JPH0797549B2

JPH0797549B2 - 露光方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0797549B2
Application number: JP63212031A
Authority: JP
Inventors: 守杉田
Original assignee: 東京エレクトロン九州株式会社
Priority date: 1987-08-28
Filing date: 1988-08-26
Publication date: 1995-10-18
Anticipated expiration: 2010-10-18
Also published as: JPH01132124A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、露光方法及びその装置に関する。

（従来の技術）一般に、半導体装置の製造工程の一つであるリソグラフ
ィ工程は、主として表面処理、レジスト塗布、露光、現
像、エッチングの５つの工程に分けられる。これらの工
程で用いられる投影型露光装置やエッチング等の真空装
置は、被処理体たとえば半導体ウエハの搬送や処理台へ
の固定方法として、ウエハの周辺をクランプするメカニ
カル方式を採用している。しかし、前工程のレジスト塗
布工程において後処理が不充分であると、半導体ウエハ
の外周端部にレジスト等が残留している場合がある。こ
のような場合、半導体ウエハの搬送を行なう際に、レジ
スト剥れが起きて異物が発生し易い。

かかる異物の発生を防止する手段として、特公昭53−37
706号、特開昭55−12750号、特開昭58−58731号、特開
昭58−191434号、実開昭60−94660号、実開昭61−11115
1号、特開昭61−121333号、特開昭61−184824号等に開
示されるサイドリンスや、特開昭58−200537号、実開昭
58−81932号、実開昭59−67930号、特開昭60−110118
号、特開昭60−121719号、特開昭60−189937号、特開昭
61−239625号等に開示される裏面洗浄等がある。これら
の手段は、レジストを塗布した最後に、回転しているウ
エハの外周端部に溶剤を吹き付ける。これによってウエ
ハの外周端部のレジスト等を除去するものである。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述のサイドリンスや裏面洗浄では、ウ
エハを回転させながら行なう。このため、オリフラ部に
サイドリンス等の処理を選択的に施すことができない。
従って、オリフラ部のレジストを除去する場合は、レジ
ストを除去する面積全体を多くする必要が有る。このた
め一度に製造できる半導体チップの数が少なくなる。そ
して、歩留りが低下する問題があった。しかも、レジス
トを除去した境界部分のレジストが盛り上る。このた
め、露光領域外の複数点を焦点合わせの目標としている
装置では、焦点ボケを引き起こす問題もあった。そこ
で、オリフラ部等に他の端部と同様の処理を行うため
に、特開昭59−117123号、特開昭61−219135号等に開示
される溶剤を含んだ多孔質部材を半導体ウエハの周面に
当接させる方法が開発されている。しかし、依然、これ
らの手段で焦点ボケ等の問題を解決できなかった。

また、焦点ボケを解決するために、特開昭58−159535
号、特開昭61−73330号、実開昭60−94661号等に開示さ
れるように、半導体ウエハの外周部のレジスト層を円環
状に除去する露光手段を用いた方法がある。この方法で
は、オリフラ部のレジスト除去の問題が依然、解決され
ていない。

そこで、オリフラ部のレジスト除去の問題と焦点ボケの
問題を解決するための方法として、次の倣いカム方式の
ものがある。すなわち、この方法は、まず、半導体ウエ
ハと同形状のカムを回転軸に備えたチャックに、ウエハ
を位置決めした後吸着する。次いで、光ファイバ等で導
かれる露光光源をこのカムになぞらせた状態でウエハを
回転させる。これによって、ウエハ周辺部を露光するも
のである。この方法は、ウエハの形状に合わせたカムが
必要である。また、ウエハの種類によりカムの交換をし
なければならない。このため自動化（FA）の妨げとな
る。また、カムの摩耗により異物が発生する。つまりレ
ジスト以外の異物が生じる問題があった。

本発明は上記点に対処してなされたもので、レジスト等
の異物の発生を防止し、かつ、焦点ボケを防止し、被処
理体の形状に左右されずに、高い歩留りで被処理体に露
光処理を施すことができる露光方法及びその装置を提供
しようとするものである。

（課題を解決するための手段）本発明方法は、被処理体を回転させる工程と、前記被処理体の周縁部上に露光を施す工程と、前記被処理体の回転速度を特定の前記周縁部が露光領域
にきたところで選択的に遅らせる工程と、を具備することを特徴とする。

また、前記露光処理は、特定の周縁部に複数回施すもの
であることを特徴とする。

また、前記特定の周縁部に施す露光処理の光量が、前記
特定の周縁部以外の周縁部に施す光量よりも多いことを
特徴とする。

また、前記露光領域の長さは、被処理体の外周側端部か
ら前記被処理体の中心に向かう所定の距離まであること
を特徴とする。

また、前記露光領域の幅は、被処理体の回転数を選択的
に遅くすることにより決定されるものであることを特徴
とする。

また、前記被処理体の外周端面を検知する手段に、光セ
ンサーが用いられていることを特徴とする。

また、前記光センサーは、固体撮像素子であることを特
徴とする。

また、本発明装置は、被処理体を所定の回転速度で回転
させながら、この被処理体の周縁部を露光する露光機構
と、前記被処理体の所定の周縁部に対し、その他の周縁部に
比べて前記露光機構の光量を変化させる又は／及び前記
回転速度を変化させる制御手段とを具備したことを特徴とする。

また、本発明装置は、半導体ウエハを所定の回転速度で
回転させながら、この半導体ウエハの周縁部を露光する
露光機構と、前記半導体ウエハのオリエンテーションフラット部に対
し、その他の周縁部に比べて前記露光機構の露光量を所
定の量だけ多く制御する制御手段と、前記露光機構を前記オリエンテーションフラット部に対
し、所定の移動速度で実質的に平行移動させる移動手段
とを具備したことを特徴とする。

また、前記露光機構は、前記半導体ウエハのオリエンテ
ーションフラット部に対し、露光を複数回施すものであ
ることを特徴とする。

また、前記露光機構は、前記半導体ウエハの外周端面を
検知する端面検出手段からの信号をうけて動作するもの
であることを特徴とする。

また、前記半導体ウエハの外周端面を検知する手段に、
光センサーが用いられていることを特徴とする。

（作用）本発明熱処理方法及び装置によれば、被処理体の回転速
度を可変したり、被処理体への露光の際の光量を変化さ
せることができるので、被処理体の周縁部の特定領域に
任意の光量による露光を行うことができる。

（実施例）以下、本発明の露光方法及び露光装置を、半導体装置の
製造におけるサイドリンス工程や裏面洗浄工程に適用し
た実施例につき図面を参照して説明する。

第１図Ａは、本発明の露光方法を実施するための露光装
置の一例の構成を示す説明図である。図中１は、レジス
トスピン工程後の被処理体たとえば半導体ウエハを載置
する載置台２の回転機構である。回転機構１は、例えば
回転角度がパルス制御可能なステッピングモータから構
成されている。回転機構１の上部には、回転軸に連結さ
れ容器（図示せず）内に気密シールされた円板状の前記
載置台２が設けられている。この載置台２には、第２図
に示す様に、被処理体が中央の吸着孔４で吸着固定によ
り設置される構成になっている。被処理体は、例えばオ
リフラを有する半導体ウエハ３である。載置台２の近傍
には、載置台２上に載置された半導体ウエハ３のサイド
リンス又は裏面洗浄を必要とする周縁部を特定するため
に、端面検出手段８が設けられている。

即ち、半導体ウエハ３の外周端面を検知可能なように、
センサ光源５が半導体ウエハ３の一方面（例えば下面
側）に設けられている。センサ光源５は、一次元に並ん
だ例えばLEDから構成されている。半導体ウエハ３の他
方の面側には、レンズ６を介して光センサ７が設けられ
ている。光センサ７は、固体撮像素子例えばCCD（Charg
e Coupled Device）を用いた一次元センサで構成されて
いる。これらのセンサ光源５等により、端面検出手段８
が構成されている。

また、サイドリンス又は裏面洗浄用の露光部９は、次の
ように構成されている。すなわち、載置台２の載置面に
対向するようにして光照射体11が設けられている。光照
射体11は、可動機構12にガイドされて往復動するように
なっている。可動機構12は、半導体ウエハ３の回転の中
心を通る直線に沿って載置台２の上方に配置されてい
る。光照射体11には、光導管10例えば光グラスファイ
バ、液体ファイバ（ULTRA FINE TECHNOLOGY社商品名）
が接続されている。光導管10には、露光用光例えばUV光
が、図示しない光源から導かれるようになっている。

この光導管10の先端には第１図Ｂに示されているよう
に、光出射部101が設けられている。即ち、光導管10の
先端には筒状例えば方形状気密容器102が結合され、こ
の容器102内には上記光導管10の出射光路に同軸的に方
形状の開孔例えば長方形状の開孔103の設けられた絞り1
04が配設されている。この絞り104の通過光路には光学
レンズ105、106が配設され、半導体ウエハ３表面状に集
束する如く構成されている。上記ウエハ３への照射によ
り生ずる反射光が上記光出射部101に入射するのを防止
するため即ちフレアを防止するため、上記光出射部101
の端部にはリングスカート107が結合されて光出射部101
が構成されている。この光出射部101の内壁面は黒色面
が望ましい。

可動機構12には、例えばボールネジが設けられている。
このボールネジを介して可動機構12に回転駆動を伝える
駆動機構13が設けられている。駆動機構13は、例えばパ
ルス制御されるステッピングモータで駆動するようにな
っている。これらの光照射体11等により、露光部９が構
成されている。端面検出手段８と露光部９とを同一位置
に配設することも当然可能である。この場合スループッ
トが向上する効果がある。

端面検出手段８と露光部９の動作は、第３図に示す制御
部14により、所定の命令信号や検知信号を送受信号して
制御されるようになっている。

次に、このような露光装置による半導体ウエハ３の外周
部の露光方法を説明する。

なお、露光方法の工程の流れは、第５図に示す通りであ
る。

まず、図示しない搬送機構、例えばハンドリングアーム
により、半導体ウエハ３を載置台２上に搬入する。半導
体ウエハ３の表面には、例えば前工程で例えばスピンコ
ートによりレジストが塗布されている。半導体ウエハ３
は、その中心部を載置台２の回転軸と同軸的に配置して
位置決めする。この時、載置台２の吸着孔４を通して、
真空発生器等のバキュームエアにより、半導体ウエハ３
を載置台２に吸着する。

そして、制御部14からの信号により、次のように露光処
理を開始する。

先ず、載置台２を回転機構１により回転させ、半導体ウ
エハ３を所定の回転数例えば１回転10秒〜60秒で回転さ
せる。この回転速度は光源によって適宜選択する。載置
台２の回転機構１は、例えば、その回転角度がパルス制
御されたステッピングモータにより駆動する。そして、
このステッピングモータのステップ毎に、同期して端面
検出部８の光センサ７（例えばCCDイメージセンサ）が
走査される。この端面検出部８の動作によって、半導体
ウエハ３の外周端面から予め定められた周縁露光部の距
離を検出する。

ここで、光センサ７は、半導体ウエハ３の周縁部を横切
る所望の位置に固定されている。光センサ７からの出力
信号は、半導体ウエハ３の外周端面からの位置に比例し
た電圧レベル差となって得られる。この出力信号によ
り、制御部14で半導体ウエハ３の外周端面から所定の位
置までの露光領域の距離を算出する。この場合、センサ
光源５は、光センサ７の出力信号のコントラストを大き
くするためのものである。従って、センサ用光源５は、
一次元配列されたLEDでもよく、面光源でも良い。ま
た、光センサ７の感度が高い場合には点灯しなくてもよ
い。また、レンズ６は、光センサ７の検知幅を広げるた
めのものである。従って、処理対象となる被処理体のサ
イズ差が余り大きくない場合には使用しなくてもよい。
ここで、光センサ７に、固体撮像素子であるCCDイメー
ジセンサを用いると、被処理体がガラス等の光透過タイ
プのものであっても高感度であるため、その僅かな光量
差も検出することができるという効果が生じる。そし
て、算出された半導体ウエハ３の外周端面の情報は、制
御部14内の図示しない記憶素子に記憶される。この記憶
された情報から予め定められたサイドリンス又は裏面洗
浄に必要な露光の処理幅を算出する。この算出結果に基
づいて、露光部９による光の照射位置を制御する。即
ち、光照射体11に、光導管10を通して図示しない光源か
ら光を導く。光源からの露光用の光としては、例えば水
銀ランプやキセノンランプのような紫外線ランプからの
光を使用する。光の照射位置は、記憶素子に記憶された
情報に基づいて決定される。即ち、半導体ウエハ３上の
サイドリンス又は裏面洗浄のために、露光する所望の部
分を算出した信号が、記憶素子から制御部14に供給され
る。この信号により制御部14は、可動機構12と駆動機構
13の動作を制御する。このようにし処理体である半導体
ウエハ３と光照射体11との相対的な駆動に基づいて、所
定領域に露光を行う。例えば、半導体ウエハ３は、載置
台２上で回転軸を固定した回転状態で、ステップモータ
によるステップ毎に、連続的に露光される。このことに
より、半導体ウエハ３のオリフラ部にも、他の周縁部と
同様に、予め定められた露光領域を確保した処理が行え
る。この時の周辺露光の照射状態を第１図C,D,E,Fに示
す。

即ち光導管10からの紫外線は絞り104の長方形状開孔103
の形状の光ビーム107が光学レンズ105、106で集束し、
半導体ウエハ３の上記手段により、自動設定された領域
に出射する。

この時半導体ウエハ３の外周端面部を拡大した状態を図
を参照して説明する。

光出射部101から半導体ウエハ３に出射した照明光パタ
ーンは絞り104の開孔103の形状即ち第１図Ｅに示す長方
形である。

この時照明の具体例としては、第１図Ｃに示す如く、ウ
エハのエッジ部のみ照射する方法も考えられるが、種々
な調整手段を考え第１図D,E,Fに示す如く外周端面部が
中央部を横切る位置に設定することが実用上望ましい。
さらに、光ビームの結像形状は第１図Ｅに示すように長
方形状でもよいが、４つの角部での光の照度が低くなる
ことを考えると、第１図Ｆのように角度部をなくした形
状の光ビームが望ましい。

勿論、この変形はさらに楕円形スポットなどこれらほぼ
方形状であれば良い。このような光ビームの形状にする
ことにより均一な周辺露光を実現できる効果がある。

また第１図C,Dにおいて、エッジ部を三角形状に突出さ
せたのは、現実のウエハの周端断面を誇張して図示した
ものである。

その後、所望の露光が終了すると、半導体ウエハ３を図
示しない搬送機構で搬出して、露光処理が完了する。搬
出した半導体ウエハ３は、図示しない次工程の処理装置
により、露光された周縁部のレジストの現像・洗浄を受
ける。このような工程後半導体パターンの露光工程を行
う。この実施例では上記処理によりレジストの残渣を除
去するので、レジスト等を除去した境界部分のレジスト
の盛り上りによる焦点ボケの問題は解決される。

上記実施例では、光センサ７や回転機構１や駆動機構13
等を、制御部14で制御した。しかして、載置台の回転駆
動回路は、第３図に示すコントロールブロックの一実施
例に示す如く構成される。即ち、基準信号発生器20から
設定されたクロックが発生する。このクロック信号のセ
ンサ駆動回路21にて駆動パルスを形成する。一方、回転
機構１の駆動パルスは、分周器22にて分周されたパルス
を基に、載置台の回転駆動回路で形成する。そして、駆
動パルスが、光センサ７の走査制御を行う。光センサの
出力処理回路24では、光センサ７の走査の１パルス毎に
出力信号レベルと設定されたしきい値との比較を行う。
そして、光検出センス部の位置から半導体ウエハ３の外
周端面の検出を行う。その結果外周端面の情報は、記憶
素子25に書き込まれる。この半導体ウエハ３の周縁部の
位置が、光照射体11の配置されている場所にくると、記
憶素子25の情報に従って駆動回路26と駆動機構13によ
り、露光用光照射体11を移動するようにして、半導体ウ
エハ３の周縁部を露光する如く制御する。

また、上記実施例の可動機構12は、ボールネジを使用し
て説明した。しかし、所望の位置に光照射体11を移動で
きれば良い。従って、タイミングベルトやリニアモータ
を用いた機構でもよい。また、装置のクリーン度の向上
を計る為に、第４図に示す如く半導体ウエハ３より下方
に可動機構12を設定してもよい。

そして、上記実施例では、光センサ７を固体撮像素子CC
Dイメージセンサを用いて説明した。しかし半導体ウエ
ハ３の周縁部を非接触で検知できるものであれば何でも
よく、上記実施例に限定されるものではない。

また、被処理体に施す露光処理は、被処理体の特定の周
縁部の部分に複数回施すようにしても良い。

また、被処理体の特定の周縁部に施す露光処理の光量
は、特定の周縁部以外の周縁部に施す光量よりも多く設
定するのが好ましい。

また、露光領域の長さは、被処理体の外周側端面から被
処理体の中心に向かう所定の距離のところまでのところ
に適宜設定する。被処理体の外周端面の検知は、例え
ば、固体撮像素子からなる光センサを用いて光学的に行
なうことができる。また、露光領域の幅は、被処理体の
回転数を選択的に遅くすることにより、適宜決定するの
が好ましい。

また、上記可動機構は、被処理体の外周端面を検出する
端面検出手段からの信号を受けて動作するように構成す
るのが望ましい。

また、端面検出手段としては、例えば固体撮像素子から
なる光センサを備えたものを使用するのが望ましい。

また、上記実施例では半導体ウエハ３の表面の処理につ
いて説明した。しかし、周縁部の処理であればよく、裏
面も同様に処理できることは言うまでもない。

上記実施例では被処理体に半導体ウエハ３を用いて説明
した。しかし、膜塗布された被処理体であれば何でもよ
く、液晶表示装置等角形ガラス基板を処理してもよい。

上記実施例では、半導体ウエハ３を回転軸を固定させて
周縁部の露光を行った。しかし、半導体ウエハ３の外周
端面の情報により回転軸位置を調整してもよい。要する
に半導体ウエハ３と光照射体11を相対的に位置調整する
手段であれば何れでもよい。

以上述べたようにこの実施例によれば、半導体ウエハ３
を載置台２上に載置する。そして、これを回転させなが
ら制御部14により、光センサ７で半導体ウエハ３の外周
端面を検知して所望の露光する部分を算出する。そし
て、露光する光源の位置を半導体ウエハ３に対して相対
的に移動制御しながら露光する。その結果、半導体ウエ
ハ３上のレジスト等を、オリフラ部も含めて所望の部分
だけ除去可能とすることができる。そして、レジスト等
の除去の境界部の盛り上りをなくし、焦点ボケの発生を
防止できる。

以上説明したように本発明方法および装置によれば、被
処理体の形状に左右されず、製品の歩留りを向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の露光方法を実施するための露光装置の
一例の構成を示す説明図、第２図は第１図の装置の要部
を側面から見た説明図、第３図は第１図の装置の駆動制
御の仕方を示すためのブロック図、第４図は第１図の装
置の光源可動機構の他の実施例の説明図、第５図は第１
図の装置の動作を説明するためのフロー図である。１…回転機構、２…載置台、３…半導体ウエハ、８…端
面検出手段、11…光照射体、12…可動機構、14…制御
部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体を回転させる工程と、前記被処理体の周縁部上に露光を施す工程と、前記被処理体の回転速度を特定の前記周縁部が露光領域
にきたところで選択的に遅らせる工程と、を具備することを特徴とする露光方法。
【請求項２】前記露光処理は、特定の周縁部に複数回施
すものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の露光方法。
【請求項３】前記特定の周縁部に施す露光処理の光量
が、前記特定の周縁部以外の周縁部に施す光量よりも多
いことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の露光方
法。
【請求項４】前記露光領域の長さは、被処理体の外周側
端部から前記被処理体の中心に向かう所定の距離までで
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の露光
方法。
【請求項５】前記露光領域の幅は、被処理体の回転数を
選択的に遅くすることにより決定されるものであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の露光方法。
【請求項６】前記被処理体の外周端面を検知する手段
に、光センサーが用いられていることを特徴とする特許
請求の範囲第４項記載の露光方法。
【請求項７】前記光センサーは、固体撮像素子であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の露光方法。
【請求項８】被処理体を所定の回転速度で回転させなが
ら、この被処理体の周縁部を露光する露光機構と、前記被処理体の所定の周縁部に対し、その他の周縁部に
比べて前記露光機構の光量を変化させる又は／及び前記
回転速度を変化させる制御手段とを具備したことを特徴とする露光装置。
【請求項９】半導体ウエハを所定の回転速度で回転させ
ながら、この半導体ウエハの周縁部を露光する露光機構
と、前記半導体ウエハのオリエンテーションフラット部に対
し、その他の周縁部に比べて前記露光機構の露光量を所
定の量だけ多く制御する制御手段と、前記露光機構を前記オリエンテーションフラット部に対
し、所定の移動速度で実質的に平行移動させる移動手段
とを具備したことを特徴とする露光装置。
【請求項１０】前記露光機構は、前記半導体ウエハのオ
リエンテーションフラット部に対し、露光を複数回施す
ものであることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載
の露光装置。
【請求項１１】前記露光機構は、前記半導体ウエハの外
周端面を検知する端面検出手段からの信号をうけて動作
するものであることを特徴とする特許請求の範囲第10項
記載の露光装置。
【請求項１２】前記半導体ウエハの外周端面を検知する
手段に、光センサーが用いられていることを特徴とする
特許請求の範囲第11項記載の露光装置。
【請求項１３】前記光センサーは、固体撮像素子である
ことを特徴とする特許請求の範囲第12項記載の露光装
置。