JPH03108315A - ウエハ周辺露光方法 - 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】 ［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
素子に用いられる半導体ウェハに葛いて、そのウェハ周
辺部の所定箇所を選択的に露光するウェハ周辺露光方法
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、シリコンウェ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０次に、このレジストパター
ンをマスクにしてイオン注入、エツチング、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；−ト法によって行われ
る。スピンコード法はウェハ表面の中心位置にレジスト
を注ぎながらクエへを回転させ。

遠心力によってウェ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ェハ表面全域ではない
、即ち、レジストの塗布されたウェハはいろいろな処理
工程及びいろいろな方式て搬送や保管され、周辺部の全
周もしくはその一部を保持に利用するのて、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１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、ウェハ周辺部を機
械的につかんで保持したり、ウェハ周辺部がウェハカセ
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ェハ周辺部
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ェハ周辺部の不
要レジストを除去するため、パターン形成のための露光
工程とは別にウェ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９図（イ）、（ロ）、（ハ）は、このような不要レジ
スト除去のための従来のウェ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２の上にウェハｌ
を設置し、回転ステージ２を回転させ、センサ７２によ
りウェハｌのオリエンテーションフラットＩｆを検出し
、このオリエンテーションフラットｉｆが概略所定の位
置にきた時１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ンフラットＩｆの位
置出しを行う。

上記の位置出し後、ウェハｌ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
９図（ハ）の如く露光されるため、オリエンテーション
フラット１ｆ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Ｉｆを所定の位置でとめ、
オリエンテーションフラットＩｆに平行して出射端７５
を動かしく矢印７６ｂ）、露光することが必要である。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の従来のウェハ周辺露光方法は、ウェハのエツジか
ら一定幅を周状に露光していくものである。しかし、ウ
ェハの利用効率を考慮すると、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箇所のみの保持で、その他
のウェハ部分の全域を利用したい等の要請もある。

従って、ウェハ周辺部のうち、保持用の爪が接触する箇
所のみを選択的に露光する技術が必要になってくる。

ここで、上記ウェハ保持用の爪が接触する箇所として指
定されるウェハ周辺部の所定箇所を選択するのは、技術
的にはかなり困難である。

即ち、上記のウェハ周辺部の所定箇所の露光をウェハを
回転させながら行う場合、ウェハが一定の角度の回転を
した時に、ライトガイドファイバの出射端を照射位置に
持ってくるとか、シャッタを開閉制御する等の方法が考
えられる。この方法における「一定の角度」とは、何ら
かの特異点を基準にして、ウェハの利用設計上、予め定
められる角度によって決めることになる。この場合、ウ
ェハの回転中心と円周の中心とが一致していることが前
提になるので、回転中心と円周の中心とを一致させる動
作が必要になる。

従って、このウェハ周辺部の所定箇所の選択的な露光は
、ウェハのセンタリング動作が必要なため、かなり煩雑
な動作２機構を含み、処理時間が長くなってしまうとい
う問題がある。また、機械的なセンタリング動作では精
度上限界があり、露光位置の精度を上げることができな
い。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたもの
で、ウェハのセンタリング動作、ａ構が不要で、露光位
置の精度の高いウェハ周辺部の所定箇所の選択的露光方
法の提供を目的とする。

［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、この発明のウェハ周辺露
光方法は、回転ステージによりウェハを回転させながら
、回転ステージの回転角を検出し、回転角が露光角０２
になった時に、露光光源部等に配置されるシャッタの開
閉を制御して、ウェハ周辺部の所定箇所を露光するウェ
ハ周辺露光方法であって、回転するウェハの周縁を周縁
検出用センサで検出すると共に１周縁検出用センサが常
に周縁を検出するように周縁検出用センサな一体に回転
軸に向けて直線移動させて位置制御用し、この位置制御
が行われている周縁検出用センサの位置の情報により、
ウェハの周縁の特異点を検出し、この特異点を基準とし
て回転中心とウェハ円周の中心のズレ量を算出し、算出
されたズレ量によって求まる補正角αと、予め定められ
た指定角φとによって、前記露光角θアを決定して露光
するものである。

［作用］ 上記の方法を行うことにより、ウェハの中心と回転中心
とかズしていても、ウェハ周辺部の所定箇所の露光を正
確に行うことができる。

［実施例］ 次に、本発明の詳細な説明する。

以下に、本発明の実施例のウェハ周辺露光方法の各ステ
ップを概略的に説明する。

ステップ■・・・・・・ウェハを一回転（３６０度）回
転させながら、周縁検出用セン サをウェハの周縁に追従して 位置制御させて、周縁を検出 する。

ステップ■・・・・・・位置制御が行われている周縁検
出用センサの位置の情報か ら、ウェハの周縁の特異点を 算出する。

ステップｍ・・・・・・特異点を基準として回転中心と
円周の中心のズレ量を算出 し、算出された回転中心と円 周の中心のズレ量から補正角 αを算出し、補正角αと予め 入力された指定角φとによっ て露光角θＥを決定する。

ステップ■・・・・・・再度ウェハを回転させて、決定
された露光角θＥに従いシ ャッタを制御し、ウェハ周辺 部の所定箇所の選択的露光を 行う。

第１図は、本発明の実施例のウェハ周辺露光方法を実施
するための装置の概略説明図である。第１図中、ｌはウ
ェハ、ｔｐはウェハ周辺部、ｌｅはウェハの周縁、２は
回転ステージ、３はメインコントローラ、４はステージ
駆動機構、５は回転角読み取り機構、６は周縁検出用セ
ンサとしての透過型のフォトセンサ、７は位置制御機構
、８は位置制御機構駆動回路、９は周縁検出用センサの
位置検出手段、ｌＯはサブコントローラ、１１は記憶手
段、１２は演算手段、１３はシャッタ駆動機構、１４は
ライトガイドファイバ、１５は出射部、Ｅは露光光源部
を示す。

まず、ステップ■について説明する。

第２図は、第１図の装置におけるフォトセンサ６の位置
制御の説明図である。第１図において、フォトセンサ６
は常に回転するウェハの周縁１ｅを検出するように制御
される。即ち、第２図に示すように１発光器６１からの
光を受けた受光器６２の光電流は増幅器８１て増幅され
、比較器８２で比較される。比較器８２の基準電圧は、
第２図に示す光軸Ｈが周縁１ｅに接するようフォトセン
サ６を配置した際発生する光電流の値として予め設定さ
れる。比較器８２の出力信号は位置制御機構７に送られ
、位置制御機構７は、この比較器８２からの信号により
、発光器６１及び受光器６２を一体に保持するフォトセ
ンサ６を回転中心ＯＴに向けて直線移動させ、常にウェ
ハの周縁ｌｅを検出するように制御する。この位置制御
機構７としては、具体的にはサーボモータが用いられる
。

位置制御機構７による位置制御を行っているときのフォ
トセンサ６の位置の情報は、位置検出手段９によって検
出される。この位置検出手段９としては、例えば上記位
ａｆｆＪ御機構７として用いられたサーボモータのパル
スをカウントするパルスカウンタなどが用いられる０例
えば、サーボモータの１パルスのフォトセンサ６の移動
距離は予めわかるので、位置制御開始前の所定の退避位
置を基準点として、ある回転角度の時にパルスカウンタ
が何パＪレスカウントしたかによって、フォトセンサ６
の位置を検出することができる。

位置検出手段９により検出されたフォトセンサ６の位置
の情報及び回転角読み取り機構５により読取られたウェ
ハｌの回転角は、逐次記憶手段１１に送られ記憶される
。このようにして、ウェハｌを一回転（３６０度）回転
させ、各々の回転角でフォトセンサ６がどの位置にあっ
たかのデータが記憶手段１１に蓄積される。記憶手段１
１としては、ｉｃメモリが用いられる。

次に、ステップ■につぃて説明する。

第３図中、ｌはウェハ、ｏｃはウェハの円周の中心、１
ｆはオリエンテーションフラット、ｏ２は特異点の一例
としてのオリエンテーションフラットの原点を示す。

特異点は、指定角の指定や露光角の決定等に必要な基準
点である。従来より、ウェハｌには結晶構造の方向性を
示すオリエンテーションフラットｉｆが設けられており
、本実施例ではこのオリエンテーションフラットｉｆを
検出して基準点とする。但し、オリエンテーションフラ
ットｉｆは長さＡＢを有するので、特異点としては、回
転中心０丁とオリエンテーションフラットＩｆに弓１い
た垂線とオリエンテーションフラットＩｆとの交点０、
を選び、点０２をオリエンテーションフラットの原点即
ち特異点とする。この他、周縁に小さな切欠き等を設け
てアライメント等に利用するようなウェハも最近では使
用さており、この場合にはこの切欠きを特異点としても
良い、要は何らかの基準となる点が判れば良い。

第４図は、位置検出手段に記憶されたフォトセンサの位
置と回転角との関係の説明図であり、そのうち同図（イ
）が実測値、同図（ロ）が微分値で示したものである。

位置検出手段から送られたフォトセンサの位置の情報は
１位置制御機構として用いられたサーボモータのパルス
数である。このパルス数ｎがフォトセンサの位置の情報
の実測値であり、これを第４図（イ）の縦軸とする。ま
た、パルス数ｎを回転角度θで微分したｄ　ｎ　／　ｄ
θはフォトセンサの変位量に相当し、この変位量ｄ　ｎ
　／　ｄθを第４図（ロ）の縦軸とする。また、第４図
の横軸は回転角θである。尚、回転角θは第１図の回転
角読み取り機構５からのデータを使用せずに、回転ステ
ージ２の回転の角速度（ω）のデータを予め記憶手段１
１に入力しておき、０＝ωｔ、ｄθ＝ωｄｔの演算を演
算手段１２により行って求めるようにしても良い。

ウェハの回転が始まり、周縁の位置変化に追従してフォ
トセンサが移動すると、第４図（ロ）に点線で示すよう
に、ｄ　ｎ　／　ｄθの値が変化する。

ここで、ｄ　ｎ　／　ｄθが大きく＋側、−側に変化し
ている領域Ｆは、フォトセンサがオリエンテーションフ
ラットの部分を検出している角度範囲であると考えられ
る。さらに、該領域Ｆ内てｄｎ／ｄθ＝０となっている
θ。は、オリエンテーションフラットの検出時にフォト
センサの変位量がＯであるから、フォトセンサ６が最も
回転中心０７側に寄っている状態を示す、この状態は、
第３図に示すように、フォトセンサ６の光軸Ｈが原点Ｏ
２でウェハの周縁に接した状態であり、前記０゜を求め
ることにより、原点ＯＦの位置を知ることが可能となる
。従って、第１図の演算子段１２では、領域Ｆ内でｄ　
ｎ　／　ｄ　Ｏ＝　Ｏとなっている回転角θ。を求める
演算を行う。

次に、ステップ■について説明する。

第５図及び第６図はフォトセンサの位置の情報から回転
中心と円周の中心のズレ量を求める演算の説明図である
。

第５図に示すように１回転中心ＯＴからオリエンテーシ
ョンフラットの原点０２に引いた線分を基準に、θ、、
θＥ．θ３．θ４．θ５．θ６の角度回転したときのウ
ェハの周縁上の点を、それぞれ第５図に示すようにＡ、
Ｃ，Ｂ、Ａ’、Ｃ’、Ｂ’　とする。

具体的には、 ＯＩ・・・・・・４５＠ ０２・・・・・・９０゜ θ３・・・・・・１３５’ θ４・・・・・・ｚｚｓ” ０５・・・・・・２７０＠ ０６・・拳争・・３１５’ とする。θ４　＝　Ｏｒ　”＋８０”　、θＳ；θＥ÷
１８０”θ６＝０３÷１８０″かつθ、＝００＋９０°
、０３；０、＋９０″になっていれば、θ１．θ３．θ
１．θ６の角度は上記の角度に限られない。但し、点Ａ
、Ｂ’がオリエンテーションフラット上にならないよう
にする必要がある。

第５図及び第６図において、いま、例えば回転中心０丁
を通り、円周の中心ＯＣを通る線分ＢＢ’に対し直交す
る線分ＡＡ’を考える。フすトセンサかＡの地点を検出
した時のフォトセンサの位置の情報としてのパルス数を
ｎ（θｌ）、　Ａ’の地点の検出した時のフォトセンサ
の位置の情報なｎ（θ４）とすると。

ｎ　（θ４）　　ｎ　　（０＋）＝　ＡＯｒ　−Ａ’　
　Ｏｒ交点Ｐは線分ＡＡＩ’の中点だから、 ＡＰ＝Ａ’　Ｐ＝見 とすると、ズレ量ＯＴＰは、 ＯＴ　Ｐ＝ＡＯＴ−交 ０アＰ＝交−Ａ’　Ｏｒ 故に、 Ｏｒ　Ｐ　＝５４　”　ＡＯＴ　−Ａ’　　Ｏｒ＝郊・
　（ｎ（θυ−ｎ（（’Ｊ） となる。

従って、点Ａ、Ａ’での７オトセンサの移動量ｎ（Ｏｔ
）、　ｎ　（θ４）を知ることによって、ＯｔＰの距離
を求めることができる。また、ｎ（θ４）−ｎ（Ｏｔ）
の符号を調べることにより、ズレの向きも知ることがで
きるａ　ｎ　（θ、）、　ｎ　（θ４）の値は、第４図
（イ）に図示したように第１図の記憶手段１１に記憶さ
れたデータ中にあるから、上記θ１．θ４を指定してサ
ンプリングし、上記演算を演算手段１２により行えば良
い。

同様にして、第６図に示す。ＴＱの距離及び方向がｎ（
θ３）、　ｎ　（θ６）のデータより、ＯＡＲの距離及
び方向がｎ（θ、）、　ｎ　（θ５）のデータより求め
られる。

第７図は、補正角αの説明図である。ｌｐＤはウェハ周
辺部の所定箇所、φは指定角、αは補正角を示す。

第１図に示す回転角読み取り機構５が読み取り可能な角
度は、回転ステージ２の回転角即ち回転中心Ｏアを基準
とした回転角度である。従ワて、後述のステップ■での
露光のためには、回転中心ＯＴと何らかの周縁の特異点
とを結ぶ線分を基準として露光角θＥを指定する必要か
ある。

そこで第７図に示すように、まず指定角φを、特異点と
してのオリエンテーションフラットの原点ＯＦと回転中
心Ｏアとを結ぶ線分を基準に、予め指定する。この指定
角φは、後の処理工程でのウェハ保持具が保持されるウ
ェハ周辺部の箇所の位置に従い指定され、第１図に示す
ように、予めメインコントローラに入力される。従って
、露光角θＥを指定角φと補正角αとで表すと、０２　
＝φ＋α となる。

補正角αは、ステップ■でのデータから以下に示す演算
により求められる。

第８図は、補正角αを求める演算を説明するための図で
ある。第６図中のＯ，Ｐ＝ａ、Ｏ丁Ｑ＝ｂ、０アＲ＝ｃ
とする。

第８図において、 β＝　ｔａｎ−’（ｃ　／　Ｖ　） ｙ＝「ｉη１τイＰより 、°、β＝ｊａｎ−’（ｃ／　　ａ　　＋ｂ　　−ｃ　
　）　　　・・・・・（１）また、 ｘ　ｃｏｓａ　−ａ　ｃｏｓ（１８０°−（β＋φ））
＝ｒ＋”＋　ｘ　ｃｏｓａ　＋　ｄ　ｃｏｓ（β＋φ）
　＝　ｒ　　　””（２）ｄ　５ｉｎ（１８０°−（β
＋φ））＝ｘ　ｓｉｎαｄｓｉｎ（β＋φ）＝ｘｓｉｎ
α ：、　ｘ　＝　ｄ　５ｉｎ（β＋φ）　／ｓｉｎ　ａ　
　　　・・・・・（３）（３）を（２）に代入して、 （ｄｓｉｎ（β＋φ）／ｓｉｎ　αトｃｏｓａ＋　ｄ　
ｃｏｓ（β＋φ）＝「 （ｄｓｉｎ（β＋φ）／ｌａｎ　α）＋ｄｃｏｓ（β＋
φ）＝ｒＬａｎα−５ｉｎ（β＋φ）バ（ｒ　／　ｄ　
）−ｃｏｓ（β＋φ））八α＝ ｔａｎ−’（ｓｉｎ（β＋φ）／（（ｒ　／　ｄ　）−
ｃｏｓ（β＋φ）））・・・・・（４） 従って、第１図のメインコントローラ３に内蔵された演
算手段では、サブコントローラ１０から上記ａ、ｂ、ｃ
のデータをもらって、式（１）の演算を行ってから、式
（４）の演算を行い、補正角αを算出することになる。

そして、入力されたφと算出されたαより０２＝φ＋α
を計算して、露光角０２を得る。

次に、ステップ■について説明する。

第１図において、露光光源部Ｅは、ショートアーク型の
水銀ランプ等の光源ランプＥｌ、光源ランプＥｌからの
光をライトガイドファイバ１４に集光、入射せしめる楕
円集光鏡Ｅ２及び平面鏡Ｅ３．シャッタＥ４等からなる
。露光光源部Ｅからの光はライトガイドファイバ１４に
より導かれ、内部に投影レンズを有する出射部１５によ
りウェハ周辺部の所定箇所に投影露光される。出射部１
５は後述の露光角θ６を有する周縁ｌｅ上の点を含む所
定の部分を露光するようフォトセンサ６に取り付けられ
ている。

第１図において、回転ステージ２が再度回転を始めると
共に５回転角読み取り機構５により回転角が読み取られ
、回転角のモニタ信号はメインコントローラ３に送られ
る。メインコントローラ３が、回転角が露光角θＥにな
ったとの信号を受は取ると、シャッタ駆動機構１３にシ
ャッタ駆動信号を送り、所定時間シャッタＥ４が開いて
、ウェハ周辺部の所定箇所の露光が行われる。尚、回転
初期に出射部１５のある位置が基準点であるオリエンテ
ーションフラットの原点０２を露光する位置にあるとは
限らない、そこて、ステップ■での１回転（３６０度）
の終了時に、原点０２がどの位置にあったかは、ステッ
プＨにおける特異点の算出により判るので、具体的には
露光角θＥに前記θ０を加え、回転角がθ。十〇、にな
った時に、シャッタＥ４を駆動するようにする。

また、シャツタ開時間は、露光すべきウェハ周辺部の所
定箇所の周方向の長さに従い、予め決定され、メインコ
ントローラ３に入力される。

尚、周縁１ｅから一定幅の周状の露光が必要な場合は、
ステップ■での回転の時にシャッタＥ４を開き、ウェハ
ｌの周縁１ｅに追従して露光するようにしても良い。

また１本実施例では、周縁検出用センサとして透過型の
フォトセンサ６を用いたが、これに限られず、反射型の
フォトセンサや磁気センサ等の各種のセンサの使用が可
能である。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明によれば、ウェハの円周
の中心と回転の中心のズレ量を周縁検出用センサの移動
量から演算して求め、補正角αを加味して露光するので
、ウェハのセンタリングの機構、動作が不要で、かつ露
光位置の精度の高いウェハ周辺露光方法となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例のウェハ周辺露光方法を実施
するための装置の概略説明図である。 第２図は、第１図の装置におけるフォトセンサの位置制
御の説明図である。 第３図は、本発明の実施例における特異点を説明するた
めの図である。 第４図は１位置検出手段に記憶されたフォトセンサの位
置情報と回転角との関係の説明図であり、そのうち同図
（イ）が実測値、同図（ロ）が微分値で示したものであ
る。 第５図及び第６図は、フォトセンサの位置情報のデータ
から回転中心と円周の中心のズレ量を求める演算の説明
図である。 第７図は、補正角αの説明図である。 第８図は、補正角αを求める演算を説明するための図で
ある。 第９図（イ）、（ロ）、（ハ）は、従来のウェハ周辺露
光方法の概略説明図である。 図中。 ｌ二手導体ウェハ ２、回転ステーシ メインコントローラ 回転角読み取り機構 周縁検出用センサとしてのフ才 位置制御機構 位置検出手段 サブコンドローラ ドセンサ Ｅ：露光光源部 Ｅ４：シャッタ ｌｐＤ：ウニへ周辺部の所定箇所 ｌｅ：周縁 Ｏｃ：円周の中心 Ｏｒ：特異点としてのオリエンテーションフラットの原
点 ＯＴ＝回転中心

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 回転ステージによりウェハを回転させながら、回転ステ
   ージの回転角を検出し、回転角が露光角θ＿Ｅになった
   時に、露光光源部等に配置されるシャッタの開閉を制御
   して、ウェハ周辺部の所定箇所を露光するウェハ周辺露
   光方法であって、回転するウェハの周縁を周縁検出用セ
   ンサで検出すると共に、周縁検出用センサが常に周縁を
   検出するように周縁検出用センサを一体に回転軸に向け
   て直線移動させて位置制御し、 この位置制御が行われている周縁検出用センサの位置の
   情報により、ウェハの周縁の特異点を検出し、 この特異点を基準として回転中心とウェハの円周の中心
   のズレ量を算出し、 算出されたズレ量によって求まる補正角αと、予め定め
   られた指定角φとによって、前記露光角θ＿Ｅを決定し
   て露光する ことを特徴とするウェハ周辺露光方法。