JP6269658B2 - 基板処理装置、デバイス製造方法、走査露光方法 - Google Patents

基板処理装置、デバイス製造方法、走査露光方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6269658B2
JP6269658B2 JP2015512375A JP2015512375A JP6269658B2 JP 6269658 B2 JP6269658 B2 JP 6269658B2 JP 2015512375 A JP2015512375 A JP 2015512375A JP 2015512375 A JP2015512375 A JP 2015512375A JP 6269658 B2 JP6269658 B2 JP 6269658B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mask
substrate
projection
exposure
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015512375A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2014171270A1 (ja
Inventor
加藤　正紀
正紀 加藤
鈴木　智也
智也 鈴木
義昭 鬼頭
義昭 鬼頭
正和 堀
堀　　正和
洋祐 林田
洋祐 林田
徹 木内
徹 木内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Publication of JPWO2014171270A1 publication Critical patent/JPWO2014171270A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6269658B2 publication Critical patent/JP6269658B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/24—Curved surfaces
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70008—Production of exposure light, i.e. light sources
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70258—Projection system adjustments, e.g. adjustments during exposure or alignment during assembly of projection system
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70283—Mask effects on the imaging process
    • G03F7/70291—Addressable masks, e.g. spatial light modulators [SLMs], digital micro-mirror devices [DMDs] or liquid crystal display [LCD] patterning devices
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70808—Construction details, e.g. housing, load-lock, seals or windows for passing light in or out of apparatus
    • G03F7/70833—Mounting of optical systems, e.g. mounting of illumination system, projection system or stage systems on base-plate or ground
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0334—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
    • H01L21/0337—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane characterised by the process involved to create the mask, e.g. lift-off masks, sidewalls, or to modify the mask, e.g. pre-treatment, post-treatment

Landscapes

  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Description

本発明は、マスクのパターンを基板に投影し、該基板に該パターンを露光する基板処理装置、デバイス製造方法、走査露光方法、露光装置、デバイス製造システム及びデバイス製造方法に関する。
液晶ディスプレイ等の表示デバイスや、半導体等、各種デバイスを製造するデバイス製造システムがある。デバイス製造システムは、露光装置等の基板処理装置を備えている。特許文献１に記載の基板処理装置は、照明領域に配置されたマスクに形成されているパターンの像を、投影領域に配置されている基板等に投影し、基板に当該パターンを露光する。基板処理装置に用いられるマスクは、平面状のもの、円筒状のもの等がある。
フォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置において、下記特許文献に開示されているような、円筒状又は円柱状のマスク（以下、総称して円筒マスクともいう）を用いて基板を露光する露光装置が知られている（例えば、特許文献２）。また、円筒マスクを用いて、可撓性（フレキシブル）を有する長尺のシート基板上に表示パネル用のデバイスパターンを連続して露光する露光装置も知られている（例えば、特許文献３）。
特開２００７−２９９９１８号公報 国際公開ＷＯ２００８／０２９９１７号 特開２０１１−２２１５３８号公報
ここで、基板処理装置は、走査露光方向における露光領域（スリット状の投影領域）を大きくすることで、基板上の１つのショット領域、或いはデバイス領域に対する走査露光時間を短くすることができ、単位時間当たりの基板の処理枚数等の生産性を向上させることができる。しかしながら、特許文献１に記載のように、生産性の向上を図る為に回転可能な円筒状マスクを用いると、マスクパターンが円筒状に湾曲していることから、マスクパターン（円筒状）の周方向を走査露光の方向とし、スリット状の投影領域の走査露光方向の寸法を大きくすると、基板に投影露光されるパターンの品質（像質）が低下する場合がある。
前述した特許文献２に示されるように、円筒状又は円柱状のマスクは、所定の回転中心軸（中心線）から一定半径の外周面（円筒面）を有し、その外周面に電子デバイス（例えば半導体ＩＣチップ等）のマスクパターンが形成されている。感光性の基板（ウェハ）上にマスクパターンを転写する際は、基板を所定速度で一方向に移動させつつ、円筒マスクを回転中心軸の周りに同期回転させる。その場合、円筒マスクの外周面の全周長が基板の長さに対応するように円筒マスクの直径を設定すると、基板の長さに渡って連続してマスクパターンを走査露光することができる。また、特許文献３のように、そのような円筒マスクを用いると、長尺のフレキシブルなシート基板（感光層付き）を長尺方向に所定速度で送りつつ、その速度に同期させて円筒マスクを回転させるだけで、シート基板上に表示パネル用のパターンを繰返し連続して露光することができる。このように、円筒マスクを用いた場合、基板の露光処理の効率やタクトが向上し、電子デバイス、表示パネル等の生産性が高まることが期待される。
しかしながら、特に表示パネル用のマスクパターンを露光する場合、表示パネルの画面サイズは数インチ〜数十インチと多種多様であり、そのためのマスクパターンの領域の寸法やアスペクト比も多種多様である。その場合、露光装置に装着可能な円筒マスクの直径や回転中心軸方向の寸法が一義的に決まっていると、様々な大きさの表示パネルに対応して、円筒マスクの外周面に効率的にマスクパターン領域を配置することが難しくなる。例えば、大きな画面サイズの表示パネルの場合は、その表示パネルの１面分のマスクパターン領域を円筒マスクの外周面のほぼ全周に形成できても、そのサイズよりも少し小さい表示パネルの場合は、２面分のマスクパターン領域を形成することができず、周方向（又は回転中心軸方向）の余白が増大することになる。
本発明の態様は、高い生産性で高い品質の基板を生産することができる基板処理装置、デバイス製造方法及び走査露光方法を提供することを目的とする。
本発明の他の態様は、直径の異なる円筒マスクが装着可能な露光装置、デバイス製造システム及びそのような露光装置を用いたデバイス製造方法を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様に従えば、照明光の照明領域に配置されるマスクのパターンからの光束を、基板が配置される投影領域に投射する投影光学系を備えた基板処理装置であって、前記照明領域と前記投影領域とのうちの一方の領域において所定曲率で円筒面状に湾曲した第１面に沿うように、前記マスクと前記基板とのうちの一方を支持する第１支持部材と、前記照明領域と前記投影領域とのうちの他方の領域において所定の第２面に沿うように、前記マスクと前記基板とのうちの他方を支持する第２支持部材と、前記第１支持部材を回転させ、該第１支持部材が支持する前記マスクと前記基板との一方を走査露光方向に移動させ、かつ、前記第２支持部材を移動させ、該第２支持部材が支持する前記マスクと前記基板との他方を前記走査露光方向に移動させる移動機構と、を備え、前記投影光学系は、前記パターンの像を所定の投影像面に形成し、前記移動機構は、前記第１支持部材の移動速度及び前記第２支持部材の移動速度を設定し、前記パターンの投影像面と前記基板の露光面とのうち曲率がより大きい面又は平面となる側の移動速度を他方の移動速度よりも相対的に小さくした基板処理装置基板処理装置が提供される。
本発明の第２の態様に従えば、第１の態様に記載の基板処理装置を用いて前記基板に前記マスクのパターンを形成することと、前記基板処理装置に前記基板を供給することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
本発明の第３の態様に従えば、所定の曲率半径で円筒状に湾曲したマスクの一面に形成されたパターンを、投影光学系を介して円筒状又は平面状に支持されるフレキシブルな基板の表面に投影すると共に、マスクを湾曲した一面に沿って所定の速度で移動させつつ、円筒状又は平面状に支持された基板の表面に沿って所定の速度で前記基板を移動させて、投影光学系によるパターンの投影像を基板上に走査露光する際、投影光学系によるパターンの投影像がベストフォーカス状態で形成される投影像面の曲率半径をＲｍ、円筒状又は平面状に支持された基板の表面の曲率半径をＲｐ、マスクの移動により投影像面に沿って移動するパターン像の移動速度をＶｍ、基板の表面に沿った所定の速度をＶｐとしたとき、Ｒｍ＜Ｒｐの場合はＶｍ＞Ｖｐに設定し、Ｒｍ＞Ｒｐの場合はＶｍ＜Ｖｐに設定する走査露光方法が提供される。
本発明の第４の態様に従えば、所定の軸線から一定の曲率半径で湾曲した曲面の外周面にパターンを有する円筒マスクに照明光を導く照明光学系と、基板を支持する基板支持機構と、前記照明光で照明された前記円筒マスクの前記パターンを前記基板支持機構が支持する前記基板に投影する投影光学系と、前記円筒マスクを交換する交換機構と、前記交換機構が、前記円筒マスクを直径の異なる円筒マスクに交換したときに、前記照明光学系の少なくとも一部と前記投影光学系の少なくとも一部との少なくとも一方を調整する調整部と、を含む露光装置が提供される。
本発明の第５の態様に従えば、所定の軸線から一定半径で円筒状に湾曲した外周面にパターンを有し、互いに直径が異なる複数の円筒マスクの１つを交換可能に装着して、前記所定の軸線の周りに回転させるマスク保持機構と、前記円筒マスクのパターンに照明光を照射する照明系と、照明光で照射された前記円筒マスクの前記パターンからの光で露光される基板を、湾曲した面又は平面に沿って支持する基板支持機構と、前記マスク保持機構に装着される前記円筒マスクの直径に応じて、少なくとも前記所定の軸線と前記基板支持機構との距離を調整する調整部とを含む露光装置が提供される。
本発明の第６の態様に従えば、前述した露光装置と、前記露光装置に前記基板を供給する基板供給装置と、を備えるデバイス製造システムが提供される。
本発明の第７の態様に従えば、前述した露光装置を用いて、前記円筒マスクの前記パターンを前記基板に露光をすることと、露光された前記基板を処理することにより、前記円筒マスクの前記パターンに対応したデバイスを形成することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
本発明の態様によれば、パターン像が形成される投影像面とパターン像が転写される基板の表面とのいずれか一方が、基板の走査露光方向において湾曲することによって生じる像位置のズレ（像変位）を抑えつつ、走査露光時の露光幅を大きくとることが可能となり、高品質でパターン像が転写される基板を、高い生産性で得ることができる。
本発明の他の態様によれば、所定の範囲内で直径の異なる円筒マスクが装着された場合でも、高品質なパターン転写が可能な露光装置、デバイス製造システム及びデバイス製造方法を提供することができる。
図１は、第１実施形態のデバイス製造システムの構成を示す図である。 図２は、第１実施形態の露光装置（基板処理装置）の全体構成を示す図である。 図３は、図２に示す露光装置の照明領域及び投影領域の配置を示す図である。 図４は、図２に示す露光装置の照明光学系及び投影光学系の構成を示す図である。 図５は、マスクにおける照明光束及び投影光束の振る舞いを誇張して示す図である。 図６は、図４中の偏光ビームスプリッタにおける照明光束及び投影光束の進み方を模式的に示す図である。 図７は、マスクのパターンの投影像面の移動と基板の露光面の移動との関係を誇張して示す説明図である。 図８Ａは、投影像面と露光面との周速度に差が無いときの露光幅内での像のズレ量、差分量の変化の一例を示すグラフである。 図８Ｂは、投影像面と露光面との周速度に差が有るときの露光幅内での像のズレ量、差分量の変化の一例を示すグラフである。 図８Ｃは、露光面と投影像面と周速度の差を変えたときの露光幅内での像の差分量の変化の一例を示すグラフである。 図９は、投影像面と露光面との周速度の差の有無によって変化するパターン投影像の露光幅内でのコントラスト比の変化の一例を示すグラフである。 図１０は、第２実施形態の露光装置（基板処理装置）の全体構成を示す図である。 図１１は、マスクのパターンの投影像面の移動と基板の露光面の移動との関係を誇張して示す説明図である。 図１２は、第２実施形態における投影像面と露光面との周速度の差の有無によって変化する露光幅内での像のズレ量の変化の一例を示すグラフである。 図１３Ａは、マスクＭ上のＬ＆Ｓパターンの投影像の光強度分布を示す図である。 図１３Ｂは、マスクＭ上の孤立線（ＩＳＯ）パターンの投影像の光強度分布を示す図である。 図１４は、周速度差無し（補正前）の状態で、Ｌ＆Ｓパターンの投影像のコントラスト値とコントラスト比をシミュレーションしたグラフである。 図１５は、周速度差有り（補正後）の状態で、Ｌ＆Ｓパターンの投影像のコントラスト値とコントラスト比をシミュレーションしたグラフである。 図１６は、周速度差無し（補正前）の状態で、孤立（ＩＳＯ）パターンの投影像のコントラスト値とコントラスト比をシミュレーションしたグラフである。 図１７は、周速度差有り（補正後）の状態で、孤立（ＩＳＯ）パターンの投影像のコントラスト値とコントラスト比をシミュレーションしたグラフである。 図１８は、基板上の露光面の移動速度に対してマスクＭの投影像面の周速度を変えたときの像変位量（ズレ量）と露光幅との関係を示すグラフである。 図１９は、ズレ量と解像力とを使って求めた評価値Ｑ１、Ｑ２によって、最適な露光幅を評価するシミュレーションの一例を示すグラフである。 図２０は、第３実施形態の露光装置（基板処理装置）の全体構成を示す図である。 図２１は、第４実施形態の露光装置（基板処理装置）の全体構成を示す図である。 図２２は、マスクのパターンの投影像面の移動と基板の露光面の移動との関係を示す説明図である。 図２３は、第５実施形態に係る露光装置の全体構成を示す図である。 図２４は、露光装置が用いるマスクを他のマスクに交換する際の手順を示すフローチャートである。 図２５は、奇数番の第１の投影光学系のマスク側の視野領域の位置と偶数番の第２の投影光学系のマスク側の視野領域の位置との関係を示す図である。 図２６は、マスクの情報を記憶した情報記憶部を表面に有するマスクを示す斜視図である。 図２７は、露光条件が記述された露光条件設定テーブルの模式図である。 図２８は、直径の異なるマスク間における照明光束及び投影光束の振る舞いを、先の図５を基にして概略的に示す図である。 図２９は、直径の異なるマスクに交換した場合におけるエンコーダヘッド等の配置変更を示す図である。 図３０は、キャリブレーション装置の図である。 図３１は、キャリブレーションを説明するための図である。 図３２は、エアベアリングを用いてマスクを回転可能に支持する例を示す側面図である。 図３３は、エアベアリングを用いてマスクを回転可能に支持する例を示す斜視図である。 図３４は、第６実施形態に係る露光装置の全体構成を示す図である。 図３５は、第７実施形態に係る露光装置の全体構成を示す図である。 図３６は、反射型の円筒マスクＭの露光装置内での支持機構の部分的な構造例を示す斜視図である。 図３７は、デバイス製造方法を示すフローチャートである。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。例えば、以下の実施形態では、デバイスとしてフレキシブル・ディスプレイを製造する場合として説明するがこれに限定されない。デバイスとしては、銅箔等による配線パターンが形成される配線基板、多数の半導体素子（トランジスタ、ダイオード等）が形成される基板等を製造することもできる。
［第１実施形態］
第１実施形態は、基板に露光処理を施す基板処理装置が露光装置である。また、露光装置は、露光後の基板に各種処理を施してデバイスを製造するデバイス製造システムに組み込まれている。先ず、デバイス製造システムについて説明する。
＜デバイス製造システム＞
図１は、第１実施形態のデバイス製造システムの構成を示す図である。図１に示すデバイス製造システム１は、デバイスとしてのフレキシブル・ディスプレイを製造するライン（フレキシブル・ディスプレイ製造ライン）である。フレキシブル・ディスプレイとしては、例えば有機ＥＬディスプレイ等がある。このデバイス製造システム１は、可撓性の基板Ｐをロール状に巻回した供給用ロールＦＲ１から、該基板Ｐを送り出し、送り出された基板Ｐに対して各種処理を連続的に施した後、処理後の基板Ｐを可撓性のデバイスとして回収用ロールＦＲ２に巻き取る、いわゆるロール・ツー・ロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ）方式となっている。第１実施形態のデバイス製造システム１では、フィルム状のシートである基板Ｐが供給用ロールＦＲ１から送り出され、供給用ロールＦＲ１から送り出された基板Ｐが、順次、ｎ台の処理装置Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４，Ｕ５，…Ｕｎを経て、回収用ロールＦＲ２に巻き取られるまでの例を示している。先ず、デバイス製造システム１の処理対象となる基板Ｐについて説明する。
基板Ｐは、例えば、樹脂フィルム、ステンレス鋼等の金属又は合金からなる箔（フォイル）等が用いられる。樹脂フィルムの材質としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレンビニル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂のうち１又は２以上を含んでいる。
基板Ｐは、例えば、基板Ｐに施される各種処理において受ける熱による変形量が実質的に無視できるように、熱膨張係数が顕著に大きくないものを選定することが望ましい。熱膨張係数は、例えば、無機フィラーを樹脂フィルムに混合することによって、プロセス温度等に応じた閾値よりも小さく設定されていてもよい。無機フィラーは、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、酸化ケイ素等でもよい。また、基板Ｐは、フロート法等で製造された厚さ１００μｍ程度の極薄ガラスの単層体であってもよいし、この極薄ガラスに上記の樹脂フィルム、箔等を貼り合わせた積層体であってもよい。
このように構成された基板Ｐは、ロール状に巻回されることで供給用ロールＦＲ１となり、この供給用ロールＦＲ１が、デバイス製造システム１に装着される。供給用ロールＦＲ１が装着されたデバイス製造システム１は、１個のデバイスを製造するための各種の処理を、供給用ロールＦＲ１から送り出される基板Ｐに対して繰り返し実行する。このため、処理後の基板Ｐは、複数のデバイスが連なった状態となる。つまり、供給用ロールＦＲ１から送り出される基板Ｐは、多面取り用の基板となっている。なお、基板Ｐは、予め所定の前処理によって、その表面を改質して活性化したもの、或いは、表面に精密パターニングの為の微細な隔壁構造（凹凸構造）をインプリント法等で形成したものでもよい。
処理後の基板Ｐは、ロール状に巻回されることで回収用ロールＦＲ２として回収される。回収用ロールＦＲ２は、図示しないダイシング装置に装着される。回収用ロールＦＲ２が装着されたダイシング装置は、処理後の基板Ｐを、デバイスごとに分割（ダイシング）することで、複数個のデバイスにする。基板Ｐの寸法は、例えば、幅方向（短尺となる方向）の寸法が１０ｃｍ〜２ｍ程度であり、長さ方向（長尺となる方向）の寸法が１０ｍ以上である。なお、基板Ｐの寸法は、上記した寸法に限定されない。
図１では、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向が直交する直交座標系となっている。Ｘ方向は、水平面内において供給用ロールＦＲ１及び回収用ロールＦＲ２を結ぶ方向であり、図１における左右方向である。Ｙ方向は、水平面内においてＸ方向に直交する方向であり、図１における前後方向である。Ｙ方向は、供給用ロールＦＲ１及び回収用ロールＦＲ２の軸方向となっている。Ｚ方向は、鉛直方向であり、図１における上下方向である。
デバイス製造システム１は、基板Ｐを供給する基板供給装置２と、基板供給装置２によって供給された基板Ｐに対して各種処理を施す処理装置Ｕ１〜Ｕｎと、処理装置Ｕ１〜Ｕｎによって処理が施された基板Ｐを回収する基板回収装置４と、デバイス製造システム１の各装置を制御する上位制御装置５とを備える。
基板供給装置２には、供給用ロールＦＲ１が回転可能に装着される。基板供給装置２は、装着された供給用ロールＦＲ１から基板Ｐを送り出す駆動ローラＲ１と、基板Ｐの幅方向（Ｙ方向）における位置を調整するエッジポジションコントローラＥＰＣ１とを有する。駆動ローラＲ１は、基板Ｐの表裏両面を挟持しながら回転し、基板Ｐを供給用ロールＦＲ１から回収用ロールＦＲ２へ向かう搬送方向に送り出すことで、基板Ｐを処理装置Ｕ１〜Ｕｎに供給する。このとき、エッジポジションコントローラＥＰＣ１は、基板Ｐの幅方向の端部（エッジ）における位置が、目標位置に対して±十数μｍ〜数十μｍ程度の範囲に収まるように、基板Ｐを幅方向に移動させて、基板Ｐの幅方向における位置を修正する。
基板回収装置４には、回収用ロールＦＲ２が回転可能に装着される。基板回収装置４は、処理後の基板Ｐを回収用ロールＦＲ２側に引き寄せる駆動ローラＲ２と、基板Ｐの幅方向（Ｙ方向）における位置を調整するエッジポジションコントローラＥＰＣ２とを有する。基板回収装置４は、駆動ローラＲ２により基板Ｐの表裏両面を挟持しながら回転し、基板Ｐを搬送方向に引き寄せると共に、回収用ロールＦＲ２を回転させることで、基板Ｐを巻き上げる。このとき、エッジポジションコントローラＥＰＣ２は、エッジポジションコントローラＥＰＣ１と同様に構成され、基板Ｐの幅方向の端部（エッジ）が幅方向においてばらつかないように、基板Ｐの幅方向における位置を修正する。
処理装置Ｕ１は、基板供給装置２から供給された基板Ｐの表面に感光性機能液を塗布する塗布装置である。感光性機能液としては、例えば、フォトレジスト、感光性シランカップリング材（例えば、感光性親撥液性改質材、感光性メッキ還元材等）、ＵＶ硬化樹脂液等が用いられる。処理装置Ｕ１は、基板Ｐの搬送方向の上流側から順に、塗布機構Ｇｐ１と乾燥機構Ｇｐ２とが設けられている。塗布機構Ｇｐ１は、基板Ｐが巻き付けられる圧胴ローラＤＲ１と、圧胴ローラＤＲ１に対向する塗布ローラＤＲ２とを有する。塗布機構Ｇｐ１は、供給された基板Ｐを圧胴ローラＤＲ１に巻き付けた状態で、圧胴ローラＤＲ１及び塗布ローラＤＲ２により基板Ｐを挟持する。そして、塗布機構Ｇｐ１は、圧胴ローラＤＲ１及び塗布ローラＤＲ２を回転させることで、基板Ｐを搬送方向に移動させながら、塗布ローラＤＲ２により感光性機能液を塗布する。乾燥機構Ｇｐ２は、熱風又はドライエアー等の乾燥用エアーを吹き付け、感光性機能液に含まれる溶質（溶剤又は水）を除去し、感光性機能液が塗布された基板Ｐを乾燥させることで、基板Ｐ上に感光性機能層を形成する。
処理装置Ｕ２は、基板Ｐの表面に形成された感光性機能層を安定にすべく、処理装置Ｕ１から搬送された基板Ｐを所定温度（例えば、数１０〜１２０℃程度）まで加熱する加熱装置である。処理装置Ｕ２は、基板Ｐの搬送方向の上流側から順に、加熱チャンバＨＡ１と冷却チャンバＨＡ２とが設けられている。加熱チャンバＨＡ１は、その内部に複数のローラ及び複数のエア・ターンバーが設けられており、複数のローラ及び複数のエア・ターンバーは、基板Ｐの搬送経路を構成している。複数のローラは、基板Ｐの裏面側に転接して設けられ、複数のエア・ターンバーは、基板Ｐの表面側に非接触状態で設けられる。複数のローラ及び複数のエア・ターンバーは、基板Ｐの搬送経路を長くすべく、蛇行状の搬送経路となる配置になっている。加熱チャンバＨＡ１内を通る基板Ｐは、蛇行状の搬送経路に沿って搬送されながら所定温度まで加熱される。冷却チャンバＨＡ２は、加熱チャンバＨＡ１で加熱された基板Ｐの温度が、後工程（処理装置Ｕ３）の環境温度と揃うようにすべく、基板Ｐを環境温度まで冷却する。冷却チャンバＨＡ２は、その内部に複数のローラが設けられ、複数のローラは、加熱チャンバＨＡ１と同様に、基板Ｐの搬送経路を長くすべく、蛇行状の搬送経路となる配置になっている。冷却チャンバＨＡ２内を通る基板Ｐは、蛇行状の搬送経路に沿って搬送されながら冷却される。冷却チャンバＨＡ２の搬送方向における下流側には、駆動ローラＲ３が設けられ、駆動ローラＲ３は、冷却チャンバＨＡ２を通過した基板Ｐを挟持しながら回転することで、基板Ｐを処理装置Ｕ３へ向けて供給する。
処理装置（基板処理装置）Ｕ３は、処理装置Ｕ２から供給された、表面に感光性機能層が形成された基板（感光基板）Ｐに対して、ディスプレイ用の回路又は配線等のパターンを投影露光する露光装置である。詳細は後述するが、処理装置Ｕ３は、反射型のマスクＭに照明光束を照明し、照明光束がマスクＭにより反射されることで得られる投影光束を基板Ｐに投影露光する。処理装置Ｕ３は、処理装置Ｕ２から供給された基板Ｐを搬送方向の下流側に送る駆動ローラＤＲ４と、基板Ｐの幅方向（Ｙ方向）における位置を調整するエッジポジションコントローラＥＰＣ３とを有する。駆動ローラＤＲ４は、基板Ｐの表裏両面を挟持しながら回転し、基板Ｐを搬送方向の下流側に送り出すことで、基板Ｐを露光位置で支持する回転ドラムＤＲ５へ向けて供給する。エッジポジションコントローラＥＰＣ３は、エッジポジションコントローラＥＰＣ１と同様に構成され、露光位置における基板Ｐの幅方向が目標位置となるように、基板Ｐの幅方向における位置を修正する。また、処理装置Ｕ３は、露光後の基板Ｐにたるみを与えた状態で、基板Ｐを搬送方向の下流側へ送る２組の駆動ローラＤＲ６、ＤＲ７を有する。２組の駆動ローラＤＲ６、ＤＲ７は、基板Ｐの搬送方向に所定の間隔を空けて配置されている。駆動ローラＤＲ６は、搬送される基板Ｐの上流側を挟持して回転し、駆動ローラＤＲ７は、搬送される基板Ｐの下流側を挟持して回転することで、基板Ｐを処理装置Ｕ４へ向けて供給する。このとき、基板Ｐは、たるみが与えられているため、駆動ローラＤＲ７よりも搬送方向の下流側において生ずる搬送速度の変動を吸収でき、搬送速度の変動による基板Ｐへの露光処理の影響を縁切りすることができる。また、処理装置Ｕ３内には、マスクＭのマスクパターンの一部分の像と基板Ｐとを相対的に位置合せ（アライメント）する為に、基板Ｐに予め形成されたアライメントマーク等を検出するアライメント顕微鏡ＡＭ１、ＡＭ２が設けられている。
処理装置Ｕ４は、処理装置Ｕ３から搬送された露光後の基板Ｐに対して、湿式による現像処理、無電解メッキ処理等を行なう湿式処理装置である。処理装置Ｕ４は、その内部に、鉛直方向（Ｚ方向）に階層化された３つの処理槽ＢＴ１、ＢＴ２、ＢＴ３と、基板Ｐを搬送する複数のローラと、を有する。複数のローラは、３つの処理槽ＢＴ１、ＢＴ２、ＢＴ３の内部を、基板Ｐが順に通過する搬送経路となるように配置される。処理槽ＢＴ３の搬送方向における下流側には、駆動ローラが設けられ、駆動ローラＤＲ８は、処理槽ＢＴ３を通過した基板Ｐを挟持しながら回転することで、基板Ｐを処理装置Ｕ５へ向けて供給する。
図示は省略するが、処理装置Ｕ５は、処理装置Ｕ４から搬送された基板Ｐを乾燥させる乾燥装置である。処理装置Ｕ５は、処理装置Ｕ４において湿式処理された基板Ｐに付着する液滴を除去すると共に、基板Ｐの水分含有量を調整する。処理装置Ｕ５により乾燥された基板Ｐは、さらに幾つかの処理装置を経て、処理装置Ｕｎに搬送される。そして、処理装置Ｕｎで処理された後、基板Ｐは、基板回収装置４の回収用ロールＦＲ２に巻き上げられる。
上位制御装置５は、基板供給装置２、基板回収装置４及び複数の処理装置Ｕ１〜Ｕｎを統括制御する。上位制御装置５は、基板供給装置２及び基板回収装置４を制御して、基板Ｐを基板供給装置２から基板回収装置４へ向けて搬送させる。また、上位制御装置５は、基板Ｐの搬送に同期させながら、複数の処理装置Ｕ１〜Ｕｎを制御して、基板Ｐに対する各種処理を実行させる。
＜露光装置（基板処理装置）＞
次に、第１実施形態の処理装置Ｕ３としての露光装置（基板処理装置）の構成について、図２から図５を参照して説明する。図２は、第１実施形態の露光装置（基板処理装置）の全体構成を示す図である。図３は、図２に示す露光装置の照明領域及び投影領域の配置を示す図である。図４は、図２に示す露光装置の照明光学系及び投影光学系の構成を示す図である。図５は、マスクに照射される照明光束、及びマスクから射出する投影光束の状態を示す図である。図６は、図４中の偏光ビームスプリッタにおける照明光束及び投影光束の進み方を模式的に示す図である。以下、処理装置Ｕ３を露光装置Ｕ３という。
図２に示す露光装置Ｕ３は、いわゆる走査露光装置であり、基板Ｐを搬送方向に搬送しながら、円筒状のマスクＭの外周面に形成されたマスクパターンの像を、基板Ｐの表面に投影露光する。なお、図２では、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向が直交する直交座標系となっており、図１と同様の直交座標系となっている。
先ず、露光装置Ｕ３に用いられるマスクＭについて説明する。マスクＭは、例えば金属製の円筒体を用いた反射型のマスクとなっている。マスクＭは、Ｙ方向に延びる第１軸ＡＸ１を中心とする曲率半径Ｒｍとなる外周面（円周面）を有する円筒体に形成される。マスクＭの円周面は、所定のマスクパターンが形成されたマスク面Ｐ１となっている。マスク面Ｐ１は、所定方向に光束を高い効率で反射する高反射部と所定方向に光束を反射しない又は低い効率で反射する反射抑制部とを含む。マスクパターンは、高反射部及び反射抑制部により形成されている。ここで、反射抑制部は、所定方向に反射する光が少なくなればよい。このため、反射抑制部は、光を吸収しても、透過しても、所定方向以外に反射（例えば乱反射）してもよい。ここで、マスクＭは、反射抑制部を、光を吸収する材料や、光を透過する材料で構成することができる。露光装置Ｕ３は、上記構成のマスクＭとして、アルミニウムやＳＵＳ等の金属の円筒体で作成したマスクを用いることができる。このため、露光装置Ｕ３は、安価なマスクを用いて露光を行うことができる。
なお、マスクＭは、１個の表示デバイスに対応するパネル用パターンの全体又は一部が形成されていてもよいし、複数個の表示デバイスに対応するパネル用パターンが形成されていてもよい。また、マスクＭは、パネル用パターンが第１軸ＡＸ１の周りの周方向に繰り返し複数個形成されていてもよいし、小型のパネル用パターンが第１軸ＡＸ１に平行な方向に繰り返し複数形成されてもよい。さらに、マスクＭは、第１の表示デバイスのパネル用パターンと、第１の表示デバイスとサイズ等が異なる第２の表示デバイスのパネル用パターンとが形成されていてもよい。また、マスクＭは、第１軸ＡＸ１を中心とする曲率半径Ｒｍとなる円周面を有していればよく、円筒体の形状に限定されない。例えば、マスクＭは、円周面を有する円弧状の板材であってもよい。また、マスクＭは、薄板状であってもよく、薄板状のマスクＭを湾曲させて、円周面を有するようにしてもよい。
次に、図２に示す露光装置Ｕ３について説明する。露光装置Ｕ３は、上記した駆動ローラＤＲ４、ＤＲ６、ＤＲ７、回転ドラムＤＲ５、エッジポジションコントローラＥＰＣ３及びアライメント顕微鏡ＡＭ１、ＡＭ２の他に、マスク保持機構１１と、基板支持機構１２と、照明光学系ＩＬと、投影光学系ＰＬと、下位制御装置１６と、を有する。露光装置Ｕ３は、光源装置１３から射出された照明光を、照明光学系ＩＬと投影光学系ＰＬの一部とを介して、マスク保持機構１１に支持されるマスクＭのパターン面Ｐ１に照射し、マスクＭのパターン面Ｐ１で反射した投影光束（結像光）を、投影光学系ＰＬを介して基板支持機構１２に支持される基板Ｐに投射する。
下位制御装置１６は、露光装置Ｕ３の各部を制御し、各部に処理を実行させる。下位制御装置１６は、デバイス製造システム１の上位制御装置５の一部又は全部であってもよい。また、下位制御装置１６は、上位制御装置５に制御され、上位制御装置５とは別の装置であってもよい。下位制御装置１６は、例えば、コンピュータを含む。
マスク保持機構１１は、マスクＭを保持する円筒ドラム（マスク保持ドラムともいう）２１と、円筒ドラム２１を回転させる第１駆動部２２とを有している。円筒ドラム２１は、マスクＭの第１軸ＡＸ１が回転中心となるようにマスクＭを保持する。第１駆動部２２は、下位制御装置１６に接続され、第１軸ＡＸ１を回転中心に円筒ドラム２１を回転させる。
なお、マスク保持機構１１の円筒ドラム２１は、その外周面に高反射部と低反射部とでマスクパターンを直接形成したが、この構成に限らない。マスク保持機構１１としての円筒ドラム２１は、その外周面に倣って薄板状の反射型マスクＭを巻き付けて保持してもよい。また、マスク保持機構１１としての円筒ドラム２１は、予め半径Ｒｍで円弧状に湾曲させた板状の反射型マスクＭを円筒ドラム２１の外周面に着脱可能に保持してもよい。
基板支持機構１２は、基板Ｐを支持する基板支持ドラム２５（図１中の回転ドラムＤＲ５）と、基板支持ドラム２５を回転させる第２駆動部２６と、一対のエア・ターンバーＡＴＢ１、ＡＴＢ２と、一対のガイドローラ２７、２８とを有している。基板支持ドラム２５は、Ｙ方向に延びる第２軸ＡＸ２を中心とする曲率半径Ｒｐとなる外周面（円周面）を有する円筒形状に形成されている。ここで、第１軸ＡＸ１と第２軸ＡＸ２とは互いに平行になっており、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２を通る面を中心面ＣＬとしている。基板支持ドラム２５の円周面の一部は、基板Ｐを支持する支持面Ｐ２となっている。つまり、基板支持ドラム２５は、その支持面Ｐ２に基板Ｐが巻き付けられることで、基板Ｐを円筒面状に湾曲させて支持する。第２駆動部２６は、下位制御装置１６に接続され、第２軸ＡＸ２を回転中心に基板支持ドラム２５を回転させる。一対のエア・ターンバーＡＴＢ１，ＡＴＢ２と一対のガイドローラ２７、２８が、基板支持ドラム２５を挟んで、基板Ｐの搬送方向の上流側及び下流側にそれぞれ設けられている。ガイドローラ２７は駆動ローラＤＲ４から搬送された基板Ｐを、エア・ターンバーＡＴＢ１を介して基板支持ドラム２５に案内し、ガイドローラ２８は基板支持ドラム２５を経てエア・ターンバーＡＴＢ２から搬送された基板Ｐを駆動ローラＤＲ６に案内する。
基板支持機構１２は、第２駆動部２６により基板支持ドラム２５を回転させることで、基板支持ドラム２５に導入した基板Ｐを、基板支持ドラム２５の支持面Ｐ２で支持しながら、所定速度で長尺方向（Ｘ方向）に送る。
このとき、第１駆動部２２及び第２駆動部２６に接続された下位制御装置１６は、円筒ドラム２１と基板支持ドラム２５とを所定の回転速度比で同期回転させることによって、マスクＭのマスク面Ｐ１に形成されたマスクパターンの像が、基板支持ドラム２５の支持面Ｐ２に巻き付けられた基板Ｐの表面（円周面に倣って湾曲した面）に連続的に繰り返し投影露光される。露光装置Ｕ３は、第１駆動部２２及び第２駆動部２６が本実施形態の移動機構となる。
光源装置１３は、マスクＭに照明される照明光束ＥＬ１を出射する。光源装置１３は、光源３１と導光部材３２とを有する。光源３１は、所定の波長の光を射出する光源である。光源３１は、例えば水銀ランプ等のランプ光源、レーザーダイオード又は発光ダイオード（ＬＥＤ）等である。光源３１が射出する照明光は、例えばランプ光源から射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）等である。ここで、光源３１は、ｉ線（３６５ｎｍの波長）より短い波長を含む照明光束ＥＬ１を射出することが好ましい。そのような照明光束ＥＬ１として、ＹＡＧレーザ（第３高調波レーザ）から射出されるレーザ光（３５５ｎｍの波長）、ＹＡＧレーザ（第４高調波レーザ）から射出されるレーザ光（２６６ｎｍの波長）、又はＫｒＦエキシマレーザから射出されるレーザ光（２４８ｎｍの波長）等を用いることができる。
導光部材３２は、光源３１から出射された照明光束ＥＬ１を照明光学系ＩＬに導く。導光部材３２は、光ファイバ、又はミラーを用いたリレーモジュール等で構成される。また、導光部材３２は、照明光学系ＩＬが複数設けられている場合、光源３１からの照明光束ＥＬ１を複数に分割し、複数の照明光束ＥＬ１を複数の照明光学系ＩＬに導く。本実施形態の導光部材３２は、光源３１から射出された照明光束ＥＬ１を所定の偏光状態の光として偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射させる。偏光ビームスプリッタＰＢＳは、マスクＭを落射照明するためにマスクＭと投影光学系ＰＬとの間に設けられ、Ｓ偏光の直線偏光となる光束を反射し、Ｐ偏光の直線偏光となる光束を透過する。このため、光源装置１３は、偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射する照明光束ＥＬ１が直線偏光（Ｓ偏光）の光束となる照明光束ＥＬ１を出射する。光源装置１３は、偏光ビームスプリッタＰＢＳに波長及び位相が揃った偏光レーザを出射する。例えば、光源装置１３は、光源３１から射出される光束が偏光された光である場合、導光部材３２として、偏波面保存ファイバを用い、光源装置１３から出力されたレーザ光の偏光状態を維持したまま導光する。また、例えば、光源３１から出力された光束を光ファイバで案内し、光ファイバから出力された光を偏光板で偏光させてもよい。つまり光源装置１３は、ランダム偏光の光束が案内されている場合、ランダム偏光の光束を偏光板で偏光してもよい。また光源装置１３は、レンズ等を用いたリレー光学系により、光源３１から出力された光束を案内してもよい。
ここで、図３に示すように、第１実施形態の露光装置Ｕ３は、いわゆるマルチレンズ方式を想定した露光装置である。なお、図３には、円筒ドラム２１に保持されたマスクＭ上の照明領域ＩＲを−Ｚ側から見た平面図（図３の左図）と、基板支持ドラム２５に支持された基板Ｐ上の投影領域ＰＡを＋Ｚ側から見た平面図（図３の右図）とが図示されている。図３の符号Ｘｓは、円筒ドラム２１及び基板支持ドラム２５の移動方向（回転方向）を示す。マルチレンズ方式の露光装置Ｕ３は、マスクＭ上の複数（第１実施形態では例えば６つ）の照明領域ＩＲ１〜ＩＲ６に照明光束ＥＬ１をそれぞれ照明し、各照明光束ＥＬ１が各照明領域ＩＲ１〜ＩＲ６に反射されることで得られる複数の投影光束ＥＬ２を、基板Ｐ上の複数（第１実施形態では例えば６つ）の投影領域ＰＡ１〜ＰＡ６に投影露光する。
先ず、照明光学系ＩＬにより照明される複数の照明領域ＩＲ１〜ＩＲ６について説明する。図３に示すように、複数の照明領域ＩＲ１〜ＩＲ６は、中心面ＣＬを挟んで、回転方向の上流側のマスクＭ上に第１照明領域ＩＲ１、第３照明領域ＩＲ３及び第５照明領域ＩＲ５が配置され、回転方向の下流側のマスクＭ上に第２照明領域ＩＲ２、第４照明領域ＩＲ４及び第６照明領域ＩＲ６が配置される。各照明領域ＩＲ１〜ＩＲ６は、マスクＭの軸方向（Ｙ方向）に延びる平行な短辺及び長辺を有する細長い台形状の領域となっている。このとき、台形状の各照明領域ＩＲ１〜ＩＲ６は、その短辺が中心面ＣＬ側に位置し、その長辺が外側に位置する領域となっている。第１照明領域ＩＲ１、第３照明領域ＩＲ３及び第５照明領域ＩＲ５は、軸方向に所定の間隔を空けて配置されている。また、第２照明領域ＩＲ２、第４照明領域ＩＲ４及び第６照明領域ＩＲ６は、軸方向に所定の間隔を空けて配置されている。このとき、第２照明領域ＩＲ２は、軸方向において、第１照明領域ＩＲ１と第３照明領域ＩＲ３との間に配置される。同様に、第３照明領域ＩＲ３は、軸方向において、第２照明領域ＩＲ２と第４照明領域ＩＲ４との間に配置される。第４照明領域ＩＲ４は、軸方向において、第３照明領域ＩＲ３と第５照明領域ＩＲ５との間に配置される。第５照明領域ＩＲ５は、軸方向において、第４照明領域ＩＲ４と第６照明領域ＩＲ６との間に配置される。各照明領域ＩＲ１〜ＩＲ６は、Ｙ方向に隣り合う台形状の照明領域の斜辺部の三角部同士が、マスクＭの周方向（Ｘ方向）に回したときに互いに重なるように（オーバーラップするように）配置されている。なお、第１実施形態において、各照明領域ＩＲ１〜ＩＲ６は、台形状の領域としたが、長方形状の領域であってもよい。
また、マスクＭは、マスクパターンが形成されるパターン形成領域Ａ３と、マスクパターンが形成されないパターン非形成領域Ａ４とを有する。パターン非形成領域Ａ４は、照明光束ＥＬ１を吸収する反射し難い領域であり、パターン形成領域Ａ３を枠状に囲んで配置されている。第１〜第６照明領域ＩＲ１〜ＩＲ６は、パターン形成領域Ａ３のＹ方向の全幅をカバーするように、配置されている。
照明光学系ＩＬは、複数の照明領域ＩＲ１〜ＩＲ６に応じて複数（第１実施形態では例えば６つ）設けられている。複数の照明光学系（分割照明光学系）ＩＬ１〜ＩＬ６には、光源装置１３からの照明光束ＥＬ１がそれぞれ入射する。各照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ６は、光源装置１３から入射された各照明光束ＥＬ１を、各照明領域ＩＲ１〜ＩＲ６にそれぞれ導く。つまり、第１照明光学系ＩＬ１は、照明光束ＥＬ１を第１照明領域ＩＲ１に導き、同様に、第２〜第６照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ６は、照明光束ＥＬ１を第２〜第６照明領域ＩＲ２〜ＩＲ６に導く。複数の照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ６は、中心面ＣＬを挟んで、第１、第３、第５照明領域ＩＲ１、ＩＲ３、ＩＲ５が配置される側（図２の左側）に、第１照明光学系ＩＬ１、第３照明光学系ＩＬ３及び第５照明光学系ＩＬ５が配置される。第１照明光学系ＩＬ１、第３照明光学系ＩＬ３及び第５照明光学系ＩＬ５は、Ｙ方向に所定の間隔を空けて配置される。また、複数の照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ６は、中心面ＣＬを挟んで、第２、第４、第６照明領域ＩＲ２、ＩＲ４、ＩＲ６が配置される側（図２の右側）に、第２照明光学系ＩＬ２、第４照明光学系ＩＬ４及び第６照明光学系ＩＬ６が配置される。第２照明光学系ＩＬ２、第４照明光学系ＩＬ４及び第６照明光学系ＩＬ６は、Ｙ方向に所定の間隔を空けて配置される。このとき、第２照明光学系ＩＬ２は、軸方向において、第１照明光学系ＩＬ１と第３照明光学系ＩＬ３との間に配置される。同様に、第３照明光学系ＩＬ３、第４照明光学系ＩＬ４、第５照明光学系ＩＬ５は、軸方向において、第２照明光学系ＩＬ２と第４照明光学系ＩＬ４との間、第３照明光学系ＩＬ３と第５照明光学系ＩＬ５との間、第４照明光学系ＩＬ４と第６照明光学系ＩＬ６との間に配置される。また、第１照明光学系ＩＬ１、第３照明光学系ＩＬ３及び第５照明光学系ＩＬ５と、第２照明光学系ＩＬ２、第４照明光学系ＩＬ４及び第６照明光学系ＩＬ６とは、Ｙ方向からみて対称に配置されている。
次に、図４を参照して、各照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ６について説明する。なお、各照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ６は、同様の構成となっているため、第１照明光学系ＩＬ１（以下、単に照明光学系ＩＬという）を例に説明する。
照明光学系ＩＬは、照明領域ＩＲ（第１照明領域ＩＲ１）を均一な照度で照明すべく、光源装置１３からの照明光束ＥＬ１をマスクＭ上の照明領域ＩＲにケーラー照明する。また、照明光学系ＩＬは、偏光ビームスプリッタＰＢＳを用いた落射照明系となっている。照明光学系ＩＬは、光源装置１３からの照明光束ＥＬ１の入射側から順に、照明光学モジュールＩＬＭと、偏光ビームスプリッタＰＢＳと、１／４波長板４１とを有する。
図４に示すように、照明光学モジュールＩＬＭは、照明光束ＥＬ１の入射側から順に、コリメータレンズ５１と、フライアイレンズ５２と、複数のコンデンサーレンズ５３と、シリンドリカルレンズ５４と、照明視野絞り５５と、複数のリレーレンズ５６とを含んでおり、第１光軸ＢＸ１上に設けられている。
コリメータレンズ５１は、導光部材３２から射出する光を入射して、フライアイレンズ５２の入射側の面全体を照射する。
フライアイレンズ５２は、コリメータレンズ５１の出射側に設けられている。フライアイレンズ５２の出射側の面の中心は、第１光軸ＢＸ１上に配置される。フライアイレンズ５２は、コリメータレンズ５１からの照明光束ＥＬ１を、多数の点光源像に分割した面光源像を生成する。照明光束ＥＬ１はその面光源像から生成される。このとき、点光源像が生成されるフライアイレンズ５２の出射側の面は、フライアイレンズ５２から照明視野絞り５５を介して後述する投影光学系ＰＬの第１凹面鏡７２に至る各種レンズによって、第１凹面鏡７２の反射面が位置する瞳面と光学的に共役となるように配置される。
コンデンサーレンズ５３は、フライアイレンズ５２の出射側に設けられている。コンデンサーレンズ５３の光軸は、第１光軸ＢＸ１上に配置される。コンデンサーレンズ５３は、フライアイレンズ５２の出射側に形成された多数の点光源像の各々からの光を、照明視野絞り５５上で重畳させて、均一な照度分布で照明視野絞り５５を照射する。照明視野絞り５５は、図３に示した照明領域ＩＲと相似となる台形又は長方形の矩形状の開口部を有し、その開口部の中心は第１光軸ＢＸ１上に配置される。照明視野絞り５５からマスクＭに至る光路中に設けられるリレーレンズ５６、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、１／４波長板４１によって、照明視野絞り５５の開口部はマスクＭ上の照明領域ＩＲと光学的に共役な関係に配置される。リレーレンズ５６は、照明視野絞り５５の開口部を透過した照明光束ＥＬ１を偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射させる。コンデンサーレンズ５３の出射側であって、照明視野絞り５５に隣接した位置には、シリンドリカルレンズ５４が設けられている。シリンドリカルレンズ５４は、入射側が平面となり出射側が凸円筒レンズ面となる平凸シリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズ５４は、シリンドリカルレンズ５４の光軸は、第１光軸ＢＸ１上に配置される。シリンドリカルレンズ５４は、マスクＭ上の照明領域ＩＲを照射する照明光束ＥＬ１の各主光線を、ＸＺ面内では収斂させ、Ｙ方向に関しては平行状態にする。
偏光ビームスプリッタＰＢＳは、照明光学モジュールＩＬＭと中心面ＣＬとの間に配置されている。偏光ビームスプリッタＰＢＳは、波面分割面でＳ偏光の直線偏光となる光束を反射し、Ｐ偏光の直線偏光となる光束を透過する。ここで、偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射する照明光束ＥＬ１をＳ偏光の直線偏光とすると、照明光束ＥＬ１は偏光ビームスプリッタＰＢＳの波面分割面で反射し、１／４波長板４１を透過して円偏光となってマスクＭ上の照明領域ＩＲを照射する。マスクＭ上の照明領域ＩＲで反射した投影光束ＥＬ２は、再び１／４波長板４１を通ることによって円偏光から直線Ｐ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタＰＢＳの波面分割面を透過して投影光学系ＰＬに向かう。偏光ビームスプリッタＰＢＳは、波面分割面に入射された照明光束ＥＬ１の大部分を反射すると共に、投影光束ＥＬ２の大部分を透過することが好ましい。偏光ビームスプリッタＰＢＳの波面分割面での偏光分離特性は消光比で表されるが、その消光比は波面分割面に向かう光線の入射角によっても変わる為、波面分割面の特性は、実用上の結像性能への影響が問題にならないように、照明光束ＥＬ１や投影光束ＥＬ２のＮＡ（開口数）も考慮して設計される。
図５は、マスクＭ上の照明領域ＩＲに照射される照明光束ＥＬ１と、照明領域ＩＲで反射された投影光束ＥＬ２との振る舞いを、ＸＺ面（第１軸ＡＸ１と垂直な面）内で誇張して示した図である。図５に示すように、上記した照明光学系ＩＬは、マスクＭの照明領域ＩＲで反射される投影光束ＥＬ２の主光線がテレセントリック（平行系）となるように、マスクＭの照明領域ＩＲに照射される照明光束ＥＬ１の主光線を、ＸＺ面（軸ＡＸ１と垂直な面）内では意図的に非テレセントリックな状態にし、ＹＺ面（中心面ＣＬと平行）内ではテレセントリックな状態にする。照明光束ＥＬ１のそのような特性は、図４中に示したシリンドリカルレンズ５４によって与えられる。具体的には、マスク面Ｐ１上の照明領域ＩＲの周方向の中央の点Ｑ１を通って第１軸ＡＸ１に向かう線と、マスク面Ｐ１の半径Ｒｍの１／２の円との交点Ｑ２を設定したとき、照明領域ＩＲを通る照明光束ＥＬ１の各主光線が、ＸＺ面では交点Ｑ２に向かうように、シリンドリカルレンズ５４の凸円筒レンズ面の曲率を設定する。このようにすると、照明領域ＩＲ内で反射した投影光束ＥＬ２の各主光線は、ＸＺ面内では、第１軸ＡＸ１、点Ｑ１、交点Ｑ２を通る直線と平行（テレセントリック）な状態となる。
次に、投影光学系ＰＬにより投影露光される複数の投影領域（露光領域）ＰＡ１〜ＰＡ６について説明する。図３に示すように、基板Ｐ上の複数の投影領域ＰＡ１〜ＰＡ６は、マスクＭ上の複数の照明領域ＩＲ１〜ＩＲ６と対応させて配置されている。つまり、基板Ｐ上の複数の投影領域ＰＡ１〜ＰＡ６は、中心面ＣＬを挟んで、搬送方向の上流側の基板Ｐ上に第１投影領域ＰＡ１、第３投影領域ＰＡ３及び第５投影領域ＰＡ５が配置され、搬送方向の下流側の基板Ｐ上に第２投影領域ＰＡ２、第４投影領域ＰＡ４及び第６投影領域ＰＡ６が配置される。各投影領域ＰＡ１〜ＰＡ６は、基板Ｐの幅方向（Ｙ方向）に延びる短辺及び長辺を有する細長い台形状（矩形状）の領域となっている。このとき、台形状の各投影領域ＰＡ１〜ＰＡ６は、その短辺が中心面ＣＬ側に位置し、その長辺が外側に位置する領域となっている。第１投影領域ＰＡ１、第３投影領域ＰＡ３及び第５投影領域ＰＡ５は、幅方向に所定の間隔を空けて配置されている。また、第２投影領域ＰＡ２、第４投影領域ＰＡ４及び第６投影領域ＰＡ６は、幅方向に所定の間隔を空けて配置されている。このとき、第２投影領域ＰＡ２は、軸方向において、第１投影領域ＰＡ１と第３投影領域ＰＡ３との間に配置される。同様に、第３投影領域ＰＡ３は、軸方向において、第２投影領域ＰＡ２と第４投影領域ＰＡ４との間に配置される。第４投影領域ＰＡ４は、軸方向において、第３投影領域ＰＡ３と第５投影領域ＰＡ５との間に配置される。第５投影領域ＰＡ５は、軸方向において、第４投影領域ＰＡ４と第６投影領域ＰＡ６との間に配置される。各投影領域ＰＡ１〜ＰＡ６は、各照明領域ＩＲ１〜ＩＲ６と同様に、Ｙ方向に隣り合う台形状の投影領域ＰＡの斜辺部の三角部同士が、基板Ｐの搬送方向に関して重なるように（オーバーラップするように）配置されている。このとき、投影領域ＰＡは、隣り合う投影領域ＰＡの重複する領域での露光量が、重複しない領域での露光量と実質的に同じになるような形状になっている。そして、第１〜第６投影領域ＰＡ１〜ＰＡ６は、基板Ｐ上に露光される露光領域Ａ７のＹ方向の全幅をカバーするように、配置されている。
ここで、図２において、ＸＺ面内で見たとき、マスクＭ上の照明領域ＩＲ１(及びＩＲ３，ＩＲ５)の中心点から照明領域ＩＲ２（及びＩＲ４，ＩＲ６）の中心点までの周長は、支持面Ｐ２に倣った基板Ｐ上の投影領域ＰＡ１（及びＰＡ３，ＰＡ５）の中心点から第２投影領域ＰＡ２（及びＰＡ４，ＰＡ６）の中心点までの周長と、実質的に等しく設定されている。
投影光学系ＰＬは、複数の投影領域ＰＡ１〜ＰＡ６に応じて複数（第１実施形態では例えば６つ）設けられている。複数の投影光学系（分割投影光学系）ＰＬ１〜ＰＬ６には、複数の照明領域ＩＲ１〜ＩＲ６から反射された複数の投影光束ＥＬ２がそれぞれ入射する。各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ６は、マスクＭで反射された各投影光束ＥＬ２を、各投影領域ＰＡ１〜ＰＡ６にそれぞれ導く。つまり、第１投影光学系ＰＬ１は、第１照明領域ＩＲ１からの投影光束ＥＬ２を第１投影領域ＰＡ１に導き、同様に、第２〜第６投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ６は、第２〜第６照明領域ＩＲ２〜ＩＲ６からの各投影光束ＥＬ２を第２〜第６投影領域ＰＡ２〜ＰＡ６に導く。複数の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ６は、中心面ＣＬを挟んで、第１、第３、第５投影領域ＰＡ１、ＰＡ３、ＰＡ５が配置される側（図２の左側）に、第１投影光学系ＰＬ１、第３投影光学系ＰＬ３及び第５投影光学系ＰＬ５が配置される。第１投影光学系ＰＬ１、第３投影光学系ＰＬ３及び第５投影光学系ＰＬ５は、Ｙ方向に所定の間隔を空けて配置される。また、複数の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ６は、中心面ＣＬを挟んで、第２、第４、第６投影領域ＰＡ２、ＰＡ４、ＰＡ６が配置される側（図２の右側）に、第２投影光学系ＰＬ２、第４投影光学系ＰＬ４及び第６投影光学系ＰＬ６が配置される。第２投影光学系ＰＬ２、第４投影光学系ＰＬ４及び第６投影光学系ＰＬ６は、Ｙ方向に所定の間隔を空けて配置される。このとき、第２投影光学系ＰＬ２は、軸方向において、第１投影光学系ＰＬ１と第３投影光学系ＰＬ３との間に配置される。同様に、第３投影光学系ＰＬ３、第４投影光学系ＰＬ４、第５投影光学系ＰＬ５は、軸方向において、第２投影光学系ＰＬ２と第４投影光学系ＰＬ４との間、第３投影光学系ＰＬ３と第５投影光学系ＰＬ５との間、第４投影光学系ＰＬ４と第６投影光学系ＰＬ６との間に配置される。また、第１投影光学系ＰＬ１、第３投影光学系ＰＬ３及び第５投影光学系ＰＬ５と、第２投影光学系ＰＬ２、第４投影光学系ＰＬ４及び第６投影光学系ＰＬ６とは、Ｙ方向からみて対称に配置されている。
再び、図４を参照して、各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ６について説明する。なお、各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ６は、同様の構成となっているため、第１投影光学系ＰＬ１（以下、単に投影光学系ＰＬという）を例に説明する。
投影光学系ＰＬは、マスクＭ上の照明領域ＩＲ（第１照明領域ＩＲ１）におけるマスクパターンの像を、基板Ｐ上の投影領域ＰＡに投影する。投影光学系ＰＬは、マスクＭからの投影光束ＥＬ２の入射側から順に、上記の１／４波長板４１と、上記の偏光ビームスプリッタＰＢＳと、投影光学モジュールＰＬＭとを有する。
１／４波長板４１及び偏光ビームスプリッタＰＢＳは、照明光学系ＩＬと兼用となっている。換言すれば、照明光学系ＩＬ及び投影光学系ＰＬは、１／４波長板４１及び偏光ビームスプリッタＰＢＳを共有している。
図７に示すように、照明領域ＩＲ（図３参照）で反射された投影光束ＥＬ２は、各主光線が互いに平行となったテレセントリックな光束となって、図２に示す投影光学系ＰＬに入射する。照明領域ＩＲで反射された円偏光となる投影光束ＥＬ２は、１／４波長板４１により円偏光から直線偏光（Ｐ偏光）に変換された後、偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射する。偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射した投影光束ＥＬ２は、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過した後、図４に示す投影光学モジュールＰＬＭに入射する。
一例として、偏光ビームスプリッタＰＢＳは、ＸＺ面内において三角形の２つのプリズム（石英製）を貼り合せたり、オプチカルコンタクトによって接触保持したりして、全体として矩形状にしたものである。その貼り合せ面には、偏光分離を効率的に行うために、酸化ハフニウム等を含む多層膜が形成される。さらに、マスクＭからの投影光束ＥＬ２を入射する偏光ビームスプリッタＰＢＳの面と、その投影光束ＥＬ２を投影光学系ＰＬの第１偏向部材７０の第１反射面Ｐ３に向けて射出する面とは、投影光束ＥＬ２の主光線に対して垂直になるように設定される。さらに、照明光束ＥＬ１が入射する偏光ビームスプリッタＰＢＳの面は、照明光学系ＩＬの第１光軸ＢＸ１（図４参照）と垂直に設定される。なお、接着剤を用いることによる紫外線又はレーザ光への耐性が懸念される場合、偏光ビームスプリッタＰＢＳの貼り合せ面は、接着剤を使わないオプチカルコンタクトによる接合が適用される。
照明領域ＩＲで反射された投影光束ＥＬ２は、テレセントリックな光束となって、投影光学系ＰＬに入射する。照明領域ＩＲで反射された円偏光となる投影光束ＥＬ２は、１／４波長板４１により円偏光から直線偏光（Ｐ偏光）に変換された後、偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射する。偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射した投影光束ＥＬ２は、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過した後、投影光学モジュールＰＬＭに入射する。
投影光学モジュールＰＬＭは、照明光学モジュールＩＬＭに対応して設けられている。つまり、第１投影光学系ＰＬ１の投影光学モジュールＰＬＭは、第１照明光学系ＩＬ１の照明光学モジュールＩＬＭによって照明される第１照明領域ＩＲ１のマスクパターンの像を、基板Ｐ上の第１投影領域ＰＡ１に投影する。同様に、第２〜第６投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ６の投影光学モジュールＰＬＭは、第２〜第６照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ６の投影光学モジュールＩＬＭによって照明される第２〜第６照明領域ＩＲ２〜ＩＲ６のマスクパターンの像を、基板Ｐ上の第２〜第６投影領域ＰＡ２〜ＰＡ６に投影する。
図４に示すように、投影光学モジュールＰＬＭは、照明領域ＩＲにおけるマスクパターンの像を中間像面Ｐ７に結像する第１光学系６１と、第１光学系６１により結像した中間像の少なくとも一部を基板Ｐの投影領域ＰＡに再結像する第２光学系６２と、中間像が形成される中間像面Ｐ７に配置された投影視野絞り６３とを備える。また、投影光学モジュールＰＬＭは、フォーカス補正光学部材６４と、像シフト用光学部材６５と、倍率補正用光学部材６６と、ローテーション補正機構６７と、偏光調整機構（偏光調整手段）６８とを備える。
第１光学系６１及び第２光学系６２は、例えばダイソン系を変形したテレセントリックな反射屈折光学系である。第１光学系６１は、その光軸（以下、第２光軸ＢＸ２という）が中心面ＣＬに対して実質的に直交する。第１光学系６１は、第１偏向部材７０と、第１レンズ群７１と、第１凹面鏡７２とを備える。第１偏向部材７０は、第１反射面Ｐ３と第２反射面Ｐ４とを有する三角プリズムである。第１反射面Ｐ３は、偏光ビームスプリッタＰＢＳからの投影光束ＥＬ２を反射させ、反射させた投影光束ＥＬ２を第１レンズ群７１を通って第１凹面鏡７２に入射させる面となっている。第２反射面Ｐ４は、第１凹面鏡７２で反射された投影光束ＥＬ２が第１レンズ群７１を通って入射し、入射した投影光束ＥＬ２を投影視野絞り６３へ向けて反射する面となっている。第１レンズ群７１は、各種レンズを含み、各種レンズの光軸は、第２光軸ＢＸ２上に配置されている。第１凹面鏡７２は、第１光学系６１の瞳面に配置され、フライアイレンズ５２により生成される多数の点光源像と光学的に共役な関係に設定される。
偏光ビームスプリッタＰＢＳからの投影光束ＥＬ２は、第１偏向部材７０の第１反射面Ｐ３で反射され、第１レンズ群７１の上半分の視野領域を通って第１凹面鏡７２に入射する。第１凹面鏡７２に入射した投影光束ＥＬ２は、第１凹面鏡７２で反射され、第１レンズ群７１の下半分の視野領域を通って第１偏向部材７０の第２反射面Ｐ４に入射する。第２反射面Ｐ４に入射した投影光束ＥＬ２は、第２反射面Ｐ４で反射され、フォーカス補正光学部材６４及び像シフト用光学部材６５を通過し、投影視野絞り６３に入射する。
投影視野絞り６３は、投影領域ＰＡの形状を規定する開口を有する。すなわち、投影視野絞り６３の開口の形状が投影領域ＰＡの実質的な形状を規定することになる。したがって、照明光学系ＩＬ内の照明視野絞り５５の開口の形状を、投影領域ＰＡの実質的な形状と相似の台形状にする場合は、投影視野絞り６３を省略することができる。
第２光学系６２は、第１光学系６１と同様の構成であり、中間像面Ｐ７を挟んで第１光学系６１と対称に設けられている。第２光学系６２は、その光軸（以下、第３光軸ＢＸ３という）が中心面ＣＬに対して実質的に直交し、第２光軸ＢＸ２と平行になっている。第２光学系６２は、第２偏向部材８０と、第２レンズ群８１と、第２凹面鏡８２とを備える。第２偏向部材８０は、第３反射面Ｐ５と第４反射面Ｐ６とを有する。第３反射面Ｐ５は、投影視野絞り６３からの投影光束ＥＬ２を反射させ、反射させた投影光束ＥＬ２を第２レンズ群８１を通って第２凹面鏡８２に入射させる面となっている。第４反射面Ｐ６は、第２凹面鏡８２で反射された投影光束ＥＬ２が第２レンズ群８１を通って入射し、入射した投影光束ＥＬ２を投影領域ＰＡへ向けて反射する面となっている。第２レンズ群８１は、各種レンズを含み、各種レンズの光軸は、第３光軸ＢＸ３上に配置されている。第２凹面鏡８２は、第２光学系６２の瞳面に配置され、第１凹面鏡７２に結像した多数の点光源像と光学的に共役な関係に設定される。
投影視野絞り６３からの投影光束ＥＬ２は、第２偏向部材８０の第３反射面Ｐ５で反射され、第２レンズ群８１の上半分の視野領域を通って第２凹面鏡８２に入射する。第２凹面鏡８２に入射した投影光束ＥＬ２は、第２凹面鏡８２で反射され、第２レンズ群８１の下半分の視野領域を通って第２偏向部材８０の第４反射面Ｐ６に入射する。第４反射面Ｐ６に入射した投影光束ＥＬ２は、第４反射面Ｐ６で反射され、倍率補正用光学部材６６を通過し、投影領域ＰＡに投射される。これにより、照明領域ＩＲにおけるマスクパターンの像は、投影領域ＰＡに等倍（×１）で投影される。
フォーカス補正光学部材６４は、第１偏向部材７０と投影視野絞り６３との間に配置されている。フォーカス補正光学部材６４は、基板Ｐ上に投影されるマスクパターンの像のフォーカス状態を調整する。フォーカス補正光学部材６４は、例えば、２枚のクサビ状のプリズムを逆向き（図４ではＸ方向について逆向き）にして、全体として透明な平行平板になるように重ね合わせたものである。この１対のプリズムを互いに対向する面間の間隔を変えずに斜面方向にスライドさせることにより、平行平板としての厚みを可変にする。これによって第１光学系６１の実効的な光路長を微調整し、中間像面Ｐ７及び投影領域ＰＡに形成されるマスクパターンの像のピント状態が微調整される。
像シフト用光学部材６５は、第１偏向部材７０と投影視野絞り６３との間に配置されている。像シフト用光学部材６５は、基板Ｐ上に投影されるマスクパターンの像を像面内において移動可能に調整する。像シフト用光学部材６５は、図４のＸＺ面内で傾斜可能な透明な平行平板ガラスと、図４のＹＺ面内で傾斜可能な透明な平行平板ガラスとで構成される。その２枚の平行平板ガラスの各傾斜量を調整することで、中間像面Ｐ７及び投影領域ＰＡに形成されるマスクパターンの像をＸ方向やＹ方向に微少シフトさせることができる。
倍率補正用光学部材６６は、第２偏向部材８０と基板Ｐとの間に配置されている。倍率補正用光学部材６６は、例えば、凹レンズ、凸レンズ、凹レンズの３枚を所定間隔で同軸に配置し、前後の凹レンズは固定して、間の凸レンズを光軸（主光線）方向に移動させるように構成したものである。これによって、投影領域ＰＡに形成されるマスクパターンの像は、テレセントリックな結像状態を維持しつつ、等方的に微少量だけ拡大又は縮小される。なお、倍率補正用光学部材６６を構成する３枚のレンズ群の光軸は、投影光束ＥＬ２の主光線と平行になるようにＸＺ面内では傾けられている。
ローテーション補正機構６７は、例えば、アクチュエータ（図示略）によって、第１偏向部材７０をＺ軸と平行な軸周りに微少回転させるものである。このローテーション補正機構６７は、第１偏向部材７０の回転によって、中間像面Ｐ７に形成されるマスクパターンの像を、その中間像面Ｐ７内で微少回転させることができる。
偏光調整機構６８は、例えば、アクチュエータ（図示略）によって、１／４波長板４１を、板面に直交する軸周りに回転させて、偏光方向を調整するものである。偏光調整機構６８は、１／４波長板４１を回転させることによって、投影領域ＰＡに投射される投影光束ＥＬ２の照度を調整することができる。
このように構成された投影光学系ＰＬにおいて、マスクＭからの投影光束ＥＬ２は、照明領域ＩＲからテレセントリックな状態（各主光線が互いに平行な状態）で出射し、１／４波長板４１及び偏光ビームスプリッタＰＢＳを通って第１光学系６１に入射する。第１光学系６１に入射した投影光束ＥＬ２は、第１光学系６１の第１偏向部材７０の第１反射面（平面鏡）Ｐ３で反射され、第１レンズ群７１を通って第１凹面鏡７２で反射される。第１凹面鏡７２で反射された投影光束ＥＬ２は、再び第１レンズ群７１を通って第１偏向部材７０の第２反射面（平面鏡）Ｐ４で反射されて、フォーカス補正光学部材６４及び像シフト用光学部材６５を透過して、投影視野絞り６３に入射する。投影視野絞り６３を通った投影光束ＥＬ２は、第２光学系６２の第２偏向部材８０の第３反射面（平面鏡）Ｐ５で反射され、第２レンズ群８１を通って第２凹面鏡８２で反射される。第２凹面鏡８２で反射された投影光束ＥＬ２は、再び第２レンズ群８１を通って第２偏向部材８０の第４反射面（平面鏡）Ｐ６で反射されて、倍率補正用光学部材６６に入射する。倍率補正用光学部材６６から出射した投影光束ＥＬ２は、基板Ｐ上の投影領域ＰＡに入射し、照明領域ＩＲ内に現れるマスクパターンの像が投影領域ＰＡに等倍（×１）で投影される。
本実施形態において、第１偏向部材７０の第２反射面（平面鏡）Ｐ４と、第２偏向部材８０の第３反射面（平面鏡）Ｐ５は、中心面ＣＬ（或いは光軸ＢＸ２、ＢＸ３）に対して４５°傾いた面となっているが、第１偏向部材７０の第１反射面（平面鏡）Ｐ３と、第２偏向部材８０の第４反射面（平面鏡）Ｐ６は、中心面ＣＬ（或いは光軸ＢＸ２、ＢＸ３）に対して４５°以外の角度に設定される。第１偏向部材７０の第１反射面Ｐ３の中心面ＣＬ（或いは光軸ＢＸ２）に対する角度α°（絶対値）は、図５において、点Ｑ１、交点Ｑ２、第１軸ＡＸ１を通る直線と中心面ＣＬとのなす角度をθ°としたとき、α°＝４５°＋θ°／２の関係に定められる。同様に、第２偏向部材８０の第４反射面Ｐ６の中心面ＣＬ（或いは光軸ＢＸ２）に対する角度β°（絶対値）は、基板支持ドラム２５の外周面の周方向に関する投影領域ＰＡ内の中心点を通る投影光束ＥＬ２の主光線と中心面ＣＬとのＺＸ面内での角度をε°としたとき、β°＝４５°＋ε°／２の関係に定められる。なお、角度εは、投影光学系ＰＬのマスクＭ側、基板Ｐ側の構造上の寸法、偏光ビームスプリッタＰＢＳ等の寸法、照明領域ＩＲや投影領域ＰＡの周方向の寸法等によっても異なるが、１０°〜３０°程度に設定される。
＜マスクのパターンの投影像面と基板の露光面との関係＞
図７は、マスクＭの円筒状のパターン面Ｐ１の投影像面Ｓｍと円筒状に支持される基板Ｐの露光面Ｓｐとの関係を、誇張して示す説明図である。次に、第１実施形態の露光装置Ｕ３におけるマスクのパターンの投影像面と基板の露光面との関係について、図７を参照して説明する。
露光装置Ｕ３は、投影光学系ＰＬによって投影光束ＥＬ２が結像されることで、マスクＭのパターンの投影像面Ｓｍが形成される。投影像面Ｓｍは、マスクＭのパターンが結像される位置であり、ベストフォーカスとなる位置である。なお、投影像面Ｓｍに換えて、ベストフォーカス以外の位置の面を用いてもよい。例えば、ベストフォーカスから一定距離離れた位置で形成される面としてもよい。ここで、マスクＭは、前述したように曲率半径Ｒｍの曲面（ＺＸ平面において曲線）に配置されている。投影光学系ＰＬの投影倍率を等倍としたので、これにより投影像面Ｓｍも、投影領域ＰＡの周方向の寸法である露光幅２Ａの範囲では、近似的に、Ｙ方向に延びる中心線ＡＸ１’を中心とした曲率半径Ｒｍの曲面の一部とみなせる。また、前述のように、基板Ｐは円筒形状の基板支持ドラム２５の支持面Ｐ２に保持されるので、基板Ｐの表面の露光面Ｓｐは曲率半径Ｒｐの曲面（ＺＸ平面において曲線）の一部となる。さらに、投影像面Ｓｍの曲率中心である中心線ＡＸ１’と基板支持ドラム２５の中心軸ＡＸ２とは互いに平行となり、ＹＺ面と平行な面ＫＳに含まれるものとすると、面ＫＳは露光幅２Ａの中点に位置し、さらに半径Ｒｍの投影像面Ｓｍと半径Ｒｐの露光面Ｓｐとが接するＹ方向に延びた接線Ｃｐを含むように位置する。尚、説明の為に、露光面Ｓｐの半径Ｒｐと投影像面Ｓｍの半径Ｒｍは、Ｒｐ＞Ｒｍの関係に設定する。
ここで、マスクＭを保持する円筒ドラム２１は、第１駆動部２２によって角速度ωｍで回転し、基板Ｐ（露光面Ｓｐ）を支持する基板支持ドラム２５は第２駆動部２６によって角速度ωｐで回転するものとする。また、面ＫＳと直交し、投影像面Ｓｍと露光面Ｓｐとの接線Ｃｐを含む面を基準面ＨＰとする。この基準面ＨＰはＸＹ面と平行であり、基準面ＨＰがＸ方向に仮想の移動速度Ｖ（等速）で移動するものと仮定する。その移動速度Ｖは、投影像面Ｓｍ及び露光面Ｓｐの周方向の移動速度（周速度）と一致している。本実施形態の露光領域（投影領域ＰＡ）は、基準面ＨＰに平行な方向おいて、当該投影像面Ｓｍと露光面Ｓｐとの接線Ｃｐを中心として、幅２Ａとなる幅である。つまり、露光領域（投影領域ＰＡ）は、基準面ＨＰの移動方向において、投影像面Ｓｍと露光面Ｓｐとの接線Ｃｐから＋Ｘ方向と−Ｘ方向のそれぞれに距離Ａ移動した位置までを含む領域となる。
投影像面Ｓｍは、曲率半径Ｒｍの面上を角速度ωｍで回転するので、接線Ｃｐ上に存在する投影像面Ｓｍ上の特定点は、時間ｔ経過後、θｍ＝ωｍ・ｔだけ回転する。このため、当該特定点は、基準面ＨＰ上でみると、＋Ｘ方向にＸｍ＝Ｒｍ・ｓｉｎ（θｍ）だけ移動した点Ｃｐ１に位置する。一方、接線Ｃｐ上に存在する上記の特定点が基準面ＨＰに沿って移動速度Ｖで直線移動すると、当該特定点は、時間ｔ経過後には＋Ｘ方向にＶ・ｔだけ移動した点Ｃｐ０に位置する。したがって、接線Ｃｐ上の特定点が、時間ｔ経過後に投影像面Ｓｍに沿って移動したときのＸ方向の移動量と、基準面ＨＰに沿って直線移動したときのＸ方向の移動量とのズレ量Δ１は、Δ１＝Ｖ・ｔ−Ｘｍ＝Ｖ・ｔ−Ｒｍ・ｓｉｎ（θｍ）となる。
同様に、露光面Ｓｐは、曲率半径Ｒｐの面上を角速度をωｐで回転するので、接線Ｃｐ上に存在する露光面Ｓｐ上の特定点は、基準面ＨＰ上でみると、時間ｔ経過後、θｐ＝ωｐ・ｔだけ回転する。このため、当該露光面Ｓｐ上の特定点は、＋Ｘ方向にＸｐ＝Ｒｐ・ｓｉｎ（θｐ）だけ移動した点Ｃｐ２に位置する。したがって、接線Ｃｐ上の特定点が、時間ｔ経過後に露光面Ｓｐに沿って移動したときのＸ方向の移動量と、基準面ＨＰに沿って直線移動したときのＸ方向の移動量とのズレ量Δ２は、Δ２＝Ｖ・ｔ−Ｘｐ＝Ｖ・ｔ−Ｒｐ・ｓｉｎ（θｐ）となる。上記のズレ量Δ１、Δ２は、円筒面上の点を平面（基準面ＨＰ）に射影したときの射影誤差とも言う。先に図５で説明したように、本実施形態では、図７に示した露光幅２Ａの投影領域ＰＡ内では、マスクＭのパターンの投影像がテレセントリックな状態で露光面Ｓｐに投影される。すなわち、ＸＺ面内において、投影像面Ｓｍ上の各点は面ＫＳと平行な線（基準面ＨＰと垂直な線）に沿って露光面Ｓｐ上に射影される。このため、基準面ＨＰ上の点Ｃｐ０に対応する投影像面Ｓｍ上の点Ｃｐ１（位置Ｘｍ）は、露光面Ｓｐ上でも同じＸ方向の位置Ｘｍに射影されることになり、基準面ＨＰ上の点Ｃｐ０に対応する露光面Ｓｐ上の点Ｃｐ２の位置Ｘｐとの間でズレが生じる。このズレの主な原因は、投影像面Ｓｍの半径Ｒｍと露光面Ｓｐの半径Ｒｐが異なる為である。
このように、半径Ｒｍと半径Ｒｐに差がある場合には、図７中に示した投影像面Ｓｍ上の点Ｃｐ１のズレ量Δ１と露光面Ｓｐ上の点Ｃｐ２のズレ量Δ２との差分量Δ（＝Δ１−Δ２）が、露光幅２Ａ内のＸ方向の位置に応じて漸次変化する。そこで、投影像面Ｓｍと露光面Ｓｐの半径差（Ｒｍ／Ｒｐ）により生じるズレの差分量Δを露光幅２Ａ内で定量化（シミュレーション）することにより、基板Ｐ上に投影露光されるパターンの品質（投影像の質）を考慮した最適な露光条件を設定することができる。尚、差分量Δは、円筒状の投影像面Ｓｍを円筒状の露光面Sｐ上に転写する際の射影誤差とも言う。
図８Ａは、一例として、投影像面Ｓｍの半径Ｒｍを１２５ｍｍ、露光面Ｓｐの半径Ｒｐを２００ｍｍとし、投影像面Ｓｍの周速度（Ｖｍとする）と露光面Ｓｐの周速度（Ｖｐとする）とを移動速度Ｖに一致させた状態で、露光幅２Ａとして±１０ｍｍの範囲内で、上記のズレ量Δ１、Δ２、及び差分量Δの変化を算出したグラフである。図８Ａにおいて、横軸は投影領域ＰＡの中心（面ＫＳが通る位置）を原点とした基準面ＨＰ上の座標位置［ｍｍ］を表し、縦軸は算出されるズレ量Δ１、Δ２、差分量Δ［μｍ］を表す。図８Ａのように、投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍと露光面Ｓｐの周速度Ｖｐとが一致している場合、差分量Δの絶対値は、投影像面Ｓｍと露光面Ｓｐとが接する接線Ｃｐの位置（原点）から±Ｘ方向に離れるにしたがって漸次大きくなる。例えば、最小線幅が数μｍ〜１０μｍ程度のパターンの忠実な転写の為に、差分量Δの絶対値を１μｍ程度に抑える場合は、図８Ａの計算結果から、投影領域ＰＡの露光幅２Ａは±６ｍｍ（幅で１２ｍｍ）以下にする必要がある。
なお、投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍは、円筒ドラム２１に保持されるマスクＭのパターン面の周速度をＶｆとすると、投影光学系ＰＬの投影倍率βによって、Ｖｍ＝β・Ｖｆの関係に設定される。例えば、投影倍率βが１．００（等倍）であれば、マスクＭのパターン面の周速度Ｖｆと露光面Ｓｐの周速度Ｖｐは等しく設定され、投影倍率βが２．００（２倍拡大）であれば、２・Ｖｆ＝Ｖｐに設定される。一般的に、図８Ａに示したように、投影像面Ｓｍと露光面Ｓｐの各周速度はＶｍ＝Ｖｐに設定されるので、β・Ｖｆ＝Ｖｐの関係（基準の速度関係）になるように、マスクＭを保持する円筒ドラム２１と基板Ｐを支持する基板支持ドラム２５との回転角速度が精密に制御される。しかしながら、投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍと露光面Ｓｐの周速度Ｖｐとに僅かな差を与えて、図８Ａ中の差分量Δがどのように変化するかを、後述する図８Ｃのようにシミュレーションしてみたところ、周速度Ｖｍと周速度Ｖｐとに僅かな差を与えることによって、差分量Δの絶対値を小さく抑えた状態で、利用可能な露光幅２Ａを拡大することができる。本実施形態では、露光面Ｓｐの半径Ｒｐが投影像面Ｓｍの半径Ｒｍよりも大きいという条件のもとで、露光面Ｓｐの周速度Ｖｐを投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍよりも相対的に低くした。具体的には、露光面Ｓｐの周速度Ｖｐは変えずに、投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍが図７で示した基準面ＨＰの移動速度Ｖよりも僅かに高くなるように、投影像面Ｓｍ（マスクＭ）側の回転角速度ωｍのみを若干変えた。変更後の角速度をωｍ’とし、時間ｔ経過後の投影像面Ｓｍの回転角度はθｍ’とする。投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍを移動速度Ｖに対して少しだけ高くして、ズレ量Δ１を算出してみると、図８Ａ中のズレ量Δ１のグラフの曲線が原点０において負の傾きを持つように変化する。
そこで本実施形態では、そのような傾向を利用して、露光幅２Ａ内の位置で原点０を挟んだ対称的な２ヶ所で差分量Δがゼロとなるように、投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍ（角速度ωｍ’）を設定した。図８Ｂは、投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍを変更した後に得られる差分量Δ、ズレ量Δ１、Δ２の各計算結果を表すグラフであり、縦軸と横軸の定義は図８Ａと同じである。図８Ｂにおいて、ズレ量Δ２のグラフは図８Ａ中のものと同じであるが、ズレ量Δ１のグラフは、露光幅中の＋５ｍｍ、−５ｍｍの各位置、及び原点０において、ズレ量Δ１がゼロとなるように投影像面Ｓｍの角速度ωｍ’（θｍ’）を設定したものである。その結果、差分量Δは、露光幅中の位置が±４ｍｍの範囲内では負の傾きで変化し、その外側の範囲では正の傾きで変化することになり、露光幅中の原点０、＋６．４ｍｍ、−６．４ｍｍの各位置でゼロとなる。
差分量Δとして許容できる範囲が、例えば±１μｍ程度である場合、先の図８Ａの条件での露光幅は±６ｍｍであったが、図８Ｂの条件での露光幅は±８ｍｍ程度まで広がる。これは、投影領域ＰＡの走査露光方向（周方向）の寸法を１２ｍｍから１６ｍｍに増大（約３３％増）できることを意味し、露光用の照明光の照度が同じであれば、パターン転写の忠実度を落とすことなく、基板Ｐの搬送速度を約３３％早めて生産性を上げられることを意味する。また、投影領域ＰＡの寸法を３３％増大できることは、基板Ｐに与える露光量をその分だけ増やせることも意味し、露光条件を緩和させることができる。なお、露光装置Ｕ３は、マスクＭを保持する円筒ドラム２１の回転と基板Ｐを支持する基板支持ドラム２５の回転とを、各々、高分解能のロータリーエンコーダで計測しつつサーボ制御することで、微小な回転速度の差を生じさせつつ、精度の高い回転制御を行うことができる。
露光面Ｓｐの周速度Ｖｐを基準面ＨＰの移動速度Ｖと等しくし、投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍを基準面ＨＰの移動速度Ｖよりも僅かに高くする場合、図８Ａ中に示した差分量Δは、図８Ｃのように変化する。図８Ｃは、図８Ａ中の差分量Δのグラフのみに対して、露光面Ｓｐの周速度Ｖｐ（＝Ｖ）に対する投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍの変化率をα〔＝（Ｖｍ−Ｖｐ）／Ｖｐ〕％として、±０％から＋０．０１％ずつ変えた場合の傾向を示す。図８Ｃ中のα＝±０％の差分量Δのグラフは、図８Ａ中の差分量Δのグラフと同じものである。変化率α＝±０％の場合は周速度Ｖｍと周速度Ｖｐが一致した状態であり、例えば、変化率α＝＋０．０２％の場合は、周速度Ｖｐに対して周速度Ｖｍが０．０２％大きい状態である。この図８Ｃのような計算に基づき、図８Ｂでは、投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍを基準面ＨＰの基準速度Ｖ（＝Ｖｐ）に対して、約０．０２６％増加させた状態でシミュレーションを行った。図８Ｃのシミュレーション結果は、投影像面Ｓｍの基準面ＨＰに対するズレ量Δ１を求める式におけるＲｍ・ｓｉｎ（θｍ）のθｍを、（１＋α）・θｍに置き換え、変化率αを種々に変えることで得られる。実際には、Ｖ・ｔを、露光幅のＸ方向の位置（ｍｍ）を表すＡに置き換えると、以下の式により簡単に求められる。
Δ＝Δ１−Δ２＝（Ａ−Ｒｍ・ｓｉｎ〔（１＋α）・Ａ／Ｒｍ〕）−Δ２
以上のように、投影像面Ｓｍの半径Ｒｍと露光面Ｓｐの半径Ｒｐとが異なる場合は、投影像面Ｓｍと露光面Ｓｐの各移動速度（周速度Ｖｍ、Ｖｐ）に僅かな差を与えることによって、走査露光の際の各種露光条件（マスクＭの半径、光感応層の感度、基板Ｐの送り速度、照明用の光源のパワー、投影領域ＰＡの寸法等）の設定範囲を広くすることが可能となり、プロセスの変更等に柔軟に対応可能な露光装置を得ることができる。
次に、図８Ｂのように、投影像面Ｓｍと露光面Ｓｐの各周速度Ｖｍ、Ｖｐに僅かな差を与えた場合に、露光面Ｓｐ上で得られるパターン像のコントラストについて、図９を参照して説明する。図９は、横軸に図８Ａ、７Ｂ中の原点０を０ｍｍとした露光幅の位置（絶対値）を取り、縦軸に原点０での値を１．００（１００％）としたコントラスト比を取って、投影像面Ｓｍと露光面Ｓｐとに周速度差が無い場合（図８Ａ）と周速度差が有る場合（図８Ｂ）とで、露光幅内の位置に応じたコントラスト比の変化を計算したグラフである。本実施形態では、照明光束ＥＬ１（露光光）の波長λを３６５ｎｍとし、図４に示した投影光学系ＰＬ（ＰＬＭ）の開口数ＮＡを０．０８７５、プロセス定数ｋを０．６とした。この条件の下で得られる最大の解像力Ｒｓは、Ｒｓ＝ｋ・（λ／ＮＡ）より、２．５μｍとなるので、計算に当たっては２．５μｍのＬ＆Ｓ（ラインアンドスペース）パターンを用いた。
図９に示すように、マスクパターンの投影像面Ｓｍと基板Ｐ上の露光面Ｓｐとのうち曲率がより大きい面側の周速度Ｖｐを他方の周速度Ｖｍよりも僅かに低く設定することにより、高いコントラスト比が得られる露光幅の範囲が広がる。例えば、露光面Ｓｐ上に転写されるパターン像の品質を維持する為に、コントラスト比０．８程度が必要とされる場合、周速度差の無い状態（Ｖｍ＝Ｖｐ）での露光幅は±６ｍｍ程度なのに対し、周速度差が有る状態（Ｖｍ＞Ｖｐ）での露光幅は±８ｍｍ以上確保できる。また、コントラスト比が０．６程度でもよいのであれば、周速度差が有る状態（Ｖｍ＞Ｖｐ）での露光幅は±９．５ｍｍ程度まで広がる。以上のように、投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍと露光面Ｓｐの周速度Ｖｐとに僅かな差を与えることによって、投影領域ＰＡの走査露光方向の寸法（露光幅２Ａ）を大きくしても、投影されるパターン像のコントラスト（像質）を良好に維持したパターン露光ができる。また、投影領域ＰＡの走査露光方向の露光幅２Ａを大きくできることから、基板Ｐの送り速度をより高めたり、或いは投影領域ＰＡ内の単位面積当たりの露光光（投影光束ＥＬ２）の照度を低くしたりすることができる。
ところで、先の図８Ｃのように、周速度差（Ｖｍ−Ｖｐ）を少しずつ変えつつ、露光幅の位置に対する差分量Δをシミュレーションする場合、投影領域ＰＡ内でのパターンの投影像面Ｓｍと基板Ｐ上の露光面Ｓｐとの走査露光方向におけるズレの差分量Δの平均値、或いは最大値が、転写すべきパターン像の最小線幅（最少寸法）よりも小さくなるように設定することが好ましい。例えば、図８Ｂ中の露光幅のうち、露光幅０ｍｍ〜＋６ｍｍまでの範囲に着目すると、その範囲内での差分量Δの平均値は約−０．４２μｍ、最大値は約−０．６６μｍとなる。また、露光幅０ｍｍ〜＋８ｍｍまでの範囲に着目すると、その範囲内での差分量Δの平均値は約−０．１８μｍ、最大値は約＋１．２μｍとなる。転写すべきパターン像の最小線幅を、先の図９のシミュレーション時に設定した２．５μｍとすると、露光幅６ｍｍまでの範囲と露光幅８ｍｍまでの範囲とのいずれにおいても、差分量Δの平均値、最大値を最小線幅２．５μｍよりも小さくすることができる。
また、先の図８Ｂのように、シミュレーションにて求めた差分量Δの変化特性において、実際の露光幅（投影領域ＰＡの走査露光方向の寸法）内で差分量Δがゼロとなる位置を少なくとも３ヶ所設定するのが好ましい。例えば、投影領域ＰＡが±８ｍｍの露光幅に設定されている場合、走査露光の間、投影領域ＰＡ内に投影されるパターン像中の１点は、露光幅内の−８ｍｍの位置から＋８ｍｍの位置に移動する。この間、パターン像中の１点は、差分量Δがゼロとなる位置−６．４ｍｍ、位置０ｍｍ（原点）、位置＋６．４ｍｍの各々を通って、露光面Ｓｐ上に転写される。このように、投影領域ＰＡの走査露光方向の露光幅内の少なくとも３ヶ所で差分量Δがゼロとなるように、マスクＭを保持する円筒ドラム２１と基板支持ドラム２５の各回転速度を精密に制御することにより、投影領域ＰＡ内（露光面Ｓｐ）に露光されるパターン像の走査露光方向における寸法（線幅）誤差を小さく抑えることができ、忠実なパターン転写が可能となる。
先にも説明したように、最大の解像力Ｒｓは、投影光学系ＰＬの投影像面Ｓｍ側の開口数ＮＡ、照明光束ＥＬ２の波長λ、プロセス定数ｋ（通常１以下）によって、Ｒｓ＝ｋ・（λ／ＮＡ）で規定される。この場合、基準面ＨＰの移動速度をＶ、基準面ＨＰの移動距離をｘ、Ａを露光幅の絶対値とすると、下記の関係を満たすことが好ましい。
Figure 0006269658
Figure 0006269658
この式Ｆ（ｘ）は、基準面ＨＰ上のある点の位置ｘにおける差分量Δを示す式であるが、基準面ＨＰの移動速度Ｖと移動距離ｘとの関係は、図７を参照して説明したように、時間ｔ（＝ｘ／Ｖ）に相当する。本実施形態による露光装置Ｕ３は、上記式を満足することで、実効的な投影領域ＰＡの露光幅を大きくしても、投影されるパターン像のコントラストを低下させることなく、良好な像質で基板Ｐにパターンを形成することができる。
また、本実施形態による露光装置Ｕ３は、マスクＭを保持する円筒ドラム２１を交換可能にすることができる。反射型の円筒マスクの場合、円筒ドラム２１の外周面にマスクパターンとしての高反射部と低反射部（光吸収部）を直接形成することができる。その場合、マスク交換は円筒ドラム２１ごと行われる。その際、新たに露光装置に装着される反射型円筒マスクの円筒ドラム２１の半径（直径）を、交換前に装着されていた円筒マスクの半径と異ならせる場合がある。これは、基板Ｐ上に露光すべきデバイスの寸法（表示パネルのサイズ等）を変える場合などに起こり得る。本実施形態においては、そのような場合でも、交換後の円筒ドラム２１のマスクパターン面の半径に基づいて、図８Ａ〜７Ｃ、図９のような計算（シミュレーション）を行うことにより、円筒ドラム２１と基板支持ドラム２５に設定すべき回転角速度差、設定すべき投影領域ＰＡの露光幅、調整すべき照明光束ＥＬ２の照度、或いは調整すべき基板Ｐの搬送速度（基板支持ドラム２５の回転速度）等のパラメータを、事前に決めることができる。尚、半径Ｒｍが、例えばミリ単位、又はセンチ単位で異なる複数の円筒ドラム２１を交換可能に装着する場合は、円筒ドラム２１の回転中心軸ＡＸ１を支持する露光装置側の軸受部をＺ方向に調整する機構が設けられる。また、調整するパラメータとして、投影領域ＰＡの走査露光方向の露光幅を変える場合は、例えば、図４中の照明視野絞り５５、又は中間像面Ｐ７の視野絞り６３で調整することができる。以上のように、露光装置Ｕ３（基板処理装置）は、上記の各種パラメータを調整することで、マスクＭに応じて露光条件を適宜調整することができ、マスクＭに適した露光を行うことができる。
露光装置Ｕ３は、基板保持機構１２（基板支持ドラム２５）による基板Ｐの移動速度、及び、投影領域ＰＡの走査露光方向の幅の少なくとも１つを、投影像面Ｓｍと露光面Ｓｐとの関係により規定された条件式に基づいて計算される値、さらには、製造工程中の基板Ｐの伸縮等の計測結果を加味して計算される値に基づいて調整することが好ましい。これにより、露光装置Ｕ３は、自動的に各種条件を調整することができる。
本実施形態の露光装置Ｕ３は、基板Ｐ上に形成する表示パネル等の全パターン領域の幅方向の寸法が、投影領域ＰＡの軸ＡＸ２の方向の寸法よりも大きいという前提で、１つの投影光学系ＰＬによる投影領域ＰＡが図３の右図のように並ぶように、６つの投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ６を設けたが、その数は、基板Ｐの幅によっては１つでもよいし、７つ以上であってもよい。
複数の投影光学系ＰＬを基板Ｐの幅方向に並べる場合、走査露光時に各投影領域ＰＡの露光幅に渡って積算される露光量が、走査露光方向と直交する方向（基板Ｐの幅方向）において、どこでも略一定（例えば±数％以内）にすることが好ましい。
［第２実施形態］
次に、図１０を参照して、第２実施形態の露光装置Ｕ３ａについて説明する。なお、重複する記載を避けるべく、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明し、第１実施形態と同様の構成要素については、第１実施形態と同じ符号を付して説明する。図１０は、第２実施形態の露光装置（基板処理装置）の全体構成を示す図である。第１実施形態の露光装置Ｕ３は、円筒状の基板支持ドラム２５で、投影領域を通過する基板Ｐを保持する構成であったが、第２実施形態の露光装置Ｕ３ａは、平板状の基板Ｐを、移動可能な基板支持機構１２ａで保持する構成となっている。
第２実施形態の露光装置Ｕ３ａにおいて、基板支持機構１２ａは、基板Ｐを平面状に保持する基板ステージ１０２と、基板ステージ１０２を中心面ＣＬと直交する面内（ＸＹ面）でＸ方向に沿って走査移動させる移動装置（図示略）とを備える。
図１０の基板Ｐの支持面Ｐ２は実質的にＸＹ面と平行な平面であるので、マスクＭで反射して投影光学モジュールＰＬＭ（ＰＬ１〜ＰＬ６）に入射した投影光束ＥＬ２は、基板Ｐに投射される際、投影光束ＥＬ２の主光線がＸＹ面と垂直になるように設定される。
また、第２実施形態においても、先の図２と同様に、ＸＺ面内で見たとき、マスクＭ上の照明領域ＩＲ１(及びＩＲ３，ＩＲ５)の中心点から照明領域ＩＲ２（及びＩＲ４，ＩＲ６）の中心点までの周長は、支持面Ｐ２に倣った基板Ｐ上の投影領域ＰＡ１（及びＰＡ３，ＰＡ５）の中心点から第２投影領域ＰＡ２（及びＰＡ４，ＰＡ６）の中心点までの周長と、実質的に等しく設定されている。
図１０の露光装置Ｕ３ａにおいても、下位制御装置１６が、基板支持機構１２の移動装置（走査露光用のリニアモータや微動用のアクチュエータ等）を制御し、円筒ドラム２１の回転と同期して基板ステージ１０２を駆動する。なお、本実施形態での基板Ｐは、樹脂フィルム等のフレキシブル基板でもよいし、液晶表示パネル用のガラス板でもよい。さらに、基板ステージ１０２の精密な移動によって走査露光を実施する場合は、支持面Ｐ２に基板Ｐを真空吸着する構造（例えばピンチャック方式、多孔質方式の平面ホルダ等）が設けられる。また、基板ステージ１０２は移動させずに、基板Ｐを平面状に支持するだけの場合は、支持面Ｐ２に基板Ｐをエアベアリングによる気体層で低摩擦状態、或いは非接触状態で支持する機構（例えばベルヌイチャック方式の平面ホルダ等）と、基板Ｐに所定のテンションを与えて平面性を保つためのテンション付与機構とが設けられる。
次に、第２実施形態の露光装置Ｕ３ａにおけるマスクＭのパターンの投影像面Ｓｍの移動と基板Ｐの露光面Ｓｐの移動との関係について、図１１を参照して説明する。図１１は、先の図７と同様の条件と定義のもとで、マスクＭのパターンの投影像面Ｓｍと基板Ｐ上の露光面Ｓｐとの関係を誇張して表した説明図である。
露光装置Ｕ３ａは、テレセントリックな投影光学系ＰＬによって、円筒面状のマスクＭのパターンの投影像面Ｓｍを形成する。投影像面Ｓｍは、マスクＭのパターンが結像されるベストフォーカス面でもある。ここでも、マスクＭのパターン面が曲率半径Ｒｍの曲面で形成されているため、投影像面Ｓｍも、仮想的な線ＡＸ１’を中心とした曲率半径Ｒｍの円筒面（ＺＸ平面において円弧曲線）の一部となる。一方、基板Ｐが基板ステージ１０２によって平面に保持されるので、露光面Ｓｐは平面（ＺＸ平面において直線）となる。したがって、本実施形態における露光面Ｓｐは、先の図７で示した基準面ＨＰと一致した面になる。すなわち、露光面Ｓｐは曲率半径Ｒｐが無限大（∞）の面、或いは、投影像面Ｓｍの半径Ｒｍに対して極めて大きな曲面とみなせる。
投影像面Ｓｍは、曲率半径Ｒｍの面上を角速度ωｍで回転するため、投影像面Ｓｍと露光面Ｓｐとが接する投影像面Ｓｍ上の点Ｃｐは、時間ｔ経過後、角度θｍ＝ωｍ・ｔだけ回転した点Ｃｐ１に位置する。したがって、投影像面Ｓｍ上の点Ｃｐ１の基準面ＨＰに沿った方向（Ｘ方向）の位置Ｘｍは、Ｘｍ＝Ｒｍ・ｓｉｎ（θｍ）となる。また、露光面Ｓｐは、基準面ＨＰと一致した平面であるため、投影像面Ｓｍと露光面Ｓｐとが接する露光面Ｓｐ上の点Ｃｐは、時間ｔ経過後、Ｘ方向にＸｐ＝Ｖ・ｔだけ移動した点Ｃｐ０に位置する。したがって、先の図７で説明したように、時間ｔ経過後の投影像面Ｓｍ上の点Ｃｐ１と露光面Ｓｐ上の点Ｃｐ０とのＸ方向（走査露光方向）のズレ量Δ１は、Δ１＝Ｖ・ｔ−Ｒｍ・ｓｉｎ（θｍ）となる。
図１１のズレ量Δ１は、マスクＭ又は投影像面Ｓｍが等角速度移動し、基板Ｐ又は露光面Ｓｐが等速直線移動することにより生じる射影誤差（ｓｉｎ誤差）である。そのズレ量Δ１は、点Ｃｐが露光幅２Ａ内の中心となる面ＫＳ上に位置するときをゼロとすると、その位置からから±Ｘ方向に離れるに従って漸次増大していく。走査露光の際、基板Ｐ上の露光面Ｓｐには、露光幅２Ａの範囲に渡って、投影像面Ｓｍのパターン像が継続的に積算されて転写される。しかしながら、ズレ量Δ１の射影誤差の影響により、転写されたパターン像の走査露光方向の寸法は、マスクＭ上のパターンの寸法に対して誤差を持つことになり、転写忠実度が低下してしまう。
そこで、本実施形態でも、投影像面Ｓｍと露光面Ｓｐのうちで、曲率半径が小さい方の面の周速度を曲率半径が大きい方の面の周速度に対して、わずかに高く設定することで、先の第１実施形態と同様の効果を得ることができる。本実施形態では、露光面Ｓｐの曲率半径Ｒｐと投影像面Ｓｍの曲率半径Ｒｍとが、Ｒｐ≫Ｒｍの関係であることから、露光面Ｓｐの移動速度Ｖに対して、相対的に投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍをわずかに高くする。
以下、図１２から図１８を用いて、露光装置Ｕ３ａの構成で各種シミュレーションを実行した一例について説明する。図１２は、露光面Ｓｐの移動速度Ｖ（周速度Ｖｐと同一）と投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍとの差の有無によるズレ量Δ１の変化を示すグラフであり、図１２の縦軸は図１１中のズレ量Δ１を表し、横軸は図８Ａ、７Ｂの同様に露光幅を表す。なお、図１２以降の各シミュレーションでは、マスクＭの半径Ｒｍ、すなわち投影像面Ｓｍの半径Ｒｍを１５０ｍｍとした。図１１で説明したように、露光面Ｓｐの移動速度Ｖ（周速度Ｖｐ）と投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍとを等しくした場合、すなわち周速度差が無い場合、ズレ量Δ１の許容範囲を±１μｍ程度とすると、露光幅は±５ｍｍ程度の範囲になる。
そこで、露光面Ｓｐの移動速度Ｖ（周速度Ｖｐ）に対して投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍを僅かに高くするように、投影像面Ｓｍの角速度をωｍからωｍ’（ωｍ＜ωｍ’）に調整すると、ズレ量Δ１’は、原点０を中心とした露光幅±４ｍｍの範囲では負の傾きで変化し、その範囲の外側では正の傾きで変化する。ズレ量Δ１’がゼロとなる露光幅上の位置を±６．７ｍｍ程度のところにすると、ズレ量Δ１’の許容範囲が±１μｍ程度に収まる露光幅は±８ｍｍ程度の範囲になる。これは、走査露光として使用可能な露光幅を、周速度差を与えない場合に比べて６０％程度拡大したことなる。
次に、先の図９と同様に、露光面Ｓｐの移動速度Ｖ（＝周速度Ｖｐ）と投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍとを一致させた場合（周速度差無し）と、僅かな差を与えた場合（周速度差有り）とのパターン像のコントラスト値（又はコントラスト比）の変化について説明する。
図１３Ａは、投影光学系ＰＬの露光面Ｓｐ側の開口数ＮＡを０．０８７５、照明光束ＥＬ１の波長を３６５ｎｍ、プロセス定数０．６、照明σを０．７としたときに、マスクＭ上に形成された最大解像力Ｒｓ＝２．５μｍのＬ＆Ｓパターンを投影した場合に露光面Ｓｐ上で得られる像のコントラストを表す。図１３Ｂは、同じ投影条件で得られる最大解像力Ｒｓ＝２．５μｍの孤立線（ＩＳＯ）パターンを投影した場合に露光面Ｓｐ上で得られる像のコントラストを表す。
２．５μｍのＬ＆ＳパターンでもＩＳＯパターンでも、像の明部分はコントラスト値として１．０に近く、暗部分は０に近い強度分布ＣＮ１になるのがよい。コントラスト値は、明部分の光強度の最大値Ｉｍａｘと暗部分の光強度の最小値Ｉｍｉｎとによって、（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）によって求められる。強度分布ＣＮ１は総じてコントラストが高い状態であるが、低い状態とは強度分布ＣＮ２のように最大値Ｉｍａｘと最小値Ｉｍｉｎとの差（振幅）が小さくなることである。図１３Ａ、１２Ｂで示した像の強度分布ＣＮ１は、２．５μｍのＬ＆Ｓパターン又はＩＳＯパターンの静止した投影像のコントラストであるが、走査露光の場合、設定された露光幅に渡って基板Ｐが移動する間、例えば静止した強度分布ＣＮ１を走査露光方向に、図８Ｂで説明した差分量Δ、或いは、図１２で説明したズレ量Δ１の変化に則ってずらしながら積算したものが、基板Ｐ上に転写されるパターン像の最終的なコントラストになる。
次に、図１３Ａ、１２Ｂで説明した投影露光条件（Ｒｍ＝１５０ｍｍ、Ｒｐ＝∞、ＮＡ＝０．０８７５、λ＝３６５ｎｍ、ｋ＝０．６）の下で、２．５μｍのＬ＆Ｓパターンの投影像の露光幅の位置に対するコントラスト値（コントラスト比）の変化をシミュレーションした結果を図１４、図１５に示す。図１４、図１５の横軸は正側の露光幅Ａの位置を表し、縦軸は（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）で求められコントラスト値と、露光幅０ｍｍでのコントラスト値を１．０に規格化した場合のコントラスト比とを表す。さらに、図１４は露光面Ｓｐの移動速度Ｖ（＝周速度Ｖｐ）と投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍとを一致させた周速度差無しの場合のコントラスト変化を表し、図１５は、図１２中のズレ量Δ１’のような変化特性となるように、投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍを露光面Ｓｐの移動速度Ｖ（＝周速度Ｖｐ）よりも僅かに大きくした周速度差有りの場合のコントラスト変化を表す。
図１４のように、周速度差無し（補正前）の場合、コントラスト比は、露光幅の位置が原点０から４ｍｍ程度の間ではほぼ一定であるが、５ｍｍ以上の位置から急激に低下する。そして露光幅の位置が８ｍｍ以上ではコントラスト比が０．４以下となり、フォトレジストに対する露光ではコントラスト不足となり得る。なお、シミュレーションにおいては、露光幅の位置０ｍｍでのコントラスト値は約０．９３４となり、コントラスト比はその値を１．０に規格化して示した。
これに対して、図１５のように周速度差有り（補正後）の場合、コントラスト比は、露光幅の位置が０〜４ｍｍの間で１．０から０．８程度に漸次低下するものの、位置４ｍｍ〜８ｍｍの間では０．８程度を維持している。シミュレーション上、露光幅の位置５ｍｍでのコントラスト比は約０．７７、位置７ｍｍでのコントラスト比は約０．８２である。
このように、平面状の露光面Ｓｐの移動速度Ｖ（＝周速度Ｖｐ）に対して投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍを僅かに大きくすることによって、走査露光の際に設定できる投影領域ＰＡの露光幅２Ａを大きくすることができる。
また、図１６に示すように、周速度差無し（補正前）の場合の２．５μｍのＩＳＯパターンの像のコントラスト比は、露光幅の位置が５ｍｍまではほぼ一定であるが、５ｍｍ以上から徐々に低下し、位置６ｍｍで約０．９、位置８ｍｍで約０．６、位置９ｍｍで約０．５、そして位置１０ｍｍで約０．４となる。尚、図１６におけるコントラスト比は、図１４中の露光幅の位置０ｍｍで得られる２．５μｍのＬ＆Ｓパターンの像のコントラスト値（約０．９３４）を基準にして、２．５μｍのＩＳＯパターンの像で得られるコントラスト値（位置０ｍｍで約０．９６８）の比を取ったものである。そのため、図１６に示すコントラスト比の初期値（位置０ｍｍでの値）は、約１．０４となる。
これに対して、図１７のように周速度差有り（補正後）の場合、２．５μｍのＩＳＯパターンの像のコントラスト比は、露光幅の位置が０〜８ｍｍの範囲では０．９以上を維持し、位置９ｍｍで０．８程度に低下するものの、位置１０ｍｍでも約０．６７を維持している。以上のように、平面状の露光面Ｓｐの移動速度Ｖ（＝周速度Ｖｐ）に対して投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍを相対的に僅かに大きくすることによって、走査露光の際に設定できる投影領域ＰＡの露光幅２Ａを大きくすることができる。
ところで、投影像面Ｓｍの周速度Ｖｍと露光面Ｓｐの周速度Ｖｐ（又は直線移動速度Ｖ）との間に僅かな差を与えて、図８Ｂ中の差分量Δ、或いは図１２中のズレ量Δ１’のような特性を得て、最適な露光幅２Ａ（又はＡ）の範囲を見極めるために、差分量Δ又はズレ量Δ１’と解像力Ｒｓとの関係を利用する評価法もある。以下、その方法を説明するが、簡略化のために、図８Ｂ中の差分量Δや図１２中のズレ量Δ１’のことを像変位量Δと読み替えることもある。
その評価法では、像変位量Δの平均値／Ｒｓの関係、又は像変位量Δ２の平均値／Ｒｓの関係を露光幅の位置毎に計算する。そこで、像変位量Δの平均値／Ｒｓを評価値Ｑ１、像変位量Δ２の平均値／Ｒｓを評価値Ｑ２としてシミュレーションする例を、図１８、図１９に基づいて説明する。図１８は、先の図１２に示したズレ量Δ１’のグラフと同じものであるが、計算すべき露光幅を±１２ｍｍの範囲とした。また、ズレ量Δ１’（像変位量Δ）を算出した露光幅上のサンプル点は図１２と同様に０．５ｍｍ間隔である。
像変位量Δの平均値は、露光幅の原点０ｍｍから着目するサンプル点までの間で得られる各ズレ量Δ１’の絶対値を加算平均したものである。例えば、位置−１０ｍｍのサンプル点における像変位量Δの平均値は、位置０ｍｍから位置−１０ｍｍの間の各サンプル点（図１８では２１点）で得られるズレ量Δ１’の絶対値を加算し、それをサンプル点数で除して求められる。図１８の場合、位置０ｍｍから−１０ｍｍまでの各サンプル点でのズレ量Δ１’の絶対値の加算値は２０．８６μｍとなり、サンプル点数２１で除した平均値は約０．９９μｍとなる。また、シミュレーション上での解像力Ｒｓは、ここではＮＡ＝０．０８７５、λ＝３６８ｎｍ、プロセス定数ｋ＝０．５として、２．０９μｍにした。したがって、露光幅の位置−１０ｍｍにおける評価値Ｑ１（無単位）は約０．４８となる。以上のような計算を露光幅内の各位置（サンプル点）で行うと、評価値Ｑ１の変化傾向が判る。
また、（像変位量Δ）２の平均値は、露光幅の原点０ｍｍから着目するサンプル点までの間で得られる各ズレ量Δ１’の絶対値を２乗した値（μｍ２）を加算平均したものである。図１８の場合、例えば、位置０ｍｍから−１０ｍｍまでの各サンプル点におけるズレ量Δ１’の絶対値を２乗して加算した値は４２．４７μｍ２となり、サンプル点数２１で除した平均値は約２．０２μｍ２となる。シミュレーション上での解像力Ｒｓを２．０９μｍとしたので、露光幅の位置−１０ｍｍにおける評価値Ｑ２は約０．９７μｍとなる。以上のような計算を露光幅内の各位置（サンプル点）で行うと、評価値Ｑ２（μｍ）の変化傾向が判る。
図１９は、以上のようにして求めた評価値Ｑ１、Ｑ２を縦軸に取り、横軸に露光幅の位置を取ったグラフである。評価値Ｑ１（像変位量Δの平均値／解像力Ｒｓ）は、露光幅（絶対値）が大きくなるに連れてなだらかに変化し、おおよそ、露光幅の±１２ｍｍの位置で、ほぼ１．０となる。このことは、±１２ｍｍの位置における像変位量Δの平均値が、解像力Ｒｓとほぼ一致していることを意味する。一方、評価値Ｑ２（像変位量Δ２の平均値／解像力Ｒｓ）は、露光幅の位置±８ｍｍまでの範囲では評価値Ｑ１と同等の傾向で変化するが、８ｍｍ以上では急峻に増大し、露光幅の位置±１０ｍｍでほぼ１（μｍ）となっている。
ここで、先の図１７に示したＩＳＯパターンのコントラスト変化、或いは図１５に示したＬ＆Ｓパターンのコントラスト変化においては、露光幅が８ｍｍ以上のところからコントラスト比が大きく低下している。図１５、図１７で求めたコントラスト比の変化は、解像力Ｒｓを２．５μｍとした場合であって、Ｒｓ＝２．０９μｍで計算したものではないが、傾向は概ね同じである。このように、評価値Ｑ１、又はＱ２を指標とする評価法によっても、コントラスト変化を反映した最適な露光幅を決定することができる。
なお、本実施形態の場合、先の第１実施形態で用いた式Ｆ（ｘ）は、露光面Ｓｐが基準面ＨＰと平行にＸ方向に移動速度Ｖ（周速度Ｖｐ）で移動していることから、以下のような式Ｆ’（ｘ）に置き換えられる。
Figure 0006269658
 図１０に示した第２実施形態の露光装置Ｕ３ａは、この式Ｆ’（ｘ）を上記第１実施形態の式に適用し、当該関係を満たすことで第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
［第３実施形態］
次に、図２０を参照して、第３実施形態の露光装置Ｕ３ｂについて説明する。なお、重複する記載を避けるべく、第１、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明し、第１、第２実施形態と同様の構成要素については、第１、第２実施形態と同じ符号を付して説明する。図２０は、第３実施形態の露光装置（基板処理装置）の全体構成を示す図である。第３実施形態の露光装置Ｕ３ｂは、マスクＭのパターン面で反射した光が投影光束となる反射型マスクを用いる構成であったが、第３実施形態の露光装置Ｕ３ｂは、マスクのパターン面を透過した光が投影光束となる透過型マスクを用いる構成となっている。
第３実施形態の露光装置Ｕ３ｂにおいて、マスク保持機構１１ａは、マスクＭを保持する円筒ドラム（マスク保持ドラム）２１ａと、円筒ドラム２１ａを支持するガイドローラ９３と、円筒ドラム２１ａを駆動する駆動ローラ９４と、駆動部９６と、を備える。
円筒ドラム２１ａは、マスクＭＡ上の照明領域ＩＲが配置されるマスク面を形成する。本実施形態において、マスク面は、線分（母線）をこの線分に平行な軸（円筒形状の中心軸）周りに回転した面（以下、円筒面という）を含む。円筒面は、例えば、円筒の外周面、円柱の外周面等である。円筒ドラム２１ａは、例えばガラスや石英等で構成され、一定の肉厚を有する円筒状であり、その外周面（円筒面）がマスク面を形成する。すなわち、本実施形態において、マスクＭＡ上の照明領域は、中心線から曲率半径Ｒｍを持つ円筒面状に湾曲している。円筒ドラム２１ａのうち、マスク保持ドラム２１ａの径方向から見てマスクＭのパターンと重なる部分、例えば円筒ドラム２１ａのＹ軸方向の両端側以外の中央部分は、照明光束ＥＬ１に対して透光性を有する。
マスクＭＡは、例えば平坦性のよい短冊状の極薄ガラス板（例えば厚さ１００〜５００μｍ）の一方の面にクロム等の遮光層でパターンを形成した透過型の平面状シートマスクとして作成され、それを円筒ドラム２１ａの外周面に倣って湾曲させ、この外周面に巻き付けた（貼り付けた）状態で使用される。マスクＭＡは、パターンが形成されていないパターン非形成領域を有し、パターン非形成領域において円筒ドラム２１ａに取付けられている。マスクＭＡは、円筒ドラム２１ａに対してリリース可能である。マスクＭＡは、第１実施形態のマスクＭと同様に、透明円筒母材による円筒ドラム２１ａに巻き付ける代わりに、透明円筒母材による円筒ドラム２１ａの外周面に直接クロム等の遮光層によるマスクパターンを描画形成して一体化してもよい。この場合も、円筒ドラム２１ａがマスクパターンの保持部材として機能する。
ガイドローラ９３及び駆動ローラ９４は、円筒ドラム２１ａの中心軸に対して平行なＹ軸方向に延びている。ガイドローラ９３及び駆動ローラ９４は、中心軸と平行な軸周りに回転可能に設けられている。ガイドローラ９３及び駆動ローラ９４は、円筒ドラム２１ａに保持されているマスクＭＡに接触しないように、設けられている。駆動ローラ９４は、駆動部９６と接続されている。駆動ローラ９４は、駆動部９６から供給されるトルクを円筒ドラム２１ａに伝えることによって、円筒ドラム２１ａを中心軸周りに回転させる。
本実施形態の照明装置１３ａは、光源（図示略）及び照明光学系ＩＬａを備える。照明光学系ＩＬａは、複数の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ６の各々に対応してＹ軸方向に並んだ複数（例えば６つ）の照明光学系ＩＬａ１〜ＩＬａ６を備える。光源は、前述した各種照明装置１３ａと同様に各種光源を用いることができる。光源から射出された照明光は、照度分布が均一化されて、例えば光ファイバ等の導光部材を介して、複数の照明光学系ＩＬａ１〜ＩＬａ６に振り分けられる。
複数の照明光学系ＩＬａ１〜ＩＬａ６のそれぞれは、レンズ等の複数の光学部材、インテグレータ光学系、ロッドレンズ、フライアイレンズ等を含み、均一な照度分布の照明光束ＥＬ１によって照明領域ＩＲを照明する。本実施形態において、複数の照明光学系ＩＬａ１〜ＩＬａ６は、円筒ドラム２１ａの内側に配置されている。複数の照明光学系ＩＬ１ａ〜ＩＬａ６のそれぞれは、円筒ドラム２１ａの内側から円筒ドラム２１ａを通して、円筒ドラム２１ａの外周面に保持されているマスクＭＡ上の各照明領域を照明する。
照明装置１３ａは、照明光学系ＩＬａ１〜ＩＬａ６によって光源から射出された光を案内し、案内された照明光束を円筒ドラム２１ａ内部からマスクＭＡに照射する。照明装置１３ａは、円筒ドラム２１ａに保持されたマスクＭの一部（照明領域ＩＲ）を、照明光束ＥＬ１によって均一な明るさで照明する。なお、光源は、円筒ドラム２１ａの内側に配置されていてもよいし、円筒ドラム２１ａの外側に配置されていてもよい。また、光源は、露光装置ＥＸと別の装置（外部装置）であってもよい。
露光装置Ｕ３ｂは、マスクとして透過型マスクを用いた場合も、露光装置Ｕ３，Ｕ３ａと同様に、投影像面Ｓｍの移動速度（周速度Ｖｍ）と露光面Ｓｐの移動速度（Ｖ、又は周速度Ｖｐ）との関係を、先の第２実施形態と同様に調整（補正）することによって、走査露光時に利用できる露光幅を拡大することができる。
［第４実施形態］
次に、図２１を参照して、第４実施形態の露光装置Ｕ３ｃについて説明する。なお、重複する記載を避けるべく、先の各実施形態と異なる部分についてのみ説明し、先の各実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付して説明する。図２１は、第４実施形態の露光装置（基板処理装置）の全体構成を示す図である。先の各実施形態の露光装置Ｕ３、Ｕ３ａ、Ｕ３ｂは、いずれも回転可能な円筒ドラム２１（又は２１ａ）に保持される円筒状マスクＭを用いる構成であった。第４実施形態の露光装置Ｕ３ｃでは、平板状の反射型マスクＭＢを保持して、走査露光時にＸＹ面に沿ったＸ方向に移動するマスクステージ１１０を備えたマスク保持機構１１ｂが設けられる。
第４実施形態の露光装置Ｕ３ｃにおいて、マスク保持機構１１ｂは、平板状の反射方マスクＭＢを保持するマスクステージ１１０と、マスクステージ１１０を中心面ＣＬと直交する面内でＸ方向に沿って走査移動させる移動装置（図示略）とを備える。
図２１のマスクＭＢのマスク面Ｐ１は実質的にＸＹ面と平行な平面であるので、マスクＭＢから反射された投影光束ＥＬ２の主光線は、ＸＹ面と垂直になる。このため、マスクＭＢ上の各照明領域ＩＲ１〜ＩＲ６を照明する照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ６からの照明光束ＥＬ１の主光線も偏光ビームスプリッタＰＢＳを介してＸＹ面に対して垂直になるように配置される。
また、マスクＭＢから反射される投影光束ＥＬ２の主光線がＸＹ面と垂直になる場合、投影光学モジュールＰＬＭの第１光学系６１に含まれる第１偏向部材７０の第１反射面Ｐ３は、偏光ビームスプリッタＰＢＳからの投影光束ＥＬ２を反射させ、反射させた投影光束ＥＬ２を第１レンズ群７１を通って第１凹面鏡７２に入射させる角度にされる。具体的に、第１偏向部材７０の第１反射面Ｐ３は、第２光軸ＢＸ２（ＸＹ面）に対して実質的に４５°に設定される。
また、第４実施形態においても、先の図２と同様に、ＸＺ面内で見たとき、マスクＭＢ上の照明領域ＩＲ１(及びＩＲ３，ＩＲ５)の中心点から照明領域ＩＲ２（及びＩＲ４，ＩＲ６）の中心点までのＸ方向の直線距離は、基板支持ドラム２５の支持面Ｐ２に倣った基板Ｐ上の投影領域ＰＡ１（及びＰＡ３，ＰＡ５）の中心点から第２投影領域ＰＡ２（及びＰＡ４，ＰＡ６）の中心点までの周長距離と、実質的に等しく設定されている。
図２１の露光装置Ｕ３ｃにおいても、下位制御装置１６が、マスク保持機構１１の移動装置（走査露光用のリニアモータや微動用のアクチュエータ等）を制御し、基板支持ドラム２５の回転と同期してマスクステージ１１０を駆動する。図２１の露光装置Ｕ３ｃでは、マスクＭＢの＋Ｘ方向への同期移動で走査露光を行なった後、−Ｘ方向の初期位置にマスクＭＢを戻す動作（巻戻し）が必要となる。そのため、基板支持ドラム２５を一定速度で連続回転させて基板Ｐを等速（周速度Ｖｐ）で送り続ける場合、マスクＭＢの巻戻し動作の間、基板Ｐ上にはパターン露光が行なわれず、基板Ｐの搬送方向に関してパネル用パターンが飛び飛びに（離間して）形成されることになる。しかしながら、実用上、走査露光時の基板Ｐの速度（周速度Ｖｐ）とマスクＭＢの速度は５０〜１００ｍｍ／ｓと想定されていることから、マスクＭＢの巻戻しの際にマスクステージ１１０を、例えば５００〜１０００ｍｍ／ｓの最高速で駆動すれば、基板Ｐ上に形成されるパネル用パターン間の搬送方向に関する余白を狭くすることができる。
次に、第４実施形態の露光装置Ｕ３ｃにおけるマスクのパターンの投影像面Ｓｍと基板Ｐ上の露光面Ｓｐとの関係について、図２２を参照して説明する。図２２は、マスクのパターンの投影像面Ｓｍの移動と基板Ｐの露光面Ｓｐの移動との関係をし、先の図１１で説明した投影像面Ｓｍと露光面Ｓｐとの関係を逆にしたものに相当する。すなわち、図２２では、平面状（曲率半径が無限大）の投影像面Ｓｍに形成されるパターン像を、曲率半径Ｒｐの露光面Ｓｐ上に転写する。
ここで、マスクＭは平面であることから、投影像面Ｓｍ（ベストフォーカス面）も平面となる。したがって、図２２中の投影像面Ｓｍは、先の図７で示した速度Ｖで移動する基準面ＨＰに相当する。一方、基板Ｐ上の露光面Ｓｐは、先の図７で示したのと同様に、曲率半径Ｒｐの円筒面（ＺＸ平面においては円弧）となる。
本実施形態でも、基板保持ドラム２５（露光面Ｓｐ）の角速度をωｐとすると、図７と同様に面ＫＳの位置で投影像面Ｓｍと露光面Ｓｐが接しているものとし、その接点Ｃｐが半径Ｒｐの露光面Ｓｐに沿って時間ｔ経過後に移動した点Ｃｐ２のＸ方向の位置Ｘｐを、Ｘｐ＝Ｒｐ・ｓｉｎ（ωｐ・ｔ）で求める。ここで、ωｐ・ｔは、接点Ｃｐを原点として、そこから時間ｔ経過後の露光面Ｓｐの回転角度θｐである。これに対して、投影像面Ｓｍと露光面Ｓｐとの接点Ｃｐが、平坦な投影像面Ｓｍに沿って原点から時間ｔ経過後に移動した点Ｃｐ０の位置Ｘｍは、Ｘｍ＝Ｖ・ｔ（但しＶ＝Ｖｍ）で表されるから、先の各実施形態と同様に、投影像面Ｓｍと露光面Ｓｐとの間に射影誤差（ズレ量、或いは像変位量）が生じる。
その射影誤差（ズレ量、或いは像変位量）をズレ量Δ２とすると、ズレ量Δ２はΔ２＝Ｘｍ−Ｘｐで求められ、Δ２＝Ｖ・ｔ−Ｒｐ・ｓｉｎ（θｐ）となる。このズレ量Δ２の特性は、図８Ａ中のズレ量Δ２のグラフと同じであり、投影像面Ｓｍの移動速度Ｖと露光面Ｓｐの周速度Ｖｐに僅かな差を与えることで、先の各実施形態と同様に、走査露光時に利用できる投影領域ＰＡの露光幅を拡大することができる。その為には、投影像面Ｓｍと露光面Ｓｐのうち曲率半径が小さい方の面の速度（周速度）を相対的に僅かに大きくする必要がある。本実施形態では、投影像面Ｓｍの速度Ｖ（周速度Ｖｍ）が露光面Ｓｐの周速度Ｖｐに対して、例えば、図８Ｃ中に例示した変化率α程度だけ小さくなるように、マスクＭＢの走査露光時の速度Ｖｆを投影倍率βに基づいて決まる基準速度Ｖより僅かに小さく設定する。
ここで、第１実施形態のＦ（ｘ）の式は、本実施形態の露光装置Ｕ３ｃの場合、下記のＦ’（ｘ）の式に置き換えられる。
Figure 0006269658
ここで、露光装置Ｕ３ｃは、この式Ｆ’（ｘ）を先の第１実施形態の式に適用し、当該関係を満たすことで、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施形態の露光装置は、マスク保持機構と基板支持機構のうち、曲面で保持する方が第１支持部材となり、曲面又は平面で支持する方が第２支持部材となる。
以上、各実施形態では、円筒状又は平面状のマスクＭを用いたが、ＣＡＤデータに基づいて、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）やＳＬＭ（空間光変調素子）等を制御して、パターンに対応した光分布を投影光学系（マイクロレンズアレーを含んでもよい）を介して露光面Ｓｐ上に投射するマスクレス露光方式であっても、同様の効果を得ることができる。
また、各実施形態において、パターンの投影像面Ｓｍと基板Ｐの露光面Ｓｐとの曲率半径を比べて、走査露光時には、面Ｓｍと面Ｓｐのうちの曲率半径の小さい方の周速度を相対的に僅かに大きくすること、又は面Ｓｍと面Ｓｐのうちの曲率半径の大きい方の周速度（又は直線移動速度）を相対的に僅かに小さくすることによって、走査露光に利用可能な露光幅を拡大できる。相対的な周速度（又は直線移動速度）の僅かな差をどの程度にするかは、像変位量Δ（差分量Δ、ズレ量Δ１、Δ２）と解像力Ｒｓとに応じて変わり得る。例えば、先の図１９の評価値Ｑ１、Ｑ２による評価法では、解像力Ｒｓを２．０９μｍとしたが、これは投影光学系ＰＬの開口数ＮＡ、露光波長λ、プロセス定数ｋによって決まるものである。実際に基板Ｐ上に露光されるパターンの最小寸法（線幅）は、マスクＭ上に形成されるパターンと投影倍率βによって決まる。仮に、基板Ｐ上に形成すべき表示パネル用のパターンにおいて、最小の実寸法（実線幅）が５μｍでよいのであれば、その実線幅の値を解像力Ｒｓとして、許容される像変位量Δの範囲内になるような周速度差（変化率α等）を求めればよい。すなわち、露光装置の構成（ＮＡ，λ）によって決まる解像力Ｒｓ、又は基板Ｐ上に転写すべきパターンの最小寸法に応じて、露光幅を拡大するための周速度差の変化率αが決められる。
以上、各実施形態で示した露光装置を用いることにより、以下のような走査露光方法が実施される。すなわち、所定の曲率半径で円筒状に湾曲したマスク（Ｍ、ＭＢ）の一面に形成されたパターンを、投影光学系ＰＬ（ＰＬＭ）を介して円筒状又は平面状に支持されるフレキシブルな基板Ｐの表面（露光面Ｓｐ）に投影すると共に、マスクＭを湾曲した一面に沿って所定の速度で移動させつつ、円筒状又は平面状に支持された基板の表面（Ｓｐ）に沿って所定の速度で基板Ｐを移動させて、投影光学系によるパターンの投影像を基板上に走査露光する際に、投影光学系によるパターンの投影像がベストフォーカス状態で形成される投影像面Ｓｍの曲率半径をＲｍ（Ｒｍ＝∞も含む）、円筒状又は平面状に支持された基板Ｐの表面（露光面）Ｓｐの曲率半径をＲｐ（Ｒｐ＝∞も含む）とし、マスク（Ｍ、ＭＢ）の移動により投影像面（Ｓｍ）に沿って移動するパターン像の移動速度をＶｍ、基板Ｐの表面（露光面）Ｓｐに沿った所定の速度をＶｐとしたとき、Ｒｍ＜Ｒｐの場合はＶｍ＞Ｖｐに設定し、Ｒｍ＞Ｒｐの場合はＶｍ＜Ｖｐに設定する。
［第５実施形態］
図２３は、第５実施形態に係る露光装置の全体構成を示す図である。処理装置Ｕ３ｄは、図１及び図２に示した処理装置Ｕ３に相当する。以下においては、処理装置Ｕ３ｄを露光装置Ｕ３ｄと称して説明する。この露光装置Ｕ３ｄは、マスクＭを交換する機構を有している。露光装置Ｕ３ｄは、前述した露光装置Ｕ３と同様の構造であるので、共通する構造は原則として説明を省略する。
露光装置Ｕ３ｄは、上記した駆動ローラＲ４〜Ｒ６、エッジポジションコントローラＥＰＣ３及びアライメント顕微鏡ＡＭ１、ＡＭ２の他に、マスク保持機構１１と、基板支持機構１２と、照明光学系（照明系）ＩＬと、投影光学系ＰＬと、下位制御装置１６と、を有する。
下位制御装置１６は、露光装置Ｕ３ｄの各部を制御し、各部に処理を実行させる。下位制御装置１６は、デバイス製造システム１の上位制御装置５の一部又は全部であってもよい。また、下位制御装置１６は、上位制御装置５に制御され、上位制御装置５とは別の装置であってもよい。下位制御装置１６は、例えば、コンピュータを含む。本実施形態において、下位制御装置１６は、マスクＭに取り付けられた情報記憶部（例えば、バーコード、磁気記憶媒体又は情報を記憶できるＩＣタグ等）からマスクＭに関する情報を読み取る読み取り装置１７と、マスクＭの形状、寸法及び取付位置等を計測する計測装置１８とを接続している。
なお、マスク保持機構１１は、円筒体のマスクＭ（高反射部と低反射部とによるマスクパターン面）をマスク保持ドラム２１で保持したが、この構成に限らないのは第１実施形態と同様である。本実施形態において、マスクＭ又は円筒マスクというときには、マスクＭのみならず、マスクＭを保持した状態のマスク保持ドラム２１（マスクＭとマスク保持ドラム２１との組立体）も含むものとする。
基板支持機構１２は、照明光で照射されたマスクＭのパターンからの光で露光される基板Ｐを、湾曲した面又は平面に沿って支持する。基板支持ドラム２５は、Ｙ方向に延びる第２軸ＡＸ２を中心とする曲率半径Ｒｆａとなる外周面（円周面）を有する円筒形状に形成されている。ここで、第１軸ＡＸ１と第２軸ＡＸ２とは互いに平行になっており、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２を含み、かつ両者に平行な平面を中心面ＣＬとしている。中心面ＣＬは、２本の直線（この例では第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２）によって定まる平面である。基板支持ドラム２５の円周面の一部は、基板Ｐを支持する支持面Ｐ２となっている。つまり、基板支持ドラム２５は、その支持面Ｐ２に基板Ｐが巻き付けられることで、基板Ｐを支持して搬送する。このように、基板支持ドラム２５は、所定の軸線としての第２軸ＡＸから一定の半径（曲率半径Ｒｆａ）で湾曲する曲面（外周面）を有し、外周面に基板Ｐの一部分が巻き付けられて第２軸ＡＸ２を中心として回転する。第２駆動部２６は、下位制御装置１６に接続され、第２軸ＡＸ２を回転中心軸として基板支持ドラム２５を回転させる。
一対のエア・ターンバーＡＴＢ１、ＡＴＢ２は、基板支持ドラム２５を挟んで、基板Ｐの搬送方向の上流側及び下流側にそれぞれ設けられている。一対のエア・ターンバーＡＴＢ１、ＡＴＢ２は、基板Ｐの表面側に設けられ、鉛直方向（Ｚ方向）において基板支持ドラム２５の支持面Ｐ２よりも下方側に配置されている。一対のガイドローラ２７、２８は、一対のエア・ターンバーＡＴＢ１、ＡＴＢ２を挟んで、基板Ｐの搬送方向の上流側及び下流側にそれぞれ設けられている。一対のガイドローラ２７、２８は、その一方のガイドローラ２７が駆動ローラＲ４から搬送された基板Ｐをエア・ターンバーＡＴＢ１に案内し、その他方のガイドローラ２８がエア・ターンバーＡＴＢ２から搬送された基板Ｐを駆動ローラＲ５に案内する。
したがって、基板支持機構１２は、駆動ローラＲ４から搬送された基板Ｐを、ガイドローラ２７によりエア・ターンバーＡＴＢ１に案内し、エア・ターンバーＡＴＢ１を通過した基板Ｐを、基板支持ドラム２５に導入する。基板支持機構１２は、第２駆動部２６により基板支持ドラム２５を回転させることで、基板支持ドラム２５に導入した基板Ｐを、基板支持ドラム２５の支持面Ｐ２で支持しながら、エア・ターンバーＡＴＢ２へ向けて搬送する。基板支持機構１２は、エア・ターンバーＡＴＢ２に搬送された基板Ｐを、エア・ターンバーＡＴＢ２によりガイドローラ２８に案内し、ガイドローラ２８を通過した基板Ｐを、駆動ローラＲ５に案内する。
このとき、第１駆動部２２及び第２駆動部２６に接続された下位制御装置１６は、マスク保持ドラム２１と基板支持ドラム２５とを所定の回転速度比で同期回転させることによって、マスクＭのマスク面Ｐ１に形成されたマスクパターンの像が、基板支持ドラム２５の支持面Ｐ２に巻き付けられた基板Ｐの表面（円周面に倣って湾曲した面）に連続的に繰り返し投影露光される。
露光装置Ｕ３ｄは、図２に示すように、マスクＭに予め形成されたアライメントマーク等を検出するアライメント顕微鏡ＧＳ１、ＧＳ２を、マスクＭの外周面外側に備えている。また、露光装置Ｕ３ｄは、マスクＭ及びマスク保持ドラム２１の回転角度等を検出するためのエンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２を有している。これらは、マスクＭ（又はマスク保持ドラム２１）の周方向に沿って配置される。エンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２は、例えば、マスク保持ドラム２１の第１軸ＡＸ１方向の両端部に取り付けられて、マスク保持ドラム２１と共に第１軸ＡＸ１を中心として回転するスケール円盤ＳＤの外周面に刻設されたスケール（周方向に一定ピッチで刻設された格子状のパターン）を読み取る。さらに、露光装置Ｕ３ｄは、回転するマスクＭの外周面（マスク面Ｐ１）の径方向における微小変位を計測して、投影光学系ＰＬに対するマスク面Ｐ１のピントずれを検出する焦点計測装置ＡＦＭ及びマスク面Ｐ１上に付着する異物を検出する異物検査装置ＣＤを設けることができる。これらは、マスクＭの外周面の周りの任意の方位に配置することが可能であるが、マスク交換時のマスクＭの挿脱移動空間を避けた方向に設置するのがよい。
なお、エンコーダヘッドＥＨ１のスケール読取り位置は、第１軸ＡＸ１と直交するＸＺ面では、マスクＭ上の奇数番の照明領域ＩＲ１、ＩＲ３、ＩＲ５の周方向の中心位置（図５又は図７中の交点Ｑ１）に揃うように設置され、エンコーダヘッドＥＨ２のスケール読取り位置は、ＸＺ面では、マスクＭ上の偶数番の照明領域ＩＲ２、ＩＲ４、ＩＲ６の周方向の中心位置に揃うように設置される。また、エンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２によって計測されるスケールは、マスク保持ドラム２１（マスクＭ）の両端部の外周面にマスクパターンと共に形成してもよい。
露光装置Ｕ３ｄは、基板Ｐ上のマーク等を検出するアライメント顕微鏡ＡＭ１、ＡＭ２の他に、基板支持ドラム２５の回転角度等を検出するためのエンコーダヘッドＥＮ１、ＥＮ２、ＥＮ３、ＥＮ４を有している。これらは、基板支持ドラム２５の周方向に沿って配置される。エンコーダヘッドＥＮ１、ＥＮ２、ＥＮ３、ＥＮ４は、例えば、基板支持ドラム２５の第２軸ＡＸ２の方向における両端部に取り付けられて基板支持ドラム２５と共に第２軸ＡＸ２を中心として回転するスケール円盤の外周面又は基板支持ドラム２５の第２軸ＡＸ２の方向における両端の外周面に刻設されたスケール（周方向に一定ピッチで刻設された格子状のパターン）を読み取る。
なお、エンコーダヘッドＥＮ１のスケール読取り位置は、第２軸ＡＸ２と直交するＸＺ面では、アライメント顕微鏡ＡＭ１の観察視野の周方向の位置に揃うように設置され、エンコーダヘッドＥＮ４のスケール読取り位置は、ＸＺ面では、アライメント顕微鏡ＡＭ２の観察視野の周方向の位置に揃うように設置される。同様に、エンコーダヘッドＥＮ２のスケール読取り位置は、基板Ｐ上の奇数番の投影領域ＰＡ１、ＰＡ３、ＰＡ５の周方向の中心位置に揃うように設置され、エンコーダヘッドＥＮ３のスケール読取り位置は、ＸＺ面では、基板Ｐ上の偶数番の投影領域ＰＡ２、ＰＡ４、ＰＡ６の周方向の中心位置に揃うように設置される。
さらに、図２に示すように、露光装置Ｕ３ｄは、マスクＭを交換するための交換機構１５０を備えている。交換機構１５０は、露光装置Ｕ３ｄが保持しているマスクＭを、曲率半径Ｒｍが同一の他のマスクＭに交換したり、曲率半径Ｒｍが異なる別のマスクＭに交換したりすることができる。曲率半径Ｒｍが同一のマスクＭに交換する場合、交換機構１５０は、マスクＭのみをマスク保持ドラム２１から取り外して交換してもよいし、マスク保持ドラム２１ごとマスクＭを露光装置Ｕ３ｄから取り外して交換してもよい。曲率半径Ｒｍが異なるマスクＭに交換する場合、交換機構１５０は、マスク保持ドラム２１ごとマスクＭを露光装置Ｕ３ｄから取り外して交換することができる。マスクＭとマスク保持ドラム２１とが一体になっている場合も、交換機構１５０は両者を一体として交換する。交換機構１５０は、マスクＭ又はマスクＭとマスク保持ドラム２１との組立体を露光装置Ｕ３ｄに取り付け及び露光装置Ｕ３ｄから取り外すことができれば、どのような構造でもよい。
露光装置Ｕ３ｄは、交換機構１５０を備えることによって、直径の異なるマスクＭを自動的に装着して基板Ｐにマスクパターンを露光することができる。このため、露光装置Ｕ３ｄを備えるデバイス製造システム１は、製造するデバイス（表示パネル）の寸法に応じて適切な直径のマスクＭを用いることができる。その結果、デバイス製造システム１は、基板Ｐの使用されない余白部分の発生を抑えることができ、基板Ｐの無駄を抑制し、デバイスの製造コストを低減することができる。このように、交換機構１５０を備える露光装置Ｕ３ｄは、デバイス製造システム１が製造するデバイス（表示パネル）寸法の選択の自由度が大きいため、露光装置自体を替えるといった過大な設備投資を必要とせずに、異なるインチサイズの表示パネルを効率的に製造できるという利点がある。
直径の異なるマスクＭに交換した場合、両方のマスクＭ間においては、マスク面Ｐ１の曲率及び第１軸ＡＸ１のＺ方向における位置等が異なることにより、照明光束ＥＬ１とマスクＭと投影光束ＥＬ２との関係、マスクＭ上の照明領域ＩＲの位置及び照明光束ＥＬ１の主光線の非テレセントリックの度合い等が、直径の異なるマスクＭ同士の間で変化したり、エンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２とスケール円盤ＳＤとの位置関係が異なったりする。
したがって、露光装置Ｕ３ｄのマスクＭを、直径の異なるマスクＭに交換した場合、マスクＭのマスク面Ｐ１に形成されたマスクパターンの像を基板Ｐへ適切な像質で投影露光すると共に、マルチレンズ方式の場合は、複数の投影領域ＰＡ１〜ＰＡ６の各々に現れるマスクパターン像を、良好な精度で継ぎ合わせるように、露光装置Ｕ３ｄ内の関連機構及びこれに関係する部分を調整する必要がある。
本実施形態においては、直径の異なるマスクＭに交換した際には、例えば、下位制御装置１６を調整用の制御部（調整部）として用いて、露光装置Ｕ３ｄの各部、具体的には照明光学系ＩＬ又は投影光学系ＰＬを構成する光学部材の少なくとも一部の位置を変更したり、光学部材の一部を異なる特性の部材に切り替えたりする等の調整を行う。このようにすることで、マスクＭの交換後において、露光装置Ｕ３ｄは基板Ｐに対して適切かつ良好に露光することができる。すなわち、露光装置Ｕ３ｄは、デバイスのサイズに対して自由度の大きい露光、すなわち異径サイズのマスクＭを用いた露光を適切かつ良好に実現することができる。次に、露光装置Ｕ３ｄが使用するマスクＭを、直径の異なるマスクＭ又は同径の別のマスクＭに交換する手順の概略と露光装置Ｕ３ｄの調整の具体例に関して説明する。
図２４は、露光装置が用いるマスクを他のマスクに交換する際の手順を示すフローチャートである。図２５は、奇数番の第１の投影光学系のマスク側の視野領域の位置と偶数番の第２の投影光学系のマスク側の視野領域の位置との関係を示す図である。図２６は、マスクの情報を記憶した情報記憶部を表面に有するマスクを示す斜視図である。図２７は、露光条件が記述された露光条件設定テーブルの模式図である。
露光装置Ｕ３ｄが使用するマスクＭを異なる直径のマスクＭに交換する場合、ステップＳ１０１において、図２３に示す下位制御装置１６は、マスクＭの交換動作を開始する。具体的には、下位制御装置１６は、交換機構１５０を駆動して現在露光装置Ｕ３ｄに装着されているマスクＭを取り外した後、交換機構１５０を駆動して交換対象のマスクＭを露光装置Ｕ３ｄに装着する。この交換においては、交換機構１５０は、マスクＭを有するマスク保持ドラム２１を、第１軸ＡＸ１となるシャフトごと取り外し、直径の異なるマスクＭ及びマスク保持ドラム２１を露光装置Ｕ３ｄへ取り付ける。その際、マスク保持ドラム２１の両端部にスケール円盤ＳＤが第１軸ＡＸ１と同軸に取り付けられている場合は、そのスケール円盤ＳＤごと交換するのがよい。
本実施形態では、直径の異なるマスクＭに交換するにあたって、新たに露光装置Ｕ３ｄに装着されるマスクＭ（マスク面Ｐ１）の直径に基づき、マスク保持ドラム２１の回転中心軸である第１軸ＡＸ１のＺ軸方向におけるシャフト支持位置が変更される。このため、露光装置Ｕ３ｄは、マスク保持ドラム２１を回転可能に支持する軸受装置をＺ軸方向に移動できる機構を有している。
この軸受装置は、マスク保持ドラム２１の両端側に突出する第１軸ＡＸ１となるシャフトの各々を回転可能に軸支するようなベアリング（ボールベアリング、ニードルベアリング等の接触型又はエア・ベアリング等の非接触型）を有する。接触型のベアリングは、マスク保持ドラム２１のシャフトに固定される内輪と、露光装置Ｕ３ｄの本体側に固定される外輪と、内輪と外輪との間に挟み込まれたボール又はニードルとで構成される。
円滑なマスク交換のためには、マスク保持ドラム２１のシャフト側に接触型ベアリングの内輪と外輪の両方が付いた状態で、露光装置Ｕ３ｄの本体側の軸受装置から接触型ベアリングの外輪が外れる構造とするのがよい。また、露光装置Ｕ３ｄの本体側の軸受装置は、第１軸ＡＸ１（シャフト）が第２軸ＡＸ２（Ｙ軸）と平行になるように、ＹＺ面内での傾きを調整するＺ駆動機構を含むと共に、第１軸ＡＸ１（シャフト）が中心面ＣＬとも平行になるように、ＸＹ面内での傾きを調整するためのＸ駆動機構を有する。
図２５は、マスク保持ドラム２１に保持されたマスクＭを、これらよりも直径の小さいマスク保持ドラム２１ａに保持されたマスクＭａに交換する場合の状態を示している。マスクＭは曲率半径がＲｍであり、マスクＭａは曲率半径がＲｍａ（Ｒｍａ＜Ｒｍ）である。図２５のＩＲａは、第１の投影光学系（図２３に示す第１投影光学系ＰＬ１、第３投影光学系ＰＬ３及び第５投影光学系ＰＬ５）のマスクＭ側の視野領域（照明光学系ＩＬからの照明光束ＥＬ１がマスクＭに照射される奇数番の照明領域ＩＲ１、ＩＲ３、ＩＲ５に相当）であり、ＩＲｂは、第２の投影光学系（図２３に示す第２投影光学系ＰＬ２、第４投影光学系ＰＬ４及び第６投影光学系ＰＬ６）のマスクＭ側の視野領域（照明光学系ＩＬからの照明光束ＥＬ１がマスクＭに照射される偶数番の照明領域ＩＲ２、ＩＲ４、ＩＲ６に相当）である。
本実施形態においては、マスクＭをマスクＭａに交換する前後において、Ｚ軸方向における第１の投影光学系の視野領域ＩＲａの位置と、Ｚ方向における第２の投影光学系の視野領域ＩＲｂの位置とが変わらないようにすることが好ましい。Ｚ軸方向は、マスクＭ（マスク保持ドラム２１）の回転中心軸（第１軸ＡＸ）と基板支持ドラム２５の回転中心軸（第２軸ＡＸ２）との両方に直交し、中心面ＣＬに沿った方向である。Ｚ軸方向における視野領域ＩＲａと視野領域ＩＲｂとの空間的な配置関係がマスクＭの交換の前後で変わらないようにすることで、照明光学系ＩＬ及び投影光学系ＰＬの調整、各種の計測用機器（エンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２、アライメント顕微鏡ＧＳ１、ＧＳ２等）の位置調整又はこれらと関連する部品の変更等を最小限に抑えることができる。
本実施形態は、図２３で示したようなマルチレンズ方式を前提にするが、マスクＭの外周面の周方向の１ヶ所に設定される照明領域ＩＲ内のパターンを投影領域ＰＡ内に投影する投影光学系を、Ｙ方向に単一又は複数個配列する露光装置の場合、その照明領域ＩＲと投影領域ＰＡとの周方向の各中心を、共に中心面ＣＬ上に配置するのがよい。そのような露光装置では、半径（曲率半径）ＲｍのマスクＭを半径Ｒｍａ（Ｒｍａ＜Ｒｍ）の円筒マスクＭａに交換する場合、マスクＭａの回転中心（シャフト）がＺ方向に半径差（Ｒｍａ−Ｒｍ）だけ位置シフトするように軸受装置をＺ駆動させればよい。
しかしながら、本実施形態のマルチレンズ方式では、マスクＭの外周面上の周方向の離れた２ヶ所の一方に、奇数番の投影光学系の視野領域ＩＲａ（奇数番の投影領域ＰＡと共役な物面）が位置し、他方に偶数番の投影光学系の視野領域ＩＲｂ（偶数番の投影領域ＰＡと共役な物面）が位置するため、単に半径差（Ｒｍａ−Ｒｍ）だけマスクＭａをＺ方向に位置変更しても、半径差の度合いによっては、良好なフォーカス精度（又は良好な継ぎ位置精度）が得られないことがある。したがって、本実施形態では、交換される円筒マスクの外周面が、奇数番の投影光学系の視野領域ＩＲａ（物面）と偶数番の投影光学系の視野領域ＩＲｂ（物面）との両方に正確に合致するように軸受装置をＺ駆動させる。
以上の実施形態では、奇数番の投影光学系（ＰＬ１、ＰＬ３、ＰＬ５）の視野領域ＩＲａと、偶数番の投影光学系（ＰＬ２、ＰＬ４、ＰＬ６）の視野領域ＩＲｂとの露光装置内での位置（ＸＹＺの各方向）が変わらないように、装着される円筒マスクの直径に応じて、円筒マスクのＺ方向の位置を変えられるようにした。このように、視野領域ＩＲａ、ＩＲｂの位置を変えないようにすると、径が異なる円筒マスクに対する装置側の変更箇所や調整箇所が少なくて済むといった利点がある。しかしながら、その場合、円筒マスクを回転させるモーター及びＸＹＺ方向へ微動させるアクチュエータといった駆動系も全体的にＺ方向に移動させることになり、駆動系の安定性を損なう可能性もある。
そこで、駆動系の安定性が保てるという利点を得るために、露光装置内での円筒マスクの回転中心（第１軸ＡＸ１、シャフト）のＺ位置（又はＸ位置）は変えずに、径が異なる円筒マスクを装着するようにしてもよい。このようにすると、駆動系の安定性が保てるという利点の他に、径が一定の回転軸に対して外側に装着される中空状の円筒マスク（外周面の半径が異なる）のみを交換すればよいといった特徴的な効果が得られる。それに対応するため、露光装置側では、各投影光学系のピント位置の調整を筆頭に、各種アライメントセンサー（顕微鏡）の円筒マスクに対するピント位置の調整、視野領域ＩＲａ、ＩＲｂ及びアライメントセンサーの検出視野のＸＹＺ方向への位置調整、照明光束ＥＬ１の主光線の傾きと収れん度合の調整又は奇数番の投影光学系（ＰＬ１、ＰＬ３、ＰＬ５）と偶数番の投影光学系（ＰＬ２、ＰＬ４、ＰＬ６）との間隔調整等が可能な構成にしておくのが望ましい。
さて、本実施形態では、図２３で示したように、交換機構１５０によって、マスクＭ（及びマスク保持ドラム２１）を軸受装置から取り出し、別途用意されているマスクＭａ（マスク保持ドラム２１ａ付き）を軸受装置に装着する。マスクＭの取り出し及びマスクＭａの装着の際に、図２３中の焦点計測装置ＡＦＭや異物検査装置ＣＤがマスクや交換機構１５０の一部と空間的に干渉する場合は、それらを一時的に退避させておく。また、図２３のように、第１軸ＡＸ１を支持する軸受装置に対して、−Ｚ方向には投影光学系ＰＬ及び照明光学系ＩＬが位置し、−Ｘ方向にはアライメント顕微鏡ＧＳ１、ＧＳ２が位置するので、マスクＭやマスクＭａの搬出、搬入が可能な方向は、軸受装置に対して、＋Ｚ方向か＋Ｘ方向又は±Ｙ方向（第１軸ＡＸ１の方向）になる。
マスクＭが直径の異なるマスクＭａに交換されたらステップＳ１０２に進み、下位制御装置１６は、交換後、露光装置Ｕ３ｄに装着されているマスクＭａについての情報（交換後マスク情報）を取得する。交換後マスク情報は、例えば、直径、周長、幅、厚み等の寸法、公差、パターンの種類、マスク面Ｐ１の真円度、偏心特性又は平坦度等といったマスクに起因する各種の諸元値及び補正値等である。
これらの情報は、例えば、図２６に示すように、マスク保持ドラム２１ａの表面に設けた情報記憶部１９に記憶されている。情報記憶部１９は、例えば、バーコード、ホログラム、又はＩＣタグ等である。本実施形態では、情報記憶部１９は、マスク保持ドラム２１ａの表面に設けられているが、マスクＭａにデバイス用のパターンと共に設けられていてもよい。本実施形態において、円筒マスクの表面というときには、マスクＭａの表面及びマスク保持ドラム２１ａの表面のいずれも含むものとする。図２６において、情報記憶部１９はマスク保持ドラム２１ａの円筒状の外周面に設けられるが、マスク保持ドラム２１ａの軸線方向の端面部に設けてもよい。
下位制御装置１６は、読み取り装置１７が情報記憶部１９から読み取った交換後マスク情報を取得する。読み取り装置１７は、情報記憶部１９がバーコードである場合はバーコードリーダー、ＩＣタグである場合はＩＣタグリーダー等を用いることができる。情報記憶部１９は、マスクＭａに予め情報が書き込まれた部分であってもよい。
交換後マスク情報は、露光条件に関する露光情報に含まれていてもよい。露光情報は、露光対象の基板Ｐの情報、基板Ｐの走査速度、照明光束ＥＬ１のパワーといった露光装置Ｕ３ｄが基板Ｐに露光処理を施す際に必要な情報である。本実施形態では、露光情報に交換後マスク情報を加味して、各種の調整及び補正を行うと共に、露光時の装置運転上のレシピ条件及びパラメータの設定が行われる。露光情報は、例えば、図２７に示す露光情報格納テーブルＴＢＬに記憶されており、下位制御装置１６の記憶部又は上位制御装置５の記憶部に記憶されている。下位制御装置１６は、前述した記憶部から露光情報格納テーブルＴＢＬを読み出し、交換後マスク情報を取得する。なお、交換後マスク情報は、下位制御装置１６又は上位制御装置５への入力装置（キーボード又はマウス等）を介して入力されたものであってもよい。この場合、下位制御装置１６は、前述した入力装置から交換後マスク情報を取得する。下位制御装置１６が交換後マスク情報を取得したら、ステップＳ１０３へ進む。
ステップＳ１０３において、下位制御装置１６は、交換後のマスクＭａの直径に応じて露光装置Ｕ３ｄの調整が必要な部分及び調整に必要な条件に関するデータを収集したり演算したりする。調整が必要な部分としては、例えば、マスクＭのＺ軸方向における位置、照明光学系ＩＬ、投影光学系ＰＬ、マスクＭの回転速度、露光幅（照明領域ＩＲの周方向の幅）、エンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２の位置又は姿勢、アライメント顕微鏡ＧＳ１、ＧＳ２の位置又は姿勢等である。また、本実施形態では、交換後のマスクＭａの回転中心軸（第１軸ＡＸ１ａ）が、交換前のマスクＭの回転中心位置からＺ軸方向にシフトするため、マスクＭａを駆動する駆動源（例えば、電動機）の出力軸がマスクＭａのシャフトと連結可能なように、駆動源の露光装置本体内での取り付け位置をステップＳ１０３において調整（位置シフト）しておく必要がある。このため、露光装置Ｕ３ｄは、互いに直径が異なる複数のマスクの１つを交換可能に装着して、所定の軸線としての第１軸ＡＸ１の周りに回転させるマスク保持機構１１に装着されるマスクＭａの直径に応じて、少なくとも第１軸ＡＸ１と基板支持機構との距離を調整する調整部を有している。この調整部は、マスク保持機構１１に装着されたマスクの外周面と基板支持機構に支持された基板Ｐとの間隔を、予め定められた許容範囲内に設定する。
前述したように、本実施形態では、Ｚ軸方向における照明視野ＩＲの位置は、直径の異なるマスクＭａに交換された前後において、変わらないようされる。このため、例えば、ステップＳ１０１において、下位制御装置１６は、直径の異なるマスクＭａに交換するのみで、ステップＳ１０２で交換後マスク情報を取得したら、これに基づいてマスクＭａのＺ軸方向における照明視野ＩＲの位置を交換前と同等の位置に制御する。なお、マスクＭａに交換する前に、下位制御装置１６が、例えば露光情報格納テーブルＴＢＬからマスクＭａの情報を取得し、これに基づいて、マスクＭａに交換するタイミングで、マスクＭａのＺ軸方向における照明視野ＩＲの位置を交換前と同等の位置に制御してもよい。次に、ステップＳ１０３における調整の例について説明する。
図２８は、直径の異なるマスク間における照明光束及び投影光束の振る舞いを、先の図５を基にして概略的に示す図である。前述したように、マスクＭの交換の前後において、照明視野ＩＲのＺ軸方向における位置が変化しないようにすると、図２５に示すように、マスクＭ及びマスク保持ドラム２１の回転中心軸、すなわち第１軸ＡＸ１のＺ軸方向における位置が変化する。具体的には、直径が小さいマスクＭａの回転中心軸ＡＸ１ａは、直径が大きいマスクＭの第１軸ＡＸ１よりも、基板支持ドラム２５の回転中心軸である第２軸ＡＸ２に接近する。
交換後のマスクＭａが交換前のマスクＭよりも直径が小さい場合でも、図２８に示すように、マスクＭａ（マスク面Ｐ１ａ）上の照明領域ＩＲの周方向の中心である交点Ｑ１のＸＹＺ座標内での絶対位置（露光装置内の一義的な位置）を変えないものとする。このため、図２８に示すように、交換前のマスクＭに対して設定された照明光束ＥＬ１の照明条件、すなわち、ＸＺ面内において照明光束ＥＬ１の各主光線を半径（曲率半径）Ｒｍの１／２の点Ｑ２に向けて傾ける、といった条件を維持しつつ、直径が小さいマスクＭａに照明光束ＥＬ１を照射すると、マスクＭａ上の照明領域ＩＲで反射した投影光束ＥＬ２ａの各主光線は、互いに平行な状態からずれて、ＸＺ面内で発散する状態となり、進む方向もずれてしまう。
このため、照明光学系ＩＬからの照明光束ＥＬ１を、マスクＭａに適した照明光束ＥＬ１に調整する必要がある。そこで、ステップＳ１０３において、照明光学系ＩＬが有するシリンドリカルレンズ５４（図４参照）を異なるパワーのものに変更して倍率テレセントリックの状態を、照明光束ＥＬ１の各主光線が、ＸＺ面内でマスクＭａの半径Ｒｍａの１／２の位置に向かって収れんするように調整する。さらに、図示しない偏角プリズムを用いて視野領域ＩＲａ（照明領域ＩＲ）の中心である交点Ｑ１での軸テレセントリックの状態を、交点Ｑ１を通る照明光束ＥＬ１の主光線の延長がマスクＭａの中心軸ＡＸ１ａを通る状態に調整する。
また、マスクＭａからの反射光束、すなわち投影光束ＥＬ２ａの角度を調整する。この場合、照明光束ＥＬ１と投影光束ＥＬ２ａとの軸角度（主光線のＸＺ面内での角度）は、マスクＭａの直径（主光線の中心位置）により変化するため、共通の光路である偏光ビームスプリッタＰＢＳとマスクＭａとの間に偏角プリズム（入射面と射出面とが非平行なくさび状のプリズム）を配置して投影光束ＥＬ２ａの角度を調整することができる。
また、投影光束ＥＬ２ａのみの角度を調整する場合は、投影光学系ＰＬが有する偏光部材（例えば、第１偏向部材７０の第１反射面Ｐ３、又は第２偏向部材８０の第４反射面Ｐ６）の角度を調整してもよい。このようにすることで、直径が異なるマスクＭａに交換した場合に（この例では交換後のマスクＭａの直径が交換前よりも小さい）、マスクＭａで反射された投影光束ＥＬ２ａの各主光線をＸＺ面内で互いに平行光とすることができる。すなわち、交換後の径の異なるマスクＭａに対しても、照明光学系ＩＬは、マスクＭａの照明領域ＩＲで反射される投影光束ＥＬ２ａがテレセントリックな状態となるように、マスクＭａ上の照明領域ＩＲに照射される照明光束ＥＬ１の照明条件が調整される。
前述した調整を実行する場合、例えば、照明光学系ＩＬの照明光学モジュールＩＬＭには、パワーの異なる複数のシリンドリカルレンズ５４の内の１つを交換可能に光路内に設置するレンズ交換機構等が付設される。下位制御装置１６からの指令によって、そのレンズ交換機構を制御して、最も適したパワーのシリンドリカルレンズ５４に切り替えてもよい。このとき、下位制御装置１６は、交換後におけるマスクＭａの直径の情報に基づいてシリンドリカルレンズ５４を切り替える。また、前述した偏光ビームスプリッタＰＢＳとマスクＭａとの間の偏角プリズム又は投影光学モジュールＰＬＭ内の偏光部材の角度（及びＸＺ面内での位置）を調整するためのアクチュエータを下位制御装置１６によって制御して、マスクＭａで反射される投影光束ＥＬ２の光学特性を調整してもよい。この場合も、下位制御装置１６は、交換後におけるマスクＭａの直径の情報に基づいて偏角プリズム又は偏光部材の角度を調整する。なお、シリンドリカルレンズ５４の交換及び偏角プリズム等の調整は、露光装置Ｕ３ｄのオペレータが行ってもよい。
図２９は、直径の異なるマスクに交換した場合におけるエンコーダヘッド等の配置変更を示す図である。ステップＳ１０３における調整では、必要に応じて、さらに、エンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２、アライメント顕微鏡ＧＳ１、ＧＳ２、マスクＭ側の焦点計測装置ＡＦＭ及び異物を検出する異物検査装置ＣＤの調整が行われる。図２９に示すように、例えば、半径（曲率半径）ＲｍのマスクＭ及びマスク保持ドラム２１から、直径が小さい半径ＲｍａのマスクＭａ及びマスク保持ドラム２１ａに交換された場合、マスクＭの周囲に配置されていたエンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２、アライメント顕微鏡ＧＳ１、ＧＳ２、焦点計測装置ＡＦＭ及び異物検査装置ＣＤは、直径が小さくなったマスクＭａの周囲に配置し直したり、姿勢を調整したりする必要がある。このようにすることで、マスクＭａ上のアライメントマークの位置、マスクＭａの回転角度等を正しく計測できるようになる。
図２９に示す例では、アライメント顕微鏡ＧＳ１、ＧＳ２、焦点計測装置ＡＦＭ及び異物検査装置ＣＤを、直径が小さくなったマスクＭａの周りに配置し直す。また、この例におけるエンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２は、ＸＺ面内では、それぞれ第１の投影光学系（奇数番）の視野領域ＩＲａの位置、第２の投影光学系（偶数番）の視野領域ＩＲｂの位置の近傍に配置されている。そのため、マスク交換後に、エンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２の位置をＸＺ面内で大きく変更する必要はない。
しかし、マスクＭａに交換することによって、エンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２が読み取るスケール円盤ＳＤの外周面のスケール、又はマスクＭａと共にマスク保持ドラム２１ａの外周面に形成されたスケールと、各エンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２との相対的な読み取り角度が変化してしまう。このため、エンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２は、正確にスケール面と対向するように姿勢が調整される。具体的には、図２９に示す矢印Ｎ１、Ｎ２のように、各ヘッドＥＨ１、ＥＨ２を、スケール面の径に応じて、その位置で回転（傾斜）させる。このようにすることで、マスクＭａの回転角度の情報を高精度に得ることができる。
マスクＭａに交換する際には、マスクＭａ及びマスク保持ドラム２１ａと共にスケール円盤ＳＤを同時に交換し、エンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２の姿勢（傾斜）を調整すると共に、取付位置等を調整してもよい。スケールは、マスクＭａの表面又はマスク保持ドラム２１ａの外周面に設けられていてもよい。マスクＭａに交換した際に、エンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２が読み取るスケールの周方向の格子ピッチが、交換前のものと異なっている場合、下位制御装置１６は、交換後におけるスケールの格子ピッチとエンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２の検出値との対応関係を修正する。具体的には、エンコーダシステムのデジタルカウンタによる１カウントが、交換後のマスクＭａの回転角度又はマスク面Ｐ１ａの周方向の移動距離として、どの程度の値になるかの変換係数を修正する。
焦点計測装置ＡＦＭ及び異物検査装置ＣＤは、図２９中に想像線で示すように、マスクＭ又はマスクＭａの回転中心軸（第１軸ＡＸ１又は第１軸ＡＸ１ａ）のＺ軸方向における直下、かつ第１の投影光学系の照明視野ＩＲａと第２の投影光学系の照明視野ＩＲｂとの間に配置し、マスクＭ又はマスクＭａのマスク面Ｐ１又はマスク面Ｐ１ａを下から検出するようにしてもよい。このようにすれば、マスクＭａの交換の前後において、焦点計測装置ＡＦＭ及び異物検査装置ＣＤからマスクＭの表面又はマスクＭａの表面までの距離の変化を小さくできる。このため、焦点計測装置ＡＦＭ及び異物検査装置ＣＤの光学系又は処理用のソフトウェアの修正等で対応できる可能性がある。この場合、焦点計測装置ＡＦＭ及び異物検査装置ＣＤの取り付け位置を変更しなくてもよい。
マスクＭａに交換することで、曲率半径が小さくなることにより、投影領域ＰＡの露光幅（基板Ｐの走査方向又はマスクＭａの周方向）内のデフォーカスが大きくなる可能性がある。このような場合には、露光幅（斜め部分を含む）、照明光学系ＩＬの照度又は走査速度（マスクＭａの回転速度と基板Ｐの送り速度）の調整が必要である。これらは、投影視野絞り６３を調整したり、下位制御装置１６が光源装置１３の光源の出力、マスク保持ドラム２１ａ及び基板支持ドラム２５の回転を調整したりすることによって調整できる。この場合、露光幅と照度と走査速度とを共に変更することが好ましい。
さらに、投影光学系ＰＬの投影領域ＰＡの位置、投影光学モジュールＰＬＭの相対位置関係、及びマスクＭａの周長が変化することによるマスクＭａの回転方向における倍率等を調整する必要がある。例えば、下位制御装置１６は、投影光学系ＰＬの投影光学モジュールＰＬＭが備える像シフト用光学部材６５又は倍率補正用光学部材６６等を制御することにより、投影光学系ＰＬの投影領域ＰＡ又はマスクＭａの回転方向における倍率等を調整することができる。
ステップＳ１０３においては、マスクＭａのＺ軸方向における位置の調整、照明光学系ＩＬが有する光学部品の調整、投影光学系ＰＬが有する光学部品の調整、及びエンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２の調整等といった機械的な調整が行われる。これらには、下位制御装置１６と調整用の駆動機構等によって自動（又は半自動）で調整可能なものもあれば、露光装置Ｕ３ｄのオペレータが手動で調整するものもある。この他に、ステップＳ１０３において、下位制御装置１６は、交換後マスク情報又は露光情報等に基づいて、露光装置Ｕ３ｄを制御するための制御データ（各種パラメータ）等を変更する。
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で取得された交換後マスク情報に基づいて、露光装置Ｕ３ｄが調整されたが、図２３に示す計測装置１８が計測したマスクＭａの形状、寸法及び取付位置等を交換後マスク情報とし、これに基づいて露光装置Ｕ３ｄが調整されてもよい。この場合、例えば、下位制御装置１６は、マスクＭａに交換された後、計測装置１８が計測したマスクＭａに基づき、各種の調整を行う。また、オペレータが調整、交換しなければならない部品等については、下位制御装置１６は、調整が必要な部品等を、例えば、モニタ等に表示してオペレータに通知する。交換後におけるマスクＭａの計測値に基づいて露光装置Ｕ３ｄが調整されることにより、例えば、温度又は湿度等、環境の変化を加味した交換後マスク情報が得られるので、より実際の状態に即して露光装置Ｕ３ｄを調整することができる。ステップＳ１０３において、マスクＭａに交換することによる調整が終了したら、ステップＳ１０４に進む。
以上のように、異なる径のマスクに交換すると、露光装置内の関連した光学系、機構系、検出系の各特性が変動する場合がある。本実施形態では、マスク交換後の露光装置としての特性や性能を確認できるように、図３０に示すようなキャリブレーション装置を設ける。図３０は、キャリブレーション装置の図である。図３１は、キャリブレーションを説明するための図である。ステップＳ１０３で露光装置Ｕ３ｄは、交換後のマスクＭａに適した状態となっているが、ステップＳ１０４でキャリブレーションを行うことにより、露光装置Ｕ３ｄの状態をさらに交換後のマスクＭａに適した状態とする。キャリブレーションは、図３０に示すキャリブレーション装置１１０を用いる。本実施形態におけるキャリブレーションは、下位制御装置１６が実行する。下位制御装置１６は、キャリブレーション装置１１０によって、図３１に示すようなマスク保持ドラム２１ａに保持されたマスクＭａの表面に設けられた調整用マークとしての第１マークＡＬＭＭと、基板支持ドラム２５の表面（基板支持ドラム２５の基板Ｐを支持する部分）に設けられた調整用マークとしての第２マークＡＬＭＲとを検出する。そして、下位制御装置１６は、第１マークＡＬＭＭと第２マークＡＬＭＲとの相対位置が所定の位置関係になるように照明光学系ＩＬ、投影光学系ＰＬ、マスクＭａの回転速度、基板Ｐの搬送速度又は倍率等を調整する。したがって、キャリブレーションのステップＳ１０４は、基板支持ドラム２５に基板Ｐを巻き付ける前に行なうのが好ましいが、基板Ｐの透過性が高く、基板Ｐ上に各種のパターンが形成されていない状態であれば、基板支持ドラム２５に基板Ｐを巻き付けたまま、キャリブレーションを行ってもよい。
図３０に示すように、キャリブレーション装置１１０は、撮像素子（例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳ）１１１と、レンズ群１１２と、プリズムミラー１１３と、ビームスプリッタ１１４とを含む。キャリブレーション装置１１０は、マルチレンズ方式の場合、それぞれの照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ６に対応して設けられる。キャリブレーションを実行する場合、下位制御装置１６は、キャリブレーション装置１１０のビームスプリッタ１１４を、照明光学系ＩＬと偏光ビームスプリッタＰＢＳとの間における照明光束ＥＬ１の光路中に配置する。キャリブレーションを実行しない場合、ビームスプリッタ１１４は、照明光束ＥＬ１の光路から退避している。
撮像素子１１１の感度は十分に高いので、光のパワーの損失は考慮しなくてもよい。このため、ビームスプリッタ１１４は、例えば、ハーフプリズム等でよい。また、ビームスプリッタ１１４を、照明光学系ＩＬと偏光ビームスプリッタＰＢＳとの間における照明光束ＥＬ１の光路に出し入れすることにより、キャリブレーション装置１１０を小型化することができる。
図３０に示すように、キャリブレーション用の光源１１５からの光束を、照明光束ＥＬ１と投影光束ＥＬ２とを分離するための偏光ビームスプリッタＰＢＳの照明光束ＥＬ１が入射する面の反対の面側から入射させる方法もある。さらに、基板支持ドラム２５の第２マークＡＬＭＲの裏面側に、キャリブレーション用の光源１１５（発光部）を配置して、第２マークＡＬＭＲの裏面側からキャリブレーション用の光束を照射し、第２マークＡＬＭＲを透過した光を、投影光学系ＰＬと偏光ビームスプリッタＰＢＳとを介して、交換後のマスクＭａのマスク面Ｐ１ａに投射してもよい。この場合、キャリブレーション装置１１０の撮像素子１１１は、交換後のマスクＭａ上に逆投影される基板支持ドラム２５の第２マークＡＬＭＲの像と、マスクＭａ上の第１マークＡＬＭＭとを共に撮像することができる。
照明光学系ＩＬと偏光ビームスプリッタＰＢＳとの間における照明光束ＥＬ１の光路にビームスプリッタ１１４を配置することで、マスクＭａからの第１マークＡＬＭＭの像と、基板支持ドラム２５からの第２マークＡＬＭＲの像とが、ビームスプリッタ１１４を介してキャリブレーション装置１１０のプリズムミラー１１３に導かれる。プリズムミラー１１３で反射した各マーク像の光は、レンズ群１１２を通過した後、１フレーム分の撮像時間（サンプリング時間）が０．１〜１ミリ秒程度と極めて短い、高速シャッタースピードを有する撮像素子１１１に入射する。下位制御装置１６は、撮像素子１１１から出力された第１マークＡＬＭＭの像、及び第２マークＡＬＭＲの像に対応した画像信号を解析し、その解析結果と、撮像時（サンプリング時）の各エンコーダヘッドＥＨ１、ＥＨ２、ＥＮ２、ＥＮ３の計測値とに基づいて、第１マークＡＬＭＭと第２マークＡＬＭＲとの相対位置関係を求め、両者の相対位置が所定の状態になるように照明光学系ＩＬ、投影光学系ＰＬ、マスクＭａの回転速度、基板Ｐの搬送速度又は倍率等を調整する。
図３１に示すように、第１マークＡＬＭＭは、それぞれの照明光学系ＩＬ（ＩＬ１〜ＩＬ６）に対応するそれぞれの照明領域ＩＲ（ＩＲ１〜ＩＲ６）が中心面ＣＬを挟んでオーバーラップする位置（各照明領域ＩＲのＹ方向における両端の三角部）に配置される。第２マークＡＬＭＲは、それぞれの投影光学系ＰＬ（ＰＬ１〜ＰＬ６）に対応するそれぞれの投影領域ＰＡ（ＰＡ１〜ＰＡ６）が中心面ＣＬを挟んでオーバーラップする位置（各投影領域ＰＡのＹ方向における両端の三角部）に配置される。キャリブレーションにおいて、各投影光学モジュールＰＬＭ毎に設けられたキャリブレーション装置１１０は、中心面ＣＬを挟んで１列目（奇数番）、２列目（偶数番）の順に、順次第１マークＡＬＭＭの像と第２マークＡＬＭＲの像とを受光する。
以上のように、ステップＳ１０３において、マスクＭａに交換することによる調整（主として機械的な調整）が終了したら、下位制御装置１６は、交換後のマスクＭａと基板Ｐを搬送する基板支持ドラム２５との間の位置ずれが許容範囲以下となるように、露光装置Ｕ３ｄを調整する。このように、下位制御装置１６は、第１マークＡＬＭＭの像及び第２マークＡＬＭＲの像を少なくとも用いて、露光装置Ｕ３ｄを調整する。このようにすることで、機械的な調整で修正し切れなかった誤差を、交換後のマスクＭａと基板支持ドラム２５とから取得した実際のマークの像に基づいてさらに修正する。その結果、露光装置Ｕ３ｄは、適切かつ良好な精度で、交換後のマスクＭａを用いた露光を行うことが可能になる。
上記例では、マスクを交換した後、主として機械的に露光装置Ｕ３ｄを調整したが、マスクを交換した後の調整はこれに限定されるものではない。例えば、露光装置Ｕ３ｄに装着可能な円筒マスクの直径の差が小さい場合は、それらの円筒マスクの中で最も直径が小さい円筒マスクに合わせて、照明光学系ＩＬ及び投影光学系ＰＬの有効径並びに偏光ビームスプリッタＰＢＳの大きさ決めておくことで、照明光束ＥＬ１等の角度特性等の調整を不要とすることもできる。このようにすれば、露光装置Ｕ３ｄの調整作業を簡略化することができる。本実施形態においては、露光装置Ｕ３ｄが使用可能なマスクを、マスクの直径毎に複数のグループに分類し、グループ内でマスクの直径が変更される場合と、グループを超えてマスクの直径が変更させる場合とで、露光装置Ｕ３ｄの調整対象又は部品等を変更してもよい。
図３２は、エアベアリングを用いてマスクを回転可能に支持する例を示す側面図である。図３３は、エアベアリングを用いてマスクを回転可能に支持する例を示す斜視図である。マスクＭを保持するマスク保持ドラム２１は、両端部をエアベアリング１６０によって回転可能に支持されていてもよい。エアベアリング１６０は、複数の支持ユニット１６１をマスク保持ドラム２１の外周部へ環状に配置して作られている。そして、エアベアリング１６０は、それぞれの支持ユニット１６１の内周面からマスク保持ドラム２１の外周面に向かって空気（エア）を噴出することによって、マスク保持ドラム２１を回転可能に支持する。このように、エアベアリング１６０は、互いに直径が異なる複数のマスクＭの１つを交換可能に装着して、所定の軸線（第１軸ＡＸ１）の周りに回転させるマスク保持機構として機能する。
前述したステップＳ１０３において、交換されたマスクＭａの直径に応じてエアベアリング１６０は支持ユニット１６１が交換される。また、交換の前後において、マスクＭの直径（２×Ｒｍ）の差が小さい場合、それぞれの支持ユニット１６１の径方向における位置を調整して、交換後のマスクＭに対応させてもよい。このように、露光装置Ｕ３ｄが、エアベアリング１６０を介してマスクＭを回転可能に支持する場合、エアベアリング１６０は、直径の異なるマスクを交換可能に支持する露光装置Ｕ３ｄ本体側の軸受装置として機能する。
＜第６実施形態＞
図３４は、第６実施形態に係る露光装置の全体構成を示す図である。図３４を用いて、露光装置Ｕ３ｅについて説明する。重複する記載を避けるべく、前述した実施形態と異なる部分についてのみ説明し、実施形態と同様の構成要素については、実施形態と同じ符号を付して説明する。なお、第５実施形態の露光装置Ｕ３ｄの各構成は、本実施形態に適用することができる。
実施形態の露光装置Ｕ３は、マスクを反射した光が投影光束となる反射型マスクを用いる構成であったが、本実施形態の露光装置Ｕ３ｅは、マスクを透過した光が投影光束となる透過型マスク（透過型円筒マスク）を用いる構成となっている。露光装置Ｕ３ｅにおいて、マスク保持機構１１ｅは、マスクＭＡを保持するマスク保持ドラム２１ｅと、マスク保持ドラム２１ｅを支持するガイドローラ９３と、マスク保持ドラム２１ｅを駆動する駆動ローラ９４と、駆動部９６と、を備える。図示はしないが、露光装置Ｕ３ｅは、図２３に示すような、マスクＭＡを交換するための交換機構１５０を備えている。
マスク保持機構１１ｅは、互いに直径が異なる複数のマスクＭＡの１つを交換可能に装着して、所定の軸線（第１軸ＡＸ１）の周りに回転させる。露光装置Ｕ３ｅは、互いに直径が異なる複数のマスクＭＡの１つを交換可能に装着して、所定の軸線としての第１軸ＡＸ１の周りに回転させるマスク保持機構１１ｅに装着されるマスクＭＡの直径に応じて、少なくとも第１軸ＡＸ１と基板支持機構との距離を調整する調整部を有している。この調整部は、マスク保持機構１１ｅに装着されたマスクＭＡの外周面と基板支持機構に支持された基板Ｐとの間隔を、予め定められた許容範囲内に設定する。
マスク保持ドラム２１ｅは、例えばガラス又は石英等で製造された、一定の肉厚を有する円筒状であり、その外周面（円筒面）がマスクＭＡのマスク面を形成する。すなわち、本実施形態において、マスクＭＡ上の照明領域は、中心線から一定の曲率半径Ｒｍを持つ円筒面状に湾曲している。マスク保持ドラム２１ｅのうち、マスク保持ドラム２１ｅの径方向から見てマスクＭＡのパターンと重なる部分、例えばマスク保持ドラム２１ｅのＹ軸方向における両端側以外の中央部分は、照明光束に対して透光性を有する。マスク面には、マスクＭＡ上の照明領域が配置される。
マスクＭＡは、例えば、平坦性のよい短冊状の極薄ガラス板（例えば厚さ１００μｍ〜５００μｍ）の一方の面にクロム等の遮光層でパターンを形成した透過型の平面状シートマスクとして作成され、それをマスク保持ドラム２１ｅの外周面に倣って湾曲させ、この外周面に巻き付けた（貼り付けた）状態で使用される。マスクＭＡは、パターンが形成されていないパターン非形成領域を有し、パターン非形成領域においてマスク保持ドラム２１ｅに取り付けられている。マスクＭＡは、マスク保持ドラム２１ｅに対して取り外すことができる。マスクＭＡは、実施形態のマスクＭと同様に、透明円筒母材によるマスク保持ドラム２１ｅに巻き付ける代わりに、透明円筒母材によるマスク保持ドラム２１ｅの外周面に直接クロム等の遮光層によるマスクパターンを描画形成して一体化してもよい。この場合も、マスク保持ドラム２１ｅがマスクの支持部材として機能する。
ガイドローラ９３及び駆動ローラ９４は、マスク保持ドラム２１ｅの中心軸に対して平行なＹ軸方向に延びている。ガイドローラ９３及び駆動ローラ９４は、マスクＭＡ及びマスク保持ドラム２１ｅの回転中心軸と平行な軸線周りに回転可能に設けられている。ガイドローラ９３及び駆動ローラ９４は、それぞれ、軸線方向の端部の外径が他の部分の外形よりも大きくなっており、この端部がマスク保持ドラム２１ｅに外接している。このように、ガイドローラ９３及び駆動ローラ９４は、マスク保持ドラム２１ｅに保持されているマスクＭＡに接触しないように設けられている。駆動ローラ９４は、駆動部９６と接続されている。駆動ローラ９４は、駆動部９６から供給されるトルクをマスク保持ドラム２１ｅに伝えることによって、マスク保持ドラム２１ｅを、その回転中心軸周りに回転させる。
マスク保持機構１１ｅは、１つのガイドローラ９３を備えているが数は限定されず、２以上でもよい。同様にマスク保持機構１１ｅは、１つの駆動ローラ９４を備えているが数は限定されず、２以上でもよい。ガイドローラ９３と駆動ローラ９４とのうち少なくとも１つは、マスク保持ドラム２１ｅの内側に配置されており、マスク保持ドラム２１ｅと内接していてもよい。また、マスク保持ドラム２１ｅのうち、マスク保持ドラム２１ｅの径方向から見てマスクＭＡのパターンと重ならない部分（Ｙ軸方向の両端側）は、照明光束に対して透光性を有していてもよいし、透光性を有していなくてもよい。また、ガイドローラ９３及び駆動ローラ９４の一方又は双方は、例えば円錐台状であって、その中心軸（回転軸）が中心軸に対して非平行であってもよい。
露光装置Ｕ３ｅは、ガイドローラ９３と駆動ローラ９４との位置に、図２５に示す、第１の投影光学系の視野領域（照明領域）ＩＲａと第２の投影光学系の視野領域（照明領域）ＩＲｂとをそれぞれ配置することが好ましい。このようにすれば、マスクＭＡの直径が変化しても、視野領域ＩＲａ、ＩＲｂそれぞれのＺ軸方向における位置を一定に保つことができる。その結果、直径の異なるマスクＭＡに交換した場合において、視野領域ＩＲａ、ＩＲｂそれぞれのＺ軸方向における位置の調整が容易になる。
本実施形態の照明装置１３ｅは、光源（図示略）及び照明光学系（照明系）ＩＬｅを備える。照明光学系ＩＬｅは、複数の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ６の各々に対応して、Ｙ軸方向に並んだ複数（例えば６つ）の照明光学系ＩＬｅ１〜ＩＬｅ６を備える。光源は、実施形態の光源装置１３と同様に、各種の光源を用いることができる。光源から射出された照明光は、照度分布が均一化されて、例えば光ファイバ等の導光部材を介して、複数の照明光学系ＩＬｅ１〜ＩＬｅ６に振り分けられる。
複数の照明光学系ＩＬｅ１〜ＩＬｅ６のそれぞれは、レンズ等の複数の光学部材を含む。複数の照明光学系ＩＬｅ１〜ＩＬｅ６のそれぞれは、例えばインテグレータ光学系、ロッドレンズ又はフライアイレンズ等を含み、均一な照度分布の照明光束によってマスクＭＡの照明領域を照明する。本実施形態において、複数の照明光学系ＩＬｅ１〜ＩＬｅ６は、マスク保持ドラム２１ｅの内側に配置されている。複数の照明光学系ＩＬｅ１〜ＩＬｅ６のそれぞれは、マスク保持ドラム２１ｅの内側からマスク保持ドラム２１ｅを通して、マスク保持ドラム２１ｅの外周面に保持されているマスクＭＡ上の各照明領域を照明する。
照明装置１３ｅは、照明光学系ＩＬｅ１〜ＩＬｅ６によって光源から射出された光を案内し、案内された照明光束をマスク保持ドラム２１ｅ内部からマスクＭＡに照射する。照明装置１３ｅは、マスク保持ドラム２１ｅに保持されたマスクＭＡの一部（照明領域）を、照明光束によって均一な明るさで照明する。なお、光源は、マスク保持ドラム２１ｅの内側に配置されていてもよいし、マスク保持ドラム２１ｅの外側に配置されていてもよい。また、光源は、露光装置Ｕ３ｅとは別の装置（外部装置）であってもよい。
照明光学系ＩＬｅ１〜ＩＬｅ６は、マスクＭＡの内側からその外周面に向けて、所定の軸線としての第１軸ＡＸ１の方向にスリット状に延びた照明光束を照射する。また、露光装置Ｕ３ｅは、照明光束のマスクＭＡの回転方向に関する幅を、装着されるマスクＭＡの直径に応じて調整する調整部を有している。
露光装置Ｕ３ｅの基板支持機構１２ｅは、平面状の基板Ｐを保持する基板ステージ１０２と、基板ステージ１０２を中心面ＣＬと直交する面内でＸ方向に沿って走査移動させる移動装置（図示略）とを備える。図３４に示す支持面Ｐ２側における基板Ｐの表面は実質的にＸＹ面と平行な平面であるので、マスクＭＡから反射され、投影光学系ＰＬを通過し、基板Ｐに投射される投影光束の主光線は、ＸＹ面と垂直になる。前述したステップＳ１０４のキャリブレーションにおいては、基板ステージ１０２の支持面Ｐ２の表面に、図３１に示した第２マークＡＬＭＲが設けられる。
露光装置Ｕ３ｅは、マスクＭＡとして透過型マスクを用いているが、この場合も、露光装置Ｕ３と同様に、異なる直径のマスクＭＡと交換することができる。そして、異なる直径のマスクＭＡに交換した場合、露光装置Ｕ３ｅは、露光装置Ｕ３と同様に、照明光学系ＩＬｅ１〜ＩＬｅ６と投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ６との少なくとも一方が少なくとも調整された後、交換後のマスクＭＡと基板Ｐを搬送する基板ステージ１０２との間の相対位置関係が所定の許容範囲内のずれとなるように調整（設定）される。このようにすることで、機械的な調整で修正し切れなかった誤差を、マスクＭＡと基板ステージ１０２とから取得した実際のマーク像等に基づいてさらに精密に修正する。その結果、露光装置Ｕ３ｅは、適切かつ良好な精度に保たれて、交換後のマスクによる露光を行うことが可能になる。
なお、実施形態の露光装置Ｕ３が有する基板支持機構１２に代えて、本実施形態の露光装置Ｕ３ｅが有する基板支持機構１２ｅを露光装置Ｕ３に適用してもよい。また、実施形態の露光装置Ｕ３に、ガイドローラ９３と駆動ローラ９４とを用いて基板支持ドラム２５を回転可能に支持し、かつガイドローラ９３と駆動ローラ９４との位置に、図２５に示す、第１の投影光学系の視野領域（照明領域）ＩＲａと第２の投影光学系の視野領域（照明領域）ＩＲｂとをそれぞれ配置してもよい。このようにすることで、直径の異なるマスクＭＡに交換した場合において、視野領域ＩＲａ、ＩＲｂそれぞれのＺ軸方向における位置の調整が容易になる。
＜第７実施形態＞
図３５は、第７実施形態に係る露光装置の全体構成を示す図である。図３５を用いて、露光装置Ｕ３ｆについて説明する。重複する記載を避けるべく、前述した実施形態と異なる部分についてのみ説明し、実施形態と同様の構成要素については、実施形態と同じ符号を付して説明する。なお、第５実施形態の露光装置Ｕ３ｄ及び第６実施形態露光装置Ｕ３ｅの各構成は、本実施形態に適用することができる。
露光装置Ｕ３ｆは、いわゆるプロキシミティ露光を基板Ｐに施す基板処理装置である。露光装置Ｕ３ｆは、マスクＭＡと、基板支持ドラム２５ｆとの隙間（プロキシミティ・ギャップ）を数μｍ〜数十μｍ程度に設定して、照明光学系ＩＬｃが直接基板Ｐに照明光束ＥＬを照射し、非接触露光する。マスクＭＡは、マスク保持ドラム２１ｆの表面に設けられている。本実施形態の露光装置Ｕ３ｆは、マスクＭＡを透過した光が投影光束ＥＬとなる透過型マスクを用いる構成となっている。露光装置Ｕ３ｆにおいて、マスク保持ドラム２１ｆは、例えばガラス又は石英等で製造された、一定の肉厚を有する円筒状であり、その外周面（円筒面）がマスクＭＡのマスク面を形成する。図示はしないが、露光装置Ｕ３ｆは、図２３に示すような、マスクＭＡを交換するための交換機構１５０を備えている。
本実施形態において、基板支持ドラム２５ｆは、電動モーター等のアクチュエータを含む第２駆動部２６ｆから供給されるトルクによって回転する。第２駆動部２６ｆの回転方向と逆回りとなるように、例えば磁気歯車で連結された一対の駆動ローラＭＧＧ、ＭＧＧがマスク保持ドラム２１ｆを駆動する。第２駆動部２６ｆは、基板支持ドラム２５ｆを回転させ、かつ駆動ローラＭＧＧ、ＭＧＧとマスク保持ドラム２１ｆとを回転させ、マスク保持ドラム２１ｆと基板支持ドラム２５ｆとを同期移動（同期回転）させる。基板Ｐは、その一部が、一対のエア・ターンバーＡＴＢ１ｆ、ＡＴＢ２ｆと、一対のガイドローラ２７ｆ、２８ｆとを介して基板支持ドラム２５ｆに巻き付けられているので、基板支持ドラム２５ｆが回転すると、基板Ｐは、マスク保持ドラム２１ｆと同期して搬送される。このように、一対の駆動ローラＭＧＧ、ＭＧＧは、互いに直径が異なる複数のマスクの１つを交換可能に装着して、所定の軸線（第１軸ＡＸ１）の周りに回転させるマスク保持機構として機能する。
照明光学系ＩＬｃは、一対の駆動ローラＭＧＧ、ＭＧＧとの位置で、マスクＭＡの外周面と基板支持ドラム２５ｆに支持される基板Ｐとが最も接近している位置で、Ｙ方向にスリット状に延びた照明光束をマスクＭＡの内側から基板Ｐに向けて投射する。このようなプロキシミティ露光方式では、基板Ｐへのマスクパターンの露光位置（投影領域ＰＡに相当）は、マスクＭＡの周方向に関して１ヶ所となるため、直径の異なる円筒マスクに交換する際は、プロキシミティ・ギャップを所定値に保つように、円筒マスクのＺ軸方向の位置又は基板Ｐを支持する基板支持ドラム２５ｆのＺ軸方向の位置を調整するだけでよい。
このように、露光装置Ｕ３ｆは、マスクＭＡとして透過型マスクを用い、かつプロキシミティ露光を基板Ｐに施すが、この場合も、露光装置Ｕ３と同様に、異なる直径のマスクＭＡと交換することができる。そして、異なる直径のマスクＭＡに交換した場合、露光装置Ｕ３ｆは、露光装置Ｕ３と同様のキャリブレーションを行うことにより、交換後のマスクＭＡと基板Ｐを搬送する基板支持ドラム２５ｆとの間の相対的な位置ずれ（プロキシミティ・ギャップも含む）が許容範囲内となるように調整することができる。このようにすることで、機械的な調整で修正し切れなかった誤差を、マスクＭＡと基板支持ドラム２５ｆとから取得した実際のマーク像に基づいてさらに精密に修正し、その結果、露光装置Ｕ３ｆは適切かつ良好な精度を保って露光を行うことが可能になる。
なお、図３５のような露光装置Ｕ３ｆの照明光学系ＩＬｃは、Ｙ方向に細長くＸ方向（マスクＭＡの回転方向）の幅が狭い照明光束を、所定の開口数（ＮＡ）でマスクＭＡのマスク面に照射するだけなので、装着される円筒マスクの径が異なっても、照明光学系ＩＬｃからの照明光束の配向特性（主光線の傾き等）を実質的に大きく調整する必要はない。ただし、マスクＭＡの直径（半径）に応じて、マスク面に照射される照明光束のＸ方向（マスクＭＡの回転方向）の幅を変えられるように、照明光学系ＩＬｃ内に幅可変の照明視野絞り（可変ブラインド）を設けたり、照明光束のＸ方向（マスクＭＡの回転方向）の幅のみを縮小又は拡大する屈折光学系（例えばシリンドリカルズームレンズ等）を設けたりしてもよい。
また、図３５の露光装置Ｕ３ｆでは、基板Ｐを基板支持ドラム２５ｆによって円筒面状に支持したが、図３４の露光装置Ｕ３ｅのように平面状に支持してもよい。基板Ｐが平面状に支持されると、円筒面状に支持される場合と比べ、マスクＭＡの径の違いに対応した照明光束のＸ方向（マスクＭＡの回転方向）における幅の調整範囲を広くできる。このようにすることで、マスクＭＡの径に応じたプロキシミティ・ギャップの許容範囲内で、照明光束のＸ方向（マスクＭＡの回転方向）の幅を最適に調整でき、基板Ｐ上に転写されるパターン品質（忠実度等）の維持と生産性とを最適化させることができる。その場合、可変ブラインドやシリンドリカルズームレンズ等が、透過型のマスクＭＡの直径に応じて照明光束の幅を調整する調整部に含まれる。
以上の各実施形態において、露光装置に装着可能な円筒マスクの直径には一定の範囲がある。例えば、線幅が２μｍ〜３μｍ程度の微細パターンを投影する投影光学系を備えた露光装置では、その投影光学系の焦点深度ＤＯＦが幅で数十μｍ程度と狭く、また投影光学系内でのフォーカス調整の範囲も狭いのが一般的である。そのような露光装置にとっては、規格として定められた直径からミリ単位で変わった直径の円筒マスクは装着が困難となる。ただし、露光装置側で、当初から円筒マスクの直径変化に対応するように、各部、各機構に大きな調整範囲を持たせている場合は、その調整範囲を踏まえて、装着可能な円筒マスクの直径範囲が定まる。また、図３５のようなプロキシミティ方式の露光装置では、マスクＭＡの外周面の一部と基板Ｐとのギャップが所定の範囲に収まっていればよく、円筒マスクの支持機構が対応可能な構成であれば、直径が０．５倍、１．５倍、２倍・・・と、大きく異なる円筒マスクであっても装着可能である。
図３６は、反射型の円筒マスクＭの露光装置内での支持機構の部分的な構造例を示す斜視図である。図３６では、円筒マスクＭ（マスク保持ドラム２１）の回転軸ＡＸ１が延びる方向（Ｙ方向）の一方側に突出したシャフト２１Ｓを支持する機構のみを示すが、反対側にも同様の機構が設けられる。図３６の場合、スケール円盤ＳＤは円筒マスクＭと一体的に設けられるが、円筒マスクＭの外周面のＹ方向の両端側に、デバイス用マスクパターンの形成と同時に、エンコーダヘッドによって読み取り可能なスケール（格子）が刻設されてもよい。
シャフト２１Ｓの先端部には、異なる直径のマスクＭ（マスク保持ドラム２１）であっても、常に一定の直径で精密加工された円筒体２１Ｋが形成される。この円筒体２１Ｋは、露光装置本体のフレーム（ボディ）２００の一部をＵ字状に切り欠いた部分において、上下方向（Ｚ方向）に移動可能なＺ可動体２０４によって支持される。フレーム２００のＵ字状の切り欠き部分のＺ方向に延びた端部には、Ｚ方向に直線的に延びるガイドレール部２０１Ａ、２０１ＢがＸ方向に所定の間隔で対向するように形成されている。
Ｚ可動体２０４には、円筒体２１Ｋの下半分程度をエアベアリングで支持するための半円状に窪んだパッド部２０４Ｐと、フレーム２００のガイドレール部２０１Ａ、２０１Ｂと係合するスライダー部２０４Ａ、２０４Ｂとが形成される。スライダー部２０４Ａ、２０４Ｂは、ガイドレール部２０１Ａ、２０１Ｂに対して、機械的に接触するベアリング又はエアベアリングによって、Ｚ方向に滑らかに移動するように支持される。
フレーム２００には、Ｚ軸と平行な軸線の回りに回転可能に軸支されたボールネジ２０３と、このボールネジ２０３を回転させる駆動源（モータ、減速ギア等）２０２とが設けられる。ボールネジ２０３と螺合するナット部は、Ｚ可動体２０４の下側に設けられるカム部材２０６内に設けられる。従って、ボールネジ２０３の回転によって、カム部材２０６がＺ方向に直線移動し、これによってＺ可動体２０４もＺ方向に直線移動する。図３６では示されていないが、ボールネジ２０３の先端部を支持する部材に、カム部材２０６がＸ方向やＹ方向に変位せずに、Ｚ方向に移動するように案内するガイド部材を設けても良い。
カム部材２０６とＺ可動体２０４とは一体に固定されていてもよいし、Ｚ方向には高剛性で、Ｘ方向やＹ方向には低剛性の板バネやフレクチャー等で連結されてもよい。あるいは、カム部材２０６の上面とＺ可動体２０４の下面との各々に球面座を形成し、それらの球面座の間に鋼球を設けてもよい。このようにすると、カム部材２０６とＺ可動体２０４とをＺ方向には高剛性で支持しつつ、鋼球を中心としたカム部材２０６とＺ可動体２０４との相対的に微少傾斜を許容することができる。さらに、図３６の支持機構では、Ｚ可動体２０４とフレーム２００との間に、円筒マスクＭ（マスク保持ドラム２１）の自重の大部分を支持するための弾性支持部材２０８Ａ、２０８Ｂが設けられる。
この弾性支持部材２０８Ａ、２０８Ｂは、内部に圧搾気体を供給することで長さが変わるエアピストンで構成され、Ｚ可動体２０４で支持される円筒マスクＭ（マスク保持ドラム２１）の荷重を空圧によって支持する。円筒マスクＭ（マスク保持ドラム２１）の回転軸としての円筒体２１Ｋを、Ｚ可動体２０４のパッド部２０４Ｐで支持する場合、径の異なる円筒マスクＭ（マスク保持ドラム２１）では、当然に自重も異なる。このため、その自重に応じて、弾性支持部材２０８Ａ、２０８Ｂとしてのエアピストン内に供給される圧搾気体の圧力を調整する。このようにすると、ボールネジ２０３とカム部材２０６中のナット部との間に働くＺ方向の荷重が大幅に低減され、ボールネジ２０３も極めて小さなトルクで回転させることができ、従って駆動源２０２も小型にでき、発熱等によるフレーム２００の変形を抑制できる。
また、図３６には示していないが、Ｚ可動体２０４のＺ方向の位置は、リニアエンコーダのような測長器によってサブミクロン以下の計測分解能で精密に計測され、その計測値に基づいて駆動源２０２がサーボ制御される。さらに、Ｚ可動体２０４とカム部材２０６との間に働く荷重の変化を計測する荷重センサー又はカム部材２０６のＺ方向応力による変形を計測する歪みセンサー等を設け、それぞれのセンサーからの計測値に応じて、弾性支持部材２０８Ａ、２０８Ｂとしてのエアピストンに供給される圧搾気体の圧力（気体の供給と排気）をサーボ制御してもよい。
さらに、円筒マスクＭ（マスク保持ドラム２１）をＺ可動体２０４のパッド部２０４Ｐに装着し、駆動源２０２によるＺ方向の高さが所定の位置に設定された後、照明光学系ＩＬや投影光学系ＰＬの各種調整やキャリブレーションを行なう途中で、あるいはキャリブレーションの結果に基づいて、再度、円筒マスクＭ（マスク保持ドラム２１）のＺ方向位置を微動させることもある。図３６のＺ可動体２０４を含む支持機構は、円筒マスクＭ（マスク保持ドラム２１）の反対側のシャフトにも設けられており、両側に設けられた支持機構の各Ｚ可動体２０４のＺ方向位置を個別に調整することによって、回転中心軸ＡＸ１のＸＹ面に対する微少な傾きも調整できる。以上により、装着した円筒マスクＭ（マスク保持ドラム２１）のＺ方向の位置調整や傾斜調整が完了したら、Ｚ可動体２０４をガイドレール部２０１Ａ、２０１Ｂ（即ち、フレーム２００）に機械的にクランプしてもよい。
投影露光装置に装着可能な円筒マスクＭ（マスク保持ドラム２１）の最大直径をＤＳａ、最小直径をＤＳｂとすると、Ｚ可動体２０４のＺ方向の移動ストロークは、（ＤＳａ−ＤＳｂ）／２でよい。一例として、装着可能な円筒マスクＭ（マスク保持ドラム２１）の最大直径を３００ｍｍ、最小直径を２４０ｍｍとすると、Ｚ可動体２０４の移動ストロークは３０ｍｍとなる。
直径３００ｍｍの円筒マスクＭは、直径２４０ｍｍの円筒マスクＭに対して、マスクＭとしてのパターン形成領域を、円筒マスクの周方向（走査露光方向）に、６０ｍｍ×π≒１８８ｍｍだけ広げられることを意味する。従来の走査露光装置のように、平面マスクを一次元に走査移動させる場合、走査方向にパターン形成領域を広げることは、平面マスクの１８０ｍｍ以上の寸法拡大に対応したマスクステージの大型化、マスクステージの移動ストロークを１８０ｍｍ以上拡大させるためのボディ構造体の大型化を招く。これに対して、図３６のように、円筒マスクＭ（マスク保持ドラム２１）の回転軸ＡＸ１（シャフト２１Ｓ）を支持するＺ可動体２０４をＺ方向に精密に移動可能な構成とするだけで、装置の他の部分を大型化することなく、容易にマスクのパターン形成領域の拡大に対応できる。
＜デバイス製造方法＞
次に、図３７を参照して、デバイス製造方法について説明する。図３７は、デバイス製造システムによるデバイス製造方法を示すフローチャートである。このデバイス製造方法は、第１実施形態から第７実施形態のいずれによっても実現できる。
図３７に示すデバイス製造方法では、まず、例えば有機ＥＬ等の自発光素子による表示パネルの機能・性能設計を行い、必要な回路パターンや配線パターンをＣＡＤ等で設計する（ステップＳ２０１）。次いで、ＣＡＤ等で設計された各種レイヤー毎のパターンに基づいて、必要なレイヤー分のマスクＭを製作する（ステップＳ２０２）。また、表示パネルの基材となる可撓性の基板Ｐ（樹脂フィルム、金属箔膜、プラスチック等）が巻かれた供給用ロールＦＲ１を準備しておく（ステップＳ２０３）。なお、このステップＳ２０３にて用意しておくロール状の基板Ｐは、必要に応じてその表面を改質したもの、下地層（例えばインプリント方式による微小凹凸）を事前形成したもの、光感応性の機能膜や透明膜（絶縁材料）を予めラミネートしたもの、でもよい。
次いで、基板Ｐ上に表示パネルデバイスを構成する電極や配線、絶縁膜、ＴＦＴ（薄膜半導体）等によって構成されるバックプレーン層を形成すると共に、そのバックプレーン層に積層されるように、有機ＥＬ等の自発光素子による発光層（表示画素部）が形成される（ステップＳ２０４）。このステップＳ２０４には、先の各実施形態で説明した露光装置Ｕ３を用いて、フォトレジスト層を露光する従来のフォトリソグラフィ工程も含まれるが、フォトレジストの代わりに感光性シランカップリング材を塗布した基板Ｐをパターン露光して表面に親撥水性によるパターンを形成する露光工程、光感応性の触媒層をパターン露光し無電解メッキ法によって金属膜のパターン（配線、電極等）を形成する湿式工程、或いは、銀ナノ粒子を含有した導電性インク等によってパターンを描画する印刷工程、等による処理も含まれる。
次いで、ロール方式で長尺の基板Ｐ上に連続的に製造される表示パネルデバイス毎に、基板Ｐをダイシングしたり、各表示パネルデバイスの表面に、保護フィルム（対環境バリア層）やカラーフィルターシート等を貼り合せたりして、デバイスを組み立てる（ステップＳ２０５）。次いで、表示パネルデバイスが正常に機能するか、所望の性能や特性を満たしているかの検査工程が行なわれる（ステップＳ２０６）。以上のようにして、表示パネル（フレキシブル・ディスプレイ）を製造することができる。
前述した実施形態及びその変形例に係る露光装置は、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度及び光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、露光装置の組立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組立工程は、各種サブシステム相互の機械的接続、電気回路の配線接続及び気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組立工程の前に、各サブシステム個々の組立工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組立工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
また、上記実施形態及びその変形例の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。さらに、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の置換又は変更を行うこともできる。また、法令で許容される限りにおいて、前述の実施形態で引用した露光装置等に関するすべての公開公報及び米国特許の記載を援用して本明細書の記載の一部とする。このように、上記実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態及び運用技術等は、すべて本発明の範囲に含まれる。
１ デバイス製造システム
２ 基板供給装置
４ 基板回収装置
５ 上位制御装置
Ｕ３ 露光装置（基板処理装置）
Ｍ マスク
ＩＲ１〜ＩＲ６ 照明領域
ＩＬ１〜ＩＬ６ 照明光学系
ＩＬＭ 照明光学モジュール
ＰＡ１〜ＰＡ６ 投影領域
ＰＬＭ 投影光学モジュール

Claims (20)

  1. 照明光の照明領域に配置されるマスクのパターンの像を、基板が配置される投影領域に所定の投影倍率で投射する投影光学系を備えた基板処理装置であって、
    前記照明領域と前記投影領域とのうちの一方の領域において所定の曲率半径で円筒面状に湾曲した第１面に沿うように、前記マスクと前記基板とのうちの一方を支持して回転する第１支持部材と、
    前記照明領域と前記投影領域とのうちの他方の領域において所定の第２面に沿うように、前記マスクと前記基板とのうちの他方を支持する第２支持部材と、
    前記第１支持部材を回転させて、前記第１支持部材が支持する前記マスクと前記基板との一方を第１移動速度で走査露光方向に移動させ、かつ、前記第２支持部材を移動させて、前記第２支持部材が支持する前記マスクと前記基板との他方を第２移動速度で前記走査露光方向に移動させる移動機構と、
    を備え、
    前記移動機構は、前記投影倍率と一致した前記第１移動速度と前記第２移動速度との速度比とは異なった速度関係であって、且つ、前記投影光学系によって形成される前記パターンの像の投影像面と前記基板の露光面とのうち曲率半径が大きい面又は平面となる側の移動速度を他方の移動速度よりも相対的に小さく設定する、基板処理装置。
  2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
    前記移動機構は、前記投影領域内での前記パターンの投影像面と前記基板の露光面との曲率半径の違いによって、前記走査露光方向に関して前記投影像面と前記露光面とが相対的にずれる像変位量の絶対値の平均値が、前記投影像面に形成される前記パターンの像の最小寸法よりも小さくなるように、前記第１移動速度と前記第２移動速度との相対差を設定する、
    基板処理装置。
  3. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
    前記移動機構は、前記投影領域内での前記パターンの投影像面と前記基板の露光面との曲率半径の違いによって、前記走査露光方向に関して前記投影像面と前記露光面とが相対的にずれる像変位量の絶対値の平均値が、前記投影光学系の解像力によって決まるパターン像の最小寸法よりも小さくなるように、前記第１移動速度と前記第２移動速度との相対差を設定する、
    基板処理装置。
  4. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
    前記移動機構は、前記投影領域内での前記パターンの投影像面と前記基板の露光面との曲率半径の違いによって、前記走査露光方向に関して前記投影像面と前記露光面とが相対的にずれる像変位量の２乗の平均値が、前記投影光学系の解像力によって決まるパターン像の最小寸法、又は前記投影像面に形成される前記パターンの像の最小寸法よりも小さくなるように、前記第１移動速度と前記第２移動速度との相対差を設定する、
    基板処理装置。
  5. 請求項２〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
    前記移動機構は、前記走査露光の間に、前記投影領域内でずれる前記投影像面と前記露光面との相対的な像変位量が、前記投影領域の前記走査露光方向の少なくとも３ヶ所においてゼロとなるように、前記前記第１移動速度と前記第２移動速度との相対差を設定する、
    基板処理装置。
  6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
    前記投影光学系は、同一構成の複数の投影光学モジュールで構成され、
    前記投影光学モジュールは、前記走査露光方向に直交する方向に列状に配置され、それぞれが対応する前記投影領域に前記パターンの像を投射する、
    基板処理装置。
  7. 請求項６に記載の基板処理装置であって、
    前記複数の投影光学モジュールは、前記走査露光方向に少なくとも２列で配置され、隣接する前記投影光学モジュールの前記第１支持部材側の間隔と前記第２支持部材側の間隔とが、前記第１移動速度と前記第２移動速度との比に対応して設定される、
    基板処理装置。
  8. 請求項６又は７に記載の基板処理装置であって、
    前記複数の投影光学モジュールは、前記走査露光方向に少なくとも２列で配置され、前記走査露光方向に直交する方向において、隣接する前記投影光学モジュールの前記投影領域の端部同士が一部重なる、
    基板処理装置。
  9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
    前記第１支持部材は、前記マスクを支持し、
    前記第２支持部材は、前記基板を支持する、
    基板処理装置。
  10. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
    前記第１支持部材は、前記基板を支持し、
    前記第２支持部材は、前記マスクを支持する、
    基板処理装置。
  11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
    前記第２面は、所定の曲率半径で円筒面状に湾曲している、
    基板処理装置。
  12. 請求項１１に記載の基板処理装置であって、
    前記投影領域の前記走査露光方向の幅を±Ａ、前記パターンの像が形成される前記投影像面の曲率半径をＲｍ、前記基板の走査露光方向の露光面の曲率半径をＲｐ、前記走査露光の際の前記投影像面の角速度をωｍ、前記走査露光の際の前記露光面の角速度をωｐ、前記投影光学系の開口数をＮＡ、露光波長をλ、プロセス定数をｋとし、前記走査露光時の前記投影像面と前記露光面との基準となる移動速度をＶ、前記投影領域の幅±Ａ内での移動位置をｘとしたとき、下記式を満たすことを特徴とする、
    基板処理装置。
    Figure 0006269658
    Figure 0006269658
  13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の基板処理装置であって、
    前記第１支持部材と前記第２支持部材との一方は、支持するマスクを交換可能であり、
    交換したマスクに基づいて、前記第１移動速度、前記第２移動速度及び前記投影領域の前記走査露光方向の幅の少なくとも１つを調整する、
    基板処理装置。
  14. 請求項１から１３のいずれか一項に記載の基板処理装置を用いて前記基板に前記マスクのパターンを形成することと、
    前記基板処理装置に前記基板を供給することと、を含む
    デバイス製造方法。
  15. 所定の曲率半径で円筒状に湾曲したマスクの一面に形成されたパターンを、投影光学系を介して円筒状又は平面状に支持されるフレキシブルな基板の表面に投影すると共に、前記マスクを前記湾曲した一面に沿って所定の速度で移動させつつ、前記円筒状又は平面状に支持された前記基板の表面に沿って所定の速度で前記基板を移動させて、前記投影光学系による前記パターンの投影像を前記基板上に走査露光する露光方法であって、
    前記投影光学系による前記パターンの投影像がベストフォーカス状態で形成される投影像面の曲率半径をＲｍ、前記円筒状又は平面状に支持された前記基板の表面の曲率半径をＲｐとし、前記マスクの移動により前記投影像面に沿って移動する前記パターンの投影像の移動速度をＶｍ、前記基板の表面に沿った所定の速度をＶｐとしたとき、Ｒｍ＜Ｒｐの場合はＶｍ＞Ｖｐに設定し、Ｒｍ＞Ｒｐの場合はＶｍ＜Ｖｐに設定する走査露光方法。
  16. 請求項１５に記載の走査露光方法であって、
    前記曲率半径Ｒｍと前記曲率半径Ｒｐは、Ｒｍ≠Ｒｐの条件のもとで、
    ０＜Ｒｍ≦∞、０＜Ｒｐ≦∞の任意の範囲に設定される、
    走査露光方法。
  17. 請求項１５又は１６に記載の走査露光方法であって、
    前記投影像面と前記基板の表面との曲率半径の違いによって、前記走査露光する方向に関して前記投影像面と前記基板の表面とが相対的にずれる像変位量の絶対値の平均値が、前記投影像面に形成される前記パターンの投影像の最小寸法よりも小さくなるように、前記移動速度Ｖｍと前記速度Ｖｐとの相対差を設定する、
    走査露光方法。
  18. 請求項１５又は１６に記載の走査露光方法であって、
    前記投影像面と前記基板の表面との曲率半径の違いによって、前記走査露光する方向に関して前記投影像面と前記基板の表面とが相対的にずれる像変位量の絶対値の平均値が、前記投影光学系の解像力によって決まる前記パターンの投影像の最小寸法よりも小さくなるように、前記移動速度Ｖｍと前記速度Ｖｐとの相対差を設定する、
    走査露光方法。
  19. 請求項１５又は１６に記載の走査露光方法であって、
    前記投影像面と前記基板の表面との曲率半径の違いによって、前記走査露光する方向に関して前記投影像面と前記基板の表面とが相対的にずれる像変位量の２乗の平均値が、前記投影光学系の解像力によって決まる前記パターンの投影像の最小寸法、又は前記投影像面に形成される前記パターンの投影像の最小寸法よりも小さくなるように、前記移動速度Ｖｍと前記速度Ｖｐとの相対差を設定する、
    走査露光方法。
  20. 請求項１７〜１９のうちのいずれか一項に記載の走査露光方法であって、
    前記走査露光の間に、前記パターンの投影像が形成される前記投影光学系の投影領域内で、前記投影像面と前記基板の表面とがずれる際の相対的な像変位量が、前記投影領域の前記走査露光の方向の少なくとも３ヶ所においてゼロとなるように、前記移動速度Ｖｍと前記速度Ｖｐとの相対差を設定する、
    走査露光方法。
JP2015512375A 2013-04-18 2014-03-24 基板処理装置、デバイス製造方法、走査露光方法 Active JP6269658B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013087650 2013-04-18
JP2013087650 2013-04-18
JP2013154965 2013-07-25
JP2013154965 2013-07-25
PCT/JP2014/058109 WO2014171270A1 (ja) 2013-04-18 2014-03-24 基板処理装置、デバイス製造方法、走査露光方法、露光装置、デバイス製造システム及びデバイス製造方法

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017044411A Division JP6380583B2 (ja) 2013-04-18 2017-03-08 露光装置、デバイス製造システム及びデバイス製造方法
JP2017250254A Division JP6515993B2 (ja) 2013-04-18 2017-12-26 走査露光装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2014171270A1 JPWO2014171270A1 (ja) 2017-02-23
JP6269658B2 true JP6269658B2 (ja) 2018-01-31

Family

ID=51731223

Family Applications (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015512375A Active JP6269658B2 (ja) 2013-04-18 2014-03-24 基板処理装置、デバイス製造方法、走査露光方法
JP2017044411A Active JP6380583B2 (ja) 2013-04-18 2017-03-08 露光装置、デバイス製造システム及びデバイス製造方法
JP2017250254A Active JP6515993B2 (ja) 2013-04-18 2017-12-26 走査露光装置
JP2019078021A Active JP6773168B2 (ja) 2013-04-18 2019-04-16 パターン露光装置

Family Applications After (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017044411A Active JP6380583B2 (ja) 2013-04-18 2017-03-08 露光装置、デバイス製造システム及びデバイス製造方法
JP2017250254A Active JP6515993B2 (ja) 2013-04-18 2017-12-26 走査露光装置
JP2019078021A Active JP6773168B2 (ja) 2013-04-18 2019-04-16 パターン露光装置

Country Status (6)

Country Link
JP (4) JP6269658B2 (ja)
KR (5) KR102204689B1 (ja)
CN (4) CN108710263B (ja)
HK (2) HK1255723A1 (ja)
TW (4) TWI610142B (ja)
WO (1) WO2014171270A1 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102357198B1 (ko) * 2015-10-30 2022-02-08 가부시키가이샤 니콘 기판 처리 장치, 기판 처리 장치의 조정 방법, 디바이스 제조 시스템 및 디바이스 제조 방법
WO2017151291A1 (en) * 2016-03-04 2017-09-08 Applied Materials, Inc. Wire grid polarizer manufacturing method
US10541165B2 (en) * 2016-11-10 2020-01-21 Applied Materials, Inc. Systems, apparatus, and methods for an improved load port backplane
CN106950801A (zh) * 2017-04-16 2017-07-14 合肥芯碁微电子装备有限公司 一种无掩膜激光直写光刻设备的快速边缘曝光方法
KR20200105477A (ko) * 2018-01-10 2020-09-07 도판 인사츠 가부시키가이샤 포토마스크
JP7232586B2 (ja) * 2018-07-31 2023-03-03 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体
JP7358970B2 (ja) * 2018-12-26 2023-10-11 株式会社デンソーウェーブ 光学的情報読取装置
CN109760407A (zh) * 2019-03-09 2019-05-17 深圳市正鑫源实业有限公司 智能凸版印刷压印力的控制方法及其凸版印刷系统
US10880528B1 (en) * 2019-10-31 2020-12-29 Christie Digital Systems Usa, Inc. Device, system and method for modulating light using a phase light modulator and a spatial light modulator
TWI724867B (zh) * 2020-04-16 2021-04-11 光群雷射科技股份有限公司 轉印式滾輪的製造方法及轉印式滾輪
CN111510141B (zh) * 2020-06-03 2023-09-15 江苏集萃微纳自动化系统与装备技术研究所有限公司 微型原子钟物理封装及微型原子钟
CN111965954B (zh) * 2020-09-09 2022-12-30 中国科学院光电技术研究所 一种掩模与基底相对同轴旋转的曝光装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3101473B2 (ja) * 1993-11-05 2000-10-23 キヤノン株式会社 露光方法及び該露光方法を用いるデバイス製造方法
JP2000035677A (ja) * 1998-07-17 2000-02-02 Adtec Engineeng:Kk 露光装置
KR200214060Y1 (ko) * 1998-12-31 2001-09-25 배진원 벨트장력 조절장치
TWI223132B (en) * 2002-01-29 2004-11-01 Nikon Corp Image formation state adjustment system, exposing method and exposing device and data recording medium
JP2007227438A (ja) * 2006-02-21 2007-09-06 Nikon Corp 露光装置及び方法並びに光露光用マスク
KR101415313B1 (ko) * 2006-02-28 2014-07-04 마이크로닉 마이데이터 아베 기판 처리 및 분석용 플랫폼, 장치, 시스템, 그리고 방법
JP4984631B2 (ja) * 2006-04-28 2012-07-25 株式会社ニコン 露光装置及び方法、露光用マスク、並びにデバイス製造方法
TWI457723B (zh) * 2006-09-08 2014-10-21 尼康股份有限公司 A mask, an exposure device, and an element manufacturing method
JP5181451B2 (ja) * 2006-09-20 2013-04-10 株式会社ニコン マスク、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法
JP2008216653A (ja) 2007-03-05 2008-09-18 Fujifilm Corp 露光装置のフォトマスク保持構造、及び保持方法
JP5282895B2 (ja) * 2009-03-06 2013-09-04 株式会社ニコン 露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法
JP2011033907A (ja) * 2009-08-04 2011-02-17 Nikon Corp 照明装置、露光装置、照明方法、露光方法及びデバイス製造方法
JP2011104957A (ja) * 2009-11-20 2011-06-02 Ihi Corp 印刷装置の印圧制御方法及び装置
JP2011221536A (ja) * 2010-04-13 2011-11-04 Nikon Corp マスク移動装置、露光装置、基板処理装置及びデバイス製造方法
JPWO2011129369A1 (ja) * 2010-04-13 2013-07-18 株式会社ニコン 露光装置、基板処理装置及びデバイス製造方法
JP5724564B2 (ja) 2010-04-13 2015-05-27 株式会社ニコン マスクケース、マスクユニット、露光装置、基板処理装置及びデバイス製造方法
WO2013035696A1 (ja) 2011-09-05 2013-03-14 株式会社ニコン 基板搬送装置及び基板処理装置
JP6056756B2 (ja) * 2011-09-06 2017-01-11 株式会社ニコン 基板処理装置およびパターン露光方法
CN103477286A (zh) * 2011-09-07 2013-12-25 株式会社尼康 基板处理装置
JP2013213983A (ja) * 2012-04-03 2013-10-17 Nikon Corp 露光装置及びデバイス製造方法
WO2013157356A1 (ja) * 2012-04-19 2013-10-24 株式会社ニコン マスクユニット及び基板処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
HK1255723A1 (zh) 2019-08-23
JPWO2014171270A1 (ja) 2017-02-23
KR102204689B1 (ko) 2021-01-19
KR20200078679A (ko) 2020-07-01
CN108710263B (zh) 2021-01-26
JP2017102489A (ja) 2017-06-08
CN106933066A (zh) 2017-07-07
TWI640841B (zh) 2018-11-11
KR20150143741A (ko) 2015-12-23
JP6380583B2 (ja) 2018-08-29
TW201901309A (zh) 2019-01-01
CN107908083A (zh) 2018-04-13
CN108710263A (zh) 2018-10-26
CN105339846B (zh) 2018-06-12
TW201447501A (zh) 2014-12-16
KR102126981B1 (ko) 2020-06-25
CN107908083B (zh) 2020-09-18
CN105339846A (zh) 2016-02-17
KR102062509B1 (ko) 2020-01-03
JP6515993B2 (ja) 2019-05-22
KR102005701B1 (ko) 2019-07-30
TWI707211B (zh) 2020-10-11
TW201804264A (zh) 2018-02-01
JP2019135554A (ja) 2019-08-15
KR101956973B1 (ko) 2019-06-24
CN106933066B (zh) 2018-10-23
JP6773168B2 (ja) 2020-10-21
TWI672568B (zh) 2019-09-21
KR20190133074A (ko) 2019-11-29
WO2014171270A1 (ja) 2014-10-23
KR20190089237A (ko) 2019-07-30
HK1215307A1 (zh) 2016-08-19
TW201945865A (zh) 2019-12-01
JP2018081321A (ja) 2018-05-24
KR20190021483A (ko) 2019-03-05
TWI610142B (zh) 2018-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6380583B2 (ja) 露光装置、デバイス製造システム及びデバイス製造方法
TWI638241B (zh) 基板處理裝置、處理裝置及元件製造方法
JP6074898B2 (ja) 基板処理装置
JP6123252B2 (ja) 処理装置及びデバイス製造方法
JP2015145971A (ja) 基板処理装置及びデバイス製造方法
JP6500968B2 (ja) 基板処理装置
JP6658938B2 (ja) 基板処理装置
JP6327305B2 (ja) パターン露光装置及びデバイス製造方法
JP6252697B2 (ja) 基板処理装置
JP2019144594A (ja) パターン形成装置
JP2018142005A (ja) 基板処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170308

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170308

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171205

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171218

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6269658

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250