JP2014032354A - 露光装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 例えばマスク側およびシート基板側に良好なテレセントリシティが確保される投影光学系を用いて、円筒面上に設けられたパターンを円筒面に沿ったシート基板に良好に投影露光する。
【解決手段】 第１円筒面上に設けられたパターンを第２面に沿った基板に露光する露光装置は、光源からの光により第１円筒面上に照明領域を形成する照明光学系と、照明領域内のパターンの像を第２面上の結像領域に形成する投影光学系とを備えている。投影光学系は、照明領域と光学的にフーリエ変換の関係にある位置に配置されて第１円筒面の母線方向に関する入射側開口数を規定する第１開口絞りと、第１円筒面の中心線と光学的に共役な位置に配置されて第１円筒面の円周方向に関する入射側開口数を規定する第２開口絞りとを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、例えば感光性を有する可撓性のシート基板にパターンを転写する露光装置に関する。

従来、フレキシブルな高分子シート上に透明薄膜電極をフォトリソグラフィの手法でパターニングすることにより、有機ＥＬ素子、液晶表示素子などの表示素子（電子デバイス）を製造する手法が考案されている。このフォトリソグラフィ工程において用いられる露光装置として、ロール・ツー・ロール（Roll to Roll）で搬送される帯状の感光性シート基板にマスクのパターンを転写する露光装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１１−２２１５３６号公報

特許文献１に記載された露光装置では、軸線廻りに回転する円筒状のマスクの外周面に設けられたパターンを、円筒面に沿ってその円周方向へ搬送されるシート基板上のショット領域に露光している。この場合、投影光学系により円筒面上に設けられたパターンの像を円筒面に沿ったシート基板上に形成することになるため、マスク側およびシート基板側に良好なテレセントリシティを確保することができず、ひいてはシート基板に転写されたパターンにおいて線幅のばらつきが発生し易い。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、例えばマスク側およびシート基板側に良好なテレセントリシティが確保される投影光学系を用いて、円筒面上に設けられたパターンを円筒面に沿ったシート基板に良好に投影露光することのできる露光装置、およびデバイス製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、第１形態では、第１円筒面上に設けられたパターンを第２面に沿った基板に露光する露光装置であって、
光源からの光により前記第１円筒面上に照明領域を形成する照明光学系と、
前記照明領域内の前記パターンの像を前記第２面上の結像領域に形成する投影光学系とを備え、
前記投影光学系は、
前記照明領域と光学的にフーリエ変換の関係にある位置に配置されて前記第１円筒面の母線方向に関する入射側開口数を規定する第１開口絞りと、
前記第１円筒面の中心線と光学的に共役な位置に配置されて前記第１円筒面の円周方向に関する入射側開口数を規定する第２開口絞りとを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。

第２形態では、第１形態の露光装置を用いて、所定のパターンを基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。

本発明の一形態によれば、マスク側およびシート基板側に良好なテレセントリシティが確保される投影光学系を用いているので、円筒面上に設けられたパターンを円筒面に沿ったシート基板に良好に投影露光することができる。

本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 Ｘ方向から見た照明領域を示す図である。 マスクの外周面を平面状に展開して示す図である。 ドラムの外周面に沿って円周方向へ移動するシート基板を平面状に展開して示す図である。 第１開口絞りの配置および作用を説明する第１の図である。 第１開口絞りの配置および作用を説明する第２の図である。 第２開口絞りの配置および作用を説明する第１の図である。 第２開口絞りの配置および作用を説明する第２の図である。 第１開口絞りの開口部においてＺ方向に延びる一対のエッジにより通過光束が規定される様子を示す図である。 第２開口絞りの開口部においてＹ方向に延びる一対のエッジにより通過光束が規定される様子を示す図である。 第１開口絞りと第２開口絞りとにより規定される瞳形状を説明する図である。 本実施形態にかかる投影光学系のレンズ構成例を概略的に示す図である。 図１２の投影光学系をＺ方向から見た図である。 変形例にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。 図１４の投影光学系における結像領域と光軸ＡＸ２との位置関係を示す図である。 表示デバイスの製造工程を示すフローチャートである。 液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。

以下、実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１では、その紙面における水平方向すなわち投影光学系ＰＬの入射側（マスクＭ側）の光軸ＡＸ１の方向にＸ軸を、図１の紙面における鉛直方向すなわち投影光学系ＰＬの射出側（シート基板ＳＨ側）の光軸ＡＸ２の方向にＺ軸を、図１の紙面に垂直な方向にＹ軸を設定している。

本実施形態の露光装置は、Ｙ方向に沿った軸線Ｍａを中心として図１中反時計廻りに回転する円柱状（または円筒状）の反射型マスクＭと、光源ＬＳからの光によりマスクＭの外周面上に照明領域を形成する照明光学系ＩＬと、マスクＭのパターンの像をシート基板ＳＨ上に形成する投影光学系ＰＬと、シート基板ＳＨを保持した状態でＹ方向に沿った軸線ＲＬａを中心として図１中反時計廻りに回転する円柱状（または円筒状）のドラム（ローラー）ＲＬと、中心軸線Ｍａ廻りにマスクＭを回転駆動する第１駆動系ＤＲ１と、中心軸線ＲＬａ廻りにドラムＲＬを回転駆動する第２駆動系ＤＲ２と、駆動系ＤＲ１，ＤＲ２等の動作を統括的に制御する制御系ＣＲとを備えている。

シート基板ＳＨは、フォトレジスト（感光材料）が塗布されたフレキシブルな（可撓性を有する）帯状の高分子シートである。シート基板ＳＨは、ドラムＲＬの外周面である円筒面に当接した状態で且つ円筒面に沿って滑動しないように保持されている。その結果、シート基板ＳＨは、ドラムＲＬの軸線ＲＬａ廻りの回転に伴って円筒面の円周方向に移動する。

照明光学系ＩＬには、光源ＬＳから露光用の照明光（露光光）が供給される。露光光として、例えば、超高圧水銀ランプの射出光から選択されたｉ線（波長３６５ｎｍ）の光、ＹＡＧレーザの３倍高調波（波長３５５ｎｍ）よりなるパルス光、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などを用いることができる。照明光学系ＩＬは、光の入射順に、第１照明光学系２１、第１照明開口絞り２２、第２照明光学系２３、第２照明開口絞り２４、ｓ偏光生成用の偏光子２５、偏光ビームスプリッターＰＢＳ、１／４波長板２、および第１部分光学系１を備えている。

照明光学系ＩＬにおいて、光源ＬＳから射出された光は、第１照明光学系２１、第１照明開口絞り２２、第２照明光学系２３、および第２照明開口絞り２４を介して、ｓ偏光生成用の偏光子２５に入射する。偏光子２５を経て生成されたｓ偏光の照明光は、偏光ビームスプリッターＰＢＳで反射され、１／４波長板２を経てｓ偏光から円偏光になり、第１部分光学系１を介して、マスクＭの外周面上においてＹ方向に延びる帯状の照明領域ＩＲ（図１では不図示）を形成する。すなわち、照明領域ＩＲは、マスクＭの外周面である円筒面に沿った面形状を有する。

図２に示すように、Ｘ方向から見た照明領域ＩＲは、Ｙ方向に沿って長辺を有しＺ方向に沿って短辺を有する矩形状の外形を有する。照明領域ＩＲにおいて、点Ｃ２は照明領域ＩＲと光軸ＡＸ１とが交わる中心点であり、点Ｌ２，Ｒ２は中心点Ｃ２を通ってＹ方向（マスクＭの円筒面の母線方向）に延びる直線が照明領域ＩＲの短辺と交わる点である。点Ｃ１，Ｃ３は中心点Ｃ２を通ってマスクＭの円筒面の円周方向に延びる円弧が照明領域ＩＲの長辺と交わる点である。点Ｌ１，Ｒ１は点Ｃ１を通ってＹ方向に延びる直線が照明領域ＩＲの短辺と交わる点であり、点Ｌ３，Ｒ３は点Ｃ３を通ってＹ方向に延びる直線が照明領域ＩＲの短辺と交わる点である。

円柱状（または円筒状）の形態を有するマスクＭの外周面には、シート基板ＳＨに転写すべきパターンが設けられている。理解を容易にするために、図３に示すようにマスクＭの外周面を平面状に展開すると、パターンが設けられたパターン領域ＰＡの幅方向（Ｙ方向）のほぼ全体を占めるように帯状の照明領域ＩＲが形成される。換言すると、照明領域ＩＲのＹ方向の寸法はパターン領域ＰＡのＹ方向の寸法とほぼ同じであり、照明領域ＩＲはパターン領域ＰＡの幅方向に沿ってほぼ全体を占めるように帯状に延びている。

投影光学系ＰＬは、Ｘ方向に直線状に延びる光軸ＡＸ１に沿って、マスクＭからの光の入射順に、第１部分光学系１、１／４波長板２、偏光ビームスプリッターＰＢＳ、１／４波長板３、第１開口絞り４、第２部分光学系５、第２開口絞り６、第３部分光学系７、および円筒面ミラー（円筒面状の反射面を有する凹面反射鏡）８を備えている。また、投影光学系ＰＬは、Ｚ方向に直線状に延びる光軸ＡＸ２に沿って、偏光ビームスプリッターＰＢＳからの光の入射順に、１／４波長板９、および第４部分光学系１０を備えている。

パターン領域ＰＡ内のパターンのうち、照明領域ＩＲにより照明されたパターンからの反射光は、第１部分光学系１を介した後に、１／４波長板２を経て円偏光からｐ偏光になり、偏光ビームスプリッターＰＢＳに入射する。偏光ビームスプリッターＰＢＳを透過した光は、１／４波長板３を経てｐ偏光から円偏光になり、第１開口絞り４、第２部分光学系５、第２開口絞り６、および第３部分光学系７を介して、円筒面ミラー８の反射面上にパターンの中間像Ｉｍを形成する。

円筒面ミラー８からの反射光は、第３部分光学系７、第２開口絞り６、第２部分光学系５、および第１開口絞り４を介した後に、１／４波長板３を経て円偏光からｓ偏光になり、偏光ビームスプリッターＰＢＳに入射する。偏光ビームスプリッターＰＢＳで反射された光は、１／４波長板９を経てｓ偏光から円偏光になり、第４部分光学系１０を介して、シート基板ＳＨ上の結像領域ＥＲ（図１では不図示）に、照明領域ＩＲ内のパターンの投影像を形成する。結像領域ＥＲは、照明領域ＩＲと光学的に対応する領域であって、照明領域ＩＲと同様に円筒面に沿った面形状を有する。

このように、本実施形態の投影光学系において、第１部分光学系１、偏光ビームスプリッターＰＢＳ、第２部分光学系５、および第３部分光学系７は、マスクＭのパターンの中間像Ｉｍを円筒面ミラー（凹面反射鏡）８の反射面上に形成する第１結像光学系を構成している。第３部分光学系７、第２部分光学系５、偏光ビームスプリッターＰＢＳ、および第４部分光学系１０は、円筒面ミラー８からの反射光に基づいてマスクＭのパターンの像をシート基板ＳＨ上に形成する第２結像光学系を構成している。

理解を容易にするために、円柱状（または円筒状）の形態を有するドラムＲＬの外周面（円筒面）に沿って円周方向へ移動するシート基板ＳＨを図４に示すように平面状に展開すると、平面状に展開されたシート基板ＳＨ上には光軸ＡＸ２を中心としてＹ方向に沿って帯状に延びる結像領域ＥＲが形成される。したがって、投影光学系ＰＬの投影倍率に応じてマスクＭとドラムＲＬとを同期的に回転させることにより、シート基板ＳＨ上には結像領域ＥＲのＹ方向寸法にほぼ等しい幅を有するショット領域（露光領域）に対してマスクパターンが走査露光される。

具体的に、マスクＭが中心軸線Ｍａ廻りに１回転すると、ドラムＲＬの外周面に沿って円周方向へ移動するシート基板ＳＨ上の第１ショット領域ＳＲ１には、マスクＭのパターン領域ＰＡ内のパターンが走査露光により転写される。次いで、マスクＭが中心軸線Ｍａ廻りにもう１回転すると、ドラムＲＬの外周面に沿って円周方向へ移動するシート基板ＳＨ上において第１ショット領域ＳＲ１からシート基板ＳＨの長手方向に間隔を隔てた第２ショット領域ＳＲ２にも、パターン領域ＰＡ内のパターンが走査露光により転写される。

なお、マスクＭの外周面において、その円周方向に沿って間隔を隔てて複数のパターン領域を設けることもできる。この場合、マスクＭが中心軸線Ｍａ廻りに所定角度だけ回転する度に、各パターン領域内のパターンが各ショット領域に走査露光により転写される。

すなわち、制御系ＣＲからの指令にしたがって第１駆動系ＤＲ１による中心軸線Ｍａ廻りのマスクＭの回転と第２駆動系ＤＲ２による中心軸線ＲＬａ廻りのドラムＲＬの回転とを同期させることにより、ドラムＲＬの外周面に沿って円周方向へ移動するシート基板ＳＨ上には、パターン領域ＰＡ内のパターンがそれぞれ転写された複数のショット領域ＳＲがシート基板ＳＨの長手方向に間隔を隔てて順次形成される。

本実施形態において、第１開口絞り４はマスクＭ上の照明領域ＩＲと光学的にフーリエ変換の関係にある位置に配置され、第２開口絞り６はマスクＭの中心軸線Ｍａと光学的に共役な位置に配置されている。換言すると、第１開口絞り４は第１部分光学系１を介して無限遠と光学的に共役な位置に配置され、第２開口絞り６は第１部分光学系１と第２部分光学系５との合成光学系を介して中心軸線Ｍａと光学的に共役な位置に配置されている。

したがって、図５に示すように、照明領域ＩＲの点Ｃ２，Ｌ２，Ｒ２からＸ方向（光軸ＡＸ１の方向）に反射された光線ＣＲＣ２，ＣＲＬ２，ＣＲＲ２は、第１部分光学系１を介して、第１開口絞り４の開口部４ａにおけるＹ方向に沿った中心位置で交わる。一方、図６に示すように、照明領域ＩＲの点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３から反射される光線のうち、ＸＺ平面において中心軸線Ｍａと点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３とを結ぶ線分に沿って反射された光線ＣＲＣ１，ＣＲＣ２，ＣＲＣ３は、第１部分光学系１を介して、第１開口絞り４の開口部４ａにおいて１点では交わらない。

また、図７に示すように、照明領域ＩＲの点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３から反射される光線のうち、ＸＺ平面において中心軸線Ｍａと点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３とを結ぶ線分に沿って反射された光線ＣＲＣ１，ＣＲＣ２，ＣＲＣ３は、第１部分光学系１および第２部分光学系５を介して、第２開口絞り６の開口部６ａにおけるＺ方向に沿った中心位置で交わる。一方、図８に示すように、照明領域ＩＲの点Ｃ２，Ｌ２，Ｒ２からＸ方向に反射された光線ＣＲＣ２，ＣＲＬ２，ＣＲＲ２は、第１部分光学系１および第２部分光学系５を介して、第２開口絞り６の開口部６ａにおいて１点では交わらない。

第１開口絞り４の開口部４ａは、図９に示すように、Ｙ方向に短辺を有しＺ方向に長辺を有する矩形状である。ここで、図５および図６を参照すると容易に理解できるように、照明領域ＩＲの点Ｌ２，Ｃ２，Ｒ２からの光束ＲＹＬ２，ＲＹＣ２，ＲＹＲ２は開口部４ａにおいて互いに重なり合い、その光束の中心は開口部４ａの中心と一致する。照明領域ＩＲの点Ｌ１，Ｃ１，Ｒ１からの光束ＲＹＬ１，ＲＹＣ１，ＲＹＲ１は開口部４ａにおいて互いに重なり合い、その光束の中心は開口部４ａの中心から＋Ｚ方向に位置ずれする。

照明領域ＩＲの点Ｌ３，Ｃ３，Ｒ３からの光束ＲＹＬ３，ＲＹＣ３，ＲＹＲ３は開口部４ａにおいて互いに重なり合い、その光束の中心は開口部４ａの中心から−Ｚ方向に位置ずれする。そして、第１開口絞り４を通過する光束ＲＹＬ２，ＲＹＣ２，ＲＹＲ２，ＲＹＬ１，ＲＹＣ１，ＲＹＲ１，ＲＹＬ３，ＲＹＣ３，ＲＹＲ３は、第１開口絞り４のＺ方向に延びる一対のエッジにより規定される。換言すると、第１開口絞り４は、図５において明瞭に示すように、Ｚ方向に延びる一対のエッジによりＸＹ平面における投影光学系ＰＬの入射側開口数、すなわちマスクＭの外周面である円筒面の母線方向（Ｙ方向；中心軸線Ｍａの方向）に関する入射側開口数を規定している。

第２開口絞り６の開口部６ａは、図１０に示すように、Ｙ方向に長辺を有しＺ方向に短辺を有する矩形状である。図７および図８を参照すると容易に理解できるように、照明領域ＩＲの点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３からの光束ＲＹＣ１，ＲＹＣ２，ＲＹＣ３は開口部６ａにおいて互いに重なり合い、その光束の中心は開口部６ａの中心と一致する。照明領域ＩＲの点Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３からの光束ＲＹＬ１，ＲＹＬ２，ＲＹＬ３は開口部６ａにおいて互いに重なり合い、その光束の中心は開口部６ａの中心から−Ｙ方向に位置ずれする。

照明領域ＩＲの点Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３からの光束ＲＹＲ１，ＲＹＲ２，ＲＹＲ３は開口部６ａにおいて互いに重なり合い、その光束の中心は開口部６ａの中心から＋Ｙ方向に位置ずれする。そして、第２開口絞り６を通過する光束ＲＹＣ１，ＲＹＣ２，ＲＹＣ３，ＲＹＬ１，ＲＹＬ２，ＲＹＬ３，ＲＹＲ１，ＲＹＲ２，ＲＹＲ３は、第２開口絞り６のＹ方向に延びる一対のエッジにより規定される。換言すると、第２開口絞り６は、図７において明瞭に示すように、Ｙ方向に延びる一対のエッジによりＸＺ平面における投影光学系ＰＬの入射側開口数、すなわちマスクＭの外周面である円筒面の円周方向に関する入射側開口数を規定している。

また、図５および図７を参照すると、照明領域ＩＲ内の各点について、第１開口絞り４と第２開口絞り６とにより規定される主光線は、円筒面に沿った照明領域ＩＲに対して垂直であることがわかる。すなわち、本実施形態にかかる投影光学系ＰＬでは、第１開口絞り４と第２開口絞り６との協働作用により、入射側（マスクＭ側）のテレセントリシティが確保されている。

また、本実施形態では、第１開口絞り４はシート基板ＳＨ上の結像領域ＥＲと光学的にフーリエ変換の関係にある位置に配置され、第２開口絞り６はドラムＲＬの中心軸線ＲＬａと光学的に共役な位置に配置されている。換言すると、第１開口絞り４は第４部分光学系１０を介して無限遠と光学的に共役な位置に配置され、第２開口絞り６は第４部分光学系１０と第２部分光学系５との合成光学系を介して中心軸線ＲＬａと光学的に共役な位置に配置されている。

したがって、図示を省略するが、第１開口絞り４は、Ｚ方向に延びる一対のエッジにより、ドラムＲＬの外周面である円筒面の母線方向（Ｙ方向；中心軸線ＲＬａの方向）に関する投影光学系ＰＬの射出側開口数を規定している。第２開口絞り６は、Ｙ方向に延びる一対のエッジにより、ドラムＲＬの外周面である円筒面の円周方向に関する投影光学系ＰＬの射出側開口数を規定している。そして、結像領域ＥＲ内の各点について、第１開口絞り４と第２開口絞り６とにより規定される主光線は、円筒面に沿った結像領域ＥＲに対して垂直である。すなわち、本実施形態にかかる投影光学系ＰＬでは、第１開口絞り４と第２開口絞り６との協働作用により、射出側（シート基板ＳＨ側）のテレセントリシティも確保されている。

上述したように、第１開口絞り４を通過する光束はＺ方向に延びる一対のエッジにより規定され、第２開口絞り６を通過する光束はＹ方向に延びる一対のエッジにより規定される。したがって、図１１に示すように、結像領域ＥＲ内の各点について、第１開口絞り４と第２開口絞り６とにより規定される瞳形状は矩形状になる。図１１において、結像領域ＥＲ内の点Ｌ１０，Ｃ１０，Ｒ１０，Ｌ２０，Ｃ２０，Ｒ２０，Ｌ３０，Ｃ３０，Ｒ３０は、図２に示す照明領域ＩＲ内の点Ｌ１，Ｃ１，Ｒ１，Ｌ２，Ｃ２，Ｒ２，Ｌ３，Ｃ３，Ｒ３にそれぞれ対応している。

また、本実施形態の照明光学系ＩＬにおいて、第１照明開口絞り２２はマスクＭの中心軸線Ｍａと光学的に共役な位置に配置され、第２照明開口絞り２４はマスクＭ上の照明領域ＩＲと光学的にフーリエ変換の関係にある位置に配置されている。換言すると、第１照明開口絞り２２は第２照明光学系２３と第１部分光学系１との合成光学系を介して中心軸線Ｍａと光学的に共役な位置に配置され、第２照明開口絞り２４は第１部分光学系１を介して無限遠と光学的に共役な位置に配置されている。

したがって、図示を省略するが、第２照明開口絞り２４は、Ｚ方向に延びる一対のエッジにより、マスクＭの外周面である円筒面の母線方向（Ｙ方向；中心軸線Ｍａの方向）に関する照明光学系ＩＬの射出側開口数を規定している。第１照明開口絞り２２は、Ｙ方向に延びる一対のエッジにより、マスクＭの外周面である円筒面の円周方向に関する照明光学系ＩＬの射出側開口数を規定している。そして、照明領域ＩＲ内の各点について、第１照明開口絞り２２と第２照明開口絞り２４とにより規定される照明光の主光線は、円筒面に沿った照明領域ＩＲに対して垂直である。すなわち、本実施形態の照明光学系ＩＬでは、第１照明開口絞り２２と第２照明開口絞り２４との協働作用により、射出側（マスクＭ側）のテレセントリシティが確保されている。

本実施形態の投影光学系ＰＬにおいて、第１部分光学系１、第２部分光学系５、第３部分光学系７、および第４部分光学系１０は、図１２および図１３に示すように、それぞれ複数のレンズからなる屈折光学系として構成される。なお、図１２は、図１に対応する図であって、本実施形態にかかる投影光学系ＰＬのレンズ構成例を概略的に示している。図１３は、図１２の投影光学系ＰＬをＺ方向から見た図である。

以上のように、本実施形態の露光装置は、中心軸線Ｍａ廻りに回転する円柱状（または円筒状）のマスクＭの外周面のパターン領域ＰＡに設けられたパターンを、中心軸線ＲＬａ廻りに回転する円柱状（または円筒状）のドラムＲＬの外周面に沿って円周方向へ移動する感光性のシート基板ＳＨ上の露光領域ＳＲに走査露光する。したがって、投影光学系ＰＬは円筒面上に設けられたパターンの像を円筒面に沿ったシート基板ＳＨ上に形成することになるが、第１開口絞り４と第２開口絞り６との協働作用によりマスクＭ側およびシート基板ＳＨ側に良好なテレセントリシティが確保される。その結果、本実施形態の露光装置では、シート基板ＳＨに転写されたパターンにおいてテレセントリシティの崩れに起因する線幅のばらつきが発生しにくく、円筒面上に設けられたパターンを円筒面に沿ったシート基板ＳＨに良好に投影露光することができる。

なお、上述の実施形態では、投影光学系ＰＬとして、２回結像型の屈折光学系を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、投影光学系の具体的な構成については、様々な形態が可能である。例えば図１４に示すように、投影光学系として、２回結像型の反射屈折光学系を用いることもできる。図１４の変形例にかかる投影光学系では、マスクＭ上の照明領域ＩＲ（図１４では不図示）から＋Ｘ方向へ反射された光が、光路折り曲げプリズム３１により＋Ｚ方向へ偏向された後、第１凹面反射鏡３２ａを含む第１反射屈折光学系３２に入射する。第１反射屈折光学系３２に入射した光は、複数のレンズおよび平行平面部材３２ｂを介して、第１凹面反射鏡３２ａに入射する。

第１凹面反射鏡３２ａの反射面の位置、すなわち第１反射屈折光学系３２の瞳位置には、第１開口絞り３３が配置されている。第１凹面反射鏡３２ａで反射された光は、平行平面部材３２ｂおよび複数のレンズを介した後に、１／４波長板３４ａを経て円偏光からｐ偏光になり、第１偏光ビームスプリッターＰＢＳ１に入射する。第１偏光ビームスプリッターＰＢＳ１を透過した光は、１／４波長板３４ｂを経てｐ偏光から円偏光になり、円筒面ミラー３５の反射面上にパターンの中間像を形成する。

円筒面ミラー３５で反射された光は、１／４波長板３４ｂを経て円偏光からｓ偏光になり、第１偏光ビームスプリッターＰＢＳ１に入射する。第１偏光ビームスプリッターＰＢＳ１で反射された光は、１／４波長板３４ｃを経てｓ偏光から円偏光になり、第２凹面反射鏡３６ａを含む第２反射屈折光学系３６に入射する。第２反射屈折光学系３６に入射した光は、第２開口絞り３７および複数のレンズを介した後に、１／４波長板３６ｂを経て円偏光からｓ偏光になり、第２偏光ビームスプリッターＰＢＳ２に入射する。

第２偏光ビームスプリッターＰＢＳ２で反射された光は、１／４波長板３６ｃを経てｓ偏光から円偏光になり、第２凹面反射鏡３６ａに入射する。第２凹面反射鏡３６ａの反射面の位置、すなわち第２反射屈折光学系３６の瞳位置には、第３開口絞り３８が配置されている。第２凹面反射鏡３６ａで反射された光は、１／４波長板３６ｃを経て円偏光からｐ偏光になり、第２偏光ビームスプリッターＰＢＳ２に入射する。第２偏光ビームスプリッターＰＢＳ２を透過した光は、１／４波長板３６ｄを経てｐ偏光から円偏光になり、複数のレンズおよび平行平面部材３６ｅを介して、シート基板ＳＨ上の結像領域ＥＲ（図１４では不図示）に、照明領域ＩＲ内のパターンの投影像を形成する。

結像領域ＥＲは、図１５に示すように、投影光学系の射出側の光軸ＡＸ２を中心とする円形視野領域ＩＦの範囲内にある。結像領域ＥＲの中心ＥＲａは、光軸ＡＸ２からドラムＲＬの円筒面の円周方向（図１５では紙面における水平方向）に位置ずれしている。光路折り曲げプリズム３１は、照明領域ＩＲと中間像の形成面である円筒面ミラー３５の反射面とが第１凹面反射鏡３２ａに関してほぼ対称になるように、第１偏光ビームスプリッターＰＢＳ１に対応する光路長を確保している。

平行平面部材３６ｅは、中間像の形成面である円筒面ミラー３５の反射面と結像領域ＥＲとが第２凹面反射鏡３６ａに関してほぼ対称になるように、第１偏光ビームスプリッターＰＢＳ１に対応する光路長を確保している。また、第１反射屈折光学系３２と第２反射屈折光学系３６とがほぼ同一の光学系になるように、第２偏光ビームスプリッターＰＢＳ２に対応する光路長を確保するための平行平面部材３２ｂを第１反射屈折光学系３２の往復光路中に配置している。

図１４の変形例にかかる投影光学系において、第１開口絞り３３は、マスクＭ上の照明領域ＩＲと光学的にフーリエ変換の関係にある位置に配置されている。すなわち、第１開口絞り３３は、第１反射屈折光学系３２の一部（光路折り曲げプリズム３１と第１凹面反射鏡３２ａとの間の部分光学系）を介して、無限遠と光学的に共役な位置に配置されている。したがって、第１開口絞り３３は、図１の実施形態における第１開口絞り４と同じ作用効果を奏し、マスクＭの外周面である円筒面の母線方向（Ｙ方向；中心軸線Ｍａの方向）に関する投影光学系の入射側開口数を規定している。

第２開口絞り３７は、マスクＭの中心軸線Ｍａと光学的に共役な位置に配置されている。すなわち、第２開口絞り３７は、第１反射屈折光学系３２と第２反射屈折光学系３６の一部（第１偏光ビームスプリッターＰＢＳ１と第２開口絞り３７との間の部分光学系）との合成光学系を介して、中心軸線Ｍａと光学的に共役な位置に配置されている。したがって、第２開口絞り３７は、図１の実施形態における第２開口絞り６と同じ作用効果を奏し、マスクＭの外周面である円筒面の円周方向に関する投影光学系の入射側開口数を規定している。なお、中心軸線Ｍａと光学的に共役な位置は、第１反射屈折光学系３２の光路中において破線３９で示す位置に存在する。しかしながら、破線３９で示す位置において往路の光束と復路の光束との分離が困難であり、ひいては破線３９で示す位置に開口絞りを配置することは困難である。

第３開口絞り３８は、シート基板ＳＨ上の結像領域ＥＲと光学的にフーリエ変換の関係にある位置に配置されている。すなわち、第３開口絞り３８は、第２反射屈折光学系３６の一部（第２凹面反射鏡３６ａとシート基板ＳＨとの間の部分光学系）を介して、無限遠と光学的に共役な位置に配置されている。したがって、第３開口絞り３８は、図１の実施形態における第１開口絞り４と同じ作用効果を奏し、ドラムＲＬの外周面である円筒面の母線方向（Ｙ方向；中心軸線ＲＬａの方向）に関する投影光学系の射出側開口数を規定している。

第２開口絞り３７は、ドラムＲＬの中心軸線ＲＬａと光学的に共役な位置に配置されている。すなわち、第２開口絞り３７は、第２反射屈折光学系３６の一部（第２開口絞り３７とシート基板ＳＨとの間の部分光学系）との合成光学系を介して、中心軸線ＲＬａと光学的に共役な位置に配置されている。したがって、第２開口絞り３７は、図１の実施形態における第２開口絞り６と同じ作用効果を奏し、ドラムＲＬの外周面である円筒面の円周方向に関する投影光学系の射出側開口数を規定している。

なお、図示を省略したが、マスクＭ上の照明領域ＩＲを形成するための照明光は、例えば第１偏光ビームスプリッターＰＢＳ１に対してｓ偏光状態で＋Ｘ方向の向きに供給される。具体的には、第１偏光ビームスプリッターＰＢＳ１の−Ｘ方向側に光路折り曲げミラーを配置し、このミラーに対して＋Ｚ方向の向きに入射させた照明光を＋Ｘ方向へ反射させた後に、第１偏光ビームスプリッターＰＢＳ１へ導くことができる。第１偏光ビームスプリッターＰＢＳ１で反射された照明光は、１／４波長板３４ａを経てｓ偏光から円偏光になり、第１反射屈折光学系３２および光路折り曲げプリズム３１を介して、マスクＭ上に照明領域ＩＲを形成する。

このように、図１４の変形例にかかる投影光学系において、第１反射屈折光学系３２および第１偏光ビームスプリッターＰＢＳ１は、マスクＭのパターンの中間像を円筒面ミラー３５の反射面上に形成する第１結像光学系を構成している。第１偏光ビームスプリッターＰＢＳ１および第２反射屈折光学系３６は、円筒面ミラー３５からの反射光に基づいてマスクＭのパターンの像をシート基板ＳＨ上に形成する第２結像光学系を構成している。

第２反射屈折光学系３６は、第１偏光ビームスプリッターＰＢＳ１と第２凹面反射鏡３６ａとの間の光路中に配置された前側屈折光学系と、第２凹面反射鏡３６ａと、第２凹面反射鏡３６ａとシート基板ＳＨとの間の光路中に配置された後側屈折光学系とにより構成されている。そして、第１開口絞り３３は第１反射屈折光学系３２の瞳位置に配置され、第２開口絞り３７は第２反射屈折光学系３６の一部を構成する前側屈折光学系の光路中に配置され、第３開口絞り３８第２反射屈折光学系３６の瞳位置に配置されている。

また、上述の実施形態では、図１に示す特定の構成において、第１照明開口絞り２２と第２照明開口絞り２４との協働作用により、照明光学系ＩＬの射出側（マスクＭ側）のテレセントリシティを確保している。しかしながら、これに限定されることなく、照明領域内の任意の位置に達する光の主光線がマスクの円筒面に垂直入射するように照明光学系を構成することもできる。

また、上述の実施形態では、軸線Ｍａを中心として回転する円柱状（または円筒状）の反射型マスクＭを用いている。しかしながら、反射型のマスクに限定されることなく、例えば軸線を中心として回転する円筒状の透過型マスクを用いることもできる。この場合、円筒状のマスクの内側からマスクの外周面に設けられたパターンを照明することになる。

また、上述の実施形態では、中心軸線Ｍａ廻りに回転する円柱状（または円筒状）のマスクＭの外周面のパターン領域ＰＡに設けられたパターンを、中心軸線ＲＬａ廻りに回転する円柱状（または円筒状）のドラムＲＬの外周面に沿って円周方向へ移動するシート基板ＳＨ上に走査露光する露光装置を例にとって、本発明を説明している。しかしながら、これに限定されることなく、例えば回転方向に固定的なドラムの外周面に沿って円周方向へ滑動するように搬送されるシート基板上に走査露光する露光装置に対しても、本発明を適用することができる。この場合、シート基板と円筒面とは当接していても良いし、シート基板と円筒面との間にエアギャップを介在させても良い。

また、円筒面上に設けられたパターンを円筒面以外の軌道面（例えば平面状の軌道面）に沿って移動する可撓性のシート基板または剛性の比較的高い基板に走査露光する露光装置に対しても同様に本発明を適用することができる。また、円筒面上に設けられたパターンを第２面に沿った可撓性のシート基板または剛性基板に一括露光する露光装置に対しても同様に本発明を適用することができる。具体的には、円柱状（または円筒状）のマスクの外周面の円周方向に沿って複数のパターン領域を設け、マスクのステップ回転およびシート基板のステップ移動により、各パターン領域のパターンをシート基板上の各露光領域へ一括露光するステップを繰り返しても良い。

上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

上述の実施形態にかかる露光装置を用いて、表示デバイス、液晶デバイスなどを製造することができる。図１６は、フレキシブルな基板（ＰＥＴ、ＰＥＮ等の樹脂フィルム、プラスチックシート、極薄のガラスや金属のシート等）上に有機ＥＬの表示デバイスを形成する製造工程の一例を示すフローチャートである。図１６に示すデバイス製造方法では、まず、例えば有機ＥＬ表示パネル等のデバイスの機能・性能設計を行う（ステップ２０１）。次いで、デバイスの設計に基づいて、マスクパターンを製作する（ステップ２０２）。また、デバイスの基材である透明フィルムやシート、あるいは極薄の金属箔等の基板を、購入や製造等によって準備しておく（ステップ２０３）。

次いで、準備した基板を、ロール式、パッチ式の製造ラインに投入し、その基板上にデバイスを構成する電極や配線、絶縁膜、半導体膜等のＴＦＴバックプレーン層や、画素部となる有機ＥＬ発光層を形成する（ステップ２０４）。ステップ２０４には、典型的には、基板上の膜の上にレジストパターンを形成する工程と、このレジストパターンをマスクにして上記膜をエッチングする工程とが含まれる。レジストパターンの形成には、レジスト膜を基板表面に一様に形成する工程、上記の各実施形態に従って、マスクパターンを経由してパターン化された露光光で基板のレジスト膜を露光する工程、その露光によってマスクパターンの潜像が形成されたレジスト膜を現像する工程、が実施される。

印刷技術等を併用したフレキシブル・デバイス製造の場合は、基板表面に機能性感光層（感光性シランカップリング材等）を塗布式により形成する工程、上記の各実施形態に従って、マスクパターンを経由してパターン化された露光光を機能性感光層に照射し、機能性感光層にパターン形状に応じて親水化した部分と撥水化した部分を形成する工程、機能性感光層の親水性の高い部分にメッキ下地液等を塗工し、無電解メッキにより金属性のパターンを析出形成する工程、等が実施される。

次いで、製造するデバイスに応じて、例えば、基板をダイシング、あるいはカットすることや、別工程で製造された他の基板、例えば封止機能を持ったシート状のカラーフィルターや薄いガラス基板等を貼り合せる工程が実施され、デバイスを組み立てる（ステップ２０５）。次いで、デバイスに検査等の後処理を行う（ステップ２０６）。以上のようにして、デバイスを製造することができる。

図１７は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図１７に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。ステップＳ５０のパターン形成工程では、感光性基板としてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写された感光性基板の現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層（転写パターン層）を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。

ステップＳ５２のカラーフィルタ形成工程では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応する３つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。

また、本発明は、半導体デバイスまたは液晶デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、プラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。

ＬＳ 光源
ＩＬ 照明光学系
Ｍ マスク
Ｍａ マスクの中心軸線
ＩＲ 照明領域
ＰＬ 投影光学系
ＰＢＳ 偏光ビームスプリッター
ＳＨ シート基板
ＥＲ 結像領域
ＲＬ ドラム（ローラー）
ＲＬａ ドラムの中心軸線
ＤＲ１，ＤＲ２ 駆動系
ＣＲ 制御系

Claims (15)

1. 第１円筒面上に設けられたパターンを第２面に沿った基板に露光する露光装置であって、
   光源からの光により前記第１円筒面上に照明領域を形成する照明光学系と、
   前記照明領域内の前記パターンの像を前記第２面上の結像領域に形成する投影光学系とを備え、
   前記投影光学系は、
   前記照明領域と光学的にフーリエ変換の関係にある位置に配置されて前記第１円筒面の母線方向に関する入射側開口数を規定する第１開口絞りと、
   前記第１円筒面の中心線と光学的に共役な位置に配置されて前記第１円筒面の円周方向に関する入射側開口数を規定する第２開口絞りとを備えていることを特徴とする露光装置。
2. 前記第２面は、第２円筒面であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記投影光学系は、
   前記結像領域と光学的にフーリエ変換の関係にある位置に配置されて前記第２円筒面の母線方向に関する射出側開口数を規定する第３開口絞りと、
   前記第２円筒面の中心線と光学的に共役な位置に配置されて前記第２円筒面の円周方向に関する射出側開口数を規定する第４開口絞りとをさらに備えていることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記投影光学系は、前記パターンの中間像を形成する第１結像光学系と、前記中間像の形成位置に配置された円筒面状の反射面を有する凹面反射鏡と、該凹面反射鏡からの反射光に基づいて前記パターンの像を前記基板上に形成する第２結像光学系とを有することを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 前記第１結像光学系は、前記パターンからの光の入射順に、第１屈折光学系と、ビームスプリッターと、第２屈折光学系と、第３屈折光学系とを有し、
   前記第２結像光学系は、前記凹面反射鏡からの光の入射順に、前記第３屈折光学系と、前記第２屈折光学系と、前記ビームスプリッターと、第４屈折光学系とを有することを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
6. 前記第１開口絞りおよび前記第３開口絞りは、前記ビームスプリッターと前記第２屈折光学系との間の光路中に配置された共通の開口絞りを有し、
   前記第２開口絞りおよび前記第４開口絞りは、前記第２屈折光学系と前記第３屈折光学系との間の光路中に配置された共通の開口絞りを有することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
7. 前記第１結像光学系は、前記パターンからの光の入射順に、第１反射屈折光学系と、ビームスプリッターとを有し、
   前記第２結像光学系は、前記凹面反射鏡からの光の入射順に、前記ビームスプリッターと、第２反射屈折光学系とを有することを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
8. 前記第１反射屈折光学系は、該第１反射屈折光学系の瞳位置に配置された第１凹面反射鏡を有し、
   前記第２反射屈折光学系は、前側屈折光学系と、前記第２反射屈折光学系の瞳位置に配置された第２凹面反射鏡と、後側屈折光学系とを有することを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
9. 前記第１開口絞りは、前記第１反射屈折光学系の瞳位置に配置され、
   前記第２開口絞りおよび前記第４開口絞りは、前記前側屈折光学系の光路中に配置された共通の開口絞りを有し、
   前記第３開口絞りは、前記第２反射屈折光学系の瞳位置に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
10. 前記照明光学系は、前記照明領域内の任意の位置に達する光の主光線が前記第１円筒面に垂直入射するように前記パターンを照明することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の露光装置。
11. 前記照明光学系は、前記第１円筒面の中心線と光学的に共役な位置に配置されて前記第１円筒面の円周方向に関する射出側開口数を規定する第１照明開口絞りと、前記照明領域と光学的にフーリエ変換の関係にある位置に配置されて前記第１円筒面の母線方向に関する射出側開口数を規定する第２照明開口絞りとを有することを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
12. 前記パターンは、円柱状または円筒状の形態を有するマスクの外周面に形成され、
    前記マスクの前記第１円筒面の中心線廻りの回転と、前記第２面に沿った前記基板の移動とを同期させて、前記パターンを前記基板に走査露光することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の露光装置。
13. 前記第２面は、第２円筒面であり、
    前記マスクの前記第１円筒面の中心線廻りの回転と、前記第２円筒面に沿った前記基板の円周方向の移動とを同期させて、前記パターンを前記基板に走査露光することを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
14. 前記基板は、可撓性を有するシートであることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の露光装置。
15. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、所定のパターンを基板に露光することと、
    前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
    前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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