KR20190067258A

KR20190067258A - 주사 노광 장치 및 디바이스 제조 방법

Info

Publication number: KR20190067258A
Application number: KR1020197016087A
Authority: KR
Inventors: 마사키 가토
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2019-06-14
Also published as: TW201905603A; TWI639896B; KR20180040730A; TWI596438B; CN107247388B; KR101934228B1; KR20190000398A; JP2017227916A; JP6414303B2; JP2020052420A; KR20190093699A; KR101903941B1; HK1208915A1; JPWO2014097859A1; TW201426202A; KR20150097514A; KR102009138B1; JP6217651B2; KR102075325B1; CN104871091A

Abstract

마스크(M)로부터의 제1 투영 광속(EL2a)을 결상하여 중간상을 형성하고, 중간상이 형성되는 중간상면(P7)으로부터의 제2 투영 광속(EL2b)을 기판(P) 상에 재결상하여 투영상을 형성하는 투영 광학계(PL)와, 제1 투영광(EL2a)으로부터 생기는 기판(P) 상에 투사되는 누설광의 광량을 저감하는 광량 저감부를 구비하며, 투영 광학계(PL)는, 마스크(M)로부터의 제1 투영광(EL2a)을 결상하여, 중간상면(P7)에 투사하는 부분 광학계(61)와, 부분 광학계(61)로부터 투사된 제1 투영광(EL2a)을 중간상면(P7)으로 안내함과 아울러, 중간상면(P7)으로부터의 제2 투영광(EL2b)을 부분 광학계(61)로 안내하는 반사 광학계(62)를 가지며, 부분 광학계(61)는, 중간상면(P2)으로부터의 제2 투영광(EL2b)을 재결상하여 기판(P) 상에 투영상을 형성한다.

Description

주사 노광 장치 및 디바이스 제조 방법{SCANNING EXPOSURE DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING DEVICE}

본 발명은, 기판 처리 장치, 디바이스 제조 시스템 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 기판 처리 장치로서, 마스크와 플레이트(plate)(기판)와의 사이에 투영 광학계를 배치한 노광 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이 투영 광학계는, 렌즈군(群), 평면 반사경, 2개의 편광 빔 스플리터(splitter), 2개의 반사경, λ/4 파장판 및 시야 조리개를 포함하여 구성되어 있다. 이 노광 장치에서, 마스크를 매개로 하여 투영 광학계에 조명된 S편광의 투영광은, 일방의 편광 빔 스플리터에 의해서 반사된다. 반사된 S편광의 투영광은, λ/4 파장판을 통과함으로써 원(圓)편광으로 변환된다. 원편광의 투영광은, 렌즈군을 통과하여 평면 반사경에 의해 반사된다. 반사된 원편광의 투영광은, λ/4 파장판을 통과함으로써 P편광으로 변환된다. P편광의 투영광은, 타방의 편광 빔 스플리터를 투과하고, 일방의 반사경에 의해 반사된다. 일방의 반사경에 의해 반사된 P편광의 투영광은, 시야 조리개에서 중간상(中間像)을 형성한다. 시야 조리개를 통과한 P편광의 투영광은, 타방의 반사경에 의해 반사되어, 다시, 일방의 편광 빔 스플리터에 입사한다. P편광의 투영광은, 일방의 편광 빔 스플리터를 투과한다. 투과한 P편광의 투영광은, λ/4 파장판을 통과함으로써 원편광으로 변환된다. 원편광의 투영광은, 렌즈군을 통과하여 평면 반사경에 의해 반사된다. 반사된 원편광의 투영광은, λ/4 파장판을 통과함으로써 S편광으로 변환된다. S편광의 투영광은, 타방의 편광 빔 스플리터로 반사되어, 플레이트 상에 도달한다.

특허문헌 1 : 일본특허공개 평8－64501호 공보

여기서, 편광 빔 스플리터에서 반사 및 투과한 투영광은, 그 일부가 누설광이 된다. 즉, 편광 빔 스플리터에서 반사되는 투영광의 일부가 분리되고, 분리된 투영광의 일부가 누설광이 되어 편광 빔 스플리터를 투과하거나, 또는, 편광 빔 스플리터에서 투과되는 투영광의 일부가 분리되고, 분리된 투영광의 일부가 누설광이 되어 편광 빔 스플리터에서 반사되거나 한다. 이 경우, 누설광이 기판 상에서 결상하는 것에 의해, 기판 상에 불량상(不良像)이 형성될 가능성이 있다. 이 경우, 기판 상에서, 투영광에 의해 투영상이 형성되고, 누설광에 의해 불량상이 형성되기 때문에, 2중 노광이 되어 버릴 가능성이 있다.

본 발명의 형태는, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 기판 상에 형성되는 투영상에 대한 누설광의 영향을 저감하고, 기판 상에 투영상을 바람직하게 투영할 수 있는 기판 처리 장치, 디바이스 제조 시스템 및 디바이스 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 형태에 따르면, 마스크 부재의 패턴으로부터의 제1 투영광에 의해서, 소정의 중간상면(中間像面)에 상기 패턴의 중간상(中間像)을 형성하는 투영 광학계로서, 상기 중간상면으로부터 소정의 기판으로 진행하는 제2 투영광이 다시 상기 투영 광학계를 통과하도록 꺾이는 것에 의해서, 상기 기판 상에 상기 중간상이 재결상한 투영상(投影像)을 형성하는 투영 광학계와, 상기 제1 투영광의 일부가 누설광으로서 상기 기판 상에 투사되는 광량을 저감하는 광량 저감부를 구비하며, 상기 투영 광학계는, 상기 패턴으로부터의 상기 제1 투영광을 입사하여, 상기 중간상을 형성하는 부분 광학계와, 상기 부분 광학계로부터 사출된 상기 제1 투영광을 상기 중간상면으로 안내함과 아울러, 상기 중간상면으로부터의 상기 제2 투영광을 다시 상기 부분 광학계로 안내하는 도광(導光) 광학계를 가지며, 상기 부분 광학계는, 상기 중간상면으로부터의 상기 제2 투영광을 재결상하여 상기 기판 상에 상기 투영상을 형성하는 기판 처리 장치가 제공된다.

본 발명의 제2 형태에 따르면, 본 발명의 제1 형태에 관한 기판 처리 장치와, 상기 기판 처리 장치에 상기 기판을 공급하는 기판 공급 장치를 구비하는 디바이스 제조 시스템이 제공된다.

본 발명의 제3 형태에 따르면, 본 발명의 제1 형태에 관한 기판 처리 장치를 이용하여 상기 기판에 투영 노광을 하는 것과, 투영 노광된 상기 기판을 처리하는 것에 의해, 상기 마스크 부재의 패턴을 형성하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 형태에 의하면, 기판 상에 투사되는 누설광의 광량을 저감하고, 기판 상에 투영상을 바람직하게 투영할 수 있는 기판 처리 장치, 디바이스 제조 시스템 및 디바이스 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은, 제1 실시 형태의 디바이스 제조 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는, 제1 실시 형태의 노광 장치(기판 처리 장치)의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은, 도 2에 나타내는 노광 장치의 조명 영역 및 투영 영역의 배치를 나타내는 도면이다.
도 4는, 도 2에 나타내는 노광 장치의 조명 광학계 및 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는, 투영 광학 모듈에 의한 원형의 전(全)결상 시야를 YZ면에 전개(展開)한 도면이다.
도 6은, 제1 실시 형태의 디바이스 제조 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 7은, 제2 실시 형태의 노광 장치의 조명 광학계 및 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은, 제3 실시 형태의 노광 장치의 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는, 제4 실시 형태의 노광 장치(기판 처리 장치)의 전체 구성을 나타내는 도면이다.

본 발명을 실시하기 위한 형태(실시 형태)에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하의 실시 형태에 기재한 내용에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또, 이하에 기재한 구성요소에는, 당업자가 용이하게 생각할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것이 포함된다. 게다가, 이하에 기재한 구성요소는 적절히 조합시키는 것이 가능하다. 또, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성요소의 여러 가지의 생략, 치환 또는 변경을 행할 수 있다.

[제1 실시 형태]

제1 실시 형태의 기판 처리 장치는, 기판에 노광 처리를 실시하는 노광 장치이며, 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 플렉시블ㆍ디스플레이를 제조하는 라인(플렉시블ㆍ디스플레이 제조 라인)이다. 플렉시블ㆍ디스플레이로서는, 예를 들면 유기 EL디스플레이 등이 있다. 이 디바이스 제조 시스템(1)은, 가요성의 기판(P)을 롤 모양으로 감은 공급용 롤(FR1)로부터, 해당 기판(P)이 송출되고, 송출된 기판(P)에 대해서 각종 처리를 연속적으로 실시한 후, 처리 후의 기판(P)을 가요성의 디바이스로서 회수용 롤(FR2)에 권취하는, 이른바 롤ㆍ투ㆍ롤(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)(호일(foil)) 등이 이용된다. 수지 필름의 재질로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에스테르 수지, 에틸렌 비닐 공중합체 수지, 폴리염화비닐 수지, 셀룰로오스 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 초산비닐수지 중 하나 또는 둘 이상을 포함하고 있다.

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 극박 유리에 상기의 수지 필름, 박 등을 접합시킨 적층체라도 좋다.

이와 같이 구성된 기판(P)은, 롤 모양으로 감겨짐으로써 공급용 롤(FR1)이 되고, 이 공급용 롤(FR1)이, 디바이스 제조 시스템(1)에 장착된다. 공급용 롤(FR1)이 장착된 디바이스 제조 시스템(1)은, 디바이스를 제조하기 위한 각종의 처리를, 공급용 롤(FR1)로부터 송출되는 기판(P)에 대해서 반복하여 실행한다. 이 때문에, 처리 후의 기판(P)은, 복수의 디바이스가 이어진 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 것 이라도 괜찮다.

처리 후의 기판(P)은, 롤 모양으로 감겨짐으로써 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, 폭방향(단척(短尺)이 되는 방향)의 치수가 10cm ~ 2m 정도이며, 길이 방향(장척(長尺)이 되는 방향)의 치수가 10m 이상이다. 또, 기판(P)의 치수는, 상기한 치수로 한정되지 않는다.

이어서, 도 1을 참조하여, 디바이스 제조 시스템에 대해 설명한다. 도 1에서는, X방향, Y방향 및 Z방향이 직교하는 직교 좌표계로 되어 있다. X방향은, 수평면내에서 공급용 롤(FR1) 및 회수용 롤(FR2)을 연결하는 방향이다. Y방향은, 수평면내에서 X방향에 직교하는 방향이다. Y방향은, 공급용 롤(FR1) 및 회수용 롤(FR2)의 축방향으로 되어 있다. Z방향은, X방향과 Y방향에 직교하는 방향(연직 방향)이다.

디바이스 제조 시스템(1)은, 기판(P)을 공급하는 기판 공급 장치(2)와, 기판 공급 장치(2)에 의해서 공급된 기판(P)에 대해서 각종 처리를 실시하는 처리 장치(U1 ~ Un)와, 처리 장치(U1 ~ Un)에 의해서 처리가 실시된 기판(P)을 회수하는 기판 회수 장치(4)와, 디바이스 제조 시스템(1)의 각 장치를 제어하는 상위(上位) 제어 장치(5)를 구비한다.

기판 공급 장치(2)에는, 공급용 롤(FR1)이 회전 가능하게 장착된다. 기판 공급 장치(2)는, 장착된 공급용 롤(FR1)로부터 기판(P)을 송출하는 구동 롤러(R1)와, 기판(P)의 폭방향(Y방향)에서의 위치를 조정하는 엣지 포지션 컨트롤러(EPC1)를 가진다. 구동 롤러(R1)는, 기판(P)의 표리(表裏) 양면을 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 ㎛ ~ 수십㎛ 정도의 범위에 들어가도록, 기판(P)을 폭방향으로 이동시켜, 기판(P)의 폭방향에서의 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(R2)와, 기판(P)의 폭방향(Y방향)에서의 위치를 조정하는 엣지 포지션 컨트롤러(EPC2)를 가진다. 기판 회수 장치(4)는, 구동 롤러(R2)에 의해 기판(P)의 표리 양면을 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 동일하게 구성되며, 기판(P)의 폭방향의 단부(엣지)가 폭방향에서 어긋나지 않도록, 기판(P)의 폭방향에서의 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, 감광성 실란 커플링재, UV경화 수지액, 그 외의 감광성 도금 촉매용 용액 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 압동(壓胴, impression cylinder) 롤러(DR1)와, 압동 롤러(DR1)에 대향하는 도포 롤러(DR2)를 가진다. 도포 기구(Gp1)는, 공급된 기판(P)을 압동 롤러(DR1)에 감은 상태에서, 압동 롤러(DR1) 및 도포 롤러(DR2)에 의해 기판(P)을 끼워 지지한다. 그리고, 도포 기구(Gp1)는, 압동 롤러(DR1) 및 도포 롤러(DR2)를 회전시킴으로써, 기판(P)을 반송 방향으로 이동시키면서, 도포 롤러(DR2)에 의해 감광성 기능액을 도포한다. 건조 기구(Gp2)는, 열풍 또는 드라이 에어 등의 건조용 에어를 내뿜어, 감광성 기능액에 포함되는 용질(용제 또는 물)을 제거하고, 감광성 기능액이 도포된 기판(P)을 건조시킴으로써, 기판(P) 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 에어ㆍ턴 바가 마련되어 있으며, 복수의 롤러 및 복수의 에어ㆍ턴 바는, 기판(P)의 반송 경로를 구성하고 있다. 복수의 롤러는, 기판(P)의 이면에 구름 접촉하여 마련되며, 복수의 에어ㆍ턴 바는, 기판(P)의 표면측에 비접촉 상태로 마련된다. 복수의 롤러 및 복수의 에어ㆍ턴 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, 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(R3)가 마련되며, 구동 롤러(R3)는, 냉각 챔버(HA2)를 통과한 기판(P)을 끼워 지지하면서 회전함으로써, 기판(P)을 처리 장치(U3)를 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 노광하는 노광 장치이다. 상세는 후술하지만, 처리 장치(U3)는, 반사형의 마스크(M)에 조명 광속(光束)을 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(R4)와, 기판(P)의 폭방향(Y방향)에서의 위치를 조정하는 엣지 포지션 컨트롤러(EPC3)를 가진다. 구동 롤러(R4)는, 기판(P)의 표리 양면을 끼워 지지하면서 회전하고, 기판(P)을 반송 방향의 하류측으로 송출함으로써, 기판(P)을 노광 위치로 향하여 공급한다. 엣지 포지션 컨트롤러(EPC3)는, 엣지 포지션 컨트롤러(EPC1)와 동일하게 구성되며, 노광 위치에서의 기판(P)의 폭방향이 목표 위치가 되도록, 기판(P)의 폭방향에서의 위치를 수정한다. 또, 처리 장치(U3)는, 노광 후의 기판(P)에 느슨함을 부여한 상태에서, 기판(P)을 반송 방향의 하류측으로 보내는 2조(組)의 구동 롤러(R5, R6)를 가진다. 2조의 구동 롤러(R5, R6)는, 기판(P)의 반송 방향으로 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 구동 롤러(R5)는, 반송되는 기판(P)의 상류측을 끼워 지지하여 회전하고, 구동 롤러(R6)는, 반송되는 기판(P)의 하류측을 끼워 지지하여 회전함으로써, 기판(P)을 처리 장치(U4)로 향하여 공급한다. 이 때, 기판(P)은, 느슨함이 부여되어 있기 때문에, 구동 롤러(R6) 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, 마스크(M)의 마스크 패턴의 일부분의 상(像)과 기판(P)을 상대적으로 위치 맞춤(얼라이먼트)하기 위해, 기판(P)에 미리 형성된 얼라이먼트 마크 등을 검출하는 얼라이먼트 현미경(AM1, AM2)이 마련되어 있다.

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(處理槽)(BT1, BT2, BT3)와, 기판(P)을 반송하는 복수의 롤러를 가진다. 복수의 롤러는, 3개의 처리조(BT1, BT2, BT3)의 내부를, 기판(P)이 순서대로 통과하는 반송 경로가 되도록 배치된다. 처리조(BT3)의 반송 방향에서의 하류측에는, 구동 롤러(R7)가 마련되며, 구동 롤러(R7)는, 처리조(BT3)를 통과한 기판(P)을 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(4)의 회수용 롤(FR2)에 감아 올려진다.

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 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 조명 광학계 및 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다.

도 2에 나타내는 노광 장치(U3)는, 이른바 주사(走査) 노광 장치이며, 기판(P)을 반송 방향(주사 방향)으로 반송하면서, 원통 모양의 마스크(M)의 외주면에 형성된 마스크 패턴의 상(像)을, 기판(P)의 표면에 투영 노광한다. 또, 도 2 및 도 3에서는, X방향, Y방향 및 Z방향이 직교하는 직교 좌표계로 되어 있고, 도 1과 동일한 직교 좌표계로 되어 있다.

먼저, 노광 장치(U3)에 이용되는 마스크(마스크 부재)(M)에 대해 설명한다. 마스크(M)는, 예를 들면 금속제의 원통체를 이용한 반사형의 마스크로 되어 있다. 마스크(M)는, Y방향으로 연장하는 제1 축(AX1)을 중심으로 하는 곡률 반경 Rm이 되는 외주면(원주면)을 가지는 원통체로 형성되며, 지름 방향으로 일정한 두께를 가지고 있다. 마스크(M)의 원주면은, 소정의 마스크 패턴(패턴)이 형성된 마스크면(패턴면)(P1)으로 되어 있다. 마스크면(P1)은, 소정 방향으로 광속을 높은 효율로 반사하는 고반사부(高反射部)와, 소정 방향으로 광속을 반사하지 않거나 또는 낮은 효율로 반사하는 반사 억제부를 포함하며, 마스크 패턴은, 고반사부 및 반사 억제부에 의해 형성되어 있다. 이러한 마스크(M)는, 금속제의 원통체이기 때문에, 염가로 작성할 수 있고, 고정밀의 레이저 빔 묘화(描畵) 장치를 이용함으로써, 마스크 패턴(패널용의 각종 패턴 외에, 위치 맞춤용의 기준 마크, 엔코더 계측용의 스케일 등을 포함하는 것도 있음)을 원통 모양의 외주면에 정밀하게 형성할 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)에는, 패널용 패턴이 제1 축(AX1)의 둘레의 둘레 방향으로 반복하여 복수개 형성되어 있어도 괜찮고, 소형의 패널용 패턴이 제1 축(AX1)에 평행한 방향으로 반복하여 복수 형성되어 있어도 괜찮다. 게다가, 마스크(M)는, 제1 표시 디바이스의 패널용 패턴과, 제1 표시 디바이스와 사이즈 등이 다른 제2 표시 디바이스의 패널용 패턴이 형성되어 있어도 괜찮다. 또, 마스크(M)는, 제1 축(AX1)을 중심으로 하는 곡률 반경 Rm이 되는 원주면을 가지고 있으면 좋으며, 원통체의 형상으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 마스크(M)는, 원주면을 가지는 원호 모양의 판재라도 괜찮다. 또, 마스크(M)는 박판(薄板) 모양이라도 좋고, 박판 모양의 마스크(M)를 만곡(灣曲)시켜, 원주면을 가지도록 해도 괜찮다.

다음으로, 도 2에 나타내는 노광 장치(U3)에 대해 설명한다. 노광 장치(U3)는, 상기한 구동 롤러(R4 ~ R6), 엣지 포지션 컨트롤러(EPC3) 및 얼라이먼트 현미경(AM1, AM2) 외에, 마스크 유지 기구(11)와, 기판 지지 기구(12)와, 조명 광학계(IL)와, 투영 광학계(PL)와, 하위(下位) 제어 장치(16)를 가진다. 노광 장치(U3)는, 광원 장치(13)로부터 사출된 조명 광속(EL1)을, 조명 광학계(IL) 및 투영 광학계(PL)에 의해 안내함으로써, 마스크 유지 기구(11)에 의해 유지된 마스크(M)의 마스크 패턴의 상(像)을, 기판 지지 기구(12)에 의해 지지된 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 다른 장치라도 괜찮다. 하위 제어 장치(16)는, 예를 들면, 컴퓨터를 포함한다.

마스크 유지 기구(11)는, 마스크(M)를 유지하는 마스크 유지 드럼(마스크 유지 부재)(21)과, 마스크 유지 드럼(21)을 회전시키는 제1 구동부(22)를 가지고 있다. 마스크 유지 드럼(21)은, 마스크(M)의 제1 축(AX1)이 회전 중심이 되도록 마스크(M)를 유지한다. 제1 구동부(22)는, 하위 제어 장치(16)에 접속되며, 제1 축(AX1)을 회전 중심으로 마스크 유지 드럼(21)을 회전시킨다.

또, 마스크 유지 기구(11)는, 원통체의 마스크(M)를 마스크 유지 드럼(21)에 의해 유지했지만, 이 구성으로 한정되지 않는다. 마스크 유지 기구(11)는, 마스크 유지 드럼(21)의 외주면을 따라서 박판 모양의 마스크(M)를 감아 유지해도 괜찮다. 또, 마스크 유지 기구(11)는, 원호 모양으로 만곡한 판재의 표면에 패턴을 형성한 마스크(M)를 마스크 유지 드럼(21)의 외주면에서 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, 한 쌍의 에어ㆍ턴 바(ATB1, ATB2)와, 한 쌍의 가이드 롤러(27, 28)를 가지고 있다. 기판 지지 드럼(25)은, Y방향으로 연장하는 제2 축(AX2)을 중심으로 하는 곡률 반경(Rfa)이 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 면을 중심면(CL)으로 하고 있다. 기판 지지 드럼(25)의 원주면의 일부는, 기판(P)을 지지하는 지지면(P2)으로 되어 있다. 즉, 기판 지지 드럼(25)은, 그 지지면(P2)에 기판(P)이 감겨짐으로써, 기판(P)을 지지한다. 제2 구동부(26)는, 하위 제어 장치(16)에 접속되며, 제2 축(AX2)을 회전 중심으로 기판 지지 드럼(25)을 회전시킨다. 한 쌍의 에어ㆍ턴 바(ATB1, ATB2)는, 기판 지지 드럼(25)을 사이에 두고, 기판(P)의 반송 방향의 상류측 및 하류측에 각각 마련되어 있다. 한 쌍의 에어ㆍ턴 바(ATB1, ATB2)는, 기판(P)의 표면측에 마련되며, 연직 방향(Z방향)에서 기판 지지 드럼(25)의 지지면(P2) 보다도 하부측에 배치되어 있다. 한 쌍의 가이드 롤러(27, 28)는, 한 쌍의 에어ㆍ턴 바(ATB1, ATB2)를 사이에 두고, 기판(P)의 반송 방향의 상류측 및 하류측에 각각 마련되어 있다. 한 쌍의 가이드 롤러(27, 28)는, 그 일방의 가이드 롤러(27)가 구동 롤러(R4)로부터 반송된 기판(P)을 에어ㆍ턴 바(ATB1)로 안내하고, 그 타방의 가이드 롤러(28)가 에어ㆍ턴 바(ATB2)로부터 반송된 기판(P)을 구동 롤러(R5)로 안내한다.

따라서, 기판 지지 기구(12)는, 구동 롤러(R4)로부터 반송된 기판(P)을, 가이드 롤러(27)에 의해 에어ㆍ턴 바(ATB1)로 안내하고, 에어ㆍ턴 바(ATB1)를 통과한 기판(P)을, 기판 지지 드럼(25)에 도입한다. 기판 지지 기구(12)는, 제2 구동부(26)에 의해 기판 지지 드럼(25)을 회전시킴으로써, 기판 지지 드럼(25)에 도입된 기판(P)을, 기판 지지 드럼(25)의 지지면(P2)에 의해 지지하면서, 에어ㆍ턴 바(ATB2)로 향하여 반송한다. 기판 지지 기구(12)는, 에어ㆍ턴 바(ATB2)로 반송된 기판(P)을, 에어ㆍ턴 바(ATB2)에 의해 가이드 롤러(28)로 안내하고, 가이드 롤러(28)를 통과한 기판(P)을, 구동 롤러(R5)로 안내한다.

이 때, 제1 구동부(22) 및 제2 구동부(26)에 접속된 하위 제어 장치(16)는, 마스크 유지 드럼(21)과 기판 지지 드럼(25)을 소정의 회전 속도비로 동기 회전시키는 것에 의해서, 마스크(M)의 마스크면(P1)에 형성된 마스크 패턴의 상(像)이, 기판 지지 드럼(25)의 지지면(P2)에 감겨진 기판(P)의 표면(원주면을 따라서 만곡한 면)에 연속적으로 반복하여 투영 노광된다.

광원 장치(13)는, 마스크(M)에 조명되는 조명 광속(EL1)을 출사한다. 광원 장치(13)는, 광원부(31)와 도광 부재(32)를 가진다. 광원부(31)는, 기판(P) 상의 감광성 기능층의 노광에 적합한 소정의 파장역의 광으로서, 광 활성 작용이 강한 자외역의 광을 사출하는 광원이다. 광원부(31)로서는, 예를 들면 자외역의 휘선(g선, h선, i선 등)을 가지는 수은 램프 등의 램프 광원, 파장 450nm 이하의 자외역에 발진(發振) 피크를 가지는 레이저 다이오드, 발광 다이오드(LED) 등의 고체 광원, 또는 원자외광(DUV광)을 발진하는 KrF 엑시머 레이저광(파장 248nm), ArF 엑시머 레이저광(파장 193nm), XeCl 엑시머 레이저(파장 308nm) 등의 기체 레이저 광원을 이용할 수 있다.

여기서, 광원 장치(13)로부터 출사된 조명 광속(EL1)은, 후술의 편광 빔 스플리터(PBS)에 입사한다. 조명 광속(EL1)은, 편광 빔 스플리터(PBS)에 의한 조명 광속(EL1)의 분리에 의해서 에너지 로스(loss)가 생기는 것을 억제하도록, 입사되는 조명 광속(EL1)이 편광 빔 스플리터(PBS)에서 거의 모두 반사하는 광속으로 하는 것이 바람직하다. 편광 빔 스플리터(PBS)는, S편광의 직선 편광이 되는 광속을 반사하고, P편광의 직선 편광이 되는 광속을 투과한다. 이 때문에, 광원 장치(13)의 광원부(31)는, 편광 빔 스플리터(PBS)에 입사하는 조명 광속(EL1)이 직선 편광(S편광)의 광속이 되는 레이저광을 출사하는 것이 바람직하다. 또, 레이저광은, 에너지 밀도가 높기 때문에, 기판(P)에 투사되는 광속의 조도(照度)를 적절히 확보할 수 있다.

도광 부재(32)는, 광원부(31)로부터 출사된 조명 광속(EL1)을 조명 광학계(IL)로 안내한다. 도광 부재(32)는, 광 파이버, 또는 미러를 이용한 릴레이 모듈 등으로 구성된다. 또, 도광 부재(32)는, 조명 광학계(IL)가 복수 마련되어 있는 경우, 광원부(31)로부터의 조명 광속(EL1)을 복수로 분리하고, 복수의 조명 광속(EL1)을 복수의 조명 광학계(IL)로 안내한다. 또, 도광 부재(32)는, 예를 들면 광원부(31)로부터 사출되는 광속이 레이저광인 경우, 광 파이버로서 편파(偏派) 유지 파이버(편파면 보존 파이버)를 이용하여, 편파 유지 파이버에 의해 레이저광의 편광 상태를 유지한 채로 도광해도 괜찮다.

여기서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 실시 형태의 노광 장치(U3)는, 이른바 멀티 렌즈 방식을 상정한 노광 장치이다. 또, 도 3에는, 마스크 유지 드럼(21)에 의해 유지된 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)을 -Z측으로부터 본 평면도(도 3의 좌측 도면)와, 기판 지지 드럼(25)에 의해 지지된 기판(P) 상의 투영 영역(PA)을 ＋Z측으로부터 본 평면도(도 3의 우측 도면)가 도시되어 있다. 도 3의 부호 Xs는, 마스크 유지 드럼(21) 및 기판 지지 드럼(25)의 이동 방향(회전 방향)을 나타낸다. 멀티 렌즈 방식의 노광 장치(U3)는, 마스크(M) 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 3의 좌측 도면에 나타내는 바와 같이, 복수의 조명 영역(IR1 ~ IR6)은, 중심면(CL)을 사이에 두고 회전 방향으로 2열로 배치되며, 회전 방향의 상류측의 마스크(M) 상에는 홀수번째의 제1 조명 영역(IR1), 제3 조명 영역(IR3) 및 제5 조명 영역(IR5)이 배치되고, 회전 방향의 하류측의 마스크(M) 상에는 짝수번째의 제2 조명 영역(IR2), 제4 조명 영역(IR4) 및 제6 조명 영역(IR6)이 배치된다.

각 조명 영역(IR1 ~ IR6)은, 마스크(M)의 축방향(Y방향)으로 연장하는 평행한 단변 및 장변을 가지는 가늘고 긴 사다리꼴 모양(직사각형 모양)의 영역으로 되어 있다. 이 때, 사다리꼴 모양의 각 조명 영역(IR1 ~ IR6)은, 그 단변이 중심면(CL)측에 위치하고, 그 장변이 외측에 위치하는 영역으로 되어 있다. 홀수번째의 제1 조명 영역(IR1), 제3 조명 영역(IR3) 및 제5 조명 영역(IR5)은, 축방향으로 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 또, 짝수번째의 제2 조명 영역(IR2), 제4 조명 영역(IR4) 및 제6 조명 영역(IR6)은, 축방향으로 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 이 때, 제2 조명 영역(IR2)은, 축방향에서, 제1 조명 영역(IR1)과 제3 조명 영역(IR3)과의 사이에 배치된다. 마찬가지로, 제3 조명 영역(IR3)은, 축방향에서, 제2 조명 영역(IR2)과 제4 조명 영역(IR4)과의 사이에 배치된다. 제4 조명 영역(IR4)은, 축방향에서, 제3 조명 영역(IR3)과 제5 조명 영역(IR5)과의 사이에 배치된다. 제5 조명 영역(IR5)은, 축방향에서, 제4 조명 영역(IR4)과 제6 조명 영역(IR6)과의 사이에 배치된다. 각 조명 영역(IR1 ~ IR6)은, 마스크(M)의 둘레 방향으로부터 보아, 서로 이웃하는 사다리꼴 모양의 조명 영역의 사변부(斜邊部)의 삼각부가 겹치도록(오버랩하도록) 배치되어 있다. 또, 제1 실시 형태에서, 각 조명 영역(IR1 ~ IR6)은, 사다리꼴 모양의 영역으로 했지만, 장방형 모양의 영역이라도 좋다.

또, 마스크(M)는, 마스크 패턴이 형성되는 패턴 형성 영역(A3)과, 마스크 패턴이 형성되지 않은 패턴 비형성 영역(A4)을 가진다. 패턴 비형성 영역(A4)은, 조명 광속(EL1)을 흡수하는 반사하기 어려운 영역이며, 패턴 형성 영역(A3)을 프레임 모양으로 둘러싸서 배치되어 있다. 제1 ~ 제6 조명 영역(IR1 ~ IR6)은, 패턴 형성 영역(A3)의 Y방향의 전체 폭을 커버하도록, 배치되어 있다.

조명 광학계(IL)는, 복수의 조명 영역(IR1 ~ IR6)에 따라 복수(제1 실시 형태에서는 예를 들면 6개) 마련되어 있다. 복수의 조명 광학계(IL1 ~ IL6)에는, 광원 장치(13)로부터의 조명 광속(EL1)이 각각 입사한다. 각 조명 광학계(IL1 ~ IL6)는, 광원 장치(13)로부터 입사된 각 조명 광속(EL1)을, 각 조명 영역(IR1 ~ IR6)으로 각각 안내한다. 즉, 제1 조명 광학계(IL1)는, 조명 광속(EL1)을 제1 조명 영역(IR1)으로 안내하고, 마찬가지로, 제2 ~ 제6 조명 광학계(IL2 ~ IL6)는, 조명 광속(EL1)을 제2 ~ 제6 조명 영역(IR2 ~ IR6)으로 안내한다. 복수의 조명 광학계(IL1 ~ IL6)는, 중심면(CL)을 사이에 두고 마스크(M)의 둘레 방향으로 2열로 배치된다. 복수의 조명 광학계(IL1 ~ IL6)는, 중심면(CL)을 사이에 두고, 제1, 제3, 제5 조명 영역(IR1, IR3, IR5)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)는, 축방향에서, 제2 조명 광학계(IL2)와 제4 조명 광학계(IL4)와의 사이에 배치된다. 제4 조명 광학계(IL4)는, 축방향에서, 제3 조명 광학계(IL3)와 제5 조명 광학계(IL5)와의 사이에 배치된다. 제5 조명 광학계(IL5)는, 축방향에서, 제4 조명 광학계(IL4)와 제6 조명 광학계(IL6)와의 사이에 배치된다. 또, 제1 조명 광학계(IL1), 제3 조명 광학계(IL3) 및 제5 조명 광학계(IL5)와, 제2 조명 광학계(IL2), 제4 조명 광학계(IL4) 및 제6 조명 광학계(IL6)는, Y방향으로부터 보아 중심면(CL)을 중심으로 대칭으로 배치되어 있다.

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 조명하도록, 광원 장치(13)에 의한 광원상(光源像)(실상 또는 허상)을, 조명 광학계(IL)의 눈동자 위치(푸리에(Fourier) 변환면 상당)에 형성하는 쾰러(Kohler) 조명법을 적용하고 있다. 또, 조명 광학계(IL)는, 편광 빔 스플리터(PBS)를 이용한 낙사(落射) 조명계로 되어 있다. 조명 광학계(IL)는, 광원 장치(13)로부터의 조명 광속(EL1)의 입사측으로부터 순서대로, 조명 광학 모듈(ILM)과, 편광 빔 스플리터(PBS)와, 1/4 파장판(波長板)(41)을 가진다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 조명 광학 모듈(ILM)은, 조명 광속(EL1)의 입사측으로부터 순서대로, 콜리메이터(collimator) 렌즈(51)와, 플라이 아이(fly eye) 렌즈(52)와, 복수의 콘덴서 렌즈(53)와, 실린드리컬 렌즈(54)와, 조명 시야 조리개(55)와, 복수의 릴레이 렌즈(56)를 포함하고 있으며, 제1 광축(BX1) 상에 마련되어 있다. 콜리메이터 렌즈(51)는, 광원 장치(13)의 도광 부재(32)의 출사측에 마련되어 있다. 콜리메이터 렌즈(51)의 광축은, 제1 광축(BX) 상에 배치된다. 콜리메이터 렌즈(51)는, 플라이 아이 렌즈(52)의 입사측의 면 전체를 조사한다. 플라이 아이 렌즈(52)는, 콜리메이터 렌즈(51)의 출사측에 마련되어 있다. 플라이 아이 렌즈(52)의 출사측의 면의 중심은, 제1 광축(BX1) 상에 배치된다. 다수의 로드(rod) 렌즈 등으로 구성되는 플라이 아이 렌즈(52)는, 콜리메이터 렌즈(51)로부터의 조명 광속(EL1)을, 개개의 로드 렌즈마다 세분화하여 다수의 점광원상(点光源像)(집광 스폿(spot))을 플라이 아이 렌즈(52)의 출사측의 면에 생성함과 아울러, 로드 렌즈에 의해서 세분화된 조명 광속(EL1)이 되어 콘덴서 렌즈(53)에 입사한다. 이 때, 점광원상이 생성되는 플라이 아이 렌즈(52)의 출사측의 면은, 플라이 아이 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 투영 광학계(PL(PLM))의 동면(瞳面)과 광학적으로 공역(共役)이 되도록 배치된다. 콘덴서 렌즈(53)는, 플라이 아이 렌즈(52)의 출사측에 마련되어 있다. 콘덴서 렌즈(53)의 광축은, 제1 광축(BX1) 상에 배치된다. 콘덴서 렌즈(53)는, 플라이 아이 렌즈(52)로부터의 조명 광속(EL1)을 실린드리컬 렌즈(54)에 집광한다. 실린드리컬 렌즈(54)는, 입사측이 평면이 되고 출사측이 볼록하게 되는 평면 볼록 실린드리컬 렌즈이다. 실린드리컬 렌즈(54)는, 콘덴서 렌즈(53)의 출사측에 마련되어 있다. 실린드리컬 렌즈(54)의 광축은, 제1 광축(BX1) 상에 배치된다. 실린드리컬 렌즈(54)는, XZ면내에서 제1 광축(BX1)에 직교하는 방향으로, 조명 광속(EL1)을 발산시킨다. 조명 시야 조리개(55)는, 실린드리컬 렌즈(54)의 출사측에 인접하여 마련되어 있다. 조명 시야 조리개(55)의 개구부는, 조명 영역(IR)과 동일한 형상이 되는 사다리꼴 모양 또는 장방형 모양으로 형성되어 있으며, 조명 시야 조리개(55)의 개구부의 중심은, 제1 광축(BX1) 상에 배치된다. 이 때, 조명 시야 조리개(55)는, 조명 시야 조리개(55)로부터 마스크(M)에 이르는 각종 렌즈에 의해서, 마스크(M) 상의 조명 영역(IR)과 광학적으로 공역인 면에 배치된다. 릴레이 렌즈(56)는, 조명 시야 조리개(55)의 출사측에 마련되어 있다. 릴레이 렌즈(56)의 광축은, 제1 광축(BX1) 상에 배치된다. 릴레이 렌즈(56)는, 조명 시야 조리개(55)로부터의 조명 광속(EL1)을 편광 빔 스플리터(PBS)에 입사시킨다.

조명 광학 모듈(ILM)에 조명 광속(EL1)이 입사하면, 조명 광속(EL1)은, 콜리메이터 렌즈(51)에 의해 플라이 아이 렌즈(52)의 입사측의 면 전체를 조사하는 광속이 된다. 플라이 아이 렌즈(52)에 입사한 조명 광속(EL1)은, 다수의 점광원상의 각각으로부터의 조명 광속(EL1)이 되어, 콘덴서 렌즈(53)를 매개로 하여 실린드리컬 렌즈(54)에 입사한다. 실린드리컬 렌즈(54)에 입사한 조명 광속(EL1)은, XZ면내에서 제1 광축(BX1)에 직교하는 방향으로 발산한다. 실린드리컬 렌즈(54)에 의해 발산한 조명 광속(EL1)은, 조명 시야 조리개(55)에 입사한다. 조명 시야 조리개(55)에 입사한 조명 광속(EL1)은, 조명 시야 조리개(55)의 개구부를 통과함으로써, 조명 영역(IR)과 동일한 형상의 강도 분포를 가지는 광속이 된다. 조명 시야 조리개(55)를 통과한 조명 광속(EL1)은, 릴레이 렌즈(56)를 매개로 하여 편광 빔 스플리터(PBS)에 입사한다.

편광 빔 스플리터(PBS)는, X축 방향에 관해서, 조명 광학 모듈(ILM)과 중심면(CL)과의 사이에 배치되어 있다. 편광 빔 스플리터(PBS)는, 1/4 파장판(41)과 협동하여, 조명 광학 모듈(ILM)로부터의 조명 광속(EL1)을 반사하는 한편으로, 마스크(M)에서 반사된 투영 광속(EL2)을 투과하고 있다. 환언하면, 조명 광학 모듈(ILM)로부터의 조명 광속(EL1)은, 편광 빔 스플리터(PBS)에 반사 광속으로서 입사하고, 마스크(M)로부터의 투영 광속(반사광)(EL2)은, 편광 빔 스플리터(PBS)에 투과 광속으로서 입사한다. 즉, 편광 빔 스플리터(PBS)에 입사하는 조명 광속(EL1)은, S편광의 직선 편광이 되는 반사 광속이며, 편광 빔 스플리터(PBS)에 입사하는 투영 광속(EL2)은, P편광의 직선 편광이 되는 투과 광속이다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 편광 빔 스플리터(PBS)는, 제1 프리즘(91)과, 제2 프리즘(92)과, 제1 프리즘(91) 및 제2 프리즘(92)의 사이에 마련된 편광 분리면(93)을 가지고 있다. 제1 프리즘(91) 및 제2 프리즘(92)은, 석영 유리로 구성되며, XZ면내에서 삼각형 모양의 삼각 프리즘으로 되어 있다. 그리고, 편광 빔 스플리터(PBS)는, 삼각형 모양의 제1 프리즘(91)과 제2 프리즘(92)이 편광 분리면(93)을 사이에 두고 접합됨으로써, XZ면내에서 사각형 모양이 된다.

제1 프리즘(91)은, 조명 광속(EL1) 및 투영 광속(EL2)이 입사하는 측의 프리즘이다. 제2 프리즘(92)은, 편광 분리면(93)을 투과하는 투영 광속(EL2)이 출사하는 측의 프리즘이다. 편광 분리면(93)에는, 제1 프리즘(91)으로부터 제2 프리즘(92)으로 향하는 조명 광속(EL1) 및 투영 광속(EL2)이 입사한다. 편광 분리면(93)은, S편광(직선 편광)의 조명 광속(EL1)을 반사하고, P편광(직선 편광)의 투영 광속(EL2)을 투과한다.

1/4 파장판(41)은, 편광 빔 스플리터(PBS)와 마스크(M)와의 사이에 배치되어 있다. 1/4 파장판(41)은, 편광 빔 스플리터(PBS)에서 반사된 조명 광속(EL1)을 직선 편광(S편광)으로부터 원편광으로 변환한다. 원편광된 조명 광속(EL1)은, 마스크(M)에 조사된다. 1/4 파장판(41)은, 마스크(M)에서 반사된 원편광의 투영 광속(EL2)을 직선 편광(P편광)으로 변환한다.

다음으로, 투영 광학계(PL)에 의해 투영 노광되는 복수의 투영 영역(PA1 ~ PA6)에 대해 설명한다. 도 3의 우측 도면에 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 방향으로 2열로 배치되며, 반송 방향의 상류측의 기판(P) 상에는 홀수번째의 제1 투영 영역(PA1), 제3 투영 영역(PA3) 및 제5 투영 영역(PA5)이 배치되고, 반송 방향의 하류측의 기판(P) 상에는 짝수번째의 제2 투영 영역(PA2), 제4 투영 영역(PA4) 및 제6 투영 영역(PA6)이 배치된다.

각 투영 영역(PA1 ~ PA6)은, 기판(P)의 폭방향(Y방향)으로 연장하는 단변 및 장변을 가지는 가늘고 긴 사다리꼴 모양의 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. 홀수번째의 제1 투영 영역(PA1), 제3 투영 영역(PA3) 및 제5 투영 영역(PA5)은, 폭방향으로 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 또, 짝수번째의 제2 투영 영역(PA2), 제4 투영 영역(PA4) 및 제6 투영 영역(PA6)은, 폭방향으로 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 이 때, 제2 투영 영역(PA2)은, 축방향에서, 제1 투영 영역(PA1)과 제3 투영 영역(PA3)과의 사이에 배치된다. 마찬가지로, 제3 투영 영역(PA3)은, 축방향에서, 제2 투영 영역(PA2)과 제4 투영 영역(PA4)과의 사이에 배치된다. 제4 투영 영역(PA4)은, 제3 투영 영역(PA3)과 제5 투영 영역(PA5)과의 사이에 배치된다. 제5 투영 영역(PA5)은, 제4 투영 영역(PA4)과 제6 투영 영역(PA6)과의 사이에 배치된다. 각 투영 영역(PA1 ~ PA6)은, 각 조명 영역(IR1 ~ IR6)과 마찬가지로, 기판(P)의 반송 방향으로부터 보아, 서로 이웃하는 사다리꼴 모양의 투영 영역(PA)의 사변부의 삼각부가 겹치도록(오버랩하도록) 배치되어 있다. 이 때, 투영 영역(PA)은, 서로 이웃하는 투영 영역(PA)의 중복하는 영역에서의 노광량이, 중복하지 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 제2 투영 영역(PA2(및 PA4, PA6))의 중심점까지의 둘레 길이와, 실질적으로 동일하게 설정되어 있다.

이상의 제1 실시 형태에서의 투영 광학계(PL)는, 6개의 투영 영역(PA1 ~ PA6)에 따라 6개 마련되어 있다. 투영 광학계(PL1 ~ PL6)에는, 대응하는 조명 영역(IR1 ~ IR6)의 각각에 위치하는 마스크 패턴에서 반사된 복수의 투영 광속(EL2)이 각각 입사한다. 각 투영 광학계(PL1 ~ PL6)는, 마스크(M)에서 반사된 각 투영 광속(EL2)을, 각 투영 영역(PA1 ~ PA6)으로 각각 안내한다. 즉, 제1 투영 광학계(PL1)는, 제1 조명 영역(IR1)으로부터의 투영 광속(EL2)을 제1 투영 영역(PA1)으로 안내하고, 마찬가지로, 제2 ~ 제6 투영 광학계(PL2 ~ PL6)는, 제2 ~ 제6 조명 영역(IR2 ~ IR6)으로부터의 각 투영 광속(EL2)을 제2 ~ 제6 투영 영역(PA2 ~ PA6)으로 안내한다.

복수의 투영 광학계(PL1 ~ PL6)는, 중심면(CL)을 사이에 두고 마스크(M)의 둘레 방향으로 2열로 배치된다. 복수의 투영 광학계(PL1 ~ PL6)는, 중심면(CL)을 사이에 두고, 제1, 제3, 제5 투영 영역(PA1, PA3, PA5)이 배치되는 측(도 2의 좌측)에, 제1 투영 광학계(PL1), 제3 투영 광학계(PL3) 및 제5 투영 광학계(PL5)가 배치된다. 제1 투영 광학계(PL1), 제3 투영 광학계(PL3) 및 제5 투영 광학계(PL5)는, Y방향으로 소정의 간격을 두고 배치된다. 또, 복수의 조명 광학계(IL1 ~ IL6)는, 중심면(CL)을 사이에 두고, 제2, 제4, 제6 투영 영역(PA2, PA4, PA6)이 배치되는 측(도 2의 우측)에, 제2 투영 광학계(PL2), 제4 투영 광학계(PL4) 및 제6 투영 광학계(PL6)가 배치된다. 제2 투영 광학계(PL2), 제4 투영 광학계(PL4) 및 제6 투영 광학계(PL6)는, Y방향으로 소정의 간격을 두고 배치된다. 이 때, 제2 투영 광학계(PL2)는, 축방향에서, 제1 투영 광학계(PL1)와 제3 투영 광학계(PL3)와의 사이에 배치된다. 마찬가지로, 제3 투영 광학계(PL3)는, 축방향에서, 제2 투영 광학계(PL2)와 제4 투영 광학계(PL4)와의 사이에 배치된다. 제4 투영 광학계(PL4)는, 제3 투영 광학계(PL3)와 제5 투영 광학계(PL5)와의 사이에 배치된다. 제5 투영 광학계(PL5)는, 제4 투영 광학계(PL4)와 제6 투영 광학계(PL6)와의 사이에 배치된다. 또, 제1 투영 광학계(PL1), 제3 투영 광학계(PL3) 및 제5 투영 광학계(PL5)와, 제2 투영 광학계(PL2), 제4 투영 광학계(PL4) 및 제6 투영 광학계(PL6)는, Y방향으로부터 보아 중심면(CL)을 중심으로 대칭으로 배치되어 있다.

또한, 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)의 마스크면(P1)의 조명 영역(IR)(제1 조명 영역(IR1))으로부터 반사되는 투영 광속(EL2)을 입사하여, 중간상면(P7)에 마스크면(P1)에 나타나는 패턴의 중간상을 형성한다. 또, 마스크면(P1)으로부터 중간상면(P7)에 이르는 투영 광속(EL2)을, 제1 투영 광속(EL2a)으로 한다. 중간상면(P7)에 형성된 중간상은, 조명 영역(IR)의 마스크 패턴의 상(像)에 대해, 180° 점대칭이 되는 도립상(倒立像)이 된다.

또, 투영 광학계(PL)는, 중간상면(P7)으로부터 출사되는 투영 광속(EL2)을 기판(P)의 투영상면(投影像面)의 투영 영역(PA)에서 재결상하여 투영상을 형성한다. 또, 중간상면(P7)으로부터 기판(P)의 투영상면에 이르는 투영 광속(EL2)을, 제2 투영 광속(EL2b)으로 한다. 투영상은, 중간상면(P7)의 중간상에 대해, 180° 점대칭이 되는 도립상, 환언하면, 조명 영역(IR)의 마스크 패턴의 상(像)에 대해, 동일 상(像)이 되는 정립상(正立像)이 된다. 이 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 제1 투영 광속(EL2a)은, 마스크 유지 드럼(21)의 제1 축(AX1)의 지름 방향의 외측으로 향하는 텔레센트릭(telecentric)한 광속으로 되어, 투영 광학계(PL)에 입사한다. 조명 영역(IR)에서 반사된 원편광의 제1 투영 광속(EL2a)은, 투영 광학계(PL)에 입사하면, 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 제1 투영 광속(EL2a)은, 편광 빔 스플리터(PBS)를 투과한 후, 투영 광학 모듈(PLM)에 입사한다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 투영 광학 모듈(PLM)은, 중간상면(P7)에 중간상을 결상함과 아울러 기판(P) 상에 투영상을 결상하는 부분 광학계(61)와, 부분 광학계(61)에 제1 투영 광속(EL2a) 및 제2 투영 광속(EL2b)을 입사시키는 반사 광학계(도광(導光) 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(68)를 구비한다.

부분 광학계(61) 및 반사 광학계(62)는, 예를 들면 다이슨계(Dyson系)를 변형한 텔레센트릭한 반사 굴절 광학계이다. 부분 광학계(61)는, 그 광축(이하, '제2 광축(BX2)'이라고 함)이 중심면(CL)에 대해서 실질적으로 직교한다. 부분 광학계(61)는, 제1 렌즈군(71)과, 제1 오목면 거울(반사 광학 부재)(72)을 구비한다. 제1 렌즈군(71)은, 중심면(CL)측에 마련된 굴절 렌즈(렌즈 부재)(71a)를 포함하는 복수의 렌즈 부재를 가지며, 복수의 렌즈 부재의 광축은, 제2 광축(BX2) 상에 배치되어 있다. 제1 오목면 거울(72)은, 플라이 아이 렌즈(52)에 의해 생성된 다수의 점광원이, 플라이 아이 렌즈(52)로부터 조명 시야 조리개(55)를 매개로 하여 제1 오목면 거울(72)에 이르는 각종 렌즈에 의해서 결상하는 동면(瞳面)에 배치되어 있다.

반사 광학계(62)는, 제1 편향 부재(제1 광학 부재 및 제1 반사 부재)(76)와, 제2 편향 부재(제2 광학 부재 및 제3 반사부)(77)와, 제3 편향 부재(제3 광학 부재 및 제4 반사부)(78)와, 제4 편향 부재(제4 광학 부재 및 제2 반사 부재)(79)를 구비한다. 제1 편향 부재(76)는, 제1 반사면(P3)을 가지는 반사 미러이다. 제1 반사면(P3)은, 편광 빔 스플리터(PBS)로부터의 제1 투영 광속(EL2a)을 반사시키고, 반사시킨 제1 투영 광속(EL2a)을 제1 렌즈군(71)의 굴절 렌즈(71a)에 입사시킨다. 제2 편향 부재(77)는, 제2 반사면(P4)을 가지는 반사 미러이다. 제2 반사면(P4)은, 굴절 렌즈(71a)로부터 출사된 제1 투영 광속(EL2a)을 반사시키고, 반사시킨 제1 투영 광속(EL2a)을 중간상면(P7)에 마련된 투영 시야 조리개(63)에 입사시킨다. 제3 편향 부재(78)는, 제3 반사면(P5)을 가지는 반사 미러이다. 제3 반사면(P5)은, 투영 시야 조리개(63)로부터의 제2 투영 광속(EL2b)을 반사시키고, 반사시킨 제2 투영 광속(EL2b)을 제1 렌즈군(71)의 굴절 렌즈(71a)에 입사시킨다. 제4 편향 부재(79)는, 제4 반사면(P6)을 가지는 반사 미러이다. 제4 반사면(P6)은, 굴절 렌즈(71a)로부터 출사된 제2 투영 광속(EL2b)을 반사시키고, 반사시킨 제2 투영 광속(EL2b)을 기판(P) 상에 입사시킨다. 이와 같이, 제2 편향 부재(77)와 제3 편향 부재(78)는, 부분 광학계(61)로부터의 제1 투영 광속(EL2a)이, 다시 부분 광학계(61)를 향해서 꺾이도록 반사시키는 플랩 반사경으로서 기능을 하고 있다. 제1 ~ 제4 편향 부재(76, 77, 78, 79)의 각 반사면(P3 ~ P6)은, 모두 도 4에서의 Y축과 평행한 평면이며, XZ면내에서 소정 각도로 경사져 배치된다.

투영 시야 조리개(63)는, 투영 영역(PA)의 형상을 규정하는 개구를 가진다. 즉, 투영 시야 조리개(63)의 개구의 형상이 투영 영역(PA)의 형상을 규정하게 된다.

편광 빔 스플리터(PBS)로부터의 제1 투영 광속(EL2a)은, 상(像)시프트용 광학 부재(65)를 통과하여, 제1 편향 부재(76)의 제1 반사면(P3)에서 반사된다. 제1 반사면(P3)에서 반사된 제1 투영 광속(EL2a)은, 제1 렌즈군(71)에 입사하여, 굴절 렌즈(71a)를 포함하는 복수의 렌즈 부재를 통과한 후, 제1 오목면 거울(72)에 입사한다. 이 때, 제1 투영 광속(EL2a)은, 제1 렌즈군(71)에서, 굴절 렌즈(71a)의 제2 광축(BX2)으로부터 ＋Z방향의 상부측의 시야 영역을 통과한다. 제1 오목면 거울(72)에 입사한 제1 투영 광속(EL2a)은, 제1 오목면 거울(72)에서 반사된다. 제1 오목면 거울(72)에서 반사된 제1 투영 광속(EL2a)은, 제1 렌즈군(71)에 입사하여, 굴절 렌즈(71a)를 포함하는 복수의 렌즈 부재를 통과한 후, 제1 렌즈군(71)으로부터 출사한다. 이 때, 제1 투영 광속(EL2a)은, 제1 렌즈군(71)에서, 굴절 렌즈(71a)의 제2 광축(BX2)으로부터 -Z방향의 하부측의 시야 영역을 통과한다. 제1 렌즈군(71)으로부터 출사한 제1 투영 광속(EL2a)은, 제2 편향 부재(77)의 제2 반사면(P4)에서 반사된다. 제2 반사면(P4)에서 반사된 제1 투영 광속(EL2a)은, 투영 시야 조리개(63)에 입사한다. 투영 시야 조리개(63)에 입사한 제1 투영 광속(EL2a)은, 조명 영역(IR)에서의 마스크 패턴의 도립상이 되는 중간상을 형성한다.

투영 시야 조리개(63)로부터의 제2 투영 광속(EL2b)은, 제3 편향 부재(78)의 제3 반사면(P5)에서 반사된다. 제3 반사면(P5)에서 반사된 제2 투영 광속(EL2b)은, 제1 렌즈군(71)에 다시 입사하여, 굴절 렌즈(71a)를 포함하는 복수의 렌즈 부재를 통과한 후, 제1 오목면 거울(72)에 입사한다. 이 때, 제2 투영 광속(EL2b)은, 제1 렌즈군(71)에서, 굴절 렌즈(71a)의 제2 광축(BX2)으로부터 ＋Z방향의 상부측이고, 또한, 제1 투영 광속(EL2a)의 입사측과 출사측과의 사이의 시야 영역을 통과한다. 제1 오목면 거울(72)에 입사한 제2 투영 광속(EL2b)은, 제1 오목면 거울(72)에서 반사된다. 제1 오목면 거울(72)에서 반사된 제2 투영 광속(EL2b)은, 제1 렌즈군(71)에 입사하여, 굴절 렌즈(71a)를 포함하는 복수의 렌즈 부재를 통과한 후, 제1 렌즈군(71)으로부터 출사한다. 이 때, 제2 투영 광속(EL2b)은, 제1 렌즈군(71)에서, 굴절 렌즈(71a)의 제2 광축(BX2)으로부터 -Z방향의 하부측이고, 또한, 제1 투영 광속(EL2a)의 입사측과 출사측과의 사이의 시야 영역을 통과한다. 제1 렌즈군(71)으로부터 출사한 제2 투영 광속(EL2b)은, 제4 편향 부재(79)의 제4 반사면(P6)에서 반사된다. 제4 반사면(P6)에서 반사된 제2 투영 광속(EL2b)은, 포커스 보정 광학 부재(64) 및 배율 보정용 광학 부재(66)를 통과하고, 기판(P) 상의 투영 영역(PA)에 투사된다. 투영 영역(PA)에 투사된 제2 투영 광속(EL2b)은, 조명 영역(IR)에서의 마스크 패턴의 정립상이 되는 투영상을 형성한다. 이 때, 조명 영역(IR)에서의 마스크 패턴의 상(像)은, 투영 영역(PA)에 등배(×1)로 투영된다.

여기서, 굴절 렌즈(71a)를 포함하는 제1 렌즈군(71)과 제1 오목면 거울(72)에 의해서 구성되는 투영 광학 모듈(PLM)의 시야 영역에 대해서, 도 5를 참조하여 간단하게 설명한다. 도 5는, 투영 광학 모듈(PLM)에 의한 원형의 전(全)결상 시야(기준면)(CIF)를 도 5 중의 YZ면에 전개(展開)한 상태를 나타내고, 마스크(M) 상의 직사각형 모양의 조명 영역(IR), 중간상면(P7)의 투영 시야 조리개(63) 상에 결상하는 중간상(Img1), 중간상면(P7)의 투영 시야 조리개(63)에 의해서 사다리꼴 모양으로 정형(整形)된 중간상(Img2), 및 기판(P) 상의 사다리꼴 모양의 투영 영역(PA)의 각각은, Y축 방향으로 가늘고 길게 설정되며, Z축 방향으로 분리하여 나열된다.

먼저, 마스크(M) 상의 직사각형 모양의 조명 영역(IR)의 중심은, 전결상 시야(CIF)의 중심점(광축(BX2)이 통과함)으로부터 ＋Z방향으로, 상고(像高)값 k1이 편심한 위치(제1 위치)에 설정된다. 그 때문에, 투영 광학 모듈(PLM) 내를 통과하는 최초의 결상 광로(제1 투영 광속(EL2a))에 의해서, 투영 시야 조리개(63)(중간상면(P7)) 상에 형성되는 중간상(Img1)은, YZ면내에서 보면, 조명 영역(IR)을 상하(Z방향)와 좌우(Y방향)로 반전시킨 상태에서, 전결상 시야(CIF)의 중심점으로부터 -Z방향으로 편심한 상고값 k1의 위치(제2 위치)에 결상한다.

중간상(Img2)은, 중간상(Img1)을 투영 시야 조리개(63)의 사다리꼴 모양의 개구에서 제한한 것이다. 그리고 중간상(Img2)은, 투영 시야 조리개(63)의 전후에 배치되는 2개의 편향 부재(77, 78)에 의해서 광로가 절곡되기 때문에, YZ면내에서 보면, 전결상 시야(CIF)의 중심점으로부터 ＋Z방향의 상고값 k2(k2＜k1)의 위치(제3 위치)에 결상한다. 게다가, 투영 시야 조리개(63)에서 제한된 중간상(Img2)은, 투영 광학 모듈(PLM) 내를 통과하는 2회째의 결상 광로(제2 투영 광속(EL2b))에 의해서, 기판(P) 상에 형성되는 투영 영역(PA) 내에 재결상된다.

투영 영역(PA) 내에 재결상되는 상(像)의 중심점은, YZ면내에서 보면, 전결상 시야(CIF)의 중심점으로부터 -Z방향의 상고값 k2(k2＜k1)에 위치한다. 그리고, 투영 영역(PA) 내에 재결상되는 상(像)은, 조명 영역(IR) 내의 마스크 패턴에 대해서, 좌우 방향(Y방향)이 반전하지 않고, 등배(×1)로 형성된다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 마스크 패턴으로부터의 결상 광속을 원형의 결상 시야(CIF) 내에서 공간적으로 분리하기 쉽도록, 조명 영역(IR)을 가늘고 긴 직사각형 모양 또는 사다리꼴 모양의 영역으로 제한하면서, 통상의 전반사(全反射) 거울에 의한 4개의 편향 부재(76, 77, 78, 79)에 의해서, 더블 패스(double pass)의 결상 광로를 투영 광학 모듈(PLM) 내에 형성했다. 그 때문에, 마스크(M) 상의 패턴을, 기판(P) 상에서는 적어도 Y축 방향(투영 광학 모듈(PL1 ~ PL6)에 의한 각 투영상의 이음 방향)에 관해서는, 등배의 정립상으로서 투영할 수 있다.

이와 같이, 제1 편향 부재(76), 제2 편향 부재(77), 제3 편향 부재(78) 및 제4 편향 부재(79)는, 제1 투영 광속(EL2a)의 입사측의 시야(제1 입사 시야)와, 제1 투영 광속(EL2a)의 출사측의 시야(제1 출사 시야)와, 제2 투영 광속(EL2b)의 입사측의 시야(제2 입사 시야)와, 제2 투영 광속(EL2b)의 출사측의 시야(제2 출사 시야)를, 반사 광학계(62)에서 분리한다. 이 때문에, 반사 광학계(62)는, 제1 투영 광속(EL2a)의 도광시에 누설광이 생기기 어려운 구성으로 되기 때문에, 반사 광학계(62)가, 기판(P) 상에 투사되는 누설광의 광량을 저감하는 광량 저감부로서 기능을 한다. 또, 누설광은, 예를 들면, 제1 투영 광속(EL2a)이 산란하는 것에 의해서 생기는 산란광이었거나, 제1 투영 광속(EL2a)이 분리하는 것에 의해서 생기는 분리 광이었거나, 제1 투영 광속(EL2a)의 일부가 반사하는 것에 의해서 생기는 반사광이었거나 한다.

여기서, 반사 광학계(62)는, Z방향에서, 상부측으로부터 제1 편향 부재(76), 제3 편향 부재(78), 제4 편향 부재(79), 제2 편향 부재(77)의 순서대로 마련되어 있다. 이 때문에, 제1 렌즈군(71)의 굴절 렌즈(71a)에 입사하는 제1 투영 광속(EL2a)은, 조명 영역(IR)에 가까운 쪽(굴절 렌즈(71a)의 상부측)에 입사한다. 또, 제1 렌즈군(71)의 굴절 렌즈(71a)로부터 출사하는 제2 투영 광속(EL2b)은, 투영 영역(PA)에 가까운 쪽(굴절 렌즈(71a)의 하부측)으로부터 출사한다. 따라서, 조명 영역(IR)과 제1 편향 부재(76)와의 사이의 거리를 짧게 할 수 있고, 또, 투영 영역(PA)과 제4 편향 부재(79)와의 사이의 거리를 짧게 할 수 있기 때문에, 투영 광학계(PL)의 컴팩트화를 도모할 수 있다. 또, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제3 편향 부재(78)는, 전결상 시야(CIF)를 따른 방향(Z방향)에 관해서, 제1 편향 부재(76)와 제4 편향 부재(79)와의 사이에 배치된다. 또, 제1 편향 부재(76) 및 제4 편향 부재(79)의 위치와, 제2 편향 부재(77) 및 제3 편향 부재(78)의 위치는, 제2 광축(BX2)의 방향에 관해서, 다른 위치가 된다.

또, 반사 광학계(62)는, 제1 입사 시야와, 제1 출사 시야와, 제2 입사 시야와, 제2 출사 시야와의 4개의 시야(도 5 중에 나타낸 IR, Img1, Img2, PA에 상당)를 가지기 때문에, 투영 광속(EL2)을 4개의 시야에서 중복시키지 않기 위해, 투영 영역(PA)의 크기를 소정의 크기로 하는 것이 바람직하다. 즉, 투영 영역(PA)은, 기판(P)의 주사 방향에서의 길이와, 주사 방향에 직교하는 기판(P)의 폭방향의 길이가, 주사 방향의 길이/폭방향의 길이≤1/4로 되어 있다. 이 때문에, 반사 광학계(62)는, 4개의 시야에서, 투영 광속(EL2)을 중복시키지 않고, 투영 광속(EL2)을 분리하여 부분 광학계(61)로 안내할 수 있다.

게다가, 제1 편향 부재(76), 제2 편향 부재(77), 제3 편향 부재(78), 및 제4 편향 부재(79)는, 슬릿 모양의 제1 입사 시야, 제1 출사 시야, 제2 입사 시야, 및 제2 출사 시야의 4개의 시야(도 5 중에 나타낸 IR, Img1, Img2, PA에 상당) 중 어느 것에도 대응하는 장방형으로 형성됨과 아울러, 전결상 시야(CIF)를 따른 슬릿의 폭방향(Z방향)에 관해서 서로 분리하여 배치된다.

포커스 보정 광학 부재(64)는, 제4 편향 부재(79)와 기판(P)과의 사이에 배치되어 있다. 포커스 보정 광학 부재(64)는, 기판(P) 상에 투영되는 마스크 패턴의 상(像)의 포커스 상태를 조정한다. 포커스 보정 광학 부재(64)는, 예를 들면, 2매의 쐐기 모양의 프리즘을 역방향(도 4에서는 X방향에 대해 역방향)으로 하여, 전체로서 투명한 평행 평판이 되도록 서로 겹친 것이다. 이 한 쌍의 프리즘을 서로 대향하는 면 사이의 간격을 변화시키지 않고 사면(斜面) 방향으로 슬라이드시키는 것에 의해, 평행 평판으로서의 두께를 가변으로 한다. 이것에 의해서 부분 광학계(61)의 실효적인 광로 길이를 미세 조정하고, 중간상면(P7) 및 투영 영역(PA)에 형성되는 마스크 패턴의 상(像)의 초점 상태가 미세 조정된다.

상시프트용 광학 부재(65)는, 편광 빔 스플리터(PBS)와 제1 편향 부재(76)와의 사이에 배치되어 있다. 상시프트용 광학 부재(65)는, 기판(P) 상에 투영되는 마스크 패턴의 상(像)을 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 상(像)을 X방향이나 Y방향으로 미소 시프트시킬 수 있다.

배율 보정용 광학 부재(66)는, 제4 편향 부재(79)와 기판(P)과의 사이에 배치되어 있다. 배율 보정용 광학 부재(66)는, 예를 들면, 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 오목 렌즈의 3매를 소정 간격으로 동축에 배치하고, 전후의 오목 렌즈는 고정하여, 사이의 볼록 렌즈를 광축(주광선) 방향으로 이동시키도록 구성한 것이다. 이것에 의해서, 투영 영역(PA)에 형성되는 마스크 패턴의 상(像)은, 텔레센트릭한 결상 상태를 유지하면서, 등방적으로 미소량만큼 확대 또는 축소된다. 또, 배율 보정용 광학 부재(66)를 구성하는 3매의 렌즈군의 광축은, 투영 광속(EL2)(제2 투영 광속(EL2b))의 주광선과 평행하게 되도록 XZ면내에서는 경사져 있다.

로테이션 보정 기구(67)는, 예를 들면, 액추에이터(도시 생략)에 의해서, 제2 편향 부재(77)를 제2 광축(BX2)에 평행(혹은 수직)인 축 둘레로 미소 회전시키는 것이다. 이 로테이션 보정 기구(67)는, 제2 편향 부재(77)를 회전시키는 것에 의해서, 중간상면(P7)에 형성되는 마스크 패턴의 상(像)을, 그 면(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)(제2 투영 광속(EL2b))의 조도를 조정할 수 있다.

이와 같이 구성된 투영 광학계(PL)에서, 마스크(M)로부터의 제1 투영 광속(EL2a)은, 조명 영역(IR)으로부터 마스크면(P1)의 법선 방향(제1 축(AX1)을 중심으로 하는 지름 방향)으로 출사하고, 1/4 파장판(41), 편광 빔 스플리터(PBS) 및 상시프트용 광학 부재(65)를 통과하여 반사 광학계(62)에 입사한다. 반사 광학계(62)에 입사한 제1 투영 광속(EL2a)은, 반사 광학계(62)의 제1 편향 부재(76)의 제1 반사면(P3)에서 반사되고, 부분 광학계(61)에 입사한다. 부분 광학계(61)에 입사한 제1 투영 광속(EL2a)은, 부분 광학계(61)의 제1 렌즈군(71)을 통과하여 제1 오목면 거울(72)에서 반사된다. 제1 오목면 거울(72)에서 반사된 제1 투영 광속(EL2a)은, 다시 제1 렌즈군(71)을 통과하여 부분 광학계(61)로부터 출사한다. 부분 광학계(61)로부터 출사한 제1 투영 광속(EL2a)은, 반사 광학계(62)의 제2 편향 부재(77)의 제2 반사면(P4)에서 반사되어, 투영 시야 조리개(63)에 입사한다. 투영 시야 조리개(63)를 통과한 제2 투영 광속(EL2b)은, 반사 광학계(62)의 제3 편향 부재(78)의 제3 반사면(P5)에서 반사되어, 부분 광학계(61)에 다시 입사한다. 부분 광학계(61)에 입사한 제2 투영 광속(EL2b)은, 부분 광학계(61)의 제1 렌즈군(71)을 통과하여 제1 오목면 거울(72)에서 반사된다. 제1 오목면 거울(72)에서 반사된 제2 투영 광속(EL2b)은, 다시 제1 렌즈군(71)을 통과하여 부분 광학계(61)로부터 출사한다. 부분 광학계(61)로부터 출사한 제2 투영 광속(EL2b)은, 반사 광학계(62)의 제4 편향 부재(79)의 제4 반사면(P6)에서 반사되어, 포커스 보정 광학 부재(64) 및 배율 보정용 광학 부재(66)에 입사한다. 배율 보정용 광학 부재(66)로부터 출사한 제2 투영 광속(EL2b)은, 기판(P) 상의 투영 영역(PA)에 입사하고, 조명 영역(IR) 내에 나타나는 마스크 패턴의 상(像)이 투영 영역(PA)에 등배(×1)로 투영된다.

＜디바이스 제조 방법＞

다음으로, 도 6을 참조하여, 디바이스 제조 방법에 대해 설명한다. 도 6은, 제1 실시 형태의 디바이스 제조 방법을 나타내는 플로우 차트이다.

도 6에 나타내는 디바이스 제조 방법에서는, 먼저, 예를 들면 유기 EL 등의 자발광 소자에 의한 표시 패널의 기능ㆍ성능 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 마스크(M)를 제작한다(스텝 S202). 또, 표시 패널의 기재(基材)가 되는 가요성의 기판(P)(수지 필름, 금속 박막, 플라스틱 등)이 감겨진 공급용 롤(FR1)을 준비해 둔다(스텝 S203). 또, 이 스텝 S203에서 준비해 둔 롤 모양의 기판(P)은, 필요에 따라서 그 표면을 개질(改質)한 것, 기초층(예를 들면 임프린트(imprint) 방식에 의한 미소(微小) 요철)을 사전 형성한 것, 광 감응성의 기능막이나 투명막(절연 재료)을 미리 라미네이트 한 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(U3)를 이용하여, 포토레지스트층을 노광하는 종래의 포토리소그래피 공정도 포함되지만, 포토레지스트 대신에 감광성 실란 커플링재를 도포한 기판(P)을 패턴 노광하여 표면에 친발수성(親撥水性)에 의한 패턴을 형성하는 노광 공정, 광 감응성의 촉매층을 패턴 노광하고 무전해(無電解) 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 장척(長尺)의 기판(P) 상에 연속적으로 제조되는 표시 패널 디바이스마다, 기판(P)을 다이싱하거나 각 표시 패널 디바이스의 표면에, 보호 필름(내환경 배리어층)이나 칼라 필터 시트 등을 접합시키거나 하여, 디바이스를 조립한다(스텝 S205). 다음으로, 표시 패널 디바이스가 정상적으로 기능을 하는지, 소망의 성능이나 특성을 만족하고 있는지의 검사 공정이 행해진다(스텝 S206). 이상과 같이 하여, 표시 패널(플렉시블ㆍ디스플레이)을 제조할 수 있다.

이상, 제1 실시 형태는, 투영 광학계(PL)(투영 광학 모듈(PLM))와 협동하는 반사 광학계(62)에 의해서, 제1 입사 시야, 제1 출사 시야, 제2 입사 시야 및 제2 출사 시야를 서로 분리할 수 있기 때문에, 제1 투영 광속(EL2a)으로부터의 누설광의 발생을 억제할 수 있다. 이 때문에, 반사 광학계(62)는, 기판(P) 상에 누설광이 투사되기 어려운 구성으로 할 수 있기 때문에, 기판(P) 상에 투영 노광되는 상(像)의 품질 열화(劣化)를 방지할 수 있다.

또, 제1 실시 형태는, 투영 영역(PA)을, 주사 방향의 길이/폭방향의 길이≤1/4로 할 수 있기 때문에, 반사 광학계(62)에서의 제1 투영 광속(EL2a) 및 제2 투영 광속(EL2b)의 시야, 즉, 제1 입사 시야, 제1 출사 시야, 제2 입사 시야 및 제2 출사 시야를 중복하지 않게 분리하는 것이 가능해진다.

또, 제1 실시 형태는, 조명 광속(EL1)을, 레이저광으로 할 수 있기 때문에, 투영 영역(PA)에 투사되는 제2 투영 광속(EL2b)의 조도를 바람직하게 확보할 수 있다.

또, 제1 실시 형태에서는, 굴절 렌즈(71a)에 입사하는 제1 투영 광속(EL2a) 및 제2 투영 광속(EL2b)을, 굴절 렌즈(71a)의 상부측으로 하고, 굴절 렌즈(71a)로부터 출사하는 제1 투영 광속(EL2a) 및 제2 투영 광속(EL2b)을, 굴절 렌즈(71a)의 하부측으로 했다. 그렇지만, 제1 입사 시야, 제1 출사 시야, 제2 입사 시야 및 제2 출사 시야를 상호로 분리할 수 있으면, 굴절 렌즈(71a)에 대한 제1 투영 광속(EL2a) 및 제2 투영 광속(EL2b)의 입사 위치 및 출사 위치는 특별히 한정되지 않는다.

[제2 실시 형태]

다음으로, 도 7을 참조하여, 제2 실시 형태의 노광 장치(U3)에 대해 설명한다. 또, 제2 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 중복하는 기재를 피하도록, 제1 실시 형태와 다른 부분에 대해서만 설명하고, 제1 실시 형태와 동일한 구성요소에 대해서는, 제1 실시 형태와 동일 부호를 부여하여 설명한다. 도 7은, 제2 실시 형태의 노광 장치의 조명 광학계 및 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다. 제1 실시 형태의 노광 장치(U3)는, 투영 광학계(PL)의 반사 광학계(62)에서 시야 분리를 행함으로써, 누설광을 일으키기 어렵게 했다. 제2 실시 형태의 노광 장치(U3)는, 투영 광학계(PL)의 반사 광학계(100)에서, 투영 광속(EL2)에 의해 형성되는 투영상의 결상 위치와, 누설광에 의해 형성되는 불량상의 결상 위치를, 기판(P)의 주사 방향에서 다르게 하고 있다.

제2 실시 형태의 노광 장치(U3)에서, 투영 광학계(PL)는, 마스크(M)로부터의 투영 광속(EL2)의 입사측으로부터 순서대로, 1/4 파장판(41)과, 편광 빔 스플리터(PBS)와, 투영 광학 모듈(PLM)을 가지며, 투영 광학 모듈(PLM)은, 부분 광학계(61)와, 반사 광학계(도광 광학계)(100)와, 투영 시야 조리개(63)를 포함한다. 또, 투영 광학 모듈(PLM)은, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 포커스 보정 광학 부재(64), 상시프트용 광학 부재(65), 배율 보정용 광학 부재(66), 로테이션 보정 기구(67) 및 편광 조정 기구(68)를 포함한다. 또, 1/4 파장판(41), 편광 빔 스플리터(PBS), 부분 광학계(61), 투영 시야 조리개(63), 포커스 보정 광학 부재(64), 상시프트용 광학 부재(65), 배율 보정용 광학 부재(66), 로테이션 보정 기구(67) 및 편광 조정 기구(68)는, 동일한 구성이기 때문에, 설명을 생략한다.

반사 광학계(100)는, 제1 편광 빔 스플리터(제1 반사 부재)(PBS1)와, 제2 편광 빔 스플리터(제2 반사 부재)(PBS2)와, 1/2 파장판(104)과, 제1 편향 부재(제1 광학 부재 및 제3 반사부)(105)와, 제2 편향 부재(제2 광학 부재 및 제4 반사부)(106)와, 제1 차광판(111)과, 제2 차광판(112)을 구비한다. 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)는, 제1 편광 분리면(P10)을 가지고 있다. 제1 편광 분리면(P10)은, 편광 빔 스플리터(PBS1)로부터의 제1 투영 광속(EL2a)을 반사시키고, 반사시킨 제1 투영 광속(EL2a)을 제1 렌즈군(71)의 굴절 렌즈(71a)에 입사시킨다. 또, 제1 편광 분리면(P10)은, 중간상면(P7)으로부터의 제2 투영 광속(EL2b)을 투과시키기고, 투과시킨 제2 투영 광속(EL2b)을 제1 렌즈군(71)의 굴절 렌즈(71a)에 입사시킨다. 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)는, 제2 편광 분리면(P11)을 가지고 있다. 제2 편광 분리면(P11)은, 제1 렌즈군(71)의 굴절 렌즈(71a)로부터의 제1 투영 광속(EL2a)을 투과시키고, 투과시킨 제1 투영 광속(EL2a)을 제1 편향 부재(105)에 입사시킨다. 또, 제2 편광 분리면(P11)은, 제1 렌즈군(71)의 굴절 렌즈(71a)로부터의 제2 투영 광속(EL2b)을 반사시키고, 반사시킨 제2 투영 광속(EL2b)을 기판(P) 상에 입사시킨다. 1/2 파장판(104)은, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)에서 반사된 S편광의 제1 투영 광속(EL2a)을, P편광의 제1 투영 광속(EL2a)으로 변환한다. 또, 1/2 파장판(104)은, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)를 투과한 P편광의 제2 투영 광속(EL2b)을, S편광의 제2 투영 광속(EL2b)으로 변환한다. 제1 편향 부재(105)는, 제1 반사면(P12)을 가지는 반사 미러이다. 제1 반사면(P12)은, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)를 투과한 제1 투영 광속(EL2a)을 반사시키고, 반사시킨 제1 투영 광속(EL2a)을 중간상면(P7)에 마련된 투영 시야 조리개(63)에 입사시킨다. 제2 편향 부재(106)는, 제2 반사면(P13)을 가지는 반사 미러이다. 제2 반사면(P13)은, 투영 시야 조리개(63)로부터의 제2 투영 광속(EL2b)을 반사시키고, 반사시킨 제2 투영 광속(EL2b)을 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)에 입사시킨다. 이와 같이, 제1 편향 부재(105)와 제2 편향 부재(106)는, 부분 광학계(61)로부터의 제1 투영 광속(EL2a)이, 다시 부분 광학계(61)를 향해서 꺾이도록 반사시키는 플랩 반사경으로서 기능을 하고 있다.

또, 반사 광학계(100)에 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)를 마련한 것이기 때문에, 편광 빔 스플리터(PBS)를 투과한 P편광의 투영 광속을, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)에서 반사시키도록, 편광 빔 스플리터(PBS)와 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)와의 사이에, 1/2 파장판(107)이 마련되어 있다.

제1 차광판(111)은, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)와 기판(P)과의 사이에 마련되어 있다. 제1 차광판(111)은, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)에 입사한 제1 투영 광속(EL2a)의 일부가, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)의 제2 편광 분리면(P11)을 투과하지 않고 반사한 반사광(누설광)을 차광 가능한 위치에 마련되어 있다.

제2 차광판(112)은, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)와 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)와의 사이에 마련되어 있다. 제2 차광판(112)은, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)로부터 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)로 누설하는 누설광을 차광하고 있다.

편광 빔 스플리터(PBS)로부터의 P편광의 제1 투영 광속(EL2a)은, 상시프트용 광학 부재(65)를 통과하여, 1/2 파장판(107)을 투과한다. 1/2 파장판(107)을 투과한 제1 투영 광속(EL2a)은, S편광으로 변환된 후, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)에 입사한다. 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)에 입사한 S편광의 제1 투영 광속(EL2a)은, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)의 제1 편광 분리면(P10)에서 반사된다. 제1 편광 분리면(P10)에서 반사된 S편광의 제1 투영 광속(EL2a)은, 1/2 파장판(104)을 투과한다. 1/2 파장판(104)을 투과한 제1 투영 광속(EL2a)은, P편광으로 변환된 후, 제1 렌즈군(71)에 입사한다. 제1 렌즈군(71)에 입사한 제1 투영 광속(EL2a)은, 굴절 렌즈(71a)를 포함하는 복수의 렌즈 부재를 통과한 후, 제1 오목면 거울(72)에 입사한다. 이 때, 제1 투영 광속(EL2a)은, 제1 렌즈군(71)에서, 굴절 렌즈(71a)의 상부측의 시야 영역(제1 입사 시야)을 통과한다. 제1 오목면 거울(72)에 입사한 제1 투영 광속(EL2a)은, 제1 오목면 거울(72)에서 반사된다. 제1 오목면 거울(72)에서 반사된 제1 투영 광속(EL2a)은, 제1 렌즈군(71)에 입사하여, 굴절 렌즈(71a)를 포함하는 복수의 렌즈 부재를 통과한 후, 제1 렌즈군(71)으로부터 출사한다. 이 때, 제1 투영 광속(EL2a)은, 제1 렌즈군(71)에서, 굴절 렌즈(71a)의 하부측의 시야 영역(제1 출사 시야)을 통과한다. 제1 렌즈군(71)으로부터 출사한 제1 투영 광속(EL2a)은, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)에 입사한다. 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)에 입사한 P편광의 제1 투영 광속(EL2a)은, 제2 편광 분리면(P11)을 투과한다. 제2 편광 분리면(P11)을 투과한 제1 투영 광속(EL2a)은, 제1 편향 부재(105)에 입사하고, 제1 편향 부재(105)의 제1 반사면(P12)에서 반사된다. 제1 반사면(P12)에서 반사된 제1 투영 광속(EL2a)은, 투영 시야 조리개(63)에 입사한다. 투영 시야 조리개(63)에 입사한 제1 투영 광속(EL2a)은, 조명 영역(IR)에서의 마스크 패턴의 도립상이 되는 중간상을 형성한다.

투영 시야 조리개(63)로부터의 제2 투영 광속(EL2b)은, 제2 편향 부재(106)의 제2 반사면(P13)에서 반사된다. 제2 반사면(P13)에서 반사된 제2 투영 광속(EL2b)은, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)에 입사한다. 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)에 입사한 P편광의 제2 투영 광속(EL2b)은, 제1 편광 분리면(P10)을 투과한다. 제1 편광 분리면(P10)을 투과한 P편광의 제2 투영 광속(EL2b)은, 1/2 파장판(104)을 투과한다. 1/2 파장판(104)을 투과한 제2 투영 광속(EL2b)은, S편광으로 변환된 후, 제1 렌즈군(71)에 입사한다. 제1 렌즈군(71)에 입사한 제2 투영 광속(EL2b)은, 굴절 렌즈(71a)를 포함하는 복수의 렌즈 부재를 통과한 후, 제1 오목면 거울(72)에 입사한다. 이 때, 제2 투영 광속(EL2b)은, 제1 렌즈군(71)에서, 굴절 렌즈(71a)의 상부측의 시야 영역(제2 입사 시야)을 통과한다. 제1 오목면 거울(72)에 입사한 제2 투영 광속(EL2b)은, 제1 오목면 거울(72)에서 반사된다. 제1 오목면 거울(72)에서 반사된 제2 투영 광속(EL2b)은, 제1 렌즈군(71)에 입사하여, 굴절 렌즈(71a)를 포함하는 복수의 렌즈 부재를 통과한 후, 제1 렌즈군(71)으로부터 출사한다. 이 때, 제2 투영 광속(EL2b)은, 제1 렌즈군(71)에서, 굴절 렌즈(71a)의 하부측의 시야 영역(제2 출사 시야)을 통과한다. 제1 렌즈군(71)으로부터 출사한 제2 투영 광속(EL2b)은, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)에 입사한다. 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)에 입사한 S편광의 제2 투영 광속(EL2b)은, 제2 편광 분리면(P11)에서 반사된다. 제2 편광 분리면(P11)에서 반사된 제2 투영 광속(EL2b)은, 포커스 보정 광학 부재(64) 및 배율 보정용 광학 부재(66)를 통과하여, 기판(P) 상의 투영 영역(PA)에 투사된다. 투영 영역(PA)에 투사된 제2 투영 광속(EL2b)은, 조명 영역(IR)에서의 마스크 패턴의 정립상이 되는 투영상을 형성한다. 이 때, 조명 영역(IR)에서의 마스크 패턴의 상(像)은, 투영 영역(PA)에 등배(×1)로 투영된다.

여기서, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1), 제2 편광 빔 스플리터(PBS2), 제1 편향 부재(105) 및 제2 편향 부재(106)는, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)에서 반사된 제2 투영 광속(EL2b)에 의해서 형성되는 투영상의 결상 위치와, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)에서 반사된 제1 투영 광속(EL2a)의 일부인 누설광에 의해서 형성되는 불량상의 결상 위치가, 기판(P)의 주사 방향에서 다르게 하는 배치로 되어 있다. 구체적으로는, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)의 제1 편광 분리면(P10)에 대해서, 제1 투영 광속(EL2a)의 입사 위치와, 제2 투영 광속(EL2b)의 입사 위치가 다르도록, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1), 제2 편광 빔 스플리터(PBS2), 제1 편향 부재(105) 및 제2 편향 부재(106)를 배치하고 있다. 이러한 배치로 함으로써, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)의 제2 편광 분리면(P11)에 대해서, 제2 투영 광속(EL2b)의 입사 위치와, 제1 투영 광속(EL2a)의 입사 위치를 다르게 할 수 있다. 따라서, 제2 편광 분리면(P11)에서 반사한 제2 투영 광속(EL2b)의 투영상의 결상 위치와, 제2 편광 분리면(P11)에서 반사한 제1 투영 광속(EL2a)의 일부가 되는 누설광의 불량상의 결상 위치를, 기판(P)의 주사 방향에서 다르게 할 수 있다.

이 경우, 제1 차광판(111)은, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)로부터 기판(P)으로 향하는 누설광을 차광하는 위치에 마련된다. 이 때문에, 제1 차광판(111)은, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)로부터 기판(P)으로 향하는 제2 투영 광속(EL2b)의 기판(P)에 대한 투영을 허용하면서, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)로부터 기판(P)으로 향하는 누설광을 차광한다.

이와 같이, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1), 제2 편광 빔 스플리터(PBS2), 제1 편향 부재(105), 제2 편향 부재(106) 및 제1 차광판(111)은, 기판(P)의 주사 방향에서, 투영상의 결상 위치와 불량상의 결상 위치를 다르게 하며, 제1 차광판(111)에 의해 누설광을 차광한다. 그 때문에, 반사 광학계(100)는, 기판(P) 상에 투사되는 누설광의 광량을 저감하는 광량 저감부로서 기능을 한다.

또, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)의 제1 편광 분리면(P10)에서의 제1 투영 광속(EL2a)의 입사 위치와, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)의 제2 편광 분리면(P11)에서의 제1 투영 광속(EL2a)의 입사 위치는, 제2 광축(BX2)을 사이에 두고 대칭인 위치가 된다. 또, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)의 제1 편광 분리면(P10)에서의 제2 투영 광속(EL2b)의 입사 위치와, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)의 제2 편광 분리면(P11)에서의 제2 투영 광속(EL2b)의 입사 위치는, 제2 광축(BX2)을 사이에 두고 대칭인 위치가 된다. 환언하면, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)의 제1 편광 분리면(P10)에서의 제1 투영 광속(EL2a)의 입사 위치와, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)의 제2 편광 분리면(P11)에서의 제2 투영 광속(EL2b)의 입사 위치는, 제2 광축(BX2)을 사이에 두고 비대칭인 위치가 된다.

제1 편광 분리면(P10)에서의 제1 투영 광속(EL2a)의 입사 위치와, 제2 편광 분리면(P11)에서의 제2 투영 광속(EL2b)의 입사 위치는, 제2 광축(BX2)을 사이에 두고 비대칭인 위치가 되는 경우, 투영 영역(PA)은, 조명 영역(IR)에 대해서 X방향(제2 광축방향)으로 시프트한 위치가 된다. 이 경우, 마스크(M) 상의 조명 영역(IR1(및 IR3, IR5))의 중심점으로부터 조명 영역(IR2(및 IR4, IR6))의 중심점까지의 둘레 길이와, 기판(P) 상의 투영 영역(PA1(및 PA3, PA5))의 중심점으로부터 제2 투영 영역(PA2(및 PA4, PA6))의 중심점까지의 둘레 길이를 동일 길이로 하기 위해서, 제1 투영 광학계(PL1(및 PL3, PL5))와 제2 투영 광학계(PL2(및 PL4, PL6))를 일부 다른 구성으로 하고 있다.

홀수번째(도 7의 좌측)의 제1 투영 광학계(PL1(및 PL3, PL5))는, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)의 제1 편광 분리면(P10)에서, 제1 투영 광속(EL2a)의 입사 위치가, 제2 투영 광속(EL2b)의 입사 위치에 비하여, Z방향의 상부측이고, 또한, X방향의 중심측에 위치하도록, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1), 제2 편광 빔 스플리터(PBS2), 제1 편향 부재(105) 및 제2 편향 부재(106)를 배치하고 있다. 이 때문에, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)의 제2 편광 분리면(P11)에서, 제2 투영 광속(EL2b)의 입사 위치는, 제1 투영 광속(EL2a)의 입사 위치에 비하여, Z방향의 상부측이고, 또한, X방향의 외측에 위치하게 된다.

즉, 제1 투영 광학계(PL1)는, Z방향에서, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)의 반사 부분, 제2 편향 부재(106)의 반사 부분, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)의 반사 부분, 제1 편향 부재(105)의 반사 부분의 순서로 되어 있다. 이 때문에, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제2 편향 부재(106)는, 전결상 시야(CIF)를 따른 방향(Z방향)에 관해서, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)의 반사 부분과 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)의 반사 부분과의 사이에 배치된다. 또, 제1 투영 광학계(PL1)에서는, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1) 및 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)의 반사 부분의 위치와, 제1 편향 부재(105) 및 제2 편향 부재(106)의 위치가, 제2 광축(BX2)의 방향에 관해서, 다른 위치가 된다.

짝수번째(도 7의 우측)의 제2 투영 광학계(PL2(및 PL4, PL6))는, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)의 제1 편광 분리면(P10)에서, 제1 투영 광속(EL2a)의 입사 위치가, 제2 투영 광속(EL2b)의 입사 위치에 비하여, Z방향의 하부측이고, 또한, X방향의 외측에 위치하도록, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1), 제2 편광 빔 스플리터(PBS2), 제1 편향 부재(105) 및 제2 편향 부재(106)를 배치하고 있다. 이 때문에, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)의 제2 편광 분리면(P11)에서, 제2 투영 광속(EL2b)의 입사 위치는, 제1 투영 광속(EL2a)의 입사 위치에 비하여, Z방향의 하부측이고, 또한, X방향의 중심측에 위치하게 된다.

즉, 제2 투영 광학계(PL2)는, Z방향에서, 제2 편향 부재(106)의 반사 부분, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)의 반사 부분, 제1 편향 부재(105)의 반사 부분, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)의 반사 부분의 순서로 되어 있다. 이 때문에, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제1 편향 부재(105)는, 전결상 시야(CIF)를 따른 방향(Z방향)에 관해서, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)의 반사 부분과 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)의 반사 부분과의 사이에 배치된다. 또, 제2 투영 광학계(PL2)에서는, 제1 투영 광학계(PL1)와 마찬가지로, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1) 및 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)의 반사 부분의 위치와, 제1 편향 부재(105) 및 제2 편향 부재(106)의 위치가, 제2 광축(BX2)의 방향에 관해서, 다른 위치가 된다.

게다가, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)의 반사 부분, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)의 반사 부분, 제1 편향 부재(105), 및 제2 편향 부재(106)는, 슬릿 모양의 제1 입사 시야, 제1 출사 시야, 제2 입사 시야, 및 제2 출사 시야의 4개의 시야(도 5 중에 나타낸 IR, Img1, Img2, PA에 상당) 중 어느 것에도 대응하는 장방형으로 형성됨과 아울러, 전결상 시야(CIF)를 따른 슬릿의 폭방향(Z방향)에 관해서 서로 분리하여 배치된다. 또, 도 5에서, 홀수번째의 제1 투영 광학계(PL1(및 PL3, PL5))의 경우는, Z방향의 상부로부터 순서대로, 조명 영역(IR), 중간상(Img2), 투영 영역(PA), 중간상(Img1)이 된다. 한편으로, 짝수번째의 제2 투영 광학계(PL2(및 PL4, PL6))의 경우는, Z방향의 상부로부터 순서대로, 중간상(Img2), 조명 영역(IR), 중간상(Img1), 투영 영역(PA)이 된다.

상기와 같이, 제1 투영 광학계(PL1(및 PL3, PL5))와 제2 투영 광학계(PL2(및 PL4, PL6))를 일부 다른 구성으로 함으로써, 마스크(M) 상의 조명 영역(IR1(및 IR3, IR5))의 중심점으로부터 조명 영역(IR2(및 IR4, IR6))의 중심점까지의 둘레 길이 ΔDm과, 기판(P) 상의 투영 영역(PA1(및 PA3, PA5))의 중심점으로부터 제2 투영 영역(PA2(및 PA4, PA6))의 중심점까지의 둘레 길이 ΔDs를 동일 길이로 할 수 있다. 이 때, 투영 영역(PA)은, 조명 영역(IR)에 대해서 X방향(제2 광축(BX2) 방향)으로 시프트한 위치가 되기 때문에, 마스크 유지 드럼(21)의 제1 축(AX1)과 기판 지지 드럼(25)의 제2 축(AX2)은, 조명 영역(IR)에 대한 투영 영역(PA)의 둘레 방향에서의 시프트량에 따라서, 제2 광축(BX2) 방향으로 시프트된다.

이상, 제2 실시 형태는, 반사 광학계(100)에서, 제2 투영 광속(EL2b)에 의해 형성되는 투영상의 결상 위치와, 제1 투영 광속(EL2a)으로부터의 누설광에 의해 형성되는 불량상의 결상 위치를, 기판(P)의 주사 방향에서 다르게 하여, 제1 차광판(111)에 의해 누설광을 차광할 수 있다. 이 때문에, 반사 광학계(100)는, 기판(P) 상에 투사되는 누설광을 차광할 수 있기 때문에, 기판(P) 상에 투영상을 바람직하게 투영할 수 있다.

또, 제2 실시 형태는, 반사 광학계(100)에서, 제1 투영 광속(EL2a) 및 제2 투영 광속(EL2b)의 시야, 즉, 제1 입사 시야, 제1 출사 시야, 제2 입사 시야 및 제2 출사 시야를 분할해도 좋고, 일부가 중복해도 괜찮다. 즉, 제2 실시 형태는, 제1 투영 광속(EL2a) 및 제2 투영 광속(EL2b)의 시야를, 제1 실시 형태와 같이 분리할 필요가 없기 때문에, 반사 광학계(100)의 각종 광학 부재의 배치에 관한 자유도를 높일 수 있다.

또, 제2 실시 형태에서는, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)와 굴절 렌즈(71a)와의 사이에 1/2 파장판(104)을 마련했지만, 이 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)와 굴절 렌즈(71a)와의 사이에 제1의 1/4 파장판을 마련하고, 또한 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)와 굴절 렌즈(71a)와의 사이에 제2의 1/4 파장판을 마련해도 좋다. 이 경우, 제1의 1/4 파장판과 제2의 1/4 파장판을 일체로 해도 괜찮다.

[제3 실시 형태]

다음으로, 도 8을 참조하여, 제3 실시 형태의 노광 장치(U3)에 대해 설명한다. 또, 제3 실시 형태에서도, 제2 실시 형태와 중복하는 기재를 피하도록, 제2 실시 형태와 다른 부분에 대해서만 설명하고, 제2 실시 형태와 동일한 구성요소에 대해서는, 제2 실시 형태와 동일 부호를 부여하여 설명한다. 도 8은, 제3 실시 형태의 노광 장치의 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이다. 제2 실시 형태의 노광 장치(U3)는, 투영 광학계(PL)의 반사 광학계(100)에서, 제2 투영 광속(EL2b)에 의해 형성되는 투영상의 결상 위치와, 누설광에 의해 형성되는 불량상의 결상 위치를, 기판(P)의 주사 방향으로 다르게 했다. 제3 실시 형태의 노광 장치(U3)는, 투영 광학계(PL)의 반사 광학계(130)에서, 투영 광속(EL2)에 의해 형성되는 투영상의 결상 위치와, 누설광에 의해 형성되는 불량상의 결상 위치를, 심도(深度) 방향(포커스 방향)에서 다르게 하고 있다. 또, 도 8에서는, 제3 실시 형태에서의 설명을 간단하게 하기 위해서, 부분 광학계(131) 및 반사 광학계(130)만을 도시한다. 또, 도 8에서는, 마스크면(P1)과 기판(P)을 XY면에 평행하게 배치하고, 마스크면(P1)으로부터의 제1 투영 광속(EL2a)의 주광선을 XY면에 수직으로 하고, 기판(P)으로의 제2 투영 광속(EL2b)의 주광선을 XY면에 수직으로 하고 있다.

제3 실시 형태의 투영 광학계(PL)에서, 부분 광학계(131)는, 굴절 렌즈(71a)와, 제1 오목면 거울(72)을 구비한다. 또, 굴절 렌즈(71a) 및 제1 오목면 거울(72)은, 제1 실시 형태와 제2 실시 형태와 동일한 구성이기 때문에 설명을 생략한다. 또, 부분 광학계(131)에서, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 굴절 렌즈(71a)와 제1 오목면 거울(72)과의 사이에, 복수의 렌즈 부재를 배치해도 괜찮다.

반사 광학계(130)는, 제1 편광 빔 스플리터(제1 반사 부재)(PBS1)와, 제2 편광 빔 스플리터(제2 반사 부재)(PBS2)와, 1/2 파장판(104)과, 제1 편향 부재(제1 광학 부재 및 제3 반사부)(105)와, 제2 편향 부재(제2 광학 부재 및 제4 반사부)(106)를 구비한다. 또, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1), 제2 편광 빔 스플리터(PBS2), 1/2 파장판(104), 제1 편향 부재(105) 및 제2 편향 부재(106)는, 제2 실시 형태와 일부 각도 등이 다르지만, 거의 동일한 구성이기 때문에 설명을 생략한다.

여기서, 도 8에는, 마스크면(P1)으로부터 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)에 입사하는 제1 투영 광속(EL2a)을, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)의 제1 편광 분리면(P10)을 중심으로 면대칭으로 한 가상 상(上)의 제1 투영 광속(EL3)을 도시하고 있다. 이 때, 가상 상의 제1 투영 광속(EL3)을 결상한 면이 가상적인 마스크면(P15)이 된다. 또, 도 8에는, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)로부터 제1 편향 부재(105)에 입사하는 제1 투영 광속(EL2a)을, 제1 편향 부재(105)의 제1 반사면(P12)을 중심으로 면대칭으로 한 가상 상의 제1 투영 광속(EL4)을 도시하고 있다. 이 때, 가상 상의 제1 투영 광속(EL4)을 결상한 면이 가상적인 중간상면(P16)이 된다.

제1 편광 빔 스플리터(PBS1), 제2 편광 빔 스플리터(PBS2), 제1 편향 부재(105) 및 제2 편향 부재(106)는, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)에서 반사된 제2 투영 광속(EL2b)에 의해서 형성되는 투영상의 결상 위치와, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)에서 반사된 제1 투영 광속(EL2a)의 일부인 누설광에 의해서 형성되는 불량상의 결상 위치가, 포커스의 심도 방향(즉, 결상 광속의 주광선을 따른 방향)에서 다른 배치로 되어 있다. 구체적으로는, 가상 상의 제1 투영 광속(EL3)의 가상적인 마스크면(P15)에서의 투영상의 결상 위치를 심도 방향으로 깊게 하고, 가상 상의 제1 투영 광속(EL4)의 가상적인 중간상면(P16)에서의 불량상의 결상 위치를 심도 방향으로 얕게 하도록, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1), 제2 편광 빔 스플리터(PBS2), 제1 편향 부재(105) 및 제2 편향 부재(106)를 배치하고 있다.

이러한 배치로 함으로써, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)의 제2 편광 분리면(P11)에서 반사되는 제2 투영 광속(EL2b)에 의해서, 기판(P) 상에서 양호한 투영상이 형성된다. 또, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)의 제2 편광 분리면(P11)에서 반사되는 제1 투영 광속(EL2a)의 일부인 누설광은, 기판(P)의 바로 앞측에서 마스크 패턴의 불량상을 형성한다. 즉, 제2 투영 광속(EL2b)에 의해서 형성되는 투영상의 결상 위치는 기판(P) 상의 투영 영역(PA)이 되고, 누설광에 의해서 형성되는 불량상의 결상 위치는 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)와 기판(P)과의 사이의 위치가 된다. 따라서, 불량상의 결상 위치가 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)와 기판(P)과의 사이에 있기 때문에, 기판(P) 상에 투사되는 누설광에 의해서 생성되는 불량상은, 매우 희미해진 상태가 된다.

이와 같이, 제1 편광 빔 스플리터(PBS1), 제2 편광 빔 스플리터(PBS2), 제1 편향 부재(105), 제2 편향 부재(106)는, 심도 방향에서, 투영상의 결상 위치와 불량상의 결상 위치를 다르게 하기 위해, 반사 광학계(130)가, 기판(P) 상에 투사되는 누설광의 광량을 저감하는 광량 저감부로서 기능을 한다.

또, 가상 상의 제1 투영 광속(EL3)의 가상적인 마스크면(P15)에서의 투영상의 결상 위치를 심도 방향으로 깊게 하고, 가상 상의 제1 투영 광속(EL4)의 가상적인 중간상면(P16)에서의 불량상의 결상 위치를 심도 방향으로 얕게 함으로써, 마스크면(P1)으로부터 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)에 이르는 광로를 길게 하고, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)로부터 중간상면(P7)에 이르는 광로를 짧게 하고 있다. 이 때문에, 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)로부터 중간상면(P7)을 매개로 하여 제1 편광 빔 스플리터(PBS1)로 꺾이는 광로를 짧게 할 수 있다.

이상, 제3 실시 형태는, 반사 광학계(130)에서, 제2 투영 광속(EL2b)에 의해 형성되는 투영상의 결상 위치와, 제1 투영 광속(EL2a)으로부터의 누설광에 의해 형성되는 불량상의 결상 위치를, 초점 심도의 방향(결상 광속의 주광선을 따른 방향)에서 다르게 할 수 있다. 이 때문에, 반사 광학계(130)는, 기판(P) 상에 투사되는 누설광을 매우 희미한 상태로 할 수 있기 때문에, 기판(P) 상에 투사되는 누설광의 광량을 저감할 수 있고, 기판(P) 상에 투사되는 투영상에 주는 영향을 저감할 수 있다.

또, 제3 실시 형태는, 제1 실시 형태와 같이 시야를 분리하거나, 제2 실시 형태와 같이 제2 편광 분리면(P11)에 대한 입사 위치를 다르게 하거나 할 필요가 없기 때문에, 반사 광학계(130)에서의 설계의 자유도를 보다 높일 수 있다.

[제4 실시 형태]

다음으로, 도 9를 참조하여, 제4 실시 형태의 노광 장치(U3)에 대해 설명한다. 또, 제4 실시 형태에서도, 중복하는 기재를 피하도록, 제1 실시 형태와 다른 부분에 대해서만 설명하고, 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에 대해서는, 제1 실시 형태와 동일 부호를 부여하여 설명한다. 도 9는, 제4 실시 형태의 노광 장치(기판 처리 장치)의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 제1 실시 형태의 노광 장치(U3)는, 기판(P)을, 원주면이 되는 지지면(P2)을 가지는 기판 지지 드럼(25)에 의해 지지하는 구성이었지만, 제4 실시 형태의 노광 장치(U3)는, 기판(P)을 평면 모양으로 지지하는 구성으로 되어 있다.

제4 실시 형태의 노광 장치(U3)에서, 기판 지지 기구(150)는, 기판(P)이 걸쳐 놓여진 한 쌍의 구동 롤러(151)를 가지고 있다. 한 쌍의 구동 롤러(151)는, 제2 구동부(26)에 의해 회전하고, 기판(P)을 주사 방향으로 이동시킨다.

따라서, 기판 지지 기구(150)는, 구동 롤러(R4)로부터 반송된 기판(P)을, 일방의 구동 롤러(151)로부터 타방의 구동 롤러(151)로 안내함으로써, 한 쌍의 구동 롤러(151)에 기판(P)이 걸쳐 놓여진다. 기판 지지 기구(150)는, 제2 구동부(26)에 의해 한 쌍의 구동 롤러(151)를 회전시킴으로써, 한 쌍의 구동 롤러(151)에 걸쳐 놓여진 기판(P)을, 구동 롤러(R5)로 안내한다.

이 때, 도 9의 기판(P)은, 실질적으로 XY면과 평행한 평면이 되므로, 기판(P)에 투사되는 제2 투영 광속(EL2b)의 주광선은, XY면과 수직이 된다. 기판(P)에 투사되는 제2 투영 광속(EL2b)의 주광선이 XY면과 수직이 되는 경우, 제2 투영 광속(EL2b)의 주광선에 따라서, 투영 광학계(PL)의 제2 편광 빔 스플리터(PBS2)의 제2 편광 분리면(P11)에서의 각도도 적절히 변경된다.

또, 제4 실시 형태에서도, 앞의 도 2와 마찬가지로, 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 제2 투영 영역(PA2(및 PA4, PA6))의 중심점까지의 둘레 길이와, 실질적으로 동일하게 설정되어 있다.

도 9의 노광 장치(U3)에서도, 하위 제어 장치(16)가, 마스크 유지 드럼(21)과 한 쌍의 구동 롤러(151)를 소정의 회전 속도비로 동기 회전시키는 것에 의해서, 마스크(M)의 마스크면(P1)에 형성된 마스크 패턴의 상(像)이, 한 쌍의 구동 롤러(151)에 걸쳐 놓여진 기판(P)의 표면에 연속적으로 반복하여 투영 노광된다.

이상, 제4 실시 형태는, 기판(P)이 평면 모양으로 지지되는 경우라도, 기판(P) 상에 형성되는 투영상에 대한 누설광의 영향을 저감할 수 있기 때문에, 기판(P) 상에 투영상을 바람직하게 투영할 수 있다.

또, 이상의 각 실시 형태에서는, 원통 모양의 마스크(M)로서 반사형을 이용했지만, 투과형의 원통 마스크라도 괜찮다. 그 경우는, 일정한 두께의 투과 원통체(석영관 등)의 외주면에 차광막에 의한 패턴을 형성하고, 투과 원통체의 내부로부터 외주면을 향해서, 도 3의 좌측에 나타내는 복수의 조명 영역(IR1 ~ IR6)의 각각에 조명광을 투사하는 조명 광학계나 광원부를, 투과 원통체의 내부에 마련하면 좋다. 그러한 투과 조명을 행하는 경우는, 도 2, 도 4, 도 7에 나타낸 편향 빔 스플리터(PBS)나 1/4 파장판(41) 등을 생략할 수 있다.

게다가, 각 실시 형태에서는 원통 모양의 마스크(M)를 이용했지만, 전형적인 평면 마스크라도 괜찮다. 그 경우는, 도 2에서 설명한 원통형 마스크(M)의 반경 Rm을 무한대라고 생각하여, 마스크 패턴으로부터의 결상 광속의 주광선이 마스크면과 수직이 되도록, 예를 들면, 도 2 중의 제1 편향 부재(76)의 반사면(P3)의 각도를 설정하면 된다.

또, 이상의 각 실시 형태에서는, 기판(P) 상에 투영할 패턴에 대응한 정적(靜的)인 패턴이 형성된 마스크(하드 마스크)를 이용했지만, 복수의 투영 광학 모듈(PL1 ~ PL6)의 각 조명 영역(IR1 ~ IR6)의 위치(각 투영 광학 모듈의 물면(物面) 위치)에, 다수의 가동 미소 미러로 구성되는 DMD(마이크로ㆍ미러ㆍ디바이스)나 SLM(공간 광 변조 소자) 등을 배치하고, 기판(P)의 반송 이동과 동기하여 DMD나 SLM에 의해서 동적인 패턴광을 생성하면서, 기판(P)에 패턴을 전사하는 마스크가 없는 노광 방식이라도 좋다. 이 경우, 동적인 패턴을 생성하는 DMD나 SLM가, 마스크 부재에 상당한다.

1 : 디바이스 제조 시스템 2 : 기판 공급 장치
4 : 기판 회수 장치 5 : 상위 제어 장치
11 : 마스크 유지 기구 12 : 기판 지지 기구
13 : 광원 장치 16 : 하위 제어 장치
21 : 마스크 유지 드럼 25 : 기판 지지 드럼
31 : 광원부 32 : 도광 부재
41 : 1/4 파장판 51 : 콜리메이터 렌즈
52 : 플라이 아이 렌즈 53 : 콘덴서 렌즈
54 : 실린드리컬 렌즈 55 : 조명 시야 조리개
56 : 릴레이 렌즈 61 : 부분 광학계
62 : 반사 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 71 : 제1 렌즈군
72 : 제1 오목면 거울 76 : 제1 편향 부재
77 : 제2 편향 부재 78 : 제3 편향 부재
79 : 제4 편향 부재 91 : 제1 프리즘
92 : 제2 프리즘 93 : 편광 분리면
100 : 반사 광학계(제2 실시 형태)
104 : 1/2 파장판(제2 실시 형태)
105 : 제1 편향 부재(제2 실시 형태)
106 : 제2 편향 부재(제2 실시 형태)
107 : 1/2 파장판(제2 실시 형태)
111 : 제1 차광판(제2 실시 형태)
112 : 제2 차광판(제2 실시 형태)
130 : 반사 광학계(제3 실시 형태)
131 : 부분 광학계(제3 실시 형태)
150 : 기판 지지 기구(제4 실시 형태)
151 : 구동 롤러(제4 실시 형태)
P : 기판 FR1 : 공급용 롤
FR2 : 회수용 롤 U1 ~ Un : 처리 장치
U3 : 노광 장치(기판 처리 장치) M : 마스크
AX1 : 제1 축 AX2 : 제2 축
P1 : 마스크면 P2 : 지지면
P3 : 제1 반사면 P4 : 제2 반사면
P5 : 제3 반사면 P6 : 제4 반사면
P7 : 중간상면
P10 : 제1 편광 분리면(제2 실시 형태)
P11 : 제2 편광 분리면(제2 실시 형태)
P12 : 제1 반사면(제2 실시 형태)
P13 : 제2 반사면(제2 실시 형태)
P15 : 가상 상의 마스크면(제3 실시 형태)
P16 : 가상 상의 중간상면(제3 실시 형태)
EL1 : 조명 광속 EL2a : 제1 투영 광속
EL2b : 제2 투영 광속
EL3 : 가상 상의 제1 투영 광속(제3 실시 형태)
EL4 : 가상 상의 제1 투영 광속(제3 실시 형태)
Rm : 곡률 반경 Rfa : 곡률 반경
CL : 중심면 PBS : 편광 빔 스플리터
PBS1 : 제1 편광 빔 스플리터(제2 실시 형태)
PBS2 : 제2 편광 빔 스플리터(제2 실시 형태)
IR1 ~ IR6 : 조명 영역 IL1 ~ IL6 : 조명 광학계
ILM : 조명 광학 모듈 PA1 ~ PA6 : 투영 영역
PL1 ~ PL6 : 투영 광학계 PLM : 투영 광학 모듈
BX1 : 제1 광축 BX2 : 제2 광축

Claims

제1 방향으로 가늘고 길게 연장하여 마스크 상에 설정되는 조명 영역에 조명광을 조사하여, 상기 조명 영역 중의 마스크 패턴의 일부의 상을, 투영 광학계를 통해서 기판 상에 설정되는 투영 영역에 결상시키면서, 상기 제1 방향과 교차한 제2 방향으로 상기 마스크와 상기 기판을 주사하여, 상기 마스크 패턴의 상을 상기 기판에 노광하는 주사 노광 장치로서,
상기 투영 광학계는, 상기 마스크와 상기 기판과의 사이에서 상기 제2 방향으로 연장되는 광축을 중심점으로 하는 원형의 결상 시야를 가지는 굴절 렌즈군과, 동면(瞳面)에 배치되는 반사 광학 부재로 구성되며,
상기 굴절 렌즈군의 상기 결상 시야 중의 상기 중심점으로부터 상기 제2 방향으로 편심한 제1 상고(像高) 부분에 대응한 위치에 배치되며, 상기 조명 영역으로부터의 결상 광속을 상기 굴절 렌즈군을 향해서 반사시키는 제1 편광 빔 스플리터(splitter)와,
상기 굴절 렌즈군의 상기 결상 시야 중의 상기 중심점을 사이에 두고 상기 제1 상고 부분과 반대측의 제2 상고 부분에 대응한 위치에 배치되며, 상기 굴절 렌즈군으로부터 사출하는 결상 광속을 상기 투영 영역을 향해서 반사시키는 제2 편광 빔 스플리터와,
상기 제1 편광 빔 스플리터로부터 사출하여 상기 굴절 렌즈군, 상기 반사 광학 부재, 및 상기 굴절 렌즈군의 순서로 통과하여 상기 제2 편광 빔 스플리터에 입사하는 결상 광속의 편광 상태를 변화시키는 파장판(波長板)과,
상기 제2 편광 빔 스플리터를 투과한 결상 광속을 반사시켜 상기 제1 편광 빔 스플리터로 안내함과 아울러, 상기 제2 편광 빔 스플리터로부터 상기 제1 편광 빔 스플리터에 이르는 광로 중에 상기 조명 영역과 상기 투영 영역의 각각과 공역(共役)인 중간상면(中間像面)이 형성되도록 광로를 편향하는 편향 부재를 구비하며,
상기 제2 편광 빔 스플리터로부터 상기 투영 영역에 이르는 광로를, 상기 제2 편광 빔 스플리터로부터 상기 중간상면에 이르는 광로보다도 길게 설정한 주사 노광 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 조명 영역으로부터 상기 제1 편광 빔 스플리터에 입사하는 결상 광속은, 제1 편광 상태로 설정되며,
상기 제1 편광 빔 스플리터는, 상기 조명 영역으로부터의 상기 제1 편광 상태의 결상 광속을 상기 굴절 렌즈군을 향해서 반사시킴과 아울러, 상기 파장판에 의해서 상기 제1 편광 상태와 다른 제2 편광 상태로 변화한 결상 광속을 투과시키는 편광 분리면을 가지고,
상기 제2 편광 빔 스플리터는, 상기 굴절 렌즈군으로부터 사출하는 상기 제1 편광 상태의 결상 광속을 상기 투영 영역을 향해서 반사시킴과 아울러, 상기 파장판에 의해서 변화한 상기 제2 편광 상태의 결상 광속을 투과시키는 편광 분리면을 가지는 주사 노광 장치.
청구항 2에 있어서,
또한, 상기 마스크 상의 상기 조명 영역으로부터 상기 제1 편광 빔 스플리터에 이르는 광로를, 상기 중간상면으로부터 상기 제1 편광 빔 스플리터에 이르는 광로보다도 길게 설정한 주사 노광 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 편향 부재는,
상기 제2 편광 빔 스플리터를 투과하여 상기 광축과 평행하게 진행되는 상기 제2 편광 상태의 결상 광속을, 상기 광축을 향하도록 반사시키는 제1 반사면과, 상기 제1 반사면에서 반사된 상기 제2 편광 상태의 결상 광속을, 상기 광축과 평행하게 상기 제1 편광 빔 스플리터를 향하도록 반사시키는 제2 반사면을 구비하는 주사 노광 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 중간상면은, 상기 제1 반사면으로부터 상기 제2 반사면을 향하는 상기 제2 편광 상태의 결상 광속의 광로 중에 형성되는 주사 노광 장치.
청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 편광 상태와 상기 제2 편광 상태가 서로 직교한 직선 편광의 경우, 상기 파장판은, 상기 제1 편광 빔 스플리터와 상기 굴절 렌즈군과의 사이의 광로 중에 배치되는 1/2 파장판인 주사 노광 장치.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투영 영역은, 상기 기판의 폭방향인 상기 제1 방향의 길이에 대해서, 상기 기판의 주사 방향인 상기 제2 방향의 길이가 1/4 이하로 되는 비(比)의 직사각형 영역으로 설정되는 주사 노광 장치.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마스크는,
상기 제1 방향으로 연장된 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 마련되며, 상기 제1 축으로부터 일정 반경의 원통 모양의 외주면을 따라서 상기 패턴을 유지하는 원통 모양 마스크인 주사 노광 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 기판은, 상기 제2 방향으로 장척(長尺)의 가요성을 가지는 장척 기판이며,
상기 제1 축과 평행한 제2 축을 중심으로 회전 가능하게 마련되며, 상기 제2 축으로부터 일정 반경의 원통 모양의 지지면의 일부에서 상기 장척 기판을 지지하면서, 상기 장척 기판을 상기 투영 영역의 위치에서 장척 방향인 상기 제2 방향으로 이동시키는 기판 지지 드럼을 더 구비하는 주사 노광 장치.
기판 상에 디바이스를 형성하는 디바이스 제조 방법으로서,
상기 기판의 표면에 감광성 기능층을 형성하는 것과,
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재의 주사 노광 장치를 이용하여, 상기 기판의 상기 감광성 기능층에 상기 디바이스에 대응한 상기 마스크 패턴의 상을 주사 노광하는 것과,
노광된 상기 기판을 습식 처리하는 것에 의해서, 상기 기판의 표면에 상기 마스크 패턴에 따른 디바이스를 형성하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법.