JP4781106B2 - シリコンエッチング方法及び装置並びにエッチングシリコン体 - Google Patents

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Description

本発明は、シリコン材をテーパ状にプラズマエッチングする方法及び装置、並びに、その方法及び装置により作製されるエッチングシリコン体に関する。
シリコン材のエッチング手法としては、従来から、プラズマを用いたドライエッチング処理が広く利用されている。プラズマを用いたドライエッチング処理では、減圧雰囲気中で低圧プロセスガスのプラズマを発生させ、発生したプラズマによってシリコン材をエッチング加工する。また、エッチングの異方性を高めるために、プロセスガスとしてエッチング用ガス（例えばＳＦ６）と堆積用ガス（例えばＣ４Ｆ８）とを同時に導入してプラズマ化させる手法も知られている。
ところで、シリコン体に対するＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）技術を適用した加工技術にあっては、エッチング面が垂直であることよりもむしろテーパ状をなすようなエッチング加工が望まれる場合も多くなっている。このような例としては、マイクロＴＡＳ（Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれるシステムにおける液体の微小な流路に、テーパエッチング加工したシリコン体が使用されている。また、微細な光ファイバを載置するための基台として、Ｖ溝加工されたシリコン体が使用されている。このようなシリコン体にあっては、所望のテーパ角度とテーパ表面の平滑さとが要望されるため、プラズマエッチングによってテーパ状のシリコン体を作製する場合には、この要望を満たす必要がある。
シリコン材をテーパ状にエッチングする技術として種々のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のエッチング手法では、エッチング用ガスとしての塩素ガスと、堆積用ガスとしてのメタンガスと、酸素ガスとの混合ガスを用いており、メタンガス（堆積用ガス）によってテーパ形状を作成している。また、エッチングマスクのパターンサイズに起因するテーパ形状の差異を解消するために、酸素ガスを加えている。
特開昭６１−２４７０３３号公報
プロセスガスとしてＳＦ６ガスを用いて、表面にエッチングマスクを形成したシリコン材にプラズマエッチングを施した場合には、等方的なエッチングが強いので、テーパ面と平坦面との境界が丸みを帯びてしまい、また、テーパ表面の粗さも２００ｎｍを超えた。なお、テーパ表面の粗さとは、テーパ表面の凹凸度を表しており、具体的には最上面と最下面との距離（ｐｅａｋ ｔｏ ｖａｌｌｅｙ）を示すものである。また、プロセスガスとしてエッチング用ガスと堆積用ガスとの混合ガスを用いて、表面にエッチングマスクを形成したシリコン材にプラズマエッチングを施した場合、例えばＳＦ６＝１３０ｓｃｃｍ，Ｃ４Ｆ８＝３０ｓｃｃｍの流量条件にてテーパ角度が６５°となる鋭角的なテーパ形状は形成できたが、テーパ角度を所望の角度に制御することが難しく、また、テーパ表面の粗さも２００ｎｍを超えた。このように従来の技術では、テーパ角度を所望の値に制御することが困難であり、テーパ表面の粗さを低減することができないという問題がある。更に、従来の技術では、図１に示すように、シリコン材２１とマスク２２との界面にオーバーハング形状が形成されるという問題もある。
特許文献１では、堆積用ガスによってテーパ形状を作成しているため、エッチング速度の低下をもたらしたり、堆積処理が進行しすぎてエッチング停止をもたらすなど、再現性に欠けるという問題がある。また、堆積用ガスの重合体を破壊する目的で酸素ガスを加えているだけであり、所望のテーパ角度を形成するような制御は行えていない。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、所望のテーパ角度を容易に達成すると共に、テーパ表面の平滑化を実現でき、またオーバーハング形状が生じないシリコンエッチング方法及び装置並びにそれによって作製したエッチングシリコン体を提供することを目的とする。
本発明に係るシリコンエッチング方法は、エッチングマスクが形成されたエッチング対象のシリコン材を、プロセスガスを導入した雰囲気に設置し、前記プロセスガスのプラズマにより前記シリコン材をテーパ状にエッチングする方法において、前記プロセスガスとして、エッチング用の第１ガスと堆積用のフッ化炭素系の第２ガスと酸素ガスとを混合させたものを用いることとし、前記第２ガスまたは酸素ガスの流量を一定にした状態で前記第２ガスの流量に対する前記酸素ガスの流量の比を０〜２．５の範囲で調整することにより、エッチング後の前記シリコン材のテーパ角度を制御することを特徴とする。
本発明に係るシリコンエッチング装置は、エッチングマスクが形成されたエッチング対象のシリコン材を、プロセスガスを導入した反応器内に設置し、前記プロセスガスのプラズマにより前記シリコン材をテーパ状にエッチングする装置において、エッチング用の第１ガスを前記反応器内へ導入する第１ガス導入手段と、堆積用のフッ化炭素系の第２ガスを前記反応器内へ導入する第２ガス導入手段と、酸素ガスを前記反応器内へ導入する第３ガス導入手段と、前記第２ガスまたは酸素ガスの前記反応器内への導入量を一定にした状態で前記第２ガスの前記反応器内への導入量に対する前記酸素ガスの前記反応器内への導入量の比を０〜２．５の範囲で調整する調整手段とを備え、前記反応器内に導入された前記第１ガス、前記第２ガス及び前記酸素ガスの混合ガスを前記プロセスガスとして用いるようにし、前記調整手段での調整によりエッチング後の前記シリコン材のテーパ角度を制御するようにしたことを特徴とする。
本発明にあっては、シリコン材をプラズマエッチングする際のプロセスガスとして、エッチング用の第１ガスと堆積用のフッ化炭素系の第２ガス（例えばＣ４Ｆ８）と酸素ガスとの混合ガスを使用する。第２ガスにて形成されるフッ化炭素系の重合体を酸素プラズマにて破壊して、シリコン材をテーパ状にエッチングする。よって、表面粗さが少ないテーパを容易に形成できる。
本発明にあっては、加える第２ガス及び／または酸素ガスの流量を調整して、テーパ角度を制御する。第１ガス及び酸素ガスの流量を一定とした場合、テーパ角度が８５°に近い（テーパ面が垂直に近い）ときには第２ガスの流量を多くし、テーパ角度が８５°から離れる（テーパ面が大きく傾斜する）ときには第２ガスの流量を少なくする。また、第１ガス及び第２ガスの流量を一定とした場合、テーパ角度が８５°に近いときには酸素ガスの流量を少なくし、テーパ角度が８５°から離れるときには酸素ガスの流量を多くする。よって、所望のテーパ角度を容易に実現でき、具体的には、これらのガスの流量調整によって、テーパ角度を５５°〜８５°まで容易に制御できる。
本発明に係るシリコンエッチング方法は、前記第２ガスの流量に対する前記酸素ガスの流量の比を０．５以上とすることを特徴とする。
本発明にあっては、酸素ガスの流量を第２ガスの流量の０．５倍以上とする。このようにすることにより、テーパ表面の粗さを５０ｎｍ未満に低減できる。
本発明に係るシリコンエッチング方法は、前記第２ガスの流量に対する前記酸素ガスの流量の比を２以上とすることを特徴とする。
本発明にあっては、酸素ガスの流量を第２ガスの流量の２倍以上とする。このようにすることにより、シリコン材とエッチングマスクとの界面にオーバーハング形状が発生しない。
本発明に係るシリコンエッチング方法は、エッチング後のシリコン材のエッチングマスクに接する面積が、エッチングマスクの面積より狭いことを特徴とする。
本発明にあっては、堆積用の第２ガスの重合体を酸素ガスのプラズマにて破壊してテーパ形状を作成する。よって、第２ガスの重合体が酸素プラズマにて破壊されて、エッチング後のシリコン材のエッチングマスクに接する面積が、エッチングマスクの面積より狭くなる。
本発明に係るエッチングシリコン体は、前記本発明に係るシリコンエッチング装置を用いて、前記本発明に係るいずれかのシリコンエッチング方法により、エッチングされたエッチングシリコン体であって、テーパ角度が５５°以上８５°以下であり、テーパ表面の粗さが５０ｎｍ未満であることを特徴とする。
本発明にあっては、テーパ角度が５５°以上８５°以下であって、テーパ表面の粗さが５０ｎｍ未満であるエッチングシリコン体を提供する。このようなエッチングシリコン体は、液体の微小な流路、微細な光ファイバの載置台などの部材として利用できる。
本発明では、シリコン材をプラズマエッチングする際のプロセスガスとして、エッチング用の第１ガスと堆積用のフッ化炭素系の第２ガスと酸素ガスとの混合ガスを使用するようにしたので、表面粗さが小さいテーパ形状を容易に形成することができる。
また、本発明では、加える酸素ガス及び／または堆積用の第２ガスの流量を調整して、テーパ角度を制御するようにしたので、所望のテーパ角度を容易に実現することができる。
また、本発明では、第２ガスの流量に対する酸素ガスの流量の比を０．５倍以上とするようにしたので、テーパ表面の粗さを５０ｎｍ未満に低減することができる。
また、本発明では、第２ガスの流量に対する酸素ガスの流量の比を２倍以上とするようにしたので、シリコン材とエッチングマスクとの界面におけるオーバーハング形状の発生を防止できる。
更に、本発明では、テーパ角度が５５°以上８５°以下であって、テーパ表面の粗さが５０ｎｍ未満であるエッチングシリコン体を提供できるため、液体の微小な流路、微細な光ファイバの載置台などの部材として利用することができる。
［図１］オーバーハング形状が形成される状態を示す図である。
［図２］本発明に係るシリコンエッチング方法を実施するためのプラズマエッチング装置の一例の構成図である。
［図３］シリコンエッチングの工程を示す図である。
［図４］本発明に係るシリコンエッチング方法を実施するためのプラズマエッチング装置の他の例の構成図である。
［図５］本発明で作製されるエッチングシリコン体の一例を示す図である。
 符号の説明
１ 反応器
２ａ プラズマ発生室
２ｂ 反応室
３ コイル
４ ガス導入管
６ プラテン
８，１０ 高周波電源
１１ 基板電極
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ ガス管
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ マスフローコントローラ（ＭＦＣ）
２０ 試料
２１ シリコン材
２２ エッチングマスク
３０ エッチングシリコン体
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図２は、本発明に係るシリコンエッチング方法を実施するためのプラズマエッチング装置の一例の構成図である。図２に示すプラズマエッチング装置は、プラズマ発生とプラズマ引き込みとを独立的に制御する誘導結合型プラズマ装置（ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）装置）である。
図２において、１は反応器であり、反応器１は、コイル３への通電によってプラズマを発生させる上方側のプラズマ発生室２ａと、発生されたプラズマを引き込んで試料２０に対してプラズマエッチングを行う下方側の反応室２ｂとを有する。
プラズマ発生室２ａは、セラミック製の中空円筒の形状を有しており、その周面には同心状にコイル３が囲繞されている。コイル３には、マッチング回路７を介して高周波電源８が接続されている。また、プラズマ発生室２ａの上部壁中央には、反応器１内へプロセスガスを導入するガス導入管４が、貫通する態様で連結されている。そして、コイル３への交流電圧の印加によって、プラズマ発生室２ａ内にてプロセスガスのプラズマを発生させるようになっている。
ガス導入管４は、３本のガス管１４ａ，１４ｂ，１４ｃに分枝されており、各ガス管１４ａ，１４ｂ，１４ｃはＳＦ６ガス源，Ｃ４Ｆ８ガス源，Ｏ２ガス源（何れも図示せず）に接続されている。これにより、エッチング用の第１ガスとしてのＳＦ６ガスと、堆積用のフッ化炭素系の第２ガスとしてのＣ４Ｆ８ガスと、Ｏ２ガスとの混合ガスがプロセスガスとして反応器１内へ導入されるようになっている。各ガス管１４ａ，１４ｂ，１４ｃの中途には各ガスの流量を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５ａ，１５ｂ，１５ｃが設けられている。これらのマスフローコントローラ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ夫々は、制御部１６からの制御信号に基づいて、対応する各ガスの流量を制御する。
反応室２ｂの側部壁には、図示しない排気装置を接続した排気口５が開口されている。反応室２ｂの底部には、エッチング対象の試料２０を載置する基板電極１１を有するプラテン６が配設されている。プラテン６には、マッチング回路９を介して高周波電源１０が夫々接続されている。そして、基板電極１１への交流電圧の印加によって、プラズマ発生室２ａ内で発生されたプラズマが反応室２ｂ内に引き込まれ、その引き込まれたプラズマにより試料２０がエッチングされるようになっている。
次に、このような構成のプラズマエッチング装置を用いた本発明によるシリコンエッチングについて説明する。図３は、シリコンエッチングの工程を示す図である。
まず、図３（ａ）に示すような試料２０を準備する。シリコン材２１上にマスク材となるフォトレジストを塗布し、露光処理によってエッチングマスク２２をエッチング対象以外の領域にパターン形成する。シリコン材２１にエッチングマスク２２を形成した試料２０をプラテン６に載置する。
排気口５を介して排気装置（図示せず）により反応器１内を減圧し、ガス導入管４からプロセスガス（ＳＦ６，Ｃ４Ｆ８及びＯ２の混合ガス）をプラズマ発生室２ａ内に導入する。この際、マスフローコントローラ１５ａ，１５ｂ，１５ｃにより、ＳＦ６ガス，Ｃ４Ｆ８ガス，Ｏ２ガスの流量を夫々制御する。混合ガスの圧力は、４．０Ｐａ程度である。なお、本発明では、Ｏ２ガスの流量をＣ４Ｆ８ガスの流量の０．５倍以上、より好ましくは２倍以上とする。これは、Ｏ２ガスの流量をＣ４Ｆ８ガスの流量の０．５倍以上とすることにより、テーパ表面の粗さを５０ｎｍ未満に低減でき、また、Ｏ２ガスの流量をＣ４Ｆ８ガスの流量の２倍以上とすることにより、更にシリコン材とエッチングマスクとの界面にオーバーハング形状が発生しないようにできるからである。
そして、コイル３にマッチング回路７を介して高周波電源８から交流電圧（印加電力：１７００Ｗ程度）を印加し、プラズマ発生室２ａ内にてプロセスガスのプラズマを発生させ、同時に基板電極１１にマッチング回路９を介して高周波電源１０から交流電圧（印加電力：５０Ｗ程度）を印加して、発生させたそのプラズマを反応室２ｂ内に引き込み、その引き込んだプラズマにより、エッチング対象以外の領域にエッチングマスク２２を形成した試料２０のシリコン材２１をエッチングする。この際、シリコン材２１における被エッチング領域の厚さは、例えば５μｍ〜数百μｍである。
このようなエッチングにより、図２（ｂ）に示すように、テーパ角度θを有するエッチングシリコン体３０を作製できる。また、作製されるエッチングシリコン体３０では、シリコン材２１とエッチングマスク２２との界面にオーバーハング形状が見られず、全体に平滑なテーパ面が得られている。本発明では、Ｏ２プラズマがＣ４Ｆ８重合体を破壊するように作用するため、エッチングシリコン体３０の上面（エッチングマスク２２に接する側の面）の面積はエッチングマスク２２の面積よりも狭くなる。これに対して、特許文献１のエッチング手法では、エッチングシリコン体の上面（エッチングマスクに接する側の面）の面積はエッチングマスクの面積よりも広くなる。
以下、ＳＦ６ガスの流量は一定として、具体的にＣ４Ｆ８ガス，Ｏ２ガスの流量を制御してシリコン材２１のエッチングを行った本発明の実施例及び比較例について説明する。
（比較例１）
プロセスガスとして、ＳＦ６＝７０ｓｃｃｍ、Ｃ４Ｆ８＝２００ｓｃｃｍ、Ｏ２＝０ｓｃｃｍの混合ガスを用いてエッチングを行った場合、テーパ角度θ＝９０°、テーパ表面の粗さが１０ｎｍ未満であるエッチングシリコン体３０が作製された。つまり、垂直な側壁を有するエッチングシリコン体３０が作製された。
プロセスガスとして、ＳＦ６＝７０ｓｃｃｍ、Ｃ４Ｆ８＝２００ｓｃｃｍ、Ｏ２＝１００ｓｃｃｍの混合ガス（Ｏ２流量／Ｃ４Ｆ８流量＝０．５）を用いてエッチングを行った場合、テーパ角度θ＝８５°、テーパ表面の粗さが５０ｎｍ未満であるエッチングシリコン体３０が作製された。但し、シリコン材２１とエッチングマスク２２との界面にオーバーハング形状が見られた。
プロセスガスとして、ＳＦ６＝７０ｓｃｃｍ、Ｃ４Ｆ８＝２００ｓｃｃｍ、Ｏ２＝５００ｓｃｃｍの混合ガス（Ｏ２流量／Ｃ４Ｆ８流量＝２．５）を用いてエッチングを行った場合、テーパ角度θ＝６５°、テーパ表面の粗さが１０ｎｍ未満であるエッチングシリコン体３０が作製された。シリコン材２１とエッチングマスク２２との界面にオーバーハング形状が見られなかった。
プロセスガスとして、ＳＦ６＝７０ｓｃｃｍ、Ｃ４Ｆ８＝２５０ｓｃｃｍ、Ｏ２＝５００ｓｃｃｍの混合ガス（Ｏ２流量／Ｃ４Ｆ８流量＝２）を用いてエッチングを行った場合、テーパ角度θ＝７５°、テーパ表面の粗さが２０ｎｍ未満であるエッチングシリコン体３０が作製された。シリコン材２１とエッチングマスク２２との界面にオーバーハング形状が見られなかった。
プロセスガスとして、ＳＦ６＝７０ｓｃｃｍ、Ｃ４Ｆ８＝３５０ｓｃｃｍ、Ｏ２＝５００ｓｃｃｍの混合ガス（Ｏ２流量／Ｃ４Ｆ８流量＝１．４）を用いてエッチングを行った場合、テーパ角度θ＝８５°、テーパ表面の粗さが１０ｎｍ未満であるエッチングシリコン体３０が作製された。但し、シリコン材２１とエッチングマスク２２との界面にオーバーハング形状が見られた。
なお、上記比較例及び実施例１〜４において、Ｏ２の流量の大小によるエッチングレートの変動はほとんどなかった。
比較例及び実施例１，２の結果から、Ｏ２ガスの流量を調整することにより、テーパ角度θを制御できることが分かる。具体的には、Ｏ２ガスの流量を０ｓｃｃｍから５００ｓｃｃｍまで変化させることによって、テーパ角度を８５°から６５°まで変えることができる。よって、Ｏ２ガスの流量を調整して、所望のテーパ角度を実現することができる。
実施例２〜４の結果から、Ｃ４Ｆ８ガスの流量を調整することにより、テーパ角度θを制御できることが分かる。具体的には、Ｏ２ガスの流量を一定の５００ｓｃｃｍとしてＣ４Ｆ８ガスの流量を２００ｓｃｃｍから３５０ｓｃｃｍまで変化させることによって、テーパ角度を６５°から８５°まで変えることができる。よって、所定量のＯ２ガスを加えた状態でＣ４Ｆ８ガスの流量を調整することにより、所望のテーパ角度を実現することができる。
また、実施例１〜４の結果から、Ｃ４Ｆ８ガスの流量に対するＯ２ガスの流量の比を０．５以上とすることにより、テーパ表面の粗さを５０ｎｍ未満に制御できることが分かる。また、上記流量の比を更に大きくした実施例２〜４にあっては、テーパ表面の粗さを２０ｎｍ未満に低減できている。よって、Ｏ２流量／Ｃ４Ｆ８流量の比を０．５以上としておけば、テーパ角度を自由に制御してもテーパ表面を常に平滑にすることができる。
また、実施例１〜４の結果から、Ｃ４Ｆ８ガスの流量に対するＯ２ガスの流量の比を２以上とすることにより、オーバーハング形状の発生を防止できることが分かる。更なる実験の結果、コイル３への印加電圧を１２００Ｗとし、プロセスガスとして、ＳＦ６＝２０ｓｃｃｍ、Ｃ４Ｆ８＝４０ｓｃｃｍ、Ｏ２＝９０ｓｃｃｍの混合ガス（Ｏ２流量／Ｃ４Ｆ８流量＝２．３）を用いてエッチングを行った場合、オーバーハング形状が見られないテーパ角度θ＝６５°、テーパ表面の粗さ２０ｎｍ未満のエッチングシリコン体３０が作製された。一方、Ｏ２流量／Ｃ４Ｆ８流量＝０．５の場合、及び、Ｏ２流量／Ｃ４Ｆ８流量＝１．５の場合には何れもオーバーハング形状が見られるエッチングシリコン体３０が作製された。よって、Ｏ２流量／Ｃ４Ｆ８流量の比を２以上とすることにより、オーバーハング形状が見られない良好な直線性のテーパ面を形成することができる。
以上のことから、本発明では、テーパ角度の制御を容易に行えて所望のテーパ角度をなすと共に、その表面の粗さが小さくて平滑であってオーバーハングが見られないようなテーパ形状を有するエッチングシリコン体を作製できる。具体的には、テーパ角度が６５°以上８５°以下であり、テーパ表面の粗さが５０ｎｍ未満であるようなオーバーハングハング形状がないエッチングシリコン体を作製できる。また、Ｏ２ガスの流量を多くすることにより、テーパ表面の粗さを１０ｎｍ未満に低減することも可能である。
図４は、本発明に係るシリコンエッチング方法を実施するためのプラズマエッチング装置の他の例の構成図である。図４に示すプラズマエッチング装置は、プラズマ発生とエッチング処理とを一つの室内（反応器１内）で行うプラズマ装置である。図４において、図２と同様または同一の部分には同一の符号を付している。
反応器１は、セラミック製の中空円筒の形状を有しており、その周面には同心状にコイル３が囲繞されている。コイル３には、マッチング回路７を介して高周波電源８が接続されている。また、反応器１の上部壁中央には、反応器１内へプロセスガスを導入するガス導入管４が、貫通する態様で連結されている。そして、コイル３への交流電圧の印加によって、反応器１内にてプロセスガスのプラズマが発生される。
ガス導入管４は、３本のガス管１４ａ，１４ｂ，１４ｃに分枝されており、各ガス管１４ａ，１４ｂ，１４ｃはＳＦ６ガス源，Ｃ４Ｆ８ガス源，Ｏ２ガス源（何れも図示せず）に接続されている。これにより、エッチング用の第１ガスとしてのＳＦ６ガスと、堆積用のフッ化炭素系の第２ガスとしてのＣ４Ｆ８ガスと、Ｏ２ガスとの混合ガスがプロセスガスとして反応器１内へ導入されるようになっている。各ガス管１４ａ，１４ｂ，１４ｃの中途には各ガスの流量を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５ａ，１５ｂ，１５ｃが設けられている。これらのマスフローコントローラ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ夫々は、制御部１６からの制御信号に基づいて、対応する各ガスの流量を制御する。
反応器１の側部壁には、図示しない排気装置を接続した排気口５が開口されている。反応器１の底部には、エッチング対象の試料２０を載置する基板電極１１を有するプラテン６が配設されている。プラテン６には、マッチング回路９を介して高周波電源１０が夫々接続されている。そして、基板電極１１への交流電圧の印加によって、反応器１内で発生されたプラズマが下方に引き込まれ、その引き込まれたプラズマにより試料２０がエッチングされるようになっている。
このような構成のプラズマ装置を用いてシリコンエッチングを行った一例について説明する。排気口５を介して排気装置（図示せず）により反応器１内を減圧し、ガス導入管４からプロセスガス（ＳＦ６ガス：流量５０ｓｃｃｍ，Ｃ４Ｆ８ガス：流量４０ｓｃｃｍ及びＯ２ガス：流量８５ｓｃｃｍの混合ガス）を反応器１内に導入する。そして、コイル３にマッチング回路７を介して高周波電源８から交流電圧（印加電力：９００Ｗ程度）を印加し、反応器１内にてプロセスガスのプラズマを発生させ、同時に基板電極１１にマッチング回路９を介して高周波電源１０から交流電圧（印加電力：２５Ｗ程度）を印加して、発生させたそのプラズマを下方に引き込み、その引き込んだプラズマにより、エッチング対象以外の領域にエッチングマスク２２を形成した試料２０のシリコン材２１をエッチングした。この結果、テーパ角度θ＝５５°、テーパ表面の粗さが２０ｎｍ未満であってオーバーハング形状が見られないエッチングシリコン体３０が作製された。
上述した例では、断面視で台形状をなすようにエッチングをする場合について説明したが、Ｖ溝状にエッチングを行う場合にも本発明を同様に適用できる。
また、Ｏ２ガスを加えることによって、テーパ形状にエッチング可能であるため、エッチングの処理工程を２段階とし、第１段階ではエッチング用のガス（例えばＳＦ６）及び堆積用のガス（例えばＣ４Ｆ８）のみの混合ガスを使用し、第２段階ではエッチング用のガス（例えばＳＦ６），堆積用のガス（例えばＣ４Ｆ８）及びＯ２ガスの混合ガスを使用することにより、図５に示すように、下側部分３０ａがテーパをなさず、上側部分３０ｂがテーパ面を持つようなエッチング形状を有するエッチングシリコン体３０を作製できる。
なお、上述した例では、エッチング用のガスとしてＳＦ６、堆積用のガスとしてＣ４Ｆ８を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。エッチング用のガスとしては、ＳＦ６以外にＳＦ４などの一般式ＳＦｘで示されるガスを使用できる。また、堆積用のガスとしては、Ｃ４Ｆ８以外にＣ５Ｆ８などの一般式ＣｘＦｙで示されるガス、ＣＨＦ３，ＣＨ２Ｆ２などの一般式ＣｘＨｙＦｚで示されるガスを使用できる。

Claims (6)

  1. エッチングマスクが形成されたエッチング対象のシリコン材を、プロセスガスを導入した雰囲気に設置し、前記プロセスガスのプラズマにより前記シリコン材をテーパ状にエッチングする方法において、
    前記プロセスガスとして、エッチング用の第１ガスと堆積用のフッ化炭素系の第２ガスと酸素ガスとを混合させたものを用いることとし、前記第２ガスまたは酸素ガスの流量を一定にした状態で前記第２ガスの流量に対する前記酸素ガスの流量の比を０〜２．５の範囲で調整することにより、エッチング後の前記シリコン材のテーパ角度を制御することを特徴とするシリコンエッチング方法。
  2. 前記第２ガスの流量に対する前記酸素ガスの流量の比を０．５以上とすることを特徴とする請求項１記載のシリコンエッチング方法。
  3. 前記第２ガスの流量に対する前記酸素ガスの流量の比を２以上とすることを特徴とする請求項１記載のシリコンエッチング方法。
  4. エッチング後の前記シリコン材の前記エッチングマスクに接する面積が、前記エッチングマスクの面積より狭いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のシリコンエッチング方法。
  5. エッチングマスクが形成されたエッチング対象のシリコン材を、プロセスガスを導入した反応器内に設置し、前記プロセスガスのプラズマにより前記シリコン材をテーパ状にエッチングする装置において、
    エッチング用の第１ガスを前記反応器内へ導入する第１ガス導入手段と、堆積用のフッ化炭素系の第２ガスを前記反応器内へ導入する第２ガス導入手段と、酸素ガスを前記反応器内へ導入する第３ガス導入手段と、前記第２ガスまたは酸素ガスの前記反応器内への導入量を一定にした状態で前記第２ガスの前記反応器内への導入量に対する前記酸素ガスの前記反応器内への導入量の比を０〜２．５の範囲で調整する調整手段とを備え、前記反応器内に導入された前記第１ガス、前記第２ガス及び前記酸素ガスの混合ガスを前記プロセスガスとして用いるようにし、前記調整手段での調整によりエッチング後の前記シリコン材のテーパ角度を制御するようにしたことを特徴とするシリコンエッチング装置。
  6. 請求項５記載のシリコンエッチング装置を用いて、請求項１乃至４のいずれかに記載のシリコンエッチング方法によりエッチングされたエッチングシリコン体であって、テーパ角度が５５°以上８５°以下であり、テーパ表面の粗さが５０ｎｍ未満であることを特徴とするエッチングシリコン体。
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