KR101924309B1 - 기판 처리 장치, 디바이스 제조 시스템 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

기판 처리 장치, 디바이스 제조 시스템 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

기판 처리 장치(1011)는, 조명 영역(IR)과 투영 영역(PA) 중 한쪽 영역에 있어서 소정 곡율로 원통면 모양으로 만곡한 제1 면(p1001)을 따르도록, 제1 물체(M)와 제2 물체(P) 중 한쪽을 지지하는 제1 지지 부재(1021)와, 조명 영역과 투영 영역 중 다른 쪽 영역에 있어서 소정의 제2 면(p1002)을 따르도록, 제1 물체와 제2 물체 중 다른 쪽을 지지하는 제2 지지 부재(1022)를 구비한다. 투영 광학계(PL)는, 조명 영역으로부터 투영 영역에 이르는 결상 광속의 주광선 중, 제1 면과 투영 광학계 사이의 주광선이, 제1 면의 지름 방향 중 제2 면과 비수직인 지름 방향을 향하도록, 결상 광속을 전파시키기 위한 편향 부재를 구비한다.

Description

기판 처리 장치, 디바이스 제조 시스템 및 디바이스 제조 방법{SUBSTRATE PROCESSING DEVICE, DEVICE MANUFACTURING SYSTEM AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 기판 처리 장치, 디바이스 제조 시스템 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
본원은 2011년 12월 20일에 출원된 일본국 특원 2011－278290호, 및 2012년 2월 7일에 출원된 일본국 특원 2012－024058호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
노광 장치 등의 기판 처리 장치는, 예를 들면 하기의 특허 문헌 1에 기재되어 있는 것처럼, 각종 디바이스의 제조에 이용되고 있다. 기판 처리 장치는, 조명 영역에 배치된 마스크(M)에 형성되어 있는 패턴의 상(像)을, 투영 영역에 배치되어 있는 기판 등에 투영할 수 있다. 기판 처리 장치에 이용되는 마스크(M)는, 평면 모양의 것, 원통 모양의 것 등이 있다.
또, 디바이스를 제조하는 수법 중 하나로서, 예를 들면 하기의 특허 문헌 2에 기재되어 있는 롤·투·롤 방식이 알려져 있다. 롤·투·롤 방식은, 송출용의 롤로부터 회수용의 롤에 필름 등의 기판을 반송(搬送)하면서, 반송 경로상에 있어서 기판에 각종 처리를 행하는 방식이다. 기판은, 예를 들면 반송 롤러의 사이 등에 있어서, 실질적으로 평면인 상태로 처리가 실시되는 것이 있다. 또, 기판은, 예를 들면 롤러의 표면상 등에 있어서, 만곡(彎曲)해 있는 상태로 처리가 실시되는 것도 있다.
특허 문헌 1: 일본국 특개 2007－299918호 공보 특허 문헌 2: 일본국 국제 공개 2008／129819호
상술과 같은 기판 처리 장치(노광(露光) 장치)는, 예를 들면 마스크 상의 조명 영역과 기판 상의 투영 영역의 한쪽 또는 양쪽이 소정의 곡률(曲率)로 만곡해 있는 경우, 노광에 이용되는 투영 광학계의 결상(結像) 성능을 고려하면, 특히 결상 광속(光束)의 주광선(主光線)의 설정에는 제한이 생겨져 왔다. 예를 들면, 반경 R의 원통 모양 회전 마스크의 외주 원통면에 형성된 마스크 패턴을, 투영 광학계에 의해, 반경 R의 원통 회전 드럼(롤러)에 감겨진 기판(필름, 시트, 웹 등)의 표면에 결상 투영하는 경우를 상정해 본다. 이 경우, 일반적으로는, 마스크 패턴(원통면 모양)으로부터 기판의 표면(원통면 모양)까지의 결상 광속의 주광선(主光線)이, 원통 모양 회전 마스크의 회전 중심축과 원통 회전 드럼의 회전 중심축을 직선적으로 잇도록 하는 광로를 형성하는 투영 광학계를 마련하면 좋다.
그렇지만, 원통 모양 회전 마스크의 회전축 방향에 관해서, 마스크 패턴의 치수가 큰 경우는, 그러한 투영 광학계를 회전축의 방향으로 복수 개 마련하는 멀티화가 필요한 경우가 있다. 그러한 멀티화의 경우, 복수의 투영 광학계를 회전축의 방향으로 일렬로 조밀하게 늘어놓았다고 하더라도, 각 투영 광학계의 투영 시야(투영 영역)끼리는 경통(鏡筒) 등의 철물의 두께분 만큼, 반드시 분리해 버려, 이미, 큰 마스크 패턴을 충실히 노광할 수 없다.
또, 상술과 같은 기판 처리 장치는, 예를 들면 장치의 구성이 복잡하다는 것, 장치의 비용이 높아지는 것, 장치의 사이즈가 대형이 되는 것 등이 있을 수 있다. 결과적으로, 디바이스의 제조 비용이 높아지는 것이 있을 수 있다.
예를 들면, 정밀한 패터닝을 실시할 필요가 있을 때는, 기판 처리 장치로서, 전자 디바이스나 표시 디바이스의 패턴이 그려진 마스크를 조명하여, 마스크의 패턴으로부터의 광을 감광층(포토 레지스터 등)이 형성된 기판 상에 투영 노광하는 노광 장치가 사용된다. 롤·투·롤 방식에 의해, 연속적으로 반송되는 가요성(可撓性)의 긴 기판(필름, 시트, 웹 등)에 마스크의 패턴을 반복하여 노광하는 경우도, 길이가 긴 기판의 반송 방향을 주사 방향으로 하고, 마스크를 원통 모양의 회전 마스크로 한 주사형 노광 장치를 이용하면, 생산성을 비약적으로 높일 수 있을 것이라고 기대되고 있다.
그러한 회전 마스크에는, 유리 등의 투명 원통체의 외주면에 차광층으로 패턴을 형성한 투과 방식과, 금속성의 원통체(원주체(圓柱體)라도 좋음)의 외주면에 반사부와 흡수부로 패턴을 형성한 반사 방식이 있다. 투과형의 원통 마스크에서는, 그 원통 마스크의 내부에, 외주면의 패턴을 향한 조명광을 조사하기 위한 조명 광학계(미러, 렌즈 등의 광학 부재)를 조립할 필요가 있고, 원통 마스크의 내부 중심에 회전축을 통과시키는 것이 어렵고, 원통 마스크의 유지 구조나 회전 구동계의 구성이 복잡하게 되기도 한다.
한편, 반사형의 원통 마스크의 경우는, 금속제의 원통체(또는 원주체)가 사용되는 것으로부터, 마스크를 염가로 제작할 수 있지만, 원통 마스크의 외주 공간에, 노광용의 조명광을 조사하는 조명 광학계와, 외주면에 형성된 패턴으로부터의 반사광을 기판을 향해서 투영하는 투영 광학계를 마련할 필요가 있어, 요구되는 해상력(解像力)이나 전사 충실도 등을 충족시키기 위한 노광 장치측의 구성이 복잡하게 되는 일이 있다.
본 발명의 양태는, 마스크 또는 기판(필름, 시트, 웹 등의 가요성 기판)의 한쪽 또는 양쪽이 원통면 모양으로 배치되어 있다고 하더라도, 큰 마스크 패턴을 충실히 노광 가능하게 하기 위한 투영 광학계를 탑재한 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 다른 목적은, 큰 마스크 패턴을 충실히 노광 가능하게 하는 디바이스 제조 시스템 및 디바이스 제조 방법을 제공하는 것이다.
또, 다른 목적은 장치의 구성을 심플하게 할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다. 또, 다른 목적은 제조 비용을 저감시킬 수 있는 디바이스 제조 시스템 및 디바이스 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 제1 물체(마스크) 상의 조명 영역으로부터의 광속을 제2 물체(기판) 상의 투영 영역에 투영하는 투영 광학계와, 조명 영역과 투영 영역 중 한쪽 영역에 있어서 소정 곡율로 원통 모양으로 만곡된 제1 면을 따르도록, 제1 물체와 제2 물체 중 한쪽을 지지하는 제1 지지 부재와, 조명 영역과 투영 영역 중 다른 쪽 영역에 있어서 소정의 제2 면을 따르도록, 제1 물체와 제2 물체 중 다른 쪽을 지지하는 제2 지지 부재를 구비하고, 투영 광학계가, 조명 영역으로부터 투영 영역에 이르는 결상 광속의 주광선 중, 제1 면과 투영 광학계 사이의 주광선이 제1 면의 지름 방향 중 제2 면과 비수직인 지름 방향을 향하도록 결상 광속을 전파시키는 광편향 부재를 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 양태의 기판 처리 장치를 구비하는 디바이스 제조 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 양태의 기판 처리 장치에 의해서 상기 제2 물체를 노광하는 것과, 노광된 상기 제2 물체를 처리하는 것에 의해, 상기 제1 물체의 패턴을 형성하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 반사성의 마스크 패턴의 상을 감응 기판 상에 투영 노광하는 기판 처리 장치로서, 마스크 패턴을 유지하는 마스크 유지 부재와, 마스크 패턴 상의 일부분에 설정되는 조명 영역으로부터 발생하는 반사 광속을 감응 기판을 향해서 투사함으로써, 마스크 패턴의 일부분의 상을 감응 기판에 결상하는 투영 광학계와, 조명 영역을 낙사(落斜) 조명(epi-illumination)하기 위해, 투영 광학계의 광로 내에 배치되고, 조명 영역을 향하는 조명광과 조명 영역으로부터 발생하는 반사 광속 중, 한쪽을 통과시키는 부분과 다른 쪽을 반사시키는 부분을 포함하는 광학 부재와, 조명광의 근원이 되는 광원상(光原像)을 생성하고, 투영 광학계의 일부의 광로와 광학 부재를 통하여, 광원상으로부터의 조명광을 조명 영역을 향함과 아울러, 광원상과 광학적으로 공역(共役)인 공역면을 광학 부재의 반사 부분 또는 통과 부분의 위치 혹은 근방에 형성하는 조명 광학계를 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 반사성의 마스크 패턴의 상을 감응 기판 상에 투영 노광하는 기판 처리 장치로서, 마스크 패턴을 유지하는 마스크 유지 부재와, 마스크 패턴 상의 일부분에 설정되는 조명 영역으로부터 발생하는 반사 광속을 감응 기판을 향해서 투사함으로써, 마스크 패턴의 일부분의 상을 감응 기판에 결상하는 투영 광학계와, 조명 영역을 낙사 조명하기 위해, 투영 광학계의 광로 내에 배치되고, 조명 영역을 향하는 조명광과 조명 영역으로부터 발생하는 반사 광속 중, 한쪽을 통과시키는 부분과 다른 쪽을 반사시키는 부분을 포함하는 광학 부재와, 조명광의 근원이 되는 복수의 광원상을, 광학 부재의 반사 부분 또는 통과 부분의 위치 혹은 그 근방에 규칙적 또는 랜덤으로 형성하는 조명 광학계를 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 양태의 기판 처리 장치를 구비하는 디바이스 제조 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 양태의 기판 처리 장치에 의해서 물체를 노광하는 것과, 노광된 물체를 현상(現像)하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 가요성의 시트 기판을 연속적으로 긴 방향으로 보내면서, 그 시트 기판 상에 디바이스를 위한 패턴을 형성하는 디바이스 제조 방법으로서, 상기 디바이스의 패턴에 대응한 투과형 또는 반사형의 마스크 패턴이, 제1 중심선으로부터 일정 반경의 원통면을 따라서 형성된 원통 마스크를, 상기 제1 중심선의 주위로 회전시키는 것과, 상기 제1 중심선과 평행한 제2 중심선으로부터 일정 반경의 원통 모양의 외주면을 가지는 원통체에 의해서, 상기 시트 기판의 일부를 만곡시켜 지지하면서, 상기 시트 기판을 상기 긴 방향으로 보내는 것과, 상기 제1 중심선과 제2 중심선을 포함하는 중심면에 관해서 거의 대칭적으로 배치됨과 아울러, 상기 원통 마스크의 마스크 패턴을 물면(物面), 상기 원통체로 지지되는 상기 시트 기판의 표면을 상면(像面)으로 했을 때, 상기 물면으로부터 상기 상면을 향하는 결상 광속의 주광선 중, 상기 물면을 통과하는 주광선의 연장선은 상기 제1 중심선으로 향하고, 상기 상면을 통과하는 주광선의 연장선은 상기 제2 중심선으로 향하도록 구성된 1조(組)의 투영 광학계에 의해서, 상기 마스크 패턴의 투영상을 상기 시트 기판에 노광하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 양태에 의하면, 마스크와 기판 중 한쪽, 혹은 양쪽이 원통면 모양의 경우에도, 콤팩트한 투영 광학계를 구비한 기판 처리 장치(노광 장치)에 의해서, 큰 마스크 패턴이 충실히 노광 가능해진다. 또, 본 발명의 양태에 의하면, 큰 마스크 패턴을 충실히 노광 가능한 디바이스 제조 시스템 및 디바이스 제조 방법을 제공할 수 있다.
또, 본 발명의 양태에 의하면, 장치의 구성을 심플하게 할 수 있는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다. 또, 본 발명의 양태에 의하면, 제조 비용을 저감시킬 수 있는 디바이스 제조 시스템, 디바이스 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 의한 디바이스 제조 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 제1 실시 형태에 의한 기판 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 노광 장치의 마스크 유지 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 노광 장치의 제1 드럼 부재 및 조명 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 노광 장치에 있어서의 조명 영역 및 투영 영역의 배치를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 노광 장치에 적용되는 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 제2 실시 형태에 의한 노광 장치의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 제3 실시 형태에 의한 노광 장치의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 노광 장치에 있어서의 조명 영역의 투영 영역의 위치 관계의 조건을 설명하는 도면이다.
도 10은 도 9에서 설명한 조건이 원통 마스크의 반경에 따라 바뀌는 것을 나타내는 그래프이다.
도 11은 제4 실시 형태에 의한 노광 장치의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 12는 제5 실시 형태에 의한 노광 장치의 낙사 조명 방식의 구성을 나타내는 도면이다.
도 13은 제6 실시 형태에 의한 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 14는 도 13에 도시된 투영 광학계를 멀티화했을 경우의 구성을 나타내는 도면이다.
도 15는 도 14에 도시된 멀티화된 투영 광학계를 다른 방향에서 본 도면이다.
도 16은 제7 실시 형태에 의한 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 17은 제8 실시 형태에 의한 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 18은 제9 실시 형태에 의한 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 19는 제10 실시 형태에 의한 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 20은 제11 실시 형태의 디바이스 제조 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 21은 제11 실시 형태의 기판 처리 장치(노광 장치)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 22는 제11 실시 형태의 광학 부재의 구성을 나타내는 도면이다.
도 23은 조명 영역으로부터 투영 영역까지의 광로를 나타내는 모식도이다.
도 24는 제11 실시 형태의 광원 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 25는 제11 실시 형태의 플라이 아이 렌즈 어레이(fly eye lens array)의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 26은 제11 실시 형태의 조명 광학계에 있어서의 조리개의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 27은 제11 실시 형태의 광학 부재의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 28은 제12 실시 형태의 플라이 아이 렌즈 어레이의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 29는 제13 실시 형태의 플라이 아이 렌즈 어레이의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 30은 제14 실시 형태의 플라이 아이 렌즈 어레이의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 31은 제15 실시 형태의 광원상 형성부의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 32a는 제16 실시 형태의 조명 광학계의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 32b는 제16 실시 형태의 조명 광학계의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 33a는 제16 실시 형태의 조명 광학계의 각 부를 나타내는 도면이다.
도 33b는 제16 실시 형태의 조명 광학계의 각 부를 나타내는 도면이다.
도 33c는 제16 실시 형태의 조명 광학계의 각 부를 나타내는 도면이다.
도 34는 제17 실시 형태의 기판 처리 장치(노광 장치)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 35는 제17 실시 형태의 조명 영역 및 투영 영역의 배치를 나타내는 도면이다.
도 36은 제17 실시 형태의 노광 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 37은 제18 실시 형태의 투영 광학계의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 38은 제19 실시 형태의 투영 광학계의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 39는 본 실시 형태의 디바이스 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
［제1 실시 형태］
도 1은 본 실시 형태의 디바이스 제조 시스템(1001)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 디바이스 제조 시스템(1001)은 기판(P)을 공급하는 기판 공급 장치(1002)와, 기판 공급 장치(1002)에 의해서 공급된 기판(P)에 대해서 소정의 처리를 실행하는 처리 장치(1003)와, 처리 장치(1003)에 의해서 처리가 실시된 기판(P)을 회수하는 기판 회수 장치(1004)와, 디바이스 제조 시스템(1001)의 각 부를 제어하는 상위 제어장치(1005)를 구비한다.
본 실시 형태에 있어서, 기판(P)은, 이른바 플렉서블 기판 등과 같은 가요성(플렉시빌리티)을 가지는(시트) 기판이다. 본 실시 형태의 디바이스 제조 시스템(1001)은, 가요성을 가지는 기판(P)에 의해서, 가요성을 가지는 디바이스를 제조할 수 있다. 기판(P)은, 예를 들면 디바이스 제조 시스템(1001)에 있어서 굴곡했을 경우에, 파단(破斷)하지 않는 정도의 가요성을 가지도록 선택된다.
또한, 디바이스 제조시에 있어서의 기판(P)의 가요성은, 예를 들면, 기판(P)의 재질, 크기, 두께 등에 의해서 조정할 수 있고, 또 디바이스 제조시의 습도, 온도 등의 환경 조건 등에 의해서 조정할 수도 있다. 또, 기판(P)은, 이른바 리지드(rigid) 기판 등과 같은 가요성을 가지지 않은 기판이어도 좋다. 또, 기판(P)은, 플렉서블 기판과 리지드 기판을 조합한 복합 기판이어도 좋다.
가요성을 가지는 기판(P)은, 예를 들면, 수지 필름, 스텐레스 강철 등의 금속 또는 합금으로 이루어진 박(箔)(포일) 등이다. 수지 필름의 재질은, 예를 들면, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에스테르 수지, 에틸렌 비닐 공중합체 수지, 폴리염화비닐 수지, 셀룰로오스 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리카보네이트(polycarbonate) 수지, 폴리스티렌 수지, 아세트산 비닐 수지 중 1 또는 2 이상을 포함한다.
기판(P)은, 예를 들면, 기판(P)에 실시되는 각종의 처리 공정에서 받는 열에 의한 변형량을 실질적으로 무시할 수 있도록, 열팽창 계수 등의 특성이 설정된다. 기판(P)은, 일 예로서 열팽창 계수가 현저하게 크지 않은 것을 선정할 수 있다. 열팽창 계수는, 예를 들면, 무기 필러를 수지 필름에 혼합함으로써, 프로세스 온도 등에 따른 임계치보다도 작게 설정되어 있어도 좋다. 무기 필러는, 예를 들면, 산화 티탄, 산화 아연, 알루미나, 산화 규소 등이라도 좋다. 또, 기판(P)은, 플로트법 등으로 제조된 두께 100㎛정도의 극박 유리의 단층체여도 좋고, 이 극박 유리에 상기의 수지 필름, 박 등을 첩합(貼合)시킨 적층체여도 좋다.
본 실시 형태에 있어서, 기판(P)은, 이른바 다면 처리용 기판이다. 본 실시 형태의 디바이스 제조 시스템(1001)은, 1개의 디바이스를 제조하기 위한 각종의 처리를, 기판(P)에 대해서 반복해 실행한다. 각종의 처리가 실시된 기판(P)은, 디바이스마다 분할(다이싱)되어, 복수 개의 디바이스가 된다. 기판(P)의 치수는, 예를 들면, 폭 방향(짧은 방향)의 치수가 1m ~ 2m 정도이며, 길이 방향(긴 방향)의 치수가 10m 이상이다.
또한, 기판(P)의 치수는, 제조하는 디바이스의 치수 등에 따라서, 적당히 설정된다. 예를 들면, 기판(P)의 치수는, 폭 방향의 치수가 1m 이하 또는 2m 이상이어도 좋고, 긴 방향의 치수가 10m 이하여도 좋다. 또, 기판(P)은, 다면 처리용의 기판인 경우에, 1매의 띠 모양의 기판이어도 좋고, 복수의 기판이 이어진 기판이어도 좋다. 또, 디바이스 제조 시스템(1001)은, 1개의 디바이스마다 독립한 기판에 의해서, 디바이스를 제조해도 좋다. 이 경우에, 기판(P)은 1개의 디바이스에 상당하는 치수의 기판이어도 좋다.
본 실시 형태의 기판 공급 장치(1002)는 공급용 롤(1006)에 감겨진 기판(P)을 계속 내보냄으로써, 기판(P)을 처리 장치(1003)에 공급한다. 기판 공급 장치(1002)는, 예를 들면, 기판(P)을 감는 축부, 이 축부를 회전시키는 회전 구동부 등을 포함한다. 본 실시 형태에 있어서, 기판(P)은 그 긴 방향으로 반송되어, 처리 장치(1003)로 보내진다. 즉, 본 실시 형태에 있어서, 기판(P)의 반송 방향은, 기판(P)의 긴 방향과 실질적으로 동일하다.
또한, 기판 공급 장치(1002)는, 공급용 롤(1006)에 감겨진 기판(P)을 덮는 커버부 등을 포함하고 있어도 좋다. 또, 기판 공급 장치(1002)는, 예를 들면 닙(nip)식의 구동 롤러 등과 같이, 기판(P)을 그 긴 방향으로 차례로 내보내는 기구를 포함하고 있어도 좋다.
본 실시 형태의 기판 회수 장치(1004)는, 처리 장치(1003)를 통과한 기판(P)을 회수용 롤(1007)에 권취함으로써, 기판(P)을 회수한다. 기판 회수 장치(1004)는, 예를 들면, 기판 공급 장치(1002)와 마찬가지로, 기판(P)을 감는 축부, 이 축부를 회전시키는 회전 구동부, 회수용 롤(1007)에 권취된 기판(P)을 덮는 커버부 등을 포함한다.
또한, 처리된 기판(P)이 절단 장치에 의해서 절단되고, 기판 회수 장치(1004)는 절단된 기판을 회수해도 좋다. 이 경우에, 기판 회수 장치(1004)는 절단 후의 기판을 겹쳐서 회수하는 장치여도 좋다. 상기의 절단 장치는, 처리 장치(1003)의 일부여도 좋고, 처리 장치(1003)와는 다른 장치여도 좋고, 예를 들면 기판 회수 장치(1004)의 일부여도 좋다.
처리 장치(1003)는 기판 공급 장치(1002)로부터 공급되는 기판(P)을 기판 회수 장치(1004)로 반송함과 아울러, 반송의 과정에서 기판(P)의 피처리면에 대해서 처리를 행한다. 처리 장치(1003)는, 기판(P)의 피처리면에 대해서 가공 처리를 행하는 가공 처리 장치(1010)와, 가공 처리에 대응한 조건으로 기판(P)을 보내는 반송(搬送) 롤러(1008) 등을 포함하는 반송 장치(1009)를 구비한다.
가공 처리 장치(1010)는 기판(P)의 피처리면에 대해서 디바이스를 구성하는 소자를 형성하기 위한 각종 처리를 실행하는 1 또는 2 이상의 장치를 포함한다. 본 실시 형태의 디바이스 제조 시스템(1001)은, 각종 처리를 실행하는 장치가 기판(P)의 반송 경로를 따라서 적당히 마련되어, 플렉서블·디스플레이 등의 디바이스를 이른바 롤·투·롤 방식으로 생산 가능하다. 롤·투·롤 방식에 의하면, 디바이스를 효율적으로 생산할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 가공 처리 장치(1010)의 각종 장치는 성막(成膜) 장치, 노광 장치, 코터 디벨로퍼(coater developer) 장치, 및 에칭 장치를 포함한다. 성막 장치는, 예를 들면 도금 장치, 증착 장치, 스퍼터링 장치 등이다. 성막 장치는 도전막, 반도체막, 절연막 등의 기능막을 기판(P)에 성막한다. 코터 디벨로퍼 장치는 성막 장치에 의해서 기능막이 형성된 기판(P)에, 포토 레지스터막 등의 감광재를 형성한다. 노광 장치는 디바이스를 구성하는 막 패턴에 따른 패턴의 상을 감광재가 형성된 기판(P)에 투영함으로써, 기판(P)에 노광 처리를 실시한다. 코터 디벨로퍼 장치는 노광된 기판(P)을 현상한다. 에칭 장치는 현상된 기판(P)의 감광재를 마스크(M)로 하여, 기능막을 에칭한다. 이와 같이 하여, 가공 처리 장치(1010)는 소망한 패턴의 기능막을 기판(P)에 형성한다.
또한, 가공 처리 장치(1010)는 임프린트(imprint) 방식의 성막 장치, 적하 토출 장치 등과 같이, 에칭에 의하지 않고 직접적으로 막 패턴을 형성하는 장치를 구비하고 있어도 좋다. 가공 처리 장치(1010)의 각종 장치 중 적어도 하나는, 생략되어 있어도 좋다.
본 실시 형태에 있어서, 상위 제어장치(1005)는, 기판 공급 장치(1002)를 제어하여, 가공 처리 장치(1010)로 기판(P)을 공급하는 처리를 기판 공급 장치(1002)에 실행시킨다. 상위 제어장치(1005)는, 가공 처리 장치(1010)를 제어하여, 기판(P)에 대한 각종 처리를 가공 처리 장치(1010)에 실행시킨다. 상위 제어장치(1005)는, 기판 회수 장치(1004)를 제어하여, 가공 처리 장치(1010)가 각종 처리를 실시한 기판(P)을 회수하는 처리를 기판 회수 장치(1004)에 실행시킨다.
다음으로, 본 실시 형태의 기판 처리 장치의 구성에 대해서 도 2, 도 3, 도 4를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 실시 형태의 기판 처리 장치(1011)의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 도 2에 도시된 기판 처리 장치(1011)는, 상술한 것과 같은 가공 처리 장치(1010)의 적어도 일부이다. 본 실시 형태의 기판 처리 장치(1011)는 노광 처리를 실행하는 노광 장치(EX)와 반송 장치(1009)의 적어도 일부를 포함한다.
본 실시 형태의 노광 장치(EX)는, 이른바 주사 노광 장치이고, 원통 모양의 마스크(원통 마스크)(M)의 회전과 가요성의 기판(P)의 반송을 동기 구동시키면서, 마스크(M)에 형성되어 있는 패턴의 상을, 투영 배율이 등배(等輩)(×1)의 투영 광학계(PL)(PL1001~PL1006)를 통하여 기판(P)에 투영한다. 또한, 도 2 ~ 도 4에 있어서, 직교 좌표계 XYZ의 Y축을 원통 모양의 마스크(M)의 회전 중심선(제1 중심선)(AX1001)과 평행하게 설정하고, X축을 주사 노광의 방향, 즉 노광 위치에서의 기판(P)의 반송 방향으로 설정한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 노광 장치(EX)는 마스크 유지 장치(1012), 조명 장치(1013), 투영 광학계(PL) 및 제어장치(1014)를 구비한다. 기판 처리 장치(1011)는 마스크 유지 장치(1012)에 유지된 마스크(M)를 회전이동시킴과 아울러, 반송 장치(1009)에 의해서 기판(P)을 반송한다. 조명 장치(1013)는 마스크 유지 장치(1012)에 유지된 마스크(M)의 일부(조명 영역(IR))를, 조명 광속(EL1)에 의해서 균일한 밝기로 조명한다. 투영 광학계(PL)는 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)에 있어서의 패턴의 상을, 반송 장치(1009)에 의해서 반송되고 있는 기판(P)의 일부(투영 영역(PA))에 투영한다. 마스크(M)의 이동에 따라서, 조명 영역(IR)에 배치되는 마스크(M) 상의 부위가 변화하고, 또 기판(P)의 이동에 따라서, 투영 영역(PA)에 배치되는 기판(P) 상의 부위가 변화함으로써, 마스크(M) 상의 소정의 패턴(마스크 패턴)의 상이 기판(P)에 투영된다. 제어장치(1014)는 노광 장치(EX)의 각 부를 제어하여, 각 부에 처리를 실행시킨다. 또, 본 실시 형태에 있어서, 제어장치(1014)는 반송 장치(1009)의 적어도 일부를 제어한다.
또한, 제어장치(1014)는 디바이스 제조 시스템(1001)의 상위 제어장치(1005)의 일부 또는 전부여도 좋다. 또, 제어장치(1014)는 상위 제어장치(1005)에 의해 제어되고, 상위 제어장치(1005)와는 다른 장치여도 좋다. 제어장치(1014)는, 예를 들면, 컴퓨터 시스템을 포함한다. 컴퓨터 시스템은, 예를 들면, CPU 및 각종 메모리나 OS, 주변기기 등의 하드웨어를 포함한다. 기판 처리 장치(1011)의 각 부의 동작의 과정은, 프로그램의 형식으로 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 기억되어 있고, 이 프로그램을 컴퓨터 시스템이 판독하여 실행함으로써, 각종 처리가 행해진다. 컴퓨터 시스템은, 인터넷 혹은 인트라넷 시스템에 접속 가능한 경우, 홈 페이지 제공 환경(혹은 표시 환경)도 포함한다. 또, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체는, 플렉서블 디스크, 광 자기 디스크, ROM, CD－ROM 등의 가반(可搬) 매체, 컴퓨터 시스템에 내장되는 하드 디스크 등의 기억장치를 포함한다. 컴퓨터 판독가능한 기록 매체는 인터넷 등의 네트워크나 전화 회선 등의 통신회선을 통하여 프로그램을 송신하는 경우의 통신선과 같이, 단시간 동안, 동적으로 프로그램을 유지하는 것, 그 경우의 서버나 클라이언트가 되는 컴퓨터 시스템 내부의 휘발성 메모리와 같이, 일정시간 프로그램을 유지하고 있는 것도 포함한다. 또, 프로그램은 기판 처리 장치(1011)의 기능의 일부를 실현하기 위한 것이어도 좋고, 기판 처리 장치(1011)의 기능을 컴퓨터 시스템에 이전에 기록되어 있는 프로그램과의 조합으로 실현할 수 있는 것이어도 좋다. 상위 제어장치(1005)는, 제어장치(1014)와 마찬가지로, 컴퓨터 시스템을 이용해서 실현할 수 있다.
다음으로, 도 2의 노광 장치(EX)의 각 부에 대해서, 도 3, 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다. 도 3은 마스크 유지 장치(1012)의 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 제1 드럼 부재(1021) 및 조명 광학계(IL)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3(도 2)에 도시된 바와 같이, 마스크 유지 장치(1012)는 마스크(M)를 유지하는 제1 부재(이하, 제1 드럼 부재(1021)라고 함), 제1 드럼 부재(1021)를 지지하는 가이드 롤러(1023), 제1 드럼 부재(1021)를 구동하는 구동 롤러(1024), 제1 드럼 부재(1021)의 위치를 검출하는 제1 검출기(1025), 및 제1 구동부(1026)를 구비한다.
도 4(도 2 또는 도 3)에 도시된 바와 같이 제1 드럼 부재(1021)는, 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)이 배치되는 제1 면(p1001)을 형성한다. 본 실시 형태에 있어서, 제1 면(p1001)은 선분(모선)을 이 선분에 평행한 축(제1 중심축(AX1001)) 주위로 회전한 면(이하, 원통면이라고 함)을 포함한다. 원통면은, 예를 들면, 원통의 외주면, 원주의 외주면 등이다. 제1 드럼 부재(1021)는, 예를 들면 유리나 석영 등으로 구성되고, 일정한 두께를 가지는 원통 모양으로, 그 외주면(원통면)이 제1 면(p1001)을 형성한다. 즉, 본 실시 형태에 있어서, 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)은, 회전 중심선(AX1001)으로부터 일정한 반경(r1001)(도 1 참조)을 가지는 원통면 모양으로 만곡하고 있다. 제1 드럼 부재(1021) 중, 제1 드럼 부재(1021)의 지름 방향에서 볼때 마스크(M)의 패턴과 겹치는 부분, 예를 들면 도 3과 같이 제1 드럼 부재(1021)의 Y축 방향의 양단측 이외의 중앙 부분은, 조명 광속(EL1001)에 대해서 투광성을 가진다.
마스크(M)는, 예를 들면 평탄성(平坦性)이 좋은 단책(短冊) 모양의 극박(極薄) 유리판(예를 들면 두께 100~500㎛)의 한쪽 면에 크롬 등의 차광층으로 패턴을 형성한 투과형의 평면상 시트 마스크로서 제작되고, 그것을 제1 드럼 부재(1021)의 외주면을 따라서 만곡시켜, 이 외주면에 감은(부착한) 상태로 사용된다. 마스크(M)는 패턴이 형성되어 있지 않은 패턴 비형성 영역을 가지고, 패턴 비형성 영역에 있어서 제1 드럼 부재(1021)에 장착되어 있다. 마스크(M)는 제1 드럼 부재(1021)에 대해서 탈착(릴리스) 가능하다.
또한, 마스크(M)를 극박 유리판으로 구성하고, 그 마스크(M)를 투명 원통 모재(母材)에 의한 제1 드럼 부재(1021)에 감는 대신에, 투명 원통 모재에 의한 제1 드럼 부재(1021)의 외주면에 직접 크롬 등의 차광층에 의한 마스크 패턴을 묘화 형성하여 일체화해도 좋다. 이 경우도, 제1 드럼 부재(1021)가 마스크(제1 물체)의 지지 부재로서 기능한다.
또한, 제1 드럼 부재(1021)는 그 내주면에 박판 모양의 마스크(M)를 만곡시켜 장착하는 구조로 해도 좋다. 또, 마스크(M)는, 1개의 표시 디바이스에 대응하는 패널용 패턴의 전체 또는 일부가 형성되어 있어도 좋고, 복수 개의 표시 디바이스에 대응하는 패널용 패턴이 형성되어 있어도 좋다. 또한 마스크(M)에는, 패널용 패턴이 제1 중심축(AX1001)의 주위의 원주 방향(周方向)으로 반복하여 복수 개를 배치해도 좋고, 소형의 패널용 패턴을 제1 중심축(AX1001)에 평행한 방향으로 반복하여 복수 배치해도 좋다. 또, 마스크(M)는 제1 표시 디바이스의 패널용 패턴과, 제1 표시 디바이스와 사이즈 등이 다른 제2 표시 디바이스의 패널용 패턴을 포함하고 있어도 좋다. 또, 제1 드럼 부재(1021)의 외주면(또는 내주면)에는, 제1 중심축(AX1001)에 평행한 방향, 혹은 원주 방향에 관해서, 복수의 분리한 박판 모양의 마스크(M)를 개별적으로 장착되는 구조를 마련해도 좋다.
도 3에 도시된 가이드 롤러(1023) 및 구동 롤러(1024)는, 제1 드럼 부재(1021)의 제1 중심축(AX1001)에 대해서 평행한 Y축 방향으로 연장되어 있다. 가이드 롤러(1023) 및 구동 롤러(1024)는, 제1 중심축(AX1001)과 평행한 축주위로 회전 가능하게 마련되어 있다. 가이드 롤러(1023) 및 구동 롤러(1024)는, 각각, 축방향의 단부(端部)의 외경이 다른 부분의 외형보다도 크게 되어 있고, 이 단부가 제1 드럼 부재(1021)에 외접(外接)하여 있다. 이와 같이, 가이드 롤러(1023) 및 구동 롤러(1024)는, 제1 드럼 부재(1021)에 유지되어 있는 마스크(M)에 접촉하지 않도록, 마련되어 있다. 구동 롤러(1024)는 제1 구동부(1026)와 접속되어 있다. 구동 롤러(1024)는, 제1 구동부(1026)로부터 공급되는 토크를 제1 드럼 부재(1021)에 전함으로써, 제1 드럼 부재(1021)를 제1 중심축(AX1001) 주위로 회전시킨다.
또한, 마스크 유지 장치(1012)는 1개의 가이드 롤러(1023)와 1개의 구동 롤러(1024)를 구비하고 있지만, 가이드 롤러(1023)의 수는 2 이상이어도 좋고, 구동 롤러(1024)의 수는 2 이상이어도 좋다. 가이드 롤러(1023)와 구동 롤러(1024) 중 적어도 하나는, 제1 드럼 부재(1021)의 내측에 배치되어 있고, 제1 드럼 부재(1021)와 내접(內接)하여 있어도 좋다. 또, 제1 드럼 부재(1021) 중, 제1 드럼 부재(1021)의 지름 방향에서 볼때 마스크(M)의 패턴과 겹치지 않는 부분(Y축 방향의 양단측)은, 조명 광속(EL1)에 대해서 투광성을 가지고 있어도 좋고, 투광성을 가지지 않아도 좋다. 또, 가이드 롤러(1023) 및 구동 롤러(1024)의 한쪽 또는 양쪽은, 예를 들면 원추대(圓錐臺) 모양으로서, 그 중심축(회전축)이 제1 중심축(AX1001)에 대해서 비평행이어도 좋다.
제1 검출기(1025)는 제1 드럼 부재(1021)의 회전 위치를 광학적으로 검출한다. 제1 검출기(1025)는, 예를 들면 로터리 인코더 등을 포함한다. 제1 검출기(1025)는 검출한 제1 드럼 부재(1021)의 회전 위치를 나타내는 정보를 제어장치(1014)에 공급한다. 전동 모터 등의 액츄에이터 포함하는 제1 구동부(1026)는, 제어장치(1014)로부터 공급되는 제어 신호에 따라서, 구동 롤러(1024)를 회전시키기 위한 토크를 조정한다. 제어장치(1014)는 제1 검출기(1025)의 검출 결과에 기초하여 제1 구동부(1026)를 제어함으로써, 제1 드럼 부재(1021)의 회전 위치를 제어한다. 환언하면, 제어장치(1014)는, 제1 드럼 부재(1021)에 유지되어 있는 마스크(M)의 회전 위치와 회전 속도의 한쪽 또는 양쪽을 제어한다.
또한, 제1 검출기(1025)에는, 도 3 중의 Y축 방향에 관한 제1 드럼 부재(1021)의 위치를 광학적으로 계측하는 센서(이하, Y방향 위치 계측 센서라고 함)를 부가할 수도 있다. 도 2, 도 3에 도시된 제1 드럼 부재(1021)의 Y방향 위치는 기본적으로는 변동하지 않도록 구속(拘束)되어 있지만, 기판(P) 상의 피노광 영역이나 얼라이먼트 마크와 마스크(M)의 패턴의 상대적 위치 맞춤을 위해, 제1 드럼 부재(1021)(마스크(M))를 Y방향으로 미동(微動)시키는 기구(액츄에이터)를 조립하는 것을 생각할 수 있다. 그러한 경우는, Y방향 위치 계측 센서로부터의 계측 정보도 이용하여, 제1 드럼 부재(1021)의 Y방향 미동 기구를 제어할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 반송 장치(1009)는 제1 반송 롤러(1030), 제1 가이드 부재(1031), 기판(P) 상의 투영 영역(PA)이 배치되는 제2 면(p1002)을 형성하는 제2 지지 부재(이하, 제2 드럼 부재(1022)라고 함), 제2 가이드 부재(1033), 제2 반송 롤러(1034), 제2 검출기(1035) 및 제2 구동부(1036)를 구비한다. 또한, 도 1에 도시된 반송 롤러(1008)는 제1 반송 롤러(1030) 및 제2 반송 롤러(1034)를 포함한다.
본 실시 형태에 있어서, 반송 경로의 상류로부터 제1 반송 롤러(1030)로 반송되어 온 기판(P)은, 제1 반송 롤러(1030)를 경유하여 제1 가이드 부재(1031)로 반송된다. 제1 가이드 부재(1031)를 경유한 기판(P)은 반경(r1002)의 원통 모양 또는 원주 모양의 제2 드럼 부재(원통체(圓筒體))(1022)의 표면에 지지되어, 제2 가이드 부재(1033)로 반송된다. 제2 가이드 부재(1033)를 경유한 기판(P)은, 제2 반송 롤러(1034)를 경유하여, 반송 경로의 하류로 반송된다. 또한, 제2 드럼 부재(1022)의 회전 중심선(제2 중심선)(AX1002)과, 제1 반송 롤러(1030)와 제2 반송 롤러(1034)의 각 회전 중심선은, 모두 Y축과 평행이 되도록 설정된다.
제1 가이드 부재(1031) 및 제2 가이드 부재(1033)는, 예를 들면, 기판(P)의 폭 방향과 교차하는 방향으로 이동(도 2 중의 XZ면 내에서 이동)함으로써, 반송 경로에 있어서 기판(P)에 작용하는 텐션 등을 조정한다. 또, 제1 가이드 부재(1031)(및 제1 반송 롤러(1030))와 제2 가이드 부재(1033)(및 제2 반송 롤러(1034))는, 예를 들면, 기판(P)의 폭 방향(Y방향)으로 이동 가능한 구성으로 함으로써, 제2 드럼 부재(1022)의 외주에 감기는 기판(P)의 Y방향의 위치 등을 조정할 수 있다. 또한, 반송 장치(1009)는 투영 광학계(PL)의 투영 영역(PA)을 따라서 기판(P)을 반송 가능하면 좋고, 그 구성을 적당히 변경 가능하다.
제2 드럼 부재(1022)는 투영 광학계(PL)로부터의 결상 광속이 투사되는 기판(P) 상의 투영 영역(PA)을 포함하는 일부분을 원호(圓弧) 모양으로 지지하는 제2 면(p1002)을 형성한다. 본 실시 형태에 있어서, 제2 드럼 부재(1022)는 반송 장치(1009)의 일부임과 동시에, 노광 대상의 기판(P)을 지지하는 지지 부재(기판 스테이지)를 겸하고 있다. 즉, 제2 드럼 부재(1022)는 노광 장치(EX)의 일부여도 좋다.
제2 드럼 부재(1022)는 그 중심축(이하, 제2 중심축(AX1002)이라고 함)의 주위로 회전 가능하고, 기판(P)은 제2 드럼 부재(1022) 상의 외주면(원통면)을 따라서 원통면 모양으로 만곡하고, 만곡한 부분의 일부에 투영 영역(PA)이 배치된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제1 드럼 부재(1021)의 외주면 중 마스크(M)가 감기는 부분의 반경(r1001)과, 제2 드럼 부재(1022)의 외주면 중 기판(P)이 감기는 부분의 반경(r1002)은, 실질적으로 동일하게 설정된다. 이것은 박판 모양의 마스크(M)의 두께와 기판(P)의 두께가 거의 같은 경우를 상정했기 때문이다.
한편, 예를 들면, 제1 드럼 부재(1021)(투과 원통 모재)의 외주면에 크롬층 등에 의해 직접 패턴을 형성했을 경우, 그 크롬층의 두께는 무시할 수 있으므로, 마스크의 패턴면의 반경은 r1001 그대로인 것에 대해, 기판(P)의 두께가 200㎛ 정도라고 하면, 투영 영역(PA)에 있어서의 기판(P)의 표면의 반경은 r1002＋200㎛가 된다. 그러한 경우는, 제2 드럼 부재(1022)의 외주면 중 기판(P)이 감기는 부분의 반경(r1002)을, 기판(P)의 두께분만큼 작게 해 두면 좋다.
이것으로부터, 엄밀하게 조건 설정을 행하기 위해서, 제1 드럼 부재(1021)의 외주면에 지지되는 마스크의 패턴면(원통면)의 반경이, 제2 드럼 부재(1022)의 외주면에 지지되는 기판(P)의 표면의 반경과 같아지도록, 제1 드럼 부재(1021)와 제2 드럼 부재(1022)의 각 반경을 결정해도 좋다.
본 실시 형태에 있어서, 제2 드럼 부재(1022)는 전동 모터 등의 액츄에이터를 포함하는 제2 구동부(1036)로부터 공급되는 토크에 의해서 회전한다. 제2 검출기(1035)는, 예를 들면 로터리 인코더 등을 포함하고, 제2 드럼 부재(1022)의 회전 위치를 광학적으로 검출한다. 제2 검출기(1035)는 검출한 제2 드럼 부재(1022)의 회전 위치를 나타내는 정보를 제어장치(1014)에 공급한다. 제2 구동부(1036)는 제어장치(1014)로부터 공급되는 제어 신호에 따라서, 제2 드럼 부재(1022)를 회전시키는 토크를 조정한다. 제어장치(1014)는 제2 검출기(1035)의 검출 결과에 기초하여 제2 구동부(1036)를 제어함으로써, 제2 드럼 부재(1022)의 회전 위치를 제어하여, 제1 드럼 부재(1021)와 제2 드럼 부재(1022)를 동기 이동(동기 회전)시킨다.
그런데, 기판(P)이 얇은 가요성 필름인 경우, 제2 드럼 부재(1022)에 감길 때 주름이나 뒤틀림이 발생하기도 한다. 이 때문에, 제2 드럼 부재(1022)의 외주면과의 접촉 위치까지 기판(P)을 가능한 한 곧게 진입시키는 것, 기판(P)에 주는 반송 방향(X방향)의 텐션을 가능한 한 일정하게 하는 것 등이 중요하게 된다. 이와 같은 관점에서, 제어장치(1014)는 제2 드럼 부재(1022)의 회전 속도 불균일이 매우 작아지도록 제2 구동부(1036)를 제어한다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 제1 드럼 부재(1021)의 제1 중심축(AX1001), 및 제2 드럼 부재(1022)의 제2 중심축(AX1002)을 포함하는 평면을 중심면(p1003)(YZ면과 평행)이라고 하면, 중심면(p1003)과 원통 모양의 제1 면(p1001)이 교차하는 위치 부근에서는, 근사적으로 중심면(p1003)과 제1 면(p1001)이 직교한 관계로 되고, 마찬가지로, 중심면(p1003)과 원통 모양의 제2 면(p1002)이 교차하는 위치 부근에서는, 근사적으로 중심면(p1003)과 제2 면(p1002)이 직교한 관계로 되어 있다.
본 실시 형태의 노광 장치(EX)는, 이른바, 멀티 렌즈 방식의 투영 광학계를 탑재하는 것을 상정한 노광 장치이다. 투영 광학계(PL)는, 마스크(M)의 패턴에 있어서의 일부의 상을 투영하는 복수의 투영 모듈을 구비한다. 예를 들면, 도 2에서는, 중심면(p1003)의 왼쪽에 3개의 투영 모듈(투영 광학계)(PL1001, PL1003, PL1005)이 Y방향으로 일정 간격으로 배치되고, 중심면(p1003)의 오른쪽에도 3개의 투영 모듈(투영 광학계)(PL1002, PL1004, PL1006)이 Y방향으로 일정 간격으로 배치된다.
이와 같은 멀티 렌즈 방식의 노광 장치(EX)에서는, 복수의 투영 모듈(PL1001 ~ PL1006)에 의해서 노광된 영역(투영 영역(PA1001~PA1006))의 Y방향의 단부를 주사에 의해서 서로 중첩시킴으로써, 소망한 패턴의 전체상(全體像)을 투영한다. 이와 같은 노광 장치(EX)는 마스크(M) 상의 패턴의 Y방향 사이즈가 커져, 필연적으로 Y방향의 폭이 큰 기판(P)을 취급할 필요성이 생겼을 경우에도, 투영 모듈과, 그것에 대응하는 조명 장치(1013)측의 모듈을 Y방향으로 증설하는 것만으로 좋기 때문에, 용이하게 패널 사이즈(기판(P)의 폭)의 대형화에 적용할 수 있다고 하는 이점이 있다.
또한, 노광 장치(EX)는 멀티 렌즈 방식이 아니어도 좋다. 예를 들면, 기판(P)의 폭 방향의 치수가 어느 정도 작은 경우 등에, 노광 장치(EX)는 1개의 투영 모듈에 의해서 패턴의 전폭(全幅)의 상을 기판(P)에 투영해도 좋다. 또, 복수의 투영 모듈(PL1001~PL1006)은, 각각 1개의 디바이스에 대응하는 패턴을 투영해도 좋다. 즉, 노광 장치(EX)는 복수 개의 디바이스용의 패턴을, 복수의 투영 모듈에 의해서 병행하여 투영해도 좋다.
본 실시 형태의 조명 장치(1013)는 광원 장치(도시 생략) 및 조명 광학계(IL)를 구비한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 조명 광학계(IL)는 복수의 투영 모듈(PL1001~PL1006)의 각각에 대응하여 Y축 방향으로 늘어선 복수(예를 들면 6개)의 조명 모듈(IL1001~IL1006)을 구비한다. 광원 장치는, 예를 들면 수은 램프 등의 램프 광원, 또는 레이저 다이오드, 발광 다이오드(LED) 등의 고체 광원을 포함한다. 광원 장치가 사출(射出)하는 조명광은, 예를 들면 램프 광원으로부터 사출되는 휘선(輝線)(g선, h선, i선), KrF 엑시머 레이저 광(파장 248nm) 등의 원자외광(DUV 광), ArF 엑시머 레이저 광(파장 193nm) 등이다. 광원 장치로부터 사출된 조명광은 조도 분포가 균일화되어, 예를 들면 광섬유 등의 도광(導光) 부재를 통하여, 복수의 조명 모듈(IL1001~IL1006)에 배분된다.
또한, 광원 장치는 제1 드럼 부재(1021)의 내측에 배치되어 있어도 좋고, 제1 드럼 부재(1021)의 외측에 배치되어 있어도 좋다. 또, 광원 장치는 노광 장치(EX)와 별개인 장치(외부 장치)여도 좋다.
복수의 조명 모듈(IL1001~IL1006)의 각각은, 렌즈 등의 복수의 광학 부재를 포함한다. 본 실시 형태에 있어서, 광원 장치로부터 출사(出射)되어 복수의 조명 모듈(IL1001~IL1006) 중 어느 것을 통과하는 광을 조명 광속(EL1)이라고 한다. 복수의 조명 모듈(IL1001~IL1006)의 각각은, 예를 들면 인티그레이터 광학계, 로드(rod) 렌즈, 플라이 아이 렌즈 등을 포함하고, 균일한 조도 분포의 조명 광속(EL1)에 의해서 조명 영역(IR)을 조명한다. 본 실시 형태에 있어서, 복수의 조명 모듈(IL1001~IL1006)은, 제1 드럼 부재(1021)의 내측에 배치되어 있다. 복수의 조명 모듈(IL1001~IL1006)의 각각은, 제1 드럼 부재(1021)의 내측으로부터 제1 드럼 부재(1021)를 통과하여, 제1 드럼 부재(1021)의 외주면에 유지되어 있는 마스크(M) 상의 각 조명 영역(IR)(IR1001~IR1006)을 조명한다.
본 실시 형태에 있어서, 각 조명 모듈을, －Y측(도 2 지면 앞측)으로부터 ＋Y측(도 2 지면 뒤측)을 향하는 순으로, 제1 조명 모듈(IL1001), 제2 조명 모듈(IL1002), 제3 조명 모듈(IL1003), 제4 조명 모듈(IL1004), 제5 조명 모듈(IL1005), 제6 조명 모듈(IL1006)이라고 한다. 즉, 복수의 조명 모듈(IL1001~IL1006) 중, 가장 -Y측에 배치되어 있는 것은 제1 조명 모듈(IL1001)이고, 가장 ＋Y측에 배치되어 있는 것은 제6 조명 모듈(IL1006)이다. 또한, 투영 광학계(PL)가 구비하는 투영 모듈의 수는 1개 이상 5개 이하여도 좋고, 7개 이상이어도 좋다.
복수의 조명 모듈(IL1001~IL1006)은 제1 중심축(AX1001)과 교차하는 방향(예를 들면, X축 방향)에 관해서, 서로 간섭하지 않도록 이간(離間)해서 배치되어 있다. 제1 조명 모듈(IL1001), 제3 조명 모듈(IL1003) 및 제5 조명 모듈(IL1005)은, Y축 방향에서 볼 때, 서로 겹치는 위치에 배치되어 있다. 제1 조명 모듈(IL1001), 제3 조명 모듈(IL1003) 및 제5 조명 모듈(IL1005)은, Y축 방향으로 서로 떨어져 배치되어 있다.
본 실시 형태에 있어서, 제2 조명 모듈(IL1002)은 Y축 방향에서 볼 때, 중심면(p1003)에 관해서 제1 조명 모듈(IL1001)과 대칭적으로 배치되어 있다. 제4 조명 모듈(IL1004) 및 제6 조명 모듈(IL1006)은, Y축 방향에서 볼 때, 제2 조명 모듈(IL1002)과 겹치는 위치에 배치되어 있다. 제2 조명 모듈(IL1002), 제4 조명 모듈(IL1004), 및 제6 조명 모듈(IL1006)은, Y축 방향에는 서로 떨어져 배치되어 있다.
복수의 조명 모듈(IL1001~IL1006)의 각각은, 제1 드럼 부재(1021)의 제1 중심축(AX1001)에 관한 방사(放射) 방향(지름 방향) 중, 중심면(p1003)과 교차하는 제1 지름 방향(D1001) 또는 제2 지름 방향(D1002)을 향해서 조명 광속(EL1)을 조사한다. 각 조명 모듈의 조명 광속(EL1)의 조사 방향은, 조명 모듈이 Y축 방향으로 늘어선 순으로 교대로, 변화하고 있다. 예를 들면, 제1 조명 모듈(IL1001)로부터의 조명 광속의 조사 방향(제1 지름 방향(D1001))은, Z축 방향보다도 -X측으로 기울어져 있고, 제2 조명 모듈(IL1002)로부터의 조명 광속의 조사 방향(제2 지름 방향(D1002))은, －Z축 방향보다도 ＋X측으로 기울어져 있다. 마찬가지로 하여, 제3 조명 모듈(IL1003) 및 제5 조명 모듈(IL1005)의 각각으로부터의 조명 광속의 조사 방향은, 제1 조명 모듈(IL1001)의 조사 방향과 실질적으로 평행이며, 제4 조명 모듈(IL1004) 및 제6 조명 모듈(IL1006)의 각각으로부터의 조명 광속의 조사 방향은, 제2 조명 모듈(IL1002)의 조사 방향과 실질적으로 평행이다.
도 5는 본 실시 형태에 있어서의 조명 영역(IR) 및 투영 영역(PA)의 배치를 나타내는 도면이다. 또한, 도 5에는, 제1 드럼 부재(1021)에 배치된 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)을 -Z측에서 본 평면도(도 5 중의 왼쪽 도면)와, 제2 드럼 부재(1022)에 배치된 기판(P) 상의 투영 영역(PA)을 ＋Z측에서 본 평면도(도 5 중의 오른쪽 도면)가 도시되어 있다. 도 5 중의 부호 Xs는, 제1 드럼 부재(1021) 또는 제2 드럼 부재(1022)의 이동 방향(회전 방향)을 나타낸다.
제1 내지 제6 조명 모듈(IL1001~IL1006)은, 각각, 마스크(M) 상의 제1 내지 제6 조명 영역(IR1001~IR1006)을 조명한다. 예를 들면, 제1 조명 모듈(IL1001)은 제1 조명 영역(IR1001)을 조명하고, 제2 조명 모듈(IL1002)은 제2 조명 영역(IR1002)을 조명한다.
본 실시 형태에 있어서의 제1 조명 영역(IR1001)은 Y방향으로 가늘고 길쭉한 사다리꼴 모양의 영역으로서 설명하지만, 다음에 설명하는 투영 광학계(투영 모듈)(PL)의 구성에 따라서는, 이 사다리꼴 영역을 포함하는 장방형(長方形)의 영역으로 해도 좋다. 제3 조명 영역(IR1003) 및 제5 조명 영역(IR1005)은, 각각, 제1 조명 영역(IR1001)과 마찬가지 형상의 영역이고, Y축 방향으로 일정 간격을 비워서 배치되어 있다. 또, 제2 조명 영역(IR1002)은 중심면(p1003)에 관해서 제1 조명 영역(IR1001)과 대칭적인 사다리꼴 형상(또는 장방형)의 영역이다. 제4 조명 영역(IR1004) 및 제6 조명 영역(IR1006)은, 각각 제2 조명 영역(IR1002)과 마찬가지 형상의 영역이며, Y축 방향으로 일정 간격을 비워서 배치되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제6 조명 영역(IR1001~IR1006)의 각각은, 제1 면(p1001)의 원주 방향을 따라서 보았을 경우에, 서로 이웃하는 사다리꼴 형상의 조명 영역의 사변부(斜邊部)의 삼각부가 겹치도록(오버랩하도록) 배치되어 있다. 이 때문에, 예를 들면, 제1 드럼 부재(1021)의 회전에 의해서 제1 조명 영역(IR1001)을 통과하는 마스크(M) 상의 제1 영역(A1001)은, 제1 드럼 부재(1021)의 회전에 의해서 제2 조명 영역(IR1002)을 통과하는 마스크(M) 상의 제2 영역(A1002)과 일부 중복한다.
본 실시 형태에 있어서, 마스크(M)는 패턴이 형성되어 있는 패턴 형성 영역(A1003)과, 패턴이 형성되어 있지 않은 패턴 비형성 영역(A1004)을 가진다. 그 패턴 비형성 영역(A1004)은 패턴 형성 영역(A1003)을 프레임 형상으로 둘러싸도록 배치되어 있고, 조명 광속(EL1)을 차광하는 특성을 가진다. 마스크(M)의 패턴 형성 영역(A1003)은 제1 드럼 부재(1021)의 회전에 수반하여 방향 Xs로 이동하고, 패턴 형성 영역(A1003) 중 Y축 방향의 각 부분 영역은, 제1 내지 제6 조명 영역(IR1001~IR1006) 중 어느 것을 통과한다. 환언하면, 제1 내지 제6 조명 영역(IR1001~IR1006)은 패턴 형성 영역(A1003)의 Y축 방향의 전폭을 커버하도록, 배치되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 투영 광학계(PL)는 Y축 방향으로 늘어선 복수의 투영 모듈(PL1001~PL1006)을 구비한다. 복수의 투영 모듈(PL1001~PL1006)의 각각은, 제1 내지 제6 조명 모듈(IL1001~IL1006)의 각각과 1 대 1로 대응하고 있고, 대응하는 조명 모듈에 의해서 조명되는 조명 영역(IR) 내에 나타나는 마스크(M)의 부분적인 패턴의 상을, 기판(P) 상의 각 투영 영역(PA)에 투영한다.
예를 들면, 제1 투영 모듈(PL1001)은 제1 조명 모듈(IL1001)에 대응하여, 제1 조명 모듈(IL1001)에 의해서 조명되는 제1 조명 영역(IR1001)(도 5 참조)에 있어서의 마스크(M)의 패턴의 상을, 기판(P) 상의 제1 투영 영역(PA1001)에 투영한다. 제3 투영 모듈(PL1003), 제5 투영 모듈(PL1005)은, 각각, 제3 조명 모듈(IL1003), 제5 조명 모듈(IL1005)과 대응하고 있다. 제3 투영 모듈(PL1003) 및 제5 투영 모듈(PL1005)은 Y축 방향에서 보면, 제1 투영 모듈(PL1001)과 겹치는 위치에 배치되어 있다.
또, 제2 투영 모듈(PL1002)은 제2 조명 모듈(IL1002)에 대응하여, 제2 조명 모듈(IL1002)에 의해서 조명되는 제2 조명 영역(IR1002)(도 5 참조)에 있어서의 마스크(M)의 패턴의 상을, 기판(P) 상의 제2 투영 영역(PA1002)에 투영한다. 제2 투영 모듈(PL1002)은 Y축 방향에서 보면, 제1 투영 모듈(PL1001)에 대해서 중심면(p1003)을 사이에 두고 대칭적인 위치에 배치되어 있다.
제4 투영 모듈(PL1004), 제6 투영 모듈(PL1006)은, 각각 제4 조명 모듈(IL1004), 제6 조명 모듈(IL1006)과 대응하여 배치되고, 제4 투영 모듈(PL1004) 및 제6 투영 모듈(PL1006)은 Y축 방향에서 볼 때, 제2 투영 모듈(PL1002)과 겹치는 위치에 배치되어 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 조명 장치(1013)의 각 조명 모듈(IL1001~IL1006)로부터 마스크(M) 상의 각 조명 영역(IR1001~IR1006)에 이르는 광을 조명 광속(EL1)이라고 하고, 각 조명 영역(IR1001~IR1006) 중에 나타나는 마스크(M)의 부분 패턴에 따른 강도 분포 변조를 받아서 각 투영 모듈(PL1001~PL1006)에 입사하여 각 투영 영역(PA1001~PA1006)에 이르는 광을, 결상 광속(EL2)이라고 한다.
도 5 중의 오른쪽 도면에 도시된 바와 같이, 제1 조명 영역(IR1001)에 있어서의 패턴의 상은 제1 투영 영역(PA1001)에 투영되고, 제3 조명 영역(IR1003)에 있어서의 패턴의 상은 제3 투영 영역(PA1003)에 투영되고, 제5 조명 영역(IR1005)에 있어서의 패턴의 상은 제5 투영 영역(PA1005)에 투영된다. 본 실시 형태에 있어서, 제1 투영 영역(PA1001), 제3 투영 영역(PA1003) 및 제5 투영 영역(PA1005)은, Y축 방향으로 일렬로 늘어서도록, 배치된다.
또, 제2 조명 영역(IR1002)에 있어서의 패턴의 상은 제2 투영 영역(PA1002)에 투영된다. 본 실시 형태에 있어서, 제2 투영 영역(PA1002)은, Y축 방향에서 볼 때, 중심면(p1003)에 관해서 제1 투영 영역(PA1001)과 대칭적으로 배치된다. 또, 제4 조명 영역(IR1004)에 있어서의 패턴의 상은, 제4 투영 영역(PA1004)에 투영되고, 제6 조명 영역(IR1006)에 있어서의 패턴의 상은 제6 투영 영역(PA1006)에 투영된다. 본 실시 형태에 있어서, 제2 투영 영역(PA1002), 제4 투영 영역(PA1004) 및 제6 투영 영역(PA1006)은, Y축 방향으로 일렬로 늘어서도록, 배치된다.
제1 내지 제6 투영 영역(PA1001~PA1006)의 각각은, 제2 면(p1002)의 원주 방향을 따라서 보았을 경우에, 제2 중심축(AX1002)에 평행한 방향에 있어서 서로 이웃하는 투영 영역과, 단부(사다리꼴의 삼각부분)가 겹치도록 배치되어 있다. 이 때문에, 예를 들면, 제2 드럼 부재(1022)의 회전에 의해서 제1 투영 영역(PA1001)을 통과하는 기판(P) 상의 제3 영역(A1003)은, 제2 드럼 부재(1022)의 회전에 의해서 제2 투영 영역(PA1002)을 통과하는 기판(P) 상의 제4 영역(A1004)과 일부 중복한다.
제1 투영 영역(PA1001)과 제2 투영 영역(PA1002)은, 제3 영역(A1003)과 제4 영역(A1004)이 중복하는 영역에서의 노광량(露光量)이, 중복하지 않는 영역의 노광량과 실질적으로 동일하게 되도록, 각각의 형상 등이 설정되어 있다.
본 실시 형태에 있어서, 기판(P)에 있어서의 노광 대상의 영역(이하, 노광 영역(A1007)이라고 함)은, 도 5 중의 오른쪽 도면에 도시된 바와 같이, 제2 드럼 부재(1022)의 회전에 수반하여 방향 Xs로 이동하고, 노광 영역(A1007) 중 Y축 방향의 각 부분 영역은 제1 내지 제6 투영 영역(PA1001~PA1006) 중 어느 것을 통과한다. 환언하면, 제1 내지 제6 투영 영역(PA1001~PA1006)은 노광 영역(A1007)의 Y축 방향의 전폭을 커버하도록, 배치되어 있다.
또한, 제1 투영 모듈(PL1001)에 대한 조명 광속(EL1)의 조사 방향은, 예를 들면 제1 조명 영역(IR1001) 내의 어느 것의 위치를 통과하는 주광선(主光線)의 진행 방향으로 해도 좋고, 제1 조명 영역(IR1001)의 중심을 통과하는 주광선의 진행 방향으로 해도 좋다. 제2 내지 제6 투영 모듈(PL1002~PL1006)에 대한 조명 광속(EL1)의 조사 방향에 대해서도 마찬가지이다.
그런데, 제1 내지 제6 투영 영역(PA1001~PA1006)은 그 어느 하나를 통과하는 기판(P) 상의 영역이 서로 단부에서 중복하지 않도록, 배치되어 있어도 좋다. 예를 들면, 제1 투영 영역(PA1001)을 통과하는 제3 영역(A1003)이, 제2 투영 영역(PA1002)을 통과하는 제4 영역(A1004)과 일부 중복하지 않아도 좋다. 즉, 멀티 렌즈 방식이어도 각 투영 모듈에 의한 계속 노광을 행하지 않는 것도 할 수 있다. 이 경우에, 제3 영역(A1003)은 제1 디바이스에 대응하는 패턴이 투영되는 영역이고, 제4 영역(A1004)은 제2 디바이스에 대응하는 패턴이 투영되는 영역이어도 좋다. 상기의 제2 디바이스는 제1 디바이스와 동종의 디바이스로서, 제4 영역(A1004)에 제3 영역(A1003)과 동일한 패턴이 투영되어도 좋다. 상기의 제2 디바이스는 제1 디바이스와 다른 종류의 디바이스로서, 제4 영역(A1004)에 제3 영역(A1003)과 다른 패턴이 투영되어도 좋다.
다음으로, 본 실시 형태의 투영 광학계(PL)의 상세 구성에 대해서 도 6을 참조하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 제2 내지 제6 투영 모듈(PL1001~PL1006)의 각각은, 제1 투영 모듈(PL1001)과 마찬가지의 구성이다. 이 때문에, 투영 광학계(PL)를 대표하여, 제1 투영 모듈(PL1001)의 구성에 대해서 설명한다.
도 6에 도시된 제1 투영 모듈(PL1001)은, 제1 조명 영역(IR1001)에 배치된 마스크(M)의 패턴의 상을 중간상면(中間像面)(p1007)에 결상하는 제1 광학계(1041)와, 제1 광학계(1041)가 형성한 중간상(中間像)의 적어도 일부를 기판(P)의 제1 투영 영역(PA1001)에 재결상하는 제2 광학계(1042)와, 중간상이 형성되는 중간상면(p1007)에 배치된 제1 시야 조리개(1043)를 구비한다.
또, 제1 투영 모듈(PL1001)은 기판(P) 상에 형성되는 마스크의 패턴상(이하, 투영상(投影像)이라고 함)의 포커스 상태를 미세 조정하기 위한 포커스 보정 광학 부재(1044), 투영상을 상면(像面) 내에서 미소(微少)하게 옆으로 시프트시키기 위한 상(像)시프트 보정 광학 부재(1045), 투영상의 배율을 미소 보정하는 배율 보정용 광학 부재(1047), 및 투영상을 상면 내에서 미소 회전시키기 위한 로테이션 보정 기구(1046)를 구비한다.
포커스 보정 광학 부재(1044)는 제1 조명 영역(IR1001)으로부터 출사된 결상 광속(EL2)이 입사하는 위치에 배치되고, 상시프트 보정 광학 부재(1045)는 포커스 보정 광학 부재(1044)로부터 출사된 결상 광속(EL2)이 입사하는 위치에 배치되어 있다. 배율 보정용 광학 부재(1047)는 제2 광학계(1042)로부터 출사된 결상 광속(EL2)이 입사하는 위치에 배치되어 있다.
마스크(M)의 패턴으로부터의 결상 광속(EL2)은, 제1 조명 영역(IR1001)으로부터 법선(法線) 방향으로 출사되어, 포커스 보정 광학 부재(1044)를 통과하여 상시프트 보정 광학 부재(1045)에 입사한다. 상시프트 보정 광학 부재(1045)를 투과한 결상 광속(EL2)은, 제1 광학계(1041)의 요소인 제1 편향 부재(1050)의 제1 반사면(평면거울)(p1004)에서 반사되고, 제1 렌즈 그룹(1051)을 통과하여 제1 오목 거울(1052)에서 반사되고, 다시 제1 렌즈 그룹(1051)을 통과하여 제1 편향 부재(1050)의 제2 반사면(평면거울)(p1005)에서 반사되어, 제1 시야 조리개(1043)에 입사한다.
제1 시야 조리개(1043)를 통과한 결상 광속(EL2)은, 제2 광학계(1042)의 요소인 제2 편향 부재(1057)의 제3 반사면(평면거울)(p1008)에서 반사되고, 제2 렌즈 그룹(1058)을 통과하여 제2 오목 거울(1059)에서 반사되고, 다시 제2 렌즈 그룹(1058)을 통과하여 제2 편향 부재(1057)의 제4 반사면(평면거울)(p1009)에서 반사되어서, 배율 보정용 광학 부재(1047)에 입사한다.
배율 보정용 광학 부재(1047)로부터 출사된 결상 광속(EL2)은, 기판(P) 상의 제1 투영 영역(PA1001)에 입사하고, 제1 조명 영역(IR1001) 내에 나타나는 패턴의 상이 제1 투영 영역(PA1001)에 등배(×1)로 투영된다.
제1 광학계(1041)와 제2 광학계(1042)는, 예를 들면 다이손계를 변형한 텔레센트릭(telecentric)인 반사 굴절 광학계이다. 본 실시 형태에 있어서, 제1 광학계(1041)의 광축(이하, 제1 광축(AX1003)이라고 함)은, 중심면(p1003)에 대해서 실질적으로 직교한다. 제1 광학계(1041)는 제1 편향 부재(1050), 제1 렌즈 그룹(1051) 및 제1 오목 거울(1052)을 구비한다. 상시프트 보정 광학 부재(1045)로부터 출사된 결상 광속(EL2)은, 제1 편향 부재(1050)의 제1 반사면(p1004)에서 반사되어 제1 광축(AX1003)의 한쪽측(－X측)을 향해 진행하고, 제1 렌즈 그룹(1051)을 통과하여 동면(瞳面)에 배치되는 제1 오목 거울(1052)에 입사한다. 제1 오목 거울(1052)에서 반사된 결상 광속(EL2)은, 제1 광축(AX1003)의 다른 쪽측(＋X측)으로 진행하여 제1 렌즈 그룹(1051)을 통과하고, 제1 편향 부재(1050)의 제2 반사면(p1005)에서 반사되어 제1 시야 조리개(1043)에 입사한다.
제1 편향 부재(1050)는 Y축 방향으로 연장하는 삼각 프리즘이다. 본 실시 형태에 있어서, 제1 반사면(p1004)과 제2 반사면(p1005)의 각각은, 삼각 프리즘의 표면에 형성된 경면(鏡面)(반사막의 표면)을 포함한다. 제1 조명 영역(IR1001)의 중심을 통과한 결상 광속(EL2)의 주광선(EL3)은, 중심면(p1003)에 대해서 XZ면 내에서 경사진 제1 지름 방향(D1001)을 따라서 진행하여 제1 투영 모듈(PL1001)에 입사한다.
제1 편향 부재(1050)는 제1 조명 영역(IR1001)으로부터 제1 반사면(p1004)에 이르는 주광선(EL3)과, 제2 반사면(p1005)으로부터 중간상면(p1007)에 이르는 주광선(EL3)(중심면(p1003)과 평행)이, XZ면 내에서 비평행이 되도록(교차하도록), 결상 광속(EL2)을 편향한다.
이상과 같은 광로를 형성하기 위해, 본 실시 형태에서는, 제1 편향 부재(1050)의 제1 반사면(p1004)과 제2 반사면(p1005)이 만나는 능선(稜線)과 제1 광축(AX1003)을 포함하고, XY면과 평행한 면을 p1006이라고 했을 때, 이 면(p1006)에 대해서 제1 반사면(p1004)과 제2 반사면(p1005)은 비대칭인 각도로 배치되어 있다.
제1 반사면(p1004)의 면(p1006)에 대한 각도를 θ1001, 제2 반사면(p1005)의 면(p1006)에 대한 각도를 θ1002라고 하면, 본 실시 형태에 있어서, 각도 θ1001＋θ1002는 90°미만으로 설정되고, 각도 θ1001은 45°미만, 각도 θ1002는 실질적으로 45°로 설정되어 있다.
제1 반사면(p1004)에서 반사되어 제1 렌즈 그룹(1051)에 입사되는 주광선(EL3)을 광축(AX1003)과 평행하게 설정함으로써, 그 주광선(EL3)은 제1 오목 거울(1052)의 중심, 즉 동면의 광축(AX1003)과의 교점을 통과할 수 있어, 텔레센트릭한 결상 상태를 확보할 수 있다. 이를 위해서는, 도 6에 있어서, 제1 조명 영역(IR1001)으로부터 제1 반사면(p1004)에 이르는 주광선(EL3)(제1 지름 방향(D1001))의 중심면(p1003)에 대한 경사각을 θd라고 했을 때, 제1 반사면(p1004)의 각도 θ1001은, 하기의 식 (1)을 충족하도록 설정하면 좋다.
θ1001=45°－(θd／2) ···(1)
본 실시 형태에 있어서, 제1 렌즈 그룹(1051)에 속하는 복수의 렌즈의 각각은, 제1 광축(AX1003)의 주위에서 축대칭인 형상이다. 제1 반사면(p1004)에서 반사된 결상 광속(EL2)은, 면(p1006)에 관한 한쪽측(＋Z측)으로부터 제1 렌즈 그룹(1051)에 입사한다. 제1 오목 거울(1052)은 제1 광학계(1041)의 동면의 위치 또는 그 근방에 배치되어 있다.
제1 렌즈 그룹(1051)을 통과한 결상 광속(EL2)의 주광선(EL3)은, 제1 광축(AX1003)과 제1 오목 거울(1052)의 교점에 입사한다. 제1 오목 거울(1052)에서 반사된 결상 광속(EL2)은, 제1 오목 거울(1052)로의 입사 전과 비교하여, 제1 렌즈 그룹(1051) 내를 면(p1006)에 관해서 대칭적인 광로를 따라서 진행한다. 제1 오목 거울(1052)에서 반사된 결상 광속(EL2)은, 제1 렌즈 그룹(1051)의 다른쪽측(－Z측)으로부터 출사되어, 제1 편향 부재(1050)의 제2 반사면(p1005)에서 반사되어, 중심면(p1003)과 평행한 주광선(EL3)을 따라서 진행한다.
제1 시야 조리개(1043)는 제1 투영 영역(PA1001)의 형상을 규정하는 개구(開口)를 가진다. 즉, 제1 시야 조리개(1043)의 개구의 형상이 제1 투영 영역(PA1001)의 형상을 규정하게 된다. 따라서 도 6에 도시된 바와 같이, 중간상면(p1007)에 시야 조리개(1043)를 배치할 수 있는 경우는, 이 시야 조리개(1043)의 개구 형상을 앞의 도 5의 오른쪽 도면에서 도시한 것과 같은 사다리꼴 모양으로 할 수 있고, 그 경우는, 제1 내지 제6 조명 영역(IR1001~IR1006)의 각각의 형상을, 제1 내지 제6 투영 영역(PA1001~PA1006)의 각각의 형상(사다리꼴)과 닮은 꼴(相似)로 하지 않아도 좋고, 각 투영 영역(시야 조리개(1043)의 개구)의 사다리꼴 형상을 포함하는 장방형으로 할 수 있다.
제2 광학계(1042)는 제1 광학계(1041)와 마차가지의 구성이고, 제1 시야 조리개(1043)를 포함하는 중간상면(p1007)에 관해서 제1 광학계(1041)와 대칭적으로 마련되어 있다. 제2 광학계(1042)의 광축(이하, 제2 광축(AX1004)이라고 함)은, 중심면(p1003)에 대해서 실질적으로 직교한다. 제2 광학계(1042)는, 제2 편향 부재(1057), 제2 렌즈 그룹(1058), 및 제2 오목 거울(1059)을 구비한다. 제1 광학계(1041)로부터 출사되어 제1 시야 조리개(1043)를 통과한 결상 광속(EL2)은, 제2 편향 부재(1057)의 제3 반사면(p1008)에서 반사되어, 제2 렌즈 그룹(1058)을 통과하여 제2 오목 거울(1059)에 입사한다. 제2 오목 거울(1059)에서 반사된 결상 광속(EL2)은, 다시 제2 렌즈 그룹(1058)을 통과하여 제2 편향 부재(1057)의 제4 반사면(p1009)에서 반사되어, 배율 보정용 광학 부재(1047)에 입사한다.
제2 광학계(1042)의 제2 편향 부재(1057), 제2 렌즈 그룹(1058), 제2 오목 거울(1059)은, 각각 제1 광학계(1041)의 제1 편향 부재(1050), 제1 렌즈 그룹(1051), 제1 오목 거울(1052)과 마찬가지이다. 제2 편향 부재(1057)의 제3 반사면(p1008)이 제2 광축(AX1004)과 이루는 각도 θ1003은, 제1 편향 부재(1050)의 제2 반사면(p1005)이 제1 광축(AX1003)과 이루는 각도 θ1002와 실질적으로 동일하다. 또, 제2 편향 부재(1057)의 제4 반사면(p1009)이 제2 광축(AX1004)과 이루는 각도 θ1004는, 제1 편향 부재(1050)의 제1 반사면(p1004)이 제1 광축(AX1003)과 이루는 각도 θ1001과 실질적으로 동일하다. 제2 렌즈 그룹(1058)에 속하는 복수의 렌즈의 각각은, 제2 광축(AX1004)의 주위에서 축대칭인 형상이다.
제2 오목 거울(1059)은 제2 광학계(1042)의 동면의 위치 또는 그 근방에 배치되어 있다.
제1 시야 조리개(1043)를 통과한 결상 광속(EL2)은, 중심면(p1003)과 평행한 주광선을 따른 방향으로 진행하여 제3 반사면(평면)(p1008)에 입사한다. 제3 반사면(p1008)의 제2 광학계(1042)의 제2 광축(AX1004)(혹은 면(p1006)이나 중간상면(p1007))에 대한 경사각도 θ1003은 XZ면 내에서 45°이며, 여기서 반사된 결상 광속(EL2)은 제2 렌즈 그룹(1058)의 상반분(上半分)의 시야 영역에 입사한다. 그 제2 렌즈 그룹(1058)에 입사하는 결상 광속(EL2)의 주광선(EL3)은, 제2 광축(AX1004)과 평행이 되어, 제2 광축(AX1004)과 제2 오목 거울(1059)의 교점에 입사한다.
제2 오목 거울(1059)에서 반사된 결상 광속(EL2)은, 제2 오목 거울(1059)로의 입사 전과 비교하여, 제2 광축(AX1004)에 관해서 대칭적으로 진행한다. 제2 오목 거울(1059)에서 반사된 결상 광속(EL2)은, 다시 제2 렌즈 그룹(1058)의 하반분(下半分)의 시야 영역을 통과하여, 제2 편향 부재(1057)의 제4 반사면(p1009)에서 반사되어, 중심면(p1003)과 교차하는 방향으로 진행한다.
제2 광학계(1042)로부터 출사하여 제1 투영 영역(PA1001)으로 향하는 결상 광속(EL2)의 주광선(EL3)의 진행 방향은, 제1 시야 조리개(1043)를 포함하는 중간상면(p1007)에 관해서, 제1 조명 영역(IR1001)으로부터 제1 광학계(1041)에 입사되는 결상 광속(EL2)의 주광선(EL3)의 진행 방향과 대칭적으로 설정되어 있다. 즉, XZ면 내에서 보았을 때, 제2 편향 부재(1057)의 제4 반사면(p1009)의 제2 광축(AX1004)에 대한 각도 θ1004는, 앞의 식 (1)과 마찬가지로, 하기의 식 (2)을 충족하도록 설정된다.
θ1004=45°－(θd／2) ··· (2)
이것에 의해, 제2 광학계(1042)로부터 출사된 결상 광속(EL2)의 주광선(EL3)은, 기판(P) 상의 제1 투영 영역(PA1001)(원통면 모양)의 법선 방향(도 2 중의 회전 중심선(AX1002)을 향하는 방향)으로 나아간다.
본 실시 형태에 있어서, 포커스 보정 광학 부재(1044), 상시프트 보정 광학 부재(1045), 로테이션 보정 기구(1046) 및 배율 보정용 광학 부재(1047)는, 제1 투영 모듈(PL1001)의 결상 특성을 조정하는 결상 특성 조정 기구를 구성한다. 결상 특성 조정 기구를 제어함으로써, 기판(P) 상에서의 투영상의 투영 조건을 투영 모듈 마다 조정할 수 있다. 여기서 말하는 투영 조건은, 기판(P) 상에서의 투영 영역의 병진(竝進) 위치나 회전 위치, 배율, 포커스 중 1 이상의 항목을 포함한다. 투영 조건은, 동기 주사시의 기판(P)에 대한 투영 영역의 위치마다 정할 수 있다. 투영상의 투영 조건을 조정함으로써, 마스크(M)의 패턴과 비교했을 때의 투영상의 왜곡을 보정하는 것이 가능하다. 또한, 결상 특성 조정 기구는, 그 구성을 적당히 변경 가능하고, 그 적어도 일부를 생략할 수 있다.
포커스 보정 광학 부재(1044)는, 예를 들면, 2매의 쐐기(wedge) 모양의 프리즘을 역방향(도 6 중에서는 X방향에 대해서 역방향)으로 하고, 전체적으로 투명한 평행 평판이 되도록 겹친 것이다. 이 1쌍의 프리즘을 서로 대향하는 면간의 간격을 바꾸지 않고 경사면 방향으로 슬라이드시킴으로써, 평행 평판으로서의 두께를 가변(可變)하게 한다. 이것에 의해서 제1 광학계(1041)의 실효적인 광로 길이를 미세 조정하여, 중간상면(p1007) 및 투영 영역(PA1001)에 형성되는 패턴상의 핀트 상태가 미세 조정된다.
상시프트 보정 광학 부재(1045)는, 도 6 중의 XZ면 내에서 경사 가능한 투명한 평행 평판 유리와, 그것과 직교하는 방향으로 경사 가능한 투명한 평행 평판 유리로 구성된다. 그 2매의 평행 평판 유리의 각 경사량을 조정함으로써, 중간상면(p1007) 및 투영 영역(PA1001)에 형성되는 패턴상을 X방향이나 Y방향으로 미소 시프트 시킬 수 있다.
배율 보정용 광학 부재(1047)는, 예를 들면, 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 오목 렌즈의 3매를 소정 간격으로 동축에 배치하고, 전후의 오목 렌즈는 고정하고, 사이의 볼록 렌즈를 광축(주광선) 방향으로 이동시키도록 구성한 것이다. 이것에 의해서, 투영 영역(PA1001)에 형성되는 패턴상은, 텔레센트릭한 결상 상태를 유지하면서, 등방적(等方的)으로 미소량만 확대 또는 축소된다. 또한, 배율 보정용 광학 부재(1047)를 구성하는 3매의 렌즈 그룹의 광축은, 여기를 통과하는 경사진 주광선(EL3)과 평행이 되도록 XZ면 내에서는 경사져 있다.
로테이션 보정 기구(1046)는, 예를 들면, 액츄에이터(도시 생략)에 의해서, 제1 편향 부재(1050)를 제1 광축(AX1003)에 평행한 축주위에 미소 회전시키는 것이다. 이 로테이션 보정 기구(1046)에 의해서, 중간상면(p1007)에 형성되는 패턴상을, 그 중간상면(p1007) 내에서 미소 회전시킬 수 있다.
이와 같이, 제1 투영 모듈(PL1001)로부터 출사된 결상 광속(EL2)은, 제2 드럼 부재(1022)의 외주면에 배치되어 있는 기판(P)의 제1 투영 영역(PA1001)에, 제1 조명 영역(IR1001)에 나타나는 패턴의 상을 형성한다. 본 실시 형태에 있어서, 제1 조명 영역(IR1001)의 중심을 통과한 결상 광속(EL2)의 주광선(EL3)은, 제1 조명 영역(IR1001)으로부터 법선 방향으로 출사되어, 제1 투영 영역(PA1001)에 대해서 법선 방향으로부터 입사한다. 이와 같이 하여, 원통면 모양의 제1 조명 영역(IR1001)에 나타나는 마스크(M)의 패턴의 상은, 원통면 모양의 기판(P) 상의 제1 투영 영역(PA1001)에 투영된다. 또, 제2 내지 제6 조명 영역(IR1002~IR1006)의 각각에 나타나는 마스크(M)의 패턴의 상은, 마찬가지로 하여, 원통면 모양의 기판(P) 상의 제2 내지 제6 투영 영역(PA1002~PA1006)의 각각에 투영된다.
본 실시 형태에서는, 도 2, 도 5에 도시된 것처럼, 홀수 번째의 조명 영역(IR1001, IR1003, IR1005)과 짝수 번째의 조명 영역(IR1002, IR1004, IR1006)이 중심면(p1003)에 관해서 대칭적인 거리에 배치됨과 아울러, 홀수 번째의 투영 영역(PA1001, PA1003, PA1005)과 짝수 번째의 투영 영역(PA1002, PA1004, PA1006)도, 중심면(p1003)에 관해서 대칭적인 거리에 배치된다. 이 때문에, 6개의 투영 모듈의 각각을 모두 동일한 구성으로 할 수 있고, 투영 광학계의 부품의 공통화를 할 수 있어, 조립공정, 검사공정이 간소화됨과 아울러, 각 투영 모듈의 결상 특성(수차 등)을 똑같이 갖출 수 있다. 이것은, 특히, 멀티 렌즈 방식에 의해서 개개의 투영 모듈의 투영 영역 사이에서 계속 노광을 행하는 경우에, 기판(P) 상에 형성되는 패널용 패턴의 품질(전사 충실도)을 패널 내의 위치나 영역에 의존하지 않고 일정하게 유지하는데 있어서 유리하다.
또, 일반적인 노광 장치는, 투영 영역이 원통면 모양으로 만곡하고 있으면, 예를 들면 투영 영역에 비수직인 방향으로부터 결상 광속이 입사하는 경우 등에, 투영 영역의 위치에 따라서는 디포커스가 커지는 일이 있다. 결과적으로, 노광 불량이 발생하여, 불량 디바이스가 발생하는 일이 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 투영 광학계(PL)(예를 들면, 제1 투영 모듈(PL1001))의 제1 편향 부재(1050)(제1 반사면(p1004)) 및 제2 편향 부재(1057)(제4 반사면(p1009))는, 제1 조명 영역(IR1001)으로부터 법선 방향으로 출사한 주광선(EL3)이 제1 투영 영역(PA1001)에 법선 방향으로부터 투사되도록, 주광선(EL3)을 편향한다. 이 때문에, 기판 처리 장치(1011)는 투영 영역(PA1001) 내에서의 투영상의 포커스 오차, 특히, 도 5에 도시된 각 투영 영역(PA1001~PA1006) 내에 있어서의 투영상의 베스트·포커스면의 전체가, 각 투영 모듈(PL1001~PL1006)의 초점 심도(Depth of Focus)의 폭으로부터 크게 벗어나는 것을 줄일 수 있어, 노광 불량 등의 발생이 억제된다. 결과적으로, 디바이스 제조 시스템(1001)에 의한 불량 디바이스의 발생이 억제된다.
본 실시 형태에 있어서, 투영 광학계(PL)는 중간상이 형성되는 위치에 배치된 제1 시야 조리개(1043)를 포함하고 있으므로, 투영상의 형상 등을 고정밀도로 관리할 수 있다. 이 때문에, 기판 처리 장치(1011)는, 예를 들면 제1 내지 제6 투영 영역(PA1001~PA1006)의 겹침 오차를 줄일 수 있어, 노광 불량 등의 발생이 억제된다. 또, 제1 편향 부재(1050)의 제2 반사면(p1005)은, 제1 조명 영역(IR1001)으로부터의 주광선(EL3)을 시야 조리개(1043)와 직교하도록 편향한다. 이 때문에, 기판 처리 장치(1011)는 투영상의 형상 등을 한층 더 고정밀도로 관리할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 있어서, 제1 내지 제6 투영 모듈(PL1001~PL1006)의 각각은, 마스크(M)의 패턴의 상을 정립상(正立像)으로 하여 투영한다. 이 때문에, 기판 처리 장치(1011)는, 마스크(M)의 패턴을 제1 내지 제6 투영 모듈(PL1001~PL1006)로 나누어 투영하는 경우에, 예를 들면, 투영상이 투영된 영역(예를 들면 제3 영역(A1003) 및 제4 영역(A1004))을 일부 겹쳐서 계속 노광이 가능해지므로, 마스크(M)를 설계하는 것이 용이하게 된다.
본 실시 형태에 있어서, 기판 처리 장치(1011)는, 반송 장치(1009)가 제2 면(p1002)을 따라서 기판(P)을 일정 속도로 연속 반송하면서 노광 장치(EX)가 기판(P)을 노광하므로, 노광 처리의 생산성을 높일 수 있다. 결과적으로, 디바이스 제조 시스템(1001)은, 디바이스를 효율 좋게 제조할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 제1 반사면(p1004)과 제2 반사면(p1005)은, 동일한 편향 부재(제1 편향 부재(1050))의 표면에 배치되어 있지만, 다른 부재의 표면에 배치되어 있어도 좋다. 또, 제1 반사면(p1004)과 제2 반사면(p1005)의 한쪽 또는 양쪽은, 제1 편향 부재(1050)의 내면에 배치되어 있어, 예를 들면 전반사 조건에 의해서 광이 반사하는 특성을 가지고 있어도 좋다.
또한, 상술과 같은 제1 반사면(p1004), 제2 반사면(p1005)에 관한 변형은, 제3 반사면(p1008)과 제4 반사면(p1009)의 한쪽 또는 양쪽에 적용할 수도 있다. 예를 들면, 제2 면(p1002)의 반경(r1002)을 변경했을 경우 등에, 제2 편향 부재(1057)의 제4 반사면(p1009)은, 결상 광속(EL2)이 제1 투영 영역(PA1001)에 대해서 법선 방향으로부터 입사하도록, 각도 θ1004를 설정함과 아울러, 제1 투영 영역(PA1001)의 중심점과 제2 투영 영역(PA1002)의 중심점의 사이의 원호 모양의 원 둘레(周長)가, 마스크(M)(반경(r1001)) 상의 대응하는 조명 영역(IR1001)의 중심점과 조명 영역(IR1002)의 중심점의 사이의 원호 모양의 원 둘레와 일치하도록 배치를 설정한다.
［제2 실시 형태］
다음으로, 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에 있어서, 상기의 실시 형태와 마찬가지의 구성요소에 대해서는, 상기의 실시 형태와 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 간략화 또는 생략하는 것이 있다.
도 7은 본 실시 형태의 기판 처리 장치(1011)의 구성을 나타내는 도면이다. 본 실시 형태의 반송 장치(1009)는 제1 반송 롤러(1030), 제1 가이드 부재(에어·턴·바 등)(1031), 제4 반송 롤러(1071), 제5 반송 롤러(1072), 제6 반송 롤러(1073), 제2 가이드 부재(에어·턴·바 등)(1033), 및 제2 반송 롤러(1034)를 구비한다.
반송 경로의 상류로부터 제1 반송 롤러(1030)로 반송되어 온 기판(P)은, 제1 반송 롤러(1030)를 경유하여 제1 가이드 부재(1031)로 반송된다. 제1 가이드 부재(1031)를 경유한 기판(P)은, 제4 반송 롤러(1071)를 경유하여 제5 반송 롤러(1072)로 반송된다. 제5 반송 롤러(1072)는, 그 중심축이 중심면(p1003) 상에 배치되어 있다. 제5 반송 롤러(1072)를 경유한 기판(P)은, 제6 반송 롤러(1073)를 경유하여, 제2 가이드 부재(1033)로 반송된다.
제6 반송 롤러(1073)는, 중심면(p1003)에 관해서, 제4 반송 롤러(1071)와 대칭적으로 배치되어 있다. 제2 가이드 부재(1033)를 경유한 기판(P)은, 제2 반송 롤러(1034)를 경유하여, 반송 경로의 하류로 반송된다. 제1 가이드 부재(1031) 및 제2 가이드 부재(1033)는, 앞의 도 2에 도시된 제1 가이드 부재(1031) 및 제2 가이드 부재(1033)과 마찬가지로, 반송 경로에 있어서 기판(P)에 작용하는 텐션을 조정한다.
도 7에 있어서의 제1 투영 영역(PA1001)은, 제4 반송 롤러(1071)와 제5 반송 롤러(1072)의 사이를 직선적으로 반송되고 있는 기판(P) 상에 설정된다. 제4 반송 롤러(1071)와 제5 반송 롤러(1072)의 사이에서 기판(P)은 반송 방향으로 소정의 텐션이 부여되도록 지지되고, 기판(P)은 평면 모양의 제2 면(p1002)을 따라서 보내진다.
제1 투영 영역(PA1001)(제2 면(p1002))은, 중심면(p1003)에 대해서 비수직이 되도록, 경사져 있다. 제1 투영 영역(PA1001)의 법선 방향(이하, 제1 법선 방향(D1003)이라고 함)은, 중심면(p1003)과 직교하는 면, 예를 들면, 도 6에도 도시된 중간상면(p1007)에 관해서, 제1 지름 방향(D1001)과 대칭적으로 배치된다. 제1 투영 모듈(PL1001)로부터 출사된 결상 광속(EL2)의 주광선(EL3)은, 제1 투영 영역(PA1001)에 대해서 제1 법선 방향(D1003)으로부터 입사한다. 환언하면, 제4 반송 롤러(1071)와 제5 반송 롤러(1072)에 걸려 건네진 기판(P)의 제1 법선 방향(D1003)이, 중심면(p1003)과 직교하는 중간상면(p1007)에 관해서 제1 지름 방향(D1001)과 대칭적이 되도록, 제4 반송 롤러(1071)와 제5 반송 롤러(1072)는, 배치되어 있다.
제2 투영 영역(PA1002)은, 제5 반송 롤러(1072)와 제6 반송 롤러(1073)의 사이를 반송되고 있는 기판(P) 상에 설정된다. 기판(P)은, 제5 반송 롤러(1072)와 제6 반송 롤러(1073)의 사이에서는 일정한 텐션이 부여되도록 지지되어, 평면 모양의 제2 면(p1002)을 따라서 보내진다.
제2 투영 영역(PA1002)은, 중심면(p1003)에 대해서 비수직이 되도록, 경사져 있다. 제2 투영 영역(PA1002)의 법선 방향(제2 법선 방향(D1004))은, 중심면(p1003)과 직교하는 중간상면(p1007)에 관해서, 제2 지름 방향(D1002)과 대칭적이다. 제2 투영 모듈(PL1002)로부터 출사된 결상 광속(EL2)의 주광선(EL3)은, 제2 투영 영역(PA1002)에 대해서 제2 법선 방향(D1004)으로부터 입사한다. 환언하면, 제5 반송 롤러(1072)와 제6 반송 롤러(1073)에 걸려 건네진 기판(P)의 제2 법선 방향(D1004)이, 중심면(p1003)과 직교하는 중간상면(p1007)에 관해서 제2 지름 방향(D1002)과 대칭적이 되도록, 제5 반송 롤러(1072)와 제6 반송 롤러(1073)는, 배치되어 있다.
본 실시 형태의 기판 처리 장치(1011)는, 제4 반송 롤러(1071), 제5 반송 롤러(1072) 및 제6 반송 롤러(1073)에 의해서, 앞의 도 2에서 도시된 원통면 모양의 제2 면(p1002)을 근사적인 평면에 근접시킨 것으로, 각 투영 영역(PA1001~PA1006)에 있어서 기판(P) 상에 투영되는 패턴상의 전사 충실도는, 초점 심도(DOF)의 관점으로부터도, 한층 더 향상한다. 또, 앞의 도 2와 같이, 기판(P)의 지지와 반송을 위해 반경(r1002)의 제2 드럼 부재(1022)를 사용하는 경우와 비교해서, 반송 장치(1009) 전체의 Z방향의 높이를 낮게 억제할 수 있어, 장치 전체를 소형으로 할 수 있다.
또, 도 7의 장치 구성에 있어서, 제4 반송 롤러(1071), 제5 반송 롤러(1072) 및 제6 반송 롤러(1073)는, 반송 장치(1009)의 일부임과 동시에, 노광 대상의 기판(P)을 지지하는 지지 부재(노광 장치(EX)측의 기판 스테이지)를 겸하고 있다. 또한, 제4 반송 롤러(1071)와 제5 반송 롤러(1072)의 사이와, 제5 반송 롤러(1072)와 제6 반송 롤러(1073)의 사이에, 기판(P)의 이면측(裏面側)을 유체 베어링에 의해 비접촉으로 평면 지지하는 벨·누이 방식의 패드판을 마련하여, 각 투영 영역(PA1001~PA1006)이 위치하는 기판(P)의 부분적인 영역의 평탄성을 보다 높이도록 해도 좋다.
또한, 도 7에 도시된 반송 장치(1009)의 반송 롤러 중 적어도 하나는, 투영 광학계(PL)에 대해서 고정되어 있어도 좋고, 가동(可動)이어도 좋다. 예를 들면, 제5 반송 롤러(1072)는, X축 방향으로 평행한 병진 방향, Y축 방향으로 평행한 병진 방향, 및 Z축 방향으로 평행한 병진 방향의 3개의 병진 방향과, X축 방향으로 평행한 축주위의 회전 방향, Y축 방향으로 평행한 축주위의 회전 방향, 및 Z축 방향으로 평행한 축주위의 회전 방향의 3개의 회전 방향을 포함하는 6 방향(6 자유도) 중, 적어도 1 방향(1 자유도)에 있어서, 미소하게 이동 가능해도 좋다. 혹은, 제5 반송 롤러(1072)에 대해서, 제4 반송 롤러(1071)와 제6 반송 롤러(1073)의 한쪽 또는 양쪽의 Z축 방향의 상대 위치를 미세 조정함으로써, 제1 투영 영역(PA1001)의 제1 법선 방향(D1003) 또는 제2 투영 영역(PA1002)의 제2 법선 방향(D1004)과, 평면화 지지된 기판(P)의 표면이 이루는 각도를 미세 조정할 수 있다. 이와 같이, 선택된 롤러를 미소 이동시킴으로써, 각 투영 영역(PA1001~PA1006)에 있어서의 패턴 투영상면에 대한 기판(P)의 표면의 자세를 고정밀도로 맞추는 것이 가능해진다.
［제3 실시 형태］
다음으로, 제3 실시 형태에 대해서 도 8을 참조하여 설명한다. 본 실시 형태에 있어서, 상기의 각 실시 형태와 마찬가지의 구성요소에 대해서는, 상기의 각 실시 형태와 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 간략화 또는 생략하는 것이 있다.
도 8은 본 실시 형태의 기판 처리 장치(1011)로서의 노광 장치(EX)의 구성을 나타내고, 기본적인 구성은 앞의 도 7과 같다. 단, 도 7의 구성과 비교해서, 투영 광학계(PL)의 각 투영 모듈(PL1001~PL1006) 내에 마련되는 제2 편향 부재(1057)의 제4 반사면(p1009)의 광축(AX1004)에 대한 각도 θ1004가 45°로 설정되는 점, 반송 장치(1009)에 의해 반송되는 기판(P)이 각 투영 영역(PA1001~PA1006)의 위치에 있어서, 중심면(p1003)과 직교한 평면(도 8 중의 XY면과 평행)이 되도록 지지되는 점이 크게 다르다.
도 8의 구성에 있어서, 기판(P)은 반송 경로의 상류로부터 제1 반송 롤러(1030), 제1 가이드 부재(1031)(에어·턴·바 등), 제4 반송 롤러(1071)를 경유하여 제8 반송 롤러(1076)로 반송된다. 제8 반송 롤러(1076)를 경유한 기판(P)은, 제2 가이드 부재(1033)(에어·턴·바 등)와 제2 반송 롤러(1034)를 경유하여 반송 경로의 하류로 반송된다.
도 8과 같이, 제4 반송 롤러(1071)와 제8 반송 롤러(1076)의 사이에서, 기판(P)은 XY면과 평행이 되도록, 소정의 텐션을 수반하여 지지되어, 반송된다. 이 경우, 기판(P)이 지지되는 제2 면(p1002)은 평면이 되고, 그 제2 면(p1002) 내에 각 투영 영역(PA1001~PA1006)이 배치된다.
또, 각 투영 모듈(PL1001~PL1006)을 구성하는 제2 광학계(1042)에 있어서, 제2 편향 부재(1057)의 제3 반사면(p1008)과 제4 반사면(p1009)은, 제2 광학계(1042)로부터 기판(P)에 출사하는 결상 광속(EL2)의 주광선(EL3)이 실질적으로 중심면(p1003)에 평행이 되도록, 배치되어 있다. 즉, 투영 광학계(PL)(투영 모듈(PL1001~PL1006))의 제1 편향 부재(1050) 및 제2 편향 부재(1057)는, 원통면 모양의 각 조명 영역(IR1001~IR1006)으로부터 법선 방향으로 출사한 각 주광선(EL3)이, 공통의 평면 상에 설정되는 각 투영 영역(PA1001~PA1006)에 법선 방향으로부터 입사하도록, 결상 광로를 편향한다.
본 실시 형태에서는, 마스크(M)의 제1 중심축(AX1001)에 평행한 방향에서 본 XZ면 내에 있어서, 투영 영역(PA1001)(및 PA1003, PA1005)의 중심점으로부터 투영 영역(PA1002)(및 PA1004, PA1006)의 중심점까지의 제2 면(p1002)(기판(P)의 표면)을 따른 거리(DFx)는, 조명 영역(IR1001)(및 IR1003, IR1005)의 중심점으로부터 조명 영역(IR1002)(및 IR1004, IR1006)의 중심점까지의 제1 면(p1001)(반경 r의 원통면)에 따른 거리(현 길이(弦長), 또는 원 둘레)(DMx)와 실질적으로 동일하게 설정되어 있다.
여기서, 조명 영역(IR)의 상호 위치 관계와, 투영 영역(PA)의 상호 위치 관계를, 모식적으로 나타낸 도 9를 참조하여, 설명한다. 또한, 도 9에 있어서, 부호α는 제1 지름 방향(D1001)과 제2 지름 방향(D1002)이 이루는 각도(열림각)［°］를 나타내고, 부호 r은 제1 면(p1001)의 반경［mm]을 나타낸다.
도 9에 있어서, XZ면 내에 있어서의 조명 영역(IR1001)의 중심점으로부터 조명 영역(IR1002)의 중심점까지의 원 둘레(DMx)［mm］는, 각도 α및 반경 r을 이용하여, 하기의 식 (3)으로 표현된다.
DMx=π·α·r／180 ··· (3)
또, 조명 영역(IR1001)의 중심점으로부터 조명 영역(IR1002)의 중심점까지의 직선적인 거리(Ds)는 하기의 식 (4)으로 표현된다.
Ds=2·r·sin(π·α／360)··· (4)
예를 들면, 각도 α가 30°, 반경 r이 180mm인 경우에, 원 둘레(DMx)는 약 94.248mm가 되고, 거리(Ds)는 약 93.175mm가 된다. 즉, 조명 영역(IR1001)의 중심점의 X좌표와 투영 영역(PA1001)의 중심점의 X좌표가 일치하고, 조명 영역(IR1002)의 중심점의 X좌표와 투영 영역(PA1002)의 중심점의 X좌표가 일치하고 있다고 가정하면, 마스크(M)의 패턴 내에서 원주 방향으로 원 둘레(DMx)만큼 떨어진 2점을 각각 투영 영역(PA1001, PA1002)을 통하여 기판(P)에 투영하는 경우, 그 2점은 기판(P) 상에서는 X방향으로 거리(Ds)(Ds＜DMx)에서 노광되어 버리게 된다. 즉, 앞의 수치예에 의하면, 홀수 번째의 투영 영역(PA1001, PA1003, PA1005)을 통하여 기판(P) 상에 노광되는 패턴과, 짝수 번째의 투영 영역(PA1002, PA1004, PA1006)을 통하여 기판(P) 상에 노광되는 패턴이, X방향에 관해서 최대 1.073mm 정도 어긋나는 것을 의미한다.
이에 본 실시 양태에서는, 평면화된 기판(P) 상에 있어서, 투영 영역(PA1001)의 중심점과 투영 영역(PA1002)의 중심점의 사이의 직선 거리(DFx)가 원 둘레(DMx)와 실질적으로 같아지도록, 투영 광학계(PL) 내의 특정의 광학 부재의 배치 조건을, 앞의 도 6에 도시된 조건으로부터 바꾼다.
구체적으로는, 제2 편향 부재(1057)의 제4 반사면(p1009)을, 앞의 도 6과 같은 위치로부터, 광축(AX1004)(X축)과 평행한 방향으로 약간 비켜 놓아, 결과적으로 직선 거리(DFx)가 원 둘레(DMx)와 일치하도록 설치한다. 먼저 든 수치예에 의하면, 원 둘레(DMx)와 거리(Ds)의 차분은 1.073mm이며, 예를 들면, 홀수 번째의 투영 모듈(PL1001, PL1003, PL1005)의 각각에 포함되는 제2 편향 부재(1057)의 제4 반사면(p1009)의 위치를, 1mm 정도, 광축(AX1004)을 따라서 제2 오목 거울(1059)측으로 평행 이동시켜서 배치하는 것은 용이하다.
그렇지만, 그러면, 제2 편향 부재(1057)의 구성(제4 반사면(p1009)의 배치)에 관해서 짝수 번째의 투영 모듈(PL1002, PL1004, PL1006)과 다른 부품이 필요하게 되는 경우가 있다.
이에, 모든 투영 모듈(PL1001~PL1006)에 탑재하는 제2 편향 부재(1057)의 제4 반사면(p1009)의 위치를, 상기 1mm의 반분(半分)인 0.5mm 정도만 광축(AX1004)을 따라서 제2 오목 거울(1059)측으로 평행 이동시킨 것이라고 하면, 부품의 공통화가 도모된다.
도 10은 도 9에서 설명한 마스크(M)의 패턴면(제1 면(p1001))을 따른 원 둘레(DMx)와, 홀수 번째와 짝수 번째의 조명 영역의 중심 사이의 직선적인 거리(Ds)의 차분과, 각도 α의 상관을 나타내는 그래프로서, 세로축은 차분을 나타내고, 가로축은 열림각 α를 나타낸다. 또, 도 10의 그래프 중의 복수의 곡선은, 마스크(M)의 패턴면(원통 모양의 제1 면(p1001))의 반경 r을, 180mm, 210mm, 240mm, 300mm로 바꾸었을 경우를 나타내고 있다. 먼저 수치예를 들어 설명한 것처럼, 각도 α가 30°, 반경 r이 180mm인 경우에, 원 둘레(DMx)는 약 94.248mm가 되고, 거리(Ds)는 약 93.175mm가 되므로, 도 10의 그래프의 세로축에 나타내는 차분은, 약 1.073mm가 된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 마스크(M)의 패턴면(제1 면(p1001)) 상의 원 둘레(DMx)와, 조명 영역(IR1001)의 중심점으로부터 조명 영역(IR1002)의 중심점까지의 직선적인 거리(Ds)의 차분량은, 제1 면(p1001)의 반경 r과 각도 α에 따라 변화하므로, 도 10의 그래프의 관계에 기초하여, 제2 편향 부재(1057)의 제4 반사면(p1009)의 위치를 설정하면 좋다.
또한, 기판(P) 상의 직선 거리(DFx)와 마스크(M) 상의 원 둘레(DMx)를 실질적으로 같게 하기 위해서, 제2 편향 부재(1057)의 제4 반사면(p1009)의 X방향의 위치를 최적으로 배치해도, 최종적으로 서브 미크론 단위에서의 맞춤은 어려운 것이 있으므로, 수 ㎛~수십 ㎛ 이하의 잔차분(殘差分)은, 앞의 도 6 중에 도시된 상시프트 보정 광학 부재(1045)를 이용하여 투영상을 X방향으로 미소 시프트 시킴으로써, 충분한 정밀도로 직선 거리(DFx)와 원 둘레(DMx)를 일치시킬 수 있다.
이와 같이, 상시프트 보정 광학 부재(1045)를 이용하여 투영상을 X방향으로 미소 시프트 시키고, 마스크 패턴면 내의 주사 노광 방향에 관한 2 물점(物点)의 간격 거리(원 둘레)와, 그 2 물점이 기판(P) 상에 투영되었을 때의 각 상점(像点)의 주사 노광 방향에 관한 간격 거리(원 둘레)가 서브 미크론 단위에서 같아지도록, 각 투영 모듈(PL1001~PL1006)을 조정하는 방법은, 앞의 도 2~도 6의 장치 구성, 도 7의 장치 구성에 있어서도 마찬가지로 적용할 수 있다.
［제4 실시 형태］
다음으로, 제4 실시 형태에 대해서 도 11을 참조하여 설명한다. 도 11에 있어서, 상기의 각 실시 형태와 마찬가지의 구성요소에 대해서는, 상기의 각 실시 형태와 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 간략화 또는 생략하는 것이 있다.
도 11은, 기판 처리 장치(1011)로서의 노광 장치(EX)의 구성을 나타내는 도면이다. 본 실시 형태에 있어서, 기판(P)의 반송 장치(1009)의 구성은, 앞의 도 2에 도시된 반송 장치(1009)의 구성과 같다. 도 11에 도시된 기판 처리 장치(1011)의 구성이 앞의 도 2, 도 7, 도 8의 각 장치 구성과 다른 점은, 마스크(M)를 회전 원통 마스크가 아니고, 통상의 투과형의 평면 마스크로 한 점, 투영 광학계(PL)의 각 투영 모듈(PL1001~PL1006) 내에 마련되는 제1 편향 부재(1050)의 제1 반사면(p1004)의 광축(AX1003)(면(p1006))에 대한 각도 θ1001가 45°로 설정되는 점 등이다.
도 11에 있어서, 마스크 유지 장치(1012)는 평면 모양의 마스크(M)를 유지하는 마스크 스테이지(1078)와, 마스크 스테이지(1078)를 중심면(p1003)과 직교하는 면 내에서 X방향을 따라서 주사 이동시키는 이동 장치(도시 생략)를 구비한다.
도 11의 마스크(M)의 패턴면은 실질적으로 XY면과 평행한 평면이므로, 투영 모듈(PL1001~PL1006)의 마스크(M)측의 각 주광선(EL3)은 XY면과 수직이 되고, 마스크(M) 상의 각 조명 영역(IR1001~IR1006)을 조명하는 조명 모듈(IL1001~IL1006)의 광축(주광선)도 XY면에 대해서 수직이 되도록 배치된다.
본 실시 형태에 있어서, 투영 모듈(PL1001~PL1006)의 제1 광학계(1041)에 포함되는 제1 편향 부재(1050)의 제1 반사면(p1004)과 제2 반사면(p1005)은, 제1 광학계(1041)로부터 출사하는 결상 광속(EL2)의 주광선(EL3)이 실질적으로 중심면(p1003)과 평행이 되도록, 배치되어 있다. 즉, 투영 모듈(PL1001~PL1006)의 각각에 포함되는 제1 편향 부재(1050) 및 제2 편향 부재(1057)는, 마스크(M) 상의 각 조명 영역(IR1001~IR1006)으로부터 법선 방향으로 나아가는 주광선(EL3)이, 원통면을 따른 기판(P) 상에 형성되는 각 투영 영역(PA1001~PA1006)에 법선 방향으로부터 입사하도록, 결상 광속(EL2)을 편향한다.
이를 위해, 제1 편향 부재(1050)의 제1 반사면(p1004)과 제2 반사면(p1005)은 직교하도록 배치되고, 제1 반사면(p1004)과 제2 반사면(p1005)은 모두 제1 광축(AX1003)(XY면)에 대해서 실질적으로 45°로 설정된다.
또, 제2 편향 부재(1057)의 제3 반사면(p1008)은, 제2 광축(AX1004)을 포함하여 중심면(p1003)에 직교하는 면(XY면과 평행)에 관해서 제4 반사면(p1009)과 비면대칭이 되도록, 배치되어 있다. 그리고 제3 반사면(p1008)이 제2 광축(AX1004)과 이루는 각도 θ1003은 실질적으로 45°, 제4 반사면(p1009)이 제2 광축(AX1004)과 이루는 각도 θ1004는 실질적으로 45°미만이며, 그 각도 θ1004의 설정에 대해서는 앞의 도 6에서 설명한 대로이다.
추가로, 본 실시 형태에 있어서도, 앞의 도 9와 마찬가지로, XZ면 내에서 보았을 때, 마스크(M)(제1 면(p1001)) 상의 조명 영역(IR1001)(및 IR1003, IR1005)의 중심점으로부터 조명 영역(IR1002)(및 IR1004, IR1006)의 중심점까지의 거리는, 원통면 모양의 기판(P) 상의 투영 영역(PA1001)(및 PA1003, PA1005)의 중심점으로부터 제2 투영 영역(PA1002)(및 PA1004, PA1006)의 중심점까지의 원통 모양의 제2 면(p1002)을 따른 길이(원 둘레)와 실질적으로 같게 설정되어 있다.
도 11에 도시된 기판 처리 장치(1011)에 있어서도, 앞의 도 2에 도시된 제어장치(1014)가, 마스크 유지 장치(1012)의 이동 장치(주사 노광용의 리니어 모터나 미동용의 액츄에이터 등)를 제어하고, 제2 드럼 부재(1022)의 회전과 동기하여 마스크 스테이지(1078)를 구동한다. 도 11에 도시된 기판 처리 장치(1011)에서는, 마스크(M)의 ＋X방향으로의 동기 이동으로 주사 노광을 행한 후, －X방향의 초기 위치로 마스크(M)를 되돌리는 동작(되감기)이 필요하다. 이 때문에, 제2 드럼 부재(1022)를 일정 속도로 연속 회전시켜서 기판(P)을 등속으로 계속 보내는 경우, 마스크(M)의 되감기 동작 동안, 기판(P) 상에는 패턴 노광이 행해지지 않고, 기판(P)의 반송 방향에 관해서 패널용 패턴이 띄엄띄엄(이간하여) 형성되게 된다. 그렇지만, 실용상, 주사 노광시의 기판(P)의 속도(여기에서는 주속(周速))와 마스크(M)의 속도는 50~100mm/s로 상정되어 있는 것으로부터, 마스크(M)의 되감기 시에 마스크 스테이지(1078)를, 예를 들면 500mm/s의 최고속으로 구동하면, 기판(P) 상에 형성되는 패널용 패턴 사이의 기판 반송 방향에 관한 여백을 좁게 할 수 있다.
［제5 실시 형태］
다음으로, 제5 실시 형태에 대해서 도 12를 참조하여 설명한다. 도 12에 있어서, 상기의 각 실시 형태와 마찬가지의 구성요소에 대해서는, 상기의 각 실시 형태와 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 간략화 또는 생략하는 것이 있다.
도 12의 마스크(M)는, 앞의 도 2, 도 7, 도 8과 마찬가지의 원통 모양의 마스크(M)를 이용하지만, 조명광에 대해서 고반사 부분과 저반사(광흡수) 부분으로 패턴을 제작한 반사형 마스크로서 구성된다. 그 때문에, 앞의 각 실시 양태과 같은 투과형의 조명 장치(1013)(조명 광학계(IL))는 이용하지 못하고, 각 투영 모듈(PL1001~PL1006)측으로부터 반사형의 마스크(M)를 향해서 조명광을 투사하는 낙사(落斜) 조명계와 같은 구성이 필요하다.
도 12에서는, 제1 광학계(1041)를 구성하는 제1 편향 부재(1050)의 제1 반사면(p1004)과 반사형의 마스크(M)의 사이에, 편광 빔 분할기(PBS)와 1／4 파장판(PK)을 마련한다. 앞의 도 6에 도시된 각 투영 모듈의 구성에서는, 그 위치에 포커스 보정 광학 부재(1044)와 상시프트 보정 광학 부재(1045)가 마련되어 있었지만, 본 실시 양태에서는, 포커스 보정 광학 부재(1044), 상시프트 보정 광학 부재(1045)는 중간상면(p1007)(시야 조리개(1043))의 앞 또는 후방의 공간으로 옮겨진다.
편광 빔 분할기(PBS)의 파면(波面) 분할면은, 제1 편향 부재(1050)의 제1 반사면(p1004)의 광축(AX1003)(면(p1006))에 대한 각도 θ1001(＜45°)에 의해서, 중심면(p1003)에 대해 각도 α／2(θd)만큼 경사져 반사형의 마스크(M) 상의 조명 영역(IR1001)으로부터 지름 방향(법선 방향)으로 나아가는 주광선(EL3)에 대해서, 약 45°로 배치된다.
조명 광속(EL1)은, 예를 들면 편광 특성이 좋은 레이저 광원으로부터 사출되어, 빔 정형 광학계나 조도 균일화 광학계(플라이 아이 렌즈나 라드 소자 등) 등을 통하여, 직선 편광(S편광)이 되어서 편광 빔 분할기(PBS)에 입사된다. 편광 빔 분할기(PBS)의 파면 분할면에서는 조명 광속(EL1)의 대부분이 반사되고, 조명 광속(EL1)은 1／4 파장판(PK)을 통과하여 원편광(圓偏光)으로 변환되어, 반사형의 마스크(M) 상의 조명 영역(IR1001)을 사다리꼴 모양 또는 장방형으로 조사한다.
마스크(M)의 패턴면(제1 면(p1001))에서 반사된 광(결상 광속)은, 다시 1／4 파장판(PK)을 통과하여 직선 편광(P편광)으로 변환되어, 편광 빔 분할기(PBS)의 파면 분할면을 대부분 투과하여, 제1 편향 부재(1050)의 제1 반사면(p1004)을 향한다. 그 제1 반사면(p1004) 이후의 구성이나 결상 광속(주광선(EL3))의 광로는, 앞의 도 6에서 설명한 것 것과 같으며, 반사형의 마스크(M) 상의 조명 영역(IR1001) 내에 나타나는 반사부에 의한 패턴의 상이 투영 영역(PA1001) 내에 투영된다.
이상과 같이, 본 실시 양태에서는, 투영 모듈(PL1001)(및 PL1002~PL1006)의 제1 광학계(1041)에 편광 빔 분할기(PBS)와 1／4 파장판(PK)을 추가하는 것만으로, 반사형의 원통 모양 마스크여도, 간단하게 낙사 조명계를 실현할 수 있다. 또, 조명 광속(EL1)은, 반사형의 마스크(M)에서 반사된 결상 광속의 주광선(EL3)의 방향에 대해서 교차하는 방향으로부터 편광 빔 분할기(PBS)에 입사시켜, 반사형의 마스크(M)를 향하도록 구성되어 있다. 이 때문에, 편광 빔 분할기(PBS)의 P편광과 S편광의 소광비(消光比)(분리 특성)가 다소 작은 경우에도, 미광으로서 조명 광속(EL1)의 일부가 편광 빔 분할기(PBS)의 파면 분할면으로부터 직접적으로 제1 편향 부재(1050)의 제1 반사면(p1004), 기판(P)의 투영 영역(PA1001)을 향하는 일이 없어, 기판(P) 상에 투영 노광되는 상의 질(콘트라스트 등)을 양호하게 유지하여, 마스크 패턴의 충실한 전사가 가능해진다.
［제6 실시 형태］
도 13은 제6 실시 형태에 의한 투영 광학계(PL)(제1 투영 모듈(PL1001))의 구성을 나타내는 도면이다. 제1 투영 모듈(PL1001)은 제3 편향 부재(평면 미러)(1120), 제1 렌즈 그룹(등배 투영)(1051), 동면에 배치되는 제1 오목 거울(1052), 제4 편향 부재(평면 미러)(1121) 및 제5 광학계(확대 투영계)(1122)를 구비한다. 조명 영역(IR)(제1 조명 영역(IR1001))이 배치되는 제1 면(p1001)은, 원통 모양의 제1 드럼 부재(1021)에 유지되는 마스크(M)(투과형 또는 반사형)의 패턴면이며, 원통면으로 되어 있다. 또, 투영 영역(PA)(제1 투영 영역(PA1001))이 배치되는 기판(P) 상의 제2 면(p1002)은, 여기에서는 평면으로 한다.
또한, 제1 드럼 부재(1021)(마스크 지지 부재)에 유지되는 마스크(M)가, 앞의 도 12와 같은 반사형인 경우는, 마스크(M)와 제3 편향 부재(1120)의 사이에, 편광 빔 분할기와 1／4 파장판이 마련된다.
도 13에 있어서, 제1 조명 영역(IR1001)으로부터 출사된 결상 광속(EL2)은, 제3 편향 부재(1120)의 제5 반사면(p1017)에서 반사되어, 제1 렌즈 그룹(1051)에 입사한다. 제1 렌즈 그룹(1051)에 입사한 결상 광속(EL2)은, 제1 오목 거울(1052)에서 반사되어 꺾어 되돌려져서 제1 렌즈 그룹(1051)으로부터 출사하여, 제4 편향 부재(1121)의 제6 반사면(p1018)에 입사한다. 제1 렌즈 그룹(1051) 및 제1 오목 거울(1052)에 의해서, 상기의 실시 형태와 마찬가지로 하여, 제1 조명 영역(IR1001) 내에 나타나는 마스크(M)의 패턴의 중간상이 등배로 형성된다.
제6 반사면(p1018)에서 반사된 결상 광속(EL2)은, 중간상의 형성 위치를 통과하여 제5 광학계(1122)에 입사하고, 제5 광학계(1122)를 통과하여 제1 투영 영역(PA1001)에 이른다. 제5 광학계(1122)는 제1 렌즈 그룹(1051) 및 제1 오목 거울(1052)에 의해서 형성된 중간상을, 소정의 확대 배율(예를 들면 2배 이상)로 제1 투영 영역(PA1001)에 재결상한다.
도 13에 있어서, 제3 편향 부재(1120)의 제5 반사면(p1017)은, 도 6에서 설명한 제1 편향 부재(1050)의 제1 반사면(p1004)에 상당하고, 제4 편향 부재(1121)의 제6 반사면(p1018)은, 도 6에서 설명한 제1 편향 부재(1050)의 제2 반사면(p1005)에 상당한다.
도 13에 도시된 투영 광학계에서는, 제3 편향 부재(1120)와 마스크(M)(원통 모양의 제1 면(p1001)) 사이의 주광선(EL3)의 연장선이 마스크(M)의 회전 중심선(AX1001)을 통과하도록 설정되고, 평면 지지되는 기판(P)의 표면(제2 면(p1002))과 수직인 광축(AX1008)을 가지는 제2 광학계(1122)와 기판(P) 상의 투영 영역(PA1001) 사이의 결상 광속(EL2)의 주광선(EL3)이 제2 면(p1002)과 수직이 되도록, 즉 텔레센트릭한 결상 조건을 충족하도록 설정되어 있다. 그러한 조건을 유지하기 위해, 도 13의 투영 광학계는, 제3 편향 부재(1120) 또는 제4 편향 부재(1121)를 도 13 중의 XZ면 내에서 미소 회전시키는 조정 기구를 구비한다.
또한, 제3 편향 부재(1120)나 제4 편향 부재(1121)는, 도 13 중의 YZ면 내에서의 미소 회전 외에, X축 방향이나 Z축 방향으로의 미소 이동, Z축과 평행한 축회전의 미소 회전을 가능하게 하는 구성으로 해도 좋다. 그 경우, 투영 영역(PA1001)내에 투영되는 상을, X방향으로 미소 시프트 시키거나, XY면 내에서 미소 회전시킬 수 있다.
또한, 투영 모듈(PL1001)은, 전체적으로 확대 투영 광학계이지만, 전체적으로 등배 투영 광학계로 해도 좋고, 축소 투영 광학계로 해도 좋다. 그 경우는, 제1 렌즈 그룹(1051)과 제1 오목 거울(1052)로 이루어진 제1 광학계는 등배계이므로, 그 후단의 제5 광학계(1122)의 투영 배율을 등배 또는 축소로 바꾸면 좋다.
［제6 실시 형태의 변형예］
도 14는 제6 실시 형태에 의한 투영 광학계를 이용한 변형예의 구성을 Y축 방향에서 본 도면이고, 도 15는 도 14의 구성을 X축 방향에서 본 도면이다. 도 14, 도 15에 도시된 투영 광학계는, 도 13의 확대 투영 광학계를 Y축 방향 즉 원통 모양의 마스크(M)의 회전 중심축(AX1001)의 축방향에, 복수 배치하여 멀티화하는 경우의 변형예를 나타낸 것이다.
본 변형예의 투영 광학계(PL)는, 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 투영 모듈(PL1001) 및 제2 투영 모듈(PL1002)을 구비한다. 제2 투영 모듈(PL1002)은 제1 투영 모듈(PL1001)과 마찬가지의 구성이고, 도 14에 도시된 바와 같이, 중심면(p1003)에 관해서 제1 투영 모듈(PL1001)과 대조적으로 배치되지만, 도 14 중의 Y축 방향에 대해서는, 도 15에 도시된 바와 같이, 서로 이간되어 있다.
제1 투영 모듈(PL1001)은, 도 14에 도시된 바와 같이, 마스크(M) 상의 조명 영역(IR1001)으로부터의 결상 광속을 받는 제3 편향 부재(1120A), 제1 렌즈 그룹(1051A), 제1 오목 거울(1052A), 제4 편향 부재(1121A), 및 제5 광학계(확대 결상계)(1122A)를 구비한다.
도 14, 도 15에 도시된 투영 모듈(PL1001)은, 앞의 각 투영 광학계(도 6이나 도 13)와 비교해서, 마스크(M)와 제3 편향 부재(1120A) 사이의 주광선의 경사 방향을 바꾸고 있다. 즉, 도 6의 제1 편향 부재(1050)의 반사면(p1004)이나 도 13의 제3 편향 부재(1120)의 반사면은, 마스크(M)의 조명 영역(IR1001)으로부터의 주광선(EL3)을, 제1 렌즈 그룹(1051)(1051A)과 제1 오목 거울(1052)(1052A)로 구성되는 제1 광학계의 광축(AX1003)과 평행이 되도록, 둔각(90°이상)으로 편향하고 있는데 반해, 도 14의 구성에서는, 조명 영역(IR1001)으로부터의 주광선(EL3)이 제1 광학계의 광축과 평행이 되도록, 예각(90°미만)으로 편향하고 있다.
제2 투영 모듈(PL1002)도, 마찬가지로 하여, 도 14에 도시된 바와 같이, 마스크(M) 상의 조명 영역(IR1002)으로부터의 결상 광속을 받는 제3 편향 부재(1120B), 제1 렌즈 그룹(1051B), 제1 오목 거울(1052B), 제4 편향 부재(1121B), 및 제5 광학계(확대 결상계)(1122B)를 구비한다.
도 14, 도 15에 도시된 투영 광학계(PL1001, PL1002)는, 전체적으로 확대 투영 광학계이고, 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 조명 영역(IR1001)이 배치되는 마스크(M)(제1 드럼 부재(1021)) 상의 제1 영역(A1001)과, 제2 조명 영역(IR1002)이 배치되는 마스크(M)(제1 드럼 부재(1021)) 상의 제2 영역(A1002)은, Y방향으로 서로 분리한 것이 된다. 그렇지만, 투영 광학계(PL1001, PL1002)의 확대 배율을 적절히 정함으로써, 기판(P) 상의 투영 영역(PA1001)에 투영되는 제1 영역(A1001)의 제3 영역(A1003)(상영역(像領域))과, 기판(P) 상의 투영 영역(PA1002)에 투영되는 제2 영역(A1002)의 제4 영역(A1004)(상영역)은, YZ면 내에서 보면 Y방향으로 일부 중첩하도록 하는 관계로 설정된다. 이것에 의해서, 마스크(M)(제1 드럼 부재(1021)) 상의 제1 영역(A1001)과 제2 영역(A1002)이, 기판(P) 상에서는, Y방향으로 연결되어서 형성되어, 큰 패널용 패턴을 투영 노광할 수 있다.
이상과 같이, 도 14, 도 15에 도시된 투영 광학계(PL)를 구비하는 기판 처리 장치에서는, 앞의 도 13에서 도시된 투영 광학계를 중심면(p1003)에 대해서 대칭적으로 배치하고, Y축 방향으로 복수 배치하는 경우와 비교해서, 투영 광학계 전체의 X방향의 폭치수를 콤팩트하게 할 수 있고, 처리 장치로서도 X방향의 사이즈를 작게 할 수 있다.
또한, 앞의 도 9에서도 설명했지만, XZ면 내에서 본 도 14에 있어서, 마스크(M)(제1 드럼 부재(1021)) 상에 규정되는 조명 영역(IR1001)과 조명 영역(IR1002)의 각 중심점 사이의 원 둘레(DMx)와, 기판(P) 상의 대응하는 투영 영역(PA1001, PA1002)의 각 중심점 사이의 거리(DFx)는, 투영 광학계의 확대 배율을 Mp라고 했을 때, DFx=Mp·DMx의 관계로 설정된다.
［제7 실시 형태］
도 16은 제7 실시 양태에 의한 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다. 원통 모양의 제1 면(p1001)(마스크 패턴면)에 형성되는 제1 조명 영역(IR1001)으로부터의 결상 광속(EL2)은 제6 광학계(1131)에 입사하고, 제6 광학계(1131)를 통과하여 제7 편향 부재(평면거울)(1132)의 제9 반사면(p1022)에서 반사된 결상 광속(EL2)은, 제1 시야 조리개(1043)가 배치되는 중간상면(p1007)에 이르러, 이 중간상면(p1007)에 마스크(M)의 패턴의 상이 형성된다.
중간상면(p1007)을 통과한 결상 광속(EL2)은 제8 편향 부재(평면거울)(1133)의 제10 반사면(p1023)에서 반사되어, 제7 광학계(1134)를 통과하여 원통 모양의 제2 면(p1002)을 따라서 지지되는 기판(P) 상의 제1 투영 영역(PA1001)에 이른다. 도 16의 제1 투영 모듈(PL1001)은, 제1 조명 영역(IR1001)에 있어서의 마스크(M)의 패턴의 상을, 정립상으로서 제1 투영 영역(PA1001)에 투영한다.
도 16에 있어서, 제6 광학계(1131)는 등배의 결상 광학계이고, 그 광축(AX1010)은 제1 조명 영역(IR1001)의 중심을 통과한 결상 광속(EL2)의 주광선과 실질적으로 동축이다. 환언하면, 광축(AX1010)은 도 4, 또는 도 7 ~ 9에 도시된 제1 지름 방향(D1001)과 실질적으로 평행이다.
제7 광학계(1134)는 등배의 결상 광학계로서, 제6 광학계(1131)가 형성한 중간상을 제1 투영 영역(PA1001)에 재결상한다. 제7 광학계(1134)의 광축(AX1011)은, 제1 투영 영역(PA1001)의 중심을 통과하는 원통 모양의 제2 면(p1002)의 제1 법선 방향(지름 방향)(D1003)과 실질적으로 평행이다.
본 실시 형태에서는, 2개의 편향 부재(1132, 1133)는, 도 16 중의 XZ면에 있어서 중간상면(p1007)를 사이에 두고 대칭적으로 배치된다. 간편하게는, 제6 광학계(1131)의 광축(AX1010)과 제7 광학계(1134)의 광축(AX1011)이 교차하는 위치에 중간상면이 생기도록 하고, 그 중간상면의 위치에 YZ면과 평행한 반사면을 가지는 1매의 평면거울을 배치하고, 광로를 꺾어 구부리는 것도 생각할 수 있다. 그렇지만, 1매의 평면거울로 끝내는 경우, 도 16 중의 XZ면 내에서, 제6 광학계(1131)의 광축(AX1010)과 제7 광학계(1134)의 광축(AX1011)이 이루는 각도가 90°보다도 큰 경우, 그 1매의 평면거울의 반사면과 각 광축(AX1010, AX1011)이 이루는 각도가 45°미만의 예각이 되어, 결상 특성이 별로 바람직하지 않다. 예를 들면, 광축(AX1010, AX1011)이 이루는 각도가 140°정도라고 하면, 1매의 평면거울의 반사면과 각 광축(AX1010, AX1011)이 이루는 각도는 20°가 된다. 그래서, 도 16과 같이, 2매의 편향 부재(평면거울)(1132, 1133)를 사용하여 광로를 꺾어 구부리면, 그러한 문제가 완화된다.
또한, 도 16의 구성에 있어서, 제6 광학계(1131)를 확대 배율 Mf의 결상 렌즈로 하고, 제7 광학계(1134)를 축소 배율 1／Mf의 결상 렌즈로 하여, 전체로는 등배의 투영계로 하여도 좋다. 그 반대로, 제6 광학계(1131)를 축소 배율 1／Mf의 결상 렌즈로 하고, 제7 광학계(1134)를 확대 배율 Mf의 결상 렌즈로 하여, 전체로는 등배의 투영계로 하여도 좋다.
[제8 실시 형태］
도 17은 제8 실시 형태에 의한 투영 광학계(PL)(제1 투영 모듈(PL1001))의 구성을 나타내는 도면이다. 기본적인 광학계의 구성은, 앞의 도 16의 것과 같지만, 추가로 2개의 편향 부재(평면거울)(1140, 1143)를 추가한 점이 다르다.
도 17에 있어서, 도 16 중의 결상 광학계(1131)에 상당하는 제8 광학계(1135)는, 제3 렌즈(1139)와 제4 렌즈(1141)로 구성되고, 그 광축은 원통 모양의 제1 면(p1001)을 따라서 지지되는 마스크(M) 상의 제1 조명 영역(IR1001)의 중심으로부터 법선 방향으로 출사하는 결상 광속(EL2)의 주광선과 실질적으로 평행하게 설정된다. 제3 렌즈(1139)와 제4 렌즈(1141) 사이에는, 제8 광학계(1135)의 동면이 형성되고, 그 위치에 제11 편향 부재(평면거울)(1140)가 마련되어 있다.
제1 조명 영역(IR1001)으로부터 출사되어 제3 렌즈(1139)를 통과한 결상 광속(EL2)은, 제11 편향 부재(1140)의 제13 반사면(p1026)에서 90°또는 그것에 가까운 각도로 꺾어 구부러져서, 제4 렌즈(1141)에 입사하고, 도 16 중의 편향 부재(1132)에 상당하는 제9 편향 부재(평면거울)(1136)의 제11 반사면(p1024)에서 반사되어서, 중간상면(p1007)에 배치된 시야 조리개(1043)에 이른다. 이것에 의해서, 제8 광학계(1135)는, 제1 조명 영역(IR1001) 내에 나타나는 마스크(M)의 패턴의 상을, 중간상면(p1007)의 위치에 형성한다.
또한, 제8 광학계(1135)는 등배의 결상 광학계이며, 중간상면(p1007)은 중심면(p1003)과 직교하도록 구성된다. 또, 제3 렌즈(1139)의 광축은, 제1 조명 영역(IR1001)의 중심으로부터 법선 방향(원통 모양의 제1 면(p1001)의 반경 방향)으로 출사하는 결상 광속(EL2)의 주광선과 실질적으로 동축 또는 평행이다.
도 17의 제9 광학계(1138)는, 제8 광학계(1135)와 마찬가지의 구성이며, 제1 시야 조리개(1043)를 포함하여 중심면(p1003)과 실질적으로 직교하는 중간상면(p1007)에 관해서, 제8 광학계(1135)와 대칭적으로 배치되어 있다. 제8 광학계(1135)와 제9 편향 부재(1136)를 거쳐 시야 조리개(1043)를 통과한 결상 광속(EL2)은, 제10 편향 부재(평면거울)(1137)의 제12 반사면(p1025)에서 반사되어서, 제9 광학계(1138)를 구성하는 제5 렌즈(1142), 동위치(瞳位置)에 배치되는 제12 편향 부재(1143), 및 제6 렌즈(1144)를 통과하여, 원통 모양의 제2 면(p1002)을 따라서 지지되는 기판(P) 상의 제1 투영 영역(PA1001)에 이른다. 도 17의 구성에 있어서, 제6 렌즈(1144)의 광축은, 제1 투영 영역(PA1001)에 대해서 법선 방향(원통 모양의 제2 면(p1002)의 반경 방향)으로 나아가는 결상 광속(EL2)의 주광선과 실질적으로 동축 또는 평행하게 설정되어 있다.
［제9 실시 형태］
도 18은 제9 실시 형태에 의한 투영 광학계(PL)(제1 투영 모듈(PL1001))의 구성을 나타내는 도면이다. 도 18의 제1 투영 모듈(PL1001)은, 이른바 인-라인형의 반사 굴절형의 투영 광학계이다. 제1 투영 모듈(PL1001)은, 제4 오목 거울(1146)과 제5 오목 거울(1147)의 2매로 구성되는 등배의 제10 광학계(1145), 제1 시야 조리개(1043)(중간상면(p1007)) 및 도 13, 14에 도시된 것 같은 제2 광학계(1122)를 구비한다.
제10 광학계(1145)는 원통 모양의 제1 면(p1001)을 따라서 지지되는 마스크(M) 상의 제1 조명 영역(IR1001) 내에 나타나는 패턴의 중간상을, 시야 조리개(1043)의 위치에 형성한다. 본 실시 양태에 있어서, 제10 광학계(1145)는 등배계의 광학계이다. 제4 오목 거울(1146) 및 제5 오목 거울(1147)의 각각은, 예를 들면, 회전 타원면의 일부로서 구성된다. 이 회전 타원면은, 타원의 장축(X축 방향) 또는 단축(Z축 방향)의 주위에 타원을 회전시킴으로써 형성되는 면이다.
도 18의 구성에 있어서, 제1 조명 영역(IR1001)의 중앙으로부터 원통 모양의 제1 면(p1001)의 법선 방향(지름 방향)으로 출사한 결상 광속(EL2)의 주광선은, XZ면 내에서 보았을 때 제1 면(p1001)(제1 드럼 부재(1021))의 회전 중심축(AX1001)을 향하도록 설정된다. 즉, 마스크(M)(제1 면(p1001))로부터 투영 모듈(PL1001)의 제4 오목 거울(1146)을 향하는 결상 광속(EL2)의 주광선은 중심면(p1003)에 대해서, XZ면 내에서 경사진 것이 된다.
제5 광학계(1122)는, 예를 들면 도 13에 있어서 설명한 것 같은 굴절형의 확대 투영 광학계로서, 제10 광학계(1145)에 의해서 시야 조리개(1043)의 위치에 형성된 중간상을, 평면 모양의 제2 면(p1002)을 따라서 지지되는 기판(P) 상의 제1 투영 영역(PA1001)에 투영한다.
제10 광학계의 제4 오목 거울(1146) 및 제5 오목 거울(1147)은, 제1 조명 영역(IR1001)으로부터 법선 방향으로 출사한 결상 광속(EL2)이 제5 광학계(1122)를 통과하여 제1 투영 영역(PA1001)에 대해서 법선 방향으로부터 입사하도록, 결상 광속(EL2)을 편향한다. 이와 같은 투영 광학계(PL)를 구비하는 기판 처리 장치는, 상기의 실시 형태에 있어서 설명한 기판 처리 장치(1011)와 마찬가지로, 노광 불량의 발생을 억제하여, 충실한 투영 노광을 가능하게 한다. 또한, 제5 광학계(1122)는 등배의 투영 광학계여도 좋고, 축소계의 광학계여도 좋다.
［제10 실시 형태］
도 19는 제10 실시 형태의 투영 광학계(PL)(제1 투영 모듈(PL1001))의 구성을 나타내는 도면이다. 도 19의 제1 투영 모듈(PL1001)은 파워를 가지는 반사 부재를 포함하지 않는 굴절계의 광학계이다. 제1 투영 모듈(PL1001)은 제11 광학계(1150), 제13 편향 부재(1151), 제1 시야 조리개(1043), 제14 편향 부재(1152), 및 제12 광학계(1153)를 구비한다.
본 실시 형태에 있어서, 원통 모양의 제1 면(p1001)을 따라서 유지되는 마스크(M) 상의 제1 조명 영역(IR1001)으로부터 출사된 결상 광속(EL2)은, 제11 광학계(1150)를 통과하여 쐐기 모양의 프리즘으로 이루어진 제13 편향 부재(1151)에 의해서 XZ면 내에서 편향되어서 중간상면(p1007)에 배치된 제1 시야 조리개(1043)에 이르러, 여기에 마스크 패턴의 중간상이 형성된다. 또한, 제1 시야 조리개(1043)를 통과한 결상 광속(EL2)은, 쐐기 모양의 프리즘으로 이루어진 제14 편향 부재(1152)에 의해서 XZ면 내에서 편향되어서 제12 광학계(1153)에 입사하고, 제12 광학계(1153)를 통과하여, 원통 모양의 제2 면(p1002)을 따라서 지지되는 기판(P) 상의 제1 투영 영역(PA1001)에 이른다.
제11 광학계(1150)의 광축은, 예를 들면 제1 조명 영역(IR1001)의 중심으로부터 법선 방향(원통 모양의 제1 면(p1001)의 반경 방향)으로 출사한 결상 광속(EL2)의 주광선과 실질적으로 동축 또는 평행이다. 또, 제12 광학계(1153)는, 제11 광학계(1150)와 마찬가지의 구성이며, 제1 시야 조리개(1043)가 배치되는 중간상면(p1007)(중심면(p1003)과 직교)에 관해서, 제11 광학계(1150)와 대칭적으로 배치된다. 제12 광학계(1153)의 광축은, 평면 모양의 제2 면(p1002)의 법선을 따라서 제1 투영 영역(PA1001)에 입사하는 결상 광속(EL2)의 주광선과 실질적으로 평행하게 설정된다.
제13 편향 부재(1151)는, 제11 광학계(1150)를 통과한 결상 광속(EL2)이 입사하는 제9 면(p1028)과, 제9 면(p1028)으로부터 입사한 결상 광속이 출사하는 제10 면(p1029)을 가지고, 제1 시야 조리개(1043)(중간상면(p1007))의 앞 또는 바로 앞에 배치된다. 본 실시 형태에 있어서, 소정의 꼭지각을 이루는 제9 면(p1028) 및 제10 면(p1029)의 각각은, 중심면(p1003)에 직교하는 면(XY면)에 대해서 경사져 있고, Y축 방향으로 연장된 평면으로 구성된다.
제14 편향 부재(1152)는, 제13 편향 부재(1151)와 마찬가지의 프리즘 부재이며, 제1 시야 조리개(1043)가 위치하는 중간상면(p1007)에 관해서, 제13 편향 부재(1151)와 대칭적으로 배치되어 있다. 제14 편향 부재(1152)는 제1 시야 조리개(1043)를 통과한 결상 광속(EL2)이 입사하는 제11 면(p1030)과, 제11 면(p1030)으로부터 입사한 결상 광속(EL2)이 출사하는 제12 면(p1031)을 가지고, 제1 시야 조리개(1043)(중간상면(p1007))의 후방 또는 바로 뒤에 배치된다.
본 실시 양태에 있어서, 제13 편향 부재(1151) 및 제14 편향 부재(1152)는, 제1 조명 영역(IR1001)으로부터 법선 방향으로 출사한 결상 광속(EL2)을, 제1 투영 영역(PA1001)에 대해서 법선 방향으로부터 입사하도록 편향한다. 이와 같은 투영 광학계(PL)를 구비하는 기판 처리 장치는, 상기의 실시 형태에 있어서 설명한 기판 처리 장치(1011)와 마찬가지로, 노광 불량의 발생을 억제하여, 충실한 투영 노광을 가능하게 한다.
또한, 제11 광학계(1150), 혹은 제12 광학계(1153)는, 확대 투영계여도 좋고, 축소 투영계여도 좋지만, 마스크(M)나 기판(P) 중 어느 한쪽을 원통면(또는 원호면)을 따라서 지지한 상태로 투영 노광하는 경우는, 원통면의 원 둘레 방향으로 떨어진 2개의 투영 모듈 사이에 있어서, 물면(物面)측에서의 시야의 간격(원 둘레 거리)과, 최종 상면(像面)측에서의 투영 시야의 간격(원 둘레 거리)의 비가, 투영 배율과 일치하도록 설정해도 좋다.
［제11 실시 형태］
도 20은 제11 실시 형태의 디바이스 제조 시스템(플렉서블·디스플레이 제조 라인)의 일부의 구성을 나타내는 도면이다. 여기에서는, 공급 롤(FR1)로부터 인출된 가요성의 기판(P)(시트, 필름 등)이, 차례로, n대의 처리 장치(U1, U2, U3, U4, U5,… Un)를 거쳐서, 회수 롤(FR2)에 권상될 때까지의 예를 나타내고 있다. 상위 제어장치(2005)는 제조 라인을 구성하는 각 처리 장치(U1~Un)를 통괄 제어한다.
도 20에 있어서, 직교 좌표계 XYZ는, 기판(P)의 표면(또는 이면)이 XZ면과 수직이 되도록 설정되고, 기판(P)의 반송 방향(긴 방향)과 직교하는 폭 방향이 Y방향으로 설정되는 것으로 한다. 또한, 그 기판(P)은 미리 소정의 전(前)처리에 의해서, 그 표면을 개질(改質)하여 활성화한 것, 혹은, 표면에 정밀 패터닝을 위한 미세한 격벽 구조(요철 구조)를 형성한 것이라도 좋다.
공급 롤(FR1)에 감겨 있는 기판(P)은, 닙(nip)된 구동 롤러(DR1)에 의해서 인출되어서 처리 장치(U1)로 반송되는데, 기판(P)의 Y방향(폭 방향)의 중심은 에지 포지션 컨트롤러(EPC1)에 의해서, 목표 위치에 대해서 ±수 ㎛ ~ 수십 ㎛ 정도의 범위에 들어가도록 서보 제어된다.
처리 장치(U1)는, 인쇄 방식으로 기판(P)의 표면에 감광성 기능액(포토 레지스터, 감광성 실란 커플링제, UV 경화 수지액 등)을, 기판(P)의 반송 방향(긴 방향)에 관해서 연속적 또는 선택적으로 도포하는 도포 장치이다. 처리 장치(U1) 내에는, 기판(P)이 감기는 실린더 롤러(DR2), 이 실린더 롤러(DR2) 상에서, 기판(P)의 표면에 감광성 기능액을 균일하게 도포하기 위한 도포용 롤러 등을 포함하는 도포 기구(Gp1), 기판(P)에 도포된 감광성 기능액에 포함되는 용제 또는 수분을 급속히 제거하기 위한 건조 기구(Gp2) 등이 마련되어 있다.
처리 장치(U2)는 처리 장치(U1)로부터 반송되어 온 기판(P)을 소정 온도(예를 들면, 수 10~120℃정도)까지 가열하여, 표면에 도포된 감광성 기능층을 안정하게 하기 위한 가열 장치이다. 처리 장치(U2) 내에는, 기판(P)을 되돌려서 반송하기 위한 복수의 롤러와 에어·턴·바, 반입되어 온 기판(P)을 가열하기 위한 가열 챔버부(HA1), 가열된 기판(P)의 온도를, 후속 공정(처리 장치(U3))의 환경 온도와 맞도록 내리기 위한 냉각 챔버부(HA2), 닙된 구동 롤러(DR3) 등이 마련되어 있다.
기판 처리 장치로서의 처리 장치(U3)는, 처리 장치(U2)로부터 반송되어 온 기판(P)의 감광성 기능층에 대해서, 디스플레이용의 회로 패턴이나 배선 패턴에 대응한 자외선의 패터닝광을 조사하는 노광 장치이다. 처리 장치(U3) 내에는, 기판(P)의 Y방향(폭 방향)의 중심을 일정 위치로 제어하는 에지 포지션 컨트롤러(EPC), 닙된 구동 롤러(DR4), 기판(P)을 소정의 텐션으로 부분적으로 감아서, 기판(P) 상의 패턴 노광되는 부분을 똑같은 원통면 모양으로 지지하는 회전 드럼(DR5) 및 기판(P)에 소정의 느슨함(여유)(DL)을 주기 위한 2조(組)의 구동 롤러(DR6, DR7) 등이 마련되어 있다.
추가로 처리 장치(U3) 내에는, 원통 모양의 마스크(M)와 회전 드럼(DR5)에 의해서 원통면 모양으로 지지되는 기판(P)의 일부분에, 원통 모양의 마스크(M)의 마스크 패턴의 일부분의 상을 투영하는 투영 광학계(PL)와, 투영된 마스크 패턴의 일부분의 상과 기판(P)을 상대적으로 위치 맞춤(얼라이먼트)하기 위해, 기판(P)에 미리 형성된 얼라이먼트 마크 등을 검출하는 얼라이먼트 현미경(AM1, AM2)이 마련되어 있다.
본 실시 양태에 있어서는, 원통 모양의 마스크(M)를 반사형(외주면의 패턴이 고반사부와 무반사부로 형성됨)으로 하므로, 투영 광학계(PL)의 일부의 광학 소자를 통하여 노광용 조명광을 원통 모양의 마스크(M)에 조사하는 낙사 조명 광학계도 마련된다. 그 낙사 조명 광학계의 구성에 대해서, 상세한 것은 후술한다.
처리 장치(U4)는 처리 장치(U3)로부터 반송되어 온 기판(P)의 감광성 기능층에 대해서, 습식에 의한 현상 처리, 무전해 도금 처리 등을 행하는 웨트(wet) 처리 장치이다. 처리 장치(U4) 내에는, Z방향으로 계층화된 3개의 처리조(BT1, BT2, BT3)와 기판(P)을 꺾어 구부려 반송하는 복수의 롤러와, 닙된 구동 롤러(DR8) 등이 마련되어 있다.
처리 장치(U5)는 처리 장치(U4)로부터 반송되어 온 기판(P)을 데워서, 습식 프로세스에서 젖은 기판(P)의 수분 함유량을 소정치로 조정하는 가열 건조 장치인데, 상세한 것은 생략한다. 그 후, 몇 개의 처리 장치를 거쳐서, 일련의 프로세스의 마지막 처리 장치(Un)를 통과한 기판(P)은, 닙된 구동 롤러(DR1)를 통하여 회수 롤(FR2)에 권상된다. 그 권상할 때도, 기판(P)의 Y방향(폭 방향)의 중심, 혹은 Y방향의 기판단(基板端)이, Y방향으로 흩어지지 않도록, 에지 포지션 컨트롤러(EPC2)에 의해서, 구동 롤러(DR1)와 회수 롤(FR2)의 Y방향의 상대 위치가 차례로 보정 제어된다.
본 실시 형태에서 사용되는 기판(P)은, 제1 실시 형태에서 예시한 것과 마찬가지의 것을 이용할 수 있으며, 여기에서는 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 디바이스 제조 시스템(2001)은, 1개의 디바이스를 제조하기 위한 각종의 처리를, 기판(P)에 대해서 반복하여 실행한다. 각종의 처리가 실시된 기판(P)은 디바이스마다 분할(다이싱)되어, 복수 개의 디바이스가 된다. 기판(P)의 치수는, 예를 들면, 폭 방향(짧은 길이가 되는 Y방향)의 치수가 10cm~2m 정도이고, 길이 방향(긴 길이가 되는 X방향)의 치수가 10m 이상이다.
다음으로, 본 실시 형태의 처리 장치(U3)(노광 장치)의 구성에 대해서 설명하지만, 그 전에, 본 실시 형태에 있어서의 노광 장치의 기본적인 구성을, 도 21~도 23을 참조하여 설명한다.
도 21에 도시된 노광 장치(U3)는, 이른바 주사 노광 장치이며, 회전 중심축(AX2001)으로부터 반경 r2001의 원주면을 가지는 반사형의 원통 모양의 마스크(M)와, 회전 중심축(AX2002)으로부터 반경 r2002의 원주면을 가지는 회전 드럼(2030)(도 1중의 DR5)을 구비한다. 그리고 원통 모양의 마스크(M)와 회전 드럼(2030)을 소정의 회전 속도비로 동기 회전시킴으로써, 원통 모양의 마스크(M)의 외주(外周)에 형성된 패턴의 상이, 회전 드럼(2030)의 외주면의 일부에 감겨진 기판(P)의 표면(원통면을 따라서 만곡한 면)에 연속적으로 반복 투영 노광된다.
그 노광 장치(U3)에는, 반송 기구(2009), 마스크 유지 기구(2012), 조명 광학계(IL), 투영 광학계(PL) 및 제어장치(2013)가 마련되고, 제어장치(2013)에 의해서, 마스크 유지 기구(2012)에 유지된 원통 모양의 마스크(M)의 회전 구동이나 회전 중심축(AX2001) 방향의 미동, 혹은, 기판(P)을 긴 방향으로 반송하는 반송 기구(2009)의 일부를 구성하는 회전 드럼(2030)의 회전 구동이나 회전 중심축(AX2002) 방향의 미동이 제어된다.
마스크 유지 기구(2012)는, 반사형의 마스크(M)(마스크 패턴)가 외주면에 형성된 회전 드럼(2020)에 회전 중심축(AX2001) 주위의 회전 구동력을 주거나, Y축과 평행한 회전 중심축(AX2001)의 방향으로 회전 드럼(2020)을 미동시키기 위한 롤러, 톱니바퀴, 벨트 등의 구동 전달 기구(2021, 2022)와, 이들 구동 전달 기구(2021, 2022)에 필요한 구동력을 주기 위한 회전 모터, 미동용의 리니어 모터나 피에조 소자 등을 포함하는 제1 구동부(2024)를 구비한다. 또, 회전 드럼(2020)(마스크(M))의 회전 각도 위치나 회전 중심축(AX2001) 방향의 위치는, 로터리 인코더, 레이저 간섭계, 갭 센서 등을 포함하는 제1 검출기(2023)에 의해서 계측되고, 그 계측 정보는 리얼타임으로 제어장치(2013)에 보내져서, 제1 구동부(2024)의 제어에 사용된다.
마찬가지로, 회전 드럼(2030)에는, 회전 모터, 미동용의 리니어 모터나 피에조 소자 등을 포함하는 제2 구동부(2032)에 의해서, Y축과 평행한 회전 중심축(AX2002)의 주위의 회전 구동력이나 회전 중심축(AX2002)의 방향으로의 미동력이 주어진다. 회전 드럼(2030)의 회전 각도 위치나 회전 중심축(AX2002) 방향의 위치는, 로터리 인코더, 레이저 간섭계, 갭 센서 등을 포함하는 제2 검출기(2031)에 의해서 계측되고, 그 계측 정보는 리얼타임으로 제어장치(2013)에 보내져서, 제2 구동부(2032)의 제어에 사용된다.
여기서, 본 실시 양태에서는, 원통 모양의 마스크(M)의 회전 중심축(AX2001)과 회전 드럼(2030)의 회전 중심축(AX2002)은 서로 평행으로, YZ면과 평행한 중심면(pc) 내에 위치하는 것으로 한다.
그리고 원통 모양의 마스크(M)가 형성되는 원통 모양의 패턴면(p2001) 상의 중심면(pc)과 만나는 부분에, 노광용 조명광의 조명 영역(IR)이 설정되고, 회전 드럼(2030)의 외주면(p2002)을 따라서 원통 모양으로 감기는 기판(P) 상의 중심면(pc)과 만나는 부분에, 조명 영역(IR) 내에 나타나는 마스크 패턴의 일부분의 상을 투영하기 위한 투영 영역(PA)이 설정되는 것으로 한다.
본 실시 양태에서는, 투영 광학계(PL)는 원통 모양의 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)을 향해서 조명 광속(EL1)을 사출함과 아울러, 조명 영역(IR) 내의 마스크 패턴에서 반사 회절한 광속(결상 광속)(EL2)을 입사하고, 기판(P) 상의 투영 영역(PA)에 패턴의 상을 결상하도록, 조명 광학계(IL)는 투영 광학계(PL)의 일부의 광로를 공용하는 낙사 방식으로 구성된다.
도 21과 같이, 투영 광학계(PL)는, 중심면(pc)에 대해서 XZ면 내에서 45°경사져서, 서로 직교한 반사 평면(2041a, 2041b)을 구비한 프리즘 미러(2041)와, 중심면(pc)과 직교한 광축(2015a)을 가지고, 동면(pd)에 배치되는 오목 거울(2040)과 복수 매의 렌즈로 구성된 제2 광학계(2015)를 구비한다.
여기서, 광축(2015a)을 포함하여, XY면과 평행한 평면을 p2005라고 하면, 그 평면(p2005)을 기준으로 한 반사 평면(2041a)의 각도 θ2001은 ＋45°이며, 평면(p2005)을 기준으로 한 반사 평면(2041b)의 각도 θ2002는 -45°이다.
투영 광학계(PL)는, 예를 들면, 원형 이미지 필드를 프리즘 미러(2041)의 상하의 반사 평면(2041a, 2041b)으로 분할한 하프·이미지 필드 타입의 반사 굴절형 투영 광학계(다이손 광학계의 변형 타입)로서 텔레센트릭으로 구성된다. 그 때문에, 조명 영역(IR) 내의 패턴에서 반사·회절된 결상 광속(EL2)은, 프리즘 미러(2041)의 상측의 반사 평면(2041a)에서 반사되고, 복수 매의 렌즈를 통과하여 동면(pd)에 배치되는 오목 거울(2040)(평면거울이라도 좋음)에 이른다. 그리고 오목 거울(2040)에서 반사된 결상 광속(EL2)은, 평면(p2005)에 관해서 대칭적인 광로를 통과하여, 프리즘 미러(2041)의 반사 평면(2041b)에 이르고, 여기에서 반사되어 기판(P) 상의 투영 영역(PA)에 이르러, 마스크 패턴의 상이 등배(×1)로 기판(P) 상에 결상된다.
이와 같은 투영 광학계(PL)에 대해서 낙사 조명 방식을 적용하기 위해서, 본 실시 양태에 있어서는, 동면(pd)에 배치되는 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)의 일부에 통과 부분(창)을 형성하고, 통과 부분을 통하여 면(p2003)(유리면)측으로부터 조명 광속(EL1)을 입사시키도록 구성한다.
도 21에서는, 본 실시 형태의 조명 광학계(IL) 중, 오목 거울(2040)의 배후에 배치되는 제1 광학계(2014)의 일부만을 나타내고, 후술하는 광원, 플라이 아이 렌즈, 조명 시야 조리개 등으로부터의 조명광 중, 동면(pd)에 생성되는 다수의 점광원상(点光源像) 중 하나의 점광원상(Sf)과 관련된 조명 광속(EL1)만을 나타낸다.
점광원상(Sf)은, 예를 들면 플라이 아이 렌즈를 구성하는 복수의 렌즈 소자의 각 사출측에 형성되는 점광원상(광원의 발광점)과 광학적으로 공역인 관계로 설정되므로, 원통 모양의 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)은, 투영 광학계(PL)의 제2 광학계(2015)와 프리즘 미러(2041)의 상측의 반사 평면(2041a)을 통한 조명 광속(EL1)에 의해서, 쾰러 조명(Koehler illumination)법에 의해 똑같은 조도 분포로 조명된다.
또한, 도 21에 있어서, 조명 광학계(IL)의 제1 광학계(2014)의 광축(2014a)은, 투영 광학계(PL)의 광축(2015a)과 동축에 배치되고, 원통 모양의 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)은, 원통 모양의 패턴면(p2001)의 원주 방향의 폭은 좁고, 회전 중심축(AX2001)의 방향으로는 길게 한 슬릿 모양으로 설정된다.
일 예로서, 원통 모양의 마스크(M)의 패턴면(p2001)의 반경 r2001을 200mm, 기판(P)의 두께 tf를 0.2mm라고 하면, 투영 노광하기 위한 조건은, 회전 드럼(30)의 외주면의 반경 r2002이 r2002=r2001－tf(199.8mm)이 되도록 설정할 수 있다.
또, 조명 영역(IR)(혹은 투영 영역(PA))의 원주 방향의 폭(주사 노광 방향의 폭)은, 좁으면 좁을수록, 미세한 패턴까지 충실히 투영 노광할 수 있지만, 그것과 반비례하여 조명 영역(IR) 내의 단위면적당의 조도를 높일 필요가 있다. 조명 영역(IR)(혹은 투영 영역(PA))의 폭을 어느 정도로 설정할지는, 원통 모양의 마스크(M)나 회전 드럼(2030)의 반경(r2001, r2002), 전사해야 할 패턴의 미세도(선폭(線幅) 등), 투영 광학계(PL)의 초점 심도 등을 감안함으로써 결정할 수 있다.
그런데, 도 21에 있어서, 광축(2015a)이 통과하는 오목 거울(2040)의 반사면(p2004) 상의 위치를 중심점(2044)이라고 하면, 점광원상(Sf)은 중심점(2044)으로부터 지면(XZ면) 내에서 -Z방향으로 어긋난 위치에 형성되기 때문에, 원통 모양의 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)에서 반사된 결상 광속(EL2)(회절광을 포함함) 중 정규 반사광(0차 회절광)은, 반사면(p2004) 상의 중심점(2044)에 관해서 점대칭의 위치에 점광원상(Sf')을 형성하도록 수렴한다. 따라서 반사면(p2004) 상의 점광원상(Sf')이 위치하는 부분과, 그 주위의 ±1차 회절광이 분포하는 부분을 포함하는 영역을 반사부라고 해두면, 조명 영역(IR)으로부터의 결상 광속(EL2)은, 거의 손실 없이, 제2 광학계(2015)의 복수 매의 렌즈와 프리즘 미러(2041)의 반사 평면(2041b)을 통하여 투영 영역(PA)에 이른다.
그 오목 거울(2040)은, 투과성의 광학 초재(礎材)(석영 등)로 만들어진 오목 렌즈의 오목면에 알루미늄 등의 금속성의 반사막을 증착하여 반사면(p2004)으로 한 것으로, 통상, 그 반사막의 광투과율은 매우 작다. 이에 본 실시 형태에서는, 반사면(p2004)의 뒤쪽의 면(p2003)으로부터 조명 광속(EL1)을 입사시키기 위해, 반사면(p2004)을 구성하는 반사막의 일부를 에칭 등에 의해 제거하여, 수렴한 조명 광속(EL1)이 통과(투과) 가능한 창을 형성한다.
도 22는 그러한 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)의 모습을 X방향에서 본 도면이다. 도 22에서는, 설명을 간단하게 하기 위해, 반사면(p2004) 상에서 광축(2015a)을 포함하는 평면(p2005)(XY면과 평행)으로부터 -Z방향으로 일정량만 어긋난 위치에, 3개의 창부(2042a, 2042b, 2042c)가 Y방향으로 이간해서 마련되어 있는 것으로 한다. 이 창부(2042a, 2042b, 2042c)는 반사면(p2004)을 구성하는 반사막을 선택적인 에칭으로 제거하여 만들어진 것이며, 여기에서는, 각 점광원상(Sfa, Sfb, Sfc)(조명 광속(EL1a, EL1b, EL1c))을 차단하지 않는 정도의 작은 구형(矩形) 모양으로 하지만, 그 외의 형상(원, 타원, 다각형 등)으로도 상관없다. 3개의 점광원상(Sfa, Sfb, Sfc)은, 예를 들면, 조명 광학계(IL) 내에 마련되는 플라이 아이 렌즈의 복수의 렌즈 소자 중, Y방향으로 늘어선 3개의 렌즈 소자에 의해서 만들어진 것이다.
반사면(p2004) 내에서 보았을 때, 각 창부(2042a, 2042b, 2042c)의 상호 위치 관계는, 중심점(2044)(광축(2015a))에 관해서 점대칭이 아닌 관계, 즉 비점대칭인 관계로 정해져 있다. 여기에서는 3개의 창부밖에 도시하지 않았지만, 보다 많은 창부가 만들어지는 경우도, 창부끼리는 중심점(2044)에 관해서 서로 비점대칭인 위치 관계로 설정된다.
그리고 창부(2042a) 내에 생성되는 점광원상(Sfa)으로부터의 조명 광속(EL1a)이 거의 평행 광속으로 되어서 원통 모양의 마스크(M)의 조명 영역(IR)에 조사되면, 그 반사 회절광인 결상 광속(EL2a)은, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004) 상에서, 중심점(2044)에 관해서 창부(2042a)와 점대칭인 위치에 점광원상(Sfa')으로서 수렴된다.
마찬가지로, 창부(2042b, 2042c) 내에 생성되는 각 점광원상(Sfb, Sfc)으로부터의 조명 광속(EL1b, EL1c)도 거의 평행 광속으로 되어서 원통 모양의 마스크(M)의 조명 영역(IR)에 조사되지만, 그 반사광인 결상 광속(EL2b, EL2c)은 오목 거울(2040)의 반사면(p2004) 상에서 중심점(2044)에 관해서 창부(2042b, 2042c)의 각각과 점대칭인 위치에, 점광원상(Sfb', Sfc')으로서 수렴된다.
또, 도 22에 도시된 바와 같이, 점광원상(Sfa', Sfb', Sfc')이 되는 결상 광속(EL2a, EL2b, EL2c)에는, 0차 회절광(정반사광)과 ±1차 회절광이 포함되지만, 각 ±1차 회절광(DLa, DLb, DLc)은 0차 회절광을 사이에 두고 Z축 방향과 Y축 방향으로 퍼져 분포한다.
추가로, 반사면(p2004) 상에 형성되는 점광원상(Sfa', Sfb', Sfc')(특히 0차 회절광)은, 원통 모양의 마스크(M)의 조명 영역(IR)이 원통면으로 되어 있는 것으로부터, 도 22의 지면(YZ면) 내에서, 조명 광속(EL1)이 되는 각 점광원상(Sfa, Sfb, Sfc)의 형상을, Z방향(원통 마스크의 원주 방향)으로 길게 늘인 것 같은 형상으로 되어서 분포한다.
도 22와 같이, 각 점광원상(Sfa, Sfb, Sfc)이, 중심점(2044)(광축(2015a))을 포함하는 평면(p2005)보다도 하측(－Z방향)에 위치하는 경우, 도 21에 도시된 지면 내(XZ면 내)에서는, 조명 광속(EL1)(EL1a, EL1b, EL1c)은 제2 광학계(2015)와 프리즘 미러(2041)의 상측의 반사 평면(2041a)을 통하여 원통 모양의 마스크(M)에 이른다. 그러한 조명 광속(EL1)(EL1a, EL1b, EL1c)은, 원통 모양의 마스크(M)의 바로 앞에서는 모두 평행 광속이지만, 중심면(pc)에 대해서는 약간 경사져 있다. 그 경사량은, 반사면(p2004) 내(동면(pd) 내)에 있어서의 점광원상(Sf)(Sfa, Sfb, Sfc)의 중심점(2044)(광축(2015a))으로부터의 Z방향 변위량에 대응하고 있다.
조명 영역(IR)에서 반사·회절하는 결상 광속(EL2)(EL2a, EL2b, EL2c)은, XZ면 내에 있어서 중심면(pc)에 관해서, 조명 광속(EL1)(EL1a, EL1b, EL1c)과 대칭적인 기울기를 가지고, 프리즘 미러(2041)의 상측의 반사 평면(2041a)에 이르러, 여기서 반사되어 제2 광학계(2015)에 입사하여, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)의, 평면(p2005)(중심점(2044))보다도 위의 부분에 이른다.
이상의 도 21, 도 22에 도시된 일 예에서는, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004) 내에서, 투영 광학계(PL)의 광축(2015a)을 포함하는 XY면과 평행한 평면(p2005)보다도 하측(－Z방향)에, 조명 광속(EL1)의 점광원상(집광점)(Sf)을 분포시켰지만, 앞서 설명한 조건, 즉, 조명 광속의 점광원상을 통과하는 반사면(p2004) 내의 창부(2042)의 상호 위치 관계가, 중심점(2044)에 관해서 점대칭이 아닌 관계(비점대칭인 관계)로 정해진다면, 반사면(p2004) 상의 점광원상(Sf)(창부(2042))의 위치는 자유롭게 설정할 수 있다.
적어도 이와 같은 조건으로, 조명 광속(EL1)의 근원이 되는 다수의 점광원상(Sf)이 통과하는 창부(2042)를 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)에 형성하면, 반사면(p2004)(동면(pd))상에 있어서, 조명 광속과 결상 광속을 효율적으로 공간 분리할 수 있다.
다수의 창부(2042)(조명 광속의 점광원상(Sfa, Sfb, Sfc…))를 반사면(p2004) 내에 균일하게 분포시키면서, 조명 광속과 결상 광속의 공간적인 분리를 양호하게 유지하기 위해서는, 결상 광속(EL2)의 수렴에 의해 형성되는 각 점광원상(Sfa', Sfb', Sfc'…)의 반사면(p2004) 상에서의 크기(±1차 회절광(DLa, DLb, DLc)도 포함하는 크기)가, 서로 이웃하는 창부(2042)의 Y방향과 Z방향의 간격 치수보다 작아지도록 설정하면 좋다. 환언하면, 창부(2042a, 2042b, 2042c…)의 개개의 치수를 가능한 한 작게 하도록, 조명 광속(EL1)의 각 점광원상(Sfa, Sfb, Sfc…)의 동면(pd)(반사면(p2004)) 내에서의 치수를 가능한 한 작게 줄이는 것이 유효하다.
본 실시 양태에서는, 광원으로서, 수은 방전 램프, 메탈핼라이드 램프(metal-halide lamp), 자외 LED 등을 이용 가능하지만, 조명 광속(EL1)의 점광원상(Sfa, Sfb, Sfc…)을 작게 줄이기 위해서는, 고휘도로 발진 파장 대역이 좁은 광을 방사(放射)하는 레이저 광원을 이용할 수 있다.
여기서, 도 21, 도 22에 도시된 조명 광학계(IL)(제1 광학계(2014))의 구성의 일 예를, 도 23을 참조하여 설명한다. 또한, 도 23에 있어서, 도 21, 도 22 중에서 설명한 부재 등과 같은 것에는 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다. 또, 도 23에서는, 도 21 중의 프리즘 미러(2041)를 생략하고, 원통 모양의 마스크(M)의 원통 모양의 패턴면(p2001) 상의 조명 영역(IR)과 제2 광학계(2015) 사이의 광로와, 회전 드럼(2030)의 외주면(또는 기판(P)의 표면)(p2002) 상의 투영 영역(PA)과 제2 광학계(2015) 사이의 광로를 전개하여 나타낸다.
앞서 설명한 것처럼, 조명 광학계(IL)에는, 광원으로부터의 광속(EL0)(조명 광속(EL0))이 입사하여 다수의 점광원상을 생성하는 플라이 아이 렌즈(2062)와, 다수의 점광원상의 각각으로부터의 광속을 조명 시야 조리개(블라인드)(2064) 상에서 중첩시키는 콘덴서 렌즈(2065)와, 조명 시야 조리개(2064)의 개구를 통과한 조명광을 투영 광학계(PL)(제2 광학계(2015))의 오목 거울(2040)로 안내하는 렌즈계(2066)가 마련되어 있다. 쾰러 조명법을 적용하기 위해서, 플라이 아이 렌즈(2062)의 사출측에서 점광원상이 생성되는 면(Ep)은, 콘덴서 렌즈(2065), 렌즈계(2066), 오목 거울(2040)을 구성하는 초재(礎材)(오목 렌즈 모양)에 의해서, 오목 거울(2040)의 반사면이 위치하는 동면(pd)과 공역으로 설정된다.
YZ면 내에 있어서, 플라이 아이 렌즈(2062)의 사출단의 중심은 콘덴서 렌즈(2065)의 광축(2065a) 상에 배치되고, 그 광축(2065a) 상에 조명 시야 조리개(2064)(개구부)의 중심이 배치된다. 추가로, 조명 시야 조리개(2064)는 렌즈계(2066), 오목 거울(2040)을 구성하는 초재(오목 렌즈 모양), 제2 광학계(2015)의 복수 매의 렌즈에 의해서, 원통 모양의 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)(패턴면(p2001))과 광학적으로 공역인 면(2014b)에 배치된다.
또, 조명 광학계(IL)의 제1 광학계(2014)의 광축(2014a)은 투영 광학계(PL)(제2 광학계(2015))의 광축(2015a)과 동축에 배치되지만, 콘덴서 렌즈(2065)의 광축(2065a)은 제1 광학계(2014)의 광축(2014a)에 대해서, 도 23의 지면(XZ면) 내에서 -Z방향으로 편심해서 배치된다.
여기서, 플라이 아이 렌즈(2062)의 사출측의 면(Ep)에 생성되는 복수의 점광원상 중, 광축(2065a)을 사이에 두고, Z방향으로 비대칭으로 위치하는 2개의 점광원상(SPa, SPd)을 예로, 조명 광속의 행동을 설명한다.
점광원상(SPa)으로부터의 광속은, 콘덴서 렌즈(2065)에 의해서 거의 평행 광속으로 되어서 조명 시야 조리개(2064)를 조사한다. 조명 시야 조리개(2064)의 개구부(Y방향으로 가늘고 길쭉한 슬릿 모양)를 투과한 조명 광속(EL1a)은, 렌즈계(2066)에 의해서 투영 광학계(PL)의 오목 거울(2040)의 반사면에 형성된 창 내에 점광원상(Sfa)으로서 수렴된다.
점광원상(Sfa)으로부터의 조명 광속(EL1a)은, 도 21에서 설명한 것처럼, 투영 광학계(PL)의 제2 광학계(2015)를 통하여, 원통 모양의 마스크(M)의 원통 모양의 패턴면(p2001) 상의 조명 영역(IR)을 조명한다. 그 점광원상(Sfa)으로부터의 조명 광속(EL1a)의 조사에 의해 패턴면(p2001)에서 발생하는 결상 광속(EL2a)은, 제2 광학계(2015)를 역진하여 오목 거울(2040) 상에 점광원상(Sfa')을 재결상한다. 동면(pd) 내에 있어서, 조명 광학계(IL)로부터의 광속에 의해서 만들어지는 점광원상(Sfa)과 결상 광속(EL2a)에 의해서 만들어지는 점광원상(Sfa')은, 동면(pd) 내에 있어서 점대칭인 관계로 위치한다.
마찬가지로, 점광원상(SPd)으로부터의 광속은, 콘덴서 렌즈(2065)에 의해서 거의 평행 광속으로 되어서 조명 시야 조리개(2064)를 조사한다. 조명 시야 조리개(2064)의 개구부를 투과한 조명 광속(EL1d)은, 렌즈계(2066)에 의해서 오목 거울(2040)의 반사면에 형성된 창 내에 점광원상(Sfd)으로서 수렴된다. 점광원상(Sfd)으로부터의 조명 광속(EL1d)은, 제2 광학계(2015)를 통하여, 원통 모양의 패턴면(p2001) 상의 조명 영역(IR)을 조명한다. 그 점광원상(Sfd)으로부터의 조명 광속의 조사에 의해 패턴면(p2001)에서 발생한 결상 광속(EL2d)은, 제2 광학계(2015)를 역진하여 오목 거울(2040) 상에 점광원상(Sfd')을 재결상한다. 동면(pd) 내에 있어서, 조명 광학계(IL)로부터의 광속에 의해서 만들어지는 점광원상(Sfd)과 결상 광속(EL2d)에 의해서 만들어지는 점광원상(Sfd')은, 동면(pd) 내에 있어서 점대칭인 관계로 위치한다.
오목 거울(2040)의 반사면에서 점광원상(Sfa', Sfd')을 형성한 결상 광속(EL2a, EL2d)은, 기판(P) 상의 원통 모양의 투영 영역(PA) 내에 투사되어, 조명 영역(IR) 내의 마스크 패턴의 상이 기판(P)의 투영 영역(PA) 내에 결상 투영된다.
도 24는 도 23에 도시된 조명 광학계(IL)의 플라이 아이 렌즈(2062)에 입사하는 조명 광속(EL0)을 생성하는 광원 장치(2055)의 구성을 나타낸다. 광원 장치(2055)는 고체 광원(2057), 익스팬더(expander) 렌즈(오목 렌즈)(2058), 집광 렌즈(2059), 및 도광 부재(2060)를 구비한다. 고체 광원(2057)은, 예를 들면 레이저 다이오드(LD), 발광 다이오드(LED) 등을 포함한다. 고체 광원(2057)으로부터 출사된 조명 광속(LB)은, 익스팬더 렌즈(2058)에 의해서 발산 광속으로 변환되고, 집광 렌즈(2059)에 의해서 도광 부재(2060)의 입사단면(2060a)에 소정의 수렴 정도(NA)로 집광된다.
도광 부재(2060)는, 예를 들면 광섬유 등이며, 입사단면(2060a)에 입사한 조명 광속(LB)은, NA(개구 수)를 보존하여 사출 단면(2060b)으로부터 사출하고, 렌즈계(2061)(콜리메이터)에 의해서 거의 평행한 조명 광속(EL0)으로 변환된다. 렌즈계(2061)는 플라이 아이 렌즈(2062)의 입사측의 면전체를 조사하도록, 조명 광속(EL0)의 광속경(光束徑)을 조정한다. 또한, 단일의 광섬유의 직경은, 예를 들면 300㎛ 정도이지만, 고체 광원(2057)으로부터의 조명 광속(LB)의 광 강도가 큰 경우는, 복수 개의 광섬유를 조밀하게 묶은 것으로 해도 좋다.
도 25는 도 23 중의 플라이 아이 렌즈(2062)의 사출측의 면(Ep)(YZ면과 평행)에 형성되는 다수의 점광원상(SP)의 배열 상태를, 콘덴서 렌즈(2065)측에서 본 것이다. YZ면 내에 있어서, 플라이 아이 렌즈(2062)의 사출측의 면(Ep)의 중심점을 2062a라고 하면, 이 중심점(2062a)은 콘덴서 렌즈(2065)의 광축(2065a) 상에 위치한다.
도 25에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 플라이 아이 렌즈(2062)는, 콘덴서 렌즈(2065)의 광축(2065a)에 직교하는 면에 배열된 복수의 렌즈 요소(2062E)를 포함한다. 복수의 렌즈 요소(2062E)의 각각은, Y방향으로 가늘고 길쭉한 구형 모양의 단면을 가지며, Y방향과 Z방향으로 조밀하게 묶여 있다. 각 렌즈 요소(2062E)의 사출단의 중심에는, 점광원상(스폿)(SP)이 형성되지만, 이것은 도 24 중의 도광 부재(2060)(광섬유)의 사출 단면(2060b)의 공역상(共役像)이다. 그리고 YZ면 내에서 보았을 때, 각 점광원상(SP)이 중심점(2062a)(광축(2065a))에 관해서 서로 비점대칭이 되도록, 복수의 렌즈 요소(2062E)가 묶여 있다.
도 25에 도시된 예에서는, 콘덴서 렌즈(2065)의 광축(2065a)을 포함하고, XY면과 평행한 면을 p2006라고 했을 때, 이 면(p2006)보다도 ＋Z측에 위치하는 렌즈 요소(2062E)의 조(組)를 상부 렌즈 요소 그룹(2062U), 면(p2006)보다도 -Z측에 위치하는 렌즈 요소(2062E)의 조(組)를 하부 렌즈 요소 그룹(2062D)이라고 하면, 상부 렌즈 요소 그룹(2062U)과 하부 렌즈 요소 그룹(2062D) 사이에는, 렌즈 요소(2062E)의 Y방향의 치수의 1／2 만큼 위치를 비켜 놓여 있다. 그 결과, 상부 렌즈 요소 그룹(2062U) 내에 점재(点在)하는 복수의 점광원상(SP)과, 하부 렌즈 요소 그룹(2062D) 내에 점재하는 복수의 점광원상(SP)은, 중심점(2062a)을 통과하는 Y축과 평행한 선에 관해서도 비대칭인 배치가 된다.
플라이 아이 렌즈(2062)의 각 렌즈 요소(2062E)의 YZ면 내에서의 단면 형상이 Y방향으로 연장된 장방형으로 구성되는 것은, 도 23 중의 조명 시야 조리개(2064)의 슬릿 모양의 개구 형상에 맞추기 위함이다. 그 모습을 도 26도 참조하여 설명한다.
도 26은 도 23 중의 조명 시야 조리개(2064)를 YZ면 내에서 본 도면이다. 조명 시야 조리개(2064)에는 Y방향으로 가늘고 길쭉한 구형 모양(혹은 사다리꼴 모양)의 개구부(2064A)가 형성되어 있고, 플라이 아이 렌즈(2062)의 각 점광원상(SP)으로부터의 광속은, 콘덴서 렌즈(2065)에 의해서 조명 시야 조리개(2064) 상에서, 개구부(2064A)를 포함하는 구형 모양의 조명 광속(EL1)으로서 중첩된다. 개구부(2064A)의 개구 중심을 콘덴서 렌즈(2065)의 광축(2065a) 상에 배치했을 경우, 조명 광학계(IL)의 제1 광학계(2014)의 광축(2014a)은, 개구부(2064A)의 개구 중심으로부터 ＋Z방향으로 편심한 위치를 통과한다.
도 27은 도 25의 플라이 아이 렌즈(2062)에 의해서 생성되는 점광원상(SP)의 분포에 이용할 수 있는 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)(동면(pd)에 배치)의 모습을, 투영 광학계(PL)의 제2 광학계(2015)측에서 본 것이다. 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)은 플라이 아이 렌즈(2062)의 사출측의 면(Ep)과 공역이므로, 도 25에 도시된 복수의 점광원상(SP)(렌즈 요소(2062E))의 분포는, 도 27과 같이 반사면(p2004)(동면(pd)) 내에서는 좌우·상하가 반전한 점광원상(Sf)(검은 원)의 분포가 된다.
앞의 도 22에서 설명한 것처럼, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)에는, 복수의 점광원상(Sf)을 투과하기 위한 창부(2042)가, 중심점(2044)(광축(2015a))에 관해서 비점대칭으로 배치된다. 도 27의 예에서는, Z방향으로 일렬로 늘어선 복수의 점광원상(Sf)으로부터의 각 조명 광속을 합쳐서 투과시키도록, 창부(2042)는 Z방향으로 가늘고 길쭉하게 연장된 슬릿 모양으로 형성된다. 그리고 반사면(p2004) 내의 슬릿 모양의 창부(2042) 이외는, 원통 모양의 마스크(M)의 조명 영역(IR) 내의 패턴으로부터의 결상 광속을 효율적으로 반사시키는 고반사부로 되어 있다.
복수의 점광원상(Sf)은, 제2 광학계(2015)의 광축(2015a)을 포함하여 중심면(pc)(도 21)과 직교하는 평면(p2005)에 관해서, 비면대칭적으로 배치되고, 슬릿 모양의 각 창부(2042)의 Y방향의 치수는, 점광원상(Sf)을 차광하지 않는 정도로 좁게 설정된다. 도 23에서 설명한 것처럼, 각 창부(2042)를 통과한 복수의 점광원상(Sf)의 각각으로부터의 광속(조명 광속(EL1))은, 제2 광학계(2015)를 통과하여 원통 모양의 마스크(M)의 패턴면(p2001) 상의 조명 영역(IR)을 중첩하여 조사한다. 이것에 의해, 조명 영역(IR)은 균일한 조도 분포로 조명된다.
패턴면(p2001)의 조명 영역(IR) 내에 나타나는 마스크 패턴으로부터의 반사광(결상 광속(EL2))은, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)으로 돌아오지만, 그 결상 광속(EL2)은 반사면(p2004)에서, 다시 점광원상(Sf')이 되어서 분리(分離)한 분포가 된다. 도 22에서 설명한 것처럼, 결상 광속(EL2)에 의해서 반사면(p2004) 상에 생성되는 다수의 점광원상(Sf')(특히 0차 회절광)의 분포는, 중심점(2044)에 관해서, 조명 광속(EL1)이 되는 다수의 점광원상(Sf)의 분포와 점대칭의 관계가 된다.
도 27과 같이, 조명 광속(EL1)의 근원이 되는 다수의 점광원상(Sf)이 분포하는 복수의 창부(2042)와 점대칭의 관계에 있는 반사면(p2004) 상의 영역은, 모두 고반사부로 되어 있기 때문에, 반사면(p2004) 상에 재결상되는 점광원상(Sf')(1차 회절광도 포함함)은 거의 손실없이 반사되어, 기판(P)에 이른다.
［제11 실시 형태의 변형예 1］
또한, 도 27에 있어서, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004) 중, 투영 광학계(PL)(제2 광학계(2015))의 광축(2015a)을 포함하는 평면(p2005)(XY면과 평행)과 교차하는 선상(線上)의 부분에, 조명 광속의 근원이 되는 점광원상(Sf)이 위치하는 경우에도, 앞의 배치 조건과 같이, 점광원상(Sf)이 위치하는 부분을 창부(2042)로 하여, 중심점(2044)에 관해서, 그 창부(2042)와 점대칭의 영역을 반사부(차광부)로 해두면 좋다.
단, 중심점(2044)에 점광원상(Sf)(창부(2042))이 위치하는 경우, 그 점광원상(Sf)을 근원으로 하는 조명 광속이 원통 모양의 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)을 조사하면, 거기서 반사된 결상 광속은 반사면(p2004)의 중심점(2044)(창부(2042))에 있어서 점광원상(Sf')을 형성하도록 수렴하기 때문에, 기판(P)을 향하는 결상 광속으로는 되지 않을 수 있다. 이것으로부터, 반사면(p2004)의 중심점(2044)의 부근에는, 점광원상(Sf)이 위치하지 않도록, 플라이 아이 렌즈(2062)를 구성하는 다수의 렌즈 요소(2062E)의 배열을 바꾸거나, 중심점(2044)의 위치에 대응하는 렌즈 요소(2062E)에 차광막(먹칠: black ink coating)을 실시하면 좋다.
또 본 실시 양태에서는, 도 25과 도 27에 도시한 것처럼, 플라이 아이 렌즈(2062)의 사출측의 면(Ep)에 형성되는 점광원상(SP)의 배치(렌즈 요소(2062E)의 배열)와, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)에 형성되는 창부(2042)의 배치를 일 대 일로 맞추도록 했지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 즉, 플라이 아이 렌즈(2062)의 사출측의 면(Ep)에 형성되는 다수의 점광원상(SP) 중, 오목 거울(2040)의 뒤쪽의 면(p2003)으로부터 입사하여 반사면(p2004)(동면(pd))에 도달할 수 있는 일부의 점광원상(Sf)에 대해서는, 창부(2042)를 마련하지 않고 반사면인 채로 하여 차광해도 좋다. 그 차광은, 오목 거울(2040)의 뒤쪽의 면(p2003) 내에서, 차광해야 할 점광원상(Sf)이 위치하는 영역에, 차광막이나 광흡수층을 형성하는 것으로도 마찬가지로 실현할 수 있다.
［제11 실시 형태의 변형예 2］
투영 광학계(PL)를 구성하는 제2 광학계(2015)로부터 오목 거울(2040)에 입사하는 결상 광속(EL2)(다수의 점광원상(Sf'))은, 오목 거울(2040)에서 반드시 전부를 반사시키지 않아도 좋다. 예를 들면, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)에는, 투과성의 창부(2042)와 반사부 외에, 조명 광속(EL1)의 근원이 되는 복수의 점광원상(Sf)과, 결상 광속(EL2)의 수렴에 의해 형성되는 복수의 점광원상(Sf')의 한쪽 또는 양쪽의 일부의 점광원상을 차폐하는 차광부를 마련해도 좋다.
이상, 제11 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 실시 형태에서는, 도 21 또는 도 22에 도시된 것처럼, 조명 광학계(IL)로부터의 조명광은, 투영 광학계(PL)의 동면(pd)에 배치되는 오목 거울(2040)의 뒤편으로부터 입사하어, 투영 광학계(PL)를 구성하는 제2 광학계(2015)와 프리즘 미러(2041)의 상측의 반사 평면(2041a)을 통하여, 조명 광속(EL1)으로서 원통 모양의 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)에 이른다.
본 실시 양태에 있어서의 투영 광학계(PL)의 결상 광로를, 조명 영역(IR)(물체면)으로부터 오목 거울(2040)(동면(pd))까지의 제1 광로와, 오목 거울(2040)(동면(pd))로부터 투영 영역(PA)(상면)까지의 제2 광로로 나누어 보면, 그 제1 광로가, 조명 광학계(IL)로부터의 조명 광속을 조명 영역(IR)으로 안내하기 위한 낙사 조명용의 광로를 겸하고 있다.
이와 같이, 본 실시 형태의 처리 장치(U3)(노광 장치)에서는, 투영 광학계(PL)의 동면 혹은 그 근방에 배치되는 반사경에 의해, 조명 광속과 결상 광속을 효율적으로 공간 분리하는 낙사 조명 방식으로 했으므로, 장치의 구성을 심플하게 할 수 있다. 또, 조명 광속과 결상 광속을 편광 상태의 차이에 의해 분리하는 방식과 비교하여, 큰 편광 빔 분할기나 파장판 등을 사용할 필요가 없어, 장치 구성을 심플하게 할 수 있다.
추가로, 조명 광속과 결상 광속을 편광 분리하는 방식으로는, 파장판(波長板)에 의한 파면(波面)의 흐트러짐이나, 편광 빔 분할기에 있어서의 소광비의 문제에 기인한 투영상의 특성(콘트라스트, 수차 등)의 열화에 대처할 필요가 있는 경우가 있지만, 본 실시 양태에서는, 그러한 원인에 의한 투영상의 특성 열화는 거의 없어, 노광 불량의 발생을 억제할 수 있다. 또, 본 실시 형태의 노광 장치(U3)는, 투영 광학계의 일부의 광로를 통하여 조명광을 반사형의 마스크(M)에 조사하는 낙사 조명 방식을 조립하고 있기 때문에, 투과형의 마스크의 내부에 조명 광학계를 조립하는 경우에 비해, 특히 조명 광학계의 설계 자유도가 높아진다.
본 실시 형태에 있어서, 도 24에 도시된 광원 장치(2055)는 점광원상의 치수를 작게 할 수 있는 것으로부터, 방사광의 지향성이 강한 레이저 광원(예를 들면, KrF, ArF, XeF 등의 엑시머 레이저 광)을 사용하는 것을 상정했지만, 거기에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, g선, h선, i선 등의 휘선광(輝線光)을 방사하는 램프 광원, 또는 방사광의 지향성이 약한 레이저 다이오드나 발광 다이오드(LED) 등을 사용해도 좋다.
본 실시 형태의 디바이스 제조 시스템(2001)(도 20)은, 처리 장치(U3)(노광 장치)의 구성을 심플하게 할 수 있으므로, 디바이스의 제조 비용을 저감할 수 있다. 또, 처리 장치(U3)는 기판(P)을 회전 드럼(2030)의 외주면(p2002)을 따라서 반송하면서 주사 노광하는 방식이므로, 노광 처리를 효율적으로 실행할 수 있다. 결과적으로, 디바이스 제조 시스템(2001)은 디바이스를 효율적으로 제조할 수 있다.
［제12 실시 형태］
다음으로, 제12 실시 형태에 대해서 도 28을 참조하여 설명한다. 본 실시 형태는 앞의 도 25, 도 27에서 설명한 플라이 아이 렌즈(2062)의 구성과 오목 거울(2040)의 반사면(p2004) 내에 형성되는 점광원상(Sf)의 배치를 변경한 것이며, 상기의 실시 형태와 마찬가지의 구성요소에 대해서는, 상기의 실시 형태와 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 간략화 또는 생략하는 것이 있다.
도 28은 오목 거울(2040)의 반사면(p2004) 내에 있어서, 플라이 아이 렌즈(2062)의 복수의 렌즈 요소(2062E)를 등가적으로 어떻게 배치할지를, 투영 광학계(PL)의 광축(2015a)과 직교하는 YZ면 내에서 본 도면이다. 복수의 렌즈 요소(2062E)(점광원상(Sf))가, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)의 중심점(2044)(광축(2015a))에 관해서, 서로 비점대칭적인 배열이 되도록, 중심점(2044)에 가장 가까운 렌즈 요소(2062E)의 중심은, 중심점(2044)으로부터 Y방향 및 Z방향으로 변위되어 있다.
본 실시 양태에 있어서도, 플라이 아이 렌즈(2062)의 각 렌즈 요소(2062E)의 단면 형상(YZ면 내에서의 형상)은, 앞의 도 26에서 설명한 것처럼, 조명 시야 조리개(2064)의 구형의 개구부(2064A)를 포함하는 장방형과 상사형(相似形)으로 설정되지만, 여기에서는, Y방향의 단면 치수(Py)와 Z방향의 단면 치수(Pz)의 비 Py／Pz가 거의 4로 설정되어 있는 것으로 한다. 그 때문에, 반사면(p2004)(동면(pd)) 내에 분포하는 다수의 점광원상(Sf)도, Y방향으로 단면 치수(Py)의 피치(pitch)로 나열되고, Z방향으로 단면 치수(Pz)의 피치로 나열된다.
통상의 플라이 아이 렌즈라면, 각 렌즈 요소(2062E)의 중심이 Y방향과 Z방향의 양방향으로 곧게 나열되어 배치되지만, 본 실시 양태에서는, Z방향으로 인접하는 렌즈 요소(2062E)끼리를 Y방향으로 ΔY씩 변위시켜 배치한다. 이 변위량 ΔY를, 렌즈 요소(2062E)의 Y방향의 단면 치수(배열의 피치)(Py)의 1／4 정도로 하면, 각 점광원상(Sf)은, YZ면 내에 있어서 서로 ±45도, ±135도 중 어느 방향으로 떨어져 위치하게 된다.
도 28에 있어서, 반사면(p2004)의 중심점(2044)의 바로 옆에 위치하여, 중심점(2044)을 둘러싸는 4개의 점광원상(Sf)을 특정했을 때, 그 4개의 점광원상(Sf)으로 둘러싸이는 영역(여기에서는 경사진 장방형이 됨)의 중심 위치는 중심점(2044)으로부터 변위되어 있다. 환언하면, 4개의 점광원상(Sf)으로 둘러싸이는 영역의 중심 위치는, 중심점(2044)과는 다른 위치에 있다. 그러한 변위가 생기도록, 오목 거울(2040)과 플라이 아이 렌즈(2062)의 YZ면 내에서의 위치 관계를 설정함으로써, 모든 점광원상(Sf)의 각각을 중심점(2044)에 관해서 서로 비점대칭인 관계로 배치할 수 있다. 이것은, 중심점(2044)에 관해서 각 점광원상(Sf)과 점대칭인 관계로 되는 반사면(p2004) 상의 영역을, 항상 반사부로 할 수 있는 것을 의미한다.
이상과 같이 배치되는 점광원상(Sf)의 분포에 대응하여, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004) 내에는 각 점광원상(Sf)을 투과시키는 창부(2042)가 형성되지만, 그 창부의 형상, 치수, 배치에는 몇 개의 형태를 생각할 수 있다. 단순하게는, 도 28에 도시된 바와 같이, 하나의 점광원상(Sf)만을 투과시키는 원형의 창부(2042H)를, 점광원상(Sf)의 배열에 맞추어 반사면(p2004)의 전면에 분포시키는 형태이다.
다른 형태로서는, 반사면(p2004) 상에서 Y방향에 대해서 기울기 45도 방향으로 일렬로 늘어선 모든 점광원상(Sf)을 합쳐서 투과시키도록 하는 슬롯 모양의 창부(2042K)라도 좋다. 이 창부(2042K) 내에 위치하는 일련의 점광원상(Sf)을 근원으로 하는 조명 광속이 원통 모양의 마스크(M)의 조명 영역(IR)을 조사했을 때, 그 반사 광속(결상 광속)은, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004) 상에서는 점광원상(Sf)을 투과시키는 창부로부터 변위한 반사 영역(2042 K')에 점광원상(Sf')(1차 회절상도 포함함)이 되어 수렴한다. 그 외, Y방향에 대해서 기울기 45도 방향으로 늘어선 2개의 점광원상(Sf)을 1조로 하여, 합쳐서 투과시키도록 하는 타원형상(혹은 표주박형)의 창부(2042L)라도 좋다. 어느 창부(2042H, 2042K, 2042L)여도, 각 점광원상(Sf)으로부터의 조명광을 부분적으로 차폐하지 않는 범위에서, 극력 작게 형성된다.
이상의 제12 실시 양태에 있어서, 플라이 아이 렌즈(2062)의 렌즈 요소(2062E)의 Y방향의 변위량 ΔY는 임의로 설정할 수 있고, 렌즈 요소(2062E)의 단면 치수의 비 Py／Pz도, 반드시 정수배로 할 필요는 없다.
［제13 실시 형태］
다음으로, 제13 실시 형태에 대해서 도 29를 참조하여 설명한다. 본 실시 형태도, 도 28과 마찬가지로, 플라이 아이 렌즈(2062)의 구성과 오목 거울(2040)의 반사면(p2004) 내에 형성되는 점광원상(Sf)의 배치의 변형에 관련된 것이다. 도 29의 구성에서는, 플라이 아이 렌즈(2062)의 복수의 렌즈 요소(2062E)의 중심이, YZ면 내에 있어서 Y방향과 Z방향으로 직선적으로 배열된다.
이와 같은 플라이 아이 렌즈(2062)의 경우, 각 렌즈 요소(2062E)의 사출측에 형성되는 점광원상(Sf)은, Y방향으로 단면 치수(Py)의 피치로 배열되고, Z방향으로 단면 치수(Pz)의 피치로 배열된다. 이와 같은 경우에도, 도 28의 제12 실시 양태에서 설명한 것처럼, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)의 중심점(2044)(광축(2015a))의 바로 옆에 위치하여, 중심점(2044)을 둘러싸는 4개의 점광원상(Sfv1, Sfv2, Sfv3, Sfv4)에 주목했을 때, 그 4개의 점광원상(Sfv1~Sfv4)으로 둘러싸이는 영역(장방형)의 중심 위치(Gc)는 중심점(2044)으로부터 변위되어 있다. 환언하면, 중심 위치(Gc)는 중심점(2044)과는 다른 위치에 있다.
이와 같은 변위가 생기도록, 오목 거울(2040)과 플라이 아이 렌즈(2062)의 YZ면 내에서의 위치 관계를 설정함으로써, 모든 점광원상(Sf)의 각각을 중심점(2044)에 관해서 서로 비점대칭인 관계로 배치할 수 있다. 따라서 중심점(2044)에 관해서 각 점광원상(Sf)과 점대칭인 관계로 되는 반사면(p2004) 상의 영역은, 항상 반사부로 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)에는, 점광원상(Sf)을 개별적으로 투과하기 위한 원형의 창부(2042H)가, 렌즈 요소(2062E)(점광원상(Sf))의 배열의 피치에 맞추어 형성되어 있다.
［제14 실시 형태］
다음으로, 제14 실시 형태에 대해서 도 30을 참조하여 설명한다. 본 실시 형태도, 도 28, 도 29와 마찬가지로, 플라이 아이 렌즈(2062)의 구성과 오목 거울(2040)의 반사면(p2004) 내에 형성되는 점광원상(Sf)의 배치의 변형에 관련된 것이다. 도 30의 구성에서는, 플라이 아이 렌즈(2062)의 복수의 렌즈 요소(2062E)(단면 형상은 Y방향으로 가늘고 길쭉한 장방형)가 Y방향으로 단면 치수(Py)의 피치로 배열되고, Z방향으로 단면 치수(Pz)의 피치로 조밀하게 배열되지만, Y방향으로 늘어선 1열분의 렌즈 요소(2062E) 그룹은, Z방향의 열마다 Py／2 만큼 교대로 Y방향으로 위치를 바꾸어(비켜 놓아서) 배열되어 있다.
플라이 아이 렌즈(2062)의 경우, 점광원상(Sf)은 광원으로부터의 조명광(예를 들면 도 24 중의 EL0)을 받는 모든 각 렌즈 요소(2062E)의 사출단측에 생성되지만, 그 점광원상(Sf) 중, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)의 중심점(2044)에 관해서, 서로 점대칭의 배치 관계가 되는 2개의 점광원상(Sf)의 한쪽을 차폐하도록, 대응하는 렌즈 요소(2062E)에는 차광체(2062s)가 형성된다.
도 30의 구성에서는, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004) 내에 있어서, 선택된 점광원상(Sf)이 랜덤으로, 또한, 균일하게 분포하도록, 대응한 렌즈 요소(2062E)에 차광체(2062s)(금속 박막 등)가 형성된다. 그러한 플라이 아이 렌즈(2062)를 사용하는 경우도, 도 30에 도시된 바와 같이 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)에는, 점광원상(Sf)을 투과하기 위한 원형의 창부(2042H)가 형성된다.
［제15 실시 형태］
다음으로, 제15 실시 형태에 대해서 도 31을 참조하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 지금까지 설명해 온 플라이 아이 렌즈(2062)를 이용하는 일 없이, 광원상 형성부에 의해 오목 거울(2040)의 반사면(p2004) 내에 다수의 점광원상(Sf)을 형성한다. 도 31은 XZ면과 평행으로, 광축(2015a)(중심점(2044))을 포함하는 면에 있어서의 오목 거울(2040)의 단면을 나타내고, 점광원상(Sf)(Sfa)이 위치하는 반사면(p2004) 상에는, 각각 창부(2042H)가 형성되어 있다.
오목 거울(2040)은, 예를 들면 저열팽창율의 파인 세라믹스(fine ceramics)나 유리 세라믹스제의 모재의 오목면측에는 반사막을 형성한 것이다. 그 반사막에는 앞의 각 실시 양태와 마찬가지의 조건에 따라서 복수의 창부(2042H)가 형성되고, 본 실시 형태에서는, 그 창부(2042H)의 후방의 모재에, 조명 광학계(IL)의 일부인 광섬유(Fbs)를 통과하는 관통공(1mm정도의 직경)이 형성된다.
각 광섬유(Fbs)의 사출단은 점광원상으로서 기능하고, 반사면(p2004)과 거의 동일한 면에 설치된다. 각 광섬유(Fbs)의 입사단에 조사되는 조명광은, 광섬유(Fbs)의 사출단으로부터 투사되는 조명 광속(예를 들면 EL1a)이, 소정의 개구 수(발산(發散) 각도 특성)를 가지도록 설정된다. 또, 각 광섬유(Fbs)의 사출단으로부터의 조명 광속의 방향은, 그 사출단(점광원상)을 통과하는 주광선의 방향과 맞도록 설정된다.
도 31에 도시된 구성에서는, 플라이 아이 렌즈(2062)를 이용하지 않고, 다수의 점광원상(Sf)의 각각을 광섬유(Fbs)의 사출단에서 생성하기 때문에, 창부(2042H)의 수에 따른 광섬유가 필요하지만, 광원으로부터 오목 거울(2040)에 이르는 계(系), 즉 조명 광학계(IL) 전체를 콤팩트하게 할 수 있다.
또, 오목 거울(2040)에는, 광섬유(Fbs)의 사출단이 관통하는 작은 구멍이 마련되지만, 그 작은 구멍의 각각에, 석영제의 가는 광 파이프(원주 모양 라드) 등을 매설하여, 그 광 파이프의 각각의 입사단측에 집광 렌즈가 부착된 자외선 발광 다이오드(LED)를 설치하고, 각 광 파이프의 사출단측을 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)과 맞추어 두는 구성으로 해도 좋다.
［제16 실시 형태］
다음으로, 제16 실시 형태에 대해서 도 32a, 32b, 도 33a, 33b, 33c를 참조하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 조명 광학계(IL) 내의 플라이 아이 렌즈(2062) 대신에, 로드 렌즈(각주(角柱) 모양의 유리나 석영)를 이용하여, 원통 모양의 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)을 균일하게 조명한다.
도 32a는 광원의 광을 안내하는 도광 부재(2060)(광섬유)로부터 투영 광학계(PL)(제2 광학계(2015))까지의 광로를 Y축 방향에서 본 평면도이고, 도 32b는 도 32a의 광로를 Z축 방향에서 본 평면도이다. 도 32a, 32b에 있어서, 조명 시야 조리개(2064)로부터 투영 광학계(PL)에 이르는 광로 구성은, 앞의 도 23의 구성과 같으므로, 그 부분의 설명은 생략한다.
도 32a, 32b에 도시된 조명 광학계(IL)는, 도 24에서 설명한 도광 부재(2060), 집광 렌즈(2093), 로드 렌즈(2094), 조명 시야 조리개(2064), 렌즈계(2066) 등을 구비한다. 오목 거울(2040) 이후의 투영 광학계(PL)(제2 광학계(2015))의 구성은, 앞의 도 21, 도 23과 마찬가지이다.
도광 부재(광섬유)(2060)로부터 출사된 조명 광속(EL0)은, 집광 렌즈(2093)에 의해서, 로드 렌즈(2094)의 입사단면(2094a), 혹은 그 근방에 수렴된다. 로드 렌즈(2094)의 YZ면을 따른 단면 형상(입사단면(2094a), 사출단면(2094b))은, 조명 시야 조리개(2064)의 사다리꼴이나 장방형의 개구부(2064A)(도 26)를 포함하는 장방형으로 성형되어 있다. 그 단면 형상은, 앞의 도 25, 도 28~도 30에 도시된 플라이 아이 렌즈(2062)의 렌즈 요소(2062E)의 단면 형상과 거의 상사형(相似形)이다.
로드 렌즈(2094)를 이용하는 경우, 입사단면(2094a)에서 수렴된 조명 광속(EL0)은, 로드 렌즈(2094)의 내부에 있어서, XZ면과 평행한 측면(2094c)과 XY면과 평행한 측면(2094d)의 사이에 여러 차례에 걸쳐서 내부 반사를 반복하여 사출단면(2094b)까지 진행된다. 로드 렌즈의 경우, 조명광의 조도 분포가 가장 균일하게 되는 것은 사출단면(2094b)이지만, 그 균일성은 내부 반사의 반복수가 많을수록 좋아진다. 따라서 그 사출단면(2094b)은 원통 모양의 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)과 공역인 면(2014b)과 일치시켜서 배치된다.
본 실시 형태의 로드 렌즈(2094)는 단면이 장방형인 것으로부터, 대향하는 측면(2094c)의 사이에서의 조명광의 반사 횟수는, 대향하는 측면(2094d)의 사이에서의 조명광의 반사 횟수보다도 적다. 조명 광속(EL0)이 로드 렌즈(2094)의 내면에서 반사하는 횟수는, 조도 균일성을 높이는 관점으로부터 2회 이상이 되도록, 로드 렌즈(2094)의 길이 등이 설정된다. 또한, 로드 렌즈(2094)의 사출단면(2094b)의 형상이 조명 영역(IR)의 외연(外緣)을 규정하므로, 조명 시야 조리개(2064)는 생략해도 좋다.
그런데, 로드 렌즈(2094)의 입사단면(2094a)의 YZ면 내에서의 중심점과, 사출단면(2094b)의 YZ면 내에서의 중심점을 잇는 선을 중심축(AX2003)이라고 하면, 이 중심축(AX2003)은 투영 광학계(PL)의 광축(2015a)(렌즈계(2066)의 광축(2014a))과는 평행이지만, Z방향으로 편심되어 있다. 또한, 도광 부재(2060)의 사출단은, 집광 렌즈(2093)의 광축(2093a) 상에 배치되지만, 그 광축(2093a)은 로드 렌즈(2094)의 중심축(AX2003)에 대해서, －Y방향으로 변위해서 배치된다.
그 -Y방향으로의 변위에 의해서, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004) 내에 생성되는 다수의 점광원상(Sf)을, 반사면(p2004)의 중심점(2044)(광축(2015a))에 관해서 비점대칭으로 배치할 수 있다. 그것을, 도 33a~33c에서 상술한다. 도 33a는 로드 렌즈(2094)의 사출단면(2094b)측으로부터 X축 방향으로 집광 렌즈(2093)를 본 도면, 도 33b는 렌즈계(2066)측으로부터 X축 방향으로 로드 렌즈(2094)를 본 도면, 도 33c는 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)을 X축 방향에서 본 도면이다.
도 33a에 도시된 바와 같이, 로드 렌즈(2094)의 단면은, XY면과 평행한 측면(2094d)과 XZ면과 평행한 측면(2094c)으로 규정되는 구형이며, 로드 렌즈(2094)의 중심축(AX2003)과 집광 렌즈(2093)의 광축(2093a)은, 상대적으로 Y방향으로 편심되어 있다. 또, 도 33b에 도시된 바와 같이, 렌즈계(2066)의 광축(2014a)(2015 a)에 대해서, 로드 렌즈(2094)의 중심축(AX2003)은 Z방향으로 편심되어 있다.
이와 같은 구성에 있어서, 오목 거울(2040)의 모재가 되는 오목 렌즈와 렌즈계(2066)는, 로드 렌즈(2094)의 사출단면(2094b)이 위치하는 면(2014b)의 푸리에 변환면(동면(pd))을, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004) 상에 형성한다. 이 때문에, 도 33c에 도시된 바와 같이, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004) 상에는, 다수의 점광원상(Sf)이 Y방향으로 피치(DSy), Z방향으로 피치(DSz)로 형성된다. 이들 점광원상(Sf)은, 로드 렌즈(2094)의 입사단면(2094a)에서 수렴된 조명 광속(EL0)의 스폿(spot)상의 허상으로서 나타난다.
복수의 점광원상(Sf)은, 로드 렌즈(2094)의 단면이 장방형인 것으로부터, 그 단면의 장변과 평행한 방향(Y방향)의 점광원상(Sf)의 배열의 피치(DSy)는, 단변과 평행한 방향(Z방향)의 점광원상(Sf)의 배열의 피치(DSz)보다도 길어진다. 또, 도 32a, 32b에 도시된 것처럼, 로드 렌즈(2094) 내에서의 조명광의 내부 반사 횟수는, Z방향의 쪽이 Y방향에 비해서 많아지기 때문에, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004) 상에 생성되는 점광원상(Sf)의 수도, Z방향의 쪽이 Y방향에 비해서 많아진다. 도 33c의 예에서는, Z방향으로 5개의 점광원상(Sf)이 늘어서고, Y방향에는 3개의 점광원상(Sf)이 늘어선다.
또한, 로드 렌즈(2094)의 중심축(AX2003)과 집광 렌즈(2093)의 광축(2093a)을 상대적으로 Y방향으로 편심시킴으로써, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004) 상에 생성되는 점광원상(Sf)의 분포는, 중심점(2044)(광축(2015a))에 대해서 전체적으로 Y방향으로 편심하게 되어, 점광원상(Sf)의 각각을, 중심점(2044)에 관해서 서로 비점대칭인 관계로 배치할 수 있다.
앞의 도 27에 도시된 실시 양태와 마찬가지로, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)에는, Z방향으로 일렬로 늘어선 복수의 점광원상(Sf)을 합쳐서 투과시키는 슬롯 모양의 창부(2042)가, Y방향으로 피치(DSy)로 3열 형성되어 있다. 각 창부(2042)의 Y방향의 폭은, 점광원상(Sf)을 근원으로 하는 조명 광속을 차폐하지 않는 범위에서, 가능한 한 작게 설정되어 있다. 이러한 슬롯 모양의 창부(2042)도, 중심점(2044)에 관해서 서로 비점대칭인 배치가 되도록 형성되어 있다.
도 33c의 구성에서는, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)(동면(pd)) 상에 있어서, 중심점(2044)(광축(2015a))에 가장 가까운 점광원상(Sf)으로부터 중심점(2044)까지의 Y방향의 거리(Yk라고 함)가, Y방향으로 늘어선 창부(2042)의 간격(Yw라고 함)의 절반 미만, 즉, Yk＜(Yw／2)로 설정되도록, 로드 렌즈(2094)의 중심축(AX2003)과 집광 렌즈(2093)의 광축(2093a)의 Y방향의 편심량이 설정되어 있다.
이와 같이, 원통 모양의 마스크(M)의 조명 영역(IR)을 조사하는 조명 광속(EL1)의 근원이 되는 점광원상(Sf)을 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)(동면(pd)) 상에 배치하면, 원통 모양의 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)으로부터 발생하는 결상 광속(EL2)은, 도 33c에 도시된 바와 같이, 반사면(p2004) 상에 있어서는, 점광원상(Sf)의 회절상(Sf')(0차 회절광과 ±1차 회절광 등을 포함함)이 되어 분포한다. 반사면(p2004) 상에 있어서, 회절상(Sf')과 조명 광속(EL1)의 근원인 점광원상(Sf)은, 중심점(2044)에 관해서 점대칭으로 위치한다.
본 실시 형태에 있어서는, 상기의 거리(Yk)와 간격(Yw)의 관계가, Yk＜(Yw／2)로 설정되어 있으므로, 결상 광속(EL2)에 의해서 오목 거울(2040)(동면(pd))상에 생성되는 복수의 회절상(Sf')은, 모두 창부(2042)로부터 어긋난 반사부 상에 형성된다. 이와 같이 하여, 결상 광속(EL2)은 거의 손실되는 것 없이, 오목 거울(2040)의 반사부에서 반사되어, 앞의 도 21에서 도시된 것처럼, 외주면(p2002)을 따라서 유지되는 기판(P) 상의 투영 영역(PA)에 투사된다.
이상과 같이, 로드 렌즈(2094)를 이용하는 경우에도, 로드 렌즈(2094)의 입사단면(2094a)상에 있어서의 조명 광속(EL0)의 수렴 위치를 중심축(AX2003)으로부터 변위시켜 둠으로써, 다수의 점광원상(Sf)의 각각을, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)의 중심점(2044)에 관해서, 서로 비점대칭의 관계로 설정할 수 있다.
［제17 실시 형태］
다음으로, 제17 실시 형태에 의한 처리 장치(노광 장치)(U3)의 구성을, 도 34, 도 35를 참조하여 설명한다. 본 실시 형태의 노광 장치는, 원통 모양의 마스크(M)의 패턴 영역의 Y방향의 치수나, 기판(P) 상의 패턴 노광 영역의 Y방향의 치수가, 앞의 도 21에 도시된 투영 광학계(PL)에 의한 조명 영역(IR)이나 투영 영역(PA)의 Y방향의 치수보다도 큰 것에 대응하기 위해, 복수의 투영 광학계를 Y방향으로 늘어놓아, 실효적인 노광 가능 범위를 Y방향으로 넓히는 구성으로 했다.
이를 위해서는, 원통 모양의 마스크(M)의 패턴을 정립상으로 하여 기판(P) 상에 투영할 필요가 있다. 앞의 도 21에 도시된 투영 광학계(PL)에서는, 기판(P) 상에 투영되는 마스크 패턴상의 X방향은 정립하여 있지만, Y방향에 관해서는 반전되어 있다. 이에, 마찬가지 구성의 투영 광학계를 텐덤(tandem)(시리얼)으로 마련함으로써, Y방향이 반전되어 있는 투영상을 재차 Y방향으로 반전시켜서, 결과적으로 기판(P) 상의 투영 영역(PA) 내에서는 X방향과 Y방향의 양쪽 모두에서 정립상으로 한다.
도 34는 본 실시 형태에 의한 노광 장치의 전체의 개략 구성을 나타내고, 도 35는 복수의 투영 광학계의 각각에 의한 조명 영역(IR)과 투영 영역(PA)의 배치 관계를 나타내는데, 각 도면의 직교 좌표계 XYZ는, 앞의 도 21의 실시 형태에 있어서 설정한 좌표계와 맞추어져 있다. 또, 앞의 도 21, 도 23에 도시된 노광 장치의 부재나 요소와 동등한 것에는 동일한 부호를 부여하고 있다.
반송 경로의 상류에서부터 반송되어 오는 기판(P)은, 도시하지 않은 반송 롤러나 가이드 부재 등을 통하여, 회전 드럼(2030)의 외주면의 일부에 감겨진 후, 도시하지 않은 가이드 부재나 반송 롤러를 통하여 하류로 반송된다. 제2 구동부(2032)는, 회전 드럼(2030)을 회전 중심축(AX2002)의 주위에 시계 방향으로 회전 구동하고, 기판(P)은 일정한 속도로 보내진다. 회전 드럼(2030)의 원통 모양의 외주면 중, 기판(P)이 감져지는 부분에는, 6개의 투영 광학계(PL2001~PL2006)의 각 투영 영역(PA2001~PA2006)이 위치한다. 그 6개의 투영 영역(PA2001~PA2006)의 각각에 대응하여, 원통 모양의 마스크(M)의 외주면(원통 모양의 마스크 패턴면) 상에는, 6개의 조명 영역(IR2001~IR2006)이 설정된다.
그 6개의 투영 광학계(PL2001~PL2006)는, 모두 동일한 광학 구성이며, 원통 모양의 마스크(M)의 회전 중심축(AX2001)과 회전 드럼(2030)을 회전 중심축(AX2002)을 포함하는 중심면(pc)(YZ면과 평행)에 대해서, 왼쪽(－X방향)에 설치되는 투영 광학계(PL2001, PL2003, PL2005)(총괄하여 홀수 번째의 투영 광학계(PLo)라고도 부름)와, 오른쪽(＋X방향)에 설치되는 투영 광학계(PL2002, PL2004, PL2006)(총괄하여 짝수 번째의 투영 광학계(PLe)라고도 부름)으로 나누어져 있다.
본 실시 형태의 투영 광학계(PL2001~PL2006)는, 도 21에 도시된 투영 광학계(PL)와 낙사 조명용의 조명 광학계(IL2001~IL2006)를 구비하고 있다. 그 구성은 도 21과 마찬가지이므로, 대표하여 투영 광학계(PL2001)와 조명 광학계(IL2001)에 대해서 간단하게 설명한다. 조명 광학계(IL2001)는 광원 장치(2055)로부터의 조명 광속(EL0)을 입사하여, 투영 광학계(PL2001)의 상단의 유니트(도 21과 마찬가지의 투영 광학계(PL))의 동면에 배치되는 오목 거울(2040)의 뒤편으로부터, 반사면(p2004)에 다수의 점광원상(Sf)을 생성한다. 그 점광원상(Sf)을 근원으로 하는 조명 광속(EL1)은, 프리즘 미러(2041)의 상측의 반사 평면(2041a)에서 반사되어, 원통 모양의 마스크(M)의 외주면상의 조명 영역(IR2001)을 조사한다.
조명 영역(IR2001) 내의 마스크 패턴으로부터 반사된 결상 광속(EL2)은, 반사 평면(2041a)에서 반사된 후, 오목 거울(2040)에서 반사되고, 프리즘 미러(2041)의 하측의 반사면(2041b)에서 반사되어, 면(p2007)(중간상면(p2007))에 마스크 패턴의 공간상(空間像)(중간상(中間像))을 형성한다.
투영 광학계(PL2001)의 후단의 투영 유니트도, 프리즘 미러, 복수 매의 렌즈 소자, 동면에 배치되는 오목 거울(2078) 등을 구비한 하프·필드의 등배 반사 굴절 투영계이며, 중간상면(p2007)에서 중간상을 형성한 결상 광속(EL2)은, 오목 거울(2078)에서 반사된 후, 프리즘 미러(2076)의 하측의 반사 평면(2076b)에서 반사되어, 기판(P) 상의 투영 영역(PA2001)에 이르고, 투영 영역(PA2001) 내에는 마스크 패턴의 정립정상이 생성된다. 또한, 투영 광학계(PL2001)의 후단(중간상면으로부터 투영 영역까지)의 투영 유니트는, 중간상면(p2007)에 형성되는 중간상을 기판(P) 상의 투영 영역(PA2001)에 재결상시키는 것만으로 좋기 때문에, 오목 거울(2078)의 반사면에는, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)에 형성되어 있는 것 같은 창부(2042)는 마련되지 않았다.
이상과 같은 구성의 투영 광학계(PL2001)(다른 투영 광학계(PL2002~PL2006)도 마찬가지)는, 이른바 멀티 렌즈 방식 중 하나의 투영계인 것으로부터, 도 21의 투영 광학계(PL)와 같이, 조명 영역(IR) 내의 중심점을 통과하는 주광선과 투영 영역(PA2001) 내의 중심점을 통과하는 주광선을, 중심면(pc) 내에 배치할 수 없는 것이 있다.
이에, 도 34에 도시된 바와 같이, 조명 영역(IR2001) 내의 중심점을 통과하는 주광선의 연장선(D2001)이 원통 모양의 마스크(M)의 회전 중심축(AX2001)을 향하도록, 투영 광학계(PL2001)(PL2003, PL2005도 동일)의 상측의 투영 유니트의 프리즘 미러(2041)의 반사 평면(2041a)의 각도 θ2001(도 21 참조)는 45°이외의 값으로 설정된다. 마찬가지로, 투영 영역(PA2001) 내의 중심점을 통과하는 주광선의 연장선(D2001)이 회전 드럼(2030)의 회전 중심축(AX2002)을 향하도록, 투영 광학계(PL2001)의 하측의 투영 유니트의 프리즘 미러(2076)의 반사 평면(2076b)의 각도는 XY면에 대해서 45°이외의 값으로 설정된다.
중심면(pc)에 관해서, 투영 광학계(PL2001)와 대칭적으로 배치되는 투영 광학계(PL2002)(PL2004, PL2006도 동일)에 대해서도 마찬가지이며, 조명 영역(IR2002) 내의 중심점을 통과하는 주광선의 연장선(D2002)이 원통 모양의 마스크(M)의 회전 중심축(AX2001)을 향하도록, 상측의 투영 유니트의 프리즘 미러(2041)의 반사 평면(2041a)의 각도 θ2001은 45°이외의 값으로 설정되고, 투영 영역(PA2002) 내의 중심점을 통과하는 주광선의 연장선(D2002)이 회전 드럼(2030)의 회전 중심축(AX2002)을 향하도록, 후단의 투영 유니트에 있어서의 프리즘 미러(2076)의 반사 평면(2076b)의 각도는, XY면에 대해서 45°이외의 값으로 설정된다.
이상과 같이, 주광선의 연장선(D2001, D2002)이 중심면(pc)에 관해서 대조적으로 경사진 홀수 번째의 투영 광학계(PLo)와 짝수 번째의 투영 광학계(PLe)는, XZ면 내에서 보면, 중심면(pc)에 관해서 대칭적으로 배치되지만, XY면 내에서 보면, Y방향으로 어긋나서 배치된다. 구체적으로는, 원통 모양의 마스크(M)의 패턴면 상에 형성되는 조명 영역(IR2001~IR2006)과 기판(P) 상에 형성되는 투영 영역(PA2001~PA2006)이 도 35의 배치 관계가 되도록, 각 투영 광학계(PL2001~PL2006)가 설치된다.
도 35는 조명 영역(IR2001~IR2006)과 투영 영역(PA2001~PA2006)의 배치를 XY면 내에서 본 도면이며, 왼쪽 도면은, 원통 모양의 마스크(M) 상의 조명 영역(IR2001~IR2006)을, 중간상이 형성되는 중간상면(p2007)측에서 본 것이고, 오른쪽 도면은, 회전 드럼(2030)에 지지된 기판(P) 상의 투영 영역(PA2001~PA2006)을 중간상면(p2007)측에서 본 것이다. 또, 도 35 중의 부호 Xs는, 원통 모양의 마스크(M)(회전 드럼(2020))와 회전 드럼(2030)의 이동 방향(회전 방향)을 나타낸다.
도 35에 있어서, 각 조명 영역(IR2001~IR2006)은 중심면(pc)(Y축과 평행)과 평행한 상저변(上底邊)과 하저변(下底邊)을 가지고 Y방향으로 가늘고 길쭉한 사다리꼴 모양으로 되어 있다. 이것은, 도 34에 도시된 조명 광학계(IL2001~IL2006)의 각각이, 앞의 도 26에서 도시한 것과 같은 조명 시야 조리개(2064)를 구비하고 있는 것을 의미한다. 또한, 도 34의 각 투영 광학계(PL2001~PL2006)는, 중간상면(p2007)에 중간상을 형성하므로, 거기에 사다리꼴 모양의 개구를 가지는 시야 조리개를 배치하는 경우는, 각 조명 영역(IR2001~IR2006)의 형상을 단순한 장방형 모양(사다리꼴 모양의 개구를 포함하는 크기)으로 해도 상관없다.
원통 모양의 마스크(M)의 외주면 상에 있어서, 홀수 번째의 투영 광학계(PLo) 에 의해서 형성되는 조명 영역(IR2001, IR2003, IR2005)의 각각의 중심점은, 중심면(pc)과 평행한 면(Lo)(XY면에 수직) 상에 위치하고, 짝수 번째의 투영 광학계(PLe)에 의해서 형성되는 조명 영역(IR2002, IR2004, IR2006)의 각각의 중심점은, 중심면(pc)과 평행한 면(Le)(XY면에 수직) 상에 위치한다.
각 조명 영역(IR2001~IR2006)을 사다리꼴 모양으로 하고, 그 하저변의 Y방향의 치수를 A2002a, 상저변의 Y방향의 치수를 A2002b라고 하면, 홀수 번째의 조명 영역(IR2001, IR2003, IR2005)의 각각의 중심점은 Y방향으로 간격(A2002a＋A2002b)으로 배치되고, 짝수 번째의 조명 영역(IR2002, IR2004, IR2006)의 각각의 중심점도 Y방향으로 간격(A2002a＋A2002b)으로 배치된다. 단, 홀수 번째의 조명 영역(IR2001, IR2003, IR2005)에 대해서 짝수 번째의 조명 영역(IR2002, IR2004, IR2006)은, Y방향으로 치수(A2002a＋A2002b)／2 만큼 상대적으로 어긋나 있다. 또한, 면(Lo)과 면(Le)의 중심면(pc)으로부터의 X방향의 거리는 서로 같게 설정되어 있다.
본 실시 형태에 있어서, 조명 영역(IR2001~IR2006)의 각각은, 원통 모양의 마스크(M)의 외주면의 원주 방향(Xs방향)을 따라서 보았을 경우, Y방향으로 서로 이웃하는 조명 영역의 단부끼리(사다리꼴의 사변부)가 서로 겹치도록(오버랩되도록) 구성된다. 이것에 의해서, 원통 모양의 마스크(M)의 패턴 영역(A2003)의 Y방향의 치수가 큰 경우에도, 그것을 커버하는 유효 노광 영역을 확보할 수 있다. 또한, 패턴 영역(A2003)은, 프레임 모양의 패턴 비형성 영역(A2004)에 둘러싸여 있지만, 패턴 비형성 영역(A2004)은 조명광에 대해서 매우 낮은 반사율(혹은 높은 광흡수율)을 가지는 재질로 구성되어 있다.
한편, 도 35의 오른쪽에 도시된 바와 같이, 기판(P) 상의 투영 영역(PA2001~PA2006)은, 각 조명 광학계(IL2001~IL2006) 중에 도 26과 같은 조명 시야 조리개(2064)가 마련되어 있는 경우는, 원통 모양의 마스크(M)의 외주면 상에 형성되는 조명 영역(IR2001~IR2006)의 배치와 형상을 반영한 것(상사(相似)의 관계)이 된다. 따라서 홀수 번째의 투영 영역(PA2001, PA2003, PA2005)의 각 중심점은 면(Lo) 상에 위치하고, 짝수 번째의 투영 영역(PA2002, PA2004, PA2006)의 각 중심점은 면(Le) 상에 위치한다.
또한, 도 35의 오른쪽 도면에 있어서, 기판(P)은 회전 드럼(2030)의 외주면을 따라서, 원주 방향(Xs방향)으로 일정 속도로 보내지지만, 동 도면 중의 사선으로 도시된 영역(A2007)은, 6개의 투영 영역(PA2001~PA2006)에 의해서, 목표 노광량(토즈량)에 대해서 100％로 노광된 부분이다.
또, 예를 들면 조명 영역(IR2001)에 대응한 투영 영역(PA2001)에 의해서 노광되는 영역(A2005) 중, ＋Y방향의 단부(삼각형 부분)에서 노광된 부분 영역(A2005a)은, 목표 노광량에 이르지 않았다. 그렇지만, 기판(P)이 Xs방향(원주 방향)으로 보내져서, 조명 영역(IR2002)에 대응한 투영 영역(PA2002)에 의한 영역(A2006)의 노광 시에, 부족한 노광량이 적산(積算)되어, 결과적으로 부분 영역(A2005a)도 목표 노광량에 대해서 100％로 노광된다.
이와 같이 하여, 원통 모양의 마스크(M)의 외주면에 형성된 패턴 영역(A2003)의 전체의 투영상이, 원통 모양의 마스크(M)의 일회전마다, 기판(P) 상의 긴 방향으로 반복하여 등배로 전사되게 된다.
또한, 원통 모양의 마스크(M) 상의 각 조명 영역(IR2001~IR2006)으로부터 투영 광학계(PL2001~PL2006)를 향하는 각 결상 광속(EL2)의 주광선 중, 각 조명 영역(IR2001~IR2006) 내의 중심점을 통과하는 주광선의 연장선(D2001, D2002)을, 원통 모양의 마스크(M)의 회전 중심축(AX2001)과 교차하도록 했지만, 반드시 그 필요는 없고, 각 조명 영역(IR2001~IR2006) 내의 어느 점을 통과하는 주광선이 회전 중심축(AX2001)과 교차하면 좋다. 마찬가지로, 각 투영 광학계(PL2001~PL2006)로부터 기판(P) 상의 각 투영 영역(PA2001~PA2006)을 향하는 결상 광속(EL2)에 관해서도, 그 주광선 중 어느 주광선을, 회전 드럼(2030)의 회전 중심축(AX2002)과 교차하는 연장선(D2001, D2002)과 일치시켜 두면 좋다.
다음으로, 도 34에 도시된 투영 광학계(PL2001~PL2006)와 조명 광학계(IL2001~IL2006)의 구체적인 구성을, 도 36을 이용하여 설명한다. 도 36은, 대표하여, 투영 광학계(PL2001) 및 조명 광학계(IL2001)의 상세 구성을 나타내지만, 다른 투영 광학계(PL2002~PL2006), 조명 광학계(IL2002~IL2006)의 구성도 마찬가지이다.
도 36에 도시된 바와 같이, 도광 부재(2060)와 렌즈계(2061)를 포함하는 광원 장치(2055)(도 24 참조)로부터의 조명 광속(EL0)은, 조명 광학계(IL2001)의 플라이 아이 렌즈(2062)(도 25, 도 28~30 참조)에 입사한다. 플라이 아이 렌즈(2062)의 사출측의 면(Ep)에 생성되는 다수의 점광원상을 근원으로 하는 조명 광속은, 콘덴서 렌즈(2065)에 의해서, 조명 시야 조리개(2064)가 배치되는 마스크와 공역인 면(2014b)에서 균일한 조도 분포로 된다. 조명 시야 조리개(2064)의 개구부를 통과한 조명 광속은, 렌즈계(2066), 투영 광학계(PL2001)의 상측(1단째)의 제2 광학계(2015)의 오목 거울(2040)의 모재(석영 등), 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)에 형성된 창부(2042), 제2 광학계(2015)를 투과하고, 추가로 프리즘 미러(2041)의 상측의 반사 평면(2041a)에서, 연장선(D2001)을 따르는 방향으로 반사되어, 원통 모양의 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)에 이른다.
앞의 도 23의 구성과 마찬가지로, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)은 투영 광학계(PL2001)의 결상 광로 중의 동면(pd)에 배치되고, 그 반사면(p2004)이 플라이 아이 렌즈(2062)의 사출측의 면(Ep)과 실질적으로 공역으로 배치되므로, 플라이 아이 렌즈(2062)의 사출단측의 면(Ep)에 생성되는 다수의 점광원상을 릴레이한 것이, 반사면(p2004)에 형성된 창부(2042) 내에 생성된다.
또, 도 36의 구체적인 구성에서는, 프리즘 미러(2041)의 상측의 반사 평면(2041a)과 원통 모양의 마스크(M)의 패턴면(p2001) 사이에는, 포커스 보정 광학 부재(2080)와 상시프트 광학 부재(2081)가, 경사진 연장선(D2001)을 따라서 마련되고 있다. 포커스 보정 광학 부재(2080)는, 예를 들면, 2매의 쐐기 모양의 프리즘을 역방향(도 36 중에서는 X방향에 대해서 역방향)으로 하여, 전체적으로 투명한 평행 평판이 되도록 겹친 것이다. 이 1쌍의 프리즘을 슬라이드시키고, 평행 평판으로서의 두께를 가변으로 함으로써, 결상 광로의 실효적인 광로 길이가 미세 조정되어, 중간상면(p2007) 및 투영 영역(PA2001)에 형성되는 패턴상의 핀트 상태가 미세 조정된다.
상시프트 광학 부재(2081)는, 도 36 중의 XZ면 내에서 경사 가능한 투명한 평행 평판 유리와, 그것과 직교하는 방향으로 경사 가능한 투명한 평행 평판 유리로 구성된다. 그 2매의 평행 평판 유리의 각 경사량을 조정함으로써, 중간상면(p2007) 및 투영 영역(PA2001)에 형성되는 패턴상을 X방향이나 Y방향으로 미소 시프트시킬 수 있다.
그런데, 조명 영역(IR2001) 내에 나타나는 마스크 패턴의 상은, 포커스 보정 광학 부재(2080), 상시프트 광학 부재(2081), 프리즘 미러(2041)의 반사 평면(2041a), 투영 광학계(PL2001)의 상측(1단째)의 제2 광학계(2015), 프리즘 미러(2041)의 반사 평면(2041b)을 통하여, 중간상면(p2007)에 결상된다. 이 중간상면(p2007)에는, 투영 영역(PA2001)의 형상을 도 35와 같이 사다리꼴 모양으로 하는 시야 조리개(2075)를 배치할 수 있다. 그 경우, 조명 광학계(IL2001)에 마련되는 조명 시야 조리개(2064)의 개구부는, 시야 조리개(2075)의 사다리꼴 모양의 개구부를 포함하는 구형(矩形)(장방형)이어도 상관없다.
시야 조리개(2075)의 개구부에서 중간상이 된 결상 광속은, 투영 광학계(PL2001)를 구성하는 하측(2단째)의 프리즘 미러(2076)의 반사 평면(2076a), 제2 광학계(2077), 프리즘 미러(2076)의 반사 평면(2076b)을 통하여, 회전 드럼(2030)의 외주면(p2002)에 감겨진 기판(P) 상의 투영 영역(PA2001)에 투영된다. 제2 광학계(2077)에 포함되는 오목 거울(2078)의 반사면은 동면(pd)에 배치되고, 프리즘 미러(2076)의 하측의 반사 평면(2076b)은 결상 광속의 주광선이 중심면(pc)에 대해서 경사진 연장선(D2001)을 따라서 진행하도록, XY면에 대한 각도가 45°미만이 되도록 설정되어 있다.
그리고 도 36의 구체적인 구성에서는, 프리즘 미러(2076)의 하측의 반사 평면(2076b)과 회전 드럼(2030)에 감겨진 기판(P) 상의 투영 영역(PA2001) 사이에는, 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 오목 렌즈의 3매를 소정 간격으로 동축에 배치하고, 전후의 오목 렌즈는 고정하고, 가운데의 볼록 렌즈를 광축(주광선) 방향으로 이동시키는 배율 보정 광학 부재(2083)가 마련된다. 이것에 의해서, 투영 영역(PA2001)에 형성되는 패턴상은, 텔레센트릭한 결상 상태를 유지하면서, 등방적(等方的)으로 미소량만 확대 또는 축소된다.
또한, 도 36에는 도시하지 않았지만, 프리즘 미러(2041 또는 2076) 중 어느 한쪽을, Z축과 평행한 축주위에 미소 회전 가능하게 하는 로테이션 보정 기구도 마련되어 있다. 이 로테이션 보정 기구는, 예를 들면, 도 35에 도시된 복수의 투영 영역(PA2001~PA2006)(및 투영되는 마스크 패턴상)의 각각을 XY면 내에서 미소 회전시키는 것이다.
이상, 제17의 본 실시 형태에서는, 도 34, 도 36에 도시된 것처럼, 6조의 투영 광학계(PL2001~PL2006)의 각각은, 원통 모양의 마스크(M)의 외주면(패턴면) 상의 각 조명 영역(IR2001~IR2006)을, 원통 모양의 마스크(M)의 회전 중심축(AX2001)과 교차하는 주광선을 가진 조명광으로, 낙사 조명할 수 있다.
또한, 각 조명 영역(IR2001~IR2006)으로부터 원통 모양의 마스크(M)의 패턴면(p2001)의 법선 방향으로 나아가는 주광선이, 외주면(p2002)을 따른 기판(P) 상의 투영 영역(PA2001~PA2006)의 각각에도 법선 방향으로부터 입사하도록, 결상 광속이 편향된다. 이 때문에, 투영상의 디포커스를 줄일 수 있어, 노광 불량 등의 처리 불량의 발생이 억제되어, 결과적으로 불량 디바이스의 발생이 억제된다.
또, 투영 광학계(PL2001~PL2006)의 각각은, 원통 모양의 마스크(M)의 외주면에서부터 프리즘 미러(2041)(반사 평면(2041a))까지의 사이에서, 결상 광속의 주광선이 중심면(pc)에 대해서 경사지도록 구성했으므로, 각 투영 광학계(PL2001~PL2006)의 공간적인 배치에 있어서, 서로 간섭(충돌)하는 조건이 완화된다.
또한, 투영 광학계(PL2001~PL2006)의 각각의 중간상면(p2007)을 통과하는 결상 광속의 주광선이, 중심면(pc)과 평행이 되도록, 프리즘 미러(2041)의 하측의 반사 평면(2041b)과 프리즘 미러(2076)의 상측의 반사 평면(2076a)은 XY면에 대해서 45°의 각도로 설정되어 있다.
［제17 실시 형태의 변형예］
도 34~36에 도시된 멀티 렌즈 방식의 투영 광학계를 구비한 노광 장치에 있어서는, 원통면 모양의 마스크 패턴의 상을, 원통면 모양으로 지지되는 기판(P)의 표면에 투영 노광했지만, 마스크(M)나 기판(P)은, 어느 한쪽을 평면 지지해도 좋고, 양쪽 모두를 평면 지지한 구성으로 해도 좋다. 예를 들면, 기판(P)은, 도 34와 같이 회전 드럼(2030)에 감아서 원통면 모양으로 지지하고, 마스크(M)는 종래와 같은 평행한 평면 유리(석영)에 형성하여서 X방향으로 직선 이동시키는 주사 노광 방식, 반대로, 마스크(M)는 도 34와 같은 회전 드럼(2020)에 지지하고, 기판(P)은 평탄한 평면 스테이지나 에어 패드식의 홀더로 지지하여 X방향으로 직선적으로 보내는 주사 노광 방식 중 어느 것이어도 좋다.
또, 마스크(M)나 기판(P)의 지지 형태가 원통면 모양이어도 평면 모양이어도, 앞의 각 실시 형태에 의한 투영 광학계와 조명 광학계를 적용 가능하지만, XY면과 평행한 평면 모양으로 지지되는 측에 대해서는, 프리즘 미러(2041)의 상측의 반사 평면(2041a)이나 프리즘 미러(2076)의 하측의 반사 평면(2076b)의 XY면에 대한 경사각도를 45°로 해 두면 좋다. 환언하면, 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)(물체면)의 중심을 통과하는 법선이나, 기판(P) 상의 투영 영역(PA)(상면(像面))의 중심을 통과하는 법선에 맞춰서, 투영 광학계의 물체면측의 주광선이나 상면측의 주광선을 XZ면 내에서 기울여 두면 좋다.
［제18 실시 형태］
도 37은 제18 실시 형태에 의한 투영 광학계(PL)(멀티 렌즈 방식의 경우는 PL2001)의 구성을 나타내는 도면이다. 본 실시 형태의 투영 광학계(PL)(PL2001)는, 원통 모양의 마스크(M)의 외주면의 조명 영역(IR)(IR2001) 내의 마스크 패턴으로부터의 결상 광속(EL2)(주광선을 EL6이라고 함)을, 평면 미러(2100)의 반사면(2100a)에서 반사시키고, 동면에 반사면(p2004)이 배치되는 오목 거울(2040)을 가지는 제2 광학계(2015)(하프·필드 타입의 반사 굴절 결상계)를 통하여, 평면 미러(2101)의 반사면(2101a)에서 반사시켜서, 중간상면(Im)에 조명 영역(IR)(IR2001) 내에 나타나는 마스크 패턴의 등배의 중간상을 형성한다.
또한, 중간상면(Im)에 형성된 중간상은, 예를 들면 2배 이상의 배율을 가지는 확대 결상계(2102)(Z축과 평행한 광축(2102a)을 가짐)에 의해서, XY면과 평행한 외주면(p2002)을 따라서 지지된 기판(P) 상의 투영 영역(PA)(PA2001)에 투영된다. 기판(P)은, 표면이 평탄한 유체 베어링용의 퍼트를 구비한 평면 홀더(HH) 상에 유체 베어링층을 통하여 지지된다. 본 실시 형태의 경우도, 투영 광학계(PL)(PL2001)를 구성하는 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)에는, 배후의 조명 광학계(IL)(IL2001)로부터의 조명광에 의해서 생성되는 다수의 점광원상(Sf)을 투과하기 위한 창부(2042)가 형성되어 있다.
도 37과 같은 확대 투영 광학계를 멀티 렌즈화하고, Y방향의 치수가 큰 마스크 패턴을 노광하는 경우, 조명 광학계(IL)(IL2001)와 평면 미러(2100, 2101)를 포함하는 투영 광학계(PL)(PL1)의 조를, 앞의 도 34, 도 35에 도시된 것처럼, XZ면 내에서는, 중심면(pc)에 관해서 대칭으로 배치하고, Y방향에 관해서는 투영 영역(PA)(PA2001)의 Y방향의 단부(삼각형 부분)에서 투영상이 일부 중첩하도록, 이간시켜 배치하게 된다.
본 실시 형태에 있어서, 중심면(pc)이, 원통 모양의 마스크(M)의 회전 중심축(AX2001)을 포함하고, 또한 XY면(외주면(p2002))과 수직인 면이라고 하면, 홀수 번째의 투영 광학계(PL2001, PL2003…)의 조명 영역(IR2001, IR2003…)의 각 중심점(예를 들면 주광선(EL6)이 통과하는 점)은, 마스크측의 주광선(EL6)이 중심면(pc)에 대해서 경사졌기 때문에, 원통 모양의 마스크(M)의 외주면과 중심면(pc)의 교선으로부터 원 둘레는 거리 DMx 만큼 떨어져 있다. 따라서 짝수 번째의 투영 광학계(PL2002, PL2004…)의 조명 영역(IR2002, IR2004…)의 각 중심점도, 원통 모양의 마스크(M)의 외주면과 중심면(pc)의 교선으로부터 원 둘레는 거리 DMx 만큼 떨어지게 된다. 이 때문에, 홀수 번째의 조명 영역(IR2001…)과 짝수 번째의 조명 영역(IR2002…)은, 원통 모양의 마스크(M) 상의 원 둘레 방향으로 거리(2DMx) 만큼 떨어진다.
한편, 홀수 번째의 투영 광학계(PL2001, PL2003…)의 투영 영역(PA2001, PA2003…)의 각 중심점(주광선(EL6)이 통과하는 점)은, 기판(P) 상에서 중심면(pc)에서부터 X방향으로 거리(DFx) 만큼 떨어지므로, 홀수 번째의 투영 영역(PA2001…)과 짝수 번째의 투영 영역(PA2002…)은, 기판(P) 상에서 X방향으로 거리(2DFx) 만큼 떨어지게 된다. 따라서 원통 모양의 마스크(M) 상에 형성되는 각 조명 영역(IR2001, IR2002…) 마다의 마스크 패턴을, 원주 방향에 맞추어 형성하는 경우는, 투영 광학계(PL2001, PL2002…)의 확대 배율을 Mp로 하여, Mp·(2DMx)=2DFx의 관계를 충족하도록 정해 둘 필요가 있다. 기구상의 형편으로부터, 그러한 조건으로 구성할 수 없는 경우는, 원통 모양의 마스크(M) 상에 형성되는 홀수 번째의 조명 영역(IR2001, IR2003…)용의 마스크 패턴과, 짝수 번째의 조명 영역(IR2002, IR2004…)용의 마스크 패턴을, 원주 방향으로 상대적으로 비켜 놓아서 형성하면 좋다.
［제19 실시 형태］
도 38은 제19 실시 형태의 투영 광학계(PL)의 구성을 나타내는 도면이다. 본 실시 형태의 투영 광학계(PL)는 렌즈계(2103), 렌즈계(2104), 동면에 배치되는 오목 거울(반사광학 부재)(2040), 편향 미러(2106, 2107), 및 렌즈계(2108)로 구성된다.
본 실시 형태에 있어서, 원통 모양의 마스크(M)의 외주면상의 조명 영역(IR)으로부터의 결상 광속(EL2)은, 렌즈계(2103)의 광축(2103a)에 관해서, －X측의 절반의 필드를 통하여 렌즈계(2103)에 입사하여, 렌즈계(2104)(그 광축(2104a)은 광축(2103a)과 동축)에 입사한다. 렌즈계(2104)를 통과한 결상 광속(EL2)은, 오목 거울(2040)(그 광축은 2104a)의 반사면(p2004)에서 반사되고, 편향 미러(2106)의 반사면(2106a)에서 -X방향으로 반사되어, 렌즈계(2103, 2104), 오목 거울(2040)에 의해서 형성되는 광로 밖으로 안내된 후, 편향 미러(2107)의 반사면(2107a)에서 -Z방향으로 반사된다.
편향 미러(2107)에서 반사된 결상 광속(EL2)은, 렌즈계(2108)를 통과하여 투영 영역(PA)에 조사된다. 이상의 광로에 의해, 투영 광학계(PL)는, 원통 모양의 마스크(M) 상의 조명 영역(IR) 내에 나타나는 마스크 패턴의 상을, 도 37과 마찬가지의 구성에 의해 평면 지지되는 기판(P) 상의 투영 영역(PA) 내에 결상한다. 본 실시 형태의 투영 광학계는, 특히 확대 투영을 콤팩트한 계로 실현하기 위해, 중간상면을 형성하지 않도록 설계되어 있다. 또, 이 투영 광학계(PL)의 원통 모양의 마스크(M)측의 주광선(EL6)의 연장선(D2001)은, 원통 모양의 마스크(M)의 회전 중심축(AX2001)과 교차하도록 설정되고, 기판(P)측의 주광선(EL6)은 평면 지지되는 기판(P)의 표면과 수직으로 설정된다.
도 38에 있어서, 조명 영역(IR) 내로부터의 결상 광속(EL2)은, 주된 확대 배율을 주는 렌즈계(2108)의 광축(2108a)(Z축과 평행으로 기판(P)에 대해서 수직)의 -X측을 통과하도록 설계할 수 있다. 이 때문에, 렌즈계(2108)의 광축(2108a)으로부터 ＋X측의 부분에서, 마스크 패턴의 투영에 기여하지 않는 부분은 잘라내져 있다. 이것에 의해서, 투영 광학계(PL)의 X방향(기판(P)의 주사 방향)의 사이즈를 작게 할 수 있다.
본 변형예에 있어서도, 앞의 도 21, 도 23, 도 31, 도 32a, 32b, 도 37과 마찬가지로, 조명 광학계(IL)와 광원 장치(2055)가 오목 거울(2040)의 뒤쪽에 배치되어, 오목 거울(2040)의 반사면(p2004)(동면에 배치)에 형성된 창부(2042) 내에는 다수의 점광원상(Sf)이 생성된다. 그 점광원상의 반사면(p2004) 상에서의 분포와 반사면(p2004) 내의 창부의 형상이나 배치는, 앞의 도 22에서 설명한 조건에 따라서, 도 27~30, 혹은 도 33a~33c와 같이 설정된다.
상술한 것과 같은 각 실시 형태나 각 변형예(도 12, 도 21, 도 34~38)에 있어서, 원통 모양의 마스크(M)는, 금속, 세라믹스, 유리 등의 원통 모재의 표면에, 반사부와 비반사부에 의한 패턴을 직접 형성하는 것을 상정했지만, 평탄성이 좋은 단책 모양의 극박 유리판(예를 들면 두께 100~500㎛)의 한쪽 면에 반사막으로 패턴을 형성한 시트 모양의 반사형 마스크로 하고, 그것을 금속성의 회전 드럼(2020)의 외주면을 따라서 만곡시켜서 감아 구성해도 좋다.
그러한 시트 모양의 반사형 마스크는, 회전 드럼(2020)의 외주면에 항구적으로 부착해도 좋고, 릴리스 가능(교환 가능)하게 고정할 수 있다. 그 시트 모양의 반사형 마스크의 반사막은, 예를 들면 알루미늄 등과 같이 조명 광속(EL1)에 대해서 높은 반사율을 가지는 재질의 막이나 유전체 다층막 등을 포함한다. 그 경우, 회전 드럼(2020)은, 시트 모양의 반사형 마스크의 투명부를 통과한 조명 광속(EL1)을 흡수하는 차광층(막)을 마련해 두면 좋고, 그 차광층이 미광의 발생도 억제한다.
또, 원통 모양의 마스크(M)는, 전주(全周)에 걸쳐서, 1개의 디바이스(1개의 표시 패널)에 대응하는 패턴만을 형성한 것이어도 좋고, 1개의 디바이스(1개의 표시 패널)에 대응하는 패턴의 복수 개를 형성한 것이어도 좋다. 또한, 원통 모양의 마스크(M) 상의 디바이스·패턴은, 외주면의 원주 방향으로 반복하여 배치되어 있어도 좋고, 회전 중심축(AX2001)과 평행한 방향으로 복수 배치해도 좋다. 또, 원통 모양의 마스크(M)에는, 제1 디바이스 제조를 위한 패턴과, 제1 디바이스와 다른 제2 디바이스를 제조하기 위한 패턴을 마련해도 좋다.
［디바이스 제조 방법］
다음으로, 디바이스 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 39는 본 실시 형태의 디바이스 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 39에 도시된 디바이스 제조 방법에서는, 먼저, 예를 들면 유기 EL 등의 자발광(自發光) 소자에 의한 표시 패널 등의 디바이스의 기능·성능 설계를 행하여, 필요한 회로 패턴이나 배선 패턴을 CAD 등으로 설계한다(스텝 201). 그 다음으로, CAD 등으로 설계된 각종 레이어마다의 패턴 등의 디바이스의 설계에 기초하여, 필요한 레이어분의 마스크(M)(원통 모양, 또는 평면 모양)를 제작한다(스텝 202). 또, 디바이스의 기재(基材)인 투명 필름이나 시트, 혹은 극박의 금속박 등의 기판, 또는 표시 패널의 기재가 되는 가요성의 기판(수지 필름, 금속 박막, 플라스틱 등)이 감겨진 롤을, 구입이나 제조 등에 의해서 준비해 둔다(스텝 203).
또한, 이 스텝 203에서 준비해 두는 롤 모양의 기판은, 필요에 따라서 그 표면을 개질한 것, 기초층(예를 들면 임프린트 방식에 의한 미소 요철)을 사전 형성한 것, 광 감응성의 기능막이나 투명막(절연 재료)을 미리 래미네이트(laminate)한 것이어도 좋다.
그 다음으로, 준비한 기판을 롤식, 패치식의 제조 라인에 투입하여, 그 기판 상에 표시 패널 디바이스 등의 디바이스를 구성하는 전극이나 배선, 절연막, 반도체막(박막 반도체) 등의 TFT 등에 의해서 구성되는 백플레인(back plane)층을 형성함과 아울러, 그 백플레인층에 적층되도록, 표시 화소부가 되는 유기 EL 등의 자발광 소자에 의한 발광층을 형성한다(스텝 204). 스텝 204에는, 전형적으로는, 기판 상의 막 위에 레지스터 패턴을 형성하는 공정과, 이 레지스터 패턴을 마스크로 하여 상기 막을 에칭하는 공정이 포함된다. 레지스터 패턴의 형성에는, 레지스터막을 기판 표면에 균일하게 형성하는 공정, 상기의 각 실시 형태에 따라서, 마스크(M)를 경유하여 패턴화된 노광광으로 기판의 레지스터막을 노광하는 공정, 그 노광에 의해서 마스크 패턴의 잠상(潛像)이 형성된 레지스터막을 현상하는 공정이 실시된다.
인쇄 기술 등을 병용한 플렉서블·디바이스 제조의 경우는, 기판 표면에 기능성 감광층(감광성 실란 커플링제 등)을 도포식에 의해 형성하는 공정, 상기의 각 실시 형태에 따라서 마스크(M)를 경유하여 패턴화된 노광광을 기능성 감광층에 조사하여, 기능성 감광층에 패턴 형상에 따라 친수화(親水化)한 부분과 발수화(撥水化)한 부분을 형성하여 패턴을 형성하는 노광 공정, 기능성 감광층의 친수성이 높은 부분에 도금 기초액 등을 도공(塗工)하여, 무전해 도금에 의해 금속성의 패턴을 석출(析出) 형성하는 공정 등이 실시된다.
또, 이 스텝 204에는, 앞의 각 실시 형태에서 설명한 노광 장치를 이용하여, 포토 레지스터층을 노광하는 종래의 포토 리소그래피 공정도 포함되지만, 광 감응성의 촉매층을 패턴 노광하여 무전해 도금법에 의해서 금속막의 패턴(배선, 전극 등)을 형성하는 습식 공정, 혹은 은나노 입자를 함유한 도전성 잉크 등에 의해서 패턴을 묘화하는 인쇄 공정 등에 의한 처리도 포함된다.
그 다음으로, 제조하는 디바이스에 따라서, 예를 들면 롤 방식으로 긴 기판 상에 연속적으로 제조되는 표시 패널 디바이스마다, 기판을 다이싱, 혹은 컷하는 것이나, 다른 공정으로 제조된 다른 기판, 예를 들면 보호 필름(대환경 베리어(burrier)층), 봉지(封止) 기능을 가진 시트 모양의 칼라 필터, 또는 얇은 유리 기판 등을 각 표시 패널 디바이스의 표면 등에 첩합(貼合)하는 공정이 실시되어, 디바이스를 조립한다(스텝 205). 그 다음으로, 표시 패널 디바이스가 정상적으로 기능하는지, 소망한 성능이나 특성을 충족하고 있는지 등, 디바이스에 검사 등의 후처리(공정)를 행한다(스텝 206). 이상과 같이 하여, 표시 패널(플렉서블·디스플레이) 등의 디바이스를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 기술 범위는, 상기의 실시 형태 혹은 변형예로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기의 실시 형태 혹은 변형예에서 설명한 구성요소의 하나 이상은, 생략되는 일이 있다. 또, 상기의 실시 형태 혹은 변형예에서 설명한 구성요소는 적당히 조합할 수 있다.
1001: 디바이스 제조 시스템, 1009: 반송 장치,
1011: 기판 처리 장치, 1021: 제1 드럼 부재,
1022: 제2 드럼 부재, 1050: 제1 편향 부재,
1057: 제2 편향 부재, 1078: 스테이지,
1120: 제3 편향 부재, 1121: 제4 편향 부재,
1132: 제7 편향 부재, 1133: 제8 편향 부재,
1136: 제9 편향 부재, 1137: 제10 편향 부재,
1140: 제11 편향 부재, 1143: 제12 편향 부재,
1151: 제13 편향 부재, 1152: 제14 편향 부재,
AX1001: 제1 중심축, AX1002: 제2 중심축,
D1001: 제1 지름 방향, D1002: 제2 지름 방향,
D1003: 제1 법선 방향, D1004: 제2 법선 방향,
DFx: 거리, DMx: 원 둘레,
IR: 조명 영역, M: 마스크,
P: 기판, PA: 투영 영역,
PL: 투영 광 학계, PL1001~PL1006: 투영 모듈,
p1001: 제1 면, p1002: 제2 면,
p1003: 중심면, p1007: 중간상면,
2001: 디바이스 제조 시스템, 2005: 상위 제어장치,
2013: 제어장치, 2014: 제1 광학계,
2015: 제2 광학계, 2020: 회전 드럼,
2030: 회전 드럼, 2040: 오목 거울,
2094: 로드 렌즈, U3: 처리 장치(기판 처리 장치, 노광 장치).

Claims (11)

  1. 가요성의 시트 기판을 연속적으로 긴 방향으로 보내면서, 그 시트 기판 상에 디바이스를 위한 패턴을 형성하는 패턴 형성 방법으로서,
    상기 디바이스의 패턴에 대응한 투과형 또는 반사형의 마스크 패턴이, 제1 중심선으로부터 일정 반경의 원통면을 따라서 형성된 원통 마스크를, 상기 제1 중심선의 주위로 회전시킴과 아울러, 상기 제1 중심선과 평행하게 떨어져서 설정되는 제2 중심선으로부터 일정 반경의 원통 모양의 외주면을 가지는 원통 드럼에 의해서 상기 시트 기판의 일부를 원통면 모양으로 만곡시켜 지지하면서, 상기 원통 드럼을 상기 제2 중심선의 주위로 회전시킴으로써 상기 원통 마스크의 마스크 패턴의 상기 원통면을 따른 속도와 상기 시트 기판의 상기 외주면을 따른 속도를 동기시키는 것과,
    상기 제1 중심선 또는 상기 제2 중심선이 연장되는 방향에서 보았을 때에, 상기 제1 중심선과 제2 중심선을 포함하는 중심면에 관해서 대칭적으로 배치됨과 아울러, 상기 원통 마스크의 마스크 패턴을 물면(物面), 상기 원통 드럼으로 지지되는 상기 시트 기판의 표면을 상면(像面)으로 했을 때, 상기 물면으로부터 상기 상면을 향하는 결상 광속의 주광선 중, 상기 물면을 통과하는 주광선의 연장선은 상기 제1 중심선으로 향하고, 상기 상면을 통과하는 주광선의 연장선은 상기 제2 중심선으로 향하도록 구성된 1조(組)의 등배의 투영 광학계에 의해서, 상기 마스크 패턴의 투영상(投影像)을 상기 시트 기판에 노광하는 것을 포함하는 패턴 형성 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 마스크 패턴의 상기 시트 기판으로의 노광을 위하여 상기 원통 마스크에 조사되는 조명광은, 상기 제1 중심선이 연장되는 방향에서 보았을 때, 상기 원통 마스크의 상기 원통면 상의 원주 방향에 관해서 상기 중심면을 사이에 끼운 대칭적인 위치의 각각에 설정되는 1조의 조명 영역에 조사되고,
    상기 1조의 등배의 투영 광학계는 상기 1조의 조명 영역의 각각으로부터 발생하는 상기 결상 광속을, 상기 제2 중심선이 연장되는 방향에서 보았을 때, 상기 원통 드럼으로 원통면 모양으로 지지된 상기 시트 기판 상의 상기 중심면을 사이에 끼운 대칭적인 위치의 각각에 설정되는 1조의 투영 영역에 투사하는, 패턴 형성 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 1조의 등배의 투영 광학계의 각각은,
    상기 결상 광속의 주광선 중 상기 조명 영역의 중심을 통과하여 상기 조명 영역의 법선 방향으로 진행하는 제1 주광선이 상기 중심면으로부터 상기 원통 마스크의 원주 방향으로 90°미만의 소정의 경사각이 되도록 상기 조명 영역으로부터의 상기 결상 광속을 입사시켜 편향시키는 제1 편향 부재와,
    상기 결상 광속의 주광선 중 상기 투영 영역의 중심을 통과하여 상기 투영 영역의 법선 방향으로 진행하는 제2 주광선이 상기 중심면으로부터 상기 원통 드럼의 원주 방향으로 90°미만의 소정의 경사각이 되도록 상기 결상 광속을 상기 투영 영역을 향하여 편향시키는 제2 편향 부재를 구비하는, 패턴 형성 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 1조의 등배의 투영 광학계의 각각은,
    상기 중심면과 수직인 제1 광축을 가지고, 상기 제1 편향 부재에서 편향된 상기 결상 광속을 입사시켜 상기 패턴의 중간상을 형성하는 제1 광학계와,
    상기 중심면과 수직인 제2 광축을 가지고, 상기 중간상이 된 상기 결상 광속을 입사시켜 상기 제2 편향 부재를 향하여 투사함으로써 상기 중간상을 상기 투영 영역에 재결상시키는 제2 광학계를 구비하고,
    상기 제1 중심선 또는 상기 제2 중심선이 연장되는 방향에서 보았을 때, 상기 제1 광축과 상기 제1 주광선은 90°이상의 둔각(鈍角)으로 설정되고, 상기 제2 광축과 상기 제2 주광선은 90°이상의 둔각으로 설정되는, 패턴 형성 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 광축과 상기 제1 주광선의 90°이상의 둔각과, 상기 제2 광축과 상기 제2 주광선의 90°이상의 둔각을 같게 설정한, 패턴 형성 방법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 원통 마스크는 반사형 마스크이며,
    상기 1조의 등배의 투영 광학계의 각각의 상기 제1 편향 부재와 상기 원통 마스크의 원통면 상의 상기 조명 영역의 사이에 배치되는 편광 빔 분할기에 의하여, 직선 편광의 조명광을 상기 조명 영역을 향하여 조사함과 아울러, 상기 조명 영역에서 반사된 상기 결상 광속을 상기 투영 광학계를 향하여 투과하는, 패턴 형성 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원통 드럼의 외주면의 반경과 상기 원통 마스크의 패턴면의 반경을 동일하게 하는 제1 상태와, 상기 원통 드럼의 외주면에 원통 모양으로 지지되는 상기 시트 기판의 표면의 반경과 상기 원통 마스크의 패턴면의 반경을 동일하게 하는 제2 상태 중 어느 한쪽으로 설정되는, 패턴 형성 방법.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 원통 마스크는 반사형 마스크이며,
    상기 1조의 등배의 투영 광학계의 각각에 대응하여 마련되는 1조의 조명계의 각각에 의하여 상기 1조의 조명 영역의 각각을 조명광에 의하여 낙사 조명함과 아울러, 상기 투영 광학계의 각각의 광로 중에 배치되는 광 분리 부재에 의하여 상기 조명 영역의 각각에 조사되는 상기 조명광과 상기 조명 영역의 각각으로부터의 상기 결상 광속을 분리하는, 패턴 형성 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 광 분리 부재는 상기 1조의 등배의 투영 광학계의 각각의 동(瞳)의 위치에 배치됨과 아울러, 상기 동의 면내의 서로 상이한 영역에 반사 부분과 투과 부분을 가지고, 상기 조명광은 상기 광 분리 부재의 상기 투과 부분을 통하여 상기 조명 영역으로 조사되고, 상기 조명 영역으로부터의 상기 결상 광속은 상기 반사 부분에 의하여 상기 투영 영역을 향하도록 반사되는, 패턴 형성 방법.
  10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 1조의 등배의 투영 광학계의 각각은,
    상기 중심면과 수직인 제1 광축을 가지고, 상기 제1 편향 부재에서 편향된 상기 결상 광속을 입사시켜 상기 패턴의 중간상을 형성하는 제1 광학계와,
    상기 중심면과 수직인 제2 광축을 가지고, 상기 중간상이 된 상기 결상 광속을 입사시켜 상기 제2 편향 부재를 향하여 투사함으로써 상기 중간상을 상기 투영 영역에 재결상시키는 제2 광학계를 구비하고,
    상기 제1 중심선 또는 상기 제2 중심선이 연장되는 방향에서 보았을 때, 상기 제1 광축과 상기 제1 주광선은 90°이상의 둔각으로 설정되고, 상기 제2 광축과 상기 제2 주광선은 90°이상의 둔각으로 설정되는, 패턴 형성 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 광축과 상기 제1 주광선의 90°이상의 둔각과, 상기 제2 광축과 상기 제2 주광선의 90°이상의 둔각을 같게 설정한, 패턴 형성 방법.
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