(57)【要約】  ベーパーエッチングの装置および方法において、エッチングされる試料（Ｓ）は、メインチャンバ（１０７）内に配置され、そのメインチャンバから、内部の雰囲気が、排気される。エッチングガスが、第１の期間にわたって、メインチャンバ（１０７）内へ導入される。その後に、エッチングガスは、メインチャンバ（１０７）から排気され、冷却／パージガスが、第２の期間にわたって、メインチャンバ内へ導入される。その後に、冷却／パージガスは、メインチャンバ（１０７）から排気される。好ましくは、第１の期間にわたってエッチングガスをメインチャンバ（１０７）内へ導入する工程、エッチングガスをメインチャンバから排気する工程、第２の期間にわたって冷却／パージガスをメインチャンバ（１０７）の中へ導入する工程、および、冷却／パージガスをメインチャンバから排気する工程は、試料が望ましい程度にエッチングされるまで、反復される。
2009506551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベーパーエッチング方法であって、
（ａ）エッチングされる試料をメインチャンバ内に配置する工程と、
（ｂ）前記メインチャンバ内部の雰囲気をそこから排気する工程と、
（ｃ）エッチングガスを前記メインチャンバ内へ導入する工程と、
（ｄ）前記エッチングガスを前記メインチャンバから排気する工程と、
（ｅ）冷却／パージガスを前記メインチャンバ内へ導入する工程と、
（ｆ）前記冷却／パージガスを前記メインチャンバから排気する工程と、を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記試料が望ましい程度にエッチングされるまで、工程（ｃ）〜（ｆ）を反復する工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、反復される工程（ｃ）のそれぞれの場合に先立って、前記エッチングガスを膨張室内へ導入する工程をさらに含み、工程（ｃ）が、前記膨張室内の前記エッチングガスを前記メインチャンバ内へ導入する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法であって、工程（ｂ）と工程（ｃ）の第１の反復との間に、
（１）冷却／パージガスを前記メインチャンバ内へ導入する工程と、
（２）前記冷却／パージガスを前記メインチャンバから排気する工程と、
（３）工程（１）および工程（２）を少なくとも１回反復する工程と、をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
工程（ｃ）と工程（ｄ）との間に、前記エッチングガスを前記チャンバ内に第１の期間残留させる工程と、
工程（ｅ）と工程（ｆ）との間に、前記冷却／パージガスを前記チャンバ内に第２の期間残留させる工程とをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、
前記第１の期間が１０秒未満であり、
前記第２の期間が２０秒未満であることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、
工程（ｂ）、工程（ｄ）、および、工程（ｆ）の中の少なくとも１つにおいて、前記メインチャンバが圧力０．０１ｔｏｒｒ〜１．０ｔｏｒｒまで排気され、
工程（ｃ）および工程（ｅ）の中の少なくとも１つにおいて、ガスが前記メインチャンバ内へ圧力１ｔｏｒｒ〜６００ｔｏｒｒまで導入されることを特徴とする方法。
【請求項８】
ベーパーエッチングシステムであって、
エッチングされる試料を支持するためのメインチャンバと、
第１のガス制御バルブを介して前記メインチャンバと流体連通するエッチングガス源と、
第２のガス制御バルブを介して前記メインチャンバと流体連通する冷却／パージガス源と、
第３のガス制御バルブを介して前記メインチャンバと流体連通する真空ポンプと、
前記複数のガス制御バルブを制御するコントローラと、を含み、
これによって、エッチングガスおよび冷却／パージガスが、複数回にわたり、交互に前記メインチャンバ内へ導入され、前記メインチャンバは前記交互の導入どうしの間に排気されることを特徴とするベーパーエッチングシステム。
【請求項９】
請求項８に記載のシステムであって、
前記エッチングガス源からの前記エッチングガスおよび前記冷却／パージガス源からの前記冷却／パージガスが、それぞれ、前記試料が望ましい程度にエッチングされるまで、前記メインチャンバ内へ交互に導入されることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項８に記載のシステムであって、
前記第１のガス制御バルブと前記メインチャンバとの間で流体連通する膨張室と、
前記膨張室と前記メインチャンバの間を流体連通させる第４のガス制御バルブとを更に含み、
前記コントローラが、前記第１のガスバルブおよび前記第４のガスバルブを制御することによって、前記エッチングガスの前記メインチャンバ内への各導入前に、前記エッチングガスが前記膨張室内へ導入されることを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のシステムであって、さらに前記膨張室と前記真空ポンプの間を流体連通させる第５のガス制御バルブを含み、前記コントローラが前記複数のガス制御バルブを制御し、これによって、前記膨張室内のガスが、独立してまたは前記メインチャンバ内のガスの排気に呼応して、前記真空ポンプによって排気され得ることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
ベーパーエッチングシステムであって、
エッチングされる試料を支持するためのメインチャンバと、
エッチングガス源と、
冷却／パージガス源と、
真空ポンプと、
前記メインチャンバに結合されており、前記メインチャンバによる、前記エッチングガス源からのエッチングガスの受け入れ、前記真空ポンプによる真空引き、前記冷却／パージガス源からの冷却／パージガスの受け入れを選択的に可能にする複数のガス制御バルブと、
前記複数のガス制御バルブを制御するコントローラと、を備え、これによって、前記メインチャンバが、前記エッチングガス源からのエッチングガスの受け入れ、前記真空ポンプによる真空引き、前記冷却／パージガス源からの冷却／パージガスの受け入れ、および、前記真空ポンプによる真空引き、を順次受けること特徴とするベーパーエッチングシステム。
【請求項１３】
請求項１２記載のシステムであって、前記メインチャンバが、複数回にわたり、前記エッチングガス源からのエッチングガスの受け入れ、前記真空ポンプによる真空引き、前記冷却／パージガス源からの冷却／パージガスの受け入れ、および、前記真空ポンプによる真空引き、を順次受けることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１２記載のシステムであって、前記複数のガス制御バルブが、
前記エッチングガス源と前記メインチャンバの間を流体連通させる第１のガス制御バルブと、
前記冷却／パージガス源と前記メインチャンバの間を流体連通させる第２のガス制御バルブと、
前記メインチャンバと前記真空ポンプの間を流体連通させる第３のガス制御バルブと、を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１２記載のシステムであって、さらに膨張室を含み、前記コントローラが、前記複数のガス制御バルブを制御し、これによって、前記メインチャンバがエッチングガスを受け入れるのに先立って、前記エッチングガスを収容し且つ一時的に保持する前記膨張室を介して、前記メインチャンバが前記エッチングガスを前記エッチングガス源から受け入れることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１５記載のシステムであって、前記複数のガス制御バルブが、
前記エッチングガス源と前記膨張室の間を流体連通させる第１のガス制御バルブと、
前記膨張室と前記メインチャンバの間を流体連通させる第２のガス制御バルブと、
前記冷却／パージガス源と前記メインチャンバの間を流体連通させる第３のガス制御バルブと、
前記メインチャンバと前記真空ポンプの間を流体連通させる第４のガス制御バルブと、を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１５記載のシステムであって、前記複数のガス制御バルブが、さらに前記膨張室と前記真空ポンプの間を流体連通させる第５のガス制御バルブを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１２記載のシステムであって、前記エッチングガスが二フッ化キセノン、二フッ化クリプトン、または、フッ化ハロゲンであることを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１２記載のシステムであって、前記冷却／パージガスがヘリウム、窒素、または、アルゴンであることを特徴とするシステム。
【請求項２０】
請求項１５記載のシステムであって、前記膨張室が可変容積膨張室であることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料のベーパーエッチングに関し、より詳細には、半導体材料のベーパーエッチングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体材料および／または基板のベーパーエッチングは、二フッ化キセノンなどのガスを用いて実施される。具体的には、二フッ化キセノンエッチングにおいては、二フッ化キセノンガスがシリコンおよびモリブデンなどの固体材料と反応することで、材料は気相に転化される。このように行われる材料の除去はエッチングとして知られている。
【０００３】
典型的には、気相エッチングでは、特に二フッ化キセノンエッチングの場合、反応は発熱性である、或いは、熱生産を伴う。この熱はエッチングされる部位の温度上昇を引き起こす。エッチングされる部位は試料と呼ばれる。温度上昇は、エッチング速度またはエッチングのスピード、および、選択性−すなわち残したい材料のエッチング速度に対するエッチングしたい材料の相対的なエッチング速度−といった重要なパラメータに影響を及ぼす虞がある。また、温度上昇はポリマーなどの敏感な材料を損傷するなどの問題を引き起こす虞がある。
【０００４】
二フッ化キセノンによるエッチングの一般的な方法はパルス式エッチング法を用いたものである。この方法では、二フッ化キセノンは、膨張チャンバと呼ばれる中間室で固体から気体に昇華させられ、そこで次に他の気体との混合が可能となる。そして、膨張室内のガスは、試料をエッチングするためにエッチングチャンバ内へ流入させることができ、これはエッチング工程と呼ばれる。次にメインチャンバは真空ポンプによって真空状態にされる。エッチング工程を含むこのサイクルは、エッチングサイクルと呼ばれる。このサイクルは、所望量のエッチングを達成するのに必要なだけ反復される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エッチング中に発生する如何なる熱も試料温度を上昇させることに留意すべきである。単にエッチングサイクルの終了時にチャンバを排気し、そのようなサイクルを反復するのでは、試料がその当初の温度に戻る可能性はほとんどない。これは、一つには、チャンバ内の排気が、当然のことながらチャンバ内の気体分子の数を減らし、チャンバ内のガスの熱伝導率を低下させるという事実に起因している。したがって、一般に各エッチングサイクルは試料温度を連続的に上昇させる。温度上昇は、低圧化学蒸着窒化ケイ素に対するシリコンの選択性低下をもたらすことが観察されている。窒化ケイ素は、半導体またはマイクロエレクトロメカニカルシステムのデバイスにおいてきわめて一般的な材料であり、多くの事例において、シリコンをエッチングする際に窒化ケイ素の浸食を最小限に抑制することは非常に求められている。
【０００６】
窒化ケイ素を含む他の材料に対するシリコンの選択性低下は、エッチングプロセスの生成物の存在にも起因する。四フッ化ケイ素といったこれらの反応生成物は非シリコン材料を浸食し、選択性を低下させる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、連続したエッチングサイクルによるエッチングされる試料の連続的な温度変化を抑制または防止し、同時に、反応生成物をチャンバから定期的に追い出す。本発明は、各エッチング工程間へもう１つの工程を追加することを含み、その工程が試料とその試料がエッチングされるエッチングチャンバとの間の熱伝導率を増大させる。具体的には、各エッチングサイクルの後、エッチングチャンバに冷却／パージ用のガスを導入することで熱伝導率を増大させる。そのガスは、非限定的にヘリウム、窒素、または、アルゴンなどの任意の不活性ガスでよい。そのような不活性ガスの混合物の使用も考えられる。ここで用いる「不活性」ガスという用語は、エッチング化学物質とほとんど反応しない任意のガスを意味する。そのような不活性ガスをここでは冷却／パージガスと呼ぶ。各エッチングサイクルの間に４００ｔｏｒｒの冷却／パージガスを加えることによって、窒化ケイ素に対するシリコンのエッチング選択性が従来技術より改善されることが観察された。
【０００８】
エッチングガスに不活性ガスまたは反応が最小限のガスを加えることは、米国特許第６，４０９，８７６号および米国特許第６，２９０，８６４号に記載されている。しかし、これらの特許は、本発明と異なり、エッチングサイクル中にエッチングガスを別のガスと組み合わせることを述べている。一方、エッチングガスに付加ガスを混合することは、Ｋｉｒｔ  Ｒｅｅｄ  Ｗｉｌｌｉａｍｓ，“Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｈｏｔ−Ｆｉｌａｍｅｎｔ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，”Ｐｈ．Ｄ．Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ，ＵＣ  Ｂｅｒｋｅｌｅｙ，Ｍａｙ  １９９７，ｐ．３９６にも記されるように、エッチング速度を著しく低下させることが証明されている。
【０００９】
本発明では、エッチングサイクル中に濃縮エッチングガスを使用する工程、及び、次に冷却／パージガスによって試料を冷却する工程という別々の工程によって、エッチングされる試料の連続的な温度上昇が抑制または防止される。これは、試料のエッチング速度を改善するとともに、選択性を維持し、かつ、有機膜の損傷または材料の意図しないアニーリングのような、試料の高温化に基づくその他の潜在的な形態の損傷を減少させる。
【００１０】
より具体的には、本発明は、（ａ）エッチングされる試料をメインチャンバ内に配置する工程と、（ｂ）メインチャンバ内部の雰囲気をそのメインチャンバから排気する工程と、（ｃ）エッチングガスをメインチャンバ内へ導入する工程と、（ｄ）エッチングガスをメインチャンバから排気する工程と、（ｅ）冷却／パージガスをメインチャンバ内へ導入する工程と、（ｆ）冷却／パージガスをメインチャンバから排気する工程とを備えるベーパーエッチング方法である。
【００１１】
好ましくは、試料が所望の程度にエッチングされるまで工程（ｃ）〜（ｆ）が反復される。
【００１２】
この方法はさらに、各工程（ｃ）に先立って、エッチングガスを膨張室内へ導入する工程を含んでもよく、工程（ｃ）は膨張室内のエッチングガスをメインチャンバ内へ導入する工程を含む。
【００１３】
この方法はさらに、工程（ｂ）と工程（ｃ）の１回目の反復の間に、冷却／パージガスをメインチャンバ内へ導入する工程（１）と、冷却／パージガスをメインチャンバから排気する工程（２）と、工程（１）および工程（２）を少なくとも１回反復する工程（３）とを含むことができる。
【００１４】
この方法はさらに、工程（ｃ）と工程（ｄ）の間に、エッチングガスをチャンバ内に第１の期間だけ残留させる工程、及び、工程（ｅ）と工程（ｆ）の間に、冷却／パージガスをチャンバ内に第２の期間だけ残留させる工程とを含むことができる。
【００１５】
第１の期間は好ましくは１０秒未満である。第２の期間は好ましくは２０秒未満である。
【００１６】
工程（ｂ）、工程（ｄ）、および、工程（ｆ）の少なくとも１つにおいて、メインチャンバは圧力０．０１ｔｏｒｒ〜１．０ｔｏｒｒまで排気される。工程（ｃ）および工程（ｅ）の少なくとも１つにおいて、ガスがメインチャンバ内へ圧力１．０ｔｏｒｒ〜６００ｔｏｒｒまで導入される。
【００１７】
さらに、本発明はベーパーエッチングシステムでもあり、このシステムは、エッチングされる試料を支持するためのメインチャンバと、第１ガス制御バルブを介してメインチャンバと流体連通するエッチングガス源と、第２ガス制御バルブを介してメインチャンバと流体連通する冷却／パージガス源と、第３ガス制御バルブを介してメインチャンバと流体連通する真空ポンプと、複数のガス制御バルブを制御するコントローラとを含み、それによって、エッチングガスおよび冷却／パージガスが、複数回にわたり、交互にメインチャンバ内へ導入され、そのメインチャンバは前記交互導入どうしの間に排気される。
【００１８】
エッチングガス源および冷却／パージガス源からのエッチングガスおよび冷却／パージガスは、それぞれ、試料が所望の程度にエッチングされるまで、メインチャンバ内へ交互に導入させることができる。
【００１９】
システムはさらに、第１ガス制御バルブとメインチャンバの間を流体連通させる膨張室と、膨張室とメインチャンバの間を流体連通させる第４ガス制御バルブとを含むことができる。コントローラは第１のガスバルブおよび第４ガスバルブを制御することができ、それによって、エッチングガスのメインチャンバ内への各導入工程の前に、前記エッチングガスが膨張室内へ導入される。
【００２０】
システムは、膨張室と真空ポンプとの間で流体連通する第５のガス制御バルブをさらに含むことができる。コントローラは複数のガス制御バルブを制御することができ、それによって、膨張室内のガスが、真空ポンプによって単独に直接、またはメインチャンバ内のガスの排気に呼応して排気され得る。
【００２１】
最後に、本発明は、ベーパーエッチングシステムであって、このシステムは、エッチングされる試料を支持するためのメインチャンバと、エッチングガス源と、冷却／パージガス源と、真空ポンプと、メインチャンバに結合され、かつ、メインチャンバがエッチングガス源からのエッチングガスの導入、真空ポンプによる排気（真空引き）、冷却／パージガス源からの冷却／パージガスの導入を選択的に受けることを可能にする複数のガス制御バルブと、複数のガス制御バルブを制御するコントローラを備え、これによって、メインチャンバが、順次、エッチングガス源からエッチングガスを受け、真空ポンプによって真空状態にされ、冷却／パージガス源から冷却／パージガスを受け、真空ポンプによって真空状態にされる。
【００２２】
メインチャンバは、複数回にわたり、順次、エッチングガス源からエッチングガスを収容し、真空ポンプによって真空状態にされ、冷却／パージガス源から冷却／パージガスを収容し、および、真空ポンプによって真空状態にされることが可能である。
【００２３】
複数のガス制御バルブは、エッチングガス源とメインチャンバの間を流体連通させる第１のガス制御バルブと、冷却／パージガス源とメインチャンバの間を流体連通させる第２のガス制御バルブと、メインチャンバと真空ポンプの間を流体連通させる第３のガス制御バルブとを含むことができる。
【００２４】
システムはさらに膨張室を含むことができる。コントローラは、複数のガス制御バルブを制御することができ、それによって、メインチャンバは、メインチャンバがエッチングガスを収容するのに先立って前記エッチングガスを受けて一時的に保持する膨張室を介して、エッチングガス源からエッチングガスを受ける。
【００２５】
あるいは、複数のガス制御バルブは、エッチングガス源と膨張室の間を流体連通させる第１のガス制御バルブと、膨張室とメインチャンバの間を流体連通させる第２のガス制御バルブと、冷却／パージガス源とメインチャンバの間を流体連通させる第３のガス制御バルブと、メインチャンバと真空ポンプの間を流体連通させる第４のガス制御バルブとを含むことができる。第５のガス制御バルブを設けて、膨張室と真空ポンプの間を流体連通させてもよい。
【００２６】
エッチングガスは、二フッ化キセノン、二フッ化クリプトン、または、フッ化ハロゲンとすることができる。冷却／パージガスは、ヘリウム、窒素、または、アルゴンとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１を参照すると、ベーパーエッチングガス源１０１、例えば、二フッ化キセノンなどのエッチングガスのシリンダが、好ましくは空気圧操作式バルブからなるバルブ１０２に接続されている。バルブ１０２は、各サイクルにおけるエッチングガス量を調節する中間チャンバとして働く膨張室１０３に接続されている。例示的一実施形態では、膨張室１０３は０．６リットルの容積を有する。しかし、膨張室１０３の容積は、例えば、０．１リットルと２０リットルの間或いはそれ以上の適切な及び／又は望ましい任意の容積であってよいため、これは本発明を限定するものではない。
【００２８】
膨張室１０３は、オプションとして、好ましくは空気圧式作動バルブからなるバルブ１１０を介して独立して排気される構成とすることができる。好ましくは、圧力センサ（Ｐ．Ｓ．）、例えば静電容量型ダイアフラムゲージが膨張室１０３と流体連通した状態で含まれる。さらに、膨張室１０３は、不活性ガスなどの他のガスを膨張室１０３に導入できるように、さらなる接続部およびバルブ（不図示）を、典型的にはニードルバルブ（同様に不図示）と共に備えることができる。膨張室１０３は、好ましくは空気圧作動バルブからなるバルブ１０４を介して、メイン真空チャンバ１０７に接続されている。メインチャンバ１０７は、それと流体連通した圧力センサ（Ｐ．Ｓ．）、例えば静電容量型ダイアフラムゲージを備えることができる。
【００２９】
冷却／パージガス源１０６、例えば冷却／パージガスのシリンダは、好ましくは空気圧作動バルブからなるバルブ１０５を介して、メインチャンバ１０７に接続されている。メインチャンバ１０７にエッチングされる試料が配置される。チャンバ１０７は、好ましくは空気圧操作式バルブからなるバルブ１０８を介して、好ましくはドライポンプからなる真空ポンプ１０９によって排気される。例示的な一実施形態ではメインチャンバ１０７は０．６リットルの容積を有する。しかし、メインチャンバ１０７は、その中でエッチングされる試料のサイズを収容するのに望ましい及び／又は必要であると当業者が判断する適切な或いは望ましい容積、例えば０．１リットル〜２０リットル、または、それ以上であってもよいため、これは、本発明を限定するものではない。
【００３０】
上述のシステム構成に対して米国特許第６，８８７，３３７号に記載されるような変更が予期され、その米国特許第６，８８７，３３７号は引用として本明細書に組み込まれる。これらの変更には、可変容量式の膨張室、複数の膨張室、および、複数のガス源が含まれるが、これらに限定されない。また場合によっては、例えば冷却のために有害ガスを使用する場合は、メインチャンバ１０７のパージと脱気のために、バルブ１０５および冷却／パージガス源１０６だけを使用するのではなく、専用のチャンバ通気接続を追加することが望ましいかもしれない。
【００３１】
さらに、二フッ化クリプトンなどの他の希ガスフッ化物、または、三フッ化臭素などのフッ化ハロゲンをエッチングに使用することも考えられる。さらに、これらのガスの組み合わせも考えられる。
【００３２】
典型的なエッチングのシーケンスでは、試料Ｓをメインチャンバ１０７内へ配置する。次に、真空ポンプ１０９をメインチャンバ１０７に接続しているバルブ１０８を開くことによって、メインチャンバ１０７が排気される。好ましくは、メインチャンバ１０７は例えば１ｔｏｒｒ未満まで、一例として約０．３ｔｏｒｒまで吸引または排気し、そこでバルブ１０８を閉じる。バルブ１０５を開いて、冷却／パージガス源１０６から冷却／パージガスをメインチャンバ１０７内へ約４００ｔｏｒｒ（但し１ｔｏｒｒ〜６００ｔｏｒｒの範囲であればよい）で流すことによって、メインチャンバ１０７の雰囲気をさらにパージしてもよく、次にバルブ１０５を閉じ、バルブ１０８を開いて、メインチャンバ１０７が再び吸引または排気される。これらのパージおよび減圧を典型的には３回またはそれ以上反復することで、二フッ化キセノンおよび他のエッチングガスと反応して多くの非シリコン材料を浸食するフッ化水素酸を生成する可能性のあるメインチャンバ１０７内の水蒸気および望ましくない大気成分ガスを最小限に抑える。
【００３３】
適切な時点で、真空ポンプ１０９を膨張室１０３に接続しているバルブ１１０を開くことで膨張室１０３が排気される。好ましくは、膨張室１０３は、例えば１ｔｏｒｒ未満まで、一例として約０．３ｔｏｒｒまで減圧され、そこでバルブ１１０を閉じる。好ましくは、真空ポンプ１０９による膨張室１０３の排気は、真空ポンプ１０９によるメインチャンバ１０７の排気とは無関係に生じさせることが可能である。しかし、膨張室１０３およびメインチャンバ１０７の排気は、必要であれば同時に発生することが可能と想定されるため、これは本発明を限定するものではない。
【００３４】
メインチャンバ１０７の雰囲気が十分な程度までパージされたら、バルブ１０２を開いて、ベーパーエッチングガス源１０１を膨張室１０３と接続する。膨張室１０３は十分な程度まで、例えば約０．３ｔｏｒｒかそれ以下まで雰囲気をパージされているので、エッチングガスは、ベーパーエッチングガス源１０１から膨張室１０３内へ、膨張室１０３内の圧力が好ましくは１ｔｏｒｒ〜１０ｔｏｒｒに達するまで（但し１ｔｏｒｒ〜６００ｔｏｒｒの間であればよく、一般的に圧力が高いほどガス源の加熱を必要とする）流れ込む。次にバルブ１０２を閉じ、続いてバルブ１０４を開き、これによって膨張室１０３内のエッチングガスが、バルブ１０８を介して真空ポンプ１０９によって膨張室１０３よりも低い圧力例えば０．０１ｔｏｒｒ〜１ｔｏｒｒまで減圧されているメインチャンバ１０７内へ流れる。膨張室１０３からメインチャンバ１０７内へ受けられたエッチングガスに対する試料Ｓの暴露に応じて、試料Ｓ上でエッチングが開始される。
【００３５】
試料Ｓをエッチングする一定の期間−すなわち典型的には数秒、すなわち１０秒未満例えば５秒−が経過した後にバルブ１０８が開かれる。バルブ１０４および１０８は開いており、かつ、バルブ１０２、１０５および１１０は閉じているため、開放バルブ１０４および１０８を介して膨張室１０３およびメインチャンバ１０７に対する真空ポンプ１０９の作用に応じて、メインチャンバ１０７内および膨張室１０３の双方内の圧力は減少する。メインチャンバ１０７内の圧力が０．０１ｔｏｒｒ〜１ｔｏｒｒの設定値まで低下すると、バルブ１０４および１０８を閉じる。ここで、バルブ１０５を開き、メインチャンバ１０７内の圧力が４００ｔｏｒｒ（１ｔｏｒｒ〜６００ｔｏｒｒであればうまく動作する）に達するまで、冷却／パージガス源１０６からメインチャンバ１０７内へ冷却／パージガス、例えば窒素を流すことで、試料Ｓの冷却が開始され、次にバルブ１０５を閉じる。バルブ１０５を閉じた後、試料Ｓの温度を例えばその元の温度または開始温度に近い所望の温度まで下げるために、冷却／パージガスを、例えば２０秒未満、一例として約１５秒の−但し非限定的な−十分な期間にわたってメインチャンバ１０７内に残留させる。その間、必要に応じて、膨張室１０３を約０．３ｔｏｒｒに達するまでバルブ１１０を介して排気しても良い。その後、次のエッチングサイクルに備えて、膨張室１０３に上述と同じ補充を行う。
【００３６】
試料Ｓの十分な冷却期間が経過すると、バルブ１０８を開くことでメインチャンバ１０７を排気し、上述したエッチングと冷却のサイクルを十分なエッチングが達成されるまで反復する。エッチングが完了すると、試料を配置するために使用されたのと同じ減圧およびパージからなるシーケンス、および、それに続くメインチャンバ圧力が大気圧に達するまでバルブ１０５を開いておく脱気工程を用いることで、試料Ｓを取り出すことができる。
【００３７】
図１に示されるシステムの動作を自動制御するためにコントローラ（Ｃ）を設けることができる。例えば、コントローラＣは、対応するチャンバ１０３および／または１０７内の圧力を検出する各圧力センサＰ．Ｓ．、および、各バルブ１０２、１０４、１０５、１０８、１１０に接続され、それらのシーケンスと動作を上述の要領で制御することができる。コントローラＣは適切で好都合であれば任意のものでよい。
【００３８】
便宜上、冷却／パージガスとして窒素を使用するとの開示が使用された。しかし、他のガスを単独または組み合わせて用いると改善が得られるかも知れない。例えば、ヘリウムの使用は、窒素よりも熱伝導率が高いために新たな利点が得られるかも知れない。より高い熱伝導率は、各サイクルに必要な冷却期間を短くできることを意味する。
【００３９】
本発明について好ましい実施形態を参照して説明した。上述した詳細な説明を読み理解した他の当業者は、容易な改変および変更を思いつくであろう。添付の特許請求の範囲あるいはその均等の範囲にある限りそれらの改変および変更のすべては本発明に含まれると解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による方法を実施可能な本発明によるベーパーエッチングシステムの概略図
【図１】
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