(57)【要約】【課題】吸光性膜の厚さを広範囲にわたって干渉の影響を受けることなく解析可能な方法を提供する。【解決手段】ガラスからなる透明基材９０にアモルファスシリコンからなる吸光性膜９１が被膜されている。この吸光性膜９１に照射部１０Ｘから検査光Ｌ１を照射し、反射検出部１０Ｙで反射率（Ｒ）を検出するとともに、透過検出部２０Ｘで透過率（Ｔ）を検出する。これら検出結果からＸ＝Ｔ／（１−Ｒ）を算出し、その算出値と、記憶部３３に格納した膜厚とＸとの関係データとに基づいて、吸光性膜９１の膜厚を解析する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な基材に形成された吸光性の膜の厚さを測定する方法であって、
前記吸光性膜に検査光を照射して反射する光と透過する光を検出し、この検出結果から前記検査光のうち吸光性膜に吸収される光量と透過する光量の和に対する透過する光量の割合を求め、この割合に基づいて前記吸光性膜の厚さを解析することを特徴とする膜厚測定方法。
【請求項２】
前記検出結果から前記割合として、Ｘ＝Ｔ／（１−Ｒ）を計算することを特徴とする請求項１に記載の膜厚測定方法。
ここで、Ｒは、前記検査光の反射率であり、Ｔは、前記検査光の透過率である。
【請求項３】
前記透明基材がガラスであり、上記吸光性膜が、アモルファスシリコンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の膜厚測定方法。
【請求項４】
透明な基材に形成された吸光性の膜を、該吸光性膜との反応性を有する反応ガスを用いてエッチングする方法であって、
前記反応ガスを前記吸光性膜に噴き付け、目標のエッチング量未満のエッチングを行なう第１エッチング工程と、
前記第１エッチング工程後の前記吸光性膜に検査光を照射して反射する光と透過する光を検出し、この検出結果から前記検査光のうち吸光性膜に吸収される光量と透過する光量の和に対する透過する光量の割合を求め、この割合に基づいて前記吸光性膜の厚さを解析する膜厚測定工程と、
前記反応ガスを前記膜厚測定工程後の前記吸光性膜に噴き付け、エッチングを行なう第２エッチング工程と、
を実行し、前記第２エッチング工程において、前記膜厚測定工程の測定結果に基づいて、前記第１、第２エッチング工程での合計のエッチング量が前記目標に達するよう、該第２エッチング工程でのエッチング量を制御することを特徴とするエッチング方法。
【請求項５】
透明な基材に形成された吸光性の膜の厚さを測定する装置であって、
前記吸光性膜に検査光を照射する照射部と、
前記検査光の反射光を検出する反射検出部と、
前記検査光の透過光を検出する透過検出部と、
前記反射検出部及び透過検出部の検出結果から前記検査光のうち吸光性膜に吸収される光量と透過する光量の和に対する透過する光量の割合を求める算出部と、
前記割合と膜厚との関係を格納した記憶部と、
前記算出部による前記割合の算出値と前記記憶部に格納された前記関係とに基づいて、前記膜厚を解析する解析部と、
を備えたことを特徴とする膜厚測定装置。
【請求項６】
前記算出部が、前記割合として、Ｘ＝Ｔ／（１−Ｒ）を計算し、前記記憶部が、前記Ｘの値と膜厚との関係を格納し、前記解析部が、前記算出部による前記Ｘの算出値と前記記憶部に格納された前記関係とに基づいて、前記膜厚を解析することを特徴とする請求項５に記載の膜厚測定装置。
ここで、Ｒは、前記検査光の反射率であり、Ｔは、前記検査光の透過率である。
【請求項７】
透明な基材に形成された吸光性の膜を、該吸光性膜との反応性を有する反応ガスを用いてエッチングする装置であって、
前記反応ガスを噴射し、目標のエッチング量未満のエッチングを行なう第１エッチング部と、
前記第１エッチング部の一側に配置され、前記反応ガスを噴射する第２エッチング部と、
前記透明基材を前記第１エッチング部から第２エッチング部に向かう方向に相対移動させる移動手段と、
請求項５又は６に記載の膜厚測定装置と、
を備え、前記第１、第２エッチング部の間における前記透明基材の移動軌跡を挟んで一方の側に、前記膜厚測定装置の照射部における前記検査光の出射部と前記反射検出部における反射光の入射部が配置され、他方の側に、前記透過検出部における透過光の入射部が配置されており、
前記膜厚測定装置による膜厚測定値に基づいて、前記第１、第２エッチング部による合計のエッチング量が前記目標に達するよう、前記第２エッチング部によるエッチング量を制御することを特徴とするエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスなどの透明な基材に形成されたアモルファスシリコンなどの吸光性の膜の厚さを測定する方法及び装置、並びに該測定方法及び装置を利用して上記吸光性膜をエッチングする方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板などに形成された膜厚を測定する方法として、例えば被検膜に光を照射し、反射スペクトルの干渉パターンを解析する分光反射法、反射光の偏光を解析するエリプソメトリ法などが知られている。これらの方法を用いた膜厚測定装置は、比較的高価である。
特許文献１では、ガラスなどの透明な基板上に形成されたアモルファスシリコンなどの吸光性の膜にレーザ光を照射し、その反射率（Ｒ）と透過率（Ｔ）から実質的に吸収率に相当するＡ＝１−（Ｒ＋Ｔ）を計算し、このＡの値から膜厚を求めている。
【特許文献１】特開２００６−３００８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上掲特許文献１の膜厚測定方法では、測定可能な膜厚範囲が狭い。すなわち、同文献１では、膜厚が４５〜５５ｎｍの範囲内でしか吸収率Ａの値との関係が示されていない（同文献１の図２）。
膜厚の範囲を０〜２００ｎｍに広げて吸収率Ａとの関係を見ると、図６に示すようになる。図中の数値λは、計測光の波長（ｎｍ）である。対象膜の厚さが４５〜５５ｎｍの範囲Ｒｔ内だけであれば、かつ計測光の波長がλ＝５００〜６５０ｎｍであれば、確かに、膜厚と吸収率Ａは単調増加の関係にあると言え、同文献１の測定方法は有効である。しかし、膜厚及び計測波長がこの範囲を外れると、単調な関係にはならず、吸収率Ａから膜厚を一義的に定めることは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
図４に示すように、一般に反射率（Ｒ）と透過率（Ｔ）は、干渉の影響でそれぞれ膜厚の大きさに応じて周期に増減する。反射率（Ｒ）が大きいときは透過率（Ｔ）が小さく、反射率（Ｒ）が小さいときは透過率（Ｔ）が大きい。特許文献１に示す吸収率Ａ＝１−（Ｒ＋Ｔ）も干渉の影響を受けて増減する。
そこで、発明者は、吸収率（Ａ）に代えて、吸収率（Ａ）と透過率（Ｒ）の和（Ａ＋Ｒ）に対する透過率（Ｒ）の比に相当するＸ＝Ｔ／（１−Ｒ）と、入射光の波長（λ）及び膜厚（ｔ）との関係をシミュレートした。測定対象の吸光性膜としてアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を想定し、その屈折率（ｎ）、消衰係数（ｋ）は、表１の通りとした。
【表１】
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一般的に太陽電池やＴＦＴとして利用されるａ−Ｓｉは、これに近い値をとる。基材として窒化膜付きガラス基板を想定した。ガラス基板の屈折率は１．５とした。窒化膜の厚さは、３５０ｎｍとし、その屈折率は１．９とした。
結果を図３（ａ）及び（ｂ）にグラフにして示す。
これらグラフから明らかなように、Ｘ＝Ｔ／（１−Ｒ）は、広範囲（膜厚ｔ＝０〜２００ｎｍ）にわたって、入射光の波長λ［ｎｍ］が大きくなるにしたがって単調に増加し、かつ膜厚ｔ［ｎｍ］が小さくなるにしたがって単調に増加する。波長依存性は、波長が短いほど消衰係数が大きいことに基づく。
【０００５】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、透明な基材に形成された吸光性の膜の厚さを測定する方法であって、
前記吸光性膜に検査光を照射して反射する光と透過する光を検出し、この検出結果から前記検査光のうち吸光性膜に吸収される光量と透過する光量の和に対する透過する光量の割合を求め、この割合に基づいて前記吸光性膜の厚さを解析することを特徴とする。
また、本発明は、透明な基材に形成された吸光性の膜の厚さを測定する装置であって、
前記吸光性膜に検査光を照射する照射部と、
前記検査光の反射光を検出する反射検出部と、
前記検査光の透過光を検出する透過検出部と、
前記反射検出部及び透過検出部の検出結果から前記検査光のうち吸光性膜に吸収される光量と透過する光量の和に対する透過する光量の割合を求める算出部と、
前記割合と膜厚との関係を格納した記憶部と、
前記算出部による前記割合の算出値と前記記憶部に格納された前記関係とに基づいて、前記膜厚を解析する解析部と、
を備えたことを特徴とする。
これによって、吸光性膜の厚さを、広範囲にわたって干渉の影響を受けることなく解析することができる。
【０００６】
前記算出部は、前記割合として、Ｘ＝Ｔ／（１−Ｒ）を計算することが好ましい。ここで、Ｒは、前記検査光の反射率であり、Ｔは、前記検査光の透過率である。
前記記憶部は、前記Ｘの値と膜厚との関係を格納しているのが好ましい。前記解析部は、前記算出部による前記Ｘの算出値と前記記憶部に格納された前記関係とに基づいて、前記膜厚を解析するのが好ましい。
【０００７】
前記透明基材は、屈折率ｎ＜２の透明な誘電体基材であるのが好ましい。透明基材は、たとえばガラス基板である。ガラスの屈折率はｎ＝１．５程度である。
【０００８】
前記吸光性膜は、照射光に対し吸光性を有していればよい。吸光性膜は、たとえばアモルファスシリコンである。アモルファスシリコンには、多少の炭素、窒素などが含まれていてもよい。
【０００９】
前記透明基材に透明膜が被膜され、この透明膜上に前記吸光性膜が積層されていてもよい。
前記透明膜は、たとえば窒化シリコン、酸化シリコンである。透明膜の屈折率は、ｎ＜２．２であるのが好ましく、さらにｎ＜２．０がより好ましい。
前記透明膜と前記透明基板との界面での反射が十分に小さいことが好ましい。また、基材および透明膜と大気（屈折率＝１）界面での反射が十分に小さいことが好ましい。屈折率が小さいほど、界面反射は小さくなる。
【００１０】
照射光の波長は、測定対象の膜への吸収性を有する範囲で設定する。アモルファスシリコン膜の場合、照射光の波長は、４５０〜６５０ｎｍ程度が好ましく、４５０〜６００ｎｍ程度がより好ましい。膜厚の測定範囲に応じて、膜厚の変化に対するＸの値の増減割合ができるだけ大きくなるように、照射光の波長を選択することにしてもよい。これによって、測定感度を高めることができる。
照射光は、白色光でもよい。その場合、含まれる波長成分の膜厚依存性が平均化され、Ｘの値が増減する。
【００１１】
前記膜厚測定方法及び膜厚測定装置は、前記吸光性膜をエッチングする際の終点観測に利用することができる。
たとえば、前記吸光性膜との反応性を有する反応ガスを前記吸光性膜に噴き付け、目標のエッチング量未満のエッチングを行なう第１エッチング工程と、
前記第１エッチング工程後の前記吸光性膜に検査光を照射して反射する光と透過する光を検出し、この検出結果から前記検査光のうち吸光性膜に吸収される光量と透過する光量の和に対する透過する光量の割合を求め、この割合に基づいて前記吸光性膜の厚さを解析する膜厚測定工程と、
前記反応ガスを前記膜厚測定工程後の前記吸光性膜に噴き付け、エッチングを行なう第２エッチング工程と、
を実行する。そして、前記第２エッチング工程において、前記膜厚測定工程の測定結果に基づいて、前記第１、第２エッチング工程での合計のエッチング量が前記目標に達するよう、該第２エッチング工程でのエッチング量を制御する。
これによって、第１エッチング工程でのエッチングのばらつきに拘わらず、そのエッチング量を膜厚測定装置によって確実に測定でき、ひいては、最終のエッチング量が目標値に確実に達するようにすることができる。
また、エッチング装置は、前記反応ガスを噴射し、目標のエッチング量未満のエッチングを行なう第１エッチング部と、
前記第１エッチング部の一側に配置され、前記反応ガスを噴射する第２エッチング部と、
前記透明基材を前記第１エッチング部から第２エッチング部に向かう方向に相対移動させる移動手段と、
前記膜厚測定装置と、
を備え、前記第１、第２エッチング部の間における前記透明基材の移動軌跡を挟んで一方の側に、前記膜厚測定装置の照射部における前記検査光の出射部と前記反射検出部における反射光の入射部が配置され、他方の側に、前記透過検出部における透過光の入射部が配置されており、
前記膜厚測定装置による膜厚測定値に基づいて、前記第１、第２エッチング部による合計のエッチング量が前記目標に達するよう、前記第２エッチング部によるエッチング量を制御する。
これによって、第１エッチング部におけるエッチングのばらつきに拘わらず、そのエッチング量を膜厚測定装置によって確実に測定でき、ひいては、最終のエッチング量が目標値に確実に達するようにすることができる。また、移動手段によって、透明基材を第１エッチング部から第２エッチング部に向かう方向へ１回往動させるだけで合計のエッチング量が目標に達するようにすることができる。したがって、折り返して再びエッチング部に通す必要がなく、折り返しにかかる無駄な時間を省略することができ、タクト時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、吸光性膜の厚さを、照射光の波長と反射率と透過率に基づいて、広範囲にわたって解析することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を説明する。
図１は、膜厚測定装置１の基本構成を示したものである。測定対象は、ガラス基板９０（透明基材）に被膜されたアモルファスシリコン膜９１である。アモルファスシリコンは、吸光性を有している。アモルファスシリコン膜９１の屈折率および消衰係数は、場所によらず安定しており、その値は表１に示す通りである。
図２に示すように、ガラス基板９０に窒化シリコンや酸化シリコンなどの透明膜９２が被膜され、この透明膜９２上にアモルファスシリコン膜９１が積層されていてもよい。
図１及び図２において、基板９０、膜９１，９２の厚さは誇張されている。
【００１４】
図１に示すように、膜厚測定装置１は、基板９０を挟んで上下に一対をなす光学ユニット１０，２０と、解析装置３０とを備えている。上側の光学ユニット１０は、光ファイバーの束１１と、これら光ファイバー束１１の先端部に設けられた集光レンズ１２とを有している。
【００１５】
光ファイバー束１１のうち中央の１本の光ファイバー１１ａの基端部に光源１３が光学的に接続されている。光源１３は、所定の単一波長の光Ｌ１を出射するようになっている。波長を任意に調節できるようになっていてもよい。波長は、６５０〜４５０ｎｍの範囲で選択するのが好ましい。
光源１３からの光Ｌ１が、光ファイバー１１ａを伝って集光レンズ１２からガラス基板９０の表面のアモルファスシリコン膜９１に入射されるようになっている。入射光Ｌ１の一部は、反射光Ｌ２となり、他の一部は、アモルファスシリコン膜９１及びガラス基板９０を透過し、透過光Ｌ３となる。
光源１３、光ファイバー１１ａ、集光レンズ１２は、照射部１０Ｘを構成している。
集光レンズ１２は、照射部１０Ｘにおける検査光Ｌ１の出射部を構成している。
【００１６】
光ファイバー束１１の中央の光ファイバー１１ａを囲む複数の光ファイバー１１ｂに、反射率センサ１４が接続されている。反射光Ｌ２が、集光レンズ１２に入射し、光ファイバー１１ｂを伝って反射率センサ１４へ送られる。反射率センサ１４は、この伝送光を電気信号に変換する。これにより、反射光Ｌ２の光量ひいては反射率（Ｒ）が検出されるようになっている。
集光レンズ１２、光ファイバー１１ｂ、反射率センサ１４は、反射検出部１０Ｙを構成している。
集光レンズ１２は、反射検出部１０Ｙにおける反射光Ｌ２の入射部を構成している。
【００１７】
下側の光学ユニット２０は、光ファイバーの束２１と、これら光ファイバー束２１の先端部に設けられた集光レンズ２２とを有し、上側の光学ユニット１０と同軸上に対向するように配置されている。光ファイバーＢに透過率センサ２３が接続されている。透過光Ｌ３が、集光レンズ２２に入射し、光ファイバー束２１を伝って透過率センサ２３へ送られる。透過率センサ２３は、この伝送光を電気信号に変換する。これにより、透過光Ｌ３の光量ひいては透過率（Ｔ）が検出されるようになっている。
集光レンズ２２、光ファイバー束２１、透過率センサ２３は、透過検出部２０Ｘを構成している。
集光レンズ２２は、透過検出部２０Ｘにおける透過光Ｌ３の入射部を構成している。
【００１８】
解析装置３０は、変換部３１と、処理部３２と、記憶部３３とを有している。反射率センサ１４Ｂからの反射率（Ｒ）及び透過率（Ｔ）を示す電気信号がそれぞれ変換部３１にてデジタル変換され、処理部３２へ入力されるようになっている。処理部３２は、この入力データに基づいて所定の計算処理及び解析処理を実行するようになっている。
【００１９】
記憶部３３には、反射率（Ｒ）と透過率（Ｔ）の式（１）で表されるＸと、アモルファスシリコンの膜厚（ｔ）と、照射光の波長（λ）との関係データがテーブル化されて格納されている。具体的には、図３のグラフをテーブル化したデータが記憶されている。
Ｘ＝Ｔ／（１−Ｒ）    …式（１）
式（１）は、入射光Ｌ１のうちアモルファスシリコン膜９１に吸収される光量と透過する光量の和に対する透過する光量の割合を示している。
【００２０】
上記構成の膜厚測定装置１を用いてアモルファスシリコン膜９１の厚さｔを測定する方法を説明する。
予め、光学ユニット１０，２０間にガラス基板９０が無い状態で、光Ｌ１を照射部１０Ｘから照射して透過検出部２０Ｘで受光し、この検出値（受光量）を透過率１００％として較正しておく。
【００２１】
そして、光学ユニット１０，２０間にガラス基板９０をセットする。次いで、照射部１０Ｘから所定波長（６５０〜４５０ｎｍ）の光Ｌ１をガラス基板９０の表面のアモルファスシリコン膜９１に照射する。その反射率（Ｒ）を反射検出部１０Ｙで検出し、透過率（Ｔ）を透過検出部２０Ｘで検出する。この反射率（Ｒ）及び透過率（Ｔ）の検出データを解析装置３０の処理部３２へ入力する。
【００２２】
処理部３２は、これら反射率（Ｒ）及び透過率（Ｔ）の検出データから計算式（１）に基づいてＸの値を算出する。（このとき、処理部３２は、特許請求の範囲の「算出部」として機能する。）
【００２３】
続いて、処理部３２は、Ｘの算出値と、照射光Ｌ１の波長λと、記憶部３３に格納したＸとｔとλの関係データ（図３）とに基づいて、アモルファスシリコン膜９１の厚さｔを解析する。（このとき、処理部３２は、特許請求の範囲の「解析部」として機能する。）
図３に示すように、Ｘは、膜厚ｔに対して単調に変化するため、Ｘの算出値から膜厚ｔを広範囲にわたって一義的に定めることができ、測定可能範囲が例えばｔ＝４５〜５５ｎｍの狭い範囲に限定されることはない。
記憶部３３のテーブルからＸの算出値に対応する膜厚ｔを読み取るだけであるので、高速で処理することができる。
測定対象の膜厚範囲に応じて照射光Ｌ１の波長λを選択することにしてもよい。例えば、膜厚範囲がｔ＝５０〜２００ｎｍであれば、好ましくはλ＝５００〜６００ｎｍの光を用い、より好ましくはλ＝５００〜５５０ｎｍの光を用いる。膜厚範囲がｔ＝０〜５０ｎｍであれば、好ましくはλ＝４５０〜５００ｎｍの光を用い、より好ましくはλ＝４５０ｎｍ程度の光を用いる。これによって、膜厚ｔに対するＸの値の増減割合を大きくでき、測定の感度を高めることができる。
【００２４】
次に、膜厚測定装置１の一利用形態を説明する。
図５に示すように、この形態では、膜厚測定装置１がエッチング装置Ｍ（表面処理装置）に組み込まれている。エッチング対象は、ガラス基板９０に透明膜９２を介して被膜されたアモルファスシリコンの膜９１である。ガラス基板９０は、例えば液晶ディスプレイを構成するものであり、そのサイズは例えば２ｍ×２ｍとする。透明膜９２は、窒化シリコン（ＳｉＮ）であり、その膜厚は、例えば３５０ｎｍである。アモルファスシリコン膜９１のエッチング前の膜厚は、例えば２００ｎｍである。エッチングの最終目標量は、アモルファスシリコン膜９１（初期膜厚：２００ｎｍ）を１０％程度オーバーエッチングする大きさ（約２２０ｎｍ）とする。
【００２５】
エッチング装置Ｍは、第１エッチング部４０と、第２エッチング部５０と、移動手段６０とを備えている。
移動手段６０は、移動ステージやローラコンベアで構成され、ガラス基板９０を例えば矢印ａで示すように左から右へ移動させるようになっている。基板９０をエア圧で浮上させるとともに左から右へ移動させるようになっていてもよい。
【００２６】
移動手段６０の上方に第１、第２エッチング部４０，５０が配置されている。第１エッチング部４０は、左側（移動手段６０による移動方向の上流側）に配置され、第２エッチング部５０は、右側（移動手段６０による移動方向の下流側）に配置されている。
【００２７】
第１エッチング部４０は、左右に並べられた複数（例えば２０台、図５では３台のみ図示）の第１エッチングユニット４１を含んでいる。各第１エッチングユニット４１は、第１生成部４２と、この第１生成部４２の下方に配置された第１ノズル部４３とを有している。１台の第１エッチングユニット４１の左右方向の寸法は、３０ｃｍである。したがって、第１エッチング部４０全体の左右方向の寸法は、６ｍである。
【００２８】
詳細な図示は省略するが、各第１エッチングユニット４１の第１生成部４２には、一対の電極が設けられている。電源からの電力供給によってこれら電極どうし間に電界が印加されて大気圧放電が生成されるようになっている。電源からの供給電力（投入エネルギー）は、例えば４ｋＷとする。
【００２９】
ＨＦ原料ガス源７０のＨＦ原料ガスが、供給路７１を介して各第１エッチングユニット４１の放電空間４４に導入される。ＨＦ原料ガスとして、例えばＡｒ、ＣＦ４、Ｈ２Ｏの混合ガスが用いられている。混合ガス中の各ガス成分の流量は、１台の第１エッチングユニット４１あたり、例えばＡｒ  ９ｓｌｍ、ＣＦ４  １ｓｌｍ、Ｈ２Ｏ  ０．１ｓｌｍとする。この混合ガスを放電空間４４に通してプラズマ化することにより、ＨＦが生成される。このＨＦ含有ガスが、第１ノズル部４３に導入されるようになっている。
【００３０】
別途、酸素（Ｏ２）を原料とし、オゾナイザー８０にてオゾン（Ｏ３）を生成する。このオゾン含有ガスのＯ３濃度は、Ｏ３／（Ｏ２＋Ｏ３）＝８ｖｏｌ％とする。このオゾン含有ガスが、供給路８１を介して各第１エッチングユニット４１の第１ノズル部４３に６ｓｌｍずつ導入されるようになっている。
【００３１】
これにより、第１ノズル部４３内において、生成部４２からのＨＦ含有ガスとオゾナイザー８０からのオゾン含有ガスとが混合され、反応性成分としてＨＦ及びＯ３を含む反応ガスが生成されるようになっている。
【００３２】
詳細な図示は省略するが、第１ノズル部４３の内部には整流路が形成され、底面には前後方向（図５の紙面直交方向）に延びるスリット状の噴射口が形成されている。上記反応ガスが、整流路において整流されて均一化され、噴射口から下方へ噴出されるようになっている。
【００３３】
第２エッチング部５０は、第１エッチングユニット４１より少ない数（ここでは８台、図５では１台のみ図示）の第２エッチングユニット５１を含んでいる。各第２エッチングユニット５１は、第１エッチングユニット４１と同様に、第２生成部５２と、第２ノズル部５３とで構成されている。第２生成部５２は、一対の電極を含み、電源からの電力供給により放電空間５４を生成する。ＨＦ原料ガス源４１ＢからのＨＦ原料ガスが、供給路７２を経て放電空間５４に導入されてプラズマ化され、ＨＦが生成されるようになっている。このＨＦ含有ガスが、ノズル部５３に導入される。
【００３４】
また、オゾナイザー８０からのオゾン含有ガスが、供給路８２を経て各第２エッチングユニット５１のノズル部５３に導入される。これにより、ノズル部５３内でＨＦ含有ガスとオゾン含有ガスが混合され、ＨＦ及びＯ３を含む反応ガスが生成される。この反応ガスがノズル部５３内の整流路（図示省略）で均一化された後、ノズル部５３の底面の噴射口（図示省略）から噴出されるようになっている。
【００３５】
第１エッチング部４０と第２エッチング部５０との間におけるガラス基板９０の移動軌跡より上側には、膜厚測定装置１の光学ユニット１０が先端（図示省略の集光レンズ１２）を下に向けて設けられている。光学ユニット１０は、第２エッチング部５０よりも第１エッチング部４０の近傍に寄せて配置されているが、これに限定されるものではなく、第１エッチング部４０と第２エッチング部５０との間のちょうど中間に配置してもよく、第２エッチング部５０に寄せて配置してもよい。
【００３６】
ガラス基板９０の移動軌跡を挟んで光学ユニット１０の反対側（下側）には、光学ユニット２０が先端（図示省略の集光レンズ２２）を上に向けて設けられている。
【００３７】
光源１３として、波長４５０ｎｍのレーザを出射するＬＥＤ光源が用いられている。レーザは、パルス波とするのが好ましい。これによって、光源１３の寿命を延ばすことができる。
【００３８】
上記構成のエッチング装置Ｍによるアモルファスシリコン膜９１のエッチング方法を説明する。
第１エッチング工程
ガラス基板９０は、移動手段６０によって左から右に移動されながら、先ず第１エッチング部４０の下側に通される。このガラス基板９０の表面に第１エッチング部４０から反応ガスが噴き付けられ、反応ガス中のＯ３によってアモルファスシリコン膜９１が酸化され、この酸化シリコンとＨＦとが反応し、エッチングがなされる。処理済みのガスは、第１ノズル部４３に設けられた排気口（図示せず）に吸い込まれて排気される。
【００３９】
ガラス基板９０が第１エッチング部４０の下側を１回通過される期間における第１エッチング部４０によるエッチング量は、エッチングの最終目標量（約２２０ｎｍ）未満になるよう設定されている。
ここでは、１台の第１エッチングユニット４１あたり例えば約８ｎｍのアモルファスシリコンをエッチングできるようになっている。第１エッチング部４０全体のエッチング量は、約１６０ｎｍになり、第１エッチング部４０から出たガラス基板９０のアモルファスシリコン膜９１の残厚は、規格の上では４０ｎｍになる。しかし、実際の処理では、処理前膜厚の±１０％程度ばらつき、例えば２０〜６０ｎｍになる。  
【００４０】
膜厚測定工程
やがて、ガラス基板９０は第１エッチング部４０の右方へ抜け出て来る。このガラス基板９０の表面のアモルファスシリコン膜９１の残厚を膜厚測定装置１によって測定する。膜厚測定装置１によれば、膜厚の測定可能範囲が大きいため、第１エッチング部４０における処理のばらつきに拘わらず、アモルファスシリコン膜９１の残厚を確実に測定することができる。しかも、照射光Ｌ１の波長を４５０ｎｍとしているため、アモルファスシリコン膜９１の残厚範囲（２０〜６０ｎｍ）に対する測定感度を良好にすることができる。
検出結果は、図示しない制御手段へ入力される。
【００４１】
第２エッチング工程
続いて、ガラス基板９０は、第２エッチング部５０に導入される。このガラス基板９０に第２エッチング部５０から反応ガスが噴き付けられ、更なるエッチングがなされる。
このとき、上記図示省略の制御手段が、膜厚測定装置１の残厚測定値に基づいて、２つのエッチング部４０，５０による合計のエッチング量が目標（約２２０ｎｍ）に達するように第２エッチング部５０によるエッチング量をフィードフォワード調節する。第２エッチング部５０によるエッチング量は、第２エッチング部５０からの反応ガスの噴射流量、反応ガスの反応性成分の濃度、プラズマ生成用電源の供給電力、ガラス基板９０が第２エッチング部５０を通過するときの移動速度などを操作することにより調節することができる。好ましくは、反応ガス中のオゾン濃度やオゾン流量、または移動速度を操作する。これにより、エッチング量を反比例的に調節でき、制御を容易化できる。
【００４２】
上記第２エッチング部５０でのエッチング量制御によって、ガラス基板９０を第１、第２エッチング部４０，５０に１回だけ通すだけで目標のエッチング量を得ることができる。よって、第２エッチング部５０から出たガラス基板９０を折り返させる必要はなく、そのまま次の工程へ搬出することができる。故に、折り返しかかる無駄な時間を省略することができ、ひいてはタクト時間を短縮することができる。
【００４３】
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の改変をなすことができる。
例えば、算出部３２は、Ｘ＝Ｔ／（１−Ｒ）を計算するのに限られず、実質的に検査光Ｌ１のうち吸光性膜９１に吸収される光量と透過する光量の和に対する透過する光量の割合を算出するものであればよく、実際には上記和に対する吸収される光量の割合に相当するＸ’＝｛（１−（Ｒ＋Ｔ）｝／（１−Ｒ）を計算するようになっていてもよく、吸収率Ａを求め、Ｘ”＝Ｔ／（Ａ＋Ｔ）を計算するようになっていてもよい。記憶部３３は、実際にはＸ’又はＸ”と膜厚との関係を格納していてもよく、解析部３２は、Ｘ’又はＸ”の算出値に基づいて膜厚を解析するようになっていてもよい。
記憶部３３が、Ｘと膜厚ｔと波長λの関係を数式として記憶し、解析部３２が、上記数式にＸの算出値と使用波長λを当てはめて膜厚を算出するようになっていてもよい。
解析装置３０に吸光性膜９１の屈折率及び消衰係数のデータを入力できるようになっていてもよい。
照射光Ｌ１として特定の波長（例えばλ＝４５０ｎｍ）の光だけを用い、記憶部３３が、上記特定波長におけるＸと膜厚ｔの関係だけをテーブルや数式として記憶し、解析部３２が、Ｘの算出値に基づいて上記特定波長における膜厚ｔを解析するようになっていてもよい。
照射光Ｌ１を基材９０の裏側（下側）から照射し、反射光Ｌ２を基材９０の裏側（下側）で受け、透過光Ｌ３を基材９０の表側（上側）で受けるようにしてもよい。
図５のエッチング装置Ｍにおいて、基材９０の移動軌跡より上側に、膜厚測定装置１の光学ユニット２０を配置し、基材９０の移動軌跡より下側に光学ユニット１０を配置してもよい。
膜厚測定装置１は、エッチングだけでなく、成膜などの他の表面処理に利用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、例えば半導体基板の製造やフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る膜厚測定装置の基本態様を示す解説図である。
【図２】上記膜厚測定装置の測定対象の変形例を示す解説図である。
【図３（ａ）】入射光の波長に対するＸ＝Ｔ／（１−Ｒ）の値をアモルファスシリコンの膜厚ごとに計算した結果を示すグラフである。
【図３（ｂ）】アモルファスシリコンの膜厚に対するＸ＝Ｔ／（１−Ｒ）の値を入射光の波長ごとに計算した結果を示すグラフである。
【図４】アモルファスシリコンの膜厚に対する波長６７０ｎｍの入射光の反射率と透過率を計算した結果を示すグラフである。
【図５】上記膜厚測定装置を利用したエッチング装置の解説正面図である。
【図６】比較例を示し、アモルファスシリコンの膜厚に対するＡ＝１−（Ｒ＋Ｔ）の値を入射光の波長ごとに計算した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
Ｍ        エッチング装置Ｍ（表面処理装置）
Ｌ１      検査光
Ｌ２      反射光
Ｌ３      透過光
１        膜厚測定装置
１０      光学ユニット
１０Ｘ      照射部
１０Ｙ      反射検出部
１２      集光レンズ（検査光の出射部、反射光の入射部）
１３      光源
２０      光学ユニット
２０Ｘ    透過検出部２０Ｘ
２２      集光レンズ（透過光の入射部）
３０      解析装置
３２      処理部（算出部、解析部）
３３      記憶部
４０      第１エッチング部
５０      第２エッチング部
６０      移動手段
７０      ＨＦ原料ガス源
８０      オゾナイザー
９０      ガラス基板（透明基材）
９１      アモルファスシリコン膜（吸光性膜）
９２      透明膜
【図１】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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