JPH08321463A - 不要レジスト露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光光量にムラを生じることがなく基板の周
辺を均一な光量で露光することができる不要レジスト露
光装置を提供する。 【解決手段】 光ファイバ束６の出射端６ｂはレンズユ
ニット８を構成するケーシング８ａ内に導かれ、光ファ
イバ束６の入射端６ａに入射した光は出射端６ｂから出
射する。集光レンズ３０はケーシング８ａ内において光
ファイバ束６の出射端６ｂから出る光の光路上に配置さ
れ、集光レンズ３０により集められた光がマスク３２に
形成された矩形の開口３４を通過する。マスク３２は、
集光レンズ３０について出射端６ｂと非結像関係に配置
される。結像レンズ３６はマスク３２の開口３４を通過
した光を基板１へ照射する。マスク３２は、集光レンズ
３０について出射端６ｂと非結像関係に配置され、か
つ、マスク３２と結像レンズ３６とは、マスク３２が結
像レンズ３６について基板１表面と結像関係になるよう
に、ケーシング８ａとアーム９により支持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばＩＣ、Ｌ
ＳＩ、液晶表示装置等の電子部品の製造工程における微
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
基板に塗布されたフォトレジスト液のうち、基板周辺部
の不要な部分を現像工程で除去するための不要レジスト
露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の不要レジスト露光装置におい
て、基板周辺部等の不要なフォトレジスト液（以下、単
に不要レジストと称する）の除去を完全におこなうため
に、不要レジストが存する基板の周辺部を所定の特性の
光（紫外線等）で露光することが提案されている。この
とき、基板面での光の照射形状を所望の形、例えば矩形
形状にすることの要望があり、そのために従来、実公平
５−３０３４８号公報に記載のように、多数の光ファイ
バを断面が矩形になるように束ねて固め、その光ファイ
バ束の出射端を矩形形状として、その出射端面の像を投
影レンズによって基板の表面に投影して露光することが
行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
装置では、基板表面に照射されるのは光ファイバ束を構
成する１本１本の光ファイバから出射される光である
が、多数の光ファイバを完全に隙間なく所望の形状に束
ねるのは現実的には困難であるので、このようにその端
面の像を基板表面に投影させて露光する方法では、露光
される面内で光量分布にムラが生じ、露光光量が不均一
になるという問題がある。また、仮に隙間なく束ねるこ
とができたとしても、個々の光ファイバのコア部とその
他の部分との間で光量にムラがあるため、やはり露光光
量は不均一となってしまう。さらに、この種の光ファイ
バには断線が生じることがあるが、上述のような方法で
は、束ねた光ファイバのうちの１本でも断線があると、
その光ファイバの端面に対応する部分については全く光
が届かないため、非常に大きな光量ムラが生じてしま
う。そのため、使用中に断線が生じたものは直ちに交換
するなどして、光ファイバを完全に断線がない状態に保
たなければならないが、このような多数の光ファイバの
束で全く断線のないもの自体が高価であるので、装置全
体も高価なものになり、装置の維持も面倒でかつ維持費
も高くなってしまう。

【０００４】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
であり、露光光量の分布にムラが生じるのを顕著に抑制
し、均一な光量分布で露光することができ、かつ安価で
装置の管理維持も容易な不要レジスト露光装置を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかる不要レ
ジスト露光装置の発明は、照明光を出射面から出射する
光源と、所定形状の開口が形成され、前記光源の光路上
であって前記光源の出射面から離間した位置に配置され
たマスク手段と、前記マスク手段の開口の像を形成する
結像光学系と、基板を支持する支持手段と、前記支持手
段により支持された基板と前記マスク手段とを前記結像
光学系について互いに結像関係に保つ結像関係維持手段
と、前記マスク手段の開口を通過し前記結像光学系によ
り前記基板面に照射される光で前記基板の所望部位を走
査する走査手段とよりなることを特徴とする。

【０００６】この発明では、光源から出射された光はマ
スク手段の存する面を照明する。マスク手段に形成され
た所定形状の開口は照射された光により照明され、一
方、支持手段に支持された基板はマスク手段と結像光学
系により結像関係となっているので、マスク手段に形成
された開口の形状で基板の表面が露光される。光源の出
射面において光量分布に多少のムラがあったとしても、
マスク手段と光源とは互いに離間しているので、かかる
ムラがマスク手段の存する面の光量分布に直接的に反映
されることはなく、マスク手段の面におけるムラは低減
される。基板は、マスク手段に形成された開口の形状で
露光される。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１の不要レジス
ト露光装置において、前記光源の出射面と前記マスク手
段との間に前記光源からの光を集光する集光光学系をさ
らに設け、前記出射面と前記マスク手段とを非結像関係
に配置した。この発明では、光源の出射面からの光は集
光光学系によって集められてマスク手段の存する面を照
明するので、光源からの光を効率よく利用できる。マス
ク手段と出射面とは集光光学系について非結像関係であ
るので、出射面の光量分布にムラがあったとしても、か
かるムラがマスク手段の存する面の光量分布に直接的に
反映されることはなく、マスク手段の面は集光光学系で
集められた光により均一に照明される。

【０００８】請求項３の発明は、請求項２の不要レジス
ト露光装置において、前記マスク手段の配置位置が、前
記集光光学系の入射瞳位置に略一致する。この発明で
は、光源の出射面の各点から出射された光のそれぞれが
マスク手段の開口の面を照明するので、出射面の光量分
布にムラがあったとしても、マスク手段の開口面はムラ
なく均一に照明される。

【０００９】請求項４の発明は、請求項２あるいは請求
項３の不要レジスト露光装置において、前記結像光学系
の入射瞳の位置が、前記集光光学系により形成される前
記光源の出射面の像の位置に略一致する。この発明で
は、前記結像光学系の入射瞳の位置が前記光源の出射面
の像の位置に略一致するため、結像光学系の開口の形状
が基板の露光面の光量分布に影響を与えることがなく、
露光の光量は結像光学系の開口面積により定まる。

【００１０】請求項５の発明は、請求項１ないし請求項
４の不要レジスト露光装置において、前記光源を、発光
素子と、該発光素子からの光を集光する集光手段と、該
集光手段により集光された光を導く導光手段とから構成
した。この発明では、光源を、発光素子と、該発光素子
からの光を集光する集光手段と、該集光手段により集光
された光を導く導光手段とから構成したので、請求項１
ないし請求項４の不要レジスト露光装置を実施する場合
の発光素子の配置等の装置構成について、設計の自由度
が高まる。

【００１１】請求項６の発明は、請求項５の不要レジス
ト露光装置において、前記導光手段は光ファイバにより
構成した。この発明では、導光手段を光ファイバによっ
て構成することで、請求項５の発明を容易に実施でき
る。請求項７の発明は、請求項５の不要レジスト露光装
置において、前記導光手段は液体ファイバにより構成し
た。

【００１２】この発明では、導光手段を液体ファイバに
よって構成することで、請求項５の発明を容易にかつ安
価に実施できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態である不要レジ
スト露光装置を、図面を参照して以下に説明する。図２
は本発明の実施形態を示す模式図である。１は半導体ウ
エハ（以下、基板と称する）であって、その表面にはフ
ォトレジストの薄膜１ａ（図１参照）が形成されてお
り、その周辺に対して光を照射して露光が行われる。２
は基板１の中央を吸着して水平姿勢に支持するチャッ
ク、３はチャック２を回転駆動するモータである。

【００１４】４は紫外光を発するＵＶランプ、４ａはＵ
Ｖランプ４への電力の供給を断続するスイッチ、５はＵ
Ｖランプ４からの光を楕円面で反射させて集光する反射
鏡、６は反射鏡５で集められた光を導く光ファイバ束で
ある。光ファイバ束６は複数の光ファイバを束ねて構成
され、その入射端６ａは反射鏡５の集光位置に配置され
る。８は光ファイバ束６の出射端側に取り付けられ、光
ファイバ束６を通って導かれる光を基板１の周辺へ照射
するレンズユニット、９はレンズユニット８を支持する
アーム、１０はアーム９の基部に連結された駆動源であ
る。駆動源１０はアーム９を水平面内で旋回駆動するこ
とにより、レンズユニット８を、チャック２に支持され
た基板１上方から基板１の周辺を露光する位置（図２に
実線で示す）と、基板１の側方の待機位置（図２に破線
で示す）との間で移動させる。１１はレンズユニット８
が待機位置にあるときにそのレンズユニット８から出射
される光を受けてその照度を測定する照度検出器であっ
て、例えば入射光に応じた起電力を発生する光起電力素
子、あるいは入射光に応じて抵抗値が変化する抵抗体等
が用いられる。

【００１５】１２は反射鏡５と光ファイバ束６の入射端
６ａとの間の光路に配置されてその光路を開閉するシャ
ッタ、１４は同じくその光路に配置された光量絞り、１
５はシャッタ１２を開閉駆動するロータリーソレノイ
ド、１７は光量絞り１４を駆動するモータである。光量
絞り１４は、図３に示す如く、円盤２０にその中心のま
わりで幅が変化する開口２１を形成して構成される。モ
ータ１７はパルスモータが使用され、光路内におかれる
光量絞り１４の開口２１の大きさを任意に制御できる。
なお、反射鏡５から光ファイバ束６の入射端６ａまで
は、図示しないケーシングに収納されて、装置の任意の
場所に配置される。

【００１６】２２はいわゆるマイクロコンピュータ（以
下、マイコンと称する）であって、ＣＰＵ２２ａとメモ
リ２２ｂとからなる。メモリ２２ｂは、ＣＰＵ２２ａに
よって書き込み及び読み出しが行われ、ＣＰＵ２２ａが
実行する処理のプログラムや、その他の必要なデータ等
の情報を記憶する。２３はマイコン２２のＣＰＵ２２ａ
に数値、命令等の情報を入力するキーボード、２４は装
置の状態等の情報を表示するディスプレイである。マイ
コン２２は照度検出器１１の検出信号を参照し、所定の
プログラムに基づいてモータ３，１７や駆動源１０、ロ
ータリーソレノイド１５の動作、スイッチ４ａの開閉を
制御する。

【００１７】図１はＵＶランプ４からレンズユニット８
周辺までの光学系の詳細を示す模式図である。光ファイ
バ束６の出射端６ｂはレンズユニット８を構成するケー
シング８ａ内に導かれ、光ファイバ束６の入射端６ａに
入射した光は出射端６ｂから出射する。３０はケーシン
グ８ａ内において光ファイバ束６の出射端６ｂから出る
光の光路上に配置される集光レンズ、３２は集光レンズ
３０により集められた光が通過する矩形の開口３４が形
成されたマスク、３６はマスク３２の開口３４を通過し
た光を基板１へ照射する結像レンズである。マスク３２
は集光レンズ３０の入射瞳の位置に配置され、結像レン
ズ３６は集光レンズ３０による出射端６ｂの像の位置に
配置される。すなわち、マスク３２は、集光レンズ３０
について出射端６ｂと非結像関係に配置される。また、
マスク３２と結像レンズ３６とは、マスク３２が結像レ
ンズ３６について基板１表面と結像関係になるように、
ケーシング８ａとアーム９により支持される。そして、
レンズユニット８は駆動源１０がアーム９を駆動するこ
とにより水平面内で移動し、チャック２により水平姿勢
に支持された基板１表面と、上述の結像関係を保って移
動する。なお、図１においてはシャッタ１２や光量絞り
１４は図示を省略している。

【００１８】本実施例装置の動作を以下に詳細に説明す
る。装置の以下の動作は、操作者のキーボード２３から
の指示入力に基づきマイコン２２が実行する。基板に対
する露光処理の実行開始が指示されると、スイッチ４ａ
が閉じられてＵＶランプ４が点灯し、シャッタ１２が開
かれる。そして、照度検出器１１が検出した照度が所望
の値になるように光量絞り１４が駆動される。基板１が
チャック２に搬入されると、駆動源１０が駆動されて、
レンズユニット８から出射される光が基板１の所望の端
縁部位を露光する位置までアーム９が駆動される。そし
て、この状態でモータ３が駆動されて基板１が１回転
し、レンズユニット８が基板１の端縁全周を走査し、そ
の全周に対して露光が行われることになる。

【００１９】このとき、上述の構成によれば、マスク３
２の存する平面は光ファイバ束６の出射端６ｂから出射
され集光レンズ３０によって集められた光によって照明
される。そして、マスク３２と基板１表面とが結像レン
ズ３６により結像関係になっているから、マスク３２に
形成された開口３４の形状で基板１の表面が露光される
ことになる。また、光ファイバ束６を構成する光ファイ
バの特性やその一部の断線等のため、出射端６ｂにおい
て光量分布に多少のムラがあったとしても、マスク３２
と光ファイバ束６の出射端６ｂとは互いに離間してお
り、また両者は結像関係にもなっていないから、かかる
ムラがマスク３２の面の光量分布に直接的に反映される
ことはない。さらに、マスク３２は集光レンズ３０の入
射瞳位置に配置されており、出射端６ｂの各点から出射
された光のそれぞれがマスク３２の開口３４の面を照明
するので、マスク３２の開口３４面はムラなく均一に照
明され、これらが相俟って、マスク３２の面における光
量分布のムラは顕著に低減されて均一に照明される。

【００２０】したがって、開口３４の形状で基板１にな
される露光の光量分布もムラなく均一なものとなる。ま
た、ＵＶランプ４をレンズユニット８から離間した位置
に配置して、そのＵＶランプ４からの光を光ファイバ束
６によってレンズユニット８へ導いているので、これに
よってレンズユニット８を小型化でき、アーム９やモー
タ１０等も小型化できる。

【００２１】以上の構成においては、ＵＶランプ４が発
光素子に、反射鏡５が集光手段に、光ファイバ束６が導
光手段に、出射端６ｂが出射面に、それぞれ相当し、こ
れらにより光源が構成される。また、集光レンズ３０が
集光光学系に、結像レンズ３６が結像光学系に、開口３
４が形成されたマスク３２がマスク手段に、チャック２
が支持手段に、ケーシング８ａとアーム９とが結像関係
維持手段に、モータ３が走査手段に、それぞれ相当す
る。

【００２２】なお、以上の実施形態においては、導光手
段として光ファイバを束ねて使用しているが、液体ファ
イバを使用してもよい。この場合、光ファイバを用いた
場合と比べ、比較的安価に装置を構成できる。また、上
記実施形態では、発光素子をレンズユニット８から離間
した位置に配置して、その発光素子からの光を光ファイ
バ束６によってレンズユニット８へ導いているが、これ
に限らず、例えばレンズユニット８内へ光源を内蔵する
こともできる。この場合でも、マスク手段を光源の出射
面から離間した位置に配置することで、基板に露光され
る光量分布を均一にできる。また、光源あるいは発光素
子からの光量が十分であれば、集光レンズ３０や反射鏡
５の一方あるいは両方を用いなくてもよい。

【００２３】また、上記実施形態では、基板１とマスク
３２との結像関係は、レンズユニット８と基板１との距
離を固定することで保っていたが、レンズユニット８を
基板１に対して昇降させてこの結像関係を維持するいわ
ゆるオートフォーカス機構を設けてもよく、その場合、
基板１に微妙なそり等があってもそれに影響されること
なく結像関係を維持することができる。なお、結像レン
ズ３６として像側テレセントリックのものを用いれば、
上述の結像関係の維持に要求される精度を緩和すること
ができる。

【００２４】さらに、マスク３２としては、矩形の開口
３４が形成されたものを使用したが、たとえば基板の搬
送手段が把持するためにその対象部分のみを特定の形に
露光したいような場合、あるいは基板に所望のパターン
を露光したい場合には、その形やパターンに対応した開
口が形成されたマスクを使用すればよい。なお、以上の
実施形態では、結像レンズ３６の入射瞳の位置が、集光
レンズ３０による出射端６ｂの像の位置に一致している
ので、結像レンズ３６の開口の形状が基板の露光面の光
量分布に影響を与えることがない。そのため、例えば図
示の光量絞り１４にかえて、結像レンズ３６の入射瞳位
置近傍の開口に可変の光量絞りを配置することにより、
光量分布にムラを生じさせることなく照射光の照度を調
整する構成とすることもできる。光量絞りとしては、虹
彩絞り等を用いてもよい。また、上記の実施例は基板の
周辺部の不要レジストを露光して除去するいわゆる周辺
露光装置であったが、除去したい不要レジストが基板の
周辺部以外に存する場合にあっては、その除去したい部
分を露光するように走査すればよい。

【００２５】〔マスクの他の実施形態〕図４に示すマス
ク４０は、前記実施形態におけるマスク３２に代えて用
いられるものである。このマスク４０は円弧状の開口４
１を有している。円弧状の開口４１は所定の幅Ｄを有
し、またその曲率半径は基板１の半径とほぼ同様になる
ように設定されている。幅Ｄは基板１における露光した
い幅と、光学系の倍率から決定される。また、この実施
形態では、光学系の倍率を大きくし、照明領域Ｐ（一点
鎖線で示す）を前記実施形態よりも大きく確保してい
る。そして、開口４１の円弧長さは、照明領域Ｐ内でか
つ最大限長くなるように設定されている。なお、この円
弧長さは他の露光条件との関係で変更される。

【００２６】参考として、図５に、前述の実施形態にお
けるマスク３２の開口３４及び照明領域Ｒを、この実施
形態におけるマスク４０の開口４１及び照明領域Ｐとを
比較して示す。動作は前記実施形態と基本的に同様であ
る。すなわち、露光処理の開始が指示されると、シャッ
タ１２を開き、チャック２に搬入された基板１を回転さ
せて基板１の端縁全周を順次露光していく。基板１を３
６０゜回転させたらシャッタ１２を閉じる。この場合の
露光条件、たとえば開口４１の円弧長さ、照度、基板１
の回転速度は、予めテストを行い、露光中に基板１上の
フォトレジスト液が発泡しない程度に設定する。

【００２７】このような実施形態では、小さい露光エネ
ルギを比較的大きな露光領域に照射できる。したがっ
て、基板全周を露光するための全体処理時間を長くする
ことなく、短時間に大きな露光エネルギをフォトレジス
ト液に与えた場合の不具合、すなわちフォトレジスト液
の発泡という不具合を避けることができる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、光源の出射面
において光量分布に多少のムラがあったとしても、露光
される光量分布に直接影響を生じることがなく、露光光
量分布のムラを低減することができる。また、装置構成
も容易で安価ですみ、また装置の管理維持も容易であ
る。

【００２９】請求項２の発明によれば、さらに、光源か
らの光を効率よく利用できる。請求項３の発明によれ
ば、光源の出射面の光量分布にムラがあったとしても、
光量分布のムラなく均一に露光することができる。請求
項４の発明によれば、さらに、結像光学系の開口の形状
が基板の露光面の光量分布に影響を与えることがない。

【００３０】請求項５の発明によれば、さらに、請求項
１ないし請求項４の不要レジスト露光装置を実施する場
合の発光素子の配置等の装置構成について、設計の自由
度が高まる。請求項６の発明によれば、請求項５の発明
を容易に実施できる。請求項７の発明によれば、請求項
５の発明を容易にかつ安価に実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態の不要レジスト露光装置の
要部の構成を示す模式図である。

【図２】この発明の実施形態の不要レジスト露光装置の
構成を示す模式図である。

【図３】光量絞りの正面図である。

【図４】マスクの他の実施形態を示す正面図である。

【図５】図４のマスクの開口部の大きさを他の実施形態
と比較して示す図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ チャック ３ モータ ４ ＵＶランプ ５ 反射鏡 ６ 光ファイバ束 ６ｂ 出射端 ８ レンズユニット ８ａ ケーシング ９ アーム １０ 駆動源 ３０ 集光レンズ ３２，４０ マスク ３４，４１ 開口 ３６ 結像レンズ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】照明光を出射面から出射する光源と、 所定形状の開口が形成され、前記光源の光路上であって
   前記光源の出射面から離間した位置に配置されたマスク
   手段と、 前記マスク手段の開口の像を形成する結像光学系と、 基板を支持する支持手段と、 前記支持手段により支持された基板と前記マスク手段と
   を前記結像光学系について互いに結像関係に保つ結像関
   係維持手段と、 前記マスク手段の開口を通過し前記結像光学系により前
   記基板面に照射される光で前記基板の所望部位を走査す
   る走査手段とよりなることを特徴とする不要レジスト露
   光装置。
2. 【請求項２】前記光源の出射面と前記マスク手段との間
   に前記光源からの光を集光する集光光学系をさらに設
   け、前記出射面と前記マスク手段とを非結像関係に配置
   した請求項１記載の不要レジスト露光装置。
3. 【請求項３】前記マスク手段の配置位置が、前記集光光
   学系の入射瞳位置に略一致した請求項２記載の不要レジ
   スト露光装置。
4. 【請求項４】前記結像光学系の入射瞳の位置が、前記集
   光光学系により形成される前記光源の出射面の像の位置
   に略一致した請求項２あるいは請求項３記載の不要レジ
   スト露光装置。
5. 【請求項５】前記光源を、 発光素子と、 該発光素子からの光を集光する集光手段と、 該集光手段により集光された光を導く導光手段とから構
   成した請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の不要
   レジスト露光装置。
6. 【請求項６】前記導光手段は光ファイバにより構成した
   請求項５記載の不要レジスト露光装置。
7. 【請求項７】前記導光手段は液体ファイバにより構成し
   た請求項５記載の不要レジスト露光装置。