專利名稱：硅系列構造體的制造裝置與制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及硅系列材料的加工技術和硅系列構造體的制造技術。在本說明書中，所謂硅系列材料是指單晶硅、多晶硅、氧化硅、氮化硅等。所謂硅系列構造體是指制造中或制造后包含硅系列材料的構造體。在硅系列構造體中也可包括硅系列材料以外的材料。
背景技術：
由于半導體制造技術的發(fā)展，開發(fā)出各種硅系列材料的加工技術。通過應用該硅系列材料的加工技術，不只是MOS(Metal OxideSemiconductor)等半導體元件，還可制造出帶有傳感器或促動器等功能的各種硅系列構造體。在今天，可以實現(xiàn)幾μm以下的硅系列材料的微加工，通過微加工技術(micromachining技術)，也可制造μm級微小構造體。
(第一背景技術)參照圖20～圖22來介紹采用硅系列材料的加工技術來制造例如如圖22所示的具有中空空間320的硅系列構造體的制造方法。該硅系列構造體設有向中空空間320的上方伸展的梁和質(zhì)量體A。
首先如圖20所示，在硅基板302上的規(guī)定領域形成氧化硅層308。接著，形成硅層312以覆蓋氧化硅層308。
將通過以上的工序獲得的如圖20所示的試料收容到干式浸蝕裝置的浸蝕反應室中。在此裝置中，將浸蝕硅的氣體提供到浸蝕反應室中，如圖21所示，局部對硅層312進行干式浸蝕。從而，形成到達氧化硅層308的浸蝕孔318。結(jié)果，氧化硅層308的一部分露出。
將形成浸蝕孔318的如圖21所示的試料，這次收容到濕式浸蝕裝置的浸蝕容器中浸漬到浸蝕液中。該浸蝕液是將例如氫氟酸稀釋的溶液(稀HF)。氟化氫溶液將氧化硅浸蝕，而幾乎不浸蝕硅。結(jié)果，如圖22所示，將氧化硅層308進行濕式浸蝕而去除。氧化硅層308是最終去除從而形成中空空間320的層。一般將該層稱為「犧牲層」。結(jié)果制造出具有中空空間320的中空的硅構造體。
該構造體作為例如加速度傳感器被采用。作為加速度傳感器采用時，硅層312的一部分A作為加速度進行作用和位移的梁或質(zhì)量體被應用。例如與硅基板302的板面垂直方向的加速度進行作用時，質(zhì)量體A向板面垂直方向進行位移。通過將質(zhì)量體A的位移作為未圖示的一對電極間的靜電容量的變化進行檢測，可以檢測作用的加速度?；蛘弋斉c硅基板302的基板面垂直的方向的加速度進行作用時梁A彎曲。將梁A的彎曲作為未圖示的壓力阻力的阻力變化進行檢測，可以檢測作用的加速度。而且也可以檢測出與硅基板302的板面平行方向的加速度。
(第背景技術：
)參照圖23～圖26來介紹采用硅系列材料的加工技術來制造例如如圖26所示的具有中空空間420的硅系列構造體的制造方法。該硅系列構造體設有位于中空空間420的上方的隔膜B。
首先，如圖23所示，向單晶硅基板402局部注入不純物，形成下部電極404。對硅基板402的表面進行氮化處理，形成下部氮化硅層410。在下部氮化硅層410的規(guī)定領域上形成多晶硅層408。此例中多晶硅層408成為犧牲層。以覆蓋該多晶硅層408的方式形成上部第一氮化硅層412。在上部第一氮化硅層412的規(guī)定領域上形成上部電極406。上部電極406是采用多晶硅等形成的。以覆蓋上部電極406的方式形成上部第二氮化硅層414。在上部電極406不存在的部分，浸蝕上部氮化硅層412、414，形成到達多晶硅層408的浸蝕孔418。從而，多晶硅層408的一部分露出。結(jié)果，多晶硅層408的露出部分氧化形成自然氧化膜(氧化硅)419。
將經(jīng)過以上工序獲得的試料放入氧化硅的濕式浸蝕裝置的浸蝕容器中，浸漬到浸蝕液中。該浸蝕液是上述將氫氟酸稀釋的溶液(稀HF)等。氟化氫溶液浸蝕氧化硅，幾乎不浸蝕氮化硅。結(jié)果，如圖24所示，將自然氧化膜419進行濕式浸蝕，去除掉。接著，將去除自然氧化膜419的試料收容到硅的干式浸蝕裝置的浸蝕反應室中。該裝置將浸蝕硅，幾乎不浸蝕氮化硅的氣體提供到浸蝕反應室中，將犧牲層即多晶硅層408進行干式浸蝕。結(jié)果，形成中空空間420。
然后，如圖25所示，在上部電極406和下部電極404上形成連接孔422a、422b。之后，在試料的表面形成成為配線層的鋁層416。接著如圖26所示，形成將鋁層416形成圖案并與上部電極406連接的配線層416a和與下部電極404連接的配線層416b。然后，形成密封層424，將浸蝕孔418封閉。結(jié)果，制造出具有中空空間420的中空硅系列構造體。該構造體作為壓力傳感器發(fā)揮作用。
在該構造體中，上部氮化硅層412、414和上部電極406及密封層424的規(guī)定部位B作為隔膜發(fā)揮作用。中空空間420是被封閉的空間，作為壓力基準室發(fā)揮作用。該構造體中，隔膜B對應作用在隔膜B上的壓力與基準壓的差發(fā)生彎曲。隔膜B彎曲時，上部電極406和下部電極404之間的距離發(fā)生變化。當兩電極406、404之間的距離發(fā)生變化時，兩電極406、404之間的靜電容量發(fā)生變化。通過檢測該靜電容量的變化量，可以檢測出作用在隔膜B上的壓力大小。
不論哪種背景技術，要除去氧化硅就要進行濕式浸蝕。然而，一旦進行了濕式浸蝕，其后必進行將附著在試料上的浸蝕溶液洗滌的工序和洗滌后使試料干燥的工序。所以其問題點是構造體的制造工序繁瑣。
而且，一旦進行濕式浸蝕，在其后的洗滌工序和干燥工序中，由于液體的表面張力，將包圍中空構造體的中空空間的層彼此粘著。有可能產(chǎn)生所謂的粘附現(xiàn)象。一旦發(fā)生粘附現(xiàn)象，構造體就基本不能作為傳感器或促動器等發(fā)揮作用。也就是說，粘附現(xiàn)象是導致不合格品產(chǎn)生使合格率下將的原因。
以第一背景技術為例，在如圖22所示的構造體中，當將作為質(zhì)量體及梁A發(fā)揮作用的硅層312粘貼到硅基板302上時，由于作用的加速度引起的質(zhì)量體A的位移量或梁A的彎曲量顯著地減小。結(jié)果，該構造體幾乎不作為加速度傳感器發(fā)揮作用。
以第背景技術：
為例，當將作為如圖26所示的隔膜B發(fā)揮作用的上部第一氮化硅層412粘貼到下部氮化硅層410上時，由于作用的壓力引起的隔膜B的彎曲量顯著地減小。結(jié)果，該構造體幾乎不作為壓力傳感器發(fā)揮作用。
傳感器或促動器等高靈敏度、高精度化的要求不斷提高。為了適應這樣的要求，傾向于進一步降低構造體的剛性，或進一步縮小構造體的尺寸。當構造體的剛性更低，構造體的形狀尺寸更小時，由于濕式浸蝕產(chǎn)生粘附現(xiàn)象的可能性更大。從而，近年來呈現(xiàn)由于濕式浸蝕而容易產(chǎn)生不合格品的狀況。
反之，為了不產(chǎn)生不合格品，不得不提高構造體的剛性，加大構造體的形狀尺寸。結(jié)果妨礙了構造體作為高靈敏性或高精度的傳感器或促動器等發(fā)揮作用。
而且，根椐第背景技術：
的制造工序，如圖25所示，在形成鋁層416時，該鋁層416從浸蝕孔418進入空間420內(nèi)。結(jié)果，如圖26所示，有時產(chǎn)生進入的鋁層的一部分416c在形成圖案后也去不掉而殘留在空間420內(nèi)的情況。一旦鋁層416c殘留在空間420內(nèi)，當壓力作用在隔膜B上時，就妨礙隔膜B的彎曲。也就是生產(chǎn)出幾乎不能作為壓力傳感器發(fā)揮作用的構造體，產(chǎn)生不合格品。
浸蝕圖23的自然氧化膜419和硅層408以前，如果形成鋁層416就不會產(chǎn)生這樣的問題。然而，浸蝕自然氧化膜419的氟化氫溶液將鋁層416浸蝕。所以，在第背景技術：
中，浸蝕圖23的自然氧化膜419和硅層408后，不得不形成圖25的鋁層416。并且，也和第一背景技術的硅系列構造體一樣產(chǎn)生同樣的問題。
另外，不僅是發(fā)生制造硅系列構造體時的粘附現(xiàn)象，使用時減少粘附現(xiàn)象的產(chǎn)生也是重要的課題。如果能夠減少使用時粘附現(xiàn)象的產(chǎn)生，就可以減少硅系列構造體使用時的故障品的產(chǎn)生。
以上對于通過氟化氫溶液將氧化硅進行濕式浸蝕的問題點進行了說明。近年來也出現(xiàn)了通過氟化氫氣體能夠?qū)⒀趸柽M行干式浸蝕的裝置。與此相關的技術如日本特開平8-116070號公報或日本特開平4-96222號公報發(fā)表的。然而即使采用該裝置，也需要在硅的干式浸蝕裝置的浸蝕反應室和氧化硅的干式浸蝕裝置的浸蝕反應室之間將試料進行移位這樣繁瑣的作業(yè)。該作業(yè)使制造工序繁瑣化。而且，將試料進行移位時要將試料暴露在外氣中。此種情況是招致硅系列構造體在制造時產(chǎn)生不合格品或使用時產(chǎn)生故障的原因。特別是，在硅的表面形成的自然氧化膜進行干式浸蝕之后，為了進行硅的干式浸蝕將試料進行移位時，由于該試料被露在外氣中，所以有可能在該試料的硅的表面再一次形成自然氧化膜。
這樣，當采用各自的干式浸蝕裝置進行硅和氧化硅的浸蝕時，就會產(chǎn)生上述問題或成本高的問題。因此，在制造硅系列構造體時，如第一及第背景技術：
中介紹的那樣，硅的浸蝕在硅的干式浸蝕裝置中進行，氧化硅的浸蝕在以往廣泛采用的氧化硅的濕式浸蝕裝置中進行實際上是很普遍的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以簡化硅系列構造體的制造工序為第一課題。
本發(fā)明以減少制造硅系列構造體時產(chǎn)生不合格品或使用時產(chǎn)生故障品為第二課題。
本發(fā)明以實現(xiàn)作為高靈敏度或高精度的傳感器或促動器等發(fā)揮作用的硅系列構造體為第三課題。
本發(fā)明是為了解決上述課題的至少一個而提出的。
無論是上述硅的干式浸蝕裝置還是氧化硅的干式浸蝕裝置，其背景都不是考慮傳感器或促動器等構造體的加工作成的，而是考慮MOS等半導體元件的加工作成的。在MOS等半導體元件的加工中，浸蝕所需的材料僅為硅或僅為氧化硅的情況也不少。而且，即使在必需進行硅和氧化硅雙方的浸蝕時，也是當其中一方的材料(硅或氧化硅)浸蝕后，進行某些加工(例如晶體生長或膜成形等)，接著將另外一方的材料(氧化硅或硅)浸蝕。上述硅的干式浸蝕裝置或氧化硅的干式浸蝕裝置，是假定這些情況而做成的。在MOS等半導體元件的加工中，浸蝕一方的材料(硅或氧化硅)后繼續(xù)浸蝕另外一方的材料(氧化硅或硅)的情況不多。
其中，本發(fā)明的發(fā)明者們，為了實現(xiàn)與制造硅系列構造體適應的技術，進行銳意的研究，結(jié)果，通過在同一反應室中進行硅的干式浸蝕與氧化硅的干式浸蝕，找到了能夠有效地解決與硅系列構造體有關的上述課題的方法。
體現(xiàn)本發(fā)明的硅系列材料的加工裝置或硅系列構造體的制造裝置開發(fā)之初、即以制造作為傳感器或促動器等發(fā)揮作用的硅系列構造體為主，從這一點看是嶄新的裝置。而且，本發(fā)明也體現(xiàn)了硅系列構造體的制造方法。
下面介紹體現(xiàn)本發(fā)明第一～第八方面以及這些方面的優(yōu)選實施方式。
實現(xiàn)本發(fā)明第一方面的是硅系列材料的加工裝置。該裝置具備第一氣體供給部、第二氣體供給部、浸蝕反應室、選擇連通機構和氣體排出機構。第一氣體是浸蝕硅的氣體。第二氣體是浸蝕氧化硅卻幾乎不浸蝕硅的氣體。選擇連通機構選擇性地使浸蝕反應室與第一氣體供給部和第二氣體供給部中的任一個連通。氣體排出機構將浸蝕反應室內(nèi)的氣體排出。
根椐該方面，通過選擇連通機構使第一氣體供給部與浸蝕反應室連通，從而將第一氣體提供到浸蝕反應室。由于將第一氣體提供到浸蝕反應室，所以硅的至少一部分可以進行干式浸蝕而除去。通過氣體排出機構，浸蝕反應室內(nèi)的第一氣體可以排出。通過選擇連通機構使第二氣體供給部與浸蝕反應室連通，從而將第二氣體提供到浸蝕反應室。通過將第二氣體提供到浸蝕反應室，在硅殘留的情況下，可以在殘留硅的同時，將氧化硅的至少一部分進行干式浸蝕而除去。提供第二氣體后，當然也還可以提供第一氣體。
根椐該方面，要除去氧化硅也可不進行濕式浸蝕。所以，可以不進行洗滌附著在試料上的浸蝕液的工序和洗滌后使試料干燥的工序。因此可以簡化硅系列構造體的制造工序。
而且，由于要除去氧化硅可以不進行濕式浸蝕，所以制造時粘附現(xiàn)象產(chǎn)生的可能性非常低。所以可以減少制造時不合格品的產(chǎn)生。反之，與進行濕式浸蝕的情況相比，可以降低構造體的剛性，減小構造體的形狀尺寸。從而，能夠?qū)崿F(xiàn)作為高靈敏度或高精度的傳感器或促動器等發(fā)揮作用的構造體。
另外，由于可以在同一反應室中進行硅和氧化硅的干式浸蝕，所以無需在硅的干式浸蝕裝置的浸蝕反應室與氧化硅的干式浸蝕裝置的浸蝕反應室之間進行試料移動這一繁瑣的作業(yè)，從而能夠簡化制造工序。由于不必在浸蝕反應室間移動試料，所以其間就不會將試料露在外氣中。特別是，在進行了形成于硅的表面的自然氧化膜的浸蝕之后，可以防止該試料的表面再次形成自然氧化膜?？梢詼p少制造硅系列構造體時不合格品的產(chǎn)生或使用時故障品的產(chǎn)生。
以上的效果，在下面介紹的第二～第八方面同樣可以獲得。
本發(fā)明第二方面的是硅系列材料的加工裝置與第一方面相同，具備第一氣體供給部、第二氣體供給部、浸蝕反應室、選擇連通機構和氣體排出機構。第一氣體是浸蝕氧化硅而幾乎不浸蝕氮化硅的氣體。第二氣體是浸蝕硅卻幾乎不浸蝕氮化硅的氣體。
根椐該方面，通過將第一氣體提供到浸蝕反應室，在氮化硅存在的情況下不浸蝕該氮化硅，同時，可將氧化硅的至少一部分進行干式浸蝕而除去。將第一氣體從該浸蝕反應室排出后，將第二氣體提供到該浸蝕反應室，從而，在氮化硅存在的情況下，在不浸蝕氮化硅的同時，能夠?qū)⒐璧闹辽僖徊糠诌M行干式浸蝕而除去。當然提供第二氣體后也還可以提供第一氣體。
本發(fā)明第三方面是硅系列構造體的制造裝置。該裝置是對在第一硅系列材料上形成第二硅系列材料、用第三硅系列材料覆蓋該第二硅系列材料的試料進行加工，來制造中空的硅系列構造體的裝置。該裝置與第一方面相同，具備第一氣體供給部、第二氣體供給部、浸蝕反應室、選擇連通機構和氣體排出機構。第一氣體是使第二硅系列材料的一部分露出的氣體。第二氣體是浸蝕第二硅系列材料而幾乎不浸蝕第一及第三硅系列材料的氣體。
這里，第一硅系列材料～第三硅系列材料是硅、氧化硅、氮化硅的任一種。有時第一硅系列材料和第三硅系列材料相同。第一硅系列材料與第二硅系列材料不同，第二硅系列材料與第三硅系列材料也不同。
根椐該方面，通過將第一氣體提供到浸蝕反應室、進行干式浸蝕，可以使第二硅系列材料的一部分露出。將第一氣體從其浸蝕反應室排出后，將第二氣體提供到其浸蝕反應室，從而不浸蝕第一及第三硅系列材料的同時可以將第二硅系列材料進行干式浸蝕而除去。結(jié)果，制造出具有將第二硅系列材料浸蝕而殘留的中空空間的硅系列構造體。
本發(fā)明第四方面是進一步實現(xiàn)第三方面的硅系列構造體的制造裝置。該裝置是對在硅基板上形成氧化硅層、用硅層覆蓋該氧化層的試料進行加工，來制造中空的硅系列構造體的裝置。該裝置與第一方面相同，具備第一氣體供給部、第二氣體供給部、浸蝕反應室、選擇連通機構和氣體排出機構。第一氣體是浸蝕硅的氣體。第二氣體是浸蝕氧化硅而幾乎不浸蝕硅的氣體。
根椐該方面，通過將第一氣體提供到浸蝕反應室、將硅層局部進行干式浸蝕，可以使氧化硅層的一部分露出。將第一氣體從其浸蝕反應室排出后，將第二氣體提供到其浸蝕反應室，從而不浸蝕硅基板和硅層的同時可以將氧化硅層進行干式浸蝕而除去。結(jié)果，制造出具有將氧化硅層浸蝕而殘留的中空空間的硅系列構造體。
本發(fā)明第五方面是進一步實現(xiàn)第三方面的硅系列構造體的制造裝置。該裝置是對在下部氮化硅層上形成硅層、用上部氮化硅層將該硅層覆蓋、在該上部氮化硅層形成孔、在處于與該孔對應位置的硅層的表面上形成氧化硅的試料進行了加工，來制造中空的硅系列構造體的裝置。該裝置與第一方面相同，具備第一氣體供給部、第二氣體供給部、浸蝕反應室、選擇連通機構和氣體排出機構。第一氣體是浸蝕氧化硅而幾乎不浸蝕氮化硅的氣體。第二氣體是浸蝕硅而幾乎不浸蝕氮化硅的氣體。
根椐該方面，通過將第一氣體提供到浸蝕反應室、對在硅層表面形成的氧化硅進行干式浸蝕，可以使硅層的一部分露出。將第一氣體從其浸蝕反應室排出后，將第二氣體提供到其浸蝕反應室，從而不浸蝕下部氮化硅層與上部氮化硅層的同時可以將硅層進行干式浸蝕而除去。結(jié)果，制造出具有將硅層浸蝕而殘留的中空空間的硅系列構造體。
在第一～第五方面中，第一氣體與第二氣體優(yōu)選幾乎不浸蝕鋁系列材料的氣體。作為鋁系列材料的例子，可以例舉以鋁為首的A1-Si或Al-Si-Cu等鋁合金。
第一氣體和第二氣體如果幾乎不浸蝕鋁系列材料，則可以在通過這些氣體浸蝕硅和氧化硅之前形成鋁系列材料。從而能夠避免鋁系列材料進入通過干式浸蝕而被除去的中空空間。因此，能夠減少制造時不合格品的產(chǎn)生或使用時故障品的產(chǎn)生。
在第一～第五方面中，氣體供給部優(yōu)選設有作為氣體原料的固體或液體的收容部。另外，優(yōu)選設置將固體或液體轉(zhuǎn)換成氣體的氣體轉(zhuǎn)換機構。
根椐此方面，以和氣體相比容易操作的固體或液體的狀態(tài)進行收容，在需要將氣體提供到浸蝕反應室時，可以轉(zhuǎn)換成氣體提供。因此，提高了裝置的方便性。
氣體供給部優(yōu)選設有從固體或液體轉(zhuǎn)換成的氣體的貯藏部。
根椐此方面，由于可以貯藏從固體或液體轉(zhuǎn)換來的氣體，所以在需要大量的氣體進行干式浸蝕時也能充分地處理。
氣體供給部更具體地優(yōu)選設置收容固體的二氟化氙(XeF2)或三氟化溴(BrF3)的容器。
收容在這些容器中的原料被氣化的二氟化氙或三氟化溴具有浸蝕硅而幾乎不浸蝕氧化硅和氮化硅及鋁系列材料的性質(zhì)。所以，將這些容器的原料進行氣化的氣體是適合作為第四方面的第一氣體或第五方面的第二氣體的氣體。
或者說氣體供給部優(yōu)選設置收容氟化氫(HF)溶液的容器和收容甲醇(CH3OH)溶液或水(H2O)的容器。
收容在這些容器中的原料被氣化的氟化氫和甲醇或水的混合氣體具有浸蝕氧化硅而幾乎不浸蝕硅和氮化硅及鋁系列材料的性質(zhì)。所以，將這些容器的原料進行氣化的氣體是適合作為第四方面的第二氣體或第五方面的第一氣體的氣體。
優(yōu)選進一步設置在將液體收容部的液體轉(zhuǎn)換為氣體、提供到浸蝕反應室的情況下，對該液體堵塞于液體收容部和浸蝕反應室之間的狀況進行抑制的機構。
根椐此方面，當將液體收容部的液體轉(zhuǎn)換為氣體時，即使該液體突然沸騰進入到液體收容部和浸蝕反應室之間的配管等中，也可以抑制該液體堵塞。
氣體轉(zhuǎn)換機構優(yōu)選將固體或液體收容部進行減壓的減壓機構。并且，優(yōu)選將該減壓機構和固體或液體收容部通過浸蝕反應室連接。
根椐該方面，可以將固體或液體收容部的固體或液體轉(zhuǎn)換為氣體，并將轉(zhuǎn)換的氣體迅速地導入浸蝕反應室中。
在第一～第五方面中，優(yōu)選地在浸蝕反應室內(nèi)設置阻止氣體從氣體供給口向氣體排出口直線流動的機構。
設置這樣的阻止機構可提高浸蝕反應室內(nèi)氣體流動的均勻性。
在第一～第五方面中，氣體排出機構優(yōu)選設置高速排出機構和低速排出機構。
通過設置這些排出機構，例如可以在通常情況下以低速排出而僅在必要時以高速排出，這樣進行高效的氣體排出。
在第一～第五方面中，優(yōu)選進一步設置檢測試料的浸蝕完成時刻的浸蝕完成檢測機構。
采用該檢測機構，即使在例如試料的大小有差異的情況下，也可以防止過浸蝕或相反產(chǎn)生浸蝕不足的現(xiàn)象。
在第一～第五方面中，優(yōu)選進一步設置收容有機硅化合物的容器、收容水的容器、將收容在這些容器中的有機硅化合物和水轉(zhuǎn)換為氣體的氣體轉(zhuǎn)換機構以及與這些容器連接的涂覆室。
該方面在抑制硅系列構造體在使用時產(chǎn)生粘附現(xiàn)象方面是有用的技術。根椐該方面，在第一～第五方面形成的硅系列構造體的表面可以涂覆防水性膜。從而可以提高硅系列構造體的防水性。因此，即使在例如容易結(jié)露的環(huán)境下使用構造體的情況下，也可在構造體上附著液體，通過該液體的表面張力抑制粘附現(xiàn)象的產(chǎn)生。從而，能夠減少使用時故障品的產(chǎn)生。
另外，優(yōu)選設置如下的連結(jié)部、開閉機構和試料搬運機構。連結(jié)部與外氣遮斷地連接浸蝕反應室和涂覆室之間。開閉機構可以將浸蝕反應室和涂覆室之間切換成閉狀態(tài)和開狀態(tài)。試料搬運機構可以在浸蝕反應室和涂覆室之間搬運試料?；蛘哒f，優(yōu)選設置以下的預備室、連結(jié)部、開閉機構和試料搬運機構。連結(jié)部與外氣遮斷地連接浸蝕反應室和預備室以及預備室和涂覆室之間。開閉機構可以將浸蝕反應室和預備室之間、以及預備室和涂覆室之間切換成閉狀態(tài)和開狀態(tài)。試料搬運機構可以在浸蝕反應室和預備室之間以及預備室和涂覆室之間搬運試料。
根椐這些方面，可以將在浸蝕反應室中完成干式浸蝕后的構造體不露在外氣中就搬運到涂覆室內(nèi)。因此，可以防止構造體的氧化等。而且，設置預備室，則在浸蝕反應室和涂覆室之間更容易進行構造體的交換。
本發(fā)明也體現(xiàn)在有用的硅系列構造體的制造方法上。
實現(xiàn)本發(fā)明的第六方面的硅系列構造體的制造方法具備以下工序。于第一硅系列材料上形成第二硅系列材料。以覆蓋第二硅系列材料的方式形成第三硅系列材料。將經(jīng)過以上工序得到的試料收容在浸蝕反應室中。將第一氣體提供到該浸蝕反應室中進行局部干式浸蝕，使第二硅系列材料的一部分露出。將第一氣體從該浸蝕反應室中排出。向該浸蝕反應室中提供浸蝕第二硅系列材料而不浸蝕第一及第三硅系列材料的第二氣體、將第二硅系列材料進行干式浸蝕。
這里，第一硅系列材料～第三硅系列材料是硅、氧化硅、氮化硅的任一種。有時第一硅系列材料和第三硅系列材料相同，與此相對，第一硅系列材料與第二硅系列材料不同，第二硅系列材料與第三硅系列材料也不同。
本發(fā)明第七方面是進一步實現(xiàn)第六方面的硅系列構造體的制造方法。該制造方法設有以下工序。在硅基板上形成氧化硅層。形成硅層以覆蓋該氧化硅層。將經(jīng)過以上的工序得到的試料收容到浸蝕反應室中。向該浸蝕反應室中提供浸蝕硅的第一氣體，將硅層局部進行干式浸蝕，使氧化硅層的一部分露出。將第一氣體從該浸蝕反應室中排出。向該浸蝕反應室中提供浸蝕氧化硅而幾乎不浸蝕硅的第二氣體，將氧化硅層進行干式浸蝕。
本發(fā)明第八方面是進一步實現(xiàn)第六方面的硅系列構造體的制造方法。該制造方法設有以下工序。在下部氮化硅層上形成硅層。形成上部氮化硅層以覆蓋該硅層。在該上部氮化硅層形成到達硅層的孔。將經(jīng)過以上工序得到的試料收容到浸蝕反應室中。向該浸蝕反應室中提供浸蝕氧化硅而幾乎不浸蝕氮化硅的第一氣體，將形成在硅層的表面中與上部氮化硅層的孔對應的部分的氧化硅進行干式浸蝕，使硅層的一部分露出。將第一氣體從該浸蝕反應室中排出。向該浸蝕反應室中提供浸蝕硅而幾乎不浸蝕氮化硅的第二氣體，將硅層進行干式浸蝕。
在第六～第八方面中優(yōu)選地從幾乎不浸蝕鋁系列材料中選擇第一氣體和第二氣體，形成露出到試料表面的鋁之后將試料收容到浸蝕反應室中。
優(yōu)選地具有將經(jīng)第六～第八方面中任一工序的構造體暴露在水蒸氣和有機硅化合物的混合氣體中的工序。
在說明書中，在浸蝕一方的材料(例如硅)而幾乎不浸蝕另一方的材料(例如氧化硅)的氣體中，例如包含一方的材料的浸蝕速度與另一方的材料的浸蝕速度之比(浸蝕選擇比)超過15的氣體。該浸蝕選擇比優(yōu)選超過20，超過30則更好。這里所謂的另一方的材料中，也包括上述的鋁系列材料。在幾乎不浸蝕另一方的材料的氣體中，當然也包括完全不浸蝕另一方的材料的氣體。


圖1表示第一實施例的硅系列構造體的制造裝置的結(jié)構。
圖2表示第一實施例的硅系列構造體的制造裝置的浸蝕反應室的結(jié)構。
圖3表示第一實施例的硅系列構造體的制造裝置的甲醇容器和干式泵之間的結(jié)構。
圖4表示應用第一實施例的硅系列構造體的制造裝置和其他的硅系列材料的加工技術制造第一硅系列構造體的制造工序的一部分(1)。
圖5表示該制造工序的一部分(2)。
圖6表示該制造工序的一部分(3)。
圖7表示應用第一實施例的硅系列構造體的制造裝置和其他的硅系列材料的加工技術制造第二硅系列構造體的制造工序的一部分(1)。
圖8表示該制造工序的一部分(2)。
圖9表示該制造工序的一部分(3)。
圖10表示該制造工序的一部分(4)。
圖11表示該制造工序的一部分(5)。
圖12表示該制造工序的一部分(6)。
圖13表示該制造工序的一部分(7)。
圖14表示第二實施例的硅系列構造體的制造裝置的結(jié)構。
圖15表示第三實施例的硅系列構造體的制造裝置的結(jié)構。
圖16表示甲醇容器與干式泵之間的結(jié)構的第一變型例。
圖17表示甲醇容器與干式泵之間的結(jié)構的第二變型例。
圖18表示甲醇容器與干式泵之間的結(jié)構的第三變型例。
圖19表示甲醇容器與干式泵之間的結(jié)構的第四變型例。
圖20表示現(xiàn)有的第一硅系列構造體的制造工序的一部分(1)。
圖21表示該制造工序的一部分(2)。
圖22表示該制造工序的一部分(3)。
圖23表示現(xiàn)有的第二硅系列構造體的制造工序的一部分(1)。
圖24表示該制造工序的一部分(2)。
圖25表示該制造工序的一部分(3)。
圖26表示該制造工序的一部分(4)。
具體實施例方式
(第一實施例)圖1表示第一實施例的硅系列構造體的制造裝置(以下稱「構造體制造裝置」的結(jié)構。由于可以將該裝置用于硅系列材料全體的加工，所以也可稱為硅系列材料的加工裝置。也就是說下面采用的「構造體制造裝置」的名稱也可置換為「硅系列材料的加工裝置」。
第一實施例的構造體的制造裝置包括二氟化氙容器20、升華氣體貯藏容器21、氟化氫容器30、甲醇容器31、浸蝕反應室10、干式泵42、除害裝置49、渦輪分子泵40、回轉(zhuǎn)泵41和控制部502等。
二氟化氙容器20中收容固體的二氟化氙(XeF2)。二氟化氙在常溫常壓下是固體。升華氣體貯藏容器21中暫時貯藏從固體狀態(tài)升華的二氟化氙氣體。該二氟化氙氣體通過干式泵42等將二氟化氙容器20進行減壓，使該容器20內(nèi)的固體二氟化氙升華進行氣化。在氟化氫容器30中收容氫氟酸(HF)。在甲醇容器31中收容甲醇(CH3OH)溶液。干式泵42對浸蝕反應室10和容器20、30、31等進行減壓。除害裝置49使從干式泵42排出的廢氣無害化。渦輪分子泵40和回轉(zhuǎn)泵41與干式泵42相比能高速地將浸蝕反應室10、容器20、30、31進行減壓。
控制部502包括CPU504、存儲控制程序的ROM506、暫時存儲數(shù)據(jù)等的RAM508、輸入口510和輸出口512等。
在浸蝕反應室10和二氟化氙容器20之間的配管上設置第三閥23和第一流量計27和第六閥26。在浸蝕反應室10和升華氣體貯藏容器21之間設置裝有第四閥24和第一流量計27和第六閥26的配管以及裝有第五閥25的配管。
在浸蝕反應室10和氟化氫容器30之間的配管上設置第二流量計32和第七閥34。在浸蝕反應室10和甲醇容器31之間的配管上設置第三流量計33和第八閥35。
在浸蝕反應室10和渦輪分子泵40之間的配管上設置第九閥43。在浸蝕反應室10和干式泵42之間的配管上設置第一節(jié)流閥91和第十閥44。
將第一壓力計11連接到浸蝕反應室10上。通過第十二閥13將第一真空計12連接到浸蝕反應室10。通過第二閥14將氮氣供給部93連接到浸蝕反應室10。
在浸蝕反應室10設置檢測試料浸蝕完成時的浸蝕完成檢測部97。浸蝕完成檢測部97是通過某種手段檢測試料應當進行浸蝕的部分完成了浸蝕、或只要是設置某種條件進行判斷即可。但是優(yōu)選采用本發(fā)明的發(fā)明者們創(chuàng)作的于特開2001-185530號公報中記載的技術。
控制部502與上述的各閥13、14、23～26、34、35、43、44和各壓力計11、22、各流量計27、32、33、各泵40～42、第一真空計12、除害裝置49、浸蝕完成檢測部97等進行電連接。控制部502具有監(jiān)視這些各部的動作并進行控制的功能。
如圖2所示，在浸蝕反應室10內(nèi)設置試料臺80、噴淋板82和兩張擋止板83。
在試料臺80上可以放置用以通過干式浸蝕制造構造體的試料81。在試料臺80的表面優(yōu)選設置放射狀的槽或少量微小的突起。一旦設置槽或突起，就可不在試料81的兩面產(chǎn)生壓力差。所以，即使是用脆弱的材料形成的試料81也可防止其破損。另外，還可防止試料81緊貼到試料臺80的表面。
將噴淋板82作成圓板狀，在下面設有多個氣體供給82a。優(yōu)選在噴淋板82上安裝旋轉(zhuǎn)軸，可以進行旋轉(zhuǎn)。另外優(yōu)選將旋轉(zhuǎn)軸和圓板的接合部作為動密封可以搖動圓板。由于可以旋轉(zhuǎn)圓板或搖動圓板，可以將氣體大致均勻地噴淋在整個浸蝕反應室10中。優(yōu)選個別地形成氣體供給管和旋轉(zhuǎn)軸。此種情況下，氣體供給管用軟質(zhì)配管作成，當軟質(zhì)配管和圓板的接合部變成固定密封時可以牢固地防止漏氣。另外，由于不必考慮在旋轉(zhuǎn)軸的接合部上漏氣，可以簡化動密封的結(jié)構。另外，優(yōu)選將軟質(zhì)配管振動角分、卷繞在搖動中心軸上。
兩張擋止板83阻止從噴淋板82的氣體供給口82a向氣體排出口10a流動直線的氣體。一旦設置了擋止板83，就將浸蝕反應室10內(nèi)的氣體流動方向向各個方向分散。所以，可以將氣體大致均勻地提供到浸蝕反應室10內(nèi)的整個試料81上。一旦設置了擋止板83，即使在連續(xù)地提供氣體連續(xù)地進行浸蝕的情況下，也可大致均勻地浸蝕試料81。
如圖3所示，在甲醇容器31安裝三張擋止板85形成迷宮構造。一旦設置該擋止板85，在用干式泵42等將甲醇容器31進行減壓時，甲醇溶液突然沸騰的情況下，可以防止該甲醇溶液直接進入配管中。結(jié)果，能夠防止甲醇溶液在配管內(nèi)的過濾器84中堵塞。
接著，參照圖4～圖6介紹采用上述結(jié)構的第一實施例的構造體制造裝置和硅系列材料的加工技術來制造設有例如圖6所示的中空空間120的硅系列構造體的方法。該硅系列構造體設有向中空空間120的上方伸展的梁和質(zhì)量體A。該制造方法對照如圖20～圖22所示的第一首先，通過與第一實施例的構造體制造裝置不同的裝置進行以下處理。首先，通過例如CVD(Chemical Vapor Deposition化學汽相淀積)法等，在如圖4所示的硅基板102上的規(guī)定領域形成氧化硅層108。之后，通過例如CVD法等形成硅層112以覆蓋該氧化硅層108。
將經(jīng)以上工序得到的如圖4所示的試料收容到如圖1所示的第一實施例的構造體制造裝置的浸蝕反應室10中。
在該構造體制造裝置中進行以下的處理。首先，該構造體制造裝置將浸蝕硅的二氟化氙氣體提供到浸蝕反應室10中，將硅層112局部進行干式浸蝕。二氟化氙氣體有選擇地浸蝕硅(Si包括多晶硅和單晶硅兩種)，幾乎不浸蝕氧化硅(SiO2)和氮化硅(SiN典型的是Si3N4)和鋁(Al)。具體地講，通過二氟化氙氣體進行的硅的浸蝕速度是約4600/min，氧化硅的浸蝕速度是約0/min，氮化硅的浸蝕速度是約120/min，鋁的浸蝕速度是約0/min。但是，這些值根據(jù)各種條件的不同可以進行改變。
作為局部進行干式浸蝕的方法可以舉出例如將進行干式浸蝕的部分除去，通過保護膜在屏蔽的狀態(tài)下提供氣體的方法或局部向要進行干式浸蝕的部分提供氣體的方法等等，但不限定于這些方法。能夠局部地進行干式浸蝕的任何方法都可以。通過保護膜進行屏蔽時，該保護膜必須是幾乎不被氣體(本例中為二氟化氙氣體)浸蝕的材料。這樣，如圖5所示，形成到達氧化硅層108的浸蝕孔118。結(jié)果，氧化硅層108的一部分露出。然后，從該浸蝕反應室10排出二氟化氙氣體。接著，將甲醇與氟化氫的混合氣體提供到該浸蝕反應室10中，對氧化硅層108的全體進行干式浸蝕。甲醇和氟化氫的混合氣體有選擇地浸蝕氧化硅(SiO2)，幾乎不浸蝕硅(Si包括多晶硅和單晶硅雙方)和氮化硅(SiN典型的是Si3N4)和鋁(Al)。具體地講，通過甲醇和氟化氫的混合氣體進行的氧化硅的浸蝕速度約1000/min，硅的浸蝕速度約0/min，氮化硅的浸蝕速度約10/min，鋁的浸蝕速度約為1/min以下的微小值。但是，這些值根據(jù)各種條件的不同可以進行改變。
氧化硅層108是用以最終除去從而形成如圖6所示的空間120的層。該層一般稱之為「犧牲層」。結(jié)果，如圖6所示，制造出具有中空空間120的硅系列構造體。
該構造體作為例如加速度傳感器被采用。作為加速度傳感器被采用時，硅層112的一部分A作為加速度作用和進行位移的梁或質(zhì)量體采用。例如當向硅基板102的板面作用垂直方向的加速度時，質(zhì)量體A向基板面垂直方向位移。通過將質(zhì)量體A的位移作為未圖示的一對電極間的靜電容量的變化進行檢測，可以檢測作用的加速度?；蛘弋斚蚬杌?02的基板面作用垂直方向的加速度時，梁A彎曲。通過將梁A的彎曲作為未圖示的壓力阻力的阻力變化進行檢測，可以檢測出作用的加速度。而且，還可檢測與硅基板102的板面平行方向的加速度。
接著，參照圖1更具體地說明第一實施例的構造體制造裝置進行的上述處理。最初，將各閥全部關閉。以下的處理可以根據(jù)控制程序等在控制部502上進行全部控制，也可操作者以手動進行其中的一部分。
首先，打開第一節(jié)流閥91、第十閥44和第六閥26以及第三閥23，驅(qū)動干式泵42，將浸蝕反應室10和二氟化氙容器20進行減壓。二氟化氙以小于3.8Torr的壓力升華。從而，通過該減壓處理，將收容在二氟化氙容器20中的固體二氟化氙進行升華變成氣體。該二氟化氙氣體由于干式泵42的吸力被導入浸蝕反應室10，再經(jīng)干式泵42被排出。這樣，將殘留在浸蝕反應室10內(nèi)的氣體趕出。排出后關閉第十閥44和第六閥26以及第三閥23。
接著，打開第二閥14，從氮氣供給部93將氮氣提供到浸蝕反應室10中，將浸蝕反應室10內(nèi)變?yōu)榇髿鈮?。在變成大氣壓的狀態(tài)下打開浸蝕反應室10的門，將如圖2所示的試料81放置于試料臺80上。放置試料81后關上門，關閉第二閥14。
然后，打開第一節(jié)流閥91、第十閥44和第三閥23以及第六閥26，驅(qū)動干式泵42，對浸蝕反應室10和二氟化氙容器20進行減壓。結(jié)果，收容在二氟化氙容器20中的固體二氟化氙進行升華變?yōu)闅怏w，被導入浸蝕反應室10內(nèi)。用第一壓力計11監(jiān)視浸蝕反應室10內(nèi)的壓力，如果到達規(guī)定的壓力，就關閉第三閥23和第六閥，將二氟化氙氣體關入浸蝕反應室10中。通過該二氟化氙氣體，將位于浸蝕反應室10內(nèi)的試料81的硅層112(參照圖5)被局部浸蝕形成浸蝕孔118。該浸蝕的反應式以下式(1)表示。
(1)如果浸蝕完成檢測部97檢測出通過二氟化氙氣體對硅層112需要浸蝕的部分進行的浸蝕已完成時，就打開第十閥44，將浸蝕反應室10內(nèi)的二氟化氙氣體通過干式泵42和除害裝置49排出。
另外，亦可不設置浸蝕完成檢測部97。比如可以利用在控制部502算出或被存儲的浸蝕期間數(shù)據(jù)。該浸蝕期間數(shù)據(jù)是在裝置動作時計算出從規(guī)定條件的浸蝕開始時間到推定的完成時間的期間，或者是預先算出被存儲的數(shù)據(jù)。規(guī)定條件是例如試料的大小、提供到浸蝕反應室的氣體量以及氣體的種類等。
接著，打開第一節(jié)流閥91、第十閥44和第八閥35以及第七閥34，用干式泵42進行真空排氣。于是，甲醇容器31內(nèi)的甲醇溶液蒸發(fā)，氟化氫容器30內(nèi)的氟化氫溶液蒸發(fā)。用第三流量計33監(jiān)視蒸發(fā)的甲醇氣體的流量，根據(jù)需要調(diào)整流量。用第二流量計32監(jiān)視蒸發(fā)的氟化氫氣體的流量，根椐需要調(diào)整流量。將調(diào)整了流量的甲醇和氟化氫的混合氣體提供到浸蝕反應室10內(nèi)。然后關閉第八閥35和第七閥34，將甲醇和氟化氫的混合氣體從浸蝕反應室10排出。從而，殘留在浸蝕反應室10內(nèi)的氣體等被趕出。
接著，打開第九閥43，用渦輪分子泵40和旋轉(zhuǎn)泵41將浸蝕反應室10內(nèi)變成高度真空。接著，關閉第九閥43，打開第十閥44和第八閥35以及第七閥34，用干式泵42進行真空排氣，使甲醇容器31內(nèi)的甲醇溶液蒸發(fā)，使氟化氫容器30內(nèi)的氟化氫溶液蒸發(fā)。用第三流量計33監(jiān)視蒸發(fā)的甲醇氣體的流量，根椐需要調(diào)整流量。用第二流量計32監(jiān)視蒸發(fā)的氟化氫氣體的流量，根椐需要調(diào)整流量。將調(diào)整了流量的甲醇和氟化氫的混合氣體提供到浸蝕反應室10內(nèi)。
用第一壓力計11監(jiān)視浸蝕反應室10內(nèi)的壓力，調(diào)整第一節(jié)流閥91，保持規(guī)定的壓力。結(jié)果，用混合氣體浸蝕試料的氧化硅層108(參照圖5)。此種情況下，發(fā)生用下面的關系式〔2〕和關系式(3)表示的反應。關系式〔2〕和關系式(3)中的「M」表示甲醇。
(2)(3)如果浸蝕完成檢測部97檢測出由混合氣體對氧化硅層108進行的浸蝕完成時，就關閉第八閥35和第七閥34，甲醇和氟化氫的混合氣體通過干式泵42和除害裝置49從浸蝕反應室10排出。
此種情況也可不利用浸蝕完成檢測部97，而利用在控制部502算出或被存儲的浸蝕期間數(shù)據(jù)。
在以上的處理中，作為對浸蝕反應室10、甲醇容器31、氟化氫容器30、二氟化氙容器20等進行減壓的機構，也可以取代干式泵42采用與渦輪分子泵40和旋轉(zhuǎn)泵41連結(jié)的高速減壓機構。此時，進行減壓時，替代第十泵44而將第九泵43打開。
接著，參照圖7～圖13介紹采用上述結(jié)構的第一實施例的構造體制造裝置和其他的硅系列材料的加工技術來制造設有如圖13所示的中空空間220的硅系列構造體的方法。該硅系列構造體設有位于中空空間220的上方的隔膜B。該制造方法對照如圖23～圖26所示的第二首先，通過與第一實施例的構造體制造裝置不同的裝置進行以下處理。
將不純物局部注入圖7所示的單晶硅基板202上形成下部電極204。將硅基板202的表面進行氮化處理，形成下部氮化硅層210。通過例如CVD法等在該下部氮化硅層210上的規(guī)定領域形成多晶硅層208。此例中多晶硅層208成為犧牲層。以覆蓋該多晶硅層208的方式形成上部第一氮化硅層212。在上部第一氮化硅層212上的規(guī)定領域形成上部電極206。采用多晶硅等形成上部電極206。以覆蓋上部電極206的方式形成上部第二氮化硅層214。
然后，如圖8所示，在上部電極206和下部電極204的規(guī)定領域上形成接觸孔222a、222b。接著，如圖9所示，在試料表面形成作為配線層的鋁層216。之后，如圖10所示，形成鋁層216形成圖案并與上部電極206接觸的配線層216a和與下部電極204接觸的配線層216b。接著如圖11所示，在不存在上部電極206的部分，將上部氮化硅層212、214浸蝕，形成到達多晶硅層208的浸蝕孔218。從而，多晶硅層208的一部分露出。結(jié)果，多晶硅層208露出的部分進行氧化形成自然氧化膜(氧化硅)219。
將經(jīng)以上工序得到的如圖11所示的試料收容到圖1所示的第一實施例的構造體制造裝置的浸蝕反應室10中。
該構造體制造裝置進行以下處理。首先，該構造體制造裝置將甲醇與氟化氫的混合氣體提供到浸蝕反應室10中，對圖11所示的自然氧化膜(氧化硅)219進行干式浸蝕。
甲醇和氟化氫的混合氣體如上所述有選擇地浸蝕氧化硅，幾乎不浸蝕硅(多晶、單晶)和氮化硅及鋁。結(jié)果犧牲層即硅層208的一部分露出。然后，將甲醇和氟化氫的混合氣體從浸蝕反應室10排出。之后，向浸蝕反應室10提供二氟化氙氣體，對圖11所示的硅層208進行干式浸蝕。結(jié)果變成圖12所示的狀態(tài)。二氟化氙氣體如上所示，有選擇地將硅(多晶、單晶)浸蝕，幾乎不浸蝕氧化硅和氮化硅和鋁。
然后，通過與第一實施例的構造體制造裝置不同的裝置形成如圖13所示的封擋層224，將浸蝕孔218封擋。結(jié)果，制造設有中空空間220的硅系列構造體。該構造體作為壓力傳感器發(fā)揮作用。
該構造體中，上部氮化硅層212、214和上部電極206與封擋層224的規(guī)定部位B作為隔膜發(fā)揮作用。將犧牲層即氧化硅層208除去的空間220是被密封的空間，作為壓力標準室發(fā)揮作用。根椐該構造體，與作用在隔膜B上的壓力和標準壓的差相應，隔膜B彎曲。隔膜B彎曲時，上部電極206和下部電極204之間的距離發(fā)生變化。兩電極206、204之間的距離發(fā)生變化時，兩電極206、204之間的靜電容量發(fā)生變化。通過檢測該靜電容量的變化量，能夠檢測出作用在隔膜B上的壓力大小。
接著，參照圖1更具體地介紹第一實施例的構造體制造裝置進行的上述處理。最初各閥全部被關閉。以下的處理可以根據(jù)控制程序等在控制部502上進行全部控制，也可操作者以手動進行其中的一部分。
首先，打開第一節(jié)流閥91、第十閥44和第八閥35及第七閥34，采用干式泵42進行真空排氣，使甲醇容器31內(nèi)的甲醇溶液蒸發(fā)，使氟化氫容器30內(nèi)的氟化氫溶液蒸發(fā)。用第三流量計33監(jiān)視蒸發(fā)的甲醇氣體的流量，根椐需要調(diào)整流量。用第二流量計32監(jiān)視蒸發(fā)的氟化氫氣體的流量，根椐需要調(diào)整流量。將調(diào)整了流量的甲醇和氟化氫的混合氣體提供到浸蝕反應室10。然后，關閉第八閥35和第七閥34，將甲醇和氟化氫的混合氣體從浸蝕反應室10中排出。從而，殘留在浸蝕反應室10內(nèi)的氣體等被趕出。
在需要將浸蝕反應室10內(nèi)變成1×10-2Pa以下的真空狀態(tài)時，關閉第十閥44，打開第九閥43，采用渦輪分子泵40和旋轉(zhuǎn)泵41進行真空排氣。
接著，關閉第九閥43和第十閥44，打開第二閥14，將氮氣從氮氣供給部93提供到浸蝕反應室10，將浸蝕反應室10內(nèi)變成大氣壓。在變成大氣壓的狀態(tài)下，打開浸蝕反應室10的門，將圖2所示的試料81放置在試料臺80上。放置試料81后將門關閉，關閉第二閥14。
然后，打開第九閥43，采用渦輪分子泵40和旋轉(zhuǎn)泵41將浸蝕反應室10內(nèi)變成高度真空。接著，關閉第九閥43，打開第十閥44和第八閥35及第七閥34，用干式泵42進行真空排氣，使甲醇容器31內(nèi)的甲醇溶液蒸發(fā)，使氟化氫容器30內(nèi)的氟化氫溶液蒸發(fā)。用第三流量計33監(jiān)視蒸發(fā)的甲醇氣體的流量，根椐需要調(diào)整流量。用第二流量計32監(jiān)視蒸發(fā)的氟化氫氣體的流量，根椐需要調(diào)整流量。將進行了流量調(diào)整的甲醇和氟化氫的混合氣體提供到浸蝕反應室10。
用第一壓力計11監(jiān)視浸蝕反應室10內(nèi)的壓力，調(diào)整第一節(jié)流閥91，保持規(guī)定的壓力。結(jié)果，用混合氣體浸蝕試料81的自然氧化膜(氧化硅)219(參照圖11)。
在浸蝕完成檢測部97檢測出由混合氣體進行的自然氧化膜219的浸蝕完成時，就關閉第八閥35和第七閥34，將甲醇和氟化氫的混合氣體通過干式泵42和除害裝置49從浸蝕反應室10排出。
上述情況可以不利用浸蝕完成檢測部97，可以利用在控制部502算出或存儲的浸蝕期間數(shù)據(jù)。
接著，打開第一節(jié)流閥91、第十閥44和第五閥25和第四閥24及第三閥23，驅(qū)動干式泵42，將浸蝕反應室10和升華氣體貯藏容器21及二氟化氙容器20進行減壓。為了要使二氟化氙在小于3.8Torr的壓力升華，而根椐該處理，將收容在二氟化氙容器20中的固體二氟化氙進行升華。然后，關閉第三閥23，將升華氣體貯存容器21和浸蝕反應室10內(nèi)升華的二氟化氙氣體排出。從而將殘留在升華氣體貯藏容器21和浸蝕反應室10內(nèi)的氣體等趕出。排出后關閉第十閥44和第五閥25及第四閥24。
之后，打開第一節(jié)流閥91、第十閥44和第五閥25及第四閥24，驅(qū)動干式泵42，將浸蝕反應室10和升華氣體貯存容器21和二氟化氙容器20進行減壓。減壓后，關閉第五閥25，打開第三閥23。結(jié)果，關閉第五閥25，變成第三閥23和第四閥24打開的狀態(tài)。從而，減壓狀態(tài)的升華氣體貯藏容器21和二氟化氙容器20連通。所以，收容在二氟化氙容器20中固體的二氟化氙升華，將升華的二氟化氙氣體貯存在升華氣體貯藏容器21中。用第二壓力計22監(jiān)視升華氣體貯藏容器21內(nèi)的壓力，如果到達規(guī)定的壓力，關閉第十閥44和第三閥23，打開第五閥25，將二氟化氙氣體從升華氣體貯藏容器21導入浸蝕反應室10內(nèi)。用第一壓力計11監(jiān)視浸蝕反應室10內(nèi)的壓力，如果到達規(guī)定的壓力，關閉第五閥25，將二氟化氙氣體關入浸蝕反應室10內(nèi)。通過該二氟化氙氣體將位于浸蝕反應室10內(nèi)的試料81的犧牲層即多晶硅層208(參照圖11)進行干式浸蝕。
如果浸蝕完成檢測部97檢測出二氟化氙氣體浸蝕硅層112完成，則打開第十閥44，將浸蝕反應室10內(nèi)的二氟化氙氣體通過干式泵42和除害裝置49排出。排出后再次打開第四閥24和第五閥25，將二氟化氙氣體提供到浸蝕反應室10內(nèi)。
上述情況也可以不利用浸蝕完成檢測部97而利用在控制部502算出或存儲的浸蝕期間數(shù)據(jù)。
本實施例中反復進行將二氟化氙氣體提供到浸蝕反應室10中，并反復進行保持排出的動作，所謂通過脈沖浸蝕方式有選擇地浸蝕多晶硅層(犧牲層)208。并且，也可是在用第一流量計27監(jiān)視流量的同時連續(xù)地供給氣體連續(xù)地進行浸蝕的方式。利用脈沖浸蝕方式可以節(jié)約二氟化氙氣體的使用量。
當使用上述介紹的第一實施例的構造體制造裝置時，為了除去氧化硅不進行濕式浸蝕也可以。于是，可以不進行將粘附在試料上的浸蝕液洗滌的工序，和洗滌后使試料干燥的工序。從而可以簡化硅系列構造體的制造工序。
由于要除去氧化硅不進行濕式浸蝕也可以，所以，制造時產(chǎn)生粘附現(xiàn)象的可能性非常小。換言之，與進行濕式浸蝕相比，降低了構造體的剛性，減小了構造體的形狀尺寸。從而，實現(xiàn)作為高靈敏度高精度的傳感器或促動器等發(fā)揮作用的構造體。
在同一浸蝕反應室10中(參照圖1)可以對硅和氧化硅進行干式浸蝕。于是，無需進行在硅的干式浸蝕裝置的浸蝕反應室和氧化硅的干式浸蝕裝置的浸蝕反應室之間移換試料這樣繁瑣的作業(yè)。從而能夠簡化制造工序。由于無需在浸蝕反應室之間移換試料，所以也不會將試料露在外氣中。因此，能夠減少硅系列構造體在制造時產(chǎn)生不合格品或使用時產(chǎn)生故障品。特別是能夠防止在硅表面形成的自然氧化膜進行浸蝕后，在其試料的表面再次形成自然氧化膜。
二氟化氙氣體和氟化氫氣體以及甲醇的混合氣體幾乎不浸蝕鋁系列材料。所以，根據(jù)這些氣體，在浸蝕如圖11所示的自然氧化膜即氧化硅219和犧牲層即硅層208之前，如圖9所示，可以形成鋁層216。于是，可以避免鋁216進入到在通過干式浸蝕將硅層208除去后的如圖12所示的中空空間220中。從而，可以減少制造時不合格品的產(chǎn)生或使用時故障品的產(chǎn)生。
(第二實施例)圖14表示第二實施例的硅系列構造體的制造裝置。下述中對于與第一實施例相同的內(nèi)容原則上省略說明。
第二實施例的構造體制造裝置在第一實施例的構造體裝置設有的構成要素中加入涂覆室50和有機硅化合物容器60以及水容器61等。
將液體的有機硅化合物收容在有機硅化合物容器60中。作為有機硅化合物，例如可以采用十三氟代-1、1、2、2、-四氫化辛基三氯硅烷(C8F13H4SiCl3)、以及十八烷三氯硅烷(C18H37SiCl3)等。水容器61中收容水(H2O)。
第三壓力計51連接到涂覆室50。通過第十一閥53將第二真空計52連接到涂覆室50。通過第十二閥54將氮氣導入部94連接到涂覆室50。
涂覆室50通過第十三閥62與有機硅化合物容器60連接。涂覆室50通過第十四閥63與水容器61連接。涂覆室50通過第十五閥45與渦輪分子泵40連接。涂覆室50通過節(jié)流閥92和第十六閥46與干式泵42連接。
控制部502也與上述各閥45、46、53、54、62～63、91或第三壓力計51和第二真空計52等進行電連接?？刂撇?02監(jiān)視這些各部的動作，具有控制功能。
第二實施例的構造體制造裝置在進行了與第一實施例的構造體制造裝置同樣的處理動作后，進行以下的處理動作。
首先，打開第十二閥54，將氮氣從氮氣導入部94提供到涂覆室50中，將涂覆室50內(nèi)變成大氣壓。然后，將試料從浸蝕反應室10移動到涂覆室50中，將試料固定在涂覆室50的試料臺上。該試料具體地講是處于完成干式浸蝕后如圖6所示的具有硅梁及質(zhì)量體構造A的狀態(tài)的試料?；蛘呤峭瓿筛墒浇g后如圖12所示地擋止浸蝕孔218以前的狀態(tài)的試料。涂覆室50內(nèi)變成與圖2所示的浸蝕反應室10內(nèi)的結(jié)構大致相同的結(jié)構。
接著，關閉第十二閥54，打開第十四閥63，使水容器61內(nèi)的水蒸發(fā)，導入涂覆室50內(nèi)，將構造體的表面露在水蒸氣中。然后，打開第十三閥62，使有機硅化合物容器60內(nèi)的有機硅化合物蒸發(fā)，導入涂覆室50內(nèi)，將構造體的表面露在有機硅化合物的氣體中。這樣，將構造體的表面露在水蒸氣和有機硅化合物的混合氣體中。結(jié)果，構造體的表面，通過氫基和有機硅化合物的反應基進行縮合反應進行防水性涂覆。
上面介紹的防水性涂覆處理的詳細內(nèi)容，記載于本發(fā)明的發(fā)明者們創(chuàng)作的日本特開平11-288929號公報中。
根據(jù)第二實施例的構造體制造裝置，在第一實施例介紹的效果基礎上，還可得到可以有效地抑制使用硅系列構造體時產(chǎn)生粘附現(xiàn)象。根據(jù)該構造體制造裝置，可以在硅系列構造體的表面涂覆防水性膜。從而能夠提高硅系列構造體的防水性。因此，即使在例如容易結(jié)露的環(huán)境下使用構造體，也可抑制液體附著在構造體上由于該液體的表面張力產(chǎn)生粘附現(xiàn)象。從而，能夠減少使用時故障品的產(chǎn)生。
(第三實施例)
圖15表示第三實施例的硅系列構造體的制造裝置的結(jié)構。下面，對于與第一及第二實施例相同的內(nèi)容原則上省略說明。
第三實施例的構造體制造裝置，在第二實施例的構造體制造裝置具有的結(jié)構要素中加入預備室70、第一及第二連結(jié)部75、76、第一及第二開閉機構98、99以及試料搬運機構96等。
第一連結(jié)部75將浸蝕反應室10和預備室70之間與外氣遮斷地進行連結(jié)。第二連結(jié)部76將預備室70和涂覆室50之間與外氣遮斷地進行連結(jié)。
第一開閉機構98可以將浸蝕反應室10和預備室70之間切換成打開狀態(tài)和關閉狀態(tài)。第二開閉機構99將預備室70和涂覆室50之間切換成打開狀態(tài)和關閉狀態(tài)。
試料搬運機構96在浸蝕反應室10和預備室70之間，以及預備室70和涂覆室50之間可以搬運試料。
將第四壓力計71連接到預備室70。第三真空計72通過第十七閥73連接到預備室70。氮氣導入部95通過第十八閥74連接到預備室70。
預備室70通過第十九閥47與渦輪分子泵40連接。預備室70通過第二十閥48與干式泵42連接。
第三實施例的構造體制造裝置在進行完與第一實施例的構造體制造裝置相同的處理動作后，進行以下的處理動作。
首先，打開第十九閥47，用渦輪分子泵40和旋轉(zhuǎn)泵41將預備室70內(nèi)進行真空排氣。用第四壓力計71監(jiān)視預備室70內(nèi)的壓力，如果達到規(guī)定的壓力，就通過試料搬運機構96使試料從浸蝕反應室10經(jīng)第一連結(jié)部75向預備室70移動。在規(guī)定時間后，通過試料搬運機構96使試料從預備室70經(jīng)第二連結(jié)部75向涂覆室50移動。然后，進行在圖14所示的第二實施例的構造體制造裝置的處理動作中介紹的處理動作。
根據(jù)第三實施例的構造體制造裝置，在第一及第二實施例的介紹中記載的效果基礎上可以獲得將在浸蝕反應室10中完成干式浸蝕后的構造體，不露在外氣中就搬運到涂覆室50中，能夠防止構造體的氧化等效果。另外，由于設置了預備室70，所以更容易進行構造體在浸蝕反應室10和涂覆室50之間的交換。
以上詳細地介紹了本發(fā)明的具體實施例，但這些僅僅是例子，而并不用來限定專利要求的范圍。在專利要求的范圍中記載的技術包括將上述例示的具體實施例進行的種種變型變更。
在上述實施例中，對具有圖6所示的質(zhì)量體和梁結(jié)構A的中空硅系列構造體，和具有圖13所示的隔膜構造體B的中空硅系列構造體的制造方法舉例進行了說明，但是這些構造體只不過是用上述實施例的構造體制造裝置能夠制造的構造體的一例。實現(xiàn)本發(fā)明的硅系列材料的加工裝置和硅系列構造體的制造裝置及其制造方法，適用于至少在制造中包括硅和氧化硅的各種構造體的制造。
除了在上述實施例中使用的二氟化氙(XeF2)氣體外，優(yōu)選采用三氟化溴(BrF3)氣體。
另外，除了在上述實施例中使用的甲醇(CH3OH)和氟化氫(HF)的混合氣體以外，優(yōu)選使用水蒸氣(H2O)氟化氫(HF)的混合氣體。而且，在甲醇和水蒸氣之外，也可優(yōu)選通過與氟化氫(HF)混合，生成HF2的氣體。
即使在上述的氣體以外，只要是滿足專利請求范圍中記載的主要條件，該氣體當然也可采用。
為了防止例如在甲醇容器31內(nèi)突然沸騰的甲醇溶液堵塞在配管內(nèi)，可以替代圖3的結(jié)構，以以下的方式實施。
(第一變型例)如圖16所示，在配管和浸蝕反應室10上安裝涂層加熱器86，加熱配管和浸蝕反應室10，可以氣化由于突然沸騰而從甲醇容器31進入到配管中的液體。
(第二變型例)如圖17所示，在甲醇容器31和過濾器84之間設置貯槽87，在貯槽87中完全氣化后，可以將使之氣化的氣體提供到浸蝕反應室10中。
(第三實施例)如圖18所示，也可在甲醇容器31的近前設置補充容器88和控制閥89，使之與甲醇容器31中的液體的蒸發(fā)速度匹配，通過控制閥89調(diào)整從補充容器88提供的原料的流量。
(第四變型例)如圖19所示，也可將海綿或纖維90等浸入甲醇容器31內(nèi)的溶液中，防止為了液面不起波浪而用干式泵42進行真空排氣時的突然沸騰。
本說明書或圖紙中介紹的技術要素單獨或通過各種組合發(fā)揮技術的有用性，不限定于申請時權利要求記載的組合。另外，本發(fā)明說明書或圖紙中例示的技術是同時達到多個目的的，完成其中一個目的自身就具有技術的有用性。
權利要求
1.一種硅系列材料的加工裝置，其特征在于，具備第一氣體供給部、第二氣體供給部、浸蝕反應室、選擇連通機構和氣體排出機構；第一氣體是浸蝕硅的氣體；第二氣體是浸蝕氧化硅卻幾乎不浸蝕硅的氣體；選擇連通機構使浸蝕反應室選擇性地與第一氣體供給部和第二氣體供給部中的任一個連通；氣體排出機構將浸蝕反應室內(nèi)的氣體排出。
2.一種硅系列材料的加工裝置，其特征在于，具備第一氣體供給部、第二氣體供給部、浸蝕反應室、選擇連通機構和氣體排出機構；第一氣體是浸蝕氧化硅而幾乎不浸蝕氮化硅的氣體；第二氣體是浸蝕硅卻幾乎不浸蝕氮化硅的氣體；選擇連通機構使浸蝕反應室選擇性地與第一氣體供給部和第二氣體供給部中的任一個連通；氣體排出機構將浸蝕反應室內(nèi)的氣體排出。
3.一種硅系列構造體的制造裝置，對在第一硅系列材料上形成第二硅系列材料、用第三硅系列材料覆蓋第二硅系列材料的試料進行加工，制造中空的硅系列構造體；其特征在于具備第一氣體供給部、第二氣體供給部、浸蝕反應室、選擇連通機構和氣體排出機構；第一氣體是使第二硅系列材料的一部分露出的氣體；第二氣體是浸蝕第二硅系列材料而幾乎不浸蝕第一及第三硅系列材料的氣體；選擇連通機構使浸蝕反應室選擇性地與第一氣體供給部和第二氣體供給部中的任一個連通；氣體排出機構將浸蝕反應室內(nèi)的氣體排出。
4.一種硅系列構造體的制造裝置，對在硅基板上形成氧化硅層、用硅層覆蓋所述氧化硅層的試料進行加工，制造中空的硅系列構造體；其特征在于具備第一氣體供給部、第二氣體供給部、浸蝕反應室、選擇連通機構和氣體排出機構；第一氣體是浸蝕硅的氣體；第二氣體是浸蝕氧化硅而幾乎不浸蝕硅的氣體；選擇連通機構使浸蝕反應室選擇性地與第一氣體供給部和第二氣體供給部中的任一個連通；氣體排出機構將浸蝕反應室內(nèi)的氣體排出。
5.一種硅系列構造體的制造裝置，對在下部氮化硅層上形成硅層、用上部氮化硅層將所述硅層覆蓋、在所述上部氮化硅層形成孔、在處于與所述孔對應位置的硅層的表面形成氧化硅的試料進行加工，制造中空的硅系列構造體；其特征在于具備第一氣體供給部、第二氣體供給部、浸蝕反應室、選擇連通機構和氣體排出機構；第一氣體是浸蝕氧化硅而幾乎不浸蝕氮化硅的氣體；第二氣體是浸蝕硅而幾乎不浸蝕氮化硅的氣體；選擇連通機構使浸蝕反應室選擇性地與第一氣體供給部和第二氣體供給部中的任一個連通；氣體排出機構將浸蝕反應室內(nèi)的氣體排出。
6.如權利要求1～5中的任一項記載的裝置，其特征在于，第一氣體和第二氣體是幾乎不浸蝕鋁系列材料的氣體。
7.如權利要求1～5中的任一項記載的裝置，其特征在于，氣體供給部設有作為氣體的原料的固體或液體的收容部和將所述固體或液體轉(zhuǎn)換成氣體的氣體轉(zhuǎn)換機構。
8.如權利要求7記載的裝置，其特征在于，氣體供給部還設有從固體或液體轉(zhuǎn)換成的氣體的貯藏部。
9.如權利要求7記載的裝置，其特征在于，氣體供給部設置收容固體的二氟化氙(XeF2)或三氟化溴(BrF3)的容器。
10.如權利要求7記載的裝置，其特征在于，氣體供給部設置收容氟化氫(HF)溶液的容器和收容甲醇(CH3OH)溶液或水(H2O)的容器。
11.如權利要求7記載的裝置，其特征在于，進一步設置在將液體收容部的液體轉(zhuǎn)換為氣體、提供到浸蝕反應室的情況下，對所述液體堵塞于液體收容部和浸蝕反應室之間的狀況進行抑制的機構。
12.如權利要求7記載的裝置，其特征在于，氣體轉(zhuǎn)換機構是將固體或液體收容部進行減壓的減壓機構；將所述減壓機構和固體或液體收容部通過浸蝕反應室連接。
13.如權利要求1～5中的任一項記載的裝置，其特征在于，在浸蝕反應室內(nèi)設置阻止氣體從氣體供給口向氣體排出口直線流動的機構。
14.如權利要求1～5中的任一項記載的裝置，其特征在于，氣體排出機構設有高速排出機構和低速排出機構。
15.如權利要求1～5中的任一項記載的裝置，其特征在于，進一步設置檢測試料的浸蝕完成時刻的浸蝕完成檢測機構。
16.如權利要求1～5中的任一項記載的裝置，其特征在于，進一步設置收容有機硅化合物的容器、收容水的容器、將收容在這些容器中的有機硅化合物和水轉(zhuǎn)換為氣體的氣體轉(zhuǎn)換機構以及與這些容器連接的涂覆室。
17.如權利要求16記載的裝置，其特征在于設置連結(jié)部、開閉機構和試料搬運機構；連結(jié)部與外氣遮斷地連接浸蝕反應室和涂覆室之間；開閉機構可以將浸蝕反應室和涂覆室之間切換成開狀態(tài)和閉狀態(tài)；試料搬運機構可以在浸蝕反應室和涂覆室之間搬運試料。
18.如權利要求16記載的裝置，其特征在于設置預備室、連結(jié)部、開閉機構和試料搬運機構；連結(jié)部與外氣遮斷地連接浸蝕反應室和預備室之間以及預備室和涂覆室之間；開閉機構可以將浸蝕反應室和預備室之間、以及預備室和涂覆室之間切換成開狀態(tài)和閉狀態(tài)；試料搬運機構可以在浸蝕反應室和預備室之間、以及預備室和涂覆室之間搬運試料。
19.一種硅系列構造體的制造方法，其特征在于，設有于第一硅系列材料上形成第二硅系列材料的工序；以覆蓋第二硅系列材料的方式形成第三硅系列材料的工序；將經(jīng)過以上工序得到的試料收容在浸蝕反應室中的工序；將第一氣體提供到所述浸蝕反應室中進行局部干式浸蝕、使第二硅系列材料的一部分露出的工序；將第一氣體從所述浸蝕反應室排出的工序；向所述浸蝕反應室中提供浸蝕第二硅系列材料而不浸蝕第一及第三硅系列材料的第二氣體、將第二硅系列材料進行干式浸蝕的工序。
20.一種硅系列構造體的制造方法，其特征在于，設有在硅基板上形成氧化硅層的工序；以覆蓋所述氧化硅層的方式形成硅層的工序；將經(jīng)過以上的工序得到的試料收容到浸蝕反應室中的工序；向所述浸蝕反應室中提供浸蝕硅的第一氣體，將硅層局部進行干式浸蝕、使氧化硅層的一部分露出的工序；將第一氣體從所述浸蝕反應室排出的工序；向所述浸蝕反應室中提供浸蝕氧化硅而幾乎不浸蝕硅的第二氣體、將氧化硅層進行干式浸蝕的工序。
21.一種硅系列構造體的制造方法，其特征在于，設有在下部氮化硅層上形成硅層的工序；以覆蓋所述硅層的方式形成上部氮化硅層的工序；在所述上部氮化硅層形成到達硅層的孔的工序；將經(jīng)過以上工序得到的試料收容到浸蝕反應室中的工序；向所述浸蝕反應室中提供浸蝕氧化硅而幾乎不浸蝕氮化硅的第一氣體，將形成在硅層的表面中與上部氮化硅層的孔對應部分的氧化硅進行干式浸蝕、使硅層的一部分露出的工序；將第一氣體從所述浸蝕反應室排出的工序；向所述浸蝕反應室中提供浸蝕硅而幾乎不浸蝕氮化硅的第二氣體、將硅層進行干式浸蝕的工序。
22.如權利要求19～21的任一項記載的硅系列構造體的制造方法，其特征在于，從幾乎不浸蝕鋁系列材料的氣體中選擇第一氣體和第二氣體；形成露出到試料表面的鋁之后將試料收容到浸蝕反應室中。
23.一種硅系列構造體的制造方法，其特征在于，具有將經(jīng)過權利要求19～21中任一項記載的工序的構造體暴露在水蒸氣和有機硅化合物的混合氣體中的工序。
全文摘要
簡化中空的硅系列構造體的制造工序。硅系列構造體的制造裝置是在硅基板上形成氧化硅層，加工將該氧化硅層用硅層覆蓋的試料，從而制造中空的硅系列構造體的裝置。該裝置具備第一氣體供給部(20、21)、第二氣體供給部(30、31)、浸蝕反應室(10)、選擇連通機構(23～26、34、35)和氣體排出機構(42)。第一氣體浸蝕硅。第二氣體浸蝕氧化硅卻幾乎不浸蝕硅。選擇連通機構(23～26、34、35)有選擇性地使浸蝕反應室(10)與第一氣體供給部(20、21)和第二氣體供給部(30、31)中的任一個連通。氣體排出機構(42)將浸蝕反應室(10)內(nèi)的氣體排出。
文檔編號B81C1/00GK1484611SQ02803651
公開日2004年3月24日 申請日期2002年3月22日 優(yōu)先權日2001年3月29日
發(fā)明者島岡敬一, 坂田二郎, 水野隆教, 奧田勝治, 松井正行, 鈴木泰彥, 彥, 教, 治, 行, 郎 申請人:株式會社豐田中央研究所