JP2910867B2

JP2910867B2 - レジスト露光装置

Info

Publication number: JP2910867B2
Application number: JP2336252A
Authority: JP
Inventors: 理青木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-11-29
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1999-06-23
Anticipated expiration: 2014-06-23
Also published as: JPH04199810A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、主に角型基板上に形成する電子デバイス
の写真製版工程における、基板端面及びパターン以外の
部分に塗布された不要なレジストの除去を目的とする角
型基板用のレジスト露光装置に関するものである。

［従来の技術］第７図及び第８図は従来、角型の大型基板の露光に用
いられる一般的な装置を示す構成図で、第７図は大型一
括露光装置、第８図はステップ＆リピートプロジェクシ
ョン露光装置（以下ステッパーと称す）である。第7,8
図において、（22）は超高圧水銀ランプ、（28）はフラ
イアイレンズ、（29）は凹面鏡、（30）はマスク、
（１）はレジストを塗布した基板、（31）は特定波長の
光を選択するフィルター、（32）は光の照射範囲を規制
するブラインド、（33）はコンデンサーレンズ、（34）
はレティクル、（35）は投影レンズ、（36）はX-Yステ
ージ、（37）は定盤、（38）は反射鏡である。

従来は、基板に塗布されたレジストが機械部分やマス
ク等と接触することにより発生するゴミを防止するなど
の目的から、これらの露光装置を用いて、パターン部の
露光と同時にパターン部以外の部分の露光も行なってい
た。

第９図（ａ）〜（ｄ）はステッパーを用いた露光例を
示す説明図で、同図（ａ），（ｂ）は各々マスクのパタ
ーン例を示し、同図（ｃ），（ｄ）は各々（ａ），
（ｂ）のマスクを用いた基板へのパターン転写例を示し
ている。（１）はレジストを塗布した基板、（30），
（30'）はマスク、（α）〜（ξ）はマスクパターン及
び基板上に転写されたマスクパターン相等部分をそれぞ
れ示す。ステッパーの場合、このようにパターンを分割
し画面継ぎをしながら露光したり（第９図a,c）、また
は半導体ICのように１つのパターンを基板上に多数配置
して露光（第９図b,d）するので、不要部分のレジスト
を除去する為には第９図におけるパターン（κ），
（λ），（ν），（ξ）のようにレジスト除去専用の露
光ショット（パターン無し）を追加する必要が生じて露
光ショット数が増加し、多くの場合約２倍のショット数
となるので、装置の処理能力を落とす原因となってい
る。

また、大型一括露光装置は、基板の全領域を一度に露
光するので、処理能力はステッパーに比べて高いが、パ
ターン部分に対する解像性能の点で劣っており、微細パ
ターン部分の露光には適さない。

そこで、これらの装置の長所をとって、微細パターン
部分はステッパーで、また周辺不要部分は一括露光装置
で露光を行なったり、ステッパーの装置台数を増やして
処理能力を高めるなどの方策がとられる場合もある。し
かし、装置台数が増えコスト増につながるなどの問題点
があった。

さらに、第10図は特開平1-192117号公報に示された半
導体ウエハーの露光装置を示す構成図である。第10図に
おいて、（39）は半導体ウエハー、（40）は真空吸着Ｏ
リング部、（41）は回転機構を備えたステージ部、（4
2）は半導体ウエハーのパターン形成部、（43）は光フ
ァイバー及び光照射部、（45），（49）はモーター、
（46），（50）はボールねじ、（47）はガイド軸、（4
8）はＹ方向の移動部台座、（51）はＸ方向に移動する
露光ヘッド部分、（44）はボールねじ（46），ガイド軸
（47），移動部台座（48），ボールねじ（50），及び露
光ヘッド部分（51）で構成される移動機構全体を示す。
また、（52）は半導体ウエハー（39）のオリエンテーシ
ョンフラット部分、（53）は半導体ウエハー（39）の本
装置による露光部分、（54）はオリエンテーションフラ
ット部分（52）の左端Ｇを、（56）は同右端Ｈを、（5
5）は同Ｇ〜Ｈの間の部分Ｉを、（57）は装置本体台座
部分をそれぞれ示す。

次にこの従来例の動作の概略について述べる。まず、
半導体ウエハー（39）はローダーなどによってステージ
（41）上に搬送され、Ｏリング部分（40）で真空吸着さ
れる。次に、半導体ウエハー（39）のエッジ部上に（4
3）の光ファイバー部分が来るようにモーター（45），
（49）が回転し、露光ヘッド部分（51）を移動させる。
そして、（43）の光ファイバーを通してレジストの露光
領域の波長の光が照射され、同時にステージ（41）があ
るスピードをもって回転してエッジ部の露光を開始す
る。この時、ウエハーの外周を一定幅で露光するため
に、露光ヘッド部（51）に取り付けられたエッジ検出セ
ンサーによってウエハーのエッジを検出してモーター
（45），（49）の回転へフィードバックをかける機構と
なっている。オリエンテーションフラット部分（52）の
露光時は、オリエンテーションフラット部分（52）がＸ
軸と平行な位置でステージの回転が停止し、モーター
（49）が回転して露光ヘッド部（51）をＸ軸方向に移動
させて露光を行なう。

［発明が解決しようとする課題］このように半導体ウエハーなどの丸型基板用の周辺露
光専用装置は存在していたが、角型基板用の不要レジス
ト周辺露光専用装置は存在しておらず、又、先に述べた
ように従来のステッパーや一括露光装置では、装置コス
トや処理能力の点で問題があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためにな
されたもので、簡単な光学系及び装置構成にして、低コ
ストを実現し、さらに、ステージに90°毎の回転機構を
設け、特に角型基板のパターン外周部等のレジスト除去
露光に高い処理能力、高信頼性、汎用性を備えた角型基
板用不要レジスト露光装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明におけるレジスト露光装置は、角型基板を保
持するステージを有し、上記角型基板を90°毎に回転し
得るようにされた基板回転機構、上記ステージに対向し
て設けられ、光源から光ファイバーを経て導かれた光を
上記角型基板に照射する露光ヘッド、上記露光ヘッドを
上記角型基板の辺に沿って移動し得るようにされた露光
ヘッド駆動機構、上記露光ヘッドと上記角型基板との間
に設けられ、上記角型基板に対する露光範囲及び露光巾
を可変にすると共に、上記露光ヘッド駆動機構と共働し
て上記角型基板の周辺部及び周辺部以外の不要レジスト
をロの字型、田の字型あるいは目の字型等に露光し得る
ようにされたブラインド及び上記各機構の動作をコント
ロールするシーケンサーを備えたものである。

［作用］この発明におけるレジスト露光装置は、レンズやミラ
ーを多数用いて微細パターンを結像させるような複雑な
光学系を有するパターン形成用のステッパーなどの露光
装置と異なり、複雑な光学系を必要とせず、光ファイバ
ー及び集光用レンズなど基板に光を照射しレジストを除
去する為の比較的簡単な光学系構成としたので、装置コ
ストが低くできる。さらに、ステージ部に基板を90°毎
に回転させる基板回転機構を設けたので、角型の大型基
板のパターン外周部分を基板の辺に沿って効率よく露光
でき、露光時間の短縮及び露光ヘッド部の移動機構の簡
素化ができる。この為、光学系及びその移動機構が１組
であっても基板周辺の４辺共露光可能であり、２ないし
４組の構成とすれば、より高い露光処理能力が発揮でき
る。そして、基板上で田の字型や目の字型のように周辺
部以外の除去露光も行なうことができる。また、基板に
非接触で露光が行なえるので製品の歩留りを低下させる
こともない。

さらに、角型基板用ステップ＆リピートプロジェクシ
ョン露光装置と組み合わせることによって、基板の待機
時間等を利用して同時に処理することが可能となり、装
置の処理能力を下げる事無く露光工程の処理能力を高め
られ、かつ、水銀灯ランプ（光源）など共通部分の共有
利用によって、装置を別々に形成した場合よりも装置コ
ストの低減がはかれる効果がある。

［実施例］以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例のレジスト露光装置を示
す構成図、第２図はこの一実施例の露光装置の光学系部
分を示す構成図、第３図はこの発明に係わる基板例を示
す平面図、第４図（Ｉ）〜（IV）はこの一実施例の露光
装置の動作、露光工程を順に示す説明図である。第１〜
４図において、（１）はレジストを塗布した角型基板、
Ａは基板（１）の点線で囲んだ内側部分を示し、微細な
パターンの形成される矩形領域、l₁,l₂は領域Ａの２辺
の長さ、L₁,L₂は基板（１）の２辺の長さ、Ｂは基板
（１）の点線で表した外側、周辺部を示し、パターンの
形成されないレジスト除去領域、d₁,d₂,d₃,d₄はレジス
ト除去領域Ｂのそれぞれの幅、（２）は基板（１）を真
空吸着方式などで保持し基板回転機構（回転中心Ｏ）を
備えたステージ、（3a）はピンアライメント機構を構成
する基板（１）の中心をステージの回転中心Ｏと一致さ
せ、露光ヘッド部の移動軸（X,Y）と基板（１）の各辺
とを平行な位置関係にする為の固定アライメントピン、
及び（3b）は同、基板（１）を押しつける為の移動アラ
イメントピン、（４），（12）は光を導く光ファイバー
及び基板（１に光を照射する露光ヘッド部分、（５），
（13）は露光ヘッド部分（４），（12）によって照射さ
れる光の領域、（６），（14）は露光ヘッド部分
（４），（12）の支持機構、（７），（８），（15），
（16）はそれぞれ露光ヘッド部（４），（12）を基板
（１）の辺に平行に移動させる為のボールネジ、
（９），（10），（17），（18）はそれぞれボールネジ
（７），（８），（15），（16）を回転させる為のモー
タ、（11）は露光ヘッド部分（４），その支持機構
（６），ボールネジ（７），モータ（10）などの支持
体、（19）は露光ヘッド部分（12），支持機構（14），
ボールネジ（15），モータ（18）などの支持体、（20）
は（４）〜（11），（12）〜（19）の移動機構のガイド
レールで、これらで露光ヘッドを一軸方向に移動させる
露光ヘッド駆動機構及び位置座標管理機構が構成されて
いる。（21）はこの露光装置の基台部分をそれぞれ示
す。また（22）は光源の超高圧水銀灯、（23）は集光用
レンズ、（24）は光の照射を制御する為のシャッター、
Ｄは光の照射領域の幅、（25）は光の照射領域の幅Ｄを
可変する為のブラインド、ＥはＤの照射領域の基板中心
に近い方の端、Ｆは同じく基板外周に近い方の端、（2
6）はステージ（２）を回転させる基板回転機構の回転
用モータを示す。第４図において斜線で示す領域（27）
はレジストの露光された領域を示す。

次にこの実施例における動作・作用について説明する
（Ｄ≧d₁,d₂,d₃,d₄の場合）。まず、基板の搬送・搬出
機構であるローダーなどによって基板（１）がステージ
（２）上に搬送され、移動アライメントピン（3b）によ
って基板（１）が固定ピン（3a）にそれぞれ押しつけら
れ、基板（１）とステージの回転中心を一致させ、露光
ヘッドの移動方向（X,Y）と基板の各辺とがそれぞれ平
行になるようにアライメントを行なう（第４図Ｉ）。次
に、露光照射領域（５），（13）の間隔がl₁となり、基
板（１）上でd₁,d₂の位置関係になるようにモータ
（９），（17）が回転し、移動機構（７）〜（11）・
（15）〜（19）によって露光ヘッド部分（４），（12）
の移動が行なわれる。次に露光ヘッド部分（４），
（12）が基板（１）の平行な２辺に沿って矢印の方向に
平行移動するようにモータ（10），（18）が回転し、移
動機構（６），（７），（10）および（14），（15），
（18）によって移動が行なわれる。この時、露光光学系
のシャッター（24）が開き光照射が行なわれる。尚、露
光ヘッドの移動速度は、レジストの感光に十分な露光エ
ネルギーが与えられるように決定される。また、基板
（１）の２辺の露光が終了したらシャッター（24）は閉
じられ光照射は一時中断する。その後ステージ（２）の
基板回転機構（回転用モータ（26））によって回転中心
Ｏを中心として基板（１）が90°反時計方向に回転され
る（第４図II）。次に露光照射領域（５），（13）の間
隔がl₂となり、基板（１）上でd₃,d₄の位置関係になる
ようにモータ（９），（17）が回転し、移動機構（７）
〜（11）・（15）〜（19）によって露光ヘッド部分
（４），（12）の移動が行なわれる。次に露光ヘッド部
分（４），（12）が基板（１）の平行な残りの２辺に沿
って矢印の方向に平行移動するようにモータ（10），
（18）が回転し、移動機構（６），（７），（10）およ
び（14），（15），（18）によって移動が行なわれる。
この時、露光光学系のシャッター（24）が開き、再び光
照射が行なわれる。尚、露光ヘッドの移動速度は、レジ
ストの感光に十分な露光エネルギーが与えられるように
決定される。また、基板（１）の辺の露光が終了したら
シャッター（24）は閉じられ光照射は終了する。その後
ステージ（２）の基板回転機構（回転用モータ（26））
によって回転中心Ｏを中心として基板（１）が90°時計
方向に回転される（第４図III）。次に移動アライメン
トピン（3b）の押しつけ及びステージ（２）の真空吸着
が解除され、基板の搬送・搬出機構であるアンローダー
などによって基板（１）がステージから搬出される（第
４図IV）。なお、これらの制御はシーケンサーで行われ
ている。

このように、ステージに90°毎の回転機能をもたせて
いるので、露光に要する時間が短縮でき、効率よく周辺
露光を行なうことができる。また、露光する光照射部分
を可変できるブラインドを設けたので、基板周辺部分’
ロの字型’はもちろん、基板に対して’田の字型''目の
字型’のように周辺部位外のレジスト不要部分を露光す
るような場合でも露光が可能で、露光の幅も自由に可変
でき、汎用性がある。また、周辺露光に必要な最小限の
簡単な光学系で構成したので装置コストが低減できる。

次にこの発明の角型基板用不要レジスト露光装置をス
テップ＆リピートプロジェクション露光装置に付加した
一実施態様について説明する。第５図はこの実施態様の
レジスト露光装置を上方から示す構成図であり、この不
要レジスト露光の光学系は第２図と同様、その露光動作
は第４図（Ｉ）〜（IV）と同様である。また、第５図に
おける破線Ｊで囲んだ部分は第８図に示す従来のステッ
プ＆リピートプロジェクション露光装置と同様に構成さ
れている。（１）はレジストを塗布した第１図と同様の
基板、（58）は基板（１）を真空吸着方式などで保持す
る機構を有する搬送アーム（59）などを支持し、回転機
構（回転中心Ｏ）を備えた基板搬送機構の台座、（3a）
は基板（１）の中心を基板搬送機構の回転中心Ｏと一致
させ、露光ヘッド部の移動軸（X,Y）と基板（１）の各
辺とを平行な位置関係にする為の固定アライメントピ
ン、（3b）は同、基板（１）を押しつける為の移動アラ
イメントピン、（35）はステップ＆リピートプロジェク
ション露光装置の投影レンズ、（36）はX-Yステージ、
（37）は定盤、（４），（12）は光を導く光ファイバー
及び基板（１）に光を照射する露光ヘッド部分、
（６），（14）は露光ヘッド部分（４），（12）の支持
機構、（７），（８），（15），（16）はそれぞれ露光
ヘッド部（４），（12）を基板（１）の辺に平行に移動
させる為のボールネジ、（60）は（59）の搬送アーム部
をボールネジ（60）の長さ方向に移動させる為のボール
ネジ、（61），（62）はX-Yステージ（36）をX-Y方向に
移動させる為のボールネジ、（９），（10），（17），
（18），（63），（64），（65）はそれらのボールネジ
（７），（８），（15），（16），（60），（61），
（62）を回転させる為のモータ、（11）は露光ヘッド部
分（４），その支持機構（６），ボールネジ（７），モ
ータ（10）などの支持体、（19）は露光ヘッド部分（1
2），支持機構（14），ボールネジ（15），モータ（1
8）などの支持体、（20）は（４）〜（11），（12）〜
（19）の移動機構のガイドレール、（66）は上下方向に
可動な機構を備えた基板カセットなどの基板供給部分、
（67）は同基板収納部分、（68）は本露光装置の基台部
分、点線で囲んだＪの部分は第８図に示すステップ＆リ
ピートプロジェクション露光装置をそれぞれ示す。

次にこの一実施態様における動作・作用について説明
する（Ｄ≧d₁,d₂,d₃,d₄の場合）。まず、回転機構（5
8），搬送アーム（59），ボールネジ（60），モータ（6
3）などによって基板（１）が基板供給部分（66）より
搬出され、移動アライメントピン（3b）によって基板
（１）が固定ピン（3a）にそれぞれ押しつけられ基板
（１）と基板搬送機構（58）の回転中心Ｏを一致させ、
露光ヘッドの移動方向（X,Y）と基板（１）の各辺とが
それぞれ平行になるようにアライメントを行なう（第４
図Ｉ）。次に露光照射領域（５），（13）の間隔がl₁と
なり、基板（１）上でd₁,d₂の位置関係になるようにモ
ータ（９），（17）が回転し、移動機構（７）〜（11）
及び（15）〜（19）によって露光ヘッド部分（４），
（12）の移動が行なわれる。次に露光ヘッド部分
（４），（12）が基板（１）の平行な２辺に沿って矢印
の方向に平行移動するようにモータ（10），（18）が回
転し、移動機構（６），（７），（10）および（14），
（15），（18）によって移動が行なわれる。この時、露
光光学系のシャッター（24）が開き光照射が行なわれ
る。尚、露光ヘッドの移動速度は、レジストの感光に十
分な露光エネルギーが与えられるように決定される。ま
た、基板（１）の２辺の露光が終了したらシャッター
（24）は閉じられ光照射は一時中断する。その後、基板
搬送機構（58）の回転機構（モータ（26））によって回
転中心Ｏを中心として基板（１）が90°反時計方向に回
転される（第４図II）。次に露光照射領域（５），（1
3）の間隔がl₂となり、基板（１）上でd₃,d₄の位置関係
になるようにモータ（９），（17）が回転し、移動機構
（７）〜（11）及び（15）〜（19）によって露光ヘッド
部分（４），（12）の移動が行なわれる。次に露光ヘッ
ド部分（４），（12）が基板（１）の平行な残りの２辺
に沿って矢印の方向に平行移動するようにモータ（1
0），（18）が回転し、移動機構（６），（７），（1
0）および（14），（15），（18）によって移動が行な
われる。この時、露光光学系のシャッター（24）が開き
再び光照射が行なわれる。尚、露光ヘッドの移動速度
は、レジストの感光に十分な露光エネルギーが与えられ
るように決定される。また、基板（１）の辺の露光が終
了したらシャッター（24）は閉じられ光照射は終了す
る。その後、基板搬送機構（58）の回転機構（モータ
（26））によって回転中心Ｏを中心として基板（１）が
90°時計方向に回転される（第４図III）。次に移動ア
ライメントピン（3b）の押しつけ及びステージ（２）の
真空吸着が解除され（第４図IV）、ボールネジ（60），
モータ（63），アーム（59）によって基板（１）は、X-
Yステージ（36）上に搬送され、第８図（第６図におけ
るＪ）の（22），（31），（32），（35）などの光学系
によって、レティクル（34）のパターンの露光が行なわ
れる。

この実施態様においては角型基板用ステップ＆リピー
トプロジェクション露光装置と組み合わせることによっ
て、基板の待機時間等を利用して同時に処理することが
可能となり、装置の処理能力を下げる事無く露光工程の
処理能力を高められ、かつ、水銀灯ランプ、シーケンサ
ーなど共通部分の共有利用によって、装置を別々に形成
した場合よりも総合的に装置コストの低減がはかれる。

尚、上記実施例では、基板の回転を反時計・時計方向
に行なったが、それぞれ反対方向でも良く、ローダー・
アンローダーの位置関係等によって回転方向は変えても
かまわない。

また、上記実施例では、基板は長方形であったが、正
方形（L₁＝L₂）でもかまわない。そして、Ｄ≧d₁,d₂,
d₃,d₄の場合を示したが、Ｄの最大幅よりもd₁,d₂,d₃,d₄
が大きい場合は、複数回、露光ヘッドを往復移動させて
所望の領域の露光を行なうことができる。

また、レジストを除去するための領域を上記実施例で
は基板周辺（ロの字型）として考えたが、基板に対し
て’田の字型’や’目の字型’のような場合でも、ブラ
インド・シャッター・露光ヘッドの動き等をそれらに対
応させることによって露光可能である。

さらに、移動する露光ヘッド部分の数を、上記実施例
では２組としたが、第６図の他の実施例の構成図に示す
ように１組の構成としてもよく、あるいは処理能力をよ
り向上させるために４組の構成としてもよい。

また、露光ヘッド等を移動させる機構をボールネジと
モーターによったが他のリニアモータやベルト駆動等の
機構でも構わない。

［発明の効果］以上のように、この発明によれば、レジスト露光装置
を周辺露光に必要な最小限の簡単な光学系、光源、光フ
ァイバーからなる導光系等で構成したので装置コストが
低減できる。また基板を保持するステージに90°毎の回
転機能を持たせているので、露光に要する時間が短縮で
き、露光ヘッドが１組の場合でも露光が可能であり、さ
らに２組,4組とすることによってより効率よく周辺露光
を行なうことができる。また、露光する光照射部分を可
変できるブラインドを設けたので、基板周辺部分はもち
ろん、基板に対して例えば’田の字型’や’目の字型’
にレジスト不要部分を露光するような場合でも露光が可
能で、露光の幅も自由に可変できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のレジスト露光装置を示す
構成図、第２図はこの発明の一実施例に係る光学系部分
を示す構成図、第３図はこの発明に係る基板例を示す平
面図、第４図（Ｉ）〜（IV）はこの発明の一実施例によ
る露光工程図、第５図は、この発明の一実施態様のレジ
スト露光装置を示す構成図、第６図はこの発明の他の実
施例のレジスト露光装置を示す構成図、第７図は従来の
大型一括露光装置を示す構成図、第８図は従来のステッ
パー露光装置を示す構成図、第９図（ａ）〜（ｄ）は従
来のステッパー露光装置によるマスク及び基板へのパタ
ーン転写例を示す説明図、第10図は従来のウエハー用周
辺露光装置を示す構成図である。（１）……角型基板、（２）……90°毎の回転機構を備
えたステージ、（3a），（3b）……アライメントピン、
（４），（12）……露光ヘッド部、（７），（８），
（15），（16）……露光ヘッド駆動機構及び位置座標管
理機構を構成するボールネジ、（９），（10），（1
7），（18））……同モータ、（22）……光源の超高圧
水銀灯ランプ、（24）……シャッター、（25）……ブラ
インド、（26）……基板回転機構を構成する回転用モー
タなお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】角型基板を保持するステージを有し、上記
角型基板を90°毎に回転し得るようにされた基板回転機
構、上記ステージに対向して設けられ、光源から光ファ
イバーを経て導かれた光を上記角型基板に照射する露光
ヘッド、上記露光ヘッドを上記角型基板の辺に沿って移
動し得るようにされた露光ヘッド駆動機構、上記露光ヘ
ッドと上記角型基板との間に設けられ、上記角型基板に
対する露光範囲及び露光巾を可変にすると共に、上記露
光ヘッド駆動機構と共働して上記角型基板の周辺部及び
周辺部以外の不要レジストをロの字型、田の字型あるい
は目の字型等に露光し得るようにされたブラインド及び
上記各機構の動作をコントロールするシーケンサーを備
えたことを特徴とするレジスト露光装置。