ガスの存在下で材料をエッチングする方法
本発明は、エッチングすべき少なくとも１つの材料（４）を含む構造体（１）をエッチングするための方法であって、エッチングすべき前記材料（４）と反応できる少なくとも１つの化学種を選択するステップと、前記材料とは反応しないが、前記化学種を放出できる少なくとも１つの可溶性化合物を選択するステップと、前記化合物を含む溶液（１１）を製造するステップと、エッチングすべき前記材料の表面が前記溶液内およびガス（Ｇ）の付加的バブル内に存在するような位置に前記構造体（１）を置くステップと、可溶性化合物または沈殿物を生成しながら前記化学種を発生し、これら化学種がエッチングすべき前記材料と反応するように、前記付加的バブルの存在下で反応性キャビテーションバブルを発生できる少なくとも１つの周波数で高周波超音波を溶液内で発生させるステップとを備える、構造体をエッチングするための方法に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料をエッチングする技術分野に関する。
【０００２】
より詳細には、本発明は、製造中に、ある材料を別のまたは他の材料に対して選択的にエッチングするための一般に多数のステップが設けられている、半導体部品を製造する技術分野に関し、また、適当な方法で形成された所定の数の層が既に設けられている直下の基板を再生するよう表面の層を除去したい、欠陥のある半導体基板を再生する技術分野に関し、更に、ある材料の層の表面状態を改善する技術分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、基板上に堆積された層を別の層に対して選択的に除去したいときにおいて、除去すべき層の一部を、可能な場合にマスクした後に、この部分だけを除去したい場合、半導体部品を製造する技術分野では、主に２つの方法が存在する。
【０００４】
第１群の方法は、１つの層をエッチングすべき構造体を、一般に塩化水素酸またはフッ化水素酸をベースとするエッチャント内に浸漬する「ウェット」エッチング方法から成る。ある層を別の層に対して、例えばシリコン酸化膜を窒化シリコン層に対して、シリコン酸化膜をシリコンに対して、または金属膜を絶縁層に対して、選択的にエッチングできるようにするためのいくつかの混合物がこれまで開発されている。
【０００５】
この群では、米国特許第6,746,967号が、制御されたｐＨの酸化溶液内でニッケルを酸化するための方法について述べている。単に酸化を加速するために低周波の超音波が存在することによって、この溶液によってエッチングすべきニッケルに対して必要なエネルギーバリアを変えている。
【０００６】
「ドライ」エッチングと称される第２の群の方法は、例えば塩素、フッ素、酸素などのラジカル種、すなわち活性ラジカルであるエッチャントを含むプラズマ内に、除去すべき層を支持する構造体を入れるステップを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この第２の群の方法は、特に異方性侵食を可能にし、かつ２つの材料の間のエッチングの選択性がより良好であるという事実から、第１の群の方法と比較して多くの利点を有する。しかしながらこの第２の群の方法は、複雑な機器が必要であり、かつエッチングすべき層がシリコン基板に支持されている場合、同時に１つまたは２つのシリコン基板しか処理できないという欠点をする。他方、第１の群の方法は、ある材料を別の材料に対して極めて選択的にエッチングしたいときに、実行が不可能であることが多いが、多数のウェーハを１つのボート内に設置し、次にこれら多数のウェーハをエッチング溶液内に浸漬するバッチ処理が可能である利点を持つ。
【０００８】
当業者にはこれら２つの群の方法の種々の変形例が知られている。例えば「ウェット」エッチング方法に関して、処理すべき材料とエッチング溶液との間に電界を印加することによって、得られる結果を改善することが時々提案されている。
【０００９】
表面をクリーニングし脱脂するのに、より一般的に使用される第３の群の方法は、クリーニング浴、例えばアルコール浴内に表面を浸漬するステップと、一般に２０〜４５ｋＨｚの高さの比較的低い音の周波数で液体媒体に音の振動を加えるステップとから成る。これら音の振動は、クリーニングすべき表面からの汚染粒子を剥離するのを補助する。
【００１０】
更に、「ウェット」エッチング方法では、エッチングすべき材料の表面を覆うようエッチング液を循環させるのに通常ミキサーが使用され、混合を改善するために、更に可能な場合には１〜４０ｋＨｚの間の低周波の音波を加える。例えば米国特許第4,544,066号では、表面の上の反応を均一にするように、低周波超音波によって溶液を撹拌している。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の主題は、エッチングすべき少なくとも１つの材料を含む構造体をエッチングするための方法である。
【００１２】
エッチングすべき少なくとも１つの材料を含む構造体をエッチングするための方法であって、
エッチングすべき前記材料と反応できる少なくとも１つの化学種を選択するステップと、
前記材料とは反応しないが、前記化学種を放出できる少なくとも１つの可溶性化合物を選択するステップと、
前記化合物を含む溶液を製造するステップと、
エッチングすべき前記材料の表面が前記溶液内およびガスの付加的バブル内に存在するような位置に前記構造体を置くステップと、
可溶性化合物または沈殿物を発生しながら、前記化学種を発生させ、これら化学種がエッチングすべき前記材料と反応するように、前記付加的バブルの存在下で反応性キャビテーションバブルを発生できる少なくとも１つの周波数の高周波超音波を溶液内で発生するステップとを備える、構造体をエッチングするための方法が提案される。
【００１３】
本発明に関連し、「エッチングすべき材料と反応できる化学種」なる用語は、原子化学種および／または分子化学種および／またはイオン化学種および／またはラジカル化学種を意味するものと理解する。
【００１４】
溶液とガスとの間の境界の少なくとも一部を溶液の物理的表面により形成でき、物理的表面の上にはガスが存在し、エッチングすべき材料のエッチングすべき表面は、溶液の物理的表面に接触しており、溶液の方向に向けられている。
【００１５】
溶液の物理的表面をかき乱す、または撹拌することができる。
【００１６】
エッチングすべき材料のエッチングすべき前記表面を前記溶液内に浸漬してもよい。
【００１７】
溶液内に前記付加的ガスバブルを含ませ、分散させ、または発生させてよい。
【００１８】
前記溶液内に前記ガスを注入することにより、前記ガスバブルを生じさせてもよい。
【００１９】
低周波超音波発生器の作用により、前記別のガスバブルを発生させてもよい。
【００２０】
前記低周波超音波は、５０ｋＨｚ未満の周波数を有してもよい。
【００２１】
前記高周波超音波の前記周波数は前記低周波超音波の周波数よりも少なくとも１０倍高くてもよい。
【００２２】
前記高周波超音波の周波数は１００ｋＨｚ〜３ＭＨｚの間でもよい。
【００２３】
前記高周波超音波の周波数は２００ｋＨｚ〜６００ｋＨｚの間でもよい。
【００２４】
エッチングすべき少なくとも１つの第１材料および少なくとも１つの第２材料を含む構造体を選択的にエッチングするために、前記選択された化学種および可溶性化合物は、前記第２材料とは反応しなくてよい。
【００２５】
エッチングすべき材料の全体または一部を除去するため、エッチングすべき材料の表面の凹凸を低減するため、またはエッチングすべき材料の厚さを薄くするために、前記高周波超音波を発生する時間の長さを決定できる。
【００２６】
以下、添付図面に略図で示されたエッチング装置に関連して、非限定的な例として特定の実施形態を説明することにより、本発明についてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】エッチングすべき構造体が溶液の上方に置かれている、エッチング装置の垂直横断面図を示す。
【図２】エッチングすべき構造体が溶液内に浸漬されているエッチング装置の垂直横断面図を示す。
【図３】エッチングすべき別の構造体を示す。
【図４】図２のエッチング装置内で浸漬されているエッチングすべき別の構造体を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１にはエッチング装置が示されており、この装置は容器またはチャンバ１０を備え、このチャンバ１０は液体溶液１１と、少なくとも一部が溶液１１内に導入され、高周波超音波を溶液１１内に発生し、溶液１１内に反応性キャビテーションバブルを発生できる超音波発生器１２、または超音波の他のソースとを含む。
【００２９】
エッチングすべき材料から構成された層４がその上に形成されている層２を例えば含む構造体１は、エッチングすべき表面４ａが実質的に溶液１１の物理的表面１１ａに接触するような位置に、エッチングすべき材料から構成された層４が位置するように置かれており、物理的表面１１ａの上にはガスＧが存在し、この表面４ａは溶液１の方向に底部に向けられている。
【００３０】
より詳細には、層４のうちのエッチングすべき表面４ａは、溶液１１の物理的表面１１ａが安定しているときに、この物理的表面１１ａとエッチングすべき表面４ａとの間に隙間が存在するように位置しており、この隙間はガスＧを含む。
【００３１】
一実施例によれば、溶液１１の物理的表面１１ａは、ガスＧが空気となるように開放された空気内にあってもよい。
【００３２】
別の実施例によれば、容器すなわちチャンバ１０は、蓋１３を含むことができ、従って溶液１１の物理的表面１１ａよりも上方に空気以外の選択されたガスＧを含むことができる。
【００３３】
高周波超音波発生器１２が附勢されると、後述するように、溶液１１内、より詳細にはその表面の層内で反応性キャビテーションバブルが発生される。これら反応性キャビテーションバブルは、溶液１１の物理的表面１１ａを撹拌するので、溶液はエッチングすべき材料４の表面４ａに接触し、溶液とガスＧとの境界内にエッチングすべき表面４ａが存在する。このガスＧは、キャビテーションバブルとは異なる付加的バブルの形態となっている。
【００３４】
これら別のガスバブルは、溶液１１の表面層内にも進入してよい。
【００３５】
更に、溶液１１の物理的表面１１ａの撹拌を増強するように、溶液１１の撹拌器１４を追加してもよい。
【００３６】
図２には、エッチング装置が示されており、この装置は、液状溶液１１を含む容器またはチャンバ１０と、容器１１内に部分的に導入される音波の超音波発生器１２または他のソースも含み、この超音波発生器１２はこの溶液１１内に高周波の超音波を発生でき、溶液１１内に反応性キャビテーションバブルを発生できる。
【００３７】
層４のエッチングすべき表面４ａが実質的に溶液１１の物理的表面１１ａに浸漬されるような位置に、例えば層２を含む構造体１が置かれており、層２の上にはエッチングすべき材料から構成された層４が形成されており、エッチングすべきこの表面４ａは、垂直または傾斜した状態に置くことが好ましい。
【００３８】
侵食されてはならない層４のその他の表面および構造体のその他の表面は、例えばマスクを介して侵食されないようになっている。すなわち保護されている。
【００３９】
図２のエッチング装置は、反応性キャビテーションバブルとは異なるガスＧのバブルの発生器１５を更に含む。
【００４０】
一実施例によれば、発生器１５は、キャビテーションにより溶液１１内にガスＧの付加的バブルを発生する５０ｋＨｚ未満の周波数を有する低周波超音波発生器により形成できる。この高周波超音波の周波数は、低周波超音波の周波数よりも少なくとも１０倍に等しい周波数とすることができ、この追加バブルの寿命は、反応性キャビテーションバブルの寿命よりも著しく長い。
【００４１】
別の実施例によれば、選択されたガスＧの付加的バブルのインジェクターによって発生器１５を形成してもよい。
【００４２】
上記の場合、溶液１１内に発生されるガスＧの付加的バブルは、発生される反応性キャビテーションバブルの体積よりも著しく大きい体積、例えば少なくとも１００倍の体積、場合によっては数百倍大きい体積を有する。
【００４３】
このように、材料４のエッチングすべき表面４ａは、ガスＧの付加的バブル内に存在でき、付加的バブルはエッチングすべき浸漬された表面４ａに対向し、この表面の近くに存在する。
【００４４】
次に、エッチングすべき材料およびエッチングしない他の材料に対して材料をエッチングするのに適した溶液に関する実施例の説明について記載する。この場合、図１のエッチング装置または図２のエッチング装置を使用する。
【００４５】
これら例では、記載上の理由から、「点」により表示できた反応可能な化学種に対しては、上付き文字「°」を付する。
【００４６】
実施例１．
図３に示されているような構造体１は、絶縁層３、例えば厚み方向に凹凸を有するよう、所定のパターン、例えばチェッカーパターンでエッチングされ、銅の層４でカバーされたシリコン酸化膜でコーティングされたシリコン基板２を含むことができる。通常、実際には酸化膜３と銅の層４との間の境界に中間結合層、例えば窒化チタンＴｉＮの層が堆積されている。
【００４７】
大きさの順に例を挙げると、シリコン基板１は数百μｍの厚さを有することができ、銅の層４は１μｍの厚さを有することができる。
【００４８】
図３の右側部分に示された変形例では、直下の基板を再生するように銅の層３を完全に除去する試みを行うことができる。
【００４９】
図３の左側部分に示された別の変形例では、半導体デバイスを製造するための中間ステップを実行するために、マスク５によっては保護されていない層４の一部を局部的に除去する試みを行うことができる。
【００５０】
溶液１１内の構造体１の銅の層４をエッチングするのに、次の選択が可能である。
【００５１】
銅またはシリコン、もしくはマスクをエッチングせず、化学種がシリコンと反応することなく、更にマスクを構成する材料と反応することなく、銅と反応できる化学種を放出できる分子を含む溶液１１を選択できる。
【００５２】
反応性キャビテーションバブル、すなわち１００ｋＨｚを超える周波数、例えば１０ｋＨｚ〜３ＭＨｚの周波数、好ましくは２００ｋＨｚ〜３ＭＨｚの間の周波数、より好ましくは２００〜６００ｋＨｚの高さの周波数を有する音波を発生できる高周波超音波を選択してもよい。これら周波数のレンジ内では、反応性キャビテーションバブルのサイズは、４００ｋＨｚのオーダーの周波数に対して１μｍのオーダーの値に達し、１ＭＨｚのオーダーの周波数に対しては０.１μｍのオーダーの値に再び低下し得る。
【００５３】
特定の例によれば、銅の層４を侵食するために１リットル当たり１モルのＨＣｌの溶液を選択でき、４００ｋＨｚのオーダーの周波数において、３００ワットのパワーで音波を発生する超音波発生器１２を選択できる。
【００５４】
これら条件下では、特により詳細にはウェーハ１の表面で、存在時間が極めて短い反応性キャビテーションバブルが発生され、これらバブルは、ＨＣｌの分子からラジカルな化学種Ｃｌ°を形成させる。これらキャビテーションバブルでは、圧力が数大気圧のオーダーの値に達することができ、温度は数千度に接近し得る。発生した化学種Ｃｌ°は銅と反応し、ＣｕＣｌまたはＣｕＣｌ２を発生させる。
【００５５】
生じるエッチングは、活性化学種Ｃｌ°を形成する現象に極めて特有である。事実、同じ濃度を有するＨＣｌ溶液と接触する銅は反応しない。
【００５６】
上記厚さにおいて、シリコン酸化膜３がエッチングされることなく、すなわち約１ナノメータよりも大きいエッチングを生じることなく、全体または局部的に金属銅の層４の完全な除去が得られる。
【００５７】
実施例２．
シリコン酸化膜４を支持するシリコンウェーハ２を含む構造体１を使って、このシリコン酸化膜を除去する試みを行うことができる。
【００５８】
１リットル当たり１モルのＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）の溶液１１を使用し、４００ｋＨｚのオーダーの周波数および３００ワットのオーダーのパワーの音波をこの溶液内に発射する。
【００５９】
この条件下では、前の実施例と同じように、顕著にかつより特別にウェーハ１の表面において、溶液内で生じた反応性キャビテーションバブルがＮａＯＨの分子から化学種ＯＨ°を形成させる。発生したラジカル化学種ＯＨ°が酸化シリコンと反応し、Ｈ２ＳｉＯ４を発生する。
【００６０】
直下のシリコンをエッチングすることなくシリコン酸化膜を除去できる。
【００６１】
実施例３．
実施例１の場合のように銅の層を支持するか、または実施例２のようにシリコン酸化膜を支持するシリコンウェーハを使用し、この層の表面の凹凸を減少させ試みを行うことができる。
【００６２】
この目的のために、例えば実施例１または実施例２の条件をそれぞれ使用できるが、超音波発生器１２の作用は、使用時間が限られているので、凹凸のある領域またはアスペリティを構成する材料のみが少なくとも部分的にエッチングされる。
【００６３】
キャビテーションバブルの密度は、これら凹凸のある領域またはアスペリティの端部で高くなるので、凹凸のある領域への侵食はより効果的となる。
【００６４】
実施例４．
実施例１のように銅の層を有するか、または実施例２のようにシリコン酸化膜を有するウェーハ１を使用して、この層の厚さを薄くする試みを行うことができる。
【００６５】
この目的のためには、例えば実施例１または実施例２の条件を使用することが可能であるが、層の残留厚さが所望する値に達するよう、高周波超音波発生器１２の作動時間の長さを制限し、制御しなければならない。
【００６６】
次に、前の実施例を検討しながら、次の項目に従い、構造体１の第２材料２に対する第１材料４の選択的エッチングのより詳細な説明を続ける。
【００６７】
エッチングすべき第１材料と反応できるが、第２材料とは反応できない化学種を選択する。
【００６８】
材料をエッチングしないが、選択された化学種を放出できる可溶性化合物を選択する。
【００６９】
この化合物を含む溶液を調製し、この溶液内に構造体を浸漬した後に、キャビテーションバブルを発生できる周波数で、この溶液内に超音波を発生する。
【００７０】
この結果、圧力が数大気圧の大きさの値に達し、温度が数千度に接近するような反応性キャビテーションバブルが発生し、これらバブルが溶液内において特に処理すべき固体表面の近くで選択された化学種を発生させ、この化学種は第１材料と選択的に反応し、第２材料をエッチングすることなく可溶性化合物または沈殿物を生じさせる。
【００７１】
適当な化学種および適当な可溶性化合物を選択するために、第１材料と反応し易く、可溶性化合物、すなわち容易に粉々になる化合物または沈殿物を発生する化学種を決定するのに、当業者であれば、例えば欧州ＳＧＴＥデータベースを含む「ＦａｃｔＳａｇｅ」ソフトウェアの使用法を知っているであろう。この場合、この化学種は第２材料とは反応しない。
【００７２】
このＳＧＴＥデータベースは、当業者が利用できる唯一の熱力学的データベースではない。例えば「Ｔｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ」ソフトウェアのような他のデータベースも存在する。この「Ｔｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ」または「ＦａｃｔＳａｇｅ」ソフトウェアにアクセスするには次のウェブサイトhttp://222.thermocalc.com；www.factsage.com；www.gtt-technologies.comに接続するだけでよい。
【００７３】
これらデータベースは、ギブスのエネルギーを最小にすることにより、所定のスタート混合物からの化学的反応によって形成される熱力学的に安定な化合物を示すことができるソフトウェアプログラムをサポートするのに役立つ。「熱力学的に安定」なる用語は、無限反応時間後に得られる生成物を意味するものと解される。例えば次のようなことを観察できる。
【００７４】
・シリカ＋固体の銅＋１リットル当たり１モルに希釈されたＨＣｌのスタート混合物は変化しない（安定した状態のままである）。もし、溶液内にＣｌ°ラジカルまたはラジカル種が存在する計算式にこの混合物を加えると、固体の銅はＣｕＣｌ２およびＣｕ２＋に完全に変換されるが、シリカは変化しない。
【００７５】
・シリコン＋水酸化シリカおよび１リットル当たり１モルの水酸化ナトリウムのスタート混合物は、熱力学的に安定な混合物である（変化なし）。もし、溶液内にラジカル化学種ＯＨ°またはＮａ°が形成されるべき計算式にこのスタート混合物を加えると、シリカは固体化合物Ｎａ２ＳｉＯ４に変換されるが、シリコンは安定状態のままであることを熱力学的ソフトウェアは示す。
【００７６】
当業者であれば、上記ソフトウェアを使用することにより、所定の溶液内でどんな化学種が形成され、どのようにテストするのか、溶液内ではどの相（化合物または純粋物）が安定となるか、化学反応によって何が変化するかを判断することができよう。
【００７７】
ウェーハの第２材料をエッチングすることなく、第１材料をエッチングすることを目的とした化学種を選択するための次の例について注目できよう。
【００７８】
ＳｉＧｅをエッチングすることなくＳｉをエッチングするのに、化学種ＯＨ°を活性化してもよい。
【００７９】
ＳｉＯ２をエッチングすることなくＩｎＳｎＯ３をエッチングするのに、化学種Ｈ°を活性化してもよい。
【００８０】
ＳｉＯ２をエッチングすることなくＣｕをエッチングするのに、化学種Ｃｌ°を活性化してもよい。
【００８１】
ポリマーをエッチングすることなくＳｉをエッチングするのに、化学種Ｆ°を活性化してもよい。
【００８２】
ＡＩＮセラミックをエッチングすることなくＡｕをエッチングするのに、化学種Ｃｌ°を活性化してもよい。
【００８３】
Ａｌ２Ｏ３をエッチングすることなくＡｌをエッチングするのに、化学種ＯＨ°または化学種Ｃｌ°を活性化してもよい。
【００８４】
Ａｌ２Ｏ３をエッチングすることなくＷをエッチングするのに、化学種ＯＨ°を活性化してもよい。
【００８５】
ＳｉＯ２またはＴｉＮセラミックをエッチングすることなくＣｕをエッチングするのに、化学種Ｃｌ°を活性化してもよい。
【００８６】
ポリマーまたはガラスをエッチングすることなくＩｎＳｎＯ２をエッチングするのに、化学種Ｈ°またはＣｌ°を活性化してもよい。
【００８７】
ＡｌをエッチングすることなくＳｉＯ２をエッチングするのに、化学種Ｎａ°またはＦ°を活性化してもよい。
【００８８】
ＷをエッチングすることなくＡｌ２Ｏ３エッチングするのに、化学種Ｈ°またはＦ°を活性化してもよい。
【００８９】
ＳｉＯ２をエッチングすることなくＴｉＮをエッチングするのに、化学種Ｂｒ°を活性化してもよい。
【００９０】
ＳｉＯまたはポリマーをエッチングすることなくＳｉ３Ｎ４をエッチングするのに、化学種Ｋ°を活性化してもよい。
【００９１】
ＳｉＯ２をエッチングすることなくＴａＮセラミックをエッチングするのに、化学種Ｃｌ°を活性化してもよい。
【００９２】
また、発生するキャビテーションバブルの作用によって所望するエッチングをもたらすように、特定の各ケースにおいて選択される溶液の濃度、超音波の最適周波数および最適パワーをどのように決定するかだけでなく、エッチングすべき第１材料に施される処理時間長さも当業者であれば簡単なテストで知ることができよう。
【００９３】
実施方法が大幅に簡潔になることだけでなく、同じ溶液内で複数の構造体１のバッチを同時に処理できるということについても注目できよう。
【００９４】
図４に示された別の実施例では、除去すべき粒子４の堆積によって汚染された電気接点２の端部をクリーニングすること、特に電子チップを検査するために使用されるタングステンプローブに堆積または付着したアルミ粒子を化学的にエッチングすること、すなわち接点２の汚染された端部を図２のエッチング装置の溶液１１内に挿入することが推奨される。この場合、アルミもタングステンもエッチングしないが、Ｃｌ°の化学種を放出して、タングステンをエッチングすることなくアルミをエッチングできるようなＮａＣｌ溶液を使用できる。
【００９５】
これまで述べたすべてのエッチング例と同じように、以下、上記ガスＧの付加的バブルの効果について説明する。
【００９６】
キャビテーションバブル内には、ガスＧの付加的バブルが存在する。キャビテーションバブルはガスＧの付加的バブルと接触した状態で存在し、キャビテーションバブルはガスＧの付加的バブルと混合し得る。ガスＧの付加的バブルはアクティブなキャビテーションバブルの寿命よりも著しく長い寿命を有する。
【００９７】
ガスＧの付加的バブルの主な効果は、特に次の理由から、エッチングすべき材料のエッチングレートを著しく高めることである。
【００９８】
主な効果は、ガスバブルと溶液との間の接触表面積を広くすることである。知られているように、このような境界領域において、付加的ガスＧと溶液との間の化学種の交換または移動が高まり、エッチングすべき材料をエッチングするためのキャビテーションバブル内で生じる化学種がより多数となる。
【００９９】
付加的ガスは、化学的および／または化学反応パラメータを変えることにより反応に関与する。
【０１００】
適当な化学的化合物を導入することによって、選択されたガスはエッチングに関与し得る。例えばガスＧとして選択された空気のうちの酸素は、シリコン（Ｓｉ）、アルミ（Ａｌ）またはタングステン（Ｗ）のエッチングに大幅に寄与し得る。他の例では、ガスＧとして選択される塩化水素（ＨＣｌ）が銅（Ｃｕ）またはアルミ（Ａｌ）のエッチングに大幅に寄与し得る。
【０１０１】
選択されたガスＧが化学的反応パラメータを変えることができるアルゴン（Ａｒ）を含む場合、アクティブなキャビテーションバブルはよりエネルギーが高くなる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料をエッチングする技術分野に関する。
【０００２】
より詳細には、本発明は、製造中に、ある材料を別のまたは他の材料に対して選択的にエッチングするための一般に多数のステップが設けられている、半導体部品を製造する技術分野に関し、また、適当な方法で形成された所定の数の層が既に設けられている直下の基板を再生するよう表面の層を除去したい、欠陥のある半導体基板を再生する技術分野に関し、更に、ある材料の層の表面状態を改善する技術分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、基板上に堆積された層を別の層に対して選択的に除去したいときにおいて、除去すべき層の一部を、可能な場合にマスクした後に、この部分だけを除去したい場合、半導体部品を製造する技術分野では、主に２つの方法が存在する。
【０００４】
第１群の方法は、１つの層をエッチングすべき構造体を、一般に塩化水素酸またはフッ化水素酸をベースとするエッチャント内に浸漬する「ウェット」エッチング方法から成る。ある層を別の層に対して、例えばシリコン酸化膜を窒化シリコン層に対して、シリコン酸化膜をシリコンに対して、または金属膜を絶縁層に対して、選択的にエッチングできるようにするためのいくつかの混合物がこれまで開発されている。
【０００５】
この群では、米国特許第6,746,967号が、制御されたｐＨの酸化溶液内でニッケルを酸化するための方法について述べている。単に酸化を加速するために低周波の超音波が存在することによって、この溶液によってエッチングすべきニッケルに対して必要なエネルギーバリアを変えている。
【０００６】
「ドライ」エッチングと称される第２の群の方法は、例えば塩素、フッ素、酸素などのラジカル種、すなわち活性ラジカルであるエッチャントを含むプラズマ内に、除去すべき層を支持する構造体を入れるステップを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この第２の群の方法は、特に異方性侵食を可能にし、かつ２つの材料の間のエッチングの選択性がより良好であるという事実から、第１の群の方法と比較して多くの利点を有する。しかしながらこの第２の群の方法は、複雑な機器が必要であり、かつエッチングすべき層がシリコン基板に支持されている場合、同時に１つまたは２つのシリコン基板しか処理できないという欠点をする。他方、第１の群の方法は、ある材料を別の材料に対して極めて選択的にエッチングしたいときに、実行が不可能であることが多いが、多数のウェーハを１つのボート内に設置し、次にこれら多数のウェーハをエッチング溶液内に浸漬するバッチ処理が可能である利点を持つ。
【０００８】
当業者にはこれら２つの群の方法の種々の変形例が知られている。例えば「ウェット」エッチング方法に関して、処理すべき材料とエッチング溶液との間に電界を印加することによって、得られる結果を改善することが時々提案されている。
【０００９】
表面をクリーニングし脱脂するのに、より一般的に使用される第３の群の方法は、クリーニング浴、例えばアルコール浴内に表面を浸漬するステップと、一般に２０〜４５ｋＨｚの高さの比較的低い音の周波数で液体媒体に音の振動を加えるステップとから成る。これら音の振動は、クリーニングすべき表面からの汚染粒子を剥離するのを補助する。
【００１０】
更に、「ウェット」エッチング方法では、エッチングすべき材料の表面を覆うようエッチング液を循環させるのに通常ミキサーが使用され、混合を改善するために、更に可能な場合には１〜４０ｋＨｚの間の低周波の音波を加える。例えば米国特許第4,544,066号では、表面の上の反応を均一にするように、低周波超音波によって溶液を撹拌している。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の主題は、エッチングすべき少なくとも１つの材料を含む構造体をエッチングするための方法である。
【００１２】
エッチングすべき少なくとも１つの材料を含む構造体をエッチングするための方法であって、
エッチングすべき前記材料と反応できる少なくとも１つの化学種を選択するステップと、
前記材料とは反応しないが、前記化学種を放出できる少なくとも１つの可溶性化合物を選択するステップと、
前記化合物を含む溶液を製造するステップと、
エッチングすべき前記材料の表面が前記溶液内およびガスの付加的バブル内に存在するような位置に前記構造体を置くステップと、
可溶性化合物または沈殿物を発生しながら、前記化学種を発生させ、これら化学種がエッチングすべき前記材料と反応するように、前記付加的バブルの存在下で反応性キャビテーションバブルを発生できる少なくとも１つの周波数の高周波超音波を溶液内で発生するステップとを備える、構造体をエッチングするための方法が提案される。
【００１３】
本発明に関連し、「エッチングすべき材料と反応できる化学種」なる用語は、原子化学種および／または分子化学種および／またはイオン化学種および／またはラジカル化学種を意味するものと理解する。
【００１４】
溶液とガスとの間の境界の少なくとも一部を溶液の物理的表面により形成でき、物理的表面の上にはガスが存在し、エッチングすべき材料のエッチングすべき表面は、溶液の物理的表面に接触しており、溶液の方向に向けられている。
【００１５】
溶液の物理的表面をかき乱す、または撹拌することができる。
【００１６】
エッチングすべき材料のエッチングすべき前記表面を前記溶液内に浸漬してもよい。
【００１７】
溶液内に前記付加的ガスバブルを含ませ、分散させ、または発生させてよい。
【００１８】
前記溶液内に前記ガスを注入することにより、前記ガスバブルを生じさせてもよい。
【００１９】
低周波超音波発生器の作用により、前記別のガスバブルを発生させてもよい。
【００２０】
前記低周波超音波は、５０ｋＨｚ未満の周波数を有してもよい。
【００２１】
前記高周波超音波の前記周波数は前記低周波超音波の周波数よりも少なくとも１０倍高くてもよい。
【００２２】
前記高周波超音波の周波数は１００ｋＨｚ〜３ＭＨｚの間でもよい。
【００２３】
前記高周波超音波の周波数は２００ｋＨｚ〜６００ｋＨｚの間でもよい。
【００２４】
エッチングすべき少なくとも１つの第１材料および少なくとも１つの第２材料を含む構造体を選択的にエッチングするために、前記選択された化学種および可溶性化合物は、前記第２材料とは反応しなくてよい。
【００２５】
エッチングすべき材料の全体または一部を除去するため、エッチングすべき材料の表面の凹凸を低減するため、またはエッチングすべき材料の厚さを薄くするために、前記高周波超音波を発生する時間の長さを決定できる。
【００２６】
以下、添付図面に略図で示されたエッチング装置に関連して、非限定的な例として特定の実施形態を説明することにより、本発明についてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】エッチングすべき構造体が溶液の上方に置かれている、エッチング装置の垂直横断面図を示す。
【図２】エッチングすべき構造体が溶液内に浸漬されているエッチング装置の垂直横断面図を示す。
【図３】エッチングすべき別の構造体を示す。
【図４】図２のエッチング装置内で浸漬されているエッチングすべき別の構造体を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１にはエッチング装置が示されており、この装置は容器またはチャンバ１０を備え、このチャンバ１０は液体溶液１１と、少なくとも一部が溶液１１内に導入され、高周波超音波を溶液１１内に発生し、溶液１１内に反応性キャビテーションバブルを発生できる超音波発生器１２、または超音波の他のソースとを含む。
【００２９】
エッチングすべき材料から構成された層４がその上に形成されている層２を例えば含む構造体１は、エッチングすべき表面４ａが実質的に溶液１１の物理的表面１１ａに接触するような位置に、エッチングすべき材料から構成された層４が位置するように置かれており、物理的表面１１ａの上にはガスＧが存在し、この表面４ａは溶液１の方向に底部に向けられている。
【００３０】
より詳細には、層４のうちのエッチングすべき表面４ａは、溶液１１の物理的表面１１ａが安定しているときに、この物理的表面１１ａとエッチングすべき表面４ａとの間に隙間が存在するように位置しており、この隙間はガスＧを含む。
【００３１】
一実施例によれば、溶液１１の物理的表面１１ａは、ガスＧが空気となるように開放された空気内にあってもよい。
【００３２】
別の実施例によれば、容器すなわちチャンバ１０は、蓋１３を含むことができ、従って溶液１１の物理的表面１１ａよりも上方に空気以外の選択されたガスＧを含むことができる。
【００３３】
高周波超音波発生器１２が附勢されると、後述するように、溶液１１内、より詳細にはその表面の層内で反応性キャビテーションバブルが発生される。これら反応性キャビテーションバブルは、溶液１１の物理的表面１１ａを撹拌するので、溶液はエッチングすべき材料４の表面４ａに接触し、溶液とガスＧとの境界内にエッチングすべき表面４ａが存在する。このガスＧは、キャビテーションバブルとは異なる付加的バブルの形態となっている。
【００３４】
これら別のガスバブルは、溶液１１の表面層内にも進入してよい。
【００３５】
更に、溶液１１の物理的表面１１ａの撹拌を増強するように、溶液１１の撹拌器１４を追加してもよい。
【００３６】
図２には、エッチング装置が示されており、この装置は、液状溶液１１を含む容器またはチャンバ１０と、容器１１内に部分的に導入される音波の超音波発生器１２または他のソースも含み、この超音波発生器１２はこの溶液１１内に高周波の超音波を発生でき、溶液１１内に反応性キャビテーションバブルを発生できる。
【００３７】
層４のエッチングすべき表面４ａが実質的に溶液１１の物理的表面１１ａに浸漬されるような位置に、例えば層２を含む構造体１が置かれており、層２の上にはエッチングすべき材料から構成された層４が形成されており、エッチングすべきこの表面４ａは、垂直または傾斜した状態に置くことが好ましい。
【００３８】
侵食されてはならない層４のその他の表面および構造体のその他の表面は、例えばマスクを介して侵食されないようになっている。すなわち保護されている。
【００３９】
図２のエッチング装置は、反応性キャビテーションバブルとは異なるガスＧのバブルの発生器１５を更に含む。
【００４０】
一実施例によれば、発生器１５は、キャビテーションにより溶液１１内にガスＧの付加的バブルを発生する５０ｋＨｚ未満の周波数を有する低周波超音波発生器により形成できる。この高周波超音波の周波数は、低周波超音波の周波数よりも少なくとも１０倍に等しい周波数とすることができ、この追加バブルの寿命は、反応性キャビテーションバブルの寿命よりも著しく長い。
【００４１】
別の実施例によれば、選択されたガスＧの付加的バブルのインジェクターによって発生器１５を形成してもよい。
【００４２】
上記の場合、溶液１１内に発生されるガスＧの付加的バブルは、発生される反応性キャビテーションバブルの体積よりも著しく大きい体積、例えば少なくとも１００倍の体積、場合によっては数百倍大きい体積を有する。
【００４３】
このように、材料４のエッチングすべき表面４ａは、ガスＧの付加的バブル内に存在でき、付加的バブルはエッチングすべき浸漬された表面４ａに対向し、この表面の近くに存在する。
【００４４】
次に、エッチングすべき材料およびエッチングしない他の材料に対して材料をエッチングするのに適した溶液に関する実施例の説明について記載する。この場合、図１のエッチング装置または図２のエッチング装置を使用する。
【００４５】
これら例では、記載上の理由から、「点」により表示できた反応可能な化学種に対しては、上付き文字「°」を付する。
【００４６】
実施例１．
図３に示されているような構造体１は、絶縁層３、例えば厚み方向に凹凸を有するよう、所定のパターン、例えばチェッカーパターンでエッチングされ、銅の層４でカバーされたシリコン酸化膜でコーティングされたシリコン基板２を含むことができる。通常、実際には酸化膜３と銅の層４との間の境界に中間結合層、例えば窒化チタンＴｉＮの層が堆積されている。
【００４７】
大きさの順に例を挙げると、シリコン基板１は数百μｍの厚さを有することができ、銅の層４は１μｍの厚さを有することができる。
【００４８】
図３の右側部分に示された変形例では、直下の基板を再生するように銅の層３を完全に除去する試みを行うことができる。
【００４９】
図３の左側部分に示された別の変形例では、半導体デバイスを製造するための中間ステップを実行するために、マスク５によっては保護されていない層４の一部を局部的に除去する試みを行うことができる。
【００５０】
溶液１１内の構造体１の銅の層４をエッチングするのに、次の選択が可能である。
【００５１】
銅またはシリコン、もしくはマスクをエッチングせず、化学種がシリコンと反応することなく、更にマスクを構成する材料と反応することなく、銅と反応できる化学種を放出できる分子を含む溶液１１を選択できる。
【００５２】
反応性キャビテーションバブル、すなわち１００ｋＨｚを超える周波数、例えば１０ｋＨｚ〜３ＭＨｚの周波数、好ましくは２００ｋＨｚ〜３ＭＨｚの間の周波数、より好ましくは２００〜６００ｋＨｚの高さの周波数を有する音波を発生できる高周波超音波を選択してもよい。これら周波数のレンジ内では、反応性キャビテーションバブルのサイズは、４００ｋＨｚのオーダーの周波数に対して１μｍのオーダーの値に達し、１ＭＨｚのオーダーの周波数に対しては０.１μｍのオーダーの値に再び低下し得る。
【００５３】
特定の例によれば、銅の層４を侵食するために１リットル当たり１モルのＨＣｌの溶液を選択でき、４００ｋＨｚのオーダーの周波数において、３００ワットのパワーで音波を発生する超音波発生器１２を選択できる。
【００５４】
これら条件下では、特により詳細にはウェーハ１の表面で、存在時間が極めて短い反応性キャビテーションバブルが発生され、これらバブルは、ＨＣｌの分子からラジカルな化学種Ｃｌ°を形成させる。これらキャビテーションバブルでは、圧力が数大気圧のオーダーの値に達することができ、温度は数千度に接近し得る。発生した化学種Ｃｌ°は銅と反応し、ＣｕＣｌまたはＣｕＣｌ２を発生させる。
【００５５】
生じるエッチングは、活性化学種Ｃｌ°を形成する現象に極めて特有である。事実、同じ濃度を有するＨＣｌ溶液と接触する銅は反応しない。
【００５６】
上記厚さにおいて、シリコン酸化膜３がエッチングされることなく、すなわち約１ナノメータよりも大きいエッチングを生じることなく、全体または局部的に金属銅の層４の完全な除去が得られる。
【００５７】
実施例２．
シリコン酸化膜４を支持するシリコンウェーハ２を含む構造体１を使って、このシリコン酸化膜を除去する試みを行うことができる。
【００５８】
１リットル当たり１モルのＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）の溶液１１を使用し、４００ｋＨｚのオーダーの周波数および３００ワットのオーダーのパワーの音波をこの溶液内に発射する。
【００５９】
この条件下では、前の実施例と同じように、顕著にかつより特別にウェーハ１の表面において、溶液内で生じた反応性キャビテーションバブルがＮａＯＨの分子から化学種ＯＨ°を形成させる。発生したラジカル化学種ＯＨ°が酸化シリコンと反応し、Ｈ２ＳｉＯ４を発生する。
【００６０】
直下のシリコンをエッチングすることなくシリコン酸化膜を除去できる。
【００６１】
実施例３．
実施例１の場合のように銅の層を支持するか、または実施例２のようにシリコン酸化膜を支持するシリコンウェーハを使用し、この層の表面の凹凸を減少させ試みを行うことができる。
【００６２】
この目的のために、例えば実施例１または実施例２の条件をそれぞれ使用できるが、超音波発生器１２の作用は、使用時間が限られているので、凹凸のある領域またはアスペリティを構成する材料のみが少なくとも部分的にエッチングされる。
【００６３】
キャビテーションバブルの密度は、これら凹凸のある領域またはアスペリティの端部で高くなるので、凹凸のある領域への侵食はより効果的となる。
【００６４】
実施例４．
実施例１のように銅の層を有するか、または実施例２のようにシリコン酸化膜を有するウェーハ１を使用して、この層の厚さを薄くする試みを行うことができる。
【００６５】
この目的のためには、例えば実施例１または実施例２の条件を使用することが可能であるが、層の残留厚さが所望する値に達するよう、高周波超音波発生器１２の作動時間の長さを制限し、制御しなければならない。
【００６６】
次に、前の実施例を検討しながら、次の項目に従い、構造体１の第２材料２に対する第１材料４の選択的エッチングのより詳細な説明を続ける。
【００６７】
エッチングすべき第１材料と反応できるが、第２材料とは反応できない化学種を選択する。
【００６８】
材料をエッチングしないが、選択された化学種を放出できる可溶性化合物を選択する。
【００６９】
この化合物を含む溶液を調製し、この溶液内に構造体を浸漬した後に、キャビテーションバブルを発生できる周波数で、この溶液内に超音波を発生する。
【００７０】
この結果、圧力が数大気圧の大きさの値に達し、温度が数千度に接近するような反応性キャビテーションバブルが発生し、これらバブルが溶液内において特に処理すべき固体表面の近くで選択された化学種を発生させ、この化学種は第１材料と選択的に反応し、第２材料をエッチングすることなく可溶性化合物または沈殿物を生じさせる。
【００７１】
適当な化学種および適当な可溶性化合物を選択するために、第１材料と反応し易く、可溶性化合物、すなわち容易に粉々になる化合物または沈殿物を発生する化学種を決定するのに、当業者であれば、例えば欧州ＳＧＴＥデータベースを含む「ＦａｃｔＳａｇｅ」ソフトウェアの使用法を知っているであろう。この場合、この化学種は第２材料とは反応しない。
【００７２】
このＳＧＴＥデータベースは、当業者が利用できる唯一の熱力学的データベースではない。例えば「Ｔｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ」ソフトウェアのような他のデータベースも存在する。この「Ｔｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ」または「ＦａｃｔＳａｇｅ」ソフトウェアにアクセスするには次のウェブサイトhttp://222.thermocalc.com；www.factsage.com；www.gtt-technologies.comに接続するだけでよい。
【００７３】
これらデータベースは、ギブスのエネルギーを最小にすることにより、所定のスタート混合物からの化学的反応によって形成される熱力学的に安定な化合物を示すことができるソフトウェアプログラムをサポートするのに役立つ。「熱力学的に安定」なる用語は、無限反応時間後に得られる生成物を意味するものと解される。例えば次のようなことを観察できる。
【００７４】
・シリカ＋固体の銅＋１リットル当たり１モルに希釈されたＨＣｌのスタート混合物は変化しない（安定した状態のままである）。もし、溶液内にＣｌ°ラジカルまたはラジカル種が存在する計算式にこの混合物を加えると、固体の銅はＣｕＣｌ２およびＣｕ２＋に完全に変換されるが、シリカは変化しない。
【００７５】
・シリコン＋水酸化シリカおよび１リットル当たり１モルの水酸化ナトリウムのスタート混合物は、熱力学的に安定な混合物である（変化なし）。もし、溶液内にラジカル化学種ＯＨ°またはＮａ°が形成されるべき計算式にこのスタート混合物を加えると、シリカは固体化合物Ｎａ２ＳｉＯ４に変換されるが、シリコンは安定状態のままであることを熱力学的ソフトウェアは示す。
【００７６】
当業者であれば、上記ソフトウェアを使用することにより、所定の溶液内でどんな化学種が形成され、どのようにテストするのか、溶液内ではどの相（化合物または純粋物）が安定となるか、化学反応によって何が変化するかを判断することができよう。
【００７７】
ウェーハの第２材料をエッチングすることなく、第１材料をエッチングすることを目的とした化学種を選択するための次の例について注目できよう。
【００７８】
ＳｉＧｅをエッチングすることなくＳｉをエッチングするのに、化学種ＯＨ°を活性化してもよい。
【００７９】
ＳｉＯ２をエッチングすることなくＩｎＳｎＯ３をエッチングするのに、化学種Ｈ°を活性化してもよい。
【００８０】
ＳｉＯ２をエッチングすることなくＣｕをエッチングするのに、化学種Ｃｌ°を活性化してもよい。
【００８１】
ポリマーをエッチングすることなくＳｉをエッチングするのに、化学種Ｆ°を活性化してもよい。
【００８２】
ＡＩＮセラミックをエッチングすることなくＡｕをエッチングするのに、化学種Ｃｌ°を活性化してもよい。
【００８３】
Ａｌ２Ｏ３をエッチングすることなくＡｌをエッチングするのに、化学種ＯＨ°または化学種Ｃｌ°を活性化してもよい。
【００８４】
Ａｌ２Ｏ３をエッチングすることなくＷをエッチングするのに、化学種ＯＨ°を活性化してもよい。
【００８５】
ＳｉＯ２またはＴｉＮセラミックをエッチングすることなくＣｕをエッチングするのに、化学種Ｃｌ°を活性化してもよい。
【００８６】
ポリマーまたはガラスをエッチングすることなくＩｎＳｎＯ２をエッチングするのに、化学種Ｈ°またはＣｌ°を活性化してもよい。
【００８７】
ＡｌをエッチングすることなくＳｉＯ２をエッチングするのに、化学種Ｎａ°またはＦ°を活性化してもよい。
【００８８】
ＷをエッチングすることなくＡｌ２Ｏ３エッチングするのに、化学種Ｈ°またはＦ°を活性化してもよい。
【００８９】
ＳｉＯ２をエッチングすることなくＴｉＮをエッチングするのに、化学種Ｂｒ°を活性化してもよい。
【００９０】
ＳｉＯまたはポリマーをエッチングすることなくＳｉ３Ｎ４をエッチングするのに、化学種Ｋ°を活性化してもよい。
【００９１】
ＳｉＯ２をエッチングすることなくＴａＮセラミックをエッチングするのに、化学種Ｃｌ°を活性化してもよい。
【００９２】
また、発生するキャビテーションバブルの作用によって所望するエッチングをもたらすように、特定の各ケースにおいて選択される溶液の濃度、超音波の最適周波数および最適パワーをどのように決定するかだけでなく、エッチングすべき第１材料に施される処理時間長さも当業者であれば簡単なテストで知ることができよう。
【００９３】
実施方法が大幅に簡潔になることだけでなく、同じ溶液内で複数の構造体１のバッチを同時に処理できるということについても注目できよう。
【００９４】
図４に示された別の実施例では、除去すべき粒子４の堆積によって汚染された電気接点２の端部をクリーニングすること、特に電子チップを検査するために使用されるタングステンプローブに堆積または付着したアルミ粒子を化学的にエッチングすること、すなわち接点２の汚染された端部を図２のエッチング装置の溶液１１内に挿入することが推奨される。この場合、アルミもタングステンもエッチングしないが、Ｃｌ°の化学種を放出して、タングステンをエッチングすることなくアルミをエッチングできるようなＮａＣｌ溶液を使用できる。
【００９５】
これまで述べたすべてのエッチング例と同じように、以下、上記ガスＧの付加的バブルの効果について説明する。
【００９６】
キャビテーションバブル内には、ガスＧの付加的バブルが存在する。キャビテーションバブルはガスＧの付加的バブルと接触した状態で存在し、キャビテーションバブルはガスＧの付加的バブルと混合し得る。ガスＧの付加的バブルはアクティブなキャビテーションバブルの寿命よりも著しく長い寿命を有する。
【００９７】
ガスＧの付加的バブルの主な効果は、特に次の理由から、エッチングすべき材料のエッチングレートを著しく高めることである。
【００９８】
主な効果は、ガスバブルと溶液との間の接触表面積を広くすることである。知られているように、このような境界領域において、付加的ガスＧと溶液との間の化学種の交換または移動が高まり、エッチングすべき材料をエッチングするためのキャビテーションバブル内で生じる化学種がより多数となる。
【００９９】
付加的ガスは、化学的および／または化学反応パラメータを変えることにより反応に関与する。
【０１００】
適当な化学的化合物を導入することによって、選択されたガスはエッチングに関与し得る。例えばガスＧとして選択された空気のうちの酸素は、シリコン（Ｓｉ）、アルミ（Ａｌ）またはタングステン（Ｗ）のエッチングに大幅に寄与し得る。他の例では、ガスＧとして選択される塩化水素（ＨＣｌ）が銅（Ｃｕ）またはアルミ（Ａｌ）のエッチングに大幅に寄与し得る。
【０１０１】
選択されたガスＧが化学的反応パラメータを変えることができるアルゴン（Ａｒ）を含む場合、アクティブなキャビテーションバブルはよりエネルギーが高くなる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチングすべき少なくとも１つの材料（４）を含む構造体（１）をエッチングするための方法であって、
エッチングすべき前記材料（４）と反応できる少なくとも１つの化学種を選択するステップと、
前記材料とは反応しないが、前記化学種を放出できる少なくとも１つの可溶性化合物を選択するステップと、
前記化合物を含む溶液（１１）を製造するステップと、
エッチングすべき前記材料の表面が前記溶液内およびガス（Ｇ）の付加的バブル内に存在するような位置に前記構造体（１）を置くステップと、
可溶性化合物または沈殿物を生成しながら前記化学種を発生し、これらの化学種がエッチングすべき前記材料と反応するように、前記付加的バブルの存在下で反応性キャビテーションバブルを発生できる少なくとも１つの周波数で高周波超音波を溶液内で発生させるステップとを備える、構造体をエッチングするための方法。
【請求項２】
上部にガスが存在するような前記溶液の物理的表面により、前記溶液と前記ガスとの間に境界が少なくとも部分的に形成し、エッチングすべき前記材料のエッチングすべき表面を前記溶液の物理的表面に接触させ、エッチングすべき前記表面を前記溶液の方向に向ける、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
溶液の物理的表面がかき乱され、または撹拌される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
エッチングすべき材料のエッチングすべき前記表面を前記溶液内に浸漬する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記溶液内に前記付加的ガスバブルを含ませ、分散させ、または生成される、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記溶液内に前記ガスを注入することにより、前記ガスバブルを生じさせる、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
低周波超音波発生器の作用により、前記付加的ガスバブルを発生する、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記低周波超音波は５０ｋＨｚ未満の周波数を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記高周波超音波の前記周波数は、前記低周波超音波の周波数よりも少なくとも１０倍高い、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記高周波超音波の周波数は１００ｋＨｚ〜３ＭＨｚの間にある、請求項１〜９のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記高周波超音波の周波数は２００ｋＨｚ〜６００ｋＨｚの間にある、請求項１〜１０のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のうちのいずれか１項に記載の方法であって、エッチングすべき少なくとも１つの第１材料（４）および少なくとも１つの第２材料（２）を含む構造体（１）を選択するための前記選択された化学種および可溶性化合物は、前記第２材料とは反応しない方法。
【請求項１３】
エッチングすべき前記材料を完全にまたは部分的に除去するよう、またはエッチングすべき前記材料の表面の凹凸を低減するよう、またはエッチングすべき前記材料の厚さを薄くするように、前記高周波超音波を発生する時間長さを決定する、請求項１〜１２のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１】
エッチングすべき少なくとも１つの材料（４）を含む構造体（１）をエッチングするための方法であって、
エッチングすべき前記材料（４）と反応できる少なくとも１つの化学種を選択するステップと、
前記材料とは反応しないが、前記化学種を放出できる少なくとも１つの可溶性化合物を選択するステップと、
前記化合物を含む溶液（１１）を製造するステップと、
エッチングすべき前記材料の表面が前記溶液内およびガス（Ｇ）の付加的バブル内に存在するような位置に前記構造体（１）を置くステップと、
可溶性化合物または沈殿物を生成しながら前記化学種を発生し、これらの化学種がエッチングすべき前記材料と反応するように、前記付加的バブルの存在下で反応性キャビテーションバブルを発生できる少なくとも１つの周波数で高周波超音波を溶液内で発生させるステップとを備える、構造体をエッチングするための方法。
【請求項２】
上部にガスが存在するような前記溶液の物理的表面により、前記溶液と前記ガスとの間に境界が少なくとも部分的に形成し、エッチングすべき前記材料のエッチングすべき表面を前記溶液の物理的表面に接触させ、エッチングすべき前記表面を前記溶液の方向に向ける、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
溶液の物理的表面がかき乱され、または撹拌される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
エッチングすべき材料のエッチングすべき前記表面を前記溶液内に浸漬する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記溶液内に前記付加的ガスバブルを含ませ、分散させ、または生成される、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記溶液内に前記ガスを注入することにより、前記ガスバブルを生じさせる、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
低周波超音波発生器の作用により、前記付加的ガスバブルを発生する、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記低周波超音波は５０ｋＨｚ未満の周波数を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記高周波超音波の前記周波数は、前記低周波超音波の周波数よりも少なくとも１０倍高い、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記高周波超音波の周波数は１００ｋＨｚ〜３ＭＨｚの間にある、請求項１〜９のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記高周波超音波の周波数は２００ｋＨｚ〜６００ｋＨｚの間にある、請求項１〜１０のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のうちのいずれか１項に記載の方法であって、エッチングすべき少なくとも１つの第１材料（４）および少なくとも１つの第２材料（２）を含む構造体（１）を選択するための前記選択された化学種および可溶性化合物は、前記第２材料とは反応しない方法。
【請求項１３】
エッチングすべき前記材料を完全にまたは部分的に除去するよう、またはエッチングすべき前記材料の表面の凹凸を低減するよう、またはエッチングすべき前記材料の厚さを薄くするように、前記高周波超音波を発生する時間長さを決定する、請求項１〜１２のうちのいずれか１項に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２０１２−５２７７５７（Ｐ２０１２−５２７７５７Ａ）
【公表日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５１１３１９（Ｐ２０１２−５１１３１９）
【出願日】平成２２年５月１２日（２０１０．５．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２０１０／０５０９２７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３３７８６
【国際公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（５１１２４３９３４）
【出願人】（５１１２８０００９）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１２日（２０１０．５．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２０１０／０５０９２７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３３７８６
【国際公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（５１１２４３９３４）
【出願人】（５１１２８０００９）
【Ｆターム（参考）】
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