(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成した金属薄膜にパターンを形成するためのエッチング工程の進行状況を表示する方法であって、
エッチング工程の経過時間を変数として、前記金属薄膜の非エッチング部とエッチング部とに光を照射して、その両部からの互いに干渉する反射光の強度を検出し、
その検出した反射光の強度に基づいて、エッチング工程の経過時間を変数として、前記エッチング部がエッチングされた深さを算出し、
その算出したエッチングされた深さに基づいて、各エッチング深さにおける前記金属薄膜のエッチング部の膜厚方向の剥離溶解速度を算出し、
算出した前記エッチングされた深さ及び前記膜厚方向の剥離溶解速度と、所与の、前記金属薄膜のエッチング部の幅方向の剥離溶解速度と、前記エッチング部の形状を示す関数を所与のローパスフィルタにより処理して得られるエッチングガスのイオン分布密度とに基づいて、各時点において前記金属薄膜のうちどの部分まで剥離溶解したかを計算によって求め、該計算結果に基づいて、前記金属薄膜のエッチング部が時々刻々と溶解していく過程を連続的にディスプレイに表示する
ことを特徴とするエッチング工程の進行状況表示方法。
【請求項２】
請求項１記載のエッチング工程の進行状況表示方法であって、
前記エッチング工程の経過時間を変数として検出した前記反射光の強度の変動値と、前記エッチング工程の経過時間を変数として算出した前記エッチング部がエッチングされた深さと、該エッチングされた深さに基づいて算出した各エッチング深さにおける前記膜厚方向の剥離溶解速度と、エッチング条件の情報とを、所定のフォーマットに編集してデータベースとして記憶するとともに、そのエッチングされた深さ、剥離溶解速度及びエッチング条件の情報に基づいて、前記金属薄膜のエッチング部が時々刻々と溶解していく過程を連続的にディスプレイに表示することを特徴とするエッチング工程の進行状況表示方法。
【請求項３】
基板上に形成した金属薄膜にパターンを形成するためのエッチング工程の進行状況をモニタする装置であって、
エッチング工程の経過時間を変数として、前記金属薄膜の非エッチング部とエッチング部とに光を照射して、その両部からの互いに干渉する反射光の強度を検出する反射光強度検出手段と、
該手段によって検出した反射光の強度に基づいて、エッチング工程の経過時間を変数として、前記エッチング部がエッチングされた深さを算出するエッチング深さ算出手段と、
該手段によって算出されたエッチングされた深さに基づいて、各エッチング深さにおける前記金属薄膜のエッチング部の膜厚方向の剥離溶解速度を算出する剥離溶解速度算出手段と、
前記エッチング深さ算出手段及び剥離溶解速度算出手段によって算出される前記エッチング深さ及び前記膜厚方向の剥離溶解速度と、所与の、前記金属薄膜のエッチング部の幅方向の剥離溶解速度と、前記エッチング部の形状を示す関数を所与のローパスフィルタにより処理して得られるエッチングガスのイオン分布密度とに基づいて、各時点において前記金属薄膜のうちどの部分まで剥離溶解したかを計算によって求め、該計算結果に基づいて、前記金属薄膜のエッチング部が時々刻々と溶解していく過程を連続的にディスプレイに表示するエッチング過程表示手段と
を有することを特徴とするエッチング工程モニタ装置。
【請求項４】
請求項３記載のエッチング工程モニタ装置であって、
反射光強度検出手段によって前記エッチング工程の経過時間を変数として検出した前記反射光の強度の変動値と、前記エッチング深さ算出手段によってエッチング工程の時間を変数として算出した前記エッチング部がエッチングされた深さと、該エッチングされた深さに基づいて前記剥離溶解速度算出手段が算出した各エッチング深さにおける前記膜厚方向の剥離溶解速度と、エッチング条件の情報とを、所定のフォーマットに編集してデータベースとして記憶するデータベース作成手段を設けたことを特徴とするエッチング工程モニタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体装置（デバイス）製造用のフォトマスクを作成する際など、基板上に形成した薄膜をパターニングするために行うエッチング工程において、その進行状況を正確に計測して表示するためのエッチング進行状況計測表示方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば半導体装置の製造工程において、半導体基板上に各種の薄膜をパターン形成するためにエッチングが行なわれており、そのエッチング工程に先立ってフォトレジスト（感光性樹脂）をパターニングするために使用するフォトマスクの作成過程においても、エッチングが行なわれる。
その半導体装置製造用のフォトマスク作成過程でのエッチングは、ガラス基板上に被覆した金属薄膜に透孔のパターンを形成して、光が透過するようにすることを目的として行なわれる。
【０００３】
そのため、例えば図１３に示すように、ガラス基板１００の全面に金属（例えばクロム：Ｃｒ）薄膜１０１を形成し、その上にフォトレジスト１０２を塗布し、電子線リソグラフィやフォトリソグラフィを用いて露光および現像を行なって、所要のパターン形状の透孔１０２ａを形成する。
これによって、金属薄膜１０１の除去しようとする部分が露出し、それ以外の部分はフォトレジスト１０２に覆われた状態になる。
【０００４】
そこで、加工したい物質である金属薄膜１０１と反応性のある酸に浸したり、同様に反応性のあるイオンを照射して、金属薄膜１０１の露出部分を剥離溶解すると、金属薄膜１０１に所望のパターンの透孔が形成される。図１３は、その金属薄膜１０１の露出部をエッチングガス１０３によってエッチングする途中の状態を示している。
勿論フォトレジスト１０２には、上記酸やイオンとの反応性が無いか、もしあっても加工される金属薄膜１０１に比べれば僅かなものを用いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなエッチング工程において、その進行状況を知るために、従来はエッチングによって剥離溶解される物質の種類を特定し、その量や光の透過率などを計測していた。すなわち、殆どエッチングが終了して加工される物質が少なくなる状況や、新しい物質が剥離溶解される瞬間、及び最初に僅かな孔（ブレークスルーポイント）があいて光の透過率が大きく変動する状況などを、分光測定や薬液濃度の測定によって求めていた。
【０００６】
例えば、図１３に示したエッチング工程の場合、金属薄膜１０１がガラス基板１００の表面まで剥離されると、その上面側から進入する光の透過率が急増するため、その急増する瞬間を捉えることによって、終了間際の状況を予測でき、その他の状況も推測することができる。この方法は、一般に、光の透過率が急増するエンドポイントを検出して行なわれることから、エンドポイントディテクションと呼ばれている。
【０００７】
また、パターンの形状を制御しようとする場合には、経験的に決められたエッチング処理時間に従って行なわれる。このエッチング処理時間は、除去しようとする物質の種類や量、エッチングガスなどから経験的に割り出されるので、この割り出された時間をエンドポイントの計測時点で経験則に従って若干補正することでエッチング終了時点を割り出し、これによって形成されるパターンの形状を制御しようというものである。
【０００８】
例えば、フォトマスクによるエッチングの際にプラズマによるイオン化ガスを用いる場合には、そのプラズマ発光による光の透過率の変動を計測して行なう。
すなわち、図１４の（Ａ）に示すように、エッチングガス１０３中におけるプラズマ発光１０４による光は、被エッチング膜である金属薄膜１０１のみによって遮断されるため、ガラス基板１００の下側に光センサ１０６を配置して、金属薄膜１０１に形成されるホール１０１ａを通して漏洩する光の強度を計測し、その変化からパターンの形状を制御しようというものである。
【０００９】
なお、このとき、最初に小さなホールが形成された時間が図１４の（Ｂ）に示されるブレークスルーポイントtpであり、フォトレジスト１０２と殆ど同じ大きさのホールが形成された時間がエンドポイントteである。
したがって、エッチング工程の進行状況を観察しようとする場合、従来は、ブレークスルーポイントやエンドポイントを捉え、それを経験則により補正するという方法に頼らざるをえなかった。
【００１０】
そのため、従来の方法では最初と最後の状況が把握できるだけで、途中の状況を正確に把握するのは困難であり、エッチング工程を定量的に制御するのが困難であった。
このように、エッチング工程の進行状況を観察することは容易ではなく、微細加工に用いられるプラズマエッチングでは、その進行状況を的確に把握するのが特に難しいという問題があった。
【００１１】
そして、半導体装置は、次第に線幅が微細化する傾向にあり、微細化が進行すればするほど、許容される誤差も小さくなる。そのため、エッチング工程の進行状況を的確に把握してパターンの寸法をきめ細かく制御したいという要求は切実なものであり、エッチング工程全体を観察（モニタ）しながら、エッチング工程をきめ細かく制御できるような装置や方法が望まれている。
【００１２】
この発明は、このような要求に応えるためになされたものであり、エッチング工程全体の進行状況を観察しながらその進行をきめ細かく制御して、半導体装置の微細加工を容易に行なえるようにすることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の目的を達成するため、次のようなエッチング工程の進行状況表示方法およびエッチング工程モニタ装置を提供する。
この発明によるエッチング工程の進行状況表示方法は、基板上に形成した金属薄膜にパターンを形成するためのエッチング工程の進行状況を表示する方法であって、エッチング工程の経過時間を変数として、上記金属薄膜の非エッチング部とエッチング部とに光を照射して、その両部からの互いに干渉する反射光の強度を検出する。
【００１４】
そして、その検出した反射光の強度に基づいて、エッチング工程の経過時間を変数として、上記エッチング部がエッチングされた深さを算出し、その算出したエッチングされた深さに基づいて、各エッチング深さにおける上記金属薄膜のエッチング部の膜厚方向の剥離溶解速度を算出する。
このようにして算出した上記エッチングされた深さ及び上記膜厚方向の剥離溶解速度と、所与の、上記金属薄膜のエッチング部の幅方向の剥離溶解速度と、上記エッチング部の形状を示す関数を所与のローパスフィルタにより処理して得られるエッチングガスのイオン分布密度とに基づいて、各時点において上記金属薄膜のうちどの部分まで剥離溶解したかを計算によって求め、その計算結果に基づいて、上記金属薄膜のエッチング部が時々刻々と溶解していく過程を連続的にディスプレイに表示する。
【００１５】
上記エッチング工程の経過時間を変数として検出した反射光の強度の変動値と、同じくエッチング工程の経過時間を変数として算出した上記エッチング部がエッチングされた深さと、そのエッチングされた深さに基づいて算出した各エッチング深さにおける上記膜厚方向の剥離溶解速度と、エッチング条件の情報とを、所定のフォーマットに編集してデータベースとして記憶するとともに、そのエッチングされた深さ、剥離溶解速度及びエッチング条件の情報に基づいて、上記金属薄膜のエッチング部が時々刻々と溶解していく過程を連続的にディスプレイに表示するようにしてもよい。
【００１６】
この発明によるエッチング工程モニタ装置は、基板上に形成した金属薄膜にパターンを形成するためのエッチング工程の進行状況をモニタする装置であって、エッチング工程の経過時間を変数として、上記金属薄膜の非エッチング部とエッチング部とに光を照射して、その両部からの互いに干渉する反射光の強度を検出する反射光強度検出手段を有する。
【００１７】
そして、その反射光強度検出手段によって検出した反射光の強度に基づいて、エッチング工程の経過時間を変数として、上記エッチング部がエッチングされた深さを算出するエッチング深さ算出手段と、その手段によって算出されたエッチングされた深さに基づいて、各エッチング深さにおける上記金属薄膜のエッチング部の膜厚方向の剥離溶解速度を算出する剥離溶解速度算出手段とを有する。
【００１８】
さらに、上記エッチング深さ算出手段と剥離溶解速度算出手段によって算出される上記エッチング深さ及び上記膜厚方向の剥離溶解速度と、所与の、上記金属薄膜のエッチング部の幅方向の剥離溶解速度と、上記エッチング部の形状を示す関数を所与のローパスフィルタにより処理して得られるエッチングガスのイオン分布密度とに基づいて、各時点において上記金属薄膜のうちどの部分まで剥離溶解したかを計算によって求め、その計算結果に基づいて、上記金属薄膜のエッチング部が時々刻々と溶解していく過程を連続的にディスプレイに表示するエッチング過程表示手段を有する。
【００１９】
また、このエッチング工程モニタ装置に、上記反射光強度検出手段によってエッチング工程の経過時間を変数として検出した反射光の強度の変動値と、上記エッチング深さ算出手段によってエッチング工程の時間を変数として算出した上記エッチング部がエッチングされた深さと、そのエッチングされた深さに基づいて上記剥離溶解速度算出手段が算出した各エッチング深さにおける上記膜厚方向の剥離溶解速度と、エッチング条件の情報とを、所定のフォーマットに編集してデータベースとして記憶するデータベース作成手段を設けるとよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
この発明によるエッチング工程の進行状況表示方法およびその装置は、加工される物質がエッチングにより除去されていく状況を光の干渉を利用して計測し、それを表示する方法とその装置であり、エッチングする物質から反射される光の強度がエッチング工程の進行状況に応じて変化するという現象を利用する。
【００２１】
ここで、図１に示すように、ガラス基板１の上面に形成した金属薄膜２に対して、その上面にフォトレジスト３を被覆して所望のパターンを形成した後、そのフォトレジスト３をマスクにしてエッチング処理を行なうことにより、金属薄膜２をエッチングして、フォトレジスト３と同じパターンを形成する場合について考える。
【００２２】
このガラス基板１の上面側から、エッチングガス１０３およびフォトレジスト３を通して単色光が入射したときの反射光に着目する。この場合、入射光４はもとより、金属薄膜２のエッチングによって除去されない部分（非エッチング部）２ａからの反射光５も、エッチングの全工程を通じて位相がほぼ一定である。
しかし、金属薄膜２のエッチングによって除去されて膜厚が時々刻々変化する部分（エッチング部）２ｂからの反射光６は、そのエッチング深さｄがエッチングの進行状況に応じて変化するため、位相が変化する。
【００２３】
従って、反射光５と反射光６とを図２に示すようにレンズ７で集めてセンサ８でその強度を計測すると、反射光５と反射光６とは位相のずれを有するために互いに干渉し合い、金属薄膜２のエッチング部２ｂのエッチング深さｄの変化と共に弱め合ったり、強め合ったりしてレンズ７から出力される光の強度が変化することになる。その光の強度変化をフォトダイオード等の光電変換素子によるセンサ８で電気信号に変換して検出する。
【００２４】
そして、この光強度に応じた電気信号に基づいて、時々刻々変化する金属薄膜２のエッチング部２ｂの厚さや、エッチング速度（単位時間当りに剥離溶解される金属薄膜２の厚さ；以下「剥離溶解速度」という）を算出することができ、さらに、この剥離溶解速度をもとにして、エッチング工程をシミュレートしたり、その結果を視覚化して表示したりすることができる。
【００２５】
ところで、金属薄膜２のエッチング深さをｄ、フォトレジスト３の厚さをΔ、屈折率をｎ１とし、エッチングガス（またはエッチング液）の屈折率をｎ２として、入射光の波長をλとした場合、反射光５と反射光６の位相差θは、多重反射を無視して近似すると、
θ＝４π{(Δ＋ｄ)ｎ２−ｎ１Δ}／λ
で与えられる。この位相差θにおいて、ｄ以外の項目はエッチング工程中は一定値であるので、位相差θは、エッチング深さｄの関数であり、位相差θの変化は、エッチング深さｄの変化を示すことになる。
【００２６】
また、反射光の強度は、ｃｏｓ２θ に比例して変化をすることが経験的に知られている。したがって、位相差θが変化すれば、反射光の強度も変化するが、その反射光の強度（以下「反射強度」という）は、エッチング深さｄにしたがって図３に示すように変化する。したがって、この反射強度を計測することによって、エッチング深さｄを求めることができる。
【００２７】
このエッチング深さｄは、エッチングの全工程において一定の割合で変化（減少）しているわけではない。エッチング深さｄが一定の割合で変化していれば、エッチング開始からの処理時間だけによってエッチング深さｄを求めることができるので、エッチング工程の制御は容易である。
【００２８】
しかし、実際のエッチング工程では、その環境、例えば、ドライエッチングを例に取ると、高周波出力、温度およびエッチングガスの濃度、等の種々の要因によって、剥離溶解速度が時々刻々と変動しているため、エッチング深さｄの変化速度も時々刻々と変動している。したがって、実際の反射強度の計測値は、ある時間に対する反射強度の変動値（変動の割合）として与えられる。
【００２９】
そこで、図４に実際に得られる反射強度の計測データの例を示す。図３に示した反射強度とエッチング深さｄとの関係、および図４に示したエッチング工程の経過時間と反射強度との関係から、ある時刻におけるエッチング深さｄを把握することができる。
【００３０】
例えば、図４の時刻ｔ（図では約４５秒）における反射強度をみると、約０．８である。そして、図３において、２回目に反射強度が０．８の値になる膜厚を求めると、約０．１８８（ミクロン）である。こうして、エッチング工程中の時々刻々のエッチング深さｄが把握され、このエッチング深さｄを繰り返し求めることによって、その変化を知ることができる。
【００３１】
このようにして求めた、エッチング深さｄの変化の様子を図５に示す。この図に示すように、エッチング深さｄは、時間に対して直線となる変化を示さない。また、エッチング深さｄは、時点ｔｐ以降は変化のない一定値を示すものとなる。そして、この図５および図４におけるｔｐは、前述したようにブレークスルーポイントとよばれ、図２に示した被エッチング膜である金属薄膜２が最初にガラス基板１の表面までエッチングされた時点を表わしている。
【００３２】
金属薄膜２がガラス基板１の表面までエッチングされれば、エッチング深さｄが元の金属薄膜２の膜厚以上の深さになることはないため、干渉による光強度の変動が停止する。このｔｐは、エッチング工程を制御する重要なパラメータとして用いることができる。
【００３３】
次に、以上のようにして時々刻々のエッチング深さｄが求められることから、エッチング工程におけるある時刻での金属薄膜２の剥離溶解速度（単位時間当りにエッチングにより除去される金属薄膜２の膜厚）Ｖｔを求めることができる。すなわち、Ｖｔは、
Ｖｔ＝（Ｚ２−Ｚ１）／（ｔ２−ｔ１）
として求めることができる。なお、ここで、ｔ１，ｔ２は、時刻ｔを間に挟むごく近傍の異なる時間であり、Ｚ１，Ｚ２は、それぞれ時刻ｔ１，ｔ２における測定エッチング深さである。
【００３４】
さらに、ある時刻でのエッチング深さｄが図５から求められるため、あるエッチング深さｄにおける剥離溶解速度Ｖｚも求められる。但し、この場合、図６に示すように、ガラス基板１に対し、その深さ方向をＺ方向、それに垂直な幅方向をＸ方向とし、エッチング開始時点における金属薄膜２の位置をＺ方向の原点（始点）としており、Ｚ方向の剥離溶解速度Ｖｚは、金属薄膜２のエッチング深さ（金属薄膜２の表面からガラス基板１の表面に向けて測った深さ）方向の剥離溶解速度である。
【００３５】
さて、このようにして剥離溶解速度Ｖｚが測定されると、エッチング工程の進行状況が把握されるので、その進行状況を表示してエッチング工程をシミュレーションすることができる。そこで、以下、エッチング工程のシミュレーション方法について説明する。
このシミュレーション方法によれば、実際にエッチングを行ないながら、その様子をリアルタイムで表示することが可能になる。
【００３６】
図７は、この発明によるエッチング工程の進行状況表示方法によってシミュレーションの一時点の状況を表示したものである。
なお、この図７の表示は、見やすくするため縦横の寸法比率を変更して示しており、特に前述した金属薄膜２であるクロム（Ｃｒ）膜の厚さを拡大している。
【００３７】
このようなシミュレーションを行なえるようにするには、予め深さ方向のエッチング速度Ｖｚが全てのエッチング深さについて与えられていなければならない。そこで、以下の説明では、上述した方法にしたがって、金属薄膜２の全てのエッチング深さｄについてそのエッチング速度Ｖｚを求めてあるものとする。
【００３８】
先ず、図８に示すようにエッチング膜である金属薄膜２の全体を格子状の微小領域（以下「セル」と称す）に分割して各領域の座標を定め、その各セルごとに深さｚに応じて剥離溶解速度（エッチング速度）Ｖｚを与える。次に、その各セルごとにエッチングガスのイオン分布密度Ｄ（ｘ）を与える。このイオン分布密度Ｄ（ｘ）は、図８の上側に示すように、０から１までの値を取る関数であって、フォトレジスト３の開口部ではほぼ「１」であり、フォトレジスト３により被覆されている部分ではほぼ「０」となる関数である。
【００３９】
なお、理想的には、開口部では「１」であり、被覆部で「０」であるような矩形関数であるが、実際には開口部でもフォトレジスト３の壁面付近では１より小さくなっている。従って、実際のイオン分布密度Ｄ（ｘ）は、この理想的な矩形関数をローパスフィルタを通して得られるものであるとし、そのローパスフィルタのパラメータは、実験から決定するものとする。
【００４０】
その結果、位置(ｘ，ｚ)での実効的なエッチング速度Ｖ(ｘ，ｚ)は、
Ｖ(ｘ，ｚ)＝Ｄ(ｘ)・Ｖz
として求められる。ただし、このエッチング速度Ｖ(ｘ，ｚ)は、Ｚ方向の剥離溶解速度である。
【００４１】
さて、エッチングが開始されると、金属薄膜２の表面、すなわち、ｚ＝１で幅方向（Ｘ軸方向）の座標ｘ１ にあるセルは、エッチング速度（単位時間あたりにエッチングで除去される金属薄膜２の厚さ）がＶ(ｘ１，１)なので、次式によって求まる微小時間Δｔで溶解することになる。
Δｔ＝Δｚ／Ｖ(ｘ１，１)
ここで、Δｚは金属薄膜２の各セルにおけるＺ方向の厚さ（長さ）である。
そして、金属薄膜２の厚さをＬとし、Ｚ方向に分割したセルの数をＮとすれば、Δｚは次式で表されることになる。
Δｚ＝Ｌ／Ｎ
【００４２】
金属薄膜２の各セルの位置座標は、一般にＰ（ｘ，ｚ）と表すことができるが、座標位置Ｐ（ｘ，ｚ）のセルについてエッチングガスとの接触面を考えると、エッチングの進行状況によって図９に(Ａ)，(Ｂ)，(Ｃ)で示すような３つの形態が考えられる。このうち、（Ａ）は座標位置Ｐのセルの一面のみがエッチングガスＧに接触する場合、（Ｂ）はセルの上面と一側面の二面がエッチングガスＧに接触する場合、（Ｃ）はセルの上面と両側面の三面がエッチングガスＧに接触する場合である。（Ｃ）の状態からさらにエッチングが進行すると、このセルの四面がエッチングガスＧに接触するようになり、このセルが遊離することになる。なお、図におけるセルの前面および背面もエッチングの進行に伴ってエッチングガスに接触するようになるが、ここでは図示を省略している。
【００４３】
一方、縦（深さ）方向のエッチング速度は、前述のようにＶ(ｘ，ｚ)で与えられるが、横（幅）方向のエッチング速度は、各セルの全てについて等しく、Ｕｘで与えられるものとする。このＵｘは、エッチング装置やその配置、さらには被エッチング物質やエッチングガス等によって決まるもので、実験的に決定される。  一般的にみて、このＵｘの値はＶｚに比べて小さく、特に、異方性エッチングの場合にはゼロに近い値となる。また、エッチング速度の実効的な値をみると、図９のうち、（Ａ）の場合はＶｚであるが、（Ｂ）の場合にはＶｚとＵｘの合成速度になり、（Ｃ）の場合はＶｚと２Ｕｘの合成速度になる。
【００４４】
このようにして、微小時間毎に剥離溶解していく金属薄膜２のセルを計算によって求め、それを除去しながらエッチングの進行過程を表示していくことができる。この計算技法は「セルリムーバル法」と呼ばれるものであるが、その他の方法を用いることもできる。例えば、「レイトレース法」がある。
【００４５】
このようにして、金属薄膜２が時々刻々と剥離溶解していく過程を連続的に表示させて、エッチングの進行過程を動画的に表示し、あたかもエッチングの進行過程を実際に目で見ているように表示することができる。また同時に、このシミュレーション結果をエッチング装置にフィードバックして、エッチングプロセス自体を制御することも可能である。
【００４６】
また、エッチングの進行過程において、フォトレジスト３やガラス基板１も僅かながら溶解剥離されることがあり得る。その過程のシミュレーションを行なうには、フォトレジスト３やガラス基板１も、金属薄膜２と同様に縦（深さ）方向及び横（幅）方向の剥離溶解速度（エッチング速度）を持っているものとして計算すればよい。
【００４７】
このようなエッチングの進行過程における計測データやエッチング条件、シミュレーション結果などは、すべて所定のフォーマットに編集して記録することによってデータベースとして保存することができる。
したがって、その保存されたデータベースを用いれば、その内容と同じ条件のエッチング工程については、シミュレーションを何度でも繰り返すことができる反復性と、再び行なえる再現可能性を備えることになる。また、それまでの条件と異なる新しいエッチング条件の場合には、過去に行なったエッチング工程の中から条件の近いものを選択して利用すればよい。そうすれば、内挿演算や補間演算を行って、新たなシミュレーションを行なうことができる。
【００４８】
このデータベースには、実際のエッチングの進行過程による計測データ等を逐次加えることができ、そうすることによって、データベースの内容を一層精密なものとすることができる。このように、この発明によるエッチング進行過程表示方法によれば、エッチング工程の最初から最後に至るまでの一部始終を擬似的に観察することができ、エッチングプロセスを精密に制御することも可能になる。
【００４９】
次に、以上説明したこの発明によるエッチング進行過程表示方法を実施するためのエッチングシステムについて説明する。
図１０は、この発明によるエッチングモニタ装置を設けたエッチングシステムの一例を示す構成図である。
このシステムは、プラズマエッチング装置２０とエッチング工程モニタ装置３０とＰＣ制御装置とを備えている。プラズマエッチング装置２０のプロセスチャンバ２１の下部にプローブ２２が取り付けられ、光ファイバ２３によってエッチング工程モニタ装置３０と接続している。
【００５０】
また、そのプロセスチャンバ２１には、真空ポンプ２４から圧力制御バルブ２５を備えた配管が接続されている。さらに、ガスボックス２６からの配管も接続されている。そして、その真空ポンプ２４、圧力制御バルブ２５、およびガスボックス２６は、ＰＣ制御装置４０と信号線５１で接続され、エッチング工程モニタ装置３０とＰＣ制御装置４０とも、インタフェースケーブル５２で接続されている。
【００５１】
エッチング工程モニタ装置３０には、ランプ電源部３１と、光検出部３２と、演算制御部３３と、モニタ用ディスプレイ３４と、データベース作成部３５等が設けられている。
ＰＣ制御装置４０には、プロセスレシピモニタ、シミュレーションＩ／Ｏ、シーケンスＩ／Ｏ、ガスの供給を自動的に行なう流量制御装置であるＭＦＣ、プロセスチャンバ２１内の圧力制御を行なう制御装置であるＡＰＣ、プラズマ発生用高周波制御装置とその電源装置てあるＲＦ、真空ポンプリモートコントローラ等が設けられている。
【００５２】
プロセスチャンバ２１内には、エッチングガスをイオン化するためのＲＦ電極２７を設けてあり、このＲＦ電極２７には、ＲＦマッチング用のコンデンサ２８を介してＲＦ電源２９が接続され、ＲＦ電源２９からＲＦ電極２７に高周波電力が印加される。
このプロセスチャンバ２１内には、エッチング加工される金属薄板であるフォトマスク１０が、ＲＦ電極２７に近接してそれに略平行に配置される。
そして、図１１に示すように、ガラス基板１に形成されたフォトマスク１０の加工面１０ａに対向するように、位相差測定用のプローブ２２が配置されている。
【００５３】
このプローブ２２は、フォトマスク１０の加工面１０ａに光を照射し、その反射光を検出してその強度により加工深さを計測するために設けられている。
図１２に、そのプローブ２２と図１０に示したエッチング工程モニタ装置３０内の関連部分の構成を示している。
【００５４】
プローブ２２内には投影対物レンズ２２０が設けられており、このプローブ２２と光ファイバ２３を介して接続するエッチング工程モニタ装置３０内には、光源であるランプ２２１と、コリメートレンズ２２２と、ビームスプリッタ２２４と、光ファイバ２３３ａ，２３３ｂと、干渉フィルター２２６と、光センサ２２７とが設けられている。そのランプ２２１はランプ電源部３１によって点灯制御され、光センサ２２７は光検出部３２によって動作されると共にその検出信号が処理される。
【００５５】
そして、ランプ２２１によって発光された光が、コリメートレンズ２２２によって平行光束にされ、光ファイバ２２３ａを通してビームスプリッタ２２４から光ファイバ２３に入射し、その光ファイバ２３によってプローブ２２に導かれ、投影対物レンズ２２０によって、加工中のフォトマスク１０の加工面に照射される。
【００５６】
その加工面１０ａからの反射光は、プローブ２２の同じ投影対物レンズ２２０から光ファイバ２３に入射し、その光ファイバ２３によってエッチング工程モニタ装置３０に導かれ、ビームスプリッタ２２４から光ファイバ２２３ｂによって干渉フィルター２２６に導かれ、それによって単色化されて光センサ２２７を照射する。光センサ２２７はその照射された光の強度に応じた電気信号を出力する。
【００５７】
図２を参照して前述したように、フォトマスク１０の加工面１０ａのフォトレジスト３に被覆されてエッチングされない部分からの反射光と、被覆されずエッチングされた部分からの反射光との干渉によって反射光の強度が変化し、それは加工深さに依存する。したがって、光センサ２２７から加工面１０ａの加工深さに応じた信号が出力されることになる。
【００５８】
この光センサ２２７の出力信号を、光検出部３２で増幅した後Ａ／Ｄ変換してデジタルデータに変換し、そのデータを演算制御部３３に取り込んで、データ収集，解析，シミュレーション等を行ない、時々刻々のエッチング工程の進行状況をモニタ用デイスプレイ３４に動画表示する。
さらに、そのデータをＰＣ制御部装置４０へ送って、エッチング工程を自動制御させることもできる。
また、エッチング条件の入力データとその実際のエッチング工程のシミュレーションのデータを、データベース作成部３５によって全てデータベース化して登録しておくことができる。
【００５９】
すなわち、データベース作成部３５は、エッチング工程中に反射光強度検出手段であるプローブ２２と光検出部３２等によって検出される反射光の強度の変動値と、エッチング深さ算出手段と剥離溶解速度算出手段を兼ねる演算制御部３３によって、それぞれエッチング工程の経過時間名を変数として算出されるエッチング深さおよび膜厚方向の剥離溶解速度等のデータを所定のフォーマットに編集して、データベースとして記憶する。そのメモリとしては記憶容量の大きいハードディスクや光磁気ディスク等を使用する。
【００６０】
それによって、以前に登録されているエッチング条件と同じ条件のエッチング工程であれば、その登録データを用いてシミュレーションを行なうことも可能である。
なお、この発明は、ほとんど全てのエッチング工程に対して有効に機能するもので、半導体製造工程や他の微細エッチング工程で使用され、さらに、ドライエッチングや、ウエットエッチングといったエッチングの種類を問わず有効なものである。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明によれば、時々刻々と変化するエッチング工程の進行状況を動画的に表示することができ、あたかもエッチングの進行過程を実際に目で見ているように表示するシミュレーションを実現することができる。さらに、そのデータを利用してエッチング工程を自動的に制御することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の対象とするエッチング工程を説明するための断面図である。
【図２】この発明によりエッチング深さを検出する方法の説明図である。
【図３】金属薄膜のエッチング深さと反射光強度との関係を示す線図である。
【図４】エッチング工程の経過時間と反射光強度との関係の実測値を示す線図である。
【図５】エッチング工程の経過時間と金属薄膜エッチング深さとの関係を示す線図ある。
【図６】金属薄膜が剥離溶解される方向を説明するための断面図である。
【図７】この発明によるエッチング工程の進行状況の表示方法による一時点の表示例を示す断面図である。
【図８】エッチングされる金属薄膜に対するイオン分布密度と、その金属薄膜を格子状の微小領域（セル）に分割してその各領域毎のエッチング速度とを示す図である。
【図９】金属薄膜の各領域におけるエッチングガスとの接触面の様子を模式的に示す図である。
【図１０】この発明によるエッチング工程モニタ装置を設けたエッチングシステムの一例を示す構成図である。
【図１１】図１０に示したフォトマスクとプローブの関係を示す図である。
【図１２】図１０に示したフォトマスクとプローブの関係の詳細と反射強度検出手段の構成例を示す図である。
【図１３】フォトマスクを作成するためのエッチング工程の途中の状態を示す断面図である。
【図１４】従来のエッチング状況を検知する方法の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
１：ガラス基板          ２：金属薄膜
２ａ：非エッチング部    ２ｂ：エッチング部
３：フォトレジスト      ４：入射光
５，６：反射光          ７：レンズ
８：センサ              １０：フォトマスク
２０：プラズマエッチング装置
２１：プロセスチャンバ    ２２：プローブ
２３：光ファイバ          ２４：真空ポンプ
２５：圧力制御バルブ    ２６：ガスボックス
２７：ＲＦ電極
２８：ＲＦマッチング用のコンデンサ
２９：ＲＦ電源      ３０：エッチング工程モニタ装置
３１：ランプ電源部    ３２：光検出部
３３：演算制御部      ３４：モニタ用ディスプレイ
３５：データベース作成部
４０：ＰＣ制御装置    ５１：信号線
５２：インタフェースケーブル
１１３，Ｇ：エッチングガス
２２０：投影対物レンズ    ２２１：ランプ
２２２：コリメートレンズ
２２３ａ，２２３ｂ：光ファイバ
２２４：ビームスプリッタ
２２６：干渉フィルタ      ２２７：光センサ
【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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