JP6451826B2 - デバイス製造方法及び露光方法 - Google Patents
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Description
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のうちの一方を支持することと、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ことと、前記第1面に沿って支持される前記マスクと前記基板の一方を前記第1面に沿って周方向に移動させ、前記第2面に沿って支持される前記マスクと前記基板の他方を走査露光方向に移動させることと、前記マスクと前記基板の移動による走査露光の間は、前記投影領域内の前記走査露光方向に離れた2ヶ所の各々において、前記光束が前記基板の露光面でベストフォーカス状態となるように、前記第1面、前記第2面、前記投影光学系を設定することと、を含む露光方法が提供される。
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。
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。
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4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。以下、処理装置U3を露光装置U3という。
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6A、及び図6Bを参照して説明する。図6Aは、マスクのパターンの投影像面と基板の露光面との関係を示す説明図である。図6Bは、投影領域内に投影されるパターン像のフォーカス位置(デフォーカス量)の変化を概略的に示す説明図である。
ΔDz=(π/2/λ)×NA2×z、
とすると、点像強度分布I(z)は、
I(z)=[sin(ΔDz)/(ΔDz)]2×I0
となる。
R=k1・λ/NA (0<k1≦1)
DOF=k2・λ/NA2 (0<k2≦1)
ここで、k1、k2は、露光条件や感光材料(フォトレジスト等)、或いは露光後の現像処理や成膜処理によっても変わり得る係数であるが、解像力Rのk1ファクターは、おおよそ0.4≦k1≦0.8の範囲であり、焦点深度DOFのk2ファクターは、おおよそk2≒1と表すことができる。
次に、図7参照して、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7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PA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、基板Pを平面状に支持して移動可能な基板支持機構12aに保持する構成となっている。
I(z)=[sin(ΔDz)/(ΔDz)]2×I0、
ΔDz=(π/2/λ)×NA2×z
にて求められる。
ここで、露光装置として見込むフォーカス誤差を、焦点深度DOFの定義式λ/NA2までのデフォーカス幅(本実施形態では、±24μm)とすると、露光領域内でのデフォーカスの振り幅であるデフォーカス幅を2.5×DOFとすることで、像強度の変化が少なく、良好にマスクパターンの像を形成することができる。
次に、図18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2実施形態と異なる部分についてのみ説明し、第2実施形態と同様の構成要素については、第2実施形態と同じ符号を付して説明する。図18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2実施形態の露光装置U3a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、第3実施形態の露光装置U3bは、マスク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。
次に、図19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、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19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。第1実施形態の露光装置U3は、円筒状の反射型のマスクMを、回転可能なマスク保持ドラム21に保持する構成であったが、第4実施形態の露光装置U3cは、平板状の反射型マスクMBを、移動可能なマスク保持機構11bに保持する構成となっている。
Δ=r2−((r2 2)−(A/2)2)1/2
ここで、露光装置U3cにおいては、マスクパターンの投影像面Sm2の曲率半径が∞であることから、露光幅A内で円弧状に変化するデフォーカス特性Cmは、先の式3のみで求められる。すなわち、露光装置U3cの場合のデフォーカス特性Cm(=ΔRp)は、
次に、図21を参照して、露光方法について説明する。図21は、露光方法を示すフローチャートである。
次に、図22を参照して、デバイス製造方法について説明する。図22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。
2 基板供給装置
4 基板回収装置
5 上位制御装置
11 マスク保持機構
12 基板支持機構
13 光源装置
16 下位制御装置
21 マスク保持ドラム
25 基板支持ドラム
31 光源
32 導光部材
41 1/4波長板
51 コリメータレンズ
52 フライアイレンズ
53 コンデンサーレンズ
54 シリンドリカルレンズ
55 照明視野絞り
56 リレーレンズ
61 第1光学系
62 第2光学系
63 投影視野絞り
64 フォーカス補正光学部材
65 像シフト用光学部材
66 倍率補正用光学部材
67 ローテーション補正機構
68 偏光調整機構
70 第1偏向部材
71 第1レンズ群
72 第1凹面鏡
80 第2偏向部材
81 第2レンズ群
82 第2凹面鏡
110 マスクステージ
P 基板
FR1 供給用ロール
FR2 回収用ロール
U1〜Un 処理装置
U3 露光装置(基板処理装置)
M マスク
MA マスク
AX1 第1軸
AX2 第2軸
P1 マスク面
P2 支持面
P7 中間像面
EL1 照明光束
EL2 投影光束
Rm 曲率半径
Rp 曲率半径
CL 中心面
PBS 偏光ビームスプリッタ
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F
Claims (23)
- 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、投影光学系を介して基板が配置される投影領域に投射する露光方法であって、
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のうちの一方を支持することと、
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ことと、
前記第1面に沿って支持される前記マスクと前記基板の一方を前記第1面に沿って回転させ、前記第2面に沿って支持される前記マスクと前記基板の他方を走査露光方向に移動させることと、
前記基板の露光面において、ベストフォーカス位置が前記走査露光方向に2箇所含まれる光束を、前記投影光学系から前記投影領域に投射することと、
を含む露光方法。 - 請求項1に記載の露光方法であって、
前記マスクのパターンがベストフォーカスで結像する投影像面と前記基板の露光面とのいずれか一方は、前記第1面によって前記走査露光方向に湾曲した面にされると共に、前記投影像面と前記露光面との相対的なデフォーカス量が、前記投影領域内の前記走査露光方向の2箇所でゼロとなるように前記第1面、前記第2面、及び前記投影光学系を配置した、
露光方法。 - 請求項1又は請求項2に記載の露光方法であって、
前記投影光学系の前記基板側の焦点深度をDOFとし、前記走査露光方向に関する前記投影領域の中心位置と端部位置の各々でのフォーカス位置の差であるデフォーカス量をΔDAとしたとき、0.5<ΔDA/DOF≦3を満たすように設定される、
露光方法。 - 請求項3に記載の露光方法であって、
前記焦点深度DOFと前記デフォーカス量ΔDAとは、さらに1≦ΔDA/DOFの関係を満たすように設定される、
露光方法。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の露光方法であって、
前記マスクのパターンがベストフォーカスで結像される投影像面と、前記基板の前記露光面との間のデフォーカス量は、前記投影領域の前記走査露光方向の幅の略中心を軸として前記走査露光方向に線対称に変化するように設定される、
露光方法。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の露光方法であって、
前記マスクは前記第1面に沿って支持され、前記基板は前記第2面に沿って支持される、
露光方法。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の露光方法であって、
前記マスクは前記第2面に沿って支持され、前記基板は前記第1面に沿って支持される、
露光方法。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の露光方法であって、
前記第2面は、所定の曲率半径で円筒面状に湾曲した面に設定される、
露光方法。 - 請求項8に記載の露光方法であって、
前記投影光学系の前記基板側の焦点深度をDOF、前記投影領域の前記走査露光方向の幅をA、前記マスクのパターンがベストフォーカスで結像する投影像面の曲率半径をRm、前記基板の走査露光方向の前記露光面の曲率筒半径をRp、とし、前記投影像面における前記露光幅Aの端部位置と中心位置との面位置差ΔRmをΔRm=Rm−(Rm2−(A/2)2)1/2、前記露光面における前記露光幅Aの端部位置と中心位置との面位置差ΔRpをΔRp=Rp−(Rp2−(A/2)2)1/2、としたとき、
DOF/2<(ΔRm+ΔRp)≦3・DOFの関係を満たすように設定される、
露光方法。 - 請求項9に記載の露光方法であって、
前記面位置差ΔRm、ΔRpと前記焦点深度DOFとの関係は、さらに、
DOF<(ΔRm+ΔRp)を満たすように設定される、
露光方法。 - 請求項9又は請求項10に記載の露光方法であって、
前記焦点深度DOFは、前記投影光学系の前記基板側の開口数NA、前記照明光の波長λ、及び係数k2(0<k2≦1)によって、
DOF=k2・λ/NA2、で設定される、
露光方法。 - 照明領域に配置されるマスクのパターンからの光束を、投影光学系を介して基板の被露光面が配置される投影領域に投射する露光方法であって、
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のうちの一方を支持することと、
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ことと、
前記第1面に沿って支持される前記マスクと前記基板の一方を前記第1面に沿って周方向に移動させ、前記第2面に沿って支持される前記マスクと前記基板の他方を走査露光方向に移動させることと、
前記マスクと前記基板の移動による走査露光の間は、前記投影領域内の前記走査露光方向に離れた2ヶ所の各々において、前記光束が前記基板の露光面でベストフォーカス状態となるように、前記第1面、前記第2面、前記投影光学系を設定することと、を含む露光方法。 - 請求項12に記載の露光方法であって、
前記マスクのパターンがベストフォーカスで結像する投影像面と前記基板の露光面とのいずれか一方は、前記第1面によって前記走査露光方向に湾曲した面にされると共に、前記投影像面と前記露光面との相対的なデフォーカス量が、前記投影領域内の前記走査露光方向の2箇所でゼロとなるように設定される、
露光方法。 - 請求項12又は請求項13に記載の露光方法であって、
前記投影光学系の前記基板側の焦点深度をDOFとし、前記走査露光方向に関する前記投影領域の中心位置と端部位置の各々でのフォーカス位置の差であるデフォーカス量をΔDAとしたとき、0.5<ΔDA/DOF≦3を満たすように設定される、
露光方法。 - 請求項14に記載の露光方法であって、
前記焦点深度DOFと前記デフォーカス量ΔDAとの関係は、さらに1≦ΔDA/DOFを満たすように設定される、
露光方法。 - 請求項12〜15のいずれか一項に記載の露光方法であって、
前記マスクのパターンがベストフォーカスで結像される投影像面と、前記基板の前記露光面との間のデフォーカス量は、前記投影領域の前記走査露光方向の幅の略中心を軸として前記走査露光方向に線対称に変化するように設定される、
露光方法。 - 請求項12〜16のいずれか一項に記載の露光方法であって、
前記マスクは前記第1面に沿って支持され、前記基板は前記第2面に沿って支持される、
露光方法。 - 請求項12〜16のいずれか一項に記載の露光方法であって、
前記マスクは前記第2面に沿って支持され、前記基板は前記第1面に沿って支持される、
露光方法。 - 請求項12〜18のいずれか一項に記載の露光方法であって、
前記第2面は、所定の曲率半径で円筒面状に湾曲した面に設定される、
露光方法。 - 請求項19に記載の露光方法であって、
前記投影光学系の前記基板側の焦点深度をDOF、前記投影領域の前記走査露光方向の幅をA、前記マスクのパターンがベストフォーカスで結像する投影像面の曲率半径をRm、前記基板の走査露光方向の前記露光面の曲率筒半径をRp、とし、前記投影像面における前記露光幅Aの端部位置と中心位置との面位置差ΔRmをΔRm=Rm−(Rm2−(A/2)2)1/2、前記露光面における前記露光幅Aの端部位置と中心位置との面位置差ΔRpをΔRp=Rp−(Rp2−(A/2)2)1/2、としたとき、
DOF/2<(ΔRm+ΔRp)≦3・DOFの関係を満たすように設定される、
露光方法。 - 請求項20に記載の露光方法であって、
前記面位置差ΔRm、ΔRpと前記焦点深度DOFとの関係は、さらに、
DOF<(ΔRm+ΔRp)を満たすように設定される、
露光方法。 - 請求項20又は請求項21に記載の露光方法であって、
前記焦点深度DOFは、前記投影光学系の前記基板側の開口数NA、前記照明光の波長λ、及び係数k2(0<k2≦1)によって、
DOF=k2・λ/NA2、で設定される、
露光方法。 - 可撓性を有する長尺の基板上に電子デバイスのパターンを形成するデバイス製造方法であって、
前記基板の表面に感光性機能層を形成する工程と、
請求項1〜22のいずれか一項に記載の露光方法によって、前記基板の露光面となる前記感光性機能層に前記電子デバイスのパターンに対応したマスクのパターンを露光する工程と、
前記露光された感光性機能層に対して湿式処理を行って、前記パターンを形成する工程と、
を含むデバイス製造方法。
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