JP2009117642A - マスクパターンの補正方法およびそれを用いた加速度センサと角速度センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シリコンウェーハ等の被エッチング体を高い精度で加速度センサおよび角速度センサをドライエッチングするためのマスクパターンの補正方法を提供する。
【解決手段】補正前のマスクパターンを用いて、該被エッチング体面内に発生するテーパーの拡がり寸法の分布を測定し、該分布を二次曲線（Ｙ＝ＡＸ²＋Ｂ）として表してＡとＢを特定し、シリコン基板の中央から距離ｒの位置でのマスクパターンの開口幅のテーパー補正量ｔを行うとともに、チルト寸法の分布を測定して、該分布を直線（Ｙ＝ｋＸ）として表してｋ（ｋ＞０）を特定し、ＳＯＩウェーハの中央から位置ベクトルｒ（座標（ｘ，ｙ））でのマスクパターンの開口幅のＸ軸方向の補正量Ｃ_x、Ｙ軸方向の補正量Ｃ_yをチルト補正を行う。
【選択図】なし

Description

本発明は、シリコンウェーハ等のドライエッチングに用いるマスクパターンの補正方法と、この補正方法を用いた加速度センサと角速度センサの製造方法に関する。

近年、ＭＥＭＳ（Micro Electromechanical Systems）技術を用いた小型のセンサの開発が進んでおり、加速度や角速度を検出するセンサを携帯電話やゲーム機等の種々の用途に使用したり、また、応用の検討がなされている。このような加速度センサや角速度センサは、例えば、シリコン層／酸化シリコン層／シリコン層の３層構造を有するＳＯＩウェーハを用いて作製される。このタイプのセンサは、ＳＯＩウェーハを刳り貫くように形成された開口を有するフレームと、このフレームに複数の梁を介して支持され、外力が作用したときに変位可能な錘を備えており、この錘に外力（加速度、角速度）が加わって変位が生じると、その変位を検出して加速度や角速度を測定するものである（特許文献１、２）。変位を検出して加速度を測定するセンサには、例えば、梁にピエゾ抵抗素子を配し、梁の撓みによる抵抗変化を検出するピエゾ抵抗型と、錘の変位に伴う静電容量変化を検出する静電容量型とがある。また、変位を検出して角速度を測定するセンサは、上記の静電容量型と略同一の構成を有しており、錘を接地し、対向電極に交流信号を付加して錘を単振動させ、外力が加わったときのコリオリ力を静電容量の変化から検出するように構成されている。
特開２００３−３２９７０２号公報 特開２００４−１４４５９８号公報

上述のような従来のＭＥＭＳセンサは、ＳＯＩウェーハに多面付けで形成され、錘の形成工程では、ＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）等のドライエッチングが用いられ、プラズマによって励起された反応性ガスによりシリコン層がエッチングされる。
しかし、例えば、シリコンウェーハに対するドライエッチングでは、プラズマがシリコンウェーハ面内で均一ではなく、シリコンウェーハの中心から周辺方向に面内分布が生じて、形成した貫通穴にテーパーとチルトが発生し、高精度のエッチング加工が阻害される。そして、ＳＯＩウェーハに対するドライエッチングによる錘の形成時においても、テーパーとチルトが発生することが問題となる。
すなわち、テーパーは、エッチング開始面の開口よりも、エッチングされた部位の奥部の開口（ＳＯＩウェーハの酸化シリコン層が露出する面積）の方が大きくなるものであり、このようなテーパーが生じると、錘を設計通りに精密に形成することが困難となる。例えば、使用するエッチング装置におけるエッチング速度がウェーハ中央で速い場合、テーパーの程度は、ＳＯＩウェーハの中央に向って大きくなる傾向にある。

また、チルトは、シリコン層への反応性ガスの浸入方向がＳＯＩウェーハ面に対して垂直でなくなることに起因し、エッチング開始面の開口の中心に対して、エッチングされた部位の奥部の開口（ＳＯＩウェーハの酸化シリコン層が露出する面積）の中心がＳＯＩウェーハの周辺方向にずれるものであり、このようなチルトが生じると、錘の重心が設計値からずれてセンサの特性が低下する。チルトの程度は、ＳＯＩウェーハの周辺に向って大きくなる傾向にある。
このようなテーパーとチルトの発生の程度は、エッチングに使用する装置や加工条件、シリコンウェーハやＳＯＩウェーハの厚み等によって相違するものの、装置の調整や加工条件の制御によってテーパーやチルトの発生を防止することは困難である。
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、シリコンウェーハ等の被エッチング体を高い精度でドライエッチングするためのマスクパターンの補正方法と、小型で信頼性の高い加速度センサおよび角速度センサを簡便に製造するための製造方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明はドライエッチングに用いるマスクパターンの補正方法において、補正前のマスクパターンを用い所望のエッチング装置を使用してドライエッチングによって被エッチング体をエッチングし、該被エッチング体面内に発生するテーパーの拡がり寸法の分布を測定し、該分布を二次曲線（Ｙ＝ＡＸ²＋Ｂ）として表してＡとＢを特定し、シリコン基板の中央から距離ｒの位置でのマスクパターンの開口幅のテーパー補正量ｔを下記の式（１）で設定してテーパー補正を行うとともに、
ｔ＝（Ａｒ²＋Ｂ）／２ ・・・ 式（１）
前記被エッチング体面内に発生するチルト寸法の分布を測定して、（Ａ）該分布を直線（Ｙ＝ｋＸ）として表してｋ（ｋ＞０）を特定し、ＳＯＩウェーハの中央から位置ベクトルｒ（座標（ｘ，ｙ））でのマスクパターンの開口幅のＸ軸方向の補正量Ｃ_x、Ｙ軸方向の補正量Ｃ_yを下記の式（２−１）、式（２−２）で設定してチルト補正を行うか、あるいは、
Ｃ_x＝ｋｘ ・・・ 式（２−１）
Ｃ_y＝ｋｙ ・・・ 式（２−２）
（Ｂ）該分布を二次曲線（Ｙ＝ｋ₁Ｘ²＋ｋ₂Ｘ）として表してｋ₁、ｋ₂（ｋ₁＞０、ｋ₂＞０）を特定し、ＳＯＩウェーハの中央から位置ベクトルｒ（座標（ｘ，ｙ））でのマスクパターンの開口幅のＸ軸方向の補正量Ｃ_x、Ｙ軸方向の補正量Ｃ_yを下記の式（３−１）、式（３−２）で設定してチルト補正を行うような構成とした。
Ｃ_x＝ｋ₁（ｘ²＋ｙ²）^1/2・ｘ＋ｋ₂・ｘ ・・・ 式（３−１）
Ｃ_y＝ｋ₁（ｘ²＋ｙ²）^1/2・ｙ＋ｋ₂・ｙ ・・・ 式（３−２）

また、本発明は加速度センサおよび角速度センサの製造方法において、シリコン層（活性層シリコン）／酸化シリコン層／シリコン層（基板シリコン）の３層構造を有するＳＯＩウェーハを多面付けに区画し、各面付け毎に、シリコン層（活性層シリコン）に枠部と、該枠部から内側方向に突出する複数の梁と、該梁により支持される錘接合部とを形成する工程と、前記シリコン層（基板シリコン）に枠部と、該枠部の内側に非接触に位置して前記錘接合部に前記酸化シリコン層を介して接合保持される錘とを形成する工程と、露出している酸化シリコン層を除去する工程と、前記錘と非接触となるように前記シリコン層（基板シリコン）の枠部に支持基板を接合する工程と、を少なくともを有し、前記シリコン層（基板シリコン）に前記枠部と前記錘とを形成する工程では、前記シリコン層（基板シリコン）側からマスクパターンを介して前記酸化シリコン層が露出するまでドライエッチングによって開口部を穿設して前記枠部と前記錘とを形成し、前記マスクパターンには上記のテーパー補正と（Ａ）または（Ｂ）のチルト補正を施したものを使用するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記マスクパターンの開口幅のチルト補正として、梁の長さに影響を及ぼす部位の補正量をＣ_x、Ｃ_yとし、他の部位での補正量をＣ_x／２、Ｃ_y／２とするような構成とした。

このような本発明は、ドライエッチングに使用する装置の調整や加工条件の制御ではなく、装置や加工条件に固有のテーパーとチルトの程度について面内分布を検出し、これをドライエッチングに使用するマスクパターンに反映させてテーパー補正とチルト補正を行うものであり、シリコンウェーハを高い精度でドライエッチングすることが可能となり、この補正方法を使用することにより、梁寸法と錘の重心位置の精度が極めて高いエッチングが可能となり、小型で信頼性の高い加速度センサおよび角速度センサを製造することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の製造方法により製造されるセンサの一例であるピエゾ抵抗型の加速度センサの平面図であり、図２は図１に示されるセンサのＩ−Ｉ線における断面図、図３は図１に示されるセンサのII−II線における断面図、図４は図１に示されるセンサのIII−III線における断面図である。図１〜図４において、センサ１は、センサ本体２と、このセンサ本体２に接合された支持基板３とを有している。センサ本体２は、酸化シリコン層１３をシリコン層１２（活性層シリコン）とシリコン層１４（基板シリコン）で挟持した３層構造を有するＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板１１からなる。図５は図１に示されるセンサ１の斜視図、図６は図１に示されるセンサ１の酸化シリコン層１３とシリコン層１４（基板シリコン）を離間させ、支持基板３とシリコン層１４（基板シリコン）を離間させた状態を示す斜視図である。

図１〜図６に示されるように、センサ本体２を構成するシリコン層１２（活性層シリコン）は、錘接合部２１と、この錘接合部２１を支持するための４本の梁２２と、枠部２３と、各梁２２と枠部２３で囲まれた４箇所の窓部２４とを備えている。また、４本の梁２２には、ピエゾ抵抗素子２８が配設されている。すなわち、Ｘ軸方向の外力を検出する４個のピエゾ抵抗素子２８ｘと、Ｙ軸方向の外力を検出する４個のピエゾ抵抗素子２８ｙと、Ｚ軸方向の外力を検出する４個のピエゾ抵抗素子２８ｚが配設されている。

また、センサ本体２を構成するシリコン層１４（基板シリコン）は、錘２５と、この錘２５の周囲に開口部２７を介して位置する枠部２６とを備えている。錘２５は、その厚みが枠部２６よりも薄いものであり、基部２５Ａと、この基部２５Ａから十字型の梁２２の間（窓部２４）方向に突出している４個の突出部２５Ｂからなる。そして、錘２５の基部２５Ａは、酸化シリコン層１３を介してシリコン層１２（活性層シリコン）の錘接合部２１に接合されている。
上述のようなセンサ１は、４本の梁２２で支持された錘２５に、Ｘ軸、Ｙ軸、あるいは、Ｚ軸（図１参照）方向に外力が作用すると、錘２５に変位が生じる。この変位により、梁２２に撓みが生じて、錘２５に作用した外力がピエゾ素子２８により検出される。

図７は、本発明の製造方法の一例を示す工程図であり、上述のセンサ１のセンサ本体２の製造を例としたものである。尚、図７は、図３に示した断面形状に相当する部位を示している。
図７において、シリコン層１２（活性層シリコン）、酸化シリコン層１３、シリコン層１４（基板シリコン）の３層構造を有するＳＯＩウェーハ１１′に多面付けで加工が行われる。まず、各面付け毎に、錘接合部２１、梁２２、枠部２３を形成するための溝部１６をシリコン層１２（活性層シリコン）に形成し、また、錘２５の厚みを設定するための凹部１７をシリコン層１４（基板シリコン）に形成する（図７（Ａ））。この溝部１６、凹部１７の形成は、例えば、マスクパターンを介して、プラズマを利用したドライエッチング法であるＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）法により行うことができる。また、サンドブラスト法、ウエットエッチング法、フェムト秒レーザ法により溝部１６、凹部１７を形成することもできる。

次に、各面付け毎に、ＳＯＩウェーハ１１′のシリコン層１４（基板シリコン）側（凹部１７側）からマスクパターン３１を介して酸化シリコン層１３が露出するまで開口部２７を穿設して錘２５（基部２５Ａ、突出部２５Ｂ）と枠部２６を形成する（図７（Ｂ））。その後、開口部２７と溝部１６とに露出する酸化シリコン層１３を除去する（図７（Ｃ））。これによりセンサ本体２が得られる。開口部２７の形成は、マスクパターン３１を介してＤＲＩＥ法により行うことができる。また、酸化シリコン層１３の除去は、例えば、反応性ガスによるドライエッチングにより行うことができる。マスクパターン３１の形成方法には特に制限はなく、例えば、感光性レジストを用いてフォトリソグラフィーによる形成する方法、樹脂層や金属層を配設し、これにレーザ描画により直接パターニングする方法等を用いることができる。

本発明の製造方法では、このシリコン層１４（基板シリコン）側からのマスクパターン３１を介したＤＲＩＥ法による開口部２７の穿設において、本発明のマスクパターンの補正方法によってテーパー補正とチルト補正を行ったマスクパターン３１を使用するものである。これについて、以下に説明する。

まず、本発明のマスクパターンの補正方法におけるテーパー補正をセンサ１の製造方法を例として説明する。図８は、図７（Ｂ）に示される開口部２７を形成した状態のシリコン層１４（基板シリコン）側からの平面図であり、図９は、図８のIV−IV線における断面図である。但し、図８ではマスクパターン３１は図示していない。図９に示されるように、通常、ＤＲＩＥ法により穿設された開口部２７は、酸化シリコン層１３側に広がるテーパー形状となる（尚、図２〜図７では、便宜的にテーパーは図示していない）。すなわち、エッチング開始面の開口幅ａ（マスクパターン３１の開口部の幅）よりも、エッチングされた部位の奥部の開口幅ｂ（酸化シリコン層１３が露出する面の幅）の方が大きくなる。したがって、錘をマスクパターンの設計通りに精密に形成することが困難となる。このテーパーの程度は、ＳＯＩウェーハ１１′の面内でのエッチング速度の分布により、ＳＯＩウェーハ１１′の中央に向って大きくなる傾向にあり、エッチングに使用する装置、条件設定やＳＯＩウェーハ１１′の厚みによって固有のものとなる。

このため、本発明では、テーパーの発生自体は許容するものの、エッチングされた部位の奥部の開口幅（酸化シリコン層１３が露出する面の幅）が設計値（図９では、マスクパターン３１の開口幅ａ）となるように、マスクパターン３１の開口幅を狭く設定（図９にａ′として示す）してテーパー補正とする。すなわち、まず、エッチングに使用する装置、設定された条件において、テーパー補正を行う前の設計値通りのマスクパターンを使用してエッチングを行い、ＳＯＩウェーハ１１′面内に発生するテーパーの拡がり寸法（図９に示される幅ｂと開口幅ａの差（ｂ−ａ））の分布を測定する。図１０は、このように測定された拡がり寸法分布の例を示す図であり、ＳＯＩウェーハ１１′（厚み６２５μｍ）の中央を原点としたＸ軸上のデータであり、実線はＸ軸方向拡がりであり、鎖線はＹ軸方向拡がりを示している。図１０に示されるように、テーパーの拡がり寸法（ｂ−ａ）は、ＳＯＩウェーハ１１′の中央を頂点とした二次曲線（Ｙ＝ＡＸ²＋Ｂ）で表され、例えば、図１０に示される二次曲線はＹ＝−０．００５３２・Ｘ²＋１０６となる。そして、ＳＯＩウェーハ１１′の中央から距離ｒの位置でのマスクパターンの開口幅の補正量ｔ（図９参照）は、下記の式（１）で得られる。
ｔ＝（ｂ−ａ）／２＝（Ａｒ²＋Ｂ）／２ ・・・ 式（１）

したがって、図１１（Ａ）に示すように、ＳＯＩウェーハ１１′の中央Ｐ₀と、ＳＯＩウェーハ１１′の中央からｒの距離にある点Ｐでのテーパー補正は、それぞれ図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）に示されるようになる。図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）はマスクパターン３１の開口パターンを示す図面であり、開口パターンには斜線を付している。このマスクパターン３１は、回廊形状の開口３６と、この開口３６から内側方向に突出した４本の開口３２からなっている。図１１（Ｂ）に示すように、ＳＯＩウェーハ１１′の中央Ｐ₀では、設計値へのテーパー補正量はｔ₀＝Ｂ／２となり、この点Ｐ₀では、テーパーの広がり寸法が最も大きいため、マスクパターン３１の開口３２、３６の幅は最も狭いものとなる。一方、図１１（Ｃ）に示すように、点Ｐでは、設計値へのテーパー補正量はｔ＝（Ａｒ²＋Ｂ）／２となる。
尚、テーパーの拡がり寸法（ｂ−ａ）は、マスク寸法の設計値をエッチング開始面の開口幅ａとし、エッチングされた部位の奥部を金属顕微鏡により撮像して測長した実測値を開口幅ｂとして求める。

次に、本発明のマスクパターンの補正方法におけるチルト補正をセンサ１の製造方法を例として説明する。図１２は、図８のＶ−Ｖ線における断面図である。図１２に示されるように、通常、ＤＲＩＥ法により穿設された開口部２７は、エッチング開始面の開口（マスクパターン３１の開口部）の中心に対して、エッチングされた部位の奥部の開口（酸化シリコン層１３が露出する面）の中心がＳＯＩウェーハ１１′の周辺方向にずれるチルトを生じる（尚、図２〜図７では、便宜的にチルトは図示していない）。このようなチルトが発生すると、錘の重心が設計値からずれることとなる。例えば、図１３（Ａ）に示すように、チルトが発生していない場合には、錘接合部２１と錘２５との接合位置、および、錘２５の重心Ｇは、共に錘接合部２１を支持する２本の梁２２の長さを等しくするための設計値（２点鎖線Ｌで示す）通りの位置にある。しかし、チルトが発生すると、図１３（Ｂ）に示すように、錘２５の接合位置、および、錘２５の重心Ｇが共に設計値（２点鎖線Ｌで示す）から外れ、錘接合部２１を支持する２本の梁２２の長さが異なることになる。このチルトの程度（チルト寸法ｃ（図１２参照））は、ＳＯＩウェーハ１１′の周辺方向に向って大きくなる傾向にあり、エッチングに使用する装置、条件設定やＳＯＩウェーハ１１′の厚み等によって固有のものとなる。

このため、本発明では、チルトの発生自体は許容するものの、図１３（Ｃ）に示されるように、錘２５の接合位置は設計値（２点鎖線Ｌで示す）から外れるが、錘２５の重心Ｇは設計値（２点鎖線Ｌで示す）上に来るようにする５０％補正（補正量＝Ｃ／２）と、図１３（Ｄ）に示されるように、錘２５の重心Ｇは設計値（２点鎖線Ｌで示す）から外れるが、錘２５の接合位置は設計値（２点鎖線Ｌで示す）上に来るようにする１００％補正（補正量＝Ｃ）とを組み合わせてマスクパターン３１を補正する。図１４はマスクパターン３１の開口パターンを示す図面であり、開口パターンには斜線を付している。このマスクパターン３１は、回廊形状の開口３６と、この開口３６から内側方向に突出した４本の開口３２からなっている。開口３２は錘２５を構成する４個の突出部２５Ｂを分離するための開口部２７を穿設するとともに、錘２５を構成する基部２５Ａの錘接合部２１への接合位置を決定するものである。したがって、梁２２の長さも開口３２によって決定される。このため、錘接合部２１を支持する４本の梁２２の長さを同等とするために、マスクパターン３１に太線で示した３２ａ、３２ｂの部位では上記の１００％補正を行う。また、マスクパターン３１の他の部位では、上記の５０％補正を行う。

この場合、まず、エッチングに使用する装置、設定された条件において、チルト補正を行う前の設計値通りのマスクパターンを使用してエッチングを行い、ＳＯＩウェーハ１１′面内に発生するチルト寸法ｃ（図１２参照）の分布を測定する。
図１５は、このように測定されたチルト寸法ｃの分布の例を示す図であり、ＳＯＩウェーハ１１′（厚み６２５μｍ）の中央を原点としたＸ軸上のデータである。このチルト寸法ｃの分布を、図１５に示すように、ＳＯＩウェーハ１１′の中央を通る直線（Ｙ＝ｋＸ）で近似すると、この直線はＹ＝０．１７Ｘとなり、ｋ＝０．１７となる。そして、ＳＯＩウェーハ１１′の中央から位置ベクトルｒ（座標（ｘ，ｙ））でのマスクパターンの開口幅の補正量Ｃは、Ｘ軸方向の補正量Ｃ_x、Ｙ軸方向の補正量Ｃ_yとして、下記の式（２−１）、式（２−２）で得られる。
Ｃ_x＝ｋｘ ・・・ 式（２−１）
Ｃ_y＝ｋｙ ・・・ 式（２−２）

また、図１５に示されるチルト寸法ｃの分布を、図１６に示すように、ＳＯＩウェーハ１１′の中央を通る二次曲線（Ｙ＝ｋ₁Ｘ²＋ｋ₂Ｘ）で近似すると、この二次曲線はＹ＝０．００１２Ｘ²＋０．０８０Ｘとなり、ｋ₁＝０．００１２、ｋ₂＝０．０８０となる。そして、ＳＯＩウェーハ１１′の中央から位置ベクトルｒ（座標（ｘ，ｙ））でのマスクパターンの開口幅の補正量Ｃは、Ｘ軸方向の補正量Ｃ_x、Ｙ軸方向の補正量Ｃ_yとして、下記の式（３−１）、式（３−２）で得られる。尚、図１５に示されるチルト寸法ｃの分布は、直交座標で考えると三次曲線にみえるが、曲座標系で考えると二次曲線となり、ＳＯＩウェーハ１１′の中心からの距離の二次関数で表現できる。
Ｃ_x＝ｋ₁（ｘ²＋ｙ²）^1/2・ｘ＋ｋ₂・ｘ ・・・ 式（３−１）
Ｃ_y＝ｋ₁（ｘ²＋ｙ²）^1/2・ｙ＋ｋ₂・ｙ ・・・ 式（３−２）

したがって、図１７（Ａ）に示すように、ＳＯＩウェーハ１１′の中央Ｐ₀と、ＳＯＩウェーハ１１′の中央からｒの距離にある点Ｐ（座標（ｘ，ｙ））でのチルト補正は、それぞれ図１７（Ｂ）、図１７（Ｃ）に示されるようになる。図１７（Ｂ）、図１７（Ｃ）はマスクパターン３１の開口パターンを示す図面であり、開口パターンには斜線を付している。このマスクパターン３１は、回廊形状の開口３６と、この開口３６から内側方向に突出した４本の開口３２からなっている。図１７（Ｂ）に示すように、ＳＯＩウェーハ１１′の中央Ｐ₀では、チルトは発生しないので、チルト補正は不要（Ｃ_x＝０、Ｃ_y＝０）となり、設計値とおりとなる。一方、点Ｐ（座標（ｘ，ｙ））では、設計値へのチルト補正量は上記の式（２−１）、式（２−２）、あるいは、上記の式（３−１）、式（３−２）から設定され、また、図１４に示したように、マスクパターン３１に太線で示した３２ａ、３２ｂの部位では１００％補正（Ｃ_x、Ｃ_y）を行い、マスクパターン３１の他の部位では５０％補正（Ｃ_x／２、Ｃ_y／２）を行う。このため、マスクパターン３１の開口３２、３６は、図１７（Ｃ）に示すような形状となる。図１７（Ｃ）に鎖線で示されるのは、設計値の開口パターン（中央Ｐ₀での開口パターン）である。

尚、チルト寸法ｃは、予めウェーハの貫通側（エッチング開始面とは反対側の部位）に、貫通穴よりも直径が大きく浅い（例えば、深さ１μｍ）穴を形成しておき、この浅い穴の中心とマスク開口部の中心を一致させた状態でウェーハをエッチングして開口部を穿設し、エッチングされた部位の奥部（貫通側）を金属顕微鏡により撮像して、浅い穴との中心ズレを測定して求める。また、チルト寸法ｃの分布を、直線（Ｙ＝ｋＸ）で近似するか、あるいは、二次曲線（Ｙ＝ｋ₁Ｘ²＋ｋ₂Ｘ）で近似するかの選択は、チルト寸法ｃの分布から適宜判断することができる。但し、チルト寸法ｃの分布に二次曲線的傾向がみられる場合には、二次曲線（Ｙ＝ｋ₁Ｘ²＋ｋ₂Ｘ）で近似することにより、より正確なチルト補正量を得ることができる。

上述のような本発明のテーパー補正とチルト補正を施したマスクパターンについて説明する。
図１７（Ａ）に示されるＳＯＩウェーハ１１′の中央Ｐ₀（座標（０，０））では、テーパー補正のみがなされ、チルト補正は不要となり、ＳＯＩウェーハ１１′の中央からｒの距離にある点Ｐ（座標（ｘ，ｙ））では、テーパー補正とチルト補正がなされる。この点Ｐ（座標（ｘ，ｙ））でのマスクパターン３１の各部位でのテーパー補正とチルト補正を図１８で更に詳しく説明する。点Ｐ（座標（ｘ，ｙ））に位置するマスクパターン３１では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向による違い、５０％チルト補正と１００％チルト補正を行う部位の違いによって、図１８に示した（１）〜（８）の８種の部位が設定され、それぞれに応じてテーパー補正、チルト補正が施される。このうち、（１）〜（４）では１００％チルト補正がなされ、（５）〜（８）では５０％チルト補正がなされる。すなわち、（１）〜（８）の補正量ｈ₁〜ｈ₈は、以下のようになる。

（１） ｈ₁＝ ｔ−Ｃ_x＝ （Ａｒ²＋Ｂ）／２−ｋｘ
（２） ｈ₂＝ ｔ−Ｃ_y＝ （Ａｒ²＋Ｂ）／２−ｋｙ
（３） ｈ₃＝−ｔ−Ｃ_x＝−（Ａｒ²＋Ｂ）／２−ｋｘ
（４） ｈ₄＝−ｔ−Ｃ_y＝−（Ａｒ²＋Ｂ）／２−ｋｙ
（５） ｈ₅＝ ｔ−Ｃ_x／２＝ （Ａｒ²＋Ｂ）／２−ｋｘ／２
（６） ｈ₆＝ ｔ−Ｃ_y／２＝ （Ａｒ²＋Ｂ）／２−ｋｙ／２
（７） ｈ₇＝−ｔ−Ｃ_x／２＝−（Ａｒ²＋Ｂ）／２−ｋｘ／２
（８） ｈ₈＝−ｔ−Ｃ_y／２＝−（Ａｒ²＋Ｂ）／２−ｋｙ／２

尚、（１）〜（８）の補正量ｈ₁〜ｈ₈が正の場合にはＸ軸あるいはＹ軸の正方向への補正、補正量ｈ₁〜ｈ₈が負の場合にはＸ軸あるいはＹ軸の負方向への補正となる。
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、例えば、マスクパターン３１は、上述の実施形態ではＳＯＩウェーハ１１′のシリコン層１４（基板シリコン）上に形成されているが、所望の開口を有するメタルマスク等をシリコン層１４（基板シリコン）に近接して配設することによりマスクパターン３１としてもよい。
また、上述の実施形態では、ピエゾ抵抗型の加速度センサを例として説明したが、本発明は、静電容量型の加速度センサ、角速度センサにおいても同様に適用可能である。
また、本発明のマスクパターンの補正方法は、上述の実施形態ではＳＯＩウェーハを被エッチング体として説明したが、シリコンウェーハ、金属基板等、ドライエッチングによる加工を施すことのできる全ての被エッチング体において適用可能である。

高精度のドライエッチングが要求される種々の分野、および、小型で高信頼性の加速度センサ、角速度センサが要求される種々の分野において適用できる。

本発明の製造方法により製造されるセンサの一例であるピエゾ抵抗型の加速度センサの平面図である。 図１に示されるセンサのＩ−Ｉ線における断面図である。 図１に示されるセンサのII−II線における断面図である。 図１に示されるセンサのIII−III線における断面図である。 図１に示されるセンサの斜視図である。 図１に示されるセンサの酸化シリコン層とシリコン層（基板シリコン）を離間させ、支持基板とシリコン層（基板シリコン）を離間させた状態を示す斜視図である。 本発明の製造方法の一例を示す工程図である。 図７（Ｂ）に示される開口部を形成した状態のシリコン層（基板シリコン）側からの平面図である。 図８のIV−IV線における断面図である。 テーパーの拡がり寸法分布の例を示す図である。 マスクパターンの開口に対するテーパー補正を説明するための図であり、（Ａ）はＳＯＩウェーハ、（Ｂ）はＳＯＩウェーハの中央の点Ｐ₀でのマスクパターン、（Ｃ）は中央からｒの距離にある点Ｐでのマスクパターンを示す。 図８のＶ−Ｖ線における断面図である。 チルトの発生状態とチルト補正を説明するための図である。 マスクパターンの開口パターンを示す図面である。 チルト寸法の分布の例と直線近似を示す図である。 チルト寸法の分布の例と二次曲線近似を示す図である。 マスクパターンの開口に対するチルト補正を説明するための図であり、（Ａ）はＳＯＩウェーハ、（Ｂ）はＳＯＩウェーハの中央の点Ｐ₀でのマスクパターン、（Ｃ）は中央からｒの距離にある点Ｐでのマスクパターンを示す。 テーパー補正とチルト補正を施したマスクパターンの補正量を説明するための図である。

符号の説明

１…センサ
２…センサ本体
３…支持基板
１１…ＳＯＩ基板
１１′…ＳＯＩウェーハ
１２…シリコン層（活性層シリコン）
１３…酸化シリコン層
１４…シリコン層（基板シリコン）
２１…錘接合部
２２…梁
２３…枠部
２４…窓部
２５…錘
２５Ａ…錘の基部
２５Ｂ…錘の突出部
２６…枠部
２７…開口部
３１…マスクパターン
３２，３６…マスクパターンの開口

Claims (3)

1. ドライエッチングに用いるマスクパターンの補正方法において、
   補正前のマスクパターンを用い所望のエッチング装置を使用してドライエッチングによって被エッチング体をエッチングし、該被エッチング体面内に発生するテーパーの拡がり寸法の分布を測定し、該分布を二次曲線（Ｙ＝ＡＸ²＋Ｂ）として表してＡとＢを特定し、シリコン基板の中央から距離ｒの位置でのマスクパターンの開口幅のテーパー補正量ｔを下記の式（１）で設定してテーパー補正を行うとともに、
   ｔ＝（Ａｒ²＋Ｂ）／２ ・・・ 式（１）
   前記被エッチング体面内に発生するチルト寸法の分布を測定して、（Ａ）該分布を直線（Ｙ＝ｋＸ）として表してｋ（ｋ＞０）を特定し、ＳＯＩウェーハの中央から位置ベクトルｒ（座標（ｘ，ｙ））でのマスクパターンの開口幅のＸ軸方向の補正量Ｃ_x、Ｙ軸方向の補正量Ｃ_yを下記の式（２−１）、式（２−２）で設定してチルト補正を行うか、あるいは、
   Ｃ_x＝ｋｘ ・・・ 式（２−１）
   Ｃ_y＝ｋｙ ・・・ 式（２−２）
   （Ｂ）該分布を二次曲線（Ｙ＝ｋ₁Ｘ²＋ｋ₂Ｘ）として表してｋ₁、ｋ₂（ｋ₁＞０、ｋ₂＞０）を特定し、ＳＯＩウェーハの中央から位置ベクトルｒ（座標（ｘ，ｙ））でのマスクパターンの開口幅のＸ軸方向の補正量Ｃ_x、Ｙ軸方向の補正量Ｃ_yを下記の式（３−１）、式（３−２）で設定してチルト補正を行うことを特徴とするマスクパターンの補正方法。
   Ｃ_x＝ｋ₁（ｘ²＋ｙ²）^1/2・ｘ＋ｋ₂・ｘ ・・・ 式（３−１）
   Ｃ_y＝ｋ₁（ｘ²＋ｙ²）^1/2・ｙ＋ｋ₂・ｙ ・・・ 式（３−２）
2. 加速度センサおよび角速度センサの製造方法において、
   シリコン層（活性層シリコン）／酸化シリコン層／シリコン層（基板シリコン）の３層構造を有するＳＯＩウェーハを多面付けに区画し、各面付け毎に、シリコン層（活性層シリコン）に枠部と、該枠部から内側方向に突出する複数の梁と、該梁により支持される錘接合部とを形成する工程と、
   前記シリコン層（基板シリコン）に枠部と、該枠部の内側に非接触に位置して前記錘接合部に前記酸化シリコン層を介して接合保持される錘とを形成する工程と、
   露出している酸化シリコン層を除去する工程と、
   前記錘と非接触となるように前記シリコン層（基板シリコン）の枠部に支持基板を接合する工程と、を少なくともを有し、
   前記シリコン層（基板シリコン）に前記枠部と前記錘とを形成する工程では、前記シリコン層（基板シリコン）側からマスクパターンを介して前記酸化シリコン層が露出するまでドライエッチングによって開口部を穿設して前記枠部と前記錘とを形成し、前記マスクパターンには請求項１に記載のテーパー補正と（Ａ）または（Ｂ）のチルト補正を施したものを使用することを特徴とするセンサの製造方法。
3. 前記マスクパターンの開口幅のチルト補正として、梁の長さに影響を及ぼす部位の補正量をＣ_x、Ｃ_yとし、他の部位での補正量をＣ_x／２、Ｃ_y／２とすることを特徴とする請求項２に記載のセンサの製造方法。

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