JPWO2014171270A1 - Substrate processing apparatus, device manufacturing method, scanning exposure method, exposure apparatus, device manufacturing system, and device manufacturing method - Google Patents

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Abstract

所定曲率で円筒面状に湾曲した第1面に沿うように、マスクと基板とのうちの一方を支持する第1支持部材と、所定の第2面に沿うようにマスクと基板とのうちの他方を支持する第2支持部材と、第1支持部材を回転させ、かつ、第2支持部材を移動させ、マスクと基板とを走査露光方向に移動させる移動機構と、を備え、投影光学系は、投影領域の走査露光方向の中心に垂直な線に略平行な主光線を含む投影光束によってパターンの像を所定の投影像面に形成し、移動機構は、第1支持部材の移動速度及び第2支持部材の移動速度を設定し、パターンの投影像面と基板の露光面とのうち曲率がより大きい面又は平面となる側の移動速度を他方の移動速度よりも相対的に小さくする。A first support member that supports one of the mask and the substrate so as to be along a first surface curved in a cylindrical surface shape with a predetermined curvature, and a mask and a substrate that are along a predetermined second surface A projection optical system comprising: a second support member that supports the other; a moving mechanism that rotates the first support member and moves the second support member to move the mask and the substrate in the scanning exposure direction. A pattern image is formed on a predetermined projection image plane by a projection light beam including a principal ray substantially parallel to a line perpendicular to the center of the projection exposure area in the scanning exposure direction. (2) The moving speed of the support member is set, and the moving speed on the side having a larger curvature or plane between the projected image plane of the pattern and the exposure surface of the substrate is made relatively smaller than the other moving speed.

Description

本発明は、マスクのパターンを基板に投影し、該基板に該パターンを露光する基板処理装置、デバイス製造方法、走査露光方法、露光装置、デバイス製造システム及びデバイス製造方法に関する。   The present invention relates to a substrate processing apparatus, a device manufacturing method, a scanning exposure method, an exposure apparatus, a device manufacturing system, and a device manufacturing method that project a mask pattern onto a substrate and expose the pattern onto 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。特許文献1に記載の基板処理装置は、照明領域に配置されたマスクに形成されているパターンの像を、投影領域に配置されている基板等に投影し、基板に当該パターンを露光する。基板処理装置に用いられるマスクは、平面状のもの、円筒状のもの等がある。   There are device manufacturing systems 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 described in Patent Document 1 projects an image of a pattern formed on a mask arranged in an illumination area onto a substrate or the like arranged in a projection area, and exposes the pattern on the substrate. Masks used in the substrate processing apparatus include planar ones and cylindrical ones.

フォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置において、下記特許文献に開示されているような、円筒状又は円柱状のマスク(以下、総称して円筒マスクともいう)を用いて基板を露光する露光装置が知られている(例えば、特許文献2)。また、円筒マスクを用いて、可撓性(フレキシブル)を有する長尺のシート基板上に表示パネル用のデバイスパターンを連続して露光する露光装置も知られている(例えば、特許文献3)。   In an exposure apparatus used in a photolithography process, an exposure apparatus that exposes a substrate using a cylindrical or columnar mask (hereinafter also collectively referred to as a cylindrical mask) as disclosed in the following patent document is known. (For example, Patent Document 2). An exposure apparatus that continuously exposes a device pattern for a display panel on a long sheet substrate having flexibility (flexible) using a cylindrical mask is also known (for example, Patent Document 3).

特開2007−299918号公報JP 2007-299918 A 国際公開WO2008/029917号International Publication No. WO2008 / 029917 特開2011−221538号公報JP 2011-221538 A

ここで、基板処理装置は、走査露光方向における露光領域(スリット状の投影領域)を大きくすることで、基板上の1つのショット領域、或いはデバイス領域に対する走査露光時間を短くすることができ、単位時間当たりの基板の処理枚数等の生産性を向上させることができる。しかしながら、特許文献1に記載のように、生産性の向上を図る為に回転可能な円筒状マスクを用いると、マスクパターンが円筒状に湾曲していることから、マスクパターン(円筒状)の周方向を走査露光の方向とし、スリット状の投影領域の走査露光方向の寸法を大きくすると、基板に投影露光されるパターンの品質(像質)が低下する場合がある。   Here, the substrate processing apparatus can shorten the scanning exposure time for one shot area or device area on the substrate by increasing the exposure area (slit-like projection area) in the scanning exposure direction. Productivity such as the number of substrates processed per hour can be improved. However, as described in Patent Document 1, when a rotatable cylindrical mask is used in order to improve productivity, the mask pattern is curved in a cylindrical shape. If the direction is the direction of scanning exposure and the dimension of the slit-shaped projection region in the scanning exposure direction is increased, the quality (image quality) of the pattern projected and exposed on the substrate may be lowered.

前述した特許文献2に示されるように、円筒状又は円柱状のマスクは、所定の回転中心軸(中心線)から一定半径の外周面(円筒面)を有し、その外周面に電子デバイス(例えば半導体ICチップ等)のマスクパターンが形成されている。感光性の基板(ウェハ)上にマスクパターンを転写する際は、基板を所定速度で一方向に移動させつつ、円筒マスクを回転中心軸の周りに同期回転させる。その場合、円筒マスクの外周面の全周長が基板の長さに対応するように円筒マスクの直径を設定すると、基板の長さに渡って連続してマスクパターンを走査露光することができる。また、特許文献3のように、そのような円筒マスクを用いると、長尺のフレキシブルなシート基板(感光層付き)を長尺方向に所定速度で送りつつ、その速度に同期させて円筒マスクを回転させるだけで、シート基板上に表示パネル用のパターンを繰返し連続して露光することができる。このように、円筒マスクを用いた場合、基板の露光処理の効率やタクトが向上し、電子デバイス、表示パネル等の生産性が高まることが期待される。   As shown in Patent Document 2 described above, a cylindrical or columnar mask has an outer peripheral surface (cylindrical surface) having a constant radius from a predetermined rotation center axis (center line), and an electronic device ( For example, a mask pattern of a semiconductor IC chip or the like is formed. When the mask pattern is transferred onto the photosensitive substrate (wafer), the cylindrical mask is synchronously rotated around the rotation center axis while moving the substrate in one direction at a predetermined speed. In this case, if the diameter of the cylindrical mask is set so that the entire peripheral length of the outer peripheral surface of the cylindrical mask corresponds to the length of the substrate, the mask pattern can be scanned and exposed continuously over the length of the substrate. Further, as in Patent Document 3, when such a cylindrical mask is used, a long flexible sheet substrate (with a photosensitive layer) is fed at a predetermined speed in the longitudinal direction, and the cylindrical mask is synchronized with the speed. By simply rotating, a pattern for a display panel can be repeatedly and continuously exposed on a sheet substrate. Thus, when a cylindrical mask is used, it is expected that the efficiency and tact of the exposure processing of the substrate will be improved, and the productivity of electronic devices, display panels, etc. will be increased.

しかしながら、特に表示パネル用のマスクパターンを露光する場合、表示パネルの画面サイズは数インチ〜数十インチと多種多様であり、そのためのマスクパターンの領域の寸法やアスペクト比も多種多様である。その場合、露光装置に装着可能な円筒マスクの直径や回転中心軸方向の寸法が一義的に決まっていると、様々な大きさの表示パネルに対応して、円筒マスクの外周面に効率的にマスクパターン領域を配置することが難しくなる。例えば、大きな画面サイズの表示パネルの場合は、その表示パネルの1面分のマスクパターン領域を円筒マスクの外周面のほぼ全周に形成できても、そのサイズよりも少し小さい表示パネルの場合は、2面分のマスクパターン領域を形成することができず、周方向(又は回転中心軸方向)の余白が増大することになる。   However, particularly when a mask pattern for a display panel is exposed, the screen size of the display panel is various from several inches to several tens of inches, and the dimensions and aspect ratios of the mask pattern area for that purpose are also various. In that case, if the diameter of the cylindrical mask that can be mounted on the exposure apparatus and the dimensions in the direction of the rotation center axis are uniquely determined, it can be efficiently applied to the outer peripheral surface of the cylindrical mask corresponding to various sizes of display panels. It becomes difficult to arrange the mask pattern region. For example, in the case of a display panel having a large screen size, even if the mask pattern area for one surface of the display panel can be formed on almost the entire outer periphery of the cylindrical mask, the display panel is slightly smaller than that size. The mask pattern area for two surfaces cannot be formed, and the margin in the circumferential direction (or the rotation central axis direction) increases.

本発明の態様は、高い生産性で高い品質の基板を生産することができる基板処理装置、デバイス製造方法及び走査露光方法を提供することを目的とする。   An object of an aspect of the present invention is to provide a substrate processing apparatus, a device manufacturing method, and a scanning exposure method capable of producing a high-quality substrate with high productivity.

本発明の他の態様は、直径の異なる円筒マスクが装着可能な露光装置、デバイス製造システム及びそのような露光装置を用いたデバイス製造方法を提供することを目的とする。   Another object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of mounting cylindrical masks having different diameters, a device manufacturing system, and a device manufacturing method using such an exposure apparatus.

本発明の第1の態様に従えば、照明光の照明領域に配置されるマスクのパターンからの光束を、基板が配置される投影領域に投射する投影光学系を備えた基板処理装置であって、前記照明領域と前記投影領域とのうちの一方の領域において所定曲率で円筒面状に湾曲した第1面に沿うように、前記マスクと前記基板とのうちの一方を支持する第1支持部材と、前記照明領域と前記投影領域とのうちの他方の領域において所定の第2面に沿うように、前記マスクと前記基板とのうちの他方を支持する第2支持部材と、前記第1支持部材を回転させ、該第1支持部材が支持する前記マスクと前記基板との一方を走査露光方向に移動させ、かつ、前記第2支持部材を移動させ、該第2支持部材が支持する前記マスクと前記基板との他方を前記走査露光方向に移動させる移動機構と、を備え、前記投影光学系は、前記パターンの像を所定の投影像面に形成し、前記移動機構は、前記第1支持部材の移動速度及び前記第2支持部材の移動速度を設定し、前記パターンの投影像面と前記基板の露光面とのうち曲率がより大きい面又は平面となる側の移動速度を他方の移動速度よりも相対的に小さくした基板処理装置基板処理装置が提供される。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus including a projection optical system that projects a light beam from a mask pattern arranged in an illumination area of illumination light onto a projection area where a substrate is arranged. A first support member that supports one of the mask and the substrate so as to be along a first surface curved in a cylindrical surface shape with a predetermined curvature in one of the illumination region and the projection region. A second support member that supports the other of the mask and the substrate so as to be along a predetermined second surface in the other region of the illumination region and the projection region, and the first support The mask is supported by the second support member by rotating a member, moving one of the mask and the substrate supported by the first support member in the scanning exposure direction, and moving the second support member. And the other of the substrate and the scanning exposure A moving mechanism that moves the image in a direction, the projection optical system forms an image of the pattern on a predetermined projection image plane, and the moving mechanism moves the moving speed of the first support member and the second support member. The substrate processing apparatus in which the moving speed on the side of the projection image plane of the pattern and the exposure surface of the substrate that has a larger curvature or plane is relatively smaller than the other moving speed. A substrate processing apparatus is provided.

本発明の第2の態様に従えば、第1の態様に記載の基板処理装置を用いて前記基板に前記マスクのパターンを形成することと、前記基板処理装置に前記基板を供給することと、を含むデバイス製造方法が提供される。   According to a second aspect of the present invention, forming the pattern of the mask on the substrate using the substrate processing apparatus according to the first aspect, supplying the substrate to the substrate processing apparatus, A device manufacturing method is provided.

本発明の第3の態様に従えば、所定の曲率半径で円筒状に湾曲したマスクの一面に形成されたパターンを、投影光学系を介して円筒状又は平面状に支持されるフレキシブルな基板の表面に投影すると共に、マスクを湾曲した一面に沿って所定の速度で移動させつつ、円筒状又は平面状に支持された基板の表面に沿って所定の速度で前記基板を移動させて、投影光学系によるパターンの投影像を基板上に走査露光する際、投影光学系によるパターンの投影像がベストフォーカス状態で形成される投影像面の曲率半径をRm、円筒状又は平面状に支持された基板の表面の曲率半径をRp、マスクの移動により投影像面に沿って移動するパターン像の移動速度をVm、基板の表面に沿った所定の速度をVpとしたとき、Rm<Rpの場合はVm>Vpに設定し、Rm>Rpの場合はVm<Vpに設定する走査露光方法が提供される。   According to the third aspect of the present invention, a pattern formed on one surface of a mask curved in a cylindrical shape with a predetermined radius of curvature is provided on a flexible substrate that is supported in a cylindrical or planar shape via a projection optical system. Projection optics by projecting onto the surface and moving the substrate at a predetermined speed along the surface of the substrate supported in a cylindrical or planar shape while moving the mask along the curved surface at a predetermined speed When a projected image of a pattern by a system is scanned and exposed on a substrate, the substrate is supported in a cylindrical or planar shape with a radius of curvature of the projected image surface on which the projected image of the pattern by the projection optical system is formed in a best focus state. When the radius of curvature of the surface of the substrate is Rp, the moving speed of the pattern image moving along the projected image plane by the movement of the mask is Vm, and the predetermined speed along the surface of the substrate is Vp, Vm when Rm <Rp. > V Set, the scanning exposure method of setting the Vm <Vp For Rm> Rp is provided.

本発明の第4の態様に従えば、所定の軸線から一定の曲率半径で湾曲した曲面の外周面にパターンを有する円筒マスクに照明光を導く照明光学系と、基板を支持する基板支持機構と、前記照明光で照明された前記円筒マスクの前記パターンを前記基板支持機構が支持する前記基板に投影する投影光学系と、前記円筒マスクを交換する交換機構と、前記交換機構が、前記円筒マスクを直径の異なる円筒マスクに交換したときに、前記照明光学系の少なくとも一部と前記投影光学系の少なくとも一部との少なくとも一方を調整する調整部と、を含む露光装置が提供される。   According to the fourth aspect of the present invention, an illumination optical system that guides illumination light to a cylindrical mask having a pattern on the outer peripheral surface of a curved surface curved from a predetermined axis with a constant radius of curvature, and a substrate support mechanism that supports the substrate A projection optical system for projecting the pattern of the cylindrical mask illuminated by the illumination light onto the substrate supported by the substrate support mechanism, an exchange mechanism for exchanging the cylindrical mask, and the exchange mechanism comprising the cylindrical mask An exposure apparatus is provided that includes an adjustment unit that adjusts at least one of at least part of the illumination optical system and at least part of the projection optical system when the lens is replaced with a cylindrical mask having a different diameter.

本発明の第5の態様に従えば、所定の軸線から一定半径で円筒状に湾曲した外周面にパターンを有し、互いに直径が異なる複数の円筒マスクの1つを交換可能に装着して、前記所定の軸線の周りに回転させるマスク保持機構と、前記円筒マスクのパターンに照明光を照射する照明系と、照明光で照射された前記円筒マスクの前記パターンからの光で露光される基板を、湾曲した面又は平面に沿って支持する基板支持機構と、前記マスク保持機構に装着される前記円筒マスクの直径に応じて、少なくとも前記所定の軸線と前記基板支持機構との距離を調整する調整部とを含む露光装置が提供される。   According to the fifth aspect of the present invention, one of a plurality of cylindrical masks having a pattern on the outer peripheral surface curved in a cylindrical shape with a constant radius from a predetermined axis and having different diameters are attached in a replaceable manner, A mask holding mechanism that rotates around the predetermined axis, an illumination system that irradiates illumination light onto the pattern of the cylindrical mask, and a substrate that is exposed with light from the pattern of the cylindrical mask irradiated with illumination light. An adjustment that adjusts a distance between at least the predetermined axis and the substrate support mechanism in accordance with a diameter of the cylindrical mask mounted on the mask holding mechanism and a substrate support mechanism that supports the curved surface or plane. An exposure apparatus is provided that includes a portion.

本発明の第6の態様に従えば、前述した露光装置と、前記露光装置に前記基板を供給する基板供給装置と、を備えるデバイス製造システムが提供される。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing system comprising the exposure apparatus described above and a substrate supply apparatus that supplies the substrate to the exposure apparatus.

本発明の第7の態様に従えば、前述した露光装置を用いて、前記円筒マスクの前記パターンを前記基板に露光をすることと、露光された前記基板を処理することにより、前記円筒マスクの前記パターンに対応したデバイスを形成することと、を含むデバイス製造方法が提供される。   According to the seventh aspect of the present invention, by using the exposure apparatus described above, exposing the substrate to the pattern of the cylindrical mask and processing the exposed substrate, the cylindrical mask Forming a device corresponding to the pattern.

本発明の態様によれば、パターン像が形成される投影像面とパターン像が転写される基板の表面とのいずれか一方が、基板の走査露光方向において湾曲することによって生じる像位置のズレ(像変位)を抑えつつ、走査露光時の露光幅を大きくとることが可能となり、高品質でパターン像が転写される基板を、高い生産性で得ることができる。   According to the aspect of the present invention, the displacement of the image position caused by any one of the projection image surface on which the pattern image is formed and the surface of the substrate on which the pattern image is transferred curved in the scanning exposure direction of the substrate ( It is possible to increase the exposure width during scanning exposure while suppressing (image displacement), and to obtain a substrate on which a pattern image is transferred with high quality with high productivity.

本発明の他の態様によれば、所定の範囲内で直径の異なる円筒マスクが装着された場合でも、高品質なパターン転写が可能な露光装置、デバイス製造システム及びデバイス製造方法を提供することができる。   According to another aspect of the present invention, it is possible to provide an exposure apparatus, a device manufacturing system, and a device manufacturing method capable of high-quality pattern transfer even when cylindrical masks having different diameters are mounted within a predetermined range. it can.

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 illustrating a configuration of a device manufacturing system according to 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 view 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 view showing the 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 the configuration of the illumination optical system and the 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 exaggeratingly showing the behavior of the illumination light beam and the projection light beam in the mask. 図6は、図4中の偏光ビームスプリッタにおける照明光束及び投影光束の進み方を模式的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing how the illumination light beam and the projected light beam travel in the polarization beam splitter in FIG. 図7は、マスクのパターンの投影像面の移動と基板の露光面の移動との関係を誇張して示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram exaggeratingly showing the relationship between the movement of the projection image plane of the mask pattern and the movement of the exposure surface of the substrate. 図8Aは、投影像面と露光面との周速度に差が無いときの露光幅内での像のズレ量、差分量の変化の一例を示すグラフである。FIG. 8A is a graph showing an example of a change in the image shift amount and difference amount within the exposure width when there is no difference in the peripheral speed between the projection image surface and the exposure surface. 図8Bは、投影像面と露光面との周速度に差が有るときの露光幅内での像のズレ量、差分量の変化の一例を示すグラフである。FIG. 8B is a graph showing an example of a change in the image shift amount and difference amount within the exposure width when there is a difference in the peripheral speed between the projection image surface and the exposure surface. 図8Cは、露光面と投影像面と周速度の差を変えたときの露光幅内での像の差分量の変化の一例を示すグラフである。FIG. 8C is a graph showing an example of a change in the difference amount of the image within the exposure width when the difference in peripheral speed between the exposure surface and the projection image surface is changed. 図9は、投影像面と露光面との周速度の差の有無によって変化するパターン投影像の露光幅内でのコントラスト比の変化の一例を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing an example of a change in contrast ratio within the exposure width of a pattern projection image that changes depending on the presence or absence of a difference in peripheral speed between the projection image surface and the exposure surface. 図10は、第2実施形態の露光装置(基板処理装置)の全体構成を示す図である。FIG. 10 is a view showing the overall configuration of the exposure apparatus (substrate processing apparatus) of the second embodiment. 図11は、マスクのパターンの投影像面の移動と基板の露光面の移動との関係を誇張して示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram exaggeratingly showing the relationship between the movement of the projection image plane of the mask pattern and the movement of the exposure surface of the substrate. 図12は、第2実施形態における投影像面と露光面との周速度の差の有無によって変化する露光幅内での像のズレ量の変化の一例を示すグラフである。FIG. 12 is a graph illustrating an example of a change in the amount of image shift within an exposure width that varies depending on the presence or absence of a difference in peripheral speed between the projection image surface and the exposure surface in the second embodiment. 図13Aは、マスクM上のL&Sパターンの投影像の光強度分布を示す図である。FIG. 13A is a diagram showing the light intensity distribution of the projected image of the L & S pattern on the mask M. FIG. 図13Bは、マスクM上の孤立線(ISO)パターンの投影像の光強度分布を示す図である。FIG. 13B is a diagram illustrating a light intensity distribution of a projected image of an isolated line (ISO) pattern on the mask M. 図14は、周速度差無し(補正前)の状態で、L&Sパターンの投影像のコントラスト値とコントラスト比をシミュレーションしたグラフである。FIG. 14 is a graph simulating the contrast value and contrast ratio of the projected image of the L & S pattern in a state where there is no peripheral speed difference (before correction). 図15は、周速度差有り(補正後)の状態で、L&Sパターンの投影像のコントラスト値とコントラスト比をシミュレーションしたグラフである。FIG. 15 is a graph simulating the contrast value and contrast ratio of the projected image of the L & S pattern in a state where there is a peripheral speed difference (after correction). 図16は、周速度差無し(補正前)の状態で、孤立(ISO)パターンの投影像のコントラスト値とコントラスト比をシミュレーションしたグラフである。FIG. 16 is a graph simulating the contrast value and contrast ratio of a projected image of an isolated (ISO) pattern in a state where there is no peripheral speed difference (before correction). 図17は、周速度差有り(補正後)の状態で、孤立(ISO)パターンの投影像のコントラスト値とコントラスト比をシミュレーションしたグラフである。FIG. 17 is a graph simulating the contrast value and contrast ratio of a projected image of an isolated (ISO) pattern in a state where there is a peripheral speed difference (after correction). 図18は、基板上の露光面の移動速度に対してマスクMの投影像面の周速度を変えたときの像変位量(ズレ量)と露光幅との関係を示すグラフである。FIG. 18 is a graph showing a relationship between the image displacement amount (deviation amount) and the exposure width when the peripheral speed of the projection image surface of the mask M is changed with respect to the moving speed of the exposure surface on the substrate. 図19は、ズレ量と解像力とを使って求めた評価値Q1、Q2によって、最適な露光幅を評価するシミュレーションの一例を示すグラフである。FIG. 19 is a graph showing an example of a simulation for evaluating the optimum exposure width based on the evaluation values Q1 and Q2 obtained using the shift amount and the resolving power. 図20は、第3実施形態の露光装置(基板処理装置)の全体構成を示す図である。FIG. 20 is a view showing the overall arrangement of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the third embodiment. 図21は、第4実施形態の露光装置(基板処理装置)の全体構成を示す図である。FIG. 21 is a view showing the overall arrangement of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the fourth embodiment. 図22は、マスクのパターンの投影像面の移動と基板の露光面の移動との関係を示す説明図である。FIG. 22 is an explanatory diagram showing the relationship between the movement of the projection image plane of the mask pattern and the movement of the exposure surface of the substrate. 図23は、第5実施形態に係る露光装置の全体構成を示す図である。FIG. 23 is a view showing the overall arrangement of an exposure apparatus according to the fifth embodiment. 図24は、露光装置が用いるマスクを他のマスクに交換する際の手順を示すフローチャートである。FIG. 24 is a flowchart showing a procedure for exchanging the mask used by the exposure apparatus with another mask. 図25は、奇数番の第1の投影光学系のマスク側の視野領域の位置と偶数番の第2の投影光学系のマスク側の視野領域の位置との関係を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing the relationship between the position of the field area on the mask side of the odd-numbered first projection optical system and the position of the field area on the mask side of the even-numbered second projection optical system. 図26は、マスクの情報を記憶した情報記憶部を表面に有するマスクを示す斜視図である。FIG. 26 is a perspective view showing a mask having on the surface an information storage unit storing mask information. 図27は、露光条件が記述された露光条件設定テーブルの模式図である。FIG. 27 is a schematic diagram of an exposure condition setting table in which exposure conditions are described. 図28は、直径の異なるマスク間における照明光束及び投影光束の振る舞いを、先の図5を基にして概略的に示す図である。FIG. 28 is a diagram schematically showing the behavior of the illumination light beam and the projection light beam between masks having different diameters based on FIG. 図29は、直径の異なるマスクに交換した場合におけるエンコーダヘッド等の配置変更を示す図である。FIG. 29 is a diagram showing an arrangement change of an encoder head or the like when the mask is replaced with a mask having a different diameter. 図30は、キャリブレーション装置の図である。FIG. 30 is a diagram of a calibration apparatus. 図31は、キャリブレーションを説明するための図である。FIG. 31 is a diagram for explaining calibration. 図32は、エアベアリングを用いてマスクを回転可能に支持する例を示す側面図である。FIG. 32 is a side view showing an example in which a mask is rotatably supported using an air bearing. 図33は、エアベアリングを用いてマスクを回転可能に支持する例を示す斜視図である。FIG. 33 is a perspective view showing an example in which a mask is rotatably supported using an air bearing. 図34は、第6実施形態に係る露光装置の全体構成を示す図である。FIG. 34 is a view showing the overall arrangement of an exposure apparatus according to the sixth embodiment. 図35は、第7実施形態に係る露光装置の全体構成を示す図である。FIG. 35 is a view showing the overall arrangement of an exposure apparatus according to the seventh embodiment. 図36は、反射型の円筒マスクMの露光装置内での支持機構の部分的な構造例を示す斜視図である。FIG. 36 is a perspective view showing an example of a partial structure of the support mechanism in the exposure apparatus for the reflective cylindrical mask M. FIG. 図37は、デバイス製造方法を示すフローチャートである。FIG. 37 is a flowchart showing a 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、置換又は変更を行うことができる。例えば、以下の実施形態では、デバイスとしてフレキシブル・ディスプレイを製造する場合として説明するがこれに限定されない。デバイスとしては、銅箔等による配線パターンが形成される配線基板、多数の半導体素子(トランジスタ、ダイオード等)が形成される基板等を製造することもできる。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined. In addition, various omissions, substitutions, or changes of components can be made without departing from the scope of the present invention. For example, although the following embodiment demonstrates as a case where a flexible display is manufactured as a device, it is not limited to this. As a device, a wiring board on which a wiring pattern made of copper foil or the like is formed, a board on which a large number of semiconductor elements (transistors, diodes, etc.) are formed, 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, a substrate processing apparatus that performs exposure processing on a substrate is an exposure apparatus. The exposure apparatus is incorporated in a device manufacturing system that manufactures devices by performing various processes on the exposed substrate. First, a 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 illustrating a configuration of a device manufacturing system according to the first embodiment. A device manufacturing system 1 shown in FIG. 1 is a line (flexible display manufacturing line) for manufacturing a flexible display as a device. Examples of the flexible display include an organic EL display. This device manufacturing system 1 sends out the substrate P from the supply roll FR1 in which the flexible substrate P is wound in a roll shape, and continuously performs various processes on the delivered substrate P. A so-called roll-to-roll system is adopted in which the processed substrate P is wound around the collection roll FR2 as a flexible device. In the device manufacturing system 1 according to the first embodiment, a substrate P that 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 supplied to n processing apparatuses U1, U2. , U3, U4, U5,..., Un, and the winding roll FR2 is shown as an example. First, the board | substrate P used as the process target of the device manufacturing system 1 is demonstrated.

基板Pは、例えば、樹脂フィルム、ステンレス鋼等の金属又は合金からなる箔(フォイル)等が用いられる。樹脂フィルムの材質としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレンビニル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂のうち1又は2以上を含んでいる。   As the substrate P, for example, a foil (foil) made of a metal or an alloy such as a resin film or stainless steel is used. Examples of the resin film material 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. 1 or 2 or more are included.

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。   As the substrate P, for example, it is desirable to select a substrate whose thermal expansion coefficient is not remarkably large so that deformation amounts due to heat received in various processes applied to the substrate P can be substantially ignored. The thermal expansion coefficient may be set smaller than a threshold corresponding to the process temperature or the like, for example, by mixing an inorganic filler with a resin film. 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 of ultrathin glass having a thickness of about 100 μm manufactured by a float process or the like, or a laminate in which the above resin film, foil, or the like is bonded to the ultrathin glass. It may be.

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

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 recovered as a recovery roll FR2 by being wound into a roll. The collection roll FR2 is attached to a dicing device (not shown). The dicing apparatus to which the collection roll FR2 is mounted divides the processed substrate P for each device (dicing) to form a plurality of devices. Regarding the dimensions of the substrate P, for example, the dimension in the width direction (short direction) is about 10 cm to 2 m, and the dimension in the length direction (long direction) is 10 m or more. In addition, the dimension of the board | substrate P is not limited to an above-described dimension.

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。   In FIG. 1, an orthogonal coordinate system in which the X direction, the Y direction, and the Z direction are orthogonal to each other is shown. 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-rear 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 supplied by the substrate supply device 2, and processing is performed by the processing devices U1 to Un. The substrate recovery apparatus 4 that recovers the processed substrate P and the host controller 5 that controls 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 apparatus 2. The substrate supply apparatus 2 includes a driving 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 driving roller R1 rotates while sandwiching both front and back surfaces of the substrate P, and feeds the substrate P to the processing apparatuses U1 to Un by feeding the substrate P in the transport direction from the supply roll FR1 to the collection roll FR2. At this time, the edge position controller EPC1 moves the substrate P in the width direction so that the position at the end (edge) in the width direction of the substrate P is within a range of about ± 10 μm to several tens μm with respect to the target position. To correct the position of the substrate P in the width direction.

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 apparatus 4. The substrate recovery apparatus 4 includes a drive roller R2 that draws the processed substrate P toward the recovery roll FR2, and an edge position controller EPC2 that adjusts the position of the substrate P in the width direction (Y direction). The substrate collection device 4 rotates while sandwiching the front and back surfaces of the substrate P by the driving roller R2, pulls the substrate P in the transport direction, and rotates the collection roll FR2, thereby winding the substrate P. At this time, the edge position controller EPC2 is configured in the same manner as the edge position controller EPC1, and corrects the position in the width direction of the substrate P so that the end portion (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(例えば、感光性親撥液性改質材、感光性メッキ還元材等)、UV硬化樹脂液等が用いられる。処理装置U1は、基板Pの搬送方向の上流側から順に、塗布機構Gp1と乾燥機構Gp2とが設けられている。塗布機構Gp1は、基板Pが巻き付けられる圧胴ローラDR1と、圧胴ローラDR1に対向する塗布ローラDR2とを有する。塗布機構Gp1は、供給された基板Pを圧胴ローラDR1に巻き付けた状態で、圧胴ローラDR1及び塗布ローラDR2により基板Pを挟持する。そして、塗布機構Gp1は、圧胴ローラDR1及び塗布ローラDR2を回転させることで、基板Pを搬送方向に移動させながら、塗布ローラDR2により感光性機能液を塗布する。乾燥機構Gp2は、熱風又はドライエアー等の乾燥用エアーを吹き付け、感光性機能液に含まれる溶質(溶剤又は水)を除去し、感光性機能液が塗布された基板Pを乾燥させることで、基板P上に感光性機能層を形成する。   The processing device U1 is a coating device that applies a photosensitive functional liquid to 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 (for example, a photosensitive lyophobic modifier, a photosensitive plating reducing material, etc.), a UV curable resin liquid, or the like is used. The processing apparatus 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 a pressure drum DR1 around which the substrate P is wound, and a coating roller DR2 facing the pressure drum DR1. The coating mechanism Gp1 sandwiches the substrate P between the pressure drum roller DR1 and the coating roller DR2 in a state where the supplied substrate P is wound around the pressure drum roller DR1. Then, the application mechanism Gp1 applies the photosensitive functional liquid by the application roller DR2 while rotating the impression cylinder DR1 and the application roller DR2 to move the substrate P in the transport direction. The drying mechanism Gp2 blows drying air such as hot air or dry air, removes 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の裏面側に転接して設けられ、複数のエア・ターンバーは、基板Pの表面側に非接触状態で設けられる。複数のローラ及び複数のエア・ターンバーは、基板Pの搬送経路を長くすべく、蛇行状の搬送経路となる配置になっている。加熱チャンバHA1内を通る基板Pは、蛇行状の搬送経路に沿って搬送されながら所定温度まで加熱される。冷却チャンバHA2は、加熱チャンバHA1で加熱された基板Pの温度が、後工程(処理装置U3)の環境温度と揃うようにすべく、基板Pを環境温度まで冷却する。冷却チャンバHA2は、その内部に複数のローラが設けられ、複数のローラは、加熱チャンバHA1と同様に、基板Pの搬送経路を長くすべく、蛇行状の搬送経路となる配置になっている。冷却チャンバHA2内を通る基板Pは、蛇行状の搬送経路に沿って搬送されながら冷却される。冷却チャンバHA2の搬送方向における下流側には、駆動ローラR3が設けられ、駆動ローラR3は、冷却チャンバHA2を通過した基板Pを挟持しながら回転することで、基板Pを処理装置U3へ向けて供給する。   The processing device U2 heats the substrate P transported from the processing device U1 to a predetermined temperature (for example, about several tens to 120 ° C.) in order to stabilize the photosensitive functional layer formed on the surface of the substrate P. It 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 with a plurality of rollers and a plurality of air turn bars therein, and the plurality of rollers and the plurality of air turn bars constitute a transport path for the substrate P. The plurality of rollers are provided in rolling contact with the back side of the substrate P, and the plurality of air turn bars are provided in a non-contact state on the front side of the substrate P. The plurality of rollers and the plurality of air turn bars are arranged to form a meandering transport path so as to lengthen the transport 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 matches the environmental temperature of the subsequent process (processing apparatus U3). The cooling chamber HA2 is provided with a plurality of rollers, and the plurality of rollers are arranged in a meandering manner in order to lengthen the conveyance path of the substrate P, similarly to the heating chamber HA1. The substrate P passing through the cooling chamber HA2 is cooled while being transferred along a meandering transfer path. A driving roller R3 is provided on the downstream side in the transport direction of the cooling chamber HA2, and the driving roller R3 rotates while sandwiching the substrate P that has passed through the cooling chamber HA2, thereby moving the substrate P toward the processing apparatus U3. Supply.

処理装置(基板処理装置)U3は、処理装置U2から供給された、表面に感光性機能層が形成された基板(感光基板)Pに対して、ディスプレイ用の回路又は配線等のパターンを投影露光する露光装置である。詳細は後述するが、処理装置U3は、反射型のマスクMに照明光束を照明し、照明光束がマスクMにより反射されることで得られる投影光束を基板Pに投影露光する。処理装置U3は、処理装置U2から供給された基板Pを搬送方向の下流側に送る駆動ローラDR4と、基板Pの幅方向(Y方向)における位置を調整するエッジポジションコントローラEPC3とを有する。駆動ローラDR4は、基板Pの表裏両面を挟持しながら回転し、基板Pを搬送方向の下流側に送り出すことで、基板Pを露光位置で支持する回転ドラムDR5へ向けて供給する。エッジポジションコントローラEPC3は、エッジポジションコントローラEPC1と同様に構成され、露光位置における基板Pの幅方向が目標位置となるように、基板Pの幅方向における位置を修正する。また、処理装置U3は、露光後の基板Pにたるみを与えた状態で、基板Pを搬送方向の下流側へ送る2組の駆動ローラDR6、DR7を有する。2組の駆動ローラDR6、DR7は、基板Pの搬送方向に所定の間隔を空けて配置されている。駆動ローラDR6は、搬送される基板Pの上流側を挟持して回転し、駆動ローラDR7は、搬送される基板Pの下流側を挟持して回転することで、基板Pを処理装置U4へ向けて供給する。このとき、基板Pは、たるみが与えられているため、駆動ローラDR7よりも搬送方向の下流側において生ずる搬送速度の変動を吸収でき、搬送速度の変動による基板Pへの露光処理の影響を縁切りすることができる。また、処理装置U3内には、マスクMのマスクパターンの一部分の像と基板Pとを相対的に位置合せ(アライメント)する為に、基板Pに予め形成されたアライメントマーク等を検出するアライメント顕微鏡AM1、AM2が設けられている。   The processing apparatus (substrate processing apparatus) U3 projects and exposes a pattern such as a circuit for display or wiring on the substrate (photosensitive substrate) P having a photosensitive functional layer formed on the surface supplied from the processing apparatus U2. Exposure apparatus. Although details will be described later, the processing device U3 illuminates the reflective mask M with the illumination light beam, and projects and exposes the projection light beam obtained by the illumination light beam being reflected by the mask M onto the substrate P. The processing apparatus U3 includes a driving roller DR4 that sends the substrate P supplied from the processing apparatus 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 driving roller DR4 rotates while pinching both front and back surfaces of the substrate P, and feeds the substrate P toward the rotating drum DR5 that supports the substrate P at the exposure position by sending the substrate P downstream in the transport direction. The edge position controller EPC3 is configured in the same manner as the edge position controller EPC1, and corrects the position in the width direction of the substrate P so that the width direction of the substrate P at the exposure position becomes the target position. Further, the processing apparatus U3 includes two sets of drive rollers DR6 and DR7 that send the substrate P to the downstream side in the transport direction in a state in which the substrate P after exposure is slackened. The two sets of drive rollers DR6 and DR7 are arranged at a predetermined interval in the transport direction of the substrate P. The drive roller DR6 rotates while sandwiching the upstream side of the substrate P to be transported, and the drive roller DR7 rotates while sandwiching the downstream side of the substrate P to be transported to direct the substrate P toward the processing apparatus U4. And supply. At this time, since the substrate P is provided with a slack, it is possible to absorb fluctuations in the conveyance speed that occur on the downstream side in the conveyance direction with respect to the driving roller DR7. can do. In addition, in the processing apparatus U3, an alignment microscope that detects an alignment mark or the like formed in advance on the substrate P in order to relatively align (align) a partial image of the mask pattern of the mask M with 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、駆動ローラが設けられ、駆動ローラDR8は、処理槽BT3を通過した基板Pを挟持しながら回転することで、基板Pを処理装置U5へ向けて供給する。   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 conveyed from the processing apparatus U3. The processing apparatus U4 has three processing tanks BT1, BT2, BT3 hierarchized in the vertical direction (Z direction) and a plurality of rollers for transporting the substrate P therein. The plurality of rollers are arranged so as to serve as a conveyance path through which the substrate P sequentially passes through the three processing tanks BT1, BT2, and BT3. A driving roller is provided on the downstream side in the transport direction of the processing tank BT3, and the driving roller DR8 supplies the substrate P to the processing apparatus U5 by rotating while sandwiching the substrate P that has passed through the processing tank BT3. To do.

図示は省略するが、処理装置U5は、処理装置U4から搬送された基板Pを乾燥させる乾燥装置である。処理装置U5は、処理装置U4において湿式処理された基板Pに付着する液滴を除去すると共に、基板Pの水分含有量を調整する。処理装置U5により乾燥された基板Pは、さらに幾つかの処理装置を経て、処理装置Unに搬送される。そして、処理装置Unで処理された後、基板Pは、基板回収装置4の回収用ロールFR2に巻き上げられる。   Although illustration is omitted, the processing apparatus U5 is a drying apparatus that dries the substrate P transported from the processing apparatus U4. The processing apparatus U5 removes droplets attached to the substrate P wet-processed in the processing apparatus U4 and adjusts the moisture content of the substrate P. The substrate P dried by the processing apparatus U5 is further transferred to the processing apparatus Un through several processing apparatuses. Then, 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 control device 5 performs overall control of the substrate supply device 2, the substrate collection device 4, and the plurality of processing devices U1 to Un. The host control device 5 controls the substrate supply device 2 and the substrate recovery device 4 to transport the substrate P from the substrate supply device 2 toward the substrate recovery device 4. Further, the host control device 5 controls the plurality of processing devices U <b> 1 to Un to perform various processes on the substrate P while synchronizing with the transport of 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5を参照して説明する。図2は、第1実施形態の露光装置(基板処理装置)の全体構成を示す図である。図3は、図2に示す露光装置の照明領域及び投影領域の配置を示す図である。図4は、図2に示す露光装置の照明光学系及び投影光学系の構成を示す図である。図5は、マスクに照射される照明光束、及びマスクから射出する投影光束の状態を示す図である。図6は、図4中の偏光ビームスプリッタにおける照明光束及び投影光束の進み方を模式的に示す図である。以下、処理装置U3を露光装置U3という。
<Exposure device (substrate processing device)>
Next, the configuration of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) as the processing apparatus U3 of the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a view showing the overall configuration of the exposure apparatus (substrate processing apparatus) of the first embodiment. FIG. 3 is a view showing the arrangement of illumination areas and projection areas of the exposure apparatus shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the illumination optical system and the projection optical system of the exposure apparatus shown in FIG. FIG. 5 is a diagram showing a state of an illumination light beam irradiated on the mask and a projected light beam emitted from the mask. FIG. 6 is a diagram schematically showing how the illumination light beam and the projected light beam travel in the polarization beam splitter in FIG. Hereinafter, the processing apparatus U3 is referred to as an exposure apparatus 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 a mask pattern image 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. Exposure. 2 is an orthogonal coordinate system in which the X direction, the Y direction, and the Z direction are orthogonal to each other, and is an orthogonal coordinate system similar to that 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る。マスクMの円周面は、所定のマスクパターンが形成されたマスク面P1となっている。マスク面P1は、所定方向に光束を高い効率で反射する高反射部と所定方向に光束を反射しない又は低い効率で反射する反射抑制部とを含む。マスクパターンは、高反射部及び反射抑制部により形成されている。ここで、反射抑制部は、所定方向に反射する光が少なくなればよい。このため、反射抑制部は、光を吸収しても、透過しても、所定方向以外に反射(例えば乱反射)してもよい。ここで、マスクMは、反射抑制部を、光を吸収する材料や、光を透過する材料で構成することができる。露光装置U3は、上記構成のマスクMとして、アルミニウムやSUS等の金属の円筒体で作成したマスクを用いることができる。このため、露光装置U3は、安価なマスクを用いて露光を行うことができる。   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 cylinder. The mask M is formed in a cylindrical body having an outer peripheral surface (circumferential surface) having a curvature radius Rm with the first axis AX1 extending in the Y direction as the center. The circumferential surface of the mask M is a mask surface P1 on which a predetermined mask pattern is formed. The mask surface P1 includes a high reflection part that reflects the light beam in a predetermined direction with high efficiency and a reflection suppression part that does not reflect the light beam in the predetermined direction or reflects it with low efficiency. The mask pattern is formed by a high reflection portion and a reflection suppression portion. Here, the reflection suppressing unit only needs to reflect less light in a predetermined direction. For this reason, the reflection suppressing unit may absorb light, transmit light, or reflect (for example, irregular reflection) in a direction other than a predetermined direction. Here, the mask M can comprise a reflection suppression part with the material which absorbs light, or the material which permeate | transmits light. The exposure apparatus U3 can use a mask made of a cylindrical body of metal such as aluminum or SUS 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又は一部が形成されていてもよいし、複数個の表示デバイスに対応するパネル用パターンが形成されていてもよい。また、マスクMは、パネル用パターンが第1軸AX1の周りの周方向に繰り返し複数個形成されていてもよいし、小型のパネル用パターンが第1軸AX1に平行な方向に繰り返し複数形成されてもよい。さらに、マスクMは、第1の表示デバイスのパネル用パターンと、第1の表示デバイスとサイズ等が異なる第2の表示デバイスのパネル用パターンとが形成されていてもよい。また、マスクMは、第1軸AX1を中心とする曲率半径Rmとなる円周面を有していればよく、円筒体の形状に限定されない。例えば、マスクMは、円周面を有する円弧状の板材であってもよい。また、マスクMは、薄板状であってもよく、薄板状のマスクMを湾曲させて、円周面を有するようにしてもよい。   Note that the mask M may be formed with all or part of a panel pattern corresponding to one display device, or may be formed with a panel pattern corresponding to a plurality of display devices. 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. Moreover, the mask M should just have the circumferential surface used as the curvature radius Rm centering on 1st axis | shaft AX1, and is not limited to the shape of a cylindrical body. For example, the mask M may be an arc-shaped plate having a circumferential surface. In addition, the mask M may be a thin plate, or the thin plate mask M may be curved to have a 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DR4、DR6、DR7、回転ドラムDR5、エッジポジションコントローラEPC3及びアライメント顕微鏡AM1、AM2の他に、マスク保持機構11と、基板支持機構12と、照明光学系ILと、投影光学系PLと、下位制御装置16と、を有する。露光装置U3は、光源装置13から射出された照明光を、照明光学系ILと投影光学系PLの一部とを介して、マスク保持機構11に支持されるマスクMのパターン面P1に照射し、マスクMのパターン面P1で反射した投影光束(結像光)を、投影光学系PLを介して基板支持機構12に支持される基板Pに投射する。   Next, the exposure apparatus U3 shown in FIG. 2 will be described. In addition to the drive rollers DR4, DR6, DR7, the rotating drum DR5, the edge position controller EPC3, and the alignment microscopes AM1, AM2, the exposure apparatus U3 includes a mask holding mechanism 11, a substrate support mechanism 12, and an illumination optical system IL. , Projection optical system PL, and lower-level control device 16. The exposure apparatus U3 irradiates the pattern surface P1 of the mask M supported by the mask holding mechanism 11 with the illumination light emitted from the light source device 13 through the illumination optical system IL and a part of the projection optical system PL. The projected light beam (imaging light) reflected by the pattern surface P1 of the mask M is projected onto the substrate P supported by the substrate support mechanism 12 via the projection optical system PL.

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 control device 16 controls each part of the exposure apparatus U3 and causes each part to execute processing. The lower level control device 16 may be a part or the whole of the higher level control device 5 of the device manufacturing system 1. Further, the lower level control device 16 may be a device controlled by the higher level control device 5 and different from the higher level 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を保持する円筒ドラム(マスク保持ドラムともいう)21と、円筒ドラム21を回転させる第1駆動部22とを有している。円筒ドラム21は、マスクMの第1軸AX1が回転中心となるようにマスクMを保持する。第1駆動部22は、下位制御装置16に接続され、第1軸AX1を回転中心に円筒ドラム21を回転させる。   The mask holding mechanism 11 includes a cylindrical drum (also referred to as a mask holding drum) 21 that holds the mask M, and a first drive unit 22 that rotates the cylindrical drum 21. The cylindrical drum 21 holds the mask M so that the first axis AX1 of the mask M is the center of rotation. The first drive unit 22 is connected to the lower control device 16 and rotates the cylindrical drum 21 around the first axis AX1.

なお、マスク保持機構11の円筒ドラム21は、その外周面に高反射部と低反射部とでマスクパターンを直接形成したが、この構成に限らない。マスク保持機構11としての円筒ドラム21は、その外周面に倣って薄板状の反射型マスクMを巻き付けて保持してもよい。また、マスク保持機構11としての円筒ドラム21は、予め半径Rmで円弧状に湾曲させた板状の反射型マスクMを円筒ドラム21の外周面に着脱可能に保持してもよい。   In addition, although the cylindrical drum 21 of the mask holding mechanism 11 directly formed the mask pattern with the high reflection part and the low reflection part on the outer peripheral surface, it is not restricted to this structure. The cylindrical drum 21 as the mask holding mechanism 11 may wind and hold a thin plate-like reflective mask M following the outer peripheral surface thereof. Further, the cylindrical drum 21 as the mask holding mechanism 11 may detachably hold a plate-shaped reflective mask M that is previously curved in an arc shape with a radius Rm on the outer peripheral surface of the cylindrical drum 21.

基板支持機構12は、基板Pを支持する基板支持ドラム25(図1中の回転ドラムDR5)と、基板支持ドラム25を回転させる第2駆動部26と、一対のエア・ターンバーATB1、ATB2と、一対のガイドローラ27、28とを有している。基板支持ドラム25は、Y方向に延びる第2軸AX2を中心とする曲率半径Rpとなる外周面(円周面)を有する円筒形状に形成されている。ここで、第1軸AX1と第2軸AX2とは互いに平行になっており、第1軸AX1及び第2軸AX2を通る面を中心面CLとしている。基板支持ドラム25の円周面の一部は、基板Pを支持する支持面P2となっている。つまり、基板支持ドラム25は、その支持面P2に基板Pが巻き付けられることで、基板Pを円筒面状に湾曲させて支持する。第2駆動部26は、下位制御装置16に接続され、第2軸AX2を回転中心に基板支持ドラム25を回転させる。一対のエア・ターンバーATB1,ATB2と一対のガイドローラ27、28が、基板支持ドラム25を挟んで、基板Pの搬送方向の上流側及び下流側にそれぞれ設けられている。ガイドローラ27は駆動ローラDR4から搬送された基板Pを、エア・ターンバーATB1を介して基板支持ドラム25に案内し、ガイドローラ28は基板支持ドラム25を経てエア・ターンバーATB2から搬送された基板Pを駆動ローラDR6に案内する。   The substrate support mechanism 12 includes a substrate support drum 25 (rotary drum DR5 in FIG. 1) that supports the substrate P, a second drive unit 26 that rotates the substrate support drum 25, a pair of air turn bars ATB1 and ATB2, A pair of guide rollers 27 and 28 are provided. The substrate support drum 25 is formed in a cylindrical shape having an outer peripheral surface (circumferential surface) having a curvature radius Rp with the second axis AX2 extending in the Y direction as the center. 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 is a support surface P2 that supports the substrate P. That is, the substrate support drum 25 supports the substrate P by curving it into a cylindrical surface by winding the substrate P around 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. A pair of air turn bars ATB1 and ATB2 and a pair of guide rollers 27 and 28 are provided on the upstream side and the downstream side, respectively, in the transport direction of the substrate P with the substrate support drum 25 interposed therebetween. The guide roller 27 guides the substrate P conveyed from the driving roller DR4 to the substrate support drum 25 via the air turn bar ATB1, and the guide roller 28 passes through the substrate support drum 25 to the substrate P conveyed from the air turn bar ATB2. Is guided to the driving roller DR6.

基板支持機構12は、第2駆動部26により基板支持ドラム25を回転させることで、基板支持ドラム25に導入した基板Pを、基板支持ドラム25の支持面P2で支持しながら、所定速度で長尺方向(X方向)に送る。   The substrate support mechanism 12 rotates the substrate support drum 25 by the second driving unit 26, thereby supporting the substrate P introduced into the substrate support drum 25 on the support surface P <b> 2 of the substrate support drum 25 and at a predetermined speed. Send in the scale direction (X direction).

このとき、第1駆動部22及び第2駆動部26に接続された下位制御装置16は、円筒ドラム21と基板支持ドラム25とを所定の回転速度比で同期回転させることによって、マスクMのマスク面P1に形成されたマスクパターンの像が、基板支持ドラム25の支持面P2に巻き付けられた基板Pの表面(円周面に倣って湾曲した面)に連続的に繰り返し投影露光される。露光装置U3は、第1駆動部22及び第2駆動部26が本実施形態の移動機構となる。   At this time, the lower-level control device 16 connected to the first drive unit 22 and the second drive unit 26 rotates the cylindrical drum 21 and the substrate support drum 25 synchronously at a predetermined rotation speed ratio, thereby masking the mask M. An image of the mask pattern formed on the surface P1 is continuously and repeatedly projected and exposed onto the surface of the substrate P (surface curved along the circumferential surface) wound around the support surface P2 of the substrate support drum 25. In the exposure apparatus U3, the first drive unit 22 and the second drive unit 26 serve as a moving mechanism of the present embodiment.

光源装置13は、マスクMに照明される照明光束EL1を出射する。光源装置13は、光源31と導光部材32とを有する。光源31は、所定の波長の光を射出する光源である。光源31は、例えば水銀ランプ等のランプ光源、レーザーダイオード又は発光ダイオード(LED)等である。光源31が射出する照明光は、例えばランプ光源から射出される輝線(g線、h線、i線)、KrFエキシマレーザ光(波長248nm)等の遠紫外光(DUV光)、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)等である。ここで、光源31は、i線(365nmの波長)より短い波長を含む照明光束EL1を射出することが好ましい。そのような照明光束EL1として、YAGレーザ(第3高調波レーザ)から射出されるレーザ光(355nmの波長)、YAGレーザ(第4高調波レーザ)から射出されるレーザ光(266nmの波長)、又はKrFエキシマレーザから射出されるレーザ光(248nmの波長)等を用いることができる。   The light source device 13 emits an illumination light beam EL1 that is illuminated by the mask M. 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 of a predetermined wavelength. The light source 31 is, for example, a lamp light source such as a mercury lamp, a laser diode, or a light emitting diode (LED). Illumination light emitted from the light source 31 includes, for example, bright ultraviolet rays (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), and ArF excimer laser light. (Wavelength 193 nm). Here, it is preferable that the light source 31 emits the illumination light beam EL1 including a wavelength shorter than the i-line (365 nm wavelength). As such an illumination light beam EL1, a laser beam (355 nm wavelength) emitted from a YAG laser (third harmonic laser), a laser beam (266 nm wavelength) emitted from a YAG laser (fourth harmonic laser), Alternatively, laser light (wavelength of 248 nm) emitted from a KrF excimer laser 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、又はミラーを用いたリレーモジュール等で構成される。また、導光部材32は、照明光学系ILが複数設けられている場合、光源31からの照明光束EL1を複数に分割し、複数の照明光束EL1を複数の照明光学系ILに導く。本実施形態の導光部材32は、光源31から射出された照明光束EL1を所定の偏光状態の光として偏光ビームスプリッタPBSに入射させる。偏光ビームスプリッタPBSは、マスクMを落射照明するためにマスクMと投影光学系PLとの間に設けられ、S偏光の直線偏光となる光束を反射し、P偏光の直線偏光となる光束を透過する。このため、光源装置13は、偏光ビームスプリッタPBSに入射する照明光束EL1が直線偏光(S偏光)の光束となる照明光束EL1を出射する。光源装置13は、偏光ビームスプリッタPBSに波長及び位相が揃った偏光レーザを出射する。例えば、光源装置13は、光源31から射出される光束が偏光された光である場合、導光部材32として、偏波面保存ファイバを用い、光源装置13から出力されたレーザ光の偏光状態を維持したまま導光する。また、例えば、光源31から出力された光束を光ファイバで案内し、光ファイバから出力された光を偏光板で偏光させてもよい。つまり光源装置13は、ランダム偏光の光束が案内されている場合、ランダム偏光の光束を偏光板で偏光してもよい。また光源装置13は、レンズ等を用いたリレー光学系により、光源31から出力された光束を案内してもよい。   The light guide member 32 guides the illumination light beam EL1 emitted from the light source 31 to the illumination optical system IL. The light guide member 32 includes an optical fiber or a relay module using a mirror. Further, when a plurality of illumination optical systems IL are provided, the light guide member 32 divides the illumination light beam EL1 from the light source 31 into a plurality, and guides the plurality of illumination light beams EL1 to the plurality of illumination optical systems IL. The light guide member 32 of the present embodiment causes the illumination light beam EL1 emitted from the light source 31 to enter the polarization beam splitter PBS as light of a predetermined polarization state. The polarizing beam splitter PBS is provided between the mask M and the projection optical system PL for incident illumination of the mask M, reflects a light beam that becomes S-polarized linearly polarized light, and transmits a light beam that becomes P-polarized linearly polarized light. To do. For this reason, the light source device 13 emits the illumination light beam EL1 in which the illumination light beam EL1 incident on the polarization beam splitter PBS becomes a linearly polarized light (S-polarized light). The light source device 13 emits a polarized laser having the same wavelength and phase to the polarization beam splitter PBS. For example, when the light beam emitted from the light source 31 is polarized light, the light source device 13 uses a polarization plane preserving fiber as the light guide member 32 and maintains the polarization state of the laser light output from the light source device 13. Guide the light as it is. For example, the light beam 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. That is, the light source device 13 may polarize the randomly polarized light beam by the polarizing plate when the randomly polarized light beam is guided. Further, the light source device 13 may guide the light beam 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、円筒ドラム21に保持されたマスクM上の照明領域IRを−Z側から見た平面図(図3の左図)と、基板支持ドラム25に支持された基板P上の投影領域PAを+Z側から見た平面図(図3の右図)とが図示されている。図3の符号Xsは、円筒ドラム21及び基板支持ドラム25の移動方向(回転方向)を示す。マルチレンズ方式の露光装置U3は、マスクM上の複数(第1実施形態では例えば6つ)の照明領域IR1〜IR6に照明光束EL1をそれぞれ照明し、各照明光束EL1が各照明領域IR1〜IR6に反射されることで得られる複数の投影光束EL2を、基板P上の複数(第1実施形態では例えば6つ)の投影領域PA1〜PA6に投影露光する。   Here, as shown in FIG. 3, the exposure apparatus U3 of the first embodiment is an exposure apparatus assuming a so-called multi-lens system. 3 shows a plan view (left view of FIG. 3) of the illumination region IR on the mask M held by the cylindrical drum 21 as viewed from the −Z side, and the substrate P supported by the substrate support drum 25. A plan view (right view of FIG. 3) of the projection area PA from the + Z side is shown. 3 indicates the moving direction (rotating direction) of the cylindrical drum 21 and the substrate support drum 25. The multi-lens exposure apparatus U3 illuminates a plurality of (for example, six in the first embodiment) illumination areas IR1 to IR6 on the mask M with the illumination light beam EL1, respectively, and each illumination light beam EL1 corresponds to each illumination area IR1 to IR6. A plurality of projection light beams EL2 obtained by being reflected by the projection are projected and exposed to a plurality of projection areas PA1 to PA6 (for example, six in the first embodiment) on the substrate P.

先ず、照明光学系ILにより照明される複数の照明領域IR1〜IR6について説明する。図3に示すように、複数の照明領域IR1〜IR6は、中心面CLを挟んで、回転方向の上流側のマスクM上に第1照明領域IR1、第3照明領域IR3及び第5照明領域IR5が配置され、回転方向の下流側のマスクM上に第2照明領域IR2、第4照明領域IR4及び第6照明領域IR6が配置される。各照明領域IR1〜IR6は、マスクMの軸方向(Y方向)に延びる平行な短辺及び長辺を有する細長い台形状の領域となっている。このとき、台形状の各照明領域IR1〜IR6は、その短辺が中心面CL側に位置し、その長辺が外側に位置する領域となっている。第1照明領域IR1、第3照明領域IR3及び第5照明領域IR5は、軸方向に所定の間隔を空けて配置されている。また、第2照明領域IR2、第4照明領域IR4及び第6照明領域IR6は、軸方向に所定の間隔を空けて配置されている。このとき、第2照明領域IR2は、軸方向において、第1照明領域IR1と第3照明領域IR3との間に配置される。同様に、第3照明領域IR3は、軸方向において、第2照明領域IR2と第4照明領域IR4との間に配置される。第4照明領域IR4は、軸方向において、第3照明領域IR3と第5照明領域IR5との間に配置される。第5照明領域IR5は、軸方向において、第4照明領域IR4と第6照明領域IR6との間に配置される。各照明領域IR1〜IR6は、Y方向に隣り合う台形状の照明領域の斜辺部の三角部同士が、マスクMの周方向(X方向)に回したときに互いに重なるように(オーバーラップするように)配置されている。なお、第1実施形態において、各照明領域IR1〜IR6は、台形状の領域としたが、長方形状の領域であってもよい。   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 areas IR1 to IR6 have a first illumination area IR1, a third illumination area IR3, and a fifth illumination area IR5 on the mask M on the upstream side in the rotation direction across the center plane CL. 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 illumination region 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 areas IR1 to IR6 is an area where the short side is located on the center plane CL side and the long side is located outside. The first illumination region IR1, the third illumination region IR3, and the fifth illumination region IR5 are arranged at predetermined intervals in the axial direction. In addition, 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 disposed between the first illumination region IR1 and the third illumination region IR3 in the axial direction. Similarly, the third illumination region IR3 is disposed between the second illumination region IR2 and the fourth illumination region IR4 in the axial direction. The fourth illumination region IR4 is disposed between the third illumination region IR3 and the fifth illumination region IR5 in the axial direction. The fifth illumination region IR5 is disposed between the fourth illumination region IR4 and the sixth illumination region IR6 in the axial direction. The illumination areas IR1 to IR6 are overlapped so that the triangular portions of the oblique sides of the trapezoidal illumination areas adjacent in the Y direction overlap each other when rotated in the circumferential direction (X direction) of the mask M. Is arranged). In the first embodiment, the illumination areas IR1 to IR6 are trapezoidal areas, but may be rectangular areas.

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 formation region A3 where a mask pattern is formed and a pattern non-formation region A4 where a mask pattern is not formed. The pattern non-formation region A4 is a region that hardly absorbs the illumination light beam EL1, and is arranged so as to surround the pattern formation region A3 in a frame shape. The first to sixth illumination regions IR1 to IR6 are arranged so as to cover the entire width of the pattern formation region 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。   A plurality of (for example, six in the first embodiment) illumination optical systems IL are provided according to the plurality of illumination regions IR1 to IR6. The illumination light beam EL1 from the light source device 13 enters each of the plurality of illumination optical systems (divided illumination optical systems) IL1 to IL6. Each illumination optical system IL1 to IL6 guides each illumination light beam EL1 incident from the light source device 13 to each illumination region IR1 to IR6. That is, the first illumination optical system IL1 guides the illumination light beam EL1 to the first illumination region IR1, and similarly, the second to sixth illumination optical systems IL2 to IL6 transmit the illumination light beam EL1 to the second to sixth illumination regions IR2. Lead to ~ IR6. The plurality of illumination optical systems IL1 to IL6 are arranged on the side where the first, third, and fifth illumination regions IR1, IR3, and IR5 are arranged (left side in FIG. 2) with the center plane CL interposed therebetween. IL1, third illumination optical system IL3, and 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 has the second illumination on the side where the second, fourth, and sixth illumination regions IR2, IR4, and IR6 are disposed (right side in FIG. 2) 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 disposed 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 between the second illumination optical system IL2 and the fourth illumination optical system IL4 in the axial direction. They are 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. 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. They are arranged symmetrically.

次に、図4を参照して、各照明光学系IL1〜IL6について説明する。なお、各照明光学系IL1〜IL6は、同様の構成となっているため、第1照明光学系IL1(以下、単に照明光学系ILという)を例に説明する。   Next, 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をマスクM上の照明領域IRにケーラー照明する。また、照明光学系ILは、偏光ビームスプリッタPBSを用いた落射照明系となっている。照明光学系ILは、光源装置13からの照明光束EL1の入射側から順に、照明光学モジュールILMと、偏光ビームスプリッタPBSと、1/4波長板41とを有する。   The illumination optical system IL Koehler-illuminates the illumination light beam EL1 from the light source device 13 onto the illumination region IR on the mask M in order to illuminate the illumination region IR (first illumination region IR1) with uniform illuminance. 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 wavelength plate 41 in order from the incident side of the illumination light beam 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。   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 beam EL1. The plurality of relay lenses 56 are provided on the first optical axis BX1.

コリメータレンズ51は、導光部材32から射出する光を入射して、フライアイレンズ52の入射側の面全体を照射する。   The collimator lens 51 receives light emitted from the light guide member 32 and irradiates the entire surface on the incident side of the fly-eye lens 52.

フライアイレンズ52は、コリメータレンズ51の出射側に設けられている。フライアイレンズ52の出射側の面の中心は、第1光軸BX1上に配置される。フライアイレンズ52は、コリメータレンズ51からの照明光束EL1を、多数の点光源像に分割した面光源像を生成する。照明光束EL1はその面光源像から生成される。このとき、点光源像が生成されるフライアイレンズ52の出射側の面は、フライアイレンズ52から照明視野絞り55を介して後述する投影光学系PLの第1凹面鏡72に至る各種レンズによって、第1凹面鏡72の反射面が位置する瞳面と光学的に共役となるように配置される。   The fly-eye lens 52 is provided on the emission side of the collimator lens 51. The center of the exit side surface of the fly-eye lens 52 is disposed on the first optical axis BX1. The fly-eye lens 52 generates a surface light source image obtained by dividing the illumination light beam EL1 from the collimator lens 51 into a number of point light source images. The illumination light beam EL1 is generated from the surface light source image. At this time, the exit-side surface 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 reflecting surface of the first concave mirror 72 is arranged so as to be optically conjugate with the pupil plane on which it is located.

コンデンサーレンズ53は、フライアイレンズ52の出射側に設けられている。コンデンサーレンズ53の光軸は、第1光軸BX1上に配置される。コンデンサーレンズ53は、フライアイレンズ52の出射側に形成された多数の点光源像の各々からの光を、照明視野絞り55上で重畳させて、均一な照度分布で照明視野絞り55を照射する。照明視野絞り55は、図3に示した照明領域IRと相似となる台形又は長方形の矩形状の開口部を有し、その開口部の中心は第1光軸BX1上に配置される。照明視野絞り55からマスクMに至る光路中に設けられるリレーレンズ56、偏光ビームスプリッタPBS、1/4波長板41によって、照明視野絞り55の開口部はマスクM上の照明領域IRと光学的に共役な関係に配置される。リレーレンズ56は、照明視野絞り55の開口部を透過した照明光束EL1を偏光ビームスプリッタPBSに入射させる。コンデンサーレンズ53の出射側であって、照明視野絞り55に隣接した位置には、シリンドリカルレンズ54が設けられている。シリンドリカルレンズ54は、入射側が平面となり出射側が凸円筒レンズ面となる平凸シリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズ54は、シリンドリカルレンズ54の光軸は、第1光軸BX1上に配置される。シリンドリカルレンズ54は、マスクM上の照明領域IRを照射する照明光束EL1の各主光線を、XZ面内では収斂させ、Y方向に関しては平行状態にする。   The condenser lens 53 is provided on the emission side of the fly eye lens 52. The optical axis of the condenser lens 53 is disposed on the first optical axis BX1. The condenser lens 53 superimposes light from each of a large number of point light source images formed on the emission side of the fly-eye lens 52 on the illumination field stop 55, and irradiates the illumination field stop 55 with a uniform illuminance distribution. . The illumination field stop 55 has a trapezoidal or rectangular rectangular opening similar to the illumination region IR shown in FIG. 3, and the center of the opening is arranged on the first optical axis BX1. The opening of the illumination field stop 55 is optically connected to the illumination region IR on the mask M by the relay lens 56, the polarization beam splitter PBS, and the quarter wavelength plate 41 provided in the optical path from the illumination field stop 55 to the mask M. Arranged in a conjugate relationship. The relay lens 56 causes the illumination light beam EL1 transmitted through the opening of the illumination field stop 55 to enter the polarization beam splitter PBS. A cylindrical lens 54 is provided on the exit side of the condenser lens 53 and adjacent to the illumination field stop 55. The cylindrical lens 54 is a plano-convex cylindrical lens in which the incident side is a flat surface and the output side is a convex cylindrical lens surface. In the cylindrical lens 54, the optical axis of the cylindrical lens 54 is disposed on the first optical axis BX1. The cylindrical lens 54 converges each principal ray of the illumination light beam EL1 that irradiates the illumination region IR on the mask M in the XZ plane, and makes it parallel in the Y direction.

偏光ビームスプリッタPBSは、照明光学モジュールILMと中心面CLとの間に配置されている。偏光ビームスプリッタPBSは、波面分割面でS偏光の直線偏光となる光束を反射し、P偏光の直線偏光となる光束を透過する。ここで、偏光ビームスプリッタPBSに入射する照明光束EL1をS偏光の直線偏光とすると、照明光束EL1は偏光ビームスプリッタPBSの波面分割面で反射し、1/4波長板41を透過して円偏光となってマスクM上の照明領域IRを照射する。マスクM上の照明領域IRで反射した投影光束EL2は、再び1/4波長板41を通ることによって円偏光から直線P偏光に変換され、偏光ビームスプリッタPBSの波面分割面を透過して投影光学系PLに向かう。偏光ビームスプリッタPBSは、波面分割面に入射された照明光束EL1の大部分を反射すると共に、投影光束EL2の大部分を透過することが好ましい。偏光ビームスプリッタPBSの波面分割面での偏光分離特性は消光比で表されるが、その消光比は波面分割面に向かう光線の入射角によっても変わる為、波面分割面の特性は、実用上の結像性能への影響が問題にならないように、照明光束EL1や投影光束EL2のNA(開口数)も考慮して設計される。   The polarization beam splitter PBS is disposed between the illumination optical module ILM and the center plane CL. The polarization beam splitter PBS reflects a light beam that becomes S-polarized linearly polarized light at the wavefront dividing plane and transmits a light beam that becomes P-polarized linearly polarized light. Here, if the illumination light beam EL1 incident on the polarization beam splitter PBS is linearly polarized light of S polarization, the illumination light beam EL1 is reflected by the wavefront dividing surface of the polarization beam splitter PBS, passes through the quarter wavelength plate 41, and is circularly polarized light. The illumination area IR on the mask M is irradiated. The projection light beam EL2 reflected by the illumination area IR on the mask M is again converted from circularly polarized light to linear P polarized light by passing through the quarter-wave plate 41, and is transmitted through the wavefront splitting surface of the polarizing beam splitter PBS to project optically. Head to the system PL. The polarization beam splitter PBS preferably reflects most of the illumination light beam EL1 incident on the wavefront splitting surface and transmits most of the projection light beam EL2. The polarization splitting characteristic at the wavefront splitting plane of the polarization beam splitter PBS is expressed by the extinction ratio, but the extinction ratio also changes depending on the incident angle of the light beam toward the wavefront splitting plane. The design is made in consideration of the NA (numerical aperture) of the illumination light beam EL1 and the projection light beam EL2 so that the influence on the imaging performance is not a problem.

図5は、マスクM上の照明領域IRに照射される照明光束EL1と、照明領域IRで反射された投影光束EL2との振る舞いを、XZ面(第1軸AX1と垂直な面)内で誇張して示した図である。図5に示すように、上記した照明光学系ILは、マスクMの照明領域IRで反射される投影光束EL2の主光線がテレセントリック(平行系)となるように、マスクMの照明領域IRに照射される照明光束EL1の主光線を、XZ面(軸AX1と垂直な面)内では意図的に非テレセントリックな状態にし、YZ面(中心面CLと平行)内ではテレセントリックな状態にする。照明光束EL1のそのような特性は、図4中に示したシリンドリカルレンズ54によって与えられる。具体的には、マスク面P1上の照明領域IRの周方向の中央の点Q1を通って第1軸AX1に向かう線と、マスク面P1の半径Rmの1/2の円との交点Q2を設定したとき、照明領域IRを通る照明光束EL1の各主光線が、XZ面では交点Q2に向かうように、シリンドリカルレンズ54の凸円筒レンズ面の曲率を設定する。このようにすると、照明領域IR内で反射した投影光束EL2の各主光線は、XZ面内では、第1軸AX1、点Q1、交点Q2を通る直線と平行(テレセントリック)な状態となる。   FIG. 5 exaggerates the behavior of the illumination light beam EL1 applied to the illumination region IR on the mask M and the projection light beam EL2 reflected by the illumination region IR in the XZ plane (plane perpendicular to the first axis AX1). FIG. As shown in FIG. 5, the illumination optical system IL described above irradiates the illumination area IR of the mask M so that the principal ray of the projection light beam EL2 reflected by the illumination area IR of the mask M becomes telecentric (parallel system). The chief ray of the illumination light beam EL1 is intentionally made non-telecentric in the XZ plane (plane perpendicular to the axis AX1) and telecentric in the YZ plane (parallel to the center plane CL). Such a characteristic of the illumination light beam EL1 is given by the cylindrical lens 54 shown in FIG. Specifically, an intersection point Q2 between a line that passes through the central point Q1 in the circumferential direction of the illumination region IR on the mask surface P1 and goes to the first axis AX1 and a circle that is ½ of the radius Rm of the mask surface P1. When set, the curvature of the convex cylindrical lens surface of the cylindrical lens 54 is set so that each principal ray of the illumination light beam EL1 passing through the illumination region IR is directed to the intersection point Q2 on the XZ plane. In this way, each principal ray of the projection light beam EL2 reflected in the illumination region IR is in a state (telecentric) parallel to a straight line passing through the first axis AX1, the point Q1, and the intersection point Q2 in the XZ plane.

次に、投影光学系PLにより投影露光される複数の投影領域(露光領域)PA1〜PA6について説明する。図3に示すように、基板P上の複数の投影領域PA1〜PA6は、マスクM上の複数の照明領域IR1〜IR6と対応させて配置されている。つまり、基板P上の複数の投影領域PA1〜PA6は、中心面CLを挟んで、搬送方向の上流側の基板P上に第1投影領域PA1、第3投影領域PA3及び第5投影領域PA5が配置され、搬送方向の下流側の基板P上に第2投影領域PA2、第4投影領域PA4及び第6投影領域PA6が配置される。各投影領域PA1〜PA6は、基板Pの幅方向(Y方向)に延びる短辺及び長辺を有する細長い台形状(矩形状)の領域となっている。このとき、台形状の各投影領域PA1〜PA6は、その短辺が中心面CL側に位置し、その長辺が外側に位置する領域となっている。第1投影領域PA1、第3投影領域PA3及び第5投影領域PA5は、幅方向に所定の間隔を空けて配置されている。また、第2投影領域PA2、第4投影領域PA4及び第6投影領域PA6は、幅方向に所定の間隔を空けて配置されている。このとき、第2投影領域PA2は、軸方向において、第1投影領域PA1と第3投影領域PA3との間に配置される。同様に、第3投影領域PA3は、軸方向において、第2投影領域PA2と第4投影領域PA4との間に配置される。第4投影領域PA4は、軸方向において、第3投影領域PA3と第5投影領域PA5との間に配置される。第5投影領域PA5は、軸方向において、第4投影領域PA4と第6投影領域PA6との間に配置される。各投影領域PA1〜PA6は、各照明領域IR1〜IR6と同様に、Y方向に隣り合う台形状の投影領域PAの斜辺部の三角部同士が、基板Pの搬送方向に関して重なるように(オーバーラップするように)配置されている。このとき、投影領域PAは、隣り合う投影領域PAの重複する領域での露光量が、重複しない領域での露光量と実質的に同じになるような形状になっている。そして、第1〜第6投影領域PA1〜PA6は、基板P上に露光される露光領域A7のY方向の全幅をカバーするように、配置されている。   Next, a plurality of projection areas (exposure areas) PA1 to PA6 that are 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 corresponding to 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 includes 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 across the center plane CL. 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 (rectangular) 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 is an area where the short side is located on the center plane CL side and the long side is 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. Similarly to the illumination areas IR1 to IR6, the projection areas PA1 to PA6 are arranged such that the triangular portions of the hypotenuses of the trapezoidal projection areas PA adjacent in the Y direction overlap with each other in the transport direction of the substrate P (overlapping). To be arranged). At this time, the projection area PA has such a shape that the exposure amount in the area where the adjacent projection areas PA overlap 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。   Here, in FIG. 2, when viewed in the XZ plane, the circumference from the center point of the illumination region IR1 (and IR3, IR5) on the mask M to the center point of the illumination region 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) is set to be substantially equal. Yes.

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 projection optical systems PL (for example, six in the first embodiment) are provided according to the plurality of projection areas PA1 to PA6. A plurality of projection light beams EL2 reflected from the plurality of illumination regions IR1 to IR6 are incident on the plurality of projection optical systems (divided projection optical systems) PL1 to PL6, respectively. Each projection optical system PL1 to PL6 guides each projection light beam EL2 reflected by the mask M to each projection area PA1 to PA6. That is, the first projection optical system PL1 guides the projection light beam 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 second to sixth. Each projection light beam EL2 from the illumination regions IR2 to IR6 is guided to the second to sixth projection regions PA2 to PA6. The plurality of projection optical systems PL1 to PL6 are arranged on the side (left side in FIG. 2) where the first, third, and fifth projection areas PA1, PA3, and PA5 are arranged with the center plane CL interposed therebetween. PL1, a third projection optical system PL3, and a 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 a predetermined interval in the Y direction. Further, the plurality of projection optical systems PL1 to PL6 has the second projection on the side where the second, fourth, and sixth projection regions PA2, PA4, and PA6 are disposed (right side in FIG. 2) 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 disposed 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 are arranged between the second projection optical system PL2 and the fourth projection optical system PL4 in the axial direction. 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. 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. They are arranged symmetrically.

再び、図4を参照して、各投影光学系PL1〜PL6について説明する。なお、各投影光学系PL1〜PL6は、同様の構成となっているため、第1投影光学系PL1(以下、単に投影光学系PLという)を例に説明する。   Again, each projection optical system PL1-PL6 is demonstrated with reference to FIG. Each of the projection optical systems PL1 to PL6 has the same configuration, and therefore 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 an 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 includes the quarter-wave plate 41, the polarization beam splitter PBS, and the projection optical module PLM in order from the incident side of the projection light beam EL2 from the mask M.

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 polarizing beam splitter PBS are also used 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.

図7に示すように、照明領域IR(図3参照)で反射された投影光束EL2は、各主光線が互いに平行となったテレセントリックな光束となって、図2に示す投影光学系PLに入射する。照明領域IRで反射された円偏光となる投影光束EL2は、1/4波長板41により円偏光から直線偏光(P偏光)に変換された後、偏光ビームスプリッタPBSに入射する。偏光ビームスプリッタPBSに入射した投影光束EL2は、偏光ビームスプリッタPBSを透過した後、図4に示す投影光学モジュールPLMに入射する。   As shown in FIG. 7, the projection light beam EL2 reflected by the illumination region IR (see FIG. 3) becomes a telecentric light beam in which the principal rays are parallel to each other and enters the projection optical system PL shown in FIG. To do. The projection light beam EL2 that is circularly polarized light reflected by the illumination region IR is converted from circularly polarized light to linearly polarized light (P-polarized light) by the quarter wavelength plate 41, and then enters the polarization beam splitter PBS. The projection light beam EL2 incident on the polarization beam splitter PBS passes through the polarization beam splitter PBS and then enters the projection optical module PLM shown in FIG.

一例として、偏光ビームスプリッタPBSは、XZ面内において三角形の2つのプリズム(石英製)を貼り合せたり、オプチカルコンタクトによって接触保持したりして、全体として矩形状にしたものである。その貼り合せ面には、偏光分離を効率的に行うために、酸化ハフニウム等を含む多層膜が形成される。さらに、マスクMからの投影光束EL2を入射する偏光ビームスプリッタPBSの面と、その投影光束EL2を投影光学系PLの第1偏向部材70の第1反射面P3に向けて射出する面とは、投影光束EL2の主光線に対して垂直になるように設定される。さらに、照明光束EL1が入射する偏光ビームスプリッタPBSの面は、照明光学系ILの第1光軸BX1(図4参照)と垂直に設定される。なお、接着剤を用いることによる紫外線又はレーザ光への耐性が懸念される場合、偏光ビームスプリッタPBSの貼り合せ面は、接着剤を使わないオプチカルコンタクトによる接合が適用される。   As an example, the polarization beam splitter PBS is formed into a rectangular shape as a whole by bonding two triangular prisms (made of quartz) in the XZ plane or by holding them in contact with optical contacts. A multilayer film containing hafnium oxide or the like is formed on the bonding surface in order to efficiently perform polarization separation. Further, the surface of the polarization beam splitter PBS that receives the projection light beam EL2 from the mask M and the surface that emits the projection light beam EL2 toward the first reflection surface P3 of the first deflection member 70 of the projection optical system PL are: It is set to be perpendicular to the principal ray of the projection light beam EL2. Further, the surface of the polarization beam splitter PBS on which the illumination light beam EL1 is incident is set perpendicular to the first optical axis BX1 (see FIG. 4) of the illumination optical system IL. When there is a concern about the resistance to ultraviolet rays or laser light due to the use of an adhesive, the bonding surface of the polarizing beam splitter PBS is applied with an optical contact that does not use an adhesive.

照明領域IRで反射された投影光束EL2は、テレセントリックな光束となって、投影光学系PLに入射する。照明領域IRで反射された円偏光となる投影光束EL2は、1/4波長板41により円偏光から直線偏光(P偏光)に変換された後、偏光ビームスプリッタPBSに入射する。偏光ビームスプリッタPBSに入射した投影光束EL2は、偏光ビームスプリッタPBSを透過した後、投影光学モジュールPLMに入射する。   The projection light beam EL2 reflected by the illumination region IR becomes a telecentric light beam and enters the projection optical system PL. The projection light beam EL2 that is circularly polarized light reflected by the illumination region IR is converted from circularly polarized light to linearly polarized light (P-polarized light) by the quarter wavelength plate 41, and then enters the polarization beam splitter PBS. The projection light beam EL2 incident on the polarization beam splitter PBS passes through the polarization beam splitter PBS and then enters the 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の投影光学モジュールILMによって照明される第2〜第6照明領域IR2〜IR6のマスクパターンの像を、基板P上の第2〜第6投影領域PA2〜PA6に投影する。   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 converts the mask pattern image of the first illumination area IR1 illuminated by the illumination optical module ILM of the first illumination optical system IL1 into the first projection area on the substrate P. Project to PA1. Similarly, the projection optical modules PLM of the second to sixth projection optical systems PL2 to PL6 are illuminated by the projection optical modules ILM of the second to sixth illumination optical systems IL2 to IL6. The image of the IR6 mask pattern 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 a first optical system 61 that forms an image of the mask pattern in the illumination region IR on the intermediate image plane P7, and at least an 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 disposed on the intermediate image plane P7 on which the intermediate image is formed are provided. 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 adjustment mechanism (polarization adjustment 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、第1光学系61の瞳面に配置され、フライアイレンズ52により生成される多数の点光源像と光学的に共役な関係に設定される。   The first optical system 61 and the second optical system 62 are, for example, telecentric catadioptric optical systems obtained by modifying a Dyson system. The first optical system 61 has its optical axis (hereinafter referred to as the second optical axis BX2) 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 reflecting surface P3 is a surface that reflects the projection light beam EL2 from the polarization beam splitter PBS and causes the reflected projection light beam EL2 to enter the first concave mirror 72 through the first lens group 71. The second reflecting 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 disposed on the second optical axis BX2. The first concave mirror 72 is disposed on the pupil plane of the first optical system 61 and is set in an optically conjugate relationship with a number of point light source images generated by the fly-eye lens 52.

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, and enters the first concave mirror 72 through the upper half field region of the first lens group 71. The projection light beam EL2 incident on the first concave mirror 72 is reflected by the first concave mirror 72, passes through the lower half field of view of the first lens group 71, and enters the second reflective surface P4 of the first deflecting member 70. The projection light beam EL2 incident on the second reflection surface P4 is reflected by the second reflection surface P4, passes through the focus correction optical member 64 and the image shift 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の開口の形状が投影領域PAの実質的な形状を規定することになる。したがって、照明光学系IL内の照明視野絞り55の開口の形状を、投影領域PAの実質的な形状と相似の台形状にする場合は、投影視野絞り63を省略することができる。   The projection field stop 63 has an opening that defines the shape of the projection area PA. That is, the shape of the opening of the projection field stop 63 defines the substantial shape of the projection area PA. Therefore, the projection field stop 63 can be omitted when the shape of the opening of the illumination field stop 55 in the illumination optical system IL is a trapezoid similar to the substantial shape of the projection area PA.

第2光学系62は、第1光学系61と同様の構成であり、中間像面P7を挟んで第1光学系61と対称に設けられている。第2光学系62は、その光軸(以下、第3光軸BX3という)が中心面CLに対して実質的に直交し、第2光軸BX2と平行になっている。第2光学系62は、第2偏向部材80と、第2レンズ群81と、第2凹面鏡82とを備える。第2偏向部材80は、第3反射面P5と第4反射面P6とを有する。第3反射面P5は、投影視野絞り63からの投影光束EL2を反射させ、反射させた投影光束EL2を第2レンズ群81を通って第2凹面鏡82に入射させる面となっている。第4反射面P6は、第2凹面鏡82で反射された投影光束EL2が第2レンズ群81を通って入射し、入射した投影光束EL2を投影領域PAへ向けて反射する面となっている。第2レンズ群81は、各種レンズを含み、各種レンズの光軸は、第3光軸BX3上に配置されている。第2凹面鏡82は、第2光学系62の瞳面に配置され、第1凹面鏡72に結像した多数の点光源像と光学的に共役な関係に設定される。   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 second optical system 62 has an optical axis (hereinafter referred to as a third optical axis BX3) that is substantially perpendicular to the center plane CL and 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 beam EL2 from the projection field stop 63 and causes the reflected projection light beam EL2 to enter the second concave mirror 82 through the second lens group 81. The fourth reflecting 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 disposed on the third optical axis BX3. The second concave mirror 82 is disposed on the pupil plane of the second optical system 62 and is set in an optically conjugate relationship with a number of point light source images formed on the first concave mirror 72.

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, and enters the second concave mirror 82 through the upper half field region of the second lens group 81. The projection light beam EL <b> 2 that has entered the second concave mirror 82 is reflected by the second concave mirror 82, passes through the lower half field of view of the second lens group 81, and enters the fourth reflecting surface P <b> 6 of the second deflecting member 80. The projection light beam EL2 incident on 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. Thereby, the image of the mask pattern in the illumination area IR is projected to the projection area PA at the same magnification (× 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 disposed between the first deflection member 70 and the projection field stop 63. The focus correction optical member 64 adjusts the focus state of the mask pattern image projected onto the substrate P. For example, the focus correction optical member 64 is formed by superposing two wedge-shaped prisms in opposite directions (in the opposite direction in the X direction in FIG. 4) so as to form a transparent parallel plate as a whole. By sliding the pair of prisms in the direction of the slope without changing the distance between the faces facing each other, the thickness of the parallel plate is made variable. As a result, the effective optical path length of the first optical system 61 is finely adjusted, and the focus state of the mask pattern image 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 disposed between the first deflecting member 70 and the projection field stop 63. The image shift optical member 65 adjusts the image of the mask pattern projected onto the substrate P so as to be movable in the image plane. The image shifting optical member 65 is composed of a transparent parallel flat glass that can be tilted in the XZ plane of FIG. 4 and a transparent parallel flat glass that can be tilted in the YZ plane of FIG. By adjusting the respective tilt 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 and 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又は縮小される。なお、倍率補正用光学部材66を構成する3枚のレンズ群の光軸は、投影光束EL2の主光線と平行になるようにXZ面内では傾けられている。   The magnification correcting optical member 66 is disposed between the second deflection member 80 and the substrate P. In the magnification correcting optical member 66, for example, a concave lens, a convex lens, and a concave lens are arranged coaxially at predetermined intervals, 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. As a result, the mask pattern image formed in the projection area PA is isotropically enlarged or reduced by a small amount while maintaining the telecentric imaging state. The optical axes of the three lens groups constituting the magnification correcting optical member 66 are inclined 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Z軸と平行な軸周りに微少回転させるものである。このローテーション補正機構67は、第1偏向部材70の回転によって、中間像面P7に形成されるマスクパターンの像を、その中間像面P7内で微少回転させることができる。   The rotation correction mechanism 67 is a mechanism that slightly rotates the first deflection member 70 around an axis parallel to the Z axis by an actuator (not shown), for example. 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 by the rotation of the first deflection member 70.

偏光調整機構68は、例えば、アクチュエータ(図示略)によって、1/4波長板41を、板面に直交する軸周りに回転させて、偏光方向を調整するものである。偏光調整機構68は、1/4波長板41を回転させることによって、投影領域PAに投射される投影光束EL2の照度を調整することができる。   The polarization adjusting mechanism 68 adjusts the polarization direction by rotating the quarter-wave plate 41 around an axis orthogonal to the plate surface by an actuator (not shown), for example. The polarization adjusting mechanism 68 can adjust the illuminance of the projection light beam EL2 projected on the projection area PA by rotating the quarter wavelength 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、照明領域IRからテレセントリックな状態(各主光線が互いに平行な状態)で出射し、1/4波長板41及び偏光ビームスプリッタPBSを通って第1光学系61に入射する。第1光学系61に入射した投影光束EL2は、第1光学系61の第1偏向部材70の第1反射面(平面鏡)P3で反射され、第1レンズ群71を通って第1凹面鏡72で反射される。第1凹面鏡72で反射された投影光束EL2は、再び第1レンズ群71を通って第1偏向部材70の第2反射面(平面鏡)P4で反射されて、フォーカス補正光学部材64及び像シフト用光学部材65を透過して、投影視野絞り63に入射する。投影視野絞り63を通った投影光束EL2は、第2光学系62の第2偏向部材80の第3反射面(平面鏡)P5で反射され、第2レンズ群81を通って第2凹面鏡82で反射される。第2凹面鏡82で反射された投影光束EL2は、再び第2レンズ群81を通って第2偏向部材80の第4反射面(平面鏡)P6で反射されて、倍率補正用光学部材66に入射する。倍率補正用光学部材66から出射した投影光束EL2は、基板P上の投影領域PAに入射し、照明領域IR内に現れるマスクパターンの像が投影領域PAに等倍(×1)で投影される。   In the projection optical system PL configured as described above, the projection light beam EL2 from the mask M is emitted from the illumination region IR in a telecentric state (each principal ray is parallel to each other), and the ¼ wavelength plate 41 and the polarization are emitted. The light enters the first optical system 61 through the beam splitter PBS. The projection light beam EL2 incident on the first optical system 61 is reflected by the first reflecting surface (plane 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. Reflected. The projection light beam EL2 reflected by the first concave mirror 72 passes through the first lens group 71 again and is reflected by the second reflecting surface (planar mirror) P4 of the first deflecting member 70, and the focus correction optical member 64 and the image shifter. The light passes through the optical member 65 and enters the projection field stop 63. The projection light beam EL2 that has passed through the projection field stop 63 is reflected by the third reflecting surface (planar mirror) P5 of the second deflecting member 80 of the second optical system 62, and then reflected by the second concave mirror 82 through the second lens group 81. Is done. The projection light beam EL2 reflected by the second concave mirror 82 passes through the second lens group 81 again, is reflected by the fourth reflecting surface (plane mirror) P6 of the second deflecting member 80, and enters the magnification correcting optical member 66. . The projection light beam EL2 emitted from the magnification correcting optical member 66 is incident on the projection area PA on the substrate P, and an image of the mask pattern appearing in the illumination area IR is projected to the projection area PA at the same magnification (× 1). .

本実施形態において、第1偏向部材70の第2反射面(平面鏡)P4と、第2偏向部材80の第3反射面(平面鏡)P5は、中心面CL(或いは光軸BX2、BX3)に対して45°傾いた面となっているが、第1偏向部材70の第1反射面(平面鏡)P3と、第2偏向部材80の第4反射面(平面鏡)P6は、中心面CL(或いは光軸BX2、BX3)に対して45°以外の角度に設定される。第1偏向部材70の第1反射面P3の中心面CL(或いは光軸BX2)に対する角度α°(絶対値)は、図5において、点Q1、交点Q2、第1軸AX1を通る直線と中心面CLとのなす角度をθ°としたとき、α°=45°+θ°/2の関係に定められる。同様に、第2偏向部材80の第4反射面P6の中心面CL(或いは光軸BX2)に対する角度β°(絶対値)は、基板支持ドラム25の外周面の周方向に関する投影領域PA内の中心点を通る投影光束EL2の主光線と中心面CLとのZX面内での角度をε°としたとき、β°=45°+ε°/2の関係に定められる。なお、角度εは、投影光学系PLのマスクM側、基板P側の構造上の寸法、偏光ビームスプリッタPBS等の寸法、照明領域IRや投影領域PAの周方向の寸法等によっても異なるが、10°〜30°程度に設定される。   In the present embodiment, the second reflecting surface (plane mirror) P4 of the first deflecting member 70 and the third reflecting surface (plane mirror) P5 of the second deflecting member 80 are relative to the center plane CL (or the optical axes BX2, BX3). The first reflecting surface (plane mirror) P3 of the first deflecting member 70 and the fourth reflecting surface (plane mirror) P6 of the second deflecting member 80 are center plane CL (or light). An angle other than 45 ° is set with respect to the axes BX2, BX3). The angle α ° (absolute value) of the first deflecting member 70 with respect to the center plane CL (or the optical axis BX2) of the first reflecting surface P3 is the straight line and center passing through the point Q1, the intersection point Q2, and the first axis AX1 in FIG. When the angle between the surface CL and the surface CL is θ °, the relationship is α ° = 45 ° + θ ° / 2. Similarly, the angle β ° (absolute value) with respect to the center plane CL (or the optical axis BX2) of the fourth reflecting surface P6 of the second deflecting member 80 is within the projection area PA in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the substrate support drum 25. When the angle in the ZX plane between the principal ray of the projection light beam EL2 passing through the center point and the center plane CL is ε °, the relationship is β ° = 45 ° + ε ° / 2. The angle ε varies depending on the structural dimensions of the projection optical system PL on the mask M side and the substrate P side, the dimensions of the polarizing beam splitter PBS, the illumination area IR, the circumferential dimension of the projection area PA, and the like. It is set to about 10 ° to 30 °.

<マスクのパターンの投影像面と基板の露光面との関係>
図7は、マスクMの円筒状のパターン面P1の投影像面Smと円筒状に支持される基板Pの露光面Spとの関係を、誇張して示す説明図である。次に、第1実施形態の露光装置U3におけるマスクのパターンの投影像面と基板の露光面との関係について、図7を参照して説明する。
<Relationship Between Projection Image Surface of Mask Pattern and Exposure Surface of Substrate>
FIG. 7 is an explanatory view exaggeratingly showing the relationship between the projection image surface Sm of the cylindrical pattern surface P1 of the mask M and the exposure surface Sp of the substrate P supported in a cylindrical shape. Next, the relationship between the projection 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 FIG.

露光装置U3は、投影光学系PLによって投影光束EL2が結像されることで、マスクMのパターンの投影像面Smが形成される。投影像面Smは、マスクMのパターンが結像される位置であり、ベストフォーカスとなる位置である。なお、投影像面Smに換えて、ベストフォーカス以外の位置の面を用いてもよい。例えば、ベストフォーカスから一定距離離れた位置で形成される面としてもよい。ここで、マスクMは、前述したように曲率半径Rmの曲面(ZX平面において曲線)に配置されている。投影光学系PLの投影倍率を等倍としたので、これにより投影像面Smも、投影領域PAの周方向の寸法である露光幅2Aの範囲では、近似的に、Y方向に延びる中心線AX1’を中心とした曲率半径Rmの曲面の一部とみなせる。また、前述のように、基板Pは円筒形状の基板支持ドラム25の支持面P2に保持されるので、基板Pの表面の露光面Spは曲率半径Rpの曲面(ZX平面において曲線)の一部となる。さらに、投影像面Smの曲率中心である中心線AX1’と基板支持ドラム25の中心軸AX2とは互いに平行となり、YZ面と平行な面KSに含まれるものとすると、面KSは露光幅2Aの中点に位置し、さらに半径Rmの投影像面Smと半径Rpの露光面Spとが接するY方向に延びた接線Cpを含むように位置する。尚、説明の為に、露光面Spの半径Rpと投影像面Smの半径Rmは、Rp>Rmの関係に設定する。   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 a position where the pattern of the mask M is imaged, and is a position where the focus is best. Note that a surface other than the best focus may be used instead of the projection image surface Sm. For example, the surface may be formed at a position away from the best focus by a certain distance. Here, as described above, the mask M is arranged on a curved surface (curved in the ZX plane) having a radius of curvature Rm. Since the projection magnification of the projection optical system PL is the same magnification, the projection image plane Sm is also approximately the center line AX1 extending in the Y direction in the range of the exposure width 2A that is the circumferential dimension of the projection area PA. It can be regarded as a part of a curved surface with a radius of curvature Rm centered on '. Further, as described above, since the substrate P is held on the support surface P2 of the cylindrical substrate support drum 25, the exposure surface Sp on the surface of the substrate P is a part of a curved surface (curved in the ZX plane) having a curvature radius Rp. It becomes. Further, if the center line AX1 ′, which is the center of curvature of the projection image surface Sm, and the center axis AX2 of the substrate support drum 25 are parallel to each other and are included in the surface KS parallel to the YZ surface, the surface KS has an exposure width 2A. The projection image plane Sm having a radius Rm and the exposure plane Sp having a radius Rp are positioned so as to include a tangent line Cp extending in the Y direction. For the sake of explanation, the radius Rp of the exposure surface Sp and the radius Rm of the projection image surface Sm are set to a relationship of Rp> Rm.

ここで、マスクMを保持する円筒ドラム21は、第1駆動部22によって角速度ωmで回転し、基板P(露光面Sp)を支持する基板支持ドラム25は第2駆動部26によって角速度ωpで回転するものとする。また、面KSと直交し、投影像面Smと露光面Spとの接線Cpを含む面を基準面HPとする。この基準面HPはXY面と平行であり、基準面HPがX方向に仮想の移動速度V(等速)で移動するものと仮定する。その移動速度Vは、投影像面Sm及び露光面Spの周方向の移動速度(周速度)と一致している。本実施形態の露光領域(投影領域PA)は、基準面HPに平行な方向おいて、当該投影像面Smと露光面Spとの接線Cpを中心として、幅2Aとなる幅である。つまり、露光領域(投影領域PA)は、基準面HPの移動方向において、投影像面Smと露光面Spとの接線Cpから+X方向と−X方向のそれぞれに距離A移動した位置までを含む領域となる。   Here, the cylindrical drum 21 that holds the mask M is rotated at an angular velocity ωm by the first driving unit 22, and the substrate support drum 25 that supports the substrate P (exposure surface Sp) is rotated at the angular velocity ωp by the second driving unit 26. It shall be. A plane that is orthogonal to the plane KS and includes a tangent line Cp between the projection image plane Sm and the exposure plane Sp is defined as a reference plane HP. It is assumed that the reference plane HP is parallel to the XY plane, and the reference plane HP moves in the X direction at a virtual moving speed V (constant speed). The moving speed V coincides with the moving speed (circumferential speed) in the circumferential direction of the projection image surface Sm and the exposure surface Sp. The exposure area (projection area PA) of the present embodiment has a width of 2A around the tangent line Cp between the projection image plane Sm and the exposure plane Sp in a direction parallel to the reference plane HP. That is, the exposure area (projection area PA) includes an area including a position moved by a distance A in each of the + X direction and the −X direction from the tangent line Cp between the projection image plane Sm and the exposure plane Sp in the movement direction of the reference plane HP. It becomes.

投影像面Smは、曲率半径Rmの面上を角速度ωmで回転するので、接線Cp上に存在する投影像面Sm上の特定点は、時間t経過後、θm=ωm・tだけ回転する。このため、当該特定点は、基準面HP上でみると、+X方向にXm=Rm・sin(θm)だけ移動した点Cp1に位置する。一方、接線Cp上に存在する上記の特定点が基準面HPに沿って移動速度Vで直線移動すると、当該特定点は、時間t経過後には+X方向にV・tだけ移動した点Cp0に位置する。したがって、接線Cp上の特定点が、時間t経過後に投影像面Smに沿って移動したときのX方向の移動量と、基準面HPに沿って直線移動したときのX方向の移動量とのズレ量Δ1は、Δ1=V・t−Xm=V・t−Rm・sin(θm)となる。   Since the projection image surface Sm rotates on the surface of the curvature radius Rm at the angular velocity ωm, the specific point on the projection image surface Sm existing on the tangent line Cp rotates by θm = ωm · t after the elapse of time t. Therefore, the specific point is located at the point Cp1 moved by Xm = Rm · sin (θm) in the + X direction when viewed on the reference plane HP. On the other hand, when the specific point existing on the tangent line Cp moves linearly at the moving speed V along the reference plane HP, the specific point is located at the point Cp0 moved by V · t in the + X direction after the elapse of time t. To do. Therefore, the amount of movement in the X direction when the specific point on the tangent line Cp moves along the projection image plane Sm after the elapse of time t, and the amount of movement in the X direction when moved linearly along the reference plane HP. The deviation amount Δ1 is Δ1 = V · t−Xm = V · t−Rm · sin (θm).

同様に、露光面Spは、曲率半径Rpの面上を角速度をωpで回転するので、接線Cp上に存在する露光面Sp上の特定点は、基準面HP上でみると、時間t経過後、θp=ωp・tだけ回転する。このため、当該露光面Sp上の特定点は、+X方向にXp=Rp・sin(θp)だけ移動した点Cp2に位置する。したがって、接線Cp上の特定点が、時間t経過後に露光面Spに沿って移動したときのX方向の移動量と、基準面HPに沿って直線移動したときのX方向の移動量とのズレ量Δ2は、Δ2=V・t−Xp=V・t−Rp・sin(θp)となる。上記のズレ量Δ1、Δ2は、円筒面上の点を平面(基準面HP)に射影したときの射影誤差とも言う。先に図5で説明したように、本実施形態では、図7に示した露光幅2Aの投影領域PA内では、マスクMのパターンの投影像がテレセントリックな状態で露光面Spに投影される。すなわち、XZ面内において、投影像面Sm上の各点は面KSと平行な線(基準面HPと垂直な線)に沿って露光面Sp上に射影される。このため、基準面HP上の点Cp0に対応する投影像面Sm上の点Cp1(位置Xm)は、露光面Sp上でも同じX方向の位置Xmに射影されることになり、基準面HP上の点Cp0に対応する露光面Sp上の点Cp2の位置Xpとの間でズレが生じる。このズレの主な原因は、投影像面Smの半径Rmと露光面Spの半径Rpが異なる為である。   Similarly, since the exposure surface Sp rotates on the surface of the curvature radius Rp with an angular velocity ωp, a specific point on the exposure surface Sp existing on the tangent line Cp is a time point after elapse of time t on the reference surface HP. , Θp = ωp · t. Therefore, the specific point on the exposure surface Sp is located at the point Cp2 moved by Xp = Rp · sin (θp) in the + X direction. Therefore, the difference between the X-direction movement amount when the specific point on the tangent line Cp moves along the exposure surface Sp after the elapse of time t and the X-direction movement amount when the specific point moves linearly along the reference surface HP. The amount Δ2 is Δ2 = V · t−Xp = V · t−Rp · sin (θp). The deviation amounts Δ1 and Δ2 are also referred to as projection errors when a point on the cylindrical surface is projected onto a plane (reference plane HP). As described above with reference to FIG. 5, in the present embodiment, the projection image of the pattern of the mask M is projected onto the exposure surface Sp in a telecentric state within the projection area PA having the exposure width 2A shown in FIG. That is, in the XZ plane, each point on the projection image plane Sm is projected onto the exposure surface Sp along a line parallel to the plane KS (a line perpendicular to the reference plane HP). For this reason, the point Cp1 (position Xm) on the projection image plane Sm corresponding to the point Cp0 on the reference plane HP is projected to the same position Xm in the X direction on the exposure plane Sp. Deviation occurs from the position Xp of the point Cp2 on the exposure surface Sp corresponding to the point Cp0. The main cause of this deviation is because the radius Rm of the projection image surface Sm and the radius Rp of the exposure surface Sp are different.

このように、半径Rmと半径Rpに差がある場合には、図7中に示した投影像面Sm上の点Cp1のズレ量Δ1と露光面Sp上の点Cp2のズレ量Δ2との差分量Δ(=Δ1−Δ2)が、露光幅2A内のX方向の位置に応じて漸次変化する。そこで、投影像面Smと露光面Spの半径差(Rm/Rp)により生じるズレの差分量Δを露光幅2A内で定量化(シミュレーション)することにより、基板P上に投影露光されるパターンの品質(投影像の質)を考慮した最適な露光条件を設定することができる。尚、差分量Δは、円筒状の投影像面Smを円筒状の露光面Sp上に転写する際の射影誤差とも言う。   Thus, when there is a difference between the radius Rm and the radius Rp, the difference between the deviation amount Δ1 of the point Cp1 on the projection image plane Sm and the deviation amount Δ2 of the point Cp2 on the exposure surface Sp shown in FIG. The amount Δ (= Δ1−Δ2) gradually changes in accordance with the position in the X direction within the exposure width 2A. Therefore, by quantifying (simulating) the difference amount Δ of the deviation caused by the radius difference (Rm / Rp) between the projection image surface Sm and the exposure surface Sp, the pattern of the projection exposure on the substrate P can be obtained. It is possible to set an optimum exposure condition considering quality (projected image quality). The difference amount Δ is also referred to as a projection error when transferring the cylindrical projection image surface Sm onto the cylindrical exposure surface Sp.

図8Aは、一例として、投影像面Smの半径Rmを125mm、露光面Spの半径Rpを200mmとし、投影像面Smの周速度(Vmとする)と露光面Spの周速度(Vpとする)とを移動速度Vに一致させた状態で、露光幅2Aとして±10mmの範囲内で、上記のズレ量Δ1、Δ2、及び差分量Δの変化を算出したグラフである。図8Aにおいて、横軸は投影領域PAの中心(面KSが通る位置)を原点とした基準面HP上の座標位置[mm]を表し、縦軸は算出されるズレ量Δ1、Δ2、差分量Δ[μm]を表す。図8Aのように、投影像面Smの周速度Vmと露光面Spの周速度Vpとが一致している場合、差分量Δの絶対値は、投影像面Smと露光面Spとが接する接線Cpの位置(原点)から±X方向に離れるにしたがって漸次大きくなる。例えば、最小線幅が数μm〜10μm程度のパターンの忠実な転写の為に、差分量Δの絶対値を1μm程度に抑える場合は、図8Aの計算結果から、投影領域PAの露光幅2Aは±6mm(幅で12mm)以下にする必要がある。   In FIG. 8A, as an example, the radius Rm of the projection image surface Sm is 125 mm, the radius Rp of the exposure surface Sp is 200 mm, the peripheral velocity (Vm) of the projection image surface Sm, and the peripheral velocity (Vp) of the exposure surface Sp. ) With the movement speed V, the variation of the deviation amounts Δ1 and Δ2 and the difference amount Δ is calculated within the range of ± 10 mm as the exposure width 2A. In FIG. 8A, the horizontal axis represents the coordinate position [mm] on the reference plane HP with the center of the projection area PA (position through which the surface KS passes) as the origin, and the vertical axis represents the calculated shift amounts Δ1, Δ2, and the difference amount. Δ [μm] is represented. As shown in FIG. 8A, when the peripheral velocity Vm of the projection image surface Sm and the peripheral velocity Vp of the exposure surface Sp coincide with each other, the absolute value of the difference amount Δ is a tangent line between the projection image surface Sm and the exposure surface Sp. As the distance from the Cp position (origin) in the ± X direction increases gradually. For example, when the absolute value of the difference Δ is suppressed to about 1 μm for faithful transfer of a pattern having a minimum line width of about several μm to 10 μm, the exposure width 2A of the projection area PA is calculated from the calculation result of FIG. It is necessary to make it ± 6 mm (12 mm in width) or less.

なお、投影像面Smの周速度Vmは、円筒ドラム21に保持されるマスクMのパターン面の周速度をVfとすると、投影光学系PLの投影倍率βによって、Vm=β・Vfの関係に設定される。例えば、投影倍率βが1.00(等倍)であれば、マスクMのパターン面の周速度Vfと露光面Spの周速度Vpは等しく設定され、投影倍率βが2.00(2倍拡大)であれば、2・Vf=Vpに設定される。一般的に、図8Aに示したように、投影像面Smと露光面Spの各周速度はVm=Vpに設定されるので、β・Vf=Vpの関係(基準の速度関係)になるように、マスクMを保持する円筒ドラム21と基板Pを支持する基板支持ドラム25との回転角速度が精密に制御される。しかしながら、投影像面Smの周速度Vmと露光面Spの周速度Vpとに僅かな差を与えて、図8A中の差分量Δがどのように変化するかを、後述する図8Cのようにシミュレーションしてみたところ、周速度Vmと周速度Vpとに僅かな差を与えることによって、差分量Δの絶対値を小さく抑えた状態で、利用可能な露光幅2Aを拡大することができる。本実施形態では、露光面Spの半径Rpが投影像面Smの半径Rmよりも大きいという条件のもとで、露光面Spの周速度Vpを投影像面Smの周速度Vmよりも相対的に低くした。具体的には、露光面Spの周速度Vpは変えずに、投影像面Smの周速度Vmが図7で示した基準面HPの移動速度Vよりも僅かに高くなるように、投影像面Sm(マスクM)側の回転角速度ωmのみを若干変えた。変更後の角速度をωm’とし、時間t経過後の投影像面Smの回転角度はθm’とする。投影像面Smの周速度Vmを移動速度Vに対して少しだけ高くして、ズレ量Δ1を算出してみると、図8A中のズレ量Δ1のグラフの曲線が原点0において負の傾きを持つように変化する。   Note that the peripheral speed Vm of the projection image surface Sm has a relationship of Vm = β · Vf depending on the projection magnification β of the projection optical system PL, where the peripheral speed of the pattern surface of the mask M held on the cylindrical drum 21 is Vf. Is set. For example, if the projection magnification β is 1.00 (equal magnification), the peripheral velocity Vf of the pattern surface of the mask M and the peripheral velocity Vp of the exposure surface Sp are set equal, and the projection magnification β is 2.00 (double magnification). ), 2 · Vf = Vp is set. In general, as shown in FIG. 8A, the peripheral speeds of the projection image surface Sm and the exposure surface Sp are set to Vm = Vp, so that the relationship of β · Vf = Vp (reference velocity relationship) is obtained. In addition, the rotational angular velocities of the cylindrical drum 21 that holds the mask M and the substrate support drum 25 that supports the substrate P are precisely controlled. However, how the difference amount Δ in FIG. 8A changes by giving a slight difference between the peripheral velocity Vm of the projection image surface Sm and the peripheral velocity Vp of the exposure surface Sp is as shown in FIG. 8C described later. As a result of simulation, by giving a slight difference between the peripheral speed Vm and the peripheral speed Vp, the usable exposure width 2A can be expanded while keeping the absolute value of the difference amount Δ small. In the present embodiment, the peripheral speed Vp of the exposure surface Sp is relatively higher than the peripheral speed Vm of the projection image surface Sm under the condition that the radius Rp of the exposure surface Sp is larger than the radius Rm of the projection image surface Sm. Lowered. Specifically, without changing the peripheral speed Vp of the exposure surface Sp, the projection image plane is set so that the peripheral speed Vm of the projection image plane Sm is slightly higher than the moving speed V of the reference plane HP shown in FIG. Only the rotational angular velocity ωm on the Sm (mask M) side was slightly changed. The changed angular velocity is ωm ′, and the rotation angle of the projection image plane Sm after the elapse of time t is θm ′. When the peripheral speed Vm of the projection image surface Sm is slightly increased with respect to the moving speed V and the shift amount Δ1 is calculated, the curve of the shift amount Δ1 graph in FIG. It changes to have.

そこで本実施形態では、そのような傾向を利用して、露光幅2A内の位置で原点0を挟んだ対称的な2ヶ所で差分量Δがゼロとなるように、投影像面Smの周速度Vm(角速度ωm’)を設定した。図8Bは、投影像面Smの周速度Vmを変更した後に得られる差分量Δ、ズレ量Δ1、Δ2の各計算結果を表すグラフであり、縦軸と横軸の定義は図8Aと同じである。図8Bにおいて、ズレ量Δ2のグラフは図8A中のものと同じであるが、ズレ量Δ1のグラフは、露光幅中の+5mm、−5mmの各位置、及び原点0において、ズレ量Δ1がゼロとなるように投影像面Smの角速度ωm’(θm’)を設定したものである。その結果、差分量Δは、露光幅中の位置が±4mmの範囲内では負の傾きで変化し、その外側の範囲では正の傾きで変化することになり、露光幅中の原点0、+6.4mm、−6.4mmの各位置でゼロとなる。   Therefore, in the present embodiment, by using such a tendency, the peripheral speed of the projection image surface Sm is set so that the difference amount Δ becomes zero at two symmetrical positions sandwiching the origin 0 at the position within the exposure width 2A. Vm (angular velocity ωm ′) was set. FIG. 8B is a graph showing calculation results of the difference amount Δ and the shift amounts Δ1 and Δ2 obtained after changing the peripheral velocity Vm of the projection image surface Sm. The definition of the vertical axis and the horizontal axis is the same as FIG. 8A. is there. 8B, the graph of the shift amount Δ2 is the same as that in FIG. 8A, but the graph of the shift amount Δ1 is zero at each position of +5 mm and −5 mm in the exposure width and at the origin 0. The angular velocity ωm ′ (θm ′) of the projection image surface Sm is set so that As a result, the difference amount Δ changes with a negative inclination when the position in the exposure width is within a range of ± 4 mm, and changes with a positive inclination in the outer range, and the origins 0 and +6 in the exposure width are changed. Zero at each position of .4 mm and -6.4 mm.

差分量Δとして許容できる範囲が、例えば±1μm程度である場合、先の図8Aの条件での露光幅は±6mmであったが、図8Bの条件での露光幅は±8mm程度まで広がる。これは、投影領域PAの走査露光方向(周方向)の寸法を12mmから16mmに増大(約33%増)できることを意味し、露光用の照明光の照度が同じであれば、パターン転写の忠実度を落とすことなく、基板Pの搬送速度を約33%早めて生産性を上げられることを意味する。また、投影領域PAの寸法を33%増大できることは、基板Pに与える露光量をその分だけ増やせることも意味し、露光条件を緩和させることができる。なお、露光装置U3は、マスクMを保持する円筒ドラム21の回転と基板Pを支持する基板支持ドラム25の回転とを、各々、高分解能のロータリーエンコーダで計測しつつサーボ制御することで、微小な回転速度の差を生じさせつつ、精度の高い回転制御を行うことができる。   When the allowable range of the difference amount Δ is, for example, about ± 1 μm, the exposure width under the condition of FIG. 8A is ± 6 mm, but the exposure width under the condition of FIG. 8B increases to about ± 8 mm. This means that the dimension in the scanning exposure direction (circumferential direction) of the projection area PA can be increased from 12 mm to 16 mm (about 33% increase). If the illumination intensity of the exposure illumination light is the same, the pattern transfer can be faithfully performed. This means that the productivity can be increased by increasing the transfer speed of the substrate P by about 33% without decreasing the degree. Further, the fact that the size of the projection area PA can be increased by 33% means that the exposure amount applied to the substrate P can be increased by that amount, and the exposure conditions can be relaxed. The exposure apparatus U3 performs servo control while measuring the rotation of the cylindrical drum 21 that holds the mask M and the rotation of the substrate support drum 25 that supports the substrate P with a high-resolution rotary encoder. High-precision rotation control can be performed while causing a difference in rotational speed.

露光面Spの周速度Vpを基準面HPの移動速度Vと等しくし、投影像面Smの周速度Vmを基準面HPの移動速度Vよりも僅かに高くする場合、図8A中に示した差分量Δは、図8Cのように変化する。図8Cは、図8A中の差分量Δのグラフのみに対して、露光面Spの周速度Vp(=V)に対する投影像面Smの周速度Vmの変化率をα〔=(Vm−Vp)/Vp〕%として、±0%から+0.01%ずつ変えた場合の傾向を示す。図8C中のα=±0%の差分量Δのグラフは、図8A中の差分量Δのグラフと同じものである。変化率α=±0%の場合は周速度Vmと周速度Vpが一致した状態であり、例えば、変化率α=+0.02%の場合は、周速度Vpに対して周速度Vmが0.02%大きい状態である。この図8Cのような計算に基づき、図8Bでは、投影像面Smの周速度Vmを基準面HPの基準速度V(=Vp)に対して、約0.026%増加させた状態でシミュレーションを行った。図8Cのシミュレーション結果は、投影像面Smの基準面HPに対するズレ量Δ1を求める式におけるRm・sin(θm)のθmを、(1+α)・θmに置き換え、変化率αを種々に変えることで得られる。実際には、V・tを、露光幅のX方向の位置(mm)を表すAに置き換えると、以下の式により簡単に求められる。
Δ=Δ1−Δ2=(A−Rm・sin〔(1+α)・A/Rm〕)−Δ2
When the peripheral speed Vp of the exposure surface Sp is made equal to the moving speed V of the reference surface HP, and the peripheral speed Vm of the projection image surface Sm is slightly higher than the moving speed V of the reference surface HP, the difference shown in FIG. The quantity Δ changes as shown in FIG. 8C. FIG. 8C shows the change rate of the peripheral speed Vm of the projection image surface Sm with respect to the peripheral speed Vp (= V) of the exposure surface Sp with respect to only the graph of the difference amount Δ in FIG. 8A, α [= (Vm−Vp). / Vp]% shows a tendency when changing from ± 0% to + 0.01%. The graph of the difference amount Δ of α = ± 0% in FIG. 8C is the same as the graph of the difference amount Δ in FIG. 8A. When the change rate α = ± 0%, the peripheral speed Vm and the peripheral speed Vp are in the same state. For example, when the change rate α = + 0.02%, the peripheral speed Vm is 0. It is 02% larger. Based on the calculation as shown in FIG. 8C, in FIG. 8B, the simulation is performed with the peripheral speed Vm of the projection image plane Sm increased by about 0.026% with respect to the reference speed V (= Vp) of the reference plane HP. went. The simulation result of FIG. 8C is obtained by replacing θm of Rm · sin (θm) in the expression for obtaining the deviation amount Δ1 of the projection image plane Sm with respect to the reference plane HP by (1 + α) · θm and changing the change rate α in various ways. can get. Actually, when V · t is replaced with A representing the position (mm) in the X direction of the exposure width, it can be easily obtained by the following equation.
Δ = Δ1−Δ2 = (A−Rm · sin [(1 + α) · A / Rm]) − Δ2

以上のように、投影像面Smの半径Rmと露光面Spの半径Rpとが異なる場合は、投影像面Smと露光面Spの各移動速度(周速度Vm、Vp)に僅かな差を与えることによって、走査露光の際の各種露光条件(マスクMの半径、光感応層の感度、基板Pの送り速度、照明用の光源のパワー、投影領域PAの寸法等)の設定範囲を広くすることが可能となり、プロセスの変更等に柔軟に対応可能な露光装置を得ることができる。   As described above, when the radius Rm of the projection image surface Sm and the radius Rp of the exposure surface Sp are different, a slight difference is given to each moving speed (peripheral speeds Vm, Vp) of the projection image surface Sm and the exposure surface Sp. Accordingly, the setting range of various exposure conditions (the radius of the mask M, the sensitivity of the photosensitive layer, the feeding speed of the substrate P, the power of the light source for illumination, the size of the projection area PA, etc.) during the scanning exposure should be widened. Therefore, it is possible to obtain an exposure apparatus that can flexibly cope with process changes and the like.

次に、図8Bのように、投影像面Smと露光面Spの各周速度Vm、Vpに僅かな差を与えた場合に、露光面Sp上で得られるパターン像のコントラストについて、図9を参照して説明する。図9は、横軸に図8A、7B中の原点0を0mmとした露光幅の位置(絶対値)を取り、縦軸に原点0での値を1.00(100%)としたコントラスト比を取って、投影像面Smと露光面Spとに周速度差が無い場合(図8A)と周速度差が有る場合(図8B)とで、露光幅内の位置に応じたコントラスト比の変化を計算したグラフである。本実施形態では、照明光束EL1(露光光)の波長λを365nmとし、図4に示した投影光学系PL(PLM)の開口数NAを0.0875、プロセス定数kを0.6とした。この条件の下で得られる最大の解像力Rsは、Rs=k・(λ/NA)より、2.5μmとなるので、計算に当たっては2.5μmのL&S(ラインアンドスペース)パターンを用いた。   Next, as shown in FIG. 8B, FIG. 9 shows the contrast of the pattern image obtained on the exposure surface Sp when there is a slight difference between the peripheral speeds Vm and Vp of the projection image surface Sm and the exposure surface Sp. The description will be given with reference. In FIG. 9, the horizontal axis indicates the exposure width position (absolute value) where the origin 0 in FIGS. 8A and 7B is 0 mm, and the vertical axis indicates the contrast ratio where the value at the origin 0 is 1.00 (100%). The contrast ratio changes according to the position within the exposure width when there is no peripheral speed difference between the projection image surface Sm and the exposure surface Sp (FIG. 8A) and when there is a peripheral speed difference (FIG. 8B). It is the graph which calculated. In this embodiment, the wavelength λ of the illumination light beam EL1 (exposure light) is 365 nm, the numerical aperture NA of the projection optical system PL (PLM) shown in FIG. 4 is 0.0875, and the process constant k is 0.6. Since the maximum resolving power Rs obtained under these conditions is 2.5 μm from Rs = k · (λ / NA), an L & S (line and space) pattern of 2.5 μm was used for the calculation.

図9に示すように、マスクパターンの投影像面Smと基板P上の露光面Spとのうち曲率がより大きい面側の周速度Vpを他方の周速度Vmよりも僅かに低く設定することにより、高いコントラスト比が得られる露光幅の範囲が広がる。例えば、露光面Sp上に転写されるパターン像の品質を維持する為に、コントラスト比0.8程度が必要とされる場合、周速度差の無い状態(Vm=Vp)での露光幅は±6mm程度なのに対し、周速度差が有る状態(Vm>Vp)での露光幅は±8mm以上確保できる。また、コントラスト比が0.6程度でもよいのであれば、周速度差が有る状態(Vm>Vp)での露光幅は±9.5mm程度まで広がる。以上のように、投影像面Smの周速度Vmと露光面Spの周速度Vpとに僅かな差を与えることによって、投影領域PAの走査露光方向の寸法(露光幅2A)を大きくしても、投影されるパターン像のコントラスト(像質)を良好に維持したパターン露光ができる。また、投影領域PAの走査露光方向の露光幅2Aを大きくできることから、基板Pの送り速度をより高めたり、或いは投影領域PA内の単位面積当たりの露光光(投影光束EL2)の照度を低くしたりすることができる。   As shown in FIG. 9, by setting the peripheral speed Vp on the surface side having a larger curvature between the projected image surface Sm of the mask pattern and the exposure surface Sp on the substrate P, slightly lower than the other peripheral speed Vm. The range of the exposure width in which a high contrast ratio can be obtained is widened. For example, when a contrast ratio of about 0.8 is required in order to maintain the quality of the pattern image transferred onto the exposure surface Sp, the exposure width in a state where there is no peripheral speed difference (Vm = Vp) is ± Whereas it is about 6 mm, it is possible to ensure an exposure width of ± 8 mm or more in a state where there is a difference in peripheral speed (Vm> Vp). If the contrast ratio may be about 0.6, the exposure width in a state where there is a peripheral speed difference (Vm> Vp) is expanded to about ± 9.5 mm. As described above, even if the dimension (exposure width 2A) of the projection area PA in the scanning exposure direction is increased by giving a slight difference between the peripheral speed Vm of the projection image surface Sm and the peripheral speed Vp of the exposure surface Sp. Pattern exposure can be performed while maintaining the contrast (image quality) of the projected pattern image. Further, since the exposure width 2A in the scanning exposure direction of the projection area PA can be increased, the feeding speed of the substrate P is further increased, or the illuminance of the exposure light (projection light beam EL2) per unit area in the projection area PA is decreased. Can be.

ところで、先の図8Cのように、周速度差(Vm−Vp)を少しずつ変えつつ、露光幅の位置に対する差分量Δをシミュレーションする場合、投影領域PA内でのパターンの投影像面Smと基板P上の露光面Spとの走査露光方向におけるズレの差分量Δの平均値、或いは最大値が、転写すべきパターン像の最小線幅(最少寸法)よりも小さくなるように設定することが好ましい。例えば、図8B中の露光幅のうち、露光幅0mm〜+6mmまでの範囲に着目すると、その範囲内での差分量Δの平均値は約−0.42μm、最大値は約−0.66μmとなる。また、露光幅0mm〜+8mmまでの範囲に着目すると、その範囲内での差分量Δの平均値は約−0.18μm、最大値は約+1.2μmとなる。転写すべきパターン像の最小線幅を、先の図9のシミュレーション時に設定した2.5μmとすると、露光幅6mmまでの範囲と露光幅8mmまでの範囲とのいずれにおいても、差分量Δの平均値、最大値を最小線幅2.5μmよりも小さくすることができる。   By the way, as shown in FIG. 8C, when the difference Δ with respect to the position of the exposure width is simulated while gradually changing the peripheral speed difference (Vm−Vp), the projection image plane Sm of the pattern in the projection area PA The average value or the maximum value of the difference amount Δ of the deviation in the scanning exposure direction from the exposure surface Sp on the substrate P may be set to be smaller than the minimum line width (minimum dimension) of the pattern image to be transferred. preferable. For example, in the exposure width in FIG. 8B, focusing on the range from 0 mm to +6 mm, the average value of the difference amount Δ within the range is about −0.42 μm, and the maximum value is about −0.66 μm. Become. When attention is paid to the range of the exposure width from 0 mm to +8 mm, the average value of the difference Δ within the range is about −0.18 μm, and the maximum value is about +1.2 μm. Assuming that the minimum line width of the pattern image to be transferred is 2.5 μm set at the time of the simulation of FIG. 9, the average of the difference amount Δ in both the range up to the exposure width 6 mm and the range up to the exposure width 8 mm. The maximum value can be made smaller than the minimum line width of 2.5 μm.

また、先の図8Bのように、シミュレーションにて求めた差分量Δの変化特性において、実際の露光幅(投影領域PAの走査露光方向の寸法)内で差分量Δがゼロとなる位置を少なくとも3ヶ所設定するのが好ましい。例えば、投影領域PAが±8mmの露光幅に設定されている場合、走査露光の間、投影領域PA内に投影されるパターン像中の1点は、露光幅内の−8mmの位置から+8mmの位置に移動する。この間、パターン像中の1点は、差分量Δがゼロとなる位置−6.4mm、位置0mm(原点)、位置+6.4mmの各々を通って、露光面Sp上に転写される。このように、投影領域PAの走査露光方向の露光幅内の少なくとも3ヶ所で差分量Δがゼロとなるように、マスクMを保持する円筒ドラム21と基板支持ドラム25の各回転速度を精密に制御することにより、投影領域PA内(露光面Sp)に露光されるパターン像の走査露光方向における寸法(線幅)誤差を小さく抑えることができ、忠実なパターン転写が可能となる。   Further, as shown in FIG. 8B, in the change characteristic of the difference amount Δ obtained by the simulation, at least a position where the difference amount Δ is zero within the actual exposure width (dimension in the scanning exposure direction of the projection area PA) is set. It is preferable to set three places. For example, when the projection area PA is set to an exposure width of ± 8 mm, one point in the pattern image projected into the projection area PA during scanning exposure is +8 mm from the position of −8 mm within the exposure width. Move to position. During this time, one point in the pattern image is transferred onto the exposure surface Sp through a position −6.4 mm, a position 0 mm (origin), and a position +6.4 mm where the difference Δ is zero. As described above, the rotational speeds of the cylindrical drum 21 holding the mask M and the substrate support drum 25 are precisely adjusted so that the difference Δ is zero at least at three positions within the exposure width in the scanning exposure direction of the projection area PA. By controlling, the dimension (line width) error in the scanning exposure direction of the pattern image exposed in the projection area PA (exposure surface Sp) can be suppressed small, and faithful pattern transfer is possible.

先にも説明したように、最大の解像力Rsは、投影光学系PLの投影像面Sm側の開口数NA、照明光束EL2の波長λ、プロセス定数k(通常1以下)によって、Rs=k・(λ/NA)で規定される。この場合、基準面HPの移動速度をV、基準面HPの移動距離をx、Aを露光幅の絶対値とすると、下記の関係を満たすことが好ましい。

Figure 2014171270
Figure 2014171270
As described above, the maximum resolving power Rs depends on the numerical aperture NA on the projection image plane Sm side of the projection optical system PL, the wavelength λ of the illumination light beam EL2, and the process constant k (usually 1 or less), Rs = k · It is defined by (λ / NA). In this case, if the moving speed of the reference surface HP is V, the moving distance of the reference surface HP is x, and A is the absolute value of the exposure width, the following relationship is preferably satisfied.
Figure 2014171270
Figure 2014171270

この式F(x)は、基準面HP上のある点の位置xにおける差分量Δを示す式であるが、基準面HPの移動速度Vと移動距離xとの関係は、図7を参照して説明したように、時間t(=x/V)に相当する。本実施形態による露光装置U3は、上記式を満足することで、実効的な投影領域PAの露光幅を大きくしても、投影されるパターン像のコントラストを低下させることなく、良好な像質で基板Pにパターンを形成することができる。   This expression F (x) is an expression showing the difference amount Δ at the position x of a certain point on the reference plane HP. For the relationship between the moving speed V of the reference plane HP and the moving distance x, refer to FIG. As described above, this corresponds to time t (= x / V). By satisfying the above formula, the exposure apparatus U3 according to the present embodiment has good image quality without reducing the contrast of the projected pattern image even if the exposure width of the effective projection area PA is increased. A pattern can be formed on the substrate P.

また、本実施形態による露光装置U3は、マスクMを保持する円筒ドラム21を交換可能にすることができる。反射型の円筒マスクの場合、円筒ドラム21の外周面にマスクパターンとしての高反射部と低反射部(光吸収部)を直接形成することができる。その場合、マスク交換は円筒ドラム21ごと行われる。その際、新たに露光装置に装着される反射型円筒マスクの円筒ドラム21の半径(直径)を、交換前に装着されていた円筒マスクの半径と異ならせる場合がある。これは、基板P上に露光すべきデバイスの寸法(表示パネルのサイズ等)を変える場合などに起こり得る。本実施形態においては、そのような場合でも、交換後の円筒ドラム21のマスクパターン面の半径に基づいて、図8A〜7C、図9のような計算(シミュレーション)を行うことにより、円筒ドラム21と基板支持ドラム25に設定すべき回転角速度差、設定すべき投影領域PAの露光幅、調整すべき照明光束EL2の照度、或いは調整すべき基板Pの搬送速度(基板支持ドラム25の回転速度)等のパラメータを、事前に決めることができる。尚、半径Rmが、例えばミリ単位、又はセンチ単位で異なる複数の円筒ドラム21を交換可能に装着する場合は、円筒ドラム21の回転中心軸AX1を支持する露光装置側の軸受部をZ方向に調整する機構が設けられる。また、調整するパラメータとして、投影領域PAの走査露光方向の露光幅を変える場合は、例えば、図4中の照明視野絞り55、又は中間像面P7の視野絞り63で調整することができる。以上のように、露光装置U3(基板処理装置)は、上記の各種パラメータを調整することで、マスクMに応じて露光条件を適宜調整することができ、マスクMに適した露光を行うことができる。   The exposure apparatus U3 according to the present embodiment can exchange the cylindrical drum 21 that holds the mask M. In the case of a reflective cylindrical mask, a high reflection portion and a low reflection portion (light absorption portion) as a mask pattern can be directly formed on the outer peripheral surface of the cylindrical drum 21. In that case, the mask exchange is performed for each cylindrical drum 21. At this time, the radius (diameter) of the cylindrical drum 21 of the reflective cylindrical mask newly attached to the exposure apparatus may be different from the radius of the cylindrical mask attached before the replacement. This may occur when the dimensions of the device to be exposed on the substrate P (such as the size of the display panel) are changed. In this embodiment, even in such a case, the cylindrical drum 21 is calculated by performing calculations (simulations) as shown in FIGS. 8A to 7C and FIG. 9 based on the radius of the mask pattern surface of the cylindrical drum 21 after replacement. And the rotation angular velocity difference to be set on the substrate support drum 25, the exposure width of the projection area PA to be set, the illuminance of the illumination light beam EL2 to be adjusted, or the conveyance speed of the substrate P to be adjusted (rotation speed of the substrate support drum 25) Etc. can be determined in advance. When a plurality of cylindrical drums 21 having different radii Rm, for example, in millimeters or centimeters are mounted so as to be replaceable, the exposure apparatus side bearing that supports the rotation center axis AX1 of the cylindrical drum 21 is set in the Z direction. A mechanism for adjusting is provided. Further, when changing the exposure width in the scanning exposure direction of the projection area PA as a parameter to be adjusted, for example, the illumination field stop 55 in FIG. 4 or the field stop 63 on the intermediate image plane P7 can be adjusted. As described above, the exposure apparatus U3 (substrate processing apparatus) can appropriately adjust the exposure conditions according to the mask M by adjusting the various parameters described above, and can perform exposure suitable for the mask M. it can.

露光装置U3は、基板保持機構12(基板支持ドラム25)による基板Pの移動速度、及び、投影領域PAの走査露光方向の幅の少なくとも1つを、投影像面Smと露光面Spとの関係により規定された条件式に基づいて計算される値、さらには、製造工程中の基板Pの伸縮等の計測結果を加味して計算される値に基づいて調整することが好ましい。これにより、露光装置U3は、自動的に各種条件を調整することができる。   The exposure apparatus U3 relates at least one of the moving speed of the substrate P by the substrate holding mechanism 12 (substrate support drum 25) and the width of the projection area PA in the scanning exposure direction to the relationship between the projection image surface Sm and the exposure surface Sp. It is preferable to adjust the value based on the value calculated based on the conditional expression defined by the above, and further based on the value calculated taking into account the measurement result such as expansion and contraction of the substrate P during the manufacturing process. Thereby, the exposure apparatus U3 can automatically adjust various conditions.

本実施形態の露光装置U3は、基板P上に形成する表示パネル等の全パターン領域の幅方向の寸法が、投影領域PAの軸AX2の方向の寸法よりも大きいという前提で、1つの投影光学系PLによる投影領域PAが図3の右図のように並ぶように、6つの投影光学系PL1〜PL6を設けたが、その数は、基板Pの幅によっては1つでもよいし、7つ以上であってもよい。   The exposure apparatus U3 of the present embodiment is based on the assumption that the dimension in the width direction of all pattern areas such as a display panel formed on the substrate P is larger than the dimension in the direction of the axis AX2 of the projection area PA. The six projection optical systems PL1 to PL6 are provided so that the projection areas PA by the system PL are arranged as shown in the right diagram of FIG. 3, but the number may be one or seven depending on the width of the substrate P. It may be the above.

複数の投影光学系PLを基板Pの幅方向に並べる場合、走査露光時に各投影領域PAの露光幅に渡って積算される露光量が、走査露光方向と直交する方向(基板Pの幅方向)において、どこでも略一定(例えば±数%以内)にすることが好ましい。   When a plurality of projection optical systems PL are arranged in the width direction of the substrate P, the exposure amount accumulated over the exposure width of each projection area PA during scanning exposure is a direction orthogonal to the scanning exposure direction (width direction of the substrate P). In this case, it is preferable to make it almost constant everywhere (for example, within ± several percent).

[第2実施形態]
次に、図10を参照して、第2実施形態の露光装置U3aについて説明する。なお、重複する記載を避けるべく、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明し、第1実施形態と同様の構成要素については、第1実施形態と同じ符号を付して説明する。図10は、第2実施形態の露光装置(基板処理装置)の全体構成を示す図である。第1実施形態の露光装置U3は、円筒状の基板支持ドラム25で、投影領域を通過する基板Pを保持する構成であったが、第2実施形態の露光装置U3aは、平板状の基板Pを、移動可能な基板支持機構12aで保持する構成となっている。
[Second Embodiment]
Next, an exposure apparatus U3a according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In order to avoid overlapping descriptions, only different parts from the first embodiment will be described, and the same components as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals as those in the first embodiment. FIG. 10 is a view showing the overall configuration of the exposure apparatus (substrate processing apparatus) of the second embodiment. The exposure apparatus U3 of the first embodiment is configured to hold the substrate P passing through the projection area by the cylindrical substrate support drum 25, but the exposure apparatus U3a of the second embodiment is a flat substrate P. Is 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、基板Pを平面状に保持する基板ステージ102と、基板ステージ102を中心面CLと直交する面内(XY面)でX方向に沿って走査移動させる移動装置(図示略)とを備える。   In the exposure apparatus U3a of the second embodiment, the substrate support mechanism 12a includes a substrate stage 102 that holds the substrate P in a planar shape, and the substrate stage 102 along the X direction in a plane (XY plane) orthogonal to the center plane CL. And a moving device (not shown) for scanning and moving.

図10の基板Pの支持面P2は実質的にXY面と平行な平面であるので、マスクMで反射して投影光学モジュールPLM(PL1〜PL6)に入射した投影光束EL2は、基板Pに投射される際、投影光束EL2の主光線がXY面と垂直になるように設定される。   Since the support surface P2 of the substrate P in FIG. 10 is a plane substantially parallel to the XY plane, the projection light beam EL2 reflected by the mask M and incident on the projection optical modules PLM (PL1 to PL6) is projected onto the substrate P. In this case, the principal ray of the projection light beam EL2 is set to be 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、マスクM上の照明領域IR1(及びIR3,IR5)の中心点から照明領域IR2(及びIR4,IR6)の中心点までの周長は、支持面P2に倣った基板P上の投影領域PA1(及びPA3,PA5)の中心点から第2投影領域PA2(及びPA4,PA6)の中心点までの周長と、実質的に等しく設定されている。   Also in the second embodiment, similarly to FIG. 2, the illumination region IR2 (and IR4, IR6) from the center point of the illumination region IR1 (and IR3, IR5) on the mask M when viewed in the XZ plane. ) To 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). The length is set substantially equal.

図10の露光装置U3aにおいても、下位制御装置16が、基板支持機構12の移動装置(走査露光用のリニアモータや微動用のアクチュエータ等)を制御し、円筒ドラム21の回転と同期して基板ステージ102を駆動する。なお、本実施形態での基板Pは、樹脂フィルム等のフレキシブル基板でもよいし、液晶表示パネル用のガラス板でもよい。さらに、基板ステージ102の精密な移動によって走査露光を実施する場合は、支持面P2に基板Pを真空吸着する構造(例えばピンチャック方式、多孔質方式の平面ホルダ等)が設けられる。また、基板ステージ102は移動させずに、基板Pを平面状に支持するだけの場合は、支持面P2に基板Pをエアベアリングによる気体層で低摩擦状態、或いは非接触状態で支持する機構(例えばベルヌイチャック方式の平面ホルダ等)と、基板Pに所定のテンションを与えて平面性を保つためのテンション付与機構とが設けられる。   Also in the exposure apparatus U3a of FIG. 10, the lower-level control device 16 controls the moving device (linear motor for scanning exposure, actuator for fine movement, etc.) of the substrate support mechanism 12 and synchronizes with the rotation of the cylindrical drum 21. The stage 102 is driven. The substrate P in the present embodiment may be a flexible substrate such as a resin film or a glass plate for a liquid crystal display panel. Further, when scanning exposure is performed by precise movement of the substrate stage 102, a structure (for example, a pin chuck type, porous type flat holder, etc.) for vacuum-adsorbing the substrate P on the support surface P2 is provided. In addition, when the substrate P is only supported in a flat shape without moving the substrate stage 102, a mechanism (a non-contact state or a non-contact state) is supported on the support surface P2 with a gas layer formed by an air bearing. For example, a Bernoulli chuck type flat holder or the like) and a tension applying mechanism for applying a predetermined tension to the substrate P to maintain flatness are provided.

次に、第2実施形態の露光装置U3aにおけるマスクMのパターンの投影像面Smの移動と基板Pの露光面Spの移動との関係について、図11を参照して説明する。図11は、先の図7と同様の条件と定義のもとで、マスクMのパターンの投影像面Smと基板P上の露光面Spとの関係を誇張して表した説明図である。   Next, the relationship between the movement of the projection image plane Sm of the pattern of the mask M and the movement of the exposure plane Sp of the substrate P in the exposure apparatus U3a of the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 is an explanatory diagram exaggeratingly showing the relationship between the projection image surface Sm of the pattern of the mask M and the exposure surface Sp on the substrate P under the same conditions and definitions as in FIG.

露光装置U3aは、テレセントリックな投影光学系PLによって、円筒面状のマスクMのパターンの投影像面Smを形成する。投影像面Smは、マスクMのパターンが結像されるベストフォーカス面でもある。ここでも、マスクMのパターン面が曲率半径Rmの曲面で形成されているため、投影像面Smも、仮想的な線AX1’を中心とした曲率半径Rmの円筒面(ZX平面において円弧曲線)の一部となる。一方、基板Pが基板ステージ102によって平面に保持されるので、露光面Spは平面(ZX平面において直線)となる。したがって、本実施形態における露光面Spは、先の図7で示した基準面HPと一致した面になる。すなわち、露光面Spは曲率半径Rpが無限大(∞)の面、或いは、投影像面Smの半径Rmに対して極めて大きな曲面とみなせる。   The exposure apparatus U3a forms a projection image surface Sm of the pattern of the cylindrical mask M by the telecentric projection optical system PL. The projection image plane Sm is also the best focus plane on which the pattern of the mask M is formed. Again, since the pattern surface of the mask M is formed by a curved surface having a curvature radius Rm, the projection image surface Sm is also a cylindrical surface having a curvature radius Rm centered on the virtual line AX1 ′ (arc curve in the ZX plane). Part of On the other hand, since the substrate P is held in a plane by the substrate stage 102, the exposure surface Sp is a plane (a straight line in the ZX plane). Therefore, the exposure surface Sp in the present embodiment is a surface that matches the reference surface HP shown in FIG. That is, the exposure surface Sp can be regarded as a surface having an infinite curvature radius Rp (∞) or a curved surface that is extremely large with respect to the radius Rm of the projection image surface Sm.

投影像面Smは、曲率半径Rmの面上を角速度ωmで回転するため、投影像面Smと露光面Spとが接する投影像面Sm上の点Cpは、時間t経過後、角度θm=ωm・tだけ回転した点Cp1に位置する。したがって、投影像面Sm上の点Cp1の基準面HPに沿った方向(X方向)の位置Xmは、Xm=Rm・sin(θm)となる。また、露光面Spは、基準面HPと一致した平面であるため、投影像面Smと露光面Spとが接する露光面Sp上の点Cpは、時間t経過後、X方向にXp=V・tだけ移動した点Cp0に位置する。したがって、先の図7で説明したように、時間t経過後の投影像面Sm上の点Cp1と露光面Sp上の点Cp0とのX方向(走査露光方向)のズレ量Δ1は、Δ1=V・t−Rm・sin(θm)となる。   Since the projection image surface Sm rotates on the surface of the curvature radius Rm at an angular velocity ωm, the point Cp on the projection image surface Sm where the projection image surface Sm and the exposure surface Sp are in contact with each other after the elapse of time t has an angle θm = ωm. Located at point Cp1 rotated by t. Accordingly, the position Xm in the direction (X direction) along the reference plane HP of the point Cp1 on the projection image plane Sm is Xm = Rm · sin (θm). Further, since the exposure surface Sp is a plane coinciding with the reference surface HP, the point Cp on the exposure surface Sp where the projection image surface Sm and the exposure surface Sp are in contact with each other in the X direction is Xp = V · It is located at the point Cp0 moved by t. Therefore, as described above with reference to FIG. 7, the deviation amount Δ1 in the X direction (scanning exposure direction) between the point Cp1 on the projection image surface Sm and the point Cp0 on the exposure surface Sp after the elapse of time t is Δ1 = V · t−Rm · sin (θm).

図11のズレ量Δ1は、マスクM又は投影像面Smが等角速度移動し、基板P又は露光面Spが等速直線移動することにより生じる射影誤差(sin誤差)である。そのズレ量Δ1は、点Cpが露光幅2A内の中心となる面KS上に位置するときをゼロとすると、その位置からから±X方向に離れるに従って漸次増大していく。走査露光の際、基板P上の露光面Spには、露光幅2Aの範囲に渡って、投影像面Smのパターン像が継続的に積算されて転写される。しかしながら、ズレ量Δ1の射影誤差の影響により、転写されたパターン像の走査露光方向の寸法は、マスクM上のパターンの寸法に対して誤差を持つことになり、転写忠実度が低下してしまう。   11 is a projection error (sin error) that occurs when the mask M or the projection image surface Sm moves at a constant angular velocity and the substrate P or the exposure surface Sp moves at a constant linear velocity. When the point Cp is zero when the point Cp is located on the center surface KS in the exposure width 2A, the deviation amount Δ1 gradually increases as the distance from the position increases in the ± X direction. During the scanning exposure, the pattern image on the projection image surface Sm is continuously accumulated and transferred onto the exposure surface Sp on the substrate P over the range of the exposure width 2A. However, due to the influence of the projection error of the shift amount Δ1, the dimension of the transferred pattern image in the scanning exposure direction has an error with respect to the dimension of the pattern on the mask M, and the transfer fidelity is lowered. .

そこで、本実施形態でも、投影像面Smと露光面Spのうちで、曲率半径が小さい方の面の周速度を曲率半径が大きい方の面の周速度に対して、わずかに高く設定することで、先の第1実施形態と同様の効果を得ることができる。本実施形態では、露光面Spの曲率半径Rpと投影像面Smの曲率半径Rmとが、Rp≫Rmの関係であることから、露光面Spの移動速度Vに対して、相対的に投影像面Smの周速度Vmをわずかに高くする。   Therefore, also in the present embodiment, the peripheral speed of the surface with the smaller curvature radius among the projection image surface Sm and the exposure surface Sp is set slightly higher than the peripheral speed of the surface with the larger curvature radius. Thus, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In this embodiment, since the curvature radius Rp of the exposure surface Sp and the curvature radius Rm of the projection image surface Sm are in a relationship of Rp >> Rm, the projection image is relatively relative to the moving speed V of the exposure surface Sp. The peripheral speed Vm of the surface Sm is slightly increased.

以下、図12から図18を用いて、露光装置U3aの構成で各種シミュレーションを実行した一例について説明する。図12は、露光面Spの移動速度V(周速度Vpと同一)と投影像面Smの周速度Vmとの差の有無によるズレ量Δ1の変化を示すグラフであり、図12の縦軸は図11中のズレ量Δ1を表し、横軸は図8A、7Bの同様に露光幅を表す。なお、図12以降の各シミュレーションでは、マスクMの半径Rm、すなわち投影像面Smの半径Rmを150mmとした。図11で説明したように、露光面Spの移動速度V(周速度Vp)と投影像面Smの周速度Vmとを等しくした場合、すなわち周速度差が無い場合、ズレ量Δ1の許容範囲を±1μm程度とすると、露光幅は±5mm程度の範囲になる。   Hereinafter, an example in which various simulations are executed with the configuration of the exposure apparatus U3a will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a graph showing a change in the shift amount Δ1 depending on whether or not there is a difference between the moving speed V of the exposure surface Sp (same as the peripheral speed Vp) and the peripheral speed Vm of the projection image surface Sm. 11 represents the amount of deviation Δ1 and the horizontal axis represents the exposure width as in FIGS. 8A and 7B. In each simulation after FIG. 12, the radius Rm of the mask M, that is, the radius Rm of the projection image plane Sm is set to 150 mm. As described with reference to FIG. 11, when the moving speed V (peripheral speed Vp) of the exposure surface Sp is equal to the peripheral speed Vm of the projection image surface Sm, that is, when there is no peripheral speed difference, the allowable range of the deviation amount Δ1 is set. If it is about ± 1 μm, the exposure width is in the range of about ± 5 mm.

そこで、露光面Spの移動速度V(周速度Vp)に対して投影像面Smの周速度Vmを僅かに高くするように、投影像面Smの角速度をωmからωm’(ωm<ωm’)に調整すると、ズレ量Δ1’は、原点0を中心とした露光幅±4mmの範囲では負の傾きで変化し、その範囲の外側では正の傾きで変化する。ズレ量Δ1’がゼロとなる露光幅上の位置を±6.7mm程度のところにすると、ズレ量Δ1’の許容範囲が±1μm程度に収まる露光幅は±8mm程度の範囲になる。これは、走査露光として使用可能な露光幅を、周速度差を与えない場合に比べて60%程度拡大したことなる。   Therefore, the angular velocity of the projection image surface Sm is changed from ωm to ωm ′ (ωm <ωm ′) so that the peripheral velocity Vm of the projection image surface Sm is slightly higher than the moving velocity V (peripheral velocity Vp) of the exposure surface Sp. When the adjustment is made, the deviation amount Δ1 ′ changes with a negative inclination in the range of the exposure width of ± 4 mm with the origin 0 as the center, and changes with a positive inclination outside the range. If the position on the exposure width where the deviation amount Δ1 ′ is zero is about ± 6.7 mm, the exposure width where the allowable range of the deviation amount Δ1 ′ is about ± 1 μm is about ± 8 mm. This means that the exposure width that can be used as scanning exposure is expanded by about 60% compared to the case where no peripheral speed difference is given.

次に、先の図9と同様に、露光面Spの移動速度V(=周速度Vp)と投影像面Smの周速度Vmとを一致させた場合(周速度差無し)と、僅かな差を与えた場合(周速度差有り)とのパターン像のコントラスト値(又はコントラスト比)の変化について説明する。
図13Aは、投影光学系PLの露光面Sp側の開口数NAを0.0875、照明光束EL1の波長を365nm、プロセス定数0.6、照明σを0.7としたときに、マスクM上に形成された最大解像力Rs=2.5μmのL&Sパターンを投影した場合に露光面Sp上で得られる像のコントラストを表す。図13Bは、同じ投影条件で得られる最大解像力Rs=2.5μmの孤立線(ISO)パターンを投影した場合に露光面Sp上で得られる像のコントラストを表す。
Next, as in FIG. 9, a slight difference is obtained when the movement speed V (= peripheral speed Vp) of the exposure surface Sp is matched with the peripheral speed Vm of the projection image surface Sm (no peripheral speed difference). A change in the contrast value (or contrast ratio) of the pattern image when the value is given (with a peripheral speed difference) will be described.
FIG. 13A shows the mask M when the numerical aperture NA on the exposure surface Sp side of the projection optical system PL is 0.0875, the wavelength of the illumination light beam EL1 is 365 nm, the process constant is 0.6, and the illumination σ is 0.7. Represents the contrast of the image obtained on the exposure surface Sp when the L & S pattern with the maximum resolving power Rs = 2.5 μm is formed. FIG. 13B shows the contrast of an image obtained on the exposure surface Sp when an isolated line (ISO) pattern having a maximum resolving power Rs = 2.5 μm obtained under the same projection conditions is projected.

2.5μmのL&SパターンでもISOパターンでも、像の明部分はコントラスト値として1.0に近く、暗部分は0に近い強度分布CN1になるのがよい。コントラスト値は、明部分の光強度の最大値Imaxと暗部分の光強度の最小値Iminとによって、(Imax−Imin)/(Imax+Imin)によって求められる。強度分布CN1は総じてコントラストが高い状態であるが、低い状態とは強度分布CN2のように最大値Imaxと最小値Iminとの差(振幅)が小さくなることである。図13A、12Bで示した像の強度分布CN1は、2.5μmのL&Sパターン又はISOパターンの静止した投影像のコントラストであるが、走査露光の場合、設定された露光幅に渡って基板Pが移動する間、例えば静止した強度分布CN1を走査露光方向に、図8Bで説明した差分量Δ、或いは、図12で説明したズレ量Δ1の変化に則ってずらしながら積算したものが、基板P上に転写されるパターン像の最終的なコントラストになる。   In both the 2.5 μm L & S pattern and the ISO pattern, it is preferable that the bright portion of the image has an intensity distribution CN1 close to 1.0 as the contrast value and the dark portion close to 0. The contrast value is obtained by (Imax−Imin) / (Imax + Imin) by the maximum value Imax of the light intensity in the bright part and the minimum value Imin of the light intensity in the dark part. The intensity distribution CN1 is generally in a state where the contrast is high, but the low state is that the difference (amplitude) between the maximum value Imax and the minimum value Imin is small like the intensity distribution CN2. The image intensity distribution CN1 shown in FIGS. 13A and 12B is the contrast of the stationary projection image of the 2.5 μm L & S pattern or the ISO pattern. In the case of scanning exposure, the substrate P extends over the set exposure width. During the movement, for example, the stationary intensity distribution CN1 is accumulated on the substrate P while shifting in the scanning exposure direction while shifting in accordance with the change in the difference amount Δ described in FIG. 8B or the shift amount Δ1 described in FIG. This is the final contrast of the pattern image transferred to the image.

次に、図13A、12Bで説明した投影露光条件(Rm=150mm、Rp=∞、NA=0.0875、λ=365nm、k=0.6)の下で、2.5μmのL&Sパターンの投影像の露光幅の位置に対するコントラスト値(コントラスト比)の変化をシミュレーションした結果を図14、図15に示す。図14、図15の横軸は正側の露光幅Aの位置を表し、縦軸は(Imax−Imin)/(Imax+Imin)で求められコントラスト値と、露光幅0mmでのコントラスト値を1.0に規格化した場合のコントラスト比とを表す。さらに、図14は露光面Spの移動速度V(=周速度Vp)と投影像面Smの周速度Vmとを一致させた周速度差無しの場合のコントラスト変化を表し、図15は、図12中のズレ量Δ1’のような変化特性となるように、投影像面Smの周速度Vmを露光面Spの移動速度V(=周速度Vp)よりも僅かに大きくした周速度差有りの場合のコントラスト変化を表す。   Next, under the projection exposure conditions described in FIGS. 13A and 12B (Rm = 150 mm, Rp = ∞, NA = 0.0875, λ = 365 nm, k = 0.6), a 2.5 μm L & S pattern is projected. 14 and 15 show the results of simulating the change in contrast value (contrast ratio) with respect to the position of the exposure width of the image. 14 and 15, the horizontal axis represents the position of the positive exposure width A, and the vertical axis represents the contrast value obtained by (Imax−Imin) / (Imax + Imin), and the contrast value at an exposure width of 0 mm is 1.0. Represents the contrast ratio when normalized. Further, FIG. 14 shows a contrast change in the case where there is no difference in peripheral speed when the moving speed V (= peripheral speed Vp) of the exposure surface Sp and the peripheral speed Vm of the projection image surface Sm are matched, and FIG. In the case where there is a peripheral speed difference in which the peripheral speed Vm of the projection image surface Sm is slightly larger than the moving speed V (= peripheral speed Vp) of the exposure surface Sp so that the change characteristic such as the amount of deviation Δ1 ′ in the medium is obtained. This represents the contrast change.

図14のように、周速度差無し(補正前)の場合、コントラスト比は、露光幅の位置が原点0から4mm程度の間ではほぼ一定であるが、5mm以上の位置から急激に低下する。そして露光幅の位置が8mm以上ではコントラスト比が0.4以下となり、フォトレジストに対する露光ではコントラスト不足となり得る。なお、シミュレーションにおいては、露光幅の位置0mmでのコントラスト値は約0.934となり、コントラスト比はその値を1.0に規格化して示した。   As shown in FIG. 14, in the case of no peripheral speed difference (before correction), the contrast ratio is substantially constant when the position of the exposure width is about 0 to 4 mm from the origin, but rapidly decreases from a position of 5 mm or more. When the exposure width position is 8 mm or more, the contrast ratio is 0.4 or less, and the exposure to the photoresist may result in insufficient contrast. In the simulation, the contrast value at an exposure width position of 0 mm is about 0.934, and the contrast ratio is normalized to 1.0.

これに対して、図15のように周速度差有り(補正後)の場合、コントラスト比は、露光幅の位置が0〜4mmの間で1.0から0.8程度に漸次低下するものの、位置4mm〜8mmの間では0.8程度を維持している。シミュレーション上、露光幅の位置5mmでのコントラスト比は約0.77、位置7mmでのコントラスト比は約0.82である。
このように、平面状の露光面Spの移動速度V(=周速度Vp)に対して投影像面Smの周速度Vmを僅かに大きくすることによって、走査露光の際に設定できる投影領域PAの露光幅2Aを大きくすることができる。
On the other hand, when there is a peripheral speed difference (after correction) as shown in FIG. 15, the contrast ratio gradually decreases from about 1.0 to about 0.8 when the position of the exposure width is 0 to 4 mm. About 0.8 is maintained between the positions 4 mm to 8 mm. In the simulation, the contrast ratio at the exposure width of 5 mm is about 0.77, and the contrast ratio at the position of 7 mm is about 0.82.
Thus, by slightly increasing the peripheral speed Vm of the projection image surface Sm with respect to the moving speed V (= peripheral speed Vp) of the planar exposure surface Sp, the projection area PA that can be set during the scanning exposure is set. The exposure width 2A can be increased.

また、図16に示すように、周速度差無し(補正前)の場合の2.5μmのISOパターンの像のコントラスト比は、露光幅の位置が5mmまではほぼ一定であるが、5mm以上から徐々に低下し、位置6mmで約0.9、位置8mmで約0.6、位置9mmで約0.5、そして位置10mmで約0.4となる。尚、図16におけるコントラスト比は、図14中の露光幅の位置0mmで得られる2.5μmのL&Sパターンの像のコントラスト値(約0.934)を基準にして、2.5μmのISOパターンの像で得られるコントラスト値(位置0mmで約0.968)の比を取ったものである。そのため、図16に示すコントラスト比の初期値(位置0mmでの値)は、約1.04となる。   Further, as shown in FIG. 16, the contrast ratio of the image of the 2.5 μm ISO pattern in the case of no peripheral speed difference (before correction) is substantially constant until the exposure width position is 5 mm, but from 5 mm or more. It gradually decreases to about 0.9 at position 6 mm, about 0.6 at position 8 mm, about 0.5 at position 9 mm, and about 0.4 at position 10 mm. The contrast ratio in FIG. 16 is based on the contrast value (about 0.934) of the 2.5 μm L & S pattern image obtained at the exposure width position 0 mm in FIG. A ratio of contrast values obtained by an image (about 0.968 at a position of 0 mm) is taken. Therefore, the initial value of the contrast ratio (value at the position 0 mm) shown in FIG. 16 is about 1.04.

これに対して、図17のように周速度差有り(補正後)の場合、2.5μmのISOパターンの像のコントラスト比は、露光幅の位置が0〜8mmの範囲では0.9以上を維持し、位置9mmで0.8程度に低下するものの、位置10mmでも約0.67を維持している。以上のように、平面状の露光面Spの移動速度V(=周速度Vp)に対して投影像面Smの周速度Vmを相対的に僅かに大きくすることによって、走査露光の際に設定できる投影領域PAの露光幅2Aを大きくすることができる。   On the other hand, when there is a peripheral speed difference (after correction) as shown in FIG. 17, the contrast ratio of the image of the 2.5 μm ISO pattern is 0.9 or more when the exposure width is in the range of 0 to 8 mm. Although it decreases to about 0.8 at the position 9 mm, it remains at about 0.67 even at the position 10 mm. As described above, by setting the peripheral speed Vm of the projection image surface Sm relatively slightly with respect to the moving speed V (= the peripheral speed Vp) of the planar exposure surface Sp, it can be set at the time of scanning exposure. The exposure width 2A of the projection area PA can be increased.

ところで、投影像面Smの周速度Vmと露光面Spの周速度Vp(又は直線移動速度V)との間に僅かな差を与えて、図8B中の差分量Δ、或いは図12中のズレ量Δ1’のような特性を得て、最適な露光幅2A(又はA)の範囲を見極めるために、差分量Δ又はズレ量Δ1’と解像力Rsとの関係を利用する評価法もある。以下、その方法を説明するが、簡略化のために、図8B中の差分量Δや図12中のズレ量Δ1’のことを像変位量Δと読み替えることもある。   By the way, a slight difference is given between the peripheral speed Vm of the projection image surface Sm and the peripheral speed Vp (or linear movement speed V) of the exposure surface Sp, and the difference amount Δ in FIG. 8B or the deviation in FIG. There is also an evaluation method that uses the relationship between the difference amount Δ or the shift amount Δ1 ′ and the resolving power Rs in order to obtain a characteristic such as the amount Δ1 ′ and to determine the optimum range of the exposure width 2A (or A). Hereinafter, the method will be described. For the sake of simplicity, the difference amount Δ in FIG. 8B and the shift amount Δ1 ′ in FIG. 12 may be read as the image displacement amount Δ.

その評価法では、像変位量Δの平均値/Rsの関係、又は像変位量Δの平均値/Rsの関係を露光幅の位置毎に計算する。そこで、像変位量Δの平均値/Rsを評価値Q1、像変位量Δの平均値/Rsを評価値Q2としてシミュレーションする例を、図18、図19に基づいて説明する。図18は、先の図12に示したズレ量Δ1’のグラフと同じものであるが、計算すべき露光幅を±12mmの範囲とした。また、ズレ量Δ1’(像変位量Δ)を算出した露光幅上のサンプル点は図12と同様に0.5mm間隔である。In its evaluation method calculates the relationship of the mean / Rs of the image displacement delta, or the relationship between the average / Rs of the image displacement delta 2 for each position of the exposure width. Therefore, an example of a simulation evaluation value Q1 the average / Rs of the image displacement delta, the average / Rs of the image displacement delta 2 as the evaluation value Q2, FIG. 18 will be described with reference to FIG. 19. FIG. 18 is the same as the graph of the shift amount Δ1 ′ shown in FIG. 12, but the exposure width to be calculated is in the range of ± 12 mm. The sample points on the exposure width for which the shift amount Δ1 ′ (image displacement amount Δ) is calculated are spaced by 0.5 mm as in FIG.

像変位量Δの平均値は、露光幅の原点0mmから着目するサンプル点までの間で得られる各ズレ量Δ1’の絶対値を加算平均したものである。例えば、位置−10mmのサンプル点における像変位量Δの平均値は、位置0mmから位置−10mmの間の各サンプル点(図18では21点)で得られるズレ量Δ1’の絶対値を加算し、それをサンプル点数で除して求められる。図18の場合、位置0mmから−10mmまでの各サンプル点でのズレ量Δ1’の絶対値の加算値は20.86μmとなり、サンプル点数21で除した平均値は約0.99μmとなる。また、シミュレーション上での解像力Rsは、ここではNA=0.0875、λ=368nm、プロセス定数k=0.5として、2.09μmにした。したがって、露光幅の位置−10mmにおける評価値Q1(無単位)は約0.48となる。以上のような計算を露光幅内の各位置(サンプル点)で行うと、評価値Q1の変化傾向が判る。   The average value of the image displacement amount Δ is obtained by averaging the absolute values of the respective shift amounts Δ1 'obtained from the origin 0 mm of the exposure width to the sample point of interest. For example, the average value of the image displacement amount Δ at the sample point at the position −10 mm is obtained by adding the absolute value of the shift amount Δ1 ′ obtained at each sample point between the position 0 mm and the position −10 mm (21 points in FIG. 18) It is obtained by dividing it by the number of sample points. In the case of FIG. 18, the absolute value of the deviation amount Δ1 ′ at each sample point from the position 0 mm to −10 mm is 20.86 μm, and the average value divided by the number of sample points 21 is about 0.99 μm. In addition, the resolution Rs in the simulation is 2.09 μm, where NA = 0.0875, λ = 368 nm, and process constant k = 0.5. Therefore, the evaluation value Q1 (no unit) at the exposure width position of −10 mm is about 0.48. When the above calculation is performed at each position (sample point) within the exposure width, the change tendency of the evaluation value Q1 can be seen.

また、(像変位量Δ)の平均値は、露光幅の原点0mmから着目するサンプル点までの間で得られる各ズレ量Δ1’の絶対値を2乗した値(μm)を加算平均したものである。図18の場合、例えば、位置0mmから−10mmまでの各サンプル点におけるズレ量Δ1’の絶対値を2乗して加算した値は42.47μmとなり、サンプル点数21で除した平均値は約2.02μmとなる。シミュレーション上での解像力Rsを2.09μmとしたので、露光幅の位置−10mmにおける評価値Q2は約0.97μmとなる。以上のような計算を露光幅内の各位置(サンプル点)で行うと、評価値Q2(μm)の変化傾向が判る。Further, the average value of (image displacement amount Δ) 2 is obtained by adding and averaging the values (μm 2 ) obtained by squaring the absolute value of each deviation amount Δ1 ′ obtained from the origin 0 mm of the exposure width to the sample point of interest. It is a thing. In the case of FIG. 18, for example, the value obtained by squaring the absolute value of the deviation amount Δ1 ′ at each sample point from the position 0 mm to −10 mm is 42.47 μm 2 , and the average value divided by the number of sample points 21 is about 2.02 μm 2 . Since the resolving power Rs on the simulation is 2.09 μm, the evaluation value Q2 at the exposure width of −10 mm is about 0.97 μm. When the above calculation is performed at each position (sample point) within the exposure width, the change tendency of the evaluation value Q2 (μm) can be seen.

図19は、以上のようにして求めた評価値Q1、Q2を縦軸に取り、横軸に露光幅の位置を取ったグラフである。評価値Q1(像変位量Δの平均値/解像力Rs)は、露光幅(絶対値)が大きくなるに連れてなだらかに変化し、おおよそ、露光幅の±12mmの位置で、ほぼ1.0となる。このことは、±12mmの位置における像変位量Δの平均値が、解像力Rsとほぼ一致していることを意味する。一方、評価値Q2(像変位量Δの平均値/解像力Rs)は、露光幅の位置±8mmまでの範囲では評価値Q1と同等の傾向で変化するが、8mm以上では急峻に増大し、露光幅の位置±10mmでほぼ1(μm)となっている。FIG. 19 is a graph in which the evaluation values Q1 and Q2 obtained as described above are plotted on the vertical axis and the position of the exposure width is plotted on the horizontal axis. The evaluation value Q1 (average value of image displacement amount Δ / resolution Rs) gradually changes as the exposure width (absolute value) increases, and is approximately 1.0 at a position of ± 12 mm of the exposure width. Become. This means that the average value of the image displacement amount Δ at the position of ± 12 mm substantially coincides with the resolving power Rs. On the other hand, the evaluation value Q2 (average value / resolution Rs of the image displacement delta 2) is in the range up to a position ± 8 mm exposure width varying trend of equivalent evaluation value Q1, steeply increases at least 8 mm, The exposure width position is ± 1 mm (approximately 10 μm).

ここで、先の図17に示したISOパターンのコントラスト変化、或いは図15に示したL&Sパターンのコントラスト変化においては、露光幅が8mm以上のところからコントラスト比が大きく低下している。図15、図17で求めたコントラスト比の変化は、解像力Rsを2.5μmとした場合であって、Rs=2.09μmで計算したものではないが、傾向は概ね同じである。このように、評価値Q1、又はQ2を指標とする評価法によっても、コントラスト変化を反映した最適な露光幅を決定することができる。   Here, in the contrast change of the ISO pattern shown in FIG. 17 or the contrast change of the L & S pattern shown in FIG. 15, the contrast ratio is greatly reduced from an exposure width of 8 mm or more. The change in contrast ratio obtained in FIG. 15 and FIG. 17 is when the resolving power Rs is 2.5 μm and is not calculated with Rs = 2.09 μm, but the tendency is almost the same. Thus, the optimum exposure width reflecting the contrast change can also be determined by the evaluation method using the evaluation value Q1 or Q2 as an index.

なお、本実施形態の場合、先の第1実施形態で用いた式F(x)は、露光面Spが基準面HPと平行にX方向に移動速度V(周速度Vp)で移動していることから、以下のような式F’(x)に置き換えられる。

Figure 2014171270
図10に示した第2実施形態の露光装置U3aは、この式F’(x)を上記第1実施形態の式に適用し、当該関係を満たすことで第1実施形態と同様の効果を得ることができる。In the case of the present embodiment, in the formula F (x) used in the first embodiment, the exposure surface Sp moves in the X direction in parallel with the reference surface HP at the moving speed V (circumferential speed Vp). Therefore, it is replaced by the following formula F ′ (x).
Figure 2014171270
The exposure apparatus U3a of the second embodiment shown in FIG. 10 applies the equation F ′ (x) to the equation of the first embodiment and satisfies the relationship, thereby obtaining the same effect as that of the first embodiment. be able to.

[第3実施形態]
次に、図20を参照して、第3実施形態の露光装置U3bについて説明する。なお、重複する記載を避けるべく、第1、第2実施形態と異なる部分についてのみ説明し、第1、第2実施形態と同様の構成要素については、第1、第2実施形態と同じ符号を付して説明する。図20は、第3実施形態の露光装置(基板処理装置)の全体構成を示す図である。第3実施形態の露光装置U3bは、マスクMのパターン面で反射した光が投影光束となる反射型マスクを用いる構成であったが、第3実施形態の露光装置U3bは、マスクのパターン面を透過した光が投影光束となる透過型マスクを用いる構成となっている。
[Third Embodiment]
Next, an exposure apparatus U3b according to the third embodiment will be described with reference to FIG. In order to avoid overlapping descriptions, only the parts different from the first and second embodiments will be described, and the same reference numerals as those in the first and second embodiments will be used for the same components as those in the first and second embodiments. A description will be given. FIG. 20 is a view showing the overall arrangement of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the third embodiment. The exposure apparatus U3b of the third embodiment is configured to use a reflective mask in which light reflected by the pattern surface of the mask M becomes a projected light beam. However, the exposure apparatus U3b of the third embodiment uses a mask pattern surface. A transmission type mask in which the transmitted light becomes a projection light beam 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Mを保持する円筒ドラム(マスク保持ドラム)21aと、円筒ドラム21aを支持するガイドローラ93と、円筒ドラム21aを駆動する駆動ローラ94と、駆動部96と、を備える。   In the exposure apparatus U3b of the third embodiment, the mask holding mechanism 11a includes a cylindrical drum (mask holding drum) 21a that holds the mask M, a guide roller 93 that supports the cylindrical drum 21a, and a drive roller that drives the cylindrical drum 21a. 94 and a drive unit 96.

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

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

ガイドローラ93及び駆動ローラ94は、円筒ドラム21aの中心軸に対して平行なY軸方向に延びている。ガイドローラ93及び駆動ローラ94は、中心軸と平行な軸周りに回転可能に設けられている。ガイドローラ93及び駆動ローラ94は、円筒ドラム21aに保持されているマスクMAに接触しないように、設けられている。駆動ローラ94は、駆動部96と接続されている。駆動ローラ94は、駆動部96から供給されるトルクを円筒ドラム21aに伝えることによって、円筒ドラム21aを中心軸周りに回転させる。   The guide roller 93 and the drive roller 94 extend in the Y-axis direction parallel to the central axis of the cylindrical drum 21a. The guide roller 93 and the driving roller 94 are provided to be rotatable around an axis parallel to the central axis. The guide roller 93 and the driving roller 94 are provided so as not to contact the mask MA held on the cylindrical drum 21a. The drive roller 94 is connected to the drive unit 96. The drive roller 94 transmits the torque supplied from the drive unit 96 to the cylindrical drum 21a, thereby rotating the cylindrical drum 21a around the central axis.

本実施形態の照明装置13aは、光源(図示略)及び照明光学系ILaを備える。照明光学系ILaは、複数の投影光学系PL1〜PL6の各々に対応してY軸方向に並んだ複数(例えば6つ)の照明光学系ILa1〜ILa6を備える。光源は、前述した各種照明装置13aと同様に各種光源を用いることができる。光源から射出された照明光は、照度分布が均一化されて、例えば光ファイバ等の導光部材を介して、複数の照明光学系ILa1〜ILa6に振り分けられる。   The illumination device 13a of this embodiment includes a light source (not shown) and an illumination optical system ILa. The illumination optical system ILa includes a plurality of (for example, six) 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 illumination devices 13a. Illumination light emitted from the light source has a uniform illuminance distribution and is distributed to a 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、インテグレータ光学系、ロッドレンズ、フライアイレンズ等を含み、均一な照度分布の照明光束EL1によって照明領域IRを照明する。本実施形態において、複数の照明光学系ILa1〜ILa6は、円筒ドラム21aの内側に配置されている。複数の照明光学系IL1a〜ILa6のそれぞれは、円筒ドラム21aの内側から円筒ドラム21aを通して、円筒ドラム21aの外周面に保持されているマスクMA上の各照明領域を照明する。   Each of the plurality of illumination optical systems ILa1 to ILa6 includes a plurality of optical members such as lenses, an integrator optical system, a rod lens, a fly-eye lens, and the like, and illuminates the illumination region IR with an illumination light beam EL1 having a uniform illuminance distribution. In the present embodiment, the plurality of illumination optical systems ILa1 to ILa6 are arranged inside the cylindrical drum 21a. Each of the plurality of illumination optical systems IL1a to ILa6 illuminates each illumination area on the mask MA held on the outer peripheral surface of the cylindrical drum 21a through the cylindrical drum 21a from the inside of the cylindrical drum 21a.

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

露光装置U3bは、マスクとして透過型マスクを用いた場合も、露光装置U3,U3aと同様に、投影像面Smの移動速度(周速度Vm)と露光面Spの移動速度(V、又は周速度Vp)との関係を、先の第2実施形態と同様に調整(補正)することによって、走査露光時に利用できる露光幅を拡大することができる。   Even when a transmissive mask is used as the mask, the exposure apparatus U3b, like the exposure apparatuses U3 and U3a, moves the projection image surface Sm (peripheral speed Vm) and the exposure surface Sp (V or peripheral speed). By adjusting (correcting) the relationship with Vp) in the same manner as in the second embodiment, the exposure width that can be used during scanning exposure can be expanded.

[第4実施形態]
次に、図21を参照して、第4実施形態の露光装置U3cについて説明する。なお、重複する記載を避けるべく、先の各実施形態と異なる部分についてのみ説明し、先の各実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付して説明する。図21は、第4実施形態の露光装置(基板処理装置)の全体構成を示す図である。先の各実施形態の露光装置U3、U3a、U3bは、いずれも回転可能な円筒ドラム21(又は21a)に保持される円筒状マスクMを用いる構成であった。第4実施形態の露光装置U3cでは、平板状の反射型マスクMBを保持して、走査露光時にXY面に沿ったX方向に移動するマスクステージ110を備えたマスク保持機構11bが設けられる。
[Fourth Embodiment]
Next, an exposure apparatus U3c according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. In order to avoid overlapping descriptions, only different parts from the previous embodiments will be described, and the same components as those of the previous embodiments will be described with the same reference numerals. FIG. 21 is a view showing the overall arrangement of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the fourth embodiment. Each of the exposure apparatuses U3, U3a, U3b in the previous embodiments has a configuration using a cylindrical mask M held by a rotatable cylindrical drum 21 (or 21a). In the exposure apparatus U3c of the fourth embodiment, a mask holding mechanism 11b is provided that includes a mask stage 110 that holds a flat reflective mask MB and moves in the X direction along the XY plane during scanning exposure.

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

図21のマスクMBのマスク面P1は実質的にXY面と平行な平面であるので、マスクMBから反射された投影光束EL2の主光線は、XY面と垂直になる。このため、マスクMB上の各照明領域IR1〜IR6を照明する照明光学系IL1〜IL6からの照明光束EL1の主光線も偏光ビームスプリッタPBSを介してXY面に対して垂直になるように配置される。   Since the mask plane P1 of the mask MB in FIG. 21 is a plane substantially parallel to the XY plane, the principal ray of the projection light beam EL2 reflected from the mask MB is perpendicular to the XY plane. For this reason, the principal rays of the illumination light beam EL1 from the illumination optical systems IL1 to IL6 that illuminate the illumination regions IR1 to IR6 on the mask MB are also arranged so as to be perpendicular to the XY plane via the polarization beam splitter PBS. The

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。   When the principal ray of the projection light beam EL2 reflected from the mask MB is 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 is incident on the first concave mirror 72 through the first lens group 71. Specifically, the first reflecting surface P3 of the first deflecting member 70 is set to substantially 45 ° with respect to the second optical axis BX2 (XY surface).

また、第4実施形態においても、先の図2と同様に、XZ面内で見たとき、マスクMB上の照明領域IR1(及びIR3,IR5)の中心点から照明領域IR2(及びIR4,IR6)の中心点までのX方向の直線距離は、基板支持ドラム25の支持面P2に倣った基板P上の投影領域PA1(及びPA3,PA5)の中心点から第2投影領域PA2(及びPA4,PA6)の中心点までの周長距離と、実質的に等しく設定されている。   Also in the fourth embodiment, similarly to FIG. 2, the illumination region IR2 (and IR4, IR6) from the center point of the illumination region IR1 (and IR3, IR5) on the mask MB when viewed in the XZ plane. ) To the center point of the projection area PA1 (and PA3, PA5) on the substrate P along the support surface P2 of the substrate support drum 25 from the center point of the projection area PA2 (and PA4, PA4). It is set substantially equal to the circumferential distance to the center point of PA6).

図21の露光装置U3cにおいても、下位制御装置16が、マスク保持機構11の移動装置(走査露光用のリニアモータや微動用のアクチュエータ等)を制御し、基板支持ドラム25の回転と同期してマスクステージ110を駆動する。図21の露光装置U3cでは、マスクMBの+X方向への同期移動で走査露光を行なった後、−X方向の初期位置にマスクMBを戻す動作(巻戻し)が必要となる。そのため、基板支持ドラム25を一定速度で連続回転させて基板Pを等速(周速度Vp)で送り続ける場合、マスクMBの巻戻し動作の間、基板P上にはパターン露光が行なわれず、基板Pの搬送方向に関してパネル用パターンが飛び飛びに(離間して)形成されることになる。しかしながら、実用上、走査露光時の基板Pの速度(周速度Vp)とマスクMBの速度は50〜100mm/sと想定されていることから、マスクMBの巻戻しの際にマスクステージ110を、例えば500〜1000mm/sの最高速で駆動すれば、基板P上に形成されるパネル用パターン間の搬送方向に関する余白を狭くすることができる。   Also in the exposure apparatus U3c of FIG. 21, the low order control device 16 controls the moving device (linear motor for scanning exposure, actuator for fine movement, etc.) of the mask holding mechanism 11 and is synchronized with the rotation of the substrate support drum 25. The mask stage 110 is driven. In the exposure apparatus U3c of FIG. 21, after performing scanning exposure by synchronous movement of the mask MB in the + X direction, an operation (rewinding) of returning the mask MB to the initial position in the −X direction is required. Therefore, when the substrate support drum 25 is continuously rotated at a constant speed and the substrate P is continuously fed at a constant speed (circumferential speed Vp), pattern exposure is not performed on the substrate P during the rewinding operation of the mask MB. The panel pattern is formed in a jumped (separated) manner in the P transport direction. However, since the speed of the substrate P (peripheral speed Vp) and the speed of the mask MB at the time of scanning exposure are assumed to be 50 to 100 mm / s in practice, the mask stage 110 is used when the mask MB is rewound. For example, if the driving is performed at the maximum speed of 500 to 1000 mm / s, the margin in the transport direction between the panel patterns formed on the substrate P can be narrowed.

次に、第4実施形態の露光装置U3cにおけるマスクのパターンの投影像面Smと基板P上の露光面Spとの関係について、図22を参照して説明する。図22は、マスクのパターンの投影像面Smの移動と基板Pの露光面Spの移動との関係をし、先の図11で説明した投影像面Smと露光面Spとの関係を逆にしたものに相当する。すなわち、図22では、平面状(曲率半径が無限大)の投影像面Smに形成されるパターン像を、曲率半径Rpの露光面Sp上に転写する。   Next, the relationship between the projection image plane Sm of the mask pattern and the exposure plane Sp on the substrate P in the exposure apparatus U3c of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. 22 shows the relationship between the movement of the projection image surface Sm of the mask pattern and the movement of the exposure surface Sp of the substrate P, and reverses the relationship between the projection image surface Sm and the exposure surface Sp described in FIG. Is equivalent to That is, in FIG. 22, the pattern image formed on the projection image surface Sm having a planar shape (the curvature radius is infinite) is transferred onto the exposure surface Sp having the curvature radius Rp.

ここで、マスクMは平面であることから、投影像面Sm(ベストフォーカス面)も平面となる。したがって、図22中の投影像面Smは、先の図7で示した速度Vで移動する基準面HPに相当する。一方、基板P上の露光面Spは、先の図7で示したのと同様に、曲率半径Rpの円筒面(ZX平面においては円弧)となる。   Here, since the mask M is a plane, the projection image plane Sm (best focus plane) is also a plane. Therefore, the projected image plane Sm in FIG. 22 corresponds to the reference plane HP that moves at the speed V shown in FIG. On the other hand, the exposure surface Sp on the substrate P is a cylindrical surface (arc in the ZX plane) having a radius of curvature Rp, as shown in FIG.

本実施形態でも、基板保持ドラム25(露光面Sp)の角速度をωpとすると、図7と同様に面KSの位置で投影像面Smと露光面Spが接しているものとし、その接点Cpが半径Rpの露光面Spに沿って時間t経過後に移動した点Cp2のX方向の位置Xpを、Xp=Rp・sin(ωp・t)で求める。ここで、ωp・tは、接点Cpを原点として、そこから時間t経過後の露光面Spの回転角度θpである。これに対して、投影像面Smと露光面Spとの接点Cpが、平坦な投影像面Smに沿って原点から時間t経過後に移動した点Cp0の位置Xmは、Xm=V・t(但しV=Vm)で表されるから、先の各実施形態と同様に、投影像面Smと露光面Spとの間に射影誤差(ズレ量、或いは像変位量)が生じる。   Also in this embodiment, assuming that the angular velocity of the substrate holding drum 25 (exposure surface Sp) is ωp, the projection image surface Sm and the exposure surface Sp are in contact at the position of the surface KS as in FIG. The position Xp in the X direction of the point Cp2 moved after the elapse of time t along the exposure surface Sp with the radius Rp is obtained by Xp = Rp · sin (ωp · t). Here, ωp · t is the rotation angle θp of the exposure surface Sp after the elapse of time t from the contact Cp as the origin. On the other hand, the position Xm of the point Cp0 where the contact point Cp between the projection image plane Sm and the exposure plane Sp moves along the flat projection image plane Sm after the elapse of time t is Xm = V · t (provided that V = Vm), a projection error (deviation amount or image displacement amount) occurs between the projection image surface Sm and the exposure surface Sp, as in the previous embodiments.

その射影誤差(ズレ量、或いは像変位量)をズレ量Δ2とすると、ズレ量Δ2はΔ2=Xm−Xpで求められ、Δ2=V・t−Rp・sin(θp)となる。このズレ量Δ2の特性は、図8A中のズレ量Δ2のグラフと同じであり、投影像面Smの移動速度Vと露光面Spの周速度Vpに僅かな差を与えることで、先の各実施形態と同様に、走査露光時に利用できる投影領域PAの露光幅を拡大することができる。その為には、投影像面Smと露光面Spのうち曲率半径が小さい方の面の速度(周速度)を相対的に僅かに大きくする必要がある。本実施形態では、投影像面Smの速度V(周速度Vm)が露光面Spの周速度Vpに対して、例えば、図8C中に例示した変化率α程度だけ小さくなるように、マスクMBの走査露光時の速度Vfを投影倍率βに基づいて決まる基準速度Vより僅かに小さく設定する。   When the projection error (deviation amount or image displacement amount) is a deviation amount Δ2, the deviation amount Δ2 is obtained by Δ2 = Xm−Xp, and Δ2 = V · t−Rp · sin (θp). The characteristic of the deviation amount Δ2 is the same as the graph of the deviation amount Δ2 in FIG. 8A. By giving a slight difference between the moving speed V of the projection image plane Sm and the peripheral speed Vp of the exposure surface Sp, As in the embodiment, the exposure width of the projection area PA that can be used during scanning exposure can be increased. For this purpose, it is necessary to relatively slightly increase the speed (peripheral speed) of the projection image surface Sm and the exposure surface Sp having the smaller radius of curvature. In the present embodiment, the velocity of the projection image surface Sm (peripheral velocity Vm) is smaller than the circumferential velocity Vp of the exposure surface Sp by, for example, the change rate α illustrated in FIG. The scanning exposure speed Vf is set slightly lower than the reference speed V determined based on the projection magnification β.

ここで、第1実施形態のF(x)の式は、本実施形態の露光装置U3cの場合、下記のF’(x)の式に置き換えられる。

Figure 2014171270
Here, the expression of F (x) in the first embodiment is replaced with the following expression of F ′ (x) in the case of the exposure apparatus U3c of the present embodiment.
Figure 2014171270

ここで、露光装置U3cは、この式F’(x)を先の第1実施形態の式に適用し、当該関係を満たすことで、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。   Here, the exposure apparatus U3c applies the formula F ′ (x) to the formula of the first embodiment and satisfies the relationship, so that the same effects as those of the above embodiments can be obtained.

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

以上、各実施形態では、円筒状又は平面状のマスクMを用いたが、CADデータに基づいて、DMD(デジタルミラーデバイス)やSLM(空間光変調素子)等を制御して、パターンに対応した光分布を投影光学系(マイクロレンズアレーを含んでもよい)を介して露光面Sp上に投射するマスクレス露光方式であっても、同様の効果を得ることができる。   As described above, in each embodiment, the cylindrical or planar mask M is used. However, based on CAD data, a DMD (digital mirror device), an SLM (spatial light modulation element), or the like is controlled to correspond to a pattern. The same effect can be obtained even in the maskless exposure method in which the light distribution is projected onto the exposure surface Sp via a projection optical system (which may include a microlens array).

また、各実施形態において、パターンの投影像面Smと基板Pの露光面Spとの曲率半径を比べて、走査露光時には、面Smと面Spのうちの曲率半径の小さい方の周速度を相対的に僅かに大きくすること、又は面Smと面Spのうちの曲率半径の大きい方の周速度(又は直線移動速度)を相対的に僅かに小さくすることによって、走査露光に利用可能な露光幅を拡大できる。相対的な周速度(又は直線移動速度)の僅かな差をどの程度にするかは、像変位量Δ(差分量Δ、ズレ量Δ1、Δ2)と解像力Rsとに応じて変わり得る。例えば、先の図19の評価値Q1、Q2による評価法では、解像力Rsを2.09μmとしたが、これは投影光学系PLの開口数NA、露光波長λ、プロセス定数kによって決まるものである。実際に基板P上に露光されるパターンの最小寸法(線幅)は、マスクM上に形成されるパターンと投影倍率βによって決まる。仮に、基板P上に形成すべき表示パネル用のパターンにおいて、最小の実寸法(実線幅)が5μmでよいのであれば、その実線幅の値を解像力Rsとして、許容される像変位量Δの範囲内になるような周速度差(変化率α等)を求めればよい。すなわち、露光装置の構成(NA,λ)によって決まる解像力Rs、又は基板P上に転写すべきパターンの最小寸法に応じて、露光幅を拡大するための周速度差の変化率αが決められる。   Further, in each embodiment, the curvature radii of the projected image surface Sm of the pattern and the exposure surface Sp of the substrate P are compared, and the peripheral speed of the surface Sm and the surface Sp having the smaller curvature radius is compared during the scanning exposure. Exposure width that can be used for scanning exposure by making it slightly larger, or by relatively slightly reducing the peripheral speed (or linear movement speed) of the surface Sm and surface Sp having the larger radius of curvature. Can be expanded. The degree to which a slight difference in relative peripheral speed (or linear movement speed) is set can vary depending on the image displacement amount Δ (difference amount Δ, displacement amounts Δ1, Δ2) and the resolution Rs. For example, in the evaluation method based on the evaluation values Q1 and Q2 in FIG. 19, the resolving power Rs is set to 2.09 μm, which is determined by the numerical aperture NA of the projection optical system PL, the exposure wavelength λ, and the process constant k. . The minimum dimension (line width) of the pattern actually exposed on the substrate P is determined by the pattern formed on the mask M and the projection magnification β. If the minimum actual dimension (solid line width) in the display panel pattern to be formed on the substrate P may be 5 μm, the value of the solid line width is used as the resolving power Rs and the allowable image displacement amount Δ What is necessary is just to obtain | require the peripheral speed difference (change rate (alpha) etc.) which becomes in the range. That is, the rate of change α of the peripheral speed difference for expanding the exposure width is determined according to the resolving power Rs determined by the configuration (NA, λ) of the exposure apparatus or the minimum dimension of the pattern to be transferred onto the substrate P.

以上、各実施形態で示した露光装置を用いることにより、以下のような走査露光方法が実施される。すなわち、所定の曲率半径で円筒状に湾曲したマスク(M、MB)の一面に形成されたパターンを、投影光学系PL(PLM)を介して円筒状又は平面状に支持されるフレキシブルな基板Pの表面(露光面Sp)に投影すると共に、マスクMを湾曲した一面に沿って所定の速度で移動させつつ、円筒状又は平面状に支持された基板の表面(Sp)に沿って所定の速度で基板Pを移動させて、投影光学系によるパターンの投影像を基板上に走査露光する際に、投影光学系によるパターンの投影像がベストフォーカス状態で形成される投影像面Smの曲率半径をRm(Rm=∞も含む)、円筒状又は平面状に支持された基板Pの表面(露光面)Spの曲率半径をRp(Rp=∞も含む)とし、マスク(M、MB)の移動により投影像面(Sm)に沿って移動するパターン像の移動速度をVm、基板Pの表面(露光面)Spに沿った所定の速度をVpとしたとき、Rm<Rpの場合はVm>Vpに設定し、Rm>Rpの場合はVm<Vpに設定する。   As described above, the following scanning exposure method is performed by using the exposure apparatus shown in each embodiment. That is, a flexible substrate P on which a pattern formed on one surface of a mask (M, MB) curved in a cylindrical shape with a predetermined radius of curvature is supported in a cylindrical or planar shape via a projection optical system PL (PLM). A predetermined speed is projected along the surface (Sp) of the substrate supported in a cylindrical or planar shape while projecting onto the surface (exposure surface Sp) of the substrate and moving the mask M along the curved surface at a predetermined speed. When the substrate P is moved and the projection image of the pattern by the projection optical system is scanned and exposed on the substrate, the radius of curvature of the projection image surface Sm on which the projection image of the pattern by the projection optical system is formed in the best focus state is set. Rm (including Rm = ∞), the radius of curvature of the surface (exposure surface) Sp of the substrate P supported in a cylindrical or planar shape is Rp (including Rp = ∞), and the mask (M, MB) is moved. On the projected image plane (Sm) When the moving speed of the pattern image to be moved is Vm and the predetermined speed along the surface (exposure surface) Sp of the substrate P is Vp, Vm> Vp is set when Rm <Rp, and Rm> Rp. In this case, Vm <Vp is set.

[第5実施形態]
図23は、第5実施形態に係る露光装置の全体構成を示す図である。処理装置U3dは、図1及び図2に示した処理装置U3に相当する。以下においては、処理装置U3dを露光装置U3dと称して説明する。この露光装置U3dは、マスクMを交換する機構を有している。露光装置U3dは、前述した露光装置U3と同様の構造であるので、共通する構造は原則として説明を省略する。
[Fifth Embodiment]
FIG. 23 is a view showing the overall arrangement of an exposure apparatus according to the fifth embodiment. The processing device U3d corresponds to the processing device U3 shown in FIGS. Hereinafter, the processing apparatus U3d will be described as an exposure apparatus U3d. The exposure apparatus U3d has a mechanism for exchanging the mask M. Since the exposure apparatus U3d has the same structure as the above-described exposure apparatus U3, the description of the common structure is omitted in principle.

露光装置U3dは、上記した駆動ローラR4〜R6、エッジポジションコントローラEPC3及びアライメント顕微鏡AM1、AM2の他に、マスク保持機構11と、基板支持機構12と、照明光学系(照明系)ILと、投影光学系PLと、下位制御装置16と、を有する。   In addition to the driving rollers R4 to R6, the edge position controller EPC3, and the alignment microscopes AM1 and AM2, the exposure apparatus U3d includes a mask holding mechanism 11, a substrate support mechanism 12, an illumination optical system (illumination system) IL, and a projection. The optical system PL and the lower-level control device 16 are included.

下位制御装置16は、露光装置U3dの各部を制御し、各部に処理を実行させる。下位制御装置16は、デバイス製造システム1の上位制御装置5の一部又は全部であってもよい。また、下位制御装置16は、上位制御装置5に制御され、上位制御装置5とは別の装置であってもよい。下位制御装置16は、例えば、コンピュータを含む。本実施形態において、下位制御装置16は、マスクMに取り付けられた情報記憶部(例えば、バーコード、磁気記憶媒体又は情報を記憶できるICタグ等)からマスクMに関する情報を読み取る読み取り装置17と、マスクMの形状、寸法及び取付位置等を計測する計測装置18とを接続している。   The lower control device 16 controls each part of the exposure apparatus U3d and causes each part to execute processing. The lower level control device 16 may be a part or the whole of the higher level control device 5 of the device manufacturing system 1. Further, the lower level control device 16 may be a device controlled by the higher level control device 5 and different from the higher level control device 5. The lower control device 16 includes, for example, a computer. In the present embodiment, the lower-level control device 16 includes a reading device 17 that reads information about the mask M from an information storage unit (for example, a barcode, a magnetic storage medium, or an IC tag that can store information) attached to the mask M; A measuring device 18 that measures the shape, dimensions, mounting position, etc. of the mask M is connected.

なお、マスク保持機構11は、円筒体のマスクM(高反射部と低反射部とによるマスクパターン面)をマスク保持ドラム21で保持したが、この構成に限らないのは第1実施形態と同様である。本実施形態において、マスクM又は円筒マスクというときには、マスクMのみならず、マスクMを保持した状態のマスク保持ドラム21(マスクMとマスク保持ドラム21との組立体)も含むものとする。   The mask holding mechanism 11 holds the cylindrical mask M (the mask pattern surface formed by the high reflection portion and the low reflection portion) by the mask holding drum 21, but the configuration is not limited to the same as in the first embodiment. It is. In the present embodiment, the mask M or the cylindrical mask includes not only the mask M but also a mask holding drum 21 (an assembly of the mask M and the mask holding drum 21) in a state where the mask M is held.

基板支持機構12は、照明光で照射されたマスクMのパターンからの光で露光される基板Pを、湾曲した面又は平面に沿って支持する。基板支持ドラム25は、Y方向に延びる第2軸AX2を中心とする曲率半径Rfaとなる外周面(円周面)を有する円筒形状に形成されている。ここで、第1軸AX1と第2軸AX2とは互いに平行になっており、第1軸AX1及び第2軸AX2を含み、かつ両者に平行な平面を中心面CLとしている。中心面CLは、2本の直線(この例では第1軸AX1及び第2軸AX2)によって定まる平面である。基板支持ドラム25の円周面の一部は、基板Pを支持する支持面P2となっている。つまり、基板支持ドラム25は、その支持面P2に基板Pが巻き付けられることで、基板Pを支持して搬送する。このように、基板支持ドラム25は、所定の軸線としての第2軸AXから一定の半径(曲率半径Rfa)で湾曲する曲面(外周面)を有し、外周面に基板Pの一部分が巻き付けられて第2軸AX2を中心として回転する。第2駆動部26は、下位制御装置16に接続され、第2軸AX2を回転中心軸として基板支持ドラム25を回転させる。   The board | substrate support mechanism 12 supports the board | substrate P exposed with the light from the pattern of the mask M irradiated with the illumination light along the curved surface or plane. The substrate support drum 25 is formed in a cylindrical shape having an outer peripheral surface (circumferential surface) having a radius of curvature Rfa around 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 including the first axis AX1 and the second axis AX2 and parallel to both is defined as the center plane CL. The center plane CL is a plane determined by two straight lines (in this example, the first axis AX1 and the second axis AX2). A part of the circumferential surface of the substrate support drum 25 is a support surface P2 that supports the substrate P. In other words, the substrate support drum 25 supports and transports the substrate P by winding the substrate P around the support surface P2. As described above, the substrate support drum 25 has a curved surface (outer peripheral surface) that is curved with a certain radius (curvature radius Rfa) from the second axis AX as a predetermined axis, and a part of the substrate P is wound around the outer peripheral surface. And rotate about the second axis AX2. 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 as the rotation center axis.

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 respectively provided on the upstream side and the downstream side in the transport direction of the substrate P with the substrate support drum 25 interposed therebetween. The pair of air turn bars ATB1 and ATB2 are provided on the surface side of the substrate P, and are disposed 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 respectively 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, one of which is conveyed from the driving roller R4, to the air turn bar ATB1, and the other guide roller 28, which is conveyed from the air turn bar ATB2. P is guided to the driving roller R5.

したがって、基板支持機構12は、駆動ローラR4から搬送された基板Pを、ガイドローラ27によりエア・ターンバーATB1に案内し、エア・ターンバーATB1を通過した基板Pを、基板支持ドラム25に導入する。基板支持機構12は、第2駆動部26により基板支持ドラム25を回転させることで、基板支持ドラム25に導入した基板Pを、基板支持ドラム25の支持面P2で支持しながら、エア・ターンバーATB2へ向けて搬送する。基板支持機構12は、エア・ターンバーATB2に搬送された基板Pを、エア・ターンバーATB2によりガイドローラ28に案内し、ガイドローラ28を通過した基板Pを、駆動ローラR5に案内する。   Therefore, the substrate support mechanism 12 guides the substrate P conveyed from the driving roller R4 to the air turn bar ATB1 by the guide roller 27, and introduces the substrate P that has passed through the air turn bar ATB1 into the substrate support drum 25. The substrate support mechanism 12 rotates the substrate support drum 25 by the second drive unit 26, thereby supporting 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 toward 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 that has passed 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のマスク面P1に形成されたマスクパターンの像が、基板支持ドラム25の支持面P2に巻き付けられた基板Pの表面(円周面に倣って湾曲した面)に連続的に繰り返し投影露光される。   At this time, the low-order 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, thereby The image of the mask pattern formed on the mask surface P1 is continuously and repeatedly projected and exposed on the surface of the substrate P (surface curved along the circumferential surface) wound around the support surface P2 of the substrate support drum 25.

露光装置U3dは、図2に示すように、マスクMに予め形成されたアライメントマーク等を検出するアライメント顕微鏡GS1、GS2を、マスクMの外周面外側に備えている。また、露光装置U3dは、マスクM及びマスク保持ドラム21の回転角度等を検出するためのエンコーダヘッドEH1、EH2を有している。これらは、マスクM(又はマスク保持ドラム21)の周方向に沿って配置される。エンコーダヘッドEH1、EH2は、例えば、マスク保持ドラム21の第1軸AX1方向の両端部に取り付けられて、マスク保持ドラム21と共に第1軸AX1を中心として回転するスケール円盤SDの外周面に刻設されたスケール(周方向に一定ピッチで刻設された格子状のパターン)を読み取る。さらに、露光装置U3dは、回転するマスクMの外周面(マスク面P1)の径方向における微小変位を計測して、投影光学系PLに対するマスク面P1のピントずれを検出する焦点計測装置AFM及びマスク面P1上に付着する異物を検出する異物検査装置CDを設けることができる。これらは、マスクMの外周面の周りの任意の方位に配置することが可能であるが、マスク交換時のマスクMの挿脱移動空間を避けた方向に設置するのがよい。   As shown in FIG. 2, the exposure apparatus U3d includes alignment microscopes GS1 and GS2 that detect alignment marks and the like formed in advance on the mask M on the outer peripheral surface of the mask M. Further, the exposure apparatus U3d includes encoder heads EH1 and EH2 for detecting the rotation angle of the mask M and the mask holding drum 21 and the like. These are arranged along the circumferential direction of the mask M (or the mask holding drum 21). The encoder heads EH1 and EH2 are, for example, attached to both ends of the mask holding drum 21 in the first axis AX1 direction, and engraved on the outer peripheral surface of the scale disk SD that rotates about the first axis AX1 together with the mask holding drum 21. The scale (lattice pattern engraved at a constant pitch in the circumferential direction) is read. Further, the exposure apparatus U3d measures a minute displacement in the radial direction of the outer peripheral surface (mask surface P1) of the rotating mask M, and detects a focus shift of the mask surface P1 with respect to the projection optical system PL and the mask. A foreign matter inspection apparatus CD that detects foreign matter attached on the surface P1 can be provided. These can be arranged in any orientation around the outer peripheral surface of the mask M, but it is preferable to install them in a direction avoiding the insertion / removal movement space of the mask M at the time of mask replacement.

なお、エンコーダヘッドEH1のスケール読取り位置は、第1軸AX1と直交するXZ面では、マスクM上の奇数番の照明領域IR1、IR3、IR5の周方向の中心位置(図5又は図7中の交点Q1)に揃うように設置され、エンコーダヘッドEH2のスケール読取り位置は、XZ面では、マスクM上の偶数番の照明領域IR2、IR4、IR6の周方向の中心位置に揃うように設置される。また、エンコーダヘッドEH1、EH2によって計測されるスケールは、マスク保持ドラム21(マスクM)の両端部の外周面にマスクパターンと共に形成してもよい。   The scale reading position of the encoder head EH1 is the center position in the circumferential direction of the odd-numbered illumination areas IR1, IR3, IR5 on the mask M on the XZ plane orthogonal to the first axis AX1 (in FIG. 5 or FIG. 7). The scale reading position of the encoder head EH2 is set to be aligned with the center position in the circumferential direction of the even-numbered illumination areas IR2, IR4, IR6 on the mask M on the XZ plane. . Further, the scale measured by the encoder heads EH1 and EH2 may be formed together with the mask pattern on the outer peripheral surface of both end portions of the mask holding drum 21 (mask M).

露光装置U3dは、基板P上のマーク等を検出するアライメント顕微鏡AM1、AM2の他に、基板支持ドラム25の回転角度等を検出するためのエンコーダヘッドEN1、EN2、EN3、EN4を有している。これらは、基板支持ドラム25の周方向に沿って配置される。エンコーダヘッドEN1、EN2、EN3、EN4は、例えば、基板支持ドラム25の第2軸AX2の方向における両端部に取り付けられて基板支持ドラム25と共に第2軸AX2を中心として回転するスケール円盤の外周面又は基板支持ドラム25の第2軸AX2の方向における両端の外周面に刻設されたスケール(周方向に一定ピッチで刻設された格子状のパターン)を読み取る。   The exposure apparatus U3d has encoder heads EN1, EN2, EN3, and EN4 for detecting the rotation angle of the substrate support drum 25 and the like in addition to the alignment microscopes AM1 and AM2 for detecting marks and the like on the substrate P. . These are arranged along the circumferential direction of the substrate support drum 25. The encoder heads EN1, EN2, EN3, and EN4 are attached to both ends of the substrate support drum 25 in the direction of the second axis AX2, for example, and the outer peripheral surface of the scale disk that rotates about the second axis AX2 together with the substrate support drum 25. Alternatively, scales (lattice patterns engraved at a constant pitch in the circumferential direction) engraved on the outer peripheral surfaces at both ends in the direction of the second axis AX2 of the substrate support drum 25 are read.

なお、エンコーダヘッドEN1のスケール読取り位置は、第2軸AX2と直交するXZ面では、アライメント顕微鏡AM1の観察視野の周方向の位置に揃うように設置され、エンコーダヘッドEN4のスケール読取り位置は、XZ面では、アライメント顕微鏡AM2の観察視野の周方向の位置に揃うように設置される。同様に、エンコーダヘッドEN2のスケール読取り位置は、基板P上の奇数番の投影領域PA1、PA3、PA5の周方向の中心位置に揃うように設置され、エンコーダヘッドEN3のスケール読取り位置は、XZ面では、基板P上の偶数番の投影領域PA2、PA4、PA6の周方向の中心位置に揃うように設置される。   The scale reading position of the encoder head EN1 is set to be aligned with the position in the circumferential direction of the observation field of the alignment microscope AM1 on the XZ plane orthogonal to the second axis AX2, and the scale reading position of the encoder head EN4 is XZ. On the surface, it is installed so as to be aligned with the circumferential position of the observation field of the alignment microscope AM2. Similarly, the scale reading position of the encoder head EN2 is installed so as to be aligned with the center position in the circumferential direction of the odd-numbered projection areas PA1, PA3, PA5 on the substrate P. The scale reading position of the encoder head EN3 is the XZ plane. Then, it is installed so as to be aligned with the center position in the circumferential direction of the even-numbered projection areas PA2, PA4, PA6 on the substrate P.

さらに、図2に示すように、露光装置U3dは、マスクMを交換するための交換機構150を備えている。交換機構150は、露光装置U3dが保持しているマスクMを、曲率半径Rmが同一の他のマスクMに交換したり、曲率半径Rmが異なる別のマスクMに交換したりすることができる。曲率半径Rmが同一のマスクMに交換する場合、交換機構150は、マスクMのみをマスク保持ドラム21から取り外して交換してもよいし、マスク保持ドラム21ごとマスクMを露光装置U3dから取り外して交換してもよい。曲率半径Rmが異なるマスクMに交換する場合、交換機構150は、マスク保持ドラム21ごとマスクMを露光装置U3dから取り外して交換することができる。マスクMとマスク保持ドラム21とが一体になっている場合も、交換機構150は両者を一体として交換する。交換機構150は、マスクM又はマスクMとマスク保持ドラム21との組立体を露光装置U3dに取り付け及び露光装置U3dから取り外すことができれば、どのような構造でもよい。   Furthermore, as shown in FIG. 2, the exposure apparatus U3d includes an exchange mechanism 150 for exchanging the mask M. The exchange mechanism 150 can exchange the mask M held by the exposure apparatus U3d with another mask M having the same curvature radius Rm, or can be exchanged with another mask M having a different curvature radius Rm. When replacing the mask M with the same curvature radius Rm, the replacement mechanism 150 may replace only the mask M by removing it from the mask holding drum 21, or remove the mask M together with the mask holding drum 21 from the exposure apparatus U3d. It may be exchanged. When exchanging with a mask M having a different curvature radius Rm, the exchanging mechanism 150 can replace the mask M together with the mask holding drum 21 from the exposure apparatus U3d. Even when the mask M and the mask holding drum 21 are integrated, the replacement mechanism 150 replaces the two as a single unit. The exchange mechanism 150 may have any structure as long as the mask M or the assembly of the mask M and the mask holding drum 21 can be attached to and removed from the exposure apparatus U3d.

露光装置U3dは、交換機構150を備えることによって、直径の異なるマスクMを自動的に装着して基板Pにマスクパターンを露光することができる。このため、露光装置U3dを備えるデバイス製造システム1は、製造するデバイス(表示パネル)の寸法に応じて適切な直径のマスクMを用いることができる。その結果、デバイス製造システム1は、基板Pの使用されない余白部分の発生を抑えることができ、基板Pの無駄を抑制し、デバイスの製造コストを低減することができる。このように、交換機構150を備える露光装置U3dは、デバイス製造システム1が製造するデバイス(表示パネル)寸法の選択の自由度が大きいため、露光装置自体を替えるといった過大な設備投資を必要とせずに、異なるインチサイズの表示パネルを効率的に製造できるという利点がある。   The exposure apparatus U3d includes the exchange mechanism 150, so that the mask P having a different diameter can be automatically mounted and the mask pattern can be exposed on the substrate P. For this reason, the device manufacturing system 1 including the exposure apparatus U3d can use the mask M having an appropriate diameter according to the dimensions of the device (display panel) to be manufactured. As a result, the device manufacturing system 1 can suppress the occurrence of blank portions where the substrate P is not used, suppress the waste of the substrate P, and reduce the manufacturing cost of the device. As described above, the exposure apparatus U3d including the exchange mechanism 150 has a large degree of freedom in selecting the dimensions of the device (display panel) manufactured by the device manufacturing system 1, and therefore does not require an excessive capital investment such as changing the exposure apparatus itself. Further, there is an advantage that display panels having different inch sizes can be efficiently manufactured.

直径の異なるマスクMに交換した場合、両方のマスクM間においては、マスク面P1の曲率及び第1軸AX1のZ方向における位置等が異なることにより、照明光束EL1とマスクMと投影光束EL2との関係、マスクM上の照明領域IRの位置及び照明光束EL1の主光線の非テレセントリックの度合い等が、直径の異なるマスクM同士の間で変化したり、エンコーダヘッドEH1、EH2とスケール円盤SDとの位置関係が異なったりする。   When the masks M having different diameters are exchanged, the illumination light beam EL1, the mask M, the projection light beam EL2, and the like are changed between the masks M because the curvature of the mask surface P1 and the position of the first axis AX1 in the Z direction are different. , The position of the illumination region IR on the mask M, the non-telecentric degree of the chief ray of the illumination light beam EL1, and the like change between the masks M having different diameters, and the encoder heads EH1, EH2 and the scale disk SD. The positional relationship of is different.

したがって、露光装置U3dのマスクMを、直径の異なるマスクMに交換した場合、マスクMのマスク面P1に形成されたマスクパターンの像を基板Pへ適切な像質で投影露光すると共に、マルチレンズ方式の場合は、複数の投影領域PA1〜PA6の各々に現れるマスクパターン像を、良好な精度で継ぎ合わせるように、露光装置U3d内の関連機構及びこれに関係する部分を調整する必要がある。   Therefore, when the mask M of the exposure apparatus U3d is replaced with a mask M having a different diameter, a mask pattern image formed on the mask surface P1 of the mask M is projected and exposed to the substrate P with an appropriate image quality, and a multi lens. In the case of the method, it is necessary to adjust the related mechanism in the exposure apparatus U3d and parts related thereto so that the mask pattern images appearing in each of the plurality of projection areas PA1 to PA6 are joined together with good accuracy.

本実施形態においては、直径の異なるマスクMに交換した際には、例えば、下位制御装置16を調整用の制御部(調整部)として用いて、露光装置U3dの各部、具体的には照明光学系IL又は投影光学系PLを構成する光学部材の少なくとも一部の位置を変更したり、光学部材の一部を異なる特性の部材に切り替えたりする等の調整を行う。このようにすることで、マスクMの交換後において、露光装置U3dは基板Pに対して適切かつ良好に露光することができる。すなわち、露光装置U3dは、デバイスのサイズに対して自由度の大きい露光、すなわち異径サイズのマスクMを用いた露光を適切かつ良好に実現することができる。次に、露光装置U3dが使用するマスクMを、直径の異なるマスクM又は同径の別のマスクMに交換する手順の概略と露光装置U3dの調整の具体例に関して説明する。   In this embodiment, when the mask M having a different diameter is replaced, for example, the lower control device 16 is used as an adjustment control unit (adjustment unit), and each unit of the exposure apparatus U3d, specifically, illumination optics. Adjustment is performed such as changing the position of at least a part of the optical member constituting the system IL or the projection optical system PL, or switching a part of the optical member to a member having a different characteristic. By doing so, the exposure apparatus U3d can appropriately and satisfactorily expose the substrate P after the mask M is replaced. That is, the exposure apparatus U3d can appropriately and satisfactorily perform exposure with a large degree of freedom with respect to the device size, that is, exposure using the mask M having a different diameter. Next, an outline of a procedure for replacing the mask M used by the exposure apparatus U3d with a mask M having a different diameter or another mask M having the same diameter and a specific example of adjustment of the exposure apparatus U3d will be described.

図24は、露光装置が用いるマスクを他のマスクに交換する際の手順を示すフローチャートである。図25は、奇数番の第1の投影光学系のマスク側の視野領域の位置と偶数番の第2の投影光学系のマスク側の視野領域の位置との関係を示す図である。図26は、マスクの情報を記憶した情報記憶部を表面に有するマスクを示す斜視図である。図27は、露光条件が記述された露光条件設定テーブルの模式図である。   FIG. 24 is a flowchart showing a procedure for exchanging the mask used by the exposure apparatus with another mask. FIG. 25 is a diagram showing the relationship between the position of the field area on the mask side of the odd-numbered first projection optical system and the position of the field area on the mask side of the even-numbered second projection optical system. FIG. 26 is a perspective view showing a mask having on the surface an information storage unit storing mask information. FIG. 27 is a schematic diagram of an exposure condition setting table in which exposure conditions are described.

露光装置U3dが使用するマスクMを異なる直径のマスクMに交換する場合、ステップS101において、図23に示す下位制御装置16は、マスクMの交換動作を開始する。具体的には、下位制御装置16は、交換機構150を駆動して現在露光装置U3dに装着されているマスクMを取り外した後、交換機構150を駆動して交換対象のマスクMを露光装置U3dに装着する。この交換においては、交換機構150は、マスクMを有するマスク保持ドラム21を、第1軸AX1となるシャフトごと取り外し、直径の異なるマスクM及びマスク保持ドラム21を露光装置U3dへ取り付ける。その際、マスク保持ドラム21の両端部にスケール円盤SDが第1軸AX1と同軸に取り付けられている場合は、そのスケール円盤SDごと交換するのがよい。   When the mask M used by the exposure apparatus U3d is replaced with a mask M having a different diameter, the lower-level control device 16 shown in FIG. 23 starts the replacement operation of the mask M in step S101. Specifically, the lower level control device 16 drives the exchange mechanism 150 to remove the mask M currently mounted on the exposure apparatus U3d, and then drives the exchange mechanism 150 to place the mask M to be exchanged on the exposure apparatus U3d. Attach to. In this replacement, the replacement mechanism 150 removes the mask holding drum 21 having the mask M together with the shaft serving as the first axis AX1, and attaches the mask M and the mask holding drum 21 having different diameters to the exposure apparatus U3d. At this time, when the scale disks SD are attached to both ends of the mask holding drum 21 coaxially with the first axis AX1, it is preferable to replace the scale disks SD together.

本実施形態では、直径の異なるマスクMに交換するにあたって、新たに露光装置U3dに装着されるマスクM(マスク面P1)の直径に基づき、マスク保持ドラム21の回転中心軸である第1軸AX1のZ軸方向におけるシャフト支持位置が変更される。このため、露光装置U3dは、マスク保持ドラム21を回転可能に支持する軸受装置をZ軸方向に移動できる機構を有している。   In the present embodiment, when the mask M having a different diameter is replaced, the first axis AX1 that is the rotation center axis of the mask holding drum 21 is based on the diameter of the mask M (mask surface P1) newly mounted on the exposure apparatus U3d. The shaft support position in the Z-axis direction is changed. For this reason, the exposure apparatus U3d has a mechanism that can move a bearing device that rotatably supports the mask holding drum 21 in the Z-axis direction.

この軸受装置は、マスク保持ドラム21の両端側に突出する第1軸AX1となるシャフトの各々を回転可能に軸支するようなベアリング(ボールベアリング、ニードルベアリング等の接触型又はエア・ベアリング等の非接触型)を有する。接触型のベアリングは、マスク保持ドラム21のシャフトに固定される内輪と、露光装置U3dの本体側に固定される外輪と、内輪と外輪との間に挟み込まれたボール又はニードルとで構成される。   This bearing device is a bearing (such as a contact type such as a ball bearing or a needle bearing, an air bearing, or the like) that rotatably supports each of the shafts serving as the first shaft AX1 that protrudes from both ends of the mask holding drum 21. Non-contact type). The contact-type bearing includes an inner ring fixed to the shaft of the mask holding drum 21, an outer ring fixed to the exposure apparatus U3d, and a ball or needle sandwiched between the inner ring and the outer ring. .

円滑なマスク交換のためには、マスク保持ドラム21のシャフト側に接触型ベアリングの内輪と外輪の両方が付いた状態で、露光装置U3dの本体側の軸受装置から接触型ベアリングの外輪が外れる構造とするのがよい。また、露光装置U3dの本体側の軸受装置は、第1軸AX1(シャフト)が第2軸AX2(Y軸)と平行になるように、YZ面内での傾きを調整するZ駆動機構を含むと共に、第1軸AX1(シャフト)が中心面CLとも平行になるように、XY面内での傾きを調整するためのX駆動機構を有する。   For smooth mask replacement, a structure in which the outer ring of the contact type bearing is removed from the bearing device on the main body side of the exposure apparatus U3d with both the inner ring and the outer ring of the contact type bearing attached to the shaft side of the mask holding drum 21. It is good to do. Further, the main body side bearing device of the exposure apparatus U3d includes a Z drive mechanism that adjusts the inclination in the YZ plane so that the first axis AX1 (shaft) is parallel to the second axis AX2 (Y axis). In addition, an X drive mechanism for adjusting the inclination in the XY plane is provided so that the first axis AX1 (shaft) is also parallel to the center plane CL.

図25は、マスク保持ドラム21に保持されたマスクMを、これらよりも直径の小さいマスク保持ドラム21aに保持されたマスクMaに交換する場合の状態を示している。マスクMは曲率半径がRmであり、マスクMaは曲率半径がRma(Rma<Rm)である。図25のIRaは、第1の投影光学系(図23に示す第1投影光学系PL1、第3投影光学系PL3及び第5投影光学系PL5)のマスクM側の視野領域(照明光学系ILからの照明光束EL1がマスクMに照射される奇数番の照明領域IR1、IR3、IR5に相当)であり、IRbは、第2の投影光学系(図23に示す第2投影光学系PL2、第4投影光学系PL4及び第6投影光学系PL6)のマスクM側の視野領域(照明光学系ILからの照明光束EL1がマスクMに照射される偶数番の照明領域IR2、IR4、IR6に相当)である。   FIG. 25 shows a state in which the mask M held on the mask holding drum 21 is replaced with a mask Ma held on the mask holding drum 21a having a smaller diameter. The mask M has a radius of curvature Rm, and the mask Ma has a radius of curvature Rma (Rma <Rm). IRa in FIG. 25 is a field area (illumination optical system IL) on the mask M side of the first projection optical system (first projection optical system PL1, third projection optical system PL3, and fifth projection optical system PL5 shown in FIG. 23). Is equivalent to odd-numbered illumination areas IR1, IR3, and IR5 irradiated to the mask M, and IRb is a second projection optical system (second projection optical system PL2 shown in FIG. 4 projection optical system PL4 and sixth projection optical system PL6) field area on the mask M side (corresponding to even-numbered illumination areas IR2, IR4, IR6 in which the illumination light beam EL1 from the illumination optical system IL is irradiated onto the mask M) It is.

本実施形態においては、マスクMをマスクMaに交換する前後において、Z軸方向における第1の投影光学系の視野領域IRaの位置と、Z方向における第2の投影光学系の視野領域IRbの位置とが変わらないようにすることが好ましい。Z軸方向は、マスクM(マスク保持ドラム21)の回転中心軸(第1軸AX)と基板支持ドラム25の回転中心軸(第2軸AX2)との両方に直交し、中心面CLに沿った方向である。Z軸方向における視野領域IRaと視野領域IRbとの空間的な配置関係がマスクMの交換の前後で変わらないようにすることで、照明光学系IL及び投影光学系PLの調整、各種の計測用機器(エンコーダヘッドEH1、EH2、アライメント顕微鏡GS1、GS2等)の位置調整又はこれらと関連する部品の変更等を最小限に抑えることができる。   In the present embodiment, before and after replacing the mask M with the mask Ma, the position of the field area IRa of the first projection optical system in the Z-axis direction and the position of the field area IRb of the second projection optical system in the Z direction. It is preferable not to change. The Z-axis direction is orthogonal to both the rotation center axis (first axis AX) of the mask M (mask holding drum 21) and the rotation center axis (second axis AX2) of the substrate support drum 25, and along the center plane CL. Direction. By adjusting the spatial arrangement relationship between the field region IRa and the field region IRb in the Z-axis direction before and after the replacement of the mask M, the illumination optical system IL and the projection optical system PL can be adjusted and used for various measurements. It is possible to minimize position adjustment of equipment (encoder heads EH1, EH2, alignment microscopes GS1, GS2, etc.) or change of parts related to these.

本実施形態は、図23で示したようなマルチレンズ方式を前提にするが、マスクMの外周面の周方向の1ヶ所に設定される照明領域IR内のパターンを投影領域PA内に投影する投影光学系を、Y方向に単一又は複数個配列する露光装置の場合、その照明領域IRと投影領域PAとの周方向の各中心を、共に中心面CL上に配置するのがよい。そのような露光装置では、半径(曲率半径)RmのマスクMを半径Rma(Rma<Rm)の円筒マスクMaに交換する場合、マスクMaの回転中心(シャフト)がZ方向に半径差(Rma−Rm)だけ位置シフトするように軸受装置をZ駆動させればよい。   This embodiment is based on the multi-lens method as shown in FIG. 23, but projects a pattern in the illumination area IR set at one place in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the mask M into the projection area PA. In the case of an exposure apparatus in which a single projection optical system or a plurality of projection optical systems are arranged in the Y direction, the respective centers in the circumferential direction of the illumination region IR and the projection region PA are preferably arranged on the center plane CL. In such an exposure apparatus, when a mask M having a radius (curvature radius) Rm is replaced with a cylindrical mask Ma having a radius Rma (Rma <Rm), the rotation center (shaft) of the mask Ma has a radius difference (Rma−) in the Z direction. The bearing device may be Z-driven so as to shift the position by Rm).

しかしながら、本実施形態のマルチレンズ方式では、マスクMの外周面上の周方向の離れた2ヶ所の一方に、奇数番の投影光学系の視野領域IRa(奇数番の投影領域PAと共役な物面)が位置し、他方に偶数番の投影光学系の視野領域IRb(偶数番の投影領域PAと共役な物面)が位置するため、単に半径差(Rma−Rm)だけマスクMaをZ方向に位置変更しても、半径差の度合いによっては、良好なフォーカス精度(又は良好な継ぎ位置精度)が得られないことがある。したがって、本実施形態では、交換される円筒マスクの外周面が、奇数番の投影光学系の視野領域IRa(物面)と偶数番の投影光学系の視野領域IRb(物面)との両方に正確に合致するように軸受装置をZ駆動させる。   However, in the multi-lens system of the present embodiment, the field area IRa of the odd-numbered projection optical system (conjugate with the odd-numbered projection area PA) is provided at one of the two circumferentially separated positions on the outer peripheral surface of the mask M. ) And the field area IRb of the even-numbered projection optical system (the object plane conjugate with the even-numbered projection area PA) is located on the other side, so that the mask Ma is simply moved in the Z direction by the radius difference (Rma−Rm). Even if the position is changed, good focus accuracy (or good joint position accuracy) may not be obtained depending on the degree of radius difference. Therefore, in the present embodiment, the outer peripheral surface of the exchanged cylindrical mask is in both the field area IRa (object surface) of the odd-numbered projection optical system and the field area IRb (object surface) of the even-numbered projection optical system. The bearing device is Z-driven so that it matches exactly.

以上の実施形態では、奇数番の投影光学系(PL1、PL3、PL5)の視野領域IRaと、偶数番の投影光学系(PL2、PL4、PL6)の視野領域IRbとの露光装置内での位置(XYZの各方向)が変わらないように、装着される円筒マスクの直径に応じて、円筒マスクのZ方向の位置を変えられるようにした。このように、視野領域IRa、IRbの位置を変えないようにすると、径が異なる円筒マスクに対する装置側の変更箇所や調整箇所が少なくて済むといった利点がある。しかしながら、その場合、円筒マスクを回転させるモーター及びXYZ方向へ微動させるアクチュエータといった駆動系も全体的にZ方向に移動させることになり、駆動系の安定性を損なう可能性もある。   In the above embodiment, the positions of the field-of-view areas IRa of the odd-numbered projection optical systems (PL1, PL3, PL5) and the field-of-view areas IRb of the even-numbered projection optical systems (PL2, PL4, PL6) in the exposure apparatus. The position of the cylindrical mask in the Z direction can be changed according to the diameter of the mounted cylindrical mask so that (XYZ directions) do not change. As described above, if the positions of the visual field regions IRa and IRb are not changed, there is an advantage that the number of change points and adjustment points on the apparatus side with respect to cylindrical masks having different diameters can be reduced. However, in that case, the drive system such as a motor that rotates the cylindrical mask and an actuator that finely moves in the XYZ directions is also moved in the Z direction as a whole, which may impair the stability of the drive system.

そこで、駆動系の安定性が保てるという利点を得るために、露光装置内での円筒マスクの回転中心(第1軸AX1、シャフト)のZ位置(又はX位置)は変えずに、径が異なる円筒マスクを装着するようにしてもよい。このようにすると、駆動系の安定性が保てるという利点の他に、径が一定の回転軸に対して外側に装着される中空状の円筒マスク(外周面の半径が異なる)のみを交換すればよいといった特徴的な効果が得られる。それに対応するため、露光装置側では、各投影光学系のピント位置の調整を筆頭に、各種アライメントセンサー(顕微鏡)の円筒マスクに対するピント位置の調整、視野領域IRa、IRb及びアライメントセンサーの検出視野のXYZ方向への位置調整、照明光束EL1の主光線の傾きと収れん度合の調整又は奇数番の投影光学系(PL1、PL3、PL5)と偶数番の投影光学系(PL2、PL4、PL6)との間隔調整等が可能な構成にしておくのが望ましい。   Therefore, in order to obtain the advantage that the stability of the drive system can be maintained, the diameter is different without changing the Z position (or X position) of the rotation center (first axis AX1, shaft) of the cylindrical mask in the exposure apparatus. A cylindrical mask may be attached. In this way, in addition to the advantage that the stability of the drive system can be maintained, it is only necessary to replace a hollow cylindrical mask (the outer peripheral surface has a different radius) that is mounted on the outer side with respect to a rotating shaft having a constant diameter. A characteristic effect such as good is obtained. In order to cope with this, on the exposure apparatus side, the focus position of each projection optical system is adjusted, the focus position is adjusted with respect to the cylindrical mask of various alignment sensors (microscopes), the field areas IRa, IRb, and the detection field of the alignment sensor. Position adjustment in the XYZ directions, adjustment of the tilt and convergence of the principal ray of the illumination light beam EL1, or between the odd-numbered projection optical systems (PL1, PL3, PL5) and the even-numbered projection optical systems (PL2, PL4, PL6) It is desirable to have a configuration that can adjust the interval.

さて、本実施形態では、図23で示したように、交換機構150によって、マスクM(及びマスク保持ドラム21)を軸受装置から取り出し、別途用意されているマスクMa(マスク保持ドラム21a付き)を軸受装置に装着する。マスクMの取り出し及びマスクMaの装着の際に、図23中の焦点計測装置AFMや異物検査装置CDがマスクや交換機構150の一部と空間的に干渉する場合は、それらを一時的に退避させておく。また、図23のように、第1軸AX1を支持する軸受装置に対して、−Z方向には投影光学系PL及び照明光学系ILが位置し、−X方向にはアライメント顕微鏡GS1、GS2が位置するので、マスクMやマスクMaの搬出、搬入が可能な方向は、軸受装置に対して、+Z方向か+X方向又は±Y方向(第1軸AX1の方向)になる。   Now, in this embodiment, as shown in FIG. 23, the mask M (and the mask holding drum 21) is taken out from the bearing device by the replacement mechanism 150, and a separately prepared mask Ma (with the mask holding drum 21a) is attached. Install in the bearing device. When the mask M is taken out and the mask Ma is attached, if the focus measurement device AFM or the foreign matter inspection device CD in FIG. 23 spatially interferes with a part of the mask or the exchange mechanism 150, these are temporarily retracted. Let me. Further, as shown in FIG. 23, the projection optical system PL and the illumination optical system IL are positioned in the −Z direction with respect to the bearing device that supports the first axis AX1, and the alignment microscopes GS1 and GS2 are positioned in the −X direction. Therefore, the direction in which the mask M and the mask Ma can be carried out and carried in is the + Z direction, the + X direction, or the ± Y direction (the direction of the first axis AX1) with respect to the bearing device.

マスクMが直径の異なるマスクMaに交換されたらステップS102に進み、下位制御装置16は、交換後、露光装置U3dに装着されているマスクMaについての情報(交換後マスク情報)を取得する。交換後マスク情報は、例えば、直径、周長、幅、厚み等の寸法、公差、パターンの種類、マスク面P1の真円度、偏心特性又は平坦度等といったマスクに起因する各種の諸元値及び補正値等である。   If the mask M is replaced with a mask Ma having a different diameter, the process proceeds to step S102, and after the replacement, the lower level control device 16 acquires information about the mask Ma mounted on the exposure apparatus U3d (post-exchange mask information). The post-replacement mask information includes various specification values attributable to the mask such as, for example, dimensions such as diameter, circumference, width, and thickness, tolerance, pattern type, roundness, eccentricity, or flatness of the mask surface P1. And correction values.

これらの情報は、例えば、図26に示すように、マスク保持ドラム21aの表面に設けた情報記憶部19に記憶されている。情報記憶部19は、例えば、バーコード、ホログラム、又はICタグ等である。本実施形態では、情報記憶部19は、マスク保持ドラム21aの表面に設けられているが、マスクMaにデバイス用のパターンと共に設けられていてもよい。本実施形態において、円筒マスクの表面というときには、マスクMaの表面及びマスク保持ドラム21aの表面のいずれも含むものとする。図26において、情報記憶部19はマスク保持ドラム21aの円筒状の外周面に設けられるが、マスク保持ドラム21aの軸線方向の端面部に設けてもよい。   For example, as shown in FIG. 26, these pieces of information are stored in the information storage unit 19 provided on the surface of the mask holding drum 21a. The information storage unit 19 is, for example, a barcode, a hologram, or an IC tag. In the present embodiment, the information storage unit 19 is provided on the surface of the mask holding drum 21a. However, the information storage unit 19 may be provided on the mask Ma together with a device pattern. In the present embodiment, the surface of the cylindrical mask includes both the surface of the mask Ma and the surface of the mask holding drum 21a. In FIG. 26, the information storage unit 19 is provided on the cylindrical outer peripheral surface of the mask holding drum 21a, but may be provided on an end surface portion in the axial direction of the mask holding drum 21a.

下位制御装置16は、読み取り装置17が情報記憶部19から読み取った交換後マスク情報を取得する。読み取り装置17は、情報記憶部19がバーコードである場合はバーコードリーダー、ICタグである場合はICタグリーダー等を用いることができる。情報記憶部19は、マスクMaに予め情報が書き込まれた部分であってもよい。   The lower control device 16 acquires the post-replacement mask information read by the reading device 17 from the information storage unit 19. The reading device 17 can use a barcode reader when the information storage unit 19 is a barcode, and an IC tag reader when the information storage unit 19 is an IC tag. The information storage unit 19 may be a part in which information is written in advance on the mask Ma.

交換後マスク情報は、露光条件に関する露光情報に含まれていてもよい。露光情報は、露光対象の基板Pの情報、基板Pの走査速度、照明光束EL1のパワーといった露光装置U3dが基板Pに露光処理を施す際に必要な情報である。本実施形態では、露光情報に交換後マスク情報を加味して、各種の調整及び補正を行うと共に、露光時の装置運転上のレシピ条件及びパラメータの設定が行われる。露光情報は、例えば、図27に示す露光情報格納テーブルTBLに記憶されており、下位制御装置16の記憶部又は上位制御装置5の記憶部に記憶されている。下位制御装置16は、前述した記憶部から露光情報格納テーブルTBLを読み出し、交換後マスク情報を取得する。なお、交換後マスク情報は、下位制御装置16又は上位制御装置5への入力装置(キーボード又はマウス等)を介して入力されたものであってもよい。この場合、下位制御装置16は、前述した入力装置から交換後マスク情報を取得する。下位制御装置16が交換後マスク情報を取得したら、ステップS103へ進む。   The post-exchange mask information may be included in the exposure information related to the exposure conditions. The exposure information is information necessary when the exposure apparatus U3d performs exposure processing on the substrate P, such as information on the substrate P to be exposed, the scanning speed of the substrate P, and the power of the illumination light beam EL1. In the present embodiment, various adjustments and corrections are performed by adding the post-exchange mask information to the exposure information, and recipe conditions and parameters for operating the apparatus during exposure are set. The exposure information is stored in, for example, an exposure information storage table TBL shown in FIG. 27, and is stored in the storage unit of the lower control device 16 or the storage unit of the upper control device 5. The lower-level control device 16 reads the exposure information storage table TBL from the above-described storage unit, and acquires post-exchange mask information. Note that the post-replacement mask information may be input via an input device (such as a keyboard or a mouse) to the lower control device 16 or the upper control device 5. In this case, the lower-level control device 16 acquires the post-replacement mask information from the input device described above. When the lower order control device 16 acquires the post-replacement mask information, the process proceeds to step S103.

ステップS103において、下位制御装置16は、交換後のマスクMaの直径に応じて露光装置U3dの調整が必要な部分及び調整に必要な条件に関するデータを収集したり演算したりする。調整が必要な部分としては、例えば、マスクMのZ軸方向における位置、照明光学系IL、投影光学系PL、マスクMの回転速度、露光幅(照明領域IRの周方向の幅)、エンコーダヘッドEH1、EH2の位置又は姿勢、アライメント顕微鏡GS1、GS2の位置又は姿勢等である。また、本実施形態では、交換後のマスクMaの回転中心軸(第1軸AX1a)が、交換前のマスクMの回転中心位置からZ軸方向にシフトするため、マスクMaを駆動する駆動源(例えば、電動機)の出力軸がマスクMaのシャフトと連結可能なように、駆動源の露光装置本体内での取り付け位置をステップS103において調整(位置シフト)しておく必要がある。このため、露光装置U3dは、互いに直径が異なる複数のマスクの1つを交換可能に装着して、所定の軸線としての第1軸AX1の周りに回転させるマスク保持機構11に装着されるマスクMaの直径に応じて、少なくとも第1軸AX1と基板支持機構との距離を調整する調整部を有している。この調整部は、マスク保持機構11に装着されたマスクの外周面と基板支持機構に支持された基板Pとの間隔を、予め定められた許容範囲内に設定する。   In step S103, the lower-level control device 16 collects or calculates data relating to a portion that requires adjustment of the exposure apparatus U3d and conditions necessary for adjustment, according to the diameter of the mask Ma after replacement. The parts that need to be adjusted include, for example, the position of the mask M in the Z-axis direction, the illumination optical system IL, the projection optical system PL, the rotation speed of the mask M, the exposure width (the width in the circumferential direction of the illumination area IR), and the encoder head. These are the positions or postures of EH1 and EH2, the positions or postures of alignment microscopes GS1 and GS2, and the like. In the present embodiment, since the rotation center axis (first axis AX1a) of the mask Ma after replacement shifts in the Z-axis direction from the rotation center position of the mask M before replacement, a drive source ( For example, it is necessary to adjust (position shift) the mounting position of the drive source in the exposure apparatus main body so that the output shaft of the motor can be connected to the shaft of the mask Ma. For this reason, the exposure apparatus U3d mounts one of a plurality of masks having different diameters in a replaceable manner, and rotates the mask Ma 11 that rotates around the first axis AX1 as a predetermined axis line. The adjusting unit adjusts at least the distance between the first axis AX1 and the substrate support mechanism in accordance with the diameter of the substrate. The adjustment unit sets the distance between the outer peripheral surface of the mask mounted on the mask holding mechanism 11 and the substrate P supported by the substrate support mechanism within a predetermined allowable range.

前述したように、本実施形態では、Z軸方向における照明視野IRの位置は、直径の異なるマスクMaに交換された前後において、変わらないようされる。このため、例えば、ステップS101において、下位制御装置16は、直径の異なるマスクMaに交換するのみで、ステップS102で交換後マスク情報を取得したら、これに基づいてマスクMaのZ軸方向における照明視野IRの位置を交換前と同等の位置に制御する。なお、マスクMaに交換する前に、下位制御装置16が、例えば露光情報格納テーブルTBLからマスクMaの情報を取得し、これに基づいて、マスクMaに交換するタイミングで、マスクMaのZ軸方向における照明視野IRの位置を交換前と同等の位置に制御してもよい。次に、ステップS103における調整の例について説明する。   As described above, in the present embodiment, the position of the illumination visual field IR in the Z-axis direction is not changed before and after the mask Ma having a different diameter is replaced. For this reason, for example, in step S101, the lower-level control device 16 only replaces the mask Ma with a different diameter. When the post-replacement mask information is acquired in step S102, the illumination field of view of the mask Ma in the Z-axis direction is obtained based on this. The IR position is controlled to the same position as before replacement. Prior to the replacement with the mask Ma, the lower-level control device 16 obtains the information of the mask Ma from, for example, the exposure information storage table TBL, and based on this, at the timing of replacement with the mask Ma, the Z-axis direction of the mask Ma The position of the illumination visual field IR at may be controlled to the same position as before the replacement. Next, an example of adjustment in step S103 will be described.

図28は、直径の異なるマスク間における照明光束及び投影光束の振る舞いを、先の図5を基にして概略的に示す図である。前述したように、マスクMの交換の前後において、照明視野IRのZ軸方向における位置が変化しないようにすると、図25に示すように、マスクM及びマスク保持ドラム21の回転中心軸、すなわち第1軸AX1のZ軸方向における位置が変化する。具体的には、直径が小さいマスクMaの回転中心軸AX1aは、直径が大きいマスクMの第1軸AX1よりも、基板支持ドラム25の回転中心軸である第2軸AX2に接近する。   FIG. 28 is a diagram schematically showing the behavior of the illumination light beam and the projection light beam between masks having different diameters based on FIG. As described above, if the position of the illumination visual field IR in the Z-axis direction does not change before and after the replacement of the mask M, as shown in FIG. The position of the single axis AX1 in the Z-axis direction changes. Specifically, the rotation center axis AX1a of the mask Ma having a small diameter is closer to the second axis AX2 that is the rotation center axis of the substrate support drum 25 than the first axis AX1 of the mask M having a large diameter.

交換後のマスクMaが交換前のマスクMよりも直径が小さい場合でも、図28に示すように、マスクMa(マスク面P1a)上の照明領域IRの周方向の中心である交点Q1のXYZ座標内での絶対位置(露光装置内の一義的な位置)を変えないものとする。このため、図28に示すように、交換前のマスクMに対して設定された照明光束EL1の照明条件、すなわち、XZ面内において照明光束EL1の各主光線を半径(曲率半径)Rmの1/2の点Q2に向けて傾ける、といった条件を維持しつつ、直径が小さいマスクMaに照明光束EL1を照射すると、マスクMa上の照明領域IRで反射した投影光束EL2aの各主光線は、互いに平行な状態からずれて、XZ面内で発散する状態となり、進む方向もずれてしまう。   Even when the mask Ma after replacement has a smaller diameter than the mask M before replacement, as shown in FIG. 28, the XYZ coordinates of the intersection point Q1 which is the center in the circumferential direction of the illumination region IR on the mask Ma (mask surface P1a) It is assumed that the absolute position (unique position in the exposure apparatus) is not changed. For this reason, as shown in FIG. 28, the illumination condition of the illumination light beam EL1 set for the mask M before replacement, that is, each principal ray of the illumination light beam EL1 in the XZ plane is set to 1 of radius (curvature radius) Rm. When the illumination beam EL1 is irradiated onto the mask Ma having a small diameter while maintaining the condition of tilting toward the point Q2 of / 2, the principal rays of the projection beam EL2a reflected by the illumination region IR on the mask Ma It shifts from the parallel state and diverges in the XZ plane, and the traveling direction is also shifted.

このため、照明光学系ILからの照明光束EL1を、マスクMaに適した照明光束EL1に調整する必要がある。そこで、ステップS103において、照明光学系ILが有するシリンドリカルレンズ54(図4参照)を異なるパワーのものに変更して倍率テレセントリックの状態を、照明光束EL1の各主光線が、XZ面内でマスクMaの半径Rmaの1/2の位置に向かって収れんするように調整する。さらに、図示しない偏角プリズムを用いて視野領域IRa(照明領域IR)の中心である交点Q1での軸テレセントリックの状態を、交点Q1を通る照明光束EL1の主光線の延長がマスクMaの中心軸AX1aを通る状態に調整する。   For this reason, it is necessary to adjust the illumination light beam EL1 from the illumination optical system IL to the illumination light beam EL1 suitable for the mask Ma. Therefore, in step S103, the cylindrical lens 54 (see FIG. 4) of the illumination optical system IL is changed to one having a different power to change the magnification telecentric state so that each principal ray of the illumination light beam EL1 is masked in the XZ plane. It adjusts so that it may converge toward the position of ½ of the radius Rma. Furthermore, the axial telecentric state at the intersection point Q1 that is the center of the visual field area IRa (illumination area IR) using a declination prism (not shown) is the extension of the principal ray of the illumination light beam EL1 that passes through the intersection point Q1 is the central axis of the mask Ma. Adjust to pass through AX1a.

また、マスクMaからの反射光束、すなわち投影光束EL2aの角度を調整する。この場合、照明光束EL1と投影光束EL2aとの軸角度(主光線のXZ面内での角度)は、マスクMaの直径(主光線の中心位置)により変化するため、共通の光路である偏光ビームスプリッタPBSとマスクMaとの間に偏角プリズム(入射面と射出面とが非平行なくさび状のプリズム)を配置して投影光束EL2aの角度を調整することができる。   Further, the angle of the reflected light beam from the mask Ma, that is, the angle of the projected light beam EL2a is adjusted. In this case, since the axial angle between the illumination light beam EL1 and the projection light beam EL2a (the angle of the principal ray in the XZ plane) varies depending on the diameter of the mask Ma (the center position of the principal ray), the polarization beam is a common optical path. It is possible to adjust the angle of the projection light beam EL2a by arranging a declination prism (a prism having a wedge-shaped incident surface and a non-parallel incident surface) between the splitter PBS and the mask Ma.

また、投影光束EL2aのみの角度を調整する場合は、投影光学系PLが有する偏光部材(例えば、第1偏向部材70の第1反射面P3、又は第2偏向部材80の第4反射面P6)の角度を調整してもよい。このようにすることで、直径が異なるマスクMaに交換した場合に(この例では交換後のマスクMaの直径が交換前よりも小さい)、マスクMaで反射された投影光束EL2aの各主光線をXZ面内で互いに平行光とすることができる。すなわち、交換後の径の異なるマスクMaに対しても、照明光学系ILは、マスクMaの照明領域IRで反射される投影光束EL2aがテレセントリックな状態となるように、マスクMa上の照明領域IRに照射される照明光束EL1の照明条件が調整される。   When the angle of only the projection light beam EL2a is adjusted, the polarizing member of the projection optical system PL (for example, the first reflecting surface P3 of the first deflecting member 70 or the fourth reflecting surface P6 of the second deflecting member 80). The angle may be adjusted. Thus, when the mask Ma having a different diameter is exchanged (in this example, the diameter of the mask Ma after the exchange is smaller than that before the exchange), each principal ray of the projection light beam EL2a reflected by the mask Ma is changed. In the XZ plane, the light beams can be parallel to each other. That is, the illumination optical system IL also applies the illumination region IR on the mask Ma so that the projection light beam EL2a reflected by the illumination region IR of the mask Ma is in a telecentric state even for the mask Ma having a different diameter after replacement. The illumination conditions of the illumination light beam EL1 applied to the light are adjusted.

前述した調整を実行する場合、例えば、照明光学系ILの照明光学モジュールILMには、パワーの異なる複数のシリンドリカルレンズ54の内の1つを交換可能に光路内に設置するレンズ交換機構等が付設される。下位制御装置16からの指令によって、そのレンズ交換機構を制御して、最も適したパワーのシリンドリカルレンズ54に切り替えてもよい。このとき、下位制御装置16は、交換後におけるマスクMaの直径の情報に基づいてシリンドリカルレンズ54を切り替える。また、前述した偏光ビームスプリッタPBSとマスクMaとの間の偏角プリズム又は投影光学モジュールPLM内の偏光部材の角度(及びXZ面内での位置)を調整するためのアクチュエータを下位制御装置16によって制御して、マスクMaで反射される投影光束EL2の光学特性を調整してもよい。この場合も、下位制御装置16は、交換後におけるマスクMaの直径の情報に基づいて偏角プリズム又は偏光部材の角度を調整する。なお、シリンドリカルレンズ54の交換及び偏角プリズム等の調整は、露光装置U3dのオペレータが行ってもよい。   When performing the above-described adjustment, for example, the illumination optical module ILM of the illumination optical system IL is provided with a lens exchange mechanism or the like that installs one of a plurality of cylindrical lenses 54 having different powers in the optical path so as to be exchangeable. Is done. The lens replacement mechanism may be controlled by a command from the lower control device 16 to switch to the most suitable cylindrical lens 54. At this time, the low order control device 16 switches the cylindrical lens 54 based on the information on the diameter of the mask Ma after replacement. Further, an actuator for adjusting the angle (and the position in the XZ plane) of the polarization prism or the polarizing member in the projection optical module PLM between the polarizing beam splitter PBS and the mask Ma described above is provided by the lower control device 16. The optical characteristics of the projection light beam EL2 reflected by the mask Ma may be adjusted. Also in this case, the lower-level control device 16 adjusts the angle of the declination prism or the polarization member based on the information on the diameter of the mask Ma after replacement. The replacement of the cylindrical lens 54 and the adjustment of the declination prism etc. may be performed by the operator of the exposure apparatus U3d.

図29は、直径の異なるマスクに交換した場合におけるエンコーダヘッド等の配置変更を示す図である。ステップS103における調整では、必要に応じて、さらに、エンコーダヘッドEH1、EH2、アライメント顕微鏡GS1、GS2、マスクM側の焦点計測装置AFM及び異物を検出する異物検査装置CDの調整が行われる。図29に示すように、例えば、半径(曲率半径)RmのマスクM及びマスク保持ドラム21から、直径が小さい半径RmaのマスクMa及びマスク保持ドラム21aに交換された場合、マスクMの周囲に配置されていたエンコーダヘッドEH1、EH2、アライメント顕微鏡GS1、GS2、焦点計測装置AFM及び異物検査装置CDは、直径が小さくなったマスクMaの周囲に配置し直したり、姿勢を調整したりする必要がある。このようにすることで、マスクMa上のアライメントマークの位置、マスクMaの回転角度等を正しく計測できるようになる。   FIG. 29 is a diagram showing an arrangement change of an encoder head or the like when the mask is replaced with a mask having a different diameter. In the adjustment in step S103, the encoder heads EH1 and EH2, the alignment microscopes GS1 and GS2, the focus measuring device AFM on the mask M side, and the foreign matter inspection device CD that detects foreign matter are further adjusted as necessary. As shown in FIG. 29, for example, when the mask M and the mask holding drum 21 having a radius (curvature radius) Rm are replaced with the mask Ma and the mask holding drum 21a having a small radius Rma, they are arranged around the mask M. The encoder heads EH1 and EH2, the alignment microscopes GS1 and GS2, the focus measurement device AFM, and the foreign matter inspection device CD that have been used need to be repositioned around the mask Ma having a reduced diameter and the posture thereof must be adjusted. . By doing so, the position of the alignment mark on the mask Ma, the rotation angle of the mask Ma, and the like can be correctly measured.

図29に示す例では、アライメント顕微鏡GS1、GS2、焦点計測装置AFM及び異物検査装置CDを、直径が小さくなったマスクMaの周りに配置し直す。また、この例におけるエンコーダヘッドEH1、EH2は、XZ面内では、それぞれ第1の投影光学系(奇数番)の視野領域IRaの位置、第2の投影光学系(偶数番)の視野領域IRbの位置の近傍に配置されている。そのため、マスク交換後に、エンコーダヘッドEH1、EH2の位置をXZ面内で大きく変更する必要はない。   In the example shown in FIG. 29, the alignment microscopes GS1, GS2, the focus measuring device AFM, and the foreign matter inspection device CD are rearranged around the mask Ma having a reduced diameter. In addition, the encoder heads EH1 and EH2 in this example have positions of the field area IRa of the first projection optical system (odd number) and the field area IRb of the second projection optical system (even number) in the XZ plane, respectively. It is arranged near the position. Therefore, it is not necessary to largely change the positions of the encoder heads EH1 and EH2 within the XZ plane after the mask replacement.

しかし、マスクMaに交換することによって、エンコーダヘッドEH1、EH2が読み取るスケール円盤SDの外周面のスケール、又はマスクMaと共にマスク保持ドラム21aの外周面に形成されたスケールと、各エンコーダヘッドEH1、EH2との相対的な読み取り角度が変化してしまう。このため、エンコーダヘッドEH1、EH2は、正確にスケール面と対向するように姿勢が調整される。具体的には、図29に示す矢印N1、N2のように、各ヘッドEH1、EH2を、スケール面の径に応じて、その位置で回転(傾斜)させる。このようにすることで、マスクMaの回転角度の情報を高精度に得ることができる。   However, by replacing with the mask Ma, the scale on the outer peripheral surface of the scale disk SD read by the encoder heads EH1, EH2, or the scale formed on the outer peripheral surface of the mask holding drum 21a together with the mask Ma, and the encoder heads EH1, EH2 The relative reading angle will change. For this reason, the postures of the encoder heads EH1 and EH2 are adjusted so as to accurately face the scale surface. Specifically, as indicated by arrows N1 and N2 shown in FIG. 29, the heads EH1 and EH2 are rotated (tilted) at the positions according to the diameter of the scale surface. In this way, information on the rotation angle of the mask Ma can be obtained with high accuracy.

マスクMaに交換する際には、マスクMa及びマスク保持ドラム21aと共にスケール円盤SDを同時に交換し、エンコーダヘッドEH1、EH2の姿勢(傾斜)を調整すると共に、取付位置等を調整してもよい。スケールは、マスクMaの表面又はマスク保持ドラム21aの外周面に設けられていてもよい。マスクMaに交換した際に、エンコーダヘッドEH1、EH2が読み取るスケールの周方向の格子ピッチが、交換前のものと異なっている場合、下位制御装置16は、交換後におけるスケールの格子ピッチとエンコーダヘッドEH1、EH2の検出値との対応関係を修正する。具体的には、エンコーダシステムのデジタルカウンタによる1カウントが、交換後のマスクMaの回転角度又はマスク面P1aの周方向の移動距離として、どの程度の値になるかの変換係数を修正する。   When exchanging the mask Ma, the scale disk SD may be exchanged together with the mask Ma and the mask holding drum 21a to adjust the postures (tilts) of the encoder heads EH1 and EH2, and the mounting position and the like may be adjusted. The scale may be provided on the surface of the mask Ma or the outer peripheral surface of the mask holding drum 21a. If the scale pitch in the circumferential direction of the scale read by the encoder heads EH1 and EH2 is different from that before the replacement when the mask Ma is replaced with the mask Ma, the lower level control device 16 determines the scale pitch and encoder head after the replacement. The correspondence relationship with the detected values of EH1 and EH2 is corrected. Specifically, the conversion coefficient of how much one count by the digital counter of the encoder system becomes the rotation angle of the mask Ma after replacement or the movement distance in the circumferential direction of the mask surface P1a is corrected.

焦点計測装置AFM及び異物検査装置CDは、図29中に想像線で示すように、マスクM又はマスクMaの回転中心軸(第1軸AX1又は第1軸AX1a)のZ軸方向における直下、かつ第1の投影光学系の照明視野IRaと第2の投影光学系の照明視野IRbとの間に配置し、マスクM又はマスクMaのマスク面P1又はマスク面P1aを下から検出するようにしてもよい。このようにすれば、マスクMaの交換の前後において、焦点計測装置AFM及び異物検査装置CDからマスクMの表面又はマスクMaの表面までの距離の変化を小さくできる。このため、焦点計測装置AFM及び異物検査装置CDの光学系又は処理用のソフトウェアの修正等で対応できる可能性がある。この場合、焦点計測装置AFM及び異物検査装置CDの取り付け位置を変更しなくてもよい。   The focus measurement device AFM and the foreign matter inspection device CD are, as indicated by imaginary lines in FIG. 29, directly below the rotation center axis (first axis AX1 or first axis AX1a) of the mask M or the mask Ma in the Z-axis direction, and It is arranged between the illumination visual field IRa of the first projection optical system and the illumination visual field IRb of the second projection optical system, and the mask surface P1 or the mask surface P1a of the mask M or the mask Ma is detected from below. Good. In this way, the change in the distance from the focus measuring device AFM and the foreign matter inspection device CD to the surface of the mask M or the surface of the mask Ma can be reduced before and after the replacement of the mask Ma. For this reason, there is a possibility that it can be dealt with by correcting the optical system or processing software of the focus measuring apparatus AFM and the foreign substance inspection apparatus CD. In this case, it is not necessary to change the attachment positions of the focus measurement device AFM and the foreign matter inspection device CD.

マスクMaに交換することで、曲率半径が小さくなることにより、投影領域PAの露光幅(基板Pの走査方向又はマスクMaの周方向)内のデフォーカスが大きくなる可能性がある。このような場合には、露光幅(斜め部分を含む)、照明光学系ILの照度又は走査速度(マスクMaの回転速度と基板Pの送り速度)の調整が必要である。これらは、投影視野絞り63を調整したり、下位制御装置16が光源装置13の光源の出力、マスク保持ドラム21a及び基板支持ドラム25の回転を調整したりすることによって調整できる。この場合、露光幅と照度と走査速度とを共に変更することが好ましい。   By exchanging with the mask Ma, the radius of curvature decreases, so that the defocus within the exposure width of the projection area PA (scanning direction of the substrate P or circumferential direction of the mask Ma) may increase. In such a case, it is necessary to adjust the exposure width (including an oblique portion), the illuminance of the illumination optical system IL, or the scanning speed (the rotation speed of the mask Ma and the feed speed of the substrate P). These can be adjusted by adjusting the projection field stop 63, or by adjusting the output of the light source of the light source device 13 and the rotation of the mask holding drum 21a and the substrate support drum 25 by the lower control device 16. In this case, it is preferable to change all of the exposure width, illuminance, and scanning speed.

さらに、投影光学系PLの投影領域PAの位置、投影光学モジュールPLMの相対位置関係、及びマスクMaの周長が変化することによるマスクMaの回転方向における倍率等を調整する必要がある。例えば、下位制御装置16は、投影光学系PLの投影光学モジュールPLMが備える像シフト用光学部材65又は倍率補正用光学部材66等を制御することにより、投影光学系PLの投影領域PA又はマスクMaの回転方向における倍率等を調整することができる。   Furthermore, it is necessary to adjust the position of the projection area PA of the projection optical system PL, the relative positional relationship of the projection optical module PLM, the magnification in the rotation direction of the mask Ma due to the change in the circumference of the mask Ma, and the like. For example, the subordinate control device 16 controls the projection region PA or mask Ma of the projection optical system PL by controlling the image shift optical member 65 or the magnification correction optical member 66 included in the projection optical module PLM of the projection optical system PL. The magnification in the rotation direction can be adjusted.

ステップS103においては、マスクMaのZ軸方向における位置の調整、照明光学系ILが有する光学部品の調整、投影光学系PLが有する光学部品の調整、及びエンコーダヘッドEH1、EH2の調整等といった機械的な調整が行われる。これらには、下位制御装置16と調整用の駆動機構等によって自動(又は半自動)で調整可能なものもあれば、露光装置U3dのオペレータが手動で調整するものもある。この他に、ステップS103において、下位制御装置16は、交換後マスク情報又は露光情報等に基づいて、露光装置U3dを制御するための制御データ(各種パラメータ)等を変更する。   In step S103, mechanical adjustment such as adjustment of the position of the mask Ma in the Z-axis direction, adjustment of optical components included in the illumination optical system IL, adjustment of optical components included in the projection optical system PL, adjustment of encoder heads EH1 and EH2, and the like. Adjustments are made. Some of these can be adjusted automatically (or semi-automatically) by the lower level control device 16 and an adjustment driving mechanism, and others can be adjusted manually by the operator of the exposure apparatus U3d. In addition, in step S103, the lower-level control device 16 changes control data (various parameters) and the like for controlling the exposure apparatus U3d based on the post-replacement mask information or exposure information.

ステップS103では、ステップS102で取得された交換後マスク情報に基づいて、露光装置U3dが調整されたが、図23に示す計測装置18が計測したマスクMaの形状、寸法及び取付位置等を交換後マスク情報とし、これに基づいて露光装置U3dが調整されてもよい。この場合、例えば、下位制御装置16は、マスクMaに交換された後、計測装置18が計測したマスクMaに基づき、各種の調整を行う。また、オペレータが調整、交換しなければならない部品等については、下位制御装置16は、調整が必要な部品等を、例えば、モニタ等に表示してオペレータに通知する。交換後におけるマスクMaの計測値に基づいて露光装置U3dが調整されることにより、例えば、温度又は湿度等、環境の変化を加味した交換後マスク情報が得られるので、より実際の状態に即して露光装置U3dを調整することができる。ステップS103において、マスクMaに交換することによる調整が終了したら、ステップS104に進む。   In step S103, the exposure apparatus U3d has been adjusted based on the post-replacement mask information acquired in step S102. However, after replacement of the shape, dimensions, mounting position, and the like of the mask Ma measured by the measurement apparatus 18 shown in FIG. The exposure apparatus U3d may be adjusted based on the mask information. In this case, for example, the lower control device 16 performs various adjustments based on the mask Ma measured by the measuring device 18 after being replaced with the mask Ma. In addition, for parts and the like that must be adjusted and replaced by the operator, the lower level control device 16 displays the parts and the like that need to be adjusted, for example, on a monitor and notifies the operator. By adjusting the exposure apparatus U3d based on the measured value of the mask Ma after replacement, for example, post-replacement mask information that takes into account changes in the environment such as temperature or humidity can be obtained. Thus, the exposure apparatus U3d can be adjusted. When the adjustment by exchanging with the mask Ma is completed in step S103, the process proceeds to step S104.

以上のように、異なる径のマスクに交換すると、露光装置内の関連した光学系、機構系、検出系の各特性が変動する場合がある。本実施形態では、マスク交換後の露光装置としての特性や性能を確認できるように、図30に示すようなキャリブレーション装置を設ける。図30は、キャリブレーション装置の図である。図31は、キャリブレーションを説明するための図である。ステップS103で露光装置U3dは、交換後のマスクMaに適した状態となっているが、ステップS104でキャリブレーションを行うことにより、露光装置U3dの状態をさらに交換後のマスクMaに適した状態とする。キャリブレーションは、図30に示すキャリブレーション装置110を用いる。本実施形態におけるキャリブレーションは、下位制御装置16が実行する。下位制御装置16は、キャリブレーション装置110によって、図31に示すようなマスク保持ドラム21aに保持されたマスクMaの表面に設けられた調整用マークとしての第1マークALMMと、基板支持ドラム25の表面(基板支持ドラム25の基板Pを支持する部分)に設けられた調整用マークとしての第2マークALMRとを検出する。そして、下位制御装置16は、第1マークALMMと第2マークALMRとの相対位置が所定の位置関係になるように照明光学系IL、投影光学系PL、マスクMaの回転速度、基板Pの搬送速度又は倍率等を調整する。したがって、キャリブレーションのステップS104は、基板支持ドラム25に基板Pを巻き付ける前に行なうのが好ましいが、基板Pの透過性が高く、基板P上に各種のパターンが形成されていない状態であれば、基板支持ドラム25に基板Pを巻き付けたまま、キャリブレーションを行ってもよい。   As described above, when the mask is replaced with a mask having a different diameter, the characteristics of the related optical system, mechanism system, and detection system in the exposure apparatus may fluctuate. In this embodiment, a calibration apparatus as shown in FIG. 30 is provided so that the characteristics and performance of the exposure apparatus after mask replacement can be confirmed. FIG. 30 is a diagram of a calibration apparatus. FIG. 31 is a diagram for explaining calibration. In step S103, the exposure apparatus U3d is in a state suitable for the mask Ma after replacement. However, by performing calibration in step S104, the state of the exposure apparatus U3d is further changed to a state suitable for the mask Ma after replacement. To do. For calibration, a calibration device 110 shown in FIG. 30 is used. Calibration in this embodiment is executed by the lower-level control device 16. The lower level control device 16 uses the calibration device 110 to adjust the first mark ALMM as an adjustment mark provided on the surface of the mask Ma held on the mask holding drum 21a as shown in FIG. A second mark ALMR as an adjustment mark provided on the surface (the portion of the substrate support drum 25 that supports the substrate P) is detected. Then, the lower control device 16 transfers the illumination optical system IL, the projection optical system PL, the rotation speed of the mask Ma, and the transport of the substrate P so that the relative positions of the first mark ALMM and the second mark ALMR have a predetermined positional relationship. Adjust speed or magnification. Therefore, it is preferable to perform the calibration step S104 before winding the substrate P around the substrate support drum 25. However, as long as the substrate P has high transparency and various patterns are not formed on the substrate P. The calibration may be performed while the substrate P is wound around the substrate support drum 25.

図30に示すように、キャリブレーション装置110は、撮像素子(例えばCCD、CMOS)111と、レンズ群112と、プリズムミラー113と、ビームスプリッタ114とを含む。キャリブレーション装置110は、マルチレンズ方式の場合、それぞれの照明光学系IL1〜IL6に対応して設けられる。キャリブレーションを実行する場合、下位制御装置16は、キャリブレーション装置110のビームスプリッタ114を、照明光学系ILと偏光ビームスプリッタPBSとの間における照明光束EL1の光路中に配置する。キャリブレーションを実行しない場合、ビームスプリッタ114は、照明光束EL1の光路から退避している。   As illustrated in FIG. 30, the calibration device 110 includes an image sensor (for example, CCD, CMOS) 111, a lens group 112, a prism mirror 113, and a beam splitter 114. In the case of the multi-lens method, the calibration device 110 is provided corresponding to each of the illumination optical systems IL1 to IL6. When executing calibration, the lower-level control device 16 arranges the beam splitter 114 of the calibration device 110 in the optical path of the illumination light beam EL1 between the illumination optical system IL and the polarization beam splitter PBS. When calibration is not executed, the beam splitter 114 is retracted from the optical path of the illumination light beam EL1.

撮像素子111の感度は十分に高いので、光のパワーの損失は考慮しなくてもよい。このため、ビームスプリッタ114は、例えば、ハーフプリズム等でよい。また、ビームスプリッタ114を、照明光学系ILと偏光ビームスプリッタPBSとの間における照明光束EL1の光路に出し入れすることにより、キャリブレーション装置110を小型化することができる。   Since the sensitivity of the image sensor 111 is sufficiently high, it is not necessary to consider the loss of light power. For this reason, the beam splitter 114 may be, for example, a half prism. Moreover, the calibration apparatus 110 can be reduced in size by putting the beam splitter 114 into and out of the optical path of the illumination light beam EL1 between the illumination optical system IL and the polarization beam splitter PBS.

図30に示すように、キャリブレーション用の光源115からの光束を、照明光束EL1と投影光束EL2とを分離するための偏光ビームスプリッタPBSの照明光束EL1が入射する面の反対の面側から入射させる方法もある。さらに、基板支持ドラム25の第2マークALMRの裏面側に、キャリブレーション用の光源115(発光部)を配置して、第2マークALMRの裏面側からキャリブレーション用の光束を照射し、第2マークALMRを透過した光を、投影光学系PLと偏光ビームスプリッタPBSとを介して、交換後のマスクMaのマスク面P1aに投射してもよい。この場合、キャリブレーション装置110の撮像素子111は、交換後のマスクMa上に逆投影される基板支持ドラム25の第2マークALMRの像と、マスクMa上の第1マークALMMとを共に撮像することができる。   As shown in FIG. 30, the light beam from the calibration light source 115 is incident from the surface opposite to the surface on which the illumination light beam EL1 of the polarization beam splitter PBS for separating the illumination light beam EL1 and the projection light beam EL2 is incident. There is also a way to make it. Further, a calibration light source 115 (light emitting unit) is disposed on the back surface side of the second mark ALMR of the substrate support drum 25, and the calibration light beam is irradiated from the back surface side of the second mark ALMR. The light transmitted through the mark ALMR may be projected onto the mask surface P1a of the replaced mask Ma via the projection optical system PL and the polarization beam splitter PBS. In this case, the imaging device 111 of the calibration device 110 captures both the image of the second mark ALMR of the substrate support drum 25 that is back-projected on the replaced mask Ma and the first mark ALMM on the mask Ma. be able to.

照明光学系ILと偏光ビームスプリッタPBSとの間における照明光束EL1の光路にビームスプリッタ114を配置することで、マスクMaからの第1マークALMMの像と、基板支持ドラム25からの第2マークALMRの像とが、ビームスプリッタ114を介してキャリブレーション装置110のプリズムミラー113に導かれる。プリズムミラー113で反射した各マーク像の光は、レンズ群112を通過した後、1フレーム分の撮像時間(サンプリング時間)が0.1〜1ミリ秒程度と極めて短い、高速シャッタースピードを有する撮像素子111に入射する。下位制御装置16は、撮像素子111から出力された第1マークALMMの像、及び第2マークALMRの像に対応した画像信号を解析し、その解析結果と、撮像時(サンプリング時)の各エンコーダヘッドEH1、EH2、EN2、EN3の計測値とに基づいて、第1マークALMMと第2マークALMRとの相対位置関係を求め、両者の相対位置が所定の状態になるように照明光学系IL、投影光学系PL、マスクMaの回転速度、基板Pの搬送速度又は倍率等を調整する。   By arranging the beam splitter 114 in the optical path of the illumination light beam EL1 between the illumination optical system IL and the polarization beam splitter PBS, the image of the first mark ALMM from the mask Ma and the second mark ALMR from the substrate support drum 25 are provided. Are guided to the prism mirror 113 of the calibration device 110 via the beam splitter 114. The light of each mark image reflected by the prism mirror 113 passes through the lens group 112, and after that, the imaging time (sampling time) for one frame is as short as about 0.1 to 1 millisecond and has a high shutter speed. Incident on the element 111. The lower-level control device 16 analyzes the image signal corresponding to the image of the first mark ALMM and the image of the second mark ALMR output from the image sensor 111, the analysis result, and each encoder at the time of imaging (during sampling) Based on the measurement values of the heads EH1, EH2, EN2, and EN3, the relative positional relationship between the first mark ALMM and the second mark ALMR is obtained, and the illumination optical system IL, The projection optical system PL, the rotation speed of the mask Ma, the transport speed or magnification of the substrate P, etc. are adjusted.

図31に示すように、第1マークALMMは、それぞれの照明光学系IL(IL1〜IL6)に対応するそれぞれの照明領域IR(IR1〜IR6)が中心面CLを挟んでオーバーラップする位置(各照明領域IRのY方向における両端の三角部)に配置される。第2マークALMRは、それぞれの投影光学系PL(PL1〜PL6)に対応するそれぞれの投影領域PA(PA1〜PA6)が中心面CLを挟んでオーバーラップする位置(各投影領域PAのY方向における両端の三角部)に配置される。キャリブレーションにおいて、各投影光学モジュールPLM毎に設けられたキャリブレーション装置110は、中心面CLを挟んで1列目(奇数番)、2列目(偶数番)の順に、順次第1マークALMMの像と第2マークALMRの像とを受光する。   As shown in FIG. 31, the first mark ALMM is positioned at positions where each illumination region IR (IR1 to IR6) corresponding to each illumination optical system IL (IL1 to IL6) overlaps with the center plane CL interposed therebetween (each It is arrange | positioned at the triangular part of the both ends in the Y direction of the illumination area | region IR. The second mark ALMR is located at a position where each projection area PA (PA1 to PA6) corresponding to each projection optical system PL (PL1 to PL6) overlaps with the center plane CL interposed therebetween (in the Y direction of each projection area PA). It is arranged in the triangular part at both ends. In the calibration, the calibration apparatus 110 provided for each projection optical module PLM sequentially sets the first mark ALMM in the order of the first row (odd number) and the second row (even number) across the center plane CL. The image and the image of the second mark ALMR are received.

以上のように、ステップS103において、マスクMaに交換することによる調整(主として機械的な調整)が終了したら、下位制御装置16は、交換後のマスクMaと基板Pを搬送する基板支持ドラム25との間の位置ずれが許容範囲以下となるように、露光装置U3dを調整する。このように、下位制御装置16は、第1マークALMMの像及び第2マークALMRの像を少なくとも用いて、露光装置U3dを調整する。このようにすることで、機械的な調整で修正し切れなかった誤差を、交換後のマスクMaと基板支持ドラム25とから取得した実際のマークの像に基づいてさらに修正する。その結果、露光装置U3dは、適切かつ良好な精度で、交換後のマスクMaを用いた露光を行うことが可能になる。   As described above, in step S103, when the adjustment (mainly mechanical adjustment) by exchanging the mask Ma is completed, the lower-level control device 16 includes the mask Ma and the substrate support drum 25 that conveys the substrate P after the replacement. The exposure apparatus U3d is adjusted so that the positional deviation between the two becomes less than the allowable range. As described above, the lower-level control device 16 adjusts the exposure device U3d using at least the image of the first mark ALMM and the image of the second mark ALMR. In this way, the error that cannot be corrected by mechanical adjustment is further corrected based on the actual mark image acquired from the mask Ma and the substrate support drum 25 after replacement. As a result, the exposure apparatus U3d can perform exposure using the replaced mask Ma with appropriate and good accuracy.

上記例では、マスクを交換した後、主として機械的に露光装置U3dを調整したが、マスクを交換した後の調整はこれに限定されるものではない。例えば、露光装置U3dに装着可能な円筒マスクの直径の差が小さい場合は、それらの円筒マスクの中で最も直径が小さい円筒マスクに合わせて、照明光学系IL及び投影光学系PLの有効径並びに偏光ビームスプリッタPBSの大きさ決めておくことで、照明光束EL1等の角度特性等の調整を不要とすることもできる。このようにすれば、露光装置U3dの調整作業を簡略化することができる。本実施形態においては、露光装置U3dが使用可能なマスクを、マスクの直径毎に複数のグループに分類し、グループ内でマスクの直径が変更される場合と、グループを超えてマスクの直径が変更させる場合とで、露光装置U3dの調整対象又は部品等を変更してもよい。   In the above example, the exposure apparatus U3d is mainly mechanically adjusted after replacing the mask, but the adjustment after replacing the mask is not limited to this. For example, when the difference between the diameters of the cylindrical masks that can be mounted on the exposure apparatus U3d is small, the effective diameters of the illumination optical system IL and the projection optical system PL are set according to the cylindrical mask having the smallest diameter among the cylindrical masks. By determining the size of the polarization beam splitter PBS, it is possible to eliminate the adjustment of the angle characteristics and the like of the illumination light beam EL1. In this way, the adjustment work of the exposure apparatus U3d can be simplified. In the present embodiment, the masks that can be used by the exposure apparatus U3d are classified into a plurality of groups for each mask diameter, and the mask diameter changes beyond the group when the mask diameter is changed within the group. In some cases, the adjustment target or parts of the exposure apparatus U3d may be changed.

図32は、エアベアリングを用いてマスクを回転可能に支持する例を示す側面図である。図33は、エアベアリングを用いてマスクを回転可能に支持する例を示す斜視図である。マスクMを保持するマスク保持ドラム21は、両端部をエアベアリング160によって回転可能に支持されていてもよい。エアベアリング160は、複数の支持ユニット161をマスク保持ドラム21の外周部へ環状に配置して作られている。そして、エアベアリング160は、それぞれの支持ユニット161の内周面からマスク保持ドラム21の外周面に向かって空気(エア)を噴出することによって、マスク保持ドラム21を回転可能に支持する。このように、エアベアリング160は、互いに直径が異なる複数のマスクMの1つを交換可能に装着して、所定の軸線(第1軸AX1)の周りに回転させるマスク保持機構として機能する。   FIG. 32 is a side view showing an example in which a mask is rotatably supported using an air bearing. FIG. 33 is a perspective view showing an example in which a mask is rotatably supported using an air bearing. The mask holding drum 21 that holds the mask M may be rotatably supported by air bearings 160 at both ends. The air bearing 160 is formed by annularly arranging a plurality of support units 161 around the outer periphery of the mask holding drum 21. And the air bearing 160 supports the mask holding drum 21 rotatably by ejecting air (air) from the inner peripheral surface of each support unit 161 toward the outer peripheral surface of the mask holding drum 21. As described above, the air bearing 160 functions as a mask holding mechanism that allows one of a plurality of masks M having different diameters to be exchangeably mounted and rotates around a predetermined axis (first axis AX1).

前述したステップS103において、交換されたマスクMaの直径に応じてエアベアリング160は支持ユニット161が交換される。また、交換の前後において、マスクMの直径(2×Rm)の差が小さい場合、それぞれの支持ユニット161の径方向における位置を調整して、交換後のマスクMに対応させてもよい。このように、露光装置U3dが、エアベアリング160を介してマスクMを回転可能に支持する場合、エアベアリング160は、直径の異なるマスクを交換可能に支持する露光装置U3d本体側の軸受装置として機能する。   In step S103 described above, the support unit 161 of the air bearing 160 is replaced according to the diameter of the replaced mask Ma. Further, when the difference in the diameter (2 × Rm) of the mask M is small before and after the replacement, the position of each support unit 161 in the radial direction may be adjusted to correspond to the mask M after the replacement. Thus, when the exposure apparatus U3d supports the mask M so as to be rotatable via the air bearing 160, the air bearing 160 functions as a bearing apparatus on the main body side of the exposure apparatus U3d that supports the masks having different diameters in a replaceable manner. To do.

<第6実施形態>
図34は、第6実施形態に係る露光装置の全体構成を示す図である。図34を用いて、露光装置U3eについて説明する。重複する記載を避けるべく、前述した実施形態と異なる部分についてのみ説明し、実施形態と同様の構成要素については、実施形態と同じ符号を付して説明する。なお、第5実施形態の露光装置U3dの各構成は、本実施形態に適用することができる。
<Sixth Embodiment>
FIG. 34 is a view showing the overall arrangement of an exposure apparatus according to the sixth embodiment. The exposure apparatus U3e will be described with reference to FIG. In order to avoid overlapping description, only different parts from the above-described embodiment will be described, and the same components as those in the embodiment will be described with the same reference numerals as those in the embodiment. In addition, each structure of the exposure apparatus U3d of 5th Embodiment is applicable to this embodiment.

実施形態の露光装置U3は、マスクを反射した光が投影光束となる反射型マスクを用いる構成であったが、本実施形態の露光装置U3eは、マスクを透過した光が投影光束となる透過型マスク(透過型円筒マスク)を用いる構成となっている。露光装置U3eにおいて、マスク保持機構11eは、マスクMAを保持するマスク保持ドラム21eと、マスク保持ドラム21eを支持するガイドローラ93と、マスク保持ドラム21eを駆動する駆動ローラ94と、駆動部96と、を備える。図示はしないが、露光装置U3eは、図23に示すような、マスクMAを交換するための交換機構150を備えている。   The exposure apparatus U3 according to the embodiment is configured to use a reflective mask in which light reflected from the mask becomes a projected light beam. However, the exposure apparatus U3e according to this embodiment has a transmissive type in which light transmitted through the mask becomes a projected light beam. A mask (transmission type cylindrical mask) is used. In the exposure apparatus U3e, the mask holding mechanism 11e includes a mask holding drum 21e that holds the mask MA, a guide roller 93 that supports the mask holding drum 21e, a driving roller 94 that drives the mask holding drum 21e, and a driving unit 96. . Although not shown, the exposure apparatus U3e includes an exchange mechanism 150 for exchanging the mask MA as shown in FIG.

マスク保持機構11eは、互いに直径が異なる複数のマスクMAの1つを交換可能に装着して、所定の軸線(第1軸AX1)の周りに回転させる。露光装置U3eは、互いに直径が異なる複数のマスクMAの1つを交換可能に装着して、所定の軸線としての第1軸AX1の周りに回転させるマスク保持機構11eに装着されるマスクMAの直径に応じて、少なくとも第1軸AX1と基板支持機構との距離を調整する調整部を有している。この調整部は、マスク保持機構11eに装着されたマスクMAの外周面と基板支持機構に支持された基板Pとの間隔を、予め定められた許容範囲内に設定する。   The mask holding mechanism 11e mounts one of a plurality of masks MA having different diameters so as to be exchangeable, and rotates the mask MA around the predetermined axis (first axis AX1). The exposure apparatus U3e mounts one of a plurality of masks MA having different diameters so as to be replaceable, and rotates the mask MA to be rotated around the first axis AX1 as a predetermined axis. Accordingly, an adjustment unit that adjusts at least the distance between the first axis AX1 and the substrate support mechanism is provided. The adjustment unit sets the interval between the outer peripheral surface of the mask MA mounted on the mask holding mechanism 11e and the substrate P supported by the substrate support mechanism within a predetermined allowable range.

マスク保持ドラム21eは、例えばガラス又は石英等で製造された、一定の肉厚を有する円筒状であり、その外周面(円筒面)がマスクMAのマスク面を形成する。すなわち、本実施形態において、マスクMA上の照明領域は、中心線から一定の曲率半径Rmを持つ円筒面状に湾曲している。マスク保持ドラム21eのうち、マスク保持ドラム21eの径方向から見てマスクMAのパターンと重なる部分、例えばマスク保持ドラム21eのY軸方向における両端側以外の中央部分は、照明光束に対して透光性を有する。マスク面には、マスクMA上の照明領域が配置される。   The mask holding drum 21e is made of, for example, glass or quartz and has a cylindrical shape having a certain thickness, and its outer peripheral surface (cylindrical surface) forms the mask surface of the mask MA. That is, in the present embodiment, the illumination area on the mask MA is curved in a cylindrical surface shape having a constant radius of curvature Rm from the center line. Of the mask holding drum 21e, a portion that overlaps the pattern of the mask MA as viewed from the radial direction of the mask holding drum 21e, for example, a central portion other than both ends in the Y-axis direction of the mask holding drum 21e is transparent to the illumination light flux. Have sex. An illumination area on the mask MA is disposed on the mask surface.

マスクMAは、例えば、平坦性のよい短冊状の極薄ガラス板(例えば厚さ100μm〜500μm)の一方の面にクロム等の遮光層でパターンを形成した透過型の平面状シートマスクとして作成され、それをマスク保持ドラム21eの外周面に倣って湾曲させ、この外周面に巻き付けた(貼り付けた)状態で使用される。マスクMAは、パターンが形成されていないパターン非形成領域を有し、パターン非形成領域においてマスク保持ドラム21eに取り付けられている。マスクMAは、マスク保持ドラム21eに対して取り外すことができる。マスクMAは、実施形態のマスクMと同様に、透明円筒母材によるマスク保持ドラム21eに巻き付ける代わりに、透明円筒母材によるマスク保持ドラム21eの外周面に直接クロム等の遮光層によるマスクパターンを描画形成して一体化してもよい。この場合も、マスク保持ドラム21eがマスクの支持部材として機能する。   The mask MA is produced as a transmission type planar sheet mask in which a pattern is formed with a light-shielding layer of chromium or the like on one surface of a strip-shaped ultrathin glass plate having a good flatness (for example, a thickness of 100 μm to 500 μm). It is used in a state in which it is curved along the outer peripheral surface of the mask holding drum 21e and wound (attached) around this outer peripheral surface. The mask MA has a pattern non-formation region where no pattern is formed, and is attached to the mask holding drum 21e in the pattern non-formation region. The mask MA can be removed from the mask holding drum 21e. As in the mask M of the embodiment, instead of wrapping around the mask holding drum 21e made of a transparent cylindrical base material, the mask MA has a mask pattern made of a light shielding layer such as chrome directly on the outer peripheral surface of the mask holding drum 21e made of the transparent cylindrical base material. Drawing may be formed and integrated. Also in this case, the mask holding drum 21e functions as a mask support 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21eの中心軸に対して平行なY軸方向に延びている。ガイドローラ93及び駆動ローラ94は、マスクMA及びマスク保持ドラム21eの回転中心軸と平行な軸線周りに回転可能に設けられている。ガイドローラ93及び駆動ローラ94は、それぞれ、軸線方向の端部の外径が他の部分の外形よりも大きくなっており、この端部がマスク保持ドラム21eに外接している。このように、ガイドローラ93及び駆動ローラ94は、マスク保持ドラム21eに保持されているマスクMAに接触しないように設けられている。駆動ローラ94は、駆動部96と接続されている。駆動ローラ94は、駆動部96から供給されるトルクをマスク保持ドラム21eに伝えることによって、マスク保持ドラム21eを、その回転中心軸周りに回転させる。   The guide roller 93 and the driving roller 94 extend in the Y-axis direction parallel to the central axis of the mask holding drum 21e. The guide roller 93 and the driving roller 94 are provided to be rotatable around an axis parallel to the rotation center axis of the mask MA and the mask holding drum 21e. Each of the guide roller 93 and the drive roller 94 has an outer diameter at the end portion in the axial direction larger than the outer shape of the other portion, and the end portion circumscribes the mask holding drum 21e. Thus, the guide roller 93 and the drive roller 94 are provided so as not to contact the mask MA held on the mask holding drum 21e. The drive roller 94 is connected to the drive unit 96. The drive roller 94 transmits the torque supplied from the drive unit 96 to the mask holding drum 21e, thereby rotating the mask holding drum 21e around its rotation center axis.

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

露光装置U3eは、ガイドローラ93と駆動ローラ94との位置に、図25に示す、第1の投影光学系の視野領域(照明領域)IRaと第2の投影光学系の視野領域(照明領域)IRbとをそれぞれ配置することが好ましい。このようにすれば、マスクMAの直径が変化しても、視野領域IRa、IRbそれぞれのZ軸方向における位置を一定に保つことができる。その結果、直径の異なるマスクMAに交換した場合において、視野領域IRa、IRbそれぞれのZ軸方向における位置の調整が容易になる。   The exposure apparatus U3e has a field area (illumination area) IRa of the first projection optical system and a field area (illumination area) of the second projection optical system shown in FIG. IRb is preferably arranged respectively. In this way, even if the diameter of the mask MA changes, the positions of the visual field regions IRa and IRb in the Z-axis direction can be kept constant. As a result, when the mask MA having a different diameter is exchanged, the positions of the visual field regions IRa and IRb can be easily adjusted in the Z-axis direction.

本実施形態の照明装置13eは、光源(図示略)及び照明光学系(照明系)ILeを備える。照明光学系ILeは、複数の投影光学系PL1〜PL6の各々に対応して、Y軸方向に並んだ複数(例えば6つ)の照明光学系ILe1〜ILe6を備える。光源は、実施形態の光源装置13と同様に、各種の光源を用いることができる。光源から射出された照明光は、照度分布が均一化されて、例えば光ファイバ等の導光部材を介して、複数の照明光学系ILe1〜ILe6に振り分けられる。   The illumination device 13e of the present embodiment includes a light source (not shown) and an illumination optical system (illumination system) ILe. The illumination optical system ILe includes a plurality of (for example, six) illumination optical systems ILe1 to ILe6 arranged in the Y-axis direction corresponding to each of the plurality of projection optical systems PL1 to PL6. Various light sources can be used as the light source in the same manner as the light source device 13 of the embodiment. The illumination light emitted from the light source has a uniform illuminance distribution and is distributed to a plurality of illumination optical systems ILe1 to ILe6 through a light guide member such as an optical fiber.

複数の照明光学系ILe1〜ILe6のそれぞれは、レンズ等の複数の光学部材を含む。複数の照明光学系ILe1〜ILe6のそれぞれは、例えばインテグレータ光学系、ロッドレンズ又はフライアイレンズ等を含み、均一な照度分布の照明光束によってマスクMAの照明領域を照明する。本実施形態において、複数の照明光学系ILe1〜ILe6は、マスク保持ドラム21eの内側に配置されている。複数の照明光学系ILe1〜ILe6のそれぞれは、マスク保持ドラム21eの内側からマスク保持ドラム21eを通して、マスク保持ドラム21eの外周面に保持されているマスクMA上の各照明領域を照明する。   Each of the plurality of illumination optical systems ILe1 to ILe6 includes a plurality of optical members such as lenses. Each of the plurality of illumination optical systems ILe1 to ILe6 includes, for example, an integrator optical system, a rod lens, or a fly-eye lens, and illuminates the illumination area of the mask MA with an illumination light beam having a uniform illuminance distribution. In the present embodiment, the plurality of illumination optical systems ILe1 to ILe6 are arranged inside the mask holding drum 21e. Each of the plurality of illumination optical systems ILe1 to ILe6 illuminates each illumination area on the mask MA held on the outer peripheral surface of the mask holding drum 21e through the mask holding drum 21e from the inside of the mask holding drum 21e.

照明装置13eは、照明光学系ILe1〜ILe6によって光源から射出された光を案内し、案内された照明光束をマスク保持ドラム21e内部からマスクMAに照射する。照明装置13eは、マスク保持ドラム21eに保持されたマスクMAの一部(照明領域)を、照明光束によって均一な明るさで照明する。なお、光源は、マスク保持ドラム21eの内側に配置されていてもよいし、マスク保持ドラム21eの外側に配置されていてもよい。また、光源は、露光装置U3eとは別の装置(外部装置)であってもよい。   The illumination device 13e guides the light emitted from the light source by the illumination optical systems ILe1 to ILe6, and irradiates the mask MA with the guided illumination light beam from the inside of the mask holding drum 21e. The illuminating device 13e illuminates a part (illumination area) of the mask MA held on the mask holding drum 21e with uniform brightness by the illumination light flux. The light source may be arranged inside the mask holding drum 21e or may be arranged outside the mask holding drum 21e. The light source may be an apparatus (external apparatus) different from the exposure apparatus U3e.

照明光学系ILe1〜ILe6は、マスクMAの内側からその外周面に向けて、所定の軸線としての第1軸AX1の方向にスリット状に延びた照明光束を照射する。また、露光装置U3eは、照明光束のマスクMAの回転方向に関する幅を、装着されるマスクMAの直径に応じて調整する調整部を有している。   The illumination optical systems ILe1 to ILe6 irradiate an illumination light beam extending in a slit shape in the direction of the first axis AX1 as a predetermined axis from the inside of the mask MA toward the outer peripheral surface thereof. In addition, the exposure apparatus U3e includes an adjustment unit that adjusts the width of the illumination light beam in the rotation direction of the mask MA according to the diameter of the mask MA to be mounted.

露光装置U3eの基板支持機構12eは、平面状の基板Pを保持する基板ステージ102と、基板ステージ102を中心面CLと直交する面内でX方向に沿って走査移動させる移動装置(図示略)とを備える。図34に示す支持面P2側における基板Pの表面は実質的にXY面と平行な平面であるので、マスクMAから反射され、投影光学系PLを通過し、基板Pに投射される投影光束の主光線は、XY面と垂直になる。前述したステップS104のキャリブレーションにおいては、基板ステージ102の支持面P2の表面に、図31に示した第2マークALMRが設けられる。   The substrate support mechanism 12e of the exposure apparatus U3e includes a substrate stage 102 that holds the planar substrate P, and a moving device (not shown) that scans and moves the substrate stage 102 along the X direction within a plane orthogonal to the center plane CL. With. Since the surface of the substrate P on the support surface P2 side shown in FIG. 34 is a plane substantially parallel to the XY plane, the projection light beam reflected from the mask MA, passes through the projection optical system PL, and is projected onto the substrate P. The chief ray is perpendicular to the XY plane. In the calibration in step S104 described above, the second mark ALMR shown in FIG. 31 is provided on the surface of the support surface P2 of the substrate stage.

露光装置U3eは、マスクMAとして透過型マスクを用いているが、この場合も、露光装置U3と同様に、異なる直径のマスクMAと交換することができる。そして、異なる直径のマスクMAに交換した場合、露光装置U3eは、露光装置U3と同様に、照明光学系ILe1〜ILe6と投影光学系PL1〜PL6との少なくとも一方が少なくとも調整された後、交換後のマスクMAと基板Pを搬送する基板ステージ102との間の相対位置関係が所定の許容範囲内のずれとなるように調整(設定)される。このようにすることで、機械的な調整で修正し切れなかった誤差を、マスクMAと基板ステージ102とから取得した実際のマーク像等に基づいてさらに精密に修正する。その結果、露光装置U3eは、適切かつ良好な精度に保たれて、交換後のマスクによる露光を行うことが可能になる。   The exposure apparatus U3e uses a transmissive mask as the mask MA, but in this case as well, the exposure apparatus U3e can be replaced with a mask MA having a different diameter as in the exposure apparatus U3. Then, when the mask MA is replaced with a different diameter, the exposure apparatus U3e, after the replacement, after at least one of the illumination optical systems ILe1 to ILe6 and the projection optical systems PL1 to PL6 has been adjusted in the same manner as the exposure apparatus U3. The relative positional relationship between the mask MA and the substrate stage 102 that transports the substrate P is adjusted (set) so as to be within a predetermined allowable range. In this way, errors that cannot be corrected by mechanical adjustment are corrected more precisely based on actual mark images and the like acquired from the mask MA and the substrate stage 102. As a result, the exposure apparatus U3e can maintain exposure with appropriate and good accuracy and can perform exposure with the replaced mask.

なお、実施形態の露光装置U3が有する基板支持機構12に代えて、本実施形態の露光装置U3eが有する基板支持機構12eを露光装置U3に適用してもよい。また、実施形態の露光装置U3に、ガイドローラ93と駆動ローラ94とを用いて基板支持ドラム25を回転可能に支持し、かつガイドローラ93と駆動ローラ94との位置に、図25に示す、第1の投影光学系の視野領域(照明領域)IRaと第2の投影光学系の視野領域(照明領域)IRbとをそれぞれ配置してもよい。このようにすることで、直径の異なるマスクMAに交換した場合において、視野領域IRa、IRbそれぞれのZ軸方向における位置の調整が容易になる。   Instead of the substrate support mechanism 12 included in the exposure apparatus U3 of the embodiment, a substrate support mechanism 12e included in the exposure apparatus U3e of the present embodiment may be applied to the exposure apparatus U3. Further, the substrate support drum 25 is rotatably supported by the exposure apparatus U3 of the embodiment using the guide roller 93 and the driving roller 94, and the positions of the guide roller 93 and the driving roller 94 are shown in FIG. The visual field area (illumination area) IRa of the first projection optical system and the visual field area (illumination area) IRb of the second projection optical system may be arranged, respectively. In this way, when the mask MA having a different diameter is exchanged, the positions of the visual field regions IRa and IRb in the Z-axis direction can be easily adjusted.

<第7実施形態>
図35は、第7実施形態に係る露光装置の全体構成を示す図である。図35を用いて、露光装置U3fについて説明する。重複する記載を避けるべく、前述した実施形態と異なる部分についてのみ説明し、実施形態と同様の構成要素については、実施形態と同じ符号を付して説明する。なお、第5実施形態の露光装置U3d及び第6実施形態露光装置U3eの各構成は、本実施形態に適用することができる。
<Seventh embodiment>
FIG. 35 is a view showing the overall arrangement of an exposure apparatus according to the seventh embodiment. The exposure apparatus U3f will be described with reference to FIG. In order to avoid overlapping description, only different parts from the above-described embodiment will be described, and the same components as those in the embodiment will be described with the same reference numerals as those in the embodiment. In addition, each structure of the exposure apparatus U3d of 5th Embodiment and 6th Embodiment exposure apparatus U3e is applicable to this embodiment.

露光装置U3fは、いわゆるプロキシミティ露光を基板Pに施す基板処理装置である。露光装置U3fは、マスクMAと、基板支持ドラム25fとの隙間(プロキシミティ・ギャップ)を数μm〜数十μm程度に設定して、照明光学系ILcが直接基板Pに照明光束ELを照射し、非接触露光する。マスクMAは、マスク保持ドラム21fの表面に設けられている。本実施形態の露光装置U3fは、マスクMAを透過した光が投影光束ELとなる透過型マスクを用いる構成となっている。露光装置U3fにおいて、マスク保持ドラム21fは、例えばガラス又は石英等で製造された、一定の肉厚を有する円筒状であり、その外周面(円筒面)がマスクMAのマスク面を形成する。図示はしないが、露光装置U3fは、図23に示すような、マスクMAを交換するための交換機構150を備えている。   The exposure apparatus U3f is a substrate processing apparatus that performs so-called proximity exposure on the substrate P. In the exposure apparatus U3f, the gap (proximity gap) between the mask MA and the substrate support drum 25f is set to several μm to several tens μm, and the illumination optical system ILc directly irradiates the substrate P with the illumination light beam EL. , Non-contact exposure. The mask MA is provided on the surface of the mask holding drum 21f. The exposure apparatus U3f of the present embodiment is configured to use a transmissive mask in which light transmitted through the mask MA becomes a projection light beam EL. In the exposure apparatus U3f, the mask holding drum 21f is made of, for example, glass or quartz and has a cylindrical shape having a certain thickness, and its outer peripheral surface (cylindrical surface) forms the mask surface of the mask MA. Although not shown, the exposure apparatus U3f includes an exchange mechanism 150 for exchanging the mask MA as shown in FIG.

本実施形態において、基板支持ドラム25fは、電動モーター等のアクチュエータを含む第2駆動部26fから供給されるトルクによって回転する。第2駆動部26fの回転方向と逆回りとなるように、例えば磁気歯車で連結された一対の駆動ローラMGG、MGGがマスク保持ドラム21fを駆動する。第2駆動部26fは、基板支持ドラム25fを回転させ、かつ駆動ローラMGG、MGGとマスク保持ドラム21fとを回転させ、マスク保持ドラム21fと基板支持ドラム25fとを同期移動(同期回転)させる。基板Pは、その一部が、一対のエア・ターンバーATB1f、ATB2fと、一対のガイドローラ27f、28fとを介して基板支持ドラム25fに巻き付けられているので、基板支持ドラム25fが回転すると、基板Pは、マスク保持ドラム21fと同期して搬送される。このように、一対の駆動ローラMGG、MGGは、互いに直径が異なる複数のマスクの1つを交換可能に装着して、所定の軸線(第1軸AX1)の周りに回転させるマスク保持機構として機能する。   In the present embodiment, the substrate support drum 25f is rotated by torque supplied from the second drive unit 26f including an actuator such as an electric motor. A pair of drive rollers MGG and MGG connected by, for example, magnetic gears drive the mask holding drum 21f so as to be opposite to the rotation direction of the second drive unit 26f. The second drive unit 26f rotates the substrate support drum 25f and rotates the drive rollers MGG and MGG and the mask holding drum 21f to move the mask holding drum 21f and the substrate support drum 25f synchronously (synchronous rotation). Since a part of the substrate P is wound around the substrate support drum 25f via the pair of air turn bars ATB1f and ATB2f and the pair of guide rollers 27f and 28f, when the substrate support drum 25f rotates, the substrate P P is conveyed in synchronization with the mask holding drum 21f. As described above, the pair of drive rollers MGG and MGG function as a mask holding mechanism that allows one of a plurality of masks having different diameters to be exchanged and is rotated around a predetermined axis (first axis AX1). To do.

照明光学系ILcは、一対の駆動ローラMGG、MGGとの位置で、マスクMAの外周面と基板支持ドラム25fに支持される基板Pとが最も接近している位置で、Y方向にスリット状に延びた照明光束をマスクMAの内側から基板Pに向けて投射する。このようなプロキシミティ露光方式では、基板Pへのマスクパターンの露光位置(投影領域PAに相当)は、マスクMAの周方向に関して1ヶ所となるため、直径の異なる円筒マスクに交換する際は、プロキシミティ・ギャップを所定値に保つように、円筒マスクのZ軸方向の位置又は基板Pを支持する基板支持ドラム25fのZ軸方向の位置を調整するだけでよい。   The illumination optical system ILc is in a slit shape in the Y direction at a position where the outer peripheral surface of the mask MA and the substrate P supported by the substrate support drum 25f are closest to each other at the position of the pair of drive rollers MGG and MGG. The extended illumination light beam is projected from the inside of the mask MA toward the substrate P. In such a proximity exposure method, the exposure position of the mask pattern on the substrate P (corresponding to the projection area PA) is one in the circumferential direction of the mask MA, so when replacing with a cylindrical mask having a different diameter, It is only necessary to adjust the position of the cylindrical mask in the Z-axis direction or the position of the substrate support drum 25f that supports the substrate P in the Z-axis direction so as to keep the proximity gap at a predetermined value.

このように、露光装置U3fは、マスクMAとして透過型マスクを用い、かつプロキシミティ露光を基板Pに施すが、この場合も、露光装置U3と同様に、異なる直径のマスクMAと交換することができる。そして、異なる直径のマスクMAに交換した場合、露光装置U3fは、露光装置U3と同様のキャリブレーションを行うことにより、交換後のマスクMAと基板Pを搬送する基板支持ドラム25fとの間の相対的な位置ずれ(プロキシミティ・ギャップも含む)が許容範囲内となるように調整することができる。このようにすることで、機械的な調整で修正し切れなかった誤差を、マスクMAと基板支持ドラム25fとから取得した実際のマーク像に基づいてさらに精密に修正し、その結果、露光装置U3fは適切かつ良好な精度を保って露光を行うことが可能になる。   As described above, the exposure apparatus U3f uses a transmission mask as the mask MA and performs proximity exposure on the substrate P. In this case as well, the exposure apparatus U3 can be replaced with a mask MA having a different diameter. it can. When the mask MA having a different diameter is exchanged, the exposure apparatus U3f performs the same calibration as the exposure apparatus U3, so that the relative relationship between the exchanged mask MA and the substrate support drum 25f that transports the substrate P is obtained. It is possible to adjust so that a general positional deviation (including a proximity gap) is within an allowable range. In this way, the error that cannot be corrected by the mechanical adjustment is corrected more precisely based on the actual mark image acquired from the mask MA and the substrate support drum 25f, and as a result, the exposure apparatus U3f is corrected. Makes it possible to perform exposure with appropriate and good accuracy.

なお、図35のような露光装置U3fの照明光学系ILcは、Y方向に細長くX方向(マスクMAの回転方向)の幅が狭い照明光束を、所定の開口数(NA)でマスクMAのマスク面に照射するだけなので、装着される円筒マスクの径が異なっても、照明光学系ILcからの照明光束の配向特性(主光線の傾き等)を実質的に大きく調整する必要はない。ただし、マスクMAの直径(半径)に応じて、マスク面に照射される照明光束のX方向(マスクMAの回転方向)の幅を変えられるように、照明光学系ILc内に幅可変の照明視野絞り(可変ブラインド)を設けたり、照明光束のX方向(マスクMAの回転方向)の幅のみを縮小又は拡大する屈折光学系(例えばシリンドリカルズームレンズ等)を設けたりしてもよい。   Note that the illumination optical system ILc of the exposure apparatus U3f as shown in FIG. 35 uses an illumination beam that is long in the Y direction and narrow in the X direction (rotation direction of the mask MA) as a mask for the mask MA with a predetermined numerical aperture (NA). Since only the surface is irradiated, it is not necessary to substantially adjust the alignment characteristics (tilt of principal ray, etc.) of the illumination light beam from the illumination optical system ILc even if the diameter of the mounted cylindrical mask is different. However, a variable illumination field in the illumination optical system ILc so that the width in the X direction (rotation direction of the mask MA) of the illumination light beam irradiated on the mask surface can be changed according to the diameter (radius) of the mask MA. A diaphragm (variable blind) may be provided, or a refractive optical system (for example, a cylindrical zoom lens) that reduces or expands only the width of the illumination light beam in the X direction (rotation direction of the mask MA) may be provided.

また、図35の露光装置U3fでは、基板Pを基板支持ドラム25fによって円筒面状に支持したが、図34の露光装置U3eのように平面状に支持してもよい。基板Pが平面状に支持されると、円筒面状に支持される場合と比べ、マスクMAの径の違いに対応した照明光束のX方向(マスクMAの回転方向)における幅の調整範囲を広くできる。このようにすることで、マスクMAの径に応じたプロキシミティ・ギャップの許容範囲内で、照明光束のX方向(マスクMAの回転方向)の幅を最適に調整でき、基板P上に転写されるパターン品質(忠実度等)の維持と生産性とを最適化させることができる。その場合、可変ブラインドやシリンドリカルズームレンズ等が、透過型のマスクMAの直径に応じて照明光束の幅を調整する調整部に含まれる。   In addition, in the exposure apparatus U3f in FIG. 35, the substrate P is supported in a cylindrical surface shape by the substrate support drum 25f, but may be supported in a planar shape as in the exposure apparatus U3e in FIG. When the substrate P is supported in a planar shape, the width adjustment range in the X direction (rotation direction of the mask MA) of the illumination light beam corresponding to the difference in the diameter of the mask MA is wider than in the case where the substrate P is supported in a cylindrical shape. it can. By doing so, the width of the illumination light beam in the X direction (rotation direction of the mask MA) can be optimally adjusted within the allowable range of the proximity gap corresponding to the diameter of the mask MA, and transferred onto the substrate P. Maintenance of pattern quality (fidelity, etc.) and productivity can be optimized. In that case, a variable blind, a cylindrical zoom lens, or the like is included in the adjustment unit that adjusts the width of the illumination light beam in accordance with the diameter of the transmissive mask MA.

以上の各実施形態において、露光装置に装着可能な円筒マスクの直径には一定の範囲がある。例えば、線幅が2μm〜3μm程度の微細パターンを投影する投影光学系を備えた露光装置では、その投影光学系の焦点深度DOFが幅で数十μm程度と狭く、また投影光学系内でのフォーカス調整の範囲も狭いのが一般的である。そのような露光装置にとっては、規格として定められた直径からミリ単位で変わった直径の円筒マスクは装着が困難となる。ただし、露光装置側で、当初から円筒マスクの直径変化に対応するように、各部、各機構に大きな調整範囲を持たせている場合は、その調整範囲を踏まえて、装着可能な円筒マスクの直径範囲が定まる。また、図35のようなプロキシミティ方式の露光装置では、マスクMAの外周面の一部と基板Pとのギャップが所定の範囲に収まっていればよく、円筒マスクの支持機構が対応可能な構成であれば、直径が0.5倍、1.5倍、2倍・・・と、大きく異なる円筒マスクであっても装着可能である。   In each of the above embodiments, the diameter of the cylindrical mask that can be mounted on the exposure apparatus has a certain range. For example, in an exposure apparatus equipped with a projection optical system that projects a fine pattern with a line width of about 2 μm to 3 μm, the depth of focus DOF of the projection optical system is as narrow as about several tens of μm, and in the projection optical system Generally, the focus adjustment range is narrow. For such an exposure apparatus, it is difficult to mount a cylindrical mask having a diameter that is changed in millimeters from a diameter defined as a standard. However, if the exposure apparatus side has a large adjustment range for each part and each mechanism so as to respond to the change in the diameter of the cylindrical mask from the beginning, the diameter of the cylindrical mask that can be mounted is determined based on the adjustment range. The range is determined. Further, in the proximity type exposure apparatus as shown in FIG. 35, the gap between a part of the outer peripheral surface of the mask MA and the substrate P only needs to be within a predetermined range, and the support mechanism for the cylindrical mask can be used. If so, it is possible to attach even cylindrical masks having diameters of 0.5 times, 1.5 times, 2 times,.

図36は、反射型の円筒マスクMの露光装置内での支持機構の部分的な構造例を示す斜視図である。図36では、円筒マスクM(マスク保持ドラム21)の回転軸AX1が延びる方向(Y方向)の一方側に突出したシャフト21Sを支持する機構のみを示すが、反対側にも同様の機構が設けられる。図36の場合、スケール円盤SDは円筒マスクMと一体的に設けられるが、円筒マスクMの外周面のY方向の両端側に、デバイス用マスクパターンの形成と同時に、エンコーダヘッドによって読み取り可能なスケール(格子)が刻設されてもよい。   FIG. 36 is a perspective view showing an example of a partial structure of the support mechanism in the exposure apparatus for the reflective cylindrical mask M. FIG. FIG. 36 shows only a mechanism for supporting the shaft 21S protruding to one side in the direction (Y direction) in which the rotation axis AX1 of the cylindrical mask M (mask holding drum 21) extends, but a similar mechanism is provided on the opposite side. It is done. In the case of FIG. 36, the scale disk SD is provided integrally with the cylindrical mask M. However, the scale that can be read by the encoder head at the same time as the device mask pattern is formed on both ends of the outer peripheral surface of the cylindrical mask M in the Y direction. (Lattice) may be engraved.

シャフト21Sの先端部には、異なる直径のマスクM(マスク保持ドラム21)であっても、常に一定の直径で精密加工された円筒体21Kが形成される。この円筒体21Kは、露光装置本体のフレーム(ボディ)200の一部をU字状に切り欠いた部分において、上下方向(Z方向)に移動可能なZ可動体204によって支持される。フレーム200のU字状の切り欠き部分のZ方向に延びた端部には、Z方向に直線的に延びるガイドレール部201A、201BがX方向に所定の間隔で対向するように形成されている。   At the tip of the shaft 21S, a cylindrical body 21K that is always precisely processed with a constant diameter is formed even if the mask M (mask holding drum 21) has a different diameter. The cylindrical body 21K is supported by a Z movable body 204 that is movable in the vertical direction (Z direction) at a portion in which a part of the frame (body) 200 of the exposure apparatus main body is cut out in a U shape. Guide rail portions 201A and 201B that extend linearly in the Z direction are formed at the end of the U-shaped cutout portion of the frame 200 extending in the Z direction so as to face each other at a predetermined interval in the X direction. .

Z可動体204には、円筒体21Kの下半分程度をエアベアリングで支持するための半円状に窪んだパッド部204Pと、フレーム200のガイドレール部201A、201Bと係合するスライダー部204A、204Bとが形成される。スライダー部204A、204Bは、ガイドレール部201A、201Bに対して、機械的に接触するベアリング又はエアベアリングによって、Z方向に滑らかに移動するように支持される。   The Z movable body 204 includes a semicircular pad portion 204P for supporting the lower half of the cylindrical body 21K with an air bearing, and a slider portion 204A that engages with the guide rail portions 201A and 201B of the frame 200. 204B is formed. The slider portions 204A and 204B are supported so as to move smoothly in the Z direction by mechanically contacting bearings or air bearings with respect to the guide rail portions 201A and 201B.

フレーム200には、Z軸と平行な軸線の回りに回転可能に軸支されたボールネジ203と、このボールネジ203を回転させる駆動源(モータ、減速ギア等)202とが設けられる。ボールネジ203と螺合するナット部は、Z可動体204の下側に設けられるカム部材206内に設けられる。従って、ボールネジ203の回転によって、カム部材206がZ方向に直線移動し、これによってZ可動体204もZ方向に直線移動する。図36では示されていないが、ボールネジ203の先端部を支持する部材に、カム部材206がX方向やY方向に変位せずに、Z方向に移動するように案内するガイド部材を設けても良い。   The frame 200 is provided with a ball screw 203 that is rotatably supported around an axis parallel to the Z axis, and a drive source (motor, reduction gear, etc.) 202 that rotates the ball screw 203. A nut portion that engages with the ball screw 203 is provided in a cam member 206 provided on the lower side of the Z movable body 204. Therefore, the rotation of the ball screw 203 causes the cam member 206 to linearly move in the Z direction, and thereby the Z movable body 204 also linearly moves in the Z direction. Although not shown in FIG. 36, a guide member that guides the cam member 206 to move in the Z direction without being displaced in the X direction or the Y direction may be provided on the member that supports the tip of the ball screw 203. good.

カム部材206とZ可動体204とは一体に固定されていてもよいし、Z方向には高剛性で、X方向やY方向には低剛性の板バネやフレクチャー等で連結されてもよい。あるいは、カム部材206の上面とZ可動体204の下面との各々に球面座を形成し、それらの球面座の間に鋼球を設けてもよい。このようにすると、カム部材206とZ可動体204とをZ方向には高剛性で支持しつつ、鋼球を中心としたカム部材206とZ可動体204との相対的に微少傾斜を許容することができる。さらに、図36の支持機構では、Z可動体204とフレーム200との間に、円筒マスクM(マスク保持ドラム21)の自重の大部分を支持するための弾性支持部材208A、208Bが設けられる。   The cam member 206 and the Z movable body 204 may be fixed integrally, or may be connected by a plate spring or a flexure having high rigidity in the Z direction and low rigidity in the X and Y directions. . Alternatively, a spherical seat may be formed on each of the upper surface of the cam member 206 and the lower surface of the Z movable body 204, and steel balls may be provided between the spherical seats. In this way, the cam member 206 and the Z movable body 204 are supported with high rigidity in the Z direction, and a relatively small inclination between the cam member 206 and the Z movable body 204 around the steel ball is allowed. be able to. 36, elastic support members 208A and 208B for supporting most of the weight of the cylindrical mask M (mask holding drum 21) are provided between the Z movable body 204 and the frame 200.

この弾性支持部材208A、208Bは、内部に圧搾気体を供給することで長さが変わるエアピストンで構成され、Z可動体204で支持される円筒マスクM(マスク保持ドラム21)の荷重を空圧によって支持する。円筒マスクM(マスク保持ドラム21)の回転軸としての円筒体21Kを、Z可動体204のパッド部204Pで支持する場合、径の異なる円筒マスクM(マスク保持ドラム21)では、当然に自重も異なる。このため、その自重に応じて、弾性支持部材208A、208Bとしてのエアピストン内に供給される圧搾気体の圧力を調整する。このようにすると、ボールネジ203とカム部材206中のナット部との間に働くZ方向の荷重が大幅に低減され、ボールネジ203も極めて小さなトルクで回転させることができ、従って駆動源202も小型にでき、発熱等によるフレーム200の変形を抑制できる。   The elastic support members 208A and 208B are constituted by air pistons whose length is changed by supplying compressed gas to the inside, and the load of the cylindrical mask M (mask holding drum 21) supported by the Z movable body 204 is pneumatically applied. Support by. When the cylindrical body 21K as the rotation axis of the cylindrical mask M (mask holding drum 21) is supported by the pad portion 204P of the Z movable body 204, the cylindrical mask M (mask holding drum 21) having a different diameter naturally has its own weight. Different. For this reason, the pressure of the compressed gas supplied into the air piston as the elastic support members 208A and 208B is adjusted according to its own weight. In this way, the load in the Z direction acting between the ball screw 203 and the nut portion in the cam member 206 is greatly reduced, and the ball screw 203 can be rotated with an extremely small torque. And deformation of the frame 200 due to heat generation or the like can be suppressed.

また、図36には示していないが、Z可動体204のZ方向の位置は、リニアエンコーダのような測長器によってサブミクロン以下の計測分解能で精密に計測され、その計測値に基づいて駆動源202がサーボ制御される。さらに、Z可動体204とカム部材206との間に働く荷重の変化を計測する荷重センサー又はカム部材206のZ方向応力による変形を計測する歪みセンサー等を設け、それぞれのセンサーからの計測値に応じて、弾性支持部材208A、208Bとしてのエアピストンに供給される圧搾気体の圧力(気体の供給と排気)をサーボ制御してもよい。   Although not shown in FIG. 36, the position of the Z movable body 204 in the Z direction is precisely measured with a measurement resolution of submicron or less by a length measuring device such as a linear encoder, and driven based on the measured value. Source 202 is servo controlled. Furthermore, a load sensor that measures a change in load acting between the Z movable body 204 and the cam member 206 or a strain sensor that measures deformation of the cam member 206 due to the Z-direction stress is provided, and the measurement values from the respective sensors are provided. Accordingly, the pressure of the compressed gas (gas supply and exhaust) supplied to the air piston as the elastic support members 208A and 208B may be servo-controlled.

さらに、円筒マスクM(マスク保持ドラム21)をZ可動体204のパッド部204Pに装着し、駆動源202によるZ方向の高さが所定の位置に設定された後、照明光学系ILや投影光学系PLの各種調整やキャリブレーションを行なう途中で、あるいはキャリブレーションの結果に基づいて、再度、円筒マスクM(マスク保持ドラム21)のZ方向位置を微動させることもある。図36のZ可動体204を含む支持機構は、円筒マスクM(マスク保持ドラム21)の反対側のシャフトにも設けられており、両側に設けられた支持機構の各Z可動体204のZ方向位置を個別に調整することによって、回転中心軸AX1のXY面に対する微少な傾きも調整できる。以上により、装着した円筒マスクM(マスク保持ドラム21)のZ方向の位置調整や傾斜調整が完了したら、Z可動体204をガイドレール部201A、201B(即ち、フレーム200)に機械的にクランプしてもよい。   Furthermore, after the cylindrical mask M (mask holding drum 21) is mounted on the pad portion 204P of the Z movable body 204 and the height in the Z direction by the drive source 202 is set to a predetermined position, the illumination optical system IL and projection optics During the various adjustments and calibration of the system PL, or based on the result of the calibration, the position of the cylindrical mask M (mask holding drum 21) in the Z direction may be slightly moved again. The support mechanism including the Z movable body 204 in FIG. 36 is also provided on the shaft on the opposite side of the cylindrical mask M (mask holding drum 21), and the Z direction of each Z movable body 204 of the support mechanism provided on both sides. By adjusting the position individually, the slight inclination of the rotation center axis AX1 with respect to the XY plane can also be adjusted. As described above, when the position adjustment and the inclination adjustment of the mounted cylindrical mask M (mask holding drum 21) in the Z direction are completed, the Z movable body 204 is mechanically clamped to the guide rail portions 201A and 201B (that is, the frame 200). May be.

投影露光装置に装着可能な円筒マスクM(マスク保持ドラム21)の最大直径をDSa、最小直径をDSbとすると、Z可動体204のZ方向の移動ストロークは、(DSa−DSb)/2でよい。一例として、装着可能な円筒マスクM(マスク保持ドラム21)の最大直径を300mm、最小直径を240mmとすると、Z可動体204の移動ストロークは30mmとなる。   If the maximum diameter of the cylindrical mask M (mask holding drum 21) that can be mounted on the projection exposure apparatus is DSa and the minimum diameter is DSb, the moving stroke of the Z movable body 204 in the Z direction may be (DSa−DSb) / 2. . As an example, if the maximum diameter of the mountable cylindrical mask M (mask holding drum 21) is 300 mm and the minimum diameter is 240 mm, the moving stroke of the Z movable body 204 is 30 mm.

直径300mmの円筒マスクMは、直径240mmの円筒マスクMに対して、マスクMとしてのパターン形成領域を、円筒マスクの周方向(走査露光方向)に、60mm×π≒188mmだけ広げられることを意味する。従来の走査露光装置のように、平面マスクを一次元に走査移動させる場合、走査方向にパターン形成領域を広げることは、平面マスクの180mm以上の寸法拡大に対応したマスクステージの大型化、マスクステージの移動ストロークを180mm以上拡大させるためのボディ構造体の大型化を招く。これに対して、図36のように、円筒マスクM(マスク保持ドラム21)の回転軸AX1(シャフト21S)を支持するZ可動体204をZ方向に精密に移動可能な構成とするだけで、装置の他の部分を大型化することなく、容易にマスクのパターン形成領域の拡大に対応できる。   The cylindrical mask M having a diameter of 300 mm means that the pattern forming region as the mask M can be expanded by 60 mm × π≈188 mm in the circumferential direction (scanning exposure direction) of the cylindrical mask with respect to the cylindrical mask M having a diameter of 240 mm. To do. When a planar mask is moved in one dimension as in a conventional scanning exposure apparatus, expanding the pattern formation region in the scanning direction increases the size of the mask stage corresponding to the dimension expansion of the planar mask by 180 mm or more, and the mask stage. The body structure for enlarging the moving stroke of 180 mm or more is increased. On the other hand, as shown in FIG. 36, the Z movable body 204 that supports the rotation axis AX1 (shaft 21S) of the cylindrical mask M (mask holding drum 21) can be precisely moved in the Z direction. It is possible to easily cope with the enlargement of the pattern formation region of the mask without increasing the size of other parts of the apparatus.

<デバイス製造方法>
次に、図37を参照して、デバイス製造方法について説明する。図37は、デバイス製造システムによるデバイス製造方法を示すフローチャートである。このデバイス製造方法は、第1実施形態から第7実施形態のいずれによっても実現できる。
<Device manufacturing method>
Next, a device manufacturing method will be described with reference to FIG. FIG. 37 is a flowchart showing a device manufacturing method by the device manufacturing system. This device manufacturing method can be realized by any of the first to seventh embodiments.

図37に示すデバイス製造方法では、まず、例えば有機EL等の自発光素子による表示パネルの機能・性能設計を行い、必要な回路パターンや配線パターンをCAD等で設計する(ステップS201)。次いで、CAD等で設計された各種レイヤー毎のパターンに基づいて、必要なレイヤー分のマスクMを製作する(ステップS202)。また、表示パネルの基材となる可撓性の基板P(樹脂フィルム、金属箔膜、プラスチック等)が巻かれた供給用ロールFR1を準備しておく(ステップS203)。なお、このステップS203にて用意しておくロール状の基板Pは、必要に応じてその表面を改質したもの、下地層(例えばインプリント方式による微小凹凸)を事前形成したもの、光感応性の機能膜や透明膜(絶縁材料)を予めラミネートしたもの、でもよい。   In the device manufacturing method shown in FIG. 37, first, for example, a function / performance design of a display panel using a self-luminous element such as an organic EL is performed, and necessary circuit patterns and wiring patterns are designed by CAD (step S201). Next, a mask M for a necessary layer is manufactured based on the pattern for each layer designed by CAD or the like (step S202). In addition, a supply roll FR1 around which a flexible substrate P (resin film, metal foil film, plastic, or the like) serving as a display panel base material is wound is prepared (step S203). The roll-shaped substrate P prepared in step S203 has a surface modified as necessary, a pre-formed base layer (for example, micro unevenness by an imprint method), and light sensitivity. The 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層に積層されるように、有機EL等の自発光素子による発光層(表示画素部)が形成される(ステップS204)。このステップS204には、先の各実施形態で説明した露光装置U3を用いて、フォトレジスト層を露光する従来のフォトリソグラフィ工程も含まれるが、フォトレジストの代わりに感光性シランカップリング材を塗布した基板Pをパターン露光して表面に親撥水性によるパターンを形成する露光工程、光感応性の触媒層をパターン露光し無電解メッキ法によって金属膜のパターン(配線、電極等)を形成する湿式工程、或いは、銀ナノ粒子を含有した導電性インク等によってパターンを描画する印刷工程、等による処理も含まれる。   Next, a backplane layer composed of electrodes, wiring, insulating films, TFTs (thin film semiconductors), etc. constituting the display panel device is formed on the substrate P, and the organic EL is stacked on the backplane layer. A light emitting layer (display pixel portion) is formed by a self-luminous element such as (Step S204). This step S204 includes a conventional photolithography process in which the photoresist layer is exposed using the exposure apparatus U3 described in the previous embodiments, but a photosensitive silane coupling material is applied instead of the photoresist. Patterning the exposed substrate P to form a pattern based on hydrophilicity and water repellency on the surface, and wet processing for patterning the photosensitive catalyst layer and patterning the metal film (wiring, electrode, etc.) by electroless plating The process includes a process or a printing process in which a pattern is drawn with a conductive ink containing silver nanoparticles, or the like.

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。   Next, the substrate P is diced for each display panel device continuously manufactured on the long substrate P by a roll method, or a protective film (environmental barrier layer) or a color filter is formed on the surface of each display panel device. A device is assembled by pasting 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). As described above, a display panel (flexible display) can be manufactured.

前述した実施形態及びその変形例に係る露光装置は、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度及び光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、露光装置の組立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組立工程は、各種サブシステム相互の機械的接続、電気回路の配線接続及び気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組立工程の前に、各サブシステム個々の組立工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組立工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。   In the exposure apparatus according to the above-described embodiment and its modification, various subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application are maintained so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Manufactured by assembling. In order to ensure these various accuracies, before and after the exposure apparatus is assembled, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, Adjustments are made to the system to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection between the various subsystems, wiring connection of the electric circuit, pipe connection of the atmospheric pressure circuit, and the like. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.

また、上記実施形態及びその変形例の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。さらに、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の置換又は変更を行うこともできる。また、法令で許容される限りにおいて、前述の実施形態で引用した露光装置等に関するすべての公開公報及び米国特許の記載を援用して本明細書の記載の一部とする。このように、上記実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態及び運用技術等は、すべて本発明の範囲に含まれる。   Moreover, the component of the said embodiment and its modification can be combined suitably. Some components may not be used. Furthermore, substitution or change of components can be performed without departing from the gist of the present invention. In addition, as long as it is permitted by law, all the publications related to the exposure apparatus and the like cited in the above-described embodiments and the descriptions of US patents are incorporated as a part of the description of this specification. As described above, all other embodiments and operation techniques made by those skilled in the art based on the above-described embodiments are all included in the scope of the present invention.

1 デバイス製造システム
2 基板供給装置
4 基板回収装置
5 上位制御装置
U3 露光装置(基板処理装置)
M マスク
IR1〜IR6 照明領域
IL1〜IL6 照明光学系
ILM 照明光学モジュール
PA1〜PA6 投影領域
PLM 投影光学モジュール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Device manufacturing system 2 Substrate supply apparatus 4 Substrate collection | recovery apparatus 5 High-order control apparatus U3 Exposure apparatus (substrate processing apparatus)
M mask IR1 to IR6 illumination area IL1 to IL6 illumination optical system ILM illumination optical module PA1 to PA6 projection area PLM projection optical module

Claims (28)

照明光の照明領域に配置されるマスクのパターンからの光束を、基板が配置される投影領域に投射する投影光学系を備えた基板処理装置であって、
前記照明領域と前記投影領域とのうちの一方の領域において所定曲率で円筒面状に湾曲した第1面に沿うように、前記マスクと前記基板とのうちの一方を支持する第1支持部材と、
前記照明領域と前記投影領域とのうちの他方の領域において所定の第2面に沿うように、前記マスクと前記基板とのうちの他方を支持する第2支持部材と、
前記第1支持部材を回転させ、該第1支持部材が支持する前記マスクと前記基板との一方を走査露光方向に移動させ、かつ、前記第2支持部材を移動させ、該第2支持部材が支持する前記マスクと前記基板との他方を前記走査露光方向に移動させる移動機構と、
を備え、
前記投影光学系は、前記パターンの像を所定の投影像面に形成し、
前記移動機構は、前記第1支持部材の移動速度及び前記第2支持部材の移動速度を設定し、前記パターンの投影像面と前記基板の露光面とのうち曲率がより大きい面又は平面となる側の移動速度を他方の移動速度よりも相対的に小さくした基板処理装置。
A substrate processing apparatus including a projection optical system that projects a light beam from a pattern of a mask arranged in an illumination area of illumination light onto a projection area where a substrate is arranged,
A first support member that supports one of the mask and the substrate so as to be along a first surface curved in a cylindrical shape with a predetermined curvature in one of the illumination region and the projection region; ,
A second support member that supports the other of the mask and the substrate so as to follow a predetermined second surface in the other region of the illumination region and the projection region;
The first support member is rotated, one of the mask and the substrate supported by the first support member is moved in a scanning exposure direction, and the second support member is moved, and the second support member is A moving mechanism for moving the other of the supporting mask and the substrate in the scanning exposure direction;
With
The projection optical system forms an image of the pattern on a predetermined projection image plane,
The moving mechanism sets a moving speed of the first support member and a moving speed of the second support member, and becomes a plane or a plane having a larger curvature between the projection image plane of the pattern and the exposure plane of the substrate. A substrate processing apparatus in which the moving speed on the side is relatively smaller than the moving speed on the other side.
前記移動機構は、前記投影領域内での前記パターンの投影像面と前記基板の露光面との曲率の違いによって、前記走査露光方向に関して前記投影像面と前記露光面とが相対的にずれる像変位量の絶対値の平均値が、前記投影像面に形成される前記パターンの像の最小寸法よりも小さくなるように、前記移動速度の相対差を設定する請求項1に記載の基板処理装置。   The moving mechanism is an image in which the projection image plane and the exposure plane are relatively shifted with respect to the scanning exposure direction due to a difference in curvature between the projection image plane of the pattern and the exposure plane of the substrate in the projection area. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the relative difference in the moving speed is set so that an average absolute value of the displacement amount is smaller than a minimum dimension of the image of the pattern formed on the projection image plane. . 前記移動機構は、前記投影領域内での前記パターンの投影像面と前記基板の露光面との曲率の違いによって、前記走査露光方向に関して前記投影像面と前記露光面とが相対的にずれる像変位量の絶対値の平均値が、前記投影光学系の解像力によって決まるパターン像の最小寸法よりも小さくなるように、前記移動速度の相対差を設定する請求項1に記載の基板処理装置。   The moving mechanism is an image in which the projection image plane and the exposure plane are relatively shifted with respect to the scanning exposure direction due to a difference in curvature between the projection image plane of the pattern and the exposure plane of the substrate in the projection area. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the relative difference in the moving speed is set so that an average absolute value of the displacement amount is smaller than a minimum dimension of the pattern image determined by the resolving power of the projection optical system. 前記移動機構は、前記投影領域内での前記パターンの投影像面と前記基板の露光面との曲率の違いによって、前記走査露光方向に関して前記投影像面と前記露光面とが相対的にずれる像変位量の2乗の平均値が、前記投影光学系の解像力によって決まるパターン像の最小寸法、又は前記投影像面に形成される前記パターンの像の最小寸法よりも小さくなるように、前記移動速度の相対差を設定する請求項1に記載の基板処理装置。   The moving mechanism is an image in which the projection image plane and the exposure plane are relatively shifted with respect to the scanning exposure direction due to a difference in curvature between the projection image plane of the pattern and the exposure plane of the substrate in the projection area. The moving speed is such that an average value of the square of the displacement amount is smaller than the minimum dimension of the pattern image determined by the resolving power of the projection optical system or the minimum dimension of the image of the pattern formed on the projection image plane. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the relative difference is set. 前記移動機構は、前記走査露光の間に、前記投影領域内でずれる前記投影像面と前記露光面との相対的な像変位量が、前記投影領域の前記走査露光方向の少なくとも3ヶ所においてゼロとなるように、前記移動速度の相対差を設定する請求項2から4のいずれか一項に記載の基板処理装置。   The moving mechanism is configured such that, during the scanning exposure, a relative image displacement amount between the projection image plane and the exposure plane deviated in the projection area is zero in at least three positions in the scanning exposure direction of the projection area. The substrate processing apparatus according to claim 2, wherein a relative difference in the moving speed is set so that 前記投影光学系は、同一構成の複数の投影光学モジュールで構成され、
前記投影光学モジュールは、前記走査露光方向に直交する方向に列状に配置され、それぞれが対応する前記投影領域に前記光束を投射する請求項1から5のいずれか一項に記載の基板処理装置。
The projection optical system is composed of a plurality of projection optical modules having the same configuration,
6. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the projection optical modules are arranged in a row in a direction orthogonal to the scanning exposure direction, and each project the light flux onto the corresponding projection region. .
前記複数の投影光学モジュールは、前記走査露光方向に少なくとも2列で配置され、隣接する前記投影光学モジュールの前記第1支持部材側の間隔と前記第2支持部材側の間隔とが、前記第1支持部材の移動速度と前記第2支持部材との移動速度との比に対応して設定される請求項6に記載の基板処理装置。   The plurality of projection optical modules are arranged in at least two rows in the scanning exposure direction, and an interval between the adjacent projection optical modules on the side of the first support member and an interval on the side of the second support member are the first. The substrate processing apparatus according to claim 6, wherein the substrate processing apparatus is set in accordance with a ratio between a moving speed of the support member and a moving speed of the second support member. 前記複数の投影光学モジュールは、前記走査露光方向に少なくとも2列で配置され、前記走査露光方向に直交する方向において、隣接する前記投影光学モジュールの前記投影領域の端部同士が一部重なる請求項6又は7に記載の基板処理装置。   The plurality of projection optical modules are arranged in at least two rows in the scanning exposure direction, and ends of the projection areas of the adjacent projection optical modules partially overlap each other in a direction orthogonal to the scanning exposure direction. The substrate processing apparatus according to 6 or 7. 前記第1支持部材は、前記マスクを支持し、
前記第2支持部材は、前記基板を支持する請求項1から8のいずれか一項に記載の基板処理装置。
The first support member supports the mask;
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the second support member supports the substrate.
前記第1支持部材は、前記基板を支持し、
前記第2支持部材は、前記マスクを支持する請求項1から8のいずれか一項に記載の基板処理装置。
The first support member supports the substrate;
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the second support member supports the mask.
前記第2面は、所定曲率で円筒面状に湾曲している請求項1から10のいずれか一項に記載の基板処理装置。   The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the second surface is curved into a cylindrical surface with a predetermined curvature. 前記投影領域の前記走査露光方向の幅を±A、前記パターンの像が形成される前記投影像面の曲率半径をRm、前記基板の走査露光方向の露光面の曲率半径をRp、前記走査露光の際の前記投影像面の角速度をωm、前記走査露光の際の前記露光面の角速度をωp、前記投影光学系の開口数をNA、露光波長をλ、プロセス定数をkとし、前記走査露光時の前記投影像面と前記露光面との基準となる移動速度をV、前記投影領域の幅±A内での移動位置をxとしたとき、下記式を満たすことを特徴とする請求項11に記載の基板処理装置。
Figure 2014171270
Figure 2014171270
The width of the projection area in the scanning exposure direction is ± A, the radius of curvature of the projection image surface on which the pattern image is formed is Rm, the radius of curvature of the exposure surface of the substrate in the scanning exposure direction is Rp, and the scanning exposure The angular velocity of the projection image surface at the time of scanning is ωm, the angular velocity of the exposure surface at the time of scanning exposure is ωp, the numerical aperture of the projection optical system is NA, the exposure wavelength is λ, and the process constant is k. 12. The following equation is satisfied, where V is a moving speed serving as a reference between the projection image plane and the exposure plane at the time, and x is a movement position within the width ± A of the projection area. 2. The substrate processing apparatus according to 1.
Figure 2014171270
Figure 2014171270
前記第1支持部材と前記第2支持部材との一方は、支持するマスクを交換可能であり、
交換したマスクに基づいて、前記第1支持部材の移動速度、前記第2支持部材の移動速度及び前記投影領域の前記走査露光方向の幅の少なくとも1つを調整する請求項1から12のいずれか一項に記載の基板処理装置。
One of the first support member and the second support member can replace the mask to be supported,
13. The device according to claim 1, wherein at least one of a moving speed of the first support member, a moving speed of the second support member, and a width of the projection region in the scanning exposure direction is adjusted based on the replaced mask. The substrate processing apparatus according to one item.
請求項1から13のいずれか一項に記載の基板処理装置を用いて前記基板に前記マスクのパターンを形成することと、
前記基板処理装置に前記基板を供給することと、を含むデバイス製造方法。
Forming the mask pattern on the substrate using the substrate processing apparatus according to claim 1;
Supplying the substrate to the substrate processing apparatus.
所定の曲率半径で円筒状に湾曲したマスクの一面に形成されたパターンを、投影光学系を介して円筒状又は平面状に支持されるフレキシブルな基板の表面に投影すると共に、前記マスクを前記湾曲した一面に沿って所定の速度で移動させつつ、前記円筒状又は平面状に支持された前記基板の表面に沿って所定の速度で前記基板を移動させて、前記投影光学系による前記パターンの投影像を前記基板上に走査露光する露光方法であって、
前記投影光学系による前記パターンの投影像がベストフォーカス状態で形成される投影像面の曲率半径をRm、前記円筒状又は平面状に支持された前記基板の表面の曲率半径をRpとし、前記マスクの移動により前記投影像面に沿って移動する前記パターン像の移動速度をVm、前記基板の表面に沿った所定の速度をVpとしたとき、Rm<Rpの場合はVm>Vpに設定し、Rm>Rpの場合はVm<Vpに設定する走査露光方法。
A pattern formed on one surface of a mask curved in a cylindrical shape with a predetermined curvature radius is projected onto the surface of a flexible substrate supported in a cylindrical or planar shape via a projection optical system, and the mask is curved. The pattern is projected by the projection optical system by moving the substrate at a predetermined speed along the surface of the substrate supported in the cylindrical or planar shape while moving at a predetermined speed along the one surface. An exposure method of scanning and exposing an image on the substrate,
Rm is a radius of curvature of the projection image plane on which the projection image of the pattern formed by the projection optical system is formed in a best focus state, and Rp is a radius of curvature of the surface of the substrate supported in a cylindrical or planar shape. When the moving speed of the pattern image moving along the projection image plane by the movement of Vm is Vm, and the predetermined speed along the surface of the substrate is Vp, Vm> Vp is set when Rm <Rp, A scanning exposure method in which Vm <Vp is set when Rm> Rp.
前記曲率半径Rmと前記曲率半径Rpは、Rm≠Rpの条件のもとで、0<Rm≦∞、0<Rp≦∞の任意の範囲に設定される請求項15に記載の走査露光方法。   The scanning exposure method according to claim 15, wherein the curvature radius Rm and the curvature radius Rp are set in an arbitrary range of 0 <Rm ≦ ∞ and 0 <Rp ≦ ∞ under the condition of Rm ≠ Rp. 所定の軸線から一定の曲率半径で湾曲した曲面の外周面にパターンを有する円筒マスクに照明光を導く照明光学系と、
基板を支持する基板支持機構と、
前記照明光で照明された前記円筒マスクの前記パターンを前記基板支持機構が支持する前記基板に投影する投影光学系と、
前記円筒マスクを交換する交換機構と、
前記交換機構が、前記円筒マスクを直径の異なる円筒マスクに交換したときに、前記照明光学系の少なくとも一部と前記投影光学系の少なくとも一部との少なくとも一方を調整する調整部と、
を含む露光装置。
An illumination optical system for guiding illumination light to a cylindrical mask having a pattern on the outer peripheral surface of a curved surface curved with a constant curvature radius from a predetermined axis;
A substrate support mechanism for supporting the substrate;
A projection optical system that projects the pattern of the cylindrical mask illuminated by the illumination light onto the substrate supported by the substrate support mechanism;
An exchange mechanism for exchanging the cylindrical mask;
An adjustment unit that adjusts at least one of at least part of the illumination optical system and at least part of the projection optical system when the exchange mechanism replaces the cylindrical mask with a cylindrical mask having a different diameter;
Exposure apparatus.
前記基板支持機構は、
所定の軸線から一定の半径で湾曲する曲面を有し、該曲面に基板の一部分が巻き付けられて前記軸線を中心として回転する基板支持ドラムであり、
前記投影光学系は、前記照明光で照明された前記円筒マスクの前記パターンを前記基板支持ドラムの前記曲面に配置された前記基板に投影する、請求項17に記載の露光装置。
The substrate support mechanism is
A substrate support drum having a curved surface that curves with a certain radius from a predetermined axis, and a portion of the substrate is wound around the curved surface and rotates about the axis;
The exposure apparatus according to claim 17, wherein the projection optical system projects the pattern of the cylindrical mask illuminated with the illumination light onto the substrate disposed on the curved surface of the substrate support drum.
前記交換機構が前記直径の異なる円筒マスクに交換したときに、
前記調整部は、前記直径の異なる円筒マスクの情報に基づいて前記照明光学系の少なくとも一部と前記投影光学系の少なくとも一部との少なくとも一方を調整した後、前記直径の異なる円筒マスクの外周面及び前記基板支持機構の前記基板を支持する部分に設けられる調整用のパターンを少なくとも用いて前記露光装置を調整する、請求項17又は18に記載の露光装置。
When the exchange mechanism is replaced with a cylindrical mask having a different diameter,
The adjusting unit adjusts at least one of at least a part of the illumination optical system and at least a part of the projection optical system based on information of the cylindrical masks having different diameters, and then an outer periphery of the cylindrical mask having the different diameters The exposure apparatus according to claim 17 or 18, wherein the exposure apparatus is adjusted using at least a pattern for adjustment provided on a surface and a portion of the substrate support mechanism that supports the substrate.
前記直径の異なる円筒マスクは、情報を記憶する情報記憶部を表面に有し、
前記直径の異なる円筒マスクの情報は、前記情報記憶部に記憶されるか又は露光条件に関する露光情報に含まれており、
前記調整部は、前記情報記憶部又は前記露光情報から前記直径の異なる円筒マスクの情報を取得する、請求項19に記載の露光装置。
The cylindrical masks having different diameters have an information storage unit on the surface for storing information,
Information on the cylindrical masks having different diameters is stored in the information storage unit or included in exposure information on exposure conditions,
The exposure apparatus according to claim 19, wherein the adjustment unit acquires information of the cylindrical mask having a different diameter from the information storage unit or the exposure information.
交換対象の円筒マスクを計測して前記直径の異なる円筒マスクの情報を取得する計測装置を有する、請求項19に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 19, further comprising a measurement device that measures a cylindrical mask to be exchanged and acquires information on the cylindrical masks having different diameters. 前記投影光学系は、前記円筒マスクの回転中心軸と前記基板支持ドラムの回転中心軸との両方を含み、かつ両方に平行な平面を挟んで互いに配置される第1の投影光学系及び第2の投影光学系を有し、
前記交換機構によって交換された前記直径の異なる円筒マスクは、前記円筒マスクの回転中心軸と前記基板支持ドラムの回転中心軸とに直交する方向における、前記第1の投影光学系の照明視野の位置と前記第2の投影光学系の照明視野の位置とが変わらないように配置される、請求項17から21のいずれか1項に記載の露光装置。
The projection optical system includes both a rotation center axis of the cylindrical mask and a rotation center axis of the substrate support drum, and are arranged with each other across a plane parallel to both. A projection optical system,
The cylindrical masks having different diameters exchanged by the exchange mechanism are positioned in the illumination field of the first projection optical system in a direction orthogonal to the rotation center axis of the cylinder mask and the rotation center axis of the substrate support drum. The exposure apparatus according to any one of claims 17 to 21, which is arranged so that a position of an illumination field of the second projection optical system is not changed.
複数の前記直径の異なる円筒マスクに対応して、部品を交換可能である、請求項17から22のいずれか1項に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to any one of claims 17 to 22, wherein parts can be exchanged in correspondence with a plurality of cylindrical masks having different diameters. 所定の軸線から一定半径で円筒状に湾曲した外周面にパターンを有し、互いに直径が異なる複数の円筒マスクの1つを交換可能に装着して、前記所定の軸線の周りに回転させるマスク保持機構と、
前記円筒マスクのパターンに照明光を照射する照明系と、
前記照明光で照射された前記円筒マスクの前記パターンからの光で露光される基板を、湾曲した面又は平面に沿って支持する基板支持機構と、
前記マスク保持機構に装着される前記円筒マスクの直径に応じて、少なくとも前記所定の軸線と前記基板支持機構との距離を調整する調整部と、
を含む露光装置。
Mask holding that has a pattern on an outer peripheral surface curved in a cylindrical shape with a constant radius from a predetermined axis, and is mounted so that one of a plurality of cylindrical masks having different diameters can be exchanged and rotated around the predetermined axis Mechanism,
An illumination system for irradiating illumination light to the pattern of the cylindrical mask;
A substrate support mechanism for supporting a substrate exposed with light from the pattern of the cylindrical mask irradiated with the illumination light along a curved surface or plane;
An adjustment unit that adjusts at least the distance between the predetermined axis and the substrate support mechanism in accordance with the diameter of the cylindrical mask mounted on the mask holding mechanism;
Exposure apparatus.
前記直径が異なる複数の円筒マスクは、前記外周面に透過型のパターンを有する透過型円筒マスクであり、
前記調整部は、前記マスク保持機構に装着された前記透過型円筒マスクの外周面と前記基板支持機構に支持された前記基板との間隔を、予め定められた許容範囲内に設定する、
請求項24に記載の露光装置。
The plurality of cylindrical masks having different diameters are transmissive cylindrical masks having a transmissive pattern on the outer peripheral surface,
The adjustment unit sets an interval between an outer peripheral surface of the transmission type cylindrical mask mounted on the mask holding mechanism and the substrate supported by the substrate support mechanism within a predetermined allowable range;
The exposure apparatus according to claim 24.
前記照明系は、前記透過型円筒マスクの内側から前記外周面に向けて、前記所定の軸線の方向にスリット状に延びた照明光束を照射する照明光学系を備え、前記調整部は、前記照明光束の前記透過型円筒マスクの回転方向に関する幅を、前記装着される透過型円筒マスクの直径に応じて調整する、
請求項25に記載の露光装置。
The illumination system includes an illumination optical system that irradiates an illumination light beam extending in a slit shape in the direction of the predetermined axis from the inner side of the transmissive cylindrical mask toward the outer peripheral surface, and the adjustment unit includes the illumination unit Adjusting the width of the luminous flux in the rotation direction of the transmission type cylindrical mask according to the diameter of the transmission type cylindrical mask to be mounted;
The exposure apparatus according to claim 25.
請求項17から26のいずれか1項に記載の露光装置と、
前記露光装置に前記基板を供給する基板供給装置と、
を備える、デバイス製造システム。
An exposure apparatus according to any one of claims 17 to 26;
A substrate supply apparatus for supplying the substrate to the exposure apparatus;
A device manufacturing system comprising:
請求項17から26のいずれか1項に記載の露光装置を用いて、前記円筒マスクの前記パターンを前記基板に露光をすることと、
露光された前記基板を処理することにより、前記円筒マスクの前記パターンに対応したデバイスを前記基板上に形成することと、を含む、デバイス製造方法。
Using the exposure apparatus according to any one of claims 17 to 26, exposing the substrate to the pattern of the cylindrical mask;
Forming a device corresponding to the pattern of the cylindrical mask on the substrate by processing the exposed substrate.
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