JPH0795518B2

JPH0795518B2 - ウエハ周辺露光ユニット

Info

Publication number: JPH0795518B2
Application number: JP63267258A
Authority: JP
Inventors: 徹治荒井; 信二鈴木
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 1988-10-25
Filing date: 1988-10-25
Publication date: 1995-10-11
Anticipated expiration: 2010-10-11
Also published as: JPH02114630A

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部露光装置におけるウエハ周辺露光
ユニット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
工程が行われる。

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
要レジスタを除去するため、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４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によりセンサリングとオリエ
ンテーションフラット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４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精度良
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ンフラットの
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箇所のみの保持
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てなされたものであ
り、ウエハのエッジから所定幅の領域を精度よく露光す
ることができ、また、ウエハの周辺部の露光と保持用の
爪等が接触する特定区域の露光を同時に行うことができ
る機構の簡単なウエハ周辺露光ユニットを提供すること
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、ウエハを
載せて回転するステージと露光光を照射する出射端を備
えウエハのエッジから予め設定された幅の周辺部を露光
するウエハ周辺露光装置におけるウエハ周辺露光ユニッ
トを、ウエハの径方向に移動する第１の移動部材と、ウ
エハの径方向に移動可能に上記第１の移動部材上に取り
付けられた第２の移動部材と、上記第１の移動部材に取
り付けられたウエハのエッジ検出手段と、上記第２の移
動部材に取り付けられ、露光光を照射する出射端を保持
するアームと、上記エッジ検出手段の検出信号に基づ
き、第１の移動部材がウエハのエッジに対して所定の位
置関係に維持されるように、第１の移動部材をウエハの
径方向に駆動する第１の駆動手段と、第２の移動部材を
ウエハの径方向に駆動して第１の移動部材に対して第２
の移動部材を所定の位置関係に位置決めし、出射端をウ
エハのエッジ対して予め設定された位置に保持させる第
２の駆動手段とから構成したものである。

〔作用〕

ウエハの径方向に移動する第１の移動部材にエッジ検出
手段を取り付け、ウエハのエッジ位置を検出しながら、
第１の駆動手段により第１の移動部材をウエハの径方向
に移動させるようにしたので、第１の移動部材をウエハ
のエッジに対して所定の位置関係に保持することができ
る。

そして、上記第１の移動部材の上に、露光光を照射する
出射端を保持するアームを取り付けた第２の移動部材を
設け、第２の移動部材を第１の移動部材に対して所定の
位置に保持させるようにしたので、ウエハをセンタリン
グする機構等を設けたり、オリエンテーションフラット
の検出機構を設けることなく、簡単な機構によりオリエ
ンテーションフラット部を含めたウエハの周辺部を設定
された露光幅で精度よく露光することができる。

また、露光中、第２の駆動手段により、第２の移動部材
を第１の移動部材に対してウエハの径方向に移動させる
ことによりウエハ周辺の露光幅を変化させることがで
き、ウエハ周辺の全周の露光とウエハ保持用の爪が接触
する部分の露光を同時に行うことができる。

〔実施例〕

第１図は、本発明のウエハ周辺露光ユニットを用いたシ
ステムの概略構成の一例を示す図である。

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が載置される昇降および回転可
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を昇降及び回転をさせるステ
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は本発明にか
かわるウエハ周辺露光ユニットの駆動機構であり、駆動
機構８は、後述するように相互に一定の位置関係にある
出射端12と、発光素子13と受光素子17から構成されるエ
ッジ検出手段をウエハの径方向に駆動する。

９はシャッタ10の駆動機構、11はライトガイドファイバ
であり、ライトガイドファイバ11の一端に前記した出射
端12が設けられる。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1
0、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
記ライトガイドファイバ11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、ウエハに照射さ
れる。この場合、周辺露光ユニットでは、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
するようにあらかじめその構成物の位置関係を設定して
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、エッジ1aから予め定められた一定幅の被露光帯域、
Ｄは、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、例えばオリエンテーションフラットＡ−
Ｂの中心点Ｑ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
限り無い方がよい。したがって、区域Ｃや区域Ｄ、もし
くはそれら区域の組み合わせによっては周辺部につい
て、露光したい区域の寸法、形状はいろいろある。

そこで、本実施例においてはウエハ周辺露光ユニットを
次のように構成している。第３図はウエハ周辺露光ユニ
ットを要部を示す説明図であり、同図（ａ）はウエハ周
辺露光ユニットを上面から見た図、（ｂ）は側面から見
た図を示している。

同図において、18は第１のベンチであり、第１のベンチ
18は固定部18−１と、固定部18−１に対してウエハ１の
径方向に移動する移動部18−２から構成されており、第
１のベンチ18の移動部18−２には透過形のフォトセンサ
を構成する一組の発光素子13と受光素子17が取り付けら
れている。

19は第２のベンチであり、第２のベンチ19は第１のベン
チ18の移動部に固定された固定部19−１と、固定部19−
１に対してウエハ１の径方向に移動する移動部19−２か
ら構成されており、第２のベンチの移動部19−２にはラ
イトガイドファイバ11の出射端12を保持するアーム20が
取り付けられている。

８−１は第１のベンチ18の移動部18−２をウエハ１の径
方向に駆動する第１の駆動機構、８−２は第１のベンチ
19の移動部19−２をウエハ１の径方向に駆動する第２の
駆動機構であり、第１、第２の駆動機構は例えばサーボ
モータから構成されており、第２の駆動機構８−２は第
１のベンチ18の移動部18−２上に載置されている。

本実施例のウエハ周辺露光ユニットは上記のように構成
されており、発光素子13と受光素子17によりウエハ１の
エッジを検出し、第１の駆動部８−１により第１のベン
チ18の移動部18−２をウエハの径方向に駆動して、移動
部18−２をエッジに対して所定の位置関係になるように
保持させることができる。

また、第２のベンチ19の移動部19−２を第２の駆動機構
８−２により駆動して、第１のベンチの移動部18−２に
対して出射端12を所定の位置に保持させることができ
る。

すなわち、発光素子13と受光素子17によりウエハ１のエ
ッジを検出して、移動部18−２をウエハ１のエッジに対
して所定の位置関係に保持した状態で、第２の移動部19
−２を第１の移動部18−２に対して所定の位置に位置決
めすることにより、出射端12の照射エリアをウエハ１の
周辺部の所定領域に設定することができる。

次に第１図、第３図により本実施例の動作を説明する。

ウエハ１がウエハ搬送系７によってステージ２の上方に
搬送されると、ステージ２が上昇してウエハ１がステー
ジ２上に載置される。そして、ステージ２に具備された
真空チャック機構が働いてウエハ１がステージ２上に固
定される。

その後、第１もしくは第２の駆動機構８−1,8−２が動
作し、退避位置にあったライトガイドファイバ11の出射
端12がウエハ周辺部を露光する位置に移動する。そし
て、ステージ２が回転を始めると共に、システムコント
ローラ３がシャッタ駆動機構９にシャッタ開信号を送
り、シャッタ10が開くとウエハの周辺露光が行われる。

なお、水銀ランプ16として、本実施例ではショートアー
ク型の超高圧水銀灯を用いている。また、水銀ランプ16
のアーク位置が楕円集光鏡15の第１焦点の位置に、ライ
トガイドファイバ11の入射面11aが楕円集光鏡15の第２
焦点の位置にそれぞれ設けられているので、水銀ランプ
16の光は効率良くライトガイドファイバ11によって導か
れ、ウエハ周辺部を露光する。

発光素子13と受光素子17は透過形のフォトセンサを構成
し、光量変化を測定してウエハ１のエッジ1aを検出す
る。そして、上記フォトセンサが常にウエハ１のエッジ
1aを検出するように、第１の移動部18−２と第２のベン
チ19は一体となって第１の駆動機構８−１によりウエハ
１の径方向に駆動される。

また、第２の駆動機構８−２により、第２の移動部19−
２を第１のベンチ18に対して移動させることにより、ウ
エハのエッジ検出点Ｏ（第２図参照）に対して、出射端
12の位置、すなわち、照射パターンＥのウエハ径方向の
位置を変えることができる。これにより、第２図におけ
る区域Ｃの幅を容易に変更することができる。

例えば、区域Ｄを露光したい場合には、ロータリーエン
コーダ５からの回転角度情報に基づいて所定の角度θ₁,
θ_２もしくはθ_３をシステムコントローラ３が確認した
時、出射端12がウエハの径の中央方向に動くように第２
の駆動機構８−２に対して指令を出せるようにしておけ
ば良い。これはシステムコントローラのプログラミング
として設計できる。

尚、本実施例で照射される光の形状Ｅが矩形状となるの
は、ライトガイドファイバ11が出射側で矩形に束ねられ
ているからである。これは照射パターンＥの範囲内でウ
エハ円周方向の積算光量をほぼ同じにするのに都合が良
いからである。また、本実施例においては、ライトガイ
ドファイバ11の出射端12からの光は不図示の結像レンズ
でウエハ１上に結像されるので、露光される光のパター
ンＥの輪郭がシャープとなり、現像後にシャープなレジ
スト除去ができる。

また、ウエハ１のエッジ1aを検出するセンサとして発光
素子13と受光17からなる透過型のフォトセンサを用いた
が、これに限らず反射型のフォトセンサや、さらに静電
型のセンサ等を使用することも可能である。

また、本発明はシリコンやガリウム砒素等の半導体ウエ
ハに限ることなく、リチウム酸タンタル、ニオブ酸タン
タル等の表面弾性波素子、バブルメモリ素子、液晶素
子、磁気記録素子そ他のエレクトロニクス素子の製作に
適用できることは言うまでもない。また、ウエハ形状も
円形と限ることなく、多角形でも差支えない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のウエハ周辺露光ユニット
は、第１のベンチの移動部にウエハのエッジを検出する
センサを取り付け、また、第１のベンチの移動部上に、
ライトガイドファイバの出射端を保持するアームを取り
付けた第２のベンチを載置し、ウエハのエッジ位置を上
記センサで検出し、該センサからの信号によって第１の
ベンチの移動部をウエハの径方向に移動させてエッジを
トレースするように構成したので、出射端をウエハのエ
ッジに対して所定の位置に保持することができ、簡単な
機構によりオリエンテーションフラット部を含めたウエ
ハの周辺部を設定された露光幅で精度よく露光すること
ができる。

また、第２のベンチの移動部を第１のベンチの移動部に
対してウエハの径方向に移動させることによりウエハ周
辺の露光幅を変化させることができ、ウエハ周辺の全周
の露光とウエハ保持用の爪が接触する部分の露光を精度
よく行うことができる。

さらに、従来のように、ウエハのセンタリング機構や、
ウエハのオリエンテーションフラット部の検出・位置合
せ機構が不要となるので、構成を極めて簡単化すること
ができ、また、処理時間を大幅に短くでき、極めて高効
率のウエハ周辺露光を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を利用する場合のウエハ周辺露光方
法のシステムの一例の説明図、第２図は、露光を受ける
ウエハ周辺部の区域の説明図、第３図は本発明ウエハ周
辺露光ユニットの一例の概略説明図、第４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、 8:第１の駆動機構 18:第１のベンチ 19:第２のベンチ 20:アーム 22:第２の駆動機構 12:出射端 13:発光素子 17:受光素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウエハを載せて回転するステージと露光光
を照射する出射端を備え、ウエハのエッジから予め設定
された幅の周辺部を露光するウエハ周辺露光装置におけ
るウエハ周辺露光ユニットであって、ウエハの径方向に移動する第１の移動部材と、ウエハの径方向に移動可能に上記第１の移動部材上に取
り付けられた第２の移動部材と、上記第１の移動部材に取り付けられたウエハのエッジ検
出手段と、上記第２の移動部材に取り付けられ、露光光を照射する
出射端を保持するアームと、上記エッジ検出手段の検出信号に基づき、第１の移動部
材がウエハのエッジに対して所定の位置関係に維持され
るように、第１の移動部材をウエハの径方向に駆動する
第１の駆動手段と、第２の移動部材をウエハの径方向に駆動して第１の移動
部材に対して第２の移動部材を所定の位置関係に位置決
めし、出射端をウエハのエッジ対して予め設定された位
置に保持させる第２の駆動手段とを備えたことを特徴とするウエハ周辺露光ユニット。