JP6690695B2 - 走査露光装置 - Google Patents
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Description
前記マスクパターン上で、前記第1軸の方向に細長い矩形状又は長方形に設定されると共に、前記第1の円周面の前記走査露光方向に対応した周方向に所定の幅を有するように設定される照明領域に向けて照明光を照射することと、投影光学系によって、前記照明領域内に現れる前記マスクパターンからの投影光束を前記照明領域に対応した前記基板側の投影領域に向けて投射することにより、前記マスクパターンの像を、前記第1の円周面の半径に応じて前記走査露光方向に湾曲した投影像面に沿って結像させると共に、湾曲した前記投影像面と湾曲した前記基板の表面とが前記投影領域内の前記走査露光方向に離れた2ヶ所の各々で交わるように、前記投影像面と前記基板の表面とのフォーカス方向の位置関係を設定することと、を含む走査露光方法が提供される。
第1実施形態は、基板に露光処理を施す基板処理装置が露光装置である。また、露光装置は、露光後の基板に各種処理を施してデバイスを製造するデバイス製造システムに組み込まれている。先ず、デバイス製造システムについて説明する。
図1は、第1実施形態のデバイス製造システムの構成を示す図である。図1に示すデバイス製造システム1は、デバイスとしてのフレキシブル・ディスプレイを製造するライン(フレキシブル・ディスプレイ製造ライン)である。フレキシブル・ディスプレイとしては、例えば有機ELディスプレイ等がある。このデバイス製造システム1は、可撓性の基板Pをロール状に巻回した供給用ロールFR1から、該基板Pを送り出し、送り出された基板Pに対して各種処理を連続的に施した後、処理後の基板Pを可撓性のデバイスとして回収用ロールFR2に巻き取る、いわゆるロール・ツー・ロール(Roll to Roll)方式となっている。第1実施形態のデバイス製造システム1では、フィルム状のシートである基板Pが供給用ロールFR1から送り出され、供給用ロールFR1から送り出された基板Pが、順次、n台の処理装置U1,U2,U3,U4,U5,…Unを経て、回収用ロールFR2に巻き取られるまでの例を示している。先ず、デバイス製造システム1の処理対象となる基板Pについて説明する。
次に、第1実施形態の処理装置U3としての露光装置(基板処理装置)の構成について、図2から図4を参照して説明する。図2は、第1実施形態の露光装置(基板処理装置)の全体構成を示す図である。図3は、図2に示す露光装置の照明領域及び投影領域の配置を示す図である。図4は、図2に示す露光装置の照明光学系及び投影光学系の構成を示す図である。以下、処理装置U3を露光装置U3という。
次に、第1実施形態の露光装置U3におけるマスクのパターンの投影像面と基板の露光面との関係について、図6A、及び図6Bを参照して説明する。図6Aは、マスクのパターンの投影像面と基板の露光面との関係を示す説明図である。図6Bは、投影領域内に投影されるパターン像のフォーカス位置(デフォーカス量)の変化を概略的に示す説明図である。
ΔDz=(π/2/λ)×NA2×z、
とすると、点像強度分布I(z)は、
I(z)=[sin(ΔDz)/(ΔDz)]2×I0
となる。
R=k1・λ/NA (0<k1≦1)
DOF=k2・λ/NA2 (0<k2≦1)
ここで、k1、k2は、露光条件や感光材料(フォトレジスト等)、或いは露光後の現像処理や成膜処理によっても変わり得る係数であるが、解像力Rのk1ファクターは、おおよそ0.4≦k1≦0.8の範囲であり、焦点深度DOFのk2ファクターは、おおよそk2≒1と表すことができる。
次に、図7参照して、第2実施形態の露光装置U3aについて説明する。なお、重複する記載を避けるべく、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明し、第1実施形態と同様の構成要素については、第1実施形態と同じ符号を付して説明する。図7は、第2実施形態の露光装置(基板処理装置)の全体構成を示す図である。第1実施形態の露光装置U3は、円筒状の基板支持ドラム25で、投影領域PAを通過する基板Pを保持する構成であったが、第2実施形態の露光装置U3aは、基板Pを平面状に支持して移動可能な基板支持機構12aに保持する構成となっている。
I(z)=[sin(ΔDz)/(ΔDz)]2×I0、
ΔDz=(π/2/λ)×NA2×z
にて求められる。
ここで、露光装置として見込むフォーカス誤差を、焦点深度DOFの定義式λ/NA2までのデフォーカス幅(本実施形態では、±24μm)とすると、露光領域内でのデフォーカスの振り幅であるデフォーカス幅を2.5×DOFとすることで、像強度の変化が少なく、良好にマスクパターンの像を形成することができる。
次に、図18を参照して、第3実施形態の露光装置U3bについて説明する。なお、重複する記載を避けるべく、第2実施形態と異なる部分についてのみ説明し、第2実施形態と同様の構成要素については、第2実施形態と同じ符号を付して説明する。図18は、第3実施形態の露光装置(基板処理装置)の全体構成を示す図である。第2実施形態の露光装置U3aは、マスクを反射した光が投影光束となる反射型マスクを用いる構成であったが、第3実施形態の露光装置U3bは、マスクを透過した光が投影光束となる透過型マスクを用いる構成となっている。
次に、図19を参照して、第4実施形態の露光装置U3cについて説明する。なお、重複する記載を避けるべく、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明し、第1実施形態と同様の構成要素については、第1実施形態と同じ符号を付して説明する。図19は、第4実施形態の露光装置(基板処理装置)の全体構成を示す図である。第1実施形態の露光装置U3は、円筒状の反射型のマスクMを、回転可能なマスク保持ドラム21に保持する構成であったが、第4実施形態の露光装置U3cは、平板状の反射型マスクMBを、移動可能なマスク保持機構11bに保持する構成となっている。
Δ=r2−((r2 2)−(A/2)2)1/2
ここで、露光装置U3cにおいては、マスクパターンの投影像面Sm2の曲率半径が∞であることから、露光幅A内で円弧状に変化するデフォーカス特性Cmは、先の式3のみで求められる。すなわち、露光装置U3cの場合のデフォーカス特性Cm(=ΔRp)は、
次に、図21を参照して、露光方法について説明する。図21は、露光方法を示すフローチャートである。
次に、図22を参照して、デバイス製造方法について説明する。図22は、デバイス製造システムによるデバイス製造方法を示すフローチャートである。
2 基板供給装置
4 基板回収装置
5 上位制御装置
11 マスク保持機構
12 基板支持機構
13 光源装置
16 下位制御装置
21 マスク保持ドラム
25 基板支持ドラム
31 光源
32 導光部材
41 1/4波長板
51 コリメータレンズ
52 フライアイレンズ
53 コンデンサーレンズ
54 シリンドリカルレンズ
55 照明視野絞り
56 リレーレンズ
61 第1光学系
62 第2光学系
63 投影視野絞り
64 フォーカス補正光学部材
65 像シフト用光学部材
66 倍率補正用光学部材
67 ローテーション補正機構
68 偏光調整機構
70 第1偏向部材
71 第1レンズ群
72 第1凹面鏡
80 第2偏向部材
81 第2レンズ群
82 第2凹面鏡
110 マスクステージ
P 基板
FR1 供給用ロール
FR2 回収用ロール
U1〜Un 処理装置
U3 露光装置(基板処理装置)
M マスク
MA マスク
AX1 第1軸
AX2 第2軸
P1 マスク面
P2 支持面
P7 中間像面
EL1 照明光束
EL2 投影光束
Rm 曲率半径
Rp 曲率半径
CL 中心面
PBS 偏光ビームスプリッタ
IR1〜IR6 照明領域
IL1〜IL6 照明光学系
ILM 照明光学モジュール
PA1〜PA6 投影領域
PLM 投影光学モジュールF
Claims (10)
- 第1軸から第1の半径で湾曲した円周面に沿って反射型のマスクパターンが保持された円筒状マスクを、前記第1軸を中心に回転させながら、可撓性を有する長尺のシート状の基板を長尺方向に沿った走査露光方向に移動させて、前記マスクパターンを前記基板の表面に露光する走査露光装置であって、
前記マスクパターン上で前記第1軸の方向に細長い矩形状又は長方形に設定されると共に、前記走査露光方向に対応した前記円周面の周方向に所定の幅を有するように設定される照明領域に向かう照明光を、前記円筒状マスクの外側から照射する照明光学系と、
前記照明領域内に現れる前記マスクパターンからの反射光束を、前記照明領域に対応した前記基板側の投影領域に向けて投射することにより、前記マスクパターンの像を、前記第1の半径に応じて前記基板側に凸となるように前記走査露光方向に円筒面状に湾曲した投影像面に沿うように結像させる投影光学系と、
前記第1軸と平行に配置される第2軸から第2の半径で前記投影光学系側に凸となるように円筒面状に湾曲した外周面に沿って、前記基板を長尺方向に湾曲させて支持すると共に、前記第2軸を中心に回転して前記基板を前記走査露光方向に対応した前記外周面の周方向に移動させる回転ドラムと、備え、
前記基板側に凸となるように円筒面状に湾曲した前記投影像面と、前記投影光学系側に凸となるように円筒面状に湾曲した前記基板の表面とが、前記投影領域内の前記走査露光方向に離れた2ヶ所の各々で交わるように、前記円筒状マスク、前記回転ドラム、及び前記投影光学系を設定した、
走査露光装置。 - 請求項1に記載の走査露光装置であって、
前記投影光学系によって前記基板に投射される前記反射光束の前記投影領域の前記走査露光方向の端部と中点との範囲におけるデフォーカス量をΔDAとし、前記投影光学系の焦点深度をDOFとしたとき、0.5<ΔDA/DOF≦3を満たすように、前記投影光学系、前記円筒状マスク、前記回転ドラムの各々を設定した、
走査露光装置。 - 請求項2に記載の走査露光装置であって、
前記デフォーカス量ΔDAと前記焦点深度DOFとの関係を、更に1≦ΔDA/DOFの範囲に設定した、
走査露光装置。 - 請求項2に記載の走査露光装置であって、
前記投影光学系によって前記投影領域内にベストフォーカスで投影される前記マスクパターンの前記基板側に凸になるように湾曲した前記投影像面と、前記投影光学系側に凸となるように湾曲した前記基板の表面とのフォーカス方向の距離の差は、前記走査露光方向における前記投影領域の前記中点の位置を軸として前記走査露光方向に線対称に変化するように設定される、
走査露光装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の走査露光装置であって、
前記投影光学系は複数の分割投影光学系を有し、
前記分割投影光学系は、前記第1軸と前記第2軸の各々が延びる方向であって、前記走査露光方向と直交する方向に列状に配置され、それぞれが対応する前記投影領域に前記反射光束を投射する、
走査露光装置。 - 請求項5に記載の走査露光装置であって、
列状に配置される前記複数の分割投影光学系を、前記走査露光方向と直交する方向に並ぶ順に奇数番の分割投影光学系と偶数番の分割投影光学系としたとき、前記奇数番の分割投影光学系の各々に対応した前記投影領域と、前記偶数番の分割投影光学系の各々に対応した前記投影領域とは、前記走査露光方向に離して配置されると共に、前記走査露光方向と直交する方向に関して隣り合った前記奇数番の分割投影光学系と前記偶数番の分割投影光学系との各々による前記投影領域の端部同士がオーバーラップするように配置される、
走査露光装置。 - 請求項6に記載の走査露光装置であって、
前記奇数番の分割投影光学系と前記偶数番の分割投影光学系との各々による前記投影領域内の露光光の照度を前記走査露光方向に積算した積算値は、前記走査露光方向と直交する方向の各位置に関して一定となるように設定される、
走査露光装置。 - 請求項6又は請求項7に記載の走査露光装置であって、
前記奇数番の分割投影光学系と前記偶数番の分割投影光学系との各々は、前記マスクパターンからの前記反射光束の光路を偏向する複数の偏向部材と、レンズ群と、瞳面に配置される凹面鏡とによって、ダイソン系を変形したテレセントリックな反射屈折光学系として構成される、
走査露光装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の走査露光装置であって、
前記走査露光方向に関する前記投影領域の露光幅をA、前記基板側に凸になるように湾曲した前記投影像面の半径をr1、前記投影光学系側に凸になるように湾曲した前記基板の表面の半径をr2、前記投影光学系の開口数をNA、前記照明光の波長をλとしたとき、
0.5×(λ/NA2)<r1−((r1 2)−(A/2)2)1/2+r2−((r2 2)−(A/2)2)1/2≦3×λ/NA2 の関係を満たすように設定される、
走査露光装置。 - 請求項9に記載の走査露光装置であって、
前記露光幅A、前記半径r1、前記半径r2、前記開口数NA、及び前記波長λは、
さらに、(λ/NA2)<r1−((r1 2)−(A/2)2)1/2+r2−((r2 2)−(A/2)2)1/2 の関係を満たすように設定される、
走査露光装置。
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