JP5144352B2 - エッチング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガスにより試料をエッチングするエッチング装置に関するものである。

従来、半導体集積回路装置、センサチップ、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)デバイス等の製造工程では、試料の対象部分（シリコン、モリブデン等）をエッチングするために二フッ化キセノンガス（ＸｅＦ_２）等の反応性を有するガスが用いられている。通常、二フッ化キセノンは、無色結晶の形で供給される。エッチング装置は、結晶の二フッ化キセノンをガス化してエッチング室へと供給する。特許文献１には、装置の処理能力向上のため、昇華した二フッ化キセノンガスを連続的にエッチング室へ供給するエッチング装置が開示されている。

このエッチング装置では、ガスがエッチング室内に滞留する時間が短いため、対象物と反応しない二フッ化キセノンガスがエッチング室から排出される、つまり、この装置では、二フッ化キセノンガスが浪費されることとなる。二フッ化キセノンの結晶は比較的高価であるため、問題となる。

上記問題点に対し、例えば特許文献２には、２つの膨張チャンバを有し、一方の膨張チャンバからエッチング室へとガスを供給する間に他方の膨張チャンバに昇華したガスを充填することで、効率的にガスを供給するエッチング装置が開示されている。また、特許文献２には、可変体積膨張チャンバを有し、可変体積膨張チャンバをへこませるプロセスにより、二フッ化キセノンガスを高い圧力でエッチング室に供給するエッチング装置が開示されている。
特開平１０−３１７１６９号公報 特表２００４−５２５２５３号公報

ところで、エッチング処理が行われると、試料の周囲に反応生成物が発生する等して二フッ化キセノンガスが試料と反応し難くなる。そのため、上記特許文献２のように、所定時間経過後にエッチング室内の気体を排出し、再び二フッ化キセノンガスを供給することで効率的にエッチング処理が行われるようになっている。ところが、この排出される気体の中には、反応していない二フッ化キセノンガスが含まれているため、エッチング室に供給された二フッ化キセノンガスの一部が無駄に消費されてしまう。なお、このような問題は、近年の試料の大型化によるエッチング室の大型化に伴って、１度に供給される二フッ化キセノンガスが増加しているため、顕著なものとなってきている。

そこで、エッチング室の容量を小さくして排出される気体の量を減少させることが考えられる。しかしながら、一般に試料は外部から搬送装置により搬入されるため、エッチング室内に搬送装置が進入可能なスペースを確保しなければならず、エッチング室の容量を小さくして二フッ化キセノンガスの消費量を抑えることは困難であった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、反応性ガスの消費量を抑えることができるエッチング装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ガス供給源内の原料を気化させたガスをエッチング室に供給し、該エッチング室内に搬入された試料をエッチングするエッチング装置であって、前記エッチング室内で移動可能に支持され、前記エッチング室内を、前記試料をエッチングする処理空間と、前記処理空間に供給する前記ガスを一時的に貯留する貯留空間とに区画するとともに、前記処理空間と前記貯留空間との間で前記ガスを流通不能にするステージと、前記処理空間と前記貯留空間とを連通する配管と、前記配管に設けられたバルブを開閉制御して前記ガスを前記処理空間に供給する制御装置とを備えた。

同構成によれば、エッチング室内は、ステージが移動することで試料がエッチングされる処理空間と、処理空間に供給するガスを一時的に貯留する貯留空間とに区画されるとともに、処理空間と貯留空間との間でガスが流通不能にされる。そして、貯留空間から配管を介してガスが供給されることで、処理空間内にてエッチングが行われる。そのため、エッチング室内に搬送装置が進入可能なスペースを確保しつつ、試料をエッチングする処理空間の容量を小さくすることができる。これにより、反応せずに排出される二フッ化キセノンの量を減少させ、反応性ガスの消費量を抑えることができる。また、貯留空間はバッファとして機能させることができるため、別途バッファを設ける場合に比べ、エッチング装置の部品点数を削減することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエッチング装置において、前記エッチング室と前記ガス供給源とにそれぞれ前記制御装置により開閉制御されるバルブを有する配管を介して接続され、前記貯留空間の容量よりも大きな容量に設定されたバッファを備えた。同構成によれば、バッファと貯留空間とが直列に接続される。そして、バッファの容量が処理空間の容量より大きく設定されているため、バッファから貯留空間にガスを供給した後、ガス供給源からバッファに対してガスを供給する場合に、貯留空間に供給した分だけバッファにガスを供給すればよいため、原料を気化させたガスの供給時間を短くできる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のエッチング装置において、前記エッチング室は、上方向に開口した第１開口を有し、前記ステージが内部で上下方向に沿って移動可能に設けられる第１チャンバと、前記第１開口よりも小さい第２開口を有し、前記第１開口と前記第２開口とを対向させて設けられる第２チャンバとを備え、前記ステージは前記第２開口を閉塞可能な板状に形成され、前記ステージが前記第２チャンバの開口端に当接し前記第２開口が閉塞された状態で、前記第２チャンバと前記ステージとにより前記処理空間が区画形成されるようにした。同構成によれば、板状に形成されたステージが第１チャンバの開口端に当接することで第１開口が閉塞されて、処理空間が区画形成されるため、例えばステージに試料が載置される凹部を形成する等、ステージや第１及び第２チャンバを複雑な形状にしなくともよく、エッチング装置を簡単な構成にすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のうちの何れか一項に記載のエッチング装置において、前記貯留空間から前記処理空間に前記ガスを供給し前記処理空間と前記貯留空間との間のバルブを閉路した後、前記貯留空間の気体を排気する排気手段を備えた。同構成によれば、処理空間と貯留空間との間のバルブを開路すると処理空間内で試料がエッチングされて反応物が生成される。この反応物はバルブが開路していることで貯留空間に進入する。このため、貯留空間の気体を排出する構成とすることで、その貯留空間より上流側に反応生成物が進入するのを防止する、つまり上流側の汚染を防止できる。

本発明によれば、反応性ガスの消費量を抑えることが可能なエッチング装置を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、このエッチング装置には、内部に載置された半導体ウェハなどの試料Ｗを処理するためのエッチング室１１が設けられている。エッチング室１１は配管１２を介して容量が固定されたバッファ１３に接続されるとともに、バッファ１３は配管１４を介してガス供給源としてのシリンダ１５に接続されている。そして、エッチング室１１内には、試料Ｗの所定部位（例えばＭＥＭＳの犠牲層）をエッチングするためのエッチングガスがシリンダ１５から供給される。本実施形態では、エッチングガスとして二フッ化キセノン（ＸｅＦ_２）ガスが用いされている。二フッ化キセノンは常温常圧で固体である。そして、ガス化された二フッ化キセノンがシリンダ１５からバッファ１３、バッファ１３からエッチング室１１へと供給される。

バッファ１３及びシリンダ１５にはそれぞれヒータ１３ａ，１５ａが設けられている。ヒータ１３ａ，１５ａはそれぞれ個別に温度制御可能に制御装置１６と接続されている。また、制御装置１６は、エッチング室１１を温度調整するためのヒータ１１ａと接続されている。なお、図では省略しているが、配管１２，１４にも、制御装置１６に接続され配管内面への二フッ化キセノンガスの凝縮を防止するための温度調整部材（ヒータ）が設けられている。また、各配管１２，１４には、それぞれバルブ１２ａ，１４ａが設けられている。各バルブ１２ａ，１４ａは、それぞれ個別に開閉制御可能に制御装置１６と接続されている。

次に、エッチング室１１の構成について説明する。
エッチング室１１は、ステージ２１の移動により、試料Ｗをエッチングする処理空間２２と、該処理空間２２に供給する二フッ化キセノンガスを一時的に貯留する貯留空間２３とに区画されるとともに、該ステージ２１により処理空間２２と貯留空間２３との間で二フッ化キセノンガスが流通不能となるようになっている。従って、バッファ１３と貯留空間２３とにより、複数（２つ）のバッファが処理空間２２とシリンダ１５との間に直列に接続されるようになっている。なお、貯留空間２３の容量は、バッファ１３の容量に比べて小さくなっている。

具体的には、図２に示すように、エッチング室１１は、有底円筒状に形成された第１チャンバ２４及び第２チャンバ２５を備えている。第１チャンバ２４は上方（図２における上側）に開口した第１開口２６を有するとともに、第２チャンバ２５は下方（図２における下側）に開口した第２開口２７を有している。第２開口２７は、第１開口２６よりも小径に形成されている。そして、第１チャンバ２４には、第１開口２６と第２開口２７とが対向するようにして第２チャンバ２５が固定されている。第２チャンバ２５の外径は、第１チャンバ２４の内径（第１開口２６の直径）よりも大きく形成されており、第１開口２６は第２チャンバ２５によって閉塞され、エッチング室１１内の気密が保たれるようになっている。

第１チャンバ２４の側壁２８には、試料Ｗを搬出入するための搬送口２８ａが形成されるとともに、搬送口２８ａには、該搬送口２８ａを閉塞可能なゲート２９が設けられている。ゲート２９には、シール部材（例えば、Ｏリング）３０が設けられており、ゲート２９が閉じた状態で、エッチング室１１内の気密を保つようになっている。また、第１チャンバ２４には配管１２が接続されており、シリンダ１５（バッファ１３）から二フッ化キセノンが貯留空間２３内に供給されるようになっている。

第２チャンバ２５の上底３１の下方には、円盤状に形成されるとともに、多くの貫通孔を有するシャワー板（拡散板）３２がステージ２１と対向して配置されている。シャワー板３２は、上下方向に複数段（本実施形態では、２段）設けられており、各シャワー板３２に形成されたそれぞれの貫通孔が同軸上に位置しないように配置されている。

ステージ２１は、第１チャンバ２４の内径よりも小さく且つ第２チャンバ２５の内径（第２開口２７の直径）よりも大きな円板状の基台３３と、基台３３上に固定され、第２チャンバ２５の内径よりも小径の載置台３４とからなる。基台３３の外周縁における上面側には、第２チャンバ２５の内径よりも大径のシール部材３５が設けられている。また、基台３３の下端には柱状の支持部材３６を介して支持台３７が接続されるとともに、支持台３７には、同支持台３７を上下方向に移動可能なアクチュエータ３８が接続されている。従って、ステージ２１は、アクチュエータ３８によって、第１チャンバ２４内で上下方向に移動可能に設けられている。アクチュエータ３８は、制御装置１６が接続されており、その動作が制御されるようになっている（図１参照）。また、第１チャンバ２４と各支持部材３６との間には、エッチング室１１内の気密を保つためのシール部材３９が設けられている。さらに、載置台３４上には、試料Ｗが載置されるとともに、その上面には、その外周に沿って試料Ｗの位置ずれを防止する固定部材３４ａが設けられている。

そして、図３に示すように、ステージ２１が上方に移動し、基台３３の外周縁が第２チャンバ２５の開口端としての下端２５ａに当接することで、エッチング室１１内が処理空間２２と貯留空間２３とに区画されるようになっている。貯留空間２３は第１チャンバ２４とステージ２１とにより区画形成されており、処理空間２２は第２チャンバ２５とステージ２１とにより区画形成されている。

図１に示すように、エッチング室１１は配管４１，４２を介してドライポンプ（ＤＰ）４３に接続されている。詳しくは、ドライポンプ４３と第１チャンバ２４内とが配管４１によって接続されて、貯留空間２３内の気体が排出可能になっている。また、ドライポンプ４３と第２チャンバ２５とが配管４２によって接続されて、処理空間２２内の気体が排出可能になっている。従って、制御装置１６、配管４１及びドライポンプ４３によって排気手段が構成される。なお、ドライポンプ４３は制御装置１６と接続されており、その動作が制御されるようになっている。また、各配管４１，４２にはそれぞれバルブ４１ａ，４２ａが設けられており、各バルブ４１ａ，４２ａは、開閉制御可能に制御装置１６と接続されている。また、ドライポンプ４３は、配管４４を介してバッファ１３と接続されている。配管４４にはバルブ４４ａが設けられており、同バルブ４４ａは制御装置１６と個別に開閉制御可能に接続されている。

本実施形態では、第１チャンバ２４及び第２チャンバ２５には、配管４５が接続されて貯留空間２３と処理空間２２とが連通されており、同配管４５を介して貯留空間２３と処理空間２２との間で気体が移動可能になっている。配管４５には、バルブ４５ａが設けられており、バルブ４５ａは、開閉制御可能に制御装置１６と接続されている。図３に示すように、配管４５は、第１チャンバ２４の側壁２８と第２チャンバ２５の上底３１との間に接続されている。そして、配管４５を介して供給された二フッ化キセノンガスは、シャワー板３２により試料Ｗ上に均一に拡散するようになっている。

このエッチング装置は、処理空間２２の圧力よりも貯留空間２３の圧力が高く設定されるとともに、ガスの供給元であるシリンダ１５内の圧力が貯留空間２３の圧力よりも高くなるように設定されている。さらに、このエッチング装置は、バッファ１３内の圧力が貯留空間２３の圧力以上、シリンダ１５の圧力以下となるように設定されている。つまり、本実施形態のエッチング装置は、バルブの開閉のみにより、二フッ化キセノンガスを、シリンダ１５からエッチング室１１に供給するとともに、エッチング室１１内の圧力を所定温度における二フッ化キセノンの固体蒸気圧とするように構成されている。

次に、エッチング装置の動作について説明する。
（Ａ）制御装置１６は、先ず、試料Ｗをエッチング室１１内に搬入する。具体的には、図２に示すようにステージ２１が第１チャンバ２４の下端に当接せず、エッチング室１１内が処理空間２２と貯留空間２３とに区画されていない状態で、ゲート２９を開き、一点鎖線で示す搬送装置５１によって試料Ｗがエッチング室１１内に搬入される。なお、試料Ｗを支持するアーム５２は、フォーク状に形成されている。そして、ステージ２１内に設けられた図示しないリフトピンが上昇してアーム５２に支持された試料Ｗを受け取り、搬送装置５１がエッチング室１１から退出した後に、リフトピンが下降することで試料Ｗがステージ２１上に載置されるようになっている。続いて、制御装置１６は、ゲート２９を閉じ、ステージ２１を上昇させてエッチング室１１内を処理空間２２と貯留空間２３とに区画する。

（Ｂ１）ステージ２１上に試料Ｗが搬入されると、制御装置１６は、ドライポンプ４３を駆動し、処理空間２２、貯留空間２３及びバッファ１３内の気体を排出し、処理空間２２、貯留空間２３及びバッファ１３内を高真空とする。この時、バルブ１４ａは閉路されていなければならないが、バルブ１２ａ，４５ａは閉路、開路の何れでもよい。この後、制御装置１６は開路状態にあるバルブを閉路する。

（Ｂ２）制御装置１６は、バルブ１４ａを開路して二フッ化キセノンガスをシリンダ１５からバッファ１３に供給した後、バルブ１４ａを閉路する。次に、制御装置１６は、バルブ１２ａを開路して二フッ化キセノンガスをバッファ１３から貯留空間２３に供給した後、バルブ１２ａを閉路する。

（Ｃ１）制御装置１６は、バルブ４５ａを開路する。すると、貯留空間２３内の二フッ化キセノンガスが、配管４５を介して処理空間２２内に供給される。このとき、貯留空間２３内のガスが、貯留空間２３及び処理空間２２内に充填される。制御装置１６は、貯留空間２３と処理空間２２とが同圧になると、バルブ４５ａを閉路する。詳細には、制御装置１６は、予め実験等により貯留空間２３と処理空間２２とが同圧となる時間を求め、その時間経過後にバルブ４５ａを閉路する。

（Ｃ２）バルブ４５ａの閉路によりエッチング室１１内に閉じこめられた二フッ化キセノンガスは、試料Ｗの対象（例えばモリブデン）をエッチングする。なお、このエッチングを行う時間は、処理空間２２に供給する二フッ化キセノンガスの量（圧力）と二フッ化キセノンガスの反応速度とに基づいて最適な時間が予め算出、又は実験により求められている。

（Ｃ３）制御装置１６は、バルブ４２ａを開路し、ドライポンプ４３を駆動して処理空間２２内の気体を吸い出し、処理空間２２内の圧力を高真空とする。これにより、制御装置１６は、エッチングに使用されたガス、及び反応生成物を処理空間２２から排出する。

（Ｃ４）制御装置１６は、バルブ４１ａを開路し、ドライポンプ４３を駆動して貯留空間２３内の気体を吸い出し、貯留空間２３内の圧力を高真空（例えば２０ｍＴｏｒｒ（ミリトール））とした後、バルブ４１ａを閉路する。

貯留空間２３内の気体を吸い出すことにより、処理空間２２内にて生成された反応生成物が、ガス供給経路における上流側に移動するのを防ぐ。即ち、バルブ４５ａを開路し、処理空間２２に対して二フッ化キセノンガスの供給を開始すると、供給される二フッ化キセノンガスにより試料Ｗがエッチングされる。このエッチングにより貯留空間２３内では、フッ化物（反応生成物）が生成される。この反応生成物の一部は、処理空間２２内から配管４５を介して貯留空間２３内へと移動する。この状態において、次の二フッ化キセノンガスをバッファ１３から貯留空間２３へと供給するべくバルブ１２ａを開路すると、反応生成物が貯留空間２３からバッファ１３へと移動し、二フッ化キセノンガスの純度を低下させる。このため、バッファ１３に比べ容量が小さな貯留空間２３の気体を排出することで、短時間で反応生成物を排出することができる。このとき、貯留空間２３から排出される気体は反応生成物が混じった二フッ化キセノンであるが、貯留空間２３の容量を小さく設定することにより、排出される二フッ化キセノンガスの量を、フロー処理により無駄に排出される二フッ化キセノンガスの量よりも少なくすることができる、つまり高価な二フッ化キセノンガスの消費量を低減することができる。

（Ｃ５）制御装置１６は、バルブ１２ａを開路し、バッファ１３内の二フッ化キセノンガスを、配管１２を介して貯留空間２３へと供給する。このとき、バッファ１３の容量は、貯留空間２３の容量よりも大きく設定されているため、バッファ１３から貯留空間２３へのガス供給は、短時間に終了する。貯留空間２３内の気体を排出後にこの処理を行うことにより、貯留空間２３内に所定圧力の二フッ化キセノンガスを供給することができる。

（Ｃ６）制御装置１６は、シリンダ１５からバッファ１３へ二フッ化キセノンガスを供給する。このとき、シリンダ１５からバッファ１３へのガス供給は、バッファ１３における減少分、つまりバッファ１３から貯留空間２３へ供給したガスの量だけ、シリンダ１５からバッファ１３に供給すればよい。なお、シリンダ１５は、二フッ化キセノンの蒸気圧が所定圧となる温度（４０℃）に加熱されている。従って、シリンダ１５内の二フッ化キセノンは昇華し、シリンダ１５とバッファ１３との間のバルブ１４ａを開路することにより、バッファ１３内を、シリンダ１５内と同じ圧力とする。制御装置１６は、バッファ１３とシリンダ１５とが同圧になるとバルブ１４ａを閉路する。詳細には、制御装置１６は、予め実験等によりバッファ１３とシリンダ１５とが同圧となる時間を求め、その時間経過後にバルブ１４ａを閉路する。

次に、エッチング室１１に対する１回のガス供給に対する上記処理の流れを図４に従って説明する。
時刻ｔ０から時刻ｔ１の期間において、上記（Ｃ１）の処理を行う。つまり、制御装置１６は時刻ｔ０にバルブ４５ａを開路し、時刻ｔ１においてバルブ４５ａを閉路する。

時刻ｔ１から時刻ｔ６の期間において、上記（Ｃ２）の処理を行う。この期間において、制御装置１６は、処理空間２２以外に実行可能な処理を、エッチング処理と平行に行う。即ち、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間において、制御装置１６は、上記（Ｃ４）の処理を行う。つまり、制御装置１６は、時刻ｔ１においてバルブ４１ａを開路するとともにドライポンプ４３を駆動し、時刻ｔ２においてバルブ４１ａを閉路するとともにドライポンプ４３を停止する。

次に、時刻ｔ２から時刻ｔ６の期間において、制御装置１６は、上記（Ｃ６）の処理を行う。つまり、制御装置１６は、時刻ｔ２においてバルブ１４ａを開路し、時刻ｔ６においてバルブ１４ａを閉路する。

次に、時刻ｔ６から時刻ｔ７の期間において、上記（Ｃ３）の処理を行う。また、同時に上記（Ｃ５）の処理を行う。つまり、時刻ｔ６において、制御装置１６は、バルブ４２ａ，１２ａを開路するとともにドライポンプ４３を駆動する。そして、時刻ｔ７において制御装置１６は、バルブ４２ａ，１２ａを閉路するとともにドライポンプ４３を停止する。

上記の時刻ｔ０から時刻ｔ７までの期間が、処理空間２２に１回のガスを供給する処理であり、この時刻ｔ０から時刻ｔ７までの処理を、複数回繰り返し行うことで、試料Ｗに対するエッチング処理を行う。なお、エッチング処理が行われている間を通して。エッチング室１１内は、処理空間２２と貯留空間２３とに区画されている。また、エッチング処理が終了して試料Ｗを搬出する際には、ドライポンプ４３を駆動して、処理空間２２及び貯留空間２３を同圧（高真空）にした後に、ステージ２１を下降させ、エッチング室１１内を大気開放してから搬送装置５１により試料Ｗを搬出する。

なお、図２において、時刻ｔ６から時刻ｔ２までの期間では、バルブ１４ａが閉路されており、シリンダ１５内において二フッ化キセノンが昇華している。つまり、二フッ化キセノンの昇華は、上記（Ｃ１）（Ｃ２）（Ｃ３）（Ｃ４）（Ｃ５）の処理と平行に行われる。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）エッチング装置は、シリンダ１５内の固体の二フッ化キセノンを気化させた二フッ化キセノンガスをエッチング室１１に供給し、該エッチング室１１内に搬入された試料Ｗをエッチングする。エッチング装置は、エッチング室１１内で移動可能に支持され、試料Ｗをエッチングする処理空間２２と、該処理空間２２に供給する二フッ化キセノンガスを一時的に貯留する貯留空間２３とに区画するとともに、処理空間２２と貯留空間２３との間で二フッ化キセノンガスを流通不能にするステージ２１を備えた。さらに、処理空間２２と貯留空間２３とを連通するバルブ４５ａを備えた配管４５と、バルブ４５ａを開閉制御してガスを処理空間２２に供給する制御装置１６とを備えた。従って、ステージ２１が上下動することで、エッチング室１１内が処理空間２２と貯留空間２３とに区画される。そのため、エッチング室１１内に搬送装置５１が進入可能なスペースを確保しつつ、試料Ｗをエッチングする処理空間２２の容量を極力小さくすることができる。これにより、反応せずに排出される二フッ化キセノンの量を減少させ、反応性ガスの消費量を抑えることができる。また、貯留空間２３はバッファとして機能させることができるため、別途バッファを設ける場合に比べ、エッチング装置の部品点数を削減することができる。

（２）エッチング室１１とシリンダ１５とにそれぞれ制御装置１６により開閉制御されるバルブ１２ａ，１４ａを有する配管１２，１４を介して接続され、貯留空間２３の容量よりも大きな容量に設定されたバッファ１３を備えた。従って、バッファ１３と貯留空間２３とにより、複数（２つ）のバッファが処理空間２２とシリンダ１５との間に直列に接続されるようにした。そして、バッファ１３の容量が処理空間２２の容量より大きく設定されているため、バッファ１３から貯留空間２３にガスを供給した後、シリンダ１５からバッファ１３に対してガスを供給する場合に、貯留空間２３に供給した分だけバッファ１３にガスを供給すればよいため、蒸気圧が低い原料を気化させた二フッ化キセノンガスの供給時間を短くできる。

（３）エッチング室１１は、上方に開口した第１開口２６を有し、ステージ２１が内部で上下動可能に設けられる有底円形状の第１チャンバ２４と、第１開口２６よりも小径の第２開口２７を有し、第１開口２６と第２開口２７とを対向させるとともに第１開口２６を閉塞して第１チャンバ２４に設けられる有底円形状の第２チャンバ２５とを備えた。そして、円板状にステージ２１が第２開口２７を閉塞した状態で、第１チャンバ２４とステージ２１とにより貯留空間２３が区画形成されるとともに、第２チャンバ２５とステージ２１とにより処理空間２２が区画形成されるようにした。従って、ステージが第１チャンバ２４の下端２５ａに当接することで第１開口２６が閉塞されて、エッチング室１１内が処理空間２２と貯留空間２３とに区画されるため、例えばステージ２１に試料Ｗが載置される凹部を形成する等、ステージや第１及び第２チャンバを複雑な形状にしなくともよく、エッチング装置を簡単な構成にできる。

（４）貯留空間２３から処理空間２２に二フッ化キセノンガスを供給し処理空間２２と貯留空間２３との間のバルブ４５ａを閉路した後、貯留空間２３の気体を排気するドライポンプ４３を備えた。このため、処理空間２２と貯留空間２３との間のバルブ４５ａを開路すると処理空間２２内で試料がエッチングされて反応物が生成される。この反応物はバルブ４５ａが開路していることで貯留空間２３に進入する。このため、貯留空間２３の気体を排出する構成とすることで、その貯留空間２３より上流側に反応生成物が進入するのを防止する、つまり上流側の汚染を防止できる。

（５）配管４５は、エッチング室１１内に区画された処理空間２２と貯留空間２３とを連通するため、別体にて構成されたエッチング室とバッファとを接続する場合に比べてその全長を短くすることができ、貯留空間２３から処理空間２２へ速やかに二フッ化キセノンガスを供給することができる。

（６）ステージ２１を基台３３と第２開口よりも小径の載置台３４とから構成した。そのため、載置台３４の大きさを変更することで、処理空間２２の容量を容易に変更することができる。

（７）エッチングガスとして二フッ化キセノンガスを用いたため、試料Ｗのシリコンやモリブデンのエッチングにおいて高い選択性を得ることができる。
（８）処理空間２２の圧力よりも貯留空間２３の圧力を高く設定するとともに、シリンダ１５内の圧力を貯留空間２３の圧力よりも高くなるように設定した。さらに、このエッチング装置は、バッファ１３内の圧力が貯留空間２３の圧力以上、シリンダ１５の圧力以下となるように設定した。従って、エッチング装置は、バルブ１２ａ，１４ａ，４５ａの開閉のみにより、二フッ化キセノンガスを、シリンダ１５から処理空間２２に供給することができるため、従来（特許文献２）に比べ、可動部を少なくなり、保守にかかる時間が短くなる、即ち稼働率の低下を抑えることができる。

なお、上記一実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態において、処理空間２２に１回のガスを供給する処理毎に、（Ｃ４）の処理を行うようにしたが、これに限らず、貯留空間２３に試料Ｗに対するエッチング処理に必要な量の二フッ化キセノンガスを１度に供給し、試料Ｗに対するエッチング処理が終了するまで貯留空間内の二フッ化キセノンガスを排出しないようにしてもよい。この場合、処理空間２２内の気体を排出後に、バルブ４５ａを開路して貯留空間２３から処理空間２２に供給する。即ち、図４において上記の時刻ｔ０から時刻ｔ７までの期間に、上記（Ｃ４）（Ｃ５）の処理を行わない。このようにすることで、さらに二フッ化キセノンガスの消費量を抑えることができる。

・上記実施形態では、ステージ２１が第２チャンバ２５の下端２５ａに当接することで、処理空間２２と貯留空間２３とが区画されるようにしたが、これに限らない。例えば、上下位置を逆にして第１チャンバ２４と第２チャンバ２５とを配置するとともに、ステージを上方から試料Ｗを保持するようにステージを構成し、ステージが下降して第１チャンバの下側に配置された第２チャンバの上端に当接することで、処理空間２２と貯留空間２３とを区画するようにしてもよい。

・上記実施形態では、エッチング室１１は、上方に開口した第１開口２６を有する第１チャンバ２４と、第１開口２６よりも小径の第２開口２７を有する第２チャンバ２５とを備え、ステージ２１を円板状に構成した。しかし、これに限らず、第１開口２６及び第２開口２７を同径に形成するとともに、ステージを上方が開口した箱状に形成し、該ステージが第２チャンバの上底に当接することで、試料Ｗが載置されたステージ内を処理空間とするようにしてもよい。

・上記実施形態では、第１及び第２チャンバ２４，２５を有底円筒形状に形成したが、これに限らず、有底四角筒形状など有底筒状に形成してもよい。
・上記実施形態では、第２チャンバ２５の外径を第１チャンバ２４の内径よりも大きく形成したが、これに限らない。例えば、第２チャンバの外径を第１チャンバの内径よりも小さく形成し、該第２チャンバの外径よりも小さな開口を有する環状部材を第１チャンバの第１開口に設け、該環状部材に第２チャンバを固定するようにしてもよい。

・上記実施形態では、ステージ２１を基台３３と載置台３４とに構成したが、これに限らず、ステージを基台３３のみから構成してもよい。
・上記実施形態では、大気圧下のエッチング室１１に試料Ｗが搬入されるようにしたが、これに限らず、エッチング室１１の搬送口２８ａに連結される予備室を設け、エッチング室１１内が高真空に維持されるようにしてもよい。このように構成した場合には、試料Ｗを一旦予備室に搬入し、該予備室を高真空にしてからエッチング室１１に試料Ｗを搬入する。なお、試料Ｗの搬出は、この逆に行われる。

・上記実施形態において、貯留空間の容量を可変に構成し、二フッ化キセノンガスが供給された状態で該貯留空間の容量を小さくすることで、処理空間に二フッ化キセノンガスを供給するようにしてもよい。

・上記実施形態では、エッチングガスとして二フッ化キセノンを用いたが、これに限らず、エッチングガスとして三フッ化臭素（ＢｒＦ_３）等、その他のガスを用いてもよい。
・上記実施形態において、エッチング室１１（処理空間２２）に、二フッ化キセノンガスに加えて窒素やアルゴンなどの不活性ガスを混合して供給する構成としてもよい。

エッチング装置の概略構成図。 処理空間と貯留空間とに区画されていない状態のエッチング室の断面図。 処理空間と貯留空間とに区画された状態のエッチング室の断面図。 エッチング処理の手順を示す説明図。

符号の説明

１１…エッチング室、１２，１４，４１，４２，４４，４５…配管、１２ａ，１４ａ，４１ａ，４２ａ，４４ａ，４５ａ…バルブ、１３…バッファ、１６…制御装置、２１…ステージ、２２…処理空間、２３…貯留空間、２４…第１チャンバ、２５…第２チャンバ、２５ａ…下端、２６…第１開口、２７…第２開口、４３…ドライポンプ、Ｗ…試料。

Claims (4)

1. ガス供給源内の原料を気化させたガスをエッチング室に供給し、該エッチング室内に搬入された試料をエッチングするエッチング装置であって、
   前記エッチング室内で移動可能に支持され、前記エッチング室内を、前記試料をエッチングする処理空間と、前記処理空間に供給する前記ガスを一時的に貯留する貯留空間とに区画するとともに、前記処理空間と前記貯留空間との間で前記ガスを流通不能にするステージと、
   前記処理空間と前記貯留空間とを連通する配管と、
   前記配管に設けられたバルブを開閉制御して前記ガスを前記処理空間に供給する制御装置とを備えたことを特徴とするエッチング装置。
2. 前記エッチング室と前記ガス供給源とにそれぞれ前記制御装置により開閉制御されるバルブを有する配管を介して接続され、前記貯留空間の容量よりも大きな容量に設定されたバッファを備えたことを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。
3. 前記エッチング室は、
   上方向に開口した第１開口を有し、前記ステージが内部で上下方向に沿って移動可能に設けられる第１チャンバと、
   前記第１開口よりも小さい第２開口を有し、前記第１開口と前記第２開口とを対向させて設けられる第２チャンバとを備え、
   前記ステージは前記第２開口を閉塞可能な板状に形成され、
   前記ステージが前記第２チャンバの開口端に当接し前記第２開口が閉塞された状態で、前記第２チャンバと前記ステージとにより前記処理空間が区画形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のエッチング装置。
4. 前記貯留空間から前記処理空間に前記ガスを供給し前記処理空間と前記貯留空間との間のバルブを閉路した後、前記貯留空間の気体を排気する排気手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のうちの何れか一項に記載のエッチング装置。

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