(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-01-26
(54)【発明の名称】マイクロ構造を製造する方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/302 20060101AFI20230119BHJP
B81C 1/00 20060101ALI20230119BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 201A
B81C1/00
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022527998
(86)(22)【出願日】2020-11-12
(85)【翻訳文提出日】2022-06-20
(86)【国際出願番号】 GB2020052885
(87)【国際公開番号】W WO2021094762
(87)【国際公開日】2021-05-20
(31)【優先権主張番号】1916586.9
(32)【優先日】2019-11-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521078528
【氏名又は名称】メムススター リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＭＥＭＳＳＴＡＲ ＬＩＭＩＴＥＤ
(74)【代理人】
【識別番号】110001302
【氏名又は名称】特許業務法人北青山インターナショナル
(72)【発明者】
【氏名】オハラ，アンソニー
【テーマコード（参考）】
3C081
5F004
【Ｆターム（参考）】
3C081AA17
3C081BA21
3C081CA03
3C081CA14
3C081CA29
3C081DA03
3C081DA30
3C081EA02
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3C081EA12
3C081EA21
3C081EA31
5F004AA09
5F004BA19
5F004BB26
5F004CA04
5F004DA00
5F004DA20
5F004DA24
5F004DA26
5F004DB03
5F004EA34
(57)【要約】
マイクロ構造を製作する方法であって、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の犠牲層をエッチングするためにフッ化水素（ＨＦ）蒸気を利用することと、その後、二酸化シリコンの層をＨＦ蒸気エッチングするときに形成された残留物層を除去することとを含む方法が提供される。残留物層は、シリコン、アンモニウム塩または炭素を含むことがあり、様々な技術がこのような層を除去するために開示される。これらの技術は、マイクロ構造に同時にまたは逐次的に適用されることがある。記載した方法は、これゆえ、この分野で知られているこれらの技術と比較したときに残留物のレベルの低減を示すマイクロ構造を製作する。
【選択図】図４
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マイクロ構造を製造する方法であって、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の犠牲層をエッチングするためにフッ化水素（ＨＦ）蒸気を利用することと、
二酸化シリコンの前記層をＨＦ蒸気エッチングするときに形成された残留物層を除去することと
を含む、方法。
【請求項2】
二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の前記犠牲層の前記蒸気エッチングおよび前記残留物層の前記除去が、共通処理チャンバ内で逐次的にまたは同時に実行される、請求項１に記載のマイクロ構造を製造する方法。
【請求項3】
二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の前記犠牲層の前記蒸気エッチングおよび前記残留物層の前記除去が、別々の処理チャンバ内で逐次的に実行される、請求項１に記載のマイクロ構造を製造する方法。
【請求項4】
前記残留物層を除去することが、前記残留物層を第１の追加のガスと反応させることを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のマイクロ構造を製造する方法。
【請求項5】
前記残留物層を除去することが、シリコンを含む残留物層を除去することを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のマイクロ構造を製造する方法。
【請求項6】
前記残留物層を除去することが、炭素を含む残留物層を除去することを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のマイクロ構造を製造する方法。
【請求項7】
前記残留物層を除去することが、アンモニウム塩を含む残留物層を除去することを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のマイクロ構造を製造する方法。
【請求項8】
前記残留物層を除去することが、前記シリコンを水素ガスと反応させてシラン（ＳｉＨ４）を生成することを含む、請求項５に記載のマイクロ構造を製造する方法。
【請求項9】
前記残留物層を除去することが、前記シリコンをフッ素ガスと反応させて四フッ化シリコン（ＳｉＦ４）を生成することを含む、請求項５に記載のマイクロ構造を製造する方法。
【請求項10】
前記残留物層を除去することが、前記シリコンを酸素ガスと反応させて二酸化シリコン（ＳｉＯ２）を生成することを含む、請求項５に記載のマイクロ構造を製造する方法。
【請求項11】
前記残留物層を除去することが、前記二酸化シリコン（ＳｉＯ２）をエッチングするためにフッ化水素（ＨＦ）蒸気を利用することをさらに含む、請求項１０に記載のマイクロ構造を製造する方法。
【請求項12】
前記残留物層を除去することが、二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）蒸気を用いて前記シリコンをエッチングすることを含む、請求項５に記載のマイクロ構造を製造する方法。
【請求項13】
前記残留物層を除去することが、前記炭素を酸素ガスと反応させて二酸化炭素（ＣＯ２）およびまたは一酸化炭素（ＣＯ）を生成することを含む、請求項６に記載のマイクロ構造を製造する方法。
【請求項14】
前記残留物層を除去することが、前記炭素を水素ガスと反応させてメタン（ＣＨ４）を生成することを含む、請求項６に記載のマイクロ構造を製造する方法。
【請求項15】
前記残留物層を除去することが、前記炭素をフッ素ガスと反応させて四フッ化物（ＣＦ４）およびまたは六フッ化エタン（Ｃ２Ｆ６）を生成することを含む、請求項６に記載のマイクロ構造を製造する方法。
【請求項16】
前記残留物層を除去することが、前記アンモニウム塩を１６０℃よりも高い温度まで加熱することを含む、請求項７に記載のマイクロ構造を製造する方法。
【請求項17】
前記残留物層を除去するときに形成された副生成物を除去するために真空引きシステムを利用することをさらに含む、請求項１から１６のいずれか一項に記載のマイクロ構造を製造する方法。
【請求項18】
前記マイクロ構造が、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）を備える、請求項１から１７のいずれか一項に記載のマイクロ構造を製造する方法。
【請求項19】
前記マイクロ構造が、半導体デバイスを含む、請求項１から１８のいずれか一項に記載のマイクロ構造を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マイクロ構造の製造する際の使用のための方法に関する。典型的には、マイクロ構造は、基板または他の堆積した材料に対してある材料の除去を必要とする微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）の形態をしている。特に、この発明は、フッ化水素（ＨＦ）蒸気を用いて二酸化シリコンをエッチングするステップを利用するマイクロ構造を製造するための改善された方法に関する。
【背景技術】
【0002】
シリコン酸化物の等方性エッチングは、半導体およびＭＥＭＳ処理において、主にウェハ洗浄および剥離プロセスにおいて広く使用されている。マイクロ構造、例えば、図１に示されそして全体として参照番号１により表されたタイプの微小電気機械構造（ＭＥＭＳ）の製造では、エッチングプロセスが、材料２の犠牲（すなわち、望まれない）領域または層を除去するために使用される。ＭＥＭＳ１は、慣性測定、圧力検知、熱測定、マイクロ流体工学、光学、および無線周波数通信において用途を見出されており、そしてこれらの構造に関する可能性の範囲は成長し続けている。犠牲層２は、ＭＥＭＳの構築の際に基板３上に初めに堆積され、次いで、エッチングステップを用いてその後除去され、上記エッチングステップは、剥離された構造４が設計されたように、例えば、マイクロミラー、加速度計またはマイクロホンとして動作することを可能にする。信頼性のある構造を製作するために、剥離エッチングステップは、周囲の材料をエッチングせずに犠牲層２を除去することを必要とする。理想的には、犠牲層２のエッチングは、後に残る構造にまったく影響を与えないはずである。
【0003】
犠牲層２として使用される最も一般的な材料の１つは、二酸化シリコンであり、これは次いでフッ化水素（ＨＦ）蒸気を使用してエッチングされる、例えば、英国特許番号ＧＢ２，４８７，７１６Ｂ参照。ＨＦ蒸気エッチングは、プラズマレス化学エッチングであり、反応式：
【0004】
【0005】
水（Ｈ２Ｏ）は、式（１）により記述されたように、ＨＦ蒸気をイオン化することが見出され、そしてイオン化したＨＦ蒸気
【0006】
【0007】
ＭＥＭＳ１の製作に利用されると同様に、二酸化シリコン層はまた、半導体デバイス内にも存在する。これゆえ、フッ化水素（ＨＦ）蒸気エッチング技術が標準的な半導体デバイスにおいて使用されるマルチレベル金属構造内にエアギャップ構造を作り出すために利用されることもまた知られている、例えは、米国特許第７，２１１，４９６号参照。
【0008】
ＨＦ蒸気エッチングを、いわば３０ｎｍ／ｍｉｎよりも大きい使用可能なエッチング速度で進めるために、凝集した流体層５がエッチングしようとする表面上に存在することが必要であることが普遍的に受け入れられている、例えば、Ｈｅｌｍｓらによる「Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ＨＦ／Ｈ２Ｏ ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ ｅｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ＳｉＯ２」という名称のＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｃｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａ、１０（４）Ｊｕｌｙ／Ａｕｇ １９９２を参照。上に記載したＨＦ蒸気エッチングプロセスに関係するすべての化合物のうちで、水（Ｈ２Ｏ）が最も低い蒸気圧を有し、それゆえ凝集した流体層５の主成分を形成する。欧州特許番号ＥＰ２０４６６７７Ｂ１は、凝集した流体層５の形成および組成のどのような制御が二酸化シリコンのＨＦ蒸気エッチングを管理することに対して鍵であるかを開示している。正確なエッチング制御は、真空チャンバ内でＨＦエッチングを実行すること、チャンバ圧力、温度およびチャンバへのガス流を制御することにより達成される。ＨＦ蒸気エッチングに影響する他のパラメータは、エッチングされる二酸化シリコン層の組成および二酸化シリコン層の堆積の方法である。
【0009】
化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスが、基板上へと二酸化シリコン（ＳｉＯ２）を堆積するために通常利用される。これらのプロセスでは、化学的前駆物質、１つがシリコン源で他方が酸素源、は、反応して、基板３上へと二酸化シリコン層２を堆積する。これらのプロセスのうちの最も一般的なものは、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）であり、このプロセスは堆積が低温、＜４５０℃、で実行されることを可能にするためである。
【0010】
酸化物層（例えば、ＰＥＣＶＤプロセスを介して二酸化シリコン層２）を堆積するときに、不純物が、意図的であっても偶発的であってもいずれかで、層へと取り込まれることがある。これが意図的に行われるときには、二酸化シリコン層２のドーピングとして知られる。ドーピング層（例えば、リンケイ酸塩ガラス（ＰＳＧ）層およびホウリンケイ酸塩ガラス（ＢＰＳＧ）層）を利用することもまた、ドーパント材料の存在が優れたステップカバレッジ、熱特性、電気的改善およびバリア性能を提供するので半導体製造プロセス内では普通である。しかしながら、ＨＦ蒸気エッチングプロセスが化学エッチングであるので、上記プロセスは、二酸化シリコンをエッチングするが、不純物物質を含有したものを多くの場合にはエッチングしない。これゆえ、ドープト二酸化シリコンがエッチングされるにつれて、不純物物質は、エッチングプロセス中に存在する凝集した流体層５に顕われるようになる。エッチングが進行するにつれて、不純物物質がＨＦ蒸気によってそれ自体エッチングされないのであれば、顕われたものが揮発性物質ではないときには、不純物物質は凝集した流体層５内に集まるだろう。化学的特性、不純物物質に依存して、エッチングプロセスが停止しそして凝集した流体層５が蒸発するまで、不純物物質が凝集した流体層５に留まることがある。この点で、不純物物質は、最終のＭＥＭＳまたは半導体マイクロ構造内では極めて望ましくない形質である残留物を形成する。
【発明の概要】
【0011】
これゆえ、本発明の実施形態の目的は、この分野において知られている技術と比較したときに残留物層または膜のレベルの低減を示す犠牲層二酸化シリコンをＨＦエッチングするステップを利用するマイクロ構造を製作する方法を提供することである。
【0012】
本発明の第１の態様によれば、マイクロ構造を製作する方法であって、
－ 二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の犠牲層をエッチングするためにフッ化水素（ＨＦ）蒸気を利用することと、
－ 二酸化シリコンの上記層をＨＦ蒸気エッチングするときに形成された残留物層を除去することと
を含む方法が提供される。
－ 二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の犠牲層をエッチングするためにフッ化水素（ＨＦ）蒸気を利用することと、
－ 二酸化シリコンの上記層をＨＦ蒸気エッチングするときに形成された残留物層を除去することと
を含む方法が提供される。
【0013】
二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の上記犠牲層の上記蒸気エッチングおよび上記残留物層の上記除去が、共通処理チャンバ内で逐次的にまたは同時に実行されることがある。あるいは、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の上記犠牲層の上記蒸気エッチングおよび上記残留物層の上記除去が、別々の処理チャンバ内で逐次的に実行されることがある。
【0014】
任意選択で、上記残留物層を除去することが、上記残留物層を第１の追加のガスと反応させることを含む。
【0015】
最も好ましくは、上記残留物層を除去することが、シリコンを含む残留物層を除去することを含む。あるいは、上記残留物層を除去することが、アンモニウム塩を含む残留物層を除去することを含む。さらに代替の実施形態では、上記残留物層を除去することが、炭素を含む残留物層を除去することを含む。
【0016】
任意選択で、上記残留物層を除去することが、上記シリコンを水素ガスと反応させてシラン（ＳｉＨ４）を生成することを含む。
【0017】
あるいは、上記残留物層を除去することが、上記シリコンを酸素ガスと反応させて二酸化シリコン（ＳｉＯ２）を生成することを含むことができる。上記残留物層を除去することは、そのときには、上記二酸化シリコン（ＳｉＯ２）をエッチングするためにフッ化水素（ＨＦ）蒸気を利用することをさらに含むことができる。
【0018】
さらなる代替形態では、上記残留物層を除去することが、上記シリコンをフッ素ガスと反応させて四フッ化シリコン（ＳｉＦ４）を生成することを含む。
【0019】
さらなる代替形態では、上記残留物層を除去することが、二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）蒸気を用いて上記シリコンをエッチングすることを含むことができる。
【0020】
上記残留物層を除去することが、上記炭素を酸素ガスと反応させて二酸化炭素（ＣＯ２）およびまたは一酸化炭素（ＣＯ）を生成することを含むことができる。あるいは、上記残留物層を除去することが、上記炭素を水素ガスと反応させてメタン（ＣＨ４）を生成することを含む。あるいは、上記残留物層を除去することが、上記炭素をフッ素ガスと反応させて四フッ化物（ＣＦ４）およびまたは六フッ化エタン（Ｃ２Ｆ６）を生成することを含む。
【0021】
さらなる代替形態では、上記残留物層を除去することが、上記アンモニウム塩を１６０℃よりも高い温度まで加熱することを含むことができる。
【0022】
マイクロ構造を製作する上記方法が、上記残留物層を除去するときに形成された副生成物を除去するために真空引きシステムを利用することをさらに含むことができる。
【0023】
最も好ましくは、上記マイクロ構造が、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）を備える。あるいは、上記マイクロ構造が、半導体デバイスを含む。
【0024】
本発明の第２の態様によれば、マイクロ構造を製作する方法であって、
－二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の犠牲層をエッチングするためにフッ化水素（ＨＦ）蒸気を利用することと、
－二酸化シリコンの上記層をＨＦ蒸気エッチングするときに形成されたシリコンを含む残留物層を除去することと
を含む方法が提供される。
－二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の犠牲層をエッチングするためにフッ化水素（ＨＦ）蒸気を利用することと、
－二酸化シリコンの上記層をＨＦ蒸気エッチングするときに形成されたシリコンを含む残留物層を除去することと
を含む方法が提供される。
【0025】
発明の第２の態様の実施形態は、発明の第１の態様またはその実施形態の１つまたは複数の特徴を含むことができる、あるいは逆も同様である。
【0026】
本発明の第３の態様によれば、マイクロ構造を製作する方法であって、
－ 二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の犠牲層をエッチングするためにフッ化水素（ＨＦ）蒸気を利用することと、
－ 二酸化シリコンの上記層をＨＦ蒸気エッチングするときに形成されたアンモニウム塩を含む残留物層を除去することと
を含む方法が提供される。
－ 二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の犠牲層をエッチングするためにフッ化水素（ＨＦ）蒸気を利用することと、
－ 二酸化シリコンの上記層をＨＦ蒸気エッチングするときに形成されたアンモニウム塩を含む残留物層を除去することと
を含む方法が提供される。
【0027】
発明の第３の態様の実施形態は、発明の第１もしくは第２の態様またはその実施形態の１つまたは複数の特徴を含むことができる、あるいは逆も同様である。
【0028】
本発明の第４の態様によれば、マイクロ構造を製作する方法であって、
－ 二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の犠牲層をエッチングするためにフッ化水素（ＨＦ）蒸気を利用することと、
－ 二酸化シリコンの上記層をＨＦ蒸気エッチングするときに形成された炭素を含む残留物層を除去することと
を含む方法が提供される。
－ 二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の犠牲層をエッチングするためにフッ化水素（ＨＦ）蒸気を利用することと、
－ 二酸化シリコンの上記層をＨＦ蒸気エッチングするときに形成された炭素を含む残留物層を除去することと
を含む方法が提供される。
【0029】
発明の第４の態様の実施形態は、発明の第１、第２もしくは第３の態様またはその実施形態の１つまたは複数の特徴を含むことができる、あるいは逆も同様である。
【0030】
単に例として、図面を参照して発明の様々な実施形態をここで説明する。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【発明を実施するための形態】
【0032】
図２は、図１のＭＥＭＳ１をエッチングするために適したエッチング装置６の模式的な表示を表す。エッチング装置６は、６個の入力ライン８、９、１０、１１、１２および１３、ならびに出力真空ライン１４が取り付けられたエッチングチャンバ７を備えることが分かる。
【0033】
エッチングチャンバ７内部にあるものは、エッチングチャンバ７内部でエッチングされるべきＭＥＭＳ構造１を設置するために適した温度制御されたペデスタル１５である。６個の入力ライン８、９、１０、１１、１２および１３から供給される流体は、蓋１７、エッチングチャンバ７の内部に設置された流体注入システム１６を介してエッチングチャンバ７の内容積へ入る。
【0034】
ＭＥＭＳ１が上に設置されるペデスタル１５は、温度コントローラによりペデスタル温度Ｔｐに設定されそして維持されることがある。この温度は、室温よりも高くても低くてもよく、特定の温度がエッチングプロセスを最適化するために選択される（典型的には５～２５℃）。加えて、エッチングプロセス中に、エッチングチャンバ７の壁が、典型的には２０～７０℃付近まで加熱される。
【0035】
エッチングチャンバ内部のエッチングャントガスの圧力、Ｐｃ、が、チャンバ圧力コントローラ１８によりモニタされる。圧力コントローラ１８はまた、出力真空ライン１４上に設置された真空引きシステム１９の動作を制御することによってエッチングチャンバ７内部の圧力を制御する手段を与えるために利用されるガスフローコントローラも組み込む。
【0036】
ＨＦ蒸気２０は、調節器２１および第１のマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２を通って第１の入力ライン８によりエッチングチャンバ７へ制御可能に供給される。
【0037】
制御された量の水が、第２の入力ライン９によりエッチングチャンバ７へ供給される。特に、第２の入力ライン９内に設置された液体流体コントローラ（ＬＦＣ）２３および気化器２４が、水貯蔵部２５から制御されたレベルの水蒸気を生成するために利用される。窒素ガス源２６から気化器２４までの窒素の流れが、第２のＭＦＣ２２により制御される。窒素キャリアガスは、流体注入システム１６を介してエッチングチャンバ７の内容積へと水蒸気を運ぶために利用される。
【0038】
第３の入力ライン１０、第４の入力ライン１１および第５の入力ライン１２は、追加のガス源２７、２８および２９、例えば、水素（Ｈ２）、酸素（Ｏ２）またはフッ素（Ｆ２）をエッチングチャンバ７の内容積へ接続するための手段を提供する。これらのガスの流れの制御は、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２によって再び提供される。
【0039】
二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）蒸気３０は、第２の調節器２１およびマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２を通って第６の入力ライン１３によりエッチングチャンバ７へ制御可能に供給される。
【0040】
コンピュータコントローラ３１は、エッチングチャンバ７の様々な構成要素およびパラメータ、例えば、窒素キャリアガスの供給、ＨＦ蒸気の供給、チャンバ温度および圧力、等の調整を自動化するために利用される。
【0041】
エッチングの説明した方法が進行することを可能にするために、凝集した流体層５を正確にモニタリングすることを可能にする診断を得ることが必要である。上に説明したように、凝集した流体層５の物理的な特性は、ＭＥＭＳ１上のエッチング速度に直接影響を及ぼし、したがってエッチング速度をモニタリングすることによって凝集した流体層５の物理的な特性の直接的な診断が得られる。
【0042】
実際には、エッチング速度は、数多くの方法で、例えば、生成される副生成物のレベルをモニタリングすることによって、直接ウェハエッチングをモニタリングすることによって、またはチャンバ状態の変化をモニタリングすることによってモニタされることがある。
【0043】
図３は、図２のエッチング装置６の内部で実行されるＨＦ蒸気エッチングプロセスに続く図１のＭＥＭＳ１の模式的な表示を表す。見られるように、一旦ＨＦプロセスが完了すると、典型的にはシリコンまたはアルミニウムから形成された剥離構造４が基板３に対して自由に動くように、そして必要に応じてそのように動作するように、二酸化シリコン層２が除去される。運悪く、参照番号３２により一般的に表される残留物層が、ＭＥＭＳ１の露出した表面上に存在する。残留物層３２は、粒子残留物のランダムな分布の外観を有する。
【0044】
二酸化シリコン層２を堆積するためにこれまでに論じたＰＥＣＶＤプロセス内で利用される化学前駆物質のうちで、２つの最も一般的に使用されるシリコン源は、シラン（ＳｉＨ４）またはテトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）、正式にはテトラエトキシシランと名付けられる、（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）である。
【0045】
シリコン源がシラン（ＳｉＨ４）であるときには、酸素源は、通常亜酸化窒素である。このケースにおいて、出願人は、窒素が二酸化シリコン層へと取り込まれることがあり、そのためＨＦ蒸気を用いてエッチングしたときに、生成される残留物層３２がアンモニウム塩を含むことを見出した。
【0046】
ＴＥＯＳがシリコン源として利用されるときには、出願人は、ＨＦ蒸気を用いるＭＥＭＳ１のその後のエッチングが、炭素不純物を含む残留物層３２を生成することを見出した。
【0047】
出願人はまた、ＭＥＭＳ１のＨＦ蒸気エッチング中に生成される残留物層３２が、シリコン源とは無関係にシリコン不純物をしばしば含むことも見出した。残留物層３２の内部のシリコン不純物の存在は、シリコンリッチ二酸化シリコン層２を生成するＰＥＣＶＤ条件の結果であり得る。このケースでは、ＨＦ蒸気が二酸化シリコン層２をエッチングするときに、ＨＦ蒸気はシリコン汚染物をエッチングしないだろう、したがってシリコン汚染物が残留物として残る。現在まで、ＭＥＭＳ１のいずれかのエッチング後分析の範囲内でシリコンの存在は、シリコンがデバイスの他の領域、例えば、基板３内に位置するという事実のためであると当業者により常に考えられてきたので、シリコン系の残留物層３２は本技術では完全に見逃されてきている。
【0048】
本発明にしたがって残留物層３２を除去することを含むマイクロ構造、例えば、半導体デバイスまたはＭＥＭＳ１を製作するための様々な方法が、図４を参照してここで説明されるだろう。
【0049】
プロセスは、図１～３に関して上に詳細に説明したように、犠牲二酸化シリコン層２のＨＦ蒸気エッチングを含む。プロセスは、次いで下記の複数の技術のうちの１つまたは複数を利用することによりマイクロ構造から残留物層３２を除去することを含む。
【0050】
残留物層３２がシリコンを含むときには、第３の入力ライン１０が、水素ガス源２７をエッチングチャンバ７へ接続するために利用されることがある。水素ガスは、エッチングチャンバ７へ供給される前に、例えば、遠隔プラズマシステムによりイオン化されることがある。あるいは、水素ガスは、エッチングチャンバ７それ自体の内部でイオン化されることがある。残留物層３２内のシリコンは、そのときには水素と反応してシラン（ＳｉＨ４）を生成する。シラン（ＳｉＨ４）が揮発性物質であるので、シランは真空引きシステム１９によってエッチングチャンバ７の外へ単純に排気されることがある。
【0051】
あるいは、第４の入力ライン１１が、酸素ガス源２８をエッチングチャンバ７へ接続するために利用されることがある。酸素ガスは、エッチングチャンバ７へ供給される前に、例えば、遠隔プラズマシステムによりイオン化されることがある。あるいは、酸素ガスは、エッチングチャンバ７それ自体の内部でイオン化されることがある。残留物層３２内のシリコンは、そのときには酸素と反応して二酸化シリコン（ＳｉＯ２）を生成する。上に説明したＨＦ蒸気エッチングプロセスは、次いで、犠牲二酸化シリコン層２に関して説明したものと類似の方式で残留物層３２を除去するために繰り返されることがある。この第２のＨＦ蒸気エッチングプロセスの副生成物は、真空引きシステム１９によってエッチングチャンバ７の外へ再び単純に排気されることがある。
【0052】
残留物層３２がシリコンを含むときには、第５の入力ライン１２が、フッ素ガス源２９をエッチングチャンバ７へ接続するために利用されることがある。フッ素ガスは、エッチングチャンバ７へ供給される前に、例えば、遠隔プラズマシステムによりイオン化されることがある。あるいは、フッ素ガスは、エッチングチャンバ７それ自体の内部でイオン化されることがある。残留物層３２内のシリコンは、そのときにはフッ素と反応して四フッ化シリコン（ＳｉＦ４）を生成する。四フッ化シリコン（ＳｉＦ４）が揮発性物質であるので、四フッ化シリコンは、真空引きシステム１９によってエッチングチャンバ７の外へ単純に排気されることがある。
【0053】
残留物層がシリコンを含むときに残留物層３２を除去するために利用されることある第４の技術は、エッチングチャンバ７の内部で二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）蒸気エッチングプロセスを実行することである。ここでは、第６の入力ライン１３が、二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）蒸気３０をエッチングチャンバ７へ接続するために利用されることがある。出願人は、欧州特許番号ＥＰ１，７６６，６６５Ｂ１およびＥＰ２，４８０，４９３Ｂ１を所有し、両者とも図２のエッチング装置６を適応させることにより実行され得る二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）蒸気を用いてシリコンをエッチングするための技術を開示する。
【0054】
残留物層がシリコンを含むときに残留物層３２を除去するための上に説明した方法は、動作するＭＥＭＳ１または半導体デバイスを形成するシリコン材料の他の露出された領域が普通にはあるので、問題を含むことがあり得ることが認識されるだろう。これゆえ、残留物層３２の除去のための上に説明した技術のうちのいずれかは、上記の周辺領域内のシリコンもまた除去することが予想されるはずである。しかしながら、出願人は、残留層がシリコンを含むときに残留物層３２のエッチングの速度がデバイスの周辺領域内に見出されるいずれのシリコンに対してよりも一般にはるかに大きいことを発見している。結果として、上記の技術は、周辺シリコン領域のいずれかの顕著なエッチングが行われる前に実行されることがある。シリコンエッチング速度におけるこれらの著しい違いについての理由は、露出した残留物層３２内のシリコンが、十分に構造化された固体ではなく、代わりに非晶質の非常に多孔質構造を含むという事実のためであることを、出願人は確信する。
【0055】
残留物層３２が炭素を含むときには、第４の入力ライン１１が、酸素ガス源２８をエッチングチャンバ７へ接続するために利用されることがある。酸素ガスは、エッチングチャンバ７へ供給される前に、例えば、遠隔プラズマシステムにより再びイオン化されることがある。残留物層３２内の炭素は、そのときには酸素と反応して二酸化炭素（ＣＯ２）およびまたは一酸化炭素（ＣＯ）を生成する。二酸化炭素（ＣＯ２）および一酸化炭素（ＣＯ）が両者とも揮発性物質であるので、これらは真空引きシステム１９によってエッチングチャンバ７の外へ両者とも単純に排気されることがある。
【0056】
あるいは、残留物層３２が炭素を含むときには、第３の入力ライン１０が、エッチングチャンバ７へ水素ガス供給を提供するために利用されることがある。水素ガスは、エッチングチャンバ７へ供給される前に、例えば、遠隔プラズマシステムによりイオン化されることがある。あるいは、水素ガスは、エッチングチャンバ７それ自体の内部でイオン化されることがある。残留物層３２内の炭素は、そのときには水素と反応してメタン（ＣＨ４）を生成する。メタン（ＣＨ４）が揮発性物質であるので、メタンは真空引きシステム１９によってエッチングチャンバ７の外へ単純に排気されることがある。
【0057】
あるいは、残留物層３２が炭素を含むときには、第５の入力ライン１２が、エッチングチャンバ７へフッ素ガス供給を提供するために利用されることがある。フッ素ガスは、エッチングチャンバ７へ供給される前に、例えば、遠隔プラズマシステムによりイオン化されることがある。あるいは、フッ素ガスは、エッチングチャンバ７それ自体の内部でイオン化されることがある。残留物層３２内の炭素は、そのときにはフッ素と反応して四フッ化物（ＣＦ４）およびまたは六フッ化エタン（Ｃ２Ｆ６）を生成する。四フッ化物（ＣＦ４）および六フッ化エタン（Ｃ２Ｆ６）が両者とも揮発性物質であるので、これらは真空引きシステム１９によってエッチングチャンバ７の外へ単純に排気されることがある。
【0058】
残留物層３２がアンモニウム塩を含むときには、代替技術が利用される必要がある。アンモニウム塩が温度＞１６０℃で分解することが知られているので、出願人は、ＭＥＭＳ１を加熱するためにエッチングチャンバ７内部で加熱素子を利用することによって、そのときはアンモニウム塩が気化させられその後真空引きシステム１９によってエッチングチャンバ７の外へ排気され得ることを実現した。
【0059】
ＭＥＭＳを形成する上に説明した方法は、このプロセスの副生成物として形成された残留物層の削減または除去のための手段を提供する点で、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）犠牲層を除去するためにＨＦ蒸気エッチングステップを利用する技術で知られているこれらのシステムよりも著しい利点を有する。最も重要なことに、上に説明した方法は、これまでは認識されていなかったシリコン系の残留物層の除去のための手段を提供する。
【0060】
上に説明した技術が、ＭＥＭＳを参照して具体的に説明されてきているとはいえ、上記の技術は、マイクロ構造の製作が二酸化シリコン（ＳｉＯ２）犠牲層を除去するためにＨＦ蒸気エッチングステップを利用する代替のマイクロ構造（例えば、半導体デバイス）に当てはまる。
【0061】
上記の検討では、シリコン、炭素およびアンモニウム塩を含む残留物層の除去が、上に別々に説明されてきている。しかしながら、これらの不純物のうちの２つ以上が単一の二酸化シリコン（ＳｉＯ２）犠牲層内に存在することがあり得ることが当業者には認識されるだろう。上に説明した技術は、ＨＦ蒸気が二酸化シリコン（ＳｉＯ２）犠牲層をエッチングするために利用されるときにマイクロ構造上に形成されたこのような複雑な残留物層を除去するためにマイクロ構造に同時にまたは逐次的に適用されることがある。さらにその上、上に説明した技術のうちの１つまたは複数が、マイクロ構造の蒸気エッチングと同時に適用されることがある。
【0062】
上に説明したＨＦ蒸気エッチングおよび残留物層の除去はさらに、共通プロセスチャンバ内部で行われるように説明されてきている。代替の実施形態が、残留物層の除去のために上に説明した技術のうちの１つまたは複数を実行するために、ＨＦ蒸気エッチングが内部で実行される第１のプロセスチャンバから第２の処理チャンバへマイクロ構造を移動するだろうことが当業者にはさらに認識されるだろう。
【0063】
二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の犠牲層をエッチングするためにフッ化水素（ＨＦ）蒸気を利用すること、そしてその後、二酸化シリコンをＨＦ蒸気エッチングするときに形成された残留物層を除去することを含むマイクロ構造を製作する方法が提供される。残留物層は、シリコン、アンモニウム塩または炭素を含むことがあり、そして様々な技術がこのような層を除去するために開示される。これらの技術は、マイクロ構造に同時にまたは逐次的に適用されることがある。説明した方法は、これゆえこの分野で知られているこれらの技術と比較したときに残留物のレベルの低減を示すマイクロ構造を製作する。
【0064】
発明の前述の説明は、例示および説明の目的で提示されてきており、網羅的であるものでも、開示した正確な形態に発明を限定するものでもない。説明した実施形態は、発明の原理および発明の実際的な用途を最も良く説明するために、これにより他の当業者が様々な実施形態においてそして考えられる特定の使用に適しているような様々な変更をともなって発明を最も良く利用することを可能にするために、選択されそして説明された。これゆえ、さらなる変更または改善が、別記の特許請求の範囲により規定されるような発明の範囲から乖離せずに組み込まれてもよい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【国際調査報告】