(57)【要約】【課題】エッチングガスの漏れを防止し、エッチング効率の高いチャンバーを形成するガスエッチング装置を提供する。【解決手段】ガスエッチング装置は上蓋体、下蓋体及びガス噴霧素子を含み、上蓋体は第一収容空間の周囲に環設される第一ガス排出路を有し、その周囲には第一ガス導入路が環設される。下蓋体はウェハーを載置する第二収容空間を有し、下蓋体と上蓋体を接合することで第一収容空間と第二収容空間、第一ガス排出路と第二ガス排出路、及び第一ガス導入路と第二ガス導入路を結合して連通させる。ガス噴霧素子は第一収容空間に設置されて上蓋体に連通し、上蓋体外部からエッチングガスを取り込んで第一、第二収容空間に噴霧し、ウェハーとエッチングガスを反応させ、反応後のエッチングガスが第一ガス排出路により排出されると同時に、第一ガス導入路が外部から高圧ガスを取り込んで第二ガス導入路に輸送することで、エッチングガスの漏洩を防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上蓋体と、下蓋体と、ガス噴霧素子とを含み、
前記上蓋体は、第一収容空間、第一ガス排出路及び第一ガス導入路を有し、前記第一ガス排出路は前記第一収容空間の周囲に環設され、前記第一ガス導入路は前記第一ガス排出路の周囲に環設され、
前記下蓋体は、前記上蓋体下方に設置され、第二収容空間、第二ガス排出路及び第二ガス導入路を有し、前記第二収容空間内にウェハーを載置でき、前記下蓋体を選択的に移動して前記上蓋体と接合することで、前記第二収容空間と前記第一収容空間、前記第二ガス排出路と前記第一ガス排出路、及び前記第二ガス導入路と前記第一ガス導入路をそれぞれ接合して連通させ、
前記ガス噴霧素子は、前記上蓋体の前記第一収容空間内に設置されるとともに、前記上蓋体と相互に連通し、前記上蓋体と前記下蓋体が接合した後、前記上蓋体外部からエッチングガスを取り込むとともに、そのエッチングガスを前記第一収容空間及び前記第二収容空間に噴霧し、前記エッチングガスと前記ウェハーを反応させ、前記反応が終わった前記エッチングガスは前記第一ガス排出路により前記第二ガス排出路を経由して前記第一収容空間及び前記第二収容空間から排出されると同時に、前記第一ガス導入路は継続的に前記上蓋体外部からの高圧ガスを取り込んで前記第二ガス導入路に輸送することで、前記エッチングガスが前記上蓋体及び前記下蓋体の外部に漏れるのを防止する、ガスエッチング装置。
【請求項２】
前記上蓋体が前記下蓋体に接合した後のエッチング反応の温度を維持できる少なくとも１つの加熱素子を、前記上蓋体及び前記下蓋体の周囲にさらに埋設可能である、請求項１に記載のガスエッチング装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの加熱素子は管状の熱交換器（Ｈｅａｔ  Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）である、請求項２に記載のガスエッチング装置。
【請求項４】
前記下蓋体の前記第二収容空間底部には少なくとも３本の支柱をさらに含み、前記ウェハーは前記少なくとも３本の支柱上に位置する、請求項１に記載のガスエッチング装置。
【請求項５】
前記下蓋体の前記第二収容空間底部には複数の排気溝をさらに含み、前記排気溝が前記第二収容空間と前記第二ガス排出路とを連通することで、前記反応が終わった前記エッチングガスを、前記排気溝を経由して前記下蓋体及び前記上蓋体の外部に排出する、請求項４に記載のガスエッチング装置。
【請求項６】
前記下蓋体はさらに昇降装置により移動可能である、請求項１に記載のガスエッチング装置。
【請求項７】
パイプを通じて前記上蓋体の前記第一ガス排出路に接続し、前記第一収容空間及び前記第二収容空間内の前記エッチングガスを、前記第一ガス排出路及び前記第二ガス排出路を経由して排出する、排気ユニットをさらに含む、請求項１に記載のガスエッチング装置。
【請求項８】
前記排気ユニットはポンプである、請求項７に記載のガスエッチング装置。
【請求項９】
前記高圧ガスはクリーンドライエアー（ＣＤＡ）である、請求項１に記載のガスエッチング装置。
【請求項１０】
前記第二ガス排出路と前記第一ガス排出路の接合箇所、及び前記第二ガス導入路と前記第一ガス導入路の接合箇所にはさらに緩衝防漏素子をそれぞれ設けることで、前記第二ガス排出路と前記第一ガス排出路の接合連通後、及び前記第二ガス導入路と前記第一ガス導入路の接合連通後に、前記エッチングガスの漏れを防止する、請求項１に記載のガスエッチング装置。
【請求項１１】
前記緩衝防漏素子はＯ型リングである、請求項１０に記載のガスエッチング装置。
【請求項１２】
前記上蓋体は、前記第一収容空間底部に設けられて前記ガス噴霧素子と相互に連通するガス導入孔をさらに含み、前記ガス導入孔は、前記上蓋体外部から前記エッチングガスを取り込んで前記ガス噴霧素子に輸送する、請求項１に記載のガスエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスを用いたエッチング技術の装置に関し、特に、有毒ガスの漏洩を防止し、ウェハーをむらなくエッチングするガスエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスにおいて、ウェハーを処理する技術は多種あり、その中の１つであるエッチング（Ｅｔｃｈｉｎｇ）技術は、ドライやウェットの物理的作用又は化学反応によるプロセスにより、エッチング対象物の特定部分を除去し、リソグラフィー工程の後、マスクパターンをフォトレジスト層に転写し、エッチングによりフォトレジスト層上の不要な部分を除去し、次の加工工程に進む。今日の半導体製造工程でよく見られるエッチング方法にはドライエッチング（Ｄｒｙ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）とウェットエッチング（Ｗｅｔ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）があり、両者の違いは、エッチング方式が液体溶液によるものかプラズマによるものかという点にある。
【０００３】
上述のエッチング方式はいずれも欠点を有し、例えば、ウェットエッチングは、化学反応を利用した薄膜除去であるため、集積回路の素子のサイズがますます小さくなると、ウェットエッチングの化学反応に方向性（Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）がなくなるので、横方向エッチングが起こり、アンダーカット（Ｕｎｄｅｒｃｕｔ）現象が生じることがあり、素子の線幅に歪みが生じるので、サイズの小さいパターンには適さない。一方、ドライエッチングは、優れた方向性を有するが、選択性（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）がウェットエッチングよりも低く、エッチング対象物はプラズマによって破損しやすい。
【０００４】
上述の問題点に鑑み、本発明の発明者は既存のエッチング工程及びその設備について、使用に際し直面する問題を深く検討し、多くの分析により解決策を探り考え出されたのが特許文献１の台湾実用新案公開第４４１９２７号公報に開示された考案である。この考案は、マルチチャンバー構造によりウェハーにエッチングを施す、マルチチャンバーを備えた気相エッチング設備を提供している。本発明の発明者はこの先行技術に加え、ガスエッチングのガスの流動方向及びエッチング後のガスの流動方向等の処理技術に関する豊かで革新的な設計を行い、従来エッチング装置の欠点を解消する、これまでとは異なるエッチング装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】台湾実用新案公開第４４１９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の主な目的は、幾重にも包囲する通路を利用し、ガスの流動方向の制御を行い、内側の層がエッチング後のガスを排出するとともに、最も外側の通路が高圧ガスを取り込むことで、ガスエッチングを行う際に有毒なガスが外部に漏れるのを防ぎ、装置外部の環境を保護できる、ガスエッチング装置を提供することにある。
【０００７】
本発明のもう１つの目的は、ガスを利用して装置内のウェハーに対しガスエッチングを施し、ドライウェッチングやウェットエッチングとは異なる革新的なエッチング技術を備え、ガスの流動方向及び均等な拡散を利用し、ウェハーに対するエッチングの技術を高められる、ガスエッチング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明が提供するガスエッチング装置は上蓋体、下蓋体及びガス噴霧素子を含み、上蓋体は第一収容空間、第一ガス排出路及び第一ガス導入路を有し、第一ガス排出路は第一収容空間の周囲に環設され、第一ガス導入路は第一ガス排出路の周囲に環設される。下蓋体は、上蓋体下方に設置され、第二収容空間、第二ガス排出路及び第二ガス導入路を有し、第二収容空間内にウェハーを載置でき、選択的に移動して上蓋体と接合することで、第二収容空間と第一収容空間、第二ガス排出路と第一ガス排出路、第二ガス導入路と第一ガス導入路をそれぞれ接合して連通させる。ガス噴霧素子は、上蓋体の第一収容空間内に設置されるとともに、上蓋体と相互に連通し、上蓋体と下蓋体が接合した後、上蓋体外部からエッチングガスを取り込むとともに、そのエッチングガスを第一収容空間及び第二収容空間に噴霧し、エッチングガスとウェハーを反応させ、反応が終わったエッチングガスは第一ガス排出路により第二ガス排出路を経由して第一収容空間及び第二収容空間から排出されると同時に、第一ガス導入路は継続的に上蓋体外部から高圧ガスを取り込んで第二ガス導入路に輸送することで、エッチングガスの漏洩を防止する。
【０００９】
本発明において、上蓋体及び下蓋体の周囲にはエッチング反応の温度を維持する加熱素子を埋設してもよく、加熱素子は管状の熱交換器である。
【００１０】
本発明において、下蓋体の第二収容空間底部にはウェハーを支持する支柱をさらに含む。
【００１１】
本発明において、下蓋体の第二収容空間底部には排気溝をさらに含み、その排気溝は第二収容空間と第二ガス排出路とを連通することで、反応後のエッチングガスを、排気溝を経由して排出する。
【００１２】
本発明において、下蓋体は昇降装置により移動可能である。
【００１３】
本発明において、ガスエッチング装置は排気ユニットをさらに含み、排気ユニットは、パイプを通じて上蓋体の第一ガス排出路に接続し、第一収容空間及び第二収容空間内のエッチングガスを、第一ガス排出路及び第二ガス排出路を経由して排出する。
【００１４】
本発明において、第二ガス排出路と第一ガス排出路の接合箇所、及び第二ガス導入路と第一ガス導入路の接合箇所にはさらに緩衝防漏素子を設けることで、第二ガス排出路と第一ガス排出路の接合連通後、及び第二ガス導入路と第一ガス導入路の接合連通後に、エッチングガスの漏れを防止する。
【００１５】
本発明において、上蓋体は、第一収容空間底部に設けられてガス噴霧素子と相互に連通するガス導入孔をさらに含み、ガス導入孔は上蓋体外部からエッチングガスを取り込んでガス噴霧素子に輸送する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明が開示するチャンバー構造及び噴霧方式によれば、収容空間内にエッチングガスを均等に充満させてウェハーのガスエッチング反応を進めることができる。また、上下蓋体には有毒ガス又はガス圧力を検出する検出器を設置し、有毒ガスの漏れが発生したとき、先に最も外側の高圧ガスにより有毒ガスがチャンバー外部に流出するのを防止することで、周囲の作業者の安全を確保できる。本発明は上下蓋体を分離する方式により、ウェハーの出し入れが便利になり、装置外部にロボットアームを設置するだけでウェハーの載置・取り出しが容易にできる。本発明のガスエッチング装置外部の設計に関しては限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の上蓋体と下蓋体が分離された状態を示す図である。
【図２】本発明の上蓋体の斜視図である。
【図３】本発明の下蓋体の斜視図である。
【図４】本発明の上蓋体中の加熱素子を示す図である。
【図５】本発明の下蓋体中の加熱素子を示す図である。
【図６】本発明の上蓋体と下蓋体が接合された状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の目的、技術的内容、特徴および達成される効果のさらなる理解のため、具体的な実施例と添付の図面を併せて、以下に詳しく説明する。
【実施例】
【００１９】
本発明のガスエッチング装置の設計は、化学液体を例えば蒸気又は霧状のような化学ガスに変換させて流動させた後、エッチングするウェハーの周囲に充満させ、蒸気方式又は霧方式によりエッチングを行うことにより、ドライエッチングやウェットエッチングとは異なるガスエッチングの技術を提供できる。また、本発明は主に、特殊な構造を形成する設計により、実際のガスエッチングへの応用時に起こり得る有毒ガスの漏れを解決するためのものである。
【００２０】
まず本発明の図１、図２及び図３を参照されたい。ガスエッチング装置１０は上蓋体１２、下蓋体１４及びガス噴霧素子１６を含む。上蓋体１２は第一収容空間１２２、第一ガス排出路１２４、第一ガス導入路１２６及びガス導入孔１２８を有する。第一ガス排出路１２４は第一収容空間１２２の周囲に環設され、第一ガス導入路１２６は第一ガス排出路１２４の周囲に環設され、ガス噴霧素子１６は第一収容空間１２２底部に設置される。下蓋体１４は上蓋体１２下方に設置され、下蓋体１４は第二収容空間１４２、第二ガス排出路１４４及び第二ガス導入路１４６を有する。第二ガス排出路１４４は第二収容空間１４２の周囲に環設され、第二ガス導入路１４６は第二ガス排出路１４４の周囲に環設され、第二収容空間１４２底部には第二収容空間１４２と第二ガス排出路１４４とを連通するための複数の排気溝１４８を有する。ガス噴霧素子１６は上蓋体１２の第一収容空間１２２内に設置されるとともに、上蓋体１２内のガス導入孔１２８と相互に連通する。
【００２１】
続いて、本発明の図４と図５を同時に参照されたい。上蓋体１２及び下蓋体１４の周囲、例えば上蓋体１２及び下蓋体１４の底部には、少なくとも１つの加熱素子１８を埋設してもよい。本実施例では管状の熱交換器（Ｈｅａｔ  Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）を加熱素子１８とし、かつ上蓋体１２及び下蓋体１４の底部にはそれぞれ１０個ずつ埋設するが、本発明の加熱素子１８の種類及び個数は限定されない。また、下蓋体１４の第二収容空間１４２底部には少なくとも３本の支柱２０を設けてもよいが、本実施例では３本を例として説明する。
【００２２】
本発明の構造を説明した後、本発明の作動方式について詳細に説明する。本発明の図６と図１を同時に参照されたい。本発明のガスエッチング装置１０は半導体装置中のエッチングに用いられるチャンバー（Ｃｈａｍｂｅｒ）のようなものであり、ウェハー２２をガスエッチング装置１０内に入れる方法は限定されず、ウェハー２２をガスエッチング装置１０に入れる場合、下蓋体１４の第二収容空間１４２内に載置してもよく、例えば３本の支柱２０によりウェハー２２を支持する。ウェハー２２を支柱２０上に載置した後、下蓋体１４は選択的に移動して上蓋体１２と接合できる。本実施例においては、下蓋体１４と上蓋体１２を接合するように、下蓋体１４は昇降装置（図示せず）により上下移動を行ってもよい。昇降装置は一般的な空気圧シリンダー又は油圧シリンダー昇降装置であり得るが、本発明は昇降装置の種類を限定しない。また、第一ガス排出路１２４と第二ガス排出路１４４の接合箇所、及び第一ガス導入路１２６と第二ガス導入路１４６の接合箇所には緩衝防漏素子２４をそれぞれ設けてもよい。本実施例において、緩衝防漏素子２４は、Ｏ型リング（Ｏ  Ｒｉｎｇ）であり、上蓋体１２と下蓋体１４が接合する時に緩衝素子となり、かつ、第一ガス排出路１２４と第二ガス排出路１４４が接合する時の接合箇所、及び第一ガス導入路１２６と第二ガス導入路１４６が接合する時の接合箇所の寸法公差により隙間が生じるのを防いで、ガス漏れを防止することができる。
【００２３】
上蓋体１２と下蓋体１４を接合すると、第一収容空間１２２と第二収容空間１４２、第一ガス排出路１２４と第二ガス排出路１４４、及び第一ガス導入路１２６と第二ガス導入路１４６がそれぞれ接合して連通し、このとき、ウェハー２２は第一収容空間１２２及び第二収容空間１４２内に位置する。ガス噴霧素子１６は上蓋体１２のガス導入孔１２８からエッチングガスを取り込み、この時のエッチングガスは、上蓋体１２外部から輸送され、ガス導入孔１２８を経由してガス噴霧素子１６に輸送されて噴霧される。本発明はエッチングガスの種類を限定せず、上蓋体１２の外部パイプも限定しない。ガス噴霧素子１６がエッチングガスを噴霧すると、エッチングガスはガス拡散方式により第一収容空間１２２及び第二収容空間１４２内にむらなく充満すると同時に、上蓋体１２と下蓋体１４の周囲に設置された加熱素子１８により、第一収容空間１２２及び第二収容空間１４２の温度が維持され、ガスエッチング工程の温度が維持されるとともに、エッチングガスの液化も防止され、エッチングガスと支柱２０上のウェハー２２のガスエッチング反応が進む。
【００２４】
エッチング反応が進むと、エッチングガスは、第一収容空間１２２及び第二収容空間１４２内から、第二ガス排出路１４４を経由して第一ガス排出路１２４へ向かって流れ、第一ガス排出路１２４から排出される。本発明では、排気ユニット（図示せず）によりエッチングガスを排出する。排気ユニットは、例えばポンプであり、パイプ接続方式により上蓋体１２の第一ガス排出路１２４に接続される。排気ユニットを利用して排気を行うことで、第一収容空間１２２及び第二収容空間１４２内のエッチングガスを排気溝１４８経由で第二ガス排出路１４４まで輸送し、さらに第一ガス排出路１２４を経由してガスエッチング装置１０外部に排出する。また、第一収容空間１２２及び第二収容空間１４２内でエッチングガスとウェハー２２がエッチング反応する時、又は排気ユニットがエッチング反応後のエッチングガスを排出する時、第一ガス導入路１２６は継続的に上蓋体１２の外部から高圧ガス、例えばクリーンドライエアー（Ｃｌｅａｎ  Ｄｒｙ  Ａｉｒ，ＣＤＡ）を取り込んで、第二ガス導入路１４６まで輸送し続けることにより、エッチング反応時にエッチングガスが漏洩するのを防ぐ、又はエッチング反応後のエッチングガスが上蓋体１２と下蓋体１４の外部に漏洩するのを防ぐ。
【００２５】
上述の実施例は本発明の技術思想および特徴を説明するためのものに過ぎず、その目的は、この技術分野を熟知する者が本発明の内容を理解し実施できるようにすることにあり、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。したがって、本発明で開示された精神に基づいてなされた変更や潤色はすべて、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００２６】
１０  ガスエッチング装置
１２  上蓋体
１２２  第一収容空間
１２４  第一ガス排出路
１２６  第一ガス導入路
１２８  ガス導入孔
１４  下蓋体
１４２  第二収容空間
１４４  第二ガス排出路
１４６  第二ガス導入路
１４８  排気溝
１６  ガス噴霧素子
１８  加熱素子
２０  支柱
２２  ウェハー
２４  緩衝防漏素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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