JP2014035449A - 投影露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の構成をシンプルにできる投影露光装置を提供する。
【解決手段】反射型マスクＭに形成されたパターンを感応基板Ｐ上に投影露光する。反射型マスクと感応基板との間に反射型マスクのパターンの中間像を形成する第１結像光学系ＰＦ１と、中間像を感応基板上に再結像する第２結像光学系ＰＦ２とを有する投影光学系ＰＬと、反射型マスクのパターンを照明するための照明光を生成する照明系ＩＬと、第１結像光学系と第２結像光学系との間で中間像が形成される空間に配置され、照明系からの照明光が第１結像光学系を介して反射型マスクのパターンに向かうように導くとともに、反射型マスクのパターンからの結像光が第１結像光学系を介して第２結像光学系に向かうように導く光分割器ＤＬと、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、投影露光装置及びデバイス製造方法に関するものである。

液晶表示素子等の大画面表示素子においては、平面状のガラス基板上にＩＴＯ等の透明電極やＳｉ等の半導体物質を堆積した上に金属材料を蒸着し、フォトレジストを塗布して回路パターンを転写し、転写後にフォトレジストを現像後、エッチングすることで回路パターン等を形成している。ところが、表示素子の大画面化に伴ってガラス基板が大型化するため、基板搬送も困難になってきている。そこで、可撓性を有する基板（例えば、ポリイミド、ＰＥＴ、金属箔等のフィルム部材など）上に表示素子を形成するロール・トゥ・ロール方式（以下、単に「ロール方式」と表記する）と呼ばれるプロセス技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
特許文献１に開示されたプロセスでは、印刷方式（インクジェット等の液滴法）によって、一連のパターニング工程を実現しているが、要求されるパターニング微細度（線幅等）が数十μｍから数μｍ程度に高まると、ロール方式のプロセスにおいても、光パターニング（露光技術）が必要になるものと予想されている。
その場合、一定速度で送られる可撓性の長尺状のフィルムやシートの光感応層に、有機ＥＬ等による表示デバイス（ディスプレーパネル）用のマスクパターンを連続的に繰り返して忠実に転写する投影型の露光装置が必要であり、そのような露光装置として、円筒状の透過型マスクを使った露光技術が提案されている（特許文献２参照）。
また、連続的な繰り返し露光の為に、反射型の円筒状マスクを使って、半導体ウェハ上の複数のショット領域を走査露光する露光装置も提案されている（特許文献３参照）。

国際公開第２００８／１２９８１９号 国際公開第２０１１／１２９３６９号 国際公開第２００８／０２９９１７号

しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
透過型の円筒マスクの場合には、特許文献２に開示されているように、円筒マスクの内部を中空にして露光用の光（照明光やマスクパターンからの結像光）を円筒マスクの外周方向に向ける必要がある為、円筒マスクの構造、露光装置側の構成が複雑になる傾向がある。一方、反射型の円筒マスクを用いる場合には、マスクの外周空間に、露光用の照明光を照射する照明光学系と、外周面に形成されたパターンからの反射光を基板（フィルムやシート）に向けて投影する投影光学系とを設ける必要があり、要求される解像力や転写忠実度等を満たす為には、同様に、装置側の構成が複雑になる懸念がある。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、装置の構成をシンプルにできる投影露光装置及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、反射型マスクに形成されたパターンを感応基板上に投影露光する投影露光装置であって、反射型マスクと感応基板との間に反射型マスクのパターンの中間像を形成する第１結像光学系と、中間像を感応基板上に再結像する第２結像光学系とを有する投影光学系と、反射型マスクのパターンを照明するための照明光を生成する照明系と、第１結像光学系と第２結像光学系との間で中間像が形成される空間に配置され、照明系からの照明光が第１結像光学系を介して反射型マスクのパターンに向かうように導くとともに、反射型マスクのパターンからの結像光が第１結像光学系を介して第２結像光学系に向かうように導く光分割器と、を備えた投影露光装置が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、回転可能な円筒マスクの周面に沿って形成された表示デバイス用の反射型のパターンを、可撓性の長尺シート基板の感応表面に連続的に繰り返し投影露光する投影露光装置であって、所定の曲率半径で湾曲した外周面を有し、外周面に倣ってシート基板を支持する基板支持部材と、円筒マスクと基板支持部材との間に、反射型のパターンの中間像を形成する第１結像光学系と、基板支持部材で支持されたシート基板の感応表面上に、中間像を再結像する第２結像光学系と、円筒マスクの反射型のパターンを照明するための照明光を生成する照明系と、第１結像光学系と第２結像光学系との間で中間像が形成される空間に配置され、照明系からの照明光が前記第１結像光学系を介して円筒マスクに向かうように導くとともに、反射型のパターンからの反射光が第１結像光学系を介して第２結像光学系に向かうように導く光分割器と、を備えた投影露光装置が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、本発明の第１または第２の態様の投影露光装置を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明では、反射型マスクを用いた場合でも、装置の構成をシンプルにできる投影露光装置及びデバイス製造方法を提供することが可能となる。

第１実施形態に係る投影露光装置の概略的な構成図。 第２実施形態に係る投影露光装置の概略的な構成図。 第３実施形態に係る投影露光装置の概略的な構成図。 第３実施形態の他の実施例を示す概略的な構成図。 第４実施形態に係る投影露光装置の概略的な構成図 第５実施形態に係る投影露光装置の概略的な平面図。 第５実施形態に係る投影露光装置の概略的な正面図。 デバイス製造システムＳＹＳの一部の構成を示す図。

以下、本発明の投影露光装置及びデバイス製造方法の実施の形態を、図１ないし図図８を参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、投影露光装置の第１実施形態について、図１を参照して説明する。
図１は、投影露光装置を原理的に示す概略的な構成図である。

投影露光装置ＥＸは、マスクＭのパターンを感応基板Ｐに転写するものであって、照明系ＩＬ、投影光学系ＰＬ、マスク保持部ＭＵ、基板保持部ＰＵ、光分割器ＤＬ、制御部ＣＯＮＴを備えている。
なお、本実施形態では、鉛直方向をＺ方向とし、マスク保持部ＭＵ及び基板保持部ＰＵの回転軸線と平行な方向をＹ方向とし、Ｚ方向及びＹ方向と直交する方向をＸ方向として説明する。

マスク保持部ＭＵは、円筒面に沿って反射型のマスクＭのパターンを保持して、Ｙ軸と平行な回転軸線周りに回転するものである。パターンとしては、液晶表示デバイスや有機ＥＬ表示デバイス、プラズマ表示デバイス等の表示デバイスを駆動するための電極、発光層等のパターンが挙げられ、パターンを有するシート状のマスクＭを円筒体の外周面に沿って保持する構成や、マスクＭとしての円筒体の外周面にパターンが直接的に形成されている構成等を採ることができる。マスク保持部ＭＵ（マスクＭ）は、制御部ＣＯＮＴの制御下で駆動装置ＤＭにより回転駆動される。

基板保持部ＰＵは、外周面の一部で長尺シート状の感応基板Ｐを倣わせて保持する回転ドラム（基板支持部材）ＰＵａを備えている。回転ドラムＰＵａは、外周面としてマスク保持部ＭＵの回転軸線と平行な中心軸から一定半径の円筒面を有し、該中心軸の回りに回転可能な円筒ドラムである。基板保持部ＰＵ（回転ドラムＰＵａ及び感応基板Ｐ）は、制御部ＣＯＮＴの制御下で駆動装置ＤＰにより回転駆動される。

照明系ＩＬは、制御部ＣＯＮＴの制御下で光源ＬＳから出射された光を用いて、マスクＭを照明するための照明光の面光源を光分割器ＤＬにおける分離面ＤＬａに形成する。

光分割器ＤＬは、入射した照明光ＥＬのうち、例えばＳ偏光の光を反射し、Ｐ偏光の光を透過する上述した分離面ＤＬａを備えている。光分割器ＤＬの第１結像光学系ＰＦ１側（マスクＭ側）には、偏光状態を変化させるための位相調整部１０が設けられている。位相調整部１０としては、例えば、λ／４板が設けられている。

投影光学系ＰＬは、光分割器ＤＬよりもマスクＭ側に設けられた第１結像光学系ＰＦ１と、光分割器ＤＬよりも基板Ｐ側に配置された第２結像光学系ＰＦ２とを有している。第１結像光学系ＰＦ１は、分離面ＤＬａで分離された照明光ＥＬによりマスクＭを照明させるとともに、照明光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの中間像を分離面ＤＬａ上に位置する中間像面Ｄｆに形成する。第２結像光学系ＰＦ２は、光分割器ＤＬを透過した上記中間像を感応基板Ｐ上に再結像するものである。

制御部ＣＯＮＴは、駆動装置ＤＭ、ＤＰを介して、マスク保持部ＭＵと基板保持部ＰＵとを所定の回転速度比で同期回転させることによって、円筒状のマスクＭの外周に形成されたパターンの像が、回転ドラムＰＵａの外周面の一部に巻き付けられた感応基板Ｐの表面（円筒面に倣って湾曲した面）に連続的に繰り返し投影露光される。

上記構成の投影露光装置ＥＸにおいては、光源ＬＳから出射された照明光ＥＬは、Ｓ偏光が光分割器ＤＬの分離面ＤＬａで反射し、位相調整部１０及び第１結像光学系ＰＦ１を介してマスクＭのパターンを照明する。照明光ＥＬで照明されたパターン像は、第１結像光学系ＰＦ１及び位相調整部１０を介して光分割器ＤＬに入射し、分離面ＤＬａに中間像が形成される。このとき、照明光ＥＬは、位相調整部１０を二回透過しているため、位相がλ／２ずれることでＰ偏光の光として分離面ＤＬａ（中間像面Ｄｆ）に達する。

分離面ＤＬａに達したＰ偏光の光は、光分割器ＤＬを透過した後に第２結像光学系ＰＦ２によって感応基板Ｐに達することにより、マスクＭのパターンの像が感応基板Ｐ上に投影されて転写される。

そして、マスク保持部ＭＵと、基板保持部ＰＵとが同期回転し、マスクＭと感応基板Ｐとが、例えば同じ周速度で移動することにより、マスクＭのパターンが感応基板Ｐ上に連続的に転写される。

このように、本実施形態では、マスク保持部ＭＵと基板保持部ＰＵとの間に配置した第１、第２結像光学系ＰＦ１、ＰＦ２の間に光分割器ＤＬを配置し、マスクＭのパターンを照明するための照明光を当該光分割器ＤＬから入射させるため、マスクの外周空間に照明光学系を設ける必要がなくなり、装置構成をシンプル化することができる。また、本実施形態では、マスク保持部ＭＵが円筒面に沿ってマスクＭを保持することから、マスクＭのパターンを連続的に感応基板Ｐに転写することができ、効率的な露光処理を実施することが可能になる。

（第２実施形態）
次に、投影露光装置の第２実施形態について、図２を参照して説明する。
この図において、図１に示す第１実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
上記第１実施形態では、投影露光装置ＥＸを原理的に説明したが、第２実施形態では投影露光装置ＥＸの具体的な構成について説明する。

図２に示す投影露光装置ＥＸにおける照明系ＩＬは、照明光ＥＬの光路に沿って順次配列されたリレー光学系２１、バンドルファイバ２２、リレー光学系２３、インテグレータロッド２４、リレー光学系２５、２６を備えている。リレー光学系２５、２６の間には開口絞り２７が配置されている。バンドルファイバ２２は、光源ＬＳからリレー光学系２１を介して入射した光により、マスクＭの照明領域と相似な面光源（例えば、Ｙ方向に延びる矩形の面光源）を形成するものである。バンドルファイバ２２によって形成された面光源は、リレー光学系２３を介してインテグレータロッド２４に入射して均一性が向上する。

均一性が向上してインテグレータロッド２４の出射端に形成された面光源は、テレセントリックのリレー光学系２５、２６を介して、光分割器ＤＬの分離面ＤＬａに形成される。

光分割器ＤＬは、照明系ＩＬからの照明光ＥＬが第１結像光学系ＰＦ１を介してマスクＭのパターンに向かうように導くために、入射した光のうち、Ｓ偏光の光を分離面ＤＬａにおいて反射するとともに、Ｐ偏光の光を分離面ＤＬａにおいて透過させる偏光ビームスプリッタが用いられる。分離面ＤＬａは、第１結像光学系ＰＦ１で形成される中間像面Ｄｆの位置に配置される。

第１結像光学系ＰＦ１は、第１偏向部材５０、第１レンズ群５１、第１凹面鏡５２、調整部５３を備えている。第１レンズ群５１における第１凹面鏡５２近傍の瞳付近には、偏光状態を変化させるための位相調整部５４が設けられている。位相調整部５４としては、例えば、λ／８板が設けられている。

光分割器ＤＬの分離面ＤＬａに入射して反射されたＳ偏光の照明光ＥＬは、第１偏向部材５０の反射面５０ｂで反射され、第１レンズ群５１及び位相調整部５４を通って第１凹面鏡５２で反射され、再び第１レンズ群５１及び位相調整部５４を通って第１偏向部材５０の反射面５０ａで反射され調整部５３に入射する。調整部５３は、マスクＭのパターンの像面形状を、マスク保持部ＭＵの円筒面の形状に応じて補正するものであり、マスクＭの照明領域内の各点を主光線が円筒状のマスクＭの曲率中心に向けて入射するように非球面に形成されている。第１偏向部材５０の反射面５０ａで反射され、調整部５３でマスクＭへの入射方向を補正された照明光ＥＬは、円偏光でマスクＭを照明する。

マスクＭのパターンからの結像光は、調整部５３を介して第１偏向部材５０の反射面５０ａで反射され、第１レンズ群５１及び位相調整部５４を通って第１凹面鏡５２で反射され、再び第１レンズ群５１及び位相調整部５４を通って第１偏向部材５０の反射面５０ｂで反射され、光分割器ＤＬに入射して中間像面Ｄｆに中間像が形成される。また、第１結像光学系ＰＦ１を通った照明系ＩＬからの照明光ＥＬ（結像光）は、位相調整部５４を４回通過することにより、偏光状態がＳ偏光からＰ偏光に変化しているため、分離面ＤＬａを透過する。

第２結像光学系ＰＦ２は、第２偏向部材６０、第２レンズ群６１、第２凹面鏡６２、調整部６３を備えている。第２レンズ群６１における第２凹面鏡６２近傍の瞳付近には、偏光状態を変化させるための位相調整部６４が設けられている。位相調整部６４としては、例えば、λ／８板が設けられている。

分離面ＤＬａを透過したマスクＭのパターンからの結像光は、第２偏向部材６０の反射面６０ａで反射され、第２レンズ群６１及び位相調整部６４を通って第２凹面鏡６２で反射され、再び第２レンズ群６１及び位相調整部６４を通って第２偏向部材６０の反射面５０ｂで反射され調整部６３に入射する。調整部６３は、感応基板Ｐに結像される像面形状を基板保持部ＰＵの円筒面の形状に応じて補正するものである。分離面ＤＬａ及び調整部６３を結像光が透過することにより、パターンの像が感応基板Ｐに再結像される。

このように、本実施形態では、上記第１実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、調整部５３、６３によってマスクＭの表面及び感応基板Ｐの表面に沿って像面が形成されるように調整するため、円筒形状のマスク保持部ＭＵ及び基板保持部ＰＵの周方向に大きな照明領域を設定する場合でも、焦点位置に誤差が生じることを抑制することが可能となり、マスクＭのパターンを高精度に感応基板Ｐに投影露光することができる。また、本実施形態では、所謂、反射屈折方式の投影光学系ＰＬを用いているため、構成のコンパクト化を実現でき、結果として各種収差も小さく抑えることができる。

（第３実施形態）
次に、投影露光装置の第３実施形態について、図３を参照して説明する。
この図において、図２に示す第２実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
上記第２実施形態では、マスク保持部ＭＵが円筒面に沿って反射型マスクＭを保持する構成としたが、第３実施形態では、無端帯状の反射型マスクＭを周回させる構成について説明する。

図３に示すように、本実施形態の投影露光装置ＥＸにおけるマスク保持部ＭＵは、周回保持部ＭＵａ、ＭＵｂを備えている。周回保持部ＭＵａ、ＭＵｂは、同一外径の外周面を有し、それぞれがＹ軸と平行な軸線周りに回転する円筒状に形成されている。また、周回保持部ＭＵａ、ＭＵｂは、照明光ＥＬの照明領域を挟んでＸ方向に間隔をあけて配置されている。

マスクＭは、無端帯状に形成されており、周回保持部ＭＵａ、ＭＵｂにおけるマスク保持面である外周面に保持される。従って、マスクＭは、周回保持部ＭＵａ、ＭＵｂが同期回転することにより、照明光ＥＬの照明領域を平面でＸ方向に横切るように移動する構成となっている。

また、マスクＭの照明領域が平面形状となるため、本実施形態ではマスクＭと第１結像光学系ＰＦ１との間の調整部は設けられていない。
他の構成は、上記第２実施形態と同様である。

上記構成の投影露光装置ＥＸでは、周回保持部ＭＵａ、ＭＵｂが同期して同一方向に回転することにより、周回保持部ＭＵａ、ＭＵｂに保持されたマスクＭはＹ軸と平行な軸線周りに周回し、第１実施形態と同様に、光源ＬＳから射出され照明系ＩＬ、光分割器ＤＬ、第１結像光学系ＰＦ１を介して導かれた照明光ＥＬの照明領域に移動したパターンが逐次照明される。照明されたパターンの像は、第１結像光学系ＰＦ１によって中間像面Ｄｆに中間像が形成された後、第２結像光学系ＰＦ２及び調整部６３によってパターンの像が感応基板Ｐに逐次再結像される。

このように、本実施形態では、上記第２実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、マスクＭのパターンが照明領域で平面形状となるため、像面形状を補正するための調整部を設ける必要がなくなる。

なお、上記第３実施形態では、周回保持部ＭＵａ、ＭＵｂを用いることにより、マスクＭを平面形状に配置する構成としたが、例えば、図４に示すように、感応基板ＰをＸＹ平面に沿ってエアベアリング層によって非接触（低摩擦状態）で支持する平坦支持面（曲率半径が１ｍ〜無限大）を備えたステージＳＴを配置し、平面状の感応基板Ｐに対してマスクＭのパターンを連続的に投影露光する構成としてもよい。
この構成を採ることにより、感応基板Ｐに対する像面形状を補正するための調整部についても不要とすることができる。

本実施形態では、２つのローラ状の周回保持部ＭＵａ、ＭＵｂ用いて、マスクＭを無端ベルト状に構成して、平面状になる部分でパターンの投影露光を行なう為、ステージＳＴの平坦支持面の曲率半径は、光学特性上は無限大の方が好ましい。しかしながら、感応基板Ｐのシワによる表面歪みや僅かな凹凸の発生を抑制する為に、感応基板Ｐに一定のテンションを付与することを考慮すると、投影光学系ＰＬの焦点深度、走査方向の露光幅、解像度（転写可能な最少線幅）等を加味して、ステージＳＴの平坦支持面の曲率半径は、実用上の観点から０．５ｍ以上の湾曲した面であっても良い。即ち、ステージＳＴの平坦支持面（例えば、エアパッド面を持つ外周面）は、感応基板Ｐの搬送方向に関する曲率半径を、０．５ｍ〜∞（無限大）で任意に設定可能である。
このようなステージＳＴは、図４中の無端ベルト状のマスクＭを、先の図１や図２のような円筒状のマスクＭに置き換えた場合（円筒面上のパターンを投影露光する場合）であっても、同様に適用可能である。

（第４実施形態）
次に、投影露光装置の第４実施形態について、図５を参照して説明する。
この図において、図２に示す第２実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
上記第２実施形態では、光源ＬＳから射出された光のうち、Ｓ偏光の光を用いてマスクＭのパターンを感応基板Ｐに投影露光したが、本実施形態では光源ＬＳからＳ偏光及びＰ偏光の光を射出させ、各偏光の光をそれぞれ用いて投影露光する構成について説明する。

図５に示すように、本実施形態の投影露光装置ＥＸは、第１露光部ＥＸ１と第２露光部ＥＸ２とを備えている。第１露光部ＥＸは、上記第２実施形態における投影露光装置ＥＸと同様の構成（照明系ＩＬ、光分割器ＤＬ、第１、第２結像光学系ＰＦ１、ＰＦ２、調整部５３、６３、マスク保持部ＭＵ、基板保持部ＰＵ等）を備えている。

第２露光部ＥＸ２は、マスク保持部ＭＵ２に保持されたマスク（第２反射型マスク）Ｍ２の第２パターンを、基板保持部ＰＵ２に保持された感応基板（第２感応基板）Ｐ２に投影露光するものであって、リレー光学系１１、光分割器ＤＬ２、第３、第４結像光学系ＰＦ３、ＰＦ４、マスク保持部ＭＵ２、基板保持部ＰＵ２、調整部５３、６３、偏光変換部１２等を備えている。

リレー光学系１１は、第１露光部ＥＸ１において照明系ＩＬから光分割器ＤＬに入射した光のうち、マスクＭに向かわずに分離面ＤＬａを透過したＰ偏光の光を導入して、マスクＭ２の第２パターンを照明するための第２照明光ＥＬ２を生成する第２照明系として機能するものであって、導入したＰ偏光の光を、第２露光部ＥＸ２における光分割器ＤＬ２の分離面ＤＬｂに結像させるものである。光分割器ＤＬ２は、リレー光学系１１を介して入射した光を、照明光ＥＬ２として第３結像光学系ＰＦ３を介してマスクＭ２のパターンに向かうように導く。光分割器ＤＬ２は、入射した光のうち、Ｓ偏光の光を分離面ＤＬｂにおいて反射するとともに、Ｐ偏光の光を分離面ＤＬｂにおいて透過させるものである。分離面ＤＬｂは、第３結像光学系ＰＦ３で形成される中間像面Ｄｆ２の位置に配置される。

偏光変換部１２は、分離面ＤＬｂを透過したＰ偏光の光を平行光とするコリメータ１３、λ／４板からなる位相調整部１４、反射板１５を備えている。分離面ＤＬｂを透過したＰ偏光の光は反射板１５で反射し、位相調整部１４を二回通ることにより、Ｓ偏光の光に調整されて分離面ＤＬｂに再入射する。

第３結像光学系ＰＦ３は、第１露光部ＥＸ１における第１結像光学系ＰＦ１と同様に、第１偏向部材５０、第１レンズ群５１、第１凹面鏡５２、調整部５３を備えている。第１レンズ群５１における第１凹面鏡５２近傍の瞳付近には、偏光状態を変化させるための位相調整部５４が設けられている。位相調整部５４としては、例えば、λ／８板が設けられている。

第４結像光学系ＰＦ４は、第１露光部ＥＸ１における第２結像光学系ＰＦ２と同様に、第２偏向部材６０、第２レンズ群６１、第２凹面鏡６２、調整部６３を備えている。第２レンズ群６１における第２凹面鏡６２近傍の瞳付近には、偏光状態を変化させるための位相調整部６４が設けられている。位相調整部６４としては、例えば、λ／８板が設けられている。

マスク保持部ＭＵ２は、マスク保持部ＭＵと回転軸線を平行に、且つＸ方向に所定間隔をあけて配置されている。また、基板保持部ＰＵ２は、基板保持部ＰＵと回転軸線を平行に、且つＸ方向に所定間隔をあけて配置されている。

上記構成の 投影露光装置ＥＸにおいては、光源ＬＳからは、Ｓ偏光の光及びＰ偏光の光の双方が射出され、第２実施形態にて説明したように、第１露光部ＥＸ１においては、光源ＬＳから射出された光のうち、Ｓ偏光の光が光分割器ＤＬに入射して分離面ＤＬａで反射されてマスクＭに向かい、当該Ｓ偏光の光を用いてマスクＭのパターンが感応基板Ｐに投影露光される。一方、光源ＬＳから射出された光のうちＰ偏光の光は、光分割器ＤＬに入射するが、マスクＭに向かわずに分離面ＤＬａを透過した後に、リレー光学系１１を介して光分割器ＤＬ２に入射して分離面ＤＬｂを透過する。

分離面ＤＬｂを透過したＰ偏光の光は、偏光変換部１２に入射し、位相調整部１４を二回通ることにより、Ｓ偏光の光に調整された状態で偏光変換部１２から出射し分離面ＤＬｂに再入射する。分離面ＤＬｂに再入射したＳ偏光の光は、分離面ＤＬｂで反射され、第３結像光学系ＰＦ３を介して調整部５３に入射し、マスク保持部ＭＵ２の円筒面の形状に応じて入射方向を補正された状態で円偏光でマスクＭ２の第２パターンを照明する。

マスクＭ２の第２パターンからの結像光は、調整部５３及び第３結像光学系ＰＦ３を介して光分割器ＤＬ２に入射して中間像面Ｄｆ２に中間像が形成される。また、第３結像光学系ＰＦ３を通った結像光は、位相調整部５４を４回通過することにより、偏光状態がＳ偏光からＰ偏光に変化しているため、分離面ＤＬｂを透過する。分離面ＤＬｂを透過したマスクＭ２の第２パターンからの結像光は、第４結像光学系ＰＦ４を介して調整部６３に入射し、第２感応基板Ｐ２に結像される像面形状が第２基板保持部ＰＵ２の円筒面の形状に応じて補正された状態で第２パターンの像が第２感応基板Ｐ２に再結像される。

このように、本実施形態では、上記第２実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、光源ＬＳから射出されたＳ偏光の光及びＰ偏光の光のうち、第１露光部ＥＸ１で用いられなかったＰ偏光の光を第２露光部ＥＸ２において第２感応基板Ｐ２への露光処理で用いるため、光源ＬＳから射出された光を無駄なく利用することができスループット向上に寄与できる。

（第５実施形態）
次に、投影露光装置の第５実施形態について、図６及び図７を参照して説明する。
これらの図において、図５に示す第４実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
上記第４実施形態では、第１露光部ＥＸ１においてマスクＭのパターンを感応基板Ｐに投影露光し、第２露光部ＥＸ２において第２マスクＭ２の第２パターンを第２感応基板Ｐ２に投影露光する構成としたが、本実施形態では、第２露光部ＥＸ２においてもマスクＭのパターンを感応基板Ｐに投影露光する場合について説明する。

図６は、第５実施形態に係る投影露光装置ＥＸを模式的に示した平面図（Ｚ軸矢視図）であり、図７は正面図である。
図６及び図７に示すように、本実施形態における投影露光装置ＥＸは、無端帯状（無限軌道状）の反射型マスクＭを周回させる周回保持部ＭＵａ、ＭＵｂと、感応基板ＰをＸＹ平面に沿って非接触で支持するステージＳＴと、２つの第１露光部ＥＸ１と２つの第２露光部ＥＸ２とを備えている。
なお、感応基板Ｐを支持する構成としては、マスクＭと同様に、無端帯状（無限軌道状）の感応基板Ｐを周回させる周回保持部を設ける構成としてもよい。

周回保持部ＭＵａ、ＭＵｂは、同一外径の外周面を有し、それぞれがＹ軸と平行な軸線周りに回転する円筒状に形成されている。また、周回保持部ＭＵａ、ＭＵｂは、Ｘ方向に間隔をあけて配置されている。マスクＭは、無端帯状に形成されており、周回保持部ＭＵａ、ＭＵｂにおけるマスク保持面である外周面に保持される。

従って、マスクＭは、周回保持部ＭＵａ、ＭＵｂの間でステージＳＴと対向する側にＸＹ平面と平行な平面部ＭＦが形成され、周回保持部ＭＵａ、ＭＵｂが同期回転することにより、照明光ＥＬ、ＥＬ２（後述）の照明領域を平面部ＭＦがＸ方向に横切るように移動する構成となっている。

また、ステージＳＴにおいても、マスクＭの平面部ＭＦと同等の大きさで感応基板Ｐが平面状に支持される。

各第１露光部ＥＸ１は、照明ユニットＩＵ、第１結像光学系ＰＦ１、第２結像光学系ＰＦ２、光分割器ＤＬ、導光ミラーＬＭ１、ＬＭ２を備えている。各第２露光部ＥＸ２は、第３結像光学系ＰＦ３、第４結像光学系ＰＦ４、光分割器ＤＬ２、偏光変換部１２を備えている。

照明ユニットＩＵは、上述した光源ＬＳ及び照明系ＩＬを備えており、図６に示すように、後述するマスクＭにおける照明領域ＩＡ、ＩＡ２及び感応基板Ｐにおける投影領域ＰＡ、ＰＡ２がそれぞれＹ方向に延在する台形状となるように整形された照明光ＥＬを光分割器ＤＬに向けて出射する。マスクＭにおける照明領域ＩＡと照明領域ＩＡ２とは、投影光学系ＰＬと投影光学系ＰＬ２とが干渉しないようにＸ方向に間隔をあけて配置されている。また、照明領域ＩＡ、ＩＡ２は、Ｙ方向に関して隣り合う台形状の照明領域の斜辺部の三角部が重なるように（オーバーラップするように）配置されている。そのため、例えば、マスクＭの移動により各照明領域ＩＡ、ＩＡ２を通過するマスクＭのパターンは一部が重複することになる。

導光ミラーＬＭ１、ＬＭ２は、照明ユニットＩＵから出射されたＳ偏光の光及びＰ偏光の光のうち、分割器ＤＬの分離面ＤＬａを透過したＰ偏光の光を折り曲げて第２露光部ＥＸ２の光分割器ＤＬ２に導光する。光分割器ＤＬ２に入射したＰ偏光の光は、分離面ＤＬｂを透過した後に、偏光変換部１２でＳ偏光の光に変換されて分離面ＤＬｂに再入射する。

分離面ＤＬｂに再入射したＳ偏光の光は、分離面ＤＬｂで反射して、マスクＭにおける照明領域ＩＡ２を照明するための第２照明光ＥＬ２として第３結像光学系ＰＦ３により導かれ、当該照明領域ＩＡ２の第２パターンを照明する。従って、マスクＭは、第１露光部ＥＸ１における照明光ＥＬで照明されるパターンと、第２露光部ＥＸ２における第２照明光ＥＬ２で照明される第２パターンとの双方を保持することになる。

第２パターンからの結像光は、第３結像光学系ＰＦ３を介して光分割器ＤＬ２に入射して分離面ＤＬｂを透過する。分離面ＤＬｂを透過したマスクＭの第２パターンからの結像光は、第４結像光学系ＰＦ４を介して感応基板Ｐにおける投影領域ＰＡ２に達する。これにより、第２照明光ＥＬ２で照明されたマスクＭの第２パターンの像は、第１露光部ＥＸ１において照明光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像と同じ感応基板Ｐ（パターンの像は投影領域ＰＡ、第２パターンの像は第２投影領域ＰＡ２）に再結像される。

このように、本実施形態では、上記第４実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、第１露光部ＥＸ１及び第２露光部ＥＸ２の双方を用いて、一つのマスクＭのパターン及び第２パターンを感応基板Ｐに投影するため、大面積のパターンを感応基板Ｐに形成する際にも、大きな投影光学系を用いる必要がなく、収差の影響が小さい高精度の露光処理を実現することが可能となる。

（デバイス製造システム）
次に、上記の投影露光装置ＥＸを備えたデバイス製造システムについて、図８を参照して説明する。
図８は、デバイス製造システム（フレキシブル・ディスプレー製造ライン）ＳＹＳの一部の構成を示す図である。ここでは、供給ロールＦＲ１から引き出された可撓性の基板Ｐ（シート、フィルム等）が、順次、ｎ台の処理装置Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４，Ｕ５，…Ｕｎを経て、回収ロールＦＲ２に巻き上げられるまでの例を示している。上位制御装置ＣＯＮＴは、製造ラインを構成する各処理装置Ｕ１〜Ｕｎを統括制御する。

図８において、直交座標系ＸＹＺは、基板Ｐの表面（又は裏面）がＸＺ面と垂直となるように設定され、基板Ｐの搬送方向（長尺方向）と直交する幅方向がＹ方向に設定されるものとする。なお、その基板Ｐは、予め所定の前処理によって、その表面を改質して活性化したもの、或いは、表面に精密パターニングの為の微細な隔壁構造（凹凸構造）を形成したものでもよい。

供給ロールＦＲ１に巻かれている基板Ｐは、ニップされた駆動ローラＤＲ１によって引き出されて処理装置Ｕ１に搬送されるが、基板ＰのＹ方向（幅方向）の中心はエッジポジションコントローラＥＰＣ１によって、目標位置に対して±十数μｍ〜数十μｍ程度の範囲に収まるようにサーボ制御される。

処理装置Ｕ１は、印刷方式で基板Ｐの表面に感光性機能液（フォトレジスト、感光性シランカップリング材、ＵＶ硬化樹脂液等）を、基板Ｐの搬送方向（長尺方向）に関して連続的又は選択的に塗布する塗布装置である。処理装置Ｕ１内には、基板Ｐが巻き付けられる圧胴ローラＤＲ２、この圧胴ローラＤＲ２上で、基板Ｐの表面に感光性機能液を一様に塗布する為の塗布用ローラ等を含む塗布機構Ｇｐ１、基板Ｐに塗布された感光性機能液に含まれる溶剤または水分を急速に除去する為の乾燥機構Ｇｐ２等が設けられている。

処理装置Ｕ２は、処理装置Ｕ１から搬送されてきた基板Ｐを所定温度（例えば、数１０〜１２０℃程度）まで加熱して、表面に塗布された感光性機能層を安定にする為の加熱装置である。処理装置Ｕ２内には、基板Ｐを折返し搬送する為の複数のローラとエア・ターン・バー、搬入されてきた基板Ｐを加熱する為の加熱チャンバー部ＨＡ１、加熱された基板Ｐの温度を、後工程（処理装置Ｕ３）の環境温度と揃うように下げる為の冷却チャンバー部ＨＡ２、ニップされた駆動ローラＤＲ３等が設けられている。

投影露光装置ＥＸとしての処理装置Ｕ３は、処理装置Ｕ２から搬送されてきた基板（感応基板）Ｐの感光性機能層に対して、ディスプレー用の回路パターンや配線パターンに対応した紫外線のパターニング光を照射する露光装置である。処理装置Ｕ３内には、基板ＰのＹ方向（幅方向）の中心を一定位置に制御するエッジポジションコントローラＥＰＣ、ニップされた駆動ローラＤＲ４、基板Ｐを所定のテンションで部分的に巻き付けて、基板Ｐ上のパターン露光される部分を一様な円筒面状に支持する回転ドラムＤＲ５（圧胴体３０）、及び、基板Ｐに所定のたるみ（あそび）ＤＬを与える為の２組の駆動ローラＤＲ６、ＤＲ７等が設けられている。

さらに処理装置Ｕ３内には、先の図２で示したような円筒状のマスク保持部ＭＵの外周面に形成された反射型のマスクパターンＭと、そのマスク保持部ＭＵの外周面に形成されたマスクパターンＭの一部を、回転ドラムＤＲ５に支持される基板Ｐ上に投影する投影光学系ＰＬと、投影光学系ＰＬ内の中間結像面の位置から、マスクパターンＭに向けて照明光を投射する照明機構ＩＵ（照明部１０）と、基板ＰのＹ方向（幅方向）の周辺部に形成されたアライメントマーク等を検出するアライメント顕微鏡ＡＭとが設けられている。

処理装置Ｕ４は、処理装置Ｕ３から搬送されてきた基板Ｐの感光性機能層に対して、湿式による現像処理、無電解メッキ処理等を行なうウェット処理装置である。処理装置Ｕ４内には、Ｚ方向に階層化された３つの処理槽ＢＴ１、ＢＴ２、ＢＴ３と、基板Ｐを折り曲げて搬送する複数のローラと、ニップされた駆動ローラＤＲ８等が設けられている。

処理装置Ｕ５は、処理装置Ｕ４から搬送されてきた基板Ｐを暖めて、湿式プロセスで湿った基板Ｐの水分含有量を所定値に調整する加熱乾燥装置であるが、詳細は省略する。その後、幾つかの処理装置を経て、一連のプロセスの最後の処理装置Ｕｎを通った基板Ｐは、ニップされた駆動ローラＤＲ１を介して回収ロールＦＲ２に巻き上げられる。その巻上げの際も、基板ＰのＹ方向（幅方向）の中心、或いはＹ方向の基板端が、Ｙ方向にばらつかないように、エッジポジションコントローラＥＰＣ２によって、駆動ローラＤＲ１と回収ロールＦＲ２のＹ方向の相対位置が逐次補正制御される。

上記のデバイス製造システムＳＹＳでは、処理装置Ｕ３として上述の図２のような投影露光装置ＥＸを用いるものとしたが、その他、図３〜図７の形態の露光装置を用いることができることは言うまでもない。
このように、本発明の各実施形態のような露光装置では、円筒状、又は無端ベルト状のマスクの外周空間、或いは内側の空間内に照明光学系を設ける必要がなくなり、装置構成をシンプル化することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、記実施形態では、マスク保持部の外周面にパターンを有するシート材のマスクＭを保持する構成としたが、これに限定されるものではなく、マスク保持部の外周面にアルミ層等による高反射膜を形成し、そこにマスクとなるパターンを描画してエッチングすることにより、高反射部と下地の光吸収部（超低反射部）を形成する構成であっても良い。

また、上記実施形態（例えば図６、図７）では、第１露光部ＥＸ１及び第２露光部ＥＸ２を２つずつ用いる構成としたが、これに限定されるものではなく、Ｙ方向（感応基板Ｐの幅方向）に、３つ以上ずつ用いる構成であってもよいことは言うまでもない。

１１、２１、２３、２５、２６…リレー光学系、 ＤＬ…光分割器（偏光ビームスプリッタ）、 ＤＬ２…光分割器（第２光分割器）、 ＥＸ…投影露光装置、 ＩＬ…照明系、 Ｍ…マスク（反射型マスク）、 Ｍ２…マスク（第２反射型マスク）、 ＭＵ、ＭＵ２…マスク保持部、 ＭＵａ、ＭＵｂ…周回保持部、 Ｐ…感応基板、 Ｐ２…第２感応基板、 ＰＦ１…第１結像光学系、 ＰＦ２…第２結像光学系、 ＰＦ３…第３結像光学系、 ＰＦ４…第４結像光学系、 ＰＬ…投影光学系、 ＰＵ…基板保持部、 ＰＵａ…回転ドラム（基板支持部材）

Claims (12)

1. 反射型マスクに形成されたパターンを感応基板上に投影露光する投影露光装置であって、
   前記反射型マスクと前記感応基板との間に前記反射型マスクのパターンの中間像を形成する第１結像光学系と、該中間像を前記感応基板上に再結像する第２結像光学系とを有する投影光学系と、
   前記反射型マスクのパターンを照明するための照明光を生成する照明系と、
   前記第１結像光学系と前記第２結像光学系との間で前記中間像が形成される空間に配置され、前記照明系からの照明光が前記第１結像光学系を介して前記反射型マスクのパターンに向かうように導くとともに、前記反射型マスクのパターンからの結像光が前記第１結像光学系を介して前記第２結像光学系に向かうように導く光分割器と、
   を備えた投影露光装置。
2. 所定の軸線周りに回転可能で、前記反射型マスクを円筒面に沿って保持するマスク保持部を備える請求項１記載の投影露光装置。
3. 前記マスク保持部と前記光分割器との間に配置され前記反射型マスクのパターンの像面形状を前記円筒面の形状に応じて調整する調整部を備える請求項２記載の投影露光装置。
4. 前記反射型マスクが接触保持されるマスク保持面を備え、所定の軸線周りに周回可能な周回保持部を備える請求項１記載の投影露光装置。
5. 前記周回保持部は、無端帯状に形成された前記反射型マスクを保持する請求項４記載の投影露光装置。
6. 第２反射型マスクに形成された第２パターンを第２感応基板上に投影露光する為に、前記第２反射型マスクと前記第２感応基板との間に前記第２パターンの中間像を形成する第３結像光学系と、該中間像を前記第２感応基板上に再結像する第４結像光学系とを有する第２投影光学系と、
   前記光分割器に入射した前記照明系からの照明光のうち、前記反射型マスクに向かわない照明光を導入して、前記第２反射型マスクの第２パターンを照明するための第２照明光を生成する第２照明系と、
   前記第３結像光学系と前記第４結像光学系との間で前記中間像が形成される空間に配置され、前記第２照明系からの第２照明光が前記第３結像光学系を介して前記第２反射型マスクに向かうように導くとともに、前記第２反射型マスクのパターンからの結像光が前記第３結像光学系を介して前記第４結像光学系に向かうように導く第２光分割器と、
   を備える請求項１から５のいずれか一項に記載の投影露光装置。
7. 前記反射型マスクのパターンと前記第２反射型マスクの第２パターンとを共に保持するマスク保持部を備え、
   前記第２感応基板は、前記感応基板であり、
   前記投影光学系の投影領域と前記第２投影光学系の投影領域とは、前記感応基板の移動方向に離間し、且つ前記移動方向と直交する方向に関して一部重複して配置される請求項６記載の投影露光装置。
8. 回転可能な円筒マスクの周面に沿って形成された表示デバイス用の反射型のパターンを、可撓性の長尺シート基板の感応表面に連続的に繰り返し投影露光する投影露光装置であって、
   所定の曲率半径で湾曲した外周面を有し、該外周面に倣って前記シート基板を支持する基板支持部材と、
   前記円筒マスクと前記基板支持部材との間に、前記反射型のパターンの中間像を形成する第１結像光学系と、
   前記基板支持部材で支持された前記シート基板の感応表面上に、前記中間像を再結像する第２結像光学系と、
   前記円筒マスクの反射型のパターンを照明するための照明光を生成する照明系と、
   前記第１結像光学系と前記第２結像光学系との間で前記中間像が形成される空間に配置され、前記照明系からの照明光が前記第１結像光学系を介して前記円筒マスクに向かうように導くとともに、前記反射型のパターンからの反射光が前記第１結像光学系を介して前記第２結像光学系に向かうように導く光分割器と、
   を備えた投影露光装置。
9. 前記光分割器は、偏光ビームスプリッタを含む請求項８記載の投影露光装置。
10. 前記基板支持部材は、前記外周面として所定の中心軸から一定半径の円筒面を有し、該中心軸の回りに回転可能な円筒ドラムで構成される請求項９記載の投影露光装置。
11. 前記基板支持部材の外周面の曲率半径は０．５ｍ〜無限大の任意の値に設定され、前記シート基板の感応表面を、湾曲面または平坦面にして支持する請求項９記載の投影露光装置。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の投影露光装置を用いて基板を露光することと、 露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。

Images