JPH0795516B2 - ウエハ周辺露光方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、IC,LSI,その他のエレクトロニクス素子に
おける部品の加工の際の微細パターン形成工程におい
て、シリコンウエハに代表される半導体基板、あるいは
誘電体、金属、絶縁体等の基板に塗布されたレジストの
内の該基板周辺部の不要レジストを現像工程で除去する
ためのウエハ周辺露光方法及び装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

ICやLSI等の製造工程においては、微細パターンを形成
するにあたって、シリコンウエハ等の表面にレジストを
塗布し、さらに露光、現像を行いレジストパターンを形
成することが行われる。次に、このレジストパターンを
マスクにしてイオン注入、エッチング、リフトオフ等の
加工が行われる。

通常、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
導体ウエハの塗布された周辺部の不要レジストを除去す
るためにUV（紫外線）光を照射する場合の斜線図であ
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。

ウエハ１の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ぎながら回転させ、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の周辺部1p
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の周辺部1p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。この裏側に回りこんだレジスト1c
はパターン形成のための露光工程で照射されず、ポジ型
レジストの場合、現像後も残る。かつ、回路パターンは
ウエハ周辺部1pの表面部（レジスト1b）には形成せず、
それ以外の部分（パターン形成部）1aに形成するので、
ウエハ周辺部1p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。従来ウエハ周辺のレジストのバリ
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1p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
面にも回りこんだレジスト1cや、ウエハ１の周辺部1pの
表面に塗布されたレジスト1bは、これが残ったままだと
問題を起こすことがある。即ち、レジストの塗布された
ウエハはいろいろな処理工程において、様々な方式で搬
送される。このときウエハ周辺部1pは、機械的に掴まれ
て保持されたり、ウエハカセット等の収納器の壁に擦ら
れたりする。

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、前記の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。
特に、ウエハ１の搬送中にウエハ１のレジストはみだし
部のレジスト1c（第４図（ｂ）参照）の一部がレジスト
片として欠落して、これがウエハ１上に付着しし、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。

このようなウエハ周辺部の不要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
トが付着したウエハ１の周辺部1p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（ｂ）に示すレジストはみだし部
のレジスト1cは除去できるが、ウエハ１の周辺部1pの表
面に塗布されたレジスト1bは除去されない。このレジス
ト1bも除去すべく表面から溶剤を噴射することは、パタ
ーンを形成しているレを形成しているレジスト部分1aに
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、レジストはみだし部のレジスト1c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１の周辺部1pの表面に塗布されたレジスト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。また、３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
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を回転させてウエハ周辺部1bを
光照射する。即ち、従来のウエハ周辺露光方法では、ウ
エハのオリフラ部を検出し、ウエハをセンタリングし、
オリフラ部を機械的に位置合わせして、円周部とオリフ
ラ部を別々に露光することが行われている。

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ウエハ周辺露光方法は、ウエハ周辺
部に対して、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塗布
され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。

ウエハのオリフラ部を露光するには、先に述べたよう
に、まずオリフラ部を検出し、ウエハをセンタリング
し、オリフラ部を機械的に位置合わせして、別途露光す
る必要があるので、ウエハ周辺露光の処理時間が長くか
かる。また機械的位置合わせであるため十分な精度が得
られにくい。

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、ウエハのエッジから一定距離の部分を精度よ
く、かつ高効率で露光することが可能なウエハ周辺露光
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請求項１の発明は、レジス
トの塗布されたウエハの周辺部を導光ファイバで導光さ
れた光でウエハを回転させながら露光するに際し、露光
時に前記ウエハのエッジの位置をセンサで検知しつつ該
センサからの検知信号により前記導光ファイバの出射端
を移動制御し、該出射端を前記エッジから所定位置に保
持しながらウエハの周辺部を露光するウエハ周辺露光を
提供するものである。

請求項２の発明は、レジストの塗布されたウエハを搬送
する搬送機構と、前記ウエハが載置される昇降及び回転
可能なテーブルと、水銀灯からの光を導光ファイバで導
きウエハ周辺部にスポット光を照射するスポット光照射
機構と、露光時にウエハのエッジを検出するエッジ検知
機構と、該露光時に、前記ウエハのエッジ検知機構から
の検知信号により前記導光ファイバの出射端を前記エッ
ジから所定位置に保持させる手段とを有したウエハ周辺
露光装置を提供するものである。

〔作用〕

上記構成に係るウエハ周辺露光は、ウエハエッジの位置
を検出しながら露光するので、予め定められるエッジか
らの一定距離の領域のウエハ周辺部表面のレジストが、
ウエハのオリフラ部及び円周部の区別なく精度よく露光
できる。

また、ステージ回転中心に対してウエハを精度よくセン
タリングする機構や、オリフラ部の検出・位置合わせ機
構及びオリフラ部専用の露光機構が不要となる。

〔実施例〕

第１図（ａ）はこの発明におけるウエハ周辺露光方法の
一実施例の概略説明図、同図（ｂ）はその場合のウエハ
のエッジの位置検出と露光位置との関係を説明するため
の図である。また、第２図は第１図に関連した一実施例
であるウエハ周辺露光装置の主要部の概略構成を示す斜
視図である。

第２図において、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、10a及び10′ａはそれぞ
れローダ10,アンローダ10′を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、これらによってウ
エハ搬送系が構成される。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、７は回動により
ウエハ搬送ライン上の所定位置にウエハを配置させたり
退避させたりするウエハ位置粗調整用アーム、7aは側
壁、６は処理ステージ、また、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は導光ファイバ８の出射端、９は装架台であ
る。

第１図（ａ）において、25はスポット光照射装置Ｈ内に
設けられたシャッタ、24はシャッタ25の駆動を制御する
シャッタ駆動機構、8a−１はサーボ機構、21,22はウエ
ハのエッジ検知機構を構成する発光素子と受光素子、23
はこの受光素子22からの電気（アナログ）信号をディジ
タル信号に変換するA/Dコンバータ、１はウエハ、11は
システムコントローラ20からの制御信号を受けて処理ス
テージ６を駆動し制御するステージコントローラであ
る。第２図と同一の符号を有する要素は、同一の構成要
素を示す。

尚、スポット光照射装置Ｈには図中点線で示すように、
水銀灯26、楕円集光鏡27、反射鏡28が配置される。水銀
灯26のアークの位置が楕円集光鏡27の第１焦点の位置
に、導光ファイバ８の入射面が第２焦点の位置にそれぞ
れ設けられているので、水銀灯26の光は効率良く導光フ
ァイバ８によって導かれ、ウエハ周辺部1pを露光する。

第１図（ｂ）において、1pはウエハ周辺部、1dはウエハ
のエッジ、Ｏはウエハのエッジ検知機構によるエッジ検
出点、Ｓは照射光のパターンを示す。

第１図の制御機構を第２図の装置を用いて説明すると、
まずウエハ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、システムコントローラ20の指令に
よりローダ駆動機構10aがローダ10を所定距離だけ下降
させ、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。その間にウエハ位置粗調整
用アーム７が退避位置から回動して、側壁7a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、側壁7aに接触
し、自動的にウエハ１の中心と処理ステージ６の中心が
ほぼ一致するように粗調整される。

この状態で処理ステージ６が上昇して、ウエハ１が処理
ステージ６上に載置される。そして、ウエハ１を真空空
着した後、ウエハ１をウエハ搬送ラインよりも若干上方
に持ち上げて保持する。そして、エッジ検出機構である
発光素子21及び受光素子22からなるフォトセンサがウエ
ハ１のエッジ1dの検出を開始する。このウエハ１のエッ
ジ検出機構について以下に詳細に説明する。

発光素子21及び受光素子22からなるフォトセンサは、光
量変化を測定してウエハのエッジ1dを検出する。そし
て、発光素子21と受光素子22とスポット光照射装置Ｈか
らの導光ファイバ８の出射端8aは一体に形成され、光出
射機構を構成する。

ウエハ１が処理ステージ６上に載置されると、システム
コントローラ20からの指令に基づき、出射端8aを駆動し
制御するサーボ機構8a−１が動作して、一体に形成され
た発光素子21、受光素子22及び出射端8aからなる光出射
機構は、退避位置からウエハエッジの検出点Ｏの位置ま
で移動する。

発光素子21からの光に対して、受光素子22が受光する光
量が予め設定した値より多かったり、少なかったりした
場合、サーボ機構8a−１はフォトセンサと出射端8aが一
体に形成された光出射機構をウエハ１の中心方向に近づ
けたり遠ざけたりして停止位置の微調整を行う。そして
光出射機構は所定位置に着た時、サーボ機構8a−１によ
り停止する。

このように、導光ファイバ８の出射端8aがウエハ周辺部
1pの所定位置にくると、システムコントローラ20の指令
により、シャッタ駆動機構24はスポット光照射装置Ｈ内
のシャッタ25を開き、出射端8aから光照射を開始する。
それと同時にシステムコントローラ20はステージコント
ローラ11をして処理ステージ６を回転せしめて露光を開
始する。

この露光処理中もフォトセンサによるサーボ機構8a−１
を動作させているのでいるので、常にウエハ１のウエハ
周辺部1pを出射端8aは忠実にトレースしている。従っ
て、処理ステージ６が回転してウエハ１のオリフラ部３
が回動してきても、発光素子21と受光素子22からなるフ
ォトセンサで正確にウエハエッジ1dをトレースしてサー
ボ機構8a−１をフィードバックコントロールしているの
で、このフォトセンサと一体に形成された出射端8aは正
確にウエハ１のウエハ周辺部1pを露光し続ける。当然の
ことながら、露光処理のスタート時にオリフラ部３が所
定位置にきても、サーボ機構は8a−１同様に動作して出
射端8aが所定位置にくるようにコントロールする。

そして、ウエハ周辺部1pの所定の露光が終了すると、シ
ステムコントローラ20の指令によりシャッタ駆動機構24
はシャッタ25を閉じ、出射端8aは退避位置に退避し、処
理ステージ６は下降し、真空吸着は解除され、露光処理
されたウエハは搬送ベルト５に載置され、アンローダ1
0′によって搬送される。

以上説明したように、この実施例によれば、精度のよい
ウエハセンタリング機構やオリフラ部専用の検出・位置
合わせ機構及びオリフラ部専用の露光機構が不要であ
り、精度よくかつ周辺部を露光することができる。

第１図で示す実施例においては、照射される光の形状Ｓ
が矩形状のものが示されているが、これに限定されるも
のではなく、第3,4図に示すような円形状であってよい
ことは勿論である。

尚、第１図のように光の形状Ｓを矩形状とするときに
は、導光ファイバ８を出射端で矩形に束ねればよく、こ
の場合には出射パターンＳの範囲内でウエハ円周方向の
積算光量をほぼ一定にすることができる。

また、この実施例では発光素子と受光素子と出射端を、
組み合わせて一体とし、フォトセンサの信号発生位置と
露光位置を一致させるようにしたが、フォトセンサの検
出位置が露光位置とある程度の間隔をおく場合は、シス
テムコントローラにそのように記憶させておくことも可
能である。

さらに、この実施例においては、ウエハのエッジ検出機
構としてフォトセンサを用いてウエハ周辺部の位置を検
出しているが、用いるフォトセンサは透過型でも反射型
でよい。またフォトセンサに限らず、静電型のセンサの
ような近接センサ、その他ウエハに対して非接触の検知
手段ならば、どのような手段を用いることもできるのは
勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり、この発明においては、露光時にウ
エハのエッジの位置をセンサで検知しつつ該センサから
の検知信号により導光ファイバの出射端を移動制御し、
該出射端を前記エッジから所定位置に保持しながらウエ
ハの周辺部を露光するので、ウエハの形状のバラツキ及
びオリフラ部にバラツキがあっても、ウエハの周辺部を
確実にトレースして、予め定められたウエハのエッジか
らの所定の幅のウエハ周辺部を高精度に露光できる。

即ち、オリフラ部を露光するのに出射端を別途直線的に
動かす場合に発生する、ウエハ形状のバラツキに露光精
度が左右されること、オリフラ部を検出し該オリフラ部
を所定位置に配置させる機構が必要になる等の不利が、
本発明には存在しない。

つまり、処理ステージ上に載置されたウエハに対して、
ウエハの中心出しをあまり正確に行わなくてもウエハの
エッジを正確に検知する検知機構を有するので、処理ス
テージ上のウエハ載置位置、ウエハ形状のバラツキ、オ
リフラ部の検出等に煩わされることなく、確実に、かつ
正確に周辺部を露光できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はウエハ周辺露光方法の一実施例の概略説
明図、同図（ｂ）はその場合のウエハのエッジの位置検
出と露光位置との関係を説明する図、第２図は第１図に
おけるウエハ周辺露光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、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レジ
ストを塗布されたウエハの照射を示す図である。 図中、 1:ウエハ、5:搬送ベルト 6:搬送ステージ、8:導光ファイバ 10:ローダ、10′：アンローダ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レジストの塗布されたウエハの周辺部を導
   光ファイバで導光された光でウエハを回転させながら露
   光するに際し、 露光時に前記ウエハのエッジの位置をセンサで検知しつ
   つ該センサからの検知信号により前記導光ファイバの出
   射端を移動制御し、 該出射端を前記エッジから所定位置に保持しながらウエ
   ハの周辺部を露光すること を特徴とするウエハ周辺露光方法。
2. 【請求項２】レジストの塗布されたウエハを搬送する搬
   送機構と、 前記ウエハが載置される昇降及び回転可能なテーブル
   と、 水銀灯からの光を導光ファイバで導きウエハ周辺部にス
   ポット光を照射するスポット光照射機構と、 露光時にウエハのエッジを検出するエッジ検知機構と、 該露光時に、前記ウエハのエッジ検知機構からの検知信
   号により前記導光ファイバの出射端を前記エッジから所
   定位置に保持させる手段とを有したこと を特徴とするウエハ周辺露光装置。