JP2698286B2 - Surface treatment end point detector - Google Patents
Surface treatment end point detectorInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に透光性の表面
層が形成された被処理物に所定の処理液を供給して行う
表面処理（例えば現像やエッチング等）の終点を検出す
る装置に係り、特に、表面処理の終点を光学的な測定結
果に基づいて検出する表面処理終点検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention detects an end point of a surface treatment (for example, development or etching) performed by supplying a predetermined treatment liquid to an object having a light-transmitting surface layer formed on a substrate. More particularly, the present invention relates to a surface treatment end point detection device that detects an end point of a surface treatment based on an optical measurement result.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、基板上に表面層が形成された被処
理物の表面層を除去する表面処理は、例えば、被処理物
を回転、あるいは往復移動させながら、表面層に所定の
処理液を供給し、この処理液を表面層全体に、均一に行
き渡らせる方法等によって行われている。このように行
われる表面処理の終点は光学的な測定結果に基づいて検
出されている。この検出方法として、一般的には、透過
率測定方法と、反射率測定方法とがある。透過率測定方
法とは、表面層によって遮断されていた照射光が、表面
処理により表面層が除去されることによって基板を透過
し、その透過光が検出されることによって表面処理の終
点を検出するものである。従って、この方法は、基板が
ガラス基板等のように透光性を有し、かつ表面層が例え
ば、クロムやアルミニウム等のように非透光性の場合に
適用することができる。一方、表面層が例えば、ポリシ
リコンやＩＴＯ（Indium-Thin-Oxide ）膜等のように透
光性を有する場合は、原理的に上述の透過率測定方法は
適用することができないので、このような被処理物に対
しては反射率測定方法によって表面処理の終点検出が行
われている。2. Description of the Related Art Conventionally, a surface treatment for removing a surface layer of an object to be processed having a surface layer formed on a substrate is performed, for example, by rotating or reciprocating the object to be processed by applying a predetermined processing solution to the surface layer. Is supplied, and the treatment liquid is uniformly spread over the entire surface layer. The end point of the surface treatment performed in this way is detected based on an optical measurement result. As this detection method, there are generally a transmittance measurement method and a reflectance measurement method. With the transmittance measurement method, the irradiation light that has been blocked by the surface layer is transmitted through the substrate by removing the surface layer by the surface treatment, and the end point of the surface treatment is detected by detecting the transmitted light. Things. Therefore, this method can be applied to a case where the substrate has a light-transmitting property such as a glass substrate and the like, and the surface layer is non-light-transmitting such as chromium and aluminum. On the other hand, when the surface layer has a light-transmitting property such as a polysilicon or an ITO (Indium-Thin-Oxide) film, the above-described transmittance measurement method cannot be applied in principle. For the object to be processed, the end point of the surface treatment is detected by a reflectance measuring method.
【０００３】以下、反射率測定方法の原理を説明する。
この方法は、表面層を透過可能な波長成分が含まれる光
を、基板の表面層に照射し、表面層や、表面層と基板と
の界面等で反射した反射光の光量を測定し、その測定結
果に基づいて表面処理の終点を検出する。すなわち、表
面処理の進行に従って表面層の膜厚が減少し、その膜厚
の変化に伴って反射光の光量が変化するので、この反射
光の光量の変化に基づいて、表面処理の終点を検出する
ものである。Hereinafter, the principle of the reflectance measuring method will be described.
This method irradiates the surface layer of the substrate with light containing a wavelength component that can be transmitted through the surface layer, and measures the amount of reflected light reflected at the surface layer or at the interface between the surface layer and the substrate. The end point of the surface treatment is detected based on the measurement result. In other words, the thickness of the surface layer decreases with the progress of the surface treatment, and the amount of reflected light changes with the change in the film thickness. Therefore, the end point of the surface treatment is detected based on the change in the amount of reflected light. Is what you do.
【０００４】以下、例えば、図７（ａ）に示すような、
基板としてのシリコンウエハ１の主面上に表面層として
のポリシリコン層２が形成され、また、そのポリシリコ
ン層２の上面には所望のパターンを有するレジスト層３
が形成された被処理物Ｘのエッチング領域４のエッチン
グ処理における終点検出について具体的に説明する。な
お、シリコンウエハ１とポリシリコン２との間には図示
しないシリコン酸化膜が形成されている。また、図中、
符号５はエッチングされない領域（マスク領域）であ
る。Hereinafter, for example, as shown in FIG.
A polysilicon layer 2 as a surface layer is formed on a main surface of a silicon wafer 1 as a substrate, and a resist layer 3 having a desired pattern is formed on an upper surface of the polysilicon layer 2.
The detection of the end point in the etching process of the etching region 4 of the processing object X on which is formed will be specifically described. A silicon oxide film (not shown) is formed between the silicon wafer 1 and the polysilicon 2. In the figure,
Reference numeral 5 denotes an unetched area (mask area).
【０００５】同図に示すように、図示しない発光素子か
ら被処理物Ｘの上面に計測用の光（例えば、赤外光）Ｌ
t を照射すると、その照射光Ｌt は、エッチング領域４
では、ポリシリコン層２の上面、ポリシリコン層２とシ
リコン酸化膜との界面、シリコンウエハ１の下面で反射
され、各反射光ＬR0、ＬR1、ＬR2、となり、また、マス
ク領域５では、レジスト層３の上面、レジスト層３とポ
リシリコン層２との界面、ポリシリコン層２とシリコン
酸化膜との界面および、シリコンウエハ１の下面で反射
され、各反射光ＬR3、ＬR4、ＬR5、ＬR6となる。そし
て、反射光ＬR0、ＬR1、ＬR2の干渉光ＬRB及び、ＬR3、
ＬR4、ＬR5、ＬR6の干渉光ＬRAが、図示しない受光素子
で受光される。[0005] As shown in FIG. 1, measurement light (for example, infrared light) L is applied from a light-emitting element (not shown) to the upper surface of a workpiece X.
t , the irradiation light Lt is applied to the etching region 4
Are reflected by the upper surface of the polysilicon layer 2, the interface between the polysilicon layer 2 and the silicon oxide film, and the lower surface of the silicon wafer 1 to become respective reflected lights L R0 , L R1 and L R2 , and in the mask region 5 , The upper surface of the resist layer 3, the interface between the resist layer 3 and the polysilicon layer 2, the interface between the polysilicon layer 2 and the silicon oxide film, and the lower surface of the silicon wafer 1, and each reflected light L R3 , L R4 , L R5 and L R6 . Then, interference light L RB of reflected light L R0 , L R1 and L R2 and L R3 ,
L R4, L R5, the interference light L RA of L R6 is received by the light receiving element (not shown).
【０００６】エッチング処理は、図７（ｂ）に示すよう
に進行していくが、このとき、マスク領域５からの干渉
光ＬRAは一定である。一方、エッチング領域４からの干
渉光ＬRBの光量は、図８に示すように、エッチングの進
行、すなわち、ポリシリコン膜２のエッチング領域４の
膜厚に伴って変化する。The etching process proceeds as shown in FIG. 7 (b). At this time, the interference light LRA from the mask region 5 is constant. On the other hand, the light amount of the interference light L RB from the etching region 4 changes with the progress of the etching, that is, with the thickness of the etching region 4 of the polysilicon film 2 as shown in FIG.
【０００７】図８は、横軸に時間を取り、縦軸に受光素
子で受光された反射光の光量をとって、ポリシリコン層
２のエッチングの進行に伴う反射光の光量の変化を表し
たものである。図中、符号Ａはエッチング領域４からの
干渉光ＬRBによって形成される振動の振幅であり、ａは
その振動中心、また、オフセットＢは、主としてマスク
領域５からの干渉光ＬRAの光量によって形成される。同
図に示すように、反射光の光量は、ポリシリコン層２の
エッチングが進行している間、略一定周期で振幅Ａの振
動を繰り返し、ｔf 時間経過後、すなわち、エッチング
が完了した後は一定の光量Ｓf となる。これは、ポリシ
リコン層２のエッチングが完了したことにより、エッチ
ング領域４の膜厚が一定になるからである。FIG. 8 shows the change in the amount of reflected light as the etching of the polysilicon layer 2 progresses, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing the amount of reflected light received by the light receiving element. Things. In the figure, reference symbol A denotes the amplitude of the vibration formed by the interference light L RB from the etching region 4, a denotes the center of the vibration, and offset B denotes the amplitude of the interference light L RA mainly from the mask region 5. It is formed. As shown in the figure, the amount of the reflected light is such that while the etching of the polysilicon layer 2 is progressing, the oscillation of the amplitude A is repeated at a substantially constant cycle, and after a lapse of t f , that is, after the etching is completed. becomes a constant amount of light S f. This is because the etching of the polysilicon layer 2 is completed, so that the thickness of the etching region 4 becomes constant.
【０００８】上述のような光学的特性に基づいて、エッ
チング終了時刻ｔf を検出することにより、エッチング
処理の終点を検出することができる。[0008] Based on optical characteristics as mentioned above, by detecting the etching end time t f, it is possible to detect the end point of the etching process.
【０００９】また、この種の反射率測定方法によって終
点検出を行う先行技術として、例えば、本願の出願人が
開示した特公平 3− 19698号公報に示すようなものがあ
る。この方法では、上述のように受光素子で測定したデ
ータを増幅し、増幅した測定データにスムージング処理
等を施してエッチング終了時刻ｔf の検出を容易に行お
うとする。このようなデータ処理の目的の１つは、受光
素子で測定されたデータに含まれているノイズを除去す
ることである。As a prior art for detecting an end point by this type of reflectance measuring method, there is, for example, one disclosed in Japanese Patent Publication No. 19698/1991 disclosed by the present applicant. In this way, amplifying the data measured by the light receiving element as described above, the amplified measurement data is subjected to smoothing processing such as an attempt is made to facilitate the detection of the etching end time t f. One of the purposes of such data processing is to remove noise included in data measured by the light receiving element.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。まず、第一に、被処理物を回転、あるいは往復移
動させながら、処理液を供給して行う表面処理の場合、
表面層の上面で処理液の脈流や気泡が発生する。この脈
流や気泡が発生した状態で反射率測定を行うと、脈流や
気泡によって散乱された散乱光を、表面層等からの反射
光とともに計測することになる。このように終点検出に
悪影響を与える散乱光、すなわち、ノイズを計測データ
それ自体に取り込むことにより、終点検出が容易に行え
ないという問題がある。また、従来のようなノイズを除
去するデータ処理を行っても、ノイズ除去が困難な場合
がある。例えば、液晶表示器用のガラス基板のエッチン
グ処理においては、その基板を低速度で往復移動させな
がら行っている。このような場合、往復移動の速度に合
わせて発生するエッチング液の脈流等からの散乱光が計
測データに与える影響の周期（ノイズ周期）が長くなる
ので、短時間のデータ処理でこのようなノイズを除去す
ることが困難になる。従って、ノイズを除去する処理周
期が長くなり、エッチング処理時間内に充分なノイズ除
去処理が行えないという問題がある。However, the prior art having such a structure has the following problems. First, first, in the case of surface treatment performed by supplying a treatment liquid while rotating or reciprocating the object to be treated,
A pulsating flow or bubbles of the processing liquid are generated on the upper surface of the surface layer. When the reflectance is measured in a state where the pulsating flow or the bubble is generated, the scattered light scattered by the pulsating flow or the bubble is measured together with the reflected light from the surface layer or the like. Thus, there is a problem that the end point cannot be easily detected by incorporating the scattered light, which has an adverse effect on the end point detection, that is, the noise into the measurement data itself. Further, even if data processing for removing noise as in the related art is performed, it may be difficult to remove noise. For example, in the etching of a glass substrate for a liquid crystal display, the substrate is reciprocated at a low speed. In such a case, the cycle (noise cycle) of the influence of the scattered light from the pulsating flow of the etchant generated in accordance with the reciprocating speed on the measurement data becomes long, and such data processing is performed in a short time. It becomes difficult to remove noise. Therefore, there is a problem that a processing cycle for removing noise becomes longer, and sufficient noise removing processing cannot be performed within the etching processing time.
【００１１】第二に、例えば、液晶表示器用のガラス基
板上にＩＴＯ膜が形成されたような被処理物に対して上
述のような反射率測定を行った場合、ガラス基板とＩＴ
Ｏ膜との屈折率の関係上、計測される干渉光の振幅Ａ
は、従来のシリコンウエハ上にシリコン酸化膜を形成
し、このシリコン酸化膜上にポリシリコンを形成したよ
うな被処理物に対して反射率測定を行った場合に計測さ
れる干渉光の振幅Ａに比べて小さくなる。そのため、測
定した反射光の光量の変化が認識し難く、終点検出が困
難になるという問題がある。また、このような被処理物
の反射率測定に対して振幅Ａを増幅するために、例え
ば、照射する計測光の光量を多くする等した場合には、
以下のような問題がある。すなわち、例えば、エッチン
グ処理において計測される反射光の光量の内、干渉光の
振幅Ａの大きさは、単位面積当りのエッチング領域４で
の干渉光の振幅に、エッチング領域４の面積をかけ合わ
せて得られ、一方、オフセットＢの大きさの大部分は、
単位面積当りのマスク領域５での反射光の光量に、マス
ク領域５の面積をかけ合わせて得られる。また、それぞ
れの単位面積当りの各反射光の光量等は、照射光の波長
や、基板、表面層等の光学定数によって一定しないが、
仮に、単位面積当りの干渉光の振幅とエッチング領域以
外での反射光の光量が略等しいものとすれば、一般的に
エッチング領域４の面積は、マスク領域５の面積に比べ
て少ないので、オフセットＢは干渉光の振幅Ａに比べて
大きくなる。このような場合に、上述のように照射する
計測光の光量を多くすれば、それに伴ってオフセットＢ
もその光量に比例して増幅され、干渉光の振幅Ａの認識
ができるまでに受光素子のダイナミックレンジを越えて
しまうという問題がある。従って、上述のようにオフセ
ットＢが干渉光の振幅Ａに対して大きい状態では、振幅
Ａの増幅も行えない。さらに、上述のようにオフセット
Ｂが干渉光の振幅Ａに比べて大きい場合、計測中に受け
るノイズは干渉光の振幅ＡとオフセットＢのそれぞれの
大きさに比例して計測される。このとき、終点検出に使
用されないオフセットＢによって大きなノイズを取り込
んでしまうことになり、干渉光の振幅Ａの認識がより困
難になり、終点検出が困難になるという問題もある。Second, for example, when the above-described reflectance measurement is performed on an object to be processed in which an ITO film is formed on a glass substrate for a liquid crystal display, the glass substrate and the IT
Due to the refractive index relationship with the O film, the amplitude A of the measured interference light
Is the amplitude A of the interference light measured when a reflectance measurement is performed on a processing target in which a silicon oxide film is formed on a conventional silicon wafer and polysilicon is formed on the silicon oxide film. Smaller than. Therefore, there is a problem that it is difficult to recognize a change in the measured amount of reflected light, and it is difficult to detect an end point. Further, in order to amplify the amplitude A for the reflectance measurement of the object to be processed, for example, when the amount of measurement light to be irradiated is increased,
There are the following problems. That is, for example, of the amount of reflected light measured in the etching process, the magnitude of the amplitude A of the interference light is obtained by multiplying the amplitude of the interference light in the etching region 4 per unit area by the area of the etching region 4. While the majority of the magnitude of the offset B is
It is obtained by multiplying the amount of light reflected by the mask region 5 per unit area by the area of the mask region 5. In addition, the amount of each reflected light per unit area and the like are not constant due to the wavelength of the irradiation light and the optical constants of the substrate, the surface layer, etc.
Assuming that the amplitude of the interference light per unit area is substantially equal to the light amount of the reflected light in areas other than the etching area, the area of the etching area 4 is generally smaller than the area of the mask area 5. B becomes larger than the amplitude A of the interference light. In such a case, if the amount of measurement light to be irradiated is increased as described above, the offset B
Is amplified in proportion to the light quantity, and exceeds the dynamic range of the light receiving element before the amplitude A of the interference light can be recognized. Therefore, when the offset B is larger than the amplitude A of the interference light as described above, the amplitude A cannot be amplified. Further, when the offset B is larger than the amplitude A of the interference light as described above, the noise received during the measurement is measured in proportion to the amplitude A of the interference light and the magnitude of the offset B. At this time, a large noise is taken in due to the offset B not used for the end point detection, so that it is more difficult to recognize the amplitude A of the interference light, and there is also a problem that the end point detection becomes difficult.
【００１２】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、その目的とするところは、第一に、表
面処理を行う環境から受けるノイズを測定データに極力
取り込まない表面処理終点検出装置を提供することであ
り、第二に、例えば、液晶表示器用基板等のガラス基板
上にＩＴＯ膜等が形成されたような、干渉光の振幅Ａが
小さく、また、干渉光の振幅Ａに比べてオフセットＢが
大きい被処理物についての表面処理においても、その表
面処理終点を光学的な測定結果に基づいて精度よく検出
することができる表面処理終点検出装置を提供すること
である。The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object the first object is to provide a surface treatment end point which does not incorporate noise received from the surface treatment environment into measurement data as much as possible. Second, the amplitude A of the interference light is small, and the amplitude A of the interference light is small, for example, when an ITO film or the like is formed on a glass substrate such as a substrate for a liquid crystal display. An object of the present invention is to provide a surface treatment end point detection device capable of accurately detecting the surface treatment end point based on an optical measurement result even in a surface treatment of an object to be processed having a large offset B as compared with the above.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項１に記載の発明は、基板上に透光性の表面層
が形成された被処理物に所定の処理液を供給して表面処
理を施すことによって前記表面層を除去する際に、前記
除去処理が終了した時点を検出する装置であって、前記
被処理物のサンプル面に平行光束を照射する投光手段
と、前記投光手段によって照射された平行光束が前記被
処理物で反射され、その反射光を集光させる結像レンズ
と、前記結像レンズによって集光された前記被処理物か
らの反射光を受光する受光手段と、前記受光手段によっ
て受光した反射光の光量に基づいて前記除去処理が終了
した時点を検出する終点検出手段と、を備え、かつ、少
なくとも前記被処理物と前記受光手段との間の反射光の
光路上に前記結像レンズを配設し、さらに、表面処理時
に発生する前記被処理物のサンプル面の最大傾き角度を
θ、前記被処理物のサンプル面から前記結像レンズまで
の距離をＬ、前記投光手段によって照射された光の光束
半径をＲとした場合に、前記結像レンズの半径Ｄが、Ｄ
≧Ｌ×ｔａｎ（２θ）＋Ｒの条件を満たし、かつ、前記
結像レンズの焦点距離をｆ、前記受光手段の受光面で受
光する反射光の光束半径をｄとした場合に、前記受光手
段の受光面の半径Ｈが、Ｈ＝ｆ×ｔａｎ（２θ）＋ｄの
条件を満たすものである。The present invention has the following configuration in order to achieve the above object. That is, according to the first aspect of the present invention, when the surface treatment is performed by supplying a predetermined processing liquid to the object on which the light-transmitting surface layer is formed on the substrate and performing the surface treatment, the surface layer is removed. A device for detecting a point in time when the removal process is completed, wherein a light projecting unit that irradiates a parallel light beam to a sample surface of the object to be processed, and the parallel light beam irradiated by the light projecting unit is a light beam emitted from the object. An imaging lens that is reflected and condenses the reflected light, a light receiving unit that receives the reflected light from the object condensed by the imaging lens, and a light amount of the reflected light that is received by the light receiving unit End point detecting means for detecting a time point at which the removal processing has been completed, and, provided at least on the optical path of the reflected light between the object to be processed and the light receiving means, the imaging lens, In addition, before occurring during surface treatment When the maximum inclination angle of the sample surface of the processing object is θ, the distance from the sample surface of the processing object to the imaging lens is L, and the luminous flux radius of the light emitted by the light projecting unit is R, When the radius D of the imaging lens is D
If the condition of ≧ L × tan (2θ) + R is satisfied, the focal length of the imaging lens is f, and the luminous flux radius of the reflected light received by the light receiving surface of the light receiving means is d, The radius H of the light receiving surface satisfies the condition of H = f × tan (2θ) + d.
【００１４】請求項２に記載の発明は、上述の請求項１
に記載の表面処理終点検出装置において、前記投光手段
から照射する平行光束を、１９０nm〜５００nmの範囲の
短波長の平行光束とするものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided the first aspect of the present invention.
In the surface treatment end point detecting device described in the above, the parallel light beam irradiated from the light projecting means is a short-wavelength parallel light beam in the range of 190 nm to 500 nm.
【００１５】請求項３に記載の発明は、上述の請求項１
に記載の表面処理終点検出装置において、前記投光手段
から照射する平行光束を、前記表面処理の進行によって
反射光の光量が変化しない領域（マスク領域）からの反
射光の光量を小さくする特定の波長、若しくは、特定の
波長バンド域の平行光束とするものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided the first aspect of the present invention.
In the surface treatment end point detection device described in (1), the parallel light beam emitted from the light projecting unit is used to reduce the amount of reflected light from a region (mask region) where the amount of reflected light does not change due to the progress of the surface treatment. It is a parallel light beam of a wavelength or a specific wavelength band.
【００１６】請求項４に記載の発明は、上述の請求項１
に記載の表面処理終点検出装置において、前記投光手段
は、前記被処理物の表面層側に設定されたサンプル面に
平行光束を照射するものであり、かつ、前記平行光束の
照射領域の周囲に、前記処理液と同じ液体を流出して処
理液のカーテンを形成する処理液カーテン形成手段を備
えたものである。The invention described in claim 4 is the above-described claim 1.
In the surface treatment end point detection device according to the above, the light projecting means is for irradiating a parallel light beam to a sample surface set on the surface layer side of the object to be processed, and around a parallel light beam irradiation area. And a processing liquid curtain forming means for flowing the same liquid as the processing liquid to form a curtain of the processing liquid.
【００１７】請求項５に記載の発明は、上述の請求項１
に記載の表面処理終点検出装置において、前記投光手段
は、前記被処理物の下面側に設定されたサンプル面に平
行光束を照射するものであり、かつ、前記平行光束の照
射領域に、気体を吹き付けるノズルを備えたものであ
る。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the first aspect of the present invention.
In the surface treatment end point detection device according to the above, the light projecting means is to irradiate a parallel light beam to a sample surface set on the lower surface side of the object to be processed, and to the irradiation area of the parallel light beam, gas Is provided.
【００１８】[0018]
【作用】本発明の作用は次のとおりである。請求項１に
記載の発明によれば、投光手段は被処理物のサンプル面
に平行光束を照射する。ここで被処理物のサンプル面と
は、被処理物の表面層が形成された面かあるいは、被処
理物の表面層が形成された面と反対の面、すなわち、基
板の下面をいう。サンプル面として何れの面を選択する
かは、基板の透光性や、表面層の透光性等を考慮して決
めることができる。例えば、液晶表示器用のガラス基板
上にＩＴＯ膜が形成された場合であれば、何れの面から
光束を照射しても、光束はＩＴＯ膜の膜厚減少に伴う干
渉光を計測できるが、ガラス基板とＩＴＯ膜との間の一
部にクロム（Ｃｒ）等のメタルが形成されている場合に
は、基板の下面から光束を照射しても、ＩＴＯ膜の膜厚
減少に伴う干渉光を計測し難いので、表面層側の面から
光束を照射する方がよいことになる。The operation of the present invention is as follows. According to the first aspect of the present invention, the light projecting unit irradiates a parallel light beam to the sample surface of the object to be processed. Here, the sample surface of the object to be processed refers to the surface of the object to be processed on which the surface layer is formed, or the surface opposite to the surface of the object to be processed, that is, the lower surface of the substrate. Which surface is selected as the sample surface can be determined in consideration of the light transmittance of the substrate, the light transmittance of the surface layer, and the like. For example, if an ITO film is formed on a glass substrate for a liquid crystal display, the luminous flux can measure the interference light accompanying the decrease in the thickness of the ITO film regardless of the irradiation of the luminous flux from any surface. When a metal such as chromium (Cr) is formed in a part between the substrate and the ITO film, even if a light beam is irradiated from the lower surface of the substrate, the interference light accompanying the decrease in the thickness of the ITO film is measured. Therefore, it is better to irradiate the light beam from the surface on the surface layer side.
【００１９】投光手段によって照射された平行光束は、
被処理物の表面層の上面や、表面層と基板との界面等で
反射され、各面での反射光となる。また、このとき、表
面層上の処理液の脈流や気泡からの散乱光も発生する。
これらの反射光や散乱光は、被処理物と受光手段との間
の反射光の光路上に配設された結像レンズで集光され
る。この結像レンズの半径Ｄは、Ｄ≧Ｌ×ｔａｎ（２
θ）＋Ｒの条件を満たすことによって、被処理物が表面
処理時にθ傾いた状態で光束がその被処理物で反射した
場合でも、その反射光等は結像レンズに必ず入射され
る。The parallel light beam irradiated by the light projecting means is:
The light is reflected on the upper surface of the surface layer of the object to be processed, at the interface between the surface layer and the substrate, and becomes reflected light on each surface. At this time, pulsating flow of the processing liquid on the surface layer and scattered light from bubbles are also generated.
These reflected light and scattered light are condensed by an imaging lens provided on the optical path of the reflected light between the object to be processed and the light receiving means. The radius D of this imaging lens is D ≧ L × tan (2
By satisfying the condition of (θ) + R, even when a light beam is reflected by the object in a state where the object is inclined by θ during the surface treatment, the reflected light or the like always enters the imaging lens.
【００２０】結像レンズで集光された反射光は受光手段
で受光される。この受光手段の受光面の半径Ｈは、Ｈ＝
ｆ×ｔａｎ（２θ）＋ｄの条件を満たすことによって、
被処理物がθ傾いた状態での反射光も受光することがで
きる。一方、散乱光が上述の条件を満たす受光手段で受
光されない角度θｘは、θｘ≧｛ｔａｎ−１（（Ｈ＋
ｄ）／ｆ）｝／２であり、脈流や気泡による反射角は、
表面処理時の被処理物のサンプル面の傾き角に対して遥
かに大きく散乱光の大部分は上述のθｘの条件を満たす
ので、散乱光が、上述の受光半径を有する受光手段で受
光されることは極めて少ない。The reflected light condensed by the imaging lens is received by the light receiving means. The radius H of the light receiving surface of the light receiving means is H =
By satisfying the condition of fxtan (2θ) + d,
The reflected light in the state where the object to be processed is inclined by θ can be received. On the other hand, the angle θ x at which the scattered light is not received by the light receiving unit satisfying the above condition is θ x ≧ ｛tan −1 ((H +
d) / f)｝ / 2, and the reflection angle due to the pulsating flow or bubbles is
Since most to the sample surface inclination angle of the workpiece during the surface treatment far <br/> or largely scattered light satisfy the aforementioned theta x, scattered light, having a light receiving radius above Very few light is received by the light receiving means.
【００２１】終点検出手段は、受光手段で受光された反
射光の光量に基づいて、すなわち、表面層の除去に伴う
干渉光の変化が無くなった時を終点として検出する。The end point detecting means detects the end point based on the amount of reflected light received by the light receiving means, that is, when there is no change in the interference light due to the removal of the surface layer.
【００２２】請求項２に記載の発明によれば、上述の請
求項１の発明の構成を有する表面処理終点検出装置にお
いて、投光手段から照射する平行光束を、１９０nm〜５
００nmの範囲の短波長の平行光束とする。短波長、特
に、１９０nm〜５００nmの範囲の波長の光を、液晶表示
器用のガラス基板にＩＴＯ膜が形成され、ＩＴＯ膜上に
所望のパターンのレジスト層が形成された被処理物に照
射すると、被処理物や処理液等での吸収が少なく、さら
に、ＩＴＯ膜の屈折率が大きくなり、ガラス基板の屈折
率との差が大きくなるので、干渉光の振幅が大きくな
る。また、波長を上述のような範囲の短波長域にするこ
とにより、干渉光の振動の周期が短くなる。さらに、上
述の範囲の波長の光の内、紫外域の波長を上記の被処理
物に照射すれば、ＩＴＯ膜上に形成されているレジスト
層で光の吸収が起こり、主にオフセットを形成するマス
ク領域での反射が少なくなる。According to the second aspect of the present invention, in the surface treatment end point detecting device having the structure of the first aspect of the present invention, the parallel light beam irradiated from the light projecting means is provided in a range of 190 nm to 5 nm.
A short-wavelength parallel light beam in the range of 00 nm is used. When light having a short wavelength, in particular, light having a wavelength in the range of 190 nm to 500 nm is irradiated on an object to be processed in which an ITO film is formed on a glass substrate for a liquid crystal display and a resist layer having a desired pattern is formed on the ITO film, Since the absorption by the object to be processed or the processing liquid is small, the refractive index of the ITO film is increased, and the difference from the refractive index of the glass substrate is increased, so that the amplitude of the interference light is increased. Further, by setting the wavelength to the short wavelength range in the above range, the oscillation cycle of the interference light is shortened. Further, when the object to be processed is irradiated with an ultraviolet wavelength out of the light having the wavelength in the above-described range, light absorption occurs in the resist layer formed on the ITO film, and an offset is mainly formed. The reflection in the mask area is reduced.
【００２３】請求項３に記載の発明によれば、上述の請
求項１の発明の構成を有する表面処理終点検出装置にお
いて、投光手段から照射する平行光束を、表面処理の進
行によって反射光の光量が変化しない領域（マスク領
域）からの反射光の光量を小さくする特定の波長、若し
くは、特定の波長バンド域の平行光束とする。すなわ
ち、例えば、被処理物の表面処理において、表面処理に
より除去されない領域（例えば、レジスト層等で覆われ
た領域）での反射光の光量は、表面処理の進行に対して
無関係に、反射光は常に一定であり、また、この領域で
の反射光は、オフセットの主要成分である。さらに、こ
の領域での反射光の光量を、波長を変えて計測すると、
特定波長においてピークとボトムが形成される特性があ
る。これは、表面層や表面層と基板との界面等での各反
射光が、波長と、表面層等の膜厚とに応じて干渉するこ
とによって起こる。従って、表面層等の膜厚がわかって
いれば、上述のボトム近辺のバンド域の波長の光束を被
処理物に照射すれば、表面処理の進行に無関係な部分か
らの反射光の光量を小さくすることができ、オフセット
を小さくすることができる。According to the third aspect of the present invention, in the surface treatment end point detecting apparatus having the configuration of the first aspect of the present invention, the parallel light beam irradiated from the light projecting means is converted into the reflected light by the progress of the surface treatment. A specific wavelength or a parallel light flux in a specific wavelength band region that reduces the amount of reflected light from a region where the amount of light does not change (mask region). That is, for example, in the surface treatment of an object to be treated, the amount of reflected light in a region that is not removed by the surface treatment (for example, a region covered with a resist layer or the like) depends on the amount of reflected light regardless of the progress of the surface treatment. Is always constant, and the reflected light in this region is the main component of the offset. Furthermore, when the amount of reflected light in this area is measured by changing the wavelength,
There is a characteristic that a peak and a bottom are formed at a specific wavelength. This occurs because each reflected light at the surface layer or at the interface between the surface layer and the substrate interferes according to the wavelength and the film thickness of the surface layer or the like. Therefore, if the film thickness of the surface layer or the like is known, the light beam having the wavelength in the band region near the bottom is irradiated onto the object, and the amount of reflected light from a portion unrelated to the progress of the surface treatment is reduced. And the offset can be reduced.
【００２４】請求項４に記載の発明によれば、上述の請
求項１の発明の構成を有する表面処理終点検出装置が、
サンプル面を表面層側にして終点検出を行っている間、
処理液カーテン形成手段は、平行光束が照射されるサン
プル面上の照射領域の周囲に、処理液と同じ液体を流出
し処理液のカーテンを形成する。この処理液カーテン形
成手段からの処理液が照射領域内に満たされ、被処理物
の表面層に供給された処理液が表面層で脈流や気泡を発
生させていても、この処理液は光束の照射領域内へ流入
されないので、脈流等の光束を照射することによる散乱
光の発生を防止できる。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a surface treatment end point detecting apparatus having the structure of the first aspect of the present invention.
While performing the end point detection with the sample surface on the surface layer side,
The processing liquid curtain forming means flows out the same liquid as the processing liquid to form a curtain of the processing liquid around the irradiation area on the sample surface to which the parallel light beam is irradiated. This treatment liquid curtain-shaped
Even if the processing liquid from the forming means is filled in the irradiation area and the processing liquid supplied to the surface layer of the object to be processed generates pulsating flow or bubbles in the surface layer, this processing liquid remains in the light irradiation area. Flows into
Since non is possible to prevent the occurrence of scattered light caused by irradiating a light beam pulsating like.
【００２５】請求項５に記載の発明によれば、上述の請
求項１の発明の構成を有する表面処理終点検出装置が、
サンプル面を基板の下面側にして終点検出を行っている
間、ノズルは、光束が照射されるサンプル面上の照射領
域に、気体を吹き付ける。このように気体を吹き付ける
ことにより、基板の下面に流れ出した処理液を光束の照
射領域内に流入させないので、処理液に光束を照射する
ことによる散乱光の発生が防止できる。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a surface treatment end point detecting device having the structure of the first aspect of the present invention.
During the end point detection with the sample surface on the lower surface side of the substrate, the nozzle blows a gas onto an irradiation area on the sample surface to be irradiated with the light beam. By spraying the gas in this manner, the processing liquid that has flowed to the lower surface of the substrate is not allowed to flow into the light irradiation area, so that the generation of scattered light due to the irradiation of the processing liquid with the light can be prevented.
【００２６】[0026]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図２は、本発明の実施例に使用される表面処理装
置全体の概略構成を示す図である。図２に示した装置は
液晶表示器用基板Ｇのエッチング装置として形成されて
おり、以下では液晶表示器用基板Ｇのエッチング処理に
おける終点検出を例にとって説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the entire surface treatment apparatus used in the embodiment of the present invention. The apparatus shown in FIG. 2 is formed as an apparatus for etching a substrate G for a liquid crystal display, and hereinafter, an example will be described in which an end point is detected in an etching process for the substrate G for a liquid crystal display.
【００２７】液晶表示器用基板Ｇは、図３に示すよう
に、ガラス基板１１の主面上にＩＴＯ膜１２が形成さ
れ、ＩＴＯ膜１２の上面には、所望のパターンを有する
レジスト層１３が形成されている。そして、このエッチ
ング装置では、レジスト層１３が取り去られているエッ
チング領域１４のＩＴＯ膜１２の除去処理が行われてい
る。なお、図中、符号１５はエッチングされない領域
（マスク領域）である。As shown in FIG. 3, the liquid crystal display substrate G has an ITO film 12 formed on a main surface of a glass substrate 11 and a resist layer 13 having a desired pattern formed on the upper surface of the ITO film 12. Have been. In this etching apparatus, the ITO film 12 is removed from the etching region 14 where the resist layer 13 has been removed. In the drawing, reference numeral 15 denotes a region that is not etched (mask region).
【００２８】液晶表示器用基板Ｇは、ローラ２１ａ、２
１ｂ、２２ａ、２２ｂによって挟持されている。ローラ
２１ａ、２２ａは、エッチング処理中、図示しないモー
ターによって正逆に同期して回転駆動され、その動作に
よって支持された液晶表示器用基板Ｇは水平に往復移動
される。また、モーターの駆動制御は制御部２７によっ
て行われている。一方、往復移動される液晶表示器用基
板Ｇは、ローラ２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂに挟持
されていることよって上下方向への動きが抑止される。The liquid crystal display substrate G includes rollers 21a, 2
1b, 22a and 22b. During the etching process, the rollers 21a and 22a are rotationally driven by a motor (not shown) in a forward and reverse direction, and the liquid crystal display substrate G supported by the operation is horizontally reciprocated. The drive control of the motor is performed by the control unit 27. On the other hand, since the liquid crystal display substrate G that is reciprocated is sandwiched between the rollers 21a, 21b, 22a, and 22b, the movement in the vertical direction is suppressed.
【００２９】タンク２５内にはエッチング液Ｅが準備さ
れており、このエッチング液ＥはポンプＰによって汲み
上げられ、ノズル２６によって、往復移動させられてい
る液晶表示器用基板Ｇの表面に供給される。ノズル２６
はモーターＭによって矢印のように揺動させられる。す
なわち、ノズル２６は揺動しながらエッチング液Ｅを液
晶表示器用基板Ｇの表面に供給し、このエッチング液Ｅ
は液晶表示器用基板Ｇの往復移動により液晶表示器用基
板Ｇの表面全体に均一に行き渡り、エッチングが進行し
ていく。なお、ポンプＰやモーターＭの駆動制御も制御
部２７によって行われている。An etching solution E is prepared in the tank 25. The etching solution E is pumped up by the pump P and supplied to the surface of the liquid crystal display substrate G which is reciprocated by the nozzle 26. Nozzle 26
Is swung by a motor M as shown by an arrow. That is, the nozzle 26 supplies the etchant E to the surface of the substrate G for a liquid crystal display while oscillating.
Is uniformly spread over the entire surface of the liquid crystal display substrate G by the reciprocating movement of the liquid crystal display substrate G, and the etching proceeds. The drive control of the pump P and the motor M is also performed by the control unit 27.
【００３０】測定光学機構３０は本発明の要部であり、
詳細は後述するが、液晶表示器用基板Ｇがエッチングさ
れている間、平行光束を液晶表示器用基板Ｇのサンプル
面に垂直に照射し、液晶表示器用基板Ｇで反射された反
射光を受光し、その反射光の光量に応じた検知信号を制
御部２７に供給する。反射光の光量に応じた検知信号が
供給された制御部２７は、そのデータに基づいて、従来
例で説明したようにしてエッチングの終点を検出する。The measuring optical mechanism 30 is a main part of the present invention,
As will be described later in detail, while the liquid crystal display substrate G is being etched, a parallel light beam is irradiated perpendicularly to the sample surface of the liquid crystal display substrate G, and the reflected light reflected by the liquid crystal display substrate G is received. A detection signal corresponding to the amount of the reflected light is supplied to the control unit 27. The control unit 27 to which the detection signal corresponding to the amount of the reflected light is supplied detects the end point of the etching based on the data as described in the conventional example.
【００３１】制御部２７は、図示しないＣＰＵやメモ
リ、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）等によって構成され
ている。また、ＲＯＭには各部材の制御手順や、終点検
出の処理手順等（プログラム）が予め記憶されており、
ＣＰＵはそのプログラムに従って、各部材の制御を行
い、計測データに基づいて終点検出を行う。The control section 27 is constituted by a CPU, a memory, a ROM (read only memory), etc., not shown. In addition, a control procedure of each member, a processing procedure of end point detection, and the like (program) are stored in the ROM in advance.
The CPU controls each member according to the program, and detects an end point based on the measurement data.
【００３２】以下、図１を参照して、測定光学機構３０
の構成を具体的に説明する。この実施例装置では、サン
プル面をＩＴＯ膜１２の上面にとって、装置を構成して
いる。測定光学機構３０は大きく分けて、投光機構３１
と、受光機構３２および、処理液カーテン形成機構３３
とによって構成されている。In the following, referring to FIG.
Is specifically described. In the apparatus of this embodiment, the sample surface is taken as the upper surface of the ITO film 12 to constitute the apparatus. The measuring optical mechanism 30 is roughly divided into a light emitting mechanism 31
Light receiving mechanism 32 and processing liquid curtain forming mechanism 33
And is constituted by.
【００３３】投光機構３１は、ハロゲンランプやキセノ
ンランプ等によって構成されている光源４１から照射さ
れた光が、固定フィルタ４２ａおよび、フィルタ選択機
構４２ｂを通過し、コンデンサレンズ４３によって集光
されて投光用光ファイバ４４を通り、さらに、投光用光
ファイバ４４の投光口４４ａから投光され、コリメータ
レンズ４５によって平行光束にされ、ハーフミラー４６
を透過して液晶表示器用基板Ｇのサンプル面に照射され
るように構成されている。The light projecting mechanism 31 is configured such that light emitted from a light source 41 constituted by a halogen lamp, a xenon lamp, or the like passes through a fixed filter 42a and a filter selecting mechanism 42b, and is condensed by a condenser lens 43. The light passes through the light projecting optical fiber 44, is further projected from the light projecting port 44 a of the light projecting optical fiber 44, is converted into a parallel beam by the collimator lens 45, and is converted into a half mirror 46.
Is transmitted to irradiate the sample surface of the substrate G for a liquid crystal display.
【００３４】固定フィルタ４２ａは、被処理物の最適バ
ンド域の波長の光のみを取り出すフィルタである。この
波長のバンド域の選択は、被処理物を構成する基板と表
面層のそれぞれの屈折率がある程度異なり、かつ、供給
されるエッチング液での照射光の吸収が少ないことを条
件として決められる。すなわち、基板の屈折率と、表面
層の屈折率とが略等しければ、干渉もあまり起こらず、
従って、干渉光の振幅も小さくなる。また、この屈折率
は、基板や表面層の材質と照射される光の波長によって
変化する。よって、エッチング処理する基板と表面層と
の材料が決まっていれば、その材質に応じて、基板と表
面層の各屈折率がある程度異なる波長を選択すればよ
い。一方、照射された光の多くが被処理物に照射される
前にエッチング液で吸収されてしまうと、反射率が低く
なり、計測の感度が悪くなる。従って、上述の基板と表
面層の各屈折率の組合せによって決定したバンド域内で
エッチング液の吸収が少ない範囲のバンド域を選択する
ことにより、最適バンド域の波長を選択することができ
る。これらの条件を考慮して、例えば、本実施例のよう
にガラス基板１１にＩＴＯ膜１２が形成された被処理物
に対しては、使用するエッチング液によって若干異なる
が、光源４１から照射された光の内、１９０nm〜５００
nmの範囲の波長の光のみを通過させるフィルタであれ
ば、液晶表示器用基板Ｇでの計測が安定して行なえる。
また、紫外域の波長の光のみを通過させるフィルタであ
れば、レジスト層１３での吸収が起こり、マスク領域１
５からの反射光を低減できるので、計測データのオフセ
ット成分が小さくでき、計測データの信号対雑音比（Ｓ
／Ｎ比）を高めることができる。このフィルタ４２ａ
は、被処理物が変更されることにより、最適バンド域が
変更しない限り固定されている。なお、液晶表示器用基
板Ｇに照射される光束の波長が１９０nm未満になれば、
空気中やエッチング液での吸収が多くなり、また、５０
０nmを越えると、ガラス基板１１とＩＴＯ膜１２との屈
折率が小さくなるので、いずれもＳ／Ｎ比が小さくなり
不都合である。The fixed filter 42a is a filter for extracting only light having a wavelength in the optimum band of the object to be processed. The selection of the wavelength band is determined on the condition that the refractive index of the substrate and the surface layer constituting the object to be processed are different to some extent, and that the supplied etching liquid absorbs little irradiation light. That is, if the refractive index of the substrate and the refractive index of the surface layer are substantially equal, little interference occurs,
Therefore, the amplitude of the interference light also decreases. The refractive index changes depending on the material of the substrate and the surface layer and the wavelength of the light to be irradiated. Therefore, if the materials of the substrate and the surface layer to be subjected to the etching process are determined, it is sufficient to select a wavelength at which the respective refractive indices of the substrate and the surface layer differ to some extent according to the materials. On the other hand, if much of the irradiated light is absorbed by the etchant before the object is irradiated, the reflectance will be low and the measurement sensitivity will be poor. Therefore, by selecting a band region in which the absorption of the etchant is small within the band region determined by the combination of the refractive indexes of the substrate and the surface layer, the wavelength of the optimum band region can be selected. In consideration of these conditions, for example, an object to be processed in which the ITO film 12 is formed on the glass substrate 11 as in the present embodiment was irradiated from the light source 41, although slightly different depending on the etching solution used. 190nm ~ 500 of light
If the filter transmits only light having a wavelength in the range of nm, measurement on the liquid crystal display substrate G can be performed stably.
In addition, if the filter transmits only light having a wavelength in the ultraviolet region, absorption in the resist layer 13 occurs, and the mask region 1
5, the offset component of the measurement data can be reduced, and the signal-to-noise ratio (S
/ N ratio) can be increased. This filter 42a
Is fixed as long as the optimum band area is not changed by changing the object to be processed. If the wavelength of the light beam applied to the liquid crystal display substrate G is less than 190 nm,
Absorption in air and etching solution increases,
If it exceeds 0 nm, the refractive index between the glass substrate 11 and the ITO film 12 becomes small, so that the S / N ratio becomes small, which is inconvenient.
【００３５】一方、フィルタ選択機構４２ｂは、上述の
固定フィルタ４２ａで選択したバンド域の波長の内、マ
スク領域１５での反射光の光量を低くする特定波長の光
のみを取り出すフィルタを選択設定するための機構であ
る。マスク領域１５には、１μｍ〜１．５μｍ程度のレ
ジスト層１３がＩＴＯ膜１２上に形成されているため、
光の多重反射による干渉が起こる。この干渉光の分光ス
ペクトルは、レジスト層１３の膜厚を一定にし、照射す
る光の波長を変えてやると、図４に示すように、ピーク
とボトムとを形成する。このような分光スペクトルは、
膜厚の変化に応じて変化するが、例えば、図４に示す分
光スペクトルについて、その分光スペクトルからボトム
になる波長（例えば、４３０nmや４６０nm等）を選択し
てやれば、レジスト層１３が特定の膜厚の液晶表示器用
基板Ｇについては、マスク領域１５での反射光の光量を
低く、すなわち、図８に示したオフセットＢを小さくす
ることができる。また、単一波長にしなくとも、分光ス
ペクトルの周期に応じた特定のバンド域の波長（例え
ば、１周期に相当する４３０nm〜４６０nm等）を選択す
ることにより、マスク領域１５での反射光の光量を、少
なくとも、（（ピークの反射光の光量）＋（ボトムの反
射光の光量））／２に平均化することができる。このよ
うな条件を考慮して、フィルタ選択機構４２ｂは、上述
の固定フィルタ４２ａで選択した１９０nm〜５００nmの
バンド域の波長の光の内、特定波長、あるいは、特定バ
ンド域の波長の光のみを通過させる複数種のフィルタを
選択して使用できるように、例えば、複数種のフィルタ
４２ｄを円盤４２ｃ上の周縁に沿って組み込んで、円盤
４２ｃを回転させることにより、フィルタ４２ａを通過
した光の光路上に、所定のフィルタ４２ｄを位置づける
ようにして構成されている。また、このフィルタ選択機
構４２ｂの駆動、すなわち、複数種のフィルタ４２ｄの
選択動作は、制御部２７によって、例えば、レジスト層
１３の膜厚が異なる液晶表示器用基板Ｇの変更に応じて
行われる。なお、このフィルタ選択機構４２ｂは、複数
種の特定波長または、特定バンド域の波長の光のみを通
過させるフィルタ４２ｄが選択可能であればよく、上述
のように円盤状の構成に限らず、長方形の板の長手方向
に複数種のバンド域の波長を通過させるフィルタを一列
に組み込み、その板を長手方向にスライドさせて、固定
フィルタ４２ａを通過した光の光路上に、所定のフィル
タを位置づけるよう構成してもよい。On the other hand, the filter selection mechanism 42b selects and sets a filter for extracting only light of a specific wavelength that reduces the amount of reflected light in the mask region 15 from the wavelengths in the band range selected by the fixed filter 42a. It is a mechanism for. Since a resist layer 13 of about 1 μm to 1.5 μm is formed on the ITO film 12 in the mask region 15,
Interference occurs due to multiple reflections of light. When the thickness of the resist layer 13 is made constant and the wavelength of the irradiated light is changed, the spectral spectrum of the interference light forms a peak and a bottom as shown in FIG. Such a spectrum is
For example, in the spectral spectrum shown in FIG. 4, if the bottom wavelength (for example, 430 nm or 460 nm) is selected from the spectral spectrum, the resist layer 13 has a specific thickness. With respect to the liquid crystal display substrate G, the amount of reflected light in the mask region 15 can be reduced, that is, the offset B shown in FIG. 8 can be reduced. Even if the wavelength is not a single wavelength, by selecting a wavelength in a specific band region (for example, 430 nm to 460 nm corresponding to one period) corresponding to the period of the spectral spectrum, the amount of reflected light in the mask region 15 can be increased. Can be averaged to at least ((the amount of peak reflected light) + (the amount of bottom reflected light)) / 2. In consideration of such conditions, the filter selection mechanism 42b selects only the light of the specific wavelength or the light of the wavelength of the specific band, out of the light of the wavelength in the band of 190 nm to 500 nm selected by the above-described fixed filter 42a. In order to select and use a plurality of types of filters to be passed, for example, a plurality of types of filters 42d are incorporated along the periphery of the disk 42c, and by rotating the disk 42c, the light of the light passing through the filter 42a is rotated. A predetermined filter 42d is located on the road. The driving of the filter selection mechanism 42b, that is, the operation of selecting a plurality of types of filters 42d is performed by the control unit 27, for example, in response to a change in the liquid crystal display substrate G having a different thickness of the resist layer 13. Note that the filter selection mechanism 42b may be any filter as long as it can select a filter 42d that passes only a plurality of types of specific wavelengths or light having wavelengths in a specific band range. Filters that pass wavelengths of a plurality of bands in the longitudinal direction of the plate are arranged in a line, and the plate is slid in the longitudinal direction so that a predetermined filter is positioned on the optical path of light that has passed through the fixed filter 42a. You may comprise.
【００３６】投光用光ファイバ４４の投光口４４ａから
投光され、コリメータレンズ４５で平行光とされた光束
が、液晶表示器用基板Ｇのサンプル面上に所定の照射領
域、例えば、直径６mm〜１０mmの円内に照射するよう
に、投光用光ファイバ４４の投光口４４ａの口径、投光
用光ファイバ４４の投光口４４ａからコリメータレンズ
４５までの距離などが調整されている。なお、このよう
に、照射光を光束にして、所定の照射領域を取るのは、
ある程度広い面積で反射光を計測した方が、計測データ
がサンプル面全体で平均化されるので、エッチング処理
の進行状況をより正確に検知し、終点の検出精度が向上
できるからである。A light beam projected from the light projecting port 44a of the light projecting optical fiber 44 and converted into parallel light by the collimator lens 45 is placed on a sample surface of the liquid crystal display substrate G in a predetermined irradiation area, for example, 6 mm in diameter. The diameter of the light projecting port 44a of the light projecting optical fiber 44, the distance from the light projecting port 44a of the light projecting optical fiber 44 to the collimator lens 45, and the like are adjusted so as to irradiate within a circle of 10 mm to 10 mm. It should be noted that, as described above, the irradiation light is made into a luminous flux to take a predetermined irradiation area.
This is because, when the reflected light is measured over a relatively large area, the measurement data is averaged over the entire sample surface, so that the progress of the etching process can be more accurately detected, and the detection accuracy of the end point can be improved.
【００３７】受光機構３２は、液晶表示器用基板Ｇの各
面、すなわち、エッチング領域１４では、ＩＴＯ膜１２
の上面、ＩＴＯ膜１２とガラス基板１１との界面、ガラ
ス基板１１の下面、また、マスク領域１５では、レジス
ト層１３の上面、レジスト層１３とＩＴＯ膜１２との界
面、ＩＴＯ膜１２とガラス基板１１との界面、ガラス基
板１１の下面で反射した反射光が合成されて、ハーフミ
ラー４６で光路が変更され、また、ミラー４７によって
再び光路が変更され、結像レンズ４８で集光され、受光
素子４９の受光面Ｑで受光されるように構成されてい
る。さらに、エッチング処理時に液晶表示器用基板Ｇが
往復運動させられて発生する揺れによるサンプル面の傾
き（図５参照）の最大角度をθ、液晶表示器用基板Ｇの
サンプル面から結像レンズ４８までの距離をＬ、投光機
構３１によって照射された光の光束半径をＲをした場合
に、結像レンズ４８の半径Ｄが、Ｄ≧Ｌ×ｔａｎ（２
θ）＋Ｒの条件を満たし、かつ、結像レンズ４８の焦点
距離をｆ、受光素子４９の受光面Ｑで受光する反射光の
光束半径をｄとした場合に、受光素子４９の受光面Ｑの
半径Ｈが、Ｈ＝ｆ×ｔａｎ（２θ）＋ｄの条件を満たす
ように構成されている。ここで、焦点距離ｆ、最大傾き
角度θ及び、反射光の光束半径ｄは、それぞれ誤差を有
するパラメータであるので、予め誤差を含ませたパラメ
ータによって受光面Ｑの半径を求めてもよい。但し、マ
イナス方向の誤差を含ませてしまうと、有効な反射光を
除去してしまうことになるので、各パラメータに含ませ
てよいのは、プラス方向の誤差のみである。また、受光
面Ｑの半径Ｈを規定する方式としては、半径Ｈの透過孔
が形成されたアパーチャー板を受光素子４９の前に設け
てもよい。なお、投光機構３１から照射された光束が完
全な平行光であれば、結像レンズ４８によって完全に集
光されるので、上述の反射光の光束半径ｄは「０」とな
り、完全な平行光でなければ、結像レンズ４８によって
完全に集光されず、ｄは「０」とはならない（図５
（ｂ）、（ｃ）参照）。The light receiving mechanism 32 is provided on each surface of the liquid crystal display substrate G, that is, in the etching region 14, on the ITO film 12.
Upper surface, the interface between the ITO film 12 and the glass substrate 11, the lower surface of the glass substrate 11, and in the mask region 15, the upper surface of the resist layer 13, the interface between the resist layer 13 and the ITO film 12, the ITO film 12 and the glass substrate The light reflected from the interface with the glass substrate 11 and the lower surface of the glass substrate 11 are combined, the optical path is changed by the half mirror 46, the optical path is changed again by the mirror 47, and the light is condensed by the imaging lens 48 and received. The light receiving surface Q of the element 49 is configured to receive light. Further, the maximum angle of the inclination of the sample surface (see FIG. 5) due to the swing generated by the reciprocating movement of the liquid crystal display substrate G during the etching process is θ, and the maximum angle from the sample surface of the liquid crystal display substrate G to the imaging lens 48 is set. When the distance is L and the luminous flux radius of the light emitted by the light projecting mechanism 31 is R, the radius D of the imaging lens 48 is D ≧ L × tan (2
θ) + R, the focal length of the imaging lens 48 is f, and the light beam radius of the reflected light received by the light receiving surface Q of the light receiving element 49 is d. The radius H is configured to satisfy the condition of H = f × tan (2θ) + d. Here, the focal length f, the maximum inclination angle θ, and the luminous flux radius d of the reflected light are parameters having errors, respectively. Therefore, the radius of the light receiving surface Q may be obtained by a parameter including an error in advance. However, if an error in the minus direction is included, effective reflected light will be removed. Therefore, only an error in the plus direction may be included in each parameter. As a method of defining the radius H of the light receiving surface Q, an aperture plate having a transmission hole having a radius H may be provided in front of the light receiving element 49. If the light beam emitted from the light projecting mechanism 31 is a perfect parallel light, it is completely condensed by the imaging lens 48, so that the light beam radius d of the above-mentioned reflected light is “0”, and the perfect parallel light is obtained. If it is not light, it is not completely condensed by the imaging lens 48, and d does not become “0” (FIG. 5).
(See (b) and (c)).
【００３８】上述の各条件を図５を参照して説明する
と、液晶表示器用基板Ｇのサンプル面が「θ」傾くこと
によって、照射された光束は、サンプル面が水平の状態
での反射光に対して「２θ」の角度をもって反射する。
このように「２θ」の角度で反射された反射光を結像レ
ンズ４８に入射させるためには、三角関数の計算から、
結像レンズ４８の半径Ｄが、Ｄ≧Ｌ×ｔａｎ（２θ）＋
Ｒであればよい。The above conditions will be described with reference to FIG. 5. When the sample surface of the liquid crystal display substrate G is tilted by "θ", the radiated light beam is converted into reflected light when the sample surface is horizontal. On the other hand, the light is reflected at an angle of “2θ”.
In order to make the reflected light reflected at an angle of “2θ” incident on the imaging lens 48 as described above, from the calculation of the trigonometric function,
When the radius D of the imaging lens 48 is D ≧ L × tan (2θ) +
R is sufficient.
【００３９】次に、上述の「２θ」の角度をもって結像
レンズ４８に入射した反射光が、集光されて受光素子４
９の受光面Ｑで受光されるためには、三角関数の計算か
ら、受光素子４９の受光面Ｑの半径Ｈが、Ｈ＝ｆ×ｔａ
ｎ（２θ）＋ｄであればよい（図５（ｂ）参照）。一
方、エッチング処理中には、液晶表示器用基板Ｇの上面
に供給されたエッチング液が、液晶表示器用基板Ｇの上
面で脈流や気泡を発生させ、また、液晶表示器用基板Ｇ
の下面にエッチング液が流れ出し、それらの脈流、液滴
等に光を照射することにより、照射された光は散乱す
る。この散乱光が上述の条件を満たす受光素子４９の受
光面Ｑで受光されない角度θｘは、θｘ≧｛ｔａｎ−１
（（Ｈ＋ｄ）／ｆ）｝／２であり、脈流等による反射角
は、液晶表示器用基板Ｇのサンプル面の傾き角に対して
遥かに大きく散乱光の大部分は上述のθｘの条件を満た
すので、散乱光が、上述の受光半径Ｈの条件を満たす受
光素子で受光されることは極めて少ない（図５（ｃ）参
照）。Next, the reflected light incident on the imaging lens 48 at the angle of “2θ” is condensed and
9, the radius H of the light receiving surface Q of the light receiving element 49 is calculated as follows: H = f × ta
n (2θ) + d (see FIG. 5B). On the other hand, during the etching process, the etching liquid supplied to the upper surface of the liquid crystal display substrate G generates a pulsating flow or bubbles on the upper surface of the liquid crystal display substrate G.
The etching liquid flows out to the lower surface of the substrate, and irradiates the pulsating flow , droplets, and the like with light, so that the irradiated light is scattered. Angle theta x not received by the light-receiving surface Q of the scattered light above conditions are met the light receiving element 49, θ x ≧ {tan -1
((H + d) / f)｝ / 2, and the reflection angle due to the pulsating flow or the like is relative to the inclination angle of the sample surface of the liquid crystal display substrate G.
Since far do most of the large scattered light satisfy the aforementioned theta x, scattered light, very small to be received by satisfying the light receiving elements of the light receiving radius H above (FIG. 5 (c) see ).
【００４０】処理液カーテン形成機構３３は、同心状の
２つの円筒を組み合わせて、大きい円筒が外壁５１、小
さい円筒が内壁５２となるようなタンク５０によって構
成されている。外壁５１と内壁５２との上面は密閉され
ており、外壁５１と内壁５２との間の空間には、エッチ
ング液が準備された図示しないタンクに連通されたパイ
プ５３からエッチング液が流入され、流入されたエッチ
ング液は外壁５１と内壁５２との間の空間の下面から液
晶表示器用基板Ｇの上面に流出される。このエッチング
液の流入制御は、制御部２７によって行われている。タ
ンク５０の下面と液晶表示器用基板Ｇの上面とは、タン
ク５０の下面から流出したエッチング液が液晶表示器用
基板Ｇの上面とタンク５０の下面との間に満たされる程
度の間隔、一例を示せば、１mm〜３mm程度に保たれてい
る。また、タンク５０の内壁５２の内空間、すなわち、
照射光が通過する空間の下面には、エッチング液の流入
を防ぐためのガラス板５４が、水平に対してθ（θは、
上述した液晶表示器用基板Ｇの最大傾き角）より大きい
角度をもって取り付けられている。ガラス板５４がこの
ような角度で取り付けられているのは、照射された光束
の内、ガラス板５４の上面と下面で反射された反射光が
受光素子４９で受光されないようにするためである。す
なわち、受光素子４９は上述したように、液晶表示器用
基板Ｇが最大傾きθの状態でも受光できるように設計さ
れている。従って、ガラス板５４が水平に対してθより
大きい角度で取り付けられていれば、ガラス板５４の上
面と下面で反射された反射光は受光素子４９で受光され
ない。従って、終点検出に不要なノイズが除去できる。The treatment liquid curtain forming mechanism 33 is constituted by a tank 50 in which two concentric cylinders are combined and the larger cylinder becomes the outer wall 51 and the smaller cylinder becomes the inner wall 52. The upper surfaces of the outer wall 51 and the inner wall 52 are sealed, and the etching liquid flows into a space between the outer wall 51 and the inner wall 52 from a pipe 53 communicating with a tank (not shown) in which the etching liquid is prepared. The etched etchant flows out from the lower surface of the space between the outer wall 51 and the inner wall 52 to the upper surface of the liquid crystal display substrate G. The control of the inflow of the etching solution is performed by the control unit 27. An example of the distance between the lower surface of the tank 50 and the upper surface of the liquid crystal display substrate G is such that the etchant flowing from the lower surface of the tank 50 is filled between the upper surface of the liquid crystal display substrate G and the lower surface of the tank 50. For example, it is kept at about 1 mm to 3 mm. Further, the inner space of the inner wall 52 of the tank 50, that is,
On the lower surface of the space through which the irradiation light passes, a glass plate 54 for preventing the inflow of the etching liquid is provided with θ (θ is
It is attached at an angle larger than the above-described maximum tilt angle of the liquid crystal display substrate G). The reason why the glass plate 54 is attached at such an angle is to prevent the light reflected from the upper surface and the lower surface of the glass plate 54 from being received by the light receiving element 49 in the irradiated light beam. That is, as described above, the light receiving element 49 is designed to be able to receive light even when the liquid crystal display substrate G has the maximum inclination θ. Therefore, if the glass plate 54 is attached at an angle greater than θ with respect to the horizontal, the light reflected on the upper and lower surfaces of the glass plate 54 is not received by the light receiving element 49. Therefore, noise unnecessary for end point detection can be removed.
【００４１】上述の構成を有する測定光学機構３０の、
エッチング処理中の反射光計測の動作を説明する。エッ
チング処理する液晶表示器用基板Ｇが図２に示すローラ
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂによって挟持される
と、制御部２７は、フィルタ選択機構４２ｂを駆動し
て、最適なフィルタ４２ｄを選択する。この選択は、フ
ィルタ４２ｄが、単一波長用で構成されている場合と、
特定バンド域の波長用で構成されている場合とでは処理
方式が異なる。すなわち、フィルタ４２ｄが特定バンド
域の波長用で構成されている場合には、上述したよう
に、レジスト層１３の膜厚が分かっていれば、分光スペ
クトルの周期も略一定になるので、処理する液晶表示器
用基板Ｇのレジスト層１３の膜厚の変更があるごとにフ
ィルタ４２ｄを変更すればよい。例えば、液晶表示器用
基板Ｇにおいて、レジスト層１３の膜厚にバラツキがあ
っても、計測においては、反射光の光量は、略、（（ピ
ークの反射光の光量）＋（ボトムの反射光の光量））／
２になるので、バラツキを平均化することができる。一
方、単一波長用で構成されている場合には、液晶表示器
用基板Ｇは搬入されるたびに、その液晶表示器用基板Ｇ
の最適波長を測定するのが好ましい。これは、選択波長
を上述の分光スペクトルのボトム近辺に限定するため
に、液晶表示器用基板Ｇごとにレジスト層１３の膜厚に
バラツキがあれば、場合によっては、ボトムを選択した
つもりでトップを選択することがあるからである。すな
わち、分光スペクトルはレジスト層１３の膜厚によって
変化するからである。従って、予め、レジスト層１３の
膜厚の基準値が分かっていても、液晶表示器用基板Ｇご
とに計測前に最適波長を測定して決めるのが好ましい。The measuring optical mechanism 30 having the above-described configuration
The operation of reflected light measurement during the etching process will be described. When the liquid crystal display substrate G to be etched is sandwiched between the rollers 21a, 21b, 22a, and 22b shown in FIG. 2, the control unit 27 drives the filter selection mechanism 42b to select the optimum filter 42d. This selection is made when the filter 42d is configured for a single wavelength,
The processing method is different from the case where it is configured for wavelengths in a specific band region. That is, when the filter 42d is configured for a wavelength in a specific band region, as described above, if the thickness of the resist layer 13 is known, the period of the spectral spectrum becomes substantially constant. The filter 42d may be changed every time the thickness of the resist layer 13 of the liquid crystal display substrate G is changed. For example, in the liquid crystal display substrate G, even if the thickness of the resist layer 13 varies, in measurement, the amount of reflected light is approximately (((the amount of peak reflected light)) + (the amount of bottom reflected light). Light intensity)) /
Since it is 2, the variation can be averaged. On the other hand, when the liquid crystal display substrate G is configured for a single wavelength, the liquid crystal display substrate G
Is preferably measured. This is because if the thickness of the resist layer 13 varies for each liquid crystal display substrate G in order to limit the selected wavelength to the vicinity of the bottom of the above-mentioned spectral spectrum, the bottom may be selected and the top may be selected in some cases. This is because there are times when there is a choice. That is, the spectral spectrum changes depending on the thickness of the resist layer 13. Therefore, even if the reference value of the film thickness of the resist layer 13 is known in advance, it is preferable to determine and determine the optimum wavelength for each liquid crystal display substrate G before measurement.
【００４２】次に、制御部２７はローラ２１ａ、２２ａ
を駆動して、液晶表示器用基板Ｇを往復移動させ、ま
た、ポンプＰとモータＭを駆動して、ノズル２６からエ
ッチング液を液晶表示器用基板Ｇの上面に供給する。さ
らに、制御部２７は、処理液カーテン形成機構３３の外
壁５１と内壁５２との間の空間にエッチング液を流入し
て、照射領域の周囲にエッチング液のカーテンを形成す
る。Next, the controller 27 controls the rollers 21a and 22a.
Is driven to reciprocate the liquid crystal display substrate G, and the pump P and the motor M are driven to supply the etching liquid from the nozzle 26 to the upper surface of the liquid crystal display substrate G. Further, the control unit 27 flows the etching liquid into the space between the outer wall 51 and the inner wall 52 of the processing liquid curtain forming mechanism 33 to form a curtain of the etching liquid around the irradiation area.
【００４３】上述のようにエッチング処理が開始する
と、計測光学機構３０は、反射光の計測を開始する。す
なわち、投光機構３１から照射された平行光束が液晶表
示器用基板Ｇのサンプル面で反射し、その反射光を受光
機構３２で受光し、受光したデータは制御部２７に与え
られる。制御部２７は、このデータに基づいて、エッチ
ング処理の終点を検出する。When the etching process is started as described above, the measuring optical mechanism 30 starts measuring the reflected light. That is, the parallel light beam emitted from the light projecting mechanism 31 is reflected by the sample surface of the liquid crystal display substrate G, the reflected light is received by the light receiving mechanism 32, and the received data is given to the control unit 27. The control unit 27 detects the end point of the etching process based on the data.
【００４４】このとき、処理液カーテン形成機構３３が
形成したエッチング液のカーテンによって、サンプル面
上の照射光の照射領域内に処理液カーテン形成機構３３
からのエッチング液が満たされ、ノズル２６からのエッ
チング液の流入が防止され、サンプル面上でのエッチン
グ液の脈流や気泡による散乱光の発生を防止することが
できる。また、結像レンズ４８の半径Ｄの大きさ、受光
素子４９の受光面Ｑの半径Ｈの大きさ等を調整している
ので、液晶表示器用基板Ｇの下面に流れ出したエッチン
グ液に液晶表示器用基板Ｇを透過した照射光が照射され
ることによる散乱光等のノイズをカットすることができ
る。さらに、液晶表示器用基板Ｇのサンプル面が傾いた
状態で反射された反射光も受光することができるととも
に、照射光の波長を調整しているので、干渉光の振幅を
大きくし、オフセットを小さくしたＳ／Ｎ比の大きなデ
ータを計測することができる。At this time, the curtain of the etching liquid formed by the processing liquid curtain forming mechanism 33 causes the processing liquid curtain forming mechanism 33 to be within the irradiation area of the irradiation light on the sample surface.
Is filled with the etchant from the nozzle 26, the inflow of the etchant from the nozzle 26 is prevented, and the pulsating flow of the etchant on the sample surface and the generation of scattered light due to bubbles can be prevented. Further, since the size of the radius D of the imaging lens 48, the size of the radius H of the light receiving surface Q of the light receiving element 49, and the like are adjusted, the etching liquid flowing to the lower surface of the liquid crystal display substrate G is used for the liquid crystal display. Noise such as scattered light due to irradiation with irradiation light transmitted through the substrate G can be cut. Furthermore, the reflected light reflected while the sample surface of the liquid crystal display substrate G is inclined can be received, and the wavelength of the irradiation light is adjusted, so that the amplitude of the interference light is increased and the offset is reduced. Data with a large S / N ratio can be measured.
【００４５】なお、この第一実施例装置は、液晶表示器
用基板Ｇのガラス基板１１とＩＴＯ膜１２との間にクロ
ム（Ｃｒ）等の非透光性のものが部分的に存在する場合
にも、液晶表示器用基板ＧのＩＴＯ膜１２側をサンプル
面としているので、ＩＴＯ膜１２からの反射光を、Ｃｒ
に遮断されることなく受光できる。The device of the first embodiment can be used when a non-translucent material such as chromium (Cr) partially exists between the glass substrate 11 and the ITO film 12 of the liquid crystal display substrate G. Also, since the sample surface is the ITO film 12 side of the liquid crystal display substrate G, the reflected light from the ITO film 12
The light can be received without being blocked.
【００４６】次に、測定光学機構を別の様態（測定光学
機構６０）で実現した第二実施例装置を図６を参照して
説明する。この実施例装置では、サンプル面をガラス基
板１１の下面にとって、装置を構成している。測定光学
機構６０は大きく分けて、投光機構６１と、受光機構６
２および、エアー吹き付けノズル６３とによって構成さ
れている。Next, an apparatus according to a second embodiment in which the measuring optical mechanism is realized in another mode (measuring optical mechanism 60) will be described with reference to FIG. In the apparatus of this embodiment, the sample surface is set to the lower surface of the glass substrate 11 to constitute the apparatus. The measuring optical mechanism 60 is roughly divided into a light emitting mechanism 61 and a light receiving mechanism 6.
2 and an air blowing nozzle 63.
【００４７】投光機構６１は、ハロゲンランプやキセノ
ンランプ等によって構成されている光源７１から照射さ
れた光が、固定フィルタ７２ａおよび、フィルタ選択機
構７２ｂを通過し、コンデンサレンズ７３によって集光
されて投光用光ファイバ７４を通り、さらに、投光用光
ファイバ７４の投光口７４ａから投光され、コリメータ
レンズ７５によって平行光束にされ、ハーフミラー７６
を反射し、ミラー７７によって光路が変更されて液晶表
示器用基板Ｇのサンプル面に照射されるように構成され
ている。なお、固定フィルタ７２ａの波長のバンド域の
選択は、被処理物を構成する基板と表面層のそれぞれの
屈折率がある程度異なり、かつ、ガラス基板１１での照
射光の吸収が少ないことを条件として決められる。これ
は、サンプル面をガラス基板１１の下面にしているの
で、照射された光束がガラス基板１１で吸収されること
による反射率の低下を防止するためである。また、その
他の部材については、この投光機構６１を、照射光を液
晶表示器用基板Ｇの下面側から照射するように構成した
こと以外は、上述の投光機構３１と略同じ構成であるの
で、ここでの詳細な説明は省略する。The light projecting mechanism 61 is configured such that light emitted from a light source 71 constituted by a halogen lamp, a xenon lamp, or the like passes through a fixed filter 72a and a filter selecting mechanism 72b, and is condensed by a condenser lens 73. The light passes through the light projecting optical fiber 74, is further projected from the light projecting port 74 a of the light projecting optical fiber 74, is converted into a parallel light beam by the collimator lens 75,
And the optical path is changed by the mirror 77 to irradiate the sample surface of the liquid crystal display substrate G. The selection of the wavelength band of the fixed filter 72a is performed on condition that the refractive index of each of the substrate and the surface layer constituting the object to be processed is different to some extent, and that the glass substrate 11 absorbs less irradiation light. I can decide. This is because the sample surface is on the lower surface of the glass substrate 11 so as to prevent a decrease in reflectance due to the irradiation of the irradiated light beam by the glass substrate 11. The other members are substantially the same as the above-described light projecting mechanism 31 except that the light projecting mechanism 61 is configured to irradiate the irradiation light from the lower surface side of the liquid crystal display substrate G. Here, detailed description is omitted.
【００４８】受光機構６２は、液晶表示器用基板Ｇの各
面で反射した反射光が、ミラー７７で光路が変更され、
また、ハーフミラー７６を透過し、ミラー７８で光路が
変更され、結像レンズ７９で集光され、受光素子８０の
受光面Ｑで受光されるように構成されている。また、結
像レンズ７９の半径Ｄや受光素子８０の受光面Ｑの半径
Ｈの条件は、上述した受光機構３２の場合と同じであ
る。なお、受光機構６２も、液晶表示器用基板Ｇの下面
側からの反射光を受光するように構成したこと以外は、
上述の受光機構３２と略同じ構成であるので、個々の部
材の詳細な説明は省略する。The light receiving mechanism 62 changes the optical path of the light reflected on each surface of the liquid crystal display substrate G by a mirror 77,
Further, the light is transmitted through the half mirror 76, the optical path is changed by the mirror 78, condensed by the imaging lens 79, and received by the light receiving surface Q of the light receiving element 80. The conditions of the radius D of the imaging lens 79 and the radius H of the light receiving surface Q of the light receiving element 80 are the same as those of the light receiving mechanism 32 described above. In addition, except that the light receiving mechanism 62 is also configured to receive the reflected light from the lower surface side of the liquid crystal display substrate G,
Since the configuration is substantially the same as that of the light receiving mechanism 32 described above, a detailed description of each member will be omitted.
【００４９】エアー吹き付けノズル６３は、一方が図示
しないエアー供給源に連通しており、他方の先端に円筒
形のエアー吹き付け口８１が、その円筒の口がエアー吹
き付けノズル６３のエアー吹き付け方向に垂直になるよ
うに取り付けられて構成されている。また、エアー吹き
付け口８１の口は、液晶表示器用基板Ｇのサンプル面上
の照射領域と、後述するガラス板８２とに向けられ、そ
の円筒内を照射光と反射光とが通過するように取り付け
られている。このエアー吹き付けノズル６３から吹き付
けられたエアーは、エアー吹き付け口８１の内壁にぶつ
かり、円筒の口から液晶表示器用基板Ｇのサンプル面の
照射領域と、ガラス板８２とに吹き付けられる。なお、
このエアーの吹き出し制御は制御部２７によって行われ
る。One of the air blowing nozzles 63 communicates with an air supply source (not shown), and the other has a cylindrical air blowing port 81 at the other end. It is configured to be attached to. The air blowing port 81 is directed to an irradiation area on the sample surface of the liquid crystal display substrate G and a glass plate 82 described later, and is attached so that irradiation light and reflected light pass through the inside of the cylinder. Have been. The air blown from the air blowing nozzle 63 hits the inner wall of the air blowing port 81, and is blown from the cylindrical port to the irradiation area of the sample surface of the liquid crystal display substrate G and the glass plate 82. In addition,
This air blowing control is performed by the control unit 27.
【００５０】上述のミラー７７と、エアー吹き付け口８
１との間には、エッチング液の侵入防止用のガラス板８
２が、水平に対してθ（θは、上述した液晶表示器用基
板Ｇの最大傾き角）より大きい角度をもって取り付けら
れている。ガラス板８２がこのような角度で取り付けら
れているのは、上述した第一実施例装置で説明したよう
に、照射された光束の内、ガラス板８２の上面と下面で
反射された反射光を受光素子８０で受光しないようにす
るためである。The above-mentioned mirror 77 and the air blowing port 8
1, a glass plate 8 for preventing intrusion of an etching solution.
2 is attached to the horizontal at an angle larger than θ (θ is the maximum tilt angle of the liquid crystal display substrate G described above). The reason why the glass plate 82 is attached at such an angle is that, as described in the first embodiment, the reflected light reflected on the upper surface and the lower surface of the glass plate 82 in the irradiated light beam. This is to prevent the light receiving element 80 from receiving light.
【００５１】上述の構成を有する測定光学機構６０の、
エッチング処理中の反射光計測の動作は、上述の第一実
施例の処理液カーテン形成機構３３の替わりにエアー吹
き付けノズル６３で照射領域にエアーを吹き付けるよう
にしたこと以外は、上述の第一実施例の場合と略同じで
ある。The measuring optical mechanism 60 having the above-described configuration
The operation of reflected light measurement during the etching process is the same as that of the first embodiment except that air is blown to the irradiation area by the air blowing nozzle 63 instead of the processing liquid curtain forming mechanism 33 of the first embodiment. It is almost the same as in the example.
【００５２】この装置によって反射率測定を行ったと
き、エアー吹き付けノズル６３から吹き付けられたエア
ーによって、液晶表示器用基板Ｇの上面からサンプル面
に流れ込んだ、照射光の照射領域内のエッチング液が吹
き飛ばされ、サンプル面上でのエッチング液の脈流や気
泡による散乱光の発生を防止することができる。また、
結像レンズ７９の半径Ｄの大きさ、受光素子８０の受光
面Ｑの半径Ｈの大きさ等を調整しているので、液晶表示
器用基板Ｇの上面で発生しているエッチング液の脈流や
気泡に液晶表示器用基板Ｇを透過した照射光が照射され
ることによる散乱光等のノイズをカットすることができ
る。さらに、液晶表示器用基板Ｇのサンプル面が傾いた
状態で反射された反射光も受光することができるととも
に、照射光の波長を調整しているので、干渉光の振幅を
大きくし、オフセットを小さくしたＳ／Ｎ比の大きなデ
ータを計測することができる。When the reflectivity is measured by this apparatus, the etching liquid in the irradiation area of the irradiation light, which has flowed into the sample surface from the upper surface of the liquid crystal display substrate G by the air blown from the air blowing nozzle 63, is blown off. Thus, it is possible to prevent the pulsating flow of the etchant and the generation of scattered light due to bubbles on the sample surface. Also,
Since the size of the radius D of the imaging lens 79, the size of the radius H of the light receiving surface Q of the light receiving element 80, and the like are adjusted, the pulsating flow of the etching solution generated on the upper surface of the substrate G for a liquid crystal display is controlled. Noise such as scattered light due to irradiation of bubbles with irradiation light transmitted through the liquid crystal display substrate G can be cut. Furthermore, the reflected light reflected while the sample surface of the liquid crystal display substrate G is inclined can be received, and the wavelength of the irradiation light is adjusted, so that the amplitude of the interference light is increased and the offset is reduced. Data with a large S / N ratio can be measured.
【００５３】[0053]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載した発明によれば、結像レンズの半径を調整し
ているので、被処理物が表面処理時にθ（θは表面処理
時に発生する被処理物のサンプル面の最大傾き角度）傾
いた状態で光束がその被処理物で反射した場合でも、そ
の反射光は結像レンズに必ず入射される。また、受光素
子の受光面の半径を調整しているので、被処理物がθ傾
いた状態での反射光も受光することができるとともに、
脈流や気泡による反射角は、表面処理時の被処理物のサ
ンプル面の傾き角に対して遥かに大きいので、脈流等か
らの散乱光が受光手段でほとんど受光されなくなり、Ｓ
／Ｎ比の高い計測データを得ることができ、表面処理の
終点検出精度を向上することができる。As is apparent from the above description, according to the first aspect of the present invention, since the radius of the imaging lens is adjusted, when the object to be processed is subjected to the surface treatment, θ (θ is the surface treatment) Even when the light flux is reflected by the object in a state of being inclined (the maximum inclination angle of the sample surface of the object to be processed sometimes), the reflected light always enters the imaging lens. In addition, since the radius of the light receiving surface of the light receiving element is adjusted, it is possible to receive reflected light in a state where the object to be processed is inclined by θ, and
Reflection angle by pulsation or bubbles is larger in or far relative to the tilt angle of the sample surface of the treatment object during surface treatment, the scattered light from pulsating etc. will not be almost received by the light receiving unit, S
Measurement data with a high / N ratio can be obtained, and the end point detection accuracy of the surface treatment can be improved.
【００５４】請求項２に記載した発明によれば、短波
長、特に、１９０nm〜５００nm範囲の波長の光を計測用
の照射光としているので、液晶表示器用のガラス基板に
ＩＴＯ膜が形成され、ＩＴＯ膜上に所望のパターンのレ
ジスト層が形成されたような被処理物に対しても、干渉
光の振幅を大きくすることができ、計測データのＳ／Ｎ
比を向上することができる。また、波長を上述のような
範囲の短波長域にすることにより、干渉光の振動の周期
が短くなり、より多くの振動波形を計測することができ
るので、終点検出のためのデータ処理に有利となる。According to the second aspect of the present invention, since light having a short wavelength, in particular, light having a wavelength in the range of 190 nm to 500 nm is used as the irradiation light for measurement, an ITO film is formed on a glass substrate for a liquid crystal display. The amplitude of the interference light can be increased even for an object to be processed in which a resist pattern having a desired pattern is formed on the ITO film, and the S / N of the measurement data can be increased.
The ratio can be improved. Further, by setting the wavelength to a short wavelength range within the above range, the oscillation cycle of the interference light is shortened, and more oscillation waveforms can be measured, which is advantageous for data processing for end point detection. Becomes
【００５５】請求項３に記載した発明によれば、表面層
の膜厚と照射する波長との関係から、表面処理の進行に
よって反射率が変化しない領域（マスク領域）からの反
射光の光量を小さくする特定の波長、若しくは、特定の
波長バンド域の平行光束を計測光として照射することに
よって、オフセットを小さくしているので、表面処理の
進行に従って計測される干渉光の振幅を相対的に大きく
することができる。従って、干渉光の振幅を増幅するこ
とができ、また、オフセットに伴うノイズを低減するこ
とができるので、表面処理の終点検出精度の向上を図る
ことができる。According to the third aspect of the present invention, from the relationship between the film thickness of the surface layer and the irradiation wavelength, the amount of reflected light from a region (mask region) where the reflectivity does not change with the progress of the surface treatment is determined. The offset is reduced by irradiating a specific wavelength to be reduced, or a parallel luminous flux of a specific wavelength band as the measurement light, so that the amplitude of the interference light measured as the surface treatment progresses becomes relatively large. can do. Therefore, the amplitude of the interference light can be amplified, and noise due to the offset can be reduced, so that the end point detection accuracy of the surface treatment can be improved.
【００５６】請求項４に記載した発明によれば、サンプ
ル面を被処理物の表面層側に設定した場合に、処理液カ
ーテン形成手段がサンプル面上の照射光の照射領域の周
囲に処理液カーテンを形成するので、照射領域内への脈
流や気泡の流入が防止され、散乱光によるノイズ成分が
一層低減され、計測データのＳ／Ｎ比を高めることがで
きる。According to the fourth aspect of the invention, when the sample surface is set on the surface layer side of the object to be processed, the processing liquid curtain forming means causes the processing liquid curtain to surround the irradiation area of the irradiation light on the sample surface. As a curtain is formed, pulse into the irradiation area
Is prevented inflow of fluid and air bubbles, noise components due to scattering light is further reduced, it is possible to improve the S / N ratio of the measurement data.
【００５７】請求項５に記載した発明によれば、サンプ
ル面を被処理物の下面側に設定した場合に、エアー吹き
付けノズルがサンプル面上の照射光の照射領域にエアー
を吹き付けているので、照射領域内への処理液の流入が
防止され、照射領域内で処理液による脈流や気泡の発生
がなくなるので、それら脈流等からの散乱光によるノイ
ズ成分が一層低減され、計測データのＳ／Ｎ比を高める
ことができる。According to the fifth aspect of the present invention, when the sample surface is set on the lower surface side of the object to be processed, the air blowing nozzle blows air to the irradiation area of the irradiation light on the sample surface. Since the flow of the processing liquid into the irradiation area is prevented, and the generation of pulsating flow and bubbles due to the processing liquid in the irradiation area is eliminated, noise components due to scattered light from the pulsating flow and the like are further reduced, and the measurement data S / N ratio can be increased.
【図１】本発明の表面処理終点検出装置に係る第一実施
例装置の計測光学機構の概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a measurement optical mechanism of a first embodiment device relating to a surface treatment end point detection device of the present invention.
【図２】実施例装置全体の概略構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the entire apparatus of the embodiment.
【図３】液晶表示器用基板の概略構成を示す断面図であ
る。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a liquid crystal display substrate.
【図４】レジスト層に照射する光の波長と反射率との関
係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a wavelength of light irradiated to a resist layer and a reflectance.
【図５】結像レンズの半径と受光素子の受光面の半径の
条件を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining conditions of a radius of an imaging lens and a radius of a light receiving surface of a light receiving element.
【図６】第二実施例装置の計測光学機構の概略構成を示
す図である。FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a measurement optical mechanism of the second embodiment apparatus.
【図７】シリコンウエハ上にポリシリコン層を形成した
半導体基板の概略構成を示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing a schematic configuration of a semiconductor substrate in which a polysilicon layer is formed on a silicon wafer.
【図８】反射率測定方法により測定した反射光の光量の
変化状態を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a change state of the amount of reflected light measured by a reflectance measuring method.
Ｇ … 液晶表示器用基板 ２７ … 制御部（終点検出手段） ３０、６０ … 測定光学機構 ３１、６１ … 投光機構（投光手段） ４２ａ、７２ａ … 固定フィルタ ４２ｂ、７２ｂ … フィルタ選択機構 ３２、６２ … 受光機構 ３３ … 処理液カーテン形成機構（処理液カーテン形
成手段） ４８、７９ … 結像レンズ ４９、８０ … 受光素子（受光手段） Ｑ … 受光面 ６３ … エアー吹き付けノズル（ノズル）G: liquid crystal display substrate 27: control unit (end point detecting means) 30, 60: measuring optical mechanism 31, 61: light emitting mechanism (light emitting means) 42a, 72a: fixed filters 42b, 72b: filter selecting mechanism 32, 62 ... light receiving mechanism 33 ... processing liquid curtain forming mechanism (processing liquid curtain forming means) 48, 79 ... imaging lens 49, 80 ... light receiving element (light receiving means) Q ... light receiving surface 63 ... air blowing nozzle (nozzle)
Claims (5)
処理物に所定の処理液を供給して表面処理を施すことに
よって前記表面層を除去する際に、前記除去処理が終了
した時点を検出する装置であって、 前記被処理物のサンプル面に平行光束を照射する投光手
段と、 前記投光手段によって照射された平行光束が前記被処理
物で反射され、その反射光を集光させる結像レンズと、 前記結像レンズによって集光された前記被処理物からの
反射光を受光する受光手段と、 前記受光手段によって受光した反射光の光量に基づいて
前記除去処理が終了した時点を検出する終点検出手段
と、 を備え、かつ、 少なくとも前記被処理物と前記受光手段との間の反射光
の光路上に前記結像レンズを配設し、 さらに、表面処理時に発生する前記被処理物のサンプル
面の最大傾き角度をθ、前記被処理物のサンプル面から
前記結像レンズまでの距離をＬ、前記投光手段によって
照射された光の光束半径をＲとした場合に、前記結像レ
ンズの半径Ｄが、Ｄ≧Ｌ×ｔａｎ（２θ）＋Ｒの条件を
満たし、 かつ、前記結像レンズの焦点距離をｆ、前記受光手段の
受光面で受光する反射光の光束半径をｄとした場合に、
前記受光手段の受光面の半径Ｈが、Ｈ＝ｆ×ｔａｎ（２
θ）＋ｄの条件を満たすことを特徴とする表面処理終点
検出装置。When the surface layer is removed by supplying a predetermined processing solution to a workpiece having a light-transmitting surface layer formed on a substrate and performing a surface treatment, the removal processing is completed. A light projecting means for irradiating the sample surface of the object with a parallel light beam, and the parallel light beam irradiated by the light projecting means is reflected by the object, and the reflected light An imaging lens for converging light; a light receiving unit for receiving reflected light from the object condensed by the imaging lens; and the removing process based on an amount of reflected light received by the light receiving unit. End point detecting means for detecting a time point at which the processing is completed, and the imaging lens is disposed at least on an optical path of reflected light between the object to be processed and the light receiving means, and further generated at the time of surface processing. Of the object to be treated When the maximum inclination angle of the lens surface is θ, the distance from the sample surface of the object to be processed to the imaging lens is L, and the luminous flux radius of the light emitted by the light projecting means is R, the imaging lens Satisfies the condition of D ≧ L × tan (2θ) + R, and the focal length of the imaging lens is f, and the luminous flux radius of the reflected light received by the light receiving surface of the light receiving means is d. To
When the radius H of the light receiving surface of the light receiving means is H = f × tan (2
θ) + d, a surface treatment end point detection device.
において、 前記投光手段から照射する平行光束を、１９０nm〜５０
０nmの範囲の短波長の平行光束とした表面処理終点検出
装置。2. The surface treatment end point detecting device according to claim 1, wherein the parallel light beam emitted from the light projecting unit is in a range of 190 nm to 50 nm.
A surface treatment end point detector that converts parallel light beams of short wavelength in the range of 0 nm.
において、 前記投光手段から照射する平行光束を、前記表面処理の
進行によって反射光の光量が変化しない領域（マスク領
域）からの反射光の光量を小さくする特定の波長、若し
くは、特定の波長バンド域の平行光束とした表面処理終
点検出装置。3. The surface treatment end point detection device according to claim 1, wherein the parallel light beam emitted from the light projecting unit is reflected from a region (mask region) where the amount of reflected light does not change due to the progress of the surface treatment. A surface treatment end point detection device that converts a light amount of light into a specific wavelength or a parallel light flux in a specific wavelength band.
において、 前記投光手段は、前記被処理物の表面層側に設定された
サンプル面に平行光束を照射するものであり、かつ、前
記平行光束の照射領域の周囲に、前記処理液と同じ液体
を流出して処理液のカーテンを形成する処理液カーテン
形成手段を備えた表面処理終点検出装置。4. The surface treatment end point detecting device according to claim 1, wherein the light projecting unit irradiates a parallel light beam to a sample surface set on a surface layer side of the object to be processed, and A surface treatment end point detection device comprising a treatment liquid curtain forming means for flowing the same liquid as the treatment liquid and forming a curtain of the treatment liquid around the irradiation area of the parallel light beam.
において、 前記投光手段は、前記被処理物の下面側に設定されたサ
ンプル面に平行光束を照射するものであり、かつ、前記
平行光束の照射領域に、気体を吹き付けるノズルを備え
た表面処理終点検出装置。5. The surface treatment end point detecting device according to claim 1, wherein the light projecting means irradiates a parallel light beam to a sample surface set on a lower surface side of the object to be processed, and A surface treatment end point detection device including a nozzle that blows a gas onto a parallel light beam irradiation area.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP15559692A JP2698286B2 (en) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | Surface treatment end point detector |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15559692A JP2698286B2 (en) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | Surface treatment end point detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05322515A JPH05322515A (en) | 1993-12-07 |
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