(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面マイクロマシニング型構造体の製法であって、加熱可能な基板（２５）上に少なくとも大部分又は部分的に二酸化シリコンからなる犠牲層（２）を堆積させ、かつパターン化し、該犠牲層（２）上に第２の層（３）を堆積させ、かつパターン化し、並びに犠牲層（２）をエッチングプロセスで気体状のフッ化水素酸含有エッチング媒体（２４）により除去して、表面マイクロマシニング型構造体（９）を生じさせる製法において、犠牲層（２）の除去の進行に伴い、エッチング媒体（２４）中の相対湿度を高めることを特徴とする、表面マイクロマシニング型構造体の製法。
【請求項２】
基板（２５）の温度又は温度及び表面状態を考慮して、エッチング媒体（２４）の相対湿度を高める、請求項１に記載の製法。
【請求項３】
フッ化水素酸濃度の変化及びエッチング媒体（２４）中の水含有率の変化により、エッチング媒体（２４）中の相対湿度を高める、請求項１又は２に記載の製法。
【請求項４】
相対湿度を連続的又は段階的に高める、請求項１又は３に記載の製法。
【請求項５】
エッチング媒体（２４）を、少なくとも間欠的に、共沸のフッ化水素酸−水混合物の気化により生じさせる、請求項１に記載の製法。
【請求項６】
エッチング媒体（２４）に、エッチングプロセスに関して化学的に不活性なガスを添加する、請求項１又は３に記載の製法。
【請求項７】
エッチング媒体（２４）中の化学的に不活性なガスの濃度を連続的又は段階的に変えることにより少なくとも間欠的に、エッチング媒体（２４）中の相対湿度及び／又はフッ化水素酸濃度を高める、請求項６に記載の製法。
【請求項８】
基板（２５）の温度を連続的又は段階的に変えることにより少なくとも間欠的に、相対湿度を高める、請求項１又は３に記載の製法。
【請求項９】
フッ化水素酸−水混合物（２３）の温度を連続的又は段階的に変化させることにより少なくとも間欠的に、相対湿度を高める、請求項１又は３に記載の製法。
【請求項１０】
基板（２５）とフッ化水素酸−水混合物（２３）との予備調整された温度差を連続的又は段階的に変化させることにより少なくとも間欠的に、相対湿度を高める、請求項１又は３に記載の製法。
【請求項１１】
乾燥ＨＦ−ガスをエッチング媒体（２４）に供給することにより少なくとも間欠的に、相対湿度を高める、請求項１又は３に記載の製法。
【請求項１２】
制御可能な漏出率でエッチング装置（１０）からエッチング媒体（２４）の成分を排出する漏出装置を用いて少なくとも間欠的に、相対湿度を高める、請求項１又は３に記載の製法。
【請求項１３】
少なくとも間欠的に漏出率を介して、水蒸気に対する気体状のフッ化水素酸含有エッチング媒体（２４）の飽和度を調節し、かつ連続的又は段階的に高める、請求項１２に記載の製法。
【請求項１４】
エッチング装置（１０）中で水蒸気を発生させるか、又はエッチング装置（１０）中に水蒸気を供給することにより少なくとも間欠的に、エッチング媒体（２４）の相対湿度を高める、請求項１又は３に記載の製法。
【請求項１５】
水蒸気の供給量又は発生量を段階的又は連続的に高める、請求項１４に記載の製法。
【請求項１６】
エッチング装置（１０）の内部に設置されている蒸発器及び／又はフッ化水素酸−水混合物（２３）中への超音波放射により少なくとも間欠的に、水蒸気を発生させ、かつ／又はエッチング媒体（２４）にノズルを介して発生させた水蒸気を供給する、請求項１４に記載の製法。
【請求項１７】
水蒸気の温度を、フッ化水素酸−水混合物（２３）の温度と同じか、又はそれより高い温度に調整する、請求項１４に記載の製法。
【請求項１８】
エッチング装置（１０）中に備えられた凝縮器を介して少なくとも間欠的に、エッチング媒体（２４）の相対湿度を調整する、請求項１に記載の製法。
【請求項１９】
少なくとも間欠的に、時間単位当たり凝縮器により生じる凝縮物の量を連続的又は段階的に低下させる、請求項１８に記載の製法。
【請求項２０】
犠牲層（２）の完全な除去が達成された後に、エッチングプロセスを少なくとも十分に中断する、請求項１に記載の製法。
【請求項２１】
エッチング媒体（２４）中の相対湿度を段階的又は連続的に低めることにより、かつ／又は基板（２５）の温度を段階的又は連続的に高めることにより、エッチングプロセスを中断する、請求項２０に記載の製法。
【請求項２２】
犠牲層（２）の完全な除去の達成時点を測定装置を介して把握する、請求項２０に記載の製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は請求項１に記載の、気体状のフッ化水素酸含有エッチング媒体を用いて犠牲層をエッチングすることによる表面マイクロマシニング型構造体の製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコン表面マイクロマシニングで基板表面、通常シリコンウェハ上に、ＳｉＯ2からなる犠牲層及びその上に位置する活性シリコン、多くはポリシリコン又は単結晶シリコンの層からなる層構造体(" Silicon on Insulator"(SOI)）を生じさせることは公知である。この層構造体を用いて更に、表面パターン化及び犠牲層の選択的エッチングにより、片持ち支承された構造体を生じさせる。
【０００３】
表面マイクロマシニング型構造体下の二酸化シリコン犠牲層を除去するために、センサ製造では例えば、ＤＥ１９７０４４５４．９中で提案された、気体状の共沸フッ化水素酸中でのスチームエッチング法(Dampfaetzverfahren)が使用される。このために、水性の共沸フッ化水素酸溶液を例えば熱水ジャケットにより加熱し、かつ例えば５０℃の温度にする。更に、フッ化水素酸溶液及びその上で生じる、それと平衡して存在する気相を含有する容器が、処理したいウェハを同時に担うエッチング装置で密閉されているので、湿潤なフッ化水素酸蒸気の作用に、ウェハはさらされる。ウェハ温度は更に、好適な蓋加熱を介して正確に制御され、例えば７０℃で一定とされる。使用ＨＦ蒸気により、犠牲層として施与されたＳｉＯ2は揮発性フッ化シリコンに変えられ、かつそれにより片持ち支承される構造体の下で溶かされる：
ＳｉＯ2  ＋  ２Ｈ2Ｏ  ＋  ４ＨＦ  →  ＳｉＦ4＋４Ｈ2Ｏ
前記の反応を進行させるためには明らかに、水の存在が必要である。反応式から更に、使用する水よりも多い水が反応の際に生じることが分かる。
【０００４】
更に、活性なセンサ構造体の下の、除去したい二酸化シリコンのエッチングレートを調節するために、殊に、フッ化水素酸溶液とウェハ表面との温度差が決定的であることが既に公知である。低すぎる、又は高すぎる温度差は、例えば３０％／Ｋ温度差変化のエッチングレートの明らかな低減をもたらす。
【０００５】
ＤＥ１９８５００７８．５中には加えてＤＥ１９７０４４５４．９の進展で、フッ化水素酸溶液とウェハ温度との温度差を安定化し、かつ他方で、蓋加熱に多くの加熱帯域を備えさせ、更に、蓋に温度プロファイルを与えることが提案されている。従って、十分に自由に選択可能な温度プロファイルを、蓋及びその上で処理されるべきウェハを介して調節することが可能であり、従って、ウェハの細部を殊に局所的に異なるエッチングレートに関して補償することができる。出願ＤＥ１９８５００７８．５から、凝縮によりプロセス再現性が、特に凝縮物中のフルオロケイ酸の富化の故に被害を受けるので、エッチング装置中の凝縮液滴を好適な付加加熱により回避することが既に公知である。
【０００６】
最後に、ＤＥ１９９１０９８３．４では、ウェハの上に付加的に設置されたＬＣ共振器の共振周波数の変化を介して、エッチングの進展を、即ちＬＣ共振器の下の、かつ更に片持ち支承される活性構造体の下の二酸化シリコン犠牲層中のアンダエッチング(Unteraetzung）の進行を監視し、かつ測定することが提案された。これにより簡単な方法で、エッチングプロセスの進行及び所望のエッチング進行の達成を、即ちエッチングプロセスの「終点」を決定することが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
請求項１の特徴を有する本発明の方法は従来技術に対して、ラテラル（lateral）アンダエッチングの際に犠牲層中に残った犠牲層残分を少なくともかなり十分に、又は完全に除去することができるという利点を有する。このことは公知の方法では不可能である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
二酸化シリコンからなるこのような犠牲層残分は所々、ほとんどエッチングギャップの高さに、即ち犠牲層の厚さに達しうるので、少なくともこれは、片持ち支承される活性構造体の機械的特性に悪い影響を及ぼして、その運動（例えば、下から基板上への、又は面への）を妨げるか、又は抑制するか、もしくは邪魔をする。従って、本発明の方法は、製造される活性構造の生産の際の品質、寿命及び廃棄率をかなり改善する可能性を示している。
【０００９】
更に、このような不所望な、従来は十分には回避不可能であった犠牲層残分は、片持ち支承された構造体の揺動特性にマイナスの影響を有する。この場合、これはこの観点でも、こうして生産されたセンサもしくは活性構造体の品質リスクである。
【００１０】
本発明の方法は同時に、少なからぬ規模で存在するエッチングプロセス又は製造法に影響を及ぼすことなく、非常に簡単に、かつ経費的に有利に実現することができる。
【００１１】
本発明の更なる有利な進展及び実施態様は、従属請求項に記載の処理から判明する。
【００１２】
例えば、エッチングプロセスの終了に対して、制御された可能な限り突然生じるエッチング停止を設けていることにより、有利に、エッチングプロセスのハンドリングトレランスが得られる、即ち、オペレータ又は自動ハンドリングメカニズムはできあがった処理ウェハを、オーバエッチングを回避するために秒単位で正確にエッチング装置から取り出す必要がない。むしろ、不所望なオーバエッチングにさらすことなく、エッチングされたウェハを有利に、エッチングストップの後に必要に応じて、少なくとも短時間、エッチング装置に放置しておくことができる。
【００１３】
その他に、制御された可能な限り急激に生じるエッチングストップは、半導体技術で危惧される「シミ作用(Staining-Effekten）」の抑制に関しても有利である。
【００１４】
本発明を図面及び以下の記載により詳述する。図１はエッチング装置の断面図を、図２は変性実施態様を伴う、図１からの一部を、かつ図３から５は時間経過に伴う、エッチングプロセスによる犠牲層の除去を示している。
【００１５】
【実施例】
図１は、共沸のフッ化水素酸−水混合物２３を含有し、かつ基板２５としてのシリコンウェハがその中に設置されている例えばテフロンからなる容器１１を備えたエッチング装置１０を示している。容器１１は完全に加熱ジャケット１５により囲まれていて、このジャケットに例えば、示されていない恒温器により選択可能な温度の水が循環してポンプ導入される。これにより、容器１１及び共沸フッ化水素酸−水混合物２３の温度は所望の、一定に調節可能な値に調節される。勿論、この場所に、他の種類の加熱、例えば電気加熱テープ、熱風送風機、熱水ジャケット等も、加熱ジャケット１５の代わりに考えられる。容器１１の壁及びフッ化水素酸−水混合物２３は均一に、可能な限り同じ温度にされて、壁の所での液体の凝縮が回避されて、かつ特に均一な気相が気体状のフッ化水素酸含有エッチング媒体２４として生じることだけは、常に重要である。
【００１６】
容器１１は更に、入口１２及び出口１３を有し、それによって、Ｆで示されている矢印の方向に、選択可能な温度の例えば水を供給することができる。容器１１及び加熱ジャケット１５は、断熱ジャケット１４中に設置されていて、容器１１内の温度は一定に保持することができる。容器１１は更に蓋２０で閉じられ、フッ化水素酸蒸気に対して耐性のある例えばテフロン又はビトン(Viton）又は他のパッキング材料から製造されているパッキング２２を有する。この蓋２０には加熱素子２１の形の加熱装置が設置されていて、蓋２０の内側に設置されているシリコン基板２５を加熱し、かつ例えば３３０〜３７３Ｋ、有利には３４３Ｋの所望の温度にすることができる。加熱装置はもしくは、熱水循環であってもよいか、又は示されていない電気加熱シートと、加熱素子及び電気温度調節器と組み合わせて使用する。
【００１７】
図２にはエッチングプロセスを実施するためのエッチング装置１０の蓋２０の他の有利な実施態様を示している。この場合、基板２５は、図１のように蓋の内部に逆さに接着されているのではなく、下部の加熱された基板プレート２７上に置かれていて、この基板プレートが蓋の内側と結合されている。基板プレート２７は更に、加熱素子２１を有する。蓋２０の加熱は通常、ＨＦ蒸気の凝縮を回避するのに役立つ。
【００１８】
基板プレート２７と蓋の内部側とは更に、少なくとも２つの中空テフロンブリッジ２６を介して相互に結合されていて、この中空テフロンブリッジ内に電流電線並びに加熱素子２１の電気的接続が通っている。基板プレート２７の温度の一定の調節は通常、自体公知の方法で、例えば３３０〜３７３Ｋ、有利には３４３Ｋの温度に、示されていない温度調節を用いて、図１に記載の蓋２０全体の温度調節と同様に行う。
【００１９】
フッ化水素酸−水混合物２３として有利には、共沸混合物、即ち約３８％のＨＦ濃度を有する混合物を選択する。共沸混合物の場合、水及びＨＦをフッ化水素酸−水混合物２３から一定の残留比で蒸発させて、その濃度を長時間にわたり一定に保持する。その結果、混合物量が減少していっても、フッ化水素酸水混合物２３中のフッ化水素酸濃度は一定のままであり、かつ処理すべき多くの基板２５に対して常に一定の蒸気条件が存在する。
【００２０】
エッチング装置１０及びそれを用いて実施されるエッチングプロセスの更なる自体公知の詳細に関してはＤＥ１９７０４４５４．９を参照のこと。
【００２１】
図３から５は、基板２５上で片持ち支承される活性表面マイクロマシニング構造体９でのスチームエッチングプロセスの進展を簡略に示している。このための更に詳しい説明はＤＥ１９５３７８１４．８にある。
【００２２】
基板２５は先ず、厚さ１μｍ〜４μｍを有するＳｉＯ2層又は主としてＳｉＯ2からなる層をいわゆる犠牲層２として担持する。ＳｉＯ2層としては例えば、熱酸化物、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルトケイ酸塩）又はＬＴＯ（「低温酸化物」）を使用することができる。犠牲層２の上に次いで、厚いポリシリコン層、いわゆるエピポリシリコンが、犠牲層２の上で停止するトレンチ孔４がそこにエッチングされる第２層３として存在する。犠牲層２中には更に、トレンチ孔４の範囲で、凹部５の形成をもたらす開始等方性犠牲層エッチングが示されていて、かつ先ず、この凹部５から出発して、安定に進展する。
【００２３】
図４は、エッチングプロセスの更なる進展の際に、等方性エッチングフロント６が犠牲層３中でどのように形成され、かつ移動していくかを示していて、その際、エッチングが進展するにつれて、エッチングフロント６の間に残る残留範囲７が次第に薄くなっていく。アンダエッチングの横方向への広がりが成長すると同時に、気体状エッチング媒体２４からエッチング反応の場所への、又はエッチング反応の場所からのエッチング物質の輸送のための道程が長くなる。
【００２４】
図５は次いで、エッチングフロント６がぶつかり、それに伴い、例えば活性センサ構造として使用可能な自由に動く構造体９が片持ち支承された時点を示している。図５には更に、往々にして生じる犠牲層残留８が示されていて、これは公知のエッチング方法では、防止又は除去することが全くできないか、又は非常に困難である。
【００２５】
本発明の主な目的は従って、公知のエッチング方法の変性による、この犠牲層残留８の少なくとも十分な、又は完全な除去もしくは形成の回避である。
【００２６】
本発明の方法の第１の実施例は従って、少なくとも大部分、二酸化シリコンからなるこのような犠牲層残留８を回避するために、エッチング反応の進展に伴い連続的又は段階的に、エッチング媒体２４中の相対湿度をエッチング進度に合わせることを規定している。エッチング媒体の相対湿度を、エッチングプロセスの経過で既に達成されたアンダエッチングの程度に合わせると共に、その場合、同時に、気体状のエッチング媒体２４のＨＦ含有率も変化させる。
【００２７】
相対湿度とはこの場合、本発明の意味では常に、ウェハ表面のそれぞれの温度に関するエッチング媒体２４中の湿度、即ち、処理基板２５のそれぞれの温度に相対的な気体状のエッチング媒体２４の湿度のことであり、その際、基板２５の表面状態も僅かな影響を有しうる。この意味では例えば、基板２５の所定の温度でエッチング媒体２４中の湿度が更に高まり、基板２５上での気体状のエッチング媒体２４が凝縮する場合に、１００％の基板２５表面に関する相対湿度が達成されている。
【００２８】
従って「相対湿度」との概念は十分に、ガス容量Ｖ中にウェハ温度Ｔでエッチング媒体２４中に含有される水量と、このガス容量Ｖ中にウェハ温度Ｔで、基板表面上での凝縮を伴わずに含有されうる最大水量との比として、公知の概念である「相対空気湿度」と同一と理解することができる。
【００２９】
詳細には、記載の例ではエッチングが進展するにつれて、相対湿度のこの概念に従い、エッチング媒体２４の水含量を連続的又は段階的に高める。これは、フッ化水素酸−水混合物２３の温度を一定の蓋温度で、又は蓋２０もしくは基板２５の温度をフッ化水素酸−水混合物２３の一定の温度で変化させることにより達成することができる。有利にはこの変化は、フッ化水素酸−水混合物２３の温度を一定の蓋温度又はウェハ温度で、連続的又は段階的に高めるか、又は蓋温度もしくはウェハ温度をフッ化水素酸−水混合物２３の一定温度で連続的に又は段階的に低下させるように行う。
【００３０】
フッ化水素酸−水混合物２３の大きな熱慣性及び蓋加熱−蓋−ウェハ系の非常に低い熱慣性の故に、蓋温度もしくはウェハ温度を変化させる、殊には低減させるのが有利である。それというのも、これは、ほぼ即時に行うことができ、かつ制御技術的にも問題がないためである。
【００３１】
アンダエッチングされるべき構造体９下での犠牲層残留８の形成を回避して、それにより例えば自由な動きを常時保証するようにすることを目的とする、エッチング媒体２４中の相対湿度と進行するエッチング反応又はラテラルアンダエッチングとの適合の結果は、その場合、次の作用メカニズムに基づく：
犠牲層エッチングの間、ＳｉＯ2のエッチング反応を進行させるために公知の量の水が必要である：
ＳｉＯ2＋２Ｈ2Ｏ  →  Ｓｉ（ＯＨ）4（もしくはＳｉＯ2×２Ｈ2Ｏ）
Ｓｉ（ＯＨ）4＋４ＨＦ  →  ＳｉＦ4＋４Ｈ2Ｏ
ＳｉＦ4＋２ＨＦ  →  Ｈ2ＳｉＦ6
その場合、生じる四フッ化シリコン（ＳｉＦ4）は気体状であるか、又は水溶液中で結合している。生じるフルオロケイ酸（Ｈ2ＳｉＦ6）も通常、水溶液で存在する。ラテラルアンダエッチングのためのエッチング反応の開始後に先ず、エッチング反応を開始させるために必要であるよりも、かつ更なるエッチング反応の保持のために必要であるよりも多くの水が遊離される。
【００３２】
この理由から、基板２５上のエッチング反応は、気体状のエッチング媒体２４よりも高い温度で生じさせるべきである。それというのも、そうでなければ、ＳｉＯ2表面上で、即ち犠牲層２の範囲で、反応水の集積が生じ、液滴形成により最終的には、所々でエッチング除去された構造体９と基板２５との不可逆的な接着及びそれに伴い、その使用不可性が生じうるためである。エッチング媒体２４は通常、フッ化水素酸−水混合物２３と熱平衡である。さらに、この集積にウェハ温度により抵抗しないと、過剰の反応水は付加的に反結合により、更にエッチングレートを高めるように作用する。
【００３３】
従って、エッチング媒体２４よりも基板２５もしくは蓋２０の温度を高めることにより、生じる反応水は少なくとも部分的に蒸発するか、もしくはエッチング媒体２４からの付加的な水の凝縮に抵抗して、不動の水膜との平衡状態が犠牲層２中のＳｉＯ2−表面上で生じる。それにより、エッチングプロセスは、この動的平衡の条件がその間に生じる開始相の後に、ほぼ不動である。
【００３４】
初めはまだ問題ではないエッチングプロセスのこの段階は、図３の図に相応する。
【００３５】
図４に示すようにラテラルアンダエッチングが進行すると共に、反応性エッチング物質、殊にエッチング媒体２４から供給された水蒸気の量の不足がエッチングフロント６の所で生じる。その際、先ず自体公知の方法で、全ての関連ファクター、即ち反応水の形成速度、気体状のエッチング媒体２４からの水分子の侵入及び動的平衡での表面の水の蒸発の考慮下に、エッチングフロント６の所で不動になるようにスチームエッチングプロセスを調節することを考慮すべきである。成長するアンダエッチング幅を介しての輸送の故にエッチング媒体２４からのエッチングフロント６に至る水量が徐々に低減することにより、この動的平衡の割合はますます変化するが、これはエッチング媒体２４からの水蒸気の侵入に基づく。
【００３６】
水蒸気を既に、本来のエッチングフロント６への徐々に長くなる道程で、囲まれた表面の所で凝縮させ、それに続いて再び、蒸発させることによっても、エッチングフロント６の所での水量の低下は実現する。従って確かに、常に反応水はエッチングフロント６の所でエッチング反応により生じるが、エッチングフロント６の所でのエッチング反応での水侵入の合計は総じて、動的平衡のシフトにより低減する。
【００３７】
従って、エッチングプロセスは徐々に「水不足」となり、かつエッチングレートはアンダエッチング幅の成長と共に低下する。更に、犠牲層２での低減するエッチングレート、即ちＳｉＯ2の低下する溶解速度と共に、時間単位当たり生じる反応水の量も低下するので、加えてエッチング速度の低減の自己強化が生じて、前記の平衡は新たに、かなり低いエッチングレートを伴うかなり低い水準に調節する。
【００３８】
アンダエッチング速度のこの低下は実際に、高いアスペクト比を介してのみ得られる構造、例えばコーム構造又は穿孔材料のアンダエッチングの場合、自由に入手可能な構造と比較して、典型的には１：３〜１：４のエッチング速度の違いをもたらす。この違いは確かに非常に不所望ではあるが、多くの場合なお、認容可能である。
【００３９】
図５に示されているようなエッチングプロセスの終了近くで、エッチングフロント６の貫通の後に、なお酸化シリコンからなる犠牲層残留８が残留していて、かつエッチングすべき犠牲層面がかなり低減している場合、事態は臨界的になる。この段階では、犠牲層残留８のためのエッチング反応は水不足の故に少なくともほとんど停止する。
【００４０】
同時に、図５に記載のエッチングプロセス段階で、長時間にわたり付加的にアンダエッチングすることによって克服することもできない、更なる非常に不所望な効果が生じる：エッチングプロセスの終了段階でエッチングフロント６の所で生じる水量が低下すると不可避的に、溶解反応から生じる、反応水に溶解した最終産物Ｈ2ＳｉＦ6（フルオロケイ酸）の濃度も上昇する。
【００４１】
この「水不足」は最終的に、このフッ化水素酸溶液の乾燥及びいわゆる「シミ(Stain)」の形成、即ち、外部の攻撃的化学物質を用いてももはやエッチングすることができない不溶性酸化シリコンの形成をもたらし、この不溶性酸化シリコンは、なお存在する自体エッチング可能な酸化シリコン表面のところで結合し、これをパッシベーション化する。
【００４２】
このことと関連して半導体技術で通常、湿式エッチング法で使用するプロセス技術的手段、例えばこの心配される「シミ」作用を抑制するための好適なエッチング添加剤は、気体状のエッチング媒体２４を用いる前記のエッチングプロセスでは使用することができない。
【００４３】
「シミ」の形成はこの場合、主に次の、溶解したフルオロケイ酸を濃縮する際に生じる、残留水分子との逆反応に基づく：
ｎ×Ｈ2ＳｉＦ6＋２ｎＨ2Ｏ  →  ［ＳｉＯ2］ｎ＋６ｎＨＦ
従って、前記の実施例では、少なくともエッチングフロント６の貫通の後に、アンダエッチング幅の拡大に伴うエッチングプロセスの湿気もしくは水の不足を、なお基板２５上にエッチング可能な犠牲層残留８の言うに足るほどの範囲が存在する限りにおいて、回避することが規定されている。
【００４４】
エッチング媒体２４中、即ちスチームエッチング雰囲気中の相対湿度を高めるために、択一的に使用できるか、又は問題なく相互に組み合わせることもできる数多くの可能性もしくはパラメーターが用意されている。
【００４５】
例えば、エッチングプロセスが進展する間に蓋温度及びそれに伴いウェハ温度を低下させることにより、基板２５に対するエッチング媒体２４の相対水含分の上昇によるエッチングフロント６への水供給の低下に、抵抗することができる。これに対して例えば、エッチングフロント６が貫通した後に例えば２０Ｋ程、蓋温度及びウェハ温度を最終的に低下させることにより、片持ち支承されている構造体９の下に位置するエッチング可能な最後の犠牲層残留８の除去を保証することが規定される。
【００４６】
本発明の第２の実施態様は第１の実施例を継続して、付加的にエッチングプロセスに続ける、即ち犠牲層残留８の除去の後に、エッチングプロセスを制御して停止させて、殊に容易に侵入可能な、従っていずれにせよ迅速にエッチングされる領域の不所望なアンダエッチングを回避する。
【００４７】
気体状エッチング媒体２４中の湿度を、最後の犠牲層残留８の除去の後に急激に低下させることにより、この有利に可能な限り迅速に、又は急速に行われるエッチングストップを達成する。このために有利には、低い熱慣性の故にウェハ温度を蓋２０の温度を介して、即ち加熱素子２１の好適な自体公知の制御より、例えば１０〜２０Ｋ高めて、エッチング反応を実際に急激に停止させる。
【００４８】
エッチングの進展、即ち時間の関数として既に達成されたラテラルアンダエッチングを制御して、かつ測定することができるように、かつ更に、エッチングプロセスの終了間際、即ち残留範囲７の貫通の直前にエッチング媒体の相対湿度を調整、殊には高めるために、かつ／又はエッチング除去されるべき構造体９の下の犠牲層残留８の一定の調節されたラテラルアンダエッチングの達成、即ち完全な除去の時点を認知するために、この実施例では更に、ＤＥ１９９１０９８３．４中で提案されている方法及びそこに記載の装置を使用することを規定している。
【００４９】
要約するとこのためには、ＤＥ１９９１０９８３．４によるラテラルアンダエッチング法の継続的な測定技術的把握のために、活性構造体９と一緒にアンダエッチングされる基板２５上にＬＣ共振器が所定の位置に施与されていて、その際、その共振周波数は、アンダエッチングの関数として変化する。ラテラルアンダエッチングに比例するこのＬＣ共振器の共振周波数もしくは共振周波数変化を測定することにより、選択的に連続的又は断続的に、ウェハ表面上でのエッチング反応の進展及びエッチング停止を行うための残留範囲７の貫通の時点に関する認知が得られる。
【００５０】
ＬＣ共振器を介していつでも測定可能な、既に達成されたアンダエッチングにより簡単に、基板２５上でのエッチングプロセスの要求に正確に応答し、かつ各時点で必要な量の、エッチング媒体２４中の相対湿度を提供することが可能である。このために例えば、測定されたエッチング進度から、自体公知の調節装置に与える標準サイズを得る。この調節装置はエッチング媒体２４中の相対湿度を自動的に、ラテラルアンダエッチングのそれぞれの時点に最適な、予備実験で予め経験的に決定された値に調節し、かつ所定のアンダエッチング幅が達成されたら自動的に前記の方法でエッチングプロセスを中断する。
【００５１】
進行するアンダエッチングの経過中にエッチング媒体２４中の相対湿度を調整するための、即ち殊に、蓋温度を変化させる、又はフッ化水素酸−水混合物２３の温度を変化させるための前記の可能性の他に、次に詳述する、調整のための一連の更なるパラメーターが存在する。その場合、エッチング媒体２４中の相対湿度を調節するための前記の可能性を相互に組み合わせることもでき、具体的なエッチングプロセスでは、それぞれ個々のケースで用いることができ、かつ択一的に、又は一緒にも変動させることができる数多くのパラメーターが用意されていることを特記すべきである。
【００５２】
例えば、フッ化水素酸−水混合物２３の温度又は蓋２０の温度の単独変化の代わりに、アンダエッチングの関数として変化する所望の、蓋温度又はウェハ温度とフッ化水素酸−水混合物２３の温度との間の温度差が生じるように、両方の温度をエッチングプロセスの間に一緒に、変化させることが明らかに可能である。有利にはこのために、この温度差を連続的に、又は段階的にエッチング進行に伴い低下させる。
【００５３】
さらなる実施例は、エッチング媒体２４に酸素、窒素、アルゴン又はそえｒぞれのスチームエッチングプロセスに関して不活性な他のガスを、変動するガス流でのエッチングプロセスの進展に伴い添加することを規定している。このために、この不活性ガスを連続的又は段階的に変化するガス流と共に、エッチング装置１０中に好適なガス供給管を介して供給し、かつエッチング媒体２４との十分な混合の後に、ガス排出管を介して再びエッチング装置から排出させる。こうして総じて、エッチング媒体２４の希釈が生じ、蒸気圧の低下及びそれに伴うエッチング媒体２４の相対湿度の低下がもたらされる。
【００５４】
詳細には、エッチングプロセスの間に先ず、不活性ガス、例えば酸素を所定の出発ガス流と一緒に供給し、出発ガス流はラテラルアンダエッチングの進展に伴い連続的又は段階的に規定のように低下させる。この処理により徐々に、気体状のエッチング媒体２４の飽和度及びそれに伴うその相対湿度が上昇する。
【００５５】
ついでに、不活性ガスの代わりに乾燥ＨＦガスを制御されたガス流と一緒にガス供給管を介してエッチング装置１０に付加的に供給して、更にエッチング媒体２４のＨＦ含有率を変化させる、殊には高めることができる。これに加えて例えば、ラテラルアンダエッチングの進行の間、付加的に供給される乾燥ＨＦガスの量を連続的又は段階的に高めて、エッチング媒体２４を徐々に攻撃的にし、かつそれに伴い反応水の形成を酸化溶解反応の増加により高める。
【００５６】
もう１つの実施例は、ガス流に関して制御される調整可能な漏出、例えば容器１１の壁面の相応するバルブを介しての漏出を設けることを規定している。この漏出は、エッチング装置１０の内部中のエッチング媒体２４と外側大気との接続を保証して、調整可能な漏出率を伴う漏出を介してエッチング媒体２４を外部雰囲気に、例えば毒性ガス用の通風室に逃出させることができる。これにより、気体状のエッチング媒体２４がフッ化水素酸−水混合物２３により飽和されていないので、その際、エッチングプロセスの進展の間、漏出率の変化により気体状のエッチング媒体２４の飽和度を変化させる、殊には連続的又は段階的に高めることができる。
【００５７】
エッチング媒体２４中の相対湿度を調整するための前記のパラメーターの他に、又はそれと択一的に、ガス供給管を介して付加的に水蒸気をエッチング装置１０中に供給して、それによりエッチング媒体２４の水含分に影響を与えることもできる。有利にはこのために、エッチングプロセスの進展の間に、エッチング媒体２４に供給される水蒸気量を連続的又は段階的に高める。
【００５８】
ガス供給管を介して水蒸気を供給する代わりに更に、フッ化水素酸−水混合物２３の範囲に設置され、かつ規定の方法で付加的に液体をフッ化水素酸−水混合物２３から蒸発させるように、外部から制御することができる蒸発器を設けることもできる。このために蒸発器は例えば、フッ化水素酸−水混合物２３を結合している電気抵抗ヒーターを備えた小さいテフロン容器として設置される。エッチングプロセスの進展の間に、蒸発器を例えば所望の時点で活動させ、かつ時間単位当たりの蒸発液体量を、電力を高めることにより段階的又は連続的に増加させて、気体状のエッチング媒体２４の飽和度もしくは相対湿度を高める。
【００５９】
蒸発器の代わりにその他に、例えば噴霧ノズルの形の噴霧装置を設置することもでき、それを用いて、進行するエッチングプロセスに伴い付加的に水を、非常に細かい噴霧滴としてエッチング媒体２４中に噴霧して、エッチング媒体２４中の相対湿度を高める。使用される水は他に有利には、その温度が少なくともフッ化水素酸−水混合物２３の温度と同じか、又はそれより高いように予備加熱する。これにより、噴霧される水が完全に気相に移行するか、もしくは水蒸気としてエッチング媒体２４中の相対湿度を調節することを保証する。
【００６０】
最後に、エッチング装置１０の内部に、超音波発生器を設けることもでき、これは超音波放射によりフッ化水素酸−水混合物２３中、その表面の所で微細な液滴噴霧を気相に移行させて更に、制御しつつ付加的な湿気をアンダエッチングの関数として気体状のエッチング媒体２４中に添加する。
【００６１】
本発明の更なる実施例は最後に、エッチング装置１０の内部に、その温度をエッチング装置１０の外部からの制御を介して調節することができる自体公知の凝縮器が設置されていることを規定している。詳細にはそのために、その表面の所で気体状のエッチング媒体２４からの凝縮を行い、かつ生じた凝縮液滴をプロセスに害のないように集め、かつフッ化水素酸−水混合物２３中に戻し導入するように凝縮器の温度を先ず調整する。
【００６２】
凝縮器の温度がフッ化水素酸−水混合物２３の温度と同じか、又はそれを上回る場合には、述べる程の凝縮は生じず、エッチング媒体２４から湿気は取り出されない。エッチング媒体２４は従って、フッ化水素酸−水混合物２３の表面に対しては飽和したままである。これに対して、凝縮器の温度がフッ化水素酸−水混合物２３の温度未満に低下すると、凝縮器はエッチング媒体２４から湿気を除く。
【００６３】
エッチング媒体２４中の相対湿度を変化させるために従って、エッチングプロセスの間、凝縮器の温度を、フッ化水素酸−水混合物２３未満の温度から次に、段階的又は連続的に、エッチング媒体２４から除かれる湿気が徐々に少なくなる温度に近づける。総じて、エッチングプロセス、即ちラテラルアンダエッチングの進展の間に時間単位当たりに生じる凝縮物の量は低下し、かつ気体状エッチング媒体２４の飽和度は従って高まる。
【００６４】
前記のように、エッチング媒体２４の相対湿度に影響を与えるために行われる選択肢を組み合わせて、又は択一的に使用することは容易に可能である。
【００６５】
所望のラテラルアンダエッチングが達成された後にエッチングプロセスを短時間以内に、又は急激に停止させるために、これらの方法もしくはこれらの方法の組み合わせのいずれも、逆に使用することができることが特に重要である。このために、エッチング媒体２４中の相対湿度をそれぞれ著しく低下させて、それにより、前記のようにエッチングプロセスが停止することだけが必要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】エッチング装置の断面図を示す図。
【図２】蓋の変性実施態様を伴う図１からの一部を示す図。
【図３】エッチングプロセスによる犠牲層の除去の初期段階を示す図。
【図４】図３に示した図に続く犠牲層の除去段階を示す図。
【図５】図４に示した図に続く犠牲層の除去段階を示す図。
【符号の説明】
２  犠牲層、  ３  第２層、  ９  構造体、  １０  エッチング装置、  ２３フッ化水素酸−水混合物、  ２４  エッチング媒体、  ２５  基板
【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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