JP7124277B2

JP7124277B2 - 光処理装置及び基板処理装置

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Publication number: JP7124277B2
Application number: JP2017158220A
Authority: JP
Inventors: 光彦守屋; 勝友野; 諒嶋田; 誠早川; 誠司永原
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2017-08-18
Publication date: 2022-08-24
Anticipated expiration: 2037-08-18
Also published as: TW201834010A; KR102471485B1; CN108227398A; EP3355117A1; TWI820009B; KR20180068289A; JP2018097352A; CN108227398B

Description

本発明は、基板の表面に光を照射して処理を行う技術に関する。

半導体ウエハや液晶ディスプレイ用のガラス基板などにレジストパターンを形成する手法として、光増感化学増幅型レジストを用いた手法が知られている。このレジストは、露光機によりパターンマスクを用いた露光（パターン露光）を行うと、露光された部位に酸が発生し、さらに加熱すると酸が覚醒して例えばアルカリ溶解性となる。そしてこのアルカリ溶解性となった部位に現像液が供給されることにより回路パターンが形成される。

一方回路パターンの微細化が進んでいることから、回路パターンにおいて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、装置を小型化せざるをえず、光強度が小さくスループットが低くなってしまう。

また特許文献１には、光増感化学増幅型レジストを塗布したウエハ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の線幅の面内均一性を良好にするＬＥＤを用いた露光装置が知られている。この露光装置は、例えばウエハを筐体内の一方から他方に向けて移動するように構成し、ウエハの移動領域を幅方向に跨ぐようにＬＥＤから光を照射している。そして光を照射しながら、ウエハが一方から他方に移動させて、ウエハを照射領域を横切らせることで、ウエハの表面全体を照射している。

ところで基板に塗布膜の形成から、パターンマスクを用いてパターン露光処理を行い、続いて現像処理を行うにあたって、塗布膜の形成と現像処理とを行う塗布、現像装置とパターン露光処理を行う露光装置とを接続した基板処理システムが用いられる。このような場合には、パターン露光処理後にさらにパターン露光領域を露光する露光装置は、塗布、現像装置に組み込まれる。この場合には、装置の大型化を避ける観点から、一括露光装置にはウエハの搬入と搬出と行う共通の搬入出口を設け、基板処理装置内における基板の搬送領域の大型化を避けることが好ましい。

このような露光装置の場合には、露光装置にウエハを搬入し、ウエハの全面に露光処理を行った後、ウエハを搬出するために、ウエハを搬入出口側から奥側に移動させる時と、奥側から搬入出口側に移動させる時との２回、光の照射領域を通過することになり、ウエハが光の照射領域を複数回通過すると、照射量の調整が難しくなる。そのため露光を目的とせずにウエハを光源の下方を通過させる必要があるが、ウエハに露光させないためにＬＥＤをオフにすると、ＬＥＤをオンにしたときにＬＥＤの光強度が安定するまでに時間がかかり、装置のスループットが低下する問題があった。

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、基板の表面に光を照射して基板処理を行うにあたって、スループットの低下を抑えて、基板に安定した光照射を行う技術を提供することにある。

本発明の光処理装置は、基板の搬入出を行う搬入出口が形成された筐体と、前記筐体内に設けられ、基板を載置する載置台と、前記載置台の上方に設けられ、ＬＥＤからなる光源部を発光させて基板の左右方向の幅よりも広い領域に亘って伸びる帯状の照射領域を形成し、基板の表面を露光するための光照射ユニットと、前記載置台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移動機構と、を備え、
前記ＬＥＤの発光強度の調整のみによって基板の表面の露光量が調整されるように構成された光処理装置において、
前記光照射ユニットから照射される光を基板の相対的移動領域から外すための光路変更部と、
前記基板が光の照射による処理を目的としないで光照射ユニットの下方側を相対的に移動するときには、前記光源部を発光させた状態で前記光路変更部により基板の表面に照射領域が形成されないように制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記光路変更部は、前記光源部を水平軸周りに回動させる回動部であることを特徴とする。
他の発明の光処理装置は、基板の搬入出を行う搬入出口が形成された筐体と、前記筐体内に設けられ、基板を載置する載置台と、前記載置台の上方に設けられ、基板の表面を露光するための光照射ユニットと、前記載置台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移動機構と、を備え、
前記光照射ユニットは、ＬＥＤからなる光源部を発光させて、底部に形成された帯状の光の照射口を介して照射することにより、基板の左右方向の幅よりも広い領域に亘って伸びる帯状の照射領域を形成するように構成され、
前記ＬＥＤの発光強度の調整のみによって基板の表面の露光量が調整されるように構成された光処理装置において、
前記光照射ユニットから照射される光による照射領域が基板の相対的移動領域に形成されないようにするために前記光の照射口を遮蔽する遮蔽部材と、
前記遮蔽部材を前記光の照射口を塞ぐ位置と開放する位置との間で移動させる遮蔽部材駆動部と、
前記基板が光の照射による処理を目的としないで光照射ユニットの下方側を相対的に移動するときには、前記光源部を発光させた状態で前記遮蔽部材を前記光の照射口を塞ぐ位置に設定するように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする。

本発明の基板処理装置は、レジスト膜を形成した基板に対して処理を行う基板処理装置であって、上述の光処理装置を備えることを特徴とする。

本発明は、筐体内に光照射ユニットにより基板の左右方向の幅よりも広い領域に亘って伸びる帯状の照射領域を形成し、基板を載置した載置台と光照射ユニットとを前後方向に相対的に移動させて基板に光を照射するように構成している。そして基板が光の照射による処理を目的としないで光照射ユニットの下方側を移動するときには、光照射ユニットから照射される光を光路変更部により基板の相対的移動領域から外すようにしている。従って、基板に対して光の照射による処理を行うときに、光源部をオフからオンに切り替えた直後に起こる光の照射の不安定性による不具合を回避でき、また光源部のウォームアップ時間の介在によるスループットの低下の懸念も払拭される。

本発明の実施の形態に係る塗布、現像装置の平面図である。本発明の実施の形態に係る塗布、現像装置の斜視図である。一括露光装置を示す斜視図である。位置合わせ機構を示す側面図である。光照射ユニットを示す縦断正面図である。光照射ユニットの縦断側面図である。光照射ユニットの斜視図である。本発明の実施の形態の作用を示す説明図である。本発明の実施の形態の作用を示す説明図である。本発明の実施の形態の作用を示す説明図である。本発明の実施の形態に係る一括露光装置の他の例を示す断面図である。本発明の実施の形態に係る一括露光装置の他の例の作用を示す説明図である。本発明の実施の形態に係る一括露光装置の他の例を示す断面図である。本発明の実施の形態に係る一括露光装置の他の例の作用を示す説明図である。一括露光装置の処理シーケンスの一例を示す説明図である。

本発明の実施の形態に係る基板処理装置として、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。

続いて一括露光装置３について説明する。図３に示すように一括露光装置は、筐体３０内に設けられ、筐体３０には例えば搬送領域Ｆ５側に搬入出口３４が設けられ、搬入出口３４には、搬入出口３４を開閉する開閉板３４ａが設けられている。筐体３０の底面にはウエハＷを載置する載置台３１が設けられ、載置台３１は、筐体３０内を搬入出口３４側のウエハＷの受け渡し位置Ａから筐体３０の奥側の一括露光処理前のウエハＷが待機する待機位置Ｂまで伸びるガイドレール３３に沿って移動すると共に、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３２に接続されている。なお駆動部３２は移動機構に相当する。

一括露光装置３の奥側の待機位置Ｂには、図４に示す位置合わせ機構５が設けられている。位置合わせ機構５は、枠部５０とアライメント用光源５１及びセンサ５２を備え、アライメント用光源５１と、センサ５２とは夫々枠部５０の天板部下面と、底板部の上面とに互いに対向するように固定されている。

載置台３１に載置されたウエハＷが待機位置Ｂに移動するとウエハＷの周縁部がアライメント用光源５１から照射された光の光路の一部を遮るように位置し、ウエハＷに遮られずウエハＷの側方を通過した光はセンサ５２に照射される。そしてウエハＷを回転させたときのセンサ５２が感知する照射領域の変化に基づいて、例えばウエハＷの周縁に形成されたノッチの向きを検出し、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Ａと、ウエハＷの待機位置Ｂ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５、図６に示すようにウエハＷの移動領域の左右幅よりも横幅が長い矩形のケース体４０を備え、ケース体４０の内部には、光源部であるＬＥＤ（Light Emitting Diode）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ＬＥＤ４２を並べて構成されたＬＥＤ４２の列であるセルを左右方向に８８列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４１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の移動領域を跨ぐ範囲に亘る照射口であるスリット４３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４３を介して、光照射ユニット４の下方に向けて照射される。従って光照射ユニット４から照射される光は、ウエハＷの移動領域の左右方向の幅よりも広い領域に亘って照射される。また光照射ユニット４は、ＬＥＤ基板４１の上面側にＬＥＤ制御部４４を備えており、ＬＥＤ制御部４４は、制御部１００から入力される信号に従い各セルごとにＬＥＤ４２の光強度を調整するように構成されている。

図６に示すようにケース体４０の下端部における前方側（受け渡し位置Ａ側）には、ウエハＷの移動領域の左右方向に伸びる遮蔽部材である金属製のシャッター４５及びシャッター４５を収納するシャッター収納部４６が設けられている。シャッター４５は、平板の手前側部分を屈曲して断面がＬ字状に構成されているが、図中では煩雑化を避けるため平板で示している。図７に示すようにシャッター４５の左右方向一端側には、シャッター駆動部４７が設けられている。シャッター４５は、このシャッター駆動部４７により前後に水平移動し、シャッター４５がケース体４０の下方に位置し、スリット４３を塞ぐ位置と、シャッター４５がシャッター収納部４６に収納され、スリット４３の下方が開放される位置との間で移動する。シャッター４５及びシャッター駆動部４７は、遮蔽機構を構成する。

またシャッター４５はシャッター４５を閉じたときにスリット４３に臨む面の表面即ちＬＥＤ４２の光が照射される面が凹凸加工がされており、ＬＥＤ４２の光がシャッター４５にあたると光が散乱する。これによりシャッター４５を閉じたときにＬＥＤ４２から照射された光が強い照度でＬＥＤ４２に向かって反射することがない。また光照射ユニット４内に吸光部を設けて遮断あるいは光路の変更を行った光がＬＥＤ４２の近辺に反射しないようにしてもよい。

また図６、図７に示すように一括露光装置３は、光照射ユニット４におけるＬＥＤ４２の照度を各セルごとに検出するための照度検出部６を備え、照度検出部６の先端には、集光部６０が設けられている。集光部６０はセルの長さ方向に水平に伸びる角筒状の筐体６１を備え、筐体６１には、スリット６２が、集光部６０の長さ方向にＬＥＤ４２のセルの照射領域に亘って形成されている。集光部６０は光ファイバー６３を介して、照度センサ６４に接続され、照度センサ６４は、光照射ユニット４の奥側背面に形成された一括露光装置３の左右方向に伸びるガイドレール６５に沿って移動する移動機構６６に固定されている。そして照度検出部６を移動させることにより、集光部６０が左右方向に水平に移動し、集光部６０の上方に位置するＬＥＤ４２のセルが変更されるように構成されている。

集光部６０の筐体６１の内部には、直方体の蛍光ガラスからなる集光体が設けられ、集光体はスリット６２を通して進入した光の照度に対応する照度で発光する。集光体は、吸収した光の総照度、即ち当該セルを構成する４つのＬＥＤ４２の合計の照度に応じて発光し、集光体の照度を光ファイバー６３を介して照度センサ６４により測定することで、セルを構成する４つのＬＥＤ４２の総照度を測定する。なお図５中に実線で示す照度検出部６の位置は、ウエハＷに露光処理を行うときに照度検出部６が待機する位置を示しており、当該位置にある集光部６０はウエハＷの移動領域から外れ、ウエハＷと集光部６０とが互いに干渉しないように配置されている。

図１に示すように塗布、現像装置には、例えばコンピュータからなる制御部１００が設けられている。制御部１００は、プログラム格納部を有しており、プログラム格納部には、塗布、現像装置におけるウエハＷの処理のシーケンスと共に、一括露光装置３における載置台３１の移動や光照射ユニット４における光の照射や、シャッター４５の開閉、さらには、ＬＥＤ光源群４００の各セルごとの照度の調整が実施されるように命令が組まれた、プログラムが格納される。このプログラムは、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より格納されて制御部１００にインストールされる。

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Ｃ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、後述する一括露光装置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。

続いて一括露光装置３の作用について説明するが、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、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。

具体的には、塗布、現像装置内にて製品用ウエハＷの処理を開始する前に、例えばウエハＷに用いられるレジストと同一のレジスト、及びパターン露光マスクを用いて検査用ウエハにパターンを形成する。次いで検査用ウエハに対し一括露光装置３にて基準となる露光量を用いる他は、製品ウエハと同一にして一括露光を行い、次いで現像を行う。その後現像処理が行われたウエハＷは、検査ブロックＤ２に搬入され、検査装置２３に搬送される。

そして検査用ウエハにて得られたパターンの線幅について検査装置２３にて検査を行う。検査装置２３においては、例えば検査用ウエハを幅方向に例えば、一括露光装置３におけるＬＥＤ４２のセルの数と同数の領域に分割し、各領域におけるパターンの線幅の大きさとウエハＷの位置とを対応付けたパターン情報を取得する。制御部１００は、このパターン情報を受取り、ウエハＷの位置、例えば分割領域の位置と規格化された露光量値とを対応付けたデータを作成し、一括露光装置３において、ウエハＷの各分割領域の積算光量が揃うように、各分割領域の位置に対応し、当該領域に光を照射する各ＬＥＤ４２のセルの光強度を設定する。
次いで照度センサ６４により各セルごとの照度の測定を行い、ＬＥＤ４２の各セルごとに設定値通りの照度となっているかを判定し、ＬＥＤ制御部４４により、当該ＬＥＤ４２に供給する電流を調整することによりＬＥＤ４２の光強度を調整して照度が設定値の照度となるように調整される。

その後開閉板３４ａを開き、パターン露光が行われた製品用のウエハＷは、図８に示すようにまず搬送アーム１４により受け渡し位置Ａにある載置台３１に受け渡される。この時光照射ユニット４においては、ＬＥＤ光源群４００が各セルごとに検査装置２３にて取得したパターン情報に従い、設定された光強度で（設定された電流を供給して）光を照射しており、シャッター４５が閉じた状態になっている。次いで開閉板３４ａを閉じ、さらに図９に示すようにシャッター４５を閉じた状態で載置台３１を待機位置Ｂに前進させる。この時シャッター４５が閉じているため、ウエハＷの移動領域には光が照射されておらず、ウエハＷは露光されずに待機位置Ｂに移動することができる。そして待機位置Ｂにて既述のようにウエハＷの位置合わせを行う。これにより検査装置２３にてパターン情報を取得したときの分割領域の配列方向と、ＬＥＤ光源群４００におけるＬＥＤ４２のセルの配列方向と、が揃えられる。

続いて図１０に示すようにシャッター４５を開く。これによりウエハＷの移動領域に光が照射される。この時ＬＥＤ光源群４００におけるＬＥＤ４２の各セルごとに設定されているため、ウエハＷの移動領域の幅方向に所定の照度のプロファイルが形成された照射領域が形成される。
そしてＬＥＤ光源群４００の各セルは、対応するウエハＷの分割領域を夫々露光したときに、ウエハＷの表面全体で積算露光量が均一になるように設定されている。そのためウエハＷを待機位置Ｂから受け渡し位置Ａに移動させて露光することにより、ウエハＷの表面全体が露光装置Ｄ５におけるパターン露光時の露光量と併せて、ウエハＷ全体の露光量が均一になる。そしてウエハＷの露光処理が終了すると光照射ユニット４においては、シャッター４５を閉じて待機する。さらにウエハＷが受け渡し位置Ａに戻ると、開閉板３４ａが開かれ、受け渡し位置ＡにあるウエハＷが搬送アーム１４に取り出され、現像装置に搬送される。ウエハＷは、表面全体で積算露光量が均一になっているため、現像処理を行った時にウエハＷの表面全体における線幅が揃う。そして既述のように加熱処理が行われた後、キャリアＣに戻される。一括露光装置３においては、例えば後続の製品用のウエハＷが搬入され、同様に光照射処理が行われる。

上述の実施の形態においては、一括露光装置３内に搬入されたウエハＷを、搬入出口３４側から奥側の位置合わせを行う待機位置Ｂに向かって移動するときに光の照射口であるスリット４３を閉じている。次いでウエハＷを待機位置Ｂから受け渡し位置Ａに移動させる時にシャッター４５を開いてウエハＷに光を照射している。従って露光を目的としないでウエハＷをＬＥＤ光源群４００の下方を通過させる時には、ウエハＷは露光されず、そしてＬＥＤ光源群４００は発光させたままであってオフにしない。そのためＬＥＤ光源群４００をオフからオンに切り替えたときの光強度の過度的なずれが抑制されるため光強度が安定する。従って安定した光の照度で速やかにウエハＷを行うことができる。
またシャッター４５を設けず、ＬＥＤ光源群４００を発光させたままにする場合には、図２に示す待機位置ＢからウエハＷを搬出しなければならないが、既述の実施の形態では、同じ受け渡し位置ＡにてウエハＷの搬入、搬出を行うことができる。このため図１に示すような塗布、現像装置に一括露光装置３を設置するにあたって、ウエハＷの搬送領域に臨むように設ける一括露光装置３の搬入出口３４が一か所となるため、塗布、現像装置内のモジュールの配置レイアウトが簡単になり、装置の大型化を避けることができる。

またＬＥＤ光源群４００は強い光が照射されるとＬＥＤ光源群４００の寿命が短くなったり、ＬＥＤ光源群４００の温度が上昇し、照度が設定照度からずれるなどの悪影響が及ぶおそれがある。そのため遮蔽機構から反射してＬＥＤ光源群４００に到達する光の照度を弱めるようにしてもよい。なお悪影響の及ぶおそれがある照度とは、例えばＬＥＤ光源群４００の使用寿命が９０％まで減少する照度、又はＬＥＤ光源群４００の照度が±５％ずれる照度である。
このような例としては、シャッター４５の表面に凹凸加工を行った例が挙げられる。シャッター４５の表面に凹凸面を設けた構成とすることで、ＬＥＤ光源群４００から照射される光が散乱し、シャッター４５で反射し、ＬＥＤ光源群４００に向かって反射する光の照度を減衰することができ、ＬＥＤ光源群４００に反射する光の照度が弱くなる。シャッター４５のＬＥＤ光源群４００の光が照射される面に反射防止膜を形成してもよい。このようにシャッター４５におけるＬＥＤ光源群４００の光が照射される照射面に、光を散乱または減衰させて、反射されてＬＥＤ光源群４００に戻る光の光強度を減衰させる凹凸面や反射防止膜などの光減衰部を設けることでＬＥＤ光源群４００に大きな照度の光が照射されることを防ぐことができる。

またシャッター４５をＬＥＤ光源群４００の光の受光面が、ＬＥＤ光源群４００の方向に対して数度傾斜するように構成してもよい。あるいは表面の曲面加工をして、光の反射方向をＬＥＤ光源群４００の方向から外すようにしてもよい。シャッター４５に照射された光がＬＥＤ光源群４００の方向に反射されると、ＬＥＤ光源群４００に大きな照度の光（光強度の強い光）が照射されてしまうが、ＬＥＤ光源群４００の方向とは異なる方向に反射することで同様にＬＥＤ光源群４００に向けて反射する反射光の光強度を抑制することができるため、同様にＬＥＤ光源群４００は強い光が照射されることを防ぐことができる。

また光照射ユニット４にシャッター４５を冷却する例えば水冷式の冷却機構を設けてもよい。シャッター４５はＬＥＤ光源群４００から照射される光を遮断するため、熱を蓄積しやすい。シャッター４５に熱が蓄積すると、光学システムの歪みが生じ照射される光量がずれることがある。そのためシャッター４５を冷却することにより、ウエハＷの照度を正確にすることができる。
さらにウエハＷを受け渡し位置Ａから待機位置Ｂに露光を目的としないでウエハＷをＬＥＤ光源群４００の下方を通過させた後、露光を目的として、受け渡し位置Ａから待機位置Ｂとの間を複数回移動させてもよい。さらに載置台３１の位置が固定され光照射ユニット４が前後方向に移動してウエハＷに光を照射する構成でも良い。
さらに本発明は、ウエハＷの移動領域に光を照射を行い、ウエハＷを鉛直軸周りに回転させながら光の照射領域を通過させて、ウエハＷの光処理を行う光照射装置であってもよい。さらにウエハＷをＬＥＤ光源群４００の下方を露光を目的として、受け渡し位置Ａから待機位置Ｂとの間を複数回移動させるにあたって、例えばウエハＷを回転させて受け渡し位置Ａと待機位置Ｂとの間を移動させて光処理を行い、次いでウエハＷを回転させずに受け渡し位置Ａと待機位置Ｂとの間を移動させて光処理を行ってもよい。

また本発明の一括露光装置３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良い。また例えば光を照射して塗布膜中のカーボン膜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。

続いて本発明の実施の形態に係る一括露光装置の他の例について説明する。図１１に示すようにＬＥＤ光源群４００の照射方向を変えて、光照射ユニット４の下方を通過するウエハＷが露光されないように構成してもよい。例えばＬＥＤ光源群４００を左右方向に伸びる回転軸４８の周りに回動するように構成する。なお図中の８はＬＥＤ光源群４００から照射される光を各セルごとに集束させるためのかまぼこ型のレンズである。さらに照度センサ６４をケース体４０内においてＬＥＤ光源群４００の照射方向を水平方向に向けたときの光が照射される位置に設ける。そして照度センサ６４をＬＥＤ光源群４００におけるセルの配列方向（左右方向）に移動するように構成し、ＬＥＤ４２のセルごとの照度を計測できるように構成する。

そして光照射ユニット４の下方に光を照射しウエハＷを露光する場合には、図１１に示すようにＬＥＤ光源群４００の照射方向を下方（スリット４３を通過する方向）に向ける。これによりＬＥＤ光源群４００から照射される光がスリット４３を介して、光照射ユニット４の下方のウエハＷの移動領域に照射される。このように光照射ユニット４の下方に光を照射した状態でウエハＷを例えば待機位置Ｂから受け渡し位置Ａに移動させることにより、ウエハＷの表面全体に光が照射されて露光される。

さらにウエハＷを露光を目的とせずに光照射ユニット４の下方を移動させるとき、例えば一括露光装置３に搬入したウエハＷを受け渡し位置Ａから待機位置Ｂに移動させる時には、図１２に示すようにＬＥＤ光源群４００を回転軸４８周りに回動させて、ＬＥＤ光源群４００の照射方向を水平方向に向ける。これによりＬＥＤ光源群４００から照射される光の光路がスリット４３から外れる。従ってウエハＷの表面に光を照射せずに、ウエハＷを光照射ユニット４の下方を移動させることができる。

またケース体４０内で散乱した光がスリット４３から漏れ出すおそれがある場合には、図７に示すようなスリット４３を開閉するシャッター４５を設けてもよい。これによりＬＥＤ光源群４００から照射される光の光路をスリット４３から外すと共に、スリット４３をシャッター４５により閉じることにより、より確実に光照射ユニット４の下方を通過するウエハＷへの光の照射を防ぐことができる。

また光照射ユニット４は、ＬＥＤ光源群４００の光路の方向をミラー部材４９により切り替えるように構成されていてもよい。例えば図１３に示すようにＬＥＤ光源群４００を水平方向に照射するように設け、ＬＥＤ光源群４００の光路におけるスリット４５の上方に例えば４５°傾斜させたミラー部材４９を設けて光路を下方側に向ける。これによりミラー部材４９により反射した光がスリット４３を通過し、ウエハＷの移動領域に向けて照射される。またミラー部材４９を左右方向に伸びる回転軸７を中心に回動するように構成し、ミラー部材４９の設置角度を調整できるように構成する。

そしてウエハＷを露光を目的とせずに光照射ユニット４の下方を移動させるとき、例えばウエハＷを受け渡し位置Ａから待機位置Ｂに移動させる時には、図１４に示すようにミラー部材４９の角度を変えて、ミラー部材４９をＬＥＤ光源群４００から照射される光の光路から外す。これによりＬＥＤ光源群４００から照射される光が水平方向に直進するように切り替わり、光路がスリット４３から外れ、光照射ユニット４の下方を通過するウエハＷへの光の照射を防ぐことができる。

また本発明は、各ウエハＷが連続して光処理装置に処理される場合において、ウエハＷが光の照射を目的としないで光照射ユニット４の下方を通過するときのみ、照射される光を基板の相対的移動領域から外すようにして、それ以外のときは、基板の相対的移動領域に光を照射した状態としてもよい。
このような例について図３～７で示した一括露光装置３を用いた処理シーケンスについて図１５を参照して説明する。この例では時刻ｔ０にて、開閉板３４ａを開き、既に一括露光装置３にて光照射による処理が行われ、受け渡し位置Ａに戻った、ウエハＷが搬送アーム１４により搬出され、次に処理すべきウエハＷが受け渡し位置Ａにある載置台３１に受け渡される（処理済みウエハＷと処理前ウエハＷとの交換）。さらに搬送アーム１４を一括露光装置３外に退避させ、時刻ｔ１にて開閉板３４ａを閉じると共に、シャッター４５を閉じる。次いでシャッター４５を閉じた状態で載置台３１を待機位置（アライメント位置）Ｂに前進させ(時刻ｔ２～ｔ３)、待機位置Ｂにて既述のようにウエハＷの位置合わせ（アライメント）を行う。ウエハＷの位置合わせ終了後の時刻ｔ４においてシャッター４５を開くと共に、ウエハＷの回転を開始する。

そしてウエハＷの移動領域に光が照射された状態で、ウエハＷの回転数を維持したままウエハＷを光照射ユニット４の下方を通過させる。より詳しくは、載置台３１がアライメント位置にて所定の回転数まで加速された後、載置台３１が例えば１秒かけて後方側に移動してウエハＷの露光領域に到達し、露光が開始される。このため図１５における時刻ｔ５は、ウエハＷが所定の回転数に到達した時点とその後の１秒間を含んで表示している。
これによりウエハＷの表面全体が光照射されて露光される（時刻ｔ６）。ウエハＷが露光領域を通過した後、シャッター４５を開いた状態で、ウエハＷの回転を減速させてウエハＷの回転を停止し、ウエハＷを受け渡し位置Ａに移動させる（時刻ｔ７）。さらにシャッター４５を開いた状態で開閉板３４ａを開き、光照射処理を終えたウエハＷを搬出すると共に、後続の製品用ウエハＷを載置台３１に受け渡し、同様にウエハＷに光照射処理を行う。

この実施の形態においては、ウエハＷが、その位置合わせを行うために受け渡し位置Ａから待機位置Ｂに移動するときにのみシャッター４５が閉じている。このようにウエハＷが光の照射による処理を目的としないで光照射ユニット４の下方を通過するときのみ、シャッター４５を閉じるようにすることで、ＬＥＤ光源部４００～光が照射され、かつ光照射ユニット４のシャッター４５が閉じている時間の総計を短くすることができる。上述の実施の形態においては、装置の運用を行っている間ＬＥＤ光源部４００をオンの状態にしているため、シャッター４５が閉じている時間が長くなると、シャッター４５にＬＥＤ４２の光が照射される時間が長くなりシャッター４５が材質によっては、熱により歪むことがある。またシャッター４５によりＬＥＤ４２の光が反射される時間も長くなり、ＬＥＤ４２が反射光に曝される時間も長くなるため、ＬＥＤ光源群４００の寿命が短くなりやすくなる。

従ってこのようにウエハＷが光の照射による処理を目的としないで光照射ユニット４の下方を通過するときのみ、シャッター４５を閉じ、その他の時間はシャッター４５を開いた状態とすることで、シャッター４５の材質の自由度が大きくなり、さらにＬＥＤ光源群４００の劣化などの不具合を抑制することができる。

３一括露光装置
４光照射ユニット
５位置合わせ機構
６照度検出部
７回転軸
３０筐体
３１載置台
３２駆動部
３３ガイドレール
３４搬入出口
４０ケース体
４２ＬＥＤ
４３スリット
４５シャッター
４７シャッター駆動部
４８回転軸
４９ミラー部材
４００ＬＥＤ光源群

Claims

基板の搬入出を行う搬入出口が形成された筐体と、前記筐体内に設けられ、基板を載置する載置台と、前記載置台の上方に設けられ、ＬＥＤからなる光源部を発光させて基板の左右方向の幅よりも広い領域に亘って伸びる帯状の照射領域を形成し、基板の表面を露光するための光照射ユニットと、前記載置台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移動機構と、を備え、
前記ＬＥＤの発光強度の調整のみによって基板の表面の露光量が調整されるように構成された光処理装置において、
前記光照射ユニットから照射される光を基板の相対的移動領域から外すための光路変更部と、
前記基板が光の照射による処理を目的としないで光照射ユニットの下方側を相対的に移動するときには、前記光源部を発光させた状態で前記光路変更部により基板の表面に照射領域が形成されないように制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記光路変更部は、前記光源部を水平軸周りに回動させる回動部であることを特徴とする光処理装置。
基板の搬入出を行う搬入出口が形成された筐体と、前記筐体内に設けられ、基板を載置する載置台と、前記載置台の上方に設けられ、基板の表面を露光するための光照射ユニットと、前記載置台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移動機構と、を備え、
前記光照射ユニットは、ＬＥＤからなる光源部を発光させて、底部に形成された帯状の光の照射口を介して照射することにより、基板の左右方向の幅よりも広い領域に亘って伸びる帯状の照射領域を形成するように構成され、
前記ＬＥＤの発光強度の調整のみによって基板の表面の露光量が調整されるように構成された光処理装置において、
前記光照射ユニットから照射される光による照射領域が基板の相対的移動領域に形成されないようにするために前記光の照射口を遮蔽する遮蔽部材と、
前記遮蔽部材を前記光の照射口を塞ぐ位置と開放する位置との間で移動させる遮蔽部材駆動部と、
前記基板が光の照射による処理を目的としないで光照射ユニットの下方側を相対的に移動するときには、前記光源部を発光させた状態で前記遮蔽部材を前記光の照射口を塞ぐ位置に設定するように制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする光処理装置。
前記遮蔽部材は、前記光の照射口を遮蔽したときに反射して光源部に到達する反射光の照度が前記光源部に悪影響を及ぼさない照度であることを特徴とする請求項２に記載の光処理装置。
前記遮蔽部材は、前記光の照射口を遮蔽したときに光源部の光が照射される照射面に凹凸が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の光処理装置。
前記遮蔽部材は、前記光の照射口を遮蔽したときに光源部の光が照射される照射面に反射防止膜が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の光処理装置。
前記遮蔽部材は、前記光の照射口を遮蔽したときに光源部の光が照射される照射面が、反射光が光源部の方向とは異なる角度に反射するように傾斜したことを特徴とする請求項２に記載の光処理装置。
前記載置台は、前記筐体内に前記搬入出口を介して基板が受け渡される受け渡し位置と基板が待機される待機位置との間で移動自在に構成され、
前記光照射ユニットは、前記載置台の移動領域における受け渡し位置と待機位置との間の上方に設けられ、
前記制御部は、載置台が前記受け渡し位置と待機位置との間で移動するときに光照射ユニットから基板に対して光を照射するステップと、前記基板が光の照射による処理を目的としないで光照射ユニットの下方側を移動するステップと、を実行するためのプログラムを備えていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光処理装置。
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７のいずれか一項に記載の光処理装置。
レジスト膜を形成した基板に対して処理を行う基板処理装置であって、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の光処理装置を備えることを特徴とする基板処理装置。