JPS6079728A - 表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、たとえばフォ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をこ検出する方法昏こ
関するものである。

幹）従来技術 半導体の製造に使用されるフォトマスクは。

通常、金属を表面醤こ薄く蒸着したガラス等の基板にフ
ォトレジストを塗布し、この基板上にフォトレジスト膜
を形成する工程、このフォ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
とによってフォ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。かかるフォ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、フォトマ
スク面上の有効領域外昏こ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
えは、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をこ、前記−詩停滞をもってエツチ
ング処理の終点と有なされてしまう惧れがある。

また、金属薄膜を蒸着したカ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暑こ態
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１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
ッド部の真空チャッ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ッドを
使用する場合には、ガラス基診などの四隅を保持するた
めのアームが、こ９、＋１板などに対する透過光量を検
出するためＣ光束を断続的にしや断してしまうので、前
置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９本願出願人は２本願以前にも特願叶５８−８４７
４３　、特願昭５８−９２１７６として本願と同様な表
面処理の終点検出方法を出願し−１，・るが、いずれの
方法も、被処理板状体を透逼（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蚤こ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習過後も越えなくなった時
、当該時点を表面外”理の終点となす方法であった。

しかしながらこれら′の方法では、被処理板状体が全面
にわたって均一をこ表面処理が進行しているか否かをチ
ェッ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って表面処理の終点
と検知してしまう難点があった。

１　？う発明の目的 この発明は、前記した従来方法昏こ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
のスピンナーヘッドを用いた場合でも、あるいはいかな
る透過光九特性を有するフォトマスクであっても。

エン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。

、　に）発明の構成 この発明は、たとえは第１図の（イ）〜に）に示すよう
に、エツチング処理の当初においては。

フォ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Ｇこつれて、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
る透過光量な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
時間内をこ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
なくなったことが検知されたときは９，１の時点をもっ
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【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をこ左右されず
に、適確をこ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をこしたもので
、検出レベル力’　７９７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ったことが検知された
とき、この時点をもっ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ビンナーヘンド部の概略構成を示す
もので、第２図は前記ヘッド部の平面図を示し、第３図
はその■−１線断面を矢印方向沓こ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０の表面に金属
薄膜を蒸着し、その上面にフォトレジストを塗布、乾燥
させてフォトレジスト膜を形成し、ついで、このフォト
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。ヘッド部はスピンドル（ＳＰ）　Ｇこ同軸状に結合
された中央部０と、この中央部０から水平面内において
等角度間隔昏こて放射状に配設されたアーム（２）と、
各アーム（２）の先端部上面蚤こ形成された一対の基板
保持用ヒン（３）と、基板載置用ビン（４）とから構成
されており。

被処理板状体（１）は、基板載置用ビン（４）上に載置
され、その四隅を基板保持用ビン（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っている。

また、前記スピンドル（ＳＰ）　Ｇこは、第４図に一例
を示す如く、アーム（２）と同数の切欠き部０□□□を
備えた円板ｕ′７１が固設されており、該円板ｔ１７１
の切欠き部ｔｔ８１を検出するためフォトセンサＱｆ９
が当該円板（１７１と対向して付設されている。

光量検出部（印は、アーム（２）の基板載置用ビン（４
）上に水平を二装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光ファイバー
（５）と投光用光ファイバー（６１，ならびにこれら光
ファイ゛バー＋５１．　（６１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。なあ、これら光ファイバー（
５）および（６）の受光端部および投光端部は、噴射ノ
スル（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
用ファイバー（６）を省略し９発光素子（８′）を直接
受光用ファイバー（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
光ファイバー（５）によっ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）によって増幅された出力
信号はんΦ変換器０α昏こ入力されるとともに、比較器
ａυの一方の端子にも入力される。比較器０υの他方の
端子蚤こけ、　Ｄ／Ａ変換器（１２＋を介し【中央演算
処理装置ｔ　（ＣＰ　Ｕ　）　（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ＱＩＩから
はパルス状の判別信号（Ｅｐ）が出力されるように構成
されている。

そして比較器ｕ１１から出力された判別信号（Ｅｐ）は
、カウンタ回路（２）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＋１３１からＥＮＤ信号と
してＣＰＵ（１１に入力される。

ＣＰ　Ｕ　（１４１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Ｅｌ、Ｅ２　（′Ｅｔ　＞Ｅ２）を選択し、たと
えばＶｎｌ＝　Ｖ（ｎ−１）１　＋　Ｅｔ　（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ａｚを介してアナログ基準電圧（目標
レベル）Ｖｎ、として比較器０旧こ設定するとともに、
ＣＰＵ（１４１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裔こより、
被処理板状体（１）の処理状態が検知できる構成となっ
ている。

前記したカウンタ回路１１３］は、たとえば第６構成す
ることができ、このカウンタ回路１１３１　Ｇこおける
アンドグー）　（１３１）の一方の端子には。

第’１１（ａ）・こ示ず如く比較回路圓で目標レベル（
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）　Ｇこ示す如き判別信号（
Ｅｌ））として入力される。この判別信号（Ｅｐ）はフ
ォトセンサ０６）からのゲート信号く第７飄１（（り＞
でアンドグー）　（１３１）が開かれている間のみ、こ
のアンドグー）　（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Ｆ７１１−回路（１３
２）を「１」にセットしくし今回路（１３２）はゲート
信号の立下りでリセットされる〉、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になったとき、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、スピンナーヘッド（２）のｉｔｗ転分に相
当するパルス信号にまってリセッ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図および第一図に示したフローチャート
を参照して説明する。

まず初め・こ、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）Ｅｘ−Ｅｔと検出時間Ｔｔ、Ｔ＊
とをＣＰＵ圓の内部メモリに設定する（ステップ■、■
）。

この場合の基準レベル値Ｅ＊　＊　Ｅ！１ならびに検出
時間Ｔｘ−Ｔ鵞は、実験などによっ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＝　Ｅｌ：
＞Ｅｔ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）
ヲこ対する同右の透過光量を測定し。

そのときの検出信号レベルＶｌ′（＝　Ｖｔ　ｔ　）　
ヲＣＰ　Ｕ　（１４１の内部メモリをこ記１慈させる（
ステップ■）。

ついてエツチング処理を開始しくステップ■）、同時に
タイマーを作動させる（ステップ■）。

このタイマーの設定時間Ｔ、は被処理板状体ｆｉ＋の表
１１１１のエツチング昏こよって透過光量の変化があら
れ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・こしてもよい。

初期設定時間Ｔ１が経過すると、ＣＰＵ（１４１は。

その内部メモ９．　Ｇこ記憶されている第１の基準レベ
ル値Ｅ１を用いてＶ□”＝　Ｖｔ　ｔ　＋　Ｅ、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＋を介して比較器圓の一方の端子
に入力する（ステップ■）。またタイマーＴ２をセット
する（ステップ■）。

ステップ■でエツチング処理が開始されると、スピンナ
ーヘッド部（２）は前記したように一定の回転速度で同
転しているので、第５図において９発光素子（８′）か
ら投光用光ファイバー（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
よって％回転毎にしゃ断され、その結果光電髪換素子（
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Ｖｏはアーム
（２）によって照射光束がしゃ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Ｖ
ｓ’　（＝　Ｖｔｓ　）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
すようなパルス状信号が出力される。これは被処理板状
体（１）に施されたマスクパターン、すなわちフォトレ
ジストが残った部分と、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ッ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Ｔｓを越えた時点で比較器αυ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ェ
ックされ、目標レベルｖ２□を越えておれば、比較器ａ
υより判別信号Ｅｐをカウンタ回路＋１１に出力する。

このカウンタ回路＋１３１では、前記した如く９判別信
号（ＥＰ）によってたとえばアームで区分された領域ご
とに＆今回路（１３２）がセットされてパルス信′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ＣＰＵ（１４１にＥＮＤ信号を出力する（ステッ
プ■〕。これは被処理板状体（１）がスピンナーヘッド
のアーム（２）によって区分されるそれぞれの領域すべ
て昏こ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Ｔ、よりも短い場
合、ＣＰＵ（１４１は第１目標レベルをＶｓ　１　＝　
Ｖｎ　ｔ　＋　Ｅｌに再設足する。そして同時台こタイ
マーをＴ２に古設定する（ステップ［相］）。

このようにステップｃＤ−０を繰返えし、新たな目標レ
ベルが設定されてがらカウンタ回路（１３１のカウンタ
（１３３）でパルス信号く第７図（ｅ）〉が、たとえば
連続して４同カウントされるまでに要する時間ｔが、設
定時間Ｔ２よりも長くなったとき、ステップ［相］から
ステップ０・こ移る。そして第１目標レベルから第２目
標しゝルＶｎ１＝　Ｖ（ｎ−ＯＢ　＋　Ｅ、を設定する
（ステップ０）。ここにＥ２は第１の基準レベル値Ｅ１
・こ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（１３１のＦ／Ｆ回路
（１３２）からのパルス信号かたとえは連続して４同カ
ウンタ（１３３５によって力為光量しベルに対応した検
出信号レベルが各領域を二ついてすべて目標レベルを越
えたとき。

カウンタ回路ａ３はＥＮＤ信号をＣＰＵ（１４１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、ステップ０からステップ■にもどり再び新たな目標
レベルを設定する。

ステップ０昏こおいて時間ｔが設定時間Ｔ２よりも長い
場合には、ステップ０に移行し、その時点を表面処理の
エンドポイントとし１表面処理を停止する。

ところで、実施例のフローチャートをこおいては、第２
目標レベルＶｎｘ　＝　Ｖ（ｎ−ｔ）１　＋　Ｅｘで表
面処理の終点を検出するようをこしているが。

必要・こ応じて第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
をこはカウンタ回路ｌＩ四におけるＥＮＤ信号発生・条
件はカウンタ（１３３）が連続して３回Ｆ／Ｆ回路（１
３２）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、被処理板状体の表向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。

（へ）発明の詳細 な説明したように、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・こ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・こは、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ったことが検知されたときは
別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（ここの新たな目標レベルを検出信号レベルが所
定時間円台こ越えなくなった時点をもって表面処理の終
点としているため、たとえば保持用アームによって区分
される被処理板状体の各区分領域全ての検出４８号レベ
ルが目標レベルを越えたか否かと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
スピンナヘッ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ｊす１定の回数連続して越えなくなった時点を
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昏こわたってその処理の終点を検出
することができる。

またこの発明蚤こかかる方法は１表面処理の当初におい
て［４Ｐ、；ｉレベルを大きく設定しておけば９表面処
理の透過光量特性が当初をこおいて如何壷こ変化しても
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９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９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６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れした特性曲線図
、第２図は簡易形スピンナーヘッド部の平面図、第３図
はそのＩ−１線断面を矢印方向にみた側断面図、第４図
はスピンナーヘッ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図はこの発明をこかかる方
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
を示すブロック図およびタイミングチャート、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
ャート。 第１０図は処理時間の経過壷こ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（フォトマスク）（８）・・
・光電変換素子　Ｅｌ・・・第１基準レベル値Ｅ２・・
・第２基準レベル値　ＴＩ、Ｔ２・・・設定時間−代理
人　弁理士　間宮武雄 −伽を 第２図 第３図 第４図 第６図 （Ｃ） 第７１３１ ／　／ 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【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、こ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昏こよっ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
   内暑こ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憂ここの新たな所定の
   目標レベルを越えなくなった時点を、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
   【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、被処理板状体曇こ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填のいずれかの項に記
   載の表面処理方法。