JPS6023858A - 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】 この発明は、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に検出する方法に関するもので
ある。

半導体の製造に使用されるラオトマスクは、通常、金属
を表面に蒸着したガラスなど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りフォト
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製造され
るが、前記諸工程の中でも、とくにエツチング士程にお
いては、高精度の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
に検出するだめの方法が種々提案されている。

たとえば、特開昭５６−１５８８７２号は、フォトマス
ク面上の有効域外にエツチングの進行度合を検出するた
めの光透過率測定用区域を設け、この区域における光透
過率を測定し、その測定結果に基づいてエツチング処理
の終点を検出するもので、エツチング処理間に光透過率
の測定をくりかえし、測定ごとに透過光景の前後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。

ところで、エツチング処理がされる前のフォトマスク（
１）は、第１図の拡大部分断面図にみられるように、ガ
ラス基板（１）、きわめて薄い金属酸化膜（２）、蒸着
金属膜（３）、前記同様の金属酸化膜（２）、現像処理
により不要部分が除去されたレジスト膜部分（４）から
なっており、エツチング処理の間に測定されるフォトマ
スクの透過光量は、蒸着される金属の種類、エツチング
液に対し難溶性の金属酸化膜の有無、ガラスの材質・厚
さなどに影響されるため、エツチング処理の経過時間（
１）にしたがって第２図の各線図０）〜に）に示すよう
に様々に変化する。したがって前記特開昭５６−１５８
８７２号に開示されたような方法では、エツチングの進
行度合が一時停滞する線図（ハ）のような場合には、こ
の一時停滞到達時点をもってエツチング処理の終点とみ
なす墨れがあり、エツチング処理の正確な終点が検出で
きない難点があった。

一方、エツチング処理されるフォトマスク（１）は、ス
ピンナーヘッド部の真空チャックにより吸着保持される
のが一般的であるが、この方式による場合、フォトマス
クにひずみが生じて、その平面度を狂わせたり、低速回
転時にエツチング液がフォトマスクの裏面にまわりこみ
、それを汚染したり、さらにはフォトマスクの晟面にま
わり込んだエツチング液がスピンナーヘッド部の真空チ
ャック内部に侵入したりするなどのおそれがあることか
ら、このような不都合を伴わない第６図、第４図に示す
方式のもの、すなわちガラス基板（１）を四隅で固定保
持する固定保持アーム式のスピンナーヘッドが用いられ
ている。このｍ高形スピンナーヘッドは、回転軸（Ｓ）
のヘッド部からたとえば放射状に４本のアーム（５）が
等角度間隔に配設され、それぞれのアーム（５）の先端
部分の固定部（６）には、一対の位置決めピン（７）　
（７）および支持ピン（８）が設けられ、基板（１）の
各隅部を各支持ビン（８）上に載置するとともに、位置
決めピン（７）（７）により挟着して固定保持し、基板
（１）を水平面内で回転させることができるように構成
されている。

したがってフォトマスク（１）をこの簡易形スピンナー
ヘッドに保持させてエツチング処理を行う場合には、た
とえば第３図、第４図に示すように、「コ」の字形状の
取付はアーム（９）の先端部にそれぞれ固定された投光
用光ファイバ（イ）からの光束を、フォトマスク（すを
介して受光用光ファイバ（１１で受光してその透過光量
を検出するようにしているため、十回転ごとにアーム（
５）が透過光量を検出するだめの光束を遮断する。その
ため、前記したような平均化処理では、エツチング処理
の終点の正確な検出はさらに困難になるという不都合が
あった。

この発明は、前記した従来方法における不都合を解消す
るためになされたもので、簡易形スピンナーヘッドを用
いた場合およびエツチング処理の進行中に先に第２図で
説明したような一時的な停滞、すなわち透過率の変化率
が一時的にゼロになるような場合でも、さらにはいかな
る透過特性を有するフォトマスクを提供することを目的
とする。

以下、この発明にかかる実施例について、図面を参照し
ながら詳細に説明する。

第５図は、本発明にかかる方法を実施する装置例の概略
構成を示すもので、被処理物すなわちフォトマスク（１
）は、第４図に示したと同様に、その四隅が支持ビン（
８）に載置され、各隅部が一対の位置決めビン（７）（
７）にて固定されて水平面内で回転せしめられるように
なっている。

光量検出部は、フォトマスク（１）の上方に近接して設
けられた透過光受光用光ファイバー（１１）、フォトマ
スク（１）の下方に近接して設けられた照射光投光用光
ファイバー〇本尺射光受光用光フアイバー０３ならびに
光ファイバー（１１）、（１３の受光端部、光ファイバ
ー（２）の投光端部をそれぞれ保持するだめのホルダー
（図示せず）、さらに受光用光ファイバー０１）、θ；
やのそれぞれもう一方の端部が接続される光電変換素子
α４）、０９および投光用光ファイバー（２）のもう一
方の端部が接続される発光ダイオードなどの発光素子Ｑ
Ｑとから構成されている。。

透過光受光用光ファイバー（１１）と照射光投光用光フ
ァイバーＱ功とは、それぞれの端部が基板（１）面の法
線に対して、図面上右側、左側に同じ角度θをなし、は
ぼ同軸線上に配置されている。

そして受光用光ファイバー（１１）の端部は処理液位置
から外して前記ホルダーに保持されている。

反射光受光用光ファイバーα３は、その端部が前記した
投光用光ファイバー（６）の端部とは前記法線に対して
対称となるべく前記ホルダーに保持されている。

そして受光用光ファイバー（Ｉｔ）、θ樟を介して受光
した光を、その光量に比例した電気信号にそれぞれ変換
する光電変換素子α４１．Ｑ５１け、いずれも受光量が
増すとそれに比例して出力電圧が増大するように構成さ
れて因る。透過光用光電変換素子Ｑ４）からの出力電圧
は、増幅器（＋７）で増幅され、この増幅された検出信
号■１が４変換器０呻をへて中央演算処理装置（以下Ｃ
ＰＵと略記する）（２）へ入力されるとともに、比較器
θ９の一方の端子にも入力される。比較器Ｑ呻の他方の
端子には、　４変換器（４）を介したＣＰＵ（２）から
の出力が　４変換器四を介してしきい値Ｖｚｉ（１＝ｂ
　ｚ　＆・・）として入力され、前記検出信号Ｖ１がこ
のしきい値Ｖ２１を越えた時比較器００は判別信号Ｆｉ
ｐを出力１−るようにされている。そしてこの判別信号
Ｅｐは、ランチ回路Ｑυに所定時間保持された後、ＥＮ
Ｄ信号としてＣＰＵ＠に入力され、このＪｌｉＮＤ信号
が所定回数入力されるとＣＰＵ＠は新たなしきい値Ｖ２
１を比較器θ印に設定し、前記比較動作を繰返すことに
より、最終的に、所定時間内に検出信号Ｖｌがしきい値
を越えなくなる時点を検知するようになっている。

この投光用光ファイバー〇からの照射光は、前記したと
おりアーム（５）によってスピンナーヘッド部の１回転
ごと、すなわち一定時間ごとに遮断されることから、第
６図に示すように透過光量に対応する検出信号ｖ１は比
較的大きな矩形パルス状に変動する。そしてフォトマス
ク（１）に対するエツチング処理が時間ｔの経過に伴い
進むにつれて透過光量は漸増し、それに対応してクロッ
クパルス状の検出信号■１は第６図に示すようにその信
号レベルを変化する。なお第６図忙おいてｖＯは、アー
ム（５）によって投光用光ファイバー（２）からの照射
光が遮断されたときの検出信号値であり、Ｖ、はエツチ
ング処理前のフォトマスク（１）の固有透過光量に対応
する検出信号値である。また、このクロックパルス状の
検出信号Ｖ１は、そのパルス間隔が一定でないが、それ
は第７図からも明らかな如く、フォトマスク（１）のパ
ターン、すなわちフォトレジストが残されている部分（
４）と、それが除去された部分とに対応した間隔で出力
されるからである。

第８図は、とのクロックパルス状の検出信号Ｖ１の、エ
ツチング処理開始時からの時間（１）の経過に伴なう信
号レベルの変化をさらに詳細に示すもので、同図におい
ては、第６図に示した矩形パルス状の信号を省略すると
ともに、それらのパルス間−を一定にして示されている
。ここでは、ラッチ回路Ｅｌ）から出力されるＩＩＣＮ
Ｄ信号がＣＰＵ（イ）に３個入力されるたびに、ＣＰＵ
に）が偏差値Ｅをこれまでのしきい値に加算して新たな
しきい値を演算し、このしきい値を比較器叫に繰返し設
定してエツチング処理の終点ケ検出する場合において、
検出信号ｖ１が、１０回目に設定されたしきい値を、所
定の時間（Ｔａ　）が経過しても越えなくなったことが
わかる。

一方、反射光用光電変換素子０４Ｉの出力電圧に対して
も前記同様に増幅型置、　／ゎ変換器（ハ）、比較器（
ハ）、　４変換器叱ラッチ回路（２７）がそれぞれ設け
られており、この場合の検出信号ゲ１も前記検出信号ｖ
１とほぼ同様な処理がな・されるようになっている。

第９図は、第８図と同様、第６図の矩形ノくルス状の信
号を省略するとともに、それらのノくルス間隔を一定に
して、反射光１１４・に対するクロックパルス状の検出
信号Ｖ１の信号レベルの変化な示すもので、この検出信
号７７−ｘは、例えば第總酸化膜（２）固有の反射光量
に相当する検出信号値Ｖ′１にほぼ等しく、金属酸化膜
（２）が除去された時点で急激に減少し、最終的に基板
（１）の上面における反射光量に相当するほぼ一定の検
出信号値になり、この時点でエツチング処理が終了した
ことがわかる。

つぎに第５図において１点鎖線で囲んだマイクロコンビ
ーータシステム（１）を用い、この発明にかかる方法を
実施する場合の具体的な手順を第１０図、第１１図に示
しだフローチナー？トにもとづいて説明する。

まず初めに、あらかじめ実験などによってる。）ならび
に検出時間ＴＥを図示しない入力装置によりＣＰＵ＠の
内部メモリに設定する。くステップ■および■〉 つぎに処理前のフォトマスク（１）の固有の透過光量、
固有の反射光量をそれぞれ測定し、対応する各検出値ｖ
１、〆１をＣＰＵ（イ）の内部メモリに設定する。〈ス
テ・７プ■〉 この場合の固有の透過光量および固有の反射光量は前記
した第７図に示す投光用光ファイバ＠からの照射光景工
に対する透過光量計および反射光電工にであり同図中の
工りは金属薄膜（３）における吸収ならびに乱反射光量
をあられしでいる。そして（乃は検出箇所を示している
。

ついでＣＰＵ（イ）は、その内部メモリに設定されてい
る偏差値Ｅ、ｅと、前記検出信号値ｖ１、ｖｌとからし
きい値Ｖｚ１＝ｖ′ｘ　＋Ｅ、　７１２ｘ−〆１−ｅを
それぞれ演算し、しきい値Ｖ２１は４変換器（イ）を介
して比較器θりに、しきい値ｖ２工Ｉ′ｉ４変換器（イ
）を介して比較器（イ）に入力される。くステソフ秒つ
ぎに図示されていないが、噴射ノズルからエツチング液
をフォトマスク（１）に噴射し、同時にフォトマスク（
１）をスピンナーヘッド部とともに一定速度にて回転さ
せてエツチング処理を開始する。〈ステップ■〉 つぎにＣＰＵ（２）は、ラッチ回路（２１１，（２７）
にラッチされ、所定時間経過後出力されるＥＮＤ信号を
計数するだめの初期値としてたとえばｌ　３１を制御プ
ログラムにもとづいて内蔵レジスタに設定する。〈ステ
ップ■〉 しかる後しきい値Ｖ２１＝Ｖ１−１−Ｋを、透過光景に
対応する出力値ｖ１が越えたとき、比較器０Ｉからの判
別信号に応じてラッチ回路Ｑυから出力されるＥＮＤ信
号の有無を繰返しチェックする。

くステップ■〉 ＥＮＤ信号が１つ入力されると、つぎのステップ■で、
ＣＰ’Ｕ（イ）内のレジスタにさきに設定された初期値
１６′から１１１だけ減じ、つづいてラッチ回路■υは
、ＣＰＵ＠からの指令により前記ＥＮＤ信号をリセ・ノ
ドする。〈ステ・ｙ７′［相］〉つぎに初期値Ｍ３′が
設定された前記レジスタの内容がＭ　ＯＩになったか否
かをチーツクしくステップ■＞、ｌ　ｏ　ｇでなければ
再びステ′ンプ■に戻ってＥＮＤ信号の有無をチェック
する。

このようにして透過光量に対応する検出信号Ｖｌが設定
されたしきい値Ｖｚｘ＝Ｖｔ十Ｋを６回越えたときステ
ップ＠にてＹＥＳとなり、ステップ＠（第１１図）に移
行し、ＣＰＵ＠は新たなり、キイ値Ｖ２２＝Ｖ２ｔ＋Ｆ
！ｆｔＤ／Ａ変換器翰を介して比較器（１９に設定する
。しかる後、ＥＮＤ信号を計数するだめの初期値として
たとえば１３２がＣＰＵ（イ）のレジスタに設定され〈
ステップ０〉、つづいてタイマーが作動せしめられる。

〈ステップＩＪ■〉 これは、以後のフォトマスク（１）の透過光量に対応す
る検出信号Ｖ１の変化を、第８図に示すようにＴεとい
う検出時間に限って処理状態を検知してゆくためである
。

つぎにＣＰＵ（２）は、ラッチ回路し０におけるＥＮＤ
信号の有無をチェックしくステップ［相］）、ＥＮＤ信
号が出力されておれば、ステップ［相］からステップ［
相］において前記ステップ■から■までの処理と同様な
処理が実行される。そしてステップ［相］におけるチェ
ックの結果、レジスタに設定された内容がｌＤＩになっ
た場合には、前記タイマーをリセットして、再びステッ
プ［相］に戻る。

そしてこのときには新たなしきい値としてＶ’２３＝＝
Ｖ　２２　＋　ＥがＣＰＵ（イ）で演豹され、このしき
い値り が４変換器（ホ）を介して比較器器θつに入力される。

また、ステップ［相］におけるチェックの結果ＥＮＤ信
号がランチ回路Ｑ１）にラッチされていなければ、つぎ
のステップ［相］でタイムオーバであるか否かがチーツ
クされ、タイムオーバでなければ再びステップ［相］に
戻ってＥＮＤ信号の有無をチェックする。

このようにしてフォトマスク（１）に対する透過光量が
ほとんど変化しなくなるまで、換言すればラッチ回路Ｑ
υにラッチされるＥＮＤ信号が出力されなくなるまでし
きい値を順次偏差値Ｅづつ更新しながら前記ステップ０
から［相］までの各処理を繰り返し実行する。そして第
８図に示すようにたとえば第１０番目のしきい値が設定
された時点で、検出信号ｖ１が前記した１０番目のしき
い値を、あらかじめ設定した時間’ｒ＝内にこえること
がなくなり、そこでステップ０からステップ［相］、■
へ移る。

一方、反射光量に対応する検出信号Ｖ】は、エツチング
処理の時間経過に伴って第９図に示すように変化するこ
とから、フォトマスク（１）の固有反射光量に対応する
検出信号匝ゾ１に対して一定幅の偏差ｅをもつしきい値
”ｌ／−２１−Ｖｓ−θを設け、反射光量に対する検出
信号ｖ１がこのしきい値フ２１を下回ったとき、第５図
の比較回路（７）からの判別信号に応じてラッチ回路（
２７）に４Ｅ−ＴＲ信号がラッチされ、この４Ｅ−ＴＲ
信号がｃｐｕ（イ）に入力されてはじめてステップ［相
］はＹｊＤＳに変ることとなる。したがってこの時点を
もってエンドポイント（処理の終点）としくステップ［
相］〉、つぎのステップ［相］でエツチング処理を停止
させる。この場合、透過光量の場合と同様、ナ刊・ＴＲ
信号をＣＰＵ（イ）で所定回数カウントすることにより
エンドポイントとすることができ、会の傷府曇往さらに
検出誤差が少なくなる利点がある。

また、前記した実施例では、しきい値を演算するための
偏差値Ｅを一定として説明したが、かかる偏差値Ｅｕ必
らずしも一定である必要はなく、たとえばしきい値の設
定を繰返すたびに順次偏差値Ｅを小さくしてしきい１直
７ｔｉｄ足するようにしてもよい。

さらに、前記した実施例では、フォトマスクの金属薄膜
のエツチングにかかる表面処理について説明したが、こ
の発明の方法はたとえばフォトマスクの現像処理におけ
る終点の検出にも適用することができる。

以上説明したように、この発明は、被処理板状体の透過
光量に対応する検出信号レベルが処理工程において所定
時間内に所定のしきい値を越えたか否かを検知し、処理
の進行に伴って順次新たなしきい値を設定して、変化す
る前記検出信号レベルとの比較を繰返えし、前記検出信
号レベルが所定時間内に新だに設定されたしきい値を越
えず、かつ被処理板状体の反別光量に対応する検出信号
レベルが所定時間内に所定のしきい値を越えた時点をも
って表面処理の終点としているため、表面処理の過程に
おいて前記したような一時的な表面処理の停滞が生じ、
透過率の変化率がゼロになることがあってもこの時点を
表面処理の終点とみなす誤動作を完全に防止することが
でき、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。また、被処理板状体の透過光量特性の如何に拘
らず、さらに的に照射光ビームを遮断するような場合に
おいても表面処理の終点を正確に検出することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はたとえばフォトマスクのエツチング（１）の経
過に伴う変化特性を表わした特性曲線図、第５図は、簡
易形スピンナーヘッド部の平面図、第４図はその工Ｖ−
ＸＶ断面を矢印方向にみた側断面図、第５図は、この発
明にかかる方法の実施に使用する装置例の要部の構成を
示す説明図、第６図は第５図に示した装置の光電変換素
子が透過光量により出力する検出信号を増幅した波形特
性線図、第７図はフォトマスクに照射される照射光の金
属薄膜面における透過ならびに反射などの状態を示す断
面図、第８図はフォトマスクのエツチング処理開始時よ
りその終了時ま射光量の変化に対応する検出信号値の変
化状態を示す線図、第１０図、第１１図は、この発明の
一実施例を示したフローチャートである。 （１）・・・フォトマスク　αもαＱ・・・光電変換素
子ｖ２１・（・ｉ＝１．２．・・・）・・・しきい値（
透過光蓋の検出値に対する）１）２１（ｉ＝１＋２＝・
・・）・・・しきい値（反射光量の検出値に対する）　
ＴＥ・・・所定時間Ｅ・・・偏差（透過光蓋の検出値に
対する）ｅ・・・偏差（反射光量の検出値に対する）第
１図 第２図 第３図 第４図 第７図 Ｉ７ 　１Ｒ ＃Ｅ−ＴＲ−一一一一」

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要部に光束を照
   射し、この照射光束に対応する被処理板状体の透過光量
   及び反則光量を検知することによりこの表面処理の終点
   を検出するようにした表面処理方法において、前記透過
   光量の検出信号レベルが、所定時間内に所定のしきい値
   を越える間は新たなしきい値を繰返し設定し、この透過
   光量の検出信号レベルが所定時間内に所定のしきい値を
   越えなくなり、かつ前記反射光量の検出信号レベルが所
   定のしきい値を下回ったときにこの表面処理の終点とな
   すようにしたことを特徴とする　表面処理方法。 ２、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。