JPH0142627B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この発明は、フオトマスクを製造する際のエツ
チング処理等、基板の表面処理時の処理状態を検
知し、その終点を自動的に検出する技術に関する
ものである。

(ロ) 従来技術 半導体の製造に使用されるフオトマスクは、通
常、金属を表面に蒸着したガラス等の基板にフオ
トレジストを塗布する工程と、当該フオトレジス
ト膜へマスクパターンを焼付け、しかる後所要の
現像液で現像することによつてフオトレジスト膜
をパターン化する工程と、現像処理により露出し
た金属薄膜をエツチングする工程等を経て作成さ
れる。かかるフオトマスクの作成工程のうち、特
にエツチングの工程では高精度な処理が要求さ
れ、その終点の正確な制御が必要となる。このた
め、従来からこのエツチング処理の終点を高精度
に検出するための種々の試みがなされている。例
えば、特開昭56−158872号では、フオトマスク面
上の有効領域外にエツチングの進行度合を検出す
るための光透過率測定用区域を設け、その区域に
おける光透過率を測定して、その測定結果からエ
ツチングの終点を検出する方法が提案されてい
る。

しかしながら、この先願発明ではエツチングの
終点を検知する方法として、透過光量の前後２回
のサンプル値の差分をとり、それを連続した10点
位で平均化する方法が採られているので、エツチ
ングの進行度合が一時停滞するような場合、例え
ば、蒸着された金属薄膜上に難溶性の酸化膜が有
るような場合には、エツチング処理の真の終点に
到る前に上記一時停滞をもつてエツチング処理の
終点と見なされてしまう惧れがある。また、金属
薄膜を蒸着したガラス基板に対する透過光量は、
当該金属の種類や該金属の酸化膜の有無、或はガ
ラス基板の材質、厚さ等により様々に変化するの
で、上記のような平均化処理では、正確にエツチ
ング処理の終点を検出することができない難点が
ある。

一方、表面処理中における回転処理装置（スピ
ンナー）への、ガラス基板等の保持手段として
は、スピンナーヘツド部の真空チヤツクによる真
空吸着方式が一般的であるが、その他に、ガラス
基板等の四隅を固定保持する簡易型の固定保持機
方式のものが知られている。かかる簡易型の固定
保持機方式のものを使用する場合には、ガラス基
板等の四隅を保持するための機が、当該基板等に
対する透過光量を検出するための光ビームを断続
的に遮断してしまうので、前述したような平均化
処理では、エツチング処理の終点の正確な検出は
更に困難となる。

(ハ) 発明の目的 この発明は、かかる従来方式における不都合を
解決すべく考えられたもので、前記簡易型の固定
保持機を用いた場合でも、或はいかなる透過光量
特性を有するフオトマスクであつても、極めて正
確にエツチング処理等の表面処理の終点を検出す
ることができる新たな方法を提供することにあ
る。

(ニ) 発明の構成 この発明は、例えば第１図のイ〜ニに示すよう
に、エツチング処理の当初においては各被処理物
の透過光量は様々に変化するが、処理が進むにつ
れて、各透過光量特性はほぼ類似してくるという
知見に基づいてなされたものであり、その構成と
するところは、被処理物に対する透過光量を光電
変換素子で検出し、当該検出レベルの変化から該
被処理物の表面処理状態を検知する方法におい
て、前記検出レベルが所定時間内に所定の目標レ
ベルを越えたか否かを検知し、変化したときは、
順次当該目標レベルを細かく設定して、検出レベ
ルの変化を繰り返し検知し、検出レベルが所定時
間内に所定の目標レベルを越えなくなつたことが
検知されたときは、当該時点をもつて表面処理の
終点とすることを特徴とするものである。すなわ
ち、本発明では処理開始当初において初期の目標
レベルを大きくして検知することにより様々に変
化する処理開始当初の透過光量特性に左右されず
に、適確に処理状態を検知することができ、処理
が進むにつれ、より細かな目標レベルを設定して
検知することにより検知精度を上げるようにした
もので、検出レベルが所定時間内に所定の目標レ
ベルを越えなくなつたことが検知されたとき、当
該時点をもつて処理の終点とするものである。

(ホ) 発明の実施例 第３図および第４図は、この発明の実施に使用
する固定保持機式のスピンナーヘツド部の概略構
成を示すもので、そのうち第３図はヘツド部の平
面図を示し、第４図はその側断面図を示す。

これらの図面において、被処理物１は、ガラス
基板或はシリコン等の半導体基板Ｇの表面に金属
薄膜を蒸着し、その上面にフオトレジストを塗
布、乾燥した後、該フオトレジストに所要のパタ
ーンを焼付、現像したものである。ヘツド部２は
スピンドルSPに結合された中央部Ｃと、該中央
部Ｃから水平面内において四方に等距離延びるア
ームＢと、各アームＢの先端部上面に形成され
た、一対の基板保持用ピン３と、基板載置用ピン
４とから構成されており、被処理物１は、基板載
置用ピン４上に載置され、その四隅を基板保持用
ピン３で保持されたまま、水平面内で回転せしめ
られるようになつている。光量検出部Ｓは、アー
ムＢの基板載置用ピン４上に水平に載置された被
処理物１の上下面に対向して配設された一対の受
光用フアイバー５と投光用フアイバー６、並びに
これらのフアイバー５，６の受光端面、投光端面
を保持するためのホルダー７とから構成されてお
り、被処理物１に対する透過光量を検出するよう
にされている。

第５図は、前記スピンナーヘツド部２を含む全
体の概略構成図を示す。この図において、８は前
記受光用フアイバー５によつて伝導された光をそ
の光量に比例した電気量に変換する光電変換素子
で、この実施例では、第２図に示すように、受光
用フアイバー５の受光量が増すと、該変換素子８
の出力電圧は低下するように構成されている。９
は該変換素子８の出力を増幅する増幅器で、その
出力V₁はＡ／Ｄ変換器１０に入力されるととも
に、比較器１１の一方の端子にも入力される。比
較器１１の他方の端子には、Ｄ／Ａ変換器１２の
出力V₂が基準電圧として入力され、前記出力V₁
が当該基準電圧V₂以下になると、判別信号Epを
出力するよう構成されている。またその判別信号
Epは、ラツチ回路１３に所定時間保持され、後
述するEND信号としてCPU１４に入力される。
CPU１４は内蔵のメモリにあらかじめ設定され
た所定の基準レベル値E₁、E₂、E₃から、検出さ
れた透過光量レベルに応じて選択し、V_o+1＝Vn
−E_1〜3に相当する演算を行ない、この演算値を上
記Ｄ／Ａ変換器１２を介してアナログ基準電位
V_o+1として比較器１１に出力するとともに、該
CPU１４に入力した前記END信号、並びに内蔵
のタイマに設定された所定時間により、被処理物
１の処理状態が検知できる構成となつている。

次にかかる装置を用いてこの発明を実施する場
合の具体的な手順を第６図ないし第８図に示すフ
ローチヤートに基づいて説明する。

まず初めに図示しない入力装置を用いて複数の
基準レベル値（処理状態を検知するための目安と
なるレベル値）E₁〜E₃と検出時間T₁、T₂とを設
定する（ステツプ、）。この場合の基準レベ
ル値E₁〜E₃並びに検出時間T₁、T₂は実験等によ
つて適宜に選定されるべきものであるが、この発
明では、エツチング処理が進むにつれて、その処
理状態の検知精度を上げるために、 E₁＞E₂＞E₃ T₁＞T₂ に設定されている。

かかる設定がすむと、次に処理前の被処理物１
に対応する固有の透過光量を測定し、その時の検
出レベルV₁′をCPU１４のメモリに記憶する（ス
テツプ）。次にエツチング処理を開始し（ステ
ツプ）、同時にタイマを作動させる。（ステツプ
）。このタイマの設定時間T₁は、例えば第２図
に示すように各透過光量特性がほぼ安定する時間
T₁に選定することが好ましい。

尚、このタイマは、適宜なカウンタで構成する
ようにしても良い。

次にCPU１４の内蔵メモリに記憶されている
基準レベル値E₁を用いてV₂′＝V₁′−E₁なる演算
を行ない、該演算値を基準電圧（目標レベル）と
してＤ／Ａ変換器１２を介して比較器１１の一方
の端子に入力する（ステツプ）。

このとき、エツチング処理の開始によりスピン
ナーヘツド部は定速回転されているので、投光用
フアイバー６から照射される光源８′からの光ビ
ームは、第３図に示すアームＢによつて1/4回転
毎に周期的に遮断され、その結果光電変換素子８
からの出力信号の検出レベルは、第９図に示すよ
うに周期的に変化する。尚、この第９図において
V₀はアームＢによつて照射光ビームが遮断され
た時の光電変換素子８からの出力信号の検出レベ
ルであり、またV₁はエツチング処理前に被処理
物１の透過光ビームを受けた時の光電変換素子８
からの出力信号の検出レベルである。そして被処
理物１に対するエツチング処理が進むにつれ、該
被処理物１に照射した光ビームの透過光量が漸増
し、その結果光電変換素子８からは第９図に示す
ようなパルス信号が出力される。これは被処理物
１に施されたマスクパターン、即ち、フオトレジ
ストが残つた部分と、レジストが除去された部分
とに応じた間隔で出力されるものである。

次にCPU１４は、制御プログラムに基づいて
前記ラツチ回路１３にラツチされるEND信号を
計数するための初期値として、例えば「３」を内
蔵レジスタに設定し（ステツプ）、続いて該
END信号の有無を繰り返しチエツクする（ステ
ツプ）。そして、エツチング処理が進行し、光
電変換素子８から出力されるパルス信号のレベル
が第９図に示すように目標レベルV₂′＝V₁′−E₁
の信号レベルを越えると、比較器１１からは判別
信号Epが出力され、これがラツチ回路１３にラ
ツチされて前記END信号としてCPU１４に入力
される。CPU１４はこのEND信号を検知すると、
次のステツプで前記CPU１４内のレジストに
設定された初期値「３」を「１」だけ減少し、続
いてラツチ回路１３は、CPU１４からの指令に
応じてリセツトされる（ステツプ）。次に前記
レジスタの内容が「０」になつたか否かをチエツ
クし（ステツプ）、「０」でなければ、再びステ
ツプに戻つてEND信号の有無をチエツクする。
一方、前記レジスタの内容が「０」になつておれ
ば、第１回目の目標レベルV₂′を完全に越えたこ
とを示すＥフラツグをCPU１４が所定のレジス
タに立てる（ステツプ）。この場合、出力パル
ス信号は連続して目標レベルを越えることが望ま
しい。続くステツプでＴフラツグが立つている
か否かをチエツクする。このＴフラツグは、前記
タイマがストツプした時に割込み処理によつて
CPU１４がセツトするもので（ステツプ）、こ
のときCPU１４は、Ｅフラツグが立つているか
否かを併せてチエツクし（ステツプ）、Ｅフラ
ツグが立つていれば今までの処理を無視して後述
のステツプにジヤンプし、また、Ｅフラツグが
立つていなければステツプの処理に移行する。
同様に前記ステツプにおけるチエツクの結果、
Ｔフラツグが立つていなければ後述のステツプ
にジヤンプし、またＴフラツグが立つていれば続
くステツプの処理に移行する。即ち、第２図ホ
に示すように、被処理物１に対する検出レベルが
T₁間を経過する前に第１回目の目標レベルV₂′を
越えた場合には、ステツプにジヤンプして、第
２図に示すように、より狭い基準レベルE₃で透
過光量に対応した検出レベルの変化をチエツク
し、また第２図ヘのように検出レベルがT₁時間
を経過しても第１回目の目標レベルV₂′を越えな
い場合には、上記基準レベルを段階的に小さくし
て（E₂→E₃）、透過光量に対応した検出レベルの
変化をチエツクするのである。これによりエツチ
ング処理進行速度に応じたきめ細かな処理状態の
検知が可能になる。

第７図のフローチヤートに戻つて、ステツプ
におけるチエツクの結果、Ｔフラツグが立つてお
れば、次の目標レベルV₂″としてV₂″＝V₂′−E₂の
演算をCPU１４が行ない、該演算値をＤ／Ａ変
換器１２を介して比較器１１に入力する（ステツ
プ）。続いて、前述のステツプからステツプ
までの処理と同様な処理を経て、第８図に示す
ステツプに移行する。このステツプでは次の
目標レベルV₂としてV₂＝V₂″−E₂の演算を
CPU１４が行ない、該演算値を前記ステツプ
と同様にＤ／Ａ変換器１２を介して比較器１１に
入力する。しかる後、END信号を計数するため
の初期値としてたとえば「３」がCPU１４のレ
ジスタに設定され（ステツプ〓〓）、続いてタイマ
ーが作動せしめられる（ステツプ）。これは、
以後の被処理物１の透過光量に対する検出レベル
の変化を第２図に示すように、T₂という検出時
間を限つて処理状態を検知して行くためである。

次にCPU１４は、ラツチ回路１３における
END信号の有無をチエツクし（ステツプ〓〓）、
END信号が出力されておれば、ステツプ〓〓から
ステツプ〓〓において前記ステツプからステツプ
までの処理と同様な処理が実行される。そし
て、ステツプ〓〓におけるチエツクの結果、レジス
タに設定された内容が「０」になつておれば、前
記タイマをリセツトして、再びステツプ処理に
戻る。そして、この時には次の目標レベルV₂
′′′′としてV₂′′′′＝V₂−E₃がCPU１４で演算
され
該演算値が比較器１１に入力される。

また、ステツプ〓〓におけるチエツクの結果、
END信号がラツチ回路１３にラツチされていな
ければ、次のステツプ〓〓でタイムオーバーである
か否かがチエツクされ、タイムオーバーでなけれ
ばステツプ〓〓に戻つて、END信号の有無をチエ
ツクする。

かかる如くして、被処理物１に対する透過光量
がほとんど変化しなくなるまで、換言すれば比較
器１１からの判別信号Epに応動してラツチ回路
１３にラツチされるEND信号が出力されなくな
るまで、前記した基準値を、順次下位レベルのも
のに更新しながら前記ステツプからステツプ〓〓
までの各処理を繰り返し実行する。

そして、ステツプ〓〓におけるチエツクの結果、
タイマーの動作時間が前述の検出時間T₂をオー
バしていれば、エツチング処理は終了したと見な
すことができるので、この時点をもつて処理の終
点として（ステツプ）、続くステツプでエツ
チング処理を停止させる。

尚、上記した実施例では、被処理物の透過光量
の変化状態からエツチング処理等の表面処理の終
点を検出する場合について記述したが、かかる透
過光量の変化ではなく、被処理物に対する反射光
量の変化から、上記したような表面処理の終点を
検出することも可能である。

また、上記した実施例では、被処理物の表面処
理をエツチング処理として説明したが、本発明に
係る方法は、例えば基板等の現像処理における終
点の検出にも適用することができる。

さらに、上記した実施例においては、CPU１
４で演算される新たな目標レベルは該目標レベル
から基準レベル値E₂もしくはE₃を選択して減算
することにより作成していたが、本発明に係る方
法はかかる目標レベルの作成方法に限定されるも
のではなく、例えば表面処理中に出力される、第
９図に示す如きパルス信号レベルをCPU１４で
検知し、該パルス信号レベルのうちの最小レベル
から基準レベル値E₂もしくはE₃を減算して新た
な目標レベルとすることも可能であり、その場合
には目標レベルの設定が非常に効率良く行えると
いう利点がある。すなわち、上記した実施例では
目標レベルを越えたパルス数を検知しているだけ
で、そのレベルまでは検知していないため、当該
パルス信号のレベルが次に設定すべき目標レベル
を既に越えているのか否かがチエツクされず、次
に設定すべき目標レベルを当該パルス信号のレベ
ルが既に越えている場合にはかかる目標レベルを
設定しても意味がないことになる。したがつて、
新たな目標レベルを設定するに際し、直前の目標
レベルを越えたパルス信号の最小レベルから基準
レベル値E₂もしくはE₃を減算して次の新たな目
標レベルを設定する方法のほうがより実用的であ
ると云える。

また、上記した本発明に係る方法において、被
処理物の透過もしくは反射光量に応じて出力され
るパルス信号レベルを、ヘツド部２のアームＢで
分割された区域（本発明の実施例の場合は４個）
ごとに平均化し、それら平均化されたパルス信号
が、例えば連続して４回所定の目標レベルを越え
た時には新たに所要の目標レベルを設定し、かか
る目標レベルの設定を必要に応じて繰り返した
後、所定時間内に例えば連続して４回、当該目標
レベルを越えなくなつた時、その時点をもつて表
面処理の終点となすこともできる。

(ヘ) 発明の効果 以上説明したように、この発明は、被処理物に
対する透過光量を光電変換素子で連続的に検出
し、当該検出レベルの変化から該被処理物の表面
処理状態を検知する方法において、前記検出レベ
ルが所定時間内に所定の目標レベルを越えたか否
かを検知し、変化したときは、順次当該目標レベ
ルを細かく設定して、繰り返し検出レベルの変化
を検知し、検出レベルが所定時間内に所定の目標
レベルを越えなくなつたことが検知されたとき
は、当該時点をもつて表面処理の終点としている
ため、表面処理の当初において、初期の目標レベ
ルを大きく設定しておけば、表面処理の透過光量
特性が当初においていかに変化しても、かかる変
化には捉われず、適確に処理状態を検知すること
ができる。また、表面処理が進行するに連れ、よ
り細かな目標レベルを設定して検出レベルを検知
するので、表面処理の終点検出精度をさらに向上
させることができる。また、表面処理開始時から
所定時間経過時までの検出レベルの変化量の多少
に応じて、以後所定される目標レベルの大きさを
変えるように構成されているため、表面処理の進
行速度に応じた適切な検知を行うこともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、各種の被処理物に対する透過光量の
変化特性を示す特性曲線図、第２図は、同じく透
過光量の変化特性を表わした特性曲線図、第３図
は、この発明の実施に使用する装置の例のスピン
ナーヘツド部の平面図、第４図は同じくスピンナ
ーヘツド部の平面図、第５図は、上記装置の全体
概略構成説明図、第６図、第７図、第８図は、こ
の発明の一実施例を示したフローチヤート、第９
図は光電変換素子が出力する検出信号の波形特性
線図である。 被処理物……１、光電変換素子……８。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被処理物に対する透過もしくは反射光量を検
   出し、該検出レベルの変化によつて被処理物の表
   面処理状態を検知する方法において、表面処理開
   始から所定の検出時間経過後、所定の目標レベル
   を越えた時点で所要の目標レベルを繰返し設定
   し、当該目標レベルを所定の時間内に越えなくな
   つた時、当該表面処理の終点となすようにしたこ
   とを特徴とする、表面処理方法。 ２ 表面処理開始から所定の時間経過後の検出レ
   ベルの状態を検知し、該検出レベルの状態に応じ
   て次に設定すべき目標レベルを選択し得るように
   した、特許請求の範囲第１項記載の、表面処理方
   法。 ３ 繰返し設定される目標レベルが一定である、
   特許請求の範囲第１項記載の、表面処理方法。 ４ 繰返し設定される目標レベルが、被処理物か
   らの透過もしくは反射光量に応じてその都度演算
   される、特許請求の範囲第１項記載の、平面処理
   方法。 ５ 被処理物に対する表面処理がエツチング処理
   である、特許請求の範囲第１項乃至第４項のいず
   れかに記載の、表面処理方法。 ６ 被処理物に対する表面処理が現像処理であ
   る、特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか
   に記載の、表面処理方法。