蚀刻方法技术

本发明专利技术旨在提供一种蚀刻方法，其允许从微细蚀刻孔中以足够的速率蚀刻并除去牺牲层，由此可形成具有大中空部分或复杂构造的空间部分的结构，以及具有高纵横比且具有优异形状准确性、并不使表面状态变差的结构。在蚀刻方法中，使工件暴露于含有蚀刻反应物的处理流体中，且处理流体保持在其相对于工件流动的状态。这种状态下，在工件表面上，照射光间歇地照射以间歇地加热工件。由此，工件附近的处理流体被间歇地加热，从而膨胀或收缩以蚀刻。作为处理流体，可优选使用含有蚀刻反应物的物质和处于超临界状态的物质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别涉及应用于半导体器件或微电机的制造中的，一种牺牲层(sacrificing layer)被选择性地蚀刻并除去以形成精细的三维结构。
技术介绍
随着微型化技术的发展，微电机(微型电动机械系统MEMS)和其中装配有微电机的小器件引起了人们的注意。微电机是电气地和机械地组合了由诸如硅基板或玻璃基板的基板上形成的三维结构而制得的移动部分和控制对移动部分的驱动的半导体集成电路等的元件，并构成共振器元件等如光学元件和FBAR(膜本体声共振器(Film Bulk Acoustic Resonator))。迄今为止，在这种微电机和半导体领域中，一种方法以这样的方式进行在基板上预先形成牺牲层，在牺牲层之上形成结构层，然后进行图案化(pattern)，随后选择性地蚀刻并除去牺牲层，由此形成在图案化结构层的下面布置有中空部分的三维结构或者具有高纵横比的三维结构。作为牺牲层，使用二氧化硅(SiO2)或硅(Si)，且当牺牲层被蚀刻并除去时，使用可迅速地且选择性地蚀刻牺牲层的蚀刻剂来进行蚀刻。例如，对于由二氧化硅形成的牺牲层，用含氟(F)蚀刻液体来进行蚀刻，而对于由硅形成的牺牲层，用蚀刻气体如气态氟化氙(XeF2)或者氟化溴(BrF3)来进行蚀刻。此外，例如，对于在结构层之下形成有中空部分的三维结构，首先，如图6A中所示，在基板1上部将牺牲层2图案化，且形成结构层3以便覆盖在基板1和牺牲层2上。其次，根据所需将结构层3图案化成一种形状，且在结构层3中形成到达牺牲层2的蚀刻孔3a。随后，如图6B中所示，通过蚀刻孔3a蚀刻且除去牺牲层。由此，可得到在结构层3之下具有中空部分a的三维结构。此外，对于制造半导体器件时形成圆柱形电容器的下部电极而言，首先如图7A中所示，在基板1上，形成第一牺牲层2，接下来对其配置孔图案2a，此外沉积下部电极层5覆盖孔图案2a的内壁。随后，为了填充孔图案2a的内部，在下部电极层5上进一步沉积第二牺牲层6，接下来抛光并除去牺牲层6的顶端部分和其下的下部电极层5，由此形成圆柱形的下部电极层5。此后，如图7B中所示，选择性地蚀刻并除去牺牲层2和6，且由此在基板1上作为三维结构而形成圆柱形下部电极5a。对于用化学液体作蚀刻剂的上述而言，在其干燥处理过程中，有时，蚀刻形成的结构(如下部电极)由于漂洗液体的表面张力而损坏。作为对此问题的阻止方法，已提议一种方法，其中在用结合了气体扩散性和液体溶解性的超临界流体替换漂洗液体之后，使该超临界流体汽化。特别地，对于浸透图案的漂洗液体而言，在用液体二氧化碳替换漂洗液体之后，对其上形成图案的基板进行加热，从而将图案加热到高于填充液体二氧化碳的容器内部温度的温度，图案中残留的漂洗液体可快速释放到外面(JP-A NO.2002-313773)。此外，还提出了一种方法，其中当用超临界流体中包含蚀刻反应物(etching reaction species)的处理液体进行蚀刻时，干燥处理可以是不必要的。然而，这样的具有下述的问题。例如，在形成具有图6A和图6B所示中空部分a的三维结构时，因为根据蚀刻形成的中空部分a变得比蚀刻孔3a更大，这使得难以通过蚀刻除去牺牲层2。此外，在如图7A和7B所示的三维结构(圆柱形电容器的下部电极)中，因为圆柱形状的纵横比变得更大，使得难以蚀刻并除去牺牲层2和6。这是因为下面所述的蚀刻机制。也就是说，随着蚀刻牺牲层2和6的进行，包含于蚀刻剂中的蚀刻反应物被消耗。因此，为了进一步进行蚀刻，有必要从蚀刻孔中除去含有被减活化的蚀刻反应物的蚀刻剂，并从蚀刻孔中供应新的蚀刻剂。然而，随着蚀刻的进行，中空部分a变得更大且圆柱形状的纵横比变得更高；因此，这使得难以通过微细的蚀刻孔交换蚀刻剂，且蚀刻剂对被蚀刻部分的替换效率变低。结果，随着蚀刻的进行，对牺牲层2和6的蚀刻速率明显降低，且这使得难于蚀刻并除去牺牲层2和6。如上所述，在牺牲层2和6变得难以完全蚀刻且除去，从而产生牺牲层2和6的残余物的情况下，蚀刻的形状准确性，即，三维结构的形状准确性降低。因此，具有三维结构的微电机或者半导体器件的操作性能变差。此外，由于上述的蚀刻速率降低，蚀刻时间在整体上延长了；因此，即使对结构层的表面，也施加了蚀刻的影响，从而，有时拥有三维结构的微电机的性能变差。例如，在光调制微电机中，结构层的表面由光反射层如铝膜等形成。这种情况下，当铝膜表面受到蚀刻的影响时，难以获得原来的反射性能。
技术实现思路
在这种情况下，本专利技术旨在提供一种，其允许以足够的速率从微细蚀刻孔中蚀刻且除去牺牲层，由此可形成具有大中空部分或者具有复杂构造的空间的结构，以及具有高纵横比并具有优异的形状准确性且不使表面状态变差的高纵横比的结构。在为达到这一目的的根据本专利技术的中，使工件(work)暴露于含有蚀刻反应物的处理流体中，将光间歇地照射在工件的表面上以进行加热。由此，工件附近的处理流体被间歇地加热，从而膨胀或收缩。此时，将处理流体保持在相对于工件流动的状态。在这样的中，用光间歇地照射工件的表面，由此工件附近的处理流体由于来自工件的热传导而被间接地加热。因此，处理流体从与工件接触的那一侧被有效地加热并膨胀。由于这种膨胀，工件附近的处理流体的密度降低。因此，即使当工件在其表面侧上具有中空部分时，或者即使当工件具有孔或槽时，中空部分、孔或槽中的处理流体也从与处理流体接触的工件表面受热并膨胀，并由此从中空部分、孔或槽排空。此外，由于热是间歇地施加的，在两次加热之间，工件的热量被工件自身和相对于工件流动的处理流体所消散。热消散之后，中空部分、孔或槽中的处理流体冷却且收缩，流动地供应到工件表面、且含有新的蚀刻反应物的处理流体被强制引入到中空部分、孔或槽中，以替换处理流体。因此，由于因光照射而导致的间歇加热，重复且有效地进行对处理流体的上述强制替换。结果，可保持中空部分、孔或槽中的蚀刻速率。因而，根据本专利技术的，可进行蚀刻而不在具有复杂形状或者比蚀刻孔大的中空部分中、以及此外的具有高纵横比的孔或槽中留下牺牲层。由此，可获得对蚀刻形状精度的改善，且由于可以缩短蚀刻时间，所以可以表面性质因蚀刻而变差。结果，例如，可改善拥有三维结构部分的微电机或半导体器件的操作性能。附图说明图1是用于根据实施例的中的加工装置的构造图。图2是示出了根据实施例的的流程图。图3是示出了根据实施例的中照射光的间歇照射的曲线图。图4A和4B是说明根据实施例的的效果的图。图5是示出了根据实施例的的效果的曲线图。图6A和6B是说明现有的的示例的截面图。图7A和7B是说明现有的的另一示例的截面图。具体实施例方式在下文中，将说明根据本专利技术的的实施例。在说明的实施例之前，先说明优选用于蚀刻器件中的加工装置的构造的实施例。(加工装置)图1是示出了用于本专利技术中加工装置的一个例子的示意构造图。加工装置具有在那里进行蚀刻的处理室11。在处理室11中，可容纳作为工件的基板S，且其内部的温度可保持在预定值。此外，在面对容纳于处理室11中的基板S表面(即要被蚀刻的表面)的位置上，放置有传送照射在基板S上的照射光(如激光或灯光)h的光学窗口12。对于光学窗口12，可优选使用已知的合成石英或萤石。此外，通过阀b，排气管13和流体供应管14连接到处理室11，由此形成处理室本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蚀刻方法，包括：当工件暴露于含有蚀刻反应物的处理流体中时，在工件表面上间歇地照射光以加热，并由此间歇地加热工件附近的处理流体，以膨胀或收缩；以及同时，使处理流体保持在其相对于工件流动的状态。

【技术特征摘要】
JP 2003-10-29 368221/031.一种蚀刻方法，包括当工件暴露于含有蚀刻反应物的处理流体中时，在工件表面上间歇地照射光以加热，并由此间歇地加热工件附近的处理流体，以膨胀或收缩；以及同时，使处理流体保持在其相对于工件流动的状态。2.如权利要求1所述的蚀刻方法，其中处理流体在超临界状态的...

【专利技术属性】
技术研发人员：村本准一，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]