(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミクロメカニカルデバイスを製造する方法であって、
（ａ）マスクを有する基板を、該マスクの開口部を通じて、所望の深さまでエッチングして、基板内に、側壁と底面を有する深溝を形成し、
（ｂ）前記基板とマスクとの露出表面上に、一般式ＣYＦXのフルオロカーボンポリマーである保護物質層又は一般式ＣYＨXの保護物質層を蒸着し、
（ｃ）前記保護物質を前記底面から選択的に除去し、
（ｄ）気体又は蒸気のフッ素含有エッチング剤を使用して、前記底面をプラズマの非存在下でエッチングする、
各ステップから成ることを特徴とする方法。
【請求項２】
フッ素含有エッチング剤が、ＸｅＦ2、Ｆ2、ＣｌＦ3、またはこれらの混合物から成ることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
フッ素含有エッチング剤がＸｅＦ2であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
マスクと残留保護物質とを除去するステツプをさらに含む請求項１から３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
保護物質が一般式ｎ（ＣＦ2）の形のものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
保護物質が一般式ｎ（ＣＨ2）の形のものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の方法によって製造されることを特徴とするミクロメカニカルデバイス。
【請求項８】
深溝によって分離される一連の隣接フィンガーから成ることを特徴とする請求項７記載のミクロメカニカルデバイス。
【請求項９】
ミクロメカニカルデバイスを製造する装置であって、
（ａ）マスクを有する基板を所望の深さまでエッチングする手段、
（ｂ）基板とマスクとの露出表面上に、一般式ＣYＦXのフルオロカーボンポリマーである保護物質層又は一般式ＣYＨXの保護物質層を蒸着する手段、
（ｃ）前記保護物質を選択的に除去する手段、
（ｄ）非保護領域をプラズマの非存在下でエッチングする気体又は蒸気のフッ素含有エッチング剤を供給する手段、
から成ることを特徴とする装置。
【請求項１０】
マスクと残留保護物質とを除去する手段をさらに含むことを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
基板がシリコン製であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、フッ素エッチング剤ソースたとえば二フッ化キセノン（ＸｅＦ2）を用いて、メカニカルデバイスを製造するための方法と装置に関する。二フッ化キセノンは等方性の乾燥気相エッチング剤であって、低温でシリコンに穏やかなエッチングを生じる。通常、二フッ化キセノンは無色の結晶の形で供給され、これは分解することなく昇華する。ＸｅＦ2の昇華圧は大体４Ｔｏｒｒである。
ミクロメカニカルデバイスを製造する現行の方法では、異方性エッチング、マスクの除去、酸化シリコンの蒸着、選択的な酸化物エッチング、ならびにＳＦ6プラズマによるシリコンの等方性エッチング、および酸化物除去の各ステップを使用する。しかし、この方法は多くのステップを必要とするため、長いサイクル時間と大きな費用とがかかる。その他の方法では、二酸化シリコンから成る埋め込み酸化物層までエッチングを行い、シリコンの異方性エッチングを酸化物界面で選択的に停止する。次に、酸化シリコンを、ＨＦによって選択的に除去して、シリコンの構成物を生成（ｒｅｌｅａｓｅ）させる。しかし、この方法では、埋め込み酸化物層を有するウェーハの使用が必要であり、これには、非常に大きな費用がかかり、またＨＦによるエッチングのための追加装置にも同様に非常に大きな費用がかかる。さらに、液体ＨＦエッチングそのものは、スティクション（ｓｔｉｃｔｉｏｎ）の問題を生じるかなりの可能性を有する。
本発明の第一の側面によれば、ミクロメカニカルデバイスを製造する方法であって、（ａ）マスクを有する基板を、該マスクの開口部を通じて、所望の深さまでエッチングして、基板内に、側壁と底面を有する深溝を形成し、
（ｂ）前記基板とマスクの露出表面上に、一般式ＣYＦXのフルオロカーボンポリマーである保護物質層又は一般式ＣYＨXの保護物質層を蒸着し、
（ｃ）保護物質を前記底面から選択的に除去し、
（ｄ）気体又は蒸気のフッ素含有エッチング剤を使用して、前記底面をプラズマの非存在下でエッチングする、
各ステップから成る方法が提供される。
好ましくは、このフッ素含有エッチング剤はＸｅＦ2である。しかし、他の蒸気、たとえば、本件の出願人の同時出願中の英国特許出願第９９０４９２５．６号明細書に説明されているＦ2またはＣｌＦ3（これらは気相でシリコンをエッチングするかまたはエッチング速度を高める）も、同様に、ＸｅＦ2の代替物として、または混合物たとえばＸｅＦ2との混合物の形で使用することができる。したがって、以下ではＸｅＦ2の使用を詳細に説明するが、他の気体を使用することもできる。
マスクには、複数の開口部を簡便に与えることができる。
この方法は、さらに、マスクと残留保護物質とを除去するステツプを含むことができる。この除去はプラズマによって実施することができる。基板は好ましくはシリコンから成る。
好ましい実施態様においては、マスクはフォトリソグラフィープロセスによって付着させられる。
基板は、好ましくは実質的に異方性のエッチングによってエッチングされる。異方性エッチングは、ＥＰ-Ａ-０８２２５８２号およびＥＰ-Ａ-０８２２５８４号明細書に記載されている方法によって簡便に実施することができる。これらの明細書を参照されたい。
加工物をエッチングする方法または装置におけるＸｅＦ2の使用は、英国特許出願第９７０９６５９．８号明細書に開示されている。同明細書を参照されたい。
保護物質は、ＣYＦX（ＸおよびＹは任意の適当な値）たとえばＣＦX（ｘは２とすることができる）のポリマー鎖の形のものとすることができる。したがって、この保護物質は一般式ｎ（ＣＦ2）のものとすることができる。一例として、橋かけポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とすることができる。蒸着は、適当なソースガスたとえばＣ4Ｆ8によって、プラズマたとえば高周波プラズマを生成させることによって、実施することができる。好ましい実施態様においては、保護物質の代表的な蒸着厚さは約１０〜１００ｎｍの範囲にある。あるいは、保護物質はＣYＨXたとえばＣＨX（ｘは２とすることができる）ポリマー鎖の形のものとすることができる。したがって、保護物質は一般式ｎ（ＣＨ2）の形のものとすることができる。この場合、ソースガスはたとえばＣＨ4とすることができる。この場合も、ＸおよびＹは任意の適当な値とすることができる。
保護物質は側壁を除く任意またはすべての表面から選択的に除去することができ、フッ素含有エッチング剤によるエッチングがすべての生成非保護領域で起るようにすることができる。
保護物質は、プラズマ、たとえば酸素、または（周知の）たとえばアルゴン、ヘリウム、もしくは窒素との混合物のプラズマによって、選択的に除去することができる。選択的除去に必要な条件は、当業者に公知の適当なプラズマプロセスによって実現することができる。
フッ素含有エッチング剤によるエッチングは、基板の非保護領域の等方性エッチングとすることができる。
本発明の第二の側面によれば、前記の方法によって形成されるデバイスが提供される。
このデバイスは深溝によって分離される一連の隣接フィンガーとして形成することができる。フッ素含有エッチング剤たとえばＸｅＦ2を使用してアンダーカットし、深溝が連絡するようにすることができる。
本発明の第三の側面によれば、ミクロメカニカルデバイスを製造する装置であって、
（ａ）マスクを有する基板を所望の深さまでエッチングする手段、
（ｂ）基板とマスクの露出表面上に、一般式ＣYＦXのフルオロカーボンポリマーである保護物質層又は一般式ＣYＨXの保護物質層を蒸着する手段、
（ｃ）保護物質を選択的に除去する手段、
（ｄ）非保護領域をプラズマの非存在下でエッチングする気体又は蒸気のフッ素含有エッチング剤を供給する手段、から成る装置が提供される。
保護物質を蒸着する手段はプラズマを生成する手段とすることができる。保護物質を選択的に除去する手段は、好ましくは、適当なプラズマを与える手段を含む。
好ましい実施態様においては、前記装置は、さらに、マスクと残留保護物質とを除去する手段を含むことができ、該手段はプラズマソース好ましくは酸素プラズマソースとすることができる。
以上、本発明を説明したが、本発明は、前記の特徴または下記の説明で示す特徴の任意の発明的組合せを含む、と理解すべきである。
本発明はいろいろなやり方で実施することができる。以下で、添付の図面を参照しつつ、例として、ひとつの特定実施態様について説明する。
図１は、パターンフォトレジストを有するシリコン基板の断面図である。
図２は、シリコンがエッチングされた、図１の断面に対応する断面図である。
図３は、保護層が蒸着された基板の、図１および２に対応する断面図である。
図４は、保護層が選択的に除去された基板の、対応する断面図である。
図５は、基板の部分エッチングを示す、基板の対応する断面図である。
図６は、エッチングが完了した基板の、対応する断面図である。
図７は、本発明の方法によって形成された、組み合わされたシリコンフィンガーの上面図である。
図８は、図７の線Ａ−Ａに沿う断面図である。
図９は、本発明の装置の模式図を示す。
図１は、パターンの描かれたフォトレジスト（マスク）２を有するシリコン基板１を示す。シリコン基板１には、フォトリソグラフィプロセスによってパターンが描かれる。フォトレジスト２の各部分の間には溝３がある。
図２に示すように、次に、シリコンは、形成物の側壁のエッチングができるだけ小さくなるように、異方性エッチングにより、下方に所望の深さまでエッチングされる。このエッチングは、任意の適当な方法によって実施することができる。この点に関しては、ＥＰ-Ａ-０８２２５８２号およびＥＰ-Ａ-０８２２５８４号明細書を参照されたい。このエッチングは側壁４と底面５の形成をもたらす。一連の側壁４と底面５は協同して深溝６を形成する。
図３に示すように、保護物質の層が露出表面上に約１００ｎｍの厚さまで蒸着される。蒸着層を７で示す。この層は、前述のように、ソースガスをＣ4Ｆ8とする高周波プラズマを生成することによって、処理室内で蒸着され、ＣYＦXの層を与える。一例は橋かけＰＴＦＥの層である。
図４に進むと、アルゴン／酸素混合物が、上面８と底面５によって示される水平面から、ＣYＦX（たとえば、橋かけＰＴＦＥ）を選択的に除去する。必要な条件は、たとえば、前述のように、低圧反応性イオンエッチングまたは誘導結合型プラズマ法を使用することにより、実現できる。
次に、底面５の非保護シリコン領域をエッチングすることができる。図５はエッチ部（ｅｔｃｈｅｓ）９をもたらす部分エッチングの結果を示す。本発明においては、エッチ部９をもたらす非保護シリコン領域の等方性エッチングには、ＸｅＦ2を使用する。
図６は、ＸｅＦ2により最後までエッチングしたあと、酸素プラズマにより、フォトレジスト２と残留蒸着層７をともに除去したあとの結果を示す。このエッチングにより、１０で示す完成エッチ部が得られる。
上述の方法は、異方性エッチング成形のあとシリコンのミクロ構造を切り離す（ｒｅｌｅａｓｉｎｇ）簡単なやり方を与える。たとえば、前述のように、図５は成形過程が行われている構造を示し、図６は切り離された構造を示す。この方法は、異方性エッチングと同じ処理室で継続して実施することができる。たとえば、すべてのステップを同じ処理室内で実施することができる。
図１〜６によって示される系列において、組み合わされたシリコンフィンガーから成る構造の例が得られる。この方法はバルクまたは多結晶シリコンを基板とする構造に適用することができる。
図７と８は得られるシリコンミクロ構造の最終形状を示す。これらの図には、組み合わされたシリコンフィンガー１０が示されている。
本発明で得られるミクロ構造はいくつかの用途を有するが、代表的な用途は加速度計とジャイロスコープであろう。これは、一組のシリコンフィンガー１０を固定し、力が加わったとき他の一組が動けるようにすることによって、シリコンフィンガー間のキャパシタンスを測定し、運動をキャパシタンスの変化によって検出することにもとづく用途である。
図９は本発明での使用に適した反応器室１１を示す。通常、真空室１２は基板１４を収容する支持電極１３ともう一つの離して配置してある電極１５とを有する。基板１４はクランプ１６によって支持体１３に押しつけることができる。室１２は、コイル１７によって包囲されており、室１２内の電極１３と１５との間にプラズマを発生させるのに使用される高周波電源による電力供給を受ける。あるいは、プラズマ生成のためにマイクロ波電源を使用することができる。どちらの場合にも、プラズマバイアスの生成が必要であり、このバイアスはＲＦまたはＤＣとすることができ、支持電極１３に接続して、プラズマから基板１４上へのイオンの進路に影響を与えるようにすることができる。そのような調節可能なバイアス手段の例を１９で示す。室１２には、気体流入口２０と排出口２１とが備えてある。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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