KR101979979B1 - Polarization beam splitter, substrate processing apparatus, device manufacturing system, and device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
반사형의 마스크(M)를 유지하는 마스크 유지 드럼(21)과, 입사하는 조명 광속(EL1)을 마스크(M)로 향하여 반사하는 한편으로, 조명 광속(EL1)이 마스크(M)에 의해 반사됨으로써 얻어지는 투영 광속(EL2)을 투과하는 빔 스플리터(PBS)와, 조명 광속(EL1)을 빔 스플리터(PBS)로 입사시키는 조명 광학 모듈(ILM)과, 빔 스플리터(PBS)를 투과한 투영 광속(EL2)을 기판(P)에 투영 노광하는 투영 광학 모듈(PLM)을 구비하며, 조명 광학 모듈(ILM) 및 빔 스플리터(PBS)는, 마스크(M)와 투영 광학 모듈(PLM)과의 사이에 마련되어 있다. 또, 빔 스플리터(PBS)는, 제1 프리즘과, 제2 프리즘과, 편광막을 구비하며, 편광막(93)은, 이산화규소의 제1 막체와 산화하프늄의 제2 막체가 막 두께 방향으로 적층된다. A mask holding drum 21 for holding a reflection type mask M and a reflecting mirror 21 for reflecting the incident illumination luminous flux EL1 toward the mask M while reflecting the illumination luminous flux EL1 by the mask M An illumination optical module ILM that allows the illumination luminous flux EL1 to be incident on the beam splitter PBS and a projection beam of light transmitted through the beam splitter PBS And a projection optical module (PLM) for projecting and exposing the projection optical module (EL2) onto the substrate (P), wherein the illumination optical module (ILM) and the beam splitter (PBS) Lt; / RTI > The polarizing film 93 includes a first film made of silicon dioxide and a second film made of hafnium oxide laminated in the film thickness direction, and the beam splitter PBS has a first prism, a second prism, and a polarizing film. do.
Description
본 발명은, 편광 빔 스플리터, 기판 처리 장치, 디바이스 제조 시스템 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a polarization beam splitter, a substrate processing apparatus, a device manufacturing system, and a device manufacturing method.
종래, 기판 처리 장치로서, 반사형의 원통 모양의 레티클(reticle)(마스크)에 노광광(露光光)을 조사하고, 마스크로부터 반사한 노광광을 감광 기판(웨이퍼) 상(上)에 투영하는 노광 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 특허 문헌 1의 노광 장치는, 마스크로부터 반사한 노광광을 웨이퍼에 투영하는 투영 광학계를 가지며, 투영 광학계는, 입사하여 오는 노광광의 편광 상태에 따라서, 결상(結像) 광로 중에서 노광광을 투과시키거나 반사시키거나 하는 편광 빔 스플리터(splitter)를 포함하여 구성되어 있다. Conventionally, as a substrate processing apparatus, an exposure light is irradiated to a reticle (reticle) of a reflective cylindrical shape and an exposure light reflected from the mask is projected onto a photosensitive substrate (wafer) An exposure apparatus is known (see, for example, Patent Document 1). The exposure apparatus of
특허 문헌 1의 노광 장치에서, 조명 광학계로부터의 조명 광속(光束)은 투영 광학계와는 다른 방향으로부터 원통 모양의 마스크 상(上)에 경사지게 조사되고, 마스크에서 반사한 노광광(투영 광속)이 투영 광학계에 입사하도록 구성되어 있다. 조명 광학계와 투영 광학계를 특허 문헌 1과 같은 배치로 하면, 조명 광속의 이용 효율이 낮고, 또 감광 기판(웨이퍼) 상에 투영되는 마스크 패턴의 상질(像質)도 그다지 바람직하지 않다고 하는 문제가 있다. 효율적이고 상질을 양호하게 유지하는 조명 형태로서, 동축(同軸) 낙사(落射) 조명 방식이 있다. 이것은, 하프 미러나 빔 스플리터 등의 광 분할 소자를 투영 광학계에 의한 결상 광로 중에 배치하고, 그 광 분할 소자를 매개로 하여 조명 광속을 마스크에 조사함과 아울러, 마스크에서 반사한 투영 광속도 광 분할 소자를 매개로 하여 감광 기판으로 안내하는 방식이다. In the exposure apparatus of
낙사 조명 방식에 의해, 마스크를 향하는 조명 광속과 마스크로부터의 투영 광속을 분리하는 경우, 광 분할 소자로서 편광 빔 스플리터를 이용함으로써, 조명 광속과 투영 광속의 광량 손실을 낮게 억제한 효율적인 노광이 가능하다. In the case of separating the illumination luminous flux facing the mask from the projection luminous flux from the mask by the naked eye illumination method, by using the polarizing beam splitter as the light splitting element, it is possible to efficiently expose the luminous flux and the projected luminous flux while suppressing the light amount loss to a low level .
그렇지만, 편광 빔 스플리터에 의해, 예를 들면 조명 광속을 반사(또는 투과)하고, 투영 광속을 투과(또는 반사)하는 경우, 조명 광학계 및 투영 광학계에서 편광 빔 스플리터가 공유되게 되기 때문에, 조명 광학계와 투영 광학계가 물리적으로 간섭할 가능성이 있다. However, when a polarized beam splitter, for example, reflects (or transmits) an illumination luminous flux and transmits (or reflects) the projected luminous flux, the polarizing beam splitter is shared in the illumination optical system and the projection optical system, There is a possibility that the projection optical system is physically interfered.
또, 특허 문헌 1의 노광 장치에서 편광 빔 스플리터를 사용하는 경우, 편광 빔 스플리터의 편광막은, 입사하는 입사 광속의 일부를 반사하여 반사 광속으로 하고, 일부를 투과하여 투과 광속으로 한다. 이 때, 반사 광속 또는 투과 광속은, 분리됨으로써 에너지 로스(loss)가 생긴다. 이 때문에, 분리에 의한 반사 광속 또는 투과 광속의 에너지 로스를 억제하도록, 편광막에 입사하는 입사 광속은, 파장 및 위상이 일치한 레이저광으로 하는 것이 바람직하다. In the case of using a polarizing beam splitter in the exposure apparatus of
그렇지만, 레이저광은 에너지 밀도가 높다. 이 때문에, 입사 광속을 레이저광으로 하는 경우, 편광막에서의 반사 광속의 반사율 및 투과 광속의 투과율이 낮으면, 편광막에서 레이저광의 에너지가 흡수되고, 편광막에 부여되는 부하가 커져 버린다. 이것에 의해, 레이저광 등의 에너지 밀도가 높은 광을 입사 광속으로서 이용하는 경우, 편광 빔 스플리터의 편광막의 내성이 저하하기 쉬워지기 때문에, 입사 광속을 바람직하게 분리하는 것이 곤란하게 될 가능성이 있다. However, laser light has a high energy density. Therefore, when the incident light flux is laser light, the reflectance of the reflected light flux in the polarizing film and the transmittance of the transmitted light flux are low, the energy of the laser light is absorbed by the polarizing film and the load applied to the polarizing film becomes large. As a result, when light having a high energy density such as a laser beam is used as the incident light flux, the resistance of the polarizing film of the polarizing beam splitter tends to be lowered, so that it is likely that it is difficult to separate the incident light flux desirably.
본 발명의 형태는, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 편광 빔 스플리터에 의해 조명 광속과 투영 광속을 분리하는 경우라도, 조명 광학계 및 투영 광학계의 물리적인 간섭을 억제하고, 조명 광학계 및 투영 광학계를 용이하게 배치할 수 있는 편광 빔 스플리터, 기판 처리 장치(노광 장치), 디바이스 제조 시스템 및 디바이스 제조 방법을 제공하는 것에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a projection optical system that suppresses physical interference between an illumination optical system and a projection optical system, A substrate processing apparatus (exposure apparatus), a device manufacturing system, and a device manufacturing method capable of easily arranging a projection optical system.
또, 본 발명의 형태는, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 에너지 밀도가 높은 입사 광속이라도, 편광막에 가해지는 부하를 저감하면서, 입사 광속의 일부를 반사시켜 반사 광속으로 하고, 입사 광속의 일부를 투과시켜 투과 광속으로 하는 편광 빔 스플리터, 기판 처리 장치, 디바이스 제조 시스템 및 디바이스 제조 방법을 제공하는 것에 있다. The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide an optical system which can reduce a load applied to a polarizing film even when an incident light flux having a high energy density is reflected, A substrate processing apparatus, a device manufacturing system, and a device manufacturing method, which transmit a part of an incident light flux into a transmitted light flux.
본 발명의 제1 형태에 따르면, 반사형의 마스크를 유지하는 마스크 유지 부재와, 입사하는 조명 광속(光束)을 상기 마스크로 향하여 반사하는 한편으로, 상기 조명 광속이 상기 마스크에 의해 반사됨으로써 얻어지는 투영 광속을 투과하는 빔 스플리터와, 상기 조명 광속을 상기 빔 스플리터로 입사시키는 조명 광학 모듈과, 상기 빔 스플리터를 투과한 상기 투영 광속을 광 감응성(感應性)의 기판에 투영하는 투영 광학 모듈을 구비하며, 상기 조명 광속을 상기 마스크로 안내하는 조명 광학계는, 상기 조명 광학 모듈과 상기 빔 스플리터를 포함하고, 상기 투영 광속을 상기 기판으로 안내하는 투영 광학계는, 상기 투영 광학 모듈과 상기 빔 스플리터를 포함하며, 상기 조명 광학 모듈 및 상기 빔 스플리터는, 상기 마스크와 상기 투영 광학 모듈과의 사이에 마련되어 있는 기판 처리 장치(노광 장치)가 제공된다. According to the first aspect of the present invention, there is provided a projection exposure apparatus, comprising: a mask holding member for holding a reflection type mask; a projection optical system for reflecting the incident illumination beam (light beam) toward the mask, A projection optical module for projecting the projected luminous flux transmitted through the beam splitter onto a photosensitive substrate; and a projection optical module for projecting the projection luminous flux transmitted through the beam splitter onto a photosensitive substrate, And an illumination optical system for guiding the illumination luminous flux to the mask includes the illumination optical module and the beam splitter, and the projection optical system for guiding the projection luminous flux to the substrate includes the projection optical module and the beam splitter , The illumination optical module and the beam splitter are arranged between the mask and the projection optical module The substrate processing apparatus (exposure apparatus) which is provided is provided.
본 발명의 제2 형태에 따르면, 본 발명의 제1 형태에 관한 기판 처리 장치와, 상기 기판 처리 장치에 상기 기판을 공급하는 기판 공급 장치를 구비하는 디바이스 제조 시스템이 제공된다. According to a second aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing system including a substrate processing apparatus according to the first aspect of the present invention, and a substrate supply device for supplying the substrate to the substrate processing apparatus.
본 발명의 제3 형태에 따르면, 본 발명의 제1 형태에 관한 기판 처리 장치를 이용하여 상기 기판을 투영 노광하는 것과, 투영 노광된 상기 기판을 처리하는 것에 의해, 상기 마스크의 패턴을 상기 기판 상(上)에 형성하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다. According to a third aspect of the present invention, there is provided a projection exposure apparatus for projecting and exposing a substrate using the substrate processing apparatus according to the first aspect of the present invention, (Top) of the device.
본 발명의 제4 형태에 따르면, 반사형의 마스크를 유지하는 마스크 유지 부재와, 입사하는 조명 광속을 상기 마스크를 향하여 투과하는 한편으로, 상기 조명 광속이 상기 마스크에 의해 반사됨으로써 얻어지는 투영 광속을 반사하는 빔 스플리터와, 상기 조명 광속을 상기 빔 스플리터로 입사시키는 조명 광학 모듈과, 상기 빔 스플리터에서 반사한 상기 투영 광속을 광 감응성의 기판에 투영하는 투영 광학 모듈을 구비하며, 상기 조명 광속을 상기 마스크로 안내하는 조명 광학계는, 상기 조명 광학 모듈과 상기 빔 스플리터를 포함하고, 상기 투영 광속을 상기 기판으로 안내하는 투영 광학계는, 상기 투영 광학 모듈과 상기 빔 스플리터를 포함하며, 상기 조명 광학 모듈 및 상기 빔 스플리터는, 상기 마스크와 상기 투영 광학 모듈과의 사이에 마련되어 있는 기판 처리 장치(노광 장치)가 제공된다. According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a projection exposure apparatus, comprising: a mask holding member for holding a reflection type mask; a projection optical system for projecting a projection luminous flux, which is obtained by transmitting the incident illumination luminous flux toward the mask, And a projection optical module for projecting the projected luminous flux reflected by the beam splitter onto a photosensitive substrate, wherein the illumination luminous flux is incident on the mask Wherein the illumination optical system includes the illumination optical module and the beam splitter, and the projection optical system for guiding the projected luminous flux to the substrate includes the projection optical module and the beam splitter, The beam splitter is provided between the mask and the projection optical module It is provided a substrate processing apparatus (exposure apparatus).
본 발명의 제5 형태에 따르면, 제1 프리즘과, 상기 제1 프리즘의 하나의 면과 대향한 면을 가지는 제2 프리즘과, 상기 제1 프리즘으로부터 상기 제2 프리즘을 향하는 입사 광속을, 편광 상태에 따라서, 상기 제1 프리즘측으로 반사하는 반사 광속, 또는 상기 제2 프리즘측으로 투과하는 투과 광속으로 분리하기 위해, 상기 제1 프리즘과 상기 제2 프리즘과의 대향하는 면의 사이에 마련되며, 이산화규소를 주성분으로 하는 제1 막체와 산화하프늄을 주성분으로 하는 제2 막체를 막 두께 방향으로 적층한 편광막을 구비하는 편광 빔 스플리터가 제공된다. According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display comprising a first prism, a second prism having a surface facing one surface of the first prism, and a second prism, Is provided between the opposing face of the first prism and the second prism so as to separate into a reflected light flux reflected to the first prism side or a transmitted light flux transmitted to the second prism side, And a polarizing film formed by laminating a first film having a main component of hafnium oxide and a second film containing hafnium oxide as a main component in the film thickness direction.
본 발명의 제6 형태에 따르면, 조명 광속을 마스크에 조사하고, 상기 마스크에 형성된 패턴의 상(像)을 피투영체인 광 감응성의 기판에 투영 노광하는 기판 처리 장치로서, 반사형의 상기 마스크를 유지하는 마스크 유지 부재와, 상기 조명 광속을 상기 마스크로 안내하는 조명 광학 모듈과, 상기 마스크로부터 반사된 상기 투영 광속을 상기 피투영체(기판)에 투영하는 투영 광학 모듈과, 상기 조명 광학 모듈과 상기 마스크와의 사이이고, 또한 상기 마스크와 상기 투영 광학 모듈과의 사이에 배치되는, 본 발명의 제1 형태에 관한 편광 빔 스플리터와, 파장판을 가지며, 상기 조명 광속은, 상기 편광 빔 스플리터의 상기 편광막에 대한 입사각이, 52.4°~ 57.3°인 브루스터 각(Brewster 角)을 포함하는 소정의 각도 범위로 되어 있고, 상기 편광 빔 스플리터가, 상기 조명 광속을 상기 마스크를 향해서 반사시킴과 아울러, 상기 투영 광속을 상기 투영 광학 모듈을 향해서 투과시키도록, 상기 파장판은, 상기 편광 빔 스플리터로부터의 상기 조명 광속을 편광시킴과 아울러, 상기 마스크로부터의 상기 투영 광속을 더 편광시키는 기판 처리 장치가 제공된다. According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus for irradiating an illumination luminous flux to a mask, and projecting and exposing an image of a pattern formed on the mask onto a photosensitive substrate, A projection optical module for projecting the projection luminous flux reflected from the mask onto the object (substrate); and a projection optical module for projecting the projection optical flux from the illumination optical module to the object A polarizing beam splitter according to the first aspect of the present invention disposed between the mask and the projection optical module, and a wave plate, wherein the illumination luminous flux is incident on the projection optical module, (Brewster angle) having an angle of incidence of 52.4 DEG to 57.3 DEG with respect to the polarizing film, and the polarizing beam splitter The wavelength plate reflects the illumination luminous flux from the polarizing beam splitter so as to reflect the illumination luminous flux toward the mask and transmits the projection luminous flux toward the projection optical module, A substrate processing apparatus for further polarizing the projected luminous flux is provided.
본 발명의 제7 형태에 따르면, 본 발명의 제6 형태에 관한 기판 처리 장치와, 상기 기판 처리 장치에 상기 피투영체를 공급하는 기판 공급 장치를 구비하는 디바이스 제조 시스템이 제공된다. According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing system including a substrate processing apparatus according to the sixth aspect of the present invention, and a substrate supply device for supplying the object to be processed to the substrate processing apparatus.
본 발명의 제8 형태에 따르면, 본 발명의 제6 형태에 관한 기판 처리 장치를 이용하여 상기 피투영체에 투영 노광을 하는 것과, 투영 노광된 상기 피투영체를 처리하는 것에 의해, 상기 마스크의 패턴을 형성하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다. According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, which comprises: projecting exposure to the object using the substrate processing apparatus according to the sixth aspect of the present invention; and processing the object to be projected, The method comprising the steps of:
본 발명의 형태에 의하면, 조명 광학계와 투영 광학계에서 공용되는 빔 스플리터에 의해서 조명 광속과 투영 광속을 분리하는 경우라도, 조명 광학계 및 투영 광학계의 물리적인 간섭을 억제하고, 조명 광학계 및 투영 광학계를 용이하게 배치하는 것이 가능한 편광 빔 스플리터, 기판 처리 장치, 디바이스 제조 시스템 및 디바이스 제조 방법을 제공할 수 있다.According to the aspect of the present invention, it is possible to suppress the physical interference of the illumination optical system and the projection optical system, and to reduce the illumination optical system and the projection optical system easily, even when the illumination light flux and the projected light flux are separated by the beam splitter shared in the illumination optical system and the projection optical system. A substrate processing apparatus, a device manufacturing system, and a device manufacturing method, which can be arranged in the same manner as described above.
또, 본 발명의 형태에 의하면, 편광막에 가해지는 부하를 저감하면서, 입사 광속의 일부를 반사시켜 반사 광속으로 하고, 입사 광속의 일부를 투과시켜 투과 광속으로 하는 편광 빔 스플리터, 기판 처리 장치, 디바이스 제조 시스템 및 디바이스 제조 방법을 제공할 수 있다According to another aspect of the present invention, there is provided a polarizing beam splitter for reflecting a part of an incident light flux into a reflected light flux while transmitting a part of an incident light flux into a transmitted light flux while reducing a load applied to the polarizing film, A device manufacturing system and a device manufacturing method can be provided
도 1은, 제1 실시 형태의 디바이스 제조 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는, 제1 실시 형태의 노광 장치(기판 처리 장치)의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은, 도 2에 나타내는 노광 장치의 조명 영역 및 투영 영역의 배치를 나타내는 도면이다.
도 4는, 도 2에 나타내는 노광 장치의 조명 광학계 및 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5a는, 마스크에서의 조명 광속 및 투영 광속을 나타내는 도면이다.
도 5b는, 편광 빔 스플리터로부터 본 제4 릴레이 렌즈를 나타내는 도면이다.
도 6은, 편광 빔 스플리터에서의 조명 광속 및 투영 광속을 나타내는 도면이다.
도 7은, 조명 광학계의 배치가 가능한 배치 영역을 나타내는 도면이다.
도 8은, 제1 실시 형태의 편광 빔 스플리터의 편광막 주위의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는, 제1 실시 형태에 대한 비교예의 편광 빔 스플리터의 편광막 주위의 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은, 도 8에 나타내는 편광 빔 스플리터의 투과 특성 및 반사 특성을 나타내는 그래프이다.
도 11은, 도 9에 나타내는 편광 빔 스플리터의 투과 특성 및 반사 특성을 나타내는 그래프이다.
도 12는, 제1 실시 형태의 디바이스 제조 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 13은, 제2 실시 형태의 노광 장치(기판 처리 장치)의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 14는, 제3 실시 형태의 노광 장치(기판 처리 장치)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 15는, 제4 실시 형태의 노광 장치(기판 처리 장치)의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 16은, 제5 실시 형태의 노광 장치(기판 처리 장치)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 17은, 제6 실시 형태의 편광 빔 스플리터의 편광막 주위의 구성을 나타내는 도면이다.
도 18은, 도 17에 나타내는 편광 빔 스플리터의 투과 특성 및 반사 특성을 나타내는 그래프이다.
도 19는, 제7 실시 형태의 편광 빔 스플리터의 편광막 주위의 구성을 나타내는 도면이다.
도 20은, 도 19에 나타내는 편광 빔 스플리터의 투과 특성 및 반사 특성을 나타내는 그래프이다.
도 21은, 제8 실시 형태의 편광 빔 스플리터의 편광막 주위의 구성을 나타내는 도면이다.
도 22는, 도 21에 나타내는 편광 빔 스플리터의 투과 특성 및 반사 특성을 나타내는 그래프이다. 1 is a diagram showing a configuration of a device manufacturing system according to the first embodiment.
2 is a diagram showing the entire configuration of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the first embodiment.
3 is a diagram showing the arrangement of an illumination area and a projection area of the exposure apparatus shown in Fig.
4 is a diagram showing the configuration of an illumination optical system and a projection optical system of the exposure apparatus shown in Fig.
FIG. 5A is a diagram showing illumination luminous flux and projected luminous flux in a mask. FIG.
5B is a view showing the fourth relay lens viewed from the polarization beam splitter.
6 is a diagram showing an illumination luminous flux and a projected luminous flux in a polarizing beam splitter.
Fig. 7 is a view showing an arrangement area in which the illumination optical system can be arranged. Fig.
8 is a diagram showing the configuration around the polarizing film of the polarizing beam splitter of the first embodiment.
9 is a diagram showing the configuration around the polarizing film of the polarizing beam splitter of the comparative example according to the first embodiment.
10 is a graph showing transmission characteristics and reflection characteristics of the polarization beam splitter shown in Fig.
11 is a graph showing transmission characteristics and reflection characteristics of the polarization beam splitter shown in Fig.
12 is a flowchart showing a device manufacturing method according to the first embodiment.
13 is a diagram showing the entire configuration of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the second embodiment.
14 is a diagram showing the configuration of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the third embodiment.
Fig. 15 is a diagram showing the entire configuration of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the fourth embodiment.
16 is a diagram showing a configuration of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the fifth embodiment.
17 is a diagram showing the configuration around the polarizing film of the polarizing beam splitter of the sixth embodiment.
18 is a graph showing transmission characteristics and reflection characteristics of the polarization beam splitter shown in Fig.
19 is a diagram showing the configuration around the polarizing film of the polarizing beam splitter of the seventh embodiment.
20 is a graph showing transmission characteristics and reflection characteristics of the polarization beam splitter shown in Fig.
21 is a diagram showing the configuration around the polarizing film of the polarizing beam splitter of the eighth embodiment.
22 is a graph showing transmission characteristics and reflection characteristics of the polarization beam splitter shown in Fig.
본 발명을 실시하기 위한 형태(실시 형태)에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하의 실시 형태에 기재한 내용에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또, 이하에 기재한 구성요소에는, 당업자가 용이하게 생각할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것이 포함된다. 게다가, 이하에 기재한 구성요소는 적절히 조합 시키는 것이 가능하다. 또, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성요소의 여러 가지의 생략, 치환 또는 변경을 행할 수 있다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A mode (embodiment) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments. Incidentally, the constituent elements described below include those that can be easily conceived by those skilled in the art, and substantially the same ones. In addition, the constituent elements described below can be suitably combined. In addition, various omissions, substitutions or alterations of the constituent elements can be made without departing from the gist of the present invention.
[제1 실시 형태][First Embodiment]
제1 실시 형태의 편광 빔 스플리터는, 피투영체인 광 감응성(感應性)의 기판에 노광 처리를 실시하는 기판 처리 장치로서의 노광 장치에 마련되어 있다. 또, 노광 장치는, 노광후의 기판에 각종 처리를 실시하여 디바이스를 제조하는 디바이스 제조 시스템에 조립되어 있다. 먼저, 디바이스 제조 시스템에 대해 설명한다. The polarizing beam splitter of the first embodiment is provided in an exposure apparatus as a substrate processing apparatus that performs exposure processing on a photosensitive substrate which is a projected object. The exposure apparatus is assembled in a device manufacturing system that manufactures devices by performing various processes on the exposed substrate. First, a device manufacturing system will be described.
<디바이스 제조 시스템><Device Manufacturing System>
도 1은, 제1 실시 형태의 디바이스 제조 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내는 디바이스 제조 시스템(1)은, 디바이스로서의 플렉시블·디스플레이를 제조하는 라인(플렉시블·디스플레이 제조 라인)이다. 플렉시블·디스플레이로서는, 예를 들면 유기 EL디스플레이 등이 있다. 이 디바이스 제조 시스템(1)은, 가요성의 기판(P)을 롤 모양으로 감은 공급용 롤(FR1)로부터, 해당 기판(P)이 송출되고, 송출된 기판(P)에 대해서 각종 처리를 연속적으로 실시한 후, 처리후의 기판(P)을 가요성의 디바이스로서 회수용 롤(FR2)에 권취하는, 이른바 롤·투·롤(Roll to Roll) 방식으로 되어 있다. 제1 실시 형태의 디바이스 제조 시스템(1)에서는, 필름 모양의 시트인 기판(P)이 공급용 롤(FR1)로부터 송출되고, 공급용 롤(FR1)로부터 송출된 기판(P)이, 순차적으로, n대의 처리 장치(U1, U2, U3, U4, U5, …, Un)를 거쳐, 회수용 롤(FR2)에 권취될 때까지의 예를 나타내고 있다. 먼저, 디바이스 제조 시스템(1)의 처리 대상이 되는 기판(P)에 대해 설명한다. 1 is a diagram showing a configuration of a device manufacturing system according to the first embodiment. The
기판(P)은, 예를 들면, 수지(樹脂) 필름, 스테인리스강 등의 금속 또는 합금으로 이루어지는 박(포일(foil)) 등이 이용된다. 수지 필름의 재질로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에스테르 수지, 에틸렌 비닐 공중합체 수지, 폴리염화비닐 수지, 셀룰로오스 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 초산비닐수지 중 하나 또는 둘 이상을 포함하고 있다. As the substrate P, for example, a resin (resin) film, a foil made of a metal such as stainless steel or an alloy, or the like is used. Examples of the material of the resin film include polyethylene resin, polypropylene resin, polyester resin, ethylene vinyl copolymer resin, polyvinyl chloride resin, cellulose resin, polyamide resin, polyimide resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, And one or more of vinyl acetate resin.
기판(P)은, 예를 들면, 기판(P)에 실시되는 각종 처리에서 받는 열에 의한 변형량을 실질적으로 무시할 수 있도록, 열팽창 계수가 현저하게 크지 않은 것을 선정하는 것이 바람직하다. 열팽창 계수는, 예를 들면, 무기 필러(filler)를 수지 필름에 혼합하는 것에 의해서, 프로세스 온도 등에 따른 문턱값 보다도 작게 설정되어 있어도 괜찮다. 무기 필러는, 예를 들면, 산화티탄, 산화아연, 알루미나, 산화규소 등이라도 괜찮다. 또, 기판(P)은, 플로트법(float法) 등으로 제조된 두께 100㎛ 정도의 매우 얇은 유리의 단층체라도 좋고, 이 매우 얇은 유리에 상기의 수지 필름, 박 등을 접합시킨 적층체라도 좋다. It is preferable that the substrate P be selected so as not to have a significantly large thermal expansion coefficient so as to substantially neglect the deformation amount due to heat which is subjected to various treatments to be performed on the substrate P. For example, The thermal expansion coefficient may be set to be smaller than a threshold value according to the process temperature or the like, for example, by mixing an inorganic filler with a resin film. The inorganic filler may be, for example, titanium oxide, zinc oxide, alumina, silicon oxide, or the like. Further, the substrate P may be a very thin glass single layer having a thickness of about 100 占 퐉 manufactured by a float method or the like, and a laminate obtained by bonding the above resin film, foil or the like to the extremely thin glass good.
이와 같이 구성된 기판(P)은, 롤 모양으로 감겨짐으로써 공급용 롤(FR1)이 되고, 이 공급용 롤(FR1)이, 디바이스 제조 시스템(1)에 장착된다. 공급용 롤(FR1)이 장착된 디바이스 제조 시스템(1)은, 디바이스를 제조하기 위한 각종의 처리를, 공급용 롤(FR1)로부터 송출되는 기판(P)에 대해서 반복하여 실행한다. 이 때문에, 처리후의 기판(P)은, 복수의 디바이스가 이어진 상태가 된다. 즉, 공급용 롤(FR1)로부터 송출되는 기판(P)은, 다면을 얻기 위한 기판으로 되어 있다. 또, 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 괜찮다. The substrate P thus configured is rolled into a roll to become a supply roll FR1 and this supply roll FR1 is mounted on the
처리후의 기판(P)은, 롤 모양으로 감겨짐으로써 회수용 롤(FR2)로서 회수된다. 회수용 롤(FR2)은, 도시하지 않는 다이싱(dicing) 장치에 장착된다. 회수용 롤(FR2)이 장착된 다이싱 장치는, 처리후의 기판(P)을, 디바이스마다 분할(다이싱)함으로써, 복수개의 디바이스로 한다. 기판(P)의 치수는, 예를 들면, 폭방향(단척(短尺)이 되는 방향)의 치수가 10cm ~ 2m 정도이고, 길이 방향(장척(長尺)이 되는 방향)의 치수가 10m 이상이다. 또, 기판(P)의 치수는, 상기한 치수에 한정되지 않는다. The substrate P after the treatment is recovered as the recovery roll FR2 by being wound in a roll shape. The rotating roll FR2 is mounted on a dicing device (not shown). The dicing apparatus to which the rotation roll FR2 is mounted divides (dices) the processed substrate P for each device to obtain a plurality of devices. The dimension of the substrate P is, for example, about 10 cm to 2 m in the width direction (the short direction) and the dimension in the length direction (long direction) is 10 m or more . The dimensions of the substrate P are not limited to the above dimensions.
도 1을 참조하여, 이어서 디바이스 제조 시스템에 대해 설명한다. 도 1에서는, X방향, Y방향 및 Z방향이 직교하는 직교 좌표계로 되어 있다. X방향은, 수평면내에서 공급용 롤(FR1) 및 회수용 롤(FR2)을 연결하는 방향이다. Y방향은, 수평면내에서 X방향에 직교하는 방향이다. Y방향은, 공급용 롤(FR1) 및 회수용 롤(FR2)의 축방향으로 되어 있다. Z방향은, X방향과 Y방향에 직교하는 방향(연직 방향)이다. With reference to Fig. 1, a device manufacturing system will be described next. In Fig. 1, the coordinate system is an orthogonal coordinate system in which the X direction, the Y direction, and the Z direction are orthogonal. The X direction is a direction connecting the supply roll FR1 and the recovery roll FR2 in the horizontal plane. The Y direction is a direction orthogonal to the X direction within the horizontal plane. The Y direction is the axial direction of the supply roll FR1 and the recovery roll FR2. The Z direction is a direction orthogonal to the X direction and the Y direction (vertical direction).
디바이스 제조 시스템(1)은, 기판(P)을 공급하는 기판 공급 장치(2)와, 기판 공급 장치(2)에 의해서 공급된 기판(P)에 대해서 각종 처리를 실시하는 처리 장치(U1 ~ Un)와, 처리 장치(U1 ~ Un)에 의해서 처리가 실시된 기판(P)을 회수하는 기판 회수 장치(4)와, 디바이스 제조 시스템(1)의 각 장치를 제어하는 상위(上位) 제어 장치(5)를 구비한다. The
기판 공급 장치(2)에는, 공급용 롤(FR1)이 회전 가능하게 장착된다. 기판 공급 장치(2)는, 장착된 공급용 롤(FR1)로부터 기판(P)을 송출하는 구동 롤러(R1)와, 기판(P)의 폭방향(Y방향)에서의 위치를 조정하는 엣지 포지션 컨트롤러(EPC1)를 가진다. 구동 롤러(R1)는, 기판(P)의 표리 양면을 사이에 끼워 지지하면서 회전하여, 기판(P)을 공급용 롤(FR1)로부터 회수용 롤(FR2)로 향하는 반송 방향으로 송출함으로써, 기판(P)을 처리 장치(U1 ~ Un)에 공급한다. 이 때, 엣지 포지션 컨트롤러(EPC1)는, 기판(P)의 폭방향의 단부(엣지)에서의 위치가, 목표 위치에 대해서 ±십수㎛ ~ 수십㎛ 정도의 범위에 들도록, 기판(P)을 폭방향으로 이동시켜, 기판(P)의 폭방향에서의 위치를 수정한다. In the
기판 회수 장치(4)에는, 회수용 롤(FR2)이 회전 가능하게 장착된다. 기판 회수 장치(4)는, 처리후의 기판(P)을 회수용 롤(FR2)측으로 끌어 당기는 구동 롤러(R2)와, 기판(P)의 폭방향(Y방향)에서의 위치를 조정하는 엣지 포지션 컨트롤러(EPC2)를 가진다. 기판 회수 장치(4)는, 구동 롤러(R2)에 의해 기판(P)의 표리 양면을 사이에 끼워 지지하면서 회전하여, 기판(P)을 반송 방향으로 끌어 당김과 아울러, 회수용 롤(FR2)을 회전시킴으로써, 기판(P)을 감아 올린다. 이 때, 엣지 포지션 컨트롤러(EPC2)는, 엣지 포지션 컨트롤러(EPC1)와 동일하게 구성되며, 기판(P)의 폭방향의 단부(엣지)가 폭방향에서 어긋나지 않도록, 기판(P)의 폭방향에서의 위치를 수정한다. In the
처리 장치(U1)는, 기판 공급 장치(2)로부터 공급된 기판(P)의 표면에 감광성(感光性) 기능액을 도포하는 도포 장치이다. 감광성 기능액으로서는, 예를 들면, 포토레지스트(photoresist), 감광성 실란 커플링재, UV경화 수지액 등이 이용된다. 처리 장치(U1)는, 기판(P)의 반송 방향의 상류측으로부터 순서대로, 도포 기구(Gp1)와 건조 기구(Gp2)가 마련되어 있다. 도포 기구(Gp1)는, 기판(P)이 감겨지는 실린더 롤러(DR1)와, 실린더 롤러(DR1)에 대향하는 도포 롤러(DR2)를 가진다. 도포 기구(Gp1)는, 공급된 기판(P)을 실린더 롤러(DR1)에 감은 상태에서, 실린더 롤러(DR1) 및 도포 롤러(DR2)에 의해 기판(P)을 사이에 끼워 지지한다. 그리고, 도포 기구(Gp1)는, 실린더 롤러(DR1) 및 도포 롤러(DR2)를 회전시킴으로써, 기판(P)을 반송 방향으로 이동시키면서, 도포 롤러(DR2)에 의해 감광성 기능액을 도포한다. 건조 기구(Gp2)는, 열풍 또는 드라이 에어 등의 건조용 에어를 내뿜어, 감광성 기능액에 포함되는 용질(용제 또는 물)을 제거하고, 감광성 기능액이 도포된 기판(P)을 건조시킴으로써, 기판(P) 상(上)에 감광성 기능층을 형성한다. The processing apparatus U1 is a coating apparatus for applying a photosensitive (photosensitive) functional liquid to the surface of the substrate P supplied from the
처리 장치(U2)는, 기판(P)의 표면에 형성된 감광성 기능층을 안정되게 하도록, 처리 장치(U1)로부터 반송된 기판(P)을 소정 온도(예를 들면, 수10 ~ 120℃ 정도)까지 가열하는 가열 장치이다. 처리 장치(U2)는, 기판(P)의 반송 방향의 상류측으로부터 순서대로, 가열 챔버(HA1)와 냉각 챔버(HA2)가 마련되어 있다. 가열 챔버(HA1)는, 그 내부에 복수의 롤러 및 복수의 에어·턴바가 마련되어 있고, 복수의 롤러 및 복수의 에어·턴바는, 기판(P)의 반송 경로를 구성하고 있다. 복수의 롤러는, 기판(P)의 이면에 구름 접촉하여 마련되고, 복수의 에어·턴바는, 기판(P)의 표면측에 비접촉 상태로 마련된다. 복수의 롤러 및 복수의 에어·턴바는, 기판(P)의 반송 경로를 길게 하도록, 사행(구불구불한) 모양의 반송 경로가 되는 배치로 되어 있다. 가열 챔버(HA1) 내를 통과하는 기판(P)은, 사행 모양의 반송 경로를 따라서 반송되면서 소정 온도까지 가열된다. 냉각 챔버(HA2)는, 가열 챔버(HA1)에서 가열된 기판(P)의 온도가, 후공정(처리 장치(U3))의 환경 온도와 일치하도록, 기판(P)을 환경 온도까지 냉각한다. 냉각 챔버(HA2)는, 그 내부에 복수의 롤러가 마련되며, 복수의 롤러는, 가열 챔버(HA1)와 마찬가지로, 기판(P)의 반송 경로를 길고 하도록, 사행 모양의 반송 경로가 되는 배치로 되어 있다. 냉각 챔버(HA2) 내를 통과하는 기판(P)은, 사행 모양의 반송 경로를 따라서 반송되면서 냉각된다. 냉각 챔버(HA2)의 반송 방향에서의 하류측에는, 구동 롤러(R3)가 마련되고, 구동 롤러(R3)는, 냉각 챔버(HA2)를 통과한 기판(P)을 사이에 끼워 지지하면서 회전함으로써, 기판(P)을 처리 장치(U3)로 향하여 공급한다. The processing device U2 is a device for transferring the substrate P conveyed from the processing device U1 to a predetermined temperature (for example, several tens to 120 degrees Celsius) so as to stabilize the photosensitive functional layer formed on the surface of the substrate P, . The processing apparatus U2 is provided with a heating chamber HA1 and a cooling chamber HA2 in this order from the upstream side in the carrying direction of the substrate P. [ In the heating chamber HA1, a plurality of rollers and a plurality of air-turn bars are provided, and a plurality of rollers and a plurality of air-turn bars constitute a conveying path of the substrate P. The plurality of rollers are provided in a rolling contact with the back surface of the substrate P, and the plurality of air / turn bars are provided in a non-contact state on the surface side of the substrate P. The plurality of rollers and the plurality of air / turn bars are arranged in a meandering (twisted) shape transport path so as to lengthen the transport path of the substrate P. The substrate P passing through the heating chamber HA1 is heated to a predetermined temperature while being conveyed along a serpentine conveying path. The cooling chamber HA2 cools the substrate P to the ambient temperature so that the temperature of the substrate P heated in the heating chamber HA1 coincides with the environmental temperature of the subsequent process (processing device U3). Like the heating chamber HA1, the cooling chamber HA2 is provided with a plurality of rollers therein, and the plurality of rollers are arranged such that the conveying path of the substrate P is long, . The substrate P passing through the inside of the cooling chamber HA2 is cooled while being conveyed along a serpentine conveyance path. A drive roller R3 is provided on the downstream side in the transport direction of the cooling chamber HA2 and the drive roller R3 rotates while sandwiching the substrate P passing through the cooling chamber HA2, And the substrate P is supplied toward the processing unit U3.
처리 장치(기판 처리 장치)(U3)는, 처리 장치(U2)로부터 공급된, 표면에 감광성 기능층이 형성된 기판(감광 기판)(P)에 대해서, 디스플레이용의 회로 또는 배선 등의 패턴을 투영 노광하는 주사형(走査型)의 노광 장치이다. 상세는 후술하지만, 처리 장치(U3)는, 반사형의 원통 모양의 마스크(M)에 조명 광속을 조명하고, 조명 광속이 마스크(M)에 의해 반사됨으로써 얻어지는 투영 광속을, 회전 가능한 기판 지지 드럼(25)의 외주면에 지지되는 기판(P)에 투영 노광한다. 처리 장치(U3)는, 처리 장치(U2)로부터 공급된 기판(P)을 반송 방향의 하류측으로 보내는 구동 롤러(R4)와, 기판(P)의 폭방향(Y방향)에서의 위치를 조정하는 엣지 포지션 컨트롤러(EPC3)를 가진다. 구동 롤러(R4)는, 기판(P)의 표리 양면을 사이에 끼워 지지하면서 회전하여, 기판(P)을 반송 방향의 하류측으로 송출함으로써, 기판(P)을 노광 위치로 향하여 공급한다. 엣지 포지션 컨트롤러(EPC3)는, 엣지 포지션 컨트롤러(EPC1)와 동일하게 구성되며, 노광 위치에서의 기판(P)의 폭방향이 목표 위치가 되도록, 기판(P)의 폭방향에서의 위치를 수정한다. The processing apparatus (substrate processing apparatus) U3 projects a pattern such as a circuit for display or wiring on a substrate (photosensitive substrate) P provided with a photosensitive functional layer on its surface supplied from the processing apparatus U2 And is a scanning type exposure apparatus for exposing the wafer to light. The processing apparatus U3 illuminates the reflecting type cylindrical mask M with an illumination luminous flux and outputs the projection luminous flux obtained by reflecting the illumination luminous flux by the mask M to the rotatable substrate support drum (P) supported on the outer peripheral surface of the substrate (25). The processing apparatus U3 includes a driving roller R4 for feeding the substrate P supplied from the processing apparatus U2 to the downstream side in the carrying direction and a driving roller R4 for adjusting the position in the width direction And an edge position controller (EPC3). The driving roller R4 rotates while sandwiching the both sides of the front and back sides of the substrate P and feeds the substrate P toward the exposure position by feeding the substrate P to the downstream side in the carrying direction. The edge position controller EPC3 is constructed in the same manner as the edge position controller EPC1 and corrects the position in the width direction of the substrate P so that the width direction of the substrate P at the exposure position becomes the target position .
또, 처리 장치(U3)는, 노광후의 기판(P)에 늘어짐을 부여한 상태에서, 기판(P)을 반송 방향의 하류측으로 보내는 2조(組)의 구동 롤러(R5, R6)를 가진다. 2조의 구동 롤러(R5, R6)는, 기판(P)의 반송 방향으로 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 구동 롤러(R5)는, 반송되는 기판(P)의 상류측을 사이에 끼워 지지하여 회전하고, 구동 롤러(R6)는, 반송되는 기판(P)의 하류측을 사이에 끼워 지지하여 회전함으로써, 기판(P)을 처리 장치(U4)로 향하여 공급한다. 이 때, 기판(P)은, 늘어짐이 부여되고 있기 때문에, 구동 롤러(R6) 보다도 반송 방향의 하류측에서 생기는 반송 속도의 변동을 흡수할 수 있고, 반송 속도의 변동에 의한 기판(P)으로의 노광 처리의 영향을 절연할 수 있다. 또, 처리 장치(U3) 내에는, 마스크(M)의 마스크 패턴의 일부분의 상(像)과 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. The processing unit U3 has two pairs of driving rollers R5 and R6 for feeding the substrate P to the downstream side in the carrying direction in a state in which the substrate P after sagging is given a slack. The two sets of driving rollers R5 and R6 are arranged at a predetermined interval in the conveying direction of the substrate P. [ The drive roller R5 rotates while sandwiching the upstream side of the substrate P to be transported and the drive roller R6 rotates while sandwiching the downstream side of the substrate P to be transported, And supplies the substrate P toward the processing unit U4. At this time, since the substrate P is slackened, it is possible to absorb the fluctuation of the conveying speed occurring on the downstream side in the conveying direction with respect to the driving roller R6, It is possible to insulate the influence of the exposure process. In order to relatively align (align) the substrate P with a part of the mask pattern of the mask M, alignment marks or the like previously formed on the substrate P are formed in the processing apparatus U3 The alignment microscopes AM1 and AM2 are provided.
처리 장치(U4)는, 처리 장치(U3)로부터 반송된 노광후의 기판(P)에 대해서, 습식에 의한 현상(現像) 처리, 무전해 도금 처리 등을 행하는 습식 처리 장치이다. 처리 장치(U4)는, 그 내부에, 연직 방향(Z방향)으로 계층화된 3개의 처리조(處理槽)(BT1, BT2, BT3)와, 기판(P)을 반송하는 복수의 롤러를 가진다. 복수의 롤러는, 3개의 처리조(BT1, BT2, BT3)의 내부를, 기판(P)이 순서대로 통과하는 반송 경로가 되도록 배치된다. 처리조(BT3)의 반송 방향에서의 하류측에는, 구동 롤러(R7)가 마련되며, 구동 롤러(R7)는, 처리조(BT3)를 통과한 기판(P)을 사이에 끼워 지지하면서 회전함으로써, 기판(P)을 처리 장치(U5)로 향하여 공급한다. The processing apparatus U4 is a wet processing apparatus for carrying out a development processing (current image processing) by wet processing, electroless plating processing, and the like on the post-exposure substrate P conveyed from the processing apparatus U3. The processing apparatus U4 has three processing tanks BT1, BT2, and BT3 layered in the vertical direction (Z direction) and a plurality of rollers for transporting the substrate P in the processing apparatus U4. The plurality of rollers are disposed so as to be the conveying paths through which the substrates P pass through the inside of the three treatment tanks BT1, BT2, and BT3 in order. A drive roller R7 is provided on the downstream side of the treatment tank BT3 in the transport direction and the drive roller R7 rotates while sandwiching the substrate P passing through the treatment tank BT3, And the substrate P is supplied toward the processing unit U5.
도시는 생략하지만, 처리 장치(U5)는, 처리 장치(U4)로부터 반송된 기판(P)을 건조시키는 건조 장치이다. 처리 장치(U5)는, 처리 장치(U4)에서 습식 처리된 기판(P)에 부착하는 수분 함유량을, 소정의 수분 함유량으로 조정한다. 처리 장치(U5)에 의해 건조된 기판(P)은, 몇 개의 처리 장치를 거쳐, 처리 장치(Un)로 반송된다. 그리고, 처리 장치(Un)에서 처리된 후, 기판(P)은, 기판 회수 장치(4)의 회수용 롤(FR2)에 감아 올려진다. Although not shown, the processing apparatus U5 is a drying apparatus for drying the substrate P carried from the processing apparatus U4. The processing apparatus U5 adjusts the water content adhering to the substrate P subjected to the wet processing in the processing apparatus U4 to a predetermined water content. The substrate P dried by the processing unit U5 is conveyed to the processing unit Un via several processing units. Then, after being processed in the processing unit Un, the substrate P is wound up on the recovery roll FR2 of the
상위 제어 장치(5)는, 기판 공급 장치(2), 기판 회수 장치(4) 및 복수의 처리 장치(U1 ~ Un)를 통괄 제어한다. 상위 제어 장치(5)는, 기판 공급 장치(2) 및 기판 회수 장치(4)를 제어하여, 기판(P)을 기판 공급 장치(2)로부터 기판 회수 장치(4)로 향하여 반송시킨다. 또, 상위 제어 장치(5)는, 기판(P)의 반송에 동기(同期)시키면서, 복수의 처리 장치(U1 ~ Un)를 제어하여, 기판(P)에 대한 각종 처리를 실행시킨다. The
<노광 장치(기판 처리 장치)>≪ Exposure Apparatus (Substrate Processing Apparatus) >
다음으로, 제1 실시 형태의 처리 장치(U3)로서의 노광 장치(기판 처리 장치)의 구성에 대해서, 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 도 2는, 제1 실시 형태의 노광 장치(기판 처리 장치)의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 도 3은, 도 2에 나타내는 노광 장치의 조명 영역 및 투영 영역의 배치를 나타내는 도면이다. 도 4는, 도 2에 나타내는 노광 장치의 조명 광학계 및 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다. 도 5a는, 마스크에서의 조명 광속 및 투영 광속을 나타내는 도면이다. 도 5b는, 편광 빔 스플리터로부터 본 제4 릴레이 렌즈를 나타내는 도면이다. 도 6은, 편광 빔 스플리터에서의 조명 광속 및 투영 광속을 나타내는 도면이다. 도 7은, 조명 광학계의 배치가 가능한 배치 영역을 나타내는 도면이다. Next, the configuration of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) as the processing apparatus U3 of the first embodiment will be described with reference to Figs. 2 to 7. Fig. 2 is a diagram showing the entire configuration of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the first embodiment. 3 is a diagram showing the arrangement of an illumination area and a projection area of the exposure apparatus shown in Fig. 4 is a diagram showing the configuration of an illumination optical system and a projection optical system of the exposure apparatus shown in Fig. FIG. 5A is a diagram showing illumination luminous flux and projected luminous flux in a mask. FIG. 5B is a view showing the fourth relay lens viewed from the polarization beam splitter. 6 is a diagram showing an illumination luminous flux and a projected luminous flux in a polarizing beam splitter. Fig. 7 is a view showing an arrangement area in which the illumination optical system can be arranged. Fig.
도 2에 나타내는 노광 장치(U3)는, 이른바 주사 노광 장치이며, 기판(P)을 반송 방향(주사 방향)으로 반송하면서, 원통 모양의 마스크(M)의 외주면에 형성된 마스크 패턴의 상(像)을, 기판(P)의 표면에 투영 노광한다. 또, 도 2 및 도 4 ~ 도 7에서는, X방향, Y방향 및 Z방향이 직교하는 직교좌표계로 되어 있고, 도 1과 동일한 직교좌표계로 되어 있다. The exposure apparatus U3 shown in Fig. 2 is a so-called scanning exposure apparatus and is a so-called scanning exposure apparatus which forms an image of a mask pattern formed on the outer peripheral surface of a cylindrical mask M while conveying the substrate P in the conveying direction Is projected and exposed on the surface of the substrate (P). In Figs. 2 and 4 to 7, an orthogonal coordinate system in which the X direction, the Y direction, and the Z direction are orthogonal is used, and the orthogonal coordinate system is the same as that in Fig.
먼저, 노광 장치(U3)에 이용되는 마스크(M)에 대해 설명한다. 마스크(M)는, 예를 들면 금속제의 원통체를 이용한 반사형의 원통 마스크로 되어 있다. 마스크(M)는, Y방향으로 연장하는 제1 축(AX1)을 중심으로 하는 곡률 반경 Rm이 되는 외주면(원주면)을 가지는 원통체로 형성되며, 지름 방향으로 일정한 두께를 가지고 있다. 마스크(M)의 원주면은, 소정의 마스크 패턴이 형성된 마스크면(P1)으로 되어 있다. 마스크면(P1)은, 소정 방향으로 광속을 높은 효율로 반사하는 고반사부와, 소정 방향으로 광속을 반사하지 않거나 또는 낮은 효율로 반사하는 반사 억제부(혹은 광 흡수부)를 포함하며, 마스크 패턴은, 고반사부 및 반사 억제부에 의해 형성되어 있다. 이러한 마스크(M)는, 금속제의 원통체이기 때문에, 염가로 작성할 수 있다. First, the mask M used in the exposure apparatus U3 will be described. The mask M is, for example, a reflection type cylindrical mask using a metal cylindrical body. The mask M is formed as a cylindrical body having an outer circumferential surface (circumferential surface) having a radius of curvature Rm around the first axis AX1 extending in the Y direction, and has a constant thickness in the radial direction. The circumferential surface of the mask M is a mask surface P1 on which a predetermined mask pattern is formed. The mask surface P1 includes an antireflection portion that reflects the light flux in a predetermined direction with high efficiency and a reflection suppressing portion (or light absorption portion) that does not reflect the light flux in a predetermined direction or reflects the light flux with low efficiency, Is formed by the high reflection portion and the reflection suppressing portion. Since the mask M is a cylindrical body made of metal, it can be manufactured at low cost.
또, 마스크(M)는, 1개의 표시 디바이스에 대응하는 패널용 패턴의 전체 또는 일부가 형성되어 있어도 괜찮고, 복수개의 표시 디바이스에 대응하는 패널용 패턴이 형성된 다면을 얻기 위한 것이라도 좋다. 또, 마스크(M)에는, 패널용 패턴이 제1 축(AX1)의 둘레의 둘레 방향으로 반복하여 복수개 형성되어 있어도 괜찮고, 소형의 패널용 패턴이 제1 축(AX1)에 평행한 방향으로 반복하여 복수 형성되어 있어도 괜찮다. 게다가, 마스크(M)는, 제1 표시 디바이스의 패널용 패턴과, 제1 표시 디바이스와 사이즈 등이 다른 제2 표시 디바이스의 패널용 패턴이 형성되어 있어도 괜찮다. 또, 마스크(M)는, 제1 축(AX1)을 중심으로 하는 곡률 반경 Rm이 되는 원주면을 가지고 있으면 좋고, 원통체의 형상으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 마스크(M)는, 원주면을 가지는 원호 모양의 판재라도 좋다. 또, 마스크(M)는 얇은 판 모양이라도 좋고, 얇은 판 모양의 마스크(M)를 만곡시켜, 원주면을 가지도록 원기둥 모양의 모재(母材)나 원통 모양의 프레임에 붙여도 괜찮다. The mask M may be formed to have all or part of the panel pattern corresponding to one display device, or to obtain a surface on which a panel pattern corresponding to a plurality of display devices is formed. A plurality of patterns for the panel may be repeatedly formed on the mask M in the circumferential direction around the first axis AX1 and the small pattern for the panel is repeated in the direction parallel to the first axis AX1 It is also possible to form a plurality thereof. In addition, the mask M may be formed with a pattern for a panel of the first display device and a pattern for a panel of the second display device having a different size from the first display device. The mask M may have a circumferential surface having a radius of curvature Rm around the first axis AX1 and is not limited to a cylindrical shape. For example, the mask M may be an arc-shaped plate having a circumferential surface. The mask M may be in the form of a thin plate, or it may be attached to a cylindrical base material or a cylindrical frame so that the thin plate-shaped mask M is curved and has a circumferential surface.
다음으로, 도 2에 나타내는 노광 장치(U3)에 대해 설명한다. 노광 장치(U3)는, 상기한 구동 롤러(R4 ~ R6), 엣지 포지션 컨트롤러(EPC3) 및 얼라이먼트 현미경(AM1, AM2) 외에, 마스크 유지 기구(11)와, 기판 지지 기구(12)와, 조명 광학계(IL)와, 투영 광학계(PL)와, 하위(下位) 제어 장치(16)를 가진다. 노광 장치(U3)는, 광원 장치(13)로부터 사출된 조명 광속(EL1)을, 조명 광학계(IL) 및 투영 광학계(PL)에서 안내함으로써, 마스크 유지 기구(11)에 의해 유지한 마스크(M)의 마스크 패턴의 상(像)을, 기판 지지 기구(12)에 의해 지지한 기판(P)에 투사한다. Next, the exposure apparatus U3 shown in Fig. 2 will be described. The exposure apparatus U3 is provided with a
하위 제어 장치(16)는, 노광 장치(U3)의 각 부를 제어하고, 각 부에 처리를 실행시킨다. 하위 제어 장치(16)는, 디바이스 제조 시스템(1)의 상위 제어 장치(5)의 일부 또는 전부라도 괜찮다. 또, 하위 제어 장치(16)는, 상위 제어 장치(5)에 의해 제어되고, 상위 제어 장치(5)와는 다른 장치라도 괜찮다. 하위 제어 장치(16)는, 예를 들면, 컴퓨터를 포함한다. The
마스크 유지 기구(11)는, 마스크(M)를 유지하는 마스크 유지 드럼(마스크 유지 부재)(21)과, 마스크 유지 드럼(21)을 회전시키는 제1 구동부(22)를 가지고 있다. 마스크 유지 드럼(21)은, 마스크(M)의 제1 축(AX1)이 회전 중심이 되도록 마스크(M)를 유지한다. 제1 구동부(22)는, 하위 제어 장치(16)에 접속되며, 제1 축(AX1)을 회전 중심으로 마스크 유지 드럼(21)을 회전시킨다. The
또, 마스크 유지 기구(11)는, 원통체의 마스크(M)를 마스크 유지 드럼(21)에의해 유지했지만, 이 구성으로 한정되지 않는다. 마스크 유지 기구(11)는, 마스크 유지 드럼(21)의 외주면을 따라서 얇은 판 모양의 마스크(M)를 감아 유지해도 괜찮다. 또, 마스크 유지 기구(11)는, 원호 모양의 판재가 되는 마스크(M)를 마스크 유지 드럼(21)의 외주면에서 유지해도 괜찮다. In the
기판 지지 기구(12)는, 기판(P)을 지지하는 원통 모양의 기판 지지 드럼(기판 지지 부재)(25)과, 기판 지지 드럼(25)을 회전시키는 제2 구동부(26)와, 한 쌍의 에어·턴바(ATB1, ATB2)와, 한 쌍의 가이드 롤러(27, 28)를 가지고 있다. 기판 지지 드럼(25)은, Y방향으로 연장하는 제2 축(AX2)을 중심으로 하는 곡률 반경 Rfa가 되는 외주면(원주면)을 가지는 원통형 모양으로 형성되어 있다. 여기서, 제1 축(AX1)과 제2 축(AX2)은 서로 평행하게 되어 있으며, 제1 축(AX1) 및 제2 축(AX2)을 통과하는 면을 중심면(CL)으로 하고 있다. 기판 지지 드럼(25)의 원주면의 일부는, 기판(P)을 지지하는 지지면(P2)으로 되어 있다. 즉, 기판 지지 드럼(25)은, 그 지지면(P2)에 기판(P)이 감겨짐으로써, 기판(P)을 지지한다. 제2 구동부(26)는, 하위 제어 장치(16)에 접속되고, 제2 축(AX2)을 회전 중심으로 기판 지지 드럼(25)을 회전시킨다. 한 쌍의 에어·턴바(ATB1, ATB2)는, 기판 지지 드럼(25)을 사이에 두고, 기판(P)의 반송 방향의 상류측 및 하류측에 각각 마련되어 있다. 한 쌍의 에어·턴바(ATB1, ATB2)는, 기판(P)의 표면측에 마련되며, 연직 방향(Z방향)에서 기판 지지 드럼(25)의 지지면(P2) 보다도 하부측에 배치되어 있다. 한 쌍의 가이드 롤러(27, 28)는, 한 쌍의 에어·턴바(ATB1, ATB2)를 사이에 두고, 기판(P)의 반송 방향의 상류측 및 하류측에 각각 마련되어 있다. 한 쌍의 가이드 롤러(27, 28)는, 그 일방의 가이드 롤러(27)가 구동 롤러(R4)로부터 반송된 기판(P)을 에어·턴바(ATB1)로 안내하고, 그 타방의 가이드 롤러(28)가 에어·턴바(ATB2)로부터 반송된 기판(P)을 구동 롤러(R5)로 안내한다. The
따라서, 기판 지지 기구(12)는, 구동 롤러(R4)로부터 반송된 기판(P)을, 가이드 롤러(27)에 의해 에어·턴바(ATB1)로 안내하고, 에어·턴바(ATB1)를 통과한 기판(P)을, 기판 지지 드럼(25)에 도입(導入)한다. 기판 지지 기구(12)는, 제2 구동부(26)에 의해 기판 지지 드럼(25)을 회전시킴으로써, 기판 지지 드럼(25)에 도입한 기판(P)을, 기판 지지 드럼(25)의 지지면(P2)에서 지지하면서, 에어·턴바(ATB2)로 향하여 반송한다. 기판 지지 기구(12)는, 에어·턴바(ATB2)로 반송된 기판(P)을, 에어·턴바(ATB2)에 의해 가이드 롤러(28)로 안내하고, 가이드 롤러(28)를 통과한 기판(P)을, 구동 롤러(R5)로 안내한다. The
이 때, 제1 구동부(22) 및 제2 구동부(26)에 접속된 하위 제어 장치(16)는, 마스크 유지 드럼(21)과 기판 지지 드럼(25)을 소정의 회전 속도비로 동기 회전시키는 것에 의해서, 마스크(M)의 마스크면(P1)에 형성된 마스크 패턴의 상(像)이, 기판 지지 드럼(25)의 지지면(P2)에 감겨진 기판(P)의 표면(원주면을 따라 만곡한 면)에 연속적으로 반복하여 투영 노광된다. At this time, the
광원 장치(13)는, 마스크(M)에 조명되는 조명 광속(EL1)을 출사한다. 광원 장치(13)는, 광원(31)과 도광 부재(32)를 가진다. 광원(31)은, 기판(P)의 표면에 형성된 광 감응층에 화학적인 작용을 부여하는 소정의 파장의 광을 사출하는 광원이다. 광원(31)에는, 예를 들면 수은 램프 등의 램프 광원, 또는 레이저 다이오드, 발광 다이오드(LED) 등이 이용된다. 광원(31)이 사출하는 조명광은, 예를 들면 램프 광원으로부터 사출되는 휘선(g선, h선, i선), KrF 엑시머 레이저광(파장 248nm) 등의 원자외광(DUV광), ArF 엑시머 레이저광(파장 193nm) 등이다. 여기서, 광원(31)은, i선(365nm의 파장) 이하의 파장을 포함하는 조명 광속(EL1)을 사출하는 것이 바람직하다. i선 이하의 파장이 되는 조명 광속(EL1)을 발생하는 광원(31)으로서, 파장 355nm의 레이저광을 사출하는 YAG의 제3 고조파 레이저, 파장 266nm의 레이저광을 사출하는 YAG의 제4 고조파 레이저, 또는 파장 248nm의 레이저광을 사출하는 KrF 엑시머 레이저 등을 이용할 수 있다. The
여기서, 광원 장치(13)로부터 출사된 조명 광속(EL1)은, 후술의 편광 빔 스플리터(PBS)에 입사한다. 조명 광속(EL1)은, 편광 빔 스플리터(PBS)에 의한 조명 광속(EL1)의 분리에 의해서 에너지 로스가 생기는 것을 억제하도록, 입사되는 조명 광속(EL1)이 편광 빔 스플리터(PBS)에서 거의 모두 반사하는 광속으로 하는 것이 바람직하다. 편광 빔 스플리터(PBS)는, S편광의 직선 편광이 되는 광속을 반사하고, P편광의 직선 편광이 되는 광속을 투과한다. 이 때문에, 광원 장치(13)는, 편광 빔 스플리터(PBS)에 입사하는 조명 광속(EL1)이 직선 편광(S편광)의 광속이 되는 조명 광속(EL1)을 출사한다. 따라서, 광원 장치(13)는, 편광 빔 스플리터(PBS)에 파장 및 위상이 일치한 편광 레이저광을 출사한다. Here, the illumination luminous flux EL1 emitted from the
도광 부재(32)는, 광원(31)으로부터 출사된 조명 광속(EL1)을 조명 광학계(IL)로 안내한다. 도광 부재(32)는, 광 파이버, 또는 미러를 이용한 릴레이 모듈 등으로 구성된다. 또, 도광 부재(32)는, 조명 광학계(IL)가 복수 마련되어 있는 경우, 광원(31)으로부터의 조명 광속(EL1)을 복수로 분리하고, 복수의 조명 광속(EL1)을 복수의 조명 광학계(IL)로 안내한다. 또, 도광 부재(32)는, 예를 들면 광원(31)으로부터 사출되는 광속이 편광 레이저광인 경우, 광 파이버로서 편파(偏波) 유지 파이버(편파면(偏波面) 보존 파이버)를 이용하고, 편파 유지 파이버에 의해 편광 레이저광의 편광 상태를 유지한 채로 도광해도 괜찮다. The
여기서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 실시 형태의 노광 장치(U3)는, 이른바 멀티 렌즈 방식을 상정(想定)한 노광 장치이다. 또, 도 3에는, 마스크 유지 드럼(21)에 유지된 원통 마스크(M) 상(上)의 조명 영역(IR)을 -Z측으로부터 본 평면도(도 3의 좌측 도면)와, 기판 지지 드럼(25)에 의해 지지된 기판(P) 상(上)의 투영 영역(PA)을 +Z측으로부터 본 평면도(도 3의 우측 도면)가 도시되어 있다. 도 3의 부호 Xs는, 마스크 유지 드럼(21) 및 기판 지지 드럼(25)의 이동 방향(회전 방향)을 나타낸다. 멀티 렌즈 방식의 노광 장치(U3)는, 마스크(M) 상(上)의 복수(제1 실시 형태에서는 예를 들면 6개)의 조명 영역(IR1 ~ IR6)에 조명 광속(EL1)을 각각 조명하고, 각 조명 광속(EL1)이 각 조명 영역(IR1 ~ IR6)에 반사됨으로써 얻어지는 복수의 투영 광속(EL2)을, 기판(P) 상의 복수(제1 실시 형태에서는 예를 들면 6개)의 투영 영역(PA1 ~ PA6)에 투영 노광한다. Here, as shown in Fig. 3, the exposure apparatus U3 of the first embodiment is an exposure apparatus that assumes a so-called multi-lens system. 3 shows a plan view (left side view in Fig. 3) of the illumination area IR on the cylindrical mask M held on the
먼저, 조명 광학계(IL)에 의해 조명되는 복수의 조명 영역(IR1 ~ IR6)에 대해 설명한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 복수의 조명 영역(IR1 ~ IR6)은, 중심면(CL)을 사이에 두고 회전 방향으로 2열로 배치되고, 회전 방향의 상류측의 마스크(M) 상(上)에 홀수번째의 제1 조명 영역(IR1), 제3 조명 영역(IR3) 및 제5 조명 영역(IR5)이 배치되며, 회전 방향의 하류측의 마스크(M) 상(上)에 짝수번째의 제2 조명 영역(IR2), 제4 조명 영역(IR4) 및 제6 조명 영역(IR6)이 배치된다. 각 조명 영역(IR1 ~ IR6)은, 마스크(M)의 축방향(Y방향)으로 연장하는 평행한 단변 및 장변을 가지는 가늘고 긴 사다리꼴 모양(직사각형 모양)의 영역으로 되어 있다. 이 때, 사다리꼴 모양의 각 조명 영역(IR1 ~ IR6)은, 그 단변이 중심면(CL)측에 위치하고, 그 장변이 외측에 위치하는 영역으로 되어 있다. 제1 조명 영역(IR1), 제3 조명 영역(IR3) 및 제5 조명 영역(IR5)은, 축방향으로 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 또, 제2 조명 영역(IR2), 제4 조명 영역(IR4) 및 제6 조명 영역(IR6)은, 축방향으로 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 이 때, 제2 조명 영역(IR2)은, 축방향에서, 제1 조명 영역(IR1)과 제3 조명 영역(IR3)과의 사이에 배치된다. 마찬가지로, 제3 조명 영역(IR3)은, 축방향에서, 제2 조명 영역(IR2)과 제4 조명 영역(IR4)과의 사이에 배치된다. 제4 조명 영역(IR4)은, 축방향에서, 제3 조명 영역(IR3)과 제5 조명 영역(IR5)과의 사이에 배치된다. 제5 조명 영역(IR5)은, 축방향에서, 제4 조명 영역(IR4)과 제6 조명 영역(IR6)과의 사이에 배치된다. 각 조명 영역(IR1 ~ IR6)은, 마스크(M)의 둘레 방향으로부터 보아, 서로 이웃하는 사다리꼴 모양의 조명 영역(IR)의 사변부(斜邊部)의 삼각부가 겹치도록(오버랩하도록) 배치되어 있다. 또, 제1 실시 형태에서, 각 조명 영역(IR1 ~ IR6)은, 사다리꼴 모양의 영역으로 했지만, 장방형 모양의 영역이라도 좋다. First, a plurality of illumination regions IR1 to IR6 illuminated by the illumination optical system IL will be described. As shown in Fig. 3, the plurality of illumination regions IR1 to IR6 are arranged in two rows in the rotational direction with the center plane CL sandwiched therebetween, and are arranged on the mask M on the upstream side in the rotational direction The odd-numbered first illumination region IR1, the third illumination region IR3 and the fifth illumination region IR5 are arranged, and on the mask M on the downstream side in the rotation direction, An illumination region IR2, a fourth illumination region IR4, and a sixth illumination region IR6. Each of the illumination regions IR1 to IR6 has a parallel long side extending in the axial direction (Y direction) of the mask M and an elongated trapezoidal (rectangular) region having a long side. At this time, each of the trapezoidal illumination regions IR1 to IR6 has its short side located on the center plane CL side and its long side located on the outer side. The first illumination region IR1, the third illumination region IR3, and the fifth illumination region IR5 are arranged at predetermined intervals in the axial direction. The second illumination area IR2, the fourth illumination area IR4 and the sixth illumination area IR6 are arranged at predetermined intervals in the axial direction. At this time, the second illumination region IR2 is disposed between the first illumination region IR1 and the third illumination region IR3 in the axial direction. Likewise, the third illumination region IR3 is disposed between the second illumination region IR2 and the fourth illumination region IR4 in the axial direction. The fourth illumination region IR4 is disposed between the third illumination region IR3 and the fifth illumination region IR5 in the axial direction. The fifth illumination region IR5 is arranged between the fourth illumination region IR4 and the sixth illumination region IR6 in the axial direction. Each of the illumination regions IR1 to IR6 is arranged such that the triangular portions of the oblique side portions of the trapezoidal illumination regions IR adjacent to each other overlap with each other when viewed from the circumferential direction of the mask M have. In the first embodiment, each of the illumination areas IR1 to IR6 is a trapezoidal area, but may be a rectangular area.
또, 마스크(M)는, 마스크 패턴이 형성되는 패턴 형성 영역(A3)과, 마스크 패턴이 형성되지 않은 패턴 비형성 영역(A4)을 가진다. 패턴 비형성 영역(A4)은, 조명 광속(EL1)을 흡수하는 반사하기 어려운 영역이며, 패턴 형성 영역(A3)을 프레임 모양으로 둘러싸서 배치되어 있다. 제1 ~ 제6 조명 영역(IR1 ~ IR6)은, 패턴 형성 영역(A3)의 Y방향의 전체 폭을 커버하도록, 배치되어 있다. The mask M has a pattern formation area A3 in which a mask pattern is formed and a pattern non-formation area A4 in which no mask pattern is formed. The pattern non-formation area A4 is an area which is difficult to reflect, which absorbs the illumination light flux EL1, and is arranged so as to surround the pattern formation area A3 in a frame shape. The first to sixth illumination regions IR1 to IR6 are arranged so as to cover the entire width of the pattern formation region A3 in the Y direction.
조명 광학계(IL)는, 복수의 조명 영역(IR1 ~ IR6)에 따라 복수(제1 실시 형태에서는 예를 들면 6개) 마련되어 있다. 복수의 조명 광학계(IL1 ~ IL6)에는, 광원 장치(13)로부터의 조명 광속(EL1)이 각각 입사한다. 각 조명 광학계(IL1 ~ IL6)는, 광원 장치(13)로부터 입사된 각 조명 광속(EL1)을, 각 조명 영역(IR1 ~ IR6)으로 각각 안내한다. 즉, 제1 조명 광학계(IL1)는, 조명 광속(EL1)을 제1 조명 영역(IR1)으로 안내하고, 마찬가지로, 제2 ~ 제6 조명 광학계(IL2 ~ IL6)는, 조명 광속(EL1)을 제2 ~ 제6 조명 영역(IR2 ~ IR6)으로 안내한다. 복수의 조명 광학계(IL1 ~ IL6)는, 중심면(CL)을 사이에 두고 마스크(M)의 둘레 방향으로 2열로 배치된다. 복수의 조명 광학계(IL1 ~ IL6)는, 중심면(CL)을 사이에 두고, 제1, 제3, 제5 조명 영역(IR1, IR3, IR5)가 배치되는 측(도 2의 좌측)에, 제1 조명 광학계(IL1), 제3 조명 광학계(IL3) 및 제5 조명 광학계(IL5)가 배치된다. 제1 조명 광학계(IL1), 제3 조명 광학계(IL3) 및 제5 조명 광학계(IL5)는, Y방향으로 소정의 간격을 두고 배치된다. 또, 복수의 조명 광학계(IL1 ~ IL6)는, 중심면(CL)을 사이에 두고, 제2, 제4, 제6 조명 영역(IR2, IR4, IR6)이 배치되는 측(도 2의 우측)에, 제2 조명 광학계(IL2), 제4 조명 광학계(IL4) 및 제6 조명 광학계(IL6)가 배치된다. 제2 조명 광학계(IL2), 제4 조명 광학계(IL4) 및 제6 조명 광학계(IL6)는, Y방향으로 소정의 간격을 두고 배치된다. 이 때, 제2 조명 광학계(IL2)는, 축방향에서, 제1 조명 광학계(IL1)와 제3 조명 광학계(IL3)와의 사이에 배치된다. 마찬가지로, 제3 조명 광학계(IL3)는, 축방향에서, 제2 조명 광학계(IL2)와 제4 조명 광학계(IL4)와의 사이에 배치된다. 제4 조명 광학계(IL4)는, 축방향에서, 제3 조명 광학계(IL3)와 제5 조명 광학계(IL5)와의 사이에 배치된다. 제5 조명 광학계(IL5)는, 축방향에서, 제4 조명 광학계(IL4)와 제6 조명 광학계(IL6)와의 사이에 배치된다. 또, 제1 조명 광학계(IL1), 제3 조명 광학계(IL3) 및 제5 조명 광학계(IL5)와, 제2 조명 광학계(IL2), 제4 조명 광학계(IL4) 및 제6 조명 광학계(IL6)는, Y방향으로부터 보아 중심면(CL)을 중심으로 대칭으로 배치되어 있다. The illumination optical system IL is provided with a plurality of (six in the first embodiment, for example) according to the plurality of illumination regions IR1 to IR6. The illumination luminous flux EL1 from the
다음으로, 도 4를 참조하여, 각 조명 광학계(IL1 ~ IL6)에 대해 설명한다. 또, 각 조명 광학계(IL1 ~ IL6)는, 동일한 구성으로 되어 있기 때문에, 제1 조명 광학계(IL1)(이하, 간단히 '조명 광학계(IL)'라고 함)를 예로 설명한다. Next, the respective illumination optical systems IL1 to IL6 will be described with reference to Fig. Since each of the illumination optical systems IL1 to IL6 has the same configuration, the first illumination optical system IL1 (hereinafter, simply referred to as 'illumination optical system IL') will be described as an example.
조명 광학계(IL)는, 조명 영역(IR)(제1 조명 영역(IR1))을 조사하는 조명 광속(EL1)이 균일한 조도 분포가 되도록, 쾰러(Koehler) 조명법을 적용하고 있다. 또, 조명 광학계(IL)는, 편광 빔 스플리터(PBS)를 이용한 낙사(落射) 조명계로 되어 있다. 조명 광학계(IL)는, 광원 장치(13)로부터의 조명 광속(EL1)의 입사측으로부터 순서대로, 조명 광학 모듈(ILM)과, 편광 빔 스플리터(PBS)와, 1/4 파장판(波長板)(41)을 가진다. The illumination optical system IL applies the Koehler illumination method so that the illumination luminous flux EL1 that illuminates the illumination area IR (the first illumination area IR1) has a uniform illumination distribution. The illumination optical system IL is a fall illumination system using a polarization beam splitter (PBS). The illumination optical system IL includes an illumination optical module ILM, a polarizing beam splitter PBS, a quarter wave plate (wavelength plate (light source) (41).
도 4에 나타내는 바와 같이, 조명 광학 모듈(ILM)은, 조명 광속(EL1)의 입사측으로부터 순서대로, 콜리메이터 렌즈(51)와, 플라이아이(flyeye) 렌즈(52)와, 복수의 콘덴서 렌즈(53)와, 실린드리컬 렌즈(54)와, 조명 시야 조리개(55)와, 복수의 릴레이 렌즈(56)를 포함하고 있으며, 제1 광축(BX1) 상(上)에 마련되어 있다. 콜리메이터 렌즈(51)는, 광원 장치(13)의 도광 부재(32)의 출사측에 마련되어 있다. 콜리메이터 렌즈(51)의 광축은, 제1 광축(BX1) 상(上)에 배치된다. 콜리메이터 렌즈(51)는, 플라이아이 렌즈(52)의 입사측의 면 전체를 조사한다. 플라이아이 렌즈(52)는, 콜리메이터 렌즈(51)의 출사측에 마련되어 있다. 플라이아이 렌즈(52)의 출사측의 면의 중심은, 제1 광축(BX1) 상(上)에 배치된다. 플라이아이 렌즈(52)는, 콜리메이터 렌즈(51)로부터의 조명 광속(EL1)을, 다수의 점광원상(点光原像)의 각각으로부터 발산하는 광속으로 분할한다. 이 때, 점광원상이 생성되는 플라이아이 렌즈(52)의 출사측의 면은, 플라이아이 렌즈(52)로부터 조명 시야 조리개(55)를 통하여 후술하는 투영 광학계(PL)의 제1 오목면 거울(72)에 이르는 각종 렌즈에 의해서, 제1 오목면 거울(72)의 반사면이 위치하는 동면(瞳面)과 광학적으로 공역(共役)이 되도록 배치된다. As shown in Fig. 4, the illumination optical module ILM includes a
콘덴서 렌즈(53)는, 플라이아이 렌즈(52)의 출사측에 마련되어 있다. 콘덴서 렌즈(53)의 광축은, 제1 광축(BX1) 상(上)에 배치된다. 콘덴서 렌즈(53)는, 플라이아이 렌즈(52)에서 분할된 조명 광속(EL1)의 각각을, 실린드리컬 렌즈(54)를 통하여 조명 시야 조리개(55) 상(上)에서 중첩시킨다. 그것에 의해서, 조명 광속(EL1)은 조명 시야 조리개(55) 상(上)에서 균일한 조도(照度) 분포가 된다. 실린드리컬 렌즈(54)는, 입사측이 평면이 되고 출사측이 볼록하게 되는 평볼록 실린드리컬 렌즈이다. 실린드리컬 렌즈(54)는, 콘덴서 렌즈(53)의 출사측에 마련되어 있다. 실린드리컬 렌즈(54)의 광축은, 제1 광축(BX1) 상(上)에 배치된다. The
실린드리컬 렌즈(54)는, 도 4 중의 XZ면 내에서 제1 광축(BX1)에 직교하는 방향으로, 조명 광속(EL1)의 주광선을 수렴시킨다. 실린드리컬 렌즈(54)는, 조명 시야 조리개(55)의 입사측에 인접하여 마련되어 있다. 조명 시야 조리개(55)의 개구부는, 조명 영역(IR)와 동일한 형상이 되는 사다리꼴 모양 또는 장방형 등의 직사각형 모양으로 형성되어 있고, 조명 시야 조리개(55)의 개구부의 중심은, 제1 광축(BX1) 상(上)에 배치된다. 이 때, 조명 시야 조리개(55)는, 조명 시야 조리개(55)로부터 마스크(M)에 이르는 각종 렌즈에 의해서, 마스크(M) 상(上)의 조명 영역(IR)과 광학적으로 공역인 면에 배치된다. 릴레이 렌즈(56)는, 조명 시야 조리개(55)의 출사측에 마련되어 있다. 릴레이 렌즈(56)의 광축은, 제1 광축(BX1) 상(上)에 배치된다. 릴레이 렌즈(56)는, 조명 시야 조리개(55)로부터의 조명 광속(EL1)을 편광 빔 스플리터(PBS)에 입사시킨다. The
조명 광학 모듈(ILM)에 조명 광속(EL1)이 입사하면, 조명 광속(EL1)은, 콜리메이터 렌즈(51)에 의해 플라이아이 렌즈(52)의 입사측의 면 전체를 조사하는 광속이 된다. 플라이아이 렌즈(52)에 입사한 조명 광속(EL1)은, 다수의 점광원상으로 분할된 조명 광속(EL1)이 되어, 콘덴서 렌즈(53)를 통해서 실린드리컬 렌즈(54)에 입사한다. 실린드리컬 렌즈(54)에 입사한 조명 광속(EL1)은, XZ면 내에서 제1 광축(BX1)에 직교하는 방향으로 수렴한다. 실린드리컬 렌즈(54)를 통과한 조명 광속(EL1)은, 조명 시야 조리개(55)에 입사한다. 조명 시야 조리개(55)에 입사한 조명 광속(EL1)은, 조명 시야 조리개(55)의 개구부(사다리꼴 또는 장방형 등의 직사각형 모양)를 통과하고, 릴레이 렌즈(56)를 통해서 편광 빔 스플리터(PBS)에 입사한다. When the illumination luminous flux EL1 enters the illumination optical module ILM, the illumination luminous flux EL1 becomes a luminous flux that illuminates the entire surface of the fly-
편광 빔 스플리터(PBS)는, 조명 광학 모듈(ILM)과 중심면(CL)과의 사이에 배치되어 있다. 편광 빔 스플리터(PBS)는, 조명 광학 모듈(ILM)로부터의 조명 광속(EL1)을 반사하는 한편으로, 마스크(M)에서 반사된 투영 광속(EL2)을 투과하고 있다. 즉, 조명 광학 모듈(ILM)로부터의 조명 광속(EL1)을 S편광의 직선 편광으로 함으로써, 편광 빔 스플리터(PBS)에 입사하는 투영 광속(EL2)은, 1/4 파장판(41)의 작용에 의해서, P편광의 직선 편광이 되어 편광 빔 스플리터(PBS)를 투과한다. The polarizing beam splitter PBS is disposed between the illumination optical module ILM and the center plane CL. The polarization beam splitter PBS reflects the illumination luminous flux EL1 from the illumination optical module ILM and transmits the projection luminous flux EL2 reflected by the mask M. [ That is, by making the illumination luminous flux EL1 from the illumination optical module ILM into linearly polarized light of S polarized light, the projected luminous flux EL2 incident on the polarized beam splitter PBS is converted into the S polarized light by the action of the 1/4
또, 편광 빔 스플리터(PBS)의 상세에 대하여는 후술하지만, 도 6에 나타내는 바와 같이, 편광 빔 스플리터(PBS)는, 제1 프리즘(91)과, 제2 프리즘(92)과, 제1 프리즘(91) 및 제2 프리즘(92)의 사이에 마련된 편광막(파면 분할면)(93)을 가지고 있다. 제1 프리즘(91) 및 제2 프리즘(92)은, 석영 유리로 구성되며, XZ면 내에서 삼각형 모양의 삼각 프리즘으로 되어 있다. 그리고, 편광 빔 스플리터(PBS)는, 삼각형 모양의 제1 프리즘(91)과 제2 프리즘(92)이 편광막(93)을 사이에 끼워 접합됨으로써, XZ면 내에서 사각형 모양이 된다. 6, the polarizing beam splitter PBS includes a
제1 프리즘(91)은, 조명 광속(EL1) 및 투영 광속(EL2)이 입사하는 측의 프리즘이다. 제2 프리즘(92)은, 편광막(93)을 투과하는 투영 광속(EL2)이 출사하는 측의 프리즘이다. 편광막(93)에는, 제1 프리즘(91)으로부터 제2 프리즘(92)으로 향하는 조명 광속(EL1)이 입사한다. 편광막(93)은, S편광(직선 편광)의 조명 광속(EL1)을 반사하고, P편광(직선 편광)의 투영 광속(EL2)을 투과한다. The
편광 빔 스플리터(PBS)는, 편광막(파면 분할면)(93)에 이르는 조명 광속(EL1)의 대부분을 반사함과 아울러, 투영 광속(EL2)의 대부분을 투과하는 것이 바람직하다. 편광 빔 스플리터(PBS)의 파면 분할면에서의 편광 분리 특성은 소광비(消光比)로 나타내어지지만, 그 소광비는 파면 분할면을 향하는 광선의 입사각에 의해도 변하기 때문에, 파면 분할면의 특성은, 실용상의 결상 성능에의 영향이 문제가 되지 않도록, 조명 광속(EL1)이나 투영 광속(EL2)의 NA(개구수)도 고려하여 설계된다. It is preferable that the polarization beam splitter PBS reflects most of the illumination luminous flux EL1 reaching the polarizing film (wavefront splitting surface) 93 and transmits most of the projected luminous flux EL2. Although the polarized light separating property of the polarizing beam splitter (PBS) is represented by the extinction ratio, the extinction ratio also varies depending on the angle of incidence of the light beam directed to the wavefront dividing surface. Therefore, The numerical aperture (NA) of the illumination luminous flux EL1 and the projected luminous flux EL2 are also designed in consideration of the influence on the image formation performance on the image.
1/4 파장판(41)은, 편광 빔 스플리터(PBS)와 마스크(M)와의 사이에 배치되어 있다. 1/4 파장판(41)은, 편광 빔 스플리터(PBS)에서 반사된 조명 광속(EL1)을 직선 편광(S편광)으로부터 원(圓) 편광으로 변환한다. 원 편광의 조명 광속(EL1)의 조사에 의해서 마스크(M)에서 반사한 광(원 편광)은, 1/4 파장판(41)에 의해서 P편광(직선 편광)의 투영 광속(EL2)으로 변환된다. The
도 5a는, 마스크(M) 상(上)의 조명 영역(IR)에 조사되는 조명 광속(EL1)과, 조명 영역(IR)에서 반사된 투영 광속(EL2)과의 거동을, XZ면(제1 축(AX1)과 수직인 면)내에서 과장하여 나타낸 도면이다. 도 5a에 나타내는 바와 같이, 상기한 조명 광학계(IL)는, 마스크(M)의 조명 영역(IR)에서 반사되는 투영 광속(EL2)의 주광선이 텔레센트릭(평행계(平行系))이 되도록, 마스크(M)의 조명 영역(IR)에 조사되는 조명 광속(EL1)의 주광선을, XZ면(제1 축(AX1)와 수직인 면) 내에서는 의도적으로 비(非)텔레센트릭 상태로 하고, YZ면(중심면(CL)과 평행)내에서는 텔레센트릭 상태로 한다. 조명 광속(EL1)의 그러한 특성은, 도 4 중에 나타낸 실린드리컬 렌즈(54)에 의해서 부여된다. 구체적으로는, 마스크면(P1) 상(上)의 조명 영역(IR)의 둘레 방향의 중앙의 점(Q1)을 통과하여 제1 축(AX1)을 향하는 선과, 마스크면(P1)의 반경 Rm의 1/2의 원과의 교점(Q2)을 설정했을 때, 조명 영역(IR)을 통과하는 조명 광속(EL1)의 각 주광선이, XZ면에서는 교점(Q2)을 향하도록, 실린드리컬 렌즈(54)의 볼록 원통 렌즈면의 곡률을 설정한다. 이와 같이 하면, 조명 영역(IR) 내에서 반사한 투영 광속(EL2)의 각 주광선은, XZ면 내에서는, 제1 축(AX1), 점(Q1), 교점(Q2)을 통과하는 직선과 평행(텔레센트릭)한 상태가 된다. 5A shows the behavior of the illumination luminous flux EL1 irradiated on the illumination area IR on the mask M and the projected luminous flux EL2 reflected on the illumination area IR on the XZ plane (The plane perpendicular to the first axis AX1). 5A, the illumination optical system IL is configured so that the principal ray of the projected luminous flux EL2 reflected by the illumination area IR of the mask M becomes telecentric (parallel system) , The principal ray of the illumination luminous flux EL1 irradiated onto the illumination area IR of the mask M is intentionally brought into a non-telecentric state in the XZ plane (plane perpendicular to the first axis AX1) , And is in a telecentric state in the YZ plane (parallel to the center plane CL). Such a characteristic of the illumination luminous flux EL1 is given by the
다음으로, 투영 광학계(PL)에 의해 투영 노광되는 복수의 투영 영역(PA1 ~ PA6)에 대해 설명한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 기판(P) 상(上)의 복수의 투영 영역(PA1 ~ PA6)은, 마스크(M) 상(上)의 복수의 조명 영역(IR1 ~ IR6)과 대응시켜서 배치되어 있다. 즉, 기판(P) 상(上)의 복수의 투영 영역(PA1 ~ PA6)은, 중심면(CL)을 사이에 두고 반송 방향으로 2열로 배치되고, 반송 방향의 상류측의 기판(P) 상(上)에 홀수번째의 제1 투영 영역(PA1), 제3 투영 영역(PA3) 및 제5 투영 영역(PA5)이 배치되며, 반송 방향의 하류측의 기판(P) 상(上)에 짝수번째의 제2 투영 영역(PA2), 제4 투영 영역(PA4) 및 제6 투영 영역(PA6)이 배치된다. 각 투영 영역(PA1 ~ PA6)은, 기판(P)의 폭방향(Y방향)으로 연장하는 단변 및 장변을 가지는 가늘고 긴 사다리꼴 모양(직사각형 모양)의 영역으로 되어 있다. 이 때, 사다리꼴 모양의 각 투영 영역(PA1 ~ PA6)은, 그 단변이 중심면(CL)측에 위치하고, 그 장변이 외측에 위치하는 영역으로 되어 있다. 제1 투영 영역(PA1), 제3 투영 영역(PA3) 및 제5 투영 영역(PA5)은, 폭방향으로 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 또, 제2 투영 영역(PA2), 제4 투영 영역(PA4) 및 제6 투영 영역(PA6)은, 폭방향으로 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 이 때, 제2 투영 영역(PA2)은, 축방향에서, 제1 투영 영역(PA1)과 제3 투영 영역(PA3)과의 사이에 배치된다. 마찬가지로, 제3 투영 영역(PA3)은, 축방향에서, 제2 투영 영역(PA2)과 제4 투영 영역(PA4)과의 사이에 배치된다. 제4 투영 영역(PA4)은, 제3 투영 영역(PA3)과 제5 투영 영역(PA5)과의 사이에 배치된다. 제5 투영 영역(PA5)은, 제4 투영 영역(PA4)과 제6 투영 영역(PA6)과의 사이에 배치된다. 각 투영 영역(PA1 ~ PA6)은, 각 조명 영역(IR1 ~ IR6)과 마찬가지로, 기판(P)의 반송 방향으로부터 보아, 서로 이웃하는 사다리꼴 모양의 투영 영역(PA)의 사변부의 삼각부가 겹치도록(오버랩하도록) 배치되어 있다. 이 때, 투영 영역(PA)은, 서로 이웃하는 투영 영역(PA)의 중복하는 영역에서의 노광량이, 중복하지 않는 영역에서의 노광량과 실질적으로 동일하게 되는 형상으로 되어 있다. 그리고, 제1 ~ 제6 투영 영역(PA1 ~ PA6)은, 기판(P) 상(上)에 노광되는 노광 영역(A7)의 Y방향의 전체 폭을 커버하도록, 배치되어 있다. Next, a plurality of projection areas PA1 to PA6 to be projected and exposed by the projection optical system PL will be described. 3, a plurality of projection areas PA1 to PA6 on the substrate P are arranged so as to correspond to a plurality of illumination areas IR1 to IR6 on the mask M have. In other words, the plurality of projection areas PA1 to PA6 on the substrate P are arranged in two rows in the transport direction with the center plane CL therebetween, and the substrate P on the upstream side in the transport direction Numbered first projection area PA1, a third projection area PA3 and a fifth projection area PA5 are disposed on the substrate P on the downstream side in the carrying direction, Th second projection area PA2, the fourth projection area PA4, and the sixth projection area PA6 are arranged. Each of the projection areas PA1 to PA6 has an elongated trapezoidal shape (rectangular shape) having a short side extending in the width direction (Y direction) of the substrate P and a long side. At this time, each of the projection areas PA1 to PA6 in the trapezoidal shape is located on the side of the center plane CL with its short side being located on the outer side. The first projection area PA1, the third projection area PA3 and the fifth projection area PA5 are arranged at a predetermined interval in the width direction. The second projection area PA2, the fourth projection area PA4 and the sixth projection area PA6 are arranged at a predetermined interval in the width direction. At this time, the second projection area PA2 is disposed between the first projection area PA1 and the third projection area PA3 in the axial direction. Similarly, the third projection area PA3 is disposed between the second projection area PA2 and the fourth projection area PA4 in the axial direction. The fourth projection area PA4 is disposed between the third projection area PA3 and the fifth projection area PA5. The fifth projection area PA5 is disposed between the fourth projection area PA4 and the sixth projection area PA6. The projection areas PA1 to PA6 are arranged such that the triangular portions of the oblique projection portions of the trapezoidal projection area PA adjacent to each other are overlapped with each other as viewed from the conveying direction of the substrate P as in each of the illumination areas IR1 to IR6 Overlap). At this time, the projection area PA has such a shape that the exposure amount in the overlapping areas of the adjacent projection areas PA is substantially equal to the exposure amount in the overlapping areas. The first to sixth projection areas PA1 to PA6 are arranged so as to cover the entire width of the exposure area A7 exposed on the substrate P in the Y direction.
여기서, 도 2에서, XZ면 내에서 보았을 때, 마스크(M) 상의 조명 영역(IR1(및 IR3, IR5))의 중심점으로부터 조명 영역(IR2(및 IR4, IR6))의 중심점까지의 둘레 길이는, 지지면(P2)을 따른 기판(P) 상(上)의 투영 영역(PA1(및 PA3, PA5))의 중심점으로부터 투영 영역(PA2(및 PA4, PA6))의 중심점까지의 둘레 길이와, 실질적으로 동일하게 설정되어 있다. 2, the circumferential length from the center point of the illumination region IR1 (and IR3, IR5) on the mask M to the center point of the illumination region IR2 (and IR4, IR6), as viewed in the XZ plane, The peripheral length from the center point of the projection area PA1 (and PA3, PA5) on the substrate P along the support surface P2 to the center point of the projection area PA2 (and PA4, PA6) And are set substantially the same.
투영 광학계(PL)는, 복수의 투영 영역(PA1 ~ PA6)에 따라 복수(제1 실시 형태에서는 예를 들면 6개) 마련되어 있다. 복수의 투영 광학계(PL1 ~ PL6)에는, 복수의 조명 영역(IR1 ~ IR6)으로부터 반사된 복수의 투영 광속(EL2)이 각각 입사한다. 각 투영 광학계(PL1 ~ PL6)는, 마스크(M)에서 반사된 각 투영 광속(EL2)을, 각 투영 영역(PA1 ~ PA6)으로 각각 안내한다. 즉, 제1 투영 광학계(PL1)는, 제1 조명 영역(IR1)으로부터의 투영 광속(EL2)을 제1 투영 영역(PA1)으로 안내하고, 마찬가지로, 제2 ~ 제6 투영 광학계(PL2 ~ PL6)는, 제2 ~ 제6 조명 영역(IR2 ~ IR6)으로부터의 각 투영 광속(EL2)을 제2 ~ 제6 투영 영역(PA2 ~ PA6)으로 안내한다. 복수의 투영 광학계(PL1 ~ PL6)는, 중심면(CL)을 사이에 두고 마스크(M)의 둘레 방향으로 2열로 배치된다. 복수의 투영 광학계(PL1 ~ PL6)는, 중심면(CL)을 사이에 두고, 제1, 제3, 제5 투영 영역(PA1, PA3, PA5)이 배치되는 측(도 2의 좌측)에, 제1 투영 광학계(PL1), 제3 투영 광학계(PL3) 및 제5 투영 광학계(PL5)가 배치된다. 제1 투영 광학계(PL1), 제3 투영 광학계(PL3) 및 제5 투영 광학계(PL5)는, Y방향으로 소정의 간격을 두고 배치된다. 또, 복수의 투영 광학계(PL1 ~ PL6)는, 중심면(CL)을 사이에 두고, 제2, 제4, 제6 투영 영역(PA2, PA4, PA6)이 배치되는 측(도 2의 우측)에, 제2 투영 광학계(PL2), 제4 투영 광학계(PL4) 및 제6 투영 광학계(PL6)가 배치된다. 제2 투영 광학계(PL2), 제4 투영 광학계(PL4) 및 제6 투영 광학계(PL6)는, Y방향으로 소정의 간격을 두고 배치된다. 이 때, 제2 투영 광학계(PL2)는, 축방향에서, 제1 투영 광학계(PL1)와 제3 투영 광학계(PL3)와의 사이에 배치된다. 마찬가지로, 제3 투영 광학계(PL3)는, 축방향에서, 제2 투영 광학계(PL2)와 제4 투영 광학계(PL4)와의 사이에 배치된다. 제4 투영 광학계(PL4)는, 제3 투영 광학계(PL3)와 제5 투영 광학계(PL5)와의 사이에 배치된다. 제5 투영 광학계(PL5)는, 제4 투영 광학계(PL4)와 제6 투영 광학계(PL6)와의 사이에 배치된다. 또, 제1 투영 광학계(PL1), 제3 투영 광학계(PL3) 및 제5 투영 광학계(PL5)와, 제2 투영 광학계(PL2), 제4 투영 광학계(PL4) 및 제6 투영 광학계(PL6)는, Y방향으로부터 보아 중심면(CL)을 중심으로 대칭으로 배치되어 있다. The projection optical system PL is provided with a plurality of (six in the first embodiment, for example) according to the plurality of projection areas PA1 to PA6. A plurality of projection luminous fluxes EL2 reflected from the plurality of illumination regions IR1 to IR6 respectively enter the plurality of projection optical systems PL1 to PL6. Each of the projection optical systems PL1 to PL6 guides each of the projected luminous fluxes EL2 reflected by the mask M to the respective projection areas PA1 to PA6. That is, the first projection optical system PL1 guides the projected luminous flux EL2 from the first illumination area IR1 to the first projection area PA1, and similarly, the second to sixth projection optical systems PL2 to PL6 ) Guides the respective projected luminous fluxes EL2 from the second to sixth illumination areas IR2 to IR6 to the second to sixth projection areas PA2 to PA6. The plurality of projection optical systems PL1 to PL6 are arranged in two rows in the circumferential direction of the mask M with the center plane CL therebetween. The plurality of projection optical systems PL1 to PL6 are arranged on the side where the first, third and fifth projection areas PA1, PA3 and PA5 are disposed (left side in Fig. 2) with the center plane CL therebetween, A first projection optical system PL1, a third projection optical system PL3, and a fifth projection optical system PL5. The first projection optical system PL1, the third projection optical system PL3, and the fifth projection optical system PL5 are arranged at a predetermined interval in the Y direction. The plurality of projection optical systems PL1 to PL6 are arranged on the side on which the second, fourth and sixth projection areas PA2, PA4 and PA6 are arranged (right side in Fig. 2) with the center plane CL therebetween, A second projection optical system PL2, a fourth projection optical system PL4, and a sixth projection optical system PL6 are arranged. The second projection optical system PL2, the fourth projection optical system PL4, and the sixth projection optical system PL6 are arranged at a predetermined interval in the Y direction. At this time, the second projection optical system PL2 is disposed between the first projection optical system PL1 and the third projection optical system PL3 in the axial direction. Similarly, the third projection optical system PL3 is disposed between the second projection optical system PL2 and the fourth projection optical system PL4 in the axial direction. The fourth projection optical system PL4 is disposed between the third projection optical system PL3 and the fifth projection optical system PL5. The fifth projection optical system PL5 is disposed between the fourth projection optical system PL4 and the sixth projection optical system PL6. The second projection optical system PL2, the fourth projection optical system PL4 and the sixth projection optical system PL6 constitute a first projection optical system PL1, a third projection optical system PL3 and a fifth projection optical system PL5, Are arranged symmetrically with respect to the center plane CL as viewed from the Y direction.
다시, 도 4를 참조하여, 각 투영 광학계(PL1 ~ PL6)에 대해 설명한다. 또, 각 투영 광학계(PL1 ~ PL6)는, 동일한 구성으로 되어 있기 때문에, 제1 투영 광학계(PL1)(이하, 간단히 '투영 광학계(PL)'라고 함)를 예로 설명한다. Referring again to Fig. 4, the respective projection optical systems PL1 to PL6 will be described. Since each of the projection optical systems PL1 to PL6 has the same configuration, the first projection optical system PL1 (hereinafter, simply referred to as a 'projection optical system PL') will be described as an example.
투영 광학계(PL)는, 마스크(M) 상(上)의 조명 영역(IR)(제1 조명 영역(IR1))에서의 마스크 패턴의 상(像)을, 기판(P) 상(上)의 투영 영역(PA)에 투영한다. 투영 광학계(PL)는, 마스크(M)로부터의 투영 광속(EL2)의 입사측으로부터 순서대로, 상기의 1/4 파장판(41)과, 상기의 편광 빔 스플리터(PBS)와, 투영 광학 모듈(PLM)을 가진다. The projection optical system PL is configured to project an image of the mask pattern in the illumination region IR (first illumination region IR1) on the mask M onto the And projected onto the projection area PA. The projection optical system PL includes the
1/4 파장판(41) 및 편광 빔 스플리터(PBS)는, 조명 광학계(IL)와 겸용으로 되어 있다. 환언하면, 조명 광학계(IL) 및 투영 광학계(PL)는, 1/4 파장판(41) 및 편광 빔 스플리터(PBS)를 공유하고 있다. The 1/4
도 5a에서 설명한 바와 같이, 조명 영역(IR)에서 반사된 투영 광속(EL2)은, 텔레센트릭 광속(주광선이 서로 평행한 상태)이 되어, 투영 광학계(PL)에 입사한다. 조명 영역(IR)에서 반사된 원 편광이 되는 투영 광속(EL2)은, 1/4 파장판(41)에 의해 원 편광으로부터 직선 편광(P편광)으로 변환된 후, 편광 빔 스플리터(PBS)에 입사한다. 편광 빔 스플리터(PBS)에 입사한 투영 광속(EL2)은, 편광 빔 스플리터(PBS)를 투과한 후, 투영 광학 모듈(PLM)에 입사한다. As described with reference to FIG. 5A, the projected luminous flux EL2 reflected by the illumination region IR becomes a telecentric luminous flux (principal rays are parallel to each other), and enters the projection optical system PL. The projection luminous flux EL2 that is circularly polarized light reflected by the illumination area IR is converted from circularly polarized light to linearly polarized light (P polarized light) by the
투영 광학 모듈(PLM)은, 조명 광학 모듈(ILM)에 대응하여 마련되어 있다. 즉, 제1 투영 광학계(PL1)의 투영 광학 모듈(PLM)은, 제1 조명 광학계(IL1)의 조명 광학 모듈(ILM)에 의해서 조명되는 제1 조명 영역(IR1)의 마스크 패턴의 상(像)을, 기판(P) 상(上)의 제1 투영 영역(PA1)에 투영한다. 마찬가지로, 제2 ~ 제6 투영 광학계(PL2 ~ PL6)의 투영 광학 모듈(PLM)은, 제2 ~ 제6 조명 광학계(IL2 ~ IL6)의 조명 광학 모듈(ILM)에 의해서 조명되는 제2 ~ 제6 조명 영역(IR2 ~ IR6)의 마스크 패턴의 상(像)을, 기판(P) 상(上)의 제2 ~ 제6 투영 영역(PA2 ~ PA6)에 투영한다. The projection optical module PLM is provided corresponding to the illumination optical module ILM. That is to say, the projection optical module PLM of the first projection optical system PL1 is a projection optical module of the first illumination optical system IL1, ) Onto the first projection area PA1 on the substrate P (upper side). Likewise, the projection optical module PLM of the second to sixth projection optical systems PL2 to PL6 is provided with the second to sixth illumination optical systems IL1 to IL6 which are illuminated by the illumination optical module ILM of the second to sixth illumination optical systems IL2 to IL6. 6 An image of the mask pattern of the illumination areas IR2 to IR6 is projected onto the second to sixth projection areas PA2 to PA6 on the substrate P. [
도 4에 나타내는 바와 같이, 투영 광학 모듈(PLM)은, 조명 영역(IR)에서의 마스크 패턴의 상(像)을 중간상면(中間像面)(P7)에 결상하는 제1 광학계(61)와, 제1 광학계(61)에 의해 결상한 중간상의 적어도 일부를 기판(P)의 투영 영역(PA)에 재결상하는 제2 광학계(62)와, 중간상이 형성되는 중간상면(P7)에 배치된 투영 시야 조리개(63)를 구비한다. 또, 투영 광학 모듈(PLM)은, 포커스 보정 광학 부재(64)와, 상(像)시프트용 광학 부재(65)와, 배율 보정용 광학 부재(66)와, 로테이션 보정 기구(67)와, 편광 조정 기구(편광 조정 수단)(68)를 구비한다. 4, the projection optical module PLM includes a first
제1 광학계(61) 및 제2 광학계(62)는, 예를 들면 다이슨계(Dyson系)를 변형한 텔레센트릭 반사 굴절 광학계이다. 제1 광학계(61)는, 그 광축(이하, '제2 광축(BX2)'이라고 함)이 중심면(CL)에 대해서 실질적으로 직교한다. 제1 광학계(61)는, 제1 편향 부재(70)와, 제1 렌즈군(71)과, 제1 오목면 거울(72)을 구비한다. 제1 편향 부재(70)는, 제1 반사면(P3)과 제2 반사면(P4)을 가지는 삼각 프리즘이다. 제1 반사면(P3)은, 편광 빔 스플리터(PBS)로부터의 투영 광속(EL2)을 반사시키고, 반사시킨 투영 광속(EL2)을 제1 렌즈군(71)을 통과하여 제1 오목면 거울(72)에 입사시키는 면으로 되어 있다. 제2 반사면(P4)은, 제1 오목면 거울(72)에서 반사된 투영 광속(EL2)이 제1 렌즈군(71)을 통과하여 입사하고, 입사한 투영 광속(EL2)을 투영 시야 조리개(63)로 향하여 반사하는 면으로 되어 있다. 제1 렌즈군(71)은, 각종 렌즈를 포함하며, 각종 렌즈의 광축은, 제2 광축(BX2) 상에 배치되어 있다. 제1 오목면 거울(72)은, 제1 광학계(61)의 동면에 배치되며, 플라이아이 렌즈(52)에 의해 생성되는 다수의 점광원상과 광학적으로 공역인 관계로 설정된다. The first
편광 빔 스플리터(PBS)로부터의 투영 광속(EL2)은, 제1 편향 부재(70)의 제1 반사면(P3)에서 반사되고, 제1 렌즈군(71)의 상반분(上半分)의 시야 영역을 통과하여 제1 오목면 거울(72)에 입사한다. 제1 오목면 거울(72)에 입사한 투영 광속(EL2)은, 제1 오목면 거울(72)에서 반사되고, 제1 렌즈군(71)의 하반분(下半分)의 시야 영역을 통과하여 제1 편향 부재(70)의 제2 반사면(P4)에 입사한다. 제2 반사면(P4)에 입사한 투영 광속(EL2)은, 제2 반사면(P4)에서 반사되고, 포커스 보정 광학 부재(64) 및 상(像)시프트용 광학 부재(65)를 통과하여, 투영 시야 조리개(63)에 입사한다. The projected luminous flux EL2 from the polarizing beam splitter PBS is reflected by the first reflecting surface P3 of the first deflecting
투영 시야 조리개(63)는, 투영 영역(PA)의 형상을 규정하는 개구를 가진다. 즉, 투영 시야 조리개(63)의 개구의 형상이 투영 영역(PA)의 형상을 규정하게 된다. The
제2 광학계(62)는, 제1 광학계(61)와 동일한 구성이며, 중간상면(P7)을 사이에 두고 제1 광학계(61)와 대칭으로 마련되어 있다. 제2 광학계(62)는, 그 광축(이하, '제3 광축(BX3)'이라고 함)이 중심면(CL)에 대해서 실질적으로 직교하고, 제2 광축(BX2)과 평행하게 되어 있다. 제2 광학계(62)는, 제2 편향 부재(80)와, 제2 렌즈군(81)과, 제2 오목면 거울(82)을 구비한다. 제2 편향 부재(80)는, 제3 반사면(P5)과 제4 반사면(P6)을 가진다. 제3 반사면(P5)은, 투영 시야 조리개(63)로부터의 투영 광속(EL2)을 반사시키고, 반사시킨 투영 광속(EL2)을 제2 렌즈군(81)을 통과하여 제2 오목면 거울(82)에 입사시키는 면으로 되어 있다. 제4 반사면(P6)은, 제2 오목면 거울(82)에서 반사된 투영 광속(EL2)이 제2 렌즈군(81)을 통과하여 입사하고, 입사한 투영 광속(EL2)을 투영 영역(PA)으로 향하여 반사하는 면으로 되어 있다. 제2 렌즈군(81)은, 각종 렌즈를 포함하며, 각종 렌즈의 광축은, 제3 광축(BX3) 상(上)에 배치되어 있다. 제2 오목면 거울(82)은, 제2 광학계(62)의 동면에 배치되며, 제1 오목면 거울(72)에 결상한 다수의 점광원상과 광학적으로 공역인 관계로 설정된다. The second
투영 시야 조리개(63)로부터의 투영 광속(EL2)은, 제2 편향 부재(80)의 제3 반사면(P5)에서 반사되고, 제2 렌즈군(81)의 상반분의 시야 영역을 통과하여 제2 오목면 거울(82)에 입사한다. 제2 오목면 거울(82)에 입사한 투영 광속(EL2)은, 제2 오목면 거울(82)에서 반사되고, 제2 렌즈군(81)의 하반분의 시야 영역을 통과하여 제2 편향 부재(80)의 제4 반사면(P6)에 입사한다. 제4 반사면(P6)에 입사한 투영 광속(EL2)은, 제4 반사면(P6)에서 반사되고, 배율 보정용 광학 부재(66)를 통과하여, 투영 영역(PA)에 투사된다. 이것에 의해, 조명 영역(IR)에서의 마스크 패턴의 상(像)은, 투영 영역(PA)에 등배(×1)로 투영된다. The projected luminous flux EL2 from the
포커스 보정 광학 부재(64)는, 제1 편향 부재(70)와 투영 시야 조리개(63)와의 사이에 배치되어 있다. 포커스 보정 광학 부재(64)는, 기판(P) 상(上)에 투영되는 마스크 패턴의 상(像)의 포커스 상태를 조정한다. 포커스 보정 광학 부재(64)는, 예를 들면, 2매의 쐐기 모양의 프리즘을 역방향(도 4에서는 X방향에 대해 역방향)으로 하여, 전체로서 투명한 평행 평판이 되도록 서로 겹친 것이다. 이 1쌍의 프리즘을 서로 대향하는 면 사이의 간격을 변화시키지 않고 경사면 방향으로 슬라이드시키는 것에 의해, 평행 평판으로서의 두께를 가변으로 한다. 이것에 의해서 제1 광학계(61)의 실효적인 광로 길이를 미세 조정하고, 중간상면(P7) 및 투영 영역(PA)에 형성되는 마스크 패턴의 상(像)의 핀트(초점) 상태가 미세 조정된다. The focus correcting
상(像)시프트용 광학 부재(65)는, 제1 편향 부재(70)와 투영 시야 조리개(63)와의 사이에 배치되어 있다. 상(像)시프트용 광학 부재(65)는, 기판(P) 상(上)에 투영되는 마스크 패턴의 상(像)을 상면(像面) 내에서 이동 가능하게 조정한다. 상(像)시프트용 광학 부재(65)는, 도 4의 XZ면 내에서 경사 가능한 투명한 평행 평판 유리와, 도 4의 YZ면 내에서 경사 가능한 투명한 평행 평판 유리로 구성된다. 그 2매의 평행 평판 유리의 각 경사량을 조정함으로써, 중간상면(P7) 및 투영 영역(PA)에 형성되는 마스크 패턴의 상(像)을 X방향이나 Y방향으로 미소(微小) 시프트시킬 수 있다. The
배율 보정용 광학 부재(66)는, 제2 편향 부재(80)와 기판(P)과의 사이에 배치되어 있다. 배율 보정용 광학 부재(66)는, 예를 들면, 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 오목 렌즈의 3매를 소정 간격으로 동축에 배치하고, 전후의 오목 렌즈는 고정하여, 사이의 볼록 렌즈를 광축(주광선) 방향으로 이동시키도록 구성한 것이다. 이것에 의해서, 투영 영역(PA)에 형성되는 마스크 패턴의 상(像)은, 텔레센트릭 결상 상태를 유지하면서, 등방적으로 미소량만큼 확대 또는 축소된다. 또, 배율 보정용 광학 부재(66)를 구성하는 3매의 렌즈군의 광축은, 투영 광속(EL2)의 주광선과 평행하게 되도록 XZ면 내에서는 경사져 있다. The magnification correction
로테이션 보정 기구(67)는, 예를 들면, 액추에이터(도시 생략)에 의해서, 제1 편향 부재(70)를 Z축과 평행한 축 둘레로 미소 회전시키는 것이다. 이 로테이션 보정 기구(67)는, 제1 편향 부재(70)를 회전시키는 것에 의해서, 중간상면(P7)에 형성되는 마스크 패턴의 상(像)을, 그 중간상면(P7) 내에서 미소 회전시킬 수 있다. The
편광 조정 기구(68)는, 예를 들면, 액추에이터(도시 생략)에 의해서, 1/4 파장판(41)을, 판면에 직교하는 축 둘레로 회전시켜, 편광 방향을 조정하는 것이다. 편광 조정 기구(68)는, 1/4 파장판(41)을 회전시키는 것에 의해서, 투영 영역(PA)에 투사되는 투영 광속(EL2)의 조도를 조정할 수 있다. The
이와 같이 구성된 투영 광학계(PL)에서, 마스크(M)로부터의 투영 광속(EL2)은, 조명 영역(IR)으로부터 마스크면(P1)의 법선 방향으로 출사하고, 1/4 파장판(41) 및 편광 빔 스플리터(PBS)를 통과하여 제1 광학계(61)에 입사한다. 제1 광학계(61)에 입사한 투영 광속(EL2)은, 제1 광학계(61)의 제1 편향 부재(70)의 제1 반사면(평면 거울)(P3)에서 반사되고, 제1 렌즈군(71)을 통과하여 제1 오목면 거울(72)에서 반사된다. 제1 오목면 거울(72)에서 반사된 투영 광속(EL2)은, 다시 제1 렌즈군(71)을 통과하여 제1 편향 부재(70)의 제2 반사면(평면 거울)(P4)에서 반사되어, 포커스 보정 광학 부재(64) 및 상(像)시프트용 광학 부재(65)를 투과하여, 투영 시야 조리개(63)에 입사한다. 투영 시야 조리개(63)를 통과한 투영 광속(EL2)은, 제2 광학계(62)의 제2 편향 부재(80)의 제3 반사면(평면 거울)(P5)에서 반사되고, 제2 렌즈군(81)을 통과하여 제2 오목면 거울(82)에서 반사된다. 제2 오목면 거울(82)에서 반사된 투영 광속(EL2)은, 다시 제2 렌즈군(81)을 통과하여 제2 편향 부재(80)의 제4 반사면(평면 거울)(P6)에서 반사되어, 배율 보정용 광학 부재(66)에 입사한다. 배율 보정용 광학 부재(66)로부터 출사한 투영 광속(EL2)은, 기판(P) 상(上)의 투영 영역(PA)에 입사하고, 조명 영역(IR) 내에 나타나는 마스크 패턴의 상(像)이 투영 영역(PA)에 등배(×1)로 투영된다. In the projection optical system PL constructed as described above, the projected luminous flux EL2 from the mask M is emitted from the illumination area IR in the direction normal to the mask surface P1, Passes through the polarizing beam splitter (PBS), and is incident on the first optical system (61). The projected luminous flux EL2 incident on the first
본 실시 형태에서, 제1 편향 부재(70)의 제2 반사면(평면 거울)(P4)과, 제2 편향 부재(80)의 제3 반사면(평면 거울)(P5)은, 중심면(CL)(혹은 광축(BX2, BX3))에 대해서 45°경사진 면으로 되어 있지만, 제1 편향 부재(70)의 제1 반사면(평면 거울)(P3)과, 제2 편향 부재(80)의 제4 반사면(평면 거울)(P6)은, 중심면(CL)(혹은 광축(BX2, BX3))에 대해서 45°이외의 각도로 설정된다. 제1 편향 부재(70)의 제1 반사면(P3)의 중심면(CL)(혹은 광축(BX2))에 대한 각도 α°(절대값)는, 도 6에서, 점(Q1), 교점(Q2), 제1 축(AX1)을 통과하는 직선과 중심면(CL)과의 이루는 각도를θ°로 했을 때,α°=45°+ θ°/2의 관계로 정해진다. 마찬가지로, 제2 편향 부재(80)의 제4 반사면(P6)의 중심면(CL)(혹은 광축(BX2))에 대한 각도 β°(절대값)는, 기판 지지 드럼(25)의 외주면의 둘레 방향에 관한 투영 영역(PA) 내의 중심점을 통과하는 투영 광속(EL2)의 주광선과 중심면(CL)과의 ZX면 내에서의 각도를 ε°로 했을 때, β°=45°+ ε°/2의 관계로 정해진다. In the present embodiment, the second reflecting surface (flat mirror) P4 of the first deflecting
<조명 광학계 및 투영 광학계의 구성>≪ Configuration of illumination optical system and projection optical system >
게다가, 도 4와 함께, 도 6 및 도 7을 참조하여, 제1 실시 형태의 노광 장치(U3)의 조명 광학계(IL) 및 투영 광학계(PL)의 구성에 대해 상세하게 설명한다. In addition, with reference to Fig. 6 and Fig. 7 together with Fig. 4, the configuration of the illumination optical system IL and the projection optical system PL of the exposure apparatus U3 according to the first embodiment will be described in detail. Fig.
상기와 같이, 도 4에 나타내는 조명 광학계(IL)는, 조명 광학 모듈(ILM)을 가지고, 투영 광학계(PL)는, 투영 광학 모듈(PLM)을 가지며, 조명 광학계(IL) 및 투영 광학계(PL)는, 편광 빔 스플리터(PBS) 및 1/4 파장판(41)을 공유하고 있다. 조명 광학 모듈(ILM) 및 편광 빔 스플리터(PBS)는, 중심면(CL)이 연장하는 방향(Z방향)에서, 마스크(M)와 투영 광학 모듈(PLM)과의 사이에 마련되어 있다. 구체적으로, 편광 빔 스플리터(PBS)는, Z방향에서, 마스크(M)와 투영 광학 모듈(PLM)의 제1 편향 부재(70)와의 사이에 마련되며, X방향에서, 중심면(CL)과 조명 광학 모듈(ILM)과의 사이에 마련된다. 또, 조명 광학 모듈(ILM)은, Z방향에서, 마스크(M)와 투영 광학 모듈(PLM)의 제1 렌즈군(71)과의 사이에 마련되며, X방향에서, 편광 빔 스플리터(PBS)를 사이에 두고 중심면(CL)측의 반대측에 마련된다. 4 has the illumination optical module ILM and the projection optical system PL has the projection optical module PLM and the illumination optical system IL and the projection optical system PL ) Share a polarization beam splitter (PBS) and a 1/4
여기서, 도 7을 참조하여, 조명 광학 모듈(ILM)을 배치 가능한 배치 영역(E)에 대해 설명한다. XZ면 내에서의 배치 영역(E)은, 제1 라인(L1)과, 제2 라인(L2)과, 제3 라인(L3)으로 구획된 영역이다. 제2 라인(L2)은, 마스크(M)에서 반사된 투영 광속(EL2)의 주광선(예를 들면 도 5a 중의 점(Q1)을 통과함)이다. 제1 라인(L1)은, 마스크(M)에서 반사된 투영 광속(EL2)의 주광선과 마스크면(P1)이 교차하는 교점(예를 들면 도 5a 중의 점(Q1))에서의, 마스크면(P1)의 접선(접면)이다. 제3 라인(L3)은, 투영 광학 모듈(PLM)과 공간적으로 간섭하지 않도록, 제1 광학계(61)의 제2 광축(BX2)과 평행하게 설정되는 선이다. 조명 광학 모듈(ILM)은, 제1 라인(L1), 제2 라인(L2) 및 제3 라인(L3)에 의해 둘러싸인 배치 영역(E) 내에 배치된다. 마스크(M)를 원통으로 한 경우, 도 7과 같이, 제3 라인(L3)과 제1 라인(L1)의 Z방향의 간격이 중심면(CL)으로부터 떨어짐에 따라서 커지도록, 제1 라인(L1)을 경사시킬 수 있다. 그 때문에, 조명 광학 모듈(ILM)의 설치가 용이하게 된다. Here, with reference to Fig. 7, the arrangement area E in which the illumination optical module ILM can be arranged will be described. The arrangement area E in the XZ plane is an area partitioned by the first line L1, the second line L2 and the third line L3. The second line L2 is a principal ray of the projected luminous flux EL2 reflected by the mask M (for example, passing through a point Q1 in Fig. 5A). The first line L1 is a line L1 at the intersection where the principal ray of the projected luminous flux EL2 reflected by the mask M and the mask plane P1 intersect (e.g., point Q1 in Fig. 5A) P1). The third line L3 is a line set parallel to the second optical axis BX2 of the first
또, 조명 광학 모듈(ILM)은, 조명 광학 모듈(ILM)로부터 편광 빔 스플리터(PBS)의 편광막(93)에 입사하는 조명 광속(EL1)의 주광선의 입사각 β에 의해서도, 그 배치가 규정된다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 조명 영역(IR)에서 반사된 투영 광속(EL2)의 주광선(예를 들면 도 5a 중의 점(Q1)을 통과함)과 중심면(CL)이 이루는 각도를 θ(θ≠0)로 한다. 이 때, 조명 광학 모듈(ILM)은, 편광 빔 스플리터(PBS)의 편광막(93)에 입사하는 조명 광속(EL1)의 주광선의 입사각 β(후술에서는 θ1으로서 설명하고 있음)가, 45°×0.8≤β≤(45°±θ/2)×1.2의 범위 내가 되도록 배치된다. 즉, 이 입사각 β의 각도 범위는, 편광 빔 스플리터(PBS)의 편광막(93)에 적절한 입사각 β로 조명 광속(EL1)을 입사시키면서도, 마스크(M) 및 투영 광학 모듈(PLM)에 물리적으로 간섭하지 않도록 조명 광학 모듈(ILM)을 배치 가능한 범위로 되어 있다. 또, 상기의 입사각 β의 각도 범위는, 조명 광속(EL1)의 개구수(NA)에 의해 정해지는 각도 분포도 고려하여 결정되지만, 45°≤β≤(45°±θ/2)가 보다 바람직하다. 또, 최적이 되는 입사각 β는, 조명 광학 모듈(ILM)의 제1 광축(BX1)이 투영 광학 모듈(PLM)의 제2 광축(BX2)과 평행하게 된 상태에서, 편광 빔 스플리터(PBS)의 편광막(93)에 조명 광속(EL1)을 입사시켰을 때의 입사각이다. The arrangement of the illumination optical module ILM is also determined by the incident angle beta of the principal ray of the illumination luminous flux EL1 incident on the
편광 빔 스플리터(PBS)는, 편광막(93)을 사이에 끼워 접합되는 2개의 삼각 프리즘(예를 들면 석영제)(91, 92)으로 구성된다. 조명 광학 모듈(ILM)로부터의 조명 광속(EL1)을 입사하는 프리즘(제1 프리즘)(91)의 입사면은, 조명 광학 모듈(ILM)의 광축(BX1)과 수직으로 설정되고, 조명 광속(EL1)을 마스크(M)를 향해서 사출하는 면은, 투영 광속(EL2)의 주광선(예를 들면 도 5a 중의 점(Q1)과 회전 중심축(제1 축)(AX1)을 연결하는 선)과 수직으로 설정된다. 또, 마스크(M)로부터의 투영 광속(EL2)을, 프리즘(91), 편광막(93)을 통해서 투영 광학 모듈(PLM)을 향해서 투과하는 프리즘(제2 프리즘)(92)의 사출면도, 투영 광속(EL2)의 주광선(예를 들면 도 5a 중의 점(Q1)과 회전 중심축(AX1)을 연결하는 선)과 수직으로 설정된다. 따라서, 편광 빔 스플리터(PBS)는, 텔레센트릭 주광선을 가지는 투영 광속(EL2)에 대해서, 일정한 두께를 가지는 광학 평행 평판으로 되어 있다. The polarizing beam splitter PBS is composed of two triangular prisms (for example, made of quartz) 91 and 92 which are sandwiched by a
도 4에 나타내는 바와 같이, 조명 광학 모듈(ILM)은, 편광 빔 스플리터(PBS) 측에서, 투영 광학 모듈(PLM)과 물리적으로 간섭하기 쉬워지기 때문에, 조명 광학 모듈(ILM)에 포함되는 각종 렌즈(제1 렌즈)의 일부를 노치하고 있다. 또, 제1 실시 형태에서는, 조명 광학 모듈(ILM)의 각종 렌즈의 일부를 노치한 경우에 대해 설명하지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 즉, 투영 광학 모듈(PLM)도, 편광 빔 스플리터(PBS)측에서, 조명 광학 모듈(ILM)과 물리적으로 간섭하기 쉬워지기 때문에, 투영 광학 모듈(PLM)에 포함되는 각종 렌즈(제2 렌즈)의 일부를 노치해도 괜찮다. 따라서, 조명 광학 모듈(ILM) 및 투영 광학 모듈(PLM)의 양쪽 모두에 포함되는 각종 렌즈의 일부를 노치해도 괜찮다. 그렇지만, 일반적으로, 조명 광학 모듈(ILM)은, 투영 광학 모듈(PLM)에 비하여 요구되는 광학적인 정밀도가 낮기 때문에, 조명 광학 모듈(ILM)의 각종 렌즈의 일부를 노치하는 것이, 간단하여 바람직하다. The illumination optical module ILM is likely to physically interfere with the projection optical module PLM on the side of the polarization beam splitter PBS as shown in Fig. (The first lens) is notched. In the first embodiment, a case where a part of various lenses of the illumination optical module ILM is notched is described, but the present invention is not limited to this configuration. In other words, since the projection optical module PLM is also likely to physically interfere with the illumination optical module ILM on the polarization beam splitter PBS side, various lenses (second lenses) included in the projection optical module PLM, It's okay to cut out a part of. Therefore, it is possible to notch a part of various lenses included in both the illumination optical module ILM and the projection optical module PLM. In general, however, it is simple and preferable to notch a portion of various lenses of the illumination optical module (ILM), because the illumination optical module (ILM) has a lower optical precision required than the projection optical module (PLM) .
조명 광학 모듈(ILM)은, 편광 빔 스플리터(PBS)측에 마련된 복수의 릴레이 렌즈(56)의 일부가 노치되어 있다. 복수의 릴레이 렌즈(56)는, 조명 광속(EL1)의 입사측으로부터 순서대로, 제1 릴레이 렌즈(56a), 제2 릴레이 렌즈(56b), 제3 릴레이 렌즈(56c), 제4 릴레이 렌즈(56d)로 되어 있다. 제4 릴레이 렌즈(56d)는, 편광 빔 스플리터(PBS)에 인접하여 마련되어 있다. 제3 릴레이 렌즈(56c)는, 제4 릴레이 렌즈(56d)에 인접하여 마련되어 있다. 제2 릴레이 렌즈(56b)는, 제3 릴레이 렌즈(56c)에 소정의 간격을 두고 마련되어 있고, 제2 릴레이 렌즈(56b)와 제3 릴레이 렌즈(56c)와의 사이는, 제2 릴레이 렌즈(56b)와 제1 릴레이 렌즈(56a)와의 사이에 비하여 길게 되어 있다. 제1 릴레이 렌즈(56a)는, 제2 릴레이 렌즈(56b)에 인접하여 마련되어 있다. 편광 빔 스플리터(PBS)에 먼 측의 제1 릴레이 렌즈(56a) 및 제2 릴레이 렌즈(56b)는, 광축을 중심으로 하여 원형으로 형성되어 있다. 한편, 편광 빔 스플리터(PBS)에 가까운 측의 제3 릴레이 렌즈(56c) 및 제4 릴레이 렌즈(56d)는, 원형의 일부를 노치한 형상으로 되어 있다. In the illumination optical module (ILM), a part of a plurality of relay lenses (56) provided on the polarization beam splitter (PBS) side is notched. The plurality of
제3 릴레이 렌즈(56c) 및 제4 릴레이 렌즈(56d)에 조명 광속(EL1)이 입사하면, 제3 릴레이 렌즈(56c) 및 제4 릴레이 렌즈(56d)에는, 조명 광속(EL1)이 입사하는 입사 영역(S2)과, 조명 광속(EL1)이 입사하지 않는 비(非)입사 영역(S1)이 형성된다. 제3 릴레이 렌즈(56c) 및 제4 릴레이 렌즈(56d)는, 비입사 영역(S1)의 일부를 결손하여 형성함으로써, 원형의 일부를 노치한 형상으로 형성된다. 구체적으로, 제3 릴레이 렌즈(56c) 및 제4 릴레이 렌즈(56d)는, XZ면 내에서 제1 광축(BX1)에 직교하는 직교 방향의 양측을, 직교 방향에 수직인 면으로 자른 형상으로 되어 있다. 이 때문에, 제3 릴레이 렌즈(56c) 및 제4 릴레이 렌즈(56d)는, 제1 광축(BX1) 상(上)으로부터 보면, 대략 타원형, 대략 장원(長圓)형 모양, 대략 소판형(小判刑) 등을 포함하는 형상으로 되어 있다. When the illumination luminous flux EL1 is incident on the
여기서, 도 4 중의 편광 빔 스플리터(PBS)에 가장 가까운 제4 릴레이 렌즈(56d)의 외형의 일례를, 도 5b를 참조하여 설명한다. 이 도 5b는, 편광 빔 스플리터(PBS)측으로부터 제4 릴레이 렌즈(56d)를 본 것으로, 조명 광속(EL1)이 통과하는 입사 영역(S2)을 사이에 두고, Z방향의 상하에 조명 광속(EL1)이 통과하지 않는 비입사 영역(S1)이 존재한다. 제4 릴레이 렌즈(56d)는, 소정 직경의 원형 렌즈로서 제조된 후, 비입사 영역(S1)에 상당하는 부분을 컷하여 만들어진다. Here, an example of the outer shape of the
그 원형 렌즈의 직경은, 마스크(M) 상(上)의 조명 영역(IR)의 크기, 워킹 디스턴스(working distance), 조명 광속(EL1)의 개구수(NA), 및 도 5a에서 설명한 조명 광속(EL1)의 주광선의 비(非)텔레센트릭 정도에 따라서 결정된다. 도 5b에서, 마스크(M) 상(上)에 설정되는 조명 영역(IR)(여기에서는 광축(BX1)이 통과하는 점(Q1)을 중심으로 하는 Y방향을 장변으로 하는 장방형으로 함)의 네 모퉁이에 주목한다. 그 네 모퉁이 중 하나의 점을 FFa로 하면, 조명 영역(IR) 중의 점 FFa는, 제4 릴레이 렌즈(56d)를 통과하는 조명 광속(EL1) 중, 거의 원형의 부분 조명 광속(EL1a)에 의해서 조사된다. 부분 조명 광속(EL1a)의 제4 릴레이 렌즈(56d) 상(上)에서의 원형 분포의 치수는, 워킹 디스턴스(초점 거리)나 조명 광속(EL1)의 개구수(NA)에 의해 정해진다. The diameter of the circular lens is determined by the size of the illumination area IR on the mask M, the working distance, the numerical aperture NA of the illumination luminous flux EL1, Is determined according to the degree of non-telecentricity of the principal ray of the light beam EL1. In Fig. 5 (b), the light intensity distribution in the illumination region IR (referred to herein as a rectangular shape having the long side in the Y direction centered on the point Q1 through which the optical axis BX1 passes) Pay attention to the corner. And one point of the four corners is FFa, the point FFa in the illumination area IR is divided by the substantially circular partial illumination light beam EL1a of the illumination light beam EL1 passing through the
또, 도 5a에서 설명한 바와 같이, 마스크(M) 상(上)에서의 조명 광속(EL1)의 각 주광선은, XZ면 내에서는 비텔레센트릭한 상태가 되므로, 마스크(M) 상(上)의 점 FFa를 통과하는 부분 조명 광속(EL1a)의 주광선은, 제4 릴레이 렌즈(56d) 상(上)에서는, Z방향으로 일정량 시프트하게 된다. 이와 같이, 조명 영역(IR)의 네 모퉁이(및 바깥 가장자리의 위)의 각 점을 조사하는 부분 조명 광속의 제4 릴레이 렌즈(56d) 상(上)에서의 분포의 모두를 중첩한 것이, 제4 릴레이 렌즈(56d) 상(上)의 입사 영역(S2)에 분포하는 조명 광속(EL1)이 된다. 따라서, 조명 광속(EL1)의 제4 릴레이 렌즈(56d) 상(上)에서의 분포(퍼짐)를, 조명 광속(EL1)의 XZ면 내에서의 비텔레센트릭한 상태도 가미하여 구하고, 입사 영역(S2)(조명 광속(EL1)의 분포 영역)을 커버하는 크기가 되도록, 제4 릴레이 렌즈(56d)의 형상과 치수를 결정하면 된다. 5A, each principal ray of the illumination luminous flux EL1 on the mask M is in a non-telecentric state in the XZ plane. Therefore, The principal ray of the partial illumination light flux EL1a passing through the point FFa of the
제4 릴레이 렌즈(56d)와 마찬가지로, 도 4 중의 다른 렌즈(56c), 또는 렌즈(56a, 56b)에 대해서도, 실질적인 조명 광속(EL1)의 분포 영역을 고려하여, 그것을 커버하는 크기가 되도록, 렌즈의 외형과 치수를 결정할 수 있다. The
일반적으로, 파워(굴절력)를 가지는 고정밀한 렌즈는, 광학 유리나 석영 등의 원형의 초재(硝材)의 표면을 연마하여 만들어지지만, 처음부터, 예를 들면 도 5b와 같이 하여 결정된 입사 영역(S2)에 상당하는 크기의 대략 소판형, 대략 타원형, 대략 장원형 모양, 또는 대략 장방형의 초재를 준비하고, 그 표면을 연마하여 소망의 렌즈면을 형성해도 좋다. 그 경우는, 비입사 영역(S1)에 상당하는 부분을 컷하는 공정이 불필요하게 된다. Generally, a high-precision lens having power (refracting power) is made by polishing the surface of a circular base material such as optical glass or quartz. However, from the beginning, for example, the incident area S2 determined as shown in FIG. A substantially elliptical shape, a substantially oblong shape, or a substantially oblong shape having a size corresponding to that of the lens surface may be prepared, and the surface of the superposed material may be polished to form a desired lens surface. In this case, a step of cutting a portion corresponding to the non-incident area S1 becomes unnecessary.
<편광 빔 스플리터>≪ Polarizing beam splitter &
다음으로, 제1 실시 형태의 노광 장치(U3)에 마련된 편광 빔 스플리터(PBS)의 구성에 대해서, 도 6, 도 8 내지 도 11을 참조하여 설명한다. 도 8은, 제1 실시 형태의 편광 빔 스플리터의 편광막 주위의 구성을 나타내는 도면이다. 도 9는, 제1 실시 형태에 대한 비교예의 편광 빔 스플리터의 편광막 주위의 구성을 나타내는 도면이다. 도 10은, 도 8에 나타내는 편광 빔 스플리터의 투과 특성 및 반사 특성을 나타내는 그래프이다. 도 11은, 도 9에 나타내는 편광 빔 스플리터의 투과 특성 및 반사 특성을 나타내는 그래프이다. Next, the configuration of the polarization beam splitter (PBS) provided in the exposure apparatus U3 of the first embodiment will be described with reference to Figs. 6 and 8 to 11. Fig. 8 is a diagram showing the configuration around the polarizing film of the polarizing beam splitter of the first embodiment. 9 is a diagram showing the configuration around the polarizing film of the polarizing beam splitter of the comparative example according to the first embodiment. 10 is a graph showing transmission characteristics and reflection characteristics of the polarization beam splitter shown in Fig. 11 is a graph showing transmission characteristics and reflection characteristics of the polarization beam splitter shown in Fig.
도 6에 나타내는 바와 같이, 편광 빔 스플리터(PBS)는, 제1 프리즘(91)과, 제2 프리즘(92)과, 제1 프리즘(91) 및 제2 프리즘(92)의 사이에 마련된 편광막(93)을 가지고 있다. 제1 프리즘(91) 및 제2 프리즘(92)은, 석영 유리로 구성되며, XZ면 내에서 다른 삼각형 모양의 삼각 프리즘으로 되어 있다. 그리고, 편광 빔 스플리터(PBS)는, 삼각형 모양의 제1 프리즘(91)과 제2 프리즘(92)이 편광막(93)을 사이 끼워 접합됨으로써, XZ면 내에서 사각형 모양이 된다. 6, the polarizing beam splitter PBS includes a
제1 프리즘(91)은, 조명 광속(EL1) 및 투영 광속(EL2)이 입사하는 측의 프리즘이다. 제1 프리즘(91)은, 조명 광학 모듈(ILM)로부터의 조명 광속(EL1)이 입사하는 제1 면(D1)과, 마스크(M)로부터의 투영 광속(EL2)이 입사하는 제2 면(D2)을 가지고 있다. 제1 면(D1)은, 조명 광속(EL1)의 주광선에 대해서 수직면으로 되어 있다. 또, 제2 면(D2)은, 투영 광속(EL2)의 주광선에 대해서 수직면으로 되어 있다. The
제2 프리즘(92)은, 편광막(93)을 투과하는 투영 광속(EL2)이 출사하는 측의 프리즘이다. 제2 프리즘(92)은, 제1 프리즘(91)의 제1 면(D1)에 대향하는 제3 면(D3)과, 제1 프리즘(91)의 제2 면(D2)에 대향하는 제4 면(D4)을 가지고 있다. 제4 면(D4)은, 제1 프리즘(91)에 입사한 투영 광속(EL2)이 편광막(93)을 투과하여 출사하는 면으로 되어 있고, 출사하는 투영 광속(EL2)의 주광선에 대해서 수직면으로 되어 있다. 이 때, 제1 면(D1)은, 대향하는 제3 면(D3)과 비평행하게 되는 한편으로, 제2 면(D2)은, 대향하는 제4 면(D4)과 평행하게 된다. The
편광막(93)에는, 제1 프리즘(91)으로부터 제2 프리즘(92)으로 향하는 조명 광속(EL1)이 입사한다. 편광막(93)은, S편광(직선 편광)의 조명 광속(EL1)을 반사하고, P편광(직선 편광)의 투영 광속(EL2)을 투과한다. 편광막(93)은, 주성분이 이산화규소(SiO2)인 막체와, 주성분이 산화하프늄(HfO2)인 막체를 막 두께 방향으로 적층하여 형성되어 있다. 산화하프늄은, 석영과 동등하게 광속의 흡수가 적은 재료이며, 광속의 흡수에 의한 변화가 생기기 어려운 재료이다. 이 편광막(93)은, 소정의 브루스터 각(Brewster 角) θB가 되는 막으로 되어 있다. 여기서, 브루스터 각 θB는, P편광의 반사율이 제로가 되는 각이다. An illumination luminous flux EL1 from the
브루스터 각 θB는, 하기의 식으로부터 산출된다. 또, nh는 산화하프늄의 굴절률이고, nL는 이산화규소의 굴절률이며, ns는 프리즘(석영 유리)의 굴절률이다. The Brewster angle? B is calculated from the following equation. Nh is the refractive index of hafnium oxide, nL is the refractive index of silicon dioxide, and ns is the refractive index of the prism (quartz glass).
θB=arcsin([(nh2×nL2)/{ns2(nh2+nL2)}]0.5) ? B = arcsin ([(nh 2 x nL 2 ) / {ns 2 (nh 2 + nL 2 )}] 0.5 )
여기서, nh=2.07(HfO2), nL=1.47(SiO2), ns=1.47(석영 유리)로 하면, 상기의 식으로부터, 편광막(93)의 브루스터 각 θB는, 대략 54.6°가 된다. Here, nh = 2.07 (HfO 2) , nL = 1.47 (SiO 2), when in ns = 1.47 (silica glass), Brewster's angle θB of the
단, 각 재료의 굴절률 nh, nL, ns는, 상기 수치에 일의적으로 한정되는 것은 아니다. 굴절률은, 대체로 자외로부터 가시광까지의 사용 파장에 대해서 변화하고, 다소의 범위를 가진다. 또, 각종 재료에 약간의 첨가를 행하는 것에 의해서 굴절률이 변화하는 경우도 있다. 예를 들면, 산화하프늄의 굴절률 nh는, 2.00 ~ 2.15의 범위, 이산화규소의 굴절률 nL은, 1.45 ~ 1.48의 범위에 분포한다. 또 사용 파장에 의해 굴절이 변화하는 것을 고려하면, 프리즘(석영 유리)의 굴절률 ns도 변화하게 된다. 굴절률 ns는 상기 SiO2와 마찬가지로 1.45 ~ 1.48의 범위에 있다고 하면, 상기의 식으로부터 도출되는 편광막(93)의 브루스터 각 θB는, 52.4°~ 57.3°의 범위를 가지게 된다. However, the refractive indices nh, nL, and ns of the respective materials are not limited to the numerical values uniquely. The refractive index generally changes with respect to the wavelength of use from ultraviolet to visible, and has a certain range. In addition, the refractive index may be changed by adding a small amount to various materials. For example, the refractive index nh of hafnium oxide is in the range of 2.00 to 2.15, and the refractive index nL of silicon dioxide is in the range of 1.45 to 1.48. Also, considering that the refraction changes due to the wavelength of use, the refractive index ns of the prism (quartz glass) also changes. Assuming that the refractive index ns is in the range of 1.45 to 1.48 as in the case of the above SiO 2 , the Brewster angle? B of the
이와 같이, 각 재료의 굴절률 nh, nL, ns가 재료 조성이나 사용 파장에 의해서 약간 변하기 때문에, 브루스터 각 θB도 변할 수 있지만, 이하의 구체예에서는, θB=54.6°로 하여 설명한다. Thus, since the refractive indices nh, nL, ns of the respective materials slightly vary depending on the material composition and the wavelength of use, the Brewster angle? B can also be changed. In the following specific example,? B = 54.6 deg.
이 때, 도 6에 나타내는 바와 같이 보조선(점선)(L1)을 그으면, 편광막(93)과 제1 면(D1)과의 이루는 각도 θ2는, 편광막(93)에 입사하는 조명 광속(EL1)의 주광선의 입사각(θ1)과 동일 각도가 되는 것을 알 수 있다. 즉, 제1 프리즘(91)은, 제1 면(D1)과 편광막(93)이 이루는 각도 θ2가, 조명 광속(EL1)의 주광선의 입사각(θ1)과 동일 각도가 되도록 형성된다. 6, the angle? 2 formed between the
또, 도 6에서는, 조명 광속(EL1)을 편광막(93)에서 반사시키고, 마스크(M)로부터의 반사광(투영 광속(EL2))은 편광막(93)을 투과시키도록, 편광 빔 스플리터(PBS)를 구성했지만, 편광막(93)에 대한 조명 광속(EL1)과 투영 광속(EL2)의 반사ㆍ투과 특성은 역으로 해도 좋다. 즉, 조명 광속(EL1)은 편광막(93)을 투과시키고, 마스크(M)로부터의 반사광(투영 광속(EL2))은 편광막(93)에서 반사시키도록 해도 좋다. 그러한 실시 형태에 대해서는 후술한다. 6, the illumination light flux EL1 is reflected by the
도 8에 나타내는 바와 같이, 편광막(93)은, 제1 프리즘(91)과 제2 프리즘(92)을 연결하는 방향이 막 두께 방향으로 되어 있다. 편광막(93)은, 이산화규소의 제1 막체(H1)와 산화하프늄의 제2 막체(H2)를 가지고 있으며, 제1 막체(H1)와 제2 막체(H2)가 막 두께 방향으로 적층되어 있다. 구체적으로, 편광막(93)은, 제1 막체(H1)와 제2 막체(H2)로 이루어지는 층체(H)를, 막 두께 방향으로 주기적으로 복수 적층한 주기층(周期層)으로 되어 있다. 여기서, 편광막(93)에 입사하는 조명 광속(EL1)의 주광선의 입사각(θ1)이 54.6°의 브루스터 각 θB가 되는 경우, 편광막(93)은, 층체(H)를 18주기 이상 30주기 이하로 하는 주기층으로 형성된다. 층체(H)는, 조명 광속(EL1)의 파장 λ에 대해서 λ/4 파장이 되는 막 두께의 제1 막체(H1)와, 제1 막체(H1)를 사이에 두고 막 두께 방향의 양측에 마련되며, 조명 광속(EL1)의 파장 λ에 대해서 λ/8 파장이 되는 막 두께의 한 쌍의 제2 막체(H2)를 포함하여 구성된다. 이와 같이 구성된 층체(H)는, 막 두께 방향으로 복수 적층됨으로써, 층체(H)의 각 제2 막체(H2)가, 인접하는 층체(H)의 각 제2 막체(H2)와 일체가 되며, λ/4 파장의 막 두께가 되는 제2 막체(H2)가 형성된다. 이 때문에, 편광막(93)은, 막 두께 방향의 양측의 막체가, λ/8 파장의 막 두께가 되는 한 쌍의 제2 막체(H2)가 되고, λ/8 파장의 막 두께가 되는 한 쌍의 제2 막체(H2)의 사이에서, λ/4 파장의 막 두께가 되는 제1 막체(H1)와 λ/4 파장의 막 두께가 되는 제2 막체(H2)가 교호(交互)로 마련된다. As shown in Fig. 8, in the
또, 편광막(93)은, 접착제 또는 옵티컬 컨택트에 의해서, 제1 프리즘(91) 및 제2 프리즘(92)의 사이에 고정된다. 예를 들면, 편광 빔 스플리터(PBS)는, 제1 프리즘(91) 상(上)에 편광막(93)이 형성된 후, 접착제를 매개로 하여 제2 프리즘(92)이 편광막(93) 상(上)에 접합하여 형성된다. The
다음으로, 도 10을 참조하여, 상기의 편광 빔 스플리터(PBS)의 투과 특성 및 반사 특성에 대해 설명한다. 도 10에서는, 편광 빔 스플리터(PBS)의 편광막(93)에 입사하는 조명 광속(EL1)의 주광선의 입사각(θ1)을, 54.6°의 브루스터 각 θB로 하고, 편광막(93)은, 21주기층으로 하고, 조명 광속(EL1)은, 제3(3배) 고조파의 YAG 레이저를 이용하고 있다. 도 10에 나타내는 그래프는, 그 가로축이 입사각(θ1)으로 되어 있고, 그 세로축이, 투과율ㆍ반사율로 되어 있다. 도 10에 나타내는 그래프에서, Rs는, 편광막(93)에 입사하는 S편광의 반사 광속이고, Rp는, 편광막(93)에 입사하는 P편광의 반사 광속이고, Ts는, 편광막(93)에 입사하는 S편광의 투과 광속이며, Tp는, 편광막(93)에 입사하는 P편광의 투과 광속이다. Next, with reference to Fig. 10, transmission characteristics and reflection characteristics of the polarizing beam splitter PBS will be described. 10, the incident angle [theta] 1 of the principal ray of the illumination luminous flux EL1 incident on the
여기서, 편광 빔 스플리터(PBS)의 편광막(93)은, S편광의 반사 광속(조명 광속)을 반사하고, P편광의 투과 광속(투영 광속)을 투과하는 구성으로 되어 있기 때문에, 반사 광속(Rs)의 반사율이 높고, 투과 광속(Tp)의 투과율이 높은 막 특성이 뛰어난 편광막(93)이 된다. 환언하면, 반사 광속 Rp의 반사율이 낮고, 투과 광속 Ts의 투과율이 낮은 막 특성이 뛰어난 편광막이 된다. 도 10에서, 최적으로 사용 가능한 편광막(93)의 투과율ㆍ반사율의 범위는, 54.6°의 브루스터 각 θB에서의 반사 광속(Rs)의 반사율 및 투과 광속(Tp)의 투과율에 대해, 투과율ㆍ반사율이 5%의 저하를 허용하는 범위이다. 즉, 브루스터 각 θB에서의 투과율ㆍ반사율은 100%이기 때문에, 반사 광속(Rs)의 반사율 및 투과 광속(Tp)의 투과율이 95% 이상이 되는 범위가, 최적으로 사용할 수 있는 편광막(93)의 투과율ㆍ반사율의 범위이다. 도 10에 나타내는 경우에서는, 반사 광속(Rs)의 반사율 및 투과 광속(Tp)의 투과율이 95% 이상이 되는 범위에서, 입사각(θ1)의 범위는, 46.8°이상 61.4°이하가 된다. Here, since the
이상으로부터, 도 10에서는, 편광 빔 스플리터(PBS)의 편광막(93)에 입사하는 조명 광속(EL1)의 주광선의 입사각(θ1)을, 54.6°의 브루스터 각 θB로 한 경우, 조명 광속(EL1)의 주광선 이외의 광선의 입사각의 범위를, 46.8°이상 61.4° 이하로 할 수 있기 때문에, 편광막(93)에 입사시키는 조명 광속(EL1)의 입사각의 각도 범위를 14.6°의 범위로 할 수 있는 것을 알 수 있다. 10, when the incident angle [theta] 1 of the principal ray of the illumination luminous flux EL1 incident on the
따라서, 노광 장치(U3)의 조명 광학 모듈(ILM)은, 편광 빔 스플리터(PBS)의 편광막(93)에 입사하는 조명 광속(EL1)의 입사각(θ1)의 각도 범위가, 46.8°이상 61.4° 이하로 됨과 아울러, 조명 광속(EL1)의 주광선이 54.6°의 브루스터 각 θB가 되도록, 조명 광속(EL1)을 출사할 수 있다. Therefore, the illumination optical module ILM of the exposure apparatus U3 is configured such that the angle range of the incident angle? 1 of the illumination luminous flux EL1 incident on the
다음으로, 도 9를 참조하여, 도 8에 나타내는 제1 실시 형태의 편광 빔 스플리터(PBS)에 대한 비교예로서의 편광 빔 스플리터(PBS)에 대해 설명한다. 비교예가 되는 편광 빔 스플리터(PBS)는, 제1 실시 형태와 대략 동일한 구성으로 되어 있고, 제1 프리즘(91)과, 제2 프리즘(92)과, 제1 프리즘(91) 및 제2 프리즘(92)의 사이에 마련된 편광막(100)을 가지고 있다. 제1 프리즘(91) 및 제2 프리즘(92)은, 제1 실시 형태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다. Next, a polarization beam splitter (PBS) as a comparative example to the polarizing beam splitter (PBS) of the first embodiment shown in Fig. 8 will be described with reference to Fig. The polarization beam splitter PBS as a comparative example has substantially the same configuration as that of the first embodiment and includes a
비교예가 되는 편광 빔 스플리터(PBS)의 편광막(100)에는, 편광막(100)에 입사하는 조명 광속(EL1)의 주광선이 45°의 입사각(θ1)이 되는 막으로 되어 있다. 구체적으로, 편광막(100)에 입사하는 조명 광속(EL1)의 주광선이 45°의 입사각(θ1)이 되는 경우, 편광막(100)은, 제1 실시 형태와 동일한 층체(H)를 막 두께 방향으로 31주기 이상 40주기 이하로 하는 주기층으로 되어 있다. The principal ray of the illumination light flux EL1 incident on the
다음으로, 도 11을 참조하여, 비교예의 편광 빔 스플리터(PBS)의 투과 특성 및 반사 특성에 대해 설명한다. 도 11에서는, 편광 빔 스플리터(PBS)의 편광막(100)에 입사하는 조명 광속(EL1)의 주광선의 입사각(θ1)을, 45°의 입사각으로 하고, 편광막(100)은, 33주기층으로 하며, 조명 광속(EL1)은, 제3(3배) 고조파의 YAG 레이저를 이용하고 있다. 도 11에 나타내는 그래프는, 도 10과 마찬가지로, 그 가로축이 입사각, 그 세로축이 투과율ㆍ반사율, Rs가 편광막(100)에 입사하는 S편광의 반사 광속, Rp가 편광막(100)에 입사하는 P편광의 반사 광속, Ts가 편광막(100)에 입사하는 S편광의 투과 광속, Tp가 편광막(100)에 입사하는 P편광의 투과 광속이다. Next, the transmission characteristic and the reflection characteristic of the polarizing beam splitter (PBS) of the comparative example will be described with reference to Fig. 11, the incident angle [theta] 1 of the principal ray of the illumination luminous flux EL1 incident on the
도 11에서, 최적으로 사용 가능한 편광막(100)의 투과율ㆍ반사율의 범위는, 반사 광속(Rs)의 반사율 및 투과 광속(Tp)의 투과율이 95% 이상이 되는 범위이다. 도 11에 나타내는 경우에서는, 반사 광속(Rs)의 반사율 및 투과 광속(Tp)의 투과율이 95% 이상이 되는 범위에서, 입사각(θ1)의 범위는, 41.9°이상 48.7°이하가 된다. 11, the range of the transmittance / reflectance of the
이상으로부터, 도 11에서는, 편광 빔 스플리터(PBS)의 편광막(100)에 입사하는 조명 광속(EL1)의 주광선의 입사각(θ1)을, 45°로 한 경우, 조명 광속(EL1)의 주광선 이외의 광선의 입사각(θ1)의 각도 범위를, 41.9°이상 48.7°이하로 할 수 있기 때문에, 편광막(100)에 입사시키는 조명 광속(EL1)의 입사각(θ1)의 각도 범위를 6.8°의 범위로 할 수 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 도 8에 나타내는 편광 빔 스플리터(PBS)는, 도 9에 나타내는 편광 빔 스플리터(PBS)에 비하여, 조명 광속(EL1)의 입사각(θ1)의 각도 범위를, 2배 정도 넓게 할 수 있다. 11, when the incident angle [theta] 1 of the principal ray of the illumination luminous flux EL1 incident on the
<디바이스 제조 방법><Device Manufacturing Method>
다음으로, 도 12를 참조하여, 디바이스 제조 방법에 대해 설명한다. 도 12는, 제1 실시 형태의 디바이스 제조 방법을 나타내는 플로우 차트이다. Next, a device manufacturing method will be described with reference to Fig. 12 is a flowchart showing a device manufacturing method according to the first embodiment.
도 12에 나타내는 디바이스 제조 방법에서는, 먼저, 예를 들면 유기 EL 등의 자발광(自發光) 소자에 의한 표시 패널의 기능ㆍ성능 설계를 행하고, 필요한 회로 패턴이나 배선 패턴을 CAD 등으로 설계한다(스텝 S201). 다음으로, CAD 등으로 설계된 각종 레이어(layaer)마다의 패턴에 근거하여, 필요한 레이어분(分)의 마스크(M)를 제작한다(스텝 S202). 또, 표시 패널의 기재(基材)가 되는 가요성의 기판(P)(수지 필름, 금속 박막, 플라스틱 등)이 감겨진 공급용 롤(FR1)를 준비해 둔다(스텝 S203). 또, 이 스텝 S203에서 준비해 두는 롤 모양의 기판(P)은, 필요에 따라서 그 표면을 개질한 것, 기초층(예를 들면 임프린트(imprint) 방식에 의한 미소 요철)을 사전 형성한 것, 광 감응성의 기능막이나 투명막(절연 재료)을 미리 라미네이트 한 것이라도 좋다. In the device manufacturing method shown in Fig. 12, first, functional and performance design of a display panel by self-luminous elements such as organic EL is performed, and necessary circuit patterns and wiring patterns are designed by CAD or the like Step S201). Next, on the basis of a pattern for each of various layers designed by a CAD or the like, a mask M of a required number of layers is produced (step S202). A supply roll FR1 on which a flexible substrate P (a resin film, a metal thin film, a plastic or the like) to be a base material of the display panel is wound is prepared (step S203). The roll-shaped substrate P prepared in this step S203 may be one obtained by modifying the surface of the substrate P if necessary, a base layer (for example, minute concavities and convexities by the imprint method) Sensitive functional film or a transparent film (insulating material) may be laminated in advance.
다음으로, 기판(P) 상(上)에 표시 패널 디바이스를 구성하는 전극이나 배선, 절연막, TFT(박막 반도체) 등에 의해서 구성되는 백플레인층(backplane層)을 형성함과 아울러, 그 백플레인층에 적층되도록, 유기 EL 등의 자발광 소자에 의한 발광층(표시 화소부)이 형성된다(스텝 S204). 이 스텝 S204에는, 앞의 각 실시 형태에서 설명한 노광 장치(U3)를 이용하여, 포토레지스트(photoresist)층을 노광하는 종래의 포토리소그래피 공정도 포함되지만, 포토레지스트 대신에 감광성 실란 커플링재를 도포한 기판(P)을 패턴 노광하여 표면에 친발수성(親撥水性)에 의한 패턴을 형성하는 노광 공정, 광 감응성의 촉매층을 패턴 노광하여 무전해 도금법에 따라 금속막의 패턴(배선, 전극 등)을 형성하는 습식 공정, 혹은, 은나노 입자를 함유한 도전성 잉크 등에 의해서 패턴을 묘화(描畵)하는 인쇄 공정 등에 의한 처리도 포함된다. Next, a backplane layer (backplane layer) composed of an electrode or wiring, an insulating film, a TFT (thin film semiconductor) or the like constituting the display panel device is formed on the substrate P, A light emitting layer (display pixel portion) made of a self-luminous element such as an organic EL is formed so as to be formed (step S204). In this step S204, a conventional photolithography process for exposing a photoresist layer using the exposure apparatus U3 described in each of the above embodiments is also included. However, in place of the photoresist, a photosensitive silane coupling material An exposure process for pattern-exposing the substrate P to form a pattern of hydrophilic and hydrophilic properties on the surface, a pattern exposure of a photosensitive catalyst layer to form patterns (wirings, electrodes, etc.) of the metal film according to electroless plating Or a printing process in which a pattern is drawn by a conductive ink containing silver nanoparticles or the like.
다음으로, 롤 방식으로 장척(長尺)의 기판(P) 상(上)에 연속적으로 제조되는 표시 패널 디바이스마다, 기판(P)을 다이싱하거나, 각 표시 패널 디바이스의 표면에, 보호 필름(대(對)환경 배리어층(barrier層))이나 칼라 필터 시트 등을 접합시키거나 하여, 디바이스를 조립한다(스텝 S205). 다음으로, 표시 패널 디바이스가 정상적으로 기능을 하는지, 소망의 성능이나 특성을 만족하고 있는지의 검사 공정이 행해진다(스텝 S206). 이상과 같이 하여, 표시 패널(플렉시블ㆍ디스플레이)을 제조할 수 있다. Next, for each display panel device which is continuously produced on a long substrate P on a roll basis, the substrate P is diced or a protective film (not shown) is formed on the surface of each display panel device (Barrier layer), a color filter sheet, or the like are bonded to each other to assemble the device (step S205). Next, an inspection process is performed to determine whether the display panel device functions normally or satisfies the desired performance or characteristics (step S206). In this manner, a display panel (flexible display) can be manufactured.
이상, 제1 실시 형태는, 편광 빔 스플리터(PBS)를 이용한 낙사 조명이 되는 조명 광학계(IL)에서, 편광 빔 스플리터(PBS)에 의해 조명 광속(EL1)을 반사하고, 투영 광속(EL2)을 투과하는 경우, 편광 빔 스플리터(PBS)를 조명 광학계(IL) 및 투영 광학계(PL)에서 공유하며, 조명 광학 모듈(ILM) 내의 적어도 편광 빔 스플리터(PBS)에 가까운 렌즈 소자의 외형을, 조명 광속(EL1)의 분포에 따른 형상으로 설정하는 것에 의해, 조명 광학 모듈(ILM) 및 편광 빔 스플리터(PBS)를, 마스크(M)와 투영 광학 모듈(PLM)과의 사이에 마련할 수 있다. 이 때문에, 조명 광학계(IL) 및 투영 광학계(PL)의 물리적인 간섭, 특히, 조명 광학 모듈(ILM)과 투영 광학 모듈(PLM)과의 물리적인 간섭 조건을 완화하고, 조명 광학 모듈(ILM)과 편광 빔 스플리터(PBS)와의 배치의 자유도, 투영 광학 모듈(PLM)과 편광 빔 스플리터(PBS)와의 배치의 자유도를 높일 수 있으며, 조명 광학계(IL) 및 투영 광학계(PL)를 용이하게 배치하는 것이 가능해진다. As described above, the first embodiment differs from the first embodiment in that the illumination optical system IL, which becomes the oblique illumination using the polarizing beam splitter PBS, reflects the illumination luminous flux EL1 by the polarizing beam splitter PBS, The outer shape of the lens element which is shared by the illumination optical system IL and the projection optical system PL and which is close to at least the polarization beam splitter PBS in the illumination optical module ILM, The illumination optical module ILM and the polarization beam splitter PBS can be provided between the mask M and the projection optical module PLM by setting the shape according to the distribution of the illumination optical system EL1. This reduces the physical interference of the illumination optical system IL and the projection optical system PL and in particular the physical interference condition between the illumination optical module ILM and the projection optical module PLM, It is possible to increase the degree of freedom in the arrangement of the projection optical system PL and the polarization beam splitter PBS and the degree of freedom in the arrangement of the projection optical module PLM and the polarization beam splitter PBS and to easily arrange the illumination optical system IL and the projection optical system PL .
또, 제1 실시 형태는, 편광 빔 스플리터(PBS)에 인접하는 제4 릴레이 렌즈(56d)나 제3 릴레이 렌즈(56c)가, 실질적으로 조명 광속(EL1)이 통과하는 부분(입사 영역(S2))을 포함하며, 실질적으로 조명 광속(EL1)이 통과하지 않는 부분(비입사 영역(S1))이 없는 렌즈 외형으로 했기 때문에, 컴팩트한 조명 광학 모듈(ILM)로 하면서도, 조명 광속(EL1)을 거의 로스(loss)하지 않고, 조명 영역(IR)의 조명 조건(텔레센트릭성, 조도 균일성 등)을 고정밀도로 유지하면서, 조명 광학 모듈(ILM) 및 투영 광학 모듈(PLM)의 배치의 자유도를 높일 수 있다. The first embodiment differs from the first embodiment in that the
또, 제1 실시 형태에서는, 조명 광학 모듈(ILM)에 포함되는 렌즈의 일부를 결손시켜 외형을 작게 했지만, 투영 광학 모듈(PLM)에 포함되는 렌즈의 일부를 결손시켜 외형을 작게 해도 괜찮다. 이 경우도, 조명 광학 모듈(ILM)과 마찬가지로, 편광 빔 스플리터(PBS)에 가까운 측의 렌즈, 예를 들면, 제1 렌즈군(71)의 제1 편향 부재(70)측에 있는 렌즈의 일부를 결손시켜 외형을 작게 할 수 있다. In the first embodiment, a part of the lens included in the illumination optical module ILM is deflected to reduce the outer shape. However, it is also possible to make a part of the lens included in the projection optical module PLM defective and make the outer shape small. In this case as well, a lens close to the polarizing beam splitter PBS, for example, a part of the lens on the first deflecting
또, 제1 실시 형태는, 편광 빔 스플리터(PBS)의 편광막(93)을, 이산화규소의 제1 막체(H1)와 산화하프늄의 제2 막체(H2)를 막 두께 방향으로 적층하여 형성할 수 있다. 이 때문에, 편광막(93)은, 편광막(93)에 입사하는 S편광의 반사 광속(조명 광속)의 반사율, 및 편광막(93)에 입사하는 P편광의 투과 광속(투영 광속)의 투과율을 높은 것으로 할 수 있다. 이것에 의해, 편광 빔 스플리터(PBS)는, i선 이하의 파장이 되는 에너지 밀도가 높은 조명 광속(EL1)이 편광막(93)에 입사한 경우라도, 편광막(93)에 가해지는 부하를 억제할 수 있고, 반사 광속과 투과 광속에 바람직하게 분리할 수 있다. In the first embodiment, the
또, 제1 실시 형태는, 편광막(93)을, 편광막(93)에 입사하는 조명 광속(EL1)의 주광선의 입사각(θ1)이 54.6°의 브루스터 각 θB가 되는 막으로 형성할 수 있다. 환언하면, 편광막(93)에 입사하는 조명 광속(EL1)의 주광선을 54.6°의 브루스터 각 θB로 함으로써, 편광막(93)에 입사하는 조명 광속(EL1)의 입사각(θ1)의 각도 범위를, 46.8° 이상 61.4°이하로 할 수 있다. 이 때문에, 편광막(93)에 입사하는 조명 광속(EL1)의 입사각(θ1)의 각도 범위를 넓게 할 수 있다. 이것에 의해, 조명 광속(EL1)의 입사각(θ1)의 각도 범위를 넓게 할 수 있는 만큼, 편광 빔 스플리터(PBS)에 인접하여 마련되는 렌즈의 개구수 NA를 크게 하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 개구수 NA가 큰 렌즈를 이용하는 것이 가능해짐으로써, 노광 장치(U3)의 해상도를 높일 수 있고, 기판(P)에 대해 미세한 마스크 패턴을 노광하는 것이 가능해진다. In the first embodiment, the
또, 편광막(93)을 구성하는 재료(막체)의 굴절률의 편차에 의해, 제1 실시 형태에서의 편광막(93)의 브루스터 각 θB는, 52.4°~ 57.3°의 범위를 취할 수 있기 때문에, 그 범위를 고려하여, 편광막(93)에 입사하는 조명 광속(EL1)의 입사각(θ1)의 각도 범위를 설정하면 된다. The Brewster's angle? B of the
또, 제1 실시 형태는, 편광 빔 스플리터(PBS)의 제1 면(D1)과 제3 면(D3)을 비평행하게 하고, 제2 면(D2)과 제4 면(D4)을 평행하게 할 수 있다. 또, 제1 실시 형태는, 제1 면(D1)과 편광막(93)과의 이루는 각도 θ2를, 편광막(93)에 입사하는 조명 광속(EL1)의 주광선의 입사각(θ1)과 동일하게 할 수 있다. 이 때문에, 제1 면(D1)에 입사하는 조명 광속(EL1)의 주광선에 대해, 제1 면(D1)을 수직면으로 할 수 있고, 또, 제2 면(D2)에 입사하는 투영 광속(EL2)의 주광선에 대해, 제2 면(D2)을 수직면으로 할 수 있다. 이것에 의해, 편광 빔 스플리터(PBS)는, 제1 면(D1)에서의 조명 광속(EL1)의 반사를 억제할 수 있고, 또, 제2 면(D2)에서의 투영 광속(EL2)의 반사를 억제할 수 있다. The first embodiment differs from the first embodiment in that the first surface D1 and the third surface D3 of the polarizing beam splitter PBS are opposed to each other and the second surface D2 and the fourth surface D4 are parallel . In the first embodiment, the angle? 2 formed between the first surface D1 and the
또, 제1 실시 형태는, 소정의 층체(H)를 막 두께 방향으로 주기적으로 복수 적층함으로써, 주기층이 되는 편광막(93)을 형성할 수 있다. 이 때, 일례로서 든, 조명 광속(EL1)의 주광선의 입사각(θ1)이 54.6°의 브루스터 각 θB가 되는 편광막(93)(도 8)은, 조명 광속(EL1)의 주광선의 입사각(θ1)이 45°가 되는 편광 빔 스플리터(PBS)의 편광막(100)(도 9)에 비하여, 주기층을 적게 할 수 있다. 이 때문에, 도 8의 편광막(93)은, 도 9의 편광막(100)에 비하여 주기층이 적은 만큼, 간이한 구조로 할 수 있고, 편광 빔 스플리터(PBS)의 제조 코스트를 저감할 수 있다. In the first embodiment, the
또, 제1 실시 형태는, 접착제 또는 옵티컬 컨택트에 의해서, 편광막(93)을 제1 프리즘(91)과 제2 프리즘(92)과의 사이에 바람직하게 고정할 수 있다. 또, 제1 실시 형태에서, 편광 빔 스플리터(PBS)와 1/4 파장판(41)을, 접착제 또는 옵티컬 컨택트에 의해서 일체로 고정해도 괜찮다. 이 경우, 편광 빔 스플리터(PBS)와 1/4 파장판(41)과의 상대적인 위치 어긋남의 발생을 억제할 수 있다. In the first embodiment, the
또, 제1 실시 형태는, 조명 광속(EL1)으로서, i선 이하의 파장을 이용할 수 있고, 예를 들면, 고조파 레이저나 엑시머 레이저를 이용할 수 있기 때문에, 노광 처리에 적절한 조명 광속(EL1)을 이용하는 것이 가능해진다. In the first embodiment, since the harmonic laser or the excimer laser can be used as the illumination luminous flux EL1, for example, the illumination luminous flux EL1 suitable for the exposure process can be used It becomes possible to use it.
또, 제1 실시 형태는, 편광 조정 기구(68)에 의해 1/4 파장판(41)의 편광 방향을 조정함으로써, 투영 영역(PA)의 조도를 조정할 수 있기 때문에, 복수의 투영 영역(PA1 ~ PA6)의 조도를 균일하게 할 수 있다. In the first embodiment, since the illuminance of the projection area PA can be adjusted by adjusting the polarization direction of the 1/4
[제2 실시 형태][Second Embodiment]
다음으로, 도 13을 참조하여, 제2 실시 형태의 노광 장치(U3)에 대해 설명한다. 또, 중복하는 기재를 피하도록, 제1 실시 형태와 다른 부분에 대해서만 설명하고, 제1 실시 형태와 동일한 구성요소에 대해서는, 제1 실시 형태와 동일 부호를 부여하여 설명한다. 도 13은, 제2 실시 형태의 노광 장치(기판 처리 장치)의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 제1 실시 형태의 노광 장치(U3)는, 원통 모양의 반사형의 마스크(M)를, 회전 가능한 마스크 유지 드럼(21)에 의해 유지하는 구성이었지만, 제2 실시 형태의 노광 장치(U3)는, 평판 모양의 반사형 마스크(MA)를, 이동 가능한 마스크 유지 기구(11)에 의해 유지하는 구성으로 되어 있다. Next, the exposure apparatus U3 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. Only parts different from those of the first embodiment will be described so as to avoid overlapping description, and the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment. 13 is a diagram showing the entire configuration of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the second embodiment. The exposure apparatus U3 according to the first embodiment has a configuration in which the cylindrical reflection type mask M is held by the rotatable
제2 실시 형태의 노광 장치(U3)에서, 마스크 유지 기구(11)는, 평면 모양의 마스크(MA)를 유지하는 마스크 스테이지(110)와, 마스크 스테이지(110)를 중심면(CL)과 직교하는 면 내에서 X방향을 따라서 주사 이동시키는 이동 장치(도시 생략)를 구비한다. In the exposure apparatus U3 according to the second embodiment, the
도 13의 마스크(MA)의 마스크면(P1)은 실질적으로 XY면과 평행한 평면이므로, 마스크(MA)로부터 반사된 투영 광속(EL2)의 주광선은, XY면과 수직이 된다. 이 때문에, 마스크(MA) 상(上)의 각 조명 영역(IR1 ~ IR6)을 조명하는 조명 광학계(IL1 ~ IL6)로부터의 조명 광속(EL1)의 주광선도 XY면에 대해서 수직이 되도록 배치된다. Since the mask surface P1 of the mask MA shown in Fig. 13 is a plane substantially parallel to the XY plane, the principal ray of the projected luminous flux EL2 reflected from the mask MA becomes perpendicular to the XY plane. Therefore, the principal ray of the illumination luminous flux EL1 from the illumination optical systems IL1 to IL6 that illuminate the illumination areas IR1 to IR6 on the mask MA is also perpendicular to the XY plane.
마스크(MA)에서 반사되는 투영 광속(EL2)의 주광선이 XY면과 수직이 되는 경우, 투영 광속(EL2)의 주광선에 따라서, 배치 영역(E)을 구획하는 제1 라인(L1) 및 제2 라인(L2)도 변화한다. 즉, 제2 라인(L2)은, 마스크(MA)와 투영 광속(EL2)의 주광선이 교차하는 교점으로부터 XY면에 수직인 방향이 되고, 제1 라인(L1)은, 마스크(MA)와 투영 광속(EL2)의 주광선이 교차하는 교점으로부터 XY면에 평행한 방향이 된다. 이 때문에, 조명 광학 모듈(ILM)의 배치는, 배치 영역(E)의 변경에 따라서 적절히 변경되며, 조명 광학 모듈(ILM)의 배치의 변경에 따라서, 편광 빔 스플리터(PBS)의 배치도 적절히 변경된다. When the principal ray of the projected luminous flux EL2 reflected by the mask MA becomes perpendicular to the XY plane, the first line L1 and the second line L2 partition the arrangement region E along the main ray of the projected luminous flux EL2, The line L2 also changes. That is, the second line L2 becomes a direction perpendicular to the XY plane from the intersection point where the main light ray of the mask MA and the projected light flux EL2 intersect, and the first line L1 becomes the direction perpendicular to the XY plane, And becomes a direction parallel to the XY plane from the intersection at which the principal ray of the light flux EL2 intersects. For this reason, the arrangement of the illumination optical module ILM is appropriately changed in accordance with the change of the arrangement area E, and the arrangement of the polarizing beam splitter PBS is appropriately changed in accordance with the arrangement of the illumination optical module ILM .
또, 마스크(MA)로부터 반사되는 투영 광속(EL2)의 주광선이 XY면과 수직이 되는 경우, 투영 광학 모듈(PLM)의 제1 광학계(61)에 포함되는 제1 편향 부재(70)의 제1 반사면(P3)은, 편광 빔 스플리터(PBS)로부터의 투영 광속(EL2)을 반사시키고, 반사시킨 투영 광속(EL2)을 제1 렌즈군(71)을 통과하여 제1 오목면 거울(72)에 입사시키는 각도가 된다. 구체적으로, 제1 편향 부재(70)의 제1 반사면(P3)은, 제2 광축(BX2)(XY면)에 대해서 실질적으로 45°로 설정된다. When the principal ray of the projected luminous flux EL2 reflected from the mask MA is perpendicular to the XY plane, the projection optical flux PL2 of the first
또, 제2 실시 형태에서도, 앞의 도 2와 마찬가지로, XZ면 내에서 보았을 때, 마스크(MA) 상(上)의 조명 영역(IR1(및 IR3, IR5))의 중심점으로부터 조명 영역(IR2(및 IR4, IR6))의 중심점까지의 둘레 길이는, 지지면(P2)을 따른 기판(P) 상(上)의 투영 영역(PA1(및 PA3, PA5))의 중심점으로부터 제2 투영 영역(PA2(및 PA4, PA6))의 중심점까지의 둘레 길이와, 실질적으로 동일하게 설정되어 있다. In the second embodiment, similarly to FIG. 2, from the center point of the illumination area IR1 (and IR3, IR5) on the mask MA in the XZ plane, the illumination area IR2 And IR4 and IR6 in the second projection area PA2 (or PA2 and PA4) from the center point of the projection area PA1 (and PA3 and PA5) on the substrate P along the support surface P2 (And PA4, PA6)) of the first and second electrodes.
도 13의 노광 장치(U3)에서도, 하위 제어 장치(16)가, 마스크 유지 기구(11)의 이동 장치(주사 노광용 리니어 모터나 미동(微動)용 액추에이터 등)를 제어하고, 기판 지지 드럼(25)의 회전과 동기하여 마스크 스테이지(110)를 구동한다. 도 13의 노광 장치(U3)에서는, 마스크(MA)의 +X방향으로의 동기 이동으로 주사 노광을 행한 후, -X방향의 초기 위치로 마스크(MA)를 되돌리는 동작(되감기)이 필요하게 된다. 그 때문에, 기판 지지 드럼(25)을 일정 속도로 연속 회전시켜 기판(P)을 등속으로 계속 보내는 경우, 마스크(MA)의 되감기 동작 동안, 기판(P) 상(上)에는 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 둘레 속도)와 마스크(MA)의 속도는 50mm/s ~ 100mm/s로 생각되어지기 때문에, 마스크(MA)를 되감을 때에 마스크 스테이지(110)를, 예를 들면 500mm/s의 최고속으로 구동하면, 기판(P) 상(上)에 형성되는 패널용 패턴 사이의 반송 방향에 관한 여백을 좁게 할 수 있다. In the exposure apparatus U3 in Fig. 13, the
[제3 실시 형태][Third embodiment]
다음으로, 도 14를 참조하여, 제3 실시 형태의 노광 장치(U3)에 대해 설명한다. 또, 중복하는 기재를 피하도록, 제1 실시 형태(또는 제2 실시 형태)와 다른 부분에 대해서만 설명하고, 제1 실시 형태(또는 제2 실시 형태)와 동일한 구성요소에 대해서는, 제1 실시 형태(또는 제2 실시 형태)와 동일 부호를 부여하여 설명한다. 도 14는, 제3 실시 형태의 노광 장치(기판 처리 장치)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 14의 노광 장치(U3)는, 앞의 각 실시 형태와 마찬가지로, 반사형의 원통 마스크(M)로부터의 반사광(투영 광속(EL2))을, 평면 모양으로 반송되는 가요성의 기판(P) 상(上)에 투영하면서, 원통 마스크(M)의 회전에 의한 둘레 속도와 기판(P)의 반송 속도를 동기시키는 주사 노광 장치이다. Next, the exposure apparatus U3 of the third embodiment will be described with reference to Fig. Only the portions different from the first embodiment (or the second embodiment) will be described so as to avoid overlapping substrate, and the same components as those of the first embodiment (or the second embodiment) (Or the second embodiment) are denoted by the same reference numerals. 14 is a diagram showing the configuration of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the third embodiment. The exposure apparatus U3 shown in Fig. 14 is a configuration in which reflected light (projected flux of light EL2) from a reflective cylindrical mask M is projected onto a flexible substrate P (Upper), while synchronizing the peripheral velocity by the rotation of the cylindrical mask M and the conveying velocity of the substrate P.
제3 실시 형태의 노광 장치(U3)는, 편광 빔 스플리터(PBS)에서의 조명 광속(EL1)과 투영 광속(EL2)의 반사ㆍ투과 특성을 역으로 한 경우의 노광 장치의 일례로 되어 있다. 도 14에서, 조명 광학 모듈(ILM)의 광축(BX1)을 따라서 배치되는 릴레이 렌즈(56) 중, 적어도 가장 편광 빔 스플리터(PBS)에 가까운 릴레이 렌즈(56)는, 조명 광속(EL1)이 통과하지 않는 부분(비입사 영역(S1))을 없게 한 형상으로 하는 것에 의해, 투영 광학 모듈(PLM)과의 공간적인 간섭을 피하고 있다. 또, 조명 광학 모듈(ILM)의 광축(BX1)의 연장선은 제1 축(AX1)(회전 중심이 되는 선)과 교차한다. The exposure apparatus U3 according to the third embodiment is an example of an exposure apparatus in which the reflection / transmission characteristics of the illumination luminous flux EL1 and the projection luminous flux EL2 in the polarization beam splitter PBS are reversed. 14, among the
편광 빔 스플리터(PBS)는, 서로 평행한 제2 면(D2)과 제4 면(D4)이, 조명 광학 모듈(ILM)의 광축(BX1)(제1 광축)과 수직이 되도록 배치되고, 제1 면(D1)이 투영 광학 모듈(PLM)의 광축(BX4)(제4 광축)과 수직이 되도록 배치된다. 광축(BX1)과 광축(BX4)과의 XZ면 내에서의 교차 각도는, 편광막(93)의 앞의 도 6의 조건과 동일하지만, 여기에서는 투영 광속(EL2)을 브루스터 각 θB(52.4°~ 57.3°)으로 반사시키도록, 90°이외의 각도로 설정된다. The polarizing beam splitter PBS is arranged so that the second surface D2 and the fourth surface D4 parallel to each other are perpendicular to the optical axis BX1 (first optical axis) of the illumination optical module ILM, The first surface D1 is disposed so as to be perpendicular to the optical axis BX4 (fourth optical axis) of the projection optical module PLM. The intersection angle of the optical axis BX1 and the optical axis BX4 in the XZ plane is the same as the condition shown in Fig. 6 in front of the
본 실시 형태에서의 편광 빔 스플리터(PBS)의 편광막(93)(파면 분할면)은, 이산화규소의 제1 막체와 산화하프늄의 제2 막체를 막 두께 방향으로 복수 적층하여 형성할 수 있다. 그 때문에, 편광막(93)은, 편광막(93)에 입사하는 S편광의 반사율, 및 편광막(93)에 입사하는 P편광의 투과율을 높은 것으로 할 수 있다. 이것에 의해, 편광 빔 스플리터(PBS)는, i선 이하의 파장이 되는 에너지 밀도가 높은 조명 광속(EL1)이 편광막(93)에 입사한 경우라도, 편광막(93)에 가해지는 부하를 억제할 수 있고, 반사 광속과 투과 광속으로 바람직하게 분리할 수 있다. 편광막(93)을 이산화규소의 제1 막체(H1)와 산화하프늄의 제2 막체(H2)와의 적층 구조로 하는 것은, 앞의 제1 실시 형태, 또는 제2 실시 형태에서 이용하는 편광 빔 스플리터(PBS)에도 동일하게 적용할 수 있다. The polarizing film 93 (wave-front split surface) of the polarizing beam splitter PBS in the present embodiment can be formed by laminating a plurality of the first film body made of silicon dioxide and the second film body made of hafnium oxide in the film thickness direction. Therefore, the
제3 실시 형태의 경우, 편광 빔 스플리터(PBS)의 제4 면(D4)으로부터는, P편광의 조명 광속(EL1)이 입사한다. 그 때문에, 조명 광속(EL1)은, 편광막(93)을 투과하여 제2 면(D2)으로부터 사출하고, 1/4 파장판(41)을 통과하여 원 편광으로 변환되어, 마스크(M)의 마스크면(P1) 상(上)의 조명 영역(IR)에 조사된다. 마스크(M)의 회전에 따라서, 조명 영역(IR) 내에 나타나는 마스크 패턴으로부터 발생(반사)하는 투영 광속(EL2)(원 편광)은, 1/4 파장판(41)에 의해서 S편광으로 변환되며, 편광 빔 스플리터(PBS)의 제2 면(D2)에 입사한다. S편광이 된 투영 광속(EL2)은, 편광막(93)에서 반사되어, 편광 빔 스플리터(PBS)의 제1 면(D1)으로부터 투영 광학 모듈(PLM)을 향해서 사출한다. In the case of the third embodiment, the illumination light flux EL1 of P polarized light enters from the fourth surface D4 of the polarized beam splitter PBS. Therefore, the illumination luminous flux EL1 is transmitted through the
본 실시 형태에서는, 투영 광속(EL2) 중, 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)의 중심(점(Q1))을 통과하는 주광선(Ls)이, 투영 광학 모듈(PLM)의 광축(BX4)으로부터 편심한 위치에서, 투영 광학 모듈(PLM)의 최초의 렌즈계(G1)에 입사한다. 투영 광속(EL2)의 퍼짐(개구수 NA)이 작은 경우, 렌즈계(G1) 중, 투영 광속(EL2)이 실질적으로 통과하지 않는 부분을 없게 한 형상으로 하는 것에 의해서, 편광 빔 스플리터(PBS)를 원통 마스크(M)에 가깝게 한 경우에, 투영 광학 모듈(PLM)의 일부(렌즈계(G1))가, 원통 마스크(M)나 조명 광학 모듈(ILM)의 일부(렌즈(56))와 공간적으로 간섭하는 것이 피해진다. The principal ray Ls passing through the center (point Q1) of the illumination area IR on the mask M among the projected luminous flux EL2 is incident on the optical axis BX4 of the projection optical module PLM, Is incident on the first lens system G1 of the projection optical module PLM at an eccentric position from the projection optical module PLM. When the spread of projection luminous flux EL2 is small (numerical aperture NA), the polarizing beam splitter PBS is formed by making the shape of the lens system G1 such that a part through which the projected luminous flux EL2 does not substantially pass, A part of the projection optical module PLM (lens system G1) is spaced apart from the cylindrical mask M and a part of the illumination optical module ILM (lens 56) Interference is avoided.
도 14에서, 투영 광학 모듈(PLM)은, 렌즈계(G1)와 렌즈계(G2)를 광축(BX4)을 따라서 배치한 전(全)굴절계의 투영 광학계로서 설명하지만, 이러한 계로 한정되지 않고, 오목면, 볼록면, 혹은 평면의 미러와 렌즈를 조합시킨 반사 굴절형의 투영 광학계라도 괜찮다. 또, 렌즈계(G1)는 전(全)굴절계로 하고, 렌즈계(G2)를 반사 굴절계로 해도 좋고, 마스크면(P1) 상(上)의 조명 영역(IR) 내의 패턴의 상(像)을, 기판(P) 상(上)의 투영 영역(PA)에 결상할 때의 배율도, 등배(×1) 이외의 확대나 축소 중 어느 것이라도 좋다. 14, the projection optical module PLM is described as a projection optical system of a total refractometer in which the lens system G1 and the lens system G2 are disposed along the optical axis BX4. However, the present invention is not limited to this system, , A convex surface, or a projection optical system of a reflection refraction type in which a plane mirror and a lens are combined. The lens system G1 may be a full refractometer and the lens system G2 may be a refracting refractometer or may be an image of a pattern in an illumination area IR on the mask surface P1, The magnification when forming an image on the projection area PA on the substrate P may be either magnification or reduction other than equal magnification (x1).
도 14에서는, 기판(P)을 지지하는 기판 지지 부재(PH)를, 평탄한 표면으로 하여, 그 표면과 기판(P)의 이면과의 사이에, 수㎛ 정도의 에어 베어링층(기체 베어링)이 형성되는 구성으로 하며, 기판(P)의 적어도 투영 영역(PA)을 포함하는 소정 범위 내에서는, 닙식(nip式)의 구동 롤러 등을 이용하여, 기판(P)에 일정한 텐션을 부여하여 평탄하게 하면서, 기판(P)을 장척 방향(X방향)으로 보내는 반송 기구가 마련된다. 물론, 본 실시 형태에서도, 기판(P)을 앞의 도 2에 나타낸 바와 같은 기판 지지 드럼(25)과 같은 원통체의 일부에 감아 반송하는 구성이라도 괜찮다. 14 shows that a substrate supporting member PH supporting the substrate P is a flat surface and an air bearing layer (gas bearing) of about several micrometers is formed between the surface of the substrate supporting member PH and the back surface of the substrate P And a predetermined tension is applied to the substrate P by using a nip type drive roller or the like within a predetermined range including at least the projection area PA of the substrate P so as to be flat A transport mechanism for transporting the substrate P in the longitudinal direction (X direction) is provided. Of course, in the present embodiment as well, the substrate P may be rolled around a part of a cylindrical body such as the
또, 도 14와 같은, 조명 광학 모듈(ILM), 편광 빔 스플리터(PBS), 1/4 파장판(41), 투영 광학 모듈(PLM)로 구성되는 노광 유닛을, 마스크(M)의 회전 중심축(제1 축)(AX1)의 방향으로 복수 마련하여, 멀티화하는 경우는, 마스크(M)의 회전 중심선인 제1 축(AX1)을 포함하고, ZY면과 평행한 중심면(CL)을 사이에 두고 대칭적으로 노광 유닛을 배치하면 좋다. The exposure unit composed of the illumination optical module ILM, the polarization beam splitter PBS, the 1/4
이상의 제3 실시 형태에서는, 산화하프늄의 막체와 이산화규소의 막체와의 적층 구조에 의한 편광막(다층막)(93)을 구비한 편광 빔 스플리터(PBS)를 사용하는 것에 의해서, 조명 광속(EL1)로서 자외 파장역의 고휘도의 레이저광을 사용하는 경우에도, 고해상의 패턴 노광을 안정적으로 계속할 수 있다. 이러한 편광막(93)을 구비한 편광 빔 스플리터(PBS)는, 앞의 제1 실시 형태, 제2 실시 형태에서도 동일하게 이용 가능하다. In the third embodiment described above, by using the polarizing beam splitter (PBS) provided with the polarizing film (multilayer film) 93 by the laminated structure of the hafnium oxide film and the silicon dioxide film, Even in the case of using a laser beam of high luminance in the ultraviolet wavelength region, high-resolution pattern exposure can be stably continued. The polarizing beam splitter (PBS) having the
[제4 실시 형태][Fourth Embodiment]
다음으로, 도 15를 참조하여, 제4 실시 형태의 노광 장치(U3)에 대해 설명한다. 또, 중복하는 기재를 피하도록, 제1 실시 형태(내지 제3 실시 형태)와 다른 부분에 대해서만 설명하고, 제1 실시 형태(내지 제3 실시 형태)와 동일한 구성요소에 대해서는, 제1 실시 형태(내지 제3 실시 형태)와 동일 부호를 부여하여 설명한다. 도 15는, 제4 실시 형태의 노광 장치(기판 처리 장치)의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 제1 실시 형태의 노광 장치(U3)는, 원통 모양의 반사형의 마스크(M)를, 회전 가능한 마스크 유지 드럼(21)에 의해 유지하는 구성이었지만, 제4 실시 형태의 노광 장치(U3)는, 평판 모양의 반사형의 마스크(MA)를, 이동 가능한 마스크 유지 기구(11)에 의해 유지하는 구성으로 되어 있다. Next, the exposure apparatus U3 according to the fourth embodiment will be described with reference to Fig. Only the parts different from those of the first embodiment (to third embodiment) will be described so as to avoid overlapping substrate, and the same components as those of the first embodiment (to third embodiment) (To the third embodiment) are denoted by the same reference numerals. Fig. 15 is a diagram showing the entire configuration of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the fourth embodiment. The exposure apparatus U3 according to the first embodiment has a structure in which the cylindrical reflection type mask M is held by the rotatable
제4 실시 형태의 노광 장치(U3)에서, 마스크 유지 기구(11)는, 평면 모양의 마스크(MA)를 유지하는 마스크 스테이지(110)와, 마스크 스테이지(110)를 중심면(CL)과 직교하는 면 내에서 X방향을 따라서 주사 이동시키는 이동 장치(도시 생략)를 구비한다. In the exposure apparatus U3 according to the fourth embodiment, the
도 15의 마스크(MA)의 마스크면(P1)은 실질적으로 XY면과 평행한 평면이므로, 마스크(MA)로부터 반사된 투영 광속(EL2)의 주광선은, XY면과 수직이 된다. 이 때문에, 마스크(MA) 상(上)의 각 조명 영역(IR1 ~ IR6)을 조명하는 조명 광학계(IL1 ~ IL6)로부터의 조명 광속(EL1)의 주광선도 XY면에 대해서 수직이 되도록 배치된다. Since the mask surface P1 of the mask MA in Fig. 15 is substantially parallel to the XY plane, the principal ray of the projected luminous flux EL2 reflected from the mask MA becomes perpendicular to the XY plane. Therefore, the principal ray of the illumination luminous flux EL1 from the illumination optical systems IL1 to IL6 that illuminate the illumination areas IR1 to IR6 on the mask MA is also perpendicular to the XY plane.
마스크(MA)에 조명되는 조명 광속(EL1)의 주광선이 XY면과 수직이 되는 경우, 편광 빔 스플리터(PBS)는, 편광막(93)에 입사하는 조명 광속(EL1)의 주광선의 입사각(θ1)이 브루스터 각 θB(52.4°~ 57.3°)이 되고, 편광막(93)에서 반사한 조명 광속(EL1)의 주광선이 XY면과 수직이 되도록 배치된다. 이 편광 빔 스플리터(PBS)의 배치의 변경에 따라서, 조명 광학 모듈(ILM)의 배치도 적절히 변경된다. When the principal ray of the illumination luminous flux EL1 illuminated on the mask MA becomes perpendicular to the XY plane, the polarization beam splitter PBS splits the incident light IL1 incident on the
또, 마스크(MA)로부터 반사되는 투영 광속(EL2)의 주광선이 XY면과 수직이 되는 경우, 투영 광학 모듈(PLM)의 제1 광학계(61)에 포함되는 제1 편향 부재(70)의 제1 반사면(P3)은, 편광 빔 스플리터(PBS)로부터의 투영 광속(EL2)을 반사시키고, 반사시킨 투영 광속(EL2)을 제1 렌즈군(71)을 통과하여 제1 오목면 거울(72)에 입사시키는 각도가 된다. 구체적으로, 제1 편향 부재(70)의 제1 반사면(P3)은, 제2 광축(BX2(XY면))에 대해서 실질적으로 45°로 설정된다. When the principal ray of the projected luminous flux EL2 reflected from the mask MA is perpendicular to the XY plane, the projection optical flux PL2 of the first
또, 제4 실시 형태에서도, 앞의 도 2와 마찬가지로, XZ면 내에서 보았을 때, 마스크(MA) 상(上)의 조명 영역(IR1(및 IR3, IR5))의 중심점으로부터 조명 영역(IR2(및 IR4, IR6))의 중심점까지의 둘레 길이는, 지지면(P2)을 따른 기판(P) 상(上)의 투영 영역(PA1(및 PA3, PA5))의 중심점으로부터 투영 영역(PA2(및 PA4, PA6))의 중심점까지의 둘레 길이와, 실질적으로 동일하게 설정되어 있다. Also in the fourth embodiment, as shown in Fig. 2, from the center point of the illumination area IR1 (and IR3, IR5) on the mask MA in the XZ plane, the illumination area IR2 And IR4 and IR6 from the center point of the projection area PA1 (and PA3, PA5) on the substrate P along the support surface P2 to the center point of the projection area PA2 PA4, and PA6) to the center point of each of the first, second,
도 15의 노광 장치(U3)에서도, 하위 제어 장치(16)가, 마스크 유지 기구(11)의 이동 장치(주사 노광용 리니어 모터나 미동용 액추에이터 등)를 제어하고, 기판 지지 드럼(25)의 회전과 동기하여 마스크 스테이지(110)를 구동한다. 도 15의 노광 장치(U3)에서는, 마스크(MA)의 +X방향으로의 동기 이동으로 주사 노광을 행한 후, -X방향의 초기 위치로 마스크(MA)를 되돌리는 동작(되감기)이 필요하게 된다. 그 때문에, 기판 지지 드럼(25)을 일정 속도로 연속 회전시켜 기판(P)을 등속으로 계속 보내는 경우, 마스크(MA)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 둘레 속도)와 마스크(MA)의 속도는 50mm/s ~ 100mm/s로 생각되어지기 때문에, 마스크(MA)를 되감을 때에 마스크 스테이지(110)를, 예를 들면 500mm/s의 최고속으로 구동하면, 기판(P) 상(上)에 형성되는 패널용 패턴 사이의 반송 방향에 관한 여백을 좁게 할 수 있다. The
[제5 실시 형태][Fifth Embodiment]
다음으로, 도 16을 참조하여, 제5 실시 형태의 노광 장치(U3)에 대해 설명한다. 또, 중복하는 기재를 피하도록, 제1 실시 형태(내지 제4 실시 형태)와 다른 부분에 대해서만 설명하고, 제1 실시 형태(내지 제4 실시 형태)와 동일한 구성요소에 대해서는, 제1 실시 형태(내지 제4 실시 형태)와 동일 부호를 부여하여 설명한다. 도 16은, 제5 실시 형태의 노광 장치(기판 처리 장치)의 구성을 나타내는 도면이다. 제5 실시 형태의 노광 장치(U3)는, 편광 빔 스플리터(PBS)에서의 조명 광속(EL1)과 투영 광속(EL2)의 반사ㆍ투과 특성을 역으로 한 경우의 노광 장치의 일례로 되어 있다. 도 16에서, 조명 광학 모듈(ILM)의 광축(BX1)을 따라서 배치되는 릴레이 렌즈(56) 중, 적어도 가장 편광 빔 스플리터(PBS)에 가까운 릴레이 렌즈(56)는, 조명 광속(EL1)이 통과하지 않는 부분을 노치하는 것에 의해, 투영 광학 모듈(PLM)과의 공간적인 간섭을 피하고 있다. 또, 조명 광학 모듈(ILM)의 광축(BX1)의 연장선은 제1 축(AX1)(회전 중심이 되는 선)과 교차한다. Next, the exposure apparatus U3 according to the fifth embodiment will be described with reference to Fig. Only the parts different from those of the first embodiment (to fourth embodiment) will be described so as to avoid overlapping substrate, and the same components as those of the first embodiment (to fourth embodiment) (To fourth embodiment) are denoted by the same reference numerals. 16 is a diagram showing a configuration of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the fifth embodiment. The exposure apparatus U3 according to the fifth embodiment is an example of an exposure apparatus in which the reflection / transmission characteristics of the illumination luminous flux EL1 and the projection luminous flux EL2 in the polarization beam splitter PBS are reversed. 16, among the
편광 빔 스플리터(PBS)는, 서로 평행한 제2 면(D2)과 제4 면(D4)이, 조명 광학 모듈(ILM)의 광축(BX1)(제1 광축)과 수직이 되도록 배치되고, 제1 면(D1)이 투영 광학 모듈(PLM)의 광축(BX4)(제4 광축)과 수직이 되도록 배치된다. 광축(BX1)과 광축(BX4)과의 XZ면 내에서의 교차 각도는, 편광막(93)의 앞의 도 6의 조건과 동일하며, 여기에서는 투영 광속(EL2)을 브루스터 각 θB(52.4°~ 57.3°)으로 반사시키도록, 90°이외의 각도로 설정된다. The polarizing beam splitter PBS is arranged so that the second surface D2 and the fourth surface D4 parallel to each other are perpendicular to the optical axis BX1 (first optical axis) of the illumination optical module ILM, The first surface D1 is disposed so as to be perpendicular to the optical axis BX4 (fourth optical axis) of the projection optical module PLM. The intersection angle of the optical axis BX1 and the optical axis BX4 in the XZ plane is the same as the condition shown in Fig. 6 before the
본 실시 형태의 경우, 편광 빔 스플리터(PBS)의 제4 면(D4)으로부터는, P편광의 조명 광속(EL1)이 입사한다. 그 때문에, 조명 광속(EL1)은, 편광막(93)을 투과하여 제2 면(D2)으로부터 사출하고, 1/4 파장판(41)을 통과하여 원 편광으로 변환되어, 마스크(M)의 마스크면(P1) 상(上)의 조명 영역(IR)에 조사된다. 마스크(M)의 회전에 따라서, 조명 영역(IR) 내에 나타나는 마스크 패턴으로부터 발생(반사)하는 투영 광속(EL2)(원 편광)은, 1/4 파장판(41)에 의해서 S편광으로 변환되며, 편광 빔 스플리터(PBS)의 제2 면(D2)에 입사한다. S편광이 된 투영 광속(EL2)은, 편광막(93)에서 반사되어, 편광 빔 스플리터(PBS)의 제1 면(D1)으로부터 투영 광학 모듈(PLM)을 향해서 사출한다. In the case of the present embodiment, the illumination light flux EL1 of P polarized light enters from the fourth surface D4 of the polarizing beam splitter PBS. Therefore, the illumination luminous flux EL1 is transmitted through the
본 실시 형태에서는, 투영 광속(EL2) 중, 마스크(M) 상(上)의 조명 영역(IR)의 중심을 통과하는 주광선(Ls)이, 투영 광학 모듈(PLM)의 광축(BX4)으로부터 편심 한 위치에서, 투영 광학 모듈(PLM)의 최초의 렌즈계(G1)에 입사한다. 투영 광속(EL2)의 퍼짐(개구수 NA)이 작은 경우, 렌즈계(G1) 중, 투영 광속(EL2)이 통과하지 않는 부분을 노치하는 것에 의해서, 조명 광학 모듈(ILM)의 렌즈(56)와의 공간적인 간섭을 피할 수 있다. The main ray Ls passing through the center of the illumination area IR on the mask M is projected from the optical axis BX4 of the projection optical module PLM to the eccentric Is incident on the first lens system G1 of the projection optical module PLM at one position. When the projected luminous flux EL2 has a small spread (numerical aperture NA), the portion of the lens system G1 not passing through the projected luminous flux EL2 is notched, Spatial interference can be avoided.
도 16에서, 투영 광학 모듈(PLM)은, 렌즈계(G1)와 렌즈계(G2)를 광축(BX4)을 따라서 배치한 전(全)굴절계의 투영 광학계로서 설명하지만, 이러한 계로 한정되지 않고, 오목면, 볼록면, 혹은 평면의 미러와 렌즈를 조합시킨 반사 굴절형의 투영 광학계라도 괜찮다. 또, 렌즈계(G1)는 전(全)굴절계로 하고, 렌즈계(G2)를 반사 굴절계로 해도 좋으며, 마스크면(P1) 상(上)의 조명 영역(IR) 내의 패턴의 상(像)을, 기판(P) 상(上)의 투영 영역(PA)에 결상할 때의 배율도, 등배(×1) 이외의 확대나 축소 중 어느 것이라도 좋다. 16, the projection optical module PLM is described as a projection optical system of an all refraction system in which the lens system G1 and the lens system G2 are disposed along the optical axis BX4. However, the present invention is not limited to such a system, , A convex surface, or a projection optical system of a reflection refraction type in which a plane mirror and a lens are combined. The lens system G1 may be an all refractometer and the lens system G2 may be a refracting refractometer. An image of a pattern in an illumination area IR on (above) The magnification when forming an image on the projection area PA on the substrate P may be either magnification or reduction other than equal magnification (x1).
도 16에서는, 기판(P)을 지지하는 기판 지지 부재(PH)를, 평탄한 표면으로 하여, 그 표면과 기판(P)의 이면과의 사이에, 수㎛ 정도의 에어 베어링층(기체 베어링)이 형성되는 구성으로 하며, 기판(P)의 적어도 투영 영역(PA)을 포함하는 소정 범위 내에서는, 기판(P)에 일정한 텐션을 부여하여 평탄하게 하면서, 기판(P)을 장척 방향(X방향)으로 보내는 반송 기구가 마련된다. 물론, 본 실시 형태에서도, 기판(P)을 앞의 도 2에 나타낸 바와 같은 기판 지지 드럼(25)과 같은 원통체의 일부에 감아 반송하는 구성이라도 괜찮다. 16 shows an example in which an air bearing layer (gas bearing) of about several micrometers is formed between the surface of the substrate supporting member PH for supporting the substrate P and the back surface of the substrate P And the substrate P is moved in the longitudinal direction (X direction) while a predetermined tension is given to the substrate P and is flat, within a predetermined range including at least the projection area PA of the substrate P, As shown in Fig. Of course, in the present embodiment as well, the substrate P may be rolled around a part of a cylindrical body such as the
또, 도 16과 같은, 조명 광학 모듈(ILM), 편광 빔 스플리터(PBS), 1/4 파장판(41), 투영 광학 모듈(PLM)로 구성되는 노광 유닛을, 마스크(M)의 회전 중심축(제1 축)(AX1)의 방향으로 복수 마련하여, 멀티화하는 경우는, 마스크(M)의 회전 중심선인 제1 축(AX1)을 포함하며, ZY면과 평행한 중심면(CL)을 사이에 두고 대칭적으로 노광 유닛을 배치하면 좋다. The exposure unit composed of the illumination optical module ILM, the polarization beam splitter PBS, the 1/4
이상의 제5 실시 형태와 같은 노광 장치(U3)라도, 산화하프늄의 막체와 이산화규소의 막체와의 적층 구조에 의한 편광막(다층막)(93)을 구비한 편광 빔 스플리터(PBS)를 사용하는 것에 의해서, 조명 광속(EL1)으로서 자외 파장역의 고휘도의 레이저광을 사용하는 경우에도, 고해상의 패턴 노광을 안정적으로 계속할 수 있다. Even in the exposure apparatus U3 as in the fifth embodiment described above, the use of a polarizing beam splitter (PBS) provided with a polarizing film (multilayer film) 93 by a lamination structure of a hafnium oxide film and a silicon dioxide film , High-resolution pattern exposure can be stably continued even when high-intensity laser light in the ultraviolet wavelength range is used as the illumination luminous flux EL1.
이상의 각 실시 형태에서 설명한 노광 장치(U3)는, 미리 정해진 마스크 패턴을 평면 모양 또는 원통 모양으로 고정한 마스크(M)를 사용하는 것으로 했지만, 가변의 마스크 패턴을 투영 노광하는 장치, 예를 들면, 특허 제4223036호에 개시된 마스크가 없는 노광 장치의 빔 스플리터로서, 동일하게 이용 가능하다. In the exposure apparatus U3 described in each of the above embodiments, the mask M in which a predetermined mask pattern is fixed in a plane shape or a cylindrical shape is used. However, in the apparatus for projecting and exposing a variable mask pattern, for example, The same can be used as the beam splitter of the exposure apparatus without a mask disclosed in Japanese Patent No. 4223036.
그 마스크가 없는 노광 장치는, 빔 스플리터에서 반사된 노광용의 조명광을 받는 프로그램 가능한 미러ㆍ어레이와, 이 미러ㆍ어레이에서 패턴화된 빔(반사 광속)을, 빔 스플리터와 투영 시스템(마이크로 렌즈 어레이를 포함하는 것도 있음)을 매개로 하여, 기판 상(上)에 투영하는 구성으로 되어 있다. 이러한 마스크가 없는 노광 장치의 빔 스플리터로서, 앞의 도 8에 나타낸 바와 같은 편광 빔 스플리터(PBS)를 이용하면, 조명광으로서 자외 파장역의 고휘도의 레이저광을 사용해도, 고해상의 패턴 노광을 안정적으로 계속할 수 있다. The maskless exposure apparatus includes a programmable mirror array for receiving illumination light for exposure reflected from a beam splitter, and a beam (reflected beam) patterned in the mirror array to a beam splitter and a projection system (Not shown), and projecting the image onto the substrate. When a polarization beam splitter (PBS) as shown in Fig. 8 is used as the beam splitter of the maskless exposure apparatus, high-resolution pattern exposure can be stably performed even when laser light of high luminance in the ultraviolet wavelength region is used as illumination light I can continue.
앞의 각 실시 형태에서 이용하는 편광 빔 스플리터(PBS)는, 편광막(93)으로서, 주성분이 이산화규소(SiO2)인 막체와, 주성분이 산화하프늄(HfO2)인 막체를 막 두께 방향으로 반복하여 적층한 것으로 구성했지만, 다른 재료라도 괜찮다. 예를 들면, 석영이나 이산화규소(SiO2)와 마찬가지로, 파장 355nm부근의 자외선에 대해서 저굴절률로서, 자외 레이저광에 대해서 내성이 높은 재료인 플루오르화 마그네슘(MgF2)도 이용할 수 있다. 또, 산화하프늄(HfO2)과 마찬가지로, 파장 355nm부근의 자외선에 대해서 고굴절률로서, 자외 레이저광에 대해서 내성이 높은 재료인 산화지르코늄(ZrO2)을 이용할 수 있다. 여기서, 이들의 재료의 조합을 변화시킬 수 있는 편광막(93)의 특성에 대해 시뮬레이션 한 결과를, 이하의 도 17 내지 도 22에 근거하여 설명한다. The polarizing beam splitter PBS used in each of the foregoing embodiments is formed by repeating a
도 17은, 고굴절률의 재료로서 산화하프늄(HfO2)의 막체를 사용하고, 저굴절률의 재료로서 플루오르화 마그네슘(MgF2)의 막체를 사용하는 경우의 편광막(93)의 구성을 모식적으로 나타내다 단면이다. 산화하프늄의 굴절률 nh를 2.07, 플루오르화 마그네슘의 굴절률 nL을 1.40, 프리즘(석영 유리)의 굴절률 ns를 1.47로 하면, 브루스터 각 θB는,17 shows the structure of the
θB=arcsin([(nh2×nL2)/{ns2(nh2+nL2)}]0.5)로부터 , 약 52.1°가 된다. is approximately 52.1 degrees from? B = arcsin ([(nh 2 x nL 2 ) / {ns 2 (nh 2 + nL 2 )}] 0.5 ).
여기서, 두께 78.6nm인 플루오르화 마그네슘의 막체의 상하에, 두께 22.8nm인 산화하프늄의 막체를 적층한 것을 주기층으로 하여, 이것을 21주기분(分) 적층한 편광막(93)을, 제1 프리즘(91)과 제2 프리즘(92)과의 접합면의 사이에 마련한다. 이 도 17에 나타내는 편광막(93)을 구비한 편광 빔 스플리터(PBS)에서는, 시뮬레이션의 결과, 도 18과 같은 광학 특성이 얻어졌다. 시뮬레이션 상(上)의 조명광의 파장을 355nm로 하면, P편광에 대한 반사율 Rp가 5% 이하(투과율 Tp가 95% 이상)가 되는 입사각(θ1)은 43.5°이상이 되고, S편광에 대한 반사율 Rs가 95% 이상(투과율 Ts가 5% 이하)이 되는 입사각(θ1)은 59.5°이하가 된다. 본 예의 경우도, 브루스터 각 θB(52.1°)에 대해서, -8.6°~ +7.4°의 약 15°의 범위에서, 양호한 편광 분리 특성을 얻을 수 있다. Here, a
또, 도 19는, 고굴절률의 재료로서 산화지르코늄(ZrO2)의 막체를 사용하고, 저굴절률의 재료로서 이산화규소(SiO2)의 막체를 사용하는 경우의 편광막(93)의 구성을 모식적으로 나타내는 단면이다. 산화지르코늄의 굴절률 nh를 2.12, 이산화규소의 굴절률 nL를 1.47, 프리즘(석영 유리)의 굴절률 ns를 1.47로 하면, 브루스터 각 θB는, 상기의 식으로부터, 약 55.2°가 된다. 19 shows the structure of the
여기서, 두께 88.2nm인 이산화규소의 막체의 상하에, 두께 20.2nm인 산화지르코늄의 막체를 적층한 것을 주기층으로 하여, 이것을 21주기분(分) 적층한 편광막(93)을, 제1 프리즘(91)과 제2 프리즘(92)과의 접합면의 사이에 마련한다. 이 도 19에 나타내는 편광막(93)을 구비한 편광 빔 스플리터(PBS)에서는, 시뮬레이션의 결과, 도 20과 같은 광학 특성이 얻어졌다. 시뮬레이션 상(上)의 조명광의 파장을 355nm로 하면, P편광에 대한 반사율 Rp가 5% 이하(투과율 Tp가 95% 이상)가 되는 입사각(θ1)은 47.7°가 되고, S편광에 대한 반사율 Rs가 95% 이상(투과율 Ts가 5%이하)이 되는 입사각(θ1)은 64.1°가 된다. 본 예의 경우도, 브루스터 각 θB(55.2°)에 대해서 -7.5°~ +8.9°의 약 16.4°의 범위에서, 양호한 편광 분리 특성을 얻을 수 있다. Here, a
게다가, 도 21은, 고굴절률의 재료로서 산화지르코늄(ZrO2)의 막체를 사용하고, 저굴절률의 재료로서 플루오르화 마그네슘(MgF2)의 막체를 사용하는 경우의 편광막(93)의 구성을 모식적으로 나타내는 단면이다. 산화지르코늄의 굴절률 nh를 2.12, 플루오르화 마그네슘의 굴절률 nL를 1.40, 프리즘(석영 유리)의 굴절률 ns를 1.47로 하면, 브루스터 각 θB는, 상기의 식으로부터, 약 52.6°가 된다. 21 shows the configuration of the
여기서, 두께 77.3nm인 플루오르화 마그네슘의 막체의 상하에, 두께 22.1nm인 산화지르코늄의 막체를 적층한 것을 주기층으로 하여, 이것을 21주기분(分) 적층한 편광막(93)을, 제1 프리즘(91)과 제2 프리즘(92)과의 접합면의 사이에 마련한다. 이 도 21에 나타내는 편광막(93)을 구비한 편광 빔 스플리터(PBS)에서는, 시뮬레이션의 결과, 도 22와 같은 광학 특성이 얻어졌다. 시뮬레이션 상(上)의 조명광의 파장을 355nm로 하면, P편광에 대한 반사율 Rp가 5% 이하(투과율 Tp가 95% 이상)가 되는 입사각(θ1)은 43.1°가 되고, S편광에 대한 반사율 Rs가 95% 이상(투과율 Ts가 5% 이하)이 되는 입사각(θ1)은 60.7°가 된다. 본 예의 경우도, 브루스터 각 θB(52.6°)에 대해서 -9.5°~ +8.1°의 약 17.6°의 범위에서, 양호한 편광 분리 특성을 얻을 수 있다. Here, a
앞의 도 4에서 나타낸 바와 같이, 마스크(M)에서 반사한 투영 광속(EL2)은, 등배의 투영 광학계(PL)의 개구수(NA)로 제한되는 퍼짐각 θna를 따라서, 기판(P)에 투영된다. 개구수 NA는, NA=sin(θna)로 정의되고, 조명 광속(EL1)의 파장 λ과 함께, 투영 광학계(PL)에 의한 투영상(投影像)의 해상력(解像力) RS를 결정한다. 조명 광속(EL1)의 개구수도, 마스크(M)가 도 15에 나타낸 마찬가지로, 평탄한 마스크면(P1)인 경우는, 투영 광학계(PL)의 마스크(M)측의 개구수 NA와 동일하거나, 그것 이하로 설정된다. 4, the projected luminous flux EL2 reflected by the mask M is projected onto the substrate P along the spread angle? Na limited by the numerical aperture NA of the projection optical system PL of equal magnification Projected. The numerical aperture NA is defined as NA = sin (? Na), and together with the wavelength? Of the illumination luminous flux EL1, resolving power (resolution) RS of the projected image by the projection optical system PL is determined. The numerical aperture of the illumination luminous flux EL1 and the numerical aperture NA on the side of the mask M of the projection optical system PL when the mask M is the similarly flat mask plane P1 shown in Fig. Or less.
예를 들면, 조명 광속(EL1)의 파장 λ를 355nm, 프로세스 팩터 k를 0.5로 하여, 해상력 RS로서 3㎛를 얻는 경우, RS=kㆍ(λ/NA)로부터, 등배의 투영 광학계(PL)의 마스크측의 개구수 NA는 약 0.06(θna≒3.4°)이 된다. 조명 광학계(IL)로부터의 조명 광속(EL1)의 개구수는, 일반적으로 투영 광학계(PL)의 마스크(M)측의 개구수 NA 보다도 약간 작지만, 여기에서는 동일한 것으로 가정한다. For example, when the wavelength? Of the illumination luminous flux EL1 is 355 nm and the process factor k is 0.5, and 3 占 퐉 is obtained as the resolution RS, RS = k? (? / NA) The numerical aperture NA at the mask side of the projection optical system becomes about 0.06 (? Na? 3.4). The numerical aperture of the illumination luminous flux EL1 from the illumination optical system IL is generally slightly smaller than the numerical aperture NA on the side of the mask M of the projection optical system PL.
그런데 , 앞의 도 5a에서 설명한 바와 같이, 마스크면(P1)이 반경 Rm인 원통면을 따라서 형성되는 원통 마스크(M)인 경우, 조명 광속(EL1)의 주광선은, 원통 마스크(M)의 둘레 방향에 관해서는, 더 넓은 각도로 퍼져 있다. 여기서, 도 3 중에 나타낸 마스크 상(上)의 조명 영역(IR)의 둘레 방향의 노광폭을 De로 하면, 도 5a 중의 점(Q1)을 통과하는 조명 광속(EL1)의 주광선에 대해서, 노광폭 De의 둘레 방향의 가장 단부를 통과하는 조명 광속(EL1)의 주광선은, 대체로, 이하와 같은 각도φ만큼 경사져 있다. 5A, when the mask surface P1 is a cylindrical mask M formed along a cylindrical surface having a radius Rm, the principal ray of the illumination light flux EL1 passes through the periphery of the cylindrical mask M As for the direction, it spreads at a wider angle. Here, let De be the exposure width in the circumferential direction of the illumination region IR on the mask top (upper side) shown in Fig. 3, with respect to the principal ray of the illumination luminous flux EL1 passing through the point Q1 in Fig. The principal ray of the illumination luminous flux EL1 passing through the most end in the circumferential direction of De is inclined by an angle?
sinφ≒(De/2)/(Rm/2)sin?? (De / 2) / (Rm / 2)
여기서, 원통 마스크(M)의 곡률 반경 Rm을 150mm, 노광폭 De를 10mm로 하면, 각도 φ는 약 3.8°가 된다. 게다가, 노광폭 De의 둘레 방향의 가장 단부를 통과하는 조명 광속(EL1)의 주광선에 대해서, 조명 광속(EL1)의 개구수분(分)의 각도 θna(약 3.4°)분(分)이 더해지기 때문에, 조명 영역(IR)으로의 조명 광속(EL1)의 퍼짐각은, 점(Q1)을 통과하는 조명 광속(EL1)의 주광선에 대해서, ±(φ+θna)의 범위를 취한다. 즉, 상기의 수치예에서는, ±7.2°가 되며, 조명 광속(EL1)은 원통 마스크면의 둘레 방향에 관해서 14.4°의 각도 범위에 걸쳐 분포하게 된다. Here, when the curvature radius Rm of the cylindrical mask M is 150 mm and the exposure width De is 10 mm, the angle? Becomes about 3.8 占. Further, an angle? Na (about 3.4 占 minutes) of the numerical aperture (minute) of the illumination luminous flux EL1 is added to the principal ray of the illumination luminous flux EL1 passing through the end in the circumferential direction of the exposure width De The spread angle of the illumination luminous flux EL1 to the illumination area IR takes a range of ± (φ + θna) with respect to the main luminous flux of the illumination luminous flux EL1 passing through the point Q1. That is, in the above numerical example, the illumination luminous flux EL1 becomes ± 7.2 °, and the illumination luminous flux EL1 is distributed over the angular range of 14.4 ° with respect to the circumferential direction of the cylindrical mask surface.
이와 같이, 조명 광속(EL1)은, 비교적 큰 각도 범위를 따라서 원통 마스크면(P1)에 입사하도록 설정되지만, 그러한 각도 범위라도, 앞의 도 8, 도 10에 나타낸 실시 형태의 편광 빔 스플리터(PBS), 및, 도 17 ~ 22에 나타낸 실시예의 편광 빔 스플리터(PBS)라면, 조명 광속(EL1)과 투영 광속(EL2)을 양호하게 편광 분리할 수 있다. As described above, the illumination luminous flux EL1 is set to be incident on the cylindrical mask plane P1 along a relatively large angular range. However, even in such an angular range, the polarizing beam splitter (PBS) of the embodiment shown in Figs. ) And the polarization beam splitter (PBS) of the embodiment shown in Figs. 17 to 22, the illumination light flux EL1 and the projected light flux EL2 can be well polarized and separated.
또, 투영 광학계(PL)가 마스크면(P1)의 패턴을 기판(P) 상(上)에 확대 투영하는 노광 장치에서는, 투영 광학계(PL)의 마스크면(P1)측의 개구수 NAm가, 기판(P)측의 개구수 NAp에 대해서, 확대 배율 Mp분만큼 증대한다. 예를 들면, 앞서 예시한 등배의 투영 광학계에서 얻어지는 해상력 RS와 동일 해상력을 얻으면, 확대 배율 Mp가 2배의 투영 광학계에서의 마스크측의 개구수 NA는 약 0.12가 되며, 그 만큼 투영 광속(EL2)의 퍼짐각 θna도 ±6.8°(폭으로 14.6°)로 크게 된다. 그렇지만, 편광 빔 스플리터(PBS)에서 양호하게 편광 분리할 수 있는 입사 각도 범위가, 도 10의 경우는 약 14.6°, 도 18의 경우는 약 16°, 도 20의 경우는 약 16.4°, 그리고 도 22의 경우는 약 17.6°가 되며, 어느 경우에도, 그 퍼짐각 θna를 커버하고 있기 때문에, 양호한 상질로 확대 투영 노광을 할 수 있다. In the exposure apparatus that the projection optical system PL enlarges and projects the pattern of the mask surface P1 onto the substrate P, the numerical aperture NAm of the projection optical system PL, Is increased by the magnification factor Mp with respect to the numerical aperture NAp on the substrate P side. For example, when the same resolution as that of the resolution RS obtained by the projection optical system of the same magnification is obtained as described above, the numerical aperture NA at the mask side in the projection optical system having the enlargement magnification Mp of 2 times becomes about 0.12, ) Is also increased to ± 6.8 ° (14.6 ° in width). However, the incident angle range in which the polarization beam splitter (PBS) can be preferably polarized separated is about 14.6 deg. In the case of Fig. 10, about 16 deg. In the case of Fig. 18, about 16.4 deg. 22 is about 17.6 占 In any case, since the spreading angle? Na is covered, enlarged projection exposure can be performed with good quality.
이상과 같이, 마스크(M)를 원통 마스크로 하는 경우는, 마스크면(P1) 상(上)의 조명 영역(IR)에 조사되는 조명 광속(EL1)의 둘레 방향에 관한 최대의 각도 범위가 커버되도록, 편광 분리 특성이 양호한 브루스터 각 θB를 포함하는 입사 각도 범위의 편광 빔 스플리터(PBS)가 선정된다. 또, 도 17 ~ 22에 예시한 편광 빔 스플리터(PBS)의 브루스터 각 θB는, 모두 50°이상이며, 도 4, 도 6에 나타낸 바와 같이, 조명 광학계(IL)의 광축(BX1)과 투영 광학계(PL)의 광축(BX2(또는 BX3))을 평행하게 하는 경우에도, 원통 마스크(M)를 향하는 조명 광속(EL1)과 마스크면에서 반사하는 투영 광속(EL2)의 XZ면 내에서의 각 진행 방향을, 중심면(CL)에 대해서 경사지게 할 수 있고, 양호한 결상 성능을 확보할 수 있다. As described above, when the mask M is a cylindrical mask, the maximum angle range of the illumination luminous flux EL1 irradiated on the illumination area IR on the mask surface P1 A polarization beam splitter (PBS) having an incident angle range including a Brewster angle? B with a good polarization separation characteristic is selected. The Brewster's angle &thetas; B of the polarization beam splitter PBS shown in Figs. 17 to 22 is 50 degrees or more, and as shown in Fig. 4 and Fig. 6, the optical axis BX1 of the illumination optical system IL, Even when the optical axis BX2 (or BX3) of the projection optical system PL is made parallel to each other, the illumination luminous flux EL1 directed to the cylindrical mask M and the projected luminous flux EL2 reflected from the mask plane Direction can be inclined with respect to the center plane CL, and satisfactory imaging performance can be ensured.
또, 이상의 각 실시 형태에서, 편광막(93)을 구성하는 산화하프늄의 막체, 또는 산화지르코늄의 막체는, 자외역(파장 400nm 이하)의 광에 대해서 높은 굴절률 nh를 나타내지만, 그 굴절률 nh와 기재(프리즘(91, 92))의 굴절률 ns와의 비(比) nh/ns가 1.3 이상이면 좋고, 고굴절률 재료로서는, 이산화티탄(TiO2)의 막체, 오산화탄탈(Ta2O5)의 막체도 이용 가능하다. In each of the embodiments described above, the hafnium oxide film or the zirconium oxide film constituting the
1 : 디바이스 제조 시스템 2 : 기판 공급 장치
4 : 기판 회수 장치 5 : 상위 제어 장치
11 : 마스크 유지 기구 12 : 기판 지지 기구
13 : 광원 장치 16 : 하위 제어 장치
21 : 마스크 유지 드럼 25 : 기판 지지 드럼
31 : 광원 32 : 도광 부재
41 : 1/4 파장판 51 : 콜리메이터 렌즈
52 : 플라이아이 렌즈 53 : 콘덴서 렌즈
54 : 실린드리컬 렌즈 55 : 조명 시야 조리개
56a ~ 56d : 릴레이 렌즈 61 : 제1 광학계
62 : 제2 광학계 63 : 투영 시야 조리개
64 : 포커스 보정 광학 부재 65 : 상(像)시프트용 광학 부재
66 : 배율 보정용 광학 부재 67 : 로테이션 보정 기구
68 : 편광 조정 기구 70 : 제1 편향 부재
71 : 제1 렌즈군 72 : 제1 오목면 거울
80 : 제2 편향 부재 81 : 제2 렌즈군
82 : 제2 오목면 거울 91 : 제1 프리즘
92 : 제2 프리즘 93 : 편광막
110 ; 마스크 스테이지(제2 실시 형태) P : 기판
FR1 : 공급용 롤 FR2 : 회수용 롤
U1 ~ Un : 처리 장치
U3 : 노광 장치(기판 처리 장치)
M : 마스크 MA : 마스크(제2 실시 형태)
AX1 : 제1 축 AX2 : 제2 축
P1 : 마스크면 P2 : 지지면
P7 : 중간상면 EL1 : 조명 광속
EL2 : 투영 광속 Rm : 곡률 반경
Rfa : 곡률 반경 CL : 중심면
PBS : 편광 빔 스플리터 IR1 ~ IR6 : 조명 영역
IL1 ~ IL6 : 조명 광학계 ILM : 조명 광학 모듈
PA1 ~ PA6 : 투영 영역 PL1 ~ PL6 : 투영 광학계
PLM : 투영 광학 모듈 BX1 : 제1 광축
BX2 제2 광축 BX3 : 제3 광축
D1 : 편광 빔 스플리터(PBS)의 제1 면
D2 : 편광 빔 스플리터(PBS)의 제2 면
D3 : 편광 빔 스플리터(PBS)의 제3 면
D4 : 편광 빔 스플리터(PBS)의 제4 면
θ : 각도 θ1(β) : 입사각
θB : 브루스터 각 S1 : 비입사 영역
S2 : 입사 영역 H : 층체
H1 : 제1 막체 H2 : 제2 막체1: Device manufacturing system 2: Substrate supply device
4: Substrate collection device 5: Higher control device
11: mask holding mechanism 12: substrate holding mechanism
13: light source device 16: lower control device
21: mask holding drum 25: substrate holding drum
31: light source 32: light guiding member
41: 1/4 wavelength plate 51: collimator lens
52: fly-eye lens 53: condenser lens
54: Cylindrical lens 55: Illumination field aperture
56a to 56d: relay lens 61: first optical system
62: second optical system 63: projection field aperture
64: focus correction optical member 65: optical member for image shift
66: optical member for magnification correction 67: rotation correction mechanism
68: polarization adjusting mechanism 70: first biasing member
71: first lens group 72: first concave mirror
80: second deflecting member 81: second lens group
82: second concave mirror 91: first prism
92: second prism 93: polarizing film
110; Mask stage (Second embodiment) P: Substrate
FR1: feed roll FR2:
U1 ~ Un: Processor
U3: Exposure device (substrate processing apparatus)
M: mask MA: mask (second embodiment)
AX1: 1st axis AX2: 2nd axis
P1: mask surface P2: support surface
P7: Intermediate surface EL1: Illumination luminous flux
EL2: Projected luminous flux Rm: Curvature radius
Rfa: Curvature radius CL: Center face
PBS: polarized beam splitter IR1 to IR6: illumination area
IL1 to IL6: illumination optical system ILM: illumination optical module
PA1 to PA6: projection areas PL1 to PL6: projection optical system
PLM: projection optical module BX1: first optical axis
BX2 second optical axis BX3: third optical axis
D1: a first side of the polarizing beam splitter (PBS)
D2: the second surface of the polarizing beam splitter (PBS)
D3: Third surface of polarizing beam splitter (PBS)
D4: Fourth face of polarizing beam splitter (PBS)
?: Angle? 1 (?): Angle of incidence
θB: Brewster's angle S1: non-incident area
S2: incident area H:
H1: first membrane H2: second membrane
Claims (42)
상기 원통 마스크의 상기 마스크 패턴 상(上)에서 상기 제1 축의 방향으로 가늘고 긴 직사각 형상 또는 장방 형상으로 설정되는 조명 영역을 향하여, 파장 365 nm 이하의 자외 파장역의 직선 편광의 조명 광속(光束)을 조사하기 위한 조명 광학 모듈과,
상기 조명 광속의 조사에 의해서 상기 마스크 패턴 상(上)의 상기 조명 영역으로부터 반사된 투영 광속을 입사시켜 상기 기판 상(上)에 설정되는 투영 영역에 상기 마스크 패턴의 상(像)을 결상하기 위한 투영 광학 모듈과,
상기 조명 광학 모듈로부터 상기 마스크 패턴의 사이의 광로중에 있음과 아울러, 상기 마스크 패턴으로부터 상기 투영 광학 모듈의 사이의 광로중에 배치되며, 상기 조명 광학 모듈로부터의 상기 조명 광속을 입사시켜 상기 마스크 패턴을 향하여 반사시키는 한편으로, 상기 마스크 패턴으로부터의 상기 투영 광속을 입사시켜 상기 투영 광학 모듈을 향하여 투과시키는 파면 분할면을 가지는 편광 빔 스플리터와,
상기 마스크 패턴과 상기 편광 빔 스플리터와의 사이의 상기 조명 광속 및 상기 투영 광속이 통과하는 광로 중에 배치된 1/4 파장판과,
상기 원통 마스크의 상기 제1 축과 평행하게 배치되는 제2 축을 가지며, 상기 제2 축으로부터 제2 곡률 반경이 되는 제2 원주면을 따라서 상기 기판을 만곡시켜 지지함과 아울러, 상기 제2 축의 둘레로 회전하여 상기 기판을 상기 제2 원주면을 따른 둘레 방향으로 이동시키는 원통 모양의 기판 지지 부재를 구비하며,
상기 제1 축 및 상기 제2 축을 통과하는 면을 중심면으로 했을 때, 상기 조명 영역은 상기 제1 원주면의 둘레 방향으로 상기 중심면으로부터 비켜 놓아 배치되며, 상기 중심면과 상기 조명 광속의 주광선 중 상기 조명 영역의 중심점을 통과하는 주광선과의 상기 제1 원주면의 둘레 방향으로 이루어지는 각도를 θ(θ≠0)로 하여, 상기 편광 빔 스플리터의 상기 파면 분할면에 입사하는 상기 조명 광속의 상기 중심점을 통과하는 주광선의 입사각 β는, 45°×0.8≤β≤(45°+θ/2)×1.2의 범위 내로 설정되며,
상기 편광 빔 스플리터는, 제1 프리즘과, 상기 제1 프리즘의 1개의 면과 대향한 면을 가지며, 상기 제1 프리즘과 동일한 재료에 의한 제2 프리즘과, 상기 제1 프리즘으로부터 상기 제2 프리즘을 향하는 상기 조명 광속은, 직선 편광의 방향에 따라서 상기 제1 프리즘측으로 반사시켜 상기 1/4 파장판을 거쳐 상기 마스크 패턴을 향하는 반사 광속으로 하고, 상기 1/4 파장판을 거쳐 상기 제1 프리즘으로부터 상기 제2 프리즘을 향하는 상기 투영 광속은 상기 제2 프리즘측으로 투과시켜 상기 투영 광학 모듈을 향하는 투과 광속으로 하도록, 상기 제1 프리즘과 상기 제2 프리즘과의 상기 대향한 면의 사이에 상기 파면 분할면으로서 마련되는 편광막을 가지며,
상기 자외 파장역의 조명 광속의 파장을 λ로 했을 때, 상기 편광막은, 상기 파장 λ에서 제1 굴절률을 가지는 이산화규소를 포함하는 제1 막체와, 상기 파장 λ에서 상기 제1 프리즘 및 상기 제2 프리즘의 굴절률보다도 1.3배 이상으로 크고, 또한 상기 제1 굴절률보다도 큰 제2 굴절률을 가지는 산화하프늄을 포함하는 제2 막체를, 막 두께 방향으로 복수 반복하여 적층하여 형성되며, 또한 상기 편광막에 의해서 얻어지는 상기 파장 λ의 광속에 대한 브루스터 각(Brewster 角)을 52.4°~ 57.3°로 설정한 기판 처리 장치.A cylindrical mask having a reflection type mask pattern formed along a first circumferential surface having a first radius of curvature from a first axis is rotated around the first axis to project an image of the mask pattern onto a photosensitive substrate A substrate processing apparatus for exposure, comprising:
(Light flux) linearly polarized in the ultraviolet wavelength range of 365 nm or less toward the illumination region which is set in a rectangular or rectangular shape elongated in the direction of the first axis on the mask pattern of the cylindrical mask, An illumination optical module for illuminating the illumination optical system,
For projecting an image of the mask pattern onto a projection area set on (above) the substrate by projecting a beam of light reflected from the illumination area on the mask pattern (upper side) by irradiation of the illumination beam, A projection optical module,
Wherein the illumination optical module is located in an optical path between the illumination optical module and the mask pattern and is disposed in an optical path between the mask pattern and the projection optical module, A polarization beam splitter having a wavefront dividing surface for reflecting the projection light flux from the mask pattern and transmitting the projection light flux toward the projection optical module,
A 1/4 wavelength plate arranged in an optical path through which the illumination light flux and the projected light flux pass between the mask pattern and the polarization beam splitter,
The second mask having a second axis disposed parallel to the first axis of the cylindrical mask and curving the substrate along a second circumferential surface having a second radius of curvature from the second axis, And a cylindrical substrate support member for moving the substrate in a circumferential direction along the second circumferential surface,
Wherein the illumination area is disposed in a circumferential direction of the first circumferential surface in such a manner as to deviate from the center plane when a plane passing through the first axis and the second axis is a center plane, Of the illumination luminous flux incident on the wave-front divided surface of the polarizing beam splitter is defined as an angle formed in the circumferential direction of the first circumferential surface with the principal ray passing through the center point of the illumination area, The incident angle? Of the principal ray passing through the center point is set within a range of 45 占 0.8?? (45 占 +? / 2) 占 1.2,
Wherein the polarizing beam splitter comprises a first prism, a second prism having a surface facing one surface of the first prism, the second prism being made of the same material as the first prism, Wherein the illumination light fluxes directed toward the first prism are reflected toward the first prism side in the direction of the linearly polarized light to form a reflected light flux directed to the mask pattern via the quarter wavelength plate, And the projection optical flux directed toward the second prism is transmitted to the second prism side so as to become a transmission light flux directed to the projection optical module, and between the opposed surfaces of the first prism and the second prism, And a polarizing film provided on the polarizing film,
And the wavelength of the illumination light flux in the ultraviolet wavelength range is lambda, the polarizing film comprises a first film body containing silicon dioxide having a first refractive index at the wavelength lambda and a second film body containing silicon dioxide at the wavelength lambda, A second film body containing hafnium oxide having a refractive index larger than the refractive index of the prism by 1.3 times or more and having a second refractive index larger than the first refractive index is repeatedly laminated in the film thickness direction, And the Brewster angle (Brewster angle) with respect to the obtained light flux of the wavelength? Is set to 52.4 ° to 57.3 °.
상기 조명 영역은, 상기 제1 축과 수직인 면 내에서 보았을 때, 상기 중심면에 관하여 상기 제1 원주면의 둘레 방향으로 상기 각도 θ로 대칭적으로 상기 중심점이 위치하도록 설정되는 제1 조명 영역과 제2 조명 영역을 포함하고,
상기 조명 광학 모듈은, 상기 제1 조명 영역에 대응한 제1 조명 광학 모듈과 상기 제2 조명 영역에 대응한 제2 조명 광학 모듈을 포함하며,
상기 편광 빔 스플리터는, 상기 제1 조명 영역에 대응한 제1 편광 빔 스플리터와 상기 제2 조명 영역에 대응한 제2 편광 빔 스플리터를 포함하고,
상기 투영 광학 모듈은, 상기 제1 편광 빔 스플리터를 매개로 하여 상기 제1 조명 영역으로부터의 상기 투영 광속을 입사시키는 제1 투영 광학 모듈과, 상기 제2 편광 빔 스플리터를 매개로 하여 상기 제2 조명 영역으로부터의 상기 투영 광속을 입사시키는 제2 투영 광학 모듈을 포함하는 기판 처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the illumination region has a first illuminating region that is set such that the center point is symmetrically located at the angle &thetas; in the circumferential direction of the first circumferential surface with respect to the center plane when viewed in a plane perpendicular to the first axis, And a second illumination area,
Wherein the illumination optical module includes a first illumination optical module corresponding to the first illumination area and a second illumination optical module corresponding to the second illumination area,
Wherein the polarization beam splitter includes a first polarization beam splitter corresponding to the first illumination region and a second polarization beam splitter corresponding to the second illumination region,
Wherein the projection optical module comprises: a first projection optical module for allowing the projected light flux from the first illumination area to enter via the first polarization beam splitter; and a second projection optical module for projecting the second light through the second polarization beam splitter And a second projection optical module for projecting the projected light flux from the region.
상기 제1 조명 광학 모듈과 상기 제1 편광 빔 스플리터와 상기 제1 투영 광학 모듈에 의한 구성과, 상기 제2 조명 광학 모듈과 상기 제2 편광 빔 스플리터와 상기 제2 투영 광학 모듈에 의한 구성은, 상기 제1 축과 수직인 면 내에서 보았을 때에 상기 중심면을 사이에 두고 대칭으로 배치되는 기판 처리 장치.The method of claim 2,
Wherein the first illumination optical module, the first polarization beam splitter and the first projection optical module, and the second illumination optical module, the second polarization beam splitter, and the second projection optical module, And is arranged symmetrically with respect to the center plane when viewed in a plane perpendicular to the first axis.
상기 마스크 패턴 상(上)에 설정되는 상기 제1 조명 영역과 상기 제2 조명 영역은, 상기 제1 축의 방향에 관하여 소정의 간격을 두고 배치되는 기판 처리 장치.The method of claim 3,
Wherein the first illumination region and the second illumination region set on the mask pattern are disposed at a predetermined interval with respect to the direction of the first axis.
상기 조명 광학 모듈로부터 상기 편광 빔 스플리터를 매개로 하여 상기 조명 영역에 조사되는 상기 조명 광속의 각 주광선은, 상기 제1 축의 방향에 관해서는 텔레센트릭한 상태로 설정되고, 상기 원통 마스크의 상기 제1 원주면을 따른 둘레 방향에 관해서는 비(非)텔레센트릭한 상태로 설정되는 기판 처리 장치.The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein each principal ray of the illumination luminous flux irradiated to the illumination area from the illumination optical module via the polarization beam splitter is set in a telecentric state with respect to the direction of the first axis, And the circumferential direction along the one circumferential surface is set to a non-telecentric state.
상기 조명 광학 모듈은,
상기 제1 축과 수직인 면 내에서 보았을 때, 상기 편광 빔 스플리터로부터 상기 조명 영역을 향하는 상기 조명 광속의 각 주광선이, 상기 제1 원주면을 따른 둘레 방향에 관하여 서로 비평행한 상태에서, 상기 제1 곡률 반경의 1/2인 반경상의 점을 향하도록 상기 조명 광속을 수렴시키는 실린드리컬 렌즈(cylindrical lens)를 포함하는 기판 처리 장치.The method of claim 5,
The illumination optical module includes:
In a state in which the principal rays of the illumination luminous flux from the polarization beam splitter toward the illumination area are not parallel to each other in the circumferential direction along the first circumferential surface when viewed in a plane perpendicular to the first axis, And a cylindrical lens that converges the illumination luminous flux so as to face a radial point that is 1/2 of a radius of curvature of the first lens.
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