JP2610601B2 - ウエハ周辺露光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、IC,LSI,その他のエレクトロニクス素子
における部品の加工における微細パターンの形成工程に
おいて、シリコンウエハに代表される半導体基板、ある
いは誘電体，金属，絶縁体等の基板に塗布されたレジス
トの内の該基板周辺部の不要レジストを現像工程で除去
するためのウエハ周辺露光装置に関するものである。

［従来の技術］ ICやLSI等の製造工程においては、微細パターンを形
成するにあたって、シリコンウエハ等の表面にレジスト
を塗布し、さらに露光，現像を行いレジストパターンを
形成することが行われる。次に、このレジストパターン
をマスクにしてイオン注入，エッチング，リフトオフ等
の加工が行われる。

通常、レジストの塗布はスピンコート法によって行わ
れる。スピンコート法はウエハ表面の中心位置にレジス
トを注ぎながらウエハを回転させ、遠心力によってウエ
ハの表面にレジストを塗布するものである。しかしこの
スピンコート法によると、レジストがウエハ周辺部をは
み出し、ウエハの裏側にまわり込んでしまう場合もあ
る。

第３図はウエハの裏側へわり込んだレジストを示すウ
エハの一部断面図で、１はウエハ、1aはパターン形成部
のレジスト、1bはウエハ周辺部の表面のレジスト、1cは
ウエハ１のエッジから裏側へまわり込んだレジストを示
す。この裏側にまわり込んだレジスト1cはパターン形成
のための露光工程で照射されず、ポジ型レジストの場
合、現像後も残る。

第４図はウエハに露光された回路パターンの形状を示
す図で、10はオリエンテーションフラットである。Ｔで
示した１つの領域が１つの回路パターンに相当する。ウ
エハ周辺部では大部分の場合正しく回路パターンを描く
ことができず、例え描けたとしても歩留まりが悪い。ウ
エハ周辺部の表面のレジスト1bは、回路パターン形成に
あたってはほとんど不要なレジストである。尚、第４図
の如くウエハ周辺部を露光したとしても、現像後レジス
トは残る。

ウエハ周辺部の表面及びエッジからウエハ周辺部の裏
側にまわり込んだ不要レジストの残留は次のような問題
を引き起こす。即ち、レジストの塗布されたウエハはい
ろいろな処理工程及びいろいろな方式で搬送される。こ
の時、ウエハ周辺部を機械的につかんで保持したり、ウ
エハ周辺部がウエハカセット等の収納器の壁にこすれた
りする。この時、ウエハ周辺部の不要レジストがとれて
ウエハのパターン形成部に付着すると、正しいパターン
形成ができなくなり、歩留まりを下げる。

ウエハ周辺部に残留した不要レジストが「ゴミ」とな
って歩留まりを低下させることは、特に集積回路の高機
能化，微細化が進みつつある現在、深刻な問題となって
いる。

そこで、このような現像後も残留したウエハ周辺部の
不要レジストを除去するため、溶剤噴射法によって除去
する技術が実用化されている。

これは、レジストが塗布されたウエハ周辺部の裏面か
ら溶剤を噴射して不要なレジストを溶かし去るものであ
る。しかしこの方法では、第３図のウエハのエッジから
裏側へまわり込んだレジスト1cは除去できるが、不要な
ウエハ周辺部の表面のレジスト1bは除去されない。この
ウエハ周辺部の裏面の不要レジストを除去すべくウエハ
１の表面から溶剤を噴射するようにしても、溶剤の飛沫
の問題が生ずるばかりでなく、不要なウエハ周辺部の表
面のレジスト1bと後のエッチングやイオン注入等の際の
マスク層として必要なレジストであるパターン形成部の
レジスト1aとの境界部分を、シャープに、かつ制御性良
く不要レジストのみを除去することはできない。

そこで、最近ではパターン形成のための露光工程とは
別にウエハ周辺部の不要レジストを現像工程で除去する
ために別途露光する（以下、ウエハ周辺露光という）こ
とが行われている。

第５図は上記のウエハ周辺露光を行うウエハ周辺露光
装置の主要部の概略説明図であり、３はライトガイドフ
ァイバ、５は結像レンズ、６はウエハ１が載置され回転
するターンテーブル、７はランプ、８は楕円集光鏡、９
は平面反射鏡であり、ウエハ１が回転してウエハ周辺部
のレジスト1bを光照射する。

ライトガイドファイバの出射側に、結像レンズを設け
てライトガイドファイバの出射端面の像を結像させる
と、パターン形成部とウエハ周辺部との境界が、よりシ
ャープなレジスト除去ができる。

また、本出願人の出願により、レンズの光軸を前記境
界に一致させることによって、さらにシャープなレジス
ト除去を可能にする提案もなされている（特願昭63−75
935号参照）。

しかし一方、ウエハに塗布されたレジストの表面を照
射した光が一部反射して再びレンズに戻り、さらにレン
ズの表面に反射して、パターン形成部のレジストを照射
するおそれがある。

第６図はこのようなライトガイドファイバの出射端面
に結像レンズを設けた状態の概略を説明した図である。

第６図に示すように、ウエハ１の表面に反射した光が
結像レンズ５の表面で再反射してパターン形成部のレジ
スト1aを点線のように照射する光（以下、再反射光とい
う）があり、その再反射光の照度分布が図のようにな
る。ウエハ周辺露光において、パターン形成部1aに照射
する光が少しでもあると、現像後、レジストの「膜べ
り」を生じ、エッチングやイオン打込み等の際にパター
ン欠陥を生じる場合がある。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように、ライトガイドファイバの出射側に結像
レンズを設けることにより、ライトガイドファイバの出
射端面の像を結像させて、パターン形成部とウエハ周辺
部との境界を、よりシャープにレジスト除去する方法に
は、ウエハ−レンズ間の再反射光によってパターン形成
部を照射してしまうという問題がある。

この発明はかかる課題を解決するためになされたもの
で、ウエハ−レンズ間の再反射光がパターン形成部を照
射することをなくし、パターン形成部とウエハ周辺部と
の境界をシャープにレジスト除去することのできるウエ
ハ周辺露光装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、この発明のウエハ周辺
露光装置は、ライトガイドファイバはその出射端面が方
形をなすように素線が束ねられ、前記結像レンズの光軸
は前記方形をなすライトガイドファイバの出射端面のウ
エハ中心線に対して外側の端部と、ウエハにおけるパタ
ーン形成部とウエハ周辺部との境界とを結ぶ直線と一致
またはほぼ一致し、さらに該結像レンズの光軸と、ウエ
ハの中心点と前記光軸の入射点とを結ぶ線分のなす角
が、所定の鋭角になるように構成したものである。

［作用］ 上記の構成を有することにより、ウエハで反射した
後、結像レンズで再反射した光がパターン形成部を照射
するすることがなく、さらに結像レンズの光軸が境界に
あるのでウエハのパターン形成部とその周辺部との境界
がシャープに露光され、ウエハ周辺部のレジストが鮮や
かに除去される。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例のウエハ周辺露光装置を
示した図で、同図（イ）はウエハ周辺露光装置の全体の
概略を示す図、同図（ロ）は装置の主要部の概略を示す
図、同図（ハ）は照射状態を説明するための図で、3aは
ライトガイドファイバ３の出射端面を示し、各素線を方
形状に束ねることによって、ウエハ周辺部のレジスト1b
の各部分の積算露光量をほぼ均一にしており、3bは結像
レンズ５からウエハ１に照射される照射パターンを示
す。この結像レンズ５は複数枚のレンズを用いることに
より小口径のレンズでも良く、さらにレンズの口径が小
さければ鏡筒４も小型にすることができ、鏡筒４をサー
ボ機構によりならい制御する場合にメリットがある。ま
た、第５図，第６図と同一符号は同一または相当部分を
示すものである。

また、第２図（イ）は光軸がウエハの表面に直角に交
わる場合における再反射光とその光の分布状態を説明す
るための図で、同図（ロ）は第１図に示す実施例の再反
射とその光の分布状態を説明するための図である。

第１図において、ターンテーブル６の回転によりウエ
ハ１が回転すると、照射パターン3bは不図示のサーボ機
構によりウエハ１のエッジにならってウエハ周辺部の不
要なレジスト1bを１周して露光する。その際、ライトガ
イドファイバ３の出射端面3aの端部に位置する結像レン
ズの光軸と、ウエハの中心点と光軸の入射点とを結ぶ線
分のなす角が、所定の鋭角（角度θ）になるように傾け
られている。そのため、第２図（イ）に示すように、ウ
エハ−レンズ間の再反射光はウエハ周辺部から外側にか
けて分布し、パターン形成部のレジスト1aを照射するこ
とはない。また、最も結像性能の良いレンズの光軸が、
パターン形成部のレジスト1aと周辺部の不要なレジスト
1bの境界1btにくるように設定したので、シャープなレ
ジスト除去ができる。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明のウエハ周辺露光装置
によれば、ウエハ上の反射光が結像レンズで再反射した
際に、ウエハのパターン形成部を照射することなく、ま
た、結像レンズの光軸がパターン形成部と周辺部との境
界にあるので、シャープな露光によるレジスト除去がで
き、パターン形成部におけるレジストの「膜べり」もな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のウエハ周辺露光装置を示
した図で、（イ）はウエハ周辺露光装置の全体の概略を
示す図、同図（ロ）は装置の主要部の概略を示す図、同
図（ハ）は照射状態を説明するための図、第２図（イ）
は光軸がウエハの表面に直角に交わる場合における再反
射光とその光の分布状態を説明するための図で、同図
（ロ）は第１図に示す実施例の再反射とその光の分布状
態を説明するための図、第３図はウエハの裏側へまわり
込んだレジストを示すウエハの一部断面図、第４図はウ
エハに露光された回路パターンの形状を示す図、第５図
は上記のウエハ周辺露光を行うウエハ周辺露光装置の主
要部の概略説明図、第６図はこのようなライトガイドフ
ァイバの出射端面に結像レンズを設けた状態の概略を説
明した図である。 図中． 1:ウエハ 1a:パターン形成部のレジスト 1b:ウエハ周辺部のレジスト 1c:ウエハのエッジから裏側へまわり込んだレジスト 3:ライトガイドファイバ 3a:出射端面 3b:照射パターン 4:鏡筒、5:結像レンズ 6:ターンテーブル、7:ランプ 8:楕円集光鏡、9:平面反射鏡

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レジストの塗布されたウエハが載置され、
   このウエハを回転させる回転ステージと、回転する前記
   ウエハの周辺部にランプからの光を導いて照射するライ
   トガイドファイバと、このライトガイドファイバの出射
   側に設けられた結像レンズとを有するウエハ周辺露光装
   置において、前記ライトガイドファイバはその出射端面
   が方形をなすように素線が束ねられ、前記結像レンズの
   光軸は前記方形をなすライトガイドファイバの出射端面
   のウエハ中心線に対して外側の端部と、ウエハにおける
   パターン形成部とウエハ周辺部との境界とを結ぶ直線と
   一致またはほぼ一致し、さらに該結像レンズの光軸と、
   ウエハの中心点と前記光軸の入射点とを結ぶ線分のなす
   角が、所定の鋭角になるように構成したことを特徴とす
   るウエハ周辺露光装置。