JPH0795517B2 - ウエハ周辺露光方法 - 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
おける部品の加工における微細パターンの形成工程にお
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、レジストの塗布はスピンコート法によって行われ
る。スピンコート法はウエハ表面の中心位置にレジスト
を注ぎながらウエハを回転させ、遠心力によってウエハ
の全表面にレジストを塗布するものである。

しかし、加工に利用されるのはウエハ表面全域ではな
い。すなわち、レジストの塗布されたウエハはいろいろ
な処理工程及びいろいろな方式で搬送や保管されるの
で、周辺部の全周もしくはその一部を保持に利用する。
したがって、あまり周辺部までは利用できない。また一
般に周辺部では、回路パターンが歪んで描かれたり、歩
留りが悪かったりする。ところで、レジストがポジ型レ
ジストの場合、パターン形成のための露光工程を経て
も、このパターン形成に利用しない周辺部のレジストは
残留し、ウエハ周辺部を機械的につかんで保持したり、
ウエハ周辺部がウエハカセット等の収納器の壁にこすれ
たりして「ゴミ」の発生源となる。このようにポジ型レ
ジストの場合ウエハ周辺部に残留した不要レジストが
「ゴミ」となって歩留まりを低下させることは、特に集
積回路の高機能化、微細化が進みつつある現在、深刻な
問題となっている。

そこで、このような現像後も残留したウエハ周辺部の不
要レジストを除去するため、溶剤噴射法によって除去す
る技術が実用化されている。

これは、このウエハ周辺部の表面の不要レジストを除去
すべくウエハの上方から溶剤を噴射するようにしても、
溶剤の飛沫の問題が生ずるばかりでなく、ウエハ周辺部
の表面の不要レジストと後のエッチングやイオン注入等
の際のマスク層として必要なレジストであるパターン形
成部のレジストとの境界Ｐをシャープに、かつ制御性良
く不要レジストのみを除去することはできない。

そこで、最近ではパターン形成のための露光工程とは別
にウエハ周辺部の不要レジストを現像工程で除去するた
めに別途露光することが行われている。

第３図（ａ），（ｂ）はこのような不要レジスト除去の
ための従来のウエハ周辺露光方法の概略説明図である。

搬送系（不図示）により回転ステージ71の上にウエハ70
を設置し、回転ステージ71を回転させ、センサ72により
ウエハ70のオリエンテーションフラット73を検出し、こ
のオリエンテーションフラット73が概略所定の位置にき
た時回転をとめ、次にオリエンテーションフラットあて
板74a及びピン74b,74c,74dによりセンタリングとオリエ
ンテーショフラット73の位置出しを行う。

上記の位置出し後、ウエハ70を回転させながらライトガ
イドファイバの出射端75より光照射し、円周部を露光す
る。この回転運動（矢印76a）による露光では、第３図
（ｃ）の如く露光されるため、オリエンテーションフラ
ット73に沿った部分は完全に露光されず、さらにオリエ
ンテーションフラット73を所定の位置でとめ、オリエン
テーションフラット73に平行して出射端75を動かし（矢
印76b）、露光することが必要である。

このウエハ周辺露光方法は、ウエハ周辺部の表面の不要
レジストと後のイオン注入等の際のマスク層として必要
なパターン形成部のレジストとの境界Ｐがシャープに、
制御性良く除去できるので、溶剤噴射法に比べ優れてい
る。

上述の如く、レジストパターン形成のための露光工程と
は別に、ウエハ周辺部の不要レジストを現像工程で除去
するためにウエハ周辺部を別途露光するウエハ周辺露光
方法による場合は、溶剤噴射法に比べ、不要なレジスト
と後のイオン注入等の際のマスク層として必要なレジス
トの境界がシャープに、制御性良く除去できる利点があ
る。しかし、このためには不要レジスト部分として予め
定めたウエハのエッジから一定距離の領域のみを制度良
く制御して露光する必要がある。ここで、従来のウエハ
周辺露光方法はウエハのオリエンテーショフラットの検
出、ウエハのセンタリング及びオリエンテーションフラ
ットの機械的位置合わせ、円周部とオリエンテーション
フラットを別々に露光することが必要であり、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充分
な精度が得られにくい。例えば、0.2mmの誤差でセンタ
リングできたとしても、回転して露光した場合、全体と
してこの２倍、即ち0.4mmの露光幅誤差となる。さら
に、ウエハ直径のバラツキが露光幅にそのまま反映され
る。また、直径が異なるウエハや様々な形状の基板を処
理する場合、機械的制御は非常に煩雑なものとなる。

さらに、倣いカム，倣いローラを併用した場合、露光精
度がカムの精度に依存して決まるのでカムの精度を上げ
る必要があり、その上、倣いの速度を早くしようとする
と、例えばウエハ円周部とオリエンテーションフラット
で曲率が異なるので、精度が悪くなるという問題があ
る。

他方、ウエハの利用面積を考慮すると、歩留り低下を招
かない範囲で、できるだけ周辺部ぎりぎりまで利用した
い、もしくは保持用の爪が接触する数個所のみの保持
で、その他のウエハ部分の全域を利用したい等の希望も
ある。

〔本発明の目的〕

本発明は以上の種々の事情を考慮し、最小必要限の区域
のみ、例えば保持用の爪の接触する区域を精度良く、か
つ高高率で露光することができる新規なウエハ周辺露光
方法を提供することを目的とする。

〔目的を達成するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明においては、ポジ型レ
ジストの塗布されたウエハの周辺部を露光するウエハ周
辺露光方法において、予めオリエンテーションフラット
を基準とした露光位置の回転角度およびその回転角度に
おけるウエハエッジからの露光幅を記憶手段に記憶させ
ておき、ウエハのオリエンテーションフラットの位置を
検出し、検出された前記オリエンテーションフラットを
基準にして前記ウエハを載置したステージの回転角度を
検出し、その検出信号に基づいて露光光を照射する出射
端のウエハの径方向の位置を制御するとともに、露光光
を制御するシャッターを開閉して、ウエハのエッジから
予め指定された幅の周辺部を露光する工程を含み、ウエ
ハ周辺部の複数の特定区域のみを部分的に露光、もしく
は、ウエハ周辺部の複数の特定区域のウエハエッジから
の幅を部分的に変えて露光することを特徴とする。

〔作 用〕

ポジ型レジストの場合、ウエハ周辺部に残留した不要レ
ジストが「ゴミ」となって歩留りを低下させる。そこ
で、ウエハ周辺部を露光して現像工程において不要レジ
ストを除去することが行われているが、その際、保持爪
が接触したり他の物品と接触する特定区域のみを部分的
に露光したり、該特定区域の幅を部分的に変えて露光す
れば、ウエハの利用面積を増加させることができる。こ
こで、使用されるウエハの大きさ、形状、運搬や保管に
あたって保持されたり、他の物品と接触したりする位置
は事前にわかっている。

そこで、それらファクターを考慮して計算した数値をシ
ステムコントローラに記憶させておき、オリエンテーシ
ョンを基準にして前記ウエハを載置したステージの回転
角度を検出し、検出された回転角度に基づき露光光を照
射する出射端のウエハの径方向の位置を制御するととも
に、露光光を制御するシャッターを開閉すれば、正確に
ウエハ周辺部の複数の特定区域を部分的に露光したり、
該特定区域のウエハエッジからの幅を部分的に変えて露
光することができ、ウエハの利用面積を増加させること
ができる。

〔実施例〕

第１図は、本発明を実施するために設計されたウエハ周
辺露光装置の一例の概略構成を示す図である。

第１図において、１はその周辺部が露光工程を受けるウ
エハ、２はこのウエハ１が載置される、昇降及び回転可
能なステージ、３は信号系を処理制御するシステムコン
トローラ、４はステージ２の昇降及び回転を駆動させる
ステージ駆動機構、５は例えばロータリエンコーダ等か
らなるステージ回転角度読取機構、６はオリエンテーシ
ョンフラット検出機構、７はウエハ搬送系、８は、相互
に一定の位置関係にあるライトガイドファイバ11の出射
端12とウエハのエッジ1aを検出する１組の発光素子13と
受光素子17からなる露光ユニットを駆動するユニット駆
動機構、９はライトガイドファイバ11の他端近傍に配置
されるシャッタ10のための駆動機構、14は平面反射鏡、
15は楕円集光鏡、16はショートアーク型の水銀ランプを
示し、シャッタ10、平面反射鏡14、楕円集光鏡15、水銀
ランプ16等から露光光源部が形成され、この光源部から
の放射光は、前記のライトガイドファイバの他端11aに
入射し、該ファイバ内を通って出射端12から出射され、
ウエハに方形状に照射される。方形の方が露光量が照射
区域内Ｅで一定にしやすい。この場合、露光ユニットで
は、ウエハのエッジ1aを検出した時照射区域がウエハの
特定区域を照射するようあらかじめその構成物の位置関
係は一定にしてある。

第２図は、露光を受けるウエハ周辺部の領域とオリエン
テーションフラットの位置関係を示す図であって、Ｏは
ウエハのエッジの検出点、Ｅは方形の照射パターン、Ａ
−Ｂ間の直線部分がオリエンテーションフラット、Ｃ
は、必要に応じて設けられるところの、エッジ1aから予
め定められた一定幅の被露光帯域、Ｄは、本発明が特に
対象としているところの、後の工程でウエハ保持部材例
えば保持爪が接触する接触部あり、オリエンテーション
フラットＡ−Ｂの特定点もしくは任意の点を基準にして
その点からの回転角度を検出して露光される区域であ
る。前記の受光素子は、エッジの検出点Ｏによって、さ
えぎられる発光素子からの光量に応じた信号をシステム
コントローラに送り、他方、システムコントローラは、
前記信号が特定の一定値になるようにユニット駆動機構
を動かすよう信号を送る。したがって、ウエハの回動に
ともなって、前記光量が変化しても、システムコントロ
ーラを仲介して、この前記光量が一定になるようにユニ
ットが動く。つまり、前記の露光ユニットは、検出点Ｏ
を見ながらウエハのエッジをトレースするように動く。
保持爪は保持機能の関係から言えば、Ｄはある程度の大
きな幅が必要であるが、Ｃは出来るだけ小さな幅かもし
くは他の条件が許する限り無い方が良い。

ここで、区域Ｄは、前記のとうり後の工程で如何なる部
分でウエハを保持するかであり、予め定められる。本実
施例では、オリエンテーションフラットＡ−Ｂに対して
予め定められる接触部分の位置がどのような回転角度に
なっているからを予め算出し、算出した区域Ｄの位置を
システムコントローラに記憶させておく。

さて第１図、第２図を用いて全工程の一例を説明する。
ここでは説明を簡単にするため、区域Ｃがない場合を例
示する。まず、レジストの塗布されたウエハ１をシステ
ムコントローラ３の信号によってウエハ搬送系７からス
テージ２の上方の所定位置、例えばウエハ１の中心とス
テージの回転中心とが一致する位置に移動させる。その
間、ステージ２は上昇を開始し、ウエハ１をステージ２
に保持させるとともにステージ２を回転させながらオリ
エンテーションフラット検出機構６によってオリエンテ
ーションフラットＡ−Ｂを検出し、オリエンテーション
フラットＡ−Ｂが予め設定した位置にくるような状態で
ステージ２の作動をストップする。その後、システムコ
ントローラ３の指令により、シャッタ10が閉じられた状
態で露光ユニットが所定の位置に移動停止するととも
に、ステージ駆動機構４が動作してステージ２は回転す
る。ここで、最初は、出射端からの出射光がウエハ周辺
部から外側へはずれるように出射端を位置決めしてお
き、他方、ステージ回転角度読取機構５によってステー
ジ回転角度を読み取り、その情報信号をシステムコント
ローラ３へ送る。システムコントローラ３は、オリエン
テーションフラットＡ−Ｂを基準にして、例えばＡ−Ｂ
の中心点Ｑを基準にして予め定められた角度θ_１を認識
した時点で、出射端の、ウエハの径方向の位置を中心方
向へ所定距離移動せしめるようにユニット駆動機構に信
号を送る。そして所定時間経過後元の位置に復帰させ
る。この場合、シャッタの方は、前記出射端が作動する
ときだけ開く。

尚、ウエハが回転して露光開始点が出射端の位置までき
たときに、シャッタ10を閉じたままで出射端を径方向に
移動させ、出射端の照射エリアが上記特定区域Ｄ上にき
た後にシャッタを開いて露光を開始し、また、露光終了
時には、シャッタを閉じた後に、出射端を径方向に移動
させてウエハ上から退避させるようにすれば、区域Ｄ
を、第２図に示すように矩形状に露光することができ、
必要な区域のみを正確に露光することが可能となる。

以上のように、ウエハ径方向への出射端の移動とシャッ
タの開閉を制御することにより、ウエハ周辺の特定区域
を精度良く露光することができる。

上記場合は、区域Ｃを設けないものであるが、区域Ｃが
形成されるように出射端を位置決めしておき、角度θ_１
を認識した時点で出射端が可動するようにしておくと第
２図の図示の露光領域が形成される。これもシステムコ
ントローラの設計でできる。角度θ₂,θ_３についても同
様である。

したがって、システムコントローラをコンピュータ等か
ら構成し、システムコントローラに爪の位置や大きさ、
数、更にはウェハの大きさ等に応じて計算された数値を
記憶させておき、また、構成物の位置関係を予め設定し
ておけば、極めて正確に、容易に保持爪の区域のみを露
光照射できる。

すなわち、図２における区域Ｄの大きさは次のようにし
て所望の大きさにすることができる。

ウエハの径方向については、照射パターンＥのウエハ径
方向の位置（即ち、検出点Ｏに対する出射端12の相対位
置）が所望値になるように出射端の位置を制御すればよ
い。

また、ウエハの周縁の円周方向の露光領域の大きさにつ
いては、ステージ２（ウエハ１）の回転角度の検出信号
に基づき、出射端の移動とシャッタ10を開閉するタイミ
ングを制御すればよい。

尚、露光ユニットは、前記のとうり、出射端や発光素
子、受光素子の位置関係が定められていて、これ全体が
ユニット駆動機構によって駆動されるとともに、発光素
子と受光素子の組が、ウエハのエッジを検出した信号を
システムコントローラに送ってから改めて、システムコ
ントローラから出射端のみを駆動する信号を送れるよう
にしておけば便利である。種々の構成部品の位置は、サ
ーボモータ等で駆動できるし、信号の授受、処理はかな
り自由にプログラミングできる。

〔発明の効果〕

以上の説明から理解できるように、本発明は、使用され
るウエハの大きさ、形状、運搬や保管にあたって保持さ
れたり、他の物体と接触したりする位置は事前に分かっ
ているので、それら既知のファクターや既知の情報をシ
ステムコントローラに記憶させておき、そのうえで、オ
リエンテーションフラットの位置情報、ステージの回転
角度情報、出射端の位置情報、シャッター開閉時間情報
を処理制御することによって、保持もしくは接触するウ
エハ周辺部の複数の特定区域のみを部分的に露光、もし
くは、ウエハ周辺部の複数の特定区域のウエハエッジか
らの幅を部分的に変えて露光するようにしているので、
ウエハ表面の利用面積を拡大したうえで、保持等に必要
な区域を正確に確保できる効果を奏する。

また、シャッタを前記出射端が作動するときだけ開くよ
うにしたので、出射端がウエハの中心方向に移動してい
ないときに出射端から照射される露光光の散乱（出射端
周辺の装置構成等による反射・散乱）によるウエハの上
記特定部以外への不要な「かぶり」を防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するために設計されたウエハ周辺
露光装置の一例の概略の説明図、第２図は、露光を受け
るウエハ周辺部の領域の説明図、第３図（ａ），
（ｂ），（ｃ）は従来のウエハ周辺露光方法の概略説明
図である。 図中、 1:ウエハ 2:ステージ 3:システムコントローラ 4:ステージ駆動機構 5:ステージ回転角度読取機構 6:オリエンテーションフラット検出機構 7:ウエハ搬送系 8:ユニット駆動機構 9:シャッタ駆動機構 10:シャッタ 11:ライトガイドファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−158520（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−132124（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−165118（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−192117（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポジ型レジストの塗布されたウエハの周辺
   部を露光するウエハ周辺露光方法において、 予めオリエンテーションフラットを基準とした露光位置
   の回転角度およびその回転角度におけるウエハエッジか
   らの露光幅を記憶手段に記憶させておき、 ウエハのオリエンテーションフラットの位置を検出し、 検出された前記オリエンテーションフラットを基準にし
   て前記ウエハを載置したステージの回転角度を検出し、 その検出信号に基づいて露光光を照射する出射端のウエ
   ハの径方向の位置を制御するとともに、露光光を制御す
   るシャッターを開閉して、ウエハのエッジから予め指定
   された幅の周辺部を露光する工程を含み、 ウエハ周辺部の複数の特定区域のみを部分的に露光、も
   しくは、ウエハ周辺部の複数の特定区域のウエハエッジ
   からの幅を部分的に変えて露光する ことを特徴とするウエハ周辺露光方法。