(57)【要約】【課題】所望のエッチング速度に精度良く合わせ込むことが可能なドライエッチング処理装置および半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】ドライエッチング処理装置の装置制御部１６に圧力制御部１２、ＲＦ電力制御部１３、プロセスガス制御部１４の制御パラメータを設定し、処理容器１１にプロセスガスとしてＣ4Ｆ6ガス、Ｏ2ガス、およびＡｒガスを供給し、被処理基板１９としてシリコン酸化膜が表面に形成された試験用基板を用いて、Ｃ4Ｆ6ガス流量に対するシリコン酸化膜のエッチング速度をエッチング速度測定部１５により測定しエッチング速度が極大となる臨界点を検出する。予め装置制御部１６に記録された基準臨界点および制御パラメータの微量増加に対する基準臨界点の変位データに基づいて、得られた臨界点を基準臨界点に合わせ込む補正係数を算出し、その補正係数を用いてエッチング処理の制御パラメータを補正する。【選択図】  図１
2006019442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内にプロセスガスを供給し高周波電力を印加して被処理基板をエッチング処理するドライエッチング処理装置であって、
制御パラメータに基づいてエッチングを制御するエッチング制御手段と、
前記エッチング制御手段により前記被処理基板をエッチング処理するエッチング処理手段と、
前記被処理基板に所定の試験用基板を用いてエッチング速度を測定するエッチング速度測定手段と、
ガス流量に対してエッチング速度が極大となる臨界点を有する第１のプロセスガスを供給し、前記エッチング速度測定手段により該第１のプロセスガスの流量に対するエッチング速度を計測し、検出された臨界点に基づいて制御パラメータの補正を行う制御パラメータ補正手段と、を備えるドライエッチング処理装置。
【請求項２】
所定の基準臨界点と、該基準臨界点における制御パラメータの変位に対する基準臨界点の変位データとを予め記憶するデータ記憶部を備え、
前記制御パラメータ補正手段は、前記基準臨界点および変位データを用いて、前記臨界点を基準臨界点との差が略０となるように、前記制御パラメータについて補正係数を算出することを特徴とする請求項１記載のドライエッチング処理装置。
【請求項３】
前記プロセスガスは、前記第１のプロセスガスに加え、酸素ガスまたは窒素ガスからなる第２のプロセスガスを含むことを特徴とする請求項１または２記載のドライエッチング処理装置。
【請求項４】
前記エッチング速度測定手段は、試験用基板に形成された被処理膜の膜厚を測定する膜厚測定器を備えることを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記載のドライエッチング処理装置。
【請求項５】
ドライエッチング処理装置を用いて被処理基板をエッチング処理するエッチング処理工程を含む半導体装置の製造方法であって、
前記エッチング処理工程は、
前記被処理基板のエッチング処理前に、前記ドライエッチング処理装置に所定の制御パラメータを設定するステップと、該制御パラメータに基づいてガス流量に対してエッチング速度が極大となる臨界点を有する第１のプロセスガスを供給し、試験用基板のエッチング処理をして、第１のプロセスガスの流量に対する試験用基板のエッチング速度を計測するステップと、該臨界点を検出するステップと、該臨界点に基づいて補正係数を算出するステップと、
次いで、前記ドライエッチング処理装置に前記臨界点における制御パラメータおよび補正係数を設定するステップと、前記被処理基板をエッチング処理するステップとを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細なパターンを精度良く加工可能なドライエッチング装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の集積度は、ＤＲＡＭ換算で１Ｇビット／チップを超え、最小設計寸法が０．１μｍを切り、縮小化が進められており、基板や層間絶縁膜等をパターニングする露光工程やエッチング処理工程の加工技術の向上が求められている。
【０００３】
一方、シリコンウェハのサイズは１９９０年代後半に従来の２００ｍｍ径から３００ｍｍ径に拡大化され、シリコンウェハ全面での均一な加工が必要となり、ますます高精度の加工技術が求められている。
【０００４】
また、半導体装置のライフタイムも短寿命化しており、新品種の半導体装置の生産を可能な限り短期で歩留まりを向上し、市場に大量に製品を送り込むことが利益を増加させ、競争力の向上につながっている。
【０００５】
このような状況下、量産プロセスでは一品種の半導体装置を短時間で大量に生産するため同一型式の製造装置が多数導入されている。しかし、製造装置は同一の設計に基づいて製造されたものであるが、実際に同一条件である処理を行ってみると、製造装置間でその処理にバラツキがあることが多い。
【０００６】
ドライエッチング装置では、例えば層間絶縁膜にビアホールを形成するエッチングを行った場合、制御パラメータを同様としてもエッチング速度の違い等により、ビアホールの深さや側壁の形状がチャンバー間あるいは装置間にバラツキが生じる。また、装置間の校正を行っても、装置の使用時間や装置のクリーンニング等の保守作業の後では、装置間のエッチング速度のずれが大きくなる。このような状態で生産を行うと、ビアホールが貫通しない場合や打ち抜き等によりビアの断線や短絡等の問題が生じ、製品歩留まりの低下を招く。
【０００７】
そこで、プラズマ処理の処理中の状態をリアルタイムに監視して、異常を早期に発見し低歩留まりのロットの発生を抑制する手法（例えば特許文献１または２参照。）や、リアルタイムに得た膜厚からエッチング条件を制御する手法（例えば特許文献３参照。）が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−１２５６６０号公報
【特許文献２】特開平５−２９１１８８号公報
【特許文献３】特開２００１−１２７０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、さらなる半導体装置の縮小化、高機能化に伴う回路レイアウトの複雑化に伴い、わずかなエッチング速度のずれで不良が発生し易くなり、エッチング処理がますます困難化してくる。さらに、量産工程において、多数のエッチング処理装置を使用して１品種の半導体装置を製造する際は、エッチング処理装置間のエッチング量のばらつきが製造歩留まりに大きく影響する。
【０００９】
そこで、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、所望のエッチング速度に精度良く合わせ込むことが可能なドライエッチング処理装置および半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一観点によれば、処理容器内にプロセスガスを供給し高周波電力を印加して被処理基板をエッチング処理するドライエッチング処理装置であって、制御パラメータに基づいてエッチングを制御するエッチング制御手段と、前記エッチング制御手段により前記被処理基板をエッチング処理するエッチング処理手段と、前記被処理基板に所定の試験用基板を用いてエッチング速度を測定するエッチング速度測定手段と、ガス流量に対してエッチング速度が極大となる臨界点を有する第１のプロセスガスを供給し、前記エッチング速度測定手段により該第１のプロセスガスの流量に対するエッチング速度を計測し、検出された臨界点に基づいて制御パラメータの補正を行う制御パラメータ補正手段と、を備えるドライエッチング処理装置が提供される。
【００１１】
本発明によれば、ガス流量に対してエッチング速度が極大となる臨界点を示す第１のプロセスガスを供給し、エッチング速度測定手段を用いて第１のプロセスガスの流量に対するエッチング速度特性線を測定し臨界点を検出する。この臨界点を所望の臨界点に合わせ込むために、制御パラメータ補正手段により制御パラメータの補正を行う。その結果、補正された制御パラメータの条件でエッチング処理することで、エッチング速度を所望のエッチング速度に合わせ込むことができる。その結果、エッチング量を精度良く制御できエッチング不良の発生を抑制することができる。
【００１２】
所定の基準臨界点と、該基準臨界点における制御パラメータの変位に対する基準臨界点の変位データとを予め記憶するデータ記憶部を備え、前記制御パラメータ補正手段は、前記基準臨界点および変位データを用いて、前記臨界点を基準臨界点との差が略０となるように、前記制御パラメータについて補正係数を算出してもよい。基準臨界点および変位データは基準となるドライエッチング処理装置等により予め検出あるいは算出されたものである。このような基準臨界点と変位データを用いて臨界点と基準臨界点との差が略０となるように算出された制御パラメータの補正係数を用いることで、基準臨界点のエッチング速度に合わせ込むことができる。
【００１３】
本発明の他の観点によれば、ドライエッチング処理装置を用いて被処理基板をエッチング処理するエッチング処理工程を含む半導体装置の製造方法であって、前記エッチング処理工程は、前記被処理基板のエッチング処理前に、前記ドライエッチング処理装置に所定の制御パラメータを設定するステップと、該制御パラメータに基づいてガス流量に対してエッチング速度が極大となる臨界点を有する第１のプロセスガスを供給し、試験用基板のエッチング処理をして、第１のプロセスガスの流量に対する試験用基板のエッチング速度を計測するステップと、該臨界点を検出するステップと、該臨界点に基づいて補正係数を算出するステップと、次いで、前記ドライエッチング処理装置に前記臨界点における制御パラメータおよび補正係数を設定するステップと、前記被処理基板をエッチング処理するステップとを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００１４】
本発明によれば、エッチング処理工程の制御パラメータを補正し、臨界点における制御パラメータと補正係数を設定して被処理基板をエッチング処理することで、エッチング速度を所望のエッチング速度に合わせ込むことができ、さらには、被処理基板をエッチング形状の異方性が優れる形状に加工することができる。その結果、配線の断線や短絡等のエッチング不良を抑制し、半導体装置の製造歩留まり低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、所望のエッチング速度に精度良く合わせ込むことが可能なドライエッチング処理装置および半導体装置の製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下図面を参照しつつ本発明に係るドライエッチング処理装置およびその実施の形態を説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係るドライエッチング処理装置の基本構成図である。
【００１８】
図１を参照するに、本発明に係るドライエッチング処理装置は、処理容器１１と、圧力制御部１２、ＲＦ電力制御部１３、プロセスガス流量制御部１４、エッチング速度測定部１５、装置制御部１６等から構成される。
【００１９】
処理容器１１には、下部電極１８と上部電極２０との間にＲＦ電力制御部１３により設定されたＲＦ電力が印加される。また、プロセスガス、例えばＣ4Ｆ6ガス、Ｏ2ガス、およびＡｒガスがプロセスガス流量制御部１４によりそれぞれ制御され、それぞれのプロセスガスは所定のガス流量に設定されて処理容器１１に供給される。圧力制御部１２は、プロセスガスの排気速度を制御し処理容器１１内の圧力を制御する。装置制御部１６はこれらのＲＦ電力、プロセスガス各々の流量、圧力等を制御することで、処理容器内に放電部２１が形成され、エッチング速度が制御される。
【００２０】
エッチング速度測定部１５は、基板１９上に形成された例えばシリコン酸化膜（不図示）がエッチング処理により除去される速度、すなわちエッチング速度を測定する。
【００２１】
装置制御部１６は、その内部に設定された制御パラメータにしたがって、圧力制御部１２、ＲＦ電力制御部１３、プロセスガス流量制御部１４のそれぞれに、圧力、ＲＦ電力、ガス流量の情報を送信してエッチング処理の制御を行い、エッチング速度測定部１５からエッチング速度の情報を受信する。
【００２２】
図２は、本発明に係るドライエッチング処理装置の装置制御部の機能構成を示す図である。
【００２３】
図２および適宜図１を参照するに、装置制御部１６は、制御パラメータ入力部３１、制御パラメータ設定部３２、補正係数設定部３３、エッチング制御部３４、補正係数算出部３５、データ記憶部４０等から構成され、補正係数算出部３５は、エッチング速度測定制御部３６、臨界点検出部３７、補正係数演算部３８からなり、データ記憶部４０は、制御パラメータ記憶部４１、補正係数記憶部４２、基準レシピ記憶部４３等からなる。装置制御部１６の動作は、後述する図５および図８等で詳しく説明するので、ここでは簡単に説明する。
【００２４】
制御パラメータ入力部３１は、エッチング処理のプロセスガス流量、圧力、ＲＦ電力、処理時間等の制御パラメータが入力される。入力された制御パラメータは、データ記憶部４０の制御パラメータ記憶部４１に記録される。制御パラメータ設定部３２は、制御パラメータ記憶部４１から制御パラメータを読出し、制御パラメータの設定を行う。補正係数設定部３３は、補正係数記憶部４２より制御パラメータに対する補正係数を読出し補正係数の設定を行う。
【００２５】
エッチング制御部３４は、制御パラメータ設定部３２および補正係数設定部３３にそれぞれ設定された制御パラメータおよび補正係数を用いて、圧力制御部１２、ＲＦ電力制御部１３、プロセスガス流量制御部１４を制御し、エッチング処理を行う。
【００２６】
補正係数算出部３５は、所望のエッチング速度に合わせ込むために、制御パラメータについての補正係数を求める。エッチング速度測定制御部３６は、所定のプロセスガスの流量についてのエッチング速度の測定を、エッチング制御部３４を介して行い、エッチング速度測定部１５からエッチング速度のデータを受信する。臨界点検出部３７は、エッチング速度のデータから極大となる点（以下、「臨界点」という。）を検出する。補正係数演算部３８は、この臨界点と、予めデータ記憶部４０の基準レシピ記憶部４３に記録されている基準臨界点および変位データとから制御パラメータの補正係数を求め、補正係数記憶部４２に記録する。
【００２７】
データ記憶部４０には、エッチング処理を行うための制御パラメータと補正係数がそれぞれ制御パラメータ記憶部４１、補正係数記憶部４２に記録され、また、所望のエッチング速度に合わせ込むための基準となる基準レシピが基準レシピ記憶部４３に記録されている。
【００２８】
本発明は、係るドライエッチング処理装置のエッチング速度を所望のエッチング速度に高精度に合わせ込むことが可能なドライエッチング処理装置を提供するものである。最初に本発明の基本的な考え方を説明する。
【００２９】
図１及び図２に示すドライエッチング処理装置に、プロセスガスとしてＣ4Ｆ6ガス、Ｏ2ガス、およびＡｒガスを供給して、半導体装置に絶縁膜として用いられるシリコン酸化膜のドライエッチング処理を行う場合を例として説明する。Ｃ4Ｆ6ガスは、主としてシリコン酸化膜のＳｉと反応してＳｉをガス化させるものである。
【００３０】
図３は、エッチング速度とＣ4Ｆ6ガス流量との関係を示す図である。図３は、エッチング条件として、圧力を６．６５Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）、ＲＦ電力を１０００Ｗ、全ガス流量を４００ｓｃｃｍに固定し、Ｃ4Ｆ6ガス流量：Ｘ  ｓｃｃｍ、Ｏ2ガス流量：１０  ｓｃｃｍ、Ａｒガス流量：４００−１０−Ｘ  ｓｃｃｍ（Ｃ4Ｆ6ガス流量に応じて増減させる。）として、Ｃ4Ｆ6ガス流量を異ならせて測定したものであり、エッチング速度は、シリコン酸化膜の膜厚を、後述する光学的測定方法を用いて測定し、単位時間にエッチングされた膜厚とした。
【００３１】
図３を参照するに、Ｃ4Ｆ6ガス流量を増加すると、エッチング速度は、次第に増加するが、エッチング速度が極大となる臨界点を境に減少する。また、エッチング形状は、臨界点よりもＣ4Ｆ6ガス流量が少ない場合は、図２上部の左側に示すように、レジスト膜２３に覆われたシリコン酸化膜２４ｂは等方性エッチングの傾向が強いサイドエッチング形状（あるいはすり鉢形形状）となり、臨界点よりもＣ4Ｆ6ガス流量が多い場合は、図２上部の右側に示すようにシリコン酸化膜２４ｃはポリマーが堆積したテーパー形状となる。そして、臨界点のＣ4Ｆ6ガス流量では、図２上部の中央に示すように、垂直方向にエッチングされた異方性エッチングの形状となる。
【００３２】
この特性は次のように考えられる。Ｃ4Ｆ6ガスはシリコン酸化膜と反応し、ＳｉＦ4等となり、また、Ｏ2ガスと反応してＣＯあるいはＣＯ2となりガス化する。一方、Ｃは、Ｓｉ−Ｃからなるポリマーも発生する。そこで、Ｃ4Ｆ6ガス流量が臨界点よりも少ない場合は、Ｃの供給が少ないためポリマーの発生も少なく、ＳｉとＣの反応によりシリコン酸化膜のエッチングが進み、Ｃ4Ｆ6ガス流量が臨界点よりも多い場合は、Ｃの供給が過剰となりポリマーが形成され溝に堆積しテーパー状になると考えられる。
【００３３】
本発明はこの臨界点に基づいて、ドライエッチング処理装置の制御パラメータの補正を行い、所望のエッチング速度に合わせ込むものである。なお、このような臨界点にエッチング速度を設定することで、溝形状が優れた異方性を有し好ましい形状となる。また、以下の説明では、Ｃ4Ｆ6ガスを例に説明するが、臨界点を形成するガスであればいずれのガスでもよく、例えば、炭素原子とフッ素原子とを含む分子からなり、一分子当たりの炭素原子Ｃとフッ素原子Ｆの数の比Ｃ／Ｆが０．３以上であることが好ましい。このようなガスとして、Ｃ5Ｆ8ガス、Ｃ4Ｆ8ガスが挙げられる。
【００３４】
臨界点は、エッチングの制御パラメータのずれ、すなわち、ドライエッチング処理装置の圧力制御部、電力制御部、プロセスガス流量制御部の校正ずれ等により変位する。
【００３５】
図４（Ａ）〜（Ｄ）は、Ｏ2ガス流量、Ａｒガス流量、ＲＦ電力、圧力がそれぞれ変化した場合のエッチング速度とＣ4Ｆ6ガス流量との関係を示す図である。
【００３６】
図４（Ａ）〜（Ｄ）を参照するに、図４（Ａ）に示すＯ2ガス流量、図４（Ｃ）に示すＲＦ電力、図４（Ｄ）に示す圧力のそれぞれが増加するとエッチング速度特性線は、右上方向、すなわち、臨界点ＣＰ1から、ＣＰ2、ＣＰ3へと、臨界点はＣ4Ｆ6ガス流量が増加すると共にエッチング速度が増加する変位を示す。但し、図上での変位方向はそれぞれ異なっている。一方、図４（Ｂ）に示すＡｒガス流量は、Ａｒガス流量が増加するとエッチング速度特性線は右下方向、すなわち臨界点ＣＰ1から、ＣＰ2、ＣＰ3へと、臨界点はＣ4Ｆ6ガス流量が増加するに対してエッチング速度が減少する変位を示す。
【００３７】
このように、エッチングの制御パラメータであるＯ2ガス流量、Ａｒガス流量、ＲＦ電力、圧力がずれると、臨界点が変位しその変位量および特性図上の変位方向が異なっている。
【００３８】
本願発明者は、この特性を利用してドライエッチング装置を所望のエッチング速度に合わせ込むができることを知得したものである。すなわち本発明は、ドライエッチング処理装置がその積算処理時間に伴って、あるいは保守作業等の後に発生するエッチング速度のずれを、エッチング速度特性線の臨界点と、制御パラメータのずれに対応する臨界点の変位量（変位量はベクトル量でありＣ4Ｆ6ガス流量とエッチング速度の２つの要素を有する。以下、変位量を「変位データ」という。）を用いて補正係数を求め、この補正係数により制御パラメータを補正してエッチング速度を所望の速度に合わせ込むものである。これにより、所望のエッチング速度に合わせ込むことができ、ビアの断線や短絡等のエッチング不良に起因する問題の発生を抑制し、エッチング処理工程を安定化できる。また、複数のドライエッチング処理装置がある場合に装置間のエッチング速度を高精度に揃えることが可能となる。その結果、量産プロセスにおいてエッチング不良による半導体装置の製造歩留まりの低下を抑制することが可能となる。さらには、所望のエッチング形状に合わせ込むことも可能となるので、半導体装置の最小加工寸法の縮小化が進展しても上記と同様の効果を有する。
【００３９】
次に本発明に係るドライエッチング処理装置のエッチング速度を合わせ込む補正方法を具体的に説明する。
【００４０】
ドライエッチング処理装置の補正方法は、最初に基準レシピを決定する（基準レシピの決定）。基準レシピは、基準となる制御パラメータとその制御パラメータに対応する臨界点（基準臨界点）および変位データから構成される。次に、基準レシピを用いて調整対象となるドライエッチング処理装置の臨界点を検出し、臨界点を基準レシピの基準臨界点に合わせ込む補正係数を決定する（補正係数の決定）。なお、ここで、プロセスガスは、Ｃ4Ｆ6ガス、Ｏ2ガス、およびＡｒガスの混合ガスを用いる場合を例とする。また、調整対象となる本発明のドライエッチング処理装置と、基準レシピを決定するドライエッチング処理装置（以下、「基準装置」という。）は略同一構成であるので、図２を参照しつつ基準レシピおよび補正係数の決定の手順を説明する。
【００４１】
図５は、基準レシピを決定する手順を示すフローチャートである。
【００４２】
図５を参照するに、最初に、基準レシピ数Ｎを選択する（Ｓ１００）。基準レシピ数Ｎは、補正係数を求める制御パラメータの数に応じて選択する。例えば、その制御パラメータが４個の場合は、少なくとも２個必要となる。すなわち、制御パラメータ数が４個の場合は、補正係数が４個となり、一方、１個の臨界点について座標の要素は２個なので方程式が２式となり、解析的に補正係数を決定するためには２個の臨界点が必要となるので、基準レシピは２個必要となる。また、最小二乗法等を用いて統計的に処理する場合は、基準レシピは３個以上の数とする。
【００４３】
また、補正係数を求める制御パラメータは、エッチング速度に影響を与える程度が大きいものを選択すればよい。Ｏ2ガス流量、Ａｒガス流量、ＲＦ電力、圧力、Ｃ4Ｆ6ガス流量のうち、例えばＡｒガス流量は補正係数を求める制御パラメータに含めなくてもよい。したがって、ここでは、補正係数を求める制御パラメータをＯ2ガス流量、ＲＦ電力、圧力、Ｃ4Ｆ6ガス流量の４個とし、基準レシピ数Ｎ＝２として説明する。なお、以下、基準レシピの制御パラメータを基準制御パラメータという。
【００４４】
次いで、ｋ＝１として（Ｓ１０２）、基準装置の制御パラメータ入力部３１に第１の基準制御パラメータを入力する（Ｓ１０４）。第１の基準制御パラメータは、Ｏ2ガス流量Ｑ1、ＲＦ電力Ｗ1、および圧力Ｐ1の所定値と、Ｃ4Ｆ6ガス流量を変化させる範囲の開始点流量Ｆ1Sと終点流量Ｆ1E、Ａｒガス流量Ａ1からなる。第１の基準制御パラメータは、制御パラメータ設定部３２に設定される。
【００４５】
次いで、エッチング速度測定制御部３６は、Ｏ2ガス流量Ｑ1、ＲＦ電力Ｗ1、および圧力Ｐ1の条件で、Ｃ4Ｆ6ガス流量を開始点流量Ｆ1Sから終点流量Ｆ1Eまで異ならせてエッチング速度を測定し、エッチング速度特性線を得る（Ｓ１０６）。なお、Ａｒガス流量は、Ｃ4Ｆ6ガス流量の変化に対して全ガス流量を一定にするように変化させる。エッチング速度の測定は、例えば、基板としてシリコンウェハ上に形成されたシリコン酸化膜（例えばベタ膜）をエッチングし、Ｃ4Ｆ6ガス流量を変化させる毎にシリコン酸化膜の膜厚を測定し、エッチングにより減少した膜厚／処理時間から求める（後ほど第１および第２の実施の形態において具体的に説明する）。
【００４６】
次いで、臨界点検出部３７は、得られたエッチング速度特性線からエッチング速度が極大となる臨界点を検出する（Ｓ１０８）。この臨界点を第１の基準臨界点Ｃ1（ｓ1、ｔ1）とする。ここで、ｓ1、ｔ1は、それぞれ基準臨界点Ｃ1におけるＣ4Ｆ6ガス流量、エッチング速度である。
【００４７】
次いで、変位データ測定制御部３９は、第１の基準臨界点Ｃ1（ｓ1、ｔ1）における変位データを測定する（Ｓ１１０）。変位データは、補正係数を求める基準制御パラメータのうちの一つだけをその１％増加させた場合の臨界点の変位量およびその変位方向を表わす。例えば、臨界点において、Ｏ2ガス流量Ｑ1を１％だけ増加させた１．０１×Ｑ1に設定し、Ｓ１０６およびＳ１０８と同様にしてエッチングを行い、エッチング速度を測定し臨界点Ｃ1ΔQ（ｓ1Q、ｔ1Q）を検出する。この臨界点Ｃ1ΔQの第１の基準臨界点Ｃ1からの変化量をＯ2ガス流量についての変位データＣ1Q＝（ａ1x、ａ1y）とする。ここで、ａ1x＝ｓ1Q−ｓ1、ａ1y＝ｔ1Q−ｔ1である。
【００４８】
また、ＲＦ電力Ｗ1、および圧力Ｐ1についても同様に１％だけ増加させて臨界点を求め、変位データＣ1W＝（ｂ1x、ｂ1y）、Ｃ1P＝（ｃ1x、ｃ1y）を求める。また、Ｃ4Ｆ6ガス流量については、１％だけ増加させてもエッチング速度は変わらないので、変位データＣ1F＝（ｄ1x、０）とする。ｄ1x＝ｓ1×０．０１である。なお、変位データ測定制御部３９は基準装置にのみ設けられ、調整対象のドライエッチング処理装置には必須ではない。
【００４９】
図６は第１の基準臨界点の変位データを説明するための図である。図６を参照するに、変位データは、Ｏ2ガス流量、ＲＦ電力、圧力、Ｃ4Ｆ6ガス流量がそれぞれ独立に１％増加変化した場合の臨界点の変化を示すものである。
【００５０】
図５に戻り、次いで、以上により得られた第１の基準臨界点および変位データを基準レシピ記憶部４３に記録する（Ｓ１１２）。
【００５１】
次いで、ｋ＝１であるのでｋに増分１を加え（Ｓ１１４、Ｓ１１６）、Ｓ１０４に戻り第２の基準レシピの第２の基準制御パラメータであるＯ2ガス流量Ｑ2、ＲＦ電力Ｗ2、圧力Ｐ2、Ｃ4Ｆ6ガス流量を変化させる範囲の開始点流量Ｆ2Sと終点流量Ｆ2E、Ａｒガス流量Ａ2についてＳ１０４〜Ｓ１１２の各ステップを行い、Ｎ＝２であるので、基準レシピの決定の手順を終了する（Ｓ１１４）。
【００５２】
図７は、基準レシピ記憶部に記録された基準レシピの一例を示す図である。
【００５３】
図７を参照するに、基準レシピは、上述した図５の手順により、設定された基準制御パラメータと、その基準制御パラメータに基づいて測定、検出された基準臨界点および変位データから構成される。図７は、上述の基準レシピ数Ｎが２の場合を示しており、基準レシピ数Ｎが２よりも大きい場合はその数に応じて追加される。
【００５４】
なお、基準装置は、量産工程の複数のドライエッチング処理装置の中からいずれか１台を選択してもよく、別途基準となるドライエッチング処理装置を用意してもよい。
【００５５】
図８は、調整対象の本発明に係るドライエッチング処理装置の制御パラメータの補正係数を求める手順を示すフローチャートである。以下図８および図２を参照しつつ、補正係数の決定の手順を説明する。
【００５６】
最初に、基準レシピの決定の手順により得られた基準レシピを調整対象のドライエッチング処理装置に入力し、基準レシピ記憶部４３に記録する（Ｓ１２０）。なお、データ記憶部４０が基準レシピの決定に用いたドライエッチング処理装置と共通の場合は、このステップを行う必要はない。
【００５７】
次いで、ｋ＝１として（Ｓ１２２）、第１の基準制御パラメータをデータ記憶部４０の基準制御パラメータ記憶部４１から読出し、制御パラメータ設定部３２に設定する（Ｓ１２４）。第１の基準制御パラメータは、具体的には、Ｏ2ガス流量Ｑ1、ＲＦ電力Ｗ1、および圧力Ｐ1、Ｃ4Ｆ6ガス流量の開始点流量Ｆ1Sおよび終点流量Ｆ1E、Ａｒガス流量Ａ1である。
【００５８】
次いで、エッチング速度測定制御部３６は、基準レシピの決定の手順と同様に、シリコン酸化膜が表面に形成された試験用基板を用いて、Ｃ4Ｆ6ガス流量を開始点流量Ｆ1Sから終点流量Ｆ1Eまで異ならせてシリコン酸化膜のエッチングを行いつつエッチング速度を測定し、エッチング速度特性線を得る（Ｓ１２６）。
【００５９】
次いで、臨界点検出部３７は、得られたエッチング速度特性線からエッチング速度が極大となる第１の臨界点Ｃ1’（ｓ1’、ｔ1’）（以下、「第１の装置臨界点」という。）を検出し、データ記憶部４０の装置臨界点記憶部４７に記録する（Ｓ１２８）。
【００６０】
次いで、ｋ＝１であるのでｋに増分１を加え（Ｓ１３０、Ｓ１３２）、Ｓ１２４に戻り第２の基準レシピの第２の基準制御パラメータＱ2、Ｗ2、Ｐ2、Ｆ2S、Ｆ2E、Ａ2についてＳ１２４〜Ｓ１２８の各ステップを行い、第２の装置臨界点Ｃ2’（ｓ2’、ｔ2’）を検出し、データ記憶部４０の装置臨界点記憶部４７に記録する。Ｎ＝２であるのでＳ１３４に進む（Ｓ１３０）。
【００６１】
次いで、補正係数演算部３８は、基準臨界点に装置臨界点を合わせ込む補正係数を求める（Ｓ１３４）。以下、補正係数を求める手法について説明する。
【００６２】
図９は、調整対象のドライエッチング処理装置（被調整装置）の装置臨界点と基準臨界点との関係を示す図である。図９は、第１の基準レシピによる基準装置のエッチング速度特性線と調整対象のドライエッチング処理装置のエッチング速度特性線を示している。
【００６３】
図９を参照するに、基準装置のエッチング速度特性線に対して調整対象のドライエッチング処理装置のエッチング速度特性線はずれを生じており、第１の基準臨界点Ｃ1（ｓ1、ｔ1）に対して装置臨界点Ｃ1’（ｓ1’、ｔ1’）も同様にずれが生じる。このずれを制御パラメータのずれによるものとして、それぞれ制御パラメータＯ2ガス流量、ＲＦ電力、圧力、Ｃ4Ｆ6ガス流量のずれへの寄与を補正係数α、β、γ、δで表し、Ｃ1’は下記式（１）で表される。
Ｃ1’＝Ｃ1＋αＣ1Q＋βＣ1W＋γＣ1P＋δＣ1F  …（１）
これと同様に第２の基準レシピによる第２の基準臨界点Ｃ2（ｓ2、ｔ2）に対して第２の装置臨界点Ｃ2’（ｓ2’、ｔ2’）も同様にずれが生じ、そのずれも第１の基準臨界点と装置臨界点の関係と同様である、すなわち補正係数α、β、γ、δは同じ割合で寄与していると考える。すなわち下記式（２）で表される。
Ｃ2’＝Ｃ2＋αＣ2Q＋βＣ2W＋γＣ2P＋δＣ2F  …（２）
上記式（１）および（２）をＣ4Ｆ6ガス流量とエッチング速度に分解すると下記式（１x）〜（２y）のようにあらわすことができる。
ｓ1’＝ｓ1＋αａ1x＋βｂ1x＋γｃ1x＋δｄ1x  …（１x）
ｔ1’＝ｔ1＋αａ1ｙ＋βｂ1ｙ＋γｃ1ｙ  …（１y）
ｓ2’＝ｓ2＋αａ2x＋βｂ2x＋γｃ2x＋δｄ2x  …（２x）
ｔ2’＝ｔ2＋αａ2ｙ＋βｂ2ｙ＋γｃ2ｙ  …（２y）
上記式（１x）〜（２y）のα〜δの４つの未知数に対して４つの式があるので、解析的にα〜δを求めることができる。なお、基準レシピ数が２よりも多い場合は、最小二乗法により残差が最小となるようにα〜δが決定される。
【００６４】
α〜δは、制御パラメータがそれぞれ独立に１％増加した場合の臨界点の変位量（ベクトル量）の係数であるので、制御パラメータの補正係数は、それぞれ、（１＋０．０１α）-1、（１＋０．０１β）-1、（１＋０．０１γ）-1、（１＋０．０１δ）-1となる。
【００６５】
次いで、補正係数を補正係数記憶部４２に記録する（Ｓ１３６）。以上により、補正係数が決定される。
【００６６】
このようにして得られた補正係数を用いて、例えば半導体装置の層間絶縁膜等をエッチングするエッチング処理工程は以下のようにして行われる。
【００６７】
図１０は、ドライエッチング処理装置の装置レシピの例を示す図である。図１０を参照するに、例えば、実際に製造工程のエッチング処理工程においてエッチング条件を設定する場合は、図１０に示すＯ2ガス流量Ｑ、ＲＦ電力Ｗ、圧力Ｐ、Ｃ4Ｆ6ガス流量Ｆ、Ａｒガス流量Ａ、処理時間ｔの各制御パラメータを制御パラメータ入力部３１に入力し、あるいは制御パラメータ記憶部４１から読出され、制御パラメータ設定部３２に設定される。また、上述した手順で算出されたＯ2ガス流量Ｑ、ＲＦ電力Ｗ、圧力Ｐ、Ｃ4Ｆ6ガス流量Ｆについての補正係数１＋０．０１α）-1、（１＋０．０１β）-1、（１＋０．０１γ）-1、（１＋０．０１δ）-1が補正係数記憶部４２から読出されて補正係数設定部３３に設定される。なお、補正係数を算出しなかった制御パラメータの補正係数は１に設定される。
【００６８】
このように制御パラメータおよび補正係数を設定することで、ドライエッチング処理装置は、実際にはＱ／（１＋０．０１α）、Ｗ／（１＋０．０１β）、Ｐ／（１＋０．０１γ）、Ｆ／（１＋０．０１δ）の制御を行ってエッチング処理を実行する。したがって、ドライエッチング処理を複数のドライエッチング処理装置を用いて行う場合は、予めそれぞれのドライエッチング処理装置について補正係数を算出して記憶しておくことで、エッチング処理工程を行う場合にドライエッチング処理装置に共通の制御パラメータＱ、Ｗ、Ｐ、Ｆ、Ａ、ｔを入力するだけで各処理装置のエッチング量を揃えることができる。
【００６９】
ここで、制御パラメータＱ、Ｗ、Ｐ、Ｆ、Ａを臨界点における制御パラメータとすることが好ましい。エッチング速度を一層精度良く合わせ込むことができ、エッチングされた層間絶縁膜等の形状が異方性に優れた形状となり、その結果、配線の断線や短絡等のエッチング不良を抑制し、半導体装置の製造歩留まり低下を抑制することができる。
【００７０】
本発明のドライエッチング処理装置では、エッチング速度がガス流量に対して極大となる臨界点を有するプロセスガスを用いて、基準臨界点と、各制御パラメータの１％の増加に対する基準臨界点の変位データを予め記録しておき、調整対象となるドライエッチング処理装置の臨界点を測定・検出し、臨界点を基準臨界点に合わせ込む補正係数を求める。エッチング処理の際の制御パラメータを補正係数で補正することで、制御パラメータのずれを実質的に補正することがして、所望のエッチング速度でエッチング処理を行うことができるので、エッチング不良あるいは過度のエッチングによる不具合の発生を抑制できる。さらには、複数のドライエッチング処理装置間のエッチング速度も容易に合わせ込むことができ、１品種に複数のドライエッチング処理装置を使用する場合に、ドライエッチング処理装置間のエッチング処理のバラツキを低減でき、製造歩留まりを向上することができる。
【００７１】
また、本発明のドライエッチング処理装置を用いて、臨界点における制御パラメータに設定してエッチング処理を行うことでエッチング形状を揃えることができるので、エッチング不良の発生を一層抑制することができ、製造歩留まりを一層向上することができる。
【００７２】
（第１の実施の形態）
図１１は、本発明の第１の実施の形態に係るドライエッチング処理装置の構成図である。
【００７３】
図１１を参照するに、ドライエッチング処理装置５０は、処理容器５１と、処理容器５１内に設けられ、被処理基板５３を支持すると共にＲＦ電力が印加される下部電極５２と、下部電極５２と対向して配置された上部電極５４と、下部電極５２に接続されたＲＦ電源５５と、Ｃ4Ｆ6ガス、Ｏ2ガス、Ａｒガス等のプロセスガスの流量を制御するマスフローメータ５８と、混合されたプロセスガスを導入するガス導入管５６と、処理容器５１内の圧力を測定する圧力計５９と、設定された圧力に調整する自動圧力制御バルブ６０と、自動圧力制御バルブ６０を介して処理容器５１と接続され、処理容器５１内を排気する排気ポンプ６１と、処理容器５１とゲートバルブ６９により遮断あるいは接続されるオリエンターチャンバー６５と、被処理基板５３を支持する回転載置台６６と、被処理基板５３を処理容器５１に供給、および処理容器５１から取出すローダー／アンローダー６８と、被処理基板５３を所定の向きに合わせるためのオリエンター７１と、被処理基板５３の表面に形成された被処理膜、例えばシリコン酸化膜の膜厚を検出する膜厚測定器７２と、装置制御部１６等から構成される。ＲＦ電源５５、マスフローメータ５８、自動圧力制御バルブ６０、膜厚測定器７２、ローダー／アンローダー６８は、装置制御部１６と接続され、互いに通信可能である。
【００７４】
装置制御部１６は、図示を省略するが、ＣＰＵ、メモリ回路、磁気ディスク装置、Ｉ／Ｏ回路、キーボード等からなり、図２に示した機能構成を、例えばメモリ回路に記憶されたプログラムがＣＰＵ上で動作することで実現され、それぞれの制御等が実行される。また、データ記憶部は磁気ディスク装置あるいはメモリ回路に形成される。
【００７５】
オリエンターチャンバー６５に設けられた膜厚測定器７２は、例えば、光干渉式膜厚測定器であり、被処理基板５３の表面のシリコン酸化膜に白色光を照射し、シリコン酸化膜の反射率を所定の波長領域で測定し、シリコン酸化膜の屈折率ｎおよび消衰係数ｋと膜厚との関係から予め求めた反射率特性を用いて、測定した反射率特性にフィッティングさせ、最もフィッティングした場合をそのときの膜厚とする。なお、予め求めた膜厚に対する反射率特性およびフィッティングのプログラム等は、装置制御部１６の磁気ディスク装置やメモリ回路に記憶される。
【００７６】
ドライエッチング処理装置５０の動作は、装置制御部１６のエッチング制御部により、設定されたＣ4Ｆ6ガス流量、Ｏ2ガス流量、Ｏ2ガス流量、全ガス流量ＲＦ電力、圧力、処理時間、およびそれらの補正係数に基づいて、処理容器内にプラズマが形成され、被処理基板の表面がエッチングされる。
【００７７】
本実施の形態に係るドライエッチング処理装置５０は、エッチング速度を合わせ込むための補正係数を図８に示した手順により補正係数を決定し、その補正係数を設定してエッチング処理を行うことで、所望のエッチング速度、例えば基準装置のエッチング速度に合わせ込むことができる。補正係数の決定手順は図８に示したものと同様であるので説明を省略し、Ｃ4Ｆ6ガス流量に対するエッチング速度の測定手順（図８のＳ１２６）を説明する。
【００７８】
エッチング速度の測定（図８に示すＳ１２６）は、上記試験用基板を下部電極５２に配置し、Ｃ4Ｆ6ガス流量を開始点流量Ｆ1Sに設定してプラズマを形成し、エッチング処理を所定の処理時間行い、次いで、オリエンターチャンバー６５に試験用基板５３を移載してシリコン酸化膜の膜厚を膜厚測定器７２により測定し、処理前の膜厚との差をエッチング量とする。再び処理容器５１に移載して所定の流量を増やしたＣ4Ｆ6ガス流量で同様にエッチング処理を行う。そして上記と同様にして膜厚を測定し、終点流量Ｆ1Eまで繰り返す。そしてそれぞれの流量について得られたエッチング量を単位処理時間当たりのエッチング量に換算し、エッチング速度を求め、エッチング速度特性線を得る。なお、エッチング前の膜厚測定／エッチング処理／エッチング後の膜厚測定を１サイクルとして、１サイクル毎にＣＦ4ガス、Ｏ2ガス、およびＡｒガスからなる混合ガスを処理容器５１に導入してプラズマを形成し、試験用基板のシリコン酸化膜の表面をクリーニングしてもよい。ポリマー堆積による測定誤差を低減することができる。
【００７９】
本実施の形態によれば、エッチング速度の測定を、オリエンターチャンバー６５に設けた膜厚測定器７２により行うことで、Ｃ4Ｆ6ガス流量に対するエッチング速度を容易に測定することができ、合わせ込み作業を軽減することができ、また、合わせ込みにかかる時間も短縮できるので、装置稼働率を向上することができる。
［実施例］
第１の実施の形態に係る実施例を説明する。本実施例は、半導体装置のシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜にエッチング処理によりビアホールを形成する例である。ビアホールは、パターニングされたレジスト膜をマスクとして、層間絶縁膜を貫通しその直下に形成された配線を露出するものであり、層間絶縁膜の膜厚は１７０ｎｍに形成されている。
【００８０】
図１２は本実施例の基準レシピを示す図である。図１２は、第１の実施の形態に係るドライエッチング処理装置と同様のドライエッチング処理装置により基準データを求めた。
【００８１】
図１２を参照するに、実施例のエッチング処理はプロセスガスとして、Ｃ4Ｆ6ガス、Ｏ2ガス、およびＡｒガスを用い、シリコン酸化膜をエッチングするものである。制御パラメータとして、ＲＦ電力Ｗ1、Ｏ2ガス流量Ｑ1、圧力Ｐ1、Ａｒガス流量Ａ1、全ガス流量Ｇ1、Ｃ4Ｆ6ガス流量Ｆ1、Ｃ4Ｆ6ガス流量の開始点流量Ｆ1S、終点流量Ｆ1Eを図に示す設定値とし、基準臨界点Ｃ1（２０ｓｃｃｍ、３４５ｎｍ／ｍｉｎ）、補正係数を求める制御パラメータをＲＦ電力Ｗ1およびＣ4Ｆ6ガス流量Ｆ1として、その変位データは、Ｃ1W＝（０．１ｓｃｃｍ、２．５ｎｍ／ｍｉｎ）、Ｃ1F＝（０．２ｓｃｃｍ、０ｎｍ／ｍｉｎ）であった。
【００８２】
第１の実施の形態に係るドライエッチング処理装置と同様の構成の調整対象となるドライエッチング処理装置に上記の基準レシピを設定し、膜厚１０００ｎｍのシリコン酸化膜を形成したシリコンウェハを用いて、Ｃ4Ｆ6ガス流量に対するエッチング速度を自動測定し、装置臨界点Ｃ1’を検出した。
【００８３】
なお、エッチング速度の測定は、それぞれのＣ4Ｆ6ガス流量に対してエッチング処理時間を２５秒とし、エッチング処理前後にそれぞれ膜厚測定器によりシリコン酸化膜の膜厚を測定した。また、Ｃ4Ｆ6ガス流量の条件を変える毎にＣＦ4ガス、酸素ガス、およびＡｒガスの混合ガスを供給しプラズマを発生させて、シリコン酸化膜の表面のクリーニングを１０秒間行った。
【００８４】
このようにして検出された装置臨界点Ｃ1’が（２１ｓｃｃｍ、３６０ｎｍ／ｍｉｎ）得られ、上記式（１）を本実施例に適用した下記式（３）に、基準臨界点Ｃ1、変位データＣ1WおよびＣ1Fを用いて、β＝６．０、δ＝２．０となり、補正係数は、それぞれ（１＋０．０１×β）-1＝（１＋０．０６）-1、（１＋０．０１×δ）-1＝（１＋０．０２）-1が得られた。
Ｃ1’＝Ｃ1＋βＣ1W＋δＣ1F  …（３）
図１３は、本実施例の装置レシピを示す図である。図１３を参照するに、以上の補正係数の決定手順により得られたエッチング処理の装置レシピは、ＲＦ電力およびＣ4Ｆ6ガス流量について補正係数が得られ、他の制御パラメータには補正係数１が設定された。この装置レシピにより、エッチング速度が３４５ｎｍ／ｍｉｎに合わせ込まれ、直径３００ｍｍのシリコンウェハ上の膜厚１７０ｎｍの層間絶縁膜に配線を露出する多数のビアホールを均一に形成できた。
【００８５】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係るドライエッチング処理装置は、エッチング速度の測定をエッチング処理の際のプラズマ発光を用いて行うことに主な特徴がある。
【００８６】
図１４は、第２の実施の形態に係るドライエッチング処理装置の構成図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００８７】
図１４を参照するに、本発明の第２の実施の形態に係るドライエッチング処理装置８０は、第１の実施の形態に係る膜厚測定器の換わりにプラズマ発光の所定の波長の光強度を検出する発光スペクトルモニタ装置８１を設けた以外は第１の実施の形態と略同様である。
【００８８】
発光スペクトルモニタ装置８１は、プラズマ発光を処理容器の光学窓８１を介して受光する例えばフォトダイオードアレイからなる光検出器８２と、光検出器８２から画像信号を受信して分光し、所定の波長の光強度を検出する分光分析器８３から構成される。
【００８９】
発光スペクトルモニタ装置８１は、エッチング処理の際にエッチングされた膜とプロセスガスとが結合して生成したガスのプラズマ発光を検出する。Ｃ4Ｆ6ガス、Ｏ2ガス、およびＡｒガスのプロセスガスを用いてシリコン酸化膜をエッチングした場合、例えばＣＯの発光を検出する。
【００９０】
本実施の形態に係るドライエッチング処理装置は、第１の実施の形態と同様にして、補正係数を決定して、その補正係数を設定してエッチング処理を行うことで、所望のエッチング速度、例えば基準装置のエッチング速度に合わせ込むことができる。補正係数の決定手順は図８に示したものと同様であるので説明を省略し、Ｃ4Ｆ6ガス流量に対するエッチング速度の測定手順（図８のＳ１２６）を説明する。
【００９１】
図８に示したエッチング速度の測定（Ｓ１２６）では、被処理基板５３のかわりに試験用基板を下部電極５２に配置し、Ｃ4Ｆ6ガス流量を開始点流量Ｆ1Sに設定してプラズマを形成し、Ｃ4Ｆ6ガス流量を所定の時間間隔で所定の流量を階段状に増加させ、これを終点流量Ｆ1Eまで行う。試験用基板は、シリコン基板上にシリコン酸化膜（例えば膜厚２００ｎｍ）とシリコン窒化膜（例えば膜厚３０ｎｍ）を交互に積層した多層膜が形成されているものを用いる。なお、多層膜はこの組み合わせに限定されず、多層膜の一方がエッチング処理の対象となる第１の膜とし、もう一方の第２の膜には、第１の膜から生成されるガスとは異なるガスが生成される膜材料を用いる。
【００９２】
図１５は（Ａ）および（Ｂ）は第２の実施の形態に係るドライエッチング処理装置のエッチング速度の測定方法を説明するための図である。
【００９３】
図１５（Ａ）に示すようにＣ4Ｆ6ガス流量を階段状に増加させながら、エッチング処理を行うと、図１５（Ｂ）に示すＣＯのプラズマ発光の波形が観察される。シリコン窒化膜がエッチングされる際にはＣＯの発光は生じないので、パルス状の波形の各々は、シリコン酸化膜の一層がエッチングされる際のプラズマ発光の波形を示している。各々の波形の時間幅（例えば半値幅）を検出することでシリコン酸化膜１層の除去にかかる処理時間が分かり、エッチング速度を算出することができる。
【００９４】
図１４に戻り、エッチング速度のデータを装置制御部１６に送信し、装置制御部１６の臨界点検出部により臨界点を検出する。
【００９５】
本実施の形態によれば、多層膜の試験用基板を用いて、断続的に生じるプラズマ発光の発光時間を測定することで、エッチング速度を容易に測定でき、補正係数の決定の際の手間を大幅に削減できる。
【００９６】
また、本実施の形態に係るドライエッチング処理装置は、以下のようにしてエッチング速度を検出してもよい。エッチング速度の測定を、図１５に示すドライエッチング処理装置を用いて、試験用基板として表面にシリコン酸化膜が形成されたシリコン基板を使用して、図１５（Ａ）に示すように、Ｃ4Ｆ6ガス流量を階段状に増加させて、所定の波長のプラズマ発光強度を検出する。
【００９７】
図１６は、ドライエッチング処理装置から得られた所定の波長の発光強度とエッチング速度の関係を示す図である。プロセスガスは、例えばＣ4Ｆ6ガス、Ｏ2ガス、およびＡｒガスを用い、Ｏ2ガス流量を２０ｓｃｃｍ、全ガス流量を４００ｓｃｃｍ、圧力を５０ｍＴｏｒｒ、ＲＦ出力を１０００Ｗに設定した例を示している。
【００９８】
図１６を参照するに、本願発明者は、発光波長５１８ｎｍの発光強度がＣ4Ｆ6ガス流量に対して２０ｓｃｃｍで極大値を有し、その極大値は、上述した第２の実施の形態の方法で求めたエッチング速度特性線の臨界点に一致することを見出した。
【００９９】
本変形例では、エッチング速度と発光強度との関係を予め１度だけ求めれば、シリコン酸化膜が形成された試験用基板を用いて、発光強度からエッチング速度を算出することができ、第２の実施の形態よりも容易に臨界点を検出することができる。
【０１００】
なお、上記説明では、Ｃ4Ｆ6ガス、Ｏ2ガス、およびＡｒガスからなるプロセスガスを用いた場合を例に説明したが、Ｏ2ガスの換わりにＮ2ガスを用いてもよく、また、ＣＦ4、ＣＨ2Ｆ2、ＣＨＦ3、ＣＯを用いてもよい。
【０１０１】
図１７は、Ｃ4Ｆ6ガス／Ｎ2ガス／Ａｒガスを用いた場合のエッチング速度とＣ4Ｆ6ガス流量との関係を示す図である。図１７を参照するに、Ｎ2ガスを用いた場合は、エッチング速度特性線が、Ｎ2ガス流量を増加しても、Ｃ4Ｆ6ガス流量が小なる領域では、エッチング速度特性線が略一致し、各々のエッチング速度特性線は臨界点を通る対称線に対して略線対称となり、臨界点の検出がより正確になる。したがって、補正係数による合わせ込みの精度が向上する。
【０１０２】
以上本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【０１０３】
上記の実施の形態では、エッチング処理の被処理膜としてシリコン酸化膜を例に説明したが、シリコン酸化膜に限定されない。被処理膜として、シリコン酸窒化膜、シリコン窒化膜、シロキサンをベースにした無機ＳＯＤ（Ｓｐｉｎ  ｏｎ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）や有機ＳＯＤ材料、ポリアリルエーテル等の有機ポリマー、多孔質膜等の低誘電率（ｌｏｗ−ｋ）膜が挙げられる。これらの被処理膜にプロセスガスとして、ガス流量に対してエッチング速度が極大となる臨界点を生じるガスを用いる場合は本発明を適用できる。さらには、本発明は、半導体装置に限定されず、液晶表示装置、ＥＬ表示装置、プラズマ表示装置等のエッチング処理に適用できることはいうまでもない。
【０１０４】
なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１）  処理容器内にプロセスガスを供給し高周波電力を印加して被処理基板をエッチング処理するドライエッチング処理装置であって、
制御パラメータに基づいてエッチングを制御するエッチング制御手段と、
前記エッチング制御手段により前記被処理基板をエッチング処理するエッチング処理手段と、
前記被処理基板に所定の試験用基板を用いてエッチング速度を測定するエッチング速度測定手段と、
ガス流量に対してエッチング速度が極大となる臨界点を有する第１のプロセスガスを供給し、前記エッチング速度測定手段により該第１のプロセスガスの流量に対するエッチング速度を計測し、検出された臨界点に基づいて制御パラメータの補正を行う制御パラメータ補正手段と、を備えるドライエッチング処理装置。
（付記２）  所定の基準臨界点と、該基準臨界点における制御パラメータの変位に対する基準臨界点の変位データとを予め記憶するデータ記憶部を備え、
前記制御パラメータ補正手段は、前記基準臨界点および変位データを用いて、前記臨界点を基準臨界点との差が略０となるように、前記制御パラメータについて補正係数を算出することを特徴とする付記１記載のドライエッチング処理装置。
（付記３）  前記補正係数を算出する制御パラメータの数に基づいて前記基準臨界点および変位データの数を決定することを特徴とする付記２記載のドライエッチング処理装置。
（付記４）  前記第１のプロセスガスは、炭素原子とフッ素原子とを含む分子からなり、一分子当たりの炭素原子／フッ素原子が０．３以上であることを特徴とする付記１〜３のうち、いずれか一項記載のドライエッチング処理装置。
（付記５）  前記プロセスガスは、前記第１のプロセスガスに加え、酸素ガスまたは窒素ガスからなる第２のプロセスガスを含むことを特徴とする付記１〜４のうち、いずれか一項記載のドライエッチング処理装置。
（付記６）  前記補正係数を算出する前記制御パラメータは、前記第２のプロセスガスの流量、処理容器内圧力、および高周波電力からなる群のうち少なくとも一つと、前記第１のプロセスガスの流量を含むことを特徴とする付記５記載のドライエッチング処理装置。
（付記７）  前記エッチング速度測定手段は、試験用基板に形成された被処理膜の膜厚を測定する膜厚測定器を備えることを特徴とする付記１〜６のうち、いずれか一項記載のドライエッチング処理装置。
（付記８）  前記エッチング速度測定手段は、エッチング処理の際に生じるプラズマ発光を検出する分光分析器を備えることを特徴とする付記１〜６のうち、いずれか一項記載のドライエッチング処理装置。
（付記９）  前記試験用基板は、その表面に前記エッチング処理の対象となる所定の膜厚を有する被処理膜と、該被処理膜と異なる組成からなるダミー膜とが交互に積層された多層膜からなり、
前記分光分析器が、エッチング処理により被処理膜から生成された生成物の発光時間を検出し、該発光時間に基づいてエッチング速度を測定することを特徴とする付記８記載のドライエッチング処理装置。
（付記１０）  前記被処理膜がシリコン酸化膜からなり、ダミー膜がシリコン窒化膜からなり、
前記生成されたラジカルがＣＯであることを特徴とする付記９記載のドライエッチング処理装置。
（付記１１）  前記分光分析器がプラズマ発光の所定の波長の発光強度を検出し、該発光強度に基づいてエッチング速度を測定することを特徴とする付記８記載のドライエッチング処理装置。
（付記１２）  付記１〜１１のうちいずれか一項記載のドライエッチング処理装置を用いて、被処理基板をエッチング処理するエッチング処理工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１３）  前記エッチング処理工程は、前記臨界点における制御パラメータと補正係数を設定してエッチングすることを特徴とする付記１２記載の半導体装置の製造方法。
（付記１４）  前記エッチング処理工程の前に予め前記臨界点を検出し、補正係数を算出することを特徴とする付記１３記載の半導体装置の製造方法。
（付記１５）  ドライエッチング処理装置を用いて被処理基板をエッチング処理するエッチング処理工程を含む半導体装置の製造方法であって、
前記エッチング処理工程は、
前記被処理基板のエッチング処理前に、前記ドライエッチング処理装置に所定の制御パラメータを設定するステップと、該制御パラメータに基づいてガス流量に対してエッチング速度が極大となる臨界点を有する第１のプロセスガスを供給し、試験用基板のエッチング処理をして、第１のプロセスガスの流量に対する試験用基板のエッチング速度を計測するステップと、該臨界点を検出するステップと、該臨界点に基づいて補正係数を算出するステップと、
次いで、前記ドライエッチング処理装置に前記臨界点における制御パラメータおよび補正係数を設定するステップと、前記被処理基板をエッチング処理するステップとを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明に係るドライエッチング処理装置の基本構成図である。
【図２】本発明に係るドライエッチング処理装置の装置制御部の機能構成を示す図である。
【図３】エッチング速度とＣ4Ｆ6ガス流量との関係を示す図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、Ｏ2ガス流量、Ａｒガス流量、ＲＦ電力、圧力がそれぞれ変化した場合のエッチング速度とＣ4Ｆ6ガス流量との関係を示す図である。
【図５】基準レシピを決定する手順を示すフローチャートである。
【図６】第１の基準臨界点の変位データを示す図である。
【図７】基準レシピの一例を示す図である。
【図８】調整対象のドライエッチング処理装置の制御パラメータの補正係数を求める手順を示すフローチャートである。
【図９】調整対象のドライエッチング処理装置の臨界点と基準臨界点との関係を示す図である。
【図１０】ドライエッチング処理装置の装置レシピの例を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係るドライエッチング処理装置の構成図である。
【図１２】第１の実施の形態に係る実施例の基準レシピを示す図である。
【図１３】第１の実施の形態に係る実施例の装置レシピを示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係るドライエッチング処理装置の構成図である。
【図１５】（Ａ）および（Ｂ）は第２の実施の形態に係るドライエッチング処理装置のエッチング速度の測定方法を説明するための図である。
【図１６】第２の実施の形態に係るドライエッチング処理装置から得られた所定の波長の発光強度とエッチング速度の関係を示す図である。
【図１７】Ｃ4Ｆ6ガス／Ｎ2ガス／Ａｒガスを用いた場合のエッチング速度とＣ4Ｆ6ガス流量との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１１、５１    処理容器
１２    圧力制御部
１３    ＲＦ電力制御部
１４    プロセスガス流量制御部
１５    エッチング速度測定部
１６    装置制御部
１８、５２  下部電極
１９、５３    基板
２０、５４    上部電極
２１    放電部
３１    制御パラメータ入力部
３２    制御パラメータ設定部
３３    補正係数設定部
３４    エッチング制御部
３５    補正係数算出部
３６    エッチング速度測定制御部
３７    臨界点検出部
３８    補正係数演算部
３９    変位データ測定制御部
４０    データ記憶部
４１    制御パラメータ記憶部
４２    補正係数記憶部
４３    基準レシピ記憶部
４７    装置臨界点記憶部
５０、８０    ドライエッチング処理装置
５５    ＲＦ電源
５６    ガス導入管
５８    マスフローメータ
５９    圧力計
６０    自動圧力制御バルブ
６１、７０    排気ポンプ
６５    オリエンターチャンバー
６６    回転載置台
６８    ローダー／アンローダー
６９    ゲートバルブ
７１    オリエンター
７２    膜厚測定器
８１    発光スペクトルモニタ装置
８２    光検出器
８３    分光分析器
８４    光学窓
【図１】
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【図２】
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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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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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１７】
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