JPH0697066A - 半導体装置製造用フォトマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体装置用ウエハに処理を施すためウエハを
設備内に固定ないし搬送する際にフォトレジストが剥離
してウエハや設備を汚染する浮遊塵埃となるのを防止す
るためウエハの周縁部からフォトレジストを除去する。 【構成】ウエハ１に塗布したフォトレジスト膜の露光用
のフォトマスク10のウエハ１の中央部３に対応する部分
に半導体装置のチップパターン11を配列するとともにマ
スク合わせ用のマークパターン12を配列に割り込ませて
形成し、かつウエハ１の周縁部４に対応する部分を透明
な地や黒地の非パターン部に形成しておき、フォトマス
ク10により露光したフォトレジスト膜を現像の際にウエ
ハ１の周縁部４から確実に除去し、処理設備内にウエハ
１を固定する際に抑え治具30が周縁部４に接触してフォ
トレジストの樹脂が剥離するおそれをなくす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置を作り込むべ
きウエハに対し処理を施す際に用いるフォトレジストを
パターンニングするためのフォトマスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路や個別素子等の半導体装置を製
造するためにそれ用のウエハに所定のパターンで不純物
のイオン注入や種々な膜のエッチング等の処理を施す際
には、周知のように必ずその前にウエハの表面にフォト
レジスト膜をまず塗布した後、処理用のパターンを指定
するフォトマスクを用いてそれを露光させかつ現像する
フォトプロセスを施すことにより、処理用のマスク膜と
してフォトレジスト膜を指定されたパターンに形成する
必要がある。

【０００３】このフォトレジスト膜には、ウエハに複数
個の半導体装置を作り込むためそのチップパターンが多
数並べて配列されるほか、露光時のウエハのマスク合わ
せのためいわゆるアラインメントマーク用のマークパタ
ーンが含められるのが通例であり、図２(a) はかかるパ
ターン配列の代表例を示すものである。通例のようにほ
ぼ円形のウエハ１は上下左右の向きを区別するための切
り欠きであるいわゆるオリフラ２を備え、その表面上の
フォトレジスト膜は方形のチップパターン11の連続的な
二次元配列の中の複数個，図の例ではウエハ１の周縁部
の２個をマークパターン12で置き換えたパターンに形成
される。図ではハッチングを付してごく簡略に示された
チップパターン11はもちろん複雑な内部パターンをも
ち、マークパターン12はＴ字状やＭ字状等のアラインメ
ントマークである。

【０００４】ウエハ１上のフォトレジスト膜を図２(a)
のようにパターンニングするには、図と全く同じパター
ンをもつフォトマスクを用いてそれを等倍露光し、ある
いは拡大されたチップまたはマークのパターンを備える
フォトマスクであるいわゆるレチクルを用いて、位置を
順次ずらせながらレチクルを切り換えて縮小露光した後
に、通例のように簡単な加熱処理を施した上で専用の現
像液に浸漬してフォトレジスト膜を現像することでよ
い。なお、フォトマスクやレチクルにはポジ形とネガ形
の双方が場合に応じて適宜に使い分けられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図２(a) の
ようにフォトレジスト膜をパターンニングしたウエハ１
では、それを処理設備内に固定する際や設備への出入の
ため搬送する際にフォトレジスト膜の一部が剥離して浮
遊塵埃となり、ウエハ面や処理設備内部を汚染しやすい
問題がある。図２(b) の拡大図に示すようにウエハ１は
その周縁部で抑え治具30により設備内の処理台上に固定
されるが、治具の鋭い爪32が当たる個所のフォトレジス
ト膜の比較的軟らかい樹脂が剥離しやすい。ウエハ１の
搬送中にもその周縁のとくに角部が搬送治具と接触する
際の摩擦によりフォトレジスト膜が剥離しやすい。

【０００６】剥離したフォトレジスト膜の浮遊塵埃はウ
エハ面に付着するともちろん欠陥となって製造歩留まり
を低下させ、あるいは処理設備の内壁に付着蓄積して真
空度低下を招くほか、イオン注入設備では高圧部に迷い
込んで加速電圧を低下させる等の問題を起こす。かかる
問題の原因はウエハ１の周縁部にフォトレジスト膜が付
いている点にあり、従来からフォトレジスト膜をスピン
コートで塗布した後に必ずいわゆるエッジリンスにより
周縁部から除去し、さらにバックリンスにより裏面側か
らも除去するようにしているが、それでもウエハ１の周
縁部からフォトレジスト膜を取り切るのは困難である。

【０００７】これは、エッジリンスがアセトン等の溶剤
をウエハ１の周縁部に注いで行なう原理のためフォトレ
ジスト膜の除去範囲を限定するのが元々困難なことに加
え、スピンコートされたフォトレジストがウエハ１の中
央部よりも周縁部に厚いめに付きやすいので、フォトレ
ジスト膜を周縁部から完全に除去している間にそれを必
要とする隣接範囲から洗い流されてしまうからである。
本発明はかかる問題を解決して、ウエハの周縁部からフ
ォトレジスト膜を確実に除去して樹脂の塵埃に起因する
トラブルを防止することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的は本発明によ
れば、フォトレジスト膜のパターンニング用のフォトマ
スクの半導体装置を並べて作り込むべきウエハの中央部
に対応する部分にそのチップパターンとウエハとのマス
ク合わせ用のマークパターンを設け、かつそのウエハの
周縁部に対応する部分は必ず非パターン部として置き、
ウエハ面に塗布されたフォトレジスト膜がフォトプロセ
スの間に周縁部から自動的に除去されるようにすること
により達成される。なお、フォトマスクの上述の非パタ
ーン部とすべき範囲はふつうウエハの少なくとも２mmの
幅の周縁部に対応する部分とする必要がある。また、本
発明は前述のレチクル形のフォトマスクにも原理上適用
が可能であるが、チップパターンがウエハに対する等倍
露光用サイズに形成されるフォトマスクに適用するのが
最適である。

【０００９】本発明はもちろんポジとネガの双方の形の
フォトマスクに適用が可能であり、上述の非パターン部
はポジ形の場合は透明とされ、ネガ形の場合は不透明な
いし黒とされる。本発明のフォトマスクを用いてフォト
レジスト膜をパターンニングする際には、フォトマスク
と同じマークパターンを同じ位置にもつ基準ウエハをあ
らかじめ準備しておいて、露光装置にこの基準ウエハを
装荷した状態でフォトマスクをそのマークパターンと合
わせて固定した後に、このフォトマスクに対し各作業用
ウエハをマスク合わせするのがフォトレジスト膜を除去
すべきウエハの周縁部の幅を正確に管理する上で有利で
あり、これによってマスク合わせ作業も容易になる。な
お、この基準ウエハは特定の半導体装置の製造に用いる
すべてのフォトマスクに対して共通に１個だけ準備する
ことでよい。

【００１０】

【作用】前項の構成にいうように本発明は、フォトマス
クのウエハの中央部に対応する部分にウエハ内に作り込
むべき半導体装置のチップパターンを多数個並べて配列
するほか、この配列内にウエハのマスク合わせ用マーク
パターンも割り込ませて配設してしまい、これに応じて
フォトマスクのウエハの周縁部に対応する部分をすべて
非パターン部とすることにより、フォトプロセス中にこ
のフォトマスクにより露光させかつ現像したときフォト
レジスト膜がウエハの周縁部から完全かつ自動的に除去
されるようにしたものである。

【００１１】

【実施例】以下、図１を参照して本発明の実施例を説明
する。図１(a) は本発明のフォトマスクの上面図、図１
(b) はそれによりフォトレジスト膜をパターンニングし
たウエハの上面図、図１(c) はフォトマスクを露光装置
に固定する際に用いる基準ウエハの上面図、図１(d) は
図１(b) のウエハを処理設備の処理台上に抑え治具によ
り固定した状態を図２(b) と対比して示す要部の拡大上
面図である。なお、以下説明する実施例ではフォトマス
クは等倍露光用であってかつポジ形のフォトレジスト膜
用であるものとする。

【００１２】図１(a) のフォトマスク10は図に重ねて細
線で示されたウエハ１に塗布されたフォトレジスト膜の
露光用であり、半導体装置を製造するウエハプロセスに
際しそのフォトプロセス工程ごとにチップパターン11等
の内容が互いに異なるものが用いられる。フォトマスク
10はウエハ１が例えば 100mm径のとき 125mm角程度のサ
イズのもので、そのウエハ１の中央部３に対応する範囲
に数mm角の方形, 図の例では正方形の各半導体装置用の
チップパターン11が行列状に多数個二次元配列され、こ
の配列中に割り込んで図の例では２個のマークパターン
12ができるだけ互いに離れた位置に配置される。さらに
フォトマスク10のウエハ１の周縁部４に対応する環状部
分は、本発明では必ず非パターン部, この実施例では透
明な地とされる。この非パターン部ないしは周縁部４の
幅はふつうは最低でも２mm以上に設定して置くことが必
要である。

【００１３】なお、マークパターン12は最初のフォトプ
ロセス用, ふつうはウエハ１を覆うプロセス酸化膜のエ
ッチング用のフォトマスク10では、前述のＴ字状やＭ字
状のアラインメントマークとしてウエハ面上の酸化膜に
マーキングを施すようにし、その後のフォトプロセス用
のフォトマスク10では、場合により若干異なるがこの最
初のマーキングをできるだけ保護するためフォトレジス
ト膜を残すようにこの実施例では一様な黒地パターンと
するのがよい。

【００１４】このフォトマスク10によりウエハ１上のフ
ォトレジスト膜を露光かつ現像して図１(b) の状態とす
るが、この際のフォトマスク１の露光装置への取り付け
用に図１(c) の基準ウエハ20を準備して置くのが有利で
ある。この基準ウエハ20には作業用のウエハ１と全く同
じものを用い、それに例えば酸化膜を 0.5μｍ程度の膜
厚で付けた上で、望ましくは上述の最初のフォトプロセ
ス用のフォトマスクを用いるフォトエッチングをそれに
施すことにより、酸化膜から形成されたマークパターン
12を図示のように少なくとも備える基準ウエハ20とする
のがよい。この場合には酸化膜がマークパターン12のほ
かチップパターン11にも形成されるが、もちろんなんら
差し支えはない。

【００１５】図１(a) のフォトマスク10により作業用の
ウエハ１のフォトレジスト膜を露光するには、まず図１
(c) の基準ウエハ20を露光装置に装荷した状態でそのマ
ークパターン12に合わせてフォトマスク10を露光装置に
固定し、これ以降は作業用のウエハ１を露光装置に順次
に装荷して露光すればよいが、最初のフォトプロセスを
除く以降の工程ではウエハ１とフォトマスク10のマーク
パターン12が合致するようマスク合わせした上で露光す
る。このように基準ウエハ20を利用してフォトマスク10
を露光装置に取り付けることにより、マスク合わせ作業
を容易にするとともに、フォトレジスト膜が除去される
ウエハ１の周縁部４の幅を非常に正確に管理することが
できる。

【００１６】このようにウエハ１上のフォトレジスト膜
をフォトマスク10により露光させた上で現像を行なった
後は、図１(b) に示すようにウエハ１の中央部３にはチ
ップパターン11とマークパターン12のフォトレジスト膜
が形成され、かつ周縁部４のフォトレジスト膜はこの例
ではポジ形で露光時に感光するので現像の際に完全に除
去される。本発明のフォトマスク10を用いるフォトプロ
セスでは、このようにウエハ１の周縁部４からフォトレ
ジスト膜が確実に除去されるので、そのスピンコート後
にバックリンスを行なうのは望ましいが、従来のように
エッジリンスを行なう必要がなく、従ってそれに伴うト
ラブル発生を防止できる。

【００１７】図１(b) のウエハ１を例えばイオン注入設
備のターゲットである処理台に装荷ないし固定する際、
図１(d) の要部拡大図に示すように抑え治具30の抑圧子
31をウエハ１の周縁部４に接触させて抑圧するが、本発
明のフォトマスク10を用いてフォトレジスト膜を露光現
像したウエハ１では周縁部４からフォトレジスト膜が確
実に除去されていて樹脂剥離のおそれがない。抑え治具
30が図２(b) のような爪32や周縁部４の全周を抑える環
状抑圧子を備える設備内でウエハ１を処理した結果でも
樹脂剥離に起因する浮遊塵埃の発生は非常に少ない。ま
た、ウエハ１の設備内の自動搬送中のフォトレジスト膜
の剥離も、本発明によりかなり減少させ得ることが認め
られている。

【００１８】なお、以上説明した実施例ではウエハ１に
塗布するフォトレジスト膜をポジ形としたが、ネガ形の
場合には図１(a) のフォトマスク10のウエハ１の周縁部
４に対応する環状部分を容易にわかるように不透明な例
えば黒地にすることでよい。また、実施例ではフォトマ
スク10を等倍露光用としたがそれが縮小露光用ないしレ
チクルの場合も本発明を適用可能である。このように本
発明は上述の実施例に限らず種々の態様で実施をするこ
とができる。

【００１９】

【発明の効果】以上のとおり本発明のフォトマスクで
は、半導体装置を作り込むべきウエハの中央部に対応す
る部分に半導体装置のチップパターンを配列するととも
にマスク合わせ用のマークパターンを配列内に割り込ま
せて設け、かつウエハの周縁部に対応する部分を透明地
や黒地の非パターン部に形成することにより、ウエハ面
に塗布されたフォトレジスト膜をフォトプロセス中にウ
エハの周縁部から除去することができ、これによりウエ
ハを処理設備内に固定する際や設備への出入のため搬送
する際にフォトレジスト膜が剥離して浮遊塵埃となって
ウエハ面や処理設備内部を汚染する問題をほぼ根絶で
き、とくに集積回路装置の欠陥発生を防止して製造歩留
まりを向上する実効を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるフォトマスクの実施例とウエハと
を示し、同図(a) はこのフォトマスクの上面図、同図
(b) はそれによりフォトレジスト膜をパターンニングし
たウエハの上面図、同図(c) はフォトマスクを露光装置
に固定する際に用いる基準ウエハの上面図、同図(d) は
同図(b) のウエハを処理設備の処理台上に抑え治具によ
り固定した状態を示すその要部拡大上面図である。

【図２】従来のフォトマスクとその問題点の説明用で、
同図(a) は従来のフォトマスクによりフォトレジスト膜
をパターンニングしたウエハの上面図、同図(b) はこの
ウエハを抑え治具で固定した状態を示す要部拡大上面図
である。

【符号の説明】

１ ウエハ ３ ウエハの中央部 ４ ウエハの周縁部 10 フォトマスク 11 フォトマスクのチップパターン 12 フォトマスクのマークパターン 20 フォトマスクの取り付け用基準ウエハ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体装置を作り込むべきウエハに対し処
   理を施す際に用いるフォトレジストのパターンニング用
   フォトマスクであって、半導体装置を並べて作り込むべ
   きウエハの中央部に対応する部分に半導体装置用のチッ
   プパターンとウエハとのマスク合わせ用のマークパター
   ンを設け、ウエハの周縁部に対応する部分は非パターン
   部に形成して置き、ウエハ面に塗布されたフォトレジス
   ト膜がフォトプロセス中にウエハの周縁部から除去され
   るようにしたことを特徴とする半導体装置製造用フォト
   マスク。
2. 【請求項２】請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
   フォトマスク内の各チップパターンがウエハに対する等
   倍露光用のサイズに形成されることを特徴とする半導体
   装置製造用フォトマスク。
3. 【請求項３】請求項１に記載のフォトマスクにおいて、
   ウエハの少なくとも２mmの幅をもつ周縁部に対応するフ
   ォトマスク部分が非パターン部に形成されることを特徴
   とする半導体装置製造用フォトマスク。