JP2015004765A - Exposure apparatus, and device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
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、例えば一方向に移動する可撓性の基板にパターンを走査露光する露光装置に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus and a device manufacturing method. More specifically, the present invention relates to an exposure apparatus that scans and exposes a pattern on, for example, a flexible substrate that moves in one direction.
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可撓性の基板（感光性のシート基板）にマスクのパターンを転写する露光装置（以下、ロール・ツー・ロール型の露光装置という）が知られている。 Conventionally, a method of manufacturing a display element (electronic device) such as an organic EL element or a liquid crystal display element by patterning a transparent thin film electrode on a flexible polymer sheet by a photolithography technique has been devised. As an exposure apparatus used in this photolithography process, an exposure apparatus that transfers a mask pattern onto a strip-shaped flexible substrate (photosensitive sheet substrate) conveyed by roll-to-roll (Roll to Roll) Known as a roll-to-roll type exposure apparatus).
ロール・ツー・ロール型の露光装置として、例えば第１軸線廻りに回転する円柱状（または円筒状）のマスクの外周面に沿って形成された透過型または反射型のマスクパターンを、円筒状マスクと同じ径の回転ローラーの一部に巻き付けられて一方向に連続的に移動するシート基板上の露光領域に走査露光（スキャン露光）する構成が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。また、回転円筒マスクの外側に配置された照明系から反射型のマスクパターンに照明光を照射し、外側に反射するパターン光を投影光学系によって、一方向に連続的に移動するシート基板上に走査露光（スキャン露光）する構成も提案されている（例えば、特許文献２を参照）。 As a roll-to-roll type exposure apparatus, for example, a transmissive or reflective mask pattern formed along the outer peripheral surface of a columnar (or cylindrical) mask that rotates around a first axis is used as a cylindrical mask. A configuration has been proposed in which scanning exposure (scanning exposure) is performed on an exposure region on a sheet substrate that is wound around a part of a rotating roller having the same diameter as that of the sheet substrate and continuously moves in one direction (see, for example, Patent Document 1). . Also, illumination light is applied to the reflective mask pattern from the illumination system arranged outside the rotating cylindrical mask, and the pattern light reflected outside is projected onto the sheet substrate that continuously moves in one direction by the projection optical system. A configuration for performing scanning exposure (scan exposure) has also been proposed (see, for example, Patent Document 2).
外周面にパターン領域が設けられた円柱状（または円筒状）の反射マスクは、例えば金属製の円筒母材の外周面に、金属等による多層膜を蒸着法やメッキ法により積層した後、その多層膜をパターンに応じてエッチングして高反射部と低反射部（光吸収部）を形成することから、安価に製造可能であり、単純な回転運動により一方向に搬送されるシート基板への連続露光が可能になるため、ロール・ツー・ロール型のスキャン露光装置に適している。また、所定の経路に沿って搬送されるシート基板に一定のテンションを掛けて、シート基板の被露光表面を安定な面状態に維持して連続露光するためには、円柱状（または円筒状）の回転ドラムの外周面の一部にシート基板を巻き付けた状態、或いはシート基板の連続移動の方向に所定の曲率で円筒面状に湾曲したエアベアリング式の支持面を持つ案内部材でシート基板を支持した状態で、シート基板を一方向に移動させるのが良い。 A columnar (or cylindrical) reflective mask having a pattern area on the outer peripheral surface is obtained by, for example, laminating a multilayer film of metal or the like on the outer peripheral surface of a metal cylindrical base material by vapor deposition or plating. Since the multilayer film is etched according to the pattern to form a high reflection part and a low reflection part (light absorption part), it can be manufactured at a low cost, and can be applied to a sheet substrate conveyed in one direction by a simple rotational movement. Since continuous exposure is possible, it is suitable for a roll-to-roll type scanning exposure apparatus. Also, in order to maintain a stable surface state of the exposed surface of the sheet substrate by applying a certain tension to the sheet substrate conveyed along a predetermined path, a cylindrical shape (or a cylindrical shape) The sheet substrate is wrapped around a part of the outer peripheral surface of the rotating drum or a guide member having an air bearing type support surface curved in a cylindrical surface with a predetermined curvature in the direction of continuous movement of the sheet substrate. The sheet substrate is preferably moved in one direction while being supported.
この場合、マスクの外周面上に照明領域を形成する際に、偏光ビームスプリッターを用いて落射照明を行う照明手法が単純である。しかしながら、偏光ビームスプリッターを用いる落射照明では、所要の照明領域（ひいてはシート基板上の結像領域）に見合ったサイズを有し且つ所要の解像力に見合った面精度を有する偏光ビームスプリッターおよび波長板が必要になる。そこで、偏光ビームスプリッターおよび波長板を用いることなく、マスクの外周面に斜め入射する光によりマスクの外周面上に照明領域を形成する斜め照明を行うとともに、円筒面状のパターン領域からの回折光を円筒面状のシート基板に斜め方向から結像させるアオリ投影光学系を使用する構成が考えられる。 In this case, when the illumination area is formed on the outer peripheral surface of the mask, an illumination method for performing epi-illumination using a polarization beam splitter is simple. However, in the epi-illumination using the polarizing beam splitter, the polarizing beam splitter and the wave plate having a size suitable for the required illumination area (and consequently the imaging area on the sheet substrate) and having a surface accuracy corresponding to the required resolution are provided. I need it. Therefore, without using a polarizing beam splitter and a wave plate, oblique illumination that forms an illumination region on the outer peripheral surface of the mask with light obliquely incident on the outer peripheral surface of the mask and diffracted light from the cylindrical pattern region It is conceivable to use a tilt projection optical system that forms an image on a cylindrical sheet substrate from an oblique direction.
円筒面状のマスクパターン領域から円筒面状に支持されたシート基板へのパターンの投影において、シート基板上に形成される像の位置ずれおよび像の歪みを発生させないためには、シート基板上の結像領域（露光領域）の全体に亘って円筒面の射影関係を満たす投影光学系が必要になる。ちなみに、通常の光学系の縦倍率αは横倍率をβとするときα＝β２で表されるため、投影光学系に向かって凸状となる円筒状のマスクパターンの光学像面は、シート基板に向かって凹面形状となり、凸円筒面状に支持されるシート基板上では比較的大きなデフォーカスを許容せざるを得ない。 In the projection of the pattern from the cylindrical surface mask pattern region onto the sheet substrate supported in the cylindrical surface shape, in order not to cause the displacement of the image formed on the sheet substrate and the distortion of the image, A projection optical system that satisfies the projection relationship of the cylindrical surface over the entire imaging region (exposure region) is required. Incidentally, since the vertical magnification α of a normal optical system is represented by α = β 2 when the lateral magnification is β, the optical image surface of the cylindrical mask pattern that is convex toward the projection optical system is a sheet. A concave shape is formed toward the substrate, and a relatively large defocus must be allowed on the sheet substrate supported by the convex cylindrical surface.
しかしながら、円筒面状のシート基板に斜め方向から結像させる通常のアオリ投影光学系を用いる構成では、デフォーカス量に応じた像の位置ずれが発生し、ひいては像の歪みが発生する場合がある。シート基板を支持する回転ドラムやエアベアリング式の円筒状支持面を持つ案内部材の曲率半径を極端に大きくし、且つスリット状の結像領域の走査露光方向の幅寸法を極端に小さくすると、デフォーカスによる像の位置ずれの影響を比較的小さくすることはできるが、この構成では装置の巨大化およびスループットの悪化を招いてしまう。 However, in a configuration using a normal tilt projection optical system that forms an image on a cylindrical sheet substrate from an oblique direction, an image position shift according to a defocus amount may occur, and thus an image distortion may occur. . If the radius of curvature of a rotating drum that supports the sheet substrate or a guide member having an air bearing cylindrical support surface is extremely large and the width dimension in the scanning exposure direction of the slit-shaped imaging region is extremely small, Although the influence of the image position shift due to the focus can be made relatively small, this configuration leads to enlargement of the apparatus and deterioration of throughput.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、マスクの円筒面状のパターン領域を斜め照明する構成において、円筒面状のシート基板上でのデフォーカスによる像の位置ずれの発生を小さく抑え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。 The present invention has been made in view of the above-described problems. In the configuration in which the cylindrical pattern area of the mask is obliquely illuminated, occurrence of image misalignment due to defocusing on the cylindrical sheet substrate is prevented. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus and a device manufacturing method that can be kept small.
前記課題を解決するために、第１形態では、第１軸線廻りに回転する円柱状または円筒状のマスクの外周面のパターン領域に設けられたパターンを、第２軸線から一定半径の円筒状の外周面を有する円筒体に支持されて一方向に移動する可撓性の基板上の露光領域に走査露光する露光装置であって、
前記第１軸線と直交する平面において前記マスクの外周面に斜め入射する光により前記マスクの外周面上に照明領域を形成する照明系と、
前記照明領域内のパターンの像を前記基板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、前記照明領域からの光により前記パターンの中間像を形成する第１結像光学ユニットと、前記中間像からの光により前記パターンの最終像を前記結像領域に形成する第２結像光学ユニットと、前記中間像の形成位置に配置された凹円筒面状の反射面を有する反射鏡とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
In order to solve the above-described problem, in the first embodiment, a pattern provided in a pattern region on the outer peripheral surface of a columnar or cylindrical mask that rotates around the first axis is a cylindrical shape having a constant radius from the second axis. An exposure apparatus that scans and exposes an exposure region on a flexible substrate that is supported by a cylindrical body having an outer peripheral surface and moves in one direction,
An illumination system that forms an illumination area on the outer peripheral surface of the mask by light obliquely incident on the outer peripheral surface of the mask in a plane orthogonal to the first axis;
A projection optical system that forms an image of a pattern in the illumination area on an imaging area on the substrate;
The projection optical system includes: a first imaging optical unit that forms an intermediate image of the pattern with light from the illumination area; and a first imaging optical unit that forms a final image of the pattern with light from the intermediate image in the imaging area. An exposure apparatus is provided, comprising: a two-imaging optical unit; and a reflecting mirror having a concave cylindrical reflecting surface disposed at the formation position of the intermediate image.
第２形態では、第１形態の露光装置を用いて、
露光用の光の照射によって親撥液性が改質する感光性機能層、又は露光用の光の照射によってメッキ還元基が露呈する感光性機能層が形成された基板に、所定のパターンを露光することと、
前記所定のパターンに対応する形状の電極層、配線層、半導体層の少なくとも１つを形成する為に、前記感光性機能層の表面に層材料となるインクを塗布、又は層材料となる溶液を接触させることと、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
In the second form, using the exposure apparatus of the first form,
A predetermined pattern is exposed on a substrate on which a photosensitive functional layer whose lyophobic property is modified by irradiation of light for exposure or a photosensitive functional layer in which a plating reducing group is exposed by irradiation of light for exposure is formed. To do
In order to form at least one of an electrode layer, a wiring layer, and a semiconductor layer having a shape corresponding to the predetermined pattern, an ink as a layer material is applied to the surface of the photosensitive functional layer, or a solution as a layer material is applied. Contacting,
A device manufacturing method is provided.
本発明の一形態によれば、マスクパターンの中間像の形成位置に配置された凹円筒面状の反射面を有する反射鏡を備えたアオリ投影光学系を用いている。したがって、マスクの円筒面状のパターン領域を斜め照明する構成においてアオリ投影光学系を用いても、凸円筒面状のパターン領域と凸円筒面状の結像領域との間で射影関係を満たすことができ、ひいては円筒面状のシート基板上でのデフォーカスによる像の位置ずれの発生を小さく抑えることができる。 According to one aspect of the present invention, the tilt projection optical system including the reflecting mirror having the concave cylindrical reflecting surface disposed at the formation position of the intermediate image of the mask pattern is used. Therefore, even if the tilt projection optical system is used in the configuration in which the cylindrical surface pattern area of the mask is obliquely illuminated, the projection relationship between the convex cylindrical surface pattern area and the convex cylindrical surface imaging area must be satisfied. As a result, it is possible to suppress the occurrence of image displacement due to defocusing on a cylindrical sheet substrate.
以下、実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１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にＸ軸を、図１の紙面における鉛直方向にＺ軸を、図１の紙面に垂直な方向にＹ軸を設定している。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the X axis is set in the horizontal direction on the paper surface, the Z axis is set in the vertical direction on the paper surface in FIG. 1, and the Y axis is set in the direction perpendicular to the paper surface in FIG.
第１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ＩＲを形成する照明系ＩＬと、マスクＭのパターンの像をシート基板ＳＨ上の結像領域ＥＲ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。
The exposure apparatus according to the first embodiment includes a columnar (or cylindrical) reflective mask M that rotates clockwise in FIG. 1 about an axis Ma along the Y direction, and a mask M by means of light from a light source LS. An illumination system IL that forms an illumination area IR on the outer peripheral surface, a projection optical system PL that forms an image of the pattern of the mask M in the imaging area ER on the sheet substrate SH, and the sheet substrate SH while holding the
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。換言すれば、シート基板ＳＨは、軸線ＲＬａ廻りに回転するドラムＲＬの一部に巻き付けられて一方向に移動する。 The sheet substrate SH is a flexible (flexible) band-shaped polymer sheet coated with a photoresist (photosensitive material). The sheet substrate SH is held in contact with the cylindrical surface that is the outer peripheral surface of the drum RL so as not to slide along the cylindrical surface. As a result, the sheet substrate SH moves in the circumferential direction of the cylindrical surface with the rotation of the drum RL around the axis RLa. In other words, the sheet substrate SH is wound around a part of the drum RL that rotates around the axis RLa and moves in one direction.
照明系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。照明系ＩＬは、複数のレンズなどを有し、ＸＺ平面（軸線Ｍａと直交する平面）においてマスクＭの外周面に斜め入射する光により、マスクＭの外周面上においてＹ方向に細長い照明領域ＩＲを形成する。 Illumination light (exposure light) for exposure is supplied from the light source LS to the illumination system IL. As exposure light, for example, light of i-line (wavelength 365 nm) selected from light emitted from an ultra-high pressure mercury lamp, pulsed light composed of third harmonic of YAG laser (wavelength 355 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) Etc. can be used. The illumination system IL includes a plurality of lenses and the like, and an illumination region IR elongated in the Y direction on the outer peripheral surface of the mask M by light obliquely incident on the outer peripheral surface of the mask M on the XZ plane (a plane orthogonal to the axis Ma). Form.
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。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、すなわち有機ＥＬ素子、液晶表示素子などの電子デバイス用のパターンが設けられている。マスクＭの外周面に設けられる転写パターンは、例えば多層膜により形成されて高反射部と低反射部とからなるパターンである。 That is, the illumination region IR has a surface shape along a cylindrical surface that is the outer peripheral surface of the mask M. A pattern to be transferred to the sheet substrate SH, that is, a pattern for an electronic device such as an organic EL element or a liquid crystal display element is provided on the outer peripheral surface of the mask M having a columnar (or cylindrical) form. The transfer pattern provided on the outer peripheral surface of the mask M is a pattern formed of, for example, a multilayer film and including a high reflection portion and a low reflection portion.
図２は、マスクＭの外周面をＹＺ平面に沿った平面状に展開して示す図である。図２に示すように、平面状に展開された照明領域ＩＲは、Ｙ方向に沿って細長く延びる矩形状（スリット状）の外形を有する。図２に示すように、Ｙ方向に沿った帯状の照明領域ＩＲは、照明系ＩＬの射出側の光軸ＡＸ１（ひいては投影光学系ＰＬの入射側の光軸ＡＸ２）を中心として、転写すべきパターンが設けられたパターン領域ＰＡを照明するように形成される。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光は、２回結像型の反射屈折光学系として構成された投影光学系ＰＬに入射する。 FIG. 2 is a diagram showing the outer peripheral surface of the mask M developed in a planar shape along the YZ plane. As shown in FIG. 2, the illumination area IR developed in a planar shape has a rectangular (slit-like) outer shape that extends elongated along the Y direction. As shown in FIG. 2, the strip-shaped illumination area IR along the Y direction should be transferred with the optical axis AX1 on the exit side of the illumination system IL (and thus the optical axis AX2 on the incident side of the projection optical system PL) as the center. It is formed so as to illuminate the pattern area PA where the pattern is provided. Of the patterns in the pattern area PA, the light from the pattern illuminated by the illumination area IR is incident on the projection optical system PL configured as a twice-imaging catadioptric optical system.
具体的に、投影光学系ＰＬは、照明領域ＩＲにより照明されたパターンからの光によりパターンの中間像を形成する第１結像光学ユニットＧ１１と、中間像からの光によりパターンの最終像をシート基板ＳＨ上の結像領域ＥＲに形成する第２結像光学ユニットＧ１２と、中間像の形成位置に配置された凹円筒面状の反射面を有する反射鏡ＣＭ１とを備えている。投影光学系ＰＬは、シート基板ＳＨ上の結像領域ＥＲ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、円柱状（または円筒状）のドラムＲＬの外周面である円筒面に沿った面形状を有する。 Specifically, the projection optical system PL forms a first image forming optical unit G11 that forms an intermediate image of the pattern with light from the pattern illuminated by the illumination region IR, and a final image of the pattern with light from the intermediate image. A second imaging optical unit G12 formed in the imaging region ER on the substrate SH, and a reflecting mirror CM1 having a concave cylindrical reflecting surface disposed at the position where the intermediate image is formed are provided. The projection optical system PL forms a projected image of the pattern in the illumination area IR in the imaging area ER on the sheet substrate SH. The imaging region ER is a region optically corresponding to the illumination region IR, and has a surface shape along the cylindrical surface that is the outer peripheral surface of the columnar (or cylindrical) drum RL, like the illumination region IR. Have.
図３は、ドラムＲＬの外周面およびシート基板ＳＨをＹＺ平面に沿った平面状に展開して示す図である。図３に示すように、軸線ＲＬａ廻りに回転するドラムＲＬの一部に巻き付けられて一方向に移動するシート基板ＳＨ上には、投影光学系ＰＬの射出側の光軸ＡＸ３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。投影光学系ＰＬは、シート基板ＳＨ上の結像領域ＥＲに照明領域ＩＲ内のパターンの投影像を形成する。 FIG. 3 is a diagram showing the outer peripheral surface of the drum RL and the sheet substrate SH developed in a plane along the YZ plane. As shown in FIG. 3, the Y direction around the optical axis AX3 on the exit side of the projection optical system PL is centered on the sheet substrate SH that is wound around a part of the drum RL that rotates about the axis RLa and moves in one direction. An imaging region ER extending in a band shape is formed. The projection optical system PL forms a projected image of the pattern in the illumination area IR in the imaging area ER on the sheet substrate SH.
投影光学系ＰＬの投影倍率に応じてマスクＭの回転とシート基板ＳＨの移動（ひいてはドラムＲＬの回転）とを同期させることにより、シート基板ＳＨ上にはパターン領域ＰＡのＹ方向寸法に対応する幅を有する露光領域ＳＲ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露光領域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。 By synchronizing the rotation of the mask M and the movement of the sheet substrate SH (and consequently the rotation of the drum RL) in accordance with the projection magnification of the projection optical system PL, it corresponds to the dimension in the Y direction of the pattern area PA on the sheet substrate SH. The mask pattern is scanned and exposed to the exposure region SR having a width. Specifically, when the mask M makes one rotation around the central axis Ma, the first exposure region SR1 on the sheet substrate SH that moves in the circumferential direction along the outer peripheral surface of the drum RL is included in the pattern region PA of the mask M. The pattern is transferred by scanning exposure.
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露光領域ＳＲ１からシート基板ＳＨの長尺方向（長手方向）に間隔を隔てた第２露光領域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。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による円筒面に沿ったシート基板ＳＨの移動（ひいては中心軸線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露光領域ＳＲがシート基板ＳＨの長尺方向に間隔を隔てて順次形成される。 Next, when the mask M makes another rotation around the central axis Ma, the longitudinal direction (longitudinal direction) of the sheet substrate SH from the first exposure region SR1 on the sheet substrate SH that moves in the circumferential direction along the outer peripheral surface of the drum RL. The pattern in the pattern area PA is also transferred by the scanning exposure to the second exposure area SR2 which is spaced from each other. That is, in accordance with a command from the control system CR, the rotation of the mask M around the central axis Ma by the first driving system DR1 and the movement of the sheet substrate SH along the cylindrical surface by the second driving system DR2 (and consequently the drum around the central axis RLa). The rotation regions RL are synchronized with each other, and a plurality of exposure regions SR to which the patterns in the pattern region PA are respectively transferred are formed on the sheet substrate SH that moves in the circumferential direction along the outer peripheral surface of the drum RL. The substrates SH are sequentially formed at intervals in the longitudinal direction of the substrate SH.
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露光領域に走査露光により転写される。ただし、以下の説明では、マスクＭの外周面に単一のパターン領域ＰＡが設けられ、マスクＭが中心軸線Ｍａ廻りに１回転する度に、パターン領域ＰＡ内のパターンが各露光領域ＳＲに走査露光により転写されるものとする。 On the outer peripheral surface of the mask M, a plurality of pattern regions can be provided at intervals along the circumferential direction. In this case, each time the mask M is rotated by a predetermined angle around the central axis Ma, the pattern in each pattern area is transferred to each exposure area by scanning exposure. However, in the following description, a single pattern area PA is provided on the outer peripheral surface of the mask M, and each time the mask M rotates once around the central axis Ma, the pattern in the pattern area PA scans each exposure area SR. It shall be transferred by exposure.
また、説明の理解を容易にするために、第１結像光学ユニットＧ１１および第２結像光学ユニットＧ１２はともに等倍光学系であり、投影光学系ＰＬはパターンの等倍像を結像領域ＥＲに形成するものとする。さらに、マスクＭとドラムＲＬとは互いに同じ半径を有し、ひいてはマスクＭの外周面とドラムＲＬの外周面とは互いに同じ曲率を有するものとする。 In order to facilitate understanding of the explanation, both the first imaging optical unit G11 and the second imaging optical unit G12 are equal-magnification optical systems, and the projection optical system PL displays an equal-magnification image of a pattern in an imaging region. It shall be formed in ER. Furthermore, it is assumed that the mask M and the drum RL have the same radius, and that the outer peripheral surface of the mask M and the outer peripheral surface of the drum RL have the same curvature.
以下、第１実施形態においてマスクＭの円筒面状のパターン領域ＰＡを斜め照明する構成において、円筒面状のシート基板ＳＨ上でのデフォーカスによる像の位置ずれの発生を小さく抑える原理について説明する。平面状に展開されたマスクＭのパターン領域ＰＡおよびシート基板ＳＨ上の結像領域ＥＲにおける位置を二次元座標（ｘ，ｙ）で表し、円筒面における曲率方向の位置を法線角度Θで表す。 Hereinafter, in the first embodiment, in the configuration in which the cylindrical surface pattern area PA of the mask M is obliquely illuminated, the principle of suppressing the occurrence of image position shift due to defocus on the cylindrical surface sheet substrate SH will be described. . The position of the planarly developed mask M in the pattern area PA and the imaging area ER on the sheet substrate SH is represented by two-dimensional coordinates (x, y), and the position in the curvature direction on the cylindrical surface is represented by a normal angle Θ. .
二次元座標におけるｙ方向は、全体三次元座標のＹ方向と平行に設定されている。Θは投影光学系ＰＬの入射側光軸ＡＸ２の方向を基準（＝０）とし、π≧Θ＞−πであるものとする。マスクＭの半径をＲとすると、パターン領域ＰＡにおける位置は、二次元座標（ｘ＝ＲΘ，ｙ）で表され、ｘ方向に２π周期構造となる。第１実施形態において円筒面状のシート基板ＳＨ上でのデフォーカスを発生させないためには、円筒面での射影関係が満たされる必要がある。 The y direction in the two-dimensional coordinate is set in parallel with the Y direction of the entire three-dimensional coordinate. It is assumed that Θ is π ≧ Θ> −π, with the direction of the incident side optical axis AX2 of the projection optical system PL as a reference (= 0). When the radius of the mask M is R, the position in the pattern area PA is represented by two-dimensional coordinates (x = RΘ, y), and has a 2π periodic structure in the x direction. In the first embodiment, in order not to generate defocus on the cylindrical sheet substrate SH, the projection relationship on the cylindrical surface needs to be satisfied.
第１実施形態では、図４に示すように、射出側光軸ＡＸ１を有する照明系ＩＬからの照明光が、マスクＭの円筒面状のパターン領域ＰＡにおける法線角度θの位置を中心に、投影光学系ＰＬの入射側光軸（ひいては第１結像光学ユニットＧ１１の入射側光軸）ＡＸ２に対して角度２θ（π／２≧｜θ｜）の方向から光軸テレセンで斜め入射して、照明領域ＩＲを形成する。照明領域ＩＲの中心位置のパターンからの主光線は、投影光学系ＰＬの入射側光軸ＡＸ２の方向（θ＝０）に沿って第１結像光学ユニットＧ１１に入射する。このように、照明系ＩＬの射出側光軸ＡＸ１および第１結像光学ユニットＧ１１の入射側光軸ＡＸ２は軸線Ｍａと直交するＸＺ平面上にあり、ＸＺ平面に沿ったマスクＭの外周面の法線に関して対称に配置されている。 In the first embodiment, as shown in FIG. 4, the illumination light from the illumination system IL having the emission side optical axis AX1 is centered on the position of the normal angle θ in the cylindrical surface pattern area PA of the mask M. Incidently incident on the incident side optical axis of the projection optical system PL (and hence the incident side optical axis of the first imaging optical unit G11) AX2 at an angle of 2θ (π / 2 ≧ | θ |) with an optical axis telecentric. The illumination area IR is formed. The principal ray from the pattern at the center position of the illumination area IR is incident on the first imaging optical unit G11 along the direction (θ = 0) of the incident-side optical axis AX2 of the projection optical system PL. Thus, the exit side optical axis AX1 of the illumination system IL and the entrance side optical axis AX2 of the first imaging optical unit G11 are on the XZ plane orthogonal to the axis Ma, and the outer peripheral surface of the mask M along the XZ plane. They are arranged symmetrically with respect to the normal.
この場合、図５に示すように、スリット状の照明領域ＩＲを法線角度θの方向から見た見掛け幅をＬとし、照明領域ＩＲがθ−αからθ＋αの法線角度の範囲にあるとき、次の式（１）および（２）に示す関係が成立する。また、スリット状の照明領域ＩＲの曲率方向に沿った実際の幅Ｌｍは、次の式（３）で表される。
Ｌ＝２×Ｒ×sinα （１）
α＝sin−１（０．５×Ｌ／Ｒ） （２）
In this case, as shown in FIG. 5, when the apparent width of the slit-like illumination area IR viewed from the direction of the normal angle θ is L, and the illumination area IR is in the range of the normal angle from θ−α to θ + α Therefore, the relationship shown in the following equations (1) and (2) is established. The actual width Lm along the curvature direction of the slit-shaped illumination area IR is expressed by the following equation (3).
L = 2 × R × sinα (1)
α = sin −1 (0.5 × L / R) (2)
通常の等倍の投影光学系を用いる場合、その縦倍率は１倍であるため、光学像面は物体面である円筒面状の照明領域ＩＲに対応して｜Θ’｜＝｜Θ｜＜π／２の法線角度範囲で、投影光学系の射出側光軸の方向から見て凹円筒面形状になる。一方、テンションを掛けた状態でシート基板ＳＨを搬送する必要があるため、比較的大きな像質悪化（デフォーカス）を敢えて許容し、回転する半径Ｒ’の円柱状（または円筒状）のドラムＲＬに巻き付けた状態でシート基板ＳＨの凸円筒面状の結像領域ＥＲ（｜Θ’｜＞π／２）に露光せざるを得ない。このとき、凸円筒面状の結像領域ＥＲの曲率方向に沿った実際の幅Ｌｓは、次の式（４）で表される。 When a normal equal magnification projection optical system is used, since its vertical magnification is 1, the optical image plane corresponds to the cylindrical illumination area IR which is the object plane, | Θ ′ | = | Θ | < In the normal angle range of π / 2, a concave cylindrical surface shape is obtained when viewed from the direction of the exit side optical axis of the projection optical system. On the other hand, since it is necessary to transport the sheet substrate SH in a tensioned state, a relatively large image quality deterioration (defocus) is allowed, and a cylindrical (or cylindrical) drum RL having a rotating radius R ′ is allowed. In this state, the image forming region ER (| Θ ′ |> π / 2) of the convex cylindrical surface of the sheet substrate SH must be exposed. At this time, the actual width Ls along the curvature direction of the imaging region ER having a convex cylindrical surface is expressed by the following equation (4).
式（３）および（４）を参照すると、マスクＭのパターンをシート基板ＳＨ上に歪みなく忠実に転写するには、すべての物像関係位置でＲ’ｄΘ’＝ＲｄΘを満たせばよいことがわかる。偏光ビームスプリッターを用いる落射照明の場合、マスクＭの半径ＲとドラムＲＬの半径Ｒ’とを等しく設定し且つマスクＭの中心軸線ＭａとドラムＲＬの中心軸線ＲＬａとの間に平行なテレセン光学系を構成することができる。したがって、シート基板ＳＨ上の結像領域ＥＲが凸円筒面状であってもＲ’ｄΘ’（Ｒ＝Ｒ’）は変化しないため、像質悪化（デフォーカス）をある程度許容しさえすれば、シート基板ＳＨの搬送に適した凸円筒面状の結像領域ＥＲへの露光において射影関係は保たれる。 Referring to the equations (3) and (4), in order to faithfully transfer the pattern of the mask M onto the sheet substrate SH without distortion, it is only necessary to satisfy R′dΘ ′ = RdΘ at all object image related positions. Recognize. In the case of epi-illumination using a polarizing beam splitter, a telecentric optical system in which the radius R of the mask M and the radius R ′ of the drum RL are set equal and parallel between the central axis Ma of the mask M and the central axis RLa of the drum RL Can be configured. Therefore, even if the imaging region ER on the sheet substrate SH has a convex cylindrical surface shape, R′dΘ ′ (R = R ′) does not change. Therefore, as long as image quality deterioration (defocus) is allowed to some extent, The projection relationship is maintained in exposure to the imaging region ER having a convex cylindrical surface suitable for transporting the sheet substrate SH.
しかしながら、第１実施形態のように照明系ＩＬによる斜め照明に対応してアオリ投影光学系ＰＬを用いる場合、ドラムＲＬに巻き付けられたシート基板ＳＨの凸円筒面状の結像領域ＥＲに対して斜め方向から結像（露光）することになる。その結果、アオリ投影光学系ＰＬでは、図６に示すように、凸円筒面状の結像領域ＥＲに対する凹円筒面状の光学像面ＩＰのデフォーカス量６１に応じた像の位置ずれ６２によりＲ’ｄΘ’（Ｒ＝Ｒ’）が変化し、単純な光学補正を行ってもシート基板ＳＨの搬送に適した凸円筒面状の結像領域ＥＲへパターンを忠実に転写することは困難である。すなわち、斜め照明に対応して用いられるアオリ投影光学系ＰＬでは、デフォーカスが像の位置ずれを必然的に招く。
However, when the tilt projection optical system PL is used corresponding to the oblique illumination by the illumination system IL as in the first embodiment, the convex cylindrical surface-like imaging region ER of the sheet substrate SH wound around the drum RL. Imaging (exposure) is performed from an oblique direction. As a result, in the tilt projection optical system PL, as shown in FIG. 6, an image
第１実施形態では、シート基板ＳＨの搬送に適した凸円筒面状の結像領域ＥＲへの露光と射影関係Ｒ’ｄΘ’＝ＲｄΘを満たすこととを両立させるために、マスクＭの外周面と同じ曲率（ひいてはマスクＭと同じ曲率半径Ｒ）の凹円筒面状の反射面を有する反射鏡ＣＭ１を中間像の形成位置に配置している。図７に模式的に示すように、照明系ＩＬからの照明光が照明領域ＩＲの中心に対して角度θの光軸テレセンで入射すると、照明領域ＩＲの中心からの光の主光線の角度はθになるが、法線角度が中心とαだけ異なる周辺位置からの主光線の角度はθ−αとなる。 In the first embodiment, the outer peripheral surface of the mask M is used in order to satisfy both the exposure to the convex cylindrical surface imaging region ER suitable for transporting the sheet substrate SH and the projection relationship R′dΘ ′ = RdΘ. A reflecting mirror CM1 having a concave cylindrical reflecting surface having the same curvature as that (and consequently the same radius of curvature R as that of the mask M) is disposed at the intermediate image forming position. As schematically shown in FIG. 7, when the illumination light from the illumination system IL is incident on the optical axis telecentric at an angle θ with respect to the center of the illumination area IR, the angle of the principal ray of the light from the center of the illumination area IR is Although θ, the angle of the principal ray from the peripheral position where the normal angle is different from the center by α is θ−α.
収差補正されている倍率−１の第１結像光学系（第１結像光学ユニットＧ１１に対応）７１を介した光により、中間結像面と一致する反射鏡ＣＭ１の凹円筒面状の反射面では射影関係が成り立ち、歪みのない中間像Ｉｍが投影される。その後、光軸が反転し、反射鏡ＣＭ１の凹円筒面の法線角度はΘ''からΘ''＋πに変換され、かつ、凹円筒面上における中間像Ｉｍの周辺位置θ−αには主光線角度θ＋αの光が入射する関係で、法線角度αにかかわらず反射面からの反射光の主光線角度はθに変換される。その結果、第２結像光学系（第２結像光学ユニットＧ１２に対応）７２を角度θだけ傾けて配置すれば、第２結像光学系７２へ物側テレセンで光線を入射させることができ、ひいては通常の両側テレセンの投影光学系と同様に扱うことができる。
Reflection of the concave cylindrical surface of the reflecting mirror CM1, which coincides with the intermediate imaging plane, by the light passing through the first imaging optical system (corresponding to the first imaging optical unit G11) 71 having a magnification of -1 corrected for aberration. A projection relationship is established on the surface, and an intermediate image Im without distortion is projected. Thereafter, the optical axis is reversed, the normal angle of the concave cylindrical surface of the reflecting mirror CM1 is converted from Θ ″ to Θ ″ + π, and at the peripheral position θ-α of the intermediate image Im on the concave cylindrical surface. The principal ray angle of the reflected light from the reflecting surface is converted to θ regardless of the normal angle α because the light with the principal ray angle θ + α is incident. As a result, if the second image-forming optical system (corresponding to the second image-forming optical unit G12) 72 is disposed at an angle θ, light can be incident on the second image-forming
シート基板ＳＨ上の凸円筒面状の結像領域ＥＲに結像される最終像面は｜Θ’｜＝｜Θ''｜＞π／２の法線角度範囲で、第２結像光学系７２の射出側光軸ＡＸ３から見て凸円筒面形状となり、シート基板ＳＨの搬送に適した凸円筒面状の結像領域ＥＲへの露光と射影関係Ｒ’ｄΘ’＝ＲｄΘを満たすこととを両立させることができる。ただし、マスクＭの半径Ｒが小さ過ぎたり、照明領域ＩＲの法線角度範囲を規定する角度αが大き過ぎたりすると、第１結像光学系７１の光路が非対称になる程度が無視できなくなるため、非対称収差への対策が必要になる。
The final image plane imaged on the convex cylindrical surface-shaped imaging region ER on the sheet substrate SH is in the normal angle range of | Θ ′ | = | Θ ″ |> π / 2, and the second imaging
再び図１を参照すると、第１実施形態では、照明系ＩＬからの照明光が、光軸テレセンで、凸円筒面状のパターン領域ＰＡに例えばθ＝６度の角度で斜め入射して、照明領域ＩＲを形成する。照明領域ＩＲの中心で発生した回折光の主光線は、照明領域ＩＲの中心を通る法線に対して−６度だけ傾いた方向に進むため、照明領域ＩＲの中心からの光の主光線と第１結像光学ユニットＧ１１の入射側光軸ＡＸ２とが一致するように、第１結像光学ユニットＧ１１の最も入射側に４８度の頂角を有する三角プリズムＰ１を配置している。 Referring to FIG. 1 again, in the first embodiment, the illumination light from the illumination system IL is incident on the convex cylindrical surface pattern area PA at an angle of θ = 6 degrees, for example, by an optical axis telecentric illumination. Region IR is formed. The chief ray of the diffracted light generated at the center of the illumination region IR travels in a direction inclined by −6 degrees with respect to the normal passing through the center of the illumination region IR. A triangular prism P1 having an apex angle of 48 degrees is arranged on the most incident side of the first imaging optical unit G11 so that the incident-side optical axis AX2 of the first imaging optical unit G11 coincides.
Ｙ方向に沿って細長いスリット状の照明領域ＩＲの幅はαから−αまでの法線角度範囲であり、照明領域ＩＲからの光の主光線もαから−αまでの角度の広がりをもっている。第１結像光学ユニットＧ１１では、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に４５度の頂角を有する二等辺三角プリズムＰ２が配置され、補正機構として使用される平行平面板Ｐ３，Ｐ４が第１レンズＬ１の前側および第２レンズＬ２の後側にそれぞれ配置されている。照明領域ＩＲからの光の主光線が２αの角度の広がりをもっている関係で、第１結像光学ユニットＧ１１の瞳位置に配置された平面鏡Ｍ１では図１中上下に広がった状態で折り返される。 The width of the elongated slit-shaped illumination area IR along the Y direction is in the normal angle range from α to −α, and the principal ray of light from the illumination area IR also has an angle spread from α to −α. In the first imaging optical unit G11, an isosceles triangular prism P2 having an apex angle of 45 degrees is disposed between the first lens L1 and the second lens L2, and parallel plane plates P3 and P4 used as a correction mechanism. Are arranged on the front side of the first lens L1 and on the rear side of the second lens L2. Because the principal ray of light from the illumination region IR has an angle spread of 2α, the plane mirror M1 disposed at the pupil position of the first imaging optical unit G11 is folded back in a state of being spread up and down in FIG.
中間像の形成位置の前後には４８度の頂角を有する三角プリズムＰ５が配置され、反射鏡ＣＭ１の凹円筒面状の反射面に対して光軸が−６度傾いた状態で中間像が投影される。反射鏡ＣＭ１での反射後に光の進路が＋６度方向に反転されるので、第１結像光学ユニットＧ１１と第２結像光学ユニットＧ１２とを反射鏡ＣＭ１に関して対称的に配置することが可能になっている。第２結像光学ユニットＧ１２は第１結像光学ユニットＧ１１と類似の構成を有するが、第２結像光学ユニットＧ１２では反射鏡ＣＭ１により主光線の角度の広がりがキャンセルされる。このため、反射鏡ＣＭ１よりも前側に配置された開口絞りにより結像に用いる回折光を規定することができる。 A triangular prism P5 having an apex angle of 48 degrees is arranged before and after the formation position of the intermediate image, and the intermediate image is tilted by -6 degrees with respect to the concave cylindrical reflecting surface of the reflecting mirror CM1. Projected. Since the light path is reversed in the +6 degree direction after reflection by the reflecting mirror CM1, it is possible to arrange the first imaging optical unit G11 and the second imaging optical unit G12 symmetrically with respect to the reflecting mirror CM1. It has become. The second imaging optical unit G12 has a configuration similar to that of the first imaging optical unit G11. However, in the second imaging optical unit G12, the spread of the angle of the principal ray is canceled by the reflecting mirror CM1. For this reason, the diffracted light used for image formation can be defined by the aperture stop arranged in front of the reflecting mirror CM1.
ドラムＲＬの直前には、マスクＭ側と同様に、４８度の頂角を有する三角プリズムＰ６が配置されている。こうして、第２結像光学ユニットＧ１２を経た結像光は、光軸テレセンで凸円筒面状の結像領域ＥＲに６度の角度で斜め入射し、光学像面とがほぼ一致した結像領域ＥＲにパターンの最終像を形成する。マスクＭの曲率半径Ｒおよび照明領域ＩＲの幅Ｌｍにもよるが、射影関係Ｒ’ｄΘ’＝ＲｄΘがほぼ満たされる。その結果、凸円筒面状のパターン領域ＰＡにおいて斜め照明されたパターンが、アオリ投影光学系ＰＬを介して凸円筒面状の結像領域ＥＲに、デフォーカスがほとんど発生することなく正確に投影される。 Just before the drum RL, a triangular prism P6 having an apex angle of 48 degrees is disposed as in the mask M side. Thus, the imaging light that has passed through the second imaging optical unit G12 is incident obliquely at an angle of 6 degrees on the convex cylindrical surface-like imaging region ER by the optical axis telecentric, and the imaging region almost coincident with the optical image surface. A final image of the pattern is formed on the ER. Although depending on the curvature radius R of the mask M and the width Lm of the illumination region IR, the projection relationship R′dΘ ′ = RdΘ is substantially satisfied. As a result, the pattern illuminated obliquely in the convex cylindrical surface pattern area PA is accurately projected to the convex cylindrical surface imaging region ER through the tilt projection optical system PL with almost no defocus. The
すなわち、第１実施形態では、マスクＭのパターン中間像の形成位置に配置された凹円筒面状の反射面を有する反射鏡ＣＭ１を備えたアオリ投影光学系ＰＬを用いている。したがって、マスクＭの凸円筒面状のパターン領域ＰＡを斜め照明する構成においてアオリ投影光学系ＰＬを用いても、凸円筒面状のパターン領域ＰＡと凸円筒面状の結像領域ＥＲとの間で射影関係Ｒ’ｄΘ’＝ＲｄΘを満たすことができ、ひいては凸円筒面状のシート基板ＳＨ上でのデフォーカスによる像の位置ずれの発生を小さく抑えることができる。 That is, in the first embodiment, the tilt projection optical system PL including the reflecting mirror CM1 having the concave cylindrical reflecting surface arranged at the formation position of the pattern intermediate image of the mask M is used. Accordingly, even when the tilt projection optical system PL is used in the configuration in which the convex cylindrical surface pattern area PA of the mask M is obliquely illuminated, the space between the convex cylindrical surface pattern area PA and the convex cylindrical surface imaging region ER is not obtained. Thus, the projection relation R′dΘ ′ = RdΘ can be satisfied, and as a result, the occurrence of image positional deviation due to defocusing on the convex cylindrical surface sheet substrate SH can be suppressed to a low level.
ところで、マスクＭの外周面への照明光の入射角度とマスクＭの外周面から投影光学系ＰＬへの反射光の射出角度とは必ず等しくなる。このため、マスクＭの外周面から投影光学系ＰＬへの反射光の方向について都合の良い射出角度がある場合には、照明系ＩＬからマスクＭの外周面への照明光の入射角度を調整することにより、マスクＭの外周面から投影光学系ＰＬへの反射光の射出角度を所望の角度に設定してもよい。 By the way, the incident angle of the illumination light to the outer peripheral surface of the mask M is always equal to the emission angle of the reflected light from the outer peripheral surface of the mask M to the projection optical system PL. For this reason, when there is a convenient emission angle with respect to the direction of the reflected light from the outer peripheral surface of the mask M to the projection optical system PL, the incident angle of the illumination light from the illumination system IL to the outer peripheral surface of the mask M is adjusted. Thus, the emission angle of the reflected light from the outer peripheral surface of the mask M to the projection optical system PL may be set to a desired angle.
なお、第１実施形態では、反射鏡ＣＭ１の凹円筒面状の反射面の曲率が、マスクＭの外周面と同じ曲率に設定されている。しかしながら、これに限定されることなく、第１結像光学ユニットが等倍光学系である場合、反射鏡の凹円筒面状の反射面の曲率をマスクの外周面の曲率にある程度近い値に設定することにより、結像領域に形成される最終像のデフォーカスによる位置ずれを低減することができる。 In the first embodiment, the curvature of the concave cylindrical surface of the reflecting mirror CM1 is set to the same curvature as the outer peripheral surface of the mask M. However, the present invention is not limited to this, and when the first imaging optical unit is an equal magnification optical system, the curvature of the reflecting surface of the concave cylindrical surface of the reflecting mirror is set to a value close to the curvature of the outer peripheral surface of the mask to some extent. By doing so, it is possible to reduce the positional deviation due to defocusing of the final image formed in the imaging region.
また、第１実施形態では、第１結像光学ユニットＧ１１および第２結像光学ユニットＧ１２がともに等倍光学系であるものとしている。しかしながら、これに限定されることなく、反射鏡の凹円筒面状の反射面の曲率を、マスクの外周面の曲率と第１結像光学ユニットの倍率とに応じた適切な曲率に設定することにより、結像領域に形成される最終像のデフォーカスによる位置ずれを低減することができる。 In the first embodiment, both the first imaging optical unit G11 and the second imaging optical unit G12 are equal-magnification optical systems. However, the present invention is not limited to this, and the curvature of the concave cylindrical reflecting surface of the reflecting mirror is set to an appropriate curvature according to the curvature of the outer peripheral surface of the mask and the magnification of the first imaging optical unit. As a result, it is possible to reduce the positional shift due to defocusing of the final image formed in the imaging region.
また、第１実施形態では、マスクＭとドラムＲＬとは互いに同じ半径を有し、ひいてはマスクＭの外周面とドラムＲＬの外周面とは互いに同じ曲率を有するものとしている。しかしながら、これに限定されることなく、ドラムＲＬの半径をマスクＭの半径と一致させなくても、例えばドラムＲＬの半径をマスクＭの半径よりも大きく設定しても、結像領域に形成される最終像のデフォーカスをある程度小さく抑えることができ、ひいてはデフォーカスによる像の位置ずれを低減することができる。 In the first embodiment, the mask M and the drum RL have the same radius, and as a result, the outer peripheral surface of the mask M and the outer peripheral surface of the drum RL have the same curvature. However, the present invention is not limited to this. Even if the radius of the drum RL does not coincide with the radius of the mask M, for example, even if the radius of the drum RL is set larger than the radius of the mask M, it is formed in the imaging region. The defocusing of the final image can be suppressed to a certain extent, and as a result, the positional deviation of the image due to defocusing can be reduced.
図８は、本発明の第２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。第２実施形態は、第１実施形態と類似の構成を有する。しかしながら、第１実施形態では投影光学系ＰＬの入射側光軸と射出側光軸とが平行に近い状態に設定され且つ第１結像光学ユニットＧ１１と第２結像光学ユニットＧ１２とが類似の構成を有するが、第２実施形態では投影光学系ＰＬの入射側光軸と射出側光軸とのなす角度が９０度に近い状態に設定され且つ第１結像光学ユニットＧ２１と第２結像光学ユニットＧ２２とが互いに同じ構成を有する。図８では、図１に示す構成要素と同様の機能を有する要素に、図１と同じ参照符号を付している。以下、第１実施形態との相違点に着目して第２実施形態の構成および作用を説明する。 FIG. 8 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment has a configuration similar to that of the first embodiment. However, in the first embodiment, the incident-side optical axis and the exit-side optical axis of the projection optical system PL are set to be nearly parallel, and the first imaging optical unit G11 and the second imaging optical unit G12 are similar. In the second embodiment, the angle formed by the incident side optical axis and the exit side optical axis of the projection optical system PL is set to be close to 90 degrees, and the first imaging optical unit G21 and the second imaging are configured. The optical unit G22 has the same configuration. 8, elements having the same functions as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. Hereinafter, the configuration and operation of the second embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment.
第２実施形態においても第１実施形態の場合と同様に、説明の理解を容易にするために、第１結像光学ユニットＧ２１および第２結像光学ユニットＧ２２は等倍光学系であり、投影光学系ＰＬは等倍のパターン像を結像領域ＥＲに形成するものとする。また、マスクＭとドラムＲＬとは互いに同じ半径を有し、ひいてはマスクＭの外周面とドラムＲＬの外周面とは互いに同じ曲率を有するものとする。 Also in the second embodiment, as in the case of the first embodiment, in order to facilitate understanding of the explanation, the first imaging optical unit G21 and the second imaging optical unit G22 are equal-magnification optical systems and are projected. The optical system PL is assumed to form an equal-magnification pattern image in the imaging region ER. The mask M and the drum RL have the same radius, and as a result, the outer peripheral surface of the mask M and the outer peripheral surface of the drum RL have the same curvature.
上述したように、マスクＭの半径Ｒが小さ過ぎたり、照明領域ＩＲの法線角度範囲を規定する角度αが大き過ぎたり（すなわち照明領域ＩＲの幅が大き過ぎたり）すると、第１結像光学ユニットＧ２１の光路が非対称になる影響が大きくなり、ひいては第１結像光学ユニットＧ２１において発生する非対称収差が大きくなる。第２実施形態では、反射鏡ＣＭ２の凹円筒面状の反射面の曲率をマスクＭの外周面の曲率の２倍に設定することにより、第１結像光学ユニットＧ２１により発生する非対称収差を第２結像光学ユニットＧ２２により相殺している。 As described above, if the radius R of the mask M is too small, or the angle α that defines the normal angle range of the illumination area IR is too large (that is, the width of the illumination area IR is too large), the first image formation is performed. The influence that the optical path of the optical unit G21 becomes asymmetric becomes large, and as a result, the asymmetric aberration generated in the first imaging optical unit G21 becomes large. In the second embodiment, by setting the curvature of the concave cylindrical reflecting surface of the reflecting mirror CM2 to twice the curvature of the outer peripheral surface of the mask M, the asymmetric aberration generated by the first imaging optical unit G21 is reduced. The two imaging optical units G22 cancel each other.
すなわち、反射鏡ＣＭ１の凹円筒面状の反射面の曲率半径をＲ／２（マスクＭの半径Ｒの１／２）とし、図９に示すように照明系ＩＬからの照明光を照明領域ＩＲの中心に対して角度θの光軸テレセンで入射させる。この場合、第１実施形態と同様に、照明領域ＩＲの中心からの光の主光線の角度はθになるが、法線角度が中心とαだけ異なる周辺位置からの主光線の角度はθ−αとなる。 That is, the radius of curvature of the concave cylindrical reflecting surface of the reflecting mirror CM1 is R / 2 (1/2 of the radius R of the mask M), and the illumination light from the illumination system IL as shown in FIG. Is incident with an optical axis telecentric at an angle θ with respect to the center of the beam. In this case, as in the first embodiment, the chief ray angle of light from the center of the illumination region IR is θ, but the chief ray angle from a peripheral position whose normal angle is different from the center by α is θ−. α.
収差補正されている倍率−１の第１結像光学系（第１結像光学ユニットＧ２１に対応）７３を介した光により、中間結像面と一致しない反射鏡ＣＭ２の凹円筒面状の反射面では射影関係が成り立たないが、僅かなデフォーカスにより僅かに歪みのある中間像Ｉｍが投影される。その後、光軸が反転し、反射鏡ＣＭ２の凹円筒面の法線角度はΘ''からΘ''＋πに変換され、かつ、凹円筒面上における中間像Ｉｍの周辺位置θ−２αには主光線角度θ−αの光が入射する関係で、主光線角度がθ＋αに変換され、光軸に関して対称に光路が反転する。その結果、第１結像光学系７３により発生した横収差を、第１結像光学系７３と同じ構成を有する第２結像光学系（第２結像光学ユニットＧ２２に対応）７４により打ち消すことができる。
Reflection of the concave cylindrical surface of the reflecting mirror CM2, which does not coincide with the intermediate imaging plane, due to light passing through the first imaging optical system (corresponding to the first imaging optical unit G21) 73 having a magnification of -1 with aberration correction. Although the projection relationship does not hold on the surface, an intermediate image Im having a slight distortion is projected by a slight defocus. Thereafter, the optical axis is inverted, the normal angle of the concave cylindrical surface of the reflecting mirror CM2 is converted from Θ ″ to Θ ″ + π, and the peripheral position θ-2α of the intermediate image Im on the concave cylindrical surface is The chief ray angle is converted to θ + α due to the incident light of chief ray angle θ−α, and the optical path is inverted symmetrically with respect to the optical axis. As a result, the lateral aberration generated by the first imaging
すなわち、第２実施形態では、マスクＭのパターンの中間像の形成位置に配置されてマスクＭの半径の１／２に対応する曲率半径を持つ凹円筒面状の反射面を有する反射鏡ＣＭ２を備えたアオリ投影光学系ＰＬを用いている。したがって、マスクＭの凸円筒面状のパターン領域ＰＡを斜め照明する構成においてアオリ投影光学系ＰＬを用いても、第１結像光学ユニットＧ２１により発生した横収差を第２結像光学ユニットＧ２２により打ち消すことができる。 That is, in the second embodiment, the reflecting mirror CM2 having a concave cylindrical reflecting surface that is disposed at the formation position of the intermediate image of the pattern of the mask M and has a radius of curvature corresponding to ½ of the radius of the mask M is provided. The tilt projection optical system PL provided is used. Therefore, even when the tilt projection optical system PL is used in the configuration in which the convex cylindrical surface pattern area PA of the mask M is obliquely illuminated, the lateral aberration generated by the first imaging optical unit G21 is caused by the second imaging optical unit G22. Can be countered.
なお、第２実施形態では、反射鏡ＣＭ１の凹円筒面状の反射面の曲率が、マスクＭの外周面の曲率の２倍に設定されている。しかしながら、これに限定されることなく、第１結像光学ユニットが等倍光学系である場合、反射鏡の凹円筒面状の反射面の曲率をマスクの外周面の曲率よりも大きく設定することにより、第１結像光学ユニットにより発生する非対称収差を第２結像光学ユニットにより低減することができる。 In the second embodiment, the curvature of the concave cylindrical reflecting surface of the reflecting mirror CM1 is set to be twice the curvature of the outer peripheral surface of the mask M. However, the present invention is not limited to this, and when the first imaging optical unit is an equal magnification optical system, the curvature of the concave cylindrical reflecting surface of the reflecting mirror is set to be larger than the curvature of the outer peripheral surface of the mask. Thus, the asymmetric aberration generated by the first imaging optical unit can be reduced by the second imaging optical unit.
また、第２実施形態では、第１結像光学ユニットＧ２１および第２結像光学ユニットＧ２２がともに等倍光学系であるものとしている。しかしながら、これに限定されることなく、反射鏡の凹円筒面状の反射面の曲率を、マスクの外周面の曲率と第１結像光学ユニットの倍率とに応じた適切な曲率に設定することにより、第１結像光学ユニットにより発生する非対称収差を第２結像光学ユニットにより低減することができる。 In the second embodiment, the first imaging optical unit G21 and the second imaging optical unit G22 are both equal-magnification optical systems. However, the present invention is not limited to this, and the curvature of the concave cylindrical reflecting surface of the reflecting mirror is set to an appropriate curvature according to the curvature of the outer peripheral surface of the mask and the magnification of the first imaging optical unit. Thus, the asymmetric aberration generated by the first imaging optical unit can be reduced by the second imaging optical unit.
また、第２実施形態では、マスクＭとドラムＲＬとは互いに同じ半径を有し、ひいてはマスクＭの外周面とドラムＲＬの外周面とは互いに同じ曲率を有するものとしている。しかしながら、これに限定されることなく、ドラムＲＬの半径をマスクＭの半径と一致させなくても、例えばドラムＲＬの半径をマスクＭの半径よりも大きく設定しても、結像領域に形成される最終像のデフォーカスをある程度小さく抑えることができ、ひいてはデフォーカスによる像の位置ずれを低減することができる。 In the second embodiment, the mask M and the drum RL have the same radius, and as a result, the outer peripheral surface of the mask M and the outer peripheral surface of the drum RL have the same curvature. However, the present invention is not limited to this. Even if the radius of the drum RL does not coincide with the radius of the mask M, for example, even if the radius of the drum RL is set larger than the radius of the mask M, it is formed in the imaging region. The defocusing of the final image can be suppressed to a certain extent, and as a result, the positional deviation of the image due to defocusing can be reduced.
なお、第２実施形態における手法、すなわち反射鏡ＣＭ２の凹円筒面状の反射面の曲率をマスクＭの外周面の曲率の２倍に設定する手法を第１実施形態に適用することにより、第１結像光学ユニットにより発生する非対称収差を第２結像光学ユニットにより低減する効果を得ることができる。また、第１実施形態における手法、すなわち反射鏡ＣＭ１の凹円筒面状の反射面の曲率をマスクＭの外周面と同じ曲率に設定する手法を第２実施形態に適用することにより、デフォーカスによる像の位置ずれを低減する効果を得ることができる。 By applying the method in the second embodiment, that is, the method of setting the curvature of the concave cylindrical reflection surface of the reflecting mirror CM2 to twice the curvature of the outer peripheral surface of the mask M, the first embodiment can be applied. An effect of reducing the asymmetrical aberration generated by the first imaging optical unit by the second imaging optical unit can be obtained. Further, by applying the method in the first embodiment, that is, the method of setting the curvature of the concave cylindrical reflecting surface of the reflecting mirror CM1 to the same curvature as that of the outer peripheral surface of the mask M, the defocusing is applied. An effect of reducing the positional deviation of the image can be obtained.
なお、上述の第１実施形態および第２実施形態では、単一の投影光学系ＰＬを用いて走査露光を行っている。しかしながら、これに限定されることなく、ドラムの回転軸線の方向に沿って複数の投影光学系を配列して、いわゆるマルチスキャン露光を行う構成も可能である。例えば図１０に示す第１実施形態の変形例では、複数（図１０では例示的に３つ）の投影光学系ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３が、ドラムＲＬの回転軸線ＲＬａの方向（Ｙ方向）、すなわちシート基板ＳＨの移動方向と交差する方向に沿って配列されている。ここで、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ３は、第１実施形態における投影光学系ＰＬと同じ構成を有する。 In the first and second embodiments described above, scanning exposure is performed using a single projection optical system PL. However, the present invention is not limited to this, and a configuration in which a plurality of projection optical systems are arranged along the direction of the rotation axis of the drum to perform so-called multi-scan exposure is also possible. For example, in the modification of the first embodiment shown in FIG. 10, a plurality (three in the example shown in FIG. 10) of projection optical systems PL1, PL2, PL3 are in the direction (Y direction) of the rotation axis RLa of the drum RL, that is, They are arranged along the direction intersecting the moving direction of the sheet substrate SH. Here, the projection optical systems PL1 to PL3 have the same configuration as the projection optical system PL in the first embodiment.
具体的に、マスクＭおよびドラムＲＬを挟んで、−Ｘ方向側に第２投影光学系ＰＬ２が配置され、＋Ｘ方向側に第１投影光学系ＰＬ１および第３投影光学系ＰＬ３が配置されている。そして、Ｙ方向に沿って互いに隣り合う一方の投影光学系と他方の投影光学系、すなわち第１投影光学系ＰＬ１と第２投影光学系ＰＬ２および第２投影光学系ＰＬ２と第３投影光学系ＰＬ３とは、マスクＭの回転軸線ＭａおよびドラムＲＬの回転軸線ＲＬａを含むＹＺ平面に関して対称的な位置関係に配置されている。 Specifically, the second projection optical system PL2 is disposed on the −X direction side with the mask M and the drum RL interposed therebetween, and the first projection optical system PL1 and the third projection optical system PL3 are disposed on the + X direction side. . Then, one projection optical system and the other projection optical system that are adjacent to each other along the Y direction, that is, the first projection optical system PL1 and the second projection optical system PL2, and the second projection optical system PL2 and the third projection optical system PL3. Are arranged in a symmetrical positional relationship with respect to the YZ plane including the rotation axis Ma of the mask M and the rotation axis RLa of the drum RL.
さらに詳細には、図１１に示すように、第１投影光学系ＰＬ１に対応する第１結像領域ＥＲ１と、第２投影光学系ＰＬ２に対応する第２結像領域ＥＲ２と、第３投影光学系ＰＬ３に対応する第３結像領域ＥＲ３とが、シート基板ＳＨの移動方向に沿って見たときに互いに部分的に重なるように、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ３が配置されている。すなわち、互いに隣り合う一方の投影光学系の結像領域と他方の投影光学系の結像領域とがドラムの回転軸線に沿って部分的に重なり合うように配置されている。 More specifically, as shown in FIG. 11, a first image formation region ER1 corresponding to the first projection optical system PL1, a second image formation region ER2 corresponding to the second projection optical system PL2, and a third projection optical system. The projection optical systems PL1 to PL3 are arranged so that the third imaging region ER3 corresponding to the system PL3 partially overlaps when viewed along the moving direction of the sheet substrate SH. That is, the image forming area of one projection optical system and the image forming area of the other projection optical system adjacent to each other are arranged so as to partially overlap each other along the rotation axis of the drum.
同様に、例えば図１２に示す第２実施形態の変形例においても、複数（図１２では例示的に３つ）の投影光学系ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３が、ドラムＲＬの回転軸線ＲＬａの方向（Ｙ方向）に沿って配列されている。図１２に示す投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ３は、それぞれ第２実施形態における投影光学系ＰＬと同じ構成を有する。なお、所定方向に沿って配列された複数の投影光学ユニットからなる投影光学系を用いて感光性の基板にパターンを走査露光する手法は、例えば特開２００１−２１５７１８号公報に開示されている。 Similarly, for example, also in the modification of the second embodiment shown in FIG. 12, a plurality of (three in the example shown in FIG. 12) projection optical systems PL1, PL2, PL3 are arranged in the direction of the rotation axis RLa of the drum RL (Y Direction). The projection optical systems PL1 to PL3 shown in FIG. 12 have the same configuration as the projection optical system PL in the second embodiment. A technique for scanning and exposing a pattern on a photosensitive substrate using a projection optical system composed of a plurality of projection optical units arranged along a predetermined direction is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-215718.
なお、各実施形態において、シート基板ＳＨは、回転軸線ＲＬａの回りに回転するドラムＲＬに支持される構成としたが、特開２０１１−２２１５３６号公報に開示されているように、エアベアリング方式でシート基板ＳＨを支持する円筒状の支持面を有する案内部材としても良い。その場合、支持面の曲率半径は、仮想的な軸線ＲＬａから一定半径の円筒面の一部となるように設定され、支持面は多孔質セラミック等で構成され、一様な厚み（例えば、数μｍ〜十数μｍ）のエアベアリング層が作られるようにする。 In each embodiment, the sheet substrate SH is supported by the drum RL that rotates about the rotation axis RLa. However, as disclosed in JP 2011-221536 A, the sheet substrate SH is an air bearing method. A guide member having a cylindrical support surface that supports the sheet substrate SH may be used. In that case, the radius of curvature of the support surface is set to be a part of a cylindrical surface having a constant radius from the virtual axis RLa, the support surface is made of porous ceramic or the like, and has a uniform thickness (for example, several An air bearing layer (μm to several tens μm) is formed.
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。 The exposure apparatus of the above-described embodiment is manufactured by assembling various subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Is done. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
上述の実施形態にかかる露光装置を用いて、フレキシブルな表示パネル、タッチパネル、カラーフィルタ等のデバイスを製造することができる。図１３は、フレキシブルな有機ＥＬ表示パネル（ＡＭＯＬＥＤ）の画素駆動用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）層の製造工程の一例を示すフローチャートである。ここでは、ボトムゲート型のＴＦＴを例にとって説明するが、トップゲート型のＴＦＴであっても、工程は概ね同じである。 Devices such as flexible display panels, touch panels, and color filters can be manufactured using the exposure apparatus according to the above-described embodiment. FIG. 13 is a flowchart showing an example of a manufacturing process of a thin film transistor (TFT) layer for driving a pixel of a flexible organic EL display panel (AMOLED). Here, a bottom gate type TFT will be described as an example, but the process is generally the same for a top gate type TFT.
まず、表示パネルのベース基材となるシート基板（樹脂、プラスチック製）の表面を、紫外線、大気圧プラズマ、電子線、Ｘ線等を照射して活性化処理（ステップＳ４０）した後、基板の表面に感光性の機能液を一様に、又は選択的に塗布し、その基板をガラス転移温度以下の乾燥炉に通して、感光性機能層を成膜する（ステップＳ４１）。感光性機能液としては、紫外線の照射を受けた部分の親撥液性が改質される感光性シランカップリング材、紫外線の照射を受けた部分にメッキ還元基が露呈する感光性還元材等があり、工程によって使い分けられる。 First, the surface of a sheet substrate (resin or plastic) serving as a base substrate of the display panel is activated by irradiating with ultraviolet rays, atmospheric pressure plasma, electron beams, X-rays, etc. (step S40), A photosensitive functional liquid is uniformly or selectively applied to the surface, and the substrate is passed through a drying furnace having a glass transition temperature or lower to form a photosensitive functional layer (step S41). Examples of photosensitive functional fluids include photosensitive silane coupling materials that modify the lyophobic properties of the portions that have been irradiated with ultraviolet rays, photosensitive reducing materials that have plating reducing groups exposed to the portions that have been irradiated with ultraviolet rays, etc. And can be used properly depending on the process.
次に、感光性機能層が形成された基板は、先の各実施形態で説明した露光装置に送られ、ＴＦＴのゲート電極とそれに付随する配線とに対応した形状の第１層用のマスクパターンによって露光される（ステップＳ４２）。露光された基板は、露光装置から送り出されて次工程用の処理装置に送られるが、ステップＳ４１で成膜された感光性機能層の種類によって、ステップＳ４３Ａ、Ｓ４４Ａの工程と、ステップＳ４３Ｂ、Ｓ４４Ｂの工程とのいずれか一方に送られる。 Next, the substrate on which the photosensitive functional layer is formed is sent to the exposure apparatus described in each of the previous embodiments, and a mask pattern for the first layer having a shape corresponding to the gate electrode of the TFT and the wiring associated therewith. (Step S42). The exposed substrate is sent out from the exposure apparatus and sent to the processing apparatus for the next process. Depending on the type of the photosensitive functional layer formed in step S41, the processes in steps S43A and S44A and steps S43B and S44B are performed. It is sent to either one of the processes.
感光性機能層として親撥液性が改質される感光性シランカップリング材を用いた場合は、基板上の紫外線で露光されたゲート電極とそれに付随する配線とに対応した部分が撥液性から親液性に改質される為、ステップＳ４３Ａに進み、親液性となった部分の上に導電性インク（銀や銅等の導電性ナノ粒子を含有するインク）を選択塗布し、ゲート電極や配線となるパターン層（第１層）を描画する。この描画は、インクジェット方式、グラビア印刷、オフセット印刷等で良い。描画された基板は、導電性インクの溶剤を除去すると共に、含有されるナノ粒子同士の電気的な結合を強固にする為に、アニールと乾燥の処理を受ける（ステップＳ４４Ａ）。ナノ粒子同士の電気的な結合を強固にするアニールとして、ストロボ・ランプからの高輝度なパルス光を基板に照射する方式も利用できる。 When a photosensitive silane coupling material whose lyophobic property is modified is used as the photosensitive functional layer, the portion corresponding to the gate electrode exposed to ultraviolet rays on the substrate and the wiring associated therewith is liquid repellent. Therefore, the process proceeds to step S43A where a conductive ink (ink containing conductive nanoparticles such as silver and copper) is selectively applied on the lyophilic portion, and the gate A pattern layer (first layer) to be an electrode or wiring is drawn. This drawing may be performed by an inkjet method, gravure printing, offset printing, or the like. The drawn substrate is subjected to annealing and drying processes in order to remove the solvent of the conductive ink and to strengthen the electrical coupling between the contained nanoparticles (step S44A). A method of irradiating a substrate with high-intensity pulsed light from a strobe lamp can also be used as annealing for strengthening electrical coupling between nanoparticles.
感光性機能層として、紫外線を受けた部分にメッキ還元基が露呈する感光性還元材を用いた場合は、基板上の紫外線で露光されたゲート電極とそれに付随する配線とに対応した部分にメッキ還元基が露呈する為、ステップＳ４３Ｂに進み、基板はパラジウムイオン等を含むメッキ液中に一定時間浸漬され、ゲート電極や配線となるパラジウムによるパターン層（第１層）を基板上に析出させる。このメッキ工程では、パラジウムによるパターン層を下地として、その上にさらに他の金属（金、銅等）によるメッキを施すと良い。メッキ処理された基板は、純水洗浄の後にガラス転移温度以下の乾燥炉に送られ、所定の水分含有率になるまで乾燥される（ステップＳ４４Ｂ）。 When a photosensitive reducing material that exposes the plating reducing group to the part exposed to ultraviolet rays is used as the photosensitive functional layer, the part corresponding to the gate electrode exposed to ultraviolet rays on the substrate and the wiring associated therewith is plated. Since the reducing group is exposed, the process proceeds to step S43B, where the substrate is immersed in a plating solution containing palladium ions or the like for a certain period of time, and a pattern layer (first layer) made of palladium serving as a gate electrode or wiring is deposited on the substrate. In this plating step, it is preferable to perform plating with another metal (gold, copper, etc.) on the pattern layer made of palladium as a base. The plated substrate is washed with pure water and then sent to a drying furnace having a glass transition temperature or lower and dried until a predetermined moisture content is reached (step S44B).
ステップＳ４４ＡまたはステップＳ４４Ｂの後のステップＳ４５では、第１層のパターン（ここではゲート電極と付随する配線）が形成されたか否かが判断される。すなわち、引き続き第２層のパターン（ここではＴＦＴのゲート絶縁膜）を形成するか否かが判断される。但し、実際の工程では、第１層パターンを形成された基板は自動的に第２層パターンの形成工程に送られるため、このような判断のステップはない。 In step S45 after step S44A or step S44B, it is determined whether or not the first layer pattern (here, the wiring associated with the gate electrode) is formed. That is, it is determined whether or not the second layer pattern (here, the gate insulating film of the TFT) is to be formed. However, in the actual process, since the substrate on which the first layer pattern is formed is automatically sent to the second layer pattern forming process, there is no such determination step.
ステップＳ４５で、第２層のパターンとしてＴＦＴのゲート絶縁膜を形成すると判断されると、基板上には、第１層のパターン（ゲート電極層と付随する配線層）を基準にして、その上に積層すべきゲート絶縁層の溶液を選択塗布（パターニング）する（ステップＳ４６）。このゲート絶縁層の成膜工程は、版を使った印刷方式、インクジェット方式等で行われる為、溶液塗布後は基板をガラス転移温度以下で乾燥させて、溶剤成分を蒸発させて膜を硬化させる工程も必要となる。 If it is determined in step S45 that the gate insulating film of the TFT is formed as the second layer pattern, the first layer pattern (the wiring layer associated with the gate electrode layer) is formed on the substrate. A solution of the gate insulating layer to be laminated is selectively applied (patterned) (step S46). Since the film formation process of the gate insulating layer is performed by a printing method using a plate, an ink jet method, or the like, after applying the solution, the substrate is dried below the glass transition temperature, and the solvent component is evaporated to cure the film. A process is also required.
第２層のパターン（ゲート絶縁層）が形成された基板は、先のステップＳ４１、Ｓ４２と同様の工程に送られ、第３層のパターンとして、ＴＦＴのソース・ドレイン電極とそれに付随する配線とが形成される。第３層のパターンは、第１層のパターン（ゲート電極と配線）に対して精密にアライメントされる必要がある。その為、ステップＳ４２の露光工程で使われる露光装置には、第３層のパターン（ソース・ドレイン電極と配線）に対応したマスクパターンと、感光性機能層が成膜された基板上に形成済みの第１層のパターン（ゲート電極と配線）とを精密にアライメントする機能が設けられている。 The substrate on which the second layer pattern (gate insulating layer) is formed is sent to the same process as the previous steps S41 and S42, and as the third layer pattern, the TFT source / drain electrodes and the wirings associated therewith are provided. Is formed. The pattern of the third layer needs to be precisely aligned with the pattern (gate electrode and wiring) of the first layer. Therefore, the exposure apparatus used in the exposure process of step S42 has already been formed on the substrate on which the mask pattern corresponding to the third layer pattern (source / drain electrodes and wiring) and the photosensitive functional layer are formed. The first layer pattern (gate electrode and wiring) is precisely aligned.
次に、ステップＳ４３Ａ、Ｓ４３Ｂ、又はステップＳ４４Ａ、Ｓ４４Ｂと同様の工程によって、第２層パターン（ゲート絶縁層）上に、導電性の材料（導電性ナノ粒子、金属等）によるソース・ドレイン電極とそれに付随する配線が形成される。その後、ステップＳ４５では、第２層パターンが形成済みと判断され、次のステップＳ４７において、ＴＦＴの半導体層が第４層パターンとして、ソース・ドレイン電極のチャネル長の間に形成される。この半導体層の形成工程は、半導体材料（有機半導体、酸化物半導体、カーボンナノチューブ等）に適した処理方法で実施される。ここでも、ＴＦＴの半導体層を形成すべき基板上の領域に半導体材料の溶液を選択的に塗布することになるので、版を使った印刷方式、インクジェット方式等による重ね合わせパターニング、塗布された半導体材料の結晶を配向させる為の熱アニール、光アニール、或いは電磁波アニール等が必要となる。 Next, the source / drain electrodes made of a conductive material (conductive nanoparticle, metal, etc.) are formed on the second layer pattern (gate insulating layer) by the same process as step S43A, S43B or steps S44A, S44B. A wiring associated therewith is formed. Thereafter, in step S45, it is determined that the second layer pattern has been formed, and in the next step S47, the semiconductor layer of the TFT is formed as the fourth layer pattern between the channel lengths of the source / drain electrodes. This semiconductor layer forming step is performed by a processing method suitable for a semiconductor material (organic semiconductor, oxide semiconductor, carbon nanotube, or the like). Again, since a solution of a semiconductor material is selectively applied to a region on a substrate on which a TFT semiconductor layer is to be formed, overlay patterning by a printing method using a plate, an inkjet method, etc., and a coated semiconductor Thermal annealing, light annealing, electromagnetic wave annealing, or the like is required to orient the crystal of the material.
以上のようにして、第１層〜第４層のパターンが基板上に積層されると、ＴＦＴとして機能する素子が完成するが、有機ＥＬディスプレイ等では、この層の上に有機ＥＬの発光層がさらに積層されるため、ステップＳ４８において、表面全体に一様な厚みで絶縁層が成膜された基板は、次の発光層の形成工程（次工程）に送られる。 As described above, when the patterns of the first layer to the fourth layer are laminated on the substrate, an element functioning as a TFT is completed. In an organic EL display or the like, an organic EL light emitting layer is formed on this layer. In step S48, the substrate on which the insulating layer is formed with a uniform thickness is sent to the next light emitting layer forming step (next step).
図１４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１４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、ガラス基板用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、ガラス基板用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。 FIG. 14 is a flowchart showing a manufacturing process of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 14, in the liquid crystal device manufacturing process, a pattern formation process (step S50), a color filter formation process (step S52), a cell assembly process (step S54), and a module assembly process (step S56) are sequentially performed. In the pattern forming process of step S50, a predetermined pattern such as a circuit pattern and an electrode pattern is formed on a glass substrate coated with a photoresist as a photosensitive substrate, using an exposure apparatus for the glass substrate. The pattern forming process includes an exposure process in which a pattern is transferred to a photoresist layer using an exposure apparatus for a glass substrate, and development of a photosensitive substrate to which the pattern is transferred, that is, development of a photoresist layer on a glass substrate. And a development step for generating a photoresist layer (transfer pattern layer) having a shape corresponding to the pattern, and a processing step for processing the surface of the glass substrate through the developed photoresist layer.
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。このカラーフィルタは、近年、フレキシブルな樹脂シート基板上に印刷方式で形成するものが提案されているが、上述の各実施形態の露光装置を用いることも可能である。 In the color filter forming process in step S52, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning direction. In recent years, a color filter formed by a printing method on a flexible resin sheet substrate has been proposed. However, the exposure apparatus of each of the above-described embodiments can be used.
例えば、図１３に示したステップＳ４１、Ｓ４２のように、紫外線照射によって親撥液性が改質される感光性シランカップリング材を一様に塗布したシート基板を、上述の各実施形態の露光装置に送り、その露光装置には、ＲＧＢ各色のフィルタ層となるインクが塗布されるシート基板上の領域（短冊状のサブピクセル領域）に紫外線が照射されるような円筒状のマスクパターンを装着する。その後、図１３中のステップＳ４３Ａ、Ｓ４４Ａのように、露光されたシート基板上の親液性に改質された領域に、ＲＧＢ各色のフィルタ層となるインクを塗布するようにすれば良い。 For example, as in steps S41 and S42 shown in FIG. 13, a sheet substrate on which a photosensitive silane coupling material whose lyophilicity is modified by ultraviolet irradiation is uniformly applied is exposed to the exposure of each of the above embodiments. A cylindrical mask pattern is mounted on the exposure device so that ultraviolet rays are irradiated onto the area (strip-shaped sub-pixel area) on the sheet substrate to which the ink that will be the filter layer for each RGB color is applied. To do. After that, as in steps S43A and S44A in FIG. 13, the ink that becomes the filter layer for each of the RGB colors may be applied to the exposed region of the sheet substrate that has been modified to be lyophilic.
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。 In the cell assembly process in step S54, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the glass substrate on which the predetermined pattern is formed in step S50 and the color filter formed in step S52. Specifically, for example, a liquid crystal panel is formed by injecting liquid crystal between a glass substrate and a color filter. In the module assembling process in step S56, various components such as an electric circuit and a backlight for performing the display operation of the liquid crystal panel are attached to the liquid crystal panel assembled in step S54.
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、或いはフレキシブルなシートマスク等）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。 The present invention is not limited to application to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device or a liquid crystal device. For example, an exposure apparatus for a display device such as a plasma display, an image sensor (CCD or the like), a micromachine, The present invention can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing various devices such as a thin film magnetic head and a DNA chip. Furthermore, the present invention is also applicable to an exposure process (exposure apparatus) when manufacturing a mask (photomask, reticle, flexible sheet mask, etc.) on which a mask pattern of various devices is formed using a photolithography process. can do.
ＬＳ 光源
ＩＬ 照明系
Ｍ マスク
Ｍａ マスクの中心軸線
ＩＲ 照明領域
ＰＬ 投影光学系
Ｇ１１，Ｇ２１ 第１結像光学ユニット
Ｇ２１，Ｇ２２ 第２結像光学ユニット
ＣＭ１，ＣＭ２ 反射鏡
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
LS light source IL illumination system M mask Ma mask central axis IR illumination area PL projection optical system G11, G21 first imaging optical unit G21, G22 second imaging optical unit CM1, CM2 reflector SH sheet substrate ER imaging area RL Drum (roller)
RLa drum center axis DR1, DR2 Drive system CR control system
Claims (12)
前記第１軸線と直交する平面において前記マスクの外周面に斜め入射する光により前記マスクの外周面上に照明領域を形成する照明系と、
前記照明領域内のパターンの像を前記基板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、前記照明領域からの光により前記パターンの中間像を形成する第１結像光学ユニットと、前記中間像からの光により前記パターンの最終像を前記結像領域に形成する第２結像光学ユニットと、前記中間像の形成位置に配置された凹円筒面状の反射面を有する反射鏡とを備えていることを特徴とする露光装置。 A pattern provided in a pattern region on the outer peripheral surface of a columnar or cylindrical mask rotating around the first axis is supported in one direction by a cylindrical body having a cylindrical outer peripheral surface having a constant radius from the second axis. An exposure apparatus that scans and exposes an exposure area on a moving flexible substrate,
An illumination system that forms an illumination area on the outer peripheral surface of the mask by light obliquely incident on the outer peripheral surface of the mask in a plane orthogonal to the first axis;
A projection optical system that forms an image of a pattern in the illumination area on an imaging area on the substrate;
The projection optical system includes: a first imaging optical unit that forms an intermediate image of the pattern with light from the illumination area; and a first imaging optical unit that forms a final image of the pattern with light from the intermediate image in the imaging area. An exposure apparatus comprising: a two-imaging optical unit; and a reflecting mirror having a concave cylindrical reflecting surface disposed at a position where the intermediate image is formed.
互いに隣り合う一方の前記投影光学系と他方の前記投影光学系とは、前記第１軸線および前記第２軸線を含む平面に関して対称的な位置関係に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の露光装置。 The first axis and the second axis are parallel to each other;
The one projection optical system and the other projection optical system adjacent to each other are disposed in a symmetrical positional relationship with respect to a plane including the first axis and the second axis. The exposure apparatus described in 1.
露光用の光の照射によって親撥液性が改質する感光性機能層、又は露光用の光の照射によってメッキ還元基が露呈する感光性機能層が形成された基板に、所定のパターンを露光することと、
前記所定のパターンに対応する形状の電極層、配線層、半導体層の少なくとも１つを形成する為に、前記感光性機能層の表面に層材料となるインクを塗布、又は層材料となる溶液を接触させることと、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。 Using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 11,
A predetermined pattern is exposed on a substrate on which a photosensitive functional layer whose lyophobic property is modified by irradiation of light for exposure or a photosensitive functional layer in which a plating reducing group is exposed by irradiation of light for exposure is formed. To do
In order to form at least one of an electrode layer, a wiring layer, and a semiconductor layer having a shape corresponding to the predetermined pattern, an ink as a layer material is applied to the surface of the photosensitive functional layer, or a solution as a layer material is applied. Contacting,
A device manufacturing method comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013129220A JP2015004765A (en) | 2013-06-20 | 2013-06-20 | Exposure apparatus, and device manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013129220A JP2015004765A (en) | 2013-06-20 | 2013-06-20 | Exposure apparatus, and device manufacturing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015004765A true JP2015004765A (en) | 2015-01-08 |
Family
ID=52300731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013129220A Pending JP2015004765A (en) | 2013-06-20 | 2013-06-20 | Exposure apparatus, and device manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2015004765A (en) |
-
2013
- 2013-06-20 JP JP2013129220A patent/JP2015004765A/en active Pending
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