JPH05217885A - 周辺露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ファイバー移動による塵埃や異物発生の問題
をなくしかつ露光境界部の現像レジスト断面の傾斜を鋭
くした周辺露光装置を提供する。 【構成】 レジスト２を塗布したウエハ１を露光するた
めの光学系と該光学系内に組み込まれた絞り３ｂとを具
備し、前記光学系の光射出端部とウエハとの間にウエハ
搬送に必要な間隔を設けかつ絞りとウエハのレジスト塗
布面とが共役の関係になるように光学系を配置し、前記
絞りの形状は直線部分を有し、この直線部分側をウエハ
の中心側に向けて配置して絞りの直線部分の像をウエハ
周辺部側の露光領域とウエハ内部側の非露光領域の境界
上に形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置におけ
るウエハ周辺露光方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のウエハ周辺露光装置は、例えば特
開昭５８−１３９１４４号公報、特開昭６１−７９２２
７号公報に記載されている。

【０００３】図１０〜１２は従来例を表す図である。従
来技術においては、ファイバーをウエハ上方に近づけフ
ァイバーからの光を直接ウエハに照射して露光し、露光
終了後ウエハ搬送時にはファイバーをウエハ搬送に支障
のない位置へ逃がす構造であった。

【０００４】このようにファイバーをウエハ上方に近づ
け直接露光を行った場合、現像後のレジストエッジ部断
面形状は図１２に示したような、ゆるやかな傾斜とな
る。断面形状がこのようになる原因は、露光光束の形状
が図１０のような円形であり、その照度分布は図１１ａ
に示すように円形の中心が一番高く周辺にいく程低くな
るということと、もう一つは図１０のａ、ｂで示したよ
うにウエハ上での露光時間の長さの違いによるものであ
る。実効的には前記照度分布と露光時間の積で効いてい
るので積算露光量は図１１ｂに示したようになる。レジ
ストの断面形状が図１２に示したとおりになるとレジス
トの膜厚が薄いところは非常に割れやすくなり、工程中
何らかの機械的ショックにより、破損、欠落しウエハ表
面に異物となって付着し集積回路製造上の歩留りを低下
させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、上記従
来例では、ウエハの周辺２〜３ｍｍを露光するために、
ファイバーの出射端からウエハまでの距離を数ｍｍ程度
にしていた。従って、露光時以外のウエハ搬送時には、
ファイバーが妨げにならないように可動機構により離れ
た位置に逃げられるように構成されていた。このため次
のような欠点があった。即ち、ステッパーによる露光前
のウエハ上部で可動機構を動作させると可動部から異物
が発生しウエハ上への異物付着の原因となり、集積回路
製造上の歩留り低下につながるという問題があった。

【０００６】また、従来技術では、図１２に示したよう
に、現像後のレジストの断面形状がゆるやかな傾斜を有
してしまうという欠点が生じる。現像後のレジストの断
面形状が図１２で示したようになると、レジストの膜厚
が薄いところは、非常に割れやすい状態になり、工程中
に何らかの機械的ショックで破損し、欠落しダストとな
ってウエハ上への異物付着の原因となっていた。

【０００７】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであって、ファイバー移動による塵埃や異物発生
の問題をなくしかつ露光境界部の現像レジスト断面の傾
斜を鋭くした周辺露光装置の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】前記目的を達
成するため、本発明では、レジストを塗布したウエハの
周辺部をファイバーにより導かれた光を照射して露光す
るウエハ周辺露光装置において、絞りを含む露光のため
の光を照射する光学系部分とウエハとの間にウエハ搬送
に必要な間隔を確保し、かつ絞りとウエハ面とが共役の
関係になるように構成し、前記絞りは直線部分を有し、
この絞りを含む光学系をファイバーとウエハとの間に配
置し、その絞りの直線部分の像を他の部分の像よりウエ
ハ中心側に配置して、ウエハ周辺の露光領域と非露光領
域の境界上に合わせることにより、現像後のレジストの
断面形状をレジストの破損の危険性の少ない傾斜のきつ
いものにすることができる。また、ウエハ搬送時におい
て、露光のための光を照射する光学系部分はウエハ搬送
の障害となることはない。

【０００９】

【実施例】図１〜図６は本発明の実施例を示す。図１は
本発明の一実施例に係る周辺露光装置の主要部の概略構
成を示す図である。同図において、１はウエハ、６およ
び６’はウエハを収納するためのカセット、７および
７’はカセット６および６’を配置するためのローダー
およびアンローダー、７ａおよび７’ａはそれぞれロー
ダー７およびアンローダー７’を順次下方へ駆動するロ
ーダー駆動部、アンローダー駆動部である。８はそれぞ
れ一体に駆動される昇降可能な搬送ベルトであり、９は
不図示の真空吸着孔を有する回転可能な処理ステージ、
１０は回動によりウエハ搬送ライン上の所定の位置に進
入および退避するウエハ中心出しアーム、１１はこの処
理ステージ９および搬送ベルト８を駆動し、制御するコ
ントローラ、１２は光源を含む照射装置、４は光源１２
に取り付けられるファイバー、３はファイバー４により
導かれた光をウエハ上に照射する絞りを含む光学系、３
ｃは露光光出射端部、１３は装置架台である。

【００１０】図２は絞りを含む光学系３の詳細を示す図
であり、同図において２はレジスト、３ｂは絞り、３ａ
は絞りとウエハ面を共役の関係にする結像光学系であ
る。

【００１１】図３は絞り３ｂの形状を表す図である。

【００１２】図４はウエハ上における露光光断面形状を
表す図である。

【００１３】図５（ａ）は周辺露光領域と非露光領域の
境界部の照度を表す図であり、図５（ｂ）はその積算露
光量を表す図である。

【００１４】図６は現像後のレジストの断面形状を表す
図である。

【００１５】図１において本発明における周辺露光装置
の一実施例の動作を説明する。まず、ウエハ１を多数収
納したカセット６をローダー７に載置し固定する。次に
ローダー駆動機構７ａが働いてローダー７が所定距離だ
け下降し、処理すべきウエハ１が搬送ベルト８上に載置
される。そして搬送ベルト８が駆動し、ウエハ１を処理
ステージ９の上方に搬送する。

【００１６】その間にウエハ中心出しアーム１０が退避
位置から回動して中心出しアーム１０の側壁１０ａがウ
エハ搬送ライン上の所定位置に配置される。そしてウエ
ハ１が搬送ベルト８により搬送されてきてこの中心出し
アーム１０の側壁１０ａに当接する。これにより自動的
にウエハ１の中心と処理ステージ９の中心がほぼ一致す
る。

【００１７】この状態で搬送ベルト８が下降し、処理ス
テージ９がウエハ１を真空吸着した後、ウエハ搬送ライ
ンより若干下方に移動する。

【００１８】光源１２の不図示のシャッターの作動によ
り露光光の照射が開始されステージが回転することによ
りウエハ１の周辺部に所定の露光が行われる。

【００１９】ウエハ周辺部の所定の露光が終了すると搬
送ベルト８が上昇し、ウエハ１は再び搬送ベルト８上に
載置され処理ステージ９の真空吸着が解除される。その
後搬送ベルト８がウエハ１を搬送し、アンローダ７’上
に載置固定されたカセット６’内に搬入する。以上で本
実施例のウエハ周辺露光が終了する。

【００２０】このとき露光光出射端部３ｃと処理ステー
ジ９との間には１０ｍｍ以上の間隔があり、ウエハ１の
搬送時に搬送ベルト８が数ｍｍ上昇しても露光光出射端
部３ｃはウエハ搬送の障害となることはない。

【００２１】図２は光学系３の詳細を表す図である。

【００２２】ファイバー４から照射された光は絞り３ｂ
を通り、結像光学系３ａによりウエハ１上に結像され
る。

【００２３】本発明では図２に示すとおり、ファイバー
４の射出部に絞り３ｂを配置することにより、露光光束
周辺部の照度を高くした。また、絞り３ｂの形状を図３
に示したとおり、半円状にしてその半円の直線部の像を
ウエハ１の中心に向け、結像させることにより、図４に
示したとおりウエハ１との接する長さを長くした。本発
明を実施した場合の積算露光量は図５（ｂ）に示したよ
うに、周辺露光領域と非露光領域との境界部の露光量は
最も高くなり現像後のレジスト断面は図６のようにな
り、境界部でのウエハ面にほぼ直角な鋭い角度のレジス
ト除去を可能としている。

【００２４】図７〜図９は本発明の第２の実施例を表す
図である。図７は絞りの形状を表す図であり３ｂ’は第
２の実施例における絞りの形状の例を表す。

【００２５】図８（ａ）は絞り３ｂ’を用いてウエハの
周辺露光を実行した際の周辺露光領域と非露光領域の境
界部の露光量を表し、図８（ｂ）はその積算露光量を示
す図である。前記第１の実施例では光源光量の半分を遮
光するため、光源光量のロスが大きかった。本実施例に
おいて、絞りは直線部分を有し、その直線部分をファイ
バー光軸より離し、かつ絞りの中にファイバー光軸が通
るように配置する。これにより、図８に示すように周辺
露光領域と非露光領域の境界部の積算露光量は最大とは
ならないが、従来例と比較すると本発明の境界部での露
光量は十分に高く、シャープなレジスト除去が可能とな
る。絞り３ｂ’を使用した場合は絞り３ｂを使用した場
合に比べて、露光域内の平均露光量が高くなる利点があ
る。

【００２６】第１、第２の実施例では周辺露光装置単独
のシステムとして述べたが、周辺露光装置が必要なのは
スピンコーター等によりレジストをウエハに塗布したと
きから現像処理の間でありこの間は、本来は半導体素子
製造の工程においてパターンを露光するための露光装置
により半導体素子製造のための露光工程が重要な工程と
して存在する。そしてこの露光装置は特開平２−３０９
６２４号公報にも記載されているようにウエハの中心と
オリエンテーションフラットの位置を合わせるプリアラ
イメント部を持っている。このプリアライメント部には
大きく分けてウエハの外周を押し付けてウエハ中心を合
わせる接触方式とウエハをＸ、Ｙ、θステージに載置し
て非接触センサーによりウエハ外周を計測しＸ、Ｙ、θ
ステージの駆動によりプリアライメントを行う非接触方
式が存在する。後者の非接触方式によるプリアライメン
ト機構において第１、第２の実施例のように周辺露光の
ための光源１２や投光用光学系３などを設けＸ、Ｙ、θ
ステージのストロークを十分考慮することにより周辺露
光を行うことが可能である。この場合、もともとプリア
ライメントが必要であるからほぼ露光時間の増加分のみ
で処理が可能となりまた、機構そのものも本来Ｘ、Ｙ、
θステージを持つのであるから、スペース、コストアッ
プについても少ない増加で済み非常に有効である。

【００２７】図１３は露光装置における周辺露光の実施
方法を表すフローチャートである。まず、ウエハキャリ
アからウエハをロボットハンドによりプリアライメント
部に搬送する（ステップ３１）。そこでウエハを概略位
置決めし（ステップ３２）、その後第１、第２の実施例
の手段により周辺露光を行う（ステップ３３）。次にウ
エハの位置確認を行い（ステップ３４）、プリアライメ
ント部からウエハステージへウエハを搬送し（ステップ
３５）、マスクのパターンをウエハ上に露光する（ステ
ップ３６）。露光後ウエハをウエハキャリアに収納する
（ステップ３７）。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明ではウエハ
周辺露光装置において露光のための光を出射する部分と
ウエハとの間にウエハ搬送に必要な間隔をあけて、かつ
絞りとウエハのレジスト塗布面とが共役の関係になるよ
うに、ファイバーとウエハの間に絞りを含めた光学系を
配置することにより、従来例のようにファイバーがウエ
ハ搬送の障害となることはなく、よってファイバーをウ
エハ上で離れた位置に移動させる必要がなくなる。従っ
て可動部から発生した塵埃がウエハ上に付着することは
なく、クリーンな状態でのウエハ周辺露光が実現でき
る。

【００２９】また、半円状の絞りの直線部分の像をウエ
ハ中心に向けて、その像を周辺露光部と非露光部の境界
に合わせて結像させることにより、現像後のレジストの
断面形状をレジストの破損の危険性の少ない傾斜のきつ
い形状にすることができる。これにより、ウエハ処理工
程中のレジスト破損によるウエハへの異物付着のない周
辺露光が実現され、集積回路製造上の歩留りの低下を防
ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を従来したウエハ周辺露光装置の主要
部の概略構成図である。

【図２】 絞りを含む結像光学系の構成図である。

【図３】 絞りの形状を表す平面図である。

【図４】 ウエハ周縁部上での露光状態の説明図であ
る。

【図５】 （ａ）は本発明を実施したときの照度とウエ
ハエッジからの距離の関係を表すグラフであり、（ｂ）
はその積算露光量を表すグラフである。

【図６】 本実施例によるレジストの断面図である。

【図７】 第２の実施例に係る絞りの形状を示す平面図
である。

【図８】 （ａ）は第２の実施例による照度とウエハエ
ッジからの距離の関係を表すグラフであり、（ｂ）はそ
の積算露光量を表すグラフである。

【図９】 第２の実施例におけるウエハ周縁上での露光
状態の説明図である。

【図１０】 従来技術に係るウエハ周縁上での露光状態
の説明図である。

【図１１】 従来技術に係る積算露光とエッジからの距
離の関係の説明図である。

【図１２】 従来技術によるレジストの断面図である。

【図１３】 本発明に係る露光装置における周辺露光方
法を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１；ウエハ、２；カセット、３；光学系、３ａ；レン
ズ、３ｂ；絞り、３ｃ；露光光射出端部、４；ファイバ
ー、６；ローダー、６’；アンローダー、７；ローダー
駆動部、７’；アンローダー駆動部、８；搬送ベルト、
９；処理ステージ、１０；ウエハ中心出しアーム、１０
ａ；アームの側壁、１１；コントローラー、１２；光
源、１３；装置架台。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レジストを塗布したウエハを露光するた
   めの光学系と該光学系内に組み込まれた絞りとを具備
   し、前記光学系の光射出端部とウエハとの間にウエハ搬
   送に必要な間隔を設けかつ絞りとウエハのレジスト塗布
   面とが共役の関係になるように光学系を配置し、前記絞
   りの形状は直線部分を有し、この直線部分側をウエハの
   中心側に向けて配置し、絞りの直線部分の像をウエハ周
   辺部側の露光領域とウエハ内部側の非露光領域の境界上
   に形成したことを特徴とする周辺露光装置。
2. 【請求項２】 前記絞りの形状は、実質上円形の一部を
   直線状に切欠いた形状であることを特徴とする請求項１
   の周辺露光装置。
3. 【請求項３】 前記絞りの形状は、半円形状であること
   を特徴とする請求項２の周辺露光装置。
4. 【請求項４】 前記絞りの形状は、円の中心側を残して
   円弧の一部を切欠いた部分円形状であることを特徴とす
   る請求項２の周辺露光装置。