蚀刻量计算方法和蚀刻量计算装置转让专利
申请号 : CN200810188835.9
文献号 : CN101488456B
文献日 : 2010-12-15
发明人 : 齐藤进
申请人 : 东京毅力科创株式会社
摘要 :
本发明提供即便加上干扰也能够稳定正确地计算蚀刻量的蚀刻量计算方法和蚀刻量计算装置。在用掩膜(131)形成沟槽(132)的晶片(W)的蚀刻中，将激光(L1)照射在晶片(W)上，接受叠加了掩膜干涉光和沟槽干涉光的叠加干涉光，计算叠加干涉波，提取将现在定时T作为终点的窗波形，从用熵法对该窗波形实施频率分析得到的频率分布检测沟槽干涉光，使窗的终点只偏离Δt并反复进行叠加干涉波的计算、窗波形的提取、窗波形的频率分析和沟槽干涉周期的检测，每次反复都对检测出的沟槽干涉周期进行累计平均，根据该累计平均了的沟槽干涉周期计算沟槽(132)的蚀刻量。
权利要求 :
1.一种蚀刻量计算方法，在用掩膜形成凹部的基板蚀刻中计算所述凹部的蚀刻量，其特征在于，包括：照射步骤，将光照射在所述基板上；
受光步骤，接受至少来自所述掩膜的反射光和来自所述凹部的底部的反射光的干涉光叠加在其它干涉光上的叠加干涉光；
干涉波计算步骤，根据接受的所述叠加干涉光更新叠加干涉波；
波形提取步骤，从所述叠加干涉波提取规定期间的波形；
频率分析步骤，对所述提取的波形实施频率分析；
干涉周期检测步骤，根据通过所述频率分析得到的频率分布检测来自所述掩膜的反射光和来自所述凹部的底部的反射光的干涉波的周期；
累计平均步骤，使所述规定期间偏离规定时间并反复进行所述干涉波计算步骤、所述波形提取步骤、所述频率分析步骤和所述干涉波周期检测步骤，每次反复都对所述检测出的干涉波的周期进行累计平均；和蚀刻量计算步骤，根据所述累计平均了的干涉波的周期计算所述凹部的蚀刻量，所述其它干涉光是来自所述掩膜表面的反射光和来自所述掩膜和所述基板表面的分界面的反射光的干涉光，在所述频率分析中使用最大熵法。
2.如权利要求1所述的蚀刻量计算方法，其特征在于：所述规定期间比其它干涉光的波形的1个周期大，所述其它干涉光的波形的周期比来自所述掩膜的反射光和来自所述凹部底部的反射光的干涉波的周期长。
3.如权利要求1或2所述的蚀刻量计算方法，其特征在于：还包括分析前处理步骤，当所述其它干涉光的波形的周期比来自所述掩膜的反射光和来自所述凹部底部的反射光的干涉波的周期长时，在所述频率分析步骤前，从自所述叠加干涉波提取的规定周期的波形除去所述其它干涉光的波形占据的部分的大部分，在所述频率分析步骤中，对除去了所述其它干涉光的波形占据的部分的的大部分的波形实施频率分析。
4.如权利要求3所述的蚀刻量计算方法，其特征在于：在所述分析前处理步骤中，从所述提取的波形，除去用二次多项式近似该提取的波形的波形。
5.如权利要求3所述的蚀刻量计算方法，其特征在于：所述规定期间为小于等于所述其它干涉光的波形的1/4周期。
6.如权利要求1所述的蚀刻量计算方法，其特征在于：所述基板表面中的所述凹部的开口率为小于等于0.5％，或所述凹部为深沟槽。
7.如权利要求1所述的蚀刻量计算方法，其特征在于：还具有干涉周期修正步骤，当从所述频率分布检测出的所述干涉波的周期属于异常值时除去该干涉波周期。
8.如权利要求7所述的蚀刻量计算方法，其特征在于：在所述干涉周期修正步骤中，将从求得与所述异常值相当的所述干涉波的周期的所述规定期间前的所述规定期间或之后的所述规定期间求得的所述干涉波周期，当作求得所述属于异常值的所述干涉波的周期的所述规定期间的干涉波周期。
9.如权利要求1所述的蚀刻量计算方法，其特征在于：预先预测来自所述掩膜的反射光和来自所述凹部的底部的反射光的干涉波的周期；
在所述干涉波周期检测步骤中，在通过所述频率分析得到的频率分布中，从所述预测到的周期附近开始检测来自所述掩膜的反射光和来自所述凹部的底部的反射光的干涉波的周期。
10.一种蚀刻量计算装置，用于在利用掩膜形成凹部的基板蚀刻中计算所述凹部的蚀刻量，其特征在于，包括：照射部，在所述基板上照射光；
受光部，接受至少来自所述掩膜的反射光和来自所述凹部的底部的反射光的干涉光叠加在其它干涉光上的叠加干涉光；
干涉波计算部，根据接受的所述叠加干涉光更新叠加干涉波；
波形提取部，从所述叠加干涉波提取规定期间的波形；
频率分析部，对所述提取的波形实施频率分析；
干涉周期检测部，根据通过所述频率分析得到的频率分布检测来自所述掩膜的反射光和来自所述凹部的底部的反射光的干涉波的周期；
累计平均部，使所述规定期间偏离规定时间，并反复进行所述叠加干涉波计算、所述规定期间的波形提取、所述频率分析和所述干涉周期的检测，每次反复都对所述检测出的干涉波周期进行累计平均；和蚀刻量计算部，根据所述累计平均了的干涉波周期计算所述凹部的蚀刻量，所述其它干涉光是来自所述掩膜表面的反射光和来自所述掩膜和所述基板表面的分界面的反射光的干涉光，在所述频率分析中使用最大熵法。
说明书 :
技术领域
本发明涉及蚀刻量计算方法和蚀刻量计算装置，特别是涉及用掩膜在晶片上形成沟槽和孔等的凹部时的蚀刻量计算方法。
背景技术
在半导体装置的制造过程中，在晶片上进行用掩膜在被蚀刻层中形成沟槽和孔的蚀刻。在蚀刻中通过等离子体物理地·化学地削去没有用掩膜覆盖的部分的被蚀刻层，但是在形成沟槽的过程中需要控制该沟槽的深度。所以，需要在蚀刻中计算沟槽的深度，即，蚀刻量，但是一直以来，作为蚀刻量计算方法广泛用着利用光的干涉的方法。
图22是用于说明蚀刻中的光的干涉的图。
在图22中，在具有形成于被蚀刻层130上的掩膜131的晶片W中通过蚀刻形成沟槽132，但是当将激光L1照射到该晶片W上时，生成来自掩膜131表面的反射光L2，来自掩膜131和被蚀刻层130的分界面的反射光L3和来自沟槽132底面的反射光L4。
当由检测器接受反射光L2～L4时，如图22所示，因为各反射光的光程长只相差掩膜131的厚度或沟槽132的深度的部分，所以在检测器的受光面上各反射光的相位不同，发生干涉光(例如，反射光L2与反射光L4的干涉光(以下称为“沟槽干涉光”)或反射光L2与反射光L3的干涉光(以下称为“掩膜干涉光”))。
而且，因为在蚀刻中沟槽132的深度时时刻刻在变化中，所以反射光L2与反射光L4的光程差时时刻刻变化着，干涉光的强度也变化。即，从反射光L2和反射光L4发生干涉波(以下称为“沟槽干涉波”)。因为干涉波的周期由沟槽132的深度的变化速度(蚀刻速率)决定，所以能够根据干涉波的周期计算蚀刻速率，进一步根据计算的蚀刻速率和蚀刻时间计算蚀刻量(沟槽132的深度)。
可是，因为在蚀刻中掩膜131也每次微量地被蚀刻而使厚度发生变化，所以也从反射光L2与反射光L3产生干涉波(以下称为“掩膜干涉波”)。因为由同一检测器检测各干涉波，所以该检测器检测出的干涉波是具有不同周期的多个干涉波叠加的干涉波(以下称为“叠加干涉波”)(请参照图23)。
为了从图23所示的那种叠加干涉波计算沟槽132的深度(被蚀刻层130的蚀刻量)，需要从叠加干涉波分离出沟槽干涉波。
在图23的叠加干涉波中可以比较明确地分离短周期的干涉波和长周期的干涉波。这里，因为蚀刻中的沟槽132的深度的变化速度比掩膜131厚度的变化速度大，所以沟槽干涉波的周期比掩膜干涉波的周期短。所以，在图23的叠加干涉波中的短周期的干涉波是沟槽干涉波，根据短周期的干涉波中的极值间的时间(图中的“Δt”)能够容易地计算沟槽干涉波的周期。
在根据叠加干涉波读取极值间的时间的方法中，因为需要在叠加干涉波中可以比较明确地分离短周期的干涉波和长周期的干涉波，所以对于难以分离短周期的干涉波和长周期的干涉波的叠加干涉波，不能够计算沟槽干涉波的周期。并且，因为在短周期的干涉波中的极值间将沟槽干涉波的周期看作是一定的，所以计算的沟槽干涉波的周期(被蚀刻层130的蚀刻速率)，如图24所示，为阶梯状。即根据叠加干涉波读取极值间的时间的方法，分辨率较低。
因此，近年来，正在开发不根据叠加干涉波读取极值间的时间，而通过频率分析计算沟槽干涉波的周期的方法。在该方法中，通过频率分析(例如，高速傅里叶变换法)从叠加干涉波得到频率分布(请参照图26(A))，根据该频率分布检测叠加干涉波的周期。(例如，请参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开平2-71517号公报
但是，如图25所示，具有在叠加干涉波中激光光源或检测器的异常(图中“I”)、或者由掩膜干涉波与沟槽干涉波的干涉引起的周期变化(图中“II”)等的干扰加在叠加干涉波上的情况。在用上述的频率分析的方法中，因为从对蚀刻过程中的全部时间的叠加干涉波进行分析得到的频率分布只检测沟槽干涉波的周期，所以当在叠加干涉波上加上干扰时，等于在本来不存在的干涉周期中发生峰值，频率分布变得不正确(请参照图26(B))，结果，不能够稳定正确地计算蚀刻量。
图22是用于说明蚀刻中的光的干涉的图。
在图22中，在具有形成于被蚀刻层130上的掩膜131的晶片W中通过蚀刻形成沟槽132，但是当将激光L1照射到该晶片W上时，生成来自掩膜131表面的反射光L2，来自掩膜131和被蚀刻层130的分界面的反射光L3和来自沟槽132底面的反射光L4。
当由检测器接受反射光L2～L4时，如图22所示，因为各反射光的光程长只相差掩膜131的厚度或沟槽132的深度的部分，所以在检测器的受光面上各反射光的相位不同，发生干涉光(例如，反射光L2与反射光L4的干涉光(以下称为“沟槽干涉光”)或反射光L2与反射光L3的干涉光(以下称为“掩膜干涉光”))。
而且，因为在蚀刻中沟槽132的深度时时刻刻在变化中，所以反射光L2与反射光L4的光程差时时刻刻变化着，干涉光的强度也变化。即，从反射光L2和反射光L4发生干涉波(以下称为“沟槽干涉波”)。因为干涉波的周期由沟槽132的深度的变化速度(蚀刻速率)决定，所以能够根据干涉波的周期计算蚀刻速率，进一步根据计算的蚀刻速率和蚀刻时间计算蚀刻量(沟槽132的深度)。
可是，因为在蚀刻中掩膜131也每次微量地被蚀刻而使厚度发生变化，所以也从反射光L2与反射光L3产生干涉波(以下称为“掩膜干涉波”)。因为由同一检测器检测各干涉波，所以该检测器检测出的干涉波是具有不同周期的多个干涉波叠加的干涉波(以下称为“叠加干涉波”)(请参照图23)。
为了从图23所示的那种叠加干涉波计算沟槽132的深度(被蚀刻层130的蚀刻量)，需要从叠加干涉波分离出沟槽干涉波。
在图23的叠加干涉波中可以比较明确地分离短周期的干涉波和长周期的干涉波。这里，因为蚀刻中的沟槽132的深度的变化速度比掩膜131厚度的变化速度大，所以沟槽干涉波的周期比掩膜干涉波的周期短。所以，在图23的叠加干涉波中的短周期的干涉波是沟槽干涉波，根据短周期的干涉波中的极值间的时间(图中的“Δt”)能够容易地计算沟槽干涉波的周期。
在根据叠加干涉波读取极值间的时间的方法中，因为需要在叠加干涉波中可以比较明确地分离短周期的干涉波和长周期的干涉波，所以对于难以分离短周期的干涉波和长周期的干涉波的叠加干涉波，不能够计算沟槽干涉波的周期。并且，因为在短周期的干涉波中的极值间将沟槽干涉波的周期看作是一定的，所以计算的沟槽干涉波的周期(被蚀刻层130的蚀刻速率)，如图24所示，为阶梯状。即根据叠加干涉波读取极值间的时间的方法，分辨率较低。
因此，近年来，正在开发不根据叠加干涉波读取极值间的时间，而通过频率分析计算沟槽干涉波的周期的方法。在该方法中，通过频率分析(例如，高速傅里叶变换法)从叠加干涉波得到频率分布(请参照图26(A))，根据该频率分布检测叠加干涉波的周期。(例如，请参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开平2-71517号公报
但是，如图25所示，具有在叠加干涉波中激光光源或检测器的异常(图中“I”)、或者由掩膜干涉波与沟槽干涉波的干涉引起的周期变化(图中“II”)等的干扰加在叠加干涉波上的情况。在用上述的频率分析的方法中，因为从对蚀刻过程中的全部时间的叠加干涉波进行分析得到的频率分布只检测沟槽干涉波的周期，所以当在叠加干涉波上加上干扰时，等于在本来不存在的干涉周期中发生峰值，频率分布变得不正确(请参照图26(B))，结果，不能够稳定正确地计算蚀刻量。
发明内容
本发明的目的是提供即便加上干扰也能够稳定正确地计算蚀刻量的蚀刻量计算方法和蚀刻量计算装置
为了达到上述目的，本发明第一方面所述的蚀刻量计算方法是在用掩膜形成凹部的基板蚀刻中计算上述凹部的蚀刻量的蚀刻量计算方法，它的特征是包括：将光照射在上述基板上的照射步骤；接受至少将来自上述掩膜的反射光和来自上述凹部底面的反射光的干涉光叠加在其它干涉光上的叠加干涉光的受光步骤；从上述接受到的叠加干涉光计算叠加干涉波的干涉波计算步骤；从上述叠加干涉波提取规定期间的波形的波形提取步骤；对上述提取的波形实施频率分析的频率分析步骤；从通过上述频率分析得到的频率分布检测来自上述掩膜的反射光和来自上述凹部底面的反射光的干涉波的周期的干涉周期检测步骤；使上述规定期间只偏离规定时间并反复进行上述干涉波计算步骤、上述波形提取步骤、上述频率分析步骤和上述干涉波周期检测步骤，每次反复都对上述检测出的干涉波的周期进行累计平均的累计平均步骤；和根据上述累计平均了的干涉波的周期计算上述凹部的蚀刻量的蚀刻量计算步骤。
本发明第二方面所述的蚀刻量计算方法，它的特征是在第一方面所述的蚀刻量计算方法中，上述规定期间比周期比来自上述掩膜的反射光和来自上述凹部底面的反射光的干涉波长的上述其它干涉光的波形的1个周期大。
本发明第三方面所述的蚀刻量计算方法，它的特征是在第一或第二方面所述的蚀刻量计算方法中，还具有当上述其它干涉光的波形的周期比来自上述掩膜的反射光和来自上述凹部底面的反射光的干涉波的周期长时，在上述频率分析步骤前，从从上述叠加干涉波提取的规定周期的波形几乎全部除去上述其它干涉光的波形占据的部分的分析前处理步骤，在上述频率分析步骤中，对几乎全部除去了上述其它干涉光的波形占据的部分的波形实施频率分析。
本发明的第四方面所述的蚀刻量计算方法，它的特征是在第三方面所述的蚀刻量计算方法中，在上述分析前处理步骤中，从上述提取的波形，除去用二次多项式近似该提取的波形的波形。
本发明的第五方面所述的蚀刻量计算方法，它的特征是在第一方面所述的蚀刻量计算方法中，上述规定期间在上述其它干涉光的波形的1/4周期以下。
本发明第六方面所述的蚀刻量计算方法，它的特征是在第一方面所述的蚀刻量计算方法中，上述基板表面中的上述凹部的开口率在0.5％以下或上述凹部为深沟槽。
本发明的第七方面所述的蚀刻量计算方法，它的特征是在第一方面所述的蚀刻量计算方法中，在上述频率分析中使用最大熵法。
本发明的第八方面所述的蚀刻量计算方法，它的特征是在第一方面所述的蚀刻量计算方法中，进一步具有当从上述频率分布检测出的上述干涉波的周期与异常值相当时除去该干涉波周期的干涉周期修正步骤。
本发明的第九方面所述的蚀刻量计算方法，它的特征是在第八方面所述的蚀刻量计算方法中，将在上述干涉周期修正步骤中，从求得与上述异常值相当的上述干涉波周期的上述规定期间前的上述规定期间或后的上述规定期间求得的上述干涉波周期，看作求得与上述异常值相当的上述干涉波的周期的上述规定期间的干涉波周期。
本发明的第十方面所述的蚀刻量计算方法，它的特征是在第一方面所述的蚀刻量计算方法中，预先预测来自上述掩膜的反射光和来自上述凹部底面的反射光的干涉波的周期，在上述干涉波周期检测步骤中，在通过上述频率分析得到的频率分布中，从上述预测到的周期近旁检测出来自上述掩膜的反射光和来自上述凹部底部的反射光的干涉波的周期。
本发明的第十一方面所述的蚀刻量计算方法，它的特征是在第一方面所述的蚀刻量计算方法中，上述其它干涉光是来自上述掩膜表面的反射光以及来自上述掩膜和上述基板表面的分界面的反射光的干涉光。
为了达到上述目的，本发明的第十二方面所述的蚀刻量计算装置是在可以用掩膜形成凹部的基板蚀刻中计算上述凹部的蚀刻量的蚀刻量计算装置，它的特征是包括将光照射在上述基板上的照射部；接受至少将来自上述掩膜的反射光和来自上述凹部底面的反射光的干涉光叠加在其它干涉光上的叠加干涉光的受光部；从上述接受到的叠加干涉光计算叠加干涉波的干涉波计算部；从上述叠加干涉波提取规定期间的波形的波形提取部；对上述提取的波形实施频率分析的频率分析部；从通过上述频率分析得到的频率分布检测来自上述掩膜的反射光和来自上述凹部底面的反射光的干涉波的周期的干涉周期检测部；使上述规定期间只偏离规定时间并反复进行上述叠加干涉波计算、上述规定期间的波形提取、上述频率分析和上述干涉周期的检测，每次反复都对上述检测出的干涉波周期进行累计平均的累计平均部；和根据上述累计平均了的干涉波周期计算上述凹部的蚀刻量的蚀刻量计算部。
如果根据本发明的第一方面所述的蚀刻量计算方法、第十二方面所述的蚀刻量计算装置，则使规定期间只偏离规定时间并反复进行叠加干涉波的计算、规定期间的波形提取、频率分析和来自掩膜的反射光和来自凹部底面的反射光的干涉波的周期检测、每次反复都对检测出的干涉波的周期进行累计平均，根据累计平均了的干涉波的周期计算凹部的蚀刻量。所以，例如，即便在提取的或规定期间的波形上加上干扰的情况下，因为对根据该提取的或规定期间的波形检测出的干涉波的周期与根据其它规定期间的波形检测出的干涉波的周期进行累计平均，所以能够使根据加上了干扰的规定期间的波形检测出的干涉波的周期对累计平均的干涉波的周期的影响减小，而且，即便加上了干扰也能够稳定正确地计算蚀刻量。
如果根据第二方面所述的蚀刻量计算方法，则因为上述规定期间比周期比来自掩膜的反射光和来自凹部底部的反射光的干涉波长的其它干涉光的波形的1个周期大，所以能够提高规定期间的波形的频率分析的可靠性，而且，能够更正确地计算蚀刻量。
如果根据第三方面所述的蚀刻量计算方法，则存在着因为当其它干涉光的波形的周期比来自掩膜的反射光和来自凹部底部的反射光的干涉波的周期长时，在频率分析前，从叠加干涉波提取的规定周期的波形几乎全部除去其它干涉光的波形占据的部分，所以即使在来自凹部底部的反射光的光量少的情况下，在即便是其它干涉光的波形占据叠加干涉波的几乎全部的情况下，也能够在除去后的波形中增大来自掩膜的反射光和来自凹部底面的反射光的干涉波占据的部分的比例，而且，在频率分析中能够正确地计算来自掩膜的反射光和来自凹部底部的反射光的干涉波的周期。
如果根据第四所述的蚀刻量计算方法，则存在着从频率分析前提取的波形，除去用二次多项式近似该提取波形的波形。使来自凹部底部的反射光的光量少的情形，当其它干涉光的波形占据叠加干涉波的几乎全部时，因为叠加干涉波的波形与其它干涉光的波形大致相等，所以用二次多项式近似提取的叠加干涉波的波形也与其它干涉光的波形大致相等。所以，能够从提取的波形确实地除去其它干涉光的波形占据的部分的几乎全部。
如果根据第五方面所述的蚀刻量计算方法，则上述规定期间在其它干涉光的波形的1/4周期以下。因为占据叠加干涉波的大部分的其它干涉光的波形接近正弦波，所以如果提取其它干涉光的波形的1/4周期以下的部分，则能够用二次多项式正确地近似该提取的波形。因此，能够从提取的波形正确地除去其它干涉光的波形占据的部分的几乎全部。
如果根据第七方面所述的蚀刻量计算方法，则因为在上述频率分析中使用最大熵法，所以即便规定期间的波形的数量少也能够提高频率分析的可靠性，而且，能够更正确地计算蚀刻量。
如果根据第八方面所述的蚀刻量计算方法，则因为当从频率分布检测出的干涉波的周期与异常值相当时除去该干涉波周期，所以能够除去对根据加上了干扰的规定周期的波形检测出的干涉波的周期的经过累计平均的干涉波周期的影响，而且，即便加上了干扰也能够更稳定正确地计算蚀刻量。
如果根据第九方面所述的蚀刻量计算方法，则因为将从求得与异常值相当的干涉波周期的规定期间前的规定期间或后的规定期间求得的干涉波周期，看作求得与异常值相当的干涉波的周期的规定期间的干涉波周期，所以能够确实地除去根据加上了干扰的规定周期的波形检测出的干涉光的影响。
如果根据第十方面所述的蚀刻量计算方法，则因为预先预测来自掩膜的反射光和来自凹部底面的反射光的干涉波的周期，在通过规定期间的波形频率分析得到的频率分布中，从预测到的周期近旁检测干涉波的周期，所以能够迅速地进行干涉波的周期检测，并且能够抑制检测异常值。
为了达到上述目的，本发明第一方面所述的蚀刻量计算方法是在用掩膜形成凹部的基板蚀刻中计算上述凹部的蚀刻量的蚀刻量计算方法，它的特征是包括：将光照射在上述基板上的照射步骤；接受至少将来自上述掩膜的反射光和来自上述凹部底面的反射光的干涉光叠加在其它干涉光上的叠加干涉光的受光步骤；从上述接受到的叠加干涉光计算叠加干涉波的干涉波计算步骤；从上述叠加干涉波提取规定期间的波形的波形提取步骤；对上述提取的波形实施频率分析的频率分析步骤；从通过上述频率分析得到的频率分布检测来自上述掩膜的反射光和来自上述凹部底面的反射光的干涉波的周期的干涉周期检测步骤；使上述规定期间只偏离规定时间并反复进行上述干涉波计算步骤、上述波形提取步骤、上述频率分析步骤和上述干涉波周期检测步骤，每次反复都对上述检测出的干涉波的周期进行累计平均的累计平均步骤；和根据上述累计平均了的干涉波的周期计算上述凹部的蚀刻量的蚀刻量计算步骤。
本发明第二方面所述的蚀刻量计算方法，它的特征是在第一方面所述的蚀刻量计算方法中，上述规定期间比周期比来自上述掩膜的反射光和来自上述凹部底面的反射光的干涉波长的上述其它干涉光的波形的1个周期大。
本发明第三方面所述的蚀刻量计算方法，它的特征是在第一或第二方面所述的蚀刻量计算方法中，还具有当上述其它干涉光的波形的周期比来自上述掩膜的反射光和来自上述凹部底面的反射光的干涉波的周期长时，在上述频率分析步骤前，从从上述叠加干涉波提取的规定周期的波形几乎全部除去上述其它干涉光的波形占据的部分的分析前处理步骤，在上述频率分析步骤中，对几乎全部除去了上述其它干涉光的波形占据的部分的波形实施频率分析。
本发明的第四方面所述的蚀刻量计算方法，它的特征是在第三方面所述的蚀刻量计算方法中，在上述分析前处理步骤中，从上述提取的波形，除去用二次多项式近似该提取的波形的波形。
本发明的第五方面所述的蚀刻量计算方法，它的特征是在第一方面所述的蚀刻量计算方法中，上述规定期间在上述其它干涉光的波形的1/4周期以下。
本发明第六方面所述的蚀刻量计算方法，它的特征是在第一方面所述的蚀刻量计算方法中，上述基板表面中的上述凹部的开口率在0.5％以下或上述凹部为深沟槽。
本发明的第七方面所述的蚀刻量计算方法，它的特征是在第一方面所述的蚀刻量计算方法中，在上述频率分析中使用最大熵法。
本发明的第八方面所述的蚀刻量计算方法，它的特征是在第一方面所述的蚀刻量计算方法中，进一步具有当从上述频率分布检测出的上述干涉波的周期与异常值相当时除去该干涉波周期的干涉周期修正步骤。
本发明的第九方面所述的蚀刻量计算方法，它的特征是在第八方面所述的蚀刻量计算方法中，将在上述干涉周期修正步骤中，从求得与上述异常值相当的上述干涉波周期的上述规定期间前的上述规定期间或后的上述规定期间求得的上述干涉波周期，看作求得与上述异常值相当的上述干涉波的周期的上述规定期间的干涉波周期。
本发明的第十方面所述的蚀刻量计算方法，它的特征是在第一方面所述的蚀刻量计算方法中，预先预测来自上述掩膜的反射光和来自上述凹部底面的反射光的干涉波的周期，在上述干涉波周期检测步骤中，在通过上述频率分析得到的频率分布中，从上述预测到的周期近旁检测出来自上述掩膜的反射光和来自上述凹部底部的反射光的干涉波的周期。
本发明的第十一方面所述的蚀刻量计算方法，它的特征是在第一方面所述的蚀刻量计算方法中，上述其它干涉光是来自上述掩膜表面的反射光以及来自上述掩膜和上述基板表面的分界面的反射光的干涉光。
为了达到上述目的，本发明的第十二方面所述的蚀刻量计算装置是在可以用掩膜形成凹部的基板蚀刻中计算上述凹部的蚀刻量的蚀刻量计算装置，它的特征是包括将光照射在上述基板上的照射部；接受至少将来自上述掩膜的反射光和来自上述凹部底面的反射光的干涉光叠加在其它干涉光上的叠加干涉光的受光部；从上述接受到的叠加干涉光计算叠加干涉波的干涉波计算部；从上述叠加干涉波提取规定期间的波形的波形提取部；对上述提取的波形实施频率分析的频率分析部；从通过上述频率分析得到的频率分布检测来自上述掩膜的反射光和来自上述凹部底面的反射光的干涉波的周期的干涉周期检测部；使上述规定期间只偏离规定时间并反复进行上述叠加干涉波计算、上述规定期间的波形提取、上述频率分析和上述干涉周期的检测，每次反复都对上述检测出的干涉波周期进行累计平均的累计平均部；和根据上述累计平均了的干涉波周期计算上述凹部的蚀刻量的蚀刻量计算部。
如果根据本发明的第一方面所述的蚀刻量计算方法、第十二方面所述的蚀刻量计算装置，则使规定期间只偏离规定时间并反复进行叠加干涉波的计算、规定期间的波形提取、频率分析和来自掩膜的反射光和来自凹部底面的反射光的干涉波的周期检测、每次反复都对检测出的干涉波的周期进行累计平均，根据累计平均了的干涉波的周期计算凹部的蚀刻量。所以，例如，即便在提取的或规定期间的波形上加上干扰的情况下，因为对根据该提取的或规定期间的波形检测出的干涉波的周期与根据其它规定期间的波形检测出的干涉波的周期进行累计平均，所以能够使根据加上了干扰的规定期间的波形检测出的干涉波的周期对累计平均的干涉波的周期的影响减小，而且，即便加上了干扰也能够稳定正确地计算蚀刻量。
如果根据第二方面所述的蚀刻量计算方法，则因为上述规定期间比周期比来自掩膜的反射光和来自凹部底部的反射光的干涉波长的其它干涉光的波形的1个周期大，所以能够提高规定期间的波形的频率分析的可靠性，而且，能够更正确地计算蚀刻量。
如果根据第三方面所述的蚀刻量计算方法，则存在着因为当其它干涉光的波形的周期比来自掩膜的反射光和来自凹部底部的反射光的干涉波的周期长时，在频率分析前，从叠加干涉波提取的规定周期的波形几乎全部除去其它干涉光的波形占据的部分，所以即使在来自凹部底部的反射光的光量少的情况下，在即便是其它干涉光的波形占据叠加干涉波的几乎全部的情况下，也能够在除去后的波形中增大来自掩膜的反射光和来自凹部底面的反射光的干涉波占据的部分的比例，而且，在频率分析中能够正确地计算来自掩膜的反射光和来自凹部底部的反射光的干涉波的周期。
如果根据第四所述的蚀刻量计算方法，则存在着从频率分析前提取的波形，除去用二次多项式近似该提取波形的波形。使来自凹部底部的反射光的光量少的情形，当其它干涉光的波形占据叠加干涉波的几乎全部时，因为叠加干涉波的波形与其它干涉光的波形大致相等，所以用二次多项式近似提取的叠加干涉波的波形也与其它干涉光的波形大致相等。所以，能够从提取的波形确实地除去其它干涉光的波形占据的部分的几乎全部。
如果根据第五方面所述的蚀刻量计算方法，则上述规定期间在其它干涉光的波形的1/4周期以下。因为占据叠加干涉波的大部分的其它干涉光的波形接近正弦波，所以如果提取其它干涉光的波形的1/4周期以下的部分，则能够用二次多项式正确地近似该提取的波形。因此，能够从提取的波形正确地除去其它干涉光的波形占据的部分的几乎全部。
如果根据第七方面所述的蚀刻量计算方法，则因为在上述频率分析中使用最大熵法，所以即便规定期间的波形的数量少也能够提高频率分析的可靠性，而且，能够更正确地计算蚀刻量。
如果根据第八方面所述的蚀刻量计算方法，则因为当从频率分布检测出的干涉波的周期与异常值相当时除去该干涉波周期，所以能够除去对根据加上了干扰的规定周期的波形检测出的干涉波的周期的经过累计平均的干涉波周期的影响，而且，即便加上了干扰也能够更稳定正确地计算蚀刻量。
如果根据第九方面所述的蚀刻量计算方法，则因为将从求得与异常值相当的干涉波周期的规定期间前的规定期间或后的规定期间求得的干涉波周期，看作求得与异常值相当的干涉波的周期的规定期间的干涉波周期，所以能够确实地除去根据加上了干扰的规定周期的波形检测出的干涉光的影响。
如果根据第十方面所述的蚀刻量计算方法，则因为预先预测来自掩膜的反射光和来自凹部底面的反射光的干涉波的周期，在通过规定期间的波形频率分析得到的频率分布中，从预测到的周期近旁检测干涉波的周期，所以能够迅速地进行干涉波的周期检测，并且能够抑制检测异常值。
附图说明
图1是概略地表示适用与本发明的第一实施方式有关的蚀刻量计算方法的基板处理装置的构成的剖面图。
图2是用于说明沟槽蚀刻中的蚀刻速率降低的图。
图3是用于说明在与本实施方式有关的蚀刻量计算方法中来自叠加干涉波的规定期间的波形提取的图。
图4是表示从图3中的窗的波形通过用最大熵法的频率分析得到的频率分布的图。
图5是用于说明在与本实施方式有关的蚀刻量计算方法中蚀刻速率的平均值的计算方法的图。
图6是表示与本实施方式有关的蚀刻量计算方法的流程图。
图7是表示与本发明的第二实施方式有关的蚀刻量计算方法的流程图。
图8是表示计算的蚀刻量和实测的蚀刻量之间的误差的图。
图9是表示当开口率变化了时叠加干涉波的一部分的变化的图。
图10是表示当开口率变化了时窗波形的频率分布的变化的图。
图11是表示当开口率为0.5％时的叠加干涉波的图。
图12是用于说明在与本发明的第三实施方式有关的蚀刻量计算方法中窗的波形提取的图。
图13是表示从叠加干涉波几乎全部除去掩膜干涉波占据的部分的波形的图。
图14是表示从叠加干涉波基几乎全部除去掩膜干涉波占据的部分的波形通过频率分析得到的频率分布的图。
图15是表示与本实施方式有关的蚀刻量计算方法的流程图。
图16是用图6的蚀刻量计算方法计算的蚀刻速率和根据干涉波中的各极值间的时间求得的蚀刻速率的比较图。
图17是用图6的蚀刻量计算方法计算的蚀刻量和实际的蚀刻量的误差与根据干涉波中的各极值间的时间求得的蚀刻量和实际的蚀刻量的误差的比较图。
图18是用图6的蚀刻量计算方法计算的蚀刻量和通过从开始蚀刻时到各定时的叠加干涉波的频率分析求得蚀刻量的比较图。
图19是用最大熵法计算的蚀刻速率和用高速傅里叶变换法计算的蚀刻速率的比较图。
图20是表示用图15的蚀刻量计算方法得到的开口率不同的各晶片的蚀刻速率的图。
图21是表示用图6的蚀刻量计算方法得到的开口率不同的各晶片的蚀刻速率的图。
图22是用于说明蚀刻中的光的干涉的图。
图23是表示叠加干涉波的图。
图24是表示根据干涉波中的各极值间的时间求得的蚀刻速率的图。
图25是表示加上了干扰的叠加干涉波的图。
图26是通过叠加干涉波的频率分析得到的频率分布，图26(A)是在叠加干涉波上不加上干扰的情形，图26(B)是在叠加干涉波上加上干扰的情形。
符号说明
L1 激光
L2、L3、L4 反射光
W 晶片
10 基板处理装置
25 蚀刻量计算装置
26 激光光源
27 检测器
28 运算部
30、50 叠加干涉波
31 窗
130 被蚀刻层
131 掩膜
132 沟槽
图2是用于说明沟槽蚀刻中的蚀刻速率降低的图。
图3是用于说明在与本实施方式有关的蚀刻量计算方法中来自叠加干涉波的规定期间的波形提取的图。
图4是表示从图3中的窗的波形通过用最大熵法的频率分析得到的频率分布的图。
图5是用于说明在与本实施方式有关的蚀刻量计算方法中蚀刻速率的平均值的计算方法的图。
图6是表示与本实施方式有关的蚀刻量计算方法的流程图。
图7是表示与本发明的第二实施方式有关的蚀刻量计算方法的流程图。
图8是表示计算的蚀刻量和实测的蚀刻量之间的误差的图。
图9是表示当开口率变化了时叠加干涉波的一部分的变化的图。
图10是表示当开口率变化了时窗波形的频率分布的变化的图。
图11是表示当开口率为0.5％时的叠加干涉波的图。
图12是用于说明在与本发明的第三实施方式有关的蚀刻量计算方法中窗的波形提取的图。
图13是表示从叠加干涉波几乎全部除去掩膜干涉波占据的部分的波形的图。
图14是表示从叠加干涉波基几乎全部除去掩膜干涉波占据的部分的波形通过频率分析得到的频率分布的图。
图15是表示与本实施方式有关的蚀刻量计算方法的流程图。
图16是用图6的蚀刻量计算方法计算的蚀刻速率和根据干涉波中的各极值间的时间求得的蚀刻速率的比较图。
图17是用图6的蚀刻量计算方法计算的蚀刻量和实际的蚀刻量的误差与根据干涉波中的各极值间的时间求得的蚀刻量和实际的蚀刻量的误差的比较图。
图18是用图6的蚀刻量计算方法计算的蚀刻量和通过从开始蚀刻时到各定时的叠加干涉波的频率分析求得蚀刻量的比较图。
图19是用最大熵法计算的蚀刻速率和用高速傅里叶变换法计算的蚀刻速率的比较图。
图20是表示用图15的蚀刻量计算方法得到的开口率不同的各晶片的蚀刻速率的图。
图21是表示用图6的蚀刻量计算方法得到的开口率不同的各晶片的蚀刻速率的图。
图22是用于说明蚀刻中的光的干涉的图。
图23是表示叠加干涉波的图。
图24是表示根据干涉波中的各极值间的时间求得的蚀刻速率的图。
图25是表示加上了干扰的叠加干涉波的图。
图26是通过叠加干涉波的频率分析得到的频率分布，图26(A)是在叠加干涉波上不加上干扰的情形，图26(B)是在叠加干涉波上加上干扰的情形。
符号说明
L1 激光
L2、L3、L4 反射光
W 晶片
10 基板处理装置
25 蚀刻量计算装置
26 激光光源
27 检测器
28 运算部
30、50 叠加干涉波
31 窗
130 被蚀刻层
131 掩膜
132 沟槽
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
首先，对使用本发明的第一实施方式的蚀刻量计算方法和蚀刻量计算方法的基板处理装置进行说明。该基板处理装置构成为对作为基板的半导体晶片(以下，简单地称为“晶片”)W实施利用了等离子体的蚀刻。此外，如上述的图22所示，晶片W具有被蚀刻层130和在该被蚀刻层130上以规定图案形成的掩膜131。
图1是概略地表示适用本实施方式的蚀刻量计算方法的基板处理装置的构成的剖面图。
在图1中，基板处理装置10，例如，具有由铝等的导电性材料构成的处理室11、作为载置晶片W的载置台配设在处理室11内的底面上的下部电极12、和在该下部电极12的上方隔开规定间隔地配设着的喷淋头13。
连接了真空排气装置(未图示)的排气部14与处理室11的下部连接，经由匹配器15高频电源16与下部电极12连接，处理气体导入管18与喷淋头13内部的缓冲室17连接，处理气体供给装置19与该处理气体导入管18连接。喷淋头13在下部，具有使缓冲室17和作为喷淋头13和下部电极12之间的空间的处理空间S连通的多个气孔20。喷淋头13将从处理气体导入管18导入到缓冲室17的处理气体经过多个气孔20供给到处理空间S。
在该基板处理装置10中，由排气部14将处理室11内减压到规定真空度之后，在从下部电极12向处理空间S实施高频电压的状态下，从喷淋头13将处理气体供给到处理空间S，在处理空间S中由处理气体发生等离子体。该发生的等离子体与晶片W中每被掩膜131覆盖的被蚀刻层130发生冲突·接触，蚀刻该被蚀刻层130，在该被蚀刻层130中形成沟槽132(凹部)。
在处理室11内的喷淋头13中配设着用于从上方观测载置在下部电极12上的晶片W的监视装置21。监视装置21由圆筒状的部件构成，贯通喷淋头13。在监视装置21的上端设置着由石英玻璃等的透明体构成的窗部件22。另外，在处理室11的上方配置着经过聚光透镜23与监视装置21的上端对置的光纤24。
光纤24与计算被蚀刻层130的蚀刻量的蚀刻量计算装置25连接。蚀刻量计算装置25具有分别与光纤24连接的激光光源26(照射部)和检测器27(受光部)以及与检测器27连接的运算部28(干涉波计算部，波形提取部，频率分析部，干涉周期检测单部，累计平均部，蚀刻量计算部)，在基板处理装置10的控制器29的控制下进行工作。作为激光光源26，例如，可以用半导体激光器。另外，作为检测器27，例如，可以用光电倍增管或光二极管。此外，控制器29，不仅与运算部28连接，而且也与基板处理装置10的各构成要素，例如，高频电源16连接，控制各构成要素的工作。
蚀刻量计算装置25使来自激光光源26的激光经由光纤24、聚光透镜23和监视装置21照射在下部电极12上的晶片W上，并且经过光纤24等通过检测器27接受叠加了来自晶片W的反射光，即，沟槽干涉光(来自掩膜的反射光和来自凹部的底面的反射光的干涉光)和掩膜干涉光(其它干涉光)的叠加干涉光。由检测器27接受到的叠加干涉光变换成电信号并发送到运算部28。
运算部28根据接收到的电信号从叠加干涉光计算叠加干涉波。另外，运算部28根据计算的叠加干涉波，实施后述的图6的蚀刻量计算方法，计算沟槽132的蚀刻量。
可是，在蚀刻中蚀刻速率不是一定的，由于种种原因(处理空间S的压力变化或高频电压的混乱)而变化。特别是，在通过蚀刻形成深宽比大的沟槽(例如，深沟槽)的情况下，当沟槽132的蚀刻量(蚀刻深度)增大时，因为在沟槽132入口附着沉淀物抑制等离子体进入到沟槽132内，所以蚀刻速率降低(请参照图2)。另外，如图2所示，因为蚀刻速率反复微小变化，所以为了正确地计算沟槽132的蚀刻量，需要小级别地计算蚀刻速率。
为了在蚀刻中小级别地计算蚀刻速率，通常，只要在各定时对来自晶片W的反射光的波形进行微分即可，但是如上述那样，因为来自晶片W的反射光是叠加了沟槽干涉光和掩膜干涉光的叠加干涉光，所以即便在各定时单纯地对反射光的波形进行微分也不能够正确地求得沟槽132的蚀刻速率。
因此，在本实施方式中进行频率分析，从叠加干涉波计算沟槽叠加干涉波的周期(以下，称为“沟槽干涉周期”)。另外，因为在频率分析中用一定以上的数据长度，具体地说，分析对象的波形的1个周期以上的数据长对提高频率分析的可靠性有贡献，所以为了求得某个定时的蚀刻速率，在本实施方式中，从叠加干涉波提取规定周期的波形，对该提取的波形进行频率分析。另外，如上述那样，因为蚀刻速率与沟槽干涉周期有关，所以在本实施方式中，首先，从提取的波形求得沟槽干涉周期，从该沟槽干涉波计算蚀刻速率。
图3是用于说明本实施方式的蚀刻量计算方法的来自叠加干涉波的规定期间的波形提取的图。
在图3中，因为叠加干涉波30以约30秒周期振动，所以将上述规定期间设定在30秒之间。这里，为了求得定时A的沟槽干涉周期，提取从定时A到30秒前的期间31中的叠加干涉波30的波形(由图中四角形包围的部分的波形)。此外，在本实施方式中，以下将上述规定期间称为“窗”。窗31具有始点32和终点33，始点32与从定时A到30秒前相当，终点33与定时A相当。
而且，在本实施方式中，对提取的窗31的波形实施频率分析，这里，因为提取的波形为顶多1周期份数，所以作为分析方法用最大熵法。最大熵法是从极短的测定时间的测定结果高分辨率地计算观测现象的频率分布的方法，(请参照“用于科学计算的波形数据处理”(CQ出版社，昭和61年4月30日初版发行))。因为所需的分析对象的波形数不多，所以与需要很多周期份数的波形的高速傅里叶变换法比较更适用于本实施方式的蚀刻量计算方法。
图4是表示从图3中的窗波形通过用最大熵法的频率分析得到的频率分布的图。
因为在叠加干涉波30中主要包含沟槽干涉波和掩膜干涉波这样2种波，所以在从窗31的波形得到的频率分布中，如图4所示，表示峰值的频率(干涉波周期)主要存在2个(在图4中为约0.012Hz和约0.037Hz)。这里，如上述那样，沟槽干涉波的周期比掩膜干涉波短(频率高)，所以约0.037Hz的频率与沟槽干涉周期相当。因此，检测出约0.037Hz的频率作为沟槽干涉周期。这样，在本实施方式中，因为预见到在通过频率分析得到的频率分布中存在着2个峰值，所以优选预先在频率分析前预测沟槽干涉周期，在得到的频率分布中从预测的沟槽干涉周期附近检测沟槽干涉周期。
因为窗31包含从定时A到30秒前的叠加干涉波30的波形，所以图4所示的频率分布成为从定时A到30秒前的叠加干涉波30中的频率分布。所以，从图4所示的频率分布检测出的沟槽干涉周期成为从定时A到30秒前的叠加干涉波30中的沟槽干涉光的平均周期，但是在本实施方式中，为了方便起见，将从图4所示的频率分布检测出的沟槽干涉周期看作在定时A的沟槽干涉周期。此外，在本实施方式中，因为如后述的那样，对叠加干涉波30设定多个窗，对从各窗波形的频率分布得到的沟槽干涉周期进行累计平均，计算沟槽干涉周期的全体平均值，所以能够解除将窗31中的沟槽干涉光的平均周期看作在定时A的沟槽干涉周期的弊害。
另外，在本实施方式的蚀刻量计算方法中，计算从经过最初的规定时间(与始点32相当于蚀刻开始时并且终点33相当于从蚀刻开始到30秒后的窗31对应)到计算蚀刻量的全部期间中的蚀刻速率的平均值，从该蚀刻速率的平均值计算蚀刻量。
图5是用于说明本实施方式的蚀刻量计算方法的蚀刻速率的平均值的计算方法的图，表示蚀刻开始后经过80秒的情形。
在图5中，设定对叠加干涉波50只偏离了Δt(规定时间)的n个窗Wk(k＝1～n，n为自然数)，在各窗Wk中求得频率分布，从各频率分布检测n个沟槽干涉周期fk(k＝1～n，n为自然数)。
下面，根据下列公式(1)对n个沟槽干涉周期fk进行累计平均。
[公式1]
计算沟槽干涉周期fave作为到蚀刻开始后80秒的叠加干涉波的平均值。进一步令测定波长(来自激光光源26的激光的波长)为λ，从下列公式(2)计算到蚀刻开始后80秒的蚀刻速率的平均值。
蚀刻速率的平均值＝fave×λ/2 --- (2)
下面，从下列公式(3)计算到蚀刻开始后80秒的蚀刻量。
蚀刻量＝蚀刻速率的平均值×蚀刻时间 --- (3)
在本实施方式的蚀刻量计算方法中，当将干扰加在某个窗Wt(t为1～n中的任何自然数)中的叠加干涉波50上时，从该窗Wt求得的沟槽干涉周期ft为异常值，但是因为对该沟槽干涉周期ft和从其它窗Wu(u为1～n中的任一个，t以外的自然数)求得的沟槽干涉周期fu进行累计平均，所以沟槽干涉周期ft对累计平均了的沟槽干涉周期fave的影响小。
下面，对本实施方式的蚀刻量计算方法进行说明。
图6是表示与本实施方式有关的蚀刻量计算方法的流程图。
在图6中，首先，在基板处理装置10开始晶片W的被蚀刻层130的蚀刻后，激光光源26经过光纤24，聚光透镜23和监视装置21将激光L1照射在晶片W上(步骤S61)(照射步骤)，检测器27经过光纤24等接受作为来自晶片W的反射光的叠加干涉光(步骤S62)(受光步骤)。
其次，在步骤S63，运算部28判别现在定时T是否经过预先设定的蚀刻结束时间，当经过蚀刻结束时间时(在步骤S63中“是”)结束本处理，当没有经过蚀刻结束时间时(步骤S63中“否”)，运算部28根据由检测器27接受的叠加干涉光计算(更新)从蚀刻开始时到现在定时T的叠加干涉波(步骤S64)(干涉波计算步骤)。
下面，运算部28提取将现在定时T作为终点的窗波形(步骤S65)(波形提取步骤)，用最大熵法对该提取的窗波形实施频率分析(步骤S66)(频率分析步骤)。这里将从窗的始点到终点的时间设定得比掩膜干涉波的1个周期长。
此后，运算部28，在通过频率分析得到的频率分布中，将表示在预先预测的沟槽干涉周期附近的峰值的频率作为现在定时T的沟槽干涉周期来进行检测(步骤S67)(干涉周期检测步骤)。
下面，运算部28用上述公式(1)对这次检测出的现在定时T的沟槽干涉周期和从经过最初的规定期间时到现在定时T之间检测的各定时的沟槽干涉周期进行累计平均(步骤S68)(累计平均步骤)，根据从蚀刻开始时到现在定时T之间的测定波长和蚀刻时间(从蚀刻开始时到现在定时T的时间)，用上列公式(2)、(3)将累计平均了的沟槽干涉周期换算成沟槽132的蚀刻量(步骤S69)(蚀刻量计算步骤)。
此后，运算部28在现在定时T上加上Δt更新现在定时T，即，使窗的终点只偏离Δt(步骤S70)，回到步骤S63。
如果用本实施方式的蚀刻量计算方法，则一面使窗的终点只偏离Δt一面反复进行叠加干涉波的计算，来自叠加干涉波的窗波形的提取，频率分析和在现在定时T的沟槽干涉周期的检测，每次反复都对检测出的现在定时T的沟槽干涉周期和从经过最初的规定期间时到现在定时T之间检测的各定时的沟槽干涉周期进行累计平均，将该累计平均了的沟槽干涉周期换算成沟槽132的蚀刻量。所以，例如，即便当将干扰加在提取的某个窗波形上时，因为对作为从该某个窗求得的异常值的叠加干涉周期，与从其它窗求得的沟槽干涉周期进行累计平均，所以也能够减小作为异常值的叠加干涉周期对累计平均了的沟槽干涉周期的影响，而且，即便加上干扰也能够稳定正确地计算沟槽132的蚀刻量。
另外，在与本实施方式有关的蚀刻量计算方法中，因为从上述窗的始点到终点的时间比在步骤S64计算的叠加干涉波的1个周期大，所以能够提高窗中的叠加干涉波的频率分析的可靠性。
进一步，在与本实施方式有关的蚀刻量计算方法中，因为在频率分析中用最大熵法，所以即便窗波形数少也能够提高频率分析的可靠性。
另外，在与本实施方式有关的蚀刻量计算方法中，因为预先预测沟槽干涉周期，在通过频率分析得到的频率分布中，从预测了的沟槽干涉周期附近检测现现在定时T的沟槽干涉周期，所以能够迅速地进行沟槽干涉周期的检测，并且作为沟槽干涉周期能够抑制检测异常值。
下面，对本发明的第二实施有关的蚀刻量计算方法进行说明。
因为本实施方式的构成、作用基本上与上述的第一实施方式相同，所以省略对重复的构成、作用的说明，下面说明不同的构成、作用。
图7是表示与本实施方式有关的蚀刻量计算方法的流程图。
在图7中，首先，实施步骤S61到S67，接着，在步骤S71，运算部28判别在步骤S67中作为现在定时T的沟槽干涉周期检测出的沟槽干涉周期是否与异常值(例如，在步骤S66得到的频率分布中的最大频率或最小频率)相当。
步骤S71的判别结果，当作为现在定时T的沟槽干涉周期检测出的沟槽干涉周期不与异常值相当时(步骤S71中“否”)，原封不动地行进到步骤S68，当检测出的沟槽干涉周期与异常值相当时(步骤S71中“是”)，除去作为现在定时T的沟槽干涉周期检测出的沟槽干涉周期，并且通过将与现在定时T的前1个的定时对应的窗检测出的沟槽干涉周期设定为现在定时T的沟槽干涉周期，来修正沟槽干涉周期(步骤S72)(干涉周期修正步骤)。
下面，运算部28实施步骤S68到S70。
如果根据与本实施方式有关的蚀刻量计算方法，则当作为现在定时T的沟槽干涉周期检测出的沟槽干涉周期与异常值相当时，除去该检测出的沟槽干涉周期，并且因为将与现在定时T的前1个的定时对应的窗检测出的沟槽干涉周期设定为在现在定时T的沟槽干涉周期，所以能够除去对与异常值相当的沟槽干涉周期对累计平均了的沟槽干涉周期的影响，而且，即便加上干扰也能够稳定正确地计算沟槽132的蚀刻量。
在与上述的本实施方式有关的蚀刻量计算方法中，当检测出的沟槽干涉周期与异常值相当时，将与现在定时T的前1个的定时对应的窗检测出的沟槽干涉周期设定为现在定时T的沟槽干涉周期，但是也可以将与现在定时T的后1个的定时对应的窗检测出的沟槽干涉周期设定为现在定时T的沟槽干涉周期。
下面，对本发明的第三实施方式的蚀刻量计算方法进行说明。
因为本实施方式的构成、作用基本上与上述的第一实施方式相同，只在对提取了的窗波形实施频率分析前，对该窗波形实施前处理这点不同，所以省略对重复的构成、作用的说明，下面说明不同的构成、作用。
当在晶片W的表面中沟槽132的开口部占据的比例的百分率(以下，称为“开口率”)较小时，例如，当低于0.5％时，来自沟槽132底面的反射光L4的绝对光量变少，所以在检测器27接受的叠加干涉光中沟槽干涉光占据的部分的比例变少。
图9是表示当开口率变化了时叠加干涉波的一部分的变化的图。
如图9所示，当开口率为5％时，显然在叠加干涉波中叠加着2种干涉波(掩膜干涉波，沟槽干涉波)，但是当开口率为0.5％时，反射光L4的绝对光量变少，在叠加干涉波中沟槽干涉波的波形几乎不出现。即便当在晶片W的表面中孔的开口部占据的比例小时或沟槽(或孔)的深宽比大时(例如，当沟槽132为深沟槽时)，因为来自沟槽和孔的底部反射光的绝对光量变少，所以会发生这种现象。
当在叠加干涉波中沟槽干涉波的波形几乎不出现时(当开口率为0.5％时)，当从该叠加干涉波提取窗31的波形，原封不动地对提取的波形进行频率分析时，在得到的频率分布中沟槽干涉波的周期(沟槽干涉周期)的峰值变小。
图10是表示当开口率变化了时窗波形的频率分布的变化的图。
如图10所示，当开口率为5％时，在频率分布中明显地出现2个峰值(沟槽干涉波的周期(约0.8Hz)，掩膜干涉波的周期(约0.1Hz))，但是当开口率为0.5％时，在频率分布中明显地只出现1个峰值(掩膜干涉波的周期)，沟槽干涉波的周期几乎不出现。结果，不能够正确地检测出沟槽干涉周期，不能够正确地计算蚀刻速率。
因此，在本实施方式中，在对从叠加干涉波由窗31提取的波形进行频率分析前，从叠加干涉波几乎全部除去掩膜干涉波占据的部分。
图11是表示当开口率为0.5％时的叠加干涉波的图。
如图11所示，当开口率为0.5％时，因为在叠加干涉波中几乎不出现周期短的沟槽干涉波，所以叠加干涉波大致被掩膜干涉波的波占据着。所以，近似叠加干涉波的波形大致与掩膜干涉波的波形相等。所以，近似叠加干涉波的波形与掩膜干涉波的波形大致相等。因此，在本实施方式中，从叠加干涉波除去近似该叠加干涉波的波形。因此，能够从叠加干涉波几乎全部除去掩膜干涉波占据的部分。
另外，如图11所示，掩膜干涉波大致占据的叠加干涉波接近正弦波，能够用二次多项式正确地近似正弦波的1/4周期以下的部分。因此，在本实施方式中，当从叠加干涉波提取窗31的波形时，提取掩膜干涉波的1/4周期以下的部分。
即，在本实施方式中，如图12所示，使与掩膜干涉波的1/4周期以下相当的n个窗Wk(k＝1～n，n为自然数)分别只偏离Δt地进行设定，提取各窗Wk的波形，从提取的波形除去用二次多项式近似该提取的波形的波形，得到几乎全部除去了掩膜干涉波占据的部分的波形(图13)，对除去后的波形进行频率分析。因此，如图14所示，能够得到明显地出现沟槽干涉周期(约0.8Hz)的峰值的频率分布。此外，在图14的频率分布中不出现掩膜干涉波的周期(约0.1Hz)的峰值是因为从窗Wk的波形几乎除去了掩膜干涉波占据的部分的缘故。
图15是表示本实施方式的蚀刻量计算方法的流程图。此外，当开口率小时，例如，该开口率低于0.5％时，实施本实施方式的蚀刻量计算方法。
在图15中，首先，实施步骤S61到S64，接着，运算部28提取叠加干涉波中的将现在定时T作为终点的1/4周期以下的部分作为窗波形(步骤S65)(波形提取步骤)。
其次，运算部28计算用二次多项式近似提取的窗波形的波形(以下，简单地称为“近似波形”)(步骤S151)，从提取的窗波形除去该计算的近似波形(步骤S152)(分析前处理步骤)，得到几乎全部除去了掩膜干涉波占据的部分的波形，对除去近似波形后的波形进行频率分析(步骤S153)。
接着，运算部28实施步骤S67到S70。
如果根据本实施方式的蚀刻量计算方法，则因为从在频率分析前提取的波形几乎全部除去掩膜干涉波占据的部分，所以即便当开口率小时，例如，开口率低于0.5％时，也能够在除去近似波形后的波形中增大沟槽干涉波占据的部分的比例，因此，通过频率分析能够得到明显出现沟槽干涉周期的峰值的频率分布。结果，能够正确地计算沟槽干涉波的周期。此外，上述本实施方式的蚀刻量计算方法，只能够用于掩膜干涉波的波形的周期比沟槽干涉光的干涉波的周期长的情形。
在与本实施方式有关的蚀刻量计算方法中，从频率分析前提取的窗波形，除去用二次多项式近似该提取的窗波形的波形(近似波形)。当开口率小时，因为叠加干涉波的波形与掩膜干涉波大致相等，所以近似波形也与掩膜干涉波大致相等。所以，能够从提取的窗波形确实地几乎全部除去掩膜干涉波占据的部分。
另外，在本实施方式的蚀刻量计算方法中，提取掩膜干涉波的1/4周期以下的部分作为窗波形。因为占据叠加干涉波的几乎全部的掩膜干涉波接近正弦波，所以如果提取掩膜干涉波的1/4周期以下的部分，则能够用二次多项式正确地近似该提取的窗波形。因此，能够从提取的窗波形正确地除去掩膜干涉波占据的部分的几乎全部分。
此外，当本实施方式中的开口率小时，不仅与在晶片W的表面中沟槽132的开口部占据的比例小的情形相当，而且也与在晶片W的表面中孔的开口部占据的比例小的情形或沟槽(或孔)的深宽比大的情形相当。
在上述各实施方式中，在频率分析中用最大熵法，但是当各窗内的干涉波形数多时也可以用高速傅里叶变换法。因为高速傅里叶变换法与最大熵法比较，需要的计算次数少，所以能够更快地计算沟槽132的蚀刻量。
另外，在用与上述各实施方式有关的蚀刻量计算方法计算某个沟槽的蚀刻量(蚀刻深度)的情况下，当掩膜131为使激光透过的膜时，如图8所示，存在着计算的蚀刻量(图中“监视器深度”)和实测的蚀刻量(图中“蚀刻深度”)之间产生误差的情形。可以人为这是由于叠加干涉波不仅主要是反射光L2和反射光L4的干涉光，而且包含反射光L3和反射光L4的干涉光，不仅掩膜131的厚度变化而且掩膜131的折射率也都影响反射光L3的光程长变化的缘故。
当在计算的蚀刻量和实测的蚀刻量之间产生误差时，由旋在计算蚀刻量前，用试验用的晶片W实测沟槽132的蚀刻量(蚀刻速率)，并且用与上述各实施方式有关的蚀刻量计算方法计算沟槽132的蚀刻量，求得实测的蚀刻量和计算的蚀刻量的回归式等。而且，在以后的蚀刻中，在用与上述各实施方式有关的蚀刻量计算方法计算沟槽132的蚀刻量后，只要用回归式校正该计算的蚀刻量即可。
在上述各实施方式中，计算了沟槽132的蚀刻量，但是也可以通过实施图6，图7和图15的蚀刻量计算方法计算孔的蚀刻量。
另外，本发明的目的也能够通过将记录实现上述各实施方式的功能的软件的程序码的存储媒体供给计算机(例如，控制器29)，计算机的CPU读出存储在存储媒体中的程序码并加以实施来实现。
这时，从存储媒体读出的程序码自身实现上述各实施方式的功能，程序码和存储该程序码的存储媒体构成本发明。
另外，作为用于供给程序码的存储媒体，例如，只要是RAM、NV-RAM、软盘(注册商标)、硬盘、光磁盘、CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD(DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)等的光盘、磁盘、非易失性存储卡、其它的ROM等能够存储上述程序码的存储媒体即可，或者，也可以通过从与因特网，商用网或局域网等连接的未图示的其它计算机和数据库等下载上述程序码，供给计算机。
另外，不仅通过实施计算机读出的程序码能够实现上述各实施方式的功能，而且也包含在CPU上工作着的OS(操作系统)等，根据该程序码的指示，进行实际处理的一部分或全部，通过该处理实现上述各实施方式的功能的情形。
进一步，也包含在将从存储媒体读出的程序码写入到在插入到计算机中的功能扩张板和与计算机连接的功能扩张部中备有的存储器中后，在该功能扩张板和功能扩张部中备有的CPU等，根据该程序码的指示，进行实际处理的一部分或全部，通过该处理实现上述各实施方式的功能的情形。
上述程序码的形态也可以由目标码，通过转换机实施的程序码，供给OS的编写数据等的形态构成。
[实施例]
下面，说明本发明的实施例。
实施例1
首先，准备在由硅构成的被蚀刻层130上形成由氧化膜构成的使激光L1透过的掩膜131的晶片W，在基板处理装置10中通过蚀刻在被蚀刻层130上形成了深沟槽132。这时的蚀刻条件如下所示。
实际的蚀刻速率：1200nm/分
选择比：10对1(被蚀刻层130对掩膜131)
开口比：0.05
测定波长(激光L1的波长)：300nm
取样速率：10Hz
在深沟槽132的蚀刻中，将从窗的始点到终点的时间设定在30秒，实施图6的蚀刻量计算方法求得各定时的累计平均了的蚀刻干涉周期，从该累计平均了的蚀刻干涉周期求得各定时的深沟槽132的蚀刻速率。而且，用曲线图表示出求得的蚀刻速率(请参照图16)。
比较例1
另外，在上述的深沟槽132的蚀刻中，用检测器27观测来自晶片W的叠加干涉波，读取该叠加干涉波中的短周期的干涉波，从该短周期的干涉波中的各极值间的时间求得沟槽干涉周期，从该沟槽干涉周期求得各极值间的深沟槽132的蚀刻速率。而且，用曲线图表示出求得的蚀刻速率(请参照图16)。
根据图16的曲线图，可以看出实施例1的蚀刻速率与比较例1的蚀刻速率比较变动小而且稳定。
进一步，将实施例1的蚀刻量中的误差和比较例1的蚀刻量中的误差按照时间系列表示成曲线图(请参照图17)。
从图17的曲线图，可以看出实施例1的蚀刻量与比较例1的蚀刻量比较误差小。因此，可以看出图6的蚀刻量计算方法能够正确地计算蚀刻量。
实施例2
下面，准备在由硅构成的被蚀刻层130上形成由氧化膜构成的掩膜131的晶片W，在基板处理装置10中通过蚀刻在被蚀刻层130中形成了浅沟槽132。这时的蚀刻条件如下所示。
实际的蚀刻速率：360nm/分
选择比：10对1(被蚀刻层130对掩膜131)
开口比：0.2
测定波长(激光L1的波长)：300nm
取样速率：10Hz
在浅沟槽132的蚀刻中，将从窗的始点到终点的时间设定在25秒，实施图6的蚀刻量计算方法求得各定时的浅沟槽132的蚀刻量(蚀刻深度)。而且，用曲线图表示出计算的蚀刻量(请参照图18)。
比较例2
另外，在上述的浅沟槽132的蚀刻中，用检测器27观测来自晶片W的叠加干涉波，通过频率分析从蚀刻开始时间到各定时的全部叠加干涉波得到频率分布，根据该频率分布求得从蚀刻开始时到各定时之间的沟槽干涉周期，从该沟槽干涉周期计算各定时的浅沟槽132的蚀刻量(蚀刻深度)。即，不用图3所示的窗从叠加干涉波计算蚀刻量。而且，用曲线图表示出计算的蚀刻量(请参照图18)。
在图18的曲线图中，比较例2的蚀刻量数据杂乱无章，但是可以看出这是因为在叠加干涉波上加上了干扰的缘故。另一方面，实施例2的蚀刻量数据不杂乱无章。因为实施例2和比较例2是从加上了干扰的同一叠加干涉波求得的蚀刻量，所以由此可以看出图6的蚀刻量计算方法即便在叠加干涉波上加上了干扰也能够稳定并正确地计算蚀刻量。
实施例3
在与上述的实施例1、2不同的其它晶片W中的沟槽132的蚀刻中，实施图6的蚀刻量计算方法求得各定时的沟槽132的蚀刻速率。而且，用曲线图表示出求得的蚀刻速率(请参照图19)。
比较例3
另外，在与上述实施例3相同的蚀刻中，除了不用最大熵法而用高速傅里叶变换法以外，实施与图6的蚀刻量计算方法相同条件的蚀刻量计算方法，求得各定时的沟槽132的蚀刻速率。而且，用曲线图表示出求得的蚀刻速率(请参照图19)。
从图19的曲线图，可以看出实施例3的蚀刻速率与比较例3的蚀刻速率比较变动小而且稳定。因此，可以看出当用最大熵法时能够稳定地计算蚀刻量。
实施例4
首先，准备开口率为5％的晶片W和开口率为0.5％的晶片W，当蚀刻各晶片的被蚀刻层130时，实施图15的蚀刻量计算方法求得各蚀刻速率。而且，用曲线图表示出求得的各蚀刻速率(请参照图20)。
比较例4
与实施例4相同，准备开口率为5％的晶片W和开口率为0.5％的晶片W，当蚀刻各晶片W的被蚀刻层130时，实施图6的蚀刻量计算方法求得各蚀刻速率。而且，用曲线图表示出求得的各蚀刻速率(请参照图21)。
当比较图20和图21的曲线图和实施图6的蚀刻量计算方法时，可以看出虽然开口率为5％的蚀刻速率稳定，但是与开口率为0.5％的蚀刻速率不稳定相对，当实施图15的蚀刻量计算方法时，开口率为5％的蚀刻速率和开口率为0.5％的蚀刻速率都是稳定的。由此，可以看出当在对提取的窗波形进行频率分析前，从该提取的窗波形除去该窗波形的近似波形时，即便在开口率小的情况下也能够正确地求得蚀刻速率。
首先，对使用本发明的第一实施方式的蚀刻量计算方法和蚀刻量计算方法的基板处理装置进行说明。该基板处理装置构成为对作为基板的半导体晶片(以下，简单地称为“晶片”)W实施利用了等离子体的蚀刻。此外，如上述的图22所示，晶片W具有被蚀刻层130和在该被蚀刻层130上以规定图案形成的掩膜131。
图1是概略地表示适用本实施方式的蚀刻量计算方法的基板处理装置的构成的剖面图。
在图1中，基板处理装置10，例如，具有由铝等的导电性材料构成的处理室11、作为载置晶片W的载置台配设在处理室11内的底面上的下部电极12、和在该下部电极12的上方隔开规定间隔地配设着的喷淋头13。
连接了真空排气装置(未图示)的排气部14与处理室11的下部连接，经由匹配器15高频电源16与下部电极12连接，处理气体导入管18与喷淋头13内部的缓冲室17连接，处理气体供给装置19与该处理气体导入管18连接。喷淋头13在下部，具有使缓冲室17和作为喷淋头13和下部电极12之间的空间的处理空间S连通的多个气孔20。喷淋头13将从处理气体导入管18导入到缓冲室17的处理气体经过多个气孔20供给到处理空间S。
在该基板处理装置10中，由排气部14将处理室11内减压到规定真空度之后，在从下部电极12向处理空间S实施高频电压的状态下，从喷淋头13将处理气体供给到处理空间S，在处理空间S中由处理气体发生等离子体。该发生的等离子体与晶片W中每被掩膜131覆盖的被蚀刻层130发生冲突·接触，蚀刻该被蚀刻层130，在该被蚀刻层130中形成沟槽132(凹部)。
在处理室11内的喷淋头13中配设着用于从上方观测载置在下部电极12上的晶片W的监视装置21。监视装置21由圆筒状的部件构成，贯通喷淋头13。在监视装置21的上端设置着由石英玻璃等的透明体构成的窗部件22。另外，在处理室11的上方配置着经过聚光透镜23与监视装置21的上端对置的光纤24。
光纤24与计算被蚀刻层130的蚀刻量的蚀刻量计算装置25连接。蚀刻量计算装置25具有分别与光纤24连接的激光光源26(照射部)和检测器27(受光部)以及与检测器27连接的运算部28(干涉波计算部，波形提取部，频率分析部，干涉周期检测单部，累计平均部，蚀刻量计算部)，在基板处理装置10的控制器29的控制下进行工作。作为激光光源26，例如，可以用半导体激光器。另外，作为检测器27，例如，可以用光电倍增管或光二极管。此外，控制器29，不仅与运算部28连接，而且也与基板处理装置10的各构成要素，例如，高频电源16连接，控制各构成要素的工作。
蚀刻量计算装置25使来自激光光源26的激光经由光纤24、聚光透镜23和监视装置21照射在下部电极12上的晶片W上，并且经过光纤24等通过检测器27接受叠加了来自晶片W的反射光，即，沟槽干涉光(来自掩膜的反射光和来自凹部的底面的反射光的干涉光)和掩膜干涉光(其它干涉光)的叠加干涉光。由检测器27接受到的叠加干涉光变换成电信号并发送到运算部28。
运算部28根据接收到的电信号从叠加干涉光计算叠加干涉波。另外，运算部28根据计算的叠加干涉波，实施后述的图6的蚀刻量计算方法，计算沟槽132的蚀刻量。
可是，在蚀刻中蚀刻速率不是一定的，由于种种原因(处理空间S的压力变化或高频电压的混乱)而变化。特别是，在通过蚀刻形成深宽比大的沟槽(例如，深沟槽)的情况下，当沟槽132的蚀刻量(蚀刻深度)增大时，因为在沟槽132入口附着沉淀物抑制等离子体进入到沟槽132内，所以蚀刻速率降低(请参照图2)。另外，如图2所示，因为蚀刻速率反复微小变化，所以为了正确地计算沟槽132的蚀刻量，需要小级别地计算蚀刻速率。
为了在蚀刻中小级别地计算蚀刻速率，通常，只要在各定时对来自晶片W的反射光的波形进行微分即可，但是如上述那样，因为来自晶片W的反射光是叠加了沟槽干涉光和掩膜干涉光的叠加干涉光，所以即便在各定时单纯地对反射光的波形进行微分也不能够正确地求得沟槽132的蚀刻速率。
因此，在本实施方式中进行频率分析，从叠加干涉波计算沟槽叠加干涉波的周期(以下，称为“沟槽干涉周期”)。另外，因为在频率分析中用一定以上的数据长度，具体地说，分析对象的波形的1个周期以上的数据长对提高频率分析的可靠性有贡献，所以为了求得某个定时的蚀刻速率，在本实施方式中，从叠加干涉波提取规定周期的波形，对该提取的波形进行频率分析。另外，如上述那样，因为蚀刻速率与沟槽干涉周期有关，所以在本实施方式中，首先，从提取的波形求得沟槽干涉周期，从该沟槽干涉波计算蚀刻速率。
图3是用于说明本实施方式的蚀刻量计算方法的来自叠加干涉波的规定期间的波形提取的图。
在图3中，因为叠加干涉波30以约30秒周期振动，所以将上述规定期间设定在30秒之间。这里，为了求得定时A的沟槽干涉周期，提取从定时A到30秒前的期间31中的叠加干涉波30的波形(由图中四角形包围的部分的波形)。此外，在本实施方式中，以下将上述规定期间称为“窗”。窗31具有始点32和终点33，始点32与从定时A到30秒前相当，终点33与定时A相当。
而且，在本实施方式中，对提取的窗31的波形实施频率分析，这里，因为提取的波形为顶多1周期份数，所以作为分析方法用最大熵法。最大熵法是从极短的测定时间的测定结果高分辨率地计算观测现象的频率分布的方法，(请参照“用于科学计算的波形数据处理”(CQ出版社，昭和61年4月30日初版发行))。因为所需的分析对象的波形数不多，所以与需要很多周期份数的波形的高速傅里叶变换法比较更适用于本实施方式的蚀刻量计算方法。
图4是表示从图3中的窗波形通过用最大熵法的频率分析得到的频率分布的图。
因为在叠加干涉波30中主要包含沟槽干涉波和掩膜干涉波这样2种波，所以在从窗31的波形得到的频率分布中，如图4所示，表示峰值的频率(干涉波周期)主要存在2个(在图4中为约0.012Hz和约0.037Hz)。这里，如上述那样，沟槽干涉波的周期比掩膜干涉波短(频率高)，所以约0.037Hz的频率与沟槽干涉周期相当。因此，检测出约0.037Hz的频率作为沟槽干涉周期。这样，在本实施方式中，因为预见到在通过频率分析得到的频率分布中存在着2个峰值，所以优选预先在频率分析前预测沟槽干涉周期，在得到的频率分布中从预测的沟槽干涉周期附近检测沟槽干涉周期。
因为窗31包含从定时A到30秒前的叠加干涉波30的波形，所以图4所示的频率分布成为从定时A到30秒前的叠加干涉波30中的频率分布。所以，从图4所示的频率分布检测出的沟槽干涉周期成为从定时A到30秒前的叠加干涉波30中的沟槽干涉光的平均周期，但是在本实施方式中，为了方便起见，将从图4所示的频率分布检测出的沟槽干涉周期看作在定时A的沟槽干涉周期。此外，在本实施方式中，因为如后述的那样，对叠加干涉波30设定多个窗，对从各窗波形的频率分布得到的沟槽干涉周期进行累计平均，计算沟槽干涉周期的全体平均值，所以能够解除将窗31中的沟槽干涉光的平均周期看作在定时A的沟槽干涉周期的弊害。
另外，在本实施方式的蚀刻量计算方法中，计算从经过最初的规定时间(与始点32相当于蚀刻开始时并且终点33相当于从蚀刻开始到30秒后的窗31对应)到计算蚀刻量的全部期间中的蚀刻速率的平均值，从该蚀刻速率的平均值计算蚀刻量。
图5是用于说明本实施方式的蚀刻量计算方法的蚀刻速率的平均值的计算方法的图，表示蚀刻开始后经过80秒的情形。
在图5中，设定对叠加干涉波50只偏离了Δt(规定时间)的n个窗Wk(k＝1～n，n为自然数)，在各窗Wk中求得频率分布，从各频率分布检测n个沟槽干涉周期fk(k＝1～n，n为自然数)。
下面，根据下列公式(1)对n个沟槽干涉周期fk进行累计平均。
[公式1]
计算沟槽干涉周期fave作为到蚀刻开始后80秒的叠加干涉波的平均值。进一步令测定波长(来自激光光源26的激光的波长)为λ，从下列公式(2)计算到蚀刻开始后80秒的蚀刻速率的平均值。
蚀刻速率的平均值＝fave×λ/2 --- (2)
下面，从下列公式(3)计算到蚀刻开始后80秒的蚀刻量。
蚀刻量＝蚀刻速率的平均值×蚀刻时间 --- (3)
在本实施方式的蚀刻量计算方法中，当将干扰加在某个窗Wt(t为1～n中的任何自然数)中的叠加干涉波50上时，从该窗Wt求得的沟槽干涉周期ft为异常值，但是因为对该沟槽干涉周期ft和从其它窗Wu(u为1～n中的任一个，t以外的自然数)求得的沟槽干涉周期fu进行累计平均，所以沟槽干涉周期ft对累计平均了的沟槽干涉周期fave的影响小。
下面，对本实施方式的蚀刻量计算方法进行说明。
图6是表示与本实施方式有关的蚀刻量计算方法的流程图。
在图6中，首先，在基板处理装置10开始晶片W的被蚀刻层130的蚀刻后，激光光源26经过光纤24，聚光透镜23和监视装置21将激光L1照射在晶片W上(步骤S61)(照射步骤)，检测器27经过光纤24等接受作为来自晶片W的反射光的叠加干涉光(步骤S62)(受光步骤)。
其次，在步骤S63，运算部28判别现在定时T是否经过预先设定的蚀刻结束时间，当经过蚀刻结束时间时(在步骤S63中“是”)结束本处理，当没有经过蚀刻结束时间时(步骤S63中“否”)，运算部28根据由检测器27接受的叠加干涉光计算(更新)从蚀刻开始时到现在定时T的叠加干涉波(步骤S64)(干涉波计算步骤)。
下面，运算部28提取将现在定时T作为终点的窗波形(步骤S65)(波形提取步骤)，用最大熵法对该提取的窗波形实施频率分析(步骤S66)(频率分析步骤)。这里将从窗的始点到终点的时间设定得比掩膜干涉波的1个周期长。
此后，运算部28，在通过频率分析得到的频率分布中，将表示在预先预测的沟槽干涉周期附近的峰值的频率作为现在定时T的沟槽干涉周期来进行检测(步骤S67)(干涉周期检测步骤)。
下面，运算部28用上述公式(1)对这次检测出的现在定时T的沟槽干涉周期和从经过最初的规定期间时到现在定时T之间检测的各定时的沟槽干涉周期进行累计平均(步骤S68)(累计平均步骤)，根据从蚀刻开始时到现在定时T之间的测定波长和蚀刻时间(从蚀刻开始时到现在定时T的时间)，用上列公式(2)、(3)将累计平均了的沟槽干涉周期换算成沟槽132的蚀刻量(步骤S69)(蚀刻量计算步骤)。
此后，运算部28在现在定时T上加上Δt更新现在定时T，即，使窗的终点只偏离Δt(步骤S70)，回到步骤S63。
如果用本实施方式的蚀刻量计算方法，则一面使窗的终点只偏离Δt一面反复进行叠加干涉波的计算，来自叠加干涉波的窗波形的提取，频率分析和在现在定时T的沟槽干涉周期的检测，每次反复都对检测出的现在定时T的沟槽干涉周期和从经过最初的规定期间时到现在定时T之间检测的各定时的沟槽干涉周期进行累计平均，将该累计平均了的沟槽干涉周期换算成沟槽132的蚀刻量。所以，例如，即便当将干扰加在提取的某个窗波形上时，因为对作为从该某个窗求得的异常值的叠加干涉周期，与从其它窗求得的沟槽干涉周期进行累计平均，所以也能够减小作为异常值的叠加干涉周期对累计平均了的沟槽干涉周期的影响，而且，即便加上干扰也能够稳定正确地计算沟槽132的蚀刻量。
另外，在与本实施方式有关的蚀刻量计算方法中，因为从上述窗的始点到终点的时间比在步骤S64计算的叠加干涉波的1个周期大，所以能够提高窗中的叠加干涉波的频率分析的可靠性。
进一步，在与本实施方式有关的蚀刻量计算方法中，因为在频率分析中用最大熵法，所以即便窗波形数少也能够提高频率分析的可靠性。
另外，在与本实施方式有关的蚀刻量计算方法中，因为预先预测沟槽干涉周期，在通过频率分析得到的频率分布中，从预测了的沟槽干涉周期附近检测现现在定时T的沟槽干涉周期，所以能够迅速地进行沟槽干涉周期的检测，并且作为沟槽干涉周期能够抑制检测异常值。
下面，对本发明的第二实施有关的蚀刻量计算方法进行说明。
因为本实施方式的构成、作用基本上与上述的第一实施方式相同，所以省略对重复的构成、作用的说明，下面说明不同的构成、作用。
图7是表示与本实施方式有关的蚀刻量计算方法的流程图。
在图7中，首先，实施步骤S61到S67，接着，在步骤S71，运算部28判别在步骤S67中作为现在定时T的沟槽干涉周期检测出的沟槽干涉周期是否与异常值(例如，在步骤S66得到的频率分布中的最大频率或最小频率)相当。
步骤S71的判别结果，当作为现在定时T的沟槽干涉周期检测出的沟槽干涉周期不与异常值相当时(步骤S71中“否”)，原封不动地行进到步骤S68，当检测出的沟槽干涉周期与异常值相当时(步骤S71中“是”)，除去作为现在定时T的沟槽干涉周期检测出的沟槽干涉周期，并且通过将与现在定时T的前1个的定时对应的窗检测出的沟槽干涉周期设定为现在定时T的沟槽干涉周期，来修正沟槽干涉周期(步骤S72)(干涉周期修正步骤)。
下面，运算部28实施步骤S68到S70。
如果根据与本实施方式有关的蚀刻量计算方法，则当作为现在定时T的沟槽干涉周期检测出的沟槽干涉周期与异常值相当时，除去该检测出的沟槽干涉周期，并且因为将与现在定时T的前1个的定时对应的窗检测出的沟槽干涉周期设定为在现在定时T的沟槽干涉周期，所以能够除去对与异常值相当的沟槽干涉周期对累计平均了的沟槽干涉周期的影响，而且，即便加上干扰也能够稳定正确地计算沟槽132的蚀刻量。
在与上述的本实施方式有关的蚀刻量计算方法中，当检测出的沟槽干涉周期与异常值相当时，将与现在定时T的前1个的定时对应的窗检测出的沟槽干涉周期设定为现在定时T的沟槽干涉周期，但是也可以将与现在定时T的后1个的定时对应的窗检测出的沟槽干涉周期设定为现在定时T的沟槽干涉周期。
下面，对本发明的第三实施方式的蚀刻量计算方法进行说明。
因为本实施方式的构成、作用基本上与上述的第一实施方式相同，只在对提取了的窗波形实施频率分析前，对该窗波形实施前处理这点不同，所以省略对重复的构成、作用的说明，下面说明不同的构成、作用。
当在晶片W的表面中沟槽132的开口部占据的比例的百分率(以下，称为“开口率”)较小时，例如，当低于0.5％时，来自沟槽132底面的反射光L4的绝对光量变少，所以在检测器27接受的叠加干涉光中沟槽干涉光占据的部分的比例变少。
图9是表示当开口率变化了时叠加干涉波的一部分的变化的图。
如图9所示，当开口率为5％时，显然在叠加干涉波中叠加着2种干涉波(掩膜干涉波，沟槽干涉波)，但是当开口率为0.5％时，反射光L4的绝对光量变少，在叠加干涉波中沟槽干涉波的波形几乎不出现。即便当在晶片W的表面中孔的开口部占据的比例小时或沟槽(或孔)的深宽比大时(例如，当沟槽132为深沟槽时)，因为来自沟槽和孔的底部反射光的绝对光量变少，所以会发生这种现象。
当在叠加干涉波中沟槽干涉波的波形几乎不出现时(当开口率为0.5％时)，当从该叠加干涉波提取窗31的波形，原封不动地对提取的波形进行频率分析时，在得到的频率分布中沟槽干涉波的周期(沟槽干涉周期)的峰值变小。
图10是表示当开口率变化了时窗波形的频率分布的变化的图。
如图10所示，当开口率为5％时，在频率分布中明显地出现2个峰值(沟槽干涉波的周期(约0.8Hz)，掩膜干涉波的周期(约0.1Hz))，但是当开口率为0.5％时，在频率分布中明显地只出现1个峰值(掩膜干涉波的周期)，沟槽干涉波的周期几乎不出现。结果，不能够正确地检测出沟槽干涉周期，不能够正确地计算蚀刻速率。
因此，在本实施方式中，在对从叠加干涉波由窗31提取的波形进行频率分析前，从叠加干涉波几乎全部除去掩膜干涉波占据的部分。
图11是表示当开口率为0.5％时的叠加干涉波的图。
如图11所示，当开口率为0.5％时，因为在叠加干涉波中几乎不出现周期短的沟槽干涉波，所以叠加干涉波大致被掩膜干涉波的波占据着。所以，近似叠加干涉波的波形大致与掩膜干涉波的波形相等。所以，近似叠加干涉波的波形与掩膜干涉波的波形大致相等。因此，在本实施方式中，从叠加干涉波除去近似该叠加干涉波的波形。因此，能够从叠加干涉波几乎全部除去掩膜干涉波占据的部分。
另外，如图11所示，掩膜干涉波大致占据的叠加干涉波接近正弦波，能够用二次多项式正确地近似正弦波的1/4周期以下的部分。因此，在本实施方式中，当从叠加干涉波提取窗31的波形时，提取掩膜干涉波的1/4周期以下的部分。
即，在本实施方式中，如图12所示，使与掩膜干涉波的1/4周期以下相当的n个窗Wk(k＝1～n，n为自然数)分别只偏离Δt地进行设定，提取各窗Wk的波形，从提取的波形除去用二次多项式近似该提取的波形的波形，得到几乎全部除去了掩膜干涉波占据的部分的波形(图13)，对除去后的波形进行频率分析。因此，如图14所示，能够得到明显地出现沟槽干涉周期(约0.8Hz)的峰值的频率分布。此外，在图14的频率分布中不出现掩膜干涉波的周期(约0.1Hz)的峰值是因为从窗Wk的波形几乎除去了掩膜干涉波占据的部分的缘故。
图15是表示本实施方式的蚀刻量计算方法的流程图。此外，当开口率小时，例如，该开口率低于0.5％时，实施本实施方式的蚀刻量计算方法。
在图15中，首先，实施步骤S61到S64，接着，运算部28提取叠加干涉波中的将现在定时T作为终点的1/4周期以下的部分作为窗波形(步骤S65)(波形提取步骤)。
其次，运算部28计算用二次多项式近似提取的窗波形的波形(以下，简单地称为“近似波形”)(步骤S151)，从提取的窗波形除去该计算的近似波形(步骤S152)(分析前处理步骤)，得到几乎全部除去了掩膜干涉波占据的部分的波形，对除去近似波形后的波形进行频率分析(步骤S153)。
接着，运算部28实施步骤S67到S70。
如果根据本实施方式的蚀刻量计算方法，则因为从在频率分析前提取的波形几乎全部除去掩膜干涉波占据的部分，所以即便当开口率小时，例如，开口率低于0.5％时，也能够在除去近似波形后的波形中增大沟槽干涉波占据的部分的比例，因此，通过频率分析能够得到明显出现沟槽干涉周期的峰值的频率分布。结果，能够正确地计算沟槽干涉波的周期。此外，上述本实施方式的蚀刻量计算方法，只能够用于掩膜干涉波的波形的周期比沟槽干涉光的干涉波的周期长的情形。
在与本实施方式有关的蚀刻量计算方法中，从频率分析前提取的窗波形，除去用二次多项式近似该提取的窗波形的波形(近似波形)。当开口率小时，因为叠加干涉波的波形与掩膜干涉波大致相等，所以近似波形也与掩膜干涉波大致相等。所以，能够从提取的窗波形确实地几乎全部除去掩膜干涉波占据的部分。
另外，在本实施方式的蚀刻量计算方法中，提取掩膜干涉波的1/4周期以下的部分作为窗波形。因为占据叠加干涉波的几乎全部的掩膜干涉波接近正弦波，所以如果提取掩膜干涉波的1/4周期以下的部分，则能够用二次多项式正确地近似该提取的窗波形。因此，能够从提取的窗波形正确地除去掩膜干涉波占据的部分的几乎全部分。
此外，当本实施方式中的开口率小时，不仅与在晶片W的表面中沟槽132的开口部占据的比例小的情形相当，而且也与在晶片W的表面中孔的开口部占据的比例小的情形或沟槽(或孔)的深宽比大的情形相当。
在上述各实施方式中，在频率分析中用最大熵法，但是当各窗内的干涉波形数多时也可以用高速傅里叶变换法。因为高速傅里叶变换法与最大熵法比较，需要的计算次数少，所以能够更快地计算沟槽132的蚀刻量。
另外，在用与上述各实施方式有关的蚀刻量计算方法计算某个沟槽的蚀刻量(蚀刻深度)的情况下，当掩膜131为使激光透过的膜时，如图8所示，存在着计算的蚀刻量(图中“监视器深度”)和实测的蚀刻量(图中“蚀刻深度”)之间产生误差的情形。可以人为这是由于叠加干涉波不仅主要是反射光L2和反射光L4的干涉光，而且包含反射光L3和反射光L4的干涉光，不仅掩膜131的厚度变化而且掩膜131的折射率也都影响反射光L3的光程长变化的缘故。
当在计算的蚀刻量和实测的蚀刻量之间产生误差时，由旋在计算蚀刻量前，用试验用的晶片W实测沟槽132的蚀刻量(蚀刻速率)，并且用与上述各实施方式有关的蚀刻量计算方法计算沟槽132的蚀刻量，求得实测的蚀刻量和计算的蚀刻量的回归式等。而且，在以后的蚀刻中，在用与上述各实施方式有关的蚀刻量计算方法计算沟槽132的蚀刻量后，只要用回归式校正该计算的蚀刻量即可。
在上述各实施方式中，计算了沟槽132的蚀刻量，但是也可以通过实施图6，图7和图15的蚀刻量计算方法计算孔的蚀刻量。
另外，本发明的目的也能够通过将记录实现上述各实施方式的功能的软件的程序码的存储媒体供给计算机(例如，控制器29)，计算机的CPU读出存储在存储媒体中的程序码并加以实施来实现。
这时，从存储媒体读出的程序码自身实现上述各实施方式的功能，程序码和存储该程序码的存储媒体构成本发明。
另外，作为用于供给程序码的存储媒体，例如，只要是RAM、NV-RAM、软盘(注册商标)、硬盘、光磁盘、CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD(DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)等的光盘、磁盘、非易失性存储卡、其它的ROM等能够存储上述程序码的存储媒体即可，或者，也可以通过从与因特网，商用网或局域网等连接的未图示的其它计算机和数据库等下载上述程序码，供给计算机。
另外，不仅通过实施计算机读出的程序码能够实现上述各实施方式的功能，而且也包含在CPU上工作着的OS(操作系统)等，根据该程序码的指示，进行实际处理的一部分或全部，通过该处理实现上述各实施方式的功能的情形。
进一步，也包含在将从存储媒体读出的程序码写入到在插入到计算机中的功能扩张板和与计算机连接的功能扩张部中备有的存储器中后，在该功能扩张板和功能扩张部中备有的CPU等，根据该程序码的指示，进行实际处理的一部分或全部，通过该处理实现上述各实施方式的功能的情形。
上述程序码的形态也可以由目标码，通过转换机实施的程序码，供给OS的编写数据等的形态构成。
[实施例]
下面，说明本发明的实施例。
实施例1
首先，准备在由硅构成的被蚀刻层130上形成由氧化膜构成的使激光L1透过的掩膜131的晶片W，在基板处理装置10中通过蚀刻在被蚀刻层130上形成了深沟槽132。这时的蚀刻条件如下所示。
实际的蚀刻速率：1200nm/分
选择比：10对1(被蚀刻层130对掩膜131)
开口比：0.05
测定波长(激光L1的波长)：300nm
取样速率：10Hz
在深沟槽132的蚀刻中，将从窗的始点到终点的时间设定在30秒，实施图6的蚀刻量计算方法求得各定时的累计平均了的蚀刻干涉周期，从该累计平均了的蚀刻干涉周期求得各定时的深沟槽132的蚀刻速率。而且，用曲线图表示出求得的蚀刻速率(请参照图16)。
比较例1
另外，在上述的深沟槽132的蚀刻中，用检测器27观测来自晶片W的叠加干涉波，读取该叠加干涉波中的短周期的干涉波，从该短周期的干涉波中的各极值间的时间求得沟槽干涉周期，从该沟槽干涉周期求得各极值间的深沟槽132的蚀刻速率。而且，用曲线图表示出求得的蚀刻速率(请参照图16)。
根据图16的曲线图，可以看出实施例1的蚀刻速率与比较例1的蚀刻速率比较变动小而且稳定。
进一步，将实施例1的蚀刻量中的误差和比较例1的蚀刻量中的误差按照时间系列表示成曲线图(请参照图17)。
从图17的曲线图，可以看出实施例1的蚀刻量与比较例1的蚀刻量比较误差小。因此，可以看出图6的蚀刻量计算方法能够正确地计算蚀刻量。
实施例2
下面，准备在由硅构成的被蚀刻层130上形成由氧化膜构成的掩膜131的晶片W，在基板处理装置10中通过蚀刻在被蚀刻层130中形成了浅沟槽132。这时的蚀刻条件如下所示。
实际的蚀刻速率：360nm/分
选择比：10对1(被蚀刻层130对掩膜131)
开口比：0.2
测定波长(激光L1的波长)：300nm
取样速率：10Hz
在浅沟槽132的蚀刻中，将从窗的始点到终点的时间设定在25秒，实施图6的蚀刻量计算方法求得各定时的浅沟槽132的蚀刻量(蚀刻深度)。而且，用曲线图表示出计算的蚀刻量(请参照图18)。
比较例2
另外，在上述的浅沟槽132的蚀刻中，用检测器27观测来自晶片W的叠加干涉波，通过频率分析从蚀刻开始时间到各定时的全部叠加干涉波得到频率分布，根据该频率分布求得从蚀刻开始时到各定时之间的沟槽干涉周期，从该沟槽干涉周期计算各定时的浅沟槽132的蚀刻量(蚀刻深度)。即，不用图3所示的窗从叠加干涉波计算蚀刻量。而且，用曲线图表示出计算的蚀刻量(请参照图18)。
在图18的曲线图中，比较例2的蚀刻量数据杂乱无章，但是可以看出这是因为在叠加干涉波上加上了干扰的缘故。另一方面，实施例2的蚀刻量数据不杂乱无章。因为实施例2和比较例2是从加上了干扰的同一叠加干涉波求得的蚀刻量，所以由此可以看出图6的蚀刻量计算方法即便在叠加干涉波上加上了干扰也能够稳定并正确地计算蚀刻量。
实施例3
在与上述的实施例1、2不同的其它晶片W中的沟槽132的蚀刻中，实施图6的蚀刻量计算方法求得各定时的沟槽132的蚀刻速率。而且，用曲线图表示出求得的蚀刻速率(请参照图19)。
比较例3
另外，在与上述实施例3相同的蚀刻中，除了不用最大熵法而用高速傅里叶变换法以外，实施与图6的蚀刻量计算方法相同条件的蚀刻量计算方法，求得各定时的沟槽132的蚀刻速率。而且，用曲线图表示出求得的蚀刻速率(请参照图19)。
从图19的曲线图，可以看出实施例3的蚀刻速率与比较例3的蚀刻速率比较变动小而且稳定。因此，可以看出当用最大熵法时能够稳定地计算蚀刻量。
实施例4
首先，准备开口率为5％的晶片W和开口率为0.5％的晶片W，当蚀刻各晶片的被蚀刻层130时，实施图15的蚀刻量计算方法求得各蚀刻速率。而且，用曲线图表示出求得的各蚀刻速率(请参照图20)。
比较例4
与实施例4相同，准备开口率为5％的晶片W和开口率为0.5％的晶片W，当蚀刻各晶片W的被蚀刻层130时，实施图6的蚀刻量计算方法求得各蚀刻速率。而且，用曲线图表示出求得的各蚀刻速率(请参照图21)。
当比较图20和图21的曲线图和实施图6的蚀刻量计算方法时，可以看出虽然开口率为5％的蚀刻速率稳定，但是与开口率为0.5％的蚀刻速率不稳定相对，当实施图15的蚀刻量计算方法时，开口率为5％的蚀刻速率和开口率为0.5％的蚀刻速率都是稳定的。由此，可以看出当在对提取的窗波形进行频率分析前，从该提取的窗波形除去该窗波形的近似波形时，即便在开口率小的情况下也能够正确地求得蚀刻速率。