JPS6240701B2 - - 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、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の下に難溶性の酸化膜
が存在するような場合には、エツチング処理の真
の終点に到る前に、上記の一時停滞をもつてエツ
チング処理の終点と見看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
は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
着方法が一般的であるが、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桟方式
のものが知られている。かかる簡易型の固定保持
桟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桟が、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
難かしくなる。

(ハ) 発明の目的 この発明は、かかる従来方法における不都合を
解決すべく考えられたもので、前記簡易型の固定
保持桟を用いた場合でも、或は、エツチングの進
行度合に前記した如き一時的な停滞が生じる場合
でも、さらに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、上記目的を達成するために次のよ
うな技術的手段を講じたもので、その要旨とする
ところは、被処理物に対する透過光量を光電変換
素子で検出して、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、段階的に設定される所定
の目標レベルを所定時間内に越えたか否かを各段
階ごとに検知するもので、或る段階での所定の目
標レベルを越えた場合には、当該目標レベルに所
定レベルを加えたレベルを次なる段階の新たな目
標レベルとして設定し、再び検出レベルが所定時
間内に当該新なる目標レベルを越えたか否かを検
知し、検出レベルが所定時間内に所定の目標レベ
ルを越えなかつた場合に、当該時点をもつて処理
の終点とすることを特徴とするものである。換言
すれば、検出レベルが所定時間内に所定レベル幅
変化したか否かを検知し、変化すれば、さらに検
出レベルが次なる所定レベル幅を所定時間内に変
化したか否かを検知し、こうして所定時間内とい
う制限の下で検出レベルの所定幅の変化を順次検
知して、もはや検出レベルが次なる所定レベル幅
を越えることができなくなれば、その時点をもつ
て処理の終点とするものである。このように、こ
の発明は、被処理物に対する処理状態を、段階的
に設定される目標レベルと処理時間とにより検知
しているため、適確に処理の終点を検出すること
ができるのである。したがつて例えば、第１図に
示すように、被処理物に対する透過光量特性がイ
〜ニの各線図に示すように様々に変化する場合で
も、表面処理の正確な終点検出ができるのであ
る。

(ホ) 発明の実施例 第３図、第４図は、この発明の実施に使用する
固定保持桟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４方に等距離延びるアームＢ
と、各アームＢの先端部に形成された。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、板状の被処理物１の
上下面に対向配設された、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の一端を保持するホルダー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し、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ロウアクテイブに構
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Ｅ_Pを出力するよう構成されてい
る。また、その判別信号Ｅ_Pは、ラツチ回路１３
に所定時間保持された後、後述するEND信号と
してCPU１４入力される。CPU１４は、内蔵の
メモリ（図示せず）にあらかじめ設定された所定
レベル値Ｅを読出してV₂＝V₁−Ｅに相当する演
算を行ない、これを前記した如く、Ｄ／Ａ変換器
１２を介し、アナログ基準電圧V₂として、比較
器１１に出力する一方、入力された前記END信
号、制御プログラム並びにタイマー等により、被
処理物１の処理の終点が検知できる構成となつて
いる。

次に、かかる構成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６、第７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
CPU１４のメモリ装置に前記した最初の目標レ
ベル値となるべき所定のレベル値Ｅと検出時間Ｔ
_Eとを設定する（ステツプＡ，Ｂ）。この場合の所
定レベル値Ｅ並びに検出時間Ｔ_Eは、実験等によ
つてあらかじめ適宜に選定されるべきものである
が、例えば第１図ハに示すように被処理物１に対
する透過光量が処理進行中に一時停滞するような
場合には、当該停滞時間Ｔ_Dよりも長くなければ
ならない。

入力装置によるかかる設定が終了すると、次に
被処理物１の、処理前におけ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
モリ装置に記憶する（ステツプＣ）。次にCPU１
４は、設定された所定のレベル値Ｅを用いて、
V₂₁＝V₁′−Ｅなる演算を行ない、該演算値を検出
レベルを、到達すべき目標レベルとしてＤ／Ａ変
換器１２を介して比較器１１に入力する（ステツ
プＤ）。次に被処理物１に対する表面処理、例え
ばエツチング処理を開始する（ステツプＥ）。こ
の場合、スピンナーヘツド部２は、定速回転され
ているので、投光フアイバー６から照射される光
ビームは、ヘツド部２を構成するアームＢによつ
て1/4回転毎に遮断され、その結果光電変換素子
８から出力される検出レベルは、第２図に示すよ
うにV₀とV₁′との間で周期的に変化する。尚、こ
の図において、V₀は、前記アームＢが投光フア
イバー６からの照射光を遮断した時に出力される
光電変換素子８の検出レベルであり、また、
V₁′は、投光フアイバー６から光ビームがエツチ
ング処理する前に被処理物１を透過した時に出力
される光電変換素子８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
連れ、当該被処理物１に対する透過光量が漸増
し、その結果、第２図に示すようなパルス信号が
検出される。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、プログラムからの指令に基
づいて前記ラツチ回路１３からのEND信号を計
数するための初期値としては、例えば「３」を内
蔵のレジストにセツトし（ステツプＦ）、続いて
上記END信号の有無を繰り返しチエツクする
（ステツプＧ）。そして、エツチング処理が進行
し、パルス信号のレベルが第２図に示すように、
V₂₁＝V₁′−Ｅの値を越えると、比較器１１からは
判別信号Ｅ_Pが出力され、これがラツチ回路１３
にいつたんラツチされた後、END信号として
CPU１４に入力される。CPU１４は、このEND
信号が入力された事を検知すると、次のステツプ
Ｈで、前記レジスタの内容を１だけ減少させ、続
いて前記ラツチ回路１３をリセツトする（ステツ
プ）。これにより、ラツチ回路１３からCPU１
４へのEND信号の入力は停止される。次に、前
記CPU１４内のレジスタの内容が０になつたか
否かをチエツクし（ステツプＪ）、０になつてい
なければ、再びステツプＧに戻つて、前記END
信号の有無をチエツクする。また、前記レジスタ
の内容が０になつておれば、次なる目標レベル
V₂₂として、V₂₂＝V₂₁−Ｅの演算を行ない、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Ｋ）。続いて、前記ステツプＦ
と同様に、END信号を計数するための初期値と
して例えば「３」がセツトされ（ステツプＬ）、
続くステツプＭでタイマーが所定の時間Ｔ_Eにセ
ツトされる。これは、以後の透過光量の変化を、
前述した検出時間Ｔ_Eという時間を限つて検知し
て行くためである。これにより、被処理物１に対
する透過光量が第１図ロに示すように変化する場
合でも、本発明に係る方法のように、検出時間Ｔ
_Eを一時停滞時間Ｔ_Dよりも長く設定しておくこと
により、誤つてエツチング処理の終点を検出する
ことがなくなり、任意の透過光量特性を有する被
処理物１の場合でも処理の終点を正確に検出する
ことができる。

次にCPU１４は、前記ステツプＧと同様に、
END信号の有無をチエツクし（ステツプＮ）、そ
の結果、END信号がラツチ回路１３にラツチさ
れておれば前記ステツプＨ，Ｉ，Ｊと同一の処理
を実行する（ステツプＯ，Ｐ，Ｑ）。そして、ス
テツプＱにおけるチエツクの結果、レジスタの内
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Ｋの処理に戻る。そして、この
時には、次の目標レベルとして、V₂₃＝V₂₂−Ｅを
演算し、これを前記と同様に次なる目標レベル値
として比較器１１に入力する。

また、ステツプＮ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Ｓでタイムオーバであるか
否かをチエツクし、タイムオーバでなければ再び
ステツプＮに戻つて、上記のチエツクを繰り返
す。

こうして、比較器１１からの判別信号Ｅ_Pに応
動して出力されるラツチ回路１３のEND信号が
もはや出力されなくなるまで、前述した目標レベ
ルを次々と更新しながら（V₂₁→V₂₂→V₂₃→……
→Ｖ_2o）、上記各ステツプＫ〜Ｒに対応する処理
を繰り返し実行する。

そして、ステツプＳにおけるチエツクの結果、
タイマーの動作時間が前記の検出時間Ｔ_Eをオー
バーしていれば、エツチング処理等は、一応終了
したものと見看すことができるので、この時点を
もつて処理の終点とし（ステツプＴ）、続くステ
ツプＵでエツチング処理等を停止させる。

尚、被処理物の透過光量特性が第１図に示すよ
うに様々に変化する各種の被処理物に対して、こ
の発明方法を適用するには、前記ステツプＭの開
始時期を各透過光量特性に合せてずらせることに
より、対処することができる。また、この実施例
では、各段階における目標レベル値を演算するた
めに必要なレベル値Ｅとして、一定値を設定する
場合について記載したが、これに限定されるもの
ではなく、例えば、E₁≧E₂≧E₃≧E₄≧E₅……≧
Ｅ_oといつた各種のレベル値を設定し、これら
を、被処理物の種類や、透過光量特性等により、
種々選択して使用しても良い。

また、前記した実施例では、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。

また、前記した実施例では、検出時間Ｔ_Eの制
限下で、段階的に設定される所定の目標レベルを
越えたか否かを確認することにより表面処理の終
点を検出するようにしているが、さらに別法とし
て、例えば通常のフオトマスクに対するエツチン
グ開始から終了までの時間をあらかじめ実験的に
求めておき、当該時間に検出時間Ｔ_Eを加算した
時間が経過しても検出レベルが所定の目標レベル
を越えない時点をもつてエツチング処理の終点と
するようにすることもできる。

(ヘ) 発明の効果 以上説明したように、この発明は、検出レベル
が所定時間内において所定レベル幅変化したか否
かを検知し、変化すれば、さらに検出レベルが次
なる所定レベル幅を所定時間内において変化した
か否かを検知すると云つたように所定時間内とい
う制限の下で検出レベルの所定幅の変化を段階的
に順次検知し、もはや検出レベルが次なる所定レ
ベル幅を所定時間内に越えることができなくなる
まで繰り返し、その時点をもつて、処理の終点と
しているため、被処理物に対する表面処理物の終
点を非常に正確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、各種の被処理物に対する透過光量の
変化特性を表わした特性曲線図、第２図は、光電
変換素子が出力する検出信号の波形を示す図、第
３図は、この発明方法の実施に使用する装置の特
に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側断面図、第５図は、上
記装置の全体の概略構成説明図、第６図、第７図
は、この発明の一実施例を示したフローチヤート
である。 被処理物……１、光電変換素子……８、目標レ
ベル……V₂₁，V₂₂，V₂₃、所定レベル……Ｅ、所
定時間……Ｔ_E。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被処理物に対する透過光量を検出して、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、
   段階的に設定される所定の目標レベルを所定時間
   内において越えたか否かを各段階ごとに順次検知
   し、前記検出レベルが所定時間内にその段階にお
   ける目標レベルを越えない場合に、当該時点をも
   つて処理の終点とすることを特徴とする表面処理
   方法。 ２ 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項記載の表面処理方
   法。 ３ 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項記載の表面処理方法。