JP2002361596A - シリコン系構造体の製造装置と製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中空のシリコン系構造体の製造工程を簡単化
する。 【解決手段】 シリコン系構造体の製造装置は、シリコ
ン基板上に酸化シリコン層が形成され、その酸化シリコ
ン層がシリコン層で覆われた試料を加工して中空のシリ
コン系構造体を製造する装置である。この装置は、第１
ガス供給部２０、２１と、第２ガス供給部３０、３１
と、エッチング反応室１０と、選択連通手段２３〜２
６、３４、３５と、ガス排出手段４２を備えている。第
１ガスは、シリコンをエッチングする。第２ガスは、酸
化シリコンをエッチングしてシリコンをほとんどエッチ
ングしない。選択連通手段２３〜２６、３４、３５は、
エッチング反応室１０を第１ガス供給部２０、２１と第
２ガス供給部３０、３１のいずれかに選択的に連通させ
る。ガス排出手段４２は、エッチング反応室１０内のガ
スを排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、シリコン系材料
の加工技術と、シリコン系構造体の製造技術に関する。
本明細書でいうシリコン系材料とは、単結晶シリコン、
多結晶シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン等をい
う。シリコン系構造体とは、製造中あるいは製造後にお
いて、シリコン系材料が含まれている構造体をいう。シ
リコン系構造体には、シリコン系材料以外の材料が含ま
れていてもよい。

【０００２】

【従来の技術】 半導体製造技術の進展によって様々な
シリコン系材料の加工技術が開発されている。このシリ
コン系材料の加工技術を用いることで、ＭＯＳ（Metal
Oxide Semiconductor）等の半導体素子のみならず、セ
ンサやアクチュエータ等の機能を有する様々なシリコン
系構造体の製造も可能となっている。今日では数μｍ以
下のシリコン系材料の微細加工が可能となっており、こ
の微細加工技術（マイクロマシニング技術）によって、
μｍオーダの微小構造体の製造も可能となっている。

【０００３】（第１背景技術）例えば図２２に示す中空
空間３２０を有するシリコン系構造体を、シリコン系材
料の加工技術を用いて製造する方法を、図２０〜図２２
を参照して説明する。このシリコン系構造体は、中空空
間３２０の上方に伸びるビーム（梁）やマス（質量体）
Ａを有する。まず図２０に示すように、シリコン基板３
０２上の所定領域に酸化シリコン層３０８を形成する。
次に酸化シリコン層３０８を覆うようにシリコン層３１
２を形成する。以上の工程を経ることで得られた図２０
に示す試料を、ドライエッチング装置のエッチング反応
室に収容する。この装置では、シリコンをエッチングす
るガスをエッチング反応室に供給して、図２１に示すよ
うにシリコン層３１２を局所的にドライエッチングす
る。これにより、酸化シリコン層３０８に達するエッチ
ング孔３１８が形成される。この結果、酸化シリコン層
３０８の一部が露出する。エッチング孔３１８が形成さ
れた図２１に示す試料を、今度はウェットエッチング装
置のエッチング容器に収容してエッチング液に浸漬す
る。このエッチング液は、例えばフッ化水素酸を希釈し
た溶液（希ＨＦ）である。フッ化水素溶液は、酸化シリ
コンをエッチングしてシリコンをほとんどエッチングし
ない。この結果、図２２に示すように、酸化シリコン層
３０８がウェットエッチングされて除去される。酸化シ
リコン層３０８は、最終的には除去することで中空空間
３２０を作り出すための層である。この層は一般に「犠
牲層」と称される。この結果、中空空間３２０を有する
中空のシリコン構造体が製造される。

【０００４】この構造体は、例えば加速度センサとして
用いられる。加速度センサとして用いられる場合には、
シリコン層３１２の一部Ａが、加速度が作用すると変位
するビームあるいはマスとして用いられる。例えばシリ
コン基板３０２の基板面に垂直な方向の加速度が作用す
るとマスＡが基板面垂直方向に変位する。マスＡの変位
を図示しない電極対間の静電容量の変化として検出する
ことで、作用した加速度を検出できる。あるいはシリコ
ン基板３０２の基板面に垂直な方向の加速度が作用する
とビームＡがたわむ。ビームＡのたわみを図示しないピ
エゾ抵抗の抵抗変化として検出することで、作用した加
速度を検出できる。なお、シリコン基板３０２の基板面
に平行な方向の加速度を検出することも可能である。

【０００５】（第２背景技術）例えば図２６に示す中空
空間４２０を有するシリコン系構造体を、シリコン系材
料の加工技術を用いて製造する方法を、図２３〜図２６
を参照して説明する。このシリコン系構造体は、中空空
間４２０の上方に位置するダイアフラムＢを有する。ま
ず図２３に示すように、単結晶シリコン基板４０２に局
部的に不純物を注入して下部電極４０４を形成する。シ
リコン基板４０２の表面を窒化処理して、下部窒化シリ
コン層４１０を形成する。下部窒化シリコン層４１０上
の所定領域に、多結晶シリコン層４０８を形成する。こ
の例では多結晶シリコン層４０８が犠牲層となる。その
多結晶シリコン層４０８を覆うように、上部第１窒化シ
リコン層４１２を形成する。上部第１窒化シリコン層４
１２上の所定領域に、上部電極４０６を形成する。上部
電極４０６は多結晶シリコン等で形成される。上部電極
４０６を覆うように、上部第２窒化シリコン層４１４を
形成する。上部電極４０６が存在しない部分で、上部窒
化シリコン層４１２、４１４をエッチングし、多結晶シ
リコン層４０８に達するエッチング孔４１８を形成す
る。これにより、多結晶シリコン層４０８の一部が露出
する。この結果、多結晶シリコン層４０８の露出した部
分が酸化して自然酸化膜（酸化シリコン）４１９が形成
されてしまう。

【０００６】以上の工程を経ることで得られた試料を、
酸化シリコンのウェットエッチング装置のエッチング容
器に入れてエッチング液に浸漬する。このエッチング液
は上記したフッ化水素酸を希釈した溶液（希ＨＦ）等で
ある。フッ化水素溶液は、酸化シリコンをエッチングし
て窒化シリコンをほとんどエッチングしない。この結
果、図２４に示すように、自然酸化膜４１９はウェット
エッチングされて除去される。次に、自然酸化膜４１９
が除去された試料を、シリコンのドライエッチング装置
のエッチング反応室に収容する。この装置では、シリコ
ンをエッチングして窒化シリコンをほとんどエッチング
しないガスをエッチング反応室に供給して、犠牲層であ
る多結晶シリコン層４０８をドライエッチングする。こ
の結果、中空空間４２０が形成される。

【０００７】その後、図２５に示すように、上部電極４
０６と下部電極４０４上にコンタクト孔４２２ａ、４２
２ｂを形成する。その後、配線層となるアルミニウム層
４１６を試料の表面に亘って形成する。その後、図２６
に示すように、アルミニウム層４１６をパターニングし
て上部電極４０６に接する配線層４１６ａと、下部電極
４０４に接する配線層４１６ｂを形成する。その後、封
止層４２４を形成してエッチング孔４１８を封止する。
この結果、中空空間４２０を有する中空のシリコン系構
造体が製造される。この構造体は圧力センサとして機能
する。

【０００８】この構造体では、上部窒化シリコン層４１
２、４１４と上部電極４０６と封止層４２４の所定部位
Ｂがダイアフラムとして機能する。中空空間４２０は密
封された空間であり、圧力基準室として機能する。この
構造体では、ダイアフラムＢに作用した圧力と基準圧の
差に応じてダイアフラムＢがたわむ。ダイアフラムＢが
たわむと、上部電極４０６と下部電極４０４の間の距離
が変化する。両電極４０６、４０４の間の距離が変化す
ると、両電極４０６、４０４の間の静電容量が変化す
る。この静電容量の変化量を検出することでダイアフラ
ムＢに作用する圧力の大きさを検出できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】 いずれの背景技術に
おいても、酸化シリコンを除去するためにウェットエッ
チングが行われている。しかし、ウェットエッチングを
行うと、その後に、試料に付着したエッチング溶液を洗
浄する工程や、その洗浄後に試料を乾燥させる工程を行
う必要がある。このため、構造体の製造工程が煩雑にな
るという問題がある。

【００１０】また、ウェットエッチングを行うと、その
後の洗浄工程や乾燥工程において、液体の表面張力で中
空の構造体の中空空間を囲む層同士が貼付いてしまう、
いわゆるスティッキング現象が生じる恐れがある。ステ
ィッキング現象が生じると、構造体はセンサやアクチュ
エータ等としてほとんど機能しなくなる。即ち、スティ
ッキング現象は不良品を発生させ、歩留まりを低下させ
る要因となる。第１背景技術を例にすると、図２２に示
す構造体において、マス及びビームＡとして機能するシ
リコン層３１２がシリコン基板３０２に貼付いてしまう
と、作用する加速度によるマスＡの変位量あるいはビー
ムＡのたわみ量が著しく減少する。この結果、この構造
体は加速度センサとしてほとんど機能しなくなる。第２
背景技術を例にすると、図２６に示すダイアフラムＢと
して機能する上部第１窒化シリコン層４１２が下部窒化
シリコン層４１０に貼付いてしまうと、作用する圧力に
よるダイアフラムＢのたわみ量が著しく減少する。この
結果、この構造体は圧力センサとしてほとんど機能しな
くなる。

【００１１】センサやアクチュエータ等の高感度化、高
精度化の要求が高まっている。この要求に応えるため、
構造体の剛性はより低く、構造体の形状寸法はより小さ
くなる方向にある。構造体の剛性がより低く、あるい
は、構造体の形状寸法がより小さくなると、ウエットエ
ッチングによってスティッキング現象が生じる可能性が
より高くなる。このように、近年はウェットエッチング
によって不良品が発生し易い状況となっている。

【００１２】逆にいうと、不良品を発生させないように
するには、構造体の剛性を高く、構造体の形状寸法を大
きくせざるを得ない。この結果、高感度あるいは高精度
なセンサやアクチュエータ等として機能する構造体の実
現が妨げられてしまう。また、第２背景技術における製
造工程によると、図２５に示すように、アルミニウム層
４１６の形成時にそのアルミニウム４１６がエッチング
孔４１８から空間４２０内に入り込む。この結果、図２
６に示すように、入り込んだアルミニウムの一部４１６
ｃが、パターニング後にも除去されずに空間４２０内に
残ってしまう場合が生じる。空間４２０内にアルミニウ
ム４１６ｃが残ると、ダイアフラムＢに圧力が作用した
ときに、そのダイアフラムＢのたわみの邪魔をする。即
ち、圧力センサとしてほとんど機能しない構造体が製造
され、不良品が発生することになる。

【００１３】図２３の自然酸化膜４１９とシリコン層４
０８をエッチングする前にアルミニウム層４１６を形成
できれば、このような問題は生じない。しかし、自然酸
化膜４１９をエッチングするフッ化水素溶液は、アルミ
ニウム４１６をエッチングしてしまう。このため、第２
背景技術では、図２３の自然酸化膜４１９とシリコン層
４０８をエッチングした後に図２５のアルミニウム層４
１６を形成せざるを得ない。なお、第１背景技術のシリ
コン系構造体でも同様の問題が生じ得る。また、シリコ
ン系構造体の製造時のスティッキング現象の発生だけで
なく、使用時のスティッキング現象の発生を減少させる
ことも重要な課題である。使用時のスティッキング現象
の発生を減少させることができれば、シリコン系構造体
の使用時の故障品の発生を減少させることができる。

【００１４】以上では、フッ化水素溶液等によって酸化
シリコンをウェットエッチングする場合の問題点につい
て説明した。これに対し、近年では、フッ化水素ガスに
よって酸化シリコンをドライエッチングできる装置も現
れている。これに関連する技術は、特開平８−１１６０
７０号公報や、特開平４−９６２２２号公報に開示され
ている。しかし、この装置を用いる場合でも、シリコン
のドライエッチング装置のエッチング反応室と酸化シリ
コンのドライエッチング装置のエッチング反応室の間で
試料を移し換えるという面倒な作業が必要となる。この
作業は、製造工程を煩雑化する。また、試料を移し換え
る際にその試料を外気にさらすことになる。このことは
シリコン系構造体の製造時の不良品の発生あるいは使用
時の故障品の発生を招く要因となる。特に、シリコンの
表面に形成された自然酸化膜のドライエッチングを行っ
た後、シリコンのドライエッチングを行うために試料を
移し換える場合は、その試料が外気にさらされること
で、その試料のシリコンの表面に再度自然酸化膜が形成
されてしまう恐れがある。

【００１５】このように、シリコンと酸化シリコンのエ
ッチングを別々のドライエッチング装置を用いて行うよ
うにすると、上記したような問題やコスト高の問題が生
じる。このため、シリコン系構造体を製造する場合、第
１及び第２背景技術で説明したように、シリコンのエッ
チングはシリコンのドライエッチング装置で行い、酸化
シリコンのエッチングは従来から広く用いられている酸
化シリコンのウェットエッチング装置で行うことが実際
上は一般的となっている。

【００１６】本発明はシリコン系構造体の製造工程を簡
単化することを第１の課題とする。本発明はシリコン系
構造体の製造時の不良品の発生又は使用時の故障品の発
生を少なくすることを第２の課題とする。本発明は高感
度あるいは高精度なセンサやアクチュエータ等として機
能するシリコン系構造体を実現することを第３の課題と
する。本発明は上記した課題の少なくとも１つを解決す
るためになされたものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段および作用と効果】 上記
したシリコンのドライエッチング装置にしても、酸化シ
リコンのドライエッチング装置にしても、センサやアク
チュエータ等の構造体の加工を考慮して作られたもので
なく、ＭＯＳ等の半導体素子の加工を考慮して作られて
いるという背景がある。ＭＯＳ等の半導体素子の加工に
おいては、エッチングの必要な材料がシリコンのみ又は
酸化シリコンのみである場合も少なくない。また、シリ
コンと酸化シリコンの両方をエッチングしなければなら
ない場合でも、一方の材料（シリコン又は酸化シリコ
ン）をエッチングした後に何らかの加工（例えば結晶成
長や膜成形等）をし、次いで他方の材料（酸化シリコン
又はシリコン）をエッチングする。上記したシリコンの
ドライエッチング装置や酸化シリコンのドライエッチン
グ装置は、これらの場合を想定して作られている。ＭＯ
Ｓ等の半導体素子の加工においては、一方の材料（シリ
コン又は酸化シリコン）をエッチングした後に続けて他
方の材料（酸化シリコン又はシリコン）をエッチングす
ることは少ないのである。

【００１８】そのような中で、本発明者らは、シリコン
系構造体を製造するのに適した技術を実現するために鋭
意研究を行った結果、シリコンのドライエッチングと酸
化シリコンのドライエッチングを同一のエッチング反応
室で行うことで、シリコン系構造体に関する上記した課
題を効果的に解決できるとの着想を見出したのである。

【００１９】本発明を具現化したシリコン系材料の加工
装置、あるいはシリコン系構造体の製造装置は、センサ
やアクチュエータ等として機能するシリコン系構造体の
製造が最初に念頭に置かれている点で斬新な装置であ
る。また、本発明は、シリコン系構造体の製造方法にも
具現化される。

【００２０】以下に、本発明を具現化した第１〜第８の
態様と、これらの態様のより好ましい実施態様を説明す
る。本発明を具現化した第１の態様は、シリコン系材料
の加工装置である。この装置は、第１ガス供給部と、第
２ガス供給部と、エッチング反応室と、選択連通手段
と、ガス排出手段を備えている。第１ガスは、シリコン
をエッチングするガスである。第２ガスは、酸化シリコ
ンをエッチングしてシリコンをほとんどエッチングしな
いガスである。選択連通手段は、エッチング反応室を第
１ガス供給部と第２ガス供給部のいずれかに選択的に連
通させる。ガス排出手段は、エッチング反応室内のガス
を排出する。

【００２１】この態様によると、選択連通手段によって
第１ガス供給部をエッチング反応室に連通させること
で、エッチング反応室に第１ガスを供給できる。エッチ
ング反応室に第１ガスを供給することで、シリコンの少
なくとも一部をドライエッチングして除去できる。ガス
排出手段によってエッチング反応室内の第１ガスを排出
できる。選択連通手段によって第２ガス供給部をエッチ
ング反応室に連通させることで、エッチング反応室に第
２ガスを供給できる。エッチング反応室に第２ガスを供
給することで、シリコンが残っている場合はそのシリコ
ンを残しながら、酸化シリコンの少なくとも一部をドラ
イエッチングして除去できる。第２ガスを供給した後に
第１ガスを供給しても勿論よい。

【００２２】この態様によると、酸化シリコンを除去す
るためにウェットエッチングをしなくてもよい。よっ
て、試料に付着したエッチング液を洗浄する工程や、そ
の洗浄後に試料を乾燥させる工程を行わなくてもよい。
このため、シリコン系構造体の製造工程を簡単化でき
る。また、酸化シリコンを除去するためにウェットエッ
チングしなくてもよいので、製造時にスティッキング現
象が生じる可能性を非常に低くできる。よって、製造時
の不良品の発生を減少させることができる。逆にいう
と、ウェットエッチングを行っていた場合に比べて、構
造体の剛性を低く、構造体の形状寸法を小さくできる。
このため、高感度あるいは高精度なセンサやアクチュエ
ータ等として機能する構造体を実現できる。また、シリ
コンと酸化シリコンを同一のエッチング反応室でドライ
エッチングできるので、シリコンのドライエッチング装
置のエッチング反応室と酸化シリコンのドライエッチン
グ装置のエッチング反応室の間で試料を移し換えるとい
う面倒な作業が不要となる。このため、製造工程を簡単
化できる。エッチング反応室間で試料を移し換える必要
がないために、その間に試料が外気にさらされることも
ない。特に、シリコンの表面に形成された自然酸化膜の
エッチングを行った後に、その試料の表面に再度自然酸
化膜が形成されてしまうことを防止できる。シリコン系
構造体の製造時の不良品の発生あるいは使用時の故障品
の発生を減少させることができる。以上の効果は、以下
で説明する第２〜第８の態様においても同様に得ること
ができる。

【００２３】第２の態様のシリコン系材料の加工装置
は、第１の態様と同様に、第１ガス供給部と、第２ガス
供給部と、エッチング反応室と、選択連通手段と、ガス
排出手段を備えている。第１ガスは、酸化シリコンをエ
ッチングして窒化シリコンをほとんどエッチングしない
ガスである。第２ガスは、シリコンをエッチングして窒
化シリコンをほとんどエッチングしないガスである。

【００２４】この態様によると、エッチング反応室に第
１ガスを供給することで、窒化シリコンが存在する場合
はその窒化シリコンをエッチングしないようにしなが
ら、酸化シリコンの少なくとも一部をドライエッチング
して除去できる。そのエッチング反応室から第１ガスを
排出した後、そのエッチング反応室に第２ガスを供給す
ることで、窒化シリコンが存在する場合はその窒化シリ
コンをエッチングしないようにしながら、シリコンの少
なくとも一部をドライエッチングして除去できる。第２
ガスを供給した後に第１ガスを供給しても勿論よい。

【００２５】第３の態様は、シリコン系構造体の製造装
置である。この装置は、第１シリコン系材料上に第２シ
リコン系材料が形成され、その第２シリコン系材料が第
３シリコン系材料で覆われた試料を加工して中空のシリ
コン系構造体を製造する装置である。この装置は、第１
の態様と同様に、第１ガス供給部と、第２ガス供給部
と、エッチング反応室と、選択連通手段と、ガス排出手
段を備えている。第１ガスは、第２シリコン系材料の一
部を露出させるガスである。第２ガスは、第２シリコン
系材料をエッチングして第１及び第３シリコン系材料を
ほとんどエッチングしないガスである。

【００２６】ここで、第１シリコン系材料〜第３シリコ
ン系材料は、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコンの
いずれかである。第１シリコン系材料と第３シリコン系
材料は等しいことがある。第１シリコン系材料と第２シ
リコン系材料は相違し、第２シリコン系材料と第３シリ
コン系材料も相違している。

【００２７】この態様によると、エッチング反応室に第
１ガスを供給してドライエッチングすることで、第２シ
リコン系材料の一部を露出させることができる。そのエ
ッチング反応室から第１ガスを排出した後、そのエッチ
ング反応室に第２ガスを供給することで、第１及び第３
シリコン系材料をエッチングしないようにしながら、第
２シリコン系材料をドライエッチングして除去できる。
この結果、第２シリコン系材料がエッチングされて形成
された中空空間を有するシリコン系構造体が製造され
る。

【００２８】第４の態様は、第３の態様をさらに具体化
したシリコン系構造体の製造装置である。この装置は、
シリコン基板上に酸化シリコン層が形成され、その酸化
シリコン層がシリコン層で覆われた試料を加工して中空
のシリコン系構造体を製造する装置である。この装置
は、第１の態様と同様に、第１ガス供給部と、第２ガス
供給部と、エッチング反応室と、選択連通手段と、ガス
排出手段を備えている。第１ガスは、シリコンをエッチ
ングするガスである。第２ガスは、酸化シリコンをエッ
チングしてシリコンをほとんどエッチングしないガスで
ある。

【００２９】この態様によると、エッチング反応室に第
１ガスを供給してシリコン層を局部的にドライエッチン
グすることで、酸化シリコン層の一部を露出させること
ができる。そのエッチング反応室から第１ガスを排出し
た後、そのエッチング反応室に第２ガスを供給すること
で、シリコン基板とシリコン層をエッチングしないよう
にしながら、酸化シリコン層をドライエッチングして除
去できる。この結果、酸化シリコン層がエッチングされ
て形成された中空空間を有するシリコン系構造体が製造
される。

【００３０】第５の態様は、第３の態様をさらに具体化
したシリコン系構造体の製造装置である。この装置は、
下部窒化シリコン層上にシリコン層が形成され、そのシ
リコン層が上部窒化シリコン層で覆われ、その上部窒化
シリコン層には孔が形成され、その孔に対応して位置す
るシリコン層の表面に酸化シリコンが形成された試料を
加工して中空のシリコン系構造体を製造する装置であ
る。この装置は、第１の態様と同様に、第１ガス供給部
と、第２ガス供給部と、エッチング反応室と、選択連通
手段と、ガス排出手段を備えている。第１ガスは、酸化
シリコンをエッチングして窒化シリコンをほとんどエッ
チングしないガスである。第２ガスは、シリコンをエッ
チングして窒化シリコンをほとんどエッチングしないガ
スである。

【００３１】この態様によると、エッチング反応室に第
１ガスを供給してシリコン層の表面に形成された酸化シ
リコンをドライエッチングすることで、シリコン層の一
部を露出させることができる。そのエッチング反応室か
ら第１ガスを排出した後、そのエッチング反応室に第２
ガスを供給することで、下部窒化シリコン層と上部窒化
シリコン層をエッチングしないようにしながら、シリコ
ン層をドライエッチングして除去できる。この結果、シ
リコン層がエッチングされて形成された中空空間を有す
るシリコン系構造体が製造される。

【００３２】第１〜第５の態様においては、第１ガスと
第２ガスは、アルミニウム系材料をほとんどエッチング
しないガスであることが好ましい。なお、アルミニウム
系材料の例としては、アルミニウムを始めとして、Ａｌ
−ＳｉやＡｌ−ＳＩ−Ｃｕ等のアルミ合金が挙げられ
る。第１ガスと第２ガスがアルミニウム系材料をほとん
どエッチングしなければ、これらのガスによってシリコ
ンと酸化シリコンをエッチングする前にアルミニウム系
材料を形成できる。よって、ドライエッチングによって
除去された中空空間にアルミニウム系材料が入り込むこ
とを回避できる。このため、製造時の不良品の発生ある
いは使用時の故障品の発生を減少させることができる。

【００３３】第１〜第５の態様においては、ガス供給部
は、ガスの原料である固体又は液体の収容部を有するこ
とが好ましい。さらに、その固体又は液体をガスに変換
するガス変換手段を備えることが好ましい。この態様に
よると、ガスに比較して取扱いが容易な固体又は液体の
状態で収容し、エッチング反応室にガスを供給する必要
がある場合にガスに変換して供給できる。このため、装
置の利便性を向上させることができる。

【００３４】ガス供給部はまた、固体又は液体から変換
されたガスの貯蔵部を有することが好ましい。この態様
によると、固体又は液体から変換されたガスを貯蔵でき
るので、多量のガスによるドライエッチングが必要な場
合にも充分に対処できる。

【００３５】ガス供給部はより具体的には、固体である
二フッ化キセノン（ＸｅＦ_２）又は三フッ化臭素（Ｂｒ
Ｆ_３）を収容する容器を有することが好ましい。これら
の容器に収容された原料をガス化した二フッ化キセノン
ガス又は三フッ化臭素ガスは、シリコンをエッチングし
て、酸化シリコンと窒化シリコンとアルミニウム系材料
をほとんどエッチングしないという性質を持つ。このた
め、これらの容器の原料をガス化したものは、第４の態
様における第１ガス又は第５の態様における第２ガスと
して好適なガスである。

【００３６】あるいはガス供給部が、フッ化水素（Ｈ
Ｆ）溶液を収容する容器と、メチルアルコール（ＣＨ_３
ＯＨ）溶液又は水（Ｈ_２Ｏ）を収容する容器を有するこ
とが好ましい。これらの容器に収容された原料をガス化
したフッ化水素とメチルアルコール又は水の混合ガス
は、酸化シリコンをエッチングして、シリコンと窒化シ
リコンとアルミニウム系材料をほとんどエッチングしな
いという性質を持つ。このため、これらの容器の原料を
ガス化したものは、第４の態様における第２ガス又は第
５の態様における第１ガスとして好適なガスである。

【００３７】液体収容部の液体をガスに変換してエッチ
ング反応室に供給する場合において、その液体が液体収
容部とエッチング反応室の間で詰まることを抑制する手
段をさらに備えることが好ましい。この態様によると、
液体収容部の液体をガスに変換するときに、その液体が
突沸して液体収容部とエッチング反応室の間の配管等ま
で入り込んだ場合でも、その液体が詰まることを抑制で
きる。

【００３８】ガス変換手段は、固体又は液体収容部を減
圧する減圧手段であることが好ましい。さらに、その減
圧手段と固体又は液体収容部はエッチング反応室を介し
て接続されていることが好ましい。この態様によると、
固体又は液体収容部の固体又は液体をガスに変換しつ
つ、その変換されたガスをエッチング反応室に素早く導
くことができる。

【００３９】第１〜第５の態様においては、エッチング
反応室内に、ガス供給口からガス排出口への直線的なガ
スの流れを阻止する手段が設けられていることが好まし
い。このような阻止手段を設けると、エッチング反応室
内でのガスの流れの均一性を向上できる。

【００４０】第１〜第５の態様においては、ガス排出手
段は、高速排出手段と低速排出手段を有することが好ま
しい。これらの排出手段を設けることで、例えば通常は
低速で排出し必要時のみ高速に排出するといった効率的
なガスの排出が行える。

【００４１】第１〜第５の態様においては、試料のエッ
チング終了時を検出するエッチング終了検出手段をさら
に備えることが好ましい。この検出手段を利用すること
で、例えば試料の大きさにばらつきがある場合でも、必
要以上にエッチングされたり、あるいは逆にエッチング
が不充分であるといった事態が生じることを防止でき
る。

【００４２】第１〜第５の態様においては、有機ケイ素
化合物を収容する容器と、水を収容する容器と、これら
の容器に収容された有機ケイ素化合物と水をガスに変換
するガス変換手段と、これらの容器に接続されたコーテ
ィング室をさらに備えることが好ましい。この態様は、
シリコン系構造体の使用時のスティッキング現象の発生
を抑制する上で有用な技術である。この態様によると、
第１〜第５の態様によって形成されたシリコン系構造体
の表面に、撥水性の膜をコーティングできる。よって、
シリコン系構造体の撥水性を向上させることができる。
このため、例えば結露し易いような環境で構造体を使用
している場合であっても、構造体に液が付着してその液
の表面張力によってスティッキング現象が発生すること
を抑制できる。従って、使用時の故障品の発生を減少さ
せることができる。

【００４３】さらに次のような連結部と、開閉手段と、
試料搬送手段を備えることが好ましい。連結部は、エッ
チング反応室とコーティング室の間を外気から遮断して
連結する。開閉手段は、エッチング反応室とコーティン
グ室の間を開状態と閉状態に切換可能である。試料搬送
手段は、エッチング反応室とコーティング室の間で試料
を搬送可能である。あるいは、次のような予備室と、連
結部と、開閉手段と、試料搬送手段を備えることが好ま
しい。連結部は、エッチング反応室と予備室、及び、予
備室とコーティング室の間を外気から遮断して連結す
る。開閉手段は、エッチング反応室と予備室の間、及
び、予備室とコーティング室の間を開状態と閉状態に切
換可能である。試料搬送手段は、エッチング反応室と予
備室の間、及び、予備室とコーティング室の間で試料を
搬送可能である。これらの態様によると、エッチング反
応室でドライエッチングが終了した後の構造体を、外気
にさらすことなくコーティング室に搬送することができ
る。このため、構造体の酸化等を防止できる。さらに予
備室を備えると、エッチング反応室とコーティング室間
での構造体の受け渡しがより行い易くなる。

【００４４】本発明は、有用なシリコン系構造体の製造
方法にも具現化される。本発明を具現化した第６の態様
のシリコン系構造体の製造方法は、以下の工程を有す
る。第１シリコン系材料上に第２シリコン系材料を形成
する。第２シリコン系材料を覆うように第３シリコン系
材料を形成する。以上の工程を経ることで得られた試料
をエッチング反応室に収容する。そのエッチング反応室
に第１ガスを供給して局所的にドライエッチングして第
２シリコン系材料の一部を露出させる。そのエッチング
反応室から第１ガスを排出する。そのエッチング反応室
に、第２シリコン系材料をエッチングして第１及び第３
シリコン系材料をエッチングしない第２ガスを供給して
第２シリコン系材料をドライエッチングする。ここで、
第１シリコン系材料〜第３シリコン系材料は、シリコ
ン、酸化シリコン、窒化シリコンのいずれかである。第
１シリコン系材料と第３シリコン系材料は等しいことが
あるのに対し、第１シリコン系材料と第２シリコン系材
料は相違し、第２シリコン系材料と第３シリコン系材料
も相違している。

【００４５】第７の態様は、第６の態様をさらに具体化
したシリコン系構造体の製造方法でである。この製造方
法は、以下の工程を有する。シリコン基板上に酸化シリ
コン層を形成する。その酸化シリコン層を覆うようにシ
リコン層を形成する。以上の工程を経ることで得られた
試料をエッチング反応室に収容する。そのエッチング反
応室にシリコンをエッチングする第１ガスを供給して、
シリコン層を局所的にドライエッチングして酸化シリコ
ン層の一部を露出させる。そのエッチング反応室から第
１ガスを排出する。そのエッチング反応室に酸化シリコ
ンをエッチングしてシリコンをほとんどエッチングしな
い第２ガスを供給して酸化シリコン層をドライエッチン
グする。

【００４６】第８の態様は、第６の態様をさらに具体化
したシリコン系構造体の製造方法でである。この製造方
法は、以下の工程を有する。下部窒化シリコン層上にシ
リコン層を形成する。そのシリコン層を覆うように上部
窒化シリコン層を形成する。その上部窒化シリコン層に
シリコン層まで達する孔を形成する。以上の工程を経る
ことで得られた試料をエッチング反応室に収容する。そ
のエッチング反応室に酸化シリコンをエッチングして窒
化シリコンをほとんどエッチングしない第１ガスを供給
して、シリコン層の表面のうち上部窒化シリコン層の孔
に対応する部分に形成された酸化シリコンをドライエッ
チングしてシリコン層の一部を露出させる。そのエッチ
ング反応室から第１ガスを排出する。そのエッチング反
応室にシリコンをエッチングして窒化シリコンをほとん
どエッチングしない第２ガスを供給してシリコン層をド
ライエッチングする。

【００４７】第６〜第８の態様においては、アルミニウ
ム系材料をほとんどエッチングしないガスから第１ガス
と第２ガスを選択し、試料の表面に露出するアルミニウ
ムを形成してから試料をエッチング反応室に収容するこ
とが好ましい。

【００４８】第６〜第８の態様のいずれかの工程を経た
構造体を、水蒸気と有機ケイ素化合物の混合ガスにさら
す工程を有することが好ましい。

【００４９】本明細書において、一方の材料（例えばシ
リコン）をエッチングして他方の材料（例えば酸化シリ
コン）をほとんどエッチングしないガスには、例えば一
方の材料のエッチング速度と他方の材料のエッチング速
度の比（エッチング選択比）が１５以上となるようなガ
スが含まれる。このエッチング選択比は２０以上である
ことが好ましく、３０以上であることがより好ましい。
ここでいう他方の材料には、上記したアルミニウム系材
料も含むものとする。なお、他方の材料をほとんどエッ
チングしないガスには、その他方の材料を全くエッチン
グしないガスも当然に含まれる。

【００５０】

【発明の実施の形態】（第１実施例）図１は、第１実施
例のシリコン系構造体の製造装置（以下では「構造体製
造装置」という）の構成を示す。この装置は、シリコン
系材料全般の加工に用いることができるので、シリコン
系材料の加工装置ともいえるが、本実施例では、シリコ
ン系構造体の製造のために用いているので、シリコン系
構造体の製造装置と呼ぶことにする。第１実施例の構造
体製造装置は、二フッ化キセノン容器２０と、昇華ガス
貯蔵容器２１と、フッ化水素容器３０と、メチルアルコ
ール容器３１と、エッチング反応室１０と、ドライポン
プ４２と、除害装置４９と、ターボ分子ポンプ４０と、
ロータリーポンプ４１と、制御部５０２等を備えてい
る。

【００５１】二フッ化キセノン容器２０には、固体の二
フッ化キセノン（ＸｅＦ_２）が収容されている。二フッ
化キセノンは常温常圧で固体である。昇華ガス貯蔵容器
２１には、固体の状態から昇華した二フッ化キセノンガ
スが一時的に貯蔵される。この二フッ化キセノンガス
は、二フッ化キセノン容器２０をドライポンプ４２等で
減圧し、その容器２０内の固体の二フッ化キセノンを昇
華させることでガス化したものである。フッ化水素容器
３０には、フッ化水素酸（ＨＦ）の溶液が収容されてい
る。メチルアルコール容器３１には、メチルアルコール
（ＣＨ_３ＯＨ）の溶液が収容されている。ドライポンプ
４２は、エッチング反応室１０や、容器２０、３０、３
１を減圧する。除外装置４９は、ドライポンプ４２から
排気される排気ガスを無害化する。ターボ分子ポンプ４
０とロータリーポンプ４１は、ドライポンプ４２に比較
してエッチング反応室１０や、容器２０、３０、３１を
高速に減圧する。制御部５０２は、ＣＰＵ５０４と、制
御プログラム等を記憶するＲＯＭ５０６と、データ等を
一時的に記憶するＲＡＭ５０８と、入力ポート５１０
と、出力ポート５１２等を有する。

【００５２】エッチング反応室１０と二フッ化キセノン
容器２０の間の配管には、第３バルブ２３と第１流量計
２７と第６バルブ２６が設けられている。エッチング反
応室１０と昇華ガス貯蔵容器２１の間には、第４バルブ
２４と第１流量計２７と第６バルブ２６が設けられた配
管と、第５バルブ２５が設けられた配管が設けられてい
る。エッチング反応室１０とフッ化水素容器３０の間の
配管には、第２流量計３２と第７バルブ３４が設けられ
ている。エッチング反応室１０とメチルアルコール容器
３１の間の配管には、第３流量計３３と第８バルブ３５
が設けられている。エッチング反応室１０とターボ分子
ポンプ４０の間の配管には、第９バルブ４３が設けられ
ている。エッチング反応室１０とドライポンプ４２の間
の配管には、第１スロットルバルブ９１と、第１０バル
ブ４４が設けられている。エッチング反応室１０には、
第１圧力計１１が接続されている。エッチング反応室１
０には、第１２バルブ１３を介して第１真空計１２が接
続されている。エッチング反応室１０には、第２バルブ
１４を介して窒素ガス供給部９３が接続されている。

【００５３】エッチング反応室１０には、試料のエッチ
ング終了時を検出するエッチング終了検出部９７が設け
られている。エッチング終了検出部９７は、試料のエッ
チングすべき部分のエッチングが終了したことを何らか
の手段で検出するものや、あるいは、何らかの条件を設
けて判別するものであればよい。但し、本発明者らによ
って創作された特開２００１−１８５５３０号公報に記
載の技術を用いることが好ましい。

【００５４】制御部５０２は、上記した各バルブ１３、
１４、２３〜２６、３４、３５、４３、４４や各圧力計
１１、２２、各流量計２７、３２、３３、各ポンプ４０
〜４２、第１真空計１２、除害装置４９、エッチング終
了検出部９７等に電気的に接続されている。制御部５０
２は、これらの各部の動作を監視したり、制御する機能
を有する。エッチング反応室１０内には、図２に示すよ
うに、試料テーブル８０と、シャワープレート８２と、
２枚の阻止板８３が設けられている。試料テーブル８０
には、ドライエッチングして構造体を製造するための試
料８１が載置可能となっている。試料テーブル８０の表
面には、放射状の溝又は少数の微小な突起を設けること
が好ましい。溝又は突起を設けると、試料８１の両面で
の圧力差を生じさせないようにすることができる。よっ
て、脆弱な材料で形成された試料８１であっても破損を
防止できる。また、試料テーブル８０の表面に試料８１
が密着することを防止できる。

【００５５】シャワープレート８２は円板状に形成され
ており、下面に多数のガス供給口８２ａを有する。シャ
ワープレート８２には、回転軸を取付けて回転可能にす
ることが好ましい。また、回転軸と円板との接合部は運
動シールとして円板を揺動可能にすることが好ましい。
円板を回転可能あるいは揺動可能とすることで、エッチ
ング反応室１０全体にわたってガスをほぼ均一にシャワ
ーできる。また、ガス供給管と回転軸は別個に形成する
ことが好ましい。この場合、ガス供給管は軟質配管で形
成し、軟質配管と円板の接合部は固定シールにすると、
ガスの漏れを強固に防止できる。また、回転軸の接合部
でのガス漏れを考慮する必要がないので、運動シールの
構造を簡略化できる。また、軟質配管は揺動中心軸に振
動角分、巻き付けておくことが好ましい。

【００５６】２枚の阻止板８３は、シャワープレート８
２のガス供給口８２ａからガス排出口１０ａへの直線的
なガスの流れを阻止する。阻止板８３を設けると、エッ
チング反応室１０内でのガスの流れる方向が様々な方向
に分散される。このため、エッチング反応室１０内の試
料８１の全体にガスをほぼ均一に供給できる。阻止板８
３を設けると、連続的にガスを供給して連続的にエッチ
ングする場合でも、試料８１をほぼ均一にエッチングで
きる。

【００５７】メチルアルコール容器３１には、図３に示
すように、３枚の阻止板８５が取付けられて迷路構造が
形成されている。この阻止板８５を設けると、メチルア
ルコール容器３１をドライポンプ４２等で減圧したとき
にメチルアルコール溶液が突沸した場合に、そのメチル
アルコール溶液が配管に直接進入することを防止でき
る。この結果、メチルアルコール溶液が配管内のフィル
タ８４で詰まることを防止できる。

【００５８】次に、例えば図６に示す中空空間１２０を
有するシリコン系構造体を、上記構成の第１実施例の構
造体製造装置とシリコン系材料の加工技術を用いて製造
する方法を図４〜図６を参照して説明する。このシリコ
ン系構造体は、中空空間１２０の上方に伸びるビーム
（梁）やマス（質量体）Ａを有する。この製造方法は、
図２０〜図２２に示した第１背景技術と対比されるもの
である。

【００５９】まず、第１実施例の構造体製造装置とは別
の装置によって、以下の処理を行う。まず、図４に示す
シリコン基板１０２上の所定領域に例えばＣＶＤ（Chem
icalVapor Deposition）法等によって酸化シリコン層１
０８を形成する。その後、その酸化シリコン層１０８を
覆うように例えばＣＶＤ法等によってシリコン層１１２
を形成する。

【００６０】以上の工程を経ることで得られた図４に示
すような試料を、図１に示す第１実施例の構造体製造装
置のエッチング反応室１０に収容する。この構造体製造
装置では以下の処理が行われる。まず、この構造体製造
装置は、エッチング反応室１０にシリコンをエッチング
する二フッ化キセノンガスを供給して、シリコン層１１
２を局所的にドライエッチングする。二フッ化キセノン
ガスは、シリコン（Ｓｉ：多結晶シリコンと単結晶シリ
コンの両方を含む）を選択的にエッチングして、酸化シ
リコン（ＳｉＯ_２）と窒化シリコン（ＳｉＮ）とアルミ
ニウム（Ａｌ）をほとんどエッチングしない。具体的に
は、二フッ化キセノンガスによるシリコンのエッチング
速度は約４６００Å／ｍｉｎであり、酸化シリコンのエ
ッチング速度は約０Å／ｍｉｎであり、窒化シリコンの
エッチング速度は約１２０Å／ｍｉｎであり、アルミニ
ウムのエッチング速度は約０Å／ｍｉｎである。但し、
これらの値は種々の条件によって変動し得るものであ
る。

【００６１】局所的にドライエッチングする方法として
は、例えばドライエッチングをしたい部分を除いてレジ
ストによってマスクをした状態でガスを供給する方法
や、ドライエッチングをしたい部分に局所的にガスを当
てる方法等が挙げられるが、これらの方法には限定され
ない。局所的にドライエッチングできればいかなる方法
であってもよい。レジストによってマスクをする場合
は、そのレジストはガス（この例では二フッ化キセノン
ガス）によってほとんどエッチングされない材料である
必要がある。これにより、図５に示すように、酸化シリ
コン層１０８に達するエッチング孔１１８が形成され
る。この結果、酸化シリコン層１０８の一部が露出す
る。その後、そのエッチング反応室１０から二フッ化キ
セノンガスを排出する。その後、そのエッチング反応室
１０にメチルアルコールとフッ化水素の混合ガスを供給
して、酸化シリコン層１０８の全てをドライエッチング
する。

【００６２】メチルアルコールとフッ化水素の混合ガス
は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を選択的にエッチングし
て、シリコン（Ｓｉ：多結晶シリコンと単結晶シリコン
の両方を含む））と窒化シリコン（ＳｉＮ）とアルミニ
ウム（Ａｌ）をほとんどエッチングしない。具体的に
は、メチルアルコールとフッ化水素の混合ガスによる酸
化シリコンのエッチング速度は約１０００Å／ｍｉｎで
あり、シリコンのエッチング速度は約０Å／ｍｉｎであ
り、窒化シリコンのエッチング速度は約１０Å／ｍｉｎ
であり、アルミニウムのエッチング速度は約１Å／ｍｉ
ｎ以下の微小な値である。但し、これらの値は種々の条
件によって変動し得るものである。酸化シリコン層１０
８は最終的には除去することで図６に示すような空間１
２０を作り出すための層である。この層は一般に「犠牲
層」と称される。この結果、図６に示すように、中空空
間１２０を有するシリコン系構造体が製造される。

【００６３】この構造体は、例えば加速度センサとして
用いられる。加速度センサとして用いられる場合には、
シリコン層１１２の一部Ａが、加速度が作用すると変位
するビームあるいはマスとして用いられる。例えばシリ
コン基板１０２の基板面に垂直な方向の加速度が作用す
るとマスＡが基板面垂直方向に変位する。マスＡの変位
を図示しない電極対間の静電容量の変化として検出する
ことで、作用した加速度を検出できる。あるいはシリコ
ン基板１０２の基板面に垂直な方向の加速度が作用する
とビームＡがたわむ。ビームＡのたわみを図示しないピ
エゾ抵抗の抵抗変化として検出することで、作用した加
速度を検出できる。なお、シリコン基板１０２の基板面
に平行な方向の加速度を検出することも可能である。

【００６４】次に、第１実施例の構造体製造装置による
上記した処理を図１を参照してより具体的に説明する。
なお、最初は各バルブはすべて閉じられている。以下の
処理は、全ての制御を制御プログラム等によって制御部
５０２で行ってもよいし、その一部を操作者が手動で行
ってもよい。まず、第１スロットルバルブ９１と、第１
０バルブ４４と第６バルブ２６と第３バルブ２３を開
き、ドライポンプ４２を駆動して、エッチング反応室１
０と二フッ化キセノン容器２０を減圧する。二フッ化キ
セノンは３．８Ｔｏｒｒ以下の圧力で昇華する。よっ
て、この減圧処理によって二フッ化キセノン容器２０に
収容された固体の二フッ化キセノンが昇華してガスとな
る。この二フッ化キセノンガスは、ドライポンプ４２の
吸込み力によってエッチング反応室１０へ導かれ、さら
にドライポンプ４２を経由して排出される。これによ
り、エッチング反応室１０内に残留していたガス等が追
い出される。排出後は、第１０バルブ４４と第６バルブ
２６と第３バルブ２３を閉じる。

【００６５】次に、第２バルブ１４を開き、窒素ガス供
給部９３から窒素ガスをエッチング反応室１０に供給
し、エッチング反応室１０内を大気圧にする。大気圧に
した状態でエッチング反応室１０の扉を開き、図２に示
すような試料８１を試料テーブル８０上に載置する。試
料８１を載置した後に扉を閉め、第２バルブ１４を閉じ
る。

【００６６】次に、第１スロットルバルブ９１と、第１
０バルブ４４と第３バルブ２３と第６バルブ２６を開
き、ドライポンプ４２を駆動し、エッチング反応室１０
と二フッ化キセノン容器２０を減圧する。この結果、二
フッ化キセノン容器２０に収容されている固体の二フッ
化キセノンが昇華してガスとなり、エッチング反応室１
０内に導入される。エッチング反応室１０内の圧力を第
１圧力計１１で監視し、所定の圧力に到達したら、第３
バルブ２３と第６バルブを閉じ、二フッ化キセノンガス
をエッチング反応室１０に閉じ込める。その二フッ化キ
セノンガスによって、エッチング反応室１０内にある試
料８１のシリコン層１１２（図５参照）が局部的にエッ
チングされてエッチング孔１１８が形成される。このエ
ッチングの反応式は次式（１）で表される。 ２ＸｅＦ_２＋Ｓｉ→２Ｘｅ＋ＳｉＦ_４ （１）

【００６７】エッチング終了検出部９７で、二フッ化キ
セノンガスによるシリコン層１１２のエッチング必要部
分のエッチングが終了したことが検出されたら、第１０
バルブ４４を開き、エッチング反応室１０内の二フッ化
キセノンガスをドライポンプ４２と除害装置４９を通じ
て排出する。なお、エッチング終了検出部９７は設けな
くてもよい。例えば、制御部５０２で算出あるいは記憶
されたエッチング期間データを利用してもよい。このエ
ッチング期間データとは、所定の条件におけるエッチン
グ開始時から終了推定時までの期間を装置の動作時に算
出するか、あるいは予め算出して記憶されたデータであ
る。所定の条件とは、例えば試料の大きさ、エッチング
反応室に供給されるガスの量、ガスの種類等である。

【００６８】次に、第１スロットルバルブ９１と、第１
０バルブ４４と第８バルブ３５と第７バルブ３４を開
き、ドライポンプ４２で真空排気する。すると、メチル
アルコール容器３１内のメチルアルコール溶液が蒸発
し、フッ化水素容器３０内のフッ化水素溶液が蒸発す
る。蒸発したメチルアルコールガスの流量を第３流量計
３３で監視し、必要に応じて流量を調整する。また、蒸
発したフッ化水素ガスの流量を第２流量計３２で監視
し、必要に応じて流量を調整する。流量が調整されたメ
チルアルコールとフッ化水素の混合ガスがエッチング反
応室１０に供給される。その後、第８バルブ３５と第７
バルブ３４を閉じ、エッチング反応室１０からメチルア
ルコールとフッ化水素の混合ガスを排出する。これによ
り、エッチング反応室１０内に残留していたガス等が追
い出される。

【００６９】次に、第９バルブ４３を開き、ターボ分子
ポンプ４０とロータリーポンプ４１でエッチング反応室
１０内を高真空にする。次に、第９バルブ４３を閉じ、
第１０バルブ４４と第８バルブ３５と第７バルブ３４を
開き、ドライポンプ４２で真空排気して、メチルアルコ
ール容器３１内のメチルアルコール溶液を蒸発させ、フ
ッ化水素容器３０内のフッ化水素溶液を蒸発させる。蒸
発したメチルアルコールガスの流量を第３流量計３３で
監視し、必要に応じて流量を調整する。また、蒸発した
フッ化水素ガスの流量を第２流量計３２で監視し、必要
に応じて流量を調整する。流量が調整されたメチルアル
コールとフッ化水素の混合ガスがエッチング反応室１０
に供給される。

【００７０】エッチング反応室１０内の圧力を第１圧力
計１１で監視し、第１スロットルバルブ９１を調整し、
所定の圧力に保持する。この結果、試料の酸化シリコン
層１０８（図５参照）は混合ガスでエッチングされる。
この場合、以下の式（２）と式（３）で表される反応が
生じる。式（２）と式（３）中の「Ｍ」はメチルアルコ
ールを表す。 Ｍ＋２ＨＦ→ＨＦ_２ ⁻＋ＭＨ^＋ （２） ＳｉＯ_２＋２ＨＦ_２ ⁻＋２ＭＨ^＋→ＳｉＦ_４＋２Ｈ_２Ｏ＋２Ｍ （３）

【００７１】エッチング終了検出部９７で、混合ガスに
よる酸化シリコン層１０８のエッチングが終了したこと
が検出されたら、第８バルブ３５と第７バルブ３４を閉
じ、エッチング反応室１０内からメチルアルコールとフ
ッ化水素の混合ガスをドライポンプ４２と除害装置４９
を通じて排出する。なお、この場合もエッチング終了検
出部９７を利用せずに、制御部５０２で算出あるいは記
憶されたエッチング期間データを利用してもよい。

【００７２】以上の処理においては、エッチング反応室
１０、メチルアルコール容器３１、フッ化水素容器３
０、二フッ化キセノン容器２０等を減圧する手段とし
て、ドライポンプ４２に代えてターボ分子ポンプ４０と
ロータリーポンプ４１を連結した高速の減圧手段を用い
てもよい。この場合、減圧を行う際には第１０バルブ４
４に代えて第９バルブ４３を開く。

【００７３】次に、図１３に示す中空空間２２０を有す
るシリコン系構造体を、上記構成の第１実施例の構造体
製造装置とその他のシリコン系材料の加工技術を用いて
用いて製造する方法を図７〜図１３を参照して説明す
る。このシリコン系構造体は、中空空間２２０の上方に
位置するダイアフラムＢを有する。この製造方法は、図
２３〜図２６に示した第２背景技術と対比されるもので
ある。

【００７４】まず、第１実施例の構造体製造装置とは別
の装置によって以下の処理を行う。図７に示す単結晶シ
リコン基板２０２に局部的に不純物を注入して下部電極
２０４を形成する。シリコン基板２０２の表面を窒化処
理して、下部窒化シリコン層２１０を形成する。その下
部窒化シリコン層２１０上の所定領域に例えばＣＶＤ法
等によって多結晶シリコン層２０８を形成する。この例
では多結晶シリコン層２０８が犠牲層となる。その多結
晶シリコン層２０８を覆うように、上部第１窒化シリコ
ン層２１２を形成する。上部第１窒化シリコン層２１２
上の所定領域に、上部電極２０６を形成する。上部電極
２０６は多結晶シリコン等で形成される。上部電極２０
６を覆うように、上部第２窒化シリコン層２１４を形成
する。

【００７５】その後、図８に示すように、上部電極２０
６と下部電極２０４の所定領域上にコンタクト孔２２２
ａ、２２２ｂを形成する。その後、図９に示すように、
試料の表面に配線層となるアルミニウム層２１６を形成
する。その後、図１０に示すように、アルミニウム層２
１６をパターニングして上部電極２０６に接触する配線
層２１６ａと、下部電極２０４に接触する配線層２１６
ｂを形成する。その後、図１１に示すように、上部電極
２０６が存在しない部分で、上部窒化シリコン層２１
２、２１４をエッチングして、多結晶シリコン層２０８
に達するエッチング孔２１８を形成する。これにより、
多結晶シリコン層２０８の一部が露出する。この結果、
多結晶シリコン層２０８の露出した部分が酸化して自然
酸化膜（酸化シリコン）２１９が形成される。

【００７６】以上の工程を経ることで得られた図１１に
示す試料を、図１に示す第１実施例の構造体製造装置の
エッチング反応室１０に収容する。この構造体製造装置
では以下の処理が行われる。まず、この構造体製造装置
は、エッチング反応室１０にメチルアルコールとフッ化
水素の混合ガスを供給して、図１１に示す自然酸化膜
（酸化シリコン）２１９をドライエッチングする。メチ
ルアルコールとフッ化水素の混合ガスは、上記したよう
に、酸化シリコンを選択的にエッチングして、シリコン
（多結晶、単結晶）と窒化シリコンとアルミニウムをほ
とんどエッチングしない。この結果、犠牲層であるシリ
コン層２０８の一部が露出する。その後、エッチング反
応室１０からメチルアルコールとフッ化水素の混合ガス
を排出する。その後、エッチング反応室１０に二フッ化
キセノンガスを供給して、図１１に示すシリコン層２０
８をドライエッチングする。この結果、図１２に示す状
態となる。二フッ化キセノンガスは、上記したように、
シリコン（多結晶、単結晶）を選択的にエッチングし
て、酸化シリコンと窒化シリコンとアルミニウムをほと
んどエッチングしない。その後、第１実施例の構造体製
造装置とは別の装置によって図１３に示すような封止層
２２４を形成して、エッチング孔２１８を封止する。こ
の結果、中空空間２２０を有するシリコン系構造体が製
造される。この構造体は圧力センサとして機能する。

【００７７】この構造体では、上部窒化シリコン層２１
２、２１４と上部電極２０６と封止層２２４の所定部位
Ｂがダイアフラムとして機能する。犠牲層である酸化シ
リコン層２０８が除去された空間２２０は密封された空
間であり、圧力基準室として機能する。この構造体によ
ると、ダイアフラムＢに作用した圧力と基準圧の差に応
じてダイアフラムＢがたわむ。ダイアフラムＢがたわむ
と、上部電極２０６と下部電極２０４の間の距離が変化
する。両電極２０６、２０４の間の距離が変化すると、
両電極２０６、２０４の間の静電容量が変化する。この
静電容量の変化量を検出することでダイアフラムＢに作
用する圧力の大きさを検出できる。

【００７８】次に、第１実施例の構造体製造装置による
上記した処理を図１を参照してより具体的に説明する。
なお、最初は各バルブはすべて閉じられている。以下の
処理は、全ての制御を制御プログラム等によって制御部
５０２で行ってもよいし、その一部を操作者が手動で行
ってもよい。まず、第１スロットルバルブ９１と、第１
０バルブ４４と第８バルブ３５と第７バルブ３４を開
き、ドライポンプ４２で真空排気して、メチルアルコー
ル容器３１内のメチルアルコール溶液を蒸発させ、フッ
化水素容器３０内のフッ化水素溶液を蒸発させる。蒸発
したメチルアルコールガスの流量を第３流量計３３で監
視し、必要に応じて流量を調整する。また、蒸発したフ
ッ化水素ガスの流量を第２流量計３２で監視し、必要に
応じて流量を調整する。流量が調整されたメチルアルコ
ールとフッ化水素の混合ガスがエッチング反応室１０に
供給される。その後に、第８バルブ３５と第７バルブ３
４を閉じ、エッチング反応室１０からメチルアルコール
とフッ化水素の混合ガスを排出する。これにより、エッ
チング反応室１０内に残留していたガス等が追い出され
る。なお、エッチング反応室１０内を１×１０^−２Ｐａ
以下の真空状態にする必要がある場合は、第１０バルブ
４４を閉じ、第９バルブ４３を開き、ターボ分子ポンプ
４０とロータリーポンプ４１で真空排気する。

【００７９】次に、第９バルブ４３と第１０バルブ４４
を閉じ、第２バルブ１４を開き、Ｎガス供給部９３から
窒素ガスをエッチング反応室１０に供給し、エッチング
反応室１０内を大気圧にする。大気圧にした状態でエッ
チング反応室１０の扉を開いて図２に示すような試料８
１を試料テーブル８０上に載置する。試料８１を載置し
た後に扉を閉め、第２バルブ１４を閉じる。次に、第９
バルブ４３を開き、ターボ分子ポンプ４０とロータリー
ポンプ４１でエッチング反応室１０内を高真空にする。
次に、第９バルブ４３を閉じ、第１０バルブ４４と第８
バルブ３５と第７バルブ３４を開き、ドライポンプ４２
で真空排気して、メチルアルコール容器３１内のメチル
アルコール溶液を蒸発させ、フッ化水素容器３０内のフ
ッ化水素溶液を蒸発させる。蒸発したメチルアルコール
ガスの流量を第３流量計３３で監視し、必要に応じて流
量を調整する。また、蒸発したフッ化水素ガスの流量を
第２流量計３２で監視し、必要に応じて流量を調整す
る。流量が調整されたメチルアルコールとフッ化水素の
混合ガスがエッチング反応室１０に供給される。

【００８０】エッチング反応室１０内の圧力を第１圧力
計１１で監視し、第１スロットルバルブ９１を調整し、
所定の圧力に保持する。この結果、試料８１の自然酸化
膜（酸化シリコン）２１９（図１１参照）は混合ガスで
エッチングされる。エッチング終了検出部９７で、混合
ガスによる自然酸化膜２１９のエッチングが終了したこ
とが検出されたら、第８バルブ３５と第７バルブ３４を
閉じ、エッチング反応室１０内からメチルアルコールと
フッ化水素の混合ガスをドライポンプ４２と除害装置４
９を通じて排出する。なお、上記の場合もエッチング終
了検出部９７を利用せずに、制御部５０２で算出あるい
は記憶されたエッチング期間データを利用してもよい。

【００８１】次に、第１スロットルバルブ９１と、第１
０バルブ４４と第５バルブ２５と第４バルブ２４と第３
バルブ２３を開き、ドライポンプ４２を駆動し、エッチ
ング反応室１０と昇華ガス貯蔵容器２１と二フッ化キセ
ノン容器２０を減圧する。二フッ化キセノンは３．８Ｔ
ｏｒｒ以下の圧力で昇華するために、この処理によっ
て、二フッ化キセノン容器２０に収容されている固体の
二フッ化キセノンが昇華する。その後、第３バルブ２３
を閉じ、昇華ガス貯蔵容器２１とエッチング反応室１０
内の昇華した二フッ化キセノンガスを排出する。これに
より、昇華ガス貯蔵容器２１とエッチング反応室１０内
に残留していたガス等が追い出される。排出後は、第１
０バルブ４４と第５バルブ２５と第４バルブ２４を閉じ
る。

【００８２】次に、第１スロットルバルブ９１と、第１
０バルブ４４と第５バルブ２５と第４バルブ２４を開
き、ドライポンプ４２を駆動し、エッチング反応室１０
と昇華ガス貯蔵容器２１と二フッ化キセノン容器２０を
減圧する。減圧後に第５バルブ２５を閉じ、第３バルブ
２３を開く。この結果、第５バルブ２５が閉じ、第３バ
ルブ２３と第４バルブ２４が開いた状態となる。これに
より、減圧状態の昇華ガス貯蔵容器２１と二フッ化キセ
ノン容器２０が連通する。よって、二フッ化キセノン容
器２０に収容されている固体の二フッ化キセノンが昇華
し、昇華した二フッ化キセノンガスが昇華ガス貯蔵容器
２１に貯蔵される。昇華ガス貯蔵容器２１内の圧力を第
２圧力計２２で監視し、所定の圧力に到達したら、第１
０バルブ４４と第３バルブ２３を閉じ、第５バルブ２５
を開き、昇華ガス貯蔵容器２１から二フッ化キセノンガ
スをエッチング反応室１０内に導入する。エッチング反
応室１０内の圧力を第１圧力計１１で監視し、所定の圧
力に到達したら、第５バルブ２５を閉じ、二フッ化キセ
ノンガスをエッチング反応室１０に閉じ込める。その二
フッ化キセノンガスによって、エッチング反応室１０内
にある試料８１の犠牲層である多結晶シリコン層２０８
（図１１参照）がドライエッチングされる。

【００８３】エッチング終了検出部９７で、二フッ化キ
セノンガスによるシリコン層１１２のエッチングが終了
したことが検出されたら、第１０バルブ４４を開き、エ
ッチング反応室１０内の二フッ化キセノンガスをドライ
ポンプ４２と除害装置４９を通じて排出する。排出され
たら、第４バルブ２４と第５バルブ２５を再度開き、二
フッ化キセノンガスをエッチング反応室１０内に供給す
る。なお、上記の場合もエッチング終了検出部９７を利
用せずに、制御部５０２で算出あるいは記憶されたエッ
チング期間データを利用してもよい。

【００８４】本実施例では、二フッ化キセノンガスをエ
ッチング反応室１０に供給し、保持して排出する動作を
繰返して、いわゆるパルスエッチング方式によって多結
晶シリコン層（犠牲層）２０８を選択的にエッチングし
ている。なお、第１流量計２７で流量を監視しながらガ
スを連続的に供給して連続的にエッチングする方式でも
よい。パルスエッチング方式を利用すると、二フッ化キ
セノンガスの使用量を節約できる。

【００８５】以上で説明した第１実施例の構造体製造装
置を用いると、酸化シリコンを除去するためにウェット
エッチングをしなくてもよい。よって、試料に付着した
エッチング液を洗浄する工程や、その洗浄後に試料を乾
燥させる工程を行わなくてもよい。このため、シリコン
系構造体の製造工程を簡単化できる。また、酸化シリコ
ンを除去するためにウェットエッチングしなくてもよい
ので、製造時にスティッキング現象が生じる可能性を非
常に低くできる。よって、製造時の不良品の発生を減少
させることができる。逆にいうと、ウェットエッチング
を行っていた場合に比べて、構造体の剛性を低く、構造
体の形状寸法を小さくできる。このため、高感度あるい
は高精度なセンサやアクチュエータ等として機能する構
造体を実現できる。また、シリコンと酸化シリコンを同
一のエッチング反応室１０（図１参照）でドライエッチ
ングできる。よって、シリコンのドライエッチング装置
のエッチング反応室と酸化シリコンのドライエッチング
装置のエッチング反応室の間で試料を移し換えるという
面倒な作業が不要となる。このため、製造工程を簡単化
できる。エッチング反応室間で試料を移し換える必要が
ないために、その間に試料が外気にさらされることもな
い。このため、シリコン系構造体の製造時の不良品の発
生あるいは使用時の故障品の発生を減少させることがで
きる。特に、シリコンの表面に形成された自然酸化膜の
エッチングを行った後に、その試料の表面に再度自然酸
化膜が形成されてしまうことを防止できる。

【００８６】二フッ化キセノンガスと、フッ化水素ガス
とメチルアルコールの混合ガスはアルミニウム系材料を
ほとんどエッチングしない。このため、これらのガスに
よって、図１１に示すような自然酸化膜である酸化シリ
コン２１９と犠牲層であるシリコン層２０８をエッチン
グする前に、図９に示すようにアルミニウム層２１６を
形成できる。よって、ドライエッチングによってシリコ
ン層２０８が除去された後の図１２に示すような中空空
間２２０にアルミニウム２１６が入り込むことを回避で
きる。このため、製造時の不良品の発生あるいは使用時
の故障品の発生を減少させることができる。

【００８７】（第２実施例）図１４は、第２実施例のシ
リコン系構造体の製造装置の構成を示す。以下では第１
実施例の同様の内容については原則として説明を省略す
る。第２実施例の構造体製造装置は、第１実施例の構造
体製造装置が有する構成要素に加えて、コーティング室
５０と、有機ケイ素化合物容器６０と、水容器６１等を
備えている。有機ケイ素化合物容器６０には、液体の有
機ケイ素化合物が収容されている。有機ケイ素化合物と
しては、例えば、トリデカフルオロ−１、１、２、２、
−テトラビドロオクチルトリクロロシラン（Ｃ_８Ｆ_１３
Ｈ_４ＳｉＣｌ_３）、オフタデシルトリクロロシラン（Ｃ
_１８Ｈ_３７ＳｉＣｌ_３）等を用いることができる。水容
器６１には、水（Ｈ_２Ｏ）が収容されている。コーティ
ング室５０には、第３圧力計５１が接続されている。コ
ーティング室５０には、第１１バルブ５３を介して第２
真空計５２が接続されている。コーティング室５０に
は、第１２バルブ５４を介して窒素ガス導入部９４が接
続されている。

【００８８】コーティング室５０は、第１３バルブ６２
を介して有機ケイ素化合物容器６０と接続されている。
コーティング室５０は、第１４バルブ６３を介して水容
器６１と接続されている。コーティング室５０は、第１
５バルブ４５を介してターボ分子ポンプ４０と接続され
ている。コーティング室５０は、スロットルバルブ９２
と第１６バルブ４６を介してドライポンプ４２と接続さ
れている。制御部５０２は、上記した各バルブ４５、４
６、５３、５４、６２〜６３、９１や第３圧力計５１、
第２真空計５２等にも電気的に接続されている。制御部
５０２は、これらの各部の動作を監視したり、制御する
機能を有する。

【００８９】第２実施例の構造体製造装置は、第１実施
例の構造体製造装置と同様の処理動作を行った後、以下
の処理動作を行う。まず、第１２バルブ５４を開き、窒
素ガス導入部９４から窒素ガスをコーティング室５０に
供給し、コーティング室５０内を大気圧にする。その
後、エッチング反応室１０からコーティング室５０に試
料を移動し、試料をコーティング室５０の試料テーブル
上に固定する。この試料は、具体的には、ドライエッチ
ングを終了した図６に示すようなシリコンビーム及びマ
ス構造Ａを有する状態の試料である。あるいは、ドライ
エッチングを終了した図１２に示すようなエッチング孔
２１８が封止される前の状態の試料である。コーティン
グ室５０内は、図２に示すエッチング反応室１０内の構
成とほぼ同様の構成となっている。

【００９０】次に、第１２バルブ５４を閉じ、第１４バ
ルブ６３を開き、水容器６１内の水を蒸発させて、コー
ティング室５０内に導入し、構造体の表面を水蒸気にさ
らす。次に、第１３バルブ６２を開き、有機ケイ素化合
物容器６０内の有機ケイ素化合物を蒸発させ、コーティ
ング室５０内に導入し、構造体の表面を有機ケイ素化合
物のガスにさらす。これにより、構造体の表面は水蒸気
と有機ケイ素化合物の混合ガスにさらされることにな
る。この結果、構造体の表面は、水酸基と有機ケイ素化
合物の反応基との縮合反応によって撥水性コーティング
される。以上で説明した撥水性コーティング処理の詳細
は、本発明者らによって創作された特開平１１−２８８
９２９号公報に記載されている。

【００９１】第２実施例の構造体製造装置によると、第
１実施例の説明で記載した効果に加えて、シリコン系構
造体の使用時のスティッキング現象の発生をより有効に
抑制できるという効果が得られる。この構造体製造装置
によると、シリコン系構造体の表面に、撥水性の膜をコ
ーティングできる。よって、シリコン系構造体の撥水性
を向上させることができる。このため、例えば結露し易
いような環境で構造体を使用している場合であっても、
構造体に液が付着してその液の表面張力によってスティ
ッキング現象が発生することを抑制できる。従って、使
用時の故障品の発生を減少させることができる。

【００９２】（第３実施例）図１５は、第３実施例のシ
リコン系構造体の製造装置の構成を示す。以下では、第
１及び第２実施例の同様の内容については原則として説
明を省略する。第３実施例の構造体製造装置は、第２実
施例の構造体製造装置が有する構成要素に加えて、予備
室７０と、第１及び第２連結部７５、７６と、第１及び
第２開閉手段９８、９９と、試料搬送手段９６等を備え
ている。第１連結部７５は、エッチング反応室１０と予
備室７０の間を外気から遮断して連結する。第２連結部
７６は、予備室７０とコーティング室５０の間を外気か
ら遮断して連結する。第１開閉手段９８は、エッチング
反応室１０と予備室７０の間を開状態と閉状態に切換可
能である。第２開閉手段９９は、予備室７０とコーティ
ング室５０の間を開状態と閉状態に切換可能である。

【００９３】試料搬送手段９６は、エッチング反応室１
０と予備室７０の間、及び、予備室７０とコーティング
室５０の間で試料を搬送可能である。予備室７０には、
第４圧力計７１が接続されている。予備室７０には、第
１７バルブ７３を介して第３真空計７２が接続されてい
る。予備室７０には、第１８バルブ７４を介して窒素ガ
ス導入部９５が接続されている。予備室７０は、第１９
バルブ４７を介してターボ分子ポンプ４０と接続されて
いる。予備室７０は、第２０バルブ４８を介してドライ
ポンプ４２と接続されている。

【００９４】第３実施例の構造体製造装置は、第１実施
例の構造体製造装置と同様の処理動作を行った後、以下
の処理動作を行う。まず、第１９バルブ４７を開き、タ
ーボ分子ポンプ４０とロータリーポンプ４１で予備室７
０内を真空排気する。予備室７０内の圧力を第４圧力計
７１で監視し、所定の圧力に到達したら試料搬送手段９
６によって試料をエッチング反応室１０から第１連結部
７５を通じて予備室７０に移動させる。所定時間後、試
料搬送手段９６によって試料を予備室７０から第２連結
部７５を通じてコーティング室５０に移動させる。その
後、図１４に示す第２実施例の構造体製造装置の処理動
作で説明したような処理動作を行う。

【００９５】第３実施例の構造体製造装置によると、第
１及び第２実施例の説明で記載した効果に加えて、エッ
チング反応室１０でのドライエッチングが終了した後の
構造体を、外気にさらすことなくコーティング室５０に
搬送することができ、構造体の酸化等を防止できるとい
う効果が得られる。また、予備室７０を備えているの
で、エッチング反応室１０とコーティング室５０の間で
の構造体の受け渡しがより行い易い。

【００９６】以上、本発明の具体例を詳細に説明した
が、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定する
ものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上
に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれ
る。上記実施例では、図６に示すマス及びビーム構造Ａ
を有する中空シリコン系構造体と、図１３に示すダイア
フラム構造Ｂを有する中空シリコン系構造体の製造方法
を例にして説明したが、これらの構造体は上記実施例の
構造体製造装置で製造できる構造体のほんの一例に過ぎ
ない。本発明を具現化したシリコン系材料の加工装置
や、シリコン系構造体の製造装置や、その製造方法は、
少なくとも製造中にシリコンと酸化シリコンを含む様々
な構造体の製造に適するものである。また、上記実施例
で使用した二フッ化キセノン（ＸｅＦ_２）ガス以外で
は、三フッ化臭素（ＢｒＦ_３）ガスを使用することが好
ましい。また、上記実施例で使用したメチルアルコール
（ＣＨ_３ＯＨ）とフッ化水素（ＨＦ）の混合ガス以外で
は、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）とフッ化水素（ＨＦ）の混合ガス
を使用することが好ましい。また、メチルアルコールと
水蒸気の他にも、フッ化水素（ＨＦ）と混合すること
で、ＨＦ_２が生成されるようなガスを使用することも好
ましい。上記したガス以外であっても、特許請求の範囲
に記載の要件を満たすガスであれば、そのガスを用いて
もよいのは勿論である。

【００９７】また、例えば、メチルアルコール容器３１
内で突沸したメチルアルコールの溶液が配管内で詰まる
ことを防止するためには、図３の構成に代えて、以下の
ような態様で実施することができる。 （第１変形例）図１６に示すように、配管とエッチング
反応室１０にコードヒータ８６を取付け、配管とエッチ
ング反応室１０を加熱することで、突沸によりメチルア
ルコール容器３１から配管に進入した液体を気化するよ
うにしてもよい。 （第２変形例）図１７に示すように、メチルアルコール
容器３１とフィルタ８４の間にリザーバタンク８７を設
け、リザーバタンク８７で完全に気化させてから、その
気化させたガスをエッチング反応室１０へ供給するよう
にしてもよい。 （第３変形例）図１８に示すように、メチルアルコール
容器３１の手前に補充容器８８と制御弁８９を設け、メ
チルアルコール容器３１での液体の蒸発速度に合わせ
て、補充容器８８から供給する原料の流量を制御弁８９
で調整してもよい。 （第４変形例）図１９に示すように、メチルアルコール
容器３１内の溶液にスポンジあるいは繊維９０等を浸
し、液面が波立たないようにしてドライポンプ４２で真
空排気したときの突沸を防止してもよい。

【００９８】また、本明細書または図面に説明した技術
要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有
用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せ
に限定されるものではない。また、本明細書または図面
に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであ
り、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的
有用性を持つものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例のシリコン系構造体の製造装置の
構成を示す。

【図２】 第１実施例のシリコン系構造体の製造装置の
エッチング反応室の構成を示す。

【図３】 第１実施例のシリコン系構造体の製造装置の
メチルアルコール容器とドライポンプ間の構成を示す。

【図４】 第１実施例のシリコン系構造体の製造装置と
その他のシリコン系材料の加工技術を利用した第１のシ
リコン系構造体の製造工程の一部を示す（１）。

【図５】 同製造工程の一部を示す（２）。

【図６】 同製造工程の一部を示す（３）。

【図７】 第１実施例のシリコン系構造体の製造装置と
その他のシリコン系材料の加工技術を利用した第２のシ
リコン系構造体の製造工程の一部を示す（１）。

【図８】 同製造工程の一部を示す（２）。

【図９】 同製造工程の一部を示す（３）。

【図１０】 同製造工程の一部を示す（４）。

【図１１】 同製造工程の一部を示す（５）。

【図１２】 同製造工程の一部を示す（６）。

【図１３】 同製造工程の一部を示す（７）。

【図１４】 第２実施例のシリコン系構造体の製造装置
の構成を示す。

【図１５】 第３実施例のシリコン系構造体の製造装置
の構成を示す。

【図１６】 メチルアルコール容器とドライポンプ間の
構成の第１変形例を示す。

【図１７】 メチルアルコール容器とドライポンプ間の
構成の第２変形例を示す。

【図１８】 メチルアルコール容器とドライポンプ間の
構成の第３変形例を示す。

【図１９】 メチルアルコール容器とドライポンプ間の
構成の第４変形例を示す。

【図２０】 従来の第１のシリコン系構造体の製造工程
の一部を示す（１）。

【図２１】 同製造工程の一部を示す（２）。

【図２２】 同製造工程の一部を示す（３）。

【図２３】 従来の第２のシリコン系構造体の製造工程
の一部を示す（１）。

【図２４】 同製造工程の一部を示す（２）。

【図２５】 同製造工程の一部を示す（３）。

【図２６】 同製造工程の一部を示す（４）。

【符号の説明】

１０：エッチング反応室 ２０：二フッ化キセノン容器 ２１：昇華ガス貯蔵容器 ２３〜２６、３４、３５：バルブ ３０：フッ化水素容器 ３１：メチルアルコール容器 ４２：ドライポンプ ４９：除害装置 ５０２：制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 隆教 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 奥田 勝治 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 松井 正行 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 鈴木 泰彦 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 4M112 AA02 BA01 BA07 CA01 CA02 CA21 CA22 DA03 DA06 EA03 EA04 EA06 EA07 EA11 FA20 5F004 AA02 BA19 CA01 DA19 DA20 DB01 DB03 EA34 EB08

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１ガス供給部と、第２ガス供給部と、
   エッチング反応室と、選択連通手段と、ガス排出手段を
   備え、 第１ガスは、シリコンをエッチングするガスであり、 第２ガスは、酸化シリコンをエッチングしてシリコンを
   ほとんどエッチングしないガスであり、 選択連通手段は、エッチング反応室を第１ガス供給部と
   第２ガス供給部のいずれかに選択的に連通させ、 ガス排出手段は、エッチング反応室内のガスを排出する
   ことを特徴とするシリコン系材料の加工装置。
2. 【請求項２】 第１ガス供給部と、第２ガス供給部と、
   エッチング反応室と、選択連通手段と、ガス排出手段を
   備え、 第１ガスは、酸化シリコンをエッチングして窒化シリコ
   ンをほとんどエッチングしないガスであり、 第２ガスは、シリコンをエッチングして窒化シリコンを
   ほとんどエッチングしないガスであり、 選択連通手段は、エッチング反応室を第１ガス供給部と
   第２ガス供給部のいずれかに選択的に連通させ、 ガス排出手段は、エッチング反応室内のガスを排出する
   ことを特徴とするシリコン系材料の加工装置。
3. 【請求項３】 第１シリコン系材料上に第２シリコン系
   材料が形成され、第２シリコン系材料が第３シリコン系
   材料で覆われた試料を加工して中空のシリコン系構造体
   を製造する装置であって、 第１ガス供給部と、第２ガス供給部と、エッチング反応
   室と、選択連通手段と、ガス排出手段を備え、 第１ガスは、第２シリコン系材料の一部を露出させるガ
   スであり、 第２ガスは、第２シリコン系材料をエッチングして第１
   及び第３シリコン系材料をほとんどエッチングしないガ
   スであり、 選択連通手段は、エッチング反応室を第１ガス供給部と
   第２ガス供給部のいずれかに選択的に連通させ、 ガス排出手段は、エッチング反応室内のガスを排出する
   ことを特徴とするシリコン系構造体の製造装置。
4. 【請求項４】 シリコン基板上に酸化シリコン層が形成
   され、その酸化シリコン層がシリコン層で覆われた試料
   を加工して中空のシリコン系構造体を製造する装置であ
   って、 第１ガス供給部と、第２ガス供給部と、エッチング反応
   室と、選択連通手段と、ガス排出手段を備え、 第１ガスは、シリコンをエッチングするガスであり、 第２ガスは、酸化シリコンをエッチングしてシリコンを
   ほとんどエッチングしないガスであり、 選択連通手段は、エッチング反応室を第１ガス供給部と
   第２ガス供給部のいずれかに選択的に連通させ、 ガス排出手段は、エッチング反応室内のガスを排出する
   ことを特徴とするシリコン系構造体の製造装置。
5. 【請求項５】 下部窒化シリコン層上にシリコン層が形
   成され、そのシリコン層が上部窒化シリコン層で覆わ
   れ、その上部窒化シリコン層には孔が形成され、その孔
   に対応して位置するシリコン層の表面に酸化シリコンが
   形成された試料を加工して中空のシリコン系構造体を製
   造する装置であって、 第１ガス供給部と、第２ガス供給部と、エッチング反応
   室と、選択連通手段と、ガス排出手段を備え、 第１ガスは、酸化シリコンをエッチングして窒化シリコ
   ンをほとんどエッチングしないガスであり、 第２ガスは、シリコンをエッチングして窒化シリコンを
   ほとんどエッチングしないガスであり、 選択連通手段は、エッチング反応室を第１ガス供給部と
   第２ガス供給部のいずれかに選択的に連通させ、 ガス排出手段は、エッチング反応室内のガスを排出する
   ことを特徴とするシリコン系構造体の製造装置。
6. 【請求項６】 第１ガスと第２ガスは、アルミニウム系
   材料をほとんどエッチングしないガスであることを特徴
   とする請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
7. 【請求項７】 ガス供給部は、ガスの原料である固体又
   は液体の収容部と、その固体又は液体をガスに変換する
   ガス変換手段を備えることを特徴とする請求項１〜５の
   いずれかに記載の装置。
8. 【請求項８】 ガス供給部は、固体又は液体から変換さ
   れたガスの貯蔵部をさらに有することを特徴とする請求
   項７に記載の装置。
9. 【請求項９】 ガス供給部は、固体である二フッ化キセ
   ノン（ＸｅＦ_２）又は三フッ化臭素（ＢｒＦ_３）を収容
   する容器を有することを特徴とする請求項７に記載の装
   置。
10. 【請求項１０】 ガス供給部は、フッ化水素（ＨＦ）溶
    液を収容する容器と、メチルアルコール（ＣＨ_３ＯＨ）
    溶液又は水（Ｈ_２Ｏ）を収容する容器を有することを特
    徴とする請求項７に記載の装置。
11. 【請求項１１】 液体収容部の液体をガスに変換してエ
    ッチング反応室に供給する場合において、その液体が液
    体収容部とエッチング反応室の間で詰まることを抑制す
    る手段をさらに備えたことを特徴とする請求項７に記載
    の装置。
12. 【請求項１２】 ガス変換手段は、固体又は液体収容部
    を減圧する減圧手段であり、 その減圧手段と固体又は液体収容部はエッチング反応室
    を介して接続されていることを特徴とする請求項７に記
    載の装置。
13. 【請求項１３】 エッチング反応室内に、ガス供給口か
    らガス排出口への直線的なガスの流れを阻止する手段が
    設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
    かに記載の装置。
14. 【請求項１４】 ガス排出手段は、高速排出手段と低速
    排出手段を有することを特徴とする請求項１〜５のいず
    れかに記載の装置。
15. 【請求項１５】 試料のエッチング終了時を検出するエ
    ッチング終了検出手段をさらに備えたことを特徴とする
    請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
16. 【請求項１６】 有機ケイ素化合物を収容する容器と、
    水を収容する容器と、これらの容器に収容された有機ケ
    イ素化合物と水をガスに変換するガス変換手段と、これ
    らの容器に接続されたコーティング室をさらに備えたこ
    とを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
17. 【請求項１７】 連結部と、開閉手段と、試料搬送手段
    を備え、 連結部は、エッチング反応室とコーティング室の間を外
    気から遮断して連結し、 開閉手段は、エッチング反応室とコーティング室の間を
    開状態と閉状態に切換可能であり、 試料搬送手段は、エッチング反応室とコーティング室の
    間で試料を搬送可能であることを特徴とする請求項１６
    に記載の装置。
18. 【請求項１８】 予備室と、連結部と、開閉手段と、試
    料搬送手段を備え、 連結部は、エッチング反応室と予備室、及び、予備室と
    コーティング室の間を外気から遮断して連結し、 開閉手段は、エッチング反応室と予備室の間、及び、予
    備室とコーティング室の間を開状態と閉状態に切換可能
    であり、 試料搬送手段は、エッチング反応室と予備室の間、及
    び、予備室とコーティング室の間で試料を搬送可能であ
    ることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
19. 【請求項１９】 第１シリコン系材料上に第２シリコン
    系材料を形成する工程と、 その第２シリコン系材料を覆うように第３シリコン系材
    料を形成する工程と、 以上の工程を経ることで得られた試料をエッチング反応
    室に収容する工程と、 そのエッチング反応室に第１ガスを供給して局所的にド
    ライエッチングして第２シリコン系材料の一部を露出さ
    せる工程と、 そのエッチング反応室から第１ガスを排出する工程と、 そのエッチング反応室に、第２シリコン系材料をエッチ
    ングして第１及び第３シリコン系材料をエッチングしな
    い第２ガスを供給して第２シリコン系材料をドライエッ
    チングする工程を有することを特徴とするシリコン系構
    造体の製造方法。
20. 【請求項２０】 シリコン基板上に酸化シリコン層を形
    成する工程と、 その酸化シリコン層を覆うようにシリコン層を形成する
    工程と、 以上の工程を経ることで得られた試料をエッチング反応
    室に収容する工程と、 そのエッチング反応室にシリコンをエッチングする第１
    ガスを供給して、シリコン層を局所的にドライエッチン
    グして酸化シリコン層の一部を露出させる工程と、 そのエッチング反応室から第１ガスを排出する工程と、 そのエッチング反応室に酸化シリコンをエッチングして
    シリコンをほとんどエッチングしない第２ガスを供給し
    て酸化シリコン層をドライエッチングする工程を有する
    ことを特徴とするシリコン系構造体の製造方法。
21. 【請求項２１】 下部窒化シリコン層上にシリコン層を
    形成する工程と、 そのシリコン層を覆うように上部窒化シリコン層を形成
    する工程と、 その上部窒化シリコン層にシリコン層まで達する孔を形
    成する工程と、 以上の工程を経ることで得られた試料をエッチング反応
    室に収容する工程と、 そのエッチング反応室に酸化シリコンをエッチングして
    窒化シリコンをほとんどエッチングしない第１ガスを供
    給して、シリコン層の表面のうち上部窒化シリコン層の
    孔に対応する部分に形成された酸化シリコンをドライエ
    ッチングしてシリコン層の一部を露出させる工程と、 そのエッチング反応室から第１ガスを排出する工程と、 そのエッチング反応室にシリコンをエッチングして窒化
    シリコンをほとんどエッチングしない第２ガスを供給し
    てシリコン層をドライエッチングする工程を有すること
    を特徴とするシリコン系構造体の製造方法。
22. 【請求項２２】 請求項１９〜２１のいずれかに記載の
    製造方法において、アルミニウム系材料をほとんどエッ
    チングしないガスから第１ガスと第２ガスを選択し、 試料の表面に露出するアルミニウムを形成してから試料
    をエッチング反応室に収容することを特徴とするシリコ
    ン系構造体の製造方法。
23. 【請求項２３】 請求項１９〜２１のいずれかに記載の
    工程を経た構造体を、水蒸気と有機ケイ素化合物の混合
    ガスにさらす工程を有することを特徴とするシリコン系
    構造体の製造方法。