CN101023508A - 用于微结构蚀刻的改进方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种提供用于蚀刻位于处理室内的一个或多个微结构的蚀刻气体源的设备和方法。该设备具有连接到气体源的气体源供应线和用于容纳蚀刻材料的一个或多个室。在应用中，在一个或多个室内将蚀刻材料转换为蚀刻材料蒸气，并且气体供应线向蚀刻材料蒸气提供载气的供应并还将由载气传送的蚀刻材料蒸气提供给处理室。有利的是，本发明的设备不需要为了获得连续的蚀刻气体流而包括任何膨胀室或其它复杂的机械部件。

Description

用于微结构蚀刻的改进方法和设备
技术领域
本发明涉及微结构制造领域。微结构呈现为微机电系统(MEMS)的形式，该系统需要除去与衬底或其它沉积材料相关的材料。更为具体地，本发明涉及用于包含在这些微结构制造中的气相蚀刻工艺的改进方法和设备。
背景技术
MEMS是通常本领域技术人员用以描述利用基于微工程或光刻的工艺而制造在衬底上的器件的术语。这些器件可以包括机械传感器和机器、光学元件、生物工程器件、RF器件及其他。
采用蚀刻工艺除去多层结构中的牺牲层或区域而不除去相邻的层或区域是MEMS制造中必须且常用的工艺。对于本领域技术人员来说，在该工序中采用二氟化氙(XeF2)蚀刻工艺是公知的，因为XeF2在气相下自发地对硅进行各向同性的蚀刻，而不需要外部能源或离子轰击。此外，在室温下蚀刻速率较高，并且相对于MEMS制造中通常使用的其他材料(例如，许多金属、电介质和聚合物)的选择性也非常高。上述因素使得当利用硅作为牺牲材料时该蚀刻工艺对于MEMS结构的脱离(release)来说是理想的。
在室温和大气压下，XeF2为白色结晶固体，晶体大小由其中发生固化的条件所确定。在25℃下在～4Torr的部分蒸气压下发生升华。部分蒸气压是指由气体混合物的特定组分在这种情况下为XeF2所施加的压力。
然而，使用XeF2的一个缺点是其在存在水汽的情况下形成HF，因此如果没有将其谨慎地隔离则会对用户造成重大的安全威胁。
XeF2气体以由下述表达式所限定的主要反应来蚀刻硅：
2XeF2+Si→2Xe+SiF4                     (1)
该反应放出热量，因此在蚀刻工艺期间观察到衬底温度的升高。可以看出，硅蚀刻进行的速率与存在的XeF2蒸汽量呈比例，即XeF2分压越高，蚀刻速率越高。
有关于MEMS的这种蚀刻类型的第一个参考是在E.Hoffman，B.Warneke，E.J.J.Krugglick，J.Weigold和K.S.J.Pister发表于1995年的Proceedings of Micro Electro Mechanical Systems Workshop(MEMS’95)中的第288-293页的“3D structures with piezoresistivesensors in standard CMOS”中。在该设备中，采用XeF2气体的连续流来用于蚀刻工艺。
随着该连续流工艺的进一步改进，在F.I.Chang，R.Yeh，G.Lin，P.B.Chu，E.Hoffman，E.J.J.Kruglick和K.S.J.Pister发表于1995年的Proc.SPIE.第2641卷第117-128页中的“Gas Phase SiliconMicromachining With Xenon Difluoride In Microelectronic StructuresAnd Microelectromechanical Devices For Optical Processing AndMultimedia Applications”中和在加利福尼亚大学董事会名下的US专利No.5726480中详细地描述了所采用的设备，参见图1。
可以看到图1的连续蚀刻设备1包括通过第一阀门3连接到包含XeF2晶体的气源室(source chamber)4的蚀刻室2。还通过第二阀门5向蚀刻室2提供氮气(N2)吹洗。一旦通过真空泵6将在其内侧具有取样器件的蚀刻室2抽成适度的真空，第一阀门3被打开，并且少量的XeF2晶体在低压下蒸发，因此XeF2气体进入蚀刻室2。虽然本领域技术人员会意识到精确的蚀刻速率取决于要被蚀刻的部件的尺寸和密度，但是在这些条件下，将观察到每分钟1-3微米的典型蚀刻速率。
采用该连续蚀刻设备1的主要缺点是缺乏对于蚀刻工艺的控制。第一阀门3在打开和闭合位置之间移动，从而使蚀刻气体的流动相应地开或关。该系统的另一缺点在于这样的事实：其直接取决于气源室4与蚀刻室2之间的压力差从而导致所需要的XeF2晶体的蒸发。因此，蚀刻室2内的压力增加或者气源室4内的压力降低导致设备1操作效率的降低。因此蚀刻工艺直接取决于气源室4内的XeF2晶体的数量、寿命和历史。
本领域技术人员还会认识到，由于方程式(1)的反应是放热的，所以希望冷却样品以防止样品温度的增加引起诸如可以损伤样品的热冲击的问题，这通常通过添加惰性气体来实现。一般地，可以通过打开第二阀门5以便允许氮气进入蚀刻室2来实现，因为该惰性气体充当冷却剂。然而，应该注意的是，当将氮气引入到蚀刻室2中时，降低蚀刻工艺的效率。这所以会发生，是由于蚀刻室内压力最终增加，然后导致进入蚀刻室2中的XeF2流减小。
在过去，连续蚀刻系统被认为是不经济的和昂贵的，因为XeF2气体的恒流量增加了所使用的相对昂贵的XeF2晶体的数量。
为了试图避免一个或多个上述缺点，已经开发出所谓的脉冲蚀刻设备。在P.B.Chu，J.T.Chen，R.Yeh，G.Lin，J.C.P Hang，B.A.Wameke，and K.S.J.Pister发表在1997年6月的Transducers’97，Chicago IL.的第1-4页中的“Controlled Pulse-Etching with Xenon Difluoride”中描述了第一台这样的设备。在图在2中示意性地示出该脉冲蚀刻系统7。可以看到系统7采用中间室，其被称为膨胀室8，以预测量XeF2气体量并将该气体与诸如氮冷却剂气体的用于增强蚀刻工艺的其它气体混合。膨胀室8中的含量然后被排放到蚀刻室2中，以便执行所需要的硅蚀刻。在已经使XeF2气体充分反应之后，通常通过使用低真空或真空泵6，来抽空蚀刻室2，以及膨胀室8。重复该工艺，直到出现硅蚀刻的期望程度为止。
上述脉冲蚀刻系统7仍展现出特定的固有缺点。在第一种情况下，仍没有真正地控制XeF2气体流。蚀刻室2中的压力由膨胀室8中的充气压力确定，因此由蚀刻室2与膨胀室8的体积比确定。当将膨胀室8连接到蚀刻室2时，压力不可避免地下降。新的分压取决于膨胀室8与蚀刻室2的体积比。例如，如果蚀刻室2的大小与膨胀室8相同，则当它们连接时，XeF2的分压减半。作为直接的结果，蚀刻速率也减半。因此，在这种系统中，蚀刻速率取决于膨胀室8与蚀刻室2的比。因此，蚀刻压力不被直接控制并且实际上通常仅约为可用压力的一半，因为膨胀室8和蚀刻室2通常具有相似的体积。
该系统7的第二个显著缺点是系统的循环操作特性。特别是，由于在蚀刻开始之前膨胀室8需要时间填充，所以在蚀刻工艺期间其对蚀刻室2开放，并且通常在循环的抽空步骤期间将其抽空，这在蚀刻工艺中形成限速步骤。该限制主要是由于在前一个循环的抽空步骤之后利用XeF2气体再填充膨胀室8所花费的时间而引起的。等待时间通常可以是蚀刻循环的有效周期，由此导致总的工艺时间，或者器件在蚀刻室2中花费的时间，近似为实际蚀刻时间的二倍。
该系统的另一个缺点是由当膨胀室8和蚀刻室2连接时它们还与任何外部影响隔离的事实所导致的。因此在它们连接的瞬间，室中的XeF2蒸气的分压被最大化。然而，随着蚀刻继续进行，室中的XeF2蒸气量下降，且随此发生，蚀刻速率也下降。为了最大化地将XeF2用于蚀刻目的，导致极长的蚀刻时间。此外，在实际的蚀刻系统中，还总是存在被抽出的XeF2蒸气。
在Lebouitz等人名下的美国专利申请No.US2002/0033229中描述了一种改进的脉冲蚀刻系统。该申请提示了一种系统，该系统包括可变容积的膨胀室、固定容积的膨胀室或其结合，与蚀刻室和诸如XeF2气体的蚀刻气体源流体相通。多个膨胀室的结合缓和了再填充Chu等人的系统7的膨胀室所经历的中断运转时间。此外，膨胀室可伸缩的事实允许对蚀刻压力进行一些控制，然而该压力控制仍仅为次要特性。
在以Reflectivity Inc名下的美国专利申请No.US2002/0195433中描述了另一种可选脉冲蚀刻系统。该申请提示了一种也包括可变容积膨胀室的脉冲蚀刻系统。对该特定系统的一个重要补充是包括再循环抽空系统。因此，一旦蚀刻室被充气，使用泵以使气体再循环，试图提高工艺的蚀刻速率和均匀性。
Lebouitz等人的系统和Reflectivity Inc的系统的显著缺点是制造器件所需要的工程的增加以及不仅与工程的增加有关而且还与所需要的额外部件有关的资本的增加。
发明内容
根据本发明的第一方案，提供一种用于提供蚀刻气体源的设备，该蚀刻气体源用于蚀刻一个或多个位于处理室内的微结构，该设备包括可连接到气体源的气体源供应线和适合于容纳蚀刻材料的一个或多个室，其中在所述一个或多个室内将蚀刻材料转换成蚀刻材料蒸气，并且气体供应线提供用于将载气从气体源提供给蚀刻材料蒸气及此后用于将通过载气传输的蚀刻材料蒸气提供给处理室的装置。
优选地，当在标准状态条件下蚀刻材料为固体。或者，当在标准状态条件下蚀刻材料为液体。
更为优选地，载气还用作处理室内的一个或多个微结构的蚀刻的冷却剂。
任选地，所述一个或多个室包括温度控制装置以便提供用于控制室内温度的装置。
任选地，将温度控制装置应用于整个设备。
任选地，温度控制装置包括至少一个加热元件。
任选地，所述一个或多个室包括适合于支撑蚀刻材料且限定位于蚀刻材料下方的子室区域的网状框架。
优选地，所述一个或多个室包括将所述一个或多个室连接到气体供应线的第一导管。在该实施例中，按照需要，蚀刻材料蒸气被抽入到气体供应线中，经由第一导管，被载气吸收，并且其后被供应到处理室。
任选地，所述一个或多个室还包括将所述一个或多个室连接到气体供应线的第二导管。在该可选实施例中，经由第一导管将载气直接供应到所述一个或多个室。然后，载气在经由第二导管返回到气体供应线之前传送蚀刻材料蒸气。
优选地，第一导管的一端位于所述一个或多个室内以便将载气直接供应到蚀刻材料的第一表面的上方。任选地，第一导管的端部位于子室内。
任选地，第二导管的一端位于所述一个或多个室内以便将载气直接供应到蚀刻材料的第一表面的下方。任选地，第二导管的端部位于子室内。
任选地，该设备还包括提供用于将第一或第二导管定位在蚀刻气体源中的通道的导管支撑管。
优选地，该设备还包括提供用于增加载气与蚀刻材料之间的表面面积的装置的多个人造空隙。
优选地，该设备包括适合于形成所述人造空隙的多个填充材料。
优选地，填充材料包括具有优良导热性的材料。任选地，填充材料包括聚四氟乙烯。在另一个备选方案中，填充材料包括不锈钢或铝。
在又一备选方案中，该设备包括适合于形成所述人造空隙的预成型插入物。
任选地，蚀刻气体源还包括提供用于振动所述一个或多个室的装置的一个或多个机械振动器。在该实施例中，第一和第二导管优选包括挠性管。
任选地，所述一个或多个室包括一个或多个基本正切的入口导管，每一个入口导管连接到第一导管以便提供用于允许载气物理搅动蚀刻材料的装置。
任选地，蚀刻气体源包括串联连接在一起的两个或多个室。在该实施例中，确保蚀刻材料在被供应到处理室之前使载气饱和。
更为优选地，蚀刻材料包括惰性气体氟化物。优选地，惰性气体氟化物选自包括二氟化氪和氟化氙的组。氟化氙为包括二氟化氙、四氟化氙和六氟化氙的组。
或者，蚀刻材料包括卤素氟化物。优选地，卤素氟化物为选自包括三氟化溴、三氟化氯和五氟化碘的组中的一员。
优选地，载气包括惰性气体。更为优选地，惰性气体为氦气。
或者，载气为氮气。
优选地，通过一个或多个质量流量控制器件来控制载气到室的供应。另外，通过一个或多个阀门来进一步控制载气到室的供应。
根据本发明的第二个方案，提供一种气相蚀刻设备，该设备包括适用于设置一个或多个微结构的处理室和根据本发明第一方案的蚀刻气体源。
优选地，蚀刻气体源位于到处理室的输入线内。
优选地，气相蚀刻设备还包括位于来自处理室的输出线内的真空泵，其提供用于在处理室内产生和保持真空的装置。
优选地，将压力计连接到处理室以便提供用于监测处理室内的压力的装置。
优选地，气相蚀刻设备还包括位于到处理室的输入线内的排气口，其提供用于使处理室排气的装置。
任选地，气相蚀刻设备还包括连接到输入线的一个或多个附加流体供应线以便提供用于向处理室提供附加处理液，例如水。
优选地，一个或多个附加流体供应线连接到真空泵。
根据本发明的第三个方案，提供一种蚀刻位于处理室内的一个或多个微结构的方法，该方法包括下述步骤：
1)将蚀刻材料从第一状态转换为蚀刻材料蒸气；
2)采用载气以传输蚀刻材料蒸气并且其后将蚀刻材料蒸气供应到处理室。
任选地，重复该方法以确保蚀刻材料蒸气使载气饱和。
更为优选地，蚀刻材料的转换包括蚀刻材料从作为固态的第一态的升华。
或者，蚀刻材料的转换包括蚀刻材料从作为液体的第一态的蒸发。
更为优选地，载气还充当用于蚀刻处理室内的一个或多个微结构的冷却剂。
优选地，通过将人造机械空隙加入到蚀刻材料，来增加载气吸收蚀刻材料蒸气的效率。
优选地，将填充材料加入到蚀刻材料回产生所述人造机械空隙。
优选地，人造机械空隙产生多路径，载气可以通过其传播以便增加在载气与蚀刻材料之间的接触面积。
优选地，通过搅动蚀刻材料来增加载气吸收蚀刻材料蒸气的效率。
优选地，通过加热蚀刻材料以便将材料保持在恒定的预定温度，来增加该蚀刻方法的效率。
优选地，将处理室内的蚀刻材料蒸气的分压保持在蚀刻材料的蒸气压力以下。
任选地，通过提高蚀刻材料的温度，来增加蚀刻材料蒸气的分压。
任选地，通过增加处理室内的蚀刻材料蒸气的分压，来提高蚀刻进行的速率。
优选地，该方法包括根据要被蚀刻的一个或多个微结构的大小来选择处理室内的蚀刻材料蒸气的分压的附加步骤。
任选地，根据期望的蚀刻速率和从处理室除去蚀刻材料蒸气的速率，来选择向处理室提供蚀刻材料蒸气的速率。
任选地，该方法包括提供其中蚀刻天然氧化物层的穿透步骤的附加步骤。
优选地，穿透步骤包括添加选择用来与处理室内的蚀刻材料蒸气反应的流体，其产物蚀刻天然氧化物层。
优选地，穿透步骤包括利用诸如等离子体、离子束或UV光的能源来分解XeF2。所产生的氟气然后蚀刻氧化物层。
任选地，该方法还包括下述附加步骤：
1、阻止供应载气；
2、采用真空泵将蚀刻材料抽到处理室；以及
3、测量处理室中的压力；
其中测量处理室中的压力提供确定气源室中的蚀刻材料量的手段。
任选地，通过确定蚀刻材料的升华速率来确定气源室中的蚀刻材料量。
任选地，该方法还包括下述步骤：
1、阻止气体从处理室流出；
2、检测处理室中的压力上升；以及
3、确定处理室中的压力上升的速率；
其中确定压力上升的速率提供检测气源室中的蚀刻材料的消耗的手段。
任选地，该方法包括下述附加步骤：
1、测量到气源室的载气流量；
2、测量离开气源室的载气和蚀刻材料蒸气的总质量流量；以及
3、从总质量流量和载气流量确定蚀刻材料蒸气流量；
其中确定蚀刻材料蒸气流量提供反馈的手段，该反馈用于控制载气流量以便向处理室提供受控的蚀刻材料蒸气的供应。
附图说明
通过理解下面的详细说明和参考以下附图，本发明的方案和优点将变得显而易见。
图1示出现有技术中所采用的用于执行连续的XeF2蚀刻工艺的设备的示意图；
图2示出现有技术中所采用的用于执行脉冲XeF2蚀刻工艺的设备的示意图；
图3示出根据本发明方案的用于气相蚀刻微机电微结构的设备的示意图；
图4示出在图3的设备中所采用的蚀刻气体供应系统的示意图；
图5示出在图3的设备中所采用的处理室的示意图；
图6示意性示出蚀刻速率与XeF2分压的相关性，以及随后与系统的其他部件的相关性；
图7示出由图3的气相蚀刻设备所采用的穿透步骤的示意图；
图8示出图3的蚀刻气体供应系统的可选实施例的示意图，其将人造机械空隙加入在晶体结构中；
图9示出图3的蚀刻气体供应系统的可选实施例的示意图，其加入机械振动器；
图10示出图3的蚀刻气体供应系统的另一可选实施例的示意图，其加入载气混合系统；
图11示出图3的蚀刻气体供应系统的又一可选实施例的示意图，其加入入口导管支撑体、导热网状物和导热填充材料；
图12示出根据本发明的可选实施例的溢出蚀刻气体供应系统的示意图；
图13示出根据本发明的可选实施例的双蚀刻气体供应系统的示意图；
图14示出增压载气源的示意图；
图15示出当停止气体从处理室流出时处理室内的XeF2压力上升的示例性图表；
图16示出用于监测载气流量的质量流量仪表的示意图；以及
图17示出为了载气补偿的目的所采用的附加气体线的示意图。
具体实施方式
首先参考图3，示出根据本发明方案的用于制造微机电微结构(MEMS)所采用的气相蚀刻设备9的示意图。可以看出气相蚀刻设备9包括一般以10表示的且在图4中进一步详细示出的蚀刻气体源和一般以11表示的且在图5中进一步详细示出的处理室。
蚀刻气体源10用来经由第一气体供应线12和处理室输入线13向处理室11提供所需要的XeF2蚀刻气体。抽气线4和第一压力计15也连接到处理室11，该第一压力计15提供用于确定处理室11内的压力的装置。可以看出，按照需要且当需要时，处理室11还包括盖16，其提供用于进入室11以便允许装载和卸载MEMS器件的装置。
当室连接到自动晶片处理系统时，可以自动地通过侧面端口设置样品，具体地为晶片。
真空泵17、第二压力计18、两个阀门19和自动压力控制开关20位于抽气线14内。这些元件的组合提供一种装置，其用于产生和保持处理室11内的真空，然后利用受控设定的气体流量来将室压控制在充分的水平上以允许蚀刻工艺发生，如本领域技术人员所公知的那样。
从图3中可以看出，排气线21位于处理室输入线13内，其提供用于使处理室11排气的装置。具体地，排气线21用来当泵17与系统隔离时允许气体流入到处理室11中以便将处理室11的压力升高到大气压由此允许盖16被打开。在该实施例中，虽然可以使用空气作为选择，但是供应的气体为氮气。
大气开关22和超压开关23也位于抽气线14中。大气开关22的功能是提供用于表示处理室11处于大气压下且因此室盖16可以被打开的时间。超压开关23连接到设备控制系统(未示出)并且提供用于处理室11的安全补偿。
从图3中还可以看出，三个(可以为任意数量)附加气体供应线24位于处理室输入线13内，按照需要且当需要时，采用它们来向处理室11进一步提供处理气体。处理室输入线13连接到抽气线14以便提供抽空这些附加气体供应线24的装置。
图4进一步示出蚀刻气体源10的细节。可以看出蚀刻气体源10包括都位于第一气体供应线12内的蚀刻气体供应系统25和载气源26。蚀刻气体供应系统25包括容纳XeF2晶体28、进口导管29和出口导管30的密封室27。进口导管29位于XeF2晶体28表面的上方并且用来提供用于将载气，即氦气(He2)，从载气源26直接传送给XeF2晶体28。出口导管30穿入到XeF2晶体28水平面的下方并且用作将由氦载气运载的XeF2蒸气传送到处理室11的装置。通过结合位于室的外表面处的加热元件61来实现密封室27内的温度控制。在可选实施例中，加热元件61可以在室27的下访延伸，而在另一实施例中加热元件61可以向设备的所有部件提供热量。通过合并位于第一气体供应线12内的阀门19和质量流量控制(MFC)器件31，来调节系统内的载气的体积流量控制。
供给线12上的MFM监测线中的气体流量，并通过与载气MFC供应进行比较，可以确定XeF2流量。(参见图16和下述说明)
气相蚀刻设备9的操作原理如下。当密封室27内的XeF2蒸气的分压小于～4Torr时，则发生XeF2晶体28的升华，并在密封室27内形成XeF2蒸气。将载气源26内的氦气保持在～30psi的压力下，使得当将电信号提供给MFC器件31时，实现对密封室27的氦气受控供应。然后氦气用来吸收已经从XeF2晶体28中升华的XeF2蒸气并经由出口导管30将其运送到处理室11。
然后以与本领域技术人员所公知的相似方式，进行位于处理室11内的一个或多个MEMS器件的蚀刻。应该注意的是，氦载气还提供次要的功能，即其充当用于蚀刻工艺的冷却剂以便增加该工艺的效率。
实际上，发现蚀刻速率取决于蚀刻室2中的XeF2的分压。XeF2分压反过来取决于供应给蚀刻室2的XeF2的量、被蚀刻工艺消耗掉的XeF2的量、以及即使有的话也要抽出的XeF2的量，如在图6中示意性示出并如以下方程式(2)所表示的那样：
XeF2supply＝XeF2etch+XeF2pump+XeF2res  (2)
因此，供应给蚀刻室2的XeF2的量(XeF2supply)与XeF2被蚀刻工艺消耗的量(XeF2etch)、从室2中抽出的XeF2(XeF2pump)的量和室2中剩余的XeF2的量(XeF2res)保持平衡。
将由室2中剩余的XeF2的量最终决定XeF2的分压。因此，为了获得尽可能高的蚀刻速率，蚀刻室2中的分压必须尽可能地高。然而，存在分压不能超过蒸气压力的上限，否则XeF2蒸气会再结晶。
通常，XeF2在室温下的蒸气压力为～4T，并且公知地与温度有关以至于升高温度会增加蒸气压力。因此，发现通过采用加热元件50来加热蚀刻室2、气体供应线12、蚀刻室输入线13并且蚀刻室2用于增加蒸气压力，以便允许获得较高的XeF2分压。
分压不能上升超过用于系统温度的蒸气压力，否则会发生再结晶。在许多系统中，通常具有在指定温度下的源，然后具有通到且包括处在较高温度下以确保没有XeF2的再结晶的处理室的随后部件。该结构会导致更加复杂的设备。可以减少需要加热的部件的数量。利用非常好的系统控制，可以不需要处理室的加热。
为了进一步说明这一点，将整个设备9看作为都处于相同温度下的单个系统，所述相同温度例如为室温～25℃，XeF2的蒸气压力因此为～4Torr。升华的速率取决于XeF2的温度、晶体表面面积和分压。在设定温度下，蚀刻气体源10能够将设定量的XeF2蒸气供应到蚀刻室2中。然后可以设定抽气速度以由此控制室2中剩余的XeF2的量，用于从室2中除去XeF2蒸气的残余机制为蚀刻本身。在蚀刻工艺中消耗的XeF2的量主要取决于暴露的硅的量，例如，对于相同的光刻图案，150mm直径的晶片消耗XeF2的速率要比100mm直径的晶片快。这意味着，如果存在大量的除去蚀刻工艺中的XeF2蒸气的暴露的硅，则蚀刻室2中的分压会减小到大大小于蒸气压力的水平。因此，实际上，可以增加XeF2蒸气的供应，只要分压保持在蒸气压力之下即可，从而增加了整体的蚀刻速率。因此，通过升高蚀刻气体源10的温度，蚀刻气体源10中的蒸气压力增加，因此XeF2晶体产生更多的XeF2蒸气。向蚀刻室2供应更多的XeF2蒸气会增加分压并导致更高的蚀刻速率。
上述方法依赖于对蚀刻工艺非常好的控制。随着蚀刻进行，系统是稳定的并且与XeF2供应相平衡，其与蚀刻速率和抽气速率匹配。在蚀刻结束时，不论是在牺牲模式下由于使硅耗尽引起的，还是在定时模式下由于结束蚀刻引起的，蚀刻动态改变。随着XeF2由于蚀刻而被除去，硅减少或完全被除去，必须控制对室的XeF2供应或者通过抽气除去的XeF2蒸气，以确保蚀刻室中的分压不会上升到超过蒸气压力。在牺牲蚀刻的情况下，在反馈回路中需要终点/工艺监测，以确定蚀刻动态改变并且需要系统响应的时间。
本领域技术人员应该意识到，还可以通过增加蚀刻室2的温度，以相似的方式，进一步提高蚀刻速率，由此允许在处理室中采用更高的分压。
如本领域技术人员所公知的那样，通常在蚀刻进行之前会对MEMS结构执行许多的处理步骤。这些步骤在图7中示意性地示出并且包括样品60的制备和掩模61的制造，参见图7(a)。如果保留在适合的环境下，将要被蚀刻的暴露的硅会生长薄的氧化物层63，其被称为天然氧化物，参见图7(b)。该层的厚度取决于暴露的时间。
在非常有选择性的硅蚀刻工艺中，例如XeF2蚀刻，蚀刻天然氧化物63所花费的时间是不可忽视的。同样，由于该层的厚度取决于硅暴露的时间，所以天然氧化物63的厚度是可变的。为了除去蚀刻设备9内的天然氧化物63，可以引入分离的处理穿透步骤。该步骤仅用来除去天然氧化物63，并且由于为了该目的对其进行优化，导致更快且更受控的MEMS处理。
通过利用SiO2蚀刻工艺，通常为利用氟化学的等离子体蚀刻，可以实现穿透步骤。然而，可以使用XeF2气体作为氟蚀刻的源。通过施加来自例如等离子体、离子轰击但优选为UV光的各种源的能量，来分离XeF2。被分离的氟然后蚀刻氧化物层。
或者，当利用XeF2作为硅蚀刻气体时，通过最初在穿透步骤期间向处理室11添加少而可控的水蒸气量，来完成穿透步骤。由于XeF2与水蒸气反应产生氢氟酸(HF)，所以最终的HF蚀刻天然氧化物63。
当采用氧化物作为掩模61时，这也可以被HF蚀刻。然而，穿透步骤的持续时间相对较短，因此通常仅消耗少量的掩模材料，参见图7(c)。随着穿透步骤完成，除去水蒸气和任何残留的HF蒸气并且硅蚀刻工艺步骤开始，如图7(b)所示。采用穿透步骤带来更好的工艺控制和对每个样品更加可重复的处理。
发现通过氦载气对XeF2蒸气的吸收处理的效率取决于许多因素，包括：
存在于密封室27中的XeF2晶体28的体积；
XeF2蒸气压力，已知其与温度有关；
氦载气的流速；
密封室27内的压力；
XeF2晶体28的填充密度和晶体尺寸；以及
密封室27的几何结构。
发现在本发明中所采用的蚀刻气体供应系统25内所出现的不利工艺是氦载气产生贯穿被密集填充的XeF2晶体28的优先通道的趋势。随着氦气体流经这些通道，由于在载气与XeF2晶体28之间存在的接触面积较小，因此吸收的蒸气较少。
随着XeF2晶体28内的通道持续扩展，载气的吸收效率恶化，直到XeF2晶体结构变得不稳定。然后XeF2晶体结构自身会瓦解使得载气吸收处理具有不同的形式。因此所述通道形成工艺导致XeF2晶体28的不均匀吸收和损耗。
现在将描述蚀刻气体供应系统的各种可选实施例，将它们设计成减小XeF2晶体28内的通道形成的不良影响。
在第一可选实施例中，可以改变进口导管29和出口导管30的下端的位置。例如，这两个下端可以位于XeF2晶体28的顶表面的上方或下方。或者，仅出口导管30的下端位于XeF2晶体28的顶表面的下方。
图8示出一种可选的蚀刻气体供应系统32，其包括采用由聚四氟乙烯(PTFE)制成的小圆柱形式的填充材料33，将其周期性地添加到整个XeF2晶体28中。添加填充材料33用以增加氦载气渗透XeF2晶体28的有效路径的数量并因此增加这些元件之间的接触面积。由于使上述通道形成工艺减少，所以这导致XeF2晶体28的更加均匀的消耗。因此，蚀刻气体供应系统32展现出XeF2气体到处理室11的更加均匀的流量。
虽然已经描述填充材料33包括PTFE，但是还可以采用不与具有晶体或蒸气形式的XeF2或载气反应的任何材料，例如玻璃或不锈钢或者铝，因为它们具有更好的导热性。而且，填充材料33可以包括诸如弹簧结构或球形的可选择几何形状。
如果该材料还展现出良好的导热性，则可以实现填充材料33的其他优点。这是因为在蚀刻气体源10空闲期间(即在晶片的移动之间)，XeF2晶体28和蒸气达到与蚀刻气体源10中的XeF2的分压的平衡，其等于用于该特定温度的蒸气压力。升华和再结晶持续发生。当载气开始再次流入设备1时，激活蚀刻气体源10以便再次供应XeF2蒸气，并因此需要更多的升华。需要能量来产生气体，并且在供应该能量的工艺中，XeF2晶体28冷却。这反过来使升华减慢，导致较低的XeF2气体流量和较低的蚀刻速率。随着系统继续操作，达到有效的较低温度的平衡状态，并获得稳定但减小的XeF2气体流量。然而，采用导热的填充材料33，导致更容易地从加热元件50和蚀刻气体源10的壁提供热量，因此减小对XeF2晶体28的不利的冷却效应。
因此，在如上所述的高度可控的系统中，可以增加适量的额外热量以补偿通过升华工艺损失的热量。
图9示出用于克服XeF2晶体28内的通道的不良影响的可选设备。在该实施例中，蚀刻气体供应系统34包括密封室27，该密封室经由两个挠性管35连接到第一气体供应线12。机械振动器36位于密封室27的下端，其连同挠性管35用来机械振动密封室27。作为该振动运动的直接结果，使容纳在密封室27内的XeF2晶体28连续移动以便消除在晶体结构内形成载气通道的机会。机械振动器36由此导致通道的减少并因此提供XeF2晶体28的更加平滑的吸收、以及更加均匀的消耗。
图10(a)和(b)示出根据本发明另一可选实施例的蚀刻气体供应系统37的示意性正视图和平面图。在该实施例中，经由四个基本正切的进口导管38将氦载气引入到密封室27的下部区域。如果合适，存在单个纵向出口导管30以便提供用于将XeF2气体和氦载气传送到处理室11的装置。
经由四个分离的进口导管38引入氦载气，导致在密封室27内产生涡流。该涡流用于搅动XeF2晶体28并因此再次防止由晶体结构内的载气产生的通道。因此，蚀刻气体供应系统37的这种设计减少了形成载气通道的机会并因此提高了向处理室11供应XeF2气体的效率和均匀度。
图11示出蚀刻气体供应系统39的另一可选实施例。可以看出，蚀刻气体供应系统39包括图8所示的蚀刻气体供应系统32的许多特征，即：
1)密封室27，其包括XeF2晶体28和填充材料33；
2)进口导管29，向下穿透XeF2晶体28；以及
3)出口导管30，位于XeF2晶体28表面的上方。
除了上述特征之外，蚀刻气体供应系统39还包括可以从密封室27上移动以便有助于材料填充和去除工艺的盖40。经由O-环将盖40密封到室27上。
进口导管支撑体管41位于室27中，其下降到室27的底部以便与导热网状物支撑体42设置在一起。采用网状物支撑体42以便允许载气XeF2蒸气均匀地进入到出口导管30，至位于XeF2晶体28下方的容积。该布置导致XeF2晶体28内的通道效应减少。进口导管支撑体管41的存在意味着，随着用材料填充室27，总是为要被插入的进口导管29保留空间。
在当前所描述的实施例中，室27的壁由透明材料制成。这允许观察前体和填充材料，从而允许收集关于室27内的使用分布和气体动态的有用信息。此外，采用透明壁允许采用检测器以便自动检测容器内的材料使用。
这可以在光学上通过利用安装在室27侧面上的诸如LED或激光的光源来实现，发射的光照射到安装在相对侧面上的用来检测穿过室27的透射的检测器47上。或者，检测器47可以安装在其它位置上，在这些位置上可以检测到从室27的容纳物反射的光束。该布置可以用作平面检测器以检测室27内的晶体28的平面。
现在参考图12来描述蚀刻气体供应系统43的另一可选实施例。在该实施例中，密封室27通过单个导管44连接到第一气体供应线12。在操作期间，密封室27内的压力大约保持在4Torr。然后使氦载气在小于4Torr的压力下流过第一气体供应线12。结果，通过载气将密封室27内的XeF2气体抽入到第一供应线12中，并且如果需要，之后将其传送到处理室11。密封室27内的XeF2晶体28的持续升华用来维持所需要的XeF2气体，因此导致向处理室11连续且均匀地提供XeF2气体，只要氦气保持在低于～4Torr的压力下即可。
图13示出一般以45表示的图4的蚀刻气体供应系统的又一个可选实施例，其再次向处理室11提供更加均匀的XeF2气体供应。在该特定实施例中，两个蚀刻气体供应系统25a和25b依次位于第一气体供应线12中。采用该设置，氦载气最初传播通过第一蚀刻气体供应系统25a，且随后通过第二蚀刻气体供应系统25b，以便确保XeF2蒸气使载气饱和。由此，第一蚀刻气体供应系统25a优先耗尽XeF2晶体28，而第二蚀刻气体供应系统25b在第一蚀刻气体供应系统25a的整个寿命期间保持被运送到处理室11的XeF2气体的水平。
当第一蚀刻气体供应系统25a被耗尽时，关闭阀门19使得可以从设备中除去第一蚀刻气体供应系统25a。然后将第二蚀刻气体供应系统25b从其原始位置移动到第一蚀刻气体供应系统25a的位置。然后在原始的第二蚀刻气体供应系统位置处安装新的完整的蚀刻气体供应系统。然后再次打开阀门19并且继续产生XeF2气体，如前所述。实际上，在需要执行所述替换方法之前，容纳在蚀刻气体供应系统45中的XeF2晶体28的体积允许设备操作几百个小时。
已经参照XeF2蚀刻蒸气和氦载气对上述设备进行了说明。然而，众所周知，在不脱离本发明范围的情况下，同样还可以采用可选的蚀刻蒸气和载气。例如，蚀刻材料可以包括任何惰性气体的氟化物，例如二氟化氪、四氟化氙和六氟化氙。或者，蚀刻材料可以包括卤素氟化物，例如三氟化溴、三氟化氯或五氟化碘。
同样，载气可以包括任何惰性气体。还可以采用的惰性气体的替代物是氮气。
作为另一种选择，在上述设备中，可以结合使用两种或多种上述蚀刻蒸气或载气。
图14示出增压载气源48的示意图。仅存有XeF2晶体50的气源室49中的压力在室49的温度下会上升到蒸气压力(即在25℃下为～4Torr)。当流经气体时，期望使用质量流量控制器(MFC)控制流量，然而，在低的压差下，难以获得精确控制。
可以利用另一种气体，例如诸如氦的惰性气体，来对于气源室49加压。可以通过MFC52控制加到室49中的加压气体51的量，同时利用压力计53监测压力。流入到室49中的气体51的不同量，导致XeF2气体混合物浓度的改变。
没有输出流量，XeF2的分压会等于蒸气压力。
随着气源室压力的增加，可以使用输出线55上的另一MFC54来准确控制气体混合物离开气源室49并流向处理室11的量。
随着气体混合物离开气源室49，XeF2的分压将降低，而升华将增加以重建蒸气压力。通过分析加压气体51的流量、气源室的压力和离开气源室49的气体混合物的流量，可以建立精细的工艺控制。
保持气源室49内的较高压力，允许利用MFC54来精确控制到处理室11的气体流量。
停止载气51的流动并打开气源室49的输出阀门56，XeF2气体流向处理室11。通过真空泵17可以从处理室11并穿过该处理室将气体抽空。室压将是流入到处理室11中的XeF2的量的表示。XeF2流量是气源室49中XeF2晶体50的升华速率的表示。升华速率取决于各种参数，主要包括存在于气源室49中的XeF2晶体50的量、晶体温度、晶体尺寸和室11、49的密度和几何结构。确定升华速率给出了剩余在气源室49中的XeF2晶体50的量的直接表示。这可以用于监测XeF2的消耗并表示气源室49何时需要被替换或再次被填充。
关闭到真空泵17的阀门将停止气体从处理室11中流出，并且压力开始上升，由流入到处理室11中的XeF2气体量来确定。可以监控处理室压力的上升，并且其通常被称为上升速率。气体流量由气源室49中的XeF2晶体50的升华速率确定。室中的压力以独特的方式上升，如图4中的图表57所示。最初上升速率会非常快，然后随着室压增加，上升速率会降低。然后随着室压趋于XeF2的蒸气压力，上升速率将趋于零。上升速率的速度和被监测的变化直接由XeF2气体流量来确定，XeF2气体流量反过来由XeF2晶体50的升华速率确定。这还可以用于监测XeF2的消耗并表示气源室49何时需要被替换或再次被填充。
可以使用这种技术来监测作为从任何固体升华或从任何液体蒸发的结果的气体流量以确定剩余在封闭气源室49中的材料量。
在图16所示的实施例中，质量流量仪(MEM)58用于监测从气源室49输出的气体流量。所测量的流量是载气流量和XeF2气体流量的结合。已知载气流量由位于气源室49的入口上的MFC52控制。从MFM读数中减去该流量并利用用于MFM58的适当修正因子，可以确定XeF2气体流量。
为了保持一致的XeF2气体流量，可以通过具有作为由系统软件控制的反馈回路的一部分的MFM读数和MFC控制，来自动进行改变。
可以使用XeF2气体流量相对于载气流量的改变来确定存在于气源室49中的XeF2晶体50的量和XeF2的下降。这提供了另一种监测XeF2消耗以确定气源室49何时需要被替换或再次被填充的可选方法。
不断地监测XeF2气体流量允许确定XeF2离开气源室49的量。这可以再次用于监测XeF2的使用。因此保持使用的累积纪录并与初始值进行比较还可以用于表示气源室何时需要被替换或再次被填充。
在基于单个气源室49的设备48中，随着XeF2晶体50被消耗到剩余的晶体量不足以使载气流量饱和的水平，由载气51吸收的XeF2蒸气的量相对于在气源室49中剩余的XeF2晶体50的量下降。在来自气源室的输出线55上的MFM58会测量流量，并且分析会检测XeF2流量的变花并因此确定吸收的变化。
为了补偿XeF2吸收的下降，可以增加载气流量。然而，这改变气体流量并因此改变处理室11中的蚀刻材料蒸气浓度。为了保持一致的气体流量和处理室11的浓度，可以使用另一气体线59来补偿在输出线55中所需的变化。
随着增加到气源室49的载气流量，以调节XeF2吸收的下降，利用附加的MFC54将附加线59中的气体供应60减小相等的量，从而相对于气体流量和混合物浓度来保持到处理室11的气体供应。
附加线59中的初始气体流量需要足够高以允许载气流量增加以补偿XeF2流量。附加气体线59优选流过与载气线中相同的气体。
上述设备与现有技术中所描述的那些蚀刻气体源和相关系统相比具有许多显著的优点。在第一实例中，使用蚀刻气体供应系统允许向处理室提供受控且连续的蚀刻气体供应。本领域技术人员应该意识到，XeF2晶体的成本在近年来已经显著减小，由此使得向连续流系统发展，与先前所考虑的系统相比明显更加有利。
采用上述设备产生连续流系统，其在整个蚀刻工艺中将蚀刻蒸气的分压保持在最大的分压下(对于XeF2，在室温下为～4Torr)。只要有足够的XeF2晶体以在所需要的流速下提供蒸气，就可以保持该压力。因此，本发明提供可达到的最大蚀刻速率并在整个蚀刻工艺中保持该速率，即不存在现有技术系统所遇到的蚀刻速率的下降。
另一优点是，通过在系统内采用低的抽气速率，蚀刻蒸气在处理室内的滞留时间可以被最大化。实际上，如此设定抽气速率以便优化处理室内的XeF2蒸气的滞留时间并除去蚀刻副产品，由此使蚀刻速率最大化，而XeF2晶体消耗最小。
上述设备的另一优点是，不需要包括任何膨胀室或其它复杂的机械部件来实现连续的蚀刻气体流。因此，本发明所描述的设备与现有技术中所述的那些系统相比，设计明显更加简单并因此用于制作和操作的成本更加有效。
为了举例和说明的目的，给出了本发明的上述说明，但其并非旨在是穷尽的或将本发明限制为所公开的确切形式。选择并说明上述实施例以便更好地解释本发明的原理及其实际应用，由此能够使本领域的其他技术人员更好地以各种实施例利用本发明，并且使各种修改适合于预期的实际应用。
因此，在不脱离本发明范围的情况下，可以包括进一步的修改或改进。

Claims (64)

1、一种用于提供蚀刻气体源的设备，该蚀刻气体源用于蚀刻一个或多个位于处理室内的微结构，该设备包括：
可连接到气体源的气体源供应线；以及
适合于容纳蚀刻材料的一个或多个室，
其中在所述一个或多个室内将所述蚀刻材料转换成蚀刻材料蒸气，并且所述气体供应线提供用于将载气从所述气体源提供给所述蚀刻材料蒸气及此后用于将通过所述载气传输的所述蚀刻材料蒸气提供给处理室的装置。
2、如权利要求1所述的设备，其中当在标准状态条件下时所述蚀刻材料为固体。
3、如权利要求1所述的设备，其中当在标准状态条件下时所述蚀刻材料为液体。
4、如前述任意一项权利要求所述的设备，其中所述载气还充当用于蚀刻所述处理室内的所述一个或多个微结构的冷却剂。
5、如前述任意一项权利要求所述的设备，其中所述一个或多个室包括温度控制装置以便提供用于控制所述室内温度的装置。
6、如权利要求5所述的设备，其中将所述温度控制装置应用于整个设备。
7、如权利要求5或权利要求6所述的设备，其中所述温度控制装置包括至少一个加热元件。
8、如前述任意一项权利要求所述的设备，其中所述一个或多个室包括适合于支撑所述蚀刻材料并且限定位于所述蚀刻材料下方的子室区域的网状框架。
9、如权利要求8所述的设备，其中所述一个或多个室包括将所述一个或多个室连接到所述气体供应线的第一导管。
10、如权利要求9所述的设备，其中所述一个或多个室还包括将所述一个或多个室连接到所述气体供应线的第二导管。
11、如权利要求10所述的设备，其中所述第一导管的一端位于所述一个或多个室内以便直接将所述载气供应到所述蚀刻材料的第一表面的上方。
12、如权利要求11所述的设备，其中所述第一导管的所述端部位于所述子室内。
13、如权利要求10至12中任意一项所述的设备，其中所述第二导管的一端位于所述一个或多个室内以便直接将所述载气供应到所述蚀刻材料的所述第一表面的下方。
14、如权利要求10至13中任意一项所述的设备，其中所述第二导管的所述端部位于所述子室内。
15、如权利要求10至14中任意一项所述的设备，其中该设备还包括导管支撑管，其提供用于将所述第一或第二导管定位在所述蚀刻气体源中的通道。
16、如前述任意一项权利要求所述的设备，其中该设备还包括多个人造空隙，其提供用于增加所述载气与所述蚀刻材料之间的表面面积的装置。
17、如权利要求16所述的设备，其中该设备包括适合于形成所述人造空隙的多个填充材料。
18、如权利要求17所述的设备，其中所述填充材料包括具有优良导热性的材料。
19、如权利要求17所述的设备，其中所述填充材料包括聚四氟乙烯。
20、如权利要求17所述的设备，其中所述填充材料包括不锈钢。
21、如权利要求16所述的设备，其中该设备包括适合于形成所述人造空隙的预成形插入物。
22、如前述任意一项权利要求所述的设备，其中所述蚀刻气体源还包括提供用于振动所述一个或多个室的装置的一个或多个机械振动器。
23、如前述任意一项权利要求所述的设备，其中可连接到所述气体室的一个或多个导管优选包括挠性管。
24、如前述任意一项权利要求所述的设备，其中所述一个或多个室包括一个或多个基本正切的入口导管，每一个所述入口导管连接到第一导管以便提供用于允许所述载气物理搅动所述蚀刻材料的装置。
25、如前述任意一项权利要求所述的设备，其中该设备包括串联连接在一起的两个或多个室。
26、如权利要求25所述的设备，其中蚀刻材料在被供应到处理室之前使所述载气饱和。
27、如前述任意一项权利要求所述的设备，其中所述蚀刻材料包括惰性气体的氟化物。
28、如权利要求27所述的设备，其中所述惰性气体氟化物选自包括二氟化氪和氟化氙的组。
29、如权利要求1至26中任意一项所述的设备，其中所述蚀刻材料包括卤素氟化物。
30、如权利要求29所述的设备，其中所述卤素氟化物为选自包括三氟化溴、三氟化氯和五氟化碘的组中的一员。
31、如权利要求1至26中任意一项所述的设备，其中所述载气包括惰性气体。
32、如权利要求31所述的设备，其中所述惰性气体为氦气。
33、如权利要求1至26中任意一项所述的设备，其中所述载气为氮气。
34、如前述任意一项权利要求所述的设备，其中通过一个或多个质量流量控制装置来控制所述载气到所述室的供应。
35、如权利要求34所述的设备，其中通过一个或多个阀门来进一步控制所述载气到所述室的供应。
36、一种气相蚀刻设备，包括：
适用于设置一个或多个微结构的处理室；以及
根据前述任意一项权利要求所述的用于提供蚀刻气体源的设备。
37、如权利要求36所述的设备，其中所述蚀刻气体源位于到所述处理室的输入线内。
38、如权利要求37所述的设备，其中所述气相蚀刻设备还包括位于来自所述处理室的输出线内的真空泵，其提供用于在所述处理室内产生和保持真空的装置。
39、如权利要求37至38中任意一项所述的设备，其中将压力计连接到所述处理室以便提供用于监测所述处理室内的压力的装置。
40、如权利要求37至39中任意一项所述的设备，其中所述气相蚀刻设备还包括位于到所述处理室的输入线内的排气口，其提供用于使所述处理室排气的装置。
41、如权利要求37至40中任意一项所述的设备，其中所述气相蚀刻设备还包括连接到所述输入线的一个或多个附加流体供应线以便提供用于向所述处理室提供附加处理流体的装置。
42、如权利要求41所述的设备，其中所述一个或多个附加液体供应线连接到所述真空泵。
43、一种蚀刻位于处理室内的一个或多个微结构的方法，该方法包括下述步骤：
a)将蚀刻材料从第一状态转换为蚀刻材料蒸气；以及
b)采用载气来传输所述蚀刻材料蒸气且此后将所述蚀刻材料蒸气提供给所述处理室。
44、如权利要求43所述的方法，其中重复该方法以确保所述蚀刻材料蒸气使所述载气饱和。
45、如权利要求43或权利要求44所述的方法，其中所述蚀刻材料的转换包括所述蚀刻材料从作为固态的第一态的升华。
46、如权利要求43或权利要求44所述的方法，其中所述蚀刻材料的转换包括所述蚀刻材料从作为液体的第一态的蒸发。
47、如权利要求43至46中任意一项所述的方法，其中所述载气还充当用于蚀刻所述处理室内的所述一个或多个微结构的冷却剂。
48、如权利要求43至47中任意一项所述的方法，其中通过将人造机械空隙加入到所述蚀刻材料，来增加所述载气吸收所述蚀刻材料蒸气的效率。
49、如权利要求48所述的方法，其中将填充材料加入到所述蚀刻材料产生所述人造机械空隙。
50、如权利要求48或权利要求49所述的方法，其中所述人造机械空隙产生多路径，所述载气可以通过其传播从而增加所述载气与所述蚀刻材料之间的接触面积。
51、如权利要求43至50中任意一项所述的方法，其中通过搅动所述蚀刻材料来增加所述载气吸收所述蚀刻材料蒸气的效率。
52、如权利要求43至51中任意一项所述的方法，其中通过加热所述蚀刻材料以便将该材料保持在恒定的预定温度下，来增加该蚀刻方法的效率。
53、如权利要求43至52中任意一项所述的方法，其中将所述处理室内的所述蚀刻材料蒸气的分压保持在所述蚀刻材料的蒸气压力之下。
54、如权利要求43至53中任意一项所述的方法，其中通过升高所述蚀刻材料的温度，来增加所述蚀刻材料蒸气的分压。
55、如权利要求43至54中任意一项所述的方法，其中通过增加所述处理室内的所述蚀刻材料蒸气的分压，来提高所述蚀刻进行的速率。
56、如权利要求43至55中任意一项所述的方法，其中该方法包括根据要被蚀刻的所述一个或多个微结构的尺寸来选择所述处理室中的蚀刻材料蒸气的分压的附加步骤。
57、如权利要求43至56中任意一项所述的方法，其中根据期望的蚀刻速率和从所述处理室中除去蚀刻材料蒸气的速率，来选择向所述处理室供应所述蚀刻材料蒸气的速率。
58、如权利要求57所述的方法，其中该方法包括提供其中蚀刻天然氧化物层的穿透步骤的附加步骤。
59、如权利要求58所述的方法，其中所述穿透步骤包括加入选择用来与所述处理室中的所述蚀刻材料蒸气反应的流体，其产物蚀刻所述天然氧化物层。
60、如权利要求59所述的方法，其中所述穿透步骤包括利用诸如等离子体、离子束或UV光的能量源来分解XeF2。
61、如权利要求42至59中任意一项所述的方法，其中该方法还包括下述附加步骤 ：
a).阻止载气的供应；
b).采用真空泵来将所述蚀刻材料抽到所述处理室；以及
c).测量所述处理室中的压力；
其中测量所述处理室中的压力提供确定所述气源室中的蚀刻材料的量的手段。
62、如权利要求60所述的方法，其中通过确定所述蚀刻材料的升华速率来确定所述气源室中的蚀刻材料的量。
63、如权利要求42至61中任意一项所述的方法，其中该方法还包括下述步骤：
a).阻止气体从所述处理室流出；
b).监测所述处理室中的压力上升；以及
c).确定所述处理室中的压力上升速率；
其中，确定压力上升速率提供监测所述气源室中的蚀刻材料的消耗的手段。
64、如权利要求63所述的方法，该方法包括下述附加步骤：
a).测量流到所述气源室的载气流量；
b).测量离开所述气源室的载气和蚀刻材料蒸气的总质量流量；以及
c).从所述总质量流量和所述载气流量确定所述蚀刻材料蒸气流量；
其中确定所述蚀刻材料蒸气流量提供反馈的手段，该反馈控制所述载气流量以便向所述处理室提供受控的蚀刻材料蒸气的供应。
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