JP6866631B2 - 光処理装置、塗布、現像装置、光処理方法及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、被処理体の表面に光を照射して処理を行う技術に関する。

半導体デバイスの回路パターンの微細化に合わせて、回路パターンの高い解像度が要求されている。この要求に対応する手法として、例えば極端紫外線（ＥＶＵ）露光が知られているが、ＥＵＶ露光は、露光光源の光強度を大きくすると装置が大掛かりになりコストが嵩むため、装置を小型化する必要があり、光強度が小さくスループットが低くなってしまう。

このため特許文献１では、光増感化学増幅型レジストを塗布した半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）にパターンマスクを用いてパターン露光を行った後に、さらにパターン露光領域を一括露光して、ウエハの上のパターン（回路パターン）の線幅の面内均一性を良好にする露光装置を開示している。このいわば一括露光装置は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を光源として用い、ウエハ上にウエハの直径よりも少し長い帯状の照射領域を形成して、ウエハを照射領域の伸びる方向と直交する方向に移動させることによりウエハの表面全体を露光している。

ＬＥＤを用いて帯状の照射領域を形成する場合、パターンが微細化していることから、線幅の面内均一性を良好にするためには、照射領域の長さ方向の照度が均一であることが要求される。また実際の半導体製造工場では、一括露光装置の個体間の照度の差（機器間の誤差）も極力抑える必要がある。しかしながらＬＥＤの特性は、製造誤差などにより個々の間で微妙にばらつきがあり、また経時変化を伴うことなどから、ＬＥＤの駆動電流を設定値に合わせ込むという単純な作業だけでは、こうした要求を充足できない。このため、上記の要求に応えられる技術を確立することが必要である。

特開２０１５−１５６４７２号公報

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、発光ダイオードからなる複数の発光ブロックを直線状に配列した光源部により帯状の照射領域を形成して被処理体に対して光処理を行うにあたって、照射領域の長さ方向の照度分布パターンを目的とする照度分布パターンに容易に高精度に調整することができる技術を提供することにある。

本発明の光処理装置は、光により処理される被処理体を載置するための載置部と、
１個または互いに直列に接続された複数個の発光ダイオードからなる発光ブロックの複数が左右方向に直線状に配列され、左右方向に伸びる帯状の照射領域を形成するための光照射ユニットと、
前記載置部と光照射ユニットとを前後方向に互いに相対的に移動させるための移動機構と、
前記発光ブロックの各々について、照射領域における左右方向の位置と各位置における電流の変化分に対する照度の変化量とを対応付けた照度分布パターンの変化量を記憶した記憶部と、
前記照射領域における現在の長さ方向の照度分布パターンを、目標とする照度分布パターンに近づけるために、前記発光ブロックの各々の現在の電流指令値と前記記憶部に記憶されている各発光ブロックの前記照度分布パターンの変化量とに基づいて各発光ブロックの電流指令値を求める演算処理部と、を備え、
前記電流の変化分に対する照度の変化量は、各位置における面照度に基づいて求めた、左右方向の線照度の変化量であることを特徴とする。
また本発明の光処理装置は、光により処理される被処理体を載置するための載置部と、
１個または互いに直列に接続された複数個の発光ダイオードからなる発光ブロックの複数が左右方向に直線状に配列され、左右方向に伸びる帯状の照射領域を形成するための光照射ユニットと、
前記載置部と光照射ユニットとを前後方向に互いに相対的に移動させるための移動機構と、
前記発光ブロックの各々について、照射領域における左右方向の位置と各位置における単位電流あたりの照度の変化量とを対応付けた照度分布パターンの変化量を記憶した記憶部と、
前記照射領域における現在の長さ方向の照度分布パターンを、目標とする照度分布パターンに近づけるために、前記発光ブロックの各々の現在の電流指令値と前記記憶部に記憶されている各発光ブロックの前記照度分布パターンの変化量とに基づいて各発光ブロックの電流指令値を求める演算処理部と、
発光ブロックの動作状態を監視するＬＥＤ監視部と、
発光量が異常に低下するかまたは発光しなくなった発光ダイオードを含む異常発光ブロックを前記ＬＥＤ監視部が検出したときには、前記光照射ユニットにより形成される照射領域の照度を照度測定部により検出して長さ方向の照度分布パターンを取得するステップと、当該ステップにより得られた照度分布パターンを目標とする照度分布パターンに近づけるために、前記演算処理部により、前記発光ブロックの各々の現在の電流指令値と前記記憶部に記憶されている各発光ブロックの前記照度分布パターンの変化量とに基づいて各発光ブロックの電流指令値を求めるステップと、を実行する実行処理部と、を備えたことを特徴とする。
他の発明は、基板に塗布液を用いてレジスト膜を形成するためのモジュールと、パターン露光後の基板を現像するモジュールと、モジュール間の基板の搬送を行う搬送機構と、本発明の光処理装置と、を備えたことを特徴とする塗布、現像装置である。

更に他の発明は、被処理体を光により処理する方法において、
１個または互いに直列に接続された複数個の発光ダイオードからなる発光ブロックの複数が左右方向に直線状に配列され、帯状の照射領域を形成するための光照射ユニットと、
前記発光ブロックの各々について、照射領域における左右方向の位置と各位置における単位電流あたりの照度の変化量とを対応付けた照度分布パターンの変化量を記憶した記憶部と、を用い、
前記照射領域における現在の長さ方向の照度分布パターンを、目標とする照度分布パターンに近づけるために、前記発光ブロックの各々の現在の電流指令値と記憶部に記憶されている各発光ブロックの照度分布パターンの変化量とに基づいて各発光ブロックの電流指令値を求める工程と、
前記工程で求めた電流指令値により各発光ブロックを発光する工程と、
次いで被処理体が載置された載置部と光照射ユニットとを前後方向に互いに相対的に移動させる工程と、
発光ブロックの動作状態を監視する工程と、
前記工程にて、発光量が異常に低下するかまたは発光しなくなった発光ダイオードを含む異常発光ブロックを検出したときには、前記光照射ユニットにより形成される照射領域の照度を検出して長さ方向の照度分布パターンを取得する工程と、
前記工程により得られた照度分布パターンを、目標とする照度分布パターンに近づけるために、前記発光ブロックの各々の現在の電流指令値と前記記憶部に記憶されている各発光ブロックの前記照度分布パターンの変化量とに基づいて各発光ブロックの電流指令値を求める工程と、を含むことを特徴とする。
更にまた他の発明は、１個または互いに直列に接続された複数個の発光ダイオードからなる発光ブロックの複数が左右方向に直線状に配列され、帯状の照射領域を形成するための光照射ユニットと、
前記発光ブロックの各々について、照射領域における左右方向の位置と各位置における単位電流あたりの照度の変化量とを対応付けた照度分布パターンの変化量を記憶した記憶部と、を備え、被処理体に対して光を照射して処理を行う装置に使用さ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、本発明の光処理方法を実行するようにステップ群が組まれたことを特徴とする。

本発明は、ＬＥＤを用いた複数の発光ブロックを直線状に配列した光照射ユニットにおいて、発光ブロックごとに、照射領域における長さ方向の位置と、電流（駆動電流）の変化分に対する照度の変化量と、を対応付けた照度分布パターン（照度プロファイル）の変化量（応答）を事前に取得している。そして各発光ブロックの電流を変えたときにおいて、この照度分布パターンの変化量（実施形態の説明では「照度分布応答量」という用語を用いている）を用いて各発光ブロックの照度分布パターンを求め、これらの和を求めて発光ブロック群全体の長さ方向の照度分布パターンを推定している。従って、現在の長さ方向全体の照度分布パターンを取得し、照度分布応答量を用いてこの照度分布パターンを目標とする照度分布パターンに近づけることができるので、照射領域の長さ方向の照度分布パターンを、目的とする照度分布パターンに容易に高精度に調整することができ、また機器間(複数の光処理装置の間)における照度分布パターンの差異が抑えられる。

本発明の実施形態に係る光処理装置の概略構成を示す斜視図である。 光処理装置に用いられる光照射ユニットを示す縦断正面図である。 光処理装置に用いられる光照射ユニットを示す縦断側面図である。 光処理装置に用いられる光照射ユニットの一部を示す概略斜視図である。 本発明の実施形態に係る光処理装置における発光ブロックの電流制御を行う部分の構成図である。 上記の光照射ユニットにおける各発光ブロックの照度分布パターンと発光ブロック群全体の照度分布パターンとを対応付けて示す説明図である。 本発明の実施形態に係る光処理装置を用いて照度分布パターンを調整する工程を示すフロー図である。 本発明の実施形態に係る光処理装置を用いて照度分布パターンを調整する様子を模式的に示す説明図である。 本発明の実施形態に係る光処理装置が組み込まれた塗布、現像装置の平面図である。 上記の塗布、現像装置の外観を示す斜視図である。

図１は、本発明の実施形態に係る光処理装置の外観図であり、光処理装置は、前面側に搬入出口３１が形成された筐体３０を備えている。図１では、筐体３０の内部も見えるように筐体３０を透明として描いている。筐体３０の底面には、光処理である例えば露光が行われる被処理体としてのウエハＷを載置する載置台３２が設けられている。載置台３２は、搬入出口３１側のウエハＷの受け渡し位置（図１に記載されている位置）から筐体３０の奥側の待機位置まで伸びるガイドレール３３に沿って移動自在であって、載置台３１に載置されたウエハＷを鉛直軸周りに回転させるための駆動部３４に回転軸を介して接続されている。なお駆動部３４は、載置台３１を回転させるモータや、モータを保持し、ガイドレール３３に沿って移動する移動機構が組み合わされたものとして記載している。

筐体３０の奥側の待機位置には、図示しない周知の位置合わせ機構（ウエハＷの周縁部を挟んで上下に対向する発光部及び受光部を備えた機構）が設けられ、ウエハＷの周縁に形成された位置合わせ部分であるノッチの向きを検出し、駆動部３４による載置台３１の回転により、露光処理を行うウエハＷの向きが一定になるように制御される。

またウエハＷの移動する領域におけるウエハＷの受け渡し位置と既述の待機位置との間の上方には、ウエハＷに紫外線を照射する光照射ユニット４が設けられている。ウエハＷの移動方向を前後方向とすると、光照射ユニット４は、図１、図２に示すようにウエハＷの移動領域の左右の幅よりも横幅が長い矩形のケース体４０を備え、図３及び図４にも示すようにケース体４０の内部には、光源部であるＬＥＤ光源群４００が設けられている。ＬＥＤ光源群４００は、前後方向に複数、例えば「４個」のＬＥＤ４１を並べて構成された発光ブロック４２を左右方向に複数例えば８８個並べて構成されている。なおＬＥＤの配列は図面では、作図の困難性と構造の把握の容易性を優先するために便宜上の個数として記載してある。

ＬＥＤ光源群４００は、ケース体４０内に設けられた共通のＬＥＤ基板４３に固定され、下方に向けて紫外線を照射するように配置されている。ケース体４０の底面には、左右方向に伸び、ウエハＷの移動領域の左右方向の幅よりも長い照射口であるスリット４４が形成されており、ＬＥＤ光源群４００から発せられる紫外線は、スリット４４を介して、光照射ユニット４の下方に向けて照射される。ＬＥＤ基板４３の上面側には、ＬＥＤ制御部をなす制御回路部４５が設けられており、制御回路部４５は、後述のように発光ブロック４２ごとに光強度を制御するように構成されている。
図１に戻って、光処理装置の外装体である筐体３０の外には、信号ケーブル６０ａを介してコントローラ６０が接続されている。コントローラ６０は操作画面を備えており、操作画面は、装置の使用開始時において後述の発光ブロック４２ごとの照度分布パターンを取得するときやキャリブレーション時にオペレータが操作するときに使用される。

図２〜図４に示すようにケース体４０の下端部には、ウエハＷの移動領域の左右方向に伸びる金属製のシャッター４６及びシャッター４６を収納するシャッター収納部４７（図３参照）が設けられている。シャッター４６は、図示しない駆動部によりスリット４４を塞ぐ位置と、シャッター収納部４７に収納されてスリット４４の下方が開放される位置と、の間で移動する。

また光処理装置は、図２〜図４に示すようにＬＥＤ光源群４００から照射される紫外線（光）の照度を測定するための照度測定部５を備えている。照度測定部５は、ケース体４０の背面側にて移動機構５１により左右方向に移動自在に設けられた照度センサー５２と、照度センサー５２に光を伝送する光ファイバー５３と、光ファイバー５３の先端部に設けられた集光部５４と、を備えている。集光部５４は、ＬＥＤ光源群４００から照射される光を集光するために、光照射ユニット４の下方側を照射領域の長さ方向の一端から他端に亘って照度センサー５２の移動に伴って移動できるように構成されている。集光部５４は、照射領域における測定時以外には、ウエハＷの移動領域から左右方向に外れた位置に待機している。

集光部５４は前後方向に伸びる角筒状の筐体５５を備え、筐体５５には、図４に示すようにスリット５６が、集光部５４の長さ方向に、即ち前後方向に伸びている。このスリット５６は、ＬＥＤ光源群４００により形成される帯状の照射領域の幅方向の寸法よりも長く形成されている。

集光部５４の筐体５５の内部には、直方体の蛍光ガラスからなる集光体５７（図２、図３参照）が設けられ、集光体５７はスリット５６を通して進入した光の照度に対応する照度で発光する。集光体５７は、吸収した光の総照度、即ち各発光ブロック４２を構成する４つのＬＥＤ４１（既述のように図５では便宜上「２個」として記載している）の合計の照度に応じて発光する。集光体５７の受光面である上面は、この例では、載置台３２上のウエハＷの表面の高さに一致させているが、一致させなくてもよい。

集光体５７で集光した光を光ファイバー５３を介して照度センサー５２に導き、光強度を測定することで、発光ブロック４２を構成する４つのＬＥＤ４１の総照度を測定することができる。即ち、照度センサー５２により取得しようとしている照度は、発光ブロック４２の群により形成される、左右方向に伸びる帯状の照射領域（ウエハＷ上の照射領域）について、左右方向の各位置における照度と対応している。発光ブロック４２の各々により形成される照射領域は、左右方向だけでなく前後方向にも伸びており、集光部５４を用いて、前後方向に伸びる照射領域における光を集光して照度センサー５２にて照度を測定することにより、既述の左右方向の各位置における照度を評価できる。

具体的には、照度センサー５２により測定された照度は、面照度（単位はＷ／ｃｍ^２）であるが、予め基準となる照度センサーを用いて測定した結果から得られた係数を、上記の面照度の測定値に掛け算することにより、線照度（単位はＷ／ｃｍ）に変換される。この係数の単位は（ｃｍ）であり、単位長さは、左右方向（上記の照射領域の長さ方向）の長さである。線照度を求める理由は、ウエハＷの直径に対応する帯状の照射領域に対してウエハＷを当該照射領域と直交方向に移動させる（照射領域をウエハＷに対して相対的にスキャンする）手法では、光量を累積した線照度が重要になるからである。
なお図２中に実線で示す照度測定部５の位置は、ウエハＷに光処理例えば一括露光処理を行うときに照度測定部５が待機する位置を示している。

次に光処理装置の制御系に関して図５を参照しながら説明する。これ以降の説明においては、説明の便宜上、発光ブロックの符号として発光ブロックの並びの一端側から他端側に向かってＢ１、Ｂ２…Ｂｎ（ｎは発光ブロックの配列個数に相当する整数）を割り当てることとするが、符号「４２」を割り当てる場合もある。図５において６１はＬＥＤ４１を駆動するための駆動回路であり、各駆動回路６１に複数例えば４個（図５では２個としている）のＬＥＤ４１が直列に接続されている。即ち駆動回路６１は、発光ブロック４２ごとに設けられている。駆動回路６１は例えば位相制御回路を備えており、電流指令値に対応する制御信号によりスイッチング素子の点弧角を制御して交流波形の導通角をコントロールし、直流電流の大きさを電流指令値となるように調整している。各駆動回路６１は図２及び図３に示す制御回路部４５に含まれている。

制御回路部４５は、バス６２、ＣＰＵ６３、及び作業用のメモリ６４を備えている。更に制御回路部４５は、各発光ブロック４２（Ｂ１〜Ｂｎ）を駆動する電流の指令値を記憶した第１の記憶部６５、後述する単位電流あたりの照度変化量を記憶した第２の記憶部６６、後述のプログラムを格納したプログラム格納部６７及び目的とする照度分布パターンを記憶する第３の記憶部６８を備えている。なお便宜上、記憶データごとに記憶部を分けているが、実際には各記憶部６５、６６、６８は例えば同じメモリ素子の中の互いに異なるアドレスに対応する記憶領域として構成される。またバス６２には、図１に示した、操作画面を備えたコントローラ６０が接続されている。

図６は、横軸にウエハＷの表面の通過領域における左右方向の位置をとり、縦軸に既述の線照度をとったグラフであり、「０」はウエハＷの中心が通過する位置である。グラフ下側の波形の線の各々は、発光ブロック４２（Ｂ１〜Ｂｎ）の各々に対応する線照度の分布のパターンであり、グラフ上側の横長の偏平状の台形形状の線（ウエハの直径の範囲では直線状の線）は、発光ブロック４２（Ｂ１〜Ｂｎ）の線照度の全部を足し合わせた照度分布パターンである。
図６から分かるように、各発光ブロック４２（Ｂ１〜Ｂｎ）の光強度を調整することで、即ち各発光ブロック４２（Ｂ１〜Ｂｎ）の電流（駆動）の電流値を調整することで、各発光ブロック４２（Ｂ１〜Ｂｎ）に対応するウエハＷ面上での照度分布パターンを調整することができることが分かる。従って、各発光ブロック４２（Ｂ１〜Ｂｎ）の電流値を調整することにより、各発光ブロック４２（Ｂ１〜Ｂｎ）の線照度の全部を足し合わせた照度分布パターンを調整することができる。

ＬＥＤに関して述べておくと、ＬＥＤの特性は製造誤差などにより個々の間で若干のばらつきがあることから、各ＬＥＤに同じ電流を流しても、各ＬＥＤの照度分布パターンは同じになるとは限らない。またＬＥＤの経時変化により、ＬＥＤに流す電流の値が同じであっても、発光強度が徐々に低下していく。このため、使用開始時においては、ＬＥＤに流すことのできる許容最大電流値よりも小さい電流、例えば許容最大電流値の７０％の電流を流したときに必要な照度分布が得られるように、ＬＥＤの選定を含めて、全体の構造の設計をすることが好ましい。このようにすれば、ＬＥＤの発光強度が低下していっても、電流値を増加することで必要な発光強度を確保することができ、使用寿命の長期化を図ることができる。

第２の記憶部６６には、各発光ブロック４２に流す電流（駆動電流）の許容最大電流値の例えば７０％〜１００％の範囲で電流値を例えば大きくしていったときの各位置における照度変化量を記憶させている。照度変化量とは、電流を変化させたときの各位置における電流の変化分に対する照度の変化量（単位電流値あたりの照度の変化量ともいえる）であり、「位置」とはウエハＷ上の左右方向の位置である。従って、各位置と照度変化量とを対応付けたデータは、図５の第２の記憶部６６の横に模式的に示すように、照度のプロファイル（照度分布パターン）として表される。第２の記憶部６６には、各各発光ブロックＢ１〜Ｂｎの照度分布応答量をＰ１〜Ｐｎとして記載している。

この照度のプロファイルである照度分布パターンは、単位電流あたり、例えば単位電流を０．１ｍＡとして決めるとこの単位電流あたり、各位置の照度がどのくらい変化するかを表しており、電流の変化に対する照度分布パターンの「応答」、あるいは照度分布パターンの電流値に対する「傾き」ということができる。以下の説明では、この「応答（傾き）」を「照度分布応答量」という用語を用いることとする。
照度変化量は、既述の線照度の変化量に対応することから、単位は、エネルギー（Ｗ）を単位長さ（ｃｍ）と単位電流値Ａとで割った次元（Ｗ／ｃｍ・Ａ）となる。しかし第２の記憶部６６に書きこまれる照度分布応答量のデータとしては、例えば０．１ｍＡ変化させたときの照度変化量そのものの値であるとして、照度変化量の単位を（Ｗ／ｃｍ）としてもよい。即ち、図５にて第２の記憶部６６の横に示したグラフの縦軸は、（Ｗ／ｃｍ・Ａ）に電流値（Ａ）を掛けて（Ｗ／ｃｍ）の次元としてもよい。

各発光ブロック４２（Ｂ１〜Ｂｎ）の照度分布応答量が分かれば、現在の駆動電流をどのくらい変化させれば、現在得られる各発光ブロック４２（Ｂ１〜Ｂｎ）の照度分布パターン（発光ブロックＢ１〜Ｂｎ毎の照度分布パターン）がどのくらい変化するかが分かる。ＬＥＤ光源群４００によりウエハＷの通過領域全体に形成される照度分布パターンは、個々の発光ブロックＢ１〜Ｂｎの照度分布パターンの和で表されることから、結局全体の照度分布パターンがどのくらい変化するかを把握できる。
本実施形態では、光処理装置の使用開始時の光量調整や定期的あるいは不定期のキャリブレーションに上述の作用を利用している。

照度分布応答量の取得の手法について述べておく。例えば光処理装置の使用開始時に、発光ブロックＢ１〜Ｂｎを１個だけ点灯して、駆動電流を最大許容電流値の例えば７０％に設定し、駆動電流を例えば０．１ｍＡ刻みに増加させ、各電流値ごとに照度センサー５２により各位置の照度を測定して照度分布パターンを取得する。この操作を全ての発光ブロックＢ１〜Ｂｎについて順次行う。駆動電流を例えば０．１ｍＡ刻みに増加させた場合、駆動電流のいずれの値においても照度変化量は同じである。しかし測定誤差などを考慮してより精度の高い照度変化量を取得するために、電流値の変化ごとに取得した照度変化量を平均化して、その発光ブロック４２の照度変化量として第２の記憶部６６に記憶する。

またＬＥＤ４１をオンにして発光が安定するまでにしばらく時間がかかることから、全ての発光ブロックＢ１〜Ｂｎを最大許容電流値の例えば９０％に設定し、この状態で１個づつ駆動電流を最大許容電流値の例えば７０％まで０．１ｍＡ刻みに順次減少させ、各電流値ごとに照度センサー５２により各位置の照度を測定して照度分布パターンを取得するようにしてもよい。駆動電流を減少させることにより、測定対象となる発光ブロック４２に対応する領域の照度が減少するが、この減少分は、駆動電流を増加させたときの増加分に相当することから、同様にして各発光ブロックＢ１〜Ｂｎの照度分布応答量を取得することができる。この手法によれば、ＬＥＤ４１をオフにしなくて済むので、作業時間を短縮することができる。

図５に戻って、プログラム格納部６７には、既述の照度分布応答量を取得するためのデータ取得プログラム６７ａ、装置の使用開始時に各発光ブロックＢ１〜Ｂｎの光量（光強度）を調整するための照度調整プログラム６７ｂ、定期的または不定期で行うキャリブレーションを事項するためのキャリブレーションプログラム６７ｃなどが格納されている。データ取得プログラム６７ａは、発光ブロックＢ１〜Ｂｎの照度変化量を取得する時に駆動電流の増減、照度センサー５２の移動制御、各位置の照度変化量のデータの書き込みなどのステップを実行して照度分布応答量を取得するためのプログラムである。

照度調整プログラム６７ｂ及びキャリブレーションプログラム６７ｃは、後述のように、照射領域における現在の長さ方向の照度分布パターンを、目標とする照度分布パターンに近づけるためのステップ群を備えている。ステップ群は、発光ブロックＢ１〜Ｂｎの各々の現在の電流指令値及び照度分布パターンの変化量に基づいて新たな電流指令値を求めるためのものであるが、これらのステップ群は本発明の構成要素の演算処理部に相当する。なお、プログラム格納部６７には、ウエハＷが筐体３０内に搬入されてから搬出されるまでの載置台３２などの一連の動作を制御するプログラムも含まれている。
上述のプログラムは、例えばフレキシブルディスク、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おり、記憶媒体からコントローラ６０を介してプログラム格納部６７にインストールされる。

次に上述実施形態の作用について説明する。今、新規な光処理装置を組み立てて、これから装置の運転を開始しようとする場合、先ずウエハＷ上に形成される照射領域（全体）における長さ方向の照度分布パターンを、目標とする照度分布パターンに一致させるための光量調整作業を行う。「一致」させるとは、完全に一致させることだけを意味するのではなく、光処理が良好に行われる程度に照度分布パターン同士が近づける場合も含む。

光量調整作業は、各発光ブロックＢ１〜Ｂｎをオンにし（駆動して発光状態とし）、発光が安定する時間が経過した後、データ取得プログラム６７ａにより各発光ブロックＢ１〜Ｂｎの照度分布応答量を取得する（ステップＳ１）。照度分布応答量の取得動作については既に詳述していることから省略する。次いで図７に示すように照射領域（全体）における長さ方向の照度分布パターンについて、目的とする照度分布パターンのデータを図１及び図５に示すコントローラ６０から制御回路部４５の第３の記憶部６８に入力する（ステップＳ２）。

しかる後、各発光ブロックＢ１〜Ｂｎの駆動電流を最大許容電流値よりも小さい電流値、例えば最大許容電流値の７０％の電流値に仮設定する（ステップＳ３）。具体的には第１の記憶部６５に当該電流値を各発光ブロックＢ１〜Ｂｎの電流指令値として書き込む。そして照度測定部５を照射領域の一端から他端まで移動させて各位置における照度を測定し、測定された照度を既述のように線照度に変換して照射領域の長さ方向の全体の照度分布パターンを取得する（ステップＳ４）。
そしてステップＳ２で入力した、目的とする照度分布パターンとステップＳ４で取得した照度分布パターンとの差分を求め、この差分がゼロに近づくように、即ち各位置における照度の差分がゼロに近づくように、各発光ブロックＢ１〜Ｂｎの電流指令値を調整する（ステップＳ５）。

各発光ブロックＢ１〜Ｂｎの現在の電流指令値を増減させると、その増減分と各発光ブロックＢ１〜Ｂｎの照度分布応答量とに応じて各発光ブロックＢ１〜Ｂｎの照度分布パターンが決まり、これら各照度分布パターンの和を求めることにより照射領域全体の照度分布パターンが得られる。従って電流指令値の調整作業は、各発光ブロックＢ１〜Ｂｎの電流値の増減量を種々変えて上記の差分がゼロになる増減量を探る処理であり、演算処理部に相当する照度調整プログラム６７ｂにより実行される。

ここで電流指令値により照度分布パターンを調整する様子を直感的に把握するための模式図を図８に示しておく。連続的に並ぶ３つの発光ブロックＢｋ、Ｂ（ｋ＋１）、Ｂ（ｋ＋２）によりウエハＷ上に形成される照射領域の照度分布パターンを夫々Ａｋ、Ａ（ｋ＋１）、Ａ（ｋ＋２）により表している。これら発光ブロックＢｋ、Ｂ（ｋ＋１）、Ｂ（ｋ＋２）の並びの両側の発光ブロックによる照度分布パターンは省略されている。５００は目的とする照度分布パターンであり、６００は、各発光ブロックにより形成される照度分布パターンである。照度分布パターンＡ（ｋ＋１）が特に低いために、全体の照度分布パターンにおける発光ブロックＢ（ｋ＋１）に対応する部位が特に低くなっている。

このため発光ブロックＢｋ、Ｂ（ｋ＋１）、Ｂ（ｋ＋２）の夫々の照度分布応答量Ｐｋ、Ｐ（ｋ＋１）、Ｐ（ｋ＋２）を用い、現在の発光ブロックＢｋ、Ｂ（ｋ＋１）、Ｂ（ｋ＋２）の電流指令値を増減させて各照度分布パターンＡｋ、Ａ（ｋ＋１）、Ａ（ｋ＋２）を増減させる。この例の場合には、発光ブロックＢｋ、Ｂ（ｋ＋１）、Ｂ（ｋ＋２）の電流指令値を増加させて各照度分布パターンＡｋ、Ａ（ｋ＋１）、Ａ（ｋ＋２）を点線で示すように増加させる。このため全体の照度分布パターン６００が押し上げられて、目的とする照度分布パターン５００に近似した照度分布パターンとなる。
この電流指令値の調整作業は、例えば最小自乗法により行われ、目的とする照度分布パターンにおける各位置の照度と現在の照度分布パターンにおける各位置の照度とにおいて、同じ位置の照度の差分を二乗し、各位置における二乗した値の合計値が最小になる各発光ブロックＢ１〜Ｂｎの電流指令値の組み合わせを求めることにより行われる。

各発光ブロックＢ１〜Ｂｎの電流指令値が求まると、各電流指令値が第１の記憶部６５に記憶される（ステップＳ６）。図５の第１の記憶部６５においては、各電流指令値をＩ１〜Ｉｎで記載している。そして光処理装置を運転するときには、第１の記憶部６５から読み出された電流指令値が各駆動回路６１に送られ、電流指令値に対応する電流により各発光ブロックＢ１〜Ｂｎが駆動される。
光処理装置の動作について述べると、被処理体である基板をなすウエハＷは、外部の搬送アームにより図１に示す搬入出口３１を介して筐体３０内の受け渡し位置にある載置台３２に受け渡される。そして例えば光照射ユニット４のシャッター４６を閉じた状態で載置台３２を受け渡し位置に移動させ、ウエハＷの位置合わせを行う。これにより例えばウエハＷ上の回路チップ領域の並びの方向と照射領域の長さ方向とが一致する。

次いで光照射ユニット４のシャッター４６を開き、載置台３２を待機位置から受け渡し位置に向かって（前方に向かって）移動させ、これによりウエハＷが光照射ユニット４の下方の帯状の照射領域を通過していく。即ち、帯状の照射領域がウエハＷの表面を相対的にスキャンしていくことになる。帯状の照射領域のうちウエハＷの移動領域内においては、目的とする照度分布パターン例えば長さ方向に高い精度で均一である照度分布パターンに調整されているので、ウエハＷ全体の露光量が均一になる。そして待機位置に戻ったウエハＷは、外部の搬送アームにより取り出される。

光処理装置の運転を開始した後、例えば定期的にＬＥＤ光源群４００のキャリブレーションを行う。既述のようにＬＥＤは使用を続けていくと発光量が低下するため、駆動電流を増加させる必要があるからである。キャリブレーションは、装置の開始時に行う光量調整作業と同様にして行われるが、各発光ブロック４２の照度分布応答量及び目的とする照度分布パターンは既に入力されており、また電流指令値は設定されていることから、図７に示すフローのステップＳ４〜Ｓ６が行われることになる。即ち、照度センサー５２により現在の照射領域の長さ方向の照度を測定して照度分布パターンを取得し、この照度分布パターンが目的とする照度分布パターンにできるだけ近くなる電流値を求め、この電流値を新たな電流指令値とする。

上述の実施形態では、発光ブロック４２ごとに、照射領域における長さ方向の位置と、電流（駆動電流）の変化分に対する照度の変化量と、を対応付けた照度分布パターン（照度プロファイル）の変化量である照度分布応答量を事前に取得している。そして照度分布応答量を用いて各発光ブロック４２の照度分布パターンを求め、これらの和を求めて発光ブロック群全体の長さ方向の照度分布パターンを推定している。従って、照度センサー５２を用いて現在の長さ方向全体の照度分布パターンを取得し、照度分布応答量を用いてこの照度分布パターンを目標とする照度分布パターンに近づけることができるので、照射領域の長さ方向の照度分布パターンを、目的とする照度分布パターンに容易に高精度に調整することができ、また複数の光処理装置の間の照度分布パターンの差異が抑えられる。

また上述の光処理装置は、各発光ブロック４２ごとに動作状態を監視するＬＥＤ監視部を設け、発光量が異常に低下するかまたは発光しなくなった発光ダイオードを含む異常発光ブロックを検出するようにしてもよい。ＬＥＤ監視部としては、例えば発光ブロック４２の各々の電流を監視し、電流がしきい値以下になったときに異常検出信号を出力する回路であってもよいし、あるいは、照度センサー５２を利用してもよい。照度センサー５２を利用する場合には、ウエハＷを処理する度毎に、またはロット（各キャリアＣ単位のウエハ群）の処理を開始する前などのタイミングに、照度センサー５２を移動させて照度を測定する。そして測定結果に基づいて各発光ブロック４２に対応する位置、例えば各発光ブロックのＬＥＤの中心に対応する位置の照度をがしきい値以下に低下しているか否かを判断することで、異常な発光ブロック４２を検出することができる。

そしてＬＥＤ監視部が検出したときには、異常検出信号が出力され、例えばこの出力に基づいて実行処理部に相当するキャリブレーションプログラム６７ｃが起動されて図７に示すステップＳ４以降のフローが行われる。ＬＥＤ監視部として照度センサー５２を利用するときには、異常発光ブロックを検出するための照度の測定において、現在の照度分布パターンを取得するようにしてもよい。
このような構成を採用すれば、いずれかの発光ブロック４２に異常が発生しても光処理を継続することができるため、装置のダウンタイムの発生を避けることができると共に、装置の使用寿命を長期化することができる利点がある。

上述の実施形態では、目的とする照度分布パターンがウエハＷの移動領域において均一である場合を例にとっているが、目的とする照度分布パターンは、装置に要求される役割りに応じて設定することができる。例えば前処理の段階でウエハＷの片面のパターンの線幅が狭い傾向にある場合には、当該片面に対応する照射領域の照度を反対の片面よりも小さくするなどの設定をするようにしてもよい。
またレンズアレイ、フライアイレンズあるいはプリズムなどを用いたホモジナイザーを用いてＬＥＤ光源群４００の光束を重ね合わせて均一化し、照射領域の長さ方向（左右方向）及び短手方向（前後方向）の照度分布の均一化を図るようにしてもよい。このような構成によれば、短手方向（前後方向）の照度分布をより一層均一化することができる。

上述の例では照度検出部５を左右方向に移動自在に構成して照度センサー５２により各位置の照度をスキャンするようにしていたが、照度検出部を固定型として、照射領域の照度を一括して測定するようにしてもよい。
また光処理装置は、光増感化学増幅型のレジストに限らず、通常のレジストを塗布したウエハＷの増感や線幅の調整を行う装置でもよい。また例えば光を照射して、塗布膜である、ドライエッチング時の保護膜となるカーボン膜中の架橋反応を進行させて、耐エッチング耐性を向上させる装置や、レジスト膜の硬化を促進する装置であってもよい。また有機膜を硬化させるための装置、あるいはウエハＷに光を照射することにより塗布膜中の下層膜の膜厚を調整する装置であってもよい。

次に、本発明の実施の形態に係る塗布、現像装置として、光増感化学増幅型レジストをウエハＷに塗布し、露光後のウエハＷを現像してレジストパターンを形成する塗布、現像装置に光処理装置を適用した例について説明する。図１に示すように塗布、現像装置は、キャリアブロックＤ１と、検査ブロックＤ２と、処理ブロックＤ３と、インターフェイスブロックＤ４と、を横方向に直線状に接続することで構成されている。またインターフェイスブロックＤ４には露光装置Ｄ５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が載置される載置ステージ１１を備えている。図中１２は開閉部、図中１３はキャリアＣと検査ブロックＤ２との間でウエハＷを搬送するための移載機構である。

検査ブロックＤ２には、キャリアブロックＤ１側から見て左右に並ぶように２台の検査装置２３が設けられ、検査装置２３の間における、キャリアブロックＤ１側には、ウエハＷを一時載置する受け渡しステージ１０が設けられ、処理ブロックＤ３側には、受け渡しステージ１０と、検査装置２３と、処理ブロックＤ３との間でウエハＷの受け渡しを行うための移載機構１９が設けられている。検査装置２３においては、現像処理後においてウエハＷに形成されたパターンの線幅の検査が行われる。具体的には、ウエハＷを径方向に分割し、各分割領域におけるパターンの線幅を検出し、ウエハＷ内の分割領域の位置とパターンの線幅とを対応付けてパターン情報として制御部１００に記憶する。

処理ブロックＤ３は、図２に示すようにウエハ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Ｄ４へ向かう搬送領域Ｆ５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が前後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、光処理装置である一括露光装置３と、を備えている。また、上記の搬送領域Ｆ５には、ウエハＷの搬送機構である搬送アーム１４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に薬液として化学増幅型の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。

処理ブロックＤ３における検査ブロックＤ２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受け渡し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を備えている。
インターフェイスブロックＤ４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受け渡し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受け渡し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Ｄ５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Ｄ５はパターンマスクを用いてウエハＷの表面を露光する。タワーＴ２は、受け渡しモジュール、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などが互いに積層されて構成されている。図１において１００は、制御部であり、制御部１００は、塗布、現像装置内におけるウエハＷの搬送制御やプロセスレシピの管理などを行う。

上述の塗布、現像装置及び露光装置Ｄ５からなるシステムにおけるウエハＷの処理について説明するが、まず塗布、現像装置及び露光装置Ｄ５の全体的なウエハＷの流れについて説明する。ウエハＷは、キャリア１１から移載機構１３により、検査ブロックＤ２における受け渡しステージ１０に載置され、次いで移載機構１９により処理ブロックＤ３におけるタワーＴ１の受け渡しモジュールに搬送される。この受け渡しモジュールからウエハＷは、タワーＴ１における単位ブロックＥ１、Ｅ２に各々対応する受け渡しモジュールに夫々振り分けられて搬送される。

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→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、Ｅ４に夫々対応する受け渡しモジュールに振り分けられる。このように受け渡しモジュールに振り分けられたウエハＷは、夫々対応するレジスト膜形成モジュールに搬送されて、表面全体に光増感化学増幅型のレジストが塗布され、レジスト膜が形成される。その後、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の順で搬送され、タワーＴ３を介して露光装置Ｄ５へ搬入され、パターンマスクを用いて露光処理が行われる。これによりウエハＷにおける露光処理により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、単位ブロックＥ５、Ｅ６に夫々搬送される。然る後、光処理装置である一括露光装置３にてウエハＷの表面全体が露光され、既述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更に酸と光増感剤とが発生する。このように一括露光が行われることによりレジスト膜においてパターン露光された領域において酸が増殖する。その後、ウエハＷは加熱モジュール２２に搬送されて加熱される。この加熱モジュール２２によってパターン露光された領域が、酸によって変質し現像液に可溶となる。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て、変質した領域が現像液に溶解し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に搬送された後、検査ブロックＤ２を通過してキャリアブロックＤ１に搬入され、移載機構１３を介してキャリア１１に戻される。
上述の塗布、現像装置及び露光装置Ｄ５からなるシステムにおいては、例えば製品であるウエハＷの処理の前に検査用ウエハを用いて成膜を行い、検査装置２３にて取得された検査用ウエハのパターン情報に基づいて一括露光装置３におけるＬＥＤ光源群４００の各セルごとの照度が決定される。

３０ 筐体
３２ 載置台
４ 光照射ユニット
４００ ＬＥＤ光源群
４１ ＬＥＤ
４２ 発光ブロック
４５ 制御回路部
５ 照度測定部
５１ 移動機構
５２ 照度センサー
５４ 集光部
６０ コントローラ
６１ 駆動回路
６５、６６、６８ 記憶部
６７ プログラム格納部
Ｐｋ、Ｐ（ｋ＋１）、Ｐ（ｋ＋２） 照度分布応答量
Ａｋ、Ａ（ｋ＋１）、Ａ（ｋ＋２） 照度分布パターン

Claims (10)

1. 光により処理される被処理体を載置するための載置部と、
   １個または互いに直列に接続された複数個の発光ダイオードからなる発光ブロックの複数が左右方向に直線状に配列され、左右方向に伸びる帯状の照射領域を形成するための光照射ユニットと、
   前記載置部と光照射ユニットとを前後方向に互いに相対的に移動させるための移動機構と、
   前記発光ブロックの各々について、照射領域における左右方向の位置と各位置における電流の変化分に対する照度の変化量とを対応付けた照度分布パターンの変化量を記憶した記憶部と、
   前記照射領域における現在の長さ方向の照度分布パターンを、目標とする照度分布パターンに近づけるために、前記発光ブロックの各々の現在の電流指令値と前記記憶部に記憶されている各発光ブロックの前記照度分布パターンの変化量とに基づいて各発光ブロックの電流指令値を求める演算処理部と、を備え、
   前記電流の変化分に対する照度の変化量は、各位置における面照度に基づいて求めた、左右方向の線照度の変化量であることを特徴とする光処理装置。
2. 光により処理される被処理体を載置するための載置部と、
   １個または互いに直列に接続された複数個の発光ダイオードからなる発光ブロックの複数が左右方向に直線状に配列され、左右方向に伸びる帯状の照射領域を形成するための光照射ユニットと、
   前記載置部と光照射ユニットとを前後方向に互いに相対的に移動させるための移動機構と、
   前記発光ブロックの各々について、照射領域における左右方向の位置と各位置における電流の変化分に対する照度の変化量とを対応付けた照度分布パターンの変化量を記憶した記憶部と、
   前記照射領域における現在の長さ方向の照度分布パターンを、目標とする照度分布パターンに近づけるために、前記発光ブロックの各々の現在の電流指令値と前記記憶部に記憶されている各発光ブロックの前記照度分布パターンの変化量とに基づいて各発光ブロックの電流指令値を求める演算処理部と、
   発光ブロックの動作状態を監視するＬＥＤ監視部と、
   発光量が異常に低下するかまたは発光しなくなった発光ダイオードを含む異常発光ブロックを前記ＬＥＤ監視部が検出したときには、前記光照射ユニットにより形成される照射領域の照度を照度測定部により検出して長さ方向の照度分布パターンを取得するステップと、当該ステップにより得られた照度分布パターンを目標とする照度分布パターンに近づけるために、前記演算処理部により、前記発光ブロックの各々の現在の電流指令値と前記記憶部に記憶されている各発光ブロックの前記照度分布パターンの変化量とに基づいて各発光ブロックの電流指令値を求めるステップと、を実行する実行処理部と、を備えたことを特徴とする光処理装置。
3. 前記照射領域の照度を測定するための照度測定部を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の光処理装置。
4. 前記照度測定部は、前記発光ブロックの配列方向に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする請求項３記載の光処理装置。
5. 前記照度測定部は、前後方向に伸びるスリットを備えた筐体と、前記筐体の内部に設けられ、前記スリットを通して進入した光の照度に対応する照度で発光する集光体と、前記集光体から出射される光を受光する照度センサーと、を備えたことを特徴とする請求項３または４記載の光処理装置。
6. レジスト膜を形成した基板に対して、パターンマスクを用いてパターン露光を行った後にパターン露光領域を露光する装置であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光処理装置。
7. 基板に塗布液を用いてレジスト膜を形成するためのモジュールと、パターン露光後の基板を現像するモジュールと、モジュール間の基板の搬送を行う搬送機構と、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光処理装置と、を備えたことを特徴とする塗布、現像装置。
8. 被処理体を光により処理する方法において、
   １個または互いに直列に接続された複数個の発光ダイオードからなる発光ブロックの複数が左右方向に直線状に配列され、左右方向に伸びる帯状の照射領域を形成するための光照射ユニットと、
   前記発光ブロックの各々について、照射領域における左右方向の位置と、各位置における電流の変化分に対する照度の変化量と、を対応付けた照度分布パターンの変化量を記憶した記憶部と、を用い、
   前記照射領域における現在の長さ方向の照度分布パターンを、目標とする照度分布パターンに近づけるために、前記発光ブロックの各々の現在の電流指令値と記憶部に記憶されている各発光ブロックの照度分布パターンの変化量とに基づいて各発光ブロックの電流指令値を求める工程と、
   前記工程で求めた電流指令値により各発光ブロックを発光する工程と、
   次いで被処理体が載置された載置部と光照射ユニットとを前後方向に互いに相対的に移動させる工程と、
   発光ブロックの動作状態を監視する工程と、
   前記工程にて、発光量が異常に低下するかまたは発光しなくなった発光ダイオードを含む異常発光ブロックを検出したときには、前記光照射ユニットにより形成される照射領域の照度を検出して長さ方向の照度分布パターンを取得する工程と、
   前記工程により得られた照度分布パターンを、目標とする照度分布パターンに近づけるために、前記発光ブロックの各々の現在の電流指令値と前記記憶部に記憶されている各発光ブロックの前記照度分布パターンの変化量とに基づいて各発光ブロックの電流指令値を求める工程と、を含むことを特徴とする光処理方法。
9. 前記電流指令値を求める工程の前に、前記照射領域の照度を測定する工程を行うことを特徴とする請求項８記載の光処理方法。
10. １個または互いに直列に接続された複数個の発光ダイオードからなる発光ブロックの複数が左右方向に直線状に配列され、帯状の照射領域を形成するための光照射ユニットと、
    前記発光ブロックの各々について、照射領域における左右方向の位置と各位置における単位電流あたりの照度の変化量とを対応付けた照度分布パターンの変化量を記憶した記憶部と、を備え、被処理体に対して光を照射して処理を行う装置に使用さ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、請求項８または９に記載の光処理方法を実行するようにステップ群が組まれたことを特徴とする記憶媒体。

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