(57)【要約】【課題】  プラズマ発生装置を用いることなく、比較的安価で入手の容易なガスを用いてＳｉ結晶等にドライエッチングを行うことのできるエッチング方法およびエッチング装置を提供することである。【解決手段】  エッチング装置１００は、Ｓｉ部材Ｓ１をドライエッチングするためのものである。エッチング装置１００は、Ｓｉ部材Ｓ１をエッチングするための反応室１５０と、反応室１５０にＦ2 ガスを含む第１のガスを供給するための第１のガス供給部１１１と、反応室１５０にＮＯガスを含む第２のガスを供給するための第２のガス供給部１１２と、を有する。そして、反応室１５０の内圧を１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲内として、第１のガスと第２のガスとの混合気体をＳｉ部材Ｓ１に導くことにより、エッチングを実施する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ部材をドライエッチングするエッチング方法において、
Ｆ2 およびＮＯを含む混合気体の圧力を１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲内として前記Ｓｉ部材に導き、
前記Ｓｉ部材の温度を−２０℃以上５００℃以下の範囲内の温度とし、
前記Ｓｉ部材をエッチングすること
を特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
請求項１に記載のエッチング方法において、
Ｆ2 およびＮＯを含む混合気体をプラズマ状態にしないこと
を特徴とするエッチング方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のエッチング方法において、
前記Ｓｉ部材の温度を−２０℃以上６０℃以下の範囲内の温度とすること
を特徴とするエッチング方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のエッチング方法において、
前記Ｓｉ部材の温度を６０℃より高く２００℃以下の範囲内の温度とすること
を特徴とするエッチング方法。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載のエッチング方法において、
前記Ｓｉ部材の温度を２００℃より高く５００℃以下の範囲内の温度とすること
を特徴とするエッチング方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のエッチング方法において、
Ｆ2 ＋ＮＯ→Ｆ＋ＦＮＯ
の反応を少なくとも生じさせることにより、少なくともＦ原子を発生させ、
Ｆ原子を前記Ｓｉ部材に反応させること
を特徴とするエッチング方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のエッチング方法において、
前記Ｓｉ部材は、
Ｓｉ単結晶、Ｓｉ多結晶、アモルファスシリコンのいずれかの材質であること
を特徴とするエッチング方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のエッチング方法において、
Ｆ2 およびＮＯを含む混合気体は、
Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎ2 のいずれか１種類以上のガスを含むこと
を特徴とするエッチング方法。
【請求項９】
Ｓｉ部材をドライエッチングするためのエッチング装置において、
Ｓｉ部材をエッチングするための反応室と、
前記反応室にＦ2 ガスを含む第１のガスを供給するための第１のガス供給部と、
前記反応室にＮＯガスを含む第２のガスを供給するための第２のガス供給部と、
を有し、
前記反応室の内圧を１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲内とするものであること
を特徴とするエッチング装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のエッチング装置において、
プラズマ発生装置を有していないこと
を特徴とするエッチング装置。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載のエッチング装置において、
前記反応室では、
Ｆ2 ＋ＮＯ→Ｆ＋ＦＮＯ
の反応を少なくとも生じさせるとともに、少なくともＦ原子と前記Ｓｉ部材とを反応させること
を特徴とするエッチング装置。
【請求項１２】
請求項９から請求項１１までのいずれか１項に記載のエッチング装置において、
前記Ｓｉ部材は、
Ｓｉ単結晶、Ｓｉ多結晶、アモルファスシリコンのいずれかの材質であること
を特徴とするエッチング装置。
【請求項１３】
請求項９から請求項１２までのいずれか１項に記載のエッチング装置において、
前記反応室よりガスの流れの上流側の位置に、
前記第１のガス供給部から供給される第１のガスと、前記第２のガス供給部から供給される第２のガスと、を混合するガス混合室を有すること
を特徴とするエッチング装置。
【請求項１４】
請求項９から請求項１３までのいずれか１項に記載のエッチング装置において、
エッチングの対象であるＳｉ部材を載置する載置台を有し、
前記載置台よりガスの流れの上流側の位置に、
整流板を有すること
を特徴とするエッチング装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のエッチング装置において、
前記整流板は、
前記反応室に向かうほど穴径の大きいテーパ形状の貫通孔を有すること
を特徴とするエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチング方法およびエッチング装置に関する。さらに詳細には、Ｓｉ単結晶、Ｓｉ多結晶、アモルファスシリコンをドライエッチングするエッチング方法およびエッチング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エッチング技術は、半導体デバイスの製造における種々の工程で実施される。例えば、ＭＯＳＦＥＴにおけるトレンチ形成工程や、太陽電池における表面の粗面化工程や、ＭＥＭＳにおける犠牲層エッチング工程が挙げられる。このようにシリコンを対象とするエッチング技術は、多岐の技術分野に応用されている。
【０００３】
エッチングの種類には、ウェットエッチングとドライエッチングがある。ドライエッチングには、プラズマを用いてイオンやラジカルを発生させる反応性イオンエッチングがある。例えば、特許文献１には、ＳＦ6 ガスと塩素ガスとの混合ガスをプラズマ化して多結晶Ｓｉをドライエッチングする技術が開示されている。
【０００４】
また、ドライエッチングには、プラズマを用いないケミカルドライエッチングがある。例えば、特許文献２には、ＸｅＦ2 ガスを用いてシリコン基板をケミカルドライエッチングする技術が開示されている（特許文献２の段落［０００２］等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６７９５７号公報
【特許文献２】特開２０００−２１８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＭＯＳＦＥＴの製造工程において、ゲート電極を形成するためのトレンチを反応性イオンエッチングにより形成する場合には、そのトレンチの周囲に、イオンダメージが残留する。そのため、このようにしてできたダメージ層をエッチングにより除去する必要がある。また、プラズマを用いたエッチング方法を用いるためには、もちろん、設備にプラズマ発生装置を設ける必要がある。そのため、設備が複雑化、大型化しやすい。そして、設備が高価なものとなってしまう。
【０００７】
一方、プラズマを用いないケミカルドライエッチングで用いられるガスは、取扱いが容易でないことが多い。そもそも、これらのガスは、非常に高い反応性を有している。例えば、ＸｅＦ2 ガスは、腐食性、毒性を有しており、取り扱いが容易ではない。また、キセノン（Ｘｅ）は希少である。そのため、ガスそのものが高価なものとなってしまう。また、ＣｌＦ3 がエッチングガスとして用いられることがある。ＣｌＦ3 ガスは、支燃性、腐食性、毒性を有している。そして、ＣｌＦ3 ガスも高価である。
【０００８】
本発明は、前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは、プラズマ発生装置を用いることなく、比較的安価で入手の容易なガスを用いてＳｉ結晶等にドライエッチングを行うことのできるエッチング方法およびエッチング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の態様におけるエッチング方法は、Ｓｉ部材をケミカルドライエッチングする方法である。Ｆ2 およびＮＯを含む混合気体の圧力を１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲内としてＳｉ部材に導き、Ｓｉ部材の温度を−２０℃以上５００℃以下の範囲内の温度とし、Ｓｉ部材をエッチングする。
【００１０】
このエッチング方法は、Ｓｉ単結晶やＳｉ多結晶等のＳｉ結晶や、アモルファスシリコンをドライエッチングするための方法である。また、この方法はガスエッチング方法であり、供給するガスをプラズマ状態にしない。さらには、比較的安価なガスを用いてエッチングを実施することができる。また、温度範囲によって、エッチングレートが変わる。そして、エッチングにより生じる凹部の形状も変わる。そのため、温度範囲を好適に選択することによって、太陽電池の粗面化処理、半導体デバイスにおけるトレンチの形成処理、ＭＥＭＳの犠牲層エッチング処理等、種々の工程に適用することができる。
【００１１】
第２の態様におけるエッチング方法では、Ｆ2 およびＮＯを含む混合気体をプラズマ状態にしない。そのため、高価なプラズマ発生装置を設ける必要がない。また、プラズマを用いる場合には、均一なプラズマを発生させることが困難である。第２の態様におけるケミカルドライエッチング方法では、ガス流の制御のみで、大口径のウェハ等に均一なエッチングを施すことができる。
【００１２】
第３の態様におけるエッチング方法では、Ｓｉ部材の温度を−２０℃以上６０℃以下の範囲内の温度とする。この温度範囲のときに、Ｓｉ部材に粗い形状の凹部を形成することができる。そのため、広範囲を粗面化するのに適している。例えば、太陽電池の表面の粗面化に適用することができる。
【００１３】
第４の態様におけるエッチング方法では、Ｓｉ部材の温度を６０℃より高く２００℃以下の範囲内の温度とする。この温度範囲のときに、平坦な形状の凹部を形成することができる。また、エッチングレートは十分に遅い。そのため、比較的高精度なエッチングを実施することができる。例えば、半導体素子のトレンチを形成する際に適用することができる。また、ＭＯＳＦＥＴのゲート近傍に生ずるダメージ層を除去するために適用することもできる。
【００１４】
第５の態様におけるエッチング方法では、Ｓｉ部材の温度を２００℃より高く５００℃以下の範囲内の温度とする。この温度範囲のときに、なだらかな凹面を有する凹部を形成することができる。例えば、ＭＥＭＳを形成する際に適用することができる。
【００１５】
第６の態様におけるエッチング方法では、Ｆ2 ＋ＮＯ→Ｆ＋ＦＮＯの反応を少なくとも生じさせることにより、少なくともＦ原子を発生させて、Ｆ原子をＳｉ部材に反応させる。
【００１６】
第７の態様におけるエッチング方法では、Ｓｉ部材は、Ｓｉ単結晶、Ｓｉ多結晶、アモルファスシリコンのいずれかの材質である。
【００１７】
第８の態様におけるエッチング方法では、Ｆ2 およびＮＯを含む混合気体は、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎ2 のいずれか１種類以上のガスを含む。
【００１８】
第９の態様におけるエッチング装置は、Ｓｉ部材をドライエッチングするためのものである。このエッチング装置は、Ｓｉ部材をエッチングするための反応室と、反応室にＦ2 ガスを含む第１のガスを供給するための第１のガス供給部と、反応室にＮＯガスを含む第２のガスを供給するための第２のガス供給部と、を有する。また、反応室の内圧を１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲内としてエッチングの実施に用いられるものである。
【００１９】
第１０の態様におけるエッチング装置は、プラズマ発生装置を有していない。そのため、高価なプラズマ発生装置を設ける必要がない。
【００２０】
第１１の態様におけるエッチング装置において、反応室では、Ｆ2 ＋ＮＯ→Ｆ＋ＦＮＯの反応を少なくとも生じさせるとともに、少なくともＦ原子とＳｉ部材とを反応させる。
【００２１】
第１２の態様におけるエッチング装置では、Ｓｉ部材は、Ｓｉ単結晶、Ｓｉ多結晶、アモルファスシリコンのいずれかの材質である。
【００２２】
第１３の態様におけるエッチング装置は、反応室よりガスの流れの上流側の位置に、第１のガス供給部から供給される第１のガスと、第２のガス供給部から供給される第２のガスと、を混合するガス混合室を有する。
【００２３】
第１４の態様におけるエッチング装置は、エッチングの対象であるＳｉ部材を載置する載置台を有する。そして、載置台よりガスの流れの上流側の位置に、整流板を有する。
【００２４】
第１５の態様におけるエッチング装置では、整流板は、反応室に向かうほど穴径の大きいテーパ形状の貫通孔を有する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、プラズマ発生装置を用いることなく、比較的安価で入手の容易なガスを用いてＳｉ結晶等にドライエッチングを行うことのできるエッチング方法およびエッチング装置が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施形態に係るエッチング装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係るエッチング装置の反応室の周辺の構成を示す図である。
【図３】分子軌道法計算によるＦ2 ＋ＮＯの反応におけるエネルギー変化を示すグラフである。
【図４】圧力を６００Ｐａで基板温度を２７℃で５分間エッチングした場合におけるシリコン基板の断面を示す電子顕微鏡写真である。
【図５】圧力を６００Ｐａで基板温度を１１０℃で５分間エッチングした場合におけるシリコン基板の断面を示す電子顕微鏡写真である。
【図６】圧力を６００Ｐａで基板温度を３００℃で５分間エッチングした場合におけるシリコン基板の断面を示す電子顕微鏡写真である。
【図７】基板温度を異なる温度としてエッチングを実施した場合におけるシリコン基板の断面を比較する図である。
【図８】基板温度とエッチングレートとの関係を示すグラフである。
【図９】基板温度を異なる温度としてエッチングを実施した場合におけるシリコン基板の表面を比較する図である。
【図１０】Ｆ2 ガスの流量に対するＮＯガスの流量の比とエッチングレートとの関係を示すグラフである。
【図１１】Ｆ2 ガスの流量に対するＮＯガスの流量の比とエッチングしたシリコン基板の底面の平均自乗粗さとの関係を示すグラフである。
【図１２】Ｆ2 ガスの流量に対するＮＯガスの流量の比を変えてエッチングしたシリコン基板の断面を示す電子顕微鏡写真である。
【図１３】Ｆ2 ガスの流量に対するＮＯガスの流量の比を変えてエッチングしたシリコン基板の底面を示す電子顕微鏡写真（その１）である。
【図１４】Ｆ2 ガスの流量に対するＮＯガスの流量の比を変えてエッチングしたシリコン基板の底面を示す電子顕微鏡写真（その２）である。
【図１５】Ｆ2 ガスの流量に対するＮＯガスの流量の比を変えてエッチングしたシリコン基板の底面を示す電子顕微鏡写真（その３）である。
【図１６】Ｆ2 ガスの流量に対するＮＯガスの流量の比を変えてエッチングしたシリコン基板の底面を示す電子顕微鏡写真（その４）である。
【図１７】エッチングにより粗面化したシリコン基板の反射率を示すグラフである。
【図１８】エッチングにより粗面化した表面において光が半導体の内部への入射しやすさを説明するための図である。
【図１９】第２の実施形態に係るエッチング装置の概略構成を示す図である。
【図２０】第２の実施形態に係るエッチング装置のガス供給ユニットの構成を示す図（その１）である。
【図２１】第２の実施形態に係るエッチング装置のガス供給ユニットの構成を示す図（その２）である。
【図２２】第２の実施形態に係るエッチング装置の隔壁の断面構造を示す図である。
【図２３】第３の実施形態に係るエッチング装置の概略構成を示す図である。
【図２４】第３の実施形態に係るエッチング装置のガス供給ユニットの構成を示す図である。
【図２５】第４の実施形態に係るエッチング装置の概略構成を示す図である。
【図２６】第４の実施形態に係るエッチング装置のガス供給ユニットの構成を示す図である。
【図２７】第４の実施形態に係るエッチング装置の隔壁の断面構造を示す図である。
【図２８】第５の実施形態に係るエッチング装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、具体的な実施形態について、Ｓｉ結晶等にケミカルドライエッチングを行うことのできるエッチング方法およびエッチング装置を例に挙げて図を参照しつつ説明する。
【００２８】
（第１の実施形態）
本実施形態では、Ｆ2 ＋ＮＯ→Ｆ＋ＦＮＯの反応により生じるＦ原子をＳｉ部材に反応させることにより、Ｓｉ部材をエッチングすることに特徴がある。ここで、Ｓｉ部材とは、Ｓｉ単結晶と、Ｓｉ多結晶と、アモルファスシリコンと、を含む材質から成るものである。そして、これらのＳｉ部材は、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子や太陽電池等の半導体として、もしくは、ＭＥＭＳ等の機械部品に用いられる。
【００２９】
１．エッチング装置
図１は、本実施形態のエッチング装置１００の全体の概略を示す概略構成図である。エッチング装置１００は、第１のガス供給部１１１と、第２のガス供給部１１２と、第３のガス供給部１１３と、マスフローコントローラー１２１、１２２、１２３と、圧力調整バルブ１３１、１３２と、ガス混合室１４０と、反応室１５０と、を有している。また、その他に、ガスを排出するガス排出部や、種々の弁を有している。なお、エッチング装置１００は、プラズマ発生装置を有していない。
【００３０】
第１のガス供給部１１１は、Ｆ2 ガスを含む第１のガスを反応室１５０に供給するためのものである。第１のガスは、Ｆ2 ガスとＡｒガスとの混合気体である。この混合気体におけるＦ2 ガスの混合比は、体積比で５％である。第１のガスは、低圧ガス管で供給される。
【００３１】
第２のガス供給部１１２は、ＮＯガスを含む第２のガスを反応室１５０に供給するためのものである。第２のガスは、ＮＯガスである。第２のガスは、低圧ガス管で供給される。
【００３２】
第３のガス供給部１１３は、Ａｒガスを第２のガスに混合させるためのものである。そのため、この混合の後には、第２のガスは、ＮＯガスとＡｒガスとの混合気体になっている。これらのガスは、低圧ガス管で供給される。
【００３３】
マスフローコントローラー１２１は、第１のガス供給部１１１から供給されるＦ2 ガスを含む第１のガスの流量を制御するためのものである。マスフローコントローラー１２２は、第２のガス供給部１１２から供給されるＮＯガスを含む第２のガスの流量を制御するためのものである。マスフローコントローラー１２３は、第３のガス供給部１１３から供給されるＡｒガスの流量を制御するためのものである。
【００３４】
圧力調整バルブ１３１は、ガス混合室１４０に送出するガスの圧力を調整するためのものである。圧力調整バルブ１３２は、ガス排出部に送出するガスの圧力を調整するためのものである。
【００３５】
ガス混合室１４０は、Ｆ2 ガスを含む第１のガスと、ＮＯガスを含む第２のガスとを、混合させるためのものである。そのため、ガス混合室１４０は、反応室１５０よりガスの流れの上流側の位置に配置されている。ガス混合室１４０の材質として、耐熱ガラスや石英管、ステンレス管が挙げられる。このガス混合室１４０の内部の温度および圧力は、反応室１５０のものとほぼ同じである。ガス混合室１４０の内部では、後述する反応式により、Ｆ原子が生成される。
【００３６】
反応室１５０は、ガス混合室１４０で生成された混合気体によりＳｉ部材をエッチングするためのものである。反応室１５０の材質として、耐熱ガラスや石英管、ステンレス管が挙げられる。反応室１５０の詳細については後述する。
【００３７】
２．反応室
図２に示すように、反応室１５０は、載置台１５１と、ヒーター１５２と、を有している。載置台１５１は、エッチングの対象であるＳｉ部材Ｓ１を載置するための台である。また、載置台１５１には、温度計が取り付けられている。これにより、Ｓｉ部材Ｓ１の温度を測定することができるようになっている。ヒーター１５２は、Ｓｉ部材Ｓ１を加熱するためのものである。Ｓｉ部材Ｓ１の温度をフィードバックすることにより、ヒーター１５２は、Ｓｉ部材Ｓ１の温度をほぼ一定に保持することができる。
【００３８】
また、エッチング装置１００は、図２に示すように、電圧印加部１６０を有している。電圧印加部１６０は、ヒーター１５２に電力を供給するためのものである。そして、反応室１５０には、圧力計１７０が設けられている。圧力計１７０は、反応室１５０の内圧を測定するためのものである。また、反応室１５０には、ドライポンプ１８０が設けられている。
【００３９】
３．ガス混合室および反応室で生じる化学反応
３−１．ガス混合室での反応
ここで、ガス混合室１４０で生じる化学反応について説明する。ガス混合室１４０では、次に示す式（１）および式（２）の化学反応が生じる。
Ｆ2   ＋  ＮＯ  →  Ｆ  ＋  ＦＮＯ      ………（１）
Ｆ    ＋  ＮＯ  →  ＦＮＯ              ………（２）
式（１）の反応速度定数：  Ｋ１（ｃｍ3 ／molecules −ｓ）
式（２）の反応速度定数：  Ｋ２（ｃｍ3 ／molecules −ｓ）
【００４０】
このように、Ｆ2 ガスとＮＯガスとが混合することにより、式（１）に示すように、Ｆ原子が生成される。そして、式（２）に示すように、生成されたＦ原子はＮＯと再結合し、Ｆ原子は減少する。そのため、これらの反応のいずれが支配的であるかによって、Ｆ原子の濃度は異なる値をとる。すなわち、Ｆ原子の濃度が、どのような値であるかは、必ずしも明らかではない。
【００４１】
なお、従来においては、Ｋ１とＫ２とは、次に示すように、ほぼ同程度であると考えられていた（Kolb, C. E.; J. Chem. Phys. 1976, 64, 3087-3090.）。
Ｋ１  ≒  Ｋ２
＝  ７．０４×１０-13 ｅｘｐ（−１１５０／Ｔ）  ………（３）
Ｔ：温度（Ｋ）
したがって、Ｆ2 ガスとＮＯガスとを混合することにより、Ｆ原子は生じるものの、ＮＯと再結合してしまうため、Ｆ原子の濃度はそれほど高くないと考えられていた。すなわち、エッチングを実施するにはそれほど適していないと考えられていた。
【００４２】
本実施形態では、後述するように、低圧下でＦ2 ガスとＮＯガスとを混合する。低圧下での各粒子の平均自由行程は、高圧下での各粒子の平均自由行程に比べて長い。また、本実施形態では、Ｆ2 とＮＯとを少なくとも含む混合気体をガス混合室１４０に継続して供給し続けることとしている。そのため、式（１）の反応によって生じるＦ原子がガス混合室１４０の内部に一定数存在し得るであろうと考えられる。
【００４３】
３−２．反応室での反応
反応室１５０の内部においても、上記の式（１）および式（２）の反応は生じている。そして、反応室１５０の内部に一定数存在し得るであろうＦ原子を用いてＳｉ部材Ｓ１にエッチングを実施する。このときＳｉ部材Ｓ１のＳｉ原子との反応に寄与する粒子は、Ｆ原子のみとは限らない。ただし、Ｆ原子が主にエッチングに寄与すると考えられる。
【００４４】
４．Ｆ2 とＮＯの反応性
ここで、Ｆ2 とＮＯとの反応性について説明する。Ｆ2 とＮＯと供給することで、エッチング可能な程度にＦ原子が生成されるか否か評価するためである。
【００４５】
４−１．分子軌道法計算
Ｆ2 とＮＯとの反応性について調べるために、分子軌道法を用いて計算を行った。そのために、Ｇａｕｓｓｉａｎプログラム（Ｂ３ＬＹＰ／６−３１＋Ｇ（ｄ））を用いた。図３は、その結果を示すグラフである。図３の横軸は、反応段階（Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｓｔｅｐｓ）である。図３の縦軸は、エネルギーである。
【００４６】
図３では、図３中の左側から右側にいくにしたがって、Ｆ2 とＮＯとが反応して、ＦとＦＮＯとが生成される化学反応（式（１）参照）が徐々に進行している様子を示している。つまり、図３は、Ｆ2 分子のうちの一方のＦ原子（ｆ１）がＮＯに取り込まれ、他方のＦ原子（ｆ２）が放出される描像をエネルギー計算により示したものである。
【００４７】
図３には、図３中の左側の領域Ｒ１と、図３中の右側の領域Ｒ２とがある。領域Ｒ１は、図３中の横軸（Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｓｔｅｐｓ）が０以上２１以下の範囲内の領域である。領域Ｒ２は、図３中の横軸（Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｓｔｅｐｓ）が２１以上の領域である。領域Ｒ１は、Ｆ2 分子のうちの一方のＦ原子（ｆ１）がＮＯに取り込まれる過程のエネルギー変化を示している。領域Ｒ２は、Ｆ2 分子のうちの一方のＦ原子（ｆ１）がＮＯに取り込まれた後に、他方のＦ原子（ｆ２）がＦＮＯから放出される過程のエネルギー変化を示している。したがって、領域Ｒ１と領域Ｒ２とでは、異なる計算を行っている。
【００４８】
まず、領域Ｒ１での計算について説明する。領域Ｒ１では、ＮＯ分子の座標を固定する。そして、Ｎ原子の位置を原点として、Ｆ2 分子のうちの１個のＦ原子（ｆ１）とＮ原子（原点）との間の距離を変分パラメータにとる。そして、このＦ原子（ｆ１）とＮ原子との距離を３．７Å（図３の横軸（Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｓｔｅｐｓ）が０の場合）から１．６Å（図３の横軸（Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｓｔｅｐｓ）が２１の場合）まで０．１Åきざみで変えて、系全体（ＮＯ  ＋Ｆ2 ）のエネルギーを計算する。各場合の計算において、ＮＯ＋Ｆ2 の分子構造を変化させて、その系でのエネルギーの最小値を、図３の縦軸の値としてプロットした。
【００４９】
図３に示すように、Ｆ原子（ｆ１）とＮ原子との間の距離が１．６Å（図３の横軸（Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｓｔｅｐｓ）が２１の場合）のとき、系全体のエネルギーは最小値をとる。つまり、この距離のときに、Ｆ2 分子のうちのＦ原子（ｆ１）がＮＯ分子のうちのＮ原子と結合したことを示唆している。
【００５０】
次に、領域Ｒ２での計算について説明する。領域Ｒ２では、Ｆ原子（ｆ１）がＮ原子と結合しているものと仮定する。そのため、この領域Ｒ２では、Ｎ原子とＦ原子（ｆ１）との間の距離は、１．６Å近傍である。そして、この結合状態の下で、残りのＦ原子（ｆ２）の座標を動かすのである。したがって、領域Ｒ２では、Ｆ原子（ｆ２）とＦ原子（ｆ１）との間の距離が変分パラメータである。そして、領域Ｒ１の場合と同様に、分子構造を変化させて、その系でのエネルギーの最小値を、図３の縦軸の値としてプロットした。
【００５１】
このように、図３の領域Ｒ１では、横軸（Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｓｔｅｐｓ）の値が大きくなるほど、Ｎ原子とＦ原子（ｆ１）との間の距離を０．１Åずつ近づけている。一方、図３の領域Ｒ２では、横軸（Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｓｔｅｐｓ）の値が大きくなるほど、Ｆ原子（ｆ１）とＦ原子（ｆ２）との間の距離を０．１Åずつ遠ざけている。
【００５２】
図３に示すように、Ｆ2 とＮＯとが反応することにより、Ｆ原子とＦＮＯとが生成されるとともに、１．１ｅＶのエネルギーが発生する。つまり、式（１）の反応は、発熱反応である。領域Ｒ１では、１．３ｅＶ程度のエネルギーを利得し、領域Ｒ２では、０．２ｅＶ程度のエネルギーを失う。ここで、利得した１．３ｅＶのエネルギーのうちの一部を消費することによって、ＦＮＯからのＦ原子の離脱は、比較的容易に行われると考えられる。
【００５３】
このように、ガス流を流し続けるとともに、常に新たなＦ2 およびＮＯの供給がなされる本実施形態のような非平衡状態では、式（１）に示す化学反応は、比較的容易に進行する。そして、再結合反応（式（２））の反応速度定数Ｋ２は、式（３）に示すように反応速度定数Ｋ１と同程度である。しかし、式（３）は、大気圧近傍の圧力下で導出されたものであり、必ずしも低圧下でも成り立つとは限らない。したがって、本発明者らは、低圧下では、プラズマを用いないでも、Ｆ2 とＮＯとを反応させてＦ原子を発生させることができると推測した。
【００５４】
４−２．エッチング性
以上説明したように、再結合反応（式（２））の反応速度定数Ｋ２は、常に新たなＦ2 およびＮＯを供給している場合には、必ずしも大きくはない可能性がある。そして、低圧下では、高圧下に比べて、平均自由行程が長い。これら２つの理由により、本実施形態のエッチング装置１００を用いたエッチング方法では、Ｆ2 とＮＯとを反応させてエッチング可能な程度にＦ原子が発生する。これは、従来では考えられなかったことである。
【００５５】
５．エッチング方法
５−１．パターン形成工程
まず、Ｓｉ部材Ｓ１にマスクパターンを形成する。例えば、半導体デバイスを製造する場合には、トレンチを形成しない箇所にマスクを配置する。マスクの材質として、例えばＳｉＯ2 が挙げられる。
【００５６】
５−２．ガス供給工程
本実施形態のエッチング方法について説明する。まず、反応室１５０の載置台１５１の上にＳｉ部材Ｓ１を載置する。次に、反応室１５０を真空引きして反応室１５０の内圧を下げる。それとともに、ヒーター１５２を設定値まで加熱する。そして、第１のガス供給部１１１から第１のガスを供給するとともに、第２のガス供給部１１２から第２のガスを供給するとともに、第３のガス供給部１１３からＡｒガスを供給する。
【００５７】
５−３．エッチング粒子生成工程
そして、前述の式（１）に示した反応により、Ｆ原子を発生させる。また、その他の粒子も生成される。これらの反応は、主にガス混合室１４０で生じる。このときガス混合室１４０の混合気体中には、Ｆ2 と、ＮＯと、Ｆと、ＦＮＯと、Ａｒと、これらのイオンと、電子、その他の粒子が存在し得る。また、反応室１５０においても、同様の反応が生じ、同様の粒子が存在し得る。
【００５８】
５−４．エッチング工程
次に、反応室１５０の内部で、この混合気体をＳｉ部材Ｓ１に導く。そして、Ｆ原子がＳｉ部材Ｓ１と反応する。これにより、Ｓｉ部材Ｓ１のエッチングが進行する。ここで、反応室１５０の内部の圧力は、１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲内である。なお、反応室１５０の内部の圧力とは、反応室１５０の内部に占める混合気体の全圧のことである。そのため、Ａｒガスを供給していれば、その圧力をも含む。そして、Ｓｉ部材Ｓ１の温度は、−２０℃以上５００℃以下の範囲内とする。この圧力および温度の範囲内では、混合気体は気体のままである。混合気体をプラズマ状態にすることはない。
【００５９】
５−５．その他の工程
そして、Ｓｉ部材Ｓ１のマスクパターンを除去する。また、その他の工程を実施してもよい。
【００６０】
６．実験Ａ（温度依存）
６−１．Ｓｉ部材
本実験では、Ｓｉ部材Ｓ１として、シリコン基板を用いた。このシリコン基板のサイズは、幅６ｍｍ長さ１５ｍｍであった。また、シリコン基板はｐ型半導体である。そして、その電気抵抗率は１０Ωｃｍであった。
【００６１】
６−２．実験条件
本実験では、表１に示す実験条件により、エッチングを実施した。ＡｒガスにＦ2 ガスを体積比で５％の割合で混合した混合気体を１０９．１ｓｃｃｍ供給した。これにより、Ｆ2 ガスを反応室に２．７ｓｃｃｍ供給することとなる。一方、ＮＯを５ｓｃｃｍだけ反応室に供給した。反応室の内部の圧力を６００Ｐａとした。エッチングを実施した時間は５分間であった。なお、ＳｉＯ2 から成るマスクにより設定した開口幅を８μｍ角とした。また、ガス混合室と反応室との間の距離は２０ｍｍであった。本実験では、上記のような条件で、シリコン基板の温度を変えてエッチングを実施した。
【００６２】
［表１］
Ｆ2 ガス                    ２．７ｓｃｃｍ
ＮＯガス                    ５ｓｃｃｍ
反応室の内圧（全圧）        ６００Ｐａ
エッチング時間              ５分間
マスクの開口幅              ８μｍ角
基板温度                    ２７℃〜３００℃
【００６３】
６−３．実験結果
６−３−１．エッチングの形状
図４から図７は、本実験におけるエッチングを施したシリコン基板の断面を示す顕微鏡写真である。顕微鏡として、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた。
【００６４】
図４は、基板温度が２７℃の場合における断面を示す走査型顕微鏡写真である。図４に示すように、この場合には、比較的深くて粗い形状の凹部が形成された。このときのエッチングレートは、４．４μｍ／ｍｉｎ程度である。そして、アスペクト比は、３程度であった。
【００６５】
図５は、基板温度が１１０℃の場合における断面を示す走査型顕微鏡写真である。図５に示すように、この場合には、平坦な形状の凹部が形成された。エッチングレートは、０．７μｍ／ｍｉｎ程度である。そして、アスペクト比は、ほぼ１であった。
【００６６】
図６は、基板温度が３００℃の場合における断面を示す走査型顕微鏡写真である。図６に示すように、この場合には、なだらかな凹面を有する凹部が形成された。また、結晶面方位性を表出させることができた。
【００６７】
図７に示すように、基板温度が２７℃から３００℃の範囲内で、シリコン基板にエッチングを施すことができた。また、基板温度により、エッチングの断面形状は異なっている。図７に示すように、基板温度が２７℃、４０℃、５０℃、６０℃の場合には、比較的深くて粗い形状の凹部が形成された。このように、基板温度が−２０℃以上６０℃以下の範囲内では、粗い形状の凹部が形成される。
【００６８】
図７に示すように、基板温度が６５℃、８５℃、１１０℃、１８０℃の場合には、平坦な形状の凹部が形成された。基板温度が６０℃より高く２００℃以下の範囲内では、平坦な形状の凹部が形成される。
【００６９】
図７に示すように、基板温度が２３０℃、３００℃の場合には、なだらかな凹面を有する凹部が形成された。基板温度が２００℃より高く５００℃以下の範囲内では、なだらかな凹面を有する凹部が形成される。
【００７０】
６−３−２．エッチングレート
図８にエッチングレートを示す。図８の横軸は、温度の逆数の１０００倍である。なお、図８中の情報に、その横軸の値に対応する温度を示す。図８の縦軸は、エッチングレートである。図８に示すように、室温近傍の粗いエッチングを行う温度領域Ｔ１では、エッチングレートは速い。そして、基板温度が上昇するにしたがって、エッチングレートは減少し、基板温度が６０℃程度で極小値をとる。そして、さらに基板温度が６０℃より高い領域では、基板温度が高いほど、エッチングレートは速い傾向となっている。
【００７１】
このような傾向は、反応室１５０の内部で、Ｆ原子の濃度が温度に依存することを示唆している。なお、反応室１５０の内部の温度は、シリコン基板の温度とほぼ等しい。また、反応室１５０の内部では、Ｆ原子の他に、ＦＮＯ等その他の粒子がエッチャントとして機能するためであると考えられる。
【００７２】
なお、表２に、温度と、図８の横軸に示す１０００／Ｔの値と、エッチングレートとをまとめた表を示す。ここでエッチングレートは、シリコン基板の板面に対して垂直な方向の値である。
【００７３】
［表２］
温度        １０００／Ｔ        エッチングレート（垂直方向）
（℃）          （Ｋ-1）            （μｍ／ｍｉｎ）
２７            ３．３              ４．３７
４０            ３．２              ２．６０
５１            ３．１              １．２１
６０            ３．０              ０．７２
８５            ２．８              ０．５０
１１０            ２．６              ０．６８
１８０            ２．２              １．３４
２３０            ２．０              １．８８
３００            １．７              ２．７７
【００７４】
なお、基板温度を２７℃とした場合と、基板温度を２３０℃とした場合におけるシリコン基板の表面状態を図９に示す。
【００７５】
６−３−３．比較例
表１の条件で、Ｆ2 ガスのみを供給した場合（比較例１）、ＮＯガスのみを供給した場合（比較例２）のいずれの場合であっても、シリコン基板にエッチングは施されなかった。なお、これらの場合の基板温度は、室温であった。
【００７６】
７．実験Ｂ（流量依存）
７−１．Ｓｉ部材
実験Ａと同様のシリコン基板を用いた。
【００７７】
７−２．実験条件
表３に示す実験条件で実験を行った。基板温度を２７℃とした。そして、ＮＯガスの供給量を０ｓｃｃｍから８ｓｃｃｍまで変化させることにより、Ｆ2 ガスの供給量と、ＮＯガスの供給量との比を変化させた。これら以外の条件については、表１に示した実験Ａと同様である。
【００７８】
［表３］
Ｆ2 ガス                    ２．７ｓｃｃｍ
ＮＯガス                    ０〜８ｓｃｃｍ
反応室の内圧（全圧）        ６００Ｐａ
エッチング時間              ５分間
マスクの開口幅              １５μｍ角
基板温度                    ２７℃
【００７９】
７−３．実験結果
実験結果を図１０に示す。図１０の横軸は、Ｆ2 ガスの流量に対するＮＯガスの流量の比である。図１０の縦軸は、エッチングレートである。図１０のグラフに示すように、Ｆ2 ガスの流量に対するＮＯガスの流量の比を１．０以上２．０以下の範囲内とした場合に、エッチングレートが速かった。この範囲内でのエッチングレートの値は、５μｍ／ｍｉｎ程度であった。つまり、この範囲内の場合に、好適なエッチングを実施することができる。なお、ＮＯガスを供給しない場合（０ｓｃｃｍ）には、シリコン基板をエッチングすることはできなかった。
【００８０】
図１１は、Ｆ2 とＮＯとの流量比と、エッチングされた面の粗さとの関係を示すグラフである。図１１の横軸は、Ｆ2 ガスの流量に対するＮＯガスの流量の比である。図１１の縦軸は、エッチング箇所の平均自乗粗さ（ｎｍ）である。図１１に示すように、ＮＯの供給量を増加させるにつれて、エッチング箇所の粗さは粗い傾向となる。そして、Ｆ2 ガスの流量に対するＮＯガスの流量の比が１．５のときに最大値をとる。そのときの平均自乗粗さは、１２ｎｍ程度である。さらにＮＯの供給量を増加させると、エッチング箇所の粗さの値は小さくなる。なお、図１１中の破線は、Ｆ原子の計算値を示している。
【００８１】
図１２は、エッチングを実施したシリコン基板の断面を示す走査型顕微鏡写真である。ＮＯの流量を１ｓｃｃｍとした場合（Ｃ１）と、ＮＯの流量を４ｓｃｃｍとした場合（Ｃ２）とを示す。ＮＯの流量を４ｓｃｃｍとした場合には、表４に示す３種類の異なるエッチピットＨ１、Ｈ２、Ｈ３を観測することができた。複数種類のエッチピットが形成されている様子を図１３に示す。図１３は、エッチングを実施したシリコン基板の底面を示す走査型顕微鏡写真（Ｃ３）である。ＮＯの流量は４ｓｃｃｍである。
【００８２】
図１４は、ＮＯの流量を１ｓｃｃｍとした場合におけるシリコン基板の底面を示す走査型顕微鏡写真（Ｃ４）である。この場合には、エッチピットＨ１と、Ｈ３とが主に発生している。図１５は、ＮＯの流量を３ｓｃｃｍとした場合におけるシリコン基板の底面を示す走査型顕微鏡写真（Ｃ５）である。この場合には、エッチピットＨ１、Ｈ３に加えて、多数のエッチピットＨ２が形成されている。図１６は、ＮＯの流量を８ｓｃｃｍとした場合におけるシリコン基板の底面を示す走査型顕微鏡写真（Ｃ６）である。この場合には、エッチピットＨ１は発現しているが、エッチピットＨ２、Ｈ３については消失している。
【００８３】
［表４］
エッチピットの種類                      ピット径
Ｈ１                          ５０ｎｍ以上  １００ｎｍ以下
Ｈ２                        ３００ｎｍ以上  ６００ｎｍ以下
Ｈ３                            ２μｍ以上      ５μｍ以下
【００８４】
８．応用分野
以上説明したように、図８の温度領域Ｔ１では、粗いエッチングを実施することができるため、太陽電池の表面の粗面化に適用することが好ましい。例えば、図１７に示すように、本実施形態の粗面化により、太陽電池の反射率は非常に小さくなる。そのため、図１８に示すように、粗面化された表面から反射された光のうちの一部は、他の粗面化された表面に再度入射することができる。これにより、より多くの光が太陽電池の内部に吸収される。このように総合してみると、平坦なＳｉ表面に比べて粗面化したＳｉ表面では、太陽電池の外部から照射される光は、太陽電池の内部により多く吸収される。
【００８５】
図８の温度領域Ｔ２では、平坦で低速なエッチングを実施することができるため、半導体デバイスのゲート近傍に発生するダメージ層をエッチングにより除去するために適用することが好ましい。図８の温度領域Ｔ３では、ゆるやかな凹面を形成することができるため、ＭＥＭＳの製造に用いることが好ましい。
【００８６】
９．変形例
９−１．ガス混合室
本実施形態では、エッチング装置１００にガス混合室１４０を設けることとした。しかし、ガス混合室１４０はなくても構わない。Ｓｉ部材のエッチング対象箇所に供給する前に、第１のガスと第２のガスとが混合する空間があれば、エッチングを実施することができる。
【００８７】
９−２．第３のガス供給部無し
第３のガス供給部１１３は無くてもよい。第２のガス供給部１１２に、ＮＯガスとＡｒガスとの混合気体を入れておけばよい。その場合であっても、ガス混合室１４０に供給されるガスは、同じである。第１のガスの圧力と、第２のガスの圧力とが、同じであれば、Ａｒガスはなくてもよい。
【００８８】
９−３．冷却装置
本実施形態では、反応室１５０にヒーター１５２を設けることとした。しかし、ヒーター１５２を設ける代わりに、もしくはヒーター１５２とともに、冷却装置を設けてもよい。これにより、Ｓｉ部材を低い温度にした条件下でエッチングを施すことができるからである。
【００８９】
９−４．マスクのパターン
本実施形態では、ＳｉＯ2 のマスクを作製することとした。しかし、太陽電池の表面の粗面化処理を行う際には、このようなマスクを形成する必要がない。このように、マスクを必要としない場合がある。
【００９０】
９−５．エッチングレート
本実施形態では、反応室１５０の内部の圧力を、１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲内とするとともに、Ｓｉ部材Ｓ１の温度を、−２０℃以上５００℃以下の範囲内とした。ここで、反応室１５０の内部の圧力を１０００Ｐａ以下、Ｓｉ部材Ｓ１の温度を、３００℃以下とした場合には、エッチングレートは本実施形態に比べて遅い。例えば、数ｎｍ／ｍｉｎ程度である。そのため、例えば、反応室１５０の内部の圧力を１００Ｐａ以上１０００Ｐａ以下の範囲内とするとともに、Ｓｉ部材Ｓ１の温度を５０℃以上３００℃以下の範囲内とするとよい。
【００９１】
９−６．Ｆ2 の生成
本実施形態では、Ｆ2 を含む第１のガスを供給することとした。しかし、少なくともＩＦ5 やＩＦ7 、ＸｅＦ2 を含むソースを加熱して、Ｆ2 ガスを発生させてもよい。また、ＨＦを含む液体から電気分解によりＦ2 を発生させてもよい。すなわち、その場合には、第１のガス供給部１１１は、Ｆ2 発生部を有することとなる。
【００９２】
１０．本実施形態のまとめ
以上詳細に説明したように、本実施形態に係るエッチング方法は、Ｆ2 を含む第１のガスとＮＯを含む第２ガスとを混合させた混合気体として、Ｓｉ部材の表面に導く方法である。また、エッチングの際の雰囲気の圧力は、１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲内であり、大気圧に比べて十分に小さい。そのため、エッチングに用いられるＦ原子の寿命および濃度が、十分であると考えられる。したがって、プラズマを用いることなく、比較的入手しやすい安価なガスを用いて、Ｓｉ部材に種々のエッチングを実施することのできるエッチング方法およびエッチング装置が実現されている。
【００９３】
なお、本実施形態は単なる例示にすぎない。したがって当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。例えば、Ｆ2 等に混合させる不活性ガスは、Ａｒガスに限らない。例えば、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒを用いることができる。また、Ｎ2 であってもよい。また、これらの不活性ガスを２種類以上用いてもよい。
【００９４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態とエッチング装置の構成のみが異なっている。したがって、その異なっている点を中心に説明する。つまり、第１の実施形態のエッチング装置１００と共通する事項については、記載を省略する。
【００９５】
１．エッチング装置
図１９は、本実施形態のエッチング装置２００の概略構成を示す図である。図１９に示すように、エッチング装置２００は、第１のガス供給部１１１と、第２のガス供給部１１２と、マスフローコントローラー１２１、１２２と、ガス供給ユニット２３０と、ガス混合室２４０と、反応室２５０と、を有している。
【００９６】
ガス供給ユニット２３０は、Ｆ2 を含む第１のガスとＮＯを含む第２のガスとをガス混合室２４０に供給するためのものである。ガス供給ユニット２３０は、２段構成となっている。図２０に第１段目２３１を、図２１に第２段目２３２を示す。図２０の第１段目２３１は、第１のガスをガス混合室２４０に供給する。図２１の第２段目２３２は、第２のガスをガス混合室２４０に供給する。
【００９７】
図２０に示すように、第１段目２３１は、ガス導入口２３３と、複数のガス噴出口２３５と、を有している。複数のガス噴出口２３５は、リング状に離散的に並んで配置されている。それぞれのガス噴出口２３５は、ガス混合室２４０の中心に向かって開口している。ガス混合室２４０の内側に向かって開口していれば、必ずしも中心に向かっていなくともよい。
【００９８】
図２１に示すように、第２段目２３２は、ガス導入口２３４と、複数のガス噴出口２３６と、を有している。複数のガス噴出口２３６は、リング状に離散的に並んで配置されている。それぞれのガス噴出口２３６は、ガス混合室２４０の中心に向かって開口している。ガス混合室２４０の内側に向かって開口していれば、必ずしも中心に向かっていなくともよい。
【００９９】
ガス混合室２４０は、ガス供給ユニット２３０から第１のガスおよび第２のガスを供給されることにより、Ｆ原子を生成するためのものである。また、ガス混合室２４０にも、ガス混合室２４０の内部のガスを排出するための排気口２４５が設けられている。
【０１００】
ガス混合室２５０と反応室２５０との間には、隔壁２５４が設けられている。隔壁２５４は、図２２に示すように、多数の貫通孔２５４ａを設けられたものである。貫通孔２５４ａには、テーパ形状が設けられている。つまり、貫通孔２５４ａでは、ガス混合室２４０から反応室２５０に向かうにつれて穴径が大きくなっている。この貫通孔２５４ａから、Ｆ原子等がＳｉ部材に吹き付けられることとなる。このように、隔壁２５４は、Ｆ原子等の流れを整流する整流板である。
【０１０１】
反応室２５０は、載置台２５１と、排気口２５５と、を有している。そして、整流板の役割を果たす隔壁２５４は、載置台２５１よりガスの流れの上流側の位置に配置されている。また、反応室２５０は、図２に示したヒーター１５２と、圧力計１７０と、を有している。排気口２５５は、反応室２５０からガスを排出するためのものである。
【０１０２】
２．変形例
２−１．ガス供給ユニット
本実施形態では、ガス供給ユニット２３０は、第１のガス噴出部２３３と、第２のガス噴出部２３４と、を有する、２段構造となっていた。しかし、これらをさらに複数回繰り返し設けた構成としてもよい。例えば、４段構成のガス供給ユニットである。もちろん、６段以上の構成であってもよい。
【０１０３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。本実施形態は、第２の実施形態とエッチング装置の構成のみが異なっている。したがって、その異なっている点を中心に説明する。つまり、第２の実施形態のエッチング装置２００と共通する事項については、記載を省略する。
【０１０４】
１．エッチング装置
図２３は、本実施形態のエッチング装置３００の概略構成を示す図である。図２３に示すように、エッチング装置３００は、第１のガス供給部１１１と、第２のガス供給部１１２と、マスフローコントローラー１２１、１２２と、ガス供給ユニット３３０と、ガス混合室３４０と、反応室３５０と、を有している。
【０１０５】
ガス供給ユニット３３０は、Ｆ2 を含む第１のガスとＮＯを含む第２のガスとをガス混合室３４０に供給するためのものである。ガス供給ユニット３３０は、図２４に示すように、ガス導入口３３１、３３２と、第１室３３３と、第２室３３４と、噴出口３３５、３３６と、を有している。
【０１０６】
第１室３３３は、導入口３３１から供給される第１のガスが供給される領域である。第２室３３４は、導入口３３２から供給される第２のガスが供給される領域である。そして、第１室３３３は、テーパ形状の噴出口３３５によりガス混合室３４０と連通している。第２室３３４は、噴出口３３６によりガス混合室３４０と連通している。このため、第１のガスおよび第２のガスは、図２３および図２４の下向きに吹き付けられつつ、互いに混合することとなる。
【０１０７】
（第４の実施形態）
第４の実施形態について説明する。本実施形態は、第３の実施形態とエッチング装置の構成のみが異なっている。したがって、その異なっている点を中心に説明する。つまり、第３の実施形態のエッチング装置３００と共通する事項については、記載を省略する。
【０１０８】
１．エッチング装置
図２５は、本実施形態のエッチング装置４００の概略構成を示す図である。図２５に示すように、エッチング装置４００は、第１のガス供給部１１１と、第２のガス供給部１１２と、マスフローコントローラー１２１、１２２と、ガス供給ユニット４３０と、ガス混合室４４０と、反応室４５０と、隔壁４６０と、を有している。
【０１０９】
ガス供給ユニット４３０は、Ｆ2 を含む第１のガスをガス混合室３４０に供給するためのものである。ガス供給ユニット４３０は、図２６に示すように、ガス導入口４３１と、ガス室４３２と、噴出口４３３と、を有している。ガス室４３２は、噴出口４３３を介してガス混合室４４０と連通している。噴出口４３３は、テーパ形状になっている。
【０１１０】
図２７に示すように、隔壁４６０は、ガス混合室４４０と、反応室４５０との間の位置に配置されている。隔壁４６０には、流路４６１と、導入口４６２と、ガス室４６３と、噴出口４６４と、を有している。流路４６１は、第１のガスをガス混合室４４０に供給するためのものである。ガス室４６３は、第２のガスをガス混合室４４０に供給するためのものである。
【０１１１】
図２７に示す隔壁４６０の内部構造により、第１のガスと第２のガスとは、分離された状態で反応室４５０に供給される。そして、図２５の反応室４５０に供給された第１のガスおよび第２のガスは、隔壁４６０の側で互いに混合し合う。これにより、式（１）等に示した化学反応が生じる。
【０１１２】
（第５の実施形態）
第５の実施形態について説明する。本実施形態は、第４の実施形態とエッチング装置の構成のみが異なっている。したがって、その異なっている点を中心に説明する。つまり、第４の実施形態のエッチング装置４００と共通する事項については、記載を省略する。
【０１１３】
１．エッチング装置
図２８は、本実施形態のエッチング装置５００の概略構成を示す図である。図２８に示すように、エッチング装置５００は、第１のガス供給部１１１と、第２のガス供給部１１２と、マスフローコントローラー１２１、１２２と、ガス供給ユニット５７０と、反応室５５０と、を有している。
【０１１４】
ガス供給ユニット５７０は、第１のガスおよび第２のガスを別々に反応室５５０に供給するためのものである。ガス供給ユニット５７０は、トーチ型の形状をしている。ガス供給ユニット５７０は、第１のガス室５７１と、第２のガス室５７２と、を有している。第１のガス室５７１は、第１のガスを反応室５５０に向けて噴射するためのものである。第１のガス室５７１の開口部５７１ａの形状は、円形である。第２のガス室５７２は、第２のガスを反応室５５０に向けて噴射するためのものである。第２のガス室５７２の開口部５７２ａの形状は、リング形状である。そして、開口部５７２ａは、開口部５７１ａを囲むように配置されている。
【０１１５】
このため、第２のガスは、第１のガスを囲むように噴射される。そして、反応室５５０で第１のガスと第２のガスとは混合する。そして、式（１）等に示した化学反応が生じる。開口部５７１ａ、５７２ａの開口幅は、ある程度狭い。そのため、反応室５５０の内部における局所的な部分に向けて混合気体を照射することとなる。
【０１１６】
２．利用分野
本実施形態のエッチング装置５００は、Ｓｉ部材の局所的なエッチングに用いることができる。そのために、載置台５５１は、並進や回転等の移動ができるようになっているとよい。
【０１１７】
（第６の実施形態）
第６の実施形態に係る洗浄装置について説明する。本実施形態の洗浄装置は、第５の実施形態のエッチング装置５００を洗浄装置として用いるものである。そのため、装置の構成は、エッチング装置５００と同様である。
【０１１８】
ここで、化学気相成長法によるＳｉ多結晶等の成膜をする際には、ウェハの裏面にガスが廻り込みウェハ周辺に付着して後工程に大きな支障をきたす場合が有る。このウェハの裏面のＳｉ多結晶を除去するため、ウェットエッチングが実施されることが多い。しかし、この場合には、多くの洗浄工程、廃液処理が必要である。
【０１１９】
そのため、本実施形態では、エッチング装置５００を用いて、ウェハの裏面をケミカルドライエッチングする。
【０１２０】
また、その他、Ｓｉ部材を作製する装置の部品等に形成されるＳｉ部材の被膜を除去することもできる。
【０１２１】
また、シリコン基板の洗浄に用いることができる。さらに、開口部５７１ａをリング状にして、開口部５７１ａ、５７２ａの口径を大きいものとすることにより、シリコン基板を裏返すことなく、シリコン基板の裏面のクリーニングを実施することができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１００、２００、３００、４００、５００…エッチング装置
１１１…第１のガス供給部
１１２…第２のガス供給部
１１３…第３のガス供給部
１２１、１２２、１２３…マスフローコントローラー
１３１、１３２…圧力調整バルブ
１４０…ガス混合室
１５０…反応室
１５１…載置台
１５２…ヒーター
１６０…電圧印加部
１７０…圧力計
Ｓ１…Ｓｉ部材
【図１】
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【図２】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１７】
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【図２０】
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【図２１】
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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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【図７】
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【図９】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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