JPH0722382A - Etching monitoring method - Google Patents

Etching monitoring method

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JPH0722382A
JPH0722382A JP14725193A JP14725193A JPH0722382A JP H0722382 A JPH0722382 A JP H0722382A JP 14725193 A JP14725193 A JP 14725193A JP 14725193 A JP14725193 A JP 14725193A JP H0722382 A JPH0722382 A JP H0722382A
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JP
Japan
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etching
time
pattern
substrate
change
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP14725193A
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Japanese (ja)
Inventor
Jiyunji Hiruumi
順次 蛭海
Kazuhiko Sumi
一彦 角
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0722382A publication Critical patent/JPH0722382A/en
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Abstract

PURPOSE:To precisely detect a point of time when a side etching is finished when a film is patterned by a method wherein the length of the periphery of a pattern in an observation region is detected in etching to determine a point of time when etching is finished. CONSTITUTION:Light radiated from an optical source 1 is reflected by a half mirror 5, and light penetrating a half mirror 6 is made to irradiate the surface of an etched substrate 9. The reflected light from the substrate 9 is detected by a detector 2 passing through the half mirrors 5 and 6 and sent to a final arithmetic circuit 7. At this point, a relation between a variation in the length of the periphery of a pattern with etching and a value obtained by dividing another variation in the intensity of reflected light by a variation in etching time is previously obtained. The length of the periphery of a pattern in an observation region is detected in etching to determine a point of time when etching is finished.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は被処理乾板上の被膜等を
パターニングするためのエッチング処理をする際の, サ
イドエッチング量のモニタ方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of monitoring a side etching amount when performing an etching process for patterning a film or the like on a dry plate to be processed.

【0002】半導体基板やマスク, レチクル基板上に被
着された被膜のエッチング加工中における被エッチング
基板表面を光学的に観察してエッチング完了時点を検出
する方法に本発明を適用できる。
The present invention can be applied to a method of optically observing the surface of a substrate to be etched during the etching process of a film deposited on a semiconductor substrate, a mask or a reticle substrate to detect the etching completion time.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来より,エッチングの完了時点検出方
法として, 基板に光を照射し,基板からの反射光の強度
変化をモニタする方法が用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method of irradiating a substrate with light and monitoring a change in intensity of light reflected from the substrate has been used as a method of detecting the etching completion time.

【0004】この方法は, 被エッチング膜のエッチング
が進行して被エッチング膜の形状が, その上に形成され
たエッチングマスクの形状に一致した時点 (ジャストエ
ッチの時点) を検出し,エッチング完了と判断してい
る。
According to this method, when the etching of the etching target film progresses and the shape of the etching target film matches the shape of the etching mask formed on the etching target film (just etching time), the etching is completed. Deciding.

【0005】しかし,現実には所望通りのパターンを得
るために,あるいは良好なパターンを得るために, さら
には,位相シフトマスクにおけるシフタ膜の形成のため
に,ジャストエッチの状態からさらに暫くサイドエッチ
(基板表面に対して平行な方向に行うエッチング)を行
う必要がある。
However, in reality, in order to obtain a desired pattern, or to obtain a good pattern, and further, to form a shifter film in a phase shift mask, side etching is performed for a while from the just-etched state. (Etching performed in a direction parallel to the substrate surface) needs to be performed.

【0006】サイドエッチの進行量はエッチング時間に
比例するため,必要とするサイドエッチ量が決まれば,
エッチング時間は一義的に決まる。
Since the amount of progress of side etching is proportional to the etching time, if the required amount of side etching is determined,
The etching time is uniquely determined.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが,従来のエッ
チング完了時点検出方法では,適切なサイドエッチング
の完了時点の特定が難しかった。
However, in the conventional method of detecting the etching completion time, it is difficult to identify the appropriate completion time of the side etching.

【0008】通常,ジャストエッチまでの反射光の強度
変化は曲線として観測されるが,オーバエッチ(サイド
エッチ)領域では,エッチングの進行に伴って反射率の
高い被エッチング膜の開口部の面積が増えるため,反射
光の強度変化はエッチング時間とともに直線的に減少し
ていく。
Normally, the change in the intensity of the reflected light until just etching is observed as a curve, but in the overetch (side etch) region, the area of the opening of the film to be etched having a high reflectance as the etching progresses As it increases, the intensity change of the reflected light decreases linearly with the etching time.

【0009】このときの直線の傾きは観察している領域
内のパターンの総外周の長さに比例していることが判明
した。この事実は,エッチング状態を観察しようとする
パターンの形状が変わると,反射光の強度の変化率が変
わることを示しており,一義的にしきい値を設定して自
動的にエッチングを停止させることができないという問
題を引き起こしている。
It has been found that the inclination of the straight line at this time is proportional to the length of the total outer circumference of the pattern in the observed region. This fact indicates that the change rate of the intensity of the reflected light changes when the shape of the pattern for which the etching state is to be observed changes, and the etching should be stopped automatically by setting a unique threshold value. It is causing the problem of not being able to.

【0010】本発明は被膜のパターニングの際に,サイ
ドエッチングの完了時点を的確に検出できるようにし,
パターニングの高精度化および位相シフトマスクのシフ
タ形成のエッチング時間の適切な制御を行う目的とす
る。
The present invention enables the side etching completion time to be accurately detected during patterning of the film.
The object is to improve the precision of patterning and appropriately control the etching time for forming the shifter of the phase shift mask.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題の解決は,基板
上に被着された被エッチング被膜をエッチングする際に
該基板の表面に光を照射しその反射光強度を検出してエ
ッチング完了時点を検出する方法であって,予めエッチ
ングの進行に伴うパターンの外周の長さの変化量と反射
光強度の変化量をエッチング時間の変化量で割った値と
の関係を求めておき,エッチング中における観察領域内
のパターンの外周の長さを検出してエッチング完了時点
を決定するエッチングモニタ方法により達成される。
[Means for Solving the Problems] The solution to the above problems is to irradiate the surface of the substrate with light when etching the film to be etched deposited on the substrate and detect the intensity of reflected light to complete the etching. The method of detecting the difference between the change in the length of the outer circumference of the pattern due to the progress of etching and the change in the reflected light intensity divided by the change in the etching time in advance. It is achieved by the etching monitor method of detecting the outer peripheral length of the pattern in the observation area in and determining the etching completion time.

【0012】[0012]

【作用】本発明では,オーバエッチ領域での反射光の強
度変化の傾きと,観察している領域内のパターンの総外
周の長さとの相関を求め,エッチング装置に帰還をかけ
るようにしている。
In the present invention, the correlation between the gradient of the change in the intensity of the reflected light in the over-etched area and the total outer circumference of the pattern in the observed area is calculated, and the correlation is fed back to the etching apparatus. .

【0013】図1は本発明の構成図である。図におい
て, 1は光源, 2は検出器, 3は信号処理回路, 4はTV
カメラ, 5,6はハーフミラー, 7は終点演算回路, 8は
画像処理回路およびパターン外周演算回路, 9は被エッ
チング基板, 10はエッチング液, 11はエッチング槽, 12
はエッチング装置の制御部に接続される端子である。
FIG. 1 is a block diagram of the present invention. In the figure, 1 is a light source, 2 is a detector, 3 is a signal processing circuit, and 4 is a TV.
Cameras, 5 and 6 are half mirrors, 7 is an end point arithmetic circuit, 8 is an image processing circuit and pattern peripheral arithmetic circuit, 9 is a substrate to be etched, 10 is an etching solution, 11 is an etching tank, 12
Is a terminal connected to the control unit of the etching apparatus.

【0014】光源 1より放出された光は, レンズ, フィ
ルタ等を通して成形され,ハーフミラー 5によって反射
され, ハーフミラー 6 を通過して被エッチング基板 9
の表面を照射する。基板からの反射光はハーフミラー
5, 6 を通過して検出器 2によって検出され,信号処理
回路 3で増幅されて終点演算回路 7に送られる。一方,T
Vカメラ 4により得られた画像データは, 画像処理回路
およびパターン外周演算回路 8において演算され,パタ
ーン外周長さのデータを終点演算回路 7へ送られる。
The light emitted from the light source 1 is shaped through a lens, a filter, etc., is reflected by the half mirror 5, passes through the half mirror 6, and is etched by the substrate 9 to be etched.
Illuminate the surface of. Light reflected from the substrate is a half mirror
After passing through 5 and 6, they are detected by the detector 2, amplified by the signal processing circuit 3, and sent to the end point arithmetic circuit 7. On the other hand, T
The image data obtained by the V camera 4 is calculated in the image processing circuit and the pattern outer circumference calculation circuit 8, and the data of the pattern outer circumference length is sent to the end point calculation circuit 7.

【0015】終点演算回路 7では, 得られたデータから
所望のエッチング量が得られた際の検出器からの出力電
圧を算出し,端子12からエッチング装置の制御部へデー
タを送出し,データを他の媒体に保存する。
The end point arithmetic circuit 7 calculates the output voltage from the detector when the desired etching amount is obtained from the obtained data, sends the data from the terminal 12 to the control unit of the etching apparatus, and outputs the data. Save to other media.

【0016】図2(A) 〜(C) は本発明の原理説明図であ
る。図2(A) は処理時間tとサイドエッチ量dとの関係
を示し,両者は次式に示される比例関係にある。
2A to 2C are explanatory views of the principle of the present invention. FIG. 2A shows the relationship between the processing time t and the side etch amount d, and both have the proportional relationship shown by the following equation.

【0017】d=αt ここに,αは比例定数である。したがって, 所望のサイ
ドエッチ量ds が決まれば, これに対する処理時間ts
は一義的にきまる。
D = αt where α is a proportional constant. Therefore , if the desired side etch amount d s is determined, the processing time t s for this is determined.
Is uniquely determined.

【0018】図2(B) は反射光強度に相当する出力電圧
vと処理時間tの関係を示す。図において,te はジャ
ストエッチの時点の処理時間で, e はこのときの出力
電圧である。前述のように,ジャストエッチの時点まで
は出力電圧は曲線的に変化し,この時点以後は直線的に
減少していく(測定対象面内の反射率の高い被エッチン
グ膜の面積がエッチングの進行に伴い減少していく場
合)。
FIG. 2B shows the relationship between the output voltage v corresponding to the reflected light intensity and the processing time t. In the figure, t e is the processing time at the time of just etching, and v e is the output voltage at this time. As described above, the output voltage changes in a curve until just etching and linearly decreases after this time (the area of the film to be etched, which has a high reflectance in the surface to be measured, shows the progress of etching). If it decreases with.

【0019】図2(C) はジャストエッチ時点以後の直線
領域における出力電圧vと処理時間tの関係を示し,次
式で表される。 v=βt+ve ・・・・・・・・・(1) ここに,βは比例係数である。いま,(1) 式に所望の処
理時間t=ts を代入すると, vs =βts +ve ・・・・・・・・(2) 式(2) で,βが決まれば所望の出力電圧vs は求まる。
FIG. 2C shows the relationship between the output voltage v and the processing time t in the linear region after the just etching, which is expressed by the following equation. v = βt + v e ········· ( 1) Here, beta is a proportionality coefficient. Now, (1) Substituting the desired process time t = t s to the equation, v s = βt s + v in e ········ (2) Equation (2), beta is Kimare if desired output The voltage v s is obtained.

【0020】次に,外周の長さの総量と直線の傾きβと
の関係について説明する。反射光の強度変化は反射面積
の変化に比例するので,反射面積の変化をΔSとおく
と,反射光強度の変化の割合Δvは次式で示される。
Next, the relationship between the total length of the outer circumference and the slope β of the straight line will be described. Since the change in the intensity of the reflected light is proportional to the change in the reflected area, if the change in the reflected area is ΔS, the rate of change Δv in the reflected light intensity is given by the following equation.

【0021】Δv=K・ΔS・・・・・・・・・(3) ここに,Kは比例係数である。サイドエッチ量の変化Δ
dに対する外周の長さLの変化をΔLとおくと,反射面
積の変化ΔSは次式で示される。
Δv = K · ΔS ... (3) where K is a proportional coefficient. Change in side etch amount Δ
Assuming that the change of the outer peripheral length L with respect to d is ΔL, the change ΔS of the reflection area is expressed by the following equation.

【0022】 ΔS=(L+ΔL)Δd・・・・・・・(4) したがって, Δv=K・(L+ΔL)・Δd・・・・・・(5) すなわち, Δv/Δd=K・(L+ΔL)∝β・・・・(6) ∵ β=Δv/Δt, β/α=Δv/αΔt=Δ
v/Δd ∴ β∝Δv/Δd (6) 式は,サイドエッチ量d(エッチング時間t)が決
定されたとき,反射光の強度の時間に対する変化の割
合,即ち直線の傾きベータβは外周の長さに比例してい
ることを示している。
.DELTA.S = (L + .DELTA.L) .DELTA.d ... (4) Therefore, .DELTA.v = K. (L + .DELTA.L) .DELTA.d ... (5) That is, .DELTA.v / .DELTA.d = K. (L + .DELTA.L) ∝β ・ ・ ・ ・ (6) ∵β = Δv / Δt, β / α = Δv / αΔt = Δ
v / Δd ∴β ∝Δv / Δd (6) shows that when the side etch amount d (etching time t) is determined, the rate of change of the intensity of reflected light with time, that is, the slope ββ of the straight line is It is shown to be proportional to the length.

【0023】この結果は実験結果と良く一致し,高精度
のサイドエッチ完了点検出が可能となる。図3(A),(B)
は観察するパターンの一例を示す図である。
This result is in good agreement with the experimental result, and it becomes possible to detect the side etch completion point with high accuracy. Figure 3 (A), (B)
FIG. 3 is a diagram showing an example of a pattern to be observed.

【0024】観察するパターン図3(A) と図3(B) の面
積は同じでも, 形状が変われば外周長が異なることを示
している。図3(A) の外周長は 2(a+b)であり,図3
(B) の外周長は 2(a+b)+2aである。
Observed patterns Even if the areas of FIGS. 3 (A) and 3 (B) are the same, it is shown that the outer peripheral length is different if the shape is changed. The outer circumference of Fig. 3 (A) is 2 (a + b).
The peripheral length of (B) is 2 (a + b) + 2a.

【0025】[0025]

【実施例】図4は本発明の実施例を説明する図である。
ここでは,データの処理手順の一例を示す。図中,点線
で囲まれた領域はTVカメラの視野, 斜線を引いた円内は
基板表面に入射したスポット光の照射領域, 〜はス
ポット光の照射領域内のパターンである。画像処理回路
およびパターン外周演算回路 8において,TVカメラ 4に
よって得られた画像に対し, スポット光の照射領域以外
のパターンを削除し,スポット光の照射領域内のパター
ンに対して〜の番号を付与する。
EXAMPLE FIG. 4 is a diagram for explaining an example of the present invention.
Here, an example of a data processing procedure is shown. In the figure, the area enclosed by the dotted line is the field of view of the TV camera, the shaded circle is the irradiation area of the spot light incident on the substrate surface, and ~ are the patterns in the irradiation area of the spot light. In the image processing circuit and the pattern periphery calculation circuit 8, the patterns other than the spot light irradiation area are deleted from the image obtained by the TV camera 4, and the patterns in the spot light irradiation area are numbered to. To do.

【0026】いま,スポット光の照射領域内の〜の
外周の長さをl1 〜l8 ,その変化量をdl1 〜dl8
とすると,各パターンの外周の変化量の総量dLは dL=dl1 +dl2 +・・・・+dl8 として計算される。
Now, in the spot light irradiation area, the lengths of the outer circumferences of 1 to l 8 and the variations thereof are dl 1 to dl 8.
Then, the total amount of change dL on the outer circumference of each pattern is calculated as dL = dl 1 + dl 2 + ... + dl 8 .

【0027】次に,それぞれのパターンについて,その
形状からパターンをコード化して分類した後, 画像デー
タのグリッドサイズから各パターンの寸法を算出する。
その後, パターン形状に従い外周長を算出し,最後に外
周長の総量を算出する。
Next, for each pattern, the pattern is coded from its shape and classified, and then the size of each pattern is calculated from the grid size of the image data.
After that, the perimeter is calculated according to the pattern shape, and finally the total amount of the perimeter is calculated.

【0028】画像処理回路およびパターン外周演算回路
8により算出された外周長の総量は終点演算回路 7に送
られ, 装置に依存する比例係数を掛け合わせてサイドエ
ッチング時の適正な電圧を決定する。
Image processing circuit and pattern outer circumference calculation circuit
The total amount of the outer circumference calculated by 8 is sent to the end point calculation circuit 7 and is multiplied by the proportional coefficient depending on the device to determine the proper voltage at the side etching.

【0029】ここで,画像処理等の演算時間は無視でき
ないため,予め補正値を算出してからエッチング処理を
行うことが望ましい。図5(A) 〜(E) は本発明の応用例
を説明する図である。
Since the calculation time for image processing cannot be ignored, it is desirable to calculate the correction value in advance before performing the etching process. 5 (A) to 5 (E) are diagrams for explaining application examples of the present invention.

【0030】図5(A) において,透明(SiO2 ガラス) 基
板21上に厚さ1000Åの遮光膜 (例えばCr膜)22 のパター
ンが形成された通常のマスクを用意する。図5(B) にお
いて,基板裏面にポジレジスト23を塗布し,基板裏面よ
り露光する。
In FIG. 5A, an ordinary mask is prepared in which a pattern of a light shielding film (eg, Cr film) 22 having a thickness of 1000 Å is formed on a transparent (SiO 2 glass) substrate 21. In FIG. 5 (B), a positive resist 23 is applied to the back surface of the substrate, and the back surface of the substrate is exposed.

【0031】図5(C) において,ポジレジスト23を現像
後, SiO2ガラス基板をエッチングする。この際,エッチ
ングマスクとなるポジレジスト23は点線で示されるよう
にエッチングされて薄くなる。
In FIG. 5C, after developing the positive resist 23, the SiO 2 glass substrate is etched. At this time, the positive resist 23 serving as an etching mask is etched and thinned as shown by the dotted line.

【0032】図5(D) において,ポジレジスト23を剥離
し,新たにポジレジスト24を基板表面に塗布し,露光現
像する。図5(E) において,ウエットエッチングにより
Cr膜のサイドエッチングを行う。この際に,本発明を適
用してサイドエッチング量を制御する。
In FIG. 5D, the positive resist 23 is peeled off, a new positive resist 24 is applied on the surface of the substrate, and exposure and development are performed. In Fig. 5 (E), by wet etching
Side etching of the Cr film is performed. At this time, the present invention is applied to control the side etching amount.

【0033】レジストを剥離して位相シフトマスクを完
成させる。ここで,サイドエッチングされた部分Sが位
相のシフタとなる。
The resist is peeled off to complete the phase shift mask. Here, the side-etched portion S serves as a phase shifter.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明によれば, 被膜のパターニングの
際にサイドエッチングの完了時点を的確に検出できるよ
うになり,パターニングの高精度化が実現できた。ま
た,位相シフトマスクのシフタ形成の際のサイドエッチ
ング時間の高精度のな制御が可能となった。
As described above, according to the present invention, it is possible to accurately detect the time point when the side etching is completed during the patterning of the film, and it is possible to realize the high precision of the patterning. In addition, it became possible to control the side etching time when forming the shifter of the phase shift mask with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の構成図FIG. 1 is a block diagram of the present invention

【図2】 本発明の原理説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of the principle of the present invention.

【図3】 観察するパターンの一例を示す図FIG. 3 is a diagram showing an example of an observation pattern.

【図4】 本発明の実施例を説明する図FIG. 4 is a diagram illustrating an embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の応用例を説明する図FIG. 5 is a diagram illustrating an application example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 検出器 3 信号処理回路 4 TVカメラ 5, 6 ハーフミラー 7 終点演算回路 8 画像処理回路およびパターン外周演算回路 9 被エッチング基板 10 エッチング液 11 エッチング槽 12 エッチング装置の制御部に接続される端子 1 Light source 2 Detector 3 Signal processing circuit 4 TV camera 5, 6 Half mirror 7 End point calculation circuit 8 Image processing circuit and pattern periphery calculation circuit 9 Etching substrate 10 Etching solution 11 Etching tank 12 Connected to the control unit of etching equipment Terminal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3065 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 21/3065

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に被着された被エッチング被膜を
エッチングする際に該基板の表面に光を照射しその反射
光強度を検出してエッチング完了時点を検出する方法で
あって,予めエッチングの進行に伴うパターンの外周の
長さの変化量と反射光強度の変化量をエッチング時間の
変化量で割った値との関係を求めておき,エッチング中
における観察領域内のパターンの外周の長さを検出して
エッチング完了時点を決定することを特徴とするエッチ
ングモニタ方法。
1. A method of irradiating the surface of a substrate with light when etching a film to be etched deposited on a substrate and detecting the intensity of the reflected light to detect the etching completion time, which is pre-etched. The relationship between the amount of change in the outer circumference of the pattern and the amount of change in the intensity of reflected light divided by the change in the etching time is found in advance, and the length of the outer circumference of the pattern in the observation region during etching is calculated. The etching monitoring method is characterized in that the etching completion time is detected to determine the etching completion time.
JP14725193A 1993-06-18 1993-06-18 Etching monitoring method Withdrawn JPH0722382A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007301719A (en) * 2004-09-27 2007-11-22 Idc Llc Process control monitor regarding interferometric modulator

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JP2007301719A (en) * 2004-09-27 2007-11-22 Idc Llc Process control monitor regarding interferometric modulator

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