(57)【要約】【課題】簡易かつ安価な手段でエッチングの終点や良否を判定する。【解決手段】被処理物９の透光性の基材９ａに被膜された有色の膜９ｂをエッチングする際、可視域の複数又は連続したスペクトル分布を有する第１検査光Ｌ１を照射手段１４の照射部１２ａから被処理物９に照射し、その透過光のスペクトル分布の変動量を検出手段１５で検出する。スペクトル分布の変動量は、例えば、検査光Ｌ１の赤、緑、青の三色のスペクトル成分の透過率どうしの差である。判定手段３３によって、上記検出結果にエッチング状態を判定する。【選択図】図１
2009206403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物の透光性の基材に被膜された有色の膜をエッチングするに際し、
可視域の複数又は連続したスペクトル分布を有する第１検査光を前記被処理物に照射し、その透過光のスペクトル分布の変動量に基づいてエッチング状態を判定することを特徴とするエッチング状態判定方法。
【請求項２】
前記第１検査光が、赤、緑、青の三色のスペクトル成分を含み、前記変動量として前記三色のスペクトル成分の透過率どうしの差が閾値以下であるか否かにより、前記判定を行なうことを特徴とする請求項１に記載のエッチング状態判定方法。
【請求項３】
前記被処理物に別途照射した可視域の第２検査光、又は前記第１検査光の１のスペクトル成分の透過率を検出し、前記変動量と前記透過率とに基づいてエッチング状態を判定することを特徴とする請求項１に記載のエッチング状態判定方法。
【請求項４】
前記第１検査光が、赤、緑、青の三色のスペクトル成分を含み、
前記透過率が設定範囲内であり、かつ前記変動量として前記三色のスペクトル成分の透過率どうしの差が閾値以下であるときに限り、所定のエッチングがなされたと判定することを特徴とする請求項３に記載のエッチング状態判定方法。
【請求項５】
前記第１検査光が白色光であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のエッチング状態判定方法。
【請求項６】
前記第２検査光がレーザであることを特徴とする請求項３又は４に記載のエッチング状態判定方法。
【請求項７】
被処理物の透光性の基材に被膜された有色の膜をエッチングする際に前記エッチングの状態を判定する装置であって、
可視域の複数又は連続したスペクトル分布を有する第１検査光を前記被処理物に照射する第１照射手段と、
前記第１検査光のうち前記被処理物を透過した光のスペクトル分布の変動量を検出する第１検出手段と、
前記変動量に基づいて前記判定を行なう判定手段と、
を備えたことを特徴とするエッチング状態判定装置。
【請求項８】
前記第１照射手段が、前記第１検査光となる赤、緑、青の三色のスペクトル成分を含む光を発する発光源を有し、
前記第１検出手段が、前記変動量として前記三色のスペクトル成分の透過率どうしの差を検出し、
前記判定手段が、前記透過率どうしの差が閾値以下であるか否かにより前記判定を行なうことを特徴とする請求項７に記載のエッチング状態判定装置。
【請求項９】
可視域の第２検査光を前記被処理物に照射する第２照射手段と、
前記第２検査光の前記被処理物に対する透過率を検出する第２検出手段と、
を更に備え、前記判定手段が、前記変動量と前記透過率とに基づいて前記判定を行なうことを特徴とする請求項７に記載のエッチング状態判定装置。
【請求項１０】
前記第１照射手段が、前記第１検査光となる赤、緑、青の三色のスペクトル成分を含む光を発する発光源を有し、
前記第１検出手段が、前記変動量として前記三色のスペクトル成分の透過率どうしの差を検出し、
前記判定手段が、前記透過率差が閾値以下であって、かつ前記第２検査光の透過率が設定範囲内であるときに限り、所定のエッチングがなされたと判定することを特徴とする請求項９に記載のエッチング状態判定装置。
【請求項１１】
前記判定手段が、前記透過率どうしの差が閾値以下であって、かつ前記第１検査光の１のスペクトル成分の透過率が設定範囲内であるときに限り、所定のエッチングがなされたと判定することを特徴とする請求項８に記載のエッチング状態判定装置。
【請求項１２】
前記第１照射手段の発光源が、赤色発光ダイオードと、緑色発光ダイオードと、青色発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項８、１０、１１の何れかに記載のエッチング状態判定装置。
【請求項１３】
前記第２照射手段が、前記第２検査光としてレーザの発光源を有していることを特徴とする請求項９又は１０に記載のエッチング状態判定装置。
【請求項１４】
前記被処理物が移動方向に移動されながらエッチングがなされるようになっており、
前記第１照射手段が、前記第１検査光を出射する照射部を有し、前記第１検出手段が、前記透過光の受光部を有し、前記照射部と受光部どうしが前記被処理物の移動されるべき位置を挟んで互いに対向しており、
さらに、前記照射部及び受光部を、前記対向状態を保ちながら前記移動方向と交差するスライド方向にスライドさせるスライド機構を備えたことを特徴とする請求項７、８、１１の何れかに記載のエッチング状態判定装置。
【請求項１５】
前記被処理物が移動方向に移動されながらエッチングがなされるようになっており、
前記第１照射手段が、前記第１検査光を出射する第１照射部を有し、前記第１検出手段が、前記第１検査光の透過光を受ける第１受光部を有し、前記第２照射手段が、前記第２検査光を出射する第２照射部を有し、前記第２検出手段が、前記第２検査光の透過光を受ける第２受光部を有し、前記第１照射部と第１受光部どうしが前記被処理物の移動されるべき位置を挟んで互いに対向するとともに、前記第２照射部と第２受光部どうしが前記位置を挟んで互いに対向しており、
さらに、前記第１、第２照射部及び第１、第２受光部を、前記対向状態を保ちながら前記移動方向と交差するスライド方向にスライドさせるスライド機構を備えたことを特徴とする請求項９、１０、１３の何れかに記載のエッチング状態判定装置。
【請求項１６】
前記スライド方向が、前記移動方向に対し斜めになっており、
前記スライド速度の前記移動方向に沿う速度成分が、前記移動速度と略等しいことを特徴とする請求項１４又は１５に記載のエッチング状態判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチングが終点に達したか否か又はエッチング処理の良否等のエッチング状態を判定する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なプラズマエッチング装置では、プラズマ発光モニターを利用したエッチング終点検出や、偏光解析（エリプソメトリー）・反射解析を利用したエッチング終点検出が行われている。
特許文献１には、Ｐ偏光を対象膜のブリュースター角で照射し、反射率に基づいてエッチング終点を判定することが記載されている。
【特許文献１】特開２００８−４１９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
プラズマ発光モニターは、発光種が基板に当たるようになっている必要があり、真空または減圧下に適用範囲が制限される。偏光解析装置は高価であり、より廉価で簡便な方法が求められる。
特許文献１は、照射角度が正確にブリュースター角になるよう調整する必要がある。また、エッチングによって被処理物の表面に副生成物が堆積することがあり、そうすると測定を正確に行なうのは容易でない。
【０００４】
一方、膜が有色の場合、膜が残っているときと膜がすべて除去されたときとで被処理物の表面の色が異なる。また、副生成物は、膜とは異なる色をしているのが通例である。更に、基材が透明であれば、透過光に基づく判定が可能になる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、透光性の基材に被膜された有色の膜をエッチングするに際し、簡便かつ安価な手段でエッチングの終点や良否等のエッチング状態を判定できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係るエッチング状態判定方法は、被処理物の透光性の基材に被膜された有色の膜をエッチングするに際し、
可視域の複数又は連続したスペクトル分布を有する第１検査光を前記被処理物に照射し、その透過光のスペクトル分布の変動量に基づいてエッチング状態を判定することを特徴とする。
これによって、エッチングの進行に伴なう被処理物の表面の色の変化を検出でき、簡易かつ安価な手段でエッチング状態を判定することができる。
【０００６】
前記第１検査光が、赤、緑、青の三色のスペクトル成分を含み、前記変動量として前記三色のスペクトル成分の透過率どうしの差が閾値以下であるか否かにより、前記判定を行なうことが好ましい。
これによって、スペクトル分布の変動量の評価を容易化でき、装置構成の一層の簡易化を図ることができる。エッチングの進行に伴なう被処理物の表面の色の変化を確実に検出することができる。
【０００７】
前記被処理物に可視域の第２検査光を別途照射し、その透過率を検出し、前記変動量と前記透過率とに基づいてエッチング状態を判定することが好ましい。
これによって、エッチング状態の判定をより正確に行なうことができる。
前記第１検査光の１のスペクトル成分の透過率を検出し、前記変動量と前記透過率とに基づいてエッチング状態を判定することにしてもよい。
これによって、簡易な装置構成のままでエッチング状態をより正確に判定することができる。
【０００８】
前記第１検査光が、赤、緑、青の三色のスペクトル成分を含み、
前記第２検査光の透過率又は前記第１検査光の１のスペクトル成分の透過率が設定範囲内であり、かつ前記変動量として前記三色のスペクトル成分の透過率どうしの差が閾値以下であるときに限り、所定のエッチングがなされたと判定することが好ましい。
これによって、装置構成の一層の簡易化を図ることができるとともに、エッチングの進行に伴なう被処理物の表面の色の変化を確実に検出でき、エッチング状態をより簡易かつ確実に判定することができる。
【０００９】
前記第１検査光が白色光であることが好ましい。
これによって、発光源の簡易化を図ることができるとともに、スペクトル分布を可視域のほぼ全域にわたって広げることができ、被処理物の色の変化を確実に検出することができる。
【００１０】
前記第２検査光がレーザであることが好ましい。
これによって、第２検査光の透過率を確実に検出することができる。
【００１１】
また、本発明に係るエッチング状態判定装置は、被処理物の透光性の基材に被膜された有色の膜をエッチングする際に前記エッチングの状態を判定する装置であって、
可視域の複数又は連続したスペクトル分布を有する第１検査光を前記被処理物に照射する第１照射手段と、
前記第１検査光のうち前記被処理物を透過した光のスペクトル分布の変動量を検出する第１検出手段と、
前記変動量に基づいて前記判定を行なう判定手段と、
を備えたことを特徴とする。
これによって、エッチングの進行に伴なう被処理物の表面の色の変化を検出でき、簡易かつ安価な手段でエッチング状態を判定することができる。
【００１２】
前記第１照射手段が、前記第１検査光となる赤、緑、青の三色のスペクトル成分を含む光を発する発光源を有し、
前記第１検出手段が、前記変動量として前記三色のスペクトル成分の透過率どうしの差を検出し、
前記判定手段が、前記透過率どうしの差が閾値以下であるか否かにより前記判定を行なうことが好ましい。
これによって、スペクトル分布の変動量の評価を容易化でき、装置構成の一層の簡易化を図ることができるとともに、エッチングの進行に伴なう被処理物の表面の色の変化を確実に検出することができる。
【００１３】
可視域の単一波長の第２検査光を前記被処理物に照射する第２照射手段と、
前記第２検査光の前記被処理物に対する透過率を検出する第２検出手段と、
を更に備え、前記判定手段が、前記変動量と前記透過率とに基づいて前記判定を行なうことが好ましい。
これによって、エッチング状態の判定をより正確に行なうことができる。
【００１４】
前記第１照射手段が、前記第１検査光となる赤、緑、青の三色のスペクトル成分を含む光を発する発光源を有し、
前記第１検出手段が、前記変動量として前記三色のスペクトル成分の透過率どうしの差を検出し、
前記判定手段が、前記透過率差が閾値以下であって、かつ前記第２検査光の透過率が設定範囲内であるときに限り、所定のエッチングがなされたと判定することが好ましい。
これによって、装置構成の一層の簡易化を図ることができるとともに、エッチングの進行に伴なう被処理物の表面の色の変化を確実に検出でき、エッチング状態をより簡易かつ確実に判定することができる。
【００１５】
前記判定手段が、前記透過率どうしの差が閾値以下であって、かつ前記第１検査光の１のスペクトル成分の透過率が設定範囲内であるときに限り、所定のエッチングがなされたと判定することにしてもよい。
これによって、簡易な装置構成のままでエッチング状態をより正確に判定することができる。
【００１６】
前記第１照射手段の発光源が、赤色発光ダイオードと、緑色発光ダイオードと、青色発光ダイオードを含むことが好ましい。
これによって、第１検査光として白色光を得ることができる。
【００１７】
前記第２照射手段が、前記第２検査光としてレーザの発光源を有していることが好ましい。
これによって、第２検査光の透過率を確実に検出することができる。
【００１８】
前記被処理物が移動方向に移動されながらエッチングがなされるようになっており、
前記第１照射手段が、前記第１検査光を出射する照射部を有し、前記第１検出手段が、前記透過光の受光部を有し、前記照射部と受光部どうしが前記被処理物の移動されるべき位置を挟んで互いに対向しており、
さらに、前記照射部及び受光部を、前記対向状態を保ちながら前記移動方向と交差するスライド方向にスライドさせるスライド機構を備えたことが好ましい。
これによって、エッチング状態の判定領域を被処理物の移動方向と交差する方向に拡張することができる。
【００１９】
前記被処理物が移動方向に移動されながらエッチングがなされるようになっており、
前記第１照射手段が、前記第１検査光を出射する第１照射部を有し、前記第１検出手段が、前記第１検査光の透過光を受ける第１受光部を有し、前記第２照射手段が、前記第２検査光を出射する第２照射部を有し、前記第２検出手段が、前記第２検査光の透過光を受ける第２受光部を有し、前記第１照射部と第１受光部どうしが前記被処理物の移動されるべき位置を挟んで互いに対向するとともに、前記第２照射部と第２受光部どうしが前記位置を挟んで互いに対向しており、
さらに、前記第１、第２照射部及び第１、第２受光部を、前記対向状態を保ちながら前記移動方向と交差するスライド方向にスライドさせるスライド機構を備えたことが好ましい。
これによって、エッチング状態の判定領域を被処理物の移動方向と交差する方向に拡張することができる。
【００２０】
前記スライド方向が、前記移動方向に対し直交していてもよい。  
前記スライド方向が、前記移動方向に対し斜めになっており、前記スライド速度の前記移動方向に沿う速度成分が、前記移動速度と略等しくなっていてもよい。そうすると、被処理物の移動方向のある特定の位置のエッチング状態を移動方向と直交する方向にわたって検知することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、簡易かつ安価な手段でエッチングの終点や良否を判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を説明する。
［第１実施形態］
図１は、エッチング装置Ｍを示したものである。エッチング装置Ｍは、エッチングヘッド１と、移動手段２とを備えている。エッチングヘッド１は、図示しない架台によって支持されている。エッチングヘッド１は、エッチング用の処理ガスを下方へ噴出する。処理ガスは、例えばフッ化水素（ＨＦ）及びオゾン（Ｏ３）を含んでいる。フッ化水素は、例えばＣＦ４等のフルオロカーボンに水（Ｈ２Ｏ）を添加してプラズマ化することにより生成することができる。また、オゾンは例えばオゾナイザーによって生成することができる。
【００２３】
移動手段２は、後記検査光の照射及び受光の妨げとならない構造であるのが好ましく、例えばローラコンベアにて構成されている。移動手段２によって被処理物９がヘッド１の下方を左右に反復して往復移動（スキャン）されるようになっている。
【００２４】
図２に示すように、被処理物９は、透光性の基材９ａの上面に有色の膜９ｂが被膜されている。基材９ａは、例えば透明なガラス基板で構成されている。膜９ｂは、例えばアモルファスシリコンで構成され、茶色になっている。上記処理ガスがアモルファスシリコン膜９ｂに吹き付けられることにより、アモルファスシリコン膜９ｂのエッチング反応が起きる。
【００２５】
エッチングの終了時点（エッチング終点）は、膜９ｂをちょうど除去し終えた段階（ジャストエッチング）、若しくは更に少しエッチングを行なった段階（オーバーエッチング）に設定される。エッチング装置Ｍには、上記のエッチング終点に達したか否かを判定するために、エッチング状態判定装置３が設けられている。
【００２６】
図３に示すように、エッチング状態判定装置３は、第１光学検出系１０と、処理ユニット３０を備えている。
光学検出系１０は、第１発光源１１と、第１照射用光ファイバ１２（発光伝送手段）と、第１受光用光ファイバ１３（受光伝送手段）を有している。発光源１１は、赤色発光ダイオード１１Ｒと、緑色発光ダイオード１１Ｇと、青色発光ダイオード１１Ｂを含んでいる。これら発光ダイオード１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂからの三色の光の強度は、互いに略等しい。赤と緑の発光ダイオード１１Ｒ，１１Ｇからの光の波長域どうしは互いに重なっている。緑と青の発光ダイオード１１Ｇ，１１Ｂからの光の波長域どうしは互いに重なっている。これら三色の光が合わさり、白色光からなる第１検査光となる。第１検査光は、複数又は連続したスペクトル分布を有している。
【００２７】
発光源１１に照射用光ファイバ１２の基端部が光学的に接続されている。光ファイバ１２は、発光源１１からの第１検査光を伝送する。図１に示すように、エッチングヘッド１の側部には照射ユニット３ａが配置されている。照射ユニット３ａによって、光ファイバ１２の先端部（第１照射部１２ａ）が下方へ向くようにして保持されている。この照射部１２ａから第１検査光Ｌ１が垂直下方へ出射されるようになっている。
発光源１１と光ファイバ１２によって、第１照射手段１４が構成されている。
【００２８】
照射ユニット３ａの真下には、被処理物９が往復移動されるべき位置を挟んで受光ユニット３ｂが配置されている。受光ユニット３ｂは、ローラコンベアからなる移動手段２の左右に隣り合う所定のローラ間に差し入れられている。図３に示すように、受光ユニット３ｂによって、受光用光ファイバ１３の基端部（受光部１３ａ）が上方を向くようにして保持されている。照射部１２ａと受光部１３ａは、垂直な一直線上に対向するように配置されている。照射部１２ａからの第１検査光Ｌ１が、直接又は被処理物９を透過後、受光部１３ａに入射するようになっている。被処理物９に有色膜９ａがある場合、それを透過した光のスペクトル分布は、透過前の白色光のスペクトル分布とは異なるものになっている。
受光用光ファイバ１３の先端部は、処理ユニット３０へ延びている。
【００２９】
処理ユニット３０には、第１信号変換部３１と、処理部３３と、モニタ３４（表示部）が設けられている。
信号変換部３１は、赤、緑、青の３つのカラーフィルタ３５と、各カラーフィルタ３５に対応する３つのフォトダイオード３６を含んでいる。図３において、赤に対応する要素については符号にＲを付し、緑に対応する要素については符号にＧを付し、青に対応する要素については符号にＢを付す。
【００３０】
受光用光ファイバ１３の先端部が、各カラーフィルタ３５に光学的に接続されている。赤色用カラーフィルタ３５Ｒは、受光用光ファイバ１３からの光のうち６１０〜６３０ｎｍの赤色の波長域の光を透過し、その他の波長域の光成分を遮断する。緑色用カラーフィルタ３５Ｇは、受光用光ファイバ１３からの光のうち５３０〜５５０ｎｍの緑色の波長域の光を透過し、その他の波長域の光成分を遮断する。青色用カラーフィルタ３５Ｂは、受光用光ファイバ１３からの光のうち４５０〜４７０ｎｍの青色の波長域の光を透過し、その他の波長域の光成分を遮断する。
【００３１】
各カラーフィルタ３５の裏側にフォトダイオード３６がそれぞれ設けられ、各フォトダイオード３６にＯＰアンプ回路３７がそれぞれ接続され、各ＯＰアンプ回路３７にＡ／Ｄ変換部３８がそれぞれ接続されている。各Ａ／Ｄ変換部３８に処理部３３が接続されている。
【００３２】
赤色用フォトダイオード３６Ｒは、赤色用カラーフィルタ３５Ｒを透過した赤色波長の光をその光強度に比例した電流信号に変換する。この電流信号が、ＯＰアンプ回路３７Ｒにて電圧信号に変換され、更にＡ／Ｄ変換部３８Ｒにてデジタル変換され、赤色成分の光強度を示すデジタル信号として処理部３３に入力されるようになっている。同様に、緑色用フォトダイオード３６Ｇは、緑色用カラーフィルタ３５Ｇを透過した緑色波長の光をその光強度に比例した電流信号に変換する。この電流信号が、ＯＰアンプ回路３７Ｇにて電圧信号に変換され、更にＡ／Ｄ変換部３８Ｇにてデジタル変換され、緑色成分の光強度を示すデジタル信号として処理部３３に入力されるようになっている。青色用フォトダイオード３６Ｂは、青色用カラーフィルタ３５Ｂを透過した青色波長の光をその光強度に比例した電流信号に変換する。この電流信号が、ＯＰアンプ回路３７Ｂにて電圧信号に変換され、更にＡ／Ｄ変換部３８Ｂにてデジタル変換され、青色成分の光強度を示すデジタル信号として処理部３３に入力されるようになっている。
【００３３】
処理部３３は、マイクロプロセッサで構成されている。処理部３３は、信号変換部３１からの３つの光強度信号に基づいて、第１検査光の赤、緑、青の３つのスペクトル成分の被処理物９に対する透過率どうしの差（以下、適宜「透過率差」と称す）を算出する。透過率差は、信号変換部３１からの３つの光強度信号のうち最大のものと最小のものの差で規定してもよく、３つの光強度信号どうしの偏差で規定してもよい。透過率差は、検査光Ｌ１の被処理物透過によるスペクトル分布の変動量を示している。
受光用光ファイバ１３と、信号変換部３１と、透過率差の算出手段としての処理部３３とによって、第１検査光Ｌ１のスペクトル分布の変動量（透過率差）を検出する第１検出手段１５が構成されている。
【００３４】
処理部３３は、透過率差の算出結果に基づいてエッチングが終点に達したか否かの判定動作を行なう。この判定動作を行なうために、処理部３３に付属のメモリには上記透過率差の閾値が設定されている。図４に示すように、閾値は、透過率差ゼロの近傍の値であり、例えば、所望のエッチングがなされた被処理物のサンプルを用いた実測値から決定する。
上記判定動作を行なう際の処理部３３は、判定手段として機能する。
判定結果は、モニタ３４に表示されるようになっている。
【００３５】
上記のように構成されたエッチング装置Ｍによって被処理物９のアモルファスシリコン膜９ｂをエッチングする方法を、エッチング終点の判定動作を中心に説明する。
予め、発光源１１からの三色の光成分の光強度どうし間の較正を行なう。すなわち、膜９ｂが被膜されていない透明な基材９ａを照射ユニット３ａと受光ユニット３ｂの間に配置し、照射部１２ａから第１検査光Ｌ１を出射して、基材９ａを透過させ、受光部１３ａで受光し、第１信号変換部３１で３つのスペクトル成分ごとに信号変換して処理部３３に入力する。そして、処理部３３において、３つの信号値をそれぞれ例えば「１」と規格化する。これにより、発光ダイオード１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの発光強度が互いに異なっていても、透過率差を正しく検出することができる。
なお、上記の較正作業は、照射ユニット３ａと受光ユニット３ｂの間に何も置かずに行なってもよい。
【００３６】
その後、被処理物９をローラコンベアからなる移動手段２上に載置し、左右に反復してスキャンさせる。また、エッチングヘッド１から処理ガスを噴き出す。これにより、被処理物９がエッチングヘッド１の下方を通過する度に、処理ガスが膜９ｂに接触してエッチング反応が起き、膜９ｂがエッチングされていく。したがって、スキャンの回数が増えるにしたがって膜９ｂの厚さが減少していく。
【００３７】
エッチング処理と併行して、発光源１１で発生させた第１検査光Ｌ１を照射部１２ａから真下に照射する。照射は、連続して行なってもよく、スキャンと同期して被処理物９の所定箇所（例えば端部又は中央部）が照射ユニット３ａの直下に位置する度に間欠的に行なってもよい。
第１検査光Ｌ１は、被処理物９に照射される。膜９ｂが残っている段階では、その厚さに応じて第１検査光Ｌ１の各スペクトル成分が互いに異なる割合で吸収される。
【００３８】
被処理物９を透過した第１検査光Ｌ１は、受光部１３ａに入射し、受光用光ファイバ１３を経て、信号変換部３１で赤、緑、青の三色のスペクトル成分ごとに信号変換され、３つの光強度信号として処理部３３に入力される。処理部３３は、これら３つの入力値から３つのスペクトル成分の透過率差を求め、得られた透過率差が上記閾値以下であるか否かを判断する。
【００３９】
図４は、スキャン回数と透過率差との関係を示したものである。同図において、例えばスキャン回数ｍ回のときは、膜９ｂが残っている状態を示し、スキャン回数ｎ回のときは、膜９ｂがちょうどエッチングされた時点（ジャストエッチング）を示している。スキャン回数ｍ回のときのように、膜９ｂが残っている段階では、透過率差が閾値外になっている。これにより、処理部３３はエッチング終点に至っていないと判定する。スキャン回数が増すにしたがって、エッチングが進み、膜９ｂの厚さが小さくなる。また、被処理物９の表面がエッチングによる副生成物が堆積してくる。副生成物は、通常、白色である。そのため、三色の各スペクトル成分の透過率差が小さくなっていく。
【００４０】
やがて、膜９ｂがちょうどエッチングされると（スキャン回数ｎ回のとき）、被処理物９の表面は副生成物の堆積によって十分に白くなっている。したがって、第１検査光の各スペクトル成分の透過率差が殆ど無くなり、閾値内に入る。これによって、処理部３３がジャストエッチングに至ったと判定する。このジャストエッチングの時点をエッチング終点（所定のエッチングがなされた時点）としてもよい。その後、１〜数回スキャンを行なってエッチングを継続し、若干オーバーエッチングの状態にし、この時点をエッチング終点とすることにしてもよい。ジャストエッチング以降の透過率差は、オーバーエッチングの量に関わらず、閾値内のほぼ一定の値になる。
【００４１】
このエッチング状態判定装置３によれば、エッチングの進行に伴なう被処理物９の表面の色の変化を検出でき、簡易かつ安価な構造でエッチング終点を判定することができる。エッチングにより副生成物が堆積したとしても判定を確実に行なうことができる。
なお、副生成物の堆積が無い場合、膜９ｂの除去により透明な基材９ａが現れるため、透過率差が殆ど０になって閾値内に入る。これにより、副生成物が堆積する場合と同様に、ジャストエッチングのポイントを判定することができる。
【００４２】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の形態と重複する構成に関しては図面に同一符号を付して説明を省略する。
［第２実施形態］
図５に示すように、第２実施形態のエッチング状態判定装置３には、第２光学検出系２０が更に設けられている。第２光学検出系２０は、第２発光源２１と、第２照射用光ファイバ２２と、第２受光用光ファイバ２３を有している。第２発光源２１は、可視光域の単一波長のレーザ（第２検査光）を出射するレーザ発光源である。レーザ発光源２１に照射用光ファイバ２２の基端部が光学的に接続されている。照射用光ファイバ２２の先端部（照射部２２ａ）は、照射ユニット３ａによって下方へ向くようにして保持されている。照射部２２ａから第２検査光Ｌ２が垂直下方へ照射されるようになっている。照射部２２ａと照射部１２ａは、互いに影響を及ぼさない程度（例えば数ｃｍ）に離れている。
発光源２１と光ファイバ２２によって、第２照射手段２４が構成されている。
【００４３】
受光ユニット３ｂには、受光用光ファイバ２３の基端部（受光部２３ａ）が上方を向くようにして保持されている。照射部２２ａと受光部２３ａは、垂直な一直線上に対向するように配置されている。照射部２２ａからの第２検査光Ｌ２が、直接又は被処理物９を透過後、受光部２３ａに入射するようになっている。受光用光ファイバ２３の先端部は、処理ユニット３０へ延びている。
【００４４】
処理ユニット３０には、第２信号変換部３２が更に設けられている。第２信号変換部３２には、第２フォトダイオード３９と、ＯＰアンプ回路４０と、Ａ／Ｄ変換部４１が設けられている。フォトダイオード３９は、受光部２３ａからの光をその光強度に比例した電流信号に変換する。この電流信号が、ＯＰアンプ回路４０にて電圧信号に変換され、更にＡ／Ｄ変換部４１にてデジタル変換され、処理部３３に入力されるようになっている。この処理部３３への入力信号は、第２検査光Ｌ２の被処理物９に対する透過率を表している。
受光用光ファイバ２３と第２信号変換部３２とによって、第２検査光Ｌ２の透過率を検出する第２検出手段２５が構成されている。
【００４５】
図６に示すように、処理部３３（判定手段）には、エッチング終点か否かを判定するため、透過率差の閾値だけでなく、エッチング終点に対応する透過率の範囲が設定されている。この実施形態では、ジャストエッチングではなく、若干オーバーエッチングした段階をエッチング終点としている。オーバーエッチング量の許容範囲が、上記透過率の設定範囲と対応している。
【００４６】
透過率は、スキャン回数が増すにしたがって、すなわち膜９ａの厚さが小さくなるにしたがって大きくなる。膜９ａがちょうど無くなったジャストエッチング状態（図６においてスキャン回数ｎ回）のとき、透過率が最大になる。その後、更にエッチングを継続し、オーバーエッチングしていくと、被処理物９の表面の白濁によって透過率が低下していく。そのため、透過率が上記設定範囲に入る区間は、オーバーエッチング領域にだけでなく、ジャストエッチング以前の領域にも存在する。図６において、横軸のｎは、ジャストエッチングのスキャン回数であり、ｍ（ｍ＜ｎ）付近は、ジャストエッチング以前における透過率が上記設定範囲に入るスキャン回数であり、ｐ（ｐ＞ｎ）付近は、オーバーエッチング領域における透過率が上記設定範囲に入るスキャン回数である。
一方、第１実施形態において説明したように、透過率差は、スキャン回数が増すにしたがって小さくなり、ジャストエッチング以降はオーバーエッチング量に関わらず略一定になる。
【００４７】
第２実施形態では、被処理物９のエッチングに際し、第１検査光Ｌ１の透過率差（スペクトル分布の変動量）だけでなく、第２検査光Ｌ２の透過率をも組み合わせてエッチング終点の判定を行なうようになっている。
第１検査光Ｌ１の透過率差は、第１実施形態と同様にして検出される。第２検査光Ｌ２の透過率の検出及び判定は、次のようにして行なう。
照射ユニット３ａと受光ユニット３ｂの間に被処理物９の検査スポットが位置している状態で、レーザ発光源２１からの第２検査光Ｌ２が照射部２２ａから真下に照射される。この第２検査光Ｌ２の一部が被処理物９を透過して受光部２３ａに受光され、光ファイバ２３を伝って第２信号変換部３２で信号変換され、透過率を示す信号として処理部３３に入力される。
【００４８】
処理部３３は、第１検査光Ｌ１の透過率差が閾値以下になり、かつ第２検査光Ｌ２の透過率が設定範囲内になったときに限り、エッチング終点に達したと判定する。
例えば、図６においてスキャン回数がｍ回付近より少ないときは、透過率差が閾値を超え、かつ透過率が設定範囲外であるため、未だエッチング終点に達していないと判断する。スキャン回数がｍ回付近のときは、透過率が設定範囲内になるが、透過率差が閾値を超えているため、未だエッチング終点に達していないと判断する。スキャン回数がｎ回（ジャストエッチング）のときは、透過率差が閾値内に入るが透過率が設定範囲外であるため、未だエッチング終点に達していないと判断する。そして、スキャン回数がｐ回付近のときは、透過率差が閾値以下になり、かつ透過率が設定範囲内になるため、エッチング終点に達したと判定する。
このように透過率差と透過率の２つの検出データを組み合わせて判断することによって、膜９ｂが未だ残っている段階でエッチング終点に達したと誤判断するのを防止できるとともに、所望のオーバーエッチング量を確実に得ることができる。
【００４９】
［第３実施形態］
図７に示すように、第３実施形態では、エッチングヘッド１，１…が左右に複数（図では４つのみ図示）並べられている。各エッチングヘッド１から例えばＨＦとＯ３を含むエッチング用処理ガスが噴き出されるようになっている。
【００５０】
ローラコンベアからなる移動手段２は、被処理物９を例えば左から右へ一方向にのみ移動させるようになっており、往復移動させるようにはなっていない。コンベア２上に複数の被処理物９，９…が左右に間隔を置いて一列に並べられ、右方向へ移動される。コンベア２の左端（移動方向の上流端）には、順次、新たな被処理物９が載置されるようになっている。各被処理物９は、複数のエッチングヘッド１の各々の下方を通過する度に処理ガスと接触し、膜９ｂがエッチングされていく。右端（最終段）のエッチングヘッド１Ｅを通過したとき、膜９ｂの除去が完了しているだけでなく所望のオーバーエッチングがなされているように、エッチングヘッド１の台数や被処理物９の移動速度が設定されている。
【００５１】
最終段のエッチングヘッド１Ｅの右側部（移動方向の下流側）に、エッチング状態判定装置３の照射ユニット３ａが配置され、その直下に受光ユニット３ｂが配置されている。
【００５２】
第３実施形態のエッチング状態判定装置３は、エッチング状態として、被処理物９の最終エッチング量の過不足ひいては処理の良否を判定する。すなわち、最終段のエッチングヘッド１Ｅから出た被処理物９の処理量が所望のオーバーエッチング量の範囲内に入っているか否かを判断し、その結果、範囲内に入っていればその被処理物９を「ＯＫ（良）」と判定し、範囲から外れていればその被処理物９を「ＮＧ（不良）」と判定する。具体的には第２実施形態と同様に、第１光学検出系１０による透過率差と第２光学検出系２０による透過率とを組み合わせ、透過率差が閾値以下になり、かつ透過率が設定範囲内になったときに限り「ＯＫ」と判定する。それ以外の場合、つまりは透過率差が閾値を超え、かつ透過率が設定範囲外であるとき、透過率が設定範囲内であるが透過率差が閾値を超えているとき、透過率差が閾値内であるが透過率が設定範囲外であるときの何れかに該当する場合は、「ＮＧ」と判定する。
【００５３】
［第４実施形態］
図８及び図９に示すように、第４実施形態では、エッチング状態判定装置３に同期スライド機構５０が設けられている。スライド機構５０は、２つのリニアサーボモータ５１，５２を含んでいる。これらリニアサーボモータ５１，５２は、ローラコンベア２を挟んで上下に対向配置されている。照射ユニット用リニアサーボモータ５１は、固定子５３と、可動子５４を有している。固定子５３は、前後方向（被処理物９の移動方向と直交する方向）に延び、エッチングヘッド１を囲むチャンバ４の側壁に位置固定されている。この固定子５３に沿って可動子５４がスライド駆動される。可動子５４に照射ユニット３ａが取り付けられている。
【００５４】
受光ユニット用リニアサーボモータ５２は、固定子５５と、可動子５６を有している。固定子５５は、前後方向（被処理物９の移動方向と直交する方向）に延びるとともに固定子５３の直下においてチャンバ４の側壁に位置固定されている。この固定子５５に沿って可動子５６がスライド駆動される。可動子５６に受光ユニット３ｂが取り付けられている。
【００５５】
エッチング状態の判定時、リニアサーボモータ５１，５２は、互いに同期してユニット３ａ，３ｂを前後方向にスライドさせる。これにより、第１光学検出系１０の照射部１２ａと受光部１３ａどうし、及び第２光学検出系２０の照射部２２ａと受光部２３ａどうしが、それぞれ垂直に対向する状態を維持しながら、前後方向にスライドされる。これによって、エッチング状態の検知領域を被処理物９の幅方向（前後方向）に拡張することができる。
【００５６】
［第５実施形態］
図１０に示すように、第５実施形態では、リニアサーボモータ５１，５２の固定子５３，５５が、被処理物９の移動方向（左右方向）に対し斜めに配置されている。したがって、ユニット３ａ，３ｂのスライド方向が被処理物９の移動方向に対し斜めになる。
リニアサーボモータ５１，５２は移動手段２と同期して駆動され、被処理物９の移動速度Ｖ９とユニット３ａ，３ｂのスライド速度Ｖ３とが互いに次式（１）が成り立つようになっている。
Ｖ９＝Ｖ３ｓｉｎθ      （１）
ここで、θは、被処理物９の移動方向とユニット３ａ，３ｂのスライド方向とのなす角度である。すなわち、ユニット３ａ，３ｂのスライド速度Ｖ３の左右方向に沿う速度成分が被処理物９の移動速度Ｖ９と等しい。これによって、被処理物９の左右方向の所定位置のエッチング状態を幅方向（前後方向）にわたって検知することができる。
なお、移動速度Ｖ９とスライド速度成分Ｖ３ｓｉｎθとは完全に等しいのに限られず、ほぼ等しくなっていればよい。
【００５７】
［第６実施形態］
図１１に示すように、第６実施形態では、エッチング状態判定装置３に反射型分光分析式膜厚計６０が更に備えられている。反射型分光分析式膜厚計６０は、パーソナルコンピュータ等からなる分光分析部６１と、照射ユニット３ａに設けられた光学センサヘッド６２とを有している。光学センサヘッド６２には、レーザ発光部６３と受光部６４が設けられている。発光部６３からレーザが被処理物９に照射され、その反射光が受光部６４に受光される。この受光信号が分光分析部６１に伝送される。分光分析部６１は、受光信号を分光分析し、膜厚を算出する。
【００５８】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、当業者に自明の範囲内で種々の改変をなすことができる。
例えば、被処理物９の基材９ａは、透光性を有していればよく、透明に限られず半透明でもよい。膜９ｂの色は基材９ａとは異なるのが好ましい。
被処理物９が位置固定され、エッチングヘッド１が移動されるようになっていてもよい。
透過率差の算出及び判定や透過率の判定は、マイクロプロセッサ３３によるデジタル処理ではなく、アナログ回路を用いて行なってもよい。
第１検査光Ｌ１の透過光のスペクトル分布を３つの波長域に限られず広範囲に検出し、照射時のスペクトル分布との変動量を評価することにしてもよい。
発光源１１としてキセノン光源等の白色光源を用いてもよい。第１検査光Ｌ１は、複数の不連続的なスペクトル成分を有していてもよい。
第２検査光Ｌ２は、単一波長のレーザに限られず、ある範囲の波長域を有していてもよい。
光伝送手段として、光ファイバ１２，１３，２２，２３に代えて、レンズ列等の光学素子用いてもよい。
【００５９】
複数の実施形態の２つ以上を組み合わせてもよい。例えば、第３実施形態のエッチングの良否判定手段として、第１実施形態における透過率差に基づく判定動作を適用してもよい。第４、第５実施形態（図８〜図１０）の同期スライド機構５０は、第２、第３実施形態のエッチング状態判定装置３に組み込まれているが、第１実施形態にエッチング状態判定装置３に組み込まれていてもよい。第６実施形態（図１１）の反射型分光分析式膜厚計６０は、第４実施形態（図８）に組み込まれているが、第１〜第３、第５実施形態に組み込まれていてもよい。
【００６０】
図１に示す第１実施形態と同じ装置構成で、処理部３３の処理動作を改変することにより、第２実施形態と同様の判定動作を行なうようにしてもよい。すなわち、第１検査光Ｌ１についてスペクトル分布の変動量を検出するとともに、第１検査光の１つのスペクトル成分について透過率を検出し、この透過率と上記変動量とに基づいてエッチング状態を判定することにしてもよい。具体的には、第１検査光Ｌ１の透過光が信号変換部３１によって三色のスペクトル成分の光強度を示すデジタル信号に変換されて処理部３３に入力される。このとき、処理部３３は、上記３つの入力信号から透過率差を算出し、この透過率差が閾値以下であるかを判断するとともに、上記３つの入力信号のうちの１つが設定範囲内であるかを判断する。ここで、上記３つの入力信号のうちの１つは、その信号に対応する１のスペクトル成分の透過率を示している。この１のスペクトル成分は、第１検査光の赤、緑、青の何れのスペクトル成分でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、例えばフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）や半導体ウェハの製造に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエッチング装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】被処理物の拡大断面図である。
【図３】第１実施形態のエッチング状態判定装置の回路構成図である。
【図４】スキャン回数と透過率差の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態を示し、エッチング状態判定装置の回路構成図である。
【図６】スキャン回数と透過率差及び透過率の関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第３実施形態を示し、エッチング装置の概略構成の正面図である。
【図８】本発明の第４実施形態を示し、同期スライド機構の正面図である。
【図９】上記同期スライド機構の平面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態を示し、同期スライド機構の平面図である。
【図１１】本発明の第６実施形態を示し、反射型分光分析式膜厚計を有する同期スライド機構の正面図である。
【符号の説明】
【００６３】
Ｍ      エッチング装置
１      エッチングヘッド
２      移動手段
３      エッチング状態判定装置
３ａ    照射ユニット
３ｂ    受光ユニット
４      チャンバ
９      被処理物
９ａ    基材
９ｂ    膜
１０    第１光学検出系
１１    第１発光源（第１照射手段の発光源）
１１Ｒ  赤色発光ダイオード
１１Ｇ  緑色発光ダイオード
１１Ｂ  青色発光ダイオード
１２    照射用光ファイバ
１２ａ  照射部
１３    受光用光ファイバ
１３ａ  受光部
１４    第１照射手段
１５    第１検出手段
２０    第２光学検出系
２１    レーザ発光源
２２    照射用光ファイバ
２２ａ  照射部
２３    受光用光ファイバ
２３ａ  受光部
２４    第２照射手段
２５    第２検出手段
３０    処理ユニット
３１    第１信号変換部
３２    第２信号変換部
３３    処理部（判定手段）
３４    モニタ（表示部）
３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ  カラーフィルタ
３６Ｒ，３６Ｇ，３６Ｂ  フォトダイオード
３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂ  ＯＰアンプ回路
３８Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂ  Ａ／Ｄ変換部
３９    第２フォトダイオード
４０    ＯＰアンプ回路
４１    Ａ／Ｄ変換部
５０    同期スライド機構
５１    照射ユニット用リニアサーボモータ
５２    受光ユニット用リニアサーボモータ
５３    固定子
５４    可動子
５５    固定子
５６    可動子
６０    反射型分光分析式膜厚計
６１    分光分析部
６２    光学センサヘッド
６３    レーザ発光部
６４    受光部
【図１】
2009206403.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009206403.tif 000009
【図８】
2009206403.tif 000010
【図９】
2009206403.tif 000011
【図１０】
2009206403.tif 000012
【図１１】
2009206403.tif 000013