(57)【要約】【課題】被加工物上に複雑な形状を形成する場合において、加工中における被加工物の三次元形状変化を追跡し、高い精度で加工を終了させるべきタイミングを検出できる技術を提供する。【解決手段】加工中の被加工物１０に白色光を照射し、被加工物表面で反射する反射光L２の強度を分光して検出し、分光データから光学的特徴量（Ψ,Δ）を算出する。算出した光学的特徴量（Ψ,Δ）に最も近いものを、ライブラリ７４の中から探索し、現在の、実際の加工進捗状態（形状変化状態）に該当する三次元形状特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）を求める。現在の、実際の加工進捗状態に該当する三次元形状特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）と理想の最終形状の三次元特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）とを比較し、その差が所定の範囲以下になったら被加工物の加工を終了させる。【選択図】図１
2015200509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の三次元形状が加工される、又は所定の三次元形状が付加される被加工物の表面に、連続的又は離散的に所定の波長帯域を有する測定光を照射する測定光照射工程と、
前記被加工物の表面で反射した反射光の強度を分光して検出し、反射光の分光データを取得する分光データ取得工程と、
当該取得した分光データから所望の波長毎の光学的特徴量を求める光学的特徴量算出工程と、
前記三次元形状についての理想的な加工進捗における様々な三次元形状特徴量と前記所望の波長毎の光学的特徴量とが予め対応付けされて保存されているライブラリの中から、当該算出した光学的特徴量に最も近い光学的特徴量を探索する光学的特徴量探索工程と、
当該探索された光学的特徴量に対応する三次元形状特徴量と、前記三次元形状の理想の最終形状に対応する三次元形状特徴量とを比較する三次元形状特徴量比較工程と
を含み、
前記各工程の繰り返しにより、前記被加工物に対する前記三次元形状の加工終了を前記三次元形状特徴量比較工程の比較結果に基づいて検出する
ことを特徴とする三次元形状検出方法。
【請求項２】
請求項１記載の三次元形状検出方法であって、
前記ライブラリに保存されている、前記三次元形状についての理想的な加工進捗における様々な光学的特徴量は、前記被加工物を構成する材質の情報と、前記三次元形状の理想的な加工進捗における様々な三次元形状特徴量と基に、電磁波解析を用いて計算されたものである
ことを特徴とする三次元形状検出方法。
【請求項３】
請求項１記載の三次元形状検出方法であって、
前記ライブラリに保存されている、前記三次元形状についての理想的な加工進捗における様々な光学的特徴量は、前記三次元形状についての所望の理想的な加工進捗状態毎の、良好に加工が行われた前記三次元形状の光学的特徴量を実測したものである
ことを特徴とする三次元形状検出方法。
【請求項４】
請求項１記載の三次元形状検出方法であって、
前記所定の三次元形状は、一次元又は二次元方向に周期的に繰り返される三次元形状である
ことを特徴とする三次元形状検出方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の三次元形状検出方法であって、
前記光学的特徴量は、分光エリプソメトリックデータである
ことを特徴とする三次元形状検出方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の三次元形状検出方法であって、
前記光学的特徴量は、分光反射率である
ことを特徴とする三次元形状検出方法。
【請求項７】
所定の三次元形状が加工される、又は表面上に所定の三次元形状が付加される被加工物の表面に、連続的又は離散的に所定の波長帯域を有する測定光を照射する測定光照射工程と、
前記被加工物の表面で反射した反射光の強度を分光して検出し、反射光の分光データを取得する分光データ取得工程と、
当該取得した分光データから所望の波長毎の光学的特徴量を求める光学的特徴量算出工程と、
当該算出された光学的特徴量に対応する光学的特徴量と、予めライブラリに保存されている、前記三次元形状の理想の最終形状に対応する光学的特徴量とを比較する光学的特徴量比較工程と
を含み、
前記各工程の繰り返しにより、前記被加工物に対する前記三次元形状の加工終了を前記光学的特徴量比較工程の比較結果に基づいて検出する
ことを特徴とする三次元形状検出方法。
【請求項８】
請求項７記載の三次元形状検出方法であって、
前記ライブラリに保存されている、前記三次元形状の理想の最終形状に対応する光学的特徴量は、前記被加工物を構成する材質の情報と、前記三次元形状の理想の最終形状に対応する三次元形状特徴量と基に、電磁波解析を用いて計算されたものである
ことを特徴とする三次元形状検出方法。
【請求項９】
請求項７記載の三次元形状検出方法であって、
前記ライブラリに保存されている、前記三次元形状の理想の最終形状に対応する光学的特徴量は、前記三次元形状の理想的な最終形状について光学的特徴量を実測したものである
ことを特徴とする三次元形状検出方法。
【請求項１０】
請求項７記載の三次元形状検出方法であって、
前記所定の三次元形状は、一次元又は二次元方向に周期的に繰り返される三次元形状である
ことを特徴とする三次元形状検出方法。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれか１項に記載の三次元形状検出方法であって、
前記光学的特徴量は、分光エリプソメトリックデータである
ことを特徴とする三次元形状検出方法。
【請求項１２】
請求項７〜１０のいずれか１項に記載の三次元形状検出方法であって、
前記光学的特徴量は、分光反射率である
ことを特徴とする三次元形状検出方法。
【請求項１３】
連続的又は離散的に所定の波長帯域を有する光源と、
所定の三次元形状が加工される、又は所定の三次元形状が付加される被加工物の表面に、前記光源から発せられる照明光を照射する照射手段と、
前記被加工物の表面で反射した反射光の強度を分光して検出し、反射光の分光データを取得する分光データ取得手段と、
前記分光データ取得手段が取得した分光データから所望の波長毎の光学的特徴量を求める光学的特徴量算出手段と、
前記三次元形状についての理想的な加工進捗における様々な三次元形状特徴量と前記所望の波長毎の光学的特徴量とが予め対応付けされて保存されているライブラリの中から、前記光学的特徴量算出手段が算出した光学的特徴量に最も近い光学的特徴量を探索する光学的特徴量探索手段と、
前記光学的特徴量探索手段が探索した光学的特徴量に対応する三次元形状特徴量と、前記三次元形状の理想の最終形状に対応する三次元形状特徴量とを比較する三次元形状特徴量比較手段と
を備え、
前記三次元形状特徴量比較手段が当該比較結果に基づいて前記被加工物に対する前記三次元形状の加工終了を検出する
ことを特徴とする三次元形状加工装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の三次元形状加工装置であって、
前記照射手段と前記分光データ取得手段との中の少なくとも一方は、入射光に対する出射光の偏光状態を変化させる偏光状態変化機構が設けられている
ことを特徴とする三次元形状加工装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４のいずれかに記載の三次元形状加工装置であって、
前記照射手段には、当該照射手段からの出射光の前記被加工物に対する入射角を、１以上の複数の角度に変化させる入射角調整機構が設けられている
ことを特徴とする三次元形状加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物に形成された微細な三次元形状を測定する装置及びその測定方法に係り、加工過程の進捗に応じて変化する被加工物の三次元形状変化過程を検出可能な三次元形状変化検出方法、及びこの三次元形状変化検出方法を用いた三次元形状加工装置に関する。特に、回折格子の溝孔のような、被加工物上に周期的に繰り返す三次元形状を形成する加工過程に用いて好適な三次元形状変化検出方法及び三次元形状加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被加工物に形成された三次元形状の測定方法の従来例として、例えば、特許文献１〜３に記載されたような技術がある。
【０００３】
特許文献１には、基板の表面に形成された薄膜を所望膜厚となるまで部分的に又は全面的に除去する基板処理を例に、
(1)  被加工物（表面に薄膜が形成された基板）上に所望の膜厚が形成されたときの反射光の強度を予め実験等で測定し、少なくとも２つの波長における各反射光の強度の設定値を決定しておく工程、
(2)  加工開始からの経過時間に従って、被加工物表面へ光を照射し、被加工物表面で反射した光を分光して、設定値を決定しておいた波長それぞれの反射光の強度の測定値を得る工程、
(3)  各波長の測定値と設定値とをそれぞれ比較し、波長毎の比較結果がいずれも所定範囲内で整合した時点を検出し、被加工物の加工を終了させる工程、
を有する基板処理方法が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、被加工物の表面上でマスキングが施されていない被エッチング部位がエッチングされた際に、
(1)  白色光源からの光を被加工物の所望箇所に照射する工程、
(2)  エッチングの進行に伴って被エッチング部である微細孔が深くなっていくときの、微細孔の底面からの反射光とその開口部周囲の面からの反射光とを干渉させることにより得られる干渉スペクトルを測定する工程、
(3)  測定した干渉スペクトルについてフーリエ変換による周波数解析を行うことにより、エッチング孔深さ又は段差を算出する工程、
を有するエッチングモニタリング装置が記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、被加工物の表面に形成された周期的な繰り返しパターンの断面形状を測定するスキャトロメトリ（光散乱測定）法に係り、
(1)   シュミレートされた回折スペクトルの特性領域に亘って単一波長のレーザ光を被加工物に照射して、被加工物の回折スペクトルの回折強度を測定する工程、
(2)  測定した被加工物の回折スペクトルの回折強度と複数のシュミレートされた回折スペクトルの回折強度とを比較し、マッチングするスペクトルを基礎として被加工物の三次元形状を計測する工程、
を有する光波散乱測定方法が記載されている。
【０００６】
また、一方で、被加工物に形成される三次元形状の例としては、図８に示すような三次元形状がある。
【０００７】
図８は、被加工物上に形成される三次元形状の例を示した、三次元形状が加工された被加工物の部分断面図である。
【０００８】
図８（ａ）は、被加工物１０に形成された三次元形状１１の例として、基板２２の表面に形成された膜厚ｄが所定値ｄ１で均一な平坦膜２１を示したものである。三次元形状１１の表面、すなわち平坦膜２１の膜表面は、平坦な一次元構造（線状構造）又は二次元構造（面状構造）になっている。通常、このような三次元形状１１としての平坦膜２１は、例えば、膜２１が所定値以上（ｄ＞ｄ１）の膜厚ｄで積層された基板２２を被加工物１０として、その膜厚ｄが所定の膜厚ｄ１となるように、膜表面側から膜２１の一部を除去する加工、又は、基板２２を被加工物１０として、基板２２の表面に膜厚ｄが所定の膜厚ｄ１になるように膜２１を積層する加工、等によって形成される。以下では、三次元形状１１が形成される前の被加工物１０と区別するため、三次元形状１１が形成された後の被加工物１０を、単に加工物と称して区別する。
【０００９】
図８（ｂ）は、被加工物１０に形成された三次元形状１１の例として、平坦膜２１が積層された基板２２を被加工物１０として、被加工物１０の表面すなわち平坦膜２１の表面に、この表面と平行で平坦な底面２３ｂ及び垂直な内周面２３ｓとを備えた有底孔２３を示したものである。この場合、三次元形状１１としての有底孔２３は、孔径ｗ、孔深さｈ（＝ｈ１＝ｈ２）を有する三次元構造（立体構造）になっている。
【００１０】
図８（ｃ）は、被加工物１０に形成された三次元形状１１の例として、回折格子３０の格子溝３１を示したものである。図示の例では、回折格子３０は、その表面に、光を分波するために用いられる微細なブレーズ形状の溝孔３３が、周期的に繰り返されて複数形成された構造になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−０６３７４８号公報
【特許文献２】特開２０１３−０４８１８３号公報
【特許文献３】特開２００６−２２６９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載された基板処理技術を、被加工物上に非対称断面を含む三次元形状をエッチング加工する場合に適用してみても、加工中に、非対称断面を構成する三次元形状の各特徴部間でエッチングのばらつきが生じてしまうため、高い精度で加工を終了させることができなかった。そのため、特許文献１に記載されている基板処理技術は、加工物の三次元形状が、図８（ａ）に示した膜厚均一（ｄ＝ｄ１）な平坦膜２１のように、加工中の三次元形状１１の形状変化が各部で一様な一次元構造（線状構造）又は二次元構造（面状構造）であることが前提になっている。
【００１３】
また、特許文献２に記載されているエッチングモニタリング技術は、被加工物上に非対称断面を含む三次元形状をエッチング加工する場合に適用してみても、加工中に、非対称断面を構成する三次元形状の各特徴部間でエッチングのばらつきが生じるため、モニタすべき形状パラメータの数が増大してしまい、その適用が複雑となり困難であった。
【００１４】
図９は、図８（ｃ）に示した回折格子の溝孔における、三次元形状としてのブレーズ形状の個別断面図である。
【００１５】
回折格子３０の溝孔３３の断面形状には、図９に示すようなブレーズ形状３２が広く使用されている。図示のブレーズ形状３２は、溝孔３３，３３の最深部をそれぞれ形成するブレーズ形状３２の底辺角部分３２ａ，３２ｂの各ブレーズ角度θが、θ１，θ２で異なっており、この底辺角部分３２ａ，３２ｂにより規定されるブレーズ形状３２の斜面（斜辺）部分３２ａｃ，３２ｂｃは、その傾斜及び長さが互い異なるようになっている。そのため、図示のような非対称断面を含むブレーズ形状３２の場合、その三次元形状１１を規定するためには、(イ) 底辺角部分３２ａのブレーズ角度θ１、(ロ) 底辺角部分３２ｂのブレーズ角度θ２、(ハ) ブレーズ形状３２（溝孔３３）の幅ｗ、(二)ブレーズ形状３２の高さ（溝孔３３の深さ）のｈ、(ホ) ブレーズ形状３２の頂部部分３２ｃの丸みｒ、といった５個の形状パラメータが存在する。すなわち、図示のブレーズ形状３２のように、被加工物１０上に形成しようとする三次元形状１１が構造が複雑になればなる程、モニタが必要な形状パラメータの数は益々増大する。
【００１６】
そのため、特許文献２に記載されているエッチングモニタリング技術は、被加工物１０に形成しようとしている三次元形状１１が、図２（ｂ）に示した被加工物１０の表面と平行で平坦な底面２３ｂ及び垂直な内周面２３ｓとを備えた有底孔２３のように、加工中に変化をモニタすべき形状パラメータが膜厚ｄ又は溝深さｈ（ｈ＝ｈ１＝ｈ２）といった一つ又はごく少数であり、深さや高さが一様な単純な孔や段差のような三次元構造（立体構造）であることが前提になっている。
【００１７】
したがって、被加工物上に形成しようとする三次元形状１１が図８（ｃ）に示したブレーズ形状３２のように複雑になると、特許文献２に記載されているエッチングモニタリング技術では、多数の形状パラメータ（θ１，θ２，ｗ，ｈ，ｒ）それぞれの変化をモニタして加工を終了させることは困難であった。
【００１８】
また、特許文献３に記載されているスキャトロメトリ（光散乱測定）法を適用した計測技術は、通常、加工装置又は加工プロセスの完了によって加工完成した加工物の欠陥検査に適用されるものであり、被加工物１０の加工中に、被加工物１０の三次元形状１１が時間経過とともに変化していく過程を追跡する技術は含まれておらず、加工装置又は加工プロセスと組み合わせて、加工を終了させることはできなかった。
【００１９】
本発明は、上述した問題点を鑑み、被加工物上に複雑な三次元形状を形成する場合においても、加工中における被加工物の三次元形状変化を逐次追跡することにより、より高い精度で被加工物に対する複雑な三次元形状の加工を終了させることができる三次元形状検出方法及び三次元形状加工装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上述した課題を解決するため、本発明に係る三次元形状検出方法は、被加工物に対する三次元形状の加工中、光源からの光が照射されている被加工物の加工面から反射した反射光の強度を分光して検出することにより、所望の波長毎の光学的特徴量を求め、被加工物に対する三次元形状の加工中に逐次算出される所望の波長毎の光学的特徴量を、予め保存された理想の三次元形状に係る基準量と比較し、比較結果に基づいて被加工物に加工中の三次元形状の加工進捗を検出することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る三次元形状加工装置は、被加工物に対する三次元形状の加工中に逐次算出される所望の波長毎の光学的特徴量を、予め保存された理想の三次元形状に係る基準量と比較し、その比較結果に基づいて加工中の三次元形状が理想の最終形状の三次元形状に対して予め設定された所定の範囲以下になったときには、加工部による三次元形状の加工を停止させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、被加工物上に複雑な三次元形状を形成する場合においても、加工中における被加工物の三次元形状の変化を逐次追跡し、この加工中に追跡した被加工物の三次元形状から被加工物に対する加工を終了させるべきタイミングを検出することができるので、被加工物に形成する三次元形状が複雑な三次元形状であっても、また、加工中における被加工物の状態、加工環境等の変化により単位時間当たりの加工量等が変化若しくは変動してしまう場合においても、高い精度で被加工物に三次元形状を形成することができる。
【００２３】
上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】三次元形状加工装置の一実施の形態としてのドライエッチング装置の第１の実施例に設けられた分光エリプソメータ光学系の概略構成図である。
【図２】本実施例のドライエッチング装置において、分光エリプソメータ光学系によって実行される三次元形状変化検出処理のフローチャートである。
【図３】光学的特徴量の一例としての分光エリプソメトリックデータΨ及びΔを示した図である。
【図４】三次元形状加工装置の一実施の形態としてのドライエッチング装置の第１の実施例に設けられた分光反射率検出光学系の概略構成図である。
【図５】光学的特徴量の一例としての分光反射率％Ｒを示した図である。
【図６】分光反射率検出光学系によって実行される三次元形状変化検出処理の別の実施例を示したフローチャートである。
【図７】回折格子の加工において、格子溝のブレーズ形状をドライエッチングにより加工する場合の工程図を示す。
【図８】被加工物上に形成される三次元形状の例を示した、三次元形状が加工された被加工物の概略断面図である。
【図９】回折格子の溝孔における、三次元形状としてのブレーズ形状の個別断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る三次元形状検出方法及び三次元形状加工装置の一実施の形態について、図８（ｃ）及び図９に示した回折格子３０を形成するドライエッチング装置を例に、図面に基づいて説明する。
【００２６】
なお、以下では、ドライエッチング装置を例に、本発明に係る三次元形状検出方法及び三次元形状加工装置について説明するが、本発明に係る三次元形状検出方法及び三次元形状加工装置は、被加工物に微細な非対称断面を含む三次元形状を加工するものであれば、ドライエッチング装置に限らず、ドライエッチング以外の加工方法を用いるマイクロマシニイング装置等にも適用可能である。また、被加工物に形成する三次元形状も、ドライエッチング装置の実施例に示した回折格子３０の格子溝３１に限られるものではなく、その断面形状もブレーズ形状３２に限られるものではない。すなわち、被加工物に形成する三次元形状が、被加工物の表面の一次元又は二次元方向に周期的に繰り返し形成される微細な非対称断面を含む三次元形状であれば、適用可能である。
【００２７】
始めに、本実施の形態のドライエッチング装置の構成、並びに三次元形状検出方法の手順について説明するに当たって、ドライエッチング装置を用いた回折格子の加工方法について、図７に基づき説明する。
【００２８】
図７は、回折格子の加工において、格子溝のブレーズ形状をドライエッチングにより加工する場合の工程図を示す。
【００２９】
図７（ａ）は、ドライエッチング加工の開始時に、ドライエッチング装置に被加工物として供給されるサンプルの、溝孔の延設方向に対して直交する、溝孔の並設方向に沿った断面形状である。
【００３０】
図示の例で、被加工物１０としてのサンプル４０は、基板２２としてのシリコンウェハ４２上にフォトレジスト４１を塗布し、パターン露光を用いて作成されたものである。この場合、シリコンウェハ４２上に積層されたフォトレジスト４１は、三次元形状１１としてのブレーズ形状３２の頂部部分３２ｃ及びこれと連なる斜面（斜辺）部分３２ａｃ，３２ｂｃを形成するための頂部側フォトレジスト部分４１ｔが、ブレーズ形状３２の底辺角部分３２ａ，３２ｂ及びこれと連なる斜面（斜辺）部分３２ａｃ，３２ｂｃを形成するための平坦な底部側フォトレジスト部分４１ｂに対して、ブレーズ形状３２の三次元形状特徴量（形状パラメータ；底辺角θ１，θ２、幅ｗ，高さ（深さ）ｈ，丸みｒ）やブレーズ形状３２における各部のエッチング速度の違い等に基づいて、図示の例では突出した非対称三角断面形状になっている。
【００３１】
サンプル４０は、ドライエッチング装置の反応室内に配置され、その加工部からエッチングガスやイオン，ラジカルが制御供給されて、フォトレジスト４１が積層されたサンプル４０の表面に対しドライエッチングが行われることにより、フォトレジスト４１やフォトレジスト４１が除去された部分のシリコンウェハ４２の表面が加工面側から除去され、シリコンウェハ４２上に回折格子３０の格子溝３１が形成される。
【００３２】
図７（ｂ）〜図７（ｄ）は、ドライエッチング加工中におけるサンプル４０の形状変化過程を順を追って示したものである。また、図７（ｅ）は、ドライエッチング加工により、シリコンウェハ４２上に形成された回折格子３０のブレーズ形状３２を示す。
【００３３】
被加工物１０としてのサンプル４０に対し、シリコンウェハ４２の基板面に対して垂直上方側から、図中に矢印で示すようなエッチング加工方向でドライエッチングを行うことにより、図７（ｂ）に示すように、まずフォトレジスト４１が除去され、フォトレジスト４１の加工開始前の膜厚に応じて、シリコンウェハ４２の表面も加工面側から除去され、ブレーズ形状３２の当初形状が形成される。しかし、このブレーズ形状３２の当初形状では、ブレーズ形状３２の三次元形状特徴量は、理想的な加工終了状態（完成状態）のブレーズ形状３２の三次元形状特徴量（形状パラメータ；底辺角θ１，θ２、幅ｗ，高さ（深さ）ｈ，丸みｒ）に未だなっていない。そこで、ドライエッチング加工を継続することによって、シリコンウェハ４２の表面を加工面側から除去して、図７（ｃ），図７（ｄ）に示すように、加工途中のブレーズ形状３２の断面形状を変化させながら、最終的に図７（ｅ）に示すような、その三次元形状１１を、理想的な加工終了状態（完成状態）のブレーズ形状３２の三次元形状特徴量（形状パラメータ；底辺角θ１，θ２、幅ｗ，高さ（深さ）ｈ，丸みｒ）になるようにしてドライエッチング加工を終了し、シリコンウェハ４２上に回折格子３０の格子溝３１を形成するようになっている。
【００３４】
次に、本実施の形態のドライエッチング装置について、実施例毎に分けて説明する。
【００３５】
＜第１の実施例＞
図１は、本実施例のドライエッチング装置に設けられた分光エリプソメータ光学系の概略構成図である。
【００３６】
ドライエッチング装置５０は、エッチング加工中のサンプル４０の加工面からの反射光Ｌ２の分光データを取得するため、加工部としてのエッチングガスやイオン，ラジカルの供給部（図示せず）等が備えられた反応室（加工室）５１内のステージ５２上に載置されたサンプル４０の被加工面に臨ませて、加工中のサンプル４０の表面（被加工面）に測定光Ｌ１を照射する照射系６１の照射端、及び測定光Ｌ１が照射されたサンプル４０からの反射光Ｌ２が入光する反射系６２の受光端が設けられた構成になっている。ドライエッチング装置５０は、被加工物１０のサンプル４０が反応室５１に対して搬入され、反応室５１内でサンプル４０に対してエッチング加工を施してブレーズ形状３２を加工した後、反応室５１内から搬出される構成になっている。
【００３７】
ドライエッチング装置５０には、反応室５１内で加工中のサンプル４０の表面に、連続的又は離散的に所定の波長帯域の測定光Ｌ１を照射し、加工中のサンプル４０からの反射光Ｌ２の分光データを取得するため、分光エリプソメータ光学系６０が備えられている。分光エリプソメータ光学系６０は、光源６３、偏光素子６４、偏光素子６５、回転駆動装置６６、分光検出器６７、光信号増幅器６８、Ａ／Ｄ変換器６９、コンピュータ７０を有する構成になっている。分光エリプソメータ光学系６０は、低角度でサンプル４０の表面に反射する反射光Ｌ２を測定する。
【００３８】
光源６３には、多数の波長を含む光を照射できるように、連続的又は離散的に所定の波長帯域の光を発光できる光源が適用されている。照射系６１の光源６３から出射した光（白色光）は、偏光素子６４を介して、被加工物１０としてのサンプル４０の表面（加工面）に測定光Ｌ１として照射される。なお、図示の例では、サンプル４０の表面（加工面）に対する測定光Ｌ１の入射角は、所定角度で固定されているが、照射系６１に、測定光Ｌ１の入射角を複数の角度に変化させる入射角調整機構を設けて、例えば、被加工物１０や被加工物１０に形成される三次元形状１１の種類の違い応じて、測定光Ｌ１の入射角を調整可能にしてもよい。
【００３９】
この測定光Ｌ１の照射を受け、サンプル４０の表面で反射した反射光Ｌ２は、その出射側に設置された反射系６２の偏光素子６５に入射する。その際、偏光素子６５は回転駆動装置６６によって回転され、偏光素子６５に入射する反射光Ｌ２の偏光状態を変化させることができるようになっている。偏光素子６５を通過した反射光Ｌ２は、分光データ取得部としての分光検出器６７に入射する。分光検出器６７は、偏光素子６５を通過した反射光Ｌ２の強度を、所定の波長帯域毎に分光して検出する。分光検出器６７により分光検出された所定の波長帯域毎の反射光Ｌ２の強度は、光信号増幅器６８により増幅され、Ａ／Ｄ変換器６９でアナログ信号をデジタル信号に変換されて、コンピュータ７０に取り込まれる。なお、図示の例では、反射系６２の偏光素子６５を回転駆動装置６６により回転し、偏光素子６５に入射する反射光Ｌ２の偏光状態を変化させることができる構成としたが、照射系６１の偏光素子６４を回転駆動装置６６により回転し、被加工物１０に照射する測定光Ｌ１の偏光状態を変化させる構成としてもよい。
【００４０】
コンピュータ７０は、ＣＰＵ、メモリ、通信用や入出力用のインターフェース等を備えたマイクロコンピュータを有して構成されており、本実施例では、光学的特徴量算出部７１、光学的特徴量探索部７２、三次元形状特徴量比較部７３として機能するとともに、その三次元形状特徴量比較部７３は、エッチング加工終了部としてもさらに機能するようになっている。また、コンピュータ７０のメモリは、光学的特徴量探索部７２が現在加工中のブレーズ形状３２の形状状態に最も近い三次元形状特徴量を探索するためのライブラリ７４にもなっている。
【００４１】
次に、コンピュータ７０によって構成された光学的特徴量算出部７１、光学的特徴量探索部７２、三次元形状特徴量比較部７３、及びライブラリ７４それぞれの機能について、図２に基づいて説明する。
【００４２】
図２は、本実施例のドライエッチング装置において、分光エリプソメータ光学系によって実行される三次元形状変化検出処理のフローチャートである。
【００４３】
分光エリプソメータ光学系６０による三次元形状変化検出処理では、コンピュータ７０は、光学的特徴量算出部７１として、被加工物１０に所望の三次元形状１１に対応した光学的特徴量を、基準データとして算出するようになっている（ステップＳ１０）。
【００４４】
図示の例では、ブレーズ形状３２を有した回折格子３０を加工する際に加工進捗に応じて変化するブレーズ形状３２（三次元形状１１）の形状変化状態の中の、所望の複数のブレーズ形状３２（三次元形状１１）の形状変化状態それぞれに対応した光学的特徴量を、基準データとして算出するようになっている。この基準データとしての所望の複数のブレーズ形状３２の形状変化状態それぞれに対応した光学的特徴量は、理想的なブレーズ形状３２（三次元形状１１）のエッチング加工が良好に行われているときの、加工の進捗に応じた加工中のブレーズ形状３２に係るものであり、その中には、加工終了時における理想的なブレーズ形状３２に対応した光学的特徴量も含まれている。
【００４５】
基準データとしての、所望のブレーズ形状３２の形状変化状態それぞれに係る光学的特徴量は、例えば、通信用或いは入出力用のインターフェースを介して回折格子３０の加工開始に際して予め設定入力された被加工物１０の材質情報や、理想的なブレーズ形状３２のエッチング加工が良好に行われたときの加工の進捗に応じて逐次変化するブレーズ形状３２の三次元形状特徴量に基づいて、コンピュータ７０が光学的特徴量算出部７１として実際の加工開始に際して事前に算出する。図示の例では、被加工物１０の材質情報としては、フォトレジスト４１やシリコンウェハ４２の屈折率や光の吸収計数が該当する。また、ブレーズ形状３２の三次元形状特徴量としては、図９に示した、(イ) 底辺角部分３２ａのブレーズ角度θ１、(ロ) 底辺角部分３２ｂのブレーズ角度θ２、(ハ) ブレーズ形状３２（溝孔３３）の幅ｗ、(二)ブレーズ形状３２の高さ（溝孔３３の深さ）のｈ、(ホ) ブレーズ形状３２の頂部部分３２ｃの丸みｒ、等といった形状パラメータが該当する。
【００４６】
その上で、光学的特徴量算出部７１としてのコンピュータ７０は、これら設定入力された被加工物１０の材質情報や、理想的な加工の進捗に従って良好に変化するブレーズ形状３２の三次元形状特徴量（形状パラメータ；底辺角θ１，θ２、幅ｗ，高さ（深さ）ｈ，丸みｒ）を基に、理想的な加工の進捗に従って良好に変化するブレーズ形状３２の光学的特徴量を、所望の加工進捗状態（形状変化状態）に対応するブレーズ形状３２毎に、エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）で算出する。その際におけるエリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）の算出は、ＲＣＷＡ（Rigorous Coupled Wave Analysis；厳密結合波解析法）や、有効媒質近似でフレネルの式を使用することによって、被加工物１０の材質情報と三次元形状特徴量とから算出することができる。また、所望の加工進捗状態（形状変化状態）に対応するブレーズ形状３２自体の選択は、エッチング加工のプロセス変動等も考慮して、理想的な加工の進捗に従って良好に変化するブレーズ形状３２の中から複数選択される。
【００４７】
この場合、光学的特徴量として算出するエリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）は、理想的な加工進捗状態（形状変化状態）毎のブレーズ形状３２それぞれに、連続的又は離散的に所定の波長帯域を有する光源６３からの光（白色光）を照射した場合の、図３に示すような、反射光Ｌ２の波長毎に対応して算出された分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）である。
【００４８】
図３は、光学的特徴量の一例としての分光エリプソメトリックデータΨ及びΔを示した図である。
【００４９】
コンピュータ７０は、光学的特徴量算出部７１として、理想的な加工の進捗に従って良好に変化する様々なブレーズ形状３２毎に算出した光学的特徴量としての分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）を、その算出に用いた理想的な加工進捗状態（形状変化状態）のブレーズ形状３２の三次元形状特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）と対応付けて、メモリに記憶する。これにより、コンピュータ７０のメモリには、理想的な加工進捗状態の様々なブレーズ形状３２毎に、三次元形状特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）とその分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）とが対応付けられたライブラリ７４が保存されることになる（Ｓ２０）。
【００５０】
なお、この理想的な加工進捗状態（形状変化状態）毎のブレーズ形状３２それぞれの光学的特徴量としての分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）の算出については、所望の理想的な加工進捗状態毎の、良好に加工が行われた被加工物それぞれについて、分光エリプソメータ光学系６０又は別途分光エリプソメータを用いて実測してた得た分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）の実測値を用いることもできる。
【００５１】
また、ライブラリ７４については、本実施例のドライエッチング装置５０では、その分光エリプソメータ光学系６０のコンピュータ７０が算出して保存する構成としたが、例えば、ライブラリ７４自体がドライエッチング装置５０と通信接続された加工管理装置によって予め算出、保存されており、ドライエッチング装置５０には、この加工管理装置からダウンロードされたライブラリ７４が保存・更新される構成であってもよい。
【００５２】
加工装置としてのドライエッチング装置５０では、所望のブレーズ形状３２を有した回折格子３０を加工開始するのに際して、このようにしてライブラリ７４が準備されると、例えば、反応室（加工室）５１内のステージ５２に載置されたサンプル４０に対し、加工部８０としての供給部からエッチングガスやイオン，ラジカルを供給開始させたり、又は、搬入／搬出機構によりエッチングガスやイオン，ラジカルが供給されている反応室５１内のステージ５２にサンプル４０を搬入したり等して、所望のブレーズ形状３２を有した回折格子３０を加工開始できるようになる。
【００５３】
ドライエッチング装置５０は、所望のブレーズ形状３２を有した回折格子３０のエッチング加工を実際に開始すると、分光エリプソメータ光学系６０では、光源６３及び偏光素子６４からなる照射系６１、偏光素子６５，回転駆動装置６６及び分光検出器６７からなる反射系６２が作動開始して、実際の加工の進捗に従って逐次変化するブレーズ形状３２からの偏光素子６５を通過した反射光Ｌ２を、分光検出器６７により所定の波長帯域毎に分光して、光信号増幅器６８で増幅し、Ａ／Ｄ変換器６９でデジタル信号に変換して、所定の波長帯域毎の反射光Ｌ２の強度を検出する（Ｓ３０）。これにより、分光検出器６７では、実際の加工開始によって逐次変化しているサンプル４０表面のブレーズ形状３２の実際の形状状態が、その加工進捗状態（形状変化状態）毎に応じて、所望の波長毎の強度として逐次検出され、測定されることになる。
【００５４】
そこで、分光エリプソメータ光学系６０のコンピュータ７０は、光学的特徴量算出部７１として、ブレーズ形状３２の実際の加工進捗に応じて測定された所望の波長毎の反射光Ｌ２の強度を分光検出器６７から逐次取り込んで、この取り込んだ所望の波長毎の反射光Ｌ２の強度に基づいて、現在の加工中のブレーズ形状３２の、所望の波長毎の光学的特徴量である分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）を逐次算出する（Ｓ４０）。これにより、サンプル４０の実際の加工が開始されると、光学的特徴量算出部７１としてのコンピュータ７０は、今度は、現在の、加工中のブレーズ形状３２に係る、図３に示したような分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）を、逐次算出することになる。
【００５５】
その上で、コンピュータ７０は、現在の、加工中のブレーズ形状３２に係る分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）を算出する毎に、今度は光学的特徴量探索部７２として、ライブラリ７４として保存されている、理想的な加工進捗状態（形状変化状態）に応じた様々なブレーズ形状３２毎の分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）の中から、今回算出結果の、現在加工中のブレーズ形状３２に係る分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）と最も一致する、所定の理想的な加工進捗状態の分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）を探索する（Ｓ５０）。
【００５６】
そして、コンピュータ７０は、三次元形状特徴量比較部７３として、その探索結果の所定の理想的な加工進捗状態の分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）に対応付けられた三次元形状特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）を取得する（Ｓ６０）。この場合、探索結果の所定の理想的な加工進捗状態の分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）から求められた三次元形状特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）は、現在実際に加工中のブレーズ形状３２の加工進捗状態（形状変化状態）を最も反映したものであり、実際の測定値に極めて近い値に該当する。
【００５７】
これにより、被加工物１０としてのサンプル４０に形成する三次元形状１１が、図８（ａ），（ｂ）に示した平坦膜２１や有底孔２３のように加工中に変化をモニタすべき形状パラメータが一つ又はごく少数である三次元構造（立体構造）であるか、又は図８（ｃ）及び図９に示したブレーズ形状３２のように加工中に変化をモニタすべき形状パラメータが多数になる複雑な三次元構造であるかに拘わらず、三次元形状１１からの所望の波長毎の反射光Ｌ２の強度を測定検出するだけで、被加工物１０としてのサンプル４０に形成する三次元形状１１が回折格子３０の繰り返し格子溝３３のように複雑になっても、多数の形状パラメータを個別に測定検出して三次元形状１１を統合的に解析するまでもなく、容易かつ迅速に、現在の、実際の加工進捗状態（形状変化状態）における三次元形状１１を取得できるようになっている。
【００５８】
その上で、コンピュータ７０は、さらに三次元形状特徴量比較部７３として、現在の加工中のブレーズ形状３２の、ステップＳ５０の探索結果に基づき取得された、現在の、実際の加工進捗状態（形状変化状態）に該当する三次元形状特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）を、ライブラリ７４の中の理想的な加工終了状態（完成状態）のブレーズ形状３２の三次元形状特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）と比較する（Ｓ７０）。そして、コンピュータ７０は、三次元形状特徴量比較部７３として、この比較結果に基づいて、現在、加工中の三次元形状１１である回折格子３０の格子溝３１の加工が終了したか否かを判定する（Ｓ８０）。
【００５９】
コンピュータ７０は、この比較の結果、現在の、実際の加工進捗状態（形状変化状態）に該当する三次元形状特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）が、理想的な加工終了状態（完成状態）のブレーズ形状３２の三次元形状特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）に対し、両者間の差が予め設定された所定の範囲以下になっていれば、反応室５１内にエッチングガスやイオン，ラジカルを供給する供給部、或いは反応室５１内に対しサンプル４０を搬入／搬出する搬入／搬出機構等といったドライエッチング装置５０の加工部８０に加工終了信号を出力し、被加工物１０に対する三次元形状１１の加工を終了させる。一方、両者間の差が予め設定された所定の範囲以下になっていなければ、コンピュータ７０は、ステップＳ３０以下の処理を繰り返し、被加工物１０に対する三次元形状１１の加工を続行する。
【００６０】
この結果、本実施例のドライエッチング装置５０によれば、被加工物１０であるサンプル４０上に回折格子３０の格子溝３１のような複雑な三次元形状１１を形成する場合であっても、加工中における被加工物１０の三次元形状１１の形状変化を容易かつ迅速に追跡しながら、高い精度で加工を終了させることができる。
【００６１】
加えて、本実施例の場合は、三次元形状特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）と光学的特徴量（Ψ,Δ）との間に一意的な相関がとれない場合であっても、加工中における被加工物１０の三次元形状１１の形状変化を追跡していることによって、三次元形状特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）と光学的特徴量（Ψ,Δ）との間の一意的な相関を実質的にとることができ、高い精度で加工を終了させることができる。
【００６２】
さらに、加工中における被加工物１０の状態や加工環境等の変化により、例えば、被加工物１０の単位時間当たりの加工量に変化若しくは変動が生じてしまう等といったプロセス変動がドライエッチング装置５０に生じた場合であっても、加工中における被加工物１０の三次元形状変化を追跡することにより、このプロセス変動が及ぼす加工超過や加工不足といった悪影響を抑えて、被加工物１０に複雑な三次元形状１１を高い精度で加工することができる。
【００６３】
また、上述した三次元形状変化検出処理では、ステップＳ６０で求めた現在の、実際の加工進捗状態（形状変化状態）に該当する三次元形状特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）は、ステップＳ７０で理想的な加工終了状態（完成状態）のブレーズ形状３２の三次元形状特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）との比較に用いることについてだけ説明したが、実際の加工進捗状態（形状変化状態）に該当する三次元形状特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）や、これら三次元形状特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）に基づきシュミレーションした三次元形状１１の画像を逐次表示することも可能である。これによれば、被加工物１０の実際の加工中にプロセス変動が生じても、その経時的な変化の違いから視覚的に把握できる。
【００６４】
＜第２の実施例＞
第１の実施例のドライエッチング装置５０では、光学的特徴量として分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）を用いた場合について示したが、光学的特徴量として、被加工物１０に照射される照射光Ｌ１の光量に対し、被加工物１０で反射した反射光Ｌ２の光量比を波長毎に算出した分光反射率を用いた場合でも、同様の効果を得ることができる。なお、本実施例の説明では、光学的特徴量として分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）を用いた第１の実施例のドライエッチング装置５０と同一若しくは同様な構成又は手順については同一符号を付して、重複する詳細な説明は省略する。
【００６５】
図４は、光学的特徴量として分光反射率を用いた本実施例のドライエッチング装置に設けられた分光反射率検出光学系の概略構成図である。
【００６６】
ドライエッチング装置５０は、図４に示すように、反応室５１内で加工中のサンプル４０の表面に測定光Ｌ１を照射し、そのサンプル４０からの反射光Ｌ２を受光して、加工中のサンプル４０による反射光Ｌ２の分光データを取得するするため、分光反射率検出光学系９０が備えられている。分光反射率検出光学系９０は、光源６３、ハーフミラー９４、偏光素子９５、対物レンズ９６、分光検出器６７、光信号増幅器６８、Ａ／Ｄ変換器６９、コンピュータ７０を有する構成になっている。
【００６７】
照射系６１の光源６３から出射した光（白色光）は、ハーフミラー９４でその方向を変え、偏光素子９５及び対物レンズ９６を介して、被加工物１０の垂直上方から、被加工物１０としてのサンプル４０の表面（加工面）に測定光Ｌ１として照射される。この測定光Ｌ１の照射を受け、サンプル４０の表面で反射した反射光Ｌ２は、再び対物レンズ９６及び偏光素子９５を通って、ハーフミラー９４を透過して、分光データ取得部としての分光検出器６７に入射する。分光検出器６７により分光検出された所定の波長帯域毎の反射光Ｌ２の強度は、光信号増幅器６８により増幅され、Ａ／Ｄ変換器６９でアナログ信号をデジタル信号に変換されて、コンピュータ７０に取り込まれる。
【００６８】
その上で、図１に示した、第１の実施例の分光エリプソメータ光学系６０のコンピュータ７０の場合は、光学的特徴量として分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）を用い、光学的特徴量算出部７１、光学的特徴量探索部７２、光学的特徴量比較部７５として機能して三次元形状変化検出処理を行うのに対して、本実施例のドライエッチング装置では、分光反射率検出光学系９０のコンピュータ７０は、光学的特徴量として分光反射率を用い、光学的特徴量算出部７１、光学的特徴量探索部７２、光学的特徴量比較部７５として機能して三次元形状変化検出処理を行う。
【００６９】
そのため、本実施例では、分光反射率検出光学系９０のコンピュータ７０は、図２のステップＳ１０で示した基準データの算出処理では、理想的な加工の進捗に従って良好に変化するブレーズ形状３２に係る光学的特徴量を、理想的な加工進捗状態（形状変化状態）毎のブレーズ形状３２それぞれに、連続的又は離散的に所定の波長帯域を有する光源６３から出射した光（白色光）を照射した場合の、図５に示すような反射光Ｌ２の波長毎に対応して算出された分光反射率％Ｒで算出する。
【００７０】
図５は、光学的特徴量の一例としての分光反射率％Ｒを示した図である。
【００７１】
したがって、本実施例では、分光反射率検出光学系９０のコンピュータ７０は、図２のステップＳ２０で示したライブラリ７４の保存処理では、理想的な加工進捗状態（形状変化状態）の様々なブレーズ形状３２毎に、三次元形状特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）とその分光反射率％Ｒとが対応付けられたライブラリ７４が保存されることになる。そして、図２のステップＳ３０以下で示した、ドライエッチング装置５０が所望のブレーズ形状３２を有した回折格子３０のエッチング加工を実際に開始した処理では、分光反射率検出光学系９０のコンピュータ７０は、図２のステップＳ４０では、光学的特徴量算出部７１として、現在の加工中のブレーズ形状３２の、所望の波長毎の分光反射率％Ｒを逐次算出し、ステップＳ５０では、光学的特徴量探索部７２として、現在加工中のブレーズ形状３２に係る分光反射率％Ｒと最も一致する、所定の理想的な加工進捗状態の分光反射率％Ｒを探索し、ステップＳ６０では、三次元形状特徴量比較部７３として、その探索結果の所定の理想的な加工進捗状態の分光反射率％Ｒに対応付けられた三次元形状特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）を取得するようになっている。
【００７２】
＜第３の実施例＞  
第１及び第２の実施例では、分光エリプソメータ光学系６０又は分光反射率検出光学系９０のコンピュータ７０は、図１又は図４に示すように、光学的特徴量算出部７１、光学的特徴量探索部７２、三次元形状特徴量比較部７３として機能する構成としたが、本実施例では、分光エリプソメータ光学系６０又は分光反射率検出光学系９０のコンピュータ７０は、光学的特徴量算出部７１として機能する点は同じであるが、光学的特徴量探索部７２、三次元形状特徴量比較部７３として機能するのに代えて、光学的特徴量比較部７５として機能するようになっている。
【００７３】
図６は、ドライエッチング装置が分光エリプソメータ光学系を備えている場合を例に、分光反射率検出光学系によって実行される三次元形状変化検出処理の別の実施例を示したフローチャートである。
【００７４】
図６において、ステップＳ１０で示す基準データの算出処理では、図２のステップＳ１０で示した基準データの算出処理と同様に、所望のブレーズ形状３２を有した回折格子３０を加工開始するのに際して、コンピュータ７０は、光学的特徴量算出部７１として、被加工物１０の材質情報と、ブレーズ形状３２（三次元形状１１）の理想的な加工終了状態（完成状態）に対応した三次元形状特徴量とに基づいて、基準データとして、ＲＣＷＡを用いてブレーズ形状３２（三次元形状１１）の理想的な加工終了状態の分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）で算出する（Ｓ１０）。
【００７５】
ステップＳ２１で示すライブラリ７４の保存処理では、図２のステップＳ２０で示したライブラリ７４の保存処理とは異なり、コンピュータ７０は、この算出したブレーズ形状３２の理想的な加工終了状態の分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）をメモリに記憶し、メモリに光学的特徴量のライブラリ７４を作成する。
【００７６】
ステップＳ３０で示す、ドライエッチング装置５０がエッチング加工を実際に開始した後の、所定の波長帯域毎の反射光Ｌ２の強度の測定処理では、コンピュータ７０は、光学的特徴量算出部７１として、図２のステップＳ３０と同様に、実際の加工開始によって逐次変化しているサンプル４０表面のブレーズ形状３２の実際の形状状態を、反射光Ｌ２の所望の波長毎の強度として逐次検出して測定する。
【００７７】
ステップＳ４０で示す、光学的特徴量である分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）の算出処理では、コンピュータ７０は、光学的特徴量算出部７１として、図２のステップＳ４０で示した分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）の算出処理と同様に、ブレーズ形状３２の実際の加工進捗に応じて測定された所望の波長毎の反射光Ｌ２の強度を分光検出器６７から逐次取り込んで、この取り込んだ所望の波長毎の反射光Ｌ２の強度に基づいて、現在の加工中のブレーズ形状３２の、所望の波長毎の光学的特徴量である分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）を逐次算出する（Ｓ４０）。
【００７８】
ステップＳ７１で示す現在の、加工中のブレーズ形状３２と理想的な加工終了状態（完成状態）のブレーズ形状３２との比較処理では、図２のステップＳ７０で示した比較処理とは異なり、コンピュータ７０は、三次元形状特徴量比較部７３としてではなく、光学的特徴量比較部７５として、現在の加工中のブレーズ形状３２の、ステップＳ４０の算出結果に基づき取得された、現在の、実際の加工進捗状態（形状変化状態）に対応する分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）を、ライブラリ７４の中の理想的な加工終了状態（完成状態）のブレーズ形状３２の分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）と比較する。
【００７９】
ステップＳ８１で示す現在の、加工中の三次元形状１１の加工終了判定処理では、図２のステップＳ８０で示した加工終了判定処理とは異なり、コンピュータ７０は、三次元形状特徴量比較部７３としてではなく、光学的特徴量比較部７５として、現在の、実際の加工進捗状態（形状変化状態）に対応する分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）が、理想的な加工終了状態（完成状態）のブレーズ形状３２の分光エリプソメトリックデータ（Ψ，Δ）に対し、両者間の差が予め設定された所定の範囲以下になっているか否かで判定する。
【００８０】
本実施例では、第１及び第２の実施例とは異なり、被加工物１０の三次元形状１１について、加工中の三次元形状特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）の変化をモニタするかわりに、ＲＣＷＡを用いて予め算出し、基準データとしてライブラリ７４に保存してある、ブレーズ形状３２（三次元形状１１）の理想的な加工終了状態の光学的特徴量（Ψ,Δ）若しくは％Ｒと、被加工物１０の加工中に得られる、現在の、実際の加工進捗状態（形状変化状態）に対応する光学的特徴量（Ψ,Δ）若しくは％Ｒとを比較し、その差が所定値以下になったら加工を終了させるようになっている。
【００８１】
本実施例によれば、三次元形状特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）と光学的特徴量（Ψ,Δ）若しくは％Ｒとの間に一意的な相関がある場合には、加工中の三次元形状特徴量（θ１，θ２、ｗ，ｈ，ｒ）の変化をモニタせずとも、第１及び第２の実施例の場合と同様に、加工中における被加工物１０の三次元形状１１の変化を逐次追跡しながら、高い精度で被加工物１０に三次元形状１１を形成することができる。
【００８２】
以上、本発明に係る三次元形状検出方法及び三次元形状加工装置について説明したが、本発明の実施の形態は上記説明した実施の形態に限られるものではなく、被加工物上に三次元形状を形成する場合において、加工中における被加工物の三次元形状の変化を逐次追跡しながら、この加工中に追跡した被加工物の三次元形状から被加工物に対する加工を終了させるべきタイミングを検出するものであればよい。
【符号の説明】
【００８３】
１０  被加工物、  １１  三次元形状、  ２２ 基板、  ２１  平坦膜、
２２  基板、  ２１  平坦膜、  ２３  有底孔、  ２３ｂ  底面、
２３ｓ  内周面、  ３０  回折格子、  ３１  格子溝、  ３２  ブレーズ形状、
３２ａ，３２ｂ  底辺角部分、  ３２ｃ  頂部部分、
３２ａｃ，３２ｂｃ  斜面（斜辺）部分、  ３３  溝孔、 ４０  サンプル、
４１  フォトレジスト、  ４１ｔ  頂部側フォトレジスト部分、
４１ｂ  底部側フォトレジスト部分、  ４２  シリコンウェハ、
５０  ドライエッチング装置、  ５１  反応室、  ５２  ステージ、
６０  分光エリプソメータ光学系、  ６１  照射系、  ６２  反射系、
６３  光源、  ６４  偏光素子、  ６５  偏光素子、  ６６  回転駆動装置、
６７  分光検出器、  ６８  光信号増幅器、  ６９  Ａ／Ｄ変換器、
７０  コンピュータ、  ７１  光学的特徴量算出部、  ７２  光学的特徴量探索部、
７３  三次元形状特徴量比較部、  ７４  ライブラリ、
７５  光学的特徴量比較部、  ８０  加工部、９０  分光反射率検出光学系、
９４  ハーフミラー、  ９５  偏光素子、  ９６  対物レンズ
【図１】
2015200509.tif 000003
【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】
2015200509.tif 000009
【図８】
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【図９】
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