JPH0142628B2

JPH0142628B2 -

Info

Publication number: JPH0142628B2
Application number: JP18803583A
Authority: JP
Inventors: Nobutoshi Ookami; Masaru Kitagawa; Hisao Nishizawa; Masakazu Saida
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1983-10-06
Filing date: 1983-10-06
Publication date: 1989-09-13
Also published as: JPS6079728A

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野この発明は、たとえばフオトマスクの製造工程
におけるエツチング処理などによる基板の表面処
理時の処理状態を検知し、その処理の終点を正確
に検出する方法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、金属を表面に薄く蒸着したガラス等の基板に
フオトレジストを塗布し、この基板上にフオトレ
ジスト膜を形成する工程、このフオトレジスト膜
に所定のマスクパターンを焼付け、しかる後所定
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、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などを経て作成
される。かかるフオトマスクの作成工程のうち、
とくにエツチングの工程では高精度な処理が要求
されるところから、その処理の終点の正確な制御
が必要となる。そのため、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。たとえば、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、この区域における光透過率を測定
し、その測定結果からエツチング処理の終点を検
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処
理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点位で平均化し、その平均値がゼロに近づくの
を検知してエツチング処理の終点を求める方法が
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、たとえば、蒸着された金属
薄膜上にエツチング処理液に対し難溶性の酸化膜
があるような場合には、エツチング処理の真の終
点に到る前に、前記一時停滞をもつてエツチング
処理の終点と看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、蒸着される金属の種類やこの金属の酸化
膜の有無、あるいはガラス基板の材質、厚さなど
により様々に変化するので、前記のような平均化
処理では、エツチング処理の終点を正確に検出す
ることができない難点がある。

一方、表面処理を行う回転処理装置（スピンナ
ー）にガラス基板などを保持させる手段として
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
基板などの四隅を固定保持する簡易形の固定保持
アーム方式のものが知られている。

この簡易形の固定保持アーム方式のスピンナー
ヘツドを使用する場合には、ガラス基板などの四
隅を保持するためのアームが、この基板などに対
する透過光量を検出するための光束を断続的にし
や断してしまうので、前記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さら
に困難となる。

また、本願出願人は、本願以前にも特公昭62−
40701号、特開昭59−215727号として本願と同様
な表面処理の終点検出方法を出願しているが、い
ずれの方法も、被処理板状体を透過（もしくは反
射）した光ビームを光電変換して得た検出信号の
レベルが所定の目標レベルを所定時間内に越えた
か否かを検知し、越えた場合には新たな目標レベ
ルを繰返し設定し、最終的に設定された目標レベ
ルを所定時間経過後も越えなくなつた時、当該時
点を表面処理の終点となす方法であつた。

しかしながらこれらの方法では、被処理板状体
が全面にわたつて均一に表面処理が進行している
か否かをチエツクすることができないため、被処
理板状体の一部のみで表面処理が進行した場合で
も誤つて表面処理の終点と検知してしまう難点が
あつた。

(ハ) 発明の目的この発明は、前記した従来方法における不都合
および本願出願人が既に出願した発明における難
点を解決すべくなされたもので、前記簡易形の固
定保持アーム方式のスピンナーヘツドを用いた場
合でも、あるい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、エツチング処理などの
表面処理の終点をきわめて正確に検出することが
できる新たな方法を提供することを目的とする。

(ニ) 発明の構成この発明は、たとえば第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、フオト
マスク等の各被処理板状体の透過光量特性は様々
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
処理板状体に対する透過光量を光電変換素子で検
出し、この検出レベルの変化から前記被処理板状
体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所
定回数連続して越えたか否かを検知し、越えたと
きには、つぎの新たな目標レベルを設定して、検
出レベルがこの新たに設定された所定の目標レベ
ルを所定時間内に越えたか否かを繰返し検知し、
検出レベルが所定時間内に所定の目標レベルを所
定回数連続して越えなくなつたことが検知された
ときは、この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。あわせて、この発
明では、処理開始当初において初期の目標レベル
を比較的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
ベルを所定の回数連続して越えなくなつたことが
検知されたとき、この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２図および第３図は、この発明の実施に使用
する固定保持アーム方式のスピンナーヘツド部の
概略構成を示すもので、第２図は前記ヘツド部の
平面図を示し、第３図はその−線断面を矢印
方向にみた側断面図である。

これらの図面において、被処理板状体１はガラ
ス基板、あるいはシリコンなどの半導体基板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、乾燥させてフオトレジスト膜を形成
し、ついで、このフオトレジスト膜に所定のパタ
ーンを焼付、現像したものである。ヘツド部はス
ピンドルSPに同軸状に結合された中央部Ｃと、
この中央部Ｃから水平面内において等角度間隔に
て放射状に配置されたアーム２と、各アーム２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
処理板状体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。

また、前記スピンドルSPには、第４図に一例
を示す如く、アーム２と同数の切欠き部１８を備
えた円板１７が固設されており、該円板１７の切
欠き部１８を検出するためフオトセンサ１６が当
該円板１７と対向して付設されている。

光量検出部Ｓは、アーム２の基板載置用ピン４
上に水平に載置された被処理板状体１の上下面に
対向して配設され、その一端が受光素子８と発光
素子８′にそれぞれ接続される受光用フアイバー
５と投光用光フアイバー６、ならびにこれら光フ
アイバー５，６の受光端部、投光端部をそれぞれ
保持するようにしたホルダー７とから構成されて
おり、被処理板状体１に対する透過光量を検出す
るようにされている。なお、これら光フアイバー
５および６の受光端部および投光端部は、噴射ノ
ズル（図示せず）からのエツチング処理液が付着
しないように保持しておくことが必要である。さ
らには、投光用フアイバー６を省略し、発光素子
８′を直接受光用フアイバー５の受光端部に対向
させて設けるようにしてもよい。

第５図は、この発明にかかる方法を実施するた
めの装置全体の概略構成図である。同図中８は、
前記受光用光フアイバー５によつて伝導された透
過光を、その光量に対応した電気量（電圧）に変
換する光電変換素子であり、９はこの光電変換素
子８の出力を増幅する増幅器であり、この増幅器
９によつて増幅された出力信号はＡ／Ｄ変換器１
０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を介して中央演算処理装置
（CPU）１４からの出力信号が基準電圧として入
力され、前記増幅器９からの出力信号がこの基準
電圧以上になると、比較器１１からはパルス状の
判別信号Epが出力されるよう構成されている。
そして比較器１１から出力された判別信号Epは、
カウンタ回路１３に入力され、後述する如くに処
理された後、該カウンタ回路１３からEND信号
としてCPU１４に入力される。

CPU１４は検出された透過光量レベルに応じ
て内蔵のメモリに予め設定された後述する所定の
基準レベル値E₁，E₂（E₁＞E₂）を選択し、たとえ
ばV_o1＝V_(o-1)1＋E₁（ｎ＝２、３、…）に相当す
る演算を行ない、この演算値を前記Ｄ／Ａ変換器
１２を介してアナログ基準電圧（目標レベル）
V_o1として比較器１１に設定するとともに、CPU
１４に入力した前記END信号ならびに内蔵のタ
イマーにあらかじめ設定された所定時間により、
被処理板状体１の処理状態が検知できる構成とな
つている。

前記したカウンタ回路１３は、たとえば第６図
に示す如くアンドゲート１３１、フリツプフロツ
プＦ／Ｆ回路１３２、カウンタ１３３から構成す
ることができ、このカウンタ回路１３におけるア
ンドゲート１３１の一方の端子には、第７図ａに
示す如く比較回路１１で目標レベル（点線にて図
示）と比較され、当該目標レベルを越えた検出信
号のみが、第７図ｂに示す如き判別信号Epとし
て入力される。この判別信号Epはフオトセンサ
１６からのゲート信号＜第７図ｃ＞でアンドゲー
ト１３１が開かれている間のみ、このアンドゲー
ト１３１から第７図ｄに示す如きパルス状の信号
として出力される。このアンドゲート１３１から
の出力は、つぎにＦ／Ｆ回路１３２を「１」にセ
ツトし＜Ｆ／Ｆ回路１３２はゲート信号の立下り
でリセツトされる＞、第７図ｅの如きパルス信号
がＦ／Ｆ回路１３２から出力され、これらのパル
ス信号は、つぎにカウンタ１３３でカウントさ
れ、カウント数があらかじめ設定された数、たと
えば４になつたとき、カウンタ１３３は第７図ｆ
に示す如きEND信号を出力する。なおこのカウ
ンタ１３３は、スピンナーヘツドの１回転分に相
当するパルス信号によつてリセツトされるよう構
成される。

つぎにこの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８図および第９図に示した
フローチヤートを参照して説明する。

まず初めに、図示されていない入力装置を用い
て複数の基準レベル値（エツチング処理状態を検
知するための目安となるレベル値）E₁、E₂と検
出時間T₁，T₂とをCPU１４の内部メモリに設定
する（ステツプ、）。

この場合の基準レベルE₁，E₂ならびに検出時
間T₁，T₂は、実験などによつて適宜決定される
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に設定されている。

この設定がすむと、つぎに処理前の被処理板状
体１に対する固有の透過光量を測定し、そのとき
の検出信号レベルV₁′（＝V₁₁）をCPU１４の内部
メモリに記憶させる（ステツプ）。

ついてエツチング処理を開始し（ステツプ）、
同時にタイマーを作動させる（ステツプ）。

このタイマーの設定時間T₁は被処理板状体１
の表面のエツチングによつて透過光量の変化があ
らわれ始める時間に選定することが好ましい。

なお、このタイマーはカウンタで構成し、所要
のパルス信号をカウントすることにより、処理時
間を制御するようにしてもよい。

初期設定時間T₁が経過すると、CPU１４は、
その内部メモリに記憶されている第１の基準レベ
ル値E₁を用いてV₂₁＝V₁₁−E₁なる演算を行ない、
この演算値を基準電圧（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）。またタイマーT₂をセツ
トする（ステツプ）。

ステツプでエツチング処理が開始されると、
スピンナーヘツド部は前記したように一定の回転
速度で回転しているので、第５図において、発光
素子８′から投光用フアイバー６をへて被処理板
状体１に照射される光束は第２図に示す４本のア
ーム２によつて1/4回転毎にしや断され、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１０図に示すように変化する。なおこの第
１０図においてV₀はアーム２によつて照射光束
がしや断されたときの光電変換素子８からの出力
信号の検出レベルであり、またV₁′（＝V₁₁）は、
エツチング処理前の被処理板状体１の透過光量に
相当する検出レベルである。そして被処理板状体
１に対するエツチング処理が進むにつれ、被処理
板状体１に照射された光束の透過光量が漸増し、
光電変換素子８からは第１０図に示すようなパル
ス信号が出力される。これは被処理板状体１に施
されたマスクパターン、すなわちフオトレジスト
が残つた部分と、レジストが除去された部分とに
応じて出力される多数のクロツクパルス状の信号
のうち、エツチングの進行する部分からの信号の
みを模式的に示している。

タイマーが設定時間T₁を越えた時点で比較器
１１において検出信号レベルと目標レベルV₂₁と
を比較し、検出信号レベルが目標レベルV₂₁を越
えたか否かがチエツクされ、目標レベルV₂₁を越
えておれば、比較器１１より判別信号Epをカウ
ンタ回路１３に出力する。このカウンタ回路１３
では、前記した如く、判別信号Epによつてたと
えばアームで区分された領域ごとにＦ／Ｆ回路１
３２がセツトされてパルス信号が作成され、この
パルス信号がカウンタ１３３にたとえば４回連続
して入力されたときには、カウンタ回路１３は
CPU１４にEND信号を出力する（ステツプ）。
これは被処理板状体１がスピンナーヘツドのアー
ム２によつて区分されるそれぞれの領域すべてに
同程度に処理が進行していることを確認するため
である。そのときの時間ｔが設定時間T₂よりも
短い場合、CPU１４は第１目標レベルをV₃₁＝
V₂₁＋E₁に再設定する。そして同時にタイマーを
T₂に再設定する（ステツプ）。

このようにステツプ〜を繰返えし、新たな
目標レベルが設定されてからカウンタ回路１３の
カウンタ１３３でパルス信号＜第７図ｅ＞が、た
とえば連続して４回カウントされるまでに要する
時間ｔが、設定時間T₂よりも長くなつたとき、
ステツプからステツプに移る。そして第１目
標レベルから第２目標レベルV_o1＝V_(o-1)1＋E₂を
設定する（ステツプ）。ここにE₂は第１の基準
レベル値E₁に比べ格段に小さい第２の基準レベ
ル値である。

同時にタイマーにT₂を設定し、検出信号レベ
ルと目標レベルとを比較し、カウンタ回路１３の
Ｆ／Ｆ回路１３２からのパルス信号がたとえば連
続して４回カウンタ１３３によつてカウントされ
たとき、いいかえれば、アームによつて区分され
た被処理板状体の各領域の透過光量レベルに対応
した検出信号レベルが各領域についてすべて目標
レベルを越えたとき、カウンタ回路１３はEND
信号をCPU１４に出力し、このときの時間ｔが
設定時間T₂よりも短い場合には、ステツプか
らステツプにもどり再び新たな目標レベルを設
定する。

ステツプにおいて時間ｔが設定時間T₂より
も長い場合には、ステツプに移行し、その時点
を表面処理のエンドポイントとし、表面処理を停
止する。

ところで、実施例のフローチヤートにおいて
は、第２目標レベルV_o1＝V_(o-1)1＋E₂で表面処理
の終点を検出するようにしているが、必要に応じ
て第３目標レベル、第４目標レベル、…をさらに
設定するようにしてもよい。また第２図に示す被
処理板状体１を保持固定するアーム２の数は４本
であるが、これが３本である場合にはカウンタ回
路１３におけるEND信号発生条件はカウンタ１
３３が連続して３回Ｆ／Ｆ回路１３２からのパル
ス信号をカウントしたときとなる。

なお前記した実施例では、被処理板状体の透過
光量の変化状態から表面処理の終点を検出する場
合について説明したが、かかる透過光量の変化で
はなく、被処理板状体に対する反射光量の変化か
ら、前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。また前記した実施例では、被処
理板状体の表面処理をエツチング処理として説明
したが、この発明にかかる方法は、たとえば基板
など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。

(ヘ) 発明の効果以上説明したように、この発明は、被処理板状
体に対する透過光量もしくは反射光量を光電変換
素子で連続的に検出し、この検出レベルの変化か
ら被処理板状体の表面処理状態を検知する方法に
おいて、前記検出信号レベルが所定時間内に所定
の目標レベルを所定の回数、連続して越えたか否
かを検知し、越えたときには、つぎの目標レベル
を設定することにより、繰返えし検出信号レベル
の変化を検知し、検出信号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
れたときは前記目標レベルより細かい新たな目標
レベルを設定し、最終的にこの新たな目標レベル
を検出信号レベルが所定時間内に越えなくなつた
時点をもつて表面処理の終点としているため、た
とえば保持用アームによつて区分される被処理板
状体の各区分領域全ての検出信号レベルが目標レ
ベルを越えたか否かを正確に検知することができ
る。

すなわち、被処理板状体が固定保持アーム方式
の簡易形スピンナヘツドに保持されて表面処理が
なされる場合においても、検出信号レベルが所定
の目標レベルを所定の時間内に所定の回数連続し
て越えなくなつた時点をこの表面処理の終点とな
すようにされているから、被処理板状体のほぼ全
域にわたつてその処理の終点を検出することがで
きる。

またこの発明にかかる方法は、表面処理の当初
において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如何に変化
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。さらに、表面処理が進行
するにつれてより細かな目標レベルを設定して、
この目標レベルと検出信号レベルを比較するよう
にしているので、表面処理の終点検出精度を高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は各種の被処理板状体に対する透過光量
の、処理時間ｔの経過に伴う変化特性をあらわし
た特性曲線図、第２図は簡易形スピンナーヘツド
部の平面図、第３図はその−線断面を矢印方
向にみた側断面図、第４図はスピンナーヘツドに
設けられたゲート信号作成手段の一実施例を示す
平面図、第５図はこの発明にかかる方法の実施に
使用する装置例の要部の構成を示す説明図、第６
図および第７図は第５図のカウンタ回路の一実施
例を示すブロツク図およびタイミングチヤート、
第８図および第９図は第５図の実施例を説明する
ためのフローチヤート、第１０図は処理時間の経
過に伴なう検出信号レベルの一例を示す線図であ
る。１……被処理板状体（フオトマスク）、８……
光電変換素子、E₁……第１基準レベル値、E₂…
…第２基準レベル値、T₁，T₂……設定時間。

Claims

【特許請求の範囲】１表面処理される被処理板状体の所定部に光束
を照射し、その照射光束に対応する被処理板状体
の透過光量もしくは反射光量を検出し、この検出
信号レベルの変化によつてこの表面処理の終点を
検出するようにする表面処理方法において、前記
検出信号レベルが設定された所定の目標レベルを
所定時間内に所定回数連続して越えたか否かを段
階的に検知し、越えたときには、新たな所定の目
標レベルを設定し、前記検出信号レベルが所定時
間内にこの新たな所定の目標レベルを越えなくな
つた時点を、この表面処理の終点とすることを特
徴とする表面処理方法。２設定すべき目標レベルを表面処理の進行度合
に応じて選択し得るようにする特許請求の範囲第
１項記載の表面処理方法。３被処理板状体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項ないし第２項の
いずれかの項に記載の表面処理方法。４被処理板状体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項ないし第２項のいずれ
かの項に記載の表面処理方法。