KR102291281B1 - 패턴 형성 장치 - Google Patents

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Abstract

기판 처리 장치는, 소정의 중심선(AX2)으로부터 일정 반경으로 만곡한 원통 모양의 지지면을 가지며, 기판(P)을 기판의 장척 방향으로 보내는 회전 원통 부재(DR)와, 기판의 일부분의 특정 위치(PA, EL2)에서, 기판에 소정의 처리를 실시하는 처리 기구와, 회전 원통 부재의 지지면의 둘레 방향의 위치 변화, 또는 회전 원통 부재의 중심선의 방향의 위치 변화를 계측하기 위해, 회전 원통 부재와 함께 중심선의 둘레로 회전함과 아울러, 고리 모양으로 새겨 마련된 스케일부(GP)를 가지는 스케일 부재(SD)와, 스케일부와 대향함과 아울러, 중심선으로부터 보아 특정 위치와 거의 동일 방향으로 배치되어, 스케일부를 판독하는 판독 기구(EN1, EN2)를 구비한다.

Description

패턴 형성 장치{PATTERN FORMING DEVICE}
본 발명은, 기판 처리 장치, 처리 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다. 또, 본 발명은, 원통 부재의 곡면에 있는 피처리 물체에 처리를 실시하는 처리 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
본원은, 2012년 3월 26일에 출원된 일본특허출원 2012－069092호 및 2012년 11월 21일에 출원된 일본특허출원 2012－255693호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
포토리소그래피(photolithography) 공정에서 이용되는 노광(露光) 장치에서, 하기 특허 문헌에 개시되어 있는 바와 같이, 원통 모양 또는 원기둥 모양의 마스크를 이용하여 기판을 노광하는 노광 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 특허 문헌 2, 특허 문헌 3 참조).
또, 회전 가능한 이송 롤러에 감겨지는 가요성의 피노광체(필름 테이프 모양)에 근접시켜, 내부에 광원을 배치한 원통 모양의 포토마스크(photomask)를 배치하고, 포토마스크와 이송 롤러를 회전시켜, 피노광체를 연속적으로 노광하는 액정 표시 소자 제조용 노광 장치도 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 4 참조).
판 모양의 마스크를 이용하는 경우 뿐만 아니라, 원통 모양 또는 원기둥 모양의 마스크를 이용하여 기판을 노광하는 경우에도, 마스크의 패턴의 상(像)으로 기판을 양호하게 노광하기 위해서, 마스크의 패턴의 위치 정보를 정확하게 취득할 필요가 있다. 그 때문에, 원통 모양 또는 원기둥 모양의 마스크의 위치 정보를 정확하게 취득할 수 있고, 그 마스크와 기판과의 위치 관계를 정확하게 조정할 수 있는 기술의 안출(案出)이 요구되어진다.
특허 문헌 3 및 특허 문헌 5에는, 원통 모양의 마스크에서의 패턴 형성면의 소정 영역에, 패턴에 대해서 소정의 위치 관계에 의해 위치 정보 취득용 마크(눈금, 격자 등)를 형성하고, 엔코더 시스템에 의해 마크를 검출하는 것에 의해, 패턴 형성면의 둘레 방향에서의 패턴의 위치 정보를 취득하는 구성이 개시되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본국특허공개 평7－153672호 특허 문헌 2 : 일본국특허공개 평8－213305호 특허 문헌 3 : 국제공개공보 WO 2008/029917호 특허 문헌 4 : 일본실용신안공개 소60－019037호 특허 문헌 5 : 일본국특허공개 제2008－76650호
그렇지만, 상술한 바와 같은 종래 기술에는, 이하와 같은 문제가 존재한다.
일반적으로, 회전체(원통 마스크 등)의 회전 방향의 위치를 계측하는 엔코더 시스템에서는, 회전체의 회전축에 동축(同軸)으로 장착된 스케일 원반(圓盤)의 눈금선(격자)에 대향하여, 광학적인 판독 헤드가 배치된다. 스케일판의 눈금선과 판독 헤드가 계측 감도(感度)(검출 감도)가 없는 방향, 예를 들면, 스케일판과 판독 헤드와의 간격을 변동시키는 방향으로 상대적으로 변위한 경우, 원통 마스크와 기판이 상대적인 위치 어긋남을 일으켰음에도 불구하고, 엔코더 시스템에서는 계측할 수 없게 된다. 그 때문에, 노광된 패턴에 오차가 생길 우려가 있다.
이러한 문제는, 패턴 노광시의 문제에 한정되는 것은 아니고, 얼라이먼트시의 마크 계측 등에 대해서도 마찬가지로 생기며, 또한, 회전 계측용 엔코더 시스템을 구비하여 기판을 정밀 반송할 필요가 있는 처리 장치나 검사 장치의 전반에 생길 가능성이 있다.
본 발명의 형태는, 마스크나 기판의 위치를 고정밀도로 계측함으로써, 기판에 대해서 고정밀한 처리(검사 등도 포함함)를 실시하는 것이 가능한 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 상기의 특허 문헌 3에서는, 원통 모양의 회전 마스크의 패턴이 전사(轉寫)되는 기판은, 반도체 웨이퍼와 같은 고강성의 기판이며, 그 기판은 가동 스테이지 상에 평탄하게 유지되어, 기판의 표면과 평행한 방향으로 이동된다. 또, 가요성의 장척(長尺)인 기판에 연속적으로 마스크 패턴을 반복 전사하는 경우는, 특허 문헌 4와 같이 회전 가능한 이송 롤러, 즉, 원통 부재의 외주면에 피처리 물체인 기판을 부분적으로 감아, 기판의 표면이 원통 부재의 곡면을 따라서 안정 유지된 상태로 노광을 행함으로써, 양산성을 높일 수 있다.
상기와 같이, 회전하는 원통 부재(기판의 이송 롤러)의 외주면을 따라서 지지되는 가요성의 피처리 물체에 처리를 실시하는 처리 장치에서는, 연산 부하를 억제하면서, 원통 부재의 위치(외주면의 둘레 방향 위치, 회전축 방향의 위치 등)를 정밀하게 파악하여 처리를 함으로써, 처리의 정밀도, 예를 들면, 패턴의 전사 위치 정밀도, 서로 겹침 정밀도 등을 향상시키는 것이 요망되고 있다.
본 발명의 다른 형태는, 연산 부하를 억제하면서, 정밀도 좋게 원통 부재의 위치를 파악하여, 원통 부재의 곡면에 있는 피처리 물체에 처리를 실시할 수 있는 처리 장치 및 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 형태에 따르면, 소정의 중심선으로부터 일정 반경으로 만곡(灣曲)한 원통 모양의 지지면을 가지며, 지지면에 장척(長尺)인 기판의 일부분이 감겨져 중심선의 둘레로 회전하는 것에 의해서, 기판을 기판의 장척 방향으로 보내는 회전 원통 부재와, 회전 원통 부재의 지지면에 감겨진 기판의 일부분 중, 지지면의 둘레 방향에 관한 특정 위치에서, 기판에 소정의 처리를 실시하는 처리 기구와, 회전 원통 부재의 지지면의 둘레 방향의 위치 변화, 또는 회전 원통 부재의 중심선의 방향의 위치 변화를 계측하기 위해, 회전 원통 부재와 함께 중심선의 둘레로 회전함과 아울러, 고리 모양으로 새겨 마련된 스케일부(scale部)를 가지는 스케일 부재와, 스케일부와 대향함과 아울러, 중심선으로부터 보아 특정 위치와 거의 동일 방향으로 배치되어, 스케일부를 판독하는 판독 기구를 구비한 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제2 형태에 따르면, 소정의 중심선으로부터 일정 반경의 원통면을 따라서 마스크 패턴을 유지하여, 중심선의 둘레로 회전 가능한 마스크 유지 부재와, 마스크 유지 부재의 원통면의 둘레 방향에 관한 특정 위치에서, 마스크 패턴의 일부에 노광용 조명광을 조사하는 조명계와, 감응성(感應性)의 기판을 지지하는 기판 지지 부재를 가지며, 조명광의 조사에 의해 마스크 패턴의 일부로부터 발생한 광속(光束)을, 소정의 노광 형식으로 기판의 피노광면에 투사하는 노광 기구와, 마스크 유지 부재의 원통면의 둘레 방향의 위치 변화, 또는 마스크 유지 부재의 중심선의 방향의 위치 변화를 계측하기 위해, 마스크 유지 부재와 함께 중심선의 둘레로 회전함과 아울러, 고리 모양으로 새겨 마련된 스케일부를 가지는 스케일 부재와, 스케일부와 대향함과 아울러, 중심선으로부터 보아 특정 위치와 거의 동일 방향으로 배치되어, 스케일부를 판독하는 판독 기구를 구비한 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제3 형태에 따르면, 소정의 중심선으로부터 일정 반경으로 만곡한 원통 모양의 지지면을 가지며, 중심선의 둘레로 회전 가능한 회전 원통 부재와, 회전 원통 부재의 지지면 중 둘레 방향의 특정 범위에서, 장척인 가요성의 기판을 지지시키면서, 기판을 기판의 장척 방향으로 반송하는 기판 반송 기구와, 기판의 장척 방향으로 이산(離散) 또는 연속하여 기판 상에 형성된 특정 패턴을 검출하기 위한 검출 프로브(probe)를 포함하며, 검출 프로브에 의한 검출 영역이 특정 범위 내에 설정되도록, 회전 원통 부재의 주위에 배치되는 패턴 검출 장치와, 회전 원통 부재의 지지면의 둘레 방향의 위치 변화, 또는 회전 원통 부재의 중심선의 방향의 위치 변화를 계측하기 위해, 회전 원통 부재와 함께 중심선의 둘레로 회전함과 아울러, 고리 모양으로 새겨 마련된 스케일부를 가지는 스케일 부재와, 스케일 부재에 고리 모양으로 새겨 마련된 스케일부와 대향함과 아울러, 중심선으로부터 보아 검출 영역과 거의 동일 방향으로 배치되어, 스케일부를 판독하는 판독 기구를 구비한 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제4 형태에 따르면, 소정의 축으로부터 일정 반경으로 만곡한 곡면을 가지고, 또한 상기 소정의 축의 둘레를 회전하는 원통 부재와, 상기 원통 부재가 회전하는 둘레 방향을 따라서 고리 모양으로 배열되고, 또한 상기 원통 부재와 함께 상기 축의 주위를 회전하는 판독 가능한 스케일부와, 상기 축으로부터 보아 상기 원통 부재의 주위 또는 내부에 배치되며, 상기 둘레 방향 중 특정 위치의 상기 곡면에 있는 피처리 물체에 처리를 실시하는 처리부와, 상기 축으로부터 보아 상기 스케일부의 주위에 배치되고, 또한 상기 축을 중심으로, 상기 특정 위치를 상기 축 둘레로 거의 90도 회전한 위치에 배치되며, 상기 스케일부를 판독하는 제1 판독 장치와, 상기 축으로부터 보아 상기 원통 부재의 주위에 배치되고, 또한 상기 특정 위치의 상기 스케일부를 판독하는 제2 판독 장치를 구비하는 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제5 형태에 따르면, 소정의 축으로부터 일정 반경으로 만곡한 곡면을 가지고, 또한 상기 소정의 축의 둘레를 회전하는 원통 부재와, 상기 원통 부재가 회전하는 둘레 방향을 따라서 고리 모양으로 배열되고, 또한 상기 원통 부재와 함께 상기 축의 주위를 회전하는 판독 가능한 스케일부와, 상기 축으로부터 보아 상기 원통 부재의 주위 또는 내부에 배치되며, 상기 둘레 방향 중 특정 위치의 상기 곡면에 있는 피처리 물체에 처리를 실시하는 처리부와, 상기 축으로부터 보아 상기 스케일부의 주위에 배치되고, 또한 상기 축을 중심으로, 상기 특정 위치를 상기 축 둘레로 거의 90도 회전한 위치에 배치되며, 상기 스케일부를 판독하는 제1 판독 장치와, 상기 축으로부터 보아 상기 스케일부의 주위에 배치되고, 또한 상기 제1 판독 장치와는 상기 둘레 방향의 다른 위치에 배치되며, 상기 스케일부를 판독하는 제2 판독 장치와, 상기 축으로부터 보아 상기 스케일부의 주위에 배치되고, 또한 상기 제1 판독 장치 및 상기 제2 판독 장치와는 상기 둘레 방향의 다른 위치에 배치되며, 상기 스케일부를 판독하는 제3 판독 장치를 구비하는 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제6 형태에 따르면, 본 발명의 제4 형태 또는 제5 형태에 따른 처리 장치를 이용하여 기판에 패턴을 노광하는 것, 또는 마스크 패턴의 상(像)을 기판에 투영 노광하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제7 형태에 따르면, 장척인 가요성의 시트 기판을 장척 방향으로 보내면서, 상기 시트 기판 상에 디바이스의 패턴을 전사하는 처리 장치로서, 소정의 축선으로부터 일정 반경의 원통 모양의 외주면을 가지며, 상기 외주면의 일부에서 상기 시트 기판을 유지하면서 상기 축선의 둘레로 회전하는 회전 원통체와, 상기 시트 기판을 유지하는 상기 회전 원통체의 외주면의 특정의 둘레 방향 위치에서, 상기 패턴을 상기 시트 기판 상에 전사하는 전사 처리부와, 상기 회전 원통체와 함께 상기 축선의 둘레로 회전 가능하고, 상기 축선으로부터 소정 반경의 둘레 방향을 따라서 고리 모양으로 배열된 판독 가능한 눈금을 가지는 스케일부와, 상기 회전 원통체의 회전에 따라 둘레 방향으로 이동하는 상기 눈금을 판독기 위해, 상기 스케일부의 주위의 2개소 이상에 배치된 복수의 엔코더 헤드부를 구비하며, 상기 복수의 엔코더 헤드부 중, 특정의 2개의 엔코더 헤드부의 각각은, 상기 축선으로부터 본 상기 눈금의 판독 위치가 90±5.8도의 각도 범위가 되도록 설정되는 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 형태에서는, 검출 대상의 위치를 높은 정밀도로 검출함으로써 고정밀도의 기판 처리를 실행하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 처리 장치 및 디바이스 제조 방법에서, 연산 부하를 억제하면서, 정밀도 좋게 원통 부재의 위치를 파악하여, 원통 부재의 곡면에 있는 피처리 물체에 처리를 실시할 수 있다.
도 1은 디바이스 제조 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 제1 실시 형태에 의한 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 제1 실시 형태에 의한 노광 장치에 있어서의 조명 영역 및 투영 영역의 배치를 나타내는 도면이다.
도 4는 제1 실시 형태에 의한 노광 장치에 적용되는 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 회전 드럼의 외관 사시도이다.
도 6은 제2 실시 형태에 관한 스케일 원반(圓盤)을 회전 중심선 방향에서 본 도면이다.
도 7a는 제3 실시 형태에 관한 회전 드럼을 나타내는 도면이다.
도 7b는 제3 실시 형태에 관한 회전 드럼을 나타내는 도면이다.
도 8은 제4 실시 형태에 관한 회전 드럼의 외관 사시도이다.
도 9는 제4 실시 형태에 관한 회전 드럼의 정면도이다.
도 10은 제5 실시 형태에 관한 처리 장치의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 11은 스케일부를 가지는 제1 드럼 부재의 부분 상세도이다.
도 12는 속도 계측 장치의 개략적인 구성도이다.
도 13은 실시 형태의 디바이스 제조 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 14는 다른 형태의 판독 기구를 나타내는 도면이다.
도 15는 다른 형태의 판독 기구를 나타내는 도면이다.
도 16은 다른 형태의 판독 기구를 나타내는 도면이다.
도 17은 제7 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
도 18은 도 17에서의 조명 영역 및 투영 영역의 배치를 나타내는 모식도이다.
도 19는 도 17의 처리 장치(노광 장치)에 적용되는 투영 광학계의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 20은 도 17의 처리 장치(노광 장치)에 적용되는 회전 드럼의 사시도이다.
도 21은 도 17의 처리 장치(노광 장치)에 적용되는 검출 프로브와 판독 장치와의 관계를 설명하기 위한 사시도이다.
도 22는 제7 실시 형태에 관한 스케일 원반을 회전 중심선 방향에서 본, 판독 장치의 위치를 설명하기 위한 설명도이다.
도 23은 제7 실시 형태에 관한 스케일 원반을 회전 중심선 방향에서 보아, 회전 드럼의 위치 어긋남을 설명하는 설명도이다.
도 24는 제7 실시 형태에 관한 스케일 원반을 회전 중심선 방향에서 보아, 회전 드럼의 위치 어긋남을 연산하는 일례를 설명하는 설명도이다.
도 25는 제7 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 처리를 보정하는 순서의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 26은 제7 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 처리를 보정하는 순서의 다른 예를 나타내는 플로우 차트이다.
도 27은 제7 실시 형태의 변형예에 관한 스케일 원반을 회전 중심선 방향에서 본, 판독 장치의 위치를 설명하기 위한 설명도이다.
도 28은 제8 실시 형태에 관한 스케일 원반을 회전 중심선 방향에서 본, 판독 장치의 위치를 설명하기 위한 설명도이다.
도 29는 스케일 부재의 진원도(眞圓度)를 조정하는 진원도 조정 장치를 설명하기 위한 설명도이다.
도 30은 제9 실시 형태에 관한 스케일 원반을 회전 중심선 방향에서 본, 판독 장치의 위치를 설명하기 위한 설명도이다.
도 31은 제9 실시 형태의 변형예에 관한 스케일 원반을 회전 중심선 방향에서 본, 판독 장치의 위치를 설명하기 위한 설명도이다.
도 32는 제10 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
도 33은 제10 실시 형태에 관한 스케일 원반을 회전 중심선 방향에서 본, 판독 장치의 위치를 설명하기 위한 설명도이다.
도 34는 제11 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
도 35는 제12 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
도 36은 도 35의 처리 장치(노광 장치)의 부분적인 구성을 나타내는 사시도이다.
도 37은 엔코더 헤드의 구성과 배치의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 38은 제13 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
도 39는 제7 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)를 이용하여 디바이스 제조 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
(제1 실시 형태)
이하, 본 발명의 기판 처리 장치의 제1 실시 형태를, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 이하의 설명에서는, XYZ 직교 좌표계를 설정하고, 이 XYZ 직교 좌표계를 참조하면서 각 부의 위치 관계에 대해 설명한다. 일례로서, 수평면내의 소정 방향을 X축 방향, 수평면내에서 X축 방향과 직교하는 방향을 Y축 방향, X축 방향 및 Y축 방향의 각각과 직교하는 방향(즉 연직 방향)을 Z축 방향으로 한다.
도 1은, 본 실시 형태의 디바이스 제조 시스템(플렉시블·디스플레이 제조 라인)(SYS)의 일부의 구성을 나타내는 도면이다. 여기에서는, 공급 롤(FR1)로부터 인출된 가요성의 기판(P)(시트, 필름 등)이, 순차적으로, n대의 처리 장치(U1, U2, U3, U4, U5, …, Un)를 거쳐, 회수롤(FR2)에 감아 올려질 때까지의 예를 나타내고 있다. 상위(上位) 제어 장치(CONT)는, 제조 라인을 구성하는 각 처리 장치(U1 ~ Un)를 통괄 제어한다.
도 1에서, 직교 좌표계 XYZ는, 기판(P)의 표면(또는 이면)이 XZ면과 수직이 되도록 설정되며, 기판(P)의 반송 방향(길이 방향)과 직교하는 폭방향이 Y축 방향으로 설정되는 것으로 한다. 또, 그 기판(P)은, 미리 소정의 전처리에 의해서, 그 표면을 개질하여 활성화한 것, 혹은, 표면에 정밀 패터닝을 위한 미세한 격벽 구조(요철 구조)를 형성한 것이라도 괜찮다.
공급 롤(FR1)에 감겨져 있는 기판(P)은, 닙(nip)된 구동 롤러(DR1)에 의해서 인출되어 처리 장치(U1)로 반송되지만, 기판(P)의 Y축 방향(폭방향)의 중심은 엣지 포지션 컨트롤러(EPC1)에 의해서, 목표 위치에 대해서 ±십수㎛ ~ 수십㎛ 정도의 범위에 들어가도록 서보(servo) 제어된다.
처리 장치(U1)는, 인쇄 방식으로 기판(P)의 표면에 감광성 기능액(포토레지스트, 감광성 실란(silane) 커플링재, UV경화 수지액 등)을, 기판(P)의 반송 방향(길이 방향)에 관해서 연속적 또는 선택적으로 도포하는 도포 장치이다. 처리 장치(U1) 내에는, 기판(P)이 감겨지는 실린더 롤러(DR2), 이 실린더 롤러(DR2) 상에서, 기판(P)의 표면에 감광성 기능액을 균일하게 도포하기 위한 도포용 롤러 등을 포함하는 도포 기구(Gp1), 기판(P)에 도포된 감광성 기능액에 포함되는 용제(溶劑) 또는 수분을 급속히 제거하기 위한 건조 기구(Gp2) 등이 마련되어 있다.
처리 장치(U2)는, 처리 장치(U1)로부터 반송되어 온 기판(P)을 소정 온도(예를 들면, 수십℃ ~ 120℃ 정도)까지 가열하여, 표면에 도포된 감광성 기능층을 안정적으로 밀착하기 위한 가열 장치이다. 처리 장치(U2) 내에는, 기판(P)을 접어 꺾어 반송하기 위한 복수의 롤러와 에어·턴·바(air·turn·bar), 반입되어 온 기판(P)을 가열하기 위한 가열 챔버부(HA1), 가열된 기판(P)의 온도를, 후공정(처리 장치(U3))의 환경 온도와 일치하도록 내리기 위한 냉각 챔버부(HA2), 닙된 구동 롤러(DR3) 등이 마련되어 있다.
기판 처리 장치로서의 처리 장치(U3)는, 처리 장치(U2)로부터 반송되어 온 기판(P)의 감광성 기능층(감응성의 기판)에 대해서, 디스플레이용 회로 패턴이나 배선 패턴에 대응한 자외선의 패터닝광을 조사하는 노광 장치이다. 처리 장치(U3) 내에는, 기판(P)의 Y축 방향(폭방향)의 중심을 일정 위치로 제어하는 엣지 포지션 컨트롤러(EPC), 닙된 구동 롤러(DR4), 기판(P)을 소정의 텐션으로 부분적으로 감아, 기판(P) 상의 패턴 노광되는 부분을 균일한 원통면 모양으로 지지하는 회전 드럼(DR)(기판 지지 부재), 및, 기판(P)에 소정의 느슨함(여유)(DL)을 부여하기 위한 2조의 구동 롤러(DR6, DR7) 등이 마련되어 있다.
게다가 처리 장치(U3) 내에는, 투과형 원통 마스크(DM)와, 그 원통 마스크(DM) 내에 마련되어, 원통 마스크(DM)의 외주면에 형성된 마스크 패턴을 조명하는 조명 기구(IU)(조명계)와, 회전 드럼(DR)에 의해서 원통면 모양으로 지지되는 기판(P)의 일부분에, 원통 마스크(DM)의 마스크 패턴의 일부분의 상(像)을 투영하는 투영 광학계(PL)(노광 기구)와, 투영된 마스크 패턴의 일부분의 상(像)과 기판(P)을 상대적으로 위치 맞춤(얼라이먼트)하기 위해, 기판(P)에 미리 형성된 얼라이먼트 마크(특정 패턴) 등을 검출하는 얼라이먼트 현미경(AM1, AM2)(검출 프로브, 패턴 검출 장치)이 마련되어 있다.
또, 처리 장치(U3)의 더 상세한 구성에 대해서는 후술한다.
처리 장치(U4)는, 처리 장치(U3)로부터 반송되어 온 기판(P)의 감광성 기능층에 대해서, 습식에 의한 현상(現像) 처리, 무전해(無電解) 도금 처리 등을 행하는 웨트 처리 장치이다. 처리 장치(U4) 내에는, Z축 방향으로 계층화(階層化)된 3개의 처리조(處理槽)(BT1, BT2, BT3)와, 기판(P)을 절곡하여 반송하는 복수의 롤러와, 닙된 구동 롤러(DR8) 등이 마련되어 있다.
처리 장치(U5)는, 처리 장치(U4)로부터 반송되어 온 기판(P)을 따뜻하게 하여, 습식 프로세스에 의해 습해진 기판(P)의 수분 함유량을 소정값으로 조정하는 가열 건조 장치이지만, 상세는 생략한다. 그 후, 몇 개의 처리 장치를 거쳐, 일련의 프로세스의 마지막 처리 장치(Un)를 통과한 기판(P)은, 닙된 구동 롤러(DR1)를 매개로 하여 회수롤(FR2)에 감아 올려진다. 그 감아 올릴 때에도, 기판(P)의 Y축 방향(폭방향)의 중심, 혹은 Y축 방향의 기판단(端)이, Y축 방향으로 어긋나지 않도록, 엣지 포지션 컨트롤러(EPC2)에 의해서, 구동 롤러(DR1)와 회수롤(FR2)의 Y축 방향의 상대 위치가 순차적으로 보정 제어된다.
본 실시 형태에서 사용되는 기판(P)은, 예를 들면, 수지 필름, 스테인리스강 등의 금속 또는 합금으로 이루어지는 박(箔)(호일) 등이다. 수지 필름의 재질은, 예를 들면, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에스테르 수지, 에틸렌 비닐 공중합체 수지, 폴리염화비닐 수지, 셀룰로오스 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리스틸렌 수지, 초산비닐수지 중 하나 또는 둘 이상을 포함한다.
기판(P)은, 각종의 처리 공정에서 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, 산화 티탄, 산화 아연, 알루미나, 산화 규소 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(箔) 등을 접합시킨 적층체라도 괜찮다. 또, 기판(P)은, 미리 소정의 전처리에 의해서, 그 표면을 개질하여 활성화한 것, 혹은, 표면에 정밀 패터닝을 위한 미세한 격벽 구조(요철 구조)를 형성한 것이라도 괜찮다.
본 실시 형태의 디바이스 제조 시스템(SYS)은, 1개의 디바이스를 제조하기 위한 각종의 처리를, 기판(P)에 대해서 연속하여 실시하는, 소위, 롤·투·롤(Roll to Roll) 방식의 시스템이다. 각종의 처리가 실시된 기판(P)은, 디바이스(예를 들면 유기EL 디스플레이의 표시 패널)마다 분할(다이싱(dicing))되어, 복수개의 디바이스가 된다. 기판(P)의 치수는, 예를 들면, 폭방향(단척(短尺)이 되는 Y축 방향)의 치수가 10cm ~ 2m 정도이며, 길이 방향(장척(長尺)이 되는 X축 방향)의 치수가 10m 이상이다. 기판(P)의 폭방향(단척이 되는 Y축 방향)의 치수는, 10cm 이하라도 괜찮고, 2m 이상이라도 괜찮다. 기판(P)의 길이 방향(장척이 되는 X축 방향)의 치수는, 10m 이하라도 괜찮다.
다음으로, 본 실시 형태의 처리 장치(U3)의 구성에 대해서, 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 도 2는, 본 실시 형태의 처리 장치(U3)의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 도 2에 나타내는 처리 장치(U3)는, 노광 처리를 실행하는 노광 장치(처리 기구)(EX)와, 반송 장치(9)(기판 반송 기구)의 적어도 일부를 포함한다.
본 실시 형태의 노광 장치(EX)는, 이른바 주사(走査) 노광 장치이며, 원통 마스크(DM)의 회전과 가요성의 기판(P)의 이송(기판(P)의 반송)을 동기(同期) 구동시키면서, 원통 마스크(DM)에 형성되어 있는 패턴의 상(像)을, 투영 배율이 등배(等倍)(×1)인 투영 광학계(PL)(PL1 ~ PL6)를 매개로 하여 기판(P)에 투영한다. 또, 도 2 내지 도 5에서, 직교 좌표계 XYZ의 Y축을 원통 마스크(DM)의 회전 중심선(AX1)과 평행하게 설정하고, X축을 주사 노광의 방향, 즉, 노광 위치에서의 기판(P)의 반송 방향으로 설정한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 노광 장치(EX)는, 마스크 유지 장치(12)(마스크 유지 부재), 조명 기구(IU), 투영 광학계(PL), 및 제어 장치(14)(기판 반송 기구)를 구비한다. 처리 장치(U3)는, 마스크 유지 장치(12)에 유지된 원통 마스크(DM)를 회전 이동시킴과 아울러, 반송 장치(9)(기판 반송 기구)에 의해서 기판(P)을 반송한다. 조명 기구(IU)는, 마스크 유지 장치(12)에 유지된 원통 마스크(DM)의 일부(조명 영역(IR))를, 조명 광속(光束)(EL1)에 의해서 균일한 밝기로 조명한다. 투영 광학계(PL)는, 원통 마스크(DM) 상의 조명 영역(IR)에서의 패턴의 상(像)을, 반송 장치(9)에 의해서 반송되고 있는 기판(P)의 일부(투영 영역(PA))에 투영한다. 원통 마스크(DM)의 이동에 따라서, 조명 영역(IR)에 배치되는 원통 마스크(DM) 상의 부위가 변화한다. 또, 기판(P)의 이동에 따라서, 투영 영역(PA)에 배치되는 기판(P) 상의 부위가 변화하는 것에 의해서, 원통 마스크(DM) 상의 소정의 패턴(마스크 패턴)의 상(像)이 기판(P)에 투영된다. 제어 장치(14)는, 노광 장치(EX)의 각 부를 제어하고, 각 부에 처리를 실행시킨다. 또, 본 실시 형태에서, 제어 장치(14)는, 반송 장치(9)의 적어도 일부를 제어한다.
또, 제어 장치(14)는, 디바이스 제조 시스템(SYS)의 상위 제어 장치(CONT)의 일부 또는 전부라도 괜찮다. 또, 제어 장치(14)는, 상위 제어 장치(CONT)에 의해 제어되는, 상위 제어 장치(CONT)와는 다른 장치라도 괜찮다. 제어 장치(14)는, 예를 들면, 컴퓨터 시스템을 포함한다. 컴퓨터 시스템은, 예를 들면, CPU 및 각종 메모리나 OS, 주변 기기 등의 하드웨어를 포함한다. 처리 장치(U3)의 각 부의 동작의 과정은, 프로그램의 형식으로 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기억되어 있고, 이 프로그램을 컴퓨터 시스템이 읽어내어 실행하는 것에 의해서, 각종 처리가 행해진다. 컴퓨터 시스템은, 인터넷 혹은 인트라넷 시스템에 접속 가능한 경우, 홈 페이지 제공 환경(혹은 표시 환경)도 포함한다. 또, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는, 플렉시블 디스크, 광자기(光磁氣) 디스크, ROM, CD－ROM 등의 가반(加搬, 운반 가능) 매체, 컴퓨터 시스템에 내장되는 하드 디스크 등의 기억장치를 포함한다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는, 인터넷 등의 네트워크나 전화 회선 등의 통신 회선을 매개로 하여 프로그램을 송신하는 경우의 통신선과 같이, 단시간 동안, 동적으로 프로그램을 유지하는 것, 그 경우의 서버나 클라이언트가 되는 컴퓨터 시스템 내부의 휘발성 메모리와 같이, 일정 시간 프로그램을 유지하고 있는 것도 포함한다. 또, 프로그램은, 처리 장치(U3)의 기능의 일부를 실현하기 위한 것이라도 괜찮고, 처리 장치(U3)의 기능을 컴퓨터 시스템에 미리 기록되어 있는 프로그램과의 조합으로 실현할 수 있는 것이라도 괜찮다. 상위 제어 장치(CONT)는, 제어 장치(14)와 마찬가지로, 컴퓨터 시스템을 이용하여 실현할 수 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 마스크 유지 장치(12)는, 원통 마스크(DM)를 유지하는 제1 드럼 부재(21)(마스크 유지 부재), 제1 드럼 부재(21)를 지지하는 가이드 롤러(23), 제1 드럼 부재(21)를 구동하는 구동 롤러(24), 제1 드럼 부재(21)의 위치를 검출하는 제1 검출기(25), 및 제1 구동부(26)를 구비한다.
제1 드럼 부재(21)는, 원통 마스크(DM) 상의 조명 영역(IR)이 배치되는 제1 면(P1)을 형성한다. 본 실시 형태에서, 제1 면(P1)은, 선분(모선(母線))을 이 선분에 평행한 축(제1 중심축(AX1)) 둘레로 회전한 면(이하, '원통면'이라고 함)을 포함한다. 원통면은, 예를 들면, 원통의 외주면, 원기둥의 외주면 등이다. 제1 드럼 부재(21)는, 예를 들면 유리나 석영 등으로 구성되며, 일정한 두께를 가지는 원통 모양이고, 그 외주면(원통면)이 제1 면(P1)을 형성한다. 즉, 본 실시 형태에서, 원통 마스크(DM) 상의 조명 영역(IR)은, 회전 중심선(AX1)으로부터 일정한 반경 r1을 가지는 원통면 모양으로 만곡(灣曲)하고 있다.
원통 마스크(DM)는, 예를 들면 평탄성이 좋은 직사각형 모양의 매우 얇은 유리판(예를 들면 두께 100 ~ 500㎛)의 일방의 면에 크롬 등의 차광층으로 패턴을 형성한 투과형의 평면 모양 시트 마스크로서 작성되며, 그것을 제1 드럼 부재(21)의 외주면을 따라서 만곡시켜, 이 외주면에 감은(붙인) 상태로 사용된다. 원통 마스크(DM)는, 패턴이 형성되어 있지 않은 패턴 비형성 영역을 가지며, 패턴 비형성 영역에서 제1 드럼 부재(21)에 장착되어 있다. 원통 마스크(DM)는, 제1 드럼 부재(21)에 대해서 릴리스(release, 떼어냄) 가능하다.
또, 원통 마스크(DM)를 매우 얇은 유리판으로 구성하고, 그 원통 마스크(DM)를 투명 원통 모재에 의한 제1 드럼 부재(21)에 감는 대신에, 투명 원통 모재에 의한 제1 드럼 부재(21)의 외주면에 직접 크롬 등의 차광층에 의한 마스크 패턴을 묘화(描畵) 형성하여 일체화해도 괜찮다. 이 경우도, 제1 드럼 부재(21)가 원통 마스크(DM)의 패턴의 지지 부재로서 기능을 한다.
제1 검출기(25)는, 제1 드럼 부재(21)의 회전 위치를 광학적으로 검출하는 것으로, 예를 들면 로터리 엔코더 등으로 구성된다. 제1 검출기(25)는, 검출한 제1 드럼 부재(21)의 회전 위치를 나타내는 정보(엔코더 헤드로부터의 2상(相) 신호 등)를 제어 장치(14)에 공급한다. 전동 모터 등의 액추에이터를 포함하는 제1 구동부(26)는, 제어 장치(14)로부터 공급되는 제어 신호에 따라서, 구동 롤러(24)를 회전시키기 위한 토크를 조정한다. 제어 장치(14)는, 제1 검출기(25)에 의한 검출 결과에 기초하여 제1 구동부(26)를 제어하는 것에 의해서, 제1 드럼 부재(21)의 회전 위치를 제어한다. 환언하면, 제어 장치(14)는, 제1 드럼 부재(21)에 유지되어 있는 원통 마스크(DM)의 회전 위치와 회전 속도의 일방 또는 쌍방을 제어한다.
반송 장치(9)는, 구동 롤러(DR4), 제1 가이드 부재(31), 기판(P) 상의 투영 영역(PA)이 배치되는 제2 면(p2)을 형성하는 회전 드럼(DR), 제2 가이드 부재(33), 구동 롤러(DR6, DR7)(도 1 참조), 제2 검출기(35), 및 제2 구동부(36)를 구비한다.
본 실시 형태에서, 반송 경로의 상류로부터 구동 롤러(DR4)로 반송되어 온 기판(P)은, 구동 롤러(DR4)를 경유하여 제1 가이드 부재(31)로 반송된다. 제1 가이드 부재(31)를 경유한 기판(P)은, 반경 r2인 원통 모양 또는 원기둥 모양의 회전 드럼(DR)의 표면에 지지되어, 제2 가이드 부재(33)로 반송된다. 제2 가이드 부재(33)를 경유한 기판(P)은, 구동 롤러(DR6, DR7)를 경유하여, 반송 경로의 하류로 반송된다. 또, 회전 드럼(DR)의 회전 중심선(AX2)과, 구동 롤러(DR4, DR6, DR7)의 각 회전 중심선은, 모두 Y축과 평행이 되도록 설정된다.
제1 가이드 부재(31) 및 제2 가이드 부재(33)는, 예를 들면, 기판(P)의 폭방향과 교차하는 방향으로 이동(도 2 중의 XZ 면내에서 이동)하는 것에 의해서, 반송 경로에서 기판(P)에 작용하는 텐션 등을 조정한다. 또, 제1 가이드 부재(31)(및 구동 롤러(DR4))와 제2 가이드 부재(33)(및 구동 롤러(DR6, DR7))는, 예를 들면, 기판(P)의 폭방향(Y축 방향)으로 이동 가능한 구성으로 하는 것에 의해서, 회전 드럼(DR)의 외주에 감은 기판(P)의 Y축 방향의 위치 등을 조정할 수 있다. 또, 반송 장치(9)는, 투영 광학계(PL)의 투영 영역(PA)을 따라서 기판(P)을 반송할 수 있으면 좋으며, 그 구성을 적절히 변경 가능하다.
회전 드럼(회전 원통 부재, 기판 지지 부재)(DR)은, 투영 광학계(PL)로부터의 결상(結像) 광속이 투사되는 기판(P) 상의 투영 영역(PA)을 포함하는 일부분을 원호 모양(원통 모양)으로 지지하는 제2 면(지지면)(p2)을 형성한다. 본 실시 형태에서, 회전 드럼(DR)은, 반송 장치(9)의 일부인 것과 아울러, 노광 대상의 기판(P)(피노광면)을 지지하는 지지 부재(기판 스테이지)를 겸하고 있다. 즉, 회전 드럼(DR)은, 노광 장치(EX)의 일부라도 괜찮다. 회전 드럼(DR)은, 그 회전 중심선(AX2)(이하, '제2 중심축(AX2)'이라고도 함)의 둘레로 회전 가능하고, 기판(P)은, 회전 드럼(DR) 상의 외주면(원통면)을 따라서 원통면 모양으로 만곡하며, 만곡한 부분의 일부에 투영 영역(PA)이 배치된다.
본 실시 형태에서, 회전 드럼(DR)은, 전동 모터 등의 액추에이터를 포함하는 제2 구동부(36)로부터 공급되는 토크에 의해서 회전한다. 제2 검출기(35)도, 예를 들면 로터리 엔코더 등으로 구성되며, 회전 드럼(DR)의 회전 위치를 광학적으로 검출한다. 제2 검출기(35)는, 검출한 회전 드럼(DR)의 회전 위치를 나타내는 정보(예를 들면, 엔코더 헤드로부터의 2상 신호 등)를 제어 장치(14)에 공급한다. 제2 구동부(36)는, 제어 장치(14)로부터 공급되는 제어 신호에 따라서, 회전 드럼(DR)을 회전시키는 토크를 조정한다. 제어 장치(14)는, 제2 검출기(35)에 의한 검출 결과에 기초하여 제2 구동부(36)를 제어하는 것에 의해서, 회전 드럼(DR)의 회전 위치를 제어하고, 제1 드럼 부재(21)(원통 마스크(DM))와 회전 드럼(DR)을 동기 이동(동기 회전)시킨다. 또, 제2 검출기(35)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.
본 실시 형태의 노광 장치(EX)는, 소위, 멀티 렌즈 방식의 투영 광학계를 탑재하는 것을 생각한 노광 장치이다. 투영 광학계(PL)는, 원통 마스크(DM)의 패턴에서의 일부의 상(像)을 투영하는 복수의 투영 모듈을 구비한다. 예를 들면, 도 2에서는, 중심면(P3)의 좌측에 3개의 투영 모듈(투영 광학계)(PL1, PL3, PL5)이 Y축 방향으로 일정 간격으로 배치되고, 중심면(P3)의 우측에도 3개의 투영 모듈(투영 광학계)(PL2, PL4, PL6)이 Y축 방향으로 일정 간격으로 배치된다.
이러한 멀티 렌즈 방식의 노광 장치(EX)에서는, 복수의 투영 모듈(PL1 ~ PL6)에 의해서 노광된 영역(투영 영역(PA1 ~ PA6))의 Y축 방향의 단부를 주사에 의해서 서로 겹치게 하는 것에 의해, 원하는 패턴의 전체상(全體像)을 투영한다. 이러한 노광 장치(EX)는, 원통 마스크(DM) 상의 패턴의 Y축 방향 사이즈가 커져, 필연적으로 Y축 방향의 폭이 큰 기판(P)을 취급할 필요성이 생긴 경우에도, 투영 모듈(PL)과, 이 투영 모듈(PL)에 대응하는 조명 기구(IU)측의 모듈을 Y축 방향으로 증설하는 것만으로 괜찮기 때문에, 용이하게 패널 사이즈(기판(P)의 폭)의 대형화에 대응할 수 있다고 한 이점이 있다.
또, 노광 장치(EX)는, 멀티 렌즈 방식이 아니라도 괜찮다. 예를 들면, 기판(P)의 폭방향의 치수가 어느 정도 작은 등 경우에, 노광 장치(EX)는, 1개의 투영 모듈에 의해서 패턴의 전체 폭의 상(像)을 기판(P)에 투영해도 괜찮다. 또, 복수의 투영 모듈(PL1 ~ PL6)은, 각각, 1개의 디바이스에 대응하는 패턴을 투영해도 괜찮다. 즉, 노광 장치(EX)는, 복수개의 디바이스용의 패턴을, 복수의 투영 모듈에 의해서 병행하여 투영해도 괜찮다.
본 실시 형태의 조명 기구(IU)는, 광원 장치(도시 생략) 및 조명 광학계를 구비한다. 조명 광학계는, 복수의 투영 모듈(PL1 ~ PL6)의 각각에 대응하여 Y축 방향으로 늘어선 복수(예를 들면 6개)의 조명 모듈(IL)을 구비한다. 광원 장치는, 예를 들면 수은 램프 등의 램프 광원, 또는 레이저 다이오드, 발광 다이오드(LED) 등의 고체 광원을 포함한다.
광원 장치가 사출하는 조명광은, 예를 들면 램프 광원으로부터 사출되는 휘선(輝線)(g선, h선, i선), KrF 엑시머 레이저광(파장 248nm) 등의 원자외광(DUV광), ArF 엑시머 레이저광(파장 193nm) 등이다. 광원 장치로부터 사출된 조명광은, 조도 분포가 균일화되어, 예를 들면 광파이버 등의 도광(導光) 부재를 매개로 하여, 복수의 조명 모듈(IL)에 배분된다.
복수의 조명 모듈(IL)의 각각은, 렌즈 등의 복수의 광학 부재를 포함한다. 본 실시 형태에서, 광원 장치로부터 출사하여 복수의 조명 모듈(IL) 중 어느 것을 통과하는 광을 조명 광속(EL1)으로 칭한다. 복수의 조명 모듈(IL)의 각각은, 예를 들면 인티그레이터(integrator) 광학계, 로드 렌즈(rod lens), 플라이 아이 렌즈(fly eye lens) 등을 포함하며, 균일한 조도 분포의 조명 광속(EL1)에 의해서 조명 영역(IR)을 조명한다. 본 실시 형태에서, 복수의 조명 모듈(IL)은, 원통 마스크(DM)의 내측에 배치되어 있다. 복수의 조명 모듈(IL)의 각각은, 원통 마스크(DM)의 내측으로부터 원통 마스크(DM)의 외주면에 형성된 마스크 패턴의 각 조명 영역(IR)을 조명한다.
도 3은, 본 실시 형태에서의 조명 영역(IR) 및 투영 영역(PA)의 배치를 나타내는 도면이다. 또, 도 3에는, 제1 드럼 부재(21)에 배치된 원통 마스크(DM) 상의 조명 영역(IR)을 -Z축측으로부터 본 평면도(도 3 중의 좌측 도면)와, 회전 드럼(DR)에 배치된 기판(P) 상의 투영 영역(PA)을 ＋Z축측으로부터 본 평면도(도 3 중의 우측 도면)가 도시되어 있다. 도 3 중의 부호 Xs는, 제1 드럼 부재(21) 또는 회전 드럼(DR)의 이동 방향(회전 방향)을 나타낸다.
복수의 조명 모듈(IL)은, 각각, 원통 마스크(DM) 상의 제1 조명 영역(IR1) 내지 제6 조명 영역(IR6)을 조명한다. 예를 들면, 제1 조명 모듈(IL)은, 제1 조명 영역(IR1)을 조명하고, 제2 조명 모듈(IL)은 제2 조명 영역(IR2)을 조명한다.
본 실시 형태에서의 제1 조명 영역(IR1)은, Y축 방향으로 가늘고 긴 사다리꼴 모양의 영역으로서 설명한다. 그러나, 뒤에서 설명하는 투영 광학계(투영 모듈)(PL)와 같이, 중간상면(中間像面)을 형성하는 구성의 투영 광학계의 경우는, 그 중간상면(中間像)의 위치에 사다리꼴 개구를 가지는 시야 조리개판을 배치할 수 있기 때문에, 그 사다리꼴 개구를 포함하는 장방형의 영역으로 해도 괜찮다. 제3 조명 영역(IR3) 및 제5 조명 영역(IR5)은, 각각, 제1 조명 영역(IR1)과 동일한 형상의 영역이며, Y축 방향으로 일정 간격을 두고 배치되어 있다. 또, 제2 조명 영역(IR2)은, 중심면(P3)에 관해서 제1 조명 영역(IR1)과 대칭적인 사다리꼴 모양(또는 장방형)의 영역이다. 제4 조명 영역(IR4) 및 제6 조명 영역(IR6)은, 각각, 제2 조명 영역(IR2)과 동일한 형상의 영역이며, Y축 방향으로 일정 간격을 두고 배치되어 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 조명 영역(IR1) 내지 제6 조명 영역(IR6)의 각각은, 제1 면(P1)의 둘레 방향을 따라서 본 경우에, 서로 이웃하는 사다리꼴 모양의 조명 영역의 경사변부의 삼각부가 겹치도록(오버랩 하도록) 배치되어 있다. 그 때문에, 예를 들면, 제1 드럼 부재(21)의 회전에 의해서 제1 조명 영역(IR1)을 통과하는 원통 마스크(DM) 상의 제1 영역(A1)은, 제1 드럼 부재(21)의 회전에 의해서 제2 조명 영역(IR2)을 통과하는 원통 마스크(DM) 상의 제2 영역(A2)과 일부 중복한다.
본 실시 형태에서, 원통 마스크(DM)는, 패턴이 형성되어 있는 패턴 형성 영역(A3)과, 패턴이 형성되어 있지 않은 패턴 비형성 영역(A4)을 가진다. 그 패턴 비형성 영역(A4)은, 패턴 형성 영역(A3)을 틀 모양으로 둘러싸도록 배치되어 있고, 조명 광속(EL1)을 차광하는 특성을 가진다. 원통 마스크(DM)의 패턴 형성 영역(A3)은, 제1 드럼 부재(21)의 회전에 따라서 방향 Xs로 이동하고, 패턴 형성 영역(A3) 중 Y축 방향의 각 부분 영역은, 제1 조명 영역(IR1) 내지 제6 조명 영역(IR6) 중 어느 것을 통과한다. 환언하면, 제1 조명 영역(IR1) 내지 제6 조명 영역(IR6)은, 패턴 형성 영역(A3)의 Y축 방향의 전체 폭을 커버하도록, 배치되어 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, Y축 방향으로 늘어서는 복수의 투영 모듈(PL1 ~ PL6)의 각각은, 제1 내지 제6 조명 모듈(IL)의 각각과 1대 1로 대응하고 있다. 대응하는 조명 모듈(IL)에 의해서 조명되는 조명 영역(IR) 내에 나타나는 원통 마스크(DM)의 부분적인 패턴의 상(像)을, 기판(P) 상의 각 투영 영역(PA)에 투영한다.
예를 들면, 제1 투영 모듈(PL1)은, 제1 조명 모듈(IL)에 대응하여, 제1 조명 모듈(IL)에 의해서 조명되는 제1 조명 영역(IR1)(도 3 참조)에서의 원통 마스크(DM)의 패턴의 상(像)을, 기판(P) 상의 제1 투영 영역(PA1)에 투영한다. 제3 투영 모듈(PL3), 제5 투영 모듈(PL5)은, 각각, 제3 조명 모듈(IL), 제5 조명 모듈(IL)과 대응하고 있다. 제3 투영 모듈(PL3) 및 제5 투영 모듈(PL5)은, Y축 방향으로부터 보면, 제1 투영 모듈(PL1)과 겹치는 위치에 배치되어 있다.
또, 제2 투영 모듈(PL2)은, 제2 조명 모듈(IL)에 대응하고, 제2 조명 모듈(IL)에 의해서 조명되는 제2 조명 영역(IR2)(도 3 참조)에서의 원통 마스크(DM)의 패턴의 상(像)을, 기판(P) 상의 제2 투영 영역(PA2)에 투영한다. 제2 투영 모듈(PL2)은, Y축 방향으로부터 보면, 제1 투영 모듈(PL1)에 대해서 중심면(P3)을 사이에 두고 대칭적인 위치에 배치되어 있다.
제4 투영 모듈(PL4), 제6 투영 모듈(PL6)은, 각각, 제4 조명 모듈(IL), 제6 조명 모듈(IL)과 대응하여 배치되어 있다. 제4 투영 모듈(PL4) 및 제6 투영 모듈(PL6)은, Y축 방향으로부터 보아, 제2 투영 모듈(PL2)과 겹치는 위치에 배치되어 있다.
또, 본 실시 형태에서, 조명 기구(IU)의 각 조명 모듈(IL)로부터 원통 마스크(DM) 상의 각 조명 영역(IR1 ~ IR6)에 이르는 광을 조명 광속(EL1)으로 한다. 각 조명 영역(IR1 ~ IR6) 중에 나타나는 원통 마스크(DM)의 부분 패턴에 따른 강도 분포 변조(變調)를 받아 각 투영 모듈(PL1 ~ PL6)에 입사하여 각 투영 영역(PA1 ~ PA6)에 이르는 광을, 결상 광속(EL2)(노광용 조명광)으로 한다. 본 실시 형태에서는, 각 투영 영역(PA1 ~ PA6)에 이르는 결상 광속(EL2) 중, 투영 영역(PA1 ~ PA6)의 각 중심점을 통과하는 주광선이, 도 2에 나타내는 바와 같이, 회전 드럼(DR)의 회전 중심선(AX2)으로부터 보아, 중심면(P3)을 사이에 두고 둘레 방향으로 각도 θ인 위치(특정 위치)에 각각 배치된다.
도 3 중의 우측 도면에 나타내는 바와 같이, 제1 조명 영역(IR1)에서의 패턴의 상(像)은 제1 투영 영역(PA1)에 투영되고, 제3 조명 영역(IR3)에서의 패턴의 상(像)은, 제3 투영 영역(PA3)에 투영되며, 제5 조명 영역(IR5)에서의 패턴의 상(像)은, 제5 투영 영역(PA5)에 투영된다. 본 실시 형태에서, 제1 투영 영역(PA1), 제3 투영 영역(PA3) 및 제5 투영 영역(PA5)은, Y축 방향으로 일렬로 늘어서도록 배치된다.
또, 제2 조명 영역(IR2)에서의 패턴의 상(像)은, 제2 투영 영역(PA2)에 투영된다. 본 실시 형태에서, 제2 투영 영역(PA2)은, Y축 방향으로부터 보아, 중심면(P3)에 관해서 제1 투영 영역(PA1)과 대칭적으로 배치된다. 또, 제4 조명 영역(IR4)에서의 패턴의 상(像)은, 제4 투영 영역(PA4)에 투영되고, 제6 조명 영역(IR6)에서의 패턴의 상(像)은, 제6 투영 영역(PA6)에 투영된다. 본 실시 형태에서, 제2 투영 영역(PA2), 제4 투영 영역(PA4) 및 제6 투영 영역(PA6)은, Y축 방향으로 일렬로 늘어서도록 배치된다.
제1 투영 영역(PA1) 내지 제6 투영 영역(PA6)의 각각은, 제2 면(p2)의 둘레 방향을 따라서 본 경우에, 제2 중심축(AX2)에 평행한 방향에서 서로 이웃하는 투영 영역(홀수번째와 짝수번째)끼리의 단부(사다리꼴의 삼각 부분)가 겹치도록 배치되어 있다. 그 때문에, 예를 들면, 회전 드럼(DR)의 회전에 의해서 제1 투영 영역(PA1)을 통과하는 기판(P) 상의 제3 영역(A5)은, 회전 드럼(DR)의 회전에 의해서 제2 투영 영역(PA2)을 통과하는 기판(P) 상의 제4 영역(A6)과 일부 중복한다. 제1 투영 영역(PA1)과 제2 투영 영역(PA2)은, 제3 영역(A5)과 제4 영역(A6)이 중복하는 영역에서의 노광량이, 중복하지 않는 영역의 노광량과 실질적으로 동일하게 되도록, 각각의 형상 등이 설정되어 있다.
다음으로, 본 실시 형태의 투영 광학계(PL)의 상세 구성에 대해 도 4를 참조하여 설명한다. 또, 본 실시 형태에서, 제2 투영 모듈(PL2) 내지 제5 투영 모듈(PL5)의 각각은, 제1 투영 모듈(PL1)과 동일한 구성이다. 그 때문에, 투영 광학계(PL)를 대표하여, 제1 투영 모듈(PL1)의 구성에 대해 설명한다.
도 4에 나타내는 제1 투영 모듈(PL1)은, 제1 조명 영역(IR1)에 배치된 원통 마스크(DM)의 패턴의 상(像)을 중간상면(P7)에 결상하는 제1 광학계(41)와, 제1 광학계(41)가 형성한 중간상의 적어도 일부를 기판(P)의 제1 투영 영역(PA1)에 재결상하는 제2 광학계(42)와, 중간상이 형성되는 중간상면(P7)에 배치된 제1 시야 조리개(43)를 구비한다.
또, 제1 투영 모듈(PL1)은, 기판(P) 상에 형성되는 마스크의 패턴상(이하, '투영상(投影像)'이라고 함)의 포커스(focus) 상태를 미세 조정하기 위한 포커스 보정 광학 부재(44), 투영상을 상면(像面) 내에서 미소(微小)하게 횡(橫)시프트시키기 위한 상(像)시프트 보정 광학 부재(45), 투영상의 배율을 미소 보정하는 배율 보정용 광학 부재(47), 및 투영상을 상면(像面) 내에서 미소 회전시키기 위한 로테이션 보정 기구(46)를 구비한다.
원통 마스크(DM)의 패턴으로부터의 결상 광속(EL2)은, 제1 조명 영역(IR1)으로부터 법선 방향(D1)으로 출사하고, 포커스 보정 광학 부재(44)를 통과하여 상 시프트 보정 광학 부재(45)에 입사한다. 상 시프트 보정 광학 부재(45)를 투과한 결상 광속(EL2)은, 제1 광학계(41)의 요소인 제1 편향 부재(50)의 제1 반사면(평면 거울)(p4)에서 반사되고, 제1 렌즈군(51)을 통과하여 제1 오목 거울(52)에서 반사되며, 다시 제1 렌즈군(51)을 통과하여 제1 편향 부재(50)의 제2 반사면(평면 거울)(p5)에서 반사되어, 제1 시야 조리개(43)에 입사한다. 제1 시야 조리개(43)를 통과한 결상 광속(EL2)은, 제2 광학계(42)의 요소인 제2 편향 부재(57)의 제3 반사면(평면 거울)(p8)에서 반사되고, 제2 렌즈군(58)을 통과하여 제2 오목 거울(59)에서 반사되며, 다시 제2 렌즈군(58)을 통과하여 제2 편향 부재(57)의 제4 반사면(평면 거울)(p9)에서 반사되어, 배율 보정용 광학 부재(47)에 입사한다. 배율 보정용 광학 부재(47)로부터 출사한 결상 광속(EL2)은, 기판(P) 상의 제1 투영 영역(PA1)에 입사하고, 제1 조명 영역(IR1) 내에 나타나는 패턴의 상(像)이 제1 투영 영역(PA1)에 등배(×1)로 투영된다.
앞의 도 2에 나타내는 바와 같이, 원통 마스크(DM)의 반경 r1과 회전 드럼(DR)에 감은 기판(P)의 원통 모양의 표면의 반경 r2를 동일하게 한 경우, 각 투영 모듈(PL1 ~ PL6)의 마스크측에서의 결상 광속(EL2)의 주광선은, 원통 마스크(DM)의 중심축선(AX1)을 통과하도록 경사지지만, 그 경사각은, 기판측에서의 결상 광속(EL2)의 주광선의 경사각 θ(중심면(P3)에 대해서 ±θ)와 동일하게 된다.
그러한 경사각 θ을 부여하기 위해서, 도 4에 나타낸 제1 편향 부재(50)의 제1 반사면(p4)의 광축(AX3)에 대한 각도 θ1을 45°보다도 Δθ1만큼 작게 하고, 제2 편향 부재(57)의 제4 반사면(p9)의 광축(AX4)에 대한 각도 θ4를 45°보다도 Δθ4만큼 작게 한다. Δθ1과 Δθ4는, 도 2 중에 나타낸 각도 θ에 대해서, Δθ1=Δθ4=θ/2의 관계로 설정된다.
도 5는, 회전 드럼(DR)의 외관 사시도이다.
또, 도 5에서는, 편의상, 제2 투영 영역(PA2) ~ 제4 투영 영역(PA4)만을 도시하고, 제1 투영 영역(PA1), 제5 투영 영역(PA5), 제6 투영 영역(PA6)의 도시를 생략하고 있다.
제2 검출기(35)는, 회전 드럼(DR)의 회전 위치를 광학적으로 검출하는 것으로서, 고진원도(高眞圓度)의 스케일(scale) 원반(圓盤)(스케일 부재, 원반 모양 부재)(SD)과, 엔코더 헤드(판독 기구)(EN1 ~ EN3)로 구성된다.
스케일 원반(SD)은, 회전 드럼(DR)의 회전축(ST)에 고정되며, 회전 중심선(AX2) 둘레로 회전축(ST)과 함께 일체적으로 회전하는 것이며, 외주면에는 스케일부(GP)가 새겨 마련되어 있다. 엔코더 헤드(EN1 ~ EN3)는, 스케일부(GP)와 대향 배치되며, 스케일부(GP)를 비접촉으로 판독하는 것이다. 엔코더 헤드(EN1, EN2)는, 스케일부(GP)의 접선 방향(XZ 면내)의 변위에 대해서 계측 감도(검출 감도)를 가지는 것이다. 그 설치 방위(회전 중심선(AX2)을 중심으로 한 XZ 면내에서의 각도 방향)를 설치 방위선(Le1, Le2)으로 나타내면, 이 설치 방위선(Le1, Le2)이, 중심면(P3)에 대해서 ±θ°가 되도록, 각 엔코더 헤드(EN1, EN2)를 배치한다.
즉, 엔코더 헤드(EN1)의 설치 방위선(Le1)은, 홀수번째의 투영 모듈(PL1, PL3, PL5)의 각 투영 시야(PA1, PA3, PA5)의 중심점을 통과하는 주광선의 중심면(P3)에 대한 경사각 θ와 일치하고 있다. 또, 엔코더 헤드(EN2)의 설치 방위선(Le2)은, 짝수번째의 투영 모듈(PL2, PL4, PL6)의 각 투영 시야(PA2, PA4, PA6)의 중심점을 통과하는 주광선의 중심면(P3)에 대한 경사각 θ와 일치하고 있다.
또, 3번째의 엔코더 헤드(제3 판독 기구)(EN3)는, 엔코더 헤드(EN1, EN2)에 대해서, 회전 중심선(AX2)을 사이에 둔 반대측에 배치되며, 그 설치 방위선(Le3)은 중심면(P3) 상에 설정된다.
본 실시 형태의 스케일 원반(SD)은, 저열팽창의 금속, 유리, 세라믹스 등을 모재로 하고, 계측 분해능을 높이기 위해서, 가능한 한 큰 직경(예를 들면 직경 20cm 이상)이 되도록 만들어진다. 도 5에서는, 회전 드럼(DR)의 직경에 대해서 스케일 원반(SD)의 직경은 작게 도시되어 있다. 그러나, 회전 드럼(DR)의 외주면 중, 기판(P)이 감겨지는 외주면의 직경과, 스케일 원반(SD)의 스케일부(GP)의 직경을 맞춤(거의 일치시킴)으로써, 소위, 계측 아베(Abbe) 오차를 더 작게 할 수 있다.
스케일부(GP)의 둘레 방향으로 새겨 마련되는 눈금(격자)의 최소 피치는, 눈금선 새김 장치 등의 성능에 의해서 제한되어 있기 때문에, 스케일 원반(SD)의 직경을 크게 하면, 그것에 따라 최소 피치에 대응한 각도 계측 분해능도 높일 수 있다.
상기 구성과 같이, 스케일부(GP)를 판독하는 엔코더 헤드(EN1, EN2)가 배치되는 설치 방위선(Le1, Le2)의 방향을, 회전 중심선(AX2)으로부터 보았을 때에, 기판(P)에 대해서 결상 광속(EL2)의 주광선이 기판(P)에 입사하는 방향과 동일하게 하는 것에 의해, 예를 들면, 회전축(ST)을 지지하는 축받이(베어링)의 약간의 덜거덕거림(2 ~ 3㎛ 정도)에 의해서 회전 드럼(DR)이 X축 방향으로 시프트한 경우에도, 이 시프트에 의해서 투영 영역(PA1 ~ PA6) 내에서 발생할 수 있는 기판(P)의 이송 방향(Xs)에 관한 위치 오차를, 엔코더 헤드(EN1, EN2)에 의해서 고정밀도로 계측하는 것이 가능해진다.
또, 엔코더 헤드(EN1, EN2)에 의한 계측값과 엔코더 헤드(EN3)에 의한 계측값을 대비하는 것에 의해, 회전축(ST)에 대한 스케일 원반(SD)의 편심 오차 등에 의한 영향을 억제하여, 고정밀한 계측이 가능해진다.
회전 드럼(DR)의 회전 방향의 위치나 회전 속도가, 엔코더 헤드(EN1, EN2, EN3)로부터의 계측 신호에 기초하여 안정적으로 검출되면, 제어 장치(14)는, 제2 구동부(36)를 서보(servo) 모드에 의해 제어한다. 이것에 의해서, 회전 드럼(DR)의 회전 위치를 보다 정밀하게 제어할 수 있다. 또, 제1 검출기(25)에 의해 검출된 제1 드럼 부재(21)(원통 마스크(DM))의 회전 위치나 회전 속도에 대응한 계측 신호에 기초하여 제1 구동부(26)를 매개로 하여 제1 드럼 부재(21)의 회전 위치 및 속도를 서보 제어하는 것에 의해, 제1 드럼 부재(21)와 회전 드럼(DR)을 동기(同期) 이동(동기 회전)시킬 수 있다.
이것에 의해, 원통 마스크(DM) 상의 패턴의 둘레 방향의 속도와, 기판(P)의 회전 드럼(DR)에 의한 이송 속도가, 투영 광학계(PL)의 투영 배율의 비(比), 여기에서는, 1：1로 정밀하게 설정된다.
그리고, 복수의 조명 모듈(IL)에서 조명된 원통 마스크(DM)의 조명 영역(IR)에 위치하는 패턴의 상(像)은, 각 조명 모듈에 대응하는 기판(P) 상의 투영 영역(PA)에 투영된다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 스케일 원반(SD)의 스케일부(GP)의 주위에 배치되는 엔코더 헤드(EN1, EN2)의 각 설치 방위선(Le1, Le2)이, 회전 중심선(AX2)으로부터 보았을 때에, 기판(P) 상의 투영 영역(PA)을 향하는 결상 광속(EL2)의 주광선의 경사 방향과 동일하게 했다(혹은 일치시켰다). 그 때문에, 기판(P)의 주사 노광의 방향(이송 방향)으로 회전 드럼(DR)이 미소하게 시프트한 경우에도, 그 시프트분(分)을 엔코더 헤드(EN1, EN2)에 의해서 리얼 타임으로 계측하는 것이 가능해지고, 그 시프트에 의한 노광 위치의 변동분(分)을, 예를 들면 투영 광학계(PL) 내의 상 시프트 보정 광학 부재(45) 등에 의해, 고정밀도로 또한 고속으로 보정하는 것이 가능해진다.
따라서, 기판(P)에 대해서 높은 위치 정밀도로 노광 처리가 가능하게 된다.
(제2 실시 형태)
다음으로, 본 발명에 관한 기판 처리 장치의 제2 실시 형태에 대해서, 도 6을 참조하여 설명한다.
이 도면에서, 도 1 내지 도 5에 나타내는 제1 실시 형태의 구성 요소와 동일한 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
도 6은, 회전 드럼(DR)에 마련된 스케일 원반(SD)을 회전 중심선(AX2)의 방향(Y축 방향)으로부터 본 도면이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서, 앞의 도 5와 마찬가지로, XZ 면내에서, 회전 중심선(AX2)을 향하는 결상 광속(EL2)(주광선)이 기판(P)에 입사하는 방향과 동일한 방향으로 경사진 설치 방위선(Le1, Le2) 상에 배치된 엔코더 헤드(EN1, EN2), 및, 엔코더 헤드(EN1, EN2)와 대향하도록 설치 방위선(Le3)(중심면(P3)) 상에 배치된 엔코더 헤드(EN3)가 마련된다. 그러한 엔코더 헤드(EN1, EN2, EN3)에 더하여, 본 실시 형태에서는, 앞의 도 1중에 나타낸 얼라이먼트 현미경(AM1, AM2)(검출 프로브, 패턴 검출 장치)에 의한 기판(P)의 관찰 방향(AMD1, AMD2)(회전 중심선(AX2)을 향함)과 동일 방향이 되도록, 스케일부(GP)의 지름 방향으로 설정되는 설치 방위선(Le4, Le5) 상의 각각에, 엔코더 헤드(EN4, EN5)가 배치되어 있다.
또, 얼라이먼트 현미경(AM1, AM2) 및 엔코더 헤드(EN4, EN5)가 배치되는 회전 중심선(AX2) 둘레 방향의 위치는, 기판(P)이 회전 드럼(DR)에 접촉하기 시작하는 진입 영역(IA)과, 회전 드럼(DR)으로부터 기판(P)이 벗어나는 이탈 영역(OA)과의 사이(특정 범위)에 설정된다.
본 실시 형태의 얼라이먼트 현미경(AM1)은, 노광 위치(투영 영역)의 앞에 배치되어 있고, 기판(P)의 Y축 방향의 단부 부근에 형성된 얼라이먼트 마크(수십 ~ 수백㎛ 각(角) 내의 영역에 형성)를, 기판(P)이 소정 속도로 보내어지고 있는 상태에서, 촬상 소자 등에 의해 고속으로 화상 검출하는 것이며, 현미경 시야(촬상 범위)로 마크의 상(像)을 고속으로 샘플링한다. 그 샘플링이 행해진 순간에, 엔코더 헤드(EN4)에 의해서 순차적으로 계측되는 스케일 원반(SD)의 회전 각도 위치를 기억하는 것에 의해, 기판(P) 상의 마크 위치와 회전 드럼(DR)의 회전 각도 위치와의 대응 관계가 구해진다.
한편, 얼라이먼트 현미경(AM2)은, 노광 위치(투영 영역)의 후방에 배치되어 있으며, 기판(P)의 Y축 방향의 단부 부근에 형성된 얼라이먼트 마크(수십 ~ 수백㎛ 각(角) 내의 영역에 형성)의 상(像)을, 얼라이먼트 현미경(AM1)과 마찬가지로, 촬상 소자 등에 의해 고속으로 샘플링하고, 그 샘플링의 순간에, 엔코더 헤드(EN5)에 의해서 순차적으로 계측되는 스케일 원반(SD)의 회전 각도 위치를 기억하는 것에 의해, 기판(P) 상의 마크 위치와 회전 드럼(DR)의 회전 각도 위치와의 대응 관계가 구해진다.
얼라이먼트 현미경(AM1)에서 검출한 마크를, 얼라이먼트 현미경(AM2)에서 검출했을 때에, 엔코더 헤드(EN4)에 의해서 계측되어 기억된 각도 위치와 엔코더 헤드(EN5)에 의해서 계측되어 기억된 각도 위치와의 차분(差分)을, 미리 정밀하게 교 정(較正)되어 있는 2개의 얼라이먼트 현미경(AM1, AM2)의 설치 방위선(Le4, Le5)의 열림각과 비교하여, 오차를 가지고 있는 경우는, 진입 영역(IA)과 이탈 영역(OA)의 사이에서, 기판(P)이 회전 드럼(DR) 상에서 약간 미끄러지거나, 혹은 이송 방향(둘레 방향)으로 신축하거나 할 가능성이 있다.
일반적으로, 패터닝시의 위치 오차는, 기판(P) 상에 형성되는 디바이스 패턴의 미세도나 서로 겹침 정밀도에 따라 정해진다. 예를 들면, 베이스의 패턴층에 대해서 10㎛ 폭의 선 패턴을 정확하게 서로 겹쳐 노광하기 위해서는, 그 몇 분의 일 이하의 오차, 즉, 기판(P) 상의 치수로 환산하여, ±2㎛ 정도의 위치 오차 밖에 허용되지 않게 된다.
이러한 고정밀한 계측을 실현하기 위해는, 각 얼라이먼트 현미경(AM1, AM2)에 의한 마크 화상의 계측 방향(XZ 면내에서의 회전 드럼(DR)의 외주 접선 방향)과, 각 엔코더 헤드(EN4, EN5)의 계측 방향(XZ 면내에서의 스케일부(GP)의 외주 접선 방향)을, 허용 각도 오차 내에서 맞춰 둘 필요가 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 앞의 제1 실시 형태와 동일한 작용·효과가 얻어지는 것에 더하여, 얼라이먼트 현미경(AM1, AM2)에 의한 기판(P) 상의 얼라이먼트 마크(특정 패턴)의 계측 방향(회전 드럼(DR)의 원주면의 접선 방향)과 일치하도록, 엔코더 헤드(EN4, EN5)를 배치하고 있기 때문에, 얼라이먼트 현미경(AM1, AM2)에 의한 기판(P)(마크)의 위치 검출시(화상 샘플링시)에, 회전 드럼(DR)(스케일 원반(SD))이 XZ 면내에서 설치 방위선(Le4)이나 설치 방위선(Le5)과 직교한 둘레 방향(접선 방향)으로 시프트한 경우에도, 그 시프트를 가미한 고정밀한 위치 계측이 가능해진다.
그 결과, 제어 장치(14)에 의한 원통 마스크(DM)의 구동이나 회전 드럼(DR)의 구동, 혹은 기판(P)에의 텐션 부여에 관해서, 정밀한 피드백 제어나 피드포워드(feedforward) 제어를 할 수 있게 되어, 기판(P)에 대해서 고정밀한 노광 처리가 가능하게 된다.
또, 본 실시 형태에서는, 홀수번째의 투영 영역(PA1, PA3, PA5)의 둘레 방향 위치에 맞춘 엔코더 헤드(EN1)의 근처에, 얼라이먼트 현미경(AM1)의 촬상 시야의 둘레 방향 위치에 맞춘 엔코더 헤드(EN4)를 배치할 수 있고, 짝수번째의 투영 영역(PA2, PA4, PA6)의 둘레 방향 위치에 맞춘 엔코더 헤드(EN2)의 근처에, 얼라이먼트 현미경(AM2)의 촬상 시야의 둘레 방향 위치에 맞춘 엔코더 헤드(EN5)를 배치할 수 있다.
그 때문에, 접근한 2개의 엔코더 헤드의 조(組)(EN1와 EN4, 혹은 EN2와 EN5)에 의해서, 스케일부(GP)에 새겨 마련된 스케일(눈금, 격자)의 둘레 방향의 피치 불균일을 계측할 수 있다. 그러한 피치 불균일을 스케일 원반(SD)의 전체 둘레에 걸쳐서 계측하는 것에 의해, 스케일 원반(SD)의 회전 각도 위치에 대응한 보정 맵을 만들 수 있어, 더 고정밀한 계측이 가능해진다.
게다가, 본 실시 형태에서는, 스케일 원반(SD)의 주위의 5개소에, 엔코더 헤드(EN1 ~ EN5)가 배치되어 있으므로, 이 중 적절한 2개 또는 3개의 엔코더 헤드에 의한 계측값을 조합시켜 연산 처리하는 것에 의해, 스케일 원반(SD)의 스케일부(GP)의 진원도(형상 변형), 편심 오차 등을 구하는 것도 가능해진다.
(제3 실시 형태)
다음으로, 본 발명에 관한 기판 처리 장치의 제3 실시 형태에 대해서, 도 7a, 도 7b를 참조하여 설명한다. 이 도면에서, 도 1 내지 도 6에 나타내는 제1, 제2 실시 형태의 구성 요소와 동일한 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
본 실시 형태에서는, 스케일 원반(SD)의 진원도를 조정하는 진원도 조정 장치가 마련되어 있다. 진원도 조정 장치(CS)는, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 스케일 원반(SD)의 ＋Y축측의 면에 둘레 방향을 따라서 링 모양으로 돌출 마련된 돌기부(SD1)와, 스케일 원반(SD)의 ＋Y축측에 회전축(ST)에 삽입 통과되어 고정된 원판모양의 고정판(FP)으로 구성된다.
고정판(FP)의 스케일 원반(SD)과 대향하는 측의 면에는 둘레 방향을 따라서 링 모양으로 돌출 마련된 돌기부(FP1)가 마련되어 있다. 돌기부(SD1)의 내주측에는, 고정판(FP)을 향함에 따라서 점차 지름이 넓어지는 경사면(SD2)이 형성되어 있다. 돌기부(FP1)의 외주측에는, 스케일 원반(SD)을 향함에 따라서 점차 지름이 축소하고, 경사면(SD2)과 끼워 맞추어지는 경사면(FP2)이 형성되어 있다. 경사면(FP2)의 선단부의 직경은, 경사면(SD2)의 베이스부의 직경 보다도 크게 설정되어 있다. 경사면(SD2)의 선단부의 직경은, 경사면(FP2)의 베이스부의 직경 보다도 작게 설정되어 있다.
스케일 원반(SD)에는, 돌기부(SD1)가 위치하는 회전 중심선(AX2)으로부터의 거리에서, 회전 중심선(AX2)을 따라서 관통공(SD3) 및 -Y축측으로 개구하는 계단부(SD4)가 형성되어 있다. 고정판(FP)에는, 관통공(SD3) 및 계단부(SD4)와 동축으로 암나사부(FP3)가 형성되어 있다.
이들 관통공(SD3), 계단부(SD4) 및 암나사부(FP3)는, 회전 중심선(AX2)을 중심으로 하는 둘레 방향으로 소정의 피치로 복수(여기에서는 8개소) 형성되며, 각 개소가 조정부가 된다.
각 조정부에서는, 관통공(SD3)을 삽입 통과하여 암나사부(FP3)에 나사 결합하는 수나사부(61), 계단부(SD4)에 맞물리는 헤드부(62)를 가지는 조정 나사(60)가 장착된다.
상기 구성의 진원도 조정 장치(CS)에서는, 조정 나사(60)를 돌려 넣는 것에 의해, 스케일 원반(SD)이 고정판(FP)에 접근하는 방향으로 이동함으로써, 경사면(SD2)이 경사면(FP2)을 따라서 외경측으로 미소량 탄성 변형한다. 반대로, 조정 나사(60)를 반대측으로 회전시키는 것에 의해, 스케일 원반(SD)이 고정판(FP)과 이간하는 방향으로 이동함으로써, 경사면(SD2)이 경사면(FP2)을 따라서 내경측으로 미소량 탄성 변형한다.
이와 같이, 각 조정부에서 조정 나사(60)를 조작하는 것에 의해, 스케일 원반(SD)에서는, 둘레 방향으로 상기 조정부에서의 돌기부(SD1), 나아가서는 외주면에 형성된 스케일부(GP)의 지름을 미소량 조정할 수 있다. 따라서, 스케일 원반(SD)의 진원도에 따라서, 적절한 위치의 조정부(조정 나사(60))를 조작하는 것에 의해, 스케일 원반(SD)의 스케일부(GP)의 진원도를 높이거나, 회전 중심선(AX2)에 대한 미소 편심 오차를 저감시키거나 하여, 회전 드럼(DR)에 대한 회전 방향의 위치 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다. 그 조정량은, 스케일 원반(SD)의 직경, 조정부의 반경 위치에 따라서 다르지만, 최대라도 수(數) 미크론 정도이다.
또, 본 실시 형태에서도, 제1, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 3번째의 엔코더 헤드(제3 판독 기구)(EN3)가, 엔코더 헤드(EN1, EN2)에 대해서, 회전 중심선(AX2)을 사이에 둔 반대측에 배치된 구성이라도 괜찮다.
(제4 실시 형태)
다음으로, 본 발명에 관한 기판 처리 장치의 제4 실시 형태에 대해서, 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다. 이 도면에서, 도 1 내지 도 7b에 나타내는 제1 ~ 제3 실시 형태의 구성 요소와 동일한 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
도 8은, 기판(P)이 감겨지는 회전 드럼(DR)의 외관 사시도이다. 또, 도 8에서는, 결상 광속(EL2)과 둘레 방향의 설치 방위가 동일한 엔코더 헤드(EN1, EN2)에 대해서는 도시를 생략하고 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 회전 드럼(DR)에 감겨진 기판(P)의 주위에, 합계 12개의 얼라이먼트 현미경('비접촉식 검출 프로브'라고도 함)(AM)이 배치된다.
이들 12개의 얼라이먼트 현미경은, 회전 중심선(AX2)이 신장하는 방향(Y축 방향)으로 소정 간격으로 배열한 4개의 얼라이먼트 현미경(AM)을 포함하는 3개의 얼라이먼트 현미경군(AMG4, AMG5, AMG6)을, 회전 드럼(DR)의 둘레 방향으로 소정 각도 간격으로 배치한 것이다.
얼라이먼트 현미경군(AMG4)을 구성하는 4개의 얼라이먼트 현미경(AM)의 각각은, 회전 중심선(AX2)을 향함과 아울러, XZ 면내에서 동일 방향으로 경사진 관찰(검출) 중심선(AMD4)을 가진다. 얼라이먼트 현미경군(AMG5)을 구성하는 4개의 얼라이먼트 현미경(AM)의 각각은, 회전 중심선(AX2)을 향함과 아울러, XZ 면내에서 동일 방향으로 경사진 관찰(검출) 중심선(AMD5)을 가진다. 얼라이먼트 현미경군(AMG6)을 구성하는 4개의 얼라이먼트 현미경(AM)의 각각은, 회전 중심선(AX2)을 향함과 아울러, XZ 면내에서 동일 방향으로 경사진 관찰(검출) 중심선(AMD6)을 가진다.
각 얼라이먼트 현미경군(AMG4 ~ AMG6)은, 회전 드럼(DR)의 둘레 방향에 관해서, 기판(P)에의 노광 위치(투영 영역(PA1 ~ PA6)) 보다도 진입 영역(IA)측(－X축측)에 배치되어 있다. 즉, 각 얼라이먼트 현미경군(AMG4 ~ AMG6)에 의한 검출 영역이, 노광 위치(투영 영역(PA1 ~ PA6))에 대응하여 배치되는 2개의 엔코더 헤드(EN1, EN2) 보다도 기판(P)의 반송 방향의 상류측에 설정되도록, 각 얼라이먼트 현미경군(AMG4 ~ AMG6)은, 회전 드럼(DR)의 주위에 배치된다.
본 실시 형태에서는, 도 8과 같이, XZ 면내에서 보았을 때, 3개의 얼라이먼트 현미경군(AMG4 ~ AMG6)의 각 관찰(검출) 중심선(AMD4 ~ AMD5)의 각각과 동일 방향을 향한 설치 방위선(Le4, Le5, Le6) 상에, 엔코더 헤드(EN4 ~ EN6)(검출 위치 판독 기구)가 배치된다. 엔코더 헤드(EN4 ~ EN6)는, 비접촉으로 스케일부(GP)를 판독한다.
도 9는, XZ면 상에서 본 3개의 엔코더 헤드(EN4 ~ EN6)의 배치이다. 3개의 엔코더 헤드(EN4 ~ EN6)는, 노광 위치(투영 영역(PA1 ~ PA6))에 대응하여 배치되는 2개의 엔코더 헤드(EN1, EN2)에 대해, 회전 드럼(DR) 상에서의 기판(P)의 반송 방향에 관해서 앞측(기판(P)의 반송 방향의 상류측)으로서, 또한, 기판(P)의 진입 영역(IA) 보다도 뒤(기판(P)의 반송 방향의 하류측)의 위치에 배치된다.
상기 구성의 처리 장치(U3)에서는, 기판(P)에서의 각 얼라이먼트 현미경군(AMG4 ~ AMG6)(검출 프로브)의 얼라이먼트 현미경(AM)(검출 프로브, 패턴 검출 장치)에 대응하는 위치에, 패턴(패턴 형성 영역)과 소정의 상관 관계를 가지는 얼라이먼트 마크(특정 패턴)를, 기판(P)의 장척 방향으로 이산(離散) 또는 연속하여 형성해 두고, 상기 얼라이먼트 마크를 얼라이먼트 현미경군(AMG4 ~ AMG6)에 의해서 순차적으로 검출한다. 이것에 의해, 기판(P)에 대한 노광 처리 전에 미리 패턴의 위치, 크기, 회전, 변형 등의 오차 정보를 계측할 수 있고, 상기 오차 정보에 기초하여 노광 처리시의 투영 조건을 보정하는 등에 의해, 고정밀도의 패턴 형성이 가능해진다.
각 얼라이먼트 현미경군(AMG4 ~ AMG6)은, Y축 방향(기판(P)의 폭방향)으로 일렬로 늘어선 4개의 얼라이먼트 현미경(AM)을 가지며, 그 중 Y축 방향의 양측의 2개의 얼라이먼트 현미경(AM)은, 기판(P)의 양단 부근에 형성된 마크를 상시 검출하는 것이 가능하다. Y축 방향(기판(P)의 폭방향)으로 일렬로 늘어선 4개의 얼라이먼트 현미경(AM) 중, 내측의 2개의 얼라이먼트 현미경(AM)은, 예를 들면, 기판(P)상에 장척 방향을 따라서 복수 형성되는 표시 패널의 패턴 형성 영역의 사이의 여백부 등에 형성되는 얼라이먼트 마크를 관찰, 검출할 수 있다.
혹은, 기판(P) 상의 장척 방향에 관해서, 곳곳에 표시 패널을 형성하지 않은 특정 영역을 설정하고, 그 특정 영역 내에, 3개의 얼라이먼트 현미경군(AMG4 ~ AMG6)을 구성하는 12개의 얼라이먼트 현미경(AM)이 동시에 검출 가능할 것 같은 배치로, 12개의 얼라이먼트 마크를 마련해 두어도 괜찮다. 이와 같이 하면, 12개의 얼라이먼트 현미경(AM)에 의해서, 동시에 검출된 각 마크의 상대 위치 관계에 기초하여, 기판(P)의 노광 위치(투영 영역(PA1 ~ PA6))의 직전의 부분이, 면으로서 어떻게 변형하고 있는지를, 고속으로 또한 미세하게 계측하는 것이 가능해진다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 앞의 각 실시 형태와 동일한 작용·효과가 얻어지는 것에 더하여, 3열의 얼라이먼트 현미경군(AMG4 ~ AMG6)의 각각에 대응한 엔코더 헤드(EN4 ~ EN6)가, 스케일 원반(SD)의 주위의 노광 위치 앞의 둘레 부분에 서로 인접하여 배치할 수 있다. 그 때문에, 이들 엔코더 헤드(EN4 ~ EN6) 각각의 계측 결과를 해석하는 것에 의해, 스케일부(GP)에 새겨 마련된 눈금이나 격자의 둘레 방향의 피치 불균일에 기인한 계측 오차를 사전에 파악하고, 노광 위치에 대응하여 배치된 엔코더 헤드(EN1, EN2)의 각 계측 결과를, 사전에 파악된 피치 불균일에 의한 예상 계측 오차로 보정하는 것도 가능해진다.
그 결과, 기판(P)에 대해서 높은 위치 결정 정밀도로 패터닝(노광 처리)이 가능하게 된다.
(제5 실시 형태)
다음으로, 본 발명에 관한 기판 처리 장치의 제5 실시 형태에 대해서, 도 10을 참조하여 설명한다. 이 도면에서, 도 1 내지 도 9에 나타내는 제1 ~ 제4 실시 형태의 구성 요소와 동일한 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
상기 제 1 ~ 제4 실시 형태에서는, 엔코더의 스케일 원반(SD)을, 회전 드럼(DR)의 회전축(ST)에 고정하는 구성에 대해서 설명했다. 본 실시 형태에서는, 기판(P)을 보내는 회전 드럼(DR)이나 원통 마스크(DM)에 스케일부(GP)를 직접 마련하는 구성에 대해서 설명한다.
도 10은, 도 1에 나타낸 처리 장치(U3)의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 제2 스케일 부재로서도 기능을 하는 회전 드럼(DR)의 외주면에서, 회전 중심선(AX2) 방향의 양단부에는, 스케일부(제2 스케일부)(GP)가 둘레 방향의 전체에 걸쳐서 고리 모양으로 각각 마련되어 있다.
기판(P)은, 회전 드럼(DR)의 양단부에 형성된 스케일부(GP)를 피한 내측에 감겨지도록 구성된다. 엄밀한 배치 관계를 필요로 하는 경우는, 스케일부(GP)의 외주면과, 기판(P)의 회전 드럼(DR)에 감겨진 부분의 외주면이 동일면(중심선(AX2)으로부터 동일 반경)이 되도록 설정한다. 그를 위해서는, 스케일부(GP)의 외주면을, 회전 드럼(DR)의 기판 감음 외주면에 대해서, 지름 방향으로 기판(P)의 두께만큼 높게 해 두면 괜찮다.
게다가, 본 실시 형태에서도, 회전 드럼(DR)의 양단부의 스케일부(GP)의 각각과 대향함과 아울러, 투영 광학계(PL)의 각 투영 영역(PA1 ~ PA6)으로부터의 결상 광속(EL2)(주광선)에 대응하여, 앞의 도 5에서 설명한 바와 같은 설치 방위선(Le1, Le2)의 위치에, 엔코더 헤드(EN1, EN2)가 배치된다.
그 엔코더 헤드(EN1, EN2)는, 멀티 렌즈 방식의 투영 광학계(PL)를 기계적으로 안정된 상태로 장치 내에 유지하기 위한 유지 칼럼(column)(PLa)의 일부에 고정되어 있다. 유지 칼럼(PLa)은, 온도 변화에 대한 열팽창 계수가 작은 인바(invar) 등의 금속으로 구성되며, 온도 변화에 의한 각 투영 모듈(PL1 ~ PL6) 사이의 위치적인 변동이나, 투영 광학계(PL)와 각 엔코더 헤드(EN1, EN2)의 상대 배치 변동을 작게 억제할 수 있다.
한편, 원통 마스크(DM)를 유지하는 제1 드럼 부재(21)의 회전 중심선(AX1) 방향의 양단부 가장자리에는, 제1 스케일 부재로서의 스케일부(GPM)가 회전 중심선(AX1)을 중심으로 하는 둘레 방향의 전체에 걸쳐 각각 고리 모양으로 마련되어 있다.
원통 마스크(DM)는, 제1 드럼 부재(21)의 양단부에 형성된 스케일부(GPM)를 피한 내측에 마스크 패턴이 위치하도록 구성된다. 엄밀한 배치 관계를 필요로 하는 경우, 스케일부(GPM)의 외주면과, 원통 마스크(DM)의 패턴면(원통면)의 외주면이 동일면(중심선(AX1)로부터 동일 반경)이 되도록 설정된다.
게다가, 제1 드럼 부재(21)(원통 마스크(DM))의 양단부의 스케일부(GPM)의 각각과 대향하는 위치로서, 회전 중심선(AX1)으로부터 보아, 원통 마스크(DM)의 조명 영역(IR)을 조명하는 조명 광속(EL1)(도 2 참조)의 조명 방향과 동일한 설치 방위선(Le11, Le12)의 위치에, 엔코더 헤드(EN11, EN12)가 배치되어 있다. 엔코더 헤드(EN11, EN12)에 대해서도, 투영 광학계(PL)를 유지하는 유지 칼럼(PLa)에 고정 설치되어 있다.
원통 마스크(DM)의 경우, 스케일부(GPM)에 새겨 마련하는 눈금이나 격자 패턴은, 기판(P)에 전사할 디바이스 패턴과 함께, 제1 드럼 부재(21)의 외주면에 형성하는 것이 가능하다. 그 때문에, 디바이스 패턴과 스케일부(GPM)와의 상대 위치 관계를 엄밀하게 설정할 수 있고, 특히 스케일부(GPM)의 일부에 일주분(一周分)의 원점(原点)을 나타내는 원점 패턴을, 디바이스 패턴의 둘레 길이 방향의 특정 위치에 정밀하게 새겨 마련할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 원통 마스크(DM)를 투과형으로 예시했다. 그러나, 반사형의 원통 마스크에서도 마찬가지로, 스케일부(GPM)(눈금, 격자, 원점 패턴 등)를 디바이스 패턴과 함께 형성하는 것이 가능하다. 일반적으로, 반사형의 원통 마스크를 제작하는 경우는, 제1 드럼 부재(21)로서의 축이 붙은 금속 원기둥재를, 고정밀한 선반(旋盤)과 연마기에 의해 가공하므로, 그 외주면의 진원도나 축 흔들림(편심)을 매우 작게 억제할 수 있다. 그 때문에, 외주면에 디바이스 패턴의 형성과 동일 공정에 의해서, 스케일부(GPM)도 함께 형성해 두면, 고정밀한 엔코더 계측이 가능해진다.
이와 같이 구성되는 처리 장치(U3)에서, 제1 드럼 부재(21)(원통 마스크(MD))의 회전 방향의 위치는, 마스크 패턴을 향하는 조명 광속(EL1)의 조명 방향과 동일한 설치 방위선(Le11, Le12) 상에 배치된 엔코더 헤드(EN11, EN12)에서 계측된다. 그 때문에, 원통 마스크(MD)의 회전축의 기계적인 오차(편심 오차, 흔들림) 등에 의해서, 원통 마스크(MD) 상의 조명 영역(IR1 ~ IR6)에 대응한 투영 광학계(PL)의 물체측의 시야 영역(혹은 주광선)에 대해서 마스크 패턴이 둘레 방향으로 미동(微動)하고, 그 결과, 기판(P) 상에 투영되는 상(像)이 기판(P)의 이송 방향(길이 방향)으로 시프트하는 것과 같은 경우에도, 그 시프트량을 엔코더 헤드(EN11, EN12)의 계측 결과로부터 용이하게 추정할 수 있다.
또, 도 10에는 나타내고 있지 않지만, 본 실시 형태에서도, 기판(P) 상의 얼라이먼트 마크나 얼라이먼트용 패턴을 검출하는 복수의 얼라이먼트 현미경(AM)이 마련되어 있다. 이들 얼라이먼트 현미경(AM)에 의한 마크 검출 위치는, 예를 들면, 앞의 도 6이나 도 9와 동일하게 정해지며, 그것에 대응하여 엔코더 헤드(EN4, EN5, EN6)도 마련된다.
그 경우, 복수의 얼라이먼트 현미경(AM)과 엔코더 헤드(EN4, EN5, EN6)는, 모두, 유지 칼럼(PLa)에 고정 설치된다.
게다가, 원통 마스크(DM)의 외주면에도, 기판(P)과의 위치 맞춤을 위한 얼라이먼트 마크('마스크측 마크'로 함)가 복수 형성되어 있다. 마스크측 마크를 검출하는 마스크측 얼라이먼트 현미경이, 유지 칼럼(PLa)에 고정 설치되어 있으며, 또 아울러, 마스크측 얼라이먼트 현미경의 검출 위치에 대응한 XZ 면내에서의 방위에도, 스케일부(GPM)를 판독하기 위한 엔코더 헤드가, 유지 칼럼(PLa)에 고정 설치되어 있다.
게다가, 이런 종류의 주사형 노광 장치에서는, 기판(P)의 표면을 항상 투영 광학계(PL)의 결상면측의 초점 심도(DOF) 내에 설정할 필요가 있다. 그 때문에, 투영 모듈(PL1 ~ PL6)에 의한 기판(P) 상의 각 투영 영역(PA1 ~ PA6) 내, 또는 그 근방 위치에서, 기판(P)의 표면의 주광선 방향의 위치(회전 중심선(AX2)으로부터의 지름 방향의 위치)의 변화를 ㎛오더(order)로 정밀하게 계측하는 복수의 포커스 센서도 마련된다.
포커스 센서(비접촉형 높이 센서 등)에는, 각종의 방식이 있다. ㎛오더의 분해능을 필요로 하는 경우는, 피검면(被檢面)(기판(P))에 광 빔을 경사지게 투사하고, 피검면으로부터의 반사빔의 수광 위치의 변화를 광전(光電) 검출하는 경사 입사광식 포커스 센서가 사용된다. 이 센서의 경우, 광 빔을 기판(P) 상에 투사하는 투광 유닛과, 기판(P)으로부터의 반사빔을 받는 수광 유닛이 필요하지만, 이들 유닛도 도 10 중에 나타낸 유지 칼럼(PLa)에 고정 설치된다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 앞의 각 실시 형태와 동일한 작용·효과가 얻어짐과 아울러, 투영 영역에 대응한 엔코더 헤드(EN1, EN2, EN11, EN12), 혹은 얼라이먼트 현미경에 대응한 엔코더 헤드(EN4, EN5, EN6) 등이, 투영 광학계(PL)를 안정적으로 유지하는 유지 칼럼(PLa)에 고정 설치되어 있기 때문에, 각 엔코더 헤드(계측 위치)와 투영 광학계(PL)(처리 위치)와의 상대적인 위치 변동, 소위, 베이스 라인(base line) 변동을 억제하는 것이 가능해진다.
게다가, 본 실시 형태에서는, 원통 마스크(DM)에 형성되는 스케일부(GPM)의 외주면은, 마스크 패턴의 형성면과 거의 동일한 반경으로 설정할 수 있고, 회전 드럼(DR)에 형성되는 스케일부(GP)의 외주면은 기판(P)의 외주면과 거의 동일한 반경으로 설정할 수 있다. 그 때문에, 엔코더 헤드(EN11, EN12)는, 원통 마스크(DM) 상의 조명 영역(IR1 ~ IR6)과 동일 지름 방향 위치에서 스케일부(GPM)를 검출하고, 엔코더 헤드(EN1, EN2)는, 회전 드럼(DR)에 감겨진 기판(P) 상의 투영 영역(PA1 ~ PA6)과 동일 지름 방향 위치에서 스케일부(GP)를 검출할 수 있다. 그 때문에, 계측 위치와 처리 위치가 회전계의 지름 방향으로 다른 것에 의해서 발생하는 아베 오차를 작게 할 수 있다.
또, 스케일부(GP, GPM)가 회전 드럼(DR), 제1 드럼 부재(21)(원통 마스크(DM))에 마련되어 있다. 그 때문에, 스케일 원반(SD)을 이용한 경우와 비교해서, 둘레 길이를 길게 할 수 있기 때문에, 동일 피치의 스케일부라도 각도 분해능이 향상하여, 보다 고정밀도의 위치 검출이 가능하게 된다.
(변형예)
또, 앞의 제5 실시 형태, 및 제1 ~ 제4 실시 형태에서는, 원통 마스크(DM)를 구성하는 제1 드럼 부재(21)의 원통 모양 외주면, 혹은 스케일 원반(SD)의 외주 단면(端面)에, 회전 방향의 위치 계측을 행하기 위한 눈금이나 격자를 새겨 마련하고, 그것을 엔코더 헤드에 의해 계측하는 구성에 대해 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면 도 11에 나타내는 바와 같이, 제1 드럼 부재(21)(원통 마스크(DM))의 단면(端面)의 둘레 가장자리부에 둘레 방향을 따라서 고리 모양으로 회전 방향의 위치 변화 계측용 스케일부(GPMR)를 마련함과 아울러, 마스크 패턴이 형성되는 둘레면의 단부 가장자리에는, 둘레 방향을 따라서 고리 모양으로 회전 중심선(AX1) 방향(Y축 방향)의 위치 변화 계측용 스케일부(GPMT)를 마련하는 구성으로 해도 괜찮다.
이 경우에는, 스케일부(GPMR)와 대향하고, 또한 조명 광속(EL1)의 조사 방향과 동일 방향을 향하는 설치 방위선(Le11, Le12) 상에 엔코더 헤드(EN11, EN12)를 마련하고, 스케일부(GPMT)와 대향하여 상기 스케일부(GPMT)를 비접촉으로 판독하는 엔코더 헤드(EN21)(계측 방향은 Y축 방향)를 마련하는 구성으로 하면 괜찮다. 각 엔코더(EN11, EN12, EN21)는, 투영 광학계(PL)를 유지하는 유지 칼럼(PLa)에 고정 설치된다.
이 구성을 채용하는 것에 의해, 원통 마스크(DM)의 회전 방향의 위치 변화에 더하여, 회전 중심선(AX1) 방향(Y축 방향)의 위치 변화를 고정밀도로 계측하는 것이 가능해진다.
또, 도 11에 나타낸 스케일부(GPMR와 GPMT), 엔코더(EN11, EN12, EN21)는, 제1 드럼 부재(21)의 반대의 단부측에도 동일하게 마련된다.
이와 같이, 원통 마스크(DM)를 구성하는 제1 드럼 부재(21)의 양단측에 스케일부(GPMR, GPMT)를 형성해 두면, 원통 마스크(DM)의 중심선(AX1) 둘레의 약간의 비틀림이나, 중심선(AX1) 방향의 약간의 신축을 리얼 타임으로 정확하게 계측하는 것도 가능해지며, 기판(P) 상에 투영되는 마스크 패턴의 상(像)의 변형(Y축 방향의 투영 배율 오차 등)이나 미소한 회전 오차를 정확하게 포착하는 것이 가능해진다.
또, 원통 마스크(DM)를 구성하는 제1 드럼 부재(21)의 단면(端面)측에, 회전 방향의 위치 계측용 스케일부(GPMR)를 마련한 것과 동일하게 하여, 기판(P)이 감겨지는 회전 드럼(DR)의 단면(端面)측(XY면과 평행한 면측)에, 회전 방향의 위치 계측용 스케일부를 마련해도 괜찮다. 물론, 회전 드럼(DR)의 중심선(AX2) 방향의 양단 부근의 외주면에, 도 11에 나타낸 스케일부(GPMT)와 마찬가지로, 회전 중심선(AX2)이 연장하는 방향의 위치 계측용 스케일부를 형성해도 괜찮다.
(제6 실시 형태)
다음으로, 본 발명에 관한 기판 처리 장치의 제6 실시 형태에 대해서, 도 12를 참조하여 설명한다. 이 도면에서, 도 10 내지 도 11에 나타내는 제5 실시 형태의 구성 요소와 동일한 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
본 실시 형태에서는, 상기 엔코더 헤드(EN1, EN2, EN11, EN12)에 의한 회전 위치 계측에 더하여, 제1 드럼 부재(21)(원통 마스크(DM))와 회전 드럼(DR)(기판(P))과의 상대적인 회전 속도에 관한 정보를 계측하기 위한 속도 계측 장치가 마련되어 있다.
도 12는, 제1 드럼 부재(21)와 회전 드럼(DR)과의 사이에 배치된 속도 계측 장치(SA)의 개략적인 구성도이다. 속도 계측 장치(SA)에는, X축 방향(스케일부(GPM, GP)의 배열 방향)의 중앙부에 반사부(71A)를 가지며, 반사부(71A)를 사이에 둔 양측에 투과부(71B)를 가지는 광학 부재(광 분할기)(71)가 레이저 조사계(70)에 대향하여 마련되어 있다. 레이저 조사계(70)로부터 출사된 레이저광은, 광학 부재(71)의 반사면에서 반사하고, 렌즈(GK1)를 통해 제1 드럼 부재(21)의 스케일부(GPM)에 투사된다.
회전하는 스케일부(GPM)에 레이저광이 입사함으로써, 도플러(Doppler) 시프트한 회절빔(±1차 반사 회절광)과 0차 반사광이 형성되어, 렌즈(GK1)에 입사한다. 0차 반사광(제1 회절광 또는 제2 회절광)에 대해서는, 광학 부재(71)의 반사부(71A)에서 레이저 조사계(70)를 향해서 반사하지만, ±1차 반사 회절빔(제1 회절광 또는 제2 회절광)은 광학 부재(71)의 투과부(71B)를 투과하여, 렌즈(GK2), 및 시야 조리개(APM)에 이른다.
광학 부재(71)는, 렌즈(GK1)와 렌즈(GK2)에 의한 결상계의 눈동자(瞳) 공간에 배치된다. 시야 조리개(APM)는, 렌즈(GK1)와 렌즈(GK2)에 의한 결상계에 관해서 스케일부(GPM)와 광학적으로 공역(共役)인 위치(상면(像面) 위치)에 배치된다. 따라서, 시야 조리개(APM)의 위치에는, ±1차 반사 회절빔에 의한 스케일부(GPM)의 상(像)(눈금선을 따라 이동하는 회절상, 혹은 흐르는 간섭 무늬)이 형성된다.
시야 조리개(APM)를 투과하여, 렌즈(GK3)에 입사한 ±1차 반사 회절빔은, 빔 스플리터(또는 편광 빔 스플리터)(72)를 투과하고, 렌즈(GK4)를 통해서, 회전 드럼(DR)측의 스케일부(GP)에 투사된다. 스케일부(GP)에 ±1차 반사 회절빔이 투사되면, 각 회절빔을 0차 광으로 하는 ±1차 재회절빔이 각각 동일 방향으로 발생하고, 서로 간섭하는 간섭 빔이 되어, 렌즈(GK4), 빔 스플리터(72)로 되돌아와, 빔 스플리터(72)에서 반사한 상기 재회절빔(간섭 빔)은 수광계(73)에 의해 수광된다.
이상의 구성에서, 렌즈(GK3)와 렌즈(GK4)에 의한 결상계는, 시야 조리개(APM)의 위치에 형성되는 회절상을 회전 드럼(DR)측의 스케일부(GP) 상에 재결상하는 것이며, 빔 스플리터(72)는, 렌즈(GK3, GK4)에 의한 결상계의 눈동자 공간에 배치된다.
이상과 같은 구성에서, 예를 들면, 스케일부(GPM)의 스케일 피치와 스케일부(GP)의 스케일 피치가 동일하면, 스케일부(GPM)(제1 드럼 부재(21))의 둘레 속도와, 스케일부(GP)(회전 드럼(DR))의 둘레 속도에 차이가 없는 경우에는, 수광계(72)가 수광한 광전 신호는, 일정 강도의 신호가 되지만, 스케일부(GPM)의 둘레 속도와, 스케일부(GP)의 둘레 속도에 차이가 생기면, 둘레 속도의 차이에 따른 주파수로 진폭 변조되는 광전 신호가 출력된다. 따라서, 수광계(72)가 출력하는 광전 신호의 파형 변화를 해석하는 것에 의해서, 스케일부(GPM)와 스케일부(GP)와의 속도차, 즉 원통 마스크(DM)의 마스크 패턴과 회전 드럼(DR)에 감겨진 기판(P)과의 상대적인 속도차를 계측하는 것이 가능하게 된다.
(디바이스 제조 방법)
다음으로, 디바이스 제조 방법에 대해 설명한다. 도 13은, 본 실시 형태의 디바이스 제조 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 13에 나타내는 디바이스 제조 방법에서는, 우선, 예를 들면 유기EL 표시 패널 등의 디바이스의 기능·성능 설계를 행한다(스텝 201). 다음으로, 디바이스의 설계에 기초하여, 원통 마스크(DM)를 제작한다(스텝 202). 또, 디바이스의 기재인 투명 필름이나 시트, 혹은 매우 얇은 금속박 등의 기판을, 구입이나 제조 등에 의해서 준비해 둔다(스텝 203).
다음으로, 준비한 기판을 롤(roll)식, 패치(patch)식의 제조 라인에 투입하고, 그 기판 상에 디바이스를 구성하는 전극이나 배선, 절연막, 반도체막 등의 TFT 백 플레인(back plain)층이나, 화소부가 되는 유기EL 발광층을 형성한다(스텝 204). 스텝 204에는, 전형적으로는, 기판 상의 막 위에 레지스터 패턴을 형성하는 공정과, 이 레지스터 패턴을 마스크로 하여 상기 막을 에칭하는 공정이 포함된다. 레지스터 패턴의 형성에는, 레지스터막을 기판 표면에 균일하게 형성하는 공정, 상기의 각 실시 형태에 따라서, 원통 마스크(DM)를 경유하여 패턴화된 노광광(露光光)으로 기판의 레지스터막을 노광하는 공정, 그 노광에 의해서 마스크 패턴의 잠상(潛像)이 형성된 레지스터막을 현상하는 공정이 실시된다.
인쇄 기술 등을 병용한 플렉시블·디바이스 제조의 경우는, 앞의 도 1에 나타낸 바와 같은 제조 라인에 의해, 기판 표면에 기능성 감광층(감광성 실란 커플링재 등)을 도포식에 의해 형성하는 공정, 상기의 각 실시 형태에 따라서, 원통 마스크(DM)를 경유하여 패턴화된 노광광을 기능성 감광층에 조사하고, 기능성 감광층에 패턴 형상을 따라 친수화(親水化)한 부분과 발수화(撥水化)한 부분을 형성하는 공정, 기능성 감광층의 친수성이 높은 부분에 도금 베이스액 등을 코팅하고, 무전해도금에 의해 금속성의 패턴(TFT의 전극층, 배선층 등)을 석출 형성하는 공정 등이 실시된다.
다음으로, 제조하는 디바이스에 따라서, 예를 들면, 기판을 다이싱, 혹은 컷하는 것이나, 다른 공정에서 제조된 다른 기판, 예를 들면 씰링 기능을 가진 시트모양의 컬러 필터나 얇은 유리 기판 등을 접합시키는 공정이 실시되고, 디바이스를 조립한다(스텝 205). 다음으로, 디바이스에 검사 등의 후처리를 행한다(스텝 206).이상과 같이 하여, 디바이스를 제조할 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 관한 바람직한 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 상술한 예에서 나타낸 각 구성 부재의 모든 형상이나 조합 등은 일례로서, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에서 설계 요구 등에 기초하여 여러 가지 변경 가능하다.
상기 실시 형태에서는, 예를 들면, 도 5, 도 6, 도 9 등에 나타내는 바와 같이, 기판(P)에 대해서 투영 처리(노광 처리) 등이 행해지는 특정 위치로서의 결상 광속(EL2)의 입사 방향과 동일한 방향으로 경사진 설치 방위선(Le1, Le2) 등의 위치에 엔코더 헤드(EN1, EN2)를 배치하는 구성에 대해 설명했다.
그렇지만, 도 14에 나타내는 바와 같이, 홀수번째의 투영 모듈(PL1, PL3, PL5)에 의한 결상 광속(EL2)의 중심면(P3)에 대한 경사각과, 짝수번째의 투영 모듈(PL2, PL4, PL6)에 의한 결상 광속(EL2)의 중심면(P3)에 대한 경사각이 모두 작은 경우에는, 2개의 결상 광속(EL2) 사이에 둔 중심면(P3)의 위치(설치 방위선(Le6) 상)에, 엔코더 헤드(EN31)를 1개 배치하는 구성으로 해도 괜찮다.
게다가, 이와 같이, XZ 면내에서 보았을 때, 2개소의 투영 영역(결상 광속(EL2))의 중간의 위치에 1개의 엔코더 헤드(EN31)를 배치하는 경우는, 예를 들면 도 14에 나타내는 바와 같이, 회전 중심선(AX2)을 사이에 두고 엔코더 헤드(EN31)와 반대측에서, 또한 중심면(P3)을 사이에 둔 대칭적인 2개소의 각각에 엔코더 헤드(EN32, EN33)를 배치하여, 3개의 엔코더 헤드(EN31 ~ EN33)의 각각에 의해서 계측되는 스케일부(GP)의 회전 위치의 정보를 이용하는 것에 의해, 회전 드럼(DR)의 둘레 방향의 위치 변화를 보다 고정밀도로 검출할 수 있다.
특히, 3개의 엔코더 헤드(EN31, EN32, EN33)를 스케일부(GP)의 주위에 120°의 간격으로 배치하면, 스케일부(GP)(회전 드럼(DR) 등)의 편심 오차 등을 간단한 계산으로 구할 수 있다.
또, 이 구성을 이용하는 경우에는, 제2 실시 형태에서 나타내는 바와 같이, 얼라이먼트 현미경(AM1, AM2)이 배치되는 관찰 중심선(AMD1, AMD2)과 동일 방위를 향한 설치 방위선(Le4, Le5)의 위치에, 엔코더 헤드(EN4, EN5)가 배치되기 때문에, 엔코더 헤드(EN32, EN33)를, 설치 방위선(Le4, Le5)의 연장선 상에 배치하면 괜찮다. 즉, 회전 중심선(AX2)에 대해서, 엔코더 헤드(EN4)와 점대칭인 위치에 엔코더 헤드(EN33)를 설치하고, 회전 중심선(AX2)에 대해서, 엔코더 헤드(EN5)와 점대칭인 위치에 엔코더 헤드(EN32)를 설치하면 괜찮다.
도 14와 같은 조건으로, 스케일 원반(SD)의 주위에 합계 5개의 엔코더 헤드를 마련하면, 각 엔코더 헤드(EN4, EN5, EN31 ~ 33)로부터의 계측 신호에 기초하여, 스케일 원반(SD)의 편심 오차, 축 흔들림, 스케일 변형, 피치 오차 등을 검출하여 고도의 보정이 가능해진다.
이러한 이점은, 도 10과 같이, 원통 마스크(DM)를 구성하는 제1 드럼 부재(21)에 스케일부(GPM)를 직접 형성한 경우, 회전 드럼(DR)에 스케일부(GP)를 직접 형성한 경우에도 동일하게 얻어진다.
또, 예를 들면, 도 15에 나타내는 바와 같이, 앞의 도 14와 마찬가지로, 설치 방위선(Le6)의 위치에 엔코더 헤드(EN31)를 배치할 수 있는 경우, 홀수번째의 투영 모듈(PL1, PL3, PL5)로부터의 결상 광속(EL2)이 중심선(AX2)을 향하는 선에 관해서, 설치 방위선(Le6)과 대칭인 각도로 경사진 설치 방위선(Le32)의 위치에 엔코더 헤드(EN32)를 배치하고, 짝수번째의 투영 모듈(PL2, PL4, PL6)로부터의 결상 광속(EL2)이 중심선(AX2)을 향하는 선에 관해서, 설치 방위선(Le6)과 대칭인 각도로 경사진 설치 방위선(Le33)의 위치에 엔코더 헤드(EN33)를 배치해도 괜찮다.
이러한 배치의 경우, 엔코더 헤드(EN31)에 의한 판독 결과와 엔코더 헤드(EN32)에 의한 판독 결과와의 평균 각도 위치를, 홀수번째의 투영 모듈(PL1, PL3, PL5)의 투영 영역(PA)에 대응한 것으로 하고, 엔코더 헤드(EN31)에 의한 판독 결과와 엔코더 헤드(EN33)에 의한 판독 결과와의 평균 각도 위치를, 짝수번째의 투영 모듈(PL2, PL4, PL6)의 투영 영역(PA)에 대응한 것으로 할 수도 있다.
게다가, 결상 광속(EL2)의 입사 방향과 동일 방향을 판독 방향으로 하는 엔코더 헤드(EN1, EN2)를 배치하는 경우에는, 예를 들면 도 16에 나타내는 바와 같이, 엔코더 헤드(EN1)와 대각(對角)측에 엔코더 헤드(EN1c)를 마련하고, 엔코더 헤드(EN2)와 대각측에 엔코더 헤드(EN2c)를 마련하는 구성으로 해도 괜찮다.
이 경우, 엔코더 헤드(EN1)에 의한 스케일부(GP)의 판독 결과로부터는, 회전 드럼(DR)(스케일 원반(SD))이 회전 중심선(AX2)의 둘레로 회전했는지, X축 방향으로 시프트 했는지의 구분이 곤란하다. 그러나, 대각 위치(180°)에 있는 엔코더 헤드(EN1c)에 의한 스케일부(GP)의 판독 결과와 비교함으로써 상기의 구분을 정확하게 행할 수 있다. 마찬가지로, 엔코더 헤드(EN2)와 대각측의 엔코더 헤드(EN2c)의 각각에 의한 판독 결과를 비교하는 것에 의해서도, X축 방향으로의 시프트량과 회전량(각도 위치의 변화)을 정확하게 구분하여 구할 수 있다.
또, 이상의 도 14 ~ 16에 나타낸 각 엔코더 헤드의 배치 방법은, 앞의 도 10, 도 11에 나타내는 바와 같이, 기판(P)을 반송하는 회전 드럼(DR)이나 원통 마스크(DM)의 외주면에 스케일부(GP, GPM)를 마련한 엔코더 시스템에서도 동일하게 적용할 수 있다.
이상의 각 실시 형태에서는, 회전 드럼(DR)에 의해서 원통 모양으로 지지되는 기판(P)에 대해서, 원통 마스크(DM)로부터의 패턴광을 투영하는 노광 장치를 예시했다. 그러나, 마스크 패턴이나 기판(P) 중 어느 일방이 회전계(系)에 의해서 보내어지는 구성을 가지는 장치이면, 그 회전계에 대해서 각 실시 형태에서 설명한 엔코더 시스템을 동일하게 적용할 수 있다.
그러한 장치로서는, 회전 드럼에 의해서 지지되는 기판(P)을 장척 방향으로 보내면서, 그 회전 드럼 상에서 기판(P)의 폭(단척) 방향으로 레이저 스포트광(spot光)을 고속 주사하여, CAD 등에 의해서 만들어진 배선이나 회로의 패턴을 묘화하는 광묘화 장치(그 일례는 후술함), DMD나 SLM 등의 다수의 마이크로 미러를 변조시켜, 기판(P) 상의 소정 영역 내에 투영되는 광속으로 콘트라스트 분포(패턴광)를 부여하는 마스크리스(maskless) 노광 장치, 회전 드럼에 의해서 지지되는 기판(P)을 장척 방향으로 보내면서, 그 회전 드럼 상에서 기판(P)의 폭(단척) 방향으로 배열된 잉크젯 헤드로부터의 액적(液滴)에 의해서 원하는 패턴을 묘화하는 인쇄 장치, 회전 드럼에 의해서 지지되는 기판(P)에 대해서, 에너지 빔(전자선, 레이저광 등)을 조사하여, 기판(P)의 표면의 특정 영역을 가공(소성, 아닐(anneal), 개질, 구멍냄 등)하는 가공 장치, 혹은, 회전 드럼에 의해서 지지되는 기판(P) 상의 패턴을 형광 현미경이나 위상차 현미경 등의 관찰계(검출 프로브)에 의해 관찰하고, 패턴 결함 등을 검출하는 검사 장치 등이 있다.
이들 장치에서도, 광묘화 장치의 스포트광, 마스크리스 노광 장치의 투영 광속, 인쇄 장치의 헤드로부터의 토액(吐液), 가공 장치의 에너지 빔, 혹은 검사 장치의 관찰 영역이 기판 상에 설정될 때의 회전 드럼의 둘레 방향의 위치에 맞추어, 엔코더 헤드의 설치 방위선(Le1, Le2) 등을 설정하면 괜찮다.
(제7 실시 형태)
이하, 본 발명의 다른 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 다만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 이하의 실시 형태에서는, 1개의 디바이스를 제조하기 위한 각종의 처리를, 기판에 대해서 연속하여 실시하는, 소위, 롤·투·롤(Roll to Roll) 방식으로 이용하는 노광 장치로서 설명한다.
또, 이하의 설명에서는, XYZ 직교 좌표계를 설정하고, 이 XYZ 직교 좌표계를 참조하면서 각 부의 위치 관계에 대해 설명한다. 일례로서, 수평면내의 소정 방향을 X축 방향, 수평면내에서 X축 방향과 직교하는 방향을 Y축 방향, X축 방향 및 Y축 방향의 각각과 직교하는 방향(즉 연직 방향)을 Z축 방향으로 한다.
우선, 도 17 내지 도 19를 이용하여, 본 실시 형태의 노광 장치의 구성에 대해 설명한다. 도 17은, 제7 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 모식도이다. 도 18은, 도 17에서의 조명 영역 및 투영 영역의 배치를 나타내는 모식도이다. 도 19는, 도 17의 처리 장치(노광 장치)에 적용되는 투영 광학계의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 17에 나타내는 바와 같이, 처리 장치(11)는, 노광 장치(처리 기구)(EXA)와, 반송 장치(9)를 포함한다. 반송 장치(9)는, 노광 장치(EXA)에 기판(P)(시트, 필름, 시트 기판 등)을 공급한다. 예를 들면, 도시하지 않은 공급 롤로부터 인출된 가요성의 기판(P)이, 순차적으로, n대의 처리 장치를 거쳐, 처리 장치(11)에서 처리되고, 반송 장치(9)에 의해 다른 처리 장치로 송출되어, 기판(P)이 회수 롤에 감아올려지는 디바이스 제조 시스템이 있다. 이와 같이, 처리 장치(11)는, 디바이스 제조 시스템(플렉시블·디바이스 제조 라인)의 일부로서 구성해도 괜찮다.
노광 장치(EXA)는, 이른바 주사 노광 장치이며, 원통 마스크(DM)의 회전과 가요성의 기판(P)의 이송(기판(P)의 반송)을 동기 구동시키면서, 원통 마스크(DM)에 형성되어 있는 패턴의 상(像)을, 투영 배율이 등배(×1)인 투영 광학계(PL(PL1 ~ PL6))를 매개로 하여 기판(P)에 투영한다(전사한다).
또, 도 17에 나타내는 노광 장치(EXA)는, XYZ 직교 좌표계의 Y축을 제1 드럼 부재(21)의 회전 중심선(AX1)과 평행하게 설정하고 있다. 마찬가지로, 노광 장치(EXA)는, XYZ 직교 좌표계의 Y축을 회전 드럼(DR)(제2 드럼 부재)의 회전 중심선(AX2)과 평행하게 설정하고 있다.
도 17에 나타내는 바와 같이, 노광 장치(EXA)는, 마스크 유지 장치(12), 조명 기구(IU)(전사 처리부), 투영 광학계(PL)(전사 처리부) 및 제어 장치(14)를 구비한다. 노광 장치(EXA)는, 마스크 유지 장치(12)에 유지된 원통 마스크(DM)를 회전 이동시킴과 아울러, 반송 장치(9)에 의해서 기판(P)을 반송한다. 조명 기구(IU)는, 마스크 유지 장치(12)에 유지된 원통 마스크(DM)의 일부(조명 영역(IR))를, 조명 광속(EL1)에 의해서 균일한 밝기로 조명한다. 투영 광학계(PL)는, 원통 마스크(DM) 상의 조명 영역(IR)에서의 패턴의 상(像)을, 반송 장치(9)에 의해서 반송되고 있는 기판(P)의 일부(투영 영역(PA))에 투영한다(전사한다). 원통 마스크(DM)의 이동에 따라서, 조명 영역(IR)에 배치되는 원통 마스크(DM) 상의 부위가 변화한다. 또 기판(P)의 이동에 따라서, 투영 영역(PA)에 배치되는 기판(P) 상의 부위가 변화한다. 이것에 의해, 원통 마스크(DM) 상의 소정의 패턴(마스크 패턴)의 상(像)이 기판(P)에 투영된다. 제어 장치(14)는, 노광 장치(EXA)의 각 부를 제어하고, 각 부에 처리를 실행시킨다. 또, 본 실시 형태에서, 제어 장치(14)는, 반송 장치(9)를 제어한다.
또, 제어 장치(14)는, 상술한 디바이스 제조 시스템의 복수의 처리 장치를 통괄하여 제어하는 상위 제어 장치의 일부 또는 전부라도 괜찮다. 또, 제어 장치(14)는, 상위 제어 장치에 의해 제어되며, 상위 제어 장치와는 다른 장치라도 괜찮다. 제어 장치(14)는, 예를 들면, 컴퓨터 시스템을 포함한다. 컴퓨터 시스템은, 예를 들면, CPU 및 각종 메모리나 OS, 주변 기기 등의 하드웨어를 포함한다. 처리 장치(11)의 각 부의 동작의 과정은, 프로그램의 형식으로 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기억되어 있고, 이 프로그램을 컴퓨터 시스템이 읽어내어 실행하는 것에 의해서, 각종 처리가 행해진다. 컴퓨터 시스템은, 인터넷 혹은 인트라넷 시스템에 접속 가능한 경우, 홈 페이지 제공 환경(혹은 표시 환경)도 포함한다. 또, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는, 플렉시블 디스크, 광학 자기 디스크, ROM, CD－ROM 등의 가반 매체, 컴퓨터 시스템에 내장되는 하드 디스크 등의 기억 장치를 포함한다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는, 인터넷 등의 네트워크나 전화 회선 등의 통신 회선을 매개로 하여 프로그램을 송신하는 경우의 통신선과 같이, 단시간 동안, 동적으로 프로그램을 유지하는 것, 그 경우의 서버나 클라이언트가 되는 컴퓨터 시스템 내부의 휘발성 메모리와 같이, 일정 시간 프로그램을 유지하고 있는 것도 포함한다. 또, 프로그램은, 처리 장치(11)의 기능의 일부를 실현하기 위한 것이라도 괜찮고, 처리 장치(11)의 기능을 컴퓨터 시스템에 이미 기록되어 있는 프로그램과의 조합으로 실현할 수 있는 것이라도 괜찮다. 상위 제어 장치는, 제어 장치(14)와 마찬가지로, 컴퓨터 시스템을 이용하여 실현될 수 있다.
도 17에 나타내는 바와 같이, 마스크 유지 장치(12)는, 원통 마스크(DM)를 유지하는 제1 드럼 부재(21), 제1 드럼 부재(21)를 지지하는 가이드 롤러(23), 제어 장치(14)의 제어 지령에 의해 제1 구동부(26)가 제1 드럼 부재(21)를 구동하는 구동 롤러(24) 및 제1 드럼 부재(21)의 위치를 검출하는 제1 검출기(25)를 구비한다.
제1 드럼 부재(21)는, 소정의 축이 되는 회전 중심선(AX1)(이하, '제1 중심축(AX1)'라고도 함)으로부터 일정 반경으로 만곡한 곡면을 가지는 원통 부재로서, 소정의 축의 둘레를 회전한다. 제1 드럼 부재(21)는, 원통 마스크(DM) 상의 조명 영역(IR)이 배치되는 제1 면(P1)을 형성한다. 본 실시 형태에서, 제1 면(P1)은, 선분(모선)을 이 선분에 평행한 축(제1 중심축(AX1)) 둘레로 회전한 면(이하, '원통면'이라고 함)을 포함한다. 원통면은, 예를 들면, 원통의 외주면, 원기둥의 외주면 등이다. 제1 드럼 부재(21)는, 예를 들면 유리나 석영 등으로 구성되고, 일정한 두께를 가지는 원통 모양이며, 그 외주면(원통면)이 제1 면(P1)을 형성한다.
즉, 본 실시 형태에서, 원통 마스크(DM) 상의 조명 영역(IR)은, 회전 중심선(AX1)으로부터 일정한 반경 r1을 가지는 원통면 모양으로 만곡하고 있다. 이와 같이, 제1 드럼 부재(21)는, 소정의 축인 회전 중심선(AX1)으로부터 일정 반경으로 만곡한 곡면을 가지고 있다. 그리고, 제1 드럼 부재(21)는, 구동 롤러(24)에 의해 구동되어, 소정의 축인 회전 중심선(AX1)의 둘레를 회전할 수 있다.
원통 마스크(DM)는, 예를 들면 평탄성이 좋은 직사각형 모양의 매우 얇은 유리판(예를 들면 두께 100㎛ ~ 500㎛)의 일방의 면에 크롬 등의 차광층에서 패턴을 형성한 투과형의 평면 모양 시트 마스크로서 작성된다.
마스크 유지 장치(12)는, 원통 마스크(DM)를 제1 드럼 부재(21)의 외주면의 곡면을 따라서 만곡시켜, 이 곡면에 감은(붙인) 상태로 사용된다. 원통 마스크(DM)는, 패턴이 형성되어 있지 않은 패턴 비형성 영역을 가지며, 패턴 비형성 영역에서 제1 드럼 부재(21)에 장착되어 있다. 원통 마스크(DM)는, 제1 드럼 부재(21)에 대해서 릴리스 가능하다.
또, 원통 마스크(DM)를 매우 얇은 유리판으로 구성하고, 그 원통 마스크(DM)를 투명 원통 모재에 의한 제1 드럼 부재(21)에 감는 대신에, 투명 원통 모재에 의한 제1 드럼 부재(21)의 외주면에 직접 크롬 등의 차광층에 의한 마스크 패턴을 묘화 형성하여 일체화해도 괜찮다. 이 경우도, 제1 드럼 부재(21)가 원통 마스크(DM)의 패턴의 지지 부재로서 기능을 한다.
제1 검출기(25)는, 제1 드럼 부재(21)의 회전 위치를 광학적으로 검출하는 것으로, 예를 들면 로터리 엔코더 등으로 구성된다. 제1 검출기(25)는, 검출한 제1 드럼 부재(21)의 회전 위치를 나타내는 정보, 예를 들면, 후술하는 엔코더 헤드(엔코더 헤드부)로부터의 2상 신호 등을 제어 장치(14)에 출력한다.
전동 모터 등의 액추에이터를 포함하는 제1 구동부(26)는, 제어 장치(14)로부터 입력되는 제어 신호에 따라서, 구동 롤러(24)를 회전시키기 위한 토크 및 회전 속도를 조정한다. 제어 장치(14)는, 제1 검출기(25)에 의한 검출 결과에 기초하여 제1 구동부(26)를 제어하는 것에 의해서, 제1 드럼 부재(21)의 회전 위치를 제어한다. 그리고, 제어 장치(14)는, 제1 드럼 부재(21)에 유지되어 있는 원통 마스크(DM)의 회전 위치와 회전 속도의 일방 또는 쌍방을 제어한다.
반송 장치(9)는, 구동 롤러(DR4), 제1 가이드 부재(31), 기판(P) 상의 투영 영역(PA)이 배치되는 제2 면(P2)을 형성하는 회전 드럼(DR), 제2 가이드 부재(33), 구동 롤러(DR4, DR5), 제2 검출기(35) 및 제2 구동부(36)를 구비한다.
본 실시 형태에서, 반송 경로의 상류로부터 구동 롤러(DR4)로 반송되어 온 기판(P)은, 구동 롤러(DR4)를 경유하여 제1 가이드 부재(31)로 반송된다. 제1 가이드 부재(31)를 경유한 기판(P)은, 반경 r2인 원통 모양 또는 원기둥 모양의 회전 드럼(DR)의 표면에 지지되어, 제2 가이드 부재(33)로 반송된다. 제2 가이드 부재(33)를 경유한 기판(P)은, 반송 경로의 하류로 반송된다. 또, 회전 드럼(DR)의 회전 중심선(AX2)과, 구동 롤러(DR4, DR5)의 각 회전 중심선은, 모두 Y축과 평행이 되도록 설정된다.
제1 가이드 부재(31) 및 제2 가이드 부재(33)는, 예를 들면, 기판(P)의 반송 방향으로 이동하는 것에 의해서, 반송 경로에서 기판(P)에 작용하는 텐션 등을 조정한다. 또, 제1 가이드 부재(31)(및 구동 롤러(DR4))와 제2 가이드 부재(33)(및 구동 롤러 DR5)는, 예를 들면, 기판(P)의 폭방향(Y축 방향)으로 이동 가능한 구성으로 하는 것에 의해서, 회전 드럼(DR)의 외주에 감겨지는 기판(P)의 Y축 방향의 위치 등을 조정할 수 있다. 또, 반송 장치(9)는, 투영 광학계(PL)의 투영 영역(PA)을 따라서 기판(P)을 반송 가능하면 좋으며, 반송 장치(9)의 구성은 적절히 변경 가능하다.
회전 드럼(DR)은, 소정의 축이 되는 회전 중심선(AX2)(이하, '제2 중심축(AX2)'이라고도 함)으로부터 일정 반경으로 만곡한 곡면을 가지는 원통 부재로서, 소정의 축의 둘레를 회전하는 회전 드럼이다. 회전 드럼(DR)은, 투영 광학계(PL)로부터의 결상 광속이 투사되는 기판(P) 상의 투영 영역(PA)을 포함하는 일부분을 원호 모양(원통 모양)으로 지지하는 제2 면(지지면)(P2)을 형성한다.
본 실시 형태에서, 회전 드럼(DR)은, 반송 장치(9)의 일부인 것과 아울러, 노광 대상의 기판(P)을 지지하는 지지 부재(기판 스테이지)를 겸하고 있다. 즉, 회전 드럼(DR)은, 노광 장치(EXA)의 일부라도 괜찮다. 이와 같이, 회전 드럼(DR)은, 그 회전 중심선(AX2)(제2 중심축(AX2))의 둘레로 회전 가능하고, 기판(P)은, 회전 드럼(DR) 상의 외주면(원통면)을 따라서 원통면 모양으로 만곡하며, 만곡한 부분의 일부에 투영 영역(PA)이 배치된다.
본 실시 형태에서, 회전 드럼(DR)은, 전동 모터 등의 액추에이터를 포함하는 제2 구동부(36)로부터 공급되는 토크에 의해서 회전한다.
제2 검출기(35)도, 예를 들면 로터리 엔코더 등으로 구성되며, 회전 드럼(DR)의 회전 위치를 광학적으로 검출한다. 제2 검출기(35)는, 검출한 회전 드럼(DR)의 회전 위치를 나타내는 정보(예를 들면, 후술하는 엔코더 헤드(EN1, EN2, EN3, EN4, EN5)로부터의 2상 신호 등)를 제어 장치(14)에 출력한다. 제2 구동부(36)는, 제어 장치(14)로부터 공급되는 제어 신호에 따라서, 회전 드럼(DR)을 회전시키는 토크를 조정한다.
제어 장치(14)는, 제2 검출기(35)에 의한 검출 결과에 기초하여 제2 구동부(36)를 제어하는 것에 의해서, 회전 드럼(DR)의 회전 위치를 제어하고, 제1 드럼 부재(21)(원통 마스크(DM))와 회전 드럼(DR)을 동기 이동(동기 회전)시킨다. 또, 제2 검출기(35)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.
본 실시 형태의 노광 장치(EXA)는, 소위, 멀티 렌즈 방식의 투영 광학계(PL)를 탑재하는 것을 생각한 노광 장치이다. 투영 광학계(PL)는, 원통 마스크(DM)의 패턴에서의 일부의 상(像)을 투영하는 복수의 투영 모듈을 구비한다. 예를 들면, 도 17에서는, 중심면(P3)의 좌측에 3개의 투영 모듈(투영 광학계)(PL1, PL3, PL5)이 Y축 방향으로 일정 간격으로 배치되고, 중심면(P3)의 우측에도 3개의 투영 모듈(투영 광학계)(PL2, PL4, PL6)이 Y축 방향으로 일정 간격으로 배치된다.
이러한 멀티 렌즈 방식의 노광 장치(EXA)에서는, 복수의 투영 모듈(PL1 ~ PL6)에 의해서 노광된 영역(투영 영역(PA1 ~ PA6))의 Y축 방향의 단부를 주사에 의해서 서로 겹치게 하는 것에 의해서, 원하는 패턴의 전체상을 투영한다. 이러한 노광 장치(EXA)는, 원통 마스크(DM) 상의 패턴의 Y축 방향 사이즈가 커져, 필연적으로 Y축 방향의 폭이 큰 기판(P)을 취급할 필요성이 생긴 경우에도, 투영 모듈(PA)과, 이 투영 모듈(PA)에 대응하는 조명 기구(IU)측의 모듈을 Y축 방향으로 증설하는 것만으로 괜찮기 때문에, 용이하게 패널 사이즈(기판(P)의 폭)의 대형화에 대응할 수 있다고 한 이점이 있다.
또, 노광 장치(EXA)는, 멀티 렌즈 방식이 아니라도 괜찮다. 예를 들면, 기판(P)의 폭방향의 치수가 어느 정도 작은 경우 등에, 노광 장치(EXA)는, 1개의 투영 모듈에 의해서 패턴의 전체 폭의 상(像)을 기판(P)에 투영해도 괜찮다. 또, 복수의 투영 모듈(PL1 ~ PL6)은, 각각, 1개의 디바이스에 대응하는 패턴을 투영해도 괜찮다. 즉, 노광 장치(EXA)는, 복수개의 디바이스용 패턴을, 복수의 투영 모듈에 의해서 병행하여 투영해도 괜찮다.
본 실시 형태의 조명 기구(IU)는, 광원 장치(13) 및 조명 광학계를 구비한다. 조명 광학계는, 복수의 투영 모듈(PL1 ~ PL6)의 각각에 대응하여 Y축 방향으로 늘어선 복수(예를 들면 6개)의 조명 모듈(IL)을 구비한다. 광원 장치는, 예를 들면 수은 램프 등의 램프 광원, 또는 레이저 다이오드, 발광 다이오드(LED) 등의 고체 광원을 포함한다.
광원 장치가 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. 광원 장치로부터 사출된 조명광은, 조도 분포가 균일화되어, 예를 들면 광파이버 등의 도광 부재를 매개로 하여, 복수의 조명 모듈(IL)에 배분된다.
복수의 조명 모듈(IL)의 각각은, 렌즈 등의 복수의 광학 부재를 포함한다. 본 실시 형태에서, 광원 장치로부터 출사하여 복수의 조명 모듈(IL) 중 어느 것을 통과하는 광을 조명 광속(EL1)이라고 칭한다. 복수의 조명 모듈(IL)의 각각은, 예를 들면 인티그레이터 광학계, 로드 렌즈, 플라이 아이 렌즈 등을 포함하며, 균일한 조도 분포의 조명 광속(EL1)에 의해서 조명 영역(IR)을 조명한다. 본 실시 형태에서, 복수의 조명 모듈(IL)은, 원통 마스크(DM)의 내측에 배치되어 있다. 복수의 조명 모듈(IL)의 각각은, 원통 마스크(DM)의 내측으로부터 원통 마스크(DM)의 외주면에 형성된 마스크 패턴의 각 조명 영역(IR)을 조명한다.
도 18은, 본 실시 형태에서의 조명 영역(IR) 및 투영 영역(PA)의 배치를 나타내는 도면이다. 또, 도 18에는, 제1 드럼 부재(21)에 배치된 원통 마스크(DM) 상의 조명 영역(IR)을 -Z축측으로부터 본 평면도(도 18 중의 좌측의 도면)와, 회전 드럼(DR)에 배치된 기판(P) 상의 투영 영역(PA)을 ＋Z축측으로부터 본 평면도(도 18 중의 우측의 도면)가 도시되어 있다. 도 18 중의 부호 Xs는, 제1 드럼 부재(21) 또는 회전 드럼(DR)의 회전 방향(이동 방향)을 나타낸다.
복수의 조명 모듈(IL)은, 각각, 원통 마스크(DM) 상의 제1 조명 영역(IR1) 내지 제6 조명 영역(IR6)을 조명한다. 예를 들면, 제1 조명 모듈(IL)은, 제1 조명 영역(IR1)을 조명하고, 제2 조명 모듈(IL)은 제2 조명 영역(IR2)을 조명한다.
제1 조명 영역(IR1)은, Y축 방향으로 가늘고 긴 사다리꼴 모양의 영역으로서 설명한다. 그러나, 투영 광학계(투영 모듈)(PL)와 같이, 중간상면을 형성하는 구성의 투영 광학계의 경우는, 그 중간상의 위치에 사다리꼴 개구를 가지는 시야 조리개판을 배치할 수 있기 때문에, 그 사다리꼴 개구를 포함하는 장방형의 영역으로 해도 괜찮다. 제3 조명 영역(IR3) 및 제5 조명 영역(IR5)은, 각각, 제1 조명 영역(IR1)과 동일한 형상의 영역이며, Y축 방향으로 일정 간격을 두고 배치되어 있다.
또, 제2 조명 영역(IR2)은, 중심면(P3)에 관해서 제1 조명 영역(IR1)과 대칭적인 사다리꼴 모양(또는 장방형)의 영역이다. 제4 조명 영역(IR4) 및 제6 조명 영역(IR6)은, 각각, 제2 조명 영역(IR2)과 동일한 형상의 영역이며, Y축 방향으로 일정 간격을 두고 배치되어 있다.
도 18에 나타내는 바와 같이, 제1 내지 제6 조명 영역(IR1 ~ IR6)의 각각은, 제1 면(P1)의 둘레 방향을 따라서 본 경우에, 서로 이웃하는 사다리꼴 모양의 조명 영역의 경사변부의 삼각부가 겹치도록(오버랩 하도록) 배치되어 있다. 그 때문에, 예를 들면, 제1 드럼 부재(21)의 회전에 의해서 제1 조명 영역(IR1)을 통과하는 원통 마스크(DM) 상의 제1 영역(A1)은, 제1 드럼 부재(21)의 회전에 의해서 제2 조명 영역(IR2)을 통과하는 원통 마스크(DM) 상의 제2 영역(A2)과 일부 중복한다.
본 실시 형태에서, 원통 마스크(DM)는, 패턴이 형성되어 있는 패턴 형성 영역(A3)과, 패턴이 형성되어 있지 않은 패턴 비형성 영역(A4)을 포함한다. 그 패턴 비형성 영역(A4)은, 패턴 형성 영역(A3)을 틀 모양으로 둘러싸도록 배치되어 있고, 조명 광속(EL1)을 차광하는 특성을 가진다.
원통 마스크(DM)의 패턴 형성 영역(A3)은, 제1 드럼 부재(21)의 회전에 따라서 이동 방향 Xs로 이동하고, 패턴 형성 영역(A3) 중 Y축 방향의 각 부분 영역은, 제1 내지 제6 조명 영역(IR1 ~ IR6) 중 어느 것을 통과한다. 환언하면, 제1 내지 제6 조명 영역(IR1 ~ IR6)은, 패턴 형성 영역(A3)의 Y축 방향의 전체 폭을 커버하도록, 배치되어 있다.
도 17에 나타내는 바와 같이, Y축 방향으로 늘어서는 복수의 투영 모듈(PL1 ~ PL6)의 각각은, 제1 내지 제6 조명 모듈(IL)의 각각과 1대 1로 대응하고 있다. 대응하는 조명 모듈(IL)에 의해서 조명되는 조명 영역(IR) 내에 나타나는 원통 마스크(DM)의 부분적인 패턴의 상(像)을, 기판(P) 상의 각 투영 영역(PA)에 투영한다.
예를 들면, 제1 투영 모듈(PL1)은, 제1 조명 모듈(IL)에 대응하고, 제1 조명 모듈(IL)에 의해서 조명되는 제1 조명 영역(IR1)(도 18 참조)에서의 원통 마스크(DM)의 패턴의 상(像)을, 기판(P) 상의 제1 투영 영역(PA1)에 투영한다. 제3 투영 모듈(PL3), 제5 투영 모듈(PL5)은, 각각, 제3 조명 모듈(IL), 제5 조명 모듈(IL)과 대응하고 있다. 제3 투영 모듈(PL3) 및 제5 투영 모듈(PL5)은, Y축 방향으로부터 보면, 제1 투영 모듈(PL1)과 겹치는 위치에 배치되어 있다.
또, 제2 투영 모듈(PL2)은, 제2 조명 모듈(IL)에 대응하고, 제2 조명 모듈(IL)에 의해서 조명되는 제2 조명 영역(IR2)(도 18 참조)에서의 원통 마크(DM)의 패턴의 상(像)을, 기판(P) 상의 제2 투영 영역(PA2)에 투영한다. 제2 투영 모듈(PL2)은, Y축 방향으로부터 보면, 제1 투영 모듈(PL1)에 대해서 중심면(P3)을 사이에 두고 대칭적인 위치에 배치되어 있다.
제4 투영 모듈(PL4), 제6 투영 모듈(PL6)은, 각각, 제4 조명 모듈(IL), 제6 조명 모듈(IL)과 대응하여 배치되어 있다. 제4 투영 모듈(PL4) 및 제6 투영 모듈(PL6)은, Y축 방향으로부터 보아, 제2 투영 모듈(PL2)과 겹치는 위치에 배치되어 있다.
또, 본 실시 형태에서, 조명 기구(IU)의 각 조명 모듈(IL)로부터 원통 마스크(DM) 상의 각 조명 영역(IR1 ~ IR6)에 이르는 광을 조명 광속(EL1)으로 한다. 또, 각 조명 영역(IR1 ~ IR6) 안에 나타내는 원통 마스크(DM)의 부분 패턴에 따른 강도 분포 변조를 받아 각 투영 모듈(PL1 ~ PL6)에 입사하여 각 투영 영역(PA1 ~ PA6)에 이르는 광을, 결상 광속(EL2)으로 한다.
각 투영 영역(PA1 ~ PA6)에 이르는 결상 광속(EL2) 중, 투영 영역(PA1 ~ PA6)의 각 중심점을 통과하는 주광선은, 도 17에 나타내는 바와 같이, 회전 드럼(DR)의 제2 중심축(AX2)으로부터 보아, 중심면(P3)을 사이에 두고 둘레 방향으로 각도 θ의 위치(특정 위치)에 각각 배치된다.
도 18에 나타내는 바와 같이, 제1 조명 영역(IR1)에서의 패턴의 상(像)은 제1 투영 영역(PA1)에 투영되고, 제3 조명 영역(IR3)에서의 패턴의 상(像)은, 제3 투영 영역(PA3)에 투영되며, 제5 조명 영역(IR5)에서의 패턴의 상(像)은, 제5 투영 영역(PA5)에 투영된다. 본 실시 형태에서, 제1 투영 영역(PA1), 제3 투영 영역(PA3) 및 제5 투영 영역(PA5)은, Y축 방향으로 일렬로 늘어서도록 배치된다.
또, 제2 조명 영역(IR2)에서의 패턴의 상(像)은, 제2 투영 영역(PA2)에 투영된다. 본 실시 형태에서, 제2 투영 영역(PA2)은, Y축 방향으로부터 보아, 중심면(P3)에 관해서 제1 투영 영역(PA1)과 대칭적으로 배치된다. 또, 제4 조명 영역(IR4)에서의 패턴의 상(像)은, 제4 투영 영역(PA4)에 투영되고, 제6 조명 영역(IR6)에서의 패턴의 상(像)은, 제6 투영 영역(PA6)에 투영된다. 본 실시 형태에서, 제2 투영 영역(PA2), 제4 투영 영역(PA4) 및 제6 투영 영역(PA6)은, Y축 방향으로 일렬로 늘어서도록 배치된다.
제1 투영 영역(PA1) 내지 제6 투영 영역(PA6)의 각각은, 제2 면(P2)의 둘레 방향을 따라서 본 경우에, 제2 중심축(AX2)에 평행한 방향에서 서로 이웃하는 투영 영역(홀수번째와 짝수번째)끼리의 단부(사다리꼴의 삼각 부분)가 겹치도록 배치되어 있다.
그 때문에, 예를 들면, 회전 드럼(DR)의 회전에 의해서 제1 투영 영역(PA1)을 통과하는 기판(P) 상의 제3 영역(A5)은, 회전 드럼(DR)의 회전에 의해서 제2 투영 영역(PA2)을 통과하는 기판(P) 상의 제4 영역(A6)과 일부 중복한다. 제1 투영 영역(PA1)과 제2 투영 영역(PA2)은, 제3 영역(A5)과 제4 영역(A6)이 중복하는 영역에서의 노광량이, 중복하지 않은 영역의 노광량과 실질적으로 동일하게 되도록, 각각의 형상 등이 설정되어 있다. 이와 같이, 제1 투영 영역(PA1) 내지 제6 투영 영역(PA6)은, 기판(P) 상에 노광되는 노광 영역(A7)의 Y축 방향의 전체 폭을 커버하도록, 배치되어 있다.
다음으로, 본 실시 형태의 투영 광학계(PL)의 상세 구성에 대해 도 19를 참조하여 설명한다. 또, 본 실시 형태에서, 제2 투영 모듈(PL2) ~ 제5 투영 모듈(PL5)의 각각은, 제1 투영 모듈(PL1)과 동일한 구성이다. 이 때문에, 투영 광학계(PL)를 대표하여, 제1 투영 모듈(PL1)의 구성에 대해 설명하고, 제2 투영 모듈(PL2) ~ 제5 투영 모듈(PL5)의 각각의 설명은 생략한다.
도 19에 나타내는 제1 투영 모듈(PL1)은, 제1 조명 영역(IR1)에 배치된 원통 마스크(DM)의 패턴의 상(像)을 중간상면(P7)에 결상하는 제1 광학계(41)와, 제1 광학계(41)가 형성한 중간상의 적어도 일부를 기판(P)의 제1 투영 영역(PA1)에 재결상하는 제2 광학계(42)와, 중간상이 형성되는 중간상면(P7)에 배치된 제1 시야 조리개(43)를 구비한다.
또, 제1 투영 모듈(PL1)은, 포커스 보정 광학 부재(44), 상 시프트 보정 광학 부재(45), 로테이션 보정 기구(46) 및 배율 보정용 광학 부재(47)를 구비하고 있다.
포커스 보정 광학 부재(44)는, 기판(P) 상에 형성되는 마스크의 패턴상(이하, '투영상'이라고 함)의 포커스 상태를 미세 조정하는 포커스 조정 장치이다. 또, 상 시프트 보정 광학 부재(45)는, 투영상을 상면(像面) 내에서 미소하게 횡시프트시키는 시프트 조정 장치이다. 배율 보정용 광학 부재(47)는, 투영상의 배율을 미소 보정하는 시프트 조정 장치이다. 로테이션 보정 기구(46)는, 투영상을 상면(像面) 내에서 미소 회전시키는 시프트 조정 장치이다.
원통 마스크(DM)의 패턴으로부터의 결상 광속(EL2)은, 제1 조명 영역(IR1)으로부터 법선 방향(D1)으로 출사하고, 포커스 보정 광학 부재(44)를 통과하여 상 시프트 보정 광학 부재(45)에 입사한다. 상 시프트 보정 광학 부재(45)를 투과한 결상 광속(EL2)은, 제1 광학계(41)의 요소인 제1 편향 부재(50)의 제1 반사면(평면 거울)(p4)로 반사되고, 제1 렌즈군(51)을 통과하여 제1 오목 거울(52)에서 반사되어, 다시 제1 렌즈군(51)을 통과하여 제1 편향 부재(50)의 제2 반사면(평면 거울)(p5)에서 반사되어, 제1 시야 조리개(43)에 입사한다.
제1 시야 조리개(43)를 통과한 결상 광속(EL2)은, 제2 광학계(42)의 요소인 제2 편향 부재(57)의 제3 반사면(평면 거울)(p8)에서 반사되고, 제2 렌즈군(58)을 통과하여 제2 오목 거울(59)에서 반사되며, 다시 제2 렌즈군(58)을 통과하여 제2 편향 부재(57)의 제4 반사면(평면 거울)(p9)에서 반사되어, 배율 보정용 광학 부재(47)에 입사한다. 배율 보정용 광학 부재(47)로부터 출사한 결상 광속(EL2)은, 기판(P) 상의 제1 투영 영역(PA1)에 입사하여, 제1 조명 영역(IR1) 내에 나타나는 패턴의 상(像)이 제1 투영 영역(PA1)에 등배(×1)로 투영된다.
도 17에 나타내는 원통 마스크(DM)의 반경을 반경 r1으로 하고, 회전 드럼(DR)에 감겨진 기판(P)의 원통 모양의 표면의 반경을 반경 r2로 하여, 반경 r1과 반경 r2를 동일하게 한 경우, 각 투영 모듈(PL1 ~ PL6)의 마스크측에서의 결상 광속(EL2)의 주광선은, 원통 마스크(DM)의 중심축선(AX1)을 통과하도록 경사지지만, 그 경사각은, 기판측에서의 결상 광속(EL2)의 주광선의 경사각 θ(중심면(P3)에 대해서 ±θ)와 동일하게 된다.
제2 편향 부재(57)의 제3 반사면(p8)이 제2 광축(AX4)과 이루는 각도 θ3은, 제1 편향 부재(50)의 제2 반사면(p5)이 제1 광축(AX3)과 이루는 각도 θ2와 실질적으로 동일하다. 또, 제2 편향 부재(57)의 제4 반사면(p9)이 제2 광축(AX4)과 이루는 각도 θ4는, 제1 편향 부재(50)의 제1 반사면(p4)이 제1 광축(AX3)과 이루는 각도 θ1과 실질적으로 동일하다. 상술한 경사각 θ를 부여하기 위해, 도 19에 나타낸 제1 편향 부재(50)의 제1 반사면(p4)의 광축(AX3)에 대한 각도 θ1을 45°보다도 Δθ1만큼 작게 하고, 제2 편향 부재(57)의 제4 반사면(p9)의 광축(AX4)에 대한 각도 θ4를 45°보다도 Δθ4만큼 작게 한다. Δθ1과 Δθ4는, 도 17 중에 나타낸 각도 θ에 대해서,Δθ1=Δθ4=θ/2의 관계로 설정된다.
도 20은, 도 17의 처리 장치(노광 장치)에 적용되는 회전 드럼의 사시도이다. 도 21은, 도 17의 처리 장치(노광 장치)에 적용되는 검출 프로브와 판독 장치와의 관계를 설명하기 위한 사시도이다. 도 22는, 제7 실시 형태에 관한 스케일 원반(SD)을 회전 중심선(AX2) 방향에서 본, 판독 장치의 위치를 설명하기 위한 설명도이다. 또, 도 20에서는, 편의상, 제2 투영 영역(PA2) 내지 제4 투영 영역(PA4)만을 도시하고, 제1 투영 영역(PA1), 제5 투영 영역(PA5), 제6 투영 영역(PA6)의 도시를 생략하고 있다.
도 17에 나타내는 제2 검출기(35)는, 회전 드럼(DR)의 회전 위치를 광학적으로 검출하는 것으로서, 고진원도의 스케일 원반(스케일 부재)(SD)과, 판독 장치인 엔코더 헤드(EN1, EN2, EN3, EN4, EN5)(엔코더 헤드부)를 포함한다.
스케일 원반(SD)은, 회전 드럼(DR)의 단부에 회전축(ST)과 직교하도록 고정되어 있다. 이 때문에, 스케일 원반(SD)은, 회전 중심선(AX2) 둘레로 회전축(ST)과 함께 일체적으로 회전한다. 스케일 원반(SD)의 외주면에는, 스케일부(GP)가 새겨 마련되어 있다.
스케일부(GP)는, 회전 드럼(DR)이 회전하는 둘레 방향을 따라서, 예를 들면 20㎛ 피치로 격자 모양의 눈금이 고리 모양으로 배열되고, 또한 회전 드럼(DR)과 함께 회전축(ST)(제2 중심축(AX2))의 주위를 회전한다. 엔코더 헤드(EN1, EN2, EN3, EN4, EN5)는, 회전축(ST)(제2 중심축(AX2))으로부터 보아 스케일부(GP)의 주위에 배치되어 있다.
엔코더 헤드(EN1, EN2, EN3, EN4, EN5)는, 스케일부(GP)와 대향 배치되며, 스케일부(GP)에 레이저 빔(1mm 정도의 지름)을 투사하고, 격자 모양의 눈금으로부터의 반사 회절광을 광전 검출하는 것에 의해, 예를 들면, 0.1㎛ 정도의 분해능으로 스케일부(GP)의 둘레 방향의 위치 변화를 비접촉으로 판독할 수 있다. 또, 엔코더 헤드(EN1, EN2, EN3, EN4, EN5)는, 회전 드럼(DR)의 둘레 방향의 다른 위치에 배치되어 있다.
엔코더 헤드(EN1, EN2, EN3, EN4, EN5)는, 스케일부(GP)의 접선 방향(XZ면내)의 변위의 변동에 대해서 계측 감도(검출 감도)를 가지는 판독 장치이다. 도 20에 나타내는 바와 같이, 엔코더 헤드(EN1, EN2, EN3, EN4, EN5)의 설치 방위(회전 중심선(AX2)을 중심으로 한 XZ 면내에서의 각도 방향)를 설치 방위선(Le1, Le2, Le3, Le4, Le5)으로 나타내는 경우, 도 22에 나타내는 바와 같이, 설치 방위선(Le1, Le2)이, 중심면(P3)에 대해서 각도 ±θ°가 되도록, 엔코더 헤드(EN1, EN2)가 배치된다. 　
또, 본 실시 형태에서는, 각도 θ는 15°로 한다. 또, 각 설치 방위선(Le1 ~ Le5)은, 각 엔코더 헤드(EN1 ~ EN5)로부터 투사되는 레이저 빔(1mm 정도의 지름)의 스케일부(GP) 상에서의 투사 위치를 통과하는 것으로 한다.
도 19에 나타내는 투영 모듈(PL1 ~ PL6)은, 기판(P)을 피처리 물체로 하여, 기판(P)에 광을 조사하는 조사 처리를 실시하는 노광 장치(EXA)의 처리부이다. 노광 장치(EXA)는, 기판(P)에 대해서 2개의 결상 광속(EL2)의 주광선을 기판(P)에 입사시킨다.
투영 모듈(PL1, PL3, PL5)이 제1 처리부가 되고, 투영 모듈(PL2, PL4, PL6)이 제2 처리부가 된다. 기판(P)에 대해서 2개의 결상 광속(EL2)의 주광선이 기판(P)에 입사하는 각각의 위치가, 기판(P)에 광을 조사하는 조사 처리를 실시하는 특정 위치가 된다. 특정 위치는, 회전 드럼(DR)의 제2 중심축(AX2)으로부터 보아, 회전 드럼(DR) 상의 곡면의 기판(P)에서의, 중심면(P3)을 사이에 두고 둘레 방향으로 각도 ±θ의 위치이다.
엔코더 헤드(EN1)의 설치 방위선(Le1)은, 홀수번째의 투영 모듈(PL1, PL3, PL5)의 각 투영 영역(투영 시야)(PA1, PA3, PA5)의 중심점을 통과하는 주광선의 중심면(P3)에 대한 경사각 θ와 일치하고 있다. 엔코더 헤드(EN2)의 설치 방위선(Le2)은, 짝수번째의 투영 모듈(PL2, PL4, PL6)의 각 투영 영역(투영 시야)(PA2, PA4, PA6)의 중심점을 통과하는 주광선의 중심면(P3)에 대한 경사각 θ와 일치하고 있다. 이 때문에, 엔코더 헤드(EN1, EN2)는, 특정 위치와 제2 중심축(AX2)을 연결하는 방향에 위치하는 스케일부(GP)를 판독하는 판독 장치가 된다.
도 22에 나타내는 바와 같이, 엔코더 헤드(EN4)는, 기판(P)의 이송 방향의 상류측, 즉 노광 위치(투영 영역)의 앞에 배치되어 있다. 기판(P)의 이송 방향의 상류측을 향해 엔코더 헤드(EN1)의 설치 방위선(Le1)을 회전 중심선(AX2)의 축 둘레로 거의 90° 회전한 설치 방위선(Le4) 상에, 엔코더 헤드(EN4)가 설정된다. 또, 기판(P)의 이송 방향의 상류측을 향해 엔코더 헤드(EN2)의 설치 방위선(Le2)을 회전 중심선(AX2)의 축 둘레로 거의 90° 회전한 설치 방위선(Le5) 상에, 엔코더 헤드(EN5)가 설정된다.
이상으로부터, 예를 들면, 엔코더 헤드(EN4)에 의한 스케일부(GP)의 계측 방향은, 설치 방위선(Le1)과 평행한 방향, 즉, 홀수번의 투영 모듈(PL1, PL3, PL5)로부터의 결상 광속(EL2)의 주광선의 방향이다. 즉, 엔코더 헤드(EN4)에 의한 스케일부(GP)의 계측 방향은, 투영 모듈(PL1, PL3, PL5)의 최적 결상면에 대한 기판(P)의 포커스 방향의 변동이 생기는 방향이기도 하다. 따라서, 엔코더 헤드(EN4)의 계측 읽음값에는, 회전 중심축(AX2)(회전 드럼(DR))의 축 흔들림이나 편심, 덜거덕거림 등에 의해, 스케일 원반(SD)이 전체적으로 설치 방위선(Le1)과 평행한 방향으로 미동하는 성분이 포함된다.
마찬가지로, 엔코더 헤드(EN5)의 계측 읽음값에는, 짝수번의 투영 모듈(PL2, PL4, PL6)의 최적 결상면에 대한 기판(P)의 포커스 방향으로의 미동 성분이 포함된다.
그러한 미동 성분의 양은, 주로 기계적인 가공 정밀도나 조립 정밀도에 기인하는 것이며, ±수㎛ ~ 수십㎛ 정도로 추측된다. 여기서 설치 방위선(Le1)과 평행한 방향의 스케일 원반(SD)(회전 드럼(DR))의 미동 성분을 ±10%의 오차 범위에서, 엔코더 헤드(EN4(또는 EN5))에 의해서 계측시킨다고 가정한다. 이 경우, 엔코더 헤드(EN4(또는 EN5))의 설치 방위선(Le4(또는 Le5))과 엔코더 헤드(EN1(또는 EN2))의 설치 방위선(Le1(또는 Le2))이 이루는 각도는, 각도 γ의 범위를 0°≤γ≤5.8°범위로 하여, 90°±γ 의 범위로 설정하면 괜찮다. 즉, 본 실시 형태에서, 거의 90° 는, 84.2°~ 95.8°의 범위를 의미한다.
이 범위로 설정함으로써, 스케일부(GP)를 판독하는 엔코더 헤드(EN4, EN5)가 배치되는 설치 방위선(Le4, Le5)의 방향이, XZ 면내 또한 회전 중심선(AX2)으로부터 보았을 때에, 기판(P)에 대해서 결상 광속(EL2)의 주광선이 기판(P)의 특정 위치에 입사하는 방향과 거의 직교하는 범위가 된다.
이 때문에, 회전축(ST)을 지지하는 축받이(베어링)의 약간의 덜거덕거림(2㎛ ~ 3㎛ 정도)에 의해서 회전 드럼(DR)이 Z축 방향으로 시프트한 경우에도, 이 시프트에 의해서 투영 영역(PA1 ~ PA6) 내에서 발생할 수 있는 결상 광속(EL2)을 따르는 방향에 관한 위치 오차(포커스 변동)를, 엔코더 헤드(EN4, EN5)에 의해서 고정밀도로 계측하면서, 엔코더 헤드(EN1, EN2)에 의해서 고정밀도로 둘레 방향의 위치를 계측하는 것이 가능해진다.
또, 엔코더 헤드(EN3)는, 엔코더 헤드(EN2)의 설치 방위선(Le2)을 회전 중심선(AX2)의 축 둘레로 거의 120° 회전하고, 또한 엔코더 헤드(EN4)의 설치 방위선(Le4)을 회전 중심선(AX2)의 축 둘레로 거의 120°회전한 설치 방위선(Le3) 상에 설정된다. 여기에서도, 거의 120°는, 120°±γ로 나타낸 경우, 각도 γ가 0°≤γ≤5.8°의 범위인 것을 의미한다.
스케일 부재인 스케일 원반(SD)은, 저열팽창의 금속, 유리, 세라믹스 등을 모재로 하고, 계측 분해능을 높이기 위해서, 가능한 한 큰 직경(예를 들면 직경 20 cm 이상)이 되도록 만들어진다. 도 20에서는, 회전 드럼(DR)의 직경에 대해서 스케일 원반(SD)의 직경은 작게 도시되어 있다. 그러나, 회전 드럼(DR)의 외주면 중, 기판(P)이 감겨지는 외주면의 직경과, 스케일 원반(SD)의 스케일부(GP)의 직경을 맞춤(거의 일치시킴)으로써, 소위, 계측 아베 오차를 더 작게 할 수 있다. 더 엄밀하게 말하면, 회전 드럼(DR)의 외주면의 반경과 기판(P)의 두께(예를 들면, 100㎛)와의 합이, 스케일 원반(SD)의 스케일부(GP)의 반경과 일치하도록 설정하는 것이 좋다.
스케일부(GP)의 둘레 방향으로 새겨 마련되는 눈금(격자)의 최소 피치는, 스케일 원반(SD)을 가공하는 눈금선 새김 장치 등의 성능에 의해서 제한되어 있다. 이 때문에, 스케일 원반(SD)의 직경을 크게 하면, 그것에 따라 최소 피치에 대응한 각도 계측 분해능도 높일 수 있다.
스케일부(GP)를 판독하는 엔코더 헤드(EN1, EN2)가 배치되는 설치 방위선(Le1, Le2)의 방향을, 회전 중심선(AX2)으로부터 보았을 때에, 기판(P)에 대해서 결상 광속(EL2)의 주광선이 기판(P)에 입사하는 방향과 동일하게 하는 것에 의해, 예를 들면, 회전축(ST)을 지지하는 축받이(베어링)의 약간의 덜거덕거림(2㎛ ~ 3㎛ 정도)에 의해서 회전 드럼(DR)이 X축 방향으로 시프트한 경우에도, 이 시프트에 의해서 투영 영역(PA1 ~ PA6) 내에서 발생할 수 있는 기판(P)의 이송 방향(Xs)에 관한 위치 오차를, 엔코더 헤드(EN1, EN2)에 의해서 고정밀도로 계측하는 것이 가능해진다.
도 21에 나타내는 바와 같이, 회전 드럼(DR)의 곡면에 지지되는 기판(P)의 일부분에, 도 17에 나타내는 투영 광학계(PL)에 의해 투영된 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(AMG1, AMG2)(얼라이먼트계)이 마련되어 있다.
얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)은, 기판(P) 상에 이산 또는 연속하여 형성된 특정 패턴을 검출하기 위한 검출 프로브와, 이 검출 프로브에 의한 검출 영역이, 상술한 특정 위치 보다도 기판(P)의 이송 방향의 후방측(상류측)에 설정되도록, 회전 드럼(DR)의 주위에 배치되는 패턴 검출 장치이다.
도 21에 나타내는 바와 같이, 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)은, Y축 방향(기판(P)의 폭방향)으로 일렬로 늘어선 복수(예를 들면 4개)의 검출 프로브를 가지고 있다. 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)은, 회전 드럼(DR)의 Y축 방향의 양측단의 검출 프로브로, 기판(P)의 양단 부근에 형성된 얼라이먼트 마크를 상시 관찰 또는 검출할 수 있다. 그리고, 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)은, 회전 드럼(DR)의 Y축 방향(기판(P)의 폭방향)의 양측단 이외의 검출 프로브로, 예를 들면, 기판(P) 상에 길이 방향을 따라서 복수 형성되는 표시 패널의 패턴 형성 영역의 사이의 여백부 등에 형성되는 얼라이먼트 마크를 관찰 또는 검출할 수 있다.
도 21 및 도 22에 나타내는 바와 같이, XZ 면내 또한 회전 중심선(AX2)으로부터 보았을 때에, 얼라이먼트 현미경(AMG1)에 의한 기판(P)의 관찰 방향(AM1)(제2 중심축(AX2)을 향하는 검출 중심선)과 동일 방향이 되도록, 스케일부(GP)의 지름 방향으로 설정되는 설치 방위선(Le4) 상에, 엔코더 헤드(EN4)가 배치되어 있다.
즉, 얼라이먼트계인 얼라이먼트 현미경(AMG1)에 의한 얼라이먼트 마크 검출 영역의 둘레 방향의 위치와, 엔코더 헤드(EN4)가 상기 눈금을 판독하는 둘레 방향의 위치가 맞도록, 얼라이먼트계가 설치되어 있다.
또, XZ 면내 또한 회전 중심선(AX2)으로부터 보았을 때에, 얼라이먼트 현미경(AMG2)에 의한 기판(P)의 관찰 방향(AM2)(회전 중심선(AX2)을 향하는 검출 중심선)과 동일 방향이 되도록, 스케일부(GP)의 지름 방향으로 설정되는 설치 방위선(Le5) 상의 각각에, 엔코더 헤드(EN5)가 배치되어 있다.
즉, 얼라이먼트계인 얼라이먼트 현미경(AMG2)에 의한 얼라이먼트 마크 검출 영역의 둘레 방향의 위치와, 엔코더 헤드(EN5)가 상기 눈금을 판독하는 둘레 방향의 위치가 맞도록, 얼라이먼트계가 설치되어 있다.
이와 같이, 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)의 검출 프로브가 제2 중심축(AX2)으로부터 보아 회전 드럼(DR)의 주위에 배치되며, 엔코더 헤드(EN4, EN5)가 배치된 위치와 제2 중심축(AX2)을 연결하는 방향(설치 방위선(Le4, Le5))이, 제2 중심축(AX2)과 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)의 검출 영역을 연결하는 방향과 일치하도록 배치되어 있다.
또, 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2) 및 엔코더 헤드(EN4, EN5)가 배치되는 회전 중심선(AX2) 둘레 방향의 위치는, 기판(P)이 회전 드럼(DR)에 접촉하기 시작하는 시트 진입 영역(IA)과, 회전 드럼(DR)으로부터 기판(P)이 벗어나는 시트 이탈 영역(OA)과의 사이에 설정된다.
얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)은, 노광 위치(투영 영역(PA))의 앞에 배치되어 있고, 기판(P)의 Y축 방향의 단부 부근에 형성된 얼라이먼트 마크(수십㎛ ~ 수백㎛ 각(角) 내의 영역에 형성)를, 기판(P)이 소정 속도로 보내어지고 있는 상태로, 촬상 소자 등에 의해 고속으로 화상 검출하는 것이며, 현미경 시야(촬상 범위)로 마크의 상(像)을 고속으로 샘플링한다. 그 샘플링이 행해진 순간에, 엔코더 헤드(EN4(또는 EN5))에 의해서 순차적으로 계측되는 스케일 원반(SD)의 회전 각도 위치를 기억하는 것에 의해, 기판(P) 상의 마크 위치와 회전 드럼(DR)의 회전 각도 위치와의 대응 관계가 구해진다.
얼라이먼트 현미경(AMG1)에서 검출한 마크를, 얼라이먼트 현미경(AMG2)에서 검출했을 때에, 엔코더 헤드(EN4)에 의해서 계측되어 기억된 각도 위치와 엔코더 헤드(EN5)에 의해서 계측되어 기억된 각도 위치와의 차분값을, 미리 정밀하게 교 정되어 있는 2개의 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)의 설치 방위선(Le4, Le5)의 열림각에 대응한 기준값과 비교한다. 그 결과, 차분값와 기준값에 차이가 생기고 있는 경우는, 시트 진입 영역(IA)과 시트 이탈 영역(OA)과의 사이에서, 기판(P)이 회전 드럼(DR) 상에서 약간 미끄러지거나, 또는 이송 방향(둘레 방향)으로 신축할 가능성이 있다.
일반적으로, 패터닝시의 위치 오차는, 기판(P) 상에 형성되는 디바이스 패턴의 미세도나 서로 겹침 정밀도에 따라 정해진다. 예를 들면, 베이스의 패턴층에 대해서 10㎛ 폭의 선 패턴을 정확하게 서로 겹쳐 노광하기 위해서는, 그 몇 분의 일 이하의 오차, 즉, 기판(P) 상의 치수로 환산하여, ±2㎛ 정도의 위치 오차 밖에 허용되지 않게 된다.
이러한 고정밀의 계측을 실현하기 위해서는, 각 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)에 의한 마크 화상의 계측 방향(XZ 면내에서의 회전 드럼(D)의 외주 접선 방향)과, 각 엔코더 헤드(EN4, EN5)의 계측 방향(XZ 면내에서의 스케일부(GP)의 외주 접선 방향)을, 허용 각도 오차 내에서 맞춰 둘 필요가 있다.
이상과 같이, 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)에 의한 기판(P) 상의 얼라이먼트 마크의 계측 방향(회전 드럼(DR)의 원주면의 접선 방향)과 일치하도록, 엔코더 헤드(EN4, EN5)를 배치하고 있다. 이 때문에, 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)에 의한 기판(P)(마크)의 위치 검출시(화상 샘플링시)에, 회전 드럼(DR)(스케일 원반(SD))이, XZ 면내에서 설치 방위선(Le4)이나 설치 방위선(Le5)과 직교한 둘레 방향(접선 방향)으로 시프트한 경우에도, 회전 드럼(DR)의 시프트를 가미한 고정밀한 위치 계측이 가능해진다.
제2 중심축(AX2)으로부터 보아 스케일 원반(SD)의 스케일부(GP)의 주위의 5개소에, 엔코더 헤드(EN1 ~ EN5)가 배치되어 있으므로, 이 중 적절한 2개 또는 3개의 엔코더 헤드에 의한 계측값의 출력을 조합시켜 연산 처리하는 것에 의해, 스케일 원반(SD)의 스케일부(GP)의 진원도(형상 변형), 편심 오차 등을 구하는 것도 가능해진다. 이하에, 2개 또는 3개의 엔코더 헤드에 의한 계측값의 출력을 조합시켜, 회전 드럼(DR)의 XZ 면내의 특정 방향의 위치 어긋남을 연산 처리에 의해서 구하는 경우에 대해서, 도 23, 도 24 및 도 25를 이용하여 설명한다.
＜제1 연산 처리예＞
도 23은, 제7 실시 형태에 관한 스케일 원반(SD)을 회전 중심선(AX2) 방향에서 보아, 회전 드럼(DR)의 위치 어긋남을 설명하는 설명도이다. 도 24는, 제7 실시 형태에 관한 스케일 원반(SD)을 회전 중심선(AX2) 방향에서 보아, 회전 드럼(DR)의 위치 어긋남을 연산하는 일례를 설명하는 설명도이다. 도 25는, 제7 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 처리를 보정하는 순서의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 23에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 회전축(ST)을 지지하는 축받이(베어링)의 약간의 덜거덕거림에 의해서 회전 드럼(DR)이 스케일 원반(SD)과 함께 시프트하며, 스케일 원반(SD)이 점선으로 나타낸 위치로부터 도 23의 실선으로 나타낸 위치로 시프트하고 있다. 회전 드럼(DR)의 회전축(ST)의 위치 AX2'는, 회전 중심선(AX2)(제2 중심축(AX2))으로부터 이동하고 있다. 예를 들면, 엔코더 헤드(EN1)는, 스케일 원반(SD)이 시프트하기 전에서의 특정 위치와 제2 중심축(AX2)을 연결하는 방향에 위치하는 스케일부(GP)의 위치 PX1를 판독한다. 스케일 원반(SD)이 점선으로 나타낸 위치로부터 도 23의 실선으로 나타낸 위치로 시프트하면, 도 24에 나타내는 바와 같이, 스케일부(GP)의 위치 PX1는, 스케일부(GP)의 위치 TX1로 이동한다.
그리고, 스케일 원반(SD)이 시프트한 후, 엔코더 헤드(EN1)는, 상술한 특정 위치와 제2 중심축(AX2)을 연결하는 방향에 위치하는, 스케일부(GP)의 위치 QX1를 판독하게 된다. 이 때문에, XZ 평면에서, 회전 드럼(DR)의 회전 중심선(AX2)과 스케일부(GP)의 위치 QX1를 연결하는 방향으로 변위하는 변위 성분 Δq×1이 생긴다. 회전 중심선(AX2)(제2 중심축(AX2))으로부터, 회전 드럼(DR)의 회전축(ST)의 위치 AX2'로 이동할 때의 변위가, 회전 드럼(DR)의 회전 중심선(AX2)과 스케일부(GP)의 위치 QX1를 연결하는 방향과의 이루는 각을 변위각 α로 한 경우, 변위 성분 Δq×1는, 회전 중심선(AX2)(제2 중심축(AX2))으로부터, 회전 드럼(DR)의 회전축(ST)의 위치 AX2'로 이동할 때의 변위에 대해서, cosα을 곱한 변위가 된다.
예를 들면, 제1 판독 장치를 엔코더 헤드(EN4), 제2 판독 장치를 엔코더 헤드(EN1)로 하는 경우, 도 25에 나타내는 바와 같이, 노광 장치(EXA)의 제어 장치(14)는, 엔코더 헤드(EN4), 엔코더 헤드(EN1)에서, 회전 위치 계측을 하게 하고(스텝 S11), 엔코더 헤드(EN4), 엔코더 헤드(EN1)의 계측값의 출력(스케일부(GP)의 판독 출력)을 기억한다.
엔코더 헤드(EN4), 엔코더 헤드(EN1)는, 스케일부(GP)의 접선 방향(XZ 면내)의 변위의 변동을 계측할 수 있다. 도 23에 나타내는 엔코더 헤드(EN4)는, 스케일 원반(SD)이 점선으로 나타낸 위치로부터 도 23의 실선으로 나타낸 위치에 시프트 하고 있으므로, 엔코더 헤드(EN4)는, 스케일부(GP)의 위치 PX4가 아니라 스케일부(GP)의 위치 QX4를 판독한다. 이 때문에, 스케일부(GP)의 위치 PX4에서의 접선 방향 Veq4와 스케일부(GP)의 위치 QX4에서의 접선 방향 Veq4'이 이루는 각(角)도, 상술한 각도 α의 변위각을 일으킨다. 그 결과, 제1 판독 장치인 엔코더 헤드(EN4)가 판독하는 둘레 속도에 변화가 생긴다.
예를 들면, 엔코더 헤드(EN1)가 판독하는 둘레 속도와, 엔코더 헤드(EN4)가 판독하는 둘레 속도에 차이가 없는 경우, 도 25에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(14)는, 둘레 속도 변화 없음(스텝 S12, No)으로서, 회전 위치 계측의 스텝 S11를 계속한다. 엔코더 헤드(EN1)가 판독하는 둘레 속도와, 엔코더 헤드(EN4)가 판독하는 둘레 속도에 차이가 있는 경우, 둘레 속도 변화 있음(스텝 S12, Yes)으로서, 처리를 스텝 S13으로 진행한다.
노광 장치(EXA)의 제어 장치(14)는, 제1 판독 장치인 엔코더 헤드(EN4)가 판독 출력에 기초하여, 보정값을 연산한다(스텝 S13). 엔코더 헤드(EN4)가 배치되는 설치 방위선(Le4)의 방향이, XZ 면내 또한 회전 중심선(AX2)으로부터 보았을 때에, 기판(P)에 대해서 결상 광속(EL2)의 주광선이 기판(P)의 특정 위치에 입사하는 방향과 거의 직교가 된다. 이 때문에, 엔코더 헤드(EN4)의 판독 출력의 변화가, 홀수번의 투영 모듈(PL1, PL3, PL5)의 각각으로부터 투사되는 결상 광속(EL2)의 주광선을 따른 방향의 변화와 일정한 관계성을 가지게 된다.
예를 들면, 제어 장치(14)는, 엔코더 헤드(EN4)의 판독 출력의 변화를 상술한 변위각 α와 대응지어진 데이터 베이스를 기억부에 기억해 둔다. 그리고, 제어 장치(14)는, 제1 판독 장치인 엔코더 헤드(EN4)의 판독 출력의 입력을, 제어 장치(14)의 기억부에 기억된 상기 데이터 베이스에 주어, 변위각 α를 연산한다. 제어 장치(14)는, 연산한 변위각 α으로부터 변위 성분 Δq×1을 연산하고, 변위 성분 Δq×1에 따라 투영상의 포커스 상태를 보정하는 보정값을 연산한다. 이 때문에, 본 실시 형태의 노광 장치(EXA)는, 연산 부하를 억제하면서, 정밀도 좋게 회전 드럼(DR)(원통 부재, 회전 원통체)의 위치를 파악하여, 회전 드럼(DR)의 곡면에 있는 피처리 물체, 즉 기판(P)에 처리를 실시할 수 있다.
스텝 S13에서 연산한 보정값에 따라서, 노광 장치(EXA)의 제어 장치(14)는, 보정 처리를 행한다(스텝 S14). 예를 들면, 노광 장치(EXA)의 제어 장치(14)는, 포커스 조정 장치로서, 도 19에 나타낸 포커스 보정 광학 부재(44)를 동작시키고, 홀수번의 투영 모듈(PL1, PL3, PL5)에 의해서 기판(P) 상에 형성되는 투영상의 포커스 상태를 미세 조정한다. 이 때문에, 노광 장치(EXA)는, 기판(P)에 대해서 고정밀한 노광 처리가 가능하게 된다.
또 마찬가지로 하여, 제1 판독 장치를 엔코더 헤드(EN5), 제2 판독 장치를 엔코더 헤드(EN2)로 하는 경우, 도 25에 나타내는 바와 같이, 노광 장치(EXA)의 제어 장치(14)는, 엔코더 헤드(EN5), 엔코더 헤드(EN2)에서, 회전 위치 계측을 하게 하여(스텝 S11), 엔코더 헤드(EN5), 엔코더 헤드(EN2)의 계측값의 출력(스케일부(GP)의 판독 출력)을 기억한다.
예를 들면, 엔코더 헤드(EN2)는, 스케일 원반(SD)이 시프트하기 전에서의 특정 위치와 제2 중심축(AX2)을 연결하는 방향에 위치하는 스케일부(GP)의 위치 PX2를 판독한다. 그리고, 스케일 원반(SD)이 시프트한 후, 엔코더 헤드(EN2)는, 상술한 특정 위치와 제2 중심축(AX2)을 연결하는 방향에 위치하는, 스케일부(GP)의 위치 QX2를 판독하게 된다. 스케일부(GP)의 위치 PX2와 스케일부(GP)의 위치 QX2는, 설치 방위선(Le2)과 평행으로서, 짝수번의 투영 모듈(PL2, PL4, PL6)의 각각으로부터 투사되는 결상 광속(EL2)을 따르는 방향의 위치가, 도 23에 나타내는 바와 같이, 거의 동일 위치가 된다.
도 23에 나타내는 바와 같이, 스케일 원반(SD)이 점선으로 나타낸 위치로부터 도 23의 실선으로 나타낸 위치로 시프트하고 있으므로, 엔코더 헤드(EN5)는, 스케일부(GP)의 위치 PX5가 아니라 스케일부(GP)의 위치 QX5를 판독한다. 그러나, 스케일부(GP)의 위치 PX5에서의 접선 방향 Veq5와, 스케일부(GP)의 위치 PX5에서의 접선 방향 Veq5'은 거의 평행이다. 그 결과, 제1 판독 장치인 엔코더 헤드(EN4)가 판독하는 둘레 속도에 변화가 생기지 않는다. 제어 장치(14)는, 둘레 속도 변화 없음(스텝 S12, No)으로서, 회전 위치 계측의 스텝 S11를 계속한다.
이상과 같이, 2개의 엔코더 헤드를 스케일부(GP)의 주위에 거의 90° 간격으로 배치하면, XZ 면내에서의 스케일 원반(SD)(스케일부(GP))의 2차원적인 미동을 계측할 수 있다. 도 23의 경우, 그 2차원적인 미동은, 예를 들면, 엔코더 헤드(EN2)의 설치 방위선(Le2)이 연장하는 방향(대체로 Z축 방향)과, 엔코더 헤드(EN5)의 설치 방위선(Le5)이 연장하는 방향(대체로 X축 방향)의 두 방향이다. 그 때문에, 회전 드럼(DR)이 설치 방위선(Le5)의 연장하는 방향으로 편심한 경우, 그 편심에 의한 스케일 원반(SD)(스케일부(GP))의 미동 성분은, 엔코더 헤드(EN2)에 의해서 계측할 수 있다.
그렇지만, 엔코더 헤드(EN2)는, 설치 방위선(Le2)의 위치에서, 스케일 원반(SD)의 회전에 의한 스케일부(GP)의 둘레 방향의 위치 변위도 계측하기 때문에, 엔코더 헤드(EN2) 단독의 계측 읽음값으로부터는, 스케일 원반(SD)의 편심에 의한 미동 성분과 회전에 의한 위치 변위 성분을 잘 변별할 수 없는 일이 있다. 그러한 경우는, 엔코더 헤드를 더 늘려서, 스케일부(GP)의 편심에 의한 미동 성분과 회전에 의한 위치 변위 성분을 엄밀하게 변별하여 계측하는 수법도 있다. 그 수법에 대해서는 후술한다.
이상 설명한 바와 같이, 노광 장치(EXA)는, 원통 부재인 회전 드럼(DR)과, 스케일부(GP)와, 노광 장치(EXA)의 처리부인 투영 모듈(PL1 ~ PL6)과, 스케일부(GP)를 판독하는 제1 판독 장치인 엔코더 헤드(EN4, EN5)와, 스케일부(GP)를 판독하는 제2 판독 장치인 엔코더 헤드(EN1, EN2)를 구비한다.
회전 드럼(DR)은, 소정의 축인 제2 중심축(AX2)으로부터 일정 반경으로 만곡한 곡면을 가지며, 또한 제2 중심축(AX2) 둘레를 회전한다.
스케일부(GP)는, 회전 드럼(DR)이 회전하는 둘레 방향을 따라서 고리 모양으로 배열되고, 또한 회전 드럼(DR)과 함께 제2 중심축(AX2)의 주위를 회전한다.
노광 장치(EXA)의 처리부인 투영 모듈(PL1 ~ PL6)은, 제2 중심축(AX2)으로부터 보아 회전 드럼(DR)의 주위에 배치되며, 회전 드럼(DR)의 둘레 방향 중 특정 위치의 곡면에 있는 기판(P)(피처리 물체)에 대해서 2개의 결상 광속(EL2)의 주광선을 조사하는 조사 처리를 실시한다.
그리고, 엔코더 헤드(EN4, EN5)는, 제2 중심축(AX2)으로부터 보아 스케일부(GP)의 주위에 배치되고, 또한 제2 중심축(AX2)을 중심으로, 전술한 특정 위치를 제2 중심축(AX2) 둘레로 거의 90도 회전한 위치에 배치되어, 스케일부(GP)를 판독한다.
엔코더 헤드(EN1, EN2)는, 전술한 특정 위치의 스케일부(GP)를 판독한다.
그리고, 노광 장치(EXA)는, 처리부인 투영 모듈(PL1 ~ PL6)이 회전 드럼(DR)의 제2 중심축(AX2)이 이동하는 제2 중심축(AX2)에 직교하는 방향으로 이동할 때의 변위를, 제1 판독 장치인 엔코더 헤드(EN4, EN5)의 판독 출력으로 보정한 처리를 실시하고 있다.
이 때문에, 본 실시 형태의 노광 장치(EXA)는, 연산 부하를 억제하면서, 정밀도 좋게 회전 드럼(DR)(원통 부재)의 위치를 파악하여, 회전 드럼(DR)의 곡면에 있는 피처리 물체, 즉 기판(P)에 처리를 실시할 수 있다.
＜제2 연산 처리예＞
도 26은, 제7 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 처리를 보정하는 순서의 다른 예를 나타내는 플로우 차트이다. 예를 들면, 제1 판독 장치를 엔코더 헤드(EN4), 제2 판독 장치를 엔코더 헤드(EN1), 제3 판독 장치를 엔코더 헤드(EN3)로 하는 경우, 도 25에 나타내는 바와 같이, 노광 장치(EXA)의 제어 장치(14)는, 엔코더 헤드(EN4), 엔코더 헤드(EN1), 엔코더 헤드(EN3)에서, 회전 위치 계측을 하게 하여(스텝 S21), 엔코더 헤드(EN4), 엔코더 헤드(EN1), 엔코더 헤드(EN3)의 계측값의 출력(스케일부(GP)의 판독 출력)을, 적절한 시간 간격(예를 들면, 수m 초)마다 동시에 기억한다.
엔코더 헤드(EN4), 엔코더 헤드(EN1), 엔코더 헤드(EN3)는, 스케일부(GP)의 접선 방향(XZ 면내)의 변위의 변동을 계측할 수 있다. 제어 장치(14)는, 엔코더 헤드(EN4), 엔코더 헤드(EN1), 엔코더 헤드(EN3)의 판독 출력(기억값)에 기초하여, 회전 드럼(DR)의 회전축(ST)이 회전 중심선(AX2)(제2 중심축(AX2))으로부터의 이동하는 상대 위치, 예를 들면, 도 23에 나타내는 회전 드럼(DR)의 회전축(ST)의 위치 AX2'를 연산한다(스텝 S22).
회전 중심선(AX2)과 회전 드럼(DR22)의 회전축(ST)의 위치 AX2'와의 사이에, 예를 들면 소정의 문턱값을 넘는 거리의 축 어긋남이 없는 경우(스텝 S23, No), 제어 장치(14)는, 회전 위치 계측의 스텝 S21를 계속한다. 회전 중심선(AX2)과 회전 드럼(DR)의 회전축(ST)의 위치 AX2'와의 사이에, 예를 들면 소정의 문턱값을 넘는 거리의 축 어긋남이 있는 경우(스텝 S23, Yes), 제어 장치(14)는, 처리를 스텝 S24로 진행한다. 또, 문턱값은, 노광 장치(EXA)의 노광 처리에서 요구되는 정밀도 등에 기초하여 미리 결정되어, 제어 장치(14)의 기억부에 기억되어 있다.
다음으로, 노광 장치(EXA)의 제어 장치(14)는, 엔코더 헤드(EN4)의 판독 출력에 기초하여, 보정값을 연산한다(스텝 S24). 스케일부(GP)를 판독하는 엔코더 헤드(EN4)가 배치되는 설치 방위선(Le4)의 방향은, XZ 면내 또한 회전 중심선(AX2)으로부터 보았을 때에, 홀수번의 투영 모듈(PL1, PL3, PL5)의 각각으로부터 기판(P)에 투사되는 결상 광속(EL2)의 주광선의 방향과 거의 직교하게 된다. 이 때문에, 엔코더 헤드(EN4)의 판독 출력의 변화가, 홀수번의 투영 모듈(PL1, PL3, PL5)의 각각으로부터 투사되는 결상 광속(EL2)의 주광선을 따른 방향의 변화와 일정한 관계성을 가지게 된다.
예를 들면, 제어 장치(14)는, 엔코더 헤드(EN4)의 판독 출력의 변화를 상술한 변위각 α와 대응지어진 데이터 베이스를 기억부에 기억해 둔다. 그리고, 제어 장치(14)는, 제1 판독 장치인 엔코더 헤드(EN4)의 판독 출력의 입력을, 제어 장치(14)의 기억부에 기억된 상기 데이터 베이스에 주어, 변위각 α를 연산한다. 그리고 제어 장치(14)는, 각도 α와, 스텝 S22에서 연산한 위치 AX2'와, 회전 중심선(AX2)(제2 중심축(AX2))으로부터 , 도 24에 나타내는 변위 성분 Δq×1를 연산할 수 있다.
제어 장치(14)는, 변위 성분 Δq×1를 연산하고, 변위 성분 Δq×1에 따라 투영상의 포커스 상태를 보정하는 보정값을 연산한다. 이 때문에, 본 실시 형태의 노광 장치(EXA)는, 연산 부하를 억제하면서, 정밀도 좋게 회전 드럼(DR)(원통 부재)의 위치를 파악하여, 회전 드럼(DR)의 곡면에 있는 피처리 물체, 즉 기판(P)에 처리를 실시할 수 있다.
또, 제어 장치(14)는, 각도 α와, 스텝 S22에서 연산한 위치 AX2'와, 회전 중심선(AX2)으로부터, 도 24에 나타내는 변위 성분 Δq×4를 연산할 수 있다. 변위 성분 Δq×4는, XZ 평면에서, 회전 드럼(DR)의 회전 중심선(AX2)과 스케일부(GP)의 위치 QX1를 연결하는 방향과 직교하는 방향으로 변위하는 성분이다. 이 때문에 변위 성분 Δq×4는, 회전 중심선(AX2)(제2 중심축(AX2))으로부터, 회전 드럼(DR)의 회전축(ST)의 위치 AX2'로 이동할 때의 변위에 대해서, sinα를 곱한 변위가 된다.
그리고, 제어 장치(14)는, 변위 성분 Δq×1을 연산하고, 변위 성분 Δq×4에 따라 투영상을 시프트시키는 보정을 하는 보정값을 연산한다. 이 때문에, 본 실시 형태의 노광 장치(EXA)는, 연산 부하를 억제하면서, 정밀도 좋게 회전 드럼(DR)(원통 부재)의 위치를 파악하여, 회전 드럼(DR)의 곡면에 있는 피처리 물체, 즉 기판(P)에 처리를 실시할 수 있다.
스텝 S24에서 연산한 보정값에 따라서, 노광 장치(EXA)의 제어 장치(14)는, 보정 처리를 행한다(스텝 S25). 예를 들면, 노광 장치(EXA)의 제어 장치(14)는, 포커스 조정 장치인, 도 19에 나타내는 포커스 보정 광학 부재(44)를 동작시켜, 변위 성분 Δq×1을 상쇄하도록, 기판(P) 상에 형성되는 투영상의 포커스 상태를 미세 조정한다. 이 때문에, 노광 장치(EXA)는, 기판(P)에 대해서 고정밀한 노광 처리가 가능하게 된다.
예를 들면, 노광 장치(EXA)의 제어 장치(14)는, 시프트 조정 장치인, 도 19에 나타내는 투영상을 상면(像面) 내에서 미소하게 횡시프트시키기 위한 상 시프트 보정 광학 부재(45), 투영상의 배율을 미소 보정하는 배율 보정용 광학 부재(47), 및 투영상을 상면(像面) 내에서 미소 회전시키기 위한 로테이션 보정 기구(46) 중 적어도 1개를 동작시켜, 변위 성분 Δq×4를 상쇄하도록, 기판(P) 상에 형성되는 투영상을 시프트시킨다.
이 때문에, 노광 장치(EXA)는, 기판(P)에 대해서 고정밀한 노광 처리가 가능하게 된다. 또는, 제어 장치(14)는, 시프트 조정 장치로서, 원통 마스크(DM)의 구동이나 회전 드럼(DR)(제2 드럼 부재)의 구동, 혹은 기판(P)에의 텐션 부여를 조정하고, 또한 정밀한 피드백 제어나 피드포워드 제어를 행하며, 변위 성분 Δq×4를 상쇄하도록, 기판(P) 상에 형성되는 투영상을 시프트시켜도 괜찮다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 스케일 원반(SD)의 스케일부(GP)의 주위에 배치되는 엔코더 헤드(EN1, EN2)의 각 설치 방위선(Le1, Le2)이, 회전 중심선(AX2)으로부터 보았을 때에, 기판(P) 상의 투영 영역(PA)을 향하는 결상 광속(EL2)의 주광선의 경사 방향과 동일하게 했다(혹은 일치시켰다).
그 때문에, 기판(P)의 주사 노광의 방향(이송 방향)으로 회전 드럼(DR)이 미소하게 시프트한 경우에도, 그 시프트분(分)을 엔코더 헤드(EN1, EN2)에 의해서 리얼 타임으로 계측하는 것이 가능해져, 그 시프트에 의한 노광 위치의 변동분(分)을, 예를 들면 투영 광학계(PL) 내의 상 시프트 보정 광학 부재(45) 등에 의해, 고정밀도로 그리고 고속으로 보정하는 것이 가능해진다. 그 결과, 기판(P)에 대해서 높은 위치 정밀도로 노광 처리가 가능하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 노광 장치(EXA)는, 원통 부재인 회전 드럼(DR)과, 스케일부(GP)와, 노광 장치(EXA)의 처리부인 투영 모듈(PL1 ~ PL6)과, 스케일부(GP)를 판독하는 제1 판독 장치인 엔코더 헤드(EN4, EN5)와, 스케일부(GP)를 판독하는 제2 판독 장치인 엔코더 헤드(EN1, EN2)와, 제1 판독 장치 및 제2 판독 장치와는 둘레 방향의 다른 위치에 배치되며, 스케일부(GP)를 판독하는 제3 판독 장치, 예를 들면 엔코더 헤드(EN3)를 구비한다.
엔코더 헤드(EN4, EN5)는, 제2 중심축(AX2)으로부터 보아 스케일부(GP)의 주위에 배치되고, 또한 제2 중심축(AX2)을 중심으로, 전술한 특정 위치를 제2 중심축(AX2) 둘레로 거의 90도 회전한 위치에 배치되어, 스케일부(GP)를 판독한다. 엔코더 헤드(EN1, EN2)는, 전술한 특정 위치의 스케일부(GP)를 판독한다.
노광 장치(EXA)는, 제1 판독 장치인 엔코더 헤드(EN4, EN5), 제2 판독 장치인 엔코더 헤드(EN1, EN2) 및 제3 판독 장치인 엔코더 헤드(EN3)에서 계측된 스케일부(GP)의 판독 출력으로부터 회전 드럼(DR)의 제2 중심축(AX2)을 구한다.
그리고, 처리부인 투영 모듈(PL1 ~ PL6)은, 회전 드럼(DR)의 제2 중심축(AX2)이 이동하는 제2 중심축(AX2)에 직교하는 방향으로 이동할 때의 변위를, 제1 판독 장치인 엔코더 헤드(EN4, EN5)의 판독 출력으로 보정한 처리를 실시하고 있다.
이 때문에, 본 실시 형태의 노광 장치(EXA)는, 연산 부하를 억제하면서, 정밀도 좋게 회전 드럼(DR)(원통 부재)의 위치를 파악하여, 회전 드럼(DR)의 곡면에 있는 피처리 물체, 즉 기판(P)에 처리를 실시할 수 있다.
또, 엔코더 헤드(EN4, EN1, EN3)에 의한 계측값의 출력과 엔코더 헤드(EN5, EN2, EN3)에 의한 계측값의 출력을 대비하는 것에 의해, 회전축(ST)에 대한 스케일 원반(SD)의 편심 오차 등에 의한 영향을 억제하여, 고정밀한 계측이 가능해진다.
제3 판독 장치는, 엔코더 헤드(EN3)에 한정되지 않고, 제1 판독 장치를 엔코더 헤드(EN4)로 하고, 제2 판독 장치를 엔코더 헤드(EN1)로 하는 경우에는, 제3 판독 장치는, 엔코더 헤드(EN5) 또는 엔코더 헤드(EN2)라도 괜찮다.
상술한 바와 같이, 노광 장치(EXA)는, 기판(P)에 대해서 2개의 결상 광속(EL2)이 기판(P)에 입사한다. 홀수번의 투영 모듈(PL1, PL3, PL5)이 제1 처리부가 되고, 짝수번의 투영 모듈(PL2, PL4, PL6)이 제2 처리부가 된다.
기판(P)에 대해서 2개의 결상 광속(EL2)의 주광선이 기판(P)에 입사하는 2개의 위치를, 각각 제1 처리부가 기판(P)에 광을 조사하는 조사 처리를 실시하는 특정 위치(제1 특정 위치), 제2 처리부가 광을 조사하는 조사 처리를 실시하는 제2 특정 위치로 한다.
제2 판독 장치인 엔코더 헤드(EN1)는, 특정 위치(제1 특정 위치)에서 스케일부(GP)를 판독하고, 엔코더 헤드(EN2)는, 제2 특정 위치에서 스케일부(GP)를 판독한다.
그리고, 제3 판독 장치인 엔코더 헤드(EN5)는, 제2 중심축(AX2)을 중심으로, 전술한 제2 특정 위치와 제2 중심축(AX2)을 연결하는 방향을 거의 90도 회전한 위치에 배치되어, 스케일부(GP)를 판독한다.
노광 장치(EXA)는, 제1 판독 장치인 엔코더 헤드(EN4), 제2 판독 장치인 엔코더 헤드(EN1) 및 제3 판독 장치인 엔코더 헤드(EXA5)에서 계측된 스케일부(GP)의 판독 출력으로부터 회전 드럼(DR)의 제2 중심축(AX2)을 구한다.
그리고, 제2 처리부인 투영 모듈(PL2, PL4, PL6)은, 회전 드럼(DR)의 제2 중심축(AX2)이 이동하는 제2 중심축(AX2)에 직교하는 방향으로 이동할 때의 변위를, 제1 판독 장치인 엔코더 헤드(EN4, EN5)의 판독 출력으로 보정한 처리를 실시할 수 있다.
이와 같이, 처리부가 제1 처리부와 제2 처리부와 같이 다수라도, 제1 처리부 및 제2 처리부는, 각각의 처리를 고정밀도로 처리할 수 있다.
또, 회전 드럼(DR)의 회전 방향의 위치나 회전 속도를 계측할 때에는, 예를 들면, 엔코더 헤드(EN1, EN2, EN3, EN4, EN5)로부터의 계측 신호의 출력의 평균(단순 평균 또는 가중 평균)값을 취하면, 오차가 적게 되어, 안정적으로 검출할 수 있다. 이 때문에, 제어 장치(14)에 의해서 제2 구동부(36)를 서보 모드에 의해 제어할 때, 회전 드럼(DR)의 회전 위치를 보다 정밀하게 제어할 수 있다.
게다가 제1 검출기(25)에 의해 검출된 제1 드럼 부재(21)(원통 마스크(DM))의 회전 위치나 회전 속도에 대응한 계측 신호에 기초하여 제1 구동부(26)를 매개로 하여 제1 드럼 부재(21)의 회전 위치 및 속도를 서보 제어할 때도, 제1 드럼 부재(21)와 회전 드럼(DR)(제2 드럼 부재)을 고정밀도로 동기 이동(동기 회전)시킬 수 있다.
＜제7 실시 형태의 변형예＞
도 27은, 제7 실시 형태의 변형예에 관한 스케일 원반(SD)을 회전 중심선(AX2) 방향에서 본, 판독 장치의 위치를 설명하기 위한 설명도이다. 상술한 얼라이먼트 현미경(AMG2)의 관찰 방향(AM2)은, 기판(P)의 이송 방향의 후방측, 즉 노광 위치(투영 영역)의 앞(상류측)에 배치되어 있고, 기판(P)의 Y축 방향의 단부 부근에 형성된 얼라이먼트 마크(수십㎛ ~ 수백㎛ 각(角) 내의 영역에 형성)를, 기판(P)이 소정 속도로 보내어지고 있는 상태에서, 촬상 소자 등에 의해 고속으로 화상 검출하는 것이며, 현미경 시야(촬상 범위)로 마크의 상(像)을 고속으로 샘플링한다. 그 샘플링이 행해진 순간에, 엔코더 헤드(EN5)에 의해서 순차적으로 계측되는 스케일 원반(SD)의 회전 각도 위치를 기억하는 것에 의해, 기판(P) 상의 마크 위치와 회전 드럼(DR)의 회전 각도 위치와의 대응 관계가 구해진다.
한편, 상술한 얼라이먼트 현미경(AMG1)의 관찰 방향(AM1)은, 기판(P)의 이송 방향의 전방측, 즉 노광 위치(투영 영역)의 후방(하류측)에 배치되어 있고, 기판(P)의 Y축 방향의 단부 부근에 형성된 얼라이먼트 마크(수십㎛ ~ 수백㎛ 각(角) 내의 영역에 형성)의 상(像)을, 얼라이먼트 현미경(AMG2)과 마찬가지로, 촬상 소자 등에 의해 고속으로 샘플링한다. 그 샘플링이 행해진 순간에, 엔코더 헤드(EN4)에 의해서 순차적으로 계측되는 스케일 원반(SD)의 회전 각도 위치를 기억하는 것에 의해, 기판(P) 상의 마크 위치와 회전 드럼(DR)의 회전 각도 위치와의 대응 관계가 구해진다.
엔코더 헤드(EN4)는, 기판(P)의 이송 방향의 전방측을 향해 엔코더 헤드(EN1)의 설치 방위선(Le1)을 회전 중심선(AX2)의 축 둘레로, 거의 90°회전한 설치 방위선(Le4) 상에 설정된다. 또, 엔코더 헤드(EN5)는, 기판(P)의 이송 방향의 후방측을 향해 엔코더 헤드(EN2)의 설치 방위선(Le2)을 회전 중심선(AX2)의 축 둘레로 거의 90°회전한 설치 방위선(Le5) 상에 설정된다.
또, 엔코더 헤드(EN3)는, 엔코더 헤드(EN1, EN2)에 대해서, 회전 중심선(AX2)을 사이에 둔 반대측에 배치되며, 그 설치 방위선(Le3)은 중심면(P3) 상에 설정되어 있다.
도 27에 나타내는 바와 같이, XZ 면내 또한 회전 중심선(AX2)으로부터 보았을 때에, 얼라이먼트 현미경(AMG1)에 의한 기판(P) 상의 검출 중심을 통과하는 관찰 방향(AM1)(회전 중심선(AX2)을 향함)과 동일 방향이 되도록, 스케일부(GP)의 지름 방향으로 설정되는 설치 방위선(Le4) 상에, 엔코더 헤드(EN4)가 배치되어 있다.
또, XZ 면내 또한 회전 중심선(AX2)으로부터 보았을 때에, 얼라이먼트 현미경(AMG2)에 의한 기판(P) 상의 검출 중심을 통과하는 관찰 방향(AM2)(회전 중심선(AX2)을 향함)과 동일 방향이 되도록, 스케일부(GP)의 지름 방향으로 설정되는 설치 방위선(Le5) 상의 각각에, 엔코더 헤드(EN5)가 배치되어 있다.
이와 같이, 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)의 검출 프로브가 제2 중심축(AX2)으로부터 보아 회전 드럼(DR)의 주위에 배치되며, 엔코더 헤드(EN4, EN5)가 배치된 위치와 제2 중심축(AX2)을 연결하는 방향(설치 방위선(Le4, Le5))이, 제2 중심축(AX2)과 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)의 검출 영역을 연결하는 방향과 일치하도록 배치되어 있다.
또, 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2) 및 엔코더 헤드(EN4, EN5)가 배치되는 회전 중심선(AX2) 둘레 방향의 위치는, 기판(P)이 회전 드럼(DR)에 접촉하기 시작하는 시트 진입 영역(IA)과, 회전 드럼(DR)으로부터 기판(P)이 벗어나는 시트 이탈 영역(OA)과의 사이에 설정된다.
(제8 실시 형태)
다음으로, 본 발명에 관한 처리 장치의 제8 실시 형태에 대해서, 도 28 및 도 29를 참조하여 설명한다. 이 도면에서, 제7 실시 형태의 구성 요소와 동일한 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
회전 드럼(DR)은, 원통면의 곡면 상에 형성된 기준 마크 형성부(Rfp)를 구비하고 있다. 기준 마크 형성부(Rfp)는, 기판(P)의 Y축 방향의 단부 부근에 형성된 얼라이먼트 마크(수십㎛ ~ 수백㎛ 각(角) 내의 영역에 형성)와 동일 피치로 연속적 또는 이산적으로 형성해 두는 것이 바람직하다. 기준 마크 형성부(Rfp)를 검출하는 곡면 검출 프로브(GS1, GS2)는, 현미경(AMG1, AMG2)과 동일 구성인 것이 바람직하다. 곡면 검출 프로브(GS1, GS2)는, 촬상 소자 등에 의해 고속으로 화상 검출하는 것이며, 현미경 시야(촬상 범위)로 기준 마크 형성부(Rfp)의 마크의 상(像)을 고속으로 샘플링한다. 이 샘플링이 행해진 순간에, 회전 드럼(DR)의 회전 각도 위치와 기준 마크 형성부(Rfp)와의 대응 관계가 구해지며, 순차적으로 계측되는 회전 드럼(DR)의 회전 각도 위치를 기억한다.
곡면 검출 프로브(GS1)의 검출 중심(AS1)은, XZ 면내 또한 회전 중심선(AX2)으로부터 보았을 때에, 얼라이먼트 현미경(AMG1)에 의한 기판(P)의 관찰 방향(AM1)(회전 중심선(AX2)을 향함)의 검출 중심과 동일 방향이 된다. 또 곡면 검출 프로브(GS1)의 검출 중심(AS1)은, XZ 면내 또한 회전 중심선(AX2)으로부터 보았을 때에, 스케일부(GP)의 지름 방향으로 설정되는 설치 방위선(Le4)과 동일 방향이 된다.
또, 곡면 검출 프로브(GS2)의 검출 중심(AS2)은, XZ 면내 또한 회전 중심선(AX2)으로부터 보았을 때에, 얼라이먼트 현미경(AMG2)에 의한 기판(P)의 관찰 방향(AM2)(회전 중심선(AX2)을 향함)의 검출 중심과 동일 방향이 된다. 또 곡면 검출 프로브(GS2)의 검출 중심(AS2)은, XZ 면내 또한 회전 중심선(AX2)으로부터 보았을 때에, 스케일부(GP)의 지름 방향으로 설정되는 설치 방위선(Le5)과 동일 방향이 된다.
이와 같이, 곡면 검출 프로브(GS1)는, 기판(P)의 이송 방향의 후방측을 향해 엔코더 헤드(EN1)의 설치 방위선(Le1)을 회전 중심선(AX2)의 축 둘레로, 거의 90° 회전한 설치 방위선(Le4) 상에 설정된다. 또, 곡면 검출 프로브(GS2)는, 기판(P)의 이송 방향의 후방측을 향해 엔코더 헤드(EN2)의 설치 방위선(Le2)을 회전 중심선(AX2)의 축 둘레로 거의 90° 회전한 설치 방위선(Le5) 상에 설정된다.
기준 마크 형성부(Rfp)에 형성되는 복수의 마크는, 회전 드럼(DR)의 원통 외주면 상에 기준 마크로서 둘레 방향으로 일정한 간격으로 배열되기 때문에, 이들 기준 마크를 곡면 검출 프로브(GS1, GS2)에서 화상 샘플링했을 때의 각 엔코더 헤드(EN4, EN5)의 계측 읽음값과, 샘플링한 화상 중에서의 기준 마크상(像)의 검출 중심으로부터의 어긋남량에 기초하여, 예를 들면, 검출 프로브(GS1, GS2)의 배치 오차를 검증하는 것이 가능하다.
게다가, 회전 드럼(DR)의 외주면 상에 Y축 방향으로 연장하는 기준선 패턴을 새겨 마련해 두면, 그 기준선 패턴을 각 검출 프로브(GS1, GS2)와 각 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)에 의해 검출하는 것에 의해서, 각 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)의 배치 오차를, 엔코더 헤드(EN4, EN5)의 계측 읽음값에 기초하여 특정되는 회전 드럼(DR)의 외주면의 좌표계를 기준으로 하여 교정할 수도 있다.
도 28에서는, 회전 드럼(DR)의 직경에 대해서 스케일 원반(SD)의 직경은 작게 도시되어 있다. 그러나, 회전 드럼(DR)의 외주면 중, 기판(P)이 감겨지는 외주면의 직경과, 스케일 원반(SD)의 스케일부(GP)의 직경을 맞춤(거의 일치시킴)으로써, 소위, 계측 아베 오차를 더 작게 할 수 있다. 이 경우, 노광 장치(EXA)는, 스케일 원반(SD)의 진원도를 조정하는 진원도 조정 장치를 구비하는 것이 바람직하다.
도 29는, 스케일 부재의 진원도를 조정하는 진원도 조정 장치를 설명하기 위한 설명도이다.
스케일 부재인 스케일 원반(SD)은 링 모양 부재이다. 스케일부(GP)는, 회전 드럼(DR)의 제2 중심축(AX2)과 직교하는 회전 드럼(DR)의 단부에 고정되어 있다. 스케일 원반(SD)에 의해서, 제2 중심축(AX2)의 둘레 방향을 따라서 스케일 원반(SD)에 마련된 홈(Sc)이, 홈(Sc)과 동일 반경이고 또한 제2 중심축(AX2)의 둘레 방향을 따라서 회전 드럼(DR)에 마련된 홈(Dc)에 대향하고 있다. 그리고, 스케일 원반(SD)은, 홈(Sc)과 홈(Dc)과의 사이에 볼 베어링 등의 축받이 부재(SB)를 개재시키고 있다.
진원도 조정 장치(CS)는, 스케일 원반(SD)의 내주측에 구비되며, 조정부(60)와, 가압 부재(PP)를 포함한다. 그리고, 진원도 조정 장치(CS)는, 예를 들면 설치 방위선(Le4)과 평행한 방향인, 제2 중심축(AX2)으로부터 스케일부(GP)를 향하는 반경 방향의 가압력을 가변할 수 있는 가압 기구(60, PP 등)를, 회전 중심선(AX2)을 중심으로 하는 둘레 방향으로 소정의 피치로 복수(예를 들면, 8 ~ 16 개소) 구비하고 있다.
조정부(60)는, 가압 부재(PP)의 구멍부와 스케일 원반(SD)의 관통 구멍(FP3)을 관통하고, 회전 드럼(DR)의 암나사부(FP4)에 나사 결합하는 수나사부(61)와, 가압 부재(PP)에 접촉하는 나사 헤드부(62)를 가진다. 가압 부재(PP)는, 스케일 원반(SD)의 단부에 둘레 방향을 따라서 스케일 원반(SD) 보다도 반경이 작은 링 모양의 고정판이다.
설치 방위선(Le4)을 스케일 원반(SD)의 내주측으로 연장한 앞에는, 스케일 원반(SD)의 내주측, 또한 제2 중심축(AX2)과 평행 또한 제2 중심축(AX2)을 포함하는 단면에서 경사면(FP2)이 형성되어 있다. 경사면(FP2)은, 제2 중심축(AX2)에 가까워짐에 따라, 제2 중심축(AX2)과 평행한 방향의 두께가 얇아지는 부분이 원추대(圓錐台) 형상의 면이다.
스케일 원반(SD)의 내주측, 또한 제2 중심축(AX2)과 평행 또한 제2 중심축(AX2)을 포함하는 단면에서, 가압 부재(PP)는, 제2 중심축(AX2)에 가까워짐에 따라 제2 중심축(AX2)과 평행한 방향의 두께가 커지는, 원추대 형상의 부분을 가지고 있다. 경사면(FP1)은, 상기 원추대 형상의 부분의 측면이다. 그리고, 가압 부재(PP)는, 스케일 원반(SD)에 대해서, 경사면(FP2)과 경사면(FP1)이 대향하도록 조정부(60)에서 고정되어 있다.
진원도 조정 장치(CS)는, 조정부(60)의 수나사부(61)를 스케일 원반(SD)의 암나사부(FP3)에 돌려 넣어, 나사 헤드부(62)를 체결하는 것에 의해, 가압 부재(PP)의 경사면(FP1)의 가압력이 경사면(FP2)에 전달되어, 스케일 원반(SD)의 외주면이 외측을 향해서 미소량 탄성 변형한다. 반대로, 나사 헤드부(62)를 반대측으로 회전시켜, 수나사부(61)를 느슨하게 하는 것에 의해, 가압 부재(PP)의 경사면(FP1)으로부터 경사면(FP2)에 가한 가압력이 저감되어, 스케일 원반(SD)의 외주면은 내측으로 미소량 탄성 변형한다.
진원도 조정 장치(CS)는, 회전 중심선(AX2)을 중심으로 하는 둘레 방향으로 소정의 피치로 복수 구비하는 조정부(60)에서, 나사 헤드부(62)(수나사부(61))를 조작하는 것에 의해, 스케일부(GP)의 외주면의 지름을 미소량 조정할 수 있다. 또, 진원도 조정 장치(CS)의 경사면(FP1, FP2)은, 상술한 설치 방위선(Le1 ~ Le5)이 통과하도록 스케일부(GP)의 내측에 마련되므로, 회전 중심선(AX2)에 대해서 스케일부(GP)의 외주면을 균등하게 지름 방향으로 미소 탄성 변형시킬 수 있다.
따라서, 스케일 원반(SD)의 진원도에 따라서, 적절한 위치의 조정부(60)를 조작하는 것에 의해, 스케일 원반(SD)의 스케일부(GP)의 진원도를 높이거나, 회전 중심선(AX2)에 대한 미소 편심 오차를 저감시키거나 하여, 회전 드럼(DR)에 대한 회전 방향의 위치 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또, 진원도 조정 장치(CS)가 조정하는 반경의 조정량은, 스케일 원반(SD)의 직경이나 재질, 또는 조정부(60)의 반경 위치에 따라서 다르지만, 최대로도 수십㎛ 정도이다.
또, 진원도 조정 장치(CS)에 의한 조정에 의해서 얻어지는 미소 편심 오차의 억제 효과는, 복수의 엔코더 헤드의 계측 읽음값의 차분 비교 등에 의해서 검증할 수 있다.
(제9 실시 형태)
다음으로, 본 발명에 관한 처리 장치의 제9 실시 형태에 대해서, 도 30을 참조하여 설명한다. 도 30은, 제9 실시 형태에 관한 스케일 원반(SD)을 회전 중심선(AX2) 방향에서 본, 판독 장치의 위치를 설명하기 위한 설명도이다. 도 30에서는, 회전 드럼(DR)의 외주면의 직경과, 스케일 원반(SD)의 스케일부(GP)의 직경이 맞춰져 있다(거의 일치시킨다). 이 도면에서, 제7 실시 형태 및 제8 실시 형태의 구성 요소와 동일한 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
또, 상술한 바와 같이, 노광 장치(EXA)는, 기판(P)에 대해서 2개의 결상 광속(EL2)의 주광선이 기판(P)에 입사한다. 기판(P)에 대해서 2개의 결상 광속(EL2)의 주광선이 기판(P)에 입사하는, 2개의 위치를 제1 특정 위치 PX1과 제2 특정 위치 PX2로 한다.
엔코더 헤드(EN6)는, 제1 특정 위치 PX1과 제2 특정 위치 PX2와의 사이에 있다. 엔코더 헤드(EN6)는, 예를 들면 중심면(P3)에 상당하는 특정 위치의 스케일부(GP)의 위치 PX6를 검출한다. 그리고, 엔코더 헤드(EN6)는, 제2 중심축(AX2)으로부터 보아 중심면(P3)과 일치하는 설치 방위선(Le6) 상에 배치되어 있다.
본 실시 형태에서는, 회전 드럼(DR)의 외주면(원통면의 곡면) 중 기판(P)이 감겨지는 외주면의 직경과, 스케일 원반(SD)의 스케일부(GP)의 직경이 맞처져 있으므로, 위치 PX6은, 제2 중심축(AX2)으로부터 보아 상술한 특정 위치(이하, '특정 위치 PX'라고 함)와 일치한다. 특정 위치 PX6는, 복수의 투영 모듈(PL1 ~ PL6)에 의해서 노광된 영역(투영 영역(PA1 ~ PA6))의 X축 방향의 중심에 위치한다.
엔코더 헤드(EN4)는, 기판(P)의 이송 방향의 후방측을 향해 엔코더 헤드(EN6)의 설치 방위선(Le6)을 회전 중심선(AX2)의 축 둘레로 거의 90°회전한 설치 방위선(Le4) 상에 설정된다.
또, 본 실시 형태에서는, 얼라이먼트 현미경(AMG1)에 대응한 엔코더 헤드(EN4)의 설치 방위선(Le4)과, 얼라이먼트 현미경(AMG2)에 대응한 엔코더 헤드(EN5)의 설치 방위선(Le5)과의 각도 간격은, 각도 θ(예를 들면 15°)로 설정된다.
예를 들면, 제1 판독 장치를 엔코더 헤드(EN4), 제2 판독 장치를 엔코더 헤드(EN6)로 하는 경우, 제어 장치(14)는, 상술한 도 25에 나타내는 순서와 동일하게 하여, 보정 처리를 행할 수 있다. 예를 들면, 제어 장치(14)는, 제1 판독 장치인 엔코더 헤드(EN4)의 판독 출력의 입력을, 제어 장치(14)의 기억부에 기억된 상기 데이터 베이스에 주어, 변위각 α를 연산한다. 제어 장치(14)는, 연산한 변위각 α으로부터 변위 성분 Δq×1를 연산하고, 변위 성분 Δq×1에 따라 투영상의 포커스 상태를 보정하는 보정값을 연산한다.
본 실시 형태의 노광 장치(EXA)는, 특정 위치 PX6이 회전 드럼(DR)의 곡면에 있는 기판(P)의 평균적으로 노광된 영역의 X축 방향의 중심이 되어 있다. 노광 장치(EXA)는, 특정 위치 PX6에서 최적인 노광광을 조사하는 조사 처리를 실시함으로써, 포커스 상태를 미세 조정하는 등의 보정 처리를 경감할 수 있다.
그리고, 노광 장치(EXA)는, 연산 부하를 억제하면서, 정밀도 좋게 회전 드럼(DR)(원통 부재)의 위치를 파악하여, 회전 드럼(DR)의 곡면에 있는 피처리 물체, 즉 기판(P)에 처리를 실시할 수 있다. 이 때문에, 노광 장치(EXA)는, 기판(P)에 대해서 고속이고 고정밀한 노광 처리가 가능하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 노광 장치(EXA)는, 원통 부재인 회전 드럼(DR)과, 스케일부(GP)와, 노광 장치(EXA)의 처리부인 투영 모듈(PL1 ~ PL6)과, 스케일부(GP)를 판독하는 제1 판독 장치인 엔코더 헤드(EN4)와, 스케일부(GP)를 판독하는 제2 판독 장치인 엔코더 헤드(EN6)와, 제1 판독 장치 및 제2 판독 장치는 둘레 방향의 다른 위치에 배치되며, 스케일부(GP)를 판독하는 제3 판독 장치, 예를 들면 엔코더 헤드(EN3)를 구비한다.
노광 장치(EXA)는, 제1 판독 장치인 엔코더 헤드(EN4), 제2 판독 장치인 엔코더 헤드(EN6) 및 제3 판독 장치인 엔코더 헤드(EN3)에서 계측된 스케일부(GP)의 판독 출력으로부터 회전 드럼(DR)의 제2 중심축(AX2)을 구한다.
그리고, 처리부인 투영 모듈(PL1 ~ PL6)은, 회전 드럼(DR)의 제2 중심축(AX2)이 이동하는 제2 중심축(AX2)에 직교하는 방향으로 이동할 때의 변위를, 제1 판독 장치인 엔코더 헤드(EN4)의 판독 출력으로 보정한 처리를 실시하고 있다.
이 때문에, 본 실시 형태의 노광 장치(EXA)는, 연산 부하를 억제하면서, 정밀도 좋게 회전 드럼(DR)(원통 부재)의 위치를 파악하여, 회전 드럼(DR)의 곡면에 있는 피처리 물체, 즉 기판(P)에 처리를 실시할 수 있다.
그런데, 앞의 도 23의 엔코더 헤드의 배치에서는, 스케일부(GP)의 편심에 의한 미동 성분과 회전에 의한 위치 변위 성분을 잘 변별할 수 없는 일도 있지만, 도 30과 같은 엔코더 헤드의 배치로 하면, 그 변별을 용이하게 행할 수 있다. 여기서 도 30 중의 엔코더 헤드(EN6), 그것에 대해 거의 90° 어긋나게 배치된 엔코더 헤드(EN4), 90° 더 어긋나게 배치된 엔코더 헤드(EN3)(엔코더 헤드(EN6)에 대해서는 180°에 배치)의 3개의 엔코더 헤드에 주목한다.
이 경우, 엔코더 헤드(EN6)의 계측 읽음값을 Me6, 엔코더 헤드(EN3)의 계측 읽음값을 Me3로 하면, 스케일 원반(SD)(스케일부(GP))의 편심에 의한 X축 방향의 미동 성분 ΔXd는, 하기 식 (1)에서 구해지며, 스케일부(GP)의 회전에 의한 위치 변위 성분 ΔRp는, 평균값으로서 하기 식 (2)에서 구해진다.
ΔXd=(Me6－Me3)/2　 … (1)
ΔRp=(Me6＋Me3)/2　 … (2)
여기서, 엔코더 헤드(EN4)의 계측 읽음값을 Me4로 하고, 그 읽음값 Me4와 위치 변위 성분 ΔRp를 순차적으로 비교하면(순차적으로 차분을 구하면), 도 30의 경우, 편심에 의한 스케일 원반(SD)(회전 드럼(DR))의 Z축 방향의 미동 성분 ΔZd를 리얼 타임으로 구할 수 있다.
＜제9 실시 형태의 변형예＞
도 31은, 제9 실시 형태의 변형예에 관한 스케일 원반(SD)을 회전 중심선(AX2) 방향에서 본, 판독 장치의 위치를 설명하기 위한 설명도이다. 도 31에 나타내는 바와 같이, 상술한 엔코더 헤드(EN6)를 생략할 수도 있다. 엔코더 헤드(EN4)는, 기판(P)의 이송 방향의 후방측을 향하여, 특정 위치와 회전 중심선(AX2)을 연결한 XZ 평면내의 선을, 회전 중심선(AX2)의 축 둘레로 거의 90° 회전한 설치 방위선(Le4) 상에 설정된다.
여기에서는, 엔코더 헤드(EN4)의 설치 방위선(Le4)과 동일 방위에, 얼라이먼트 현미경(AMG1)만이 배치된다.
엔코더 헤드(EN5)는, 기판(P)의 이송 방향의 전방측(하류측)을 향하여, 특정 위치와 회전 중심선(AX2)을 연결한 XZ 평면 내의 선을 회전 중심선(AX2)의 축 둘레로 거의 90° 회전한 설치 방위선(Le5) 상에 설정된다. 이 경우, 노광 장치(EXA)는, 제어 장치(14)가, 제1 판독 장치를 엔코더 헤드(EN4) 또는 엔코더 헤드(EN5)로 하고, 제2 판독 장치 및 제3 판독 장치를 엔코더 헤드(EN1), 엔코더 헤드(EN2) 및 엔코더 헤드(EN3) 중 어느 2개로 한다.
노광 장치(EXA)는, 회전 드럼(DR)의 곡면에 있는 기판(P)의 평균적으로 노광된 영역의 X축 방향의 중심으로 대해서, 최적인 노광광을 조사하는 조사 처리를 실시함으로써, 포커스 상태를 미세 조정하는 등의 보정 처리를 경감할 수 있다. 이 때문에, 노광 장치(EXA)는, 기판(P)에 대해서 고속 또한 고정밀한 노광 처리가 가능하게 된다.
또, 도 31에 나타낸 엔코더 헤드의 배치에서도, 스케일부(GP)의 편심에 의한 미동 성분과 회전에 의한 위치 변위 성분을 용이하게 변별할 수 있다. 도 31의 배치에서는, 스케일부(GP)의 눈금을 Z축 방향으로 판독하는 2개의 엔코더 헤드(EN4, EN5)의 각 계측 읽음값 Me4, Me5를 이용하고, 편심에 의한 스케일 원반(SD)(회전 드럼(DR))의 Z축 방향의 미동 성분 ΔZd가, 하기 식 (3)에서 구해진다.
ΔZd=(Me4－Me5)/2　 … (3)
게다가, 엔코더 헤드(EN4, EN5)의 각 계측 읽음값 Me4, Me5의 평균값으로 구해지는 스케일부(GP)의 회전에 의한 위치 변위 성분 ΔRp와, 스케일부(GP)의 눈금을 X축 방향으로 판독하는 엔코더 헤드(EN3)의 계측 읽음값 Me3와의 차분을 순차적으로 구하면, 편심에 의한 스케일 원반(SD)(회전 드럼(DR))의 X축 방향의 미동 성분 Δp가 리얼 타임으로 구해진다. 또, 위치 변위 성분 ΔRp는, 하기 식 (4)에서 구해진다.
ΔRp=(Me4＋Me5)/2　 … (4)
이상 설명한 바와 같이, 노광 장치(EXA)는, 원통 부재인 회전 드럼(DR)과, 스케일부(GP)와, 노광 장치(EXA)의 처리부인 투영 모듈(PL1 ~ PL6)과, 스케일부(GP)를 판독하는 제1 판독 장치인 엔코더 헤드(EN4, EN5)와, 스케일부(GP)를 판독하는 제2 판독 장치인 엔코더 헤드(EN1, EN2)와, 제1 판독 장치 및 제2 판독 장치와는 둘레 방향의 다른 위치에 배치되며, 스케일부(GP)를 판독하는 제3 판독 장치, 예를 들면 엔코더 헤드(EN3)를 구비한다.
이상의 도 31과 같은 구성의 경우는, 서로 180°의 배치 관계로 되어 있는 2개의 엔코더 헤드(EN4, EN5)의 각 계측 읽음값에 기초하여, 회전 드럼(DR)의 Z축 방향의 미동 성분 ΔZd를 순차적으로 구할 수 있으므로, 기판(P)의 포커스 변동 ΔZf를, 하기 식 (5)로 하여 용이하게 연산할 수도 있다.
ΔZf=ΔZd×cosθ … (5)
그 때문에, 본 실시 형태의 노광 장치(EXA)는, 연산 부하를 억제하면서, 정밀도 좋게 회전 드럼(DR)(원통 부재)의 위치를 파악하여, 회전 드럼(DR)의 곡면에 있는 피처리 물체, 즉 기판(P)에 처리를 실시할 수 있다. 이 때문에, 노광 장치(EXA)는, 기판(P)에 대해서 고속이고 고정밀한 노광 처리가 가능하게 된다.
(제10 실시 형태)
다음으로, 본 발명에 관한 처리 장치의 제10 실시 형태에 대해서, 도 32 및 도 33을 참조하여 설명한다. 도 32는, 제10 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 모식도이다. 도 33은, 제10 실시 형태에 관한 스케일 원반(SD)을 회전 중심선(AX1) 방향에서 본, 판독 장치의 위치를 설명하기 위한 설명도이다. 이 도면에서, 제7 실시 형태, 제8 실시 형태 및 제9 실시 형태의 구성 요소와 동일한 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
스케일 원반(SD)은, 제1 드럼 부재(21) 및 회전 드럼(DR)의 양단부에 회전 중심선(AX1, AX2)과 직교하도록 고정되어 있다. 스케일부(GP)는, 회전 드럼(DR)의 양단부에 있으며, 각각의 스케일부(GP)를 계측하는 상술한 엔코더 헤드(EN1 ~ EN5)가, 회전 드럼(DR)의 양단부측에 각각 배치되어 있다.
앞의 도 17에 나타내는 제1 검출기(25)는, 제1 드럼 부재(21)의 회전 위치를 광학적으로 검출하는 것으로서, 도 33과 같이, 고진원도의 스케일 원반(스케일 부재)(SD)과, 판독 장치인 엔코더 헤드(EH1, EH2, EH3, EH4, EH5)를 포함한다.
스케일 원반(SD)은, 제1 드럼 부재(21)의 회전축과 직교하는 제1 드럼 부재(21) 중 적어도 1개의 단부(도 32에서는 양단부)에 고정되어 있다. 이 때문에, 스케일 원반(SD)은, 회전 중심선(AX1) 둘레로 회전축(ST)과 함께 일체적으로 회전한다. 스케일 원반(SD)의 외주면에는, 스케일부(GPM)가 새겨 마련되어 있다. 엔코더 헤드(EH1, EH2, EH3, EH4, EH5)는, 회전축(STM)으로부터 보아 스케일부(GP)의 주위에 배치되어 있다. 엔코더 헤드(EH1, EH2, EH3, EH4, EH5)는, 스케일부(GPM)와 대향 배치되며, 스케일부(GPM)를 비접촉으로 판독할 수 있다. 또, 엔코더 헤드(EH1, EH2, EH3, EH4, EH5)는, 제1 드럼 부재(21)의 둘레 방향의 다른 위치에 배치되어 있다.
엔코더 헤드(EH1, EH2, EH3, EH4, EH5)는, 스케일부(GPM)의 접선 방향(XZ 면내)의 변위의 변동에 대해서 계측 감도(검출 감도)를 가지는 판독 장치이다. 도 33에 나타내는 바와 같이, 엔코더 헤드(EH1, EH2)의 설치 방위(회전 중심선(AX1)을 중심으로 한 XZ 면내에서의 각도 방향)를 설치 방위선(Le11, Le12)으로 나타내면, 이 설치 방위선(Le11, Le12)이, 중심면(P3)에 대해서 각도 ±θ°가 되도록, 각 엔코더 헤드(EH1, EH2)를 배치한다. 그리고, 설치 방위선(Le11, Le12)은, 도 17에 나타내는 조명 광속(EL1)의 회전 중심선(AX1)을 중심으로 한 XZ 면내에서의 각도 방향과 일치하고 있다.
처리부인 조명 기구(IU)는, 원통 마스크(DM) 상의 소정의 패턴(마스크 패턴)에 조명 광속(EL1)을 조사한다. 이것에 의해, 투영 광학계(PL)는, 원통 마스크(DM) 상의 조명 영역(IR)에서의 패턴의 상(像)을, 반송 장치(9)에 의해서 반송되고 있는 기판(P)의 일부(투영 영역(PA))에 투영할 수 있다.
엔코더 헤드(EH4)는, 제1 드럼 부재(21)의 중심면(P3)에 대해서 회전 방향의 후방측(상류측)을 향해 엔코더 헤드(EH1)의 설치 방위선(Le11)을 회전 중심선(AX1)의 축 둘레로, 거의 90° 회전한 설치 방위선(Le14) 상에 설정된다.
또, 엔코더 헤드(EH5)는, 제1 드럼 부재(21)의 중심면(P3)에 대해서 회전 방향의 후방측(상류측)을 향해 엔코더 헤드(EH2)의 설치 방위선(Le12)을 회전 중심선(AX1)의 축 둘레로 거의 90° 회전한 설치 방위선(Le15) 상에 설정된다.
여기서, 거의 90°란, 90°±γ로 나타낸 경우, 제7 실시 형태와 동일하게, 각도 γ가, 0°≤γ≤ 5.8°의 범위인 것을 의미한다.
또, 엔코더 헤드(EH3)는, 엔코더 헤드(EH2)의 설치 방위선(Le12)을 회전 중심선(AX1)의 축 둘레로 거의 120°회전하고, 또한 엔코더 헤드(EH4)를 회전 중심선(AX1)의 축 둘레로 거의 120° 회전한 설치 방위선(Le13) 상에 설정된다.
본 실시 형태에서의 제1 드럼 부재(21)의 주위에 배치된 엔코더 헤드(EH1, EH2, EH3, EH4, EH5)의 배치는, 제7 실시 형태에서의, 회전 드럼(DR)의 주위에 배치된 엔코더 헤드(EN1, EN2, EN3, EN4, EN5)와, 경상(鏡像, 거울상) 반전한 관계에 있다.
이상 설명한 바와 같이, 노광 장치(EXA)는, 원통 부재인 제1 드럼 부재(21)와, 스케일부(GPM)와, 노광 장치(EXA)의 처리부인 조명 기구(IU)와, 스케일부(GPM)를 판독하는 제1 판독 장치인 엔코더 헤드(EH4, EH5)와, 스케일부(GPM)를 판독하는 제2 판독 장치인 엔코더 헤드(EH1, EH2)를 구비한다.
제1 드럼 부재(21)는, 소정의 축인 제1 중심축(AX1)으로부터 일정 반경으로 만곡한 곡면을 가지며, 또한 제1 중심축(AX1) 주위를 회전한다.
스케일부(GPM)는, 제1 드럼 부재(21)가 회전하는 둘레 방향을 따라서 고리 모양으로 배열되고, 또한 제1 드럼 부재(21)와 함께 제1 중심축(AX1)의 주위를 회전한다.
노광 장치(EXA)의 처리부인 조명 기구(IU)는, 제2 중심축(AX2)으로부터 보아 제1 드럼 부재(21)의 내부에 배치되며, 제1 드럼 부재(21)의 둘레 방향 중 특정 위치의 곡면에 있는 마스크 패턴에 대해서 2개의 조명 광속(EL1)을 조사한다.
엔코더 헤드(EH4, EH5)는, 제1 중심축(AX1)으로부터 보아 스케일부(GPM)의 주위에 배치되고, 또한 제1 중심축(AX1)을 중심으로, 전술한 특정 위치를 제1 중심축(AX1) 둘레로 거의 90도 회전한 위치에 배치되어, 스케일부(GPM)를 판독한다.
엔코더 헤드(EH1, EH2)는, 전술한 특정 위치의 스케일부(GPM)를 판독한다.
노광 장치(EXA)는, 처리부인 조명 기구(IU)가, 제1 드럼 부재(21)의 회전축(STM)이 이동하는 제1 중심축(AX1)에 직교하는 방향으로 이동할 때의 변위를, 제1 판독 장치인 엔코더 헤드(EH4, EH5)의 판독 출력으로 보정한 처리를 실시하고 있다.
이 때문에, 본 실시 형태의 노광 장치(EXA)는, 연산 부하를 억제하면서, 정밀도 좋게 제1 드럼 부재(21)(원통 부재)의 위치를 파악하여, 제1 드럼 부재(21)의 곡면에 있는 피처리 물체, 즉 원통 마스크(DM)에 처리(조명광의 조사)를 실시할 수 있다.
또, 노광 장치(EXA)는, 제1 판독 장치인 엔코더 헤드(EH4, EH5), 제2 판독 장치인 엔코더 헤드(EH1, EH2) 및 제3 판독 장치인 엔코더 헤드(EH3)에서 계측된 스케일부(GPM)의 각 판독 출력으로부터, 제1 드럼 부재(21)의 회전축(STM)의 XZ면내에서의 미동 성분을 구해도 괜찮다.
(제11 실시 형태)
다음으로, 본 발명에 관한 처리 장치의 제11 실시 형태에 대해서, 도 34를 참조하여 설명한다. 도 34는, 제11 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 모식도이다. 노광 장치(EX2)는, 광원 장치(미도시)가, 원통 마스크(DM)에 조명되는 조명 광속(EL1)을 출사한다.
광원 장치의 광원으로부터 출사된 조명 광속(EL1)을 조명 모듈(IL)로 안내한다. 조명 광학계가 복수 마련되어 있는 경우, 광원으로부터의 조명 광속(EL1)을 복수로 분리하고, 복수의 조명 광속(EL1)을 복수의 조명 모듈(IL)로 안내한다.
여기서, 광원 장치로부터 출사된 조명 광속(EL1)은, 편광 빔 스플리터(SP1, SP2)에 입사한다. 편광 빔 스플리터(SP1, SP2)에서는, 조명 광속(EL1)의 분리에 의한 에너지 로스(loss)를 억제하도록, 입사된 조명 광속(EL1)이 모두 반사하는 것과 같은 광속으로 하는 것이 바람직하다.
여기서, 편광 빔 스플리터(SP1, SP2)는, S편광의 직선 편광이 되는 광속을 반사하고, P편광의 직선 편광이 되는 광속을 투과한다. 이 때문에, 광원 장치는, 편광 빔 스플리터(SP1, SP2)에 입사하는 조명 광속(EL1)이 직선 편광(S편광)의 광속이 되는 조명 광속(EL1)을, 제1 드럼 부재(21)에 출사한다. 이것에 의해, 광원 장치는, 파장 및 위상이 맞춰진 조명 광속(EL1)을 출사한다.
편광 빔 스플리터(SP1, SP2)는, 광원으로부터의 조명 광속(EL1)을 반사하는 한편으로, 원통 마스크(DM)에서 반사된 투영 광속(EL2)을 투과하고 있다. 환언하면, 조명 모듈(IL)로부터의 조명 광속(EL1)은, 편광 빔 스플리터(SP1, SP2)에 반사 광속으로서 입사하며, 원통 마스크(DM)로부터의 투영 광속(EL2)은, 편광 빔 스플리터(SP1, SP2)에 투과 광속으로서 입사한다.
이와 같이 처리부인 조명 모듈(IL)은, 피처리 물체인 원통 마스크(DM) 상의 소정의 패턴(마스크 패턴)에 조명 광속(EL1)을 반사시키는 처리를 행한다. 이것에 의해, 투영 광학계(PL)는, 원통 마스크(DM) 상의 조명 영역(IR)에서의 패턴의 상(像)을, 반송 장치(9)에 의해서 반송되고 있는 기판(P)의 일부(투영 영역(PA))에 투영할 수 있다.
이러한 원통 마스크(DM)의 곡면의 표면에 조명 광속(EL1)을 반사시키는 소정의 패턴(마스크 패턴)을 마련하는 경우, 이 마스크 패턴과 함께, 곡면에 상술한 기준 마크 형성 부재(Rfp)를 마련하다 것도 가능하다. 이 기준 마크 형성부(Rfp)를 마스크 패턴과 동시에 형성한 경우에는, 마스크 패턴과 동일한 정밀도로 기준 마크 형성부(Rfp)가 형성된다.
이 때문에, 상술한 기준 마크 형성부(Rfp)를 검출하는 곡면 검출 프로브(GS1, GS2)에서, 기준 마크 형성부(Rfp)의 마크의 상(像)을 고속 또한 고정밀도로 샘플링할 수 있다. 이 샘플링이 행해진 순간에, 제1 드럼 부재(21)의 회전 각도 위치를 엔코더 헤드에 의해서 계측하는 것에 의해, 기준 마크 형성부(Rfp)와, 순차적으로 계측되는 제1 드럼 부재(21)의 회전 각도 위치와의 대응 관계가 구해진다.
(제12 실시 형태)
다음으로, 본 발명에 관한 처리 장치의 제12 실시 형태에 대해서, 도 35를 참조하여 설명한다. 도 35는, 제12 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치(EX3))의 전체 구성을 나타내는 모식도이다. 노광 장치(EX3)는, 광원 장치(미도시)로부터의 레이저 빔이 공급되는 폴리곤(polygon) 주사 유닛(PO1, PO2)을 구비한다. 폴리곤 주사 유닛(PO)은, 묘화용 레이저 빔의 스포트광을 기판(P) 상에서 일차원 주사한다. 그 스포트광의 일차원 주사 동안에, 레이저 빔을 패턴 데이터(CAD 데이터)에 기초하여 고속으로 ON/OFF 변조하는 것에 의해, 기판(P) 상에 전자 회로 패턴 등이 묘화(노광)된다.
여기서, 도 35에 나타낸 노광 장치(EX3)의 노광 헤드부(예를 들면 6개의 폴리곤 주사 유닛(PO1 ~ PO6)으로 구성됨)와 회전 드럼(DR) 둘레의 부분적인 구성의 일례를, 도 36의 사시도에 기초하여 설명한다. 회전 드럼(DR)의 Y축 방향의 양측에는, 회전 드럼(DR)의 외주면과 거의 동일 지름의 스케일부(GP)가 형성된 스케일판(SD)이 회전 중심축(AX2)과 동축에 고정 설치되어 있다. 6개의 폴리곤 주사 유닛(PO1 ~ PO6)은, 주사 유닛(PO1 ~ PO6)의 각각에 의해서 기판(P) 상에 형성되는 스포트광(2 ~ 10㎛ 정도의 지름)의 주사 라인(T1 ~ T6)이, 서로 평행하게 Y축 방향으로 늘어서도록 배치된다.
앞의 각 실시 형태와 마찬가지로, 홀수번의 주사 라인(T1, T3, T5)의 각각에 의해서 기판(P) 상에 묘화되는 패턴 영역과, 짝수번의 주사 라인(T2, T4, T6)의 각각에 의해서 기판(P) 상에 묘화되는 패턴 영역은, Y축 방향에 관해서 서로 분리되지 않고 서로 이어져, 기판(P)의 폭방향으로 알맞은 하나가 큰 패턴 영역이 된다.
양측의 스케일판(SD)의 주위의 각각에 배치된 엔코더 헤드(EN1)의 설치 방위선(Le1)과, 회전 드럼(DR)의 회전 중심선(AX2)을 포함하는 면을 가정하면, 홀수번의 주사 라인(T1, T3, T5)의 각각은, 그 면에 포함되도록 설정된다. 마찬가지로, 양측의 스케일판(SD)의 주위의 각각에 배치된 엔코더 헤드(EN2)의 설치 방위선(Le2)과 회전 중심선(AX2)을 포함하는 면을 가정하면, 그 면에 포함되도록, 짝수번의 주사 라인(T2, T4, T6)이 설정된다.
6개의 주사 유닛(PO1 ~ PO6)의 각각은, 모두 동일한 구성이므로, 대표하여 주사 유닛(PO3)의 내부 구성을 설명한다. 도 36에 나타내는 바와 같이, 미도시한 광원 장치로부터 공급되는 자외선 영역의 레이저 빔(LB)은, 스포트광이 주사 라인(T3) 상을 주사하고 있는 동안에, 빔을 패턴 데이터(CAD 데이터)에 기초하여 고속으로 ON/OFF(강도 변조)하는 음향 광학 소자(AOM)(MP1)에 입사한다. 음향 광학 소자(MP1)로부터의 빔은, Z축과 평행한 회전 중심의 둘레로 고속 회전하는 폴리곤 미러(MP2)에 의해서, XY 면내에서 일차원으로 편향 주사된다.
편향 주사된 빔은, f－θ 렌즈(MP3), 플랩(flap) 미러(MP4)를 통해, 기판(P) 상에 스포트광이 되어 집광하고, 그 스포트광은 주사 라인(T3)을 따라서 일방향으로 등속 주사된다.
다른 주사 유닛(PO1, PO2, PO4, PO5, PO6)도, 동일한 음향 광학 소자(MP1), 폴리곤 미러(MP2), f－θ 렌즈(MP3), 플랩 미러(MP4)를 구비한다. 기판(P) 상에 패턴을 묘화할 때에는, 엔코더 헤드(EN1, EN2)(혹은 다른 헤드(EN3 ~ EN5))에 의해서 계측되는 회전 드럼(DR)(기판(P))의 둘레 방향의 위치 등에 기초하여, 각 주사 라인(T1 ~ T6) 상의 스포트광의 주사 속도와 기판(P)의 전송 속도(회전 드럼(DR)의 회전 속도)와의 동기, 각 주사 라인(T1 ~ T6)에서 묘화해야 할 패턴의 CAD 데이터의 각 음향 광학 소자(MP1)로의 송출 타이밍 등이, 도 35 중의 제어 장치(14)에 의해서 제어된다.
이와 같이, 도 35, 도 36의 노광 장치(EX3)는, 원통 마스크(DM)가 없어도 특정 위치에서의 기판(P)에 노광광(스포트광)을 조사하여 패터닝 처리를 할 수 있다. 게다가, 가변의 마스크 패턴을 투영 노광하는 장치, 예를 들면, 일본특허 제4223036호에 개시된 마스크리스 노광 장치를 사용하여, 회전 드럼(DR)에 감겨진 기판(P)에 패턴 노광을 행하는 경우에도, 각 실시 형태를 동일하게 적용 가능하다.
또, 도 36에 나타내는 바와 같이, 스케일판(SD)은 회전 드럼(DR)의 양단측에 장착되지만, 다른 실시 형태의 장치에도 동일하게 적용된다. 게다가, 스케일부(GP)(또는 GPM)로서 둘레 방향으로 일정 피치(예를 들면 20㎛)로 회절 격자가 형성된 광학식 엔코더 시스템의 경우, 엔코더 헤드(EN1 ~ EN5(또는 EH1 ~ EH5))는, 스케일부(GP(또는 GPM))에 계측빔을 경사지게 조사하고, 그 반사 회절광(간섭광)을 광전 검출하지만, 각 헤드(EN1 ~ EN5(또는 EH1 ~ EH5))의 설치 방위선(Le1 ~ Le5(또는 Le11 ~ Le15))은, 스케일부(GP(또는 GPM)) 상의 계측빔의 조사 영역(1mm ~ 수mm의 범위) 내를 통과하도록 설정된다.
도 37은, 엔코더 헤드(EN1) 내부의 구성과 스케일부(GP)와의 배치 관계를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 37에서, 헤드(EN1) 내에는, 계측빔(Be)을 투사하는 반도체 레이저나 발광 다이오드 등의 광원(500), 계측빔(Be)을 거의 평행광으로 콜리메이트(collimate)하는 집광렌즈(501), 계측빔(Be)이 조사되는 스케일부(GP) 상의 조사 영역(Ab)으로부터 반사한 반사 회절빔(Br)을 수광하는 인덱스 격자(502), 및, 인덱스 격자(502)로부터 발생하는 재회절광(간섭광)을 수광하는 광전 센서(503)가 마련된다.
앞서 설명한 엔코더 헤드(EN1)의 설치 방위선(Le1)은, 조사 영역(Ab) 내를 통과하여, 스케일판(SD)의 회전 중심축(AX2)을 향하도록 설정된다. 또, 엔코더 헤드(EN1)는, 계측빔(Be)의 중심선과 반사 회절빔(Br)의 중심선이, 서로 직교하는 설치 방위선(Le1)과 회전 중심축(AX2)(예를 들면 도 36 참조)를 포함하는 평면 내에 위치하도록 설치된다. 그 외, 지금까지의 각 실시 형태에서 설명한 각 엔코더 헤드의 구성과 배치는, 도 37의 것과 동일하다.
(제13 실시 형태)
다음으로, 본 발명에 관한 처리 장치의 제13 실시 형태에 대해서, 도 38을 참조하여 설명한다. 도 38은, 제13 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
노광 장치(EX4)는, 소위 프록시미티(proximity) 노광을 기판(P)에 실시하는 처리 장치이다. 노광 장치(EX4)는, 원통 마스크(DM)와, 회전 드럼(DR)과의 틈을 미소하게 설정하여, 조명 기구(IU)가 직접 기판(P)에 조명 광속(EL)을 조사하고, 비접촉 노광한다. 　
본 실시 형태에서, 회전 드럼(DR)은, 전동 모터 등의 액추에이터를 포함하는 제2 구동부(36)로부터 공급되는 토크에 의해서 회전한다. 제2 구동부(36)의 회전 방향과 반대 방향이 되도록, 예를 들면 자기(磁氣) 치차(齒車)로 연결된 구동 롤러(MGG)가 제1 드럼 부재(21)를 구동한다.
제2 구동부(36)가, 회전 드럼(DR)을 회전시키는 것에 따라, 구동 롤러(MGG)와 제1 드럼 부재(21)가 연동하여 회전한다. 그 결과, 제1 드럼 부재(21)(원통 마스크(DM))와 회전 드럼(DR)이 동기 이동(동기 회전)한다.
또, 노광 장치(EX4)는, 기판(P)에 대해서 결상 광속(EL)의 주광선이 기판(P)에 입사하는 특정 위치의 스케일부(GP)의 위치 PX6를 검출하는 엔코더 헤드(EN6)를 구비하고 있다. 여기서, 회전 드럼(DR)의 외주면 중 기판(P)이 감겨지는 외주면의 직경과, 스케일 원반(SD)의 스케일부(GP)의 직경이 맞춰져 있으므로, 위치 PX6는, 제2 중심축(AX2)으로부터 보아 상술한 특정 위치와 일치한다. 　
엔코더 헤드(EN7)는, 기판(P)의 이송 방향의 후방측(상류측)을 향해 엔코더 헤드(EN6)의 설치 방위선(Le6)을 회전 중심선(AX2)의 축 둘레로, 거의 90°(90°±γ의 범위) 회전한 설치 방위선(Le7) 상에 설정된다.
본 실시 형태의 노광 장치(EX4)는, 엔코더 헤드(EN7)를 제1 판독 장치로 하고, 엔코더 헤드(EN6)를 제2 판독 장치로 하며, 스케일부(GP)의 판독 출력으로부터 구한, 회전 드럼(DR)의 축의 위치와 특정 위치를 연결하고, 또한 축에 직교하는 방향의 변위의 성분을, 제1 판독 장치의 판독 출력으로 보정한 처리를 실시할 수 있다.
이상 설명한 제7 실시 형태 내지 제9 실시 형태는, 처리 장치로서 노광 장치를 예시하고 있다. 처리 장치로서는, 노광 장치에 한정되지 않고, 처리부가 잉크젯의 잉크 적하(滴下) 장치에 의해 피처리 물체인 기판(P)에 패턴을 인쇄하는 장치라도 괜찮다. 또는 처리부는, 검사 장치라도 괜찮다. 또, 전사 처리부는, 시트 기판 상에 패턴에 대응한 형상으로 광을 조사하는 광 패터닝 장치, 또는, 패턴에 대응한 형상으로 잉크의 액적을 토출하는 잉크 도포 장치라도 괜찮다.
＜디바이스 제조 방법＞
다음으로, 도 39를 참조하여, 디바이스 제조 방법에 대해 설명한다. 도 39는, 제6 실시 형태의 디바이스 제조 방법을 나타내고, 일례로서 제6 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)를 이용하여 디바이스 제조 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 39에 나타내는 디바이스 제조 방법에서는, 먼저, 예를 들면 유기 EL 등의 자발광(自發光) 소자에 의한 표시 패널의 기능·성능 설계를 행하고, 필요한 회로 패턴이나 배선 패턴을 CAD 등으로 설계한다(스텝 S201). 다음으로, CAD 등으로 설계된 각종 레이어(layer)마다의 패턴에 기초하여, 필요한 레이어분(分)의 원통 마스크(DM)를 제작한다(스텝 S202). 또, 표시 패널의 기재가 되는 가요성의 기판(P)(수지 필름, 금속 박막, 플라스틱 등)이 감겨진 공급용 롤(FR1)을 준비해 둔다(스텝 S203).
또, 이 스텝 S203에서 준비해 두는 롤 모양의 기판(P)은, 필요에 따라서 그 표면을 개질한 것, 베이스층(예를 들면 임프린트(imprint) 방식에 의한 미소 요철)을 사전 형성한 것, 광감응성의 기능막이나 투명막(절연 재료)을 미리 라미네이트 한 것이라도 괜찮다.
다음으로, 기판(P) 상에 표시 패널 디바이스를 구성하는 전극이나 배선, 절연막, TFT(박막 반도체) 등에 의해서 구성되는 백 플레인(back plane)층을 형성함과 아울러, 그 백 플레인에 적층되도록, 유기 EL 등의 자발광 소자에 의한 발광층(표시 화소부)이 형성된다(스텝 S204). 이 스텝 S204에는, 앞의 각 실시 형태에서 설명한 노광 장치(EXA, EX2, EX3, EX4)를 이용하여, 포토레지스트층을 노광하는 종래의 포토리소그래피 공정도 포함된다. 또, 포토레지스트를 대신에 감광성 실란 커플링재를 도포한 기판(P)을 패턴 노광하여 표면에 친발수성에 의한 패턴을 형성하는 노광 공정, 광감응성의 촉매층을 패턴 노광하여 무전해 도금법에 의해서 금속막의 패턴(배선, 전극 등)을 형성하는 습식 공정, 혹은, 은나노 입자를 함유한 도전성 잉크 등에 의해서 패턴을 묘화하는 인쇄 공정 등에 의한 처리도 포함된다.
다음으로, 롤 방식으로 장척인 기판(P) 상에 연속적으로 제조되는 표시 패널 디바이스마다, 기판(P)을 다이싱하거나, 각 표시 패널 디바이스의 표면에, 보호 필름(대(對)환경 배리어(barrier)층)이나 컬러 필터 시트 등을 접합시키거나 하여, 디바이스를 조립한다(스텝 S205). 다음으로, 표시 패널 디바이스가 정상적으로 기능을 하는지, 원하는 성능이나 특성을 만족하고 있는지의 검사 공정이 행해진다(스텝 S206). 이상과 같이 하여, 표시 패널(플렉시블·디바이스)을 제조할 수 있다.
또, 상술의 실시 형태 및 변형예의 요건은, 적절히 조합시킬 수 있다. 또, 일부의 구성 요소를 이용하지 않은 경우도 있다. 또, 법령으로 허용되는 한에서, 상술의 실시 형태 및 변형예에서 인용한 노광 장치 등에 관한 모든 공개 공보, 특허 공보 및 미국 특허의 개시를 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.
9 : 반송 장치 11 : 처리 장치
12 : 마스크 유지 장치 13 : 광원 장치
14 : 제어 장치 21 : 제1 드럼 부재
23 : 가이드 롤러 24 : 구동 롤러
25 : 제1 검출기 26 : 제1 구동부
31 : 제1 가이드 부재
33 : 제2 가이드 부재 35 : 검출기
44 : 포커스 보정 광학 부재(포커스 조정 장치)
45 : 상 시프트 보정 광학 부재
46 : 로테이션 보정 기구(시프트 조정 장치)
47 : 배율 보정용 광학 부재
62 : 헤드부
AX2 : 회전 중심선(중심선) AM1, AM2 : 관찰 방향
AMG1, AMG2 : 얼라이먼트 현미경(얼라이먼트계)
GS1, GS2 : 곡면 검출 프로브
GP : 스케일부 CS : 진원도 조정 장치
DM : 원통 마스크
DR : 회전 드럼(회전 원통 부재, 회전 원통체, 제2 드럼 부재)
EN1, EN2 : 엔코더 헤드, 엔코더 헤드부(판독 기구)
EN3 : 엔코더 헤드, 엔코더 헤드부(제3 판독 기구)
EN4, EN5, EN6, EN7, EH1, EH2, EH3, EH4, EH5 : 엔코더 헤드, 엔코더 헤드부(판독 기구)
EX, EXA, EX2, EX3, EX4 : 노광 장치(처리 기구, 처리 장치)
P : 기판
P2 : 제2 면(지지면)
PO : 폴리곤 주사 유닛
PP : 가압 부재 SA : 속도 계측 장치
SD : 스케일 원반(스케일 부재, 원반 모양 부재)
U3 : 처리 장치(기판 처리 장치)

Claims (13)

  1. 장척(長尺)의 시트 기판 상에 디바이스 제조를 위한 패턴을 형성하는 기판 처리 장치로서,
    소정의 중심선으로부터 일정 반경으로 만곡한 원통 모양의 외주면을 가지고, 상기 시트 기판의 일부분이 상기 외주면을 따라 장척 방향으로 지지된 상태에서 상기 중심선의 둘레로 회전하여 상기 시트 기판을 상기 장척 방향으로 반송하는 회전 드럼과,
    상기 회전 드럼의 외주면 중에, 상기 시트 기판이 상기 외주면에 접촉하기 시작하는 진입 영역과 상기 외주면으로부터 벗어나는 이탈 영역의 사이에 설정되는 제1 특정 위치에 있어서, 상기 시트 기판에 상기 패턴을 형성하는 패턴 형성부와,
    상기 회전 드럼의 상기 중심선 방향의 단부 측에 상기 중심선과 동축에 고정됨과 아울러, 외주면의 둘레 방향을 따라 고리 모양으로 눈금이 형성된 스케일 원반과,
    상기 스케일 원반의 외주면에 형성된 상기 눈금과 대향하도록 배치됨과 아울러, 상기 중심선에서 보아 상기 제1 특정 위치와 거의 같은 방위에 배치되고, 상기 눈금의 상기 둘레 방향의 위치 변화를 순차적으로 계측하는 제1 판독 기구를 구비한 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스케일 원반은 상기 회전 드럼의 외주면의 직경과 거의 일치하는 직경을 갖는 기판 처리 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 회전 드럼의 외주면의 둘레 방향을 따라 상기 제1 특정 위치에서 제 1 각도만큼 떨어진 제2 특정 위치와 거의 같은 방위가 되도록, 상기 스케일 원반의 외주면의 상기 눈금과 대향하도록 배치되고, 상기 눈금의 상기 둘레 방향의 위치 변화를 순차적으로 계측하는 제2 판독 기구를 더 구비하는 기판 처리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 스케일 원반은 상기 중심선으로부터 일정 반경의 위치로서, 둘레 방향으로 소정의 피치로 배치되는 복수의 나사부에 의해, 상기 회전 드럼의 단부 측에 편심 오차를 저감시켜 고정되는 기판 처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 회전 드럼에 고정된 후의 상기 스케일 원반의 편심 오차의 저감을, 상기 제1 판독 기구와 상기 제2 판독 기구의 각 계측 판독값의 차분 비교에 의해 검증하는 기판 처리 장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 특정 위치는 상기 시트 기판이 상기 회전 드럼의 외주면에 접촉하기 시작하는 상기 진입 영역과 상기 제1 특정 위치의 사이에 설정되고,
    상기 제2 특정 위치에 있어서, 상기 시트 기판 상에 장척 방향을 따라 미리 연속적 또는 이산적으로 형성된 얼라이먼트 마크를 검출하는 제1 검출 프로브부를 더 구비하는 기판 처리 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 검출 프로브부는 상기 회전 드럼의 회전에 의해 상기 시트 기판이 장척 방향으로 소정 속도로 보내어지는 상태에서, 현미경에 의한 시야 내에 나타나는 상기 얼라이먼트 마크의 화상을 고속으로 샘플링하기 위한 촬상 소자를 포함하고,
    상기 샘플링의 순간에 상기 제2 판독 기구에 의해 계측되는 상기 눈금의 계측 판독값에 기초하는 상기 스케일 원반의 회전 각도 위치에 따라, 상기 시트 기판 상의 상기 얼라이먼트 마크의 위치를 특정하는 기판 처리 장치.
  8. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 패턴 형성부는,
    조명광으로 조사되는 마스크 패턴 또는 가변 마스크 패턴에서 발생하는 광속을 상기 제1 특정 위치에서 상기 시트 기판 상에 투사하는 노광 장치, 또는 패턴 데이터에 기초하여 변조되어 상기 시트 기판에 투사되는 빔의 스포트광을 상기 제1 특정 위치에서 폴리곤 주사 유닛에 의해 일차원 주사하여 상기 패턴을 묘화하는 노광 장치 중 어느 것인 기판 처리 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 노광 장치는,
    상기 회전 드럼의 상기 중심선 방향으로 분할된 복수의 투사 영역 각각에서 상기 패턴을 노광하도록, 상기 중심선의 방향을 따라 늘어선 복수의 모듈을 가지고,
    상기 복수의 모듈 각각의 상기 투사 영역에 있어서, 상기 중심선의 방향으로 차례로 늘어선 홀수번의 투사 영역과 짝수번의 투사 영역은, 상기 회전 드럼의 외주면의 둘레 방향으로 제2 각도만큼 떨어져 배치되는 기판 처리 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 회전 드럼의 외주면의 둘레 방향을 따른 상기 시트 기판의 반송 방향에 관하여, 상기 홀수번의 투사 영역을 상류 측에 배치하고, 상기 짝수번의 투사 영역을 하류 측에 배치하였을 때, 상기 회전 드럼의 외주면의 둘레 방향을 따라 상기 제1 특정 위치에서 제 1 각도만큼 떨어진 제2 특정 위치는 상기 회전 드럼의 외주면의 둘레 방향에 관하여 상기 진입 영역과 상기 홀수번의 투사 영역의 사이에 배치되는 기판 처리 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 특정 위치는 상기 회전 드럼의 외주면의 둘레 방향에 관하여 상기 홀수번의 투사 영역과 상기 짝수번의 투사 영역의 중심으로 설정되는 기판 처리 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 특정 위치는 상기 회전 드럼의 외주면의 둘레 방향에 관하여, 상기 홀수번의 투사 영역과 같은 방위로 설정되는 홀수번 측의 특정 위치와, 상기 짝수번의 투사 영역과 같은 방위로 설정되는 짝수번 측의 특정 위치를 포함하고,
    상기 제1 판독 기구는,
    상기 홀수번 측의 특정 위치와 같은 방위에서 상기 스케일 원반의 상기 눈금의 위치 변화를 계측하는 제1 인코더 헤드와, 상기 짝수번 측의 특정 위치와 같은 방위에서 상기 스케일 원반의 상기 눈금의 위치 변화를 계측하는 제2 인코더 헤드를 포함하는 기판 처리 장치.
  13. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 패턴 형성부는,
    잉크젯의 잉크 적하(滴下) 장치에 의해 상기 시트 기판 상에 상기 패턴을 인쇄하는 장치인 기판 처리 장치.
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