WEE（ウェハエッジ露光）とは

THEME 02 パターン形成 · 露光・リソグラフィWafer Edge Exposure

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WEE（Wafer Edge Exposure、ウェハエッジ露光）とは、ウェハ外周のレジストだけに紫外線を当てて感光させ、あとの現像で落とす工程です。 露光装置が焼かない外周のレジストは、残せば搬送中に剥がれてパーティクルになります。WEEは除去する範囲を薬液ではなく光の当たる範囲で決めるので、幅を任意に設定でき、オリフラのような直線の縁にも沿えます。勝負どころは、その精度を塗布から現像までの流れの中で、東京エレクトロンの特許が挙げる1時間あたり180〜200枚という処理能力の要求を満たしながら出せるかです。

外周は露光の対象外になりやすく、残ったレジストが歩留まりを下げる

レジストはスピンコートでウェハの全面に塗られます。滴下した液を高速回転の遠心力で広げるので、外周部では表面張力によってレジストが盛り上がる「エッジビード」ができます¹。

ところが露光装置がパターンを焼くのは、チップが取れる範囲です。東京エレクトロンの公開特許は、ウェハの周辺部（エッジ部）がパターン形成領域として使われることはまれで、そのため周辺部は露光装置による露光の対象外になることがあるとしています²。ポジ型レジストでは、未露光の外周は現像後も残ります。

同特許は、このレジストがウェハの搬送中などに剥がれてパーティクルとなり、ウェハ表面を汚染して歩留まりを下げるとしています。ウェハの縁は搬送のたびにアームや治具と接する場所で、密着の弱い膜が残っていれば剥がれる機会は何度も訪れ、破片はそのウェハの表面にも装置の中にも落ちます。歩留まりはチップ面積と欠陥密度で決まるので、外周のパーティクルの発生源を断つことは、内側のチップの取れ高を守ることです。実施例にある外周2mmを捨てる判断は、そのための交換です。

回転するウェハの縁にスポット光を当て、現像で一緒に落とす

外周のレジストが消えるまで

外周の帯だけを紫外線で感光させておくと、面内のパターンと同じ現像でその帯のレジストが落ち、エッジビードごと縁から消えます。

ARKTECHは、WEEを、エッジやベベル部の表面に残ったレジストへ紫外線のスポット光を当てて感光させ、現像で除去できる状態にする装置と説明しています。ウェハをゆっくり回しながら縁へスポット光を当て、周辺部全体を均一に感光させる仕組みです。同社は、多くのWEEで350〜450nmの広帯域の光が使われ、最も一般的な光源は定格150〜500Wの水銀放電ランプからファイバーで導く方式だったとしています¹。東京エレクトロンの特許も、ライトガイドロッドと、その光を集めるレンズを持ち、両者のあいだにシャッタを置く構成を挙げています。

光を正しい場所へ当てるには、まず縁の位置を知る必要があります。S-Cubedは、WEEの装置は露光手段を正しく動かすために、ウェハの縁の位置を高い精度で割り出す計測を行わなければならないとしています³。東京エレクトロンの特許は実施例として、ウェハの外周から内側へ2mmという位置を挙げています。装置とプロセスによって異なる設定値で、桁はミリメートルです。

光で範囲を決めるので、直線の縁にも幅を合わせられる

外周のレジストを落とすだけなら、薬液で洗い流すエッジビード除去（エッジリンス）もあります。違いは、除去できる形と境目です。WEEは除去する幅を光を当てる範囲で決めるので、溶剤の流れに頼るより境目が揃います。

オリフラ部での除去の形

薬液のエッジリンスは基本的に円周状の帯しか除去できず、オリフラの直線部ではレジストが縁まで残ります。WEEはオリフラのような方形状の除去にも対応できます。

ARKTECHは、エッジリンスでは基本的に円周状にしかレジストを除去できないのに対し、WEEはオリフラ部のような方形状の除去にも対応できる¹ことを優位性に挙げています。スポット光の照射幅を精密に制御すれば除去幅を任意に設定でき、有効チップ領域をできるだけ確保しながら縁をきれいにできるとしています。

光で範囲を決める方式は、除去以外の使い方も生みます。S-Cubedは、ネガ型レジストでは、WEEがウェハの縁を保護して封じる手段になり、WEEの露光経路より内側のデバイスへ汚染が届くのを防ぐとしています³。同社は、2回目の露光でウェハのIDマークや除外領域を保護する使い方も挙げています。

塗布から現像までの流れに組み込み、枚数をさばく

加熱とWEEの統合で減る工程

US6240874B1は、加熱・冷却とWEEを1つのユニットにまとめた流れを、12工程ではなく11工程で済むとしています。

WEEは露光装置ではなく、塗布から現像までを担うコータデベロッパの機能です。塗って、焼いて、外周を露光して露光装置へ渡し、戻ってきたら現像する流れの中に収まります。露光装置の仕事は面内のパターンだけで、外周の始末は塗布側が引き受ける分担です。

米国特許US6240874B1は⁴、レジスト塗布手段、ウェハの加熱処理とエッジ露光を統合した手段、現像手段を備える装置を示しています。温度制御プレート、モータ、それらを結ぶシャフト、ウェハエッジ露光の機構が1つのユニットに収まり、ウェハを固定したままチャンバを回してエッジ露光の機構を外周に沿って動かす構成も挙げています。同特許は、この流れが12工程ではなく11工程で済み、ウェハの処理時間がおよそ8%短くなるとしています⁴。

求められる速さも高い水準です。東京エレクトロンの特許は、近年は例えば1時間あたり180〜200枚の処理能力が求められるとしています²。その答えの1つとして、第1と第2の載置台のウェハへ、例えば同時にエッジ露光を行える構成を示し、第1と第2のシャッタをそれぞれライトガイドロッドとレンズのあいだに置いています。

よくある質問（FAQ）

WEEとは何ですか？

レジストなどの感光性材料を塗ったウェハの外周部だけを別に露光する工程です。ウェハをゆっくり回しながら縁へ紫外線のスポット光を当て、外周のレジストを現像で除去できる状態にします。

なぜ外周だけ別に露光するのですか？

露光装置がそこを避けて通るためです。ウェハの周辺部はパターン形成領域として使われることがまれで、露光装置による露光の対象外になることがあります。

露光の対象外だと何が困るのですか？

外周にレジストが残ったままになります。このレジストが搬送中などに剥がれてパーティクルとなり、ウェハ表面を汚染して歩留まりを下げます。

どのくらいの幅を露光しますか？

東京エレクトロンの特許は実施例として、ウェハの外周から内側へ2mmという位置を挙げています。装置とプロセスによって異なる設定値で、スポット光の照射幅を制御して除去幅を任意に設定します。

現像で落とすのですか？

そうです。外周を露光しておけば、そのあとの現像でその部分のレジストが一緒に除去されます。露光という手段で、レジストの除去範囲を実質的に決めています。

どこに配置される機能ですか？

コータデベロッパの中です。US6240874B1は、レジスト塗布手段、ウェハの加熱処理とエッジ露光を統合した手段、現像手段を備える装置を示し、この統合で工程数が12から11に減るとしています。

比較・違いを学ぶ

コーター／デベロッパとは── WEEが組み込まれる装置

出典

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