KR20180127548A

KR20180127548A - 기판 처리 장치 및 디바이스 제조 방법

Info

Publication number: KR20180127548A
Application number: KR1020187033760A
Authority: KR
Inventors: 도모나리 스즈키
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2013-08-12
Publication date: 2018-11-28
Also published as: TWI606306B; KR101973349B1; JP2018045248A; TWI692677B; KR101890099B1; KR101861904B1; JP6540774B2; KR101908269B1; CN106933065B; TWI724850B; CN104620178A; JP2019061279A; KR20150056547A; JP6256338B2; TW201908876A; TW202026775A; CN106933065A; KR20180112881A; CN104620178B; TW201809906A

Abstract

플렉시블한 장척(長尺)의 기판 상에 전자 디바이스를 형성하기 위해서, 상기 기판의 표면에 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 장치로서, 중심축으로부터 일정 반경으로 원통면 모양으로 만곡한 외주면을 가지며, 상기 기판의 장척 방향의 일부를, 상기 외주면 중 상기 기판이 접촉하기 시작하는 진입 위치로부터 상기 기판이 떨어지는 이탈 위치까지의 범위에 걸쳐서 지지한 상태에서, 상기 중심축의 둘레로 회전하여 상기 기판을 상기 장척 방향으로 반송하는 회전 드럼과, 상기 진입 위치와 상기 이탈 위치와의 사이의 특정 위치에서, 상기 회전 드럼의 외주면에 지지된 상기 기판의 표면에 소정의 처리를 실시하는 처리 장치와, 상기 회전 드럼의 외주면을 제1 온도로 조정하는 제1 온도 조절 장치와, 상기 기판의 반송 방향에 관하여 상기 진입 위치의 상류측의 반송 공간을 통과하는 상기 기판을, 상기 제1 온도와 다른 제2 온도로 조정하는 제2 온도 조절 장치와, 상기 제1 온도와 상기 제2 온도가, 상기 특정 위치에서의 상기 기판의 신축 상태를 안정시키는 소정의 온도차를 가지도록, 상기 제1 온도 조절 장치 또는 상기 제2 온도 조절 장치를 제어하는 제어 장치를 구비하는 기판 처리 장치를 제공한다.

Description

기판 처리 장치 및 디바이스 제조 방법{SUBSTRATE PROCESSING DEVICE AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은, 기판 지지 부재의 곡면에 있는 기판에 처리를 실시하는 기판 처리 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.

리소그래피(lithography) 공정에서 이용되는 노광(露光) 장치에 있어서, 하기 특허 문헌에 개시되어 있는 바와 같은, 원통 모양 또는 원기둥 모양의 마스크를 회전시켜, 기판을 노광하는 노광 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

판 모양의 마스크를 이용하는 경우 뿐만 아니라, 원통 모양 또는 원기둥 모양의 마스크를 이용하여 기판을 노광하는 경우에도, 마스크의 패턴의 상(像)을 기판에 양호하게 투영(投影) 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 고안이 요구된다.

그래서, 특허 문헌 1에 개시된 노광 장치에서는, 마스크에서의 패턴 형성면의 소정 영역에, 패턴에 대해서 소정의 위치 관계로 위치 정보 취득용의 마크(눈금, 격자 등)를 형성하고, 엔코더 시스템에 의해 마크를 검출하는 것에 의해, 패턴 형성면의 둘레 방향에서의 패턴의 위치 정보, 혹은 마스크의 회전축 방향의 위치 정보를 취득하는 구성이 개시되어 있다.

또, 최근, 대형 표시 패널(액정, 유기 EL 등) 등의 전자 디바이스를 플렉시블한 수지(樹脂) 필름, 플라스틱 시트, 매우 얇은 유리 시트 등에 형성하기 때문에, 롤 모양으로 감겨진 플렉시블한 장척(長尺)의 필름이나 시트(이하, '가요성 기판'이라고도 함)를 인출하고, 그 가요성 기판의 표면에 광감응층(光感應層)을 도포하며, 그 광감응층에 전자 회로용의 각종의 패턴을 노광하는 장치가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2).

특허 문헌 1 : 일본특허공개 제2008－076650호 공보 특허 문헌 2 : 일본특허공개 제2010－217877호 공보

상기의 특허 문헌 2에 개시된 바와 같은 가요성의 기판에 처리를 실시하는 기판 처리 장치에서는, 기판의 신축을 억제하고, 처리의 정밀도를 향상시키는 것이 요망되고 있다.

본 발명의 형태는, 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 기판의 신축을 억제하고, 처리의 정밀도를 향상시키는 기판 처리 장치 및 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 플렉시블한 장척(長尺)의 기판 상에 전자 디바이스를 형성하기 위해서, 상기 기판의 표면에 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 장치로서, 중심축으로부터 일정 반경으로 원통면 모양으로 만곡한 외주면을 가지며, 상기 기판의 장척 방향의 일부를, 상기 외주면 중 상기 기판이 접촉하기 시작하는 진입 위치로부터 상기 기판이 떨어지는 이탈 위치까지의 범위에 걸쳐서 지지한 상태에서, 상기 중심축의 둘레로 회전하여 상기 기판을 상기 장척 방향으로 반송하는 회전 드럼과, 상기 진입 위치와 상기 이탈 위치와의 사이의 특정 위치에서, 상기 회전 드럼의 외주면에 지지된 상기 기판의 표면에 소정의 처리를 실시하는 처리 장치와, 상기 회전 드럼의 외주면을 제1 온도로 조정하는 제1 온도 조절 장치와, 상기 기판의 반송 방향에 관하여 상기 진입 위치의 상류측의 반송 공간을 통과하는 상기 기판을, 상기 제1 온도와 다른 제2 온도로 조정하는 제2 온도 조절 장치와, 상기 제1 온도와 상기 제2 온도가, 상기 특정 위치에서의 상기 기판의 신축 상태를 안정시키는 소정의 온도차를 가지도록, 상기 제1 온도 조절 장치 또는 상기 제2 온도 조절 장치를 제어하는 제어 장치를 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.

본 발명에 의하면, 기판 처리 장치에 있어서, 기판의 신축을 억제하고, 처리의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 1은, 제1 실시 형태의 디바이스 제조 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는, 제1 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
도 3은, 도 2에서의 조명 영역 및 투영 영역의 배치를 나타내는 모식도이다.
도 4는, 도 2의 처리 장치(노광 장치)에 적용되는 투영 광학계의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 5는, 도 2의 처리 장치(노광 장치)에 적용되는 회전 드럼의 사시도이다.
도 6은, 도 2의 처리 장치(노광 장치)에 적용되는 검출 프로브와 읽어냄 장치와의 관계를 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은, 제1 실시 형태에 관한 스케일 원반(圓盤)을 회전 중심선 방향으로 본, 읽어냄 장치의 위치를 설명하기 위한 설명도이다.
도 8은, 제1 실시 형태에 관한 온도 조절 장치를 설명하는 설명도이다.
도 9는, 얼라이먼트 마크의 일례를 설명하는 설명도이다.
도 10은, 기판의 신축에 의한 얼라이먼트 마크의 변화의 일례를 모식적으로 설명하는 설명도이다.
도 11은, 제1 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 처리를 보정하는 순서의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 12는, 제2 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
도 13은, 제3 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
도 14는, 제4 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
도 15는, 제5 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
도 16은, 제6 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
도 17은, 제1 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)를 이용한 디바이스 제조 방법을 나타내는 플로우 차트이다.

본 발명을 실시하기 위한 형태(실시 형태)에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하의 실시 형태에 기재한 내용에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또, 이하에 기재한 구성요소에는, 당업자가 용이하게 상정(想定)할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것이 포함된다. 게다가, 이하에 기재한 구성요소는 적절히 조합시키는 것이 가능하다. 또, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성요소의 여러 가지의 생략, 치환 또는 변경을 행할 수 있다. 예를 들면, 이하의 실시 형태에서는, 디바이스로서 플렉시블·디스플레이를 제조하는 경우로서 설명하지만 이것에 한정되지 않는다. 디바이스로서는, 배선 기판, 반도체 기판 등을 제조할 수도 있다.

(제1 실시 형태)

제1 실시 형태는, 기판에 노광 처리를 실시하는 기판 처리 장치가 노광 장치이다. 또, 노광 장치는, 노광 후의 기판에 각종 처리를 실시하여 디바이스를 제조하는 디바이스 제조 시스템에 조립되어 있다. 먼저, 디바이스 제조 시스템에 대해 설명한다.

＜디바이스 제조 시스템＞

도 1은, 제1 실시 형태의 디바이스 제조 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내는 디바이스 제조 시스템(1)은, 디바이스로서의 플렉시블·디스플레이를 제조하는 라인(플렉시블·디스플레이 제조 라인)이다. 플렉시블·디스플레이로서는, 예를 들면 유기 EL 디스플레이 등이 있다. 이 디바이스 제조 시스템(1)은, 가요성의 기판(P)을 롤 모양으로 감는 공급용 롤(FR1)로부터, 해당 기판(P)을 송출하고, 송출된 기판(P)에 대해서 각종 처리를 연속적으로 실시한 후, 처리 후의 기판(P)을 가요성의 디바이스로서 회수용 롤(FR2)에 권취하는, 이른바 롤·투·롤(Roll　to　Roll) 방식으로 되어 있다. 제1 실시 형태의 디바이스 제조 시스템(1)에서는, 필름 모양의 시트인 기판(P)이 공급용 롤(FR1)로부터 송출되고, 공급용 롤(FR1)로부터 송출된 기판(P)이, 순차적으로, n대의 처리 장치(U1, U2, U3, U4, U5,…, Un)를 거쳐, 회수용 롤(FR2)에 권취될 때까지의 예를 나타내고 있다. 먼저, 디바이스 제조 시스템(1)의 처리 대상이 되는 기판(P)에 대해 설명한다.

기판(P)은, 예를 들면, 수지(樹脂) 필름, 스테인리스강 등의 금속 또는 합금으로 이루어지는 박(箔)(포일(foil)) 등이 이용된다. 수지 필름의 재질로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에스테르 수지, 에틸렌 비닐 공중합체 수지, 폴리염화비닐 수지, 셀룰로오스 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리스틸렌 수지, 초산비닐수지 중 하나 또는 둘 이상을 포함하고 있다.

기판(P)은, 예를 들면, 기판(P)에 실시되는 각종 처리에서 받은 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 좋다. 또, 기판(P)은, 플로트법(float法) 등으로 제조된 두께 100㎛ 정도의 매우 얇은 유리의 단층체라도 좋고, 이 매우 얇은 유리에 상기의 수지 필름, 박 등을 접합한 적층체라도 괜찮다.

이와 같이 구성된 기판(P)은, 롤 모양으로 감겨짐으로써 공급용 롤(FR1)이 되고, 이 공급용 롤(FR1)이, 디바이스 제조 시스템(1)에 장착된다. 공급용 롤(FR1)이 장착된 디바이스 제조 시스템(1)은, 1개의 디바이스를 제조하기 위한 각종의 처리를, 공급용 롤(FR1)로부터 송출되는 기판(P)에 대해서 반복하여 실행한다. 이 때문에, 처리 후의 기판(P)은, 복수의 디바이스가 연결된 상태가 된다. 즉, 공급용 롤(FR1)로부터 송출되는 기판(P)은, 다면(多面)을 얻기 위한 기판으로 되어 있다. 또, 기판(P)은, 미리 소정의 전(前)처리에 의해서, 그 표면을 개질(改質)하여 활성화한 것, 혹은, 표면에 정밀 패터닝을 위한 미세한 격벽 구조(요철 구조)를 형성한 것이라도 괜찮다.

처리 후의 기판(P)은, 롤 모양으로 감겨짐으로써 회수용 롤(FR2)로서 회수된다. 회수용 롤(FR2)은, 도시하지 않는 다이싱(dicing) 장치에 장착된다. 회수용 롤(FR2)이 장착된 다이싱 장치는, 처리 후의 기판(P)을, 디바이스마다 분할(다이싱)함으로써, 복수개의 디바이스로 한다. 기판(P)의 치수는, 예를 들면, 폭 방향(단척(短尺)이 되는 방향)의 치수가 10cm ~ 2m 정도이며, 장척 방향(장척이 되는 방향 방향)의 치수가 10m 이상이다. 또, 기판(P)의 치수는, 상기한 치수에 한정되지 않는다.

다음으로, 도 1을 참조하여, 디바이스 제조 시스템(1)에 대해 설명한다. 도 1에서는, X방향, Y방향 및 Z방향이 직교하는 직교 좌표계로 되어 있다. X방향은, 수평면 내에서 공급용 롤(FR1) 및 회수용 롤(FR2)을 연결하는 방향이며, 도 1에서의 좌우 방향이다. Y방향은, 수평면 내에서 X방향에 직교하는 방향이며, 도 1에서의 전후 방향이다. Y방향은, 공급용 롤(FR1) 및 회수용 롤(FR2)의 축 방향으로 되어 있다. Z방향은, 연직 방향이며, 도 1에서의 상하 방향이다.

디바이스 제조 시스템(1)은, 기판(P)을 공급하는 기판 공급 장치(2)와, 기판 공급 장치(2)에 의해서 공급된 기판(P)에 대해서 각종 처리를 실시하는 처리 장치(U1 ~ Un)와, 처리 장치(U1 ~ Un)에 의해서 처리가 실시된 기판(P)을 회수하는 기판 회수 장치(3)와, 디바이스 제조 시스템(1)의 각 장치를 제어하는 상위(上位) 제어 장치(5)를 구비한다.

기판 공급 장치(2)에는, 공급용 롤(FR1)이 회전 가능하게 장착된다. 기판 공급 장치(2)는, 장착된 공급용 롤(FR1)로부터 기판(P)을 송출하는 구동 롤러(DR1)와, 기판(P)의 폭방향(Y방향)에서의 위치를 조정하는 엣지 포지션 컨트롤러(EPC1)를 가진다. 구동 롤러(DR1)는, 기판(P)의 표리 양면을 사이에 끼워 지지하면서 회전하고, 기판(P)을 공급용 롤(FR1)로부터 회수용 롤(FR2)로 향하는 반송 방향으로 송출함으로써, 기판(P)을 처리 장치(U1 ~ Un)에 공급한다. 이 때, 엣지 포지션 컨트롤러(EPC1)는, 기판(P)의 폭방향의 단부(엣지)에서의 위치가, 목표 위치에 대해서 ±십수㎛ 정도의 범위 내지 ±수십 ㎛ 정도의 범위에 들어가도록, 기판(P)을 폭방향으로 이동시켜, 기판(P)의 폭방향에서의 위치를 수정한다.

기판 회수 장치(3)에는, 회수용 롤(FR2)이 회전 가능하게 장착된다. 기판 회수 장치(3)는, 처리 후의 기판(P)을 회수용 롤(FR2)측으로 끌어 당기는 구동 롤러(DR2)와, 기판(P)의 폭방향(Y방향)에서의 위치를 조정하는 엣지 포지션 컨트롤러(EPC2)를 가진다. 기판 회수 장치(3)는, 구동 롤러(DR2)에 의해 기판(P)의 표리 양면을 사이에 끼워 지지하면서 회전하고, 기판(P)을 반송 방향으로 끌어 당김과 아울러, 회수용 롤(FR2)을 회전시킴으로써, 기판(P)을 감아 올린다. 이 때, 엣지 포지션 컨트롤러(EPC2)는, 엣지 포지션 컨트롤러(EPC1)와 동일하게 구성되며, 기판(P)의 폭방향의 단부(엣지)가 폭방향에서 흐트러지지 않도록, 기판(P)의 폭방향에서의 위치를 수정한다.

처리 장치(U1)는, 기판 공급 장치(2)로부터 공급된 기판(P)의 표면에 감광성 기능액을 도포하는 도포 장치이다. 감광성 기능액으로서는, 예를 들면, 포토레지스트, 감광성 실란커플링재, UV경화 수지액 등이 이용된다. 처리 장치(U1)는, 기판(P)의 반송 방향의 상류측으로부터 순서대로, 도포 기구(Gp1)와 건조 기구(Gp2)가 마련되어 있다. 도포 기구(Gp1)는, 기판(P)이 감겨지는 실린더 롤러(R1)와, 실린더 롤러(R1)에 대향하는 도포 롤러(R2)를 가진다. 도포 기구(Gp1)는, 공급된 기판(P)을 실린더 롤러(R1)에 감은 상태에서, 실린더 롤러(R1) 및 도포 롤러(R2)에 의해 기판(P)을 사이에 끼워 지지한다. 그리고, 도포 기구(Gp1)는, 실린더 롤러(R1) 및 도포 롤러(R2)를 회전시킴으로써, 기판(P)을 반송 방향으로 이동시키면서, 도포 롤러(R2)에 의해 감광성 기능액을 도포한다. 건조 기구(Gp2)는, 열풍 또는 드라이 에어 등의 건조용 에어를 내뿜고, 감광성 기능액에 포함되는 용질(용제 또는 물)을 제거하여, 감광성 기능액이 도포된 기판(P)을 건조시킴으로써, 기판(P)상에 감광성 기능층을 형성한다.

처리 장치(U2)는, 기판(P)의 표면에 형성된 감광성 기능층을 안정적으로 하기 위해, 처리 장치(U1)로부터 반송된 기판(P)을 소정 온도(예를 들면, 수 10 ~ 120℃ 정도)까지 가열하는 가열 장치이다. 처리 장치(U2)는, 기판(P)의 반송 방향의 상류측으로부터 순서대로, 가열 챔버(HA1)와 냉각 챔버(HA2)가 마련되어 있다. 가열 챔버(HA1)는, 그 내부에 복수의 롤러 및 복수의 에어·턴 바가 마련되어 있으며, 복수의 롤러 및 복수의 에어·턴 바는, 기판(P)의 반송 경로를 구성하고 있다. 복수의 롤러는, 기판(P)의 이면에 구름 접촉하여 마련되며, 복수의 에어·턴 바는, 기판(P)의 표면측에 비접촉 상태로 마련된다. 복수의 롤러 및 복수의 에어·턴 바는, 기판(P)의 반송 경로를 길게 하기 위해, 사행(蛇行, 구불구불함) 모양의 반송 경로가 되는 배치로 되어 있다. 가열 챔버(HA1) 내를 통과하는 기판(P)은, 사행 모양의 반송 경로를 따라서 반송되면서 소정 온도까지 가열된다. 냉각 챔버(HA2)는, 가열 챔버(HA1)에서 가열된 기판(P)의 온도가, 후공정(처리 장치(U3))의 환경 온도와 일치하도록 하기 위해, 기판(P)을 환경 온도까지 냉각한다. 냉각 챔버(HA2)는, 그 내부에 복수의 롤러가 마련되며, 복수의 롤러는, 가열 챔버(HA1)와 마찬가지로, 기판(P)의 반송 경로를 길게 하기 위해, 사행 모양의 반송 경로가 되는 배치로 되어 있다. 냉각 챔버(HA2) 내를 통과하는 기판(P)은, 사행 모양의 반송 경로를 따라서 반송되면서 냉각된다. 냉각 챔버(HA2)의 반송 방향에서의 하류측에는, 구동 롤러(DR3)가 마련되며, 구동 롤러(DR3)는, 냉각 챔버(HA2)를 통과한 기판(P)을 사이에 끼워 지지하면서 회전함으로써, 기판(P)을 처리 장치(U3)로 향하여 공급한다.

처리 장치(기판 처리 장치)(U3)는, 처리 장치(U2)로부터 공급된, 표면에 감광성 기능층이 형성된 기판(감광 기판)(P)에 대해서, 디스플레이용의 회로 또는 배선 등의 패턴을 투영 노광(전사)하는 노광 장치이다. 상세한 것은 후술하지만, 처리 장치(U3)는, 투과형 또는 반사형의 원통 마스크(마스크)(DM)에 조명 광속(光束)을 조명하고, 조명 광속이 원통 마스크(마스크)(DM)에 의해, 투과 또는 반사됨으로써 얻어지는 투영 광속을 기판(P)에 투영 노광한다. 처리 장치(U3)는, 처리 장치(U2)로부터 공급된 기판(P)을 반송 방향의 하류측으로 보내는 구동 롤러(DR4)와, 기판(P)의 폭방향(Y방향)에서의 위치를 조정하는 엣지 포지션 컨트롤러(EPC)를 가진다. 구동 롤러(DR4)는, 기판(P)의 표리 양면을 사이에 끼워 지지하면서 회전하고, 기판(P)을 반송 방향의 하류측으로 송출함으로써, 기판(P)을 노광 위치로 향하여 공급한다. 엣지 포지션 컨트롤러(EPC)는, 엣지 포지션 컨트롤러(EPC1)와 동일하게 구성되며, 노광 위치에서의 기판(P)의 폭방향이 목표 위치가 되도록, 기판(P)의 폭방향에서의 위치를 수정한다. 처리 장치(U3)는, 엣지 포지션 컨트롤러(EPC)가 공급하는 기판(P)의 온도를 온도 조절 장치(60)에 의해 조정하고 나서, 기판(P)을 구동 롤러(DR5)로 반송한다.

또, 처리 장치(U3)는, 노광 후의 기판(P)에 늘어짐을 부여한 상태로, 기판(P)을 반송 방향의 하류측으로 보내는 2조(組)의 구동 롤러(DR6, DR7)를 가지는 버퍼부(DL)를 구비하고 있다. 2조의 구동 롤러(DR6, DR7)는, 기판(P)의 반송 방향으로 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 구동 롤러(DR6)는, 반송되는 기판(P)의 상류측을 사이에 끼워 지지하여 회전하고, 구동 롤러(DR7)는, 반송되는 기판(P)의 하류측을 사이에 끼워 지지하여 회전함으로써, 기판(P)을 처리 장치(U4)로 향하여 공급한다. 이 때, 기판(P)은, 늘어짐이 부여되어 있기 때문에, 구동 롤러(DR7) 보다도 반송 방향의 하류측에서 생기는 반송 속도의 변동을 흡수할 수 있고, 반송 속도의 변동에 의한 기판(P)으로의 노광 처리의 영향을 절연할 수 있다. 또, 처리 장치(U3) 내에는, 원통 마스크(마스크)(DM)의 마스크 패턴의 일부분의 상(像)과 기판(P)을 상대적으로 위치 맞춤(얼라이먼트)하기 위해서, 기판(P)에 미리 형성된 얼라이먼트 마크 등을 검출하는 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)이 마련되어 있다.

처리 장치(U4)는, 처리 장치(U3)로부터 반송된 노광 후의 기판(P)에 대해서, 습식에 의한 현상(現像) 처리, 무전해 도금 처리 등을 행하는 습식 처리 장치이다. 처리 장치(U4)는, 그 내부에, 연직 방향(Z방향)으로 계층화된 3개의 처리조(槽)(BT1, BT2, BT3)와, 기판(P)을 반송하는 복수의 롤러를 가진다. 복수의 롤러는, 3개의 처리조(BT1, BT2, BT3)의 내부를, 기판(P)이 순서대로 통과하는 반송 경로가 되도록 배치된다. 처리조(BT3)의 반송 방향에서의 하류측에는, 구동 롤러(DR8)가 마련되며, 구동 롤러(DR8)는, 처리조(BT3)를 통과한 기판(P)을 사이에 끼워 지지하면서 회전함으로써, 기판(P)을 처리 장치(U5)로 향하여 공급한다.

도시는 생략하지만, 처리 장치(U5)는, 처리 장치(U4)로부터 반송된 기판(P)을 건조시키는 건조 장치이다. 처리 장치(U5)는, 처리 장치(U4)에서 습식 처리된 기판(P)에 부착하는 수분 함유량을, 소정의 수분 함유량으로 조정한다. 처리 장치(U5)에 의해 건조된 기판(P)은, 몇 개의 처리 장치를 거쳐, 처리 장치(Un)로 반송된다. 그리고, 처리 장치(Un)에서 처리된 후, 기판(P)은, 기판 회수 장치(3)의 회수용 롤(FR2)에 감아 올려진다.

상위 제어 장치(5)는, 기판 공급 장치(2), 기판 회수 장치(3) 및 복수의 처리 장치(U1 ~ Un)를 통괄 제어한다. 상위 제어 장치(5)는, 기판 공급 장치(2) 및 기판 회수 장치(3)를 제어하여, 기판(P)을 기판 공급 장치(2)로부터 기판 회수 장치(3)로 향하여 반송시킨다. 또, 상위 제어 장치(5)는, 기판(P)의 반송에 동기(同期)시키면서, 복수의 처리 장치(U1 ~ Un)를 제어하여, 기판(P)에 대한 각종 처리를 실행시킨다.

＜노광 장치(기판 처리 장치)＞

다음으로, 제1 실시 형태의 처리 장치(U3)로서의 노광 장치(기판 처리 장치)의 구성에 대해서, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 도 2는, 제1 실시 형태의 노광 장치(기판 처리 장치)의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 도 3은, 도 2에 나타내는 노광 장치의 조명 영역 및 투영 영역의 배치를 나타내는 도면이다. 도 4는, 도 2에 나타내는 노광 장치의 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 처리 장치(U3)는, 노광 장치(처리 기구)(EX)와, 반송 장치(9)와, 온도 조절 장치(60)를 포함한다. 노광 장치(EX)에는, 반송 장치(9)에 의해 기판(P)(시트, 필름 등)이 공급되고 있다. 노광 장치(EX)는, 이른바 주사(走査) 노광 장치이며, 원통 마스크(DM)의 회전과 가요성의 기판(P)의 이송을 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. 또, 도 2에 나타내는 노광 장치(EX)는, XYZ 직교 좌표계의 Y축을 제1 드럼 부재(21)의 회전 중심선(AX1)과 평행하게 설정하고 있다. 마찬가지로, 노광 장치(EX)는, XYZ 직교 좌표계의 Y축을 회전 드럼인 제2 드럼 부재(22)의 회전 중심선(AX2)과 평행하게 설정하고 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 노광 장치(EX)는, 마스크 유지 장치(12), 조명 기구(IU), 투영 광학계(PL) 및 제어 장치(14)를 구비한다. 노광 장치(EX)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. 원통 마스크(DM)의 이동에 따라서, 조명 영역(IR)에 배치되는 원통 마스크(DM) 상의 부위가 변화하고, 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(EX)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 시스템(1)의 복수의 처리 장치를 통괄하여 제어하는 상위 제어 장치(5)의 일부 또는 전부라도 괜찮다. 또, 제어 장치(14)는, 상위 제어 장치(5)에 의해 제어되며, 상위 제어 장치(5)와는 다른 장치라도 괜찮다. 제어 장치(14)는, 예를 들면, 컴퓨터 시스템을 포함한다. 컴퓨터 시스템은, 예를 들면, CPU 및 각종 메모리나 OS, 주변기기 등의 하드웨어를 포함한다. 처리 장치(U3)의 각 부의 동작의 과정은, 프로그램의 형식으로 컴퓨터 읽어냄 가능한 기록 매체의 기억부에 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 읽어냄 가능한 기록 매체는, 플렉시블 디스크, 광 자기 디스크, ROM, CD－ROM 등의 가반(可搬) 매체, 컴퓨터 시스템에 내장되는 하드 디스크 등의 기억장치를 포함한다. 컴퓨터 읽어냄 가능한 기록 매체는, 인터넷 등의 네트워크나 전화 회선 등의 통신회선을 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 좋고, 처리 장치(U3)의 기능을 컴퓨터 시스템에 이미 기록되어 있는 프로그램과의 조합으로 실현할 수 있는 것이라도 좋다. 상위 제어 장치(5)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), 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(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 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 차광층으로 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 만곡시키고, 이 곡면에 감은(접한한) 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) 가능하다.

또, 원통 마스크(DM)를 매우 얇은 유리판으로 구성하고, 그 원통 마스크(DM)를 투명 원통 모재(母材)에 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, 예를 들면, 후술하는 엔코더 헤드로부터의 2상(相) 신호 등을 제어 장치(14)로 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 근거하여 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.

제2 드럼 부재(22)는, 소정의 축이 되는 회전 중심선(AX2)(이하, '제2 중심축(AX2)'라고도 함)으로부터 일정 반경으로 만곡한 곡면(제1 곡면)을 가지는 원통 부재로서, 소정의 축의 둘레를 회전하는 회전 드럼이다. 제2 드럼 부재(22)는, 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. 또, 제2 드럼 부재(22)는, 전동 모터 등의 액추에이터를 포함하는 제2 구동부(36)로부터 공급되는 토크에 의해서 회전하는 구동 롤러(DR5)이다.

이와 같이, 제2 드럼 부재(22)는, 구동 롤러(DR5)임과 동시에, 노광(처리) 대상의 기판(P)을 지지하는 기판 지지 부재(기판 스테이지)를 겸하고 있다. 즉, 제2 드럼 부재(22)는, 노광 장치(EX)의 일부라도 괜찮다. 그리고, 제2 드럼 부재(22)는, 제2 드럼 부재(22)의 회전 중심선(AX2)(제2 중심축(AX2))의 둘레로 회전 가능하고, 기판(P)은, 제2 드럼 부재(22) 상의 외주면(원통면)을 따라서 원통면 모양으로 만곡하며, 만곡한 부분의 일부에 투영 영역(PA)이 배치된다.

본 실시 형태에서는, 투영 영역(PA)에 이르는 결상 광속(EL2) 중, 투영 영역(PA)의 각 중심점을 통과하는 주광선은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제2 드럼 부재(22)의 제2 중심축(AX2)으로부터 보아, 중심면(P3)을 사이에 두고 둘레 방향으로 각도 θ의 위치에 각각 배치되며 제1 특정 위치(PX1), 제2 특정 위치(PX2)에 도달한다. 그리고, 회전 중심선(AX2)으로부터 보아, 제1 특정 위치(PX1)와, 제2 특정 위치(PX2)와의 사이에 있는, 특정 위치(PX)는, 제2 드럼 부재(22)의 곡면에 있는 기판(P)의 평균적으로 노광된 영역의 중심으로 되어 있다.

반송 장치(9)는, 구동 롤러(DR4), 제2 드럼 부재(22)(구동 롤러(DR5)), 구동 롤러(DR6)를 구비하고 있다. 반송 장치(9)는, 기판(P)이, 제1 특정 위치(PX1), 특정 위치(PX) 및 제2 특정 위치(PX2)를 통과하도록 기판(P)을 반송하는 반송 방향으로, 기판(P)을 이동시킨다. 제2 구동부(36)는, 제어 장치(14)로부터 출력되는 제어 신호를 따라서, 제2 드럼 부재(22)를 회전시키는 토크를 조정한다.

본 실시 형태에서, 반송 경로의 상류로부터 구동 롤러(DR4)로 반송되어 온 기판(P)은, 구동 롤러(DR4)를 경유하여 온도 조절 장치(60)로 반송된다. 온도 조절 장치(60)는, 제어 장치(14)로부터 출력되는 제어 신호를 따라서, 제2 드럼 부재(22)로 공급되기 전의 기판(P)의 온도를 조절한다. 온도 조절 장치(60)를 경유하여, 온도가 조절된 기판(P)은, 제1 가이드 부재(31), 제2 가이드 부재(32)에 안내되어, 제2 드럼 부재(22)로 반송된다. 기판(P)은, 제2 드럼 부재(22)의 표면에 지지되어, 제3 가이드 부재(33)로 반송된다. 제3 가이드 부재(33)를 경유한 기판(P)은, 반송 경로의 하류로 반송된다. 또, 제2 드럼 부재(22)(구동 롤러(DR5))의 회전 중심선(AX2)과, 구동 롤러(DR4, DR6)의 각 회전 중심선은, 모두 Y축과 평행이 되도록 설정된다.

제2 드럼 부재(22)의 둘레에는, 기판(P)이 반송되는 반송 방향을 규제하고, 또한 기판(P)을 안내하는 제1 가이드 부재(31), 제2 가이드 부재(32) 및 제3 가이드 부재(33)가 배치되어 있다. 제2 드럼 부재(22)는, 기판(P)의 일부분이 감겨져, 기판(P)이 제2 면(P2)의 곡면에 접하기 시작하는 반송 방향의 진입 위치(IA)로부터 기판(P)이 제2 면(P2)의 곡면으로부터 떨어지기 시작하는 반송 방향의 이탈 위치(OA)까지의 기판(P)을 지지한다. 제2 가이드 부재(32) 및 제3 가이드 부재(33)는, 예를 들면, 기판(P)의 반송 방향으로 이동하는 것에 의해서, 반송 경로에서 기판(P)에 작용하는 텐션 등을 조정한다. 또, 제2 가이드 부재(32) 및 제3 가이드 부재(33)는, 예를 들면, 기판(P)의 반송 방향으로 이동하는 것에 의해서, 제2 드럼 부재(22)의 외주에 감기는, 상술한 진입 위치(IA) 및 이탈 위치(OA) 등을 조정할 수 있다. 또, 반송 장치(9), 제1 가이드 부재(31), 제2 가이드 부재(32) 및 제3 가이드 부재(33)는, 투영 광학계(PL)의 투영 영역(PA)을 따라서 기판(P)을 반송 가능하면 좋고, 반송 장치(9), 제1 가이드 부재(31), 제2 가이드 부재(32) 및 제3 가이드 부재(33)의 구성은 적절히 변경 가능하다.

제2 검출기(35)는, 예를 들면 로터리 엔코더 등으로 구성되며, 제2 드럼 부재(22)의 회전 위치를 광학적으로 검출한다. 제2 검출기(35)는, 검출한 제2 드럼 부재(22)의 회전 위치를 나타내는 정보(예를 들면, 후술하는 엔코더 헤드(EN1, EN2, EN3, EN4, EN5)로부터의 2상(相) 신호 등)를 제어 장치(14)에 출력한다. 제어 장치(14)는, 제2 검출기(35)에 의한 검출 결과에 근거하여 제2 구동부(36)를 제어하는 것에 의해서, 제2 드럼 부재(22)의 회전 위치를 제어하고, 제1 드럼 부재(21)(원통 마스크(DM))와 제2 드럼 부재(22)를 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 광학계(PL)를 탑재하는 것을 상정(想定)한 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 Y방향으로 일정 간격으로 배치되고, 중심면(P3)의 우측에도 3개의 투영 모듈(투영 광학계)(PL2, PL4, PL6)이 Y방향으로 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 Y방향의 단부를 주사에 의해서 서로 겹치게 하는 것에 의해서, 소망의 패턴의 전체상(全體像)을 투영한다. 이러한 노광 장치(EX)는, 원통 마스크(DM) 상의 패턴의 Y방향 사이즈가 크게 되고, 필연적으로 Y방향의 폭이 큰 기판(P)을 취급할 필요성이 생긴 경우에도, 투영 모듈(PL)과, 투영 모듈(PL)에 대응하는 조명 기구(IU)측의 모듈을 Y방향으로 증설하는 것만으로 충분하기 때문에, 용이하게 패널 사이즈(기판(P)의 폭)의 대형화에 대응할 수 있다고 하는 이점이 있다.

또, 노광 장치(EX)는, 멀티 렌즈 방식이 아니라도 좋다. 예를 들면, 기판(P)의 폭방향의 치수가 어느 정도 작은 경우 등에, 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(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 장치(13)는, 예를 들면 수은 램프 등의 램프 광원, 또는 레이저 다이오드, 발광 다이오드(LED) 등의 고체 광원을 포함한다. 광원 장치(13)가 사출하는 조명광은, 예를 들면 램프 광원으로부터 사출되는 휘선(g선, h선, i선), KrF 엑시머 레이저광(파장 248nm) 등의 원자외광(DUV 광), ArF 엑시머 레이저광(파장 193nm) 등이다. 광원 장치(13)로부터 사출된 조명광은, 조도 분포가 균일화되어, 예를 들면 광 화이버 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 장치(13)로부터 출사하여 복수의 조명 모듈(IL) 중 어느 하나를 통과하는 광을 조명 광속(EL1)이라고 칭한다. 복수의 조명 모듈(IL)의 각각은, 예를 들면 인티그레이터(integrator) 광학계, 로드 렌즈, 플라이 아이(fly eye) 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 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 -Z측으로부터 본 평면도(도 3 중의 좌측의 도면)와, 제2 드럼 부재(22)에 배치된 기판(P) 상의 투영 영역(PA)을 ＋Z측으로부터 본 평면도(도 3 중의 우측의 도면)가 도시되어 있다. 도 3 중의 부호 Xs는, 제1 드럼 부재(21) 또는 제2 드럼 부재(22)의 회전 방향(이동 방향)을 나타낸다.

복수의 조명 모듈(IL)은, 각각, 원통 마스크(DM) 상의 제1 내지 제6 조명 영역(IR1 ~ 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, Y방향으로 가늘고 긴 사다리꼴 모양의 영역으로서 설명하지만, 투영 광학계(투영 모듈)(PL)와 같이, 중간상면(中間像面)을 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 3에 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 사변부(斜邊部)의 삼각부가 겹치도록(오버랩하도록) 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 프레임 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 회전을 따라서 이동 방향(Xs)으로 이동하고, 패턴 형성 영역(A3) 중 Y축 방향의 각 부분 영역은, 제1 내지 제6 조명 영역(IR1 ~ IR6) 중 어느 하나를 통과한다. 환언하면, 제1 내지 제6 조명 영역(IR1 ~ 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 있으며, 대응하는 조명 모듈에 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 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, 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 대응하며, 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, 제6 조명 모듈(IL)과 대응하여 배치되며, 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) 중에 나타나는 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. 그리고, 각 투영 영역(PA1 ~ PA6)에 이르는 결상 광속(EL2) 중, 투영 영역(PA1 ~ PA6)의 각 중심점을 통과하는 주광선은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제2 드럼 부재(22)의 제2 중심축(AX2)으로부터 보아, 중심면(P3)을 사이에 두고 둘레 방향으로 각도 θ의 위치(특정 위치)에 각각 배치된다.

도 3에 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 투영 된다. 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 내지 제6 투영 영역(PA1 ~ 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, 제2 드럼 부재(22)의 회전에 의해서 제1 투영 영역(PA1)을 통과하는 기판(P) 상의 제3 영역(A5)은, 제2 드럼 부재(22)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. 그리고, 제1 ~ 제6 투영 영역(PA1 ~ PA6)은, 기판(P) 상에 노광되는 노광 영역(A7)의 Y방향의 전체 폭을 커버하도록 배치되어 있다.

다음으로, 본 실시 형태의 투영 광학계(PL)의 상세 구성에 대해 도 4를 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 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, 포커스 보정 광학 부재(44), 상(像)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(像)시프트 보정 광학 부재(45)는, 투영상을 상면(像面) 내에서 미소하게 횡(橫)시프트시키는 시프트 조정 장치이다. 배율 보정용 광학 부재(47)는, 투영상의 배율을 미소 보정하는 배율 조정 장치이다. 로테이션 보정 기구(46)는, 투영상을 상면 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(像)시프트 보정 광학 부재(45)에 입사한다. 상(像)시프트 보정 광학 부재(45)를 투과한 결상 광속(EL2)은, 제1 광학계(41)의 요소인 제1 편향 부재(50)의 제1 반사면(평면거울)(p4)에서 반사되고, 제1 렌즈군(51)을 통과하여 제1 오목면 거울(52)에서 반사되며, 다시 제1 렌즈군(51)을 통과하여 제1 편향 부재(50)의 제2 반사면(평면거울)(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(평면거울)(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(평면거울)(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(償)이 제1 투영 영역(PA1)에 등배(×1)로 투영된다.

도 2에 나타내는 원통 마스크(DM)의 반경을 반경 r1으로 하고, 제2 드럼 부재(22)에 감긴 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 회전 중심선(AX1)을 통과하도록 경사지지만, 그 경사각은, 기판(P)측에서의 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)이 이루는 각도 θ3은, 제1 편향 부재(50)의 제2 반사면(p5)이 제1 광축(AX3)이 이루는 각도 θ2와 실질적으로 동일하다. 또, 제2 편향 부재(57)의 제4 반사면(p9)이 제2 광축(AX4)이 이루는 각도 θ4는, 제1 편향 부재(50)의 제1 반사면(p4)이 제1 광축(AX3)이 이루는 각도 θ1과 실질적으로 동일하다. 상술한 경사각 θ를 부여하기 위해, 도 4에 나타낸 제1 편향 부재(50)의 제1 반사면(p4)의 제1 광축(AX3)에 대한 각도 θ1을 45°보다도 Δθ1 만큼 작게 하고, 제2 편향 부재(57)의 제4 반사면(p9)의 제2 광축(AX4)에 대한 각도 θ4를 45°보다도 Δθ4만큼 작게 한다. Δθ1과 Δθ4는, 도 2 중에 나타낸 각도 θ에 대해서,Δθ1=Δθ4=Δθ/2의 관계로 설정된다.

도 5는, 도 2의 처리 장치(노광 장치)에 적용되는 회전 드럼의 사시도이다. 도 6은, 도 2의 처리 장치(노광 장치)에 적용되는 검출 프로브와 읽어냄 장치와의 관계를 설명하기 위한 사시도이다. 도 7은, 제1 실시 형태에 관한 스케일 원반(SD)을 회전 중심선(AX2) 방향으로 본, 읽어냄 장치의 위치를 설명하기 위한 설명도이다. 또, 도 5에서는, 편의상, 제2 내지 제4 투영 영역(PA2 ~ PA4)만을 도시하고, 제1, 제5, 제6 투영 영역(PA1, PA5, PA6)의 도시를 생략하고 있다.

도 2에 나타내는 제2 검출기(35)는, 제2 드럼 부재(22)의 회전 위치를 광학적으로 검출하는 것으로서, 고진원도(高眞圓度)의 스케일 원반(스케일 부재)(SD)과, 읽어냄 장치인 엔코더 헤드(EN1, EN2, EN3, EN4, EN5)를 포함한다.

스케일 원반(SD)은, 제2 드럼 부재(22)의 회전축(ST)과 직교하는 제2 드럼 부재(22)의 단부에 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)로서 예를 들면 눈금(격자)이 새겨져 있다. 스케일부(GP)는, 제2 드럼 부재(22)가 회전하는 둘레 방향을 따라서 고리 모양으로 배열되고, 또한 제2 드럼 부재(22)와 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)를 비접촉으로 읽어낼 수 있다. 또, 엔코더 헤드(EN1, EN2, EN3, EN4, EN5)는, 제2 드럼 부재(22)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(感度)(검출 감도)를 가지는 읽어냄 장치이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 엔코더 헤드(EN1, EN2, EN3, EN4, EN5)의 설치 방위(회전 중심선(AX2)을 중심으로 한 XZ면내에서의 각도 방향)를 설치 방위선(Le1, Le2, Le3, Le4, Le5)으로 나타내는 경우, 도 7에 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, 예를 들면 각도 θ는 15°이다.

도 4에 나타내는 투영 모듈(PL1 ~ PL6)은, 기판(P)을 피처리 물체로 하고, 기판(P)에 광을 조사하는 조사 처리를 실시하는 노광 장치(EX)의 처리부이다. 노광 장치(EX)는, 기판(P)에 대해서 2개의 결상 광속(EL2)의 주광선이 기판(P)에 입사한다. 투영 모듈(PL1, PL3, PL5)이 제1 처리부가 되고, 투영 모듈(PL2, PL4, PL6)이 제2 처리부가 되며, 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, 제2 드럼 부재(22)의 제2 중심축(AX2)으로부터 보아, 제2 드럼 부재(22) 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, 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)는, 제1 특정 위치(PX1)와 제2 중심축(AX2)을 연결하는 방향에 위치하는 스케일부(GP)를 읽어내는 읽어냄 장치가 된다. 그리고, 엔코더 헤드(EN2)는, 제2 특정 위치(PX2)와 제2 중심축(AX2)을 연결하는 방향에 위치하는 스케일부(GP)를 읽어내는 읽어냄 장치가 된다.

엔코더 헤드(EN4)는, 기판(P)의 이송 방향의 후방측, 즉 노광 위치(투영 영역)의 바로 앞에 배치되어 있고, 기판(P)의 이송 방향의 후방측을 향해 엔코더 헤드(EN1)의 설치 방위선(Le1)을 회전 중심선(AX2)의 축 둘레로 회전한 설치 방위선(Le4) 상에 설정된다. 또, 엔코더 헤드(EN5)는, 기판(P)의 이송 방향의 후방측을 향해 엔코더 헤드(EN1)의 설치 방위선(Le1)을 회전 중심선(AX2)의 축 둘레로 회전한 설치 방위선(Le5) 상에 설정된다.

또, 엔코더 헤드(EN3)는, 엔코더 헤드(EN1, EN2)에 대해서, 회전 중심선(AX2)을 사이에 둔 반대측에 배치되고, 그 설치 방위선(Le3)은 중심면(P3) 상에 설정되어 있다.

스케일 부재인 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, 제2 드럼 부재(22)의 직경에 대해서 스케일 원반(SD)의 직경은 작게 도시되어 있지만, 제2 드럼 부재(22)의 외주면 중, 기판(P)이 감겨지는 외주면의 직경과, 스케일 원반(SD)의 스케일부(GP)의 직경을 일치시킴(거의 일치시킴)으로써, 소위, 계측 아베(Abbe) 오차를 더 작게 할 수 있다.

스케일부(GP)의 둘레 방향에 새겨지는 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 따라서 최소 피치에 대응한 각도계측 분해능도 높일 수 있다.

스케일부(GP)를 읽어내는 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 베어링(베어링)의 약간의 덜거덕거림(2㎛ ~ 3㎛정도)에 의해서 제2 드럼 부재(22)가 X방향으로 시프트한 경우에도, 이 시프트에 의해서 투영 영역(PA1 ~ PA6) 내에서 발생할 수 있는 기판(P)의 이송 방향 Xs에 관한 위치 오차를, 엔코더 헤드(EN1, EN2)에 의해서 고정밀도로 계측하는 것이 가능해진다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 드럼 부재(22)의 곡면에 지지되는 기판(P)의 일부분에, 도 2에 나타내는 투영 광학계(PL)에 의해 투영된 마스크 패턴의 일부분의 상(像)과 기판(P)을 상대적으로 위치 맞춤(얼라이먼트)하기 위해서, 기판(P)에 미리 형성된 얼라이먼트 마크 등을 검출하는 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)이 마련되어 있다. 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)은, 기판(P) 상에 이산(離散) 또는 연속하여 형성된 특정 패턴을 검출하기 위한 검출 프로브와, 이 검출 프로브에 의한 검출 영역이, 상술한 특정 위치 보다도 기판(P)의 이송 방향의 후방측에 설정되도록, 제2 드럼 부재(22)의 둘레에 배치되는 패턴 검출 장치이다.

도 6에 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, 제2 드럼 부재(22)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, 제2 드럼 부재(22)의 Y축 방향(기판(P)의 폭방향)의 양측단 이외의 검출 프로브로, 예를 들면, 기판(P) 상에 장척 방향을 따라서 복수 형성되는 표시 패널의 패턴 형성 영역의 사이의 여백부 등에 형성되는 얼라이먼트 마크를 관찰 또는 검출할 수 있다.

도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, XZ면내 또한 회전 중심선(AX2)으로부터 보았을 때에, 얼라이먼트 현미경(AMG1)에 의한 기판(P)의 관찰 방향(AM1)(제2 중심축(AX2)을 향함)의 검출 중심과 동일 방향이 되도록, 스케일부(GP)의 지름 방향으로 설정되는 설치 방위선(Le4) 상에, 엔코더 헤드(EN4)가 배치되어 있다. 또, XZ면내 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 되도록, 스케일부(GP)의 지름 방향에 설정되는 설치 방위선(Le5) 상에, 엔코더 헤드(EN5)가 배치되어 있다. 이와 같이, 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)의 검출 프로브가 제2 중심축(AX2)으로부터 보아 제2 드럼 부재(22)의 주위에 배치되고, 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 제2 드럼 부재(22)에 접촉하기 시작하는 진입 위치(IA)와, 제2 드럼 부재(22)로부터 기판(P)이 떨어지는 이탈 위치(OA)와의 사이에 설정된다.

상술한 얼라이먼트 현미경(AMG2)의 관찰 방향(AM2)은, 기판(P)의 반송 방향의 전방측, 즉 노광 위치(투영 영역)의 후방에 배치되어 있고, 기판(P)의 Y방향의 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)에서 마크의 상(像)을 고속으로 샘플링한다. 그 샘플링이 행해진 순간에, 엔코더 헤드(EN5)에 의해서 순차 계측되는 스케일 원반(SD)의 회전 각도 위치를 기억하는 것에 의해, 기판(P) 상의 얼라이먼트 마크의 마크 위치와 제2 드럼 부재(22)의 회전 각도 위치와의 대응 관계가 구해진다.

한편, 상술한 얼라이먼트 현미경(AMG1)의 관찰 방향(AM1)은, 기판(P)의 반송 방향의 후방측, 즉 노광 위치(투영 영역)의 전방에 배치되어 있고, 기판(P)의 Y방향의 단부 부근에 형성된 얼라이먼트 마크(수십㎛ ~ 수백㎛각 내의 영역에 형성)의 상(像)을, 얼라이먼트 현미경(AMG2)과 마찬가지로, 촬상 소자 등에 의해 고속으로 샘플링 하고, 그 샘플링의 순간에, 엔코더 헤드(EN4)에 의해서 순차 계측되는 스케일 원반(SD)의 회전 각도 위치를 기억하는 것에 의해, 기판(P) 상의 얼라이먼트 마크의 마크 위치와 제2 드럼 부재(22)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 차분(差分)을, 미리 정밀하게 교정(較正)되어 있는 2개의 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)의 설치 방위선(Le4, Le5)의 개방 각도과 비교한다. 그리고, 상기 개방 각도가 오차를 가지고 있는 경우는, 진입 위치(IA)와 이탈 위치(OA)와의 사이에서, 기판(P)이 제2 드럼 부재(22) 상에서 약간 미끄러지고 있을 가능성, 또는 반송 방향(둘레 방향) 또는 제2 중심축(AX2)과 평행한 방향(Y축 방향)으로 신축하고 있을 가능성이 있다.

일반적으로, 패터닝시의 위치 오차는, 기판(P) 상에 형성되는 디바이스 패턴의 미세도나 서로 겹침 정도에 따라 정해지지만, 예를 들면, 기초의 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 오차밖에 허용되지 않게 된다.

이러한 고정밀한 계측을 실현하기 위해서는, 각 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)에 의한 마크 화상(畵像)의 계측 방향(XZ면내에서의 제2 드럼 부재(22)의 외주(外周) 접선 방향)과, 각 엔코더 헤드(EN4, EN5)의 계측 방향(XZ면내에서의 스케일부(GP)의 외주 접선 방향)을, 허용 각도 오차 내에서 일치시켜 둘 필요가 있다.

이상과 같이, 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2)에 의한 기판(P) 상의 얼라이먼트 마크의 계측 방향(제2 드럼 부재(22)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, 제2 드럼 부재(22)(스케일 원반(SD))가, XZ면 내에서 설치 방위선(Le4나 Le5)과 직교한 둘레 방향(접선 방향)으로 시프트한 경우에도, 제2 드럼 부재(22)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 중의 적당한 2개 또는 3개의 엔코더 헤드에 의한 계측값의 출력을 조합시켜 연산 처리하는 것에 의해, 스케일 원반(SD)의 스케일부(GP)의 진원도(형상 왜곡), 편심 오차 등을 구하는 것도 가능해진다.

＜온도 조절 장치＞

상술한 바와 같이, 기판(P)은, 처리 장치(U3) 내부의 온도 환경에 의해, 반송 방향(둘레 방향) 또는 제2 중심축(AX2)과 평행한 방향(Y축 방향)으로 기판(P)의 온도에 따라 신축하고 있는 경우가 있다. 신축은, 기판(P)의 재료 물성에 의해 정해지고, 기판(P)의 온도 증가에 따라서 신장이 생기는 재료와, 기판(P)의 온도 증가에 따라서 축소가 생기는 재료가 있다. 도 8은, 제1 실시 형태에 관한 온도 조절 장치를 설명하는 설명도이다. 온도 조절 장치(60)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 특정 위치(PX1), 특정 위치(PX) 및 제2 특정 위치(PX2)를 통과하는 기판(P)의 반송 방향 상류측을 온도 조절하는 장치이다. 처리 장치(U3)는, 제1 가이드 부재(31), 제2 가이드 부재(32)가 안내하는 기판(P)의, 온도 조절 장치(60)의 온도 조정 종료로부터 제2 드럼 부재(22)의 진입 위치(IA)로 반송될 때까지의 길이는, 최대한 짧은 것이 바람직하지만, 온도 조절 장치(60)에서 설정되는 온도와, 제2 드럼 부재(22)의 온도와의 차이에 따라 결정해도 좋다. 예를 들면, 제2 드럼 부재(22)는 일반적으로 열용량이 크고, 설정 온도를 바꾸려면 시간이 걸리기 때문에, 제2 드럼 부재(22)는 어느 일정한 온도를 유지하도록, 도 2 중의 기판 지지 부재 온도 조절 장치(73)에 의해, 항상 온도 조절을 계속한다. 그리고, 온도 조절 장치(60)로부터 진입 위치(IA)까지의 반송 거리, 그 사이의 반송 공간의 온도, 및 기판(P)의 속도에 근거하여, 온도 조절 장치(60)에서 설정되는 온도는 결정된다. 일례로서, 제2 드럼 부재(22)의 표면 온도가 25℃이었던 경우, 온도 조절 장치(60)에 설정되는 온도는, 기판(P)이 반송 거리분(分)을 이동하는 시간(몇 초) 후에, 꼭 25℃로 저하하도록 설정된다. 그렇지만, 일반적으로 기판(P)은 얇기 때문에, 재빠르게 환경 온도에 익숙해져 버리기 때문에, 온도 조절 장치(60)로부터 진입 위치(IA)까지의 반송 거리는 최대한 짧게 하고, 또한 상기와 같이 변화 온도를 예측하여 제어하는 것이 바람직하다.

온도 조절 장치(60)는, 가이드 부재(61)와, 매체 송풍 부재(62)와, 송풍 압력 균일화 부재(63)와, 매체 조절 장치(71)와, 가열 유닛(HU)과, 냉각 유닛(CU)을 구비하고 있다. 매체 송풍 부재(62)는, 다공질 재료로 형성된 매체의 송풍 압력 균일화 부재(63)를 매개로 하여, 기판(P)에 매체를 송풍한다. 반송 장치(9)는, 가이드 부재(61)와 매체 송풍 부재(62)와의 사이의 공간(67)에 기판(P)을 통과시킨다. 매체 송풍 부재(62)는, 매체 조절 장치(71)로부터 매체 공급 배관(AP)을 매개로 하여 공급된 매체를 가이드 부재(61)측으로 송풍한다. 가열 유닛(HU)은, 매체 공급 배관(HH)을 매개로 하여, 고온의 매체를 매체 조절 장치(71)에 공급하는 제1 매체 공급부이다. 냉각 유닛(CU)은, 매체 공급 배관(CC)을 매개로 하여, 가열 유닛(HU)의 고온의 매체 보다도 온도가 낮은 저온의 매체를 매체 조절 장치(71)에 공급하는 제2 매체 공급부이다. 매체 조절 장치(71)는, 매체 공급 배관(HH)으로부터 매체 공급 배관(AP)에 공급되는 고온의 매체의 유량을 조정하는 유량 조정 밸브(72H)와, 매체 공급 배관(CC)으로부터 매체 공급 배관(AP)에 공급되는 저온의 매체의 유량을 조정하는 유량 조정 밸브(72C)를 구비하고 있다. 유량 조정 밸브(72H) 및 유량 조정 밸브(72C)는, 예를 들면 솔레노이드 밸브로 구성되어 있다. 매체 조절 장치(71)는, 제어 장치(14)의 제어 신호의 출력에 따라 유량 조정 밸브(72H)를 통과하는 고온 매체의 양 및 유량 조정 밸브(72C)를 통과하는 저온 매체의 양을 조정함으로써, 매체 송풍 부재(62)에 공급되는 고온의 매체와 저온의 매체와의 비(比)를 변화시킬 수 있다. 이 때문에, 매체 조절 장치(71)는, 매체 송풍 부재(62)에 공급하는 매체로서 고온의 매체와 저온의 매체를 혼합하여 유통시킬 수 있다. 온도 조절 장치(60)는, 임의의 온도의 매체를 가이드 부재(61)의 주위로 유통시켜, 기판(P)의 온도를 조절할 수 있다. 또, 도 8 중의 송풍 압력 균일화 부재(63)와 동일한 부재를 기판(P)의 반대측에도 마련하고, 매체 공급 배관(AP)과 동일한 부재를 매개로 하여, 온도 조절된 매체가 기판(P)의 반대측으로도 내뿜어지는 구성이라도 좋다.

기판 지지 부재 온도 조절 장치(73)는, 기판 지지 부재인 제2 드럼 부재(22)의 온도를 조절하는 장치이다. 기판 지지 부재 온도 조절 장치(73)는, 매체 공급 배관(HH)으로부터 매체 공급 배관(AD)에 공급되는 고온의 매체의 유량을 조정하는 유량 조정 밸브(74H)와, 매체 공급 배관(CC)으로부터 매체 공급 배관(AD)에 공급되는 저온의 매체의 유량을 조정하는 유량 조정 밸브(74C)를 구비하고 있다. 유량 조정 밸브(74H) 및 유량 조정 밸브(74C)는, 예를 들면 솔레노이드로 구성되어 있다. 기판 지지 부재 온도 조절 장치(73)는, 제어 장치(14)의 제어 신호의 출력에 따라 유량 조정 밸브(74H)를 통과하는 고온 매체의 양 및 유량 조정 밸브(74C)를 통과하는 저온 매체의 양을 조정함으로써, 제2 드럼 부재(22)에 공급되는 고온의 매체와 저온의 매체와의 비(比)를 변화시킬 수 있다. 이 때문에, 기판 지지 부재 온도 조절 장치(73)는, 제2 드럼 부재(22)의 내부에 공급하는 매체로서 고온의 매체와 저온의 매체를 혼합하여, 매체 공급 배관(AD)을 매개로 하여 제2 드럼 부재(22)의 내부로 유통시킬 수 있다. 기판 지지 부재 온도 조절 장치(73)는, 제2 드럼 부재(22)의 온도를 일정하게 유지하도록 제어 장치(14)에 의해 제어되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 제2 드럼 부재(22)의 곡면에 접하는 기판(P)에 전달되는 열용량이 거의 일정하게 유지되고, 제2 드럼 부재(22)의 곡면에서 생기는 기판(P)의 신축의 상태를 안정시킬 수 있다.

온도 조절 장치(60) 및 기판 지지 부재 온도 조절 장치(73)는, 온도 조정한 매체를 기판(P) 또는 제2 드럼 부재(22)에 공급하는 장치이지만, 매체는, 액체를 파이프로 순환시키도록 하여, 방사열로, 기판(P) 또는 제2 드럼 부재(22)의 온도를 조절해도 괜찮다. 매체 조절 장치(71) 및 기판 지지 부재 온도 조절 장치(73)는, 예를 들면, 히터와, 방열핀을 조합시켜 구성해도 괜찮다.

가이드 부재(61)로 반송되기 전의 기판(P)의 온도를 검출하는 온도 계측 장치(T1)는, 검출 결과를 제어 장치(14)에 출력할 수 있도록 되어 있다. 제어 장치(14)는, 온도 계측 장치(T1)의 검출 결과에 근거하여, 온도 조절 장치(60)를 피드포워드(feedforward) 제어할 수 있다. 또, 온도 조절 장치(60)(가이드 부재(61))를 통과한 후의 기판(P)의 온도를 검출하는 온도 계측 장치(T2)는, 검출 결과를 제어 장치(14)에 출력할 수 있도록 되어 있다. 온도 계측 장치(T2)의 검출 결과에 근거하여, 온도 조절 장치(60)를 피드백(feedback) 제어할 수 있다. 제어 장치(14)는, 온도 조절 장치(60)를 피드포워드 제어 및 피드백 제어 중 적어도 하나의 제어를 하는 것에 의해, 매체 송풍 부재(62)로부터 송풍하는 매체의 온도를 제어하고, 기판(P)에 가해지는 온도의 정밀도를 높일 수 있다. 예를 들면, 온도 계측 장치(T1, T2)는, 기판(P)이 방사하는 적외선의 에너지량을 계측하는 비접촉식의 적외선 온도계 등을 이용할 수 있다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 가이드 부재(61)와 매체 송풍 부재(62)와의 사이의 공간(67)에 기판(P)을 통과시키는 경우, 가이드 부재(61)에는, 기판(P)의 지지 기구를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 매체 송풍 부재(62)는, 매체 공급 배관(AP)으로부터의 매체를 송풍 압력 균일화 부재(63)에 있는 위치로 개방한 관통공(AH)을 매개로 하여, 송풍 압력 균일화 부재(63)로 보낸다. 송풍 압력 균일화 부재(63)는, 예를 들면, 다공질 재료이므로, 기판(P)측의 대향면(63S)에, 단위면적당 매체 압력이 균등하게 되도록 매체가 분출하게 된다. 가이드 부재(61)에는, 기판(P)의 Y방향(폭방향)의 단부를 누르는 규제 부재(64)와, 규제 부재(65)를 구비하며, 규제 부재(64)와, 규제 부재(65)가 기판(P)의 반송시에 기판(P)의 폭방향을 사이에 끼운다. 규제 부재(65)는, 가이드 부재(61)의 내측면에 베어링(BE)을 매개로 하여 고정되어 있다. 규제 부재(64)는, 스프링(SS)을 매개로 하여 보이스 코일 모터(66)의 자석(VCMm)에 접속되어 있다. 보이스 코일 모터(66)의 코일(VCMc)에 흐르는 전류에 따라서, 자석(VCMm)의 Y방향 위치가 변화하고, 보이스 코일 모터(66)는, 기판(P)의 Y방향의 위치를 변화시킬 수 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 온도 조절 장치(60)의 내부 또는 반송 방향의 출구측에는, 기판(P)에 미리 형성된 얼라이먼트 마크 등을 검출하는 얼라이먼트 현미경(PMG1)이 마련되어 있다. 얼라이먼트 현미경(PMG1)의 Y방향(기판(P)의 폭방향)으로 일렬로 늘어선 복수(예를 들면 4개)의 검출 프로브를 가지고 있다. 도 9는, 얼라이먼트 마크의 일례를 설명하는 설명도이다. 도 2에 나타내는 얼라이먼트 현미경(PMG1)은, 가이드 부재(61)의 Y방향의 양측단의 검출 프로브로, 반송 방향 α를 따라서 도 9에 나타내는 기판(P)의 양단 부근에 형성된 얼라이먼트 마크(ma)를 상시 관찰 또는 검출할 수 있다.

도 10은, 기판의 신축에 의한 얼라이먼트 마크의 변화의 일례를 모식적으로 설명하는 설명도이다. 도 11은, 제1 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 처리를 보정하는 순서의 일례를 나타내는 플로우 차트이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 얼라이먼트 현미경(AMG1)은, 제1 검출 프로브로서, 관찰 방향(검출 방향)(AM1)에 있는 현미경 시야(촬상 범위)(mam)의 범위 내에서 얼라이먼트 마크(ma)를 검출한다. 마찬가지로, 얼라이먼트 현미경(PMG1)은, 제2 검출 프로브로서, 검출 방향(PM1)에 있는 현미경 시야(촬상 범위)(map)의 범위 내에서 얼라이먼트 마크(ma)를 검출한다. 이와 같이 얼라이먼트 현미경(AMG1) 및 얼라이먼트 현미경(PMG1)은, 도 10에 나타내는 기판(P) 상의 특정 패턴인 얼라이먼트 마크(ma)를 검출한다(스텝 S11). 얼라이먼트 현미경(AMG1)은, 얼라이먼트 마크(ma)의 촬상을 제어 장치(14)로 출력하고, 제어 장치(14) 및 얼라이먼트 현미경(AMG1)은, 제1 패턴 검출 장치로서, 얼라이먼트 마크(ma)를 촬상 데이터로서 제어 장치(14)의 기억부에 기억한다. 얼라이먼트 현미경(PMG1)은, 얼라이먼트 마크(ma)의 촬상을 제어 장치(14)로 출력하고, 제어 장치(14) 및 얼라이먼트 현미경(PMG1)은, 제2 패턴 검출 장치로서, 얼라이먼트 마크(ma)를 촬상 데이터로서 제어 장치(14)의 기억부에 기억한다.

다음으로, 기억부에 기억한, 현미경 시야(촬상 범위)(map)의 얼라이먼트 마크(ma)의 촬상 데이터와 현미경 시야(촬상 범위)(mam)의 얼라이먼트 마크(ma)의 촬상 데이터를 비교함으로써, 기판(P)의 신축에 의한 얼라이먼트 마크(ma)의 촬상 데이터의 변화가 없는 경우(스텝 S12, No), 제어 장치(14)는, 스텝 S11의 처리를 실행한다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 기억부에 기억한, 현미경 시야(촬상 범위)(map)의 얼라이먼트 마크(ma)의 촬상 데이터와 현미경 시야(촬상 범위)(mam)의 얼라이먼트 마크(ma)의 촬상 데이터를 비교함으로써, 기판(P)의 신축에 의한 얼라이먼트 마크(ma)의 촬상 데이터의 변화가 있는 경우(스텝 S12, Yes), 제어 장치(14)는, 스텝 S13로 처리를 진행시킨다. 예를 들면, 기판(P)의 신축에 의한 얼라이먼트 마크(ma)의 촬상 데이터의 변화가 있는 경우는, 도 10에 나타내는, 얼라이먼트 마크(ma)의 촬상 데이터의 변화 Δm이 시프트 조정 장치인 상(像)시프트 보정 광학 부재(45)가 허용하는, 투영상을 상면 내에서 미소하게 횡시프트 할 수 있는 양을 넘는 경우이다. 또는, 기판(P)의 신축에 의한 얼라이먼트 마크(ma)의 촬상 데이터의 변화가 있는 경우는, 얼라이먼트 마크(ma)의 촬상 데이터의 변화 Δm이 배율 조정 장치인 배율 보정용 광학 부재(47)가 허용하는, 투영상의 배율을 미소 보정할 수 있는 배율을 넘는 경우 등이다.

다음으로, 제어 장치(14)는, 기판(P)의 재료에 따라서, 기판(P)의 폭방향에서의 목표폭, 예를 들면 도 10에 나타내는 목표폭(PP)이 되도록, 온도 조절 장치(60)의 매체 조절 장치(71)를 제어하고, 기판(P)의 온도 조정을 행한다(스텝 S13). 제어 장치(14)는, 온도 계측 장치(T1, T2)의 검출 결과에 근거하여, 특정의 기판 온도에 이르지 않은 경우(스텝 S14, No), 기판(P)의 온도 조정을 계속한다(스텝 S13). 제어 장치(14)는, 온도 계측 장치(T1, T2)의 검출 결과에 근거하여, 특정의 기판 온도에 이르고 있는 경우(스텝 S14, Yes), 스텝 S15로 처리를 진행시킨다.

다음으로, 노광 장치(EX)는, 상술한 상(像)시프트 조정 장치가, 재차 상술한 제1 패턴 검출 장치 및 상기 제2 패턴 검출 장치의 출력에 의해 구한 얼라이먼트 마크(ma)(특정 패턴)의 변화 Δm에 따라서, 투영상의 위치를 시프트하는, 투영상의 보정을 행한다(스텝 S15). 또는, 노광 장치(EX)는, 상술한 배율 조정 장치가, 재차 상술한 제1 패턴 검출 장치 및 상기 제2 패턴 검출 장치의 출력에 의해 구한 얼라이먼트 마크(ma)(특정 패턴)의 변화 Δm에 따라서, 투영상의 배율을 보정하는, 투영상의 보정을 행해도 괜찮다. 혹은, 노광 장치(EX)는, 상술한 배율 조정 장치 및 상(像)시프트 조정 장치가, 재차 상술한 제1 패턴 검출 장치 및 상기 제2 패턴 검출 장치의 출력에 의해 구한 얼라이먼트 마크(ma)(특정 패턴)의 변화 Δm에 따라서, 투영상의 시프트 및 배율을 보정하는, 투영상의 보정을 행해도 괜찮다.

이상 설명한 바와 같이, 처리 장치(U3)는, 온도 조절 장치(60)가 제2 드럼 부재(22)에 감겨지기 전의 기판(P)의 일부의 온도를 조정함으로써, 상술한 제1 특정 위치(PX1), 특정 위치(PX) 또는 제2 특정 위치(PX2)에 있는 기판(P)의 신축 상태를 안정시킬 수 있다. 이 때문에, 노광 장치(EX)는, 제1 특정 위치(PX1), 특정 위치(PX) 또는 제2 특정 위치(PX2)에서, 노광광을 조사하는 처리를 정밀하게 행할 수 있다.

온도 조절 장치(60)가 제2 드럼 부재(22)에 감겨지기 전의 기판(P)의 일부의 온도를 조정함으로써, 기판(P)의 신축을 배율 조정 장치 및 상(像)시프트 조정 장치가 투영상을 보정할 수 있는 범위로 억제할 수 있다. 이 때문에, 노광 장치(EX)는, 제1 특정 위치(PX1), 특정 위치(PX) 또는 제2 특정 위치(PX2)에서, 노광광을 조사하는 처리를 정밀하게 행할 수 있다.

또 본 실시 형태에서는, 제2 드럼 부재(22)의 외주면(지지면)의 온도를 제어하는 기판 지지 부재 온도 조절 장치(73)와, 제2 드럼 부재(22)의 상류측에 마련된 온도 조절 장치(60)를 마련하고, 기판(P)의 반송 방향에 관해서 얼라이먼트 위치나 노광 위치의 특정 위치와, 그 상류측의 위치에서, 기판(P)에 일정한 온도차를 부여하도록 온도 제어할 수 있다. 이것에 의해, 제2 드럼 부재(22)에 기판(P)이 지지된 시점에서의 기판(P)의 신축량을 조정할 수도 있다. 그 경우, 온도 조절 장치(60)에 의해서 설정되는 기판(P)의 온도를 Tu로 하고, 기판 지지 부재 온도 조절 장치(73)에 의해서 제2 드럼 부재(22)를 매개로 하여 설정되는 기판(P)의 온도를 Td로 하면, Tu＞Td, 또는 Tu＜Td로 설정되며, 그 차이가 거의 일정하게 되도록 온도 제어된다.

(제2 실시 형태)

다음으로, 본 발명에 관한 처리 장치의 제2 실시 형태에 대해서, 도 12를 참조하여 설명한다. 도 12는, 제2 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 모식도이다. 이 도면에서, 제1 실시 형태의 구성요소와 동일한 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 온도 조절 장치(60A)는, 제2 중심축(AX2)과 평행한 평행 기준축(BX1)로부터 일정 반경 r3로 만곡한 곡면(제2 곡면)(61S)을 가지며, 곡면(61S)에 기판(P)의 일부분이 접하는 가이드 부재(32A)와, 가이드 부재(32A)의 주위의 공간(67)으로 온도 조절된 매체를 유통시키는 매체 조절 장치(71)를 구비하고 있다. 반송 장치(9)는, 가이드 부재(32A)와 매체 송풍 부재(62A)와의 사이의 공간(67)으로 기판(P)을 통과시킨다. 매체 송풍 부재(62A)는, 매체 조절 장치(71)로부터 매체 공급 배관(AP)을 매개로 하여 공급된 매체를 가이드 부재(32A)측으로 송풍한다. 가이드 부재(32A)는, 평행 기준축(BX1)으로부터 보아 곡면(61S)을 따라서 만곡하고 있음으로써, 공간(67)의 난기류를 억제할 수 있다.

온도 조절 장치(60A)는, 가이드 부재(32A)의 주위의 공간(67)으로 온도 조절된 매체를 유통시키는 것에 의해, 매체의 온도가 기판(P)에 전달된다. 가이드 부재(32A)는, 곡면(61S)에 기판(P)의 일부분이 접하도록 한 것에 의해, 가이드 부재(32A)로부터 직접 기판(P)을 제2 드럼 부재(22)로 공급하고, 가이드 부재(32A)로부터 제2 드럼 부재(22)까지의 거리를 짧게 할 수 있다. 이 때문에, 처리 장치(U3)는, 온도 조절 장치(60A)의 온도 조정에 의해 조정된, 기판(P)의 신축 상태가, 온도 조절 장치(60A)로부터 제2 드럼 부재(22)까지의 사이에서 변화해 버리는 것을 억제할 수 있다.

상술한 가이드 부재(32A)의 곡면(61S)의 반경 r3는, 제2 드럼 부재(22)의 반경 r2와 동일한 것이 보다 바람직하다. 이 구조에 의해, 제2 드럼 부재(22)에 감겨지는 기판(P)에 걸리는 장력과, 가이드 부재(32A)에 감겨지는 기판(P)에 걸리는 장력을 동일하게 할 수 있다. 그 결과, 얼라이먼트 마크의 변화로부터 장력의 차이에 의한 오차를 억제하고, 온도에 기인하는 얼라이먼트 마크의 변화를 검출할 수 있게 된다.

(제3 실시 형태)

다음으로, 본 발명에 관한 처리 장치의 제3 실시 형태에 대해서, 도 13을 참조하여 설명한다. 도 13은, 제3 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 모식도이다. 이 도면에서, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 구성요소와 동일한 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.

도 13에 나타내는 바와 같이, 제3 실시 형태에 관한 처리 장치(U3)는, 매체 조절 장치(71)를, 가이드 부재(32A)를 조절하는 가이드 부재 온도 조절 장치로 하고 있다. 매체 조절 장치(71)는, 가이드 부재(32A)의 내부에 공급하는 매체로서 고온의 매체와 저온의 매체를 혼합하여 유통시킬 수 있다. 매체 조절 장치(71)는, 제어 장치(14)에 의해 제어되어 가이드 부재(32A)의 온도를 조정하고, 가이드 부재(32A)에 접하는 기판(P)에 가이드 부재(32A)의 온도를 전달한다. 이것에 의해, 가이드 부재(32A)의 곡면(61S)에 접하는 기판(P)에 전달되는 열용량이 거의 일정하게 유지된다.

상술한 가이드 부재(32A)의 곡면(61S)의 반경 r3는, 제2 드럼 부재(22)의 반경 r2와 동일한 것이 보다 바람직하다. 이 구조에 의해, 제2 드럼 부재(22)에 감겨지는 기판(P)에 걸리는 장력과, 가이드 부재(32A)에 감겨지는 기판(P)에 걸리는 장력을 동일하게 할 수 있다. 예를 들면, 매체 조절 장치(71)가 가하는 가이드 부재(32A)의 곡면(61S)에 접하는 기판(P)에 전달되는 열용량과, 제2 드럼 부재(22)의 곡면에 접하는 기판(P)에 전달되는 열용량을 일치시킴으로써, 얼라이먼트 현미경(PMG1)이 검출하는 얼라이먼트 마크로부터 얼라이먼트 현미경(AMG1)에서의 얼라이먼트 마크의 변화의 예측 정밀도를 높일 수 있다.

(제4 실시 형태)

다음으로, 본 발명에 관한 처리 장치의 제4 실시 형태에 대해서, 도 14를 참조하여 설명한다. 도 14는, 제4 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 모식도이다. 이 도면에서, 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태의 구성요소와 동일한 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다. 노광 장치(EX2)는, 광원으로부터 원통 마스크(DM)에 조명되는 조명 광속(EL1)을 출사 한다.

광원으로부터 출사된 조명 광속(EL1)을 조명 모듈(IL)로 안내하고, 조명 광학계가 복수 설치되고 있는 경우, 광원으로부터의 조명 광속(EL1)을 복수로 분리하고, 복수의 조명 광속(EL1)을 복수의 조명 모듈(IL)로 안내한다.

여기서, 광원으로부터 출사된 조명 광속(EL1)은, 편광 빔 스플리터(splitter)(SP1, SP2)에 입사한다. 편광 빔 스플리터(SP1, SP2)에서는, 조명 광속(EL1)의 분리에 의한 에너지 로스를 억제하도록, 입사된 조명 광속(EL1)이 모두 반사하는 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, 광원은, 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, 광원은, 파장 및 위상이 일치시켜진 조명 광속(EL1)을 출사한다.

편광 빔 스플리터(SP1, SP2)는, 광원으로부터의 조명 광속(EL1)을 반사하는 한편으로, 원통 마스크(DM)에서 반사된 결상 광속(투영 광속)(EL2)을 투과하고 있다. 환언하면, 조명 광학 모듈로부터의 조명 광속(EL1)은, 편광 빔 스플리터(SP1, SP2)에 반사 광속으로서 입사하여, 원통 마스크(DM)로부터의 결상 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)으로 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. 노광 장치(EX2)는, 원통 마스크(DM)에서 반사된 투영 광속에 의해, 제1 특정 위치(PX1), 제2 특정 위치(PX2)에서의 기판(P)에 노광광을 조사하는 처리를 할 수 있다.

(제5 실시 형태)

다음으로, 본 발명에 관한 처리 장치의 제5 실시 형태에 대해서, 도 15를 참조하여 설명한다. 도 15는, 제5 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 모식도이다. 이 도면에서, 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태의 구성요소와 동일한 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다. 노광 장치(EX3)는, 복수의 폴리곤(polygon) 주사 유닛(PO1, PO2)을 구비하며, 각 폴리곤 주사 유닛(PO)이, 자외선 레이저 광원으로부터의 빔 스폿(spot)을 기판(P) 상에서 축인 회전 중심(AX2)과 평행한 방향으로 고속 주사하면서, 도시하지 않은 AOM(Acousto-Optic　Modulator：음향 광학 변조 소자) 등에 의해서 빔을 패턴 묘화(描畵) 데이터(CAD 데이터)에 근거하여 변조(On/Off)함으로써, 패턴을 기판(P) 상에 묘화한다.

노광 장치(EX3)는, 원통 마스크(DM)가 없어도 제1 특정 위치(PX1), 제2 특정 위치(PX2)에서의 기판(P)에 노광광(레이저 스폿)을 조사하여, 소정의 패턴을 형성하는 마스크레스(maskless) 노광 장치이며, 스폿 주사 이외에 DMD(Digital　Micro mirror　Device)나 SLM(Spatial　light　modulator：공간 광 변조기)를 사용하여 패턴을 묘화하는 방식이라도 좋다.

(제6 실시 형태)

다음으로, 본 발명에 관한 처리 장치의 제6 실시 형태에 대해서, 도 16을 참조하여 설명한다. 도 16은, 제6 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)의 전체 구성을 나타내는 모식도이다. 이 도면에서, 제1 실시 형태의 구성요소와 동일한 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.

노광 장치(EX4)는, 소위 프록시미티(proximity) 노광을 기판(P)에 실시하는 처리 장치이다. 노광 장치(EX4)는, 원통 마스크(DM)와, 제2 드럼 부재(22)와의 틈새를 미소하게 설정하여, 조명 기구(IU)가 직접 기판(P)에 조명 광속(EL)을 조사하고, 비접촉 노광한다. 본 실시 형태에서, 제2 드럼 부재(22)는, 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)에 의해 연결된 구동 롤러(MGG)가 제1 드럼 부재(21)를 구동한다. 제2 구동부(36)는, 제2 드럼 부재(22)를 회전시킴과 아울러, 구동 롤러(MGG)와 제1 드럼 부재(21)를 따라 회전시켜, 제1 드럼 부재(21)(원통 마스크(DM))와 제2 드럼 부재(22)를 동기 이동(동기 회전)시킨다.

또, 노광 장치(EX4)는, 기판(P)에 대해서 조명 광속(결상 광속)(EL)의 주광선이 기판(P)에 입사하는 특정 위치의 스케일부(GP)의 위치 PX6를 검출하는 엔코더 헤드(EN6)를 구비하고 있다. 여기서, 제2 드럼 부재(22)의 외주면 중 기판(P)이 감겨지는 외주면의 직경과, 스케일 원반(SD)의 스케일부(GP)의 직경을 일치시키고 있으므로, 위치 PX6은, 제2 중심축(AX2)으로부터 보아 상술한 특정 위치와 일치한다. 그리고, 엔코더 헤드(EN7)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(Le7) 상에 설정된다.

본 실시 형태의 노광 장치(EX4)는, 엔코더 헤드(EN7)를 제1 읽어냄 장치로 하고, 엔코더 헤드(EN6)를 제2 읽어냄 장치로 하며, 스케일부(GP)의 읽어냄 출력으로부터 구한, 제2 드럼 부재(22)의 축의 위치와 특정 위치를 연결하고, 또한 축에 직교하는 방향의 변위의 성분을, 제1 읽어냄 장치의 읽어냄 출력으로 보정한 처리를 실시할 수 있다.

이상 설명한 제1 내지 제6 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 좋다. 또는 처리부는, 검사 장치라도 괜찮다.

＜디바이스 제조 방법＞

다음으로, 도 17을 참조하여, 디바이스 제조 방법에 대해 설명한다. 도 17은, 제1 실시 형태에 관한 처리 장치(노광 장치)를 이용한 디바이스 제조 방법을 나타내는 플로우 차트이다.

도 17에 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 근거하여, 필요한 레이어분(分)의 원통 마스크(DM)를 제작한다(스텝 S202). 또, 표시 패널의 기재(基材)가 되는 가요성의 기판(P)(수지 필름, 금속 박막, 플라스틱 등)이 감겨진 공급용 롤(FR1)을 준비해 둔다(스텝 S203). 또, 이 스텝 S203에서 준비해 두는 롤 모양의 기판(P)은, 필요에 따라서 그 표면을 개질(改質)한 것, 기초층(예를 들면 임프린트(imprint) 방식에 의한 미소 요철)을 사전 형성한 것, 광감응성의 기능막이나 투명막(절연 재료)을 미리 라미네이트한 것이라도 좋다.

다음으로, 기판(P) 상에 표시 패널 디바이스를 구성하는 전극이나 배선, 절연막, TFT(박막 반도체) 등에 의해서 구성되는 백플레인(backplane)층을 형성함과 아울러, 그 백플레인에 적층되도록, 유기 EL 등의 자발광 소자에 의한 발광층(표시 화소부)이 형성된다(스텝 S204). 이 스텝 S204에는, 앞의 각 실시 형태에서 설명한 노광 장치(EX, EX2, EX3, EX4)를 이용하여, 포토레지스트층을 노광하는 종래의 리소그래피 공정도 포함되지만, 포토레지스트 대신에 감광성 실란커플링재를 도포한 기판(P)을 패턴 노광하여 표면에 친발수성(親撥水性)에 의한 패턴을 형성하는 노광 공정, 광감응성의 촉매층을 패턴 노광하고 무전해 도금법에 따라 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 장척의 기판(P) 상에 연속적으로 제조되는 표시 패널 디바이스마다, 기판(P)을 다이싱하거나, 각 표시 패널 디바이스의 표면에, 보호 필름(대(對)환경 배리어층)이나 칼라 필터 시트 등을 접합시키거나 하여, 디바이스를 조립한다(스텝 S205). 다음으로, 표시 패널 디바이스가 정상적으로 기능을 하는지, 소망의 성능이나 특성을 만족하고 있는지의 검사공정이 행해진다(스텝 S206). 이상과 같이 하여, 표시 패널(플렉시블·디스플레이)을 제조할 수 있다.

1 : 디바이스 제조 시스템 2 : 기판 공급 장치
3 : 기판 회수 장치 5 : 상위 제어 장치
9 : 반송 장치 12 : 마스크 유지 장치
13 : 광원 장치 14 : 제어 장치
22 : 제2 드럼 부재 DR1 ~ DR8 : 구동 롤러
31 : 제1 가이드 부재 32 : 제2 가이드 부재
33 : 제3 가이드 부재 35 : 제2 검출기
44 : 포커스 보정 광학 부재 45 : 상(像)시프트 보정 광학 부재
46 : 로테이션 보정 기구 47 : 배율 보정용 광학 부재
60, 60A : 온도 조절 장치 61, 32A : 가이드 부재
61S : 곡면 62, 62A : 매체 송풍 부재
63 : 송풍 압력 균일화 부재 64, 65 : 규제 부재
66 : 보이스 코일 모터 67 : 공간
71 : 매체 조절 장치
72H, 72C, 74H, 74C : 유량 조정 밸브
73 : 기판 지지 부재 온도 조절 장치
CC : 매체 공급 배관 CU : 냉각 유닛
HH : 매체 공급 배관 HU : 가열 유닛
AMG1, AMG2, PMG1 : 얼라이먼트 현미경
DM : 원통 마스크
EN1, EN2, EN3, EN4, EN5 : 엔코더 헤드
EX, EX2, EX3, EX4 : 노광 장치(기판 처리 장치)
PO1, PO2 : 폴리곤 주사 유닛

Claims

플렉시블한 장척(長尺)의 기판 상에 전자 디바이스를 형성하기 위해서, 상기 기판의 표면에 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 장치로서,
중심축으로부터 일정 반경으로 원통면 모양으로 만곡한 외주면을 가지며, 상기 기판의 장척 방향의 일부를, 상기 외주면 중 상기 기판이 접촉하기 시작하는 진입 위치로부터 상기 기판이 떨어지는 이탈 위치까지의 범위에 걸쳐서 지지한 상태에서, 상기 중심축의 둘레로 회전하여 상기 기판을 상기 장척 방향으로 반송하는 회전 드럼과,
상기 진입 위치와 상기 이탈 위치와의 사이의 특정 위치에서, 상기 회전 드럼의 외주면에 지지된 상기 기판의 표면에 소정의 처리를 실시하는 처리 장치와,
상기 회전 드럼의 외주면을 제1 온도로 조정하는 제1 온도 조절 장치와,
상기 기판의 반송 방향에 관하여 상기 진입 위치의 상류측의 반송 공간을 통과하는 상기 기판을, 상기 제1 온도와 다른 제2 온도로 조정하는 제2 온도 조절 장치와,
상기 제1 온도와 상기 제2 온도가, 상기 특정 위치에서의 상기 기판의 신축 상태를 안정시키는 소정의 온도차를 가지도록, 상기 제1 온도 조절 장치 또는 상기 제2 온도 조절 장치를 제어하는 제어 장치를 구비하는 기판 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 처리 장치는, 마스크에 형성된 상기 전자 디바이스용의 패턴을 상기 기판에 전사하는 노광 장치, 또는 상기 전자 디바이스용의 패턴의 CAD 데이터에 근거하여 상기 기판에 패턴을 묘화하는 마스크레스(maskless) 노광 장치인 기판 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 처리 장치는, 잉크젯의 잉크 적하(滴下)에 의해서 상기 전자 디바이스용의 패턴을 상기 기판에 인쇄하는 장치인 기판 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 온도 조절 장치에 의해서 설정되는 상기 기판의 온도를 Td, 상기 제2 온도 조절 장치에 의해서 설정되는 상기 기판의 온도를 Tu라고 했을 때,
상기 제어 장치는, Tu > Td 또는 Tu < Td이며, 그 차가 유지되도록 온도 제어하는 기판 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 온도 조절 장치로 반송되기 전의 상기 기판의 온도 또는 상기 제2 온도 조절 장치에 의해서 온도 조정된 상기 기판의 온도를 검출하는 온도 측정 장치를 더 구비하며,
상기 제어 장치는, 상기 온도 측정 장치의 검출 결과에 근거하여 상기 제2 온도 조절 장치를 피드 포워드 제어 또는 피드 백 제어하는 기판 처리 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제1 온도 조절 장치는, 상기 회전 드럼의 외주면의 온도를 미리 설정된 상기 제1 온도로부터 변환하지 않도록 조절하고,
상기 제어 장치는, 상기 제1 온도에 대해서 상기 제2 온도가 소정의 온도차로 유지되도록, 상기 온도 측정 장치의 검출 결과에 근거하여 상기 제2 온도 조절 장치를 제어하는 기판 처리 장치.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 제2 온도 조절 장치는,
상기 회전 드럼의 상류측의 상기 반송 공간에서, 상기 기판의 장척 방향의 소정의 길이에 걸쳐서, 상기 제2 온도로 온도 조절된 매체를 상기 기판에 불어 내는 송풍 부재를 가지는 기판 처리 장치.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 제2 온도 조절 장치는,
상기 회전 드럼의 상류측의 상기 반송 공간에 배치되며, 상기 회전 드럼의 중심축과 평행하게 배치된 기준축으로부터 일정 반경으로 만곡된 곡면에서 상기 기판의 장척 방향의 일부를 감음과 아울러, 상기 제2 온도로 온도 조절되는 가이드 부재를 가지는 기판 처리 장치.
플렉시블한 장척(長尺)의 기판 상에 전자 디바이스를 형성하기 위해서, 상기 기판의 표면에 소정의 처리를 실시하는 디바이스 제조 방법으로서,
상기 기판의 표면을 개질하여 활성화한 상태 또는 미세한 격벽 구조를 상기 기판의 표면에 형성한 상태로 하는 전처리 공정과,
상기 전처리를 받은 상기 기판을, 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 항에 기재된 기판 처리 장치에 반입하고, 상기 처리 장치에 의해서 상기 기판의 표면에 상기 전자 디바이스를 형성하기 위한 처리를 실시하는 형성 공정을 포함하는 디바이스 제조 방법.