JP2014188656A

JP2014188656A - 中空構造体の製造方法

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Publication number: JP2014188656A
Application number: JP2013068958A
Authority: JP
Inventors: Kippei Sugita; 吉平杉田; Hiroyuki Hashimoto; 浩幸橋本
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2014-10-06
Also published as: US20160280536A1; KR20150135287A; TW201445615A; WO2014156782A1

Abstract

【課題】本発明は、低ストレスで高い埋め込み性を有する犠牲膜形成プロセスを利用し、高精度にエアギャップを形成できる中空構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】窪み形状２２を含む下部構造体３０を用意する工程と、
蒸着重合法により、前記下部構造体上に有機膜からなる犠牲膜４０を堆積させ、前記窪み形状を前記犠牲膜で埋め込む工程と、
前記犠牲膜の不要部分を除去する工程と、
不要部分が除去された前記犠牲膜上に上部構造体５０を形成する工程と、
前記犠牲膜を除去し、前記下部構造体と前記上部構造体との間に空隙を形成する工程と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、中空構造体の製造方法に関する。

従来から、中空のエアギャップを形成した構造の半導体装置や、ＭＥＭＳデバイス等の中空構造体が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

かかる中空構造体を製造する場合、溝等を有する下部構造体上にポリイミド等からなる犠牲膜を埋め込み、犠牲膜上に上部構造体を形成し、次いで犠牲膜を除去することによりエアギャップを形成する犠牲膜プロセスを利用するのが一般的である。

ここで、犠牲膜の形成は、例えばポリイミドを用いる場合には、ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸（ポリアミック酸）を有機溶媒中に溶解させてポリアミド酸溶液とし、ポリアミド酸溶液を下部構造体上に塗布し、これを例えば３５０℃程度に加熱してポリイミドからなる犠牲膜を形成するのが一般的である。

特開２００６−２６９５３７号公報特開２０１１−８３８８１号公報

しかしながら、ポリアミド酸溶液の塗布及び加熱により犠牲膜を形成する場合、ポリアミド酸が脱水反応して初めてポリイミド膜が形成されるため、脱水によりポリイミド膜が収縮し、ポリイミド膜にストレスが発生するという問題があった。

また、下部構造体に形成されている溝等の形状パターンが微小であり、例えばナノメートルオーダーの場合には、塗布では微小な溝等にポリアミド溶液が行き渡らず、微小な構造のエアギャップを形成するのが困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、低ストレスで高い埋め込み性を有する犠牲膜形成プロセスを利用し、高精度にエアギャップを形成できる中空構造体の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に一態様に係る中空構造体の製造方法は、窪み形状を含む下部構造体を用意する工程と、
蒸着重合法により、前記下部構造体上に有機膜からなる犠牲膜を堆積させ、前記窪み形状を前記犠牲膜で埋め込む工程と、
前記犠牲膜の不要部分を除去する工程と、
不要部分が除去された前記犠牲膜上に上部構造体を形成する工程と、
前記犠牲膜を除去し、前記下部構造体と前記上部構造体との間に空隙を形成する工程と、を有する。

本発明によれば、高精度に形成されたエアギャップを有する中空構造体を製造することができる。

本発明の実施形態１に係る中空構造体の製造方法の一例を示した図である。図１（Ａ）は、下部構造体用意工程の一例を示した図である。図１（Ｂ）は、犠牲膜形成工程の一例を示した図である。図１（Ｃ）は、不要部分除去工程の一例を示した図である。図１（Ｄ）は、上部構造体形成工程の一例を示した図である。図１（Ｅ）は、犠牲膜除去工程の一例を示した図である。本発明の実施形態１に係る中空構造体の製造方法の蒸着重合法を用いた犠牲膜形成工程の一例を示した図である。図２（Ａ）は、蒸着重合法を用いて樹脂膜の成膜を行う成膜装置の一例を示した図である。図２（Ｂ）は、原料となるモノマー及びそれらの反応の一例を示した図である。蒸着重合法により窪み形状を埋め込んだ状態を示した図である。本発明の実施形態２に係る中空構造体の製造方法の一例を示した図である。図４（Ａ）は、下部構造体用意工程の一例を示した図である。図４（Ｂ）は、犠牲膜形成工程の一例を示した図である。図４（Ｃ）は、不要部分除去工程の一例を示した図である。図４（Ｄ）は、不要部分除去工程終了後の犠牲膜の一例を示した図である。図４（Ｅ）は、上部構造体形成工程の一例を示した図である。図４（Ｆ）は、犠牲膜除去工程の一例を示した図である。本発明の実施形態３に係る中空構造体の製造方法の一例を示した図である。図５（Ａ）は、下部構造体用意工程の一例を示した図である。図５（Ｂ）は、犠牲膜形成工程及び平坦化工程の一例を示した図である。図５（Ｃ）は、第１の上部構造体形成工程の一例を示した図である。図５（Ｄ）は、第２の上部構造体形成工程の一例を示した図である。図５（Ｅ）は、犠牲膜除去工程の一例を示した図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。

〔実施形態１〕
図１は、本発明の実施形態１に係る中空構造体の製造方法の一例を示した図である。図１（Ａ）は、下部構造体用意工程の一例を示した図である。下部構造体用意工程においては、凹凸形状パターン２０を有する下部構造体３０が用意される。下部構造体３０は、基板１０上に突出部２１が所定間隔を有して形成され、突出部２１の間に窪み形状部２２が形成されて凹凸形状パターン２０が形成された構造を有する。

基板１０は、下部構造体３０の底面を構成し、下部構造体３０の基準面となる。基板１０は、半導体材料を含む種々の材料から構成されてよいが、例えば、シリコンから構成されたシリコン基板であってもよい。また、必要に応じてＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板等を用いてもよい。

凹凸形状パターン２０は、基板１０の表面上に形成された凹凸形状のパターンであり、突出部２１と、窪み形状部２２とを含む。凹凸形状パターン２０は、中空構造体の用途に応じて種々の形状に構成されてよい。基板１０の表面を窪み形状部２２の底面とし、そこから離散的に突出部２１を形成することにより、突出部２１の側面で窪み形状部２２を形成する。

突出部２１は、基板１０の表面に凹凸形状パターン２０を形成するために設けられた突出構造体であり、基板１０の表面に所定の凹凸形状パターン２０を形成することができれば、用途に応じて種々の材料から構成されてよい。突出部２１は、例えば、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）等の金属材料から構成されてもよいし、Ｓｉ等の半導体材料、ＳｉＯ_２等の絶縁材料から構成されてもよい。突出部２１に用いられる材料は、形状の他、電気的性質、化学的性質、機械的強度等も含めて選択されてよい。例えば、突出部２１を導体で構成したい場合には、例えばＣｕ、Ｗといった金属材料を用いればよいし、絶縁体で構成したい場合には、例えばＳｉＯ_２等の絶縁材料を用いればよい。このように、突出部２１の材料は、用途に応じて定めることができる。

突出部２１を形成することにより、突出部２１が形成されていない箇所は、必然的に窪み形状部２２となるので、突出部２１の形状は、窪み形状部２２との関係で適切に定めるようにしてよい。なお、図１（Ａ）に示すように、突出部２１の高さを変えることにより、窪み形状部２２の窪みの深さを調整することができる。なお、図１（Ａ）においては、突出部２１の上面は、水平面を形成し、側面は垂直面を形成しているが、これらの形状も、用途に応じて適宜変更してよい。例えば、側面を傾斜面とし、窪み形状部２２がテーパー状の溝や孔を形成するように構成してもよい。

窪み形状部２２は、溝であってもよいし、スルーホールのような孔であってもよい。一般に、中空構造体が、配線構造体として用いられる場合には、溝（トレンチ）と孔（ビア）が主に窪み形状部２２として形成される。一方、中空構造体が、センサやアクチュエータとして利用されるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）構造体として用いられる場合には、窪み形状部２２は、用途に応じた種々の形状に構成される。このように、窪み形状部２２は、中空構造体の用途に応じて、種々の形状に構成されてよい。

なお、凹凸形状パターン２０は、基板１０上に、突出部２０と同じ材料で突出部２０の最も高い箇所と同じ厚さか又はそれよりも厚い層を形成し、不要部分をエッチングで除去することにより形成されてよい。また、図１（Ａ）においては、予め凹凸形状パターン２０が形成された下部構造体３０を準備した状態が示されているが、上述のエッチングによる加工を行って下部構造体３０を用意するようにしてもよい。この場合は、下部構造体用意工程を、下部構造体形成工程と呼んでもよい。

また、図１（Ａ）においては、下部構造体３０が、基板１０上に突出部２１を形成することにより窪み形状部２２を含む凹凸形状パターン２０を形成しているが、加工技術があれば、突出部２２を構成する材料のみで下部構造体３０を形成してもよい。下部構造体３０は、全体として、所望の形状を実現できれば、種々の方法により準備することができる。

図１（Ｂ）は、犠牲膜形成工程の一例を示した図である。犠牲膜形成工程においては、蒸着重合法を用いて、下部構造体３０の表面上に、有機膜からなる犠牲膜４０を堆積形成する。その際、窪み形状部２２は埋め込まれ、更に、突出部２２の上面上にも犠牲膜４０が形成され、凹凸形状パターン２０が犠牲膜４０により覆われる。

ここで、犠牲膜４０には有機膜が用いられ、犠牲膜４０は蒸着重合法により形成される。犠牲膜４０は、種々の高分子膜であってよいが、例えば、ポリイミド膜であってもよい。従来、このような犠牲膜形成工程においては、ポリアミド酸の溶液を下部構造体３０の表面上に塗布し、３５０℃程度の温度で加熱してイミド化させ、ポリイミド膜を形成していた。しかし、このような方法では、加熱により脱水反応が発生して水が抜けた際に、ポリイミド膜の収縮が発生するため、ポリイミド膜自体に応力が発生してしまう。また、従来のプロセスでは、窪み形状部２２の幅は数１０μｍ、深さは数１００μｍというμｍオーダーのレベルであったが、近年では、配線構造やＭＥＭＳデバイスの微小化の要請から、窪み形状部２２の幅が数１０ｎｍ、深さが数１００ｎｍといったｎｍオーダーのレベルが必要となることが予想される。そのようなｎｍオーダーレベルの窪み形状部２２には、塗布では十分に窪み形状部２２にポリアミド酸溶液が入り込まないおそれがある。

そこで、本実施形態に係る中空構造体の製造方法においては、犠牲膜形成工程を、蒸着重合法により行うこととしている。

図２は、本発明の実施形態１に係る中空構造体の製造方法の蒸着重合法を用いた犠牲膜形成工程の一例を示した図である。図２（Ａ）は、蒸着重合法を用いて樹脂膜の成膜を行う成膜装置の一例を示した図であり、図２（Ｂ）は、原料となるモノマー及びそれらの反応の一例を示した図である。

図２（Ａ）において、チャンバ７０内に基板１０が２枚載置された状態が示されている。チャンバ７０は、予備混合チャンバ７１と、処理チャンバ７２とを有し、両者は開口部７４が形成された仕切壁７３により仕切られている。また、予備混合チャンバ７１の仕切壁７３と反対側の側壁７５には、モノマー供給部８０、８１と連通する供給口７６が形成されている。モノマー供給部８０、８１は、モノマーを蒸発させて予備混合チャンバ７１に供給するための小型チャンバであり、供給口７６の反対側には、キャリアガス供給口８２を有する。また、処理チャンバ７２の仕切壁７３の反対側の側壁７７には、排気口７８が形成されている。そして、チャンバ７０及びモノマー供給部８０、８１は、排気口７８及びキャリアガス供給口８２を除いて全体がヒータ９０で覆われ、ホットウォール方式で構成されている。

例えば、図２（Ｂ）にも示すように、一方のモノマー供給部８０には無水ピロメリト酸（ＰＭＤＡ）が供給され、他方のモノマー供給部８１にはオキシジアニリン（ＯＤＡ）がそれぞれモノマーとして供給されている例を挙げて説明する。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＰＭＤＡはモノマー供給部８０にて、ヒータ９０で加熱されて蒸発し、キャリアガス供給口８２から供給されたＮ_２のキャリアガスにより運ばれ、供給口７６を介して予備混合チャンバ７１内に蒸気の状態で供給される。同様に、ＯＤＡも、モノマー供給部８１にてヒータ９０で加熱されて蒸発し、キャリアガス供給口８２から供給されたＮ_２のキャリアガスにより運ばれ、供給口７６を介して予備混合チャンバ７１内に蒸気の状態で供給される。

予備混合チャンバ７１に供給されたＰＭＤＡの分子１００及びＯＤＡの分子１０１は、予備混合チャンバ７１内で混合され、仕切壁７３に形成された開口部７４から、処理チャンバ７２内に移動する。

処理チャンバ７２内に供給されたＰＭＤＡの分子１００及びＯＤＡの分子１０１は、基板１０の表面上に付着する。そして、基板１０の表面上で分子レベルの反応が行われ、重合してポリアミック酸（ポリアミド酸）が発生し、次いで脱水してポリイミド結合し、ポリイミド膜が生成する。その際、脱水は、ＰＭＤＡの分子１００とＯＤＡの分子１０１が反応する度に随時発生するので、飽くまで分子レベルの脱水に留まる。そして、脱水してポリイミド膜の分子層が発生した状態で基板１０の表面上に堆積してゆくため、ポリイミド膜に発生する応力が極めて低い状態で成膜が行われてゆく。このように、蒸着重合法では、真空中でのドライ成膜であるため、ポリアミド酸溶液を全体に塗布し、加熱して一気に大量の脱水を行う成膜法とは異なり、低応力の成膜を行うことができる。

また、ＰＭＤＡ及びＯＤＡは、蒸発して各々分子１００、１０１の状態で基板１０の表面上に付着するため、どのような複雑な形状、微細な形状であっても、均一に拡散することができる。よって、アスペクト比の高い窪み形状であっても、非常にカバレッジ性良くポリイミド膜を成膜することができる。

なお、予備混合チャンバ７１及び処理チャンバ７２を含むチャンバは、ヒータ９０により蒸着反応を行うのに適切な温度に加熱される。また、処理チャンバ７２は、排気口７８から真空ポンプ等により排気され、内部が真空に保たれる。

なお、図２においては、原料モノマーとして、ＰＭＤＡ及びＯＤＡを用いた例を挙げて説明したが、この組み合わせを用途に応じて適宜変更することにより、種々の樹脂膜を形成することができる。

また、図２においては、２枚の基板１０を処理チャンバ７１に載置して犠牲膜形成工程を行う例を挙げているが、基板１０を１枚とした枚葉処理であってもよいし、逆に、縦型熱処理炉を用いて、数１０枚の基板１０を一度に処理するバッチ処理であってもよい。また、成膜の方法も、蒸着重合法を用いることができれば、種々の方法を用いてよい。このように、犠牲膜形成工程は、蒸着重合法を用いれば、種々の成膜方法及び成膜装置により行うことができる。

図３は、蒸着重合法により窪み形状を埋め込んだ状態を示した図である。図３に示す窪み形状は、開口幅約２０ｎｍ、深さ約２００ｎｍの微小な窪み形状であるが、ボイド等の発生も無く、非常に良好なカバレッジ性で窪み形状の埋め込みが行われていることが分かる。

図１（Ｂ）に戻る。図１（Ｂ）において、窪み形状部２２に犠牲膜４０が埋め込まれているが、図２、３で説明したように、蒸着重合法を用いて犠牲膜４０を成膜することにより、低ストレスの犠牲膜４０を形成することができる。また、窪み形状部２２がナノメートルオーダーの開口幅及び深さを有し、例えば、開口幅が１０〜１００ｎｍ、深さが１〜９９９ｎｍのオーダーであっても、カバレッジ性よく犠牲膜４０の埋め込みを行うことができる。

図１（Ｃ）は、不要部分除去工程の一例を示した図である。不要工程除去工程においては、下部構造体３０の凹凸形状パターン２０上に形成した犠牲膜４０の不要部分を除去する。図１（Ｃ）においては、突出部２１の最も高い部分よりも上方にはみ出した領域を不要部分とし、当該はみ出し部分を除去して外側の突出部２１と同じ高さの平坦面を形成している。このとき、不要部分の除去は、化学機械研磨（ＣＭＰ、Chemical Mechanical Polishing）や、ドライエッチング等の適切な方法で行うようにしてよい。

図１（Ｄ）は、上部構造体形成工程の一例を示した図である。上部構造体形成工程においては、犠牲膜４０の不要部分が除去された下部構造体３０の上に、上部構造体５０が形成される。上部構造体５０は、例えば、カバー層を堆積形成することにより行われる。図１（Ｄ）においては、突出部２１の上面と窪み形状部２２に充填された犠牲膜４０の上面とで形成された平坦面上に、これを覆うカバー層として上部構造体５０が形成されている。上部構造体５０は、種々の材料から構成されてよいが、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）や、ポリシリコン膜から構成されてもよい。一般的な、半導体製造プロセスの成膜プロセスを利用して、上部構造体５０を形成することができる。

上部構造体５０の一部には、開口部５１が形成されてもよい。上部構造体５０の一部に開口部５１を設けることにより、開口部５１から犠牲膜４０が露出し、犠牲膜４０を除去するための媒体を犠牲膜４０に供給することが可能となる。なお、開口部５１の形成は、種々の方法で行われてよいが、例えば、上部構造体５０上にレジストパターンを形成し、エッチングにより上部構造体５０の一部を除去して開口部５１を形成してもよい。

図１（Ｅ）は、犠牲膜除去工程の一例を示した図である。犠牲膜除去工程においては、開口部５１から犠牲膜４０を除去するための媒体が供給され、犠牲膜４０が除去される。犠牲膜４０の除去は、例えば、アッシング用ガスである酸素ガス（Ｏ_２）を用いたアッシングや、溶解液（リムーバー）を用いた溶解除去により行われてよい。アッシングにより犠牲膜４０を除去する場合には、開口部５１から酸素ガスを供給し、犠牲膜４０を燃焼させて灰化する。また、リムーバーを用いる場合には、開口部５１よりリムーバーを供給し、犠牲膜４０を溶解除去する。

図１（Ｅ）に示すように、犠牲膜４０を除去することにより、下部構造体３０と上部構造体５０との間に空隙が形成され、中空構造体が形成される。このように、実施形態１に係る中空構造体の製造方法によれば、蒸着重合法を用いた犠牲膜４０を形成することにより、高精度で中空構造体を製造することができる。

〔実施形態２〕
図４は、本発明の実施形態２に係る中空構造体の製造方法の一例を示した図である。なお、実施形態２に係る中空構造体の製造方法において、実施形態１で説明したのと同様の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図４（Ａ）は、下部構造体用意工程の一例を示した図である。下部構造体用意工程は、実施形態１に係る中空構造体の製造方法の図１（Ａ）と同様であるので、各構成要素に同一の参照符号を付してその説明を省略する。

図４（Ｂ）は、犠牲膜形成工程の一例を示した図である。犠牲膜形成工程も、実施形態１に係る中空構造体の製造方法の図１（Ｂ）と同様であるので、各構成要素に同一の参照符号を付してその説明を省略する。

なお、犠牲膜形成工程においては、図２、３における説明が適用される点も、実施形態１と同様である。

図４（Ｃ）は、不要部分除去工程の一例を示した図である。不要部分除去工程においては、蒸着重合法により形成された犠牲膜４０上にフォトレジスト膜６０が形成され、露光によりフォトレジスト膜６０がパターニングされて開口部６１が形成される。次いで、パターニングされたフォトレジスト膜６０をマスクとして用いて犠牲膜４０のエッチングが行われ、開口部４１が形成される。

図４（Ｄ）は、不要部分除去工程終了後の犠牲膜の一例を示した図である。犠牲膜４０には、両端部に開口部４１が形成され、両端の突出部２１の上面の一部が露出し、凹凸形状のパターンが形成された状態となっている。このように、不要部分除去工程においては、単なる平坦化だけではなく、犠牲膜４０をパターニングし、犠牲膜４０のパターンとして不要な部分を除去することも可能である。これにより、エアギャップを種々の形状に構成することができる。

図４（Ｅ）は、上部構造体形成工程の一例を示した図である。上部構造体形成工程においては、不要部分除去工程で形成された犠牲膜４０の凹凸形状パターンを含む下部構造体３０の表面上に、上部構造体５２が形成される。上部構造体５２は、実施形態１と同様に、犠牲膜４０を含む下部構造体３０を覆うカバー層として形成されてよいが、凹凸形状のパターンも含めてカバー層を堆積させるため、下面は、凹凸形状のパターンに応じた形状に構成される。つまり、実施形態１においては、上部構造体５０の下面は平坦面であったが、実施形態２においては、開口部４１を埋め込んだ形状となっている。なお、上部構造体５２が、ＳｉＯ_２膜やポリシリコン膜の半導体製造プロセスで用いられる膜でよい点等、その他の点については、実施形態１と同様であるので、その説明を省略する。

また、上部構造体５２の一部には、犠牲膜４０を露出させる開口部５３が形成される。この点も、実施形態１と同様であるので、その説明を省略する。

図４（Ｆ）は、犠牲膜除去工程の一例を示した図である。犠牲膜除去工程においては、犠牲膜４０が除去され、上部構造体５２と下部構造体３０との間に、空隙（エアギャップ）が形成される。エアギャップの形状は、実施形態１と異なり、上部構造体５２がより上方に形成され、エアギャップ２３が、実施形態１の窪み形状部２２を反映させたものよりも大きくなっている。

このように、実施形態２に係る中空構造体の製造方法によれば、犠牲膜４０の不要部分除去工程において、犠牲膜４０のパターニングを行うことにより、エアギャップ２３の形状を種々の形状とすることができる。

なお、実施形態２においては、犠牲膜４０の両端部に開口部４１を形成するパターンとして構成した例を挙げて説明したが、用途に応じて種々のパターンを構成できることは言うまでも無い。

また、犠牲膜除去工程の処理内容自体は、実施形態１の図１（Ｅ）と同様であるので、その説明を省略する。

〔実施形態３〕
図５は、本発明の実施形態３に係る中空構造体の製造方法の一例を示した図である。実施形態３に係る中空構造体の製造方法においては、実施形態１、２よりも複雑な形状の中空構造体を製造する例について説明する。

図５（Ａ）は、下部構造体用意工程の一例を示した図である。図５（Ａ）においては、基板１５上に、凹凸形状パターン２５が形成された下部構造体３１が用意された状態が示されている。なお、基板１５は、シリコン基板１６、金属配線層１７、絶縁層１８の三層から構成されている。また、基板１５の表面上、つまり絶縁層１８の表面上には、突出部２６と窪み形状部２７からなる凹凸形状パターン２５が形成されている。なお、突出部２６は、例えば、金等の金属材料から構成されてもよい。また、突出部２６は、めっきにより形成されてもよい。この点において、図５（Ａ）の下部構造体用意工程は、めっき工程と呼んでもよい。

図５（Ｂ）は、犠牲膜形成工程及び平坦化工程の一例を示した図である。図５（Ｂ）に示すように、窪み形状部２７を含む凹凸形状パターン２５を埋め込むように犠牲膜４５が下部構造体３１上に形成され、更に犠牲膜４５の表面が平坦化される。図５（Ｂ）においては、実施形態１の図１（Ｂ）、（Ｃ）を経た状態の下部構造体３１及び犠牲膜４５が示されている。

なお、犠牲膜４５の形成は、蒸着重合法により行う。これにより、低ストレス、良好なカバレッジ性の犠牲膜４５を形成することができる。犠牲膜４５は、蒸着重合法により成膜が可能な種々の有機膜が適用される。例えば、犠牲膜４５は、ポリイミド膜としてもよい。

図５（Ｃ）は、第１の上部構造体形成工程の一例を示した図である。第１の上部構造体形成工程においては、内側の２つの突出部２６同士を接続するように第１の上部構造体５５が形成される。この場合、第１の上部構造体５５は、突出部２６と同様に、金等の金属材料から構成される。なお、第１の上部構造体５５の形成は、図５（Ａ）、（Ｂ）に示しためっき工程、犠牲膜形成工程と平坦化工程を複数回繰り返して突出部２６及び犠牲膜４５の高さを高めた後、全面にめっきを行い、エッチングにより第１の上部構造体５５をパターン形成して行う。図５（Ｃ）の工程において、窪み形状部２７のアスペクト比が高くなってゆくが、本実施形態に係る中空構造体の製造方法では、蒸着重合法を用いて犠牲膜４５を成膜してゆくので、側面及び底面にもボイドを形成することなく、高い埋め込み性で犠牲膜４５を堆積させることができる。

図５（Ｄ）は、第２の上部構造体形成工程の一例を示した図である。第２の上部構造体形成工程においては、図５（Ａ）、（Ｂ）に示しためっき工程、犠牲膜形成工程と平坦化工程により両端の突出部２６と、窪み形状部２７を充填する犠牲膜４５の高さを高めた後、全面にめっきを行い、エッチングにより第２の上部構造体５６をパターン形成して行う。なお、第２の上部構造体５６は、第１の上部構造体５５と異なり、開口部５７が形成された形状となっている。これは、上部構造体５６のパターニングで、任意の形状にパターニングすることが可能であるので、用途に応じて種々の形状とすることができる。第２の上部構造体形成工程により、二重の側壁と上面が形成される。

図５（Ｅ）は、犠牲膜除去工程の一例を示した図である。犠牲膜除去工程においては、開口部５７から、犠牲膜４５を除去するための酸素ガス、溶解液等が供給され、犠牲膜４５が分解及び／又は溶解により除去され、下部構造体３１と、第１及び第２の上部構造体５５、５６との間に、エアギャップ２８が形成される。なお、図５（Ｃ）〜（Ｅ）においては、上部構造体５５に開口部が形成されていないが、異なる断面位置において、開口部を形成すれば、犠牲膜除去工程において、上部構造体５５と下部構造体３１との間の犠牲膜４５も、開口部５７からの除去用媒体の供給で一度に除去することができる。

図５（Ｅ）に示すように、複雑な構造を有する中空構造体であっても、本実施形態に係る中空構造体の製造方法によれば、高精度でエアギャップを形成することができる。

なお、図５（Ａ）〜（Ｅ）においては、基板１５に、シリコン基板１６、金属配線層１７、絶縁層１８の三層からなる三層基板を用いた例を挙げて説明したが、基板１５は、用途に応じて適宜選択でき、例えば、シリコン基板１６のみからなる基板１５としてもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

１０基板
２０、２５凹凸形状パターン
２１、２６突出部
２２、２７窪み形状部
３０、３１下部構造体
４０、４５犠牲膜
４１、５１、５３、５７開口部
５０、５２、５５、５６上部構造体

Claims

窪み形状を含む下部構造体を用意する工程と、
蒸着重合法により、前記下部構造体上に有機膜からなる犠牲膜を堆積させ、前記窪み形状を前記犠牲膜で埋め込む工程と、
前記犠牲膜の不要部分を除去する工程と、
不要部分が除去された前記犠牲膜上に上部構造体を形成する工程と、
前記犠牲膜を除去し、前記下部構造体と前記上部構造体との間に空隙を形成する工程と、を有する中空構造体の製造方法。
前記犠牲膜は、ポリイミド膜である請求項１に記載の中空構造体の製造方法。
前記犠牲膜の不要部分を除去する工程は、前記窪み形状よりも上方に堆積した前記犠牲膜を除去して平坦面を形成する工程である請求項１又は２に記載の中空構造体の製造方法。
前記平坦面を形成する工程は、化学機械研磨又はドライエッチングにより行われる請求項３に記載の中空構造体の製造方法。
前記上部構造体を形成する工程は、前記平坦面上にカバー層を形成する工程を含む請求項３又は４に記載の中空構造体の製造方法。
前記犠牲膜の不要部分を除去する工程は、前記犠牲膜上にレジストパターンを形成して不要部分を除去し、前記犠牲膜をパターニングする工程である請求項１又は２に記載の中空構造体の製造方法。
前記上部構造体を形成する工程は、パターニングされた前記犠牲膜上にカバー層を形成する工程を含む請求項６に記載の中空構造体の製造方法。
前記空隙を形成する工程における前記犠牲膜の除去は、アッシング又は溶解液の供給により行われる請求項１乃至７のいずれか一項に記載の中空構造体の製造方法。
前記上部構造体を形成する工程は、前記カバー層の一部に、前記犠牲層の上面を露出させる開口を形成する工程を更に含み、
前記空隙を形成する工程における前記犠牲膜の除去は、前記開口からアッシング用ガス又は溶解液を供給することにより行われる請求項５又は７に記載の中空構造体の製造方法。
前記窪み形状は、ナノメールオーダーの開口幅と深さを有する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の中空構造体の製造方法。
前記開口幅は、１０〜１００ｎｍであり、
前記深さは、１〜９９９ｎｍである請求項１０に記載の中空構造体の製造方法。