JP2623495B2 - 不要レジスト除去方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、感光性レジストを塗布した半導体ウエハ
等の電子材料における不要レジストを除去するための不
要レジスト除去方法及び装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来この種の技術、例えば半導体ウエハの回路パター
ンの形成技術にあっては、ウエハ上に感光性レジスト膜
を形成する場合、一般にスピンコート法と言われる回転
塗布法が用いられる。

第３図（ａ）は半導体ウエハの平面図、同図（ｂ）は
半導体ウエハに塗布されたレジストにUV（紫外線）光を
照射する場合の斜視図であり、第４図（ａ），（ｂ）は
第３図の方法で露光するための光照射を行う状態を示す
図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はその側断面図
である。

第３図，第４図において、１はウエハ、1aはパターン
形成部で、不図示のレチクルを用いて、これをレンズ
（不図示）により数分の１に縮小してウエハ１に露光
し、この露光を次々と繰返す縮小露光方式（STEP AND
REPEAT方式）によってパターンを形成する。また、1b
はウエハ周辺部、1cはレジストはみ出し部、30はウエハ
１のオリエンテーション・フラット部（以下、オリフラ
部という）、８′は不図示のUV照射光源からUV光を導く
石英からなる導光ファイバ、4aはこのファイバ８′から
UV光を照射する照射部分であり、ウエハ１が回転してウ
エハ周辺部1bを光照射する。

ウエハ１にレジストを塗布するスピンコート法は、第
４図（ａ）に示すウエハ１を回転台上に載置し、このウ
エハ１上の中心付近にレジストを注いで回転させ、遠心
力をもってウエハ１上の表面全体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、第４
図（ｂ）に示すようにレジストがウエハ１のウエハ周辺
部1bをはみ出し、裏側にも回りこんでしまうことがあ
る。ウエハ１のウエハ周辺部1bは、一般に第４図（ｂ）
の如く断面が丸みを帯びていることが多く、よって裏側
への回りこみの可能性が大きい。かつ回路パターンはウ
エハ１の表面のウエハ周辺部1bには形成せず、それ以外
の部分（パターン形成部）1aに形成する（第３図（ａ）
参照）ので、ウエハ周辺部1bにはパターン形成用レジス
トは特に塗布する必要がない。しかしスピンコート法で
は、この部分にもどうしてもレジストが塗布される。従
来ウエハ周囲のレジストのバリをなくすようにしたスピ
ンコート法の提案はあるが、その場合でもウエハ周辺部
1bへのレジストの塗布は残る。このような不要なレジス
ト、即ち第４図（ｂ）に示す裏側にも回りこんだレジス
トはみ出し部1cや、ウエハ１のウエハ周辺部1bに塗布さ
れた周辺レジスト部分は、これが残ったままだと問題を
起こすことがある。レジストは、一般に樹脂そのものが
固くてもろいという特徴があるため、工程中にウエハを
搬送のために掴んだり、こすったりするような機械的シ
ョックが加わると欠落し、ダストとなって悪影響を及ぼ
すことがあるからである。特に、ウエハ１の搬送中にウ
エハ１のレジストはみ出し部1c（第４図（ｂ）参照）か
らレジスト片が欠落して、これがウエハ１上に付着し、
エッチングされないなどのことによりパターン欠陥をも
たらしたり、イオン注入時のマスクとして働いて必要な
イオン打込みが阻害されたりして、歩留りを低下させる
ことがある。また、高エネルギー高濃度のイオン注入を
行う場合、イオン注入時のウエハ周辺から発生する熱ス
トレスにより、レジストクラック（割れ）が発生するこ
とがある。このレジストクラックは、ウエハ周辺部のレ
ジストが不規則な部分や、きずがついてる部分から発生
し、中央に向って走るものであることが確認されてい
る。

この問題は、半導体集積回路について高密度高集積化
が進み、歩留り維持のため、従来のコンタクト方式また
は1:1プロジェクション方式のアライナを用いる露光方
法から、前述のステップと呼ばれる縮小投影方式に露光
方法が変わってきたこと及びそれに伴い、従来のパター
ン形成用フォトプロセスでの主力であったネガ型レジス
トに代り、ポジ型レジストを使わざるを得なくなってき
たという背景下で、極めて重要である。

このような不要部分のレジストを除去する方法とし
て、溶剤噴射法が用いられている。これは、レジストが
付着されたウエハ１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４図のレジストはみ出し部1cのレジストは除去で
きるが、ウエハ周辺部1bのレジストは除去されない。こ
のウエハ周辺部1bのレジストも除去すべく表面から溶剤
を噴射することは、パターン形成をしているレジスト部
分1aに与える悪影響を及ぼすことがある。

前述したレジスト片遊離による不都合は、レジストは
み出し部1cのレジストを除去するということにより改善
されるが、未だ充分でなく、ウエハ周辺部1bのレジスト
も除去する必要がある。従って、この部分の不要レジス
トをも、容易に、しかも確実に除去する方法として、従
来は第３図に示すようなUV光照射を行っていた。尚、こ
のUV光照射も、ウエハ１でのUV光の照射部分4aの形状は
円形になってしまう。

また、第５図（ａ），（ｂ）はウエハ周辺部1bに対す
るUV光照射の露光形状を説明するための図で、同図
（ａ）は従来の光照射により露光される形状を示してい
る。露光形状が円形であるので、第５図（ａ）から明ら
かなように、ウエハ周辺部1bの外周部1b−１と内周部1b
−３と、周辺中心部1b−２では積算露光量が相違する。
その結果、ウエハ１の周辺部では不均一な露光となり、
現像後、均一なレジスト除去ができない。

従来より、半導体ウエハにパターンを形成するために
は、まずレジストを塗布し、ベーキングして前述のステ
ップ露光をし、現像し、エッチングしてパターンが形成
されるのが一般の工程である。しかるに、最近、高密度
の半導体集積回路には、処理工程中にレジストの耐熱
性，耐プラズマ性を高めるためにUV光照射によるハード
ニングという工程が露光工程の前処理として行われてい
る。ところが、このハードニング処理を行うと、不均一
なレジスト膜がある場合、この不均一な膜によって周辺
部等に残ったレジストのくずれや破片が一層散乱して、
パターン形成に悪影響をもたらす。

以上述べたように、半導体ウエハにおけるパターン形
成の処理工程において、ウエハの周辺部に塗布された不
要なレジストを除去することが行われている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の不要レジスト除去方法は、ウエハ
周辺部を、ウエハを回転させて導光ファイバを静止させ
たまま光照射するか、もしくはその逆にウエハを静止さ
せたまま導光ファイバを回転させるかして、その後、現
像することにより不要レジストの除去を行っていたが、
これらの方法ではウエハ外周部のオリフラ部に付着した
レジストを露光することは困難であるという問題あっ
た。

この発明はかかる従来の問題点を解決するためになさ
れたもので、ウエハ周辺部の円周部及びオリフラ部の不
要レジストに対して確実に露光することができ、その露
光後の現象によって完全に除去できる不要レジスト除去
方法及び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は、レジストが
塗布された半導体のウエハを所定位置に搬送する搬送機
構と、前記ウエハのオリエンテーション・フラット部検
出機構と、このウエハのオリエンテーション・フラット
部が所定位置に配置される回転可能な処理ステージと、
前記処理ステージの回転中心と前記ウエハの中心とを一
致させるウエハ中心出し機構と、光源部からの光を導光
ファイバを用いてウエハの周辺部に光照射する光照射装
置と、前記ウエハの周辺部のオリエンテーション・フラ
ット部に光照射させるための導光ファイバ出射部駆動機
構とを具備した装置によって、前記ウエハ中心出し機構
により前記処理ステージの回転中心と前記ウエハの中心
とを一致させ、前記オリエンテーション・フラット部検
出機構により前記ウエハの周辺部のオリエンテーション
・フラット部の位置を検出し、この検出したオリエンテ
ーション・フラット部の位置情報に基づき、前記周辺部
の円周部の光照射は、周辺部の円周部に前記導光ファイ
バの出射部があるようにウエハを配置した後、前記円周
部が光照射されるよう前記処理ステージを回転させるこ
とにより行い、前記周辺部のオリエンテーション・フラ
ット部の光照射は、円周部とオリエンテーション・フラ
ット部との一方の境界部に前記導光ファイバの出射部が
来たとき、前記オリエンテーション・フラット部が光照
射されるように前記導光ファイバの出射部を導光ファイ
バ出射部駆動機構により円周部とオリエンテーション・
フラット部との他方の境界部に向かって直線的に動かす
ことにより不要レジストの除去を行う装置及び除去方法
である。

［作用］ 上記の構成を有する装置を用いることにより、不要レ
ジストが塗布されたウエハ周辺部の全域が確実に露光さ
れ、その後の現像によって完全に不要レジストは除去さ
れる。

［実施例］ 第１図（ａ）はこの発明における不要レジスト除去方
法及びこの方法を実施するための装置の一実施例の主要
部の概略構成を示す斜視図で、同図（ｂ）は同図（ａ）
により、ウエハ周辺部の露光の仕方を説明するための図
である。第１図（ａ），（ｂ）において、２及び２′は
カセット、10及び10′はそれぞれローダ，アンローダ31
0a及び10′ａはそれぞれローダ10,アンローダ10′順次
下方に駆動するローダ駆動機構，アンローダ駆動機構で
ある。５はそれぞれ一体に駆動される搬送ベルトであ
り、６は不図示の真空吸着孔を有する昇降及び回転可能
な処理ステージ、３は回動によりウエハ搬送ライン上の
所定位置に配置及び退避するウエハ中心出しアーム、７
は同じく回動によりウエハ搬送ライン上に配置及び退避
されるオリフラ部検出搬送アーム、11はこれら処理ステ
ージ6,ウエハ中心出しアーム３及びオリフラ部検出搬送
アーム７の駆動部、Ｈはスポット光照射装置、８はスポ
ット光照射装置Ｈに取付けられる導光ファイバ、8aは該
導光ファイバ８の出射部、8a−１は導光ファイバ出射部
駆動機構であり、９は装架台である。

第１図の装置において、ウエハ１を多数収納したカセ
ット２をローダ10に載置し固定する。次に、ローダ駆動
機構10aが働いて、ローダ10が所定距離だけ下降し、処
理すべきウエハ１が搬送ベルト５上に載置される。そし
て、搬送ベルト５が駆動し、ウエハ１を処理ステージ６
の上方に搬送する。その間に、ウエハ中心出しアーム３
が退避位置から回動して、中心出し側壁3aがウエハ搬送
ライン上の所定位置に配置される。そして、ウエハ１が
搬送ベルト５により搬送されてきて中心出し側壁3aにあ
たり、自動適にウエハ１の中心と処理ステージ６の中心
が一致するようになっている。この状態で処理ステージ
６が上昇し、ウエハ１を真空吸着した後、ウエハ搬送ラ
インよりも若干上方に持ち上げる。その後、オリフラ部
検出搬送アーム７が回動して、搬送ベルト５の間を通り
抜けた後、その検出部7a,7bがウエハ１を挟む状態に配
置される。検出部7a,7bには、それぞれ対応する位置に
複数個の発光素子と受光素子の組が配置され、オリフラ
部に位置する受光素子が光を検知することにより、オリ
フラ部の位置を検出する。その後、ウエハ中心出しアー
ム３及びオリフラ部検出搬送アーム７は、ウエハ搬送ラ
インより下方の退避位置に退避する。

オリフラ部を検出して、該オリフラ部を処理ステージ
６の回転により所定位置に配置した後、スポット光照射
装置Ｈ内のシャッタが開くと共に処理ステージ６が回転
して、所定の露光が行われる。

露光が終了し、処理ステージ６の回転が止まると、処
理ステージ６が下降し、ウエハ１が再び搬送ベルト５上
に載置され、処理ステージ６の真空吸着が解除される。
その後、搬送ベルト５がウエハ１を搬送し、アンローダ
10′上に載置，固定されたカセット２′内に搬入する
と、本実施例の不要レジスト除去のための露光工程が終
了する。

第１図（ｂ）はウエハ周辺部1bのうち、その円周部1b
−Ａとオリフラ部1b−Ｂの露光の仕方を説明するための
図で、まず、円周部1b−Ａとオリフラ部1b−Ｂの一方の
境界部1b−イが照射される位置にウエハ１を配置した
後、処理ステージ６の回転により矢印の方向にウエハ１
を回転させ、照射部分4aを円周部1b−Ａとオリフラ部1b
−Ｂの他方の境界部1b−ロまで移動させ、ウエハ１の回
転を停止させる。この状態で、今度は導光ファイバ出射
部駆動機構8a−１により、導光ファイバ８の出射部8aを
直線状に動かして、照射部分4aを最初の照射位置である
境界部1b−イまで直線状に移動させることにより、オリ
フラ部1b−Ｂの露光が達成される。

第２図は第１図における導光ファイバ８の出射部8aの
詳細を示した図で、第２図（ａ）は主として導光ファイ
バの出射部の側断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−
Ｘにおける断面図である。

第２図（ａ），（ｂ）において、21は素線を数千本束
ねて接着剤で固めた光学繊維束で矩形状に形成されてお
り、22はこの矩形状に形成された光学繊維束21の端部に
設けられる黒アルマイト処理を施したアルミニウム板、
23はこの光学繊維束21を包む可撓管、24は可撓管23と鏡
筒25をネジ26で接続すコネクタ、27は鏡筒25中に収納さ
れる投影レンズ、28はスペーサである。

第２図に示すように、光学繊維束21の先端からの光
は、±15゜の拡がりを有する角度で放射されているの
で、投影レンズ27を設けて被照射物であるウエハ１上に
光が結像するようにする。そして、この光学繊維束21は
矩形状に形成されていることにより、その露光量は第５
図（ｂ）に示されるように矩形状の露光形状が得られる
ので、ウエハ１が回転してウエハ周辺部1bを露光してい
った際、ウエハ周辺部1bの中心部1b−２と外周部1b−1,
内周部1b−３についてほぼ均一な露光量となる。尤も、
この場合の形状は扇形成であれば理想的な均一形状の露
光が行われるが、必ずしも扇形にする必要はなく、それ
に類似した形状、即ちほぼ矩形状のものであればかまわ
ない。

また、光照射されるウエハ１はその表面が鏡面に近い
ので、ウエハ１からの反射光が導光ファイバ８の出射部
に反射されて戻ってくるが、その反射光がウエハ１に再
反射するとウエハ１のパターン形成領域を乱してしまう
ので、反射防止用のアルミニウム板22が設けられてい
る。

さらに、投影レンズ27を設けることによって、ウエハ
１に対して導光ファイバ８が一定間隔の照射距離をとる
ことができ、かつ高い放射照度でシャープな露光を行う
ことができる。

上記の実施例で露光されたウエハ周辺部1b及びオリフ
ラ部30の周辺部のポジ型の不要レジストは公知のスプレ
イ現像、もしくはその他の現像工程によって現像されて
除去される。また、このウエハ周辺部1b等の不要レジス
トの現像工程は、パターン形成領域の現像の際に同時に
行ってもよい。

尚、処理ステージ６の回動機構については、図示して
説明するのを省略したが、装架台９の内部に格納された
モータ等による公知の回動機構によって行えばよい。

また、導光ファイバ８は複数本設けて複数の出射端か
らウエハ周辺部1bを露光することも必要に応じて行えば
よい。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明の不要レジストの除去
装置及び除去方法は、レジストが塗布された半導体のウ
エハを所定位置に搬送する搬送機構と、前記ウエハのオ
リエンテーション・フラット部検出機構と、このウエハ
のオリエンテーション・フラット部が所定位置に配置さ
れる回転可能な処理ステージと、前記処理ステージの回
転中心と前記ウエハの中心とを一致させるウエハ中心出
し機構と、光源部からの光を導光ファイバを用いてウエ
ハの周辺部に光照射する光照射装置と、前記ウエハの周
辺部のオリエンテーション・フラット部に光照射させる
ための導光ファイバ出射部駆動機構とを具備した装置に
よって、前記ウエハ中心出し機構により前記処理ステー
ジの回転中心と前記ウエハの中心とを一致させ、前記オ
リエンテーション・フラット部検出機構により前記ウエ
ハの周辺部のオリエンテーション・フラット部の位置を
検出し、この検出したオリエンテーション・フラット部
の位置情報に基づき、前記周辺部の円周部の光照射は、
周辺部の円周部に前記導光ファイバの出射部があるよう
にウエハを配置した後、前記円周部が光照射されるよう
前記処理ステージを回転させることにより行い、前記周
辺部のオリエンテーション・フラット部の光照射は、円
周部とオリエンテーション・フラット部との一方の境界
部に前記導光ファイバの出射部が来たとき、前記オリエ
ンテーション・フラット部が光照射されるように前記導
光ファイバの出射部を導光ファイバ出射部駆動機構によ
り円周部とオリエンテーション・フラット部との他方の
境界部に向かって直線的に動かすことにより行うので、
オリエンテーション・フラット部も確実に光照射するこ
とができる。従って、レジスト除去が均一に行われ、レ
ジストの残留がなくゴミやダストの発生がないので、ウ
エハのパターン形成に悪影響を及ぼすことなく不要レジ
スト残留に基づく不良品の発生は防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はこの発明における不要レジスト除去方法
及びこの方法を実施するための装置の一実施例の主要部
の概略構成を示す斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）の装
置によるウエハ周辺部の露光の仕方を説明するための
図、第２図（ａ）は第１図における光ファイバの出射部
の側断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘにおける
断面図、第３図（ａ）は半導体ウエハの平面図、同図
（ｂ）は半導体ウエハに塗布されたレジストにUV光を照
射する場合の斜視図、第４図（ａ），（ｂ）は第３図の
方法で露光するための光照射を行う状態を示す図、第５
図（ａ），（ｂ）はウエハ周辺部に対するUV光照射の露
光形状を説明するための図である。 図中． 1:ウエハ 5:搬送ベルト 6:処理ステージ 7:オリフラ部検出搬送アーム 8:導光ファイバ 10:ローダ 10′：アンローダ 8a−1:導光ファイバ出射部駆動機構 H:スポット光照射装置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転可能な処理ステージにレジストが塗布
   された半導体のウエハを載置し、 前記ウエハの周辺部に導光ファイバで導かれた光を照射
   して、前記ウエハの周辺部のレジストを除去する不要レ
   ジスト除去方法において、 まず前記処理ステージの回転中心と前記ウエハの中心と
   を一致させ、 次に前記ウエハの周辺部のオリエンテーション・フラッ
   ト部の位置を検出し、 この検出したオリエンテーション・フラット部の位置情
   報に基づき、 前記周辺部の円周部は、前記ウエハを回転させることに
   より光照射し、 前記周辺部のオリエンテーション・フラット部は前記導
   光ファイバの出射部を直線的に動かすことにより光照射
   する ことを特徴とする不要レジスト除去方法。
2. 【請求項２】レジストが塗布された半導体のウエハを所
   定位置に搬送する搬送機構と、 前記ウエハのオリエンテーション・フラット部検出機構
   と、 このウエハのオリエンテーション・フラット部が所定位
   置に配置される回転可能な処理ステージと、 前記処理ステージの回転中心と前記ウエハの中心とを一
   致させるウエハ中心出し機構と、 光源部からの光を導光ファイバを用いてウエハの周辺部
   に光照射する光照射装置と、 前記ウエハの周辺部のオリエンテーション・フラット部
   に光照射させるための導光ファイバ出射部駆動機構とを
   具備し、 前記ウエハ中心出し機構により前記処理ステージの回転
   中心と前記ウエハの中心とを一致させ、 前記オリエンテーション・フラット部検出機構により前
   記ウエハの周辺部のオリエンテーション・フラット部の
   位置を検出し、 この検出したオリエンテーション・フラット部の位置情
   報に基づき、 前記周辺部の円周部の光照射は、周辺部の円周部に前記
   導光ファイバの出射部があるようにウエハを配置した
   後、前記円周部が光照射されるよう前記処理ステージを
   回転させることにより行い、 前記周辺部のオリエンテーション・フラット部の光照射
   は、円周部とオリエンテーション・フラット部との一方
   の境界部に前記導光ファイバの出射部が来たとき、前記
   オリエンテーション・フラット部が光照射されるように
   前記導光ファイバの出射部を導光ファイバ出射部駆動機
   構により円周部とオリエンテーション・フラット部との
   他方の境界部に向かって直線的に動かすことにより行う ことを特徴とする不要レジスト除去装置。