(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ開口率、局所パターンの立体角、およびドライエッチング中のエッチング状態から検出された実測値に応じて、反応生成物フラックスと立体角の積で表される加工側壁に入射する堆積物量を予測し、当該局所パターンが所望の加工寸法となるようにエッチングプロセスのパラメータの補正値を算出する形状シミュレータと、
前記形状シミュレータで算出された補正値にしたがって、エッチングチャンバで行うエッチングプロセスのパラメータをリアルタイムに補正する制御部と、
を備えたドライエッチング装置。
【請求項２】
前記エッチングチャンバ内で生成されるプラズマから検出されるモニタリング信号を基に被加工パターンの加工側壁に入射する堆積物量が常に一定になるように、エッチングプロセスのパラメータをリアルタイムに補正する
請求項１記載のドライエッチング装置。
【請求項３】
前記形状シミュレータでは、エッチング進行に伴う局所パターンの立体角の時間変動をシミュレーション予測することにより、前記堆積物量をリアルタイムに予測して前記補正値をリアルタイムで算出し、
前記制御部では、前記補正値にしたがって前記エッチングプロセスのパラメータをリアルタイムで制御する
請求項１または２記載のドライエッチング装置。
【請求項４】
前記形状シミュレータにより求められたエッチングレートを用いて、
欠陥検出と分類を行うＦＤＣ部のエッチングレート管理値をエッチングプロセス毎もしくはデバイス毎にリアルタイムに補正する
請求項１〜３の何れかに記載のドライエッチング装置。
【請求項５】
前記形状シミュレータでは、
前記エッチングチャンバに設けたプロセス状態を測定するモニターの測定値およびプロセスレシピ値を入力する第１ステップと、
予め作成しておいたデータベースから補正値を取得する第２ステップと、
前記取得した補正値を前記制御部に受け渡す第３ステップと、
エッチングを終了させてよいか、否かを判断する第４ステップと、
前記第４ステップにおいて、エッチングが未終了と判断された場合に、前記第２ステップを行うようにする第５ステップと、
前記第４ステップにおいて、エッチング終了と判断された場合に、シミュレーションを終了する第６ステップとを有する
請求項１〜４の何れかに記載のドライエッチング装置。
【請求項６】
前記形状シミュレータでは、
前記エッチングチャンバに設けたプロセス状態を測定するモニターの測定値およびプロセスレシピ値を入力する第１ステップと、
前記モニターから取得した測定値およびプロセスレシピ値に基づいて補正値を得る第２ステップと、
前記取得した補正値を前記制御部に受け渡す第３ステップと、
エッチングを終了させてよいか、否かを判断する第４ステップと、
前記第４ステップにおいて、エッチングが未終了と判断された場合に、前記第２ステップを行うようにする第５ステップと、
前記第４ステップにおいて、エッチング終了と判断された場合に、シミュレーションを終了する第５ステップとを有する
請求項１〜４の何れかに記載のドライエッチング装置。
【請求項７】
前記形状シミュレータでは、
プロセスレシピ値を入力する第１ステップと、
気相中での時間変動するラジカル・イオン量を予測計算する第２ステップと、
イオンのエネルギー分布および入射角度分布を予測計算する第３ステップと、
所望の加工寸法を満たす最適プロセス値を決定する第４ステップと、
前記取得した補正値を前記制御部に受け渡す第５ステップと、
エッチングを終了させてよいか、否かを判断する第６ステップと、
前記第６ステップにおいて、エッチングが未終了と判断された場合に、前記第４ステップを行うようにする第７ステップと、
前記第６ステップにおいて、エッチング終了と判断された場合に、シミュレーションを終了する第８ステップとを有する
請求項１〜４の何れかに記載のドライエッチング装置。
【請求項８】
前記形状シミュレータでは、
プロセスレシピ値を入力する第１ステップと、
気相中での時間変動するラジカル・イオン量を予測計算する第２ステップと、
イオンのエネルギー分布および入射角度分布を予測計算する第３ステップと、
所望の加工寸法を満たす最適プロセス値を時間に対して決定しデータベース化する第４ステップと、
前記データベースから補正値を時間ごとに読み出す第５ステップと、
前記取得した補正値を前記制御部に受け渡す第６ステップと、
エッチングを終了させてよいか、否かを判断する第７ステップと、
前記第７ステップにおいて、エッチングが未終了と判断された場合に、前記第２ステップもしくは第３ステップを行うようにする第８ステップと、
前記第７ステップにおいて、エッチング終了と判断された場合に、シミュレーションを終了する第９ステップとを有する
請求項１〜４の何れかに記載のドライエッチング装置。
【請求項９】
前記形状シミュレータでは、
プロセスのレシピ設定値、加工寸法（ＣＤ）スペックと、前記エッチングチャンバに備えたモニターにより検出したモニタリング信号を入力する第１ステップと、
予め作成したデジタルデータベースとプロセスレシピ設定値から所望の加工寸法のスペックを実現するエッチングレートＡの範囲を算出し、かつ実際のエッチングレートＢを読み込む第２ステップと、
前記エッチングレートＡおよびエッチングレートＢを前記制御部に受け渡す第３ステップと、
前記エッチングレートＡおよびエッチングレートＢを前記ＦＤＣ部に受け渡す第４ステップと、
前記ＦＤＣ部は前記エッチングレートＢがエッチングレートＡの許容範囲内にあるか否かを判断する第５ステップと、
前記第５ステップにおいて、エッチングレートＢがエッチングレートＡの許容範囲内にある場合に、前記第１ステップ以降を繰り返し行うようにする第６ステップと、
前記る第５ステップにおいて、エッチングレートＢがエッチングレートＡの許容範囲内にないとされた場合に、前記ＦＤＣよりエッチング異常を知らせる第７ステップとを有する
請求項１〜４の何れかに記載のドライエッチング装置。
【請求項１０】
ウエハ開口率、局所パターンの立体角、およびドライエッチング中のエッチング状態から検出された実測値に応じて、反応生成物フラックスと立体角の積で表される加工側壁に入射する堆積物量を予測し、当該局所パターンが所望の加工寸法となるようにエッチングプロセスのパラメータの補正値を算出する工程と、
前記算出された補正値にしたがって、エッチングチャンバで行うエッチングプロセスのパラメータをリアルタイムに補正しつつ、前記補正されたエッチングプロセスのパラメータでのエッチングにより、前記ウエハ開口率のエッチングマスクで覆われた被エッチング加工物をエッチングして前記局所パターンを形成する工程とを行う
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、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ものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程は、不純物導入工程、成膜工程、マスクパターンを形成するリソグラフィ工程、そのマスクパターンをエッチングマスクに用いて成膜した薄膜や基板を加工するエッチング工程、洗浄工程等がある。
上記エッチング工程は、ドライエッチング工程とウエットエッチング工程がある。そのうち、ドライエッチング工程に着目すると、２つの大きな技術的課題がある。
一つは、加工寸法（ＣＤ：Critical Dimension）の制御の問題である。
もう一つは、ＦＤＣ（Fault Detection and Classification）システムのエッチングレート管理値（閾値）の最適化の問題である。
【０００３】
加工寸法（ＣＤ）の制御には、いわゆるＡＰＣ（Advanced Process Control）と呼ばれるプロセス補正システムを搭載したドライエッチング装置が半導体生産ラインで広く使用されている。
このシステムでは、事前に設定しておいた補正条件を基に自動プロセス制御がされる。しかし、高精度の補正にはマスク毎にプロセスエンジニアが膨大な実測データを取得する必要があり、実際の補正精度には限界がある。
現状の生産ラインでは、プロセスエンジニアによるエッチング条件の検討や光学的近接補正（ＯＰＣ：Optical Proximity Correction）を複数回繰り返すことでエッチング条件を決定し、ウエハ間、ロット間のばらつきをプロセス補正システム（ＡＰＣ）で微補正する手法がとられている。この微補正は、例えば、主にエッチング時間を調整する。
そのため、デバイスごとの開発工数やマスクのコスト増加などが大きな問題となっている。
【０００４】
また、より自動化されたシステムとして、プラズマガス中のイオン量をモニタリングし、ターゲットへのイオン入射量が一定になるようにマイクロ波パワーをリアルタイムで補正する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
さらに、ドライエッチング装置のモニタリング値（プラズマデータ、圧力、温度など）を初期値として、オンツールもしくはスタンドアローンのモデルシミュレータ結果（複数の最適化プロセスパラメータ）を、ドライエッチング装置へフィードバックすることで、所望の形状を実現するようプロセス自動制御を行うシステムが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
一方、本発明者によるトランジスタゲートの加工寸法（ＣＤ）を測定した実験から、図１６に示すように、ウエハ開口率とゲート寸法変換差ΔＣＤとの関係は相関関係があることがわかっている。
また、図１７に示すように、局所（ローカル）領域の開口率（被エッチング領域の２次元面積）とゲート寸法変換差ΔＣＤとの関係はパターン形状、パターン間隔によって依存性があり、一定の関係を有していない。
また、図１８に示すように、局所（ローカル）パターンの立体角（あるターゲット点から見通せる視野領域を表す３次元的角度）とゲート寸法変換差ΔＣＤとの関係は相関関係があることがわかっている。
【０００７】
従来の光学近接補正では、局所開口率を使って補正しているため、所望の加工寸法からずれるといった問題がある。
よって、上記２要因を考慮して堆積物量、すなわち、エッチングによる反応生成物フラックス（ウエハ開口率に依存）と局所（ローカル）パターンの立体角の積値を、プロセスパラメータの補正により制御することが正確な加工寸法制御には非常に重要となってくる。
しかしながら、従来のプロセス補正システムや上記特許文献１、２に代表される制御方法では、上述したウエハ開口率および立体角とその時間変動の効果を考慮しておらず、ナノメートルスケールの加工寸法（ＣＤ）ばらつきが問題となる次世代デバイス加工に対して不十分である。例えば、６５ｎｍ世代では加工寸法（ＣＤ）制御の精度として±３ｎｍ（３σ）が要求される。
【０００８】
生産ラインではプロセス異常の検知および生産性向上のために欠陥検出と分類をするＦＤＣ（Fault Detection and Classification）システムがエッチング装置に搭載されている。
このＦＤＣシステムのドライプロセス管理値、特にエッチングレートに関しては、ある一定のレート値とそのしきい値をこれまでの実測結果を基に手動設定している。
しかし、レートしきい値の範囲内における加工寸法（ＣＤ）変動を正確に考慮して値を設定しているわけではない。
所望の加工寸法（ＣＤ）を許容値の範囲内で実現できるように、より精度の高いリアルタイムのエッチングレート管理値（レート閾値）設定・異常検知の有効な手段が求められている。
【０００９】
【特許文献１】特開平８-１７７９６号公報
【特許文献２】特表２００７-５０７８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
解決しようとする問題点は、従来の形状シミュレータでは、局所開口率に基づいた加工形状のシミュレーションを行うため、ナノメートルスケールの加工寸法（ＣＤ）ばらつきを制御することが困難な点である。
【００１１】
本発明は、ウエハ開口率および局所パターンの立体角双方に応じて、エッチング条件を補正することで、加工側壁に入射する堆積物量を制御し、ナノメートルスケールの加工寸法（ＣＤ）ばらつきを制御することを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のドライエッチング装置は、ウエハ開口率、局所パターン（ウエハ開口率に依存）の立体角、およびドライエッチング中のエッチング状態から検出された実測値に応じて、反応生成物フラックスと立体角の積で表される加工側壁に入射する堆積物量を予測し、当該局所パターンが所望の加工寸法となるようにエッチングプロセスのパラメータの補正値を算出する形状シミュレータと、前記形状シミュレータで算出された補正値にしたがって、エッチングチャンバで行うエッチングプロセスのパラメータをリアルタイムに補正する制御部とを備えている。
【００１３】
本発明のドライエッチング装置では、ウエハ開口率および局所パターンの立体角に応じて、反応生成物フラックスと立体角の積で表される加工側壁に入射する堆積物量を制御する形状シミュレータを有することから、ウエハ開口率および局所パターンの立体角等のマスク構造に応じて、寸法変換差ΔＣＤに大きな影響を与えていると考えられるターゲット（被エッチング物）加工側壁に入射するもので、ウエハ開口率に依存するエッチング反応生成物フラックスと局所パターン立体角の積値を予測して、所望の加工寸法を実現する最適プロセスパラメータが自動計算される。
そのように予測計算されたプロセスパラメータをドライエッチング装置内の制御部を介してエッチングチャンバにリアルタイムにフィードバックすることができるので、寸法の正確な自動制御を行うことができる。
【００１４】
本発明の半導体装置の製造方法は、ウエハ開口率、局所パターンの立体角、およびドライエッチング中のエッチング状態から検出された実測値に応じて、反応生成物フラックスと立体角の積で表される加工側壁に入射する堆積物量を予測し、当該局所パターンが所望の加工寸法となるようにエッチングプロセスのパラメータの補正値を算出する工程と、前記算出された補正値にしたがって、エッチングチャンバで行うエッチングプロセスのパラメータをリアルタイムに補正しつつ、前記補正されたエッチングプロセスのパラメータでのエッチングにより、前記ウエハ開口率のエッチングマスクで覆われた被エッチング加工物をエッチングして前記局所パターンを形成する工程を行うことを特徴とする。
【００１５】
本発明の半導体装置の製造方法では、前記本発明のドライエッチング装置を用いてエッチングを行うことから、ナノメートルスケールの加工寸法（ＣＤ）ばらつきでエッチング加工が実現される。このため、高精度なパターンが得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のドライエッチング装置は、次世代デバイスの微細パターンにおいて、より高精度な寸法ばらつき抑制および加工条件検討に要するコストを大幅に削減することが可能になる。よって、加工寸法に依存する信頼性、歩留まりの向上が図れるという利点がある。
【００１７】
本発明の半導体装置の製造方法は、ナノメートルスケールの加工寸法（ＣＤ）ばらつきでエッチング加工が実現されるため、次世代デバイスの微細パターンに対応したエッチングができるので、加工寸法に依存する信頼性、歩留まりの向上が図れるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明のドライエッチングに係る一実施の形態（装置実施例）を、図１のブロック図および図２のシミュレータのインターフェイス（ＧＵＩ：Graphical User Interface）を示す画面図によって説明する。
【００１９】
図１に示すように、ドライエッチング装置１は、プラズマエッチングが可能であるＣＣＰ（Capacitive Coupled Plasma）ドライエッチング装置である。なお、ドライエッチング装置１は、平行平板型ドライエッチング装置であっても、ＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma）ドライエッチング装置であっても、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）ドライエッチング装置であってもよい。
【００２０】
上記ドライエッチング装置１には、エッチングチャンバ１１が備えられている。このエッチングチャンバ１１内にプラズマを発生させる電源が設けられている。また、エッチングチャンバ１１内に発生するプラズマを制御する制御信号を上記電源に伝達する制御部１３が備えられている。
【００２１】
さらに、上記ドライエッチング装置１には、プロセス補正に必要なエッチングチャンバ１１内のプラズマ状態（例えば、電子密度、電子温度、発光強度、ラジカル・イオン種、イオンエネルギー等）をエッチング中、随時モニタリングするモニター２１が備えられている。
上記モニター２１には、例えば、プロセス補正に必要な、エッチングチャンバ１１内のプラズマ状態、例えばプラズマ密度を測定するプローブが設けられている。このようなプローブとしてラングミュアプローブを用いることができる。
また、エッチング雰囲気中のラジカル・イオン種を測定する質量分析器が設けられている。このような質量分析器として四重極質量分析器（ＱＭＳ：Quadrupole mass Spectrometer）を用いることができる。
一方、ラジカル・イオンの発光強度の測定のために、発光分光計（ＯＥＳ）が実装されている。
さらに、プラズマのシース領域でのイオンの加速エネルギーを測定するイオンエネルギースペクトルアナライザーが実装されている。
これらでプラズマ状態（電子密度、電子温度、発光強度、イオンエネルギー）をエッチング中随時モニタリングする。
【００２２】
上記ドライエッチング装置１には、ウエハ開口率および局所（ローカル）パターンの立体角の双方を考慮して堆積物量を制御する形状シミュレータ３１が搭載されている。上記堆積物量は、パターン直上のエッチング反応生成物フラックス（ウエハ開口率に依存）と局所（ローカル）パターンの立体角の積で表すことができる。
上記形状シミュレータ３１は、直接ドライエッチング装置に搭載されていなくとも構わず、例えば、ネットワークによってドライエッチング装置１とつながれたものであってもよい。このネットワークとしては、シリアルやイーサーネットなどのＬＡＮが一例として挙げられる。
【００２３】
上記形状シミュレータ３１は、プラズマエッチングに係わる物理量等を振って、データベースを作るこのデータベースの値に対して、上記モニター２１で測定した実測データを対応させて、プラズマエッチングのエッチング条件を補正する補正値を算出する。この算出した補正値を上記制御部１３に送り、その補正値に基づいて上記制御部１３がエネルギー条件を補正する。例えば、上記エッチングチャンバ１１内のプラズマ条件を変化させる。
【００２４】
なお、上記形状シミュレータ３１の実行のプラットフォームは、種々のＯＳを用いることができ、一例として、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）／Ｃｙｇｗｉｎ  ＯＳ、Ｍａｃ  ＯＳＸ、ＬＩＮＵＸ、ＵＮＩＸ（登録商標）系ＯＳ等が挙げられる。
また、上記形状シミュレータ３１のシミュレータエンジンは、種々のプログラム言語を用いることができ、一例としてＦｏｒｔｒａｎ７７/９０/９５、Ｃ、Ｃ++、ＪＡＶＡ（登録商標）などのプログラム言語を用いることができる。
【００２５】
さらに、上記制御部１３には、管理値を最適化するためのＦＤＣ（Fault Detection and Classification）部４１が接続されている。このＦＤＣ部４１は、例えばエッチングレート管理値（しきい値）をプロセス毎もしくはデバイス毎にリアルタイムに自動最適化する機能を有する。
【００２６】
また、上記シミュレーション結果は、図２で示されるような画面（シミュレータのインターフェイス（ＧＵＩ：Graphical User Interface））によって、エッチング中にリアルタイムに表示され、エッチング予想形状を確認しながらエッチングが可能となっている。
【００２７】
次に、上記ドライエッチング装置１を用いてエッチングを行う場合について、各種デバイスを想定して、上記形状シミュレータ３１のアルゴリズムによる形状計算の第１実施例を、図３によって説明する。
【００２８】
まず、エッチング前に、予め上記形状シミュレータ３１にデータベースを作成する。なお下記データは一例であって、適宜変更可能なものである。
【００２９】
具体的には、
・膜厚について
フォトレジスト膜厚:１００ｎｍ〜６００ｎｍ
反射防止膜厚:５０ｎｍ〜１００ｎｍ
シリコン膜厚:４０ｎｍ〜３００ｎｍ
【００３０】
・  フォトレジスト幅（５０ｎｍ〜２００ｎｍ）
【００３１】
・プラズマ状態について
プラズマ密度:１０9ｃｍ-2〜１０12ｃｍ-3
電子温度:０．５ｅＶ〜７ｅＶ
イオンフラックス:１０9ｃｍ-2〜１０17ｃｍ-2
ラジカルフラックス:１０9ｃｍ-2〜１０20ｃｍ-2
イオンエネルギー:１０ｅＶ〜１０００ｅＶ）
【００３２】
・プロセスパラメータについて
圧力:０．１３Ｐａ〜６７Ｐａ
ガス種: 臭化水素（ＨＢｒ）、酸素（Ｏ2）、塩素（Ｃｌ2）
流量:０．１３Ｐａ〜２６７Ｐａ
パワー:０Ｗ〜２０００Ｗ
下部電極温度:１０℃〜１００℃）
【００３３】
・ウエハ情報について
開口率０％-１００％
として、局所（ローカル）パターン構造に対して計算を行い、加工寸法変換差ΔＣＤ、テーパ角、エッチングレート値についてのデータベース（例えばデジタルデータベース）を上記形状シミュレータ３１のデータベースに作成しておく。
【００３４】
以下、上記形状シミュレータ３１における形状計算の一例について説明する。
【００３５】
上記形状シミュレータ３１におけるアルゴリズム概要を図３のブロックダイアグラムによって説明する。
【００３６】
図３に示すように、上記計算は図中のステップＳ１１からステップＳ１７により行われる。
【００３７】
ステップＳ１１の「インプットパラメータ」には、プロセスレシピ値および上記モニター２１の測定値を用いる。
そして、ステップＳ１２の「シミュレータによる計算（データベースからの補正値の取得）」で上記データベースからの補正値を取得する。この詳細については、図４によって説明する。
【００３８】
次に、ステップＳ１３の「補正値を制御部に受け渡し」によって、上記取得した補正値を上記制御部１３に受け渡す。そして制御部１３は上記エッチングチャンバ１１にこの補正値に基づいたプロセスパラメータを送る。
【００３９】
次いで、ステップＳ１４の「エッチングチャンバのプロセスパラメータを補正値に設定」によって、上記制御部１３から送られてきた補正値に基づき、プロセスパラメータを補正値に設定する。そして、補正値に基づいたエッチングを行う。
【００４０】
次いで、エッチングを所定時間だけ進行させ、ステップＳ１５の「エッチング終了？」によって、エッチングを終了させてよいか、否かを判断する。ここでは、例えば、エッチング形状が所望の形状に到達しているか否かを判断する。
上記ステップＳ１５の「エッチング終了？」において、エッチングが未終了と判断された場合には、ステップＳ１６の「時間発展」によって、現時点のエッチング状況に基づいて、新たな補正値を取得するために、上記ステップＳ１２の「シミュレータによる計算（データベースからの補正値の取得）」以降を繰り返し行う。
【００４１】
一方、上記ステップＳ１５の「エッチング終了？」において、エッチング終了と判断された場合にはエッチングを終了し、さらに、ステップＳ１７の「シミュレーション終了」によって、シミュレーションを終了する。
【００４２】
次に、上記ステップＳ１２の「シミュレータによる計算（データベースからの補正値の取得）」の詳細について、図４によって説明する。
【００４３】
図４に示すように、まず、ステップＳ１０１の「モニタリング信号で照合」によって、例えば、上記エッチングチャンバ１１内に設置されている下部電極の温度データに基づいて、所望の加工寸法（ＣＤ）を満たす最良値Ｔ’を、補間法によって求める。
【００４４】
次いで、ステップＳ１０２の「最良値Ｔ’での加工寸法（ＣＤ）の許容スペックの判断」によって、最良値Ｔ’での加工寸法（ＣＤ）が許容スペック内か否かを判断する。そして最良値Ｔ’での加工寸法（ＣＤ）が許容スペック内の場合には、前記ステップＳ１３の「補正値を制御部に受け渡し」に進む。
一方、最良値Ｔ’での加工寸法（ＣＤ）が許容スペックを外れている場合には、次のステップＳ１０３の「モニタリング信号と最良値Ｔ’で照合」によって、例えば、上記エッチングチャンバ１１内のガス圧力データで、所望の加工寸法（ＣＤ）を満たす最良値Ｐ’を補間法によって求める。
【００４５】
次いで、ステップＳ１０４の「最良値Ｐ’での加工寸法（ＣＤ）の許容スペックの判断」によって、最良値Ｐ’での加工寸法（ＣＤ）が許容スペック内か否かを判断する。そして最良値Ｐ’での加工寸法（ＣＤ）が許容スペック内の場合には、前記ステップＳ１３の「補正値を制御部に受け渡し」に進む。
一方、最良値Ｐ’での加工寸法（ＣＤ）が許容スペックを外れている場合には、次のステップＳ１０５の「モニタリング信号と最良値Ｔ’と最良値Ｐ’で照合」によって、例えば、上記エッチングチャンバ１１内の下部バイアスパワーデータで、所望の加工寸法（ＣＤ）を満たす最良値Ｗｂ’を補間法によって求める。
【００４６】
次いで、ステップＳ１０６の「最良値Ｗｂ’での加工寸法（ＣＤ）の許容スペックの判断」によって、最良値Ｗｂ’での加工寸法（ＣＤ）が許容スペック内か否かを判断する。そして最良値Ｗｂ’での加工寸法（ＣＤ）が許容スペック内の場合には、前記ステップＳ１３の「補正値を制御部に受け渡し」に進む。
一方、最良値Ｗｂ’での加工寸法（ＣＤ）が許容スペックを外れている場合には、次のステップＳ１０７の「モニタリング信号と最良値Ｔ’と最良値Ｐ’と最良値Ｗｂ’で照合」によって、例えば、上記エッチングチャンバ１１内のトップバイアスパワーデータで、所望の加工寸法（ＣＤ）を満たす最良値Ｗｔ’を補間法によって求める。
【００４７】
次いで、ステップＳ１０８の「最良値Ｗｔ’での加工寸法（ＣＤ）の許容スペックの判断」によって、最良値Ｗｔ’での加工寸法（ＣＤ）が許容スペック内か否かを判断する。そして最良値Ｗｔ’での加工寸法（ＣＤ）が許容スペック内の場合には、前記ステップＳ１３の「補正値を制御部に受け渡し」に進む。
一方、最良値Ｗｔ’での加工寸法（ＣＤ）が許容スペックを外れている場合には、次のステップＳ１０９の「ＦＤＣ部へエラー信号発信」によって、例えば、上記ＦＤＣ部４１へエラー信号発信する。
【００４８】
本発明のドライエッチング装置１では、ウエハ開口率および局所パターンの立体角に応じて、反応生成物フラックスと立体角の積で表される加工側壁に入射する堆積物量を制御する形状シミュレータ３１を有することから、ウエハ開口率および局所パターンの立体角等のマスク構造に応じて、寸法変換差ΔＣＤに大きな影響を与えていると考えられるターゲット（被エッチング物）加工側壁に入射するもので、ウエハ開口率に依存するエッチング反応生成物フラックスと局所パターン立体角の積値を予測して、所望の加工寸法を実現する最適プロセスパラメータが自動計算される。
そのように予測計算されたプロセスパラメータをドライエッチング装置１内の制御部１３を介してエッチングチャンバ１１にリアルタイムにフィードバックすることができるので、寸法の正確な自動制御を行うことができる。
【００４９】
また、シミュレーションには時間発展の形状モデルを用いているために、エッチング中に刻々と変化するターゲットパターン（被エッチングパターン）に関する立体角を計算し、そこからエッチング面へ入射してくる堆積物量を予測・補正できる。
【００５０】
また、モデルのインプットパラメータとして、モニター２１のラングミュアプローブ、ＱＭＳ、ＯＥＳ、イオンエネルギースペクトルアナライザによって取得されるプラズマモニタリング信号を用いることで実際のエッチングチャンバ１１の状況（例えば、ウエハ開口率の変化に伴うプラズマ組成（イオン、ラジカル、反応生成物）の変化、エッチング中のチャンバ壁状態の変化）を反映したリアルタイムに計算が可能であり、原子／分子レベルの高精度な加工寸法制御が実現できる。
このように、エッチング時にリアルタイムにプロセスパラメータ補正を行うことが可能であるので、ウエハ面内、ウエハ間、ロット間にわたる安定した加工寸法の自動制御を提供できる。
【００５１】
次に、上記ドライエッチング装置１を用いてエッチングを行う場合について、各種デバイスを想定して、上記形状シミュレータ３１のアルゴリズムによる形状計算の第２実施例を、図５によって説明する。
【００５２】
この第２実施例では、高速処理可能な計算機を用いる。例えば、実時間２秒以内で１回以上の補正フィードバックが可能な計算機を上記ドライエッチング装置１に搭載もしくはネットワーク（シリアルやイーサーネットなどを用いたＬＡＮ）で接続し相互通信可能にしておく。上記第１実施例のアルゴリズムによる形状シミュレーションをエッチング時にリアルタイムに行う。したがって、本第２実施例では、前記第１実施例とは異なり、予めデジタルデータベースを用意しておく必要は無い。
【００５３】
プラズマの発光データ、プラズマのイオンエネルギーは前記第１実施例と同様に上記ドライエッチング装置１に実装されたモニター２１による実測値を用いる。
これにより、リアルタイムに所望の加工寸法（ＣＤ）を実現できる堆積物量の制御に関係する最適プロセスパラメータとして、例えば、ガス圧力（もしくは流量）、パワー、下部電極温度等を予測計算し、制御部１３を介してエッチングチャンバ１１にパラメータ補正をかけることが可能になる。
【００５４】
まず、エッチング前に、予め上記形状シミュレータ３１にレシピパラメータを入力しておく。
【００５５】
具体的には、
・膜厚について
フォトレジスト膜厚:１００ｎｍ〜６００ｎｍ
反射防止膜厚:５０ｎｍ〜１００ｎｍ
シリコン膜厚:４０ｎｍ〜３００ｎｍ
【００５６】
・フォトレジスト幅（５０ｎｍ〜２００ｎｍ）
【００５７】
・プラズマ状態について
プラズマ密度:１０9ｃｍ-2〜１０12ｃｍ-3
電子温度:０．５ｅＶ〜７ｅＶ
イオンフラックス:１０9ｃｍ-2〜１０17ｃｍ-2
ラジカルフラックス:１０9ｃｍ-2〜１０20ｃｍ-2
イオンエネルギー:１０ｅＶ〜１０００ｅＶ）
【００５８】
・プロセスパラメータについて
圧力:０．１３Ｐａ〜６７Ｐａ
ガス種: 臭化水素（ＨＢｒ）、酸素（Ｏ2）、塩素（Ｃｌ2）
流量:０．１３Ｐａ〜２６７Ｐａ
パワー:０Ｗ〜２０００Ｗ
下部電極温度:１０℃〜１００℃）
【００５９】
・ウエハ情報について
開口率０％-１００％
とする。
【００６０】
以下、上記形状シミュレータ３１における形状計算の一例について説明する。
【００６１】
上記形状シミュレータ３１におけるアルゴリズム概要を図５のブロックダイアグラムによって説明する。
【００６２】
図５に示すように、上記計算は図中のステップＳ３１からステップＳ３７によって行われる。
【００６３】
ステップＳ２１の「インプットパラメータ」には、プロセスレシピ値および上記モニター２１の測定値を用いる。
そして、ステップＳ２２の「シミュレータによる計算（加工形状をリアルタイムに予測）」で上記モニター２１から取得した測定値およびプロセスレシピ値に基づいて補正値を得る。この詳細については、図６によって説明する。
【００６４】
次に、ステップＳ２３の「補正値を制御部に受け渡し」によって、上記取得した補正値を上記制御部１３に受け渡す。そして制御部１３は上記エッチングチャンバ１１にこの補正値に基づいたプロセスパラメータを送る。
【００６５】
次いで、ステップＳ２４の「エッチングチャンバのプロセスパラメータを補正値に設定」によって、上記制御部１３から送られてきた補正値に基づき、プロセスパラメータを補正値に設定する。そして、補正値に基づいたエッチングを行う。
【００６６】
次いで、エッチングを所定時間だけ進行させ、ステップＳ２５の「エッチング終了？」によって、エッチングを終了させてよいか、否かを判断する。ここでは、例えば、エッチング形状が所望の形状に到達しているか否かを判断する。
上記ステップＳ２５の「エッチング終了？」において、エッチングが未終了と判断された場合には、ステップＳ２６の「時間発展」によって、現時点のエッチング状況に基づいて、新たな補正値を取得するために、上記ステップＳ２２の「シミュレータによる計算（加工形状をリアルタイムに予測）」以降を繰り返し行う。
【００６７】
一方、上記ステップＳ２５の「エッチング終了？」において、エッチング終了と判断された場合にはエッチングを終了し、さらに、ステップＳ２７の「シミュレーション終了」によって、シミュレーションを終了する。
【００６８】
次に、上記ステップＳ２２の「シミュレータによる計算（加工形状をリアルタイムに予測）」の詳細について、図６のブロックダイアグラムによって説明する。
【００６９】
図６に示すように、上記計算は図中のステップＳ２０１からステップＳ２０７の順で行われる。
【００７０】
ステップＳ２０１の「インプットパラメータ」（前記ステップＳ２１の「インプットパラメータ」と同様）には、上記説明したように、プロセスレシピ値および上述した測定器の測定値を用いる。
そして、ステップＳ２０２の「ターゲット立体角の計算」でターゲット立体角を計算する。すなわち、局所パターン（例えば、ターゲットを中心とした２μｍ半径領域以内のパターン）のデータおよびエッチングレートを用いて計算ステップ毎（０．１秒）にリアルタイムに行う。フォトレジスト／反射防止膜／シリコン膜／ゲート酸化膜＝２５０ｎｍ／８０ｎｍ／５０ｎｍ／３ｎｍの膜厚を有する多層膜構造を持つトランジスタゲートおよびその２μｍ周辺を考え、数１および数２に示した（１）式および（２）式によって有効立体角Ｓ’を計算する。
ここで、図７に示すように、（１）式〜（３）式に表される、Ｓは基準点からみた立体角、Ｌ１は基準点における立体角Ｓで作られる角錐の錘面中心までの距離、θは基準点から立体角Ｓで作られる角錐の錘面中心に向かう線とその錘面の法線とのなす角、Ｌ１’は基準点における有効立体角Ｓ’で作られる円錐の錘面までの法線距離、Ｌ２は基準点からその錘面の外周までの距離、Ｒ’はその錘面の半径である。
【００７１】
【数１】
0005050830.tif 000002
【００７２】
【数２】
0005050830.tif 000003
【００７３】
第２実施例の場合、ターゲットパターンに冠する初期の有効立体角Ｓ’は２．３ｓｒである。
もちろん立体角の適用パターンはこの限りではなく、様々な局所（ローカル）構造と多層膜種および膜厚へ適用可能である。
【００７４】
ターゲット加工側壁に入射する堆積物量（Γｄ）の予測は、上記計算した有効立体角Ｓ’および上記モニター２１でプラズマをモニタリングして得たデータフラックス量（Γ）から数３の（３）式のように計算される。
【００７５】
【数３】
0005050830.tif 000004
【００７６】
次に、ステップＳ３の「膜表面での被覆率の計算（速度方程式）」で、エッチング表面層の反応を設定し、上記堆積物量Γｄを用いて数４の（４）式、数５の（５）式、数６の（６）式で表される速度方程式を解く。
以下の（４）式〜（８）式において、φは被覆率、Ｓは吸着確率、Ｙはエッチイールド、ρは密度である。また（４）式〜（８）式において、ΓｐおよびΓｑは、Γｄに相当する。
【００７７】
【数４】
0005050830.tif 000005
【００７８】
【数５】
0005050830.tif 000006
【００７９】
【数６】
0005050830.tif 000007
【００８０】
これによって、ステップＳ４の「エッチングレートとデポレートの計算」で、数７の（７）式に示すエッチングレートＥＲおよび数８の（８）式に示すデポ（堆積）レートＤＲを計算する。
上記エッチング表面層の反応は、図８に示すように、例えば、臭化水素（ＨＢｒ）／酸素（Ｏ2）ガス系でのエッチング反応とする。塩素（Ｃｌ2）などのハロゲン系であれば、同じような反応経路となる。また、上記堆積物量Γｄとしては、ＳｉＢｒx、ＳｉＯxＢｒyといった臭化物系反応生成物となる。
【００８１】
【数７】
0005050830.tif 000008
【００８２】
【数８】
0005050830.tif 000009
【００８３】
エッチング形状の進展に関しては、これらのエッチングレートＥＲおよび堆積レートＤＲを用いて、例えば、計算機のメモリを消費しないＳｔｒｉｎｇ法を採用して実行する。もちろん、Ｃｅｌｌ法、レベルセット法など他の形状進展法を用いることもできる。また、用いるガス系はＨＢｒ／Ｏ2ガス系に限らない。エッチング表面反応経路がわかっていれば、種々のエッチングガス系に適用できる。
【００８４】
実際にエッチングに用いたデバイス情報とプロセス条件の初期値を以下に示す。
【００８５】
ウエハ開口率を７０％、立体角を２．３ｓｒに設定する。
【００８６】
・反射防止膜のエッチング条件を以下のように設定する。
塩素（Ｃｌ2）ガス：２０ｃｍ3／ｍｉｎ
酸素（Ｏ2）ガス：２０ｃｍ3／ｍｉｎ
ソース電力:２００Ｗ
バイアス電力:７０Ｗ
圧力: ２．７Ｐａ
下部電極温度:５５℃
【００８７】
・シリコンのエッチング条件およびオーバーエッチング条件（エッチング時間：２５ｓｅｃ）を以下のように設定する。
臭化水素（ＨＢｒ）ガス:１５０ｃｍ3／ｍｉｎ
酸素（Ｏ2）ガス：２ｃｍ3／ｍｉｎ
ソース電力:２００Ｗ
バイアス電力:１００Ｗ
圧力:２．０Ｐａ
下部電極温度:５５℃
【００８８】
装置に実装している上記モニター２１（例えば、ラングミュアプローブ、四重極質量分析器（ＱＭＳ）、発光分光計（ＯＥＳ）、イオンエネルギーアナライザ等）によって、実際のエッチング時のプラズマモニタリング信号（例えば、プラズマ密度:〜５×１０9ｃｍ-3、電子温度：〜３ｅＶ、発光強度（例えば２００ｎｍ〜８００ｎｍ波長領域での発光強度）、イオンエネルギー:０ｅＶ〜２００ｅＶ）と上記データベースを随時照合し、データを３次元スプライン補間し、所望の寸法を実現できる最適プロセスパラメータ（例えば、ガス圧力もしくは流量、パワー、下部電極温度）を自動検出する。補間検出は、堆積物量の加工寸法差ΔＣＤへの影響寄与が強いと考えられる順、すなわち、下部電極温度、ガス圧力、バイアスパワー、トップパワーの順に行う。
【００８９】
そして、ステップＳ５の「エッチングして形状出し、エッチング終了？」で、所望のエッチング形状になっているか否かを判定する。
所望のエッチング形状になっている場合には、エッチングを停止する。
一方、所望のエッチング形状になっていない場合には、ステップＳ６の「時間発展」により、例えば上記のようにして自動検出した補正後パラメータに基づき、前記制御部１３を介してエッチングチャンバ１１にリアルタイムにフィードバックをかける。
このことで、ターゲットに入射する堆積物量を制御し、所望の加工寸法（ＣＤ）に対して、ウエハ面内／ウエハ間／ロット間でのばらつきを制御する。
【００９０】
これによって、初期パラメータから最終的にはガス圧力を２．０Ｐａ〜３．３Ｐａ、下部電極温度を５０℃〜７０℃、バイアスパワーを９０Ｗ〜１２０Ｗ、トップパワーを１７０Ｗ〜２５０Ｗの範囲で補正する。この補正値に基づいて、上記フィードバックをかけることでエッチングを進める。
【００９１】
そして、エッチングが終了した後、ステップＳ７の「形状の測長」により、加工寸法（ＣＤ）、テーパ角、フォトレジストの残査膜量等を測定する。
その結果、所望の変換差ΔＣＤ＝−２０±３ｎｍおよびテーパ角度８６±２度を実現できた。
【００９２】
上記第２実施例においても、上記第１実施例と同様なる効果が得られる。
【００９３】
すなわち、シミュレーションには時間発展の形状モデルを用いているために、エッチング中に刻々と変化するターゲットパターン（被エッチングパターン）に関する立体角を計算し、そこからエッチング面へ入射してくる堆積物量を予測・補正できる。
【００９４】
また、モデルのインプットパラメータとして、モニター２１のラングミュアプローブ、ＱＭＳ、ＯＥＳ、イオンエネルギースペクトルアナライザによって取得されるプラズマモニタリング信号を用いることで実際のエッチングチャンバ１１の状況（例えば、ウエハ開口率の変化に伴うプラズマ組成（イオン、ラジカル、反応生成物）の変化、エッチング中のチャンバ壁状態の変化）を反映したリアルタイムに計算が可能であり、原子／分子レベルの高精度な加工寸法制御が実現できる。
このように、エッチング時にリアルタイムにプロセスパラメータ補正を行うことが可能であるので、ウエハ面内、ウエハ間、ロット間にわたる安定した加工寸法の自動制御を提供できる。
【００９５】
次に、上記ドライエッチング装置１を用いてエッチングを行う場合について、各種デバイスを想定して、上記形状シミュレータ３１のアルゴリズムによる形状計算の第３実施例を、図１１〜図１２によって説明する。
【００９６】
この第３実施例では、ドライエッチング装置１のモニター２１のプラズマモニタリング信号（プラズマ発光強度、イオンエネルギー）を用いずに、プラズマ気相モジュール（フラックスの分布およびフラックスの時間変動についての計算結果の一例を図９に示す）およびコリジョナル（Collisional）シースモジュール（イオンエネルギーの分布およびイオン入射角度の分布についての計算結果の一例を図１０に示す）を形状シミュレータ３１にリンクさせ、気相から表面までの現象を全てモデル化し加工寸法（ＣＤ）を予測して、ガス圧力もしくは流量、パワー、下部電極温度等のプロセスパラメータを補正する。
インプットパラメータはプロセスレシピ値とし、補正時にはこれらのパラメータを例えば±５０％の範囲で振り、最適パラメータを検出する。振り幅は、適宜設定することができる。
精度向上には、予めリファレンスとなるプラズマおよび形状実測データを取得しモデル計算値をキャリブレーションしておく。計算負荷から、主にオフラインでの使用とすることが好ましい。
【００９７】
以下、形状シミュレータ３１におけるアルゴリズム概要を、図１１のブロックダイアグラムによって説明する。この図１１では、オンライン（On line）のアルゴリズムの一例を示す。
【００９８】
図１１に示すように、上記計算は図中のステップＳ３１からステップＳ３９によって行われる。
【００９９】
ステップＳ３１の「インプットパラメータ」では、プロセスレシピ値を入力する。
そして、ステップＳ３２の「気相モジュールによる計算」によって、気相中での時間変動するラジカル・イオン量を予測計算する。
【０１００】
次に、ステップＳ３３の「シースモジュールによる計算」によって、シース内で衝突影響を受けたイオンのエネルギー分布および入射角度分布を予測計算する。
【０１０１】
次に、ステップＳ３４の「形状シミュレータによる予測計算」によって所望の加工寸法（ＣＤ）を満たす最適プロセス値を決定する。この詳細については、前記図６によって説明したので、ここでの説明は省略する。
上記ステップＳ３２からステップＳ３４までをオンラインで処理する。
【０１０２】
次に、ステップＳ３５の「補正値を制御部に受け渡し」によって、上記取得した補正値を上記制御部１３に受け渡す。そして制御部１３は上記エッチングチャンバ１１にこの補正値に基づいたプロセスパラメータを送る。
【０１０３】
次いで、ステップＳ３６の「エッチングチャンバのプロセスパラメータを補正値に設定」によって、上記制御部１３から送られてきた補正値に基づき、プロセスパラメータを補正値に設定する。そして、補正値に基づいたエッチングを行う。
【０１０４】
次いで、エッチングを所定時間だけ進行させ、ステップＳ３７の「エッチング終了？」によって、エッチングを終了させてよいか、否かを判断する。ここでは、例えば、エッチング形状が所望の形状に到達しているか否かを判断する。
上記ステップＳ３７の「エッチング終了？」において、エッチングが未終了と判断された場合には、ステップＳ３８の「時間発展」によって、現時点のエッチング状況に基づいて、新たな補正値を取得するために、上記ステップＳ３２の「気相モジュールによる計算」、ステップＳ３３の「シースモジュールによる計算」以降を繰り返し行う。
【０１０５】
一方、上記ステップＳ３７の「エッチング終了？」において、エッチング終了と判断された場合にはエッチングを終了し、さらに、ステップＳ３８の「シミュレーション終了」によって、シミュレーションを終了する。
【０１０６】
次に、形状シミュレータ３１におけるオフライン（Off line）のアルゴリズム概要を、図１２のブロックダイアグラムによって説明する。
【０１０７】
図１２に示すように、上記計算は図中のステップＳ４１からステップＳ４９によって行われる。
【０１０８】
ステップＳ４１の「インプットパラメータ」では、プロセスレシピ値を入力する。
そして、ステップＳ４２の「気相モジュールによる計算」によって、気相中での時間変動するラジカル・イオン量を予測計算する。
【０１０９】
次に、ステップＳ４３の「シースモジュールによる計算」によって、シース内で衝突影響を受けたイオンのエネルギー分布および入射角度分布を予測計算する。
【０１１０】
次に、ステップＳ４４の「形状シミュレータによる予測計算」によって所望の加工寸法（ＣＤ）を満たす最適プロセス値を時間に対して決定し、データベース化する。この予測計算の詳細については、前記図６によって説明したので、ここでの説明は省略する。
上記ステップＳ４２からステップＳ４４までをオフラインで処理する。
【０１１１】
次に、ステップＳ４５の「データベースから補正パラメータの読み出し」によって、上記作成したデータベースから補正パラメータ（補正値）を時間ごとに読み出す。
【０１１２】
次に、ステップＳ４６の「補正値を制御部に受け渡し」によって、上記取得した補正値を上記制御部１３に受け渡す。そして制御部１３は上記エッチングチャンバ１１にこの補正値に基づいたプロセスパラメータを送る。
【０１１３】
次いで、ステップＳ４７の「エッチングチャンバのプロセスパラメータを補正値に設定」によって、上記制御部１３から送られてきた補正値に基づき、プロセスパラメータを補正値に設定する。そして、補正値に基づいたエッチングを行う。
【０１１４】
次いで、エッチングを所定時間だけ進行させ、ステップＳ４８の「エッチング終了？」によって、エッチングを終了させてよいか、否かを判断する。ここでは、例えば、エッチング形状が所望の形状に到達しているか否かを判断する。
上記ステップＳ４８の「エッチング終了？」において、エッチングが未終了と判断された場合には、ステップＳ４９の「時間発展」によって、現時点のエッチング状況に基づいて、新たな補正値を取得するために、上記ステップＳ４２の「気相モジュールによる計算」、ステップＳ４３の「シースモジュールによる計算」以降を繰り返し行う。
【０１１５】
一方、上記ステップＳ４８の「エッチング終了？」において、エッチング終了と判断された場合にはエッチングを終了し、さらにシミュレーションを終了する。
【０１１６】
上記第３実施例においても、上記第１実施例と同様なる効果が得られる。
【０１１７】
すなわち、シミュレーションには時間発展の形状モデルを用いているために、エッチング中に刻々と変化するターゲットパターン（被エッチングパターン）に関する立体角を計算し、そこからエッチング面へ入射してくる堆積物量を予測・補正できる。
【０１１８】
また、モデルの較正データとして、モニター２１のラングミュアプローブ、ＱＭＳ、ＯＥＳ、イオンエネルギースペクトルアナライザによって取得されるプラズマモニタリング信号を用いることで実際のエッチングチャンバ１１の状況（例えば、ウエハ開口率の変化に伴うプラズマ組成（イオン、ラジカル、反応生成物）の変化、エッチング中のチャンバ壁状態の変化）を反映したリアルタイムに計算が可能であり、原子／分子レベルの高精度な加工寸法制御が実現できる。
このように、エッチング時にリアルタイムにプロセスパラメータ補正を行うことが可能であるので、ウエハ面内、ウエハ間、ロット間にわたる安定した加工寸法の自動制御を提供できる。
【０１１９】
次に、上記ドライエッチング装置１を用いてエッチングを行う場合について、各種デバイスを想定して、上記形状シミュレータ３１のアルゴリズムによる形状計算の第４実施例を、図１３のブロック図および図１４のアルゴリズムを示すフローチャートによって説明する。
【０１２０】
この第４実施例では、図１３に示すように、エッチング開始時に、前記第１実施例で作成されるデジタルデータベースとプロセスレシピ設定値から所望の加工寸法（ＣＤ）のスペックを実現するエッチングレート領域を割り出し、ＦＤＣ部４１のエッチングレートのしきい値として自動設定する（図１３中の矢印Ａに相当）。
デジタルデータベースとプロセスレシピ設定値から所望の加工寸法（ＣＤ）のスペックを実現するエッチングレート領域を割り出す方法は、前記第１実施例で述べたスプライン補間・照合で行うことができる。
一方、デジタルデータベースとドライエッチング装置１のプラズマモニタリング信号から、リアルタイムで各プロセスステップでの予想エッチングレートを前記第１実施例、第２実施例のいずれかのシミュレータアルゴリズムで計算し（図１３中の矢印Ｂに相当）、上記自動設定したＦＤＣしきい値とエッチング中随時比較することで、所望の加工寸法（ＣＤ）をスペック内で達成できるエッチングレートの監視・異常検知を行う。
【０１２１】
具体的には、図１４に示すように、ステップＳ５１の「インプットパラメータ」で、プロセスのレシピ設定値、加工寸法（ＣＤ）スペックを入力する。また、モニター２１よりモニタリング信号を取得する。
【０１２２】
次に、ステップＳ５２の「データベースから照合、検出」によって、デジタルデータベースとプロセスレシピ設定値から所望の加工寸法（ＣＤ）のスペックを実現するエッチングレート領域を割り出す。例えば「エッチングレートＡ」により、しきい値レートの範囲を設定する。また、「エッチングレートＢ」により、実レートを読み込む。
【０１２３】
次に、ステップＳ５３の「エッチングレートＡＢを制御部に受け渡し」によって、上記エッチングレートＡおよびエッチングレートＢを上記制御部１３に受け渡す。そして制御部１３は上記エッチングチャンバ１１にこの補正値に基づいたプロセスパラメータを送る。
【０１２４】
次に、ステップＳ５４の「エッチングレートＡＢをＦＤＣ部に受け渡し」によって、エッチングレートＡおよびエッチングレートＢを上記ＦＤＣ部４１に受け渡す。
【０１２５】
次に、ステップＳ５５の「エッチングレートＢはエッチングレートＡの範囲内？」によって、ＦＤＣ部４１は上記エッチングレートＢがエッチングレートＡの許容範囲内にあるか否かを判断する。
その結果、上記エッチングレートＢがエッチングレートＡの許容範囲内にある場合には、ステップＳ５６の「時間発展」によって、現時点のエッチング状況に基づいて、新たなエッチングレートを取得するために、上記ステップＳ５１の「インプットパラメータ」以降を繰り返し行う。
【０１２６】
一方、上記ステップＳ５５の「エッチングレートＢはエッチングレートＡの範囲内？」において、上記エッチングレートＢがエッチングレートＡの許容範囲内にないとされた場合には、ステップＳ５７の「ＦＤＣ異常アラーム発信」によって、ＦＤＣよりエッチング異常を知らせる。
【０１２７】
上記第４実施例においても、上記第１実施例と同様なる効果が得られるとともに、本実施例のシミュレーションでは、エッチングチャンバ１１内の状態を考慮し各プロセスステップ内でのエッチングレートを正確に予測できる（エッチングレートに大きな影響を与える堆積物量をより正確に制御する）ので、その結果をリアルタイムにＦＤＣシステムにフィードバックすることで、所望のＣＤをスペック内に実現できるようなエッチングレート管理値（閾値）の設定・異常検知を、自動かつリアルタイムに行うことができ、また高精度に行うことができる。
【０１２８】
また、ウエハ開口率および局所（ローカル）パターンの立体角時間変動効果を取り入れた形状シミュレータによる加工寸法制御、および、そこから得られる従来手法よりも正確なエッチングレートを用いたＦＤＣシステムのエッチングレート管理値のリアルタイム補正という点が従来技術とは異なっている部分であり、本発明の大きな特徴である。
【０１２９】
以上、本発明を４つの実施例に基づいて説明したが、これらの実施例は本発明の好ましい様態を示すものであり、本発明の技術的範囲が前記実施例に限定されるものではない。
【０１３０】
次に、上記ドライエッチング装置１を用いた半導体装置の製造方法の一例を、図１５によって説明する。
【０１３１】
図１５（１）に示すように、半導体基板（図示せず）上に、ゲート酸化膜２０１、ポリシリコン膜２０２、反射防止膜２０３が下層より順に積層され、上記反射防止膜２０３上に所望のゲート電極を形成するためのエッチングマスクとなるレジストパターン２０４が形成されている。
【０１３２】
ここで、本発明のドライエッチング装置１によりエッチングを行う。エッチングは、上記第１実施例〜第４実施例のいずれの方法であってもよい。まず、図１５（２）に示すように、レジストパターン２０４をエッチングマスクにして反射防止膜２０３をエッチングする。
【０１３３】
さらに、図１５（３）に示すように、反射防止膜２０３をオーバーエッチングする。
【０１３４】
続いて、図１５（４）に示すように、レジストパターン２０４をエッチングマスクにしてポリシリコン膜２０２をエッチングする。
【０１３５】
さらに、図１５（５）に示すように、ポリシリコン膜２０２をオーバーエッチングする。
【０１３６】
上記各膜のエッチングでは、上記第１実施例〜第４実施例で説明したアルゴリズムのよって、常に加工形状をシミュレーションし、エッチングチャンバにエッチングの補正値をフィードバックさせながらエッチングが進行するため、加工寸法ばらつきを小さく抑えることができる。
【０１３７】
上記半導体装置の製造方法では、前記本発明のドライエッチング装置１を用いてエッチングを行うことから、ナノメートルスケールの加工寸法（ＣＤ）ばらつきでエッチング加工が実現される。このため、高精度なパターンが得られる。
【０１３８】
これによって、次世代デバイスの微細パターンに対応したエッチングができるので、加工寸法に依存する信頼性、歩留まりの向上が図れるという利点がある。
【０１３９】
ここでは、ゲート電極を形成するエッチングプロセスについて説明したが、本発明の反射装置の製造方法は、ゲート電極形成のエッチングプロセスに限定されることはなく、エッチングプロセスによってパターンを形成する製造方法であれば、エッチング対象は限定されず、また、エッチング対象の膜構成も限定されることはない。また、基板をエッチングする場合も本発明の製造方法の対象となる。よって、本発明の製造方法は、あらゆるエッチングプロセスに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】本発明のドライエッチングに係る一実施の形態（装置実施例）を示したブロック図である。
【図２】シミュレータのインターフェイス（ＧＵＩ）を示す画面である。
【図３】形状シミュレータのアルゴリズムの第１実施例を示したフローチャートである。
【図４】形状シミュレータのアルゴリズムの第１実施例を示したフローチャートである。
【図５】形状シミュレータのアルゴリズムの第２実施例を示したフローチャートである。
【図６】形状シミュレータのアルゴリズムの第２実施例を示したフローチャートである。
【図７】立体角を説明する概略図である。
【図８】エッチング表面層の反応の一例を示した反応図である。
【図９】フラックス分布図とフラックスの時間変動図である。
【図１０】イオンエネルギーの分布図と入射角度の分布図である。
【図１１】形状シミュレータのアルゴリズムの第３実施例（オンラインの場合）を示したフローチャートである。
【図１２】形状シミュレータのアルゴリズムの第２実施例（オフラインの場合）を示したフローチャートである。
【図１３】ドライエッチング装置のＥＤＣ部を説明するブロック図である。
【図１４】形状シミュレータのアルゴリズムの第４実施例を示したフローチャート図である。
【図１５】本発明のドライエッチングの製造方法に係る一実施の形態（実施例）を示したシミュレーション画面である。
【図１６】ウエハ開効率とゲート寸法変換差ΔＣＤとの関係図である。
【図１７】局所領域の開口率とゲート寸法変換差ΔＣＤとの関係図である。
【図１８】局所パターンの立体角とゲート寸法変換差ΔＣＤとの関係図である。
【符号の説明】
【０１４１】
１…ドライエッチング装置１、１１…エッチングチャンバ、１３…制御部、３１…形状シミュレータ
【図１】
0005050830.tif 000010
【図２】
0005050830.tif 000011
【図３】
0005050830.tif 000012
【図４】
0005050830.tif 000013
【図５】
0005050830.tif 000014
【図６】
0005050830.tif 000015
【図７】
0005050830.tif 000016
【図８】
0005050830.tif 000017
【図９】
0005050830.tif 000018
【図１０】
0005050830.tif 000019
【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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【図１８】
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