(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板（１０）の一面をマスク（２０）で覆った後、該マスク（２０）の開口部（２１）からドライエッチングすることにより、前記半導体基板（１０）に構造体を形成する半導体装置の製造方法において、
前記マスク（２０）として、その開口部（２１）に、該開口部（２１）を複数個の等面積の開口領域（２４）に分割する分割パターン（２３）を有するものを用い、前記半導体基板（１０）の一面を前記マスク（２０）で覆った後、ドライエッチングを行う第１のエッチング工程と、
前記マスク（２０）を除去した後、前記分割パターン（２３）に対応して残った側壁部（４１）を、エッチングすることにより除去する第２のエッチング工程、とを有し、
前記第２のエッチング工程において、前記半導体基板（１０）の平面と垂直方向のエッチレートＲＶと前記半導体基板（１０）の平面と平行方向のエッチレートＲＨの比ＲＶ／ＲＨが、前記第１のエッチング工程よりも小さいエッチング条件で、ドライエッチングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１のエッチング工程において、前記分割パターン（２３）に対応して残った側壁部（４１）と前記半導体基板（１０）の一面とのなす角度が９０±１度以内となるように、ドライエッチングを行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
半導体基板（１０）の一面をマスク（２０）で覆った後、該マスク（２０）の開口部（２１）からドライエッチングすることにより、前記半導体基板（１０）に構造体を形成する半導体装置の製造方法において、
前記マスク（２０）として、その開口部（２１）に、該開口部（２１）を複数個の等面積の開口領域（２４）に分割する分割パターン（２３）を有するものを用い、前記半導体基板（１０）の一面を前記マスク（２０）で覆った後、ドライエッチングを行う第１のエッチング工程と、
前記マスク（２０）を除去した後、前記分割パターン（２３）に対応して残った側壁部（４１）を、エッチングすることにより除去する第２のエッチング工程、とを有し、
前記第１のエッチング工程において、前記分割パターン（２３）に対応して残った側壁部（４１）と前記半導体基板（１０）の一面とのなす角度が９０±１度以内となるように、ドライエッチングを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
半導体基板（１０）の一面をマスク（２０）で覆った後、該マスク（２０）の開口部（２１）からドライエッチングすることにより、前記半導体基板（１０）に構造体を形成する半導体装置の製造方法において、
前記マスク（２０）として、その開口部（２１）に、該開口部（２１）を複数個の等面積の開口領域（２４）に分割する分割パターン（２３）を有するものを用い、前記半導体基板（１０）の一面を前記マスク（２０）で覆った後、ドライエッチングを行う第１のエッチング工程と、
前記マスク（２０）を除去した後、前記分割パターン（２３）に対応して残った側壁部（４１）を、エッチングすることにより除去する第２のエッチング工程、とを有し、
前記半導体基板（１０）としてＳｉ基板を用い、
前記第２のエッチング工程において、前記マスク（２０）を除去した後、前記分割パターン（２３）に対応して残った側壁部（４１）を熱酸化し、続いて、弗酸溶液によるウエットエッチングを行うことによって前記側壁部（４１）を除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記マスク（２０）として、前記分割パターン（２３）の複数個の開口領域（２４）が全て同一形状であるものを用いること特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記分割パターン（２３）に対応して残った側壁部（４１）の厚みが０．５μｍ〜２μｍの範囲となるように、前記分割パターン（２３）の幅を設定することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
半導体基板（１０）の一面をマスク（７０）で覆い、該マスク（７０）の開口部（７１）からドライエッチングすることにより、前記半導体基板（１０）に構造体を形成する半導体装置の製造方法において、
前記マスク（７０）として、その開口部（７１）に、該開口部（７１）を複数個の等面積の開口領域（７４）に分割すると共にそのエッチング方向における厚みが他のマスク部分よりも薄い分割パターン（７３）を有するものを用い、前記半導体基板（１０）の一面を前記マスク（７０）で覆った後、
ドライエッチングを行い、分割パターン（７３）の下に側壁部（４１）を形成すると共に前記分割パターン（７３）を除去し、更に、ドライエッチングを続け、前記側壁部（４１）を除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板をエッチングして該基板に構造体を形成してなる半導体装置及びその製造方法に関し、特に半導体力学量センサに好適である。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板をエッチングして基板に様々な構造体（力学的構造体）を形成することによって各種力学量センサ素子を基板内に作り込む工程においては、通常、プラズマ等のイオン、あるいはラジカルを用いたドライエッチングが適用される。そして、半導体基板の一面をマスクで覆った後、該マスクの開口部からドライエッチングすることにより、半導体基板に構造体を形成する。
【０００３】
ここで、構造体とは、加速度センサの場合、多くは検知する方向に対する静電気容量の変化を検出できるようなくし歯状の梁構造を指し、また角速度センサの場合には、ある方向に強制的に振動させながら、それと直交する方向の静電容量変化を検出するようにくし歯状の梁構造を指していることが多い。
このようなくし歯状の梁構造は、検出方向に容量変化を高感度に検出できるように他の方向に対してくし歯間隔をより狭くする必要がある。また角速度センサのように励振させる場合には、励振方向には振幅を大きく取るためにくし歯間隔を広く取る必要がある。
【０００４】
これらの事情により、くし歯構造の間隔は、全て等間隔とは成り得ず必然的に開口幅（開口面積）の広い溝パターンと開口幅の狭い溝パターンを持つことになる。また、これらの梁構造の多くの場合、厚さ方向には均一な厚みを持っている。そして、均一な厚みを持つくし歯状の梁構造は、半導体基板の一面をマスクで覆った後、これら各々異なった開口幅を持つ溝パターンを均一な深さにドライエッチングした後、何らかの手段で更にその下部の基板材料を除去することによって形成される。
【０００５】
しかしながら、通常のドライエッチングにおいては開口幅の広い溝パターンと開口幅の狭い溝パターンではエッチングレートに差が生じ、開口幅の広い溝パターンの方がより深い溝が得られるというマイクロローディング効果が生じる。
従って、各々異なった開口幅を持つ複数の溝パターンを均一な深さにエッチング加工するには、例えばＳｉ基板の場合、あらかじめエッチレートが極端に遅くなる酸化膜をＳｉ基板の中に埋め込んで、開口幅の広い溝パターンも開口幅の狭い溝パターンも等しく酸化膜面が露出した段階でエッチングの進行をストップさせるという特殊な基板構造にする必要があった。しかし、このような構造を基板に持たせるためにはコストアップが避けられない。
【０００６】
一方、これに対し特開平７−１８３３４５号公報および特願平８−１３８０８２号公報では、溝エッチングにおいて、エッチング深さを管理すべき特定のエッチングパターンの周囲に、開口幅が一定になるようなダミーパターンを配することにより、上記マイクロローディング効果を回避する技術が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来公報における方法は、ダミーパターンを特定のパターンの周囲に配置するものであり、すべてのマスクパターンにおいてマイクロローディング効果をなくし、エッチングレートを均一にするものではなく、また、ダミーパターンによって余分なエッチング部分が形成されてしまう。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑み、特別な構造を持たない半導体基板を用いてマスクパターンの制約を受けることなく、一定のエッチング深さを得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マイクロローディング効果が、エッチングされる領域の面積即ちマスクの開口部の面積の相違により生じることに着目してなされたものである。上記目的を達成するため、請求項１、３、４記載の発明では、マスク（２０）として、その開口部（２１）に、該開口部（２１）を複数個の等面積の開口領域（２４）に分割する分割パターン（２３）を有するものを用い、半導体基板（１０）の一面をマスク（２０）で覆った後、ドライエッチングを行う第１のエッチング工程と、マスク（２０）を除去した後、分割パターン（２３）に対応して残った側壁部（４１）を、エッチングすることにより除去する第２のエッチング工程、とを有することを特徴としている。
【００１０】
本発明ではマスク（２０）の各開口部（２１）の面積が異なっていても、各開口部（２１）を分割パターン（２３）によって更に等面積の開口領域（２４）に分割されているため、第１のエッチング工程において、分割パターン（２３）の各開口領域（２４）は、等しいレートでエッチングされることになる。そして、第２のエッチング工程において、分割パターン（２３）に対応して残った側壁部（４１）を除去するため、マスク（２０）の各開口部（２１）に対応した基板部分にて一定のエッチング深さを得ることができる。
【００１１】
従って、本発明によれば、特別な構造を持たない半導体基板を用いてマスクパターンの制約を受けることなく、一定のエッチング深さを得ることができる。
なお、分割パターンによって分割される等面積の開口領域とは、一次元的な形状の開口部において、該開口部が等しい開口幅の開口領域に分割されたものも含む。
【００１２】
また、分割パターン（２３）の各開口領域（２４）におけるエッチングレートを等しくするためには、請求項５記載の発明のように、マスク（２０）として、複数個の開口領域（２４）が全て同一形状であるものを用いることがより好ましい。また、請求項１記載の発明では、第２のエッチング工程において、半導体基板（１０）の平面と垂直方向のエッチレートＲＶと半導体基板（１０）の平面と平行方向のエッチレートＲＨの比ＲＶ／ＲＨが、第１のエッチング工程よりも小さいエッチング条件で、ドライエッチングすることを特徴としている。
【００１３】
本発明では、等方性の強いエッチング条件とすることで、半導体基板（１０）の平面と平行方向つまり側壁部（４１）の厚み方向へのエッチング作用を促進させることができ、側壁部（４１）を効率よく除去できる。また、請求項６記載の発明では、分割パターン（２３）に対応して残った側壁部（４１）の厚みが０．５μｍ〜２μｍの範囲となるように、分割パターン（２３）の幅を設定することを特徴としている。本発明者等の検討によれば、側壁部（４１）の厚みを上記範囲とすることで、側壁部（４１）の強度を確保しつつ、その除去が効率よく行われることを実験的に確認している。
【００１４】
また、請求項２、３記載の発明では、第１のエッチング工程において、分割パターン（２３）に対応して残った側壁部（４１）と半導体基板（１０）の一面とのなす角度が９０度±１度以内（つまり、８９〜９１度）となるように、ドライエッチングを行うことを特徴としている。第２のエッチング工程におけるエッチングは、半導体基板（１０）の平面と平行方向へのエッチング作用により行われるのであるが、側壁部（４１）を上記角度とすることで、側壁部（４１）の厚み方向がこのエッチング方向と略同一方向となるため、エッチングレートを均一化でき、側壁部（４１）の除去が効率良く行われる。
【００１５】
また、請求項４記載の発明のように、半導体基板（１０）としてＳｉ基板を用い、第２のエッチング工程において、マスク（２０）を除去した後、分割パターン（２３）に対応して残った側壁部（４１）を熱酸化し、続いて、弗酸溶液によるウエットエッチングを行うことによって側壁部（４１）を除去するようにしてもよい。
【００１６】
また、請求項７記載の発明では、マスク（７０）として、その開口部（７１）に、該開口部（７１）を複数個の等面積の開口領域（７４）に分割すると共にそのエッチング方向における厚みが他のマスク部分よりも薄い分割パターン（７３）を有するものを用い、半導体基板（１０）上をマスク（７０）で覆った後、ドライエッチングを行い、分割パターン（７３）の下に側壁部（４１）を形成すると共に分割パターン（７３）を除去し、更に、ドライエッチングを続け、側壁部（４１）を除去することを特徴としている。
【００１７】
本発明によれば、マスク（７０）の開口部（７１）が複数個の等面積の開口領域（７４）に分割されているため、各開口領域（７４）は等しいレートでエッチングされ側壁部（４１）を形成できる。また、ドライエッチングにおいてはマスクも削られていくが、分割パターン（７３）のエッチング方向における厚みが他のマスク部分よりも薄いため、マスク（７０）のうち分割パターン（７３）が除去される。そして、さらにドライエッチングを続けることにより、側壁部（４１）を除去でき、マスク（７０）の各開口部（７１）に対応した基板部分にて一定のエッチング深さを得ることができる。
【００１８】
従って、請求項７記載の製造方法によれば、本発明の目的を、一度のエッチング工程にて達成できる。ところで、請求項１〜請求項７記載の製造方法によれば、半導体基板（１０）のうちマスク（２０、７０）の開口部（２１、７１）に対応する領域において、半導体基板（１０）の一面から凹んだ凹部（４２）が形成され、また、各凹部（４２）の深さは一定である。
【００２０】
なお、上記した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を図１の工程図に示す。なお、図１において、（ｄ）は半導体装置１００の断面構造モデルであり、（ａ）〜（ｃ）は、そのような断面構造モデルに対応した部分の製造途中での模式的断面図である。
【００２２】
本例では、Ｓｉ（シリコン）基板（半導体基板）１０の上にフォトリソグラフィ技術を用いてマスク２０を形成し、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により溝エッチングを行う場合を表している。また、マスク２０の開口部２１の形状は、長手方向（図１の表裏方向）に一様な一次元形状とし、この開口部２１に対応したＳｉ基板１０部分が、最終的に溝（凹部）となる部分である。
【００２３】
まず、図１（ａ）及び（ｂ）に示す第１のエッチング工程を行う。
図１（ａ）において、Ｓｉ基板１０の上に、レジスト材料を塗布した後、露光、現像により所望の形状にパターニングして、マスク２０を形成する。このマスク２０は、開口部２１を区画する主マスク部２２と、開口部２１に設けられ、主マスク部２２と一体に同一のレジスト材料から形成された分割パターン（補助パターン）２３とから構成されている。
【００２４】
この分割パターン２３は、該開口部２１を等面積の複数個の分割領域（開口領域）２４に分割するものである。本例では、マスク２０の開口部２１の形状が長手方向に一様な一次元形状であるため、分割パターン２３によって全ての開口部２１が等間隔に分割され、分割された分割領域２４は全て等しい開口幅を持つことになる。また、分割パターン２３の幅は、主マスク部２２の幅よりも小さくなっている。
【００２５】
そして、図１（ｂ）において、マスク２０で覆われたＳｉ基板１０の一面を、ＲＩＥ３０にてエッチングする。通常、ＲＩＥにおいては、マイクロローディング効果により同一ウェハ内であっても開口幅の広いパターンではエッチングレートが早く、狭いパターンではエッチングレートが遅くなる。しかし、本例においては、分割パターン２３によって、マスク２０の開口部２１が等しい開口幅に分割された結果、全ての分割領域２４において等しいレートでエッチングされることになる。
【００２６】
こうして、Ｓｉ基板１０のうちマスク２０の開口部２１に対応した領域において、分割領域２４に対応した部分には、Ｓｉ基板１０の一面から略垂直方向に凹んだトレンチ４０が形成され、各トレンチ４０は等しいエッチング深さとなる。また、分割パターン２３に対応した部分には、各トレンチ４０を区画する側壁部４１が形成される。
【００２７】
この時、各トレンチ４０間の側壁部４１とＳｉ基板１０の一面とのなす角度が、９０±１度以内（８９〜９１度）を保つように、垂直性の高い条件でエッチングを行う。また、同時に側壁部４１の厚みが０．５〜２μｍの範囲になるように、あらかじめ分割パターン２３の幅を設定する。
こうして、第１のエッチング工程を行った後、図１（ｃ）に示す第２のエッチング工程を行う。即ち、適当な剥離液を用いてマスク２０（レジスト）を剥離させた後、分割パターン２３に対応して残った側壁部４１を除去すべく、Ｓｉ基板１０の一面から、もう一度、ＲＩＥ３０によりエッチングを行う。
【００２８】
本工程では、第１のエッチング工程におけるエッチング条件とは異なり、縦方向（Ｓｉ基板１０の一面と垂直方向）のエッチレートＲＶと、横方向（Ｓｉ基板１０の一面と平行方向）のエッチレートＲＨとの比ＲＶ／ＲＨが、第１のエッチング工程よりも小さいエッチング条件で行う。つまり等方性の強い条件とすることで、横方向つまり側壁部４１の厚み方向へのエッチング作用を促進させ、側壁部４１を効率よく除去する。
【００２９】
また、本工程では、マスク２０を全て剥離させたことによって、Ｓｉ基板１０の全面においてエッチングが進行することになるが、エッチングされる面積が著しく広くなる効果と、等方性の強いエッチングの効果とによって、元々マスク２０でカバーされていた領域が本工程中にエッチングされる量を、極めて少なくすることができる。十分な時間を経て２回目のエッチング工程を終了させると、分割パターン２３の下に存在した側壁部４１を消滅させることができる。
【００３０】
こうして、図１（ｄ）に示す様に、Ｓｉ基板１０のうちマスク２０の開口部２１に対応した領域には、基板１０の一面から凹んだ溝（凹部）４２が形成され、各溝４２の深さが一定となった構造体を有する半導体装置１００が出来上がる。
ここで、溝４２の底面は完全な平面とはならず、側壁部４１のあった部分は周囲より盛り上がった稜線状の凸部４３が残るため、溝４２の底面は、凸部４３が一次元状に略等間隔をおいて配置されている形状となる。
【００３１】
ここで、第１のエッチング工程後の基板１０に形成されたトレンチ４０及び側壁部４１部分の拡大図を図２に示す。図２は、ＩＣＰ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）方式のＲＩＥ３０を用いてＳｉ基板１０をトレンチエッチングした例であり、顕微鏡写真に基づいて作成したもので、図中の各部分の寸法は、図中に示す寸法幅７．５μｍに基づいている。
【００３２】
図２において、トレンチ４０のサイズは、幅が１０μｍ、深さが２６μｍであり、側壁部４１の厚さは１．５μｍになっている。このように、エッチング時の条件を最適化することにより、垂直度の高い側壁部４１をもつトレンチ４０を、０．５〜２μｍ程度の間隔で並べることができるため、分割パターン２３の形成、トレンチエッチングもこの条件に準じて行う。
【００３３】
また、例えば、このＩＣＰ方式のＲＩＥにおいては、電界方向が基板に垂直方向になるようにＲＦ（高周波電界）を印加するのであるが、第２のエッチング工程における等方性の強いエッチング条件は、この垂直方向の外部印加ＲＦの投入エネルギーを小さくすることにより実現できる。トレンチ４０間の側壁部４１は２次元的なディメンションを持っているため、横方向へのエッチング効果が強い場合は、短時間のうちにエッチングされて消滅させることができる。
【００３４】
特に、本例では、側壁部４１の厚みを０．５μｍ〜２μｍの範囲としているから、側壁部４１の強度を確保しつつ、横方向へのエッチングによる側壁部４１の除去が効率よく行われる。
また、本例では、側壁部４１とＳｉ基板１０の一面とのなす角度を９０度±１度以内としているから、側壁部４１の厚み方向が横方向のエッチングと略同一方向となるため、エッチングレートを均一化でき、側壁部４１の除去が効率良く行われる。
【００３５】
ところで、本例のように半導体基板としてＳｉ基板１０を用いた場合には、第２のエッチング工程において、マスク２０を除去した後、ドライエッチングを行う代わりに、側壁部４１を熱酸化し、続いて、弗酸溶液によるウエットエッチングを行うことによって熱酸化された側壁部４１を除去するようにしてもよい。この変形例を図３（ａ）〜（ｃ）に示す。
【００３６】
図３（ａ）において、図１と同様に第１のエッチング工程を行った後、マスク２０（レジスト、図３中、図示せず）を剥離する。次に、図３（ｂ）に示す熱酸化工程を行うことにより、側壁部４１およびＳｉ基板１０の一面に熱酸化部（熱酸化膜）５０を形成する。例えば、１μｍ厚の側壁部４１を酸化させるには、１０５０℃で１０時間程度、熱酸化炉に入れることによって、側壁部４１の内部まで全て酸化させることができる。
【００３７】
その後、図２（ｃ）に示す弗酸エッチング工程において、Ｓｉ基板１０を弗酸溶液（ＨＦ：Ｈ2 ０＝５０：１）６０に浸すことにより、熱酸化部５０を除去する。こうして、上記図１（ｄ）に示したのと同様の半導体装置１００が出来上がる。このように、本実施形態によれば、マスク２０の各開口部２１の幅（面積）が異なっていても、各開口部２０を分割パターン２３によって更に等しい開口幅を持つ分割領域２４に分割するため、第１のエッチング工程において、分割パターン２３の各分割領域２４を、等しいレートでエッチングできる。そして、第２のエッチング工程において、分割パターン２３に対応して残った側壁部４１を除去するため、マスク２０の各開口部２１に対応した基板部分にて一定のエッチング深さを得ることができる。
【００３８】
従って、本実施形態によれば、特別な構造を持たない半導体基板を用いてマスクパターンの制約を受けることなく、一定のエッチング深さを得ることができる。
（第２実施形態）
図４及び図５に本発明の第２実施形態を示す。本実施形態は、上記第１実施形態とはマスク２０の形状を異ならせたものであり、以下、主として、第１実施形態と異なるところについて述べ、同一部分は省略することとする。
【００３９】
図４において、（ａ）はマスク２０のパターンを示す一部平面図、（ｂ）は（ａ）における円で囲んだ部分Ａの拡大図である。また、図５は図４（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。本実施形態では、マスク２０の開口部２１が１次元的ではなくて、実際の力学量センサに用いる構造体により近い、開口部２１が非対称な櫛歯状の梁構造体を形成する場合を示す。
【００４０】
図４（ｂ）及び図５に示す例では、図の左右方向の幅として、梁構造体における１つの櫛歯の幅を８μｍとし、この櫛歯の両側に、それぞれ幅２μｍ、幅８μｍのトレンチを形成する場合を示している。この場合、１つの櫛歯に対応する主マスク部２２ａの幅を８μｍに設定し、主マスク部２２ａの両側（図の左右両側）に位置する開口部２１の幅をそれぞれ２μｍ、８μｍに設定する。
【００４１】
それとともに、分割パターン２３の幅を１μｍに設定し、幅８μｍの開口部２１を各々、幅２μｍの間隔で三分割するように、分割パターン２３を設定する。また、図４（ｂ）に示す様に、上記Ｂ−Ｂ断面に直交する方向（図の上下方向）においても、この方向の幅が１μｍの分割パターン２３を用いて、開口部２１を幅２μｍの間隔で分割する。つまり、分割領域２４は、各々、２×２μｍの大きさの正方形状となるように、分割パターン２３で区切られている。
【００４２】
本実施形態では、このような図４及び図５に示す分割パターン２３を有するマスク２０を用いる。そして、上記第１実施形態と同様に、第１のエッチング工程及び第２のエッチング工程（上記図１参照）を経ることによって均一な深さの溝パターンを得ることができる。
ただし、第１の実施例と同様に、各溝（凹部）において、側壁部のあった部分は他の部分より若干盛り上がって残るので、エッチング面はメッシュ状の凹凸面となる。
【００４３】
（第３実施形態）
本実施形態は、分割パターンのレジストの厚みを主マスク部よりも薄くすることにより、エッチング中に分割パターンを主マスク部よりも先に消滅させることを特徴としたものである。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法を図６の工程図に示す。図６（ａ）に示す様に、Ｓｉ基板１０の一面を覆うマスク７０は、開口部７１を区画する主マスク部７２と、開口部７１に設けられ、主マスク部７２と一体に同一のレジスト材料から形成された分割パターン（補助パターン）７３とから構成されている。
【００４４】
この分割パターン７３は、上記図１に示した分割パターン２３と同様に、開口部７１を等面積の複数個の分割領域（開口領域）７４に分割する。さらに、この分割パターン７３は、そのエッチング方向における厚みが他のマスク部分即ち主マスク部７２よりも薄く形成されている。また、分割パターン７３の幅は、主マスク部７２の幅よりも小さくなっている。
【００４５】
そして、図６（ｂ）に示す様に、ＲＩＥ３０によるエッチングを行い、分割パターン７３の下に側壁部４１を形成する。このエッチングにおいては、マスク７０全体も削られていくが、分割パターン７３のエッチング方向における厚みが主マスク部７２よりも薄いため、マスク７０のうち分割パターン７３が除去されるようになっている。
【００４６】
そして、図６（ｃ）に示す様に、ＲＩＥ３０によるエッチングを続け、側壁部４１を除去すると、Ｓｉ基板１０のうちマスク７０の開口部７１に対応した領域には、基板１０の一面から凹んだ溝（凹部）４２が形成され、各溝４２の深さが一定となった構造体が出来上がる。この後、残ったレジスト部分を剥離して半導体装置１００ができる。
【００４７】
ところで、図６（ａ）に示すような、マスク７０における主マスク部７２と分割パターン７３の厚みの差は、レジスト塗布、露光工程を２回繰り返すことにより実現することができる。つまり、１回目はレジスト塗布後、分割パターン７３のないマスクパターン（主マスク部７２に相当）を形成し、その後、もう一度レジスト塗布した後、今度は分割パターン７３となる部分にマスクパターンを形成する。この時レジストは厚膜塗布可能なタイプのものを用いる。
【００４８】
あるいは、このレジスト厚の差は、露光条件及び分割パターン部分の露光パターンの最適化により作り出すことがてぎる。つまり、露光時間を適正値より一定量だけ長く設定することにより、元々線幅の狭い分割パターン部分は周囲からの光の回り込みによって、線幅はより小さく、厚みはより薄く形成することができる。従って、これらの条件を最適化することにより、所望のレジスト厚の差を得ることができる。
【００４９】
ここで、主マスク部７２と分割パターン７３の厚みは、Ｓｉ基板１０とレジスト材料との選択比および所望するエッチング深さから逆算して設定され、例えば、該選択比が２０：１、所望するエッチング深さが１０μｍである場合は、分割パターン７３の厚みを０．５μｍに設定する。主マスク部７２の厚みは、これよりも厚く、最終的に側壁部４１が除去された状態（図６（ｃ））で残るように、例えば１．０μｍに設定する。
【００５０】
これにより、分割パターン７３が消滅した時点で、１０μｍのエッチング深さが得られることになり、この時点でエッチング条件を、上記第１実施形態にて述べたような、より等方性の強い条件（つまり、縦方向エッチングレート／横方向エッチレートの比がより小さい）に切り替えて、側壁部４１を消滅させることで１０μｍの均一なエッチング深さが得られる。
【００５１】
ここで、分割パターン７３が消滅するタイミングは、エッチングチャンバ（図示せず）に設けた窓からＣＣＤカメラ等を通してモニタすることにより検知することができる。
なお、マスク厚の差を有する上記マスク７０は、酸化膜とレジスト材料という２種類のマスク材料を積層することによっても作り出すことができる。図７（ａ）〜（ｅ）にその例を示す。
【００５２】
図７（ａ）において、分割パターン部分を除くマスク部分（主マスク部７２の部分に相当）に酸化膜８０を形成した後、レジスト塗布、露光を行い主マスク７２及び分割パターン７３を形成すべき部分にレジスト膜９０を形成する。こうして、酸化膜８０及びレジスト膜９０により構成される主マスク部７２と、レジスト膜９０により構成される分割パターン７３とからなるマスク７０が形成される。
【００５３】
図７（ｂ）において、ＲＩＥ３０によってエッチングを行い、図７（ｃ）にて分割パターン７３が消滅した時点でエッチング条件を等方性のより強い条件に切り替えてさらに続行し、図７（ｄ）に示す様に、側壁部４１が消滅した時点で終了する。続いて、図７（ｅ）において、酸化膜８０を除去し、半導体装置１００を形成する。なお、この例においては、酸化膜の代わりに窒化膜を用いても良い。
【００５４】
このように、本実施形態によれば、特別な構造を持たない半導体基板を用いてマスクパターンの制約を受けることなく、一定のエッチング深さを得ることができるが、これを一度のエッチング工程にて達成できる。よって、上記第１及び第２実施形態における、２回のエッチングの間のレジスト剥離工程を省略することができる。
【００５５】
また、本実施形態においても、側壁部４１の厚みを０．５μｍ〜２μｍの範囲とし、側壁部４１とＳｉ基板１０の一面とのなす角度を９０度±１度以内とすることが好ましい。
なお、上記各実施形態において、マスクに用いたレジスト材料は、ポジ型、ネガ型どちらでも良い。また、単一のレジスト材料でマスクを形成する例においてはレジスト材料以外に酸化膜、窒化膜等をマスク材料に用いても良い。
【００５６】
また、第２のエッチング工程におけるエッチングは、予定した時間経過後に停止するか、上述のエッチングチャンバに設けられたモニタ用の窓から、側壁部４１が全て消滅したことを確認した後で停止させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製造工程図である。
【図２】半導体基板に形成されたトレンチ及び側壁部部分の拡大図である。
【図３】上記第１実施形態の変形例に係る製造工程図である。
【図４】（ａ）は本発明の第２実施形態に係るマスクの平面構成を示す説明図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図である。
【図５】図４（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造工程図である。
【図７】上記第３実施形態の変形例に係る製造工程図である。
【符号の説明】
１０…Ｓｉ基板、２０、７０…マスク、２１、７１…マスクの開口部、
２３、７３…分割パターン、２４、７４…分割領域、４１…側壁部、
４２…溝（凹部）、４３…凸部。
【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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