JP2021120759A - 露光装置及び露光方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板の表面全体を露光する露光装置において、基板の面内の各部の露光量を精度高く制御することができる技術を提供すること。【解決手段】基板Ｗの表面の左右の互いに異なる位置に各々独立して光を照射して、基板Ｗの表面の一端から他端に亘る帯状の照射領域３０を形成する複数の光照射部４と、載置部３３に載置された基板Ｗを照射領域３０に対して相対的に回転させる回転機構３４と、照射領域３０に対して載置部３３を前後に相対的に移動させる載置部用移動機構３６と、を備える露光装置３を構成する。そして、基板Ｗの表面全体が露光されるように当該基板Ｗを、第１の照度分布が形成された照射領域３０に対して相対的に回転させる。また、基板Ｗの表面全体が露光されるように、基板Ｗの回転が停止した状態で当該基板を第２の照度分布が形成された照射領域３０に対して前後方向に相対的に移動させる。【選択図】図４

Description

本発明は基板の表面全体を露光する技術に関する。
半導体装置の製造工程のうちの一つであるフォトリソグラフィ工程では、基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）の表面全体を露光する処理が行われる場合が有る。例えば、特許文献１にはウエハの表面に光増感化学増幅型レジストと呼ばれるレジストによってレジスト膜を形成し、次いでパターンマスクを用いた露光により当該レジスト膜を露光し、その後に当該ウエハの表面全体を露光することが記載されている。上記のウエハの表面全体の露光（一括露光）により、レジスト膜のうちパターンマスクによって露光された領域において酸が増殖し、この一括露光後に行われる加熱処理と現像処理とによって当該領域が溶解して、レジストパターンが形成される。上記のウエハの表面全体の露光は、各々下方に向けて光を照射する複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を横方向に配列し、当該ＬＥＤの列の下方を前後方向にウエハを移動させることで行われる。
特開２０１５−１５６４７２号公報
上記の一括露光の露光量に応じて現像後に形成されるレジストパターンの寸法であるＣＤ（Critical Dimension）が変化するので、当該ＣＤがウエハの面内で揃うように、ウエハの各部の露光量を制御することが検討されている。しかし発明の実施の形態で詳しく述べるように、フォトリソグラフィ工程ではウエハの面内の各部でＣＤが異なるように作用する複数の要因が存在する。そして、要因毎にウエハの面内のＣＤ分布へ与える影響のパターンが異なるため、ウエハの面内において必要な露光量の分布は複雑なものとなる。
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、基板の表面全体を露光する露光装置において、基板の面内の各部の露光量を精度高く制御することができる技術を提供することである。
本発明の露光装置は、基板を載置するための載置部と、
前記基板の表面の左右の互いに異なる位置に各々独立して光を照射して、前記基板の表面の一端から他端に亘る帯状の照射領域を形成する複数の光照射部と、
前記載置部に載置された基板を前記照射領域に対して相対的に回転させる回転機構と、
前記照射領域に対して前記載置部を前後に相対的に移動させる載置部用移動機構と、
前記基板の表面全体が露光されるように前記基板を、第１の照度分布が形成された前記照射領域に対して相対的に回転させる第１のステップと、前記基板の表面全体が露光されるように前記基板の回転が停止した状態で当該基板を第２の照度分布が形成された前記照射領域に対して前後方向に相対的に移動させる第２のステップと、を実行するように制御信号を出力する制御部と、
を備えることを特徴とする。
本発明の露光方法は、載置部に基板を載置する工程と、
複数の光照射部により、前記基板の表面の左右の互いに異なる位置に各々独立して光を照射して、前記基板の表面の一端から他端に亘る帯状の照射領域を形成する工程と、
前記基板の表面全体が露光されるように、前記載置部に載置された基板を第１の照度分布が形成された前記照射領域に対して相対的に回転させる工程と、
前記基板の表面全体が露光されるように、当該基板の回転が停止した状態で前記載置部に載置された基板を第２の照度分布が形成された前記照射領域に対して前後方向に相対的に移動させる工程と、
を備えることを特徴とする。
本発明の記憶媒体は、基板を露光するための露光装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、本発明の露光方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。
本発明によれば、複数の光照射部によって形成される帯状の照射領域に第１の照度分布を形成して、前記基板の表面全体が露光されるように前記基板を前記照射領域に対して相対的に回転させる。また、前記照射領域に第２の照度分布を形成し、前記基板の表面全体が露光されるように前記基板の回転が停止した状態で当該基板を前記照射領域に対して前後方向に移動させる。これによって、基板の各部の露光量について、所望の露光量となるように精度高く制御することができる。
本発明の露光装置が適用された塗布、現像装置の平面図である。 前記塗布、現像装置の縦断側面図である。 前記塗布、現像装置に設けられる一括露光モジュールの縦断側面図である。 前記一括露光モジュールの横断平面図である。 前記一括露光モジュールに設けられるセルの構成を示すブロック図である。 前記セル及びセルにより構成される照射領域の側面図である。 ＣＤの分布を示すウエハの平面図である。 前記ＣＤ分布に対応した露光量の分布を示すウエハの平面図である。 前記ＣＤ分布に対応した露光量の分布を示すウエハの平面図である。 前記一括露光モジュールにおけるウエハの処理を示す作用図である。 前記一括露光モジュールにおけるウエハの処理を示す作用図である。 前記一括露光モジュールにおけるウエハの処理を示す作用図である。 ＣＤの分布を示すウエハの平面図である。 前記一括露光モジュールにおけるウエハの処理を示す作用図である。
本発明が適用された塗布、現像装置１について、平面図、概略縦断側面図である図１、図２を参照しながら説明する。塗布、現像装置１は、キャリアブロックＤ１と、処理ブロックＤ２と、インターフェイスブロックＤ３と、を水平に直線状に接続することで構成されている。便宜上、これらのブロックＤ１〜Ｄ３の配列方向をＹ方向、Ｙ方向に直交する水平方向をＸ方向とする。インターフェイスブロックＤ３には露光装置Ｄ４が接続されている。キャリアブロックＤ１は、円形の基板であるウエハＷを格納するキャリアＣが載置される載置部１１を備えている。図中１２は開閉部、図中１３はキャリアＣと処理ブロックＤ２との間でウエハＷを搬送するための移載機構である。
処理ブロックＤ２は、ウエハＷに液処理を行う単位ブロックＥ１〜Ｅ６が下方から順番に積層されて構成されており、これらの単位ブロックＥ１〜Ｅ６では互いに並行してウエハＷの搬送及び処理が行われる。単位ブロックＥ１、Ｅ２が互いに同様に構成され、単位ブロックＥ３、Ｅ４が互いに同様に構成され、単位ブロックＥ５、Ｅ６が互いに同様に構成されている。
ここでは単位ブロックのうち代表してＥ５を、図１を参照しながら説明する。キャリアブロックＤ１からインターフェイスブロックＤ３へ向かう搬送領域１４の左右の一方側には棚ユニットＵが前後方向に複数配置され、他方側には２つの現像モジュール２１がＹ方向に並べて設けられている。現像モジュール２１は、ウエハＷの表面に形成されたレジスト膜に現像液を供給する。棚ユニットＵは、ウエハＷを加熱する加熱モジュール２２と、一括露光モジュール３と、を備えている。一括露光モジュール３は、本発明に係る露光装置をなし、ウエハＷの表面全体を露光する。この表面全体の露光を一括露光とする。この一括露光モジュール３の詳細な構成は後述する。また、上記の搬送領域１４には、ウエハＷの搬送機構である搬送アームＦ５が設けられており、この単位ブロックＥ５に設けられる各モジュール及び後述のタワーＴ１、Ｔ２において単位ブロックＥ５と同じ高さに設けられるモジュール間でウエハＷが搬送される。
単位ブロックＥ１〜Ｅ４は、ウエハＷに供給する薬液が異なることを除き、単位ブロックＥ５、Ｅ６と同様に構成される。単位ブロックＥ１、Ｅ２は、現像モジュール２１の代わりに、ウエハＷに反射防止膜形成用の薬液を供給する反射防止膜形成モジュールを備えている。単位ブロックＥ３、Ｅ４は、現像モジュール２１の代わりに、ウエハＷに薬液として光増感化学増幅型レジストと呼ばれるレジストを供給してレジスト膜を形成するレジスト膜形成モジュールを備える。図２では各単位ブロックＥ１〜Ｅ６の搬送アームを、Ｆ１〜Ｆ６として示している。
処理ブロックＤ２におけるキャリアブロックＤ１側には、各単位ブロックＥ１〜Ｅ６に跨って上下に伸びるタワーＴ１と、タワーＴ１に対してウエハＷの受け渡しを行うための昇降自在な搬送機構である受け渡しアーム１５とが設けられている。タワーＴ１は互いに積層された複数のモジュールにより構成されており、ウエハＷが載置される受け渡しモジュールＴＲＳを備えている。
インターフェイスブロックＤ３は、単位ブロックＥ１〜Ｅ６に跨って上下に伸びるタワーＴ２、Ｔ３、Ｔ４を備えており、タワーＴ２とタワーＴ３に対してウエハＷの受け渡しを行うための昇降自在な搬送機構であるインターフェイスアーム１６と、タワーＴ２とタワーＴ４に対してウエハＷの受け渡しを行うための昇降自在な搬送機構であるインターフェイスアーム１７と、タワーＴ２と露光装置Ｄ４の間でウエハＷの受け渡しを行うためのインターフェイスアーム１８が設けられている。露光装置Ｄ４はパターンマスクを用いてウエハＷの表面を例えば極端紫外線（ＥＵＶ）により露光する。つまり、一括露光モジュール３と異なり、ウエハＷの一部を限定的に露光する。露光装置Ｄ４による露光を、一括露光モジュール３による一括露光と区別してパターン露光と記載する場合が有る。
タワーＴ２は、受け渡しモジュールＴＲＳ、露光処理前の複数枚のウエハＷを格納して滞留させるバッファモジュール、露光処理後の複数枚のウエハＷを格納するバッファモジュール、及びウエハＷの温度調整を行う温度調整モジュールＳＣＰＬなどが互いに積層されて構成されているが、ここでは、バッファモジュール及び温度調整モジュールの図示は省略する。なお、タワーＴ３、Ｔ４にも夫々モジュールが設けられているが、ここでは説明を省略する。
この塗布、現像装置１及び露光装置Ｄ４からなるシステムにおけるウエハＷの搬送経路について説明する。ウエハＷは、キャリア１１から移載機構１３により、処理ブロックＤ２におけるタワーＴ１の受け渡しモジュールＴＲＳ０に搬送される。この受け渡しモジュールＴＲＳ０からウエハＷは、単位ブロックＥ１、Ｅ２に振り分けられて搬送される。例えばウエハＷを単位ブロックＥ１に受け渡す場合には、タワーＴ１の受け渡しモジュールＴＲＳのうち、単位ブロックＥ１に対応する受け渡しモジュールＴＲＳ１（搬送アームＦ１によりウエハＷの受け渡しが可能な受け渡しモジュール）に対して、上記の受け渡しモジュールＴＲＳ０からウエハＷが受け渡される。また、ウエハＷを単位ブロックＥ２に受け渡す場合には、タワーＴ１の受け渡しモジュールＴＲＳのうち、単位ブロックＥ２に対応する受け渡しモジュールＴＲＳ２に対して、前記ＴＲＳ０からウエハＷが受け渡される。これらのウエハＷの受け渡しは、受け渡しアーム１５により行われる。
このように振り分けられたウエハＷは、受け渡しモジュールＴＲＳ１（ＴＲＳ２）→反射防止膜形成モジュール→加熱モジュール→受け渡しモジュールＴＲＳ１（ＴＲＳ２）の順に搬送され、続いて受け渡しアーム１５により単位ブロックＥ３に対応する受け渡しモジュールＴＲＳ３と、単位ブロックＥ４に対応する受け渡しモジュールＴＲＳ４とに振り分けられる。
このように受け渡しモジュールＴＲＳ３、ＴＲＳ４に振り分けられたウエハＷは、受け渡しモジュールＴＲＳ３（ＴＲＳ４）からレジスト膜形成モジュールに搬送されて、表面全体に上記の光増感化学増幅型レジストが塗布され、レジスト膜が形成される。然る後、ウエハＷは、加熱モジュール→タワーＴ２の受け渡しモジュールＴＲＳの順で搬送される。その後、このウエハＷは、インターフェイスアーム１６、１８により、タワーＴ３を介して露光装置Ｄ４へ搬入され、レジスト膜がパターン露光され、パターン露光された領域に酸と光増感剤とが発生する。
パターン露光後のウエハＷは、インターフェイスアーム１６、１７によりタワーＴ２、Ｔ４間を搬送されて、単位ブロックＥ５、Ｅ６に対応するタワーＴ２の受け渡しモジュールＴＲＳ５１、ＴＲＳ６１に夫々搬送される。然る後、一括露光モジュール３にてウエハＷの表面全体が露光され、上記の光増感剤が光を吸収し、パターン露光された領域においてさらに酸と光増感剤とが発生する。つまり、一括露光が行われることで、パターン露光が行われた領域において限定的に酸が増殖する。然る後、ウエハＷは加熱モジュール２２に搬送されて加熱される。いわゆるポストエクスポージャベーク（ＰＥＢ）が行われる。
このＰＥＢによってパターン露光された領域が、上記の酸によって現像液に可溶となるように変質する。続いてウエハＷは、現像モジュール２１に搬送されて現像液が供給され、変質した領域が現像液に溶解することによってレジストパターンが形成される。その後、ウエハＷはタワーＴ１の受け渡しモジュールＴＲＳ５、ＴＲＳ６に搬送された後、移載機構１３を介してキャリア１１に戻される。
続いて、上記の単位ブロックＥ５に設けられる一括露光モジュール３について、図３の縦断側面図及び図４の横断平面図を参照しながら説明する。図中３１は筐体であり、当該筐体３１の側壁にはウエハＷの搬送口３２が開口している。筐体３１内には、ウエハＷが水平に載置される円形の載置台（載置部）３３が設けられている。上記の搬送アームＦ５は、載置台３３に対してウエハＷを互いの中心軸が揃うように受け渡す。載置台３３は、載置されたウエハＷを吸着して保持する。
図中３４は載置台３３の下方に設けられる回転機構である。この回転機構３４はモータを備え、当該モータによって載置台３３に載置されたウエハＷが中心軸回りに回転するように当該載置台３３を回転させる。図中３５は支持台であり、回転機構３４を下方から支持する。図中３６は、モータとボールねじとを含む載置部用移動機構である。モータによりボールねじが回転し、当該ボールねじに接続される上記の支持台３５が、載置台３３と共に前後に水平移動する。ウエハＷに対して後述の一括露光を行う間、載置台３３は例えば等速で水平移動する。
上記の支持台３５の移動により、載置台３３は筐体３１内において上記の搬送口３２に比較的近く、搬送アームＦ５によりウエハＷの受け渡しが行われる受け渡し位置と、筐体３１内において上記の搬送口３２から比較的大きく離れ、後述するようにウエハＷの向きの調整が行われる向き調整位置との間で移動する。図３では受け渡し位置に位置する載置台３３を、図４では向き調整位置に位置する載置台３３を夫々示している。これ以降の説明では、この載置台３３の移動方向において、受け渡し位置側を前方側、向き調整位置側を後方側とする。
筐体３１内の後方側には、ウエハＷの周縁に形成された切り欠きであるノッチＮを検出する検出部をなす投光部３８と受光部３９とが設けられている。投光部３８及び受光部３９は、上記の向き調整位置に位置する載置台３３に載置されたウエハＷの周縁部を上下に挟むように設けられ、載置台３３によるウエハＷの回転中、投光部３８から受光部３９へ光が照射される。この回転中に受光部３９が受光する光量の変化に基づいて、後述の制御部１０がノッチＮを検出する。向き調整機構をなす当該制御部１０から出力される制御信号に基づいて回転機構３４が回転し、検出されたノッチＮが所定の向きを向くようにウエハＷの向きが調整される。
上記の載置部用移動機構３６によるウエハＷの移動路の上方には、光源ユニット４０が設けられている。光源ユニット４０は、ケース体４１、シャッタ４４、支持基板４６及びＬＥＤ群４８を備えている。ケース体４１の下部は、載置部用移動機構３６によるウエハＷの前後方向の移動路を覆う水平板４２として構成されている。この水平板４１の前後方向の中央部には、左右方向に伸びる露光用開口部４３が設けられており、水平板４１上にはシャッタ４４が設けられている。シャッタ４４はケース体４１内に設けられるシャッタ用移動機構４５により、露光用開口部４３を塞ぐ閉鎖位置と、当該閉鎖位置の後方側で露光用開口部４３を開放する開放位置との間で移動する。
ケース体４１内において露光用開口部４３の上方には支持基板４６が水平に設けられており、支持基板４６の下面には、多数のＬＥＤ（発光ダイオード）４７が下方に例えば波長が３６５ｎｍの紫外光を照射することができるように支持されている。このＬＥＤ４７は例えば合計３５６個設けられており、４×８９の行列状に配置されている。前後方向の配置数が４、左右方向の配置数が８９である。ただし図４では図示の便宜上、左右方向にはおよそ２０個のみＬＥＤ４７が配置されているように示している。以降、この行列状に配置されたＬＥＤ４７を一括してＬＥＤ群４８と記載する。当該ＬＥＤ群４８からの紫外光の照射により、載置台３３に載置されたウエハＷの表面の高さ位置に、帯状の紫外光の照射領域３０が形成される。
ＬＥＤ群４８のうち、前後方向に一列に配置された４つのＬＥＤ４７を、セル４とする。各セルについて互いに区別するために、セル４−１、４−２、４−３・・・４−８９として、セル４にハイフンと１〜８９の番号とを付して示す場合が有る。番号は左右の一方から他方へ向けて順番に付されているものとする。図５のブロック図も用いて光照射部であるセル４についてさらに説明すると、各セル４は電流調整部４９を介して、例えば筐体３１の外部に設けられる電源２３に接続されており、電流調整部４９は電源２３からＬＥＤ４７へ供給する電流をセル４毎に調整する。この供給される電流が大きいほど、セル４から出力される光量が大きくなる。なお、一括露光モジュール３の動作中は、例えば常時ＬＥＤ群４８から光が出力される。
図６は、前後方向に見た照射領域３０及びセル４を示している。図中の一点鎖線は、各セル４について照射される紫外光の光路を示しており、セル４を構成するＬＥＤ４７の照射角は、例えば１００°以下である。この図６に示すように各セル４から照射される紫外光は下方に向かうにつれて左右方向に広がり、ウエハＷの任意の位置には、複数のセル４から紫外光が照射されて露光が行われる。
上記のように、各セル４へは個別に供給される電流が制御されて、各セル４からの光量が制御されるので、照射領域３０の左右方向における照度分布を調整することができる。一括露光処理は、この照度分布が適切に設定された照射領域３０に対して、ウエハＷを前後方向に移動させることによって行う。つまり、上記の照射領域３０の照度分布を調整することで、ウエハＷの各部における露光量を調整することができる。この露光量が大きい領域ほど、酸が多く発生することでパターンのＣＤが大きくなる。
また、一括露光モジュール３には、図３に示すようにコンピュータからなる制御部１０が設けられている。制御部１０は、図示しないプログラムを備えている。各プログラムは、一括露光モジュール３の各部に制御信号を送り、後述するウエハＷの露光を行うことができるようにステップ群が組み込まれている。具体的にはこのプログラムによって、回転機構３４による載置台３３の回転、載置部用移動機構３６による載置台３３の前後方向の移動、投光部３８及び受光部３９によるノッチＮの検出、シャッタ用移動機構４５によるシャッタ４４の開閉、電流調整部４９による照射領域３０の照度分布の調整などが行われる。このプログラムは、例えば、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）、メモリーカードなどの記憶媒体に格納されて制御部１０にインストールされる。
ところで発明が解決しようとする課題の項目でも述べたように、ウエハＷに各種の要因が関与することでウエハＷの面内のＣＤは設定値からずれる。その要因の１つとしては、ウエハを一端から他端へ向けて直線方向に見たときにＣＤの大きさについて比較的大きなばらつきが形成され、且つ当該直線に直交する方向に見たときにはＣＤの大きさについてのばらつきが無いあるいは比較的小さくなるように作用する要因が有る。この要因を要因１とする。この要因１の具体例としては、レジスト塗布後、現像を行うまでに各加熱モジュールでウエハを加熱するにあたり、加熱温度がウエハの直径方向に見たときにばらつくことが挙げられる。
また、他の要因としては、ウエハＷの周方向に沿って見たときにＣＤの大きさについてのばらつきが無いあるいは比較的小さく、ウエハＷの直径に沿って見たときには、ＣＤの大きさについてのばらつきが比較的大きくなるように作用する要因が有る。つまり、この要因によれば、同じないしは略同じ大きさのＣＤを持つ領域が、同心円状に配置される。当該要因を要因２とする。この要因２の具体例としては、スピンコーティングによって形成されるレジスト膜の膜厚がウエハＷの径方向に沿ってばらつき、同じないしは略同じ大きさの膜厚を持つ領域が、同心円状に配置されるような膜厚分布となることが挙げられる。さらに詳しくは、このようなウエハＷの各部の膜厚の差に起因して、ウエハＷの各部においてレジスト中における酸の発生量が異なることが挙げられる。
図７の上段は、一括露光によるウエハＷ面内各部における露光量が均一な所定の量であるものとして、仮に上記の要因１のみ、要因２のみが夫々作用した場合のウエハＷの面内におけるレジストパターンのＣＤ分布を、概略的に示したものである。この要因１のみによって形成されるＣＤ分布を直線ＣＤ分布、要因２のみによって形成されるＣＤ分布を同心円ＣＤ分布として説明する。なお、この図７の上段及び、後述する図７の下段では、ウエハＷの面内においてＣＤが設定値よりも小さくなるように比較的大きくずれた領域にグレースケールを付して示しており、各領域についてグレースケールの濃さに応じて符号５１〜５３を付して示している。領域５３、５２、５１の順でグレースケールは薄くなり、設定値からのＣＤのずれが小さいものとする。また、グレースケールを付していない領域５０は、このＣＤのずれが比較的小さい領域である。
上記のように実際にはウエハＷには要因１、要因２の両方が作用するので、ウエハＷの面内ではこの要因１によるＣＤのずれと、要因２によるＣＤのずれと、が重畳されることになる。そのために、一括露光によるウエハＷ面内各部の露光量が均一であるものとした場合には、例えば図７の下段に示した比較的複雑なＣＤ分布となる。しかし、そのような複雑なＣＤ分布であっても、上記のように直線ＣＤ分布、同心円ＣＤ分布が重畳されたＣＤ分布であるため、直線ＣＤ分布におけるＣＤの偏りがキャンセルされるような露光量の分布が形成されるように一括露光を行い、さらにこの一括露光の前または後に、同心円ＣＤ分布におけるＣＤの偏りがキャンセルされるような露光量の分布が形成されるように一括露光を行うことで対処することができる。つまり、一括露光を２回行うことで、ウエハＷの面内全体におけるＣＤの均一化を図ることができる。そして、ウエハＷの面内各部において２回の一括露光による露光量の合計が所望の量となるようにして、当該各部のＣＤを所望の大きさとする。
上記の直線ＣＤ分布、同心円分布に対する各一括露光について説明する。既述したように照射領域３０は、長さ方向（左右方向）の照度分布を調整できる。そこで直線ＣＤ分布に対する一括露光としては、この照度分布を適切に設定した上でウエハＷの向きを所定の向きに固定した状態で、ウエハＷを照射領域３０に対して前後方向に移動させて行う。このように向きを固定しておく一括露光を非回転一括露光とすると、この非回転一括露光においてウエハＷの左右方向の露光量の分布は、照射領域３０の左右方向の照度分布に対応することになるので、ウエハＷの面内において直線ＣＤ分布におけるＣＤの偏りをキャンセルすることができる。
また、同心円ＣＤ分布に対する一括露光としては、上記の照度分布を適切に設定した上でウエハＷを回転させつつ、ウエハＷを照射領域３０に対して前後方向に移動させて一括露光を行う。このようにウエハＷを回転させて行う一括露光を回転一括露光とすると、この回転一括露光では、ウエハＷを回転させることで、ウエハＷの周方向における露光量の均一化を図りつつ、ウエハＷの径方向の各部における露光量が互いに異なるように露光することができる。従って、ウエハＷの面内において上記の同心円ＣＤ分布におけるＣＤの偏りをキャンセルすることができる。
図８、図９のウエハＷの平面図では、図７に示したように直線ＣＤ分布、同心円ＣＤ分布が形成される場合に、各ＣＤ分布におけるＣＤの偏りをキャンセルするためにウエハＷの面内に形成する露光量の分布の一例を夫々示している。図８、図９でグレースケールを付した領域５５、５６は、グレースケールを付していない領域５７に比べて露光量が大きく、濃いグレースケールの領域５５の方が、薄いグレースケールの領域５６よりも露光量が大きいことを示している。また図８、図９では上記のようにグレースケールを付して示したウエハＷの下方において、左右の位置が当該ウエハＷの左右の位置に対応するように照射領域３０を示している。さらに図８、図９では、ウエハＷの面内にこのような露光量の分布を形成するための照射領域３０の照度分布の一例を表すグラフについても示している。グラフの縦軸は、照度（単位：Ｗ／ｃｍ）である。さらに詳しく述べると、この照度は、詳しくは照射領域３０の長さ方向の任意の位置における当該照射領域３０の短手方向の一端から他端に亘る照度（単位：Ｗ）／当該照射領域３０の短手方向の長さ（単位：ｃｍ）である。グラフの横軸の各位置は、グラフ上に示した照射領域３０の長さ方向の各位置に対応している。
なお、非回転一括露光及び回転一括露光において、載置台３３の前後方向の移動速度は、ウエハＷの露光量に影響するため、適切な露光量が得られるように当該移動速度が設定される。具体的に、（照度（Ｗ／ｃｍ））／（移動速度（ｃｍ／秒））＝露光量（Ｊ／ｃｍ２）であり、この式中の照度は図８、図９のグラフの縦軸として説明した照度である。図８、図９で示したような非回転一括露光で必要な露光量、回転一括露光で必要な露光量を夫々得るための、載置台３３の移動速度及び照射領域３０の左右の照度分布については、例えば予め実験を行うことによって取得しておく。
続いて、一括露光モジュール３におけるウエハＷの一括露光について図１０〜図１２を参照して順を追って説明する。この説明では、仮にウエハＷの面内の各部の露光量が互いに均一な露光量となるように一括露光を行った場合に、図７の下段で説明したようなＣＤ分布となるウエハＷに対して一括露光を行うものとする。
先ず、シャッタ４４が閉鎖位置に位置する状態で、図９のグラフで示した照度分布が形成されるように、各セル４から出力される光量が調整される。そして、搬送アームＦ５によりウエハＷが受け渡し位置に位置する載置台３３に受け渡されると、シャッタ４４が開放位置に移動し、図９のグラフの照度分布を持つ照射領域３０が形成される。そして、ウエハＷが回転しながら後方へ移動し、当該ウエハＷの表面が照射領域３０を通過して、ウエハＷの面内において図９で示した露光量の分布が形成されるように、回転一括露光が行われる（図１０）。
ウエハＷの表面全体が露光され、載置台３３が向き調整位置に移動すると、シャッタ４４が閉鎖位置に移動する。そして、図８のグラフで説明した照度分布が形成されるように、各セル４から出力される光量が調整される。その一方で、回転するウエハＷに、投光部３８から受光部３９へ光が照射される。投光部３８の光照射開始からウエハＷが１回転し、当該１回転中に受光部３９が受光した受光量に基づいて、ウエハＷのノッチＮの向きが検出される（図１１）。
そしてウエハＷが回転してノッチＮが所定の方向を向くと、当該ウエハＷの回転が停止する。そして、シャッタ４４が開放位置に移動して図８のグラフの照度分布を持つ照射領域３０が形成されると共にウエハＷが前方へ移動し、照射領域３０を通過して、ウエハＷの面内において図８で示した露光量の分布が形成されるように、非回転一括露光が行われる（図１２）。その後、シャッタ４４が閉鎖位置に移動し、載置台３３が受け渡し位置に位置すると、当該ウエハＷは、搬送アームＦ５により一括露光モジュール３から搬出される。
この一括露光モジュール３によれば、ウエハＷを回転しながら後方に移動させて、左右方向に配列されたセル４の下方の照射領域３０を通過させる回転一括露光を行い、然る後、ウエハＷの回転を停止した状態で前方に移動させて、照射領域３０を通過させる非回転一括露光を行う。それによって、互いに異なるパターンでＣＤが設定値からずれるように作用する既述の要因１、要因２の各影響がキャンセルされるように、ウエハＷの面内各部における露光量を制御することができる。つまり、ウエハＷの面内の各部における露光量が所望の量になるように微細に、精度高く制御することができる。結果として、現像後のウエハＷの面内各部におけるレジストパターンのＣＤの均一性を高くすることができる。
ところで、上記の非回転一括露光、回転一括露光は、１回ずつ行われることには限られない。例えば、上記の要因１の作用を複数回受け、各要因１はＣＤについて、ウエハＷの異なる方向に大きさのばらつきが形成されるように作用する場合が有る。図１３では、そのように複数の要因１によって、形成される直線ＣＤ分布を図７と同様にグレースケールを用いて例示しており、この例では、ウエハＷを２つの互いに異なる方向Ａ１、Ａ２に夫々沿って見たときにＣＤの大きさが変化するように要因１が作用している。Ａ１、Ａ２はウエハＷの中心回りに９０°互いに異なる方向である。
この図１３に示すように要因１がウエハＷに作用する場合における一括露光について説明する。先ず、図１３では表示を省略している要因２の影響を除去するために、図１０で説明したように回転するウエハＷを後方へ移動させて照射領域３０を通過させることで、回転一括露光を行う。続いて、方向Ａ２の向きが前後方向に一致するように、図１１で説明したようにウエハＷの向きを調整する。そして、方向Ａ１の要因１による影響がキャンセルされるような照度分布を持つ照射領域３０を形成し、ウエハＷの回転が停止した状態で当該ウエハＷを前方へ移動させ、図１２で説明したように１回目の非回転一括露光を行う。図１４の上側は、この１回目の非回転一括露光の様子を示している。
さらにその後、ウエハＷを９０°回転させる。そして、方向Ａ２の要因１による影響がキャンセルされるような照度分布を持つ照射領域３０を形成し、ウエハＷの回転が停止した状態で当該ウエハＷを後方へ移動させる。つまり１回目の非回転一括露光とは照射領域３０に対するウエハＷの向きが異なった状態で、当該ウエハＷを後方に移動させて２回目の非回転一括露光を行う。図１４の下側は、この２回目の非回転一括露光の様子を示している。このように非回転一括露光を複数回行うことで、ウエハＷの面内の各部における露光量の制御をより微細に行うことができる。なお、回転一括露光についても、非回転一括露光と同様に複数回行ってよい。
上記の各例では回転一括露光の後に非回転一括露光を行うようにしているが、非回転一括露光の後に回転一括露光を行うようにしてもよい。ところで、回転一括露光は、ウエハＷを前後方向に移動させながらウエハＷを回転させることで行うことに限られない。例えば、シャッタ４４により露光用開口部４３が閉じられた状態でウエハＷを前後方向に移動させ、当該露光用開口部４３の下方に位置させる。当該位置にてウエハＷの前後方向の移動が停止した状態で、ウエハＷを回転させると共に露光用開口部４３を開放し、ウエハＷの直径上に照射領域３０を形成する。そして、回転するウエハＷの表面全体が露光されたら露光用開口部４３を閉鎖する。このようにして回転一括露光を行ってもよい。ただし、ウエハＷの中心部には周縁部に比べてより多くのセル４から光が照射されるので、ウエハＷの中心部に光を照射する各セル４の光量は比較的小さく設定する。なお、図１０などで説明した回転一括露光では、そのようにウエハＷの中心部の露光量が大きくなることを防ぐために、照射領域３０に対してウエハＷを前後方向に移動させながらウエハＷを回転させることで一括露光を行っている。
また、例えば一括露光モジュール３の前段に、載置台３３、回転機構３４、投光部３８及び受光部３９を備えた向き調整モジュールを設け、当該向き調整モジュールにてノッチＮの検出と、この検出に基づいたウエハＷの向きの調整とが行われるようにすることで、ウエハＷが一括露光モジュール３に毎回同じ向きで搬入されるようにする。そして、制御部１０により載置台３３を回転させる回転機構３４のモータを構成する回転軸の向きが検出可能になっており、ウエハＷを受け取る際には載置台３３は所定の向きとされるようにする。つまり、ウエハＷの向きと載置台３３の向きとが、毎回同じとなるようにウエハＷが載置台３３に受け渡されるような構成にする。このような構成とすれば、一括露光モジュール３の組み立て精度の誤差などによって載置台３３が微細に傾くとしても、一括露光モジュール３に搬送される各ウエハＷは互いに同様に傾く。従って、その傾き分による影響がキャンセルされるように各セル４の光量を設定しておくことで、各ウエハＷの面内のＣＤの均一性を、より高くすることができる。
また、上記のように向き調整モジュールによって、ウエハＷが所定の向きで一括露光モジュール３に搬送される場合、ウエハＷが載置台３３に搬送されてからの上記の回転機構３４のモータの回転量を制御部１０が検出可能な構成とすることで、非回転一括露光を行うにあたり、一括露光モジュール３内の投光部３８及び受光部３９によるウエハＷの向きの検出を行わなくても、ウエハＷを所定の向きに向けることができる。つまり、ウエハＷの向きを検出する投光部３８及び受光部３９は、一括露光モジュール３内に設けられていることに限られない。なお、ウエハＷの向きの検出は、投光部３８及び受光部３９を用いることには限られず、例えば一括露光モジュール３内にウエハＷの表面を撮像するカメラを設け、制御部１０が当該カメラから出力される画像データを取得してノッチＮを検出することで行われるようにしてもよい。
ところで、ウエハＷに化学増幅型のレジストではないレジスト膜が形成されたウエハＷについても、上記した各実施形態の一括露光モジュールで処理を受けることによって各部の露光量を適切なものとして、ウエハＷの面内の各部でレジストパターンの均一化を図ることができる。つまり、各一括露光モジュールは化学増幅型ではないレジストが塗布されたウエハＷにも適用することができる。さらに、レジスト膜やレジスト膜以外の有機膜が露光量に応じて硬化する場合、これらの膜に対して既述の一括露光モジュール３による処理を行い、膜の硬化度合を制御することで、エッチング時にこれらの膜がウエハＷの面内で均一性高くエッチングされるようにすることができる。また、露光により分解される膜がウエハＷの表面に形成されている場合、ウエハＷの面内における膜厚分布を調整することができる。つまり、本発明はレジストパターンのＣＤを調整することのみに用いられるものではない。従って、本発明でいう露光装置とは、レジストを露光する装置であることには限定されず、基板に光を照射して処理を行う光照射処理装置である。
また、既述のようにレジストパターンのＣＤを調整する場合には、一括露光モジュール３は既述した位置に設けることには限られない。例えば処理ブロックＤ２とインターフェイスブロックＤ３との間においてウエハＷの受け渡しを行う搬送機構、一括露光モジュール３、受け渡しモジュールを備えたブロック（中間ブロックとする）を設ける。そして、インターフェイスブロックＤ３からタワーＴ２の受け渡しモジュールＴＲＳ５１、ＴＲＳ６１に搬送されたパターン露光済みのウエハＷを中間ブロックの搬送機構が、一括露光モジュールに搬送した後、当該中間ブロックの受け渡しモジュールに搬送する。当該受け渡しモジュールに、単位ブロックＥ５、Ｅ６の搬送アームＦ５、Ｆ６がアクセスして一括露光済みのウエハＷが単位ブロックＥ５、Ｅ６に搬送されて、以降の処理が行われる構成とすることができる。
ところで、ウエハＷの表面全体の露光とは、ウエハＷの表面において半導体デバイスが形成される領域全体が露光されていればよく、従って、この半導体デバイスの形成領域の外側が露光されていない場合も当該形成領域全体が露光されていれば、ウエハＷの表面全体の露光に含まれる。また、光源ユニット４０においてＬＥＤ４７の前後方向の配列数及び左右方向の各配列数は、上記の例には限られない。また、各ＬＥＤ４７の下方に、レンズアレイ、フライアイレンズまたはプリズムにより構成されたホモジナイザーを配置し、照射領域３０の前後方向における光量の分布が均一化されるように構成されていてもよい。またウエハＷを光源ユニット４０に対して移動させる代わりに、光源ユニット４０をウエハＷに対して移動させることで上記の各一括露光が行われるようにしてもよい。なお、本発明は既述した各実施形態に限られず、各実施形態は互いに組み合わせたり、適宜変更したりことができる。
Ｗ ウエハ
１０ 制御部
３ 一括露光モジュール
３３ 載置台
３４ 回転機構
３６ 載置部用移動機構
４ セル
４０ 光源ユニット
４７ ＬＥＤ
本発明の露光装置は、基板を載置する載置部と、
前記基板の表面の左右の一端から他端に亘る帯状の照射領域を形成するために、前後に並ぶ複数の発光部によって構成される光照射部が左右に複数並ぶことで構成される発光部群と、
前記光照射部毎に前記発光部群に供給する電流を調整する電流調整部と、
前記基板の表面全体が露光されるように、前記載置部に載置された基板について、前記照射領域に対する相対的な回転、相対的な前後移動を各々行うための移動機構と、
を含む。
本発明の露光方法は、載置部に基板を載置する工程と、
前後に並ぶ複数の発光部によって構成される光照射部が左右に複数並ぶことで構成される発光部群により、前記基板の表面の左右の一端から他端に亘る帯状の照射領域を形成する工程と、
電流調整部により、前記光照射部毎に前記発光部群に供給する電流を調整する工程と、
前記基板の表面全体が露光されるように、移動機構によって前記載置部に載置された基板について、前記照射領域に対する相対的な回転、相対的な前後移動を各々行う工程と、
を含む。

Claims (6)

  1. 基板を載置する載置部と、
    前記基板の表面の左右の一端から他端に亘る帯状の照射領域を形成するために、前後に並ぶ複数の発光部によって構成される光照射部が左右に複数並ぶことで構成される発光部群と、
    前記光照射部毎に前記発光部群に供給する電流を調整する電流調整部と、
    前記基板の表面全体が露光されるように、前記載置部に載置された基板について、前記照射領域に対する相対的な回転、相対的な前後移動を各々行うための移動機構と、
    を含む露光装置。
  2. 前記基板の表面全体が露光されるように前記基板を、第１の照度分布が形成された前記照射領域に対して相対的に回転させる第１のステップと、前記基板の表面全体が露光されるように前記基板の回転が停止した状態で当該基板を第２の照度分布が形成された前記照射領域に対して前後方向に相対的に移動させる第２のステップとが実行されるように制御信号を出力する制御部が設けられる請求項１記載の露光装置。
  3. 前記第１のステップは前記照射領域に第１の照度分布を形成して行われ、
    前記第２のステップは前記照射領域に前記第１の照度分布とは異なる第２の照度分布を形成して行われる請求項２記載の露光装置。
  4. 前記照射領域に対して前記載置部を前後に相対的に移動させて前記基板の表面全体を露光する第１の前後移動ステップと、
    次いで、前記基板を回転させて向きを変更するステップと、
    続いて、前記照射領域に対して前記載置部を前後に相対的に移動させて前記基板の表面全体を露光する第２の前後移動ステップと、
    が実行されるように制御信号を出力する制御部が設けられる請求項１ないし３のいずれか一つに記載の露光装置。
  5. 前記照射領域に対して前記基板を前後方向に相対的に移動させながら、前記基板を当該照射領域に対して相対的に回転させて前記基板の表面全体を露光するステップが実行されるように制御信号を出力する制御部が設けられる請求項１ないし４のいずれか一つに記載の露光装置。
  6. 載置部に基板を載置する工程と、
    前後に並ぶ複数の発光部によって構成される光照射部が左右に複数並ぶことで構成される発光部群により、前記基板の表面の左右の一端から他端に亘る帯状の照射領域を形成する工程と、
    電流調整部により、前記光照射部毎に前記発光部群に供給する電流を調整する工程と、
    前記基板の表面全体が露光されるように、移動機構によって前記載置部に載置された基板について、前記照射領域に対する相対的な回転、相対的な前後移動を各々行う工程と、
    を含む露光方法。
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