JPH01132124A - 露光方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （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、エツチングの５つの工程に分れられる。これらの工
程で用いられる投影型露光装置やエツチング等の真空装
置は、半導体ウェハの搬送や処理台への固定方法として
、ウェ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、半導体ウェ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、半導体ウェ
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−
３７７０６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６１−１１１１５１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５８−８１
９３２号、実開昭５９−６７９３０号、特開昭６０−１
１０１１８号、特開昭６０−１２１７１９号、特開昭６
０−１８９９３７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、回転しているウェハの外周端部に
溶剤を吹き付ける。

これによってウェ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
ェ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−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
を半導体ウェ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５８−１５９
５３５号、特開昭６１−７３３３０号、実開昭６０−９
４６６１号等に開示されるように、半導体ウェハの外周
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、半導体ウェ
ハと同形状のカムを回転軸に備えたチャックに、ウェハ
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ェハを
回転させる。これによって、ウェハ周辺部を露光するも
のである。この方法は、ウェハの形状に合わせたカムが
必要である。また、ウェ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、がっ、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。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、被処理体の外周端を検出する工程と、この工
程で検知された外周端から上記被処理体周縁の予め定め
られた露光領域を決定する工程と、上記露光領域に光照
射する工程とを具備してなることを特徴とする露光方法
を得るものである。

また、本発明は、被処理体が載置される載置台と、該載
置台を所定の回転速度で回転させる回転機構と、該載置
台の載置面に対向して設けられた光照射体と、該光照射
体から前記被処理体に照射する光の量を制御する光量制
御手段と、該光照射体を前記載置面の中心を通る仮想直
線に沿った往復動させる可動機構と、前記光照射体から
の光の照射量に応じて前記載置台の回転数を制御する回
転数制御手段とを具備する露光装置を得るものである。

（作用効果） 即ち、本発明は、被処理体の回転速度を可変したり、或
いは、被処理体への露光の際の光量自体を直接変化させ
ることがきる。これにより、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施すことができる。この結
果、被処理体の異形部である例えばオリフラ部にも、他
の周縁部と同様に最適の光量で露光することができる。

この露光後に露光された部分を現像・洗浄することで例
えばその部分のレジスト膜を確実に除去することができ
る。その結果、レジスト膜の局部的な盛り上りを防止し
て、焦点ボケの発生を防ぐことができる。このため、半
導体ウェハ等にクリーンで微細パターンを容易に形成す
ることができる。

（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０図中１は、レジス
トスピン工程後のウェ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１例えばオリフラを有する半導体ウェハ
３である。載置台２の近傍には、載置台２上に載置され
た半導体ウェハ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、半導体ウェハ３の外周端面を検知可能なように、
センサ光源５が半導体ウェハ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、−次元に並んだ
例えばＬＥＤから構成されている。半導体ウェハ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（Ｃ
ｈａｒｇｅ　ＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）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、半導体ウェハ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　Ｔ
ＥＣＨＮＯＬＯＧＹ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１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１
０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１１１０２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１０４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１０５．１０
６が配設され、半導体ウェハ３表面状に集束する如く構
成されている。上記ウェハ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が設けられそいる。駆動機構１３は１
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
果があるゴ 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、どのような露光装置による半導体ウェハ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、半導体ウェハ３を載置台２上に搬入する。半導
体ウェハ３の表面には、例えば前工程で例えばスピンコ
ードによりレジストが塗布されている。半導体ウェハ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、半導体ウェハ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１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
ェハ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１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、
半導体ウェハ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、半導体ウェハ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、半導体ウェハ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で半導体ウェハ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、
−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ェハ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
い光源から光を導びく、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。

半導体ウェハ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ェハ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０例
えば、半導体ウェハ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、半導体ウェハ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ｌＯ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ｔＯＳ。

１０６で集束し、半導体ウェハ３の上記手段により、自
動設定された領域に出射する。

この時半導体ウェハ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から半導体ウェハ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
ェハのエツジ部のみ照射する方法も考えられるが１種々
な調整手段を考え第１図り、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、エツジ部を三角形状に突出
させたのは、現実のウニへ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、半導体ウェハ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
出した半導体ウェハ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１
３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
１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
ウェハ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。この半導体ウェ
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１
３により、露光用光照射体１１を移動するようにして、
半導体ウェハ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りニアモ
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ェハ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Ｃ
ＣＤイメージセンサを用いて説明した。しかし、半導体
ウェハ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１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、例えば固体搬像素子から
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ェハ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ェハ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、半導体ウェハ３を回転軸を固定させて
周縁部の露光を行った。しがし、半導体ウェハ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６要する
に半導体ウェハ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、半導体ウェハ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で半導体ウェハ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ェハ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、半導体ウェ
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シ、焦点ボケの発生を
防止できる。

【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
導体ウェハ、　８・・・端面検出手段、１１・・・光照
射体、　　　１２・・・可動機構、１４・・・制御部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理体の外周端を検出する工程と、この工程で
   検知された外周端から上記被処理体周縁の予め定められ
   た露光領域を決定する工程と、上記露光領域に光照射す
   る工程とを具備してなることを特徴とする露光方法。
2. （２）被処理体が載置される載置台と、該載置台を所定
   の回転速度で回転させる回転機構と、該載置台の載置面
   に対向して設けられた光照射体と、該光照射体から前記
   被処理体に照射する光の量を制御する光量制御手段と、
   該光照射体を前記載置面の中心を通る仮想直線に沿った
   往復動させる可動機構と、前記光照射体からの光の照射
   量に応じて前記載置台の回転数を制御する回転数制御手
   段とを具備する露光装置。