(57)【要約】【課題】｛１１０｝面が主面のシリコン基板をエッチングした構造の角部の｛１１１｝面に生じる欠陥を防止する。【解決手段】｛１１０｝面が主面の基板に、｛１１１｝面に第１の角度の第１の面、第１の面に接続し、第２の角度の第２の面、｛１１１｝面と平行な第１の面に接続する第３の面、第２の面に接続し、｛１１１｝面と平行な第４の面を含む構造体を形成する結晶異方性エッチングにおいて、マスクは、第２の面と第４の面の角部から｛１１１｝面に平行な方向に第１の距離の第１の頂点、構造体領域の外側で第１の面に平行な第１の線上に配設され、第１の頂点に隣接する第２の頂点を含み、第１の面と第３の面が交わる角部で第３の面に直交する第２の線と第１の線が交わる第１の交点、第１の面と第３の面が交わる角部から第３の面を延長した第３の線と第１の線が交わる第２の交点を規定し、第２の頂点は第１の線上の第１の交点と第２の交点の間に配設される。【選択図】図１
2015088706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
｛１１０｝面の主面を有するシリコン基板に形成され、｛１１１｝面に対して第１の角度で形成される第１の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面に対して第２の角度で形成される第２の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第３の面と、前記第２の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第４の面とを側面に含む構造体を形成するためのエッチングマスクの設計方法であって、
前記エッチングマスクを介して結晶異方性エッチングを行う場合に、
前記エッチングマスクは、前記第２の面と前記第４の面とが交わる角部から前記｛１１１｝面に平行な方向に、第１の距離で離間して配設された第１の頂点と、
前記構造体となる領域の外側であって前記第１の面に平行な第１の線上に配設され、前記第１の頂点に隣接する第２の頂点と、を含み、
前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部で前記第３の面に直交する第２の線と、前記第１の線とが交わる第１の交点と、
前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部から前記第３の面を延長した第３の線と、前記第１の線とが交わる第２の交点と、を規定したときに、
前記第２の頂点は、前記第１の線上の前記第１の交点と前記第２の交点との間に配設されることを特徴とするエッチングマスクの設計方法。
【請求項２】
前記第２の頂点が前記第２の交点にあるときに、
前記第３の面と前記第４の面との距離をＷ、前記第３の線と、前記第１の面と前記第２の面との角部との距離をＴ、前記第２の交点を通り、前記第３の線に直交する第４の線と、前記第１の頂点との距離をｍ、前記シリコン基板の前記第１の面側のエッチングレートをａ、前記シリコン基板の前記第２の面側のエッチングレートをｂ、エッチング時間をｔ、前記第１の角度をα、前記第２の角度をβとすると、
Ｔ＝｛（ｍ＋ａｔ−ｂｔ）ｔａｎβ＋Ｗ｝ｔａｎα／（ｔａｎα＋ｔａｎβ）
の関係を有することを特徴とする請求項１に記載のエッチングマスクの設計方法。
【請求項３】
｛１１０｝面の主面を有するシリコン基板に形成され、｛１１１｝面に対して第１の角度で形成される第１の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面に対して第２の角度で形成される第２の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第３の面と、前記第２の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第４の面とを側面に含む構造体を形成するためのエッチングマスクの設計方法であって、
前記エッチングマスクを介して結晶異方性エッチングを行う場合に、
前記エッチングマスクは、前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部から前記｛１１１｝面に平行な方向に、第１の距離で離間して配設された第１の頂点と、
前記構造体となる領域の外側であって前記第２の面に平行な第１の線上に配設され、前記第１の頂点に隣接する第２の頂点と、を含み、
前記第２の面と前記第４の面とが交わる角部で前記第４の面に直交する第２の線と、前記第１の線とが交わる第１の交点と、
前記第２の面と前記第４の面とが交わる角部から前記第４の面を延長した第３の線と、前記第１の線とが交わる第２の交点と、を規定したときに、
前記第２の頂点は、前記第１の線上の前記第１の交点と前記第２の交点との間に配設されることを特徴とするエッチングマスクの設計方法。
【請求項４】
前記第２の頂点が前記第２の交点にあるときに、
前記第３の面と前記第４の面との距離をＷ、前記第１の頂点を通り前記第３の面に平行な第４の線と、前記第１の面と前記第２の面との角部との距離をＴ、前記第２の交点を通り、前記第３の線に直交する第５の線と、前記第１の頂点との距離をｍ、前記シリコン基板の前記第１の面側のエッチングレートをａ、前記シリコン基板の前記第２の面側のエッチングレートをｂ、エッチング時間をｔ、前記第１の角度をα、前記第２の角度をβとすると、
Ｔ＝｛（ｍ＋ａｔ−ｂｔ）ｔａｎβ＋Ｗ｝ｔａｎα／（ｔａｎα＋ｔａｎβ）
の関係を有することを特徴とする請求項３に記載のエッチングマスクの設計方法。
【請求項５】
｛１１０｝面の主面を有するシリコン基板に形成され、｛１１１｝面に対して第１の角度で形成される第１の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面に対して第２の角度で形成される第２の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第３の面と、前記第２の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第４の面とを側面に含む構造体を形成するためのエッチングマスクの設計方法であって、
前記エッチングマスクを介して結晶異方性エッチングを行う場合に、
前記エッチングマスクは、前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部を通り前記｛１１１｝面と平行な線上の第１の点と、前記第１の面の外側に前記第２の面と平行な線上の第２の点とを頂点とする第１の突出パターンであって、前記第２の点は前記第１の点で前記第３の面に直交する線と第２の面と平行な線との交点と、前記第１の点から第１の距離延長した前記｛１１１｝面と平行な線上の第３の点で前記第３の面を延長した線に直交する線と第２の面と平行な線との交点との間に配設される第１の突出パターンと、
前記第２の面の外側の前記第２の面と平行な線上の第４の点と、前記第２の面と前記第４の面とが交わる角部を通り前記｛１１１｝面と平行な線から前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部側に第２の距離で配置した前記｛１１１｝面と平行な線上の第５の点とを頂点とする第２の突出パターンであって、前記第４の点は前記第５の点を通り、前記｛１１１｝面に直交する線と前記第２の面と平行な線との交点と、前記第５の点を通り、前記｛１１１｝面に直交する線から第１の距離の前記第２の面と平行な線上の点との間に配設される第２の突出パターンと、を配置することを特徴とするエッチングマスクの設計方法。
【請求項６】
｛１１１｝面に対して第１の角度で形成される第１の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面に対して第２の角度で形成される第２の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第３の面と、前記第２の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第４の面とを側面に含む構造体の製造方法であって、
｛１１０｝面の主面を有するシリコン基板を準備し、
前記シリコン基板の前記主面にエッチングマスクを形成し、
前記第１の面側より前記第２の面側のエッチングレートが速い前記シリコン基板を、前記エッチングマスクを介して結晶異方性エッチングを行うことにより、前記シリコン基板をエッチングすることを含み、
前記エッチングマスクは、
前記第２の面と前記第４の面とが交わる角部から前記｛１１１｝面に平行な方向に、第１の距離で離間して配設された第１の頂点と、
前記構造体となる領域の外側であって前記第１の面に平行な第１の線上に配設され、前記第１の頂点に隣接する第２の頂点と、を含む形に形成され、
前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部で前記第３の面に直交する第２の線と、前記第１の線とが交わる第１の交点と、
前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部から前記第３の面を延長した第３の線と、前記第１の線とが交わる第２の交点と、を規定したときに、
前記第２の頂点は、前記第１の線上の前記第１の交点と前記第２の交点との間に配設されることを特徴とする構造体の製造方法。
【請求項７】
前記第２の頂点が前記第２の交点にあるときに、
前記第３の面と前記第４の面との距離をＷ、前記第３の線と、前記第１の面と前記第２の面との角部との距離をＴ、前記第２の交点を通り、前記第３の線に直交する第４の線と、前記第１の頂点との距離をｍ、前記シリコン基板の前記第１の面側のエッチングレートをａ、前記シリコン基板の前記第２の面側のエッチングレートをｂ、エッチング時間をｔ、前記第１の角度をα、前記第２の角度をβとすると、
Ｔ＝｛（ｍ＋ａｔ−ｂｔ）ｔａｎβ＋Ｗ｝ｔａｎα／（ｔａｎα＋ｔａｎβ）
の関係を有することを特徴とする請求項６に記載の構造体の製造方法。
【請求項８】
｛１１０｝面の主面を有するシリコン基板に形成され、｛１１１｝面に対して第１の角度で形成される第１の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面に対して第２の角度で形成される第２の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第３の面と、前記第２の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第４の面とを側面に含む構造体の製造方法であって、
｛１１０｝面の主面を有するシリコン基板を準備し、
前記シリコン基板の前記主面にエッチングマスクを形成し、
前記エッチングマスクを介して結晶異方性エッチングを行うことにより、前記シリコン基板をエッチングすることを含み、
前記エッチングマスクは、前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部から前記｛１１１｝面に平行な方向に、第１の距離で離間して配設された第１の頂点と、
前記構造体となる領域の外側であって前記第２の面に平行な第１の線上に配設され、前記第１の頂点に隣接する第２の頂点と、を含む形に形成され、
前記第２の面と前記第４の面とが交わる角部で前記第４の面に直交する第２の線と、前記第１の線とが交わる第１の交点と、
前記第２の面と前記第４の面とが交わる角部から前記第４の面を延長した第３の線と、前記第１の線とが交わる第２の交点と、を規定したときに、
前記第２の頂点は、前記第１の線上の前記第１の交点と前記第２の交点との間に配設されることを特徴とする構造体の製造方法。
【請求項９】
前記第２の頂点が前記第２の交点にあるときに、
前記第３の面と前記第４の面との距離をＷ、前記第１の頂点を通り前記第３の面に平行な第４の線と、前記第１の面と前記第２の面との角部との距離をＴ、前記第２の交点を通り、前記第３の線に直交する第５の線と、前記第１の頂点との距離をｍ、前記シリコン基板の前記第１の面側のエッチングレートをａ、前記シリコン基板の前記第２の面側のエッチングレートをｂ、エッチング時間をｔ、前記第１の角度をα、前記第２の角度をβとすると、
Ｔ＝｛（ｍ＋ａｔ−ｂｔ）ｔａｎβ＋Ｗ｝ｔａｎα／（ｔａｎα＋ｔａｎβ）
の関係を有することを特徴とする請求項８に記載の構造体の製造方法。
【請求項１０】
｛１１０｝面の主面を有するシリコン基板に形成され、｛１１１｝面に対して第１の角度で形成される第１の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面に対して第２の角度で形成される第２の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第３の面と、前記第２の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第４の面とを側面に含む構造体の製造方法であって、
｛１１０｝面の主面を有するシリコン基板を準備し、
前記シリコン基板の前記主面にエッチングマスクを形成し、
前記エッチングマスクを介して結晶異方性エッチングを行うことにより、前記シリコン基板をエッチングすることを含み、
前記エッチングマスクは、前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部を通り前記｛１１１｝面と平行な線上の第１の点と、前記第１の面の外側に前記第２の面と平行な線上の第２の点とを頂点とする第１の突出パターンであって、前記第２の点は前記第１の点で前記第３の面に直交する線と第２の面と平行な線との交点と、前記第１の点から第１の距離延長した前記｛１１１｝面と平行な線上の第３の点で前記第３の面を延長した線に直交する線と第２の面と平行な線との交点との間に配設される第１の突出パターンと、
前記第２の面の外側の前記第２の面と平行な線上の第４の点と、前記第２の面と前記第４の面とが交わる角部を通り前記｛１１１｝面と平行な線から前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部側に第２の距離で配置した前記｛１１１｝面と平行な線上の第５の点とを頂点とする第２の突出パターンであって、前記第４の点は前記第５の点を通り、前記｛１１１｝面に直交する線と前記第２の面と平行な線との交点と、前記第５の点を通り、前記｛１１１｝面に直交する線から第１の距離の前記第２の面と平行な線上の点との間に配設される第２の突出パターンと、を配置することを特徴とする構造体の製造方法。
【請求項１１】
｛１１０｝面の主面を有するシリコン基板に形成され、｛１１１｝面に対して第１の角度で形成される第１の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面に対して第２の角度で形成される第２の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第３の面と、前記第２の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第４の面とを側面に含む構造体を形成するためのエッチングマスクであって、
前記エッチングマスクを介して結晶異方性エッチングを行う場合に、
前記エッチングマスクは、前記第２の面と前記第４の面とが交わる角部から前記｛１１１｝面に平行な方向に、第１の距離で離間して配設された第１の頂点と、
前記構造体となる領域の外側であって前記第１の面に平行な第１の線上に配設され、前記第１の頂点に隣接する第２の頂点と、を含み、
前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部で前記第３の面に直交する第２の線と、前記第１の線とが交わる第１の交点と、
前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部から前記第３の面を延長した第３の線と、前記第１の線とが交わる第２の交点と、を規定したときに、
前記第２の頂点は、前記第１の線上の前記第１の交点と前記第２の交点との間に配設されることを特徴とするエッチングマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエッチングマスク、エッチングマスクの設計方法及び構造体の製造方法に関する。特に、主面が｛１１０｝面を有するシリコン基板用のエッチングマスク、エッチングマスクの設計方法、及び、その基板とマスクを用いた構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を利用した様々なデバイスが作成され、例えばその１つに流路デバイスがある。例えば、μ−ＴＡＳ（Micro Total Analysis）等のマイクロチップは、数ｃｍ角の大きさのチップの内部にマイクロ流路と呼ばれるマイクロメートルオーダーの幅の流路を有し、マイクロ流路が合流したり、分岐したりする構造を有する。このマイクロチップは、マイクロ流路に微量の溶液を流して、溶液の反応や分離、分析を行うシステムである。また、このような微量の溶液の制御が可能な流路デバイスは、流体の噴射、例えば、インクジェット装置のヘッド部材等にも利用されている。
【０００３】
一般にこれらの流路デバイスは、シリコンやガラス、サファイア等の基板をエッチングして形成される。エッチングによる微細加工を施すためには、所望の構造を形成するためのマスクの設計が重要となる。例えば、引用文献１には、このような微細加工を行うマスクにおいて補正パターンを設けることが記載されている。一方、エッチングによる微細加工においては、形成される構造に欠陥を生じさせないことが重要である。微量な流体を制御する必要のある流路デバイスにおいては、このような欠陥は製品の歩留まりを低下させる。例えば、特許文献２には、マスクに欠陥がある場合でも、そのマスクの欠陥を起点として構造に形成される欠陥が広がるのを停止させるマスクの補正パターンが記載されている。
【０００４】
流路デバイスの作製には、例えば、主面が（１１０）面を有するシリコン基板が汎用されるが、このような基板に結晶異方性エッチングを施すと、形成された構造の角部の｛１１１｝面に接続する面の部分にランダムな欠陥が生じることがある。しかし、上述した従来技術においては、構造の角部の部分（｛１１１｝面に接続する面）にランダムに形成される欠陥を防止することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３２０２０１号公報
【特許文献２】特開２００８−１６８５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の問題を解決するものであって、主面が｛１１０｝面を有するシリコン基板を結晶異方性エッチングするときに、形成された構造の角部の部分にランダムに欠陥が生じることを防止するエッチングマスク、エッチングマスクの設計方法、及び、その基板とマスクを用いた構造体の製造方法を提供することを目的とする。なお、｛１１０｝面とは、（１１０）面と等価の面を含む面である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によると、｛１１０｝面の主面を有するシリコン基板に形成され、｛１１１｝面に対して第１の角度で形成される第１の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面に対して第２の角度で形成される第２の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第３の面と、前記第２の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第４の面とを側面に含む構造体を形成するためのエッチングマスクの設計方法であって、前記エッチングマスクを介して結晶異方性エッチングを行う場合に、前記エッチングマスクは、前記第２の面と前記第４の面とが交わる角部から前記｛１１１｝面に平行な方向に、第１の距離で離間して配設された第１の頂点と、前記構造体となる領域の外側であって前記第１の面に平行な第１の線上に配設され、前記第１の頂点に隣接する第２の頂点と、を含み、前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部で前記第３の面に直交する第２の線と、前記第１の線とが交わる第１の交点と、前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部から前記第３の面を延長した第３の線と、前記第１の線とが交わる第２の交点と、を規定したときに、前記第２の頂点は、前記第１の線上の前記第１の交点と前記第２の交点との間に配設されるエッチングマスクの設計方法が提供される。ここで、｛１１１｝面とは、（１１１）面と等価の面を含む面である。また、＜１１１＞方位とは、［１１１］方位と等価の方位を含む方位である。また、ここで{１１１}面に平行とは、主面である｛１１０｝面に対して平面視的に捉え、｛１１０｝面に対し垂直に交わる{１１１}面と｛１１０｝面の交線に平行であることを示す。
【０００８】
本実施形態によると、主面が｛１１０｝面を有するシリコン基板をエッチングするときに、ランダムな欠陥が発生し易い特定面の出現を低減することにより、欠陥の発生を抑制するエッチングマスクを設計することができる。
【０００９】
前記エッチングマスクの設計方法は、前記第２の頂点が前記第２の交点にあるときに、前記第３の面と前記第４の面との距離をＷ、前記第３の線と、前記第１の面と前記第２の面との角部との距離をＴ、前記第２の交点を通り、前記第３の線に直交する第４の線と、前記第１の頂点との距離をｍ、前記シリコン基板の前記第１の面側のエッチングレートをａ、前記シリコン基板の前記第２の面側のエッチングレートをｂ、エッチング時間をｔ、前記第１の角度をα、前記第２の角度をβとすると、以下の式の関係を有してもよい。
Ｔ＝｛（ｍ＋ａｔ−ｂｔ）ｔａｎβ＋Ｗ｝ｔａｎα／（ｔａｎα＋ｔａｎβ）
ここで第１の面側のエッチングレートａとは、第２の頂点の{１１１}面に平行な方位に対するエッチングレートであり、また第２の面側のエッチングレートｂとは、第１の頂点の{１１１}面に平行な方位に対するエッチングレートである。
【００１０】
本実施形態によると、主面が｛１１０｝面を有するシリコン基板をエッチングするときに、ランダムな欠陥が発生し易い特定面の出現を低減するとともに、左右の角部の位置を個々に制御するエッチングマスクを設計することができる。
【００１１】
また、本発明の一実施形態によると、｛１１０｝面の主面を有するシリコン基板に形成され、｛１１１｝面に対して第１の角度で形成される第１の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面に対して第２の角度で形成される第２の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第３の面と、前記第２の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第４の面とを側面に含む構造体を形成するためのエッチングマスクの設計方法であって、前記エッチングマスクを介して結晶異方性エッチングを行う場合に、前記エッチングマスクは、前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部から前記｛１１１｝面に平行な方向に、第１の距離で離間して配設された第１の頂点と、前記構造体となる領域の外側であって前記第２の面に平行な第１の線上に配設され、前記第１の頂点に隣接する第２の頂点と、を含み、前記第２の面と前記第４の面とが交わる角部で前記第４の面に直交する第２の線と、前記第１の線とが交わる第１の交点と、前記第２の面と前記第４の面とが交わる角部から前記第４の面を延長した第３の線と、前記第１の線とが交わる第２の交点と、を規定したときに、前記第２の頂点は、前記第１の線上の前記第１の交点と前記第２の交点との間に配設されるエッチングマスクの設計方法が提供される。
【００１２】
本実施形態によると、主面が｛１１０｝面を有するシリコン基板をエッチングするときに、ランダムな欠陥が発生し易い特定面に欠陥が発生した場合にも、エッチングの進行とともに、発生した欠陥がエッチングされ、エッチング終了時に欠陥の少ない構造体を製造可能なエッチングマスクを設計することができる。
【００１３】
前記エッチングマスクの設計方法は、前記第２の頂点が前記第２の交点にあるときに、前記第３の面と前記第４の面との距離をＷ、前記第１の頂点を通り前記第３の面に平行な第４の線と、前記第１の面と前記第２の面との角部との距離をＴ、前記第２の交点を通り、前記第３の線に直交する第５の線と、前記第１の頂点との距離をｍ、前記シリコン基板の前記第１の面側のエッチングレートをａ、前記シリコン基板の前記第２の面側のエッチングレートをｂ、エッチング時間をｔ、前記第１の角度をα、前記第２の角度をβとすると、以下の式の関係を有してもよい。
Ｔ＝｛（ｍ＋ａｔ−ｂｔ）ｔａｎβ＋Ｗ｝ｔａｎα／（ｔａｎα＋ｔａｎβ）
【００１４】
本実施形態によると、主面が｛１１０｝面を有するシリコン基板をエッチングするときに、ランダムな欠陥が発生し易い特定面に欠陥が発生した場合にも、エッチングの進行とともに、発生した欠陥がエッチングされ、エッチング終了時に欠陥のない構造体を製造することができ、また、左右の角部の位置を個々に制御可能なエッチングマスクを設計することができる。
【００１５】
また、本発明の一実施形態によると、｛１１０｝面の主面を有するシリコン基板に形成され、｛１１１｝面に対して第１の角度で形成される第１の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面に対して第２の角度で形成される第２の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第３の面と、前記第２の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第４の面とを側面に含む構造体を形成するためのエッチングマスクの設計方法であって、前記エッチングマスクを介して結晶異方性エッチングを行う場合に、前記エッチングマスクは、前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部を通り前記｛１１１｝面と平行な線上の第１の点と、前記第１の面の外側に前記第２の面と平行な線上の第２の点とを頂点とする第１の突出パターンであって、前記第２の点は前記第１の点で前記第３の面に直交する線と第２の面と平行な線との交点と、前記第１の点から第１の距離延長した前記｛１１１｝面と平行な線上の第３の点で前記第３の面を延長した線に直交する線と第２の面と平行な線との交点との間に配設される第１の突出パターンと、前記第２の面の外側の前記第２の面と平行な線上の第４の点と、前記第２の面と前記第４の面とが交わる角部を通り前記｛１１１｝面と平行な線から前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部側に第２の距離で配置した前記｛１１１｝面と平行な線上の第５の点とを頂点とする第２の突出パターンであって、前記第４の点は前記第５の点を通り、前記｛１１１｝面に直交する線と前記第２の面と平行な線との交点と、前記第５の点を通り、前記｛１１１｝面に直交する線から第１の距離の前記第２の面と平行な線上の点との間に配設される第２の突出パターンと、を配置するエッチングマスクの設計方法が提供される。
【００１６】
本実施形態によると、主面が｛１１０｝面を有するシリコン基板をエッチングするときに、ランダムな欠陥が発生し易い特定面に欠陥が発生した場合にも、エッチングの進行とともに、発生した欠陥がエッチングされ、エッチング終了時に欠陥の少ない構造体を製造することができ、また、左右の角部の位置を個々に制御すると共に、第１の面と第２の面とが交わる角部の位置を厳密に制御可能なエッチングマスクを設計することができる。
【００１７】
また、本発明の一実施形態によると、｛１１０｝面の主面を有するシリコン基板に形成され、｛１１１｝面に対して第１の角度で形成される第１の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面に対して第２の角度で形成される第２の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第３の面と、前記第２の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第４の面とを側面に含む構造体の製造方法であって、前記エッチングマスクを介して結晶異方性エッチングを行う場合に、前記エッチングマスクは、前記第２の面と前記第４の面とが交わる角部から前記｛１１１｝面に平行な方向に、第１の距離で離間して配設された第１の頂点と、前記構造体となる領域の外側であって前記第１の面に平行な第１の線上に配設され、前記第１の頂点に隣接する第２の頂点と、を含み、前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部で前記第３の面に直交する第２の線と、前記第１の線とが交わる第１の交点と、前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部から前記第３の面を延長した第３の線と、前記第１の線とが交わる第２の交点と、を規定したときに、前記第２の頂点は、前記第１の線上の前記第１の交点と前記第２の交点との間に配設される構造体の製造方法が提供される。
【００１８】
本実施形態によると、主面が｛１１０｝面を有するシリコン基板をエッチングするときに、ランダムな欠陥が発生し易い特定面の出現を低減することにより、欠陥の発生を抑制した構造体を製造することができる。
【００１９】
前記構造体の製造方法は、前記第２の頂点が前記第２の交点にあるときに、前記第３の面と前記第４の面との距離をＷ、前記第３の線と、前記第１の面と前記第２の面との角部との距離をＴ、前記第２の交点を通り、前記第３の線に直交する第４の線と、前記第１の頂点との距離をｍ、前記シリコン基板の前記第１の面側のエッチングレートをａ、前記シリコン基板の前記第２の面側のエッチングレートをｂ、エッチング時間をｔ、前記第１の角度をα、前記第２の角度をβとすると、以下の式の関係を有してもよい。
Ｔ＝｛（ｍ＋ａｔ−ｂｔ）ｔａｎβ＋Ｗ｝ｔａｎα／（ｔａｎα＋ｔａｎβ）
【００２０】
本実施形態によると、主面が｛１１０｝面を有するシリコン基板をエッチングするときに、ランダムな欠陥が発生し易い特定面の出現を低減するとともに、左右の角部の位置を個々に制御した構造体を製造することができる。
【００２１】
また、本発明の一実施形態によると、｛１１０｝面の主面を有するシリコン基板に形成され、｛１１１｝面に対して第１の角度で形成される第１の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面に対して第２の角度で形成される第２の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第３の面と、前記第２の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第４の面とを側面に含む構造体の製造方法であって、前記エッチングマスクを介して結晶異方性エッチングを行う場合に、前記エッチングマスクは、前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部から前記｛１１１｝面に平行な方向に、第１の距離で離間して配設された第１の頂点と、前記構造体となる領域の外側であって前記第２の面に平行な第１の線上に配設され、前記第１の頂点に隣接する第２の頂点と、を含み、前記第２の面と前記第４の面とが交わる角部で前記第４の面に直交する第２の線と、前記第１の線とが交わる第１の交点と、前記第２の面と前記第４の面とが交わる角部から前記第４の面を延長した第３の線と、前記第１の線とが交わる第２の交点と、を規定したときに、前記第２の頂点は、前記第１の線上の前記第１の交点と前記第２の交点との間に配設される構造体の製造方法が提供される。
【００２２】
本実施形態によると、主面が｛１１０｝面を有するシリコン基板をエッチングするときに、ランダムな欠陥が発生し易い特定面に欠陥が発生した場合にも、エッチングの進行とともに、発生した欠陥がエッチングされ、エッチング終了時に欠陥のない構造体を製造することができる。
【００２３】
前記構造体の製造方法は、前記第２の頂点が前記第２の交点にあるときに、前記第３の面と前記第４の面との距離をＷ、前記第１の頂点を通り前記第３の面に平行な第４の線と前記第１の面と前記第２の面との角部との距離をＴ、前記第２の交点を通り、前記第３の線に直交する第５の線と、前記第１の頂点との距離をｍ、前記シリコン基板の前記第１の面側のエッチングレートをａ、前記シリコン基板の前記第２の面側のエッチングレートをｂ、エッチング時間をｔ、前記第１の角度をα、前記第２の角度をβとすると、以下の式の関係を有してもよい。
Ｔ＝｛（ｍ＋ａｔ−ｂｔ）ｔａｎβ＋Ｗ｝ｔａｎα／（ｔａｎα＋ｔａｎβ）
【００２４】
本実施形態によると、主面が｛１１０｝面を有するシリコン基板をエッチングするときに、ランダムな欠陥が発生し易い特定面に欠陥が発生した場合にも、エッチングの進行とともに、発生した欠陥がエッチングされ、エッチング終了時に欠陥のない構造体を製造することができ、また、左右の角部の位置を個々に制御した構造体を製造することができる。
【００２５】
また、本発明の一実施形態によると、｛１１０｝面の主面を有するシリコン基板に形成され、｛１１１｝面に対して第１の角度で形成される第１の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面に対して第２の角度で形成される第２の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第３の面と、前記第２の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第４の面とを側面に含む構造体の製造方法であって、｛１１０｝面の主面を有するシリコン基板を準備し、前記シリコン基板の前記主面にエッチングマスクを形成し、前記エッチングマスクを介して結晶異方性エッチングを行うことにより、前記シリコン基板をエッチングすることを含み、前記エッチングマスクは、前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部を通り前記｛１１１｝面と平行な線上の第１の点と、前記第１の面の外側に前記第２の面と平行な線上の第２の点とを頂点とする第１の突出パターンであって、前記第２の点は前記第１の点で前記第３の面に直交する線と第２の面と平行な線との交点と、前記第１の点から第１の距離延長した前記｛１１１｝面と平行な線上の第３の点で前記第３の面を延長した線に直交する線と第２の面と平行な線との交点との間に配設される第１の突出パターンと、前記第２の面の外側の前記第２の面と平行な線上の第４の点と、前記第２の面と前記第４の面とが交わる角部を通り前記｛１１１｝面と平行な線から前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部側に第２の距離で配置した前記｛１１１｝面と平行な線上の第５の点とを頂点とする第２の突出パターンであって、前記第４の点は前記第５の点を通り、前記｛１１１｝面に直交する線と前記第２の面と平行な線との交点と、前記第５の点を通り、前記｛１１１｝面に直交する線から第１の距離の前記第２の面と平行な線上の点との間に配設される第２の突出パターンと、を配置する構造体の製造方法が提供される。
【００２６】
本実施形態によると、主面が｛１１０｝面を有するシリコン基板をエッチングするときに、ランダムな欠陥が発生し易い特定面に欠陥が発生した場合にも、エッチングの進行とともに、発生した欠陥がエッチングされ、エッチング終了時に欠陥のない構造体を製造することができ、また、左右の角部の位置を個々に制御すると共に、第１の面と第２の面とが交わる角部の位置を厳密に制御された構造体を提供することができる。
【００２７】
また、本発明の一実施形態によると、｛１１０｝面の主面を有するシリコン基板に形成され、｛１１１｝面に対して第１の角度で形成される第１の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面に対して第２の角度で形成される第２の面と、前記第１の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第３の面と、前記第２の面に接続し、前記｛１１１｝面と平行な第４の面とを側面に含む構造体を形成するためのエッチングマスクであって、前記エッチングマスクを介して結晶異方性エッチングを行う場合に、前記エッチングマスクは、前記第２の面と前記第４の面とが交わる角部から前記｛１１１｝面に平行な方向に、第１の距離で離間して配設された第１の頂点と、前記構造体となる領域の外側であって前記第１の面に平行な第１の線上に配設され、前記第１の頂点に隣接する第２の頂点と、を含む形に形成され、前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部で前記第３の面に直交する第２の線と、前記第１の線とが交わる第１の交点と、前記第１の面と前記第３の面とが交わる角部から前記第３の面を延長した第３の線と、前記第１の線とが交わる第２の交点と、を規定したときに、前記第２の頂点は、前記第１の線上の前記第１の交点と前記第２の交点との間に配設されるエッチングマスクが提供される。
【００２８】
本実施形態によると、主面が｛１１０｝面を有するシリコン基板をエッチングするときに、ランダムな欠陥が発生し易い特定面の出現を低減することにより、欠陥の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、主面が｛１１０｝面を有するシリコン基板を結晶異方性エッチングするときに、形成された構造の角部の部分（｛１１１｝面に接続する面、以下、特定面ともいう）にランダムに欠陥が生じることを防止するエッチングマスク、エッチングマスクの設計方法、及び、その基板とマスクを用いた構造体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係るエッチングマスク１００を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るエッチングマスク１００を用いた結晶異方性エッチングの進行の様子を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るエッチングマスク２００を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るエッチングマスク３００を示す模式図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るエッチングマスク３００を用いた結晶異方性エッチングの進行の様子を示す模式図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るエッチングマスク４００を示す模式図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るエッチングマスク４００を用いた結晶異方性エッチングの進行の様子を示す模式図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るエッチングマスク４００の変形例を示す模式図である。
【図９】エッチングによりランダムに生じる欠陥と、従来のエッチングマスクを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明に係るエッチングマスク、エッチングマスクの設計方法及び構造体の製造方法について説明する。但し、本発明のエッチングマスク、エッチングマスクの設計方法及び構造体の製造方法は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下の説明に用いる、線や線分という語句は、主面である｛１１０｝面と所定の面方位の結晶面とが交わる交線や、主面である｛１１０｝面における所定の点同士を結ぶ直線などを平面視的に捉えて表現したものである。
【００３２】
上述したランダムに生じる欠陥について検討する。図９は、ランダムに生じる欠陥と、従来のエッチングマスクを示す模式図である。図９（ａ）は目標とする構造物の一例を示し、図９（ｂ）はランダムに欠陥が生じた構造物を示す。図９（ｃ）は図９（ａ）の構造物を製造するための従来のエッチングマスクを示し、図９（ｄ）は図９（ｃ）に示したエッチングマスクの一部を拡大した図を示す。
【００３３】
図９（ａ）に示した構造体は、｛１１０｝面の主面を有するシリコン基板１に形成され、｛１１１｝面（図中の線分Ｌ）に対して角度α（第１の角度）で形成される辺ＡＢを通る面（第１の面）と、第１の面に接続し、｛１１１｝面に対して角度β（第２の角度）で形成される辺ＢＣを通る面（第２の面）と、第１の面に接続し、｛１１１｝面と平行な辺ＡＥを通る面（第３の面）と、第２の面に接続し、｛１１１｝面と平行な辺ＣＤを通る面（第４の面）と、を含む構造体である。この構造体は、辺ＡＥを通る面と辺ＣＤを通る面との距離（幅）Ｗを有し、辺ＡＥを通る面と角部Ｂとの距離、即ち、辺ＡＥを通る面と線分Ｌとの距離Ｔを有する。なお、図９（ａ）においては、簡単のため、辺ＤＥを通る面が｛１１１｝面に直交する面として示したが、本実施形態のおいては、これに限定されるものではなく、辺ＤＥを通る面は｛１１１｝面に対して任意の角度で配置することができる。
【００３４】
｛１１０｝面の主面を有するシリコン基板１に対して、エッチングマスクを介して結晶異方性エッチングを行う場合、＜１１０＞方位へはエッチングが進行するものの、｛１１１｝面と平行な辺ＡＥを通る面と辺ＣＤを通る面ではエッチングが略停止する。また、辺ＡＢを通る面側より辺ＢＣを通る面側のエッチングレートが速い。このようなエッチングレートの特性を示すシリコン基板１に、図９（ａ）に示した構造体を形成する場合、図９（ｂ）に示したように、破線で囲んだ角部Ｃ近傍にランダムに欠陥が生じることがある。このようなランダムな欠陥は、ＴＭＡＨ（４メチル水酸化アンモニウム）水溶液を用いた結晶異方性エッチングにおいて、特に発生しやすい。
【００３５】
ここで、従来のエッチングマスク９００を図９（ｃ）及び図９（ｄ）に示す。図９（ｃ）において、ノッチ３は＜１１１＞方位を示す。上述した構造体をシリコン基板１上に形成するため、従来は、長方形のエッチングマスク９００を＜１１１＞方位に平行に配置していた。従来のエッチングマスク９００においては、角部Ｂが形成されるまでの間、即ち、辺ＣＩの範囲で欠陥を発生しやすい面が出現する。
【００３６】
本発明者らは、鋭意検討した結果、欠陥を発生しやすい面の出現を低減するために、エッチングマスクを長方形として設計するのではなく、辺ＡＨに対して辺ＣＩの位置をずらすことを見出し、本発明を完成させた。
【００３７】
（実施形態１）
図１は、図９（ａ）に示した構造体ＡＢＣＤＥを形成するための本発明の一実施形態に係るエッチングマスク１００を示す模式図である。エッチングマスク１００は、｛１１１｝面に平行な方向に沿って辺ＡＥを頂点Ａ側に第１の距離延長された点Ｊと、｛１１１｝面に平行な方向に沿って辺ＣＤを頂点Ｃ側に第２の距離延長された点Ｋとを頂点とする形状を有する。ここで、辺ＡＪの距離は、＜１１０＞方位へ所定の深さだけエッチングするエッチング時間ｔと、辺ＡＢを通る面側のエッチングレートａとの積により規定される。また、辺ＣＫの距離は、＜１１０＞方位へ所定の深さだけエッチングするエッチング時間ｔと、辺ＢＣを通る面側のエッチングレートｂとの積により規定される。また、上述したように、辺ＡＪ（辺ＡＥを通る面）と辺ＣＫ（辺ＣＤを通る面）との距離（幅）Ｗ、辺ＡＥを通る面と角部Ｂとの距離（辺ＡＥを通る面と線分Ｌとの距離）をＴ、点Ｊを通り、辺ＡＪに直交する線と、点Ｋとの距離をｍ、辺ＡＢの｛１１１｝面（線分Ｌ）に対する角度をα、辺ＢＣの｛１１１｝面（線分Ｌ）に対する角度をβとすると、エッチングマスク１００は、式（１）の関係を有する。
Ｔ＝｛（ｍ＋ａｔ−ｂｔ）ｔａｎβ＋Ｗ｝ｔａｎα／（ｔａｎα＋ｔａｎβ）  ・・・  （１）
【００３８】
図２は、エッチングマスク１００を用いた結晶異方性エッチングの進行の様子を示す模式図である。エッチングマスク１００を用いた結晶異方性エッチングにおいては、＜１１０＞方位へのエッチングが進むにつれて、点Ｊから辺ＡＢを通る面と平行な面方向に、点Ｋから辺ＢＣを通る面と平行な面方向に、それぞれエッチングされる。このとき、辺ＡＢを通る面側のエッチングレートａは、辺ＢＣを通る面側のエッチングレートｂよりも遅いにもかかわらず、辺ＣＫの距離ｂｔが辺ＡＪの距離ａｔより長いために、エッチングの初期では辺ＢＣを通る面と平行な面が小さくなる。これにより、欠陥を発生しやすい面の出現を低減することができる。また、図２から明らかなように、エッチングが進むにつれて辺ＡＢを通る面と平行な面と辺ＢＣを通る面と平行な面とが交わる角部（エッチング終了時にはＢとなる点）は辺ＡＥを通る面側に移動する。したがって、辺ＣＫの距離ｂｔを調節する、即ち、距離ｍを調節することにより、角部Ｂの位置、即ち、距離Ｔを任意に設定することができる。このようにして、本実施形態に係るエッチングマスク１００を設計することができる。
【００３９】
（実施形態２）
実施形態１で説明したエッチングマスク１００は、最も単純な形状で欠陥を発生しやすい面の出現を低減することができる例である。しかし、点Ｊ及び点Ｋは、所定の規則に従えば、エッチングマスク１００に示した位置とは異なる位置に設定することも可能である。図３は、本発明の変形例のエッチングマスク２００を示す模式図である。本実施形態においては、点Ｋをエッチングマスク１００と同様の位置に配置し、点Ｊの位置を変更する例を説明する。
【００４０】
エッチングマスク２００においては、点Ｊを通り、辺ＡＢを通る面の外側に規定された辺ＡＢを通る面と平行な線を規定したときに、変更可能な点Ｊ’は、角部Ａを通り、辺ＡＥを通る面に直交する線と、辺ＡＢを通る面と平行な線との交点Ｏから点Ｊまでの間で任意に設定することができる。このとき、点Ｊ’を通り、線分Ｌに平行な線上に点Ｐを配置する。したがって、エッチングマスク２００は、交点Ｏ方向に凸形状を有する。図３に示したように、点Ｊ’の位置に応じて、点Ｐの位置も変更される（点Ｐ’）。また、エッチングマスク２００においては、点Ｐ’の位置に応じて、点Ｑの位置も変更される（点Ｑ’）。なお、本実施形態において、辺Ｐ’Ｑ’は辺ＢＣと平行であってもよく、また、平行でなくてもよい。
【００４１】
エッチングマスク２００を用いて結晶異方性エッチングを行うと、点Ｊ’から辺ＡＢを通る面と平行にエッチングが進行するとともに、辺Ｐ’Ｑ’側の面からもエッチングが進行する。したがって、辺Ｐ’Ｑ’は、点Ｊ’からエッチングが進行し、辺ＡＢを通る面に到達するまでに点Ｑ’からのエッチングが点Ｑに到達する範囲で設定される。即ち、辺Ｊ’Ｋと辺ＪＱとの交点と、点Ｑ（角部Ａ）との距離をｓ、点Ｑ（角部Ａ）と点Ｑ’との距離をｔとしたときに、点Ｊ’から辺ＡＢを通る面に到達するまでのエッチング時間ｔａは、ｔａ＝ｓ／ａで規定され、距離ｔは次式（２）で表される。
ｔ＝ｂ・ｔａ
＝ｂ・ｓ／ａ  （＋エッチングレートのゆらぎ）  ・・・（２）
ここで、エッチングレートのゆらぎは、用いる基板とエッチャントの関係から決定され、各種文献や予備実験により求めることができる。なお、辺Ｐ’Ｑ’が辺ＢＣと平行であるときは、辺Ｐ’Ｑ’側の面からのエッチングレートはｂである。
【００４２】
このように、エッチングマスク２００においては、点Ｊ’は、角部Ａを通り、辺ＡＥを通る面に直交する線と、辺ＡＢを通る面と平行な線との交点Ｏから点Ｊまでの間で任意に設定することができる。したがって、エッチングマスク１００は、エッチングマスク２００において点Ｊ’が点Ｊに一致する特定の形状であると言える。このようにして、本実施形態に係るエッチングマスク２００を設計することができる。
【００４３】
（実施形態３）
本実施形態においては、実施形態２とは逆に、点Ｊをエッチングマスク１００と同様の位置に配置し、点Ｋの位置を変更する例を説明する。図４は、本発明の変形例のエッチングマスク３００を示す模式図である。エッチングマスク３００においては、点Ｋを通り、辺ＢＣを通る面の外側に規定された辺ＢＣを通る面と平行な線を規定したときに、変更可能な点Ｋ’は、点Ｊを通り、辺ＣＫに直交する線と、辺ＢＣを通る面と平行な線との交点Ｘから点Ｋまでの間で任意に設定することができる。このとき、点Ｋ’を通り、線分Ｌに平行な線上に点Ｕを配置する。したがって、エッチングマスク３００は、交点Ｘ方向に凸形状を有する。エッチングマスク２００において説明したように、点Ｋ’の位置に応じて、点Ｕの位置も変更される（図示せず）。また、エッチングマスク３００においては、点Ｕの位置に応じて、点Ｖの位置も変更される（図示せず）。なお、本実施形態において、辺ＵＶは辺ＡＢと平行であってもよく、また、平行でなくてもよい。
【００４４】
エッチングマスク３００を用いて結晶異方性エッチングを行うと、点Ｊから辺ＡＢを通る面と平行にエッチングが進行し、また、点Ｋ’から辺ＢＣを通る面と平行にエッチングが進行するとともに、辺ＵＶ側の面からもエッチングが進行する。したがって、エッチングマスク２００において説明したように、辺ＵＶは、点Ｋ’からエッチングが進行し、辺ＢＣを通る面に到達するまでに点Ｖからのエッチングが略停止する範囲で設定される。このような形状を有するエッチングマスク３００においては、図５に示すように、点Ｋ（点Ｋ’）から辺ＢＣを通る面と平行にエッチングが進行したときに欠陥が生じた場合であっても、辺ＵＶ側の面からもエッチングが進行することにより、生じた欠陥をエッチングにより除去することができる。なお、辺ＵＶが辺ＡＢと平行であるときは、辺ＵＶ側の面からのエッチングレートはａである。
【００４５】
一方、エッチングマスク３００において、点Ｊと点Ｋ（点Ｋ’）とは、直線で結ばれなくてもよい。即ち、図４に示したように、階段状構造ＪＹＺＫとしてもよい。このような階段状構造の辺であっても直線状の辺ＪＫと同様の効果を得ることができる。このようにして、本実施形態に係るエッチングマスク３００を設計することができる。
【００４６】
（実施形態４）
本実施形態においては、上述した実施形態のエッチングマスクを更に発展させて、角部Ｂの位置、即ち、距離Ｔを厳密に制御可能なエッチングマスクについて説明する。図６は、本発明の変形例のエッチングマスク４００を示す模式図である。エッチングマスク４００は、エッチングマスク３００に類似した形状の２つの突出パターンを角部Ａ側と角部Ｃ側に配置した形状のエッチングマスクである。
【００４７】
エッチングマスク４００においては、第１の突出パターンと第２の突出パターンとを有する。第１の突出パターンは、角部Ａを通り線分Ｌと平行な線上の点Ｅ１と、辺ＡＢ側に辺ＢＣと平行な線上の変更可能な点Ｆ１とを頂点とする。点Ｆ１は点Ｅ１で辺ＡＥ１に直交する線と辺ＢＣと平行な線との交点と、点Ｅ１から距離ｍ１延長した線分Ｌと平行な線上の点Ｅ３で辺Ｅ１Ｅ３に直交する線と辺ＢＣと平行な線との交点との間で任意に設定される。ここで、距離ｖ１は、点Ｋ１を通り線分Ｌと平行な線と辺Ｅ１Ｅ３との距離である。また、第２の突出パターンは、辺ＢＣ側に辺ＢＣと平行な線上の変更可能な点Ｑ１と、角部Ｃを通り線分Ｌと平行な線から角部Ｂ側に距離ｖ２で配置した線分Ｌと平行な線上の点Ｐ１とを頂点とする。点Ｑ１は点Ｐ１を通り、線分Ｌに直交する線と辺ＢＣと平行な線との交点と、点Ｐ１を通り、線分Ｌに直交する線から距離ｍ２の辺ＢＣと平行な線上の点との間で任意に設定される。ここで、距離ｍ１と距離ｍ２とは等しくてもよく、異なっていてもよい。また、距離ｖ１とｖ２は等しくてもよく、異なっていてもよい。Ｗ＞ｖ2＋ｕ（ｖ2≧０）の関係を満たす大きさである。
【００４８】
このとき、点Ｆ１が配置される辺ＢＣと平行な線と辺Ｅ１Ｅ３を延長した交点をＥ４とし、辺Ｅ１Ｅ２の距離をｓ、点Ｅ３と点Ｅ４の距離をｎ、点Ｅ３と点Ｆ１の距離をｕ（ｕ≧ｖ１）、角Ｆ１Ｅ１Ｅ3をγとすると、
ｎ＝ｕ・ｔａｎ（９０°−β）
ｍ1＝ｕ・ｔａｎ（９０°−γ）
であり、
エッチングがＥ１からＥ２まで進行する時間ｔ（Ｅ１→Ｅ２）＝ｓ／ａ
エッチングがＥ４からＥ２まで進行する時間ｔ（Ｅ４→Ｅ２）＝（ｎ＋ｍ1＋ｓ）／ｂ
となる。
ここで、エッチングがＥ１からＥ２まで進行するまでに、エッチングがＥ４からＥ２に進行しないことが望ましい。すなわち、
ｔ（Ｅ１→Ｅ２）≦ｔ（Ｅ４→Ｅ２）
であり、
ｓ／ａ≦（ｎ＋ｍ1＋ｓ）／ｂ
となり、
｛（ｂ−ａ）／ａ｝｛ｔａｎγｔａｎβ／（ｔａｎγ＋ｔａｎβ）｝ｓ≦ｕ
となる。
【００４９】
距離ｕは大きいほど欠け抑制の効果を得られるが、
ｕ＝｛（ｂ−ａ）／ａ｝｛ｔａｎγｔａｎβ／（ｔａｎγ＋ｔａｎβ）｝ｓ
で効果は最大となる。また、Ｅ１からＡまでエッチングが進行したときに、エッチングの残りが出ない幅を上限とする。
【００５０】
なお、点Ｅ２は辺Ｋ１Ｏ１と辺ＡＥ２との交点であり、辺Ｋ１Ｏ１は、｛１１１｝面に平行であることが好ましい。
【００５１】
エッチングマスク４００を用いた結晶異方性エッチングについて説明すると、図５で説明したエッチングマスク３００の結晶異方性エッチングと同様に、図７（ａ）の角部Ａ側の突出パターンＡＥ１Ｆ１Ｊ１Ｋ１と、角部Ｃ側の突出パターンＯ１Ｐ１Ｑ１Ｒ１Ｓ１Ｃの両方で結晶異方性エッチングが進行する。すなわち、図７（ｂ）〜図７（ｅ）に示したように、点Ｅ１から辺ＡＢを通る面と平行にエッチングが進行し、また、点Ｆ１から辺ＢＣを通る面と平行にエッチングが進行するとともに、辺Ｊ１Ｋ１側の面からもエッチングが進行する。同様に、点Ｐ１から辺ＡＢを通る面と平行にエッチングが進行し、また、点Ｑ１から辺ＢＣを通る面と平行にエッチングが進行するとともに、辺Ｒ１Ｓ１側の面からもエッチングが進行する。
【００５２】
したがって、エッチングマスク３００において説明したように、辺Ｊ１Ｋ１及び辺Ｒ１Ｓ１は、それぞれ点Ｆ１及び点Ｑ１からエッチングが進行し、辺ＡＢ及び辺ＢＣを通る面に到達するまでに点Ｋ１及び点Ｓ１からのエッチングが略停止する範囲で設定される。このような形状を有するエッチングマスク４００においては、図５で説明したように、点Ｆ１及び点Ｑ１からエッチングが進行したときに欠陥が生じた場合であっても、辺Ｊ１Ｋ１及び辺Ｒ１Ｓ１側の面からもエッチングが進行することにより、生じた欠陥をエッチングにより除去することができる。
【００５３】
このような距離Ｔを厳密に制御可能なエッチングマスクは、エッチングマスク４００に限定されるものではない。図８に、エッチングマスク４００の変形例を示す。これらの変形例は、上述した実施形態１〜３のエッチングマスクの概念を組み合わせることにより実現可能である。従って、当業者は、本発明の実施形態１〜４を参照して、任意に変更することができる。このようにして、本実施形態に係るエッチングマスク４００を設計することができる。
【００５４】
（構造体の製造方法）
上述した本発明に係るエッチングマスクを用いて、主面が｛１１０｝面を有するシリコン基板１で構造体を製造することができる。製造する構造体の形状から｛１１１｝面（図中の線分Ｌ）に対して角度α（第１の角度）で形成される辺ＡＢを通る面（第１の面）と、第１の面に接続し、｛１１１｝面に対して角度β（第２の角度）で形成される辺ＢＣを通る面（第２の面）と、第１の面に接続し、｛１１１｝面と平行な辺ＣＤを通る面（第３の面）と、第２の面に接続し、｛１１１｝面と平行な辺ＡＥを通る面（第４の面）と、をそれぞれ規定する。エッチャントのメーカーから提供されるエッチングレートの情報や、予備試験により求めたエッチングレートに基づき、上述した本発明に係るエッチングマスクを設計する。本実施形態においては、エッチャントとしてＴＭＡＨ（４メチル水酸化アンモニウム）水溶液を用いる。
【００５５】
シリコン基板１の主面に熱酸化を施すことによりシリコン酸化膜を形成する。このシリコン酸化膜を、レジストを用いてパターニングする。レジストは、一般に入手可能なものを用いることができる。本発明に係るエッチングマスクパターンのフォトマスクを用いてレジストを露光し、現像、リンス及びポストベークを行う。レジストの露光、現像、リンス及びポストベークには、公知の装置や化学薬品を用いることができる。形成したレジストマスクを介して、シリコン酸化膜をパターニングしてエッチングマスクを形成する。このエッチングマスクを介してシリコン基板１を、ＴＭＡＨ等を用いて結晶異方性エッチングする。これにより、所望の構造体を形成することができる。
【００５６】
本実施形態によると、主面が｛１１０｝面を有するシリコン基板をエッチングするときに、ランダムな欠陥が発生し易い特定面の出現を低減することにより、欠陥の発生を抑制した構造体を製造することができる。また、左右の角部の位置を個々に制御した構造体を製造することができる。また、ランダムな欠陥が発生し易い特定面に欠陥が発生した場合にも、エッチングの進行とともに、発生した欠陥がエッチングされ、エッチング終了時に欠陥のない構造体を製造することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１：シリコン基板、３：ノッチ、１００：エッチングマスク、２００：エッチングマスク、３００：エッチングマスク、４００：エッチングマスク、５００：エッチングマスク、６００：エッチングマスク、７００：エッチングマスク、８００：エッチングマスク、９００：従来のエッチングマスク
【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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