JPWO2013035661A1 - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

基板処理装置は、基板の被処理面にパターンを形成する基板処理装置であって、パターンが形成されたマスクを保持し、回転軸を中心に回転可能な中空状のマスク保持部と、前記マスク保持部の回転を制御するともに、基板の搬送を制御する制御装置と、マスク保持部の内部に配置され、かつパターンを介した光をマスク保持部の内部で偏向する光学部材を有し、パターンを基板に形成する光学系とを備える。

Description

本発明は、基板処理装置に関する。
本願は、２０１１年９月７日に出願された特願２０１１−１９５４６８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

ディスプレイ装置などの表示装置を構成する表示素子として、例えば液晶表示素子、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）素子、電子ペーパに用いられる電気泳動素子などが知られている。これらの素子を作製する手法の１つとして、例えばロール・トゥ・ロール方式（以下、単に「ロール方式」と表記する）と呼ばれる手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ロール方式は、基板供給側のローラーに巻かれた長尺のシート状の基板を送り出すと共に送り出された基板を基板回収側のローラーで巻き取りながら基板を搬送し、基板が送り出されてから巻き取られるまでの間に、表示回路やドライバ回路などのパターンを基板上に順次形成する手法である。近年では、高精度のパターンを形成する処理装置が提案されている。

国際公開第２００８／１２９８１９号

ところで、上記のようなロール方式においても、基板に表示素子を効率的に製造可能とする技術が要望されている。

本発明の態様は、基板に対して効率的な処理を行うことが可能な基板処理装置を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様に従えば、基板の被処理面にパターンを形成する基板処理装置であって、パターンが形成されたマスクを保持し、回転軸を中心に回転可能な中空状のマスク保持部と、前記マスク保持部の回転を制御するとともに、基板の搬送を制御する制御装置と、マスク保持部の内部に配置され、かつパターンを介した光をマスク保持部の内部で偏向する光学部材を有し、パターンを基板に形成する光学系とを備える基板処理装置が提供される。

本発明の態様によれば、基板に対して効率的な処理を行うことが可能な基板処理装置を提供することができる。

本実施形態に係る基板処理装置の構成を示す概略図。 本実施形態に係る処理装置の構成を示す概略図。 本実施形態に係る露光装置の構成を示す概略図。 本実施形態に係るマスク保持装置の構成を示す概略図。 本実施形態に係るマスク保持装置の回転駆動と微動の機構を示す概略図。 本実施形態に係る投影光学系の構成を示す概略図。 本実施形態に係る露光動作の一態様を示す概略図。 本実施形態の変形例に係るマスク保持装置の構成を示す概略図。 本実施形態の変形例に係る投影光学系の構成を示す概略図。 本実施形態の変形例に係る投影光学系の構成を示す概略図。 本実施形態の変形例に係る投影光学系の構成を示す概略図。 本実施形態の変形例に係るマスク保持装置の構成を示す斜視図。 本実施形態の変形例に係る投影光学系の構成を示す概略図。 本実施形態の変形例に係る投影光学系の構成を示す概略図。 本実施形態の変形例に係る露光装置の構成を示す概略図。 本実施形態の変形例に係る露光装置の構成を示す概略図。

以下、図面を参照して、本実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置１００の構成を示す模式図である。
図１に示すように、基板処理装置１００は、帯状の基板（例えば、帯状のフィルム部材）Ｓを供給する基板供給部２と、基板Ｓの表面（被処理面）Ｓａに対して処理を行う基板処理部３と、基板Ｓを回収する基板回収部４と、これらの各部を制御する制御部ＣＯＮＴと、を有している。

基板処理部３は、基板供給部２から基板Ｓが送り出されてから、基板回収部４によって基板Ｓが回収されるまでの間に、基板Ｓの表面に各種処理を実行する。この基板処理装置１００は、基板Ｓ上に例えば有機ＥＬ素子、液晶表示素子等の表示素子（電子デバイス）を形成する場合に用いることができる。

なお、本実施形態では、図１に示すようにＸＹＺ座標系を設定し、以下では適宜このＸＹＺ座標系を用いて説明を行う。ＸＹＺ座標系は、例えば、水平面に沿ってＸ軸及びＹ軸が設定され、鉛直方向に沿って上向きにＺ軸が設定される。また、基板処理装置１００は、全体としてＸ軸に沿って、そのマイナス側（−側）からプラス側（＋側）へ基板Ｓを搬送する。その際、帯状の基板Ｓの幅方向（短尺方向）は、Ｙ軸方向に設定される。

基板処理装置１００において処理対象となる基板Ｓとしては、例えば樹脂フィルムやステンレス鋼などの箔（フォイル）を用いることができる。例えば、樹脂フィルムは、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、などの材料を用いることができる。

基板Ｓは、比較的高温（例えば２００℃程度）の熱を受けても寸法が実質的に変わらない（熱変形が小さい）ように熱膨張係数を小さくすることができる。例えば、無機フィラーを樹脂フィルムに混合して熱膨張係数を小さくすることができる。無機フィラーの例としては、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、酸化ケイ素などが挙げられる。また、基板Ｓ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体、或いはその極薄ガラスに上記樹脂フィルムやアルミ箔を貼り合わせた積層体であっても良い。

基板Ｓの幅方向（短尺方向）の寸法は例えば１ｍ〜２ｍ程度に形成されており、長さ方向（長尺方向）の寸法は例えば１０ｍ以上に形成されている。勿論、この寸法は一例に過ぎず、これに限られることは無い。例えば基板ＳのＹ方向の寸法が１ｍ以下、又は５０ｃｍ以下であっても構わないし、２ｍ以上であっても構わない。また、基板ＳのＸ方向の寸法が１０ｍ以下であっても構わない。

基板Ｓは、可撓性を有するように形成されている。ここで可撓性とは、基板に自重程度の力を加えても線断したり破断したりすることはなく、該基板を撓めることが可能な性質をいう。また、自重程度の力によって屈曲する性質も可撓性に含まれる。また、上記可撓性は、該基板の材質、大きさ、厚さ、又は温度などの環境、等に応じて変わる。なお、基板Ｓとしては、１枚の帯状の基板を用いても構わないが、複数の単位基板を接続して帯状に形成される構成としても構わない。

基板供給部２は、例えばロール状に巻かれた基板Ｓを基板処理部３へ送り出して供給する。この場合、基板供給部２には、基板Ｓを巻きつける軸部や前記軸部を回転させる回転駆動装置などが設けられる。この他、例えばロール状に巻かれた状態の基板Ｓを覆うカバー部などが設けられた構成であっても構わない。なお、基板供給部２は、ロール状に巻かれた基板Ｓを送り出す機構に限定されず、帯状の基板Ｓをその長さ方向に順次送り出す機構（例えばニップ式の駆動ローラー等）を含むものであればよい。

基板回収部４は、基板処理装置１００を通過した基板Ｓを例えばロール状に巻きとって回収する。基板回収部４には、基板供給部２と同様に、基板Ｓを巻きつけるための軸部や前記軸部を回転させる回転駆動源、回収した基板Ｓを覆うカバー部などが設けられている。代替的及び／又は追加的に、基板処理部３において基板Ｓがパネル状に切断される場合などには例えば基板Ｓを重ねた状態に回収するなど、基板回収部４は、ロール状に巻いた状態とは異なる状態で基板Ｓを回収する構成であっても構わない。

基板処理部３は、基板供給部２から供給される基板Ｓを基板回収部４へ搬送すると共に、搬送の過程で基板Ｓの被処理面Ｓａに対して処理を行う。基板処理部３は、基板Ｓの被処理面Ｓａに対して加工処理を行なう加工処理装置１０と、加工処理の形態に対応した条件で基板Ｓを送る駆動ローラーＲ等を含む搬送装置２０とを有している。

加工処理装置１０は、基板Ｓの被処理面Ｓａに対して例えば有機ＥＬ素子を形成するための各種装置を有している。このような装置としては、例えば被処理面Ｓａ上に隔壁を形成するためのインプリント方式等の隔壁形成装置、電極を形成するための電極形成装置、発光層を形成するための発光層形成装置などが挙げられる。

より具体的には、液滴塗布装置（例えばインクジェット型塗布装置など）、成膜装置（例えば鍍金装置、蒸着装置、スパッタリング装置）、露光装置、現像装置、表面改質装置、洗浄装置などが挙げられる。これらの各装置は、基板Ｓの搬送経路に沿って適宜設けられ、フレキシブル・ディスプレーのパネル等が、所謂ロール・ツー・ロール方式で生産可能となっている。本実施形態では、加工処理装置１０として、露光装置が設けられるものとし、その前後の工程（感光層形成工程、感光層現像工程等）を担う装置も必要に応じてインライン化して設けられる。

図２は、加工処理装置１０内に設けられる露光装置の概略的な全体構成を示す図であり、本実施形態における露光装置は、複数の露光装置ＥＸ（ＥＸ１〜ＥＸ４）を有している。複数の露光装置ＥＸ１〜ＥＸ４は、それぞれ円筒面状に形成されたマスクパターンの一部を基板Ｓの被処理面Ｓａ上の投影領域ＰＡ１〜ＰＡ４に結像投影するように構成され、円筒状マスクパターンの回転速度と基板ＳのＸ方向の搬送速度とを同期させて走査露光する装置として構成される。

複数の露光装置ＥＸ１〜ＥＸ４は、投影領域ＰＡ１〜ＰＡ４がＹ方向に関して密接、或いは一部オーバーラップするように配置されると共に、Ｘ方向に関しては空間的に干渉しないように離間して配置されている。

本実施形態では、基板Ｓの被処理面Ｓａに露光すべきパターン領域、例えば有機ＥＬディスプレーの表示パネルの全幅（Ｙ方向）が、１つの露光装置の露光フィールドのサイズ（ＰＡ１〜ＰＡ４の各Ｙ方向サイズ）よりも大きい為、ここでは、４台の露光装置ＥＸ１〜ＥＸ４の各露光フィールドによって走査露光される被処理面Ｓａ上のストライプ状の被露光領域が、Ｙ方向に関してつながるように構成される。

図３は、露光装置ＥＸの概略構成を示す図である。複数の露光装置ＥＸ１〜ＥＸ４は、同一構成である。以下、１つの露光装置ＥＸを代表させて説明する。
図３に示すように、露光装置ＥＸは、円筒状のマスクＭに形成されたパターンＰｍの像を基板Ｓに投影する装置である。露光装置ＥＸは、マスクＭを照明する照明装置ＩＬと、基板Ｓに対してパターンＰｍの像を投影する投影光学系ＰＬと、マスクＭを円筒状に保持してＺ軸と平行な軸線Ｃを中心に回転可能なマスク保持装置（マスク保持部）ＭＳＴと、基板ＳをＸ方向に速度制御された状態で搬送する基板搬送装置（基板搬送部）ＳＳＴとを有している。

照明装置ＩＬは、マスクＭに露光用照明光ＥＬＩを照射する為の光源装置２１と、照射光学系２２とを有している。光源装置２１から射出される照明光ＥＬＩは、照射光学系２２を介してマスクＭ上のスリット状の領域に照射される。なお、照射光学系２２は、図３において簡略化して示されているが、実際には、照明光ＥＬＩを導光する複数の光学素子を含んでいる。

照明光ＥＬＩのスリット状照射領域は、図３ではマスクＭの円筒面の面長方向、即ち軸線Ｃと平行なＺ方向に伸び、パターンＰｍが形成されるマスクＭ上のパターン形成領域のＺ方向の幅をカバーするように設定される。

マスク保持装置ＭＳＴは、ドラム部材４０及び駆動装置ＡＣＭを有している。ドラム部材４０は、Ｚ軸方向に平行な軸線Ｃを中心とした円筒状に形成されている。ドラム部材４０は、外周面に相当する円筒面４０ａを有している。ドラム部材４０は、円筒面４０ａに沿ってマスクＭを保持するように形成されている。

本実施形態において、マスクＭは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Ｐｍを形成した透過型マスク基板として作られ、それをドラム部材４０の円筒面４０ａに沿って湾曲させて巻き付けた状態で使われる。

その為、ドラム部材４０の円筒面４０ａには、マスクＭ上のパターン形成領域（投影露光すべき領域）の大きさに対応した開口部が周長方向に所定角度分に渡って形成され、マスクＭはその開口部の周辺部分で保持される。

その開口部は円筒面４０ａに沿って２ヶ所、３ヶ所と複数設けることができ、各開口部に同じマスクＭを装着して生産性を高めたり、異なるマスク（製品が異なる）を装着して、例えば表示サイズが異なる複数種のパネルを基板Ｓ上に同時生産したりすることが可能となる。

ドラム部材４０は、円筒面４０ａの円周方向に沿って（すなわち、円筒面４０ａの中心軸線としての軸線Ｃ回りに）回転可能に設けられている。駆動装置ＡＣＭは、ドラム部材４０を回転駆動させる回転モータと、ドラム部材４０全体を図中Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向へ高速に微動させるアクチュエータ（ピエゾモータ、電磁リニアモータ等）を備える。

ドラム部材４０の微動軸としては、さらに回転時の軸線Ｃを図３中のＸＺ面内で微少に傾斜可能とする為のアクチュエータを設けても良い。これは、スリット状の照明光ＥＬＩが照射されるマスクＭ上の被照射領域の長手方向（Ｚ方向）が、回転中に相対的にＺＸ面内で微少傾斜する誤差に対応する為である。

ドラム部材４０は、＋Ｚ方向の端部に形成された第一端面４０ｂと、−Ｚ側の端部に形成された第二端面４０ｃと、を有している。ドラム部材４０は、第一端面４０ｂ及び第二端面４０ｃがＸＹ平面と平行になるように配置されている。ドラム部材４０のうち第二端面４０ｃは、基板Ｓ側に向けられている。

マスクＭは、パターンＰｍが形成されたパターン面がドラム部材４０の内側に向くように円筒面４０ａに保持されている。このため、パターンＰｍは、実質的に円筒面４０ａに一致する面上に配置されている。マスクＭは、円筒面４０ａ上に取り外し可能に保持される。

図４は、マスク保持装置ＭＳＴの構成を示す斜視図である。
図４に示すように、ドラム部材４０は、軸線Ｃを中心として円筒面４０ａの円周方向に沿って回転可能に設けられている。ドラム部材４０は、不図示の固定装置などによって露光装置ＥＸに対して着脱可能に設けられている。

先に説明したように、ドラム部材４０には、マスクＭのパターン形成領域を露呈する為の複数の開口部４１（ＯＰ），４２（ＯＰ）が、円筒面４２ａの周長方向にマスクＭのサイズに応じて形成されている。図４の構成では２枚のマスクＭが装着され、開口部４１（ＯＰ）、４２（ＯＰ）は、ドラム部材４０の内部と外部とを連通するように形成されている。

２枚のマスクＭの外形寸法を同一とし、巻き付けたときのマスクＭの周長方向の寸法をＬｍ、周長方向のマスク間の隙間寸法をＬｇとすると、円筒面４０ａの全周長ＣＷは２・（Ｌｍ＋Ｌｇ）であり、直径はＣＷ／πとなる。

第一開口部４１（ＯＰ），第二開口部４２（ＯＰ）は、軸線Ｃを挟んで対向するように配置され、周長方向の寸法とＺ方向の寸法は、マスクＭ上のパターン形成領域よりは大きく、マスクＭの外形寸法よりは小さく設定されている。

ドラム部材４０は、第一開口部４１及び第二開口部４２の周囲の領域にマスク吸着部ＳＣを有している。マスク吸着部ＳＣは、吸引口４３と、前記吸引口４３に接続された吸引ポンプ（真空源、電磁弁等）４４とを有している。マスク吸着部ＳＣは、吸引口４３を介してマスクＭのパターン形成領域の外側部分を吸引することにより、マスクＭをドラム部材４０に吸着可能となっている。マスク吸着部ＳＣは、マスクＭの吸引を停止することでマスクＭの保持を解除することができるようになっている。マスク吸着部ＳＣの吸引を調整することにより、マスクＭの取り付け、取り外しの切り替えをスムーズに行うことができるようになっている。

ドラム部材４０の軸線Ｃ方向の両端側、或いは一端側には、駆動装置ＡＣＭの可動子が接続されるが、このような回転機構としては、例えばドラム部材４０に回転力を伝達する歯車機構の一部であっても構わないし、電磁モータ機構の可動子（磁石部あるいはコイル部）であっても構わない。

本実施態様では、ドラム部材４０の内側にパターンＰｍからの結像光束を入射する投影光学系の一部（少なくとも偏向部材としての反射ミラー等）が設置されるので、ドラム部材４０を縦配置で支持して回転させるような軸線Ｃに沿った機械的な軸構造体をドラム内部に設けることが難しい。

そこで、本実施形態では、一例として、図５のような構造により、マスク保持装置ＭＳＴ（ドラム部材４０）を縦配置で支持しつつ、回転駆動と微動駆動を行なうようにする。

図５において、ドラム部材４０の下側の第二端面４０Ｃはリング状の台座２００上に、３ヵ所のコマ部材２００ａ，２００ｂ（２００Ｃは不図示）によってＸＹ方向を位置決めされた状態で載置され、真空吸着等により固定される。

この状態で、円筒面４０ａの開口部４１（ＯＰ）、４２（ＯＰ）の周囲に形成された吸引口４３は第二端面４０Ｃ、台座２００内の流路を介して真空ポンプ等に接続される。
台座２００の下面は平坦に形成されると共に、リニアモータを構成する複数の磁石が円周に沿って埋め込まれている。

台座２００の下方の３ヶ所には、リニアモータを構成するコイル部材２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃが１２０°の角度間隔で配置される。このコイル部材２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃの上面にはエアベアリングとしてのパッド面が形成され、台座２００は微少量浮上しつつ非接触状態でＸＹ面内での駆動トルクを与えられる。

各コイル部材２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃは、台座２００が軸線Ｃの回りに回るような推力（ドラム部材４０の円周の接線方向のトルク）を発生させるが、併せて、軸線Ｃに向かう推力（ドラム部材４０の径方向の力）も個別に発生させることができる。

これによって、台座２００とドラム部材４０を軸線Ｃ回りに回転させると共に、ＸＹ方向にも微動させることができる。

さらに、３ヶ所のコイル部材２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃの各々は、Ｚ方向に微動可能なアクチュエータ（ピエゾ素子、ボイスコイルモータ等）２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃによって、Ｚ方向の高さ位置を個別に調整可能となっており、これにより台座２００とドラム部材４０の傾きが微調整される。

ドラム部材４０の上方の第一端面４０ｂの近傍には、１２０°の角度間隔で、ドラム部材４０の側面のＸＹ面での位置変化やＺ方向の変位をサブミクロン以下の精度で計測するセンサー２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃが設けられ、ドラム部材４０の回転時のＸＹ方向の位置ずれ誤差、Ｚ軸と軸線Ｃとの相対的な傾き誤差等の姿勢変化が逐次検出される。
検出される各種の誤差情報は、コイル部材２０１、アクチュエータ２０２のフィードバック制御、フィードフォワード制御に使われ、これらの誤差が許容値以下になるように制御される。

また、３ヶ所のセンサー２０３の各々には、光学式のエンコーダヘッドも組み込まれ、ドラム部材４０の第一端面４０ｂまたは円筒面４０ａと平行な側面に、周長方向に一定ピッチで目盛線を刻設されたスケール（或いはホログラムスケール）を読み取って、ドラム部材４０の回転速度（或いはマスクＭの円筒状のパターン面の周長方向の走査速度）を精密に計測する。

このようなエンコーダシステムでは、ドラム部材４０の一回転毎に基準となる原点信号を生成する為に、スケールと共に原点マークも刻設される。

尚、センサーとしては、ドラム部材４０の回転中に、マスクＭのパターン面の軸線Ｃ方向（ＸＹ面と平行な方向）の位置変化を検出する非接触式変位センサーを、Ｚ方向の複数個所に設け、少なくとも照明光ＥＬＩによって照射されるマスクのパターン面部分の姿勢をリアルタイムに求めて、コイル部材２０１、アクチュエータ２０２により投影光学系に対するフォーカス調整やレベリング調整を行なっても良い。

ここで、図３に戻って、概略的に示す投影光学系ＰＬは、例えばパターンＰｍの像を等倍（１倍）で基板Ｓに投影するものであり、レンズ系５１、反射鏡５２、レンズ系５３、凹面鏡５４（平面鏡でも良い）及び結像用レンズ系５５等を有している。

図５に示したように、ドラム部材４０は露光装置本体内で回転可能に設けられているのに対して、投影光学系ＰＬは露光装置本体内で位置が固定されている。レンズ系５１は、円筒状のドラム部材４０の内側の領域（以下、この内側の領域のことを適宜ドラム部材４０の内側と表記する）に設けられている。レンズ系５１は、照明光ＥＬＩの照射によりマスクＭのパターンＰｍから発生する光（投影用光束）を導光する。

図６は、投影光学系ＰＬの一部の構成を示す図である。図６においては、図を判別しやすくするため、ドラム部材４０の図示を省略している。
図３及び図６に示すように、反射鏡５２は、円筒状のドラム部材４０の内部に設けられている。反射鏡５２は、レンズ系５１（図６では省略）によって導光されたマスクＭからの投影用光束をドラム部材４０の第一端面４０ｂ側へ向けて反射する。反射鏡５２によって反射された投影用光束は、レンズ系５３を介して第一端面４０ｂからドラム部材４０の外部へ射出される。反射鏡５２は、ドラム部材４０の内部のうち＋Ｘ側半分の領域内に収まるように配置されている。

レンズ系５３の光軸は、ドラム部材４０の回転中心の軸線Ｃと平行に配置されている。
レンズ系５３を通った投影用光束は、投影光学系ＰＬの瞳位置又はその近傍に配置されて、表面に凹状反射面５４ａが形成された凹面鏡５４に導かれる。凹面鏡５４で反射した投影用光束は再びレンズ系５３を通る。

レンズ系５３を通った凹面鏡５４からの投影用光束は、第一端面４０ｂ側から第二端面４０ｃ側に向けて、ドラム部材４０の内部を軸線Ｃに沿って通過する。

結像用レンズ系５５は、ドラム部材４０のうち第二端面４０ｃに対向して配置されている。結像用レンズ系５５は、レンズ系５３からの投影用光束を入射して、パターンＰｍの像を基板Ｓの投影領域ＰＡに結像投影する。

尚、簡略的に示した図６において、レンズ系５３と凹面鏡５４（平面鏡でも良い）とは同軸に配置して反射屈折光学系が構成されるが、レンズ系５３の円形視野領域（ＸＹ面内）のうち、図中のＹ方向の半分の光路は反射鏡５２によって折り曲げられ、残り半分の光路は真っ直ぐ後続のレンズ系５５に向かうように構成される。

また、図３に示すように、基板搬送装置ＳＳＴは、投影領域ＰＡを経由するように基板Ｓを案内する。基板搬送装置ＳＳＴは、搬送ローラー８０、上流側ローラー８１、下流側ローラー８２及び駆動装置ＡＣＳを有している。

搬送ローラー８０は、円筒状に形成されており、外周面に相当する円筒面８０ａを有している。円筒面８０ａは、基板Ｓを支持する支持面である。搬送ローラー８０によって搬送される基板Ｓは、円筒面８０ａの表面形状に沿って湾曲して搬送される。

円筒面８０ａは、投影光学系ＰＬについて円筒面４０ａと光学的にほぼ共役な位置に配置されている。厳密には、円筒面８０ａに巻き付く基板Ｓの上表面（感光面）がドラム部材４０の円筒面４０ａと光学的に共役になるように配置される。

基板Ｓの厚みは、一例として１０μｍ〜２００μｍの範囲になり得るが、その厚みのばらつきは、投影光学系ＰＬの像側の焦点深度（ＤＯＦ）よりも小さく抑えられたものを利用することが可能である。

そのような場合は、ドラム部材４０の円筒面４０ａ（マスクＭのパターン面）のうち、照明光ＥＬＩが投射される位置近傍の表面部分の径方向の位置を非接触なセンサーで逐次検出しつつ、その位置に対して基板Ｓの既知の厚み分を加減して焦点合わせを行なうと良い。

逆に、基板Ｓの厚みムラが大きい場合、或いはローカルな微少凹凸が大きい場合には、基板Ｓの表面のＺ方向の位置変化を非接触なセンサーで検出して、焦点合わせすることになる。

どちらにしても、精密な焦点合わせが可能だが、特に前者の方式（円筒面４０ａの検出）では、マスクＭの有無や材質等に影響されず、安定した計測が常時可能になる。

このような焦点合わせの為の検出方式は、図３中の搬送ローラー８０に関しても同様であり、基板Ｓの表面のＺ方向の位置変化を直接計測するか、基板Ｓで覆われていない円筒面８０ａの一部分の位置変化を計測するか、或いは両方を併用するかは、要求精度に応じて適宜決められる。

ところで、円筒面８０ａは、投影光学系ＰＬによって形成されるマスクＭの投影像の湾曲方向と光学的に対応する方向に湾曲するように設定されている。具体的には、投影光学系ＰＬに向かって凹の円筒面状に湾曲されたマスクＭに対応して、投影光学系ＰＬに向かって凸状の円筒面として形成されている。

円筒面８０ａは、マスクＭの曲率（円筒面４０ａの曲率）と同一の曲率となるように形成されるが、必ずしも同一にする必要はなく、スリット状の照明光ＥＬＩの周長方向の幅、投影光学系ＰＬの焦点深度（ＤＯＦ）、投影すべきパターンの線幅等との兼ね合いにより、円筒面８０ａと円筒面４０ａの各曲率の関係は適宜設定できる。

円筒面８０ａ（厳密には基板Ｓの被処理面Ｓａ）と円筒面４０ａの両曲率が同一となるような関係で、基板Ｓを湾曲させて案内した場合には、照明光ＥＬＩがマスクＭに照射される被照射面と、投影用光束が基板Ｓに照射される被照射面とが同一の曲率の円筒面となる。換言すると、投影光学系ＰＬの視野領域内に位置するマスクＭの曲率と、投影光学系ＰＬの投影領域（すなわち、視野領域内のパターンＰｍが投影される領域）内に位置する基板Ｓの曲率とが等しくなる。このため、投影光学系ＰＬの視野領域内及び投影領域内の全面にわたってマスクＭと基板Ｓとが相互に共役関係を満足することとなり、投影領域内の全面にわたってパターンＰｍの投影像を基板Ｓに良好に投影することができる。

よって、スリット状の照明光ＥＬＩの周長方向の幅を比較的大きく取れることになり、基板Ｓの感光層に与える単位時間当りのエネルギーを高めることができ、基板Ｓに転写されるパターン像の質を保ちつつ、マスクＭの回転速度と基板Ｓの搬送速度とを高めて生産性を高められる。

上流側ローラー８１は、基板Ｓを搬送ローラー８０に搬入する。下流側ローラー８２は、基板Ｓを搬送ローラー８０から搬出する。上流側ローラー８１及び下流側ローラー８２は、例えば所定の搬送速度で基板Ｓを搬送する。駆動装置ＡＣＳは、上流側ローラー８１及び下流側ローラー８２の回転速度を調整する。

駆動装置ＡＣＳは、図１中に示した制御部ＣＯＮＴからの制御信号に基づいて、搬送ローラー８０の回転速度の制御、及び上流側ローラー８１及び下流側ローラー８２の回転速度を調整し、これによって基板Ｓの搬送速度を調整する。制御部ＣＯＮＴは、マスクＭの回転速度（周速度）と基板Ｓの搬送速度とが所定の関係で安定するように、マスク側の駆動装置ＡＣＭの駆動及び駆動装置ＡＣＳの駆動を制御する。

具体的には、制御部ＣＯＮＴは、円筒面４０ａに沿ったマスクＭの移動速度（周速度）に対する、基板Ｓの長さ方向への搬送速度（すなわち、基板Ｓの表面の移動速度）の比が、投影光学系ＰＬの投影倍率（縮小、等倍、拡大の何れか）と等しくなるように、駆動装置ＡＣＭ及び駆動装置ＡＣＳの駆動を制御する。

上記のように構成された露光装置ＥＸは、図２に示すようにＹ方向に並んで配置されているため、各露光装置ＥＸに設けられるマスク保持装置ＭＳＴ及び投影光学系ＰＬは、Ｙ方向（基板Ｓの搬送方向（Ｘ方向）に交差する方向）に複数並んで配置される。また、マスク保持装置ＭＳＴは、Ｘ方向（基板Ｓの搬送方向）に所定距離ずつずれるように配置される。

上記のように構成された基板処理装置１００は、制御部ＣＯＮＴの制御により、ロール方式によって有機ＥＬ素子、液晶表示素子などの表示素子（電子デバイス）を製造する。
以下、上記構成の基板処理装置１００を用いて表示素子を製造する工程を説明する（図１〜図６参照）。

まず、図１に示す構成において、不図示のローラーに巻き付けられた帯状の基板Ｓを基板供給部２に取り付ける。
制御部ＣＯＮＴは、この状態から基板供給部２から前記基板Ｓが送り出されるように、不図示のローラーを回転させる。そして、基板処理部３を通過した前記基板Ｓを基板回収部４に設けられた不図示のローラーで巻き取らせる。この基板供給部２及び基板回収部４を制御することによって、基板Ｓの被処理面Ｓａを基板処理部３に対して連続的に搬送することができる。

制御部ＣＯＮＴは、基板Ｓが基板供給部２から送り出されてから基板回収部４で巻き取られるまでの間に、基板処理部３の搬送装置２０によって基板Ｓを前記基板処理部３内で適宜搬送させつつ、処理装置１０によって表示素子の構成要素を基板Ｓ上に順次形成させる。この工程の中で、露光装置ＥＸによって処理を行う場合、まずマスク保持装置ＭＳＴのドラム部材４０にマスクＭを取り付ける。また、基板搬送装置ＳＳＴの搬送ローラー８０によって基板Ｓを案内させる。

次に、制御部ＣＯＮＴは、駆動装置ＡＣＭによってドラム部材４０を回転させつつ、光源装置２１から照明光ＥＬＩを射出させる（図１、図３参照）。ドラム部材４０の回転により、マスクＭは前記ドラム部材４０と一体的に回転方向に移動する。また、制御部ＣＯＮＴは、ドラム部材４０の回転に同期させて、搬送ローラー８０を回転させる。搬送ローラー８０の回転により、基板ＳはマスクＭと同期して移動する。

尚、同期制御の主従関係は、上記のようにマスクＭ側のドラム部材４０の回転を基準にして基板Ｓ側の搬送ローラー８０の回転を追従制御しても良いし、逆に、基板Ｓの搬送を基準にしてマスクＭの回転を追従制御させても良い。

光源装置２１から射出された照明光ＥＬＩは、照射光学系２２を介して、移動するマスクＭ上にスリット状に照射される。前記照明光ＥＬＩは、マスクＭ及び第一開口部４１（又は第二開口部４２）を順に透過し、ドラム部材４０の内部に設けられた投影光学系ＰＬのレンズ系５１に入射される。

照明光ＥＬＩの照射によってマスクＭから発生した投影用光束は、レンズ系５１を通って反射鏡５２へと導光され、反射鏡５２によってドラム部材４０の内側空間に配置されるレンズ系５３の円形視野領域の半分に向けて反射される（図３〜図６参照）。

レンズ系５３のほぼ半分の視野領域を通ってドラム部材４０の＋Ｚ側の外部へ射出された投影用光束は、凹面鏡５４の反射面５４ａによって−Ｚ側に反射される。反射された投影用光束は、レンズ系５３の他のほぼ半分の視野領域を通るように−Ｚ方向に導光され、再びドラム部材４０の第二端面４０ｃ側に向かう。

このように、第一端面４０ｂ側からドラム部材４０内部空間のレンズ系５３に入射した投影用光束は、反射鏡５２を回避するように前記反射鏡５２の−Ｘ側を通って第二端面４０ｃ側へ向けて進行する。その後、投影用光束は、結像レンズ系５５を介して基板Ｓに照射される。これにより、パターンＰｍの像が基板Ｓの投影領域ＰＡに投影される。

本実施形態では、図２に示したように４つの露光装置ＥＸ１〜ＥＸ４を用いて露光処理が行われる。このため、図７に示すように、基板Ｓ上には、投影領域ＰＡ１〜ＰＡ４に投影される単独の像のみによって露光される部分と、投影領域ＰＡ１に投影される像の一部と投影領域ＰＡ２に投影される像の一部とによって露光される部分と、投影領域ＰＡ２に投影される像の一部と投影領域ＰＡ３に投影される像の一部とによって露光される部分と、投影領域ＰＡ３に投影される像の一部と投影領域ＰＡ４に投影される像の一部とによって露光される部分と、が形成されることになる。このように露光動作を行うことにより、基板Ｓ上には、４枚のマスクＭの各パターンＰｍの像をＹ方向につないだ大面積の露光パターンＰＸが形成されることになる。

このように、４つの露光装置ＥＸ１〜ＥＸ４の各々に装着されるマスクＭのパターンＰｍは、結果的に基板Ｓ上ではつながった状態で投影露光（走査露光）される必要がある為、各露光装置のマスク保持装置ＭＳＴ（ドラム部材４０）に保持されたマスクＭが照明光ＥＬＩの照射を受けて露光を開始するタイミングは、各投影領域ＰＡ１〜ＰＡ４のＸ方向の間隔距離ＢＬと基板Ｓの搬送速度Ｖｓとの比（ＢＬ／Ｖｓ）だけ順次ずれたものとなる。

以上のように、本実施形態によれば、ドラム部材４０の円筒面４０ａに沿ってパターンＰｍを配置させておき、前記パターンＰｍから発生した転写用の光（投影用光束）がドラム部材４０の内部で第一端面４０ｂ側及び第二端面４０ｃ側に進行方向を変えるような反射鏡５２（偏向部材）を設けた。これにより、原理的には、ドラム部材４０の円筒面４０ａの周長方向のどこにマスクパターンが形成されていても、投影露光が可能となり、ドラム部材４０の円筒面４０ａには、パターンＰｍからの光を再度通過させる光通過部（窓部）などを配置する必要は無く、円筒面４０ａの周方向に沿って複数のマスクＭ、若しくは１枚の長いマスクを巻き付けることができる。

このため、前記ドラム部材４０を回転させつつ照明光ＥＬＩを照射することにより、基板Ｓに対してパターンＰｍの像を連続して露光することが可能となる。これにより、基板Ｓに対して効率的な露光処理を行うことが可能となる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態においては、ドラム部材４０にマスクＭが２枚装着された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、３枚以上マスクＭを装着可能な構成であっても構わないし、投影光学系ＰＬを例えば２倍以上の拡大倍率を持つ拡大投影光学系としても良い。

図８は、第二実施形態を表す斜視図であり、同一サイズのマスクＭの３枚を円周に装着可能なマスク保持装置ＭＳＴ（ドラム部材４０）と、拡大投影光学系ＰＬとを組み合わせた場合の露光装置の構成例である。

図８に示す構成においては、第一実施形態と同様に、アルミニウム等の軽金属、インバー等の低熱膨張金属、カーボンを含有したコンポジット材、セラミックス等によって中空円筒状に形成されたドラム部材４０の外周壁には、複数の開口部ＯＰとして、第一開口部４１、第二開口部４２及び第三開口部４３の３つの開口部が形成されている。なお、ドラム部材４０をアルミニウムやコンポジット材によって形成することで、ドラム部材４０を軽量にすることができる。この他、図示を省略するが、ドラム部材４０が周方向に並ぶ４つ以上の開口部を有する構成であり、各開口部にマスクＭが装着可能な構成であっても構わない。

先の第一実施形態では、ドラム部材４０の内部に設けられる反射鏡（光学部材）５２が１つである場合を例に挙げて説明したが、第二実施形態では、図８のように拡大投影系とする為に、３枚の反射鏡５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃを組み合わせる。

本実施形態においても、照明光ＥＬＩは、ドラム部材４０の円筒面４０ａ（マスクＭのパターン面）上において、Ｚ方向に伸びたスリット状の照明領域ＩＬＳを照射する。
図８において、ＡＸはレンズ系の光軸を表し、この場合、マスクＭ上のパターンＰｍのうち照明領域ＩＬＳ内で発生した投影用光束は、Ｘ軸と平行な光軸ＡＸを有するレンズ系５１を介して第一反射鏡５２Ａに至る。このとき、投影用光束は、レンズ系５１の視野内の光軸ＡＸに対して＋Ｙ方向に偏心した領域を通って、反射鏡５２Ａ（反射面はＸＺ面内で４５度の傾き）に達する。

第一反射鏡５２Ａによって垂直（＋Ｚ方向）に反射された投影用光束は、反射屈折投影光学系を構成するレンズ系５３と凹面鏡５４（平面鏡でも良い）に入射し、瞳位置若しくはその近傍に配置された凹面鏡５４において反射され、再びレンズ系５３と反射鏡５２Ａを介してレンズ系５１の方に戻る。

その戻り光（投影用光束）は、レンズ系５１の光軸ＡＸに対しては−Ｙ方向に偏心しているので、第二反射鏡５２Ｂにて＋Ｙ方向に反射させる。反射鏡５２Ｂの反射面はＸＹ面内で見ると、４５度の傾きを持ち、レンズ系５１の光軸ＡＸに対しては−Ｙ側に配置されている。

第二反射鏡５２Ｂによって＋Ｙ方向に反射された投影用光束は第三反射鏡５２Ｃ（反射面はＹＺ面内で４５度の傾き）に到達し、ここで−Ｚ方向に反射される。第三反射鏡５２Ｃによって反射された投影用光束は、ドラム部材４０の第二端面４０ｃ側から−Ｚ側に射出され、結像レンズ系５５を介して基板Ｓ上でＹ方向にスリット状に延びた投影領域ＰＡに照射される。

本実施形態では、マスクＭ上のスリット状の照明領域ＩＬＳ内に存在するパターンＰｍの部分像が投影領域ＰＡ内に拡大結像されるが、レンズ系５３と凹面鏡５４にレンズ系５１を付加した系は等倍に近い倍率であり、拡大倍率はその後の結像レンズ系５５で稼いでいる。

結像レンズ系５５による倍率拡大の寄与が大きく、要求される解像度（ＮＡ）がそれ程高くない場合、結像レンズ系５５も半分の視野（ハーフフィールド）で良いことから、投影用光束が通らないレンズの一部を切り欠くことができ、投影光学系ＰＬのＸ方向の寸法をコンパクトにすることもできる。

また投影光学系ＰＬの拡大倍率をＭｅとした場合は、ドラム部材４０の円筒面４０ａ（マスクパターン面）の周速度Ｖｍと、基板Ｓの搬送ローラー８０上での周速度（送り速度）Ｖｓとは、Ｖｓ＝Ｍｅ・Ｖｍの関係に保つ必要がある。

仮に、Ｍｅ＝２．５として、基板Ｓの送り速度を１００ｍｍ／秒とした場合、ドラム部材４０に装着されたマスクＭの周速度は、１００／２．５＝４０ｍｍ／秒にする必要がある。

本実施形態では、ドラム部材４０に３枚のマスクＭを装着するようにしたが、必要な装着枚数は、基板Ｓ上に作製するディスプレーのパネルサイズやドラム部材４０の実用的な径によって概ね決まってくる。

例えば、４０インチ（１６：９）のディスプレーの場合、パネルサイズとしては周辺回路部も考慮すると、水平方向１００ｃｍ（表示領域は約８８ｃｍ）、垂直方向６０ｃｍ（表示領域は約５０ｃｍ）程度になる。

パネルの水平方向を基板Ｓの長尺方向（Ｘ方向）に合わせた場合、基板Ｓの幅方向（Ｙ方向）に４台の露光装置ＥＸ１〜ＥＸ４を並べるとすると、１台の露光装置による投影領域ＰＡの長手方向（Ｙ方向）の寸法は１５ｃｍ以上必要となる。

従って、図８に示した拡大投影光学系ＰＬの拡大倍率Ｍｅを２．５倍とすると、マスクＭ上での照明領域ＩＬＳの長手方向（Ｚ方向）の寸法、即ちパターンＰｍの軸線Ｃ方向の寸法は６．０ｃｍ以上必要となる。

一方、パネルの水平方向に関しては、基板Ｓ上でＸ方向に２．５倍に拡大されて１００ｃｍの寸法になれば良いので、マスクＭの周長としては最低４０ｃｍ、余裕を持たせて４５ｃｍもあれば良いことなる。

しかしながら、丸めて周長４５ｃｍになる１枚のマスクを使う場合、ドラム部材４０の円筒面４０ａの最小径は、４５／π≒１４．３ｃｍとなり、そのようなドラム部材の内部にはレンズ系や反射鏡を配置することが困難となる。

そこで、ドラム部材４０として、内部空間にレンズ系や反射鏡等を組み込める程度の直径を想定し、仮に円筒面４０ａの直径を４５ｃｍとすると、その周長は１４１．４ｃｍとなる。

先に試算したように、パネルの水平方向の寸法を１００ｃｍにする為のマスクＭの周長を最低４５ｃｍとすると、円筒面４０ａの直径が４５ｃｍのドラム部材を用意すれば、周方向に２ｃｍ程度の隙間を空けて、３枚のマスクＭを巻き付けることが可能となる。

尚、この場合、露光時の基板Ｓの送り速度（走査速度）が１００ｍｍ／秒だと、マスクＭ（円筒面４０ａ）の周速度は４０ｍｍ／秒となり、直径４５ｃｍのドラム部材４０は約３．５３秒で１回転することになる。

さて、図８に示した拡大投影光学系ＰＬの構成では、光路折り曲げ用に３枚の平面鏡５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃを使ったが、２枚で構成することも可能である。

図９は第三の実施形態による投影光学系ＰＬの構成を示す斜視図である。
図９の拡大投影光学系ＰＬは、図８の投影光学系の配置に対して全体的に９０度回転したものであり、マスクＭの配置、照明光ＥＬＩの照射方向、スリット状の照射領域ＩＬＳの方向等は図８の座標系ＸＹＺと同じある。

図９の構成は、図８の構成から第一反射鏡５２Ａを取り除いた構成となっている。図９に示す構成において、投影光学系ＰＬは、照明光ＥＬＩの光路に沿って、レンズ系５１、レンズ系５３、第二反射鏡５２Ｂ、第三反射鏡５２Ｃ及び結像レンズ系５５を有している。

投影光学系ＰＬのうち結像レンズ系５５以外のレンズ系５１、レンズ系５３、第二反射鏡５２Ｂ及び第三反射鏡５２Ｃは、不図示のドラム部材４０の内部空間に配置されている。また、レンズ系５１、レンズ系５３、凹面鏡５４（平面鏡でも良い）は、共通の光軸ＡＸに沿って共軸に配置され、第二反射鏡５２Ｂは、図９においてレンズ系５１の円形視野の下半分、即ち光軸ＡＸよりも−Ｙ方向側に、ＸＹ面内で４５°傾けて配置される。

この構成において、マスクＭ上のスリット状の照明領域ＩＬＳ内に存在するパターンから発生した投影用光束（主光線）は、レンズ系５１の円形視野内で光軸ＡＸから＋Ｙ方向に偏心した領域を通り、第二反射鏡５２Ｂに遮られることなく、レンズ系５３と凹面鏡５４に達する。

図８と同様に凹面鏡５４は瞳位置又はその近傍に配置されるので、レンズ系５１の視野の上方領域（光軸ＡＸに対して＋Ｙ方向）を通った光束は、凹面鏡５４で反射されると、再びレンズ系５３に入射し、光軸ＡＸに関して−Ｙ方向に偏心した領域を通ってレンズ系５１の方に戻る。

その戻り光束は、レンズ系５１の手前で第二反射鏡５２Ｂによって＋Ｙ方向に反射され、ＹＺ面内で４５°傾いた第三反射鏡５２Ｃによって−Ｚ方向に反射される。第三反射鏡５２Ｃで反射された投影用光束は、拡大倍率の大部分を稼ぐ結像レンズ系５５に入射し、図８と同様に、マスクＭの一部のパターン像が基板Ｓ上のＹ方向にスリット状に延びた投影領域ＰＡ内に結像される。

本実施形態では、投影光学系ＰＬを構成するレンズ系５１、レンズ系５３、凹面鏡５４が直線的に配置されるので、その部分のＸ方向の寸法が先の図８と比べて長くなる可能性もある。しかしながらその場合でも、マスク保持装置ＭＳＴを構成するドラム部材４０の直径を大きくして、円筒面４０ａの周長方向に巻き付けるマスクＭの枚数を増やす等の対応を取れば、図８と同様に効率的な露光を実施できる。

図８で例示した具体的な数値で当てはめてみると、マスクＭの周長方向の寸法（Ｄｍ）を４５ｃｍ、周長方向におけるマスク間の間隔（Ｇｍ）を２ｃｍとすると、４枚のマスクＭを巻き付けるのに必要なドラム部材４０の円筒面４０ａの全周長（Ｃｍ）は、
Ｃｍ＝４・（Ｄｍ＋Ｇｍ）＝１８８ｃｍ
となり、円筒面４０ａの直径は、Ｃｍ／π≒６０ｃｍとなる。

このように、本実施態様では、ドラム部材４０の径が大きくなる可能性はあるが、平面反射鏡が１枚省略されるので、その分、光量損失（及び熱吸収）が低減でき、投影光学系の光学特性の変動が抑制されると言った利点もある。

以上のような投影光学系ＰＬの構成については、上記実施形態とは異なる構成とすることができる。以下、投影光学系ＰＬのバリエーションについて説明する。なお、以下の説明では、ドラム部材４０の図示を省略する場合がある。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、第四の実施形態として投影光学系の一形態を示す図である。図１０Ａ及び図１０Ｂは、同一の構成について異なる位置から見たときの図である。
図１０Ａ及び図１０Ｂに示す投影光学系ＰＬ１は、平面反射鏡５２、レンズ系５３（レンズ系５３Ａ〜５３Ｃ）及び凹面鏡５４を有し、等倍投影系として構成される。
図１０Ａ、１０Ｂの投影光学系ＰＬ１は図６の構成と同等であり、レンズ系５３Ａ〜５３Ｃと凹面鏡５４（平面鏡でも良い）は同一の光軸上に共軸に配置されて、ハーフフィールドの等倍反射屈折結像系として機能する。

反射鏡５２は、その反射面がＹＺ面内で４５°傾くように、基板Ｓとレンズ系５３Ａとの間に配置されるが、図６で説明したように、マスクＭからの投影用光束と基板Ｓに向かう投影用光束とを空間的に分離する為、図１０Ａでは光軸よりも下側（−Ｘ方向）の空間のみに設けられる。

Ｚ方向にスリット状に延びた照明光ＥＬＩが円筒状のマスクＭ（回転の中心線はＺ軸と平行）を照射したとき、マスクＭのパターンから発生する投影用光束は、反射鏡５２によって＋Ｚ側に反射され、レンズ系５３の円形視野領域の下側（光軸に対して−Ｘ方向）を経由して、瞳面に配置される凹面鏡５４に入射する。凹面鏡５４によって−Ｚ側に反射された投影用光束は、レンズ系５３の円形視野領域の上側（光軸に対して＋Ｘ方向）を通り、反射鏡５２で遮られることなく、基板Ｓの被処理面Ｓａに照射される。

図１０Ａ、図１０Ｂでは、円筒状のマスクＭの径が相対的に小さく図示されているが、投影光学系ＰＬ１の投影倍率が等倍であるので、基板Ｓの送り方向に寸法１００ｃｍのパネル用パターンを転写する場合、マスクＭの周長も１００ｃｍ以上、例えば１１０ｃｍ程度にする必要がある。

ドラム部材４０に、そのようなマスクを１枚だけ巻き付けたと仮定すると、ドラム部材４０の円筒面４０ａの全周長（Ｃｍ）は、余裕を持たせて１２０ｃｍ程度になり、ドラム部材４０（円筒面４０ａ）の直径は約３９ｃｍとなる。しかしながら、ドラム部材４０の円筒面４０ａにはマスクＭのパターンＰｍを露呈する為の開口部（４１，４２等）が必要なので、マスクＭを１枚だけ巻き付ける構成は難しい。従って、そのような場合は２枚のマスクＭを巻き付けられるように、あえて直径の大きなドラム部材にする等の対応が必要となる。

次に、本実施形態の変形例について図１１を参照して簡単に説明する。
先の各実施形態におけるマスク保持装置ＭＳＴのドラム部材４０は、極薄のガラス板に形成した遮光層をパターニングしたマスクＭが巻き付けられるように、金属やコンポジット材等で円筒フレーム状に成型したものであった。

そのような構成の場合、１枚のマスクを巻き付ける為の円筒状フレームの構成が難しくなるが、本実施形態におけるマスク保持装置ＭＳＴでは、図１１のように、例えば数ｍｍ以上の厚みを有する円筒状のガラスチューブＧＴの内周面に、極薄ガラス板（或いは樹脂やプラスチックの透明シート）で作られたマスクＭを照明光ＥＬＩに対する透過率の高い接着層を介して貼り付けるようにし、ガラスチューブＧＴの端部には金属やセラミックスによるリング部材Ｒｅを固着した構成とする。

ガラスチューブＧＴとしては、露光用の照明光ＥＬＩの波長域に対して透過率が高ければ良く、３００〜４００ｎｍ辺りの紫外線の吸収が少ない石英製を用いることができる。

このように、比較的肉厚のガラスチューブＧＴを使い、回転中心となる軸線Ｃが鉛直となるようにマスク保持装置ＭＳＴを構成すると、１枚のマスクであっても、高剛性で高精度にマスクパターンＰｍを保持することができる。勿論、本実施形態は、１枚のマスクを保持する構成に限られるものではなく、先の各実施形態で挙げたように、２枚以上のマスクを保持する構成でも同様に適用可能である。

極薄ガラス板や樹脂フィルム等で作られたシート状のマスクをガラスチューブＧＴに巻き付ける場合は、１枚のシート状マスク上に複数のパネル用パターンを周長方向に並べて形成しても良い。

本実施形態の場合、マスクＭのパターン面（遮光層の形成面）は軸線Ｃ側にすることができるが、マスクＭの基材となる極薄ガラス板等の平坦性や厚みムラが良好なら、パターン面をガラスチューブＧＴの内周面側にして貼り合わせても良い。

さらに、そのようなガラスチューブＧＴとして、特に内周面の加工精度の高いものが使える場合は、その内周面に遮光層（クロム等）によるパターンＰｍを直接形成しても良い。

次に、本実施形態の変形例を、図１２Ａ、１２Ｂを参照して説明する。
上記の各実施形態に記載の露光装置ＥＸでは、マスクＭとして、照明光ＥＬＩを透過させる透過型のマスクを用いる構成としたが、本実施形態では照明光ＥＬＩを反射させる反射型のマスクを用いる。この場合、照明光ＥＬＩは、円筒内部より円筒内面に形成される反射型マスクパターンに照射され、そのパターンから円筒内部に向かう反射光を基板Ｓに向けて投影するような投影光学系が設けられる。

まず、図１２Ａ及び図１２Ｂにより、そのような反射投影光学系と反射型マスク（内面反射型円筒マスク）の構成を説明する。

図１２Ａに示すように、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬ２として、偏光ビームスプリッター１１０、位相板１１１〜１１３、レンズ系５１、平面反射鏡５２、レンズ系５３、凹面鏡５４、レンズ系５５を有している。

レンズ系５１、５３、凹面鏡５４は何れもＺ軸と平行な光軸ＡＸに沿って共軸に配置され、直方体の光学ブロックとして作られた偏光ビームスプリッター１１０も、レンズ系５１とレンズ系５３との間に光軸ＡＸ中心となるように配置される。

偏光ビームスプリッター１１０の反射面１１０ａは、同図中のＸＹ平面及びＹＺ平面に対してそれぞれ４５°傾くように配置され、入射してくる光のＳ偏光成分（縦振動）は反射し、Ｐ偏光成分（横振動）は透過させるように形成されている。

波長板１１１〜１１３は、直交する偏光成分の間にλ／４の位相差を与えるものである。波長板１１１は偏光ビームスプリッター１１０の＋Ｚ側に配置され、波長板１１２は偏光ビームスプリッター１１０の−Ｚ側に配置され、波長板１１３は偏光ビームスプリッター１１０の−Ｘ側に配置されている。

レンズ系５１は、波長板１１１の＋Ｚ側に配置され、レンズ系５１の＋Ｚ側には、マスク保持装置ＭＳＴのドラム部材４０がＺ軸と平行な軸線Ｃを中心に回転可能に配置されている。図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、ドラム部材４０の内周面には、マスクＭが円筒状に保持されている。さらに図１２Ｂに示すように、マスクＭの内周面には、パターンＰｍが形成されている。本実施態様においては、マスクＭの内周面はアルミニウムなどの高光反射率の金属層で形成され、その上に積層されるパターンＰｍは、照明光ＥＬＩの波長域（紫外）において光吸収率の高い材料を用いて形成されている。

マスクＭの内周表面に高反射率層を形成し、その表面に光吸収層によってパターニングされたパターンＰｍを積層する構成では、光吸収層が残っているパターンＰｍからは反射光が発生せず、光吸収層の無い高反射率層の部分からの反射光が、投影用光束（結像光束）として使われる。

尚、照明光に対する反射と吸収の関係は逆にしても良く、下地層となるマスクＭの表面を光吸収層とし、その上に積層するパターンＰｍを高反射性材料で作っても良い。さらに、内面反射型円筒マスクの場合は、先の図５、図８で示したように、ドラム部材４０に大きな開口部を形成する必要が無いので、それ自体の剛性を極めて高く保てる。

さて、レンズ系５１の＋Ｚ側で、ドラム部材４０（円筒状のマスクＭ）の内部空間には、図１２Ｂに示すように、ＸＹ平面とＸＺ平面に対して４５°傾いた平面反射鏡５２が配置されている。レンズ系５３及び凹面鏡５４は、波長板１１２の−Ｚ側に配置されている。結像レンズ系５５は、波長板１１３の−Ｘ側に配置されている。結像レンズ系５５の−Ｘ側には、基板搬送装置ＳＳＴの搬送ローラー８０（回転軸はＹ軸と平行）が設けられ、基板Ｓは、水平面（ＸＹ平面）に沿って＋Ｘ方向に搬送ローラー８０に進入し、ここで約半周程度巻き付けられて、−Ｘ方向に退出するように搬送される。

上記の構成において露光処理を行う場合、まず、不図示の光源や照明光学系によってＳ偏光（直線偏光）に調整された照明光ＥＬＩを偏光ビームスプリッター１１０の＋Ｘ側の面から−Ｘ方向に入射させる。

照明光ＥＬＩは、偏光ビームスプリッター１１０の反射面１１０ａによって＋Ｚ方向に反射される。偏光ビームスプリッター１１０から射出した照明光ＥＬＩは、波長板１１１によって光の進行方向に見て右回り円偏光に変換され、この偏光状態でレンズ系５１に到達する。

尚、以降の説明において、円偏光の回転方向（右回り、左回り）は全て光の進行方向に見たものとする。

その後、照明光ＥＬＩは、図１２Ｂに示すように、レンズ系５１を通ってドラム部材４０の内部空間に設置された反射鏡５２によって＋Ｙ側に反射される。反射鏡５２によって反射された照明光ＥＬＩ（左回り円偏光）は、ドラム部材４０の内周面に形成されたマスクＭ（パターンＰｍ）照射される。

図１２Ｂの配置から明らかなように、マスクＭ（パターンＰｍ）に照射される照明光ＥＬＩは、パターンＰｍのＺ方向の幅をカバーするように、Ｚ方向にスリット状に延びた光束にする必要がある。

その為には、偏光ビームスプリッター１１０に照明光ＥＬＩを投射する照明光学系の光路中で、マスクＭ（パターンＰｍ）の面と光学的に共役な位置において、照明光ＥＬＩの断面形状（強度分布）をスリット状にする。

図１２Ａにおいて、不図示の照明光学系の光軸は、偏光ビームスプリッター１１０の中心で光軸ＡＸと直交するように設定されるが、その照明光学系の光軸が図１２ＡにおいてＸ軸と平行に延びているものとすると、照明光学系内でマスク面と共役な面での照明光ＥＬＩの断面形状はＹ方向にスリット状に延びたものとなる。

マスクＭに照射された照明光ＥＬＩのうち、光吸収層でパターニングされたパターンＰｍ以外の部分に照射されて反射した光が投影用光束となって図１２Ｂ中の−Ｙ側へ進む。

マスクＭで反射された投影用光束（右回り円偏光）は、反射鏡５２によって−Ｚ側に反射され、前記反射鏡によって反射された投影用光束（左回り円偏光）はレンズ系５１を介して波長板１１１を−Ｚ方向に透過する。このとき、円偏光の投影用光束は波長板１１１により、Ｐ偏光（直線偏光）に変換される。

Ｐ偏光の投影用光束は、偏光ビームスプリッター１１０に入射し、そのまま反射面１１０ａを透過して、波長板１１２を通って右回り円偏光に変換される。前記投影用光束（右回り円偏光）は、レンズ系５３を介して瞳位置に配置された凹面鏡５４に導かれ、凹面鏡５４において＋Ｚ方向に反射される。

凹面鏡５４によって反射された投影用光束（左回り円偏光）は、レンズ系５３を逆進して再び波長板１１２に入射し、Ｓ偏光に変換された後、偏光ビームスプリッター１１０に入射する。偏光ビームスプリッター１１０に入射した投影用光束（Ｓ偏光）は、反射面１１０ａによって−Ｘ方向に反射され、偏光ビームスプリッター１１０を射出して波長板１１３を通って右回り円偏光に変換され、結像レンズ系５５を介して基板Ｓ上のＹ方向にスリット状に延びた投影領域ＰＡ内に照射される。

図１２Ａの投影光学系ＰＬ２では、投影用光束が通るマスクＭから凹面鏡５４までの光路と、凹面鏡５４から基板Ｓまでの光路とが、瞳面を挟んで光学的に対称な系になっており、マスクＭの反射パターン像は、基板Ｓの投影領域ＰＡ内に等倍で結像投影される。

勿論、結像レンズ系５５を、先の図８、図９に示したような拡大倍率を持つレンズ構成に替えれば、同様の拡大投影露光が可能である。

また、図１２Ａに示した投影光学系ＰＬ２は、照明光ＥＬＩに特定の偏光特性を持たせ、偏光ビームスプリッター１１０と波長板１１１〜１１３との組み合せにより、凹面鏡５４に達するマスクＭからの投影用光束と、凹面鏡５４で反射して基板Ｓに達する投影用光束とを偏光操作により分離している。この為、照明光ＥＬＩによるマスク上の照明領域ＩＬＳや基板Ｓ上の投影領域ＰＡは、光軸ＡＸ上に配置することができ、レンズ系５１、５３、５５による円形視野領域の中心を含んでスリット状に利用することができる。

図１３は、本実施態様の変形例による露光装置の概略構成を示し、先の図１２Ａで説明した投影光学系ＰＬ２と内面反射型円筒マスクとで構成される露光装置の複数台（ここではＥＸ５，ＥＸ６の２台）を基板Ｓの搬送方向に並置する例を示したものである。

図１３に示す構成では、搬送ローラー８０を挟んで露光装置ＥＸ５及びＥＸ６がＸ方向に対称的に配置されている。露光装置ＥＸ５は、搬送ローラー８０に巻かれた基板Ｓの＋Ｘ側の投影領域ＰＡ５にパターンＰｍの像を投影する。露光装置ＥＸ６は、搬送ローラー８０に巻かれた基板Ｓの−Ｘ側の投影領域ＰＡ６にパターンＰｍの像を投影する。

２つの投影領域ＰＡ５、ＰＡ６は、搬送ローラー８０の回転角度にして１８０°で対向配置されるので、基板Ｓを搬送ローラー８０に１８０°以上に渡って巻き付ける為の補助的なガイド部材（ニップローラやエア・ターン・バー等）が設けられる。

図１３では、Ｙ軸と平行な回転中心を有する搬送ローラー８０がＸＺ面内で時計回りに回転して、基板Ｓが矢印のように搬送されるので、被処理面Ｓａには、最初に露光装置ＥＸ６（投影領域ＰＡ６）によるマスクパターン像が走査露光され、搬送ローラー８０が１８０°回転したところから、露光装置ＥＸ５（投影領域ＰＡ５）によるマスクパターン像が走査露光される。

２つの投影領域ＰＡ５、ＰＡ６を、先の図２や図７で示したように、基板Ｓ上でＹ方向に相対的にずらして配置すると、投影領域ＰＡ６を介して被処理面Ｓａ上にストライプ状に転写されるパターン像と、投影領域ＰＡ５を介して被処理面Ｓａ上にストライプ状に転写されるパターン像とをＹ方向に継ぐことができ、より大きなディスプレー用のパネルが製造可能となる。

また、図１２Ａに示す露光装置ＥＸでは、偏光ビームスプリッター１１０に入射する照明光ＥＬＩをＳ偏光としたが、これに限られることは無く、偏光ビームスプリッター１１０に入射する照明光ＥＬＩをＰ偏光とする態様であっても構わない。

この場合、図１４に示すように、露光装置ＥＸは、投影光学系として、偏光ビームスプリッター１１０、波長板１１１〜１１３、レンズ系５１、反射鏡５２、レンズ系５３、凹面鏡５４（平面鏡でも良い）、レンズ系５５を有し、偏光ビームスプリッター１１０の反射面１１０ａを直進する光軸ＡＸ、又は反射面１１０ａで折り曲げられる光軸に関して、レンズ系５１〜５３、凹面鏡５４は共軸に配置される。

偏光ビームスプリッター１１０の反射面１１０ａは、ＸＹ平面及びＹＺ平面に対してそれぞれ４５°傾くように配置されている。反射面１１０ａは、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過させるように形成されている。

偏光ビームスプリッター１１０の周囲に配置される波長板１１１〜１１３は、先の図１２Ａ中にしたものと同じ機能を有し、波長板１１１は偏光ビームスプリッター１１０の＋Ｘ側に配置され、波長板１１２は偏光ビームスプリッター１１０の＋Ｚ側に配置され、波長板１１３は偏光ビームスプリッター１１０の−Ｚ側に配置されている。

レンズ系５１は、波長板１１１の＋Ｘ側に配置され、レンズ系５１の＋Ｘ側には、マスク保持装置ＭＳＴのドラム部材４０が配置されている。ドラム部材４０の内周面には、図１２Ａ、図１２Ｂと同様に内面反射型の円筒状マスクＭのパターンＰｍが設けられている。

反射鏡５２は、ドラム部材４０の内部に配置され、その反射平面は、ＸＺ平面及びＹＺ平面に対してそれぞれ４５°傾くように配置されている。レンズ系５３及び凹面鏡５４は、波長板１１２の＋Ｚ側に配置されている。レンズ系５５は、波長板１１３の−Ｚ側に配置されている。レンズ系５５の−Ｚ側には、基板搬送装置ＳＳＴの搬送ローラー８０が設けられ、このローラー８０を回転中心Ｃｘｒの回りに回転させることで、基板Ｓは搬送ローラー８０に巻き付いて搬送されるようになっている。

この構成においては、偏光ビームスプリッター１１０に対して、Ｐ偏光の照明光ＥＬＩを入射させる。この照明光ＥＬＩは反射面１１０ａを透過し、波長板１１１によって円偏光に変換され、反射鏡５２で−Ｙ方向側に反射された後、内面反射型の円筒マスクＭを照射する。これにより、マスク上の照明領域（ここではＸ方向に延びたスリット状）内で反射した光は、投影用光束となって反射鏡５２に戻り、レンズ系５１を通って波長板１１１まで戻ってくる。

マスクＭから発生した投影用光束は、波長板１１１でＳ偏光に変換され、偏光ビームスプリッター１１０に入射した後、反射面１１０ａで＋Ｚ側に反射される。その後、投影用光束は、波長板１１２によって円偏光に変換され、レンズ系５３、凹面鏡５４に入射する。凹面鏡５４で−Ｚ方向に反射された投影用光束は、レンズ系５３を介して波長板１１２に入射し、波長板１１２によってＰ偏光に変換された後、偏光ビームスプリッター１１０の反射面１１０ａを透過する。その後、投影用光束は、波長板１１３によって円偏光に変換され、レンズ系５５を通って基板Ｓに照射される。これにより、基板Ｓの被処理面Ｓａの投影領域ＰＡに、パターンの像が形成される。

このように、マスクＭとして、反射型のマスクを用いた場合であっても、ドラム部材４０を回転させつつ照明光ＥＬＩを照射することにより、基板Ｓに対してパターンＰｍの像を連続して露光することが可能となる。これにより、基板Ｓに対して効率的な露光処理を行うことが可能となる。

図１４の例では、円筒状のマスクＭ（ドラム部材４０）が回転中心となる軸線ＣをＸ軸と平行になるように、即ち横置きに設定されるが、露光装置の構成上、ドラム部材４０を縦置きにする場合は、図１４の全体構成を紙面内で９０°回転させれば良い。

また、図１４（或いは図１２Ａ）の投影光学系の場合、レンズ系５５の光軸ＡＸの延長線が搬送ローラー８０の回転中心Ｃｘｒを通るように設定するのであれば、ドラム部材４０、レンズ系５１，５３，５５、反射鏡５２、凹面鏡５４、偏光ビームスプリッター１１０、波長板１１１〜１１３から成る露光装置全体を、紙面内で任意の角度配置にすることができるので、複数台の露光装置を搬送ローラー８０の周囲に配置して、先の図７のような露光処理が実施できる。

Ｓ…基板 ＣＯＮＴ…制御部 ＥＸ…露光装置 Ｍ…マスク Ｐｍ…パターン ＩＬ…照明光学系 ＰＬ…投影光学系 ＭＳＴ…マスク保持装置 ＰＳＴ…基板搬送装置 ＩＵ…照明装置 ＥＬＩ…照明光 ＡＣＭ…駆動装置 Ｃ…軸線 ＯＰ…開口部 ＳＣ…マスク吸着部 ＰＡ…投影領域 ＳＳＴ…基板搬送装置 ＡＣＳ…駆動装置 ＰＸ…露光パターン １０…処理装置 ２０…搬送装置 ２１…光源装置 ２２…照射光学系 ４０…ドラム部材 ４０ａ…円筒面 ５１…レンズ系 ５２…反射鏡 ５３…レンズ ５４…凹面鏡（又は平面鏡） ５５…結像レンズ系 ８０…搬送ローラー １００…基板処理装置。

Claims (15)

1. 基板の被処理面にパターンを形成する基板処理装置であって、
   前記パターンが形成されたマスクを保持し、回転軸を中心に回転可能な中空状のマスク保持部と、
   前記マスク保持部の回転を制御するとともに、前記基板の搬送を制御する制御装置と、
   前記マスク保持部の内部に配置され、かつ前記パターンを介した光を前記マスク保持部の内部で偏向する光学部材を有し、前記パターンを前記基板に形成する光学系と
   を備える基板処理装置。
2. 前記光学系は、前記光学部材と前記基板との間に配置される第１部分光学系を含み、
   前記マスク保持部は、前記第１部分光学系の光軸の周りを回転する
   請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記光学系は、凹面鏡と、前記パターンを介した光を前記凹面鏡に導くとともに、前記凹面鏡で反射した前記光を前記光学部材に導く第２部分光学系とを含み、
   前記光学部材は、前記第２部分光学系を介して前記凹面鏡で反射した前記光を前記第１部分光学系に偏向する
   請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記第２部分光学系の少なくとも一部は、前記マスク保持部の内部に配置され、前記凹面鏡は、前記マスク保持部の外部に配置される
   請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記マスク保持部は、円筒面が形成された中空状円筒部材を有し、
   前記凹面鏡は、前記中空円筒状部材の一端側の外側に配置され、前記第１部分光学系の少なくとも一部は、前記中空円筒状部材の他端側の外側に配置される
   請求項４に記載の基板処理装置。
6. 前記マスク保持部は、円筒面が形成された中空状円筒部材を有し、
   前記中空状円筒部材は、前記円筒面に沿って前記マスクを保持する保持機構を有する
   請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の基板処理装置。
7. 前記マスク保持部は、前記マスクのうち前記パターンが形成されたパターン領域に対応する開口部を有し、
   前記保持機構は、前記開口部の周辺領域に設けられる
   請求項６に記載の基板処理装置。
8. 前記マスクは、反射型マスクであり、
   前記マスク保持部は、前記反射型マスクのパターンが前記円筒面の内側に設置されるように、前記反射型マスクを保持する
   請求項７に記載の基板処理装置。
9. 前記マスク保持部の内側から、前記反射型マスクに向けて光を照射する照明光学系を有する
   請求項８に記載の基板処理装置。
10. 前記中空状円筒部材は、前記光を透過可能な材料で形成され、
    前記マスクは、透過型マスクであり、
    前記マスク保持部は、前記透過型マスクのパターンが前記円筒面の内側に設置されるように、前記透過型マスクを保持する
    請求項６に記載の基板処理装置。
11. 前記マスクは、透過型マスクであり、
    前記マスク保持部は、前記透過型マスクのパターンが前記円筒面の内側に設置されるように、前記透過型マスクを保持する
    請求項７に記載の基板処理装置。
12. 前記マスク保持部の外側から、前記透過型マスクに向けて光を照射する照明光学系を有する
    請求項１０又は請求項１１に記載の基板処理装置。
13. 前記マスク保持部及び前記光学系は、前記基板の搬送方向に交差する方向に複数並んで配置されており、
    前記複数の前記マスク保持部のうち少なくとも一つは、前記搬送方向にずれて配置されている
    請求項１から請求項１２のうちいずれか一項に記載の基板処理装置。
14. 前記基板は、帯状のシート基板であり、
    前記被処理面が円筒面に沿うように、前記帯状のシート基板を搬送する基板搬送部を有し、
    前記制御装置は、前記基板搬送部による前記シート基板の搬送と、前記マスク保持部の回転とを同期制御する
    請求項１から請求項１３のうちいずれか一項に記載の基板処理装置。
15. 前記マスク保持部の回転軸は、前記第１部分光学系の光軸に対して傾斜、又は同軸あるいは平行である
    請求項１から請求項１４のうちいずれか一項に基板処理装置。

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