JPH0530349Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、主として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ウエハ周辺
の不要レジストを除去するための露光を行う露光
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つては、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図は半導体ウエハに塗布されたレジストの
不要部分であるウエハ周辺部１ｂにUV（紫外線）
光を導光フアイバで導光して露光する場合の斜視
図であり、第４図ａ，ｂはレジストを塗布された
ウエハに第３図の方法で露光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、不図示のレクチルを用いて、
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
つ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、３はウエハ１
のオリエンテーシヨン・フラツト（以下、オリフ
ラという）、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アイバ、４ａはこの
導光フアイバ８′からUV光が照射される照射部
分である。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つてウエハ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、よつ
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４図ａの参照）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、これが残つたままだと問題を起こ
すことがある。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。ポジ型レジスト（キノン
アジド系樹脂を用いることが多い）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
すつたりするような機械的シヨツクが加わると欠
落し、ダストとなつ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、エツ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てりし
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、レジストクラツク（割れ）が発生することが
ある。このレジストクラツクは、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、中央に向つて走るものであることが
確認されている。

この問題は、半導体素子について高密度高集積
化が進み、歩留り維持のため、従来コンタクト方
式または１：１プロジエクシヨン方式のアライナ
を用いる露光方法から、前述のステツプと呼ばれ
る縮少投影方式に露光方法が変わつてきたこと及
びそれに伴い、従来のパターン形成用フオトプロ
セスでの主力であつ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つてきたとい
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に与える悪影響がひどく、実用にな
らない。

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。
従つて、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光照射を行つていた。しかしこ
のUV光照射も、ウエハ１上でのUV光の照射部
分の形状は円形であつた。

また第５図ａ，ｂはウエハ周辺部１ｂに対する
UV光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。第５図ａから明らかなようにウエハ周辺部１
ｂ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。

また、第６図ａは導光フアイバを有する従来の
露光装置を用いてウエハを照射する場合のUV光
の照射状態を示す図で、同図ｂは同図ａの導光フ
アイバの照射強度と照射距離の関係を示した図
で、曲線イは導光フアイバから出射される照射強
度曲線である。第６図の曲線イから明らかなよう
に、導光フアイバの出射部に近い程照射強度が大
きく、出射部から遠ざかるにつれて小さくなるこ
とがわかる。

また第６図ａから明らかなように、導光フアイ
バの出射部８a′からの光は、約±15°の拡がりを
もつて出射されるので、遠くへいくにつれて光は
拡散して、露光効率は低下するのがわかる。

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、乾燥して前述
のステツプ露光をし、現像し、エツチングしてパ
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UV光照射によるハードニングという工程が
行われている。ところが、、このハードニング処
理を行うと、残留レジストがある場合、このハー
ドニング処理によつて残つ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。

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。

［考案が解決しようとする課題］ 上記のように従来の導光フアイバを用いた露光
装置は、導光フアイバの出射部の先端に近い程照
射強度が大きく、出射部の先端から遠ざかるにつ
れて小さくなつていると共に、出射部からの光が
拡散するために、出射部から遠ざかるにつれて照
射光は拡散して露光効率は低下する。そこで、ウ
エハ等の露光処理物の露光面を導光フアイバの出
射部先端に近づけることが考えられるが、あまり
導光フアイバを近づけることは導光フアイバにゴ
ミが付着したり、接触による損傷が生じたり、さ
らに露光処理物を処理位置に搬出入する妨げとな
つたりするので、あまり接近させて露光すること
はできない。そのため、露光面と導光フアイバの
出射部との間隔（照射距離）をある程度保つ必要
があるが、照射距離が遠ざかるにつれて照射強度
が弱くなつて露光時間は長くかかり、露光効率は
低下するので、生産性が低いという問題があつ
た。

その上、UV光の照射形状が円形のために、例
えばウエハの周辺部を、ウエハを回転させてリン
グ状に露光する場合においては、その積算露光量
の相違によつて生ずる不均一な露光が行われ、そ
れによつて不要レジスト除去のための現像を行つ
た後に、部分的に残留レジストが存在する。この
残留レジストはゴミ、カケラ、ダストになつてパ
ターン欠陥をもたらしたりするという問題があつ
た。

この考案はかかる問題点を解決するためになさ
れたもので、ウエハ周辺の不要レジストを除去す
るための露光を行うのに好適な露光装置を提供す
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考案のウエハ
周辺露光装置は、シヨ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隋円集光鏡と、こ
の隋円集光鏡により集光される光の集光位置に入
射端が配置され、出射部が複数の導光フアイバの
素線をほぼ矩形状に束ねて形成された光学繊維束
からなる導光フアイバと、この導光フアイバの出
射部近傍に配置される投影レンズとよりなり、前
記投影レンズより出射された光はウエハ周辺部を
ほぼ矩形状に露光するものである。

［作用］ 上記の構成を有することにより、照射形状は矩
形状になり、ウエハを回転させてそのウエハの周
辺部をリング状に露光を行う場合にも、その積算
露光量は均一になり、その上、照射強度の最大の
点に露光面を配置するように投影レンズの設計を
することができる。

［実施例］ 第１図はこの考案における露光装置の一実施例
を示す概略断面図で、６−１はシヨートアーク型
の放電灯（以下ランプという）、６−２は隋円集
光鏡、６−３は平面反射鏡、６−４はシヤツタ、
６−５はフイルタ、６は前記ランプ６−１、隋円
集光鏡６−２、平面反射鏡６−３、シヤツタ６−
４及びフイルタ６−５を収納する灯体である。ま
た７はこの灯体６に導光フアイバ８を結合するた
めの入射側金具、９は導光フアイバ８を構成する
光学繊維束、１０はこの光学繊維束９を覆うフレ
キシブルな可撓管、１１は導光フアイバ８の出射
側にレンズユニツト１２を取付けるための出射側
金具である。

第１図において、隋円集光鏡６−２の第１焦点
に配置されたランプ６−１からの光は隋円集光鏡
６−２で集光され、平面反射鏡６−３で反射され
てシヤツタ６−４に達する。そして、シヤツタ６
−４を開放すると、フイルタ６−５によつてラン
プ６−１の照射光のうち、所望波長の光のみが透
過されて、隋円集光鏡６−２の第２の焦点である
導光フアイバ８の入射部に結像する。この結像点
は、灯体６と導光フアイバ８との結合部である入
射側金具７内における導光フアイバ８の入射部で
あるので、前記結像された光はさらに導光フアイ
バ８内を進んでレンズユニツト１２に達する。

第２図は第１図における導光フアイバ８及びレ
ンズユニツト１２の詳細を示した図で、第２図ａ
は主として導光フア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、導光フアイバの素線を
数千本束ねて接着剤で固めた光学繊維束９は、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９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であり、また出
射側金具１１は鏡筒２１とネジ２４で接続され、
この鏡筒２１中には投影レンズ２０及びスペーサ
２３が収納される。尚、第１図乃至第６図におい
て、同一符号は同一または相当部分を示す。

第２図に示す導光フアイバは、光学繊維束９の
先端からの光が±15°の拡がりを有する角度で出
射され、投影レンズ２０を設けて被照射部である
ウエハ１上に均一な光が結像するようにする。

本実施例では、平凸レンズを２枚対称に配置し
た等倍投影レンズ設計で、等距離の焦点上に導光
フアイバ８の出射部８ａ及びウエハ１の露光面が
配置される。そして、光学繊維束９は矩形状に形
成されていることにより、第５図ｂに示されるよ
うに矩形状の露光部分が得られるので、ウエハ１
を回転させ、ウエハ周辺部１ｂをリング状に露光
した場合、その露光量はウエハ周辺部１ｂにおけ
る、その中心部１ｂ−２と外周部１ｂ−１、内周
部１ｂ−３に対して、ほぼ均一となる。尤も、こ
の場合の形状は扇形状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アイ
バ８の出射部に反射されて戻つてくるが、その反
射光が出射側金具１１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、この実施例におけるレンズユニツト１
２は出射側金具１１において、ネジ２４によつて
取付け、取はずしが自在にできるので、所望のレ
ンズユニツト１２を取付けることにより、被露光
物であるウエハ１に対して、照射距離や倍率を自
由に選択することができる。

さらに、また、投影レンズ２０を設けることに
よつて、ウエハ１に対して導光フアイバ８が一定
間隔の照射距離をとることができ、かつ第６図ｂ
の曲線ロから明らかなように、高い放射照度で露
光を行うことができる。

さらに、投影レンズ２０は、導光フアイバの出
射部の矩形状をそのまま露光面に結蔵させるの
で、シヤープな矩形状の露光ができ、ウエハ周辺
部１ｂの不要レジストの除去等がシヤープにで
き、好適である。

尚、上記の実施例で露光されたウエハ周辺部１
ｂ及びオリフラ３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
工程によつて現像されて除去される。

［考案の効果］ 以上説明したとおり、この考案はシヨートアー
ク型の放電灯と、この放電灯からの光を集光する
隋円集光鏡と、この隋円集光鏡により集光される
光の集光位置に入射部が配置され、出射部が複数
の導光フアイバの素線をほぼ矩形状に束ねて形成
された光学繊維束からなる導光フアイバと、この
導光フアイバの出射部近傍に配置される投影レン
ズとよりなり、その投影レンズより出射された光
はウエハ周辺部をほぼ矩形状に露光するので、処
理工程において、ウエハと導光フアイバの出射部
とがある一定の距離を保ち、照射強度の最高の点
にもつてきて、照射時間の短縮、照射効率の向上
をはかることができる。その上、照射形状を矩形
にすることによつて、回動によつてウエハ周辺部
をリング状に露光する場合に、リング状の露光区
域の中心部と内外周部とで露光量に差がなくな
り、均一な露光ができ、ウエハ周辺部の不要レジ
スト除去用の露光装置として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案における露光装置の一実施例
を示す概略図、第２図ａは第１図における導光フ
アイバの出射部の側断面図、同図ｂは同図ａの
−における断面図、第３図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１ｂに対するUV光照射の露光形状を
説明するための図、第６図ａは従来の導光フアイ
バを用いてウエハを照射する場合のUV光の放射
状態を示す図で、同図ｂは同図ａの導光フアイバ
の照射強度と照射距離の関係を示した図である。 図中、６−１……ランプ、６−２……隋円集光
鏡、６−３……平面反射鏡、６−４……シヤツ
タ、６−５……フイルタ、６……灯体、７……入
射側金具、８……導光フアイバ、９……光学繊維
束、１０……可撓管、１１……出射側金具、１２
……レンズユニツト。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シヨ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、この楕円集光鏡に
   より集光される光の集光位置に入射端が配置さ
   れ、出射部が複数の導光フアイバの素線をほぼ矩
   形状に束ねて形成された光学繊維束からなる導光
   フアイバと、この導光フアイバの出射部近傍に配
   置される投影レンズよりなり、前記投影レンズよ
   り出射された光はウエハ周辺部をほぼ矩形状に露
   光することを特徴とするウエハ周辺露光装置。