨＦ）などのエッチング剤の水溶液を液滴（ミスト）として処理槽中に導入するものである。このミストエッチングのメカニズムは次のように推定される。
【００１７】
図９は、ミストエッチングの推定エッチングメカニズムを示す図である。ここでは、上記ＳＯＩ基板における第２のシリコン基板１２の下の埋め込み酸化膜１３をエッチングする犠牲層エッチングの例を示している。
【００１８】
エッチング剤であるＨＦを水に溶かした水溶液を用意し、ノズルから噴霧することで水溶液のミスト３０を発生させ、このミスト３０を処理槽内に導入する。このミスト３０は、たとえば数μｍオーダーの径を有するものであり、シリコン基板１２の溝１５などの微細部に入り込む。そのため、ミストエッチングは、ドライエッチングと同様に微細加工に優れている。
【００１９】
また、図９に示されるように、ミスト３０においては、その界面にてミスト３０中のＨＦが蒸気３１となって存在しており、この蒸気３１が、被エッチング膜としての埋め込み酸化膜１３を構成するＳｉＯ２と反応（図中、エッチング反応部として図示）し、当該埋め込み酸化膜１３をエッチングする。
【００２０】
このようにミストエッチングは微細加工に優れるとともに、ドライエッチングのような物理的な衝撃を伴わないエッチングメカニズムであるため、エッチング後の基板の表面荒れを抑制することができる。
【００２１】
また、ミストエッチングは、ドライエッチングのような真空設備が不要であり、エッチング剤の水溶液を噴霧するだけであるので、ウェットエッチングと同程度のコストで済む。さらに、エッチング剤の使用量がウェットエッチングに比べて大幅に少ないというメリットもある。
【００２２】
このミストエッチングについて、さらに検討すすめたところ、加熱などによる温度制御や噴霧によるミスト径の制御などにより、ミスト３０の水分量をコントロールできることがわかった。
【００２３】
また、基板に形成された被エッチング膜においては、その材質によっては、エッチング雰囲気中の水分量を変えることにより、エッチングの選択性を持つことが知られている。つまり、被エッチング膜の材質によっては、当該水分量の多少により、エッチング剤と反応したり、反応しなかったりすることが知られている。また、被エッチング膜とエッチング剤との組み合わせによっては、両者の反応により水溶性物質が生成されることが知られている。
【００２４】
そのため、ミストエッチングにおいては、ミストの水分量をコントロールすれば、異なる種類の被エッチング膜を選択的にエッチングすることが可能になると考えた。本発明は、このような検討結果に基づいて創出されたものである。
【００２５】
すなわち、請求項１に記載の発明では、エッチング剤の水溶液がミスト状態で導入された処理槽（２０１）内に、被エッチング膜（２０）が形成された基板（１０）を設置し、被エッチング膜（２０）を前記ミスト状態の水溶液にさらすことにより、被エッチング膜（２０）を水溶性物質（２１）に改質した後、基板（１０）を水で洗浄することにより、被エッチング膜（２０）をエッチングすることを特徴としている。
【００２６】
本発明によれば、ミストエッチングを採用しているため、ミスト（３０）の水分量のコントロールが容易であり、この水分量をコントロールすることによって、所望の被エッチング膜（２０）のみを選択的にエッチング剤と反応させ、水溶性物質（２１）に改質することができる。
【００２７】
そして、被エッチング膜（２０）のうち水溶性物質（２１）となったものが、水による洗浄によって基板（１０）から除去されるため、被エッチング膜（２０）の選択的なエッチングが適切になされる。
【００２８】
また、ミストエッチングの採用により、上述したように、従来のドライエッチングと同様に微細加工に優れるとともに、より安価なものにでき、また、エッチング後の基板（１０）の表面の荒れを極力抑制することができる。
【００２９】
したがって、本発明によれば、基板（１０）に形成された被エッチング膜（２０）のエッチング方法であって、基板表面の荒れを抑制し選択性に優れた安価なエッチング方法を提供することができる。
【００３０】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の基板のエッチング方法において、前記ミスト状態の水溶液を気体と混合して、処理槽（２０１）内に導入することを特徴としている。
【００３１】
それによれば、気体を加熱するなどにより気体の温度をコントロールすることにより、ミストの水分量をコントロールすることができる。
【００３２】
さらに、請求項３に記載の発明のように、請求項２に記載の基板のエッチング方法においては、基板（１０）は、シリコン窒化膜（２０）とシリコン酸化膜（１３）とが形成されたものであり、前記エッチング剤はフッ酸であり、前記気体は加熱された窒素であり、シリコン窒化膜（２０）を前記被エッチング膜として選択的にエッチングするものにできる。
【００３３】
本発明者の検討によれば、シリコン窒化膜（２０）はミストの水分量の多少に関わらず、エッチング剤としてのフッ酸によって水溶性物質に改質され、その後の水洗によりエッチングされるが、一方、シリコン酸化膜（１３）は、水分の存在がフッ酸との反応に不可欠であるため、ミストの水分量が少ないと水溶性物質にならず、ミストの水分量が多い場合に水溶性物質となってエッチングが可能であることがわかった。
【００３４】
そのため、本発明のように、エッチング剤としてフッ酸を用い、気体として加熱された窒素を用いれば、フッ酸水溶液からなるミストの水分量を極力少ないものにでき、実質的にシリコン窒化膜（２０）のみを水溶性物質に改質することができるため、シリコン酸化膜（１３）はほとんどエッチングされず、シリコン窒化膜（２０）を被エッチング膜として選択的にエッチングすることができる。
【００３５】
また、請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の基板のエッチング方法において、シリコン窒化膜（２０）は低温プラズマＣＶＤ法により形成されたものであることを特徴としている。
【００３６】
それによれば、シリコン窒化膜（２０）の水溶性物質への改質を、より容易に行うことができ、好ましい。
【００３７】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００３９】
本実施形態では、基板に形成された被エッチング膜のエッチング方法によって製造された製造物として、容量式加速度センサを例にとって説明するが、本発明のエッチング方法の適用例は、これに限定されるものではない。
【００４０】
［容量式加速度センサの構成等］
図１は、本発明の実施形態に係る容量式加速度センサ１００の概略断面図である。まず、センサ構成の概略を述べておく。
【００４１】
本センサ１００は、本発明でいう基板としてのＳＯＩ（シリコン−オン−インシュレータ）基板１０を備えている。このＳＯＩ基板１０は、第１のシリコン基板１１と第２のシリコン基板１２とが、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなる埋め込み酸化膜１３を介して積層されたものである。
【００４２】
ＳＯＩ基板１０の中央部では、埋め込み酸化膜１３および第１のシリコン基板１１が除去されてなるキャビティ１４が形成されている。このキャビティ１４に対応した第２のシリコン基板１２には、その上面からキャビティ１４へと厚み方向に貫通する溝１５が形成されている。
【００４３】
この溝１５により、第２のシリコン基板１２は、加速度の印加により変位する可動部としての可動電極１６と、固定部としての固定電極１７とに区画されている。
【００４４】
図１に示される例では、可動電極１６と固定電極１７とは交互に配置され、溝１５を介して互いに隣り合っている。そして、可動電極１６は、キャビティ１４を介してＳＯＩ基板１０の支持部である第１のシリコン基板１１からリリースされた状態となり、第１のシリコン基板１１に対して可動状態となっている。
【００４５】
図示しないが、具体的には、固定電極１７は、埋め込み酸化膜１３を介して第１のシリコン基板１１に支持固定されており、可動電極１６は、第１のシリコン基板１１に対して梁などを介して弾性的に支持される等により可動となっている。
【００４６】
これら、可動および固定電極１６、１７は、たとえば、よく知られている櫛歯状の梁構造体にすることができる。この場合、たとえば、図１中の左右方向に沿った加速度の印加に伴い、可動電極１６が同方向に沿って変位し、それによって、溝１５を隔てて対向する可動電極１６と固定電極１７との間の距離が変化する。
【００４７】
そして、たとえば、この距離変化に基づく両電極１６、１７間の容量変化を検出することで、印加加速度を求めることができる。このように、本実施形態では、容量式加速度センサ１００が構成されている。
【００４８】
［製造方法等］
次に、本実施形態の加速度センサ１００の製造方法について、図２、図３を参照して説明する。なお、図２、図３では、電極部１６、１７の数など、一部を上記図１からアレンジしてあるが、実質的に上記図１のセンサ１００と同様である。
【００４９】
図２（ａ）〜（ｄ）、図３（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る容量式加速度センサ１００の製造方法を示す概略断面図である。特に、図３は、本実施形態に係る基板のエッチング方法を示す概略断面図である。本製造方法を経て、最終的に上記図１に示されるセンサ１００が製造される。
【００５０】
まず、図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、上記ＳＯＩ基板１０を用意し、この基板１０に対して、その上面すなわち第２のシリコン基板１２の上面側から可動電極（可動部）１６を画定するための上記溝１５を、エッチングにより形成する（トレンチ溝形成工程）。ここでは、溝１５は、第２のシリコン基板１２の上面から埋め込み酸化膜１３まで到達する溝である。
【００５１】
このトレンチ溝形成工程は、通常のホト、エッチング工程で行うことができる。具体的には、電極部１６、１７を形成するために、ホトレジストにより形成したパターンを用いたドライエッチング等を行う。
【００５２】
このドライエッチングは、たとえばＳＦ6ガスなどのエッチングガスを用いて行うことができる。そして、このエッチングによって残された部分が電極部１６、１７として形成される。その後、ホトレジストを通常の方法で除去する。ＳＯＩ基板１０を用いた本例では、埋め込み酸化膜１３でエッチングをストップさせることにより、制御性に優れたものになる。
【００５３】
次に、図２（ｃ）、（ｄ）に示されるように、さらにＳＯＩ基板１０の下面すなわち第１のシリコン基板１１の下面側から、シリコンエッチングを行ってキャビティ１４を形成する（キャビティ形成工程）。
【００５４】
具体的には、図２（ｃ）に示されるように、第１のシリコン基板１１の下面におけるキャビティ１４を形成しない部位に、被エッチング膜であるシリコン窒化膜などからなるマスク２０を形成する。本例では、マスク２０はＣＶＤ法などにより形成されたシリコン窒化膜２０である。なお、このシリコン窒化膜２０は、低温プラズマＣＶＤにより成膜されたものとすることが好ましい。
【００５５】
その後、図２（ｄ）に示されるように、ＳＯＩ基板１０の下面側から、所定の領域をアルカリ液等を用いた異方性ウェットエッチングによりシリコンエッチングを行って除去し、第１のシリコン基板１１にキャビティ１４を形成する。
【００５６】
ここで、上記アルカリ液としては、ＫＯＨ（水酸化カリウム）やＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｏｒｏｘｉｄｅ、水酸化テトラメチルアンモニウム）などが用いられる。このキャビティエッチングの場合も、ＳＯＩ基板１０を用いた本例では、埋め込み酸化膜１３でエッチングをストップさせることによって制御性に優れる。
【００５７】
なお、このキャビティエッチングの実行前には、上記マスク２０以外にも、ＳＯＩ基板１０の上面側をレジストなどにより覆っておくものであり、このレジストは、たとえばキャビティエッチング終了後に除去する。
【００５８】
この図２（ｄ）に示される状態において、マスク２０が被エッチング膜であり、被エッチング膜２０が形成された基板１０が示されている。さらに言うならば、本例では、基板１０は、マスクであるシリコン窒化膜２０と埋め込み酸化膜であるシリコン酸化膜１３とが形成されたＳＯＩ基板１０である。
【００５９】
次に、本製造方法においては、図３に示されるように、ミストエッチングを用いて、被エッチング膜としてのシリコン窒化膜からなるマスク２０を選択的にエッチングして除去する。
【００６０】
ここで、このミストエッチングに用いられるミストエッチング装置２００について、図４を参照して説明しておく。図４は、当該ミストエッチング装置２００の概略構成を示す図である。
【００６１】
この装置２００は、被エッチング膜２０を有する基板１０を収納し、その内部でエッチングが行われる処理槽２０１を備えている。この処理槽２０１は、その内部に外部とは区画された空間を形成するものではあるが、ドライエッチング装置のチャンバのように真空容器として機能するものでなくてもよい。
【００６２】
処理槽２０１の内部には、保持部材２０２が設けられており、この保持部材２０２によってＳＯＩ基板１０が保持固定されている。処理槽２０１の外部には、ミスト発生室２０３が設けられている。
【００６３】
ミスト発生室２０３の下部には、このエッチング剤の水溶液３２が貯留されている。本例では、エッチング剤である薬品としてフッ酸（ＨＦ）を用いる。このフッ酸水溶液３２を以下、エッチング液３２ということにする。
【００６４】
そして、ミスト発生室２０３内には、ミスト発生器２０４が設けられている。このミスト発生器２０４は、エッチング液３２をミスト状態とし、このミスト３０を処理槽２０１へ導入するためのものである。ミスト発生器２０４は、たとえば、エッチング液３２を吸い上げるとともに、噴霧用の窒素（Ｎ２）ガスを用いてエッチング液３２を噴霧し、ミスト３０を発生させるものである。
【００６５】
また、ミスト発生室２０３と処理槽２０１の内部とを連通するミスト導入菅２０５が設けられている。そして、ミスト発生室２０３内の上部において、ミスト発生器２０４から噴霧されたミスト３０は、気体である上記噴霧用窒素と混合された状態で、このミスト導入菅２０５内に入り込み、ミスト導入菅２０５の先端から処理槽２０１内へ放出されるようになっている。
【００６６】
ここにおいて、このミスト導入菅２０５の途中部には、ミスト３０を加熱するためのミスト加熱装置２０６が設けられている。このミスト加熱装置２０６は、本例では、ヒータを通過して加熱された窒素ガスをミスト導入菅２０５へ導入することにより、ミスト３０を加熱するものである。
【００６７】
なお、このミスト加熱装置２０６から供給される加熱窒素の流量は常時一定としており、処理槽２０１内へ導入されるミスト３０の供給量を決定するのは、上記ミスト発生器２０４による噴霧用窒素の流量である。つまり、この噴霧用窒素の流量を多くすれば、ミスト供給量も多くなる。
【００６８】
そして、このミストエッチング装置２００においては、噴霧用窒素の流量によってミスト供給量を制御しながら、ミスト発生器２０４から発生したミスト３０を、ミスト加熱装置２０６にて加熱し、処理槽２０１に導入するようになっている。そして、導入されたミスト３０により、処理槽２０１内の基板１０における被エッチング膜２０が加工されるようになっている。
【００６９】
かかるミストエッチング装置２００を用いて、被エッチング膜２０のエッチングを行う。まず、図３（ａ）に示されるように、処理槽２０１内に、マスク２０およびキャビティ１４が形成されたＳＯＩ基板１０を設置するとともに、処理槽２０１内にエッチング液のミスト３０を導入する。
【００７０】
たとえば、ミスト加熱装置２０６からミスト導入菅２０５へ導入される加熱窒素の温度は、数十℃程度であり、ミスト導入菅２０５の先端から放出されるミスト３０と窒素との比率は約１：２程度であり、ミスト３０は、その径が１〜５μｍ程度のマイクロミスト（微粒子）である。
【００７１】
数十℃（たとえば４０℃）程度の加熱窒素と混合したミスト３０は、ミスト３０中の水分量が大幅に少なくなる。このようなミスト３０中にさらされたＳＯＩ基板１０においては、被エッチング膜であるマスク２０としてのシリコン窒化膜２０は水溶性物質２１に改質されるが、埋め込み酸化膜としてのシリコン酸化膜１３は改質されない（被エッチング膜改質工程）。
【００７２】
これは、フッ酸（ＨＦ）との反応において、シリコン窒化膜２０は水の存在に関係なく反応が進行するのに対し、シリコン酸化膜１３は水の存在が不可欠であるためである。このシリコン窒化膜２０とシリコン酸化膜１３とにおいて水溶性物質２１に改質される、されないことの理由やそのメカニズムの詳細などについては、後述する。
【００７３】
このように、本例のエッチング方法によれば、水分量の少ないミスト３０にさらすことにより、実質的に、被エッチング膜であるシリコン窒化膜２０のみを水溶性物質２１に改質することができる。
【００７４】
続いて、ＳＯＩ基板１０を処理槽２０１から取り出し、図３（ｃ）に示されるように、水４１が入った水槽４０に入れるなどの方法により、基板１０に対して水による洗浄を行う（水洗工程）。
【００７５】
それにより、図３（ｄ）に示されるように、水溶性物質２１がエッチングされ基板１０から除去される。つまり、本エッチング方法は上記被エッチング膜改質工程と水洗工程を有するものであり、このような方法によれば、シリコン酸化膜１３とシリコン窒化膜２０とで、マスク２０であるシリコン窒化膜２０を被エッチング膜として選択的にエッチングすることができる。
【００７６】
その後、キャビティ１４を介して露出する電極部１６、１７の下部にある埋め込み酸化膜１３をドライエッチングによって除去する。それにより、可動電極１６が第１のシリコン基板１１から切り離されリリースされる（可動部リリース工程）。
【００７７】
こうして、埋め込み酸化膜１３のエッチングを行って可動電極１６を第１のシリコン基板１１から切り離すことにより、可動電極１６を可動状態とする、すなわち印加加速度によって変位し容量変化可能な状態とすることができ、上記した容量式加速度センサ１００ができあがる。
【００７８】
［エッチング選択性の発現について］
水分量の少ないミスト３０にさらすことにより、シリコン窒化膜２０は水溶性物質２１に改質されるが、シリコン酸化膜１３は改質されないことの理由や、そのメカニズムなどについて述べる。
【００７９】
上述したように、被エッチング膜の材質によっては、水分量の多少により、エッチング剤と反応して水溶性物質となったり、ならなかったりする。シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）、シリコン窒化膜（ＳｉｘＮｙＨｚ）について、フッ酸（ＨＦ）によるエッチング反応は、それぞれ次の化学式に示される。
【００８０】
（シリコン酸化膜の反応）
ＳｉＯ2  ＋２ＨＦ2-  ＋  ２Ｈ+  ＋  Ｈ2Ｏ  ⇒  ＳｉＦ4  ＋３Ｈ2Ｏ
（シリコン窒化膜の反応）
ＳｉｘＮｙＨｚ  ＋  ａＨＦ  ⇒  ｂＨ2ＳｉＦ6  ＋  ｃ（ＮＨ4）2ＳｉＦ6
上記反応式から、シリコン酸化膜のフッ酸によるエッチング反応は、水分（Ｈ2Ｏ）が存在しないと開始しないが、シリコン窒化膜のフッ酸によるエッチング反応は、水分が存在しても存在しなくても開始すると考えられる。
【００８１】
つまり、シリコン窒化膜２０はミスト３０の水分量の多少に関わらず、フッ酸によって水溶性物質２１に改質され、その後の水洗によりエッチングされるが、一方のシリコン酸化膜１３は、水分の存在がフッ酸との反応に不可欠であるため、ミスト３０の水分量が少ないと水溶性物質にならず、ミスト３０の水分量が多い場合に水溶性物質となってエッチングが可能である。
【００８２】
また、シリコン窒化膜のエッチング反応の生成物であるシリコンのフッ化アンモニウム塩（（ＮＨ4）2ＳｉＦ6）は、水溶性物質である。本発明者が、ＥＤＸ分析やイオンクロマトグラフ分析を行った結果、上記図３に示されるエッチングにおいて、シリコン窒化膜をミスト３０にさらすことで改質した水溶性物質２１は、シリコンのフッ化アンモニウム塩であることを確認した。
【００８３】
そして、本例では、上述したように、基板１０はシリコン窒化膜２０とシリコン酸化膜１３とが形成されたものであるが、エッチング剤としてフッ酸を用い、そのフッ酸のエッチング液のミスト３０を用い、さらに、ミスト３０と混合される気体として加熱された窒素を用いている。
【００８４】
それにより、上記被エッチング膜改質工程では、フッ酸水溶液からなるミスト３０の水分量を極力少ないものにでき、実質的にシリコン窒化膜２０のみを水溶性物質に改質することができる。
【００８５】
そのため、上記水洗工程によって、水溶性ではないシリコン酸化膜１３はほとんどエッチングされず、シリコン窒化膜２０の改質物である水溶性物質２１を選択的に除去してエッチングできる。
【００８６】
図５、図６を用いて、上記各膜１３、２０の具体的なエッチングの様子を示す。本発明者は、ミスト３０中の水分量を変えるべく、ミスト３０の加熱を行った場合と行わなかった場合とについて、上記各膜１３、２０のエッチング速度を調査した。
【００８７】
図５は、シリコン酸化膜１３におけるミストの導入量とエッチング速度との関係を示す図であり、図６は、シリコン窒化膜２０におけるミストの導入量とエッチング速度との関係を示す図である。
【００８８】
これら図５、図６において、「ミスト室温」は、上記ミストエッチング装置２００において、ミスト加熱装置２０６による加熱を行わず、当該加熱装置２０６から室温の窒素を供給することによって、処理槽２０１に導入されるミスト３０を室温とした場合を示すものである。
【００８９】
「ミスト加熱有」は、上記したエッチング例と同様、ミスト加熱装置２０６からミスト導入菅２０５へ導入される加熱窒素の温度を４０℃とすることにより、ミスト３０を加熱して、処理槽２０１へ導入した場合を示すものである。
【００９０】
また、「ミスト発生Ｎ2流量」は、上記ミスト発生器２０４による噴霧用窒素の流量であり、単位はリットル／分（Ｌ／ｍｉｎ）である。処理槽２０１へ導入されるミスト３０の導入量は、この「ミスト発生Ｎ2流量」にほぼ比例する。
【００９１】
また、図５におけるシリコン酸化膜のエッチング速度の単位はｎｍ／ｍｉｎであり、１分間当たりにミストエッチングによって除去されたシリコン酸化膜１３の厚さ分を示すものである。
【００９２】
また、図６におけるシリコン窒化膜のエッチング速度も、その単位はｎｍ／ｍｉｎである。これは、エッチング前のシリコン窒化膜２０の厚さから上記水洗工程後において薄くなったシリコン窒化膜２０の厚さを差し引くことにより、求められたものであり、実質的には、１分間当たりにミストエッチングによって生成された水溶性物質２１の厚さに相当する。
【００９３】
図５に示されるように、シリコン酸化膜１３の場合には、「ミスト室温（白丸プロット）」では「ミスト発生Ｎ2流量」すなわちミスト導入量の増加に伴ってエッチング速度が速くなっているが、「ミスト加熱有（白四角プロット）」ではミスト導入量を増加させても、ほとんどエッチング速度は０に近い。
【００９４】
それに対して、図６に示されるように、シリコン窒化膜２０の場合には、「ミスト室温（白丸プロット）」および「ミスト加熱有（白四角プロット）」の両方において、ほぼ同じように「ミスト発生Ｎ2流量」の増加に伴ってエッチング速度が速くなっている。
【００９５】
つまり、シリコン酸化膜１３の場合、ミスト３０の加熱によりミスト３０の水分をコントロールして少なくしてやれば、エッチングを抑制することができるが、シリコン窒化膜２０の場合、エッチング剤であるフッ酸さえ存在すれば、ミスト３０の水分量に関係なく、エッチングを行うことができる。このことは、上記したエッチング反応式にかなうものである。
【００９６】
そして、上記図３に示されるエッチングの例では、シリコン酸化膜１３およびシリコン窒化膜２０ともに、図５および図６における「ミスト加熱有」の場合を適用しているため、シリコン酸化膜１３はエッチングされず、シリコン窒化膜２０を選択的にエッチングできる。
【００９７】
なお、上記現象を利用すれば、選択エッチングが不要であり、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜の両方をエッチングしてもよい場合には、室温にて水分量の多いミスト３０を導入することにより、両方の膜をエッチングすることができる。
【００９８】
［効果等］
ところで、本実施形態によれば、フッ酸などのエッチング剤の水溶液であるエッチング液３２がミスト３０の状態で導入された処理槽２０１内に、シリコン窒化膜などの被エッチング膜２０が形成された基板１０を設置し、被エッチング膜２０をミスト状態のエッチング液３２すなわち上記ミスト３０にさらすことにより、被エッチング膜２０を水溶性物質２１に改質した後、基板１０を水４１で洗浄して水溶性物質２１を除去することにより、被エッチング膜２０をエッチングすることを特徴とする基板のエッチング方法が提供される。
【００９９】
本エッチング方法によれば、ミストエッチングを採用しているため、加熱などによる温度制御や噴霧によるミスト径の制御などにより、ミスト３０の水分量のコントロールが容易である。
【０１００】
そして、被エッチング膜の材質によっては、当該水分量の多少により、エッチング剤と反応して水溶性物質となったり、ならなかったりするため、この水分量をコントロールすることによって、所望の被エッチング膜２０のみを選択的にエッチング剤と反応させ、水溶性物質２１に改質することができる。
【０１０１】
そして、被エッチング膜２０のうち水溶性物質２１となったものが、水４１による洗浄によって基板１０から除去されるため、被エッチング膜の選択的なエッチングが適切になされる。
【０１０２】
上記例では、本エッチング方法において、エッチング液のミスト３０を窒素などの気体と混合して、処理槽２０１内に導入している。それによれば、混合される気体を加熱するなどによって当該気体の温度をコントロールすることにより、ミスト３０の水分量をコントロールすることができる。
【０１０３】
特に、上記例では、本エッチング方法において、基板１０をシリコン酸化膜１３と被エッチング膜であるシリコン窒化膜２０とが形成されたものとし、エッチング剤はフッ酸とし、気体は加熱された窒素としている。
【０１０４】
上述したように、シリコン窒化膜２０はミスト３０の水分量の多少に関わらず、フッ酸によって水溶性物質２１に改質され、その後の水洗によりエッチングされるが、シリコン酸化膜１３は、ミスト３０の水分量が少ないとフッ酸による反応が進行せず水溶性物質にならない。
【０１０５】
そのため、エッチング剤としてフッ酸を用い、気体として加熱された窒素を用いれば、フッ酸水溶液からなるミスト３０の水分量を極力少ないものにでき、実質的にシリコン窒化膜２０のみをフッ酸と反応させて水溶性物質２１に改質することができるため、シリコン窒化膜２０を被エッチング膜として選択的にエッチングすることができる。
【０１０６】
また、本実施形態のエッチング方法は、ミストエッチングを採用することにより、上述したように、従来のドライエッチングと同様に微細加工に優れたものにできるため、本エッチング方法は、本容量式加速度センサ１００のようなマイクロ構造体の加工に対して、好適である。
【０１０７】
さらに、本エッチング方法は、上記図９にも示したように、ドライエッチングのような物理的な衝撃を伴わないエッチングメカニズムであるため、エッチング後のＳＯＩ基板１０の表面荒れを極力抑制することができる。
【０１０８】
また、本実施形態では、ミストエッチングを採用することで、ドライエッチングのような真空設備が不要となり、エッチング剤の使用量をウェットエッチングに比べて大幅に少なくできるため、より安価なエッチング方法にできるというメリットもある。
【０１０９】
このように、本実施形態によれば、基板１０に形成された被エッチング膜２０のエッチング方法であって、基板表面の荒れを抑制し選択性に優れた安価なエッチング方法を提供することができる。
【０１１０】
また、上述したが、本実施形態のエッチング方法においては、シリコン窒化膜２０は低温プラズマＣＶＤ法により形成されたものが好ましいとしている。
【０１１１】
本発明者の実験検討によれば、シリコン窒化膜２０の成膜を、低温プラズマＣＶＤ（たとえば成膜温度３５０℃程度）と高温熱ＣＶＤ（たとえば成膜温度８００℃程度）とで行ったところ、低温プラズマＣＶＤによるシリコン窒化膜２０の方が、水溶性物質２１が生成しやすくエッチング速度が速かった。
【０１１２】
このことについて、詳細は不明であるが、形成されたシリコン窒化膜中の水素（Ｈ）の量が異なることが関係していると考えられる。具体的には低温プラズマＣＶＤの方が膜中の水素量が多いことから、シリコン窒化膜２０の水溶性物質２１への改質が行われやすくなっているのではないかと考えられる。
【０１１３】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、処理槽２０１にて被エッチング膜の改質を行った後、基板１０を処理槽２０１から取り出して、水槽４０にて水洗を行ったが、この水洗はミストエッチング装置２００の処理槽２０１内で行ってもよい。たとえば、処理槽２０１内に、水供給用のノズルを設ければ、改質工程後において基板１０を保持部材２０２に保持したまま、処理槽２０１内にて水洗を行える。
【０１１４】
また、エッチング液のミスト３０と混合されて処理槽２０１へ導入される気体としては、上記の窒素以外にもヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスなどでもよい。
【０１１５】
また、被エッチング膜としては、エッチング液のミストにさらされて水溶性物質になるものであれば、上記したシリコン窒化膜以外のものでもよい。また、選択エッチングの例として、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜との組み合わせを述べたが、これ以外の組み合わせでもよい。
【０１１６】
また、基板としては、上記したＳＯＩ基板に限定されるものではなく、それ以外のシリコン基板などの半導体基板、さらには、たとえばセラミック、金属、樹脂などの基板でもよい。また、基板としては、単なる板状でなくてもよく、たとえばブロック状など任意の形状でもよい。
【０１１７】
また、本発明は、上記の容量式加速度センサへの適用に限定されるものではなく、基板に形成された被エッチング膜をエッチングする工程を有する構造体であるならば、適用可能である。たとえば、本発明は、角速度センサや圧力センサなど、上記加速度センサと同様のキャビティ加工を行う種々のセンサ装置、さらには、各種の半導体装置などに対して広く適用することができる。
【０１１８】
要するに、本発明は、エッチング剤の水溶液がミスト状態で導入された処理槽内に、被エッチング膜が形成された基板を設置し、被エッチング膜をミスト状態の水溶液にさらして被エッチング膜を水溶性物質に改質した後、基板を水で洗浄することにより、被エッチング膜をエッチングすることを要部としたものであり、その他の部分については、適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の実施形態に係る容量式加速度センサの概略断面図である。
【図２】上記実施形態に係る容量式加速度センサの製造方法を示す工程図である。
【図３】図２に続く製造方法を示す工程図である。
【図４】ミストエッチング装置の概略構成を示す図である。
【図５】シリコン酸化膜におけるミストの導入量とエッチング速度との関係を示す図である。
【図６】シリコン窒化膜におけるミストの導入量とエッチング速度との関係を示す図である。
【図７】従来の基板としての容量式センサの製造方法を示す概略断面図である。
【図８】図７に示される基板におけるキャビティのエッチング方法を示す概略断面図である。
【図９】ミストエッチングの推定エッチングメカニズムを示す図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１０…基板としてのＳＯＩ基板、１３…埋め込み酸化膜としてのシリコン酸化膜、
２０…被エッチング膜でありマスクであるシリコン窒化膜、２１…水溶性物質、
２０１…処理槽。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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