(57)【要約】  エッチングチャンバ内に載置されたサンプルをエッチングするシステムと方法において、複数の別々に保存されているエッチングガスのチャージが一度に、エッチング対象サンプルが載置されたエッチングチャンバ内に放出される。エッチングチャンバ内へのエッチングガスの所望の流れをサポートするために十分な量のエッチングガスが残っている間に、エッチングガスの各チャージの放出を終わらせる。少なくとも１つのエッチングガスのチャージの放出の間に、少なくとも１つのエッチングガスの放出済みチャージが再チャージされる。複数の別々に保存されているエッチングガスのチャージを一度に放出し、少なくともひとつのエッチングガスのチャージの放出中に、エッチングガスの少なくとも１つの放出済チャージを再チャージするプロセスは、サンプルが所望の程度にまでエッチングされるまで続けられる。
2009518826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチングガス源と、サンプルのエッチングが行われる主チャンバと、第１膨張チャンバと、第２膨張チャンバと、各膨張チャンバを前記主チャンバと前記エッチングガス源とに選択的に接続する手段とを備えたエッチングシステムによってサンプルをエッチングする方法であって、
（ａ）前記選択的接続手段を制御して、前記第１膨張チャンバが前記エッチングガス源からの所望の量のエッチングガスによってチャージされ、一旦チャージされるとそこから分離される工程、
（ｂ）前記選択的接続手段を制御して、チャージされた第１膨張チャンバを前記主チャンバに接続し、それによって前記第１膨張チャンバ中のエッチングガスのチャージが前記主チャンバに流れる工程、
（ｃ）前記第１膨張チャンバ内のエッチングガスが前記主チャンバに流れている間に、前記選択的接続手段を制御して、前記第２膨張チャンバに前記エッチングガス源から所望量のエッチングガスがチャージされ、一旦チャージされると、そこから分離される工程、
（ｄ）前記工程（ｃ）に引き続き、そして前記エッチングガスが前記第１膨張チャンバから前記主チャンバに流れている間に、前記選択的接続手段を制御して前記第１膨張チャンバを前記主チャンバから分離する工程、
（ｅ）前記工程（ｄ）に引き続き、前記選択的接続手段を制御して、チャージされた前記第２膨張チャンバを前記主チャンバに接続して、前記第２膨張チャンバ内のエッチングガスのチャージが前記主チャンバへ流れる工程、
（ｆ）前記第２膨張チャンバ内のエッチングガスが前記主チャンバに流れている間に、前記選択的接続手段を制御して、前記第１膨張チャンバに前記エッチングガス源から所望量のエッチングガスがチャージされ、一旦チャージされると、そこから分離される工程、
（ｇ）前記工程（ｆ）に引き続き、そして前記エッチングガスが前記第２膨張チャンバから前記主チャンバに流れている間に、前記選択的接続手段を制御して前記第２膨張チャンバを前記主チャンバから分離する工程、及び
（ｈ）前記工程（ｇ）に引き続き、前記選択的接続手段を制御してチャージされた前記第１膨張チャンバを前記主チャンバに接続し、この第１膨張チャンバ内のエッチングガスのチャージが前記主チャンバに流れる工程を有し、
前記主チャンバに対する前記第１膨張チャンバの分離と前記第２膨張チャンバの接続、及びこれらの逆の動作は、前記主チャンバへのエッチングガスの実質的に連続的な流れを維持するように行われる方法。
【請求項２】
更に、前記工程（ｃ）〜（ｈ）を反復する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記工程（ｄ）と工程（ｇ）との少なくとも一方における前記対応の膨張チャンバの分離は、前記膨張チャンバ内のエッチングガスの圧力、又は、前記主チャンバに流れるエッチングガスの流路に設けられている流れ制御バルブの開き位置、の少なくとも１つに応じて行われる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記工程（ａ），（ｃ）及び（ｆ）のそれぞれは、前記選択的制御手段を制御して、前記膨張チャンバに、更に、前記選択的接続手段に接続された不活性ガス源からの不活性ガスもチャージされる工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記不活性ガスは、窒素、ヘリウム、アルゴン、キセノン、又はこれらの組み合わせである請求項４に記載の方法。
【請求項６】
不活性ガスの各チャージは、前記エッチングガスのチャージの前記膨張チャンバへの導入の前、又は後に対応の膨張チャンバに導入される請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記主チャンバへの前記エッチングガスの流速を制御する工程、及び前記主チャンバ内の前記エッチングガスの圧力を制御する工程の少なくとも１つを更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
エッチングガス源と、サンプルのエッチングが行われる主チャンバと、第１膨張チャンバと、第２膨張チャンバと、各膨張チャンバを前記主チャンバと前記エッチングガス源とに選択的に接続する手段と、コントローラとを有する気相エッチングシステムであって、
前記コントローラは、前記第１膨張チャンバが、前記エッチングガス源から前に導入されたエッチングガスのチャージを前記主チャンバに導入している間に、前記選択的接続手段を連続制御して前記第２膨張チャンバに前記エッチングガス源からのエッチングガスをチャージするか、その逆に、第２膨張チャンバが、前記エッチングガス源から前に導入されたエッチングガスのチャージを前記主チャンバに導入している間に、前記選択的接続手段を連続制御して前記第１膨張チャンバに前記エッチングガス源からのエッチングガスをチャージする、そして、前記第１及び第２膨張チャンバの前記主チャンバへの同時接続を回避しながら、前記主チャンバへの実質的に一定の流れのエッチングガスを維持するように、各膨張チャンバを前記主チャンバに交互に接続するように前記選択的接続手段を連続制御するように構成された気相エッチングシステム。
【請求項９】
（１）前記主チャンバへのエッチングガスの流速を制御するための手段、及び（２）前記主チャンバ内のエッチングガスの圧力を制御するための手段の少なくとも１つを更に含む請求項８に記載の気相エッチングシステム。
【請求項１０】
更に、混合ガス（単数又は複数種）源を有し、ここで前記選択的接続手段は、各膨張チャンバを前記混合ガス源（単数又は複数種）にも選択的に接続する請求項８に記載の気相エッチングシステム。
【請求項１１】
前記エッチングガス源は、第１及び第２エッチングガス源を有し、ここで、前記選択的接続手段は、前記第１及び第２エッチングガス源を前記第１及び第２膨張チャンバにそれぞれ選択的に接続する構成、もしくは、
前記混合ガス源（単数又は複数種）は、第１及び第２混合ガス源（単数又は複数種）を有し、ここで、前記選択的接続手段は、前記第１及び第２混合ガス源（単数又は複数種）を前記第１及び第２膨張チャンバにそれぞれ選択的に接続する構成の少なくとも１つを有する請求項１０に記載の気相エッチングシステム。
【請求項１２】
更に、真空源を有し、ここで、前記選択的接続手段は、前記真空源を前記主チャンバに選択的に接続する請求項８に記載の気相エッチングシステム。
【請求項１３】
前記第１膨張チャンバ内の圧力に対応する信号を前記コントローラに対して出力する第１圧力センサ、
前記第２膨張チャンバ内の圧力に対応する信号を前記コントローラに対して出力する第２圧力センサ、及び
前記主チャンバ内の圧力に対応する信号を前記コントローラに対して出力する第３圧力センサのうちの少なくとも１つを更に有する請求項８に記載の気相エッチングシステム。
【請求項１４】
更に、換気用ガス源を有し、ここで、前記選択的接続手段は、前記換気用ガス源を前記主チャンバに選択的に接続する請求項８に記載の気相エッチングシステム。
【請求項１５】
前記選択的接続手段は、前記コントローラの制御下で作動する複数のバルブを有する請求項８に記載の気相エッチングシステム。
【請求項１６】
エッチングチャンバ内に載置されたサンプルをエッチングする方法であって、
（ａ）複数の別々に保存されたエッチングガスのチャージを、エッチングされるサンプルが載置されているエッチングチャンバに対して同時に、前記エッチングチャンバへのエッチングガスの実質的に一定の流れが維持され、かつ、前記エッチングチャンバ内へのエッチングガスの所望の流れをサポートするのに十分な量のエッチングガスが残っている間に、エッチングガスの各チャージの放出を終わらせるように、放出する工程、
（ｂ）エッチングガスの少なくとも１つのチャージの放出中に、前に放出された少なくともひとつのエッチングガスのチャージを再チャージする工程、及び
（ｃ）前記サンプルが所望の程度にエッチングされるまで、前記工程（ａ）及び（ｂ）を反復する工程を含む方法。
【請求項１７】
各放出は、対応するエッチングガスのチャージの圧力、又は、前記エッチングチャンバ内へエッチングガスを放出する流路に設けられているバルブの開き位置の少なくとも１つに応じて終わらされる請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
エッチングガスの各チャージは不活性ガスを含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記不活性ガスは、窒素、ヘリウム、アルゴン、キセノン、又はこれらの組み合わせである請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体材料および／又は基材などのサンプルの気相エッチング、詳しくは、サンプルを気相エッチングするシステムと方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体材料および／又は基材の気相エッチングは、二フッ化キセノンなどのガスを使用して行われる。具体的には、二フッ化キセノンエッチングにおいて、二フッ化キセノンガスは珪素やモリブデンなどの固体材料と反応し、材料が気相に変換されて除去される。これらの材料の除去がエッチングと呼ばれる。
【０００３】
Ｋｉｒｔ  Ｒｅｅｄ  Ｗｉｌｌｉｍａｎｓ，“Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｈｏｔ−Ｆｉｌａｍｅｎｔ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｄｅｖｉｃｅｓ”，博士論文，ＵＣ  Ｂｅｒｋｅｌｅｙ，１９９７年５月、ｐ．３９６，米国特許Ｎｏ．６，４０９，８７６及び米国特許Ｎｏ．６，２９０，８６４などに記載されているように、二フッ化キセノンに非エッチングガスを添加することによってエッチングプロセスに対する改善を提供することができる。二フッ化キセノンエッチングガスに非エッチングガスを添加することの利点は、米国特許Ｎｏ．６，２９０，８６４に記載されており、それには、残されるべき材料に対するエッチングされるべき材料のエッチングの比率である選択性の改善と、均一性が含まれる。これらパラメータの両方の増加によって、最終的に歩留まりが改善される。
【０００４】
二フッ化キセノンエッチングの一般的な方法は、パルス式エッチング法である。パルス式エッチングに関する情報は、Ｃｈｕ，Ｐ．Ｂ．；Ｊ．Ｔ．Ｃｈｅｎ；Ｒ．Ｙｅｈ；Ｇ．Ｌｉｎ；Ｊ．Ｃ．Ｐ．Ｈｕａｎｇ；Ｂ．Ａ．Ｗａｒｎｅｋｅ；Ｋ．Ｓ．Ｊ．Ｐｉｓｔｅｒ“Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ＰｕｌｓｅＥｔｃｈｉｎｇ  ｗｉｔｈ  Ｘｅｎｏｎ  Ｄｉｆｌｕｏｒｉｄｅ（二フッ化キセノンによるパルス式エッチングの制御）”；１９９７  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  −ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲＳ’９７，Ｃｈｉｃａｇｏ，ＵＳＡ，Ｊｕｎｅ  １６−１９，ｐｐ．６６５−６６８に見出すことができる。パルス式エッチングにおいて、二フッ化キセノンは、膨張チャンバと呼ばれる中間チャンバ内において固体から気体へと昇華され、その後、これを単数又は複数種の他のガスと混合することができる。すると、前記膨張チャンバ内のガス（単数又は複数種）は、エッチングチャンバ内に流れ込み、エッチング工程と称されるものによってサンプルをエッチングすることができる。次に、主チャンバは真空ポンプによって換気される、前記エッチング工程を含むこのサイクルが、エッチングサイクルと呼ばれる。これらのサイクルは、所望量のエッチングを達成するための必要に応じて繰り返される。
【０００５】
或いは、二フッ化キセノンエッチングは、米国特許Ｎｏ．６，４０９，８７６に記載されているもののような連続法を使用しても行うことが可能であり、そこでは、エッチング対象サンプルに対して二フッ化キセノンエッチングガスの連続流を提供するために流れコントローラに単一の容器が接続される。更に、流れコントローラの出口側と前記チャンバの入口との間においてエッチングガスに対して追加の不活性ガスを混合するための手段も記載されている。
【０００６】
通常、エッチングプロセスに対する、窒素などの不活性又は最小活性性のガスのさらなる添加は、二フッ化キセノンの昇華圧を考慮して行われなければならない。多くの場合、この追加の非エッチングガスの分圧は、二フッ化キセノンがそれ以下では気体で、それ以上では固体であるところの圧力である昇華圧よりも高い。２５℃では、二フッ化キセノンの昇華圧はおよそ４ｔｏｒｒである。パルス式エッチング中において、膨張チャンバが数ｔｏｒｒの二フッ化キセノンで満たされた後に、高圧の窒素などの他のガスを３０ｔｏｒｒなどの高圧まで、前記膨張チャンバに混入させることは珍しくない。しかしながら、米国特許Ｎｏ．６，４０９，８７６に記載されているもののような連続処理においては、二フッ化キセノンに混入される追加ガスの圧力は供給される二フッ化キセノンガスの圧力よりも低いものでなければならないだろう。このような制約がある理由は、もしも、追加ガスの圧力が、流れコントローラの出口とエッチングチャンバの入口との間の二フッ化キセノンの圧力よりも高ければ、それによって、二フッ化キセノンが流れコントローラに流れることが止められてしまうからである。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，４０９，８７６号明細書
【特許文献２】米国特許第６，２９０，８６４号明細書
【特許文献３】米国特許第６，４０９，８７６号明細書
【非特許文献１】Ｋｉｒｔ  Ｒｅｅｄ  Ｗｉｌｌｉｍａｎｓ，“Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  Ｈｏｔ−Ｆｉｌａｍｅｎｔ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｄｅｖｉｃｅｓ”，博士論文，ＵＣ  Ｂｅｒｋｅｌｅｙ，１９９７年５月、ｐ．３９６
【非特許文献２】Ｃｈｕ，Ｐ．Ｂ．；Ｊ．Ｔ．Ｃｈｅｎ；Ｒ．Ｙｅｈ；Ｇ．Ｌｉｎ；Ｊ．Ｃ．Ｐ．Ｈｕａｎｇ；Ｂ．Ａ．Ｗａｒｎｅｋｅ；Ｋ．Ｓ．Ｊ．Ｐｉｓｔｅｒ“Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ＰｕｌｓｅＥｔｃｈｉｎｇ  ｗｉｔｈ  Ｘｅｎｏｎ  Ｄｉｆｌｕｏｒｉｄｅ（二フッ化キセノンによるパルス式エッチングの制御）”；１９９７  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  −ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲＳ’９７，Ｃｈｉｃａｇｏ，ＵＳＡ，Ｊｕｎｅ  １６−１９，ｐｐ．６６５−６６８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、二フッ化キセノンガスが高圧の追加ガスの混合物とともに実質的に連続して流れることを可能にするシステムと方法を提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の要旨
持続時間の長い連続したエッチングを維持するために、本発明は、複数の膨張チャンバを利用し、それよって他の膨張チャンバが準備している間に一つの膨張チャンバをエッチングのための使用することが可能となる。
【００１０】
前記ガスは、ヘリウム、窒素又はアルゴンなどの任意の不活性ガスとすることができる。不活性ガスの混合物も可能である。尚、ここで、「不活性」という用語は、エッチング化学物質と最小限に反応する任意のガスを言い、これは非エッチングガスとも称される。
【００１１】
更に、二フッ化キセノンに追加して、又は、その代わりに、三フッ化臭素、などの他の気相化エッチングガスも使用することができる。
【００１２】
より具体的には、本発明は、エッチングガス源と、サンプルのエッチングが行われる主チャンバと、第１膨張チャンバと、第２膨張チャンバと、各膨張チャンバを前記主チャンバと前記エッチングガス源とに選択的に接続するための手段、とを備えるエッチングシステムによってサンプルをエッチングする方法に関する。該方法は、（ａ）前記選択的接続手段を制御して、それによって、該第１膨張チャンバに前記エッチングガス源から所望量のエッチングガスがチャージされ、一旦チャージされると、前記ガス源から分離されるようにする工程と、（ｂ）前記選択的接続手段を制御して、チャージされた前記第１膨張チャンバを前記主チャンバに接続して、それによって前記第１膨張チャンバのエッチングガスのチャージが前記主チャンバに流れるようにする工程と、そして（ｃ）前記第１膨張チャンバ内のエッチングガスが前記主チャンバへと流れている間に、前記選択的接続手段を制御して、それによって前記第２膨張チャンバが前記エッチングガス源からの所望量のエッチングガスによってチャージされ、更に、一旦チャージされると、そこから分離される工程と、（ｄ）前記工程（ｃ）の後に、エッチングガスが前記第１膨張チャンバから前記主チャンバに流れている間に、前記選択的接続手段を制御して、前記第１膨張チャンバを前記主チャンバから分離する工程と、（ｅ）前記工程（ｄ）の後に、前記選択的接続手段を制御してチャージされた前記第２膨張チャンバを前記主チャンバに接続し、それによって、第２膨張チャンバ中のエッチングガスのチャージが前記主チャンバに流れるようにする工程と、（ｆ）前記第２膨張チャンバ内のエッチングガスが前記主チャンバへと流れている間に、前記選択的接続手段を制御して、それによって、前記第１膨張チャンバに前記エッチングガス源から所望の量のエッチングガスがチャージされ、一旦、チャージされると、そこから分離される工程と、（ｇ）前記工程（ｆ）の後に、エッチングガスが前記第２膨張チャンバから前記主チャンバへと流れている間に、前記選択的接続手段を制御して、前記第２膨張チャンバを前記主チャンバから分離する工程と、（ｈ）前記工程（ｇ）の後に、前記選択的接続手段を制御してチャージされた前記第１膨張チャンバを前記主チャンバに接続し、それによって、前記第１膨張チャンバ中のエッチングガスのチャージが前記主チャンバに流れるようにする工程、とを有し、前記第１膨張チャンバの前記分離と前記第２膨張チャンバの前記主チャンバへの前記接続、あるいはその逆の分離と接続は、前記主チャンバに対するエッチングガスの実質的に連続した流れを維持するように行われる。
【００１３】
前記方法は、更に工程（ｃ）〜（ｈ）を反復する工程を含むことができる。
【００１４】
前記工程（ｄ）と工程（ｇ）との少なくとも１つにおける対応の膨張チャンバの分離は、前記膨張チャンバ内のエッチングガスの圧力、又は、前記主チャンバに流れるエッチングガスの流路に設けられている流れ制御バルブの開き位置、の少なくとも１つに応じて行われるように構成することができる。
【００１５】
工程（ａ），（ｃ）及び（ｆ）のそれぞれは、前記選択的接続手段を制御して、前記膨張チャンバに、前記選択的接続手段に接続された不活性ガス源からの不活性ガスもチャージされるようにする工程を含むことができる。
【００１６】
前記不活性ガスは、窒素、ヘリウム、アルゴン、キセノン、又はこれらの組み合わせとすることができる。
【００１７】
前記膨張チャンバへのエッチングガスの前記チャージの導入の前、又はその後、好ましくは、その後に、対応の膨張チャンバに不活性ガスの各チャージを導入することができる。
【００１８】
前記方法は、更に、前記エッチングガスの前記主チャンバへの流速を制御する工程、および／又は、前記エッチングガスの前記主チャンバ内の圧力を制御する工程、を含むことができる。
【００１９】
本発明は、更に、気相エッチングシステムに関し、該システムは、エッチングガス源と、サンプルのエッチングが行われる主チャンバと、第１及び第２膨張チャンバと、各膨張チャンバを前記主チャンバと前記エッチングガス源とに選択的に接続するための手段と、コントローラとを含み、前記コントローラは、前記第１膨張チャンバが前記エッチングガス源からそれに前に導入されたエッチングガスのチャージを前記主チャンバに導入している間に、前記第２膨張チャンバに前記エッチングガス源からのエッチングガスをチャージするように前記選択的接続手段を連続制御し、及びこれらを逆に操作し、そして、前記主チャンバ内へのエッチングガスの実質的に一定の流れを維持するように交互に各膨張チャンバを前記主チャンバに接続するように前記選択的接続手段を連続制御するように構成されている。
【００２０】
前記気相エッチングシステムは、更に、（１）前記エッチングガスの前記主チャンバへの流速を制御するための手段、および、（２）前記主チャンバ内のガスの圧力を制御するための手段、の少なくとも一方を含むことができる。
【００２１】
前記気相エッチングシステムは、更に、混合ガス源（単数又は複数種）を含むことができ、ここで、前記前記選択的接続手段は、各膨張チャンバを前記混合ガス源（単数又は複数種）にも選択的に接続する。
【００２２】
前記エッチングガス源は、第１及び第２エッチングガス源を含むことができ、ここで、前記選択的接続手段は、前記第１及び第２エッチングガス源を、それぞれ前記第１及び第２膨張チャンバに選択的に接続するように作動可能である。前記混合ガス源（単数又は複数種）は、第１及び第２混合ガス源（単数又は複数種）を含み、ここで、前記選択的接続手段は、前記第１及び第２混合ガス源（単数又は複数種）を、それぞれ前記第１及び第２膨張チャンバに選択的に接続するように作動可能である。
【００２３】
前記気相エッチングは、更に、真空源を備えることができ、ここで、前記選択的接続手段は、前記真空源を前記主チャンバに選択的に接続するように作動可能である。
【００２４】
前記気相エッチングシステムは、更に、以下のうちの少なくとも１つを含むことができる。すなわち、前記コントローラに対して、前記第１膨張チャンバ内の圧力に対応する信号を出力する第１圧力センサ、前記コントローラに対して、前記第２膨張チャンバ内の圧力に対応する信号を出力する第２圧力センサ、そして前記コントローラに対して、前記主チャンバ内の圧力に対応する信号を出力する第３圧力センサ。
【００２５】
前記気相エッチングシステムは、更に、換気用（venting）ガス源を含むことができ、ここで、前記選択的接続手段は、前記換気用（venting）ガス源を前記主チャンバに選択的に接続するように作動可能である。
【００２６】
前記選択的接続手段は、前記コントローラの制御下で作動する複数のバルブを含むことができる。
【００２７】
最後に、本発明は、エッチングチャンバ内に載置されたサンプルをエッチングする方法に関する。該方法は、（ａ）複数の別々に保存されているエッチングガスのチャージを、エッチング対象サンプルが載置されたエッチングチャンバ内に一度に放出し、前記エッチングチャンバへのエッチングガスの実質的に一定の流れが維持され、前記エッチングチャンバ内へのエッチングガスの所望の流れをサポートするために十分な量のエッチングガスが残っている間に、前記エッチングガスの各チャージの放出を終わらせる工程と、（ｂ）エッチングガスの少なくとも１つのチャージの放出中に、エッチングガスの少なくとも１つの放出済チャージを再チャージする工程と、そして（ｃ）前記サンプルが所望の程度にまでエッチングされるまで、前記工程（ａ）と（ｂ）を繰り返す、工程を有する。
【００２８】
各放出は、対応するエッチングガスのチャージの圧力、又は、前記エッチングチャンバ内へエッチングガスを放出する流路に設けられているバルブの開き位置、の少なくとも１つに応じて、終わらせることができる。
【００２９】
エッチングガスの各チャージは、窒素、ヘリウム、アルゴン、キセノン、などの不活性ガス、又はこれらの組み合わせ、を含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図面の簡単な説明
図１は、本発明によるエッチングシステムの略図、そして
図２は本発明による別のエッチングシステムの略図である。
【００３１】
発明の詳細な説明
図１を参照すると、通常は、二フッ化キセノンなどのエッチングガスのシリンダである気相エッチングガス源１２０は、遮断バルブ１１８に接続されている。遮断バルブ１１２及び１１４が、各サイクルにおけるエッチングガスの量を制御するための中間チャンバとして使用される膨張チャンバ１０６及び１０８に接続されている。膨張チャンバ１０６及び１０８は、オプションとして、遮断バルブ１１１及び１１５を介してそれぞれ独立に排気され得る。膨張チャンバ１０６及び１０８には、又、典型的には容量ダイアフラムゲージである圧力センサ１０５及び１０７も接続することができる。更に、膨張チャンバ１０６及び１０８は、窒素などの混合ガス（単数又は複数種）を膨張チャンバ１０６及び１０８内の二フッ化キセノンと混合することを可能にするべく遮断バルブ１１６及び１１７に対する追加の接続部を有する。入力される混合ガス（単数又は複数種）の流れを更に制御するべく、遮断バルブ１１６及び１１７と直列に、ニードルバルブ又はその他の流れ制御装置（図示せず）と追加の遮断バルブ（図示せず）を設けることも可能である。混合ガス（単数又は複数種）を、図１に図示されているように単一の混合ガス源から、又は、図２に図示されているように別々の混合ガス源から、遮断バルブ１１６および１１７に提供することができる。同様に、気相エッチングガスを、図１に図示されているように、単一の気相エッチングガス源１２０から、又は、図２に図示されているように別々の気相エッチングガス源１２０及び１２１から遮断バルブ１１２及び１１４に提供することができる。
【００３２】
膨張チャンバ１０６及び１０８は、遮断バルブ１０９及び１１０を含む流路を介して主チャンバ１２３に接続され、前記流路は、その後、二つの通路に分岐し、一方は追加の遮断バルブ１００及び１０２を備えて流れコントローラ１０１を通過し、他方は遮断バルブ１０４を介して前記流れコントローラ１０１をバイパスしている。流れコントローラ１０１は、Ｍｉｌｐｉｔａｓ，カリフォルニア米国のＣｅｌｅｒｉｔｙ社によって提供されているもののような、ＳＤＳ又はＳａｆｅ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、用に設計されているものなどの、低い圧力降下で流れを制御するように構成されたものである。
【００３３】
二フッ化キセノンガスは、又、遮断バルブ１１３を直接に流れることによって、前記膨張チャンバ１０６又は１０８を流れることなく、主チャンバ１２３に導入することができる。
【００３４】
主チャンバ１２３は、遮断バルブ１０３を介して、換気するか、もしくは、圧力を大気圧まで高めるために不活性ガスで充填することができる。或いは、遮断バルブ１０３は、遮断バルブ１０４の他方側において主チャンバ１２３への流路に配置することも可能である。
【００３５】
主チャンバ１２３内の圧力は、この主チャンバ１２３に接続され、好ましくは、容量ダイアフラムゲージである、圧力センサ１２２を介してモニタされる。主チャンバ１２３内の圧力は、この主チャンバ１２３と真空ポンプ１２６との間のコンダクタンスを調節する自動圧力コントローラ１２４を使用して制御される。そのような圧力コントローラは、米国マサチューセッツ州、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ  のＭＫＳ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社から入手可能である。真空ポンプ１２６は、好ましくは、ドライ式真空ポンプである。更に、主チャンバ１２３と真空ポンプ１２６との間の接続は、真空バルブ１２５によって完全に遮断することができる。
【００３６】
好ましくは、コントローラＣによって、本発明において、前記バルブ、流れコントローラ１０１および／又は自動圧力コントローラ１２４の全部又は一部の作動を制御する。しかしながら、前記遮断バルブ、流れコントローラ１０１および／又は自動圧力コントローラ１２４の１つ又はいくつかを手動制御することも考えられることから、そのことによって本発明は限定されるものではない。更に、圧力センサ１０５，１０７，１２２の単数又は複数種に、コントローラＣに対する出力部を備えさせ、これを、主チャンバ１２３を通るガスの流れを制御するために、前記流れコントローラ１０１および／又は自動圧力コントローラ１２４と共に、コントローラＣによっても利用可能とすることも可能である。
【００３７】
非限定的に、可変容量膨張チャンバ、二つ以上の膨張チャンバ、そして複数のガス源を含む、ここに参考文献として合体させる米国特許Ｎｏ．６，８８７，３３７に記載されているもののような、上述したシステムに対するその他の改造も考えられる。複数のガス源の追加は図２に図示され、ここでは、追加のガス源１２１と追加のバルブ１１９とが図示されている。追加のガス源を同様に追加することが可能である。
【００３８】
更に、二フッ化クリプトン、フッ化ハロゲン、又は三フッ化臭素などの他の希ガスフッ化物の使用もエッチング用に考えられる。又、これらのガスの組み合わせも考えられる。
【００３９】
１つの典型的なエッチングシーケンスは、サンプルＳを主チャンバ１２３に投入するものである。次に、主チャンバ１２３は、真空バルブ１２５と、真空ポンプ１２６を主チャンバ１２３に接続する自動圧力コントローラ１２４とを開放することによって換気される。通常、主チャンバ１２３は、０．３ｔｏｒｒまで降圧される。まず真空バルブ１２５を閉口し、遮断バルブ１０３及び１０４を開口し、非限定的に窒素などの換気用ガスを、換気用ガス源１２７から主チャンバ１２３に約４００ｔｏｒｒ（ただし、１ｔｏｒｒから６００ｔｏｒｒの間の任意のもので有効であろう）へと流しこむことによって、主チャンバ１２３から、更に、大気を取り除いてもよい。主チャンバ１２３内の水分及び不要な大気ガスを最小するために、これらのポンプ供給及び除去のシーケンスは、通常、３回以上繰り返される。最も重要なことは、水分は二フッ化キセノン及びその他のエッチングガスと反応してフッ化水素酸を形成する可能性があり、それが多くの非珪素材料を攻撃するということである。
【００４０】
その後、エッチングシーケンスは、以下のように進行することができる。膨張チャンバ１０６を、遮断バルブ１１１によって、圧力センサ１０５によるモニタで通常約０．３ｔｏｒｒまで換気し、その後、遮断バルブ１１８及び１１２を開放し、その後遮断することによって、圧力センサ１０５によるモニタで、所望の圧力（又は量）の気相エッチングガスまで充填（チャージ）する。次に、遮断バルブ１１６を開放し、その後遮断することによって、膨張チャンバ１０６を、更に、追加の混合ガスで、圧力センサ１０５によるモニタで特定の圧力（又は量）まで充填（チャージ）することができる。その後、膨張チャンバ１０８を、膨張チャンバ１０６内の圧力をモニタするために圧力センサ１０７を使用した遮断バルブ１１５（真空）、１１８及び１１４（気相エッチングガス）及び１１７（混合ガス）の制御された開放と遮断とによって、同様に、気相エッチングガスと混合ガス（単数又は複数種）とでチャージすることができる。
【００４１】
膨張チャンバ１０６がエッチングのために使用されている間、膨張チャンバ１０８を上述したようにチャージすることができる。膨張チャンバ１０６が上述したようにしてチャージされた後に、この膨張チャンバ１０６をエッチングのために使用するために、流れコントローラ１０１を、手動、又は、コントローラＣによって、通常、数標準立方センチメートル（ｓｃｃｍ）の流れの範囲の設定点流速にセットする。自動圧力コントローラ１２４も、手動、又は、コントローラＣによって、通常は約１ｔｏｒｒである設定点圧にセットされる。遮断バルブ１０９，１００及び１０２、そして真空バルブ１２５を開放することによってエッチングが開始される。これらの遮断バルブが開放されている間、膨張チャンバ１０６からのガス混合物の流れは、前記設定点流速に制御され、主チャンバ１２３内の圧力も前記設定点圧まで上昇する。
【００４２】
エッチングが進行するにつれて、膨張チャンバ１０６内の圧力は降下するので、主チャンバ１２３に対するエッチングガス混合物の設定流速を維持するためには、流れコントローラ１０１はその内部制御バルブ（図示せず）を開放し続けることが必要となる。流れコントローラ１０１の前記制御バルブが、例えば、その完全開放状態の約９０％に近づくと、十分な確率で、流れコントローラ１０１を通る流速は前記設定点流速以下へと低下し始めるであろう。
【００４３】
従って、この時点で、遮断バルブ１０９が閉じられ、遮断バルブ１１０が開放され、それによって、主チャンバ１２３へのエッチングガス混合物が膨張チャンバ１０８から来る。好ましくは、前記遮断バルブ１０９の閉じ操作と、前記遮断バルブ１１０の開放操作とは、主チャンバ１２３へのエッチングガス混合物の実質的に連続した流れを維持するように行われる。この目的のために、遮断バルブ１１０を、遮断バルブ１０９が閉じられる前、その後、又はそれと実質的に同時に開放することができると考えられる。好ましくは、遮断バルブ１１０は、遮断バルブ１０９が閉じられる数秒前に開放され、これによって膨張チャンバ１０８と１０６の両方が接続されてエッチングガス混合物を主チャンバ１２３へ供給する。遮断バルブ１０９と１１０とが共に開放された時に高圧側の膨張チャンバ１０８から低圧側の膨張チャンバ１０６へのエッチングガス混合物の流れを避けるために、適当な逆流防止構造（図示せず）を、遮断バルブ１０９を通過するエッチングガス混合物の流路に組み込み、エッチングガス混合物が膨張チャンバ１０８から膨張チャンバ１０６に流れることを回避又は阻止してもよい。この逆流防止構造は、コントローラＣに接続されてエッチングガス混合物の流れ方向を測定して、それに応答して、エッチングガス混合物の膨張チャンバ１０８から膨張チャンバ１０６への流れが検出されると遮断バルブ１０９を閉じるように構成されたセンサと、膨張チャンバ１０８から膨張チャンバ１０６へのエッチングガス混合物の流れを回避又は阻止するチェックバルブ、又は、その他の適当および／又は好適な手段、を備えるものとすることができる。
【００４４】
エッチングガス混合物源の膨張チャンバ１０６から膨張チャンバ１０８への切り替え中に、流れコントローラ１０１の入口側への圧力は急速に増大するであろう。このような急激な圧力増加を相殺するために、エッチングガス混合物の流速を前記設定点流速又はその付近の流速に維持するために、両膨張チャンバ間の切り替え中に、流れコントローラ１０１中のバルブ位置の予防調節（例えば、部分閉鎖）を行うことが考えられる。
【００４５】
エッチングプロセスが進むにつれて、膨張チャンバ１０８内の圧力は降下し、そこで、流れコントローラ１０１は、主チャンバ１２３へのエッチングガス混合物の設定点流速を維持するためにその制御バルブを開け続ける。流れコントローラ１０１の前記制御バルブが、例えば、その完全開放状態の約９０％に近づくと、遮断バルブ１１０は閉じられ、遮断バルブ１０９が開放されて、それにより、主チャンバ１２３へのエッチングガス混合物は再び膨張チャンバ１０６から流れてくる。好ましくは、前記遮断バルブ１１０の閉じ操作と、前記遮断バルブ１０９の開放操作とは、主チャンバ１２３へのエッチングガス混合物の実質的に連続した流れを維持するように行われる。この目的のために、遮断バルブ１０９を、遮断バルブ１１０が閉じられる前、その後、又はそれと実質的に同時に開放することができると考えられる。好ましくは、遮断バルブ１０９は、遮断バルブ１１０が閉じられる数秒前に開放され、これによって膨張チャンバ１０８と１０６の両方が接続されてエッチングガス混合物を主チャンバ１２３へ供給する。遮断バルブ１０９と１１０とが共に開放された時に高圧側の膨張チャンバ１０６から低圧側の膨張チャンバ１０８へのエッチングガス混合物の流れを避けるために（後述する）、別の適当な逆流防止構造（図示せず）を、遮断バルブ１１０を通過するエッチングガス混合物の流路に組み込み、エッチングガス混合物が膨張チャンバ１０６から膨張チャンバ１０８に流れることを回避又は阻止してもよい。あるいは、膨張チャンバ１０６から膨張チャンバ１０８へ、又はその逆、のエッチングガス混合物の流れを避けるため、又は阻止するために、単一の逆流防止構造を、両遮断バルブ１０９及び１１０を通るエッチングガス混合物の流路に使用することも可能である。
【００４６】
好ましくは、上述したように、エッチングガス混合物の流速が、例えば、上述した所定の流速から逸脱することを回避するために、エッチングガス混合物源を一方の膨張チャンバから他方の膨張チャンバに切り替える時に、流れコントローラ１０１のバルブの位置を予防調節（例えば、部分閉鎖）することができる。
【００４７】
主チャンバ１２３へのエッチングガス混合物源の膨張チャンバ１０６から膨張チャンバ１０８への切り替えのすぐ後、膨張チャンバ１０６は換気され、再び上述したようにチャージされて、それは、膨張チャンバ１０８がもはや十分なエッチングガス混合物流をサポートすることが出来なくなった時に、使用できるようになる。同様に、主チャンバ１２３へのエッチングガス混合物源の膨張チャンバ１０８から膨張チャンバ１０６への切り替えのすぐ後、膨張チャンバ１０８は換気され、再び上述したようにチャージされて、それは、膨張チャンバ１０６がもはや十分なエッチングガス混合物流をサポートすることが出来なくなった時に、使用できるようになる。この主チャンバ１２３へのエッチングガス混合物源の両膨張チャンバ１０６及び１０８間の交替のシーケンスは、サンプルＳが所望程度にエッチングされるまで、又は、サンプルＳが所望時間エッチングされるまで、続けられる。好ましくは、両膨張チャンバ１０６及び１０８間の交替のシーケンスは、サンプルＳがエッチングされている時間の間に主チャンバ１２３を通るエッチングガス混合物の実質的に一定の流速を維持するように行われる。
【００４８】
流れコントローラ１０１の制御バルブの位置は膨張チャンバが所定の流速を維持する能力を推定するための１つの手段ではあるが、膨張チャンバ１０６及び１０８の一方又は両方の内部の圧力を、センサ１０５及び１０７によって調べることを含むその他の手段も可能である。膨張チャンバ内の圧力を調べる場合、ルックアップテーブル、過去の結果、又は分析モデルからの測定を使用してエッチング中にどの圧力で両膨張チャンバ間を切り替えるかを決定することができる。
【００４９】
ここに参考文献として合体させる米国特許Ｎｏ．６，８８７，３３７に記載されているように、流れコントローラ１０１の入口で一定の圧力を維持するように連続的に座屈可能な可変容量膨張チャンバを使用することができる。しかしながら、本発明においては、両膨張チャンバ間でいつ切り替えるかを決定するために、その膨張チャンバが座屈した百分率を組み入れることが必要であろう。具体的には、一方の膨張チャンバが完全な座屈状態に近づきつつある時に、他方の膨張チャンバが使用されるべきである。尚、流れコントローラ１０１の入口での圧力は、エッチング中に膨張チャンバが座屈する速度によって制御することが可能であるということを銘記しておかなければならない。
【００５０】
以上、本発明を好適実施例を参照して説明した。上述の詳細説明を読んで理解することによって他者は自明な改造及び改変構成に想到するであろう。本発明は、添付のクレームの範囲又はそれらの均等物に含まれる限りにおいてそのような改造及び改変構成の全てを含むものと理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明によるエッチングシステムの略図
【図２】本発明による別のエッチングシステムの略図
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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