JP6314081B2 - 光照射装置 - Google Patents

Description

本開示は、光照射装置に関する。

半導体の製造過程において、基板の表面に紫外線などの光（放射線）を照射することがある。この目的は、例えば、基板の表面を改質すること、基板を加熱すること、基板の表面に設けられているレジスト膜における化学反応を促進すること、基板の表面に存在する有機物を除去することなどにある。

特許文献１は、基板の表面に紫外線を照射するように構成された基板処理装置を開示している。当該基板処理装置は、表面にレジストパターンが形成された基板を保持する基板保持台と、基板保持台の上方に位置し基板保持台上の基板の表面に紫外線を照射する紫外線ランプと、基板保持台を紫外線ランプに対して平行移動させる移動機構とを備える。紫外線ランプは、直線状を呈するライン光源であり、基板保持台の移動方向に対して略直交するように延びている。紫外線ランプの長さは、基板保持台の移動方向に対して直交する方向における基板の幅よりも大きい。そのため、基板保持台が紫外線ランプの下方を所定方向に直線的に移動するだけで、基板の表面全体に紫外線が照射される。これは、基板表面のレジストパターンを平滑化（スムージング）するための処理の一部である。

特開２００９−１１１０５０号公報

ところで、レジストパターンを形成するために、基板の表面全体に存在するレジスト膜に対して露光処理を行う場合がある。このような場合に、レジストパターンの基板表面内の面内均一性を確保するためには、レジスト膜に対して均一に露光する必要がある。

しかしながら、特許文献１の基板処理装置が備える紫外線ランプはライン光源であるので、その長さ方向において光の放射能力、すなわちその長さ方向における光量にばらつきが生じやすい。しかも、将来的に基板の大型化が見込まれており、基板が大型化すると紫外線ランプも大型化するので、光量のばらつきがより生じやすくなる。加えて、装置も全体的に大型化・複雑化するので高コスト化が懸念される。

そこで、本開示は、簡易な構成により基板全体に対して均一に光を照射することが可能な光照射装置を説明する。

本開示の一つの観点に係る光照射装置は、基板を保持しつつ、基板の表面に直交する方向に延びている回転軸の周りに基板を回転させる回転保持部と、回転保持部と対向するように位置する照明部と、回転保持部と照明部との間に位置し、水平に拡がる遮光マスクと、照明部を回転軸の直交方向に沿って直線状に移動させる駆動部とを備え、遮光マスクは、回転軸方向から見て回転保持部に保持されている基板の表面を覆うように基板と重なり合い、回転軸の直交方向において、回転軸から外側に向けて延びると共に回転軸から離れる側の開口幅が回転軸寄りの開口幅よりも大きい開口部を有し、照明部は、駆動部によって開口部上を移動しつつ、回転保持部に保持されている基板の表面に向けて開口部を通じて光を照射する。

ところで、遮光マスクがない場合には、照明部による基板に対する光の照射領域の大きさが回転軸から基板の周縁にかけて同じであるので、基板の回転により基板の中心ほど光が重複して照射されて光の照射量が多くなる。しかしながら、本開示の一つの観点に係る光照射装置では、開口部が、回転軸から外側に向けて延びると共にから離れる側の開口幅が回転軸寄りの開口幅よりも大きくなっている。そして、照明部が、駆動部によって開口部上を移動しつつ、回転保持部に保持されている基板の表面に向けて開口部を通じて光を照射する。そのため、照明部から開口部を通じて基板に到達する光の照射領域は、照明部が開口部の回転軸寄りに位置しているときに小さく、照明部が開口部の回転軸から遠ざかるときに大きい。従って、基板の中心から周縁にかけて光の照射量が均一になりやすい。しかも、本開示の一つの観点に係る光照射装置は、回転保持部と、照明部と、遮光マスクと、駆動部とで構成されている。そのため、本開示の一つの観点に係る光照射装置の構成要素の数が極めて少ない。以上より、簡易な構成により基板全体に対して均一に光を照射することが可能となる。

開口部は、回転軸の直交方向において、回転軸から外側に向けて延びると共に回転軸から離れるにつれて拡がっていてもよい。この場合、照明部から開口部を通じて基板に到達する光の照射領域は、照明部が開口部の回転軸寄りに位置しているほど小さく、照明部が開口部の回転軸から遠ざかるほど徐々に大きくなる。従って、基板の中心から周縁にかけて光の照射量がより均一になりやすい。

開口部は、マスクと回転軸との交点から延びる２つの辺を含み、２つの辺は交点から離れるにつれて互いに遠ざかっていてもよい。この場合、開口部の２つの辺が、２つの辺の交点を頂点とする角をなしている。そのため、基板の中心から周縁にかけて光の照射量をより均一にすることができる。

基板は円形状を呈し、開口部は扇形状を呈していてもよい。

回転保持部は基板を略一定の回転速度で回転させてもよい。この場合、回転保持部による基板の回転にあたり、複雑な制御を要しない。そのため、光照射装置をより簡素化できる。

駆動部は照明部を略一定の速度で移動させてもよい。この場合、駆動部による照明部の駆動にあたり、複雑な制御を要しない。そのため、光照射装置をより簡素化できる。

照明部は矩形平面状の光源を含み、光源のうち対向する一対の側縁は、開口部の延在方向に対して直交していてもよい。この場合、矩形平面状というシンプルな構造の光源を用いて、基板の中心から周縁にかけて光の照射量をさらに均一にすることができる。

本開示の他の観点に係る光照射装置は、基板を保持しつつ、基板の表面に直交する方向に延びている回転軸の周りに基板を回転させる回転保持部と、回転保持部と対向するように位置する複数の照明部と、回転保持部と複数の照明部との間に位置し、回転軸の直交方向に沿って拡がる遮光マスクとを備え、遮光マスクは、回転軸方向から見て回転保持部に保持されている基板の表面を覆うように基板と重なり合い、回転軸の直交方向において、回転軸から外側に向けて延びると共に回転軸から離れる側の開口幅が回転軸寄りの開口幅よりも大きい開口部を有し、複数の照明部は、複数の照明部により開口部の全体を覆うように開口部上に配列されており、回転保持部に保持されている基板の表面に向けて開口部を通じてそれぞれ光を照射する。

ところで、遮光マスクがない場合には、照明部による基板に対する光の照射領域の大きさが回転軸から基板の周縁にかけて同じであるので、基板の回転により基板の中心ほど光が重複して照射されて光の照射量が多くなる。しかしながら、本開示の他の観点に係る光照射装置では、開口部が、回転軸から外側に向けて延びると共にから離れる側の開口幅が回転軸寄りの開口幅よりも大きくなっている。そして、複数の照明部が、複数の照明部により開口部の全体を覆うように開口部上に配列されており、回転保持部に保持されている基板の表面に向けて開口部を通じてそれぞれ光を照射する。そのため、複数の照明部から開口部を通じて基板に到達する光の照射領域は、回転軸寄りの位置では小さく、回転軸から遠ざかる位置では大きい。従って、基板の中心から周縁にかけて光の照射量が均一になりやすい。また、本開示の他の観点に係る光照射装置は、比較的小型の複数の照明部を備えるので、大型の照明部と比較して光量のばらつきがより生じ難い。仮に、複数の照明部の間で個体差により光量のばらつきが生じたとしても、個別に出力を調節することにより、全体としての光の照射量を均一化できる。しかも、本開示の他の観点に係る光照射装置は、回転保持部と、複数の照明部と、遮光マスクとで構成されている。そのため、本開示の一つの観点に係る光照射装置の構成要素の数が極めて少なく、照明部を移動させる必要がない。以上より、簡易な構成により基板全体に対して均一に光を照射することが可能となる。

本開示に係る光照射装置によれば、簡易な構成により基板全体に対して均一に光を照射することが可能となる。

図１は、基板処理システムを示す斜視図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図４は、光照射装置を概略的に示す図である。 図５は、光照射装置の動作を説明するための図である。 図６は、光照射装置の動作を説明するための図である。 図７は、他の例に係る光照射装置を概略的に示す図である。 図８は、他の例に係る光照射装置を概略的に示す図である。 図９は、他の例に係る光照射装置を概略的に示す図である。 図１０は、他の例に係る光照射装置を概略的に示す図である。 図１１は、実施例１に係るシミュレーション結果を示す。 図１２の（ａ）は比較例１に係るシミュレーション結果を示し、図１２の（ｂ）は、比較例２に係るシミュレーション結果を示す。 図１３の（ａ）は比較例３に係るシミュレーション結果を示し、図１３の（ｂ）は、比較例４に係るシミュレーション結果を示す。

本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

［基板処理システムの構成］
基板処理システム１は、塗布現像装置２と、露光装置３と、制御部ＣＵ（制御手段）とを備える。露光装置３は、ウエハＷ（基板）の表面Ｗａ（図４参照）に形成されたレジスト膜（感光性被膜）（図示せず）の露光処理を行う。具体的には、液浸露光等の方法によりレジスト膜の露光対象部分に選択的に極端紫外線（ＥＵＶ：Extreme Ultraviolet）光を照射する。これにより、ウエハＷの表面Ｗａのレジスト膜に対して、所定のパターンでＥＵＶ光による露光が行われる。ＥＵＶ光の波長は、例えば１３．５ｎｍである。

塗布現像装置２は、露光装置３による露光処理の前に、ウエハＷ（基板）の表面にレジスト膜を形成する処理を行い、露光処理後にレジスト膜の現像処理を行う。本実施形態において、ウエハＷは円板状を呈するが、円形の一部が切り欠かれていたり、多角形など円形以外の形状を呈するウエハを用いてもよい。ウエハＷは、例えば、半導体基板、ガラス基板、マスク基板、ＦＰＤ（Flat Panel Display）基板その他の各種基板であってもよい。ウエハＷの直径は、例えば２００ｍｍ〜４５０ｍｍ程度であってもよい。

図１〜図３に示されるように、塗布現像装置２は、キャリアブロック４と、処理ブロック５と、インターフェースブロック６とを備える。キャリアブロック４、処理ブロック５及びインターフェースブロック６は、水平方向に並んでいる。

キャリアブロック４は、キャリアステーション１２と搬入搬出部１３とを有する。キャリアステーション１２は、複数のキャリア１１を支持する。キャリア１１は、例えば複数枚のウエハＷを密封状態で収容し、ウエハＷを出し入れするための開閉扉（不図示）を側面１１ａ側に有する（図３参照）。キャリア１１は、側面１１ａが搬入搬出部１３側に面するように、キャリアステーション１２上に着脱自在に設置される。

搬入搬出部１３は、キャリアステーション１２と処理ブロック５との間に位置する。搬入搬出部１３は、キャリアステーション１２上の複数のキャリア１１にそれぞれ対応する複数の開閉扉１３ａを有する。側面１１ａの開閉扉と開閉扉１３ａとを同時に開放することで、キャリア１１内と搬入搬出部１３内とが連通する。搬入搬出部１３は受け渡しアームＡ１を内蔵している。受け渡しアームＡ１は、キャリア１１からウエハＷを取り出して処理ブロック５に渡し、処理ブロック５からウエハＷを受け取ってキャリア１１内に戻す。

処理ブロック５は、ＢＣＴモジュール１４と、ＣＯＴモジュール１５と、ＴＣＴモジュール１６と、ＤＥＶモジュール１７とを有する。ＢＣＴモジュール１４は下層膜形成モジュールである。ＣＯＴモジュール１５はレジスト膜形成モジュールである。ＴＣＴモジュール１６は上層膜形成モジュールである。ＤＥＶモジュール１７は現像処理モジュールである。これらのモジュールは、床面側からＤＥＶモジュール１７、ＢＣＴモジュール１４、ＣＯＴモジュール１５、ＴＣＴモジュール１６の順に並んでいる。

ＢＣＴモジュール１４は、ウエハＷの表面上に下層膜を形成するように構成されている。ＢＣＴモジュール１４は、複数の塗布ユニット（不図示）と、複数の熱処理ユニット（不図示）と、これらのユニットにウエハＷを搬送する搬送アームＡ２とを内蔵している。塗布ユニットは、下層膜形成用の塗布液をウエハＷの表面に塗布するように構成されている。熱処理ユニットは、例えば熱板によりウエハＷを加熱し、加熱後のウエハＷを例えば冷却板により冷却して熱処理を行うように構成されている。ＢＣＴモジュール１４において行われる熱処理の具体例としては、塗布液を硬化させて下層膜とするための加熱処理が挙げられる。

ＣＯＴモジュール１５は、下層膜上に熱硬化性且つ感光性のレジスト膜を形成するように構成されている。ＣＯＴモジュール１５は、複数の塗布ユニット（不図示）と、複数の熱処理ユニット（不図示）と、これらのユニットにウエハＷを搬送する搬送アームＡ３とを内蔵している（図２参照）。塗布ユニットは、レジスト膜形成用の処理液（レジスト剤）を下層膜の上に塗布するように構成されている。熱処理ユニットは、例えば熱板によりウエハＷを加熱し、加熱後のウエハＷを例えば冷却板により冷却して熱処理を行うように構成されている。ＣＯＴモジュール１５において行われる熱処理の具体例としては、塗布液を硬化させてレジスト膜とするための加熱処理（ＰＡＢ：Pre Applied Bake）が挙げられる。

ＴＣＴモジュール１６は、レジスト膜上に上層膜を形成するように構成されている。ＴＣＴモジュール１６は、複数の塗布ユニットＵ１と、複数の熱処理ユニットＵ２と、光照射ユニットＵ３（光照射装置）と、これらのユニットにウエハＷを搬送する搬送アームＡ４とを内蔵している。塗布ユニットＵ１は、上層膜形成用の塗布液をウエハＷの表面に塗布するように構成されている。熱処理ユニットＵ２は、例えば熱板によりウエハＷを加熱し、加熱後のウエハＷを例えば冷却板により冷却して熱処理を行うように構成されている。ＴＣＴモジュール１６において行われる熱処理の具体例としては、塗布液を硬化させて上層膜とするための加熱処理が挙げられる。光照射ユニットＵ３の詳細については後述する。

ＤＥＶモジュール１７は、露光されたレジスト膜の現像処理を行うように構成されている。ＤＥＶモジュール１７は、複数の現像ユニット（不図示）と、複数の熱処理ユニット（不図示）と、これらのユニットにウエハＷを搬送する搬送アームＡ５と、これらのユニットを経ずにウエハＷを搬送する直接搬送アームＡ６とを内蔵している。現像ユニットは、レジスト膜を部分的に除去してレジストパターンを形成するように構成されている。熱処理ユニットは、例えば熱板によりウエハＷを加熱し、加熱後のウエハＷを例えば冷却板により冷却して熱処理を行う。ＤＥＶモジュール１７において行われる熱処理の具体例としては、現像処理前の加熱処理（ＰＥＢ：Post Exposure Bake）、現像処理後の加熱処理（ＰＢ：Post Bake）等が挙げられる。

処理ブロック５内におけるキャリアブロック４側には棚ユニットＵ１０が設けられている（図２及び図３参照）。棚ユニットＵ１０は、床面からＴＣＴモジュール１６に亘るように設けられており、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。棚ユニットＵ１０の近傍には昇降アームＡ７が設けられている。昇降アームＡ７は、棚ユニットＵ１０のセル同士の間でウエハＷを昇降させる。

処理ブロック５内におけるインターフェースブロック６側には棚ユニットＵ１１が設けられている（図２及び図３参照）。棚ユニットＵ１１は床面からＤＥＶモジュール１７の上部に亘るように設けられており、上下方向に並ぶ複数のセルに区画されている。

インターフェースブロック６は、受け渡しアームＡ８を内蔵しており、露光装置３に接続される。受け渡しアームＡ８は、棚ユニットＵ１１のウエハＷを取り出して露光装置３に渡し、露光装置３からウエハＷを受け取って棚ユニットＵ１１に戻すように構成されている。

制御部ＣＵは、一つ又は複数の制御用のコンピュータにより構成され、基板処理システム１を部分的又は全体的に制御する。制御部ＣＵは、制御条件の設定画面を表示する表示部（図示せず）と、制御条件を入力する入力部（図示せず）と、コンピュータ読み取り可能な記録媒体からプログラムを読み取る読取部（図示せず）とを有する。記録媒体は、基板処理システム１に各種動作を実行させるためのプログラムを記録している。このプログラムが制御部ＣＵの読取部によって読み取られる。記録媒体としては、例えば、半導体メモリ、光記録ディスク、磁気記録ディスク、光磁気記録ディスクであってもよい。制御部ＣＵは、入力部に入力された制御条件と、読取部により読み取られたプログラムとに応じて基板処理システム１を制御し、各種動作を基板処理システム１に実行させる。

［光照射ユニットの構成］
続いて、光照射ユニットＵ３についてより詳しく説明する。光照射ユニットＵ３は、露光装置３においてＥＵＶ光による露光が行われた後のウエハＷ上のレジスト膜全体に対し、ＵＶ光による露光を行う。光照射ユニットＵ３は、図４に示されるように、回転保持部１０と、遮光マスク２０と、照明部３０と、駆動部４０とを有する。

回転保持部１０は、保持部（図示せず）と、動力源（図示せず）とを含む。保持部は、例えば吸着等によりウエハＷを略水平に保持する。動力源は、例えば電動モータであり、保持部を回転駆動する。すなわち、回転保持部１０は、ウエハＷの姿勢が略水平の状態で、制御部ＣＵの指示に基づき、ウエハＷの表面Ｗａに対して垂直な軸（回転軸）周りでウエハＷを回転させる。本実施形態では、回転軸は、円形状を呈するウエハＷの中心を通っているので、中心軸でもある。本実施形態では、図４に示されるように、回転保持部１０は、上方から見て時計回りにウエハＷを回転させる（矢印Ａｒ１参照）。

遮光マスク２０は、回転保持部１０の上方に位置している。遮光マスク２０と回転保持部１０に保持されたウエハＷの表面Ｗａとの回転軸方向における直線距離は、例えば０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度であってもよいし、１ｍｍ程度であってもよい。遮光マスク２０は、本実施形態において矩形状を呈する平板であり、略水平に拡がっている。すなわち、遮光マスク２０は、回転保持部１０に保持されたウエハＷの表面Ｗａと略平行である。

遮光マスク２０は、回転軸方向から見たときに、回転保持部１０に保持されているウエハＷの表面Ｗａ全体を覆うようにウエハＷと重なり合っている。遮光マスク２０の面積は、ウエハＷの面積よりも大きい。そのため、照明部３０から照射される光が遮光マスク２０の外縁から回り込んでウエハＷに到達し難い。

遮光マスク２０には、その厚さ方向（回転軸方向）において貫通する開口部２２が設けられている。開口部２２は、回転軸方向から見て、ウエハＷの径方向に沿って延びている。開口部２２は、本実施形態において扇形状を呈している。すなわち、開口部２２は、２つの辺２２ａと１つの円弧２２ｂとからなる。２つの辺２２ａは、回転軸から離れるにつれて互いに遠ざかる（互いの離間距離が大きくなる）ように、回転軸の直交方向に沿って延びている。すなわち、開口部２２は、回転軸から離れるにつれて拡がっている。２つの辺２２ａの交点は、遮光マスク２０と中心軸との交点と略一致している。そのため、２つの辺２２ａは、遮光マスク２０と中心軸との交点から外側に向けて延びている。２つの辺２２ａがなす角（中心角）は、例えば、０°を超え且つ４５°以下であってもよいし、０°を超え且つ３０°以下であってもよいし、０°を超え且つ１５°以下であってもよい。２つの辺２２ａの長さは、ウエハＷの半径と略同一である。円弧２２ｂの曲率半径は、ウエハＷの半径と略同一である。以上より、回転軸方向から見たときに、２つの辺２２ａの交点は中心軸と略一致しており、円弧２２ｂはウエハＷの周縁と略一致している。

照明部３０は、遮光マスク２０の上方に位置している。すなわち、照明部３０と回転保持部１０との間に遮光マスク２０が位置している。照明部３０と遮光マスク２０との回転軸方向における直線距離は、例えば１ｍｍ〜５ｍｍ程度であってもよい。

照明部３０は、直方体形状を呈している。照明部３０の高さ（回転軸方向における長さ）は、例えば１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度であってもよい。照明部３０の奥行き（開口部２２の延在方向における長さ）は、例えば１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度であってもよい。照明部３０の幅（回転軸方向及び開口部２２の延在方向の双方に直交する方向における長さ）は、例えば１０ｍｍ〜６０ｍｍ程度であってもよい。

照明部３０は、本体３２と、本体３２の底面に配置された矩形平面状の光源３４とを含む。光源３４は、回転軸方向から見て、一対の第１の側縁３４ａと、一対の第２の側縁３４ｂとを含む。第１の側縁３４ａは、直線状を呈しており、開口部２２の延在方向（ウエハＷの径方向）に沿って延びている。第２の側縁３４ｂは、直線状を呈しており、回転軸方向及び開口部２２の延在方向の双方に直交する方向に沿って延びている。光源３４の面積は、例えば１００ｍｍ^２〜１８００ｍｍ^２程度であってもよい。光源３４の面積は、ウエハＷの表面Ｗａの面積の０．１％〜３．０％程度であってもよい。光の照射量の均一性の観点から、光源３４の幅の大きさは、光源３４の奥行きの大きさの１０倍以内であってもよいし、光源３４の奥行きの大きさの６倍以内であってもよい。

光源３４は、ＵＶ光を下方に向けて出射する。光源３４から出射されたＵＶ光は、遮光マスク２０を透過しないが、開口部２２を通じて光源３４の下方に位置するウエハＷの表面Ｗａに到達する。これにより、ウエハＷの表面Ｗａ上のレジスト膜に対し、ＵＶ光による露光が行われる。ＵＶ光の波長は、２２０ｎｍ〜２８０ｎｍの範囲内であってもよく、２２２ｎｍ、２４８ｎｍ及び２５４ｎｍのいずれかであってもよい。このうち、ＵＶ光の波長は、特に２４８ｎｍであると好ましい。光源３４（照明部３０）とウエハＷの表面Ｗａとの間の空間には、空気が介在していてもよいし、不活性ガス（例えば窒素ガス）が介在していてもよい。光源３４（照明部３０）とウエハＷの表面Ｗａとの間の空間が真空状態であってもよい。不活性ガス中又は真空中でＵＶ光を照射することにより、空気中に微量に含まれるアミン成分に起因する酸の失活を抑制できる。

駆動部４０は、制御部ＣＵの指示に基づき、照明部３０を水平方向に沿って直線状に移動させる（矢印Ａｒ２参照）。より詳しくは、駆動部４０は、照明部３０が開口部２２上を通るように、開口部２２の延在方向に沿って直線的に照明部３０を移動させる。そのため、回転軸方向から見て照明部３０が開口部２２上を移動しているときに、照明部３０から出射された光が開口部２２を通過してウエハＷの表面Ｗａに照射される。駆動部４０は、制御部ＣＵの指示に基づき照明部３０に指示して、光源３４の点灯及び消灯の制御や、光源３４からの光の照射量の制御も行う。なお、駆動部４０は、ウエハＷの周縁側から中心軸側に向かうように照明部３０を移動させてもよいし、中心軸側からウエハＷの周縁側に向かうように照明部３０を移動させてもよいし、ウエハＷの周縁側と中心軸側との間を往復するように照明部３０を移動させてもよい。

［制御部による制御］
まず、制御部ＣＵは、塗布現像装置２を制御して、ＢＣＴモジュール１４において下層膜を形成する処理を行わせる。次に、制御部ＣＵは、塗布現像装置２を制御して、ＣＯＴモジュール１５において下層膜の上にレジスト膜を形成する処理を行わせる。次に、制御部ＣＵは、塗布現像装置２を制御して、ＴＣＴモジュール１６においてレジスト膜の上に保護膜を形成する処理を行わせる。次に、制御部ＣＵは、露光装置３を制御して、所定のパターンによりＥＵＶ光でレジスト膜を露光させる。

次に、制御部ＣＵは、塗布現像装置２を制御して、光照射ユニットＵ３においてＵＶ光でレジスト膜全体を露光させる。具体的には、制御部ＣＵは、表面Ｗａにレジスト膜が設けられたウエハＷを保持している回転保持部１０に指示して、回転保持部１０を所定の回転速度（角速度）で回転させる。次に制御部ＣＵは、駆動部４０に指示して、照明部３０を開口部２２の延在方向に沿って直線状に移動させる。このとき、照明部３０がウエハＷの周縁側から回転軸側に向けて移動する場合、照明部３０がウエハＷの周縁側から回転軸側に向かうにつれて、照明部３０から出射されたＵＶ光が開口部２２を通ってウエハＷの表面Ｗａを照射する照射領域Ｒが小さくなる（図５及び図６参照）。

次に、制御部ＣＵは、塗布現像装置２を制御して、ＤＥＶモジュール１７においてレジスト膜に対し現像処理前の加熱処理（ＰＥＢ）を行わせる。次に、制御部ＣＵは、塗布現像装置２を制御して、露光されたレジスト膜の現像処理を行わせる。以上により、ウエハＷの表面Ｗａに所定のレジストパターンが形成される。

［作用］
ところで、ウエハＷの表面Ｗａにおけるレジスト層の全体を露光するために、次のよう方法が考えられる。
（１）ウエハＷの表面Ｗａの面積と同等以上の面積を有する面光源を用意して、ウエハＷの表面Ｗａ全体に対し一括して光を照射する方法。
（２）ウエハＷの直径と同等以上の大きさを有する線光源を用意して、ウエハＷの表面Ｗａと平行な一の方向に沿って線光源を直線状に移動させながら、ウエハＷの表面Ｗａに対し順次光を照射する方法。
（３）線光源よりも小さい本実施形態のような矩形状の面光源を用意して、ウエハＷの表面Ｗａ上において面光源を蛇行させながら、ウエハＷの表面Ｗａに対し順次光を照射する方法。
（４）線光源よりも小さい本実施形態のような矩形状の面光源を用意して、本実施形態のような遮光マスク２０を介在させずに、当該面光源をウエハＷの径方向に沿って直線状に移動させながら、ウエハＷの表面Ｗａに対し順次光を照射する方法。

しかしながら、上記（１）及び（２）の方法では、大面積で高輝度の光源が必要となるので、光源の面内において光量にばらつきが生じやすい。また、光源を含めた装置の大型化をもたらし、高コスト化が懸念される。上記（３）の方法では、光量のばらつきの懸念は解消されるものの、ウエハＷの表面Ｗａ全体に均一に光を照射するために、光源を極めて高精度に移動させる必要がある。そのため、高精度の駆動機構を組み込む必要が生ずるので、やはり装置の大型化をもたらし、高コスト化が懸念される。上記（４）の方法では、当該光源が移動されても当該光源によるウエハＷに対する光の照射領域の大きさが同じであるので、ウエハＷの中心ほど光が重複して照射されて光の照射量が多くなる。当該光源が中心軸に向かうにつれて、光源の移動速度を大きくしたり、ウエハＷの回転速度を大きくしたとしても、ウエハＷの中心では必ず光が重複して照射されてしまう。従って、光の照射量を均一にすることが困難である。

ところが、以上のような本実施形態では、開口部２２が、回転軸から外側に向けて延びると共に回転軸から離れるにつれて拡がっている。そして、照明部３０が、駆動部４０によって開口部２２上を移動しつつ、開口部２２を通じて回転保持部１０に保持されているウエハＷの表面Ｗａに向けて光を照射する。そのため、照明部３０から開口部２２を通じてウエハＷに到達する光の照射領域Ｒは、照明部３０が開口部２２の回転軸寄りに位置しているほど小さく、照明部３０が開口部２２の回転軸から遠ざかるほど大きい。従って、ウエハＷの中心から周縁にかけて光の照射量が均一になりやすい。しかも、本実施形態に係る光照射ユニットＵ３は、回転保持部１０と、遮光マスク２０と、照明部３０と、駆動部４０とで構成されている。そのため、光照射ユニットＵ３の構成要素の数が極めて少ない。以上より、簡易な構成によりウエハＷ全体に対して均一に光を照射することが可能となる。

本実施形態では、開口部２２が扇形状を呈している。すなわち、開口部２２の２つの辺２２ａが、回転軸から離れるにつれて互いに遠ざかるように、回転軸の直交方向に沿って交点から延びている。そのため、開口部２２の２つの辺が、２つの辺の交点２２ｃを頂点とする角をなしている。従って、ウエハＷの中心から周縁にかけて光の照射量をより均一にすることができる。

本実施形態では、照明部３０の光源３４が矩形平面状を呈している。また、光源３４の一対の第２の側縁３４ｂが、開口部２２の延在方向に直交する方向に沿って延びている。そのため、矩形平面状というシンプルな構造の光源３４を用いて、ウエハＷの中心から周縁にかけて光の照射量をさらに均一にすることができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の要旨の範囲内で種々の変形を上記の実施形態に加えてもよい。例えば、遮光マスク２０に二つ以上の開口部が設けられていてもよい。図７に示される例では、遮光マスク２０に２つの開口部２２，２４が設けられている。このとき、図７の（ａ）に示されるように、一つの照明部３０が２つの開口部２２，２４上を移動するように、駆動部４０が一つの照明部３０を移動させてもよい。図７の（ｂ）に示されるように、光照射ユニットＵ３が二つの照明部３０（３０Ａ，３０Ｂ）を有し、開口部２２に対応する照明部３０Ａが開口部２２上を移動すると共に（矢印Ａｒ２参照）、開口部２４に対応する照明部３０Ｂが開口部２４上を移動するように（矢印Ａｒ３参照）、駆動部４０が各照明部３０Ａ，３０Ｂをそれぞれ移動させてもよい。これらの場合、ウエハＷの表面Ｗａに対する光の照射量の均一性が得られると共に、処理効率の向上を図ることができる。これらの複数の開口部の大きさは同一でなくてもよい。また、これらの複数の開口部のうち周方向に隣り合う開口部同士の間隔は同一でなくてもよい。

本実施形態の開口部２２は扇形状を呈していたが、回転軸から離れるにつれて拡がっていれば、他の形状（例えば台形状など）を呈していてもよい。

本実施形態では、遮光マスク２０は駆動されずその場に留まっていたが、このような遮光マスク２０に代えて、図８に示されるように、互いに近接及び離間可能な一対の遮光マスク５０を採用してもよい。具体的には、光照射ユニットＵ３は、一対の遮光マスク５０と、遮光マスク５０を駆動させるための駆動部４２とをさらに有する。駆動部４０は、一対の遮光マスク５０を照明部３０と共に、ウエハＷの径方向に沿って直線状に移動させる（矢印Ａｒ２参照）。駆動部４２は、照明部３０及び一対の遮光マスク５０が中心軸側に向かうにつれて、互いに近接するように一対の遮光マスク５０を移動させる（矢印Ａｒ４参照）。駆動部４２は、照明部３０及び一対の遮光マスク５０がウエハＷの周縁側に向かうにつれて、互いに離間するように一対の遮光マスク５０を移動させる（矢印Ａｒ４参照）。一対の遮光マスク５０は、照明部３０の下方に配置されている。一対の遮光マスク５０の対向する辺５０ａは、回転軸から離れるにつれて互いに遠ざかるように、回転軸の直交方向に沿って延びている。

開口部２２の形状は、扇形状のように外側に向かうにつれて幅の拡がる割合が一定ではなく、外側に向かうにつれて幅の拡がる割合が大きくなっていてもよいし、外側に向かうにつれて幅の拡がる割合が小さくなっていてもよい。開口部２２は、扇形状を呈していたが、回転軸から離れる側の開口幅が回転軸寄りの開口幅よりも大きくなっていれば、例えば台形状など他の形状を呈していてもよい。他の形状の一例を、図９に示す。

図９に示される開口部２２は、第１の部分２２Ａと、第２の部分２２Ｂと、第３の部分２２Ｃとを含む。第１の部分２２Ａは、最も回転軸寄りに位置している。第３の部分２２Ｃは、最も回転軸から離れる側に位置している。第２の部分２２Ｂは、第１の部分２２Ａと第３の部分２２Ｃとの間に位置している。第１の部分２２Ａの開口幅（回転軸及び開口部２２が延びる方向の双方に直交する方向における幅）は、第２及び第３の部分２２Ｂ，２２Ｂの開口幅よりも小さい。第２の部分２２Ｂの開口幅は、第３の部分２２Ｃの開口幅よりも小さい。従って、第１〜第３の部分２２Ａ〜２２Ｃの開口幅は、回転軸から離れる方向に向けて順次大きくなっている。

本実施形態では、照明部３０を駆動部４０によって移動させていたが、光照射ユニットＵ３は駆動部４０を備えていなくてもよい。この場合、光照射ユニットＵ３は、図１０に示されるように、複数の照明部３０を備える。複数の照明部３０は、制御部ＣＵによって直接制御される。複数の照明部３０は、互いに隣接するように、開口部２２の延在方向（回転軸の直交方向）に一列に配列されており、これにより一つの照明部群を構成している。当該照明部群は、開口部２２の全体を覆っている。そのため、当該照明部群を構成する各照明部３０から照射される光は、開口部２２を通じてウエハＷの表面Ｗａに照射される。すなわち、ウエハＷの表面Ｗａ上においては、開口部２２の形状と略同じ形状の領域が照射領域Ｒとなる。この場合、駆動部４０を必要としないので、光照射ユニットＵ３の構成をより簡素化できる。また、比較的小型の複数の照明部３０により当該照明部群を構成しているので、大型の照明部と比較して光量のばらつきがより生じ難い。仮に、複数の照明部３０の間で個体差により光量のばらつきが生じたとしても、制御部ＣＵによって個別に出力を調節することにより、全体としての光の照射量を均一化できる。

遮光マスク２０からの光の回折を抑制するために、開口部２２の辺２２ａ及び円弧２２ｂからウエハＷ側（回転保持部１０側）に向けて延びる補助壁が設けられていてもよい。あるいは、遮光マスク２０自体の厚みを厚くしてもよい。

回転保持部１０は、ウエハＷを略一定の回転速度で回転させてもよいし、照明部３０の移動に応じてウエハＷの回転速度を変化させてもよい。この場合、回転保持部１０によるウエハＷの回転にあたり、複雑な制御を要しない。そのため、光照射ユニットＵ３をより簡素化できる。

駆動部４０は、照明部３０を略一定の速度で移動させてもよいし、照明部３０の移動に応じて照明部３０の移動速度を変化させてもよい。この場合、駆動部４０による照明部３０の駆動にあたり、複雑な制御を要しない。そのため、光照射ユニットＵ３をより簡素化できる。

駆動部４０は、照明部３０の進行と停止とを交互に間欠的に繰り返すように照明部３０を移動させてもよい。

遮光マスク２０の形状は特に限定されないが、遮光マスク２０は、照明部３０から照射される光が遮光マスク２０の外縁から回り込むのを抑制できる程度の大きさを有する。

光照射ユニットＵ３が制御部ＣＵとは異なる制御部を有し、当該制御部によって光照射ユニットＵ３の各要素を制御してもよい。

本実施形態では、照明部３０（光源３４）が矩形状を呈していたが、円形状等の他の形状を呈していてもよい。ただし、円形状を呈する照明部３０（光源３４）を用いる場合、ウエハＷ上の所定の点が円形状の照射領域のうち直径部分を通過するときと、直径以外の部分を通過するときとで、当該所定の点における光の照射量が異なる。そのため、矩形状を呈する照明部３０（光源３４）を用いた場合の方がウエハＷに対してより均一に光を照射することができる。

一対の第２の側縁３４ｂは、直線状を呈していなくてもよいし、開口部２２の延在方向に直交する方向に沿っていなくてもよい。例えば、一対の第２の側縁３４ｂは円弧状を呈していてもよい。この場合、一対の第２の側縁３４ｂの曲率半径は、ウエハＷの半径と略同一であってもよい。

本実施形態では照明部３０がＵＶ光を照射していたが、照明部３０は、他の何らかの光やエネルギー線等を照射してもよい。本開示に係る技術は、基板等の全面に何らかの光、エネルギー線を均一に照射することが望ましい装置に広く適用することができる。

本実施形態では、回転保持部１０がウエハＷを略水平に保持していたが、照明部３０による照明に際してウエハＷは必ずしも水平に保持されている必要はない。例えば、回転保持部１０は、ウエハＷが傾いた状態でウエハＷを保持していてもよいし、回転軸が略水平に延びた状態でウエハＷを保持していてもよい。回転保持部１０は、ウエハＷの表面Ｗａが下方を向く状態でウエハＷを保持していてもよい。この場合、照明部３０はウエハＷよりも下方に位置しており、遮光マスク２０はウエハＷと照明部３０との間に位置している。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
実施例１では、本実施形態に係る光照射ユニットの構成で、且つ、以下の条件に基づき、ウエハに対する露光量をシミュレーションによって計算した。なお、ウエハ中心を通る直線上において、照明部をウエハの側縁から中心まで移動させた。
ウエハの直径 ：３００ｍｍ
ウエハの回転数 ：６０ｒｐｍ（一定）
遮光マスクの開口部 ：中心角を１０°とする扇形状
照明部の移動速度 ：１５ｍｍ／ｓｅｃ（一定）
照明部（光源）の形状：正方形状（１５ｍｍ×１５ｍｍ）

シミュレーション結果を図１１に示す。図１１は、ウエハ中心を通る直線上における各点の露光量を示す。図１１の縦軸は、最も大きい露光量を１として規格化したものであるため、最小値が０であり、最大値が１である（図１２及び図１３においても同じ）。図１１に示されるように、実施例１では、ウエハ全体に対して均一に露光が行われたことが確認された。なお、ウエハ全面における露光量の最大値と最小値との差は０であり、３σは０であり、％３σは０％であった。

（比較例１）
比較例１では、本実施形態に係る光照射ユニットの構成のうち遮光マスクを除いた構成で、且つ、以下の条件に基づき、ウエハに対する露光量をシミュレーションによって計算した。なお、ウエハ中心を通る直線上において、照明部をウエハの側縁から中心まで移動させた。
ウエハの直径 ：３００ｍｍ
ウエハの回転数 ：１２０ｒｐｍ（一定）
照明部の移動速度 ：１５ｍｍ／ｓｅｃ（一定）
照明部（光源）の形状：丸形状（直径１５ｍｍ）

シミュレーション結果を図１２の（ａ）に示す。図１２の（ａ）に示されるように、比較例１では、ウエハの中心に向かうにつれて露光量が指数関数的に大きくなることが確認された。なお、ウエハ全面における露光量の最大値と最小値との差は０．９８６１であり、３σは０．１５０９であり、％３σは３４７．９％であった。

（比較例２）
比較例２では、照明部の移動速度以外の条件を比較例１と同じとして、ウエハに対する露光量をシミュレーションによって計算した。照明部の移動速度は、表１に示されるように、照明部が７．５ｍｍ移動するごとに大きくなるよう設定した。

シミュレーション結果を図１２の（ｂ）に示す。図１２の（ｂ）に示されるように、比較例２では、比較例１よりも露光量の均一性が改善されたものの、ウエハの中心近傍において露光量のばらつきが確認された。なお、ウエハ全面における露光量の最大値と最小値との差は０．６４４２であり、３σは０．０４０１であり、％３σは６．９％であった。

（比較例３）
比較例３では、本実施形態に係る光照射ユニットの構成のうち遮光マスクを除いた構成で、且つ、以下の条件に基づき、ウエハに対する露光量をシミュレーションによって計算した。なお、ウエハ中心を通る直線上において、照明部をウエハの側縁から中心まで移動させた。
ウエハの直径 ：３００ｍｍ
ウエハの回転数 ：１２０ｒｐｍ（一定）
照明部の移動速度 ：１５ｍｍ／ｓｅｃ（一定）
照明部（光源）の形状：正方形状（３０ｍｍ×３０ｍｍ）

シミュレーション結果を図１３の（ａ）に示す。図１３の（ａ）に示されるように、比較例３では、ウエハの中心に向かうにつれて露光量が指数関数的に大きくなることが確認された。なお、ウエハ全面における露光量の最大値と最小値との差は０．９４１３であり、３σは０．３３５６であり、％３σは２８５．８％であった。

（比較例４）
比較例４では、照明部の移動速度以外の条件を比較例３と同じとして、ウエハに対する露光量をシミュレーションによって計算した。照明部の移動速度は、表１に示されるように、照明部が７．５ｍｍ移動するごとに大きくなるよう設定した。

シミュレーション結果を図１３の（ｂ）に示す。図１３の（ｂ）に示されるように、比較例４では、比較例３よりも露光量の均一性が改善されたものの、ウエハの中心近傍において露光量のばらつきが確認された。なお、ウエハ全面における露光量の最大値と最小値との差は０．３９０２であり、３σは０．０３３９であり、％３σは４．３％であった。

１…基板処理システム、２…塗布現像装置、３…露光装置、１０…回転保持部、２０…遮光マスク、２２…開口部、２２ａ…辺、２２ｂ…円弧、２２ｃ…交点、３０…照明部、３４…光源、３４ａ…第１の側縁、３４ｂ…第２の側縁、４０…駆動部、Ｕ３…光照射ユニット（光照射装置）、Ｗ…ウエハ。

Claims (7)

1. 基板を保持しつつ、前記基板の表面に直交する方向に延びている回転軸の周りに前記基板を回転させる回転保持部と、
   前記回転保持部と対向するように位置する一つの照明部と、
   前記回転保持部と前記照明部との間に位置し、前記回転軸の直交方向に沿って拡がる遮光マスクと、
   前記照明部を前記回転軸の直交方向に沿って直線状に移動させる駆動部とを備え、
   前記遮光マスクは、
   前記回転軸方向から見て前記回転保持部に保持されている前記基板の表面を覆うように前記基板と重なり合い、
   前記回転軸の直交方向において、前記回転軸から外側に向けて延びると共に前記回転軸から離れる側の開口幅が前記回転軸寄りの開口幅よりも大きい開口部を有し、
   前記一つの照明部は、前記回転軸の径方向において前記開口部の一端から他端に至るように、前記駆動部によって前記開口部上を移動しつつ、前記回転保持部に保持されている前記基板の表面に向けて前記開口部を通じて光を照射する、光照射装置。
2. 前記開口部は、前記回転軸の直交方向において、前記回転軸から外側に向けて延びると共に前記回転軸から離れるにつれて拡がる、請求項１に記載の光照射装置。
3. 前記開口部は、前記マスクと前記回転軸との交点から延びる２つの辺を含み、
   前記２つの辺は前記交点から離れるにつれて互いに遠ざかる、請求項１又は２に記載の光照射装置。
4. 前記基板は円形状を呈し、前記開口部は扇形状を呈する、請求項３に記載の光照射装置。
5. 前記回転保持部は前記基板を略一定の回転速度で回転させる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光照射装置。
6. 前記駆動部は前記一つの照明部を略一定の速度で移動させる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光照射装置。
7. 前記一つの照明部は矩形平面状の光源を含み、
   前記光源の対向する一対の側縁は、前記開口部の延在方向に対して直交する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光照射装置。

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