JP6690695B2 - Scanning exposure device - Google Patents

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Description

本発明は、マスクのパターンを基板に投影し、該基板に該パターンを露光する走査露光装置に関する。 The present invention projects a pattern of a mask onto a substrate, relates to a scanning exposure equipment that exposes the pattern on the substrate.

液晶ディスプレイ等の表示デバイスや、半導体等、各種デバイスを製造するデバイス製造システムがある。デバイス製造システムは、露光装置等の基板処理装置を備えている。基板処理装置は、照明領域に配置されたマスク(或いはレチクル)に形成されているパターンの像を、投影領域に配置されている基板等に投影し、基板に当該パターンを露光する。基板処理装置に用いられるマスクは、平面状のものが一般的であるが、基板上に複数のデバイスパターンを連続して走査露光する為に、円筒状にしたものも知られている(特許文献1)。   There is a device manufacturing system for manufacturing various devices such as display devices such as liquid crystal displays and semiconductors. The device manufacturing system includes a substrate processing apparatus such as an exposure apparatus. The substrate processing apparatus projects an image of a pattern formed on a mask (or reticle) arranged in the illumination area onto a substrate or the like arranged in the projection area, and exposes the pattern on the substrate. The mask used in the substrate processing apparatus is generally a planar mask, but a cylindrical mask is also known for continuously scanning and exposing a plurality of device patterns on the substrate (Patent Document 1). 1).

また、基板処理装置としては、特許文献2に記載されている投影露光装置がある。特許文献2に記載の投影露光装置は、1次元移動方向に関して感光基板の表面と投影光学系によって投影されたパターン像の最良結像面とが相対的に一定量だけ傾くように感光基板を基板ステージ上に保持する基板ホルダと、走査露光の間は感光基板が傾いた方向に沿って移動するように、基板ステージの1次元方向の移動に連動して基板ホルダを投影光学系の光軸の方向に移動させるホルダ駆動手段とを有する。投影露光装置は、上記構成により、1次元方向の走査露光の位置によって、感光基板の露光面に投射される光束のフォーカス状態を変化させることができる。   Further, as a substrate processing apparatus, there is a projection exposure apparatus described in Patent Document 2. The projection exposure apparatus described in Patent Document 2 uses a photosensitive substrate as a substrate so that the surface of the photosensitive substrate and the best image plane of the pattern image projected by the projection optical system are relatively inclined with respect to the one-dimensional moving direction. The substrate holder held on the stage and the photosensitive substrate move along the tilted direction during the scanning exposure so that the substrate holder moves in the one-dimensional direction of the substrate stage in the direction of the optical axis of the projection optical system. And holder drive means for moving in the direction. With the above configuration, the projection exposure apparatus can change the focus state of the light beam projected on the exposure surface of the photosensitive substrate depending on the position of the scanning exposure in the one-dimensional direction.

国際公開第2008/029917号International Publication No. 2008/029917 特許第2830492号公報Japanese Patent No. 2830492

特許文献2に記載されているように、フォーカス状態を変化させつつ、露光を行うことで、マスクと基板との相対関係のズレまたは光学系のズレ等により投影光学系が投射する光束と露光面との関係に変化が生じた場合もベストフォーカス位置を含むフォーカス状態で露光を行うことができる。これにより、感光基板(フォトレジスト層)に露光される像コントラストの変化を抑制することができる。   As described in Patent Document 2, by performing exposure while changing the focus state, the light flux projected by the projection optical system and the exposure surface due to the shift of the relative relationship between the mask and the substrate or the shift of the optical system. Even when a change occurs in the relationship with, exposure can be performed in a focus state including the best focus position. As a result, it is possible to suppress a change in image contrast exposed on the photosensitive substrate (photoresist layer).

しかしながら、特許文献2に記載の投影露光装置は、基板ホルダを用いて投影光学装置(投影光学系)に対して基板を傾斜させる。このため、相対位置の調整(制御)が複雑となる。特に、基板上の複数の露光領域(ショット)毎に、マスクと基板とを相対走査しては基板をステップ移動させるステップアンドスキャン方式においては、基板上の各露光領域の走査露光毎に基板ホルダの傾斜とフォーカス方向への移動とを高速に繰返し制御する必要があり、制御が複雑になると共に、振動の発生を招くことになる。   However, the projection exposure apparatus described in Patent Document 2 uses the substrate holder to tilt the substrate with respect to the projection optical device (projection optical system). Therefore, the adjustment (control) of the relative position becomes complicated. Particularly, in the step-and-scan method in which the mask and the substrate are relatively scanned for each of a plurality of exposure regions (shots) on the substrate to move the substrate stepwise, the substrate holder is provided for each scanning exposure of each exposure region on the substrate. It is necessary to repeatedly control the inclination of and the movement in the focus direction at high speed, which complicates the control and causes vibration.

また、走査露光方式の基板処理装置は、走査露光方向における基板上の露光領域の幅が小さいと、感光基板に与えられる露光量が少なくなる。このため、基板上の露光領域に投射される露光光の単位面積当りの照度を大きくしたり、走査露光の速度を遅くしたりする必要がある。逆に、走査露光方向における基板上の露光領域の幅を大きくすると、形成されるパターンの品質(転写忠実度)が低下する場合がある。   Further, in the scanning exposure type substrate processing apparatus, when the width of the exposure region on the substrate in the scanning exposure direction is small, the exposure amount given to the photosensitive substrate becomes small. For this reason, it is necessary to increase the illuminance per unit area of the exposure light projected onto the exposure area on the substrate or to slow down the scanning exposure speed. Conversely, if the width of the exposure region on the substrate in the scanning exposure direction is increased, the quality of the formed pattern (transfer fidelity) may decrease.

本発明の態様は、高い生産性で高い品質の基板を生産することができる走査露光装置を提供することを目的とする。 Aspect of the present invention has an object to provide a scanning exposure equipment capable of producing a high quality substrate with high productivity.

本発明の第1の態様に従えば、第1軸から第1の半径で湾曲した円周面に沿ってマスクパターンが保持された円筒状マスクを、前記第1軸を中心に回転させながら、可撓性を有する長尺のシート状の基板を長尺方向に沿った走査露光方向に移動させて、前記マスクパターンを前記基板の表面に露光する走査露光装置であって、前記マスクパターン上で前記第1軸の方向に細長い矩形状又は長方形に設定されると共に、前記走査露光方向に対応した前記円周面の周方向に所定の幅を有するように設定される照明領域に向けて照明光を照射する照明光学系と、前記照明領域内に現れる前記マスクパターンからの光束を、前記照明領域に対応した前記基板側の投影領域に向けて投射することにより、前記マスクパターンの像を前記第1の半径に応じて前記走査露光方向に湾曲した投影像面に沿うように結像させる投影光学系と、前記第1軸と平行に配置される第2軸から第2の半径で円筒面状に湾曲した外周面によって前記基板を長尺方向に湾曲させて支持すると共に、前記第2軸を中心に回転して前記基板を前記走査露光方向に対応した前記外周面の周方向に移動させる回転ドラムと、備え、湾曲した前記投影像面と湾曲した前記基板の表面とが前記投影領域内の前記走査露光方向に離れた2ヶ所の各々で交わるように、前記円筒状マスク、前記回転ドラム、及び前記投影光学系を設定した、走査露光装置が提供される。   According to the first aspect of the present invention, while rotating the cylindrical mask having the mask pattern held along the circumferential surface curved at the first radius from the first axis about the first axis, A scanning exposure apparatus which moves a flexible long sheet-shaped substrate in a scanning exposure direction along a longitudinal direction to expose the mask pattern on the surface of the substrate, wherein the mask pattern is formed on the mask pattern. Illumination light directed toward an illumination area that is set to have a slender rectangular shape or a rectangle in the direction of the first axis and has a predetermined width in the circumferential direction of the circumferential surface corresponding to the scanning exposure direction. And a light flux from the mask pattern appearing in the illumination area toward the projection area on the substrate side corresponding to the illumination area to project an image of the mask pattern. Depending on the radius of 1 A projection optical system for forming an image along a projection image plane curved in the scanning exposure direction, and an outer peripheral surface curved in a cylindrical surface with a second radius from a second axis arranged parallel to the first axis. A curved drum that supports the substrate by bending it in the lengthwise direction, and rotates around the second axis to move the substrate in the circumferential direction of the outer peripheral surface corresponding to the scanning exposure direction; The cylindrical mask, the rotating drum, and the projection optical system are arranged so that the projected image plane and the curved surface of the substrate intersect at each of two positions separated in the scanning exposure direction in the projection area. A set scanning exposure apparatus is provided.

本発明の第2の態様に従えば、可撓性を有する長尺の基板とマスクパターンとを投影光学系に対して走査露光方向に移動させて、前記マスクパターンを前記基板の表面に露光する走査露光方法であって、第1軸から所定半径で前記走査露光方向に湾曲した第1の円周面に沿って前記マスクパターンを保持する円筒状マスクを、前記第1軸の回りに回転させることと、前記第1軸と平行に設定される第2軸から所定半径で円筒状に湾曲した第2の円周面に沿って前記基板の長尺方向の一部を前記走査露光方向に湾曲させて支持する回転ドラムを、前記第2軸の回りに回転させて、前記基板を長尺方向に移動させることと、
前記マスクパターン上で、前記第1軸の方向に細長い矩形状又は長方形に設定されると共に、前記第1の円周面の前記走査露光方向に対応した周方向に所定の幅を有するように設定される照明領域に向けて照明光を照射することと、投影光学系によって、前記照明領域内に現れる前記マスクパターンからの投影光束を前記照明領域に対応した前記基板側の投影領域に向けて投射することにより、前記マスクパターンの像を、前記第1の円周面の半径に応じて前記走査露光方向に湾曲した投影像面に沿って結像させると共に、湾曲した前記投影像面と湾曲した前記基板の表面とが前記投影領域内の前記走査露光方向に離れた2ヶ所の各々で交わるように、前記投影像面と前記基板の表面とのフォーカス方向の位置関係を設定することと、を含む走査露光方法が提供される。
According to the second aspect of the present invention, the long substrate having flexibility and the mask pattern are moved in the scanning exposure direction with respect to the projection optical system to expose the mask pattern on the surface of the substrate. A scanning exposure method, wherein a cylindrical mask holding the mask pattern is rotated around the first axis along a first circumferential surface curved in the scanning exposure direction with a predetermined radius from the first axis. And a part of the substrate in the longitudinal direction is curved in the scanning exposure direction along a second circumferential surface that is curved in a cylindrical shape with a predetermined radius from a second axis that is set parallel to the first axis. Rotating the supporting and rotating drum about the second axis to move the substrate in the longitudinal direction;
On the mask pattern, it is set to be an elongated rectangular shape or a rectangle in the direction of the first axis, and is set to have a predetermined width in the circumferential direction corresponding to the scanning exposure direction of the first circumferential surface. Illuminating the illumination area toward the illumination area, and projecting the projection light flux from the mask pattern appearing in the illumination area toward the projection area on the substrate side corresponding to the illumination area by the projection optical system. By doing so, the image of the mask pattern is imaged along the projection image plane curved in the scanning exposure direction according to the radius of the first circumferential surface, and is curved with the curved projection image plane. Setting the positional relationship in the focus direction between the projection image plane and the surface of the substrate such that the surface of the substrate intersects with each other at two positions apart in the scanning exposure direction in the projection area. Including査露 light method is provided.

本発明の第3の態様に従えば、シート状の可撓性を有する長尺の基板上に電子デバイスのパターンを形成するデバイス製造方法であって、前記基板の表面に感光性機能層を形成する第1の工程と、第2の態様の走査露光方法によって、前記湾曲した基板の表面に形成された前記感光性機能層に前記電子デバイスのパターンに対応したマスクパターンの投影像を走査露光する第2の工程と、前記露光された感光性機能層に対して湿式処理を行って、前記電子デバイスのパターンを形成する第3の工程と、を含むデバイス製造方法が提供される。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method for forming a pattern of an electronic device on a sheet-shaped flexible long substrate, wherein a photosensitive functional layer is formed on the surface of the substrate. By the first step and the scanning exposure method of the second aspect, the photosensitive functional layer formed on the surface of the curved substrate is scanned and exposed with a projected image of a mask pattern corresponding to the pattern of the electronic device. There is provided a device manufacturing method including a second step, and a third step of performing a wet process on the exposed photosensitive functional layer to form a pattern of the electronic device.

本発明の態様によれば、基板の露光面の走査露光方向において、ベストフォーカス位置が2箇所含まれる光束を投影領域に投射することで、高い生産性で高い品質の基板を生産することができる。   According to the aspect of the present invention, in the scanning exposure direction of the exposure surface of the substrate, by projecting the light flux including the two best focus positions onto the projection area, it is possible to produce a high quality substrate with high productivity. .

図1は、第1実施形態のデバイス製造システムの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the device manufacturing system of the first embodiment. 図2は、第1実施形態の露光装置(基板処理装置)の全体構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the overall configuration of the exposure apparatus (substrate processing apparatus) of the first embodiment. 図3は、図2に示す露光装置の照明領域及び投影領域の配置を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an arrangement of illumination areas and projection areas of the exposure apparatus shown in FIG. 図4は、図2に示す露光装置の照明光学系及び投影光学系の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an illumination optical system and a projection optical system of the exposure apparatus shown in FIG. 図5は、マスクにおける照明光束及び投影光束の振る舞いを誇張して示す図である。FIG. 5 is a diagram exaggerating the behavior of the illumination light beam and the projection light beam in the mask. 図6Aは、マスクのパターンの投影像面と基板の露光面との関係を示す説明図である。FIG. 6A is an explanatory diagram showing the relationship between the projected image plane of the mask pattern and the exposure plane of the substrate. 図6Bは、露光幅内でのデフォーカス量の変化の様子を示すグラフである。FIG. 6B is a graph showing how the defocus amount changes within the exposure width. 図7は、第2実施形態の露光装置(基板処理装置)の全体構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the overall configuration of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the second embodiment. 図8は、マスクのパターンの投影像面と基板の露光面との関係を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the projected image plane of the mask pattern and the exposure plane of the substrate. 図9は、露光座標とデフォーカスとの関係の一例を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing an example of the relationship between exposure coordinates and defocus. 図10は、デフォーカスと点像強度との関係の一例を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing an example of the relationship between defocus and point image intensity. 図11は、デフォーカス量の変化と強度差との関係の一例を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing an example of the relationship between the change in defocus amount and the intensity difference. 図12は、デフォーカス量とL/Sのコントラスト変化との関係の一例を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing an example of the relationship between the defocus amount and the L / S contrast change. 図13は、デフォーカス量とL/Sのコントラスト比の変化との関係の一例を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing an example of the relationship between the defocus amount and the change in the L / S contrast ratio. 図14は、デフォーカス量とL/SのCD及びスライスレベルとの関係の一例を示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing an example of the relationship between the defocus amount and the L / S CD and slice level. 図15は、デフォーカス量と孤立線のコントラスト変化との関係の一例を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing an example of the relationship between the defocus amount and the contrast change of an isolated line. 図16は、デフォーカス量と孤立線のコントラスト比の変化との関係の一例を示すグラフである。FIG. 16 is a graph showing an example of the relationship between the defocus amount and the change in the contrast ratio of an isolated line. 図17は、デフォーカス量と孤立線のCD及びスライスレベルとの関係の一例を示すグラフである。FIG. 17 is a graph showing an example of the relationship between the defocus amount and the CD and slice level of an isolated line. 図18は、第3実施形態の露光装置(基板処理装置)の全体構成を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing the overall configuration of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the third embodiment. 図19は、第4実施形態の露光装置(基板処理装置)の全体構成を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing the overall configuration of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the fourth embodiment. 図20は、マスクのパターンの投影像面と基板の露光面との関係を示す説明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram showing the relationship between the projected image surface of the mask pattern and the exposure surface of the substrate. 図21は、露光方法を示すフローチャートである。FIG. 21 is a flowchart showing the exposure method. 図22は、デバイス製造方法を示すフローチャートである。FIG. 22 is a flowchart showing the device manufacturing method.

本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換または変更を行うことができる。例えば、以下の実施形態では、デバイスとしてフレキシブル・ディスプレイを製造する場合として説明するがこれに限定されない。デバイスとしては、配線基板、半導体基板等を製造することもできる。   Modes (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the contents described in the embodiments below. Further, the constituent elements described below include those that can be easily conceived by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the components described below can be combined as appropriate. Further, various omissions, substitutions or changes of the constituent elements can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the following embodiments, a case of manufacturing a flexible display as a device will be described, but the present invention is not limited to this. As the device, a wiring board, a semiconductor substrate, or the like can be manufactured.

[第1実施形態]
第1実施形態は、基板に露光処理を施す基板処理装置が露光装置である。また、露光装置は、露光後の基板に各種処理を施してデバイスを製造するデバイス製造システムに組み込まれている。先ず、デバイス製造システムについて説明する。
[First Embodiment]
In the first embodiment, the substrate processing apparatus that performs the exposure processing on the substrate is the exposure apparatus. In addition, the exposure apparatus is incorporated in a device manufacturing system that manufactures a device by performing various types of processing on a substrate after exposure. First, the device manufacturing system will be described.

<デバイス製造システム>
図1は、第1実施形態のデバイス製造システムの構成を示す図である。図1に示すデバイス製造システム1は、デバイスとしてのフレキシブル・ディスプレイを製造するライン(フレキシブル・ディスプレイ製造ライン)である。フレキシブル・ディスプレイとしては、例えば有機ELディスプレイ等がある。このデバイス製造システム1は、可撓性の基板Pをロール状に巻回した供給用ロールFR1から、該基板Pを送り出し、送り出された基板Pに対して各種処理を連続的に施した後、処理後の基板Pを可撓性のデバイスとして回収用ロールFR2に巻き取る、いわゆるロール・ツー・ロール(Roll to Roll)方式となっている。第1実施形態のデバイス製造システム1では、フィルム状のシートである基板Pが供給用ロールFR1から送り出され、供給用ロールFR1から送り出された基板Pが、順次、n台の処理装置U1,U2,U3,U4,U5,…Unを経て、回収用ロールFR2に巻き取られるまでの例を示している。先ず、デバイス製造システム1の処理対象となる基板Pについて説明する。
<Device manufacturing system>
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the device manufacturing system of the first embodiment. A device manufacturing system 1 shown in FIG. 1 is a line for manufacturing a flexible display as a device (flexible display manufacturing line). An example of the flexible display is an organic EL display. The device manufacturing system 1 sends out the substrate P from a supply roll FR1 in which a flexible substrate P is wound in a roll shape, continuously performs various processes on the sent-out substrate P, and then This is a so-called roll-to-roll system in which the processed substrate P is wound around a recovery roll FR2 as a flexible device. In the device manufacturing system 1 of the first embodiment, the substrate P, which is a film-like sheet, is sent out from the supply roll FR1, and the substrates P sent out from the supply roll FR1 are sequentially processed into n processing units U1 and U2. , U3, U4, U5, ... Un before being wound around the recovery roll FR2. First, the substrate P to be processed by the device manufacturing system 1 will be described.

基板Pは、例えば、樹脂フィルム、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、酢酸ビニル樹脂のうち1または2以上を含んでいる。   As the substrate P, for example, a resin film, a foil made of metal or alloy such as stainless steel, or the like 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. It contains 1 or 2 or more.

基板Pは、例えば、基板Pに施される各種処理において受ける熱による変形量が実質的に無視できるように、熱膨張係数が顕著に大きくないものを選定することが望ましい。熱膨張係数は、例えば、無機フィラーを樹脂フィルムに混合することによって、プロセス温度等に応じた閾値よりも小さく設定されていてもよい。無機フィラーは、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、酸化ケイ素等でもよい。また、基板Pは、フロート法等で製造された厚さ100μm程度の極薄ガラスの単層体であってもよいし、この極薄ガラスに上記の樹脂フィルム、箔等を貼り合わせた積層体であってもよい。   It is desirable to select a substrate P having a coefficient of thermal expansion that is not remarkably large so that the amount of deformation due to heat received in various processes performed on the substrate P can be substantially ignored. The coefficient of thermal expansion may be set smaller than a threshold value according to the process temperature or the like by mixing an inorganic filler with the resin film, for example. The inorganic filler may be, for example, titanium oxide, zinc oxide, alumina, silicon oxide or the like. The substrate P may be a single-layer body of ultra-thin glass having a thickness of about 100 μm manufactured by a float method or the like, or a laminate obtained by laminating the above-mentioned resin film, foil, etc. on the ultra-thin glass. May be

このように構成された基板Pは、ロール状に巻回されることで供給用ロールFR1となり、この供給用ロールFR1が、デバイス製造システム1に装着される。供給用ロールFR1が装着されたデバイス製造システム1は、1個のデバイスを製造するための各種の処理を、供給用ロールFR1から送り出される基板Pに対して繰り返し実行する。このため、処理後の基板Pは、複数のデバイスが連なった状態となる。つまり、供給用ロールFR1から送り出される基板Pは、多面取り用の基板となっている。なお、基板Pは、予め所定の前処理によって、その表面を改質して活性化したもの、或いは、表面に精密パターニングの為の微細な隔壁構造(凹凸構造)をインプリント法(マイクロスタンパー)等で形成したものでも良い。   The substrate P configured in this way becomes a supply roll FR1 by being wound in a roll shape, and the supply roll FR1 is mounted in the device manufacturing system 1. The device manufacturing system 1 in which the supply roll FR1 is mounted repeatedly performs various kinds of processing for manufacturing one device on the substrate P sent from the supply roll FR1. Therefore, the processed substrate P is in a state in which a plurality of devices are connected. That is, the substrate P sent from the supply roll FR1 is a substrate for multiple cutting. The substrate P is obtained by modifying and activating the surface of the substrate P in advance by a predetermined pretreatment, or an imprinting method (micro stamper) having a fine partition structure (concavo-convex structure) for precise patterning on the surface. It is also possible to use those formed by the above.

処理後の基板Pは、ロール状に巻回されることで回収用ロールFR2として回収される。回収用ロールFR2は、図示しないダイシング装置に装着される。回収用ロールFR2が装着されたダイシング装置は、処理後の基板Pを、デバイスごとに分割(ダイシング)することで、複数個のデバイスにする。基板Pの寸法は、例えば、幅方向(短尺となる方向)の寸法が10cm〜2m程度であり、長さ方向(長尺となる方向)の寸法が10m以上である。なお、基板Pの寸法は、上記した寸法に限定されない。   The processed substrate P is wound as a roll to be collected as a collecting roll FR2. The recovery roll FR2 is mounted on a dicing device (not shown). The dicing machine equipped with the recovery roll FR2 divides (dices) the processed substrate P into devices to form a plurality of devices. The size of the substrate P is, for example, about 10 cm to 2 m in the width direction (shorter direction) and 10 m or more in the length direction (longer direction). The size of the substrate P is not limited to the above size.

次に、図1を参照し、デバイス製造システム1について説明する。図1では、X方向、Y方向及びZ方向が直交する直交座標系となっている。X方向は、水平面内において供給用ロールFR1及び回収用ロールFR2を結ぶ方向であり、図1における左右方向である。Y方向は、水平面内においてX方向に直交する方向であり、図1における前後方向である。Y方向は、供給用ロールFR1及び回収用ロールFR2の軸方向となっている。Z方向は、鉛直方向であり、図1における上下方向である。   Next, the device manufacturing system 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 1, an orthogonal coordinate system in which the X direction, the Y direction, and the Z direction are orthogonal to each other. The X direction is a direction connecting the supply roll FR1 and the recovery roll FR2 in the horizontal plane, and is the left-right direction in FIG. The Y direction is a direction orthogonal to the X direction in the horizontal plane, and is the front-back direction in FIG. The Y direction is the axial direction of the supply roll FR1 and the recovery roll FR2. The Z direction is the vertical direction and is the vertical direction in FIG.

デバイス製造システム1は、基板Pを供給する基板供給装置2と、基板供給装置2によって供給された基板Pに対して各種処理を施す処理装置U1〜Unと、処理装置U1〜Unによって処理が施された基板Pを回収する基板回収装置4と、デバイス製造システム1の各装置を制御する上位制御装置5とを備える。   The device manufacturing system 1 includes a substrate supply device 2 that supplies a substrate P, processing devices U1 to Un that perform various processes on the substrate P that is supplied by the substrate supply device 2, and processing devices U1 to Un. A substrate recovery device 4 for recovering the processed substrate P and a host controller 5 for controlling each device of the device manufacturing system 1 are provided.

基板供給装置2には、供給用ロールFR1が回転可能に装着される。基板供給装置2は、装着された供給用ロールFR1から基板Pを送り出す駆動ローラR1と、基板Pの幅方向(Y方向)における位置を調整するエッジポジションコントローラEPC1とを有する。駆動ローラR1は、基板Pの表裏両面を挟持しながら回転し、基板Pを供給用ロールFR1から回収用ロールFR2へ向かう搬送方向に送り出すことで、基板Pを処理装置U1〜Unに供給する。このとき、エッジポジションコントローラEPC1は、基板Pの幅方向の端部(エッジ)における位置が、目標位置に対して±十数μm〜数十μm程度の範囲に収まるように、基板Pを幅方向に移動させて、基板Pの幅方向における位置を修正する。   A supply roll FR1 is rotatably mounted on the substrate supply device 2. The substrate supply device 2 has a drive roller R1 that sends out the substrate P from the mounted supply roll FR1 and an edge position controller EPC1 that adjusts the position of the substrate P in the width direction (Y direction). The drive roller R1 rotates while sandwiching both front and back surfaces of the substrate P, and supplies the substrate P to the processing devices U1 to Un by feeding the substrate P in the transport direction from the supply roll FR1 toward the recovery roll FR2. At this time, the edge position controller EPC1 moves the board P in the width direction so that the position at the end portion (edge) in the width direction of the board P falls within a range of ± 10 μm to several tens μm with respect to the target position. Then, the position of the substrate P in the width direction is corrected.

基板回収装置4には、回収用ロールFR2が回転可能に装着される。基板回収装置4は、処理後の基板Pを回収用ロールFR2側に引き寄せる駆動ローラR2と、基板Pの幅方向(Y方向)における位置を調整するエッジポジションコントローラEPC2とを有する。基板回収装置4は、駆動ローラR2により基板Pの表裏両面を挟持しながら回転し、基板Pを搬送方向に引き寄せると共に、回収用ロールFR2を回転させることで、基板Pを巻き上げる。このとき、エッジポジションコントローラEPC2は、エッジポジションコントローラEPC1と同様に構成され、基板Pの幅方向の端部(エッジ)が幅方向においてばらつかないように、基板Pの幅方向における位置を修正する。   A recovery roll FR2 is rotatably mounted on the substrate recovery device 4. The substrate recovery device 4 includes a drive roller R2 that draws the processed substrate P toward the recovery roll FR2 side, and an edge position controller EPC2 that adjusts the position of the substrate P in the width direction (Y direction). The substrate collecting device 4 rotates while holding both front and back surfaces of the substrate P by the driving roller R2, pulls the substrate P in the transport direction, and rotates the collecting roll FR2 to wind up the substrate P. At this time, the edge position controller EPC2 is configured similarly to the edge position controller EPC1 and corrects the position of the substrate P in the width direction so that the end (edge) in the width direction of the substrate P does not vary in the width direction. ..

処理装置U1は、基板供給装置2から供給された基板Pの表面に感光性機能液を塗布する塗布装置である。感光性機能液としては、例えば、フォトレジスト、感光性シランカップリング材(親撥液性改質材)、感光性メッキ還元材、UV硬化樹脂液等が用いられる。処理装置U1は、基板Pの搬送方向の上流側から順に、塗布機構Gp1と乾燥機構Gp2とが設けられている。塗布機構Gp1は、基板Pが巻き付けられる圧胴ローラDR1と、圧胴ローラDR1に対向する塗布ローラDR2とを有する。塗布機構Gp1は、供給された基板Pを圧胴ローラDR1に巻き付けた状態で、圧胴ローラDR1及び塗布ローラDR2により基板Pを挟持する。そして、塗布機構Gp1は、圧胴ローラDR1及び塗布ローラDR2を回転させることで、基板Pを搬送方向に移動させながら、塗布ローラDR2により感光性機能液を塗布する。乾燥機構Gp2は、熱風またはドライエアー等の乾燥用エアーを吹き付け、感光性機能液に含まれる溶質(溶剤または水)を除去し、感光性機能液が塗布された基板Pを乾燥させることで、基板P上に感光性機能層を形成する。   The processing device U1 is a coating device that coats the photosensitive functional liquid on the surface of the substrate P supplied from the substrate supply device 2. As the photosensitive functional liquid, for example, a photoresist, a photosensitive silane coupling material (liquid-repellency modifying material), a photosensitive plating reducing material, a UV curable resin liquid, or the like is used. The processing unit U1 is provided with a coating mechanism Gp1 and a drying mechanism Gp2 in order from the upstream side in the transport direction of the substrate P. The coating mechanism Gp1 includes an impression roller DR1 around which the substrate P is wound, and an application roller DR2 that faces the impression roller DR1. The coating mechanism Gp1 sandwiches the substrate P between the impression cylinder roller DR1 and the application roller DR2 while the supplied substrate P is wound around the impression cylinder roller DR1. Then, the application mechanism Gp1 applies the photosensitive functional liquid by the application roller DR2 while moving the substrate P in the transport direction by rotating the impression cylinder roller DR1 and the application roller DR2. The drying mechanism Gp2 blows drying air such as hot air or dry air to remove the solute (solvent or water) contained in the photosensitive functional liquid, and dries the substrate P coated with the photosensitive functional liquid. A photosensitive functional layer is formed on the substrate P.

処理装置U2は、基板Pの表面に形成された感光性機能層を安定にすべく、処理装置U1から搬送された基板Pを所定温度(例えば、数10〜120℃程度)まで加熱する加熱装置である。処理装置U2は、基板Pの搬送方向の上流側から順に、加熱チャンバHA1と冷却チャンバHA2とが設けられている。加熱チャンバHA1は、その内部に複数のローラ及び複数のエア・ターンバーが設けられており、複数のローラ及び複数のエア・ターンバーは、基板Pの搬送経路を構成している。複数のローラは、基板Pの裏面に転接して設けられ、複数のエア・ターンバーは、基板Pの表面側に非接触状態で設けられる。複数のローラ及び複数のエア・ターンバーは、基板Pの搬送経路を長くすべく、蛇行状の搬送経路となる配置になっている。加熱チャンバHA1内を通る基板Pは、蛇行状の搬送経路に沿って搬送されながら所定温度まで加熱される。冷却チャンバHA2は、加熱チャンバHA1で加熱された基板Pの温度が、後工程(処理装置U3)の環境温度と揃うようにすべく、基板Pを環境温度まで冷却する。冷却チャンバHA2は、その内部に複数のローラが設けられ、複数のローラは、加熱チャンバHA1と同様に、基板Pの搬送経路を長くすべく、蛇行状の搬送経路となる配置になっている。冷却チャンバHA2内を通る基板Pは、蛇行状の搬送経路に沿って搬送されながら冷却される。冷却チャンバHA2の搬送方向における下流側には、駆動ローラR3が設けられ、駆動ローラR3は、冷却チャンバHA2を通過した基板Pを挟持しながら回転することで、基板Pを処理装置U3へ向けて供給する。尚、加熱チャンバHA1による基板Pの加熱は、基板Pが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)等の樹脂フィルムの場合、そのガラス転移温度を超えないように設定するのが良い。   The processing device U2 heats the substrate P transported from the processing device U1 to a predetermined temperature (for example, several tens to 120 ° C.) in order to stabilize the photosensitive functional layer formed on the surface of the substrate P. Is. The processing apparatus U2 is provided with a heating chamber HA1 and a cooling chamber HA2 in order from the upstream side in the transport direction of the substrate P. The heating chamber HA1 is provided therein with a plurality of rollers and a plurality of air turnbars, and the plurality of rollers and the plurality of air turnbars form a transfer path for the substrate P. The plurality of rollers are provided in rolling contact with the back surface of the substrate P, and the plurality of air turn bars are provided on the front surface side of the substrate P in a non-contact state. The plurality of rollers and the plurality of air turn bars are arranged in a meandering conveyance path in order to lengthen the conveyance path of the substrate P. The substrate P passing through the heating chamber HA1 is heated to a predetermined temperature while being transported along a meandering transport path. The cooling chamber HA2 cools the substrate P to the environmental temperature so that the temperature of the substrate P heated in the heating chamber HA1 becomes equal to the environmental temperature of the subsequent process (processing device U3). The cooling chamber HA2 is provided with a plurality of rollers therein, and the plurality of rollers are arranged in a meandering transfer path in order to lengthen the transfer path of the substrate P, similarly to the heating chamber HA1. The substrate P passing through the cooling chamber HA2 is cooled while being transported along a meandering transport path. A drive roller R3 is provided on the downstream side in the transport direction of the cooling chamber HA2, and the drive roller R3 rotates while nipping the substrate P that has passed through the cooling chamber HA2, so that the substrate P is directed toward the processing apparatus U3. Supply. When the substrate P is a resin film such as PET (polyethylene terephthalate) or PEN (polyethylene naphthalate), the heating of the substrate P by the heating chamber HA1 is preferably set so as not to exceed its glass transition temperature.

処理装置(基板処理装置)U3は、処理装置U2から供給された、表面に感光性機能層が形成された基板(感光基板)Pに対して、ディスプレイ用の回路または配線等のパターンを投影露光する露光装置である。詳細は後述するが、処理装置U3は、反射型のマスクMに照明光束を照明し、照明光束がマスクMにより反射されることで得られる投影光束を基板Pに投影露光する。処理装置U3は、処理装置U2から供給された基板Pを搬送方向の下流側に送る駆動ローラR4と、基板Pの幅方向(Y方向)における位置を調整するエッジポジションコントローラEPC3とを有する。駆動ローラR4は、基板Pの表裏両面を挟持しながら回転し、基板Pを搬送方向の下流側に送り出すことで、基板Pを露光位置で支持する基板支持ドラム(回転ドラムと呼ぶこともある)へ向けて供給する。   The processing device (substrate processing device) U3 projects and exposes a pattern such as a display circuit or wiring on a substrate (photosensitive substrate) P, which is supplied from the processing device U2 and has a photosensitive functional layer formed on the surface thereof. It is an exposure device that does. As will be described later in detail, the processing apparatus U3 illuminates the reflection type mask M with the illumination light flux, and projects and exposes the projection light flux obtained by the illumination light flux being reflected by the mask M onto the substrate P. The processing device U3 includes a drive roller R4 that sends the substrate P supplied from the processing device U2 to the downstream side in the transport direction, and an edge position controller EPC3 that adjusts the position of the substrate P in the width direction (Y direction). The drive roller R4 rotates while sandwiching both front and back surfaces of the substrate P, and sends the substrate P to the downstream side in the transport direction to support the substrate P at the exposure position (also referred to as a rotating drum). Supply for.

エッジポジションコントローラEPC3は、エッジポジションコントローラEPC1と同様に構成され、露光位置(基板支持ドラム)における基板Pの幅方向が目標位置となるように、基板Pの幅方向における位置を修正する。また、処理装置U3は、露光後の基板Pにたるみを与えた状態で、基板Pを搬送方向の下流側へ送る2組の駆動ローラR5、R6を有する。駆動ローラR5は先の駆動ローラR4と協働して、基板Pの搬送方向に所定のテンションを付与する。2組の駆動ローラR5、R6は、基板Pの搬送方向に所定の間隔を空けて配置されている。駆動ローラR5は、搬送される基板Pの上流側を挟持して回転し、駆動ローラR6は、搬送される基板Pの下流側を挟持して回転することで、基板Pを処理装置U4へ向けて供給する。このとき、基板Pは、たるみが与えられているため、駆動ローラR6よりも搬送方向の下流側において生ずる搬送速度の変動を吸収でき、搬送速度の変動による基板Pへの露光処理の影響を縁切りすることができる。また、処理装置U3内には、マスクMのマスクパターンの一部分の像と基板Pとを相対的に位置合せ(アライメント)する為に、基板Pに予め形成されたアライメントマーク等を検出するアライメント顕微鏡AM1、AM2が設けられている。   The edge position controller EPC3 is configured similarly to the edge position controller EPC1, and corrects the position of the substrate P in the width direction so that the width direction of the substrate P at the exposure position (substrate supporting drum) becomes the target position. Further, the processing apparatus U3 has two sets of drive rollers R5 and R6 that send the substrate P to the downstream side in the transport direction in a state where the exposed substrate P is slackened. The drive roller R5 cooperates with the drive roller R4 described above to apply a predetermined tension in the transport direction of the substrate P. The two sets of drive rollers R5 and R6 are arranged at a predetermined interval in the transport direction of the substrate P. The drive roller R5 holds and rotates the upstream side of the conveyed substrate P, and the drive roller R6 holds and rotates the downstream side of the conveyed substrate P to direct the substrate P to the processing apparatus U4. Supply. At this time, since the substrate P is provided with the slack, it is possible to absorb the fluctuation of the transport speed that occurs on the downstream side of the driving roller R6 in the transport direction, and the influence of the exposure process on the substrate P due to the fluctuation of the transport speed is cut off. can do. Further, in the processing unit U3, an alignment microscope for detecting alignment marks or the like formed in advance on the substrate P in order to relatively align (align) the image of a part of the mask pattern of the mask M and the substrate P. AM1 and AM2 are provided.

処理装置U4は、処理装置U3から搬送された露光後の基板Pに対して、湿式による現像処理、無電解メッキ処理等を行なう湿式処理装置である。処理装置U4は、その内部に、鉛直方向(Z方向)に階層化された3つの処理槽BT1、BT2、BT3と、基板Pを搬送する複数のローラと、を有する。複数のローラは、3つの処理槽BT1、BT2、BT3の内部を、基板Pが順に通過する搬送経路となるように配置される。処理槽BT3の搬送方向における下流側には、駆動ローラR7が設けられ、駆動ローラR7は、処理槽BT3を通過した基板Pを挟持しながら回転することで、基板Pを処理装置U5へ向けて供給する。   The processing apparatus U4 is a wet processing apparatus that performs wet development processing, electroless plating processing, and the like on the exposed substrate P transported from the processing apparatus U3. The processing unit U4 has therein three processing baths BT1, BT2, BT3 hierarchically arranged in the vertical direction (Z direction), and a plurality of rollers for transporting the substrate P. The plurality of rollers are arranged so as to serve as a transport path through which the substrate P sequentially passes inside the three processing tanks BT1, BT2, and BT3. A drive roller R7 is provided on the downstream side in the transport direction of the processing tank BT3, and the drive roller R7 rotates while sandwiching the substrate P that has passed through the processing tank BT3, so that the substrate P is directed toward the processing device U5. Supply.

図示は省略するが、処理装置U5は、処理装置U4から搬送された基板Pを乾燥させる乾燥装置である。処理装置U5は、処理装置U4において湿式処理された基板Pに付着する液滴やミストを除去すると共に、基板Pの水分含有量を、所定の水分含有量に調整する。処理装置U5により乾燥された基板Pは、幾つかの処理装置を経て、処理装置Unに搬送される。そして、処理装置Unで処理された後、基板Pは、基板回収装置4の回収用ロールFR2に巻き上げられる。   Although illustration is omitted, the processing device U5 is a drying device that dries the substrate P transported from the processing device U4. The processing unit U5 removes droplets and mist adhering to the substrate P that has been wet-processed in the processing unit U4, and adjusts the water content of the substrate P to a predetermined water content. The substrate P dried by the processing device U5 is transported to the processing device Un via some processing devices. After being processed by the processing device Un, the substrate P is wound up on the recovery roll FR2 of the substrate recovery device 4.

上位制御装置5は、基板供給装置2、基板回収装置4及び複数の処理装置U1〜Unを統括制御する。上位制御装置5は、基板供給装置2及び基板回収装置4を制御して、基板Pを基板供給装置2から基板回収装置4へ向けて搬送させる。また、上位制御装置5は、基板Pの搬送に同期させながら、複数の処理装置U1〜Unを制御して、基板Pに対する各種処理を実行させる。   The host controller 5 centrally controls the substrate supply device 2, the substrate recovery device 4, and the plurality of processing devices U1 to Un. The host controller 5 controls the substrate supply device 2 and the substrate recovery device 4 to convey the substrate P from the substrate supply device 2 toward the substrate recovery device 4. Further, the host controller 5 controls the plurality of processing devices U1 to Un in synchronization with the transport of the substrate P to execute various processes on the substrate P.

<露光装置(基板処理装置)>
次に、第1実施形態の処理装置U3としての露光装置(基板処理装置)の構成について、図2から図4を参照して説明する。図2は、第1実施形態の露光装置(基板処理装置)の全体構成を示す図である。図3は、図2に示す露光装置の照明領域及び投影領域の配置を示す図である。図4は、図2に示す露光装置の照明光学系及び投影光学系の構成を示す図である。以下、処理装置U3を露光装置U3という。
<Exposure device (substrate processing device)>
Next, the configuration of the exposure apparatus (substrate processing apparatus) as the processing apparatus U3 of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 4. FIG. 2 is a diagram showing the overall configuration of the exposure apparatus (substrate processing apparatus) of the first embodiment. FIG. 3 is a diagram showing an arrangement of illumination areas and projection areas of the exposure apparatus shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an illumination optical system and a projection optical system of the exposure apparatus shown in FIG. Hereinafter, the processing device U3 is referred to as an exposure device U3.

図2に示す露光装置U3は、いわゆる走査露光装置であり、基板Pを搬送方向に搬送しながら、円筒状のマスクMの外周面に形成されたマスクパターンの像を、基板Pの表面に投影露光する。なお、図2では、X方向、Y方向及びZ方向が直交する直交座標系となっており、図1と同様の直交座標系となっている。   The exposure apparatus U3 shown in FIG. 2 is a so-called scanning exposure apparatus, and projects the image of the mask pattern formed on the outer peripheral surface of the cylindrical mask M onto the surface of the substrate P while transporting the substrate P in the transport direction. Expose. Note that, in FIG. 2, an orthogonal coordinate system in which the X direction, the Y direction, and the Z direction are orthogonal to each other is the same as the orthogonal coordinate system in FIG.

先ず、露光装置U3に用いられるマスクMについて説明する。マスクMは、例えば金属製の円筒体を用いた反射型のマスクとなっている。マスクMは、Y方向に延びる第1軸AX1を中心とする曲率半径Rmとなる外周面(円周面)を有する円筒体に形成され、径方向に一定の肉厚を有している。マスクMの円周面は、所定のマスクパターンが形成された面P1となっている。マスクMの面P1は、所定方向に光束を高い効率で反射する高反射部と所定方向に光束を反射しないまたは低い効率で反射する反射抑制部とを含む。マスクパターンは、高反射部及び反射抑制部により形成されている。ここで、反射抑制部は、所定方向に反射する光が少なくなればよい。このため、反射抑制部は、光を吸収しても、透過しても、所定方向以外に反射(例えば乱反射)してもよい。ここで、マスクMは、反射抑制部を、光を吸収する材料や、光を透過する材料で構成することができる。露光装置U3は、上記構成のマスクMとして、金属の円筒体で作成したマスクを用いることができる。このため、露光装置U3は、安価なマスクを用いて露光を行うことができる。   First, the mask M used in the exposure apparatus U3 will be described. The mask M is a reflective mask using, for example, a metal cylindrical body. The mask M is formed into a cylindrical body having an outer peripheral surface (circumferential surface) having a radius of curvature Rm centered on the first axis AX1 extending in the Y direction, and has a constant radial thickness. The circumferential surface of the mask M is a surface P1 on which a predetermined mask pattern is formed. The surface P1 of the mask M includes a highly reflective portion that reflects a light beam in a predetermined direction with high efficiency, and a reflection suppressing portion that does not reflect the light beam in a predetermined direction or that reflects with low efficiency. The mask pattern is formed by the high reflection portion and the reflection suppressing portion. Here, the reflection suppressing unit may reduce the light reflected in the predetermined direction. Therefore, the reflection suppressing portion may absorb the light, transmit the light, or reflect the light in a direction other than the predetermined direction (for example, irregular reflection). Here, in the mask M, the reflection suppressing portion can be made of a material that absorbs light or a material that transmits light. In the exposure apparatus U3, a mask made of a metal cylinder can be used as the mask M having the above configuration. Therefore, the exposure apparatus U3 can perform exposure using an inexpensive mask.

なお、マスクMは、1個の表示デバイスに対応するパネル用パターンの全体または一部が形成されていてもよいし、複数個の表示デバイスに対応するパネル用パターンが形成されていてもよい。また、マスクMは、パネル用パターンが第1軸AX1の周りの周方向に繰り返し複数個形成されていてもよいし、小型のパネル用パターンが第1軸AX1に平行な方向に繰り返し複数形成されてもよい。さらに、マスクMは、第1の表示デバイスのパネル用パターンと、第1の表示デバイスとサイズ等が異なる第2の表示デバイスのパネル用パターンとが形成されていてもよい。また、マスクMは、第1軸AX1を中心とする曲率半径Rmとなる円周面を有していればよく、円筒体の形状に限定されない。例えば、マスクMは、円周面を有する円弧状の板材であってもよい。また、マスクMは、薄板状であってもよく、薄板状のマスクMを湾曲させて、円周面に倣うように円筒部材に貼り付てもよい。   The mask M may have all or a part of the panel pattern corresponding to one display device formed therein, or may have the panel pattern corresponding to a plurality of display devices formed therein. In the mask M, a plurality of panel patterns may be repeatedly formed in the circumferential direction around the first axis AX1, or a plurality of small panel patterns may be repeatedly formed in a direction parallel to the first axis AX1. May be. Further, the mask M may be formed with a panel pattern for the first display device and a panel pattern for the second display device having a size different from that of the first display device. Further, the mask M is not limited to the shape of the cylindrical body as long as it has a circumferential surface having a radius of curvature Rm centered on the first axis AX1. For example, the mask M may be an arc-shaped plate material having a circumferential surface. Further, the mask M may have a thin plate shape, and the thin plate mask M may be curved and attached to a cylindrical member so as to follow the circumferential surface.

次に、図2に示す露光装置U3について説明する。露光装置U3は、上記した駆動ローラR4〜R6、エッジポジションコントローラEPC3及びアライメント顕微鏡AM1、AM2の他に、マスク保持機構11と、基板支持機構12と、照明光学系ILと、投影光学系PLと、下位制御装置16と、を有する。露光装置U3は、光源装置13から射出された照明光を照明光学系ILと、投影光学系PLと、で案内することで、マスク保持機構11で保持したマスクMのパターンの光束を基板支持機構12で保持した基板Pに投射する。   Next, the exposure apparatus U3 shown in FIG. 2 will be described. The exposure apparatus U3 includes a mask holding mechanism 11, a substrate supporting mechanism 12, an illumination optical system IL, and a projection optical system PL, in addition to the drive rollers R4 to R6, the edge position controller EPC3, and the alignment microscopes AM1 and AM2 described above. , Lower control device 16. The exposure device U3 guides the illumination light emitted from the light source device 13 by the illumination optical system IL and the projection optical system PL, so that the light flux of the pattern of the mask M held by the mask holding mechanism 11 is guided by the substrate supporting mechanism. It is projected on the substrate P held by 12.

下位制御装置16は、露光装置U3の各部を制御し、各部に処理を実行させる。下位制御装置16は、デバイス製造システム1の上位制御装置5の一部又は全部であってもよい。また、下位制御装置16は、上位制御装置5に制御され、上位制御装置5とは別の装置であってもよい。下位制御装置16は、例えば、コンピュータを含む。   The lower-level controller 16 controls each unit of the exposure apparatus U3 and causes each unit to execute processing. The lower controller 16 may be a part or all of the upper controller 5 of the device manufacturing system 1. The lower control device 16 may be a device that is controlled by the upper control device 5 and is different from the upper control device 5. The lower control device 16 includes, for example, a computer.

マスク保持機構11は、マスクMを保持するマスク保持ドラム(マスク保持部材)21と、マスク保持ドラム21を回転させる第1駆動部22とを有している。マスク保持ドラム21は、マスクMの第1軸AX1が回転中心となるようにマスクMを保持する。第1駆動部22は、下位制御装置16に接続され、第1軸AX1を回転中心にマスク保持ドラム21を回転させる。   The mask holding mechanism 11 includes a mask holding drum (mask holding member) 21 that holds the mask M, and a first drive unit 22 that rotates the mask holding drum 21. The mask holding drum 21 holds the mask M so that the first axis AX1 of the mask M becomes the center of rotation. The first drive unit 22 is connected to the lower control device 16 and rotates the mask holding drum 21 about the first axis AX1.

なお、マスク保持機構11は、円筒体のマスクMをマスク保持ドラム21で保持したが、この構成に限らない。マスク保持機構11は、マスク保持ドラム21の外周面に倣って薄板状のマスクMを巻き付けて保持してもよい。また、マスク保持機構11は、円弧状の板材となるマスクMをマスク保持ドラム21の外周面において保持してもよい。   Although the mask holding mechanism 11 holds the cylindrical mask M by the mask holding drum 21, the mask holding mechanism 11 is not limited to this configuration. The mask holding mechanism 11 may wind and hold the thin plate-shaped mask M along the outer peripheral surface of the mask holding drum 21. The mask holding mechanism 11 may hold the mask M, which is an arc-shaped plate material, on the outer peripheral surface of the mask holding drum 21.

基板支持機構12は、基板Pを円筒状の外周面で支持して回転可能な基板支持ドラム25と、基板支持ドラム25を回転させる第2駆動部26と、一対のエア・ターンバーATB1、ATB2と、一対のガイドローラ27、28とを有している。基板支持ドラム25は、Y方向に延びる第2軸AX2を中心とする曲率半径Rpとなる外周面(円周面)を有する円筒形状に形成されている。ここで、第1軸AX1と第2軸AX2とは互いに平行になっており、第1軸AX1及び第2軸AX2を通る面を中心面CLとしている。基板支持ドラム25の円周面の一部は、基板Pを支持する支持面P2となっている。つまり、基板支持ドラム25は、その支持面P2に基板Pが巻き付けられることで、基板Pを支持する。第2駆動部26は、下位制御装置16に接続され、第2軸AX2を回転中心に基板支持ドラム25を回転させる。   The substrate support mechanism 12 includes a substrate support drum 25 that supports the substrate P on a cylindrical outer peripheral surface and is rotatable, a second drive unit 26 that rotates the substrate support drum 25, and a pair of air turn bars ATB1 and ATB2. , And a pair of guide rollers 27 and 28. The substrate support drum 25 is formed in a cylindrical shape having an outer peripheral surface (circumferential surface) having a radius of curvature Rp centered on the second axis AX2 extending in the Y direction. Here, the first axis AX1 and the second axis AX2 are parallel to each other, and a plane passing through the first axis AX1 and the second axis AX2 is a center plane CL. A part of the circumferential surface of the substrate support drum 25 serves as a support surface P2 that supports the substrate P. That is, the substrate support drum 25 supports the substrate P by winding the substrate P on the support surface P2. The second drive unit 26 is connected to the lower control device 16 and rotates the substrate support drum 25 about the second axis AX2.

一対のエア・ターンバーATB1,ATB2は、基板支持ドラム25を挟んで、基板Pの搬送方向の上流側及び下流側にそれぞれ設けられている。一対のエア・ターンバーATB1,ATB2は、基板Pの表面側に設けられ、鉛直方向(Z方向)において基板支持ドラム25の支持面P2よりも下方側に配置されている。一対のガイドローラ27、28は、一対のエア・ターンバーATB1,ATB2を挟んで、基板Pの搬送方向の上流側及び下流側にそれぞれ設けられている。一対のガイドローラ27、28は、その一方のガイドローラ27が駆動ローラR4から搬送された基板Pをエア・ターンバーATB1に案内し、その他方のガイドローラ28がエア・ターンバーATB2から搬送された基板Pを駆動ローラR5に案内する。   The pair of air turn bars ATB1 and ATB2 are provided on the upstream side and the downstream side in the transport direction of the substrate P, with the substrate supporting drum 25 interposed therebetween. The pair of air turn bars ATB1 and ATB2 are provided on the front surface side of the substrate P and are arranged below the support surface P2 of the substrate support drum 25 in the vertical direction (Z direction). The pair of guide rollers 27 and 28 are provided on the upstream side and the downstream side in the transport direction of the substrate P, with the pair of air turn bars ATB1 and ATB2 interposed therebetween. The pair of guide rollers 27, 28 guides the substrate P conveyed by the one guide roller 27 from the drive roller R4 to the air turn bar ATB1, and the other guide roller 28 conveyed by the air turn bar ATB2. Guide P to drive roller R5.

従って、基板支持機構12は、駆動ローラR4から搬送された基板Pを、ガイドローラ27によりエア・ターンバーATB1に案内し、エア・ターンバーATB1を通過した基板Pを、基板支持ドラム25に導入する。基板支持機構12は、第2駆動部26により基板支持ドラム25を回転させることで、基板支持ドラム25に導入した基板Pを、基板支持ドラム25の支持面P2で支持しながら、エア・ターンバーATB2へ向けて搬送する。基板支持機構12は、エア・ターンバーATB2に搬送された基板Pを、エア・ターンバーATB2によりガイドローラ28に案内し、ガイドローラ28を通過した基板Pを、駆動ローラR5に案内する。   Therefore, the substrate support mechanism 12 guides the substrate P conveyed from the drive roller R4 to the air turn bar ATB1 by the guide roller 27, and introduces the substrate P passing through the air turn bar ATB1 to the substrate support drum 25. The substrate support mechanism 12 rotates the substrate support drum 25 by the second drive unit 26 to support the substrate P introduced into the substrate support drum 25 on the support surface P2 of the substrate support drum 25, while the air turn bar ATB2. Transport to. The substrate support mechanism 12 guides the substrate P conveyed to the air turn bar ATB2 to the guide roller 28 by the air turn bar ATB2, and guides the substrate P passing through the guide roller 28 to the drive roller R5.

このとき、第1駆動部22及び第2駆動部26に接続された下位制御装置16は、マスク保持ドラム21と基板支持ドラム25とを所定の回転速度比で同期回転させることによって、マスクMの面P1に形成されたマスクパターンの像が、基板支持ドラム25の支持面P2に巻き付けられた基板Pの表面(円周面に倣って湾曲した面)に連続的に繰り返し投影露光される。   At this time, the lower-level control device 16 connected to the first drive unit 22 and the second drive unit 26 synchronously rotates the mask holding drum 21 and the substrate support drum 25 at a predetermined rotation speed ratio, so that the mask M is rotated. The image of the mask pattern formed on the surface P1 is continuously and repeatedly projected and exposed on the surface of the substrate P wound around the supporting surface P2 of the substrate supporting drum 25 (the curved surface following the circumferential surface).

光源装置13は、マスクMに照明される照明光束EL1を出射する。光源装置13は、光源31と導光部材32とを有する。光源31は、所定の波長の光を射出する光源である。光源31は、例えば水銀ランプ等のランプ光源、又はレーザーダイオード、発光ダイオード(LED)等である。光源31が射出する照明光は、例えばランプ光源から射出される輝線(g線、h線、i線)、KrFエキシマレーザ光(波長248nm)等の遠紫外光(DUV光)、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)等である。ここで、光源31は、i線(365nmの波長)以下の波長を含む照明光束EL1を射出することが好ましい。光源31は、i線以下の波長となる照明光束EL1として、YAGレーザ(第3高調波レーザ)から射出されるレーザ光(355nmの波長)、YAGレーザ(第4高調波レーザ)から射出されるレーザ光(266nmの波長)、またはKrFエキシマレーザから射出されるレーザ光(248nmの波長)等を用いることができる。   The light source device 13 emits the illumination light flux EL1 with which the mask M is illuminated. The light source device 13 includes a light source 31 and a light guide member 32. The light source 31 is a light source that emits light having a predetermined wavelength. The light source 31 is, for example, a lamp light source such as a mercury lamp, a laser diode, a light emitting diode (LED), or the like. Illumination light emitted from the light source 31 is, for example, bright lines (g line, h line, i line) emitted from a lamp light source, far ultraviolet light (DUV light) such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), ArF excimer laser light. (Wavelength 193 nm) and the like. Here, it is preferable that the light source 31 emits the illumination luminous flux EL1 including a wavelength equal to or shorter than the i-line (wavelength of 365 nm). The light source 31 emits a laser beam (wavelength of 355 nm) emitted from a YAG laser (third harmonic laser) or a YAG laser (fourth harmonic laser) as an illumination luminous flux EL1 having a wavelength of i-line or less. Laser light (wavelength of 266 nm), laser light emitted from a KrF excimer laser (wavelength of 248 nm), or the like can be used.

導光部材32は、光源31から出射された照明光束EL1を照明光学系ILに導く。導光部材32は、光ファイバ、またはミラーを用いたリレーモジュール等で構成される。また、導光部材32は、照明光学系ILが複数設けられている場合、光源31からの照明光束EL1を複数に分離し、複数の照明光束EL1を複数の照明光学系ILに導く。導光部材32は、光源31から射出された照明光束EL1を所定の偏光状態の光として偏光ビームスプリッタPBSに入射させる。ここで、本実施形態の偏光ビームスプリッタPBSは、S偏光の直線偏光となる光束を反射し、P偏光の直線偏光となる光束を透過する。このため、光源装置13は、偏光ビームスプリッタPBSに入射する照明光束EL1が直線偏光(S偏光)の光束となる照明光束EL1を出射する。   The light guide member 32 guides the illumination light flux EL1 emitted from the light source 31 to the illumination optical system IL. The light guide member 32 is composed of an optical fiber, a relay module using a mirror, or the like. Further, when a plurality of illumination optical systems IL are provided, the light guide member 32 splits the illumination luminous flux EL1 from the light source 31 into a plurality of portions and guides the plurality of illumination luminous fluxes EL1 to the plurality of illumination optical systems IL. The light guide member 32 causes the illumination light flux EL1 emitted from the light source 31 to enter the polarization beam splitter PBS as light in a predetermined polarization state. Here, the polarization beam splitter PBS of the present embodiment reflects the light flux of S-polarized linearly polarized light and transmits the light flux of P-polarized linearly polarized light. Therefore, the light source device 13 emits the illumination light flux EL1 which becomes the linearly polarized (S-polarized) light flux that enters the polarization beam splitter PBS.

光源装置13は、偏光ビームスプリッタPBSに波長及び位相が揃った偏光レーザを出射する。例えば、光源装置13は、光源31から射出される光束が偏光された光である場合、導光部材32として、偏波面保存ファイバを用い、光源装置13から出力されたレーザ光の偏光状態を維持したまま導光する。また、例えば、光源31から出力された光束を光ファイバで案内し、光ファイバから出力された光を偏光板で偏光させてもよい。つまり光源装置13は、ランダム偏光の光束が案内されている場合、ランダム偏光の光束を偏光板で偏光してもよいし、偏光ビームスプリッタPBSを用いてP偏向とS偏向の各光束に分岐させ、その偏光ビームスプリッタPBSを透過した光を一方の系統の照明光学系ILに入射させ、その偏光ビームスプリッタPBSで反射した光を別の系統の照明光学系ILに入射させる光束として用いてもよい。また光源装置13は、レンズ等を用いたリレー光学系により、光源31から出力された光束を案内してもよい。   The light source device 13 emits a polarized laser having the same wavelength and phase to the polarizing beam splitter PBS. For example, when the light flux emitted from the light source 31 is polarized light, the light source device 13 uses a polarization-maintaining fiber as the light guide member 32 and maintains the polarization state of the laser light output from the light source device 13. Light is guided as it is. Further, for example, the light flux output from the light source 31 may be guided by an optical fiber, and the light output from the optical fiber may be polarized by a polarizing plate. In other words, when the randomly polarized light beam is guided, the light source device 13 may polarize the randomly polarized light beam by the polarizing plate, or split it into the P polarized light beam and the S polarized light beam by using the polarization beam splitter PBS. The light transmitted through the polarization beam splitter PBS may be incident on the illumination optical system IL of one system, and the light reflected by the polarization beam splitter PBS may be used as a light flux incident on the illumination optical system IL of another system. . The light source device 13 may guide the light flux output from the light source 31 by a relay optical system using a lens or the like.

ここで、図3に示すように、第1実施形態の露光装置U3は、いわゆるマルチレンズ方式を想定した露光装置である。なお、図3には、マスク保持ドラム21に保持されたマスクM上の照明領域IRを−Z側から見た平面図(図3の左図)と、基板支持ドラム25に支持された基板P上の投影領域PAを+Z側から見た平面図(図3の右図)とが図示されている。図3の符号Xsは、マスク保持ドラム21及び基板支持ドラム25の移動方向(回転方向)を示す。マルチレンズ方式の露光装置U3は、マスクM上の複数(第1実施形態では例えば6つ)の照明領域IR1〜IR6に照明光束EL1をそれぞれ照明し、各照明光束EL1が各照明領域IR1〜IR6に反射されることで得られる複数の投影光束EL2を、基板P上の複数(第1実施形態では例えば6つ)の投影領域PA1〜PA6に投影露光する。   Here, as shown in FIG. 3, the exposure apparatus U3 of the first embodiment is an exposure apparatus assuming a so-called multi-lens method. 3 is a plan view (left side of FIG. 3) of the illumination area IR on the mask M held by the mask holding drum 21 as viewed from the −Z side, and a substrate P supported by the substrate supporting drum 25. A plan view of the upper projection area PA viewed from the + Z side (right view of FIG. 3) is shown. Reference numeral Xs in FIG. 3 indicates the moving direction (rotational direction) of the mask holding drum 21 and the substrate supporting drum 25. The exposure apparatus U3 of the multi-lens type illuminates a plurality (for example, six in the first embodiment) of illumination areas IR1 to IR6 on the mask M with the illumination light fluxes EL1, respectively, and each illumination light flux EL1 is exposed to each of the illumination areas IR1 to IR6. A plurality of (for example, six in the first embodiment) projection areas PA1 to PA6 on the substrate P are projected and exposed with a plurality of projection light fluxes EL2 obtained by being reflected by.

先ず、照明光学系ILにより照明される複数の照明領域IR1〜IR6について説明する。図3に示すように、複数の照明領域IR1〜IR6は、中心面CLを挟んで、回転方向の上流側のマスクM上に第1照明領域IR1、第3照明領域IR3及び第5照明領域IR5が配置され、回転方向の下流側のマスクM上に第2照明領域IR2、第4照明領域IR4及び第6照明領域IR6が配置される。各照明領域IR1〜IR6は、マスクMの軸方向(Y方向)に延びる平行な短辺及び長辺を有する細長い台形状の領域となっている。このとき、台形状の各照明領域IR1〜IR6は、その短辺が中心面CL側に位置し、その長辺が外側に位置する領域となっている。第1照明領域IR1、第3照明領域IR3及び第5照明領域IR5は、軸方向に所定の間隔を空けて配置されている。また、第2照明領域IR2、第4照明領域IR4及び第6照明領域IR6は、軸方向に所定の間隔を空けて配置されている。このとき、第2照明領域IR2は、軸方向において、第1照明領域IR1と第3照明領域IR3との間に配置される。同様に、第3照明領域IR3は、軸方向において、第2照明領域IR2と第4照明領域IR4との間に配置される。第4照明領域IR4は、軸方向において、第3照明領域IR3と第5照明領域IR5との間に配置される。第5照明領域IR5は、軸方向において、第4照明領域IR4と第6照明領域IR6との間に配置される。各照明領域IR1〜IR6は、マスクMの周方向からみて、隣り合う台形状の照明領域の斜辺部の三角部が重なるように(オーバーラップするように)配置されている。なお、第1実施形態において、各照明領域IR1〜IR6は、台形状の領域としたが、長方形状の領域でもあってよい。   First, the plurality of illumination areas IR1 to IR6 illuminated by the illumination optical system IL will be described. As shown in FIG. 3, the plurality of illumination regions IR1 to IR6 are located on the mask M on the upstream side in the rotation direction with the center plane CL interposed therebetween, and the first illumination region IR1, the third illumination region IR3, and the fifth illumination region IR5. Are disposed, and the second illumination region IR2, the fourth illumination region IR4, and the sixth illumination region IR6 are disposed on the mask M on the downstream side in the rotation direction. Each of the illumination regions IR1 to IR6 is an elongated trapezoidal region having parallel short sides and long sides extending in the axial direction (Y direction) of the mask M. At this time, each of the trapezoidal illumination regions IR1 to IR6 has a short side located on the center plane CL side and a long side located outside. The first illumination region IR1, the third illumination region IR3, and the fifth illumination region IR5 are arranged at a predetermined interval in the axial direction. Further, the second illumination region IR2, the fourth illumination region IR4, and the sixth illumination region IR6 are arranged at a predetermined interval in the axial direction. At this time, the second illumination region IR2 is arranged between the first illumination region IR1 and the third illumination region IR3 in the axial direction. Similarly, the third illumination region IR3 is arranged between the second illumination region IR2 and the fourth illumination region IR4 in the axial direction. The fourth illumination region IR4 is arranged between the third illumination region IR3 and the fifth illumination region IR5 in the axial direction. The fifth illumination region IR5 is arranged between the fourth illumination region IR4 and the sixth illumination region IR6 in the axial direction. The illumination regions IR1 to IR6 are arranged such that the triangular portions of the oblique sides of adjacent trapezoidal illumination regions are overlapped (overlapped) when viewed in the circumferential direction of the mask M. Although the illumination regions IR1 to IR6 are trapezoidal regions in the first embodiment, they may be rectangular regions.

また、マスクMは、マスクパターンが形成されるパターン形成領域A3と、マスクパターンが形成されないパターン非形成領域A4とを有する。パターン非形成領域A4は、照明光束EL1を吸収する反射し難い領域であり、パターン形成領域A3を枠状に囲んで配置されている。第1〜第6照明領域IR1〜IR6は、パターン形成領域A3のY方向の全幅をカバーするように、配置されている。   Further, the mask M has a pattern forming area A3 in which a mask pattern is formed and a pattern non-forming area A4 in which a mask pattern is not formed. The pattern non-formation area A4 is an area that absorbs the illumination luminous flux EL1 and is difficult to be reflected, and is arranged so as to surround the pattern formation area A3 in a frame shape. The first to sixth illumination areas IR1 to IR6 are arranged so as to cover the entire width of the pattern formation area A3 in the Y direction.

照明光学系ILは、複数の照明領域IR1〜IR6に応じて複数(第1実施形態では例えば6つ)設けられている。複数の照明光学系(分割照明光学系)IL1〜IL6には、光源装置13からの照明光束EL1がそれぞれ入射する。各照明光学系IL1〜IL6は、光源装置13から入射された各照明光束EL1を、各照明領域IR1〜IR6にそれぞれ導く。つまり、第1照明光学系IL1は、照明光束EL1を第1照明領域IR1に導き、同様に、第2〜第6照明光学系IL2〜IL6は、照明光束EL1を第2〜第6照明領域IR2〜IR6に導く。複数の照明光学系IL1〜IL6は、中心面CLを挟んで、第1、第3、第5照明領域IR1、IR3、IR5が配置される側(図2の左側)に、第1照明光学系IL1、第3照明光学系IL3及び第5照明光学系IL5が配置される。第1照明光学系IL1、第3照明光学系IL3及び第5照明光学系IL5は、Y方向に所定の間隔を空けて配置される。また、複数の照明光学系IL1〜IL6は、中心面CLを挟んで、第2、第4、第6照明領域IR2、IR4、IR6が配置される側(図2の右側)に、第2照明光学系IL2、第4照明光学系IL4及び第6照明光学系IL6が配置される。第2照明光学系IL2、第4照明光学系IL4及び第6照明光学系IL6は、Y方向に所定の間隔を空けて配置される。このとき、第2照明光学系IL2は、軸方向において、第1照明光学系IL1と第3照明光学系IL3との間に配置される。同様に、第3照明光学系IL3、第4照明光学系IL4、第5照明光学系IL5は、軸方向において、第2照明光学系IL2と第4照明光学系IL4との間、第3照明光学系IL3と第5照明光学系IL5との間、第4照明光学系IL4と第6照明光学系IL6との間に配置される。また、第1照明光学系IL1、第3照明光学系IL3及び第5照明光学系IL5と、第2照明光学系IL2、第4照明光学系IL4及び第6照明光学系IL6とは、Y方向からみて対称に配置されている。   The illumination optical system IL is provided in a plurality (for example, six in the first embodiment) according to the plurality of illumination regions IR1 to IR6. The illumination luminous flux EL1 from the light source device 13 is incident on each of the plurality of illumination optical systems (divided illumination optical systems) IL1 to IL6. The respective illumination optical systems IL1 to IL6 guide the respective illumination light fluxes EL1 incident from the light source device 13 to the respective illumination regions IR1 to IR6. That is, the first illumination optical system IL1 guides the illumination light flux EL1 to the first illumination region IR1, and similarly, the second to sixth illumination optical systems IL2 to IL6 move the illumination light flux EL1 to the second to sixth illumination regions IR2. ~ Lead to IR6. The plurality of illumination optical systems IL1 to IL6 have the first illumination optical system on the side where the first, third, and fifth illumination regions IR1, IR3, and IR5 are arranged (the left side in FIG. 2) with the center plane CL interposed therebetween. IL1, a third illumination optical system IL3, and a fifth illumination optical system IL5 are arranged. The first illumination optical system IL1, the third illumination optical system IL3, and the fifth illumination optical system IL5 are arranged at a predetermined interval in the Y direction. In addition, the plurality of illumination optical systems IL1 to IL6 include the second illumination on the side (the right side in FIG. 2) on which the second, fourth, and sixth illumination regions IR2, IR4, and IR6 are arranged with the center plane CL interposed therebetween. An optical system IL2, a fourth illumination optical system IL4 and a sixth illumination optical system IL6 are arranged. The second illumination optical system IL2, the fourth illumination optical system IL4, and the sixth illumination optical system IL6 are arranged at a predetermined interval in the Y direction. At this time, the second illumination optical system IL2 is arranged between the first illumination optical system IL1 and the third illumination optical system IL3 in the axial direction. Similarly, the third illumination optical system IL3, the fourth illumination optical system IL4, and the fifth illumination optical system IL5 are arranged in the axial direction between the second illumination optical system IL2 and the fourth illumination optical system IL4, and the third illumination optical system IL4. It is arranged between the system IL3 and the fifth illumination optical system IL5, and between the fourth illumination optical system IL4 and the sixth illumination optical system IL6. Further, the first illumination optical system IL1, the third illumination optical system IL3, and the fifth illumination optical system IL5, and the second illumination optical system IL2, the fourth illumination optical system IL4, and the sixth illumination optical system IL6 are from the Y direction. It is arranged symmetrically.

次に、図4を参照して、各照明光学系IL1〜IL6の詳細な構成について説明する。なお、各照明光学系IL1〜IL6は、同様の構成となっているため、第1照明光学系IL1(以下、単に照明光学系ILという)を例に説明する。   Next, a detailed configuration of each of the illumination optical systems IL1 to IL6 will be described with reference to FIG. Since each of the illumination optical systems IL1 to IL6 has the same configuration, the first illumination optical system IL1 (hereinafter simply referred to as the illumination optical system IL) will be described as an example.

照明光学系ILは、照明領域IR(第1照明領域IR1)を均一な照度で照明すべく、光源装置13からの照明光束EL1を多数の点光源が面状に集合した面光源像に変換するケーラー照明法を適用している。また、照明光学系ILは、偏光ビームスプリッタPBSを用いた落射照明系となっている。照明光学系ILは、光源装置13からの照明光束EL1の入射側から順に、照明光学モジュールILMと、偏光ビームスプリッタPBSと、1/4波長板41とを有する。   The illumination optical system IL converts the illumination light flux EL1 from the light source device 13 into a planar light source image in which a large number of point light sources are gathered in a planar manner so as to illuminate the illuminated region IR (first illuminated region IR1) with uniform illuminance. The Koehler lighting method is applied. Further, the illumination optical system IL is an epi-illumination system using a polarization beam splitter PBS. The illumination optical system IL includes an illumination optical module ILM, a polarization beam splitter PBS, and a quarter-wave plate 41 in order from the incident side of the illumination light flux EL1 from the light source device 13.

図4に示すように、照明光学モジュールILMは、照明光束EL1の入射側から順に、コリメータレンズ51と、フライアイレンズ52と、複数のコンデンサーレンズ53と、シリンドリカルレンズ54と、照明視野絞り55と、複数のリレーレンズ56とを含んでおり、第1光軸BX1上に設けられている。コリメータレンズ51は、光源装置13の導光部材32の出射側に設けられている。コリメータレンズ51の光軸は、第1光軸BX1上に配置される。コリメータレンズ51は、フライアイレンズ52の入射側の面全体を照射する。フライアイレンズ52は、コリメータレンズ51の出射側に設けられている。フライアイレンズ52の出射側の面の中心は、第1光軸BX1上に配置される。フライアイレンズ52は、コリメータレンズ51からの照明光束EL1を多数の点光源に分割し、各点光源からの光を重畳させて後述のコンデンサーレンズ53に入射させる。   As shown in FIG. 4, the illumination optical module ILM includes a collimator lens 51, a fly-eye lens 52, a plurality of condenser lenses 53, a cylindrical lens 54, and an illumination field stop 55 in order from the incident side of the illumination light flux EL1. , And a plurality of relay lenses 56, and are provided on the first optical axis BX1. The collimator lens 51 is provided on the emission side of the light guide member 32 of the light source device 13. The optical axis of the collimator lens 51 is arranged on the first optical axis BX1. The collimator lens 51 illuminates the entire incident side surface of the fly-eye lens 52. The fly-eye lens 52 is provided on the exit side of the collimator lens 51. The center of the exit side surface of the fly-eye lens 52 is arranged on the first optical axis BX1. The fly-eye lens 52 divides the illumination luminous flux EL1 from the collimator lens 51 into a large number of point light sources, superimposes the lights from the respective point light sources, and makes them incident on a condenser lens 53 described later.

このとき、点光源像が生成されるフライアイレンズ52の出射側の面は、フライアイレンズ52から照明視野絞り55を介して後述する投影光学系PLの第1凹面鏡72に至る各種レンズによって、第1凹面鏡72の反射面が位置する瞳面と光学的に共役となるように配置される。コンデンサーレンズ53は、フライアイレンズ52の出射側に設けられ、その光軸は、第1光軸BX1上に配置される。コンデンサーレンズ53は、フライアイレンズ52の各点光源からの光(照明光束EL1)を、シリンドリカルレンズ54を介して照明視野絞り55上で重畳するように照射する。シリンドリカルレンズ54が無い場合、照明視野絞り55上の各点に到達する照明光束EL1の主光線は、いずれも第1光軸BX1と平行となる。しかしながら、シリンドリカルレンズ54の作用によって、照明視野絞り55を照射する照明光束EL1の各主光線は、図4中のY方向では互いに平行(第1光軸BX1とも平行)なテレセントリックな状態となり、XZ面内では、像高位置に応じて第1光軸BX1に対する傾きが順次異なる非テレセントリックな状態になる。   At this time, the surface on the exit side of the fly-eye lens 52 on which the point light source image is generated is formed by various lenses from the fly-eye lens 52 through the illumination field stop 55 to the first concave mirror 72 of the projection optical system PL described later. The first concave mirror 72 is arranged so as to be optically conjugate with the pupil surface on which the reflecting surface is located. The condenser lens 53 is provided on the exit side of the fly-eye lens 52, and its optical axis is arranged on the first optical axis BX1. The condenser lens 53 irradiates the light (illumination luminous flux EL1) from each point light source of the fly-eye lens 52 so as to be superimposed on the illumination field stop 55 via the cylindrical lens 54. In the case where the cylindrical lens 54 is not provided, the chief rays of the illumination light flux EL1 reaching each point on the illumination field stop 55 are all parallel to the first optical axis BX1. However, due to the action of the cylindrical lens 54, the principal rays of the illumination luminous flux EL1 that illuminate the illumination field stop 55 are in a telecentric state in which they are parallel to each other (parallel to the first optical axis BX1) in the Y direction in FIG. In the plane, a non-telecentric state in which the inclination with respect to the first optical axis BX1 sequentially differs depending on the image height position is obtained.

シリンドリカルレンズ54は、入射側が平面となり出射側が凸円筒面となる平凸シリンドリカルレンズであり、照明視野絞り55の入射側に隣接して設けられる。シリンドリカルレンズ54の光軸は、第1光軸BX1上に配置され、シリンドリカルレンズ54の出射側の凸円筒面の母線は図4中のY軸と平行になるように設けられる。これによって、シリンドリカルレンズ54を通った直後の照明光束EL1の各主光線は、Y方向に関しては互いに第1光軸BX1と平行となり、XZ面内においては第1光軸BX1上のある点(厳密には、第1光軸BX1と直交するY方向に延びる線)に向けて収れんする。   The cylindrical lens 54 is a plano-convex cylindrical lens having a plane on the incident side and a convex cylindrical surface on the emitting side, and is provided adjacent to the incident side of the illumination field stop 55. The optical axis of the cylindrical lens 54 is arranged on the first optical axis BX1, and the generatrix of the convex cylindrical surface on the emitting side of the cylindrical lens 54 is provided so as to be parallel to the Y axis in FIG. As a result, the principal rays of the illumination light flux EL1 immediately after passing through the cylindrical lens 54 become parallel to the first optical axis BX1 in the Y direction, and at a certain point on the first optical axis BX1 (strictly, in the XZ plane). In the direction of a line extending in the Y direction orthogonal to the first optical axis BX1).

照明視野絞り55の開口部は、照明領域IRと同様の形状となる台形状(矩形)に形成されており、照明視野絞り55の開口部の中心は、第1光軸BX1上に配置される。このとき、照明視野絞り55は、照明視野絞り55からマスクMの円筒状の面P1の間のリレーレンズ(結像系)56、偏光ビームスプリッタPBS、1/4波長板41等によって、マスクM上の照明領域IRと光学的に共役な面に配置される。リレーレンズ56は、照明視野絞り55の出射側に設けられている。リレーレンズ56の光軸は、第1光軸BX1上に配置される。リレーレンズ56は、照明視野絞り55の開口部を通った照明光束EL1を、偏光ビームスプリッタPBSと1/4波長板41とを介してマスクMの円筒状の面P1(照明領域IR)に照射する。   The opening of the illumination field stop 55 is formed in a trapezoidal shape (rectangle) having the same shape as the illumination region IR, and the center of the opening of the illumination field stop 55 is arranged on the first optical axis BX1. . At this time, the illumination field stop 55 is formed by the relay lens (imaging system) 56 between the illumination field stop 55 and the cylindrical surface P1 of the mask M, the polarization beam splitter PBS, the quarter wavelength plate 41, etc. It is arranged on a plane optically conjugate with the upper illumination area IR. The relay lens 56 is provided on the exit side of the illumination field stop 55. The optical axis of the relay lens 56 is arranged on the first optical axis BX1. The relay lens 56 irradiates the illumination light flux EL1 that has passed through the opening of the illumination field stop 55 onto the cylindrical surface P1 (illumination region IR) of the mask M via the polarization beam splitter PBS and the quarter-wave plate 41. To do.

偏光ビームスプリッタPBSは、照明光学モジュールILMと中心面CLとの間に配置されている。偏光ビームスプリッタPBSは、波面分割面でS偏光の直線偏光となる光束を反射し、P偏光の直線偏光となる光束を透過する。ここで、偏光ビームスプリッタPBSに入射する照明光束EL1は、S偏光の直線偏光となる光束であり、偏光ビームスプリッタPBSに入射するマスクMからの反射光(投影光束EL2)は、1/4波長板41によってP偏光の直線偏光となる光束である。   The polarization beam splitter PBS is arranged between the illumination optical module ILM and the center plane CL. The polarization beam splitter PBS reflects an S-polarized linearly polarized light beam on the wavefront splitting surface and transmits a P-polarized linearly polarized light beam. Here, the illumination light flux EL1 incident on the polarization beam splitter PBS is a linearly polarized light of S polarization, and the reflected light (projection light flux EL2) from the mask M incident on the polarization beam splitter PBS is a quarter wavelength. It is a light flux which becomes a P-polarized linearly polarized light by the plate 41.

これにより、偏光ビームスプリッタPBSは、照明光学モジュールILMから波面分割面に入射された照明光束EL1を反射する一方で、マスクMで反射され波面分割面に入射された投影光束EL2を透過する。偏光ビームスプリッタPBSは、波面分割面に入射された照明光束EL1の全てを反射することが好ましいが、波面分割面に入射された照明光束EL1の大部分を反射し、一部を波面分割面で透過または吸収してもよい。同様に、偏光ビームスプリッタPBSは、波面分割面に入射された投影光束EL2の全てを透過することが好ましいが、波面分割面に入射された投影光束EL2の大部分を透過し、一部を反射または吸収してもよい。   As a result, the polarization beam splitter PBS reflects the illumination light flux EL1 incident on the wavefront splitting surface from the illumination optical module ILM, while transmitting the projection light flux EL2 reflected by the mask M and incident on the wavefront splitting surface. The polarization beam splitter PBS preferably reflects all of the illumination light flux EL1 incident on the wavefront splitting surface, but reflects most of the illumination light flux EL1 incident on the wavefront splitting surface and part of it on the wavefront splitting surface. It may be transmitted or absorbed. Similarly, the polarization beam splitter PBS preferably transmits all of the projection light beam EL2 incident on the wavefront splitting surface, but transmits most of the projection light beam EL2 incident on the wavefront splitting surface and reflects a part thereof. Alternatively, it may be absorbed.

1/4波長板41は、偏光ビームスプリッタPBSとマスクMとの間に配置され、偏光ビームスプリッタPBSで反射された照明光束EL1を直線偏光(S偏光)から円偏光に変換する。円偏光された照明光束EL1は、マスクMに照射される。1/4波長板41は、マスクMで反射された円偏光の投影光束EL2を直線偏光(P偏光)に変換する。   The quarter-wave plate 41 is arranged between the polarization beam splitter PBS and the mask M, and converts the illumination light flux EL1 reflected by the polarization beam splitter PBS from linearly polarized light (S polarized light) into circularly polarized light. The circularly polarized illumination light flux EL1 is applied to the mask M. The quarter-wave plate 41 converts the circularly polarized projection light beam EL2 reflected by the mask M into linearly polarized light (P-polarized light).

ここで、照明光学系ILは、マスクMの面P1上の照明領域IRで反射される投影光束EL2の主光線が、Y方向とXZ面内のいずれにおいても、テレセントリックな状態となるように、マスクMの照明領域IRに照明光束EL1を照明する。その状態を、図5を参照して説明する。   Here, in the illumination optical system IL, the chief ray of the projection light flux EL2 reflected by the illumination region IR on the surface P1 of the mask M is in a telecentric state in both the Y direction and the XZ plane, The illumination luminous flux EL1 is illuminated on the illumination region IR of the mask M. The state will be described with reference to FIG.

図5は、マスクM上の照明領域IRに照射される照明光束EL1と、照明領域IRで反射された投影光束EL2との振る舞いを、XZ面(第1軸AX1と垂直な面)内で誇張して示した図である。図5に示すように、上記した照明光学系ILは、マスクMの照明領域IRで反射される投影光束EL2の主光線がテレセントリック(平行系)となるように、マスクMの照明領域IRに照射される照明光束EL1の主光線を、XZ面では意図的に非テレセントリックな状態にし、Y方向に関してはテレセントリックな状態にする。   FIG. 5 exaggerates the behavior of the illumination light flux EL1 applied to the illumination region IR on the mask M and the projection light flux EL2 reflected by the illumination region IR in the XZ plane (the plane perpendicular to the first axis AX1). FIG. As shown in FIG. 5, the above-mentioned illumination optical system IL irradiates the illumination area IR of the mask M so that the principal ray of the projection light flux EL2 reflected by the illumination area IR of the mask M becomes telecentric (parallel system). The principal ray of the illumination luminous flux EL1 is intentionally made non-telecentric in the XZ plane and telecentric in the Y direction.

照明光束EL1のそのような特性は、図4中に示したシリンドリカルレンズ54によって与えられる。具体的には、マスクMの面P1上の照明領域IRの周方向の中央の点Q1を通って第1軸AX1に向かう線と、マスク面Mの面P1の半径Rmの1/2の円(Rm/2)との交点Q2を設定したとき、照明領域IRを通る照明光束EL1の各主光線が、XZ面では交点Q2に向かうように、シリンドリカルレンズ54の凸円筒面の曲率を設定する。このようにすると、照明領域IR内で反射した投影光束EL2の各主光線は、XZ面内では、第1軸AX1、点Q1、交点Q2を通る直線と平行(テレセントリック)な状態となる。もちろん、マスクMの面P1のY方向に関する曲率は無限大とみなせるので、投影光束EL2の各主光線はY方向に関してもテレセントリックな状態となっている。   Such a characteristic of the illumination luminous flux EL1 is given by the cylindrical lens 54 shown in FIG. Specifically, a line that goes toward the first axis AX1 through a center point Q1 in the circumferential direction of the illumination region IR on the surface P1 of the mask M and a circle that is 1/2 of the radius Rm of the surface P1 of the mask surface M. When the intersection Q2 with (Rm / 2) is set, the curvature of the convex cylindrical surface of the cylindrical lens 54 is set so that each principal ray of the illumination light flux EL1 passing through the illumination region IR is directed to the intersection Q2 on the XZ plane. . By doing so, each principal ray of the projection light flux EL2 reflected in the illumination region IR becomes parallel (telecentric) to the straight line passing through the first axis AX1, the point Q1, and the intersection Q2 in the XZ plane. Of course, since the curvature of the surface P1 of the mask M in the Y direction can be regarded as infinite, each principal ray of the projection light beam EL2 is in a telecentric state also in the Y direction.

次に、投影光学系PLにより投影露光される複数の投影領域(露光領域)PA1〜PA6について説明する。図3に示すように、基板P上の複数の投影領域PA1〜PA6は、マスクM上の複数の照明領域IR1〜IR6と対応させて配置されている。つまり、基板P上の複数の投影領域PA1〜PA6は、中心面CLを挟んで、搬送方向の上流側の基板P上に第1投影領域PA1、第3投影領域PA3及び第5投影領域PA5が配置され、搬送方向の下流側の基板P上に第2投影領域PA2、第4投影領域PA4及び第6投影領域PA6が配置される。各投影領域PA1〜PA6は、基板Pの幅方向(Y方向)に延びる短辺及び長辺を有する細長い台形状の領域となっている。このとき、台形状の各投影領域PA1〜PA6は、その短辺が中心面CL側に位置し、その長辺が外側に位置する領域となっている。第1投影領域PA1、第3投影領域PA3及び第5投影領域PA5は、幅方向に所定の間隔を空けて配置されている。また、第2投影領域PA2、第4投影領域PA4及び第6投影領域PA6は、幅方向に所定の間隔を空けて配置されている。このとき、第2投影領域PA2は、軸方向において、第1投影領域PA1と第3投影領域PA3との間に配置される。同様に、第3投影領域PA3は、軸方向において、第2投影領域PA2と第4投影領域PA4との間に配置される。第4投影領域PA4は、軸方向において、第3投影領域PA3と第5投影領域PA5との間に配置される。第5投影領域PA5は、軸方向において、第4投影領域PA4と第6投影領域PA6との間に配置される。各投影領域PA1〜PA6は、各照明領域IR1〜IR6と同様に、基板Pの搬送方向からみて、隣り合う台形状の投影領域PAの斜辺部の三角部が重なるように(オーバーラップするように)配置されている。このとき、投影領域PAは、隣り合う投影領域PAの重複する領域での露光量が、重複しない領域での露光量と実質的に同じになるような形状になっている。そして、第1〜第6投影領域PA1〜PA6は、基板P上に露光される露光領域A7のY方向の全幅をカバーするように、配置されている。   Next, a plurality of projection areas (exposure areas) PA1 to PA6 projected and exposed by the projection optical system PL will be described. As shown in FIG. 3, the plurality of projection areas PA1 to PA6 on the substrate P are arranged in correspondence with the plurality of illumination areas IR1 to IR6 on the mask M. That is, the plurality of projection areas PA1 to PA6 on the substrate P have the first projection area PA1, the third projection area PA3, and the fifth projection area PA5 on the substrate P on the upstream side in the transport direction with the center plane CL interposed therebetween. The second projection area PA2, the fourth projection area PA4, and the sixth projection area PA6 are arranged on the substrate P on the downstream side in the transport direction. Each of the projection areas PA1 to PA6 is an elongated trapezoidal area having a short side and a long side extending in the width direction (Y direction) of the substrate P. At this time, each of the trapezoidal projection areas PA1 to PA6 has a short side located on the center plane CL side and a long side located outside. The first projection area PA1, the third projection area PA3, and the fifth projection area PA5 are arranged at predetermined intervals in the width direction. Further, the second projection area PA2, the fourth projection area PA4, and the sixth projection area PA6 are arranged at a predetermined interval in the width direction. At this time, the second projection area PA2 is arranged between the first projection area PA1 and the third projection area PA3 in the axial direction. Similarly, the third projection area PA3 is arranged between the second projection area PA2 and the fourth projection area PA4 in the axial direction. The fourth projection area PA4 is arranged between the third projection area PA3 and the fifth projection area PA5 in the axial direction. The fifth projection area PA5 is arranged between the fourth projection area PA4 and the sixth projection area PA6 in the axial direction. Similar to the illumination areas IR1 to IR6, the projection areas PA1 to PA6 are arranged so that the triangular portions of the oblique sides of the adjacent trapezoidal projection areas PA are overlapped with each other when viewed from the transport direction of the substrate P (so as to overlap each other). ) It is arranged. At this time, the projection area PA has a shape such that the exposure amount in the overlapping area of the adjacent projection areas PA is substantially the same as the exposure amount in the non-overlapping area. The first to sixth projection areas PA1 to PA6 are arranged so as to cover the entire width in the Y direction of the exposure area A7 exposed on the substrate P.

ここで、図2において、XZ面内で見たとき、マスクM上の奇数番の照明領域IR1(及びIR3,IR5)の中心点から偶数番の照明領域IR2(及びIR4,IR6)の中心点までの周長距離は、基板支持ドラム25の支持面P2に倣った基板P上の奇数番の投影領域PA1(及びPA3,PA5)の中心点から偶数番の投影領域PA2(及びPA4,PA6)の中心点までの周長距離と、実質的に等しく設定されている。これは、各投影光学系PL1〜PL6の投影倍率を等倍(×1)としたからである。   Here, in FIG. 2, when viewed in the XZ plane, the center points of the odd-numbered illumination areas IR1 (and IR3, IR5) on the mask M to the even-numbered illumination areas IR2 (and IR4, IR6) The perimeter distance up to is even numbered projection areas PA2 (and PA4, PA6) from the center point of odd-numbered projection areas PA1 (and PA3, PA5) on the substrate P following the support surface P2 of the substrate support drum 25. Is set to be substantially equal to the circumferential distance to the center point of. This is because the projection magnification of each of the projection optical systems PL1 to PL6 is set to 1 × (× 1).

投影光学系PLは、複数の投影領域PA1〜PA6に応じて複数(第1実施形態では例えば6つ)設けられている。複数の投影光学系(分割投影光学系)PL1〜PL6には、複数の照明領域IR1〜IR6から反射された複数の投影光束EL2がそれぞれ入射する。各投影光学系PL1〜PL6は、マスクMで反射された各投影光束EL2を、各投影領域PA1〜PA6にそれぞれ導く。つまり、第1投影光学系PL1は、第1照明領域IR1からの投影光束EL2を第1投影領域PA1に導き、同様に、第2〜第6投影光学系PL2〜PL6は、第2〜第6照明領域IR2〜IR6からの各投影光束EL2を第2〜第6投影領域PA2〜PA6に導く。複数の投影光学系PL1〜PL6は、中心面CLを挟んで、第1、第3、第5投影領域PA1、PA3、PA5が配置される側(図2の左側)に、第1投影光学系PL1、第3投影光学系PL3及び第5投影光学系PL5が配置される。第1投影光学系PL1、第3投影光学系PL3及び第5投影光学系PL5は、Y方向に所定の間隔を空けて配置される。また、複数の投影光学系PL1〜PL6は、中心面CLを挟んで、第2、第4、第6投影領域PA2、PA4、PA6が配置される側(図2の右側)に、第2投影光学系PL2、第4投影光学系PL4及び第6投影光学系PL6が配置される。第2投影光学系PL2、第4投影光学系PL4及び第6投影光学系PL6は、Y方向に所定の間隔を空けて配置される。このとき、第2投影光学系PL2は、軸方向において、第1投影光学系PL1と第3投影光学系PL3との間に配置される。同様に、第3投影光学系PL3、第4投影光学系PL4、第5投影光学系PL5は、軸方向において、第2投影光学系PL2と第4投影光学系PL4との間、第3投影光学系PL3と第5投影光学系PL5との間、第4投影光学系PL4と第6投影光学系PL6との間に配置される。また、第1投影光学系PL1、第3投影光学系PL3及び第5投影光学系PL5と、第2投影光学系PL2、第4投影光学系PL4及び第6投影光学系PL6とは、Y方向からみて対称に配置されている。   A plurality of (for example, six in the first embodiment) projection optical systems PL are provided in accordance with the plurality of projection areas PA1 to PA6. A plurality of projection light beams EL2 reflected from a plurality of illumination regions IR1 to IR6 are incident on the plurality of projection optical systems (divided projection optical systems) PL1 to PL6, respectively. The projection optical systems PL1 to PL6 guide the projection light fluxes EL2 reflected by the mask M to the projection areas PA1 to PA6, respectively. That is, the first projection optical system PL1 guides the projection light flux EL2 from the first illumination area IR1 to the first projection area PA1, and similarly, the second to sixth projection optical systems PL2 to PL6 are the second to sixth projection optical systems PL2 to PL6. Each projection luminous flux EL2 from the illumination areas IR2 to IR6 is guided to the second to sixth projection areas PA2 to PA6. The plurality of projection optical systems PL1 to PL6 have a first projection optical system on the side (left side in FIG. 2) on which the first, third, and fifth projection areas PA1, PA3, and PA5 are arranged with the center plane CL interposed therebetween. PL1, the third projection optical system PL3, and the fifth projection optical system PL5 are arranged. The first projection optical system PL1, the third projection optical system PL3, and the fifth projection optical system PL5 are arranged at predetermined intervals in the Y direction. In addition, the plurality of projection optical systems PL1 to PL6 have the second projection on the side (the right side in FIG. 2) on which the second, fourth, and sixth projection areas PA2, PA4, and PA6 are arranged with the center plane CL interposed therebetween. An optical system PL2, a fourth projection optical system PL4 and a sixth projection optical system PL6 are arranged. The second projection optical system PL2, the fourth projection optical system PL4, and the sixth projection optical system PL6 are arranged at a predetermined interval in the Y direction. At this time, the second projection optical system PL2 is arranged between the first projection optical system PL1 and the third projection optical system PL3 in the axial direction. Similarly, the third projection optical system PL3, the fourth projection optical system PL4, and the fifth projection optical system PL5 have a third projection optical system between the second projection optical system PL2 and the fourth projection optical system PL4 in the axial direction. It is arranged between the system PL3 and the fifth projection optical system PL5, and between the fourth projection optical system PL4 and the sixth projection optical system PL6. Further, the first projection optical system PL1, the third projection optical system PL3, and the fifth projection optical system PL5, and the second projection optical system PL2, the fourth projection optical system PL4, and the sixth projection optical system PL6 are from the Y direction. It is arranged symmetrically.

次に、図4を参照して、各投影光学系PL1〜PL6の詳細な構成について説明する。なお、各投影光学系PL1〜PL6は、同様の構成となっているため、第1投影光学系PL1(以下、単に投影光学系PLという)を例に説明する。   Next, with reference to FIG. 4, a detailed configuration of each of the projection optical systems PL1 to PL6 will be described. Since the projection optical systems PL1 to PL6 have the same configuration, the first projection optical system PL1 (hereinafter simply referred to as the projection optical system PL) will be described as an example.

投影光学系PLは、マスクM上の照明領域IR(第1照明領域IR1)におけるマスクパターンの像を、基板P上の投影領域PAに投影する。投影光学系PLは、マスクMからの投影光束EL2の入射側から順に、上記の1/4波長板41と、上記の偏光ビームスプリッタPBSと、投影光学モジュールPLMとを有する。   The projection optical system PL projects the image of the mask pattern in the illumination area IR (first illumination area IR1) on the mask M onto the projection area PA on the substrate P. The projection optical system PL has, in order from the incident side of the projection light flux EL2 from the mask M, the above-mentioned quarter-wave plate 41, the above-mentioned polarization beam splitter PBS, and the projection optical module PLM.

1/4波長板41及び偏光ビームスプリッタPBSは、照明光学系ILと兼用となっている。換言すれば、照明光学系IL及び投影光学系PLは、1/4波長板41及び偏光ビームスプリッタPBSを共有している。   The quarter-wave plate 41 and the polarization beam splitter PBS also serve as the illumination optical system IL. In other words, the illumination optical system IL and the projection optical system PL share the quarter wavelength plate 41 and the polarization beam splitter PBS.

照明領域IRで反射された投影光束EL2は、1/4波長板41により円偏光から直線偏光(P偏光)に変換された後、偏光ビームスプリッタPBSを透過し、テレセントリックな結像光束となって投影光学系PL(投影光学モジュールPLM)に入射する。   The projection light beam EL2 reflected by the illumination region IR is converted from circularly polarized light to linearly polarized light (P polarized light) by the quarter-wave plate 41, and then passes through the polarization beam splitter PBS to become a telecentric imaging light beam. It is incident on the projection optical system PL (projection optical module PLM).

投影光学モジュールPLMは、照明光学モジュールILMに対応して設けられている。つまり、第1投影光学系PL1の投影光学モジュールPLMは、第1照明光学系IL1の照明光学モジュールILMによって照明される第1照明領域IR1のマスクパターンの像を、基板P上の第1投影領域PA1に投影する。同様に、第2〜第6投影光学系PL2〜PL6の投影光学モジュールPLMは、第2〜第6照明光学系IL2〜IL6の照明光学モジュールILMによって照明される第2〜第6照明領域IR2〜IR6のマスクパターンの像を、基板P上の第2〜第6投影領域PA2〜PA6に投影する。   The projection optical module PLM is provided corresponding to the illumination optical module ILM. That is, the projection optical module PLM of the first projection optical system PL1 uses the image of the mask pattern of the first illumination region IR1 illuminated by the illumination optical module ILM of the first illumination optical system IL1 as the first projection region on the substrate P. Project on PA1. Similarly, the projection optical module PLM of the second to sixth projection optical systems PL2 to PL6 includes the second to sixth illumination regions IR2 to IR2 illuminated by the illumination optical module ILM of the second to sixth illumination optical systems IL2 to IL6. The image of the mask pattern of IR6 is projected onto the second to sixth projection areas PA2 to PA6 on the substrate P.

図4に示すように、投影光学モジュールPLMは、照明領域IRにおけるマスクパターンの像を中間像面P7に結像する第1光学系61と、第1光学系61により結像した中間像の少なくとも一部を基板Pの投影領域PAに再結像する第2光学系62と、中間像が形成される中間像面P7に配置された投影視野絞り63とを備える。また、投影光学モジュールPLMは、フォーカス補正光学部材64と、像シフト用光学部材65と、倍率補正用光学部材66と、ローテーション補正機構67と、偏光調整機構(偏光調整手段)68とを備える。   As shown in FIG. 4, the projection optical module PLM includes at least the first optical system 61 that forms an image of the mask pattern in the illumination region IR on the intermediate image plane P7 and the intermediate image formed by the first optical system 61. A second optical system 62 for re-imaging a part of the image on the projection area PA of the substrate P, and a projection field stop 63 arranged on the intermediate image plane P7 where an intermediate image is formed are provided. Further, the projection optical module PLM includes a focus correction optical member 64, an image shift optical member 65, a magnification correction optical member 66, a rotation correction mechanism 67, and a polarization adjusting mechanism (polarization adjusting means) 68.

第1光学系61及び第2光学系62は、例えばダイソン系を変形したテレセントリックな反射屈折光学系である。第1光学系61は、その光軸(以下、第2光軸BX2という)が中心面CLに対して実質的に直交する。第1光学系61は、第1偏向部材70と、第1レンズ群71と、第1凹面鏡72とを備える。第1偏向部材70は、第1反射面P3と第2反射面P4とを有する三角プリズムである。第1反射面P3は、偏光ビームスプリッタPBSからの投影光束EL2を反射させ、反射させた投影光束EL2を第1レンズ群71を通って第1凹面鏡72に入射させる面となっている。第2反射面P4は、第1凹面鏡72で反射された投影光束EL2が第1レンズ群71を通って入射し、入射した投影光束EL2を投影視野絞り63へ向けて反射する面となっている。第1レンズ群71は、各種レンズを含み、各種レンズの光軸は、第2光軸BX2上に配置されている。第1凹面鏡72は、フライアイレンズ52により生成された多数の点光源が、フライアイレンズ52から照明視野絞り55を介して第1凹面鏡72に至る各種レンズによって結像する瞳面に配置されている。   The first optical system 61 and the second optical system 62 are, for example, telecentric catadioptric systems obtained by modifying a Dyson system. The optical axis of the first optical system 61 (hereinafter referred to as the second optical axis BX2) is substantially orthogonal to the center plane CL. The first optical system 61 includes a first deflecting member 70, a first lens group 71, and a first concave mirror 72. The first deflecting member 70 is a triangular prism having a first reflecting surface P3 and a second reflecting surface P4. The first reflection surface P3 is a surface that reflects the projection light beam EL2 from the polarization beam splitter PBS and allows the reflected projection light beam EL2 to enter the first concave mirror 72 through the first lens group 71. The second reflection surface P4 is a surface on which the projection light beam EL2 reflected by the first concave mirror 72 enters through the first lens group 71 and reflects the incident projection light beam EL2 toward the projection field stop 63. . The first lens group 71 includes various lenses, and the optical axes of the various lenses are arranged on the second optical axis BX2. The first concave mirror 72 is arranged on the pupil plane where a large number of point light sources generated by the fly-eye lens 52 are imaged by various lenses from the fly-eye lens 52 to the first concave mirror 72 via the illumination field stop 55. There is.

偏光ビームスプリッタPBSからの投影光束EL2は、第1偏向部材70の第1反射面P3で反射され、第1レンズ群71の上半分の視野領域を通って第1凹面鏡72に入射する。第1凹面鏡72に入射した投影光束EL2は、第1凹面鏡72で反射され、第1レンズ群71の下半分の視野領域を通って第1偏向部材70の第2反射面P4に入射する。第2反射面P4に入射した投影光束EL2は、第2反射面P4で反射され、フォーカス補正光学部材64及び像シフト用光学部材65を通過し、投影視野絞り63に入射する。   The projection light beam EL2 from the polarization beam splitter PBS is reflected by the first reflecting surface P3 of the first deflecting member 70, passes through the upper half field area of the first lens group 71, and enters the first concave mirror 72. The projection light flux EL2 that has entered the first concave mirror 72 is reflected by the first concave mirror 72, passes through the field area of the lower half of the first lens group 71, and enters the second reflecting surface P4 of the first deflecting member 70. The projection light flux EL2 that has entered the second reflection surface P4 is reflected by the second reflection surface P4, passes through the focus correction optical member 64 and the image shifting optical member 65, and enters the projection field stop 63.

投影視野絞り63は、投影領域PAの形状を規定する開口を有する。すなわち、投影視野絞り63の開口の形状によって投影領域PAの形状を規定することができる。従って、図4に示した照明光学系IL内の照明視野絞り55の開口形状を、投影領域PAの形状(台形)と相似形にできる場合は、投影視野絞り63を省略することができる。また、照明視野絞り55の開口形状を、投影領域PAを包含するような長方形とした場合は、台形状の投影領域PAを規定する投影視野絞り63が必要となる。   The projection field stop 63 has an opening that defines the shape of the projection area PA. That is, the shape of the projection area PA can be defined by the shape of the opening of the projection field stop 63. Therefore, when the aperture shape of the illumination field stop 55 in the illumination optical system IL shown in FIG. 4 can be made similar to the shape (trapezoid) of the projection area PA, the projection field stop 63 can be omitted. If the aperture shape of the illumination field stop 55 is a rectangle including the projection area PA, the projection field stop 63 that defines the trapezoidal projection area PA is required.

第2光学系62は、第1光学系61と同様の構成であり、中間像面P7を挟んで第1光学系61と対称に設けられている。第2光学系62は、その光軸(以下、第3光軸BX3という)が中心面CLに対して実質的に直交し、第2光軸BX2と平行になっている。第2光学系62は、第2偏向部材80と、第2レンズ群81と、第2凹面鏡82とを備える。第2偏向部材80は、第3反射面P5と第4反射面P6とを有する。第3反射面P5は、投影視野絞り63からの投影光束EL2を反射させ、反射させた投影光束EL2を第2レンズ群81を通って第2凹面鏡82に入射させる面となっている。第4反射面P6は、第2凹面鏡82で反射された投影光束EL2が第2レンズ群81を通って入射し、入射した投影光束EL2を投影領域PAへ向けて反射する面となっている。第2レンズ群81は、各種レンズを含み、各種レンズの光軸は、第3光軸BX3上に配置されている。第2凹面鏡82は、第1凹面鏡72において結像した多数の点光源像が、第1凹面鏡72から投影視野絞り63を介して第2凹面鏡82に至る各種レンズによって結像する瞳面に配置されている。   The second optical system 62 has the same configuration as the first optical system 61, and is provided symmetrically with the first optical system 61 with the intermediate image plane P7 interposed therebetween. The optical axis of the second optical system 62 (hereinafter referred to as the third optical axis BX3) is substantially orthogonal to the center plane CL and is parallel to the second optical axis BX2. The second optical system 62 includes a second deflecting member 80, a second lens group 81, and a second concave mirror 82. The second deflecting member 80 has a third reflecting surface P5 and a fourth reflecting surface P6. The third reflecting surface P5 is a surface that reflects the projection light flux EL2 from the projection field stop 63 and allows the reflected projection light flux EL2 to pass through the second lens group 81 and enter the second concave mirror 82. The fourth reflection surface P6 is a surface on which the projection light beam EL2 reflected by the second concave mirror 82 enters through the second lens group 81 and reflects the incident projection light beam EL2 toward the projection area PA. The second lens group 81 includes various lenses, and the optical axes of the various lenses are arranged on the third optical axis BX3. The second concave mirror 82 is arranged on the pupil plane where various point light source images formed by the first concave mirror 72 are imaged by various lenses from the first concave mirror 72 through the projection field stop 63 to the second concave mirror 82. ing.

投影視野絞り63からの投影光束EL2は、第2偏向部材80の第3反射面P5で反射され、第2レンズ群81の上半分の視野領域を通って第2凹面鏡82に入射する。第2凹面鏡82に入射した投影光束EL2は、第2凹面鏡82で反射され、第2レンズ群81の下半分の視野領域を通って第2偏向部材80の第4反射面P6に入射する。第4反射面P6に入射した投影光束EL2は、第4反射面P6で反射され、倍率補正用光学部材66を通過し、投影領域PAに投射される。これにより、照明領域IRにおけるマスクパターンの像は、投影領域PAに等倍(×1)で投影される。   The projection light beam EL2 from the projection field stop 63 is reflected by the third reflecting surface P5 of the second deflecting member 80, passes through the field area of the upper half of the second lens group 81, and enters the second concave mirror 82. The projection light flux EL2 that has entered the second concave mirror 82 is reflected by the second concave mirror 82, passes through the field area of the lower half of the second lens group 81, and enters the fourth reflecting surface P6 of the second deflecting member 80. The projection light beam EL2 that has entered the fourth reflection surface P6 is reflected by the fourth reflection surface P6, passes through the magnification correction optical member 66, and is projected onto the projection area PA. As a result, the image of the mask pattern in the illumination area IR is projected on the projection area PA at the same size (× 1).

フォーカス補正光学部材64は、第1偏向部材70と投影視野絞り63との間に配置されている。フォーカス補正光学部材64は、基板P上に投影されるマスクパターンの像のフォーカス状態を調整する。フォーカス補正光学部材64は、例えば、2枚のクサビ状のプリズムを逆向き(図4ではX方向について逆向き)にして、全体として透明な平行平板になるように重ね合わせたものである。この1対のプリズムを互いに対向する面間の間隔を変えずに斜面方向にスライドさせることにより、平行平板としての厚みを可変にする。これによって第1光学系61の実効的な光路長を微調整し、中間像面P7及び投影領域PAに形成されるマスクパターンの像のピント状態が微調整される。   The focus correction optical member 64 is arranged between the first deflecting member 70 and the projection field stop 63. The focus correction optical member 64 adjusts the focus state of the image of the mask pattern projected on the substrate P. The focus correction optical member 64 is, for example, a structure in which two wedge-shaped prisms are reversed (opposite to the X direction in FIG. 4) and overlapped so as to form a transparent parallel flat plate as a whole. The thickness of the parallel plate is made variable by sliding the pair of prisms in the direction of the slope without changing the interval between the surfaces facing each other. Thereby, the effective optical path length of the first optical system 61 is finely adjusted, and the focus state of the image of the mask pattern formed on the intermediate image plane P7 and the projection area PA is finely adjusted.

像シフト用光学部材65は、第1偏向部材70と投影視野絞り63との間に配置されている。像シフト用光学部材65は、基板P上に投影されるマスクパターンの像を像面内において微少移動可能に調整する。像シフト用光学部材65は、図4のXZ面内で傾斜可能な透明な平行平板ガラスと、図4のYZ面内で傾斜可能な透明な平行平板ガラスとで構成される。その2枚の平行平板ガラスの各傾斜量を調整することで、中間像面P7及び投影領域PAに形成されるマスクパターンの像をX方向やY方向に微少シフトさせることができる。   The image shifting optical member 65 is arranged between the first deflecting member 70 and the projection field stop 63. The image shifting optical member 65 adjusts the image of the mask pattern projected on the substrate P so that it can be finely moved within the image plane. The image shifting optical member 65 is composed of a transparent parallel flat glass plate that can be tilted in the XZ plane of FIG. 4 and a transparent parallel flat glass plate that can be tilted in the YZ plane of FIG. By adjusting the inclination amounts of the two parallel flat glass plates, the image of the mask pattern formed on the intermediate image plane P7 and the projection area PA can be slightly shifted in the X direction or the Y direction.

倍率補正用光学部材66は、第2偏向部材80と基板Pとの間に配置されている。倍率補正用光学部材66は、例えば、凹レンズ、凸レンズ、凹レンズの3枚を所定間隔で同軸に配置し、前後の凹レンズは固定して、間の凸レンズを光軸(主光線)方向に移動させるように構成したものである。これによって、投影領域PAに形成されるマスクパターンの像は、テレセントリックな結像状態を維持しつつ、等方的に微少量だけ拡大または縮小される。なお、倍率補正用光学部材66を構成する3枚のレンズ群の光軸は、投影光束EL2の主光線と平行になるようにXZ面内では傾けられている。   The magnification correction optical member 66 is arranged between the second deflecting member 80 and the substrate P. The magnification correction optical member 66 includes, for example, three lenses, a concave lens, a convex lens, and a concave lens, which are coaxially arranged at a predetermined interval, the front and rear concave lenses are fixed, and the convex lens between them is moved in the optical axis (principal ray) direction. It is configured in. As a result, the image of the mask pattern formed in the projection area PA is isotropically enlarged or reduced by a very small amount while maintaining a telecentric image formation state. The optical axes of the three lens groups forming the magnification correction optical member 66 are tilted in the XZ plane so as to be parallel to the principal ray of the projection light beam EL2.

ローテーション補正機構67は、例えば、アクチュエータ(図示略)によって、第1偏向部材70を第2光軸BX2と垂直でZ軸に平行な軸周りに微少回転させるものである。このローテーション補正機構67は、第1偏向部材70を回転させることによって、中間像面P7に形成されるマスクパターンの像を、その中間像面P7内で微少回転させることができる。   The rotation correction mechanism 67 is, for example, an actuator (not shown) that slightly rotates the first deflection member 70 around an axis that is perpendicular to the second optical axis BX2 and parallel to the Z axis. By rotating the first deflecting member 70, the rotation correction mechanism 67 can slightly rotate the image of the mask pattern formed on the intermediate image plane P7 within the intermediate image plane P7.

偏光調整機構68は、例えば、アクチュエータ(図示略)によって、1/4波長板41を、板面に直交する軸周りに回転させて、偏光方向を調整するものである。偏光調整機構68は、1/4波長板41を回転させることによって、投影領域PAに投射される投影光束EL2の照度を微調整することができる。   The polarization adjusting mechanism 68 is, for example, an actuator (not shown) that rotates the quarter-wave plate 41 around an axis orthogonal to the plate surface to adjust the polarization direction. The polarization adjusting mechanism 68 can finely adjust the illuminance of the projection light flux EL2 projected on the projection area PA by rotating the quarter-wave plate 41.

このように構成された投影光学系PLにおいて、マスクMからの投影光束EL2は、その各主光線が照明領域IR内のマスクMの面P1からテレセントリックな状態で出射し、1/4波長板41及び偏光ビームスプリッタPBSを通って第1光学系61に入射する。第1光学系61に入射した投影光束EL2は、第1光学系61の第1偏向部材70の第1反射面(平面鏡)P3で反射され、第1レンズ群71を通って第1凹面鏡72で反射される。第1凹面鏡72で反射された投影光束EL2は、再び第1レンズ群71を通って第1偏向部材70の第2反射面(平面鏡)P4で反射されて、フォーカス補正光学部材64及び像シフト用光学部材65を透過して、投影視野絞り63に入射する。投影視野絞り63を通った投影光束EL2は、第2光学系62の第2偏向部材80の第3反射面(平面鏡)P5で反射され、第2レンズ群81を通って第2凹面鏡82で反射される。第2凹面鏡82で反射された投影光束EL2は、再び第2レンズ群81を通って第2偏向部材80の第4反射面(平面鏡)P6で反射されて、倍率補正用光学部材66に入射する。倍率補正用光学部材66から出射した投影光束EL2は、基板P上の投影領域PAに入射し、照明領域IR内に現れるマスクパターンの像が投影領域PAに等倍(×1)で投影される。   In the projection optical system PL configured in this way, each principal ray of the projection light beam EL2 from the mask M is emitted from the surface P1 of the mask M in the illumination region IR in a telecentric state, and the quarter wavelength plate 41 is used. And enters the first optical system 61 through the polarization beam splitter PBS. The projection light beam EL2 that has entered the first optical system 61 is reflected by the first reflecting surface (flat mirror) P3 of the first deflecting member 70 of the first optical system 61, passes through the first lens group 71, and is reflected by the first concave mirror 72. Is reflected. The projection light flux EL2 reflected by the first concave mirror 72 passes through the first lens group 71 again and is reflected by the second reflecting surface (flat mirror) P4 of the first deflecting member 70 to be used for the focus correction optical member 64 and image shifting. The light passes through the optical member 65 and enters the projection field stop 63. The projection light flux EL2 that has passed through the projection field stop 63 is reflected by the third reflecting surface (flat mirror) P5 of the second deflecting member 80 of the second optical system 62, passes through the second lens group 81, and is reflected by the second concave mirror 82. To be done. The projection light flux EL2 reflected by the second concave mirror 82 passes through the second lens group 81 again, is reflected by the fourth reflecting surface (flat mirror) P6 of the second deflecting member 80, and enters the magnification correcting optical member 66. . The projection light flux EL2 emitted from the magnification correction optical member 66 is incident on the projection area PA on the substrate P, and the image of the mask pattern appearing in the illumination area IR is projected on the projection area PA at the same magnification (× 1). .

<マスクのパターンの投影像面と基板の露光面との関係>
次に、第1実施形態の露光装置U3におけるマスクのパターンの投影像面と基板の露光面との関係について、図6A、及び図6Bを参照して説明する。図6Aは、マスクのパターンの投影像面と基板の露光面との関係を示す説明図である。図6Bは、投影領域内に投影されるパターン像のフォーカス位置(デフォーカス量)の変化を概略的に示す説明図である。
<Relationship between projected image plane of mask pattern and exposed surface of substrate>
Next, the relationship between the projected image plane of the mask pattern and the exposure plane of the substrate in the exposure apparatus U3 of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 6A and 6B. FIG. 6A is an explanatory diagram showing the relationship between the projected image plane of the mask pattern and the exposure plane of the substrate. FIG. 6B is an explanatory diagram schematically showing changes in the focus position (defocus amount) of the pattern image projected in the projection area.

露光装置U3は、投影光学系PLによって投影光束EL2が結像されることで、マスクMのパターンの投影像面Smが形成される。投影像面Smは、マスクMのパターンが結像される位置であり、ベストフォーカスとなる位置である。ここで、マスクMは、上述したように曲率半径Rmの曲面(ZX平面において曲線)で配置されている。これにより投影像面Smも曲率半径Rmの曲面となる。また、露光装置U3は、基板Pの表面が露光面Spとなる。ここで、露光面Spとは、基板Pの表面である。基板Pは、上述したように円筒形状の基板支持ドラム25に保持されている。これにより、露光面Spは、曲率半径Rpの曲面(ZX平面において曲線)となる。また、投影像面Smと露光面Spは、走査露光方向に直交する方向が曲面の軸となる。   In the exposure apparatus U3, the projection light beam EL2 is imaged by the projection optical system PL, so that the projection image plane Sm of the pattern of the mask M is formed. The projection image plane Sm is the position where the pattern of the mask M is imaged, and is the position where the best focus is achieved. Here, the mask M is arranged on the curved surface (curve on the ZX plane) having the radius of curvature Rm as described above. As a result, the projected image plane Sm also becomes a curved surface having a radius of curvature Rm. In the exposure device U3, the surface of the substrate P serves as the exposure surface Sp. Here, the exposure surface Sp is the surface of the substrate P. The substrate P is held by the cylindrical substrate support drum 25 as described above. As a result, the exposure surface Sp becomes a curved surface (curve on the ZX plane) having a radius of curvature Rp. Further, the projection image surface Sm and the exposure surface Sp have curved surface axes in a direction orthogonal to the scanning exposure direction.

このため、図6Aに示すように投影像面Smと露光面Spは、走査露光方向(基板支持ドラム25の外周面の周方向)に対して曲がった面となる。従って、投影像面Smは、投影領域PAの走査露光方向における露光幅Aの両端位置と中心位置とで、投影光束EL2の主光線の方向に最大ΔFmの面位置差を伴って湾曲し、露光面Spは、投影領域PAの走査露光方向における露光幅Aの両端位置と中心位置とで、投影光束EL2の主光線の方向に最大ΔFpの面位置差を伴って湾曲している。ここで、露光装置U3は、図6Aのように、投影像面Smに対して、実際の露光時に位置する露光面Sp(基板Pの表面)が実露光面Spaとなるように、マスクMの第1軸AX1と基板支持ドラム25の第2軸AX2とが露光装置本体に軸支される。   Therefore, as shown in FIG. 6A, the projection image surface Sm and the exposure surface Sp are curved surfaces in the scanning exposure direction (the circumferential direction of the outer peripheral surface of the substrate supporting drum 25). Therefore, the projection image plane Sm is curved with a surface position difference of maximum ΔFm in the direction of the principal ray of the projection light beam EL2 at the end position and the center position of the exposure width A in the scanning exposure direction of the projection area PA, and the exposure is performed. The surface Sp is curved with a maximum surface position difference of ΔFp in the direction of the principal ray of the projection light flux EL2 between the end position and the center position of the exposure width A in the scanning exposure direction of the projection area PA. Here, as shown in FIG. 6A, the exposure apparatus U3 moves the mask M so that the exposure surface Sp (the surface of the substrate P) positioned at the time of actual exposure becomes the actual exposure surface Spa with respect to the projection image surface Sm. The first axis AX1 and the second axis AX2 of the substrate supporting drum 25 are pivotally supported by the exposure apparatus main body.

実露光面Spaは、走査露光方向において、投影像面Smと異なる2つの位置FC1、FC2で交わる。なお、露光装置U3は、投影光学系PLの各光学部材の位置を調整したり、マスク保持機構11及び基板支持機構12のいずれか一方によりマスクMと基板Pとの間隔を微調整したり、或いはフォーカス補正光学部材64を調整することで、投影像面Smに対する実露光面Spaの法線方向(フォーカス調整方向)の位置を変化させることができる。   The actual exposure surface Spa intersects in the scanning exposure direction at two positions FC1 and FC2 different from the projection image surface Sm. The exposure apparatus U3 adjusts the position of each optical member of the projection optical system PL, or finely adjusts the distance between the mask M and the substrate P by using either the mask holding mechanism 11 or the substrate supporting mechanism 12. Alternatively, by adjusting the focus correction optical member 64, the position in the normal direction (focus adjustment direction) of the actual exposure surface Spa to the projection image surface Sm can be changed.

投影像面Smと実露光面Spaは、投影領域PAの走査露光方向の露光幅A内において、異なる2つの位置FC1、FC2の各々で交わるように設定される。従って、露光幅A内の位置FC1と位置FC2の各々では、マスクMのパターン像が基板Pの表面にベストフォーカス状態で投影露光される。また、露光幅A内の位置FC1と位置FC2との間の領域では、投影されるパターン像のベストフォーカス面(投影像面Sm)が実露光面Spaよりも後方に位置する後ピント状態となり、位置FC1と位置FC2との間よりも外側の領域では、投影されるパターン像のベストフォーカス面(投影像面Sm)が実露光面Spaよりも前方に位置する前ピント状態となっている。   The projection image plane Sm and the actual exposure surface Spa are set so as to intersect at two different positions FC1 and FC2 within the exposure width A of the projection area PA in the scanning exposure direction. Therefore, at each of the positions FC1 and FC2 within the exposure width A, the pattern image of the mask M is projected and exposed on the surface of the substrate P in the best focus state. Further, in the area between the position FC1 and the position FC2 within the exposure width A, the best focus plane (projection image plane Sm) of the projected pattern image is located behind the actual exposure plane Spa and is in a rear focus state, In a region outside the position between the position FC1 and the position FC2, the best focus plane (projection image plane Sm) of the projected pattern image is located in front of the actual exposure plane Spa and is in the front focus state.

即ち、実露光面Spaに沿って基板Pの表面が、露光幅Aの一方の端部Asから他方の端部Aeに向かう場合、基板P上のパターン像は、露光開始時の端部Asの位置では所定のデフォーカス量を伴って露光され、その後、時間と共にデフォーカス量が減少し、位置FC1ではベストフォーカス(デフォーカス量がゼロ)で露光される。位置FC1でのベストフォーカス状態を過ぎると、デフォーカス量は逆方向に増加し、露光幅Aの中心位置FC3で最大のデフォーカス量となる。露光幅Aの中心位置FC3を変曲点として、その後はデフォーカス量が減少し、位置FC2で再びベストフォーカス状態でパターン像が基板P上に露光される。位置FC2でのベストフォーカス状態を過ぎると、デフォーカス量が再び増加し、他方の端部Aeでパターン像の露光が終わる。このように、位置FC1と位置FC2の間の領域と、位置FC1と位置FC2の間よりも外側の領域とでは、デフォーカスの方向、即ち、デフォーカスの符合が異なる。   That is, when the surface of the substrate P extends from the one end portion As of the exposure width A toward the other end portion Ae along the actual exposure surface Spa, the pattern image on the substrate P is the end portion As at the start of exposure. The position is exposed with a predetermined defocus amount, then the defocus amount decreases with time, and the position FC1 is exposed with the best focus (the defocus amount is zero). After the best focus state at the position FC1, the defocus amount increases in the opposite direction and reaches the maximum defocus amount at the center position FC3 of the exposure width A. With the center position FC3 of the exposure width A as an inflection point, the defocus amount decreases thereafter, and the pattern image is exposed on the substrate P again at the position FC2 in the best focus state. When the best focus state at the position FC2 is passed, the defocus amount increases again, and the exposure of the pattern image ends at the other end Ae. Thus, the area between the positions FC1 and FC2 and the area outside the positions FC1 and FC2 have different defocus directions, that is, the defocus signs.

以上のように、基板Pが投影領域PAの露光幅Aの端部Asから端部Aeに渡って一定の周速度で移動している間、基板P上に投影されるパターン像中の各点は、図6Bに示すように、前ピント状態(位置As)で露光が開始され、ベストフォーカス状態(位置FC1)、後ピント状態(位置FC3)、ベストフォーカス状態(位置FC2)、前ピント状態(位置Ae)の順で連続的に変化しながら基板P上に露光される。図6Bの縦軸のフォーカス位置(又はデフォーカス量)のゼロは、投影像面Smの位置と実露光面Spaの位置との差分(Sm−Spa)がゼロとなるベストフォーカス状態である。尚、図6Bの横軸は、露光幅Aの直線的な位置を表すが、基板支持ドラム25の外周面の周長方向の位置としても良い。   As described above, each point in the pattern image projected on the substrate P while the substrate P moves at a constant peripheral speed from the end portion As to the end portion Ae of the exposure width A of the projection area PA. 6B, the exposure is started in the front focus state (position As), and the best focus state (position FC1), the rear focus state (position FC3), the best focus state (position FC2), the front focus state ( The substrate P is exposed while continuously changing in the order of the position Ae). The focus position (or defocus amount) on the vertical axis of FIG. 6B is zero, which is the best focus state in which the difference (Sm-Spa) between the position of the projection image surface Sm and the position of the actual exposure surface Spa is zero. The horizontal axis of FIG. 6B represents the linear position of the exposure width A, but it may be the position of the outer peripheral surface of the substrate supporting drum 25 in the circumferential direction.

露光幅Aの端部As、Aeでの前ピント状態(正方向)でのデフォーカス量、中心位置FC3での後ピント状態(負方向)でのデフォーカス量は、投影光学系PLの結像性能(解像力、焦点深度)、投影領域PAの露光幅A、投影すべきマスクパターンの最小寸法、マスクMの面P1(投影像面Sm)の曲率半径Rm、基板支持ドラム25の外周面(基板P上の露光面Spa)の曲率半径Rpによって好適な範囲が決まる。具体的な数値例は後述するが、このように、露光幅Aに渡る走査露光の間に、フォーカス状態を連続的に変えることにより、マスクパターン中の、特に単独の細い線や離散的なコンタクトホール(ビアホール)等の孤立パターンの見かけ上の焦点深度を拡大することができる。   The defocus amount in the front focus state (positive direction) at the end portions As and Ae of the exposure width A and the defocus amount in the rear focus state (negative direction) at the center position FC3 are formed by the projection optical system PL. Performance (resolution, depth of focus), exposure width A of projection area PA, minimum dimension of mask pattern to be projected, radius of curvature Rm of surface P1 of mask M (projection image surface Sm), outer peripheral surface of substrate supporting drum 25 (substrate A suitable range is determined by the radius of curvature Rp of the exposed surface Spa on P. Although specific numerical examples will be described later, as described above, by continuously changing the focus state during the scanning exposure over the exposure width A, particularly thin lines or discrete contacts in the mask pattern are obtained. It is possible to increase the apparent depth of focus of isolated patterns such as holes (via holes).

また、本実施形態では、マスクMの面P1と基板Pの表面を円筒形状にすることで、マスクパターンが基板P側に投影される走査露光方向の投影像面と、露光される基板の露光面とに円筒形状差をつけることができる。そのため、露光装置U3は、マスクMと基板支持ドラム25の回転運動だけで、投影領域PA内の走査露光方向の位置に応じて、フォーカス状態を連続的に変化させることができ、さらに、実質的なフォーカスに対する像コントラスト変化を抑制することができる。また、本実施形態では、投影領域PA内で、走査露光方向の2箇所でベストフォーカスとなるように露光幅Aを設定するので、露光幅A内での平均的なデフォーカス量を小さくしつつ、露光幅Aを大きくすることができる。これにより、投影光束EL2の照度を小さくした場合、或いは、走査露光方向のマスクMや基板Pの走査速度を早くした場合も、適正な露光量を確保することができ、これにより、高い生産効率で基板を処理することができる。また、露光幅に対して平均的なデフォーカス量を小さくできるため、品質も維持することができる。   Further, in the present embodiment, the surface P1 of the mask M and the surface of the substrate P are formed into a cylindrical shape, so that the mask image is projected onto the substrate P side in the scanning exposure direction and the exposure of the substrate to be exposed. A cylindrical shape can be provided differently from the surface. Therefore, the exposure apparatus U3 can continuously change the focus state according to the position in the scanning exposure direction within the projection area PA only by the rotational movements of the mask M and the substrate support drum 25, and further, substantially. It is possible to suppress a change in image contrast with respect to various focuses. Further, in the present embodiment, the exposure width A is set so that the best focus is obtained at two positions in the scanning exposure direction within the projection area PA, so that the average defocus amount within the exposure width A is reduced. The exposure width A can be increased. With this, even when the illuminance of the projection light flux EL2 is reduced, or when the scanning speed of the mask M or the substrate P in the scanning exposure direction is increased, an appropriate exposure amount can be ensured, which results in high production efficiency. The substrate can be processed at. Further, since the average defocus amount can be reduced with respect to the exposure width, the quality can be maintained.

本実施形態では、露光幅Aの座標位置(周長位置)に応じてフォーカス位置が異なって露光され、結果的に、露光幅Aに渡って異なるフォーカス状態で基板P上に投影されたパターン像の積算された像が、基板Pの露光面上に形成される最終的な像強度分布になる。ここで、積算された像に関して説明するが、簡単のため、まずは、点像強度分布でその概念を説明する。概ね点像強度分布は、そのコントラストと相関関係にある。光軸方向(フォーカス変化方向)にzだけデフォーカスした位置での点像強度分布I(z)は次式となる。ここで、λを照明光束EL1の波長、NAを投影光学系PLの基板側の開口数、Iを理想のベストフォーカス位置での強度分布とし、
ΔDz=(π/2/λ)×NA×z、
とすると、点像強度分布I(z)は、
I(z)=[sin(ΔDz)/(ΔDz)]×I
となる。
In the present embodiment, the focus position is exposed differently according to the coordinate position (perimeter position) of the exposure width A, and as a result, the pattern image projected on the substrate P in different focus states over the exposure width A. The integrated image of is the final image intensity distribution formed on the exposed surface of the substrate P. Here, the integrated image will be described, but for simplicity, first, the concept will be described with the point image intensity distribution. Generally, the point image intensity distribution has a correlation with the contrast. The point image intensity distribution I (z) at the position defocused by z in the optical axis direction (focus change direction) is given by the following equation. Where λ is the wavelength of the illumination light beam EL1, NA is the numerical aperture on the substrate side of the projection optical system PL, and I 0 is the intensity distribution at the ideal best focus position,
ΔDz = (π / 2 / λ) × NA 2 × z,
Then, the point image intensity distribution I (z) is
I (z) = [sin (ΔDz) / (ΔDz)] 2 × I 0
Becomes

このような点像強度分布I(z)を用いると、露光幅A分の積算値(または平均値)を求め、更に、実際の中心位置(図6A中の中心位置FC3)でのデフォーカス量を横軸に取って、各デフォーカス量毎の強度分布をシミュレーションとして求めることができる。これに基づいて、露光装置U3がフォーカス状態(投影像面Smと実露光面Spaの位置関係)を調整することで、露光の際に得られるパターン像の強度分布(像コントラスト)を最適な状態に調整することができる。   When such point image intensity distribution I (z) is used, the integrated value (or average value) of the exposure width A is obtained, and the defocus amount at the actual center position (center position FC3 in FIG. 6A) is further calculated. Is plotted on the horizontal axis, and the intensity distribution for each defocus amount can be obtained as a simulation. Based on this, the exposure apparatus U3 adjusts the focus state (positional relationship between the projection image plane Sm and the actual exposure plane Spa) to obtain the optimum intensity distribution (image contrast) of the pattern image obtained during exposure. Can be adjusted to.

また、一般に投影光学系PLの解像力Rと焦点深度DOFは、次式のように表される。
R=k1・λ/NA (0<k1≦1)
DOF=k2・λ/NA (0<k2≦1)
ここで、k1、k2は、露光条件や感光材料(フォトレジスト等)、或いは露光後の現像処理や成膜処理によっても変わり得る係数であるが、解像力Rのk1ファクターは、おおよそ0.4≦k1≦0.8の範囲であり、焦点深度DOFのk2ファクターは、おおよそk2≒1と表すことができる。
Further, generally, the resolving power R and the depth of focus DOF of the projection optical system PL are expressed by the following equations.
R = k1 · λ / NA (0 <k1 ≦ 1)
DOF = k2 · λ / NA 2 (0 <k2 ≦ 1)
Here, k1 and k2 are coefficients that can change depending on the exposure conditions, the photosensitive material (photoresist, etc.), or the development processing or film formation processing after exposure, but the k1 factor of the resolution R is approximately 0.4 ≦. The range is k1 ≦ 0.8, and the k2 factor of the depth of focus DOF can be expressed as approximately k2≈1.

そのような投影光学系PLの焦点深度DOFの定義に基づき、本実施形態では、近似的に以下の関係式を満たすように調整しておくことが好ましい。

Figure 0006690695
Based on such a definition of the depth of focus DOF of the projection optical system PL, in the present embodiment, it is preferable to adjust so as to approximately satisfy the following relational expression.
Figure 0006690695

ここで、ΔRm、ΔRpは、投影像面Sm(マスクMの面P1)の曲率半径Rm、基板Pの表面(実露光面Spa)の曲率半径Rp、及び露光幅Aに基づいて、それぞれ以下の式で求められる。

Figure 0006690695
Figure 0006690695
Here, ΔRm and ΔRp are the following based on the radius of curvature Rm of the projection image surface Sm (the surface P1 of the mask M), the radius of curvature Rp of the surface of the substrate P (actual exposure surface Spa), and the exposure width A, respectively. It is calculated by the formula.
Figure 0006690695
Figure 0006690695

この式から明らかなように、ΔRmとΔRpは、各々、図6Aで示したΔFm、ΔFpを表す。また、上記の関係式1は、さらには、DOF<(ΔRm+ΔRp)を満たすことが好ましい。本実施形態の露光装置U3では、上記の関係式1を満足するように露光幅A、曲率半径Rm、Rpが決定されるが、上記の関係式1を満たすことによって、基板P上に形成される表示パネル用の各種パターンの品質(線幅精度、位置精度、重ね精度等)を維持しつつ、生産性を高めることができる。この点については、第2実施形態で詳細に説明する。   As is clear from this equation, ΔRm and ΔRp represent ΔFm and ΔFp shown in FIG. 6A, respectively. Further, it is preferable that the above relational expression 1 further satisfies DOF <(ΔRm + ΔRp). In the exposure apparatus U3 of the present embodiment, the exposure width A and the radii of curvature Rm, Rp are determined so as to satisfy the above relational expression 1, but the exposure width A and the radii of curvature Rm and Rp are formed on the substrate P by satisfying the above relational expression 1. It is possible to improve productivity while maintaining the quality of various patterns for display panels (line width accuracy, position accuracy, overlay accuracy, etc.). This point will be described in detail in the second embodiment.

また、本実施形態では、露光幅A内でのデフォーカス量の変化範囲、すなわち、図6Bに示した端部As、Aeでの正方向のデフォーカス量と、露光幅Aの中心位置FC3での負方向のデフォーカス量との差をΔDAとしたとき、投影光学系PLの焦点深度DOFとの関係から、0.5≦(ΔDA/DOF)≦3の関係を満たすように設定することもが好ましく、さらには、1≦(ΔDA/DOF)を満たすことが好ましい。この関係を満たすように露光装置U3を設定することにより、基板P上に形成される表示パネル用の各種パターンの品質(線幅精度、位置精度、重ね精度等)を維持しつつ、生産性を高めることができる。この点についても、第2実施形態で詳細に説明する。   Further, in the present embodiment, the change range of the defocus amount within the exposure width A, that is, the defocus amount in the positive direction at the end portions As and Ae shown in FIG. 6B, and the center position FC3 of the exposure width A When the difference from the defocus amount in the negative direction of is ΔDA, it may be set so as to satisfy the relationship of 0.5 ≦ (ΔDA / DOF) ≦ 3 from the relationship with the depth of focus DOF of the projection optical system PL. Is more preferable, and it is more preferable that 1 ≦ (ΔDA / DOF) is satisfied. By setting the exposure apparatus U3 so as to satisfy this relationship, the productivity can be improved while maintaining the quality (line width accuracy, position accuracy, overlay accuracy, etc.) of various patterns for the display panel formed on the substrate P. Can be increased. This point will also be described in detail in the second embodiment.

また、露光装置U3は、本実施形態の図6Bのように、マスクMのパターンの投影像面Smと、基板Pの実露光面Spaとの走査露光方向に関する差が、投影領域PAの露光幅Aの中心位置FC3を軸として線対称(図6Bでは左右対称)に変化するように設定されることが好ましい。   In the exposure apparatus U3, as shown in FIG. 6B of the present embodiment, the difference between the projected image plane Sm of the pattern of the mask M and the actual exposure surface Spa of the substrate P in the scanning exposure direction is the exposure width of the projection area PA. The center position FC3 of A is preferably set so as to change symmetrically about the axis (left-right symmetry in FIG. 6B).

また、本実施形態では、図6Bに示すように、投影領域PAの露光幅A内で、デフォーカス量が正となる端部Asから位置FC1までの区間と位置FC2から端部Aeまでの区間とにおいて、正方向のデフォーカス量を積分した値(絶対値)と、デフォーカス量が負となる位置FC1から位置FC2までの区間において、負方向のデフォーカス量を積分した値(絶対値)とを比較し、両者がほぼ等しくなるように、投影像面Smと実露光面Spaの位置関係を設定しても良い。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 6B, in the exposure width A of the projection area PA, a section from the end portion As to the position FC1 and a section from the position FC2 to the end portion Ae where the defocus amount is positive. And a value obtained by integrating the positive defocus amount (absolute value) and a value obtained by integrating the negative defocus amount in the section from the position FC1 where the defocus amount is negative to the position FC2 (absolute value) May be compared, and the positional relationship between the projection image plane Sm and the actual exposure surface Spa may be set so that they are substantially equal.

本実施形態の露光装置U3は、複数の投影光学モジュールPLMを走査露光方向に少なくとも2列で配置し、走査露光方向と直交するY方向においては、隣接する投影光学モジュールPLMの投影領域PAの端部(三角形部分)同士をオーバーラップさせて、マスクMのパターンをY方向に継いで露光するようにした。これにより、Y方向に隣接する2つの投影領域PA間の継ぎ部(オーバーラップ領域)でのパターン像のコントラストや、露光量が異なることによる帯状のムラの発生が抑制される。本実施形態では、それに加えて、実露光面Spa(基板Pの表面)上の投影領域PA内の走査露光方向に関して、ベストフォーカス位置が2箇所(位置FC1、FC2)できるように、投影像面Smと実露光面Spaとの位置関係を設定したので、走査露光中に投影像面Smと実露光面Spaとの位置関係が多少変動する動的なデフォーカスで生じる像コントラストの変化を小さくすることができる。その為、隣接する投影領域PA間のオーバーラップ領域で発生する像コントラストの差も小さくすることができ、継ぎ部が目立たない高品質なフレキシブル表示パネルを製造することができる。   The exposure apparatus U3 of the present embodiment arranges a plurality of projection optical modules PLM in at least two rows in the scanning exposure direction, and in the Y direction orthogonal to the scanning exposure direction, the ends of the projection areas PA of the adjacent projection optical modules PLM. The portions (triangle portions) are overlapped with each other, and the pattern of the mask M is continuously exposed in the Y direction for exposure. As a result, the contrast of the pattern image at the joint (overlap area) between the two projection areas PA adjacent to each other in the Y direction and the occurrence of band-shaped unevenness due to different exposure amounts are suppressed. In the present embodiment, in addition to this, in the scanning exposure direction in the projection area PA on the actual exposure surface Spa (the surface of the substrate P), the best focus position can be set at two positions (positions FC1 and FC2) so that the projection image plane Since the positional relationship between Sm and the actual exposure surface Spa is set, the change in the image contrast caused by the dynamic defocus in which the positional relationship between the projected image surface Sm and the actual exposure surface Spa slightly changes during scanning exposure is reduced. be able to. Therefore, it is possible to reduce the difference in image contrast generated in the overlap area between the adjacent projection areas PA, and it is possible to manufacture a high-quality flexible display panel in which the joint portion is inconspicuous.

本実施形態のように、複数の投影光学モジュールPLMの各投影領域PAを、走査露光方向(X方向)と直交するY方向に並べる際、各投影領域PAの走査露光方向の幅に渡って基板P上での照度(露光光の強度)を積算した積算値は、走査露光方向に直交するY方向のどの位置においても略一定となることが好ましい。なお、Y方向に隣接する2つの投影領域PAの端部が一部重なる部分(三角形のオーバーラップ領域)でも、一方の三角形の領域での積算値と他方の三角形の領域での積算値との合計が、オーバーラップしない領域での積算値と同じになるように設定される。これによって、走査露光方向に直交する方向において露光量が変化することを抑制することができる。   When the projection areas PA of the plurality of projection optical modules PLM are arranged in the Y direction orthogonal to the scanning exposure direction (X direction) as in the present embodiment, the substrate is spread over the width of each projection area PA in the scanning exposure direction. The integrated value obtained by integrating the illuminance on P (the intensity of the exposure light) is preferably substantially constant at any position in the Y direction orthogonal to the scanning exposure direction. In addition, even in a portion (triangular overlapping area) where the ends of two projection areas PA adjacent in the Y direction partially overlap, the integrated value in one triangular area and the integrated value in the other triangular area are The total is set to be the same as the integrated value in the non-overlapping area. This makes it possible to prevent the exposure amount from changing in the direction orthogonal to the scanning exposure direction.

また、露光装置U3は、投影像面Sm及び露光面Sp(実露光面Spa)を円筒面とすることで、本実施形態のように複数の投影光学モジュールPLMを走査露光方向に複数配置(奇数番と偶数番の2列を配置)しても、それぞれの投影光学モジュールPLMで投影像面Smと露光面Sp(実露光面Spa)との関係が、どれも同じになる為、それらの関係を共に調整することができる。通常のマルチレンズ方式の投影露光装置のように、投影像面及び露光面が平面である場合、例えば、奇数番の投影光学モジュールの投影領域において、焦点深度を広げるべく投影像面に対して露光面(平面基板の表面)を傾斜させると、偶数番の投影光学モジュールの投影領域では、許容し難い大きなデフォーカスが発生してしまう。これに対して、本実施形態のように、投影像面Sm及び露光面Sp(実露光面Spa)を円筒面とすることで、走査露光方向に並んだ2列の投影光学モジュールPLMの各投影領域PAでのフォーカス調整は、円筒状のマスクMの回転中心の第1軸AX1と基板支持ドラム25の回転中心の第1軸AX1とのZ方向の間隔、或いは個々の投影光学モジュールPLM内の倍率補正用光学部材66の調整で簡単に実現可能である。これにより、簡単な装置構成で、デフォーカスに対する像コントラスト変化を抑制することができる。像コントラストの変化を抑制しつつ、走査露光領域における露光幅を大きく出来るため、生産効率も向上させることができる。   In addition, the exposure apparatus U3 uses the projection image surface Sm and the exposure surface Sp (actual exposure surface Spa) as cylindrical surfaces, so that a plurality of projection optical modules PLM are arranged in the scanning exposure direction (an odd number) as in the present embodiment. No. 2 and even-numbered columns are arranged), the relationship between the projection image plane Sm and the exposure surface Sp (actual exposure surface Spa) is the same in each projection optical module PLM. Can be adjusted together. When the projection image plane and the exposure plane are flat as in a normal multi-lens type projection exposure apparatus, for example, in the projection area of an odd-numbered projection optical module, the projection image plane is exposed to increase the depth of focus. If the surface (the surface of the flat substrate) is tilted, unacceptably large defocus occurs in the projection area of the even numbered projection optical module. On the other hand, as in the present embodiment, the projection image surface Sm and the exposure surface Sp (actual exposure surface Spa) are cylindrical surfaces, so that each projection of the two columns of the projection optical module PLM arranged in the scanning exposure direction. Focus adjustment in the area PA is performed by the Z-direction distance between the first axis AX1 of the rotation center of the cylindrical mask M and the first axis AX1 of the rotation center of the substrate support drum 25, or in each projection optical module PLM. It can be easily realized by adjusting the magnification correction optical member 66. This makes it possible to suppress a change in image contrast with respect to defocus with a simple device configuration. Since the exposure width in the scanning exposure area can be increased while suppressing the change in image contrast, the production efficiency can be improved.

[第2実施形態]
次に、図7参照して、第2実施形態の露光装置U3aについて説明する。なお、重複する記載を避けるべく、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明し、第1実施形態と同様の構成要素については、第1実施形態と同じ符号を付して説明する。図7は、第2実施形態の露光装置(基板処理装置)の全体構成を示す図である。第1実施形態の露光装置U3は、円筒状の基板支持ドラム25で、投影領域PAを通過する基板Pを保持する構成であったが、第2実施形態の露光装置U3aは、基板Pを平面状に支持して移動可能な基板支持機構12aに保持する構成となっている。
[Second Embodiment]
Next, with reference to FIG. 7, the exposure apparatus U3a of the second embodiment will be described. In addition, in order to avoid duplicated description, only different parts from the first embodiment will be described, and components similar to those of the first embodiment will be described with the same reference numerals as in the first embodiment. FIG. 7 is a diagram showing the overall configuration of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the second embodiment. Although the exposure apparatus U3 of the first embodiment has a configuration in which the substrate P that passes through the projection area PA is held by the cylindrical substrate support drum 25, the exposure apparatus U3a of the second embodiment planarizes the substrate P. It is configured to be supported and held by a movable substrate support mechanism 12a.

第2実施形態の露光装置U3aにおいて、基板支持機構12aは、平面状に基板Pを保持する基板ステージ102と、基板ステージ102を中心面CLと直交する面内でX方向に沿って走査移動させる移動装置(図示略)とを備える。従って、基板Pはフレキシブルな薄いシート(PET、PEN等の樹脂フィルム、極薄の曲がるガラスシート、薄い金属製のフォイル等)の他に、ほとんど曲がらない枚葉のガラス基板であっても良い。   In the exposure apparatus U3a of the second embodiment, the substrate support mechanism 12a scans and moves the substrate stage 102 that holds the substrate P in a plane and the substrate stage 102 in the plane orthogonal to the center plane CL along the X direction. And a moving device (not shown). Therefore, the substrate P may be a flexible thin sheet (resin film such as PET or PEN, an ultrathin bendable glass sheet, a thin metal foil, etc.) or a single bend glass substrate.

図7の基板Pの支持面P2は実質的にXY面と平行な平面(曲率半径∞)であるので、マスクMから反射され、各投影光学モジュールPLMを通過し、基板Pに投射される投影光束EL2の主光線は、XY面と垂直になる。   Since the support surface P2 of the substrate P in FIG. 7 is a plane (radius of curvature ∞) substantially parallel to the XY plane, it is reflected from the mask M, passes through each projection optical module PLM, and is projected onto the substrate P. The principal ray of the light flux EL2 is perpendicular to the XY plane.

また、第2実施形態においても、先の図2と同様に、XZ面内で見たとき、円筒状のマスクM上の照明領域IR1(及びIR3,IR5)の中心点から照明領域IR2(及びIR4,IR6)の中心点までの周長は、支持面P2に倣った基板P上の投影領域PA1(及びPA3,PA5)の中心点から第2投影領域PA2(及びPA4,PA6)の中心点までのX方向の直線距離と、実質的に等しく設定されている。   Also in the second embodiment, similarly to FIG. 2 described above, when viewed in the XZ plane, the illumination area IR2 (and IR3 (and IR3, IR5) from the center point of the illumination area IR1 (and IR3, IR5) on the cylindrical mask M is seen. The perimeter to the center point of IR4, IR6) is the center point of the projection area PA1 (and PA3, PA5) on the substrate P following the support surface P2 to the center point of the second projection area PA2 (and PA4, PA6). Is set to be substantially equal to the linear distance in the X direction.

図7の露光装置U3aにおいても、下位制御装置16が、基板支持機構12aの移動装置(走査露光用のリニアモータや微動用のアクチュエータ等)を制御し、マスク保持ドラム21の回転と同期して基板ステージ102を駆動する。   In the exposure apparatus U3a shown in FIG. 7 as well, the lower-order control apparatus 16 controls the moving device (the linear motor for scanning exposure, the actuator for fine movement, etc.) of the substrate support mechanism 12a, and in synchronization with the rotation of the mask holding drum 21. The substrate stage 102 is driven.

次に、第2実施形態の露光装置U3aにおけるマスクのパターンの投影像面と基板の露光面との関係について、図8を参照して説明する。図8は、マスクのパターンの投影像面と基板の露光面との関係を示す説明図である。   Next, the relationship between the projected image plane of the mask pattern and the exposure plane of the substrate in the exposure apparatus U3a of the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the projected image plane of the mask pattern and the exposure plane of the substrate.

露光装置U3aは、投影光学系PLによって投影光束EL2が結像されることで、マスクMのパターンの投影像面Sm1を形成する。投影像面Sm1は、マスクMの円筒状のマスクパターン面がベストフォーカス状態で結像される面であり、円筒面となる。ここで、マスクM上の照明領域IRは、上述したように曲率半径Rm1の曲面(XZ面内では円弧)の一部であるから、投影像面Sm1も曲率半径Rm1の曲面(XZ面内では円弧)の一部となる。また、マスクパターンの像が投影される基板Pの平面状の表面が露光面Sp1(曲率半径∞)となる。このため、図8に示すように、奇数番の投影領域PAの投影像面Sm1(左側)と偶数番の投影領域PAの投影像面Sm1(右側)は、いずれも走査露光方向(X方向)に関して円筒状に湾曲し、先の図6Aで示したのと同様に、投影領域PAの走査露光方向における露光幅A内において、両端のフォーカス位置と露光幅Aの中心でのフォーカス位置との差分である面位置差(フォーカス変化幅)ΔFmを持つ。ここで、走査露光時に、基板Pの表面は実露光面Spa1に配置されるものとする。露光面Sp1及び実露光面Spa1は、平面であるため、投影領域PAの走査露光方向における露光幅A内では、Z方向の面位置の変化量が0となる。実露光面Spa1は、投影像面Sm1上で走査露光方向に離れた異なる2つの位置FC1、FC2で交わるように設定される。すなわち、露光装置U3aは、投影光学系PL内の倍率補正用光学部材66等を調整したり、マスク保持機構11(第1軸AX1)及び基板ステージ102のいずれか一方をZ方向に微動させたりすることで、投影像面Sm1と実露光面Spa1の相対位置関係を所定の状態に設定する。   The exposure apparatus U3a forms the projection image plane Sm1 of the pattern of the mask M by forming an image of the projection light beam EL2 by the projection optical system PL. The projection image surface Sm1 is a surface on which the cylindrical mask pattern surface of the mask M is imaged in the best focus state, and is a cylindrical surface. Here, since the illumination region IR on the mask M is a part of the curved surface (arc in the XZ plane) having the radius of curvature Rm1, as described above, the projection image plane Sm1 also has the curved surface (in the XZ plane, having the radius of curvature Rm1). Part of the arc). Further, the planar surface of the substrate P onto which the image of the mask pattern is projected becomes the exposure surface Sp1 (radius of curvature ∞). Therefore, as shown in FIG. 8, the projection image plane Sm1 (left side) of the odd-numbered projection areas PA and the projection image plane Sm1 (right side) of the even-numbered projection areas PA are both in the scanning exposure direction (X direction). 6A, the difference between the focus position at both ends and the focus position at the center of the exposure width A in the exposure width A in the scanning exposure direction of the projection area PA is the same as that shown in FIG. 6A. And the surface position difference (focus change width) ΔFm. Here, it is assumed that the surface of the substrate P is arranged on the actual exposure surface Spa1 during scanning exposure. Since the exposure surface Sp1 and the actual exposure surface Spa1 are flat surfaces, the change amount of the surface position in the Z direction is 0 within the exposure width A of the projection area PA in the scanning exposure direction. The actual exposure surface Spa1 is set so as to intersect at two different positions FC1 and FC2 on the projection image surface Sm1 which are separated in the scanning exposure direction. That is, the exposure apparatus U3a adjusts the magnification correction optical member 66 and the like in the projection optical system PL, or finely moves one of the mask holding mechanism 11 (first axis AX1) and the substrate stage 102 in the Z direction. By doing so, the relative positional relationship between the projection image surface Sm1 and the actual exposure surface Spa1 is set to a predetermined state.

2つの位置FC1、FC2の各々は、その位置において、投影像面Sm1内のマスクパターン像をベストフォーカス状態で露光する位置である。   Each of the two positions FC1 and FC2 is a position at which the mask pattern image in the projection image plane Sm1 is exposed in the best focus state.

これにより、本実施形態においても、円筒状のマスクMの回転運動により、走査露光方向の露光幅A内で、フォーカス状態を所定の範囲内で連続的に変化させる走査露光ができ、さらに、実質的なフォーカス変動に対する像コントラスト変化を抑制することができる。このように、露光面Sp1(実露光面Spa1)が平面であっても、投影像面Sm1を走査露光方向に湾曲した円筒面状にすることにより、基板Pを傾けることなく、基板P上に露光されるマスクパターン像の焦点深度を見かけ上で拡大する効果が得られると共に、像コントラストの変化を抑制することができる。このような作用効果は、通常の平面マスクからのパターン像を円筒面状に支持される基板の表面(露光面)に投影露光する場合でも同様に得られる。   As a result, in the present embodiment as well, the rotational movement of the cylindrical mask M allows the scanning exposure in which the focus state is continuously changed within the predetermined range within the exposure width A in the scanning exposure direction. It is possible to suppress a change in image contrast with respect to a temporary focus change. As described above, even if the exposure surface Sp1 (actual exposure surface Spa1) is a flat surface, the projection image surface Sm1 is formed into a cylindrical surface curved in the scanning exposure direction, so that the substrate P is not tilted on the substrate P. The effect of apparently enlarging the depth of focus of the mask pattern image to be exposed can be obtained, and the change in image contrast can be suppressed. Such actions and effects can be similarly obtained even when a pattern image from an ordinary flat mask is projected and exposed on the surface (exposure surface) of a substrate supported in a cylindrical surface shape.

ところで、本実施形態の場合、図8に示した面位置差(フォーカス変化幅)ΔFmは、先の式2のΔRmと同じであるので、

Figure 0006690695
で求められる。そこで、この式2をベースとして、図7の露光装置U3aにおける投影状態や結像特性等の各種シミュレーションを行ってみると、図9〜図17のような結果が得られる。 By the way, in the case of the present embodiment, the surface position difference (focus change width) ΔFm shown in FIG. 8 is the same as ΔRm in the above Expression 2,
Figure 0006690695
Required by. Therefore, when various simulations of the projection state, the image forming characteristics, etc. in the exposure apparatus U3a of FIG. 7 are performed based on the equation 2, the results shown in FIGS.

なお、そのシミュレーションに際して、円筒状のマスクMの面P1(投影像面Sm1)の半径Rmを250mm(直径φで500mm)、露光用の照明光束EL1の波長λをi線(365nm)、投影光学系PLを開口数NAが0.0875の等倍の理想投影系とし、露光面Sp1(実露光面Spa1)は曲率半径が∞の平面とした。プロセスに依存する焦点深度DOFのk2ファクターを1.0とすると、そのような投影光学系PLの焦点深度DOFは、λ/NAより、幅で約48μm(ベストフォーカス面に対してほぼ±24μmの範囲)となる。尚、以下のシミュレーションでは、便宜上、焦点深度DOFを幅で40μm(ベストフォーカス面に対してほぼ±20μmの範囲)とする場合もある。 In the simulation, the radius Rm of the surface P1 (projection image plane Sm1) of the cylindrical mask M is 250 mm (500 mm in diameter φ), the wavelength λ of the illumination light flux EL1 for exposure is the i-line (365 nm), and the projection optics is used. The system PL is an ideal projection system with the same numerical aperture NA of 0.0875 and the exposure surface Sp1 (actual exposure surface Spa1) is a plane with a radius of curvature ∞. If the k2 factor of the process-dependent depth of focus DOF is 1.0, the depth of focus DOF of such a projection optical system PL is about 48 μm in width (approximately ± 24 μm with respect to the best focus plane) from λ / NA 2. Range). In the following simulation, the depth of focus DOF may be set to 40 μm in width (range of approximately ± 20 μm with respect to the best focus surface) for convenience.

さて、図9は、そのような投影光学系PLによる露光幅A内でのデフォーカス特性Cmを示し、横軸は露光幅Aの中心位置を原点としたX方向の座標を表し、縦軸はベストフォーカス位置を原点(ゼロ点)とした投影像面Sm1のデフォーカス量を表す。この図9のグラフは、先の式2において、露光幅Aを20mmとし、その幅Aの座標位置を−10mmから+10mmの間で変化させて得られる面位置差ΔRmをプロットしたものでもある。図9のグラフのように、マスクMの面P1(投影像面Sm1)が走査露光方向に円筒面状に湾曲することに起因して、露光幅A内でのデフォーカス特性Cmは、円弧状に変化する。   Now, FIG. 9 shows the defocusing characteristic Cm in the exposure width A by such a projection optical system PL, the horizontal axis represents the coordinates in the X direction with the center position of the exposure width A as the origin, and the vertical axis. The defocus amount of the projection image plane Sm1 with the best focus position as the origin (zero point) is shown. The graph of FIG. 9 is also a plot of the surface position difference ΔRm obtained by setting the exposure width A to 20 mm and changing the coordinate position of the width A from −10 mm to +10 mm in Expression 2 above. As shown in the graph of FIG. 9, since the surface P1 (projection image surface Sm1) of the mask M is curved in the scanning exposure direction into a cylindrical surface shape, the defocus characteristic Cm in the exposure width A has an arc shape. Changes to.

図10は、図9に示したデフォーカス特性Cmにおいて、その点像強度が焦点深度DOFの幅の変化に対して、どのように変化するかをシミュレーションしたグラフであり、横軸は、基板Pの表面やマスクパターン面の面精度の誤差、投影光学系PLの像面方向の収差等により発生し得るフォーカス方向のボケ量(デフォーカス特性Cmに対する基板Pの表面のフォーカス方向のズレ)を表し、縦軸は点像強度の値を表す。図10においては、図9中のデフォーカス特性Cmの下で、焦点深度DOFが0×DOFの場合に算出される点像強度分布のうち、露光幅Aの中心(原点)での点像強度を1.0として規格化してある。図11は、露光幅A内で円弧状に変化する図9のデフォーカス特性Cmの変化量と強度差(強度変化量)との関係の一例をシミュレーションしたグラフである。図12は、装置が設定したベストフォーカス時と装置で発生するデフォーカスを24μmとした時の、露光幅A内で円弧状に変化するデフォーカス特性Cmと、ラインアンドスペース(L/S、L&S)パターンのコントラスト変化との関係の一例をシミュレーションしたグラフである。図13は、同様に露光幅A内で円弧状に変化するデフォーカス特性CmとL/Sパターンのコントラスト比の変化との関係の他の例をシミュレーションしたグラフである。図14は、露光幅A内で円弧状に変化するデフォーカス特性CmとL/SパターンのCD値(クリチカル・ディメンジョン)及びスライスレベルとの関係の一例をシミュレーションしたグラフである。図15は、露光幅A内で円弧状に変化するデフォーカス特性Cmと孤立線(ISOパターン)のコントラスト変化との関係の一例をシミュレーションしたグラフである。図16は、露光幅A内で円弧状に変化するデフォーカス特性Cmと孤立線のコントラスト比の変化との関係の他の例をシミュレーションしたグラフである。図17は、露光幅内Aで円弧状に変化するデフォーカス特性Cmと孤立線のCD値及びスライスレベルとの関係の一例をシミュレーションしたグラフである。   FIG. 10 is a graph simulating how the point image intensity changes with the change of the width of the depth of focus DOF in the defocus characteristic Cm shown in FIG. 9, and the horizontal axis represents the substrate P. Represents the amount of blur in the focus direction (deviation in the focus direction of the surface of the substrate P relative to the defocus characteristic Cm) that may occur due to an error in the surface accuracy of the surface of the substrate or the mask pattern surface, aberration in the image plane direction of the projection optical system PL, and the like. , The vertical axis represents the value of the point image intensity. In FIG. 10, the point image intensity at the center (origin) of the exposure width A in the point image intensity distribution calculated when the depth of focus DOF is 0 × DOF under the defocus characteristic Cm in FIG. 9. Is standardized as 1.0. FIG. 11 is a graph simulating an example of the relationship between the amount of change in the defocus characteristic Cm of FIG. 9 that changes in an arc shape within the exposure width A and the intensity difference (intensity change amount). FIG. 12 shows the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A and the line and space (L / S, L & S) when the apparatus sets the best focus and when the defocus generated in the apparatus is 24 μm. ) A graph simulating an example of the relationship with the contrast change of a pattern. FIG. 13 is a graph simulating another example of the relationship between the defocus characteristic Cm which similarly changes in an arc shape within the exposure width A and the change in the contrast ratio of the L / S pattern. FIG. 14 is a graph simulating an example of the relationship between the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A, the CD value (critical dimension) of the L / S pattern, and the slice level. FIG. 15 is a graph simulating an example of the relationship between the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A and the contrast change of an isolated line (ISO pattern). FIG. 16 is a graph simulating another example of the relationship between the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A and the change in the contrast ratio of an isolated line. FIG. 17 is a graph that simulates an example of the relationship between the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A and the CD value and slice level of an isolated line.

まず、上記条件の下で、露光幅A内で円弧状に変化するデフォーカス特性Cmを、焦点深度DOF単位で振った場合に生じるデフォーカス量に対する点像強度分布I(z)を、図10のように求める。点像強度分布は先に説明した式、
I(z)=[sin(ΔDz)/(ΔDz)]×I0、
ΔDz=(π/2/λ)×NA×z
にて求められる。
First, under the above conditions, the point image intensity distribution I (z) with respect to the defocus amount generated when the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A is shaken in units of the depth of focus DOF is shown in FIG. Ask like. The point image intensity distribution is the equation described above,
I (z) = [sin (ΔDz) / (ΔDz)] 2 × I 0,
ΔDz = (π / 2 / λ) × NA 2 × z
Required at.

次に、仮にデフォーカス量の平均をベストフォーカスとなるように基板を調整した場合の点像強度分布を露光幅A内で円弧上に変化するデフォーカス幅を種々の値、例えば、0,1×DOF,2DOF,3×DOF,4×DOFとした場合について、算出する。また、露光幅A内で円弧上に変化するデフォーカス幅が種々の場合について、当該デフォーカス量及びそのスリット幅を基準として、その位置からデフォーカスさせた場合の点像強度分布を算出する。このようにして、算出した露光幅Aで一義的に決まる各露光幅A内で円弧上に変化するデフォーカス幅時の点像強度分布とデフォーカスの関係をまとめた。具体的には、露光装置U3aで露光幅内で円弧上に変化するデフォーカス幅を、0,0.5×DOF,1×DOF,1.5×DOF,2×DOF,2.5×DOF,3×DOF,3.5×DOF,4×DOFとした場合のそれぞれについて、点像強度分布と露光時に想定されるフォーカス誤差、デフォーカスの関係を算出した。   Next, if the substrate is adjusted so that the average of the defocus amounts becomes the best focus, the defocus width that changes the point image intensity distribution on the arc within the exposure width A to various values, for example, 0, 1 Calculation is performed for the cases of × DOF, 2DOF, 3 × DOF, and 4 × DOF. Further, with respect to various defocus widths that change on the arc within the exposure width A, the point image intensity distribution when defocusing from that position is calculated based on the defocus amount and the slit width. In this way, the relationship between the point image intensity distribution and the defocus when the defocus width changes on an arc within each exposure width A that is uniquely determined by the calculated exposure width A is summarized. Specifically, the defocus width that changes on the arc within the exposure width in the exposure device U3a is 0, 0.5 × DOF, 1 × DOF, 1.5 × DOF, 2 × DOF, 2.5 × DOF. , 3 × DOF, 3.5 × DOF, and 4 × DOF, the relationship between the point image intensity distribution and the focus error and defocus assumed during exposure was calculated.

次に、仮にデフォーカス量の平均をベストフォーカスとなるように基板Pを調整した場合の点像強度分布を、露光幅A内で円弧状に変化するデフォーカス特性Cmを種々の値、例えば、0×DOF,1×DOF,2×DOF,3×DOF,4×DOFとした場合について、算出する。また、露光幅A内で円弧状に変化するデフォーカス特性Cmが種々の場合について、当該デフォーカス量及びそのスリット幅を基準として、その位置からデフォーカスさせた場合の点像強度分布を算出する。このようにして、算出した露光幅Aで一義的に決まる各デフォーカス特性Cm時の点像強度分布とデフォーカスの関係をまとめた。具体的には、露光装置U3aとしてシミュレーション上で設定される図9のようなデフォーカス特性Cmを、0×DOF,0.5×DOF,1×DOF,1.5×DOF,2×DOF,2.5×DOF,3×DOF,3.5×DOF,4×DOFとした場合のそれぞれについて、点像強度分布と、露光時に想定されるフォーカス誤差(設定される投影像面Sm1と基板Pの表面との設定すべき位置関係からのズレ)の関係を算出した。これが、図10のグラフに相当する。   Next, the point image intensity distribution when the substrate P is adjusted so that the average of the defocus amounts becomes the best focus, the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A is set to various values, for example, The calculation is performed for the cases of 0 × DOF, 1 × DOF, 2 × DOF, 3 × DOF, and 4 × DOF. Further, for various cases where the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A is various, the point image intensity distribution when defocusing from that position is calculated based on the defocus amount and the slit width thereof. . In this way, the relationship between the point image intensity distribution and the defocus at each defocus characteristic Cm that is uniquely determined by the calculated exposure width A is summarized. Specifically, the defocus characteristic Cm as shown in FIG. 9 set on the simulation as the exposure apparatus U3a is set to 0 × DOF, 0.5 × DOF, 1 × DOF, 1.5 × DOF, 2 × DOF, For each of 2.5 × DOF, 3 × DOF, 3.5 × DOF, and 4 × DOF, the point image intensity distribution and the focus error assumed during exposure (the projection image plane Sm1 to be set and the substrate P The deviation of the positional relationship from the surface to be set) was calculated. This corresponds to the graph in FIG.

図10において、横軸をデフォーカス量[μm]とし、縦軸を規格化した点像強度値とした。なお、露光装置U3aは、円筒状のマスクパターン面、即ち、投影像面Sm1の回転運動を行って、投影光束EL2を基板P上に投射するので、露光時に想定されるフォーカス誤差が2次的な変化をする。そのため、デフォーカスのプラス側とマイナス側で点像の振る舞いが若干異なる。本実施形態では、デフォーカスが+40μmとなる位置の像強度と−40μmとなる位置の像強度とが対称の強度となる位置をベストフォーカスとしている。図10のグラフに示すように、回転による振り幅が大きくなるにしたがって、つまり、露光領域内で、図9のようなデフォーカス特性Cmに沿ってデフォーカス幅が大きくなるにしたがって、ベストフォーカス時の点像強度が低くなり、デフォーカス時の点像強度の変化も小さくなっている。   In FIG. 10, the horizontal axis represents the defocus amount [μm] and the vertical axis represents the normalized point image intensity value. Since the exposure apparatus U3a performs the rotational movement of the cylindrical mask pattern surface, that is, the projection image surface Sm1 to project the projection light beam EL2 onto the substrate P, the focus error assumed during exposure is secondary. Make a big change. Therefore, the behavior of the point image is slightly different between the plus side and the minus side of defocus. In the present embodiment, the best focus is a position where the image intensity at the position where the defocus is +40 μm and the image intensity at the position where the defocus is −40 μm are symmetrical. As shown in the graph of FIG. 10, when the swing width due to rotation increases, that is, as the defocus width increases along the defocus characteristic Cm as shown in FIG. The point image intensity of is decreased, and the change of the point image intensity during defocusing is also small.

次に、露光幅A内で円弧状に変化するデフォーカス特性Cmを変えた場合の各々についての点像強度変化、すなわち点像強度の最大値と最小値との差を算出し、さらに露光幅A内でデフォーカス特性Cmが0.5DOFだけ異なる2つの点における点像強度変化の差を算出した。その算出結果を図11に示す。図11の縦軸は、2つの点像強度変化の差分量を表し、横軸は、0.5DOF毎にデフォーカス特性Cmを変化させたときに差分量を求める対象を表す。すなわち、図11の横軸において、例えば、一番左の点像強度差(約0.02)は、デフォーカス特性Cmを0×DOF変化させたときと、0.5×DOF変化させたときとの差分である。この図11のシミュレーション結果によると、点像強度変化の差は、デフォーカス特性Cmが0.5×DOF分変化した状態から1×DOF分変化した状態へ遷移するときと、デフォーカス特性Cmが2.5×DOF分変化した状態から3×DOF分変化した状態に遷移するときに、総じて差が大きい。つまり、0.5×DOFから3×DOFの範囲は、デフォーカス量の変化に対して点像強度変化が緩やかになる効果が高いことになる。したがって、デフォーカス特性Cmに沿ったデフォーカス量は、焦点深度DOFの0.5倍から3倍までの振り幅になるように設定するのが、効果が高いことがわかる。   Next, a change in the point image intensity, that is, a difference between the maximum value and the minimum value of the point image intensity is calculated for each of the cases where the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A is changed. In A, the difference in point image intensity change at two points where the defocus characteristic Cm differs by 0.5 DOF was calculated. The calculation result is shown in FIG. The vertical axis in FIG. 11 represents the difference amount between two point image intensity changes, and the horizontal axis represents the target for which the difference amount is obtained when the defocus characteristic Cm is changed in 0.5 DOF increments. That is, on the horizontal axis of FIG. 11, for example, the leftmost point image intensity difference (about 0.02) is obtained when the defocus characteristic Cm is changed by 0 × DOF and when it is changed by 0.5 × DOF. It is the difference with. According to the simulation result of FIG. 11, the difference in point image intensity change is that the defocus characteristic Cm changes when the defocus characteristic Cm changes from 0.5 × DOF by 1 × DOF. When the state changed by 2.5 × DOF is changed to the state changed by 3 × DOF, the difference is large in general. That is, in the range of 0.5 × DOF to 3 × DOF, the effect of gradual change in the point image intensity with respect to the change in the defocus amount is high. Therefore, it can be understood that it is effective to set the defocus amount along the defocus characteristic Cm to have a swing width of 0.5 to 3 times the depth of focus DOF.

なお、図10に示すグラフにおいて、基板Pの表面に感光層としてフォトレジストが一定の厚さで塗布されている場合、そのフォトレジスト上に像として形成される点像強度の値は、使用するレジスト等により異なるが、実験によると解像力のk1ファクターが0.5程度の場合、点像強度が概ね0.6以上となれば、像として形成することができる。
ここで、露光装置として見込むフォーカス誤差を、焦点深度DOFの定義式λ/NAまでのデフォーカス幅(本実施形態では、±24μm)とすると、露光領域内でのデフォーカスの振り幅であるデフォーカス幅を2.5×DOFとすることで、像強度の変化が少なく、良好にマスクパターンの像を形成することができる。
In the graph shown in FIG. 10, when a photoresist is applied to the surface of the substrate P as a photosensitive layer with a constant thickness, the value of the point image intensity formed as an image on the photoresist is used. Although it depends on the resist or the like, according to the experiment, when the k1 factor of the resolution is about 0.5, an image can be formed when the point image intensity is about 0.6 or more.
Here, when the focus error expected as an exposure apparatus is the defocus width up to the definition formula λ / NA 2 of the depth of focus DOF (± 24 μm in this embodiment), it is the swing width of the defocus within the exposure area. By setting the defocus width to 2.5 × DOF, the change in the image intensity is small and the image of the mask pattern can be formed well.

次に、投影すべきマスクパターンをL/S(ラインアンドスペース)パターンとした場合について各種演算を行った。ここで、以下では、デフォーカスの考慮対象を焦点深度の定義式の範囲、つまり、本実施形態では、±24μmとする。L/S(ラインアンドスペース)パターンは、線幅2.5μmの線状パターンの複数本が、線幅方向に2.5μm間隔で格子状に配列されたパターンとした。さらに、結像状態は、照明条件によっても異なるため、本実施形態では、照明光学系ILによる照明条件である照明開口数σを0.7とした。   Next, various calculations were performed when the mask pattern to be projected was an L / S (line and space) pattern. Here, in the following, the target of defocus is set to the range of the definition formula of the depth of focus, that is, ± 24 μm in the present embodiment. The L / S (line and space) pattern was a pattern in which a plurality of linear patterns having a line width of 2.5 μm were arranged in a grid pattern at 2.5 μm intervals in the line width direction. Further, since the image formation state varies depending on the illumination condition, the illumination numerical aperture σ which is the illumination condition by the illumination optical system IL is set to 0.7 in this embodiment.

まず、図9に示したデフォーカス特性Cmを種々に変化させた場合、即ち上記と同様に、0×DOF、0.5×DOF、1×DOF、1.5×DOF、2×DOF、2.5×DOF、3×DOF、3.5×DOF、4×DOFと、0.5DOF単位で変化させた場合について、ベストフォーカス状態のL/Sパターン像の光強度分布と、DOF/2のデフォーカス状態、つまり+24μmまたは−24μmでデフォーカスした状態のL/Sパターン像の光強度分布を算出した。   First, when the defocus characteristic Cm shown in FIG. 9 is variously changed, that is, as in the above, 0 × DOF, 0.5 × DOF, 1 × DOF, 1.5 × DOF, 2 × DOF, 2 .5 × DOF, 3 × DOF, 3.5 × DOF, 4 × DOF, and the light intensity distribution of the L / S pattern image in the best focus state and DOF / 2 in the case of changing by 0.5 DOF unit. The light intensity distribution of the L / S pattern image in the defocused state, that is, the state of defocusing at +24 μm or −24 μm was calculated.

その算出結果に基づいて、ベストフォーカス状態と、DOF/2のデフォーカス状態との各々でコントラストの変化を算出し、それをプロットしたものが図12である。図12の横軸は、露光幅A内で円弧状に変化するデフォーカス特性Cmのデフォーカス幅を表し、縦軸はコントラストを表し、ベストフォーカス状態のコントラスト変化を0μm(BestF)、デフォーカス状態のコントラスト変化を±24μmDefとした。また、図12に示す結果に基づいて、ベストフォーカス状態のコントラスト〔0μm(BestF)〕とDOF/2デフォーカス状態のコントラスト〔±24μmDef〕との比、つまり〔0μm(BestF)〕/〔±24μmDef〕を算出した結果を、図13に示す。図13は、横軸を露光幅A内で円弧状に変化するデフォーカス特性Cmのデフォーカス幅とし、縦軸をコントラストとした。   Based on the calculation result, the change in contrast is calculated in each of the best focus state and the DOF / 2 defocus state, and the change is plotted in FIG. The horizontal axis of FIG. 12 represents the defocus width of the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A, the vertical axis represents the contrast, and the contrast change in the best focus state is 0 μm (BestF), the defocus state. Change in contrast was ± 24 μmDef. Further, based on the results shown in FIG. 12, the ratio between the contrast in the best focus state [0 μm (BestF)] and the contrast in the DOF / 2 defocus state [± 24 μmDef], that is, [0 μm (BestF)] / [± 24 μmDef ] The result of having calculated is shown in FIG. In FIG. 13, the horizontal axis represents the defocus width of the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A, and the vertical axis represents the contrast.

また、各露光幅A内で円弧状に変化するデフォーカス特性Cmのデフォーカス幅におけるCD(Critical Dimension)値[μm]と、フォトレジストを想定したスライスレベル(像の光強度)を算出した。なお、CD値は、デフォーカスが±24μmの場合、スライスレベルは、ベストフォーカスの場合として算出した。その算出結果を図14に示す。図14の横軸は、露光幅A内での円弧状に変化するデフォーカス特性Cm上のデフォーカス幅を表し、縦軸の左側はCD値を表し、右側はスライスレベルの相対光強度を表す。   Further, a CD (Critical Dimension) value [μm] in the defocus width of the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within each exposure width A and a slice level (image light intensity) assuming a photoresist were calculated. The CD value was calculated for a defocus of ± 24 μm, and the slice level was calculated for a best focus. The calculation result is shown in FIG. The horizontal axis of FIG. 14 represents the defocus width on the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A, the left side of the vertical axis represents the CD value, and the right side of the vertical axis represents the relative light intensity at the slice level. .

図14に示すように、投影すべき像がL/Sパターンの場合、露光領域内におけるデフォーカスの振り幅の変化に対して、線幅の変化(CD値の変化)は少ない、先の図12に示したように、コントラストは大きく変化する。しかしながら、図13に示したように、デフォーカスの振り幅が大きくなるにつれて、ベストフォーカス状態でのコントラストと±24μmデフォーカス状態でのコントラストの比は、1に近づくことが判る。このように、円筒面状の投影像面Sm1の周方向に沿って露光幅Aを設定した走査露光方式においては、露光幅A内で円弧状に変化するデフォーカス特性Cmによるデフォーカス幅を大きくすることで、コントラスト比を1に近づけて、ベストフォーカス状態の像コントラストとデフォーカス状態の像コントラストとの差を小さくすることができる。これにより、円筒状のマスクM(円筒状の投影像面Sm1)の場合は、回転運動のみによって、ベストフォーカス時のコントラストとデフォーカス時のコントラストの変化を小さく抑えて、露光されるパターンの線幅の変化を抑制しつつ、投影像面Sm1と基板Pの表面とのフォーカス方向(円筒面の径方向)の変動マージンを大きくした走査露光が可能となる。   As shown in FIG. 14, when the image to be projected is the L / S pattern, the change in the line width (the change in the CD value) is small with respect to the change in the defocus swing width in the exposure area. As shown in 12, the contrast changes greatly. However, as shown in FIG. 13, it can be seen that the ratio of the contrast in the best focus state and the contrast in the ± 24 μm defocus state approaches 1 as the swing width of the defocus increases. As described above, in the scanning exposure method in which the exposure width A is set along the circumferential direction of the cylindrical projection image surface Sm1, the defocus width due to the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A is increased. By doing so, it is possible to bring the contrast ratio close to 1 and reduce the difference between the image contrast in the best focus state and the image contrast in the defocus state. As a result, in the case of the cylindrical mask M (cylindrical projection image surface Sm1), the change of the contrast at the time of best focus and the change at the time of defocus is suppressed to be small by only the rotational movement, and the line of the pattern to be exposed. It is possible to perform scanning exposure with a large variation margin in the focus direction (radial direction of the cylindrical surface) between the projection image surface Sm1 and the surface of the substrate P while suppressing the change in width.

次に、マスクのパターンを孤立線パターンとした場合について各種演算を行った。ここで、以下でも、デフォーカスの考慮対象を焦点深度DOFの定義式の範囲、つまり、本実施形態では、±24μmとする。孤立線のパターンは、線幅2.5μmの線状パターンとした。さらに、結像状態は、照明条件によっても異なるため、照明条件としての照明開口数σを0.7とした。   Next, various calculations were performed when the mask pattern was an isolated line pattern. Here, even in the following, the target of defocus is set to the range of the definition formula of the depth of focus DOF, that is, ± 24 μm in the present embodiment. The isolated line pattern was a linear pattern having a line width of 2.5 μm. Further, since the image formation state varies depending on the illumination condition, the illumination numerical aperture σ as the illumination condition is set to 0.7.

先にシュミレーションしたL/Sパターンの場合と同様に、まず、図9に示したデフォーカス特性Cmを種々に変化させた場合、即ち上記と同様に、0×DOF、0.5×DOF、1×DOF、1.5×DOF、2×DOF、2.5×DOF、3×DOF、3.5×DOF、4×DOFと、0.5DOF単位で変化させた場合について、ベストフォーカス状態の孤立線パターン像の光強度分布と、DOF/2のデフォーカス状態、つまり+24μmまたは−24μmでデフォーカスした状態の孤立線パターン像の光強度分布を算出した。その算出結果に基づいて、図15に示すような0.5DOF毎のデフォーカス幅の変化に対する像コントラストの変化特性が求められる。   Similar to the case of the L / S pattern previously simulated, first, when the defocus characteristic Cm shown in FIG. 9 is variously changed, that is, as in the above, 0 × DOF, 0.5 × DOF, 1 Isolation of the best focus state when changing in units of 0.5 DOF such as x DOF, 1.5 x DOF, 2 x DOF, 2.5 x DOF, 3 x DOF, 3.5 x DOF, and 4 DOF. The light intensity distribution of the line pattern image and the light intensity distribution of the isolated line pattern image in the defocused state of DOF / 2, that is, the state of defocusing at +24 μm or −24 μm were calculated. Based on the calculation result, the change characteristic of the image contrast with respect to the change of the defocus width for every 0.5 DOF as shown in FIG. 15 is obtained.

図15の横軸は、露光幅A内で円弧状に変化するデフォーカス特性Cmのデフォーカス幅を表し、縦軸は孤立線パターン像のコントラストを表す。また、図15に示す結果に基づいて、先の図13と同様にして、ベストフォーカス状態のコントラスト〔0μm(BestF)〕とDOF/2デフォーカス状態のコントラスト〔±24μmDef〕との比、つまり〔0μm(BestF)〕/〔±24μmDef〕を算出した結果を、図16に示す。図16は、横軸を露光幅A内で円弧状に変化するデフォーカス特性Cmのデフォーカス幅とし、縦軸をコントラスト比とした。   The horizontal axis of FIG. 15 represents the defocus width of the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A, and the vertical axis represents the contrast of the isolated line pattern image. Further, based on the results shown in FIG. 15, the ratio of the contrast in the best focus state [0 μm (BestF)] and the contrast in the DOF / 2 defocus state [± 24 μm Def], that is, [[ FIG. 16 shows the calculation result of 0 μm (BestF)] / [± 24 μmDef]. In FIG. 16, the horizontal axis represents the defocus width of the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A, and the vertical axis represents the contrast ratio.

また、各露光幅A内で円弧状に変化するデフォーカス特性Cmのデフォーカス幅におけるCD(Critical Dimension)値[μm]と、フォトレジストを想定したスライスレベル(像の光強度)を算出した。なお、CD値は、デフォーカスが±24μmの場合、スライスレベルは、ベストフォーカスの場合として算出した。その算出結果を図17に示す。図17の横軸は、露光幅A内での円弧状に変化するデフォーカス特性Cm上のデフォーカス幅を表し、縦軸の左側はCD値を表し、右側はスライスレベルの相対光強度を表す。図17に示すように、パターンが孤立線の場合、露光領域内におけるデフォーカスの振り幅の変化に対するコントラストの変化は、L/Sパターンの場合よりも小さい。これに対して、パターンが孤立線の場合、デフォーカス量の変化に対して線幅(CD値)の変化が大きいことがわかる。   Further, a CD (Critical Dimension) value [μm] in the defocus width of the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within each exposure width A and a slice level (image light intensity) assuming a photoresist were calculated. The CD value was calculated for a defocus of ± 24 μm, and the slice level was calculated for a best focus. The calculation result is shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 17 represents the defocus width on the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A, the left side of the vertical axis represents the CD value, and the right side represents the relative light intensity at the slice level. . As shown in FIG. 17, when the pattern is an isolated line, the change in contrast with respect to the change in the defocus swing width in the exposure area is smaller than that in the L / S pattern. On the other hand, when the pattern is an isolated line, it can be seen that the change in the line width (CD value) is large with respect to the change in the defocus amount.

したがって、露光幅A内で円弧状に変化するデフォーカス特性Cmによるデフォーカス幅を、例えば2.5×DOF、或いは3.0×DOFと大きくすることで、設定したフォーカス位置に変動が生じても、基板Pに露光されるパターンの線幅変化を抑制することが可能となる。すなわち、露光時に種々の理由によって、予め設定される投影像面Sm1と基板Pの表面とのフォーカス方向の相対位置関係が変動しても、そのフォーカス変動に対する線幅の変化を抑制することができ、基板P上に順次製造される表示パネルや電子デバイスの品質を良好に保つことができる。また、ベストフォーカス時の線幅2.5μmの孤立線が、2.5μmとなるスライスレベルは、露光幅A内で円弧状に変化するデフォーカス特性Cmによるデフォーカス幅を大きくするにつれて大きな値となることがわかり、結果的にデフォーカスに対して線幅の変化も小さくなる。   Therefore, by increasing the defocus width due to the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A to, for example, 2.5 × DOF or 3.0 × DOF, the set focus position varies. Also, it is possible to suppress the change in the line width of the pattern exposed on the substrate P. That is, even if the relative positional relationship in the focus direction between the projection image plane Sm1 and the surface of the substrate P that has been preset fluctuates due to various reasons during exposure, it is possible to suppress the change in the line width due to the focus fluctuation. The quality of display panels and electronic devices sequentially manufactured on the substrate P can be kept good. Further, the slice level at which an isolated line having a line width of 2.5 μm at the time of best focus becomes 2.5 μm becomes a larger value as the defocus width due to the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A is increased. As a result, the change in the line width with respect to the defocus becomes small.

また、先の図14と図17とを用いて、パターンの違いによるスライスレベルの違いを比較すると、露光幅A内で円弧上に変化するデフォーカス特性Cmによるデフォーカス幅を、2.25×DOFとすると、L/Sパターンと孤立線パターンの両者に対するスライスレベル(光強度)がほぼ一致する。したがって、デフォーカス特性Cmによるデフォーカス幅を、2.25×DOFの範囲とすることで、L/Sパターンと孤立線パターンが混在するマスクパターンの場合でも、高い品質の基板が製造できる。これにより、L/Sパターンと孤立線パターンとでスライスレベルが一致しない場合に必要とされている、マスクパターンの線幅修正(OPC、線幅オフセット)等を考慮することなく、両者を共存させることができる。また、線幅修正(OPC、オフセット)のために、マスクの作り直しが発生したり、調整のためにマスクを複数枚製造する必要がなくなったりするため、製造の手間とコストを低減することができる。また、線幅にオフセットを設定し、マスクパターンの一部分の線幅を変えることにより、その部分で逆に焦点深度が狭くなる等の不都合が生じることを抑制することもできる。   Further, comparing the difference in slice level due to the difference in pattern using FIG. 14 and FIG. 17, the defocus width due to the defocus characteristic Cm changing on the arc within the exposure width A is 2.25 × With DOF, the slice levels (light intensities) for both the L / S pattern and the isolated line pattern substantially match. Therefore, by setting the defocus width according to the defocus characteristic Cm in the range of 2.25 × DOF, a high quality substrate can be manufactured even in the case of a mask pattern in which an L / S pattern and an isolated line pattern are mixed. As a result, the L / S pattern and the isolated line pattern are made to coexist without considering the line width correction (OPC, line width offset) of the mask pattern, which is required when the slice levels do not match. be able to. Further, since the mask is recreated due to the line width correction (OPC, offset) and it is not necessary to manufacture a plurality of masks for adjustment, manufacturing labor and cost can be reduced. . Further, by setting an offset to the line width and changing the line width of a part of the mask pattern, it is possible to suppress the disadvantage such as conversely narrowing the depth of focus at that part.

[第3実施形態]
次に、図18を参照して、第3実施形態の露光装置U3bについて説明する。なお、重複する記載を避けるべく、第2実施形態と異なる部分についてのみ説明し、第2実施形態と同様の構成要素については、第2実施形態と同じ符号を付して説明する。図18は、第3実施形態の露光装置(基板処理装置)の全体構成を示す図である。第2実施形態の露光装置U3aは、マスクを反射した光が投影光束となる反射型マスクを用いる構成であったが、第3実施形態の露光装置U3bは、マスクを透過した光が投影光束となる透過型マスクを用いる構成となっている。
[Third Embodiment]
Next, with reference to FIG. 18, an exposure apparatus U3b of the third embodiment will be described. In addition, in order to avoid duplicated description, only parts different from the second embodiment will be described, and constituent elements similar to the second embodiment will be described with the same reference numerals as in the second embodiment. FIG. 18 is a diagram showing the overall configuration of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the third embodiment. The exposure apparatus U3a of the second embodiment has a configuration that uses a reflective mask in which the light reflected by the mask becomes a projection light beam. However, in the exposure apparatus U3b of the third embodiment, the light transmitted through the mask becomes a projection light beam. The transparent mask is used.

第3実施形態の露光装置U3bにおいて、マスク保持機構11aは、マスクMAを保持するマスク保持ドラム21aと、マスク保持ドラム21aを支持するガイドローラ93と、マスク保持ドラム21aを駆動する駆動ローラ94と、駆動部96と、を備える。   In the exposure apparatus U3b of the third embodiment, the mask holding mechanism 11a includes a mask holding drum 21a that holds the mask MA, a guide roller 93 that supports the mask holding drum 21a, and a driving roller 94 that drives the mask holding drum 21a. , And a drive unit 96.

マスク保持ドラム21aは、マスクMA上の照明領域IRが配置されるマスク面を形成する。本実施形態において、マスク面は、線分(母線)をこの線分に平行な軸(円筒形状の中心軸)周りに回転した面(以下、円筒面という)を含む。円筒面は、例えば、円筒の外周面、円柱の外周面等である。マスク保持ドラム21aは、例えばガラスや石英等で構成され、一定の肉厚を有する円筒状であり、その外周面(円筒面)がマスク面を形成する。すなわち、本実施形態において、マスクMA上の照明領域IRは、中心線から一定の曲率半径Rmを持つ円筒面状に湾曲している。マスク保持ドラム21aのうち、マスク保持ドラム21aの径方向から見てマスクMAのパターンと重なる部分、例えばマスク保持ドラム21aのY軸方向の両端側以外の中央部分は、照明光束EL1に対して透光性を有する。   The mask holding drum 21a forms a mask surface on which the illumination area IR on the mask MA is arranged. In the present embodiment, the mask surface includes a surface (hereinafter referred to as a cylindrical surface) obtained by rotating a line segment (bus line) around an axis (a central axis of a cylindrical shape) parallel to the line segment. The cylindrical surface is, for example, an outer peripheral surface of a cylinder or an outer peripheral surface of a cylinder. The mask holding drum 21a is made of, for example, glass, quartz, or the like, has a cylindrical shape having a constant thickness, and its outer peripheral surface (cylindrical surface) forms a mask surface. That is, in the present embodiment, the illumination region IR on the mask MA is curved from the center line into a cylindrical surface having a constant radius of curvature Rm. A portion of the mask holding drum 21a that overlaps with the pattern of the mask MA when viewed in the radial direction of the mask holding drum 21a, for example, a central portion other than both ends of the mask holding drum 21a in the Y-axis direction is transparent to the illumination light flux EL1. It has a light property.

マスクMAは、例えば平坦性の良い短冊状の極薄ガラス板(例えば厚さ100〜500μm)の一方の面にクロム等の遮光層でパターンを形成した透過型の平面状シートマスクとして作成され、それをマスク保持ドラム21aの外周面に倣って湾曲させ、この外周面に巻き付けた(貼り付けた)状態で使用される。マスクMAは、パターンが形成されていないパターン非形成領域を有し、パターン非形成領域においてマスク保持ドラム21aに取付けられている。マスクMAは、マスク保持ドラム21aに対してリリース可能である。マスクMAは、第1実施形態のマスクMと同様に、透明円筒母材によるマスク保持ドラム21aに巻き付ける代わりに、透明円筒母材によるマスク保持ドラム21aの外周面に直接クロム等の遮光層によるマスクパターンを描画形成して一体化してもよい。この場合も、マスク保持ドラム21aがマスクの支持部材として機能する。   The mask MA is created as a transmissive flat sheet mask in which a pattern is formed on one surface of a strip-shaped ultrathin glass plate (for example, a thickness of 100 to 500 μm) having good flatness with a light shielding layer such as chrome, The mask holding drum 21a is used by being curved along the outer peripheral surface of the mask holding drum 21a and wound (attached) on the outer peripheral surface. The mask MA has a pattern non-formation region in which no pattern is formed, and is attached to the mask holding drum 21a in the pattern non-formation region. The mask MA can be released to the mask holding drum 21a. Similar to the mask M of the first embodiment, the mask MA is a mask made of a light shielding layer such as chrome directly on the outer peripheral surface of the mask holding drum 21a made of a transparent cylindrical base material instead of being wound around the mask holding drum 21a made of a transparent cylindrical base material. You may draw and form a pattern and may integrate. In this case also, the mask holding drum 21a functions as a mask supporting member.

ガイドローラ93及び駆動ローラ94は、マスク保持ドラム21aの中心軸に対して平行なY軸方向に延びている。ガイドローラ93及び駆動ローラ94は、中心軸と平行な軸周りに回転可能に設けられている。ガイドローラ93及び駆動ローラ94は、それぞれ、軸方向の端部の外径が他の部分の外形よりも大きくなっており、この端部がマスク保持ドラム21aに外接している。このように、ガイドローラ93及び駆動ローラ94は、マスク保持ドラム21aに保持されているマスクMAに接触しないように、設けられている。駆動ローラ94は、駆動部96と接続されている。駆動ローラ94は、駆動部96から供給されるトルクをマスク保持ドラム21aに伝えることによって、マスク保持ドラム21aを中心軸周りに回転させる。   The guide roller 93 and the drive roller 94 extend in the Y-axis direction parallel to the central axis of the mask holding drum 21a. The guide roller 93 and the drive roller 94 are rotatably provided around an axis parallel to the central axis. Each of the guide roller 93 and the drive roller 94 has an outer diameter at the end in the axial direction larger than the outer diameters of other portions, and the end is in contact with the mask holding drum 21a. In this way, the guide roller 93 and the drive roller 94 are provided so as not to come into contact with the mask MA held by the mask holding drum 21a. The drive roller 94 is connected to the drive unit 96. The drive roller 94 rotates the mask holding drum 21a around the central axis by transmitting the torque supplied from the driving unit 96 to the mask holding drum 21a.

なお、マスク保持機構11aは、1つのガイドローラ93を備えているが数は限定されず、2以上でもよい。同様にマスク保持機構11aは、1つの駆動ローラ94を備えているが数は限定されず、2以上でもよい。ガイドローラ93と駆動ローラ94のうち少なくとも1つは、マスク保持ドラム21aの内側に配置されており、マスク保持ドラム21aと内接していてもよい。また、マスク保持ドラム21aのうち、マスク保持ドラム21aの径方向から見てマスクMAのパターンと重ならない部分(Y軸方向の両端側)は、照明光束EL1に対して透光性を有していてもよいし、透光性を有していなくてもよい。また、ガイドローラ93及び駆動ローラ94の一方又は双方は、例えば円錐台状であって、その中心軸(回転軸)が中心軸に対して非平行であってもよい。   The mask holding mechanism 11a includes one guide roller 93, but the number is not limited and may be two or more. Similarly, the mask holding mechanism 11a includes one driving roller 94, but the number is not limited and may be two or more. At least one of the guide roller 93 and the drive roller 94 is disposed inside the mask holding drum 21a and may be inscribed in the mask holding drum 21a. Further, of the mask holding drum 21a, portions (both ends in the Y-axis direction) that do not overlap with the pattern of the mask MA when viewed in the radial direction of the mask holding drum 21a have translucency with respect to the illumination light flux EL1. Or may not have translucency. Further, one or both of the guide roller 93 and the drive roller 94 may have, for example, a truncated cone shape, and the central axis (rotational axis) thereof may be non-parallel to the central axis.

本実施形態の光源装置13aは、光源(図示略)及び照明光学系ILaを備える。照明光学系ILaは、複数の投影光学系PL1〜PL6の各々に対応してY軸方向に並んだ複数(例えば6つ)の照明光学系ILa1〜ILa6を備える。光源は、上述した各種光源装置13aと同様に各種光源を用いることができる。光源から射出された照明光は、照度分布が均一化されて、例えば光ファイバ等の導光部材を介して、複数の照明光学系ILa1〜ILa6に振り分けられる。   The light source device 13a of the present embodiment includes a light source (not shown) and an illumination optical system ILa. The illumination optical system ILa includes a plurality (for example, six) of illumination optical systems ILa1 to ILa6 arranged in the Y-axis direction corresponding to each of the plurality of projection optical systems PL1 to PL6. As the light source, various light sources can be used similarly to the above-described various light source devices 13a. The illumination light emitted from the light source has a uniform illuminance distribution and is distributed to the plurality of illumination optical systems ILa1 to ILa6 via a light guide member such as an optical fiber.

複数の照明光学系ILa1〜ILa6のそれぞれは、レンズ等の複数の光学部材を含む。複数の照明光学系ILa1〜ILa6のそれぞれは、例えばインテグレータ光学系、ロッドレンズ、フライアイレンズ等を含み、均一な照度分布の照明光束EL1によって照明領域IRを照明する。本実施形態において、複数の照明光学系ILa1〜ILa6は、マスク保持ドラム21aの内側に配置されている。複数の照明光学系IL1〜IL6のそれぞれは、マスク保持ドラム21aの内側からマスク保持ドラム21aを通して、マスク保持ドラム21aの外周面に保持されているマスクMA上の各照明領域を照明する。   Each of the plurality of illumination optical systems ILa1 to ILa6 includes a plurality of optical members such as lenses. Each of the plurality of illumination optical systems ILa1 to ILa6 includes, for example, an integrator optical system, a rod lens, a fly-eye lens, etc., and illuminates the illumination area IR with an illumination light flux EL1 having a uniform illuminance distribution. In the present embodiment, the plurality of illumination optical systems ILa1 to ILa6 are arranged inside the mask holding drum 21a. Each of the plurality of illumination optical systems IL1 to IL6 illuminates each illumination area on the mask MA held on the outer peripheral surface of the mask holding drum 21a from the inside of the mask holding drum 21a through the mask holding drum 21a.

光源装置13aは、照明光学系ILa1〜ILa6によって光源から射出された光を案内し、案内された照明光束EL1をマスク保持ドラム21a内部からマスクMAに照射する。光源装置13は、マスク保持機構11aに保持されたマスクMAの一部(照明領域IR)を、照明光束EL1によって均一な明るさで照明する。なお、光源は、マスク保持ドラム21aの内側に配置されていてもよいし、マスク保持ドラム21aの外側に配置されていてもよい。また、光源は、露光装置U3bと別の装置(外部装置)であってもよい。   The light source device 13a guides the light emitted from the light source by the illumination optical systems ILa1 to ILa6, and irradiates the guided illumination light flux EL1 to the mask MA from the inside of the mask holding drum 21a. The light source device 13 illuminates a part (illumination region IR) of the mask MA held by the mask holding mechanism 11a with uniform brightness by the illumination light flux EL1. The light source may be arranged inside the mask holding drum 21a or may be arranged outside the mask holding drum 21a. The light source may be a device (external device) different from the exposure device U3b.

露光装置U3bは、マスクとして透過型マスクを用いた場合も、露光装置U3,U3aと同様に、投影像面と露光面との関係が上述したように露光面にベストフォーカス状態となる位置が2箇所ある関係とすることで、上記と同様の効果を得ることができる。   Even when a transmissive mask is used as the mask, the exposure apparatus U3b has a position in which the best focus state on the exposure surface is 2 as in the relationship between the projection image plane and the exposure surface, as in the exposure apparatuses U3 and U3a. By setting the relationship in some places, the same effect as the above can be obtained.

[第4実施形態]
次に、図19を参照して、第4実施形態の露光装置U3cについて説明する。なお、重複する記載を避けるべく、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明し、第1実施形態と同様の構成要素については、第1実施形態と同じ符号を付して説明する。図19は、第4実施形態の露光装置(基板処理装置)の全体構成を示す図である。第1実施形態の露光装置U3は、円筒状の反射型のマスクMを、回転可能なマスク保持ドラム21に保持する構成であったが、第4実施形態の露光装置U3cは、平板状の反射型マスクMBを、移動可能なマスク保持機構11bに保持する構成となっている。
[Fourth Embodiment]
Next, with reference to FIG. 19, an exposure apparatus U3c of the fourth embodiment will be described. In addition, in order to avoid duplicated description, only different parts from the first embodiment will be described, and components similar to those of the first embodiment will be described with the same reference numerals as in the first embodiment. FIG. 19 is a diagram showing the overall configuration of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the fourth embodiment. The exposure apparatus U3 of the first embodiment has a configuration in which the cylindrical reflective mask M is held by the rotatable mask holding drum 21, but the exposure apparatus U3c of the fourth embodiment has a flat reflection surface. The mold mask MB is held by a movable mask holding mechanism 11b.

第4実施形態の露光装置U3cにおいて、マスク保持機構11bは、平面状のマスクMBを保持するマスクステージ110と、マスクステージ110を中心面CLと直交する面内でX方向に沿って走査移動させる移動装置(図示略)とを備える。   In the exposure apparatus U3c of the fourth embodiment, the mask holding mechanism 11b scans and moves the mask stage 110 holding the planar mask MB and the mask stage 110 in the plane orthogonal to the central plane CL along the X direction. And a moving device (not shown).

図19のマスクMBの面P1は実質的にXY面と平行な平面であるので、マスクMBから反射された投影光束EL2の主光線は、XY面と垂直になる。このため、マスクMB上の各照明領域IR1〜IR6を照明する照明光学系IL1〜IL6からの照明光束EL1の主光線もXY面に対して垂直になるように配置される。   Since the plane P1 of the mask MB in FIG. 19 is a plane substantially parallel to the XY plane, the chief ray of the projection light flux EL2 reflected from the mask MB is perpendicular to the XY plane. Therefore, the chief ray of the illumination light beam EL1 from the illumination optical systems IL1 to IL6 that illuminates the illumination regions IR1 to IR6 on the mask MB is also arranged to be perpendicular to the XY plane.

マスクMBに照明される照明光束EL1の主光線がXY面と垂直になる場合、偏光ビームスプリッタPBSは、1/4波長板41に入射する照明光束EL1の主光線の入射角θ1がブリュースター角θBとなり、1/4波長板41で反射した照明光束EL1の主光線がXY面と垂直になるように配置される。この偏光ビームスプリッタPBSの配置の変更に伴って、照明光学モジュールILMの配置も適宜変更される。   When the principal ray of the illumination light flux EL1 illuminated on the mask MB is perpendicular to the XY plane, the polarization beam splitter PBS determines that the incident angle θ1 of the principal ray of the illumination light flux EL1 incident on the ¼ wavelength plate 41 is the Brewster angle. θB, and the principal ray of the illumination light beam EL1 reflected by the quarter-wave plate 41 is arranged so as to be perpendicular to the XY plane. With the change of the arrangement of the polarization beam splitter PBS, the arrangement of the illumination optical module ILM is also changed appropriately.

また、マスクMBから反射される投影光束EL2の主光線がXY面と垂直になる場合、投影光学モジュールPLMの第1光学系61に含まれる第1偏向部材70の第1反射面P3は、偏光ビームスプリッタPBSからの投影光束EL2を反射させ、反射させた投影光束EL2を第1レンズ群71を通って第1凹面鏡72に入射させる角度にされる。具体的に、第1偏向部材70の第1反射面P3は、第2光軸BX2(XY面)に対して実質的に45°に設定される。   Further, when the chief ray of the projection light beam EL2 reflected from the mask MB becomes perpendicular to the XY plane, the first reflection surface P3 of the first deflection member 70 included in the first optical system 61 of the projection optical module PLM is polarized. The projection light beam EL2 from the beam splitter PBS is reflected, and the reflected projection light beam EL2 passes through the first lens group 71 and is incident on the first concave mirror 72. Specifically, the first reflecting surface P3 of the first deflecting member 70 is set at substantially 45 ° with respect to the second optical axis BX2 (XY plane).

また、第4実施形態においても、先の図2と同様に、XZ面内で見たとき、マスクMB上の照明領域IR1(及びIR3,IR5)の中心点から照明領域IR2(及びIR4,IR6)の中心点までの周長は、支持面P2に倣った基板P上の投影領域PA1(及びPA3,PA5)の中心点から第2投影領域PA2(及びPA4,PA6)の中心点までの周長と、実質的に等しく設定されている。   Also in the fourth embodiment, as in the case of FIG. 2 described above, when viewed in the XZ plane, from the center point of the illumination area IR1 (and IR3, IR5) on the mask MB to the illumination area IR2 (and IR4, IR6). ) Is the circumference from the center point of the projection area PA1 (and PA3, PA5) on the substrate P following the support surface P2 to the center point of the second projection area PA2 (and PA4, PA6). It is set to be substantially equal to the length.

図19の露光装置U3cにおいても、下位制御装置16が、マスク保持機構11bの移動装置(走査露光用のリニアモータや微動用のアクチュエータ等)を制御し、基板支持ドラム25の回転と同期してマスクステージ110を駆動する。図19の露光装置U3cでは、マスクMBの+X方向への同期移動で走査露光を行なった後、−X方向の初期位置にマスクMBを戻す動作(巻戻し)が必要となる。そのため、基板支持ドラム25を一定速度で連続回転させて基板Pを等速で送り続ける場合、マスクMBの巻戻し動作の間、基板P上にはパターン露光が行なわれず、基板Pの搬送方向に関してパネル用パターンが飛び飛びに(離間して)形成されることになる。しかしながら、実用上、走査露光時の基板Pの速度(ここでは周速)とマスクMBの速度は50〜100mm/sと想定されていることから、マスクMBの巻戻しの際にマスクステージ110を、例えば500mm/sの最高速で駆動すれば、基板P上に形成されるパネル用パターン間の搬送方向に関する余白を狭くすることができる。   In the exposure apparatus U3c of FIG. 19 as well, the lower-order control apparatus 16 controls the moving device (the linear motor for scanning exposure, the actuator for fine movement, etc.) of the mask holding mechanism 11b, in synchronization with the rotation of the substrate supporting drum 25. The mask stage 110 is driven. The exposure apparatus U3c shown in FIG. 19 requires an operation (rewinding) of returning the mask MB to the initial position in the −X direction after performing scanning exposure by synchronously moving the mask MB in the + X direction. Therefore, when the substrate support drum 25 is continuously rotated at a constant speed to continuously feed the substrate P at a constant speed, pattern exposure is not performed on the substrate P during the rewinding operation of the mask MB, and the substrate P is conveyed in the transport direction. The panel pattern is formed in a scattered manner (spaced). However, in practice, since the speed of the substrate P (here, the peripheral speed) and the speed of the mask MB during scanning exposure are assumed to be 50 to 100 mm / s, the mask stage 110 is set at the time of rewinding the mask MB. For example, by driving at the maximum speed of 500 mm / s, it is possible to narrow the margin in the carrying direction between the panel patterns formed on the substrate P.

次に、第4実施形態の露光装置U3cにおけるマスクのパターンの投影像面と基板の露光面との関係について、図20を参照して説明する。図20は、マスクのパターンの投影像面と基板の露光面との関係を示す説明図である。   Next, the relationship between the projected image plane of the mask pattern and the exposure plane of the substrate in the exposure apparatus U3c of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 20 is an explanatory diagram showing the relationship between the projected image surface of the mask pattern and the exposure surface of the substrate.

露光装置U3cは、投影光学系PLによって投影光束EL2が結像されることで、マスクMBのパターンの投影像面Sm2が形成される。投影像面Sm2は、マスクMBのパターンが結像される位置であり、ベストフォーカスとなる位置である。ここで、マスクMBは、上述したように平面で配置されている。これにより投影像面Sm2も平面(ZX平面において直線)となる。また、露光装置U3cは、基板Pの表面が露光面Spとなる。ここで、露光面Spとは、基板Pの表面である。基板Pは、上述したように円筒形状の基板支持ドラム25に保持されている。これにより、露光面Spは、曲率半径Rpの曲面(ZX平面において曲線)となる。また、露光面Spは、走査露光方向に直交する方向が曲面の軸となる。このため、図20に示すように露光面Spは、走査露光方向に対して曲がった曲線となる。露光面Spは、投影領域PAの走査露光方向における露光幅Aにおける位置の変化量がΔpとなる。投影像面Sm2は、平面である。このため投影像面Sm2は、投影領域PAの走査露光方向における露光幅Aにおける位置の変化量が0となる。ここで、露光装置U3cは、投影像面Sm2に対する露光面Spの位置を実露光面Spaとする。実露光面Spaは、走査露光方向において、投影像面Sm2と異なる2つの位置Pa2、Pb2で交わる。なお、露光装置U3cは、投影光学系PLの各光学部材の位置を調整したり、マスク保持機構11b及び基板支持機構12のいずれか一方によりマスクMBと基板Pとの間隔を調整したりすることで、投影像面Sm2に対する露光面の位置を変化させることができる。   In the exposure apparatus U3c, the projection optical system PL forms an image of the projection light flux EL2, so that the projection image plane Sm2 of the pattern of the mask MB is formed. The projection image plane Sm2 is the position where the pattern of the mask MB is imaged, and is the position where the best focus is achieved. Here, the mask MB is arranged in a plane as described above. As a result, the projection image plane Sm2 also becomes a plane (straight line in the ZX plane). In the exposure device U3c, the surface of the substrate P becomes the exposure surface Sp. Here, the exposure surface Sp is the surface of the substrate P. The substrate P is held by the cylindrical substrate support drum 25 as described above. As a result, the exposure surface Sp becomes a curved surface (curve on the ZX plane) having a radius of curvature Rp. Further, the exposure surface Sp has a curved surface axis in a direction orthogonal to the scanning exposure direction. Therefore, as shown in FIG. 20, the exposure surface Sp has a curved line in the scanning exposure direction. On the exposure surface Sp, the amount of change in position in the exposure width A of the projection area PA in the scanning exposure direction is Δp. The projection image plane Sm2 is a plane. Therefore, in the projection image plane Sm2, the amount of change in position in the exposure width A of the projection area PA in the scanning exposure direction becomes zero. Here, the exposure apparatus U3c sets the position of the exposure surface Sp with respect to the projection image surface Sm2 as the actual exposure surface Spa. The actual exposure surface Spa intersects in the scanning exposure direction at two positions Pa2 and Pb2 different from the projection image surface Sm2. The exposure apparatus U3c adjusts the position of each optical member of the projection optical system PL, and adjusts the distance between the mask MB and the substrate P by either the mask holding mechanism 11b or the substrate supporting mechanism 12. Thus, the position of the exposure surface with respect to the projection image surface Sm2 can be changed.

露光装置U3cは、投影像面Sm2と実露光面Spaとが、異なる2つの位置Pa2、Pb2で交わることで、露光幅A内において、実露光面Spa上の位置Pa2でフォーカス状態がベストフォーカスとなり、実露光面Spa上の位置Pb2でフォーカス状態がベストフォーカスとなる。   In the exposure apparatus U3c, the projection image plane Sm2 and the actual exposure surface Spa intersect at two different positions Pa2 and Pb2, so that the focus state becomes the best focus at the position Pa2 on the actual exposure surface Spa within the exposure width A. , The focus state is the best focus at the position Pb2 on the actual exposure surface Spa.

露光装置U3cは、マスクMbの表面を平面とし、基板Pの表面を円筒形状としても露光装置U3、U3a、U3bと同様に、マスクパターンが基板P側に投影される走査露光方向の投影像面Sm2と、露光される基板Pの露光面Spとに円筒形状差をつけることができる。さらに、露光装置U3cは、投影像面Sm2と実露光面Spaとが、異なる2つの位置Pa2、Pb2で交わり、異なる2つの位置で露光面のフォーカス状態がベストフォーカスとなる。   In the exposure apparatus U3c, even if the surface of the mask Mb is flat and the surface of the substrate P is cylindrical, the mask pattern is projected on the substrate P side in the same manner as the exposure apparatuses U3, U3a, and U3b. A cylindrical shape difference can be provided between Sm2 and the exposed surface Sp of the substrate P to be exposed. Further, in the exposure apparatus U3c, the projection image surface Sm2 and the actual exposure surface Spa intersect at two different positions Pa2 and Pb2, and the focus state of the exposure surface becomes the best focus at two different positions.

これにより、露光装置U3cも、マスク保持ドラム21の回転運動により、走査露光方向の露光幅A内で、フォーカス状態を連続的に変化させることができ、さらに、実質的なフォーカスに対する像コントラスト変化を抑制することができる。また、露光装置U3cは、露光装置U3と同様の各種効果を得ることができる。このように、投影像面と露光面(基板Pの表面)との一方のみを曲面とした場合でも、投影像面と露光面との両方を曲面とした場合と同様の効果を得ることができる。   As a result, the exposure apparatus U3c can also continuously change the focus state within the exposure width A in the scanning exposure direction by the rotational movement of the mask holding drum 21, and further, substantially change the image contrast with respect to the focus. Can be suppressed. Further, the exposure apparatus U3c can obtain various effects similar to those of the exposure apparatus U3. Thus, even when only one of the projection image surface and the exposure surface (the surface of the substrate P) is a curved surface, the same effect as when both the projection image surface and the exposure surface are curved surfaces can be obtained. .

ここで、露光装置U3cは、露光幅A内で円弧上に変化するデフォーカス幅Δを、上述した式の基板Pの走査露光方向の投影像面Sm2の円筒半径rを0とした下記式で求めることができる。
Δ=r−((r )−(A/2)1/2
ここで、露光装置U3cにおいては、マスクパターンの投影像面Sm2の曲率半径が∞であることから、露光幅A内で円弧状に変化するデフォーカス特性Cmは、先の式3のみで求められる。すなわち、露光装置U3cの場合のデフォーカス特性Cm(=ΔRp)は、

Figure 0006690695
で求められる。 Here, the exposure apparatus U3c calculates the defocus width Δ that changes in an arc within the exposure width A by the following equation, where 0 is the cylindrical radius r 1 of the projection image plane Sm2 in the scanning exposure direction of the substrate P in the above equation. Can be found at.
Δ = r 2 − ((r 2 2 ) − (A / 2) 2 ) 1/2
Here, in the exposure apparatus U3c, since the radius of curvature of the projection image surface Sm2 of the mask pattern is ∞, the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A can be obtained only by the above Expression 3. . That is, the defocus characteristic Cm (= ΔRp) of the exposure apparatus U3c is
Figure 0006690695
Required by.

なお、本実施形態の露光装置は、マスク保持機構と基板支持機構のうち、曲面で保持する方が第1支持部材となり、曲面または平面で支持する方が第2支持部材となる。   In the exposure apparatus of the present embodiment, of the mask holding mechanism and the substrate supporting mechanism, the one holding the curved surface is the first supporting member, and the one supporting the curved surface or the flat surface is the second supporting member.

<露光方法>
次に、図21を参照して、露光方法について説明する。図21は、露光方法を示すフローチャートである。
<Exposure method>
Next, the exposure method will be described with reference to FIG. FIG. 21 is a flowchart showing the exposure method.

図21に示す露光方法では、まず、基板支持機構で支持面P2に基板Pを支持し(ステップS101)、マスク保持機構で面P1にマスクMを支持する(ステップS102)。これにより、マスクMと基板Pとが対面した状態となる。なお、ステップS101とステップS102の順番は逆でもよい。また、面P1、支持面P2のいずれか一方が第1面となり、他方が第2面となる。第1面は、所定曲率で円筒面状に湾曲した形状である。   In the exposure method shown in FIG. 21, first, the substrate support mechanism supports the substrate P on the support surface P2 (step S101), and the mask holding mechanism supports the mask M on the surface P1 (step S102). As a result, the mask M and the substrate P face each other. The order of step S101 and step S102 may be reversed. Further, one of the surface P1 and the support surface P2 is the first surface, and the other is the second surface. The first surface has a shape curved into a cylindrical surface with a predetermined curvature.

ついで、露光面に対するフォーカス位置を調整する(ステップS103)。具体的には、基板Pの表面に設定される投影領域PAの露光幅A内において、ベストフォーカス位置が走査露光方向に2箇所含まれる位置に、フォーカス位置を設定する。   Then, the focus position with respect to the exposure surface is adjusted (step S103). Specifically, within the exposure width A of the projection area PA set on the surface of the substrate P, the focus position is set at a position that includes two best focus positions in the scanning exposure direction.

フォーカス位置の調整が完了したら、基板PとマスクMとの走査露光方向の相対移動(回動)を開始させる(ステップS104)。つまり、基板支持機構及びマスク保持機構の少なくとも一方によって、基板PとマスクMの少なくとも一方を走査露光方向に移動させる動作を開始する。   When the adjustment of the focus position is completed, the relative movement (rotation) of the substrate P and the mask M in the scanning exposure direction is started (step S104). That is, at least one of the substrate support mechanism and the mask holding mechanism starts an operation of moving at least one of the substrate P and the mask M in the scanning exposure direction.

相対移動を開始させたら、投影領域PA内への投影光束の投射を開始させる(ステップS105)。つまり、照明光の照明領域IRに配置されるマスクのパターンからの光束を、基板Pが配置される投影領域PAに投射する。これにより、図21に示す露光方法は、基板Pの露光面において、ベストフォーカス位置が走査露光方向に2箇所含まれる光束を投影領域に投射する。   When the relative movement is started, the projection of the projection light beam into the projection area PA is started (step S105). That is, the light flux from the pattern of the mask arranged in the illumination area IR of the illumination light is projected onto the projection area PA in which the substrate P is arranged. As a result, in the exposure method shown in FIG. 21, a light flux having two best focus positions in the scanning exposure direction is projected onto the projection area on the exposure surface of the substrate P.

露光方法は、以上のようにして、フォーカス位置を調整した光束を投射させることで、基板の露光面において、ベストフォーカス位置が走査露光方向に2箇所含まれる光束を投影領域に投射することができる。これにより、上述した各種効果を得ることができる。なお、本実施形態では、フォーカス位置を調整する場合として説明したが、装置の設定によって、ベストフォーカス位置が走査露光方向に2箇所含まれる位置がフォーカス位置となるようにしてもよい。   In the exposure method, by projecting the light flux whose focus position is adjusted as described above, it is possible to project the light flux having the two best focus positions in the scanning exposure direction on the exposure area of the substrate onto the projection area. . As a result, the various effects described above can be obtained. In the present embodiment, the case where the focus position is adjusted has been described, but the position where the best focus position is included in two positions in the scanning exposure direction may be the focus position depending on the setting of the apparatus.

<デバイス製造方法>
次に、図22を参照して、デバイス製造方法について説明する。図22は、デバイス製造システムによるデバイス製造方法を示すフローチャートである。
<Device manufacturing method>
Next, with reference to FIG. 22, a device manufacturing method will be described. FIG. 22 is a flowchart showing a device manufacturing method by the device manufacturing system.

図22に示すデバイス製造方法では、まず、例えば有機EL等の自発光素子による表示パネルの機能・性能設計を行い、必要な回路パターンや配線パターンをCAD等で設計する(ステップS201)。次いで、CAD等で設計された各種レイヤー毎のパターンに基づいて、必要なレイヤー分のマスクMを製作する(ステップS202)。また、表示パネルの基材となる可撓性の基板P(樹脂フィルム、金属箔膜、プラスチック等)が巻かれた供給用ロールFR1を準備しておく(ステップS203)。なお、このステップS203にて用意しておくロール状の基板Pは、必要に応じてその表面を改質したもの、下地層(例えばインプリント方式による微小凹凸)を事前形成したもの、光感応性の機能膜や透明膜(絶縁材料)を予めラミネートしたもの、でも良い。   In the device manufacturing method shown in FIG. 22, first, the function / performance of a display panel is formed by self-luminous elements such as organic EL, and necessary circuit patterns and wiring patterns are designed by CAD or the like (step S201). Next, the mask M for the necessary layers is manufactured based on the pattern of each layer designed by CAD or the like (step S202). Further, a supply roll FR1 around which a flexible substrate P (resin film, metal foil film, plastic, etc.) serving as a base material of the display panel is wound is prepared (step S203). The roll-shaped substrate P prepared in this step S203 has its surface modified as necessary, an underlayer (for example, fine concavities and convexities by an imprint method) preformed, and a photosensitivity. A functional film or transparent film (insulating material) previously laminated may be used.

次いで、基板P上に表示パネルデバイスを構成する電極や配線、絶縁膜、TFT(薄膜半導体)等によって構成されるバックプレーン層を形成すると共に、そのバックプレーンに積層されるように、有機EL等の自発光素子による発光層(表示画素部)が形成される(ステップS204)。このステップS204には、先の各実施形態で説明した露光装置U3、U3a、U3b、U3cのいずれかを用いた露光処理を行う。露光処理には、フォトレジスト層を露光する従来のフォトリソグラフィ工程も含まれるが、フォトレジストの代わりに感光性シランカップリング材を塗布した基板Pをパターン露光して表面に親撥水性によるパターンを形成したり、無電解メッキの為に光感応性の触媒層をパターン露光する工程も含まれる。従来のフォトリソグラフィ工程ではフォトレジストの現像工程が行われ、無電解メッキ法では金属膜のパターン(配線、電極等)を形成する湿式工程、或いは、銀ナノ粒子を含有した導電性インク等によってパターンを描画する印刷工程、等が実施される。   Next, a backplane layer composed of electrodes, wirings, insulating films, TFTs (thin film semiconductors), etc., which constitute the display panel device is formed on the substrate P, and organic EL or the like is formed so as to be laminated on the backplane. A light emitting layer (display pixel portion) is formed by the self-luminous element (step S204). In step S204, the exposure process using any of the exposure apparatuses U3, U3a, U3b, and U3c described in the above embodiments is performed. The exposure process includes a conventional photolithography process of exposing a photoresist layer, but the substrate P coated with a photosensitive silane coupling material instead of the photoresist is pattern-exposed to form a pattern having hydrophilicity / repellency on the surface. It also includes a step of patterning and exposing a photosensitive catalyst layer for formation or electroless plating. In the conventional photolithography process, a photoresist development process is performed, in the electroless plating method, a wet process of forming a pattern of a metal film (wiring, electrodes, etc.), or by a conductive ink containing silver nanoparticles is used. A printing process, etc. for drawing is executed.

次いで、ロール方式で長尺の基板P上に連続的に製造される表示パネルデバイス毎に、基板Pをダイシングしたり、各表示パネルデバイスの表面に、保護フィルム(対環境バリア層)やカラーフィルターシート等を貼り合せたりして、デバイスを組み立てる(ステップS205)。次いで、表示パネルデバイスが正常に機能するか、所望の性能や特性を満たしているかの検査工程が行なわれる(ステップS206)。以上のようにして、表示パネル(フレキシブル・ディスプレイ)を製造することができる。   Then, the substrate P is diced for each display panel device continuously manufactured on the long substrate P by the roll method, and a protective film (environment barrier layer) or a color filter is provided on the surface of each display panel device. A device or the like is assembled by laminating sheets or the like (step S205). Next, an inspection process is performed to determine whether the display panel device functions normally or satisfies desired performance and characteristics (step S206). A display panel (flexible display) can be manufactured as described above.

1 デバイス製造システム
2 基板供給装置
4 基板回収装置
5 上位制御装置
11 マスク保持機構
12 基板支持機構
13 光源装置
16 下位制御装置
21 マスク保持ドラム
25 基板支持ドラム
31 光源
32 導光部材
41 1/4波長板
51 コリメータレンズ
52 フライアイレンズ
53 コンデンサーレンズ
54 シリンドリカルレンズ
55 照明視野絞り
56 リレーレンズ
61 第1光学系
62 第2光学系
63 投影視野絞り
64 フォーカス補正光学部材
65 像シフト用光学部材
66 倍率補正用光学部材
67 ローテーション補正機構
68 偏光調整機構
70 第1偏向部材
71 第1レンズ群
72 第1凹面鏡
80 第2偏向部材
81 第2レンズ群
82 第2凹面鏡
110 マスクステージ
P 基板
FR1 供給用ロール
FR2 回収用ロール
U1〜Un 処理装置
U3 露光装置(基板処理装置)
M マスク
MA マスク
AX1 第1軸
AX2 第2軸
P1 マスク面
P2 支持面
P7 中間像面
EL1 照明光束
EL2 投影光束
Rm 曲率半径
Rp 曲率半径
CL 中心面
PBS 偏光ビームスプリッタ
IR1〜IR6 照明領域
IL1〜IL6 照明光学系
ILM 照明光学モジュール
PA1〜PA6 投影領域
PLM 投影光学モジュールF
1 Device Manufacturing System 2 Substrate Supplying Device 4 Substrate Collecting Device 5 Upper Control Device 11 Mask Holding Mechanism 12 Substrate Supporting Mechanism 13 Light Source Device 16 Lower Controlling Device 21 Mask Holding Drum 25 Substrate Supporting Drum 31 Light Source 32 Light Guide Member 41 1/4 Wavelength Plate 51 Collimator lens 52 Fly's eye lens 53 Condenser lens 54 Cylindrical lens 55 Illumination field stop 56 Relay lens 61 First optical system 62 Second optical system 63 Projection field stop 64 Focus correction optical member 65 Image shift optical member 66 Magnification correction Optical member 67 Rotation correction mechanism 68 Polarization adjustment mechanism 70 First deflection member 71 First lens group 72 First concave mirror 80 Second deflection member 81 Second lens group 82 Second concave mirror 110 Mask stage P Substrate FR1 Supply roll FR2 times Acquisition rolls U1 to Un processing device U3 exposure device (substrate processing device)
M mask MA mask AX1 1st axis AX2 2nd axis P1 Mask surface P2 Support surface P7 Intermediate image surface EL1 Illumination luminous flux EL2 Projected luminous flux Rm Curvature radius Rp Curvature radius CL Center plane PBS Polarized beam splitter IR1 to IR6 Illumination area IL1 to IL6 Illumination Optical system ILM Illumination optical module PA1-PA6 Projection area PLM Projection optical module F

Claims (10)

第1軸から第1の半径で湾曲した円周面に沿って反射型のマスクパターンが保持された円筒状マスクを、前記第1軸を中心に回転させながら、可撓性を有する長尺のシート状の基板を長尺方向に沿った走査露光方向に移動させて、前記マスクパターンを前記基板の表面に露光する走査露光装置であって、
前記マスクパターン上で前記第1軸の方向に細長い矩形状又は長方形に設定されると共に、前記走査露光方向に対応した前記円周面の周方向に所定の幅を有するように設定される照明領域に向かう照明光を、前記円筒状マスクの外側から照射する照明光学系と、
前記照明領域内に現れる前記マスクパターンからの反射光束を、前記照明領域に対応した前記基板側の投影領域に向けて投射することにより、前記マスクパターンの像を、前記第1の半径に応じて前記基板側に凸となるように前記走査露光方向に円筒面状に湾曲した投影像面に沿うように結像させる投影光学系と、
前記第1軸と平行に配置される第2軸から第2の半径で前記投影光学系側に凸となるように円筒面状に湾曲した外周面に沿って、前記基板を長尺方向に湾曲させて支持すると共に、前記第2軸を中心に回転して前記基板を前記走査露光方向に対応した前記外周面の周方向に移動させる回転ドラムと、備え、
前記基板側に凸となるように円筒面状に湾曲した前記投影像面と、前記投影光学系側に凸となるように円筒面状に湾曲した前記基板の表面とが、前記投影領域内の前記走査露光方向に離れた2ヶ所の各々で交わるように、前記円筒状マスク、前記回転ドラム、及び前記投影光学系を設定した、
走査露光装置。
A cylindrical long mask having a reflective mask pattern held along a circumferential surface curved with a first radius from a first axis is rotated around the first axis while being flexible and long. A scanning exposure apparatus that moves a sheet-shaped substrate in a scanning exposure direction along a lengthwise direction to expose the mask pattern on the surface of the substrate,
An illumination area that is set on the mask pattern to be a slender rectangular shape or a rectangle in the direction of the first axis and has a predetermined width in the circumferential direction of the circumferential surface corresponding to the scanning exposure direction. An illumination optical system that irradiates the illumination light toward the outside from the outside of the cylindrical mask,
By projecting a reflected light flux from the mask pattern appearing in the illumination area toward a projection area on the substrate side corresponding to the illumination area, an image of the mask pattern is formed according to the first radius. A projection optical system for forming an image along a projection image surface curved in a cylindrical surface shape in the scanning exposure direction so as to be convex on the substrate side,
The substrate is curved in the longitudinal direction along an outer circumferential surface that is curved in a cylindrical surface so as to be convex toward the projection optical system side at a second radius from a second axis that is arranged parallel to the first axis. A rotating drum for supporting and supporting the substrate and rotating the substrate about the second axis to move the substrate in a circumferential direction of the outer peripheral surface corresponding to the scanning exposure direction,
The projection image surface curved in a cylindrical surface so as to be convex toward the substrate side, and the surface of the substrate curved in a cylindrical surface so as to be convex toward the projection optical system side are within the projection area. The cylindrical mask , the rotating drum, and the projection optical system are set so as to intersect at two positions apart from each other in the scanning exposure direction,
Scanning exposure device.
請求項1に記載の走査露光装置であって、
前記投影光学系によって前記基板に投射される前記反射光束の前記投影領域の前記走査露光方向の端部と中点との範囲におけるデフォーカス量をΔDAとし、前記投影光学系の焦点深度をDOFとしたとき、0.5<ΔDA/DOF≦3を満たすように、前記投影光学系、前記円筒状マスク、前記回転ドラムの各々を設定した、
走査露光装置。
The scanning exposure apparatus according to claim 1, wherein
The defocus amount in the range between the end and the midpoint in the scanning exposure direction of the projection area of the reflected light flux projected on the substrate by the projection optical system is ΔDA, and the depth of focus of the projection optical system is DOF. Then, each of the projection optical system, the cylindrical mask, and the rotating drum is set so that 0.5 <ΔDA / DOF ≦ 3 is satisfied.
Scanning exposure device.
請求項2に記載の走査露光装置であって、
前記デフォーカス量ΔDAと前記焦点深度DOFとの関係を、更に1≦ΔDA/DOFの範囲に設定した、
走査露光装置。
The scanning exposure apparatus according to claim 2, wherein
The relationship between the defocus amount ΔDA and the depth of focus DOF is further set within the range of 1 ≦ ΔDA / DOF,
Scanning exposure device.
請求項2に記載の走査露光装置であって、
前記投影光学系によって前記投影領域内にベストフォーカスで投影される前記マスクパターンの前記基板側に凸になるように湾曲した前記投影像面と、前記投影光学系側に凸となるように湾曲した前記基板の表面とのフォーカス方向の距離の差は、前記走査露光方向における前記投影領域の前記中点の位置を軸として前記走査露光方向に線対称に変化するように設定される、
走査露光装置。
The scanning exposure apparatus according to claim 2, wherein
The projection image plane curved so as to be convex toward the substrate side of the mask pattern that is projected in the best focus in the projection area by the projection optical system, and curved so as to be convex toward the projection optical system side. The difference in the distance in the focus direction from the surface of the substrate is set so as to change line-symmetrically in the scanning exposure direction about the position of the midpoint of the projection region in the scanning exposure direction as an axis.
Scanning exposure device.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の走査露光装置であって、
前記投影光学系は複数の分割投影光学系を有し、
前記分割投影光学系は、前記第1軸と前記第2軸の各々が延びる方向であって、前記走査露光方向と直交する方向に列状に配置され、それぞれが対応する前記投影領域に前記反射光束を投射する、
走査露光装置。
The scanning exposure apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The projection optical system has a plurality of divided projection optical systems,
The divided projection optical systems are arranged in a row in a direction in which each of the first axis and the second axis extends and a direction orthogonal to the scanning exposure direction, and each of the reflection projections is reflected in a corresponding projection area. Project light flux,
Scanning exposure device.
請求項5に記載の走査露光装置であって、
列状に配置される前記複数の分割投影光学系を、前記走査露光方向と直交する方向に並ぶ順に奇数番の分割投影光学系と偶数番の分割投影光学系としたとき、前記奇数番の分割投影光学系の各々に対応した前記投影領域と、前記偶数番の分割投影光学系の各々に対応した前記投影領域とは、前記走査露光方向に離して配置されると共に、前記走査露光方向と直交する方向に関して隣り合った前記奇数番の分割投影光学系と前記偶数番の分割投影光学系との各々による前記投影領域の端部同士がオーバーラップするように配置される、
走査露光装置。
The scanning exposure apparatus according to claim 5, wherein
When the plurality of divided projection optical systems arranged in a row are an odd-numbered divided projection optical system and an even-numbered divided projection optical system in the order arranged in the direction orthogonal to the scanning exposure direction, the odd-numbered division The projection area corresponding to each of the projection optical systems and the projection area corresponding to each of the even-numbered divided projection optical systems are arranged apart from each other in the scanning exposure direction and orthogonal to the scanning exposure direction. Are arranged so that the end portions of the projection areas formed by the odd-numbered split projection optical systems and the even-numbered split projection optical systems that are adjacent to each other in the direction in which they overlap are overlapped.
Scanning exposure device.
請求項6に記載の走査露光装置であって、
前記奇数番の分割投影光学系と前記偶数番の分割投影光学系との各々による前記投影領域内の露光光の照度を前記走査露光方向に積算した積算値は、前記走査露光方向と直交する方向の各位置に関して一定となるように設定される、
走査露光装置。
The scanning exposure apparatus according to claim 6, wherein
An integrated value obtained by integrating the illuminance of exposure light in the projection area by each of the odd-numbered division projection optical system and the even-numbered division projection optical system in the scanning exposure direction is a direction orthogonal to the scanning exposure direction. Is set to be constant for each position of
Scanning exposure device.
請求項6又は請求項7に記載の走査露光装置であって、
前記奇数番の分割投影光学系と前記偶数番の分割投影光学系との各々は、前記マスクパターンからの前記反射光束の光路を偏向する複数の偏向部材と、レンズ群と、瞳面に配置される凹面鏡とによって、ダイソン系を変形したテレセントリックな反射屈折光学系として構成される、
走査露光装置。
The scanning exposure apparatus according to claim 6 or 7, wherein
Each of the odd-numbered split projection optical system and the even-numbered split projection optical system is arranged on a pupil plane, a plurality of deflecting members that deflect the optical path of the reflected light flux from the mask pattern. And a concave mirror to form a telecentric catadioptric optical system that is a modification of the Dyson system.
Scanning exposure device.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の走査露光装置であって、
前記走査露光方向に関する前記投影領域の露光幅をA、前記基板側に凸になるように湾曲した前記投影像面の半径をr、前記投影光学系側に凸になるように湾曲した前記基板の表面の半径をr、前記投影光学系の開口数をNA、前記照明光の波長をλとしたとき、
0.5×(λ/NA)<r−((r )−(A/2)1/2+r−((r )−(A/2)1/2≦3×λ/NA の関係を満たすように設定される、
走査露光装置。
The scanning exposure apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The exposure width of the projection area in the scanning exposure direction is A, the radius of the projection image plane curved to be convex toward the substrate side is r 1 , and the substrate is curved to be convex toward the projection optical system side. Where r 2 is the radius of the surface, NA is the numerical aperture of the projection optical system, and λ is the wavelength of the illumination light.
0.5 × (λ / NA 2 ) <r 1 − ((r 1 2 ) − (A / 2) 2 ) 1/2 + r 2 − ((r 2 2 ) − (A / 2) 2 ) 1 / It is set so as to satisfy the relationship of 2 ≦ 3 × λ / NA 2 ,
Scanning exposure device.
請求項9に記載の走査露光装置であって、
前記露光幅A、前記半径r、前記半径r、前記開口数NA、及び前記波長λは、
さらに、(λ/NA)<r−((r )−(A/2)1/2+r−((r )−(A/2)1/2 の関係を満たすように設定される、
走査露光装置。
The scanning exposure apparatus according to claim 9, wherein
The exposure width A, the radius r 1 , the radius r 2 , the numerical aperture NA, and the wavelength λ are
Furthermore, (λ / NA 2 ) <r 1 − ((r 1 2 ) − (A / 2) 2 ) ½ + r 2 − ((r 2 2 ) − (A / 2) 2 ) 1/2 Set to meet relationships,
Scanning exposure device.
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