(57)【要約】【課題】  シリコン酸化膜を，高いエッチング選択性と高いエッチングレートでエッチングする。【解決手段】  基板が収容された処理室内に，不飽和型のフッ化炭素系ガスから成る主ガスと，直鎖飽和型のＣｘＦ（２ｘ+２）（ｘは５以上の整数）で示されるフッ化炭素系ガスから成る添加ガスを含有するエッチングガスを導入する。そして，処理室内にプラズマを生成してプラズマ雰囲気を形成し，当該プラズマ雰囲気の下で処理室内の基板上のシリコン酸化膜をエッチングする。【選択図】  図１
2006049771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された酸化膜をエッチングするためのエッチングガスであって，
不飽和型のフッ化炭素系ガスから成る主ガスと，直鎖飽和型のＣｘＦ（２ｘ+２）（ｘは５以上の自然数）で示されるフッ化炭素系ガスから成る添加ガスを含有していることを特徴とする，エッチングガス。
【請求項２】
前記添加ガスは，Ｃ５Ｆ１２ガス，Ｃ６Ｆ１４ガス又はＣ７Ｆ１６ガスのいずれかのガスから成ることを特徴とする，請求項１に記載のエッチングガス。
【請求項３】
基板上に形成された酸化膜をエッチングするためのエッチングガスであって，
不飽和型のフッ化炭素系ガスから成る主ガスと，環状飽和型のＣｘＦ２Ｘ（ｘは，５以上の自然数）で示されるフッ化炭素系ガスから成る添加ガスを含有していることを特徴とする，エッチングガス。
【請求項４】
前記添加ガスは，Ｃ５Ｆ１０ガス又はＣ６Ｆ１２ガスのいずれかかのガスから成ることを特徴とする，請求項３に記載のエッチングガス。
【請求項５】
前記主ガスは，Ｃ５Ｆ８ガス又はＣ４Ｆ６ガスのいずれかのガスから成ることを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載のエッチングガス。
【請求項６】
前記主ガスは，環状不飽和型のフッ化炭素系ガスから成ることを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載のエッチングガス。
【請求項７】
前記主ガスは，Ｃ６Ｆ６ガス又はＣ７Ｆ８ガスのいずれかのガスから成ることを特徴とする，請求項６に記載のエッチングガス。
【請求項８】
基板上に形成された酸化膜をエッチングするエッチング方法であって，
不飽和型のフッ化炭素系ガスから成る主ガスと，直鎖飽和型のＣｘＦ（２ｘ+２）（ｘは５以上の自然数）で示されるフッ化炭素系ガスから成る添加ガスを含有するエッチングガスを処理室内に導入し，プラズマ雰囲気の下で当該処理室内の基板上の酸化膜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９】
前記添加ガスは，Ｃ５Ｆ１２ガス，Ｃ６Ｆ１４ガス又はＣ７Ｆ１６ガスのいずれかのガスから成ることを特徴とする，請求項８に記載のエッチング方法。
【請求項１０】
基板上に形成された酸化膜をエッチングするエッチング方法であって，
不飽和型のフッ化炭素系ガスから成る主ガスと，環状飽和型のＣｘＦ２Ｘ（ｘは，５以上の自然数）で示されるフッ化炭素系ガスから成る添加ガスを含有するエッチングガスを処理室内に導入し，プラズマ雰囲気の下で当該処理室内の基板上の酸化膜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１１】
前記添加ガスは，Ｃ５Ｆ１０ガス又はＣ６Ｆ１２ガスのいずれかのガスから成ることを特徴とする，請求項１０に記載のエッチング方法。
【請求項１２】
前記主ガスは，Ｃ５Ｆ８ガス又はＣ４Ｆ６ガスのいずれかのガスから成ることを特徴とする，請求項８〜１１のいずれかに記載のエッチング方法。
【請求項１３】
前記主ガスは，環状不飽和型のフッ化炭素系ガスから成ることを特徴とする，請求項８〜１１のいずれかに記載のエッチング方法。
【請求項１４】
前記主ガスは，Ｃ６Ｆ６ガス又はＣ７Ｆ８ガスのいずれかのガスから成ることを特徴とする，請求項１３に記載のエッチング方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載のエッチングガスの評価方法であって，
質量分析計により，エッチングガスを所定の電子エネルギで複数のフッ化炭素イオンに分解して，エッチング時にエッチングガスから生成されるフッ化炭素イオンの種類と当該各フッ化炭素イオンの組成比を検出する工程と，
当該検出された各フッ化炭素イオンの有する質量Ｍ，フッ素原子数ＮＦ及び組成比Ｐから，エッチング時における各フッ化炭素イオンのフッ素原子の単位時間あたりの基板への衝突量の程度を示す，Ｐ×ＮＦ/（Ｍ）０．５で表される数値を算出する工程と，
前記算出された各フッ化炭素イオンについての前記数値を総て積算する工程と，
前記数値の積算値に基づいて，前記エッチングガスを用いたエッチングのエッチングレートを評価する工程と，を有することを特徴とする，エッチングガスの評価方法。
【請求項１６】
前記検出された各フッ化炭素イオンの有する質量Ｍ，炭素原子数ＮＣ及び組成比Ｐから，エッチング時における各フッ化炭素イオンの炭素原子の単位時間あたりの基板への衝突量の程度を示す，Ｐ×ＮＣ/（Ｍ）０．５で表される数値を算出する工程と，
前記算出された各フッ化炭素イオンについての前記数値を総て積算する工程と，
前記数値の積算値に基づいて，前記エッチングガスを用いたエッチングのエッチング選択性を評価する工程と，をさらに有することを特徴とする，請求項１５に記載のエッチングガスの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，基板上の酸化膜をエッチングするためのエッチングガスと，そのエッチングガスを用いたエッチング方法と，エッチングガスの評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィ技術を用いた半導体デバイスの製造プロセスにおいては，例えば絶縁膜などに用いられるシリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）のエッチングが行われている。このシリコン酸化膜のエッチングは，例えば平行平板型のプラズマ処理装置において，プラズマ雰囲気の下エッチングガスをイオン化し，シリコン酸化膜を化学的に反応させることによって行われている。
【０００３】
シリコン酸化膜のエッチングに用いるエッチングガスとしては，化学式がＣｘＦｙ（Ｘ，Ｙは自然数）で示されるフッ化炭素系ガスが一般的であり，従来は，ＣＦ４，Ｃ４Ｆ８などの炭素原子数が少ない低次の飽和型のものが広く用いられていた。しかし，近年では，エッチングガスとしてＣ４Ｆ６などの不飽和型のものが用いられ始めている（例えば，参考文献１参照。）。この不飽和型のエッチングガスは，従来のものに比べて分子が分解され難く，ポリマー化し易いことから，例えばシリコン酸化膜のマスク表面に保護膜として堆積し，高いエッチング選択性を得ることができる。
【０００４】
しかしながら，Ｃ４Ｆ６などの不飽和型のエッチングガスを用いた場合，従来のＣＦ４などに比べて，炭素原子に対するフッ素原子の割合が減り，フッ素原子の絶対量が減っているため，エッチング時のエッチングレートが低下していた。枚葉式のエッチング装置が主流となっている近年において，エッチングレートが低いと，半導体デバイスの生産性が著しく低下することになる。
【０００５】
【特許文献１】特開平６-２７５５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，シリコン酸化膜などの酸化膜のエッチングを，高いエッチング選択性を維持しつつ，高いエッチングレートで行うことができるエッチングガスと，そのエッチングガスを用いたエッチング方法と，エッチングガスの評価方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために，本発明は，基板上に形成された酸化膜をエッチングするためのエッチングガスであって，不飽和型のフッ化炭素系ガスから成る主ガスと，直鎖飽和型のＣｘＦ（２ｘ+２）（ｘは５以上の自然数）で示されるフッ化炭素系ガスから成る添加ガスを含有していることを特徴とする。
【０００８】
発明者の検証によれば，不飽和型のフッ化炭素系ガスから成る主ガスに，直鎖飽和型のＣｘＦ（２ｘ+２）（ｘは５以上の整数）で示されるフッ化炭素系ガスから成る添加することによって，高いエッチング選択性を維持しながら，エッチングレートを向上できることが確認されている。なお，前記添加ガスは，Ｃ５Ｆ１２ガス，Ｃ６Ｆ１４ガス又はＣ７Ｆ１６ガスのいずれかのガスから構成されていてもよい。
【０００９】
別の観点による本発明は，基板上に形成された酸化膜をエッチングするためのエッチングガスであって，不飽和型のフッ化炭素系ガスから成る主ガスと，環状飽和型のＣｘＦ２Ｘ（ｘは，５以上の自然数）で示されるフッ化炭素系ガスから成る添加ガスを含有していることを特徴とする。
【００１０】
発明者の検証によれば，不飽和型のフッ化炭素系ガスから成る主ガスに，環状飽和型のＣｘＦ２Ｘ（ｘは，５以上の整数）で示されるフッ化炭素系ガスから成る添加ガスを加えることによって，高いエッチング選択性を維持しながら，エッチングレートを向上できることが確認されている。また，直鎖飽和型のフッ化炭素系ガスを添加する場合と比べても，エッチング選択性をさらに上げることができる。なお，前記添加ガスは，Ｃ５Ｆ１０ガス又はＣ６Ｆ１２ガスのいずれかのガスから構成されていてもよい。
【００１１】
前記主ガスは，Ｃ５Ｆ８ガス又はＣ４Ｆ６ガスのいずれかのガスから構成されていてもよい。なお，Ｃ５Ｆ８ガスには，環状のｃ-Ｃ５Ｆ８ガス，直鎖状の1,3-Ｃ５Ｆ８ガス及び2-Ｃ５Ｆ８ガスが含まれる。また，Ｃ４Ｆ６ガスには，環状のｃ-Ｃ４Ｆ６ガス，直鎖状の1,3-Ｃ４Ｆ６ガス及び2-Ｃ４Ｆ６ガスが含まれる。
【００１２】
前記主ガスは，環状不飽和型のフッ化炭素系ガスから構成されていてもよく，その主ガスは，Ｃ６Ｆ６ガス又はＣ７Ｆ８ガスのいずれかのガスから構成されていてもよい。
【００１３】
別の観点による本発明は，基板上に形成された酸化膜をエッチングするエッチング方法であって，不飽和型のフッ化炭素系ガスから成る主ガスと，直鎖飽和型のＣｘＦ（２ｘ+２）（ｘは５以上の整数）で示されるフッ化炭素系ガスから成る添加ガスを含有するエッチングガスを処理室内に導入し，プラズマ雰囲気の下で当該処理室内の基板上の酸化膜をエッチングすることを特徴とする。
【００１４】
かかる場合，高いエッチング選択比を維持しながら，エッチングレートを向上できる。なお，前記添加ガスは，Ｃ５Ｆ１２ガス，Ｃ６Ｆ１４ガス又はＣ７Ｆ１６ガスのいずれかのガスから構成されていてもよい。
【００１５】
別の観点による本発明は，基板上に形成された酸化膜をエッチングするエッチング方法であって，不飽和型のフッ化炭素系ガスから成る主ガスと，環状飽和型のＣｘＦ２Ｘ（ｘは，５以上の整数）で示されるフッ化炭素系ガスから成る添加ガスを含有するエッチングガスを処理室内に導入し，プラズマ雰囲気の下で当該処理室内の基板上の酸化膜をエッチングすることを特徴とする。
【００１６】
高いエッチング選択性を維持しながら，エッチングレートを向上できる。また，エッチング選択性をさらに上げることができる。なお，前記添加ガスは，Ｃ５Ｆ１０ガス又はＣ６Ｆ１２ガスのいずれかのガスから構成されていてもよい。
【００１７】
前記主ガスは，Ｃ５Ｆ８ガス又はＣ４Ｆ６ガスのいずれかのガスから構成されていてもよい。また，前記主ガスは，環状不飽和型のフッ化炭素系ガスから構成されていてもよく，その主ガスは，Ｃ６Ｆ６ガス又はＣ７Ｆ８ガスのいずれかのガスから構成されていてもよい。
【００１８】
別の観点による本発明によれば，請求項１〜１４のいずれかに記載のエッチングガスの評価方法であって，質量分析計により，エッチングガスを所定の電子エネルギで複数のフッ化炭素イオンに分解して，エッチング時にエッチングガスから生成されるフッ化炭素イオンの種類と当該各フッ化炭素イオンの組成比を検出する工程と，当該検出された各フッ化炭素イオンの有する質量Ｍ，フッ素原子数ＮＦ及び組成比Ｐから，エッチング時における各フッ化炭素イオンのフッ素原子の単位時間あたりの基板への衝突量の程度を示す，Ｐ×ＮＦ/（Ｍ）０．５で表される数値を算出する工程と，前記算出された各フッ化炭素イオンについての前記数値を総て積算する工程と，前記数値の積算値に基づいて，前記エッチングガスを用いたエッチングのエッチングレートを評価する工程と，を有することを特徴とするエッチングガスの評価方法が提案される。なお，前記「組成比」は，生成されたフッ化炭素イオン全体のイオン数に対して各フッ化炭素イオンが占める割合を示している。
【００１９】
本発明によれば，エッチングガスを評価するにあたり，実際にエッチング装置において処理を行わなくても，エッチングガスの評価を行うことができる。その結果，エッチングガスの開発に要する時間や費用を低減し，エッチングガスの開発を効率的に行うことができる。
【００２０】
前記エッチングガスの評価方法は，前記検出された各フッ化炭素イオンの有する質量Ｍ，炭素原子数ＮＣ及び組成比Ｐから，エッチング時における各フッ化炭素イオンの炭素原子の単位時間あたりの基板への衝突量の程度を示す，Ｐ×ＮＣ/（Ｍ）０．５で表される数値を算出する工程と，前記算出された各フッ化炭素イオンについての前記数値を総て積算する工程と，前記数値の積算値に基づいて，前記エッチングガスを用いたエッチングのエッチング選択性を評価する工程と，をさらに有していてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば，酸化膜のエッチングにおいて，高いエッチング選択比を維持しながら，エッチングレートを上げることができるので，例えば半導体デバイスの生産性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本発明にかかるエッチング方法が実施されるプラズマエッチング装置１の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【００２３】
図１に示すように，プラズマエッチング装置１は，例えば上面が開口し有底円筒状の処理容器２を備えている。処理容器２は，接地されている。処理容器２内の中央部には，ウェハＷを載置する載置台を兼ねた上下動自在な下部電極３が設けられている。下部電極３の上部には，高圧直流電源４に接続された静電チャック５が設けられており，この静電チャック５によってウェハを下部電極３上に保持できる。下部電極３は，内部に埋め込まれたヒータや温度測定部材などからなる温度調節機構（図示せず）により所定温度に維持できる。さらに，下部電極３には，整合器６を介してイオン引き込み用の第１の高周波電源７が接続されている。
【００２４】
下部電極３の載置面と対向する処理容器２の天井部には，例えば略円盤形状の上部電極１０が配置されている。上部電極１０と処理容器２との間には，環状に絶縁体１１が介装され，上部電極１０と処理容器２とは電気的に絶縁されている。上部電極１０には，整合器１２を介してプラズマ生成用の第２の高周波電源１３が接続されている。
【００２５】
なお，上部電極１０には，第２の高周波電源１３から例えば３０ＭＨｚ以上の高周波電力が供給される。また，下部電極３には，第１の高周波電源７から例えば第２の高周波電源１３の高周波電力の周波数よりも低い，例えば１〜３０ＭＨｚ程度の高周波電力が供給される。
【００２６】
上部電極１０の下面には，処理容器２内にエッチングガスを吐出するための多数のガス吐出孔１０ａが形成されている。ガス吐出孔１０ａは，上部電極１０の上面に接続されたガス供給管２０に連通している。ガス供給管２０には，例えば３つの第１〜第３のガス供給系２１，２２，２３が接続されている。各ガス供給系２１，２２，２３は，それぞれの開閉バルブ２４，２５，２６，マスフローコントローラ２７，２８，２９を介して，各々のガス供給源３０，３１，３２に連通している。本実施の形態においては，第１のガス供給系２１からは，主ガスとして，不飽和型のフッ化炭素系ガス，例えばｃ−Ｃ５Ｆ８ガスが供給できる。第２のガス供給系２２からは，添加ガスとして，直鎖飽和型のＣｘＦ（２ｘ+２）（ｘは５以上の自然数）で示されるフッ化炭素系ガス，例えばＣ５Ｆ１２ガスが供給できる。さらに第３のガス供給系２３からは，希ガス，例えばＨｅガスが供給できる。なお，ｃ−Ｃ５Ｆ８ガスは，図２（ａ）に示す構造式を有するものであり，Ｃ５Ｆ１２ガスは，図２（ｂ）に示す構造式を有するものである。
【００２７】
処理容器２の下部には，排気機構（図示せず）に通じる排気管３０が接続されている。排気管３０を介して処理容器２内を真空引きすることで，処理容器２内を所定の圧力に維持できる。
【００２８】
次に，以上のように構成されたプラズマエッチング装置１で行われるエッチング処理を，例えばウェハＷ上に形成されたシリコン酸化膜をエッチングする場合を例に採って説明する。先ず，ウェハＷが処理容器２内に搬入され，下部電極３上に載置されると，静電チャック５により吸着保持される。次に，排気管３０から処理容器２内の雰囲気が排気され，ガス吐出孔１０ａから所定のエッチングガスが給気される。処理容器２内は，所定の真空度，例えば４Ｐａ（３０ｍＴｏｒｒ）程度に設定，維持される。
【００２９】
ガス吐出孔１０ａから給気されるエッチングガスは，各ガス供給系２１，２２，２３からの供給されるｃ−Ｃ５Ｆ８ガス，Ｃ５Ｆ１２ガス及びＨｅガスにより構成され，例えばｃ−Ｃ５Ｆ８ガスとＣ５Ｆ１２ガスの流量比が１対０．５〜１に設定されている。
【００３０】
処理容器２内が所定の真空度になると，例えば第１の高周波電源７により，下部電極３にイオン引き込み用の例えば１３．５６ＭＨｚ，２ｋＷの高周波電力が印加され，第２の高周波電源１３により，上部電極１０にプラズマ生成用の例えば６０ＭＨｚ，２ｋＷの高周波電力が印加される。これにより，処理容器２内にプラズマが生成され，エッチングガスがイオン化して，ウェハＷ上のシリコン酸化膜がエッチングされる。所定時間経過後，高周波電力の供給とエッチングガスの供給が停止され，ウェハＷが処理容器２内から搬出されて，一連のエッチング処理が終了する。
【００３１】
本実施の形態のように，主ガスの不飽和型のｃ-Ｃ５Ｆ８ガスに，直鎖飽和型の高次のＣ５Ｆ１２ガスを添加してエッチングを行った場合，発明者のシミュレーションによると，図３に示すように添加ガスを使用しない場合に比べて，エッチングレートが１２６％上昇することが確認された。また，この場合，同じ直鎖飽和型であるがフッ素原子が少ない低次のＣ３Ｆ８ガスを添加した場合に比べても，エッチングレートが８％上昇することが確認された。また，上記Ｃ５Ｆ１２ガスに代えて同じく直鎖飽和型でフッ素原子が多いＣ６Ｆ１４ガスを添加した場合，添加ガスを使用しない場合に比べて，エッチレートが１３３％上昇し，低次のＣ３Ｆ８ガスに比べて１４％上昇することが確認された。また，主ガスとして，不飽和型で炭素の割合が高いｃ-Ｃ５Ｆ８ガスが用いられるので，例えばｃ-Ｃ５Ｆ８から生成されたポリマーがシリコン酸化膜のマスクの表面に堆積して，高いエッチング選択性が維持される。
【００３２】
したがって，シリコン酸化膜をエッチングする場合において，主ガスとしてのｃ-Ｃ５Ｆ８ガスに，Ｃ５Ｆ１２ガス又はＣ６Ｆ１４ガスを添加することによって，高いエッチング選択性を維持しながら，エッチングレートを飛躍的に向上できる。
【００３３】
なお，上記例では，添加ガスがＣ５Ｆ１２ガスやＣ６Ｆ１４ガスであったが，それ以外の，Ｃ７Ｆ１６ガスなどの直鎖飽和型のＣｘＦ（２Ｘ+２）（Ｘは７以上の自然数）で示されるフッ化炭素系ガスであってもよい。かかるフッ化炭素系ガスもＣ５Ｆ１２ガスやＣ６Ｆ１４ガスと同様の性質を有するので，添加ガスとして用いた場合に，上記実施の形態と同様に高いエッチングレートが得られる。
【００３４】
また，上記実施の形態において，エッチングガスの主ガスとしてｃ-Ｃ５Ｆ８ガス以外の1,3-Ｃ５Ｆ８ガスや2-Ｃ５Ｆ８ガスのＣ５Ｆ８ガスを用いても同様の効果が得られる。また，Ｃ５Ｆ８ガスに代えて，その他の不飽和型のフッ化炭素系ガス，例えばＣ４Ｆ６ガスを用いても同様の効果が得られる。この際，Ｃ４Ｆ６ガスは，環状のｃ-Ｃ４Ｆ６ガス，直鎖状の1,3-Ｃ４Ｆ６ガス及び2-Ｃ４Ｆ６ガスであってもよい。
【００３５】
上記実施の形態において，エッチング時に第３のガス供給系２３から処理容器２内にＨｅガスを供給していたが，他の希ガス，例えばＮｅガス，Ａｒガス，Ｘｅガスを供給してもよい。また，希ガスに代えて酸素ガスや不活性ガスを供給してもよい。
【００３６】
以上の実施の形態では，添加ガスが直鎖飽和型のＣｘＦ（２Ｘ+２）（Ｘは５以上の自然数）で示されるフッ化炭素系ガスであったが，環状飽和型のＣｘＦ（２Ｘ）（Ｘは５以上の自然数）で示されるフッ化炭素系ガスであってもよい。発明者によるシミュレーションによれば，図４に示すように例えば添加ガスとして，環状飽和型のｃ-Ｃ５Ｆ１０ガス，ｃ-Ｃ６Ｆ１２ガスを用いた場合，上記直鎖飽和型のＣ５Ｆ１２ガス，Ｃ６Ｆ１４ガスの場合と比べて，同程度のエッチングレートを維持しつつ，さらに高いエッチング選択性が得られることが確認された。このように，添加ガスとして環状飽和型のＣｘＦ（２Ｘ）（Ｘは５以上の自然数）で示されるフッ化炭素系ガスを用いた場合，さらに高いエッチング選択性を実現できる。
【００３７】
上記実施の形態において，主ガスは，不飽和型のＣ５Ｆ８ガスであったが，主ガスがさらに高次，例えば炭素原子の数が６以上の環状不飽和型のフッ化炭素系ガスであってもよい。発明者によるシミュレーションによれば，図４に示すように例えば主ガスとして環状不飽和型のｃ-Ｃ６Ｆ６ガス，ｃ-Ｃ７Ｆ８ガスを用いた場合，上記不飽和型のＣ５Ｆ８ガスの場合と比べて，同程度のエッチングレートを維持しつつ，より高いエッチング選択性が得られることが確認された。このように，主ガスとして高次の環状不飽和型のフッ化炭素系ガスを用いた場合，さらにエッチング選択性を向上できる。なお，エッチングレートとエッチング選択性を総合的に考慮した場合，例えば図４から，主ガスとしてＣ７Ｆ８ガスを用い，添加ガスとしてＣ６Ｆ１４ガスを用いる組み合わせであってもよい。
【００３８】
ところで，以上の実施の形態では，シミュレーションにより各エッチングガスのエッチングレートやエッチング選択性が確認されている。従来，新しいエッチングガスの評価を行う場合，実際のエッチング装置において新しいエッチングガスを用いてエッチング処理を行い，そのデータを蓄積することによって評価していた。しかしながら，その都度エッチング装置を用いて実験を行うと，時間が掛かり，またそのエッチングガスの評価が悪かった場合には，その実験時間が無駄になっていた。さらに，エッチングガスを開発するのに必ずエッチング装置などの実験設備が必要であった。そこで，かかる問題を解決するために，シミュレーションによる新しいエッチングガスの評価方法を提案する。以下，当該エッチングガスの評価方法について説明する。図５は，かかる評価方法のフローである。
【００３９】
先ず，図６に示す質量分析計１００において，評価対象であるエッチングガスに所定の電子エネルギが与えられ，エッチングガスが複数のフッ化炭素イオンに分離され質量スペクトルが測定される（図５のＳ１）。これにより，エッチング時にエッチングガスから生成されるフッ化炭素イオンの種類と，その組成比が検出される。この際，質量分析計１００においては，エッチングガスに対し例えばエッチング時のプラズマ内の電子エネルギに近似した，例えば１０〜１００ｅＶ程度の電子エネルギが与えられる。
【００４０】
例えば評価対象のエッチングガスがＣ２Ｆ６ガスの場合，例えば図７に示すような質量スペクトルが得られ，ＣＦ+，ＣＦ２+，ＣＦ３+，Ｃ２Ｆ５+の４つのフッ化炭素イオンが特定される。また，各フッ化炭素イオンＣＦ+，ＣＦ２+，ＣＦ３+，Ｃ２Ｆ５+の組成比ＰＸ（ＣＦ+：Ｐ１，ＣＦ２+：Ｐ２，ＣＦ３+：Ｐ３，Ｃ２Ｆ５+：Ｐ４）が検出される。
【００４１】
次に，図６に示すように質量分析計１００により特定されたフッ化炭素イオンのデータがコンピュータ１０１に入力される。コンピュータ１０１では，各フッ化炭素イオンの質量Ｍ（分子量），フッ素原子数ＮＦ及び組成比ＰＸに基づいて，各フッ化炭素イオンについてのフッ素原子の単位時間当たりのウェハＷへの衝突量の程度を示す所定の数値ＨＦが算出される（図５のＳ２）。
【００４２】
各フッ化炭素イオンのフッ素原子の衝突量ＨＦＳ自体は，各イオンのフッ素原子数ＮＦ，組成比ＰＸ及び各フッ化炭素イオンの速度Ｖの積，つまりＨＦＳ＝ＰＸ×ＮＦ×Ｖで表すことができる。各フッ化炭素イオンの速度Ｖは，運動エネルギの式（ｅ＝１/２×ＭＶ２）から，Ｖ＝（２ｅ/Ｍ）（０．５）で表すことができる。したがって，衝突量ＨＦＳは，ＨＦＳ＝ＰＸ×ＮＦ×Ｖ＝ＰＸ×ＮＦ×（２ｅ/Ｍ）（０．５）で表すことができる。イオン入射エネルギを一定とすると，各フッ化炭素イオンの速度Ｖは，１/Ｍ（0.5）に比例するので，衝突量ＨＦＳ∝ＰＸ×ＮＦ/（Ｍ）（0.5）の関係が成立する。この結果，衝突量ＨＦＳの程度を示す数値ＨＦを，ＨＦ＝ＰＸ×ＮＦ/（Ｍ）（0.5）∝ＨＦＳで表すことができる。
【００４３】
例えば，図７に示すようにＣ２Ｆ６ガスの場合，ＣＦ+は質量が３１でフッ素原子数が１，ＣＦ２+は質量が５０でフッ素原子数が２，ＣＦ３+は質量が６９でフッ素原子数が３，Ｃ２Ｆ５+は質量が１１９でフッ素原子数は５である。したがって，各フッ化炭素イオンの単位時間当たりのウェハＷへの数値ＨＦは，各フッ化炭素イオンのイオンエネルギが等しいと仮定した場合，相対的にそれぞれＰ１×１/（３１）（0.5），Ｐ２×２/（５０）（0.5），Ｐ３×３/（６９）（0.5），Ｐ４×５/（１１９）（0.5）で表すことができる。
【００４４】
次に，各フッ化炭素イオンの数値ＨＦを総て積算する（図５のＳ３）。例えば上述のＣ２Ｆ６ガスの場合，積算合計値ＨＦＴは，例えばＰ１×１/（３１）（0.5）+Ｐ２×２/（５０）（0.5）+Ｐ３×３/（６９）（0.5）+Ｐ４×５/（１１９）（0.5）となる。この積算合計値ＨＦＴは，エッチングガス全体のフッ化炭素イオンについてのフッ素原子のウェハＷへの総衝突量の程度を示すものであり，フッ素原子の総衝突量に依存するエッチングレートについて評価する指標となる。積算合計値ＨＦＴに基づいて，他のエッチングガスの積算合計値との関係でエッチングレートを評価する（図５のＳ４）。
【００４５】
また，質量分析計１００において特定された各フッ化炭素イオンの質量Ｍ，組成比ＰＸ及び炭素原子数ＮＣ基づいて，コンピュータ１０１において，各フッ化炭素イオンについての炭素原子の単位時間当たりのウェハＷへの衝突量の程度を示す数値ＨＣが算出される（図５のＳ６）。衝突量ＨＣＳは，上述したフッ素原子の場合と同様にＨＣＳ＝ＰＸ×ＮＣ×Ｖ＝ＰＸ×ＮＣ×（２ｅ/Ｍ）（０．５）で表すことができるので，数値ＨＣは，ＨＣ＝ＰＸ×ＮＣ/（Ｍ）（0.5）∝ＨＣＳで表すことができる。
【００４６】
例えば，図７に示すＣ２Ｆ６ガスの場合，ＣＦ+，ＣＦ２+，ＣＦ３+の炭素原子数は１，Ｃ２Ｆ５+の炭素原子数は２であるので，数値ＨＣは，それぞれＰ１×１/（３１）（0.5），Ｐ２×１/（５０）（0.5），Ｐ３×１/（６９）（0.5），Ｐ４×２/（１１９）（0.5）で表すことができる。
【００４７】
次に，各フッ化炭素イオンの数値ＨＣを総て積算する（図５のＳ６）。例えばＣ２Ｆ６ガスの場合，積算合計値ＨＣＴは，Ｐ１×１/（３１）（0.5）+Ｐ２×１/（５０）（0.5）+Ｐ３×１/（６９）（0.5）+Ｐ４×２/（１１９）（0.5）となる。この積算合計値ＨＣＴは，エッチングガス全体のフッ化炭素イオンについての炭素原子のウェハＷへの総衝突量の程度を示すものであり，炭素原子の総衝突量に依存するエッチング選択性について評価する指標となる。積算合計値ＨＣＴに基づいて，他のエッチングガスの積算合計値との関係でエッチング選択性を評価する（図５のＳ７）。
【００４８】
図８は，上記評価方法を用いて算出したエッチングレートを示す積算合計値ＨＦＴと，実際に実験を行って得た実験値との関係を示すグラフである。図８に示すように複数のフッ化炭素系ガスの積算合計値ＨＦＴと実験値が比例関係にあり，積算合計値ＨＦＴと実験値が対応していることが確認できる。したがって，積算合計値ＨＣＴを算出し評価することによって，エッチングレートを正確に評価できる。また，図９は，上記評価方法を用いて算出した積算合計値ＨＣＴと，被エッチング膜上のフォトレジスト膜のエッチングレートの実験値との関係を示すグラフである。フォトレジスト膜のエッチングレートが低くなると，被エッチング膜のエッチング選択性が向上するので，フォトレジスト膜のエッチングレートの実験値は，実際の被エッチング膜のエッチング選択性に反比例する。図９に示すように，上記評価方法を用いて算出した積算合計値ＨＣＴと，フォトレジスト膜のエッチングレートの実験値が反比例しているので，積算合計値ＨＣＴと実際のエッチング選択性が１対１で対応し比例関係にあることが確認できる。したがって，積算合計値ＨＣＴを算出し評価することによって，エッチング選択性を正確に評価できる。
【００４９】
なお，上記エッチングガスの評価方法は，評価対象がフッ化炭素系ガスに限られず，他のエッチングガスの評価方法に適用できる。つまり，エッチングガスの評価方法は，質量分析計により，エッチングガスを所定の電子エネルギで複数のイオンに分解して，エッチング時にエッチングガスから生成されるイオンの種類とその組成比を検出する工程と，当該検出された各イオンの質量Ｍ，組成比Ｐ及び各イオンを構成しエッチングレートに影響を与える所定の元素の原子数ＮIから，エッチング時における各イオンの前記所定の元素の単位時間あたりの基板への衝突量の程度を表す，Ｐ×ＮI/（Ｍ）０．５で表される数値を算出する工程と，前記算出された各イオンについての前記数値を総て積算する工程と，前記数値の積算値に基づいて，前記エッチングガスを用いたエッチングのエッチングレートを評価する工程と，を有するものであってもよい。
【００５０】
また，前記エッチングガスの評価方法は，前記検出された各イオンの質量Ｍ，その組成比Ｐ及び当該各イオンを構成しエッチング選択性に影響を与える他の元素の原子数ＮIIから，エッチング時における各イオンの前記他の元素の単位時間あたりの基板への衝突量の程度を表す，Ｐ×ＮII/（Ｍ）０．５で表される数値を算出する工程と，前記算出された各イオンについての前記数値を総て積算する工程と，前記数値の積算値に基づいて，前記エッチングガスを用いたエッチングのエッチング選択性を評価する工程と，をさらに有するものであってもよい。例えばＮＨ３などによる有機材料のエッチングガスの評価方法にも適用できる。
【００５１】
以上，本発明の実施の形態の一例について説明したが，本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば本実施の形態で記載したエッチング方法は，半導体ウェハをエッチングするものであったが，本発明は，ウェハ以外に，ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用基板，フォトマスク用のガラス基板等の他の基板のエッチング方法にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は，酸化膜に対してエッチングを行う場合であって，高いエッチング選択性を維持しながらエッチングレートを向上する際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施の形態におけるプラズマエッチング装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図２】主ガスとして用いられるｃ−Ｃ５Ｆ８ガスと添加ガスとして用いられるＣ５Ｆ１２ガスの化学構造式を示す。
【図３】添加ガスとしてＣ５Ｆ１２ガス又はＣ６Ｆ１４ガスを用いた場合のエッチングレートの上昇率を示す表である。
【図４】各フッ化炭素系ガスにおけるエッチングレートとエッチング選択性との関係を示すグラフである。
【図５】エッチングガスの評価方法のフロー図である。
【図６】エッチングガスの評価方法で用いられる装置の模式図である。
【図７】Ｃ２Ｆ６ガスの質量スペクトルを示すグラフである。
【図８】エッチングレートを示す積算合計値と実験値との関係を示すグラフである。
【図９】エッチング選択性を示す積算合計値と実験値との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５４】
１    プラズマエッチング装置
２１  第１のガス供給系
２２  第２のガス供給系
Ｗ    ウェハ
【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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