(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンカーバイト及びシリコンナイトライドのいずれか一方から成るシリコン化合物表面と紫外線を透過する窓部材との間にフッ化水素酸及び酸化剤を含有する毛細管現象を利用して形成する薄液層を介在させ、前記窓部材側から前記シリコン化合物表面に向けて３００ nm〜１２０ nmの波長を有する紫外線を照射することにより前記シリコン化合物表面の少なくとも一部を酸化させるとともに、それにより生成するシリコン酸化物を前記薄液層に含まれるフッ化水素酸で前記シリコン化合物表面から除去することを特徴とするエッチング方法。  
【請求項２】
前記酸化剤は、H2O2、H2SO2、H2SO4、HNO3、KNO3、KMｎO4、K2CrO4、K2Cr2O7、Ag2O、及びCuOからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含有することを特徴とする請求項1に記載のエッチング方法。
【請求項３】
前記窓材は、サファイア、石英、合成石英ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、及び透明フッ素樹脂からなる群より選ばれる材料からなることを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エッチング方法に係り、特にシリコン化合物表面をエッチングするためのエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンカーバイドは、耐熱性、耐放射線性、耐薬品性、及び耐摩耗性に優れ、さらに、ワイドバンドギャップであり、かつ、Ｘ線域で高い反射率を示す等の特徴を有している。そのため、シリコンカーバイドは、半導体デバイスやＳＲ光用グレーティングへの適用が期待されている。
【０００３】
現在、シリコンカーバイド基板は、多くの場合、ダイヤモンド線刻やレーザーアブレーションなどの物理的手法により加工されているが、微細パターンを短時間で及び高精度に形成するには化学的手法の適用が必須である。しかしながら、従来の化学的手法を用いてシリコンカーバイド基板上に微細パターンを短時間且つ高精度に形成するには幾つかの問題がある。
【０００４】
例えば、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）法等を用いてパターンエッチングを行う場合には、シリコンカーバイドよりも化学的耐性に優れたレジストが必要である。しかしながら、そのようなレジストは非現実的である。また、フォトエレクトロケミカル（ＰＥＣ）法を用いた場合には、レジストは不要であるが、直描法であるため加工時間及び加工精度に問題がある。
【０００５】
上記方法の他に、本発明者らは、化学的な手法として、ＣｌＦ3ガスやＮＦ3ガスのようなエッチャントガスを用いた光化学的パターンエッチング法を開発している。この方法は、エッチャントガスの光分解により生成したラジカルを用いて、シリコンカーバイド基板の表面でシリコンカーバイドをＳｉＦn及びＣＦn或いはＣＮとして昇華させるものである。この方法によると、表面励起光であるレーザー光の露光部のみで上記昇華が生じるため、所望のパターンを高い精度で形成することが可能である。しかしながら、この方法は、ＣｌＦ3ガスやＮＦ3ガスのような危険なガスを必要とする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の方法によると、シリコンカーバイド基板のようなシリコン化合物基板の表面に化学的手法により微細パターンを高精度に形成するには、ＣｌＦ3ガスやＮＦ3ガス等の危険なガスが必要である。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、シリコン化合物表面に微細パターンを比較的安全に形成することが可能なエッチング方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、シリコン化合物表面と紫外線を透過する窓部材との間にフッ化水素酸及び酸化剤を含有する薄液層を介在させ、窓部材側からシリコン化合物表面に向けて紫外線を照射することによりシリコン化合物表面の少なくとも一部を酸化させるとともに、それにより生成するシリコン酸化物を薄液層に含まれるフッ化水素酸で前記シリコン化合物表面から除去することを特徴とするエッチング方法を提供する。
【０００９】
本発明のエッチング方法は、酸化剤を光励起することにより発生する活性の高い酸素原子と、シリコン化合物、例えばシリコンカーバイドからなるシリコン化合物表面を光励起することによって結合を切断されたＳｉ及びＣとの反応を利用している。この反応により生成するＳｉＯ2やＣＯ2のような酸化物のうち、ＣＯ2のようなガスは薄液層中に拡散する。一方、ＳｉＯ2等はシリコン化合物表面に残されるが、フッ化水素酸により容易に除去される。本発明のエッチング方法は、このような原理に基づいている。
【００１０】
なお、上述した方法によるシリコン化合物表面のエッチングは酸化剤を用いなくとも実行することができるが、酸化剤を用いた場合、活性の高い酸素原子を極めて効率的に発生させることができる。そのため、本発明の方法によると、十分なエッチング深さを容易に実現することができる。
【００１１】
上述したように、本発明の方法においては、エッチャントとして液体が用いられる。この場合、気体を用いた場合に比べて、被処理面であるシリコン化合物表面とエッチャントとの接触密度をより高めることができる。したがって、エッチングレートを向上させることが可能となる。
【００１２】
また、本発明の方法によると、シリコン化合物のエッチングに、ＣｌＦ3ガスやＮＦ3ガスのような危険なガスは用いられず、代わりにフッ化水素酸が用いられる。フッ化水素酸は上記ガスに比べて取り扱いが比較的容易であるので、本発明の方法によると、安全にシリコン化合物表面に微細パターンを形成することが可能である。
【００１３】
さらに、本発明の方法においては、シリコン化合物表面と窓部材とは、それらの間にフッ化水素酸及び酸化剤を含有する薄液層が介在するように配置される。このような構造は、例えば、毛細管現象を利用することにより形成することが可能である。この場合、シリコン化合物表面全体にフッ化水素酸及び酸化剤を均一に供給することができる。したがって、均質なエッチングを行うことが可能となる。また、この場合、必要なフッ化水素酸等の量は僅かであるため、より安全にエッチングを行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、図面を参照しながらより詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係るエッチング方法に用いられる装置を概略的に示す図である。図１に示す装置１０は、ＡｒＦエキシマレーザのような紫外線源１２と、ホモジナイザ１３と、ミラー１４と、所定のパターンが形成されたフォトマスク１５と、基板１を水平に載置する載置台（図示せず）とで主に構成されている。
【００１６】
この装置１０は、基板１上に載せられた窓部材２との間隙に毛細管現象により薄液層（図示せず）を形成させ、その上部から紫外線を照射する装置である。すなわち、この装置１０は、紫外線源１２から出力された紫外線（レーザー光）１１を、多面体プリズムのようなホモジナイザ１３で均一化した後、その進行方向をミラー１４により鉛直方向下向きに変えて、フォトマスク１５を介して窓部材２側から基板１に照射するものである。
【００１７】
本発明の一実施形態によると、例えば、図１に示す装置１０を用いて以下に示す方法によりシリコン化合物表面のエッチングが行われる。
【００１８】
まず、少なくとも一方の主面がシリコンカーバイドやシリコンナイトライドのようなシリコン化合物で構成された基板１を準備する。この基板１は、少なくとも一方の主面がシリコン化合物で構成されていれば特に制限はなく、シリコン化合物からなる基板でもよい。また、この基板１は、表面にシリコン化合物層を有する基板であってもよい。なお、ここでは、基板１はシリコン化合物からなる基板であるものとする。
【００１９】
次に、基板１のシリコン化合物表面に、フッ化水素酸と酸化剤とを含有するエッチャントを滴下する。エッチャントに用いられる酸化剤としては、Ｈ2Ｏ2、Ｈ2ＳＯ4、ＨＮＯ3、ＫＮＯ3、ＫＭｎＯ4、Ｋ2ＣｒＯ4、Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7、Ａｇ2Ｏ、及びＣｕＯ等を挙げることができる。これら酸化剤は単独で用いてもよく、混合して用いてもよい。
【００２０】
その後、基板１のシリコン化合物表面に窓部材２を載置する。基板１のシリコン化合物表面に存在するエッチャントの液滴は、毛細管現象により基板１と窓部材２との間に広げられる。その結果、エッチャントは、基板１と窓部材２との間に極めて薄い液膜である薄液層を形成する。
【００２１】
このように、窓部材２はエッチャントと接触するので、上記エッチャントに対して耐性を有する必要がある。また、後述するように、窓部材２側から紫外線が照射されるので、窓部材２は紫外線を透過するものである必要がある。そのような材料としては、例えばサファイア、石英、合成石英ガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、或いはＦＥＰやＰＦＡなどの透明フッ素樹脂板等を挙げることができる。
【００２２】
なお、僅かではあるが、石英や合成石英ガラスはフッ化水素酸に、フッ化カルシウムやフッ化マグネシウムは水にそれぞれおかされる。そのため、これら材料からなる窓部材２を繰り返し使用した場合、窓部材２のエッチャントと接触する面に微細な凹凸が形成されることがあるが、ここで用いられるエッチャントは液体であるので、後述する紫外線照射の際に過剰な光散乱を生ずることはない。
【００２３】
次に、上記装置１０を用いて、窓部材２側から基板１に向けて紫外線１１を照射する。上述したように、基板１と窓部材２との間には薄液層が介在しているので、基板１等は載置台（図示せず）上に水平に配置することが好ましい。
【００２４】
また、紫外線１１としては、例えば、３００ｎｍ〜１２０ｎｍの波長を有するものを用いることができる。この波長域において、それぞれの酸化剤は光吸収を有し、かつ光分解が行われる。但し、フッ化水素酸の吸収は１６０ｎｍ以下であるため、エッチング効率の良い波長域は３００ｎｍ〜１６０ｎｍであることを付記しておく。
【００２５】
そのような紫外線１１の光源１２としては、ＡｒＦエキシマレーザ、ＫｒＦエキシマレーザ、Ａｒエキシマレーザ、Ｋｒエキシマレーザ、Ｆ2レーザ、紫外レーザ光を出力する非線形結晶を用いたレーザ、Ｘｅ2*エキシマランプ、ＸｅＣｌエキシマランプ、Ａｒエキシマランプ、Ｋｒエキシマランプ、及びＵＶランプ等を挙げることができる。
【００２６】
窓部材２側から基板１に向けて紫外線１１を照射すると、露光部において選択的に上述したエッチングが生ずる。一方、未露光部では上記エッチングは生じない。その結果、基板１の表面には、フォトマスク１５のパターンに対応したパターンが形成される。本実施形態に係る方法によると、以上のようにしてエッチングが行われる。
【００２７】
本実施形態において、薄液層の厚さは、通常、１００〜１０μｍの範囲内であり、好ましくは５０〜２０μｍの範囲内である。薄液層の厚さが上記範囲内である場合、十分な量のエッチャントを基板１の表面に供給することができ、しかも、薄液層における紫外線１１の過剰な吸収を抑制して、基板１の表面を十分に光励起することができる。
【００２８】
本実施形態において、紫外線１１のエネルギー密度は、１００ｍＪ／ｃｍ2以上であることが好ましく、５００ｍＪ／ｃｍ2以上であることがより好ましい。この場合、活性の高い酸素原子を十分に発生させることができ、しかも、基板１の表面を十分に光励起することができる。
【００２９】
本実施形態においては、薄液層の組成に応じて紫外線源１２を適宜選択することが好ましい。例えば、上記エッチャントがフッ化水素と水とを含有する場合は、紫外線源１２として、ＡｒＦエキシマレーザ或いはＸｅ2*エキシマランプを使用することが好ましい。また、上記エッチャントがフッ化水素と過酸化水素とを含有する場合は、紫外線源１２として、ＡｒＦエキシマレーザ、ＫｒＦエキシマレーザ、Ａｒエキシマレーザ、Ｋｒエキシマレーザ、Ｆ2レーザ、非線形結晶を用いたレーザ、Ｘｅ2*エキシマランプ、ＸｅＣｌエキシマランプ、Ａｒエキシマランプ、Ｋｒエキシマランプ、Ｈｇランプ、或いはＤ2ランプ等を使用することが好ましい。
【００３０】
このように、薄液層の組成に応じて紫外線源１２を適宜選択することにより、薄液層における紫外線１１の過剰な吸収を抑制し、基板１の表面を十分に光励起することができる。すなわち、高いエッチングレートを得ることが可能となる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態の方法においては、エッチャントとして気体ではなく液体が用いられるため、高いエッチングレートを実現することができる。また、本実施形態の方法において、エッチャントは毛細管現象を利用して薄液層として形成されるため、シリコン化合物表面全体にエッチャントを均一に供給することができる。したがって、均質なエッチングを行うことが可能となる。さらに、この場合、必要なフッ化水素溶液等の量は僅かであるため、より安全にエッチングを行うことができる。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００３３】
上述した構造を有する装置１０を用いて、以下に示す方法によりシリコン化合物表面のエッチングを行った。
【００３４】
（実施例１）
まず、ＳｉＣ基板１上にフッ化水素酸（Ｈ2Ｏ：ＨＦ＝１０：１）を滴下し、さらに、その上にサファイアガラス窓部材２を載置した。すなわち、毛細管現象を利用して、ＳｉＣ基板１とサファイアガラス窓部材２とがフッ化水素酸からなる薄液層を介して積層された積層体を形成した。
【００３５】
次に、図１に示す装置１０を用いて、この積層体に、サファイアガラス窓部材２側から基板面に垂直にＡｒＦエキシマレーザー光１１を４００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度で１００００ショット照射した。その結果、７５オングストロームのエッチング深さを実現することができた。
【００３６】
なお、ＡｒＦエキシマレーザー光の代わりにＫｒＦエキシマレーザー光を照射したところ、ＳｉＣ基板１の表面は殆どエッチングされなかった。
【００３７】
（実施例２）
ＳｉＣ基板１上に過酸化水素水とフッ化水素酸との混合液（Ｈ2Ｏ2：ＨＦ＝１０：１）を滴下し、さらに、その上にサファイアガラス窓部材２を載置した。すなわち、毛細管現象を利用して、ＳｉＣ基板１とサファイアガラス窓部材２とが、過酸化水素を酸化剤として含有するエッチャントの薄液層を介して積層された積層体を形成した。
【００３８】
次に、図１に示す装置１０を用いて、この積層体に、サファイアガラス窓部材２側から基板面に垂直にＡｒＦエキシマレーザー光１１を２５６ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度で１００００ショット照射した。その結果、３０オングストロームのエッチング深さを実現することができた。
【００３９】
（実施例３）
ＳｉＣ基板１上に過酸化水素水とフッ化水素酸との混合液（Ｈ2Ｏ2：ＨＦ＝１０：１）を滴下し、さらに、その上にサファイアガラス窓部材２を載置した。すなわち、毛細管現象を利用して、ＳｉＣ基板１とサファイアガラス窓部材２とが、過酸化水素を酸化剤として含有するエッチャントの薄液層を介して積層された積層体を形成した。
【００４０】
次に、図１に示す装置１０を用いて、この積層体に、サファイアガラス窓部材２側から基板面に垂直にＫｒＦエキシマレーザー光１１を４００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度で１００００ショット照射した。その結果、１２０オングストロームのエッチング深さを実現することができた。
【００４１】
（実施例４）
ＡｒＦエキシマレーザー光１１のエネルギー密度を変えたこと以外は実施例１に示したのと同様の条件でＳｉＣ基板１のエッチングを行い、ＡｒＦエキシマレーザー光１１のエネルギー密度とエッチング深さとの関係を調べた。また、ＫｒＦエキシマレーザー光１１のエネルギー密度を変えたこと以外は実施例３に示したのと同様の条件でＳｉＣ基板１のエッチングを行い、ＫｒＦエキシマレーザー光１１のエネルギー密度とエッチング深さとの関係を調べた。その結果を図２に示す。
【００４２】
図２は、本発明の実施例に係るエッチング方法における紫外線１１のエネルギー密度とエッチング深さとの関係を示すグラフである。図中、横軸は紫外線１１のエネルギー密度を示し、縦軸はエッチング深さを示している。また、曲線２１は、エッチャント及び紫外線１１としてフッ化水素酸及びＡｒＦエキシマレーザー光を用いた場合に得られたデータを示し、曲線２２は、エッチャント及び紫外線１１として過酸化水素とフッ化水素との混合液及びＫｒＦエキシマレーザー光を用いた場合に得られたデータを示している。
【００４３】
曲線２１及び２２から明らかなように、エッチャント及び紫外線１１としてフッ化水素酸及びＡｒＦエキシマレーザー光を用いた場合に比べ、エッチャント及び紫外線１１として過酸化水素とフッ化水素との混合液及びＫｒＦエキシマレーザー光を用いた場合において、より大きなエッチング深さを得ることができた。すなわち、酸化剤として過酸化水素を用い且つ紫外線１１としてＫｒＦエキシマレーザー光を用いた場合において、より速いエッチングレートを実現することができた。
【００４４】
（実施例５）
ＳｉＣ基板１上に濃硫酸（９５％）とフッ化水素酸（４０％）との混合液（Ｈ2ＳＯ4：ＨＦ＝１：１）を滴下し、さらに、その上に石英ガラス窓部材２を載置した。すなわち、毛細管現象を利用して、ＳｉＣ基板１と石英ガラス窓部材２とが、硫酸を酸化剤として含有するエッチャントの薄液層を介して積層された積層体を形成した。
【００４５】
次に、図１に示す装置１０を用いて、この積層体に、石英ガラス窓部材２側から基板面に垂直にＫｒＦエキシマレーザー光１１を４００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度で１００００ショット照射した。その結果、４５オングストロームのエッチング深さを実現することができた。
【００４６】
（実施例６）
ＳｉＣ基板１上に純水とフッ化水素酸（４０％）との混合液（Ｈ2Ｏ：ＨＦ＝３：１）を滴下し、さらに、その上にサファイアガラス窓部材２を載置した。すなわち、毛細管現象を利用して、ＳｉＣ基板１とサファイアガラス窓部材２とが、純水を酸化剤として含有するエッチャントの薄液層を介して積層された積層体を形成した。
【００４７】
次に、図１に示す装置１０を用いて、この積層体に、サファイアガラス窓部材２側から基板面に垂直にＡｒＦエキシマレーザー光１１を６５０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度で１００００ショット照射した。その結果、８０オングストロームのエッチング深さを実現することができた。
【００４８】
（実施例７）
ＳｉＣ基板１上に硝酸（６０％）とフッ化水素酸（４０％）との混合液（ＨＮＯ3：ＨＦ＝１：１）を滴下し、さらに、その上に透明フッ素樹脂窓部材２を載置した。すなわち、毛細管現象を利用して、ＳｉＣ基板１と透明フッ素樹脂窓部材２とが、硝酸を酸化剤として含有するエッチャントの薄液層を介して積層された積層体を形成した。
【００４９】
次に、図１に示す装置１０を用いて、この積層体に、透明フッ素樹脂窓部材２側から基板面に垂直にＡｒＦエキシマレーザー光１１を６５０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度で１００００ショット照射した。その結果、９０オングストロームのエッチング深さを実現することができた。
【００５０】
（実施例８）
ＳｉＣ基板１上に硝酸カリウム水溶液（１％）とフッ化水素酸（４０％）との混合液（ＨＮＯ3：ＨＦ＝１：１）を滴下し、さらに、その上にサファイアガラス窓部材２を載置した。すなわち、毛細管現象を利用して、ＳｉＣ基板１とサファイアガラス窓部材２とが、硝酸カリウムを酸化剤として含有するエッチャントの薄液層を介して積層された積層体を形成した。
【００５１】
次に、図１に示す装置１０を用いて、この積層体に、サファイアガラス窓部材２側から基板面に垂直にＡｒＦエキシマレーザー光１１を６５０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度で１００００ショット照射した。その結果、９５オングストロームのエッチング深さを実現することができた。
【００５２】
（実施例９）
ＳｉＣ基板１上に過マンガン酸カリウム水溶液（１％）とフッ化水素酸（４０％）との混合液（ＫＭｎＯ4：ＨＦ＝１：１）を滴下し、さらに、その上にサファイアガラス窓部材２を載置した。すなわち、毛細管現象を利用して、ＳｉＣ基板１とサファイアガラス窓部材２とが、過マンガン酸カリウムを酸化剤として含有するエッチャントの薄液層を介して積層された積層体を形成した。
【００５３】
次に、図１に示す装置１０を用いて、この積層体に、サファイアガラス窓部材２側から基板面に垂直にＡｒＦエキシマレーザー光１１を６５０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度で１００００ショット照射した。その結果、１２０オングストロームのエッチング深さを実現することができた。
【００５４】
（実施例１０）
ＳｉＣ基板１上にクロム酸カリウム水溶液（１％）とフッ化水素酸（４０％）との混合液（Ｋ2ＣｒＯ4：ＨＦ＝１：１）を滴下し、さらに、その上にサファイアガラス窓部材２を載置した。すなわち、毛細管現象を利用して、ＳｉＣ基板１とサファイアガラス窓部材２とが、クロム酸カリウムを酸化剤として含有するエッチャントの薄液層を介して積層された積層体を形成した。
【００５５】
次に、図１に示す装置１０を用いて、この積層体に、サファイアガラス窓部材２側から基板面に垂直にＡｒＦエキシマレーザー光１１を６５０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度で１００００ショット照射した。その結果、１００オングストロームのエッチング深さを実現することができた。
【００５６】
（実施例１１）
ＳｉＣ基板１上に重クロム酸カリウム水溶液（１％）とフッ化水素酸（４０％）との混合液（Ｋ2Ｃｒ2Ｏ7：ＨＦ＝１：１）を滴下し、さらに、その上にサファイアガラス窓部材２を載置した。すなわち、毛細管現象を利用して、ＳｉＣ基板１とサファイアガラス窓部材２とが、重クロム酸カリウムを酸化剤として含有するエッチャントの薄液層を介して積層された積層体を形成した。
【００５７】
次に、図１に示す装置１０を用いて、この積層体に、サファイアガラス窓部材２側から基板面に垂直にＡｒＦエキシマレーザー光１１を６５０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度で１００００ショット照射した。その結果、１１０オングストロームのエッチング深さを実現することができた。
【００５８】
（実施例１２）
ＳｉＣ基板１上に酸化銀水溶液（１％）とフッ化水素酸（４０％）との混合液（Ａｇ2Ｏ：ＨＦ＝１：１）を滴下し、さらに、その上にサファイアガラス窓部材２を載置した。すなわち、毛細管現象を利用して、ＳｉＣ基板１とサファイアガラス窓部材２とが、酸化銀を酸化剤として含有するエッチャントの薄液層を介して積層された積層体を形成した。
【００５９】
次に、図１に示す装置１０を用いて、この積層体に、サファイアガラス窓部材２側から基板面に垂直にＡｒＦエキシマレーザー光１１を６５０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度で１００００ショット照射した。その結果、８５オングストロームのエッチング深さを実現することができた。
【００６０】
（実施例１３）
ＳｉＣ基板１上に酸化銅水溶液（１％）とフッ化水素酸（４０％）との混合液（ＣｕＯ：ＨＦ＝１：１）を滴下し、さらに、その上にサファイアガラス窓部材２を載置した。すなわち、毛細管現象を利用して、ＳｉＣ基板１とサファイアガラス窓部材２とが、酸化銅を酸化剤として含有するエッチャントの薄液層を介して積層された積層体を形成した。
【００６１】
次に、図１に示す装置１０を用いて、この積層体に、サファイアガラス窓部材２側から基板面に垂直にＡｒＦエキシマレーザー光１１を６５０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度で１００００ショット照射した。その結果、５５オングストロームのエッチング深さを実現することができた。
【００６２】
（実施例１４）
ＳｉＣ基板１上に純水とフッ化水素酸（４０％）との混合液（Ｈ2Ｏ：ＨＦ＝３：１）を滴下し、さらに、その上に合成石英ガラス窓部材２を載置した。すなわち、毛細管現象を利用して、ＳｉＣ基板１と合成石英ガラス窓部材２とが、純水を酸化剤として含有するエッチャントの薄液層を介して積層された積層体を形成した。
【００６３】
次に、図１に示す装置１０を用いて、この積層体に、合成石英ガラス窓部材２側から基板面に垂直にＸｅ2*エキシマランプ光１１を１０分間照射した。その結果、３０オングストロームのエッチング深さを実現することができた。
【００６４】
（実施例１５）
ＳｉＣ基板１上に過酸化水素水（３０％）とフッ化水素酸（４０％）との混合液（Ｈ2Ｏ2：ＨＦ＝３：１）を滴下し、さらに、その上に合成石英ガラス窓部材２を載置した。すなわち、毛細管現象を利用して、ＳｉＣ基板１と合成石英ガラス窓部材２とが、過酸化水素を酸化剤として含有するエッチャントの薄液層を介して積層された積層体を形成した。
【００６５】
次に、図１に示す装置１０を用いて、この積層体に、合成石英ガラス窓部材２側から基板面に垂直にＫｒＣｌエキシマランプ光（２２２ｎｍ）１１を１０分間照射した。その結果、６０オングストロームのエッチング深さを実現することができた。
【００６６】
（実施例１６）
ＳｉＮ基板１上に過酸化水素水（３０％）とフッ化水素酸（４０％）との混合液（Ｈ2Ｏ2：ＨＦ＝３：１）を滴下し、さらに、その上に合成石英ガラス窓部材２を載置した。すなわち、毛細管現象を利用して、ＳｉＮ基板１と合成石英ガラス窓部材２とが、過酸化水素を酸化剤として含有するエッチャントの薄液層を介して積層された積層体を形成した。
【００６７】
次に、図１に示す装置１０を用いて、この積層体に、合成石英ガラス窓部材２側から基板面に垂直にＡｒＦエキシマレーザ光１１を６５０ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度で１００００ショット照射した。その結果、１００オングストロームのエッチング深さを実現することができた。
【００６８】
（実施例１７）
以下の方法により、紫外線１１のエネルギー密度とエッチング深さとの関係を調べた。
【００６９】
まず、ＳｉＣ基板１上に過酸化水素水と１５％のフッ化水素酸との混合液（Ｈ2Ｏ2：ＨＦ＝１０：１）を滴下し、さらに、その上にサファイアガラス窓部材２を載置した。すなわち、毛細管現象を利用して、ＳｉＣ基板１とサファイアガラス窓部材２とが、過酸化水素を酸化剤として含有するエッチャントの薄液層を介して積層された積層体を形成した。次に、図１に示す装置１０を用いて、この積層体に、サファイアガラス窓部材２側から基板面に垂直にＡｒＦエキシマレーザー光１１を１００００ショット照射した。
【００７０】
以上の操作をＡｒＦエキシマレーザー光１１のエネルギー密度を変えて複数回行い、それぞれについて得られたエッチング深さを調べた。その結果を図３に示す。
【００７１】
図３は、紫外線のエネルギー密度とエッチング深さとの関係を示すグラフである。なお、図中、横軸はエネルギー密度を示し、縦軸はエッチング深さを示している。また、直線３０は実施例１７で得られたデータを示し、直線３１及び３２は後述する比較例１及び２で得られたデータをそれぞれ示している。
【００７２】
図３に示すように、実施例１７によると、比較的低いエネルギー密度で十分なエッチング深さを実現することができた。
【００７３】
（比較例１）
ＳｉＣ基板をチャンバー内に収容し、チャンバー内を５ＴｏｒｒのＣｌＦ3雰囲気に制御した。次に、チャンバーに設けられた窓を介してＳｉＣ基板の表面に対して平行に５０ｍＪ／ｃｍ2のＫｒＦエキシマレーザ光を照射して下記反応式に示す光分解を生じさせた。
【００７４】
ＣｌＦ3→Ｃｌ*＋３Ｆ*
このとき同時に、基板の表面に対して垂直にＫｒＦエキシマレーザ光を２０Ｈｚで１００００ショット照射することにより基板表面を励起させた。このようにして励起させた基板表面の露光部とＣｌＦ3の光分解によって発生したラジカルとを反応させ、基板表面の露光部をエッチングした。
【００７５】
以上の操作を、基板に向けて照射するＫｒＦエキシマレーザー光のエネルギー密度を変えて複数回行い、それぞれについて得られたエッチング深さを調べた。その結果、図３に直線３１として示すように、十分なエッチング深さを実現するには高いエネルギー密度を必要とした。
【００７６】
（比較例２）
ＳｉＣ基板をチャンバー内に収容し、チャンバー内を２００ＴｏｒｒのＮＦ3雰囲気に制御した。次に、チャンバーに設けられた窓を介してＸｅ2*ランプ光を照射するのとともに、ＳｉＣ基板の表面に対して垂直にＫｒＦエキシマレーザ光を２０Ｈｚで１００００ショット照射した。
【００７７】
以上の操作をＫｒＦエキシマレーザー光のエネルギー密度を変えて複数回行い、それぞれについて得られたエッチング深さを調べた。その結果、図３に直線３２として示すように、十分なエッチング深さを実現するには比較例１と同様の高いエネルギー密度を必要とした。
【００７８】
【発明の効果】
以上示したように、本発明の方法によると、シリコン化合物のエッチングに、ＣｌＦ3ガスやＮＦ3ガスのような危険なガスは用いられず、代わりにフッ化水素溶液が用いられる。そのため、本発明の方法によると、比較的安全にシリコン化合物表面に微細パターンを形成することが可能である。
【００７９】
すなわち、本発明によると、シリコン化合物表面に微細パターンを比較的安全に形成することが可能なエッチング方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るエッチング方法に用いられる装置を概略的に示す図。
【図２】本発明の実施例に係るエッチング方法における紫外線のエネルギー密度とエッチング深さとの関係を示すグラフ。
【図３】本発明の実施例及び比較例に係るエッチング方法における紫外線のエネルギー密度とエッチング深さとの関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１…基板
２…窓部材
１０…装置
１１…紫外線
１２…紫外線源
１３…ホモジナイザ
１４…ミラー
１５…フォトマスク
２０，２１，３０〜３２…直線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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