(57)【要約】【課題】シリコン部材のエッチングレートおよびエッチング選択比の向上に有利な技術を提供する。【解決手段】半導体装置の製造方法は、窒素およびシリコンを含む化合物部材とシリコン部材とが露出した基板に対して、ＸｅＦ２およびＨ２を含む第１のエッチングガスを用いてエッチングを行う第１のエッチング工程と、前記第１のエッチング工程の後、ＸｅＦ２を含む第２のエッチングガスを用いて前記基板に対してエッチングを行う第２のエッチング工程と、を含み、前記第２のエッチング工程で用いられる前記第２のエッチングガスは、前記第１のエッチング工程で用いられる前記第１のエッチングガスよりもＨ２の分圧が低いこと、及び、前記第１のエッチング工程で用いられる前記第１のエッチングガスよりもＨ２の流量が少ないことの少なくとも一方を満たす。【選択図】図１
2015141947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の製造方法であって、
窒素およびシリコンを含む化合物部材とシリコン部材とが露出した基板に対して、ＸｅＦ２およびＨ２を含む第１のエッチングガスを用いてエッチングを行う第１のエッチング工程と、
前記第１のエッチング工程の後、ＸｅＦ２を含む第２のエッチングガスを用いて前記基板に対してエッチングを行う第２のエッチング工程と、を含み、
前記第２のエッチング工程で用いられる前記第２のエッチングガスは、
前記第１のエッチング工程で用いられる前記第１のエッチングガスよりもＨ２の分圧が低いこと、及び、
前記第１のエッチング工程で用いられる前記第１のエッチングガスよりもＨ２の流量が少ないこと
の少なくとも一方を満たす
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１のエッチング工程での前記第１のエッチングガスにおいて、Ｈ２の分圧をＰ１（Ｈ２）とし、ＸｅＦ２の分圧をＰ１（ＸｅＦ２）とし、
前記第２のエッチング工程での前記第２のエッチングガスにおいて、Ｈ２の分圧をＰ２（Ｈ２）とし、ＸｅＦ２の分圧をＰ２（ＸｅＦ２）としたときに、
Ｐ１（ＸｅＦ２）／Ｐ１（Ｈ２）＜Ｐ２（ＸｅＦ２）／Ｐ２（Ｈ２）が成立する
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１のエッチング工程での前記第１のエッチングガスにおいて、ＸｅＦ２の分圧をＰ１（ＸｅＦ２）とし、
前記第２のエッチング工程での前記第２のエッチングガスにおいて、ＸｅＦ２の分圧をＰ２（ＸｅＦ２）としたときに、
Ｐ１（ＸｅＦ２）＜Ｐ２（ＸｅＦ２）が成立する
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１のエッチング工程での前記第１のエッチングガスにおいて、Ｈ２の分圧をＰ１（Ｈ２）とし、ＸｅＦ２の分圧をＰ１（ＸｅＦ２）とし、該エッチングガスの全圧をＰ１＿Ｔｏｔａｌとし、
前記第２のエッチング工程での前記第２のエッチングガスにおいて、Ｈ２の分圧をＰ２（Ｈ２）とし、ＸｅＦ２の分圧をＰ２（ＸｅＦ２）とし、該エッチングガスの全圧をＰ２＿Ｔｏｔａｌとしたときに、
Ｐ１（ＸｅＦ２）／Ｐ１（Ｈ２）＝Ｐ２（ＸｅＦ２）／Ｐ２（Ｈ２）、且つ、Ｐ１＿Ｔｏｔａｌ＜Ｐ２＿Ｔｏｔａｌが成立する
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第２のエッチングガスは、Ｈ２の分圧が０である
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２のエッチングガスは、Ｈ２の流量が０である
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
半導体装置の製造方法であって、
窒素およびシリコンを含む化合物部材とシリコン部材とが露出した基板に対して、ＸｅＦ２およびＨ２を含む第１のエッチングガスを用いてエッチングを行う第１のエッチング工程と、
前記第１のエッチング工程の後、ＸｅＦ２を含む第２のエッチングガスを用いて前記基板に対してエッチングを行う第２のエッチング工程と、を含み、
前記第１のエッチング工程での前記第１のエッチングガスにおいて、Ｈ２の分圧をＰ１（Ｈ２）とし、ＸｅＦ２の分圧をＰ１（ＸｅＦ２）とし、
前記第２のエッチング工程での前記第２のエッチングガスにおいて、Ｈ２の分圧をＰ２（Ｈ２）とし、ＸｅＦ２の分圧をＰ２（ＸｅＦ２）としたときに、
Ｐ１（ＸｅＦ２）／Ｐ１（Ｈ２）＜Ｐ２（ＸｅＦ２）／Ｐ２（Ｈ２）が成立する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１のエッチング工程および前記第２のエッチング工程を、−５℃から４０℃の範囲内の温度の下で行う
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１のエッチング工程の時間は３分以内である
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
同一のチャンバーを用いて前記第１のエッチング工程および前記第２のエッチング工程を行い、
前記半導体装置の製造方法は、前記第１のエッチング工程の後かつ前記第２のエッチング工程の前に、前記チャンバーへのエッチングガスの供給を中止して前記チャンバー内を減圧する工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
同一のチャンバーを用いて前記第１のエッチング工程および前記第２のエッチング工程を行い、
前記第１のエッチング工程の後、前記チャンバーに供給するエッチングガスのＸｅＦ２とＨ２との流量およびＸｅＦ２とＨ２との分圧比の少なくとも一方を変更しながら前記第２のエッチング工程に移行する
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
半導体装置の製造装置であって、
基板を載置するためのチャンバーと、
前記チャンバーへのガスの供給を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、ＸｅＦ２およびＨ２を含む第１のエッチングガスを前記チャンバーへ供給し、前記第１のエッチングガスを供給した後、ＸｅＦ２を含む第２のエッチングガスを前記チャンバーへ供給し、
前記第２のエッチングガスは、
前記第１のエッチングガスよりもＨ２の分圧が低いこと、及び、
前記第１のエッチング工程で用いられる前記第１のエッチングガスよりもＨ２の流量が少ないこと
の少なくとも一方を満たす
ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、シリコンと窒化シリコンとが露出した基板に対してドライエッチングを行う際に、エッチングガスとしてＸｅＦ２を用いる他、該エッチングガスにＨ２を添加することが開示されている。特許文献１によると、エッチングガスにＨ２を添加することにより、窒化シリコンに対するシリコンのエッチング選択比が向上する。
【０００３】
しかしながら、上記エッチング方法によると、シリコンのエッチングレートが低下するという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１３−５０６２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、シリコン部材のエッチングレートおよびエッチング選択比の向上に有利な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの側面は半導体装置の製造方法にかかり、前記半導体装置の製造方法は、窒素およびシリコンを含む化合物部材とシリコン部材とが露出した基板に対して、ＸｅＦ２およびＨ２を含む第１のエッチングガスを用いてエッチングを行う第１のエッチング工程と、前記第１のエッチング工程の後、ＸｅＦ２を含む第２のエッチングガスを用いて前記基板に対してエッチングを行う第２のエッチング工程と、を含み、前記第２のエッチング工程で用いられる前記第２のエッチングガスは、前記第１のエッチング工程で用いられる前記第１のエッチングガスよりもＨ２の分圧が低いこと、及び、前記第１のエッチング工程で用いられる前記第１のエッチングガスよりもＨ２の流量が少ないことの少なくとも一方を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、シリコン部材のエッチングレートおよびエッチング選択比の向上に有利である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】エッチング装置のシステム構成例を説明する図。
【図２】ボロメータの構成例および製造方法の例を説明する図。
【図３】エッチング処理のフローチャートの例を説明する図。
【図４】実験用のサンプルの構成例を説明する図。
【図５】実験結果のＳＥＭ写真を説明する図。
【図６】実験用のサンプルの構成例を説明する図。
【図７】実験の条件および実験結果を説明する図。
【図８】エッチング処理のフローチャートの例を説明する図。
【図９】エッチング処理のフローチャートの例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（１．  第１実施形態）
図１〜７を参照しながら第１実施形態を説明する。
【００１０】
（１．１  エッチング装置の構成例）
図１は、ドライエッチングを行うためのエッチング装置１０のシステム構成例を示している。エッチング装置１０は、チャンバー１０１と、真空ポンプ１０５と、少なくとも１つのエッチングガス供給部（Ｔ＿Ｎ２等）と、を備えている。
【００１１】
チャンバー１０１には、エッチング対象物を保持するためのステージ１０２が設けられている。ステージ１０２の温度を制御することにより、チャンバー１０１に載置されたエッチング対象物のエッチング時の温度を調節することができる。エッチング中のステージ１０２の温度は、例えば−５℃から４０℃の範囲内に設定されうる。
【００１２】
真空ポンプ１０５は、バルブｖ０が開くことにより、チャンバー１０１内を減圧して略真空状態にする（チャンバー１０１内の全圧を予め定められた値にする）。
【００１３】
各供給部Ｔ＿Ｎ２等は、対応するバルブｖ１〜ｖ４が開くことによりチャンバー１０１に流体連結される。供給部Ｔ＿Ｎ２は、バルブｖ１が開くことにより、チャンバー１０１にＮ２（窒素）を供給することが可能である。Ｎ２は、本実施形態では、エッチングを行う際のキャリアガスである。
【００１４】
供給部Ｔ＿Ｎ２とチャンバー１０１との間には供給部Ｔ＿ＸｅＦ２が配されている。供給部Ｔ＿ＸｅＦ２は、バルブｖ２〜ｖ３が開くことにより、チャンバー１０１にＸｅＦ２（二フッ化キセノン）を供給することが可能である。
【００１５】
ここで、ＸｅＦ２は、常温では固体であるが、キャリアガスであるＮ２が通過することによって、その一部が昇華し、Ｎ２とともにチャンバー１０１に供給される。例えば、Ｎ２流量が５０ｓｃｃｍのとき、ＸｅＦ２流量は２０ｓｃｃｍ程度になる。
【００１６】
エッチング対象物をシリコンとすると、エッチング時の反応式は、
Ｓｉ  ＋  ２ＸｅＦ２  →  ＳｉＦ４  ＋  ２Ｘｅ    ・・・式（１）
と表される。なお、キャリアガスであるＮ２は上記反応には寄与しない。
【００１７】
供給部Ｔ＿Ｈ２は、バルブｖ４が開くことにより、チャンバー１０１にＨ２（水素）を供給することが可能である。即ち、この構成により、シリコンのエッチングの際には、上記Ｎ２およびＸｅＦ２がチャンバー１０１に供給される他、さらに、これらの混合ガスにＨ２が添加される。
【００１８】
また、エッチング装置１０は、供給部Ｔ＿Ｎ２と供給部Ｔ＿Ｈ２とに対応して、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）１０３及び１０４をさらに備えている。ＭＦＣ１０３及び１０４は、対応するエッチングガスの流量を制御することが可能である。
【００１９】
エッチング装置１０は、以上のような構成を採っている。エッチング装置１０によりエッチングを行っている間、各供給部Ｔ＿Ｎ２等によってエッチングガスをチャンバー１０１に供給しつつ、真空ポンプ１０５によって反応生成物（ＳｉＦ４やＸｅ）を吸引ないし除去することが可能である。
【００２０】
（１．２  ボロメータの製造方法の例）
以下、図２を参照しながら半導体装置の製造方法の例を述べる。ここでは、半導体装置としてボロメータを例示する。ボロメータは、遠赤外線等を受けて生じた温度変化に起因する抵抗変化に基づいて、該遠赤外線等を検出する検出素子である。複数のボロメータ２０を配列することにより、例えば熱画像を取得するためのセンサが得られ、該センサは、例えばサーモグラフィカメラや監視カメラ等の撮像装置に用いられる。
【００２１】
図２（ａ）は、１画素分のボロメータ２０のＳＥＭ写真（鳥瞰図）であり、図２（ｂ）は、ボロメータ２０の上面模式図である。
【００２２】
ボロメータ２０は、遠赤外線等を吸収するためのセンサ部２０１と、センサ部２０１を固定する一対の梁２０２（２０２Ａ及び２０２Ｂ）と、金属パターン２０５と、一対の電極Ｅ（ＥＡ及びＥＢ）と、を備えている。センサ部２０１は、一対の梁２０２によって、基板（「基板ＳＵＢ」とする）の上方に固定されている。即ち、センサ部２０１は、基板ＳＵＢの上面から、例えば数μｍほど離れた位置に固定されている。このような構造により、センサ部２０１は基板ＳＵＢから熱分離されている。この構造は、例えば、基板ＳＵＢの上に犠牲層を介してセンサ部２０１や梁２０２等を形成し、その後、該犠牲層を等方性のエッチングで除去することによって得られる。
【００２３】
なお、基板ＳＵＢには、ボロメータ２０からの信号を読み出すための読出部が設けられる。該読出部は、例えば、信号増幅回路やサンプルホールド回路の他、これらを駆動制御する駆動部ないし制御部を含みうる。
【００２４】
図２（ｃ）は、図２（ａ）及び（ｂ）の破線で示す部分Ａの断面構造を説明するための模式図である。犠牲層には、例えばアモルファスシリコン２０３（ａ−Ｓｉ）が用いられる。アモルファスシリコン２０３は、前述のＸｅＦ２を含むエッチングガスでエッチングされる。センサ部２０１は、遠赤外線等による温度変化を検出するボロメータ膜２０４と、ボロメータ膜２０４と電極Ｅとを電気的に接続する金属パターン２０５とが、窒化シリコン膜２０７（Ｓｉ３Ｎ４）で挟持されている。また、窒化シリコン膜２０７の上面および下面には、酸化シリコン膜２０６及び２０８（ＳｉＯ２）がそれぞれ配されている。窒化シリコン膜２０７並びに酸化シリコン膜２０６及び２０８が主として遠赤外線などを吸収する。ボロメータ膜２０４には、遠赤外線の吸収による温度変化を高感度で検出するために、電気的抵抗の温度依存性が大きい材料（例えばアモルファスシリコン）が用いられる。
【００２５】
アモルファスシリコン２０３をエッチングする前の段階では、センサ部２０１および梁２０２の端部に、窒化シリコン膜２０７が露出している部分が存在する。
【００２６】
ここで、エッチング対象物のエッチングレートの、エッチング対象物でない部材のエッチングレートに対する比を「エッチング選択比」と称する。即ち、エッチング選択比が大きいほど、エッチング対象物でない部材はエッチングされにくく、エッチング選択比が小さいほど、エッチング対象物でない部材はエッチングされやすい。
【００２７】
単にＸｅＦ２を用いてアモルファスシリコン２０３をエッチングする場合、酸化シリコン膜２０６及び２０８とのエッチング選択比は１００００程度であるのに対して、窒化シリコン膜２０７とのエッチング選択比は高々５００程度である。即ち、単にＸｅＦ２を用いてアモルファスシリコン２０３をエッチングする場合、酸化シリコン膜２０６及び２０８は殆どエッチングされないが、相当量の窒化シリコン膜２０７がアモルファスシリコン２０３と共にエッチングされてしまう。
【００２８】
前述のとおり、アモルファスシリコン２０３をエッチングする前の段階では、センサ部２０１および梁２０２の端部に、窒化シリコン膜２０７が露出している部分が存在する。そのため、単にＸｅＦ２を用いてエッチングを行うと、犠牲層であるアモルファスシリコン２０３を除去する際に、窒化シリコン膜２０７が側面側からエッチングされてしまう。
【００２９】
ここで、エッチングガスにＨ２を添加することによって、エッチング選択比が向上し、窒化シリコン膜２０７は殆どエッチングされない（前述の特許文献１参照）。しかしながら、エッチングガスにＨ２を添加することにより、アモルファスシリコン２０３のエッチングレートが低下してしまう。
【００３０】
そこで、本実施形態では、図３に例示されるタイミングチャートのように、互いに異なるエッチング条件で２回のエッチングを行う。図３は、本実施形態にかかるエッチング処理を説明するためのタイミングチャートである。縦軸は、チャンバー１０１内の圧力Ｐを示しており、横軸は、時刻ｔを示している。
【００３１】
時刻Ｔ３０１よりも前は、バルブｖ０が開いており、チャンバー１０１内は真空ポンプ１０５によって略真空状態である。時刻Ｔ３０１からバルブｖ０を徐々に閉じて、時刻Ｔ３０１〜Ｔ３０２の間にチャンバー１０１にエッチングガスが供給される。その後、時刻Ｔ３０２〜Ｔ３０３では、バルブｖ０が部分的に開けられており、チャンバー１０１内の圧力が略一定（例えば９．５Ｔｏｒｒ）に維持される。時刻Ｔ３０３からバルブｖ０を徐々に閉じてチャンバー１０１内を減圧し、時刻Ｔ３０４ではバルブｖ０が全開となってチャンバー１０１内は再び略真空状態になる。上述の時刻Ｔ３０１〜Ｔ３０４でのアモルファスシリコン２０３のエッチング工程を「第１のエッチング工程」と称する。
【００３２】
その後、時刻Ｔ３０５〜Ｔ３０８では、上述の時刻Ｔ３０１〜Ｔ３０４と同様にしてバルブの開閉を行って、「第２のエッチング工程」を行う。
【００３３】
第１のエッチング工程と第２のエッチング工程とでは、エッチングガス中の各ガスの分圧ないし流量が異なる。
【００３４】
前述のとおり、エッチングガスは、Ｎ２、ＸｅＦ２およびＨ２を含む。第１のエッチング工程でのエッチングガスにおいて、Ｎ２の分圧をＰ１（Ｎ２）とし、ＸｅＦ２の分圧をＰ１（ＸｅＦ２）とし、Ｈ２の分圧をＰ１（Ｈ２）とし、該エッチングガスの全圧をＰ１＿Ｔｏｔａｌとする。このとき、Ｐ１＿Ｔｏｔａｌ＝Ｐ１（Ｎ２）＋Ｐ１（ＸｅＦ２）＋Ｐ１（Ｈ２）である。
【００３５】
同様に、第２のエッチング工程でのエッチングガスにおいて、Ｎ２の分圧をＰ２（Ｎ２）とし、ＸｅＦ２の分圧をＰ２（ＸｅＦ２）とし、Ｈ２の分圧をＰ２（Ｈ２）とし、該エッチングガスの全圧をＰ２＿Ｔｏｔａｌとする。このとき、Ｐ２＿Ｔｏｔａｌ＝Ｐ２（Ｎ２）＋Ｐ２（ＸｅＦ２）＋Ｐ２（Ｈ２）である。
【００３６】
本実施形態では、第２のエッチング工程のエッチングガスは、第１のエッチング工程のエッチングガスよりもＨ２の分圧が低い（即ち、Ｐ１（Ｈ２）＞Ｐ２（Ｈ２）が成立する）。
【００３７】
（１．３  第１のエッチング工程およびその実験結果）
以下では、図４を参照しながら、前述の第１のエッチング工程について検証する。第１のエッチング工程では、窒化シリコン膜２０７の露出面に堆積物が形成されうる。この堆積物は、ＸｅＦ２によってはエッチングされず、該エッチング中に窒化シリコン膜２０７の露出面に堆積されて形成される。
【００３８】
図４（ａ）は、以下の実験に用いるサンプルＳＰＬ１の断面構造を示す模式図である。サンプルＳＰＬ１は、シリコン基板４１の上に、酸化シリコン膜４２（膜厚３００ｎｍの酸化膜）を介して配された窒化シリコン部材４３（厚さ５００ｎｍ）を備える。また、サンプルＳＰＬ１は、窒化シリコン部材４３の上に酸化シリコン膜４４（膜厚５００ｎｍ）を介して配されたアモルファスシリコン部材４５（厚さ５００ｎｍ）を備える。アモルファスシリコン部材４５の上面は、酸化シリコン膜４６（膜厚５００ｎｍ）で覆われている。窒化シリコン部材４３およびアモルファスシリコン部材４５は共に側面が露出している。同様のサンプルＳＰＬ１をいくつか用意し、以下の実験を行った。
【００３９】
実験例として、第１のサンプル（「サンプルＳＰＬ１Ａ」とする）に対しては、前述の第１のエッチング工程および第２のエッチング工程の双方を行った。一方、参考例として、第２のサンプル（「サンプルＳＰＬ１Ｂ」とする）に対しては、前述の第２のエッチング工程のみを行った。
【００４０】
なお、第１のエッチング工程では、エッチングガス中のＮ２流量を５２ｓｃｃｍとし、ＸｅＦ２流量を２１ｓｃｃｍとし、Ｈ２流量を２０ｓｃｃｍとした。また、チャンバー１０１内の全圧を９．５Ｔｏｒｒとした。各ガスの分圧は、Ｐ１（Ｎ２）＝５．３Ｔｏｒｒ、Ｐ１（ＸｅＦ２）＝２．２Ｔｏｒｒ、Ｐ１（Ｈ２）＝２Ｔｏｒｒである。また、実効的なエッチング時間（図３のＴ３０２〜Ｔ３０３の期間）を３分とした。
【００４１】
第２のエッチング工程では、エッチングガス中のＮ２流量を５２ｓｃｃｍとし、ＸｅＦ２流量を２１ｓｃｃｍとし、Ｈ２流量を０ｓｃｃｍ（Ｈ２不使用）とした。また、チャンバー１０１内の全圧を９．５Ｔｏｒｒとした。各ガスの分圧は、Ｐ１（Ｎ２）＝６．７Ｔｏｒｒ、Ｐ１（ＸｅＦ２）＝２．８Ｔｏｒｒ、Ｐ１（Ｈ２）＝０Ｔｏｒｒである。また、実効的なエッチング時間（図３のＴ３０６〜Ｔ３０７の期間）を３分とした。
【００４２】
図４（ｂ）は、上記実験例で得られるサンプルＳＰＬ１Ａの断面構造を示し、図４（ｃ）は、上記参考例で得られるサンプルＳＰＬ１Ｂの断面構造を示している。サンプルＳＰＬ１Ａ及びＳＰＬ１Ｂのいずれも、エッチングガス中のＸｅＦ２によって、アモルファスシリコン部材４５が除去される。ここで、サンプルＳＰＬ１Ｂでは、窒化シリコン部材４３の一部（露出面側の一部）がエッチングされているのに対して、サンプルＳＰＬ１Ａでは、窒化シリコン部材４３の露出面に堆積物Ｘが形成され、窒化シリコン部材４３はエッチングされていない。このことから、堆積物Ｘは、窒化シリコン部材４３がエッチングされることを防ぐ保護膜として機能していると言える。
【００４３】
図５は、上記実験結果を説明するためのＳＥＭ写真である。図５（ａ）は、上記実験例に基づくエッチング後（即ち、第１のエッチング工程および第２のエッチング工程の双方を行った後）の実験結果を示している。図５（ｂ）は、上記比較例に基づくエッチング後（即ち、第２のエッチング工程のみを行った後）の実験結果を示している。
【００４４】
図５（ａ）によると、窒化シリコン部材の露出面に堆積物Ｘが形成されており、窒化シリコン部材はエッチングされていない。この堆積物Ｘは、前述（図３）の時刻Ｔ３０４の段階で確認された。これに対して、図５（ｂ）によると窒化シリコン部材が端部から１５０ｎｍほどエッチングされている。
【００４５】
以上の実験結果から、一旦、窒化シリコン部材の露出面に堆積物Ｘが形成された後は、エッチングガス中のＨ２の分圧ないし流量を下げても（又は、Ｈ２の供給を中止しても）、窒化シリコン部材はエッチングされないと言える。
【００４６】
なお、窒化シリコン部材は、単にＸｅＦ２を用いて窒化シリコン部材単体に対してエッチングを行っても殆どエッチングされず、窒化シリコン部材は、その近傍にシリコン部材が存在するときにエッチングされうる。そのため、前述の反応式（１）で生じた副生成物が、該窒化シリコン部材のエッチングに起因するものと考えられる。また、上述の堆積物Ｘは、露出したシリコン部材、露出した窒化シリコン部材、ＸｅＦ２、及びＨ２の４つの要因によって、該窒化シリコン部材の露出面に形成される。そして、堆積物Ｘは、酸化シリコン膜ないし酸化シリコン部材の表面には形成されないことから、前述の反応式（１）で生じた副生成物と、窒化シリコン部材とＨ２とが反応して形成されるものと考えられる。
【００４７】
（１．４  エッチング条件の検討）
以下では、図６及び図７を参照しながらエッチング条件を検討する。
【００４８】
図６は、エッチングレートを測定するためのサンプルＳＰＬ２を示す模式図である。図６（ａ）は、サンプルＳＰＬ２の断面図を示しており、図６（ｂ）は、サンプルＳＰＬ２の上面図を示している。
【００４９】
サンプルＳＰＬ２は、基台５００の上に配された、アモルファスシリコン部材５０１と、アモルファスシリコン部材５０１を覆う酸化シリコン部材５０２とを含む構造ＳＴを備える。アモルファスシリコン部材５０１は、幅１０μｍ、長さ２００μｍ、厚さ１００ｎｍの棒状形状を有する。酸化シリコン部材５０２には、アモルファスシリコン部材５０１の端部の上面を露出する開口５０３が設けられている。開口５０３のサイズは、１０μｍ×１０μｍである。同様のサンプルＳＰＬ２をいくつか用意し、互いに異なるエッチング条件でエッチングする実験を行った。
【００５０】
図７（ａ）は、本実験でのエッチング条件ａ〜ｅを示している。例えば、条件ａについては、エッチングガス中のＮ２流量を５２ｓｃｃｍとし、ＸｅＦ２流量を２１ｓｃｃｍとし、Ｈ２流量を０ｓｃｃｍとした。チャンバー１０１内の全圧Ｐ＿Ｔｏｔａｌを９．５Ｔｏｒｒとした。各ガスの分圧は、Ｐ（Ｎ２）＝６．７Ｔｏｒｒ、Ｐ（ＸｅＦ２）＝２．８Ｔｏｒｒ、Ｐ（Ｈ２）＝０Ｔｏｒｒである。その他の条件ｂ乃至ｅについては説明を省略する。
【００５１】
各条件ａ乃至ｅについて、パラメータとして、実効的なエッチング時間（図３のＴ３０２〜Ｔ３０３の期間）を０分、３分、６分、９分とした。
【００５２】
図７（ｂ）は、上記条件ａ〜ｅでの実験結果を示すプロット図である。当該図の縦軸は、アモルファスシリコン部材５０１のエッチング長を示し、また、横軸は、実効的なエッチング時間を示している。
【００５３】
なお、実効的なエッチング時間が０分の実験結果は、Ｔ３０１〜Ｔ３０２の期間およびＴ３０３〜Ｔ３０４の期間（チャンバー１０１内の圧力が変化している期間）でエッチングされたサンプルＳＰＬ２について、エッチング長を示している。
【００５４】
例えば、条件ａ、ｂ及びｃについては、全圧Ｐ＿Ｔｏｔａｌは互いに等しく、Ｈ２流量が互いに異なる。これらの実験結果からは、アモルファスシリコン部材５０１のエッチング長のＨ２流量依存性、又は、ＸｅＦ２とＨ２との分圧比Ｐ（ＸｅＦ２）／Ｐ（Ｈ２）依存性が分かる。
【００５５】
例えば、条件ａ及びｄについては、各ガスの流量（Ｈ２は不使用）は互いに等しく、各ガスの全圧Ｐ＿Ｔｏｔａｌが互いに異なる。これらの実験結果からは、アモルファスシリコン部材５０１のエッチング長の、各ガス流量が一定の場合のＰ（ＸｅＦ２）依存性が分かる。
【００５６】
例えば、条件ｃ、ｄ及びｅについては、ＸｅＦ２の分圧Ｐ（ＸｅＦ２）が互いに等しく、Ｈ２の分圧Ｐ（Ｈ２）が互いに異なる。これらの実験結果からは、アモルファスシリコン部材５０１のエッチング長の、Ｐ（ＸｅＦ２）が一定の場合のＰ（Ｈ２）依存性が分かる。
【００５７】
例えば、条件ｂ及びｅについては、各ガスの流量（Ｈ２を使用）は互いに等しく、各ガスの全圧Ｐ＿Ｔｏｔａｌが互いに異なる。これらの実験結果からは、アモルファスシリコン部材５０１のエッチング長の、ＸｅＦ２とＨ２との分圧比Ｐ（ＸｅＦ２）／Ｐ（Ｈ２）が一定の場合のＰ＿Ｔｏｔａｌ依存性が分かる。
【００５８】
ここで、本実験結果（図７（ｂ））によると、アモルファスシリコン部材５０１のエッチング長は、条件ａ、条件ｂ又はｄ、条件ｅ、条件ｃの順に大きい。
【００５９】
例えば、ＸｅＦ２の分圧Ｐ（ＸｅＦ２）を大きくすると、アモルファスシリコン部材５０１のエッチングレートが向上する傾向にある。このことから、前述（図３）の第１のエッチング工程および第２のエッチング工程では、Ｐ１（ＸｅＦ２）＜Ｐ２（ＸｅＦ２）を満たすと、第２のエッチング工程でのシリコン部材のエッチングレートが第１のエッチング工程よりも向上すると言える。
【００６０】
なお、前述の反応式（１）の反応は吸熱反応であり、ステージ温度を上げるとエッチングレートは向上する。さらに、ＸｅＦ２の蒸気圧は温度に対して単調増加するため、ステージ温度を上げるとＸｅＦ２の蒸気圧が上がり、ＸｅＦ２の分圧Ｐ１（ＸｅＦ２）ないしＰ２（ＸｅＦ２）が大きくなり、第１のエッチング工程および第２のエッチング工程でのシリコン部材のエッチングレートは共に向上する。
【００６１】
また、例えば、ＸｅＦ２とＨ２との分圧比Ｐ（ＸｅＦ２）／Ｐ（Ｈ２）を大きくすると、アモルファスシリコン部材５０１のエッチングレートが向上する傾向にある。このことから、前述の第１のエッチング工程および第２のエッチング工程では、Ｐ１（ＸｅＦ２）／Ｐ１（Ｈ２）＜Ｐ２（ＸｅＦ２）／Ｐ２（Ｈ２）を満たすとよいと言える。
【００６２】
また、例えば、ＸｅＦ２の分圧Ｐ（ＸｅＦ２）が一定の下では、Ｈ２の分圧Ｐ（Ｈ２）を小さくすると、アモルファスシリコン部材５０１のエッチングレートが向上する傾向にある。このことから、前述の第１のエッチング工程および第２のエッチング工程では、Ｐ１（Ｈ２）＞Ｐ２（Ｈ２）を満たすとよいと言える。
【００６３】
また、例えば、ＸｅＦ２とＨ２との分圧比Ｐ（ＸｅＦ２）／Ｐ（Ｈ２）が一定の下では、全圧Ｐ＿Ｔｏｔａｌを大きくすると、アモルファスシリコン部材５０１のエッチングレートが向上する傾向にある。このことから、前述の第１のエッチング工程および第２のエッチング工程では、Ｐ１（ＸｅＦ２）／Ｐ１（Ｈ２）＝Ｐ２（ＸｅＦ２）／Ｐ２（Ｈ２）の場合には、Ｐ１＿Ｔｏｔａｌ＜Ｐ２＿Ｔｏｔａｌを満たすとよいと言える。
【００６４】
第２のエッチング工程のエッチング条件は、第１のエッチング工程よりもシリコン部材のエッチングレートが向上するように、適宜、設定されればよい。
【００６５】
なお、図７（ｂ）によると、エッチング時間が大きくなるとエッチングレートが低下している（各プロットを結ぶ線の傾きが小さくなっている）。これは、エッチング時間が大きくなるとアモルファスシリコン部材５０１のエッチング位置が開口５０３から遠くなり、エッチングガスが該エッチング位置に到達しにくくなることに起因すると考えられる。よって、実行的なエッチング時間（又は、単にエッチング時間）を３分以内に設定してもよい。
【００６６】
（１．５  第１実施形態のまとめ）
以上、本実施形態では、シリコン部材と窒化シリコン部材とが露出した基板を準備した後、互いにエッチング条件の異なる２種類のエッチング（第１のエッチング工程および第２のエッチング工程）を行う。
【００６７】
第１のエッチング工程では、ＸｅＦ２およびＨ２を含むエッチングガスを用いてシリコン部材をエッチングする。これにより、窒化シリコン部材に対するシリコン部材の選択比が向上し、窒化シリコン部材のエッチングを防ぐことができる。ここで、エッチングガスがＨ２を含むことにより、シリコン部材のエッチングレートが低下する。
【００６８】
そこで、第２のエッチング工程では、ＸｅＦ２を含み、且つ、第１のエッチング工程よりもＨ２の分圧ないし流量が小さいエッチングガスを用いてシリコン部材をエッチングする。第２のエッチング工程は、第１のエッチング工程の間に、窒化シリコン部材の露出面に堆積物が形成された後に為される。この堆積物は、窒化シリコン部材の保護膜として機能し、エッチングガスから窒化シリコン部材を保護する。
【００６９】
よって、本実施形態によると、シリコン部材のエッチングレートを維持しつつシリコン部材のエッチング選択比を向上させるのに有利である。これにより、半導体装置の製造に要する時間を短縮することができ、製造コストを低減することができる。なお、以上では、窒化シリコン部材を例示して述べたが、少なくとも窒素およびシリコンを含む化合物部材であればよい。
【００７０】
（２．  第２実施形態）
図８を参照しながら第２実施形態を説明する。図８は、本実施形態にかかるエッチング処理を説明するためのタイミングチャートを、図３（前述の第１実施形態）と同様にして示しており、図中の時刻Ｔ７０１〜Ｔ７０８の動作は、図３のＴ３０１〜Ｔ３０８に対応する。本実施形態は、主に、Ｐ１（Ｈ２）≦Ｐ２（Ｈ２）の条件下で第２のエッチング工程でのシリコン部材のエッチングレートを第１のエッチング工程よりも向上させる点で第１実施形態と異なる。
【００７１】
本実施形態では、第１のエッチング工程および第２のエッチング工程のエッチング条件が、Ｐ１（ＸｅＦ２）／Ｐ１（Ｈ２）＜Ｐ２（ＸｅＦ２）／Ｐ２（Ｈ２）、且つ、Ｐ１（Ｈ２）≦Ｐ２（Ｈ２）を満たす。即ち、
Ｐ２（ＸｅＦ２）／Ｐ１（ＸｅＦ２）＞Ｐ２（Ｈ２）／Ｐ１（Ｈ２）≧１
である。この式を「式（２）」とする。
【００７２】
ここで、前述の実験結果（図７（ｂ））によると、Ｐ１（Ｈ２）＝Ｐ２（Ｈ２）であっても、Ｐ２（ＸｅＦ２）＞Ｐ１（ＸｅＦ２）であれば、第２のエッチング工程でのシリコン部材のエッチングレートが第１のエッチング工程よりも向上する。即ち、
Ｐ２（ＸｅＦ２）／Ｐ１（ＸｅＦ２）＞Ｐ２（Ｈ２）／Ｐ１（Ｈ２）＝１
であれば、第２のエッチング工程でのエッチングレートが第１のエッチング工程よりも向上する。この式を「式（３）」とする。
【００７３】
また、Ｐ１（ＸｅＦ２）／Ｐ１（Ｈ２）＜Ｐ２（ＸｅＦ２）／Ｐ２（Ｈ２）であれば、第２のエッチング工程でのシリコン部材のエッチングレートが第１のエッチング工程よりも向上する。更に、Ｐ１＿Ｔｏｔａｌ＜Ｐ２＿Ｔｏｔａｌであれば、第２のエッチング工程でのエッチングレートが第１のエッチング工程よりも向上する。即ち、
Ｐ２（ＸｅＦ２）／Ｐ１（ＸｅＦ２）＞Ｐ２（Ｈ２）／Ｐ１（Ｈ２）＞１
であれば、第２のエッチング工程でのエッチングレートが第１のエッチング工程よりも向上する。この式を「式（４）」とする。
【００７４】
ここで、本実施形態の条件である式（２）は、式（３）と式（４）とを合わせたものである。よって、式（２）を満たせば、即ち、Ｐ１（Ｈ２）≦Ｐ２（Ｈ２）であってもＰ１（ＸｅＦ２）／Ｐ１（Ｈ２）＜Ｐ２（ＸｅＦ２）／Ｐ２（Ｈ２）であれば、第２のエッチング工程でのシリコン部材のエッチングレートが第１のエッチング工程よりも向上する。
【００７５】
以上、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００７６】
（３．  第３実施形態）
図９を参照しながら第３実施形態を説明する。
【００７７】
図９は、本実施形態にかかるエッチング処理を説明するためのタイミングチャートを、図３（前述の第１実施形態）と同様にして示している。本実施形態は、主に、第１のエッチング工程と第２のエッチング工程との間の、チャンバー１０１内を略真空状態にする工程を省略するという点で第１実施形態と異なる。即ち、本実施形態によると、チャンバー１０１内の、エッチングガスの各ガスの流量ないし分圧を変更することによって、第１のエッチング工程から第２のエッチング工程への移行が為される。
【００７８】
時刻Ｔ８０１からバルブｖ０を徐々に閉じて、時刻Ｔ８０１〜Ｔ８０２の間にチャンバー１０１にエッチングガスが供給される。その後、時刻Ｔ８０２〜Ｔ８０３では、バルブｖ０が部分的に開けられており、チャンバー１０１内の圧力が略一定（例えば９．５Ｔｏｒｒ）に維持され、第１のエッチング工程が為される。
【００７９】
その後、時刻Ｔ８０３〜Ｔ８０４では、チャンバー１０１に供給されるエッチングガスの各ガスの分圧比を、例えばバルブｖ１〜ｖ４を調節して徐々に変化させる。その後、時刻Ｔ８０４〜Ｔ８０５では、第２のエッチング工程が為される。時刻Ｔ８０５からからバルブｖ０を徐々に閉じてチャンバー１０１内を減圧し、時刻Ｔ８０６ではバルブｖ０が全開となってチャンバー１０１内は再び略真空状態になる。
【００８０】
以上、本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果が得られる他、第１のエッチング工程と第２のエッチング工程との間の、チャンバー１０１内を略真空状態にする工程を省略することも可能であり、エッチング時間をさらに短縮することができる。なお、第１のエッチング工程および第２のエッチング工程のエッチング条件は、第１実施形態と同様にしてもよいし、第２実施形態と同様にしてもよい。
【００８１】
（４．  その他）
以上では、３つの好適な実施形態を例示したが、本発明はこれらに限られるものではなく、目的等に応じて、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜、その一部を変更してもよく、他の実施形態によっても為されうる。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図２】
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【図５】
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