JP5836848B2 - 補助露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、光リソグラフィに係り、特に被処理基板上に塗布されたレジスト膜に対して、マスクのパターンを転写する通常の露光処理とは別に紫外線を照射する補助露光装置に関する。

光リソグラフィ技術は、被処理基板の表面に堆積された薄膜（被加工膜）の上にレジスト（感光性樹脂）を塗布して、基板上のレジストにフォトマスクのパターン（回路パターン）を転写し、現像してレジストパターンを作成する技術である。光リソグラフィ技術は、半導体デバイスやＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）等における集積回路の微細化、高密度化を左右するキーテクノロジーである。

これまで、光リソグラフィによる回路パターンの微細化は様々な方法で進展してきている。近年は、露光に用いる紫外線の短波長化や位相シフトマスクおよび化学増幅型レジストの採用等によって微細化のトレンドが維持されている。具体的には、紫外線の露光波長は、２４８ｎｍ（Ｋrｆ）から１９３ｎｍ（Ａrｆ）に移行してきている。また、たとえばハーフトーン型の位相シフトマスク法は、フォトマスクの遮光部においてもわずかな光を透過させ、マスク開口部を通った光の振幅とマスク開口部周辺の透過光の振幅との干渉により解像性能を向上させるようにしている。化学増幅型レジストは、酸触媒を用いる増幅反応によって高感度が得られ、高い現像コントラストおよび高解像性を達成することができる。

特開２００２−３４１５２５

しかしながら、上記のように光リソグラフィによる回路パターンの微細化が進展するにつれて、現像処理後の基板上に得られるレジストパターンの膜厚や線幅の面内均一性が大きな課題になってきている。すなわち、回路パターンが微細化するほど、レジストパターンの膜厚は薄く、線幅（line）は細くなり、それらの面内均一性を向上させることがますます難しくなる。しかも、光リソグラフィはレジスト塗布、露光、現像の基本工程を含むほか、それら基本工程の合間にベーキング等の前処理または後処理の工程も介在するので、そのような数多くのプロセスのひとつでもプロセス結果の面内均一性が低いと、それが最終のプロセス結果であるレジストパターンの膜厚や線幅の面内均一性を律速する。プロセス結果の面内均一性が低いプロセスが複数ある場合、この問題は一層複雑かつ顕著になる。

この問題に対しては、従来から、各プロセス結果の面内均一性を個別に改善する技術が数多く提案されている。その一方で、最終のプロセス結果であるレジストパターンの膜厚または線幅を基板上の幾つかの代表点で測定して設定値からの偏差（誤差）を求め、たとえば露光工程に先立つプリベーキング工程において基板に対する加熱温度を領域別に上記偏差に応じて調整する手法も従来から行われている。このために、ベーキング装置において、エリア分割式の面状ヒータが用いられ、あるいはホットプレート上でプロキシミティピンの高さを各々独立に変更または調整できるような細工がなされている。しかしながら、このような従来の技法は、ハードウェア上の制約が大きく、またプロキシミティピンの高さ調整は調整作業の工数が非常に多く、その一方で面内均一化の達成度はよくないことが課題となっている。

本発明は、かかる従来技術の課題を解決するものであり、光リソグラフィにおいて現像処理後のレジストパターンの膜厚または線幅の精度または面内均一性の大幅な向上を実現できる補助露光装置を提供する。

本発明の補助露光装置は、光リソグラフィにおいて、被処理基板上に塗布されたレジスト膜にマスクのパターンを転写する露光処理とは別に、前記基板の表面の前記レジスト膜に所定波長の紫外線を照射する補助露光装置であって、前記紫外線光を発する１個または複数個の表面実装型のＬＥＤ素子を設けた照射エリアを第１の方向に複数配列し、各々の前記照射エリアにおいて熱伝導率の高い支持部材に前記ＬＥＤ素子を取り付けている紫外線照射ユニットと、各々の前記照射エリア毎に前記ＬＥＤ素子に発光用の駆動電流を供給する発光駆動部と、前記基板表面のレジスト膜を露光走査するように、前記基板に対して前記紫外線照射ユニットを前記第１の方向と交差する第２の方向に相対的に移動させる走査機構と、各々の前記照射エリアについて、前記発光駆動部を通じて、当該照射エリアに対する光出力の指令値と前記基板上の対応する被照射位置の照度との関係を表わす指令値−照度特性を取得する照度特性取得部と、前記露光走査中に、各々の前記照射エリアと対向する前記基板上の被照射位置の照度が目標値に一致または近似するように、各々の前記照射エリア毎に前記指令値−照度特性に基づいて前記発光駆動部を制御する照度制御部と、各々の前記照射エリア毎に前記支持部材に冷却面を向けて取り付けられるペルチェモジュールと、各々の前記照射エリア毎に前記ペルチェモジュールに定電流制御で前記指令値に応じた駆動電流を供給する照明エリア温度制御部とを有する冷却機構と、各々の前記照射エリアについて、前記冷却機構を制御して、各々の前記照射エリアの温度を前記指令値−照度特性を取得する時とその後に前記露光走査を行う時とで同一または近似する温度に制御する温度管理機構とを有する。

上記の装置構成においては、紫外線照射ユニットの第２の方向にライン状に配列された複数の照射エリアよりそれぞれ独立した光強度の紫外線が基板表面のレジストに照射される。走査機構により基板上で相対的に紫外線照射ユニットが第１の方向に移動することで、基板表面のレジスト全体について紫外線照射の走査つまり露光走査が行われる。

この露光走査中に、照度制御部は、各々の照射エリアと対向する基板上の被照射位置の照度が目標値に一致または近似するように、各々の照射エリア毎に指令値−照度特性に基づいて発光駆動部を制御する。ここで、指令値−照度特性は、当該照射エリアに対する光出力の指令値と基板上の対応する被照射位置の照度との関係を表わす特性（関数）であり、照度特性取得部によって予め取得されている。

温度管理機構は、各々の照射エリアについて、（各々の照射エリア毎に支持部材に冷却面を向けて取り付けられるペルチェモジュールと、各々の照射エリア毎にペルチェモジュールに定電流制御で指令値に応じた駆動電流を供給する照明エリア温度制御部とを有する）冷却機構を制御して、各々の照射エリアの温度を指令値−照度特性を取得する時とその後に露光走査を行う時とで同一または近似する温度に制御する。これによって、基板上の各位置で基板表面のレジストに設定通りの露光量で紫外線を照射し、所望の補助露光処理を行うことができる。

本発明の補助露光装置によれば、上記のような構成および作用により、光リソグラフィにおいて現像処理後のレジストパターンの膜厚または線幅の精度または面内均一性の大幅な向上を実現することができる。

本発明の補助露光装置を適用できる光リソグラフィ用のインラインシステムのプロセスフロー上の構成を示すブロック図である。 実施形態において基板上の製品領域をマトリクス状に区画するフォーマットを示す図である。 基板上のマトリクス区画の各単位領域毎にレジストパターンの膜厚（または線幅）の測定値を演算してマッピングする仕組みを示す図である。 基板上のマトリクス区画の各単位領域毎に補正露光量を演算してマッピングする仕組みを示す図である。 基板上のマトリクス区画の各単位領域毎に照度の目標値を演算してマッピングする仕組みを示す図である。 実施形態における補助露光装置の構成を示すブロック図である。 上記補助露光装置における平流し搬送部およびＵＶ照射ユニットの構成を示す斜視図である。 上記補助露光装置における平流し搬送部およびＵＶ照射ユニットの構成を示す側面図である。 上記補助露光装置におけるＵＶ照射ユニットの全体の構成および冷却機構の要部の構成を示す正面図である。 上記ＵＶ照射ユニットのライン状照射部における照射エリアおよび発光素子の配置構成を示す底面図である。 上記補助露光装置における冷却機構の全体構成を示すブロック図である。 上記冷却機構における照射エリア温度制御部の構成を示す図である。 上記補助露光装置における発光駆動部および照度測定部の構成を示すブロック図である。 上記補助露光装置における照度計移動機構の構成を示す一部分解正面図である。 指令値−照度特性の一例（一次関数）を示すグラフ図である。 メモリのテーブル上に指令値−照度特性の属性データを保管する仕組みを示す図である。 基板上のマトリクス区画の各単位領域毎に指令値を演算してマッピングする仕組みを示す図である。 実施形態の補助露光処理における基板とＵＶ照射ユニット間の走査を示す略平面図である。 実施形態の補助露光処理の作用を示す略平面図である。 冷却機構の一変形例を示す断面図である。 図１７の変形例における照射エリアおよび各冷却板の配置構成を示す図である。 冷却機構の別の変形例を示す正面図である。 図１９の変形例における１グループ内の構成を示す拡大正面図である。

以下に、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
［基板処理システムの構成］

図１に、光リソグラフィにおいて本発明の補助露光装置を適用可能な基板処理装置のプロセスフロー上の構成を示す。この基板処理装置は、たとえばＦＰＤ製造用のインラインシステムであり、基本構成として、レジスト塗布ユニット（ＣＴ）、マスク露光装置（ＥＸＰ）および現像ユニット（ＤＥＰ）を備える。マスク露光装置（ＥＸＰ）は、たとえばガラス製の被処理基板Ｇ上のレジストにフォトマスクのパターンを転写するための通常（正規）の露光装置である。

さらに、この基板処理装置は、標準装備として、減圧乾燥ユニット（ＤＰ）、プリベークユニット（ＰＲＢ）および冷却ユニット（ＣＯＬ）も備える。減圧乾燥ユニット（ＤＰ）は、レジスト塗布ユニット（ＣＴ）でレジストを塗布された直後の基板Ｇを減圧雰囲気の中に一定時間晒して、レジストに含まれている溶剤を一定段階まで蒸発させる。プリベークユニット（ＰＲＢ）は、マスク露光処理の前に基板Ｇを一定温度で加熱して、レジスト中の残留溶剤を蒸発させるとともに、レジストと下地膜との密着性を向上させる。冷却ユニット（ＣＯＬ）は、プリベーク処理の直後に基板Ｇを基準温度まで冷却する。

本発明の補助露光装置（ＡＥ）１０は、プロセスフローにおいて、たとえば減圧乾燥ユニット（ＤＰ）とプリベークユニット（ＰＲＢ）との間に配置される。この場合、補助露光装置（ＡＥ）１０では、基板Ｇ上の溶剤がまだ残っているレジストに対して、現像処理後に得られるレジストパターンの膜厚（または線幅）の精度または面内均一性を向上させるための後述するような特殊な補助露光処理が行われる。

この基板処理装置は、補助露光処理に必要な情報またはデータを補助露光装置（ＡＥ）１０に与えるために、レジストパターン検査部１２、入力部１４および演算処理部１６を備える。レジストパターン検査部１２は、現像ユニット（ＤＥＰ）で現像処理の済んだ後（通常は、さらに後段の図示しないポストベークユニットで加熱処理の済んだ後）のサンプル用の基板Ｇ上に得られたレジストパターンの膜厚（または線幅）をたとえば基板Ｇ上の幾つか（たとえば数十箇所）の代表点で測定する。

演算処理部１６は、メモリおよび各種インタフェースを含むマイクロコンピュータで構成され、補間部１８、補正露光量演算部２０および照射マップ作成部２２の諸機能を有している。入力部１４は、たとえばキーボード、マウスまたはタッチパネル等を有し、システム内の各部、特に演算処理部１６および補助露光装置（ＡＥ）１０に対して、管理者あるいはオペレータ等により入力された各種条件、初期値等の設定値データを与える。

補間部１８は、レジストパターンの膜厚（または線幅）について、レジストパターン検査部１２が取得した基板Ｇ上の代表点における測定値を基に、所定の補間処理によってガラス基板Ｇ上の他の位置または領域における測定値（正確には推測値）を演算する。この実施形態では、図２Ａに示すように基板Ｇ上の製品領域ＰＡをマトリクス状に区画し、マトリクス区画の各単位領域（ｉ，ｊ）毎にレジストパターンの膜厚（または線幅）の測定値（または補間処理で得られた推定値）Ａ_i,jを演算して、たとえばメモリ内に構築されるテーブル上で図２Ｂに示すようにマッピングする。なお、図面では、理解と図解を容易にするために、マトリクス区画を９列（ｊ＝１〜９）で示している。実際は、マトリクス区画の行数および列数のいずれも、少なくとも数十以上あり、ＦＰＤ用の大型基板では百以上ある。

補正露光量演算部２０は、基板Ｇ上のマトリクス区画の各単位領域（ｉ，ｊ）毎に補正露光量Ｂ_i,jを演算して、たとえばメモリ内に構築されるテーブル上で図２Ｃに示すようにマッピングする。ここで、補正露光量Ｂ_i,jは、各単位領域（ｉ，ｊ）内のレジストパターンの膜厚（または線幅）について測定値と設定値との差分（誤差）を零に近づけるための露光量である。

この基板処理装置で使用されるレジストがたとえばポジ型の場合、基板Ｇ上の各位置で露光量が多いほどレジストパターンの膜厚および線幅（line）の変化は大きく、露光量が少ないほどレジストパターンの膜厚および線幅（line）の変化は小さくなる。この基板処理装置では、マスク露光装置（ＥＸＰ）による通常のマスク露光処理と、補助露光装置（ＡＥ）１０による補助的な露光処理とが多重に行われる。したがって、マスク露光装置（ＥＸＰ）における通常のマスク露光処理では、補助露光装置（ＡＥ）１０による補助露光処理を見込んで、補助露光処理を行わない場合よりも露光量を少なめに設定するのも好ましい。

照射マップ作成部２２は、基板Ｇ上のマトリクス区画の各単位領域（ｉ，ｊ）毎に照度の目標値Ｃ_i,jを演算して、たとえばメモリ内に構築されるテーブル上で図２Ｄに示すようにマッピングする。ここで、補助露光装置（ＡＥ）１０においてマトリクス区画の各単位領域（ｉ，ｊ）当たりの紫外線照射時間をｔ_Sとすると、Ｃ_i,j＝Ｂ_i,j／ｔ_Sである。

［補助露光装置の構成及び作用］

図３に、本発明の一実施形態における補助露光装置（ＡＥ）１０の構成を示す。この補助露光装置（ＡＥ）１０は、ハードウェア上の構成として、基板Ｇを一定の姿勢（たとえば仰向けの姿勢）で一水平方向（Ｘ方向）に搬送する平流し搬送部３０と、この平流し搬送部３０によって搬送される基板Ｇ上のレジストに所定波長の紫外線（ＵＶ）を照射するＵＶ照射ユニット３２と、このＵＶ照射ユニット３２内の発光素子に発光用の駆動電流を供給する発光駆動部３４と、ＵＶ照射ユニット３２内の発光素子を設定温度に冷却する冷却機構３６と、ＵＶ照射ユニット３２による紫外線照射の照度を測定する照度測定部３８と、装置内の各部（特に平流し搬送部３０、発光駆動部３４、冷却機構３６、照度測定部３８）を制御するための制御部４０と、この制御部４０で用いる各種プログラムおよびデータを蓄積または保存するメモリ４２とを有している。制御部４０は、マイクロコンピュータで構成されており、所定のプログラムにしたがって後述する様々な所要の演算処理および制御を実行する。

平流し搬送部３０は、たとえば多数のコロ４４を搬送方向（Ｘ方向）に敷設してなるコロ搬送路４６と、このコロ搬送路４６上で基板Ｇを仰向けの姿勢で搬送するために各コロ４４をたとえばベルトやギア等を有する伝動機構４８を介して回転駆動する走査駆動部５０とを有している。コロ搬送路４６は、プロセスフロー（図１）において前隣の減圧乾燥ユニット（ＤＰ）の搬送系および後隣のプリベークユニット（ＰＲＢ）の搬送系に接続されている。平流し搬送部３０は、減圧乾燥ユニット（ＤＰ）で減圧乾燥処理を終えた基板Ｇを平流しでこの補助露光装置（ＡＥ）１０内に搬入し、この補助露光装置（ＡＥ）１０内で補助露光処理の走査のために基板Ｇを平流しで搬送し、補助露光処理を終えた基板Ｇを平流しでプリペークユニット（ＰＲＢ）へ搬出するように構成されている。なお、制御部４０は、コロ搬送路４６の所々に配置されている位置センサ（図示せず）を通じて基板Ｇの現時の位置を検出ないし把握できるようになっている。

図４および図５に示すように、ＵＶ照射ユニット３２は、コロ搬送路４６の途中に設けられている。ＵＶ照射ユニット３２は、基板搬送方向（Ｘ方向）と直交する水平方向（Ｙ方向）にまっすぐ延びる長尺状のユニットとして構成され、後述するようにそのライン状照射部（５４）を下に向けてコロ搬送路４６の上方に配置される。図示省略するが、ＵＶ照射ユニット３２の高さ位置を調整するための昇降機構を備えることも可能である。

図６に、ＵＶ照射ユニット３２の全体の構成および冷却機構３６の要部の構成を示す。ＵＶ照射ユニット３２は、ユニット長手方向（Ｙ方向）にまっすぐ延びる一片の支持板５２の下面５２ａに表面実装型の紫外線発光素子たとえばＬＥＤ素子を所定のレイアウトで多数取り付けたライン状の照射部５４を有している。支持板５２は、熱伝導率の高い金属たとえばアルミニウムからなる。

図７に示すように、ＵＶ照射ユニット３２のライン状照射部５４は、支持板５２の長手方向（Ｙ方向）に沿って複数（９つ）の照射エリアＳＥ₁，ＳＥ₂，ＳＥ₃，・・・，ＳＥ₉に分割されている。このエリア分割数（９つ）は基板Ｇの製品領域ＰＡに設定されるマトリクス区画の列の数（９つ）に対応し、第ｎの照射エリアＳＥ_n（n＝１〜9）は基板Ｇ上のマトリクス区画の第ｎ列に対向するようになっている。

各々の照射エリアＳＥ_nには、１個または複数個（図示の例では６個）のＬＥＤ素子Ｊ₁，Ｊ₂，・・Ｊ₆が１列または複数列（図示の例では２列）に配置されている。各々の照射エリアＳＥ_nに設けられる１組のＬＥＤ素子Ｊ₁，Ｊ₂，・・Ｊ₆は、図１０につき後述するように電気的には直列に接続され、発光駆動部３４からの同一または共通の駆動電流Ｉ_nによって一斉に発光し、各照射エリアＳＥ_nの直下を通る基板Ｇ表面（マトリクス区画の第ｎ列およびその周囲）のレジストに対して所定波長の紫外線を照射するようになっている。

図６に示すように、ライン状照射部５４の下には、各照射エリアＳＥ_nの照射角を拡げるための長尺状の拡散板５６が平行に配置されている。ライン状照射部５４の背面側つまり支持板５２の上面には、複数（９個）の板片状ペルチェモジュールＰＭ₁〜ＰＭ₉が横一列に並んで取り付けられている。各々のペルチェモジュールＰＭ_nは、各対応する照射エリアＳＥ_nの後背（真上）に位置し、その冷却面（吸熱面）をたとえば白金の測温抵抗体５８(n)を挟んで支持板５２の上面に貼り付けている。ペルチェモジュールＰＭ₁〜ＰＭ₉の上面つまり放熱面にはフィン構造のヒートシンク６０が結合され、その上方には冷却用のファン６２が設置されている。

図８に示すように、冷却機構３６は、各々の照射エリアＳＥ_n毎に、１組のペルチェモジュールＰＭ_n、測温抵抗体５８(n)および照射エリア温度制御部６４(n)を設けている。図９に示すように、照射エリア温度制御部６４(n)は、ブリッジ回路６６、差動増幅回路６８、コンパレータ７０およびペルチェ駆動回路７２を有している。

ブリッジ回路６６および差動増幅回路６８は、現時の温度Ｔに応じた測温抵抗体５８(n)の抵抗変化を電圧信号として取り出す。コンパレータ７０は、差動増幅回路６８からの電圧信号（温度検出信号）ＭＴと制御部４０からの設定温度Ｔ_nを指示する基準信号ＳＴ_nとを比較して、比較誤差δＴ_nを生成する。ペルチェ駆動回路７２は、比較誤差δＴ_nを零にするように、たとえばＰＷＭ駆動方式でペルチェモジュールＰＭ_nに駆動電流を供給する。ペルチェモジュールＰＭ_nは、ｐ型半導体とｎ型半導体とを電極を介して交互に電気的に直列に接合配列してなり、電流が流れると、ペルチェ効果によって冷却面（吸熱面）から反対側の面（放熱面）に熱が移動する。これによって、ペルチェモジュールＰＭ_nの冷却面に支持板５２を介して熱的に結合されている照射エリアＳＥ_n（特にＬＥＤ素子Ｊ₁，Ｊ₂，・・Ｊ₆）が冷却される。

設定温度Ｔ_nは、各照射エリアＳＥ_nの温度（特にＬＥＤ素子Ｊ₁，Ｊ₂，・・Ｊ₆の温度）を設定値に保つための基準値である。通常は、全ての照射エリアＳＥ₁〜ＳＥ₉について、設定温度Ｔ₁〜Ｔ₉が共通（同一）の値に選ばれ、周囲温度つまり室温よりも幾らか（好ましくは数℃だけ）低い温度たとえば２０℃〜２２℃に選ばれる。もっとも、照射エリアＳＥ₁〜ＳＥ₉の間でそれぞれの設定温度Ｔ₁〜Ｔ₉が異なっていてもよい。

後述するように、補助露光処理のスループットを上げるために、走査速度を高くすると、露光時間が短くなり、各照射エリアＳＥ_nと対向する基板Ｇ上の各位置で所望の補正露光量を得るのに必要な照度は高くなる。このため、各照射エリアＳＥ_nについて設定される発光強度ひいては駆動電流Ｉ_nが増大する。ところが、ＬＥＤ素子は、駆動電流が大きいと発熱量が著しく増大し、しかも熱に敏感な半導体素子であり、放熱が迅速かつ効率よく行われないと、その光出力（放射照度）が不安定になりやすい。

この実施形態では、後述するように、全ての照射エリアＳＥ₁〜ＳＥ₉が発光駆動部３４により独立に発光駆動され、それぞれの放射照度は独立に制御される。冷却機構３６は、上記のように各々の照射エリアＳＥ_n毎に１組のペルチェモジュールＰＭ_n、測温抵抗体５８(n)および照射エリア温度制御部６４(n)を備える構成により、放射照度が高い照射エリアには冷却を強め、放射照度が低い照射エリアには冷却を弱めるように、各照射エリアＳＥ_n別にパッシブ的な冷却動作を行う。よって、ここでは、温度センサ（測温抵抗体）を実装しないアクティブ（オープンループ）冷却制御（強制冷却）は好ましくない。なぜならば、全ての照射エリアＳＥ₁〜ＳＥ₉を一様に冷却する場合はもちろん、各照射エリアＳＥ_n毎に個別に冷却する場合でも、たとえば１５℃以下のアクティブ冷却（強制冷却）を行えば、照度の低い照射エリアはＬＥＤ温度が低くなりすぎて、照度が安定するまで時間遅れが発生するからである。

この実施形態においては、補助露光処理のスループットを上げるために走査速度を高く設定しても、あるいは照射エリアの間で放射照度が大きく異なっていても、ライン状照射部５４の端から端まで、つまり全ての照射エリアＳＥ₁〜ＳＥ₉の温度をそれぞれの設定温度Ｔ₁〜Ｔ₉に安定かつ正確に保つことができる。このことは、後に説明するように各々の照射エリアＳＥ_n毎に個別の指令値−照度特性を用いて露光量補正処理を実施するうえで非常に重要である。

図１０に、発光駆動部３４および照度測定部３８の構成を示す。発光駆動部３４は、各々の照射エリアＳＥ_n毎にＬＥＤドライバ７４(n)を備えている。各々の照射エリアＳＥ_nに設けられる一組のＬＥＤ素子Ｊ₁，Ｊ₂，・・Ｊ₆は、電気的には直列接続でＬＥＤドライバ７４(n)の負荷回路を構成する。制御部４０は、各々の照射エリアＳＥ_nに対する発光出力の指令値Ｖ_nとして電圧値表示のディジタル信号ＤＶ_nを出力する。このディジタル信号ＤＶ_nはディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）７６(n)によりアナログの電圧信号ＡＶ_nに変換され、このアナログ電圧信号ＡＶ_nがＬＥＤドライバ７４(n)に与えられる。ＬＥＤドライバ７４(n)は、定電流源回路を有しており、制御部４０からの指令値（電圧信号）Ｖ_nに応じた駆動電流Ｉ_nを定電流で当該照射エリアＳＥ_n内のＬＥＤ素子Ｊ₁，Ｊ₂，・・Ｊ₆に供給する。こうして、ＬＥＤ素子Ｊ₁，Ｊ₂，・・Ｊ₆は、同一または共通の駆動電流Ｉ_nによって発光駆動され、所定波長の紫外線光を発する。

一般に、ＬＥＤ素子には個体差と経時変化が付き物である。このため、同一の駆動電流を供給しても、各照射エリアＳＥ_n内で個々のＬＥＤ素子Ｊ₁，Ｊ₂，・・Ｊ₆の光出力が異なり、それらの合成出力も時間の経過とともに変化し、照射エリアＳＥ₁〜ＳＥ₉の間でそれぞれの放射照度または照射強度が区々になることは、決して稀なことではなく、むしろ普通である。

この実施形態では、このようなＬＥＤ素子の特質に鑑みて、照度測定部３８を備えるとともに、制御部４０において発光駆動部３４および照度測定部３８を通じて後述するような照度特性取得動作を定期的に実施するようにしている。

照度測定部３８は、紫外線の照度を測定するための照度計８０と、この照度計８０をＵＶ照射ユニット３２の真下で照射ライン方向（Ｙ方向）に移動させるための照度計移動機構８２とを備えている。照度計８０は、その頂部８０ａ付近に光電変換素子たとえばフォトダイオードを有しており、その受光面に入射した紫外線の光強度に対応した電気信号（照度測定信号）ＭＬを生成するようになっている。照度計８０より出力される照度測定信号ＭＬは、アナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）８４を介して制御部４０に送られる。

照度計移動機構８２は、図１１に示すように、照度計８０の受光部８０ａがコロ搬送路４６上を移動するときの基板Ｇの表面と同じ高さになるように照度計８０をキャリッジ８６に搭載し、ＵＶ照射ユニット３２と平行（Ｙ方向）に延びるレール８８上でたとえばリニアモータ（図示せず）によりキャリッジ８６および照度計８０を双方向で任意に移動させ、レール８８上の任意の位置に照度計８０を停止または静止できるようになっている。照度計８０の外部配線（電気ケーブル）は、ケーブルベア９０の中に収まっている。なお、ＵＶ照射ユニット３２およびレール８８は隣接するコロ４４の中間に設けられており、照度特性取得動作を実行しないときはキャリッジ８６および照度計８０がコロ搬送路４６の外（脇）に退避するようになっている。

ここで、この実施形態における照度特性取得動作を説明する。この照度特性取得動作は、たとえば一定の装置稼働時間毎または一定の月日毎に定期的に行われる。制御部４０は、平流し搬送部３０を止めて（コロ搬送路４６上に基板Ｇが無い状態にして）、発光駆動部３４、冷却機構３６、照度測定部３８の各部および全体のシーケンスを制御する。

冷却機構３６は、制御部４０の制御の下で、補助露光処理が行われる時と全く同じように動作する。すなわち、冷却機構３６は、制御部４０からの基準信号ＳＴ₁〜ＳＴ₉に応じて、ＵＶ照射ユニット３２の照射エリアＳＥ₁〜ＳＥ₉の温度をそれぞれ設定温度Ｔ₁〜Ｔ₉に保つようにパッシブ的な冷却動作を行う。それぞれの設定温度Ｔ₁〜Ｔ₉は、上記したように、通常は同じ値に選ばれてよい。

一方、発光駆動部３４と照度測定部３８は、制御部４０の制御の下で次のように連携して動作する。すなわち、発光駆動部３４は、始めに第１の照射エリアＳＥ₁のみを所定値の駆動電流で発光駆動する。これに合わせて、照度測定部３８は、照度計８０を第１の照射エリアＳＥ₁の真下付近に移動させる。照度計８０は各位置で照度測定信号ＭＬを出力する。制御部４０は、照度計８０をライン方向（Ｙ方向）で前後に微動させながら、照度計８０からの照度測定信号ＭＬをモニタして、第１の照射エリアＳＥ₁の真下付近で照度の最も高い位置（ピーク位置）Ｐ₁を決定し、このピーク位置Ｐ₁に照度計８０の位置を合わせる。

次いで、制御部４０は、発光駆動部３４にｍ段階（ｍは２以上の整数）の発光出力指令値Ｖ_1-1，Ｖ_1-2，・・Ｖ_1-mを順次与え、それらの発光出力指令値Ｖ_1-1，Ｖ_1-2，・・Ｖ_1-mに対応して照度計８０より逐次出力される照度測定信号ＭＬを取り込んで、ピーク位置Ｐ₁における照度測定値Ｌ_1-1，Ｌ_1-2，・・Ｌ_1-mを求める。そして、発光出力指令値Ｖ_1-1，Ｖ_1-2，・・Ｖ_1-mと照度測定値Ｌ_1-1，Ｌ_1-2，・・Ｌ_1-mとをグラフ上でプロットして、たとえば図１２に示すような一次関数の指令値−照度特性α₁（ｎ＝１の場合）を取得する。この指令値−照度特性α₁は、その一次関数の直線の傾きをａ₁、切片をｂ₁とすると、Ｌ＝ａ₁Ｖ＋ｂ₁の式で表わされる。

制御部４０は、第２〜第９の照射エリアＳＥ₂〜ＳＥ₉についても、発光駆動部３４と照度測定部３８を通じて上記と同様の動作を繰り返し、それぞれの指令値−照度特性α₂〜α₉を取得する。

この実施形態では、補助露光処理の精度を高めるために、照射エリアＳＥ_nと対向する基板Ｇ上のマトリクス区画の第ｎ列の領域について、当該照射エリアＳＥ_nと近接する（たとえば１つ隣りまでの）照射エリアＳＥ_n-1，ＳＥ_n+1の指令値−照度特性β_n-1，γ_n+1も併せて取得する。その場合、照度計８０は、第１の照射エリアＳＥ₁の直下の第１ピーク位置Ｐ₁で隣接照射エリアＳＥ_n-1，ＳＥ_n+1からのそれぞれの紫外線光を受光して照度を測定する。

制御部４０は、上記のようにして各々の照射エリアＳＥ_n毎に取得した主指令値−照度特性α_nおよび隣接指令値−照度特性β_n-1，γ_n+1を規定する所定の属性データ（傾き、切片）をたとえばメモリ４２に構築される図１３に示すようなテーブル上で保管する。そして、定期的に上記照度特性取得動作を行う度毎に、新たに取得した指令値−照度特性α_n，β_n-1，γ_n+1に置き換えてテーブル内容を更新する。

次に、この実施形態における補助露光処理について説明する。補助露光処理を行う時は、制御部４０の制御の下で、発光駆動部３４および冷却機構３６だけでなく平流し搬送部３０も動作する。平流し搬送部３０は、減圧乾燥ユニット（ＤＰ）で減圧乾燥処理を終えた基板Ｇを平流しでこの補助露光装置（ＡＥ）１０内に搬入し、この補助露光装置（ＡＥ）１０内で補助露光処理の走査のために基板Ｇを平流しで搬送する。ここで、平流し搬送速度ｖは、補助露光処理における走査速度であり、基板Ｇ上のマトリクス区画の各単位領域（ｉ，ｊ）当たりの紫外線照射時間ｔ_Sとも関係する。すなわち、比例定数をＫとすると、ｖ＝Ｋ／ｔ_sの逆比例関係がある。

制御部４０は、補助露光処理に先立ち、演算処理部１６より入力した照射マップ（図２Ｄ）とメモリ４２のテーブルに保持している最新の指令値−照度特性α_n，β_n-1，γ_n+1（図１３）とを参照して、基板Ｇ上のマトリクス区画の各単位領域（ｉ，ｊ）毎に指令値Ｖ_i,jを演算して、たとえばメモリ４２内に構築されるテーブル上で図１４に示すようにマッピングする。

ここで、各指令値Ｖ_i,jは、主指令値−照度特性α_jおよび隣接指令値−照度特性β_j-1，γ_j+1の全部を加味して目的の照度Ｃ_i,jが得られるように決定または選定される。たとえば、マトリクス区画の第ｉ行の単位領域（ｉ，２）〜（ｉ，９）に注目すると、それぞれの単位領域（１，２）〜（１，９）で目的の照度Ｃ_1,1〜Ｃ_1,9が得られるように、第ｉ行分の各指令値Ｖ_i,1〜Ｖ_i,9が決定または選定される。そのために、たとえば、指令値Ｖ_1,1〜Ｖ_1,9を変数とし、照度Ｃ_i,1〜Ｃ_i,9を既値として、指令値−照度特性（一次関数）α_n，β_n-1，γ_n+1（n=1,2,・・，9）の連立方程式を解く演算が行われる。あるいは、指令値−照度特性α_n，β_n-1，γ_n+1（n=1,2,・・，9）の変数（各指令値Ｖ_1,1〜Ｖ_1,9）に適当な数値を当てはめて照度Ｃ_i,1〜Ｃ_i,9を演算し、照度Ｃ_i,1〜Ｃ_i,9の演算値がそれぞれ目的の値に近づくまで上記当てはめを所定回数繰り返す方法も好適に採られる。

一方で、制御部４０は、冷却機構３６に対しては、照度特性取得動作の時と全く同じように動作させる。すなわち、上記のようにＵＶ照射ユニット３２の照射エリアＳＥ₁〜ＳＥ₉の温度をそれぞれ設定温度Ｔ₁〜Ｔ₉に保つようにバッシブな冷却動作を冷却機構３６に行わせる。

そして、制御部４０は、図１５に示すように、発光駆動部３４および平流し搬送部３０を通じて補助露光処理のための基板ＧとＵＶ照射ユニット３２間の走査を行わせる。この走査では、基板Ｇの上のマトリクス区画の第ｉ行の単位領域（ｉ，１）〜（ｉ，９）がＵＶ照射ユニット３２の真下を通過する時に、発光駆動部３４のＬＥＤドライバ７４(1)〜７４(9)に第ｉ行分の各指令値Ｖ_i,1〜Ｖ_i,9を与える。これにより、第ｉ行の単位領域（ｉ，１）〜（ｉ，９）に対して、ＵＶ照射ユニット３２のライン状照射部５４よりライン方向（Ｙ方向）で照射エリアＳＥ_n毎に独立した光出力を有する帯状の紫外線が設定照度Ｃ_i,1〜Ｃ_i,9で一定時間照射される。ここで、第ｉ行分の一定時間照射は、連続照射またはパルス照射のいずれであってもよい。

こうして、図１６に示すように、基板ＧがＵＶ照射ユニット３２の真下を通過する際に、照射ライン（マトリクス区画の各行）上で単位領域（ｉ，ｊ）毎に独立した照度または露光量の補助的露光が行われる。この補助露光処理が済むと、基板Ｇはプリベークユニット（ＰＲＢ）、冷却ユニット（ＣＯＬ）、マスク露光装置（ＥＸＰ）および現像ユニット（ＤＥＰ）に順次送られる。その結果、現像ユニット（ＤＥＰ）より搬出された基板Ｇ上には、所望の精度および面内均一性を示すレジストパターンの膜厚（または線幅）が得られる。

［他の実施形態または変形例］

上記した実施形態における補助露光装置（ＡＥ）１０の冷却機構３６は、ＵＶ照射ユニット３２の各々の照射エリアＳＥ_n毎に１組のペルチェモジュールＰＭ_n、照明エリア温度制御部６４(n)および測温抵抗体（温度センサ）５８(n)を設け、測温抵抗体５８(n)の検出する温度Ｔが設定温度Ｔ_nに一致するように、照明エリア温度制御部６４(n)が閉ループ制御でペルチェモジュールＰＭ_nに駆動電流Ｉ_nを供給するように構成された。

一変形例として、図１７に示すように、測温抵抗体（温度センサ）５８(n)を使わずに、各照射エリアＳＥ_nの温度が設定温度Ｔ_nになるように各照明エリア温度制御部６４(n)がオープンループ制御でペルチェモジュールＰＭ_nに駆動電流Ｉ_nを供給するように構成することも可能である。この場合、各照明エリア温度制御部６４(n)は、ペルチェ駆動回路７２のみで構成されてよい。ただし、制御部４０は、各照明エリア温度制御部６４(n)に与える基準信号ＳＴ_nに指令値Ｖ_nに応じた補正をかける。すなわち、発光駆動部３４のＬＥＤドライバ７４(n)に与える指令値Ｖ_nが大きいほど相対的に冷却を強め、指令値Ｖ_nが小さいほど相対的に冷却を弱めるように基準信号ＳＴ_nに補正をかける。

このように冷却機構３６をオープンループ制御方式に構成する場合は、相隣接する照射エリアＳＥ_n，ＳＥ_N+1の間で温度干渉を極力少なくするのが好ましい。このために、図１７および図１８に示すように、たとえば、照射エリアＳＥ_n，ＳＥ_N+1にそれぞれ個別の支持板５２(n)，５２(n+1)を充てる構成を好適に採ることができる。この場合、各支持板５２(n)，５２(n+1)は、熱伝導率の低いたとえば樹脂製のホルダ９２に装着される。このように相隣接する照射エリア間で温度干渉を防ぐ断熱部は、上記閉ループ制御方式の実施形態でも適用可能である。

また、冷却機構３６に関する別の変形例として、たとえば図１９および図２０に示すように、連続する数個たとえば３つの照射エリアＳＥ_n，ＳＥ_N+1，ＳＥ_N+2を１つのグループにして、各グループ毎に１組のペルチェモジュールＰＭ_M、照明エリア温度制御部６４(M)および測温抵抗体（温度センサ）５８(M)を設ける構成を採ることもできる。

上記したように、基板Ｇ上で区画されるマトリクスの列の数、つまりＵＶ照射ユニット３２上で分割される照射エリアＳＥの数は一般に数十以上あるいは百以上である。その中で、連続する数個程度の照射エリアＳＥ_n，ＳＥ_N+1，ＳＥ_N+2に設定されるそれぞれの放射照度は大体近似しており、極端に異なることはない。したがって、冷却機構３６においては、１組のペルチェモジュールＰＭ_M、照明エリア温度制御部６４(M)および測温抵抗体（温度センサ）５８(M)によって、各グループ内の連続または近接する照射エリアＳＥ_n，ＳＥ_N+1，ＳＥ_N+2を安定かつ正確に共通冷却することができる。

冷却機構３６に関しては、他にも種種の変形が可能である。たとえば、ペルチェモジュールは、応答性にすぐれた最適な冷却手段である。しかし、ペルチェモジュールに代えて、応答性の低下を伴うが、たとえば水冷式の冷却手段を用いることも可能である。

また、冷却機構３６の別の変形例として、ＵＶ照射ユニット３２の各々の照射エリアＳＥ_nの温度を周囲温度（室温）よりも高い設定温度に制御する温度管理機構も使用可能である。

ＵＶ照射ユニット３２においても種種の変形が可能である。特に、各照射エリアＳＥ_n内でＬＥＤ素子を配置するレイアウトは任意であり、たとえば複数個のＬＥＤ素子を千鳥状に配置する構成も可能である。

上記した実施形態における補助露光装置（ＡＥ）１０は、基板Ｇを平流しで搬送する平流し搬送部３０を備え、ＵＶ照射ユニット３２を走査方向で一定位置に固定した。しかし、基板Ｇをたとえばステージに固定し、ステージ上でＵＶ照射ユニット３２を走査方向に移動させる走査方式や、基板ＧとＵＶ照射ユニット３２の双方を移動させる走査方式も可能である。

上記実施形態における基板処理装置（図１）は、プロセスフローにおいて、補助露光装置（ＡＥ）１０を減圧乾燥ユニット（ＤＰ）とプリベークユニット（ＰＲＢ）との間に配置した。しかし、補助露光装置（ＡＥ）１０は、プロセスフローにおいてレジスト塗布ユニット（ＣＴ）と現像ユニット（ＤＥＰ）の間であれば任意の位置に配置できる。したがって、プリベークユニット（ＰＲＢ）と冷却ユニット（ＣＯＬ）との間、冷却ユニット（ＣＯＬ）とマスク露光装置（ＥＸＰ）との間、またはマスク露光装置（ＥＸＰ）と現像ユニット（ＤＥＰ）との間に補助露光装置（ＡＥ）１０を配置することも可能である。

また、本発明の補助露光装置（ＡＥ）は、ポジ型のレジストを用いる場合だけでなく、ネガ型のレジストを用いるアプリケーションにも適用可能である。本発明における被処理基板はＦＰＤ用のガラス基板に限らず、他のフラットパネルディスプレイ用基板、半導体ウエハ、有機ＥＬ、太陽電池用の各種基板、ＣＤ基板、フォトマスク、プリント基板等も可能である。

１０ 補助露光装置（ＡＥ）
１２ レジストパターン検査部
１４ 入力部
１６ 演算処理部
３０ 平流し搬送部
３２ ＵＶ照射ユニット
ＳＥ(1)〜ＳＥ(9)，ＳＥ(n) 照射エリア
３４ 発光駆動部
３６ 冷却機構
３８ 照度測定部
４０ 制御部
４２ メモリ
５０ 走査駆動部
５２ 支持板
５４ ライン状照射部
５６ 拡散板
５８(1)〜５８(9)，５８(n) 測温抵抗体（温度センサ）
ＰＭ(1)〜ＰＭ(9)，ＰＭ(n) ペルチェモジュール
６０ ヒートシンク
６４(1)〜６４(9)，６４(n) 照射エリア温度制御部
７４(1)〜７４(9)，７４(n) ＬＥＤドライバ
８０ 照度計
８２ 照度計移動機構

Claims (9)

1. 光リソグラフィにおいて、被処理基板上に塗布されたレジスト膜にマスクのパターンを転写する露光処理とは別に、前記基板の表面の前記レジスト膜に所定波長の紫外線を照射する補助露光装置であって、
   前記紫外線光を発する１個または複数個の表面実装型のＬＥＤ素子を設けた照射エリアを第１の方向に複数配列し、各々の前記照射エリアにおいて熱伝導率の高い支持部材に前記ＬＥＤ素子を取り付けている紫外線照射ユニットと、
   各々の前記照射エリア毎に前記ＬＥＤ素子に発光用の駆動電流を供給する発光駆動部と、
   前記基板表面のレジスト膜を露光走査するように、前記基板に対して前記紫外線照射ユニットを前記第１の方向と交差する第２の方向に相対的に移動させる走査機構と、
   各々の前記照射エリアについて、前記発光駆動部を通じて、当該照射エリアに対する光出力の指令値と前記基板上の対応する被照射位置の照度との関係を表わす指令値−照度特性を取得する照度特性取得部と、
   前記露光走査中に、各々の前記照射エリアと対向する前記基板上の被照射位置の照度が目標値に一致または近似するように、各々の前記照射エリア毎に前記指令値−照度特性に基づいて前記発光駆動部を制御する照度制御部と、
   各々の前記照射エリア毎に前記支持部材に冷却面を向けて取り付けられるペルチェモジュールと、各々の前記照射エリア毎に定電流制御で前記指令値に応じた駆動電流を前記ペルチェモジュールに供給する照明エリア温度制御部とを有する冷却機構と、
   各々の前記照射エリアについて、前記冷却機構を制御して、各々の前記照射エリアの温度を前記指令値−照度特性を取得する時とその後に前記露光走査を行う時とで同一または近似する温度に制御する温度管理機構と
   を有する補助露光装置。
2. 隣接する２つの前記照射エリアの間で熱的な相互干渉を防ぐための断熱部を有する、請求項１に記載の補助露光装置。
3. 全ての前記照射エリアがその配列方向に沿って複数のグループに組分けされ、各々のグループ毎に前記ペルチェモジュールと前記照明エリア温度制御部が設けられる、請求項１または請求項２に記載の補助露光装置。
4. 各々のグループ毎に、前記支持部材に温度センサが個別に取り付けられ、前記照明エリア温度制御部が前記温度センサの検出した温度を設定温度に一致させるように前記ペルチェモジュールに前記駆動電流を供給する、請求項３に記載の補助露光装置。
5. 隣接する２つのグループの間で熱的な相互干渉を防ぐための断熱部を有する、請求項３または請求項４に記載の補助露光装置。
6. 前記照度特性取得部は、
   前記露光走査中に各々の前記照射エリアより前記紫外線光を照射される時の前記基板の表面と同一の高さ位置にて、所定の指令値に応じて各々の前記照射エリアより発せられる前記紫外線光を受光してその光強度を表わす信号を出力する光電変換素子と、
   前記光電変換素子の出力信号に基づいて照度の測定値を求める照度測定部と、
   複数の前記指令値とそれらにそれぞれ対応する前記照度測定値とをプロットして前記指令値−照度特性に当てはまる関数を決定する関数決定部と
   を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の補助露光装置。
7. 前記走査機構は、前記基板を仰向けの姿勢で前記第２の方向に一定の速度で搬送する平流し方式の基板搬送部を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の補助露光装置。
8. 前記基板上の製品領域をマトリクス状に区画し、前記マトリクスの行方向および列方向を前記第１および第２の方向にそれぞれ対応させるとともに、前記マトリクスの各列を前記紫外線照射ユニットの各々の前記照射エリアに１対１の対応関係で対向させ、前記マトリクスの各単位領域毎に前記照度目標値を設定する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の補助露光装置。
9. 前記照度目標値は、前記基板上の各位置で現像処理後のレジストパターンの膜厚または線幅の測定値または補間による推測値と設定値との誤差に基づいて設定される、請求項８に記載の補助露光装置。
   

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