JP5199406B2

JP5199406B2 - 処理方法及び処理システム

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Publication number: JP5199406B2
Application number: JP2011017796A
Authority: JP
Inventors: 剛大野; 真知守屋; 俊彦菊池; 喜孝斎田
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2013-05-15
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Description

本発明は、処理方法及び処理システムに関し、特に、スキャトロメトリ法により所定処理後の被処理体の表面構造を非破壊で正確に評価するとともに、該評価した表面構造に基づいて処理条件を制御する処理方法及び処理システムに関する。

半導体集積回路の小型化が進む現在、ウェハ表面の回路パターンをより微細に形成する必要が生じてきている。このような微細な回路パターンを形成するためには、製造段階において、ウェハ表面の構造、例えばエッチング処理後のウェハ表面の構造等、を正確に評価する必要がある。

従来、エッチング処理後のウェハ表面の構造を評価するため、劈開したウェハの断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）により観察して写真を撮るという方法が主に採られていた。しかし、この方法では、観察対象であるウェハ断面を形成するため、ウェハそれ自体を破壊しなければならないという欠点があった。

このため、発明者は、非破壊でエッチング処理後のウェハ表面の構造を評価するため、従来ウェハ表面に形成されたレジストパターンの評価等に用いられていた反射率測定法（Reflectmetry）、エリプソメトリ法（Ellipsometry）等のスキャトロメトリ法（Scatterometry）を、このエッチング処理後のウェハ表面の構造の評価に適用できないかと考えた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２６０９９４号公報（第４−５頁、第５−８図）。

しかしながら、エッチング処理後のウェハ表面は、形状や組成が様々な不要部位、例えば、表面に付着したポリマ、反応生成物、ウェハＷの表面領域に形成されたダメージ層、レジストの表面領域に形成された変質層や硬化層、等のため、その光学定数ｎ値（屈折率）及びｋ値（吸収係数）を特定することができない。

このような光学定数を特定できないウェハＷの表面構造をスキャトロメトリ法により評価することは、困難である。

また，ウェハの表面構造の評価の具体的な方法やその評価に基づいた処理条件の具体的な制御方法については未開発の状態である。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、スキャトロメトリ法により所定処理後の被処理体の表面構造を非破壊で正確に評価することができる処理方法及び処理システムを提供することを目的とする。

本発明は，スキャトロメトリ法により被処理体の表面構造を評価する具体的な処理方法及び処理システムや，スキャトロメトリ法により評価した被処理体の表面構造に基づいて所定条件を制御する処理方法及び処理システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明の処理方法は，エッチング処理前の被処理体の表面構造の寸法を，スキャトロメトリ法を用いて測定する表面構造測定工程（構造測定工程）と，エッチング処理時の処理条件とエッチング処理による被処理体の表面構造の削れ量との相関データを予め求めておき，前記表面構造の寸法の測定結果と前記相関データに基づいて，エッチング処理後の被処理体の表面構造が所望の寸法になるように，エッチング処理時の処理条件を設定する処理条件設定工程と，その後，前記設定された処理条件で被処理体をエッチング処理するエッチング工程と，を有し，前記処理条件設定工程は，前記表面構造の寸法の測定結果に基づいて，エッチング処理後の表面構造における深さ方向の寸法が所望の寸法になるようにエッチング処理時間を設定し，前記設定したエッチング処理時間に基づいて，エッチング処理後の表面構造における水平方向の寸法が所望の寸法になるようにエッチングガスの供給流量を設定する。

前記処理条件設定工程は，前記エッチング処理後の表面構造の少なくとも２次元方向の寸法が所望の寸法になるように前記処理条件を設定してもよい。

上記目的を達成するために，別の観点による本発明の処理システムは，被処理体のエッチング処理を施すエッチング処理装置と，エッチング処理前における被処理体の表面構造の寸法を，スキャトロメトリ法を用いて測定する表面構造測定装置（構造測定装置）と，前記エッチング処理時の処理条件とエッチング処理による被処理体の表面構造の削れ量との相関データが記憶され，前記表面構造の寸法の測定結果と前記相関データに基づいて，エッチング処理後の被処理体の表面構造が所望の寸法になるように，エッチング処理時の処理条件を設定する制御装置と，を備え，前記制御装置は，前記表面構造の寸法の測定結果に基づいて，エッチング処理後の表面構造における深さ方向の寸法が所望の寸法になるようにエッチング処理時間を設定し，前記設定したエッチング処理時間に基づいて，エッチング処理後の表面構造における水平方向の寸法が所望の寸法になるようにエッチングガスの供給流量を設定する。

前記制御装置は，前記エッチング処理後の表面構造の少なくとも２次元方向の寸法が所望の寸法になるように前記処理条件を設定してもよい。

本発明により、スキャトロメトリ法により所定処理後の被処理体の表面構造を非破壊で正確に評価することができる処理方法及び処理システムを提供することができる。

また、本発明により、スキャトロメトリ法により評価した被処理体の表面構造に基づいて所定条件を制御する処理方法及び処理システムを提供することができる。

本発明の参考例としての第１及び第３の実施の形態に係る処理システムの構成を示す図である。本発明の参考例としての実施の形態に係る減圧処理装置の構成を示す図である。本発明の参考例としての実施の形態に係る液処理装置の構成を示す図である。本発明の参考例としての第１及び第３の実施の形態に係る構造判別装置の構成を示す図である。本発明の参考例としての第１及び第３の実施の形態に係るライブラリ格納部が格納するライブラリにマトリクス状に配置して登録されている構造パラメータを示す図である。本発明の参考例としての第１及び第３の実施の形態に係るライブラリ格納部が格納するライブラリに登録されている各波長における位相差の余弦ｃｏｓΔを示すグラフと、各波長における振幅の変位の正接ｔａｎΨを示すグラフと、を示す図である。本発明の参考例としての第１及び第３の実施の形態に係る解析部が、算出した位相差Δ及び振幅の変位Ψとライブラリとをパターンマッチングする動作の説明図である。本発明の参考例としての第１及び第３の実施の形態に係る解析部が構造パラメータを補正してウェハＷの表面構造を推定し判別する動作の説明図である。本発明の参考例としての第１の実施の形態に係る処理動作を示すフローチャート図である。本発明の参考例としての第１の実施の形態に係る処理動作の各工程におけるウェハの構造を示す断面図である。本発明の参考例としての第２の実施の形態に係る処理システムの構成を示す図である。本発明の参考例としての第２及び第４の実施の形態に係る構造判別装置の構成を示す図である。本発明の参考例としての第２の実施の形態に係る処理動作を示すフローチャート図である。本発明の参考例としての第２の実施の形態に係る処理動作の各工程におけるウェハの構造を示す断面図である。本発明の参考例としての第３の実施の形態に係る処理動作を示すフローチャート図である。本発明の参考例としての第３の実施の形態に係る処理動作の各工程におけるウェハの構造を示す断面図である。本発明の参考例としての第４の実施の形態に係る処理システムの構成を示す図である。本発明の参考例としての第４の実施の形態に係る処理動作を示すフローチャート図である。本発明の参考例としての第４の実施の形態に係る処理動作を示すフローチャート図である。本発明の参考例としての第４の実施の形態に係る処理動作の各工程におけるウェハの構造を示す断面図である。本発明の参考例としての第５の実施の形態及び本発明の第６の実施の形態に係る処理システムの構成を示す図である。本発明の参考例としての第５の実施の形態に係る処理のフローチャートである。参考例としてのエッチング処理前後のテストウェハ表面のパターン構造を示す縦断面図である。エッチング処理条件とエッチング処理による削れ量との相関データを示す表である。本発明の第６の実施の形態に係る処理のフローチャートである。エッチング処理前後のウェハ表面のパターン構造を示す縦断面図である。

（第１の実施の形態）
本発明の参考例としての第１の実施の形態に係る処理装置１について、以下図面を参照して説明する。

処理システム１は、図１に示すように、減圧処理装置１０と、液処理装置２０と、構造判別装置３０と、システム制御装置４０と、複数のウェハＷを収容するカセットを載置し、ウェハＷの搬入出部を構成するロードポート５０と、ウェハＷを減圧処理装置１０等に搬送する搬送機構６０と、ウェハＷの位置合わせを行うアライメント部７０と、から構成されている。

処理システム１は、被処理体であるウェハＷにエッチング処理を施し、該エッチング処理後のウェハＷの表面構造をエリプソメトリ法（Ellipsometry）により判別（評価）する。なお、ウェハＷは、図１０に示すように、例えばシリコンから構成され、その表面領域にはＳｉＯ２層５が形成され、さらに、ウェハＷのＳｉＯ２層５上には、所定パターンのレジスト層６が形成されている。

減圧処理装置１０は、図２に示すように、上下平行に対向する電極を備える、いわゆる平行平板型プラズマ処理装置であり、略円筒状のチャンバ１１と、下部電極として機能するサセプタ１２と、上部電極１３と、から概略構成されている。減圧処理装置１０は、減圧雰囲気の下、レジストパターンをマスクとしてウェハＷに選択的にエッチング処理を施す。

チャンバ１１は、アルミニウム等の導電性材料から構成され、その表面には、アルマイト処理等の陽極酸化処理が施されている。また、チャンバ１１は、接地されている。

チャンバ１１は、その底部に排気口１１１を備え、この排気口１１１には、真空ポンプを備える排気装置１１２が接続されている。排気装置１１２は、チャンバ１１内を所定の減圧雰囲気、例えば、０．０１Ｐａ以下の圧力まで真空引きすることができる。

チャンバ１１は、その側壁に搬入出口１１３を備える。搬入出口１１３は、開閉可能なゲートバルブ１１４を備え、ゲートバルブ１１４を開放することによりウェハＷの搬入出を可能とする。

また、チャンバ１１内の底部中央には、略円柱状のサセプタ支持台１２１が設けられ、さらに、このサセプタ支持台１２１の上には、ウェハ載置台として機能する後述するサセプタ１２が絶縁体１２２を介して設けられている。サセプタ支持台１２１は、チャンバ１１の下方に設けられた昇降機構１２３に接続され、サセプタ１２とともに昇降可能に構成されている。

サセプタ１２は、その上部中央が凸状の円板状に形成され、その上にウェハＷと略同型の図示しない静電チャックが設けられている。この静電チャックに直流電圧が印加されると、クーロン力により、載置されたウェハＷは、サセプタ１２に静電吸着される。

サセプタ１２には、図示しない整合器を介して第１の高周波電源１２４が接続されている。第１の高周波電源１２４は、高周波（０．１〜１３ＭＨｚ）電圧をサセプタ１２に印加する。このような高周波電圧を印加することにより、ウェハＷに対するダメージを低減させる等の効果が得られる。

上部電極１３は、サセプタ１２と対向して設けられており、電極板１３１と、電極支持体１３２と、から構成され、絶縁材１３３を介して、チャンバ１１の上部に支持されている。

電極板１３１は、例えばアルミニウム等から構成され、多数のガス孔１３１ａをそのほぼ全面に備えている。

電極支持体１３２は、電極板１３１とネジ等によって電気的に接合されており、導電性材料から構成されている。また、電極支持体１３２は、ガス導入管１３４を備え、このガス導入管１３４には、バルブ１３５、流量制御装置１３６等を介して、ガス供給源１３７からＣ４Ｆ８とアルゴンと酸素とからなるエッチングガスが供給される。電極支持体１３２は、その内部に、電極板１３１の複数のガス孔１３１ａに接続された中空の拡散部１３２ａを備える。ガス供給源１３７からガス導入管１３４を介して供給されたエッチングガスは、拡散部１３２ａで拡散されてガス孔１３１ａに供給される。これにより、複数のガス孔１３１ａからエッチングガスがウェハＷの全面に均等に供給される。

上部電極１３には、アルミニウム等の導電性材料からなる給電棒１３８が接続され、給電棒１３８は、図示しない整合器を介して、第２の高周波電源１３９に接続されている。第２の高周波電源１３９は、高周波（１３〜１５０ＭＨｚ）電力を上部電極１３に供給する。これにより、上部電極１３と下部電極であるサセプタ１２との間には、高密度のプラズマが生成される。

液処理装置２０は、スピンナ型処理装置であり、図３に示すように、略円筒状のチャンバ２１と、チャンバ２１内に設けられたスピンチャック２２と、モータ２３と、ウェハＷの表面にポリマ除去液及びレジスト層除去液を供給する第１の薬液供給部２４と、リンス清浄に用いられる純粋又はイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）をウェハＷに供給する第２の薬液供給部２５と、から概略構成されている。液処理装置２０は、ウェハＷの表面上に付着したポリマ８及びレジスト層６等の不要部位を除去するとともに、ポリマ８及びレジスト層６を除去したウェハＷをリンス洗浄し、リンス洗浄したウェハＷをスピン乾燥する。

チャンバ２１の上方には、第１の薬液供給部２４に接続され、例えばフッ酸（ＨＦ）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）からなるポリマ除去液及びレジスト層除去液をウェハＷの表面に吐出する第１の薬液吐出ノズル２１１と、第２の薬液供給部２５に接続され、リンス洗浄に用いられる純水等をウェハＷの表面に吐出する第２の薬液吐出ノズル２１２と、が設けられている。また、チャンバ２１の下方には、チャンバ２１内に吐出された薬液、純水等を排出する排液口２１３が設けられている。

スピンチャック２２は、載置されたウェハＷを真空吸着し、モータ２３は、スピンチャック２２に真空吸着されたウェハＷを高速回転させる。ウェハＷをモータ２３で高速回転させ、回転により生じる遠心力を利用することにより、吐出された薬液、純水等をウェハＷの表面に万遍なく広げる。また、ウェハＷをさらに高速に回転させることにより、リンス洗浄後のウェハＷをスピン乾燥する。

構造判別装置３０は、図４に示すように、ウェハＷに偏光した光を照射するとともに、ウェハＷから反射された偏光を受光する光学部３１と、反射光からウェハＷの表面構造を判別する構造判別部３２と、から構成され、ウェハＷの表面構造をエリプソメトリ法により判別する。

このエリプソメトリ法とは、ウェハＷに偏光した光を照射し、該ウェハＷに照射した直線偏光とウェハＷから反射された偏光との位相差Δ及び振幅の変位ΨからウェハＷの表面構造を判別する判別方法である。この位相のずれ及び振幅の変位Ψは、下式により定義される。

（Ｗｐはｐ成分波の位相であり、Ｗｓはｓ成分波の位相である。）

（Ｉｐはｐ成分波の強度であり、Ｉｓはｓ成分波の強度であり、Ｒｐはｐ成分波の反射率であり、Ｒｓはｓ成分波の反射率である。）

光学部３１は、載置台３１１と、発光器３１２と、偏光子３１３と、検光子３１４と、受光器３１５と、から構成され、ウェハＷに偏光を照射するとともに、ウェハＷから反射された偏光を受光する。

載置台３１１は、ウェハＷを載置可能に構成されるとともに、図示しない駆動機構によりＸＹ方向に移動可能に構成されている。

発光器３１２は、キセノンランプ等から構成され、白色光をウェハＷに向けて放出し、偏光子３１３は、発光器３１２から放出される白色光を直線偏光に変換し、変換した直線偏光をウェハＷに照射する。

検光子３１４は、ウェハＷにおいて反射された楕円偏光のうち、所定の偏光角度の偏光成分のみを透過させる。受光器３１５は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等から構成され、検光子３１４を透過した偏光を受光し、受光した偏光を電気信号に変換し、変換した電気信号を構造判別部３２に供給する。

構造判別部３２は、ライブラリ格納部３２１と、解析部３２２と、から構成され、該ウェハＷに照射した偏光とウェハＷから反射された偏光との位相差Δ及び振幅の変位ΨからウェハＷの表面構造を推定する。

ライブラリ格納部３２１は、ハードディスクドライブ等、書換可能な記憶媒体から構成され、ウェハＷの表面構造を示す複数の構造パラメータと、位相差分布及び振幅の変位分布と、を対応付けて登録するライブラリを格納する。

ライブラリは、図５に示すように、複数の構造パラメータをマトリクス状に配置して登録する。また、ライブラリは、マトリクス状に配置された構造パラメータとともに、図６に示すように、該構造パラメータを有するウェハＷの表面構造について予め算出された、各波長λにおける位相差の余弦ｃｏｓΔ（位相差分布）を示すグラフと、各波長λにおける振幅の変位の正接ｔａｎΨ（振幅の変位分布）を示すグラフと、を登録する。

解析部３２２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から構成されている。解析部３２２は、光学部３１から供給される電気信号に基づいて反射光の各波長λにおける位相Ｗｐ反射光、Ｗｓ反射光及び強度Ｉｐ反射光、Ｉｓ反射光を解析する。また、解析部３２２は、数１及び数２を用いて、ウェハＷに照射した光の各波長λにおける位相Ｗｐ入射光、Ｗｓ入射光及び強度Ｉｐ入射光、Ｉｓ入射光と、解析した反射光の各波長λにおける位相Ｗｐ反射光、Ｗｓ反射光及び強度Ｉｐ反射光、Ｉｓ反射光と、から位相差Δ及び振幅の変位Ψを算出し、位相差分布及び振幅の変位分布を求める。

解析部３２２は、図７に示すように、該求めた位相差分布及び振幅の変位分布とライブラリに登録されている各位相差分布及び振幅の変位分布とをパターンマッチングし、ライブラリから該求めた位相差分布及び振幅の変位分布に近似する位相差分布と振幅の変位分布を検索する。

解析部３２２は、求めた位相差分布及び振幅の変位分布とライブラリから検索した位相差分布及び振幅の変位分布との近似する割合に従って、補間法を用いて、該検索した位相差分布及び振幅の変位分布に対応する構造パラメータを補正し、該補正した構造パラメータからウェハＷの表面構造を推定する。

より詳細に説明すると、図８に示すように、解析部３２２は、求めた位相差分布及び振幅の変位分布に近似する位相差分布及び振幅の変位分布をライブラリから４つ検索し、求めた位相差分布及び振幅の変位分布と検索した位相差分布及び振幅の変位分布との近似する割合に従って該検索した４つの位相差分布及び振幅の変位分布に対応する構造パラメータを合成し、合成して得られた構造パラメータからウェハＷの表面構造を推定する。

図１に示すシステム制御装置４０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から構成されている。システム制御装置４０は、搬送機構６０を制御してロードポート５０からウェハＷを搬出し、該搬出したウェハＷをアライメント部７０及び減圧処理装置１０等に搬送する。システム制御装置４０は、各装置１０〜３０で所定の処理が施された後、ウェハＷをロードポート５０に搬入する。

次に、図９に示すフローチャートと図１０に示す各工程におけるウェハＷの断面図とを参照して、この処理システム１の処理動作について、ウェハＷに複数のコンタクトホールを形成し、コンタクトホールが形成されたウェハＷの表面構造を判別する場合を例に説明する。

まず、ウェハＷは、図示しない酸化装置に搬送される。酸化装置は、酸化処理を施してウェハＷの表面領域にＳｉＯ２層５を形成する。

続いて、表面領域にＳｉＯ２層５が形成されたウェハＷは、図示しないレジスト塗布装置に搬送される。レジスト塗布装置は、ＳｉＯ２層５の上にレジストを塗布する。続いて、レジストが塗布されたウェハＷは、図示しない露光装置に搬送される。露光装置は、ウェハＷ表面に塗布されたレジストに露光処理を施す。続いて、露光処理が施されたウェハＷは、図示しない現像装置に搬送される。現像装置は、ウェハＷ表面に塗布されたレジストに現像処理を施して図１０（ａ）に示すコンタクトホール形成用のレジストパターンを形成する。その後、表面にレジストパターンが形成されたウェハＷは、現像装置から搬出される。

システム制御装置４０は、搬送機構６０を制御してロードポート５０に収容されているウェハＷをアライメント部７０に搬送し、アライメント部７０は、ウェハＷの位置合わせを行う。次に、搬入出口１１３のゲートバルブ１１４を開放し、システム制御装置４０は、現像装置から搬出したウェハＷを減圧処理装置１０のチャンバ１１内に搬入し、搬入したウェハＷをサセプタ１２に載置する。その後、システム制御装置４０は、搬送機構６０をチャンバ１１内から退避させ、ゲートバルブ１１４を閉鎖する。減圧処理装置１０は、昇降機構１２３を駆動することにより、サセプタ支持台１２１とともにウェハＷを載置したサセプタ１２を所定位置まで上昇させる。減圧処理装置１０は、排気装置１１２を用いて、チャンバ１１内を所定の減圧雰囲気、例えば、０．０１Ｐａ以下の圧力まで真空引きする。減圧処理装置１０は、サセプタ１２に設けられた静電チャックに直流電圧を印加して、ウェハＷをサセプタ１２に静電吸着する。

減圧処理装置１０は、ガス導入管１３４のバルブ１３５を開放し、ガス供給源１３７から供給されるＣ４Ｆ８とアルゴンと酸素とからなるエッチングガスを拡散部１３２ａで拡散した後、ガス孔１３１ａからチャンバ１１内に導入する。減圧処理装置１０は、サセプタ１２に０．１〜１３ＭＨｚの高周波電圧を、上部電極１３に１３〜１５０ＭＨｚの高周波電圧を、印加することにより、サセプタ１２と上部電極１３との間に高密度のプラズマガスを生成する。減圧処理装置１０は、生成したプラズマガスを用いて、レジストパターンをマスクとしてウェハＷの表面を選択的にエッチングする（ステップＳ１０１）。このエッチング処理により、ウェハＷのＳｉＯ２層５には、図１０（ｂ）に示すコンタクトホール７が形成されるとともに、レジスト層６及びコンタクトホール７の表面には、ポリマ８が付着する。

減圧処理装置１０は、エッチング処理が終了すると、サセプタ１２及び上部電極１３への高周波電圧の印加を停止するとともに、ガス導入管１３４のバルブ１３５を閉鎖する。また、減圧処理装置１０は、サセプタ１２への直流電圧の印加を停止するとともに、チャンバ１１内を常圧雰囲気に戻す。さらに、減圧処理装置１０は、昇降機構１２３を駆動することにより、サセプタ支持台１２１とともにウェハＷを載置したサセプタ１２を所定位置まで下降させる。システム制御装置４０は、ゲートバルブ１１４を開放し、ポリマ８が付着したウェハＷを減圧処理装置１０から搬出し、搬出した後、ゲートバルブ１１４を閉鎖する。システム制御装置４０は、減圧処理装置１０から搬出したウェハＷを液処理装置２０のチャンバ２１に搬入し、搬入したウェハＷをスピンチャック２２に載置する。

液処理装置２０は、載置されたウェハＷをスピンチャック２２に真空吸着し、真空吸着したウェハＷをモータ２３により回転させる。液処理装置２０は、第１の薬液供給部２４から供給される、例えばフッ酸（ＨＦ）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）からなるポリマ除去液及びレジスト層除去液を、第１の薬液吐出ノズル２１１からモータ２３により回転しているウェハＷの表面に吐出する。液処理装置２０は、回転により生じる遠心力を利用することにより、吐出したポリマ除去液及びレジスト層除去液をウェハＷの表面に万遍なく広げ、図１０（ｃ）に示すように、ウェハＷ表面のポリマ８及びレジスト層６を除去する（ステップＳ１０２）。

液処理装置２０は、第２の薬液供給部２５から供給される純水又はＩＰＡ液を、第２の薬液吐出ノズル２１２からモータ２３により回転しているウェハＷの表面に吐出する。液処理装置２０は、回転により生じる遠心力を利用することにより、吐出した純水又はＩＰＡ液をウェハＷの表面に万遍なく広げ、ポリマ８及びレジスト層６を除去したウェハＷ表面をリンス洗浄する。液処理装置２０は、モータ２３によりウェハＷをさらに高速に回転させ、リンス洗浄後のウェハＷをスピン乾燥する。システム制御装置４０は、ポリマ８及びレジスト層６が除去されたウェハＷを構造判別装置３０に搬入し、搬入したウェハＷを構造判別装置３０の載置台３１１に載置する。

光学部３１は、発光器３１２からウェハＷに向けて白色光を放射し、偏光子３１３において放射した白色光を直線偏光に変換し、変換した直線偏光をウェハＷに照射する（ステップＳ１０３）。光学部３１は、ウェハＷにおいて反射され、検光子３１４を透過した偏光を受光器３１５において受光し、受光した偏光を電気信号に変換し、変換した電気信号を構造判別部３２に供給する。

構造判別部３２は、供給された電気信号に基づいて反射光の各波長λにおける位相Ｗｐ反射光、Ｗｓ反射光及び強度Ｉｐ反射光、Ｉｓ反射光を解析する。また、構造判別部３２は、数１及び数２を用いて、ウェハＷに照射した光の各波長λにおける位相Ｗｐ入射光、Ｗｓ入射光及び強度Ｉｐ入射光、Ｉｓ入射光と、解析した反射光の各波長λにおける位相Ｗｐ反射光、Ｗｓ反射光及び強度Ｉｐ反射光、Ｉｓ反射光と、から位相差Δ及び振幅の変位Ψを算出し、位相差分布と振幅の変位分布とを求める（ステップＳ１０４）。

構造判別部３２は、求めた位相差分布及び振幅の変位分布とライブラリに登録されている各位相差分布及び振幅の変位分布とをパターンマッチングし、ライブラリから該算出した位相差分布及び振幅の変位分布に近似する位相差分布と振幅の変位分布を検索する（ステップＳ１０５）。

構造判別部３２は、求めた位相差分布及び振幅の変位分布に近似する位相差分布及び振幅の変位分布をライブラリから４つ検索し、求めた位相差分布及び振幅の変位分布と検索した位相差分布及び振幅の変位分布との近似する割合に従って該検索した４つの位相差分布及び振幅の変位分布に対応する構造パラメータを合成し、合成して得られた構造パラメータからウェハＷの表面構造を推定する（ステップＳ１０６）。

上記処理動作によれば、形状及び組成が不明なポリマ８を除去しているため、処理システム１は、ウェハＷの表面における光学定数ｎ値（屈折率）及びｋ値（吸収係数）を特定して、ウェハＷの表面構造をエリプソメトリ法により非破壊で正確に判別することができる。

（第２の実施の形態）
本発明の参考例としての第２の実施の形態に係る処理システム２について、以下図面を参照して説明する。なお、上記第１の実施の形態に係る処理システム１と同様の構成については、その説明を省略する。

処理システム２は、図１１に示すように、減圧処理装置１０と、レシピ格納部１４と、構造判別装置８０と、システム制御装置４０と、ロードポート５０と、搬送機構６０と、アライメント部７０と、から構成され、処理基体であるウェハＷにエッチング処理を施し、該エッチング処理後のウェハＷの表面構造を反射率測定法（Reflectmetry）により判別する。

減圧処理装置１０は、減圧雰囲気の下、レジストパターンをマスクとしてウェハＷに選択的にエッチング処理を施す。また、減圧処理装置１０は、エッチング処理においてレジスト層に形成された変質層及び／又は硬化層（変質硬化層）及びコンタクトホールの底面領域に形成されたダメージ層等の不要部位をインサイチュアッシング処理により除去する。なお、減圧処理装置１０は、エッチングガスとしてＣＦ４を、アッシングガスとしてＯ２を、用いる。

ここで、エッチング処理におけるプラズマの熱やイオンの入射エネルギ等により、形状や組成が変質したレジスト層を変質層、硬化したレジスト層を硬化層、形状や組成が変質したウェハＷ表面をダメージ層、という。また、インサイチュアッシング処理において、レジスト層全てを除去するのではなく、エッチング処理によりレジスト層に形成された変質硬化層のみを除去し、レジスト層を残すのは、以下の理由に基づくものである。即ち、近年、半導体集積回路の高集積化に伴って高段差、高反射の半導体基板上でのリソグラフィ技術が要求されており、二層あるいは三層に重ねたレジスト層を使って微細パターンの加工を行う必要があることから、レジスト層を残したものである。なお、係る技術については、例えば特開平５−１６００１４号公報等に記載がある。

流量制御装置１３６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ等から構成され、内部にＲＡＭ等から構成される図示しないメモリと同じく図示しないクロック回路とを備える。流量制御装置１３６は、図示しない入力部により指示されたウェハＷの表面構造に基づいてレシピ格納部１４から最適レシピを選択し、選択した最適レシピに登録されているエッチング条件（例えはＧｒ）をメモリに格納し、エッチング条件を（初期）設定する。また、流量制御装置１３６は、入力部により指示されたウェハＷの表面構造を示す構造パタメータと（初期）設定したエッチング条件（Ｇｒ）とを後述するシステム制御装置４０に供給する。

流量制御装置１３６は、クロック回路を用いてバルブ１３５の開放時間を調整することにより、チャンバ１１内に設定した流量のエッチングガスを供給する。また、流量制御装置１３６は、システム制御装置４０からエッチング条件（例えば、Ｇｒ＋ΔＧ）が供給されると、メモリに格納しているエッチング条件を（Ｇｒ）から（Ｇｒ＋ΔＧ）に書き換えて、エッチング条件を設定変更する。

レシピ格納部１４は、ハードディスクドライブ等、書換可能な記憶媒体から構成され、チャンバ１１内に供給するガス流量Ｇからなるエッチング条件を登録するレシピを複数格納する。

構造判別装置８０は、図１２に示すように、ウェハＷに光を照射し、ウェハＷからの反射光を受光する光学部８１と、反射光からウェハＷの表面構造を判別する構造判別部８２と、から構成され、ウェハＷの表面構造を反射率測定法により判別する。

この反射率測定法とは、ウェハＷに光を照射し、ウェハＷに照射した光の強度とウェハＷから反射される光の強度との比（反射率）からウェハＷの表面構造を判別する判別方法である。

光学部８１は、載置台８１１と、発光器８１２と、反射鏡８１３と、レンズ８１４と、受光器８１５と、から構成され、ウェハＷに光を照射するとともに、ウェハＷから反射光を受光する。

載置台８１１は、ウェハＷを載置可能に構成されるとともに、図示しない駆動機構によりＸＹ方向に移動可能に構成されている。

発光器８１２は、ウェハＷに照射する白色光を地面に対して水平に放出する。反射鏡８１３は、ガラス等から構成され、発光器８１２から地面に対して水平に放出された白色光を反射し、反射した白色光を垂直下方向にあるウェハＷに照射する。レンズ８１４は、ガラス等から構成され、反射鏡８１３から入射される白色光を載置台８１１に載置されたウェハＷの表面に集中する。

受光器８１５は、ウェハＷからの反射光を受光し、受光した反射光を電気信号に変換して、変換した電気信号を構造判別部８２に供給する。

構造判別部８２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から構成され、ウェハＷに照射した光の強度とウェハＷから反射される光の強度との比（反射率）からウェハＷの表面構造を推定する。また、構造判別部８２は、反射率を変数として用いて重回帰分析により構造パラメータを算出することができる所定の重回帰式をＲＯＭに格納している。

構造判別部８２は、光学部８１から供給される電気信号に基づいて反射光の各波長λにおける強度Ｉ反射光を解析する。また、構造判別部８２は、ウェハＷに照射した光の各波長λにおける強度Ｉ入射光と、解析した反射光の各波長λにおける強度Ｉ反射光と、から反射率（＝Ｉ反射光／Ｉ入射光）を算出する。

構造判別部８２は、算出した反射率（＝Ｉ反射光／Ｉ入射光）とＲＯＭに格納する所定の重回帰式とを用いて重回帰分析して構造パラメータを算出し、算出した構造パラメータからウェハＷの表面構造を推定する。構造判別部８２は、算出した構造パラメータをシステム制御装置４０に供給する。

システム制御装置４０は、減圧処理装置１０において指示されたウェハＷの表面構造を示す構造パラメータと（初期）設定されたエッチング条件とが供給され、供給された構造パラメータとエッチング条件とをメモリに格納する。

システム制御装置４０は、メモリに格納した構造パラメータと構造判別部８２から供給された構造パラメータとを比較し、この比較した結果に基づいてメモリに格納したエッチング条件を補正する。システム制御装置４０は、補正したエッチング条件を減圧処理装置１０に供給することにより、エッチング条件を減圧処置装置１０にフィードバックする。

例えばウェハＷに複数のコンタクトホールを形成する場合、システム制御装置４０は、メモリに格納した構造パラメータと構造判別部８２から供給された構造パラメータとを比較することにより、減圧処理装置１０において指示されたコンタクトホールの深さ等と、実際に形成されたコンタクトホールの深さ等と、を比較する。

システム制御装置４０は、指示されたコンタクトホールの深さよりも、実際に形成されたコンタクトホールの深さの方が浅い場合、チャンバ１１に供給するガス流量を増加させるべく、（初期）設定されたエッチング条件ＧｒをＧｒ＋ΔＧに補正する。システム制御装置４０は、補正したエッチング条件（Ｇｒ＋ΔＧ）を減圧処理装置１０に供給する。

次に、図１３に示すフローチャートと図１４に示す各工程におけるウェハＷの断面図を参照して、この処理システム２の処理動作について、ウェハＷに複数のコンタクトホールを形成し、コンタクトホールが形成されたウェハＷの表面構造を判別してエッチング条件をフィードバックする場合を例に説明する。

続いて、表面領域にＳｉＯ２層５が形成されたウェハＷは、図示しないレジスト塗布装置に搬送される。レジスト塗布装置は、ＳｉＯ２層５の上にレジストを塗布する。続いて、レジストが塗布されたウェハＷは、図示しない露光装置に搬送される。露光装置は、ウェハＷ表面に塗布されたレジストに露光処理を施す。続いて、露光処理が施されたウェハＷは、図示しない現像装置に搬送される。現像装置は、ウェハＷ表面に塗布されたレジストに現像処理を施して図１４（ａ）に示すコンタクトホール形成用のレジストパターンを形成する。その後、表面にレジストパターンが形成されたウェハＷは、現像装置から搬出される。

減圧処理装置１０は、入力部により指示された複数のコンタクトホール形成用のレジストパターンを備えるウェハＷの表面構造に基づいてレシピ格納部１４から最適レシピを選択し、選択した最適レシピに登録されているエッチング条件（Ｇｒ）をメモリに格納し、エッチング条件を（初期）設定する（ステップＳ２０１）。

減圧処理装置１０は、入力部により指示されたウェハＷの表面構造を示す構造パタメータと設定したエッチング条件（Ｇｒ）とをシステム制御装置４０に供給する。システム制御装置４０は、供給された構造パラメータと（初期）設定されたエッチング条件とをメモリに格納する。

減圧処理装置１０は、設定したエッチング条件（Ｇｒ）の下、ガス導入管１３４のバルブ１３５を開放し、ガス供給源１３７から供給されるＣＦ４からなるエッチングガスを拡散部１３２ａで拡散した後、ガス孔１３１ａからチャンバ１１内に導入する。減圧処理装置１０は、サセプタ１２と上部電極１３とに高周波電圧を印加することにより、サセプタ１２と上部電極１３との間に高密度のプラズマガスを生成する。減圧処理装置１０は、生成したプラズマガスを用いて、レジストパターンをマスクとしてウェハＷの表面を選択的にエッチングする（ステップＳ２０２）。このエッチング処理により、ウェハＷのＳｉＯ２層５には、図１４（ｂ）に示すコンタクトホール７が形成されるとともに、レジスト層６には変質硬化層９が、コンタクトホール７の底面領域にはダメージ層Ａが、形成される。

減圧処理装置１０は、エッチング処理が終了すると、サセプタ１２及び上部電極１３への高周波電圧の印加を停止するとともに、ガス導入管１３４のバルブ１３５を閉鎖する。また、減圧処理装置１０は、チャンバ１１内をインサイチュアッシング雰囲気にする。

減圧処理装置１０は、ガス導入管１３４のバルブ１３５を開放し、ガス供給源１３７から供給されるＯ２からなるアッシングガスを拡散部１３２ａで拡散した後、ガス孔１３１ａからチャンバ１１内に導入する。減圧処理装置１０は、サセプタ１２と上部電極１３とに高周波電圧を印加することにより、サセプタ１２と上部電極１３との間に高密度のプラズマガスを生成する。減圧処理装置１０は、生成したプラズマガスを用いて、ウェハＷにインサイチュアッシング処理を施すことにより、図１４（ｃ）に示すように、レジスト層６に形成された変質硬化層９とコンタクトホール７の底面領域に形成されたダメージ層Ａとを除去する（ステップＳ２０３）。

減圧処理装置１０は、インサイチュアッシング処理が終了すると、サセプタ１２及び上部電極１３への高周波電圧の印加を停止するとともに、ガス導入管１３４のバルブ１３５を閉鎖する。また、減圧処理装置１０は、サセプタ１２への直流電圧の印加を停止するとともに、チャンバ１１内を常圧雰囲気に戻す。さらに、減圧処理装置１０は、昇降機構１２３を駆動することにより、サセプタ支持台１２１とともにウェハＷを載置したサセプタ１２を所定位置まで下降させる。システム制御装置４０は、ゲートバルブ１１４を開放し、変質硬化層９とダメージ層Ａとが除去されたウェハＷを減圧処理装置１０から搬出し、搬出した後、ゲートバルブ１１４を閉鎖する。システム制御装置４０は、減圧処理装置１０から搬出したウェハＷを構造判別装置８０に搬入し、搬入したウェハＷを載置台８１１に載置する。

光学部８１は、発光器８１２から地面に対して白色光を水平に放出し、反射鏡８１３において白色光を垂直下方向に反射させ、反射させた白色光をレンズ８１４を介してウェハＷに照射する（ステップＳ２０４）。光学部８１は、ウェハＷからの反射光を受光し、受光した反射光を電気信号に変換して、変換した電気信号を構造判別部８２に供給する。

構造判別部８２は、光学部８１から供給される電気信号に基づいて反射光の各波長λにおける強度Ｉ反射光を解析する。また、構造判別部８２は、ウェハＷに照射した光の各波長λにおける強度Ｉ入射光と、解析した反射光の各波長λにおける強度Ｉ反射光と、から反射率（＝Ｉ反射光／Ｉ入射光）を算出する（ステップＳ２０５）。

構造判別部８２は、算出した反射率（＝Ｉ反射光／Ｉ入射光）とＲＯＭに格納する所定の重回帰式とを用いて重回帰分析して構造パラメータを算出する（ステップＳ２０６）。

構造判別部８２は、算出した構造パラメータから、複数のコンタクトホール７が形成されたウェハＷの表面構造を推定する（ステップＳ２０７）。構造判別部８２は、算出した構造パラメータをシステム制御装置４０に供給する。

システム制御装置４０は、メモリに格納した構造パラメータと構造判別部８２から供給された構造パラメータとを比較することにより、減圧処理装置１０において指示されたコンタクトホールの深さ等と、実際に形成されたコンタクトホール６の深さ等と、を比較する（ステップＳ２０８）。

システム制御装置４０は、指示されたコンタクトホールの深さよりも、実際に形成されたコンタクトホール７の深さの方が浅い場合、チャンバ１１に供給するガス流量を増加させるべく、（初期）設定されたエッチング条件ＧｒをＧｒ＋ΔＧに補正する（ステップＳ２０９）。システム制御装置４０は、補正したエッチング条件（Ｇｒ＋ΔＧ）を減圧処理装置１０に供給することにより、エッチング条件を減圧処理装置１０にフィードバックする。

減圧処理装置１０は、システム制御装置４０からエッチング条件（Ｇｒ＋ΔＧ）が供給されると、メモリに格納しているエッチング条件を（Ｇｒ）から（Ｇｒ＋ΔＧ）に書き換えて、エッチング条件を設定変更する（ステップＳ２１０）。

上記処理動作によれば、形状及び組成が不明な変質硬化９及びダメージ層Ａを除去しているため、処理システム２は、ウェハＷの表面における光学定数ｎ値（屈折率）及びｋ値（吸収係数）を特定して、ウェハＷの表面構造を反射率測定法により非破壊で正確に判別することができる。

また、処理システム２は、反射率測定法により正確に判別したウェハＷの表面構造から減圧処理装置１０に供給するエッチング条件を補正し、エッチング条件をフィードバックすることにより、ウェハＷに正確且つ均一なエッチング処理を施すことができる。

（第３の実施の形態）
本発明の参考例としての第３の実施の形態に係る処理システム３について、以下図面を参照して説明する。なお、上記第１及び第２の実施の形態に係る処理システム１と同様の構成については、その説明を省略する。

処理システム３は、図１に示す処理システム１と同様に、減圧処理装置１０と、液処理装置２０と、構造判別装置３０と、システム制御装置４０と、ロードポート５０と、搬送機構６０と、アライメント部７０と、から構成され、処理基体であるウェハＷにエッチング処理を施し、該エッチング処理後のウェハＷの表面構造をエリプソメトリ法により判別する。

減圧処理装置１０は、減圧雰囲気の下、レジストパターンをマスクとしてウェハＷに選択的にエッチング処理を施す。また、減圧処理装置１０は、ウェハＷの表面に付着したポリマ等の不要部位をインサイチュアッシング処理により除去する。なお、減圧処理装置１０は、エッチングガスとしてＣ４Ｆ８とアルゴンと酸素との混合ガスを、アッシングガスとしてＯ２を、用いる。

液処理装置２０は、エッチング処理によって形状、組成が著しく変化したレジスト層等の不要部位を除去するとともに、レジスト層６を除去したウェハＷをリンス洗浄し、リンス洗浄したウェハＷをスピン乾燥する。

構造判別装置３０は、光学部３１と、構造判別部３２と、から構成され、ウェハＷの表面構造をエリプソメトリ法により判別する。光学部３１は、載置台３１１と、発光器３１２と、偏光子３１３と、検光子３１４と、受光器３１５と、から構成され、ウェハＷに偏光を照射するとともに、ウェハＷから反射された偏光を受光する。

ライブラリ格納部３２１は、レジストパターンをマスクとしてエッチングし、ポリマ８を除去した後、レジスト層６を除去する前に形成されるものと予測されるウェハＷの表面構造を示す構造パラメータと、該表面構造について予め算出した位相差分布及び振幅の変位分布と、を対応付けて登録する第１のライブラリを格納する。

また、ライブラリ格納部３２１は、レジストパターンをマスクとしてエッチングし、ポリマ８及びレジスト層６を除去した後に形成されるものと予測されるウェハＷの表面構造を示す構造パラメータと、該表面構造について予め算出した位相差分布及び振幅の変位分布と、を対応付けて登録する第２のライブラリを格納する。

解析部３２２は、システム制御装置４０からの指示に応じて、使用するライブラリを切り替える。解析部３２２は、光学部３１から供給される電気信号に基づいて反射光の各波長λにおける位相Ｗｐ反射光、Ｗｓ反射光及び強度Ｉｐ反射光、Ｉｓ反射光を解析する。また、解析部３２２は、数１及び数２を用いて、ウェハＷに照射した光の各波長λにおける位相Ｗｐ入射光、Ｗｓ入射光及び強度Ｉｐ入射光、Ｉｓ入射光と、解析した反射光の各波長λにおける位相Ｗｐ反射光、Ｗｓ反射光及び強度Ｉｐ反射光、Ｉｓ反射光と、から位相差Δ及び振幅の変位Ψを算出し、位相差分布及び振幅の変位分布を求める。

解析部３２２は、該求めた位相差分布及び振幅の変位分布と第１及び第２のライブラリに登録されている各位相差分布及び振幅の変位分布とをパターンマッチングし、第１のライブラリから該求めた位相差分布及び振幅の変位分布に近似する位相差分布と振幅の変位分布を検索し、ウェハＷの表面構造の評価が可能か否かを判別する。

解析部３２２は、求めた位相差分布及び振幅の変位分布と近似する位相差分布及び振幅の変位分布を第１のライブラリから検索すると、該検索した位相差分布及び振幅の変位分布に対応する構造パラメータからウェハＷの表面構造を推定する。

一方、解析部３２２は、例えばエッチング処理によるレジスト層６の形状、組成の変化が著しく、求めた位相差分布及び振幅の変位分布と近似する位相差分布及び振幅の変位分布を第１のライブラリから検索できない場合、ウェハＷの表面構造の評価が不能（評価不良）であると判別し、その旨をシステム制御装置４０に通知する。

システム制御装置４０は、減圧処理装置１０においてウェハＷにエッチング処理及びインサイチュアッシング処理が施されると、搬送機構６０を制御して減圧処理装置１０からウェハＷを搬出し、該搬出したウェハＷを構造判別装置３０に搬送するとともに、構造判別装置３０が使用するライブラリを第１のライブラリに設定する。

システム制御装置４０は、解析部３２２から評価不能である旨が通知されると、後続するウェハＷに対する処理を中断する。システム制御装置４０は、搬送機構６０を制御して構造判別装置３０からウェハＷを搬出し、該搬出したウェハＷを液処理装置２０に搬送する。システム制御装置４０は、液処理装置２０においてレジスト層６が除去されると、液処理装置２０からウェハＷを搬出し、該搬出したウェハＷを再度、構造判別装置３０に搬送するとともに、構造判別装置３０が使用するライブラリを第２のライブラリに設定する。

次に、図１５に示すフローチャートと図１６に示す各工程におけるウェハＷの断面図とを参照して、この処理システム３の処理動作について、ウェハＷに複数のコンタクトホール７を形成し、コンタクトホール７が形成されたウェハＷの表面構造を判別する場合を例に説明する。

続いて、表面領域にＳｉＯ２層５が形成されたウェハＷは、図示しないレジスト塗布装置に搬送される。レジスト塗布装置は、ＳｉＯ２層５の上にレジストを塗布する。続いて、レジストが塗布されたウェハＷは、図示しない露光装置に搬送される。露光装置は、ウェハＷ表面に塗布されたレジストに露光処理を施す。続いて、露光処理が施されたウェハＷは、図示しない現像装置に搬送される。現像装置は、ウェハＷ表面に塗布されたレジストに現像処理を施して図１６（ａ）に示すコンタクトホール形成用のレジストパターンを形成する。その後、表面にレジストパターンが形成されたウェハＷは、現像装置から搬出される。

減圧処理装置１０は、ガス導入管１３４のバルブ１３５を開放し、ガス供給源１３７から供給されるＣ４Ｆ８とアルゴンと酸素とからなるエッチングガスを拡散部１３２ａで拡散した後、ガス孔１３１ａからチャンバ１１内に導入する。減圧処理装置１０は、サセプタ１２に０．１〜１３ＭＨｚの高周波電圧を、上部電極１３に１３〜１５０ＭＨｚの高周波電圧を、印加することにより、サセプタ１２と上部電極１３との間に高密度のプラズマガスを生成する。減圧処理装置１０は、生成したプラズマガスを用いて、レジストパターンをマスクとしてウェハＷの表面を選択的にエッチングする（ステップＳ３０１）。このエッチング処理により、ウェハＷのＳｉＯ２層５には、図１６（ｂ）に示すコンタクトホール７が形成されるとともに、レジスト層６及びコンタクトホール７の表面には、ポリマ８が付着する。

減圧処理装置１０は、ガス導入管１３４のバルブ１３５を開放し、ガス供給源１３７から供給されるＯ２からなるアッシングガスを拡散部１３２ａで拡散した後、ガス孔１３１ａからチャンバ１１内に導入する。減圧処理装置１０は、サセプタ１２と上部電極１３とに高周波電圧を印加することにより、サセプタ１２と上部電極１３との間に高密度のプラズマガスを生成する。減圧処理装置１０は、生成したプラズマガスを用いて、ウェハＷにインサイチュアッシング処理を施すことにより、図１６（ｃ）に示すように、レジスト層６及びコンタクトホール７の表面に付着したポリマ８を除去する（ステップＳ３０２）。

減圧処理装置１０は、インサイチュアッシング処理が終了すると、サセプタ１２及び上部電極１３への高周波電圧の印加を停止するとともに、ガス導入管１３４のバルブ１３５を閉鎖する。また、減圧処理装置１０は、サセプタ１２への直流電圧の印加を停止するとともに、チャンバ１１内を常圧雰囲気に戻す。さらに、減圧処理装置１０は、昇降機構１２３を駆動することにより、サセプタ支持台１２１とともにウェハＷを載置したサセプタ１２を所定位置まで下降させる。システム制御装置４０は、ゲートバルブ１１４を開放し、ポリマ８が付着したウェハＷを減圧処理装置１０から搬出し、搬出した後、ゲートバルブ１１４を閉鎖する。システム制御装置４０は、減圧処理装置１０から搬出したウェハＷをポリマ８が除去されたウェハＷを構造判別部３０に搬送し、搬送したウェハＷを構造判別部３０の載置台３１１に載置するとともに、構造判別装置３０が使用するライブラリを第１のライブラリに設定する（ステップＳ３０３）。

光学部３１は、発光器３１２からウェハＷに向けて白色光を放射し、偏光子３１３において放射した白色光を直線偏光に変換し、変換した直線偏光をウェハＷに照射する（ステップＳ３０４）。光学部３１は、ウェハＷにおいて反射され、検光子３１４を透過した偏光を受光器３１５において受光し、受光した偏光を電気信号に変換し、変換した電気信号を構造判別部３２に供給する。

構造判別部３２は、供給された電気信号に基づいて反射光の各波長λにおける位相Ｗｐ反射光、Ｗｓ反射光及び強度Ｉｐ反射光、Ｉｓ反射光を解析する。また、構造判別部３２は、数１及び数２を用いて、ウェハＷに照射した光の各波長λにおける位相Ｗｐ入射光、Ｗｓ入射光及び強度Ｉｐ入射光、Ｉｓ入射光と、解析した反射光の各波長λにおける位相Ｗｐ反射光、Ｗｓ反射光及び強度Ｉｐ反射光、Ｉｓ反射光と、から位相差Δ及び振幅の変位Ψを算出し、位相差分布と振幅の変位分布とを求める（ステップＳ３０５）。

構造判別部３２は、求めた位相差分布及び振幅の変位分布と第１のライブラリに登録されている各位相差分布及び振幅の変位分布とをパターンマッチングし、第１のライブラリから該算出した位相差分布及び振幅の変位分布に近似する位相差分布と振幅の変位分布を検索し、ウェハＷの表面構造の評価が可能か否かを判別する（ステップＳ３０６）。

構造判別部３２は、求めた位相差分布及び振幅の変位分布と近似する位相差分布及び振幅の変位分布を第１のライブラリから検索すると（ステップＳ３０６にてＹＥＳ）、該検索した位相差分布及び振幅の変位分布に対応する構造パラメータからウェハＷの表面構造を推定する（ステップＳ３０７）。

一方、構造判別部３２は、例えばエッチング処理によるレジスト層６の形状、組成の変化が著しく、求めた位相差分布及び振幅の変位分布と近似する位相差分布及び振幅の変位分布を第１のライブラリから検索できない場合（ステップＳ３０６にてＮＯ）、ウェハＷの表面構造の評価が不能であると判別し、その旨をシステム制御装置４０に通知する。システム制御装置４０は、構造判別部３２から評価不能である旨が通知されると、搬送機構６０を制御して構造判別装置３０からウェハＷを搬出し、該搬出したウェハＷを液処理装置２０に搬入し、搬入したウェハＷをスピンチャック２２に載置する。

液処理装置２０は、載置されたウェハＷをスピンチャック２２に真空吸着し、真空吸着したウェハＷをモータ２３により回転させる。液処理装置２０は、第１の薬液供給部２４から供給される、例えばフッ酸（ＨＦ）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）からなるレジスト層除去液を、第１の薬液吐出ノズル２１１からモータ２３により回転しているウェハＷの表面に吐出する。液処理装置２０は、回転により生じる遠心力を利用することにより、吐出したレジスト層除去液をウェハＷの表面に万遍なく広げ、図１６（ｄ）に示すように、ウェハＷ表面のレジスト層６を除去する（ステップＳ３０８）。

液処理装置２０は、第２の薬液供給部２５から供給される純水又はＩＰＡ液を、第２の薬液吐出ノズル２１２からモータ２３により回転しているウェハＷの表面に吐出する。液処理装置２０は、回転により生じる遠心力を利用することにより、吐出した純水又はＩＰＡ液をウェハＷの表面に万遍なく広げ、レジスト層６を除去したウェハＷ表面をリンス洗浄する。液処理装置２０は、モータ２３によりウェハＷをさらに高速に回転させ、リンス洗浄後のウェハＷをスピン乾燥する。システム制御装置４０は、レジスト層６が除去されたウェハＷを構造判別装置３０に搬送し、搬送したウェハＷを構造判別装置３０の載置台３１１に載置するとともに、構造判別装置３０が使用するライブラリを第２のライブラリに設定する（ステップＳ３０９）。

光学部３１は、発光器３１２からウェハＷに向けて白色光を放射し、偏光子３１３において放射した白色光を直線偏光に変換し、変換した直線偏光をウェハＷに照射する（ステップＳ３１０）。光学部３１は、ウェハＷにおいて反射され、検光子３１４を透過した偏光を受光器３１５において受光し、受光した偏光を電気信号に変換し、変換した電気信号を構造判別部３２に供給する。

構造判別部３２は、供給された電気信号に基づいて反射光の各波長λにおける位相Ｗｐ反射光、Ｗｓ反射光及び強度Ｉｐ反射光、Ｉｓ反射光を解析する。また、構造判別部３２は、数１及び数２を用いて、ウェハＷに照射した光の各波長λにおける位相Ｗｐ入射光、Ｗｓ入射光及び強度Ｉｐ入射光、Ｉｓ入射光と、解析した反射光の各波長λにおける位相Ｗｐ反射光、Ｗｓ反射光及び強度Ｉｐ反射光、Ｉｓ反射光と、から位相差Δ及び振幅の変位Ψを算出し、位相差分布と振幅の変位分布とを求める（ステップＳ３１１）。

構造判別部３２は、求めた位相差分布及び振幅の変位分布と第１のライブラリに登録されている各位相差分布及び振幅の変位分布とをパターンマッチングし、第２のライブラリから該算出した位相差分布及び振幅の変位分布に近似する位相差分布と振幅の変位分布を検索する（ステップＳ３１２）。

また、構造判別部３２は、該検索した位相差分布及び振幅の変位分布に対応する構造パラメータからウェハＷの表面構造を推定する（ステップＳ３０７）。

上記処理動作によれば、形状及び組成が不明なポリマ８を除去しているため、処理システム３は、ウェハＷの表面における光学定数ｎ値（屈折率）及びｋ値（吸収係数）を特定して、ウェハＷの表面構造をエリプソメトリ法により非破壊で正確に判別することができる。

また、処理システム３は、毎回レジスト層６を除去してウェハＷの表面構造を判別するのではなく、ウェハＷに塗布されたレジスト層６の形状、組成の変化が著しい場合等、レジスト層６を塗布した状態ではウェハＷの表面構造を特定できない場合にのみ、レジスト層６を除去してウェハＷの表面構造を判別するので、処理全体のスループットの向上を図ることができる。

（第４の実施の形態）
本発明の参考例としての第４の実施の形態に係る処理システム４について、以下図面を参照して説明する。なお、上記第１、第２及び第３の実施の形態に係る処理システム１、２及び３と同様の構成については、その説明を省略する。

処理システム４は、図１７に示すように、減圧処理装置１０と、レシピ格納部１４と、液処理装置２０と、構造判別装置８０と、システム制御装置４０と、ロードポート５０と、搬送機構６０と、アライメント部７０と、から構成され、処理基体であるウェハＷにエッチング処理を施し、該エッチング処理後のウェハＷの表面構造を反射率測定法により判別する。

減圧処理装置１０は、減圧雰囲気の下、レジストパターンをマスクとしてウェハＷに選択的にエッチング処理を施す。なお、減圧処理装置１０は、エッチングガスとして、Ｃ４Ｆ８とアルゴンと酸素との混合気体を用いる。

液処理装置２０は、ウェハＷの表面上に付着したポリマ８等の不要部位を除去するとともに、ポリマ８を除去したウェハＷをリンス洗浄し、リンス洗浄したウェハＷをスピン乾燥する。

構造判別装置８０は、光学部８１と、構造判別部８２と、から構成され、ウェハＷの表面構造を反射率測定法により判別する。光学部８１は、載置台８１１と、発光器８１２と、反射鏡８１３と、レンズ８１４と、受光器８１５と、から構成され、ウェハＷに光を照射するとともに、ウェハＷから反射光を受光する。

構造判別部８２は、システム制御装置４０からの指示に応じて、使用する重回帰式を切り替える。構造判別部８２は、ウェハＷに照射した光の強度とウェハＷから反射される光の強度との比（反射率）からウェハＷの表面構造を推定する。また、構造判別部８２は、反射率を変数として用いて重回帰分析により構造パラメータを算出することができる所定の重回帰式をＲＯＭに格納している。

この重回帰式には、エッチング処理後、ウェット処理前のウェハＷ（表面にポリマが付着しているウェハＷ）の構造パラメータを算出する第１の重回帰式と、エッチング処理及びウェット処理後のウェハＷ（ポリマが除去されたウェハＷ）の構造パラメータを算出する第２の重回帰式と、がある。

構造判別部８２は、算出した反射率（＝Ｉ反射光／Ｉ入射光）とＲＯＭに格納する第１の重回帰式とを用いて重回帰分析する。構造判別部８２は、重回帰分析により構造パラメータを所定期間内に算出できた場合、該算出した構造パラメータからウェハＷの表面構造を推定する。構造判別部８２は、算出した構造パラメータをシステム制御装置４０に供給する。

一方、構造判別部８２は、例えばエッチング処理によりウェハＷ表面に付着したポリマ等のため、重回帰分析により構造パラメータを所定期間内に算出できない場合、ウェハＷの表面構造の評価が不能（評価不良）であると判別し、その旨をシステム制御装置４０に通知する。

システム制御装置４０は、減圧処理装置１０においてウェハＷにエッチング処理が施されると、搬送機構６０を制御して減圧処理装置１０からウェハＷを搬出し、該搬出したウェハＷを構造判別装置８０に搬送するとともに、構造判別装置８０が使用する重回帰式を第１の重回帰式に設定する。

システム制御装置４０は、構造判別部８２から評価不能である旨が通知されると、後続するウェハＷに対する処理を中断する。システム制御装置４０は、搬送機構６０を制御して構造判別装置８０からウェハＷを搬出し、該搬出したウェハＷを液処理装置２０に搬送する。システム制御装置４０は、液処置装置２０においてレジスト層６が除去されると、液処置装置２０からウェハＷを搬出し、該搬出したウェハＷを再度、構造判別装置８０に搬送するとともに、構造判別装置８０が使用する重回帰式を第２の重回帰式に設定する。

システム制御装置４０は、構造判別装置８０において評価された表面構造に基づいて、減圧処理装置１０のエッチング条件が設定変更されると、後続するウェハＷに対する処理を再開する。

次に、図１８及び図１９に示すフローチャートと図２０に示す各工程におけるウェハＷの断面図を参照して、この処理システム４の処理動作について、ウェハＷに複数のコンタクトホール７を形成し、コンタクトホール７が形成されたウェハＷの表面構造を判別してエッチング条件をフィードバックする場合を例に説明する。

続いて、表面領域にＳｉＯ２層５が形成されたウェハＷは、図示しないレジスト塗布装置に搬送される。レジスト塗布装置は、ＳｉＯ２層５の上にレジストを塗布する。続いて、レジストが塗布されたウェハＷは、図示しない露光装置に搬送される。露光装置は、ウェハＷ表面に塗布されたレジストに露光処理を施す。続いて、露光処理が施されたウェハＷは、図示しない現像装置に搬送される。現像装置は、ウェハＷ表面に塗布されたレジストに現像処理を施して図２０（ａ）に示すコンタクトホール形成用のレジストパターンを形成する。その後、表面にレジストパターンが形成されたウェハＷは、現像装置から搬出される。

減圧処理装置１０は、入力部により指示された複数のコンタクトホールを備えるウェハＷの表面構造に基づいてレシピ格納部１４から最適レシピを選択し、選択した最適レシピに登録されているエッチング条件（Ｇｒ）をメモリに格納し、エッチング条件を（初期）設定する（ステップＳ４０１）。

減圧処理装置１０は、設定したエッチング条件（Ｇｒ）の下、ガス導入管１３４のバルブ１３５を開放し、ガス供給源１３７から供給されるＣ４Ｆ８とアルゴンと酸素との混合気体を拡散部１３２ａで拡散した後、ガス孔１３１ａからチャンバ１１内に導入する。減圧処理装置１０は、サセプタ１２と上部電極１３とに高周波電圧を印加することにより、サセプタ１２と上部電極１３との間に高密度のプラズマガスを生成する。減圧処理装置１０は、生成したプラズマガスを用いて、レジストパターンをマスクとしてウェハＷの表面を選択的にエッチングする（ステップＳ４０２）。このエッチング処理により、ウェハＷのＳｉＯ２層５には、図２０（ｂ）に示すコンタクトホール７が形成されるとともに、レジスト層６及びコンタクトホール７の表面には、ポリマ８が付着する。

減圧処理装置１０は、エッチング処理が終了すると、サセプタ１２及び上部電極１３への高周波電圧の印加を停止するとともに、ガス導入管１３４のバルブ１３５を閉鎖する。また、減圧処理装置１０は、サセプタ１２への直流電圧の印加を停止するとともに、チャンバ１１内を常圧雰囲気に戻す。さらに、減圧処理装置１０は、昇降機構１２３を駆動することにより、サセプタ支持台１２１とともにウェハＷを載置したサセプタ１２を所定位置まで下降させる。システム制御装置４０は、ゲートバルブ１１４を開放し、ポリマ８が付着したウェハＷを減圧処理装置１０から搬出し、搬出した後、ゲートバルブ１１４を閉鎖する。システム制御装置４０は、減圧処理装置１０から搬出したウェハＷを構造判別装置８０に搬入し、搬入したウェハＷを載置台８１１に載置するとともに、構造判別装置８０が使用する重回帰式を第１の重回帰式に設定する（ステップＳ４０３）。

光学部８１は、発光器８１２から地面に対して白色光を水平に放出し、反射鏡８１３において白色光を垂直下方向に反射させ、反射させた白色光をレンズ８１４を介してウェハＷに照射する（ステップＳ４０４）。光学部８１は、ウェハＷからの反射光を受光し、受光した反射光を電気信号に変換して、変換した電気信号を構造判別部８２に供給する。

構造判別部８２は、光学部８１から供給される電気信号に基づいて反射光の各波長λにおける強度Ｉ反射光を解析する。また、構造判別部８２は、ウェハＷに照射した光の各波長λにおける強度Ｉ入射光と、解析した反射光の各波長λにおける強度Ｉ反射光と、から反射率（＝Ｉ反射光／Ｉ入射光）を算出する（ステップＳ４０５）。

構造判別部８２は、算出した反射率（＝Ｉ反射光／Ｉ入射光）とシステム制御装置４０の指示に基づいて設定した第１の重回帰式とを用いて重回帰分析する（ステップＳ４０６）。

構造判別部８２は、重回帰分析により構造パラメータを所定期間内に算出できた場合（ステップＳ４０７にてＹＥＳ）、該算出した構造パラメータからウェハＷの表面構造を推定する（ステップＳ５０１）。構造判別部８２は、算出した構造パラメータをシステム制御装置４０に供給する。

システム制御装置４０は、メモリに格納した構造パラメータと構造判別部８２から供給された構造パラメータとを比較することにより、減圧処理装置１０において指示されたコンタクトホールの深さ等と、実際に形成されたコンタクトホール７の深さ等と、を比較する（ステップＳ５０２）。

システム制御装置４０は、指示されたコンタクトホールの深さよりも、実際に形成されたコンタクトホール７の深さの方が浅い場合、チャンバ１１に供給するガス流量を増加させるべく、（初期）設定されたエッチング条件ＧｒをＧｒ＋ΔＧに補正する（ステップＳ５０３）。システム制御装置４０は、補正したエッチング条件（Ｇｒ＋ΔＧ）を減圧処理装置１０に供給することにより、エッチング条件を減圧処理装置１０にフィードバックする。

減圧処理装置１０は、システム制御装置４０からエッチング条件（Ｇｒ＋ΔＧ）が供給されると、メモリに格納しているエッチング条件を（Ｇｒ）から（Ｇｒ＋ΔＧ）に書き換えて、エッチング条件を設定変更する（ステップＳ５０４）。

一方、構造判別部８２は、例えばエッチング処理によるレジスト層の形状、組成の変化が著しい等のため、重回帰分析により構造パラメータを所定期間内に算出できない場合（ステップＳ４０７にてＮＯ）、ウェハＷの表面構造の評価が不能であると判別し、その旨をシステム制御装置４０に通知する。システム制御装置４０は、構造判別部８２から評価不能である旨が通知されると、後続するウェハＷに対する処理を中断する。また、システム制御装置４０は、搬送機構６０を制御して構造判別装置８０からウェハＷを搬出し、該搬出したウェハＷを液処理装置２０に搬入し、搬入したウェハＷをスピンチャック２２に載置する。

液処理装置２０は、載置されたウェハＷをスピンチャック２２に真空吸着し、真空吸着したウェハＷをモータ２３により回転させる。液処理装置２０は、第１の薬液供給部２４から供給される、例えばフッ酸（ＨＦ）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）からなるポリマ除去液を、第１の薬液吐出ノズル２１１からモータ２３により回転しているウェハＷの表面に吐出する。液処理装置２０は、回転により生じる遠心力を利用することにより、吐出したポリマ除去液をウェハＷの表面に万遍なく広げ、図２０（ｃ）に示すように、ウェハＷ表面に付着したポリマ８を除去する（ステップＳ４０８）。

液処理装置２０は、第２の薬液供給部２５から供給される純水又はＩＰＡ液を、第２の薬液吐出ノズル２１２からモータ２３により回転しているウェハＷの表面に吐出する。液処理装置２０は、回転により生じる遠心力を利用することにより、吐出した純水又はＩＰＡ液をウェハＷの表面に万遍なく広げ、ポリマ８を除去したウェハＷ表面をリンス洗浄する。液処理装置２０は、モータ２３によりウェハＷをさらに高速に回転させ、リンス洗浄後のウェハＷをスピン乾燥する。システム制御装置４０は、ポリマ８が除去されたウェハＷを構造判別装置８０に搬送し、搬送したウェハＷを構造判別装置８０の載置台８１に載置するとともに、構造判別装置８０が使用する重回帰式を第２の重回帰式に設定する（ステップＳ４０９）。

光学部８１は、発光器８１２から地面に対して白色光を水平に放出し、反射鏡８１３において白色光を垂直下方向に反射させ、反射させた白色光をレンズ８１４を介してウェハＷに照射する（ステップＳ４１０）。光学部８１は、ウェハＷからの反射光を受光し、受光した反射光を電気信号に変換して、変換した電気信号を構造判別部８２に供給する。

構造判別部８２は、光学部８１から供給される電気信号に基づいて反射光の各波長λにおける強度Ｉ反射光を解析する。また、構造判別部８２は、ウェハＷに照射した光の各波長λにおける強度Ｉ入射光と、解析した反射光の各波長λにおける強度Ｉ反射光と、から反射率（＝Ｉ反射光／Ｉ入射光）を算出する（ステップＳ４１１）。

構造判別部８２は、算出した反射率（＝Ｉ反射光／Ｉ入射光）とシステム制御装置４０の指示に基づいて設定した第２の重回帰式とを用いて重回帰分析し、構造パラメータを算出する（ステップＳ４１２）。

構造判別部８２は、算出した構造パラメータから、複数のコンタクトホール７が形成されたウェハＷの表面構造を推定する（ステップＳ５０１）。構造判別部８２は、算出した構造パラメータをシステム制御装置４０に供給する。

システム制御装置４０は、指示されたコンタクトホールの深さよりも、実際に形成されたコンタクトホール７の深さの方が浅い場合、チャンバ１１に供給するガス流量を増加させるべく、（初期）設定されたエッチング条件ＧｒをＧｒ＋ΔＧ’に補正する（ステップＳ５０３）。システム制御装置４０は、補正したエッチング条件（Ｇｒ＋ΔＧ’）を減圧処理装置１０に供給することにより、エッチング条件を減圧処理装置１０にフィードバックする。

減圧処理装置１０は、システム制御装置４０からエッチング条件（Ｇｒ＋ΔＧ’）が供給されると、メモリに格納しているエッチング条件を（Ｇｒ）から（Ｇｒ＋ΔＧ’）に書き換えて、エッチング条件を設定変更する（ステップＳ５０４）。また、システム制御装置４０は、エッチング条件が設定変更されると、後続するウェハＷに対する処理を再開する。

上記処理動作によれば、形状及び組成が不明なポリマ８を除去しているため、処理システム４は、ウェハＷの表面における光学定数ｎ値（屈折率）及びｋ値（吸収係数）を特定して、ウェハＷの表面構造を反射率測定法により非破壊で正確に判別することができる。

また、処理システム４は、反射率測定法により正確に判別したウェハＷの表面構造から減圧処理装置１０に供給するエッチング条件を補正し、エッチング条件をフィードバックすることにより、ウェハＷに正確且つ均一なエッチング処理を施すことができる。

さらに、処理システム４は、毎回ポリマ８を除去してウェハＷの表面構造を判別するのではなく、ポリマ８が付着した状態ではウェハＷの表面構造を特定できない場合にのみ、ポリマ８を除去してウェハＷの表面構造を判別するので、処理全体のスループットの向上を図ることができる。

また、処理システム４は、ポリマ８が付着した状態ではウェハＷの表面構造を特定できない場合、後続するウェハＷに対する処理を中断することにより、高い歩留まりでウェハＷを製造することができる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な上記の実施の形態の変形態様について説明する。

上記第１、第２、第３及び第４の実施の形態において、処理システム１、２、３及び４は、エッチング処理後のウェハＷの表面構造（形状）を評価していた。しかし、本発明は、これに限定されず、処理システム１、２、３及び４は、イオン注入後のウェハＷの表面構造（イオン濃度）を評価してもよい。

また、上記第１、第２、第３及び第４の実施の形態において、構造判別装置３０及び８０は、複数のコンタクトホールが形成されたウェハＷの表面構造を判別していた。しかし、本発明は、これに限定されず、構造判別装置３０及び８０は、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）を備えるウェハＷやゲートエッチされたウェハＷの表面構造を評価してもよい。

さらに、上記第１、第２、第３及び第４の実施の形態において、発光器３１２及び８１２には、キセノンランプを用いた。しかし、本発明は、これに限定されず、重水素ランプ等、白色光を発光するランプであれば任意である。

また、上記第１及び第３の実施の形態におけるスキャトロメトリ法は、エリプソメトリ法であり、上記第２及び第４の実施の形態におけるスキャトロメトリ法は、反射率測定法であった。しかし、本発明は、これに限定されず、スキャトロメトリ法は、ウェハＷに光を照射することにより得られた反射光の位相、強度等からウェハＷの表面構造を判別できるものであれば任意である。

さらに、上記第１及び第３の実施の形態において、解析部３２２は、求めた位相差分布及び振幅の変位分布とパターンマッチングしてライブラリから検索した位相差分布と振幅の変位分布を補正し、補正した構造パラメータからウェハＷの表面構造を推定していた。しかし、本発明は、これに限定されず、解析部３２２は、求めた位相差分布及び振幅の変位分布とライブラリに登録されている位相差分布及び振幅の変位分布とをパターンマッチングし、ライブラリから該求めた位相差分布及び振幅の変位分布に近似する位相差分布と振幅の変位分布とを検索し、検索した位相差分布と振幅の変位分布とに対応する構造パラメータが所定の収束範囲（ＧＯＦ）にあるとき、該構造パラメータからウェハＷの構造パラメータを推測してもよい。また、解析部３２２は、算出した位相差Δ及び振幅の変位Ψを重回帰分析して構造パラメータを算出し、算出した構造パラメータからウェハＷの表面構造を推定してもよい。

また、上記第２及び第４の実施の形態において、構造判別部８２は、算出した反射率を重回帰分析して構造パラメータを算出し、算出した構造パラメータからウェハＷの表面構造を推定していた。しかし、本発明は、これに限定されず、構造判別部８２は、求めた位相差分布及び振幅の変位分布とライブラリに登録されている位相差分布及び振幅の変位分布とをパターンマッチングし、ライブラリから該求めた位相差分布及び振幅の変位分布に近似する位相差分布と振幅の変位分布とを検索し、検索した位相差分布と振幅の変位分布とに対応する構造パラメータが所定の収束範囲（ＧＯＦ）にあるとき、該構造パラメータからウェハＷの構造パラメータを推測してもよい。また、構造判別部８２は、算出した反射率から反射率分布を求め、反射率分布とパターンマッチングしてライブラリから検索した反射率分布を補正し、補正した構造パラメータからウェハＷの表面構造を推定してもよい。

さらに、上記第２及び第４の実施の形態において、エッチング条件のパラメータをエッチングガスの流量とした。しかし、本発明は、これに限定されず、エッチング条件のパラメータとして、チャンバ１１内の圧力、第１及び第２の高周波電源の電力及び周波数、ガス種、サセプタ１２の温度、サセプタ１２と上部電極１３とのギャップ等を用いてもよい。

また、上記第１の実施の形態において、処理システム１は、ウェハＷの表面構造を判別するのみであった。しかし、本発明は、これに限定されず、処理システム１は、判別したウェハＷの表面構造に基づいて、チャンバ１１内の圧力、エッチングガスの流量等のエッチング条件を補正し、該補正したエッチング条件を減圧処理装置１０にフィードバックしてもよい。

さらに、上記第１の実施の形態において、液処理装置２０は、ウェハＷ表面のポリマ８及びレジスト層６を除去していた。しかし、本発明は、これに限定されず、液処理装置２０は、ウェハＷに付着したポリマ８のみを除去してもよい。

また、上記第２の実施の形態において、減圧処理装置１０は、レジスト層６の表面領域に形成された変質硬化層９及びコンタクトホール７の底面領域に形成されたダメージ層Ａのみを除去していた。しかし、本発明は、これに限定されず、減圧処理装置１０は、変質硬化層９及びダメージ層Ａとともにレジスト層６を除去してもよい。

さらに、上記第２の実施の形態において、減圧処理装置１０は、レジスト層６に形成された変質硬化層９及びコンタクトホール７の底面領域に形成されたダメージ層Ａをアッシング処理により除去した。しかし、本発明は、これに限定されず、ＣＦ４とＯ２との混合ガスを用いて変質硬化層９及びダメージ層Ａにライトエッチング処理を施すことにより除去してもよい。

また、上記第２、第３及び第４の実施の形態において、同一の減圧処理装置１０でウェハＷにエッチング処理とアッシング処理とを施していた。しかし、本発明は、これに限定されず、減圧処理装置１０においてウェハＷにエッチング処理を施し、減圧処理装置１０とは別の減圧処理装置においてウェハＷにアッシング処理を施してもよい。

（第５の実施の形態）
本発明の参考例としての第５の実施の形態に係る処理システム５について，以下図面を参照して説明する。

処理システム５は，例えば上述した処理システム２と同様の構成を有し，例えば図２１に示すようにエッチング処理装置としての減圧処理装置１０と，表面構造測定装置（構造測定装置）としての構造判別装置８０と，制御装置としてのシステム制御装置４０と，ロードポート５０と，搬送機構６０と，アライメント部７０を備えている。処理システム５は，被処理体であるウェハにエッチング処理を施し，該エッチング処理後のウェハＷ表面に形成されたパターン構造（ウェハＷの表面構造）の寸法を反射率測定法により測定できる。

減圧処理装置１０は，減圧雰囲気の下，レジストパターンをマスクとしてウェハＷに選択的にエッチング処理を施すことができる。なお，減圧処理装置１０は，エッチングガスとしてＣ４Ｆ８とアルゴンと酸素との混合ガスを用いる。

構造判別装置８０は，測定部３５０と，演算部３５１を備え，例えばウェハＷ表面に形成されたパターン構造の寸法を反射率測定法により測定できる。測定部３５０は，例えば上記光学部８１と同様の構成を有し，例えば載置台８１１と，発光器８１２と，反射鏡８１３と，レンズ８１４と，受光器８１５などを備え，ウェハＷに光を照射するとともに，ウェハＷからの反射光を受光できる。

演算部３５１は，例えばＣＰＵ，ＨＤ，メモリ等を有しており，例えば測定部３５０からの反射光の情報に基づいて，ウェハ表面のパターン構造の寸法，例えばパターンの実際の溝の深さや線幅などを算出できる。

システム制御装置４０は，例えばレシピ格納部３５２，装置パラメータ制御部３５３，演算部３５４，記憶部３５５などを備えている。記憶部３５５には，例えばウェハ処理の各レシピ毎に，エッチング処理後のウェハ表面のパターン構造の寸法の許容値が格納されている。例えばシステム制御装置４０の記憶部３５５には，エッチング処理後のウェハ表面のパターン構造の深さ方向の所定の寸法と水平方向の所定の寸法の許容値が格納されている。

レシピ格納部３５２には，エッチング処理に必要な装置パラメータ，例えば処理ガスのガス流量，高周波電源のパワー値等のレシピが複数格納されている。

装置パラメータ制御部３５３は，レシピ格納部３５２に格納された装置パラメータを流量制御装置１３６や高周波電源１２４，１３９などに送信し，各装置パラメータの設定を変更できる。

システム制御装置４０の演算部３５４は，構造判別装置８０で算出されたウェハ表面のパターン構造の寸法と，記憶部３５５に格納されている許容値とを比較し，この比較結果に基づいて減圧処理装置１０におけるエッチング処理の継続又は中断を決定できる。システム制御装置４０は，例えば処理システム５に設けられた図示しない表示部に継続時の継続メッセージと中断時のエラーメッセージを表示できる。

なお，上記第２の実施の形態に係る処理システム２と同様の構成については，その説明を省略する。

次に，この処理システム５で行われる処理について説明する。図２２は，かかる処理のフローチャートである。先ず，例えば図２３（ａ）に示すようにウェハ表面上に被エッチング膜９００と線状にパターン化されたレジスト膜９０１のみが形成されている単純構造のテストウェハＴがロードポート５０に収容される。続いて，テストウェハＴは，搬送機構６０によりアライメント部７０に搬送され，位置合わせされた後，減圧処理装置１０に搬送される。減圧処理装置１０内に搬入されたテストウェハＴは，上述した実施の形態と同様に所定のエッチング処理条件でエッチング処理される（図２２中のＳ６０１）。このエッチング処理により図２３（ｂ）に示すように被エッチング膜９００とレジスト膜９０１が削られる。

減圧処理装置１０においてエッチング処理が終了したテストウェハＴは，搬送機構６０により構造判別装置８０に搬送され，測定部３５０及び算出部３５１によって，エッチング処理後のテストウェハＴのパターン構造の寸法，例えば被エッチング膜９００の深さ方向の深さ寸法Ｈと被エッチング膜９００及びレジスト膜９０１の線幅Ｄの２次元方向の寸法が測定される（図２２中のＳ６０２）。

システム制御装置４０の記憶部３５５には，予め例えば被エッチング膜９００の深さ寸法Ｈの許容値Ｈ_Ｍと，被エッチング膜９００の線幅Ｄの許容値Ｄ_Ｍが設定されている。構造判別装置８０からシステム制御装置４０に深さ寸法Ｈと線幅Ｄの測定結果が出力されると，システム制御装置４０の演算部３５４では，出力された深さ寸法Ｈ及び線幅Ｄと各許容値Ｈ_Ｍ，Ｄ_Ｍとが比較される（図２２中のＳ６０３）。システム制御装置４０の演算部３５４では，例えば深さ寸法Ｈ又は線幅Ｄのいずれかが許容値を超えている場合には，減圧処理装置１０におけるエッチング処理の中断が決定され，エラーメッセージが表示される。一方，システム制御装置４０の演算部３５４では，例えば深さ寸法Ｈ又は線幅Ｄのいずれも許容値を超えていない場合には，減圧処理装置１０におけるエッチング処理の継続が決定され，その継続メッセージが表示される（図２２中のＳ６０４）。

構造判別装置８０においてウェハ表面のパターン構造の寸法が測定されたテストウェハＴは，搬送機構６０によりロードポート５０に回収される。

第５の実施の形態によれば，反射率測定法によりウェハ表面のパターン構造の深さ方向の寸法と水平方向の寸法を同時に測定できる。それ故，２方向の寸法を順に測定していた従来に比べてパターン構造の寸法の測定を迅速に行うことができる。また，ウェハＷを破壊することなく，ウェハ表面のパターン構造の寸法を測定できる。

ところで，従来のように走査型電子顕微鏡を用いてウェハＷを平面からみた写像によりウェハ表面のパターン構造を把握すると，例えば被エッチング膜の線幅が下に行くにつれて広がったり，被エッチング膜の上端部の線幅が他の部分に比べて広がっている場合に，その広がっている部分が線幅として把握されるため，被エッチング膜の所望の位置の線幅を測定することができなかった。本発明によれば，反射率測定法を用いるので，被エッチング膜の形状変動によらず，常に被エッチング膜の所望の位置の線幅を測定できる。したがって，ウェハ表面のパターン構造の寸法を正確に測定できる。

また，上述のように正確に測定されたウェハ表面のパターン構造の寸法と予め設定された許容値を比較し，当該比較結果に基づいてエッチング処理を継続又は中断できるので，減圧処理装置１０におけるエッチング処理の適否を自動で判断し，減圧処理装置１０を自動で管理できる。このため，人によって管理された場合に起こる人為的なミスが防止される。

また，かかる実施の形態によれば，エッチング処理後のウェハ表面のパターン構造の寸法測定に，通常の製品ウェハよりも単純なパターン構造を有するテストウェハＴを用いたので，より安価なウェハを用いてウェハ表面のパターン構造の寸法を測定できる。

かかる第５の実施の形態では，反射率測定法によりウェハ表面のパターン構造の寸法を測定していたが，他のスキャトロメトリ法，例えばエリプソメトリ法により表面構造の寸法を測定してもよい。また，上記実施の形態では，テストウェハＴの表面の線状のパターンを形成していたが，コンタクトホールなどの他のパターン構造を形成し，そのパターン構造の寸法を測定してもよい。上記実施の形態では，テストウェハＴの表面の深さ方向と水平方向の２次元方向の寸法を測定していたが，３次元方向の寸法を測定してもよい。例えばテストウェハＴの表面にコンタクトホールを形成した場合には，コンタクトホールの深さと縦横の径の長さを測定してもよい。

上記第５の実施の形態では，テストウェハＴのパターン構造の寸法を測定して，エッチング処理の継続又は中断を決定するのみであったが，テストウェハＴのパターン構造の寸法が許容値から外れている場合には，その寸法の測定値に基づいて，例えばチャンバ１１内の圧力，エッチング時間，エッチングガスの流量等のエッチング処理条件を補正し，該補正したエッチング条件を減圧処理装置１０にフィードフォワードしてもよい。

（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態に係る処理システム６について，以下図面を参照して説明する。

処理システム６は，例えば図２１に示した処理システム５と同様の構成を有し，エッチング処理装置としての減圧処理装置１０と，表面構造測定装置（構造測定装置）としての構造判別装置８０と，制御装置としてのシステム制御装置４０と，ロードポート５０と，搬送機構６０と，アライメント部７０を備えている。処理システム６は，被処理体であるウェハＷ表面のエッチング処理前のパターン構造（表面構造）の寸法を例えば反射率測定法により測定できる。

減圧処理装置１０は，例えば減圧雰囲気の下，所定の設定時間，レジストパターンをマスクとしてウェハＷに選択的にエッチング処理を施すことができる。減圧処理装置１０のチャンバ１１内には，例えば流量制御装置１３６等を介してエッチングガスとしての酸素ガスを所定の流量で供給できる。

構造判別装置８０は，測定部３５０と，演算部３５１を備え，例えばウェハＷ表面のパターン構造の寸法を反射率測定法により測定できる。測定部３５０は，例えば上記光学部８１と同様の構成を有し，例えば載置台８１１と，発光器８１２と，反射鏡８１３と，レンズ８１４と，受光器８１５などを備え，ウェハＷに光を照射するとともに，ウェハＷからの反射光を受光できる。

レシピ格納部３５２には，エッチング処理に必要な装置パラメータ（処理条件），例えば処理ガスのガス流量，高周波電源のパワー値等のレシピが複数格納されている。

装置パラメータ制御部３５３は，レシピ格納部３５２に格納された装置パラメータを流量制御装置１３６や高周波電源１２４，１３９などに送信し，各装置パラメータを設定できる。

演算部３５１は，例えばＣＰＵ，ＨＤ，メモリ等を有しており，例えば測定部３５０からの反射光の情報に基づいて，ウェハＷ表面のパターン構造の寸法，例えばウェハ表面の実際の溝の深さや線幅などを算出できる。

システム制御装置４０は，例えばレシピ格納部３５２，装置パラメータ制御部３５３，演算部３５４，記憶部３５５などを備えている。システム制御装置４０の記憶部３５５には，例えば複数のエッチング処理条件とエッチング処理によるウェハＷ表面のパターン構造の削れ量との相関データが格納されている。例えばシステム制御装置４０の記憶部３５５には，図２４（ａ）に示すようなエッチング処理時間とエッチング処理による深さ方向の削れ量との相関データと，図２４（ｂ）に示すようなエッチング処理時間及びエッチングガスの供給流量とエッチング処理による線幅削れ量との相関データが格納されている。

システム制御装置４０の演算部３５４は，例えば構造判別装置８０においてエッチング処理前に測定されたウェハＷ表面のパターン構造の深さ寸法及び線幅と，記憶部３５５に格納されている前記相関データに基づいて，エッチング処理後の深さ寸法と線幅が所望の寸法になるようにエッチング処理条件を決定できる。システム制御装置４０の演算部３５４は，例えばレシピ格納部３５２に予め設定されていた初期のエッチング処理時間やエッチングガスの供給流量等のエッチング処理条件を前記決定された処理条件に設定変更できる。

次に，この処理システム６で行われる処理について説明する。図２５は，かかる処理のフローチャートである。先ず，レジストパターンの現像処理が終了して例えば図２６（ａ）に示すように被エッチング膜９００とパターン化されたレジスト膜９０１が形成されたウェハＷがロードポート５０に収容される。続いて，ウェハＷは，搬送機構６０によりアライメント部７０に搬送され，位置合わせされた後，構造判別装置８０に搬送される。ウェハＷが構造判別装置８０に搬送されると，測定部３５０及び算出部３５１によりウェハＷ表面のパターン構造の例えばレジスト膜９０１の線幅と深さ方向の寸法が測定される（図２５中のＳ７０１）。

構造判別装置８０で測定された測定結果は，システム制御装置４０に出力される。システム制御部４０の演算部３５４では，当該出力された測定結果と記憶部３５５に記憶されている相関データに基づいて，エッチング処理後のウェハＷの表面のパターン構造が所望の寸法になるようなエッチング条件が決定される（図２５中のＳ７０２）。例えばレジスト膜９０１の線幅の測定結果が１００ｎｍの場合に，被エッチング膜９００の深さ方向の目標削れ量２００ｎｍを実現するためには，図２４（ａ）のエッチング時間と深さ削れ量との相関データより，エッチング処理時間が４０ｓｅｃに決定される。さらに，目標線幅削れ量４０ｎｍ（目標線幅削れ量＝測定線幅（１００ｎｍ）−目標線幅（６０ｎｍ））を実現するためには，図２４（ｂ）のエッチング時間とガス流量との相関データより，エッチングガスの供給流量が３８ｃｍ^３／ｍｉｎに決定される。エッチング処理時間とエッチングガスの供給流量が決定されると，システム制御装置４０におけるエッチング処理条件の設定が変更される（図２５中のＳ７０３）。

構造判別装置８０において表面のパターン構造の寸法が測定されたウェハＷは，例えば搬送機構６０により，減圧処理装置１０に搬送される。減圧処理装置１０に搬送されたウェハＷは，新たに設定されたエッチング処理条件でエッチング処理される（図２５中のＳ７０４）。このエッチング処理により，図２６（ｂ）に示すように所望の寸法に被エッチング膜９００とレジスト膜９０１が削られる。

減圧処理装置１０においてエッチング処理が終了したウェハＷは，搬送機構６０によりロードポート５０に回収される。

第６の実施の形態によれば，エッチング処理前にウェハＷ表面のパターン構造の寸法を測定し，当該寸法の測定結果と予め求められた相関データにより，目標の寸法になるための最適なエッチング処理条件を設定できる。したがって，仮にエッチング処理前の段階でレジストパターンに寸法誤差があってもエッチング処理時にその誤差を修正することができる。

また，ウェハ表面のパターン構造の寸法の測定を反射率測定法により行ったので，当該ウェハ表面のパターン構造の寸法をウェハＷを破壊せずに，迅速に測定できる。

システム制御装置４０ではウェハＷ表面のパターン構造の測定結果と相関データに基づき最適なエッチング処理条件を決定し，エッチング処理条件を設定変更できるので，エッチング処理条件の最適化を自動で行うことができる。この結果，ウェハＷの高精度の加工処理を高いスループットで行うことができる。

第６の実施の形態では，反射率測定法によりウェハＷ表面のパターン構造の寸法を測定していたが，他のスキャトロメトリ法，例えばエリプソメトリ法によりウェハ表面のパターン構造の寸法を測定してもよい。また，この実施の形態では，ウェハ表面のパターン構造の測定結果に基づいてエッチング処理時間とエッチングガスの供給流量を変更していたが，例えばチャンバ１１内の圧力，第１及び第２の高周波電源の電力及び周波数，ガス種，サセプタ１２の温度，サセプタ１２と上部電極１３とのギャップ等の他のエッチング処理条件を変更してもよい。

また，上記第６の実施の形態は，レジストパターン形成後のエッチング処理に関するものであったが，本発明は，例えば半導体装置の製造工程で行われる他のエッチング処理，例えばレジスト膜の下層のハードマスクのエッチング処理，ハードマスク剥離除去時のエッチング処理，ポリシリコン膜除去時のエッチング処理などに対しても適用できる。

なお，以上の第５及び第６の実施の形態も，本発明の一例を示すものであり，本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば上記実施の形態は，ウェハＷを処理する処理システムであったが，本発明は，ウェハ以外の被処理体，例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ），フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板を処理する処理システムにも適用できる。

Ｗウェハ
１処理システム
５ＳｉＯ２層
６レジスト層
７コンタクトホール
８ポリマ
１０減圧処理装置
２０液処理装置
３０構造判別装置
４０システム制御装置
２処理システム
９変質硬化層
Ａダメージ層
１４レシピ格納部
８０構造判別装置
３処理システム
４処理システム

Claims

エッチング処理前の被処理体の表面構造の寸法を，スキャトロメトリ法を用いて測定する表面構造測定工程と，
エッチング処理時の処理条件とエッチング処理による被処理体の表面構造の削れ量との相関データを予め求めておき，前記表面構造の寸法の測定結果と前記相関データに基づいて，エッチング処理後の被処理体の表面構造が所望の寸法になるように，エッチング処理時の処理条件を設定する処理条件設定工程と，
その後，前記設定された処理条件で被処理体をエッチング処理するエッチング工程と，を有し，
前記処理条件設定工程は，
前記表面構造の寸法の測定結果に基づいて，エッチング処理後の表面構造における深さ方向の寸法が所望の寸法になるようにエッチング処理時間を設定し，
前記設定したエッチング処理時間に基づいて，エッチング処理後の表面構造における水平方向の寸法が所望の寸法になるようにエッチングガスの供給流量を設定することを特徴とする，処理方法。
前記処理条件設定工程は，前記エッチング処理後の表面構造の少なくとも２次元方向の寸法が所望の寸法になるように前記処理条件を設定することを特徴とする，請求項１に記載の処理方法。
被処理体にエッチング処理を施すエッチング処理装置と，
エッチング処理前における被処理体の表面構造の寸法を，スキャトロメトリ法を用いて測定する表面構造測定装置と，
前記エッチング処理時の処理条件とエッチング処理による被処理体の表面構造の削れ量との相関データが記憶され，前記表面構造の寸法の測定結果と前記相関データに基づいて，エッチング処理後の被処理体の表面構造が所望の寸法になるように，エッチング処理時の処理条件を設定する制御装置と，を備え，
前記制御装置は，
前記表面構造の寸法の測定結果に基づいて，エッチング処理後の表面構造における深さ方向の寸法が所望の寸法になるようにエッチング処理時間を設定し，
前記設定したエッチング処理時間に基づいて，エッチング処理後の表面構造における水平方向の寸法が所望の寸法になるようにエッチングガスの供給流量を設定することを特徴とする，処理システム。
前記制御装置は，前記エッチング処理後の表面構造の少なくとも２次元方向の寸法が所望の寸法になるように前記処理条件を設定することを特徴とする，請求項３に記載の処理システム。