KR20030051661A - 반도체 샘플을 에칭하기 위한 장치 및 그 장치에 승화에의한 가스를 제공하기 위한 소스 - Google Patents

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Abstract

반 연소 샘플을 에칭하기 위한 에칭 장치는 크세논 디플루오라이드와 같은 에칭 가스 소스 및 에칭 챔버와 유체 교류하는 하나 이상의 가변 체적 팽창 챔버, 2개 이상의 고정 체적 팽창 챔버, 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 본 장치는 혼합 가스 소스를 더 포함할 수 있다. 또한 에칭 장치는 에칭 가스 소스, 에칭 가스 소스와 유체 교류하는 에칭 챔버, 에칭 가스 소스와 에칭 챔버의 사이에 접속된 유량 제어기, 및 에칭 챔버와 유체 교류하는 진공 펌프를 포함할 수 있다. 또한 고체 재료로부터 승화에 의해 가스를 제공하기 위한 소스가 제공되는데, 상기 소스는 진공 타이트 컨테이너 및 진공 타이트 컨테이너의 내부에 장착된 메시를 포함하고, 상기 메시는 고체 재료를 수용 및 구속하게 되어 있다.

Description

반도체 샘플을 에칭하기 위한 장치 및 그 장치에 승화에 의한 가스를 제공하기 위한 소스{APPARATUS FOR ETCHING SEMICONDUCTOR SAMPLES AND A SOURCE FOR PROVIDING A GAS BY SUBLIMATION THERETO}
크세논 디플루오라이드에 의한 실리콘 에칭은 주지되어 있다. 크세논 디플루오라이드는 실리콘을 에칭하기 위해 외부 에너지 소스 또는 이온 충격을 필요로 하지 않고, 전통적인 집적회로 프로세싱에서 사용되는 많은 금속, 유전체, 및 폴리머에 대한 높은 선택도를 나타내어서, CMOS와 같이 다른 프로세스와의 통합을 용이하게 한다. 실리콘 에칭에 있어서의 크세논 디플루오라이드의 사용에 대한 첫번째 참고문헌 중 하나는 H.F. Winters와 J.W.Coburn에 의한 "The Etching of Siliconwith XeF2Vapor," Appl.Phys.Lett., vol.34, no.1,pp.70-73, Jan.1979로서, 실리콘 디옥사이드, 실리콘 카바이드, 및 실리콘 니트리드에 대비하여 실리콘에 대한 크세논 디플루오라이드의 높은 선택도를 증명해 보이고 있다.
실리콘에 대한 크세논 디플루오라이드의 높은 선택도는 마이크로-일렉트로-미케니컬 시스템 또는 MEMS로 공지되어 있는 출현 분야에서 특히 매우 유용하다. MEMS에서, 반도체 기반 제조 기술 및 프로세스는 소형 미케니컬 디바이스를 생산하도록 사용된다. MEMS 기술을 사용하여 생산된 소형 미케니컬 디바이스의 일예는 S.J.Sherman, W.K.Tsang, T.A.Core, D.E.Quinn, "A Low Cost Monolithic Accelerometer," 1992 Symposium on VLSI Circuits, Digest of Technical Papers, Seattle, WA, USA, 4-6 June 1992, p.34-5에 설명되어 있는 집적 가속도계로서, 가동 미케니컬 구조 및 미케니컬 구조의 이동을 검출하기 위한 수반 회로 모두를 갖고 있다. 이러한 가속도계의 가장 대중적인 응용은 자동차 에어백 응용에 있어서인데, 충돌동안 가동 미케니컬 구조가 이동하고, 이동량에 의존하여, 회로에 의해 발생된 전기적 신호가 에어백이 배치되어야 하는지를 판정하게 된다. MEMS 디바이스의 제조에 있어서 에천트로서 크세논 디플루오라이드의 사용은, 예를 들어, Pister의 미국특허 No.5,726,480에 설명되어 있고, 주지되어 있다.
많은 종래 기술의 크세논 디플루오라이드 에칭 시스템이 설명되어 오고 있다. 일본특허 No.02187025A에 설명되어 있는 일예는 크세논 디플루오라이드가 에천트로서 도입되고 제조중인 물품을 보유하고 있는 가열 진공관을 포함한다. 도 1에 개략적으로 도시된 또 다른 예는 P.B.Chu, J.T.Chen, R.Yeh, G.Lin, J.C.P Huang, B.A.Warneke, 및 K.S.J. Pister의 "Controlled Pulse-Etching with Xenon Difluoride", Transducers 1997, Chicago IL, 16-19 June 1997에 설명되어 있다. 이러한 시스템은 펄스 에칭 기술을 사용함으로써, 팽창 챔버라 불리는 중간 챔버가 크세논 디플루오라이드 가스의 양을 미리 측정하고 크세논 디플루오라이드를 질소와 같은 다른 가스와 혼합하도록 사용되어 에칭 프로세스를 증진시킨다. 그 후 팽창 챔버내의 내용물은 실리콘 웨이퍼를 포함하고 있는 메인 챔버내로 배출되어 실리콘의 에칭을 수행한다. 크세논 디플루오라이드가 충분히 반응된 후에, 메인 챔버뿐만 아니라 전형적으로 팽창 챔버도 러핑 또는 진공 펌프의 사용을 통하여 배기된다. 이러한 프로세스는 실리콘의 에칭이 원하는 만큼 이뤄질 때까지 반복된다.
Chu 등에 의해 설명되는 펄스 에칭 시스템의 가장 큰 결점은 시스템의 사이클링 본성에 관한 것이다. 구체적으로는, 팽창 챔버는 에칭이 시작되기 전에 충전 시간이 필요하고, 에칭동안 메인 챔버에 개방되어 있고, 전형적으로 사이클의 배기 단계 동안 배기되기 때문에, 에칭 프로세스에서 속도-제한 단계를 형성한다. 이러한 제한 또는 장애는 이전 사이클의 배기 단계 후에 팽창 챔버를 크세논 디플루오라이드로 재충전하는 데 걸리는 시간으로부터 주로 기인한다. 대기 시간은 다른 단계를 모두 합한 시간만큼 길 수도 있어서, 총 프로세스 시간 또는 웨이퍼가 메인 챔버내에서 소비하는 시간이 실제 에칭 시간의 거의 2배가 될 것을 요구한다. 일반적으로 오버헤드라는 용어는 총 프로세스 시간과 실제 에칭 시간과의 차이를 일컫는 데 사용된다. 크세논 디플루오라이드 에칭 시스템의 또 다른 예는 유럽특허No.EP 0 878824 A2에 설명되어 있다. 이러한 에칭 시스템은 저장소라고도 불리는, 팽창 챔버와 결합된 유량 제어기에 의해 제어되는 크세논 디플루오라이드 가스의 연속적인 흐름을 사용한다. 이러한 프로세스는 Chu 등의 펄스 에칭 시스템에서와 같은 사이클링을 필요로 하지는 않지만, 크세논 디플루오라이드 가스가 끊임없이 흐르고 메인 챔버내에서는 잠시만 머무르기 때문에 크세논 디플루오라이드를 낭비하는 경향이 있다. 이러한 문제는 크세논 디플루오라이드 크리스탈이 비교적 고가이기 때문에 주요한 관심사이다. 또한, 이들 연속적인 흐름 시스템은 메인 챔버의 기하구조 및 메인 챔버내 크세논 디플루오라이드 가스 입구의 배치에 더 민감하여 크세논 디플루오라이드 가스의 흐름에서 와류를 일으킬 수 있다.
대부분의 제조 산업에서와 같이 MEMS 및 반도체 산업에 있어서, 제조 툴에서의 스루풋은 주요 관심사이다. 따라서, Chu 등에서 설명된 시스템은 본질적으로 높은 오버헤드를 갖고 있기 때문에 이들 산업에 매력적일 수 없다. H.F. Winters와 J.W.Coburn에 의한 "The Etching of Silicon with XeF2Vapor," Appl.Phys.Lett., vol.34, no.1,pp.70-73, Jan.1979에서 설명된 바와 같이, 에칭 프로세스 동안 크세논 디플루오라이드 가스의 압력인 더 높은 에칭 압력은 에칭 속도를 증가시킨다. 따라서, 에칭 압력을 올려서, 프로세싱 시간을 감소시키고 제조 스루풋을 증가시킬 수 있다. 그러나, Chu 등에서 설명된 것과 같은 시스템에서 에칭 압력을 올리는 것은 실현가능할 수 없다. 도 2는 크세논 디플루오라이드 고체 증기압의 그래프인데, 특정 온도에서 곡선 위의 압력은 증기를 응고시킨다. 도 2에 도시된 바와 같이, 크세논 디플루오라이드의 승화 압력은 실내온도 또는 약 20℃에서 대략 3.8 Torr이다. 따라서, Chu 등에서 설명된 것과 같은 시스템에서 초기 팽창 챔버내 압력은 크세논 디플루오라이드 가스의 소스가 실내온도에서 유지된다면 대략 3.8 Torr로 제한된다. 크세논 디플루오라이드를 가열하면 고체 증기 평형 압력이 더 높아지는 것이 도 2에 도시되어 있지만, 크세논 디플루오라이드 소스를 가열하면 크세논 디플루오라이드의 재결정도 가속시킨다. 결국, 크세논 디플루오라이드가 재결정됨에 따라, 그 노출된 표면적이 감소되고, 따라서 크세논 디플루오라이드가 고체로부터 가스로 승화하는 속도도 감소된다. 크세논 디플루오라이드 에칭 시스템 스루풋은 크세논 디플루오라이드 증기로 에칭하는 것에 기초하고 있기 때문에, 크세논 디플루오라이드 증기의 더 느린 승화 속도는 시스템의 성능을 저해한다.
과도한 에칭을 피하기 위해 에칭 프로세스 엔드 포인트를 정확히 판정하는 능력도 중요하다. 크세논 디플루오라이드 가스를 사용한 종래 기술의 드라이 에칭 프로세스에 있어서, 전형적으로 엔드 포인트 검출은 시각적으로 수행된다. 프로세싱되고 있는 디바이스는 광학 현미경을 통하여 검사되고, 제거되고 있는 재료가 눈에 보이지 않을 때 에칭을 중지시킨다. 비-시각적인 기술을 사용한 자동화된 엔드 포인트 검출 방법이 실리콘 및 관련 화합물의 크세논 디플루오라이드 에칭에 대하여 설명된 바는 없다. 이것은 반도체-타입 클러스터 툴에서 볼 수 있는 바와 같이, 프로세스가 완전히 컴퓨터 제어하에 있을 때 중대한 제약이고, 시각적인 검사는 불편하거나 불가능하다.
엔드 포인트 검출 시스템은 대다수 플라즈마 프로세싱을 포함하고 있는 많은 반도체 제조, 에칭, 및 증착 프로세스에 대한 문헌에서 설명되어 오고 있다. 이들은 Guinn 등에 의한 미국특허 No.5,877,032에서 설명되는 바와 같은 광학 방사, Coronel 등에 의한 미국특허 No.5,807,761에서 설명되는 바와 같은 제로 오더 간섭, Turner 등에 의한 미국특허 No.5,939,886에서 설명되는 바와 같은 RF 전압 프로빙, Cadet 등에 의한 미국특허 No.5,877,407에서 설명되는 바와 같은 음파 측정, Gifford 등에 의한 미국특허 No.5,200,023에서 설명되는 바와 같은 적외선 방사 측정, Gelernt 등에 의한 미국특허 No.4,415,402에서 설명되는 바와 같은 원자 분광, 및 일본특허 Nos.11265878, 11204509, 및 11145067에서 설명되는 바와 같은 잔류 가스 분석에 기초한 방법들을 포함한다.
본 발명은 반도체 샘플을 에칭하기 위한 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 반도체 샘플을 에칭하기 위한 장치로서 가변 체적 팽창 챔버를 갖는 장치 및 2개 이상의 고정 체적 팽창 챔버를 갖는 장치에 관한 것인데, 상기 어느 장치이든 에칭 프로세스의 엔드 포인트를 검출하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 또한 본 발명은 승화에 의한 가스를 제공하기 위한 개량된 소스, 더 구체적으로, 여기서 설명되는 장치에 승화에 의한 가스를 제공하기 위한 소스에 관한 것이다.
도 1은 종래기술의 에칭 장치의 블록선도,
도 2는 크세논 디플루오라이드의 고체 증기압을 도시하는 그래프,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 에칭 장치의 개략선도,
도 4의 A 내지 D는 본 발명의 일 태양에 따른 가변 체적 팽창 챔버의 다양한 실시예의 예시도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 에칭 장치의 개략선도,
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 에칭 장치의 개략선도,
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 에칭 장치의 개략선도,
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 에칭 장치의 개략선도,
도 9의 A 및 C는 승화를 통하여 가스 소스를 제공하기 위한 종래기술의 진공 타이트 컨테이너의 횡단면도이고, 도 9의 B는 본 발명의 일 태양에 따라 승화를 통하여 가스 소스를 제공하기 위한 진공 타이트 컨테이너의 횡단면도,
도 10은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 에칭 장치의 개략선도,
도 11은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 에칭 장치의 개략선도,
도 12는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 에칭 장치의 개략선도,
도 13은 본 발명의 제 9 실시예에 따른 에칭 장치의 개략선도.
본 발명은 에칭될 샘플을 보유하기 위한 에칭 챔버, 에칭 가스 소스, 및 에칭 가스 소스 및 에칭 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 컬랩싱가능한 가변 체적 팽창 챔버를 포함하는 에칭 장치에 관한 것이다. 에칭 가스는 크세논 디플루오라이드를 포함할 수 있고 에칭 가스 소스는 크세논 디플루오라이드 결정을 보유하고 있는 진공 타이트 컨테이너이다. 본 장치는 팽창 챔버와 선택적으로 유체 교류하는, 질소와 같은 혼합 가스 소스를 더 포함할 수 있다. 또한 본 장치는 팽창 챔버 및 에칭 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 진공 펌프, 및 에칭 챔버의 온도 및 팽창 챔버의 온도를 제어하기 위한 가열 및 제어 장치를 더 포함할 수 있다. 가변 체적 팽창 챔버는 벨로를 포함하거나 가동 내부 피스톤을 갖는 고정 체적 챔버를포함할 수 있다. 또한 본 장치는 에칭 챔버에 연결된 잔류 가스 분석 장치를 가질 수 있다.
작동에 있어서, 샘플이 에칭 챔버내로 로딩되고 팽창 챔버는 초기 체적으로 설정된다. 에칭 가스 및 어떤 경우에 있어서는 혼합 가스가 팽창 챔버내로 공급된다. 그 후 팽창 챔버는 에칭 챔버와 유체 교류하게 배치되고 팽창 챔버는 컬랩싱되어서, 가스를 에칭 챔버내로 밀어 넣는다. 팽창 챔버 및 에칭 챔버는 에칭 가스가 에칭 압력에서 응고되지 않는 온도로 유지된다. 에칭이 완료된 후에, 에칭 챔버는 배기된다.
또한 본 발명은 원하는 에칭 압력에서 에칭 챔버내에 보유된 샘플을 에칭하는 방법에 관한 것이다. 본 방법에 따라, 컬랩싱가능한 가변 체적 팽창 챔버의 체적은 초기 체적으로 설정된다. 크세논 디플루오라이드와 같은 에칭 가스는 소스로부터 팽창 챔버내로 공급된다. 가변 체적 팽창 챔버의 초기 체적은 원하는 에칭 압력, 에칭 챔버의 체적, 및 소스 압력에 기초하여 결정된다. 그 후 팽창 챔버는 에칭 챔버와 유체 교류하게 배치되어 팽창 챔버는 컬랩싱된다. 본 방법동안, 팽창 챔버 및 에칭 챔버는 에칭 가스가 에칭 압력에서 응고되지 않는 온도로 유지된다. 공급 단계는 질소와 같은 혼합 가스를 팽창 챔버내로 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 컬랩싱 단계 후에 팽창 챔버가 에칭 챔버와 유체 교류하는 것을 중지시키는 단계, 설정 및 공급 단계를 반복하는 단계, 에칭 챔버내에서 일어나는 에칭 프로세스가 완료되었는지를 판정하는 단계, 판정 단계 후에 에칭 챔버를 배기시키는 단계, 및 배기 단계 후에 배치 및 컬랩싱 단계를 반복하는 단계를 더 포함할 수 있다. 판정 단계는 소정의 에칭 시간이 경과했는지를 판정하는 단계 또는 에칭 챔버로부터 배출된 가스를 분석하여 하나 이상의 원소 또는 화합물의 농도가 미리 설정된 값에 도달한 때 에칭 프로세스가 완료되었는지를 판정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 에칭될 샘플을 보유하기 위한 에칭 챔버, 크세논 디플루오라이드와 같은 에칭 가스 소스, 에칭 가스 소스 및 에칭 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 제 1 팽창 챔버, 및 에칭 가스 소스 및 에칭 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 제 2 팽창 챔버를 갖는 에칭 장치에 관한 것이다. 본 장치는 제 1 및 제 2 팽창 챔버와 선택적으로 유체 교류하는, 질소와 같은 혼합 가스 소스, 및 팽창 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 제 2 에칭 가스 소스를 더 포함할 수 있다. 본 장치는 팽창 챔버 및 에칭 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 진공 펌프, 및 에칭 챔버의 온도 및 팽창 챔버의 온도를 제어하기 위한 가열 및 제어 장치를 더 포함할 수 있다. 에칭 가스 소스 및 에칭 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 제 3 팽창 챔버도 제공될 수 있다. 각각의 팽창 챔버는 고정 체적을 가질 수도 있고 가변 체적 팽창 챔버일 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 본 장치는 동일한 크기를 갖는 3개의 고정 체적 팽창 챔버를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 본 장치는 체적(A, 2A, 및 4A)을 갖는 3개의 고정 체적 팽창 챔버를 포함한다.
작동에 있어서, 샘플이 에칭 챔버내로 로딩되고, 고정 체적 또는 가변 체적일 수 있는 팽창 챔버 중 하나 이상이 에칭 가스 및 어떤 경우에서는 혼합 가스로 충전된다. 그 후 팽창 챔버는 에칭 챔버와 유체 교류하게 배치되고 가변 체적 팽창 챔버는, 만약 있다면, 컬랩싱된다. 결과로서, 가스는 에칭 챔버로 이송된다. 팽창 챔버 및 에칭 챔버는 에칭 가스가 에칭 압력에서 응고되지 않는 온도로 유지된다. 에칭이 완료된 후에, 에칭 챔버는 배기된다.
또한 본 발명은 크세논 디플루오라이드와 같은 에칭 가스 소스, 에칭 가스 소스와 선택적으로 유체 교류하는 에칭 챔버, 에칭 가스 소스와 에칭 챔버의 사이에 접속된 유량 제어기, 및 에칭 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 진공 펌프를 포함하는 에칭 장치에 관한 것이다. 에칭 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 혼합 가스 소스, 및 혼합 가스 소스와 에칭 챔버의 사이에 접속된 제 2 유량 제어기가 또한 제공될 수 있다. 에칭 가스 소스는 내부에 장착된 메시를 갖는 진공 타이트 컨테이너를 포함할 수 있는데, 메시는 에칭 가스를 발생시키도록 사용되는, 크세논 디플루오라이드 결정과 같은, 고체 재료를 보유하도록 되어 있다. 작동에 있어서, 이러한 구성은 에칭 챔버에 소스 및 어떤 경우에서는 혼합 가스의 연속적인 흐름을 제공한다.
또한 본 발명은 고체 재료로부터의 승화에 의하여 에칭 장치용 에칭 가스와 같은 가스를 제공하기 위한 소스에 관한 것이다. 본 소스는 진공 타이트 컨테이너 및 진공 타이트 컨테이너의 내부에 장착된 메시를 포함하는데, 메시는 고체 재료를 보유하도록 되어 있다. 진공 타이트 컨테이너는 원통 형상을 가질 수 있고, 메시는 W-형상 또는 WW-형상 횡단면을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 특성 및 이점은 동일 부분에 대해 동일한 참조 부호를 갖는 이하 도면과 결합한 본 발명의 이하 상세한 설명에 의해서 명백해질 것이다.
본 발명을 수행하기 위한 최상 모드
도 3에는 본 발명에 따른 에칭 장치가 도시되어 있다. 본 장치는 에칭될 샘플이 배치되는 에칭 챔버(27)를 포함한다. 에칭 챔버(27)는 가공된 알루미늄 또는 스테인레스강과 같이 에칭 가스와 반응하지 않는 재료로 만들어지는 것이 바람직하고 폴리카보네이트와 같이 반응하지 않는 재료로 만들어진 고체 투명 뚜껑을 갖는 것이 바람직하다. 샘플을 에칭 챔버(27)내로 로딩하기 위해 샘플 로드 로크(28)가 제공될 수 있으나 이것은 선택사양이다. 또한, 가변 체적 팽창 챔버(26), Whitey CO., a Swagelok Company, of Highland Heights, OH로부터 입수할 수 있는 것들과 같은 마이크로 실린더 또는 렉처 보틀과 같은 진공 타이트 컨테이너를 포함할 수 있는 크세논 디플루오라이드 소스(25), 및 반도체 그레이드 질소의 표준 가스 실린더를 포함할 수 있는 드라이 질소 소스(24)가 포함될 수 있다. 아르곤 및 헬륨을 포함하여 많은 다른 가스들이 질소 대신에 사용될 수 있다. 가스의 유량을 선택적으로 조절하는 니들 밸브(14 및 15) 및 공기압으로 액추에이팅되는 다이어프램 또는 벨로 밸브(1 내지 9)를 포함하는 가스 밸빙 매니폴드가 질소 소스(24) 및 크세논 디플루오라이드 소스(25)와 팽창 챔버(26) 사이에 접속되어 있다. 압력 측정 디바이스(20 및 21), 바람직하게는 MKS Instruments of Andover, MA로부터 입수할 수 있는 Type CT27과 같은 커패시턴스 마노미터가 가변 체적 팽창 챔버(26)와 에칭 챔버(27)의 사이의 라인에 제공된다. 연관 밸브(11, 12, 13, 및 17)를 갖는 러핑(roughing) 펌프(23), 전형적으로 로터리 베인 펌프, 및 연관 진공 밸브(16)를 갖는 잔류 가스 분석 장치(22)가 도시된 바와 같이 접속된다.
본 장치의 컴포넌트는 표준 스테인레스강관 등으로 상호접속되어 있고, 자동 가열 및 제어 장치(19)가 장치 컴포넌트의 온도를 조정하도록 제공된다. 자동 가열 및 제어 장치(19)의 적합한 예는 Watlow Electric Manufacturing Company of St.Louis,Missouri로부터 입수할 수 있는 다양한 열전쌍 및 가열기 및 QUAD-3JRG-11XX 제어기이다. 자동 가열 및 제어 장치(19)는 가스 밸빙 매니폴드, 팽창 챔버(26), 및 프로세스 챔버(27)를 21℃와 100℃ 사이의 일정 온도, 바람직하게는 도 2에 도시된 바와 같이 크세논 디플루오라이드의 고체 증기압이 15 Torr인 42℃로 유지한다. 주변 진공 시스템 및 에천트 가스의 온도를 제어하는 것은 크세논 디플루오라이드 가스가 진공 시스템의 벽상에 응축되는 것을 방지하여 에칭 프로세스를 튜닝하는 데 도움을 준다.
가변 체적 팽창 챔버(26)는 증기를 보유하기 위한 챔버인데, 그 내부 체적은 선택적으로 조절될 수 있다. 가변 체적 팽창 챔버(26)는 도 4의 A에서는 압축된 상태가 도 4의 B에서는 팽창된 상태가 참조 부호(60)로 도시된 것과 같은 상업적으로 이용될 수 있는 스테인레스강 에지 용접된 벨로로 만들어질 수 있다. 벨로(60)는 벨로(60)가 선형적으로 압축 및 팽창되어 더 긴 수명을 갖는 것을 보증하도록 도 4의 C에 도시된 바와 같이 고정 지주 메카니즘(65)상에 장착될 수 있다. 본 발명의 장치에서 사용되는 바와 같이, 벨로(60)는 수동으로 압축 또는 팽창될 수 있고, 대안으로, 벨로(60)는 자동 압축 및 팽창을 위해 도 4의 D에 도시된 바와 같이 모터 드라이브(70)를 구비할 수 있다. 적합한 벨로는 Kurt J. Lesker Company, of Clairton, Pennsylvania로부터 단일 독립형 컴포넌트로서 이용될 수 있다. 대안으로, 가변 체적 팽창 챔버(26)는 내부 슬라이딩 시일 피스톤 배열을 편입하고 있는 고정 체적 용기를 사용하여 제조될 수 있다. 그러한 배열의 피스톤은 가변 체적팽창 챔버(26)를 컬랩싱하기 위해 모터 드라이브의 사용을 통하여 자동으로 또는 수동으로 구동될 수 있다.
전형적으로 크세논 디플루오라이드 결정은 적합한 격리 밸브를 갖는 진공 타이트 보틀내에 공급될 수 있다. 그러한 보틀은 소스(25)로서 사용될 수 있고, 그 격리 밸브는 밸브(2)이다. 작동에 있어서, 매니폴드에 의해 접속된 여러 보틀 또는 컨테이너(도시되지 않음)를 포함할 수 있는 크세논 디플루오라이드 소스(25)는 도 3에 도시된 에칭 장치에 접속되고 진공 시스템 퍼지 시퀀스가 개시된다. 특히, 밸브(6, 7, 8, 9, 10, 12, 및 17)는 개방되고 러핑 펌프(23)는 모든 상호접속된 컴포넌트를 배기시킨다. 그 후 밸브(1 및 4)를 개방함으로써 소스(24)로부터의 드라이 클린 질소 또는 다른 가스가 장치에 흘려보내지고 이어서 장치는 다시 배기된다. 이러한 프로시저는 3번 반복되는 것이 바람직하고, 그 후, 장치는 진공 상태가 되고, 밸브(12 및 17)는 폐쇄되고 사용자는 크세논 디플루오라이드 소스(25)에 접속된 밸브(2)를 개방하게 된다.
에칭될 샘플이 이하의 본 방법에 따라 에칭 챔버내로 로딩된다. 우선, 로드 로크 챔버(28)는 개방되고 샘플은 로드 로크 챔버(28)의 이송 암상에 로딩된다. 로드 로크 챔버(28)는 폐쇄되고 이어서 밸브(13)를 개방함으로써 배기된다. 이후, 로드 로크 챔버(28)와 배기된 에칭 챔버(27) 사이의 게이트 밸브(18)가 개방된다. 샘플은 에칭 챔버(27)내로 이송되고 로드 로크 챔버(28)로의 게이트 밸브(18)는 폐쇄된다.
사용자에 의해 선택될 시스템 파라미터는 크세논 디플루오라이드 대 질소 가스 비, 에칭 시간, 에칭 압력, 및 사이클 수 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 크세논 디플루오라이드 대 질소 가스 비는 에칭 챔버(27)내로 도입될 크세논 디플루오라이드 대 질소 가스의 부분 압력 비를 일컫고 가스 밸빙 매니폴드의 밸브를 선택적으로 개방함으로써 제어된다. 에칭 가스는 임의의 혼합 가스 전에 우선 팽창 챔버내로 공급되는 것이 바람직하다. 에칭 시간은 에칭 챔버(27)가 배기되기 전에 에칭 챔버(27)내에 에칭 가스 혼합이 머무르도록 허용되는 시간이다. 에칭 시간은 팽창 챔버(26)가 에칭 챔버(27)와 유체 교류하게 배치될 때 시작되어 그러한 유체 교류가 종료되거나 에칭 챔버(27)가 배기될 때 종결될 수 있다. 에칭 압력은 샘플이 에칭되고 있는 동안의 에칭 챔버(27) 내부의 압력, 즉, 에칭 챔버(27) 내부에 가스 혼합이 존재할 때의 압력을 일컫는다. 사이클의 수는 에칭 프로시저가 에칭 챔버(27)내의 샘플에 대하여 반복되는 횟수를 일컫는다. 이들 파라미터의 각각에 대한 정확한 값은 에칭될 샘플의 본성에 의존하여 변동될 것이고 당업자에 의해 선택될 수 있다.
에칭 프로세스가 개시될 때, 팽창 챔버(26)는 밸브(11)를 개방함으로써 러핑 펌프(23)를 사용하여 배기된다. 그 후 밸브(11)는 폐쇄되고 가변 체적 팽창 챔버(26)는 소망의 초기 체적으로 설정된다. 예를 들어, 벨로를 압축시키거나 팽창시킴으로써 또는 내부 피스톤을 이동시킴으로써, 가변 체적 팽창 챔버(26)의 초기 충전 체적을 선택하는 것은, 가변 체적 팽창 챔버(26)가, 예를 들어, 수동으로 또는 모터 제어하에, 컬랩싱될 때, 실질적으로 모든 에칭 가스 혼합이 가변 체적 팽창 챔버(26)로부터 에칭 챔버(27)로 이송될 것이기 때문에, 에칭 압력을 설정한다. 가변 체적 팽창 챔버(26)가 에칭 챔버(27)의 체적과 동일한 초기 체적으로 설정되면, 그 후 가변 체적 팽창 챔버(26)가 컬랩싱된 후의 에칭 압력은 가변 체적 팽창 챔버(26)내의 압력과 실질적으로 동일할 것이다. 팽창 챔버(26)의 초기 체적이 에칭 챔버(27)의 체적의 일정 배수(X)로 설정되면, 팽창 챔버가 컬랩싱된 후의 에칭 압력은 가변 체적 팽창 챔버(26)내 압력의 동일 배수(X)와 대략 동일하게 될 것이다.
가변 체적 팽창 챔버(26)의 초기 체적이 설정된 후에, 밸브(4, 5, 8, 및 9)는 적합한 시퀀스로 개방되고, 에칭 및 혼합 가스의 소망 비는 압력 측정 디바이스(20)에 의해 측정되는 바와 같이 사용자에 의해 선택된 초기 압력 설정 포인트가 획득될 때까지 팽창 챔버(26)내로 공급되거나 흐르게 된다. 밸브(14 및 15)는 미리 고정된 개방 위치로 미리 설정된 니들 밸브이다. 대안으로, 가변 체적 팽창 챔버(26)는 충전 주기 동안 확장될 수 있다.
가변 체적 팽창 챔버(26)내의 초기 압력 설정 포인트에 도달되면, 밸브(4, 5, 8, 및 9)는 폐쇄되고, 밸브(10)는 개방되어, 가변 체적 팽창 챔버(26)는 벨로(60)를 압축시키거나 가변 체적 팽창 챔버(26)의 일부로서 제공된 피스톤을 구동시킴으로써 컬랩싱된다. 결과로서, 실질적으로 가변 체적 팽창 챔버(26)내에 포함된 모든 가스는 에칭 챔버(27)로 이송되어, 압력 측정 디바이스(21)에 의해 측정되는 바와 같이 그 최종 프로세스 압력에 도달한다. 그 후 밸브(10)는 폐쇄되고 자동 가열 및 제어 장치(19)내의 시스템 타이머가 시작된다. 수행될 사이클의 수가 1회보다 더 크다면, 가변 체적 팽창 챔버(26)는 그 초기 위치로 확장되어소스(24 및 25)로부터의 프로세스 가스로 재충전된다. 에칭 프로세스가 에칭 챔버(27)에서 일어나는 동안 가변 체적 팽창 챔버(26)를 재충전하는 능력은 에칭 사이클이 완료되자마자 충전된 가변 체적 팽창 챔버(26)가 작동할 준비가 되어 있게 함으로써 스루풋을 증가시키기 때문에 이롭다. 이것은 팽창 챔버가 전체 에칭 프로세스 동안 에칭 챔버에 개방되어 에칭 사이클이 완료될 때까지 재충전되는 것이 방지될 것을 요구하는 Chu 등에서 설명된 것과 같은 종래기술 시스템과 대비될 수 있다. 재충전이 시작되기 전에, 가변 체적 팽창 챔버(26)는 밸브(11)를 개방함으로써 러핑 펌프(23)에 의해 배기될 수 있다. 선택적으로 가변 체적 팽창 챔버(26)는 재충전 전에 실내온도로 냉각되어서, 가스가 더 들어오게 할 수 있다.
본 발명의 장치에서 에칭 챔버(27)의 체적보다 더 큰 체적으로 설정되는 가변 체적 팽창 챔버(26)를 컬랩싱하는 프로세스는 전형적으로 실내온도에 있는, 소스(25)로부터의 크세논 디플루오라이드 증기를 다른 경우라면 그것을 응고시킬 압력에 노출시키지 않고 높은 압력에서 크세논 디플루오라이드 가스가 에칭 챔버(27)에 그렇게 공급되게 할 수 있다. 이것이 가능한 이유는 자동 가열 및 제어 장치(19)가 크세논 디플루오라이드 증기가 응고되지 않도록 도 2의 파라미터에 따라 충분히 높은 온도로 진공 시스템, 구체적으로 가스 밸빙 매니폴드, 가변 체적 팽창 챔버(26), 에칭 챔버(27), 및 상호접속 관을 유지하고 있기 때문이다. 컴퓨터 제어 시스템을 생각한 본 발명의 일 태양에 따라, 사용자가 소망의 에칭 압력을 설정할 때, 제어 전자부품은 도 2의 파라미터에 따라 결정되는 적합한 값으로 자동 가열 및 제어 장치(19)를 설정함으로써 에칭 온도를 설정한다. 진공 시스템의 컴포넌트의 각각이 반드시 동일한 온도로 유지되어야 하는 것은 아님을 주목하여야 한다. 오히려, 각각의 컴포넌트는 적어도 크세논 디플루오라이드 가스가 응고되지 않을 온도만큼 높은 온도에 있을 필요가 있다.
또한, 가변 체적 팽창 챔버(26)가 컬랩싱될 때, 크세논 디플루오라이드 가스는 가변 체적 팽창 챔버(26)로부터 나와 에칭 챔버(27)내로 밀어 넣어지게 된다. 크세논 디플루오라이드 및 질소 가스가 에칭 챔버(27)내로 밀어 넣어지게 되기 때문에, 프로세스 가스가 팽창 챔버로부터 에칭 챔버로 자연적으로 흘려가야 하는 고정 팽창 챔버를 이용하는 Chu 등에서 설명된 종래기술과 비교하여 에칭은 더 빨리 시작될 수 있고 프로세스 속도는 증가된다. 또한 가변 체적 팽창 챔버(26)로부터의 가스를 밀어 넣음으로써 더 많은 가스 및 특히 더 많은 크세논 디플루오라이드 가스가 에칭 동안 이용되게 하여, 크세논 디플루오라이드 결정을 보존한다.
에칭 시간이 경과하면, 밸브(12 및 17)는 개방되고 러핑 펌프(23)는 에칭 챔버(27)를 배기시킨다. 바람직하게는 50 milliTorr 정도의 충분히 낮은 압력이 달성되면, 밸브(12 및 17)는 폐쇄되고, 미리 설정된 에칭 사이클의 총 수가 완료될 때까지 프로세스는 반복된다. 선택적으로 밸브(10)는 가변 체적 팽창 챔버(26)가 에칭 챔버(27)와 동시에 배기될 수 있도록 개방될 수 있다. 그러나 이러한 경우에 있어서, 가변 체적 팽창 챔버(26)는 이러한 배기 단계 후까지 재충전될 수 없다.
모든 에칭 사이클이 완료되었을 때, 가변 체적 팽창 챔버(26)는 그 최대 체적 위치로 설정된다. 밸브(12 및 17)가 개방되고, 러핑 펌프(23)는 에칭 챔버(27)를 배기시킨다. 그 후 밸브(12 및 17)는 폐쇄되고 에칭 챔버(27)는 가스 밸빙 매니폴드에서의 적합한 밸브를 개방함으로써 소스(24)로부터의 드라이 질소 가스로 충전된다. 이러한 프로시저는 바람직하게는 3번 반복되어, 에칭 챔버(27)를 씻어 내고, 그것을 최종 배기된 상태로 놓아 둔다. 또한 밸브(10)는 가변 체적 팽창 챔버(26)가 에칭 챔버(27)와 함께 배기되고 씻어 내어질 수 있도록 배기 단계 동안 개방될 수 있다.
다음에, 로드 로크 챔버(28)와 에칭 챔버(27) 사이의 게이트 밸브(18)가 개방된다. 샘플은 로드 로크 챔버(28)내로 이송되고 로드 로크 챔버(28)로의 게이트 밸브(18)는 폐쇄된다. 로드 로크 챔버(28)가 개방되고 샘플은 이송 암으로부터 언로딩된다.
또한, 가변 체적 팽창 챔버(26)가 예를 들어 에칭 챔버(27)의 10배 만큼 충분히 크고 버터플라이 밸브, 예를 들어, MKS Instruments of Andover, MA로부터 입수할 수 있는 Type 153 버터플라이 밸브와 같은 컨덕턴스 리미팅 디바이스가 러핑 펌프 라인 인접 밸브(12)에 인스톨되어 있다면, 에칭 장치는 팽창 챔버(26)가 컬랩싱하는 레이트 및 따라서 가스가 에칭 챔버(27)에 이송되는 레이트, 및 러핑 펌프(23)의 작동 정도 및 따라서 가스가 에칭 챔버(27)로부터 제거되는 레이트를 제어함으로써 에칭 챔버(27)내의 설정된 소망 압력을 갖는 준 연속 모드에서 작동될 수 있다.
또한, 신속한 응답 밸브가 러핑 펌프 라인에 인스톨되면, 에칭 프로세스 동안, 즉, 에칭 챔버(27)가 가스로 가득 차 있을 때, 러핑 펌프(23)로부터의 짧은 펄스는 에칭 챔버(27)로부터 에칭 부산물을 어느 정도 씻어 내도록 사용될 수 있고에칭 효과를 증가시키기 위해 교란을 제공하도록 사용될 수 있다. 또한 신선한 크세논 디플루오라이드 가스는 밸브(2, 5 ,9, 및 10)를 개방함으로써 짧은 펌핑 펄스 동안 에칭 챔버(27)내로 끌어 넣어질 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 제 2 실시예가 도 5에 도시되어 있다. 도 5에 도시된 장치는 제 2 가변 체적 팽창 챔버(30)를 포함할 수 있다. 대안으로, 가변 체적 팽창 챔버(26 및 30)는 동일한 또는 다른 고정 체적을 갖는 고정 체적 팽창 챔버에 의해 대체될 수 있다. 고정 또는 가변 체적 팽창 챔버를 사용하는 도 5에 도시된 구성은 각각의 사이클 동안 에칭 챔버(27)에 이송될 수 있는 가스의 양의 관점에서 증가된 가변 용량을 허용한다. 또한, 도 5에 도시된 고정 또는 가변 체적 팽창 챔버에 소스(24 및 25)로의 별개의 유체 접속이 각각 제공된다면, 그리고, 팽창 챔버로부터 에칭 챔버(27)로의 별개의 유체 접속이 제공된다면, 도 10에 도시된 실시예의 경우에서와 같이, 스루풋은 하나의 팽창 챔버가 에칭에 사용되고 있는 동안 다른 하나의 팽창 챔버가 충전에 사용되게 함으로써 증가될 수 있다. 또한, 임의의 조합의 부가적인 고정 및/또는 가변 체적 팽창 챔버가 유사한 방식으로 부가될 수 있다. 러핑 펌프(23)에 접속된 밸브(31 및 32) 및 연관 관은 팽창 챔버가 에칭 챔버(27)를 통하지 않고 배기될 수 있도록 제공될 수 있다.
도 6을 참조하면, 다른 체적을 갖는 다수의 고정 체적 팽창 챔버를 이용하는 본 발명의 제 3 실시예가 도시되어 있다. 도 6에 도시된 실시예는 밸브(33, 34, 및 37)를 통하여 가스 밸빙 매니폴드에 접속된 3개의 고정 체적 팽창 챔버(36A, 36B, 및 36C)를 포함한다. 또한, 밸브(31, 32, 및 35)는 고정 체적 팽창챔버(36A, 36B, 및 36C)가 러핑 펌프(23)를 사용하여 배기되도록 제공된다. 도 6에는 3개의 고정 체적 팽창 챔버가 도시되어 있지만, 2개의 고정 체적 팽창 챔버 또는 4개 이상의 고정 체적 팽창 챔버를 사용하는 것도 가능하다. 고정 체적 팽창 챔버의 매우 유연한 조합의 하나는, 예를 들어, 하나는 A의 체적을, 다른 하나는 A의 2배의 체적을, 또 다른 하나는 A의 4배의 체적을 갖는, 36A, 36B, 및 36C와 같은 3개의 고정 체적 팽창 챔버를 갖는 것이다. 이러한 배열은, 고정 체적 팽창 챔버의 다른 조합의 선택을 통하여, 적합한 밸브를 개방하고 프로세스 가스가 에칭 챔버(27)내로 흐르게 함으로써 에칭을 위해 에칭 챔버(27)에 공급될 수 있는 A, 2A, 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 8A, 및 9A의 총 체적의 범위를 허용한다. 이러한 유연성은 프로세스 개발에 특히 매력적이고 그 개발에 의해 장비의 사용자가 응용을 위해 최상의 총 크기 팽창 챔버를 신속하게 확인할 수 있다.
도 7에는 장치 구성의 제 4 실시예가 도시되어 있다. 도 7에 도시된 장치는 로드 로크 컴포넌트(18, 28, 및 13)가 제거되었다는 것만 제외하고는 도 3에 도시된 것과 유사하다. 많은 리서치 애플리케이션에 있어서, 웨이퍼를 직접 에칭 챔버(27)내로 배치시키는 능력이 받아들여질 수 있고, 어떤 경우에서는, 로드 로크 시스템을 수반하는 자동화 처리보다 선호된다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 부가적인 질소 소스(24) 및 연관 밸브(40)가 제공되어 장치를 씻어 내도록 사용된다.
도 3, 도 5, 도 6, 및 도 7을 참조하면, 잔류 가스 분석(RGA) 장치(22)는 에칭 프로세스가 완료될 때를 판정하도록 사용될 수 있다. RGA 장치(22)는 가변 입구 밸브(16)를 통하여 에칭 챔버(27)에 접속된다. RGA 장치는 주지되어 있고, 일반적으로 질량 분광계 또는 4극자 분석기, 진공 밸브, 실시간 캘리브레이션 독립-타입 가스 유닛, 제어 밸브, 및 RGA 제어 유닛을 포함한다. RGA 제어 유닛은 고속 데이터 획득 및 데이터 분석 및 프로세스 제어 커맨드의 발생을 위해 제어 프로세서 및 관련 소프트웨어를 구비하고 있다. 에칭 챔버내의 진공 레벨이 충분이 낮다면, 질량 분광계 또는 4극자 분석기는 에칭 챔버(27) 자체에 인스톨될 수 있다. 에칭 프로세스로부터의 가스 부산물은 가변 입구 밸브(16)를 통하여 펌핑되고 RGA 장치(22)에서 분석된다. 컴퓨터 제어기는 시간에 대한 신호 세기의 플롯을 디스플레이한다. 적합한 RGA 장치는 Pfeiffer Vacuum of Asslar, Germany로부터의 부식제를 갖는 OmniStar 시스템이다.
에칭 프로세스를 표현하는 화학식은 다음과 같다.
2XeF2+ Si => 2Xe + SiF4
실리콘 웨이퍼를 포함하고 있는 에칭 챔버(27)내로 크세논 디플루오라이드 가스가 도입될 때, 에칭 프로세스는 이러한 식에서의 원소 및 화합물의 농도를 나타내는 신호를 모니터링함으로써 RGA 장치(22)의 출력 스크린상에 모니터링될 수 있다. RGA 장치(22)는 XeF2신호, Xe 신호, 및 SiF4신호 중 임의의 신호 또는 모든 신호를 모니터링하도록 설정될 수 있다. 에칭 반응이 완료될 때, 펌핑이 일어나지 않는다면, 이들 신호는 거의 일정 상수 값에 도달할 것이다. 에칭 장치의 제어 소프트웨어는 XeF2신호, Xe 신호, 또는 SiF4신호 중 어느 하나, 또는 이들 신호 중 2개 이상의 임의의 조합이 미리 설정된 값에 도달할 때 에칭 프로세스에 대한 중지를 트리거링하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 에칭될 노출된 실리콘의 양이 한정되어 있는 많은 경우에 있어서, XeF2가 웨이퍼를 에칭하도록 더 이상 사용되지 않고 잔여 가스가 프로세스 챔버에서 유휴하고 있을 때, XeF2신호는 에칭 프로세스가 수행됨에 따라 시간에 대해 감소하여 거의 상수 값으로 된다. 이러한 예는 에칭 펄스의 시작시에는 어느 정도의 실리콘이 남아있고 끝에는 거의 또는 하나도 남아있지 않은 가설적 "최후 펄스"를 가정한다.
도 8에는 장치 구성의 제 5 실시예가 도시되어 있다. 이러한 구성은 크세논 디플루오라이드를 사용하여 연속적인 흐름 에칭을 제공한다. 도 8에 도시된 장치는 가변 체적 팽창 챔버(26)가 모든 지지 밸브와 함께 제거되었다는 것만 제외하고는 도 3에 도시된 것과 유사하다. 또한, 유량 제어기(50 및 51)가 부가되었다. 주지의 유량 제어기의 다른 타입도 사용될 수 있지만, 하나의 적합한 유량 제어기는 MKS Instruments of Andover, MA로부터 입수할 수 있는 Type 1179A 질량 유량 제어기이다. 유럽특허출원 No. EP 0 878 824 A2에서 설명된 장치와는 달리, 도 8에 도시된 장치는 크세논 디플루오라이드의 연속적인 흐름을 제공하기 위한 저장소를 채용하고 있지 않다. 크세논 디플루오라이드 결정의 충분한 노출 표면적으로, 승화에 의한 크세논 디플루오라이드 증기의 생성이 연속적으로 에칭하기에 충분하다. 크세논 디플루오라이드 결정의 노출 표면적을 증가시키는 방법은 내부 트레이를 갖는 넓은 직경 컨테이너 및 도 9의 B에 도시된 디자인의 사용을 포함한다.
도 9의 A에는 크세논 디플루오라이드 결정(200)을 포함하고 있는, 수직으로 향한 표준 가스 실린더(119)의 횡단면도가 도시되어 있다. 도 9의 B에는 크세논 디플루오라이드 결정(200)을 보유하고 크세논 디플루오라이드 결정(200)의 표면적을 더 많이 직접 노출시키도록 되어 내부에 제공된 메시(201)를 갖는 동일한 실린더(119)가 도시되어 있다. 일실시예에 따라, 메시(201)는 W-형상이지만, WW-형상 횡단면과 같이 노출 표면적을 더 증가시키기 위해 더 복잡한 형상도 만들어질 수 있다. 메시(201)는 크세논 디플루오라이드 결정(200)으로 충전되기 전에 실린더내에 삽입된다. 메시는 용접되거나, 에폭싱되거나, 테이핑되거나, 아니면 메시(201)의 에지(202)에서 실린더(119)의 벽에 부착되어야 한다. 실린더내로의 접근의 용이성을 위해 실린더의 넥이 만들어지기 전에 메시(201)를 실린더(119)내로 삽입하는 것이 가장 좋다. 그러나, 메시(201)가 실린더(119)의 넥으로 밀려 들어간 후에 자연적으로 그 완전한 크기로 다시 팽창하게 되는 메시(201)의 회복 특성에 기인하여 넥이 만들어진 후에 삽입되는 것도 가능하다. 또한, 메시(201)의 사용은 표준 가스 실린더에 제한되는 것이 아니라, 임의 수의 커스텀 디자인 진공 타이트 컨테이너와 사용될 수 있다. 메시(201)는 알루미늄, 스테인레스강, 및 테플론을 포함하여 반응하지 않는 많은 재료로 만들어질 수 있다. 메시(201)내의 개구부의 크기는 대다수의 크세논 디플루오라이드 결정(200)보다 더 작도록 선택된다. 따라서 전형적인 메시 개구부 크기는 대략 1 밀리미터이다.
도 9의 B에서의 실린더 디자인을 사용하여 얻어질 수 있는 직접 노출된 표면적의 증가의 일예가 예시된다. 표준 렉처 보틀 또는 실린더는 대략 1.75 인치의내부 직경을 갖는다. 실린더가 도 9의 A에서와 같이 향해 있을 때, 크세논 디플루오라이드 결정(200)의 직접 노출된 표면적은 대략 2.4 평방 인치이다. 전형적인 렉처 보틀은 적어도 8 인치 높이의 메시(201)를 허용한다. 우측 원뿔의 일부 및 우측 원뿔의 옆 표면적으로 이루어질 직접 노출된 표면적을 근사해 보면, W의 최저부가 실린더 내부 반경의 중앙에 있고 크세논 디플루오라이드 결정(200)이 7 인치 충전된다고 할 때, 도 9의 B에 도시된 구성에서 노출된 표면적은 대략 40 평방 인치이다. 최종 비교로서, 보틀이 도 9의 C에 나타내어진 바와 같이 기울어진다면, 직접 노출된 표면적은 도 9의 B에 도시된 구성에 비해 증가될 수 있지만, 대략 12 평방 인치보다 작고, 메시(201)를 사용하여 얻어질 수 있는 것보다 아주 작다.
부착된 메시(201)를 사용함으로써 좁은 직경 실린더 또는 보틀을 사용하여도 크세논 디플루오라이드의 높은 승화율을 만들어낼 수 있음이 지적되어야 한다. 좁은 실린더 또는 보틀의 콤팩트 특성은 실리콘 재료를 에칭하도록 사용된 장비의 전반적인 치수를 최소화하는 데 있어서 특히 매력적이다. 또한, 실린더 또는 보틀이 장비에 장착이 더 편리하도록 수직으로 장착될 때에도, 많은 노출 표면적이 유지될 수 있다. 또한, 메시(201)가 실린더 또는 보틀에 부착되기 때문에, 보틀이 엎어지거나 흔들리더라도 크세논 디플루오라이드 결정이 메시의 최상부 에지 주위로 가게 될 가능성이 회피되어, 실린더 또는 보틀을 운송하는 것이 용이하게 된다.
도 10에는 본 발명의 제 6 실시예가 도시되어 있다. 도 10에 도시된 장치는 에칭 챔버(126) 및 2개의 팽창 챔버(117 및 123)를 포함하고 있다. 에칭 챔버(126)는 에칭 프로세스를 관찰할 수 있도록 바람직하게는 폴리카보네이트와 같은 고체 투명 재료로 만들어진 뚜껑을 갖는 알루미늄의 가공된 블록을 포함하는 것이 바람직하다. 팽창 챔버(117 및 123)는 고정 체적 챔버이고 알루미늄 또는 스테인레스강 실린더를 포함할 수 있다. 도 10에 도시된 장치는 크세논 디플루오라이드 및 질소 가스가 관 및 밸브 컴포넌트의 벽상에 응축되는 것을 방지하기 위해 도 3, 도 5, 도 6, 도 7, 및 도 8에 도시된 가열 및 제어 장치(19)와 같은 가열 및 제어 장치를 포함하는 것이 바람직하다. 에칭 챔버(126)내의 압력은 MKS Instruments of Andover, MA로부터의 Type CT27이 적합한 예인, 바람직하게는 커패시턴스 마노미터를 포함하는, 압력 센서(127)를 사용하여 모니터링된다. 진공 펌프(128), 전형적으로 로터리 베인 진공 펌프는 밸브(115, 104, 및 112)를 선택적으로 개방함으로써 에칭 챔버(126) 및 팽창 챔버(117 및 123) 중 하나 이상을 배기시키도록 제공된다.
도 10에 도시된 장치는 렉처 보틀과 같은 가스 실린더를 포함하는 2개의 가스 소스(119 및 121)를 포함한다. 크세논 디플루오라이드 가스는 소스(119 및 121)내에서 승화를 통하여 크세논 디플루오라이드 결정으로부터 발생된다. 크세논 디플루오라이드 가스의 2개의 소스(119 및 121)는 증가된 용량 및 장치에 대한 부가적 유연성을 제공한다. 예를 들어, 하나의 소스는 큰 보틀일 수 있고 다른 하나의 소스는 더 작은 보틀일 수 있다. 또한, 하나의 소스는 더 높은 정밀도를 요구하는 에칭에 사용될 수 있도록 다른 하나의 소스보다 더 고품질의 더 높은 순도의 크세논 디플루오라이드 결정을 포함하고 있을 수 있는 한편, 다른 하나의 소스는, 리서치 및 개발 애플리케이션에서와 같이, 동일한 레벨의 정밀도를 요구하지 않는에칭에 사용될 수 있다. 도 10에 도시된 컴포넌트는 표준 스테인레스강관 등에 의해 상호접속될 수 있다.
작동에 있어서, 에칭 챔버(126) 및, 선택적으로, 팽창 챔버(117 및 123)가 배기된 후에, 크세논 디플루오라이드 가스는 공기압으로 작동되는 다이어프램 또는 벨로 밸브(101 및 102)를 개방함으로써 장치로 들어가게 된다. 크세논 디플루오라이드 가스는 공기압으로 액추에이팅되는 밸브(105 및 108)를 선택적으로 개방함으로써 팽창 챔버(117 및 123)로 들어가게 된다. 팽창 챔버(117 및 123)내의 압력은 바람직하게는 커패시턴스 마노미터인 압력 센서(118 및 124)를 사용하여 측정된다. 소스(120)로부터의 혼합 가스가 팽창 챔버(117 및 123)에 더해진다. 아르곤 및 헬륨과 같은 다른 가스가 사용될 수 있지만, 전형적으로 혼합 가스는 질소이다. 또한, 대안의 혼합 가스를 갖는 부가적인 소스(120)는 팽창 챔버(117)로 들어가는 혼합 가스가 팽창 챔버(123)로 들어가는 혼합 가스와 다르도록 제공될 수 있다. 팽창 챔버(117)에 대하여, 혼합 가스는 공기압으로 작동되는 밸브(113)를 통하여, 정확한 유량 제어를 제공하기 위한 니들 밸브(116)를 통하여, 공기압으로 작동되는 또 다른 밸브(103)를 통하여 흐른다. 공기압으로 작동되는 밸브(114 및 111) 및 니들 밸브(122)를 통하여 유사한 밸브 구성이 팽창 챔버(123)에 제공된다. 팽창 챔버(117 및 123)내의 압력이, 압력 센서(118 및 124)에 의해 측정되는 바와 같이, 사용자에 의해 정해진 설정 포인트에 도달하고 나면, 팽창 챔버(117 및 123)내에 포함된 가스는 공기압으로 작동되는 밸브(106 및 109)를 선택적으로 개방함으로써 에칭 챔버(126)내로 선택적으로 흘러 들어가게 된다.
따라서, 도 10에 도시된 장치는 도 1에 도시되고 Chu 등에서 설명된 시스템의 속도-제한 또는 장애 문제를 극복하는 데 그 이유는 하나의 팽창 챔버, 예를 들어 팽창 챔버(117)는 밸브(106)를 개방함으로써 에칭 챔버(126)내의 샘플을 에칭하도록 사용되는 한편, 다른 하나의 팽창 챔버, 본 예에서 팽창 챔버(123)는 가스로 충전될 수 있기 때문이다. 팽창 챔버(117)를 사용하여 에칭 사이클이 완료된 후에, 에칭 챔버(126)는 배기될 수 있고 밸브(109)를 개방하여 팽창 챔버(123)내의 가스가 에칭 챔버(126)내로 들어가게 함으로써 다음 에칭 사이클이 시작될 수 있다. 이러한 프로세스는 원하는 만큼의 많은 에칭 사이클 동안 반복될 수 있다. 따라서, 제 2 팽창 챔버가 가스로 충전되는 동안 에칭 사이클 사이의 휴지 시간이 제거된다. 다른 대안으로서, 도 10에 도시된 장치에는 상기 방식으로 에칭 프로세스 완료를 검출하기 위해 에칭 챔버(126)에 접속된 RGA 장치(22)가 제공될 수 있다.
대안으로, 팽창 챔버(117 및 123) 중 하나 또는 모두는 도 3과 결합되어 설명된 것과 같은 가변 체적 팽창 챔버일 수 있는데, 그 경우에 도 10에 도시된 장치는 크세논 디플루오라이드 가스가 응고되는 레벨 이상의 레벨로 장치 컴포넌트의 온도를 유지하기 위해 가열 및 제어 장치(19)를 사용한다.
공기압으로 작동되는 밸브(107)는 크세논 디플루오라이드 가스가 팽창 챔버(117 및 123)를 우회하여 소스(119 및 121)로부터 직접 에칭 챔버(126)로 확산되게 한다. 또한, 에칭 챔버(126)는 공기압으로 작동되는 밸브(110)를 개방함으로써 샘플 사이에서 소스(120)로부터의 혼합 가스로 유입/퍼징될 수 있는데, 이 경우유입/퍼징 가스의 흐름은 니들 밸브(125)를 통하여 제어된다. 또한, 팽창 챔버(117 및 123)는 밸브(106 및 109)를 추가로 개방함으로써 혼합 가스로 유입/퍼징될 수 있다.
도 11에는 2개가 아니라 3개의 팽창 챔버(117, 123, 및 134)를 갖는다는 것을 제외하고는 도 10에 도시된 실시예와 유사한 본 발명의 제 7 실시예가 도시되어 있다. 팽창 챔버(134)의 부가는 밸브(113 및 114)와 동일한 밸브(131), 밸브(116 및 122)와 동일한 밸브(132), 밸브(103 및 111)와 동일한 밸브(133), 밸브(105 및 108)와 동일한 밸브(130), 밸브(106 및 109)와 동일한 밸브(129), 밸브(104 및 112)와 동일한 밸브(136), 및 압력 센서(118 및 124)와 동일한 압력 센서(135)를 부가함으로써 성취될 수 있다. 팽창 챔버(117, 123, 및 134)는 도 6과 결합하여 설명되고 도시된 것과 같이 다른 체적 또는 동일한 체적일 수 있다.
도 12에는 도 8의 3개의 팽창 챔버 구성의 변형예가 도시되어 있는데, 일반적으로 이용될 수 있는 유량 제어기(140, 141, 142, 143, 및 144)가 부가되었다. 적합한 유량 제어기의 일예는 MKS Instruments of Andover, MA로부터 입수할 수 있는 Type 1179A 질량 유량 제어기이다. 유량 제어기(140, 141, 142, 143, 및 144)는 각각의 가스의 유량이 정확히 모니터링되게 하여, 에칭 사이클의 사용보다는 연속적으로 에칭할 때 특히 유용하다. 예를 들어, 정확하게 제어되는 연속적인 에칭 흐름은 밸브(101)를 개방하고, 유량 제어기(141)를 사용하여 크세논 디플루오라이드 가스의 유량을 제어하고, 밸브(107)를 개방함으로써 이뤄질 수 있다. 원한다면, 혼합 가스는 밸브(110)를 개방하고 유량 제어기(145)를 사용하여 혼합 가스의유량을 제어함으로써 더해질 수 있다. 부가적인 크세논 디플루오라이드 흐름은 밸브(102)를 개방하고 유량 제어기(142)를 사용하여 유량을 제어함으로써 제공될 수 있다. 가스는 밸브(115)를 개방함으로써 진공 펌프(128)를 사용하여 장치를 통하여 배출된다. 또한, 115에서는, 진공 펌프(128)의 컨덕턴스를 제어하여 에칭 챔버(126)가 진공 펌프(128)에 의해 배기되는 레이트를 조절하기 위해, MKS Instruments of Andover, MA로부터 입수할 수 있는 Type 153과 같이 버터플라이 또는 스로틀 밸브가 밸브(115)에 부가될 수 있다.
도 13에는 간이 제어 유량 장치가 도시되어 있는데, 도 12에 도시된 팽창 챔버는 모든 지지 밸브 및 압력 센서와 함께 제거되었다. 소스(119 및 121)와 연관된 유량 제어기(141 및 142)는 단일 유량 제어기(150)로 대체되었다. 또한 소스(120)로부터 유량 제어기(145)를 격리시키는 능력을 제공하는 부가적인 밸브(151)가 도시되어 있다. 이 동일한 밸브는 도 12에서의 유량 제어기(145) 앞에도 부가될 수 있다. 유럽특허출원 No. EP 0 878 824 A2에서 설명된 장치와는 달리, 도 13의 장치는 크세논 디플루오라이드 가스의 연속적인 흐름을 제공하기 위한 저장소를 채용하고 있지 않다. 크세논 디플루오라이드 결정의 충분한 노출 표면적으로, 크세논 디플루오라이드 증기의 생성이 연속적으로 에칭하기에 충분하다. 크세논 디플루오라이드 결정의 노출 표면적을 증가시키는 방법은 도 9의 A, B, 및 C와 결합하여 상술되었다.
여기서 사용된 용어 및 표현은 제한으로서가 아니라 설명을 위한 용어로서 사용되었으며, 도시되고 상기된 특성의 균등물 또는 그 일부를 배제하는 용어 및표현으로 사용하려는 의도는 아니며, 청구된 본 발명의 범위내에서 다양한 변형예가 가능함을 인식할 것이다. 상기 상세한 설명에서는 본 발명의 특정 실시예가 예시되었지만, 본 발명은 상기된 실시예에만 국한되는 것이 아니라 많은 재배열, 변형, 및 대체가 가능함을 이해할 것이다.

Claims (71)

  1. 에칭될 샘플을 수용하기 위한 에칭 챔버,
    에칭 가스 소스, 및
    상기 에칭 챔버 및 상기 에칭 가스 소스와 선택적으로 유체 교류하는 컬랩싱가능한 가변 체적 팽창 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 에칭 가스는 크세논 디플루오라이드를 포함하고 상기 에칭 가스 소스는 크세논 디플루오라이드 결정을 보유하는 진공 타이트 컨테이너를 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 팽창 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 혼합 가스 소스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 혼합 가스는 질소를 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 팽창 챔버 및 상기 에칭 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 진공 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 에칭 챔버의 온도 및 상기 팽창 챔버의 온도를 제어하기 위한 가열 및 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 팽창 챔버는 벨로를 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 벨로는 스테인레스강 에지 용접 벨로를 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 팽창 챔버는 내부 가동 피스톤을 갖는 고정 체적 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 에칭 챔버와 연결된 샘플 로드 로크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 팽창 챔버의 최대 체적은 상기 에칭 챔버의 체적보다 더 큰 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 에칭 챔버에 연결된 잔류 가스 분석 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 에칭 챔버로부터 배출된 가스를 분석하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  14. 소망의 에칭 압력에서 에칭 챔버내에 보유된 샘플을 에칭하는 방법에 있어서,
    컬랩싱가능한 가변 체적 팽창 챔버의 체적을 초기 체적으로 설정하고 에칭 가스를 소스 압력을 갖는 소스로부터 상기 팽창 챔버내로 공급하는 단계,
    상기 팽창 챔버를 상기 에칭 챔버와 유체 교류하게 배치하는 단계,
    상기 팽창 챔버를 컬랩싱하는 단계, 및
    상기 에칭 가스가 상기 에칭 압력에서 응고되지 않는 온도로 상기 팽창 챔버 및 상기 에칭 챔버를 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 초기 체적은 상기 에칭 챔버의 체적을 상기 에칭 압력과 곱하고 상기 곱의 결과를 상기 소스 압력으로 나눔으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 컬랩싱 단계 후에 상기 팽창 챔버가 상기 에칭 챔버와 유체 교류하는 것을 제거하는 단계,
    상기 설정 및 공급 단계를 반복하는 단계,
    상기 에칭 챔버내에서 일어나는 에칭 프로세스가 완료되는지를 판정하는 단계,
    상기 판정 단계 후에 상기 에칭 챔버를 배기시키는 단계, 및
    상기 배기 단계 후에 상기 배치 및 컬랩싱 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 판정 단계는 에칭 시간이 경과했는지를 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 판정 단계는 상기 에칭 챔버로부터 배출된 가스를 분석하여 하나 이상의 원소 또는 화합물의 농도가 미리 설정된 값에 도달할 때 상기 에칭 프로세스가 완료되는지를 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 에칭 가스는 크세논 디플루오라이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 공급 단계는 상기 소스 압력에 있는 혼합 가스 소스로부터 상기 팽창 챔버내로 혼합 가스를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 혼합 가스는 질소를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 공급 단계는 상기 팽창 챔버 내부의 압력이 소정의 설정 포인트 압력과 동일할 때까지 계속되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 14 항에 있어서, 상기 공급 단계는 상기 팽창 챔버 내부의 압력이 소정의 설정 포인트 압력과 동일할 때까지 계속되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 16 항에 있어서, 상기 공급 단계 전에 상기 팽창 챔버를 배기시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 에칭될 샘플을 수용하기 위한 에칭 챔버,
    에칭 가스 소스,
    상기 에칭 챔버 및 상기 에칭 가스 소스와 선택적으로 유체 교류하는 제 1 팽창 챔버, 및
    상기 에칭 챔버 및 상기 에칭 가스 소스와 선택적으로 유체 교류하는 제 2 팽창 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 에칭 가스는 크세논 디플루오라이드를 포함하고 상기 에칭 가스 소스는 크세논 디플루오라이드 결정을 보유하는 진공 타이트 컨테이너를 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  27. 제 25 항에 있어서, 상기 제 1 팽창 챔버 및 상기 제 2 팽창 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 혼합 가스 소스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 혼합 가스는 질소를 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  29. 제 25 항에 있어서, 상기 제 1 팽창 챔버 및 상기 제 2 팽창 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 제 2 에칭 가스 소스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  30. 제 25 항에 있어서, 상기 제 1 팽창 챔버, 상기 제 2 팽창 챔버, 및 상기 에칭 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 진공 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  31. 제 25 항에 있어서, 상기 에칭 챔버의 온도, 상기 제 1 팽창 챔버의 온도, 및 상기 제 2 팽창 챔버의 온도를 제어하기 위한 자동 가열 및 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  32. 제 25 항에 있어서, 상기 에칭 챔버에 연결된 샘플 로드 로크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  33. 제 25 항에 있어서, 상기 에칭 챔버에 연결된 잔류 가스 분석 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  34. 제 25 항에 있어서, 상기 에칭 챔버로부터 배출된 가스를 분석하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  35. 제 25 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 팽창 챔버는 고정 체적을 갖는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  36. 제 25 항에 있어서, 상기 에칭 가스 소스 및 상기 에칭 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 제 3 팽창 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 제 1 팽창 챔버는 고정 체적 A를 갖고, 상기 제 2 팽창 챔버는 고정 체적 2A를 갖고, 상기 제 3 팽창 챔버는 고정 체적 4A를 갖는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  38. 제 36 항에 있어서, 상기 제 1 팽창 챔버는 제 1 고정 체적을 갖고, 상기 제 2 팽창 챔버는 제 2 고정 체적을 갖고, 상기 제 3 팽창 챔버는 제 3 고정 체적을 갖고, 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 고정 체적은 서로 같은 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  39. 제 27 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 팽창 챔버 중 하나는 가변 체적 팽창 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  40. 제 27 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 팽창 챔버는 가변 체적 팽창 챔버를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  41. 제 27 항에 있어서, 상기 에칭 가스 소스는 상기 에칭 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  42. 제 41 항에 있어서, 상기 에칭 가스 소스와 상기 에칭 챔버의 사이에 접속된 유량 제어기 및 상기 에칭 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 진공 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  43. 제 42 항에 있어서, 상기 에칭 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 혼합 가스소스 및 상기 혼합 가스 소스와 상기 에칭 챔버의 사이에 접속된 제 2 유량 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  44. 제 42 항에 있어서, 상기 진공 펌프의 컨덕턴스를 제어하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  45. 제 41 항에 있어서, 상기 에칭 가스 소스는 상기 에칭 가스를 보유하는 제 1 및 제 2 진공 타이트 컨테이너를 포함하고, 상기 제 1 진공 타이트 컨테이너 및 상기 제 2 진공 타이트 컨테이너는 각각 상기 제 2 에칭 챔버와 선택적으로 유체 교류하고, 상기 장치는 상기 제 1 진공 타이트 컨테이너와 상기 에칭 챔버의 사이에 접속된 제 1 유량 제어기, 상기 제 2 진공 타이트 컨테이너와 상기 에칭 챔버의 사이에 접속된 제 2 유량 제어기, 및 상기 에칭 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 진공 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  46. 제 45 항에 있어서, 상기 에칭 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 혼합 가스 소스 및 상기 혼합 가스 소스와 상기 에칭 챔버의 사이에 접속된 제 3 유량 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  47. 제 45 항에 있어서, 상기 진공 펌프의 컨덕턴스를 제어하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  48. 에칭 가스 소스,
    상기 에칭 가스 소스와 선택적으로 유체 교류하는 에칭 챔버,
    상기 에칭 가스 소스와 상기 에칭 챔버의 사이에 접속된 유량 제어기, 및
    상기 에칭 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 진공 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  49. 제 48 항에 있어서, 상기 에칭 가스는 크세논 디플루오라이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  50. 제 48 항에 있어서, 상기 에칭 챔버와 선택적으로 유체 교류하는 혼합 가스 소스 및 상기 혼합 가스 소스와 상기 에칭 챔버의 사이에 접속된 제 2 유량 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  51. 제 50 항에 있어서, 상기 혼합 가스는 질소를 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  52. 제 48 항에 있어서, 상기 에칭 가스 소스는 내부에 장착된 메시를 갖는 진공 타이트 컨테이너를 포함하고, 상기 메시는 상기 에칭 가스를 발생시키도록 사용된 고체 재료를 보유하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  53. 제 52 항에 있어서, 상기 에칭 가스는 크세논 디플루오라이드를 포함하고, 상기 고체 재료는 크세논 디플루오라이드 결정을 포함하고, 상기 에칭 가스는 승화를 통하여 발생되는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  54. 제 52 항에 있어서, 상기 메시는 W-형상 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  55. 제 54 항에 있어서, 상기 진공 타이트 컨테이너는 원통 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  56. 제 55 항에 있어서, 상기 진공 타이트 컨테이너는 표준 가스 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  57. 제 52 항에 있어서, 상기 메시는 알루미늄, 스테인레스강, 및 테플론으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  58. 제 53 항에 있어서, 상기 메시는 복수의 개구부를 갖고, 각각의 상기 개구부의 크기는 상기 크세논 디플루오라이드 결정의 평균 크기보다 더 작은 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  59. 고체 재료로부터 승화에 의해 가스를 제공하기 위한 소스에 있어서,
    진공 타이트 컨테이너 및
    상기 진공 타이트 컨테이너의 내부에 장착된 메시를 포함하고, 상기 메시는 상기 고체 재료를 수용 및 구속하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 소스.
  60. 제 59 항에 있어서, 상기 메시는 W-형상 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 소스.
  61. 제 59 항에 있어서, 상기 메시는 WW-형상 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 소스.
  62. 제 59 항에 있어서, 상기 진공 타이트 컨테이너는 원통 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 소스.
  63. 제 62 항에 있어서, 상기 진공 타이트 컨테이너는 표준 가스 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 소스.
  64. 제 59 항에 있어서, 상기 메시는 알루미늄, 스테인레스강, 및 테플론으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 소스.
  65. 고체 재료로부터 승화에 의해 에칭 가스를 에칭 장치에 제공하기 위한 소스에 있어서,
    진공 타이트 컨테이너 및
    상기 진공 타이트 컨테이너의 내부에 장착된 메시를 포함하고, 상기 메시는 상기 고체 재료를 수용 및 구속하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 소스.
  66. 제 65 항에 있어서, 상기 에칭 가스는 크세논 디플루오라이드를 포함하고 상기 고체 재료는 크세논 디플루오라이드 결정을 포함하는 것을 특징으로 하는 소스.
  67. 제 65 항에 있어서, 상기 메시는 W-형상 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 소스.
  68. 제 65 항에 있어서, 상기 메시는 WW-형상 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 소스.
  69. 제 65 항에 있어서, 상기 진공 타이트 컨테이너는 원통 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 소스.
  70. 제 69 항에 있어서, 상기 진공 타이트 컨테이너는 표준 가스 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 소스.
  71. 제 65 항에 있어서, 상기 메시는 알루미늄, 스테인레스강, 및 테플론으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 소스.
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