JP2005205511A - Sacrificial film etching method and its device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は犠牲膜のエッチング方法およびその装置に関し、さらに詳細には、特に半導体集積回路の製造技術を応用してMEMS(Micro Electro Mechanical System)デバイスを形成する際にMEMS基材上に犠牲膜として介在する酸化膜をドライエッチングするのに最適なエッチング技術に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for etching a sacrificial film, and more particularly, as a sacrificial film on a MEMS substrate when a MEMS (Micro Electro Mechanical System) device is formed particularly by applying a semiconductor integrated circuit manufacturing technique. The present invention relates to an etching technique optimal for dry etching an intervening oxide film.
半導体集積回路の製造技術いわゆる半導体製造技術を利用して、自動車用エアバッグに使う加速度センサー、姿勢制御用ジャイロセンサー、インクジェットプリンターのプリントヘッド部などのMEMSデバイスが実用化されている。 2. Description of the Related Art Semiconductor integrated circuit manufacturing technology Utilizing so-called semiconductor manufacturing technology, MEMS devices such as acceleration sensors used in automobile airbags, attitude control gyro sensors, and print heads of ink jet printers have been put into practical use.
MEMSデバイスの一般的な概略構成が図3に示されている。このMEMSデバイスは、具体的には、単結晶シリコン基板等からなるシリコン基板10と、このシリコン基板10上に固定されたアンカー30a,30aと、これらアンカー30a,30aから水平方向に張り出したクロスビーム30b,30bとを備えてなる極小のデバイスで、上記クロスビーム30b、30bが図示しない電極に加えられる電気駆動力によって上下方向に揺動する構成とされている。
A general schematic configuration of a MEMS device is shown in FIG. Specifically, this MEMS device includes a
これらMEMSデバイスの製造にあたっては、半導体製造技術である薄膜形成技術やリソグラフィ技術が駆使されており、その一般的な製造方法が図4に示されている(特許文献1等参照)。 In manufacturing these MEMS devices, a thin film forming technique and a lithography technique, which are semiconductor manufacturing techniques, are used, and a general manufacturing method thereof is shown in FIG. 4 (see Patent Document 1).
(1)シリコン基板10上の表面全体に、犠牲膜としてSiO2からなる酸化膜20を成膜する(図4(a))。
(1) An
(2)この酸化膜20をパターニングして、開口部20a等を形成する(図4(b))。
(2) The
(3)このパターニングされた酸化膜20上の全面にポリシリコン膜30を成膜する。これにより、ポリシリコン膜30aが酸化膜20の開口部20aを通じてシリコン基板10に堆積し、これがMEMSデバイスのアンカー部となる(図4(c))。
(3) A
(4)上記ポリシリコン膜30をパターニングして、クロスビーム30b,30b等を形成する(図4(d))。
(4) The
(5)犠牲膜である酸化膜20をエッチング液によってエッチングする。これにより、上記シリコン基板10上に、アンカー30a,30aと、これらアンカー30a,30aの上部から水平方向へ延びるクロスビーム30b,30bが形成される(図4(e))。
(5) The
ところで、MEMSデバイスにおける細部寸法、例えば、上記シリコン基板10とクロスビーム30a,30aとの間隔寸法Bは10nm〜50nmほどの極小寸法で極めて狭いことから、上記(5)のエッチング工程において、上記極小隙間による表面張力の影響で、エッチング液がMEMSデバイスの細部まで行き渡ることができず、酸化膜(犠牲膜)にエッチングむらが生じる。
By the way, since the detailed dimension in the MEMS device, for example, the distance dimension B between the
この点に関して、上記のようにエッチング液を用いるウェットエッチングの代わりに、エッチングガスを用いたドライエッチングも採用されつつあるが、この方法においても、エッチングガスのコンデンシングによって水が発生し、この水の毛細管現象と表面張力によって、図4に示すようにクロスビーム30a,30aがスティッキングを起こしてしまうという不具合があった。 In this regard, dry etching using an etching gas is being adopted instead of wet etching using an etching solution as described above. However, in this method, water is generated by the condensing of the etching gas. Due to the capillary phenomenon and the surface tension, the cross beams 30a and 30a are sticking as shown in FIG.
すなわち、図5を参照して、シリコン基板10とクロスビーム30a,30aとの間の極小隙間に水40が存在すると、この水40は、毛細管現象によって矢印で示すように極小隙間の水平方向へ浸入するとともに、その時に発生する表面張力により、上記クロスビーム30a,30aが、破線で示すように、シリコン基板10の表面方向へ折り曲げられて、最悪の場合はシリコン基板10の表面に接触してしまう。
That is, referring to FIG. 5, when
また、MEMS基材として、上記シリコン基板10の上面にさらにSiN膜(シリコン窒化膜)が成膜された基板が用いられる場合があるが、このような基板をドライエッチングすると、上記SiN膜がエッチングガスと反応してエッチング反応物が生成されて、これが残渣物として基板上に残り、絶縁不良等の悪影響を及ぼす。
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、その主たる目的は、微細加工に適したドライエッチング技術を採用するとともに、スティッキングを起こすことなくMEMS基材上の犠牲膜をエッチングすることができるエッチング技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and its main purpose is to employ a dry etching technique suitable for microfabrication and to etch a sacrificial film on a MEMS substrate without causing sticking. An object of the present invention is to provide an etching technique that can perform the above-described process.
また、本発明のさらなる目的は、ドライエッチングを施すに際して、エッチング反応物としての残渣物を残すことなく、MEMS基材上の犠牲膜をエッチングすることができるエッチング技術を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an etching technique capable of etching a sacrificial film on a MEMS substrate without leaving a residue as an etching reaction product when performing dry etching.
上記目的を達成するため、本発明の犠牲膜のエッチング方法は、犠牲膜が形成されたMEMS基材を、常温〜300℃の範囲内の所定の温度下でかつ1Kpa〜15Kpaの範囲内の所定の減圧下に保持した状態でHFベーパに曝すことにより、上記犠牲膜をドライエッチングすることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the sacrificial film etching method of the present invention provides a MEMS substrate on which a sacrificial film is formed at a predetermined temperature within a range of room temperature to 300 ° C. and a predetermined range of 1 Kpa to 15 Kpa. The sacrificial film is dry-etched by being exposed to HF vapor while being kept under reduced pressure.
すなわち、本発明者は、種々の試験研究を行った結果、MEMSデバイスの寸法条件に対応して、エッチング処理の環境条件、特に温度と圧力を上記条件下で適宜制御することにより、上述した従来の欠点を除去することに成功したのである。 That is, as a result of various test studies, the present inventor appropriately controlled the environmental conditions of the etching process, particularly the temperature and pressure under the above conditions, in accordance with the dimensional conditions of the MEMS device. It succeeded in eliminating the shortcomings.
好適な実施態様として、上記犠牲膜としてSiO2からなる酸化膜を用いる。また、上記HFベーパの補助剤として純水ベーパまたはIPAベーパを加える。さらに好適には、上記ドライエッチングされたMEMS基材を、400℃以下の所定温度で再加熱する。 As a preferred embodiment, an oxide film made of SiO 2 is used as the sacrificial film. Further, pure water vapor or IPA vapor is added as an auxiliary to the HF vapor. More preferably, the dry-etched MEMS substrate is reheated at a predetermined temperature of 400 ° C. or lower.
また、上記MEMS基材として、シリコン基板上に犠牲膜を形成する段階、前記犠牲膜をパターニングする段階、前記パターニングされた犠牲膜上にMEMSデバイスの構成体となる膜を積層する段階、前記MEMSデバイスの構成体となる膜をパターニングする段階を経て構成された基材が好適に用いられる。 Further, as the MEMS base material, a step of forming a sacrificial film on a silicon substrate, a step of patterning the sacrificial film, a step of laminating a film that constitutes a MEMS device on the patterned sacrificial film, and the MEMS A base material configured through a step of patterning a film that forms a device structure is preferably used.
さらに、本発明の犠牲膜のエッチング装置は、上記エッチング方法を実施するための装置であって、犠牲膜が形成されたMEMS基材を気密状態で収容可能なエッチング処理室と、このエッチング処理室内に設けられて、上記MEMS基材を載置して加熱する加熱テーブルと、上記エッチング処理室内を減圧状態にする減圧手段と、上記MEMS基材上の犠牲膜に向けてエッチングガスを噴射供給するエッチングガス供給手段とを備えてなり、上記減圧手段により、上記エッチング処理室内が1Kpa〜15Kpaの範囲内の所定の減圧下に保持されるとともに、上記加熱テーブルにより、上記MEMS基材が常温〜300℃の範囲内の所定の温度下に保持される構成とされていることを特徴とする。 Furthermore, a sacrificial film etching apparatus according to the present invention is an apparatus for carrying out the above-described etching method, and includes an etching processing chamber capable of accommodating a MEMS substrate on which the sacrificial film is formed in an airtight state, and the etching processing chamber. A heating table for mounting and heating the MEMS substrate, a decompression unit for reducing the pressure in the etching chamber, and an etching gas sprayed toward the sacrificial film on the MEMS substrate. An etching gas supply means, and the pressure reducing means keeps the etching processing chamber at a predetermined reduced pressure within a range of 1 Kpa to 15 Kpa, and the MEMS base allows the MEMS substrate to be kept at a room temperature to 300 It is configured to be held at a predetermined temperature within a range of ° C.
上記エッチング処理室は、一室のみに設定されるほか、低温下で上記MEMS基材上の犠牲膜をドライエッチング処理する低温処理室と、高温下で前記MEMS基材上の犠牲膜をドライエッチング処理する高温処理室と、高温下で前記MEMS基材を再加熱する高温再加熱室とを備えてなるマルチタイプとされても良い。 The etching chamber is set to only one chamber, and a low temperature processing chamber for dry etching the sacrificial film on the MEMS substrate at a low temperature, and a dry etching of the sacrificial film on the MEMS substrate at a high temperature. It may be a multi-type including a high temperature processing chamber for processing and a high temperature reheating chamber for reheating the MEMS substrate at a high temperature.
本発明によれば、犠牲膜をドライエッチングする際、犠牲膜が形成されたMEMS基材を、常温〜300℃の範囲内の所定の温度で、かつ1Kpa〜15Kpaの範囲内の所定の減圧下に維持した状態で、HFベーパに曝すことにより、コンデンシングを有効に防止して、スティッキングを発生することなく、犠牲膜を確実に除去することができる。 According to the present invention, when dry-etching the sacrificial film, the MEMS substrate on which the sacrificial film is formed is subjected to a predetermined temperature within a range of room temperature to 300 ° C. and a predetermined reduced pressure within a range of 1 Kpa to 15 Kpa. In this state, exposure to HF vapor effectively prevents condensing, and the sacrificial film can be reliably removed without causing sticking.
また、ドライエッチングされたMEMS基材を400℃以下の所定の温度で再加熱することにより、エッチング反応により生成された残渣物を確実に昇華除去することができる。 Further, by reheating the dry-etched MEMS substrate at a predetermined temperature of 400 ° C. or lower, the residue generated by the etching reaction can be surely sublimated and removed.
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
実施形態1
本発明に係るエッチング装置を図1に示し、このエッチング装置は、MEMS基材W上の犠牲膜をドライエッチングするためのもので、エッチング処理室1、加熱テーブル2、減圧装置(減圧手段)3およびエッチングガス供給装置(エッチングガス供給手段)4を主要部として備えてなる。
An etching apparatus according to the present invention is shown in FIG. 1, and this etching apparatus is for dry etching a sacrificial film on a MEMS substrate W. And an etching gas supply device (etching gas supply means) 4 as a main part.
エッチング処理室1は、犠牲膜が形成されたMEMS基材Wを気密状態で収容可能な構造を備え、MEMS基材Wを所定の減圧下でかつ所定の温度下でドライエッチングする処理室である。エッチング処理室1には、完全密封式のゲート1aが設けられており、MEMS基材Wは、図示しない搬送ロボットにより、このゲート1aを通じてエッチング処理室1内に対し搬入・搬出される。また、エッチング処理室1は、その外周全体がヒーティングジャケット等の加熱手段1bにより加熱されて一定温度に維持される構成とされている。
The
加熱テーブル2は、エッチング処理室1内に設けられて、上記搬送ロボットにより搬入されるMEMS基材Wを載置して加熱するものである。この加熱テーブル2は、MEMS基材Wを常温〜300℃の任意の設定温度に加熱維持するため、その下部に図示しない加熱手段が備えられている。この加熱手段は、具体的には加熱温度に応じて、ウオータージャケットやシーズヒータや加熱ランプ等が好適に用いられる。
The heating table 2 is provided in the
減圧装置3は、上記エッチング処理室1内を減圧状態にするもので、エッチング処理室1内に排気管3aの一端が連通接続されるとともに、この排気管3aの他端に真空ポンプ等の減圧ポンプ3bが接続されている。この減圧装置3の減圧ポンプ3bにより、エッチング処理室1内の気体が排気されて所定の圧力まで減圧される(本実施形態においては1Kpa〜15Kpaの範囲内の減圧)。
The
また、排気管3bは、その外周がテープヒータ等の加熱手段3cにより加熱されて一定温度に維持され、これにより、エッチング処理室1の温度降下が有効に防止されて、エッチング処理室1の温度制御が容易かつ確実にされている。
Further, the outer circumference of the
エッチングガス供給装置4は、加熱テーブル2上のMEMS基材W上の犠牲膜に向けてエッチングガスを噴射供給するもので、エッチング処理室1内の上部位置に、噴射ノズル4aが加熱テーブル2上のMEMS基材W表面に対向して配置されるとともに、この噴射ノズル4aが配管4bを介してガス供給源であるガスボックス4cに連通されている。
The etching
ガスボックス4cは、図示しない複数のガスボンベから送られてくるHFガス、IPAガスおよびN2ガス、ならびに図示しない純水ベーパ生成装置から送られてくる純水ベーパを高温(本実施形態においては100℃)に保つとともに、図示しない切換弁やマスフローコントローラ等を備えて、これらのガスを単品でまたは適宜混合してエッチング処理室1に供給する。
The gas box 4c heats HF gas, IPA gas and N2 gas sent from a plurality of gas cylinders (not shown), and pure water vapor sent from a pure water vapor generator (not shown) at a high temperature (100 ° C. in this embodiment). And a switching valve, a mass flow controller, etc. (not shown) are provided, and these gases are supplied individually or appropriately mixed and supplied to the
そして、噴射ノズル4aは、ガスボックス4cから吸気管4bを通って送られてくるエッチングガス、つまり、HFベーパ、あるいはHFベーパにIPAベーパや純水ベーパを混合したガスを、加熱テーブル2上のMEMS基材W表面に噴射供給する。 The injection nozzle 4a supplies an etching gas sent from the gas box 4c through the intake pipe 4b, that is, HF vapor, or a gas obtained by mixing HF vapor with IPA vapor or pure water vapor on the heating table 2. It sprays and supplies to the MEMS base material W surface.
なお、ガスボックス4cは、高温(100℃)に保つために、その外周全体をヒーティングジャケット等の加熱手段4dで覆われており、また、ガスボックス4c内の各ガスラインとエッチング処理室1を連通する吸気管4bもテープヒータ等の加熱手段4eにより高温(100℃)に保たれる。これにより、ガスボックス4cから噴射ノズル4aに供給されるエッチングガスは常に気相状態に保たれる。
Note that the gas box 4c is entirely covered with heating means 4d such as a heating jacket in order to maintain a high temperature (100 ° C.), and each gas line in the gas box 4c and the
しかして、上記のように構成されたエッチング装置を用いたMEMS基材Wの犠牲膜のエッチング方法は、下記の工程を経て行われることとなる。 Therefore, the method for etching the sacrificial film of the MEMS substrate W using the etching apparatus configured as described above is performed through the following steps.
A.MEMS基材の準備:
MEMS基材Wの準備にあたっては、以下のように、従来と同様な製造工程がとられる(図4参照)。
A. Preparation of MEMS substrate:
In the preparation of the MEMS substrate W, the same manufacturing process as the conventional one is taken as follows (see FIG. 4).
(1)犠牲膜を形成する段階:
シリコン基板10上の表面全体に、犠牲膜としてSiO2からなる酸化膜20を成膜する(図4(a))。
(1) Step of forming a sacrificial film:
An
(2)犠牲膜をパターニングする段階:
上記酸化膜20をパターニングして、開口部20a等を形成する(図4(b))。
(2) Patterning the sacrificial film:
The
(3)パターニングされた犠牲膜上にMEMSデバイスの構成体となる膜を積層する段階:
パターニングされた上記酸化膜20上の全面にポリシリコン膜30を成膜する。これにより、ポリシリコン膜30aが酸化膜20の開口部20aを通じてシリコン基板10に堆積し、これがMEMSデバイスのアンカー部となる(図4(c))。
(3) A step of laminating a film to be a component of the MEMS device on the patterned sacrificial film:
A
(4)MEMSデバイスの構成体となる膜をパターニングする段階:
上記ポリシリコン膜30をパターニングして、クロスビーム30b,30b等を形成して、MEMS基材Wとする(図4(d))。
(4) A step of patterning a film that constitutes the structure of the MEMS device:
The
このようにして準備されたMEMS基材Wは、図示のごとく、ベースである単結晶シリコン基板10と、ポリシリコン膜からなるアンカー30a,30aと、同じくポリシリコン膜からなるクロスビーム30b,30bと、SiO2からなる酸化膜(犠牲膜)20とからなり、その主要部の寸法は、例えば、A寸法が3,000nm、B寸法が15nm、C寸法が100nmに設定されてなる。
As shown in the figure, the MEMS base material W thus prepared includes a single
B.MEMS基材上の犠牲膜のエッチング:
MEMS基材W上の犠牲膜20のエッチングは、犠牲膜20を、常温〜300℃の範囲内の所定の温度下でかつ1Kpa〜15Kpaの範囲内の所定の減圧下に保持した状態でHFベーパに曝すことにより、犠牲膜20にドライエッチングを施すもので、具体的には、図1に示されるエッチング装置を用いて、以下の工程により行われる。
B. Etching a sacrificial film on a MEMS substrate:
Etching of the
(1)エッチング処理室1の温度設定:
エッチング処理室1がヒーティングジャケット等の加熱手段1bにより、ガスボックス4cがヒーティングジャケット等の加熱手段7Bにより、また配管4bがテープヒータ等の加熱手段4eにより、それぞれ加熱されて約100℃に維持されるとともに、排気管3aがテープヒータ等の加熱手段3cにより加熱されて約50℃に維持される。
(1) Temperature setting of the etching chamber 1:
The
また、エッチング処理室1内においては、加熱テーブル2が加熱されて例えば、約150℃に維持される。
In the
(2)MEMS基材Wのローディング:
エッチング処理室1のゲート5が開かれ、図示しない搬送ロボットで、上記のように準備されたMEMS基材Wが加熱テーブル2上に着座(ローディング)させられる。着座後は、上記搬送ロボットがエッチング処理室1から離間されるとともに、ゲート5が閉じられてエッチング処理室1が密封されて気密状態に置かれる。
(2) Loading of the MEMS substrate W:
The
加熱テーブル2上に着座されたMEMS基材Wは、加熱テーブル2と同じ約150℃まで加熱されてこの温度下に保持される。 The MEMS substrate W seated on the heating table 2 is heated to about 150 ° C., which is the same as that of the heating table 2, and is held at this temperature.
(3)エッチング処理室1の圧力設定:
減圧装置3より、エッチング処理室1内が上記範囲内の所定の減圧下に保持される。具体的には、減圧ポンプ3bが駆動され、排気管3aを介してエッチング処理室1内が掃引・排気される。この排気動作は、エッチング処理室1内の圧力が例えば、12Kpaになるまで続けられる。
(3) Pressure setting in the etching chamber 1:
The inside of the
(4)ドライエッチング:
HFベーパに補助剤としてIPAベーパが加えられてなる混合ガスが、ガスボックス4cから配管4bを介して噴射ノズル4aに供給され、この噴射ノズル4aからエッチング処理室1内に噴射されて充満される。この場合、上記混合ガスにおけるHFベーパとIPAベーパとの容積比は2/1に設定されている。また、上記混合ガスとしては、HFベーパに補助剤として純水ベーパを加えてもよい。
(4) Dry etching:
A mixed gas obtained by adding IPA vapor as an auxiliary agent to HF vapor is supplied from the gas box 4c to the injection nozzle 4a through the pipe 4b, and is injected from the injection nozzle 4a into the
上記の条件下で、MEMS基材Wを60分間保持することにより、犠牲膜20がHFベーパの混合ガスに曝されてドライエッチングされる。これにより、図4(e)に示すように、シリコン基板10上に、アンカー30a,30aと、これらアンカー30a,30aの上部から水平方向へ延びるクロスビーム30b,30bが形成されてなるMEMSデバイスが完成する。
By holding the MEMS substrate W for 60 minutes under the above conditions, the
(5)MEMS基材Wのアンローディング:
上記減圧装置3の減圧ポンプ3bを停止するとともに、ゲート1aを開いて、図示しない搬送ロボットにより、再びMEMS基材Wが加熱テーブル2上から離座されて、エッチング処理室1外へ取り出される(アンローディング)。
(5) Unloading of MEMS substrate W:
The
以上の製造工程により製作されたMEMSデバイスを観察したところ、クロスビーム30b,30bのスタッキング現象は見られず、水平を保った状態で犠牲膜20がエッチングされていた。
When the MEMS device manufactured by the above manufacturing process was observed, the stacking phenomenon of the cross beams 30b and 30b was not observed, and the
エッチング条件すなわち、エッチング処理室1内の気圧(減圧度)や温度およびテーブルTの加熱温度等は、MEMS基材Wの構成寸法たとえば、上述したA寸法、B寸法、C寸法等によって最適値に設定される。
Etching conditions, that is, the atmospheric pressure (decompression degree) and temperature in the
アンカー30a,30aやクロスビーム30b,30bの材質にSiN膜(シリコン窒化膜)が採用された場合には、上記のドライエッチング処理に加えて、400℃以下の高温で再加熱することにより、エッチング反応により生成された残渣物を除去できる。 When SiN film (silicon nitride film) is adopted as the material of the anchors 30a, 30a and the cross beams 30b, 30b, in addition to the dry etching process, the etching is performed by reheating at a high temperature of 400 ° C. or lower. Residues produced by the reaction can be removed.
実施形態2
本発明に係るマルチタイプのエッチング装置を図2に示し、このエッチング装置は、常温〜100℃の低温下でMEMS基材上の犠牲膜をドライエッチング処理する低温処理室101と、100℃〜300℃の高温下でMEMS基材上の犠牲膜をドライエッチング処理する高温処理室102と、MAX400℃の高温下でMEMS基材を再加熱する高温再加熱室103の三つの処理室を備えるとともに、この三つの処理室にMEMS基材Wを振り分けるための振り分け室104と、前工程で形成されたMEMS基材を受け入れるための前室105と、前記三つの処理室にエッチングガス等を供給するエッチングガス供給装置106とを主要部として備えてなる。
A multi-type etching apparatus according to the present invention is shown in FIG. 2, and this etching apparatus includes a low-
低温処理室101、高温処理室102、高温再加熱室103の基本的構造は、実施形態1で示したエッチング処理室1と同様な形態とされてなる。すなわち、各処理室は図示しない減圧装置に連通接続されて所定の減圧下に維持されるとともに、エッチングガス供給装置106に連通接続されて処理室内の噴射ノズル(図示省略)にエッチングガスが供給される。
The basic structure of the low
また各処理室内には、加熱テーブルとそれぞれの処理温度に適した加熱手段(図示省略)が備えられている。この加熱手段は、常温〜100℃の低温下で使用される低温処理室101に対してはウオータージャケット式のヒータが好適に用いられ、100℃〜300℃の高温下で使用される高温処理室102に対してはシーズヒータが好適に用いられ、MAX400℃の高温下で使用される高温再加熱室103に対してはランプ加熱ヒータが好適に用いられる。
Each processing chamber is provided with a heating table and heating means (not shown) suitable for each processing temperature. As this heating means, a water jacket type heater is suitably used for the low
振り分け室104は、上記三つの処理室101,102,103と前室105とに接するように装置の真ん中に配置されるとともに、その室内中央には搬送ロボットRが据え付けられている。
The sorting
搬送ロボットRは、前工程から前室105のテーブル105b上に届いたMEMS基材Wを前室105の内側(振り分け室側)に存在するゲートバルブ105aを介して受け取り、ゲートバルブ101aを介して低温処理室101かゲートバルブ102aを介して高温処理室102に受け渡してエッチング処理させたり、エッチング処理の終わったMEMS基材Wをゲートバルブ103aを介して高温再加熱室103に受け渡したりする。
The transfer robot R receives the MEMS base material W that has arrived on the table 105b of the
その他、図示は省略するが、各処理室外側がヒートジャケット等で加熱されて高温に維持されたり、配管部分がテープヒータ等で加熱されて高温に維持されたりする構造は実施形態1と同様の形態とされる。 In addition, although illustration is omitted, the structure in which the outside of each processing chamber is heated to a high temperature by a heat jacket or the like, or the piping part is heated to a high temperature by a tape heater or the like is the same as in the first embodiment. Formed.
しかして、上記のように構成されたエッチング装置を用いたMEMS基材W上の犠牲膜のエッチングは、下記の工程を経て実施される。なお、MEMS基材Wの準備工程に関しては実施形態1と同じであり、説明を省略する。
Therefore, the etching of the sacrificial film on the MEMS substrate W using the etching apparatus configured as described above is performed through the following steps. In addition, regarding the preparation process of the MEMS base material W, it is the same as
(1)装置の温度設定:
低温処理室101,高温処理室102、高温再加熱室103が各々ヒーティングジャケット等の加熱手段(図示要略)により、ガスボックス105がヒーティングジャケット等の加熱手段(図示省略)により、また各配管(図示省略)部分がテープヒータ等の加熱手段(図示省略)により、それぞれ加熱されて約100℃に維持されるとともに、排気管(図示省略)がテープヒータ等の加熱手段(図示省略)により加熱されて約50℃に維持される。
(1) Device temperature setting:
The low
また、低温処理室101内の加熱テーブル101bが加熱されて常温〜100℃の範囲内の所定温度例えば80℃に維持され、高温処理室102内の加熱テーブル102bが加熱されて100℃〜300℃の範囲内の所定温度例えば200℃に維持され、高温再加熱室103内の加熱テーブル103bが加熱されて400℃以下の所定温度例えば300℃に維持される。
In addition, the heating table 101b in the low
(2)MEMS基材Wのローディング:
前工程から前室105のテーブル105bに届くMEMS基材Wは、搬送ロボットRによって低温処理室101と高温処理室102のどちらかに搬入されるが、どちらに搬入するかはMEMS基材の物理的な構成寸法等により前もって決定される。
(2) Loading of the MEMS substrate W:
The MEMS base material W that reaches the table 105b of the
たとえば、MEMS基材Wの物理的な構成寸法が200℃の高温でエッチングするのに適したものである場合には、高温処理室102のゲートバルブ102aが開かれ、MEMS基材Wが搬送ロボットRによって搬入され、加熱テーブル102bの上に着座させられる。着座後は、上記搬送ロボットRが高温処理室102から離間されるとともに、ゲート102aが閉じられて高温処理室102が密封されて気密状態に置かれる。
For example, when the physical component dimensions of the MEMS substrate W are suitable for etching at a high temperature of 200 ° C., the gate valve 102a of the high
高温処理室102の加熱テーブル102b上に着座されたMEMS基材Wは、加熱テーブル102bと同じ約200℃まで加熱されてこの温度下に保持される。
The MEMS substrate W seated on the heating table 102b of the high
(3)処理室の圧力設定:
高温処理室102の圧力設定工程は、実施形態1と同様であるので説明を省略する。
(3) Processing chamber pressure setting:
Since the pressure setting process in the high
(4)ドライエッチング:
ドライエッチング工程も実施形態1と同様であるので説明を省略する。
(4) Dry etching:
Since the dry etching process is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
(5)MEMS基材Wの再加熱:
もしMEMS基材の構成体例えば、図3におけるアンカー30a,30aやクロスビーム30b,30bの材質にSiN膜(シリコン窒化膜)が採用された場合には、上記のドライエッチング処理に加えて、400℃以下の高温で再加熱することにより、エッチング反応により生成された残渣物を除去できる。
(5) Reheating the MEMS substrate W:
If a SiN film (silicon nitride film) is adopted as the material of the MEMS base material, for example, the anchors 30a and 30a and the cross beams 30b and 30b in FIG. By reheating at a high temperature of less than or equal to ° C., residues generated by the etching reaction can be removed.
すなわち、高温処理室102においてドライエッチング処理が終了すると、ゲートバルブ102aが開くとともに、高温再加熱室103のゲートバルブ103aが開き、搬送ロボットRにより、MEMS基材Wが高温処理室102の加熱テーブル102bから離座された後、高温処理室103の加熱テーブル103bに着座させられ、この加熱テーブル温度と同じ300℃に再加熱される。
That is, when the dry etching process is completed in the high
(6)MEMS基材Wのアンローディング:
高温再加熱室103のゲートバルブ103aが開いて、振り分け室104の搬送ロボットRにより、MEMS基材Wが加熱テーブル103b上から離座されて、高温再加熱室103から取り出された後、前室105のゲートバルブ105aが開いて、前室105のテーブル105b上に着座させられ、次工程への搬送を待つ。
(6) Unloading of the MEMS substrate W:
After the gate valve 103a of the high
なお、上述した実施形態はあくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されることなくその範囲内で種々の設計変更が可能である。 Note that the above-described embodiment is merely a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to this, and various design changes can be made within the scope thereof.
例えば、加熱テーブルは、本実施形態においては固定式にしているが、回転するターンテーブル式にしても良い。 For example, the heating table is a fixed type in this embodiment, but may be a rotating turntable type.
本発明は、半導体基板のCVD前のドライエッチング等に利用できる。 The present invention can be used for dry etching of a semiconductor substrate before CVD.
W MEMS基材
1 エッチング処理室
1a ゲートバルブ
2 加熱テーブル
3 減圧装置(減圧手段)
3b 減圧ポンプ
4 エッチングガス供給装置(エッチングガス供給手段)
4a 噴射ノズル
4c ガスボックス
4b 配管
5 ゲート
10 単結晶シリコン基板
20 犠牲膜(SiO2膜)
30 ポリシリコン膜(またはシリコン窒化膜)
30a アンカー
30b クロスビーム
1b ヒーティングジャケット(加熱手段)
3c ヒーティングジャケット(加熱手段)
4d テープヒータ(加熱手段)
4d テープヒータ(加熱手段)
4e テープヒータ
101 低温処理室(エッチング処理室)
102 高温処理室(エッチング処理室)
103 高温再加熱室
101a〜103a ゲートバルブ
105a ゲートバルブ
101b〜103b 加熱テーブル
104 振り分け室
105 前室
106 エッチングガス供給装置(エッチングガス供給手段)
3b
4a injection nozzle 4c gas box 4b piping 5
30 Polysilicon film (or silicon nitride film)
3c Heating jacket (heating means)
4d Tape heater (heating means)
4d Tape heater (heating means)
102 High temperature processing chamber (etching chamber)
103 High temperature reheating chamber
101a-103a Gate valve 105a Gate valve
101b to 103b Heating table 104
Claims (8)
犠牲膜が形成されたMEMS基材を、常温〜300℃の範囲内の所定の温度下でかつ1Kpa〜15Kpaの範囲内の所定の減圧下に保持した状態でHFベーパに曝すことにより、前記犠牲膜をドライエッチングする
ことを特徴とする犠牲膜のエッチング方法。 A method of etching a sacrificial film when forming a MEMS device,
By exposing the MEMS substrate on which the sacrificial film is formed to HF vapor in a state of being held at a predetermined temperature within a range of normal temperature to 300 ° C. and a predetermined reduced pressure within a range of 1 Kpa to 15 Kpa, A method for etching a sacrificial film, comprising dry etching the film.
ことを特徴とする請求項1に記載の犠牲膜のエッチング方法。 The sacrificial film etching method according to claim 1, wherein the sacrificial film is an oxide film made of SiO 2 .
ことを特徴とする請求項1または2に記載の犠牲膜のエッチング方法。 3. The method for etching a sacrificial film according to claim 1, wherein pure water vapor is added as an auxiliary agent for the HF vapor.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の犠牲膜のエッチング方法。 3. The method for etching a sacrificial film according to claim 1, wherein IPA vapor is added as an auxiliary agent for the HF vapor.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の犠牲膜のエッチング方法。 The sacrificial film etching method according to any one of claims 1 to 4, wherein the dry-etched MEMS base material is reheated at a predetermined temperature of 400 ° C or lower.
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の犠牲膜のエッチング方法。 A step of forming a sacrificial film on the silicon substrate, patterning the sacrificial film, stacking a film constituting the structure of the MEMS device on the patterned sacrificial film, 6. The method for etching a sacrificial film according to claim 1, wherein the sacrificial film is etched through a step of patterning a film as a constituent body.
犠牲膜が形成されたMEMS基材を気密状態で収容可能なエッチング処理室と、
このエッチング処理室内に設けられて、前記MEMS基材を載置して加熱する加熱テーブルと、
前記エッチング処理室内を減圧状態にする減圧手段と、
前記MEMS基材上の犠牲膜に向けてエッチングガスを噴射供給するエッチングガス供給手段とを備えてなり、
前記減圧手段により、前記エッチング処理室内が1Kpa〜15Kpaの範囲内の所定の減圧下に保持されるとともに、前記加熱テーブルにより、前記MEMS基材が常温〜300℃の範囲内の所定の温度下に保持される構成とされている
ことを特徴とする犠牲膜のエッチング装置。 An apparatus for etching a sacrificial film when forming a MEMS device,
An etching chamber capable of accommodating the MEMS substrate on which the sacrificial film is formed in an airtight state;
A heating table that is provided in the etching chamber and that heats the MEMS substrate;
Pressure reducing means for reducing the pressure in the etching chamber;
Etching gas supply means for supplying an etching gas to the sacrificial film on the MEMS substrate;
The etching process chamber is maintained at a predetermined reduced pressure within a range of 1 Kpa to 15 Kpa by the pressure reducing means, and the MEMS base is brought to a predetermined temperature within a range of room temperature to 300 ° C. by the heating table. An apparatus for etching a sacrificial film, characterized in that the sacrificial film is held.
ことを特徴とする請求項7に記載の犠牲膜のエッチング装置。 The etching chamber includes a low temperature processing chamber for dry etching the sacrificial film of the MEMS substrate at a low temperature, a high temperature processing chamber for dry etching the sacrificial film on the MEMS substrate at a high temperature, and a high temperature The sacrificial film etching apparatus according to claim 7, wherein the sacrificial film etching apparatus is a multi-type including a high-temperature reheating chamber for reheating the MEMS base material.
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Cited By (2)
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JP2010214480A (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Method of manufacturing microstructure |
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