JP2975266B2 - ウエハ周辺露光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感光性レジストを塗布
した半導体ウエハにおける周辺の不要レジストを除去す
るための露光を行うウエハ周辺露光装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】例えばＩＣ、ＬＳＩ等の製造工程におい
ては、半導体ウエハの表面に感光性のレジストを塗布
し、この塗布層をマスクを介して露光して現像すること
により、回路パターンを形成することが行われている。
半導体ウエハの表面にレジストを塗布する方法として
は、一般にスピンコート法が用いられている。このスピ
ンコート法は、ウエハを回転台上に載置し、このウエハ
の表面の中心付近にレジストを滴下して回転させ、遠心
力によってウエハの表面全体にレジストを塗布するもの
である。

【０００３】然るに、ウエハの周辺部にはレジストを塗
布する必要がない。これは、ウエハが、種々の処理工程
に付される際に、その周辺部を利用して搬送され或いは
保持されることが多く、また周辺部ではパターンの歪み
が生じやすいため、通常、ウエハの周辺部をパターン形
成部として利用することがないからである。

【０００４】しかし、スピンコート法においては、図７
に示すように、レジストは、ウエハ１のパターン形成部
２だけではなく、ウエハ１の周辺部３にもレジストが塗
布されてしまう。更に、ウエハ１の周縁４が丸みを帯び
ている場合には、レジストがウエハ１の周縁４からはみ
出して更にウエハ１の裏面側にも回り込むことにより、
レジストのはみ出し部７が生ずることがある。

【０００５】従来、このようなレジストのはみ出し部７
が生ずることがないスピンコート法が提案されている
が、この方法においてもウエハ１の周辺部３にはレジス
トが塗布されてしまう。このような不要レジスト、すな
わちウエハ１の周辺部３のレジスト塗布層６や、ウエハ
１の周縁からはみ出したレジストのはみ出し部７を残し
たままにしておくと、種々の問題が生ずる。この問題は
ポジ型レジストを使用する場合に顕著である。

【０００６】すなわち、ポジ型レジストとしては、通
常、フェノールノボラック−キノンアジド系樹脂よりな
るものが用いられるが、このフェノールノボラック−キ
ノンアジド系樹脂は、一般に、樹脂そのものが固くても
ろいものであるため、処理工程中において、ウエハ１を
搬送するためにその周辺部３を掴んだり、また搬送中に
周辺部３を擦ったりすることによって、ウエハ１の周辺
部３に機械的ショックが加えられると、ウエハ１の周辺
部３のレジスト塗布層６の一部が欠落し、これがダスト
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、レジストのはみ出し部７が欠落し
てこれがウエハ１の表面上に付着した場合には、この付
着部分がエッチングされず、所望の形態を有する回路パ
ターンが形成されなっかったり、この付着物がイオン注
入時にマスクとして作用することにより、必要なイオン
打ち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
う場合には、イオン注入時に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１の周辺
部３のレジスト塗布層６の不規則な部分やきずが付いて
いる部分から発生し、ウエハ１の中央に向かって走るも
のであることが確認されている。

【０００７】このような問題は、半導体素子について高
密度高集積化が進み、歩留りを維持するため、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に代わり、縮小投影方式の露光方
法が採用されてきたこと、およびそれに伴い、従来、パ
ターン形成材料として主に用いられていたネガ型レジス
トに代わり、ポジ型レジストを使用せざるを得なくなっ
てきたという背景下で、極めて重要である。例えば、高
密度の半導体素子には、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紫外線照射によるハー
ドニングという工程が行われている。然るに、残留した
レジストがある場合には、ハードニング処理を行うこと
によって残留したレジストの破片が一層散乱して、パタ
ーン形成に悪影響をもたらす原因となる。

【０００８】以上のような理由から、一般に、ウエハ１
の周辺部６に塗布された不要レジストを除去することが
行われている。不要レジストを除去する方法としては、
ウエハ１の裏面側から溶剤を噴射して、不要レジストを
溶解して除去する溶剤噴射法が知られている。然るに、
この方法においては、ウエハ１の周縁４からはみ出した
レジストのはみ出し部７は除去されるが、ウエハ１の周
辺部３のレジスト塗布層６は除去されない。従って、ウ
エハ１の周辺部３のレジスト塗布層６も除去するために
は、ウエハ１の表面側から溶剤を噴射する必要がある
が、この場合には、パターン形成部２のレジスト塗布層
５に悪影響が与えるため、実用上問題がある。

【０００９】そこで、最近においては、ウエハ１におけ
るパターン形成部２のレジスト塗布層５の露光工程とは
別個に、ウエハ周辺露光装置により、ウエハ１の周辺部
３のレジスト塗布層６を露光し、このレジスト塗布層６
を現像工程で除去する方法が採用されている。

【００１０】図８は、従来のウエハ周辺露光装置によ
り、ウエハ１の周辺部３を露光する状態を示す説明図で
ある。このウエハ周辺露光装置は、石英よりなる導光フ
ァイバ８により光源装置（図示省略）から出射部９に導
かれた光を、ウエハ１の周辺部３に照射し、ウエハ１を
回転させることにより、周辺部３全体を露光するもので
ある。Ｌは、ウエハ１の周辺部３における光照射領域で
ある。

【００１１】しかしながら、上記のウエハ周辺露光装置
においては、図９に示すように、導光ファイバの出射部
９からの光は、約±１５°の角度で拡がりながら出射さ
れるため、図６の曲線イに示すように、照射距離が大き
くなるに従って、照射強度が小さいものとなり、ウエハ
１に対する露光効率は低下する。そこで、ウエハ１の露
光面を導光ファイバの出射部９の先端に近づけた状態で
露光する方法が考えられるが、あまり導光ファイバの出
射部９に近づけると、導光ファイバの出射部９にゴミが
付着したり、ウエハ１との接触による損傷が生じたり、
さらにウエハ１を処理位置に搬出入する妨げとなったり
するので、あまり接近させて露光することはできない。
そのため、露光面と導光ファイバの出射部９との間隔
（照射距離）をある程度保つ必要があるが、照射距離が
大きくなるに従って照射強度は小さくなり、露光時間は
長くする必要が生じ、露光効率が低下して生産性が低
い、という問題があった。

【００１２】また、図１０に示すように、光照射領域Ｌ
の形状が円形であるため、ウエハ１の周辺部３における
外側部３ａおよび内側部３ｃと、中央部３ｂとでは、積
算露光量が相違するため均一な露光を行うことが困難で
あり、その結果、現像工程により、周辺部３のレジスト
塗布層６を均一に除去することができない。特に、ウエ
ハ１の周辺部３の内周縁３ｄすなわちパターン形成部２
の外周縁においては、当該外周縁に対して忠実にシャー
プにレジスト塗布層５を形成することが要請されてい
る。然るに、上記のウエハ周辺露光装置では、ウエハ１
の周辺部３の内周縁３ｄに対して高い精度で露光するこ
とが困難であるため、現像工程において、周辺部３のレ
ジスト塗布層６を周辺部３の内周縁３ｄに対して忠実に
除去することができない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情に基づいてなされたものであり、その目的は、ウ
エハの周辺部の内周縁に対して高い精度で露光すること
ができ、露光効率が高く、出射部へのゴミの付着や接触
による損傷が生じることがなく、しかも、ウエハの周辺
部全体に対して均一な露光が達成されるウエハ周辺露光
装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のウエハ周辺露光
装置は、ショートアーク型の放電灯と、この放電灯から
の光を集光する楕円集光鏡と、複数の光学繊維が束ねら
れてなる光学繊維束を有し、光入射端が前記楕円集光鏡
により集光される光の集光位置に配置され、光出射端に
おける前記光学繊維束の端面が矩形状に形成された導光
ファイバと、この導光ファイバの光出射端にギャップを
介して配置された、光透過用開口を有するアパーチャ板
と、このアパーチャ板の位置が焦点位置となるよう配置
された投影レンズとを具えてなり、前記導光ファイバの
光出射端からの光は、前記アパーチャ板の光透過用開口
によって整形されて前記投影レンズによりウエハの周辺
部に矩形状に照射されることを特徴とする。

【００１５】

【作用】以上の構成によれば、導光ファイバの光出射端
からの光は、アパーチャ板の光透過用開口によって整形
された状態でウエハの周辺部に照射されるので、ウエハ
の周辺部の内周縁に対して高い精度でシャープに露光す
ることができる。また、光の出射部とウエハとの間に距
離を保つことができるので、当該出射部へのゴミの付着
や両者の接触による損傷が防止され、しかも、ウエハを
出射部に対して好適な照射強度が得られる位置に配置す
ることができるので、高い照射効率が得られる。また、
ウエハに照射される光照射領域の形状が矩形状となるこ
とにより、ウエハの周辺部における外側部および内側部
と中央部とおける積算露光量が均一となり、これによ
り、均一な露光が達成される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明のウエハ周辺露光装置の実施例
について説明する。図１は、実施例に係るウエハ周辺露
光装置の構成の概略を示す説明図である。このウエハ周
辺露光装置においては、箱状の灯体１０が設けられ、こ
の灯体１０内には、ショートアーク型の放電灯（以下、
「ランプ」という。）１１と、このランプ１１からの光
を下方に反射して集光する楕円集光鏡１２と、楕円集光
鏡１２からの光を横方向（図で右方）に反射する板状の
平面反射鏡１３と、シャッタ１４と、特定の波長の光を
透過するフィルタ１５とが設けられている。具体的に
は、楕円集光鏡１２がその鏡面が下方を向くよう配置さ
れ、この楕円集光鏡１２の第１焦点の位置にランプ１１
が配置され、ランプ１１の下方の位置に例えば４５°に
傾斜した状態で平面反射鏡１３が配置され、この平面反
射鏡１３の側方（図で右方）には、シャッタ１４および
フィルタ１５がこの順で並ぶよう配置されている。

【００１７】灯体１０の一面（図で右面）には、これを
貫通するよう筒状の保持部材１６が設けられており、こ
の保持部材１６に導光ファイバ２０が接続されている。
具体的に説明すると、導光ファイバ２０は、例えば径が
０．３ｍｍの光学繊維が数千本束ねられてなる光学繊維
束２１を有し、この光学繊維束２１には、その外周を覆
うようフレキシブルな可撓管２４が設けられており、光
学繊維束２１の両端部は、それぞれ可撓管２４から露出
した状態とされている。そして、導光ファイバ２０にお
ける光学繊維束２１の一端部は、その外周を覆うよう設
けられた、保持部材１６の内径に適合する外径を有する
管状の取り付け部材２５を介して保持部材１６の筒内に
挿入されており、光学繊維束２１の一端面すなわち導光
ファイバ２０の光入射端２２が楕円集光鏡１２からの光
の集光位置に配置されている。取り付け部材２５は、ネ
ジ１７によって保持部材１６に固定されている。

【００１８】導光ファイバ２０における光学繊維束２１
の他端部は、光出射部３０に接続されている。具体的に
説明すると、図２に示すように、光出射部３０には、鏡
筒３１が設けられ、この鏡筒３１の基端に筒状の保持部
材４０が設けられており、導光ファイバ２０における光
学繊維束２１の他端部が、その外周を覆うよう設けられ
た、保持部材４０の内径に適合する外径を有する管状の
取り付け部材２６を介して保持部材４０の筒内に挿入さ
れ、取り付け部材２６が、ネジ４１によって保持部材４
０に固定されている。また、取り付け部材２６の端面に
は、黒アルマイト処理が施されたアルミニウム板２７が
設けられている。そして、図３に示すように、導光ファ
イバ２０の光出射端２３における光学繊維束２１の端面
は矩形状に形成されている。

【００１９】光出射部３０の鏡筒３１内には、光透過用
開口３３を有するアパーチャ板３２と、互いに凸面が対
向して並ぶよう配置された２枚の平凸レンズ３４，３５
よりなる投影レンズとが設けられている。具体的に説明
すると、アパーチャ板３２は、導光ファイバ２０の光出
射端２３から例えば１ｍｍのギャップを介して配置さ
れ、アパーチャ板３２の光透過用開口３３の位置が投影
レンズの焦点位置となるよう第１の平凸レンズ３４が配
置され、リング状のスペーサ３６を介して第２の平凸レ
ンズ３５が配置されている。アパーチャ板３２は、その
光透過用開口３３の形状が導光ファイバ２０の光出射端
２３における光学繊維束２１の端面と実質上同一若しく
はこれより僅かに大きい相似形の矩形状とされており、
図４に示すように、光透過用開口３３の中心が導光ファ
イバ２０の光入射端２３からの光の光軸Ｘ上に位置する
よう配置されている。また、アパーチャ板３２の光透過
用開口３３の開口縁３３ａは、直線状のナイフエッジ状
に形成されいてることが好ましい。

【００２０】上記のウエハ周辺露光装置においては、ウ
エハ１は、その周辺部３が投影レンズの焦点位置に位置
されるよう配置される。そして、楕円集光鏡１２によっ
て下方に反射されたランプ１１からの光は、更に平面反
射鏡１３によって横方向に反射され、シャッタ１４およ
びフィルタ１５を介して、導光ファイバ２０の光入射端
２２に集光されて光学繊維束２１内に入射される。この
入射された光は、光学繊維束２１により導かれてその他
端面すなわち導光ファイバ２０の光出射端２３から±１
５°の角度で拡がりながら矩形状に出射される。この矩
形状に出射された光は、アパーチャ板３２の光透過用開
口３３によって整形され、投影レンズを介して、ウエハ
１の周辺部３に照射され、これにより、図５に示すよう
に、ウエハ１の周辺部３には、ウエハ１の周縁の接線方
向を正面方向とする姿勢の矩形状の光照射領域Ｌを形成
することができる。そして、この光照射領域Ｌをウエハ
１の周辺部３に沿って相対的に移動させることにより、
ウエハ１の周辺部３全体が露光される。

【００２１】そして、上記のウエハ周辺露光装置によれ
ば、導光ファイバ２０の光出射端２３は、投影レンズの
焦点位置から外れているために単なる矩形状の光源とし
て作用することとなり、この導光ファイバ２０からの光
により、ウエハ１の周辺部３には、投影レンズの焦点位
置に配置されたアパーチャ板３２の光透過用開口３３の
矩形の光像が投影されるので、光透過用開口３３の開口
縁３３ａを厳密な直線状としておくことにより、ウエハ
１の周辺部３の内周縁３ｄに対してシャープな直線状に
高い精度で露光することができる。これに対し、上記の
ようなアパーチャ板３２を設けることなしに、導光ファ
イバ２０をその光出射端２３の位置が焦点位置となるよ
う配置した場合には、矩形であっても、その辺は直線状
ではなくて光学繊維束２１の端面の形状、すなわち各光
学繊維の円形の輪郭が、ウエハ１の周辺部３に投影され
るため、ウエハ１の周辺部３の内周縁３ｄに対してシャ
ープな直線状に露光することができない。

【００２２】また、光出射部３０には、第１の投影レン
ズ３４および第２の投影レンズ３５が設けられているた
め、導光ファイバ２０の光出射端２３からの光は、第１
の投影レンズ３４および第２の投影レンズ３５を介して
ウエハ１の周辺部３に照射されるので、ウエハ１と光出
射部３０との間に距離を保つことができ、これにより、
光出射部３０へのゴミの付着や両者の接触による損傷が
防止される。しかも、ウエハ１を光出射部３０に対して
好適な照射強度が得られる位置に配置することができる
ので、高い照射効率が得られる。また、光照射領域Ｌの
形状が矩形状となることにより、ウエハ１の周辺部３に
おける外側部３ａおよび内側部３ｃと中央部３ｂとおけ
る積算露光量が均一となり、これにより、均一な露光が
達成される。

【００２３】以上において、アパーチャ板３２の光透過
用開口３３における全ての開口縁を厳密な直線状とする
ことは必ずしも必要ではない。すなわち、通常は、ウエ
ハ１の周辺部３の内周縁３ｄに対してのみシャープに露
光すればよいので、これに対応する光透過用開口３３の
開口縁のみを厳密な直線状としておけば十分である。

【００２４】上記のウエハ周辺露光装置について、ウエ
ハ１に対する照射距離と照射強度との関係を測定したと
ころ、図６の曲線ロに示すように、照射距離が１０ｍｍ
程度で最大の照射強度が得られることが確認された。

【００２５】

【発明の効果】本発明のウエハ周辺露光装置によれば、
導光ファイバの光出射端からの光は、アパーチャ板の光
透過用開口によって整形された状態でウエハの周辺部に
照射されるので、ウエハの周辺部の内周縁に対して高い
精度でシャープに露光することができる。また、投影レ
ンズが設けられていることにより、光の出射部とウエハ
との間に距離を保つことができるので、当該出射部への
ゴミの付着や両者の接触による損傷が防止され、しか
も、ウエハを出射部に対して好適な照射強度が得られる
位置に配置することができるので、高い照射効率が得ら
れる。また、ウエハに照射される光照射領域の形状が矩
形状となることにより、ウエハの周辺部における外周部
および内周部と中心部とおける積算露光量が均一とな
り、これにより、均一な露光が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウエハ周辺露光装置の一例の概略を示
す説明図である。

【図２】光照射部の構成を示す説明図である。

【図３】導光ファイバの光出射端における光学繊維束の
端面の形状を示す説明図である。

【図４】アパーチャ板の配置の状態を示す説明図であ
る。

【図５】本発明のウエハ周辺露光装置により、ウエハの
周辺部に照射された光照射領域の形状を示す説明図であ
る。

【図６】照射距離と照射強度との関係を示す曲線図であ
る。

【図７】ウエハの表面にレジストが塗布された状態を示
す説明図である。

【図８】従来のウエハ周辺露光装置により、ウエハ１の
周辺部３を露光する状態を示す説明図である。

【図９】導光ファイバの出射部からの光の状態を示す説
明図である。

【図１０】従来のウエハ周辺露光装置により、ウエハの
周辺部に照射された光照射領域の形状を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ ウエハ ２ パターン形
成部 ３ 周辺部 ４ 周縁 ５，６ レジスト塗布層 ７ はみ出し部 ８ 導光ファイバ ９ 出射部 １０ 灯体 １１ ショート
アーク型放電灯 １２ 楕円集光鏡 １３ 平面反射
鏡 １４ シャッタ １５ フィルタ １６，４０ 保持部材 １７，４１ ネ
ジ ２０ 導光ファイバ ２１ 光学繊維
束 ２２ 光入射端 ２３ 光出射端 ２４ 可撓管 ２５，２６ 取
り付け部材 ２７ アルミニウム板 ３０ 光出射部 ３１ 鏡筒 ３２ アパーチ
ャ板 ３３ 光透過用開口 ３４ 第１の平
凸レンズ ３５ 第２の平凸レンズ ３６ スペーサ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ショートアーク型の放電灯と、 この放電灯からの光を集光する楕円集光鏡と、 複数の光学繊維が束ねられてなる光学繊維束を有し、光
   入射端が前記楕円集光鏡により集光される光の集光位置
   に配置され、光出射端における前記光学繊維束の端面が
   矩形状に形成された導光ファイバと、 この導光ファイバの光出射端にギャップを介して配置さ
   れた、光透過用開口を有するアパーチャ板と、 このアパーチャ板の位置が焦点位置となるよう配置され
   た投影レンズとを具えてなり、 前記導光ファイバの光出射端からの光は、前記アパーチ
   ャ板の光透過用開口によって整形されて前記投影レンズ
   によりウエハの周辺部に矩形状に照射されることを特徴
   とするウエハ周辺露光装置。