JPH06342753A

JPH06342753A - 半導体ウェハのレジスト露光方法及び周辺露光装置

Info

Publication number: JPH06342753A
Application number: JP5131858A
Authority: JP
Inventors: Isao Koto; 勳光藤; Tsuyoshi Nakahara; 強中原; Kazuaki Tokita; 和章時田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-06-02
Filing date: 1993-06-02
Publication date: 1994-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体ウェハの外周部分のレジストを、スル
ープットを低下させることなく、完全に除去できるレジ
スト露光方法を提供する。【構成】半導体ウェハ２０上に塗布されたレジストの
外周部分２３を選択的に露光するに当たり、レジスト膜
厚が厚くなる領域（オリエンテーション・フラットの一
方の端部２２）に対しての露光時間のみを、他の外周部
分に対する露光時間より長くして、必要最少限の露光時
間で当該周辺部分２３のレジストの感光を完全に行な
う。上記膜厚が厚くなる領域２２は、エッジセンサ３１
からの出力信号に基いてウェハ中心Ｏからエッジまでの
距離ｒを検出し、この値ｒの変化に応じてオリエンテー
ション・フラットを検出し、位置記憶用メモリ５１内の
データと照合しつつ、ここを基準点としてその回転角度
（Δθ）に応じて検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造技術さらに
はレジスト露光工程に適用して特に有効な技術に関し、
例えば半導体ウェハのエッジ部分を選択的に感光する周
辺露光に利用して有用な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハの表面に塗布されたレジス
トを、レチクル，ホトマスクを用いて露光する露光工程
において、実デバイス上への感光を行った後、更に該半
導体ウェハの外周部分（エッジ部分）のレジストを選択
的に感光させてこれを除去しておく周辺露光が一般に行
われている。これは、上記レチクル，ホトマスクを用い
たパターン露光工程以降のエッチング工程、イオン打込
み工程において、当該ウェハを処理する際、そのエッジ
部分にレジストがあったのでは、ウェハ固定用爪部材
が、エッジ部分のレジストに当たって亀裂が生じ得るた
めであり、予めこの部分のレジストを除去する必要があ
る。このエッジ部分のレジスト除去を行なう際には、当
該半導体ウェハを、回転可能なステージの上に真空チャ
ックで固定し、そのエッジ部分にのみ露光光が当たるよ
うにして、該回転ステージを一定速度で回転させ、この
部分のレジストの感光を選択的に行なうようにしてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかにされた。即ち、半導体ウェハ上にレジ
ストを塗布する際には、液状になっているレジストを半
導体ウェハの中央に滴下させ、これを回転塗布機によっ
て高速回転させて、当該ウェハの全面に均一のレジスト
膜を形成するようにしている。しかし、このように高速
回転にてレジストを塗布した場合、その回転方向に応じ
て、半導体ウェハのオリエンテーション・フラットの一
方の端部（図２の斜線部分）に、その膜厚が他のエッジ
部分の３倍程度となるレジスト部分が生じることをみつ
けた。然るに、上記従来の周辺露光方法のように、半導
体ウェハを一定速度で回転させて、周辺露光を行った場
合、上記膜厚の厚いレジスト部分が充分に感光されな
い。本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、半
導体ウェハの外周部分のレジストを、スループットを低
下させることなく、完全に除去できるレジスト露光方法
を提供することをその目的とする。この発明の前記なら
びにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書
の記述および添附図面から明らかになるであろう。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のと
おりである。即ち、本発明の半導体ウェハのレジスト露
光方法では、半導体ウェハの外周部分を感光するにあた
り、上記半導体ウェハの外周の所定領域を検出し、斯く
検出した所定領域に対する露光を、他の外周部分に比べ
て単位面積当りの露光時間を長くし、若くは、露光光の
照度を強くして行うようにした。

【０００５】

【作用】半導体ウェハ上に回転塗布機によってレジスト
を塗布すると、レジスト膜の膜厚が厚くなってしまう領
域（オリエンテーション・フラットの一方の端部）に対
してのみ、露光時間を長くし、或は、露光光の照度を強
くして、必要最少限の露光時間で当該周辺部分のレジス
トの感光を完全に行なうことができる。

【０００６】

【実施例】

（第１実施例）以下、本発明の一実施例を添付図面を参
照して説明する。図１は本実施例で用いられる周辺露光
装置１０の構成を示すブロック図、図２は露光時間を長
くする領域を検出する手法を示す説明図である。

【０００７】この実施例の周辺露光装置１０は、図１に
示すように、半導体ウェハ２０を固定する真空チャック
１、該チャック１を回転させるチャックモータ２、エッ
ジ露光器３、該露光器３をウェハ２０の半径方向に移動
させるサーボモータ４、上記チャックモータ２及びサー
ボモータ４の動作制御を行なう露光制御装置５によって
構成されている。尚、上記エッジ露光器３は半導体ウェ
ハ２０の外周部分（エッジ部分）の周方向の外形を検出
するエッジセンサ３１を具えている。

【０００８】又、上記露光制御装置５は、位置記憶用メ
モリ５１、サーボ制御ユニット５２、制御部（シーケン
サー）５３，モータコントローラ５４により構成されて
いる。このように構成された露光制御装置５において
は、上記制御部５３がエッジセンサ３１からの検出信号
に基いて、当該ウェハ２０の外周の形状を認識し、その
形状に応じて上記エッジ露光器３の、ウェハ２０の半径
方向の移動量Ｍを決定して、その移動量Ｍを表す信号を
サーボ制御ユニット５２に送る。該サーボ制御ユニット
５２は、この信号に基いてサーボモータ４を駆動させ、
ウェハ２０のエッジ部分が所定幅Ｗ（図２）で常にエッ
ジ露光器３のコ字形露光部３Ａ内に位置するようにその
動作制御を行なう。

【０００９】上記制御部５３は、位置記憶用メモリ５１
からのデータと、上記エッジセンサ３１からの検出信号
とに基いて、モータコントローラ５４に制御信号を送る
ようになっている。一方で、該制御部５３は、上記検出
信号とモータコントローラ５４に出力した制御信号の内
容（回転角度指令）とに基いて実際の半導体ウェハ２０
の回転状態を認識するようになっている。又、上記制御
信号を受けたモータコントローラ５４は、この信号に基
いてチャックモータ２を駆動制御するようになってい
る。ところで、本実施例では、後述するように、半導体
ウェハ２０のエッジ部分の所定の領域（図２の斜線部
分）が上記エッジ露光器３の露光部分に位置しているこ
とを条件に、チャックモータ２の回転速度を低下させる
指令が、上記制御部５３からモータコントローラ５４に
送られて、この部分の露光時間が長くなるようにその制
御が行われる。

【００１０】次に、上記制御部５３及びモータコントロ
ーラ５４によるチャックモータ２の回転制御の具体的な
手法について、図２，図３を参照して説明する。図２
は、上記露光装置１０によってエッジ部分が露光される
半導体ウェハ２０を示す平面図、図３はチャックモータ
の回転速度を下げて露光を行なう領域（所定領域）を特
定する手法を示すグラフである。

【００１１】上述したように、半導体ウェハ２０へのレ
ジストの塗布は、液状になっているレジストをウェハ２
０の中央に滴下し、これを回転塗布機によって高速回転
させることにより行われる。このときウェハのエッジ部
分２３（図２の斜線部分）のうちオリエンテーション・
フラット２１の一方の端部２２（斜線部分のうち左下り
斜線にて示す）はその膜厚が他のエッジ部分より厚くな
ることが知られている（３倍程度）。ところで膜厚が厚
い上記端部２２は、ウェハの種類、大きさ（半径）等に
応じてその発生領域（所定領域）が経験的に特定され
る。しかして、本実施例では、周辺露光される半導体ウ
ェハ２０の当該所定領域を、図２の領域２２に示す範囲
とし、この所定領域２２を以下に説明するように、ウェ
ハの中心Ｏからエッジまでの距離ｒと、回転角度Δθの
２つのパラメータで検出するようにしている。

【００１２】即ち、本実施例では図１の制御部５３が、
エッジセンサ３１からの出力信号に基いてウェハの中心
Ｏからエッジまでの距離ｒを検出し、ｒの値がウェハの
回転に伴って変化する様子をモニタし、この値ｒが所定
値（ｒ₁）となった時点（図３のエッジのＢ点）からウ
ェハが所定角度Δθ回転するまで（Ｄ点）、チャックモ
ータ２を制御してウェハ２０の回転速度を低下させるよ
うにしている。例えば、半導体ウェハ２０が図２中時計
廻り方向に回転しているときには、上記検出されるｒ値
は、図３に示すように変化する。回転開始時にエッジ露
光器３が、ウェハ上の図中破線で示す位置にあるなら
ば、該ウェハ２０を比較的早い第１の速度にて回転させ
る。このときの距離ｒの検出値は半径Ｒと一致する。

【００１３】検出位置（エッジセンサ位置）が、ウェハ
２０のオリエンテーション・フラットの端部（エッジの
Ｅ点）に至ると（回転角度θ₁）となると、その回転に
伴って距離ｒの値が徐々に小さくなり回転角度θ₂で所
定値ｒ₁と一致する。しかしこの時点では、エッジセン
サ３１により図２のエッジのＡ点が検出されているた
め、回転速度を上記第１の速度に維持して露光を続け
る。

【００１４】その後、距離ｒが最小値ｒ₀（エッジのＣ
点）となった後は、ｒの値が徐々に大きくなり、エッジ
のＢ点がセンサ３１に至ると距離ｒが、再び所定値ｒ₁
と一致する（回転角度θ₄）。従って、この時点よりウ
ェハが所定角度Δθ回転するまで（θ₄〜θ₅）回転速度
を、比較的遅い第２の速度にすると、この部分（エッジ
のＢ点〜Ｄ点）の単位面積当りの露光時間を長くするこ
とができる。

【００１５】このようにレジストの膜厚が厚くなるウェ
ハのエッジ部分２２（Ｂ〜Ｄ間）を、ウェハの中心Ｏか
らの距離ｒと、回転角度θとに基いて認識することによ
り、ウェハの周辺露光工程に於て、適宜この膜厚の厚い
部分を検出することができ、この間のウェハ回転速度を
低下させてその露光時間を長くすることができる。この
手法にて、膜厚が厚い部分に対する露光時間のみを長く
しその他の領域の露光時間を通常の長さとした場合には
周辺露光に要する時間が１５秒程度となる。しかして、
ウェハの全周の露光時間を長くた場合（約３０秒）に比
べると露光時間が短縮され、スループットが約２倍向上
する。

【００１６】尚、上記実施例では、露光位置が、膜厚の
厚い部分（Ｂ〜Ｄ間）のときに、チャックモータ２の回
転速度を低下させて、この部分にのみ通常の露光より長
い時間露光を行うようにしたが、これに代えて、露光光
の照度を高めたり、或は回転速度を低下させ且つ露光光
の照度を高めるようにしてもよい。又、上記制御部５３
は、エッジセンサ３１からの検出信号にて半導体ウェハ
２０の回転状態を検出しているが、エッジ露光器３の実
際の移動量に基いて回転状態を認識するようにしてもよ
い。

【００１７】（第２実施例）次に、本発明の第２実施例
について、図４、図５を参照して説明する。図４は第２
実施例の露光方法を実施するための周辺露光装置３０の
全体図、図５は周辺露光が行われる半導体ウェハ４０の
平面図である。この第２実施例では、レジストの膜厚が
厚くなる部分３２（図５の斜線にて示す部分）に対する
露光を２回重ねて行うことにより、実質的に露光量を増
加させるものである。

【００１８】本実施例の周辺露光装置３０においては、
図４に示すように、半導体ウェハ４０がローダ３１によ
ってアライメントステージ３２に送られ、該ステージ３
２で当該ウェハ４０のオリエンテーション・フラット４
１に基く位置合わせが行われる。この位置合わせが行わ
れると、ウェハ４０はウェハステージ（露光ステージ）
３３に搭載され、このステージ３３上でレジスト周辺露
光が行われる。即ち、ウェハ４０がステージ３３に搭載
されると、露光装置の先端に設けられた露光器３４がウ
ェハのエッジ部分に至る位置（破線で示す位置）までア
ーム３５が延びる。そして、この状態で、ステージ３３
が一定速度で回転されてウェハ４０のエッジ部分のレジ
ストの露光が行われる。

【００１９】この露光装置３０では、アライメントステ
ージ３２にて、ウェハ４０のオリエンテーション・フラ
ット４１に基く位置合わせが予め行われているため、位
置合わせが行われたウェハ４０に対して、例えば図５に
示すエッジのＤ点から周辺露光を開始させ、露光時の回
転角度を、通常の３６０°より所定角度Δθだけ余分に
回転させると、Ｂ〜Ｄ間（斜線で示す所定領域４２）の
露光を２重に行うことができる。しかしてレジストが厚
くなる領域４２の一方の端部（Ｂ）とその幅に対応した
回転角度Δθを決定するだけで、当該２重露光による周
辺露光が可能となる。このようにレジストの膜厚の厚い
部分４２に対して２重の露光が行われた後、当該ウェハ
４０はアンローダ３４に回収され、次の工程に進むよう
になっている。この第２実施例によれば、上記第１実施
例と同様、そのスループットが向上する。

【００２０】以上本発明者によってなそれた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上
記実施例では、レジスト膜厚の厚い箇所が、図２，図５
に示すように、オリエンテーション・フラットの右側端
部に形成されているウェハを例に述べたが、オリエンテ
ーション・フラットの左側端部に膜厚の厚い部分が形成
されたウェハに対しても、同様の手法で本発明を適用す
ることができる。

【００２１】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である、半導
体ウェハのレジスト周辺露光技術に適用した場合につい
て説明したが、この発明はそれに限定されるものでな
く、回転塗布機によって塗布された感光剤を感光する技
術一般に利用することができる。

【００２２】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。即ち、半導体ウェハの外周部分のレジ
ストを除去する際のスループットを向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る周辺露光装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】周辺露光装置によってエッジ部分が露光される
半導体ウェハの平面図である。

【図３】ウェハの半径及びその回転角度に基いて、露光
時間を長くする領域（所定領域）を特定する手法を示す
グラフである。

【図４】第２実施例の露光方法を実施するための周辺露
光装置３０の全体図である。

【図５】第２実施例に係わる周辺露光装置によってエッ
ジ部分が露光される半導体ウェハの平面図である。

【符号の説明】

３エッジ露光器３Ａ露光部５露光制御装置１０周辺露光装置５１位置記憶用メモリ５３制御部５４モータコントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面にレジストが塗布された半導体ウェ
ハの外周部分を感光するにあたり、上記半導体ウェハの
外周の所定領域を検出し、斯く検出した所定領域に対す
る露光を、他の外周部分に比べて単位面積当りの露光時
間を長くし、若くは、露光光の照度を強くして行うこと
を特徴とする半導体ウェハの周辺露光方法。
【請求項２】半導体ウェハが搭載されるステージと、
該ステージを回転させる回転手段と、ステージ上の半導
体ウェハの外周部分に露光光を照射する周辺露光手段と
を具えた半導体ウェハの周辺露光装置において、上記半
導体ウェハの外周部分の所定領域を検知する所定領域検
知手段と、当該所定領域が検知されているときに、単位
面積当りの露光時間を長くし、若くは、露光光の照度を
強くする露光制御手段とを具えたことを特徴とする半導
体ウェハの周辺露光装置。
【請求項３】請求項２に記載の所定領域検知手段は、
ウェハの外周を検出するエッジ検出手段を具え、該エッ
ジ検出手段からの信号に基いて半導体ウェハの中心から
エッジまでの距離を求め、該求めた距離を所定値と比較
することにより上記所定領域を検知することを特徴とす
る半導体ウェハの周辺露光装置。