TWI693480B - 掃描曝光裝置及掃描曝光方法 - Google Patents

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Abstract

提供能以高生產性生產高品質之基板之基板處理裝置及元件製造方法。基板處理裝置及元件製造方法，具備：第1支承構件，係以在照明區域與投影區域中之一方區域中沿著以既定曲率彎曲成圓筒面狀之第1面之方式支承光罩與基板中之一方；第2支承構件，係以在照明區域與投影區域中之另一方區域中沿著既定之第2面之方式支承光罩與基板中之另一方；以及移動機構，使第1支承構件旋轉，使該第1支承構件所支承之光罩與基板中之任一方移動於掃描曝光方向。投影光學系，係在基板之曝光面，將於掃描曝光方向包含兩處最佳聚焦位置之光束投射於投影區域。

Description

掃描曝光裝置及掃描曝光方法
本發明係關於將光罩之圖案投影至基板且於該基板曝光該圖案之基板處理裝置、元件製造方法及曝光方法。
有製造液晶顯示器等顯示元件或半導體等各種元件之元件製造系統。元件製造系統具備曝光裝置等基板處理裝置。基板處理裝置，係將配置於照明區域之光罩(或標線片)上所形成之圖案之像投影至配置於投影區域之基板等，將該圖案曝光於基板。用於基板處理裝置之光罩一般為平面狀者，而為了連續於基板上掃描曝光複數個元件圖案，亦已知有作成圓筒狀者(專利文獻1)。
又，作為基板處理裝置，有專利文獻2所記載之投影曝光裝置。專利文獻2所記載之投影曝光裝置，具有：基板保持具，係將感光基板於基板載台上保持成在一維移動方向上感光基板之表面與被投影光學系投影之圖案像之最佳成像面相對傾斜一定量；以及保持具驅動手段，係以在掃描曝光之期間沿著感光基板傾斜之方向移動之方式連動於基板載台之一維方向之移動而使基板保持具移動於投影光學系之光軸方向。投影曝光裝置，藉由上述構成，能依據一維方向之掃描曝光之位置使投射於感光基板之曝光面之光束聚焦狀態變化。
【先行技術文獻】
[專利文獻1]國際公開2008/029917號
[專利文獻2]日本特許第2830492號公報
如專利文獻2所記載，藉由一邊使聚焦狀態變化一邊進行曝光，在因光罩與基板之相對關係偏移或光學系之偏移等使投影光學系所投射之光束與曝光面之關係產生變化時，亦可在包含最佳聚焦位置之聚焦狀態下進行曝光。藉此，能抑制曝光於感光基板(光阻層)之像對比之變化。
然而，專利文獻2所記載之投影曝光裝置，係使用基板保持具使基板相對投影光學裝置(投影光學系)傾斜。因此，相對位置之調整(控制)變得複雜。特別是，在就基板上之複數個曝光區域(每一照射)之每一個相對掃描光罩與基板以使基板步進移動之步進掃描方式中，必須在基板上之各曝光區域之各掃描曝光高速反覆控制基板保持具之傾斜與往聚焦方向之移動，控制變得複雜且導致振動產生。
又，掃描曝光方式之基板處理裝置，若在掃描曝光方向之基板上之曝光區域寬度較小，則賦予感光基板之曝光量變少。因此，必須增大投射於基板上之曝光區域之曝光用光之每一單位面積之照度或延遲掃描曝光之速度。相反地，若增大在掃描曝光方向之基板上之曝光區域寬度，則有時會有所形成之圖案品質(轉印忠實度)降低之情形。
本發明之態樣，其目的在於提供能以高生產性生產高品質之基板之基板處理裝置、元件製造方法及曝光方法。
根據本發明第1態樣，提供一種基板處理裝置，具備投影光學系，其將來自配置於照明光照明區域之光罩之圖案之光束投射於配置基板之投影區域，具備：第1支承構件，係以在前述照明區域與前述投影區域中之一方區域中沿著以既定曲率彎曲成圓筒面狀之第1面之方式，支承前述光罩與前述基板中之一方；第2支承構件，係以在前述照明區域與前述投影區域中之另一方區域中沿著既定之第2面之方式，支承前述光罩與前述基板中之另一方；以及移動機構，使前述第1支承構件旋轉，以使該第1支承構件所支承之前述光罩與前述基板中之任一方移動於掃描曝光方向；前述投影光學系，係在前述基板之曝光面，將於前述掃描曝光方向包含兩處最佳聚焦位置之光束投射於前述投影區域。
根據本發明第2態樣，提供一種元件製造方法，包含：對前述基板處理裝置供應前述基板的動作；以及使用第1態樣所記載之基板處理裝置於前述基板形成前述光罩之圖案的動作。
根據本發明第3態樣，提供一種曝光方法，將來自配置於照明光照明區域之光罩之圖案之光束投射於配置基板之投影區域，其包含：以在前述照明區域與前述投影區域中之一方區域中沿著以既定曲率彎曲成圓筒面狀之第1面之方式，支承前述光罩與前述基板中之一方的動作；以在前述照明區域與前述投影區域中之另一方區域中沿著既定之第2面之方式，支承前述光罩與前述基板中之另一方的動作；使以該第1面所支承之前述光罩與前述基板中之任一個沿著前述第1面旋轉，使以該第1面支承之前述光罩與前述基板中之任一個移動於掃描曝光方向的動作；以及在前述基板之曝光面，將於前述掃描曝光方向包含兩處最佳聚焦位置之光束投 射於前述投影區域的動作。
根據本發明之態樣，藉由在基板之曝光面之掃描曝光方向中將包含兩處最佳聚焦位置之光束投射於投影區域，而能以高生產性生產高品質之基板。
1‧‧‧元件製造系統
2‧‧‧基板供應裝置
4‧‧‧基板回收裝置
5‧‧‧上位控制裝置
11‧‧‧光罩保持機構
12‧‧‧基板支承機構
13‧‧‧光源裝置
16‧‧‧下位控制裝置
21‧‧‧光罩保持圓筒
25‧‧‧基板支承圓筒
31‧‧‧光源
32‧‧‧導光構件
41‧‧‧1/4波長板
51‧‧‧準直透鏡
52‧‧‧複眼透鏡
53‧‧‧聚光透鏡
54‧‧‧柱面透鏡
55‧‧‧照明視野光闌
56‧‧‧中繼透鏡
61‧‧‧第1光學系
62‧‧‧第2光學系
63‧‧‧投影視野光闌
64‧‧‧聚焦修正光學構件
65‧‧‧像偏移用光學構件
66‧‧‧倍率修正用光學構件
67‧‧‧旋轉修正機構
68‧‧‧偏光調整機構
70‧‧‧第1偏向構件
71‧‧‧第1透鏡群
72‧‧‧第1凹面鏡
80‧‧‧第2偏向構件
81‧‧‧第2透鏡群
82‧‧‧第2凹面鏡
110‧‧‧光罩載台
P‧‧‧基板
FR1‧‧‧供應用捲筒
FR2‧‧‧回收用捲筒
U1~Un‧‧‧處理裝置
U3‧‧‧曝光裝置(基板處理裝置)
M,MA‧‧‧光罩
AX1‧‧‧第1軸
AX2‧‧‧第2軸
P1‧‧‧光罩之面
P2‧‧‧支承面
P7‧‧‧中間像面
EL1‧‧‧照明光束
EL2‧‧‧投影光束
Rm‧‧‧曲率半徑
Rp‧‧‧曲率半徑
CL‧‧‧中心面
PBS‧‧‧偏光分束器
IR1~IR6‧‧‧照明區域
IL1~IL6‧‧‧照明光學系
ILM‧‧‧照明光學模組
PA1~PA6‧‧‧投影區域
PLM‧‧‧投影光學模組
圖1係顯示第1實施形態之元件製造系統之構成的圖。
圖2係顯示第1實施形態之曝光裝置(基板處理裝置)之整體構成的圖。
圖3係顯示圖2所示之曝光裝置之照明區域及投影區域之配置的圖。
圖4係顯示圖2所示之曝光裝置之照明光學系及投影光學系之構成的圖。
圖5係誇張顯示在光罩之照明光束及投影光束之狀態的圖。
圖6A係顯示光罩之圖案之投影像面與基板之曝光面之關係的說明圖。
圖6B係顯示在曝光寬度內之散焦量之變化之樣子的圖表。
圖7係顯示第2實施形態之曝光裝置(基板處理裝置)之整體構成的圖。
圖8係顯示光罩之圖案之投影像面與基板之曝光面之關係的說明圖。
圖9係顯示曝光座標與散焦之關係一例的圖表。
圖10係顯示散焦與點像強度之關係一例的圖表。
圖11係顯示散焦量之變化與強度差之關係一例的圖表。
圖12係顯示散焦量與L/S之對比變化之關係一例的圖表。
圖13係顯示散焦量與L/S之對比率變化之關係一例的圖表。
圖14係顯示散焦量與L/S之CD及截剪位準之關係一例的圖表。
圖15係顯示散焦量與孤立線之對比變化之關係一例的圖表。
圖16係顯示散焦量與孤立線之對比率變化之關係一例的圖表。
圖17係顯示散焦量與孤立線之CD及截剪位準之關係一例的圖表。
圖18係顯示第3實施形態之曝光裝置(基板處理裝置)之整體構成的圖。
圖19係顯示第4實施形態之曝光裝置(基板處理裝置)之整體構成的圖。
圖20係顯示光罩之圖案之投影像面與基板之曝光面之關係的說明圖。
圖21係顯示曝光方法之流程圖。
圖22係顯示元件製造方法的流程圖。
針對用以實施本發明之形態(實施形態)，參照圖面詳細的說明如下。本發明不受限於以下實施形態所記載之內容。又，以下記載之構成要素中，包含發明所屬技術領域中具有通常知識者容易想到者、亦包含實質上相同之物。此外，以下記載之構成要素可適當的加以組合。再者，在不脫離本發明要旨之範圍內可進行構成要素之各種省略、置換或變更。例如，以下實施形態中，雖作為元件係說明製造可撓性顯示器的場合，但不限定於此。作為元件，亦能製造配線基板、半導體基板等。
〔第1實施形態〕
第1實施形態之基板處理裝置係對基板施以曝光處理之曝光裝置。又，曝光裝置係組裝在對曝光後之基板施以各種處理以製造元件之元件製造系統。首先，說明元件製造系統。
<元件製造系統>
圖1係顯示第1實施形態之元件製造系統之構成的圖。圖1所示之元件製造系統1，係製造作為元件之可撓性顯示器之生產線(可撓性顯示器生產線)。作為可撓性顯示器，例如有有機EL顯示器等。此元件製造系統1，係從將可撓性基板P捲繞成捲筒狀之供應用捲筒FR1送出該基板P，並對送出之基板P連續的施以各種處理後，將處理後之基板P作為可撓性元件捲繞於回收用捲筒FR2、所謂之捲對捲(Roll to Roll)方式。第1實施形態之元件製造系統1，係顯示將成薄膜狀片材之基板P從供應用捲筒FR1送出，從供應用捲筒FR1送出之基板P，依序經n台之處理裝置U1、U2、U3、U4、U5、…Un，捲繞至回收用捲筒FR2為止之例。首先，針對作為元件製造系統1之處理對象的基板P加以說明。
基板P，例如係使用由樹脂薄膜、不鏽鋼等之金屬或合金構成之箔(foil)等。作為樹脂薄膜之材質，例如包含聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚酯樹脂、乙烯乙烯共聚物樹脂、聚氯乙烯樹脂、纖維素樹酯、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、乙酸乙烯酯樹脂中之1或2種以上。
基板P，以選擇例如熱膨脹係數顯著較大、而能在對基板P實施之各種處理中因受熱而產生之變形量可實質忽視者較佳。熱膨脹係數，例如，可藉由將無機填充物混入樹脂薄膜中，據以設定為較對應製程 溫度等之閾值小。無機填充物，可以是例如，氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、氧化矽等。又，基板P可以是以浮製法等製造之厚度100μm程度之極薄玻璃之單層體、或於此極薄玻璃貼合上述樹脂薄膜、箔等之積層體。
以此方式構成之基板P，被捲繞成捲筒狀而成為供應用捲筒FR1，此供應用捲筒FR1被裝著於元件製造系統1。裝有供應用捲筒FR1之元件製造系統1，對從供應用捲筒FR1送出之基板P反覆實施用以製造1個元件之各種處理。因此，處理後之基板P成為複數個元件連結之狀態。也就是說，從供應用捲筒FR1送出之基板P，為擷取多面用之基板。此外，基板P亦可以是藉由預先之既定前處理，將其表面予以改質而活性化者、或以刻印法等於表面形成用以精密圖案化之微細間隔壁構造(凹凸構造)者。
處理後之基板P，被捲繞成捲筒狀作為回收用捲筒FR2加以回收。回收用捲筒FR2，被安裝於未圖示之切割裝置。裝有回收用捲筒FR2之切割裝置，將處理後之基板P分割(切割)成各個元件，據以成複數個元件。基板P之尺寸，例如，寬度方向(短邊之方向)之尺寸為10cm~2m程度、而長度方向(長條之方向)尺寸則為10m以上。當然，基板P之尺寸不限於上述尺寸。
其次，參照圖1說明元件製造系統1。圖1中，X方向、Y方向及Z方向成一正交之正交座標系。X方向係在水平面內連結供應用捲筒FR1及回收用捲筒FR2之方向，為圖1中之左右方向。Y方向係在水平面內與X方向正交之方向，為圖1中之前後方向。Y方向係供應用捲筒FR1及回收用捲筒FR2之軸方向。Z方向係鉛直方向，係圖1中之上下方向。
元件製造系統1，具備供應基板P之基板供應裝置2、對由基板供應裝置2供應之基板P施以各種處理之處理裝置U1~Un、回收經處理裝置U1~Un施以處理之基板P之基板回收裝置4、以及控制元件製造系統1之各裝置之上位控制裝置5。
於基板供應裝置2，以可旋轉之方式安裝供應用捲筒FR1。基板供應裝置2，具有從所安裝之供應用捲筒FR1送出基板P的驅動輥R1、與調整基板P在寬度方向(Y方向)之位置的邊緣位置控制器EPC1。驅動輥R1，一邊夾持基板P之表背兩面一邊旋轉，將基板P從供應用捲筒FR1往朝向回收用捲筒FR2之搬送方向送出，據以將基板P供應至處理裝置U1~Un。此時，邊緣位置控制器EPC1係以基板P在寬度方向端部(邊緣)之位置，相對目標位置在±十數μm至數十μm程度之範圍內之方式，使基板P移動於寬度方向，以修正基板P在寬度方向之位置。
於基板回收裝置4，以可旋轉之方式裝有回收用捲筒FR2。基板回收裝置4，具有將處理後之基板P拉向回收用捲筒FR2側的驅動輥R2、與調整基板P在寬度方向(Y方向)之位置的邊緣位置控制器EPC2。基板回收裝置4，一邊以驅動輥R2夾持基板P之表背兩面一邊旋轉，將基板P拉向搬送方向，並藉由使回收用捲筒FR2旋轉，據以捲繞基板P。此時，邊緣位置控制器EPC2與邊緣位置控制器EPC1同樣構成，修正基板P在寬度方向之位置，以避免基板P之寬度方向端部(邊緣)在寬度方向產生不均。
處理裝置U1，係在從基板供應裝置2供應之基板P表面塗布感光性機能液之塗布裝置。作為感光性機能液，例如係使用光阻劑、感 光性矽烷耦合材(親撥液性改質材)、感光性鍍敷還原材、UV硬化樹脂液等。處理裝置U1，從基板P之搬送方向上游側起，依序設有塗布機構Gp1與乾燥機構Gp2。塗布機構Gp1，具有捲繞基板P之壓輥DR1、與和壓輥DR1對向之塗布輥DR2。塗布機構Gp1在將所供應之基板P捲繞於壓輥DR1之狀態下，以壓輥DR1及塗布輥DR2夾持基板P。接著，塗布機構Gp1藉由使壓輥DR1及塗布輥DR2旋轉，一邊使基板P移動於搬送方向、一邊以塗布輥DR2塗布感光性機能液。乾燥機構Gp2吹出熱風或乾燥空氣等之乾燥用空氣以除去感光性機能液中所含之溶質(溶劑或水)，使塗有感光性機能液之基板P乾燥，以在基板P上形成感光性機能層。
處理裝置U2，係為了使形成在基板P表面之感光性機能層安定，而將從處理裝置U1搬送之基板P加熱至既定温度(例如，數10~120℃程度)之加熱裝置。處理裝置U2，從基板P之搬送方向上游側起依序設有加熱室HA1與冷卻室HA2。加熱室HA1，於其內部設有複數個輥及複數個空氣翻轉桿(air turn bar)，複數個輥及複數個空氣翻轉桿構成基板P之搬送路徑。複數個輥以滾接於基板P背面之方式設置，複數個空氣翻轉桿以非接觸狀態設於基板P之表面側。複數個輥及複數個空氣翻轉桿為加長基板P之搬送路徑，而呈蛇行狀之搬送路徑。通過加熱室HA1內之基板P，一邊沿蛇行狀之搬送路徑被搬送、一邊被加熱至既定温度。冷卻室HA2，為使在加熱室HA1加熱之基板P之温度與後製程(處理裝置U3)之環境温度一致，而將基板P冷卻至環境温度。冷卻室HA2，其內部設有複數個輥，複數個輥，與加熱室HA1同樣的，為加長基板P之搬送路徑而呈蛇行狀搬送路徑之配置。通過冷卻室HA2內之基板P，一邊沿蛇行狀之搬送路徑被搬 送一邊被冷卻。於冷卻室HA2之搬送方向下游側設有驅動輥R3，驅動輥R3一邊夾持通過冷卻室HA2之基板P一邊旋轉，據以將基板P供應向處理裝置U3。此外，加熱室HA1對基板P之加熱，在基板P為PET(聚對苯二甲酸乙二酯)或PEN(聚2，6萘二甲酸乙二酯)等樹脂膜之場合，可設定為不超過其玻璃轉移溫度。
處理裝置(基板處理裝置)U3，係對從處理裝置U2供應、表面形成有感光性機能層之基板(感光基板)P，投影曝光顯示器用電路或配線等圖案之曝光裝置。詳細將留待後敘，處理裝置U3以照明光束照明反射型之光罩M，將藉由照明光束被光罩M反射所得之投影光束投影曝光於基板P。處理裝置U3，具有將從處理裝置U2供應之基板P送往搬送方向下游側的驅動輥R4、與調整基板P在寬度方向(Y方向)之位置的邊緣位置控制器EPC3。驅動輥R4藉由在夾持基板P之表背兩面之同時進行旋轉，將基板P送向搬送方向下游側，據以將基板P朝在曝光位置支承之基板支承捲筒(旋轉捲筒(亦稱旋轉捲筒)供應。
邊緣位置控制器EPC3與邊緣位置控制器EPC1同樣構成，修正基板P在寬度方向之位置，以使在曝光位置(基板支承捲筒)之基板P之寬度方向成為目標位置。又，處理裝置U3具有在對曝光後基板P賦予鬆弛之狀態下，將基板P送往搬送方向下游側之2組驅動輥R5、R6。2組驅動輥R5、R6在基板P之搬送方向隔著既定間隔配置。驅動輥R5夾持搬送之基板P之上游側旋轉、驅動輥R6夾持搬送之基板P之下游側旋轉，據以將基板P供應向處理裝置U4。此時，由於基板P已被賦予鬆弛，因此能吸收在較驅動輥R6位於搬送方向下游側所產生之搬送速度之變動，能切斷搬送 速度之變動對基板P之曝光處理之影響。此外，於處理裝置U3內設有為進行光罩M之光罩圖案之一部分之像與基板P之相對位置對準(alignment)而檢測預先形成在基板P之對準標記等之對準顯微鏡AM1、AM2。
處理裝置U4，係對從處理裝置U3搬送而來之曝光後之基板P，進行濕式之顯影處理、無電電鍍處理等之濕式處理裝置。處理裝置U4，於其內部具有於鉛直方向(Z方向)階段化之3個處理槽BT1、BT2、BT3、與搬送基板P之複數個輥。複數個輥係以基板P依序通過3個處理槽BT1、BT2、BT3內部之搬送路徑的方式配置。於處理槽BT3之搬送方向下游側設有驅動輥R7，驅動輥R7藉由一邊夾持通過處理槽BT3後之基板P一邊旋轉，據以將基板P供應向處理裝置U5。
雖省略圖示，但處理裝置U5係使從處理裝置U4搬送而來之基板P乾燥的乾燥裝置。處理裝置U5，將在處理裝置U4濕式處理而附著於基板P之液滴或霧滴(MIST)除去，且將基板P之水分含有量調整成既定之水分含有量。由處理裝置U5加以乾燥之基板P，經由若干個處理裝置後被搬送至處理裝置Un。在以處理裝置Un加以處理後，基板P即被捲繞於基板回收裝置4之回收用捲筒FR2。
上位控制裝置5，統籌控制基板供應裝置2、基板回收裝置4及複數個處理裝置U1~Un。上位控制裝置5控制基板供應裝置2及基板回收裝置4，將基板P從基板供應裝置2搬送向基板回收裝置4。又，上位控制裝置5，與基板P之搬送同步，控制複數個處理裝置U1~Un，以實施對基板P之各種處理。
<曝光裝置(基板處理裝置)>
其次，針對作為第1實施形態之處理裝置U3之曝光裝置(基板處理裝置)之構成，參照圖2至圖4加以說明。圖2係顯示第1實施形態之曝光裝置(基板處理裝置)之整體構成的圖。圖3係顯示圖2所示曝光裝置之照明區域及投影區域之配置的圖。圖4係顯示圖2所示之曝光裝置之照明光學系及投影光學系之構成的圖。以下將處理裝置U3稱為曝光裝置U3。
圖2所示之曝光裝置U3係所謂的掃描曝光裝置，一邊將基板P往搬送方向(掃描方向)搬送、一邊將形成在圓筒狀光罩M之外周面之光罩圖案之像，投影曝光至基板P表面。又，圖2中係X方向、Y方向及Z方向正交之正交座標系，與圖1為同樣之正交座標系。
首先，說明用於曝光裝置U3之光罩M。光罩M係例如使用金屬製圓筒體之反射型光罩。光罩M係形成為具有以延伸於Y方向之第1軸AX1為中心之曲率半徑Rm之外周面(圓周面)的圓筒體，於徑方向具有一定厚度。光罩M之圓周面係形成有既定光罩圖案之面P1。光罩M之面P1，包含將光束以高效率反射於既定方向之高反射部、與於既定方向不反射光束或以低效率反射之反射抑制部。光罩圖案以高反射部及反射抑制部形成。因此，反射抑制部亦可吸收光，亦可透射，亦可往既定方向以外反射(例如散射)。此處之光罩M，能將反射抑制部以吸收光之材料或使光透射之材料構成。曝光裝置U3能使用以金屬之圓筒體作成之光罩作為上述構成之光罩M。因此，曝光裝置U3能使用廉價之光罩來進行曝光。
此外，光罩M可以是形成有對應1個顯示元件之面板用圖案之全體或一部分、亦可以是形成有對應複數個顯示元件之面板用圖案。又，光罩M可以是在繞第1軸AX1之周方向反覆形成複數個面板用圖案、 亦可以是小型的面板用圖案在與第1軸AX1平行之方向反覆形成複數個。再者，於光罩M，亦可以是形成有第1顯示元件之面板用圖案與和第1顯示元件尺寸等不同之第2顯示元件之面板用圖案。又，光罩M只要是具有以第1軸AX1為中心之曲率半徑Rm之圓周面即可，並不限定於圓筒體之形狀。例如，光罩M可以是具有圓周面之圓弧狀板材。此外，光罩M可以是薄板狀、亦可以是使薄板狀光罩M彎曲而以順著圓周面之方式貼附於圓筒構件。
其次，說明圖2所示之曝光裝置U3。曝光裝置U3，除上述驅動輥R4~R6、邊緣位置控制器EPC3及對準顯微鏡AM1、AM2之外，亦具有光罩保持機構11、基板支承機構12、照明光學系IL、投影光學系PL、以及下位控制裝置16。曝光裝置U3，藉由將從光源裝置13射出之照明光透過照明光學系IL及投影光學系PL來導引，而將光罩保持機構11所保持之光罩M之圖案之光束投射至以基板支承機構12保持之基板P。
下位控制裝置16控制曝光裝置U3之各部，使各部實施處理。下位控制裝置16可以是元件製造系統1之上位控制裝置5之一部分或全部。又，下位控制裝置16亦可以是受上位控制裝置5控制、與上位控制裝置5不同之另一裝置。下位控制裝置16，例如包含電腦。
光罩保持機構11，具有保持光罩M之光罩保持圓筒(光罩保持構件)21、與使光罩保持圓筒21旋轉之第1驅動部22。光罩保持圓筒21將光罩M保持成以光罩M之第1軸AX1為旋轉中心。第1驅動部22連接於下位控制裝置16，以第1軸AX1為旋轉中心使光罩保持圓筒21旋轉。
此外，光罩保持機構11雖係以光罩保持圓筒21保持圓筒體 之光罩M，但不限於此構成。光罩保持機構11亦可順著光罩保持圓筒21之外周面將薄板狀之光罩M捲繞保持。此外，光罩保持機構11，亦可將圓弧狀板材之光罩M可拆裝地保持於光罩保持圓筒21之外周面。
基板支承機構12，具有以圓筒狀之外周面支承基板P並能旋轉之基板支承圓筒25、使基板支承圓筒25旋轉之第2驅動部26、一對空氣翻轉桿(air turn bar)ATB1、ATB2、以及一對導輥27、28。基板支承圓筒25係形成為具有以延伸於Y方向之第2軸AX2為中心之曲率半徑Rp之外周面(圓周面)的圓筒形狀。此處，第1軸AX1與第2軸AX2彼此平行，並以通過第1軸AX1及第2軸AX2之面為中心面CL。基板支承圓筒25之圓周面之一部分為支承基板P之支承面P2。也就是說，基板支承圓筒25係藉由將基板P捲繞於其支承面P2，據以支承基板P。第2驅動部26連接於下位控制裝置16，以第2軸AX2為旋轉中心使基板支承圓筒25旋轉。
一對空氣翻轉桿ATB1、ATB2隔著基板支承圓筒25，分別設在基板P之搬送方向上游側及下游側。一對空氣翻轉桿ATB1、ATB2，設於基板P之表面側，在鉛直方向(Z方向)中配置於較基板支承圓筒25之支承面P2更下方側。一對導輥27、28，隔著一對空氣翻轉桿ATB1、ATB2，分別設在基板P之搬送方向上游側及下游側。一對導輥27、28，其一方之導輥27將從驅動輥R4搬送而來之基板P導引至空氣翻轉桿ATB1，另一方之導輥28將從空氣翻轉桿ATB2搬送而來之基板P導引至驅動輥R5。
承上所述，基板支承機構12將從驅動輥R4搬送而來之基板P，以導輥27引導至空氣翻轉桿ATB1，將通過空氣翻轉桿ATB1之基板P導入基板支承圓筒25。基板支承機構12，以第2驅動部26使基板支承圓 筒25旋轉，據以將導入基板支承圓筒25之基板P一邊以基板支承圓筒25之支承面P2加以支承、一邊搬送向空氣翻轉桿ATB2。基板支承機構12，將被搬送至空氣翻轉桿ATB2之基板P以空氣翻轉桿ATB2引導至導輥28，將通過導輥28之基板P引導至驅動輥R5。
此時，連接於第1驅動部22及第2驅動部26之下位控制裝置16，使光罩保持圓筒21與基板支承圓筒25以既定旋轉速度比同步旋轉，將形成在光罩M之面P1之光罩圖案之像，連續的反覆投影曝光於捲繞在基板支承圓筒25之支承面P2之基板P表面(順著圓周面彎曲之面)。
光源裝置13，射出照明於光罩M之照明光束EL1。光源裝置13具有光源31與導光構件32。光源31係射出既定波長之光源。光源31可利用例如水銀燈等燈光源或雷射二極體、發光二極體(LED)等。光源31所射出之照明光係例如從燈光源射出之輝線(g線、h線、i線等)、KrF準分子雷射光(波長248nm)等遠紫外光(DUV光)、ArF準分子雷射光(波長193nm)等。此處之光源31最好係射出包含i線(365nm之波長)以下之波長之照明光束EL1。作為產生i線以下之波長之照明光束EL1的光源31，能使用從YAG雷射(第3諧波雷射)射出之雷射光(355nm之波長)、從YAG雷射(第4諧波雷射)射出之雷射光(266nm之波長)、或從KrF準分子雷射射出之雷射光(248nm之波長)等。
導光構件32將從光源31射出之照明光束EL1導至照明光學系IL。導光構件32係以使用光纖或反射鏡之中繼模組等構成。又，導光構件32，在照明光學系IL設有複數個之情形時，係將來自光源31之照明光束EL1分離為複數條後，將複數條照明光束EL1導向複數個照明光學系IL。 又，導光構件32，本實施形態之導光構件32，係使從光源31射出之照明光束EL1成為既定偏光狀態之光而射入偏光分束器PBS。本實施形態之偏光分束器PBS反射作為S偏光之直線偏光之光束，使作為P偏光之直線偏光之光束透射。因此，光源裝置13係射出射入偏光分束器PBS之照明光束EL1成為直線偏光(S偏光)之照明光束EL1。
光源裝置13對偏光分束器PBS射出波長及相位一致之偏光雷射。例如，光源裝置13在從光源31射出之光束為偏光後之光的場合，係使用偏波面保存光纖作為導光構件32，維持從光源裝置13輸出之雷射光之偏光狀態來導光。又，例如亦可以光纖導引從光源31輸出之光束，以偏光板使從光纖輸出之光偏光。亦即，光源裝置13，在導引隨機偏光之光束時，亦可以偏光板使隨機偏光之光束偏光，亦可使用偏光分束器PBS分歧成P偏向與S偏向之各光束，使透射該偏光分束器PBS之光作為射入一系統之照明光學系IL之光束使用，使在該偏光分束器PBS反射之光作為射入另一系統之照明光學系IL的光束使用。又，光源裝置13亦可藉由使用透鏡等之中繼光學系導引從光源31輸出之光束。
此處，如圖3所示，第1實施形態之曝光裝置U3，係假定所謂之多透鏡(multi lens)方式之曝光裝置。又，圖3中，顯示了從-Z側觀察光罩保持圓筒21所保持之光罩M上之照明區域IR的俯視圖(圖3之左圖)、與從+Z側觀察基板支承圓筒25所支承之基板P上之投影區域PA的俯視圖(圖3之右圖)。圖3之符號Xs，代表光罩保持圓筒21及基板支承圓筒25之移動方向(旋轉方向)。多透鏡方式之曝光裝置U3，係於光罩M上之複數個(第1實施形態中，例如係6個)照明區域IR1~IR6分別照 明照明光束EL1，將各照明光束EL1在各照明區域IR1~IR6反射所得之複數個投影光束EL2，投影曝光至基板P上複數個(第1實施形態中，例如係6個)投影區域PA1~PA6。
首先，說明以照明光學系IL照明之複數個照明區域IR1~IR6。如圖3所示，複數個照明區域IR1~IR6係隔著中心面CL於旋轉方向上游側之光罩M上配置第1照明區域IR1、第3照明區域IR3及第5照明區域IR5，於旋轉方向下游側之光罩M上配置第2照明區域IR2、第4照明區域IR4及第6照明區域IR6。各照明區域IR1~IR6係具有延伸於光罩M之軸方向(Y方向)之平行的短邊及長邊之細長梯形之區域。此時，梯形之各照明區域IR1~IR6係成一其短邊位於中心面CL側、其長邊位於外側之區域。第1照明區域IR1、第3照明區域IR3及第5照明區域IR5，於軸方向相隔既定間隔配置。又，第2照明區域IR2、第4照明區域IR4及第6照明區域IR6亦於軸方向相隔既定間隔配置。此時，第2照明區域IR2，於軸方向係配置在第1照明區域IR1與第3照明區域IR3之間。同樣的，第3照明區域IR3，於軸方向係配置在第2照明區域IR2與第4照明區域IR4之間。第4照明區域IR4，於軸方向配置在第3照明區域IR3與第5照明區域IR5之間。第5照明區域IR5，於軸方向配置在第4照明區域IR4與第6照明區域IR6之間。各照明區域IR1~IR6，從光罩M之周方向(X方向)看，係以相鄰梯形照明區域之斜邊部之三角部重疊(overlap)之方式配置。又，第1實施形態中，各照明區域IR1~IR6雖係作成梯形區域，但亦可以是作成長方形區域。
又，光罩M，具有形成有光罩圖案之圖案形成區域A3、與 沒有形成光罩圖案之圖案非形成區域A4。圖案非形成區域A4係吸收照明光束EL1之不易反射區域，配置成以框狀圍繞圖案形成區域A3。第1~第6照明區域IR1~IR6係配置成能涵蓋圖案形成區域A3之Y方向全寬。
照明光學系IL係對應複數個照明區域IR1~IR6設有複數個(第1實施形態中，例如係6個)。於複數個照明光學系(分割罩明光學系)IL1~IL6，分別射入來自光源裝置13之照明光束EL1。各照明光學系IL1~IL6，將從光源裝置13射入之各照明光束EL1分別導至各照明區域IR1~IR6。也就是說，第1照明光學系IL1將照明光束EL1導至第1照明區域IR1，同樣的，第2~第6照明光學系IL2~IL6將照明光束EL1導至第2~第6照明區域IR2~IR6。複數個照明光學系IL1~IL6，隔著中心面CL在配置第1、第3、第5照明區域IR1、IR3、IR5之側(圖2之左側)，配置第1照明光學系IL1、第3照明光學系IL3及第5照明光學系IL5。第1照明光學系IL1、第3照明光學系IL3及第5照明光學系IL5於Y方向相隔既定間隔配置。又，複數個照明光學系IL1~IL6，隔著中心面CL在配置第2、第4、第6照明區域IR2、IR4、IR6之側(圖2之右側)，配置第2照明光學系IL2、第4照明光學系IL4及第6照明光學系IL6。第2照明光學系IL2、第4照明光學系IL4及第6照明光學系IL6於Y方向相隔既定間隔配置。此時，第2照明光學系IL2，係於軸方向配置在第1照明光學系IL1與第3照明光學系IL3之間。同樣的，第3照明光學系IL3、第4照明光學系IL4、第5明光學系IL5，於軸方向配置在第2照明光學系IL2與第4照明光學系IL4之間、第3照明光學系IL3與第5照明光學系IL5之間、第4照明光學系IL4與第6照明光學系IL6之間。此外，第1照明光學系IL1、第3照明光學系IL3及第 5照明光學系IL5與第2照明光學系IL2、第4照明光學系IL4及第6照明光學系IL6，從Y方向看係對稱配置。
其次，參照圖4說明各照明光學系IL1~IL6。又，由於各照明光學系IL1~IL6皆係同樣構成，因此以第1照明光學系IL1(以下，僅稱為照明光學系IL)為例進行說明。
照明光學系IL，為了以均一照度照明照明區域IR(第1照明區域IR1)，係適用將來自光源裝置13之照明光束EL1轉換為多數個點光源面狀集合之面光源像的柯勒照明法。又，照明光學系IL係使用偏光分束器PBS之落射照明系。照明光學系IL，從來自光源裝置13之照明光束EL1之射入側起，依序具有照明光學模組ILM、偏光分束器PBS、及1/4波長板41。
如圖4所示，照明光學模組ILM，從照明光束EL1之射入側起，依序包含準直透鏡51、複眼透鏡52、複數個聚光透鏡53、柱面透鏡54、照明視野光闌55、及複數個中繼透鏡56，係設在第1光軸BX1上。準直透鏡51設在光源裝置13之導光構件32之射出側。準直透鏡51之光軸配置在第1光軸BX上。準直透鏡51照射複眼透鏡52之射入側之全面。複眼透鏡52設在準直透鏡51之射出側。複眼透鏡52之射出側之面之中心配置在第1光軸BX1上。複眼透鏡52，將來自準直透鏡51之照明光束EL1分割成多數個點光源，並使來自各點光源之光重疊而射入後述之聚光透鏡53。
此時，生成點光源像之複眼透鏡52之射出側之面，藉由從複眼透鏡52透過照明視野光闌55至後述投影光學系PL之第1凹面鏡72的各種透鏡，配置成與第1凹面鏡72之反射面所在之光瞳面光學上共軛。 聚光透鏡53設在複眼透鏡52之射出側，其光軸配置在第1光軸BX1上。聚光透鏡53將來自複眼透鏡52之各點光源之光(照明光束EL1)透過柱面透鏡54而照射成在照明視野光闌55上重疊。在無柱面透鏡54之場合，到達照明視野光闌55上各點之照明光束EL1之主光線均與第1光軸BX1平行。然而，藉由柱面透鏡54之作用，照射照明視野光闌55之照明光束EL1之各主光線成為在圖4中之Y方向彼此平行(亦與第1光軸BX1平行)的遠心狀態，在XZ面內，成為對應於像高位置而相對第1光軸BX1之傾斜依序不同之非遠心狀態。
柱面透鏡54係射入側為平面、射出側為凸面之平凸柱面透鏡，與照明視野光闌55之射入側相鄰設置。柱面透鏡54之光軸配置在第1光軸BX1上，柱面透鏡54之射出側之凸圓筒面之母線設成與圖4中之Y軸平行。藉此，在通過柱面透鏡54後一刻之照明光束EL1之各主光線係在Y方向彼此與第1光軸BX1平行，在XZ面內中往第1光軸BX1上之某點(嚴格來說為與第1光軸BX1正交之延伸於Y方向之線)收斂。
照明視野光闌55之開口部形成為與照明區域IR相同形狀之梯形(矩形)，照明視野光闌55之開口部中心配置在第1光軸BX1上。此時，照明視野光闌55，藉由從照明視野光闌55至光罩M之圓筒狀之面P1間之中繼透鏡(成像系)56、偏光分束器PBS、1/4波長板41等而被配置在與光罩M上之照明區域IR光學上共軛之面。中繼透鏡56設在照明視野光闌55之射出側。中繼透鏡56之光軸配置在第1光軸BX1上。中繼透鏡56使通過照明視野光闌55之開口部之照明光束EL1透過偏光分束器PBS與1/4波長板41而照射於光罩M之圓筒狀之面P1(照明區域IR)。
偏光分束器PBS，配置在照明光學模組ILM與中心面CL之間。偏光分束器PBS，在波面分割面反射作為S偏光之直線偏光之光束，使作為P偏光之直線偏光之光束透射。此處，射入偏光分束器PBS之照明光束EL1係作為S偏光之直線偏光的光束，射入偏光分束器PBS之來自光罩M之反射光(投影光束EL2)藉由1/4波長板41而成為P偏光之直線偏光之光束。
藉此，偏光分束器PBS係反射從照明光學模組ILM射入波面分割面之照明光束EL1，且透射在光罩M反射且射入波面分割面之投影光束EL2。偏光分束器PBS，雖較佳為反射射入波面分割面之照明光束EL1之全部，但亦可反射射入波面分割面之照明光束EL1之大部分，而使一部分在波面分割面透射或吸收。同樣地，偏光分束器PBS，雖較佳為使射入波面分割面之投影光束EL2之全部透射，但亦可使射入波面分割面之投影光束EL2之大部分透射，而將一部分反射或吸收。
1/4波長板41配置在偏光分束器PBS與光罩M之間，將被偏光分束器PBS反射之照明光束EL1從直線偏光(S偏光)轉換為圓偏光。圓偏光之照明光束EL1照射在光罩M。1/4波長板41將在光罩M反射之圓偏光之投影光束EL2轉換為直線偏光(P偏光)。
此處，照明光學系IL係以在光罩M之面P1上之照明區域IR反射之投影光束EL2之主光線不論在Y方向與XZ面內之任一者均成為遠心狀態之方式對光罩M之照明區域IR照明照明光束EL1。參照圖5說明其狀態。
圖5係將照射於光罩M上之照明區域IR之照明光束EL1與 在照明區域IR反射之投影光束EL2之狀態在XZ面(與第1軸AX1垂直之面)內誇張顯示的圖。如圖5所示，上述之照明光學系IL，係以在光罩M之照明區域IR反射之投影光束EL2之主光線成為遠心(平行系)之方式，使照射於光罩M之照明區域IR之照明光束EL1之主光線在XZ面內意圖地成為非遠心狀態，在Y方向成為遠心狀態。
照明光束EL1之此種特性，係藉由圖4中所示之柱面透鏡54被賦予。具體而言，在設定有通過光罩M之面P1上之照明區域IR之周方向中央之點Q1而朝向第1軸AX1之線與光罩M之面P1之半徑Rm之1/2之圓(Rm/2)的交點Q2時，係將柱面透鏡54之凸圓筒透鏡面之曲率設定成通過照明區域IR之照明光束EL1之各主光線在XZ面射向交點Q2。如此，在照明區域IR內反射之投影光束EL2之各主光線，在XZ面內成為與通過第1軸AX1、點Q1、交點Q2之直線平行(遠心)的狀態。當然，由於光罩M之面P1在Y方向之曲率可視為無限大，因此投影光束EL2之各主光線在Y方向亦為遠心狀態。
其次，說明以投影光學系PL投影曝光之複數個投影區域PA1~PA6。如圖3所示，基板P上之複數個投影區域PA1~PA6係與光罩M上之複數個照明區域IR1~IR6對應配置。也就是說，基板P上之複數個投影區域PA1~PA6係隔著中心面CL於搬送方向上游側之基板P上配置第1投影區域PA1、第3投影區域PA3及第5投影區域PA5，於搬送方向下游側之基板P上配置第2投影區域PA2、第4投影區域PA4及第6投影區域PA6。各投影區域PA1~PA6係具有延伸於基板P之寬度方向(Y方向)之短邊及長邊的細長梯形區域。此時，梯形之各投影區域PA1~PA6係其短邊 位於中心面CL側、其長邊位於外側之區域。第1投影區域PA1、第3投影區域PA3及第5投影區域PA5於寬度方向相隔既定間隔配置。又，第2投影區域PA2、第4投影區域PA4及第6投影區域PA6亦於寬度方向相隔既定間隔配置。此時，第2投影區域PA2，於軸方向係配置在第1投影區域PA1與第3投影區域PA3之間。同樣的，第3投影區域PA3，於軸方向配置在第2投影區域PA2與第4投影區域PA4之間。第4投影區域PA4於軸方向配置在第3投影區域PA3與第5投影區域PA5之間。第5投影區域PA5於軸方向配置在第4投影區域PA4與第6投影區域PA6之間。各投影區域PA1~PA6，與各照明區域IR1~IR6同樣的，從基板P之搬送方向看，係以相鄰之梯形投影區域PA之斜邊部之三角部重疊(overlap)之方式配置。此時，投影區域PA，係在相鄰投影區域PA之重複區域之曝光量與在不重複區域之曝光量成為實質相同的形狀。而第1~第6投影區域PA1~PA6係被配置成能涵蓋曝光至基板P上之曝光區域A7之Y方向全寬。
此處，圖2中，於XZ面內觀察時，從光罩M上之奇數個照明區域IR1(及IR3、IR5)中心點至偶數個照明區域IR2(及IR4、IR6)中心點之周長距離，係設定成從順著基板支承圓筒25之支承面P2之基板P上之奇數個投影區域PA1(及PA3、PA5)之中心點至偶數個投影區域PA2(及PA4、PA6)中心點之周長實質相等。其原因在於，各投影光學系PL1~PL6之投影倍率設為等倍(×1)之故。
投影光學系PL，係對應複數個投影區域PA1~PA6設有複數個(在第1實施形態中例如為六個)。於複數個投影光學系(分割投影光學系)PL1~PL6，從複數個照明區域IR1~IR6反射之複數個投影光束EL2分別 射入。各投影光學系PL1~PL6將被光罩M反射之各投影光束EL2分別導至各投影區域PA1~PA6。也就是說，第1投影光學系PL1將來自第1照明區域IR1之投影光束EL2導至第1投影區域PA1，同樣的，第2~第6投影光學系PL2~PL6將來自第2~第6照明區域IR2~IR6之各投影光束EL2導至第2~第6投影區域PA2~PA6。複數個投影光學系PL1~PL6係隔著中心面CL，於配置第1、第3、第5投影區域PA1、PA3、PA5之側(圖2之左側)配置第1投影光學系PL1、第3投影光學系PL3及第5投影光學系PL5。第1投影光學系PL1、第3投影光學系PL3及第5投影光學系PL5於Y方向相隔既定間隔配置。又，複數個投影光學系PL1~PL6係隔著中心面CL，於配置第2、第4、第6投影區域PA2、PA4、PA6之側(圖2之右側)配置第2投影光學系PL2、第4投影光學系PL4及第6投影光學系PL6。第2投影光學系PL2、第4投影光學系PL4及第6投影光學系PL6於Y方向相隔既定間隔配置。此時，第2投影光學系PL2，於軸方向配置在第1投影光學系PL1與第3投影光學系PL3之間。同樣的，第3投影光學系PL3、第4投影光學系PL4、第5投影光學系PL5，於軸方向配置在第2投影光學系PL2與第4投影光學系PL4之間、第3投影光學系PL3與第5投影光學系PL5之間、第4投影光學系PL4與第6投影光學系PL6之間。又，第1投影光學系PL1、第3投影光學系PL3及第5投影光學系PL5與第2投影光學系PL2、第4投影光學系PL4及第6投影光學系PL6，從Y方向看係對稱配置。
其次，參照圖4說明各投影光學系PL1~PL6之詳細構成。又，由於各投影光學系PL1~PL6係同樣構成，因此以第1投影光學系PL1(以下，僅稱為投影光學系PL)為例進行說明。
投影光學系PL，將在光罩M上之照明區域IR(第1照明區域IR1)之光罩圖案之像投影於基板P上之投影區域PA。投影光學系PL，從來自光罩M之投影光束EL2之射入側起，依序具有上述1/4波長板41、上述偏光分束器PBS、及投影光學模組PLM。
1/4波長板41及偏光分束器PBS係與照明光學系IL兼用。換言之，照明光學系IL及投影光學系PL共有1/4波長板41及偏光分束器PBS。
在照明區域IR反射之投影光束EL2被1/4波長板41從圓偏光轉換為直線偏光(P偏光)後，穿透偏光分束器PBS，成為遠心之成像光束而射入投影光學系PL(投影光學模組PLM)。
投影光學模組PLM與照明光學模組ILM對應設置。也就是說，第1投影光學系PL1之投影光學模組PLM係將被第1照明光學系IL1之照明光學模組ILM照明之第1照明區域IR1之光罩圖案之像投影於基板P上之第1投影區域PA1。同樣地，第2~第6投影光學系PL2~PL6之投影光學模組PLM係將被第2~第6照明光學系IL2~IL6之照明光學模組ILM照明之第2~第6照明區域IR2~IR6之光罩圖案之像投影於基板P上之第2~第6投影區域PA2~PA6。
如圖4所示，投影光學模組PLM，具備於中間像面P7成像出照明區域IR之光罩圖案之像的第1光學系61、將第1光學系61所成像之中間像之至少一部分再成像於基板P之投影區域PA的第2光學系62、以及配置在形成中間像之中間像面P7的投影視野光闌63。此外，投影光學模組PLM，具備聚焦修正光學構件64、像偏移用光學構件65、倍率修正用光 學構件66、旋轉(rotation)修正機構67、及偏光調整機構68。
第1光學系61及第2光學系62係例如將戴森(Dyson)系加以變形之遠心的反射折射光學系。第1光學系61，其光軸(以下，稱第2光軸BX2)相對中心面CL實質正交。第1光學系61具備第1偏向構件70、第1透鏡群71與第1凹面鏡72。第1偏向構件70係具有第1反射面P3與第2反射面P4之三角稜鏡。第1反射面P3係使來自偏光分束器PBS之投影光束EL2反射，使反射之投影光束EL2通過第1透鏡群71而射入第1凹面鏡72的面。第2反射面P4係使在第1凹面鏡72反射之投影光束EL2通過第1透鏡群71並射入，並將射入之投影光束EL2往投影視野光闌63反射的面。第1透鏡群71包含各種透鏡，各種透鏡之光軸配置於第2光軸BX2上。第1凹面鏡72配置於藉由複眼透鏡52生成之多數個點光源會從複眼透鏡52透過照明視野光闌55達到第1凹面鏡72之各種透鏡而成像的光瞳面。
來自偏光分束器PBS之投影光束EL2在第1偏向構件70之第1反射面P3反射，通過第1透鏡群71之上半部之視野區域而射入第1凹面鏡72。射入第1凹面鏡72之投影光束EL2在第1凹面鏡72反射，通過第1透鏡群71之下半部之視野區域而射入第1偏向構件70之第2反射面P4。射入第2反射面P4之投影光束EL2在第2反射面P4反射，通過聚焦修正光學構件64及像偏移用光學構件65而射入投影視野光闌63。
投影視野光闌63具有規定投影區域PA之形狀的開口。亦即，投影視野光闌63之開口形狀規定投影區域PA之形狀。因此，在能將圖4所示之照明光學系IL內之照明視野光闌55之開口形狀設為與投影區域 PA之形狀(梯形)形狀相似之時，能省略投影視野光闌63。又，在將照明視野光闌55之開口形狀設為包含投影區域PA之長方形時，必須有用以規定梯形投影區域PA之投影視野光闌63。
第2光學系62係與第1光學系61相同之構成，隔著中間像面P7與第1光學系61對稱設置。第2光學系62，其光軸(以下，稱第3光軸BX3)相對中心面CL實質正交，與第2光軸BX2成平行。第2光學系62具備第2偏向構件80、第2透鏡群81與第2凹面鏡82。第2偏向構件80具有第3反射面P5與第4反射面P6。第3反射面P5係使來自投影視野光闌63之投影光束EL2反射，使反射之投影光束EL2通過第2透鏡群81而射入第2凹面鏡82的面。第4反射面P6係使在第2凹面鏡82反射之投影光束EL2通過第2透鏡群81而射入，並將射入之投影光束EL2往投影區域PA反射的面。第2透鏡群81包含各種透鏡，各種透鏡之光軸配置於第3光軸BX3上。第2凹面鏡82配置於在第1凹面鏡72成像之多數個點光源像會從第1凹面鏡72透過投影視野光闌63達到第2凹面鏡82之各種透鏡而成像的光瞳面。
來自投影視野光闌63之投影光束EL2在第2偏向構件80之第3反射面P5反射，通過第2透鏡群81之上半部之視野區域而射入第2凹面鏡82。射入第2凹面鏡82之投影光束EL2在第2凹面鏡82反射，通過第2透鏡群81之下半部之視野區域而射入第2偏向構件80之第4反射面P6。射入第4反射面P6之投影光束EL2在第4反射面P6反射，通過倍率修正用光學構件66而射入投影區域PA。藉此，在照明區域IR之光罩圖案之像係以等倍(×1)投影於投影區域PA。
聚焦修正光學構件64配置在第1偏向構件70與投影視野光闌63之間。聚焦修正光學構件64係調整投影於基板P上之光罩圖案像之聚焦狀態。聚焦修正光學構件64，例如係將2片楔形稜鏡顛倒(圖4中於X方向顛倒)重疊成整體為透明之平行平板。將此1對稜鏡在不改變彼此對向之面間之間隔的情形下滑向斜面方向，即能改變作為平行平板之厚度。據此，即能微調第1光學系61之實效光路長，對形成於中間像面P7及投影區域PA之光罩圖案像之對焦狀態進行微調。
像偏移用光學構件65配置在第1偏向構件70與投影視野光闌63之間。像偏移用光學構件65，可調整投影於基板P上之光罩圖案之像在像面內微幅移動。像偏移用光學構件65由圖4之在XZ面內可傾斜之透明的平行平板玻璃、與圖4之在YZ面內可傾斜之透明的平行平板玻璃構成。藉由調整該2片平行平板玻璃之各傾斜量，即能使形成於中間像面P7及投影區域PA之光罩圖案之像於X方向及Y方向微幅偏移。
倍率修正用光學構件66配置在第2偏向構件70與基板P之間。倍率修正用光學構件66，係以例如將凹透鏡、凸透鏡、凹透鏡之3片以既定間隔同軸配置，前後之凹透鏡固定、而之間之凸透鏡可於光軸(主光線)方向移動之方式構成。據此，形成於投影區域PA之光罩圖案之像，即能在維持遠心之成像狀態之同時，等向的微幅放大或縮小。又，構成倍率修正用光學構件66之3片透鏡群之光軸，在XZ面內係傾斜而與投影光束EL2之主光線平行。
旋轉修正機構67，例如係藉由致動器(圖示省略)使第1偏向構件70繞與第2光軸BX2垂直且與Z軸平行之軸微幅旋轉者。此旋轉 修正機構67藉由使第1偏向構件70旋轉，可使形成於中間像面P7之光罩圖案之像在該中間像面P7內微幅旋轉。
偏光調整機構68，係例如藉由致動器(圖示省略)使1/4波長板41繞與板面正交之軸旋轉，以調整偏光方向者。偏光調整機構68藉由使1/4波長板41旋轉，可微調投射於投影區域PA之投影光束EL2之照度。
在以此方式構成之投影光學系PL中，來自光罩M之投影光束EL2其各主光線從照明區域IR內之光罩M之面P1以遠心狀態射出，通過1/4波長板41及偏光分束器PBS射入第1光學系61。射入第1光學系61之投影光束EL2，於第1光學系61之第1偏向構件70之第1反射面(平面鏡)P3反射，通過第1透鏡群71而在第1凹面鏡72反射。在第1凹面鏡72反射之投影光束EL2再次通過第1透鏡群71而在第1偏向構件70之第2反射面(平面鏡)P4反射，透射過聚焦修正光學構件64及像偏移用光學構件65而射入投影視野光闌63。通過投影視野光闌63之投影光束EL2，於第2光學系62之第2偏向構件80之第3反射面(平面鏡)P5反射，通過第2透鏡群81而在第2凹面鏡82反射。在第2凹面鏡82反射之投影光束EL2再次通過第2透鏡群81而在第2偏向構件80之第4反射面(平面鏡)P6反射，射入倍率修正用光學構件66。從倍率修正用光學構件66射出之投影光束EL2，射入基板P上之投影區域PA，出現在照明區域IR內之光罩圖案之像以等倍(×1)被投影於投影區域PA。
<光罩之圖案之投影像面與基板之曝光面之關係>
其次，參照圖6A及圖6B說明第1實施形態之曝光裝置U3之光罩之圖 案之投影像面與基板之曝光面之關係。圖6A係顯示光罩之圖案之投影像面與基板之曝光面之關係的說明圖。圖6B係概略顯示投影於投影區域內之圖案像之聚焦位置(散焦量)之變化的說明圖。
曝光裝置U3係藉由投影光學系PL將投影光束EL2成像，而形成光罩M之圖案之投影像面Sm。投影像面Sm係光罩M之圖案被成像之位置，為作為最佳聚焦之位置。此處，光罩M如前所述以曲率半徑Rm之曲面(在ZX平面為曲線)配置。藉此投影像面Sm亦為曲率半徑Rm之曲面。又，曝光裝置U3中，基板P之表面為曝光面Sp。此處，所謂曝光面Sp係基板P之表面。基板P如上所述保持於圓筒形狀之基板支承圓筒25。藉此，曝光面Sp成為曲率半徑Rm之曲面(在ZX平面中為曲線)。又，投影像面Sm與曝光面Sp，係與掃描曝光方向正交之方向為曲面的軸。
因此，如圖6A所示，投影像面Sm與曝光面Sp為相對掃描曝光方向(基板支承圓筒25之外周面之周方向)彎曲的面。是以，投影像面Sm，在投影區域PA在掃描曝光方向之曝光寬度A之兩端位置與中心位置，於投影光束EL2之主光線方向伴隨最大ΔFm之面位置差彎曲，曝光面Sp，在投影區域PA在掃描曝光方向之曝光寬度A之兩端位置與中心位置，於投影光束EL2之主光線方向伴隨最大ΔFp之面位置差彎曲。此處，曝光裝置U3如圖6A所示，以相對投影像面Sm、實際曝光時所位於之曝光面Sp(基板P之表面)成為實際曝光面Spa之方式，光罩M之第1軸AX1與基板支承圓筒25之第2軸AX2軸支於曝光裝置本體。
實際曝光面Spa，在掃描曝光方向中，於與投影像面Sm相異之兩個位置FC1,FC2相交。此外，曝光裝置U3能藉由調整投影光學系 PL之各光學構件位置、或藉由光罩保持機構11及基板支承機構12之任一方微調光罩M與基板P之間隔、或調整聚焦修正光學構件64，來使相對於投影像面Sm之實際曝光面Spa之法線方向(聚焦調整方向)之位置變化。
投影像面Sm與實際曝光面Spa係設定為在投影區域PA之掃描曝光方向之曝光寬度A內在不同之2個位置FC1,FC2之各個相交。是以，在曝光寬度A內之位置FC1與位置FC2之各個，光罩M之圖案像以最佳聚焦狀態投影曝光於基板P之表面。又，在曝光寬度A內之位置FC1與位置FC2之間之區域，成為被投影之圖案像之最佳聚焦面(投影像面Sm)位於較實際曝光面Spa後方之後焦點狀態，在較位置FC1與位置FC2之間更外側之區域，成為被投影之圖案像之最佳聚焦面(投影像面Sm)位於較實際曝光面Spa前方之前焦點狀態。
亦即，在沿著實際曝光面Spa，基板P之表面從曝光寬度A之一方之端部As往另一方之端部Ae之場合，基板P上之圖案像，在曝光開始時之端部As之位置係伴隨既定之散焦量被曝光，其後，隨著時間經過散焦量減少，在位置FC1以最佳聚焦(散焦量為零)被曝光。在越過在位置FC1之最佳聚焦狀態後，散焦量往反方向增加，在曝光寬度A之中心位置FC3成為最大之散焦量。以曝光寬度A之中心位置FC3作為回折點，其後散焦量減少，在位置FC2再度以最佳聚焦狀態將圖案像曝光於基板P上。在越過在位置FC2之最佳聚焦狀態後，散焦量再度增加，在另一方之端部Ae，圖案像之曝光結束。如上述般，在位置FC1與位置FC2之間之區域、與在較位置FC1與位置FC2之間更外側之區域，散焦之方向、亦即散焦之符合係相異。
如以上所述，在基板P從投影區域PA之曝光寬度A之端部As至端部Ae以一定之周速度移動之期間，投影於基板P上之圖案像中之各點，如圖6B所示，在前焦點狀態(位置As)開始曝光，以最佳聚焦狀態(位置FC1)、後焦點狀態(位置FC3)、最佳聚焦狀態(位置FC2)、前焦點狀態(位置Ae)之順序一邊連續變化一邊曝光於基板P上。圖6B之縱軸之聚焦位置(或散焦量)之零係投影像面Sm之位置與實際曝光面Spa之位置之差分(Sm-Spa)為零的最佳聚焦狀態。此外，圖6B之横軸雖係表示曝光寬度A之直線位置，但亦可為基板支承圓筒25之外周面之周長方向之位置。
在曝光寬度A之端部As,Ae之前焦點狀態(正方向)之散焦量、在中心位置FC3之後焦點狀態(負方向)之散焦量，可依據投影光學系PL之成像性能(解像力、焦深)、投影區域PA之曝光寬度A、待投影之光罩圖案之最小尺寸、光罩M之面P1(投影像面Sm)之曲率半徑Rm、基板支承圓筒25之外周面(基板P上之曝光面Spa)之曲率半径Rp來決定較佳的範圍。具體之数值例雖於後述，但可如上述般，藉由於涵蓋曝光寬度A之掃描曝光之期間連續改變聚焦狀態，能擴大光罩圖案中之特別是單獨之細線或離散之接觸孔(通孔)等之孤立圖案之外觀上之焦深。
又，本實施形態中，藉由將光罩M之面P1與基板P之表面作成圓筒形状，能對光罩圖案投影於基板P側之掃描曝光方向之投影像面與被曝光之基板之曝光面賦予圓筒形状差。因此，曝光装置U3僅透過光罩M與基板支承圓筒25之旋轉運動，即能對應於投影區域PA內之掃描曝光方向之位置使聚焦狀態連續地變化，進而能抑制相對於實質聚焦之像對比 變化。又，本實施形態中，在投影區域PA內，由於將曝光寬度A設定成在掃描曝光方向之兩處成為最佳聚焦，因此能縮小在曝光寬度A內之平均散焦量，且增大曝光寬度A。藉此，在縮小投影光束EL2之照度之場合，或者在增快掃描曝光方向之光罩M或基板P之掃描速度之場合均能確保適當之曝光量，藉此能以高生產効率處理基板。又，由於能相對於曝光寬度縮小平均之散焦量，因此亦能維持品質。
本實施形態中，係對應於曝光寬度A之座標位置(周長位置)使聚焦位置不同地曝光，其結果，在曝光寬度A中以不同之聚焦狀態投影於基板P上之圖案像之所積算之像，成為基板P之曝光面上所形成之最終之像強度分布。此處雖會說明所積算之像，但為了使說明簡単，首先以點像強度分布說明其概念。概略而言，點像強度分布為其對比與相關關係。在往光軸方向(聚焦變化方向)散焦z後之位置之點像強度分布I(z)為下式。此處，將λ設為照明光束EL1之波長，將NA設為投影光學系PL之基板側之數值孔徑，將I0設為在理想之最佳聚焦位置之強度分布，而為ΔDz=(π/2/λ)×NA2×z時，點像強度分布I(z)則成為I(z)=[siN(ΔDz)/(ΔDz)]2×I0。
若使用如上之點像強度分布I(z)，即可求出曝光寬度A量之積算值(或平均值)，進而，於橫軸取在實際之中心位置(圖6A中之中心位置FC3)之散焦量，能模擬求出各散焦量之強度分布。據此，能藉由以曝光装置U3調整聚焦狀態(投影像面Sm與實際曝光面Spa之位置關係)，將曝光時所得到之圖案像之強度分布(像對比)調整成最佳狀態。
又，一般而言投影光學系PL之解像力R與焦深DOF係以 下式表示。
R=k1‧λ/NA (0<k1≦1)
DOF=k2‧λ/NA2 (0<k2≦1)
此處，k1,k2雖係會因曝光條件或感光材料(光阻等)、或者曝光後之顯影處理或成膜處理而可能改變之係数，但解像力R之k1因數係大約0.4≦k1≦0.8之範圍，焦深DOF之k2因數能表示為大約k2≒1。
基於此種投影光學系PL之焦深DOF之定義，本實施形態中，較佳為先調整成近似地滿足以下之關係式。
Figure 107140838-A0101-12-0034-30
此處，ΔRm，ΔRp係根據投影像面Sm(光罩M之面P1)之曲率半徑Rm、基板P之表面(實際曝光面Spa)之曲率半徑Rp、以及曝光寬度A，分別以以下之式求出。
Figure 107140838-A0101-12-0034-1
Figure 107140838-A0101-12-0034-2
從此式可明確得知，ΔRm與ΔRp係各別表示圖6A所示之ΔFm、ΔFp。又，上述之關係式1較佳為進一步滿足DOF<(ΔRm+ΔRp)。在本實施形態之曝光装置U3，雖以滿足上述之關係式1之方式決定曝光寬度A、曲率半徑Rm、Rp，但藉由滿足上述之關係式1，能維持形成 於基板P上之顯示面板用之各種圖案之品質(線寬精度、位置精度、重疊精度等)，同時提高生產性。針對此點，將以第2實施形態詳細說明。
又，本實施形態中，將在曝光寬度A內之散焦量之變化範圍、亦即圖6B所示之在端部As,Ae之正方向之散焦量與在曝光寬度A之中心位置FC3之負方向之散焦量之差設為ΔDA時，從與投影光學系PL之焦深DOF之關係來看，較佳為設定成滿足0.5≦(ΔDA/DOF)≦3之關係，進而更佳為滿足1≦(ΔDA/DOF)。藉由將曝光裝置U3設定成滿足此關係，能維持形成於基板P上之顯示面板用之各種圖案之品質(線寬精度、位置精度、重疊精度等)，同時提高生產性。針對此點，將以第2實施形態詳細說明。
又，曝光裝置U3如本實施形態之圖6B所示，較佳為設定成光罩M之圖案之投影像面Sm與基板P之實際曝光面Spa在掃描曝光方向之差以投影區域PA之曝光寬度A之中心位置FC3作為軸變化成線對稱(在圖6B為左右對稱)。
又，本實施形態中，如圖6B所示，亦可將在投影區域PA之曝光寬度A內散焦量為正之端部As至位置FC1之區間與從位置FC2至端部Ae之區間中將正方向之散焦量積分後的值(絕對值)、與散焦量為負之位置FC1至位置FC2之區間中將負方向之散焦量積分後的值(絕對值)比較後，以兩者大致相等之方式設定投影像面Sm與實際曝光面Spa之位置關係。
本實施形態之曝光裝置U3，係將複數個投影光學模組PLM於掃描曝光方向以至少兩列配置，於正交於掃描曝光方向之Y方向，使相鄰之投影光學模組PLM之投影區域PA之端部(三角形部分)彼此重疊，以將 光罩M之圖案接合於Y方向來曝光。藉此，可抑制因在Y方向相鄰之兩個投影區域PA間之接合部(重疊區域)之圖案像之對比或曝光量相異而產生之帶狀不均產生。本實施形態中，除此之外，由於係以在實際曝光面Spa(基板P之表面)上之投影區域PA內之掃描曝光方向能形成兩處最佳聚焦位置(位置FC1、位置FC2)之方式設定投影像面Sm與實際曝光面Spa之位置關係，因此能縮小因在掃描曝光中投影像面Sm與實際曝光面Spa之位置關係些許變動之動態散焦而產生之像對比的變化。因此，亦能縮小在相鄰之投影區域PA間之重疊區域產生之像對比之差，能製造出接合部不明顯之高品質之可撓性顯示面板。
如本實施形態所示，在將複數個投影光學模組PLM之各投影區域PA排列於與掃描曝光方向(X方向)正交之Y方向時，於各投影區域PA之掃描曝光方向之寬度中將在基板P上之照度(曝光用光之強度)積算後的積算值，較佳為在與掃描曝光方向正交之Y方向之任一位置均大致一定。此外，在於Y方向相鄰之兩個投影區域PA之端部局部重疊之部分(三角形之重疊區域)，亦設定為在一方三角形區域之積算值與在另一方三角形區域之積算值的合計與在不重疊之區域之積算值相同。藉此，能抑制在與掃描曝光方向正交之方向中曝光量變化。
又，曝光裝置U3，藉由將投影像面Sm及曝光面Sp(實際曝光面Spa)作成圓筒面，而可如本實施形態所示，即使於掃描曝光方向配置複數個投影光學模組PLM(配置奇數個與偶數個之兩列)，由於在各個投影光學模組PLM中投影像面Sm及曝光面Sp(實際曝光面Spa)之關係均相同，因此能將該等之關係一起調整。如通常之多透鏡方式之投影曝光裝置般，在 投影像面及曝光面為平面之場合，例如在奇數個投影光學模組之投影區域中若為了擴大焦深而使曝光面(平面基板之表面)相對投影像面傾斜，則在偶數個投影光學模組之投影區域則會產生難以容許之較大散焦。相對於此，如本實施形態所示，藉由將投影像面Sm及曝光面Sp(實際曝光面Spa)作成圓筒面，於掃描曝光方向排列之兩列投影光學模組PLM之在各投影區域PA之聚焦調整，能透過圓筒狀之光罩M之旋轉中心之第1軸AX1與基板支承圓筒25之旋轉中心之第1軸AX1在Z方向之間隔、或各個投影光學模組PLM內之倍率修正用光學構件66之調整來簡單地實現。藉此，能以簡單之裝置構成抑制相對於散焦之像對比變化。由於能抑制像對比變化同時增大掃描曝光區域之曝光寬度，因此生產效率亦提升。
[第2實施形態]
其次，參照圖7說明第2實施形態之曝光裝置U3a。此外，為了避免重複之記載，係針對與第1實施形態相異之部分加以說明，對與第1實施形態相同之構成要素係賦予與第1實施形態相同符號加以說明。圖7係顯示第2實施形態之曝光裝置(基板處理裝置)之整體構成的圖。第1實施形態之曝光裝置U3雖係以圓筒狀之基板支承圓筒25保持通過投影區域之基板P之構成，但第2實施形態之曝光裝置U3a係將基板P保持於能將基板P支承成平面狀並能移動的基板支承機構12a之構成。
第2實施形態之曝光裝置U3a中，基板支承機構12a具備平面狀保持基板P之基板載台102與將基板載台102在與中心面CL正交之面內沿著X方向掃描移動之移動裝置(圖示略)。因此，基板P除了可係可撓性之薄片(PET、PEN等樹脂模、極薄之彎曲剝離面、薄金屬製之箔等)以外， 亦可係幾乎不彎曲之葉片之玻璃基板。
圖7之基板P之支承面P2由於係實質上與XY面平行之平面(曲率半徑∞)，因此從光罩M反射而通過投影光學模組PLM並投射於基板P之投影光束EL2與XY面成垂直。
又，第2實施形態中亦與先前之圖2同樣地，在XZ面內觀察時，從圓筒狀之光罩M上之照明區域IR1(及IR3、IR5)之中心點至照明區域IR2(及IR4、IR6)之中心點的周長與順著支承面P2之基板P上之投影區域PA1(及PA3、PA5)之中心點至第2投影區域PA2(及PA4、PA6)之中心點的在X方向之直線距離，係設定成實質相等。
圖7中之曝光裝置U3a亦同樣地，下位控制裝置16控制基板支承機構12之移動裝置(掃描曝光用之線性馬達或微動用之致動器等)，與光罩保持圓筒21之旋轉同步地驅動基板載台102。
其次，參照圖8說明第2實施形態之曝光裝置U3a中之光罩之圖案之投影像面與基板之曝光面的關係。圖8係顯示光罩之圖案之投影像面與基板之曝光面之關係的說明圖。
曝光裝置U3a，係藉由投影光學系PL將投影光束EL2成像以形成光罩M之圖案的投影像面Sm1。投影像面Sm1係將光罩M之圓筒狀之光罩圖案面以最佳聚焦狀態成像的面，為一圓筒面。此處，光罩M上之照明區域IR，如上述般係曲率半徑Rm1之曲面(在XZ面內為圓弧)之一部分，因此投影像面Sm1亦為曲率半徑Rm1之曲面(在XZ面內為圓弧)之一部分。又，光罩圖案之像所投影之基板P之平面狀表面為曝光面Sp1(曲率半徑∞)。因此，如圖8所示，奇數個投影區域PA之投影像面Sm1(左側) 與偶數個投影區域PA之投影像面Sm1(右側)均在掃描曝光方向(X方向)彎曲成圓筒狀，與先前之圖6A所示者同樣地，在投影區域PA在掃描曝光方向之曝光寬度A內，具有在兩端之聚焦位置與在曝光寬度A之中心之聚焦位置之差分即面位置差(聚焦變化寬度)ΔFm。此處，在掃描曝光時，基板P之表面配置於實際曝光面Spa1。曝光面Sp1及實際曝光面Spa1由於係平面，因此在投影區域PA在掃描曝光方向之曝光寬度A內，Z方向之面位置之變化量為0。實際曝光面Spa1，設定為在投影像面Sm1上於掃描曝光方向分離之相異之兩個位置FC1,FC2相交。亦即，曝光裝置U3能藉由調整投影光學系PL內之倍率修正用光學構件66等或使光罩保持機構11(第1軸AX1)及基板支承機構102之任一方微動於Z方向來將投影像面Sm1與實際曝光面Spa1之相對位置關係設定為既定之狀態。
兩個位置FC1,FC2之各個，係在其位置將投影像面Sm1內之光罩圖案像以最佳聚焦狀態曝光的位置。
藉此，本實施形態中亦同樣地，藉由圓筒狀之光罩M之旋轉運動，即能進行在掃描曝光方向之曝光寬度A內使聚焦狀態在既定範圍內連續地變化的掃描曝光，進而能抑制相對於實質聚焦之像對比變化。如上述，即使曝光面Sp1(實際曝光面Spa1)為平面，亦能藉由將投影像面Sm1作成於掃描曝光方向彎曲之圓筒面狀，而可在不使基板P傾斜之情形下得到在外觀上擴大曝光於基板P上之光罩圖案像之焦深的效果，且能抑制像對比之變化。此種作用效果，在將來自通常之平面光罩之圖案像投影曝光於被支承成圓筒面狀之基板之表面(曝光面)的情形亦同樣能取得。
此外，本實施形態之場合，圖8所示之面位置差(聚焦變化 寬度)ΔFm由於係與先前之式2之ΔRm相同，因此能以
Figure 107140838-A0101-12-0040-3
 求出。因此，以此式2為基礎，試著進行圖7之曝光裝置U3a中之投影狀態或成像特性等各種模擬後，可得到如圖9~圖17之結果。
此外，在該模擬時，若將圓筒狀之光罩M之面P1(投影像面Sm1)之半徑Rm設為250mm(直徑ψ 500mm)，將曝光用之照明光束EL1之波長λ設為i線(365nm)，將投影光學系PL設為數值孔徑NA為0.0875之等倍的理想投影系，曝光面Sp1(實際曝光面Spa1)為曲率半徑∞之平面，取決於製程之焦深DOF之k2因數設為1.0，此種投影光學系PL之焦深DOF，依據λ/NA2，為寬度約48μm(相對最佳聚焦面為大致±24μm之範圍)。此外，以下之模擬中，為了說明方便，亦有將焦深DOF設為寬度40μm(相對最佳聚焦面為大致±20μm之範圍)的場合。
進而，圖9係顯示此種投影光學系PL在曝光寬度A內之散焦特性Cm，橫軸表示以曝光寬度A之中心位置為原點之X方向之座標，縱軸表示以最佳聚焦位置為原點(零點)之投影像面Sm1之散焦量。此圖9之圖表，亦係在先前式2中將曝光寬度A設為20mm、將使該寬度A之座標位置在-10mm至+10mm間變化而取得之面位置差ΔRm描繪後的圖。如圖9之圖表所示，光罩M之面P1(投影像面Sm1)在掃描曝光方向因圓筒狀彎曲而使在曝光寬度A內之散焦特性Cm圓弧狀變化。
圖10係在圖9所示之散焦特性Cm中模擬其點像強度相對於焦深DOF寬度之變化會如何變化的圖表，橫軸表示可能因基板P之表面 或光罩圖案面之面精度誤差、投影光學系PL之像面方向之像差而產生之聚焦方向之模糊量(基板P之表面相對於散焦特性Cm在聚焦方向之偏移)，縱軸表示點像強度之值。圖10中，係在圖9中之散焦特性Cm之前提下將焦深DOF為0×DOF之場合所算出之點像強度分布中在曝光寬度A中心(原點)之點像強度設為1.0而標準化。圖11係模擬在曝光寬度A內圓弧狀變化之圖9之散焦特性Cm之變化量與強度差(強度變化量)之關係一例的圖表。圖12係模擬裝置所設定之最佳聚焦時與將在裝置產生之散焦設為24μm時之在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦特性Cm與線與空間(L/S、L＆S)圖案之對比變化之關係一例的圖表。圖13同樣係模擬在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦特性Cm與L/S圖案之對比率變化之關係另一例的圖表。圖14係模擬在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦特性Cm與L/S圖案之CD(臨界尺寸)值及截剪位準(slice level)之關係一例的圖表。圖15係模擬在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦特性Cm與孤立線(ISO圖案)之對比變化之關係一例的圖表。圖16係模擬在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦特性Cm與孤立線之對比率變化之關係另一例的圖表。圖17係模擬在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦特性Cm與孤立線之CD值及截剪位準之關係一例的圖表。
首先，在上述條件下，將相對於在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦特性Cm以焦深DOF單位區分時所產生之散焦量之點像強度分布I(z)如圖10所示求出。點像強度分布為以先前說明之式I(z)=[sin(ΔDz)/(ΔDz)]2×I0、ΔDz=(π/2/λ)×NA2×z來求出。
其次，針對假設將散焦量之平均以成為最佳聚焦之方式調整 基板時之點像強度分布在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦寬度設為各種值例如0,1×DOF,2×DOF,3×DOF,4×DOF之情形進行計算。又，針對在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦寬度為各種之情形，將該散焦量及其狹縫寬度作為基準算出從其位置使之散焦之場合的點像強度分布。以此方式，彙整在所算出之曝光寬度A唯一地決定之各曝光寬度A內中圓弧狀變化之散焦寬度時之點像強度分布與散焦的關係。具體而言，係針對將曝光裝置U3a中在曝光寬度內圓弧狀變化之散焦寬度設為0,0.5×DOF,1×DOF,1.5×DOF,2×DOF,2.5×DOF,3×DOF,3.5×DOF,4×DOF之情形之各個，算出點像強度分布與曝光時所假定之聚焦誤差、散焦之關係。
其次，針對假設將散焦量之平均以成為最佳聚焦之方式調整基板時之點像強度分布在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦特性Cm設為各種值例如0,1×DOF,2×DOF,3×DOF,4×DOF之情形進行計算。又，針對在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦特性Cm為各種之情形，將該散焦量及其狹縫寬度作為基準算出從其位置使之散焦之場合的點像強度分布。以此方式，彙整在所算出之曝光寬度A唯一地決定之各散焦特性Cm時之點像強度分布與散焦的關係。具體而言，係針對作為曝光裝置U3a在模擬上設定之如圖9所示之散焦特性Cm設為0×DOF,0.5×DOF,1×DOF,1.5×DOF,2×DOF,2.5×DOF,3×DOF,3.5×DOF,4×DOF之情形之各個，算出點像強度分布與曝光時所假定之聚焦誤差(從所設定之投影像面Sm1與基板P之表面之應設定位置關係起的偏移)之關係。此相當於圖10之圖表。
圖10中，係將橫軸設為散焦量[μm]，將縱軸設為標準化後之點像強度值。此外，曝光裝置U3a由於係進行圓筒狀之光罩圖案面亦即 投影像面Sm之旋轉運動來將投影光束EL2投射於基板P上，因此在曝光時所假定之聚焦誤差係進行二次地變化。因此，在散焦之正側與負側其點像之狀態些許不同。本實施形態中，係將散焦為+40μm之位置之點強度與-40μm之位置之點強度為對稱之強度的位置設為最佳聚焦。如圖10之圖表所示，隨著因旋轉而導致之振幅越大，亦即隨著在曝光區域內散焦寬度沿著如圖9之散焦特性Cm變大，最佳聚焦時之點像強度即變低，散焦時之點像強度之變化亦變小。
其次，算出改變在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦特性Cm之各場合之點像強度變化、亦即點像強度之最大值與最小值之差，進而算出在曝光寬度A內散焦特性Cm相異0.5DOF之兩個點之點像強度變化的差分量。將其算出結果顯示於圖11。圖11之縱軸表示兩個點像強度變化之差分量，橫軸表示每隔0.5DOF使散焦特性Cm變化時求出差分量之對象。亦即，圖11之橫軸中，例如最左邊之點像強度差(約0.02)，係在使散焦特性Cm變化0×DOF時與變化0.5×DOF時的差分。根據此圖11之模擬結果，點像強度變化之差，在從散焦特性Cm已變化0.5×DOF量的狀態遷移至已變化1×DOF量的狀態時、與從散焦特性Cm已變化2.5×DOF量的狀態遷移至已變化3×DOF量的狀態時，其整體差較大。亦即，0.5×DOF至3×DOF之範圍，點像強度變化相較於散焦量之變化較和緩的效果高。因此，依據散焦特性Cm的散焦量，在設定為焦深DOF之0.5倍至3倍之振幅時效果較高。
此外，圖10之圖表中，在於基板P之表面以一定厚度塗布有光阻作為感光層之場合，於該光阻上形成為像之點像強度之值雖會因使用之抗蝕劑等而異，但根據實驗，解像力之k1因數為0.5程度之場合，點 像強度只要大略為0.6以上，則能形成為像。此處，若將作為曝光裝置所預估之聚焦誤差設為至焦深DOF之定義式λ/NA2之散焦寬度(本實施形態中為±24μm)時，藉由將在曝光區域內之散焦之振幅即散焦寬度設為2.5×DOF，即能在像強度變化少的情形下良好地形成光罩圖案之像。
其次，針對在將待投影之光罩圖案設為L/S(線與空間)圖案之場台進行各種運算。此處，以下將散焦之考慮對象設為焦深定義式之範圍亦即在本實施形態中為±24μm。L/S(線與空間)圖案，係線寬2.5μm之線狀圖案之複數條於線寬方向以2.5μm間隔排列成格子狀的圖案。進而，成像狀態由於會因照明條件而異，因此本實施形態中將照明光學系IL之照明條件即照明數值孔徑σ設為0.7。
首先，在使圖9所示之散焦特性Cm變化成各種之場合，亦即與上述同樣地針對0×DOF,0.5×DOF,1×DOF,1.5×DOF,2×DOF,2.5×DOF,3×DOF,3.5×DOF,4×DOF、即以0.5DOF單位變化之場合，算出最佳聚焦狀態之L/S圖案像之光強度分布與DOF/2之散焦狀態、亦即在+24μm或-24μm算出已散焦之狀態之L/S圖案之光強度分布。
根據其算出結果，在最佳聚焦狀態與DOF/2之散焦狀態之各個算出對比之變化，將其描繪後之圖為圖12。圖12之橫軸，係表示在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦特性Cm而產生之散焦寬度，橫軸表示對比，將最佳聚焦狀態之對比變化設為0μm(BestF)，將散焦狀態之對比變化設為±24μmDef。又，根據圖12所示之結果，將最佳聚焦狀態之對比[0μm(BestF)]與DOF/2散焦狀態之對比[±24μmDef]的比、亦即[0μm(BestF)]/[±24μmDef]算出後的結果顯示於圖13。圖13，橫軸為在曝光寬度A內圓弧狀變化之散 焦特性Cm而產生之散焦寬度，橫軸為對比。
又，算出在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦特性Cm而產生之散焦寬度中之CD(Critical Dimension)值[μm]與假定了光阻之截剪位準(像之光強度)。此外，CD值在散焦為±24μm之場合，截剪位準係作為最佳聚焦之場合算出。將其算出結果顯示於圖14。圖14之橫軸，係表示在曝光寬度A內之圓弧狀變化之散焦特性Cm上之散焦寬度，縱軸左側表示CD值，右側表示截剪位準之相對光強度。
如圖14所示，在待投影之L/S圖案之場合，相對於在曝光區域內之散焦振幅之變化，線寬之變化(CD值之變化)少，如先前圖12所示，對比大幅變化。然而，如圖13所示，可知隨著散焦之振幅變大，在最佳聚焦狀態之對比與在±24μm散焦狀態之對比之比接近1。如上述，在沿著圓筒面狀之投影像面Sm1之周方向設定曝光寬度A之掃描曝光方式中，藉由增大在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦特性Cm而產生之散焦寬度，能使對比率接近1，縮小最佳聚焦狀態之像對比與散焦狀態之像對比的差。藉此，在圓筒狀之光罩M(圓筒狀之投影像面Sm1)之場合，僅藉由旋轉運動，即能進行將最佳聚焦時之對比與散焦時之對比之變化抑制得較小，抑制被曝光之圖案之線寬變化，同時增大投影像面Sm1與基板P之表面在聚焦方向(圓筒面之徑方向)的變動裕度的掃描曝光。
其次，針對在將光罩之圖案設為孤立線圖案之場合進行各種運算。此處，以下將散焦之考慮對象設為焦深定義式之範圍亦即在本實施形態中為±24μm。孤立線圖案，係線寬2.5μm之線狀圖案。進而，成像狀態由於會因照明條件而異，因此將作為照明條件之照明數值孔徑σ設為0.7。
與先前模擬之L/S圖案之廠合同樣地，首先，在使圖9所示之散焦特性Cm變化成各種之場合，亦即與上述同樣地針對0×DOF,0.5×DOF,1×DOF,1.5×DOF,2×DOF,2.5×DOF,3×DOF,3.5×DOF,4×DOF、即以0.5DOF單位變化之場合，算出最佳聚焦狀態之孤立線圖案像之光強度分布與DOF/2之散焦狀態、亦即在+24μm或-24μm算出已散焦之狀態之孤立線圖案之光強度分布。根據其算出結果，求出相對於如圖15所示之各0.5DOF之散焦寬度之變化之像對比的變化特性。
圖15之橫軸，係表示在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦特性Cm而產生之散焦寬度，橫軸表示孤立線圖案像之對比。又，根據圖15所示之結果，與先前圖13同樣地，將最佳聚焦狀態之對比[0μm(BestF)]與DOF/2散焦狀態之對比[±24μmDef]的比、亦即[0μm(BestF)]/[±24μmDef]算出後的結果顯示於圖16。圖16，橫軸為在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦特性Cm而產生之散焦寬度，橫軸為對比率。
又，算出在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦特性Cm而產生之散焦寬度中之CD(Critical Dimension)值[μm]與假定了光阻之截剪位準(像之光強度)。此外，CD值在散焦為±24μm之場合，截剪位準係作為最佳聚焦之場合算出。將其算出結果顯示於圖17。圖17之橫軸，係表示在曝光寬度A內之圓弧狀變化之散焦特性Cm上之散焦寬度，縱軸左側表示CD值，右側表示截剪位準之相對光強度。如圖17所示，在圖案為孤立線之場合，相對於在曝光區域內之散焦振幅之變化之對比變化，較L/S圖案之場合小。相對於此，可知在圖案為孤立線之場合，相對於散焦量之變化，線寬(CD值)之變化大。
因此，藉由將在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦特性Cm而產生之散焦寬度設定為較大之2.5×DOF或3×DOF，即使所設定之聚焦位置產生變動，亦能抑制曝光於基板P之圖案之線寬變化。亦即，即使在曝光時因各種理由使預先設定之投影像面Sm1與基板P之表面在聚焦方向之相對位置關係變動，亦能抑制相對於該聚焦變動之線寬變化，能良好地保持依序製造於基板P上之顯示面板或電子元件的品質。又，可知最佳聚焦時之線寬2.5μm之孤立線，為2.5μm之截剪位準會隨著增大在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦特性Cm而產生之散焦寬度而變成越大之值，其結果，線寬之變化亦相對於散焦而變小。
又，使用先前之圖14與圖17，比較因圖案差異導致之截剪位準之差異可知，若將在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦特性Cm而產生之散焦寬度設為2.25×DOF，相較於L/S圖案與孤立線圖案兩者之截剪位準(光強度)大致一致。因此，藉由將因散焦特性Cm而產生之散焦寬度設為2.25×DOF之範圍，即使在L/S圖案與孤立線圖案混在之光罩圖案之場合，亦能製造高品質之基板。藉此，不用考量在L/S圖案與孤立線圖案中截剪位準不一致之場合所必須之光罩圖案之線寬修正(OPC、線寬偏置)等，能使兩者共存。又，由於不需要為了線寬修正(OPC、線寬偏置)而進行光罩之重製或為了調整而必須製造複數片光罩，因此能減低之製造之步驟與成本。又，藉由於線寬設定偏置，改變光罩圖案之一部分之線寬，亦能抑制在該部分相反地使焦深變窄等不良情形產生。
[第3實施形態]
其次，參照圖18說明第3實施形態之曝光裝置U3b。此外，為了避免 重複之記載，係僅針對與第2實施形態相異之部分加以說明，對與第2實施形態相同之構成要素係賦予與第2實施形態相同符號加以說明。圖18係顯示第3實施形態之曝光裝置(基板處理裝置)之整體構成的圖。第2實施形態之曝光裝置U3雖係反射光罩之光成為投影光束之反射型光罩的構成，但第3實施形態之曝光裝置U3b係使用透射過光罩之光成為投影光束之透射型光罩的構成。
第3實施形態之曝光裝置U3b中，光罩保持機構11a具備保持光罩MA之光罩保持圓筒21a與支承光罩保持圓筒21a之導輥93、驅動光罩保持圓筒21a之驅動輥94、以及驅動部96。
光罩保持圓筒21a形成配置光罩MA上之照明區域IR之光罩面。本實施形態中，光罩面包含使線段(母線)繞與此線段平行之軸(圓筒形狀之中心軸)旋轉的面(以下稱為圓筒面)。圓筒面例如係圓筒之外周面、圓柱之外周面等。光罩保持圓筒21a係以例如玻璃或石英等構成，係具有一定厚度之圓筒狀，其外周面(圓筒面)形成光罩面。亦即，本實施形態中，光罩MA上之照明區域IR彎曲成從中心線具有一定之曲率半徑Rm之圓筒面狀。光罩保持圓筒21a中從光罩保持圓筒21a徑方向觀看時與光罩MA之圖案重疊之部分、例如光罩保持圓筒21a之Y軸方向兩端側以外之中央部分對照明光束EL1具有透光性。
光罩MA，例如係作成為於平坦性佳之長條狀極薄玻璃板(例如厚度100~500μm)之一面以鉻等遮光層形成有圖案之透射型平面狀片光罩，使其順著光罩保持圓筒21a之外周面彎曲，在捲繞於(貼附於)此外周面之狀態下被使用。光罩MA具有未形成有圖案之圖案非形成區域，於圖案 非形成區域安裝於光罩保持圓筒21a。光罩MA可拆裝於光罩保持圓筒21a。光罩MA，係與第1實施形態之光罩M同樣地，亦可取代捲繞於透明圓筒母材之光罩保持圓筒21a之方式，而於透明圓筒母材之光罩保持圓筒21a之外周面直接描繪形成鉻等遮光層所形成之光罩圖案來一體化。此情形亦由光罩保持圓筒21a發揮光罩之保持構件之功能。
導輥93及驅動輥94延伸於相對光罩保持圓筒21a之中心軸為平行之Y軸方向。導輥93及驅動輥94設置成能繞與中心軸平行之軸旋轉。導輥93及驅動輥94分別係軸方向端部之外徑較其他部分之外形大，此端部外接於光罩保持圓筒21a。如上述，導輥93及驅動輥94設置成不接觸於光罩保持圓筒21a所保持之光罩MA。驅動輥94與驅動部96連接。驅動輥94藉由將從驅動部96供應之力矩傳至光罩保持圓筒21a，以使光罩保持圓筒21a繞中心軸旋轉。
此外，光罩保持機構11a，雖具備一個導輥93但數目不限定，亦可為兩個以上。同樣地，光罩保持機構11a，雖具備一個驅動輥94但數目不限定，亦可為兩個以上。導輥93與驅動輥94中至少一個亦可配置於光罩保持圓筒21a內側，與光罩保持圓筒21a內接。又，光罩保持圓筒21a中從光罩保持圓筒21a之徑方向觀看不與光罩MA之圖案重疊之部分(Y軸方向兩端側)亦可對照明光束EL1具有透光性，亦可不具有透光性。又，導輥93及驅動輥94之一方或雙方亦可為例如圓錐台狀，其中心軸(旋轉軸)相對中心軸為非平行。
本實施形態之光源裝置13a具備光源(圖示略)及照明光學系ILa。照明光學系ILa與複數個投影光學系PL1~PL6之各個對應地具備排列 於Y軸方向之複數個(例如六個)照明光學系ILa1~ILa6。光源能與上述之各種光源裝置13a同樣地使用各種光源。從光源射出之照明光，照度分布被均一化，透過例如光纖等導光構件區分至複數個照明光學系ILa1~ILa6。
複數個照明光學系ILa1~ILa6之各個，包含透鏡等複數個光學構件。複數個照明光學系ILa1~ILa6之各個，包含例如積分光學系、桿透鏡、複眼透鏡等，藉由均一照度分布之照明光束EL1照明照明區域IR。本實施形態中，複數個照明光學系ILa1~ILa6配置於光罩保持圓筒21a內側。複數個照明光學系ILa1~ILa6之各個從光罩保持圓筒21a內側通過光罩保持圓筒21a而照明保持於光罩保持圓筒21a之外周面之光罩MA上之各照明區域。
光源裝置13a藉由照明光學系ILa1~ILa6導引從光源射出之光，將被導引之照明光束EL1從光罩保持圓筒21a內部照射於光罩MA。光源裝置13，係藉由照明光束EL1以均一明度照明光罩保持圓筒11a所保持之光罩MA之一部分(照明區域IR)。此外，光源亦可配置於光罩保持圓筒21a內側，亦可配置於光罩保持圓筒21a外側。又，光源亦可係與曝光裝置U3b不同之裝置(外部裝置)。
曝光裝置U3a，在使用透射型光罩作為光罩時，亦與曝光裝置U3、U3a同樣地，藉由將投影像面與曝光面之關係如上所述設定成於曝光面有兩處作為最佳聚焦狀態之位置的關係，而能得到與上述相同之效果。
[第4實施形態]
其次，參照圖19說明第4實施形態之曝光裝置U3c。此外，為了避免重複之記載，係僅針對與第1實施形態相異之部分加以說明，對與第1實 施形態相同之構成要素係賦予與第1實施形態相同符號加以說明。圖19係顯示第4實施形態之曝光裝置(基板處理裝置)之整體構成的圖。第1實施形態之曝光裝置U3雖係使用將圓筒狀之反射型光罩M保持於能旋轉之光罩保持圓筒21的構成，但第4實施形態之曝光裝置U3c則係將平板狀之反射型光罩MB保持於能移動之光罩保持機構11b的構成。
第4實施形態之曝光裝置U3c中，光罩保持機構11b具備保持平面狀之光罩MB之光罩載台110與使光罩載台110在與中心面CL正交之面內沿著X方向掃描移動的移動裝置(圖示略)。
由於圖19之光罩MB之面P1係實質上與XY面平行之平面，因此從光罩MB反射之投影光束EL2之主光線係與XY面垂直。因此，照明光罩MB上之各照明區域IR1~IR6之來自照明光學系IL1~IL6之照明光束EL1之主光線亦配置成相對XY面成垂直。
在照明於光罩MB之照明光束EL1之主光線與XY面成垂直之場合，偏光分束器PBS，配置成射入1/4波長板41之照明光束EL1之主光線之射入角θ 1成為布魯斯特角θ B，在1/4波長板41反射之照明光束EL1之主光線與XY面成垂直。伴隨此偏光分束器PBS之配置之變更，照明光學模組ILM之配置亦適當變更。
又，在從光罩MB反射之投影光束EL2之主光線與XY面成垂直之場合，投影光學模組PLM之第1光學系61所包含之第1偏向構件70之第1反射面P3，係設成使來自偏光分束器PBS之投影光束EL2反射，使反射之投影光束EL2通過第1透鏡群71而射入第1凹面鏡72的角度。具體而言，第1偏向構件70之第1反射面P3，係相對第2光軸BX2(XY面) 實質設定成45°。
又，第4實施形態亦與先前之圖2同樣地，於XZ面內觀察時，從光罩MB上之照明區域IR1(及IR3、IR5)中心點至照明區域IR2(及IR4、IR6)中心點之X方向之周長，係設定成與從順著支承面P2之基板P上之投影區域PA1(及PA3、PA5)之中心點至第2投影區域PA2(及PA4、PA6)中心點之周長實質相等。
圖19之曝光裝置U3c亦同樣地，下位控制裝置16控制光罩保持機構11之移動裝置(掃描曝光用之線性馬達或微動用之致動器等)，與基板支承圓筒25之旋轉同步地驅動光罩載台110。圖19之曝光裝置U3c，必須在光罩MB往+X方向之同步移動中進行掃描曝光後，進行使光罩MB返回至-X方向之初始位置的動作(捲回)。因此，在使基板支承圓筒25以一定速度連續旋轉而將基板P以等速持續進給時，在光罩MB之捲回動作期間係不進行對基板P上之圖案曝光，而係在基板P之搬送方向斷續地(分離地)形成面板用圖案。然而，實用上，由於掃描曝光時之基板P之速度(此處為周速)與光罩MB之速度係假定為50~100mm/s，因此在光罩MB之捲回時只要將光罩載台110以例如500mm/s之最高速驅動，即能縮小形成於基板P上之面板用圖案在搬送方向之空白處。
其次，參照圖20說明第4實施形態之曝光裝置U3c中之光罩之圖案之投影像面與基板之曝光面的關係。圖20係說明光罩之圖案之投影像面與基板之曝光面的關係的說明圖。
曝光裝置U3c，係藉由投影光學系PL將投影光束EL2成像以形成光罩MB之圖案的投影像面Sm2。投影像面Sm2係將光罩MB之圖 案成像的位置，係作為最佳聚焦之位置。此處，光罩MB如上述係以平面配置。藉此，投影像面Sm2亦成為平面(在ZX平面中為直線)。又，曝光裝置U3c中，基板P之表面為曝光面Sp。此處，所謂曝光面Sp係基板P之表面。基板P如上所述保持於圓筒形狀之基板支承圓筒25。藉此，曝光面Sp成為曲率半徑Rm之曲面(在ZX平面中為曲線)。又，曝光面Sp，係與掃描曝光方向正交之方向為曲面的軸。因此，圖20所示之曝光面Sp，成為相對掃描曝光方向彎曲之曲線。曝光面Sp，在投影區域PA在掃描曝光方向之曝光寬度A之位置之變化量為Δp。投影像面Sm2為平面。因此，在投影區域PA在掃描曝光方向之曝光寬度A之位置之變化量為0。此處，曝光裝置U3c中，係將相對於投影像面Sm2之曝光面Sp之位置設為實際曝光面Spa。實際曝光面Spa係於掃描曝光方向中在與投影像面Sm2相異之兩個位置Pa2,Pb2相交。此外，曝光裝置U3c能藉由調整投影光學系PL之各光學構件之位置或藉由光罩保持機構11b及基板支承機構12之任一方調整光罩MB與基板P之間隔，來使相對於投影像面Sm2之曝光面之位置變化。
曝光裝置U3c中，投影像面Sm2與實際曝光面Spa係在相異之兩個位置Pa2,Pb2相交，藉此，在曝光寬度A內，在實際曝光面Spa上之位置Pa2中聚焦狀態成為最佳聚焦，在實際曝光面Spa上之位置Pb2中聚焦狀態成為最佳聚焦。
曝光裝置U3c，即使使光罩MB之表面為平面，使基板P之表面為圓筒形狀，亦能與曝光裝置U3、U3a、U3b同樣地，對光罩圖案投影至基板P側之掃描曝光方向之投影像面Sm2與被曝光之基板P之曝光面Sp賦予圓筒形狀差。進而，曝光裝置U3c中，投影像面Sm2與實際曝光面Spa 係在相異之兩個位置Pa2,Pb2相交，在相異之兩個位置中曝光面之聚焦狀態成為最佳聚焦。
藉此，曝光裝置U3c亦同樣地，藉由光罩保持圓筒21之旋轉運動，即能在掃描曝光方向之曝光寬度A內使聚焦狀態連續地變化，進而能抑制相對於實質聚焦之像對比變化。又，曝光裝置U3c亦能得到與曝光裝置U3相同之各種效果。如上述，即使在僅將投影像面與曝光面(基板P之表面)之一方作成曲面之場合，亦能得到與將投影像面與曝光面兩方作成曲面之場合相同的效果。
此處，曝光裝置U3c，能以將上述式之基板P之掃描曝光方向之投影像面Sm2之圓筒半徑r1設為0之下述式求出在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦寬度Δ。
Δ=r2-((r2 2)-(A/2)2)1/2
此處，曝光裝置U3c中，由於光罩圖案之投影像面Sm2之曲率半徑為∞，因此在曝光寬度A內圓弧狀變化之散焦特性Cm，僅以先前之式3求出。亦即，在曝光裝置U3c之場合之散焦特性Cm(=ΔRp)係以
Figure 107140838-A0101-12-0054-4
 來求出。
此外，本實施形態之曝光装置，在光罩保持機構與基板支承機構之中，以曲面保持者為第1支承部材，以曲面或平面支承者為第2支承部材。
<曝光方法>
其次，參照圖21說明曝光方法。圖21係顯示曝光方法之流程圖。
圖21所示之曝光方法中，首先係以基板支承機構將基板P支承於支承面P2(步驟S101)，以光罩保持機構將光罩M支承於面P1(步驟S102)。藉此，光罩M與基板P成為對向之狀態。此外，步驟S101與步驟S102之順序亦可相反。又，面P1、支承面P2之其中任一方為第1面，另一方為第2面。第1面係以既定曲率彎曲成圓筒面状之形狀。
其次，調整相對於曝光面之聚焦位置(步驟S103)。具體而言，係在基板P之表面所設定之投影區域PA之曝光寬度A內，在掃描曝光方向包含兩處最佳聚焦位置之位置設定聚焦位置。
聚焦位置之調整結束後，使基板P與光罩M之掃描曝光方向之相對移動(旋動)開始(步驟S104)。亦即，藉由基板支承機構及光罩保持機構之至少一方開始使基板P與光罩M之至少一方移動於掃描曝光方向的動作。
在使相對移動開始後，使對投影區域PA內之投影光束之投射開始(步驟S105)。亦即，將來自照明光之照明區域IR所配置之光罩之圖案的光束投射於配置基板P之投影區域PA。藉此，圖21所示之曝光方法，係在基板P之曝光面中，將在掃描曝光方向包含兩處最佳聚焦位置之光束投射於投影區域。
曝光方法係以以上之方式，藉由投射調整聚焦位置後之光束，而能在基板P之曝光面中，將在掃描曝光方向包含兩處最佳聚焦位置之光束投射於投影區域。藉此，能得到上述之各種効果。此外，本實施形態中雖說明了調整聚焦位置之場合，但依裝置之設定不同，亦可使在掃描 曝光方向包含兩處最佳聚焦位置的位置成為聚焦位置。
<元件製造方法>
其次，參照圖22，說明元件製造方法。圖22係顯示元件製造系統之元件製造方法的流程圖。
圖22所示之元件製造方法，首先，係進行例如使用有機EL等自發光元件形成之顯示面板之功能、性能設計，以CAD等設計所需之電路圖案及配線圖案(步驟S201)。接著，根據以CAD等設計之各種的每一層圖案，製作所需層量之光罩M(步驟S202)。並準備捲繞有作為顯示面板之基材之可撓性基板P(樹脂薄膜、金屬箔膜、塑膠等)的供應用捲筒FR1(步驟S203)。又，於此步驟S203中準備之捲筒狀基板P，可以是視需要將其表面改質者、或事前已形成底層(例如透過印記(imprint)方式之微小凹凸)者、或預先積層有光感應性之功能膜或透明膜(絕緣材料)者。
接著，於基板P上形成構成顯示面板元件之電極或以配線、絶緣膜、TFT(薄膜半導體)等構成之底板層，並以積層於該底板之方式形成以有機EL等自發光元件構成之發光層(顯示像素部)(步驟S204)。於此步驟S204中，雖包含使用先前各實施形態所說明之曝光裝置U3使光阻層曝光之習知微影製程，但亦包含使取代光阻而塗有感光性矽烷耦合劑之基板P圖案曝光來於表面形成親撥水性之圖案的曝光製程、使光感應性觸媒層圖案曝光並以無電解鍍敷法形成金屬膜圖案(配線、電極等)的濕式製程、或以含有銀奈米粒子之導電性墨水等描繪圖案的印刷製程等之處理。
接著，針對以捲筒方式於長條基板P上連續製造之每一顯示面板元件切割基板P、或於各顯示面板元件表面貼合保護膜(耐環境障壁層) 或彩色濾光片膜等，組裝元件(步驟S205)。接著，進行顯示面板元件是否可正常作動、或是否滿足所欲性能及特性之檢查步驟(步驟S206)。經由以上方式，即能製造顯示面板(可撓性顯示器)。
A‧‧‧曝光寬度
Ae,As‧‧‧端部
AX1‧‧‧第1軸
AX2‧‧‧第2軸
FC1、FC2、FC3‧‧‧位置
PA‧‧‧投影區域
Rm‧‧‧曲率半徑
Rp‧‧‧曲率半徑
Sm‧‧‧投影像面
Spa‧‧‧實際曝光面
Sp‧‧‧曝光面

Claims (15)

  1. 一種掃描曝光裝置，使沿著從第1軸以第1半徑彎曲之圓周面保持光罩圖案之光罩保持圓筒，以前述第1軸為中心旋轉，且使可撓性基板移動於沿著表面之掃描曝光方向，以將前述光罩圖案曝光於前述基板之表面，其具備：照明光學系，朝向照明區域照射照明光，該照明區域係在前述光罩圖案上設定成於前述第1軸之方向為細長之矩形或長方形，且設定為在與前述掃描曝光方向對應之前述圓周面之周方向具有既定寬度；投影光學系，藉由將出現在前述照明區域內之來自前述光罩圖案之光束往與前述照明區域對應之前述基板側之投影區域投射，使前述光罩圖案之像以沿著對應前述第1半徑在前述掃描曝光方向彎曲之投影像面的方式成像；以及基板支承圓筒，藉由從與前述第1軸平行配置之第2軸以第2半徑彎曲成圓筒面狀之外周面使前述基板彎曲來支承，且以前述第2軸為中心旋轉以使前述基板移動於與前述掃描曝光方向對應之前述外周面之周方向；將前述光罩保持圓筒、前述基板支承圓筒、以及前述投影光學系設定成彎曲之前述投影像面與彎曲之前述基板之表面在前述投影區域內之前述掃描曝光方向分離之兩處分別相交。
  2. 如申請專利範圍第1項之掃描曝光裝置，其中，將前述投影光學系、前述光罩保持圓筒、以及前述基板支承圓筒之各個設定成，在將藉由前述投影光學系投射於前述基板的前述光束之前述投影區域在前述掃描曝光方向之中點的散焦量與前述投影區域在前述掃描曝光方向之寬度之端部的散 焦量之差設為△DA、將前述投影光學系之焦深設為DOF時，滿足0.5<△DA/DOF≦3。
  3. 如申請專利範圍第2項之掃描曝光裝置，其中，係設定成前述散焦量△DA與前述焦深DOF之關係滿足1≦△DA/DOF。
  4. 如申請專利範圍第2項之掃描曝光裝置，其中，藉由前述投影光學系以最佳聚焦投影於前述投影區域內之前述光罩圖案之前述投影像面與前述基板之表面之散焦量，設定成以在前述掃描曝光方向之前述投影區域之前述中點之位置作為軸在前述掃描曝光方向線對稱地變化。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之掃描曝光裝置，其中，前述投影光學系具有複數個分割投影光學系；前述分割投影光學系，係在前述第1軸與前述第2軸各自延伸之方向且為與前述掃描曝光方向正交之方向配置成列狀，分別往對應之前述投影區域投射前述光束。
  6. 如申請專利範圍第5項之掃描曝光裝置，其中，前述複數個分割投影光學系，係在前述掃描曝光方向以至少兩列配置，且配置成在與前述掃描曝光方向正交之方向相鄰之前述分割投影光學系之各個所對應之前述投影區域之端部彼此重疊。
  7. 如申請專利範圍第6項之掃描曝光裝置，其中，係配置成當將前述複數個分割投影光學系之各個所對應之前述投影區域在前述掃描曝光方向之曝光寬度加以積算時，該積算值在與前述掃描曝光方向正交之方向為一定。
  8. 如申請專利範圍第6或7項之掃描曝光裝置，其中，前述複數個分 割投影光學系之各個，係藉由使來自前述光罩圖案之前述光束之光路偏向的複數個偏向構件、透鏡群、以及配置於瞳面之凹面鏡，構成為將戴森系加以變形之遠心的反射折射光學系。
  9. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之掃描曝光裝置，其中，當將在前述掃描曝光方向之前述投影區域之曝光寬度設為A、將前述彎曲之投影像面之半徑設為r1、將前述彎曲之基板表面之半徑設為r2、將前述投影光學系之數值孔徑設為NA、將前述照明光之波長設為λ時，係設定為滿足0.5×(λ/NA2)<r1-((r1 2)-(A/2)2)1/2+r2-((r2 2)-(A/2)2)1/2≦3×λ/NA2之關係。
  10. 如申請專利範圍第9項之掃描曝光裝置，其中，前述曝光寬度A、前述半徑r1、前述半徑r2、前述數值孔徑NA、以及前述波長λ，進一步設定成滿足(λ/NA2)<r1-((r1 2)-(A/2)2)1/2+r2-((r2 2)-(A/2)2)1/2之關係。
  11. 一種掃描曝光方法，使可撓性基板與光罩圖案相對於投影光學系移動於掃描曝光方向，以將前述光罩圖案曝光於前述基板之表面，其包含：在將前述光罩圖案沿著從光罩保持圓筒之第1軸以既定半徑彎曲之第1圓周面保持之狀態下，以前述第1軸為中心使前述光罩保持圓筒旋轉的動作；在沿著基板支承圓筒之從與前述第1軸平行地設定之第2軸以既定半徑彎曲之第2圓周面使前述基板彎曲來支承的狀態下，以前述第2軸為中心使前述基板支承圓筒旋轉的動作；朝向照明區域照射照明光的動作，該照明區域係在前述光罩圖案上設 定成於前述第1軸之方向為細長之矩形或長方形，且設定為在前述第1圓周面之與前述掃描曝光方向對應之周方向具有既定寬度；以及藉由將出現在前述照明區域內之來自前述光罩圖案之光束以投影光學系往與前述照明區域對應之前述基板側之投影區域投射，使前述光罩圖案之像沿著對應前述第1圓周面之半徑在前述掃描曝光方向彎曲之投影像面成像，且將前述投影像面與前述基板之表面在聚焦方向之位置關係設定成彎曲之前述投影像面與彎曲之前述基板之表面在前述投影區域內之前述掃描曝光方向分離之兩處分別相交的動作。
  12. 如申請專利範圍第11項之掃描曝光方法，其中，前述彎曲之投影像面與前述彎曲之基板之表面在前述聚焦方向彎曲成彼此相反方向。
  13. 如申請專利範圍第11或12項之掃描曝光方法，其中，將前述投影光學系、前述光罩保持圓筒、以及前述基板支承圓筒之各個設定成，在將藉由前述投影光學系投射於前述基板之前述光束的前述投影區域在前述掃描曝光方向之中點的散焦量與前述投影區域在前述掃描曝光方向之寬度之端部的散焦量之差設為△DA、將前述投影光學系之焦深設為DOF時，滿足0.5<△DA/DOF≦3。
  14. 如申請專利範圍第13項之掃描曝光方法，其中，係設定成前述散焦量△DA與前述焦深DOF之關係滿足1≦△DA/DOF。
  15. 如申請專利範圍第13項之掃描曝光方法，其中，藉由前述投影光學系以最佳聚焦投影於前述投影區域內之前述光罩圖案之前述彎曲之投影像面與前述彎曲之基板之表面之散焦量，設定成以在前述掃描曝光方向之前述投影區域之前述中點之位置作為軸在前述掃描曝光方向線對稱地變 化。
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