JP6575651B2 - Method for confirming performance of substrate processing equipment - Google Patents

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

本発明は、長尺のシート基板を搬送し、このシート基板に電子デバイスのパターンを形成する為の処理を施す基板処理装置の性能をテストする基板処理装置の性能確認方法に関する。   The present invention relates to a performance confirmation method for a substrate processing apparatus that tests a performance of a substrate processing apparatus that conveys a long sheet substrate and performs processing for forming an electronic device pattern on the sheet substrate.

下記の特許文献1には、回転駆動されるドラムの曲面に沿って支持される可撓性の記録媒体の円弧曲面における3次元の露光領域全体に、2ヶ所の露光ヘッドからの投射される露光用の光ビームで露光処理する際、焦点距離調整手段により、露光ヘッドからの露光用の光ビームを、記録媒体の3次元で湾曲した露光領域全体に渡って焦点を合わせて結像させるために、マイクロミラー(DMD)の各々のミラーからの光ビームを記録媒体上に集光するマイクロレンズアレイの各マイクロレンズの焦点距離を湾曲面に倣うように異ならせたり、シリンドリカルレンズを介して露光用の光ビームを記録媒体に投射したりすることで、湾曲した露光領域の全体に対して良好な結像が得られる露光装置が開示されている。この場合、特許文献1のようなマイクロレンズアレイを用いた露光装置では、露光用の光ビームのベストフォーカス面を、湾曲した記録媒体の露光領域に3次元的に合わせる必要がある。しかしながら、可撓性の記録媒体の厚みが比較的大きく変化した場合は、記録媒体の露光領域の3次元の湾曲の程度が変わってしまうため、露光用の光ビームの湾曲したベストフォーカス面との整合性が崩れてしまうとともに、2ヶ所の露光ヘッドの各々の露光位置の記録媒体の周長方向に関する間隔に誤差が生じることになる。そのような整合性の崩れや間隔の誤差は、装置を止めて調整し直すことも可能である。但し、ロール・ツー・ロール方式で記録媒体を処理している場合、露光装置だけを一時的に停止させると、製造ラインの全体を止めるリスクが生じる。   In Patent Document 1 below, exposure projected from two exposure heads on the entire three-dimensional exposure region on the arcuate curved surface of a flexible recording medium supported along the curved surface of a drum that is driven to rotate. When the exposure light beam is exposed, the focal length adjustment means causes the exposure light beam from the exposure head to focus and form an image over the entire three-dimensional curved exposure area of the recording medium. The focal length of each microlens of the microlens array that collects the light beam from each mirror of the micromirror (DMD) onto the recording medium is made to follow the curved surface, or for exposure via a cylindrical lens An exposure apparatus is disclosed in which good image formation is obtained over the entire curved exposure region by projecting the light beam onto a recording medium. In this case, in the exposure apparatus using the microlens array as in Patent Document 1, it is necessary to three-dimensionally match the best focus surface of the light beam for exposure with the exposure area of the curved recording medium. However, when the thickness of the flexible recording medium changes relatively large, the degree of three-dimensional curvature of the exposure area of the recording medium changes, so that the exposure light beam has a curved best focus surface. Consistency is lost, and an error occurs in the interval between the exposure positions of the two exposure heads in the circumferential direction of the recording medium. Such a loss of consistency and an error in the interval can be adjusted again by stopping the apparatus. However, when the recording medium is processed by the roll-to-roll method, if only the exposure apparatus is temporarily stopped, there is a risk of stopping the entire production line.

特開2006−098719号公報JP 2006-098719 A

本発明の態様は、可撓性を有する長尺のシート基板を長尺方向に送る搬送部と、前記シート基板に電子デバイスのパターンを形成する為の所定の処理を施す処理部とを備えた基板処理装置の性能をテストする基板処理装置の性能確認方法であって、前記長尺方向に所定の余白部を挟んで前記電子デバイス用のパターンの形成領域が複数設定される前記シート基板を前記搬送部と前記処理部とに通した状態で、前記搬送部による搬送方向に関して所定の長さを有する可撓性のテスト用シート基板の先端部前記処理部の手前で前記シート基板上の前記余白部に貼り合わせ、前記搬送部によって前記テスト用シート基板を前記シート基板に重ねた状態で、共に前記処理部に供給する供給段階と、前記処理部に供給される前記テスト用シート基板に対して、前記処理部によってテスト用の処理を施す処理段階と、前記処理部を通った後の前記テスト用シート基板を前記シート基板から引き離して回収する回収段階と、前記回収された前記テスト用シート基板に施された前記テスト用の処理の状態を計測する計測段階と、を含む。 An aspect of the present invention includes a conveyance unit that sends a long sheet substrate having flexibility in a long direction, and a processing unit that performs a predetermined process for forming a pattern for an electronic device on the sheet substrate. A performance verification method for a substrate processing apparatus for testing the performance of the substrate processing apparatus, wherein the sheet substrate has a plurality of pattern formation regions for the electronic device set with a predetermined margin in the longitudinal direction. wherein in a state in which through the conveying section and the processing section, the distal end portion of the flexible test sheet substrate having a predetermined length in the conveyance direction by the conveyance section, the sheet substrate in front of the processing unit the bonded to margin, the state of repeating the test sheet substrate to the sheet substrate by the transport unit, and both feed supplying to the processing unit, the test sheet group to be supplied to the processing unit In contrast, a processing stage for performing a test process by the processing section, a recovery stage for separating and recovering the test sheet substrate after passing through the processing section, and the recovered test Measuring a state of the test processing applied to the sheet substrate.

第1の実施の形態による露光装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the exposure apparatus by 1st Embodiment. 図1に示す描画装置の回転ドラムに基板が巻き付けられた状態を示す詳細図である。It is detail drawing which shows the state by which the board | substrate was wound around the rotating drum of the drawing apparatus shown in FIG. 基板上で走査されるスポット光の描画ライン、および基板上に形成されたアライメントマークを示す図である。It is a figure which shows the drawing line of the spot light scanned on a board | substrate, and the alignment mark formed on the board | substrate. 図1に示す走査ユニットの光学的な構成を示す図である。It is a figure which shows the optical structure of the scanning unit shown in FIG. 図1に示すビーム分配部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the beam distribution part shown in FIG. 図1に示す制御装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the control apparatus shown in FIG. 図1に示す光源装置の具体的な構成を示す図である。It is a figure which shows the specific structure of the light source device shown in FIG. 図1に示す露光装置の一部拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of the exposure apparatus shown in FIG. 1. デバイス製造用の基板の厚みとテスト用シート基板との厚みの差に起因するスポット光のフォーカス誤差と、描画ラインの副走査方向への位置誤差を説明する図である。It is a figure explaining the focus error of the spot light resulting from the difference of the thickness of the board | substrate for device manufacture, and the thickness of a test sheet | seat board | substrate, and the position error to the subscanning direction of a drawing line. テスト用シート基板の基板からの厚み差によって生じる奇数番と偶数番との描画ラインの副走査方向の間隔の誤差量の傾向を示すグラフである。It is a graph which shows the tendency of the error amount of the space | interval of the subscanning direction of the drawing line of the odd number and even number which arises by the thickness difference from the board | substrate of a test sheet substrate. 露光ヘッドのZ方向の位置変化量によって生じる奇数番と偶数番との描画ラインの副走査方向の間隔の誤差量の傾向を示すグラフである。It is a graph which shows the tendency of the error amount of the space | interval of the subscanning direction of the drawing line of the odd-numbered and even-numbered which arises with the positional change amount of the exposure head in the Z direction. 第2の実施の形態における基板処理装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the substrate processing apparatus in 2nd Embodiment. デバイス製造用の基板とテスト用シート基板とを貼り合わせ状態を示す図である。It is a figure which shows the bonding state of the board | substrate for device manufacture, and the sheet | seat board | substrate for a test. デバイス製造用の基板の途中にテスト用シート基板を挿入したときの状態を示す図である。It is a figure which shows a state when the test sheet | seat board | substrate is inserted in the middle of the board | substrate for device manufacture. 第3の実施の形態によるテスト用シート基板の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the sheet | seat board | substrate for a test by 3rd Embodiment.

本発明の態様に係る基板処理装置の性能確認方法について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。なお、本発明の態様は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、多様な変更または改良を加えたものも含まれる。つまり、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、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、置換または変更を行うことができる。   A method for confirming the performance of a substrate processing apparatus according to an aspect of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings by listing preferred embodiments. In addition, the aspect of this invention is not limited to these embodiment, What added the various change or improvement is included. That is, the constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and substantially the same elements, and the constituent elements described below can be appropriately combined. In addition, various omissions, substitutions, or changes of the components can be made without departing from the scope of the present invention.

[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態の基板(被照射体)Pに露光処理を施す露光装置(パターン描画装置)EXを含むデバイス製造システム10の概略構成を示す図である。なお、以下の説明においては、特に断わりのない限り、重力方向をZ方向とするXYZ直交座標系を設定し、図に示す矢印にしたがって、X方向、Y方向、およびZ方向を説明する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a device manufacturing system 10 including an exposure apparatus (pattern drawing apparatus) EX that performs an exposure process on a substrate (irradiated body) P according to the first embodiment. In the following description, unless otherwise specified, an XYZ orthogonal coordinate system in which the gravity direction is the Z direction is set, and the X direction, the Y direction, and the Z direction will be described according to the arrows shown in the drawing.

デバイス製造システム10は、基板Pに所定の処理(露光処理等)を施して、電子デバイスを製造するシステム(基板処理装置)である。デバイス製造システム10は、例えば、電子デバイスとしてのフレキシブル・ディスプレイ、フィルム状のタッチパネル、液晶表示パネル用のフィルム状のカラーフィルター、フレキシブル配線、または、フレキシブル・センサ等を製造する製造ラインが構築された製造システムである。以下、電子デバイスとしてフレキシブル・ディスプレイを前提として説明する。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、液晶ディスプレイ等がある。デバイス製造システム10は、可撓性のシート状の基板(シート基板)Pをロール状に巻いた供給ロールから基板Pが送出され、送出された基板Pに対して各種処理を連続的に施した後、各種処理後の基板Pを回収ロールで巻き取る、いわゆる、ロール・ツー・ロール(Roll To Roll)方式の構造を有する。基板Pは、基板Pの移動方向(搬送方向)が長手方向(長尺)となり、幅方向が短手方向(短尺)となる帯状の形状を有する。第1の実施の形態においては、フィルム状の基板Pが、前工程の処理装置(第1の処理装置)PR1、露光装置EX、後工程の処理装置(第2の処理装置)PR2を経て、連続的に処理される例を示している。   The device manufacturing system 10 is a system (substrate processing apparatus) that manufactures an electronic device by performing predetermined processing (such as exposure processing) on the substrate P. In the device manufacturing system 10, for example, a manufacturing line for manufacturing a flexible display as an electronic device, a film-like touch panel, a film-like color filter for a liquid crystal display panel, a flexible wiring, or a flexible sensor is constructed. It is a manufacturing system. The following description is based on the assumption that a flexible display is used as the electronic device. Examples of the flexible display include an organic EL display and a liquid crystal display. The device manufacturing system 10 sends out a substrate P from a supply roll obtained by winding a flexible sheet-like substrate (sheet substrate) P in a roll shape, and continuously performs various processes on the delivered substrate P. Thereafter, the substrate P after various treatments is wound up by a collecting roll, and has a so-called roll-to-roll structure. The substrate P has a belt-like shape in which the moving direction (transport direction) of the substrate P is the longitudinal direction (long) and the width direction is the short direction (short). In the first embodiment, a film-like substrate P is subjected to a processing device (first processing device) PR1, an exposure device EX, and a processing device (second processing device) PR2 in a subsequent process, The example processed continuously is shown.

なお、本第1の実施の形態では、装置が設置される工場の床面Eと平行な水平面であって基板Pの搬送方向をX方向とし、水平面内においてX方向と直交する方向、つまり、基板Pの幅方向(短尺方向)をY方向とし、Z方向は、X方向とY方向とに直交する方向(上方向)であり、重力が働く方向と平行である。   In the first embodiment, the horizontal plane parallel to the floor E of the factory where the apparatus is installed and the transport direction of the substrate P is the X direction, and the direction perpendicular to the X direction in the horizontal plane, that is, The width direction (short direction) of the substrate P is the Y direction, and the Z direction is a direction (upward direction) orthogonal to the X direction and the Y direction, and is parallel to the direction in which gravity acts.

基板Pは、例えば、樹脂フィルム、若しくは、ステンレス鋼等の金属または合金からなる箔(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、および酢酸ビニル樹脂のうち、少なくとも1つ以上を含んだものを用いてもよい。また、基板Pの厚みや剛性(ヤング率)は、デバイス製造システム10の搬送路を通る際に、基板Pに座屈による折れ目や非可逆的なシワが生じないような範囲であればよい。基板Pの母材として、厚みが25μm〜200μm程度のPET(ポリエチレンテレフタレート)やPEN(ポリエチレンナフタレート)等のフィルムは、好適なシート基板の典型である。   As the substrate P, for example, a resin film or a foil (foil) made of a metal or alloy such as stainless steel is used. Examples of the material of the resin film include polyethylene resin, polypropylene resin, polyester resin, ethylene vinyl copolymer resin, polyvinyl chloride resin, cellulose resin, polyamide resin, polyimide resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, and vinyl acetate resin. Among them, one containing at least one or more may be used. Further, the thickness and rigidity (Young's modulus) of the substrate P may be in a range that does not cause folds or irreversible wrinkles due to buckling in the substrate P when passing through the conveyance path of the device manufacturing system 10. . As a base material of the substrate P, a film such as PET (polyethylene terephthalate) or PEN (polyethylene naphthalate) having a thickness of about 25 μm to 200 μm is typical of a suitable sheet substrate.

基板Pは、処理装置PR1や処理装置PR2で施される各処理において熱を受ける場合があるため、熱膨張係数が顕著に大きくない材質の基板Pを選定することが好ましい。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熱膨張係数を抑えることができる。無機フィラーは、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、または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。   Since the substrate P may receive heat in each process performed by the processing apparatus PR1 and the processing apparatus PR2, it is preferable to select the substrate P made of a material whose thermal expansion coefficient is not significantly large. For example, the thermal expansion coefficient can be suppressed by mixing an inorganic filler with a resin film. The inorganic filler may be, for example, titanium oxide, zinc oxide, alumina, or silicon oxide. The substrate P may be a single layer of ultrathin glass having a thickness of about 100 μm manufactured by a float process or the like, or a laminate in which the above resin film, foil, or the like is bonded to the ultrathin glass. It may be.

ところで、基板Pの可撓性(flexibility)とは、基板Pに自重程度の力を加えてもせん断したり破断したりすることはなく、その基板Pを撓めることが可能な性質をいう。また、自重程度の力によって屈曲する性質も可撓性に含まれる。また、基板Pの材質、大きさ、厚さ、基板P上に成膜される層構造、温度、または、湿度等の環境等に応じて、可撓性の程度は変わる。いずれにしろ、本第1の実施の形態によるデバイス製造システム10内の搬送路に設けられる各種の搬送用ローラ、回転ドラム等の搬送方向転換用の部材に基板Pを正しく巻き付けた場合に、座屈して折り目がついたり、破損(破れや割れが発生)したりせずに、基板Pを滑らかに搬送できれば、可撓性の範囲といえる。   By the way, the flexibility of the substrate P means the property that the substrate P can be bent without being sheared or broken even when a force of its own weight is applied to the substrate P. . In addition, flexibility includes a property of bending by a force of about its own weight. The degree of flexibility varies depending on the material, size and thickness of the substrate P, the layer structure formed on the substrate P, the environment such as temperature or humidity, and the like. In any case, when the substrate P is correctly wound around the conveyance direction changing members such as various conveyance rollers and rotating drums provided in the conveyance path in the device manufacturing system 10 according to the first embodiment, If the substrate P can be smoothly transported without being bent and creased or damaged (breaking or cracking), it can be said to be a flexible range.

前工程用の処理装置PR1は、基板Pを所定の速度で長尺方向に沿って搬送しつつ、基板Pに対して塗布処理と乾燥処理を行う塗布装置である。処理装置PR1は、基板Pの表面に感光性機能液を選択的または一様に塗布した後に、感光性機能液に含まれる溶剤または水を除去して、感光性機能液を乾燥させる。これにより、基板Pの表面に感光性機能層(光感応層)となる膜が選択的または一様に形成される。なお、ドライフィルムを基板Pの表面に貼り付けることで、基板Pの表面に感光性機能層を形成してもよい。この場合は、処理装置PR1に代えて、ドライフィルムを基板Pに貼り付ける貼付装置(処理装置)を設ければよい。   The pre-process processing apparatus PR1 is a coating apparatus that performs a coating process and a drying process on the substrate P while transporting the substrate P along the longitudinal direction at a predetermined speed. After the photosensitive functional liquid is selectively or uniformly applied to the surface of the substrate P, the processing apparatus PR1 removes the solvent or water contained in the photosensitive functional liquid and dries the photosensitive functional liquid. Thereby, a film to be a photosensitive functional layer (photosensitive layer) is selectively or uniformly formed on the surface of the substrate P. The photosensitive functional layer may be formed on the surface of the substrate P by attaching a dry film to the surface of the substrate P. In this case, instead of the processing apparatus PR1, a pasting apparatus (processing apparatus) for attaching the dry film to the substrate P may be provided.

ここで、この感光性機能液(層)の典型的なものはフォトレジスト(液状またはドライフィルム状)であるが、現像処理が不要な材料として、紫外線の照射を受けた部分の親撥液性が改質される感光性シランカップリング剤(SAM)、或いは紫外線の照射を受けた部分にメッキ還元基が露呈する感光性還元剤等がある。感光性機能液(層)として感光性シランカップリング剤を用いる場合は、基板P上の紫外線で露光されたパターン部分が撥液性から親液性に改質される。そのため、親液性となった部分の上に導電性インク(銀や銅等の導電性ナノ粒子を含有するインク)または半導体材料を含有した液体等を選択塗布することで、薄膜トランジスタ(TFT)等を構成する電極、半導体、絶縁、或いは接続用の配線となるパターン層を形成することができる。感光性機能液(層)として、感光性還元剤を用いる場合は、基板P上の紫外線で露光されたパターン部分にメッキ還元基が露呈する。そのため、露光後、基板Pを直ちにパラジウムイオン等を含むメッキ液中に一定時間浸漬することで、パラジウムによるパターン層が形成(析出)される。このようなメッキ処理はアディティブ(additive)なプロセスであるが、その他、サブトラクティブ(subtractive)なプロセスとしてのエッチング処理を前提にしてもよい。その場合は、露光装置EXへ送られる基板Pは、母材をPETやPENとし、その表面にアルミニウム(Al)や銅(Cu)等の金属性薄膜を全面または選択的に蒸着し、さらにその上にフォトレジスト層を積層したものであってもよい。   Here, a typical one of the photosensitive functional liquid (layer) is a photoresist (liquid or dry film). However, as a material that does not require development processing, the lyophilic property of the part that has been irradiated with ultraviolet rays. There is a photosensitive silane coupling agent (SAM) that is modified, or a photosensitive reducing agent in which a plating reducing group is exposed in a portion irradiated with ultraviolet rays. When a photosensitive silane coupling agent is used as the photosensitive functional liquid (layer), the pattern portion exposed to ultraviolet rays on the substrate P is modified from lyophobic to lyophilic. Therefore, by selectively applying conductive ink (ink containing conductive nanoparticles such as silver or copper) or a liquid containing a semiconductor material on the lyophilic portion, a thin film transistor (TFT) or the like A pattern layer serving as an electrode, a semiconductor, insulation, or a connection wiring can be formed. When a photosensitive reducing agent is used as the photosensitive functional liquid (layer), the plating reducing group is exposed to the pattern portion exposed to ultraviolet rays on the substrate P. Therefore, after exposure, the substrate P is immediately immersed in a plating solution containing palladium ions or the like for a certain period of time to form (deposit) a pattern layer made of palladium. Such a plating process is an additive process, but may be based on an etching process as a subtractive process. In that case, the substrate P sent to the exposure apparatus EX is made of PET or PEN as a base material, and a metal thin film such as aluminum (Al) or copper (Cu) is deposited on the entire surface or selectively, and further, It may be a laminate of a photoresist layer thereon.

露光装置(処理部)EXは、処理装置PR1から搬送されてきた基板Pを処理装置PR2に向けて所定の速度で搬送方向(+X方向)に搬送しつつ、基板Pに対して露光処理(パターン描画)を行う処理装置である。露光装置EXは、基板Pの表面(感光性機能層の表面、すなわち、感光面)に、電子デバイス用のパターン(例えば、電子デバイスを構成するTFTの電極や配線等のパターン)に応じた光パターンを照射する。これにより、感光性機能層に前記パターンに対応した潜像(改質部)が形成される。   The exposure apparatus (processing unit) EX performs exposure processing (pattern) on the substrate P while transporting the substrate P transported from the processing apparatus PR1 toward the processing apparatus PR2 in the transport direction (+ X direction) at a predetermined speed. A processing apparatus for performing (drawing). The exposure apparatus EX uses a light corresponding to a pattern for an electronic device (for example, a pattern of an electrode or wiring of a TFT constituting the electronic device) on the surface of the substrate P (the surface of the photosensitive functional layer, that is, the photosensitive surface). Irradiate the pattern. Thereby, a latent image (modified portion) corresponding to the pattern is formed on the photosensitive functional layer.

本第1の実施の形態においては、露光装置EXは、マスクを用いない直描方式の露光装置、いわゆるラスタースキャン方式のパターン描画装置である。後で詳細に説明するが、露光装置EXは、基板Pを長尺方向(副走査方向)に搬送しながら、露光用のパルス状のビームLB(パルスビーム)のスポット光SPを、基板Pの被照射面(感光面)上で所定の走査方向(Y方向)に1次元に走査(主走査)しつつ、スポット光SPの強度をパターンデータ(描画データ)に応じて高速に変調(オン/オフ)する。これにより、基板Pの被照射面に電子デバイス、回路または配線等の所定のパターンに応じた光パターンが描画露光される。つまり、基板Pの副走査と、スポット光SPの主走査とで、スポット光SPが基板Pの被照射面上で相対的に2次元走査されて、基板Pに所定のパターンが描画露光される。また、基板Pは、長尺方向に沿って搬送されているので、露光装置EXによってパターンが露光される露光領域Wは、基板Pの長尺方向に沿って所定の間隔をあけて複数設けられることになる(図3参照)。この露光領域Wに電子デバイスが形成されるので、露光領域Wは、デバイス形成領域でもある。   In the first embodiment, the exposure apparatus EX is a direct drawing type exposure apparatus that does not use a mask, that is, a so-called raster scan type pattern drawing apparatus. As will be described in detail later, the exposure apparatus EX converts the spot light SP of the pulsed beam LB (pulse beam) for exposure onto the substrate P while conveying the substrate P in the longitudinal direction (sub-scanning direction). The intensity of the spot light SP is rapidly modulated (ON / OFF) according to the pattern data (drawing data) while one-dimensionally scanning (main scanning) in a predetermined scanning direction (Y direction) on the irradiated surface (photosensitive surface). Off). Thereby, a light pattern corresponding to a predetermined pattern such as an electronic device, a circuit, or a wiring is drawn and exposed on the irradiated surface of the substrate P. That is, the spot light SP is relatively two-dimensionally scanned on the irradiated surface of the substrate P by the sub-scanning of the substrate P and the main scanning of the spot light SP, and a predetermined pattern is drawn and exposed on the substrate P. . Further, since the substrate P is transported along the longitudinal direction, a plurality of exposure regions W where the pattern is exposed by the exposure apparatus EX are provided at predetermined intervals along the longitudinal direction of the substrate P. (See FIG. 3). Since an electronic device is formed in the exposure area W, the exposure area W is also a device formation area.

後工程の処理装置PR2は、露光装置EXから搬送されてきた基板Pを所定の速度で搬送しつつ、基板Pに対して湿式処理と乾燥処理を行う湿式処理装置である。本第1の実施の形態では、処理装置PR2は、基板Pに対して湿式処理の一種である現像処理またはメッキ処理を行う。そのため、処理装置PR2は、基板Pを所定時間だけ現像液に浸漬させる現像部、または基板Pを所定時間だけ無電解メッキ液に浸漬させるメッキ部と、基板Pを純水等で洗浄する洗浄部と、基板Pを乾燥させる乾燥部とを備える。これにより、感光性機能層の表面に潜像に応じたパターン層が析出(形成)される。つまり、基板Pの感光性機能層上のスポット光SPの照射部分と非照射部分の違いに応じて、基板P上に所定の材料(例えば、レジスト、パラジウム)が選択的に形成され、これがパターン層となる。   The post-processing processing apparatus PR2 is a wet processing apparatus that performs wet processing and drying processing on the substrate P while transporting the substrate P transported from the exposure apparatus EX at a predetermined speed. In the first embodiment, the processing apparatus PR2 performs a development process or a plating process which is a kind of wet process on the substrate P. Therefore, the processing apparatus PR2 includes a developing unit that immerses the substrate P in the developer for a predetermined time, a plating unit that immerses the substrate P in the electroless plating solution for a predetermined time, and a cleaning unit that cleans the substrate P with pure water or the like. And a drying unit for drying the substrate P. As a result, a pattern layer corresponding to the latent image is deposited (formed) on the surface of the photosensitive functional layer. That is, a predetermined material (for example, resist, palladium) is selectively formed on the substrate P according to the difference between the irradiated portion and the non-irradiated portion of the spot light SP on the photosensitive functional layer of the substrate P, and this is the pattern. Become a layer.

なお、感光性機能層として感光性シランカップリング剤を用いる場合は、湿式処理の一種である液体(例えば、導電性インク等を含有した液体)の塗布処理、またはメッキ処理が処理装置PR2によって行われる。この場合であっても、感光性機能層の表面に潜像に応じたパターン層が形成される。つまり、基板Pの感光性機能層のスポット光SPの照射部分と被照射部分の違いに応じて、基板P上に所定の材料(例えば、導電性インクまたはパラジウム等)が選択的に形成され、これがパターン層となる。   In the case where a photosensitive silane coupling agent is used as the photosensitive functional layer, a coating process or a plating process of a liquid (for example, a liquid containing conductive ink or the like) as a wet process is performed by the processing apparatus PR2. Is called. Even in this case, a pattern layer corresponding to the latent image is formed on the surface of the photosensitive functional layer. That is, a predetermined material (for example, conductive ink or palladium) is selectively formed on the substrate P according to the difference between the irradiated portion of the spot light SP of the photosensitive functional layer of the substrate P and the irradiated portion, This is the pattern layer.

さて、図1に示す露光装置EXは、温調チャンバーECV内に格納されている。この温調チャンバーECVは、内部を所定の温度、所定の湿度に保つことで、内部において搬送される基板Pの温度による形状変化を抑制するとともに、基板Pの吸湿性や搬送に伴って発生する静電気の帯電等を考慮した湿度に設定される。温調チャンバーECVは、パッシブまたはアクティブな防振ユニットSU1、SU2を介して製造工場の床面Eに配置される。防振ユニットSU1、SU2は、床面Eからの振動を低減する。この床面Eは、工場の床面自体であってもよいし、水平面を出すために床面上に専用に設置される設置土台(ペデスタル)上の面であってもよい。露光装置EXは、基板搬送機構(基板搬送部)12と、光源装置LSと、ビーム分配部BDUと、露光ヘッド14と、制御装置16と、複数のアライメント顕微鏡AM1m、AM2m(なお、m=1、2、3、4)と、複数のエンコーダヘッドENja、ENjb(なお、j=1、2、3、4)とを少なくとも備えている。制御装置(制御部)16は、露光装置EXの各部を制御するものである。この制御装置16は、コンピュータとプログラムが記録された記録媒体等とを含み、該コンピュータがプログラムを実行することで、本第1の実施の形態の制御装置16として機能する。   Now, the exposure apparatus EX shown in FIG. 1 is stored in the temperature control chamber ECV. This temperature control chamber ECV keeps the inside at a predetermined temperature and a predetermined humidity, thereby suppressing a change in shape due to the temperature of the substrate P transported inside, and occurring along with the hygroscopicity and transport of the substrate P. The humidity is set in consideration of static charge. The temperature control chamber ECV is arranged on the floor E of the manufacturing plant via passive or active vibration isolation units SU1, SU2. The vibration isolation units SU1 and SU2 reduce vibration from the floor E. The floor surface E may be the floor surface of the factory itself, or may be a surface on an installation base (pedestal) that is exclusively installed on the floor surface in order to obtain a horizontal surface. The exposure apparatus EX includes a substrate transport mechanism (substrate transport unit) 12, a light source device LS, a beam distribution unit BDU, an exposure head 14, a control device 16, and a plurality of alignment microscopes AM1m and AM2m (m = 1). 2, 3, 4) and a plurality of encoder heads ENja, ENjb (j = 1, 2, 3, 4). The control device (control unit) 16 controls each part of the exposure apparatus EX. The control device 16 includes a computer and a recording medium on which the program is recorded, and functions as the control device 16 of the first embodiment when the computer executes the program.

基板搬送機構12は、デバイス製造システム10の基板搬送装置(基板搬送部)の一部を構成するものであり、処理装置PR1から搬送される基板Pを、露光装置EX内で所定の速度で搬送した後、処理装置PR2に所定の速度で送り出す。この基板搬送機構12によって、露光装置EX内で搬送される基板Pの搬送路が規定される。基板搬送機構12は、基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)から順に、エッジポジションコントローラEPC、駆動ローラR1、テンション調整ローラRT1、回転ドラム(円筒ドラム)DR、テンション調整ローラRT2、駆動ローラR2、および、駆動ローラR3を有している。   The substrate transport mechanism 12 constitutes a part of the substrate transport device (substrate transport unit) of the device manufacturing system 10, and transports the substrate P transported from the processing apparatus PR1 at a predetermined speed in the exposure apparatus EX. After that, it is sent to the processing apparatus PR2 at a predetermined speed. The substrate transport mechanism 12 defines a transport path for the substrate P transported in the exposure apparatus EX. The substrate transport mechanism 12 includes an edge position controller EPC, a driving roller R1, a tension adjusting roller RT1, a rotating drum (cylindrical drum) DR, a tension adjusting roller RT2, in order from the upstream side (−X direction side) in the transport direction of the substrate P. A driving roller R2 and a driving roller R3 are provided.

エッジポジションコントローラEPCは、処理装置PR1から搬送される基板Pの幅方向(Y方向であって基板Pの短尺方向)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(許容範囲)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調整する。エッジポジションコントローラEPCは、基板Pの幅方向の端部(エッジ)の位置を検出する不図示のエッジセンサからの検出信号に基づいて、エッジポジションコントローラEPCのローラをY方向に微動させて、基板Pの幅方向における位置を調整する。駆動ローラ(ニップローラ)R1は、エッジポジションコントローラEPCから搬送される基板Pの表裏両面を保持しながら回転し、基板Pを回転ドラムDRへ向けて搬送する。なお、エッジポジションコントローラEPCは、回転ドラムDRに巻き付く基板Pの長尺方向が、回転ドラムDRの中心軸AXoに対して常に直交するように、基板Pの幅方向における位置を適宜調整するとともに、基板Pの進行方向における傾き誤差を補正するように、エッジポジションコントローラEPCの前記ローラの回転軸とY軸との平行度を適宜調整してもよい。   In the edge position controller EPC, the position in the width direction (the Y direction and the short direction of the substrate P) of the substrate P transported from the processing apparatus PR1 is within a range of about ± 10 μm to several tens μm with respect to the target position. The position of the substrate P in the width direction is adjusted by moving the substrate P in the width direction so as to fall within (allowable range). The edge position controller EPC finely moves the roller of the edge position controller EPC in the Y direction on the basis of a detection signal from an edge sensor (not shown) that detects the position of the edge (edge) in the width direction of the substrate P. The position of P in the width direction is adjusted. The driving roller (nip roller) R1 rotates while holding both front and back surfaces of the substrate P conveyed from the edge position controller EPC, and conveys the substrate P toward the rotating drum DR. The edge position controller EPC appropriately adjusts the position in the width direction of the substrate P so that the longitudinal direction of the substrate P wound around the rotating drum DR is always perpendicular to the central axis AXo of the rotating drum DR. The parallelism between the rotation axis of the roller and the Y axis of the edge position controller EPC may be appropriately adjusted so as to correct the tilt error in the traveling direction of the substrate P.

回転ドラムDRは、Y方向に延びるとともに重力が働く方向と交差した方向に延びた中心軸AXoと、中心軸AXoから一定半径の円筒状の外周面とを有する。回転ドラムDRは、この外周面(円周面)に倣って基板Pの一部を長尺方向に円筒面状に湾曲させて支持(保持)しつつ、中心軸AXoを中心に回転して基板Pを+X方向に搬送する。回転ドラムDRは、露光ヘッド14からのビームLB(スポット光SP)が投射される基板P上の領域(部分)をその外周面で支持する。回転ドラムDRは、電子デバイスが形成される面(感光層が形成された側の面)とは反対側の面(裏面)側から基板Pを支持(密着保持)する。回転ドラムDRのY方向の両側には、回転ドラムDRが中心軸AXoの周りを回転するように環状のベアリングで支持されたシャフトSftが設けられている。このシャフトSftは、制御装置16によって制御される図示しない回転駆動源(例えば、モータや減速機構等)からの回転トルクが与えられることで中心軸AXo回りに一定の回転速度で回転する。なお、便宜的に、中心軸AXoを含み、YZ平面と平行な平面を中心面Pocと呼ぶ。本実施の形態では、長尺のシート状の基板Pを回転ドラムDRで長尺方向に搬送するように説明するが、各種のテスト露光等を行う場合は、回転ドラムDRの外周面の全周長よりも短い枚葉のシート基板を回転ドラムDRの外周面に巻き付けることができる。テスト露光に使われる枚葉のシート基板は、長尺の基板Pと同じ諸元(材質、厚み、感光層の種類等)であることが好ましい。しかしながら、テスト露光は、パターン描画装置としての基本的な性能(解像度、重ね合わせ精度、継ぎ精度、フォーカス精度等)を調べるために行われるので、枚葉のシート基板Pは高価になったとしても、テンション、温度、湿度等による変形(歪み)が少ない方がよい。そのため、テスト露光用の枚葉のシート基板は、必ずしも長尺の基板Pと同じ諸元になるとは限らない。   The rotary drum DR has a central axis AXo extending in the Y direction and extending in a direction intersecting with the direction in which gravity works, and a cylindrical outer peripheral surface having a constant radius from the central axis AXo. The rotating drum DR rotates around the central axis AXo while supporting (holding) a part of the substrate P by bending the outer surface (circumferential surface) into a cylindrical surface in the longitudinal direction. Transport P in the + X direction. The rotating drum DR supports an area (portion) on the substrate P onto which the beam LB (spot light SP) from the exposure head 14 is projected on its outer peripheral surface. The rotating drum DR supports (holds and holds) the substrate P from the surface (back surface) side opposite to the surface (surface on which the photosensitive layer is formed) on which the electronic device is formed. On both sides in the Y direction of the rotating drum DR, shafts Sft supported by annular bearings are provided so that the rotating drum DR rotates around the central axis AXo. The shaft Sft rotates at a constant rotational speed around the central axis AXo by receiving a rotational torque from a rotational drive source (not shown) (for example, a motor or a speed reduction mechanism) controlled by the control device 16. For convenience, a plane including the central axis AXo and parallel to the YZ plane is referred to as a central plane Poc. In the present embodiment, it is described that the long sheet-like substrate P is transported in the longitudinal direction by the rotary drum DR. However, when performing various types of test exposure, the entire circumference of the outer peripheral surface of the rotary drum DR. A sheet substrate shorter than the length can be wound around the outer peripheral surface of the rotary drum DR. The sheet substrate used for the test exposure preferably has the same specifications (material, thickness, type of photosensitive layer, etc.) as the long substrate P. However, since the test exposure is performed in order to check the basic performance (resolution, overlay accuracy, splicing accuracy, focus accuracy, etc.) as the pattern drawing apparatus, even if the sheet substrate P of a single wafer becomes expensive It is better that deformation (distortion) due to tension, temperature, humidity, etc. is small. For this reason, the sheet substrate for test exposure does not necessarily have the same specifications as the long substrate P.

駆動ローラ(ニップローラ)R2、R3は、基板Pの搬送方向(+X方向)に沿って所定の間隔を空けて配置されており、露光後の基板Pに所定の弛み(あそび)を与えている。駆動ローラR2、R3は、駆動ローラR1と同様に、基板Pの表裏両面を保持しながら回転し、基板Pを処理装置PR3へ向けて搬送する。テンション調整ローラRT1、RT2は、−Z方向に付勢されており、回転ドラムDRに巻き付けられて支持されている基板Pに長尺方向に所定のテンションを与えている。これにより、回転ドラムDRにかかる基板Pに付与される長尺方向のテンションを所定の範囲内に安定化させている。制御装置16は、図示しない回転駆動源(例えば、モータや減速機等)を制御することで、駆動ローラR1〜R3を回転させる。なお、駆動ローラR1〜R3の回転軸、および、テンション調整ローラRT1、RT2の回転軸は、回転ドラムDRの中心軸AXoと平行している。   The driving rollers (nip rollers) R2 and R3 are arranged at a predetermined interval along the transport direction (+ X direction) of the substrate P, and give a predetermined slack (play) to the substrate P after exposure. Similarly to the drive roller R1, the drive rollers R2 and R3 rotate while holding both front and back surfaces of the substrate P, and transport the substrate P toward the processing apparatus PR3. The tension adjusting rollers RT1 and RT2 are urged in the −Z direction, and apply a predetermined tension in the longitudinal direction to the substrate P that is wound around and supported by the rotary drum DR. As a result, the longitudinal tension applied to the substrate P applied to the rotating drum DR is stabilized within a predetermined range. The control device 16 rotates the driving rollers R1 to R3 by controlling a rotation driving source (not shown) (for example, a motor, a speed reducer, etc.). Note that the rotation shafts of the drive rollers R1 to R3 and the rotation shafts of the tension adjustment rollers RT1 and RT2 are parallel to the central axis AXo of the rotation drum DR.

光源装置LSは、パルス状のビーム(パルスビーム、パルス光、レーザ)LBを発生して射出する。このビームLBは、370nm以下の波長帯域の特定波長(例えば、355nm)にピーク波長を有する紫外線光であり、ビームLBの発光周波数(発振周波数、所定周波数)をFaとする。光源装置LSから射出されるビームLBは、ビーム分配部BDUを介して露光ヘッド14に入射する。光源装置LSは、制御装置16の制御にしたがって、発光周波数FaでビームLBを発光して射出する。この光源装置LSの構成は、後で詳細に説明するが、第1の実施の形態では、赤外波長域のパルス光を発生する半導体レーザ素子、ファイバー増幅器、増幅された赤外波長域のパルス光を紫外波長域のパルス光に変換する波長変換素子(高調波発生素子)等で構成され、100MHz〜数百MHzの発振周波数Faでのパルス発光が可能で、1パルス光の発光時間が数ピコ秒〜十数ピコ秒程度の高輝度な紫外線のパルス光が得られるファイバーアンプレーザ光源(高調波レーザ光源)を用いるものとする。   The light source device LS generates and emits a pulsed beam (pulse beam, pulsed light, laser) LB. This beam LB is ultraviolet light having a peak wavelength at a specific wavelength (for example, 355 nm) in a wavelength band of 370 nm or less, and the light emission frequency (oscillation frequency, predetermined frequency) of the beam LB is Fa. The beam LB emitted from the light source device LS enters the exposure head 14 via the beam distribution unit BDU. The light source device LS emits and emits the beam LB at the emission frequency Fa according to the control of the control device 16. Although the configuration of the light source device LS will be described in detail later, in the first embodiment, a semiconductor laser element that generates pulsed light in the infrared wavelength region, a fiber amplifier, and an amplified infrared wavelength region pulse It consists of a wavelength conversion element (harmonic generation element) that converts light into pulsed light in the ultraviolet wavelength range, and can emit light at an oscillation frequency Fa of 100 MHz to several hundreds of MHz. It is assumed that a fiber amplifier laser light source (harmonic laser light source) capable of obtaining high-intensity ultraviolet pulsed light of about picoseconds to several tens of picoseconds is used.

ビーム分配部BDUは、露光ヘッド14を構成する複数の走査ユニットUn(なお、n=1、2、・・・、6)の各々に光源装置LSからのビームLBを分配する複数のミラーやビームスプリッタと、各走査ユニットUnに入射するビームLBのそれぞれを描画データに応じて強度変調する描画用光学素子(AOM)等を有するが、詳しくは図5を参照して後述する。   The beam distribution unit BDU includes a plurality of mirrors and beams that distribute the beam LB from the light source device LS to each of the plurality of scanning units Un (n = 1, 2,..., 6) constituting the exposure head 14. A splitter and a drawing optical element (AOM) that modulates the intensity of each beam LB incident on each scanning unit Un according to the drawing data are described in detail later with reference to FIG.

露光ヘッド(処理部)14は、同一構成の複数の走査ユニットUn(U1〜U6)を配列した、いわゆるマルチビーム型の露光ヘッドとなっている。露光ヘッド14は、回転ドラムDRの外周面(円周面)で支持されている基板Pの一部分に、複数の走査ユニットUn(U1〜U6)によってパターンを描画する。露光ヘッド14は、基板Pに対して電子デバイス用のパターン露光を繰り返し行うことから、パターンが露光される露光領域(電子デバイス形成領域)Wは、図3のように、基板Pの長尺方向に沿って所定の間隔をあけて複数設けられている。複数の走査ユニットUn(U1〜U6)は、図2に示すように、中心面Pocを挟んで基板Pの搬送方向に2列に千鳥配列で配置される。奇数番の走査ユニットU1、U3、U5は、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)で、且つ、Y方向に沿って所定の間隔だけ離して1列に配置されている。偶数番の走査ユニットU2、U4、U6は、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)で、Y方向に沿って所定の間隔だけ離して1列に配置されている。奇数番の走査ユニットU1、U3、U5と、偶数番の走査ユニットU2、U4、U6とは、XZ面内でみると、中心面Pocに対して対称に設けられている。   The exposure head (processing unit) 14 is a so-called multi-beam type exposure head in which a plurality of scanning units Un (U1 to U6) having the same configuration are arranged. The exposure head 14 draws a pattern on a part of the substrate P supported by the outer peripheral surface (circumferential surface) of the rotary drum DR by a plurality of scanning units Un (U1 to U6). Since the exposure head 14 repeatedly performs pattern exposure for an electronic device on the substrate P, an exposure region (electronic device formation region) W where the pattern is exposed is a longitudinal direction of the substrate P as shown in FIG. Are provided at predetermined intervals. As shown in FIG. 2, the plurality of scanning units Un (U1 to U6) are arranged in a staggered arrangement in two rows in the transport direction of the substrate P with the center plane Poc interposed therebetween. The odd-numbered scanning units U1, U3, U5 are arranged in a line on the upstream side (−X direction side) in the transport direction of the substrate P with respect to the center plane Poc and at a predetermined interval along the Y direction. Has been placed. The even-numbered scanning units U2, U4, U6 are arranged in a line at a predetermined interval along the Y direction on the downstream side (+ X direction side) in the transport direction of the substrate P with respect to the center plane Poc. Yes. The odd-numbered scanning units U1, U3, U5 and the even-numbered scanning units U2, U4, U6 are provided symmetrically with respect to the center plane Poc when viewed in the XZ plane.

各走査ユニットUn(U1〜U6)は、ビーム分配部BDUから供給されるビームLBn(n=1〜6)を、基板Pの被照射面上でスポット光SPに収斂するように投射しつつ、そのスポット光SPを、回転するポリゴンミラーPM(図4参照)によって1次元に走査する。この各走査ユニットUn(U1〜U6)のポリゴンミラーPMによって、基板Pの被照射面上でスポット光SPがY方向に1次元走査される。このスポット光SPの走査によって、基板P上(基板Pの被照射面上)に、1ライン分のパターンが描画される直線的な描画ライン(走査線)SLn(なお、n=1、2、・・・、6)が規定される。   Each scanning unit Un (U1 to U6) projects the beam LBn (n = 1 to 6) supplied from the beam distribution unit BDU so as to converge on the spot light SP on the irradiated surface of the substrate P. The spot light SP is scanned one-dimensionally by a rotating polygon mirror PM (see FIG. 4). The spot light SP is one-dimensionally scanned in the Y direction on the irradiated surface of the substrate P by the polygon mirror PM of each of the scanning units Un (U1 to U6). By this scanning of the spot light SP, a linear drawing line (scanning line) SLn (n = 1, 2, n) on which a pattern for one line is drawn on the substrate P (on the irradiated surface of the substrate P). ..., 6) are defined.

走査ユニットU1は、スポット光SPを描画ラインSL1に沿って走査し、同様に、走査ユニットU2〜U6は、スポット光SPを描画ラインSL2〜SL6に沿って走査する。複数の走査ユニットU1〜U6の各描画ラインSL1〜SL6は、図2、図3に示すように、奇数番と偶数番の描画ラインSLnは基板Pの長尺方向である副走査方向に分離しているが、Y方向(基板Pの幅方向、或いは主走査方向)に関しては互いに分離することなく、継ぎ合わされるように設定されている。なお、ビーム分配部BDUから射出するビームLBnにおいて、走査ユニットU1に入射するビームをLB1で表し、同様に、走査ユニットU2〜U6に入射するビームLBnをLB2〜LB6で表す。走査ユニットUnに入射するビームLBnは、所定の方向に偏光した直線偏光(P偏光またはS偏光)、或いは円偏光のビームであってもよい。   The scanning unit U1 scans the spot light SP along the drawing line SL1, and similarly, the scanning units U2 to U6 scan the spot light SP along the drawing lines SL2 to SL6. The drawing lines SL1 to SL6 of the plurality of scanning units U1 to U6 are separated in the sub-scanning direction, which is the long direction of the substrate P, as shown in FIGS. However, the Y direction (the width direction of the substrate P or the main scanning direction) is set to be joined without being separated from each other. In the beam LBn emitted from the beam distribution unit BDU, the beam incident on the scanning unit U1 is represented by LB1, and similarly, the beam LBn incident on the scanning units U2 to U6 is represented by LB2 to LB6. The beam LBn incident on the scanning unit Un may be a linearly polarized light (P-polarized light or S-polarized light) polarized in a predetermined direction or a circularly polarized beam.

図3に示すように、複数の走査ユニットU1〜U6は全部で露光領域Wの幅方向の全てをカバーするように配置されている。これにより、各走査ユニットU1〜U6は、基板Pの幅方向に分割された複数の領域(描画範囲)毎にパターンを描画することができる。例えば、1つの走査ユニットUnによるY方向の走査長(描画ラインSLnの長さ)を20〜60mm程度とすると、奇数番の走査ユニットU1、U3、U5の3個と、偶数番の走査ユニットU2、U4、U6の3個との計6個の走査ユニットUnをY方向に配置することによって、描画可能なY方向の幅を120〜360mm程度まで広げている。各描画ラインSL1〜SL6の長さ(描画範囲の長さ)は、原則として同一とする。つまり、描画ラインSL1〜SL6の各々に沿って走査されるビームLBnのスポット光SPの走査距離は、原則として同一とする。なお、露光領域Wの幅(基板Pの幅)をさらに広くしたい場合は、描画ラインSLn自体の長さを長くするか、Y方向に配置する走査ユニットUnの数を増やすことで対応することができる。   As shown in FIG. 3, the plurality of scanning units U <b> 1 to U <b> 6 are arranged so as to cover all of the exposure region W in the width direction. Thereby, each scanning unit U1-U6 can draw a pattern for every some area | region (drawing range) divided | segmented in the width direction of the board | substrate P. FIG. For example, when the scanning length in the Y direction (the length of the drawing line SLn) by one scanning unit Un is about 20 to 60 mm, three odd numbered scanning units U1, U3, U5 and even numbered scanning unit U2 are used. , U4, and U6, a total of six scanning units Un in the Y direction, the width in the Y direction that can be drawn is increased to about 120 to 360 mm. In principle, the lengths of the respective drawing lines SL1 to SL6 (the length of the drawing range) are the same. That is, the scanning distance of the spot light SP of the beam LBn scanned along each of the drawing lines SL1 to SL6 is basically the same. If it is desired to further increase the width of the exposure region W (the width of the substrate P), the length of the drawing line SLn itself can be increased or the number of scanning units Un arranged in the Y direction can be increased. it can.

なお、実際の各描画ラインSLn(SL1〜SL6)は、スポット光SPが被照射面上を実際に走査可能な最大の長さ(最大走査長)よりも僅かに短く設定される。例えば、主走査方向(Y方向)の描画倍率が初期値(倍率補正無し)の場合にパターン描画可能な描画ラインSLnの走査長を30mmとすると、スポット光SPの被照射面上での最大走査長は、描画ラインSLnの描画開始点(走査開始点)側と描画終了点(走査終了点)側の各々に0.5mm程度の余裕を持たせて、31mm程度に設定されている。このように設定することによって、スポット光SPの最大走査長31mmの範囲内で、30mmの描画ラインSLnの位置を主走査方向に微調整したり、描画倍率を微調整したりすることが可能となる。スポット光SPの最大走査長は31mmに限定されるものではなく、主に走査ユニットUn内のポリゴンミラー(回転ポリゴンミラー)PMの後に設けられるfθレンズFT(図4参照)の口径によって決まる。   Each actual drawing line SLn (SL1 to SL6) is set slightly shorter than the maximum length (maximum scanning length) that the spot light SP can actually scan on the irradiated surface. For example, if the scanning length of the drawing line SLn on which pattern drawing is possible is 30 mm when the drawing magnification in the main scanning direction (Y direction) is an initial value (no magnification correction), the maximum scanning on the irradiated surface of the spot light SP The length is set to about 31 mm with a margin of about 0.5 mm on each of the drawing start point (scanning start point) side and the drawing end point (scanning end point) side of the drawing line SLn. With this setting, the position of the 30 mm drawing line SLn can be finely adjusted in the main scanning direction and the drawing magnification can be finely adjusted within the maximum scanning length of 31 mm of the spot light SP. Become. The maximum scanning length of the spot light SP is not limited to 31 mm, and is mainly determined by the aperture of the fθ lens FT (see FIG. 4) provided after the polygon mirror (rotating polygon mirror) PM in the scanning unit Un.

複数の描画ラインSL1〜SL6は、中心面Pocを挟んで、回転ドラムDRの周方向に2列に千鳥配列で配置される。奇数番の描画ラインSL1、SL3、SL5は、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)の基板Pの被照射面上に位置する。偶数番の描画ラインSL2、SL4、SL6は、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)の基板Pの被照射面上に位置する。描画ラインSL1〜SL6は、基板Pの幅方向、つまり、回転ドラムDRの中心軸AXoと略並行となっている。   The plurality of drawing lines SL1 to SL6 are arranged in a staggered arrangement in two rows in the circumferential direction of the rotary drum DR with the center plane Poc interposed therebetween. The odd-numbered drawing lines SL1, SL3, and SL5 are located on the irradiated surface of the substrate P on the upstream side (−X direction side) in the transport direction of the substrate P with respect to the center plane Poc. The even-numbered drawing lines SL2, SL4, and SL6 are positioned on the irradiated surface of the substrate P on the downstream side (+ X direction side) in the transport direction of the substrate P with respect to the center plane Poc. The drawing lines SL1 to SL6 are substantially parallel to the width direction of the substrate P, that is, the central axis AXo of the rotary drum DR.

描画ラインSL1、SL3、SL5は、基板Pの幅方向(主走査方向)に沿って所定の間隔をあけて直線上に1列に配置されている。描画ラインSL2、SL4、SL6も同様に、基板Pの幅方向(主走査方向)に沿って所定の間隔をあけて直線上に1列に配置されている。このとき、描画ラインSL2は、基板Pの幅方向に関して、描画ラインSL1と描画ラインSL3との間に配置される。同様に、描画ラインSL3は、基板Pの幅方向に関して、描画ラインSL2と描画ラインSL4との間に配置されている。描画ラインSL4は、基板Pの幅方向に関して、描画ラインSL3と描画ラインSL5との間に配置され、描画ラインSL5は、基板Pの幅方向に関して、描画ラインSL4と描画ラインSL6との間に配置されている。   The drawing lines SL1, SL3, and SL5 are arranged in a line on a straight line at a predetermined interval along the width direction (main scanning direction) of the substrate P. Similarly, the drawing lines SL2, SL4, and SL6 are arranged in a line on the straight line at a predetermined interval along the width direction (main scanning direction) of the substrate P. At this time, the drawing line SL2 is arranged between the drawing line SL1 and the drawing line SL3 in the width direction of the substrate P. Similarly, the drawing line SL3 is arranged between the drawing line SL2 and the drawing line SL4 in the width direction of the substrate P. The drawing line SL4 is arranged between the drawing line SL3 and the drawing line SL5 with respect to the width direction of the substrate P, and the drawing line SL5 is arranged between the drawing line SL4 and the drawing line SL6 with respect to the width direction of the substrate P. Has been.

奇数番の描画ラインSL1、SL3、SL5の各々に沿って走査されるビームLB1、LB3、LB5の各々によるスポット光SPの主走査方向は、1次元の方向となっており、同じ方向となっている。偶数番の描画ラインSL2、SL4、SL6の各々に沿って走査されるビームLB2、LB4、LB6の各々によるスポット光SPの主走査方向は、1次元の方向となっており、同じ方向となっている。この描画ラインSL1、SL3、SL5に沿って走査されるビームLB1、LB3、LB5のスポット光SPの主走査方向と、描画ラインSL2、SL4、SL6に沿って走査されるビームLB2、LB4、LB6のスポット光SPの主走査方向とは互いに逆方向であってもよい。本第1の実施の形態では、描画ラインSL1、SL3、SL5に沿って走査されるビームLB1、LB3、LB5のスポット光SPの主走査方向は−Y方向である。また、描画ラインSL2、SL4、SL6に沿って走査されるビームLB2、LB4、LB6のスポット光SPの主走査方向は+Y方向である。これにより、描画ラインSL1、SL3、SL5の描画開始点側の端部と、描画ラインSL2、SL4、SL6の描画開始点側の端部とはY方向に関して隣接または一部重複する。また、描画ラインSL3、SL5の描画終了点側の端部と、描画ラインSL2、SL4の描画終了点側の端部とはY方向に関して隣接または一部重複する。Y方向に隣り合う描画ラインSLnの端部同士を一部重複させるように、各描画ラインSLnを配置する場合は、例えば、各描画ラインSLnの長さに対して、描画開始点、または描画終了点を含んでY方向に数%以下の範囲で重複させるとよい。なお、描画ラインSLnをY方向に継ぎ合わせるとは、描画ラインSLnの端部同士をY方向に関して隣接または一部重複させることを意味する。すなわち、互いにY方向に隣り合った2つの描画ラインSLnの各々によって描画されるバターン同士が、Y方向に継ぎ合わされて露光されることを意味する。   The main scanning direction of the spot light SP by each of the beams LB1, LB3, and LB5 scanned along the odd-numbered drawing lines SL1, SL3, and SL5 is a one-dimensional direction and is the same direction. Yes. The main scanning direction of the spot light SP by the beams LB2, LB4, and LB6 scanned along the even-numbered drawing lines SL2, SL4, and SL6 is a one-dimensional direction and is the same direction. Yes. The main scanning direction of the spot light SP of the beams LB1, LB3, LB5 scanned along the drawing lines SL1, SL3, SL5 and the beams LB2, LB4, LB6 scanned along the drawing lines SL2, SL4, SL6. The main scanning direction of the spot light SP may be opposite to each other. In the first embodiment, the main scanning direction of the spot light SP of the beams LB1, LB3, and LB5 scanned along the drawing lines SL1, SL3, and SL5 is the -Y direction. The main scanning direction of the spot light SP of the beams LB2, LB4, and LB6 scanned along the drawing lines SL2, SL4, and SL6 is the + Y direction. Thereby, the drawing start point side ends of the drawing lines SL1, SL3, SL5 and the drawing start point side ends of the drawing lines SL2, SL4, SL6 are adjacent or partially overlapped in the Y direction. Further, the end of the drawing lines SL3 and SL5 on the drawing end point side and the end of the drawing lines SL2 and SL4 on the drawing end point side are adjacent or partially overlap in the Y direction. When arranging each drawing line SLn so that the ends of the drawing lines SLn adjacent in the Y direction partially overlap, for example, the drawing start point or the drawing end with respect to the length of each drawing line SLn It is preferable to overlap within a range of several percent or less in the Y direction including points. Note that joining the drawing lines SLn in the Y direction means that the ends of the drawing lines SLn are adjacent to each other or partially overlap in the Y direction. That is, it means that the patterns drawn by each of the two drawing lines SLn adjacent to each other in the Y direction are joined and exposed in the Y direction.

なお、描画ラインSLnの副走査方向の幅(X方向の寸法)は、スポット光SPの基板P上での実効的なサイズ(直径)φに応じた太さである。例えば、スポット光SPの実効的なサイズ(寸法)φが3μmの場合は、描画ラインSLnの幅も3μmとなる。また、本第1の実施の形態の場合、光源装置LSからのビームLBがパルス光であるため、主走査の間に描画ラインSLn上に投射されるスポット光SPは、ビームLBの発振周波数Fa(例えば、100MHz)に応じて離散的になる。そのため、ビーム分配部BDUからのビームLBnの1パルス光によって投射されるスポット光SPと次の1パルス光によって投射されるスポット光SPとを、主走査方向にオーバーラップさせる必要がある。そのオーバーラップの量は、スポット光SPのサイズφ、スポット光SPの走査速度(主走査の速度)Vs、および、ビームLBの発振周波数Faによって設定される。スポット光SPの実効的なサイズφは、スポット光SPの強度分布がガウス分布で近似される場合、スポット光SPのピーク強度の1/e2(または1/2)で決まる。 Note that the width in the sub-scanning direction (dimension in the X direction) of the drawing line SLn is a thickness corresponding to the effective size (diameter) φ of the spot light SP on the substrate P. For example, when the effective size (dimension) φ of the spot light SP is 3 μm, the width of the drawing line SLn is also 3 μm. Further, in the case of the first embodiment, since the beam LB from the light source device LS is pulsed light, the spot light SP projected on the drawing line SLn during the main scanning is the oscillation frequency Fa of the beam LB. It becomes discrete according to (for example, 100 MHz). Therefore, it is necessary to overlap the spot light SP projected by one pulse light of the beam LBn from the beam distribution unit BDU and the spot light SP projected by the next one pulse light in the main scanning direction. The amount of overlap is set by the size φ of the spot light SP, the scanning speed (main scanning speed) Vs of the spot light SP, and the oscillation frequency Fa of the beam LB. The effective size φ of the spot light SP is determined by 1 / e 2 (or 1/2) of the peak intensity of the spot light SP when the intensity distribution of the spot light SP is approximated by a Gaussian distribution.

本第1の実施の形態では、実効的なサイズ(寸法)φに対して、φ×1/2程度スポット光SPがオーバーラップするように、スポット光SPの走査速度Vsおよび発振周波数Faが設定される。したがって、スポット光SPの主走査方向に沿った投射間隔は、φ/2となる。そのため、副走査方向(描画ラインSLnと直交した方向)に関しても、描画ラインSLnに沿ったスポット光SPの1回の走査と、次の走査との間で、基板Pがスポット光SPの実効的なサイズφの略1/2の距離だけ移動するように設定することが望ましい。また、基板P上の感光性機能層への露光量の設定は、ビームLB(パルス光)のピーク値の調整で可能であるが、ビームLBの強度を上げられない状況で露光量を増大させたい場合は、スポット光SPの主走査方向の走査速度Vsの低下、ビームLBの発振周波数Faの増大、或いは基板Pの副走査方向の搬送速度Vtの低下等のいずれかによって、スポット光SPの主走査方向または副走査方向に関するオーバーラップ量を増加させればよい。スポット光SPの主走査方向の走査速度Vsは、ポリゴンミラーPMの回転数(回転速度Vp)に比例して速くなる。   In the first embodiment, the scanning speed Vs and the oscillation frequency Fa of the spot light SP are set so that the spot light SP overlaps by about φ × ½ with respect to the effective size (dimension) φ. Is done. Therefore, the projection interval of the spot light SP along the main scanning direction is φ / 2. Therefore, also in the sub-scanning direction (direction orthogonal to the drawing line SLn), the substrate P is effective for the spot light SP between one scanning of the spot light SP along the drawing line SLn and the next scanning. It is desirable to set so as to move by a distance of about ½ of a large size φ. The exposure amount to the photosensitive functional layer on the substrate P can be set by adjusting the peak value of the beam LB (pulse light). However, the exposure amount can be increased in a situation where the intensity of the beam LB cannot be increased. In the case where the spot light SP is desired, the spot light SP is caused to fall by the decrease in the scanning speed Vs of the spot light SP in the main scanning direction, the increase in the oscillation frequency Fa of the beam LB, or the decrease in the transport speed Vt of the substrate P in the sub-scanning direction. The overlap amount in the main scanning direction or the sub-scanning direction may be increased. The scanning speed Vs of the spot light SP in the main scanning direction increases in proportion to the rotational speed (rotational speed Vp) of the polygon mirror PM.

各走査ユニットUn(U1〜U6)は、少なくともXZ平面において、各ビームLBnが回転ドラムDRの中心軸AXoに向かって進むように、各ビームLBnを基板Pに向けて照射する。これにより、各走査ユニットUn(U1〜U6)から基板Pに向かって進むビームLBnの光路(ビーム中心軸)は、XZ平面において、基板Pの被照射面の法線と平行となる。また、各走査ユニットUn(U1〜U6)は、描画ラインSLn(SL1〜SL6)に照射するビームLBnが、YZ平面と平行な面内では基板Pの被照射面に対して垂直となるように、ビームLBnを基板Pに向けて照射する。すなわち、被照射面でのスポット光SPの主走査方向に関して、基板Pに投射されるビームLBn(LB1〜LB6)はテレセントリックな状態で走査される。ここで、各走査ユニットUn(U1〜U6)によって規定される所定の描画ラインSLn(SL1〜SL6)の各中点を通って基板Pの被照射面と垂直な線(または光軸とも呼ぶ)を、照射中心軸Len(Le1〜Le6)と呼ぶ。   Each scanning unit Un (U1 to U6) irradiates each beam LBn toward the substrate P so that each beam LBn travels toward the central axis AXo of the rotary drum DR at least in the XZ plane. Thereby, the optical path (beam central axis) of the beam LBn traveling from each scanning unit Un (U1 to U6) toward the substrate P becomes parallel to the normal line of the irradiated surface of the substrate P in the XZ plane. Further, each scanning unit Un (U1 to U6) is configured such that the beam LBn irradiated to the drawing line SLn (SL1 to SL6) is perpendicular to the irradiated surface of the substrate P in a plane parallel to the YZ plane. The beam LBn is irradiated toward the substrate P. That is, the beam LBn (LB1 to LB6) projected onto the substrate P is scanned in a telecentric state with respect to the main scanning direction of the spot light SP on the irradiated surface. Here, a line perpendicular to the irradiated surface of the substrate P (also referred to as an optical axis) through each midpoint of a predetermined drawing line SLn (SL1 to SL6) defined by each scanning unit Un (U1 to U6). Is referred to as the irradiation center axis Len (Le1 to Le6).

この各照射中心軸Len(Le1〜Le6)は、XZ平面において、描画ラインSL1〜SL6と中心軸AXoとを結ぶ線となっている。奇数番の走査ユニットU1、U3、U5の各々の照射中心軸Le1、Le3、Le5は、XZ平面において同じ方向となっており、偶数番の走査ユニットU2、U4、U6の各々の照射中心軸Le2、Le4、Le6は、XZ平面において同じ方向となっている。また、照射中心軸Le1、Le3、Le5と照射中心軸Le2、Le4、Le6とは、XZ平面において、中心面Pocに対して角度が±θ1となるように設定されている(図1参照)。   Each irradiation central axis Len (Le1 to Le6) is a line connecting the drawing lines SL1 to SL6 and the central axis AXo on the XZ plane. The irradiation center axes Le1, Le3, Le5 of the odd-numbered scanning units U1, U3, U5 are in the same direction in the XZ plane, and the irradiation center axes Le2 of the even-numbered scanning units U2, U4, U6. , Le4 and Le6 are in the same direction in the XZ plane. Further, the irradiation center axes Le1, Le3, Le5 and the irradiation center axes Le2, Le4, Le6 are set such that the angle is ± θ1 with respect to the center plane Poc in the XZ plane (see FIG. 1).

図1に示した複数のアライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)、AM2m(AM21〜AM24)は、図3に示す基板Pに形成された複数のアライメントマーク(マーク)MKm(MK1〜MK4)を検出するためのものであり、Y方向に沿って複数(本第1の実施の形態では、4つ)設けられている。複数のアライメントマークMKm(MK1〜MK4)は、基板Pの被照射面上の露光領域Wに描画される所定のパターンと、基板Pとを相対的に位置合わせする(アライメントする)ための基準マークである。複数のアライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)、AM2m(AM21〜AM24)は、回転ドラムDRの外周面(円周面)で支持されている基板P上で、複数のアライメントマークMKm(MK1〜MK4)を検出する。複数のアライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)は、露光ヘッド14からのビームLBn(LB1〜LB6)のスポット光SPによる基板P上の被照射領域(描画ラインSL1〜SL6で囲まれた領域)よりも基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)に設けられている。また、複数のアライメント顕微鏡AM2m(AM21〜AM24)は、露光ヘッド14からビームLBn(LB1〜LB6)のスポット光SPによる基板P上の被照射領域(描画ラインSL1〜SL6で囲まれた領域)よりも基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)に設けられている。   A plurality of alignment microscopes AM1m (AM11 to AM14) and AM2m (AM21 to AM24) shown in FIG. 1 detect a plurality of alignment marks (marks) MKm (MK1 to MK4) formed on the substrate P shown in FIG. For this purpose, a plurality (four in the first embodiment) are provided along the Y direction. The plurality of alignment marks MKm (MK1 to MK4) are reference marks for relatively aligning (aligning) the substrate P with a predetermined pattern drawn in the exposure region W on the irradiated surface of the substrate P. It is. A plurality of alignment microscopes AM1m (AM11 to AM14) and AM2m (AM21 to AM24) are arranged on the substrate P supported by the outer peripheral surface (circumferential surface) of the rotating drum DR, and a plurality of alignment marks MKm (MK1 to MK4). Is detected. The plurality of alignment microscopes AM1m (AM11 to AM14) are more than the irradiated area (area surrounded by the drawing lines SL1 to SL6) on the substrate P by the spot light SP of the beam LBn (LB1 to LB6) from the exposure head 14. It is provided on the upstream side (−X direction side) in the transport direction of the substrate P. Further, the plurality of alignment microscopes AM2m (AM21 to AM24) are irradiated from the exposure head 14 by the spot light SP of the beam LBn (LB1 to LB6) on the substrate P (region surrounded by the drawing lines SL1 to SL6). Is also provided on the downstream side (+ X direction side) in the transport direction of the substrate P.

アライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)、AM2m(AM21〜AM24)は、アライメント用の照明光を基板Pに投射する光源と、基板Pの表面のアライメントマークMKmを含む局所領域(観察領域)Vw1m(Vw11〜Vw14)、Vw2m(Vw21〜Vw24)の拡大像を得る観察光学系(対物レンズを含む)と、その拡大像を基板Pが搬送方向に移動している間に、基板Pの搬送速度Vtに応じた高速シャッタで撮像するCCD、CMOS等の撮像素子とを有する。複数のアライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)、AM2m(AM21〜AM24)の各々が撮像した撮像信号(画像データ)は制御装置16に送られる。制御装置16にはマーク位置検出部が設けられ、複数の撮像信号の画像解析を行うことで、基板P上のアライメントマークMKm(MK1〜MK4)の位置(マーク位置情報)を検出する。なお、アライメント用の照明光は、基板P上の感光性機能層に対してほとんど感度を持たない波長域の光、例えば、波長500〜800nm程度の光である。   The alignment microscopes AM1m (AM11 to AM14) and AM2m (AM21 to AM24) are a local region (observation region) Vw1m (Vw11) including a light source that projects illumination light for alignment onto the substrate P and an alignment mark MKm on the surface of the substrate P. To Vw14), an observation optical system (including an objective lens) for obtaining magnified images of Vw2m (Vw21 to Vw24), and while the substrate P is moving in the transport direction, the transport speed Vt of the substrate P is increased. And an image sensor such as a CCD or a CMOS that captures an image with a high-speed shutter. Imaging signals (image data) captured by each of the plurality of alignment microscopes AM1m (AM11 to AM14) and AM2m (AM21 to AM24) are sent to the control device 16. The control device 16 is provided with a mark position detection unit, and detects the position (mark position information) of the alignment mark MKm (MK1 to MK4) on the substrate P by performing image analysis of a plurality of imaging signals. The alignment illumination light is light in a wavelength region that has little sensitivity to the photosensitive functional layer on the substrate P, for example, light having a wavelength of about 500 to 800 nm.

複数のアライメントマークMK1〜MK4は、各露光領域Wの周りに設けられている。アライメントマークMK1、MK4は、露光領域Wの基板Pの幅方向の両側に、基板Pの長尺方向に沿って一定の間隔Dhで複数形成されている。アライメントマークMK1は、基板Pの幅方向の−Y方向側に、アライメントマークMK4は、基板Pの幅方向の+Y方向側にそれぞれ形成されている。このようなアライメントマークMK1、MK4は、基板Pが大きなテンションを受けたり、熱プロセスを受けたりして変形していない状態では、基板Pの長尺方向(X方向)に関して同一位置になるように配置される。さらに、アライメントマークMK2、MK3は、アライメントマークMK1とアライメントマークMK4の間であって、露光領域Wの+X方向側と−X方向側との余白部に基板Pの幅方向(短尺方向)に沿って形成されている。アライメントマークMK2、MK3は、露光領域Wと露光領域Wとの間に形成されている。アライメントマークMK2は、基板Pの幅方向の−Y方向側に、アライメントマークMK3は、基板Pの+Y方向側に形成されている。   The plurality of alignment marks MK1 to MK4 are provided around each exposure region W. A plurality of alignment marks MK1 and MK4 are formed on both sides of the exposure region W in the width direction of the substrate P at a constant interval Dh along the longitudinal direction of the substrate P. The alignment mark MK1 is formed on the −Y direction side in the width direction of the substrate P, and the alignment mark MK4 is formed on the + Y direction side in the width direction of the substrate P. Such alignment marks MK1 and MK4 are located at the same position in the longitudinal direction (X direction) of the substrate P when the substrate P is not deformed due to a large tension or a thermal process. Be placed. Furthermore, alignment marks MK2 and MK3 are between alignment mark MK1 and alignment mark MK4, and extend in the width direction (short direction) of substrate P at the margins of exposure region W between the + X direction side and the −X direction side. Is formed. The alignment marks MK2 and MK3 are formed between the exposure area W and the exposure area W. The alignment mark MK2 is formed on the −Y direction side in the width direction of the substrate P, and the alignment mark MK3 is formed on the + Y direction side of the substrate P.

さらに、基板Pの−Y方向側の端部に配列されるアライメントマークMK1と余白部のアライメントマークMK2とのY方向の間隔、余白部のアライメントマークMK2とアライメントマークMK3のY方向の間隔、および基板Pの+Y方向側の端部に配列されるアライメントマークMK4と余白部のアライメントマークMK3とのY方向の間隔は、いずれも同じ距離に設定されている。これらのアライメントマークMKm(MK1〜MK4)は、第1層のパターン層の形成の際に一緒に形成されてもよい。例えば、第1層のパターンを露光する際に、パターンが露光される露光領域Wの周りにアライメントマーク用のパターンも一緒に露光してもよい。なお、アライメントマークMKmは、露光領域W内に形成されてもよい。例えば、露光領域W内であって、露光領域Wの輪郭に沿って形成されてもよい。また、露光領域W内に形成される電子デバイスのパターン中の特定位置のパターン部分、或いは特定形状の部分をアライメントマークMKmとして利用してもよい。   Further, the spacing in the Y direction between the alignment mark MK1 and the alignment mark MK2 in the margin portion arranged at the −Y direction end of the substrate P, the spacing in the Y direction between the alignment mark MK2 in the margin portion and the alignment mark MK3, and The interval in the Y direction between the alignment mark MK4 arranged at the end on the + Y direction side of the substrate P and the alignment mark MK3 in the blank portion is set to the same distance. These alignment marks MKm (MK1 to MK4) may be formed together when the first pattern layer is formed. For example, when the pattern of the first layer is exposed, the alignment mark pattern may be exposed around the exposure area W where the pattern is exposed. The alignment mark MKm may be formed in the exposure area W. For example, it may be formed in the exposure area W along the outline of the exposure area W. Further, a pattern portion at a specific position or a specific shape portion in the pattern of the electronic device formed in the exposure region W may be used as the alignment mark MKm.

アライメント顕微鏡AM11、AM21は、図3に示すように、対物レンズによる観察領域(検出領域)Vw11、Vw21内に存在するアライメントマークMK1を撮像するように配置される。同様に、アライメント顕微鏡AM12〜AM14、AM22〜AM24は、対物レンズによる観察領域Vw12〜Vw14、Vw22〜Vw24内に存在するアライメントマークMK2〜MK4を撮像するように配置される。したがって、複数のアライメント顕微鏡AM11〜AM14、AM21〜AM24は、複数のアライメントマークMK1〜MK4の位置に対応して、基板Pの−Y方向側からAM11〜AM14、AM21〜AM24、の順で基板Pの幅方向に沿って設けられている。なお、図2においては、アライメント顕微鏡AM2m(AM21〜AM24)の観察領域Vw2m(Vw21〜Vw24)の図示を省略している。   As shown in FIG. 3, the alignment microscopes AM11 and AM21 are arranged so as to image the alignment mark MK1 existing in the observation regions (detection regions) Vw11 and Vw21 by the objective lens. Similarly, the alignment microscopes AM12 to AM14 and AM22 to AM24 are arranged so as to image the alignment marks MK2 to MK4 existing in the observation areas Vw12 to Vw14 and Vw22 to Vw24 by the objective lens. Therefore, the plurality of alignment microscopes AM11 to AM14 and AM21 to AM24 correspond to the positions of the plurality of alignment marks MK1 to MK4, and the substrates P in the order of AM11 to AM14 and AM21 to AM24 from the −Y direction side of the substrate P. It is provided along the width direction. In FIG. 2, the observation region Vw2m (Vw21 to Vw24) of the alignment microscope AM2m (AM21 to AM24) is not shown.

複数のアライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)は、X方向に関して、露光位置(描画ラインSL1〜SL6)と観察領域Vw1m(Vw11〜Vw14)との長尺方向の距離が、露光領域WのX方向の長さよりも短くなるように設けられている。複数のアライメント顕微鏡AM2m(AM21〜AM24)も同様に、X方向に関して、露光位置(描画ラインSL1〜SL6)と観察領域Vw2m(Vw21〜Vw24)との長尺方向の距離が、露光領域WのX方向の長さよりも短くなるように設けられている。なお、Y方向に設けられるアライメント顕微鏡AM1m、AM2mの数は、基板Pの幅方向に形成されるアライメントマークMKmの配置や数に応じて変更可能である。また、各観察領域Vw1m(Vw11〜Vw14)、Vw2m(Vw21〜Vw24)の基板Pの被照射面上の大きさは、アライメントマークMK1〜MK4の大きさやアライメント精度(位置計測精度)に応じて設定されるが、100〜500μm角程度の大きさである。   In the plurality of alignment microscopes AM1m (AM11 to AM14), the distance in the longitudinal direction between the exposure position (drawing lines SL1 to SL6) and the observation region Vw1m (Vw11 to Vw14) in the X direction is the X direction of the exposure region W. It is provided to be shorter than the length. Similarly, in the plurality of alignment microscopes AM2m (AM21 to AM24), the distance in the longitudinal direction between the exposure position (drawing lines SL1 to SL6) and the observation region Vw2m (Vw21 to Vw24) in the X direction is X in the exposure region W. It is provided to be shorter than the length in the direction. The number of alignment microscopes AM1m and AM2m provided in the Y direction can be changed according to the arrangement and number of alignment marks MKm formed in the width direction of the substrate P. The sizes of the observation regions Vw1m (Vw11 to Vw14) and Vw2m (Vw21 to Vw24) on the irradiated surface of the substrate P are set according to the sizes of the alignment marks MK1 to MK4 and the alignment accuracy (position measurement accuracy). However, it is about 100 to 500 μm square.

図2に示すように、回転ドラムDRの両端部には、回転ドラムDRの外周面の周方向の全体に亘って環状に形成された目盛を有するスケール部SDa、SDbが設けられている。このスケール部SDa、SDbは、回転ドラムDRの外周面の周方向に一定のピッチ(例えば、20μm)で凹状または凸状の格子線(目盛)を刻設した回折格子であり、インクリメンタル型のスケールとして構成される。このスケール部SDa、SDbは、中心軸AXo回りに回転ドラムDRと一体に回転する。スケール部SDa、SDbを読み取るスケール読取ヘッドとしての複数のエンコーダヘッド(以下、単にエンコーダとも呼ぶ)ENja、ENjb(なお、j=1、2、3、4)は、このスケール部SDa、SDbと対向するように設けられている(図1、図2参照)。なお、図2においては、エンコーダEN4a、EN4bの図示を省略している。   As shown in FIG. 2, scale parts SDa and SDb having scales formed in an annular shape over the entire circumferential direction of the outer peripheral surface of the rotary drum DR are provided at both ends of the rotary drum DR. The scale portions SDa and SDb are diffraction gratings in which concave or convex lattice lines (scales) are engraved at a constant pitch (for example, 20 μm) in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the rotary drum DR. Configured as The scale portions SDa and SDb rotate integrally with the rotary drum DR around the central axis AXo. A plurality of encoder heads (hereinafter also simply referred to as encoders) ENja and ENjb (j = 1, 2, 3, 4) as scale reading heads for reading the scale portions SDa and SDb are opposed to the scale portions SDa and SDb. (See FIGS. 1 and 2). In FIG. 2, the encoders EN4a and EN4b are not shown.

エンコーダENja、ENjbは、回転ドラムDRの回転角度位置を光学的に検出するものである。回転ドラムDRの−Y方向側の端部に設けられたスケール部SDaに対向して、4つのエンコーダENja(EN1a、EN2a、EN3a、EN4a)が設けられている。同様に、回転ドラムDRの+Y方向側の端部に設けられたスケール部SDbに対向して、4つのエンコーダENjb(EN1b、EN2b、EN3b、EN4b)が設けられている。   The encoders ENja and ENjb optically detect the rotational angle position of the rotary drum DR. Four encoders ENja (EN1a, EN2a, EN3a, EN4a) are provided to face the scale portion SDa provided at the end portion on the −Y direction side of the rotary drum DR. Similarly, four encoders ENjb (EN1b, EN2b, EN3b, EN4b) are provided so as to face the scale part SDb provided at the end on the + Y direction side of the rotary drum DR.

エンコーダEN1a、EN1bは、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)に設けられており、設置方位線Lx1上に配置されている(図1、図2参照)。設置方位線Lx1は、XZ平面において、エンコーダEN1a、EN1bの計測用の光ビームのスケール部SDa、SDb上への投射位置(読取位置)と、中心軸AXoとを結ぶ線となっている。また、設置方位線Lx1は、XZ平面において、各アライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)の観察領域Vw1m(Vw11〜Vw14)と中心軸AXoとを結ぶ線となっている。つまり、複数のアライメント顕微鏡AM1m(AM11〜AM14)も設置方位線Lx1上に配置されている。   The encoders EN1a and EN1b are provided on the upstream side (−X direction side) in the transport direction of the substrate P with respect to the center plane Poc, and are disposed on the installation direction line Lx1 (see FIGS. 1 and 2). . The installation azimuth line Lx1 is a line connecting the projection positions (reading positions) of the measurement light beams on the scale portions SDa and SDb of the encoders EN1a and EN1b and the central axis AXo on the XZ plane. Further, the installation orientation line Lx1 is a line connecting the observation region Vw1m (Vw11 to Vw14) of each alignment microscope AM1m (AM11 to AM14) and the central axis AXo on the XZ plane. That is, the plurality of alignment microscopes AM1m (AM11 to AM14) are also arranged on the installation orientation line Lx1.

エンコーダEN2a、EN2bは、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の上流側(−X方向側)に設けられており、且つ、エンコーダEN1a、EN1bより基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)に設けられている。エンコーダEN2a、EN2bは、設置方位線Lx2上に配置されている(図1、図2参照)。設置方位線Lx2は、XZ平面において、エンコーダEN2a、EN2bの計測用の光ビームのスケール部SDa、SDb上への投射位置(読取位置)と、中心軸AXoとを結ぶ線となっている。この設置方位線Lx2は、XZ平面において、照射中心軸Le1、Le3、Le5と同角度位置となって重なっている。   The encoders EN2a and EN2b are provided on the upstream side (−X direction side) in the transport direction of the substrate P with respect to the center plane Poc, and downstream in the transport direction of the substrate P (+ X direction) from the encoders EN1a and EN1b. Side). The encoders EN2a and EN2b are disposed on the installation direction line Lx2 (see FIGS. 1 and 2). The installation azimuth line Lx2 is a line connecting the projection positions (reading positions) of the measurement light beams on the scale portions SDa and SDb of the encoders EN2a and EN2b and the central axis AXo on the XZ plane. The installation azimuth line Lx2 overlaps with the irradiation center axes Le1, Le3, Le5 at the same angular position in the XZ plane.

エンコーダEN3a、EN3bは、中心面Pocに対して基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)に設けられており、設置方位線Lx3上に配置されている(図1、図2参照)。設置方位線Lx3は、XZ平面において、エンコーダEN3a、EN3bの計測用の光ビームのスケール部SDa、SDb上への投射位置(読取位置)と、中心軸AXoとを結ぶ線となっている。この設置方位線Lx3は、XZ平面において、照射中心軸Le2、Le4、Le6と同角度位置となって重なっている。したがって、設置方位線Lx2と設置方位線Lx3とは、XZ平面において、中心面Pocに対して角度が±θ1となるように設定されている(図1参照)。   The encoders EN3a and EN3b are provided on the downstream side (+ X direction side) in the transport direction of the substrate P with respect to the center plane Poc, and are disposed on the installation direction line Lx3 (see FIGS. 1 and 2). The installation azimuth line Lx3 is a line connecting the projection positions (reading positions) of the light beams for measurement of the encoders EN3a and EN3b onto the scale portions SDa and SDb and the central axis AXo on the XZ plane. This installation orientation line Lx3 overlaps with the irradiation center axes Le2, Le4, and Le6 at the same angular position in the XZ plane. Therefore, the installation azimuth line Lx2 and the installation azimuth line Lx3 are set so that the angle is ± θ1 with respect to the center plane Poc in the XZ plane (see FIG. 1).

エンコーダEN4a、EN4bは、エンコーダEN3a、EN3bより基板Pの搬送方向の下流側(+X方向側)に設けられており、設置方位線Lx4上に配置されている(図1参照)。設置方位線Lx4は、XZ平面において、エンコーダEN4a、EN4bの計測用の光ビームのスケール部SDa、SDb上への投射位置(読取位置)と、中心軸AXoとを結ぶ線となっている。また、設置方位線Lx4は、XZ平面において、各アライメント顕微鏡AM2m(AM21〜AM24)の観察領域Vw2m(Vw21〜Vw24)と中心軸AXoとを結ぶ線となっている。つまり、複数のアライメント顕微鏡AM2m(AM21〜AM24)も設置方位線Lx4上に配置されている。この設置方位線Lx1と設置方位線Lx4とは、XZ平面において、中心面Pocに対して角度が±θ2となるように設定されている(図1参照)。   The encoders EN4a and EN4b are provided on the downstream side (+ X direction side) in the transport direction of the substrate P from the encoders EN3a and EN3b, and are arranged on the installation direction line Lx4 (see FIG. 1). The installation azimuth line Lx4 is a line connecting the projection positions (reading positions) of the measurement light beams on the scale portions SDa and SDb of the encoders EN4a and EN4b and the central axis AXo on the XZ plane. Further, the installation orientation line Lx4 is a line connecting the observation region Vw2m (Vw21 to Vw24) of each alignment microscope AM2m (AM21 to AM24) and the central axis AXo on the XZ plane. That is, the plurality of alignment microscopes AM2m (AM21 to AM24) are also arranged on the installation direction line Lx4. The installation azimuth line Lx1 and the installation azimuth line Lx4 are set such that the angle is ± θ2 with respect to the center plane Poc in the XZ plane (see FIG. 1).

各エンコーダENja(EN1a〜EN4a)、ENjb(EN1b〜EN4b)は、スケール部SDa、SDbに向けて計測用の光ビームを投射し、その反射光束(回折光)を光電検出した検出信号(2相信号)を制御装置16に出力する。制御装置16内には、エンコーダごとの検出信号(2相信号)を内挿処理してスケール部SDa、SDbの格子の移動量をデジタル計数することで、回転ドラムDRの回転角度位置および角度変化、或いは基板Pの移動量をサブミクロンの分解能で計測する複数のカウンタ回路が設けられている。回転ドラムDRの角度変化からは、基板Pの搬送速度Vtも計測することができる。エンコーダENja(EN1a〜EN4a)、ENjb(EN1b〜EN4b)の各々に対応したカウンタ回路のカウント値に基づいて、アライメントマークMKm(MK1〜MK4)の位置、基板P上の露光領域Wと各描画ラインSLnの副走査方向の位置関係等が特定できる。その他、そのカウンタ回路のカウント値に基づいて、基板P上に描画すべきパターンの描画データ(例えばビットマップデータ)を記憶するメモリ部の副走査方向に関するアドレス位置(アクセス番地)も指定される。   Each encoder ENja (EN1a to EN4a), ENjb (EN1b to EN4b) projects a measurement light beam toward the scale portions SDa and SDb, and a detection signal (two-phase) obtained by photoelectrically detecting the reflected light beam (diffracted light). Signal) to the control device 16. In the controller 16, the detection signal (two-phase signal) for each encoder is interpolated, and the amount of movement of the grids of the scale portions SDa and SDb is digitally counted. Alternatively, a plurality of counter circuits that measure the movement amount of the substrate P with submicron resolution are provided. From the change in the angle of the rotary drum DR, the transport speed Vt of the substrate P can also be measured. Based on the count value of the counter circuit corresponding to each of the encoders ENja (EN1a to EN4a) and ENjb (EN1b to EN4b), the position of the alignment mark MKm (MK1 to MK4), the exposure area W on the substrate P and each drawing line The positional relationship of SLn in the sub-scanning direction can be specified. In addition, based on the count value of the counter circuit, an address position (access address) in the sub-scanning direction of the memory unit that stores drawing data (for example, bitmap data) of a pattern to be drawn on the substrate P is also designated.

次に、図4を参照して走査ユニットUn(U1〜U6)の光学的な構成について説明する。なお、各走査ユニットUn(U1〜U6)は、同一の構成を有することから、代表して走査ユニットU1についてのみ説明し、他の走査ユニットUnについてはその説明を省略する。また、図5においては、照射中心軸Len(Le1)と平行する方向をZt方向とし、Zt方向と直交する平面上にあって、基板Pが処理装置PR1から露光装置EXを経て処理装置PR2に向かう方向をXt方向とし、Zt方向と直交する平面上であって、Xt方向と直交する方向をYt方向とする。つまり、図4のXt、Yt、Ztの3次元座標は、図1のX、Y、Zの3次元座標を、Y軸を中心にZ軸方向が照射中心軸Len(Le1)と平行となるように回転させた3次元座標となる。   Next, the optical configuration of the scanning units Un (U1 to U6) will be described with reference to FIG. Since each scanning unit Un (U1 to U6) has the same configuration, only the scanning unit U1 will be described as a representative, and the description of the other scanning units Un will be omitted. In FIG. 5, the direction parallel to the irradiation center axis Len (Le1) is the Zt direction, and the substrate P is on the plane orthogonal to the Zt direction, and the substrate P passes from the processing apparatus PR1 through the exposure apparatus EX to the processing apparatus PR2. The direction toward the Xt direction is defined as the Yt direction, and the direction perpendicular to the Xt direction and on the plane orthogonal to the Zt direction is defined as the Yt direction. That is, the three-dimensional coordinates Xt, Yt, and Zt in FIG. 4 are the same as the three-dimensional coordinates X, Y, and Z in FIG. 1, and the Z-axis direction is parallel to the irradiation center axis Len (Le1). Thus, the three-dimensional coordinates rotated are as follows.

図4に示すように、走査ユニットU1内には、ビームLB1の入射位置から被照射面(基板P)までのビームLB1の進行方向に沿って、反射ミラーM10、ビームエキスパンダーBE、反射ミラーM11、偏光ビームスプリッタBS1、反射ミラーM12、シフト光学部材(平行平板)SR、偏向調整光学部材(プリズム)DP、フィールドアパーチャFA、反射ミラーM13、λ/4波長板QW、シリンドリカルレンズCYa、反射ミラーM14、ポリゴンミラーPM、fθレンズFT、反射ミラーM15、シリンドリカルレンズCYbが設けられる。さらに、走査ユニットU1内には、走査ユニットU1の描画開始可能タイミングを検出する原点センサ(原点検出器)OP1と、被照射面(基板P)からの反射光を偏光ビームスプリッタBS1を介して検出するための光学レンズ系G10および光検出器DTとが設けられる。   As shown in FIG. 4, in the scanning unit U1, a reflection mirror M10, a beam expander BE, a reflection mirror M11, Polarization beam splitter BS1, reflection mirror M12, shift optical member (parallel plate) SR, deflection adjustment optical member (prism) DP, field aperture FA, reflection mirror M13, λ / 4 wavelength plate QW, cylindrical lens CYA, reflection mirror M14, A polygon mirror PM, an fθ lens FT, a reflection mirror M15, and a cylindrical lens CYb are provided. Further, in the scanning unit U1, an origin sensor (origin detector) OP1 that detects the timing at which the scanning unit U1 can start drawing, and reflected light from the irradiated surface (substrate P) are detected via the polarization beam splitter BS1. An optical lens system G10 and a photodetector DT are provided.

走査ユニットU1に入射するビームLB1は、−Zt方向に向けて進み、XtYt平面に対して45°傾いた反射ミラーM10に入射する。この走査ユニットU1に入射するビームLB1の軸線は、照射中心軸Le1と同軸になるように反射ミラーM10に入射する。反射ミラーM10は、入射したビームLB1を、Xt軸と平行に設定されるビームエキスパンダーBEの光軸AXaに沿って、反射ミラーM10から−Xt方向に離れた反射ミラーM11に向けて−Xt方向に反射する。したがって、光軸AXaはXtZt平面と平行な面内で照射中心軸Le1と直交する。ビームエキスパンダーBEは、集光レンズBe1と、集光レンズBe1によって収斂された後に発散するビームLB1を平行光にするコリメートレンズBe2とを有し、ビームLB1の径を拡大させる。   The beam LB1 incident on the scanning unit U1 travels in the −Zt direction, and is incident on the reflection mirror M10 inclined by 45 ° with respect to the XtYt plane. The axis of the beam LB1 incident on the scanning unit U1 is incident on the reflection mirror M10 so as to be coaxial with the irradiation center axis Le1. The reflection mirror M10 moves the incident beam LB1 in the −Xt direction toward the reflection mirror M11 that is separated in the −Xt direction from the reflection mirror M10 along the optical axis AXa of the beam expander BE set parallel to the Xt axis. reflect. Therefore, the optical axis AXa is orthogonal to the irradiation center axis Le1 in a plane parallel to the XtZt plane. The beam expander BE includes a condensing lens Be1 and a collimating lens Be2 that collimates the beam LB1 diverged after being converged by the condensing lens Be1, and expands the diameter of the beam LB1.

反射ミラーM11は、YtZt平面に対して45°傾いて配置され、入射したビームLB1(光軸AXa)を偏光ビームスプリッタBS1に向けて−Yt方向に反射する。反射ミラーM11に対して−Yt方向に離れて設置されている偏光ビームスプリッタBS1の偏光分離面は、YtZt平面に対して45°傾いて配置され、P偏光のビームを反射し、P偏光と直交する方向に偏光した直線偏光(S偏光)のビームを透過するものである。走査ユニットU1に入射するビームLB1は、ここではP偏光のビームとするので、偏光ビームスプリッタBS1は、反射ミラーM11からのビームLB1を−Xt方向に反射して反射ミラーM12側に導く。   The reflection mirror M11 is disposed with an inclination of 45 ° with respect to the YtZt plane, and reflects the incident beam LB1 (optical axis AXa) toward the polarization beam splitter BS1 in the −Yt direction. The polarization separation surface of the polarization beam splitter BS1 disposed away from the reflection mirror M11 in the -Yt direction is disposed at an angle of 45 ° with respect to the YtZt plane, reflects the P-polarized beam, and is orthogonal to the P-polarized light. It transmits a linearly polarized (S-polarized) beam polarized in the direction. Since the beam LB1 incident on the scanning unit U1 is a P-polarized beam here, the polarization beam splitter BS1 reflects the beam LB1 from the reflection mirror M11 in the -Xt direction and guides it to the reflection mirror M12 side.

反射ミラーM12は、XtYt平面に対して45°傾いて配置され、入射したビームLB1を、反射ミラーM12から−Zt方向に離れた反射ミラーM13に向けて−Zt方向に反射する。反射ミラーM12で反射されたビームLB1は、Zt軸と平行な光軸AXcに沿って、2枚の石英の平行平板Sr1、Sr2で構成されるシフト光学部材SR、2つの楔状のプリズムDp1、Dp2で構成される偏向調整光学部材DP、およびフィールドアパーチャ(視野絞り)FAを通過して、反射ミラーM13に入射する。シフト光学部材SRは、平行平板Sr1、Sr2の各々を傾けることで、ビームLB1の進行方向(光軸AXc)と直交する平面(XtYt平面)内において、ビームLB1の断面内の中心位置を2次元的に調整する。偏向調整光学部材DPは、プリズムDp1、Dp2の各々を光軸AXcの回りに回転させることによって、ビームLB1の軸線と光軸AXcとの平行出し、または、基板Pの被照射面に達するビームLB1の軸線と照射中心軸Le1との平行出しが可能となっている。   The reflection mirror M12 is disposed with an inclination of 45 ° with respect to the XtYt plane, and reflects the incident beam LB1 in the −Zt direction toward the reflection mirror M13 that is separated from the reflection mirror M12 in the −Zt direction. The beam LB1 reflected by the reflecting mirror M12 is shifted along the optical axis AXc parallel to the Zt axis by a shift optical member SR composed of two quartz parallel plates Sr1 and Sr2, and two wedge-shaped prisms Dp1 and Dp2. Is incident on the reflection mirror M13 after passing through the deflection adjusting optical member DP and the field aperture (field stop) FA. The shift optical member SR tilts each of the parallel plates Sr1 and Sr2 so that the center position in the cross section of the beam LB1 is two-dimensionally within a plane (XtYt plane) orthogonal to the traveling direction (optical axis AXc) of the beam LB1. To adjust. The deflection adjusting optical member DP rotates each of the prisms Dp1 and Dp2 around the optical axis AXc, thereby bringing the axis of the beam LB1 into parallel with the optical axis AXc, or the beam LB1 reaching the irradiated surface of the substrate P. These axes can be parallel to the irradiation center axis Le1.

反射ミラーM13は、XtYt平面に対して45°傾いて配置され、入射したビームLB1を反射ミラーM14に向けて+Xt方向に反射する。反射ミラーM13で反射したビームLB1は、λ/4波長板QWおよびシリンドリカルレンズCYaを介して反射ミラーM14に入射する。反射ミラーM14は、入射したビームLB1をポリゴンミラー(回転多面鏡、走査用偏向部材)PMに向けて反射する。ポリゴンミラーPMは、入射したビームLB1を、Xt軸と平行な光軸AXfを有するfθレンズFTに向けて+Xt方向側に反射する。ポリゴンミラーPMは、ビームLB1のスポット光SPを基板Pの被照射面上で走査するために、入射したビームLB1をXtYt平面と平行な面内で1次元に偏向(反射)する。具体的には、ポリゴンミラーPMは、Zt軸方向に延びる回転軸AXpと、回転軸AXpの周りに形成された複数の反射面RP(本実施の形態では反射面RPの数Npを8とする)とを有する。回転軸AXpを中心にこのポリゴンミラーPMを所定の回転方向に回転させることで反射面RPに照射されるパルス状のビームLB1の反射角を連続的に変化させることができる。これにより、1つの反射面RPによってビームLB1の反射方向が偏向され、基板Pの被照射面上に照射されるビームLB1のスポット光SPを主走査方向(基板Pの幅方向、Yt方向)に沿って走査することができる。   The reflection mirror M13 is arranged with an inclination of 45 ° with respect to the XtYt plane, and reflects the incident beam LB1 toward the reflection mirror M14 in the + Xt direction. The beam LB1 reflected by the reflection mirror M13 enters the reflection mirror M14 via the λ / 4 wavelength plate QW and the cylindrical lens CYa. The reflection mirror M14 reflects the incident beam LB1 toward the polygon mirror (rotating polygonal mirror, scanning deflection member) PM. The polygon mirror PM reflects the incident beam LB1 toward the + Xt direction toward the fθ lens FT having the optical axis AXf parallel to the Xt axis. The polygon mirror PM deflects (reflects) the incident beam LB1 one-dimensionally in a plane parallel to the XtYt plane in order to scan the spot light SP of the beam LB1 on the irradiated surface of the substrate P. Specifically, the polygon mirror PM has a rotation axis AXp extending in the Zt-axis direction and a plurality of reflection surfaces RP formed around the rotation axis AXp (in this embodiment, the number Np of reflection surfaces RP is eight). ). By rotating the polygon mirror PM around the rotation axis AXp in a predetermined rotation direction, the reflection angle of the pulsed beam LB1 irradiated on the reflection surface RP can be continuously changed. Thereby, the reflection direction of the beam LB1 is deflected by the single reflection surface RP, and the spot light SP of the beam LB1 irradiated on the irradiated surface of the substrate P is changed in the main scanning direction (width direction of the substrate P, Yt direction). Can be scanned along.

すなわち、ポリゴンミラーPMの1つの反射面RPによって、ビームLB1のスポット光SPを主走査方向に沿って1回走査することができる。このため、ポリゴンミラーPMの1回転で、基板Pの被照射面上にスポット光SPが走査される描画ラインSL1の数は、最大で反射面RPの数と同じ8本となる。ポリゴンミラーPMは、制御装置16の制御の下、回転駆動源(例えば、モータや減速機構等)RMによって一定の速度で回転する。先に説明したように、描画ラインSL1の実効的な長さ(例えば、30mm)は、このポリゴンミラーPMによってスポット光SPを走査することができる最大走査長(例えば、31mm)以下の長さに設定されており、初期設定(設計上)では、最大走査長の中央に描画ラインSL1の中心点(照射中心軸Le1が通る点)が設定されている。   That is, the spot light SP of the beam LB1 can be scanned once along the main scanning direction by one reflecting surface RP of the polygon mirror PM. For this reason, the number of drawing lines SL1 in which the spot light SP is scanned on the irradiated surface of the substrate P by one rotation of the polygon mirror PM is eight, which is the same as the number of the reflecting surfaces RP. The polygon mirror PM is rotated at a constant speed by a rotation drive source (for example, a motor, a speed reduction mechanism, etc.) RM under the control of the control device 16. As described above, the effective length (for example, 30 mm) of the drawing line SL1 is shorter than the maximum scanning length (for example, 31 mm) that allows the spot light SP to be scanned by the polygon mirror PM. In the initial setting (design), the center point of the drawing line SL1 (the point through which the irradiation center axis Le1 passes) is set at the center of the maximum scanning length.

シリンドリカルレンズCYaは、ポリゴンミラーPMによる主走査方向(回転方向)と直交する非走査方向(Zt方向)に関して、入射したビームLB1をポリゴンミラーPMの反射面RP上に収斂する。つまり、シリンドリカルレンズCYaは、ビームLB1を反射面RP上でXtYt平面と平行な方向に延びたスリット状(長楕円状)に収斂する。母線がYt方向と平行となっているシリンドリカルレンズCYaと、後述のシリンドリカルレンズCYbとによって、反射面RPがZt方向に対して傾いている場合(XtYt平面の法線に対する反射面RPの傾き)があっても、その影響を抑制することができる。例えば、基板Pの被照射面上に照射されるビームLB1(描画ラインSL1)の照射位置が、ポリゴンミラーPMの各反射面RP毎の僅かな傾き誤差によってXt方向にずれることを抑制することができる。   The cylindrical lens CYa converges the incident beam LB1 on the reflection surface RP of the polygon mirror PM in the non-scanning direction (Zt direction) orthogonal to the main scanning direction (rotation direction) by the polygon mirror PM. That is, the cylindrical lens CYa converges the beam LB1 in a slit shape (ellipse shape) extending in a direction parallel to the XtYt plane on the reflection surface RP. When the reflecting surface RP is inclined with respect to the Zt direction by a cylindrical lens CYa whose generating line is parallel to the Yt direction and a cylindrical lens CYb described later (inclination of the reflecting surface RP with respect to the normal of the XtYt plane). Even if it exists, the influence can be suppressed. For example, it is possible to prevent the irradiation position of the beam LB1 (drawing line SL1) irradiated on the irradiated surface of the substrate P from shifting in the Xt direction due to a slight tilt error for each reflecting surface RP of the polygon mirror PM. it can.

Xt軸方向に延びる光軸AXfを有するfθレンズFTは、ポリゴンミラーPMによって反射されたビームLB1を、XtYt平面において、光軸AXfと平行となるように反射ミラーM15に投射するテレセントリック系のスキャンレンズである。ビームLB1のfθレンズFTへの入射角θは、ポリゴンミラーPMの回転角(θ/2)に応じて変わる。fθレンズFTは、反射ミラーM15およびシリンドリカルレンズCYbを介して、その入射角θに比例した基板Pの被照射面上の像高位置にビームLB1を投射する。焦点距離をfoとし、像高位置をyとすると、fθレンズFTは、y=fo×θ、の関係(歪曲収差)を満たすように設計されている。したがって、このfθレンズFTによって、ビームLB1をYt方向(Y方向)に正確に等速で走査することが可能になる。fθレンズFTへの入射角θが0度のときに、fθレンズFTに入射したビームLB1は、光軸AXf上に沿って進む。   The fθ lens FT having the optical axis AXf extending in the Xt-axis direction is a telecentric scan lens that projects the beam LB1 reflected by the polygon mirror PM onto the reflection mirror M15 so as to be parallel to the optical axis AXf on the XtYt plane. It is. The incident angle θ of the beam LB1 to the fθ lens FT changes according to the rotation angle (θ / 2) of the polygon mirror PM. The fθ lens FT projects the beam LB1 to the image height position on the irradiated surface of the substrate P in proportion to the incident angle θ through the reflection mirror M15 and the cylindrical lens CYb. When the focal length is fo and the image height position is y, the fθ lens FT is designed so as to satisfy the relationship y = fo × θ (distortion aberration). Therefore, the fθ lens FT enables the beam LB1 to be scanned accurately at a constant speed in the Yt direction (Y direction). When the incident angle θ to the fθ lens FT is 0 degree, the beam LB1 incident on the fθ lens FT travels along the optical axis AXf.

反射ミラーM15は、fθレンズFTからのビームLB1を、シリンドリカルレンズCYbを介して基板Pに向けて−Zt方向に反射する。fθレンズFTおよび母線がYt方向と平行となっているシリンドリカルレンズCYbによって、基板Pに投射されるビームLB1が基板Pの被照射面上で直径数μm程度(例えば、3μm)の微小なスポット光SPに収斂される。また、基板Pの被照射面上に投射されるスポット光SPは、ポリゴンミラーPMによって、Yt方向に延びる描画ラインSL1によって1次元走査される。なお、fθレンズFTの光軸AXfと照射中心軸Le1とは、同一の平面上にあり、その平面はXtZt平面と平行である。したがって、光軸AXf上に進んだビームLB1は、反射ミラーM15によって−Zt方向に反射し、照射中心軸Le1と同軸になって基板Pに投射される。本第1の実施の形態において、少なくともfθレンズFTは、ポリゴンミラーPMによって偏向されたビームLB1を基板Pの被照射面に投射する投射光学系として機能する。また、少なくとも反射部材(反射ミラーM11〜M15)および偏光ビームスプリッタBS1は、反射ミラーM10から基板PまでのビームLB1の光路を折り曲げる光路偏向部材として機能する。この光路偏向部材によって、反射ミラーM10に入射するビームLB1の入射軸と照射中心軸Le1とを略同軸にすることができる。XtZt平面に関して、走査ユニットU1内を通るビームLB1は、クランク状に折り曲げられた光路を通った後、−Zt方向に進んで基板Pに投射される。   The reflection mirror M15 reflects the beam LB1 from the fθ lens FT in the −Zt direction toward the substrate P via the cylindrical lens CYb. By the fθ lens FT and the cylindrical lens CYb in which the generatrix is parallel to the Yt direction, the beam LB1 projected onto the substrate P is a minute spot light having a diameter of about several μm (for example, 3 μm) on the irradiated surface of the substrate P. Converged to SP. Further, the spot light SP projected on the irradiated surface of the substrate P is one-dimensionally scanned by the polygon mirror PM along the drawing line SL1 extending in the Yt direction. The optical axis AXf of the fθ lens FT and the irradiation center axis Le1 are on the same plane, and the plane is parallel to the XtZt plane. Therefore, the beam LB1 traveling on the optical axis AXf is reflected in the −Zt direction by the reflecting mirror M15, and is projected on the substrate P coaxially with the irradiation center axis Le1. In the first embodiment, at least the fθ lens FT functions as a projection optical system that projects the beam LB1 deflected by the polygon mirror PM onto the irradiated surface of the substrate P. At least the reflecting members (reflecting mirrors M11 to M15) and the polarizing beam splitter BS1 function as an optical path deflecting member that bends the optical path of the beam LB1 from the reflecting mirror M10 to the substrate P. By this optical path deflecting member, the incident axis of the beam LB1 incident on the reflecting mirror M10 and the irradiation center axis Le1 can be made substantially coaxial. With respect to the XtZt plane, the beam LB1 passing through the scanning unit U1 passes through the optical path bent in a crank shape, and then travels in the −Zt direction and is projected onto the substrate P.

このように、基板Pが副走査方向に搬送されている状態で、各走査ユニットUn(U1〜U6)によって、ビームLBn(LB1〜LB6)のスポット光SPを主走査方向(Y方向)に一次元に走査することで、スポット光SPを基板Pの被照射面にて相対的に2次元走査することができる。   In this way, with the substrate P being transported in the sub-scanning direction, the spot light SP of the beam LBn (LB1-LB6) is primary in the main scanning direction (Y direction) by each scanning unit Un (U1-U6). By performing original scanning, the spot light SP can be relatively two-dimensionally scanned on the irradiated surface of the substrate P.

なお、一例として、各描画ラインSL1〜SL6の実効的な長さ(描画長)を30mmとし、実効的なサイズφが3μmのスポット光SPの1/2ずつ、つまり、1.5(=3×1/2)μmずつ、オーバーラップさせながらスポット光SPを描画ラインSLn(SL1〜SL6)に沿って基板Pの被照射面上に照射する場合、パルス状のスポット光SPは、1.5μmの間隔で照射される。したがって、1回の走査で照射されるスポット光SPの数は、20000(=30〔mm〕/1.5〔μm〕)となる。また、基板Pの副走査方向の送り速度(搬送速度)Vtを0.6048mm/secとし、副走査方向についてもスポット光SPの走査が1.5μmの間隔で行われるものとすると、描画ラインSLnに沿った1回の走査開始(描画開始)時点と次の走査開始時点との時間差Tpxは、約620μsec(=0.375〔μm〕/0.6048〔mm/sec〕)となる。この時間差Tpxは、8反射面RPのポリゴンミラーPMが1面分(45度=360度/8)だけ回転する時間である。この場合、ポリゴンミラーPMの1回転の時間が、約4.96msec(=8×620〔μsec〕)となるように設定される必要があるので、ポリゴンミラーPMの回転速度Vpは、毎秒約201.613回転(=1/4.96〔msec〕)、すなわち、約12096.8rpmに設定される。   As an example, the effective length (drawing length) of each of the drawing lines SL1 to SL6 is 30 mm, and the effective size φ is ½ each of the spot light SP with 3 μm, that is, 1.5 (= 3 When the spot light SP is irradiated onto the irradiated surface of the substrate P along the drawing lines SLn (SL1 to SL6) while being overlapped by × 1/2) μm, the pulsed spot light SP is 1.5 μm. Irradiated at intervals. Therefore, the number of spot lights SP irradiated in one scan is 20000 (= 30 [mm] /1.5 [μm]). Further, assuming that the feed speed (conveyance speed) Vt of the substrate P in the sub-scanning direction is 0.6048 mm / sec and that the scanning of the spot light SP is also performed at 1.5 μm intervals in the sub-scanning direction. The time difference Tpx between one scan start (drawing start) time and the next scan start time along the line is about 620 μsec (= 0.375 [μm] /0.6048 [mm / sec]). This time difference Tpx is a time for which the polygon mirror PM of the eight reflecting surface RP rotates by one surface (45 degrees = 360 degrees / 8). In this case, since the time for one rotation of the polygon mirror PM needs to be set to be about 4.96 msec (= 8 × 620 [μsec]), the rotation speed Vp of the polygon mirror PM is about 201 per second. .613 rotations (= 1 / 4.96 [msec]), that is, about 12096.8 rpm.

一方、ポリゴンミラーPMの1反射面RPで反射したビームLB1が有効にfθレンズFTに入射する最大入射角度(スポット光SPの最大走査長に対応)は、fθレンズFTの焦点距離と最大走査長によっておおよそ決まってしまう。一例として、反射面RPが8つのポリゴンミラーPMの場合は、1反射面RP分の回転角度45度のうちで実走査に寄与する回転角度αの比率(走査効率)は、α/45度で表される。本第1の実施の形態では、実走査に寄与する回転角度αを10度よりも大きく15度よりも小さい範囲とするので、走査効率は1/3(=15度/45度)となり、fθレンズFTの最大入射角は30度(光軸AXfを中心として±15度)となる。そのため、描画ラインSLnの最大走査長(例えば、31mm)分だけスポット光SPを走査するのに必要な時間Tsは、Ts=Tpx×走査効率、となり、先の数値例の場合は、時間Ts、約206.666・・・μsec(=620〔μsec〕/3)、となる。本第1の実施の形態における描画ラインSLn(SL1〜SL6)の実効的な走査長を30mmとするので、この描画ラインSLnに沿ったスポット光SPの1走査の走査時間Tspは、約200μsec(=206.666・・・〔μsec〕×30〔mm〕/31〔mm〕)、となる。したがって、この時間Tspの間に、20000のスポット光SP(パルス光)を照射する必要があるので、光源装置LSからのビームLBの発光周波数(発振周波数)Faは、Fa≒20000回/200μsec≒100MHzとなる。   On the other hand, the maximum incident angle (corresponding to the maximum scanning length of the spot light SP) at which the beam LB1 reflected by one reflecting surface RP of the polygon mirror PM effectively enters the fθ lens FT is the focal length and the maximum scanning length of the fθ lens FT. It will be roughly decided by. As an example, when the reflecting surface RP is eight polygon mirrors PM, the ratio (scanning efficiency) of the rotation angle α that contributes to actual scanning out of the rotation angle 45 degrees for one reflection surface RP is α / 45 degrees. expressed. In the first embodiment, since the rotation angle α that contributes to actual scanning is in a range larger than 10 degrees and smaller than 15 degrees, the scanning efficiency is 1/3 (= 15 degrees / 45 degrees), and fθ. The maximum incident angle of the lens FT is 30 degrees (± 15 degrees with respect to the optical axis AXf). Therefore, the time Ts required to scan the spot light SP by the maximum scanning length (for example, 31 mm) of the drawing line SLn is Ts = Tpx × scanning efficiency. In the case of the above numerical example, the time Ts, About 206.666... Μsec (= 620 [μsec] / 3). Since the effective scanning length of the drawing lines SLn (SL1 to SL6) in the first embodiment is 30 mm, the scanning time Tsp of one scanning of the spot light SP along the drawing lines SLn is about 200 μsec ( = 206.666 (μsec) × 30 (mm) / 31 (mm)). Accordingly, since it is necessary to irradiate 20000 spot light SP (pulse light) during this time Tsp, the emission frequency (oscillation frequency) Fa of the beam LB from the light source device LS is Fa≈20,000 times / 200 μsec≈ 100 MHz.

図4に示した原点センサOP1は、ポリゴンミラーPMの反射面RPの回転位置が、反射面RPによるスポット光SPの走査が開始可能な所定位置にくると原点信号SZ1を発生する。言い換えるならば、原点センサOP1は、これからスポット光SPの走査を行う反射面RPの角度が所定の角度位置になったときに原点信号SZ1を発生する。ポリゴンミラーPMは、8つの反射面RPを有するので、原点センサOP1は、ポリゴンミラーPMが1回転する期間で、8回原点信号SZ1を出力することになる。この原点センサOP1が発生した原点信号SZ1は、制御装置16に送られる。原点センサOP1が原点信号SZ1を発生してから、遅延時間Td1経過後にスポット光SPの描画ラインSL1に沿った走査が開始される。つまり、この原点信号SZ1は、走査ユニットU1によるスポット光SPの描画開始タイミング(走査開始タイミング)を示す情報となっている。原点センサOP1は、基板Pの感光性機能層に対して非感光性の波長域のレーザビームBgaを反射面RPに対して射出するビーム送光系opaと、反射面RPで反射したレーザビームBgaの反射ビームBgbを受光して原点信号SZ1を発生するビーム受光系opbとを有する。   The origin sensor OP1 shown in FIG. 4 generates an origin signal SZ1 when the rotational position of the reflection surface RP of the polygon mirror PM reaches a predetermined position where the scanning of the spot light SP by the reflection surface RP can be started. In other words, the origin sensor OP1 generates the origin signal SZ1 when the angle of the reflection surface RP from which the spot light SP is scanned becomes a predetermined angular position. Since the polygon mirror PM has eight reflecting surfaces RP, the origin sensor OP1 outputs the origin signal SZ1 eight times during the period in which the polygon mirror PM rotates once. The origin signal SZ1 generated by the origin sensor OP1 is sent to the control device 16. After the origin sensor OP1 generates the origin signal SZ1, scanning of the spot light SP along the drawing line SL1 is started after the delay time Td1 has elapsed. That is, the origin signal SZ1 is information indicating the drawing start timing (scanning start timing) of the spot light SP by the scanning unit U1. The origin sensor OP1 includes a beam transmission system opa for emitting a laser beam Bga in a wavelength region that is non-photosensitive to the photosensitive functional layer of the substrate P to the reflecting surface RP, and a laser beam Bga reflected by the reflecting surface RP. And a beam receiving system opb that receives the reflected beam Bgb and generates an origin signal SZ1.

なお、走査ユニットU2〜U6に設けられている原点センサOPnをOP2〜OP6で表し、原点センサOP2〜OP6で発生する原点信号SZnをSZ2〜SZ6で表す。制御装置16は、これらの原点信号SZn(SZ1〜SZ6)に基づいて、どの走査ユニットUnがこれからスポット光SPの走査を行うかを管理している。また、原点信号SZ2〜SZ6が発生してから、走査ユニットU2〜U6による描画ラインSL2〜SL6に沿ったスポット光SPの走査を開始するまでの遅延時間TdnをTd2〜Td6で表す場合がある。本実施形態では、原点信号SZ1〜SZ6を使って、各走査ユニットU1〜U6のポリゴンミラーPMの回転速度Vpを所定値に一致させる同期制御と、各ポリゴンミラーPMの回転角度位置(角度位相)を所定の関係に維持する同期制御とが行われる。   The origin sensors OPn provided in the scanning units U2 to U6 are represented by OP2 to OP6, and origin signals SZn generated by the origin sensors OP2 to OP6 are represented by SZ2 to SZ6. Based on these origin signals SZn (SZ1 to SZ6), the control device 16 manages which scanning unit Un will scan the spot light SP from now on. In addition, the delay time Tdn from when the origin signals SZ2 to SZ6 are generated until the scanning units U2 to U6 start scanning the spot light SP along the drawing lines SL2 to SL6 may be represented by Td2 to Td6. In the present embodiment, using the origin signals SZ1 to SZ6, synchronous control for matching the rotation speed Vp of the polygon mirror PM of each of the scanning units U1 to U6 to a predetermined value, and the rotation angle position (angle phase) of each polygon mirror PM. Is synchronized with the predetermined relationship.

図4に示す光検出器DTは、例えば、回転ドラムDRの表面に形成された基準パターン、或いは基板Pの特定位置に形成された基準パターンがスポット光SPによって走査されたときに発生する反射光の変化を光電変換する光電変換素子を有する。回転ドラムDRの基準パターン(或いは基板P上の基準パターン)が形成された領域に、走査ユニットU1からビームLB1のスポット光SPを照射すると、fθレンズFTがテレセントリック系であることから、その反射光が、シリンドリカルレンズCYb、反射ミラーM15、fθレンズFT、ポリゴンミラーPM、反射ミラーM14、シリンドリカルレンズCYa、λ/4波長板QW、反射ミラーM13、フィールドアパーチャFA、偏向調整光学部材DP、シフト光学部材SR、および、反射ミラーM12を通過して偏光ビームスプリッタBS1に戻ってくる。λ/4波長板QWの作用によって、基板Pに照射されるビームLB1は、P偏光から円偏光のビームLB1に変換され、回転ドラムDRの表面(或いは基板Pの表面)で反射されて、偏光ビームスプリッタBS1まで戻ってくる反射光は、λ/4波長板QWによって円偏光からS偏光に変換される。そのため、回転ドラムDRからの反射光は、偏光ビームスプリッタBS1を透過し、光学レンズ系G10を介して光検出器DTに達する。光検出器DTからの検出信号に基づいて計測される描画ラインSLnに対する基準パターンの位置情報によって、走査ユニットUnをキャリブレーションすることができる。   The photodetector DT shown in FIG. 4 is, for example, reflected light generated when a reference pattern formed on the surface of the rotating drum DR or a reference pattern formed at a specific position on the substrate P is scanned with the spot light SP. A photoelectric conversion element that photoelectrically converts the change of If the spot light SP of the beam LB1 is irradiated from the scanning unit U1 to the area where the reference pattern (or the reference pattern on the substrate P) of the rotary drum DR is formed, the reflected light is reflected from the fθ lens FT being a telecentric system. Are a cylindrical lens CYb, a reflection mirror M15, an fθ lens FT, a polygon mirror PM, a reflection mirror M14, a cylindrical lens CYa, a λ / 4 wavelength plate QW, a reflection mirror M13, a field aperture FA, a deflection adjustment optical member DP, and a shift optical member. The light passes through SR and the reflection mirror M12 and returns to the polarization beam splitter BS1. The beam LB1 irradiated to the substrate P is converted from the P-polarized light to the circularly-polarized beam LB1 by the action of the λ / 4 wavelength plate QW, reflected by the surface of the rotating drum DR (or the surface of the substrate P), and polarized. The reflected light returning to the beam splitter BS1 is converted from circularly polarized light to S polarized light by the λ / 4 wavelength plate QW. Therefore, the reflected light from the rotating drum DR passes through the polarization beam splitter BS1 and reaches the photodetector DT via the optical lens system G10. The scanning unit Un can be calibrated based on the position information of the reference pattern with respect to the drawing line SLn measured based on the detection signal from the photodetector DT.

図5は、ビーム分配部BDU内の構成をXY面内で見た図である。ビーム分配部BDUは、複数の描画用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)と、複数のビームスプリッタBSa〜BSeと、複数の反射ミラーMR1〜MR5と、複数の落射用の反射ミラーFM1〜FM6とを有する。描画用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)は、光源装置LSからのビームLBを6つに分配した光路の各々に配置され、高周波の駆動信号に応答して入射ビームを回折させた1次回折光を、ビームLBn(LB1〜LB6)として射出する音響光学変調素子(AOM:Acousto-Optic Modulator)である。描画用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)の各々における1次回折光(ビームLB1〜LB6)の回折方向はXZ面と平行な面内で−Z方向であり、各描画用光学素子AOMnがオン状態(1次回折光を発生する状態)のときに各描画用光学素子AOMnから射出されるビームLBn(LB1〜LB6)は、反射面がXY面に対して傾斜した落射用の反射ミラーFM1〜FM6の各々によって、対応する走査ユニットU1〜U6(反射ミラーM10)に向けて−Z方向に反射される。   FIG. 5 is a diagram of the configuration in the beam distribution unit BDU viewed in the XY plane. The beam distribution unit BDU includes a plurality of drawing optical elements AOMn (AOM1 to AOM6), a plurality of beam splitters BSa to BSe, a plurality of reflection mirrors MR1 to MR5, and a plurality of reflection mirrors FM1 to FM6. Have. The drawing optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) are arranged in each of the optical paths in which the beam LB from the light source device LS is distributed into six, and the first-order diffracted light obtained by diffracting the incident beam in response to a high-frequency drive signal. , An acousto-optic modulator (AOM) that emits as beams LBn (LB1 to LB6). The diffraction direction of the first-order diffracted light (beams LB1 to LB6) in each of the drawing optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) is the −Z direction in a plane parallel to the XZ plane, and each drawing optical element AOMn is in the on state ( The beams LBn (LB1 to LB6) emitted from the respective drawing optical elements AOMn in the state of generating the first-order diffracted light) are reflected by the reflecting mirrors FM1 to FM6 for reflecting the light whose reflecting surfaces are inclined with respect to the XY plane. Is reflected in the −Z direction toward the corresponding scanning units U1 to U6 (reflection mirror M10).

光源装置LSからのビームLBはビームスプリッタBSaで2分割され、ビームスプリッタBSaを透過したビームは、反射ミラーMR1、MR2で反射された後、ビームスプリッタBSbで2分割される。ビームスプリッタBSbで反射したビームは、描画用光学素子AOM5に入射し、ビームスプリッタBSbを透過したビームは、ビームスプリッタBScで2分割される。ビームスプリッタBScで反射したビームは、描画用光学素子AOM3に入射し、ビームスプリッタBScを透過したビームは、反射ミラーMR3で反射されて、描画用光学素子AOM1に入射する。同様に、ビームスプリッタBSaで反射されたビームは、反射ミラーMR4で反射された後、ビームスプリッタBSdで2分割される。ビームスプリッタBSdで反射されたビームは、描画用光学素子AOM6に入射し、ビームスプリッタBSdを透過したビームは、ビームスプリッタBSeで2分割される。ビームスプリッタBSeで反射されたビームは、描画用光学素子AOM4に入射し、ビームスプリッタBSeを透過したビームは、反射ミラーMR5で反射されて、描画用光学素子AOM2に入射する。   The beam LB from the light source device LS is divided into two by the beam splitter BSa, and the beam transmitted through the beam splitter BSa is reflected by the reflection mirrors MR1 and MR2, and then divided into two by the beam splitter BSb. The beam reflected by the beam splitter BSb enters the drawing optical element AOM5, and the beam transmitted through the beam splitter BSb is divided into two by the beam splitter BSc. The beam reflected by the beam splitter BSc enters the drawing optical element AOM3, and the beam transmitted through the beam splitter BSc is reflected by the reflection mirror MR3 and enters the drawing optical element AOM1. Similarly, the beam reflected by the beam splitter BSa is reflected by the reflection mirror MR4 and then divided into two by the beam splitter BSd. The beam reflected by the beam splitter BSd enters the drawing optical element AOM6, and the beam transmitted through the beam splitter BSd is divided into two by the beam splitter BSe. The beam reflected by the beam splitter BSe enters the drawing optical element AOM4, and the beam transmitted through the beam splitter BSe is reflected by the reflecting mirror MR5 and enters the drawing optical element AOM2.

以上のように、6つの描画用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)の各々に、光源装置LSからのビームLBが約1/6に振幅分割(強度分割)された状態でともに入射する。描画用光学素子AOMn(AOM1〜AOM6)の各々に、描画データの画素毎のビットデータに応じて、高周波の駆動信号の印加をオン/オフすることによって、走査ユニットUn(U1〜U6)の各々の描画ラインSLnに沿って走査されるスポット光SPの強度が変調される。これによって、描画データ(ビットマップ)に対応したパターンが、各走査ユニットUn(U1〜U6)で同時に基板P上に描画される。描画データ(パターンデータ)は、走査ユニットUnによって描画されるパターンを、スポット光SPのサイズφに応じて設定される寸法の画素によって分割し、複数の画素の各々を前記パターンに応じた論理情報(画素データ)で表したものである。つまり、描画データは、スポット光SPの走査方向(主走査方向、Y方向)に沿った方向を行方向とし、基板Pの搬送方向(副走査方向、X方向)に沿った方向を列方向とするように2次元に分解された複数の画素の論理情報(画素データ)で構成されているビットマップデータである。   As described above, the beam LB from the light source device LS is incident on each of the six drawing optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) while being amplitude-divided (intensity-divided) by about 1/6. Each of the scanning units Un (U1 to U6) is turned on / off by applying a high-frequency drive signal to each of the drawing optical elements AOMn (AOM1 to AOM6) according to the bit data for each pixel of the drawing data. The intensity of the spot light SP scanned along the drawing line SLn is modulated. As a result, a pattern corresponding to the drawing data (bitmap) is simultaneously drawn on the substrate P by each scanning unit Un (U1 to U6). The drawing data (pattern data) is obtained by dividing a pattern drawn by the scanning unit Un by pixels having dimensions set according to the size φ of the spot light SP, and each of the plurality of pixels is logical information corresponding to the pattern. (Pixel data). That is, in the drawing data, the direction along the scanning direction (main scanning direction, Y direction) of the spot light SP is the row direction, and the direction along the transport direction (sub-scanning direction, X direction) of the substrate P is the column direction. Thus, it is bitmap data composed of logical information (pixel data) of a plurality of pixels that are two-dimensionally decomposed.

図6は、図1に示した制御装置16の主要な構成を示すブロック図であり、制御装置16は、描画動作全体を統括制御する描画コントロール部100と、走査ユニットU1〜U6の各々の原点センサOPnのビーム受光系opbからの原点信号SZ1〜SZ6を入力して、ポリゴンミラーPMの回転用のモータRMを制御するポリゴンミラー駆動部102と、複数のアライメント顕微鏡AM1m、AM2mの各々で撮像されるアライメントマークMK1〜MK4の画像を解析して、マーク位置情報を生成するアライメント部104と、複数のエンコーダヘッドEN1a〜EN4a、EN1b〜EN4bの各々からの検出信号(2相信号)に基づいて、スケール部SDa、SDbの周方向の移動量や移動位置をデジタル計数するエンコーダカウンタ部106と、走査ユニットU1〜U6の各々で描画すべきパターンの描画データをビットマップ形式で記憶する描画データ記憶部108と、描画データ記憶部108から読み出される各描画ラインSL1〜SL6毎の描画データ列(ビットストリーム信号)に応じて、走査ユニットU1〜U6の各々に対応した描画用光学素子AOM1〜AOM6を変調するAOM駆動部110と、回転ドラムDRの駆動系(モータ等)の制御と、露光ヘッド14(走査ユニットUn)を回転ドラムDRに対してZ方向に微動させるZ駆動系ZTU(図8参照)の制御とを行う駆動制御部112とを備える。さらに、描画コントロール部100は、光源装置LSに対して描画倍率補正のための情報TMgを送るとともに、走査ユニットU1〜U6の各々が基板Pをスポット光SPで走査するタイミングで光源装置LSがビームLBを射出するように制御する描画スイッチ信号SHT等を送る。   FIG. 6 is a block diagram showing a main configuration of the control device 16 shown in FIG. 1. The control device 16 controls the drawing control unit 100 that controls the entire drawing operation and the origins of the scanning units U1 to U6. The origin signals SZ1 to SZ6 from the beam receiving system opb of the sensor OPn are input and imaged by the polygon mirror driving unit 102 that controls the motor RM for rotating the polygon mirror PM and each of the plurality of alignment microscopes AM1m and AM2m. Based on detection signals (two-phase signals) from the alignment unit 104 that analyzes the images of the alignment marks MK1 to MK4 and generates mark position information, and the encoder heads EN1a to EN4a and EN1b to EN4b, Encoder counter that digitally counts the movement amount and movement position of scale parts SDa and SDb in the circumferential direction For each of the drawing lines SL1 to SL6 read out from the drawing data storage unit 108 and the drawing data storage unit 108 for storing drawing data of a pattern to be drawn in each of the scanning units U1 to U6 in a bitmap format. Control of the AOM drive unit 110 that modulates the drawing optical elements AOM1 to AOM6 corresponding to each of the scanning units U1 to U6 in accordance with the drawing data string (bitstream signal), and the control of the drive system (motor, etc.) of the rotary drum DR And a drive control unit 112 that controls the Z drive system ZTU (see FIG. 8) that finely moves the exposure head 14 (scanning unit Un) in the Z direction with respect to the rotary drum DR. Further, the drawing control unit 100 sends information TMg for correcting the drawing magnification to the light source device LS, and the light source device LS emits the beam at the timing when each of the scanning units U1 to U6 scans the substrate P with the spot light SP. A drawing switch signal SHT and the like for controlling to emit LB are sent.

本実施の形態では、光源装置LSのビームLBを発振周波数Fa(例えば100MHz)のパルス光とするが、そのために、光源装置LSは発振周波数Faのクロック信号LTCを生成する。クロック信号LTCの1クロックパルスは、ビームLBの1パルス発光に対応している。さらに光源装置LSは、少なくともスポット光SPが描画ラインSLnに沿って走査されている間、クロック信号LTCの周期を微調整することで描画倍率を補正する補正部を備えている。なお、クロック信号LTCは、ポリゴンミラー駆動部102はポリゴンミラーPMの回転速度Vpの管理にも使われる。また、光源装置LSは、描画データ記憶部108がスポット光SPの1回の走査中にAOM駆動部110に送出する描画データ列(画素列)を1画素のビットデータごとにシフトするための画素シフト信号(画素シフトパルス)BSCを生成する。   In the present embodiment, the beam LB of the light source device LS is pulsed light having an oscillation frequency Fa (for example, 100 MHz). For this purpose, the light source device LS generates a clock signal LTC having the oscillation frequency Fa. One clock pulse of the clock signal LTC corresponds to one pulse emission of the beam LB. Furthermore, the light source device LS includes a correction unit that corrects the drawing magnification by finely adjusting the cycle of the clock signal LTC while at least the spot light SP is scanned along the drawing line SLn. The clock signal LTC is also used by the polygon mirror drive unit 102 to manage the rotational speed Vp of the polygon mirror PM. In addition, the light source device LS is a pixel for shifting the drawing data string (pixel string) sent from the drawing data storage unit 108 to the AOM driving unit 110 during one scan of the spot light SP for each bit data of one pixel. A shift signal (pixel shift pulse) BSC is generated.

さて、図7は、光源装置(パルス光源装置、パルスレーザ装置)LSの構成を示す図である。ファイバーレーザ装置としての光源装置LSは、パルス光発生部20と、制御回路22とを備える。パルス光発生部20は、DFB半導体レーザ素子30、32、偏光ビームスプリッタ34、描画用光変調器としての電気光学素子(強度変調部)36、この電気光学素子36の駆動回路36a、偏光ビームスプリッタ38、吸収体40、励起光源42、コンバイナ44、ファイバー光増幅器46、波長変換光学素子48、50、および、複数のレンズ素子GLを有する。制御回路22は、クロック信号LTCおよび画素シフトパルスBSCを発生する信号発生部22aを有する。   FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the light source device (pulse light source device, pulse laser device) LS. The light source device LS as a fiber laser device includes a pulsed light generation unit 20 and a control circuit 22. The pulse light generator 20 includes DFB semiconductor laser elements 30 and 32, a polarization beam splitter 34, an electro-optic element (intensity modulation section) 36 as a drawing light modulator, a drive circuit 36a for the electro-optic element 36, and a polarization beam splitter. 38, an absorber 40, an excitation light source 42, a combiner 44, a fiber optical amplifier 46, wavelength conversion optical elements 48 and 50, and a plurality of lens elements GL. The control circuit 22 has a signal generator 22a that generates a clock signal LTC and a pixel shift pulse BSC.

DFB半導体レーザ素子(第1固体レーザ素子)30は、クロック信号LTCに応答して、所定周波数である発振周波数Fa(例えば、100MHz)で俊鋭若しくは尖鋭のパルス状の種光(パルスビーム、ビーム)S1を発生し、DFB半導体レーザ素子(第2固体レーザ素子)32は、クロック信号LTCに応答して、所定周波数である発振周波数Fa(例えば、100MHz)で緩慢(時間的にブロード)なパルス状の種光(パルスビーム、ビーム)S2を発生する。DFB半導体レーザ素子30が発生する種光S1と、DFB半導体レーザ素子32が発生する種光S2とは、発光タイミングが同期している。種光S1、S2は、ともに1パルス当たりのエネルギーは略同一であるが、偏光状態が互いに異なり、ピーク強度は種光S1の方が強い。この種光S1と種光S2とは、直線偏光の光であり、その偏光方向は互いに直交している。本第1の実施の形態では、DFB半導体レーザ素子30が発生する種光S1の偏光状態をS偏光とし、DFB半導体レーザ素子32が発生する種光S2の偏光状態をP偏光として説明する。この種光S1、S2は、赤外波長域の光である。   In response to the clock signal LTC, the DFB semiconductor laser element (first solid-state laser element) 30 has sharp or sharp pulsed seed light (pulse beam, beam) at an oscillation frequency Fa (for example, 100 MHz) which is a predetermined frequency. ) S1 is generated, and the DFB semiconductor laser element (second solid-state laser element) 32 responds to the clock signal LTC and has a slow (time broad) pulse at an oscillation frequency Fa (for example, 100 MHz) which is a predetermined frequency. A seed light (pulse beam, beam) S2 is generated. The seed light S1 generated by the DFB semiconductor laser element 30 and the seed light S2 generated by the DFB semiconductor laser element 32 are synchronized in emission timing. The seed lights S1 and S2 both have substantially the same energy per pulse, but have different polarization states, and the peak intensity of the seed light S1 is stronger. The seed light S1 and the seed light S2 are linearly polarized light, and their polarization directions are orthogonal to each other. In the first embodiment, the polarization state of the seed light S1 generated by the DFB semiconductor laser element 30 will be described as S-polarized light, and the polarization state of the seed light S2 generated by the DFB semiconductor laser element 32 will be described as P-polarized light. The seed lights S1 and S2 are light in the infrared wavelength region.

制御回路22は、信号発生部22aから送られてきたクロック信号LTCのクロックパルスに応答して種光S1、S2が発光するようにDFB半導体レーザ素子30、32を制御する。これにより、このDFB半導体レーザ素子30、32は、クロック信号LTCの各クロックパルス(発振周波数Fa)に応答して、所定周波数(発振周波数)Faで同時に種光S1、S2を発光する。この制御回路22は、制御装置16中の描画コントロール部100によって制御される。このクロック信号LTCのクロックパルスの周期(=1/Fa)を、基準周期Taと呼ぶ。DFB半導体レーザ素子30、32で発生した種光S1、S2は、偏光ビームスプリッタ34に導かれる。   The control circuit 22 controls the DFB semiconductor laser elements 30 and 32 so that the seed lights S1 and S2 emit light in response to the clock pulse of the clock signal LTC sent from the signal generator 22a. As a result, the DFB semiconductor laser elements 30 and 32 emit the seed lights S1 and S2 simultaneously at a predetermined frequency (oscillation frequency) Fa in response to each clock pulse (oscillation frequency Fa) of the clock signal LTC. The control circuit 22 is controlled by the drawing control unit 100 in the control device 16. The clock pulse period (= 1 / Fa) of the clock signal LTC is referred to as a reference period Ta. The seed lights S 1 and S 2 generated by the DFB semiconductor laser elements 30 and 32 are guided to the polarization beam splitter 34.

なお、この基準クロック信号となるクロック信号LTCは、詳しくは後述するが、描画データ記憶部108のビットマップ状の描画パターンデータを記憶するメモリ回路中の行方向のアドレスを指定するためのアドレスカウンタ(レジスタ)に供給される画素シフトパルスBSCのベースとなるものである。また、信号発生部22aには、基板Pの被照射面上における描画ラインSLnの倍率補正を行うための倍率補正情報TMgが、制御装置16中の描画コントロール部100から送られてくる。これにより、基板Pの被照射面上における描画ラインSLnの長さ(走査長)をppmオーダーから%オーダーに渡って微調整することができる。この描画ラインSLnの伸縮(走査長の微調整)は、描画ラインSLnの最大走査長(例えば、31mm)の範囲内で行うことができる。なお、本第1の実施の形態での倍率補正とは、描画データ上の1画素(1ビット)に対応するスポット光SPの数は一定にしたまま、主走査方向に沿って投射されるスポット光SPの投射間隔(つまり、クロック信号LTCの周期)を一律に微調整することで、描画ラインSLn全体の走査方向の倍率を一様に補正するものである。   As will be described in detail later, the clock signal LTC serving as the reference clock signal is an address counter for designating an address in the row direction in the memory circuit that stores bitmap-like drawing pattern data in the drawing data storage unit 108. This is the base of the pixel shift pulse BSC supplied to the (register). Further, magnification correction information TMg for performing magnification correction of the drawing line SLn on the irradiated surface of the substrate P is sent from the drawing control unit 100 in the control device 16 to the signal generating unit 22a. Thereby, the length (scanning length) of the drawing line SLn on the irradiated surface of the substrate P can be finely adjusted from the ppm order to the% order. The expansion / contraction of the drawing line SLn (fine adjustment of the scanning length) can be performed within the range of the maximum scanning length (for example, 31 mm) of the drawing line SLn. Note that the magnification correction in the first embodiment is a spot projected along the main scanning direction while the number of spot lights SP corresponding to one pixel (1 bit) on the drawing data is kept constant. By uniformly finely adjusting the projection interval of the light SP (that is, the cycle of the clock signal LTC), the magnification in the scanning direction of the entire drawing line SLn is uniformly corrected.

偏光ビームスプリッタ34は、S偏光の光を透過し、P偏光の光を反射するものであり、DFB半導体レーザ素子30が発生した種光S1と、DFB半導体レーザ素子32が発生した種光S2とを、電気光学素子36に導く。すなわち、偏光ビームスプリッタ34は、DFB半導体レーザ素子30が発生したS偏光の種光S1を透過することで種光S1を電気光学素子36に導く。また、偏光ビームスプリッタ34は、DFB半導体レーザ素子32が発生したP偏光の種光S2を反射することで種光S2を電気光学素子36に導く。DFB半導体レーザ素子30、32、および、偏光ビームスプリッタ34は、種光S1、S2を生成するパルス光源部35を構成する。   The polarizing beam splitter 34 transmits S-polarized light and reflects P-polarized light. The seed beam S1 generated by the DFB semiconductor laser element 30 and the seed light S2 generated by the DFB semiconductor laser element 32 Is guided to the electro-optic element 36. That is, the polarization beam splitter 34 guides the seed light S 1 to the electro-optic element 36 by transmitting the S-polarized seed light S 1 generated by the DFB semiconductor laser element 30. The polarization beam splitter 34 reflects the P-polarized seed light S2 generated by the DFB semiconductor laser element 32 to guide the seed light S2 to the electro-optic element 36. The DFB semiconductor laser elements 30 and 32 and the polarization beam splitter 34 constitute a pulse light source unit 35 that generates seed lights S1 and S2.

電気光学素子(強度変調部)36は、種光S1、S2に対して透過性を有するものであり、例えば、電気光学変調器(EOM:Electro-Optic Modulator)が用いられる。DFB半導体レーザ素子30、DFB半導体レーザ素子32の各々からの種光S1、S2は波長域が800nm以上と長いため、電気光学素子36として、偏光状態の切り換え応答性がGHz程度のものを使うことができる。電気光学素子36は、描画スイッチ信号SHTのハイ/ロー状態に応答して、種光S1、S2の偏光状態を駆動回路36aによって切り換えるものである。描画スイッチ信号SHTは、走査ユニットU1〜U6のいずれかが描画を開始する直前、または描画開始時に対して一定時間だけ手前の時間にハイ状態となり、走査ユニットU1〜U6のいずれもが描画をしていない状態になるとロー状態になる。この描画スイッチ信号SHTは、図6中の原点信号SZ1〜SZ6の発生状態を、ポリゴンミラー駆動部102を介してモニターする描画コントロール部100から送出される。   The electro-optic element (intensity modulation section) 36 is transmissive to the seed lights S1 and S2, and for example, an electro-optic modulator (EOM: Electro-Optic Modulator) is used. The seed light S1 and S2 from each of the DFB semiconductor laser element 30 and the DFB semiconductor laser element 32 has a long wavelength range of 800 nm or more, and therefore, the electro-optic element 36 having a polarization state switching response of about GHz is used. Can do. In response to the high / low state of the drawing switch signal SHT, the electro-optical element 36 switches the polarization states of the seed lights S1 and S2 by the drive circuit 36a. The drawing switch signal SHT is in a high state immediately before any of the scanning units U1 to U6 starts drawing, or at a time before the drawing start by a certain time, and all of the scanning units U1 to U6 perform drawing. If not, it goes low. The drawing switch signal SHT is sent from the drawing control unit 100 that monitors the generation state of the origin signals SZ1 to SZ6 in FIG.

駆動回路36aに入力される描画スイッチ信号SHTがロー(「0」)状態のとき、電気光学素子36は種光S1、S2の偏光状態を変えずにそのまま偏光ビームスプリッタ38に導く。逆に、駆動回路36aに入力される描画スイッチ信号SHTがハイ(「1」)状態のときは、電気光学素子36は入射した種光S1、S2の偏光状態を変えて、つまり、偏光方向を90度変えて偏光ビームスプリッタ38に導く。このように駆動回路36aが電気光学素子36を駆動することによって、電気光学素子36は、描画スイッチ信号SHTがハイ状態(「1」)のときは、S偏光の種光S1をP偏光の種光S1に変換し、P偏光の種光S2をS偏光の種光S2に変換する。   When the drawing switch signal SHT input to the drive circuit 36a is in a low (“0”) state, the electro-optic element 36 directly guides the polarization state of the seed lights S1 and S2 to the polarization beam splitter 38 without changing the polarization state. Conversely, when the drawing switch signal SHT input to the drive circuit 36a is in a high (“1”) state, the electro-optic element 36 changes the polarization state of the incident seed light S1 and S2, that is, changes the polarization direction. The beam is changed by 90 degrees and guided to the polarization beam splitter 38. The drive circuit 36a drives the electro-optic element 36 in this manner, so that the electro-optic element 36 converts the S-polarized seed light S1 into the P-polarized seed light when the drawing switch signal SHT is in the high state (“1”). The light is converted into light S1, and the P-polarized seed light S2 is converted into S-polarized seed light S2.

偏光ビームスプリッタ38は、P偏光の光を透過してレンズ素子GLを介してコンバイナ44に導き、S偏光の光を反射させて吸収体40に導くものである。この偏光ビームスプリッタ38を透過する光(種光)をビームLseで表す。このパルス状のビームLseの発振周波数はFaとなる。励起光源42は励起光を発生し、その励起光は光ファイバー42aを通ってコンバイナ44に導かれる。コンバイナ44は、偏光ビームスプリッタ38から照射されたビームLseと励起光とを合成して、ファイバー光増幅器46に出力する。ファイバー光増幅器46は、励起光によって励起されるレーザ媒質がドープされている。したがって、合成されたビームLseおよび励起光が伝送するファイバー光増幅器46内では、励起光によってレーザ媒質が励起されることにより、種光としてのビームLseが増幅される。ファイバー光増幅器46内にドープされるレーザ媒質としては、エルビウム(Er)、イッテルビウム(Yb)、ツリウム(Tm)等の希土類元素が用いられる。この増幅されたビームLseは、ファイバー光増幅器46の射出端46aから所定の発散角を伴って放射され、レンズ素子GLによって収斂またはコリメートされて波長変換光学素子48に入射する。   The polarizing beam splitter 38 transmits P-polarized light and guides it to the combiner 44 via the lens element GL, and reflects S-polarized light to the absorber 40. The light (seed light) that passes through the polarization beam splitter 38 is represented by a beam Lse. The oscillation frequency of this pulsed beam Lse is Fa. The excitation light source 42 generates excitation light, and the excitation light is guided to the combiner 44 through the optical fiber 42a. The combiner 44 combines the beam Lse emitted from the polarization beam splitter 38 and the excitation light and outputs the combined light to the fiber optical amplifier 46. The fiber optical amplifier 46 is doped with a laser medium that is pumped by pumping light. Therefore, in the fiber optical amplifier 46 that transmits the synthesized beam Lse and the pumping light, the laser medium is pumped by the pumping light, so that the beam Lse as the seed light is amplified. As the laser medium doped in the fiber optical amplifier 46, rare earth elements such as erbium (Er), ytterbium (Yb), thulium (Tm) are used. The amplified beam Lse is emitted from the exit end 46 a of the fiber optical amplifier 46 with a predetermined divergence angle, converged or collimated by the lens element GL, and enters the wavelength conversion optical element 48.

波長変換光学素子(第1の波長変換光学素子)48は、第2高調波発生(Second Harmonic Generation:SHG)によって、入射したビームLse(波長λ)を、波長がλの1/2の第2高調波に変換する。波長変換光学素子48として、疑似位相整合(Quasi Phase Matching:QPM)結晶であるPPLN(Periodically Poled LiNbO3)結晶が好適に用いられる。なお、PPLT(Periodically Poled LiTaO3)結晶等を用いることも可能
である。
The wavelength conversion optical element (first wavelength conversion optical element) 48 is configured to convert the incident beam Lse (wavelength λ) into the second half of the wavelength λ by the second harmonic generation (SHG). Convert to harmonics. As the wavelength conversion optical element 48, a PPLN (Periodically Poled LiNbO3) crystal which is a quasi phase matching (QPM) crystal is preferably used. It is also possible to use a PPLT (Periodically Poled LiTaO3) crystal or the like.

波長変換光学素子(第2の波長変換光学素子)50は、波長変換光学素子48が変換した第2高調波(波長λ/2)と、波長変換光学素子48によって変換されずに残留した種光(波長λ)との和周波発生(Sum Frequency Generation:SFG)により、波長がλの1/3の第3高調波を発生する。この第3高調波が、370mm以下の波長帯域(例えば、355nm)にピーク波長を有する紫外線光(ビームLB)となる。   The wavelength conversion optical element (second wavelength conversion optical element) 50 includes the second harmonic wave (wavelength λ / 2) converted by the wavelength conversion optical element 48 and the seed light remaining without being converted by the wavelength conversion optical element 48. A third frequency with a wavelength of 1/3 of λ is generated by sum frequency generation (SFG) with (wavelength λ). The third harmonic becomes ultraviolet light (beam LB) having a peak wavelength in a wavelength band of 370 mm or less (for example, 355 nm).

駆動回路36aに印加する描画スイッチ信号SHTがロー(「0」)の場合、電気光学素子(強度変調部)36は、入射した種光S1、S2の偏光状態を変えずにそのまま偏光ビームスプリッタ38に導く。そのため、偏光ビームスプリッタ38を透過するビームLseは種光S2となる。この場合、ビームLseはパルスのピーク強度が低く、時間的にブロードな鈍った特性となる。ファイバー光増幅器46は、そのようなピーク強度が低い種光S2に対する増幅効率が低いため、光源装置LSから射出されるビームLBは、露光に必要なエネルギーまで増幅されない光となる。したがって、露光という観点からみれば、実質的に光源装置LSはビームLBを射出していないのと同じ結果となる。つまり、基板Pに照射されるスポット光SPの強度は極めて低いレベルとなる。但し、パターンの露光が行われない期間(非描画期間)でも、種光S2由来の紫外域のビームLBが僅かな強度ではあるが、照射され続ける。そのため、描画ラインSL1〜SL6が、長時間、基板P上の同じ位置にある状態が続く場合(例えば、搬送系のトラブルによって基板Pが停止している場合等)は、光源装置LSのビームLBの射出窓(図示略)に可動シャッタを設けて、射出窓を閉じるようにするとよい。   When the drawing switch signal SHT applied to the drive circuit 36a is low (“0”), the electro-optic element (intensity modulation unit) 36 directly does not change the polarization state of the incident seed light S1 and S2, and the polarization beam splitter 38 Lead to. Therefore, the beam Lse that passes through the polarization beam splitter 38 becomes the seed light S2. In this case, the beam Lse has a low peak intensity of the pulse and has a time-broad and dull characteristic. Since the fiber optical amplifier 46 has low amplification efficiency with respect to the seed light S2 having such a low peak intensity, the beam LB emitted from the light source device LS becomes light that is not amplified to the energy necessary for exposure. Therefore, from the viewpoint of exposure, the light source device LS has substantially the same result as not emitting the beam LB. That is, the intensity of the spot light SP applied to the substrate P is at a very low level. However, even during the period when the pattern is not exposed (non-drawing period), the ultraviolet beam LB derived from the seed light S2 is irradiated with a slight intensity. Therefore, when the drawing lines SL1 to SL6 remain at the same position on the substrate P for a long time (for example, when the substrate P is stopped due to a trouble in the transport system, etc.), the beam LB of the light source device LS. A movable shutter may be provided on the exit window (not shown) to close the exit window.

一方、駆動回路36aに印加する描画スイッチ信号SHTがハイ(「1」)の場合、電気光学素子(強度変調部)36は、入射した種光S1、S2の偏光状態を変えて偏光ビームスプリッタ38に導く。そのため、偏光ビームスプリッタ38を透過するビームLseは、DFB半導体レーザ素子30からの種光S1に由来して生成されたものとなる。DFB半導体レーザ素子30からの種光S1はピーク強度が強いため、ファイバー光増幅器46によって効率的に増幅され、光源装置LSから出力されるP偏光のビームLBは、基板Pの露光に必要なエネルギーを持つ。つまり、基板Pに照射されるスポット光SPの強度は高レベルとなる。このように、光源装置LS内に、描画スイッチ信号SHTに応答する電気光学素子36を設けたので、ポリゴンミラーPMの回転中にスポット光SPの走査による描画動作を行っている期間中だけ、走査ユニットU1〜U6にビームLB(LB1〜LB6)を送出させることができる。   On the other hand, when the drawing switch signal SHT applied to the drive circuit 36a is high (“1”), the electro-optical element (intensity modulation unit) 36 changes the polarization state of the incident seed lights S1 and S2 to change the polarization beam splitter 38. Lead to. Therefore, the beam Lse that passes through the polarization beam splitter 38 is generated from the seed light S 1 from the DFB semiconductor laser element 30. Since the seed light S1 from the DFB semiconductor laser element 30 has a strong peak intensity, the P-polarized beam LB that is efficiently amplified by the fiber optical amplifier 46 and output from the light source device LS is energy required for exposure of the substrate P. have. That is, the intensity of the spot light SP applied to the substrate P is at a high level. As described above, since the electro-optic element 36 responding to the drawing switch signal SHT is provided in the light source device LS, scanning is performed only during a period during which the drawing operation is performed by scanning the spot light SP while the polygon mirror PM is rotating. It is possible to cause the units U1 to U6 to transmit the beams LB (LB1 to LB6).

なお、図7の構成において、DFB半導体レーザ素子32および偏光ビームスプリッタ34を省略して、DFB半導体レーザ素子30からの種光S1のみを電気光学素子36の偏光状態の切り換えで、ファイバー光増幅器46にバースト波状に導光することも考えられる。しかしながら、この構成を採用すると、種光S1のファイバー光増幅器46への入射周期性(周波数Fa)が描画すべきパターンや描画ラインSLnに沿ったスポット光SPの走査周期(ポリゴンミラーPMの各面でのビームLBnの反射周期)に応じて大きく乱される。すなわち、ファイバー光増幅器46にDFB半導体レーザ素子30からの種光S1が入射しない状態が続いた後に、ファイバー光増幅器46に種光S1が突然入射すると、入射直後の種光S1は通常のときよりも大きな増幅率で増幅され、ファイバー光増幅器46からは、規定以上の大きな強度を持つビームが発生するという問題がある。そこで、本実施の形態では、好ましい態様として、ファイバー光増幅器46に種光S1が入射しない期間は、DFB半導体レーザ素子32からの種光S2(ピーク強度を低くした時間的にブロードなパルス光)をファイバー光増幅器46に入射することで、このような問題を解決している。   In the configuration of FIG. 7, the DFB semiconductor laser element 32 and the polarization beam splitter 34 are omitted, and only the seed light S1 from the DFB semiconductor laser element 30 is switched by switching the polarization state of the electro-optic element 36, thereby the fiber optical amplifier 46. It is also conceivable to guide the light in burst waves. However, when this configuration is adopted, the incident periodicity (frequency Fa) of the seed light S1 to the fiber optical amplifier 46 is to be drawn, and the scanning cycle of the spot light SP along the drawing line SLn (each surface of the polygon mirror PM). In accordance with the reflection period of the beam LBn). That is, after the seed light S1 from the DFB semiconductor laser element 30 does not enter the fiber optical amplifier 46, when the seed light S1 suddenly enters the fiber optical amplifier 46, the seed light S1 immediately after the incident is more than usual. There is a problem that a beam having a greater intensity than specified is generated from the fiber optical amplifier 46. Therefore, in the present embodiment, as a preferred mode, the seed light S2 from the DFB semiconductor laser element 32 (time-broadly pulsed light with a reduced peak intensity) is a period in which the seed light S1 is not incident on the fiber optical amplifier 46. Is incident on the fiber optical amplifier 46 to solve such a problem.

また、本実施の形態では、光源装置LSからのビームLBの発振周波数Faとスポット光SPの走査速度Vsとが、スポット光SPの基板P上での実効的なサイズφのほぼ1/2で主走査方向にオーバーラップするように設定され、描画すべきパターンを2次元の画素に分解したときの各画素が、XY方向の各々にスポット光SPの2つのスポット(パルス)で描画されるように設定される。但し、倍率補正情報TMgに基づいて、描画倍率を補正する際は、クロック信号LTCのクロックパルスの周期を伸縮(発振周波数Faを増減)させるので、基板P上に照射される連続した2つのスポット光SPは、実効的なサイズφの1/2よりも僅かに増減することになり、1画素の主走査方向の寸法が極僅かだけ伸縮される。   Further, in the present embodiment, the oscillation frequency Fa of the beam LB from the light source device LS and the scanning speed Vs of the spot light SP are approximately ½ of the effective size φ of the spot light SP on the substrate P. It is set to overlap in the main scanning direction, and each pixel when the pattern to be drawn is decomposed into two-dimensional pixels is drawn with two spots (pulses) of the spot light SP in each of the XY directions. Set to However, when correcting the drawing magnification based on the magnification correction information TMg, the period of the clock pulse of the clock signal LTC is expanded or contracted (the oscillation frequency Fa is increased or decreased), so that two consecutive spots irradiated on the substrate P The light SP slightly increases / decreases from 1/2 of the effective size φ, and the size of one pixel in the main scanning direction is slightly expanded / contracted.

さらに本実施の形態による露光装置EXは、図8に示すように、走査ユニットUn(U1〜U6)を有する露光ヘッド14と、ビーム分配部BDUとを一定の位置関係で支持する上部本体フレーム120と、回転ドラムDRのシャフトSftをベアリングを介して支持する下部本体フレーム130と、上部本体フレーム120を下部本体フレーム130の上に3ヶ所で支持するとともに、上部本体フレーム120のZ方向の位置(高さ位置)を微調整するZ支持機構132A、132B、132Cとを、さらに備える。3ヶ所のZ支持機構132A、132B、132Cは、XY面内において正三角形または二等辺三角形の各頂点の位置に配置される。また、Z支持機構132A、132B、132Cの各々の近傍には、下部本体フレーム130(回転ドラムDR)を基準として、上部本体フレーム120のZ方向の位置変化を計測するZセンサー133A、133B、133Cが設けられる。   Furthermore, as shown in FIG. 8, the exposure apparatus EX according to the present embodiment has an upper main body frame 120 that supports the exposure head 14 having the scanning units Un (U1 to U6) and the beam distribution unit BDU in a fixed positional relationship. A lower body frame 130 that supports the shaft Sft of the rotating drum DR via a bearing, and an upper body frame 120 that is supported on the lower body frame 130 at three locations, and the position of the upper body frame 120 in the Z direction ( Z support mechanisms 132A, 132B, and 132C that finely adjust the height position) are further provided. The three Z support mechanisms 132A, 132B, and 132C are arranged at the positions of the vertices of an equilateral triangle or an isosceles triangle in the XY plane. Further, in the vicinity of each of the Z support mechanisms 132A, 132B, and 132C, Z sensors 133A, 133B, and 133C that measure a change in the position of the upper main body frame 120 in the Z direction with respect to the lower main body frame 130 (the rotating drum DR). Is provided.

Z支持機構132A、132B、132Cの各々は、電動モータや超音波モータ等によって、上部本体フレーム120の3ヶ所の位置の各々をZ方向に微動する電動アクチュエータ、或いはマイクロゲージ等の手動微動機構を有する。Z駆動系ZTUは、Z支持機構132A、132B、132Cが電動アクチュエータを有する場合は、図6の描画コントロール部100から駆動制御部112を介して送られる指令に応じて、Z支持機構132A、132B、132Cの各々の高さ(Z方向位置)を、Zセンサー133A、133B、133Cの各々で計測される計測情報をフィードバック情報として個別にサーボ制御する。なお、Zセンサー133A、133B、133Cの各々で計測される計測情報は、逐次、Z駆動系ZTUと駆動制御部112を介して描画コントロール部100にも送られる。また、Z支持機構132A、132B、132Cの各々が手動微動機構を有する場合、Z駆動系ZTUや駆動制御部112にはアクチュエータを制御する機能は不要となるが、Zセンサー133A、133B、133Cの各々で計測される計測情報を描画コントロール部100に送出する機能として使われる。なお、図8では省略したが、アライメント顕微鏡AM1m、AM2mは、上部本体フレーム120と下部本体フレーム130のいずれか一方に支持される。   Each of the Z support mechanisms 132A, 132B, 132C is an electric actuator, an ultrasonic motor, or the like, and an electric actuator that finely moves each of the three positions of the upper body frame 120 in the Z direction, or a manual fine movement mechanism such as a micro gauge. Have. When the Z support mechanisms 132A, 132B, and 132C have electric actuators, the Z drive system ZTU is configured according to a command sent from the drawing control unit 100 of FIG. 6 via the drive control unit 112. , 132C individually servo-controls the measurement information measured by each of the Z sensors 133A, 133B, 133C as feedback information. Measurement information measured by each of the Z sensors 133A, 133B, and 133C is also sequentially sent to the drawing control unit 100 via the Z drive system ZTU and the drive control unit 112. Further, when each of the Z support mechanisms 132A, 132B, and 132C has a manual fine movement mechanism, the Z drive system ZTU and the drive control unit 112 do not need the function of controlling the actuator, but the Z sensors 133A, 133B, and 133C It is used as a function of sending measurement information measured by each to the drawing control unit 100. Although omitted in FIG. 8, the alignment microscopes AM1m and AM2m are supported by either the upper main body frame 120 or the lower main body frame 130.

以上のような露光装置EXによって、走査ユニットUn(U1〜U6)の各々で基板P上に描画されるパターンを主走査方向につなげて、電子デバイス等のパターンが露光されるが、長時間に渡って描画品質や位置合わせ精度を維持するために、適当な時期にキャリブレーションを行うことがある。この種の露光装置EXのキャリブレーションには、例えば、露光量や照度ムラの計測、フォーカス誤差(オフセット)の計測、解像度の計測、重ね合わせ精度の計測、描画ラインSLn(走査ユニットUn)の配列誤差の計測、アライメント顕微鏡AM1mの検出領域Vw1mと描画ラインSLnとの周長方向の間隔であるベースライン誤差の計測、走査ユニットUnの各々の描画ディストーション(fθ特性)の計測、描画倍率補正時の設定精度の計測、描画される露光領域の主走査方向と副走査方向のトータルピッチ誤差の計測、等の各種の計測が伴う。これらの計測の多くは、最終的にはテスト露光によって確認されることが多い。   By the exposure apparatus EX as described above, the pattern drawn on the substrate P in each of the scanning units Un (U1 to U6) is connected in the main scanning direction to expose the pattern of the electronic device or the like. Calibration may be performed at an appropriate time in order to maintain drawing quality and alignment accuracy. For calibration of this type of exposure apparatus EX, for example, measurement of exposure amount and illuminance unevenness, measurement of focus error (offset), measurement of resolution, measurement of overlay accuracy, arrangement of drawing lines SLn (scanning unit Un) Measurement of error, measurement of baseline error, which is the circumferential distance between detection region Vw1m of alignment microscope AM1m and drawing line SLn, measurement of each drawing distortion (fθ characteristic) of scanning unit Un, and correction of drawing magnification Various measurements such as measurement of setting accuracy and measurement of total pitch error in the main scanning direction and sub-scanning direction of the exposure area to be drawn are involved. Many of these measurements are ultimately confirmed by test exposure.

そこで、本実施形態では、そのような計測のために使われる長尺のテストフィルム(テスト描画用のシート基板)を回転ドラムDRで搬送したり、枚葉にしたテスト描画用のシート基板を回転ドラムDRの外周面に貼り付けたりして、テスト露光を行う。テスト露光用のシート基板は、長尺でも枚葉であっても、テスト露光の前には表面にレジスト等の感光層が形成されている。また、テスト露光用のシート基板は、応力(テンション)変化、温度変化、湿度変化等による変形(歪み)が少ない可撓性の基板上に、液体レジストをダイコート方式等で塗布したり、ドライフィルムレジスト(DRF)をラミネートしたりして作られる。例えば、電子デバイスが形成される基板Pは量産性とコストの関係から厚み100μm以下のPET基板とされる場合、同じPET基板をテストフィルムとするときは、例えば厚みを2倍程度の200μmとすることで、応力(テンション)変化による変形(歪み)が少ないテスト描画用のシート基板が作れる。また、母材(ベース基板)となるPET基板にアルミニウム箔や銅箔を数十μm程度の厚みで圧延して積層してもよい。   Therefore, in the present embodiment, a long test film (a sheet substrate for test drawing) used for such measurement is transported by a rotating drum DR, or a sheet substrate for test drawing made into a single sheet is rotated. The test exposure is performed by pasting on the outer peripheral surface of the drum DR. Regardless of whether the sheet substrate for test exposure is long or single wafer, a photosensitive layer such as a resist is formed on the surface before the test exposure. In addition, the test exposure sheet substrate is formed by applying a liquid resist by a die coating method or the like on a flexible substrate that is less susceptible to deformation (strain) due to stress (tension) change, temperature change, humidity change, or dry film. It is made by laminating resist (DRF). For example, when the substrate P on which the electronic device is formed is a PET substrate having a thickness of 100 μm or less from the relationship between mass productivity and cost, when the same PET substrate is used as a test film, the thickness is, for example, about 200 μm, which is about twice as thick. Thus, a sheet substrate for test drawing with less deformation (distortion) due to a change in stress (tension) can be produced. Further, an aluminum foil or a copper foil may be rolled and laminated on a PET substrate serving as a base material (base substrate) to a thickness of about several tens of μm.

上記のようなテスト描画用のシート基板(テスト用シート基板)を回転ドラムDRで支持してテスト露光を行う際、テスト用シート基板の厚みがデバイス製造用の基板Pの厚みと異なる場合、そのままでは、テスト露光用のテストパターン等を良好な品質で、位置合わせ精度を維持して露光することに支障をきたすことがある。その1つの要因が、デバイス製造用の基板Pの厚みとテスト用シート基板との厚みの差に起因するスポット光SPのフォーカス誤差と、描画ラインSLnの副走査方向への位置誤差である。   When the test drawing sheet substrate (test sheet substrate) as described above is supported by the rotary drum DR and the test exposure is performed, if the thickness of the test sheet substrate is different from the thickness of the device manufacturing substrate P, it remains as it is. Then, there may be a problem in exposing a test pattern or the like for test exposure with good quality while maintaining alignment accuracy. One of the factors is the focus error of the spot light SP caused by the difference between the thickness of the device manufacturing substrate P and the thickness of the test sheet substrate, and the position error of the drawing line SLn in the sub-scanning direction.

図9は、そのようなスポット光SPのフォーカス誤差と描画ラインSLnの副走査方向への位置誤差を説明する図であり、回転ドラムDRの外周面、デバイス製造用の基板Pの表面、テスト用シート基板TFの表面とを、それぞれ回転ドラムDRの中心軸AXoから厚み差を伴って異なる半径で設定される場合を誇張して示す図である。図9では、XZ面内で見たときに、奇数番の走査ユニットU1からのビームLB1がベストフォーカスでスポット光SPとして集光する描画ラインSL1の位置と、奇数番の走査ユニットU2からのビームLB2がベストフォーカスでスポット光SPとして集光する描画ラインSL2の位置とが、いずれも基板Pの表面に合致している状態を示す。その状態で、基板Pに対して2倍程度の厚みのテスト用シート基板TFが回転ドラムDRの表面に支持されたものとすると、テスト用シート基板TFの表面では、描画ラインSL1は描画ラインSL1aにシフトし、描画ラインSL2は描画ラインSL2aにシフトして、デフォーカスしたスポット光SPが投射される。ビームLB1、LB2の集光位置での焦点深度(DOF)が大きければ、そのデフォーカスによる影響は少ないが、テスト用シート基板TFの表面での描画ラインSL1aと描画ラインSL2aとの周方向の距離は、基板Pの表面での描画ラインSL1と描画ラインSL2との周方向の距離に対して僅かに長くなってしまう。   FIG. 9 is a diagram for explaining the focus error of the spot light SP and the position error of the drawing line SLn in the sub-scanning direction. The outer peripheral surface of the rotary drum DR, the surface of the device manufacturing substrate P, and the test It is a figure which exaggerates the case where the surface of the sheet | seat board | substrate TF is set with a different radius with a thickness difference from the central axis AXo of the rotating drum DR, respectively. In FIG. 9, when viewed in the XZ plane, the position of the drawing line SL1 where the beam LB1 from the odd-numbered scanning unit U1 converges as the spot light SP with the best focus, and the beam from the odd-numbered scanning unit U2 The drawing line SL2 where the light beam LB2 is focused as the spot light SP with the best focus is in a state where both are aligned with the surface of the substrate P. In this state, if the test sheet substrate TF having a thickness about twice that of the substrate P is supported on the surface of the rotary drum DR, the drawing line SL1 is drawn on the surface of the test sheet substrate TF. The drawing line SL2 is shifted to the drawing line SL2a, and the defocused spot light SP is projected. If the focal depth (DOF) at the condensing position of the beams LB1 and LB2 is large, the influence of the defocusing is small, but the distance in the circumferential direction between the drawing line SL1a and the drawing line SL2a on the surface of the test sheet substrate TF. Is slightly longer than the circumferential distance between the drawing line SL1 and the drawing line SL2 on the surface of the substrate P.

図10は、基板Pの表面(被照射面)にスポット光SPがベストフォーカス状態で投射されたときの描画ラインSL1と描画ラインSL2との周方向の距離を基準点(ゼロ点)として、テスト用シート基板TFの厚みの基板Pの厚さからの厚み差ΔHfを横軸に取り、テスト用シート基板TFの表面での描画ラインSL1aと描画ラインSL2aとの周方向の距離が、基板Pの表面での描画ラインSL1と描画ラインSL2との周方向の距離から変化した誤差量ΔXfを縦軸に取ったグラフである。すなわち、図10は、テスト用シート基板TFの基板Pからの厚み差ΔHfによって生じる奇数番と偶数番との描画ラインSLnの副走査方向の間隔の誤差量ΔXfの傾向を示したものである。この図10のような傾向(厚み差ΔHfと誤差量ΔXfの関係マップや関係式)を、予め描画コントロール部100に記憶しておき、テスト露光の際は、使用するテスト用シート基板TFの厚みに応じて、奇数番の描画ラインSL1(SL1a)、SL3(SL3a)、SL5(SL5a)と、偶数番の描画ラインSL2(SL2a)、SL4(SL4a)、SL6(SL6a)との誤差量ΔXfが補正されるように、例えば偶数番の走査ユニットU1、U3、U5の各々によるパターン描画位置を副走査方向に誤差量ΔXfだけずらすように描画コントロール部100が制御する。   FIG. 10 shows a test using the circumferential distance between the drawing line SL1 and the drawing line SL2 when the spot light SP is projected in the best focus state on the surface (irradiated surface) of the substrate P as a reference point (zero point). Taking the thickness difference ΔHf of the thickness of the test sheet substrate TF from the thickness of the substrate P on the horizontal axis, the circumferential distance between the drawing line SL1a and the drawing line SL2a on the surface of the test sheet substrate TF is It is the graph which took the error amount (DELTA) Xf changed from the distance of the circumferential direction of drawing line SL1 and drawing line SL2 on the surface on the vertical axis | shaft. That is, FIG. 10 shows a tendency of the error amount ΔXf of the interval between the odd-numbered and even-numbered drawing lines SLn in the sub-scanning direction caused by the thickness difference ΔHf from the substrate P of the test sheet substrate TF. A tendency as shown in FIG. 10 (a relation map or relational expression between the thickness difference ΔHf and the error amount ΔXf) is stored in advance in the drawing control unit 100, and the thickness of the test sheet substrate TF to be used at the time of test exposure. Accordingly, an error amount ΔXf between the odd-numbered drawing lines SL1 (SL1a), SL3 (SL3a), and SL5 (SL5a) and the even-numbered drawing lines SL2 (SL2a), SL4 (SL4a), and SL6 (SL6a) is For correction, for example, the drawing control unit 100 controls the pattern drawing positions of the even-numbered scanning units U1, U3, and U5 to be shifted by the error amount ΔXf in the sub-scanning direction.

また、テスト露光の際には、スポット光SPのベストフォーカス位置を求める方法として、図8で示したZ支持機構132A、132B、132Cの各々によって、露光ヘッド14の全体を一定量だけZ方向にずらしては、フォースチェック用パターン(一定ピッチのライン&スペース)を露光することを繰り返し、露光された基板の現像後のフォースチェック用パターンのレジスト像が最も鮮明に観察される露光ヘッド14のZ方向位置をベストフォーカス位置とする方法が実施できる。その場合、露光ヘッド14(走査ユニットUn)がZ方向に移動することによって、図10のような誤差量ΔXfが生じ得る。   Further, in the test exposure, as a method for obtaining the best focus position of the spot light SP, the entire exposure head 14 is moved in the Z direction by a certain amount by each of the Z support mechanisms 132A, 132B, 132C shown in FIG. By shifting, the exposure of the force check pattern (line and space of a constant pitch) is repeated, and the resist image of the force check pattern after development of the exposed substrate is observed most clearly. A method in which the direction position is the best focus position can be implemented. In that case, an error amount ΔXf as shown in FIG. 10 may be generated by moving the exposure head 14 (scanning unit Un) in the Z direction.

そのことを、再度、図9により説明する。図9において、基板Pの表面にビームLB1、LB2の各々がベストフォーカス状態で投射されているものとし、そのときの露光ヘッド14のZ方向位置をZf0(基準点)とし、その位置Zf0から露光ヘッド14を±ΔZfだけZ方向に平行移動させたとする。露光ヘッド14を+ΔZfだけ上方にシフトさせた場合、図9のように、基板P上でベストフォーカス状態で生成される描画ラインSL1、SL2の各々は、+ΔZfだけ上方に変位した描画ラインSL1’、SL2’となる。逆に、露光ヘッド14を−ΔZfだけ下方にシフトさせた場合、図9のように、基板P上でベストフォーカス状態で生成される描画ラインSL1、SL2の各々は、−ΔZfだけ下方に変位した描画ラインSL1’’、SL2’’となる。したがって、ベストフォーカス位置を求めるテスト露光の際に露光ヘッド14をZ方向にシフトさせる場合も、例えば、テスト用シート基板TFの表面では、露光ヘッド14の+Z方向への変位に応じて、奇数番の描画ラインは、描画ラインSL1c、SL1a、SL1’のように変位(横シフト)し、偶数番の描画ラインは、描画ラインSL2c、SL2a、SL2’のように変位(横シフト)する。   This will be described again with reference to FIG. In FIG. 9, it is assumed that the beams LB1 and LB2 are projected on the surface of the substrate P in the best focus state, and the Z direction position of the exposure head 14 at that time is Zf0 (reference point), and exposure is performed from the position Zf0. Assume that the head 14 is translated in the Z direction by ± ΔZf. When the exposure head 14 is shifted upward by + ΔZf, as shown in FIG. 9, the drawing lines SL1 and SL2 generated in the best focus state on the substrate P are drawn upward by + ΔZf. SL2 ′. On the other hand, when the exposure head 14 is shifted downward by −ΔZf, the drawing lines SL1 and SL2 generated in the best focus state on the substrate P are displaced downward by −ΔZf as shown in FIG. The drawing lines are SL1 ″ and SL2 ″. Therefore, even when the exposure head 14 is shifted in the Z direction during the test exposure for obtaining the best focus position, for example, on the surface of the test sheet substrate TF, an odd number is generated according to the displacement of the exposure head 14 in the + Z direction. The drawing lines are displaced (laterally shifted) as the drawing lines SL1c, SL1a, and SL1 ′, and the even-numbered drawing lines are displaced (laterally shifted) as the drawing lines SL2c, SL2a, and SL2 ′.

図11は、基板Pの表面(被照射面)にスポット光SPがベストフォーカス状態で投射されるように描画ラインSL1と描画ラインSL2とが位置する露光ヘッド14のZ方向の位置Zf0を基準点(ゼロ点)として、露光ヘッド14のZ方向の位置変化量ΔZfを横軸に取り、被照射面(テスト用シート基板TFの表面、基板Pの表面、或いは回転ドラムDRの表面)上での奇数番の描画ラインと偶数番の描画ラインとの周方向の間隔の基準点からの誤差量ΔXfを縦軸に取ったグラフである。すなわち、図11は、露光ヘッド14のZ方向の位置変化量ΔZfによって生じる奇数番と偶数番との描画ラインSLnの副走査方向の間隔の誤差量ΔXfの傾向を示したものである。この図11のような傾向(位置変化量ΔZfと誤差量ΔXfの関係マップや関係式)を、予め描画コントロール部100に記憶しておき、テスト露光の際は、露光ヘッド14のZ方向の位置(図8中のZセンサー133A、133B、133Cで計測される)に応じて、奇数番の描画ラインSL1、SL3、SL5と、偶数番の描画ラインSL2、SL4、SL6との誤差量ΔXfが補正されるように、例えば偶数番の走査ユニットU1、U3、U5の各々によるパターン描画位置を副走査方向に誤差量ΔXfだけずらすように描画コントロール部100が制御する。   FIG. 11 shows a reference point that is the position Zf0 in the Z direction of the exposure head 14 where the drawing line SL1 and the drawing line SL2 are positioned so that the spot light SP is projected onto the surface (irradiated surface) of the substrate P in the best focus state. As a (zero point), the amount of change ΔZf in the Z direction of the exposure head 14 is taken on the horizontal axis, and on the irradiated surface (the surface of the test sheet substrate TF, the surface of the substrate P, or the surface of the rotary drum DR). It is the graph which took the error amount (DELTA) Xf from the reference point of the circumferential direction space | interval of the odd-numbered drawing line and the even-numbered drawing line as the vertical axis | shaft. That is, FIG. 11 shows the tendency of the error amount ΔXf of the interval between the odd-numbered and even-numbered drawing lines SLn in the sub-scanning direction caused by the position change amount ΔZf of the exposure head 14 in the Z direction. A tendency as shown in FIG. 11 (a relational map or relational expression between the position change amount ΔZf and the error amount ΔXf) is stored in advance in the drawing control unit 100, and the position of the exposure head 14 in the Z direction during test exposure. In accordance with (measured by the Z sensors 133A, 133B, and 133C in FIG. 8), the error amount ΔXf between the odd-numbered drawing lines SL1, SL3, and SL5 and the even-numbered drawing lines SL2, SL4, and SL6 is corrected. As described above, for example, the drawing control unit 100 controls the pattern drawing positions of the even-numbered scanning units U1, U3, and U5 to be shifted by the error amount ΔXf in the sub-scanning direction.

以上、本実施の形態によれば、パターン描画する基板(基板P、テスト用シート基板TF)の厚みの変化、或いは露光ヘッド14と回転ドラムDRや基板P(TF)の表面である被照射面と露光ヘッド14とのZ方向の間隔の変化(フォーカス変化)によって生じる奇数番の描画ラインと偶数番の描画ラインとの周方向の間隔の誤差量ΔXfを求めて、テスト露光時または基板Pに対する本露光時に、その誤差量ΔXfが補正されるように、各走査ユニットUnによってパターン描画を行えるので、フォーカス変化に起因した描画品質の劣化を抑えることができる。また、奇数番の走査ユニットと偶数番の走査ユニットの各々で描画されるパターン同士の継ぎ精度を高く保つことができる。   As described above, according to the present embodiment, the thickness of the substrate (substrate P, test sheet substrate TF) on which a pattern is drawn, or the irradiated surface that is the surface of the exposure head 14 and the rotary drum DR or the substrate P (TF). An error amount ΔXf in the circumferential interval between the odd-numbered drawing lines and the even-numbered drawing lines caused by the change in the Z-direction interval (focus change) between the exposure head 14 and the exposure head 14 is obtained, and the test exposure or the substrate P is detected. Since the pattern drawing can be performed by each scanning unit Un so that the error amount ΔXf is corrected at the time of the main exposure, it is possible to suppress the deterioration of the drawing quality due to the focus change. In addition, it is possible to maintain high joint accuracy between patterns drawn by the odd-numbered scanning units and the even-numbered scanning units.

[第2の実施の形態]
図12は、第2の実施の形態による基板処理装置(パターン描画装置)の概略構成を示す図である。なお、以下の説明においては、特に断わりのない限り、重力方向をZ方向とするXYZ直交座標系を設定し、図に示す矢印にしたがって、X方向、Y方向、およびZ方向を説明する。また図12に示す各部の構成において、第1の実施形態における部材、構成と同じものには同じ符号を付し、その詳細説明は省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of a substrate processing apparatus (pattern drawing apparatus) according to the second embodiment. In the following description, unless otherwise specified, an XYZ orthogonal coordinate system in which the gravity direction is the Z direction is set, and the X direction, the Y direction, and the Z direction will be described according to the arrows shown in the drawing. Further, in the configuration of each part shown in FIG. 12, the same members and configurations as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

第2の実施の形態による基板処理装置は、前工程の処理装置PR1から送られてくる基板Pを複数回折り返して所定長に渡たって基板Pを蓄積する蓄積部BF1と、基板Pの幅方向(Y方向)の位置を正しい位置に調整するエッジポジション制御部EPC1と、感光層を形成したテスト用シート基板TFを巻いた供給ロールRTFと、供給ロールRTFから送り出されるテスト用シート基板TFの先端部を基板Pの表面に重ねて貼り合わせるための貼り合せ機構140と、回転ドラムDRと、走査ユニットU1〜U6を含む露光ヘッド14と、アライメント顕微鏡AM1m、AM2mと、先端部が基板Pに貼り合わされ、基板Pの上に重ねて搬送されるテスト用シート基板TFを回収する回収ロールRTuと、エッジポジション制御部EPC2と、基板Pを所定の長さに渡って蓄積する蓄積部BF2と、を備える。この供給ロールRTF、貼り合せ機構140、および、回収ロールRTuは、基板供給回収部を構成する。エッジポジション制御部EPC2から送出された基板Pは、蓄積部BF2を介して後工程の処理装置PR2に送られる。   The substrate processing apparatus according to the second embodiment includes a storage unit BF1 that folds a plurality of substrates P sent from the processing apparatus PR1 in the previous process and stores the substrates P over a predetermined length, and a width direction of the substrates P. An edge position control unit EPC1 that adjusts the position in the (Y direction) to the correct position, a supply roll RTF wound with a test sheet substrate TF on which a photosensitive layer is formed, and a front end of the test sheet substrate TF fed from the supply roll RTF Bonding mechanism 140 for overlapping and bonding the portion on the surface of the substrate P, the rotary drum DR, the exposure head 14 including the scanning units U1 to U6, the alignment microscopes AM1m and AM2m, and the tip portion being bonded to the substrate P The collection roll RTu that collects the test sheet substrate TF that is combined and conveyed on the substrate P, and the edge position control unit EPC When provided with a storage unit BF2 for storing across the substrate P to a predetermined length, a. The supply roll RTF, the bonding mechanism 140, and the recovery roll RTu constitute a substrate supply / recovery unit. The substrate P sent out from the edge position control unit EPC2 is sent to the processing apparatus PR2 in the subsequent process via the storage unit BF2.

本実施の形態では、電子デバイスが形成される基板Pをパターン描画装置に装着した状態で、基板Pに重ねてテスト用シート基板TFをパターン描画装置に通すことによって、テスト露光できるようにした。したがって、電子デバイス用のパターンを基板Pに露光する露光処理の実行中に、パターン描画装置のキャリブレーションや性能確認のためのテスト露光を実施する必要が生じた場合、図13に示すように、基板P上の例えば露光領域W2と露光領域W3との間の余白部Easが貼り合せ機構140の位置にきたときに、基板Pの搬送(回転ドラムDRの回転)を一時的に停止させ、テスト用シート基板TFの先端部を基板Pの余白部Easに位置合わせして貼り合わせる。貼り付けが完了したら、再び基板Pの所定速度での搬送(回転ドラムDRの回転)を開始する。これによって、基板Pとテスト用シート基板TFとは重ね合わされた状態で、回転ドラムDRに連なって支持されて送られ、テスト用パターンがテスト用シート基板TFの感光層に露光される。テスト露光されたテスト用シート基板TFは、回転ドラムDRの後で、回収ロールRTuに巻き取られる。その際、図13では不図示であるが、基板Pからテスト用シート基板TFの先端部を引き剥がす剥離機構が使われる。一連のテスト露光が終了したら、貼り合せ機構140は、テスト用シート基板TFを切断する。なお、テスト用シート基板TFが透過性を有する場合、基板Pに重ねてテスト用シート基板TFにテスト露光を行うと、基板Pの表面の感光層にも、テスト用パターン等が露光されてしまうので、テスト用シート基板TFの裏面には、露光ヘッド14からの露光光(描画用のビームLBn)を遮光(または吸収)する不透明な層、例えばアルミ箔や銅箔による所定厚さの層が一様に形成されている。さらに、テスト用シート基板TFの裏面で基板Pと接触する表面の全体には、ゴミの挟み込みや傷の発生等を抑制するための樹脂膜が一様な厚さで形成されている。   In the present embodiment, the test exposure can be performed by passing the test sheet substrate TF through the pattern drawing apparatus in a state where the substrate P on which the electronic device is formed is mounted on the pattern drawing apparatus. Therefore, when it is necessary to perform test exposure for calibration and performance confirmation of the pattern drawing apparatus during the execution of the exposure process for exposing the pattern for the electronic device to the substrate P, as shown in FIG. For example, when the margin Eas between the exposure area W2 and the exposure area W3 on the substrate P comes to the position of the bonding mechanism 140, the conveyance of the substrate P (rotation of the rotating drum DR) is temporarily stopped, and the test is performed. The front end portion of the sheet substrate TF for use is positioned and bonded to the blank portion Eas of the substrate P. When pasting is completed, the conveyance (rotation of the rotating drum DR) of the substrate P at a predetermined speed is started again. As a result, the substrate P and the test sheet substrate TF are overlapped with each other and supported and sent continuously to the rotary drum DR, and the test pattern is exposed on the photosensitive layer of the test sheet substrate TF. The test sheet substrate TF subjected to the test exposure is wound around the collection roll RTu after the rotary drum DR. At that time, although not shown in FIG. 13, a peeling mechanism that peels off the front end portion of the test sheet substrate TF from the substrate P is used. When a series of test exposures are completed, the bonding mechanism 140 cuts the test sheet substrate TF. When the test sheet substrate TF has transparency, when the test exposure is performed on the test sheet substrate TF so as to overlap the substrate P, the test pattern or the like is also exposed to the photosensitive layer on the surface of the substrate P. Therefore, an opaque layer that shields (or absorbs) exposure light (drawing beam LBn) from the exposure head 14 is formed on the back surface of the test sheet substrate TF, for example, a layer having a predetermined thickness made of aluminum foil or copper foil. Uniformly formed. Further, a resin film is formed on the entire surface of the back surface of the test sheet substrate TF that comes into contact with the substrate P with a uniform thickness to prevent dust from being caught or scratched.

切断されたテスト用シート基板TFが回収ロールRTuに巻き取られたら、回収ロールRTuを現像処理に送って感光層(レジスト)を現像し、テスト用シート基板TFに出現したテストパターンのレジスタ像を別の検査装置や計測装置を使って、各種の品質や精度が確認される。一方、基板Pの表面からテスト用シート基板TFが完全に剥されたら、基板Pは搬送を停止し、基板Pの余白部Easが、貼り合せ機構140の位置まで戻るように、基板Pを逆方向に搬送する(回転ドラムDRを逆回転する)。この逆転搬送によって、基板P上の例えば未露光の露光領域W3からの露光処理が再開可能となる。以上のように、基板Pの搬送の一時停止、逆方向搬送によって、前工程や後工程の処理装置での基板処理(基板搬送)を妨げないように、蓄積部BF1、BF2を設けてある。本実施の形態でも、テスト露光によって、走査ユニットUnの各々のベストフォーカス位置を確認する際は、先の第1の実施形態のように、テスト用シート基板TFの厚み変化、露光ヘッド14のZ方向の位置変化に応じて生じ得る奇数番と偶数番の描画ラインSLnの間の距離の誤差量ΔXfを考慮した補正が行われる。   When the cut test sheet substrate TF is wound on the collection roll RTu, the collection roll RTu is sent to a development process to develop the photosensitive layer (resist), and a test pattern register image that appears on the test sheet substrate TF is obtained. Various inspections and measuring devices are used to check various qualities and accuracy. On the other hand, when the test sheet substrate TF is completely peeled off from the surface of the substrate P, the conveyance of the substrate P is stopped, and the substrate P is reversed so that the blank portion Eas of the substrate P returns to the position of the bonding mechanism 140. In the direction (reverse rotation of the rotating drum DR). By this reverse conveyance, the exposure process from, for example, the unexposed exposure area W3 on the substrate P can be resumed. As described above, the storage units BF1 and BF2 are provided so that the substrate processing (substrate transport) in the processing apparatus in the previous process or the subsequent process is not hindered by the temporary stop and the reverse transport of the substrate P. Also in the present embodiment, when the best focus position of each scanning unit Un is confirmed by test exposure, the thickness change of the test sheet substrate TF and the Z of the exposure head 14 are changed as in the first embodiment. Correction is performed in consideration of the error amount ΔXf of the distance between the odd-numbered and even-numbered drawing lines SLn that can be generated in accordance with the change in the position of the direction.

本実施の形態によれば、基板処理装置(パターン描画装置)で基板Pを処理している途中であっても、基板Pを装置から外すことなく、テスト用シート基板TFに対する処理(テスト露光等)が実行可能となるので、製造ライン中の特定の処理装置が調整(キャリブレーション、保守等)のために一時的に停止せざるを得ないときでも、そのダウンタイムを短くすることができる。本実施の形態では、図12のように、パターン描画装置(露光装置EXまたは露光ヘッド14)によるパターン露光の処理を行う装置として例示したが、露光装置であれば、マスク方式、マスクレス方式を問わず、同様のテスト露光を実行することがあるため、どのような露光装置であってもよい。さらに、基板処理装置としては、露光装置に限られることなく、何らかのテスト処理(パイロット処理)が必要な処理装置、例えば、インク補充後の印刷品質や塗膜状態の確認のための試し印刷を行う印刷装置やインクジェットプリント装置であってもよいし、基板の表面に、蒸着法やミストデポジション法によって無機膜や有機膜を成膜する成膜装置であってもよい。   According to the present embodiment, even when the substrate P is being processed by the substrate processing apparatus (pattern drawing apparatus), the processing (test exposure or the like) on the test sheet substrate TF is performed without removing the substrate P from the apparatus. Therefore, even when a specific processing apparatus in the production line has to be temporarily stopped for adjustment (calibration, maintenance, etc.), the downtime can be shortened. In the present embodiment, as shown in FIG. 12, as an apparatus for performing pattern exposure processing by a pattern drawing apparatus (exposure apparatus EX or exposure head 14), a mask method and a maskless method are used for an exposure apparatus. Regardless, since the same test exposure may be executed, any exposure apparatus may be used. Further, the substrate processing apparatus is not limited to the exposure apparatus, but a processing apparatus that requires some kind of test processing (pilot processing), for example, test printing for confirming the print quality and coating state after ink replenishment is performed. It may be a printing apparatus or an inkjet printing apparatus, or may be a film forming apparatus that forms an inorganic film or an organic film on the surface of the substrate by vapor deposition or mist deposition.

(変形例)
図14は、テスト用シート基板TFを処理装置(パターン描画装置)に送り込むための変形例を説明する図である。本変形例では、例えば、基板P上の露光領域W2と露光領域W3との間の余白部で、図12の貼り合せ機構140に配置された切断機構によって、基板Pを切断し、露光領域W2が形成される基板Pの先行側の切断部(余白部Easに相当)に、テスト用シート基板TFの先端部を貼り付け、露光領域W3が形成される基板Pの後行側の切断部(余白部Easに相当)に、テスト用シート基板TFの後端部を貼り付け先行する。このように、デバイス製造用の基板Pの途中にテスト用シート基板TFを挿入する場合も、テスト用シート基板TFは基板Pと連なって処理装置に搬入されることになる。
(Modification)
FIG. 14 is a diagram illustrating a modification for feeding the test sheet substrate TF to the processing apparatus (pattern drawing apparatus). In the present modification, for example, the substrate P is cut by the cutting mechanism disposed in the bonding mechanism 140 in FIG. 12 at the margin between the exposure area W2 and the exposure area W3 on the substrate P, and the exposure area W2 The leading end portion of the test sheet substrate TF is attached to the preceding cutting portion (corresponding to the blank portion Eas) of the substrate P where the exposure area W3 is formed, and the subsequent cutting portion ( The rear end portion of the test sheet substrate TF is pasted to the blank portion Eas). As described above, even when the test sheet substrate TF is inserted in the middle of the device manufacturing substrate P, the test sheet substrate TF is carried into the processing apparatus along with the substrate P.

[第3の実施の形態]
図15は、第3の実施の形態によるテスト用シート基板TFの構成を示す図である。先の第1の実施形態で説明したように、ベストフォーカス位置をテスト露光によって見い出す場合、露光ヘッド14、或いは回転ドラムDRをZ方向に微動させる必要があったが、本実施の形態では、テスト用シート基板TFの厚みを長尺方向に段階的に変化させる構成にすることによって、露光ヘッド14、或いは回転ドラムDRのZ方向への微動を不要とするものである。
[Third Embodiment]
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a test sheet substrate TF according to the third embodiment. As described in the first embodiment, when the best focus position is found by test exposure, the exposure head 14 or the rotary drum DR needs to be finely moved in the Z direction. By adopting a configuration in which the thickness of the sheet substrate TF is changed stepwise in the longitudinal direction, fine movement in the Z direction of the exposure head 14 or the rotary drum DR is unnecessary.

図15に示すように、テスト用シート基板TFは、厚みTaのベース基板(ベースシート)FSの表面に、順番に、厚みTbの第1基板FS1、第2基板FS2、第3基板FS3、第4基板FS4を、テスト用シート基板TFの搬送方向(長尺方向)に、所定量ずつずらしながら階段状にラミネートしたものである。ここで、ベース基板FSの厚みTaを50μmとし、第1基板FS1〜第4基板FS4の各々の厚みTbを25μmとすると、例えばベース基板FSを回転ドラムDRの外周面に密着させたときに、第2基板FS2の表面は、回転ドラムDRの表面に丁度100μmの厚さの単一の基板を密着させたのと等価の状態となる。以下同様に、第1基板FS1の表面は回転ドラムDRの表面に丁度75μmの厚さの単一の基板を密着させたのと等価の状態となり、第3基板FS3の表面は回転ドラムDRの表面に丁度125μmの厚さの単一の基板を密着させたのと等価の状態となり、第4基板FS4の表面は回転ドラムDRの表面に丁度150μmの厚さの単一の基板を密着させたのと等価の状態となる。   As shown in FIG. 15, the test sheet substrate TF is formed on the surface of a base substrate (base sheet) FS having a thickness Ta, in order, a first substrate FS1, a second substrate FS2, a third substrate FS3, a first substrate FS having a thickness Tb. The four substrates FS4 are laminated in a staircase pattern while shifting by a predetermined amount in the conveying direction (long direction) of the test sheet substrate TF. Here, when the thickness Ta of the base substrate FS is 50 μm and the thickness Tb of each of the first substrate FS1 to the fourth substrate FS4 is 25 μm, for example, when the base substrate FS is brought into close contact with the outer peripheral surface of the rotary drum DR, The surface of the second substrate FS2 is equivalent to a single substrate having a thickness of just 100 μm adhered to the surface of the rotary drum DR. Similarly, the surface of the first substrate FS1 is equivalent to a single substrate having a thickness of just 75 μm brought into close contact with the surface of the rotating drum DR, and the surface of the third substrate FS3 is the surface of the rotating drum DR. This is equivalent to a single substrate having a thickness of just 125 μm, and the surface of the fourth substrate FS4 is in close contact with the surface of the rotary drum DR with a single substrate having a thickness of just 150 μm. Is equivalent to.

第1基板FS1〜第4基板FS4の各々の表面には、テスト露光時にテスト用パターンが露光される領域TAGが確保されるとともに、アライメント顕微鏡AM1m、AM2mで検出可能なアライメントマークMK1〜MK4が、図3と同様に設けられている。このアライメントマークMK1〜MK4は、テスト用パターンを各領域TAG内に露光する際の位置合せ用であるが、必ずしも必要ではない。また、各領域TAGに露光されるテスト用パターンは同じものとされ、解像力チャートや重ね合せ精度確認用のボックスインボックスパターン等である。このテスト用シート基板TFは、長尺であっても、枚葉であってもよいが、長尺とする場合は、ベース基板FSの上に、第1基板FS1〜第4基板FS4の積層体(薄膜積層体)を長尺方向に一定の間隔でラミネートすればよい。   On each surface of the first substrate FS1 to the fourth substrate FS4, an area TAG where a test pattern is exposed at the time of test exposure is secured, and alignment marks MK1 to MK4 that can be detected by the alignment microscopes AM1m and AM2m are provided. It is provided similarly to FIG. The alignment marks MK1 to MK4 are used for alignment when the test pattern is exposed in each region TAG, but are not necessarily required. Further, the test pattern exposed to each region TAG is the same, and is a resolution chart, a box-in-box pattern for checking overlay accuracy, or the like. The test sheet substrate TF may be long or single-wafer, but when it is long, a laminate of the first substrate FS1 to the fourth substrate FS4 on the base substrate FS. What is necessary is just to laminate (thin film laminated body) at a fixed space | interval in the elongate direction.

さて、テスト露光の際は、表面に感光層を形成したテスト用シート基板TFを回転ドラムDRに巻き付けて、回転ドラムDRを一定の速度で回転させながら、ベース基板FS、第1基板FS1〜第4基板FS4の各々の領域TAG内に同じテスト用パターンを繰り返し露光する。その際、露光ヘッド14と回転ドラムDRの表面との間のZ方向の相対間隔は一定のままにしておく。すなわち、デバイス用の基板Pの厚みが100μmであって、その基板Pに対してパターン描画装置(露光ヘッド14)が最適なフォーカス状態でパターン露光を行うように設定されていた場合、第2基板FS2の表面の領域TAGには、テスト用パターンがベストフォーカス状態(誤差が0μm)で露光されるはずである。その他のベース基板FS、第1基板FS1、第3基板FS3、第4基板FS4の各々の領域TAGには、それぞれ、−50μm、−25μm、+25μm、+50μmのデフォーカス状態でテスト用パターンが露光されるはずである。こうして露光されたテスト用シート基板TFを現像して、領域TAGごとにテスト用パターンに対応したレジスト像を観察することによって、実際にそのようなフォーカス状態で露光されたか否かを検証することができる。その検証によって、ベストフォーカス位置が、厚み100μmの基板Pの表面からずれていることが判明したら、そのずれ量に応じて、露光ヘッド14のZ方向の位置が調整される。   Now, during test exposure, a test sheet substrate TF having a photosensitive layer formed on the surface thereof is wound around the rotating drum DR, and the rotating drum DR is rotated at a constant speed, while the base substrate FS and the first substrate FS1 to the first substrate FS1. The same test pattern is repeatedly exposed in each region TAG of the four substrates FS4. At that time, the relative distance in the Z direction between the exposure head 14 and the surface of the rotary drum DR is kept constant. That is, when the thickness of the device substrate P is 100 μm and the pattern writing apparatus (exposure head 14) is set to perform pattern exposure in an optimal focus state on the substrate P, the second substrate The test pattern should be exposed in the best focus state (error is 0 μm) in the area TAG on the surface of FS2. The test patterns are exposed in the defocused states of −50 μm, −25 μm, +25 μm, and +50 μm on the respective regions TAG of the other base substrate FS, first substrate FS1, third substrate FS3, and fourth substrate FS4. Should be. The test sheet substrate TF thus exposed is developed and a resist image corresponding to the test pattern is observed for each region TAG to verify whether or not the exposure is actually performed in such a focus state. it can. If the verification reveals that the best focus position is deviated from the surface of the substrate P having a thickness of 100 μm, the position of the exposure head 14 in the Z direction is adjusted according to the amount of deviation.

また、このテスト用シート基板TFを使って、走査ユニットUnの各々の描画ラインSLnで描画されるテストパターン同士の継ぎ精度を確認することもできる。その場合は、先の図10で説明したように、テスト用シート基板TFの厚み変化に応じた描画ラインSLnの副走査方向の位置の誤差量ΔXfを、テスト露光時のテストパターンの描画位置の補正によりキャンセルしてもよいし、テスト露光時には誤差量ΔXfを考慮せずにテストパターンを露光し、現像後のレジスト像を観察する際に、フォーカス状態を25μmごとに変えたときの誤差量ΔXfに見合った継ぎ誤差になっているか否かを確認してもよい。   In addition, using the test sheet substrate TF, it is possible to check the joining accuracy between the test patterns drawn on each drawing line SLn of the scanning unit Un. In that case, as described with reference to FIG. 10, the error amount ΔXf of the position of the drawing line SLn in the sub-scanning direction according to the thickness change of the test sheet substrate TF is set to the drawing position of the test pattern at the time of test exposure. The amount of error ΔXf when the focus state is changed every 25 μm when the test pattern is exposed without considering the error amount ΔXf and the developed resist image is observed at the time of test exposure may be canceled. It may be confirmed whether or not the splicing error is suitable for the above.

10…デバイス製造システム 12…基板搬送機構
14…露光ヘッド 16…制御装置
20…パルス光発生部 22…制御回路
22a…信号発生部 30、32…DFB半導体レーザ素子
34、38…偏光ビームスプリッタ 35…パルス光源部
36…電気光学素子 42…励起光源
44…コンバイナ 46…ファイバー光増幅器
48、50…波長変換光学素子 100…描画コントロール部
102…ポリゴンミラー駆動部 104…アライメント部
106…エンコーダカウンタ部 108…描画データ記憶部
110…AOM駆動部 112…駆動制御部
120…上部本体フレーム 130…下部本体フレーム
132A〜132C…Z支持機構 133A〜133C…Zセンサー
AM1m(AM11〜AM14)、AM2m(AM21〜AM24)…アライメント顕微鏡
AOMn(AOM1〜AOM6)…描画用光学素子
AXo…中心軸 BDU…ビーム分配部
DR…回転ドラム EX…露光装置
FT…fθレンズ FS…ベース基板
FS1…第1基板 FS2…第2基板
FS3…第3基板 FS4…第4基板
LB、LBn(LB1〜LB6)、Lse…ビーム
MKm(MK1〜MK4)…アライメントマーク
OPn(OP1〜OP6)…原点センサ P…基板
PM…ポリゴンミラー RTF…供給ロール
RTu…回収ロール SLn(SL1〜SL6)…描画ライン
SP…スポット光 SZn(SZ1〜SZ6)…原点信号
TF…テスト用シート基板 Un(U1〜U6)…走査ユニット
W…露光領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Device manufacturing system 12 ... Substrate conveyance mechanism 14 ... Exposure head 16 ... Control apparatus 20 ... Pulse light generation part 22 ... Control circuit 22a ... Signal generation part 30, 32 ... DFB semiconductor laser element 34, 38 ... Polarization beam splitter 35 ... Pulse light source unit 36 ... electro-optical element 42 ... excitation light source 44 ... combiner 46 ... fiber optical amplifier 48, 50 ... wavelength conversion optical element 100 ... drawing control unit 102 ... polygon mirror driving unit 104 ... alignment unit 106 ... encoder counter unit 108 ... Drawing data storage unit 110 ... AOM driving unit 112 ... drive control unit 120 ... upper main body frame 130 ... lower main body frame 132A-132C ... Z support mechanism 133A-133C ... Z sensors AM1m (AM11-AM14), AM2m (AM21-AM24) ... Alignment Microscope AOMn (AOM1 to AOM6) ... Drawing optical element AXo ... Center axis BDU ... Beam distributor DR ... Rotating drum EX ... Exposure device FT ... fθ lens FS ... Base substrate FS1 ... First substrate FS2 ... Second substrate FS3 ... Third substrate FS4 ... Fourth substrate LB, LBn (LB1-LB6), Lse ... Beam MKm (MK1-MK4) ... Alignment mark OPn (OP1-OP6) ... Origin sensor P ... Substrate PM ... Polygon mirror RTF ... Supply roll RTu ... Recovery roll SLn (SL1 to SL6) ... Drawing line SP ... Spot light SZn (SZ1 to SZ6) ... Origin signal TF ... Test sheet substrate Un (U1 to U6) ... Scanning unit W ... Exposure area

Claims (8)

可撓性を有する長尺のシート基板を長尺方向に送る搬送部と、前記シート基板に電子デバイスのパターンを形成する為の所定の処理を施す処理部とを備えた基板処理装置の性能をテストする基板処理装置の性能確認方法であって、
前記長尺方向に所定の余白部を挟んで前記電子デバイス用のパターンの形成領域が複数設定される前記シート基板を前記搬送部と前記処理部とに通した状態で、前記搬送部による搬送方向に関して所定の長さを有する可撓性のテスト用シート基板の先端部前記処理部の手前で前記シート基板上の前記余白部に貼り合わせ、前記搬送部によって前記テスト用シート基板を前記シート基板に重ねた状態で、共に前記処理部に供給する供給段階と、
前記処理部に供給される前記テスト用シート基板に対して、前記処理部によってテスト用の処理を施す処理段階と、
前記処理部を通った後の前記テスト用シート基板を前記シート基板から引き離して回収する回収段階と、
前記回収された前記テスト用シート基板に施された前記テスト用の処理の状態を計測する計測段階と、
を含む、基板処理装置の性能確認方法。
Performance of a substrate processing apparatus including a transport unit that sends a long sheet substrate having flexibility in a longitudinal direction and a processing unit that performs a predetermined process for forming a pattern for an electronic device on the sheet substrate A method for confirming the performance of a substrate processing apparatus for testing
A transport direction by the transport unit in a state where the sheet substrate in which a plurality of pattern formation regions for the electronic device are set across the predetermined margin in the longitudinal direction is passed through the transport unit and the processing unit. with respect to the distal end portion of the flexible test sheet substrate having a predetermined length, bonded to the margin of the sheet on the substrate in front of the processing unit, the said test sheet substrate by the transport unit sheet A supply stage for supplying both to the processing unit while being stacked on the substrate;
A processing step of performing a test process by the processing unit on the test sheet substrate supplied to the processing unit;
A recovery step of recovering the test sheet substrate after being separated from the sheet substrate after passing through the processing unit;
A measurement stage for measuring the state of the test processing applied to the collected test sheet substrate;
A method for confirming the performance of a substrate processing apparatus.
請求項1に記載の基板処理装置の性能確認方法であって、
前記供給段階は、前記処理部の手前に設けられた貼り合せ機構によって、前記テスト用シート基板の先端部を前記シート基板の前記余白部に貼り合わせること、を含む、基板処理装置の性能確認方法。
A method for confirming the performance of a substrate processing apparatus according to claim 1,
Said supply step, the pre-Symbol processor bonding mechanism provided in front of, comprising, attaching to the margin of the sheet substrate tip portion of the test sheet substrate, verifying the performance of the substrate processing apparatus Method.
請求項1又は2に記載の基板処理装置の性能確認方法であって、
前記処理部は、前記シート基板上の前記形成領域には前記電子デバイス用のパターンを露光し、前記テスト用シート基板にはテスト用パターンを露光する露光装置である、基板処理装置の性能確認方法。
It is the performance confirmation method of the substrate processing apparatus of Claim 1 or 2, Comprising:
The processing unit is an exposure apparatus that exposes the pattern for the electronic device to the formation region on the sheet substrate and exposes the test pattern to the test sheet substrate , and confirms performance of the substrate processing apparatus. Method.
請求項3に記載の基板処理装置の性能確認方法であって、
前記シート基板と前記テスト用シート基板の各々の表面には、前記露光装置からの露光光に感光する感光層が形成され、
前記テスト用パターンを露光する際の前記露光光によって、前記シート基板の感光層露光されないように、前記テスト用シート基板は前記露光光に対して不透明に形成される、基板処理装置の性能確認方法。
A method for confirming performance of a substrate processing apparatus according to claim 3 ,
A photosensitive layer that is sensitive to exposure light from the exposure apparatus is formed on each surface of the sheet substrate and the test sheet substrate,
By the exposure light when exposing the test pattern, wherein as the photosensitive layer of the sheet substrate is not exposed, the test sheet substrate is opaque formed with respect to the exposure light, verifying the performance of the substrate processing apparatus Method.
請求項3又は4に記載の基板処理装置の性能確認方法であって、
前記計測段階では、検査装置又は計測装置を用いて、前記テスト用シート基板上に形成された前記テスト用パターンを計測することにより、前記露光装置のキャリブレーションに必要とされる露光量照度ムラ、フォーカス誤差、解像度、重ね合せ精度、ディストーション、及び、トータルピッチ誤差のうち少なくともいずれか1つの性能が確認される、基板処理装置の性能確認方法。
A method for confirming the performance of a substrate processing apparatus according to claim 3 or 4 ,
In the measurement stage, an exposure amount and illuminance unevenness required for calibration of the exposure apparatus are measured by measuring the test pattern formed on the test sheet substrate using an inspection apparatus or a measurement apparatus. A method for confirming the performance of a substrate processing apparatus, wherein at least one of the performance of focus error, resolution, overlay accuracy, distortion, and total pitch error is confirmed.
請求項1又は2に記載の基板処理装置の性能確認方法であって、
前記処理部は、印刷品質や塗膜状態の確認のための試し印刷が可能な印刷装置、又はインクジェットプリント装置である、基板処理装置の性能確認方法。
It is the performance confirmation method of the substrate processing apparatus of Claim 1 or 2 , Comprising:
The said process part is a printing apparatus in which trial printing for confirmation of printing quality or a coating-film state is possible , or the performance confirmation method of the substrate processing apparatus which is an inkjet printing apparatus.
請求項1又は2に記載の基板処理装置の性能確認方法であって、
前記処理部は、前記シート基板の表面に蒸着法やミストデポジション法によって無機膜や有機膜を成膜する成膜装置である、基板処理装置の性能確認方法。
It is the performance confirmation method of the substrate processing apparatus of Claim 1 or 2 , Comprising:
The substrate processing apparatus performance confirmation method, wherein the processing unit is a film forming apparatus that forms an inorganic film or an organic film on the surface of the sheet substrate by a vapor deposition method or a mist deposition method.
請求項1〜7のいずれか1項に記載の基板処理装置の性能確認方法であって、
前記シート基板の表面に重ねられる前記テスト用シート基板の裏面の全体には、ゴミの挟み込みや傷の発生を抑制する為の樹脂膜が一様な厚さで形成されている、基板処理装置の性能確認方法。
It is the performance confirmation method of the substrate processing apparatus of any one of Claims 1-7 ,
In the substrate processing apparatus, the entire back surface of the test sheet substrate overlaid on the front surface of the sheet substrate is formed with a uniform thickness of a resin film for suppressing dust pinching and generation of scratches. Performance check method.
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