KR20180128520A - 원통 마스크 - Google Patents

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KR20180128520A
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Abstract

높은 생산성으로 높은 품질의 기판을 생산할 수 있는 기판 처리 장치, 디바이스 제조 방법 및 마스크를 제공한다. 조명 영역에서 소정 곡률로 원통면 모양으로 만곡한 제1 면을 따르도록, 마스크의 패턴을 지지하는 마스크 지지 부재와, 투영 영역에서 소정의 제2 면을 따르도록, 상기 기판을 지지하는 기판 지지 부재와, 마스크의 패턴이 소정의 주사 노광 방향으로 이동하도록 마스크 지지 부재를 회전시키고, 또한, 기판이 주사 노광 방향으로 이동하도록 기판 지지 부재를 이동시키는 구동 기구를 구비하며, 마스크 지지 부재는, 제1 면의 직경을 φ로 하고, 주사 노광 방향에 직교하는 방향의 제1 면의 길이를 L로 한 경우, 1.3≤L/φ≤3.8을 만족한다.

Description

원통 마스크{CYLINDRICAL MASK}
본 발명은, 마스크의 패턴을 기판에 투영하고, 해당 기판에 해당 패턴을 노광하는 기판 처리 장치, 디바이스 제조 방법 및 이것에 이용하는 원통 마스크에 관한 것이다.
액정 디스플레이 등의 표시 디바이스나, 반도체 등, 각종 디바이스를 제조하는 디바이스 제조 시스템이 있다. 디바이스 제조 시스템은, 노광 장치 등의 기판 처리 장치를 구비하고 있다. 특허 문헌 1에 기재된 기판 처리 장치는, 조명 영역에 배치된 마스크에 형성되어 있는 패턴의 상(像)을, 투영 영역에 배치되어 있는 기판 등에 투영하고, 기판에 해당 패턴을 노광한다. 기판 처리 장치에 이용되는 마스크는, 평면 모양의 것, 원통 모양의 것 등이 있다.
특허 문헌 1 : 일본특허공개 제2007－299918호 공보
기판 처리 장치는, 마스크를 원통 형상으로 하고 마스크를 회전시킴으로써, 연속하여 기판에 노광을 행할 수 있다. 또, 기판 처리 장치로서는, 기판을 장척(長尺)의 시트 모양으로 하여 연속적으로 투영 영역 아래로 보내는 롤·투·롤 방식도 있다. 이와 같이, 기판 처리 장치는, 원통 형상의 마스크를 회전시키고, 또한, 기판의 반송 방법으로서, 롤·투·롤 방식을 이용함으로써, 기판과 마스크 양쪽 모두를 연속하여 반송할 수 있다.
여기서, 기판 처리 장치는, 통상, 효율 좋게 기판에 패턴을 노광하고, 생산성을 향상시키는 것이 요구되어진다. 마스크로서 원통 마스크를 이용하는 경우도 마찬가지이다.
본 발명의 형태는, 높은 생산성으로 높은 품질의 기판을 생산할 수 있는 기판 처리 장치, 디바이스 제조 방법 및 원통 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 형태에 따르면, 조명광의 조명 영역에 배치되는 마스크의 패턴으로부터의 광속(光束)을, 기판이 배치되는 투영 영역에 투사하는 투영 광학계와, 조명 영역에서 소정 곡률로 원통면 모양으로 만곡(灣曲)한 제1 면을 따르도록, 마스크의 패턴을 지지하는 마스크 지지 부재와, 투영 영역에서 소정의 제2 면을 따르도록 기판을 지지하는 기판 지지 부재와, 마스크의 패턴이 소정의 주사 노광 방향으로 이동하도록 마스크 지지 부재를 회전시키고, 또한, 기판이 상기 주사 노광 방향으로 이동하도록 기판 지지 부재를 이동시키는 구동 기구를 구비하며, 마스크 지지 부재는, 제1 면의 직경을 φ로 하고, 주사 노광 방향에 직교하는 방향의 제1 면의 길이를 L로 한 경우, 1.3≤L/φ≤3.8인 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제2 형태에 따르면, 제1 형태에 기재된 기판 처리 장치를 이용하여 상기 기판에 상기 마스크의 패턴을 형성하는 것과, 상기 기판 처리 장치에 상기 기판을 공급하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제3 형태에 따르면, 원통 모양의 외주면을 따라서 전자 디바이스용 마스크 패턴이 형성되고, 중심선의 둘레로 회전 가능한 원통 마스크로서, 상기 외주면의 직경이 φ, 상기 외주면의 상기 중심선의 방향의 길이가 La가 되는 원통 기재를 가지며, 상기 원통 기재의 외주면에 형성 가능한 마스크 패턴의 상기 중심선의 방향의 최대의 길이를 L로 했을 때, L≤La의 범위에서, 상기 직경 φ와 상기 길이 L의 비율 L/φ가, 1.3≤L/φ≤3.8의 범위로 설정되는 원통 마스크가 제공된다.
본 발명의 제4 형태에 따르면, 소정의 중심선으로부터 일정 반경의 원통면을 따라서 마스크 패턴이 형성되고, 상기 중심선의 둘레로 회전 가능하게 노광 장치에 장착되는 원통 마스크로서, 상기 원통면에는, 장변 치수 Ld, 단변 치수 Lc, 어스펙트비 Asp를 Ld/Lc로 하는 표시 화면 영역과, 그 주변에 인접하여 마련되는 주변 회로 영역을 포함하는 표시 패널용 장방형의 마스크 영역이, 상기 원통면의 주방향(周方向)으로 간격 Sx를 두고, n개(n≥2) 늘어놓아 형성되고, 상기 마스크 영역의 긴 길이 방향의 치수 L을 상기 표시 화면 영역의 장변 치수 Ld의 e1배(e1≥1), 상기 마스크 영역의 짧은 길이 방향의 치수를 상기 표시 화면 영역의 단변 치수 Lc의 e2배(e2≥1)로 했을 때, 상기 원통면의 상기 중심선의 방향에 관한 길이는 상기 치수 L 이상으로 설정됨과 아울러, 상기 원통면의 직경을 φ, 원주율을 π로 했을 때, πφ=n(e2·Lc＋Sx)로 설정되고, 게다가, 상기 치수 L과 상기 직경 φ와의 비 L/φ가, 1.3≤L/φ≤3.8의 범위가 되도록, 상기 직경 φ, 상기 개수 n, 상기 간격 Sx가 설정되는 원통 마스크가 제공된다.
본 발명의 형태에 의하면, 마스크 지지 부재에 의해서 유지되는 원통면 모양의 마스크 형상, 또는 마스크에 형성되는 패턴의 원통면 모양 형상의 직경 φ와 길이 L의 관계를 상기 범위와 같이 설정함으로써, 높은 생산성으로 효율적으로 디바이스 패턴의 노광이나 전사를 행할 수 있다. 또, 직경 φ와 길이 L의 관계를 상기 범위와 같이 함으로써, 표시 패널용 패턴의 복수개를 원통 마스크의 주면(周面)을 따라서 늘어놓은 다면취(多面取)인 경우도, 다양한 표시 사이즈의 패널을 효율적으로 배치할 수 있다.
도 1은, 제1 실시 형태의 디바이스 제조 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는, 제1 실시 형태의 노광 장치(기판 처리 장치)의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은, 도 2에 나타내는 노광 장치의 조명 영역 및 투영 영역의 배치를 나타내는 도면이다.
도 4는, 도 2에 나타내는 노광 장치의 조명 광학계 및 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는, 원통 마스크에 조사되는 조명 광속의 상태와, 원통 마스크로부터 생기는 투영 광속의 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은, 원통 마스크를 구성하는 원통 드럼과 마스크의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 7은, 원통 마스크의 마스크면에 표시 패널용 마스크를 1면취(面取)하는 경우의 배치예를 나타내는 전개도이다.
도 8은, 원통 마스크의 마스크면에 동일 사이즈의 마스크를 일렬로 3개 늘어놓아 3면취하는 배치예를 나타내는 전개도이다.
도 9는, 원통 마스크의 마스크면에 동일 사이즈의 마스크를 일렬로 4개 늘어놓아 4면취하는 배치예를 나타내는 전개도이다.
도 10은, 원통 마스크의 마스크면에 동일 사이즈의 마스크를 2행 2열로 4면취하는 배치예를 나타내는 전개도이다.
도 11은, 어스펙트비 2：1인 표시 패널용 마스크의 2면취의 배치예를 설명하는 전개도이다.
도 12는, 특정의 허용 디포커스량(defocus量) 하(下)에서, 원통 마스크의 직경과 노광 슬릿폭과의 관계를 시뮬레이션한 그래프이다.
도 13은, 60인치 표시 패널용 마스크를 1면취하는 경우의 구체예를 나타내는 전개도이다.
도 14는, 마스크의 2면취의 배치예를 나타내는 전개도이다.
도 15는, 32인치 표시 패널용 마스크의 2면취의 제1 배치예를 나타내는 전개도이다.
도 16은, 32인치 표시 패널용 마스크의 2면취의 제2 배치예를 나타내는 전개도이다.
도 17은, 32인치 표시 패널용 마스크를 1면취하는 경우의 구체예를 나타내는 전개도이다.
도 18은, 32인치 표시 패널용 마스크의 3면취의 구체적인 배치예를 나타내는 전개도이다.
도 19는, 37인치 표시 패널용 마스크의 3면취의 구체적인 배치예를 나타내는 전개도이다.
도 20은, 제2 실시 형태의 노광 장치(기판 처리 장치)의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 21은, 제3 실시 형태의 노광 장치(기판 처리 장치)의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 22는, 디바이스 제조 시스템에 의한 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 조합시키 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, 동박(銅箔) 등에 의한 배선 패턴이 형성되는 배선 기판, 다수의 반도체 소자(트랜지스터, 다이오드 등)가 형성되는 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 EL디스플레이 등이 있다. 이 디바이스 제조 시스템(1)은, 가요성의 기판(P)을 롤 모양으로 권회(卷回)한 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, 차례로, 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(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 필러를 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) 등에 의해 제조된 두께 100㎛ 정도의 매우 얇은 유리의 단층체라도 좋고, 이 매우 얇은 유리에 상기의 수지 필름, 박 등을 접합한 적층체라도 좋다.
이와 같이 구성된 기판(P)은, 롤 모양으로 권회됨으로써 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, 다면취용(多面取用) 기판으로 되어 있다. 또, 기판(P)은, 미리 소정의 전처리에 의해서, 그 표면을 개질하여 활성화한 것, 혹은, 표면에 정밀 패터닝을 위한 미세(微細)한 격벽 구조(요철 구조)를 임프린트법(imprint法) 등에 의해 형성한 것이라도 좋다.
처리 후의 기판(P)은, 롤 모양으로 권회됨으로써 회수용 롤(FR2)로서 회수된다. 회수용 롤(FR2)은, 도시하지 않은 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, 긴 길이 방향(장척(長尺)이 되는 방향)의 치수가 10m 이상이다. 또, 기판(P)의 치수는, 상기한 치수로 한정되지 않는다.
도 1에서는, X방향, Y방향 및 Z방향이 직교하는 직교좌표계로 되어 있다. X방향은, 수평면 내에서 공급용 롤(FR1) 및 회수용 롤(FR2)을 연결하는 방향이며, 도 1에서의 좌우 방향이다. Y방향은, 수평면 내에서 X방향으로 직교하는 방향이며, 도 1에서의 전후 방향이다. Y방향은, 공급용 롤(FR1) 및 회수용 롤(FR2)의 축방향으로 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(4)와, 디바이스 제조 시스템(1)의 각 장치를 제어하는 상위 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 폭 방향(Y방향)에서의 위치를 조정하는 엣지 포지션 컨트롤러(EPC1)를 가진다. 구동 롤러(DR1)는, 기판(P)의 표리 양면을 사이에 끼워 지지하면서 회전하여, 기판(P)을 공급용 롤(FR1)로부터 회수용 롤(FR2)로 향하는 반송 방향으로 송출함으로써, 기판(P)을 처리 장치(U1~Un)에 공급한다. 이 때, 엣지 포지션 컨트롤러(EPC1)는, 기판(P)의 폭 방향의 단부(엣지)에서의 위치가, 목표 위치에 대해서 ±십수 ㎛ 정도의 범위로부터 ±수십 ㎛ 정도의 범위에 들어가도록, 기판(P)을 폭 방향으로 이동시켜, 기판(P)의 폭 방향에서의 위치를 수정한다.
기판 회수 장치(4)에는, 회수용 롤(FR2)이 회전 가능하게 장착된다. 기판 회수 장치(4)는, 처리 후의 기판(P)을 회수용 롤(FR2) 측으로 끌어 당기는 구동 롤러(DR2)와, 기판(P)의 폭 방향(Y방향)에서의 위치를 조정하는 엣지 포지션 컨트롤러(EPC2)를 가진다. 기판 회수 장치(4)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 감아올린다. 이 때, 엣지 포지션 컨트롤러(EPC2)는, 엣지 포지션 컨트롤러(EPC1)와 마찬가지로 구성되며, 기판(P)의 폭 방향의 단부(엣지)가 폭 방향에서 흐트러지지 않도록, 기판(P)의 폭 방향에서의 위치를 수정한다.
처리 장치(U1)는, 기판 공급 장치(2)로부터 공급된 기판(P)의 표면에 감광성(感光性) 기능액을 도포하는 도포 장치이다. 감광성 기능액으로서는, 예를 들면, 포토레지스트(photoresist), 감광성 실란 커플링재(감광성 친발액성(親撥液性) 개질재, 감광성 도금 환원재 등), 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 내뿜어, 감광성 기능액에 포함되는 용질(용제 또는 물)을 제거하고, 감광성 기능액이 도포된 기판(P)을 건조시킴으로써, 기판(P) 상에 감광성 기능층을 형성한다.
처리 장치(U2)는, 기판(P)의 표면에 형성된 감광성 기능층을 안정되도록, 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·턴바가 마련되어 있고, 복수의 롤러 및 복수의 에어·턴바는, 기판(P)의 반송 경로를 구성하고 있다. 복수의 롤러는, 기판(P)의 이면에 구름 접촉하여 마련되며, 복수의 에어·턴바는, 기판(P)의 표면측에 비접촉 상태로 마련된다. 복수의 롤러 및 복수의 에어·턴바는, 기판(P)의 반송 경로를 길게 하도록, 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, 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 하도록, 사행 모양의 반송 경로가 되는 배치로 되어 있다. 냉각 챔버(HA2) 내를 통과하는 기판(P)은, 사행 모양의 반송 경로를 따라서 반송되면서 냉각된다. 냉각 챔버(HA2)의 반송 방향에서의 하류측에는, 구동 롤러(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, 디스플레이용 회로 또는 배선등의 패턴을 투영 노광하는 노광 장치이다. 상세는 후술하지만, 처리 장치(U3)는, 반사형의 원통 마스크(M)(원통 드럼(21))에 조명 광속을 조명하고, 조명 광속이 마스크(M)에 의해 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 폭 방향(Y방향)서의 위치를 조정하는 엣지 포지션 컨트롤러(EPC3)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 위치에서 안정적으로 지지하는 회전 드럼(기판 지지 드럼)(25)으로 향하여 공급한다. 엣지 포지션 컨트롤러(EPC3)는, 엣지 포지션 컨트롤러(EPC1)와 마찬가지로 구성되며, 노광 위치에서의 기판(P)의 폭 방향이 목표 위치가 되도록, 기판(P)의 폭 방향에서의 위치를 수정한다.
또, 처리 장치(U3)는, 노광 후의 기판(P)에 늘어짐을 부여한 상태에서, 기판(P)을 반송 방향의 하류측으로 보내는 2조의 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 부여되고 있기 때문에, 구동 롤러(DR7) 보다도 반송 방향의 하류측에서 발생하는 반송 속도의 변동을 흡수할 수 있어, 반송 속도의 변동에 의한 기판(P)으로의 노광 처리의 영향을 절연할 수 있다. 또, 처리 장치(U3) 내에는, 원통 마스크(M)(이후, 간단하게 '마스크(M)'라고도 함)의 마스크 패턴의 일부분의 상(像)과 기판(P)을 상대적으로 위치 맞춤(얼라이먼트)하기 위해, 기판(P)에 미리 형성된 얼라이먼트 마크, 혹은 회전 드럼(기판 지지 드럼)(25)의 외주면의 일부에 형성된 기준 패턴 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(現象) 처리, 무전해 도금 처리 등을 행하는 습식 처리 장치이다. 처리 장치(U4)는, 그 내부에, 연직 방향(Z방향)으로 계층화된 3개의 처리조(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 액적(液滴)을 제거함과 아울러, 기판(P)의 수분 함유량을 조정한다. 처리 장치(U5)에 의해 건조된 기판(P)은, 추가로 몇 개의 처리 장치를 거쳐, 처리 장치(Un)로 반송된다. 그리고, 처리 장치(Un)에서 처리된 후, 기판(P)은, 기판 회수 장치(4)의 회수용 롤(FR2)에 감아올려진다.
상위 제어 장치(5)는, 기판 공급 장치(2), 기판 회수 장치(4) 및 복수의 처리 장치(U1~Un)를 통괄 제어한다. 상위 제어 장치(5)는, 기판 공급 장치(2) 및 기판 회수 장치(4)를 제어하여, 기판(P)을 기판 공급 장치(2)로부터 기판 회수 장치(4)로 향하여 반송시킨다. 또, 상위 제어 장치(5)는, 기판(P)의 반송에 동기(同期)시키면서, 복수의 처리 장치(U1~Un)를 제어하여, 기판(P)에 대한 각종 처리를 실행시킨다.
＜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 5를 참조하여 설명한다. 도 2는, 제1 실시 형태의 노광 장치(기판 처리 장치)의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 도 3은, 도 2에 나타내는 노광 장치의 조명 영역 및 투영 영역의 배치를 나타내는 도면이다. 도 4는, 도 2에 나타내는 노광 장치의 조명 광학계 및 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다. 도 5는, 마스크에 조사되는 조명 광속, 및 마스크로부터 사출하는 투영 광속 의 상태를 나타내는 도면이다.
도 2에 나타내는 노광 장치(U3)는, 이른바 주사 노광 장치이며, 기판(P)을 반송 방향으로 반송하면서, 원통 모양의 마스크(M)의 외주면에 형성된 마스크 패턴의 상(像)을, 기판(P)의 표면에 투영 노광한다. 또, 도 2에서는, X방향, Y방향 및 Z방향이 직교하는 직교좌표계로 되어 있고, 도 1과 동일한 직교좌표계로 되어 있다.
먼저, 노광 장치(U3)에 이용되는 마스크(M)(도 1 중의 원통 마스크(M))에 대해 설명한다. 마스크(M)는, 예를 들면 금속제의 원통체를 이용한 반사형의 마스크로 되어 있다. 마스크(M)의 패턴은, Y방향으로 연장하는 제1 축(AX1)을 중심으로 하는 곡률 반경 Rm이 되는 외주면(원주면)을 가지는 원통 기재에 형성된다. 마스크(M)의 원주면은, 소정의 마스크 패턴이 형성된 마스크면(제1 면)(P1)으로 되어 있다. 마스크면(P1)은, 소정 방향으로 광속을 높은 효율로 반사하는 고반사부와 소정 방향으로 광속을 반사하지 않거나 또는 낮은 효율로 반사하는 반사 억제부(저반사부)를 포함한다. 마스크 패턴은, 고반사부 및 반사 억제부에 의해 형성되어 있다. 여기서, 반사 억제부는, 소정 방향으로 반사하는 광이 적게 되면 좋다. 이 때문에, 반사 억제부는, 광을 흡수하는 재료나, 광을 투과하는 재료, 혹은 특정 방향 이외로 광을 회절시키는 재료로 구성할 수 있다. 노광 장치(U3)는, 상기 구성의 마스크(M)로서, 알루미늄이나 SUS 등의 금속의 원통 기재로 작성한 마스크를 이용할 수 있다. 이 때문에, 노광 장치(U3)는, 염가의 마스크를 이용하여 노광을 행할 수 있다.
또, 마스크(M)는, 1개의 표시 디바이스에 대응하는 패널용 패턴의 전체 또는 일부가 형성되어 있어도 괜찮고, 복수개의 표시 디바이스에 대응하는 패널용 패턴이 형성되어 있어도 괜찮다. 또, 마스크(M)는, 패널용 패턴이 제1 축(AX1) 둘레의 주방향(周方向)으로 반복하여 복수개 형성된 다면취(多面取), 혹은 소형의 패널용 패턴이 제1 축(AX1)에 평행한 방향으로 반복하여 복수 형성된 다면취라도 좋다. 게다가, 마스크(M)는, 제1 표시 디바이스의 패널용 패턴과, 제1 표시 디바이스와 사이즈 등이 다른 제2 표시 디바이스의 패널용 패턴이 형성된 다른 사이즈 패턴의 다면취라도 좋다. 또, 마스크(M)는, 제1 축(AX1)을 중심으로 하는 곡률 반경 Rm이 되는 원주면을 가지고 있으면 좋고, 원통체의 형상으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 마스크(M)는, 원주면을 가지는 원호 모양의 판재라도 좋다. 또, 마스크(M)는, 박판 모양이라도 좋고, 박판 모양의 마스크(M)를 만곡시켜, 원주면을 가지도록 해도 괜찮다.
다음으로, 도 2에 나타내는 노광 장치(U3)에 대해 설명한다. 노광 장치(U3)는, 상기한 구동 롤러(DR4, DR6, DR7), 기판 지지 드럼(25), 엣지 포지션 컨트롤러(EPC3) 및 얼라이먼트 현미경(AMG1, AMG2) 외에, 마스크 유지 기구(11)와, 기판 지지 기구(12)와, 조명 광학계(IL)와, 투영 광학계(PL)와, 하위 제어 장치(16)를 가진다. 노광 장치(U3)는, 광원 장치(13)로부터 사출된 조명광을, 조명 광학계(IL)와 투영 광학계(PL)의 일부를 매개로 하여, 마스크 유지 기구(11)의 마스크 유지 드럼(21)(이하, '원통 드럼(21)'이라고도 함)에 지지되는 마스크(M)의 패턴이 형성되어 있는 마스크면(P1)에 조사하고, 마스크(M)의 마스크면(P1)에서 반사한 투영 광속(결상광)을, 투영 광학계(PL)를 매개로 하여 기판 지지 기구(12)의 기판 지지 드럼(25)에서 지지되는 기판(P)에 투사한다.
하위 제어 장치(16)는, 노광 장치(U3)의 각 부를 제어하고, 각 부에 처리를 실행시킨다. 하위 제어 장치(16)는, 디바이스 제조 시스템(1)의 상위 제어 장치(5)의 일부 또는 전부라도 괜찮다. 또, 하위 제어 장치(16)는, 상위 제어 장치(5)에 의해 제어되며, 상위 제어 장치(5)와는 별도의 장치라도 좋다. 하위 제어 장치(16)는, 예를 들면, 컴퓨터를 포함한다.
마스크 유지 기구(11)는, 마스크(M)를 유지하는 원통 드럼(21)과, 원통 드럼(21)을 회전시키는 제1 구동부(22)를 가지고 있다. 원통 드럼(21)은, 마스크(M)의 제1 축(AX1)을 회전 중심으로 하는 곡률 반경 Rm인 원통이 되도록 마스크(M)를 유지한다. 제1 구동부(22)는, 하위 제어 장치(16)에 접속되며, 제1 축(AX1)을 회전 중심으로 원통 드럼(21)을 회전시킨다.
또, 마스크 유지 기구(11)의 원통 드럼(21)은, 그 외주면에 고반사부와 저반사부에서 마스크 패턴을 직접 형성했지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 마스크 유지 기구(11)로서의 원통 드럼(21)은, 그 외주면을 따라 박판 모양의 반사형 마스크(M)를 감아 유지해도 괜찮다. 또, 마스크 유지 기구(11)로서의 원통 드럼(21)은, 미리 반경 Rm이고 원호 모양으로 만곡시킨 판 모양의 반사형 마스크(M)를 원통 드럼(21)의 외주면에 착탈 가능하게 유지해도 괜찮다.
기판 지지 기구(12)는, 기판(P)을 지지하는 기판 지지 드럼(25)과, 기판 지지 드럼(25)을 회전시키는 제2 구동부(26)와, 한쌍의 에어·턴바(ATB1, ATB2)와, 한쌍의 가이드 롤러(27, 28)를 가지고 있다. 기판 지지 드럼(25)은, Y방향으로 연장하는 제2 축(AX2)을 중심으로 하는 곡률 반경 Rp가 되는 외주면(원주면)을 가지는 원통 형상으로 형성되어 있다. 여기서, 제1 축(AX1)과 제2 축(AX2)은 서로 평행하게 되어 있고, 제1 축(AX1) 및 제2 축(AX2)을 통과하는(포함하는) 면을 중심면(CL)으로 하고 있다. 기판 지지 드럼(25)의 원주면의 일부는, 기판(P)을 지지하는 지지면(P2)으로 되어 있다. 즉, 기판 지지 드럼(25)은, 그 지지면(P2)에 기판(P)이 감겨짐으로써, 기판(P)을 원통면 모양으로 만곡시켜 안정적으로 지지한다. 제2 구동부(26)는, 하위 제어 장치(16)에 접속되고, 제2 축(AX2)을 회전 중심으로 기판 지지 드럼(25)을 회전시킨다. 한쌍의 에어·턴바(ATB1, ATB2)와 한쌍의 가이드 롤러(27, 28)가, 기판 지지 드럼(25)을 사이에 두고, 기판(P)의 반송 방향의 상류측 및 하류측에 각각 마련되어 있다. 가이드 롤러(27)는 구동 롤러(DR4)로부터 반송된 기판(P)을 에어·턴바(ATB1)를 매개로 하여 기판 지지 드럼(25)으로 안내하고, 가이드 롤러(28)는 기판 지지 드럼(25)을 거쳐 에어·턴바(ATB2)로부터 반송된 기판(P)을 구동 롤러(DR6)로 안내한다.
기판 지지 기구(12)는, 제2 구동부(26)에 의해 기판 지지 드럼(25)을 회전시킴으로써, 기판 지지 드럼(25)에 도입한 기판(P)을, 기판 지지 드럼(25)의 지지면(P2)에서 지지하면서, 소정 속도로 장척 방향(X방향)으로 보낸다.
이 때, 제1 구동부(22) 및 제2 구동부(26)에 접속된 하위 제어 장치(16)는, 원통 드럼(21)과 기판 지지 드럼(25)을 소정의 회전 속도비로 동기 회전시키는 것에 의해서, 마스크(M)의 마스크면(P1)에 형성된 마스크 패턴의 투영상(投影像)이, 기판 지지 드럼(25)의 지지면(P2)에 감겨진 기판(P)의 표면(원주면을 따라 만곡한 면)에 연속적으로 반복하여 주사 노광된다. 노광 장치(U3), 제1 구동부(22) 및 제2 구동부(26)가 본 실시 형태의 이동 기구가 된다. 또, 도 2에 나타낸 노광 장치(U3)에서는, 가이드 롤러(27) 보다도 기판(P)의 반송 방향 상류측의 부분이 기판 지지 드럼(25)의 지지면(P2)에 기판(P)을 공급하는 기판 공급부가 된다. 기판 공급부에는, 도 1에서 나타낸 공급용 롤(FR1)을 직접 마련해도 좋다. 마찬가지로, 가이드 롤러(28) 보다도 기판(P)의 반송 방향 하류측의 부분이 기판 지지 드럼(25)의 지지면(P2)으로부터 기판(P)을 회수하는 기판 회수부가 된다. 기판 회수부에, 도 1에서 나타낸 회수용 롤(FR2)을 직접 마련해도 좋다.
광원 장치(13)는, 마스크(M)에 조명되는 조명 광속(EL1)을 출사한다. 광원 장치(13)는, 광원(31)과 도광 부재(32)를 가진다. 광원(31)은, 소정의 파장의 광을 사출하는 광원이다. 광원(31)은, 예를 들면 수은 램프 등의 램프 광원, 엑시머 레이저 등의 기체 레이저 광원, 레이저 다이오드, 발광 다이오드(LED) 등의 고체 레이저 광원이다. 광원(31)이 사출하는 조명광은, 예를 들면 수은 램프를 이용하는 경우는 자외역의 휘선(g선, h선, i선)을 이용할 수 있고, 엑시머 레이저 광원을 이용하는 경우는 KrF 엑시머 레이저광(파장 248nm)이나 ArF 엑시머 레이저광(파장 193nm) 등의 원자외광(DUV 광)을 이용할 수 있다. 여기서, 광원(31)은, i선(365nm의 파장)보다 짧은 파장을 포함하는 조명 광속(EL1)을 사출하는 것이 바람직하다. 그러한 조명 광속(EL1)으로서, YAG 레이저의 제3 고조파로서 사출되는 레이저광(파장 355nm), YAG 레이저의 제4 고조파로서 사출되는 레이저광(파장 266nm)을 사용할 수도 있다.
도광 부재(32)는, 광원(31)으로부터 출사된 조명 광속(EL1)을 조명 광학계(IL)로 안내한다. 도광 부재(32)는, 광 파이버, 또는 미러를 이용한 릴레이 모듈등으로 구성된다. 또, 도광 부재(32)는, 조명 광학계(IL)가 복수 마련되어 있는 경우, 광원(31)으로부터의 조명 광속(EL1)을 복수로 분할하고, 복수의 조명 광속(EL1)을 복수의 조명 광학계(IL)로 안내한다. 본 실시 형태의 도광 부재(32)는, 광원(31)으로부터 사출된 조명 광속(EL1)을 소정의 편광 상태의 광으로서 편광 빔 스플리터(PBS)에 입사시킨다. 편광 빔 스플리터(PBS)는, 마스크(M)를 낙사(落射) 조명하기 위해서 마스크(M)와 투영 광학계(PL)와의 사이에 마련되며, S편광의 직선 편광이 되는 광속을 반사하고, P편광의 직선 편광이 되는 광속을 투과한다. 이 때문에, 광원 장치(13)는, 편광 빔 스플리터(PBS)에 입사하는 조명 광속(EL1)이 직선 편광(S편광)의 광속이 되는 조명 광속(EL1)을 출사한다. 광원 장치(13)는, 편광 빔 스플리터(PBS)에 파장 및 위상이 일치한 편광 레이저를 출사한다. 예를 들면, 광원 장치(13)는, 광원(31)으로부터 사출되는 광속이 편광된 광인 경우, 도광 부재(32)로서, 편파면(偏波面) 유지 파이버를 이용하여, 광원 장치(13)로부터 출력된 레이저광의 편광 상태를 유지한 채로 도광한다. 또, 예를 들면, 광원(31)으로부터 출력된 광속을 광 파이버로 안내하고, 광 파이버로부터 출력된 광을 편광판에서 편광시켜도 괜찮다. 즉 광원 장치(13)는, 랜덤 편광의 광속이 안내되고 있는 경우, 랜덤 편광의 광속을 편광판에서 편광시켜도 괜찮다. 또 광원 장치(13)는, 렌즈 등을 이용한 릴레이 광학계에 의해, 광원(31)으로부터 출력된 광속을 안내해도 괜찮다.
여기서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 실시 형태의 노광 장치(U3)는, 이른바 멀티 렌즈 방식을 상정한 노광 장치이다. 또, 도 3에는, 원통 드럼(21)에 유지된 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)을 -Z측으로부터 본 평면도(도 3의 좌측 도면)와, 기판 지지 드럼(25)에 지지된 기판(P) 상의 투영 영역(PA)을 ＋Z측으로부터 본 평면도(도 3의 우측 도면)가 도시되어 있다. 도 3의 부호 Xs는, 원통 드럼(21) 및 기판 지지 드럼(25)의 이동 방향(회전 방향)을 나타낸다. 멀티 렌즈 방식의 노광 장치(U3)는, 마스크(M) 상의 복수(제1 실시 형태에서는 예를 들면 6개)의 조명 영역(IR1~IR6)에 조명 광속(EL1)을 각각 조명하고, 각 조명 광속(EL1)이 각 조명 영역(IR1~IR6)으로 반사됨으로써 얻어지는 복수의 투영 광속(EL2)을, 기판(P) 상의 복수(제1 실시 형태에서는 예를 들면 6개)의 투영 영역(PA1~PA6)에 투영 노광한다.
먼저, 조명 광학계(IL)에 의해 조명되는 복수의 조명 영역(IR1~IR6)에 대해 설명한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 복수의 조명 영역(IR1~IR6)은, 중심면(CL)을 사이에 두고, 회전 방향의 상류측의 마스크(M) 상에 제1 조명 영역(IR1), 제3 조명 영역(IR3) 및 제5 조명 영역(IR5)이 배치되고, 회전 방향의 하류측의 마스크(M) 상에 제2 조명 영역(IR2), 제4 조명 영역(IR4) 및 제6 조명 영역(IR6)이 배치된다. 각 조명 영역(IR1~IR6)은, 마스크(M)의 축방향(Y방향)으로 연장하는 평행한 단변 및 장변을 가지는 가늘고 긴 사다리꼴 모양의 영역으로 되어 있다. 이 때, 사다리꼴 모양의 각 조명 영역(IR1~IR6)은, 그 단변이 중심면(CL)측에 위치하고, 그 장변이 외측에 위치하는 영역으로 되어 있다. 제1 조명 영역(IR1), 제3 조명 영역(IR3) 및 제5 조명 영역(IR5)은, 축방향으로 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 또, 제2 조명 영역(IR2), 제4 조명 영역(IR4) 및 제6 조명 영역(IR6)은, 축방향으로 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 이 때, 제2 조명 영역(IR2)은, 축방향에서, 제1 조명 영역(IR1)과 제3 조명 영역(IR3)과의 사이에 배치된다. 마찬가지로, 제3 조명 영역(IR3)은, 축방향에서, 제2 조명 영역(IR2)과 제4 조명 영역(IR4)과의 사이에 배치된다. 제4 조명 영역(IR4)은, 축방향에서, 제3 조명 영역(IR3)과 제5 조명 영역(IR5)과의 사이에 배치된다. 제5 조명 영역(IR5)은, 축방향에서, 제4 조명 영역(IR4)과 제6 조명 영역(IR6)과의 사이에 배치된다. 각 조명 영역(IR1~IR6)은, Y방향으로 서로 이웃하는 사다리꼴 모양의 조명 영역의 사변부(斜邊部)의 삼각부끼리가, 마스크(M)의 주방향(X방향)으로 회전했을 때에 서로 겹치도록(오버랩하도록) 배치되어 있다. 또, 제1 실시 형태에서, 각 조명 영역(IR1~IR6)은, 사다리꼴 모양의 영역으로 했지만, 장방형 모양의 영역이라도 좋다.
또, 마스크(M)는, 마스크 패턴이 형성되는 패턴 형성 영역(A3)과, 마스크 패턴이 형성되지 않은 패턴 비형성 영역(A4)을 가진다. 패턴 비형성 영역(A4)은, 조명 광속(EL1)을 반사하기 어려운 저반사 영역(반사 억제부)이며, 패턴 형성 영역(A3)을 프레임 모양으로 둘러싸서 배치되어 있다. 제1~제6 조명 영역(IR1~IR6)은, 패턴 형성 영역(A3)의 Y방향의 전체 폭을 커버하도록, 배치되어 있다.
조명 광학계(IL)는, 복수의 조명 영역(IR1~IR6)을 따라 복수(제1 실시 형태에서는 예를 들면 6개) 마련되어 있다. 복수의 조명 광학계(분할 조명 광학계)(IL1~IL6)에는, 광원 장치(13)로부터의 조명 광속(EL1)이 각각 입사한다. 각 조명 광학계(IL1~IL6)는, 광원 장치(13)로부터 입사된 각 조명 광속(EL1)을, 각 조명 영역(IR1~IR6)으로 각각 안내한다. 즉, 제1 조명 광학계(IL1)는, 조명 광속(EL1)을 제1 조명 영역(IR1)으로 안내하고, 마찬가지로, 제2~제6 조명 광학계(IL2~IL6)는, 조명 광속(EL1)을 제2~제6 조명 영역(IR2~IR6)으로 안내한다. 복수의 조명 광학계(IL1~IL6)는, 중심면(CL)을 사이에 두고, 제1, 제3, 제5 조명 영역(IR1, IR3, IR5)이 배치되는 측(도 2의 좌측)에, 제1 조명 광학계(IL1), 제3 조명 광학계(IL3) 및 제5 조명 광학계(IL5)가 배치된다. 제1 조명 광학계(IL1), 제3 조명 광학계(IL3) 및 제5 조명 광학계(IL5)는, Y방향으로 소정의 간격을 두고 배치된다. 또, 복수의 조명 광학계(IL1~IL6)는, 중심면(CL)을 사이에 두고, 제2, 제4, 제6 조명 영역(IR2, IR4, IR6)이 배치되는 측(도 2의 우측)에, 제2 조명 광학계(IL2), 제4 조명 광학계(IL4) 및 제6 조명 광학계(IL6)가 배치된다. 제2 조명 광학계(IL2), 제4 조명 광학계(IL4) 및 제6 조명 광학계(IL6)는, Y방향으로 소정의 간격을 두고 배치된다. 이 때, 제2 조명 광학계(IL2)는, 축방향에서, 제1 조명 광학계(IL1)와 제3 조명 광학계(IL3)와의 사이에 배치된다. 마찬가지로, 제3 조명 광학계(IL3), 제4 조명 광학계(IL4), 제5 조명 광학계(IL5)는, 축방향에서, 제2 조명 광학계(IL2)와 제4 조명 광학계(IL4)와의 사이, 제3 조명 광학계(IL3)와 제5 조명 광학계(IL5)와의 사이, 제4 조명 광학계(IL4)와 제6 조명 광학계(IL6)와의 사이에 배치된다. 또, 제1 조명 광학계(IL1), 제3 조명 광학계(IL3) 및 제5 조명 광학계(IL5)와, 제2 조명 광학계(IL2), 제4 조명 광학계(IL4) 및 제6 조명 광학계(IL6)는, Y방향으로부터 보아 대칭으로 배치되어 있다.
다음으로, 도 4를 참조하여, 각 조명 광학계(IL1~IL6)에 대해 설명한다. 또, 각 조명 광학계(IL1~IL6)는, 동일한 구성으로 되어 있기 때문에, 제1 조명 광학계(IL1)(이하, 간단하게 '조명 광학계(IL)'라고 함)를 예로 설명한다.
조명 광학계(IL)는, 조명 영역(IR)(제1 조명 영역(IR1))을 균일한 조도로 조명할 수 있도록, 광원 장치(13)의 광원(31)으로부터의 조명 광속(EL1)을 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)에 쾰러(Kohler) 조명한다. 또, 조명 광학계(IL)는, 편광 빔 스플리터(PBS)를 이용한 낙사 조명계로 되어 있다. 조명 광학계(IL)는, 광원 장치(13)로부터의 조명 광속(EL1)의 입사측으로부터 순서대로, 조명 광학 모듈(ILM)과, 편광 빔 스플리터(PBS)와, 1/4 파장판(41)을 가진다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 조명 광학 모듈(ILM)은, 조명 광속(EL1)의 입사측으로부터 순서대로, 콜리메이터 렌즈(51)와, 플라이아이(fly eye) 렌즈(52)와, 복수의 콘덴서 렌즈(53)와, 실린드리칼 렌즈(54)와, 조명 시야 조리개(55)와, 릴레이 렌즈계(56)를 포함하고 있으며, 제1 광축(BX1) 상에 마련되어 있다. 콜리메이터 렌즈(51)는, 도광 부재(32)로부터 사출하는 광을 입사하여, 플라이아이 렌즈(52)의 입사측의 면 전체를 조사한다. 플라이아이 렌즈(52)의 출사측의 면의 중심은, 제1 광축(BX1) 상에 배치된다. 플라이아이 렌즈(52)는, 콜리메이터 렌즈(51)로부터의 조명 광속(EL1)을, 다수의 점광원상(点光源像)으로 분할한 면광원상(面光源像)을 생성한다. 조명 광속(EL1)은 그 면광원상으로부터 생성된다. 이 때, 점광원상이 생성되는 플라이아이 렌즈(52)의 출사측의 면은, 플라이아이 렌즈(52)로부터 조명 시야 조리개(55)를 매개로 하여 후술하는 투영 광학계(PL)의 제1 오목면 거울(72)에 이르는 각종 렌즈에 의해서, 제1 오목면 거울(72)의 반사면이 위치하는 동면(瞳面)과 광학적으로 공역(共役)이 되도록 배치된다. 플라이아이 렌즈(52)의 출사측에 마련되는 콘덴서 렌즈(53)의 광축은, 제1 광축(BX1) 상에 배치된다. 콘덴서 렌즈(53)는, 플라이아이 렌즈(52)의 출사측에 형성된 다수의 점광원상의 각각으로부터의 광을, 조명 시야 조리개(55) 상에서 중첩시키고, 균일한 조도 분포로 조명 시야 조리개(55)를 조사한다. 조명 시야 조리개(55)는, 도 3에 나타낸 조명 영역(IR)과 상사(相似)가 되는 사다리꼴 또는 장방형의 직사각형 모양의 개구부를 가지며, 그 개구부의 중심은 제1 광축(BX1) 상에 배치된다. 조명 시야 조리개(55)로부터 마스크(M)에 이르는 광로 중에 마련되는 릴레이 렌즈계(결상계)(56), 편광 빔 스플리터(PBS), 1/4 파장판(41)에 의해서, 조명 시야 조리개(55)의 개구부는 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)과 광학적으로 공역인 관계로 배치된다. 릴레이 렌즈계(56)는, 제1 광축(BX1)을 따라서 배치된 복수의 렌즈(56a, 56b, 56c, 56d)로 구성되며, 조명 시야 조리개(55)의 개구부를 투과한 조명 광속(EL1)을 편광 빔 스플리터(PBS)를 매개로 하여 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)에 조사한다. 콘덴서 렌즈(53)의 출사측으로서, 조명 시야 조리개(55)에 인접한 위치에는, 실린드리칼 렌즈(54)가 마련되어 있다. 실린드리칼 렌즈(54)는, 입사측이 평면이 되고 출사측이 볼록 원통 렌즈면이 되는 평(平)볼록 실린드리칼 렌즈이다. 실린드리칼 렌즈(54)의 광축은, 제1 광축(BX1) 상에 배치된다. 실린드리칼 렌즈(54)는, 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)을 조사하는 조명 광속(EL1)의 각 주광선을, XZ 면내에서는 수렴시키고, Y방향에 관해서는 평행 상태로 한다.
편광 빔 스플리터(PBS)는, 조명 광학 모듈(ILM)과 중심면(CL)과의 사이에 배치되어 있다. 편광 빔 스플리터(PBS)는, 파면(波面) 분할면에서 S편광의 직선 편광이 되는 광속을 반사하고, P편광의 직선 편광이 되는 광속을 투과한다. 여기서, 편광 빔 스플리터(PBS)에 입사하는 조명 광속(EL1)을 S편광의 직선 편광으로 하면, 조명 광속(EL1)은 편광 빔 스플리터(PBS)의 파면 분할면에서 반사하고, 1/4 파장판(41)을 투과하여 원편광이 되어 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)을 조사한다. 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)에서 반사한 투영 광속(EL2)은, 다시 1/4 파장판(41)을 통과하는 것에 의해서 원편광으로부터 직선 P편광으로 변환되고, 편광 빔 스플리터(PBS)의 파면 분할면을 투과하여 투영 광학계(PL)를 향한다. 편광 빔 스플리터(PBS)는, 파면 분할면에 입사된 조명 광속(EL1)의 대부분을 반사함과 아울러, 투영 광속(EL2)의 대부분을 투과하는 것이 바람직하다. 편광 빔 스플리터(PBS)의 파면 분할면에서의 편광 분리 특성은 소광비(消光比)로 나타내지지만, 그 소광비는 파면 분할면을 향하는 광선의 입사각에 의해서도 변화하기 때문에, 파면 분할면의 특성은, 실용상의 결상 성능에의 영향이 문제가 되지 않도록, 조명 광속(EL1)이나 투영 광속(EL2)의 NA(개구수)도 고려하여 설계된다.
도 5는, 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)에 조사되는 조명 광속(EL1)과, 조명 영역(IR)에서 반사된 투영 광속(EL2)의 거동을, XZ면(제1 축(AX1)과 수직인 면) 내에서 과장하여 나타낸 도면이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 상기한 조명 광학계(IL)는, 마스크(M)의 조명 영역(IR)에서 반사되는 투영 광속(EL2)의 주광선이 텔레센트릭(평행계)이 되도록, 마스크(M)의 조명 영역(IR)에 조사되는 조명 광속(EL1)의 각 주광선을, XZ면(제1 축(AX1)과 수직인 면) 내에서는 의도적으로 비텔레센트릭한 상태로 하고, YZ면(중심면(CL)과 평행) 내에서는 텔레센트릭한 상태로 한다. 조명 광속(EL1)의 그러한 특성은, 도 4 중에 나타낸 실린드리칼 렌즈(54)에 의해서 부여된다.
구체적으로는, 마스크면(P1) 상의 조명 영역(IR)의 주방향의 중앙의 점 Q1을 통과하여 제1 축(AX1)을 향하는 선과, 마스크면(P1)의 반경 Rm의 1/2의 원과의 교점 Q2(1/2 반경 위치)를 설정했을 때, 조명 영역(IR)을 통과하는 조명 광속(EL1)의 각 주광선이, XZ면에서는 교점 Q2를 향하도록, 실린드리칼 렌즈(54)의 볼록 원통 렌즈면의 곡률을 설정한다. 이와 같이 하면, 조명 영역(IR) 내에서 반사한 투영 광속(EL2)의 각 주광선은, XZ면내에서는, 제1 축(AX1), 점 Q1, 교점 Q2를 통과하는 직선과 평행(텔레센트릭)한 상태가 된다.
다음으로, 투영 광학계(PL)에 의해 투영 노광되는 복수의 투영 영역(PA1~PA6)에 대해 설명한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 기판(P) 상의 복수의 투영 영역(PA1~PA6)은, 마스크(M) 상의 복수의 조명 영역(IR1~IR6)과 대응시켜서 배치되어 있다. 즉, 기판(P) 상의 복수의 투영 영역(PA1~PA6)은, 중심면(CL)을 사이에 두고, 반송 방향의 상류측의 기판(P) 상에 제1 투영 영역(PA1), 제3 투영 영역(PA3) 및 제5 투영 영역(PA5)이 배치되며, 반송 방향의 하류측의 기판(P) 상에 제2 투영 영역(PA2), 제4 투영 영역(PA4) 및 제6 투영 영역(PA6)이 배치된다. 각 투영 영역(PA1~PA6)은, 기판(P)의 폭 방향(Y방향)으로 연장하는 단변 및 장변을 가지는 가늘고 긴 사다리꼴 모양(직사각형 모양)의 영역으로 되어 있다. 이 때, 사다리꼴 모양의 각 투영 영역(PA1~PA6)은, 그 단변이 중심면(CL)측에 위치하고, 그 장변이 외측에 위치하는 영역으로 되어 있다. 제1 투영 영역(PA1), 제3 투영 영역(PA3) 및 제5 투영 영역(PA5)은, 폭 방향으로 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 또, 제2 투영 영역(PA2), 제4 투영 영역(PA4) 및 제6 투영 영역(PA6)은, 폭 방향으로 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 이 때, 제2 투영 영역(PA2)은, 축방향에서, 제1 투영 영역(PA1)과 제3 투영 영역(PA3)과의 사이에 배치된다. 마찬가지로, 제3 투영 영역(PA3)은, 축방향에서, 제2 투영 영역(PA2)과 제4 투영 영역(PA4)과의 사이에 배치된다. 제4 투영 영역(PA4)은, 축방향에서, 제3 투영 영역(PA3)과 제5 투영 영역(PA5)과의 사이에 배치된다. 제5 투영 영역(PA5)은, 축방향에서, 제4 투영 영역(PA4)과 제6 투영 영역(PA6)과의 사이에 배치된다. 각 투영 영역(PA1~PA6)은, 각 조명 영역(IR1~IR6)과 마찬가지로, Y방향으로 서로 이웃하는 사다리꼴 모양의 투영 영역(PA)의 사변부의 삼각부끼리가, 기판(P)의 반송 방향에 관해서 겹치도록(오버랩하도록) 배치되어 있다. 이 때, 투영 영역(PA)은, 서로 이웃하는 투영 영역(PA)의 중복하는 영역에서의 노광량이, 중복하지 않은 영역에서의 노광량과 실질적으로 동일하게 되는 형상으로 되어 있다. 그리고, 제1~제6 투영 영역(PA1~PA6)은, 기판(P) 상에 노광되는 노광 영역(A7)의 Y방향의 전체 폭을 커버하도록, 배치되어 있다.
여기서, 도 2에서, XZ면내에서 보았을 때, 마스크(M) 상의 조명 영역(IR1(및 IR3, IR5))의 중심점으로부터 조명 영역(IR2(및 IR4, IR6))의 중심점까지의 둘레 길이는, 지지면(P2)을 따른 기판(P) 상의 투영 영역(PA1(및 PA3, PA5))의 중심점으로부터 투영 영역(PA2(및 PA4, PA6))의 중심점까지의 둘레 길이와, 실질적으로 동일하게 설정되어 있다.
투영 광학계(PL)는, 복수의 투영 영역(PA1~PA6)에 따라 복수(제1 실시 형태에서는 예를 들면 6개) 마련되어 있다. 복수의 투영 광학계(분할 투영 광학계)(PL1~PL6)에는, 복수의 조명 영역(IR1~IR6)으로부터 반사된 복수의 투영 광속(EL2)이 각각 입사한다. 각 투영 광학계(PL1~PL6)는, 마스크(M)에서 반사된 각 투영 광속(EL2)을, 각 투영 영역(PA1~PA6)으로 각각 안내한다. 즉, 제1 투영 광학계(PL1)는, 제1 조명 영역(IR1)으로부터의 투영 광속(EL2)을 제1 투영 영역(PA1)으로 안내하고, 마찬가지로, 제2~제6 투영 광학계(PL2~PL6)는, 제2~제6 조명 영역(IR2~IR6)으로부터의 각 투영 광속(EL2)을 제2~제6 투영 영역(PA2~PA6)으로 안내한다. 복수의 투영 광학계(PL1~PL6)는, 중심면(CL)을 사이에 두고, 제1, 제3, 제5 투영 영역(PA1, PA3, PA5)이 배치되는 측(도 2의 좌측)에, 제1 투영 광학계(PL1), 제3 투영 광학계(PL3) 및 제5 투영 광학계(PL5)가 배치된다. 제1 투영 광학계(PL1), 제3 투영 광학계(PL3) 및 제5 투영 광학계(PL5)는, Y방향으로 소정의 간격을 두고 배치된다. 또, 복수의 투영 광학계(PL1~PL6)는, 중심면(CL)을 사이에 두고, 제2, 제4, 제6 투영 영역(PA2, PA4, PA6)이 배치되는 측(도 2의 우측)에, 제2 투영 광학계(PL2), 제4 투영 광학계(PL4) 및 제6 투영 광학계(PL6)가 배치된다. 제2 투영 광학계(PL2), 제4 투영 광학계(PL4) 및 제6 투영 광학계(PL6)는, Y방향으로 소정의 간격을 두고 배치된다. 이 때, 제2 투영 광학계(PL2)는, 축방향에서, 제1 투영 광학계(PL1)와 제3 투영 광학계(PL3)와의 사이에 배치된다. 마찬가지로, 제3 투영 광학계(PL3), 제4 투영 광학계(PL4), 제5 투영 광학계(PL5)는, 축방향에서, 제2 투영 광학계(PL2)와 제4 투영 광학계(PL4)와의 사이, 제3 투영 광학계(PL3)와 제5 투영 광학계(PL5)와의 사이, 제4 투영 광학계(PL4)와 제6 투영 광학계(PL6)와의 사이에 배치된다. 또, 제1 투영 광학계(PL1), 제3 투영 광학계(PL3) 및 제5 투영 광학계(PL5)와, 제2 투영 광학계(PL2), 제4 투영 광학계(PL4) 및 제6 투영 광학계(PL6)는, Y방향으로부터 보아 대칭으로 배치되어 있다.
다시, 도 4를 참조하여, 각 투영 광학계(PL1~PL6)에 대해 설명한다. 또, 각 투영 광학계(PL1~PL6)는, 동일한 구성으로 되어 있기 때문에, 제1 투영 광학계(PL1)(이하, 간단하게 '투영 광학계(PL)'라고 함)를 예로 설명한다.
투영 광학계(PL)는, 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)(제1 조명 영역(IR1))에서의 마스크 패턴의 상을, 기판(P) 상의 투영 영역(PA)에 투영한다. 투영 광학계(PL)는, 마스크(M)로부터의 투영 광속(EL2)의 입사측으로부터 순서대로, 상기의 1/4 파장판(41)과, 상기의 편광 빔 스플리터(PBS)와, 투영 광학 모듈(PLM)을 가진다.
1/4 파장판(41) 및 편광 빔 스플리터(PBS)는, 조명 광학계(IL)와 겸용으로 되어 있다. 환언하면, 조명 광학계(IL) 및 투영 광학계(PL)는, 1/4 파장판(41) 및 편광 빔 스플리터(PBS)를 공유하고 있다.
조명 영역(IR)에서 반사된 투영 광속(EL2)은, 텔레센트릭한 상태(각 주광선이 서로 평행한 상태)가 되어, 투영 광학계(PL)에 입사한다. 조명 영역(IR)에서 반사된 원편광이 되는 투영 광속(EL2)은, 1/4 파장판(41)에 의해 원편광으로부터 직선 편광(P편광)으로 변환된 후, 편광 빔 스플리터(PBS)에 입사한다. 편광 빔 스플리터(PBS)에 입사한 투영 광속(EL2)은, 편광 빔 스플리터(PBS)를 투과한 후, 투영 광학 모듈(PLM)에 입사한다.
투영 광학 모듈(PLM)은, 조명 광학 모듈(ILM)에 대응하여 마련되어 있다. 즉, 제1 투영 광학계(PL1)의 투영 광학 모듈(PLM)은, 제1 조명 광학계(IL1)의 조명 광학 모듈(ILM)에 의해서 조명되는 제1 조명 영역(IR1)의 마스크 패턴의 상을, 기판(P) 상의 제1 투영 영역(PA1)에 투영한다. 마찬가지로, 제2~제6 투영 광학계(PL2~PL6)의 투영 광학 모듈(LM)은, 제2~제6 조명 광학계(IL2~IL6)의 조명 광학 모듈(ILM)에 의해서 조명되는 제2~제6 조명 영역(IR2~IR6)의 마스크 패턴의 상을, 기판(P) 상의 제2~제6 투영 영역(PA2~PA6)에 투영한다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 투영 광학 모듈(PLM)은, 조명 영역(IR)에서의 마스크 패턴의 상을 중간상면(P7)에 결상하는 제1 광학계(61)와, 제1 광학계(61)에 의해 결상한 중간상의 적어도 일부를 기판(P)의 투영 영역(PA)에 재결상하는 제2 광학계(62)와, 중간상이 형성되는 중간상면(P7)에 배치된 투영 시야 조리개(63)를 구비한다. 또, 투영 광학 모듈(PLM)은, 포커스 보정 광학 부재(64)와, 상(像)시프트용 광학 부재(65)와, 배율 보정용 광학 부재(66)와, 로테이션 보정 기구(67)와, 편광 조정 기구(편광 조정 수단)(68)를 구비한다.
제1 광학계(61) 및 제2 광학계(62)는, 예를 들면 다이슨계(dyson系)를 변형한 텔레센트릭한 반사 굴절광학계이다. 제1 광학계(61)는, 그 광축(이하, '제2 광축(BX2)'이라고 함)이 중심면(CL)에 대해서 실질적으로 직교한다. 제1 광학계(61)는, 제1 편향 부재(70)와, 제1 렌즈군(71)과, 제1 오목면 거울(72)을 구비한다. 제1 편향 부재(70)는, 제1 반사면(P3)과 제2 반사면(P4)을 가지는 삼각 프리즘이다. 제1 반사면(P3)은, 편광 빔 스플리터(PBS)로부터의 투영 광속(EL2)을 반사시키고, 반사시킨 투영 광속(EL2)을 제1 렌즈군(71)을 통과하여 제1 오목면 거울(72)에 입사시키는 면으로 되어 있다. 제2 반사면(P4)은, 제1 오목면 거울(72)에서 반사된 투영 광속(EL2)이 제1 렌즈군(71)을 통과하여 입사하고, 입사한 투영 광속(EL2)을 투영 시야 조리개(63)로 향하여 반사하는 면으로 되어 있다. 제1 렌즈군(71)은, 각종 렌즈를 포함하며, 각종 렌즈의 광축은, 제2 광축(BX2) 상에 배치되어 있다. 제1 오목면 거울(72)은, 제1 광학계(61)의 동면(瞳面)에 배치되고, 플라이아이 렌즈(52)에 의해 생성되는 다수의 점광원상과 광학적으로 공역인 관계로 설정된다.
편광 빔 스플리터(PBS)로부터의 투영 광속(EL2)은, 제1 편향 부재(70)의 제1 반사면(P3)에서 반사되고, 제1 렌즈군(71)의 상반분(上半分)의 시야 영역을 통과하여 제1 오목면 거울(72)에 입사한다. 제1 오목면 거울(72)에 입사한 투영 광속(EL2)은, 제1 오목면 거울(72)에서 반사되고, 제1 렌즈군(71)의 하반분(下半分)의 시야 영역을 통과하여 제1 편향 부재(70)의 제2 반사면(P4)에 입사한다. 제2 반사면(P4)에 입사한 투영 광속(EL2)은, 제2 반사면(P4)에서 반사되고, 포커스 보정 광학 부재(64) 및 상시프트용 광학 부재(65)를 통과하여, 투영 시야 조리개(63)에 입사한다.
투영 시야 조리개(63)는, 투영 영역(PA)의 형상을 규정하는 개구를 가진다. 즉, 투영 시야 조리개(63)의 개구의 형상이 투영 영역(PA)의 실질적인 형상을 규정하게 된다. 따라서, 조명 광학계(IL) 내의 조명 시야 조리개(55)의 개구의 형상을, 투영 영역(PA)의 실질적인 형상과 상사인 사다리꼴 모양으로 하는 경우는, 투영 시야 조리개(63)를 생략할 수 있다.
제2 광학계(62)는, 제1 광학계(61)와 동일한 구성이며, 중간상면(P7)을 사이에 두고 제1 광학계(61)와 대칭으로 마련되어 있다. 제2 광학계(62)는, 그 광축(이하, '제3 광축(BX3)'이라고 함)이 중심면(CL)에 대해서 실질적으로 직교하고, 제2 광축(BX2)과 평행하게 되어 있다. 제2 광학계(62)는, 제2 편향 부재(80)와, 제2 렌즈군(81)과, 제2 오목면 거울(82)을 구비한다. 제2 편향 부재(80)는, 제3 반사면(P5)과 제4 반사면(P6)을 가진다. 제3 반사면(P5)은, 투영 시야 조리개(63)로부터의 투영 광속(EL2)을 반사시키고, 반사시킨 투영 광속(EL2)을 제2 렌즈군(81)을 통과하여 제2 오목면 거울(82)에 입사시키는 면으로 되어 있다. 제4 반사면(P6)은, 제2 오목면 거울(82)에서 반사된 투영 광속(EL2)이 제2 렌즈군(81)을 통과하여 입사하고, 입사한 투영 광속(EL2)을 투영 영역(PA)으로 향하여 반사하는 면으로 되어 있다. 제2 렌즈군(81)은, 각종 렌즈를 포함하며, 각종 렌즈의 광축은, 제3 광축(BX3) 상에 배치되어 있다. 제2 오목면 거울(82)은, 제2 광학계(62)의 동면에 배치되고, 제1 오목면 거울(72)에 결상한 다수의 점광원상과 광학적으로 공역인 관계로 설정된다.
투영 시야 조리개(63)로부터의 투영 광속(EL2)은, 제2 편향 부재(80)의 제3 반사면(P5)에서 반사되고, 제2 렌즈군(81)의 상반분의 시야 영역을 통과하여 제2 오목면 거울(82)에 입사한다. 제2 오목면 거울(82)에 입사한 투영 광속(EL2)은, 제2 오목면 거울(82)에서 반사되고, 제2 렌즈군(81)의 하반분의 시야 영역을 통과하여 제2 편향 부재(80)의 제4 반사면(P6)에 입사한다. 제4 반사면(P6)에 입사한 투영 광속(EL2)은, 제4 반사면(P6)에서 반사되고, 배율 보정용 광학 부재(66)를 통과하여, 투영 영역(PA)에 투사된다. 이것에 의해, 조명 영역(IR)에서의 마스크 패턴의 상은, 투영 영역(PA)에 등배(×1)로 투영된다.
포커스 보정 광학 부재(64)는, 제1 편향 부재(70)와 투영 시야 조리개(63)와의 사이에 배치되어 있다. 포커스 보정 광학 부재(64)는, 기판(P) 상에 투영되는 마스크 패턴의 상의 포커스 상태를 조정한다. 포커스 보정 광학 부재(64)는, 예를 들면, 2매의 쐐기 모양의 프리즘을 반대 방향(도 4에서는 X방향에 대해 반대 방향)으로 하여, 전체로서 투명한 평행 평판이 되도록 서로 겹친 것이다. 이 한쌍의 프리즘을 서로 대향하는 면 사이의 간격을 변화시키지 않고 경사면 방향으로 슬라이드시키는 것에 의해, 평행 평판으로서의 두께를 가변으로 한다. 이것에 의해서 제1 광학계(61)의 실효적인 광로 길이를 미세 조정하고, 중간상면(P7) 및 투영 영역(PA)에 형성되는 마스크 패턴의 상의 핀트(pint) 상태가 미세 조정된다.
상시프트용 광학 부재(65)는, 제1 편향 부재(70)와 투영 시야 조리개(63)와의 사이에 배치되어 있다. 상시프트용 광학 부재(65)는, 기판(P) 상에 투영되는 마스크 패턴의 상을 상면(像面) 내에서 이동 가능하게 조정한다. 상시프트용 광학 부재(65)는, 도 4의 XZ면내에서 경사 가능한 투명한 평행 평판 유리와, 도 4의 YZ면내에서 경사 가능한 투명한 평행 평판 유리로 구성된다. 그 2매의 평행 평판 유리의 각 경사량을 조정함으로써, 중간상면(P7) 및 투영 영역(PA)에 형성되는 마스크 패턴의 상을 X방향이나 Y방향으로 미소(微小) 시프트시킬 수 있다.
배율 보정용 광학 부재(66)는, 제2 편향 부재(80)와 기판(P)과의 사이에 배치되어 있다. 배율 보정용 광학 부재(66)는, 예를 들면, 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 오목 렌즈의 3매를 소정 간격으로 동축에 배치하고, 전후의 오목 렌즈는 고정하고, 사이의 볼록 렌즈를 광축(주광선) 방향으로 이동시키도록 구성한 것이다. 이것에 의해서, 투영 영역(PA)에 형성되는 마스크 패턴의 상은, 텔레센트릭한 결상 상태를 유지하면서, 등방적으로 미소량만큼 확대 또는 축소된다. 또, 배율 보정용 광학 부재(66)를 구성하는 3매의 렌즈군의 광축은, 투영 광속(EL2)의 주광선과 평행이 되도록 XZ면내에서는 경사져 있다.
로테이션 보정 기구(67)는, 예를 들면, 액추에이터(도시 생략)에 의해서, 제1 편향 부재(70)를 Z축과 평행한 축 둘레로 미소 회전시키는 것이다. 이 로테이션 보정 기구(67)는, 제1 편향 부재(70)의 회전에 의해서, 중간상면(P7)에 형성되는 마스크 패턴의 상을, 그 중간상면(P7) 내에서 미소 회전시킬 수 있다.
편광 조정 기구(68)는, 예를 들면, 액추에이터(도시 생략)에 의해서, 1/4 파장판(41)을, 판면에 직교하는 축 둘레로 회전시켜, 편광 방향을 조정하는 것이다. 편광 조정 기구(68)는, 1/4 파장판(41)을 회전시키는 것에 의해서, 투영 영역(PA)에 투사되는 투영 광속(EL2)의 조도를 조정할 수 있다.
이와 같이 구성된 투영 광학계(PL)에서, 마스크(M)로부터의 투영 광속(EL2)은, 조명 영역(IR)으로부터 텔레센트릭한 상태(각 주광선이 서로 평행한 상태)에서 출사하고, 1/4 파장판(41) 및 편광 빔 스플리터(PBS)를 통과하여 제1 광학계(61)에 입사한다. 제1 광학계(61)에 입사한 투영 광속(EL2)은, 제1 광학계(61)의 제1 편향 부재(70)의 제1 반사면(평면거울)(P3)에서 반사되고, 제1 렌즈군(71)을 통과하여 제1 오목면 거울(72)에서 반사된다. 제1 오목면 거울(72)에서 반사된 투영 광속(EL2)은, 다시 제1 렌즈군(71)을 통과하여 제1 편향 부재(70)의 제2 반사면(평면거울)(P4)에서 반사되고, 포커스 보정 광학 부재(64) 및 상시프트용 광학 부재(65)를 투과하여, 투영 시야 조리개(63)에 입사한다. 투영 시야 조리개(63)를 통과한 투영 광속(EL2)은, 제2 광학계(62)의 제2 편향 부재(80)의 제3 반사면(평면거울)(P5)에서 반사되고, 제2 렌즈군(81)을 통과하여 제2 오목면 거울(82)에서 반사된다. 제2 오목면 거울(82)에서 반사된 투영 광속(EL2)은, 다시 제2 렌즈군(81)을 통과하여 제2 편향 부재(80)의 제4 반사면(평면거울)(P6)에서 반사되어, 배율 보정용 광학 부재(66)에 입사한다. 배율 보정용 광학 부재(66)로부터 출사한 투영 광속(EL2)은, 기판(P) 상의 투영 영역(PA)에 입사하고, 조명 영역(IR) 내에 나타내어지는 마스크 패턴의 상이 투영 영역(PA)에 등배(×1)로 투영된다.
본 실시 형태에서, 제1 편향 부재(70)의 제2 반사면(평면거울)(P4)과, 제2 편향 부재(80)의 제3 반사면(평면거울)(P5)은, 중심면(CL)(혹은 광축(BX2), BX3)에 대해서 45°경사진 면으로 되어 있지만, 제1 편향 부재(70)의 제1 반사면(평면거울)(P3)과, 제2 편향 부재(80)의 제4 반사면(평면거울)(P6)은, 중심면(CL)(혹은 광축(BX2), BX3)에 대해서 45°이외의 각도로 설정된다. 제1 편향 부재(70)의 제1 반사면(P3)의 중심면(CL)(혹은 광축(BX2))에 대한 각도 α°(절대치)는, 도 5에서, 점 Q1, 교점 Q2, 제1 축(AX1)을 통과하는 직선과 중심면(CL)과의 이루는 각도를 θs°로 했을 때, α°=45°+θs°/2의 관계로 정해진다. 마찬가지로, 제2 편향 부재(80)의 제4 반사면(P6)의 중심면(CL)(혹은 제2 광축(BX2))에 대한 각도 β°(절대치)는, 기판 지지 드럼(25)의 외주면의 주방향에 관한 투영 영역(PA) 내의 중심점을 통과하는 투영 광속(EL2)의 주광선과 중심면(CL)과의 ZX면내에서의 각도를εs°로 했을 때, β°=45°+εs°/2의 관계로 정해진다.
＜마스크 및 마스크 지지 드럼＞
다음으로, 도 6 및 도 7을 이용하여, 제1 실시 형태의 노광 장치(U3)에서의 마스크 유지 기구(11)의 원통 드럼(마스크 유지 드럼)(21)과 마스크(M)의 구성에 대해 설명한다. 도 6은, 원통 드럼(21) 및 그 외주면에 형성되는 마스크(M)의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 도 7은, 원통 드럼(21)의 외주면을 평면으로 전개했을 때의 마스크면(P1)의 개략 구성을 나타내는 전개도이다.
본 실시 형태에서는, 마스크(M)를 반사형의 얇은 시트 마스크로 하고, 원통 드럼(21)의 외주면에 감은 경우와, 원통 드럼(21)을 금속제의 원통 기재로 구성하고, 원통 기재의 외주면에 반사형의 마스크 패턴을 직접 형성하는 경우 중 어디에도 적용 가능하지만, 여기에서는 간단하게 하기 위해, 후자의 경우로 설명한다. 원통 드럼(21)의 외주면(직경 φ)인 마스크면(P1)에 형성되는 마스크(M)는, 앞의 도 3에 나타낸 바와 같이, 패턴 형성 영역(A3)과 패턴 비형성 영역(차광대(遮光帶) 영역)(A4)으로 구성된다. 도 6, 도 7 중에 나타내는 마스크(M)는, 투영 광학계(PL1~PL6)의 각 투영 영역(PA1~PA6)을 매개로 하여, 도 3 중의 기판(P) 상의 노광 영역(A7)에 투영되는 패턴 형성 영역(A3)에 대응하고 있다. 마스크(M)(패턴 형성 영역(A3))는, 원통 드럼(21)의 외주면의 주방향의 거의 전역에 형성되지만, 그 제1 축(AX1)과 평행한 방향(Y방향)의 폭(길이)을 L로 하면, 원통 드럼(21)의 외주면의 제1 축(AX1)과 평행한 방향(Y방향)의 길이 La 보다도 작다. 또, 본 실시 형태의 경우, 마스크(M)는 원통 드럼(21)의 외주면의 360°에 걸쳐 조밀하게 배치되는 것이 아니라, 주방향에 관해서 소정 치수의 여백부(92)를 사이에 두고 마련된다. 따라서, 그 여백부(92)의 주방향의 양단은, 마스크(M)(패턴 형성 영역(A3))의 주사 노광 방향에 관한 종단(終端)과 시단(始端)에 대응한다.
또, 도 6에서, 원통 드럼(21)의 양단면부에는 제1 축(AX1)과 동축의 샤프트(SF)가 마련된다. 샤프트(SF)는, 노광 장치(U3) 내의 소정 위치에 마련된 베어링을 매개로 하여 원통 드럼(21)을 지지한다. 베어링은, 금속의 볼이나 니들 등을 사용한 접촉식의 것, 혹은 정압(靜壓) 기체 베어링과 같은 비접촉식의 것이 사용된다. 게다가, 원통 드럼(21)의 외주면(마스크면(P1)) 중, 제1 축(AX1)과 평행한 Y방향에 관해서, 마스크(M)의 영역 보다도 외측의 단부 영역 각각에, 원통 드럼(21)(마스크(M))의 회전 각도 위치를 고정밀도로 계측하기 위한 인코더 스케일을 주방향의 전면(全面)에 형성해도 좋다. 회전 각도 위치를 계측하는 인코더 스케일이 새겨 마련된 스케일 원판을 샤프트(SF)와 동축에 고정해도 좋다.
여기서, 도 7은, 도 6의 원통 드럼(21)의 외주면을, 여백부(92) 중의 절단선(94)에서 절단하여, 전개한 상태이다. 또, 이하에서는, 외주면을 전개한 상태에서 Y방향에 직교하는 방향을 θ방향으로 한다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 마스크면(P1)의 전체 둘레 길이는, 직경이 φ이므로, 원주율을 π로 하여, πφ가 된다. 또, 마스크면(P1)의 제1 축(AX1)과 평행한 방향의 전체 길이 La에 대해서, 마스크(M)(패턴 형성 영역(A3))의 제1 축(AX1)과 평행한 Y방향의 길이 L는, L≤La로 형성되고, θ방향으로는 길이 Lb로 형성된다. 마스크면(P1)의 전체 둘레 길이 πφ로부터 길이 Lb를 뺀 길이가, 여백부(92)의 θ방향의 합계 치수이다. 여백부(92) 내의 Y방향의 이산적인 위치 각각에는, 마스크(M)의 위치 맞춤을 위한 얼라이먼트 마크도 형성된다.
여기서, 도 7에 나타낸 마스크(M)는, 액정 표시 디스플레이, 유기 EL디스플레이 등에서 사용되는 표시 패널 중 하나에 대응한 패턴을 형성하기 위한 마스크로 한다. 그 경우, 마스크(M)에 형성되는 패턴으로서는, 표시 패널의 표시 화면의 각 화소를 구동시키는 TFT용 전극이나 배선을 형성하는 패턴이나, 표시 디바이스의 표시 화면의 각 화소의 패턴이나, 표시 디바이스의 칼라 필터나 블랙 매트릭스의 패턴 등이 있다. 마스크(M)(패턴 형성 영역(A3))에는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 표시 패널의 표시 화면에 대응하는 패턴이 형성되는 표시 화면 영역(DPA)과, 표시 화면 영역(DPA)의 주위에 배치되며, 표시 화면을 구동하기 위한 회로 등의 패턴이 형성되는 주변 회로 영역(TAB)이 마련된다.
마스크(M) 상의 표시 화면 영역(DPA)의 크기는, 제조하는 표시 패널의 표시부의 크기(대각(對角) 길이 Le의 인치 사이즈)에 대응하지만, 도 2, 도 4에 나타낸 투영 광학계(PL)의 투영 배율이 등배(×1)인 경우는, 마스크(M) 상의 표시 화면 영역(DPA)의 실치수(대각 길이 Le)가 실제의 표시 화면의 인치 사이즈가 된다. 본 실시 형태에서는, 표시 화면 영역(DPA)이, 장변 Ld와 단변 Lc인 장방형으로 하지만, 장변 Ld와 단변 Lc의 길이의 비(어스펙트비)는, 전형적인 예에서는, Ld：Lc=16：9나 Ld：Lc=2：1이 된다. 어스펙트비 16：9는 이른바 하이비전(hi-vision) 사이즈(와이드 사이즈)에서 이용하는 화면의 종횡비이다. 또, 어스펙트비 2：1은 스코프(scope) 사이즈로 불리는 화면의 종횡비이며, 텔레비전 화상에서는 4K2K의 슈퍼 하이비전 사이즈에서 사용되는 어스펙트비이다. 일례로서, 어스펙트비가 16：9이고 화면 사이즈가 50인치(Le=127cm)인 표시 패널의 경우, 마스크(M) 상의 표시 화면 영역(DPA)의 장변 Ld는 약 110.7cm, 단변 Lc는 약 62.3cm가 된다. 또, 동일 화면 사이즈(50인치)에서, 어스펙트비가 2：1인 경우는, 표시 화면 영역(DPA)의 장변 Ld는 약 113.6cm, 단변 Lc는 약 56.8cm가 된다.
도 7과 같이, 1개의 표시 패널용 마스크(M)(표시 화면 영역(DPA)과 주변 회로 영역(TAB)을 포함함)를 원통 드럼(21)의 외주면에 형성하는 경우, 표시 화면 영역(DPA)의 장변 Ld의 방향이 θ방향(원통 드럼(21)의 주방향)이 되도록 배치하는 것이 좋다. 이것은, 원통 드럼(21)의 직경 φ를 너무 작게 하지 않고, 원통 드럼(21)의 제1 축(AX1) 방향의 길이 La를 너무 크게 하지 않기 위함이다. 그래서, 주변 회로 영역(TAB)의 폭 치수를 포함한 마스크(M)의 크기(Lb×L)의 일례를 들어 본다. 주변 회로 영역(TAB)의 폭 치수는 회로 구성에 의해서 다양하지만, 도 7 중의 표시 화면 영역(DPA)의 Y방향의 양단측에 위치하는 주변 회로 영역(TAB)의 Y방향의 폭의 합계를, 표시 화면 영역(DPA)의 Y방향의 길이 Lc의 10%, 표시 화면 영역(DPA)의 θ방향의 양단측에 위치하는 주변 회로 영역(TAB)의 θ방향의 폭의 합계를, 표시 화면 영역(DPA)의 θ방향의 길이 Ld의 10%로서 간주한다.
이 경우, 어스펙트비 16：9인 50인치의 표시 패널에서는, 마스크(M)의 장변 Lb는 121.76cm, 단변 L는 68.49cm가 된다. 여백부(92)의 θ방향의 치수는 제로 이상이므로, 원통 드럼(21)의 직경 φ는, φ≥Lb/π의 계산으로부터, 38.76cm 이상이 된다. 따라서, 어스펙트비 16：9인 50인치의 표시 패널의 패턴을 기판(P)에 주사 노광하기 위해서는, 직경 φ가 38.76mm 이상, 마스크면(P1)의 제1 축(AX1)과 평행한 방향의 길이 La가 단변 L(68.49cm) 이상인 원통 드럼(21)이 필요하게 된다. 이 경우, 직경 φ와 마스크(M)의 단변 L의 비 L/φ는 약 1.77이다. 또, 주변 회로 영역(TAB)의 θ방향의 폭의 합계를, 표시 화면 영역(DPA)의 θ방향의 길이 Ld의 20%로 가정해 보면, 마스크(M)의 장변 Lb는 132.83cm, 단변 L는 68.49cm, 원통 드럼(21)의 직경 φ는 42.28cm 이상이 되며, 직경 φ와 마스크(M)의 단변 L의 비 L/φ는 약 1.62이다.
동일한 조건에서, 어스펙트비 2：1인 50인치의 표시 패널의 경우, 마스크(M)의 장변 Lb는 124.96cm, 단변 L는 62.48cm가 된다. 이것에 의해, 원통 드럼(21)의 직경 φ는, φ≥Lb/π의 계산으로부터, 39.78cm 이상이 된다. 따라서, 어스펙트비 2：1인 50인치의 표시 패널의 패턴을 기판(P)에 주사 노광하기 위해서는, 직경 φ가 39.78cm 이상, 마스크면(P1)의 제1 축(AX1)과 평행한 방향의 길이 La가 단변 L(62.48cm) 이상의 원통 드럼(21)이 필요하게 된다. 이 경우, 직경 φ와 마스크(M)의 단변 L의 비 L/φ는 약 1.57이다. 또, 주변 회로 영역(TAB)의 θ방향의 폭의 합계를, 표시 화면 영역(DPA)의 θ방향의 길이 Ld의 20%로 가정해 보면, 마스크(M)의 장변 Lb는 136.31cm, 단변 L는 62.48cm, 원통 드럼(21)의 직경 φ는 43.39cm 이상이 되며, 직경 φ와 마스크(M)의 단변 L의 비 L/φ는 약 1.44이다.
도 7과 같이, 단일의 표시 패널용 패턴이 형성된 마스크(M)를 원통 드럼(마스크 유지 드럼)(21)의 외주면에 배치하는 경우, 주사 노광 방향과 직교하는 Y방향의 마스크(M)의 길이 L과, 마스크면(P1)의 직경 φ와의 관계는, 1.3≤L/φ≤3.8의 범위에 들어간다. 그런데, 도 7에 나타낸 마스크(M)의 배치를 도 7 중에서 90°회전시켜, 마스크(M)의 장변 Lb를 Y방향, 단변 L을 θ방향으로 한 경우는, 상기의 관계로부터 벗어나게 된다. 예를 들면, 앞의 어스펙트비 16：9인 50인치의 표시 패널의 경우, 주변 회로 영역(TAB)의 θ방향의 폭을 표시 화면 영역(DPA)의 길이 Ld의 10%로 하면, 마스크(M)의 장변 Lb는 121.76cm, 단변 L는 68.49cm이기 때문에, 마스크면(P1)의 제1 축(AX1)과 평행한 방향의 길이 L의 최소치는 Lb(121.76cm)가 되고, 원통 드럼(21)의 직경 φ는, φ≥L/π의 계산으로부터, 21.80cm 이상이 된다. 따라서, 직경 φ와 마스크(M)의 제1 축(AX1)과 평행한 방향의 길이 Lb와의 비 Lb/φ는 약 5.59가 된다. 마찬가지로, 어스펙트비 2：1인 50인치의 표시 패널의 경우는, 마스크(M)의 장변 Lb가 124.96cm, 단변 L이 62.48cm이기 때문에, 마스크면(P1)의 제1 축(AX1)과 평행한 방향의 길이 L의 최소치는 Lb(124.96cm), 원통 드럼(21)의 직경 φ는, φ≥L/π의 계산으로부터, 19.89cm 이상이 된다. 따라서, 직경 φ와 마스크(M)의 제1 축(AX1)과 평행한 방향의 길이 Lb와의 비 Lb/φ는 약 6.28이 된다.
이와 같이, 마스크(M)의 사이즈(Lb×L)가 동일해도, 그 장변과 단변의 방향에 의해서, 비 L/φ(또는 Lb/φ)의 값이 크게 변화한다. 비 L/φ(또는 Lb/φ)가 크다는 것은, 원통 드럼(21)의 직경 φ가 작고, 마스크면(P1)의 만곡이 가파르게 되기 때문에, 패턴 전사의 충실도를 유지하기 위해, 도 3에 나타낸 조명 영역(IR) 또는 투영 영역(PA)의 주사 노광 방향 Xs의 폭을 좁게 하는 것으로 연결된다. 혹은, 원통 드럼(21)의 제1 축(AX1)과 평행한 방향의 길이가 배증(倍增)하게 되며, Y방향으로 배치하는 복수의 투영 광학계(PL)(조명 광학계(IL))의 수를 추가로 늘리는 것으로 연결된다. 한편, 비 L/φ(또는 Lb/φ)가 작게 된다는 것은, 1개는 원통 드럼(21) 상의 마스크(M)의 제1 축(AX1)과 평행한 방향의 길이가 작고, 예를 들면 도 3 중의 6개의 투영 영역(PA1~PA6) 중 절반 정도밖에 사용하지 않은 상황이며, 또 하나는 원통 드럼(21)의 직경 φ가 너무 커서, 도 6, 도 7에서 나타낸 여백부(92)의 θ방향의 치수가 필요 이상으로 크게 되는 상황이다. 이상과 같기 때문에, 원통 드럼(마스크 유지 드럼)(21)의 외형의 치수 조건을, 1.3≤L/φ≤3.8의 관계로 함으로써, 표시 패널용 패턴이 형성된 마스크(M)를 사용한 정밀한 노광 작업을 효율적으로 실시할 수 있어, 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 6 및 도 7에 나타내는 예에서는, 원통 드럼(마스크 유지 드럼)(21)의 외주면(마스크면(P1))에, 1면의 표시 패널용 패턴을 가지는 마스크(M)가 담지(擔持)되는 예였지만, 마스크면(P1)에 복수면의 표시 패널용 패턴을 형성하는 경우도 있다. 그 경우 중 몇 개의 예를 도 8~도 10에 의해 설명한다.
도 8은, 마스크면(P1) 상에 3개의 동일 사이즈의 마스크(M1)를 원통 드럼(21)의 둘레 길이방향(θ방향)으로 배치하는 경우의 개략 구성을 나타내는 전개도이다. 도 9는, 마스크면(P1) 상에 4개의 동일 사이즈의 마스크(M2)를 원통 드럼(21)의 둘레 길이방향(θ방향)으로 배치하는 경우의 개략 구성을 나타내는 전개도이다. 도 10은, 도 9에 나타낸 마스크(M2)를 90°회전시켜, 마스크면(P1) 상에서 Y방향으로 2개의 마스크(M2)를 늘어놓고, 그것을 원통 드럼(21)의 둘레 길이방향(θ방향)으로 2조 배치하는 경우의 개략 구성을 나타내는 전개도이다. 도 8 내지 도 10에 나타내는 예는, 원통 드럼(21)의 1회전 중에, 기판(P) 상에 동일 사이즈의 표시 패널이 복수개(여기에서는 3개 또는 4개) 노광되기 때문에, 다면취의 마스크(M)로 불린다. 또, 도 8에 나타내는 바와 같이, 투영 광학계(PL)를 매개로 하여 기판(P) 상에 주사 노광해야 할 마스크면(P1) 상의 영역의 전체를, 도 7에 맞추어 마스크(M)로 하고, 마스크(M) 중에는 표시 패널이 될 마스크(M1)(도 9, 10에서는 M2)가, 주사 노광 방향(θ방향)으로 소정의 간격 Sx를 따라서 배열된다. 각 마스크(M1)(도 9, 10에서는 M2)에는, 도 7과 마찬가지로, 대각 길이 Le인 표시 화면 영역(DPA)과, 그것을 둘러싸는 주변 회로 영역(TAB)이 포함되어 있다.
먼저, 도 8에 나타내는 예로부터 상술한다. 도 8에서, 가장 큰 장방형은, 원통 드럼(21)의 외주면인 마스크면(P1)이다. 마스크면(P1)은, 절단선(94)을 θ방향의 원점으로 했을 때, 0°로부터 360°까지의 회전각에 걸쳐 θ방향으로 길이 πφ를 가지며, 제1 축(AX1)과 평행한 Y방향으로 길이 La를 가진다. 마스크면(P1)의 내측에 파선으로 나타낸 영역은, 기판(P) 상에 노광해야 할 전(全)영역(도 3 중의 노광 영역(A7))에 대응한 마스크(M)가 된다. 마스크(M) 내에 θ방향으로 늘어놓여지는 3개의 마스크(M1)는, 표시 화면 영역(DPA)의 장변 방향이 Y방향이 되고, 단변 방향이 θ방향이 되도록 배치된다. 또, 각 마스크(M1)의 θ방향으로 인접하는 간격 Sx 내에는, 원통 드럼(21) 상의 마스크(M(또는 M1))의 위치를 특정하기 위한 얼라이먼트 마크(마스크 마크)(96)가, Y방향의 3개소에 이산적으로 마련되어 있다. 이들 마스크 마크(96)는, 원통 드럼(21)의 주방향의 소정 위치에 외주면(마스크면(P1))에 대향하여 배치된 미도시의 마스크 얼라이먼트 광학계를 매개로 하여 검출된다. 노광 장치(U3)는, 마스크 얼라이먼트 광학계에 의해서 검출되는 각 마스크 마크(96)의 위치에 근거하여, 원통 드럼(21) 전체, 혹은 각 마스크(M1)마다의 회전 방향(θ방향)의 위치 어긋남과 Y방향의 위치 어긋남을 계측한다.
일반적으로, 기판(P) 상에 표시 패널의 디바이스를 형성하는 경우는 다수의 층을 적층할 필요가 있으며, 그 때문에 노광 장치는, 기판(P) 상의 어느 위치에 마스크(M(또는 M1))의 패턴을 노광했는지를 특정하기 위한 얼라이먼트 마크(기판 마크)를, 마스크(M(또는 M1))와 함께 기판(P) 상에 전사한다. 도 8에서는, 그러한 기판 마크(96a)가 각 마스크(M1)의 Y방향의 양단 부분으로서, θ방향으로 떨어진 3개소의 각각에 형성되어 있다. 기판 마크(96a)가 점유하는 마스크(또는 기판(P)) 상의 영역은, Y방향의 폭으로서 수mm 정도이다. 따라서, 기판(P) 상에 노광해야 할 마스크면(P1) 상의 마스크(M)의 Y방향의 길이 L은, 각 마스크(M1)의 Y방향의 치수와, 각 마스크(M1)의 Y방향의 양측에 확보되는 기판 마크(96a)의 영역의 Y방향의 치수와의 합계가 된다.
또, 마스크면(P1) 상의 마스크(M) 전체의 θ방향의 길이 Lb는, 각 마스크(M1)의 θ방향의 치수와 각 간격 Sx의 Y방향의 치수를 합계한 길이를 Px로 하면, Lb=3Px가 된다. 앞의 도 7과 같이, 단일의 표시 패널에 대응한 마스크(M)를 배치하는 경우는, 소정 길이의 여백부(92)를 마련하는 것이 좋지만, 도 8과 같이, θ방향으로 간격 Sx를 마련하여 복수의 마스크(M1)를 배치하는 경우는, 여백부(92)의 θ방향의 길이를 제로로 할 수 있다. 즉, 각 마스크(M1)의 θ방향의 길이는 표시 패널의 사이즈에 의해서 저절로 정해지며, 간격 Sx로서 필요한 최소 치수도 미리 결정되므로, φ=3Px/π의 관계를 만족하도록, 원통 드럼(21)의 직경 φ를 설정하면 된다. 반대로, 노광 장치(U3)에 장착 가능한 원통 드럼(21)의 직경 φ의 범위가 대체로 정해져 있는 경우는, 간격 Sx의 치수를 바꿈(크게 함)으로써 조정할 수 있다.
여기서, 도 8과 같은 마스크(M)의 구체적인 치수의 일례를 설명한다. 도 8에서, 마스크(M1)의 표시 화면 영역(DPA)의 대각 길이 Le를 32인치(81.28cm), 주변 회로 영역(TAB)의 Y방향, θ방향의 각 치수를 표시 화면 영역(DPA)의 치수의 10% 정도로 하고, 기판 마크(96a)를 형성하는 영역의 Y방향의 치수를 0.5cm(양측을 합하여 1cm)로 한 경우를 상정한다. 어스펙트비 16：9인 표시 패널에서는, 마스크(M1)의 단변 치수가 48.83cm, 장변 치수가 77.93cm가 되고, 어스펙트비 2：1인 표시 패널에서는, 마스크(M1)의 단변 치수가 43.83cm, 장변 치수가 79.97cm가 된다. 여백부(92)의 치수를 제로로 하며, Lb=πφ=3Px를 만족하도록, 3개의 마스크(M1)와 3개의 간격 Sx를 θ방향으로 늘어놓은 경우, 마스크(M1)의 θ방향의 길이를 Lg로 하면, 간격 Sx는, Sx=(Lb－3Lg)/3에서 구해진다.
그래서, 어스펙트비 16：9인 표시 패널용 마스크(M1)와, 어스펙트비 2：1인 표시 패널용 마스크(M1) 모두가, 동일 지름의 원통 드럼(21)의 마스크면(P1) 상에 배치 가능하게 하는 경우에는, 원통 드럼(21)의 직경 φ를 43cm 정도로 하면 된다. 이 경우, 어스펙트비 16：9인 표시 패널에서는 마스크(M1)의 사이의 간격 Sx를 1.196cm, 어스펙트비 2：1인 표시 패널에서는 마스크(M1)의 사이의 간격 Sx를 5.045cm로 설정하면 좋다.
마스크면(P1) 상의 마스크(M)의 Y방향의 길이 L는, 마스크(M1)의 Y방향 치수와 기판 마크(96a)의 형성 영역의 Y방향 치수(1cm)와의 합계이므로, 어스펙트비 16：9인 표시 패널용 마스크(M)에서는, L=78.93cm, 어스펙트비 2：1인 표시 패널용 마스크(M)에서는, L=80.97cm가 된다. 따라서, 원통 드럼(21)의 직경 φ(43cm)와 마스크(M)의 Y방향의 길이 L과의 비는, 어스펙트비 16：9인 표시 패널용 원통 드럼(21)에서는, L/φ=1.84, 어스펙트비 2：1인 표시 패널용 원통 드럼(21)에서는, L/φ=1.88이 된다. 어느 경우도, 그 비 L/φ는, 1.3~3.8의 범위에 들어간다.
또, 어스펙트비 16：9인 표시 패널의 패턴을 기판(P) 상에 노광하는 경우와, 어스펙트비 2：1인 표시 패널의 패턴을 기판(P) 상에 노광하는 경우에, 기판(P) 상의 간격 Sx의 θ방향의 치수를 필요 최소한으로 하는 경우는, 저절로 원통 드럼(21)의 직경 φ를 바꿀 필요가 있다. 예를 들면, 간격 Sx를 2cm로 하는 경우, 어스펙트비 16：9인 표시 패널용 마스크(M1)가 형성되는 원통 드럼(21)의 직경 φ는, πφ=3(Lg＋Sx)의 관계로부터, φ≥43.77cm가 된다. 한편, 어스펙트비 2：1인 표시 패널용 마스크(M1)가 형성되는 원통 드럼(21)의 직경 φ는, φ≥40.1cm가 된다. 이 경우도, 어스펙트비 16：9인 표시 패널용 원통 드럼(21)에서는, 비 L/φ=1.80, 어스펙트비 2：1인 표시 패널용 원통 드럼(21)에서는, 비 L/φ=2.02가 되며, 1.3~3.8의 범위에 들어간다.
또, 그와 같이 노광 장치(U3)에 장착해야 할 원통 드럼(21)(마스크(M))의 직경 φ가 변화하는 경우에 대비하여, 노광 장치(U3)에는, 그 직경 φ의 차분(差分)의 1/2 정도, 원통 드럼(21)의 제1 축(AX1)의 Z방향의 위치를 시프트시키는 기구가 마련된다. 상기의 예에서는, 직경 φ의 차이는, 3.67cm이므로, 원통 드럼(21)의 제1 축(AX1)(샤프트(SF))은 Z방향으로 1.835cm정도 시프트시켜 지지된다. 게다가, 원통 드럼(21)의 제1 축(AX1)의 Z방향으로의 시프트량이 큰 경우는, 도 4 중에 나타낸 실린드리칼 렌즈(54)를, 도 5와 같은 조명 조건을 만족하는 볼록 원통면의 곡률을 가지는 것으로 변경하고, 제1 편향 부재(70)의 제1 반사면(평면거울)(P3)의 각도 α°를 조정함과 아울러, 편광 빔 스플리터(PBS)와 1/4 파장판(41)을 전체적으로 XZ 면내에서 미소량 경사시킬 필요도 있다.
이상, 도 8과 같이 원통 드럼(21)에 형성되는 마스크(M)(3개의 마스크(M1)를 포함함)에는, 기판(P) 상에 전사되는 표시 패널용 패턴(마스크(M1))에 부수(付隨)하여, 복수의 기판 마크(96a)가 θ방향(주사 노광 방향)으로 마련되어 있다. 따라서, 노광 장치(U3)에 의해서, 기판(P) 상에 표시 패널용 패턴(마스크(M1))과 함께 복수의 기판 마크(96a)를 차례로 전사해 두면, 노광시의 각종 문제를 확인할 수 있다. 예를 들면, 기판(P) 상에 전사된 기판 마크(96a)를 이용하여, 기판(P) 상에 생긴 결함(예를 들면 티끌 부착)의 위치를 특정하거나, 혹은 마스크의 패터닝 오차, 포커스 오차, 서로 겹침 노광시의 겹침 오차 등의 각종 오프셋 오차를 계측할 수 있다. 계측된 오프셋 오차는, 마스크 전체의 관리에 더하여, 원통 마스크(21) 상의 각 마스크(M1)의 위치 관리, 기판(P) 상에 전사되는 각 표시 패널의 패턴(마스크(M1))의 위치 관리(보정)에 이용된다.
도 9는, 예를 들면 어스펙트비 2：1인 표시 패널용 마스크(M2)를 Y방향이 표시 화면 영역(DPA)의 장변이 되도록, θ방향으로 4개 늘어놓아 원통 드럼(21)의 마스크면(P1) 상에 배치한 예를 나타낸다. 각 마스크(M2)의 θ방향의 측변(장변)에는 간격 Sx가 마련되고, 마스크 마크(96), 기판 마크(96a)도 앞의 도 8과 동일하게 마련된다. 이 경우, 마스크면(P1)의 주방향(θ방향)의 전체 길이 πφ(=Lb)는, πφ=4Px=4(Lg＋Sx)가 된다. 여기서, 표시 화면 영역(DPA)의 화면 사이즈를 24인치(Le=60.96cm)로 하고, 주변 회로 영역(TAB)의 θ방향의 합계폭을 표시 화면 영역(DPA)의 θ방향으로 길이의 10%, 주변 회로 영역(TAB)의 Y방향의 합계폭을 표시 화면 영역(DPA)의 Y방향 길이의 20%, 또, 마스크(M2)의 Y방향의 양단부의 각각에 배치되는 기판 마크(96a)의 형성 영역의 Y방향의 합계폭을 1cm로 한다.
이 경우, 표시 화면 영역(DPA)의 사이즈는, 장변 54.52cm, 단변 27.26cm이기 때문에, 마스크면(P1) 상의 노광용의 마스크(M)의 Y방향의 전체 길이 L는, 마스크(M2)와 기판 마크(96a)의 형성 영역을 포함하며, L=66.43cm가 된다. 또, 마스크면(P1) 상의 마스크(M2)의 θ방향의 길이 Lg는, Lg=29.99cm가 되기 때문에, 간격 Sx를 1cm로 하면, 마스크(M)(원통 드럼(21))의 직경 φ는, πφ≥4Px로부터, 39.46cm 이상이 된다. 따라서, 도 9와 같이, 어스펙트비 2：1인 표시 패널용 마스크(M2)의 4면분(面分)을 원통 드럼(21)에 마련한 경우도, 비 L/φ는 1.67이 되고, 1.3~3.8의 범위에 들어간다.
도 10은, 도 9에 나타낸 마스크(M2)를 90°회전시켜 장변을 θ방향을 향해서 배치하고, θ방향으로 2개, Y방향으로 2개인 합계 4개를 마스크면(P1) 상에 배열한 경우의 예를 나타낸다. 또 여기에서는, Y방향으로 늘어서는 2개의 마스크(M)의 사이에, 기판 마크(96a)의 형성 영역이 마련되는 것으로 한다. 따라서, 기판 마크(96a)의 형성 영역의 Y방향의 합계폭을 2cm로 하면, 마스크면(P1) 상에 형성되는 마스크(M)의 Y방향의 전체 길이(단변) L는, 61.98cm가 되고, 마스크(M)의 θ방향의 전체 길이(장변) πφ는 132.86cm, 마스크(M)(원통 마스크(21))의 직경 φ는 42.29cm 이상이 되어, 비 L/φ는 1.47이 된다.
그런데, 4개의 마스크(M2)를 도 9, 또는 도 10과 같이 배치하는 경우, 간격 Sx를 조정하면, 원통 드럼(21)의 직경 φ와 마스크면(P1)의 Y방향의 치수 La를 일정하게 해 둘 수 있다. 도 9와 도 10의 경우에, 마스크(M)로서 Y방향의 길이 L이 큰 것은, 도 9의 경우의 L=66.43cm이며, 원통 드럼(21)(마스크(M))으로서 직경 φ가 큰 것은, 도 10의 경우의 φ≥42.29cm이다. 여기서, 외주면(마스크면(P1))의 Y방향의 치수 La가 La≥66.43cm, 직경 φ가 φ≥42.3cm인 원통 드럼(21)을 이용하면, 도 9와 도 10의 어느 배치라도, 마스크(M2)의 4면취가 가능하다. 이 경우도, 비 L/φ는 1.57이 되어, 1.3~3.8의 범위가 된다.
도 8 내지 도 10에 나타내는 바와 같이, 마스크면(P1)에는, 여러 가지의 배치 규칙으로 표시 디바이스용 마스크 패턴(마스크(M, M1, M2))이 배치될 가능성이 있다. 이것에 대해서, 원통 드럼(마스크 유지 드럼)(21)의 마스크면(P1)(외주면)의 주사 노광 방향(θ방향)과 직교하는 방향(Y방향)의 길이 L과 원통 드럼(21)의 직경 φ와의 관계가, 1.3≤L/φ≤3.8의 관계를 만족함으로써, 도 8 내지 도 10과 같이, 다양한 사이즈의 표시 패널의 마스크 패턴(마스크(M1, M2))을 복수 배치한 경우도, 간극(간격 Sx)를 줄인 상태에서 마스크 패턴을 배치할 수 있다.
또, 원통 드럼(21)은, 1.3≤L/φ≤3.8의 관계를 만족함으로써, 조명 광학계(IL) 및 투영 광학계(PL)의 수의 증가를 억제하면서, 장치의 대형화를 억제할 수 있다. 즉, 원통 드럼(21)이 가늘고 길게 되어, 조명 광학계(IL) 및 투영 광학계(PL)의 수가 증가하는 것을 억제할 수 있다. 또, 원통 드럼(21)의 직경 φ가 크게 되어, 장치의 Z방향의 치수가 크게 되는 것을 억제할 수 있다.
여기서, 도 7과 같이, 어스펙트비 2：1인 표시 패널용 1면취의 마스크(M)를, 원통 드럼(21)의 외주면(마스크면(P1))의 전면(全面)에 형성하는 경우에, 도 6, 도 7 중의 여백부(92)의 θ방향의 치수를 제로로 하고, 마스크면(P1)의 Y방향(제1 축(AX1) 방향)의 치수 La를 La=L로 하는 경우를 상정한다. 또, 먼저 설명한 바와 같이, 화면 표시 영역(DPA)의 주위에 배치되는 주변 회로 영역(TAB)은, 화면 표시 영역(DPA)의 20% 정도가 되는 경우가 있다. 그렇지만, 주변 회로 영역(TAB)의 치수 비율은, 실제의 패턴의 사양, 설계에 의해서 화면 표시 영역(DPA)의 주위의 어느 부분에 회로가 되는 단자부가 배치되는지에 의해서 변화한다. 그 때문에, 정확하게는 특정할 수 없지만, 마스크(M)로서의 종횡비가 보다 확대하는 방향으로 증가하는 것으로 하고, 화면 표시 영역(DPA)의 단변에 인접하는 주변 회로 영역(TAB)의 합계폭이, 화면 표시 영역(DPA)의 장변 Ld의 20% 정도로 되는 것으로 가정한다. 또 화면 표시 영역(DPA)의 장변에 인접하는 주변 회로 영역(TAB)의 합계폭은, 화면 표시 영역(DPA)의 단변 Lc의 0~10% 정도라고 가정한다. 그러한 가정 하에서, 화면 표시 영역(DPA)이 어스펙트비 2：1인 50인치 표시 패널의 경우, 화면 표시 영역(DPA)의 장변 Ld는 113.59cm, 단변 Lc는 56.8cm가 된다. 따라서, 도 7 중의 마스크(M)의 θ방향의 길이 Lb(=πφ)는 136.31cm, 원통 드럼(21)(마스크(M))의 직경 φ는 43.39cm, Y방향의 길이 L(=La)는 56.8~62.48cm가 되며, 길이 L과 직경 φ의 비 L/φ는, 1.30~1.44가 된다. 이와 같이, 어스펙트비가 큰 표시 패널용 마스크의 전체를, 원통 드럼(21)의 외주면(마스크면(P1))의 전면에 1면취로 형성하는 경우에, 비 L/φ는 가장 작은 값 1.3이 된다. 또, 화면 표시 영역(DPA)의 어스펙트비 2：1인 경우에, 마스크(M)가 장변 방향으로만 주변 회로 영역(TAB)의 폭을 포함하여 20% 크게 되는 경우는, 도 7과 같은 1면취의 마스크(M)의 종횡비(Lb/L)가 2.4가 되는 것이며, Lb=πφ로부터, 비 L/φ=π/2.4≒1.30으로서 도출된다.
또, 인쇄기와 같이, 도 7 중의 마스크(M)를 90°회전시켜 원통 드럼(21)의 마스크면(P1)의 거의 전면에 배치시키는 경우는, 앞서 설명한 대로, 비 L/φ가 너무 크게 된다. 상기의 조건과 같이, 화면 표시 영역(DPA)의 어스펙트비 2：1인 경우에, 1면취의 마스크(M)가 장변 방향으로만 주변 회로 영역(TAB)의 폭을 포함하여 20% 크게 되고, 여백부(92)의 θ방향의 치수가 제로인 경우, L/Lb(πφ)=2.4/1이 되어, 비 L/φ는 7.54가 된다. 이 경우, 앞에 예시한 50인치의 표시 패널용 1면취의 마스크(M)의 경우, Y방향의 길이 L이 136.31cm, θ방향의 길이 Lb(πφ)가 56.8cm가 되며, 원통 드럼(21)(마스크(M))의 직경 φ는 18.1cm가 된다. 이와 같이, 마스크(M)의 장변 방향을 θ방향으로 한 경우와 Y방향으로 한 경우에, 비 L/φ는 크게 변화한다.
노광 장치(U3)의 투영 광학계(PL)는, 원통 드럼(21)의 직경 φ이 크게 변화하는 경우, 특히 직경 φ가 작게 되는 경우에는, 투영에 의한 디스토션(distortion) 오차나 원호에 의한 투영상면의 변화의 점이 크게 되기 때문에, 양호한 투영상을 기판(P) 상에 노광하는 것이 곤란하게 된다. 그 경우는, 예를 들면 도 11과 같이, 어스펙트비 2：1인 화면 표시 영역(DPA)을 가지는 표시 패널용 장변 방향을 Y방향으로 한 마스크(M2)의 2개를 θ방향으로 늘어놓으면 된다.
도 11에서, 2개의 마스크(M2) 각각은, 어스펙트비 2：1인 화면 표시 영역(DPA)과, 화면 표시 영역(DPA)의 Y방향의 양측에 배치되는 주변 회로 영역(TAB)을 포함한다. 주변 회로 영역(TAB)의 Y방향의 폭의 합계는, 화면 표시 영역(DPA)의 장변의 치수 Ld의 20%로 하고, 마스크(M2)의 오른쪽 가까이에는 간격 Sx가 마련되는 것으로 한다. 마스크(M2)의 주위에 기판 마크(96a)나 마스크 마크(96)를 배치하지 않는다고 가정하면, 2개의 마스크(M2)와 간격 Sx를 포함하는 마스크(M)의 전체(마스크면(P1))의 Y방향의 치수 L는 L=1.2·Ld, θ방향의 치수 πφ(Lb)는 πφ=2(Lc＋Sx)가 된다. 화면 표시 영역(DPA)의 어스펙트비 Asp를, Asp=Ld/Lc로 하면, 비 L/φ는 이하와 같이 나타내어진다.
L/φ=0.6·π·Asp·Lc/(Lc＋Sx)
여기서, 간격 Sx를 제로로 하면, 비 L/φ는, L/φ=0.6·π·Asp가 되고, 어스펙트비 2：1인 표시 패널용 마스크(M2)의 2개를 도 11과 같은 방향으로 배치한 경우, 원통 드럼(21)(마스크면(P1))의 직경 φ와 제1 축(AX1) 방향의 길이 L(=La)와의 비 L/φ는 3.77(약 3.8)이 된다. 이 경우, 화면 표시 영역(DPA)(2：1)이 50인치이면, 직경 φ는 36.16cm, 길이 L(La)는 136.31cm가 된다. 마찬가지로, 도 11에 나타낸 마스크(M2)를, 어스펙트비 16：9인 표시 패널용으로 한 경우는, 간격 Sx를 제로로 하면, L/φ=0.6·π·Asp의 관계로부터, 비 L/φ는 3.35가 된다. 이 경우, 화면 표시 영역(DPA)(16：9)이 50인치이면, 직경 φ는 39.64cm, 길이 L(La)는 132.83cm가 된다.
이상과 같이, 화면 표시 영역(DPA)의 단변 방향이 원통 드럼(21)의 주방향(θ방향)을 향하고, 장변 방향이 원통 드럼(21)의 제1 축(AX1)의 방향(Y방향)을 향하도록 마스크(M)를 배치하는 경우에도, 2개 이상의 동일한 마스크(M2)를 θ방향으로 늘어놓음으로써, 비 L/φ를 3.8 이하로 할 수 있다. 또, 도 11에서 나타낸 마스크(M2)를, 동일 조건에서 θ방향으로 n개 늘어놓는다고 하면, 앞의 비 L/φ를 나타내는 관계식은 이하와 같이 된다.
L/φ=1.2·π·Asp·Lc/n(Lc＋Sx)
이 관계식으로부터, 제조하고 싶은 표시 패널용 마스크(M2)의 원통 드럼(21) 상에서의 배치, 필요한 간격 Sx 등을, 1.3≤L/φ≤3.8을 만족하도록 설정할 수 있다.
또, 마스크면(P1)은, 표시 패널 디바이스용 마스크 패턴의 마스크(M1, M2)를, 앞의 도 8과 같이 3개 늘어놓거나, 도 9와 같이 4개 늘어놓거나 함으로써, 비 L/φ를 3.8보다도 작게 하여 배치하는 것이 가능해진다. 이 경우, 비 L/φ가 어떤 값이 될지는, Y방향이 긴 길이가 되는 마스크(M1, M2)를 θ방향으로 n개 늘어놓는 경우의 관계식으로부터 구해진다. 표시 화면 영역(DPA)의 주위의 주변 회로 영역(TAB)의 폭에 의해서, 마스크(M1, M2)의 종횡 치수도 바뀌기 때문에, 표시 화면 영역(DPA)의 긴 길이 방향의 양측(또는 편측)의 주변 회로 영역(TAB)에 의해서 확대하는 마스크(M1, M2)의 긴 길이 방향의 치수의 확대 배율을 e1, 표시 화면 영역(DPA)의 짧은 길이 방향의 양측(또는 편측)의 주변 회로 영역(TAB)에 의해서 확대하는 마스크(M1, M2)의 짧은 길이 방향의 치수의 확대 배율을 e2로 한다.
따라서, 마스크면(P1)의 Y방향의 치수 La가 마스크(M1, M2)의 긴 길이 방향의 치수와 일치하도록 배치하는 경우, 마스크면(P1) 상의 마스크 영역의 Y방향의 길이 L는, L=La=e1·Ld가 된다. 마찬가지로, 마스크면(P1) 상의 마스크 영역의 θ방향의 길이 πφ(Lb)는, πφ=n(e2ㆍLc＋Sx)가 되어, 비 L/φ는 이하의 관계식으로 나타내어진다.
L/φ=e1·π·Asp·Lc/n(e2ㆍLc＋Sx)
이 관계식에서, 도 11에 나타낸 마스크(M2)의 경우는, n=2, e1=1.2, e2=1.0으로 했다.
예를 들면, 표시 패널 디바이스용 마스크(M2)의 표시 화면 영역(DPA)의 종횡비를 16：9(Asp=1.778)로 한 경우에, 마스크(M2)를 θ방향으로 3면 병렬로 배치(n=3)하면, 간격 Sx가 제로인 경우, 비 L/φ는, L/φ=e1·π·Asp/n·e2가 되며, 확대 배율 e1를 1.2, 확대 배율 e2를 1.0으로 했다고 해도, 비 L/φ는 2.23이 된다.
게다가, 앞의 도 10에 나타낸 바와 같이, 2행 2열로 마스크(M2)(24인치)를 배치한 4면취 전체의 마스크 영역의 종횡비가, θ방향으로 표시 화면 영역(DPA)의 장변 방향을 향한 1면취의 마스크(M)(50인치)의 종횡비와 거의 동일하면, 주변 회로 영역(TAB)의 단자부의 치수의 차이, 혹은 간격 Sx의 차이만으로, 동일 치수의 원통 드럼(21)으로 하는 것이 가능하게 된다.
이상과 같이, 표시 패널의 표시 화면 영역(DPA)의 어스펙트비가 16：9나 2：1 등과 같이, 2：1에 가까운 경우, 그 표시 패널용 마스크(M, M1, M2)를 효율적으로 원통 드럼(21)의 외주면에 배열하기 위해서는, 원통 드럼(원통 마스크)(21)의 주사 노광 방향(θ방향)과 직교하는 방향(Y방향)의 길이 L과 직경 φ와의 관계가, 1.3≤L/φ≤3.8을 만족하도록 하는 것이 좋다. 게다가, 단일의 마스크(M, M1, M2)의 종횡비가 2：1에 가까운 경우, 그들 마스크를 다면취로 복수 배열할 때에는, 다면취에 의해서 점유되는 마스크면(P1) 상의 마스크 영역 전체의 종횡비(L：Lb)를, 1：1에 가깝게 하면 좋다. 또, 간격 Sx(또는 여백부(92))는 일정하게 하는 것이 바람직하다.
또, 원통 드럼(21)의 외주면(마스크면(P1))의 직경 φ와, 마스크면(P1)에 형성되는 마스크 패턴의 제1 축(AX1)의 방향의 전체 길이 L(La)와의 관계는, 1.3≤L/φ≤3.8을 만족하도록 하는 것이 좋지만, 또한, 1.3≤L/φ≤2.6으로 하면, 상기의 효과를 바람직하게 얻을 수 있다. 일례로서는, 도 11에 나타낸 마스크(M2)의 긴 길이 방향이 θ방향이 되도록, 마스크(M2)를 90°회전시켜, Y방향으로 간격을 두지 않고 2개 늘어놓아 2면취로 하는 경우, L/φ≒2.6이 된다. 이 경우, 1개의 마스크(M2)의 θ방향의 길이 πφ(Lb)는, πφ=e1·Ld이며, Y방향으로 늘어서는 2개의 마스크(M2)의 합계의 길이 L는, L=2·e2·Lc이다. 따라서, Asp=Ld/Lc로부터, 비 L/φ는, L/φ=2π·e2/e1·Asp가 되며, e1=1.2, e2=1.0, Asp=2/1로 하면, L/φ=π/1.2≒2.6이 된다.
또, 노광 장치(U3)는, 마스크(M(M1, M2))를 교환 가능하게 하는 것이 바람직하다. 마스크를 교환 가능하게 함으로써, 여러 가지의 사이즈의 표시 패널, 혹은 전자 회로 기판용 마스크 패턴을 기판(P)에 투영 노광할 수 있다. 또, 원통 드럼(21)의 마스크면(P1)에 형성되는 마스크(M, M1, M2 등)의 면수(面數)가 여러 가지인 경우라도, 각 마스크 사이에 생기는 간극(간격 Sx)을 필요 이상으로 크게 취하지 않게 된다. 즉, 마스크면(P1)의 전면적에 차지하는 유효한 마스크 영역의 비율(마스크 이용율)의 저하를 억제할 수 있다.
또, 마스크(M(M1, M2))는, 원통 드럼(21)의 마스크면(P1)의 직경 φ와, 주사 노광 방향과 직교하는 방향(Y방향)의 마스크 영역의 길이 L이, 모두 대략 동일하게 되도록 교환 가능하게 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 마스크(M(M1, M2))를 교환하는 것만으로, 노광 장치(U3)측의 투영 광학계(PL)나 조명 광학계(IL), 혹은 기판(P)과 마스크면(P1)과의 거리 등의 다른 부분의 조정이 불필요, 혹은 매우 약간의 조정량으로 끝낼 수 있어, 마스크 교환 후에도 동일한 상품질(像品質)로 여러 가지의 디바이스의 패턴을 전사할 수 있다.
또, 상기의 실시 형태에서는, 원통 드럼(21)의 직경 φ를 일정하게 하여, 면취수(面取數)나 배열의 방향을 다르게 한 여러 가지의 면수의 디바이스용 마스크(M1, M2)를 마스크면(P1) 상에 배치하는 경우, 혹은 원통 드럼(21)의 직경 φ를 다르게 하여 여러 가지의 면수의 디바이스를 마스크면(P1) 상에 배치하는 경우가 있다. 그렇지만, 어느 경우도, 원통 모양의 마스크면(P1)의 형상을, 1.3≤L/φ≤3.8의 관계를 만족하도록 함으로써, 마스크면(P1)에 복수의 마스크 패턴을 적은 간극으로 배치할 수 있다. 이것에 의해, 디바이스(표시 패널)의 패턴을 기판(P)에 효율 좋게 전사시킬 수 있다. 또, 원통 드럼(21)에 의한 원통 마스크를, 1.3≤L/φ≤3.8의 관계를 만족하는 형상으로 함으로써, 복수의 디바이스 패턴의 간극을 줄이면서, 여러 가지의 크기의 디바이스의 패턴을 효율 좋게 배치할 수 있고, 또 원통 마스크의 직경 φ의 변화를 줄일 수 있다.
또, 도 8 내지 도 11에 나타내는 바와 같이, 마스크(M1, M2)의 장착면수는, 제조하는 표시 패널(디바이스)의 사이즈에 따라서, 2면, 3면, 4면, 혹은 그것 이상으로 할 수 있다. 마스크(M1, M2)의 장착면수를 3면, 4면으로 늘려 가면 간극(간격 Sx)의 치수를 보다 작게 할 수 있다.
또, 원통 드럼(21)은, 1.3≤L/φ≤3.8을 만족함으로써, 롤 지름(직경 φ)에 대해서, 조명 영역(IR) 또는 투영 영역(PA)의 주사 노광 방향(θ방향)의 폭, 이른바 노광 슬릿폭을 최적화(크게)할 수 있다. 이하, 도 12를 이용하여, 원통 드럼(21)의 마스크면(P1)의 직경 φ와, 주사 노광 방향의 노광 슬릿폭과의 관계에 대해 설명한다.
도 12는, 원통 드럼(21)(마스크면(P1))의 직경 φ와 노광 슬릿폭 D의 관계를, 디포커스(Defocus)량을 변화시켜 시뮬레이션한 그래프이다. 도 12에서, 세로축은 노광 슬릿폭 D[mm]를 나타내고, 이것은 기판(P) 상에 형성되는 투영 영역(PA)(도 3)의 θ방향(X방향)의 폭을 나타낸다. 세로축은 원통 드럼(21)(마스크면(P1))의 직경 φ[mm]를 나타낸다. 또, 디포커스량은, 노광 장치(U3)의 투영 광학계(PL)의 상측(傷惻)(기판(P)측)의 개구수 NA, 노광용의 조명광의 파장 λ, 프로세스 정수 k(k=1)에 의해서 정의되는 초점 심도 DOF에 근거하여 결정된다. 여기에서는, 투영상의 베스트 포커스면과 기판(P)의 표면과의 포커스 방향의 편차량(디포커스량)이, 25㎛와 50㎛인 2종류의 경우에 대해 시뮬레이션했다.
여기서, 도 12의 시뮬레이션에서는, 투영 광학계(PL)의 개구수 NA를 0.0875, 조명광의 파장 λ을 수은 램프의 i선인 365nm, 프로세스 정수 k를 0.5 정도로 했으므로, 초점 심도 DOF는, DOF=k ·λ／NA2로부터, 폭으로 약 50㎛(약 -25㎛ ~ ＋25㎛) 정도 얻어진다. 또, 이 조건에서의 해상력으로서는, 2.5㎛L/S를 얻을 수 있다. 도 12 중의 파선으로 나타낸 25㎛ 디포커스시(defocus時)는, 노광 슬릿폭 D 내에서 초점 심도 DOF의 1/2 정도의 포커스 편차가 생기는 상태이며, 실선으로 나타낸 50㎛ 디포커스시는, 노광 슬릿폭 D 내에서 초점 심도 DOF 정도의 포커스 편차가 생기는 상태이다. 즉, 파선으로 나타낸 25㎛ 디포커스시의 그래프는, 초점 심도 DOF의 폭의 1/2(폭으로 25㎛)를, 이 원통 드럼(21)의 마스크면(P1)의 만곡에 의한 오차로서 허용한 경우의 직경 φ와 노광 슬릿폭 D의 관계를 나타내며, 실선으로 나타낸 50㎛ 디포커스시의 그래프는, 초점 심도 DOF의 폭 정도까지를, 이 원통 드럼(21)의 마스크면(P1)의 만곡에 의한 오차로서 허용한 경우의 직경 φ와 노광 슬릿폭 D의 관계를 나타내고 있다.
도 12에서는, 원통 드럼(21)의 직경 φ를 100mm~1000mm의 범위로 바꾸었을 때에 허용되는 디포커스량(ΔZ로 함)이, 25㎛가 되는 노광 슬릿폭 D와, 50㎛가 되는 노광 슬릿폭 D를, 이하의 계산에 의해 구했다.
D=2·[(φ/2)2－(φ/2－ΔZ)2]0.5
이 시뮬레이션으로부터, 예를 들면, 직경 φ가 500mm인 경우, 디포커스량 ΔZ로서 25㎛까지 허용한다고 한 경우의 노광 슬릿폭 D의 최대치는 약 7.1mm가 되고, 디포커스량 ΔZ로서 50㎛까지 허용한다고 한 경우의 노광 슬릿폭 D의 최대치는 약 10.0mm가 된다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 원통 드럼(21)의 직경 φ가 커질수록, 허용되는 디포커스량을 만족하는 노광 슬릿폭 D는 커진다. 표시 화면 영역(DPA)의 어스펙트비가 2：1이고, 표시 화면 영역(DPA)의 긴 길이 방향으로만 주변 회로 영역(TAB)이 마련되는 도 11과 같은 마스크(M2)의 경우, 그 마스크(M2)의 1면만을 원통 드럼(21)의 마스크면(P1)의 전체 둘레에, 여백부(92)(간격 Sx)를 만들지 않고 형성하면, 그 마스크(M2)의 긴 길이 방향을, 원통 드럼(21)의 주방향(θ방향)으로 할지, 제1 축(AX1)의 방향(Y방향)으로 할지에 의해, 비 L/φ는 크게 바뀐다. 마스크(M2)의 긴 길이 방향을 도 11과 같이 Y방향으로 하면, 마스크(M2)의 1면의 θ방향의 길이 Lc(짧은 길이)가, 원통 드럼(21)의 외주면의 전체 둘레 길이 πφ와 동일하게 되어, φ=Lc/π가 된다. 이 때, 원통 드럼(21) 상의 마스크(M2)의 제1 축(AX1)의 방향(Y방향)의 길이 L는, 도 11의 경우와 마찬가지로, L=1.2·Ld가 된다. 어스펙트비 2：1로부터, Ld=2Lc이기 때문에, 이 경우의 비 L/φ는, L/φ=2.4·π≒7.5가 된다. 한편, 마스크(M2)의 짧은 길이 방향을 Y방향으로 하면, 마스크(M2)의 1면의 θ방향의 전체 둘레 길이 πφ는 1.2·Ld가 되고, 원통 드럼(21) 상의 마스크(M2)의 Y방향의 길이 L는 Lc가 된다. 따라서, 이 경우의 비 L/φ는, L/φ=π/2.4≒1.3이 된다.
마스크의 Y방향의 길이 L을, 노광 장치(U3)의 투영 광학계(PL)의 각 투영 영역(PA1~PA6)(도 3)의 Y방향의 합계 치수의 범위 내로 설정하기로 하여, 길이 L을 일정하게 하면, 비 L/φ가 1.3으로부터 7.5로 약 6배 변화하는 것은, 원통 드럼(21)의 직경 φ가 약 6배 변화하는 것을 의미한다. 직경 φ의 약 6배의 변화는, 도 12중에서는, 예를 들면, 직경 φ=150mm로부터 900mm로의 변화에 상당한다. 이 경우, 허용 디포커스량 ΔZ를 25㎛로 한 경우의 노광 슬릿폭 D는, φ 150mm일 때의 약 3.9mm로부터 φ 900mm일 때의 약 9.5mm로 변화한다. 따라서, 마스크의 Y방향의 길이 L을 일정으로 하는 경우, 직경 φ가 900mm인 원통 마스크로부터, 직경 φ가 150mm인 원통 마스크로 바꾸면, 노광 슬릿폭 D는 약 40%로 감소하게 된다. 허용 디포커스량 ΔZ를 50㎛로 한 경우도 동일하다.
이 때문에, 비 L/φ가 1.3 내지 7.5의 범위를 대상으로 하면, 투영상의 콘트라스트를 일정하게 노광을 행하는 경우에는, 단순하게는 기판(P)에 부여되는 노광량이 40%로 감소해 버린다. 기판(P)에 부여되는 노광량을 적정값(100%)으로 하기 위해서는, 노광 슬릿폭 D로서 9.5mm로 설정되는 투영 영역(PA)에 의한 노광시의 기판(P)의 이동 속도에 대해서, 약 40%의 속도로 기판(P)을 이동시키게 된다. 즉, 기판(P)의 반송 속도 자체를 약 40%로 떨어뜨리게 되므로, 스루풋(throughput)(생산성)은 절반 이하가 되어 버린다. 노광 슬릿폭 D로서 3.9mm로 설정되는 투영 영역(PA)을 사용한 노광시에도, 기판(P)의 반송 속도를 떨어뜨리지 않기 위해서는, 투영 영역(PA) 내의 투영상의 휘도, 즉 조명 광속(EL1)의 조도를 높이는 것이 고려되어진다. 그 경우, 마스크면(P1)을 조사하는 조명 광속(EL1)의 조도는, 노광 슬릿폭 D가 9.5mm인 경우의 조도에 대해서 약 2.5배로 할 필요가 있다.
이것에 대해서, 도 11과 같은 마스크(M2)의 2면취를 채용하면, 비 L/φ를 약 3.8(1.2·π) 이하의 범위(1.3~3.8)로 할 수 있다. 마스크의 Y방향의 길이 L을 일정하게 하는 경우, 원통 마스크(원통 드럼(21))의 직경 φ의 변화는 약 3배의 범위가 되고, 예를 들면 φ=900mm~300mm의 사이에서 고려되면 좋다. 도 12의 시뮬레이션에 의해, 직경 φ가 300mm일 때에 허용 디포커스량 ΔZ를 25㎛로 하는 경우의 노광 슬릿폭 D는, 약 5.5mm가 된다. 따라서, 노광 슬릿폭 D가 약 9.5mm인 경우에 대해서, 기판(P)의 반송 속도는 약 60% 정도까지의 감소로 끝난다. 이와 같이, 원통 드럼(21)의 마스크면(P1) 상에 형성되는 마스크 영역의 종횡비(L：πφ)를, 비 L/φ가 약 1.3~약 3.8이 되도록 제한하는 것에 의해, 노광 슬릿폭 D의 변화를 억제할 수 있다.
마찬가지로, 도 11의 마스크(M2)를, 도 8과 같이 θ방향으로 간격 Sx 제로로 하여 3개 늘어놓은 경우는, L/φ=0.4π·Asp가 되고, 원통 드럼(21)의 직경 φ는, 예를 들면, 500mm~900mm까지 약 1.8배의 범위에서 변화할 가능성이 있다. 디포커스량 25㎛에서의 노광 슬릿폭 D는, 직경 φ가 900mm인 경우의 약 9.5mm로부터 약 7.1mm로 감소하지만, 이것은 스루풋이 약 75%로 저감하는 것에 상당한다. 그렇지만, 앞의 예와 같이, 스루풋이 절반 이하가 되는 경우 보다도 개선된다. 게다가, 도 11의 마스크(M2)를, 도 9와 같이 θ방향으로 간격 Sx를 제로로 하여 4개 늘어놓은 경우는, L/φ=0.3π·Asp가 되고, 원통 드럼(21)의 직경 φ는, 예를 들면, 700mm~900mm까지 약 1.3배의 범위에서 변화할 가능성이 있다. 디포커스량 25㎛에서의 노광 슬릿폭 D는, 직경 φ가 900mm인 경우의 약 9.5mm로부터 약 8.4mm로 감소한다. 이것은 스루풋이 약 88%로 저감하는 것에 상당하지만, 앞의 예와 같이 스루풋이 절반 이하가 되는 경우 보다도 큰 폭으로 개선되어, 실질적으로 로스가 없는 노광이 가능해진다. 또, 노광 슬릿폭 D의 75%나 88% 정도의 감소라면, 광원(31)의 발광 강도를 높이거나, 광원의 수를 늘리거나 함으로써, 용이하게 조명 광속(EL1)의 조도를 올릴 수 있어, 스루풋의 저하를 전혀 없게 할 수 있다. 또, 마스크 영역의 사이즈는, 일정값에 가까워짐에 따라서, 스루풋이 일정하게 되는 것을 알 수 있다. 즉, 표시 화상 영역(DPA)의 화면 사이즈(대각 길이 Le)에 따라서, 마스크(M)의 1면취, 마스크(M1)나 마스크(M2)의 다면취를 나누어 사용함으로써, 마스크 영역의 사이즈(L×πφ)가 일정한 원통 드럼(21)(직경 φ가 변하지 않음)으로 할 수 있어, 스루풋은 일정하게 유지된다.
그런데, 비 L/φ의 범위를 약 1.3~약 3.8로 했지만, 이것은 도 11에서 나타낸 바와 같이, 어스펙트비 2：1인 표시 패널용 마스크(M2)의 긴 길이 방향의 치수가, 주변 회로 영역(TAB)의 폭을 포함하여, 표시 화면 영역(DPA)의 긴 길이 방향의 치수 Ld에 대해서 20% 증가하는 경우(1.2배가 되는 경우)를 상정했기 때문이다. 그래서, 마스크의 긴 길이 방향의 치수가, 표시 화면 영역(DPA)의 긴 길이 방향의 치수 Ld에 대해서 e1배로 확대했다고 하면, 비 L/φ는, Asp=Ld/Lc로서, 이하의 범위로 나타내어진다.
π/(e1·Asp)≤L/φ≤e1·π
이 조건을 만족하는 원통 드럼(21)(원통 마스크)을 이용함으로써, 본 실시 형태의 노광 장치(U3)는, 원통면에 의한 투영 오차에 의해서 생기는 투영상의 디스토션이나, 원호에 의한 투영상면의 변화(포커스 어긋남)를 억제하면서, 표시 패널(디바이스)용 마스크 패턴의 복수를, 간극을 줄여서 기판(P) 상에 늘어놓아 전사할 수 있다.
이상, 본 실시 형태에서의 원통 마스크(원통 드럼(21)) 상에 형성되는 마스크(M, M1, M2) 등의 배치예를 정리해 보면, 도 13, 도 14와 같이 된다. 도 13은, 앞의 도 7과 마찬가지로, θ방향을 긴 길이 방향으로 하는 마스크(M)의 1면취의 경우를 나타내고, 도 14는, 앞의 도 11과 마찬가지로, Y방향을 긴 길이 방향으로 하는 마스크(M2)를 θ방향으로 2개 늘어놓은 2면취인 경우를 나타낸다. 도 13은, 도 7과 마찬가지로, 표시 화면 영역(DPA)의 대각 길이 Le(인치)인 표시 패널용 마스크(M)를 장변이 θ방향이 되는 방향으로 배치한 경우이다. 이 경우, 표시 화면 영역(DPA)의 장변 치수 Ld와 단변 치수 Lc의 비(Ld/Lc)를 어스펙트비 Asp로 하고, 표시 화면 영역(DPA)의 주위의 주변 회로 영역(TAB)을 포함하는 마스크(M)의 전체를, 원통 드럼(21)의 외주면(마스크면(P1))에 여백없이 형성하면, 마스크(M)의 θ방향의 길이 πφ는, πφ=e1·Ld=e1·Asp·Lc가 되고, Y방향의 길이 L는, L=e2·Lc가 된다. 먼저 설명한 대로, e1는, 표시 화면 영역(DPA)의 긴 길이 방향의 양측 또는 편측에 부속하는 주변 회로 영역(TAB)의 합계폭에 의해서, 마스크(M)의 긴 길이 방향이 표시 화면 영역(DPA)의 긴 길이 방향에 대해서 어느 정도 확대하는지를 나타낸 확대 배율이다. 마찬가지로, e2는, 표시 화면 영역(DPA)의 짧은 길이 방향의 양측 또는 편측에 부속하는 주변 회로 영역(TAB)의 합계폭(도 13 중의 Ta)에 의해서, 마스크(M)의 짧은 길이 방향이 표시 화면 영역(DPA)의 짧은 길이 방향에 대해서 어느 정도 확대하는지를 나타낸 확대 배율이다. 이상으로부터, 원통 드럼(21)의 외주면(마스크면(P1))으로서 최저한 필요한 크기는, πφ×L이며, 이 때의 마스크(M)의 길이 L과 직경 φ의비 L/φ는, 이하와 같이 나타내어진다.
L/φ=π·e2/e1·Asp
마스크(M)의 종횡비(πφ：L)가 보다 크게 되는 경우를 상정하여, 표시 화면 영역(DPA)의 장변에 인접한 주변 회로 영역(TAB)의 폭 Ta를 제로(e2=1)로 하고, 확대 배율 e1를 1.2(20% 증가)로 하면, 비 L/φ는, π/1.2·Asp가 된다. 따라서, 어스펙트비 Asp가 2(2/1)인 경우, 비 L/φ는, π/2.4≒1.3이 되며, 어스펙트비 Asp가 1.778(16/9)인 경우, 비 L/φ는, π/2.134≒1.47이 된다.
도 14는, 도 11과 마찬가지로, 표시 화면 영역(DPA)의 장변 방향을 Y방향으로 하는 2개의 마스크(M2)를, θ방향으로 늘어놓는 2면취인 경우이며, 어스펙트비 Asp, 확대 배율 e1, e2의 정의는 도 13의 경우와 동일하다. 표시 화면 영역(DPA)의 주위의 주변 회로 영역(TAB)을 포함하는 1개의 마스크(M2)의 사이즈는 L×Lg가 되고, 이 마스크(M2)의 2개가 θ방향으로 간격 Sx를 사이에 두고 병설된다. 따라서, 2개의 마스크(M2)와 2개의 간격 Sx를 포함하는 마스크 전체를, 원통 드럼(21)의 외주면(마스크면(P1))에 여백없이 형성하는 경우, 마스크 전체의 θ방향의 길이 πφ는, πφ=2(Lg＋Sx)가 되고, Y방향의 길이 L는, L=e1·Ld가 된다. 따라서, 이 때의 비 L/φ는, 이하와 같이 나타내어진다.
L/φ=π·e1·Ld/2(Lg＋Sx)
여기서, 확대 배율 e1를 1.2(20% 증가), 표시 화면 영역(DPA)의 장변에 인접한 주변 회로 영역(TAB)의 폭 Ta를 제로(e2=1)로 하고, 간격 Sx도 제로로 가정하면, Lg=e2·Lc, Ld=Asp·Lc의 관계로부터, 비 L/φ는, 0.6π·Asp가 된다.
따라서, 어스펙트비 Asp가 2(2/1)인 경우, 비 L/φ는, 약 3.8이 되고, 어스펙트비 Asp가 1.778(16/9)인 경우, 비 L/φ는, 약 3.4가 된다.
이와 같이, 원통 모양의 마스크면(P1) 상에 배치하는 표시 패널(디바이스)의 사이즈(인치수), 표시 화면 영역(DPA)의 어스펙트비 Asp, 주변 회로 영역(TAB)의 폭 등이 정해지면, 그것에 근거하여, 비 L/φ가 노광 장치(U3)의 장치 사양에 적합한 바람직한 원통 마스크(원통 드럼(21))를 간단하게 제작할 수 있다.
또한, 도 15 내지 도 18을 이용하여 구체예를 설명한다. 먼저, 상술의 도 7 혹은 도 13에 나타내는 바와 같이, 표시 화면 영역(DPA)의 장변 방향을 θ방향으로 한 마스크(M)를 원통 드럼(21)의 마스크면(P1) 상에 1면취하는 경우를 비교의 기준으로 한다. 여기서, 구체예에서는, 노광 장치(U3)의 투영 광학계(PL)는 등배로 마스크 패턴을 기판(P) 상에 투영하는 것으로 한다. 따라서, 원통 드럼(21)의 마스크면(P1)에는, 실제의 표시 패널과 실치수 크기의 마스크 패턴이 형성된다. 또, 표시 패널의 표시 화면 영역(DPA)은, 하이비전 사이즈(어스펙트비 16：9)이고 60인치의 화면으로 한다. 이 경우, 표시 화면 영역(DPA)의 단변 치수 Lc는 74.7cm, 장변 치수 Ld는 132.8cm, 대각 길이 Le는 152.4cm가 된다. 또, 주변 회로 영역(TAB)도 포함한 마스크(M) 전체의 크기는, 표시 화면 영역(DPA)의 장변 방향에 관한 확대 배율 e1를 1.2(20% 증가), 단변 방향에 관한 확대 배율 e2를 1.15(15% 증가)로 하여, 긴 길이 방향(θ방향)으로 e1·Ld=159.4cm, 짧은 길이 방향(Y방향)으로 e2·Lc=85.9cm로 했다. 게다가, 도 6 또는 도 7에 나타낸 여백부(92)의 θ방향의 길이를 5.0cm로 한다. 이상의 조건에서 마스크(M)를 원통 드럼(21)의 마스크면(P1)에 마련하기 때문에, 마스크면(P1)의 θ방향의 치수 πφ는 164.4cm가 된다. 따라서, 원통 드럼(21)의 직경 φ는, 52.33cm 이상일 필요가 있으며, 예를 들면, 52.5cm로 설정된다. 또, 이상의 조건의 마스크(M) 전체의 Y방향의 길이는, 85.9cm로 했지만, 이 마스크(M)를 기준으로 하므로, 노광 장치(U3)의 각 투영 광학계(PL1~PL6)의 투영 영역(PA1~PA6)을 Y방향으로 연결한 노광 영역의 Y방향의 전체 폭은, 85.9cm 보다도 조금 크게, 87cm인 것으로 한다. 여기서, 도 12에 나타내는 시뮬레이션 결과로부터, 원통 드럼(21)(원통 마스크(M))의 직경 φ를 52.5cm로 하면, 허용되는 디포커스량을 25㎛로 한 경우의 노광 슬릿폭 D는 7.4mm가 되며, 허용되는 디포커스량을 50㎛로 한 경우의 노광 슬릿폭 D는 10.3mm가 된다. 따라서, 도 13에 나타낸 기준이 되는 마스크(M)(원통 드럼(21))를 사용하여 기판(P)을 주사 노광할 때에는, 노광 슬릿폭 D가 7.4mm 이하, 또는 10.3mm 이하를 기준으로 하여 각종 노광 조건(기판(P)의 이동 속도, 조명 광속(EL1)의 조도 등)이 최적화되어 있는 것으로 한다. 즉, 허용되는 디포커스량 ΔZ를 25㎛ 이하로 하고 싶은 경우는, 노광 슬릿폭 D(투영 영역(PA)의 주사 노광 방향의 폭)가 7.4mm 이하의 소정값이 되도록, 도 4 중의 조명 시야 조리개(55)의 개구, 또는 투영 광학계(PL) 내의 투영 시야 조리개(63)의 개구가 조정된다.
다음으로, 도 13에 나타낸 60인치 표시 패널용 마스크(M)를 위해 설정한 원통 드럼(21)의 외주면(마스크면(P1))에, 어스펙트비 16：9(Asp=16/9)인 32인치 표시 패널용 마스크(M3)를 배치하는 경우를 설명한다. 원통 드럼(21)의 마스크면(P1)의 크기는, Y방향이 길이 L=85.9cm, θ방향의 길이 πφ=164.4cm이지만, 기준이 되는 마스크(M)와 마찬가지로, 표시 화면 영역(DPA)의 긴 길이 방향이 θ방향이 되도록 32인치 표시 패널용 마스크(M3)의 하나를 배치(1면취)하면, 마스크면(P1) 상의 마스크(M3)의 주위에 넓은 여백부가 가능해진다.
이 32인치 표시 패널의 경우, 표시 화면 영역(DPA)의 장변의 치수 Ld는 70.8cm, 단변의 치수 Lc는 39.9cm가 된다. 또, 표시 화면 영역(DPA)의 긴 길이 방향의 양측 또는 편측에 인접하는 주변 회로 영역(TAB)에 의한 확대 배율 e1를 1.2(20% 증가) 정도로 하면, 마스크(M3)의 θ방향의 치수는 15cm 정도 확대되어, 85.8cm가 되며, 또 θ방향으로 5cm 정도의 여백부(92)를 마련하기로 하면, 전체 길이에서는 90.8cm가 된다. 따라서, 마스크(M3)는, 기준의 마스크(M)용으로 준비한 원통 드럼(21)의 마스크면(P1) 상에서 전체 둘레 길이(πφ=164.4cm)의 약 55%로 형성되는 것에 지나지 않는다. 또, 기준이 되는 원통 드럼(21)의 마스크면(P1)의 Y방향의 길이 L이 85.9cm인 것에 대해, 마스크(M3)의 Y방향의 길이는, 표시 화면 영역(DPA)의 짧은 길이 방향의 확대 배율 e2를 1.15(15% 증가) 정도로 하면, 45.8cm가 된다. 따라서, 마스크(M3)는, 기준이 되는 원통 드럼(21)의 마스크면(P1) 상에서 Y방향의 치수(L=85.9cm)의 약 53%로 형성되는 것에 지나지 않는다. 따라서, 표시 화면 영역(DPA)의 긴 길이 방향이 θ방향이 되도록 32인치 표시 패널용 마스크(M3)의 하나를, 기준이 되는 원통 드럼(21)의 마스크면(P1)에 배치하면, 마스크(M3)의 점유 면적은 마스크면(P1)의 전면적의 약 30%에 지나지 않아, 효율적이지는 않다.
그런데, 1개의 마스크(M3)를 원통 드럼(21)에 효율적으로 배치하기 위해, 마스크(M3)의 θ방향의 치수와 여백부(92)의 치수와의 합계인 전체 길이 90.8cm가 전체 둘레 길이가 되도록, 원통 드럼(21)의 직경 φ를 바꾸었다고 하면, 직경 φ는 최저라도 28.91cm이면 된다. 그래서, 마스크(M3)용의 원통 드럼(21)으로서, 직경 φ가 29cm인 것을 준비했다고 하면, 도 12의 시뮬레이션 결과로부터, 직경 φ=29cm인 경우의 노광 슬릿폭 D는, 허용 디포커스량 ΔZ가 25㎛일 때에는 약 5.4mm, 허용 디포커스량 ΔZ가 50㎛일 때에는 약 7.6mm가 된다.
이것을, 기준이 되는 원통 드럼(21)에 대해서 설정된 노광 슬릿폭 D(7.4mm, 또는 10.3mm)와 비교해 본다. 기준이 되는 마스크면(P1)(직경 φ=52.5cm인 원통 드럼(21))의 경우, 노광 슬릿폭 D를 10.3mm(허용 디포커스량 50㎛)로 하여, 적정 노광량이 얻어지도록 설정된 기판(P)의 이동 속도를 V1로 한다. 이 때, 동일 조건의 기판(P)에, 직경 φ=29cm인 원통 드럼(21)에 형성된 32인치 표시 패널용의 1면취의 마스크(M3)의 패턴을 노광하는 경우, 노광 슬릿폭 D가 7.6mm(허용 디포커스량 50㎛)이기 때문에, 조도를 일정하게 한 경우에, 적정 노광량을 얻기 위한 기판(P)의 이동 속도 V2는, V2=(7.6/10.3)V1가 되고, 제조 라인의 기판 처리 속도는 전체적으로, 거의 25% 저하해 버린다. 허용 디포커스량 ΔZ가 25㎛인 경우도, 생산성은 동일한 정도로 저하한다.
그러면, 어스펙트비 16：9인 32인치 표시 패널용 마스크(M3)를, 앞의 도 14에 나타내는 바와 같은 배치에서, 2면취한 원통 마스크(원통 드럼(21))의 구체예를 도 15에 의해 설명한다. 이 도 15에서, 표시 화면 영역(DPA)의 장변 치수 Ld는 70.8cm, 단변 치수 Lc는 39.9cm가 된다. 또, 주변 회로 영역(TAB)에 의한 마스크(M3)의 긴 길이 방향(Y방향)의 확대 배율 e1는 1.2 정도, 짧은 길이 방향(θ방향)의 확대 배율 e2는 1.15 정도로 했으므로, 마스크(M3)의 Y방향의 길이 L는, 15cm 정도 증가하여 85.8cm가 되고, 마스크(M3)의 θ방향의 길이 Lg는, 6cm 정도 증가하여 45.9cm가 된다.
여기서, 마스크(M3)의 장변에 인접하는 간격 Sx(여백부(92))의 θ방향의 치수를 10cm로 하면, 2개의 마스크(M3)와 2개의 간격 Sx를 포함하는 마스크 영역 전체의 θ방향의 길이는, 2(Lg＋Sx)로부터, 110.8cm가 된다. 따라서, 이 경우의 원통 드럼(21)의 직경 φ는, 35.3cm 정도이면 좋게 된다. 또, 원통 드럼(21) 상의 마스크면(P1)의 Y방향의 길이 L는 최저 85.8cm가 된다. 이 길이 L(85.8cm)는, 기준이 되는 원통 드럼(21)에서 설정한 노광 영역의 Y방향의 전체 폭(투영 영역(PA1~PA6)의 Y방향의 합계 길이) 87cm의 범위 내에 꼭 들어간다. 따라서, 도 15에 나타낸 마스크(M3)의 2면취용 원통 마스크(φ=35.3cm, L=85.8cm인 원통 드럼(21))는, 기준이 되는 원통 마스크(φ=52.5cm, L=85.9cm인 원통 드럼(21))와 마찬가지로, 노광 장치(U3)에 장착하여 마스크(M3)의 패턴을 기판(P) 상에 효율적으로 노광할 수 있다.
도 16은, 도 15에 나타낸 32인치 표시 패널용 마스크(M3)를 2면취하는 다른 예의 개략 구성을 나타내는 전개도이다. 여기에서는, 도 15와 동일 치수의 마스크(M3)가, 표시 화면 영역(DPA)의 긴 길이 방향을 θ방향으로 하도록, Y방향으로 2개 늘어놓아 간극없이 배치되는 것으로 가정하고, 2개의 마스크(M3)에 의한 Y방향의 치수 L는, 91.8cm(2×45.9cm)가 된다. 이 길이 L(91.8cm)는, 기준이 되는 원통 드럼(21)에서 설정한 노광 영역의 Y방향의 전체 폭(투영 영역(PA1~PA6)의 Y방향의 합계 길이) 87cm의 범위 내에 들어가지 않는다. 즉, 도 15와 동일한 마스크(M3)를 90°회전시킨 2면취는, 기준이 되는 원통 드럼(21)의 마스크면(P1) 상에는 배치할 수 없게 된다.
도 17은, 도 15에 나타낸 32인치 표시 패널용 마스크(M3)를 1면취하는 다른 예의 개략 구성을 나타내는 전개도이다. 여기에서는, 도 15와 동일 치수의 마스크(M3)의 하나가, 표시 화면 영역(DPA)의 짧은 길이 방향을 θ방향으로 하도록 배치되는 것으로 가정하고, θ방향의 여백부(92)의 간격 Sx를 10cm로 한다. 이러한, 마스크(M3)의 배치는, 표준이 되는 원통 드럼(21)의 마스크면(P1)에 대한 점유 면적이 매우 작아, 비효율적이다. 그런데, 도 17과 같은 1면취의 마스크(M3)에 적절한 치수의 원통 드럼(21)을 상정해 보면, 원통 드럼(21)의 전체 둘레 길이 πφ는, 마스크(M3)의 θ방향의 치수 Lg(45.9cm)와 여백부(92)(Sx)의 치수(10cm)와의 합계로부터, πφ=55.9cm가 된다. 따라서, 원통 드럼(21)의 직경 φ는 17.8cm 이상이 되므로, 18cm로서 간주한다. 또, 이 경우의 마스크(M3)의 Y방향의 길이 L는, 도 15와 동일하여 85.8cm이므로, 비 L/φ는 약 4.77이 된다. 　
이와 같이, 표준이 되는 원통 마스크(원통 드럼(21))의 직경 φ(52.5cm) 보다도 작은 직경 φ(18cm)으로 하면, 마스크면(P1) 상에 효율적으로 마스크(M3)를 배치할 수 있지만, 스루풋(생산성)은 저하한다. 도 12의 시뮬레이션에 의하면, 마스크면(P1)의 직경을 18.0cm로 하면, 허용 디포커스량 ΔZ를 25㎛로 한 경우의 노광 슬릿폭 D는 약 4.3mm가 되며, 허용 디포커스량 ΔZ를 50㎛로 한 경우의 노광 슬릿폭 D는 약 6.0mm가 된다. 따라서, 기판(P)의 이동 속도 V2는, 표준이 되는 원통 마스크(원통 드럼(21))를 이용했을 때의 기판(P)의 이동 속도 V1에 대해서, 노광 슬릿폭 D의 협소화에 따라 저감한다. 허용 디포커스량 ΔZ를 25㎛로 하는 경우는, V2=(4.3/7.4)V1가 되고, 허용 디포커스량 ΔZ를 50㎛로 하는 경우는, V2=(6.0/10.3)V1가 되어, 어느 경우도, 표준이 되는 원통 마스크를 사용한 경우와 비교해서, 스루풋은 약 58%로 저하한다.
다음으로, 도 15와 동일한 사이즈의 마스크(M3)를, 도 15와 같이 긴 길이 방향이 Y방향을 향하도록, θ방향으로 3개 배열하는 경우의 구체예를, 도 18에 의해 설명한다. 도 18의 마스크(M3)의 배치는, 앞의 도 8과 동일한 3면취이다.
여기서, 3개의 마스크(M3)의 각각의 장변에 인접한 여백부(92)(Sx)나 간격 Sx의 θ방향의 치수를 모두 9cm로 하면, 마스크(M3)의 단변 방향의 치수 Lg가 45.9cm이므로, 마스크 영역 전체의 θ방향의 길이는, 3(Lg＋Sx)으로부터, 164.7cm가 된다. 이 경우, 마스크 영역 전체의 θ방향의 길이를 원통 드럼(21)의 전체 둘레 길이 πφ와 일치하도록 하면, 원통 드럼(21)의 직경 φ는, 52.43cm 이상이 된다. 이 값은, 표준이 되는 원통 마스크의 직경 φ=52.5cm와 거의 동일하다. 또, 마스크 영역의 Y방향의 치수 L는 85.8cm이며, 노광 영역(투영 영역(PA1~PA6))의 Y방향의 합계폭 87cm 이내에 들어간다.
이와 같이, 어스펙트비 16：9인 32인치 표시 패널용 마스크(M3)라면, 도 18과 같은 3면취에 의해서, 표준이 되는 원통 드럼(21)(φ=52.5cm)의 마스크면(P1) 상에, 여백부(92)나 간격 Sx의 치수를 조정하는 것만으로, 효율적으로 마스크(M3)를 배치할 수 있다. 따라서, 마스크(M3)를 도 18과 같이 3면취하는 경우는, 표준이 되는 원통 마스크의 사이즈(φ×L)를 그대로 사용할 수 있으므로, 스루풋의 저하는 생기지 않는다. 또, 이 도 18의 경우, 비 L/φ는 약 1.63이 되고, 효율적인 생산이 가능하게 간주되는 범위, 1.3≤L/φ≤3.8으로 되어 있다.
도 15 내지 도 18에 나타내는 바와 같이, 노광 장치(U3)에 장착 가능한 기준이 되는 원통 마스크(원통 드럼(21))의 마스크면(P1)의 크기를 기준으로 하여, 임의의 크기의 표시 패널 디바이스를 작성하는 경우, 원통 드럼(21)에 마스크를 1면취, 혹은 다면취로 배치할 때의 비 L/φ를 1.3~3.8의 범위로 하도록, 방향성이나 면수를 조정함으로써, 생산 효율을 저하시키지 않고, 효율적으로 패턴의 전사를 행할 수 있다.
또, 도 15 내지 도 18은, 표시 화면 영역(DPA)이 어스펙트비 16：9인 60인치의 1면의 표시 패널 디바이스를 작성하기 위한 마스크면(P1)의 크기를 기준으로 했다. 그렇지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 표시 화면 영역(DPA)을, 어스펙트비 16：9인 하이비전 사이즈이고 65인치의 화면으로 해도 괜찮다. 이 경우, 도 13과 같이 배치되는 표시 화면 영역(DPA)의 대각 길이 Le는 165.1cm, Y방향으로 연장하는 단변 Lc는 80.9cm, θ방향으로 연장하는 장변 Ld는 143.9cm가 된다. 또, 주변 회로 영역(TAB)도 포함한 마스크(M) 전체의 크기는, 장변 방향(θ방향)으로 확대 배율 e1=1.2(표시 화면 영역(DPA)의 긴 길이 방향으로 20% 증대), 단변 방향(Y방향)으로 확대 배율 e2=1.15(표시 화면 영역(DPA)의 짧은 길이 방향으로 15% 증대)만큼, 표시 화면 영역(DPA)의 사이즈 보다도 크게 되는 것으로 한다. 따라서, 어스펙트비 16：9인 65인치 표시 패널용 1면취 마스크(M)의 경우, 마스크(M)의 긴 길이 방향의 치수는, 도 13에 나타낸 바와 같이 e1·Asp·Lc로부터, 172.7cm, 짧은 길이 방향의 치수는, 도 13에 나타낸 바와 같이 e2·Lc로부터, 93.1cm가 된다. 1면취 마스크(M)의 경우, θ방향으로 인접하여 여백부(92)가 마련되지만, 그 θ방향의 치수(Sx)를 5cm로 하면, 마스크면(P1)의 θ방향의 치수는 약 178cm가 되어, 직경 φ는 56.7cm 이상이 된다. 또, 마스크면(P1)의 Y방향의 길이는, 93.1cm가 되므로, 이 65인치용 원통 마스크를 기준의 마스크로서 장착 가능한 노광 장치(U3)에는, 노광 영역의 Y방향의 전체 폭(투영 영역(PA1~PA6)의 Y방향폭의 합계)이, 예를 들면, 95.0cm이 되도록, 투영 영역(PA)의 Y방향 치수를 바꾼 6개의 투영 광학계(PL)가 마련된다. 혹은, Y방향으로 1개의 투영 광학계(PL)를 더 추가한 7개의 투영 광학계가 마련된다. 이 어스펙트비 16：9인 65인치 표시 패널의 1면취용 원통 마스크(원통 드럼(21))의 비 L/φ는, L/φ=1.64(≒93.1/56.7)가 된다. 또, 원통 마스크의 직경 φ가 56.7cm이므로, 도 12의 시뮬레이션 결과로부터, 노광 슬릿폭 D는, 허용 디포커스량 ΔZ를 25㎛로 하는 경우는 약 7.5mm, 허용 디포커스량 ΔZ를 50㎛로 하는 경우는 약 10.6mm가 된다.
그러면, 어스펙트비 16：9인 65인치 표시 패널의 1면취용의 원통 마스크(φ=56.7cm, L=93.1cm)에, 37인치 표시 패널용 마스크(M4)의 3개를, 도 18과 같은 배치로 다면취하는 구체예를, 도 19를 참조하여 설명한다. 도 19에서, 37인치의 표시 화면 영역(DPA)의 장변 Ld(Y방향)는, 81.9cm, 단변 Lc(θ방향)는 46.1cm이며, 장변 방향으로의 확대 배율 e1, 단변 방향으로의 확대 배율 e2를 모두 1.15(15% 증대)로 하면, 마스크(M4)의 장변 치수 L(e1·Ld)는 약 94.2cm, 단변 치수 Lg(e2·Lc)는 약 53.0cm가 된다.
여기서, 마스크(M4)와 마스크(M4)와의 간격 Sx를, 6.0cm 정도로 하면, 마스크면(P1) 상의 3개의 마스크(M4)와 3개의 간격 Sx와의 θ방향의 합계 치수인 전체 둘레 길이 πφ는, πφ=3Lg＋3Sx로부터, 약 177cm가 되고, 직경 φ는 56.4cm 이상이 된다. 또, 마스크(M4)의 Y방향의 길이 L는, 94.2cm이므로, 노광 영역의 Y방향의 전체 폭(95cm) 내에 들어간다. 또, 도 19의 경우, 7개째의 투영 광학계(PL)(투영 영역(PA7))를 Y방향으로 추가하여, 노광 영역의 Y방향의 전체 폭이 95cm가 되도록 했다. 이상으로부터, 도 19에 나타내는 바와 같은 37인치 표시 패널용 마스크를 3면취하는 경우는, 65인치 표시 패널용 마스크(M)를 1면취하기 위한 원통 마스크(원통 드럼(21))와 동일한 형상 치수의 것을 사용할 수 있다. 이와 같이, 도 19에 나타내는 마스크(M4)의 경우도, 기준이 되는 원통 드럼(21)의 마스크면(P1)의 전면적에 대해서, 3개의 마스크(M4)의 사이의 간격 Sx를 작게 하여 효율적으로 배치할 수 있음과 아울러, 기준이 되는 원통 마스크와 동일한 직경 φ인 원통 드럼(21)을 사용할 수 있기 때문에, 노광 슬릿폭 D의 감소에 따른 스루풋 저하도 억제된다.
또, 표시 패널 디바이스의 표시 화면 영역(DPA)의 크기를 37인치로 하고, 그를 위한 마스크(M4)를 2면 배치하는 경우는, 상술한 도 15와 동일한 배치로 해도 좋다. 이 경우, 2개의 마스크(M4)와 2개의 간격 Sx와의 θ방향의 합계 치수를 원통 마스크의 전체 둘레 길이 πφ로 하고, 간격 Sx를 6cm 정도로 하면, πφ≒ 118.0cm가 된다. 따라서, 마스크(M4)의 2면을 주방향으로 효율적으로 배치하는 경우의 원통 마스크(원통 드럼(21))의 직경 φ는 37.6cm 이상이 된다.
이 경우, 비 L/φ는, 약 2.5(≒94.2/37.6)가 된다. 또, 직경 φ=37.6cm인 원통 드럼(21)의 경우, 도 12의 시뮬레이션으로부터, 노광 슬릿폭 D는, 허용 디포커스량 ΔZ가 25㎛인 경우는 약 6mm, 허용 디포커스량 ΔZ가 50㎛인 경우는 약 8.6mm가 된다. 기준이 되는 직경 φ=56.7cm인 원통 마스크에 대해서 설정되는 기준이 되는 노광 슬릿폭 D(7.5mm, 10.6mm)와 비교해 보면, 허용 디포커스량 ΔZ를 25㎛와 50㎛ 중 어느 것으로 한 경우도, 생산성(기판(P)의 이동 속도)은 약 80%가 된다. 그렇지만, 조명 광속(EL1)의 조도를, 기준이 되는 원통 마스크에 의한 노광시에 비해 20% 정도 크게 할 수 있으면, 실질적인 생산성의 저하는 생기지 않는다.
또, 본 실시 형태의 노광 장치(U3)는, 원통 마스크(원통 드럼(21))의 마스크 패턴을 등배로 기판(P)에 투사했지만, 이것에 한정되지 않는다. 노광 장치(U3)는, 투영 광학계(PL)의 구성이나, 원통 마스크(원통 드럼(21))의 주속도(周速度)와 기판(P)의 이동 속도 등을 조정하고, 마스크(M)의 패턴을 소정의 배율로 확대하여 기판(P)에 투사해도, 소정의 배율로 축소하여 기판(P)에 투사해도 괜찮다.
이상, 본 실시 형태의 노광 장치(U3)에 장착 가능한 원통 마스크에서, 도 8, 9, 도 14, 도 15, 도 18, 도 19에 나타낸 바와 같이, 장방형의 표시 화면 영역(DPA)의 긴 길이 방향을 Y방향으로 하여, θ방향으로 2개 이상의 마스크 영역(마스크(M1, M2, M3, M4))을 간격 Sx를 두고 늘어놓은 다면취인 경우, 그 원통 마스크(원통 드럼(21))는 이하와 같이 구성된다.
중심선(AX1)으로부터 일정 반경(Rm)의 원통면(P1)을 따라서 마스크 패턴(마스크(M1~M4))이 형성되고, 상기 중심선의 둘레로 회전 가능하게 노광 장치에 장착되는 원통 마스크로서, 상기 원통면에는, 장변 치수 Ld, 단변 치수 Lc의 어스펙트비 Asp(=Ld/Lc)의 표시 화면 영역(DPA)과, 그 주변에 인접한 주변 회로 영역(TAB)을 포함하는 표시 패널용 장방형의 마스크 영역(마스크(M1~M4))이, 상기 원통면의 주방향(θ방향)으로 간격 Sx를 두고, n(n≥2)개 늘어놓아 형성되며, 상기 마스크 영역의 긴 길이 방향(Y방향)의 치수 L을 상기 표시 화면 영역의 장변 치수 Ld의 e1배(확대 배율 e1≥1), 상기 마스크 영역의 짧은 길이 방향(θ방향)의 치수를 상기 표시 화면 영역의 단변 치수 Lc의 e2배(확대 배율 e2≥1)로 했을 때, 상기 원통면의 상기 중심선의 방향(Y방향)의 길이는 상기 치수 L(=e1·Ld) 이상으로 설정되며, 상기 원통면의 직경을 φ로 한 상기 원통면의 전체 둘레 길이 πφ는, n(e2ㆍLc＋Sx)로 설정되고, 또, 치수 L과 직경 φ와의 비가, 1.3≤L/φ≤3.8의 범위가 되도록, 상기 직경 φ, 상기 개수 n, 상기 간격 Sx가 설정된다.
[제2 실시 형태]
다음으로, 도 20을 참조하여, 제2 실시 형태의 노광 장치(U3a)에 대해 설명한다. 또, 중복하는 기재를 피하도록, 제1 실시 형태와 다른 부분에 대해서만 설명하고, 제1 실시 형태와 동일한 구성요소에 대해서는, 제1 실시 형태와 동일 부호를 부여하여 설명한다. 도 20은, 제2 실시 형태의 노광 장치(기판 처리 장치)의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 제1 실시 형태의 노광 장치(U3)는, 원통 모양의 기판 지지 드럼(25)에서, 투영 영역을 통과하는 기판(P)을 유지하는 구성이었지만, 제2 실시 형태의 노광 장치(U3a)는, XY평면내를 1차원 또는 2차원으로 이동 가능한 기판 지지 기구(12a)에 의해서, 기판(P)을 평면 모양으로 유지하는 구성으로 되어 있다. 따라서, 본 실시 형태에서의 기판(P)은, 가요성의 수지(PET나 PEN 등)를 베이스로 하는 매엽(枚葉)의 시트 기판 뿐만 아니라, 매엽의 얇은 유리 기판이라도 좋다.
제2 실시 형태의 노광 장치(U3a)에서, 기판 지지 기구(12a)는, 평면 모양으로 기판(P)을 유지하는 지지면(P2)을 구비한 기판 스테이지(102)와, 기판 스테이지(102)를 중심면(CL)과 직교하는 면내에서 X방향을 따라서 주사 이동시키는 이동 장치(도시 생략)를 구비한다.
도 20의 기판(P)의 지지면(P2)은 실질적으로 XY면과 평행한 평면(중심면(CL)과 직교하는 평면)이므로, 마스크(M)로부터 반사되고, 투영 광학 모듈(PLM)(투영 광학계(PL1~PL6))을 통과하여, 기판(P)에 투사되는 투영 광속(EL2)의 주광선은, XY면과 수직이 되도록 설정된다.
또, 제2 실시 형태에서도, 투영 광학 모듈(PLM)의 투영 배율을 등배(×1)로 하면, 앞의 도 2와 마찬가지로, XZ면내에서 보았을 때, 마스크(M) 상의 홀수번째의 조명 영역(IR1(및 IR3, IR5))의 중심점으로부터 짝수번째의 조명 영역(IR2(및 IR4, IR6))의 중심점까지의 둘레 길이 거리 CCM은, 지지면(P2)을 따른 기판(P) 상의 홀수번째의 투영 영역(PA1(및 PA3, PA5))의 중심점으로부터 짝수번째의 제2 투영 영역(PA2(및 PA4, PA6))의 중심점까지의 X방향(주사 노광 방향)의 거리 CCP와, 실질적으로 동일하게 설정되어 있다.
도 20의 노광 장치(U3a)에서도, 하위 제어 장치(16)가, 기판 지지 기구(12a)의 이동 장치(주사 노광용 리니어 모터나 미동(微動)용 액추에이터 등)를 제어하고, 원통 마스크(M)를 유지하는 원통 드럼(21)의 회전과 정밀하게 동기하여 기판 스테이지(102)를 구동한다. 그 때문에, 기판 스테이지(102)의 X방향이나 Y방향의 이동 위치는, 측장용의 레이저 간섭계 또는 리니어 인코더에 의해서 정밀하게 계측되고, 원통 드럼(21)의 회전 위치는 로터리 인코더에 의해서 정밀하게 계측된다. 또, 기판 스테이지(102)의 지지면(P2)은, 주사 노광 중에 기판(P)을 진공 흡착, 정전(靜電) 흡착하는 흡착 홀더로 구성해도 좋고, 지지면(P2)과 기판(P)과의 사이에 정압(靜壓) 기체 베어링을 형성하여 기판(P)을 비접촉 상태 또는 저마찰 상태로 지지하는 베르누이형 홀더로 구성해도 좋다.
베르누이형 홀더의 경우는, 기판(P)을 가요성의 장척의 시트 기판(웹(web))으로 하고, 기판(P)에 X방향(및 Y방향)의 텐션을 부여하면서, 기판(P)을 X방향으로 이동시킬 수 있으므로, 기판 스테이지(102)(베르누이형 홀더)는, X, Y방향으로 이동시킬 필요가 없고, 또 지지면(P2)도 투영 영역(PA1~PA6)을 덮는 범위의 면적이면 괜찮아, 기판 스테이지(102)의 소형화를 도모할 수 있다. 또, 베르누이형 홀더의 경우는, 기판(P)이 장척의 시트 기판이면, 기판(P)을 장척 방향으로 연속 이동시키면서 주사 노광할 수 있으므로, 기판(P)의 흡착/개방 등의 부가적인 시간을 필요로 하는 흡착 홀더의 경우에 비해, 보다 롤·투·롤 방식의 제조에 적합하다.
노광 장치(U3a)와 같이, 지지면(P2)을 실질적으로 XY면과 평행한 평면으로 하고, 기판(P)을 평면 모양으로 지지한 경우도, 마스크(M(M1~M4))를 원통 모양으로 유지하는 원통 드럼(21)의 형상의 조건(L/Φ)이, 앞의 제1 실시 형태에서 설명한 관계를 만족함으로써, 각종의 사이즈의 표시 패널의 마스크 패턴을 기판(P) 상에 효율적으로 늘어놓아 노광할 수 있음과 아울러, 생산성의 저하를 억제할 수 있다.
[제3 실시 형태］
다음으로, 도 21을 참조하여, 제3 실시 형태의 노광 장치(U3b)에 대해 설명한다. 또, 중복하는 기재를 피하도록, 제1, 제2 실시 형태와 다른 부분에 대해서만 설명하고, 제1, 제2 실시 형태와 동일한 구성요소에 대해서는, 제1, 제2 실시 형태와 동일 부호를 부여하여 설명한다. 도 21은, 제3 실시 형태의 노광 장치(기판 처리 장치)의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 제2 실시 형태의 노광 장치(U3a)는, 마스크에서 반사한 광이 투영 광속(EL2)이 되는 반사형 마스크를 이용하는 구성이었지만, 제3 실시 형태의 노광 장치(U3b)는, 마스크를 투과한 광이 투영 광속(EL2)이 되는 투과형 마스크를 이용하는 구성으로 되어 있다.
제3 실시 형태의 노광 장치(U3b)에서, 마스크 유지 기구(11a)는, 원통 모양으로 마스크(MA)를 유지하는 원통 드럼(마스크 유지 드럼)(21a)과, 마스크 유지 드럼(21a)을 지지하는 가이드 롤러(93)와, 마스크 유지 드럼(21a)을 구동하는 구동 롤러(98)와, 구동부(99)를 구비한다.
마스크 유지 드럼(21a)은, 마스크(MA) 상의 조명 영역(IR)이 배치되는 마스크면(P1)을 형성한다. 본 실시 형태에서, 마스크면은, Y방향으로 연장하는 중심선(AX1')으로부터 반경 Rm(직경 φ=2Rm)인 원통면으로서 설정된다. 원통면은, 예를 들면, 원통의 외주면, 원기둥의 외주면 등이다. 마스크 유지 드럼(21a)은, 예를 들면 유리나 석영 등으로 구성되며, 일정한 두께를 가지는 링 모양의 투명통으로서 구성되고, 그 외주면(원통면)이 마스크면을 형성한다.
마스크(MA)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 마스크 유지 드럼(21a)의 외주면을 따라 만곡시키고, 이 외주면에 감은(붙인) 상태로 사용된다. 마스크(MA)는, 패턴이 형성되어 있지 않은 패턴 비형성 영역을 가지며, 패턴 비형성 영역(주변의 여백부(92) 등에 상당)에서 마스크 유지 드럼(21a)에 장착되어 있다. 따라서, 이 경우, 마스크(MA)는 마스크 유지 드럼(21a)에 대해서 착탈 가능하다. 평면 모양 시트 마스크를 마스크 유지 드럼(21a)(링 모양의 투명통)의 외주면에 감아 마스크(MA)로 하는 대신에, 링 모양의 투명통에 의한 마스크 유지 드럼(21a)의 외주면에 직접 크롬 등의 차광층에 의한 마스크 패턴을 묘화 형성하여 일체화해도 괜찮다. 이 경우도, 마스크 유지 드럼(21a)이 마스크(MA)의 지지 부재(마스크 지지 부재)로서 기능한다.
가이드 롤러(93) 및 구동 롤러(98)는, 마스크 유지 드럼(21a)의 중심선(AX1')에 대해서 평행한 Y축 방향으로 연장하고 있다. 가이드 롤러(93) 및 구동 롤러(98)는, 마스크 유지 드럼(21a)의 Y방향의 단부 부근에 외접하지만, 마스크 유지 드럼(21a)에 유지되어 있는 마스크(MA)의 패턴 형성 영역에는 접촉하지 않도록 마련되어 있다. 구동 롤러(98)는, 구동부(99)와 접속되어 있다. 구동 롤러(98)는, 구동부(99)로부터 공급되는 토크를 마스크 유지 드럼(21a)에 전달하는 것에 의해서, 마스크 유지 드럼(21a)을 중심축 둘레로 회전시킨다.
본 실시 형태의 광원 장치(13a)는, 제1 실시 형태와 동일한 광원(도시 생략) 및 복수의 조명 광학계(ILa(ILa1~ILa6))를 구비한다. 각 조명 광학계(ILa1~ILa6)의 일부 또는 전부가, 마스크 유지 드럼(21a)(고리 모양의 투명통)의 내측에 배치되고, 마스크 유지 드럼(21a)의 외주면(마스크면(P1))에 유지되어 있는 마스크(MA) 상의 각 조명 영역(IR1~IR6)을, 내측으로부터 조명한다.
각 조명 광학계(ILa1~ILa6)는, 플라이아이 렌즈나 로드 인티그레이터(rod integrator) 등을 구비하며, 각 조명 영역(IR1~IR6)을, 조명 광속(EL1)에 의해서 균일한 조도로 조명한다. 또, 광원은, 마스크 유지 드럼(21a)의 내측에 배치되어 있어도 괜찮고, 마스크 유지 드럼(21a)의 외측에 배치되어 있어도 괜찮다. 또, 광원은, 노광 장치(U3b)와 별도로 설치하여, 광 파이버나 릴레이 렌즈 등의 도광 유닛을 매개로 하여 안내되어도 괜찮다.
본 실시 형태와 같이, 마스크로서 투과형 원통 마스크를 이용한 경우도, 마스크(MA)를 원통 모양으로 유지하는 마스크 지지 드럼(21a)의 형상의 조건(L/φ)이, 앞의 제1 실시 형태에서 설명한 관계를 만족함으로써, 각종의 사이즈의 표시 패널의 마스크 패턴을 기판(P) 상에 효율적으로 늘어놓아 노광할 수 있음과 아울러, 생산성의 저하를 억제할 수 있다.
이상, 제1, 제2, 제3의 각 실시 형태의 노광 장치(U3, U3a, U3b)는, 모두 원통 모양의 마스크면(P1)(원통 드럼(21), 마스크 유지 드럼(21a))에 형성된 마스크 패턴을, 투영 광학 모듈(PLM(PL1~PL6))을 매개로 하여, 기판(P) 상에 투영 노광하는 방식이었다. 그렇지만, 제3 실시 형태와 같이 투과형 원통 마스크(MA)로 하는 경우는, 투과형 원통 마스크의 외주면(마스크면(P1))과 피(被)노광 대상인 기판(P)의 표면과의 사이가 일정한 갭(수십㎛~수백㎛)으로 유지되도록, 투과형 원통 마스크(MA)와 기판(P)을 근접 배치하고, 투과형 원통 마스크를 회전시키면서 기판(P)을 일방향으로 동기 이동시키는 프록시미티(proximity) 방식의 주사 노광 장치로 해도 좋다.
또, 제1~제3의 각 실시 형태의 노광 장치(U3, U3a, U3b)에서는, 장착 가능한 원통 마스크(원통 드럼(21), 마스크 유지 드럼(21a))의 직경 φ가 바뀔 수 있는 것에 대응하기 위해, 원통 마스크의 지지 위치(Z위치)를 조정 가능하게 하는 기구, 혹은 조명 광학계(IL)나 투영 광학계(PL) 내의 광학 소자의 상태를 조정하는 기구등이 마련된다. 그 경우, 노광 장치가 장착 가능한 원통 마스크의 직경 φ에는, 최소의 직경 φ1으로부터 최대의 직경 φ2까지의 범위가 존재한다. 따라서, 제조하려고 하는 표시 패널의 사이즈에 따라서, 마스크(M, M1~M4)의 1면취, 또는 다면취로 원통 마스크를 작성할 때에는, 1.3≤L/φ≤3.8의 관계와 함께, φ1≤ φ≤φ2의 관계도 만족하도록, 원통 드럼(21)이나 마스크 유지 드럼(21a)의 형상 치수를 설정하는 것이 좋다.
＜디바이스 제조 방법＞
다음으로, 도 22를 참조하여, 디바이스 제조 방법에 대해 설명한다. 도 22는, 디바이스 제조 시스템에 의한 디바이스 제조 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 22에 나타내는 디바이스 제조 방법에서는, 먼저, 예를 들면 유기 EL 등의 자발광 소자에 의한 표시 패널의 기능·성능 설계를 행하고, 필요한 회로 패턴이나 배선 패턴을 CAD 등에 의해 설계한다(스텝 S201). 다음으로, CAD 등에 의해 설계된 각종 레이어(layer)마다의 마스크 패턴에 근거하여, 필요한 레이어분(分)의 원통 마스크를 제작한다(스텝 S202). 이 때, 원통 마스크는, 직경 φ와 길이 L(La)의 관계가, 1.3≤L/φ≤3.8을 만족하고, 노광 장치에 장착 가능한 조건, φ1≤ φ≤φ2를 만족하도록 제작된다. 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 둔 롤 모양의 기판(P)은, 필요에 따라서 그 표면을 개질한 것, 기초층(예를 들면 임프린트 방식에 의한 미소 요철)을 사전 형성한 것, 광 감응성의 기능막이나 투명막(절연 재료)을 미리 라미네이트한 것이라도 좋다.
다음으로, 기판(P) 상에 표시 패널 디바이스를 구성하는 전극이나 배선, 절연막, TFT(박막 반도체) 등에 의해서 구성되는 백플레인(back plane)층을 형성함과 아울러, 그 백플레인층에 적층되도록, 유기 EL 등의 자발광 소자에 의한 발광층(표시 화소부)이 형성된다(스텝 S204). 이 스텝 S204에는, 앞의 각 실시 형태에서 설명한 노광 장치(U3, U3a, U3b)에 소정의 원통 마스크를 장착하여, 기판(P)의 표면에 도포된 광 감응층(포토레지스트(photoresist)층, 감광성 실란 커플링층 등)을 노광하여, 표면에 마스크 패턴의 상(잠상(潛像) 등)을 형성하는 노광 공정, 노광에 의해서 마스크 패턴이 형성된 기판(P)을, 필요에 따라서 현상한 후, 무전해 도금법에 의해서 금속막의 패턴(배선, 전극 등)을 형성하는 습식 공정, 혹은, 은나노 입자를 함유한 도전성 잉크 등에 의해서 패턴을 묘화하는 인쇄 공정 등의 처리가 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 접합하거나 하여, 디바이스를 조립한다(스텝 S205). 다음으로, 표시 패널 디바이스가 정상적으로 기능하는지, 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
4 : 기판 회수 장치 5 : 상위 제어 장치
11 : 마스크 유지 기구 12, 12a : 기판 지지 기구
13 : 광원 장치 16 : 하위 제어 장치
21 : 원통 드럼 21a : 마스크 유지 드럼
25 : 기판 지지 드럼 31 : 광원
32 : 도광 부재 41 : 1/4 파장판
51 : 콜리메이터 렌즈 52 : 플라이아이 렌즈
53 : 콘덴서 렌즈 54 : 실린드리칼 렌즈
55 : 조명 시야 조리개 56 : 릴레이 렌즈계
61 : 제1 광학계 62 : 제2 광학계
63 : 투영 시야 조리개 64 : 포커스 보정 광학 부재
65 : 상시프트용 광학 부재 66 : 배율 보정용 광학 부재
67 : 로테이션 보정 기구 68 : 편광 조정 기구
70 : 제1 편향 부재 71 : 제1 렌즈군
72 : 제1 오목면 거울 80 : 제2 편향 부재
81 : 제2 렌즈군 82 : 제2 오목면 거울
92 : 여백부 P : 기판
FR1 : 공급용 롤 FR2 : 회수용 롤
U1~Un : 처리 장치 U3, U3a, U3b : 노광 장치(기판 처리 장치)
M, M1, M2, M3 : 마스크 AX1 : 제1 축
AX2 : 제2 축 P1 : 마스크면
P2 : 지지면 P7 : 중간상면
EL1 : 조명 광속 EL2 : 투영 광속
Rm : 곡률 반경 Rp : 곡률 반경
CL : 중심면 PBS : 편광 빔 스플리터
IR1~IR6 : 조명 영역 IL1~IL6 : 조명 광학계
ILM : 조명 광학 모듈 PA1~PA7 : 투영 영역
PLM : 투영 광학 모듈

Claims (16)

  1. 소정의 중심선으로부터 일정 반경의 원통면을 따라서 마스크 패턴이 형성되고, 상기 중심선의 둘레로 회전 가능하게 노광 장치에 장착되는 원통 마스크로서,
    상기 원통면에는, 장변 치수가 Ld, 단변 치수가 Lc인 표시 화면 영역과, 그 주변에 인접하여 마련되는 주변 회로 영역을 포함하는 표시 패널용의 장방형의 마스크 영역이, 상기 원통면의 주방향(周方向)으로 간격 Sx를 두고, n개(n≥2) 늘어놓아 형성되고,
    상기 마스크 영역의 긴 길이 방향의 치수 L을 상기 장변 치수 Ld의 e1배(e1≥1), 상기 마스크 영역의 짧은 길이 방향의 치수를 상기 단변 치수 Lc의 e2배(e2≥1)로 했을 때, 상기 원통면의 상기 중심선의 방향에 관한 길이는 상기 치수 L 이상으로 설정됨과 아울러, 상기 원통면의 직경 φ와 원주율 π에 의해 정해지는 상기 원통면의 전체 둘레 길이 πφ는, πφ=n(e2ㆍLc＋Sx)로 설정되고, 또한,
    상기 치수 L과 상기 직경 φ와의 비(比) L/φ가, 1.3≤L/φ≤3.8의 범위가 되도록, 상기 직경 φ, 상기 개수 n, 상기 간격 Sx가 설정되는 원통 마스크.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 비(比) L/φ를, 추가로 1.3≤L/φ≤2.6의 범위로 설정한 원통 마스크.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 마스크 영역은, 상기 중심선의 방향을 따라서 복수 배치되는 원통 마스크.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 마스크 영역에 포함되는 상기 표시 화면 영역에는, 어스펙트비(aspect比)가 16:9, 또는 2:1인 표시 패널용의 마스크 패턴이 형성되는 원통 마스크.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 마스크 영역의 상기 표시 화면 영역과 상기 주변 회로 영역의 각각에 형성되는 마스크 패턴은, 상기 노광 장치로부터의 조명 광속에 대해서 투과성을 가지는 부재에 차광층으로 패턴을 형성한 투과형의 마스크 패턴인 원통 마스크.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 마스크 영역의 상기 표시 화면 영역과 상기 주변 회로 영역의 각각에 형성되는 마스크 패턴은, 상기 노광 장치로부터의 조명 광속에 대한 반사성이 높은 고반사부와 반사성이 낮은 저반사부로 구성되는 반사형의 마스크 패턴인 원통 마스크.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 중심선의 방향에 관해서, 상기 원통면 상의 상기 마스크 영역 보다도 외측의 단부 영역에는, 회전 각도 위치를 계측하기 위한 인코더 스케일이 주방향을 따른 전면(全面)에 형성되는 원통 마스크.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 중심선의 방향의 양단면부에는, 상기 중심선과 동축에 마련되고, 상기 노광 장치 내의 베어링에 의해서 회전 가능하게 지지되는 샤프트를 가지는 원통 마스크.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 샤프트와 동축에 고정되고, 회전 각도 위치를 계측하기 위한 인코더 스케일이 새겨 마련된 스케일 원판을 가지는 원통 마스크.
  10. 소정의 중심선으로부터 일정 반경의 원통면을 따라서 마스크 패턴이 형성되고, 상기 중심선의 둘레로 회전 가능하게 노광 장치에 장착되는 원통 마스크로서,
    상기 원통면에는, 장변 치수 Ld와 단변 치수 Lc와의 비(比) Ld/Lc를 어스펙트비 Asp로 하는 장방형의 표시 화면 영역과, 그 주변에 인접하여 마련되는 주변 회로 영역을 포함하는 표시 패널용의 장방형의 하나의 마스크 영역이, 상기 장변 치수 Ld의 방향을 상기 원통면의 주방향(周方向)으로 하도록 형성되고,
    상기 장변 치수 Ld에 대한 상기 마스크 영역의 긴 길이 방향의 치수의 확대 배율을 e1(e1≥1), 상기 단변 치수 Lc에 대한 상기 마스크 영역의 짧은 길이 방향의 치수 L의 확대 배율을 e2(e2≥1)로 했을 때, 상기 원통면의 상기 중심선의 방향에 관한 길이는 상기 치수 L 이상으로 설정됨과 아울러, 상기 원통면의 직경 φ와 원주율 π에 의해 정해지는 상기 원통면의 전체 둘레 길이 πφ는 e1·Asp·Lc 이상으로 설정되며, 또한, 상기 치수 L과 상기 직경 φ와의 비(比) L/φ가, 1.3≤L/φ≤3.8의 범위가 되도록, 상기 직경 φ, 확대 배율 e1, e2가 설정되는 원통 마스크.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 표시 화면 영역에는, 상기 어스펙트비 Asp가 16:9, 또는 2:1인 표시 패널용의 마스크 패턴이 형성되는 원통 마스크.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 마스크 영역의 상기 표시 화면 영역과 상기 주변 회로 영역의 각각에 형성되는 마스크 패턴은, 상기 노광 장치로부터의 조명 광속에 대해서 투과성을 가지는 부재에 차광층으로 패턴을 형성한 투과형의 마스크 패턴인 원통 마스크.
  13. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 마스크 영역의 상기 표시 화면 영역과 상기 주변 회로 영역의 각각에 형성되는 마스크 패턴은, 상기 노광 장치로부터의 조명 광속에 대한 반사성이 높은 고반사부와 반사성이 낮은 저반사부로 구성되는 반사형의 마스크 패턴인 원통 마스크.
  14. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 중심선의 방향에 관해서, 상기 원통면 상의 상기 마스크 영역 보다도 외측의 단부 영역에는, 회전 각도 위치를 계측하기 위한 인코더 스케일이 주방향을 따른 전면(全面)에 형성되는 원통 마스크.
  15. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 중심선의 방향의 양단면부에는, 상기 중심선과 동축에 마련되고, 상기 노광 장치 내의 베어링에 의해서 회전 가능하게 지지되는 샤프트를 가지는 원통 마스크.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 샤프트와 동축에 고정되고, 회전 각도 위치를 계측하기 위한 인코더 스케일이 새겨 마련된 스케일 원판을 가지는 원통 마스크.
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