TWI677767B - 圓筒光罩 - Google Patents
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Abstract
提供一種能以高生產性生產高品質基板之基板處理裝置、元件製造方法及光罩。本發明之基板處理裝置,具備於該照明區域以沿著以既定曲率彎曲成圓筒面狀之第1面之方式支承該光罩之圖案的光罩支承構件、於該投影區域以沿著既定第2面之方式支承該基板的基板支承構件、以及以該光罩之圖案移動於既定掃描曝光方向之方式使該光罩支承構件旋轉且以該基板移動於該掃描曝光方向之方式使該基板支承構件移動的驅動機構,該光罩支承構件,在設該第1面之直徑為φ、該第1面在與該掃描曝光方向正交之方向之長度為L時,滿足1.3≦L/φ≦3.8。
Description
本發明係關於將光罩之圖案投影於基板,於該基板曝光出該圖案之基板處理裝置、元件製造方法及用於此之圓筒光罩。
一直以來,有製造液晶顯示器等之顯示元件、半導體等各種元件之元件製造系統。元件製造系統具備曝光裝置等之基板處理裝置。專利文獻1所記載之基板處理裝置,係將配置在照明區域之光罩上形成之圖案之像,投影至配置在投影區域之基板等,於基板曝光出該圖案。用於基板處理裝置之光罩,有平面狀、圓筒狀等。
[專利文獻1]日本特開2007-299918號公報
基板處理裝置,可將光罩做成圓筒形狀使光罩旋轉,據以連續進行基板之曝光。又,作為基板處理裝置,亦有一種將基板做成長條之薄片狀並將之連續送入投影區域之下的捲對捲(roll to roll)方式。如此,基板處理裝置即可使圓筒形狀之光罩旋轉,且作為基板之搬送方法,使用捲對捲方式,以連續搬送基板與光罩之雙方。
此處,基板處理裝置,一般皆被要求能以良好效率於基板曝光出圖案,以提升生產性。使用圓筒光罩作為光罩之情形時亦同。
本發明之目的在提供一種能以高生產性生產高品質基板之基板處理裝置、元件製造方法及圓筒光罩。
本發明第1態樣,提供一種基板處理裝置,具備將來自配置在照明光照明區域之光罩之圖案之光束,投射至配置基板之投影區域的投影光學系,其特徵在於:具備光罩支承構件,於該照明區域以沿著以既定曲率彎曲成圓筒面狀之第1面之方式,支承該光罩之圖案;基板支承構件,於該投影區域以沿著既定第2面之方式,支承該基板;以及驅動機構,以該光罩之圖案移動於既定掃描曝光方向之方式使該光罩支承構件旋轉,且以該基板移動於該掃描曝光方向之方式使該基板支承構件移動;該光罩支承構件,在設該第1面之直徑為φ、該第1面在與該掃描曝光方向正交之方向之長度為L時,1.3≦L/φ≦3.8。
本發明第2態樣,提供一種元件製造方法,其包含使用第1態樣之基板處理裝置於基板形成前述光罩之圖案的動作、以及對前述基板處理裝置供應前述基板的動作。
本發明第3態樣,提供一種圓筒光罩,沿圓筒狀之外周面形成電子元件用之光罩圖案,被安裝於既定曝光裝置,能繞中心線旋轉,其特徵在於:具有前述外周面於前述中心線方向之長度為La、前述外周面之直徑為φ的圓筒基材;將可形成在前述圓筒基材外周面之前述光罩圖案於前述中心線方向之最大長度設為L時,在L≦La之範圍,前述直徑φ與前述長度L之比率L/φ被設定在1.3≦L/φ≦3.8之範圍。
根據本發明之態樣,藉由將以光罩支承構件保持之圓筒面狀之光罩形狀、或形成於光罩之圖案之圓筒面狀形狀之直徑φ與長度L之關係設定在上述範圍,即能以高生產性有效率的進行元件圖案之曝光及轉印。又,藉由將直 徑φ與長度L之關係設定在上述範圍,即使是在將顯示面板用圖案之複數個沿圓筒光罩周面排列配置多面之情形時,亦能有效率的配置各種顯示尺寸之面板。
1‧‧‧元件製造系統
2‧‧‧基板供應裝置
4‧‧‧基板回收裝置
5‧‧‧上位控制裝置
11‧‧‧光罩保持機構
12、12a‧‧‧基板支承機構
13‧‧‧光源裝置
16‧‧‧下位控制裝置
21‧‧‧圓筒輪
21a‧‧‧光罩保持筒
22‧‧‧第1驅動部
25‧‧‧基板支承筒
26‧‧‧第2驅動部
27、28‧‧‧導輥
31‧‧‧光源
32‧‧‧導光構件
41‧‧‧1/4波長板
51‧‧‧準直透鏡
52‧‧‧複眼透鏡
53‧‧‧聚光透鏡
54‧‧‧柱面透鏡
55‧‧‧照明視野光闌
56‧‧‧中繼透鏡系
61‧‧‧第1光學系
62‧‧‧第2光學系
63‧‧‧投影視野光闌
64‧‧‧焦點修正光學構件
65‧‧‧像切換用光學構件
66‧‧‧倍率修正用光學構件
67‧‧‧旋轉補正機構
68‧‧‧偏光調整機構
70‧‧‧第1偏向構件
71‧‧‧第1透鏡群
72‧‧‧第1凹面鏡
80‧‧‧第2偏向構件
81‧‧‧第2透鏡群
82‧‧‧第2凹面鏡
92‧‧‧余白部
94‧‧‧切斷線
96‧‧‧光罩標記
96a‧‧‧基板標記
A3‧‧‧圖案形成區域
A4‧‧‧非圖案形成區域
A7‧‧‧曝光區域
AMG1、AMG2‧‧‧對準顯微鏡
ATB1、ATB2‧‧‧空氣翻轉桿
AX1‧‧‧第1軸
AX2‧‧‧第2軸
BT1~BT3‧‧‧處理槽
BX1~BX3‧‧‧第1~第3光軸
CL‧‧‧中心面
DL‧‧‧緩衝部
DPA‧‧‧顯示畫面區域
DR1~DR8‧‧‧驅動輥
EL1‧‧‧照明光束
EL2‧‧‧投影光束
EPC1~EPC3‧‧‧邊緣位置控制器
FR1‧‧‧供應用捲筒
FR2‧‧‧回收用捲筒
Gp1、Gp2‧‧‧塗布機構
HA1、HA2‧‧‧加熱室
IR1~IR6‧‧‧照明區域
IL1~IL6‧‧‧照明光學系
ILM‧‧‧照明光學模組
M、M1、M2、M3、M4‧‧‧光罩
P‧‧‧基板
P1‧‧‧光罩面
P2‧‧‧支承面
P3、P4‧‧‧第1、第2反射面
P7‧‧‧中間像面
PA1~PA7‧‧‧投影區域
PBS‧‧‧偏光分束器
PL‧‧‧投影光學系
PLM‧‧‧投影光學模組
R1‧‧‧壓輥
R2‧‧‧塗布輥
Rm‧‧‧曲率半徑
Rp‧‧‧曲率半徑
SF‧‧‧軸
Sx‧‧‧間隔
TAB‧‧‧周邊電路區域
U1~Un‧‧‧處理裝置
U3、U3a、U3b‧‧‧曝光裝置(基板處理裝置)
圖1係顯示第1實施形態之元件製造系統之整體構成的圖。
圖2係顯示第1實施形態之曝光裝置(基板處理裝置)之整體構成的圖。
圖3係顯示圖2所示之曝光裝置之照明區域及投影區域之配置的圖。
圖4係顯示圖2所示之曝光裝置之照明光學系及投影光學系之構成的圖。
圖5係顯示照射於圓筒光罩之照明光束之狀態、與從圓筒光罩發出之投影光束之狀態的圖。
圖6係顯示構成圓筒光罩之圓筒輪與光罩之概略構成的立體圖。
圖7係顯示於圓筒光罩之光罩面取一面顯示面板用之光罩時之配置例的展開圖。
圖8係顯示於圓筒光罩之光罩面將同一尺寸之光罩3個排成一列之取3面之配置例的展開圖。
圖9係顯示於圓筒光罩之光罩面將同一尺寸之光罩4個排成一列之取4面之配置例的展開圖。
圖10係顯示於圓筒光罩之光罩面將同一尺寸之光罩排成二行二列之取4面之配置例的展開圖。
圖11係說明長寬比2:1之顯示面板用光罩取2面之配置例的展開圖。
圖12係在特定之容許散焦量下,模擬圓筒光罩之直徑與曝光狹縫寬之關係的圖表。
圖13係顯示60英吋顯示面板用光罩取1面時之具體例的展開圖。
圖14係顯示光罩取2面之配置例的展開圖。
圖15係顯示32英吋顯示面板用光罩取2面之第1配置例的展開圖。
圖16係顯示32英吋顯示面板用光罩取2面之第2配置例的展開圖。
圖17係顯示32英吋顯示面板用光罩取1面時之具體例的展開圖。
圖18係顯示32英吋顯示面板用光罩取3面時之具體配置例的展開圖。
圖19係顯示37英吋顯示面板用光罩取3面時之具體配置例的展開圖。
圖20係顯示第2實施形態之曝光裝置(基板處理裝置)之整體構成的圖。
圖21係顯示第3實施形態之曝光裝置(基板處理裝置)之整體構成的圖。
圖22係顯示以元件製造系統進行之元件製造方法的流程圖。
針對用以實施本發明之形態(實施形態),一邊參照圖面一邊加以詳細說明如下。本發明並不受以下實施形態記載內容之限定。又,以下記載之構成要素中,當然包含本領域之業者易於想到之、實質上相同之物。再者,以下記載之構成要素可適當的加以組合。此外,在不脫離本發明之要旨範圍內可進行構成要素之各種省略、置換或變更。例如,以下之實施形態中,作為元件雖係以製造可撓性顯示器之場合為例加以說明,但不限於此。作為元件,亦可以是製造形成以銅箔等構成之配線圖案的配線基板、形成多數半導體元件(電晶體、二極體等)之基板等。
第1實施形態中,對基板施以曝光處理之基板處理裝置係曝光裝置。又,曝光裝置係組裝在對曝光後之基板施以各種處理以製造元件之元件製造系統中。首先,說明元件製造系統。
<元件製造系統>
圖1係顯示第1實施形態之元件製造系統之構成的圖。圖1所示之元件製造系統1,係製造作為元件之可撓性顯示器的生產線(可撓性顯示器製造線)。作為 可撓性顯示器,例如有有機EL顯示器等。此元件製造系統1,係從將可撓性基板P捲繞成捲筒狀之供應用捲筒FR1送出該基板P,並對送出之基板P連續的施以各種處理後,將處理後之基板P作為可撓性元件捲繞於回收用捲筒FR2、所謂之捲對捲(Roll to Roll)方式者。第1實施形態之元件製造系統1,係顯示將成薄膜狀片材之基板P從供應用捲筒FR1送出,從供應用捲筒FR1送出之基板P,依序經n台之處理裝置U1、U2、U3、U4、U5、...Un,捲繞至回收用捲筒FR2為止之例。首先,針對作為元件製造系統1之處理對象的基板P加以說明。
基板P,例如係使用由樹脂薄膜、不鏽鋼等之金屬或合金構成之箔(foil)等。作為樹脂薄膜之材質,例如包含聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚酯樹脂、乙烯乙烯共聚物樹脂、聚氯乙烯樹脂、纖維素樹酯、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、乙酸乙烯酯樹脂中之1或2種以上。
基板P,以選擇例如熱膨脹係數顯著較大、而能在對基板P實施之各種處理中因受熱而產生之變形量可實質忽視者較佳。熱膨脹係數,例如,可藉由將無機填充物混入樹脂薄膜中,據以設定為較對應製程溫度等之閾值小。無機填充物,可以是例如,氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、氧化矽等。又,基板P可以是以浮製法等製造之厚度100μm程度之極薄玻璃之單層體、或於此極薄玻璃貼合上述樹脂薄膜、箔等之積層體。
以此方式構成之基板P,被捲繞成捲筒狀而成為供應用捲筒FR1,此供應用捲筒FR1被裝著於元件製造系統1。裝有供應用捲筒FR1之元件製造系統1,對從供應用捲筒FR1送出之基板P反覆實施用以製造1個元件之各種處理。因此,處理後之基板P成為複數個元件連結之狀態。也就是說,從供應用捲筒FR1送出之基板P,為多面用之基板。此外,基板P亦可以是藉由預先之既定前處理,將其表面予以改質而活性化者、或於表面形成用以精密圖案化之微細間隔壁構造(凹凸構造)者。
處理後之基板P,被捲繞成捲筒狀作為回收用捲筒FR2加以回收。回收用捲筒FR2,被安裝於未圖示之切割裝置。裝有回收用捲筒FR2之切割裝置,將處理後之基板P分割(切割)成各個元件,據以成複數個元件。基板P之尺寸,例如,寬度方向(短邊之方向)之尺寸為10cm~2m程度、而長度方向(長條之方向)尺寸則為10m以上。當然,基板P之尺寸不限於上述尺寸。
圖1中,X方向、Y方向及Z方向成一正交之正交座標系。X方向係在水平面內,連結供應用捲筒FR1及回收用捲筒FR2之方向,為圖1中之左右方向。Y方向係在水平面內與X方向正交之方向,為圖1中之前後方向。Y方向係供應用捲筒FR1及回收用捲筒FR2之軸方向。Z方向係鉛直方向,為圖1中之上下方向。
元件製造系統1,具備供應基板P之基板供應裝置2、對由基板供應裝置2供應之基板P施以各種處理之處理裝置U1~Un、回收經處理裝置U1~Un施以處理之基板P之基板回收裝置4、以及控制元件製造系統1之各裝置之上位控制裝置5。
於基板供應裝置2,以可旋轉之方式安裝供應用捲筒FR1。基板供應裝置2,具有從所安裝之供應用捲筒FR1送出基板P的驅動輥DR1、與調整基板P在寬度方向(Y方向)之位置的邊緣位置控制器EPC1。驅動輥DR1,一邊夾持基板P之表背兩面一邊旋轉,將基板P從供應用捲筒FR1往朝向回收用捲筒FR2之搬送方向送出,據以將基板P供應至處理裝置U1~Un。此時,邊緣位置控制器EPC1係以基板P在寬度方向端部(邊緣)之位置,相對目標位置在±十數μm程度範圍至±數十μm程度之範圍內之方式,使基板P移動於寬度方向,以修正基板P在寬度方向之位置。
於基板回收裝置4,以可旋轉之方式裝有回收用捲筒FR2。基板回收裝置4,具有將處理後之基板P拉向回收用捲筒FR2側的驅動輥DR2、與調整 基板P在寬度方向(Y方向)之位置的邊緣位置控制器EPC2。基板回收裝置4,一邊以驅動輥DR2夾持基板P之表背兩面一邊旋轉,將基板P拉向搬送方向,並藉由使回收用捲筒FR2旋轉,據以捲繞基板P。此時,邊緣位置控制器EPC2與邊緣位置控制器EPC1同樣構成,修正基板P在寬度方向之位置,以避免基板P之寬度方向端部(邊緣)在寬度方向產生不均。
處理裝置U1,係在從基板供應裝置2供應之基板P表面塗布感光性機能液之塗布裝置。作為感光性機能液,例如係使用光阻劑、感光性矽烷耦合劑(感光性親撥液性改質材、感光性鍍敷還元材等)、UV硬化樹脂液等。處理裝置U1,從基板P之搬送方向上游側起,依序設有塗布機構Gp1與乾燥機構Gp2。塗布機構Gp1,具有捲繞基板P之壓輥R1、與和壓輥R1對向之塗布輥R2。塗布機構Gp1在將所供應之基板P捲繞於壓輥R1之狀態下,以壓輥R1及塗布輥R2夾持基板P。接著,塗布機構Gp1藉由使壓輥R1及塗布輥R2旋轉,一邊使基板P移動於搬送方向、一邊以塗布輥R2塗布感光性機能液。乾燥機構Gp2吹出熱風或乾燥空氣等之乾燥用空氣以除去感光性機能液中所含之溶質(溶劑或水),使塗有感光性機能液之基板P乾燥,以在基板P上形成感光性機能層。
處理裝置U2,係為了使形成在基板P表面之感光性機能層安定,而將從處理裝置U1搬送之基板P加熱至既定温度(例如,數10~120℃程度)之加熱裝置。處理裝置U2,從基板P之搬送方向上游側起依序設有加熱室HA1與冷卻室HA2。加熱室HA1,於其內部設有複數個輥及複數個空氣翻轉桿(air turn bar),複數個輥及複數個空氣翻轉桿構成基板P之搬送路徑。複數個輥以接觸基板P背面之方式設置,複數個空氣翻轉桿以非接觸狀態設於基板P之表面側。複數個輥及複數個空氣翻轉桿為加長基板P之搬送路徑,而呈蛇行狀之搬送路徑。通過加熱室HA1內之基板P,一邊沿蛇行狀之搬送路徑被搬送、一邊被加熱至既定温度。冷卻室HA2,為使在加熱室HA1加熱之基板P之温度與後製程(處理裝 置U3)之環境温度一致,而將基板P冷卻至環境温度。冷卻室HA2,其內部設有複數個輥,複數個輥,與加熱室HA1同樣的,為加長基板P之搬送路徑而呈蛇行狀搬送路徑之配置。通過冷卻室HA2內之基板P,一邊沿蛇行狀之搬送路徑被搬送一邊被冷卻。於冷卻室HA2之搬送方向下游側,設有驅動輥DR3,驅動輥DR3一邊夾持通過冷卻室HA2之基板P一邊旋轉,據以將基板P供應向處理裝置U3。
處理裝置(基板處理裝置)U3,係對從處理裝置U2供應、表面形成有感光性機能層之基板(感光基板)P,投影曝光顯示器用電路或配線等圖案之曝光裝置。詳細將留待後敘,處理裝置U3以照明光束照明反射型之圓筒光罩M(圓筒輪21),將照明光束被光罩M反射所得之投影光束投影曝光於基板P。處理裝置U3,具有將從處理裝置U2供應之基板P送往搬送方向下游側的驅動輥DR4、與調整基板P在寬度方向(Y方向)之位置的邊緣位置控制器EPC3。驅動輥DR4藉由在夾持基板P之表背兩面之同時進行旋轉,將基板P送向搬送方向下游側,據以朝在曝光位置安定支承基板P旋轉筒(基板支承筒)25供應基板P。邊緣位置控制器EPC3與邊緣位置控制器EPC1同樣構成,修正基板P在寬度方向之位置,以使在曝光位置之基板P之寬度方向成為目標位置。
處理裝置U3,具備緩衝部DL,此緩衝部DL具有在對曝光後之基板P賦予鬆弛之狀態下,將基板P送往搬送方向下游側之2組驅動輥DR6、DR7。2組驅動輥DR6、DR7於基板P之搬送方向相隔既定間隔配置。驅動輥DR6夾持搬送之基板P之上游側並旋轉,驅動輥DR7則夾持被搬送之基板P之下游側並旋轉,據以將基板P供應向處理裝置U4。此時,基板P由於被賦予鬆弛,因此能吸收在較驅動輥DR7靠搬送方向下游側所產生之搬送速度之變動,而能消除搬送速度之變動對基板P之曝光處理之影響。又,於處理裝置U3內,為進行圓筒光罩M(以下,亦有僅稱為光罩M之情形)之光罩圖案之一部分之像與基板P之相對位置對準(對準,alignment),而設有檢測預先形成在基板P之對準標記、或形成 在旋轉筒(基板支承筒)25外周面一部分之基準圖案等的對準顯微鏡AMG1、AMG2。
處理裝置U4,係對從處理裝置U3搬送而來之曝光後之基板P,進行濕式之顯影處理、無電電鍍處理等之濕式處理裝置。處理裝置U4,於其內部具有於鉛直方向(Z方向)階段化之3個處理槽BT1、BT2、BT3、與搬送基板P之複數個輥。複數個輥係以基板P依序通過3個處理槽BT1、BT2、BT3內部之搬送路徑的方式配置。於處理槽BT3之搬送方向下游側設有驅動輥DR8,驅動輥DR8藉由一邊夾持通過處理槽BT3後之基板P一邊旋轉,據以將基板P供應向處理裝置U5。
雖省略圖示,但處理裝置U5係使從處理裝置U4搬送而來之基板P乾燥的乾燥裝置。處理裝置U5,除去附著在處理裝置U4中經濕式處理而附著於基板P之液滴,並調整基板P之水分含有量。由處理裝置U5加以乾燥之基板P,經由若干個處理裝置後被搬送至處理裝置Un。在以處理裝置Un加以處理後,基板P即被捲繞於基板回收裝置3之回收用捲筒FR2。
上位控制裝置5,統籌控制基板供應裝置2、基板回收裝置4及複數個處理裝置U1~Un。上位控制裝置5控制基板供應裝置2及基板回收裝置4,將基板P從基板供應裝置2搬送向基板回收裝置4。又,上位控制裝置5,與基板P之搬送同步,控制複數個處理裝置U1~Un,以實施對基板P之各種處理。
<曝光裝置(基板處理裝置)>
其次,針對作為第1實施形態之處理裝置U3之曝光裝置(基板處理裝置)之構成,參照圖2至圖5加以說明。圖2係顯示第1實施形態之曝光裝置(基板處理裝置)之整體構成的圖。圖3係顯示圖2所示曝光裝置之照明區域及投影區域之配置的圖。圖4係顯示圖2所示曝光裝置之照明光學系及投影光學系之構成的圖。圖5係顯示照射於光罩之照明光束、及從光罩射出之投影光束之狀態的圖。
圖2所示之曝光裝置U3係所謂的掃描曝光裝置,一邊將基板P往搬送方向搬送、一邊將形成在圓筒狀光罩M之外周面之光罩圖案之像投影曝光至基板P表面。又,圖2係一X方向、Y方向及Z方向正交之正交座標系,與圖1為相同之正交座標系。
首先,說明用於曝光裝置U3之光罩M(圖1中之圓筒光罩M)。光罩M係例如使用金屬製圓筒體之反射型光罩。光罩M之圖案,係形成在以延伸於Y方向之第1軸AX1為中心之曲率半徑Rm之外周面(圓周面)的圓筒基材。光罩M之圓周面為形成有既定光罩圖案之光罩面(第1面)P1。光罩面P1,包含於既定方向將光束以高效率加以反射之高反射部、與於既定方向不反射或以低效率反射光束之反射抑制部(低反射部)。光罩圖案由高反射部及反射抑制部形成。此處,反射抑制部只要使反射向既定方向之光減少即可。因此,反射抑制部可以吸收光之材料、使光穿透之材料、或除特定方向以外使光繞射之材料構成。曝光裝置U3,作為上述構成之光罩M,可使用以鋁及SUS等金屬之圓筒基材作成之光罩。因此,曝光裝置U3可使用價廉之光罩進行曝光。
又,於光罩M,可以是形成有對應1個顯示元件之面板用圖案之全體或一部分,亦可以是形成有對應複數個顯示元件之面板用圖案。此外,光罩M可以是面板用圖案於繞第1軸AX1之周方向反覆形成複數個之取多面者、或小型面板用圖案在與第1軸AX1平行之方向反覆形成複數個之取多面者。再者,光罩M亦可以是形成有第1顯示元件之面板用圖案與和第1顯示元件尺寸等相異之第2顯示元件之面板用圖案的異尺寸圖案之取多面者。又,光罩M只要是具有以第1軸AX1為中心之曲率半徑為Rm之圓周面即可,並不限定於圓筒體之形狀。例如,光罩M可以是具有圓周面之圓弧狀板材。此外,光罩M可以是薄板狀、亦可以是使薄板狀之光罩M彎曲以做成具有圓周面者。
其次,說明圖2所示之曝光裝置U3。曝光裝置U3除上述驅動輥 DR4、DR6、DR7、基板支承筒25、邊緣位置控制器EPC3及對準顯微鏡AMG1、AMG2外,亦具有光罩保持機構11、基板支承機構12、照明光學系IL、投影光學系PL、以及下位控制裝置16。曝光裝置U3將從光源裝置13射出之照明光,透過照明光學系IL與投影光學系PL之一部分照射於被光罩保持機構11之光罩保持筒21(以下,亦稱圓筒輪21)支承之光罩M之形成有圖案的光罩面P1,將於光罩M之光罩面P1反射之投影光束(成像光),透過投影光學系PL投射至以基板支承機構12之基板支承筒25支承之基板P。
下位控制裝置16控制曝光裝置U3之各部,使各部實施處理。下位控制裝置16可以是元件製造系統1之上位控制裝置5之一部分或全部。又,下位控制裝置16亦可以是受上位控制裝置5控制、與上位控制裝置5為不同之另一裝置。下位控制裝置16,例如包含電腦。
光罩保持機構11具有保持光罩M之圓筒輪21、與使圓筒輪21旋轉之第1驅動部22。圓筒輪21將光罩M保持成以光罩M之第1軸AX1為旋轉中心之曲率半徑為Rm的圓筒。第1驅動部22連接於下位控制裝置16,使圓筒輪21以第1軸AX1為旋轉中心旋轉。
又,光罩保持機構11之圓筒輪21,雖於其外周面以高反射部與低反射部直接形成光罩圖案,但不限於此構成。作為光罩保持機構11之圓筒輪21,可順著其外周面捲繞薄板狀之反射型光罩M來加以保持。此外,作為光罩保持機構11之圓筒輪21,亦可經事先以半徑Rm彎曲成圓弧狀之板狀反射型光罩M以可裝拆之方式保持於圓筒輪21之外周面。
基板支承機構12,具有支承基板P之基板支承筒25、使基板支承筒25旋轉支第2驅動部26、一對空氣翻轉桿ATB1、ATB2、以及一對導輥27、28。基板支承筒25,形成為具有以延伸於Y方向之第2軸AX2為中心之曲率半徑為Rp之外周面(圓周面)的圓筒形狀。此處,第1軸AX1與第2軸AX2彼此平行,以通 過(包含)第1軸AX1及第2軸AX2之面為中心面CL。基板支承筒25之圓周面之一部分為支承基板P之支承面P2。也就是說,基板支承筒25,係藉由將基板P捲繞於其支承面P2,據以使基板P彎曲成圓筒面狀來安定的加以支承。第2驅動部26連接於下位控制裝置16,使基板支承筒25以第2軸AX2為旋轉中心旋轉。一對空氣翻轉桿ATB1、ATB2與一對導輥27、28夾著(隔著)基板支承筒25分別設置在基板P之搬送方向上流側及下流側。導輥27將從驅動輥DR4搬送而來之基板P透過空氣翻轉桿ATB1引導至基板支承筒25,導輥28將經由基板支承筒25從空氣翻轉桿ATB2搬送而來之基板P引導至驅動輥DR6。
基板支承機構12,藉由第2驅動部26使基板支承筒25旋轉,據以將導入基板支承筒25之基板P在以基板支承筒25之支承面P2加以支承之同時,以既定速度送往長度方向(X方向)。
此時,連接於第1驅動部22及第2驅動部26之下位控制裝置16,使圓筒輪21與基板支承筒25以既定旋轉速度比同步旋轉,據以將形成在光罩M之光罩面P1之光罩圖案之投影像,連續反覆的掃描曝光至捲繞在基板支承筒25之支承面P2之基板P表面(順著圓周面彎曲之面)。曝光裝置U3、第1驅動部22及第2驅動部26為本實施形態之移動機構。又,圖2所示之曝光裝置U3中,較導輥27位於基板P之搬送方向上流側之部分為將基板P供應至基板支承筒25之支承面P2的基板供應部。於基板供應部,可直接設置圖1所示之供應用捲筒FR1。同樣的,較導輥28位於基板P之搬送方向下流側之部分為從基板支承筒25之支承面P2回收基板P的基板回收部。於基板回收部,可直接設置圖1所示之回收用捲筒FR2。
光源裝置13係射出照明於光罩M之照明光束EL1。光源裝置13具有光源31與導光構件32。光源31係射出既定波長之光的光源。光源31係例如水銀燈等之燈光源、準分子雷射等之氣體雷射光源、雷射二極體、發光二極體(LED)等之固體雷射光源。光源31射出之照明光,在使用例如水銀燈之情形 時可利用紫外線帶之輝線(g線、h線、i線)、在使用準分子雷射光源之情形時可利用KrF準分子雷射光(波長248nm)及ArF準分子雷射光(波長193nm)等之遠紫外光(DUV光)。此處,光源31以射出包含波長較i線(365nm之波長)短之照明光束EL1較佳。作為此種照明光束EL1,可使用作為YAG雷射之第3高次諧波射出之雷射光(波長355nm)、作為YAG雷射之第4高次諧波射出之雷射光(波長266nm)。
導光構件32將從光源31射出之照明光束EL1導向照明光學系IL。導光構件32可以使用光纖、或反射鏡之中繼模組等構成。又,導光構件32,在設有複數個照明光學系IL之情形時,將來自光源31之照明光束EL1分割為複數條後,將複數個照明光束EL1導向複數個照明光學系IL。本實施形態之導光構件32,係將從光源31射出之照明光束EL1成既定偏光狀態之光射入偏光分束器PBS。偏光分束器PBS,為以垂射方式照明光罩M而設在光罩M與投影光學系PL之間,反射S偏光之直線偏光的光束、而使P偏光之直線偏光的光束穿透。因此,光源裝置13係射射出入偏光分束器PBS之照明光束EL1成為直線偏光(S偏光)之光束的照明光束EL1。光源裝置13對偏光分束器PBS射出波長及相位一致之偏光雷射。例如,光源裝置13,在從光源31射出之光束係經偏光之光時,作為導光構件32使用偏波面保存光纖,在維持從光源裝置13輸出之雷射光之偏光狀態下進行導光。此外,例如,亦可以光纖引導從光源31輸出之光束,並以偏光板使從光纖輸出之光偏光。亦即,光源裝置13,在隨機偏光之光束被引導時,可以偏光板使隨機偏光之光束偏光。又,光源裝置13,亦可藉由使用透鏡等之中繼光學系,引導從光源31輸出之光束。
此處,如圖3所示,第1實施形態之曝光裝置U3係想定所謂之多透鏡方式之曝光裝置。又,圖3中,顯示了被保持於圓筒輪21之光罩M上之照明區域IR從-Z側所見的俯視圖(圖3之左圖)、與被基板支承筒25支承之基板P上 之投影區域PA從+Z側所見的俯視圖(圖3之右圖)。圖3之符號Xs代表圓筒輪21及基板支承筒25之移動方向(旋轉方向)。多透鏡方式之曝光裝置U3,對光罩M上之複數個(第1實施形態中例如為6個)照明區域IR1~IR6分別以照明光束EL1加以照明,將各照明光束EL1於各照明區域IR1~IR6反射所得之複數個投影光束EL2,投影曝光至基板P上之複數個(第1實施形態中例如為6個)投影區域PA1~PA6。
首先,說明以照明光學系IL照明之複數個照明區域IR1~IR6。如圖3所示,複數個照明區域IR1~IR6,夾著中心面CL,於旋轉方向上流側之光罩M上配置第1照明區域IR1、第3照明區域IR3及第5照明區域IR5,於旋轉方向下流側之光罩M上配置第2照明區域IR2、第4照明區域IR4及第6照明區域IR6。各照明區域IR1~IR6,係具有延伸於光罩M之軸方向(Y方向)之平行短邊及長邊的細長梯形區域。此時,梯形之各照明區域IR1~IR6,呈其短邊位於中心面CL側、其長邊位於外側之區域。第1照明區域IR1、第3照明區域IR3及第5照明區域IR5於軸方向相隔既定間隔配置。又,第2照明區域IR2、第4照明區域IR4及第6照明區域IR6於軸方向相隔既定間隔配置。此時,第2照明區域IR2係於軸方向配置在第1照明區域IR1與第3照明區域IR3之間。同樣的,第3照明區域IR3於軸方向配置在第2照明區域IR2與第4照明區域IR4之間。第4照明區域IR4於軸方向配置在第3照明區域IR3與第5照明區域IR5之間。第5照明區域IR5於軸方向配置在第4照明區域IR4與第6照明區域IR6之間。各照明區域IR1~IR6,係配置成於Y方向相鄰之梯形照明區域之斜邊部之三角部彼此向光罩M之周方向(X方向)旋轉時,彼此重疊(overlap)。又,第1實施形態中,各照明區域IR1~IR6雖係梯形區域,但亦可以是長方形區域。
又,光罩M,具有形成光罩圖案之圖案形成區域A3、與未形成光罩圖案之非圖案形成區域A4。非圖案形成區域A4係不易反射照明光束EL1之低反射區域(反射抑制部),以框狀圍繞圖案形成區域A3配置。第1~第6照明區域IR1~IR6係配置成覆蓋圖案形成區域A3於Y方向之全寬。
照明光學系IL對應複數個照明區域IR1~IR6設置有複數個(第1實施形態中例如為6個)。於複數個照明光學系(分割照明光學系)IL1~IL6,分別射入來自光源裝置13之照明光束EL1。各照明光學系IL1~IL6將從光源裝置13射入之各照明光束EL1分別導向各照明區域IR1~IR6。也就是說,第1照明光學系IL1將照明光束EL1導向第1照明區域IR1,同樣的,第2~第6照明光學系IL2~IL6將照明光束EL1導向第2~第6照明區域IR2~IR6。複數個照明光學系IL1~IL6,夾著中心面CL,在配置第1、第3、第5照明區域IR1、IR3、IR5之側(圖2之左側)配置第1照明光學系IL1、第3照明光學系IL3及第5照明光學系IL5。第1照明光學系IL1、第3照明光學系IL3及第5照明光學系IL5於Y方向相隔既定間隔配置。又,複數個照明光學系IL1~IL6,夾著中心面CL,在配置第2、第4、第6照明區域IR2、IR4、IR6之側(圖2之右側)配置第2照明光學系IL2、第4照明光學系IL4及第6照明光學系IL6。第2照明光學系IL2、第4照明光學系IL4及第6照明光學系IL6於Y方向相隔既定間隔配置。此時,第2照明光學系IL2於軸方向配置在第1照明光學系IL1與第3照明光學系IL3之間。同樣的,第3照明光學系IL3、第4照明光學系IL4、第5照明光學系IL5,於軸方向分別配置在第2照明光學系IL2與第4照明光學系IL4之間、第3照明光學系IL3與第5照明光學系IL5之間、第4照明光學系IL4與第6照明光學系IL6之間。此外,第1照明光學系IL1、第3照明光學系IL3及第5照明光學系IL5與第2照明光學系IL2、第4照明光學系IL4及第6照明光學系IL6,從Y方向看係配置成對稱。
其次,參照圖4,說明各照明光學系IL1~IL6。又,由於各照明光學系IL1~IL6之構成相同,因此以第1照明光學系IL1(以下,僅稱為照明光學系IL)為例加以說明。
照明光學系IL,為以均勻照度照明照明區域IR(第1照明區域IR1),將來自光源裝置13之光源31之照明光束EL1對光罩M上之照明區域IR進行柯勒照明。又,照明光學系IL係使用偏光分束器PBS之落射照明系。照明光學系IL,從來自光源裝置13之照明光束EL1之射入側起依序具有照明光學模組ILM、偏光分束器PBS、以及1/4波長板41。
如圖4所示,照明光學模組ILM從照明光束EL1之射入側起依序包含準直透鏡51、複眼透鏡52、複數個聚光透鏡53、柱面透鏡54、照明視野光闌55、以及中繼透鏡系56,設在第1光軸BX1上。於準直透鏡51係射入從導光構件32射出之光、照射於複眼透鏡52之射入側面整體。複眼透鏡52之射出側面之中心配置在第1光軸BX1上。複眼透鏡52將來自準直透鏡51之照明光束EL1生成分割成多數點光源像之面光源像。照明光束EL1從該面光源像生成。此時,生成點光源像之複眼透鏡52之射出側之面,係藉由從複眼透鏡52透過照明視野光闌55至後述投影光學系PL之第1凹面鏡72的各種透鏡,與第1凹面鏡72之反射面所在之光瞳面光學上共軛。設在複眼透鏡52之射出側之聚光透鏡53之光軸,配置在第1光軸BX1上。聚光透鏡53,將來自形成在複眼透鏡52射出側之多數點光源像之各個的光,使其重疊在照明視野光闌55上後,以均一之照度分布照射照明視野光闌55。照明視野光闌55,具有與圖3所示之照明區域IR相似之梯形或長方形之矩形開口部,該開口部之中心配置在第1光軸BX1上。藉由配置在從照明視野光闌55至光罩M之光路中的中繼透鏡系(成像系)56、偏光分束器PBS、1/4波長板41,照明視野光闌55之開口部被配置成與光罩M上之照明區域IR成光學共軛之關係。中繼透鏡系56由沿第1光軸BX1配置之複數個透鏡56a、56b、56c、56d構成,將穿透照明視野光闌55之開口部之照明光束EL1透過偏光分束器PBS照射於光罩M上之照明區域IR。在聚光透鏡53之射出側、且與照明視野光闌55相鄰之位置設有柱面透鏡54。柱面透鏡54係射入側為平面、射出側為凸圓筒透鏡面之平凸柱面透鏡。柱面透鏡54之光軸配置在第1光軸BX1上。柱面透鏡54,使照射於光罩M上之照明區域IR之照明光束EL1之各主光線在XZ面內收斂,於Y方向則使其成平行狀態。
偏光分束器PBS配置在照明光學模組ILM與中心面CL之間。偏光分束器PBS,反射在波面分割面成為S偏光之直線偏光的光束、而使P偏光之直線偏光的光束穿透。此處,若設射入偏光分束器PBS之照明光束EL1為S偏光之直線偏光,照明光束EL1即在偏光分束器PBS之波面分割面反射、穿透1/4波長板41成為圓偏光照射光罩M上之照明區域IR。於光罩M上之照明區域IR反射之投影光束EL2,藉由再次通過1/4波長板41而從圓偏光轉換成直線P偏光,穿透偏光分束器PBS之波面分割面後朝向投影光學系PL。偏光分束器PBS,以能將射入波面分割面之照明光束EL1之大部分加以反射、並使投影光束EL2之大部分穿透者較佳。在偏光分束器PBS之波面分割面的偏光分離特性以消光比表示,由於該消光比亦會因朝向波面分割面之光線之射入角而改變,因此,波面分割面之特性係以對實用上成像性能之影響不會成為問題之方式,在亦考慮照明光束EL1及投影光束EL2之NA(開口數)的情形下進行設計。
圖5係將照射於光罩M上照明區域IR之照明光束EL1、與在照明區域IR反射之投影光束EL2之動作,在XZ面(與第1軸AX1垂直之面)內誇張顯示的圖。如圖5所示,上述照明光學系IL,為使在光罩M之照明區域IR反射之投影光束EL2之主光線成為遠心(平行系),而使照射於光罩M之照明區域IR之照明光束EL1之各主光線,在XZ面(與第1軸AX1垂直之面)內刻意的成非遠心的狀態,在YZ面(與中心面CL平行)內則成遠心的狀態。照明光束EL1之此種特性,係由圖4中所示之柱面透鏡54來賦予。
具體而言,當設定通過光罩面P1上照明區域IR之周方向中央點Q1朝向第1軸AX1的線、與光罩面P1之半徑Rm之1/2之圓的交點Q2(1/2半徑 位置)時,係以通過照明區域IR之照明光束EL1之各主光線在XZ面係朝向交點Q2之方式,設定柱面透鏡54之凸圓筒透鏡面之曲率。如此一來,在照明區域IR內反射之投影光束EL2之各主光線,於XZ面內,成為與通過第1軸AX1、點Q1、交點Q2之直線平行(遠心)的狀態。
其次,說明以投影光學系PL加以投影曝光之複數個投影區域PA1~PA6。如圖3所示,基板P上之複數個投影區域PA1~PA6係與光罩M上之複數個照明區域IR1~IR6對應配置。也就是說,基板P上之複數個投影區域PA1~PA6,夾著中心面CL,於搬送方向上流側之基板P上配置第1投影區域PA1、第3投影區域PA3及第5投影區域PA5,於搬送方向下流側之基板P上配置第2投影區域PA2、第4投影區域PA4及第6投影區域PA6。各投影區域PA1~PA6,係具有延伸於基板P之寬度方向(Y方向)之短邊及長邊的細長梯形(矩形狀)區域。此時,梯形之各投影區域PA1~PA6,係其短邊位於中心面CL側、其長邊位於外側之區域。第1投影區域PA1、第3投影區域PA3及第5投影區域PA5於寬度方向相隔既定間隔配置。此外,第2投影區域PA2、第4投影區域PA4及第6投影區域PA6於寬度方向相隔既定間隔配置。此時,第2投影區域PA2,於軸方向,係配置在第1投影區域PA1與第3投影區域PA3之間。同樣的,第3投影區域PA3,於軸方向,係配置在第2投影區域PA2與第4投影區域PA4之間。第4投影區域PA4,於軸方向,配置在第3投影區域PA3與第5投影區域PA5之間。第5投影區域PA5,於軸方向,配置在第4投影區域PA4與第6投影區域PA6之間。各投影區域PA1~PA6,與各照明區域IR1~IR6同樣的,係配置成於Y方向相鄰之梯形投影區域PA之斜邊部之三角部彼此於基板P之搬送方向重疊(overlap)。此時,投影區域PA成為在相鄰投影區域PA之重複區域的曝光量與在不重複區域之曝光量實質相同的形狀。又,第1~第6投影區域PA1~PA6係配置成能涵蓋曝光至基板P上之曝光區域A7之Y方向全寬。
此處,圖2中,於XZ面內觀察時,從光罩M上照明區域IR1(及IR3、IR5)之中心點至照明區域IR2(及IR4、IR6)之中心點的周長,係設定成與從順著支承面P2之基板P上之投影區域PA1(及PA3、PA5)之中心點至投影區域PA2(及PA4、PA6)之中心點的周長實質相等。
投影光學系PL係對應複數個投影區域PA1~PA6設置複數個(第1實施形態中例如為6個)。於複數個投影光學系(分割投影光學系)PL1~PL6,分別射入從複數個照明區域IR1~IR6反射之複數個投影光束EL2。各投影光學系PL1~PL6,將於光罩M反射之各投影光束EL2分別導向各投影區域PA1~PA6。也就是說,第1投影光學系PL1將來自第1照明區域IR1之投影光束EL2導向第1投影區域PA1,同樣的,第2~第6投影光學系PL2~PL6將來自第2~第6照明區域IR2~IR6之各投影光束EL2導向第2~第6投影區域PA2~PA6。複數個投影光學系PL1~PL6,夾著中心面CL,在配置第1、第3、第5投影區域PA1、PA3、PA5之側(圖2之左側),配置第1投影光學系PL1、第3投影光學系PL3及第5投影光學系PL5。第1投影光學系PL1、第3投影光學系PL3及第5投影光學系PL5於Y方向相隔既定間隔配置。又,複數個投影光學系PL1~PL6,夾著中心面CL,在配置第2、第4、第6投影區域PA2、PA4、PA6之側(圖2之右側),配置第2投影光學系PL2、第4投影光學系PL4及第6投影光學系PL6。第2投影光學系PL2、第4投影光學系PL4及第6投影光學系PL6於Y方向相隔既定間隔配置。此時,第2投影光學系PL2,於軸方向,係配置在第1投影光學系PL1與第3投影光學系PL3之間。同樣的,第3投影光學系PL3、第4投影光學系PL4、第5投影光學系PL5,於軸方向,係配置在第2投影光學系PL2與第4投影光學系PL4之間、第3投影光學系PL3與第5投影光學系PL5之間、以及第4投影光學系PL4與第6投影光學系PL6之間。又,第1投影光學系PL1、第3投影光學系PL3及第5投影光學系PL5、與第2投影光學系PL2、第4投影光學系PL4及第6投影光學系PL6,從Y方向看係配置成對稱。
再次參照圖4,說明各投影光學系PL1~PL6。又,由於各投影光學系PL1~PL6為相同構成,因此以第1投影光學系PL1(以下,僅稱為投影光學系PL)為例進行說明。
投影光學系PL將在光罩M上照明區域IR(第1照明區域IR1)之光罩圖案之像,投影至基板P上之投影區域PA。投影光學系PL,從來自光罩M之投影光束EL2之射入側起依序具有上述1/4波長板41、上述偏光分束器PBS、以及投影光學模組PLM。
1/4波長板41及偏光分束器PBS係與照明光學系IL兼用。換言之,照明光學系IL及投影光學系PL共有1/4波長板41及偏光分束器PBS。
於照明區域IR反射之投影光束EL2,成為遠心狀態(各主光線彼此平行的狀態)射入投影光學系PL。於照明區域IR反射之圓偏光的投影光束EL2藉由1/4波長板41從圓偏光被轉換成直線偏光(P偏光)後,射入偏光分束器PBS。射入偏光分束器PBS之投影光束EL2在穿透偏光分束器PBS後,射入投影光學模組PLM。
投影光學模組PLM係對應照明光學模組ILM設置。也就是說,第1投影光學系PL1之投影光學模組PLM將被第1照明光學系IL1之照明光學模組ILM照明之第1照明區域IR1之光罩圖案之像,投影至基板P上之第1投影區域PA1。同樣的,第2~第6投影光學系PL2~PL6之投影光學模組LM將被第2~第6照明光學系IL2~IL6之照明光學模組ILM照明之第2~第6照明區域IR2~IR6之光罩圖案之像,投影至基板P上之第2~第6投影區域PA2~PA6。
如圖4所示,投影光學模組PLM,具備將在照明區域IR之光罩圖案之像成像於中間像面P7的第1光學系61、將以第1光學系61成像之中間像之至少一部分再成像於基板P之投影區域PA的第2光學系62、以及配置在形成中間像之中間像面P7的投影視野光闌63。此外,投影光學模組PLM,具備焦點修正光 學構件64、像切換用光學構件65、倍率修正用光學構件66、旋轉補正機構67、以及偏光調整機構(偏光調整手段)68。
第1光學系61及第2光學系62,例如係戴森(Dyson)系予以變形之遠心的反射折射光學系。第1光學系61,其光軸(以下,稱第2光軸BX2)相對中心面CL實質正交。第1光學系61具備第1偏向構件70、第1透鏡群71、以及第1凹面鏡72。第1偏向構件70係具有第1反射面P3與第2反射面P4之三角稜鏡。第1反射面P3,係使來自偏光分束器PBS之投影光束EL2反射、使反射之投影光束EL2通過第1透鏡群71射入第1凹面鏡72之面。第2反射面P4,係於第1凹面鏡72反射之投影光束EL2通過第1透鏡群71而射入、將射入之投影光束EL2反射向投影視野光闌63之面。第1透鏡群71包含各種透鏡,各種透鏡之光軸配置在第2光軸BX2上。第1凹面鏡72配置在第1光學系61之光瞳面,被設定為與以複眼透鏡52生成之多數點光源像光學上共軛的關係。
來自偏光分束器PBS之投影光束EL2,於第1偏向構件70之第1反射面P3反射,通過第1透鏡群71之上半的視野區域射入第1凹面鏡72。射入第1凹面鏡72之投影光束EL2於第1凹面鏡72反射,通過第1透鏡群71之下半的視野區域射入第1偏向構件70之第2反射面P4。射入第2反射面P4之投影光束EL2於第2反射面P4反射,通過焦點修正光學構件64及像切換用光學構件65後射入投影視野光闌63。
投影視野光闌63具有規定投影區域PA之形狀的開口。亦即,由投影視野光闌63之開口之形狀規定投影區域PA之實質的形狀。因此,將照明光學系IL內之照明視野光闌55之開口形狀做成與投影區域PA之實質形狀相似之梯形時,可省略投影視野光闌63。
第2光學系62之構成與第1光學系61相同,夾著中間像面P7與第1光學系61對稱設置。第2光學系62,其光軸(以下,稱第3光軸BX3)相對中心面 CL實質正交,與第2光軸BX2平行。第2光學系62,具備第2偏向構件80、第2透鏡群81、及第2凹面鏡82。第2偏向構件80具有第3反射面P5與第4反射面P6。第3反射面P5係反射來自投影視野光闌63之投影光束EL2,使反射之投影光束EL2通過第2透鏡群81射入第2凹面鏡82之面。第4反射面P6係被第2凹面鏡82反射之投影光束EL2通過第2透鏡群81後射入,將射入之投影光束EL2反射向投影區域PA之面。第2透鏡群81包含各種透鏡,各種透鏡之光軸配置在第3光軸BX3上。第2凹面鏡82配置在第2光學系62之光瞳面,被設定為與成像在第1凹面鏡72之多數個點光源像成光學共軛之關係。
來自視野光闌63之投影光束EL2,於第2偏向構件80之第3反射面P5反射,通過第2透鏡群81之上半的視野區域後射入第2凹面鏡82。射入第2凹面鏡82之投影光束EL2於第2凹面鏡82反射,通過第2透鏡群81之下半的視野區域後射入第2偏向構件80之第4反射面P6。射入第4反射面P6之投影光束EL2於第4反射面P6反射,通過倍率修正用光學構件66投射於投影區域PA。據此,在照明區域IR之光罩圖案之像即被以等倍(×1)投影於投影區域PA。
焦點修正光學構件64配置在第1偏向構件70與投影視野光闌63之間。焦點修正光學構件64係調整投影於基板P上之光罩圖案之像聚焦狀態。焦點修正光學構件64係將例如2片楔形稜鏡逆向(圖4中係於X方向逆向)重疊成一整體為透明之平行平板。將此一對稜鏡在不改變彼此對向之面間之間隔的狀態下滑向斜面方向,即能使平行平板之厚度為可變。如此,即能對第1光學系61之實效光路長進行微調,從而進行形成於中間像面P7及投影區域PA之光罩圖案之像之對焦狀態之微調。
像切換用光學構件65配置在第1偏向構件70與投影視野光闌63之間。像切換用光學構件65將投影在基板P上之光罩圖案之像在像面內調整成可移動。像切換用光學構件65,係由圖4之可在XZ面內傾斜之透明平行平板玻璃、與 圖4之能在YZ面內傾斜之透明平行平板玻璃構成。藉由調整該2枚平行平板玻璃之各傾斜量,即能使形成在中間像面P7及投影區域PA之光罩圖案之像於X方向及Y方向微幅移動(shift)。
倍率修正用光學構件66配置在第2偏向構件80與基板P之間。倍率修正用光學構件66,例如係將凹透鏡、凸透鏡、凹透鏡之3片以既定間隔配置成同軸,將前後之凹透鏡固定、並使之間之凸透鏡移動於光軸(主光線)方向。如此,形成在投影區域PA之光罩圖案之像即能在維持遠心之成像狀態之同時,等方的微量放大或縮小。又,構成倍率修正用光學構件66之3片透鏡群之光軸,係在XZ面內傾斜而與投影光束EL2之主光線平行。
旋轉補正機構67,例如係藉由致動器(圖示略)使第1偏向構件70繞與Z軸平行之軸微幅旋轉者。此旋轉補正機構67可藉由第1偏向構件70之旋轉,使形成在中間像面P7之光罩圖案之像在該中間像面P7內微幅旋轉。
偏光調整機構68,例如係藉由致動器(圖示略)使1/4波長板41繞與板面正交之軸旋轉,以調整偏光方向者。偏光調整機構68,可藉由使1/4波長板41旋轉,據以調整投射至投影區域PA之投影光束EL2之照度。
以此方式構成之投影光學系PL中,來自光罩M之投影光束EL2,從照明區域IR以遠心狀態(各主光線彼此平行的狀態)射出,通過1/4波長板41及偏光分束器PBS後射入第1光學系61。射入第1光學系61之投影光束EL2,於第1光學系61之第1偏向構件70之第1反射面(平面鏡)P3反射,通過第1透鏡群71後於第1凹面鏡72反射。被第1凹面鏡72反射之投影光束EL2,再次通過第1透鏡群71後於第1偏向構件70之第2反射面(平面鏡)P4反射,穿透焦點修正光學構件64及像切換用光學構件65後射入投影視野光闌63。通過投影視野光闌63之投影光束EL2於第2光學系62之第2偏向構件80之第3反射面(平面鏡)P5反射,通過第2透鏡群81後於第2凹面鏡82反射。被第2凹面鏡82反射之投影光束EL2, 再次通過第2透鏡群81於第2偏向構件80之第4反射面(平面鏡)P6反射後,射入倍率修正用光學構件66。從倍率修正用光學構件66射出之投影光束EL2射入基板P上之投影區域PA,出現在照明區域IR內之光罩圖案之像被以等倍(×1)投影至投影區域PA。
本實施形態中,雖然第1偏向構件70之第2反射面(平面鏡)P4與第2偏向構件80之第3反射面(平面鏡)P5,係相對中心面CL(或光軸BX2、BX3)傾斜45°之面,但第1偏向構件70之第1反射面(平面鏡)P3與第2偏向構件80之第4反射面(平面鏡)P6,係相對中心面CL(或光軸BX2、BX3)設定為45°以外之角度。第1偏向構件70之第1反射面P3相對中心面CL(或光軸BX2)之角度α°(絕對值),於圖5中,在將通過點Q1、交點Q2、第1軸AX1之直線與中心面CL所夾角度設定為θs°時,係定為α°=45°+θs°/2之關係。同樣的,第2偏向構件80之第4反射面P6相對中心面CL(或第2光軸BX2)之角度β°(絕對值),在將於基板支承筒25之外周面周方向通過投影區域PA內中心點之投影光束EL2之主光線與中心面CL在ZX面內之角度設為εs°時,係定為β°=45°+εs°/2之關係。
<光罩及光罩支承筒>
其次,使用圖6及圖7,說明第1實施形態之曝光裝置U3中之光罩保持機構11之圓筒輪(光罩保持筒)21與光罩M之構成。圖6係顯示圓筒輪21及形成在其外周面之光罩M之概略構成的立體圖。圖7係顯示將圓筒輪21之外周面展開成平面時之光罩面P1之概略構成的展開圖。
本實施形態中,光罩M為反射型之薄片狀光罩,雖然無論是在捲繞於圓筒輪21外周面之情形、與將圓筒輪21以金屬製圓筒基材構成並於圓筒基材外周面直接形成反射型光罩圖案之情形的任一者皆可適用,但此處為簡化說明,以後者之情形進行說明。形成在圓筒輪21之外周面(直徑φ)光罩面P1的光罩M,如前之圖3所示,由圖案形成區域A3與非圖案形成區域(遮光帶區域)A4 構成。圖6、圖7中所示之光罩M,透過投影光學系PL1~PL6之各投影區域PA1~PA6,與被投影於圖3中基板P上之曝光區域A7的圖案形成區域A3對應。光罩M(圖案形成區域A3)雖係在圓筒輪21外周面之周方向大致全區域形成,但將與該第1軸AX1平行之方向(Y方向)之寬度(長度)設定為L時,較圓筒輪21外周面與第1軸AX1平行之方向(Y方向)之長度La小。又,本實施形態之情形,光罩M並非於圓筒輪21外周面之360°緊密的配置,而係於周方向夾著既定尺寸之余白部92設置。因此,該余白部92之周方向兩端,與在光罩M(圖案形成區域A3)之掃描曝光方向之終端與始端對應。
又,圖6中,於圓筒輪21之兩端面部設有與第1軸AX1同軸之軸(shaft)SF。軸SF透過設在曝光裝置U3內既定位置之軸承支承圓筒輪21。軸承係採用使用了金屬球或針等之接觸式、或如靜壓氣體軸承等之非接觸式。進一步的,亦可於圓筒輪21之外周面(光罩面P1)中,在與第1軸AX1平行之Y方向,較光罩M之區域外側之端部區域之各各,於周方向之全面形成用以高精度測量圓筒輪21(光罩M)之旋轉角度位置的編碼器標尺。亦可將刻設有測量旋轉角度位置之編碼器標尺的標尺圓板固定成與軸SF同軸。
此處,圖7係將圖6之圓筒輪21之外周面以余白部92中之切斷線94加以切斷、展開的狀態。又,以下之說明中,係將外周面展開之狀態下與Y方向正交之方向設為θ方向。如圖7所示,光罩面P1之全周長,由於直徑為φ、圓周率為π,因此為πφ。此外,相對光罩面P1之與第1軸AX1平行之方向之全長La,光罩M(圖案形成區域A3)之與第1軸AX1平行之Y方向之長度L,係以L≦La形成,於θ方向以長度Lb形成。從光罩面P1之全周長πφ減去長度Lb之長度,為余白部92之θ方向之合計尺寸。於余白部92內之Y方向的離散位置之各處,亦形成有為進行光罩M之位置對準之對準標記。
此處,圖7所示之光罩M,係用以形成於液晶顯示器、有機EL顯 示器等所使用之顯示面板之1個對應之圖案的光罩。此場合,作為形成於光罩M之圖案,有形成驅動顯示面板之顯示畫面各像素之TFT用電極及配線的圖案、顯示元件之顯示畫面各像素之圖案、以及顯示元件之彩色濾光片及黑矩陣圖案等。於光罩M(圖案形成區域A3),如圖7所示,設有形成對應顯示面板之顯示畫面之圖案的顯示畫面區域DPA與配置在顯示畫面區域DPA之周圍、形成用以驅動顯示畫面之電路等圖案的周邊電路區域TAB。
光罩M上顯示畫面區域DPA之大小雖係對應欲製造之顯示面板之顯示部之大小(對角長Le之英吋尺寸),圖2、圖4所示之投影光學系PL之投影倍率為等倍(×1)時,光罩M上之顯示畫面區域DPA之實寸(對角長Le)即為實際之顯示畫面之英吋尺寸。本實施形態中,顯示畫面區域DPA雖係長邊Ld與短邊Lc之長方形,但長邊Ld與短邊Lc之長度比(長寬比),典型之例中,為Ld:Lc=16:9或Ld:Lc=2:1。長寬比16:9係於所謂高畫質尺寸(寬尺寸)使用之畫面之縱横比。此外,長寬比2:1係被稱為顯示器(scope)尺寸之畫面的縱横比,於電視機畫面係4K2K之超高畫質尺寸所使用之長寬比。例如,若係長寬比為16:9而畫面尺寸為50英吋(Le=127cm)之顯示面板時,光罩M上之顯示畫面區域DPA之長邊Ld約為110.7cm、短邊Lc約為62.3cm。此外,若係相同畫面尺寸(50英吋)而長寬比為2:1之情形時,則顯示畫面區域DPA之長邊Ld約為113.6cm、短邊Lc約為56.8cm。
如圖7所示,將1個顯示面板用之光罩M(包含顯示畫面區域DPA與周邊電路區域TAB)形成在圓筒輪21外周面之情形時,以配置成顯示畫面區域DPA之長邊Ld之方向為θ方向(圓筒輪21之周方向)較佳。此係因無需使圓筒輪21之直徑φ過小、無需使圓筒輪21之第1軸AX1方向之長度La過大之故。此處,舉一包含周邊電路區域TAB之寬度尺寸的光罩M大小(Lb×L)之例。周邊電路區域TAB之寬度尺寸雖會因電路構成而有各種不同者,將圖7中位於顯示畫面區 域DPA之Y方向兩端側之周邊電路區域TAB之Y方向寬度之合計,設為顯示畫面區域DPA之Y方向長度Lc的10%,並將位於顯示畫面區域DPA之θ方向兩端側之周邊電路區域TAB之θ方向寬度之合計,設為顯示畫面區域DPA之θ方向長度Ld的10%。
此場合,若係長寬比16:9之50英吋顯示面板,則光罩M之長邊Lb為121.76cm、短邊L為68.49cm。由於余白部92在θ方向之尺寸為0以上,因此,圓筒輪21之直徑φ,依φ≧Lb/π之計算,為38.76cm以上。從而,為將長寬比16:9之50英吋顯示面板之圖案掃描曝光至基板P,須有直徑φ38.76mm以上、光罩面P1與第1軸AX1平行之方向的長度La大於短邊L(68.49cm)以上之圓筒輪21。此時,直徑φ與光罩M之短邊L之比率L/φ約為1.77。又,若假設周邊電路區域TAB之θ方向寬度合計為顯示畫面區域DPA之θ方向長度Ld之20%的話,光罩M之長邊Lb即為132.83cm、短邊L為68.49cm、圓筒輪21之直徑φ為42.28cm以上,直徑φ與光罩M之短邊L之比率L/φ則約為1.62。
同樣條件下,長寬比2:1之50英吋顯示面板之情形時,光罩M之長邊Lb為124.96cm、短邊L為62.48cm。據此,圓筒輪21之直徑φ,依φ≧Lb/π之計算,為39.78cm以上。因此,為將長寬比2:1之50英吋顯示面板之圖案掃描曝光至基板P,需要直徑φ39.78cm以上、光罩面P1與第1軸AX1平行之方向之長度La為短邊L(62.48cm)以上之圓筒輪21。此時,直徑φ與光罩M之短邊L之比率L/φ約為1.57。此外,若設周邊電路區域TAB之θ方向寬度之合為顯示畫面區域DPA之θ方向長度Ld之20%的話,光罩M之長邊Lb即為136.31cm、短邊L為62.48cm、圓筒輪21之直徑φ為43.39cm以上,直徑φ與光罩M之短邊L之比率L/φ約為1.44。
如圖7所示,將形成有單一顯示面板用圖案之光罩M配置在圓筒輪(光罩保持筒)21之外周面之情形時,與掃描曝光方向正交之Y方向之光罩M 之長度L與光罩面P1之直徑φ的關係,會落在1.3≦L/φ≦3.8之範圍。然而,若將圖7所示之光罩M之配置於圖7中旋轉90°,使光罩M之長邊Lb為Y方向、短邊L為θ方向時,會脫離上述關係。例如,先前之長寬比16:9之50英吋顯示面板之情形時,若將周邊電路區域TAB之θ方向寬度設為顯示畫面區域DPA之長度Ld之10%時,由於光罩M之長邊Lb為121.76cm、短邊L為68.49cm,因此光罩面P1與第1軸AX1平行之方向之長度L之最小值為Lb(121.76cm),圓筒輪21之直徑φ,依φ≧L/π之計算,為21.80cm以上。因此,直徑φ與光罩M與第1軸AX1平行之方向之長度Lb之比Lb/φ約為5.59。同樣的,長寬比2:1之50英吋顯示面板之情形時,由於光罩M之長邊Lb為124.96cm、短邊L為62.48cm,因此光罩面P1與第1軸AX1平行之方向之長度L之最小值Lb為(124.96cm),圓筒輪21之直徑φ,依φ≦L/π之計算,為19.89cm以上。因此,直徑φ與光罩M與第1軸AX1平行之方向之長度Lb之比Lb/φ即成為約6.28。
如前所述,即使光罩M之尺寸(Lb×L)相同,亦會因其長邊與短邊之方向,使比率L/φ(或Lb/φ)之值大幅變化。比率L/φ(或Lb/φ)大,代表圓筒輪21之直徑φ小、光罩面P1之彎曲急峻,因此為維持圖案轉印之忠實度,勢必將圖3所示之照明區域IR或投影區域PA之掃描曝光方向Xs之寬度做得更狹窄。或者,需使圓筒輪21之與第1軸AX1平行之方向之長度加倍,以進一步增加配置於Y方向之複數個投影光學系PL(照明光學系IL)之數量。另一方面,比率L/φ(或Lb/φ)小,1種情況是圓筒輪21上之光罩M之與第1軸AX1平行之方向之長度小,例如僅使用圖3中之6個投影區域PA1~PA6中之一半程度,另1種情況則是圓筒輪21之直徑φ過大,導致圖6、圖7所示之余白部92之θ方向尺寸大於所需程度以上。由於以上理由,藉由將圓筒輪(光罩保持筒)21之外形尺寸條件做成1.3≦L/φ≦3.8之關係,即能有效率的實施使用形成有顯示面板用圖案之光罩M的精密曝光作業,提升生產性。
圖6及圖7所示之例,雖係於圓筒輪(光罩保持筒)21之外周面(光罩面P1)支承具有1面顯示面板用圖案之光罩M的例,但亦有在光罩面P1形成有複數面顯示面板用圖案之情形。接著,以圖8~圖10說名若干個此種例。
圖8係顯示在光罩面P1上將3個相同尺寸之光罩M1配置於圓筒輪21之周長方向(θ方向)時之概略構成的展開圖。圖9係顯示在光罩面P1上將4個相同尺寸之光罩M2配置於圓筒輪21之周長方向(θ方向)時之概略構成的展開圖。圖10則係顯示將圖9所示之光罩M2旋轉90°,在光罩面P1上於Y方向排列2個光罩M2,再將其於圓筒輪21之周長方向(θ方向)配置2組時之概略構成的展開圖。圖8至圖10所式之例,由係在圓筒輪21之一旋轉中,曝光複數個(此處為3個或4個)基板P上之相同尺寸之顯示面板,因此被稱為取多面之光罩M。此外,如圖8所示,將待透過投影光學系PL掃描曝光至基板P上之光罩面P1上之區域整體,配合圖7設為光罩M,於光罩M中,待作為顯示面板之光罩M1(圖9、10中為M2)於掃描曝光方向(θ方向)伴隨既定間隔Sx排列。於各光罩M1(圖9、10中為M2),與圖7同樣的,包含對角長Le之顯示畫面區域DPA與圍繞其之周邊電路區域TAB。
從圖8所示之例開始詳述如下。圖8中,最大的長方形是圓筒輪21之外周面光罩面P1。光罩面P1,在以切斷線94為θ方向之原點時,從0°至360°之旋轉角於θ方向具有長度πφ,在與第1軸AX1平行之Y方向具有長度La。在光罩面P1之內側以虛線所示之區域,係對應待曝光至基板P上之全區域(圖3中之曝光區域A7)的光罩M。於光罩M內排列於θ方向之3個光罩M1,被配置成顯示畫面區域DPA之長邊方向為Y方向、短邊方向為θ方向。此外,各光罩M1於θ方向相鄰之間隔Sx內,於Y方向之3處離散的設有用以特定圓筒輪21上之光罩M(或M1)之位置的對準標記(光罩標記)96。此等光罩標記96,係透過在圓筒輪21之周方向既定位置對向於外周面(光罩面P1)配置之未不圖示的光罩對準光學系加 以檢測。曝光裝置U3,根據以光罩對準光學系檢測之各光罩標記96之位置,測量圓筒輪21之整體、或各光罩M1於旋轉方向(θ方向)之位置偏移與Y方向之位置偏移。
一般而言,於基板P上形成顯示面板之元件時須積層多數層,因此,曝光裝置會將用以特定在基板P上之哪一個位置曝光了光罩M(或M1)之圖案的對準標記(基板標記),與光罩M(或M1)一起轉印至基板P上。圖8中,此種基板標記96a形成在各光罩M1之Y方向兩端部分、在θ方向分離之3處。基板標記96a所占有之光罩(或基板P)上之區域,其Y方向寬度為數mm程度。因此,待曝光至基板P上之光罩面P1上之光罩M之Y方向長度L,係各光罩M1之Y方向尺寸與在各光罩M1之Y方向兩側確保之基板標記96a之區域之Y方向尺寸的合計。
又,若設光罩面P1上之光罩M整體於θ方向之長度為Lb、各光罩M1之θ方向尺寸與各間隔Sx之Y方向尺寸之合計長度為Px的話,則Lb=3Px。如先前之圖7所示,配置對應單一顯示面板之光罩M時,雖以設置既定長度之余白部92較佳,但如圖8所示,於θ方向設置間隔Sx配置複數個光罩M1時,可使余白部92之θ方向長度為零。亦即,各光罩M1之θ方向長度視顯示面板之尺寸而定、間隔Sx所需之最小尺寸亦是預先決定的,因此只要將圓筒輪21之直徑φ設定成滿足φ=3Px/π之關係即可。相反的,若係可裝著於曝光裝置U3之圓筒輪21之直徑φ之範圍已大致決定的話,可藉由改變(加大)間隔Sx之尺寸來進行調整。
接著,說明圖8之光罩M之具體尺寸例。圖8中,設光罩M1之顯示畫面區域DPA之對角長Le為32英吋(81.28cm)、周邊電路區域TAB之Y方向、θ方向各尺寸為顯示畫面區域DPA之尺寸之10%程度、並將形成基板標記96a之區域之Y方向尺寸設為0.5cm(兩側合計1cm)。若係長寬比16:9之顯示面板,則光罩M1之短邊尺寸為48.83cm、長邊尺寸為77.93cm,若係長寬比2:1之顯示面板, 則光罩M1之短邊尺寸為43.83cm、長邊尺寸為79.97cm。若設余白部92之尺寸為零、以滿足Lb=πφ=3Px之方式將3個光罩M1與3個間隔Sx排列於θ方向時,設光罩M1之θ方向長度為Lg的話,間隔Sx即能以Sx=(Lb-3Lg)/3加以求出。
因此,若欲將長寬比16:9之顯示面板用光罩M1、與長寬比2:1之顯示面板用光罩M1之任一者皆能配置在同一直徑之圓筒輪21之光罩面P1上的話,則將圓筒輪21之直徑φ做成43cm程度即可。此場合,長寬比16:9之顯示面板係將光罩M1間之間隔Sx設定為1.196cm、長寬比2:1之顯示面板則係將光罩M1間之間隔Sx設定為5.045cm。
由於光罩面P1上之光罩M之Y方向長度L係光罩M1之Y方向尺寸與基板標記96a之形成區域之Y方向尺寸(1cm)之合,因此長寬比16:9之顯示面板用光罩M為L=78.93cm、長寬比2:1之顯示面板用光罩M則為L=80.97cm。從而,圓筒輪21之直徑φ(43cm)與光罩M之Y方向長度L之比,於長寬比16:9之顯示面板用之圓筒輪21為L/φ=1.84、而長寬比2:1之顯示面板用之圓筒輪21則為L/φ=1.88。無論何種情形,其比率L/φ皆落在1.3~3.8之範圍。
又,將長寬比16:9之顯示面板之圖案曝光至基板P上之場合、與將長寬比2:1之顯示面板之圖案曝光至基板P上之場合,若需將基板P上之間隔Sx之θ方向尺寸控制在所需最小限時,自然必須變更圓筒輪21之直徑φ。例如,設間隔Sx為2cm時,形成長寬比16:9之顯示面板用光罩M1之圓筒輪21之直徑φ,依據πφ=3(Lg+Sx)之關係,為φ≧43.77cm。另一方面,形成長寬比2:1之顯示面板用光罩M1之圓筒輪21之直徑φ,為φ≧40.1cm。此場合,長寬比16:9之顯示面板用之圓筒輪21,比率L/φ=1.80,長寬比2:1之顯示面板用之圓筒輪21,比率L/φ=2.02,皆落在1.3~3.8之範圍。
又,為因應此種安裝於曝光裝置U3之圓筒輪21(光罩M)之直徑φ變更之情形,於曝光裝置U3設有使圓筒輪21之第1軸AX1之Z方向位置,偏移 其直徑φ之差分之1/2程度的機構。上述例中,由於直徑φ之差為3.67cm,圓筒輪21之第1軸AX1(軸SF)係於Z方向偏移1.835cm程度而被支承。此外,當圓筒輪21之第1軸AX1往Z方向之偏移量大時,須將圖4中所示之柱面透鏡54變更為具有滿足如圖5之照明條件之凸圓筒面之曲率者,調整第1偏向構件70之第1反射面(平面鏡)P3之角度α°並使偏光分束器PBS與1/4波長板41整體的在XZ面內微幅傾斜。
以上,於圖8所示,於形成在圓筒輪21之光罩M(包含3個光罩M1),隨著轉印至基板P上之顯示面板用圖案(光罩M1),於θ方向(掃描曝光方向)設有複數個基板標記96a。因此,當以曝光裝置U3將複數個基板標記96a與顯示面板用圖案(光罩M1)一起依序轉印至基板P上的話,即能確認曝光時的各種問題。例如,可使用轉印至基板P上之基板標記96a特定出基板P上產生之缺陷(例如雜物附著)之位置、或測量光罩之圖案化誤差、焦點誤差、重疊曝光時之重疊誤差等各種偏置誤差。測量出之偏置誤差被加至光罩整體之管理中,利用於圓筒光罩21上之各光罩M1之位置管理、以及轉印至基板P上之各顯示面板之圖案(光罩M1)之位置管理(修正)。
圖9係顯示將例如長寬比2:1之顯示面板用之光罩M2,以Y方向為顯示畫面區域DPA之長邊之方式,於θ方向排列4個配置在圓筒輪21之光罩面P1上的例。於各光罩M2之θ方向側邊(長邊)設有間隔Sx,光罩標記96、基板標記96a亦與先前之圖8同樣設置。此場合,光罩面P1之周方向(θ方向)全長πφ(=Lb)為πφ=4Px=4(Lg+Sx)。此處,設顯示畫面區域DPA之畫面尺寸為24英吋(Le=60.96cm)、周邊電路區域TAB之θ方向合計寬度為顯示畫面區域DPA之θ方向長度的10%、周邊電路區域TAB之Y方向合計寬度為顯示畫面區域DPA之Y方向長度的20%、並設分別配置在光罩M2之Y方向兩端部之基板標記96a之形成區域之Y方向合計寬度為1cm。
此場合,顯示畫面區域DPA之尺寸,由於長邊為54.52cm、短邊為27.26cm,因此光罩面P1上之曝光用光罩M之Y方向全長L,包含光罩M2與基板標記96a之形成區域,為L=66.43cm。此外,光罩面P1上之光罩M2之θ方向長度Lg=29.99cm,因此,若設間隔Sx為1cm的話,光罩M(圓筒輪21)之直徑φ,由於πφ≧4Px,而為39.46cm以上。因此,如圖9所示,將長寬比2:1之顯示面板用之光罩M2之4面分設置於圓筒輪21之情形時,比率L/φ為1.67,在1.3~3.8之範圍內。
圖10係將圖9所示之光罩M2旋轉90°、將長邊朝θ方向配置,於θ方向2個、Y方向2個合計4個排列於光罩面P1上時之例。又,此處,係設在排列於Y方向之2個光罩M之間,設有基板標記96a之形成區域。因此,若設基板標記96a之形成區域之Y方向合計寬度為2cm的話,形成在光罩面P1上之光罩M之Y方向全長(短邊)L即為61.98cm,光罩M之θ方向全長(長邊)πφ為132.86cm、光罩M(圓筒光罩21)之直徑φ成為42.29cm以上,比率L/φ為1.47。
將4個光罩M2以圖9、或圖10之方式配置時,調整間隔Sx的話,即能使圓筒輪21之直徑φ與光罩面P1之Y方向尺寸La一定。圖9與圖10之場合,光罩M之Y方向長度L較大的是圖9之情形之L=66.43cm,而圓筒輪21(光罩M)之直徑φ較大的是圖10之情形時之φ≧42.29cm。因此,若使用外周面(光罩面P1)之Y方向尺寸La為La≧66.43cm、直徑φ為φ≧42.3cm之圓筒輪21的話,無論圖9與圖10之任一種配置,光罩M2皆能取4面。此場合,比率L/φ亦為1.57,在1.3~3.8之範圍內。
如圖8至圖10所示,於光罩面P1有可能以各種配置規則配置顯示元件用之光罩圖案(光罩M、M1、M2)。相對於此,藉由使圓筒輪(光罩保持筒)21之光罩面P1(外周面)與掃描曝光方向(θ方向)正交之方向(Y方向)之長度L與圓筒輪21之直徑φ之關係滿足1.3≦L/φ≦3.8之關係,即能如圖8至圖 10所示,即使是在配置複數個各種尺寸之顯示面板之光罩圖案(光罩M1、M2)時,亦能在減少間隙(間隔Sx)的狀態下配置光罩圖案。
又,藉由使圓筒輪21滿足1.3≦L/φ≦3.8之關係,能在抑制照明光學系IL及投影光學系PL之數量増加之同時,抑制裝置之大型化。也就是說,圓筒輪21變得細長,能抑制照明光學系IL及投影光學系PL之數量増加。又,因為圓筒輪21之直徑φ變大,能抑制裝置之Z方向尺寸變大。
此處,如圖7所示,在將長寬比2:1之顯示面板用之1面光罩M,形成於圓筒輪21之外周面(光罩面P1)全面時,設想一圖6、圖7中之余白部92之θ方向尺寸為零、光罩面P1之Y方向(第1軸AX1方向)尺寸La為La=L之情形。又,如先前之說明般,配置在畫面顯示區域DPA周圍之周邊電路區域TAB,會有佔畫面顯示區域DPA之20%程度之情形。然而,周邊電路區域TAB之尺寸比率,會因實際之圖案規格、設計而應將作為電路之端子部配置在畫面顯示區域DPA周圍之哪一個部分而變化。因此,雖無法正確特定,但設為會往作為光罩M之縱横比變大之方向増加,與畫面顯示區域DPA之短邊相鄰之周邊電路區域TAB之合計寬度,假設為畫面顯示區域DPA之長邊Ld之20%程度。又,與畫面顯示區域DPA之長邊相鄰接之周邊電路區域TAB之合計寬度,則假設為畫面顯示區域DPA之短邊Lc之0~10%程度。在此假定下,畫面顯示區域DPA為長寬比2:1之50英吋顯示面板之情形時,畫面顯示區域DPA之長邊Ld即為113.59cm、短邊Lc為56.8cm。從而,圖7中之光罩M之θ方向長度Lb(=πφ)為136.31cm、圓筒輪21(光罩M)之直徑φ為43.39cm、Y方向長度L(=La)為56.8~62.48cm,長度L與直徑φ之比率L/φ則為1.30~1.44。如以上所述,在將長寬比大的顯示面板用之光罩之整體以1面形成在圓筒輪21之外周面(光罩面P1)之全面時,比率L/φ成為最小之值1.3。此外,在畫面顯示區域DPA之長寬比2:1之場合,光罩M僅於長邊方向包含周邊電路區域TAB之寬度而大20%時,如圖7之取單面之光罩M 之縱横比(Lb/L)成為2.4,依Lb=πφ,導出比率為L/φ=π/2.4≒1.30。
又,如印刷機般,使圖7中之光罩M旋轉90°配置在圓筒輪21之光罩面P1之大致全面時,如先前之說明,比率L/φ會變得過大。如上述條件般,在畫面顯示區域DPA之長寬比為2:1之情形下,取1面之光罩M僅於長邊方向包含周邊電路區域TAB之寬度而大20%,余白部92之θ方向尺寸為零時,成為L/Lb(πφ)=2.4/1,比率L/φ則為7.54。此場合,若係先前例示之50英吋之顯示面板用之取1面之光罩M時,Y方向長度L即為136.31cm、θ方向長度Lb(πφ)為56.8cm、而圓筒輪21(光罩M)之直徑φ則為18.1cm。如以上所述,在將光罩M之長邊方向設為θ方向時與設為Y方向時,比率L/φ會大幅變化。
曝光裝置U3之投影光學系PL,在圓筒輪21之直徑φ大幅變化之情形,尤其是在直徑φ變小時,因射影導致之變形誤差及因圓弧導致之投影像面之變化之點會變大,因此不易將良好的投影像曝光至基板P上。此場合,如圖11所示,將具有長寬比2:1之畫面顯示區域DPA之顯示面板用之長邊方向設為Y方向的2個光罩M2排列於θ方向為佳。
圖11中,2個光罩M2之各個,分別包含長寬比2:1之畫面顯示區域DPA、與配置在畫面顯示區域DPA之Y方向兩側之周邊電路區域TAB。周邊電路區域TAB之Y方向寬度之合計,設為畫面顯示區域DPA之長邊尺寸Ld之20%、於光罩M2之右鄰設有間隔Sx。當假設光罩M2之周圍不配置基板標記96a及光罩標記96時,包含2個光罩M2與間隔Sx之光罩M整體(光罩面P1)之Y方向尺寸L為L=1.2‧Ld、θ方向尺寸πφ(Lb)為πφ=2(Lc+Sx)。將畫面顯示區域DPA之長寬比Asp設為Asp=Ld/Lc時,比率L/φ則顯示如下。
L/φ=0.6‧π‧Asp‧Lc/(Lc+Sx)
此處,若設間隔Sx為零時,比率L/φ成為L/φ=0.6‧π‧Asp,將2個長寬比2:1之顯示面板用光罩M2以圖11之方向配置時,圓筒輪21(光罩面 P1)之直徑φ與第1軸AX1方向之長度L(=La)的比率L/φ即為3.77(約3.8)。此場合,若畫面顯示區域DPA(2:1)是50英吋的話,直徑φ為36.16cm、長度L(La)為136.31cm。同樣的,將圖11所示之光罩M2作為長寬比16:9之顯示面板用時,若設間隔Sx為零的話,因L/φ=0.6‧π‧Asp之關係,比率L/φ成為3.35。此場合,若畫面顯示區域DPA(16:9)為50英吋的話,直徑φ即為39.64cm、長度L(La)則為132.83cm。
如以上所述,在以畫面顯示區域DPA之短邊方向朝向圓筒輪21之周方向(θ方向)、長邊方向朝向圓筒輪21之第1軸AX1之方向(Y方向)之方式配置光罩M之情形時,可藉由將2個以上相同光罩M2排列於θ方向,據以使比率L/φ為3.8以下。此外,將圖11所示之光罩M2,以相同條件於θ方向排列n個時,顯示先前之比率L/φ的關係式,成為如下之式。
L/φ=1.2‧π‧Asp‧Lc/n(Lc+Sx)
根據此關係式,可將欲製造之顯示面板用光罩M2在圓筒輪21上之配置、所需之間隔Sx等,設定成滿足1.3≦L/φ≦3.8。
又,光罩面P1,可藉由將顯示面板元件用光罩圖案之光罩M1、M2,如先前之圖8般排列3個、或如圖9所示的排列4個,以配置成比率L/φ小於3.8。此場合,比率L/φ會成為什麼樣的值,可從Y方向為長邊之光罩M1、M2於θ方向排列n個時之關係式加以求出。由於隨著顯示畫面區域DPA周圍之周邊電路區域TAB之寬度之不同,光罩M1、M2之縱横尺寸亦會變化,因此,將因顯示畫面區域DPA之長邊方向兩側(或單側)之周邊電路區域TAB而放大之光罩M1、M2之長邊方向尺寸之放大倍率設為e1、因顯示畫面區域DPA之短邊方向兩側(或單側)之周邊電路區域TAB而放大之光罩M1、M2之短邊方向尺寸之放大倍率設為e2。
從而,在以光罩面P1之Y方向尺寸La與光罩M1、M2之長邊方向 尺寸一致之方式配置時,光罩面P1上之光罩區域之Y方向長度L即成為L=La=e1‧Ld。同樣的,光罩面P1上之光罩區域之θ方向長度πφ(Lb)成為πφ=n(e2‧Lc+Sx),比率L/φ以下述關係式表示。
L/φ=e1‧π‧Asp‧Lc/n(e2‧Lc+Sx)
此關係式中,若係圖11所示之光罩M2時,n=2、e1=1.2、e2=1.0。
例如,在將顯示面板元件用光罩M2之顯示畫面區域DPA之縱横比設為16:9(Asp=1.778)時,將光罩M2於θ方向以3面並排方式配置(n=3)的話,間隔Sx為零時,比率L/φ即成為L/φ=e1‧π‧Asp/n‧e2,即使將放大倍率e1設為1.2、放大倍率e2設為1.0,比率L/φ亦為2.23。
進一步的,如先前之圖10所示,若以2行2列配置光罩M2(24英吋)之4面整體之光罩區域之縱横比,與顯示畫面區域DPA之長邊方向朝向θ方向之取1面之光罩M(50英吋)之縱横比大致相同的話,則可僅藉由使周邊電路區域TAB之端子部之尺寸相異、或使間隔Sx相異,即能以同一尺寸之圓筒輪21因應。
如以上之說明,若顯示面板之顯示畫面區域DPA之長寬比為16:9及2:1等接近2:1之情形時,為將該顯示面板用之光罩M、M1、M2有效率的排列於圓筒輪21之外周面,使圓筒輪(圓筒光罩)21在與掃描曝光方向(θ方向)正交之方向(Y方向)之長度L與直徑φ之關係,滿足1.3≦L/φ≦3.8較佳。此外,單一光罩M、M1、M2之縱横比接近2:1時,將該等光罩以多面方式排列複數個時,最好是使多面所佔之光罩面P1上之光罩區域整體之縱横比(L:Lb)接近1:1。又,間隔Sx(或余白部92)以固定者較佳。
又,圓筒輪21之外周面(光罩面P1)之直徑φ與形成在光罩面P1之光罩圖案之第1軸AX1方向之全長L(La)的關係,以滿足1.3≦L/φ≦3.8較佳,進一步的,若能做成1.3≦L/φ≦2.6的話,可非常佳的獲得上述效果。例如,以 圖11所示之光罩M2之長邊方向為θ方向之方式,將光罩M2旋轉90°並於Y方向不設置間隔排列2個作成2面之情形時,L/φ≒2.6。此場合,1個光罩M2之θ方向長度πφ(Lb)為πφ=e1‧Ld,排列於Y方向之2個光罩M2之合計長度L為L=2‧e2‧Lc。因此,因Asp=Ld/Lc,故比率L/φ成為L/φ=2π‧e2/e1‧Asp,若設e1=1.2、e2=1.0、Asp=2/1的話,L/φ=π/1.2≒2.6。
又,曝光裝置U3,最好是能將光罩M(M1、M2)作成可更換。將光罩作成可更換,即能將各種尺寸之顯示面板、或電子電路基板用之光罩圖案投影曝光至基板P。此外,即使形成於圓筒輪21之光罩面P1之光罩(M、M1、M2等)之面數形形色色,亦無需將各光罩間產生之間隙(間隔Sx)做得過大。亦即,能抑制有效光罩區域在光罩面P1全面積所佔比率(光罩利用率)之降低。
又,最好是能以圓筒輪21之光罩面P1之直徑φ、與和掃描曝光方向正交之方向(Y方向)之光罩區域之長度L皆大致相同之方式,將光罩M(M1、M2)做成可更換。如此,僅需更換光罩M(M1、M2),而無須調整曝光裝置U3側之投影光學系PL及照明光學系IL、或基板P與光罩面P1間之距離等其他部分之調整,或僅需些微之調整量即可完成,在光罩更換後亦能以同等之像品質轉印各種元件之圖案。
又,上述實施形態中,有將圓筒輪21之直徑φ一定而變更所取面數及排列方向之各種面數的元件用光罩(M1、M2)配置在光罩面P1上之情形,或將圓筒輪21之直徑φ相異之各種面數之元件配置在光罩面P1上之情形。然而,無論何種情形,皆可藉由使圓筒狀之光罩面P1之形狀滿足1.3≦L/φ≦3.8之關係,據以在光罩面P1以較少的間隙配置複數個光罩圖案。如此,即能將元件(顯示面板)之圖案以良好效率轉印至基板P。又,藉由使圓筒輪21之圓筒光罩滿足1.3≦L/φ≦3.8之關係,即能在減少複數個元件圖案之間隙之同時、以良好效率配置各種大小之元件圖案,且能減少圓筒光罩之直徑φ之變化。
又,如圖8至圖11所示,光罩M1、M2之面數,可視所製造之顯示面板(元件)之尺寸,為2面、3面、4面或更多。若將光罩M1、M2之面數增加至3面、4面的話,能更進一步縮小間隙(間隔Sx)之尺寸。
又,圓筒輪21,可藉由滿足1.3≦L/φ≦3.8,據以相對滾筒徑(直徑φ)使照明區域IR或投影區域PA之掃描曝光方向(θ方向)寬度、所謂曝光狹縫寬最佳化(加大)。以下,使用圖12,說明圓筒輪21之光罩面P1之直徑φ與掃描曝光方向之曝光狹縫寬的關係。
圖12係將圓筒輪21(光罩面P1)之直徑φ與曝光狹縫寬D之關係,在改變散焦(Defocus)量的情形下加以模擬的圖表。圖12中,縱軸代表曝光狹縫寬D〔mm〕,此係表示形成在基板P上之投影區域PA(圖3)之θ方向(X方向)之寬度。縱軸代表圓筒輪21(光罩面P1)之直徑φ〔mm〕。又,所謂散焦量,係根據以曝光裝置U3之投影光學系PL像側(基板P側)之數值孔徑數NA、曝光用照明光之波長λ、製程常數k(k≦1)所定義之焦點深度DOF來決定。此處,係針對投影像之最佳焦點面與基板P表面之焦點方向之偏差量(散焦量),為25μm與50μm之2種情形進行了模擬。
此處,由於圖12之模擬中,係將投影光學系PL之開口數NA設為0.0875、照明光之波長λ設為水銀燈之i線之365nm、製程常數k設為0.5程度,因此,依據焦點深度DOF=k‧λ/NA2,得到寬度約50μm(約-25μm~+25μm)程度。又,此條件下之解析力,可得到2.5μmL/S。圖12中之虛線所示之25μm散焦時,係指在曝光狹縫寬D內產生焦點深度DOF之1/2程度之焦點偏差的狀態,實線所示之50μm散焦時,則係指在曝光狹縫寬D內產生焦點深度DOF程度之焦點偏差的狀態。亦即,以虛線所示之25μm散焦時之圖形係顯示將焦點深度DOF之寬度之1/2(寬度25μm),作為因此圓筒輪21之光罩面P1之彎曲而產生之誤差而容許時之直徑φ與曝光狹縫寬D之關係,以實線所示之50μm散焦時之圖形 係顯示將焦點深度DOF之寬度為止之程度,作為因此圓筒輪21之光罩面P1之彎曲而產生之誤差而容許時之直徑φ與曝光狹縫寬D之關係。
圖12中,係將圓筒輪21之直徑φ在100mm~1000mm之範圍加以改變時容許之散焦量(設為△Z),以下式之計算求出25μm之曝光狹縫寬D、與50μm之曝光狹縫寬D。
D=2‧〔(φ/2)2-(φ/2-△Z)2〕0.5
根據此模擬,例如直徑φ為500mm之情形時,散焦量△Z容許至25μm時之曝光狹縫寬D之最大值約為7.1mm,而散焦量△Z容許至50μm時之曝光狹縫寬D之最大值則約為10.0mm。
如圖12所示,圓筒輪21之直徑φ越大、滿足所容許之散焦量之曝光狹縫寬D越大。當係顯示畫面區域DPA之長寬比為2:1,且僅在顯示畫面區域DPA之長邊方向設置周邊電路區域TAB之如圖11之光罩M2的情形時,若不設置余白部92(間隔Sx)而僅將該光罩M2之1面形成於圓筒輪21之光罩面P1之全周時,視將該光罩M2之長邊方向設為圓筒輪21之周方向(θ方向)、或第1軸AX1之方向(Y方向),比率L/φ會有極大變化。當將光罩M2之長邊方向如圖11所示設為Y方向時,光罩M2之1面之θ方向長度Lc(短邊)即與圓筒輪21外周面之全周長πφ相等,成為φ=Lc/π。此時,圓筒輪21上之光罩M2之第1軸AX1方向(Y方向)之長度L,與圖11之情形同樣的,為L=1.2‧Ld。因長寬比為2:1,而Ld=2Lc,此時之比率L/φ為L/φ=2.4‧π≒7.5。另一方面,當將光罩M2之短邊方向設為Y方向時,光罩M2之1面之θ方向全周長πφ即為1.2‧Ld,圓筒輪21上之光罩M2之方向長度L成為Lc。因此,此時之比率L/φ,即成為L/φ=π/2.4≒1.3。
若將光罩之Y方向長度L,設定在曝光裝置U3之投影光學系PL之各投影區域PA1~PA6(圖3)之Y方向合計尺寸範圍內,並使長度L一定的話,比率L/φ從1.3變成7.5之約6倍的變化,代表圓筒輪21之直徑φ產生約6倍的變 化。直徑φ約變化6倍,於圖12中,即相當於例如直徑φ=從150mm變化至900mm。此場合,將容許散焦量△Z設為25μm時之曝光狹縫寬D,即從φ150mm時之約3.9mm變化至φ900mm時之約9.5mm。因此,在固定光罩之Y方向長度L之情形,當從直徑φ900mm之圓筒光罩變至直徑φ150mm之圓筒光罩時,即代表曝光狹縫寬D減少至約40%。將容許散焦量△Z設為50μm之情形時亦同。
因此,當以比率L/φ從1.3至7.5之範圍為對象時,在使投影像之對比一定下進行曝光之情形時,單純來說,賦予基板P之曝光量即減少至40%。為使賦予基板P之曝光量能達適正值(100%),相對將曝光狹縫寬D設定為9.5mm之投影區域PA進行曝光時基板P之移動速度,需以約40%之速度移動基板P。亦即,必須使基板P之搬送速度本身降至約40%,從而生產性(throughput)將降至一半以下。在使用曝光狹縫寬D設定為3.9mm之投影區域PA的曝光時,為避免降低基板P之搬送速度,可考慮提高投影區域PA內投影像之輝度、亦即提高照明光束EL1之照度。然而,此場合,相對曝光狹縫寬D為9.5mm時之照度,照射於光罩面P1之照明光束EL1之照度需提高約2.5倍。
相對於此,當採用圖11般之光罩M2之取2面時,可將比率L/φ降至約3.8(1.2‧π)以下之範圍(1.3~3.8)。光罩之Y方向長度L一定時,圓筒光罩(圓筒輪21)之直徑φ之變化約在3倍之範圍,例如僅需考量φ=900mm~300mm之間即可。藉由圖12之模擬,直徑φ為300mm時之將容許散焦量△Z設為25μm之情形時之曝光狹縫寬D,約為5.5mm。因此,相對於曝光狹縫寬D為約9.5mm之情形,基板P之搬送速度僅減少至約60%程度。如以上所述,將圓筒輪21之光罩面P1上所形成之光罩區域之縱横比(L:πφ)限制為比率L/φ約1.3~約3.8,即能抑制曝光狹縫寬D之變化。
同樣的,將圖11之光罩M2,如圖8所示的於θ方向無間隔Sx的排列3個之情形時,L/φ=0.4π‧Asp,圓筒輪21之直徑φ,例如有可能在500mm~ 900mm之約1.8倍之範圍變化。在散焦量25μm下之曝光狹縫寬D,會從直徑φ為900mm時之約9.5mm減少至約7.1mm,此相當於生產性降低至約75%。然而,卻較先前例之生產性降至一半以下之情形獲得改善。進一步的,將圖11之光罩M2,如圖9般於θ方向無間隔Sx的排列4個之情形時,L/φ=0.3π‧Asp,圓筒輪21之直徑φ例如有可能在700mm~900mm之約1.3倍範圍變化。在散焦量25μm下之曝光狹縫寬D,會從直徑φ為900mm時之約9.5mm減少至約8.4mm。此相當於生產性降低至約88%,但卻較先前例之生產性降至一半以下之情形穫得大幅改善,可進行實質上無損失的曝光。此外,若係曝光狹縫寬D之75%或88%程度之減少的話,可藉由提高光源31之發光強度、或增加光源數等手段,容易的提升照明光束EL1之照度,完全不會產生生產性之降低。又,光罩區域之尺寸,可知是隨著接近一定值而使得生產性一定。亦即,可視顯示影像區域DPA之畫面尺寸(對角長Le),區分採光罩M支單面、光罩M1或光罩M2之多面,而做成光罩區域之尺寸(L×πφ)一定之圓筒輪21(直徑φ不變),將生產性維持於一定。
如以上所述,雖將比率L/φ之範圍設在約1.3~約3.8,此係由於如圖11所示,係設想一長寬比2:1之顯示面板用光罩M2之長邊方向尺寸,含周邊電路區域TAB之寬度,相對顯示畫面區域DPA之長邊方向尺寸Ld增加20%之情形(為1.2倍之情形)之故。因此,若將光罩長邊方向之尺寸,相對顯示畫面區域DPA之長邊方向尺寸Ld放大e1倍的話,比率L/φ,即因Asp=Ld/Lc,而以以下範圍表示。
π/(e1‧Asp)≦L/φ≦e1‧π
藉由滿足此條件之圓筒輪21(圓筒光罩)之使用,本實施形態之曝光裝置U3,即能在抑制因圓筒面造成之射影誤差而產生之投影像畸變(distortion)、或圓弧造成之投影像面之變化(焦點偏差)之同時,將顯示面板(元件)用之複數個光罩圖案,在減少間隙之情形下排列轉印至基板P上。
將上述本實施形態中之圓筒光罩(圓筒輪21)上形成之光罩M、M1、M2等之配置例加以彙整,則成為如圖13、圖14所示。圖13,與先前之圖7同樣的係顯示以θ方向為長邊方向之光罩M取1面之情形,圖14則與先前之圖11同樣的係顯示將以Y方向為長邊方向之光罩M2於θ方向排列2個之取2面的情形。圖13與圖7同樣的,係將顯示畫面區域DPA之對角長Le(英吋)之顯示面板用光罩M以長邊為θ方向將以配置之情形。此場合,當將顯示畫面區域DPA之長邊尺寸Ld與短邊尺寸Lc之比(Ld/Lc)設為長寬比Asp,將包含顯示畫面區域DPA周圍之周邊電路區域TAB的光罩M整體在無余白之情形下形成在圓筒輪21之外周面(光罩面P1)時,光罩M之θ方向長度πφ即為πφ=e1‧Ld=e1‧Asp‧Lc,Y方向長度L為L=e2‧Lc。如先前之說明,e1係代表藉由在顯示畫面區域DPA之長邊方向兩側或單側附屬之周邊電路區域TAB之合計寬度,光罩M之長邊方向相對顯示畫面區域DPA之長邊方向放大多少程度的放大倍率。同樣的,e2係代表藉由顯示畫面區域DPA之短邊方向兩側或單側附屬之周邊電路區域TAB之合計寬度(圖13中之Ta),光罩M之短邊方向相對顯示畫面區域DPA之短邊方向放大多少程度的放大倍率。根據以上說明,圓筒輪21之外周面(光罩面P1)所需最低限之大小為πφ×L,此時之光罩M之長度L與直徑φ之比率L/φ,以下式表示。
L/φ=π‧e2/e1‧Asp
設定一光罩M之縱横比(πφ:L)盡可能的大,而將與顯示畫面區域DPA之長邊相鄰之周邊電路區域TAB之寬度Ta設為零(e2=1)、放大倍率e1設為1.2(20%増)的話,比率L/φ即成為π/1.2‧Asp。因此,長寬比Asp為2(2/1)時,比率L/φ為π/2.4≒1.3,長寬比Asp為1.778(16/9)時,比率L/φ則為π/2.134≒1.47。
圖14,與圖11同樣的係將以顯示畫面區域DPA之長邊方向為Y方向之2個光罩M2,於θ方向排列之取2面的情形,長寬比Asp、放大倍率e1、e2之 定義與圖13之情形相同。包含顯示畫面區域DPA周圍之周邊電路區域TAB之1個光罩M2之尺寸為L×Lg,2個此光罩M2於θ方向夾著間隔Sx並置。因此,再將包含2個光罩M2與2個間隔Sx之光罩整體,在無余白之情形下形成於圓筒輪21之外周面(光罩面P1)之情形時,光罩整體之θ方向長度πφ即為πφ=2(Lg+Sx),Y方向之長度L則為L=e1‧Ld。因此,此時之比率L/φ,以下式表示。
L/φ=π‧e1‧Ld/2(Lg+Sx)
此時,當將放大倍率e1設為1.2(20%増)、與顯示畫面區域DPA之長邊相鄰之周邊電路區域TAB之寬度Ta設為零(e2=1)、間隔Sx亦設為零時,由Lg=e2‧Lc、Ld=Asp‧Lc之關係,比率L/φ為0.6π‧Asp。因此,長寬比Asp為2(2/1)時,比率L/φ約為3.8,長寬比Asp為1.778(16/9)時,比率L/φ約為3.4。
如以上所述,配置於圓筒狀光罩面P1上之顯示面板(元件)之尺寸(英吋數)、顯示畫面區域DPA之長寬比Asp、周邊電路區域TAB之寬度等一但確定的話,即能根據此,簡單的製作比率L/φ適合於曝光裝置U3之裝置規格之較佳的圓筒光罩(圓筒輪21)。
進一步的,使用圖15至圖18說明具體例。首先,如上述圖7或圖13所示,將顯示畫面區域DPA之長邊方向設為θ方向之光罩M在圓筒輪21之光罩面P1上取1面之情形做為比較之基準。此處,具體例中,係設曝光裝置U3之投影光學系PL以等倍將光罩圖案投影至基板P上。因此,於圓筒輪21之光罩面P1,會形成與實際之顯示面板實尺寸大之光罩圖案。又,顯示面板之顯示畫面區域DPA係高畫質尺寸(長寬比16:9)之60英吋畫面。此場合,顯示畫面區域DPA之短邊尺寸Lc為74.7cm、長邊尺寸Ld為132.8cm、對角長Le則為152.4cm。又,包含周邊電路區域TAB之光罩M整體之大小,係將於顯示畫面區域DPA之長邊方向之放大倍率e1設為1.2(20%増)、於短邊方向之放大倍率e2設為1.15(15%増),而 使長邊方向(θ方向)為e1‧Ld=159.4cm、短邊方向(Y方向)為e2‧Lc=85.9cm。此外,將圖6或圖7所示之余白部92於θ方向之長度設為5.0cm。以上述條件將光罩M設於圓筒輪21之光罩面P1,因此光罩面P1之θ方向尺寸πφ即成為164.4cm。從而,圓筒輪21之直徑φ須為52.33cm以上,故設定為例如52.5cm。又,雖將上述條件之光罩M整體之Y方向長度設為85.9cm,由於係以此光罩M為基準,因此,將曝光裝置U3之各投影光學系PL1~PL6之投影區域PA1~PA6連接於Y方向之曝光區域Y方向全寬,略大於85.9cm而為87cm。此時,根據圖12所示之模擬結果,將圓筒輪21(圓筒光罩M)之直徑φ設為52.5cm時,將所容許之散焦量定為25μm時之曝光狹縫寬D為7.4mm,而將所容許之散焦量定為50μm時之曝光狹縫寬D則為10.3mm。因此,使用圖13所示之作為基準之光罩M(圓筒輪21)進行基板P之掃描曝光時,係以曝光狹縫寬D為7.4mm以下、或10.3mm以下為基準使各種曝光條件(基板P之移動速度、照明光束EL1之照度等)最佳化。亦即,欲將所容許之散焦量△Z定為25μm以下時,係調整圖4中之照明視野光闌55之開口、或投影光學系PL內之投影視野光闌63之開口,以使曝光狹縫寬D(投影區域PA之掃描曝光方向之寬度)成為7.4mm以下之既定值。
其次,說明為在圖13所示之60英吋顯示面板用光罩M而設定之圓筒輪21之外周面(光罩面P1),配置長寬比16:9(Asp=16/9)之32英吋顯示面板用光罩M3之情形。圓筒輪21之光罩面P1之大小,在將Y方向長度L=85.9cm、θ方向長度πφ=164.4cm,與作為基準之光罩M同樣的,以顯示畫面區域DPA之長邊方向為θ方向之方式配置1個(取1面)32英吋顯示面板用光罩M3時,會在光罩面P1上之光罩M3周圍產生大的余白部。
此32英吋顯示面板之情形時,顯示畫面區域DPA之長邊尺寸Ld為70.8cm、短邊尺寸Lc為39.9cm。又,當將與顯示畫面區域DPA之長邊方向兩側或單側相鄰之周邊電路區域TAB之放大倍率e1設為1.2(20%増)程度時,光罩M3 之θ方向尺寸即放大約15cm而成為85.8cm,若再進一步於θ方向設置5cm程度之余白部92的話,全長成為90.8cm。因此,光罩M3,在為基準光罩M用而準備之圓筒輪21之光罩面P1上僅形成於全周長(πφ=164.4cm)之約55%。,相對於作為基準之圓筒輪21之光罩面P1之Y方向長度L為85.9cm,光罩M3之Y方向長度,若將顯示畫面區域DPA之短邊方向之放大倍率e2設為1.15(15%増)程度的話,即為45.8cm。因此,光罩M3在作為基準之圓筒輪21之光罩面P1上僅形成於Y方向尺寸(L=85.9cm)之約53%。從而,以顯示畫面區域DPA之長邊方向為θ方向之方式將1個32英吋顯示面板用光罩M3配置於作為基準之圓筒輪21之光罩面P1時,光罩M3之占有面積僅為光罩面P1全面積之約30%,效率不佳。
因此,為有效率地將1個光罩M3配置於圓筒輪21,而改變圓筒輪21之直徑φ以使光罩M3之θ方向尺寸與余白部92之尺寸之合計全長90.8cm為全周長的話,則直徑φ最低只要有28.91cm即可。因此,作為光罩M3用之圓筒輪21,準備一直徑φ為29cm者,根據圖12之模擬結果,直徑φ=29cm時之曝光狹縫寬D,在容許散焦量△Z為25μm時約為5.4mm、容許散焦量△Z為50μm時則約為7.6mm。
將此與作為基準對圓筒輪21設定之曝光狹縫寬D(7.4mm、或10.3mm)加以比較時,若係作為基準之光罩面P1(直徑φ=52.5cm之圓筒輪21)之場合,將曝光狹縫寬D定為10.3mm(容許散焦量50μm),並將可獲得適正曝光量所設定之基板P之移動速度定為V1。此時,在相同條件之基板P,曝光出形成在直徑φ=29cm之圓筒輪21之32英吋顯示面板用1面之光罩M3之圖案之情形時,由於曝光狹縫寬D為7.6mm(容許散焦量50μm),在照度一定時,為獲得適正曝光量之基板P之移動速度V2為V2=(7.6/10.3)V1,生產線之基板處理速度,整體的大致降低25%。容許散焦量△Z為25μm之情形時,生產性亦同程度的降低。
鑑於上述情形,以圖15說明將長寬比16:9之32英吋顯示面板用 光罩M3,以先前之圖14所示之配置,取2面之圓筒光罩(圓筒輪21)之具體例。此圖15中,顯示畫面區域DPA之長邊尺寸Ld為70.8cm、短邊尺寸Lc為39.9cm。又,由於將藉由周邊電路區域TAB之光罩M3之長邊方向(Y方向)之放大倍率e1設為1.2程度、短邊方向(θ方向)之放大倍率e2設為1.15程度,因此,光罩M3之Y方向長度L增加15cm程度而成為85.8cm、光罩M3之θ方向長度Lg增加6cm程度而成為45.9cm。
此處,當設與光罩M3之長邊相鄰之間隔Sx(余白部92)之θ方向尺寸為10cm時,包含2個光罩M3與2個間隔Sx之光罩區域整體之θ方向長度,因2(Lg+Sx)而為110.8cm。因此,此時之圓筒輪21之直徑φ只要有35.3cm程度即可。又,圓筒輪21上之光罩面P1之Y方向長度L最低為85.8cm。此長度L(85.8cm),剛好可收納在以作為基準之圓筒輪21設定之曝光區域之Y方向全寬(投影區域PA1~PA6之Y方向合計長度)87cm之範圍內。因此,圖15所示之光罩M3之取2面用圓筒光罩(φ=35.3cm、L=85.8cm之圓筒輪21),與作為基準之圓筒光罩(φ=52.5cm、L=85.9cm之圓筒輪21)同樣的,可安裝於曝光裝置U3將光罩M3之圖案有效率的曝光至基板P上。
圖16係將圖15所示之32英吋顯示面板用光罩M3取2面之其他例之概略構成的展開圖。此處,係假設將與圖15相同尺寸之光罩M3,以顯示畫面區域DPA之長邊方向為θ方向之方式於Y方向無間隙地排列2個,2個光罩M3之Y方向尺寸L為91.8cm(2×45.9cm)。此長度L(91.8cm)無法收納在以作為基準之圓筒輪21設定之曝光區域之Y方向全寬(投影區域PA1~PA6之Y方向合計長度)87cm之範圍內。亦即,代表將與圖15相同之光罩M3旋轉90°之取2面,無法配置在作為基準之圓筒輪21之光罩面P1上。
圖17係將圖15所示之32英吋顯示面板用光罩M3取1面之其他例之概略構成的展開圖。此處,係假設將與圖15相同尺寸之1個光罩M3,以顯示畫 面區域DPA之短邊方向為θ方向之方式配置,θ方向余白部92之間隔Sx設為10cm。此種光罩M3之配置對作為標準之圓筒輪21之光罩面P1之占有面積極小,效率不佳。因此,當設定一適合圖17之取1面之光罩M3之尺寸的圓筒輪21時,圓筒輪21之全周長πφ,因光罩M3之θ方向尺寸Lg(45.9cm)與余白部92(Sx)之尺寸(10cm)之合計,而為πφ=55.9cm。由於圓筒輪21之直徑φ為17.8cm以上,因此視為18cm。又,此場合之光罩M3之Y方向長度L與圖15同樣的為85.8cm,因此比率L/φ約為4.77。
如以上所述,若作成較作為標準之圓筒光罩(圓筒輪21)之直徑φ(52.5cm)小的直徑φ(18cm)時,雖能於光罩面P1上有效率的配置光罩M3,但生產性卻會降低。根據圖12之模擬,當將光罩面P1之直徑設為18.0cm時,將容許散焦量△Z定為25μm時之曝光狹縫寬D約為4.3mm,而將容許散焦量△Z定為50μm時之曝光狹縫寬D則約為6.0mm。因此,基板P之移動速度V2,相對於使用作為標準之圓筒光罩(圓筒輪21)時之基板P之移動速度V1,隨著曝光狹縫寬D之狹小化而降低。容許散焦量△Z定為25μm時V2=(4.3/7.4)V1,而容許散焦量△Z定為50μm時V2=(6.0/10.3)V1,為論何種情形,與使用作為標準之圓筒光罩之情形相較,生產性降至約58%。
其次,依據圖18說明將與圖15相同尺寸之光罩M3,如圖15所示般以長邊方向朝向Y方向之方式,於θ方向排列3個時之具體例。圖18之光罩M3之配置,與先前之圖8同樣為取3面。
此處,將與3個光罩M3各個之長邊相鄰之余白部92(Sx)及間隔Sx之θ方向尺寸皆設為9cm時,因光罩M3之短邊方向尺寸Lg為45.9cm,因此光罩區域整體之θ方向長度,因3(Lg+Sx)而為164.7cm。此場合,當使光罩區域整體之θ方向長度與圓筒輪21之全周長πφ一致時,圓筒輪21之直徑φ為52.43cm以上。此值與作為標準之圓筒光罩之直徑φ=52.5cm大致相同。又,光罩區域之Y 方向尺寸L為85.8cm,在曝光區域(投影區域PA1~PA6)之Y方向合計寬度87cm以內。
如以上所述,若係長寬比16:9之32英吋顯示面板用光罩M3的話,藉由圖18般之取3面,僅需在作為標準之圓筒輪21(φ=52.5cm)之光罩面P1上調整余白部92及間隔Sx之尺寸,即能有效率的配置光罩M3。因此,將光罩M3如圖18所示的取3面時,由於仍能使用作為標準之圓筒光罩之尺寸(φ×L),因此不會降低生產性。又,此圖18之場合,比率L/φ約為1.63,落在被認為可效率的生產之範圍、1.3≦L/φ≦3.8內。
如圖15至圖18所示,將以可裝著於曝光裝置U3之基準的圓筒光罩(圓筒輪21)之光罩面P1之大小為基準,作成任意大小之顯示面板元件之場合,藉調整方向性及面數,以使在圓筒輪21取1面光罩、或多面配置時之比率L/φ在1.3~3.8之範圍,即能在不降低生產效率之情形下,有效率的進行圖案之轉印。
又,圖15至圖18,係將為作成顯示畫面區域DPA為長寬比16:9之60英吋之單1顯示面板元件的光罩面P1之大小設為基準。然而,並不限定於此。例如,顯示畫面區域DPA亦可以是長寬比16:9之高畫質尺寸之65英吋畫面。此場合,如圖13般配置之顯示畫面區域DPA之對角長Le為165.1cm、延伸於Y方向之短邊Lc為80.9cm、延伸於θ方向之長邊Ld為143.9cm。又,包含周邊電路區域TAB之光罩M整體之大小,僅較顯示畫面區域DPA之尺寸,於長邊方向(θ方向)大放大倍率e1=1.2(顯示畫面區域DPA之長邊方向增大20%)、於短邊方向(Y方向)大放大倍率e2=1.15(於顯示畫面區域DPA之短邊方向增大15%)。因此,長寬比16:9之65英吋顯示面板用之取1面之光罩M之場合,光罩M之長邊方向尺寸,依圖13所示之e1‧Asp‧Lc而為172.7cm,短邊方向之尺寸則依圖13所示之e2‧Lc而為93.1cm。取1面之光罩M之場合,雖於θ方向相鄰設置余白部92, 若設該θ方向尺寸(Sx)為5cm的話,光罩面P1之θ方向尺寸成為約178cm、直徑φ為56.7cm以上。又,由於光罩面P1之Y方向長度為93.1cm,因此在以此65英吋用圓筒光罩為基準之光罩而可裝著之曝光裝置U3,以曝光區域之Y方向全寬(投影區域PA1~PA6之Y方向寬之合計)例如為95.0cm之方式,設有改變了投影區域PA之Y方向尺寸的6支投影光學系PL。或者,設置於Y方向再追加1支投影光學系PL的7支投影光學系。此長寬比16:9之65英吋顯示面板支取1面用圓筒光罩(圓筒輪21)之比率L/φ,為L/φ=1.64(≒93.1/56.7)。又,由於圓筒光罩之直徑φ為56.7cm,依據圖12之模擬結果,曝光狹縫寬D在將容許散焦量△Z定為25μm時約為7.5mm、而在將容許散焦量△Z定為50μm時則為約10.6mm。
為此,參照圖19說明於長寬比16:9之65英吋顯示面板之取1面用圓筒光罩(φ=56.7cm、L=93.1cm),將3個37英吋顯示面板用光罩M4,以如圖18般之配置取多面時之具體例。圖19中,37英吋之顯示畫面區域DPA之長邊Ld(Y方向)為81.9cm、短邊Lc(θ方向)為46.1cm,將往長邊方向之放大倍率e1、往短邊方向之放大倍率e2皆設為1.15(15%増)時,光罩M4之長邊尺寸L(e1‧Ld)即為約94.2cm、短邊尺寸Lg(e2‧Lc)則為約53.0cm。
此處,若設光罩M4與光罩M4間之間隔Sx為6.0cm程度的話,光罩面P1上之3個光罩M4與3個間隔Sx於θ方向之合計尺寸全周長πφ,因πφ=3Lg+3Sx,故約為177cm,直徑φ為56.4cm以上。又,由於光罩M4之Y方向長度L為94.2cm,因此是落在曝光區域之Y方向全寬(95cm)內。此外,圖19之場合,於Y方向追加了第7支投影光學系PL(投影區域PA7),使曝光區域之Y方向全寬成為95cm。由以上可知,在取3面圖19般之37英吋顯示面板用之光罩時,可使用與用以取1面65英吋顯示面板用之光罩M的圓筒光罩(圓筒輪21)相同形狀尺寸之物。如以上所述,於圖19所示之光罩M4之情形時,可相對作為基準之圓筒輪21之光罩面P1之全面積,減少3個光罩M4間之間隔Sx以進行有效率的配置,且能 使用與作為基準之圓筒光罩同等直徑φ之圓筒輪21,因此亦能抑制伴隨曝光狹縫寬D減少而產生之生產性低下。
又,將顯示面板元件之顯示畫面區域DPA之大小設為37英吋,並配置2面用於此之光罩M4之場合,可使用與上述圖15同樣之配置。此場合,將2個光罩M4與2個間隔Sx間於θ方向之合計尺寸設為圓筒光罩之全周長πφ、間隔Sx設為6cm程度的話,πφ≒118.0cm。因此,將2面光罩M4於周方向有效率的配置時之圓筒光罩(圓筒輪21)之直徑φ為37.6cm以上。
此場合,比率L/φ成為約2.5(≒94.2/37.6)。又,在直徑φ=37.6cm之圓筒輪21之情形時,根據圖12之模擬,曝光狹縫寬D在容許散焦量△Z為25μm之場合約為6mm、容許散焦量△Z為50μm之場合則約為8.6mm。與相對作為基準之直徑φ=56.7cm之圓筒光罩設定之作為基準之曝光狹縫寬D(7.5mm、10.6mm)相較,無論是在將容許散焦量△Z設為25μm或50μm之任一情形時,生產性(基板P之移動速度)皆約為80%。然而,若能使照明光束EL1之照度與使用作為基準之圓筒光罩進行曝光時相較大20%程度的話,並不會產生實質的生產性低下。
又,本實施形態之曝光裝置U3,雖係將圓筒光罩(圓筒輪21)之光罩圖案以等倍投射於基板P,但不限定於此。曝光裝置U3,可調整投影光學系PL之構成、及圓筒光罩(圓筒輪21)之周速度與基板P之移動速度等,將光罩M之圖案以既定倍率放大後投射於基板P,亦可以既定倍率縮小後投射於基板P。
以上,在可裝著於本實施形態之曝光裝置U3之圓筒光罩,如圖8、9、圖14、15、圖18、19所示、以長方形顯示畫面區域DPA之長邊方向為Y方向,於θ方向隔著間隔Sx排列2個以上光罩區域(光罩M1、M2、M3、M4)之取多面之場合,該圓筒光罩(圓筒輪21)係以下述方式構成。
沿著從中心線(AX1)起一定半徑(Rm)之圓筒面(P1)形成 光罩圖案(光罩M1~M4),以可繞前述中心線旋轉之方式裝著於曝光裝置之圓筒光罩,於前述圓筒面,於前述圓筒面之周方向(θ方向)隔著間隔Sx排列形成n(n≧2)個包含長邊尺寸Ld、短邊尺寸Lc之長寬比Asp(=Ld/Lc)之顯示畫面區域(DPA)與在其周邊相鄰之周邊電路區域(TAB)的顯示面板用長方形光罩區域(光罩M1~M4),將前述光罩區域之長邊方向(Y方向)尺寸L設為前述顯示畫面區域之長邊尺寸Ld的e1倍(放大倍率e1≧1)、前述光罩區域之短邊方向(θ方向)尺寸設為前述顯示畫面區域之短邊尺寸Lc的e2倍(放大倍率e2≧1)時,前述圓筒面於前述中心線方向(Y方向)之長度被設定為前述尺寸L(=e1‧Ld)以上,前述圓筒面之直徑為φ之前述圓筒面之全周長πφ被設定為n(e2‧Lc+Sx),進一步的,以尺寸L與直徑φ之比在1.3≦L/φ≦3.8之範圍的方式,設定前述直徑φ、前述個數n、前述間隔Sx。
其次,參照圖20,說明第2實施形態之曝光裝置U3a。又,為避免重複記載,僅說明與第1實施形態相異之部分,針對與第1實施形態相同之構成要素,則係賦予與第1實施形態相同之符號進行說明。圖20係顯示第2實施形態之曝光裝置(基板處理裝置)之整體構成的圖。第1實施形態之曝光裝置U3,係以圓筒狀之基板支承筒25保持通過投影區域之基板P的構成,但第2實施形態之曝光裝置U3a,則係藉由可在XY平面內1維或2維移動之基板支承機構12a,將基板P保持成平面狀。因此,本實施形態之基板P,不僅可以是以可撓性樹脂(PET及PEN等)為基底之片狀的薄片基板,亦可以是片狀的薄玻璃基板。
第2實施形態之曝光裝置U3a中,基板支承機構12a具備裝有將基板P保持成平面狀之支承面P2的基板載台102、與使基板載台102在與中心面CL正交之面內沿X方向掃描移動的移動裝置(圖示省略)。
由於圖20之基板P之支承面P2係實質與XY面平行的平面(與中心 面CL正交之平面),因此從光罩M反射、通過投影光學模組PLM(投影光學系PL1~PL6)投射於基板P之投影光束EL2之主光線,係被設定成與XY面垂直。
又,第2實施形態中,當將投影光學模組PLM之投影倍率設定為等倍(×1)時,與先前之圖2同樣的,在XZ面內觀察時,從光罩M上之奇數號照明區域IR1(及IR3、IR5)之中心點至偶數號照明區域IR2(及IR4、IR6)之中心點為止之周長距離CCM,係與順著支承面P2之基板P上之奇數號投影區域PA1(及PA3、PA5)之中心點至偶數號第2投影區域PA2(及PA4、PA6)之中心點為止之X方向(掃描曝光方向)距離CCP,設定為實質相等。
圖20之曝光裝置U3a,亦係由下位控制裝置16控制基板支承機構12a之移動裝置(掃描曝光用線性馬達及微動用致動器等),與保持圓筒光罩M之圓筒輪21之旋轉精密同步的驅動基板載台102。因此,基板載台102之X方向及Y方向移動位置,係以測距用雷射干涉儀或線性編碼器精密的測量,圓筒輪21之旋轉位置亦以旋轉編碼器精密的加以測量。又,基板載台102之支承面P2,可以在掃描曝光中將基板P以真空吸附、靜電吸附之吸附保持具構成,亦可以在支承面P2與基板P之間形成靜壓氣體軸承來以非接觸狀態或低摩擦狀態支承基板P之貝努利型保持具構成。
貝努利型保持具之場合,由於基板P可以是可撓性長條之薄片基板,在對基板P賦予X方向(及Y方向)之張力之同時、使基板P往X方向移動,因此,無須使基板載台102(貝努利型保持具)往X、Y方向移動,此外,支承面P2只要有能覆蓋投影區域PA1~PA6之範圍之面積即可,因此能謀求基板載台102之小型化。又,貝努利型保持具之場合,若基板P係長條之薄片基板的話,由於能一邊使基板P連續的移動於長條方向、一邊進行掃描曝光,因此與須要基板P之吸附/開放等附加時間之吸附保持具之場合相較,更適合「捲對捲」方式之製造。
如曝光裝置U3a般,在使支承面P2為實質的與XY面平行之平面,將基板P支承為平面狀之場合,亦能藉由使光罩M(M1~M4)保持成圓筒狀之圓筒輪21之形狀條件(L/φ),滿足之前之第1實施形態所說明之關係,而能將各種尺寸之顯示面板之光罩圖案有效率的排列在基板P上並使之曝光,並能抑制生產性之降低。
其次,參照圖21說明第3實施形態之曝光裝置U3b。又,為避免重複記載,僅說明與第1、第2實施形態相異之部分,針對與第1、第2實施形態相同之構成要素,則係賦予與第1、第2實施形態相同之符號進行說明。圖21係顯示第3實施形態之曝光裝置(基板處理裝置)之整體構成的圖。第2實施形態之曝光裝置U3a,係使用於光罩反射之光成為投影光束EL2之反射型光罩的構成,但第3實施形態之曝光裝置U3b則係使用穿透過光罩之光成為投影光束EL2之穿透型光罩的構成。
第3實施形態之曝光裝置U3b中,光罩保持機構11a具備將光罩MA保持成圓筒狀之圓筒輪(光罩保持筒)21a、支承光罩保持筒21a之導輥93、驅動光罩保持筒21a之驅動輥98、以及驅動部99。
光罩保持筒21a,形成配置光罩MA上之照明區域IR的光罩面(P1)。本實施形態中,光罩面,係設定成一從延伸於Y方向之中心線AX1’起半徑Rm(直徑φ=2Rm)之圓筒面。圓筒面,例如係圓筒之外周面、圓柱之外周面等。光罩保持筒21a係以例如玻璃及石英等構成,為一具有一定厚度之圓環狀透明筒,其外周面(圓筒面)形成為光罩面。
光罩MA,例如係於平坦性佳之短片狀極薄玻璃板(例如厚度為100~500μm)之一面以鉻等之遮光層形成圖案之穿透型的平面狀薄片光罩,將此順著光罩保持筒21a之外周面彎曲,在卷於(貼於)此外周面的狀態下使用。 光罩MA,具有未形成圖案之非圖案形成區域,於非圖案形成區域(相當於周邊之余白部92等)安裝於光罩保持筒21a。因此,此場合,光罩MA可對光罩保持筒21a進行裝拆。又,亦可取代將平面狀薄片光罩捲繞於光罩保持筒21a(圓環狀透明筒)之外周面作為光罩MA,而在圓環狀透明筒作成之光罩保持筒21a外周面直接描繪形成以鉻等遮光層構成之光罩圖案加以一體化。此場合,光罩保持筒21a亦具有光罩MA之支承構件(光罩支承構件)的功能。
導輥93及驅動輥98,係延伸於相對光罩保持筒21a之中心線AX1’平行之Y軸方向。導輥93及驅動輥98係設置成雖與光罩保持筒21a之Y方向端部附近外接、但不與光罩保持筒21a所保持之光罩MA之圖案形成區域接觸。驅動輥98與驅動部99連接。驅動輥98,藉由將從驅動部99供應之力矩傳遞至光罩保持筒21a,據以使繞光罩保持筒21a繞中心軸旋轉。
本實施形態之光源裝置13a,具備與第1實施形態相同之光源(圖示省略)及複數個照明光學系ILa(ILa1~ILa6)。各照明光學系ILa1~ILa6之一部分或全部係配置在光罩保持筒21a(環狀之透明筒)內側,從內側照明被保持在光罩保持筒21a外周面(光罩面P1)之光罩MA上之各照明區域IR1~IR6。
各照明光學系ILa1~ILa6,具備複眼透鏡及棒狀積分器等,藉照明光束EL1以均勻之照度照明各照明區域IR1~IR6。又,光源可以是配置在光罩保持筒21a之內側、亦可以是配置在光罩保持筒21a之外側。此外,光源亦可與曝光裝置U3b分開設置,透過光纖及中繼透鏡等之導光單元來加以引導。
如本實施形態所述,使用穿透型圓筒光罩作為光罩時,亦可藉由使將光罩MA保持成圓筒狀之光罩支承筒21a之形狀條件(L/φ)滿足先前之第1實施形態所說明之關係,來將各種尺寸之顯示面板之光罩圖案有效率的排列於基板P上進行曝光,並抑制生產性之降低。
以上之第1、第2、第3各實施形態之曝光裝置U3、U3a、U3b, 皆係將形成於圓筒狀光罩面P1(圓筒輪21、光罩保持筒21a)之光罩圖案透過投影光學模組PLM(PL1~PL6)投影曝光至基板P上的方式。然而,如第3實施形態般之穿透型圓筒光罩(MA)之情形時,可以是在穿透型圓筒光罩之外周面(光罩面P1)與被曝光對象基板P表面之間保持一定間隙(數十μm~數百μm)之方式,將穿透型圓筒光罩(MA)與基板P近接配置,一邊使穿透型圓筒光罩旋轉、一邊使基板P往一方向同步移動之近接方式的掃描曝光裝置。
又,第1~第3各實施形態之曝光裝置U3、U3a、U3b,為了因應可裝著之圓筒光罩(圓筒輪21、光罩保持筒21a)之直徑φ為可變,而設置了可調整圓筒光罩之支承位置(Z位置)的機構、或調整照明光學系IL及投影光學系PL內之光學元件之狀態的機構等。此場合,曝光裝置可安裝之圓筒光罩之直徑φ,存在從最小直徑φ1至最大直徑φ2之範圍。因此,視欲製造之顯示面板之尺寸,以取1面、或多面之光罩(M、M1~M4)作成圓筒光罩時,以滿足1.3≦L/φ≦3.8之關係、與φ1≦φ≦φ2之關係之方式,設定圓筒輪21及光罩保持筒21a之形狀尺寸較佳。
<元件製造方法>
其次,參照圖22,說明元件製造方法。圖22係顯示元件製造系統之元件製造方法的流程圖。
圖22所示之元件製造方法,首先,係進行例如使用有機EL等自發光元件形成之顯示面板之功能、性能設計,以CAD等設計所需之電路圖案及配線圖案(步驟S201)。接著,根據以CAD等設計之各種的每一層圖案,製作所需層量之圓筒光罩(步驟S202)。此時,圓筒光罩係製作成直徑φ與長度L(La)之關係滿足1.3≦L/φ≦3.8,且滿足可裝著於曝光裝置之條件、φ1≦φ≦φ2。並準備捲繞有作為顯示面板之基材之可撓性基板P(樹脂薄膜、金屬箔膜、塑膠等)的供應用捲筒FR1(步驟S203)。又,於此步驟S203中準備之捲筒狀基板P,可以 是視需要將其表面改質者、或事前已形成底層(例如透過印記(imprint)方式之微小凹凸)者、或預先積層有光感應性之功能膜或透明膜(絶緣材料)者。
接著,於基板P上形成構成顯示面板元件以電極或配線、絶緣膜、TFT(薄膜半導體)等構成之底板層,並以積層於該底板之方式形成以有機EL等自發光元件構成之發光層(顯示像素部)(步驟S204)。於此步驟S204中,包含於先前之各實施形態所說明之曝光裝置U3、U3a、U3b安裝既定圓筒光罩,使塗在基板P表面之光感應層(光阻層、感光性矽烷耦合劑層等)曝光來於表面形成光罩圖案之像(潛像等)的曝光製程,將經曝光而形成有光罩圖案之基板P視需要於以顯影後以無電解鍍敷法形成金屬膜圖案(配線、電極等)的濕式製程、或以含有銀奈米粒子之導電性墨水等描繪圖案的印刷製程等之處理。
接著,針對以捲筒方式於長條基板P上連續製造之每一顯示面板元件切割基板P、或於各顯示面板元件表面貼合保護膜(耐環境障壁層)或彩色濾光片膜等,組裝元件(步驟S205)。接著,進行顯示面板元件是否可正常作動、或是否滿足所欲性能及特性之檢查步驟(步驟S206)。經由以上方式,即能製造顯示面板(可撓性顯示器)。
Claims (16)
- 一種圓筒光罩,沿著距中心線一定半徑之直徑φ之圓筒面形成顯示面板用之光罩圖案,於曝光裝置內安裝成可繞該中心線旋轉,其中:於該圓筒面,形成包含長邊尺寸為Ld、短邊尺寸為Lc之顯示畫面區域、與在其周邊相鄰設置之周邊電路區域的顯示面板用之長方形之光罩區域;在將該光罩區域之長邊方向之尺寸設為該長邊尺寸Ld的e1倍(e1≧1)、將該光罩區域之短邊方向之尺寸L設為該短邊尺寸Lc的e2倍(e2≧1)時,該圓筒面於該中心線方向之長度被設定為該尺寸L以上,且由圓周率π與該直徑φ決定之該圓筒面之全周長πφ被設定為該尺寸Ld的e1倍以上,且將該尺寸L與該直徑φ之比率L/φ設定在1.3≦L/φ≦3.8之範圍,並將該直徑φ設定在能安裝於該曝光裝置之最小直徑φ1與最大直徑φ2之範圍內。
- 如第1項所述之圓筒光罩,其具有用以沿著該直徑φ之圓筒面保持該光罩圖案之圓筒基材。
- 如第2項所述之圓筒光罩,其中,該圓筒基材係以金屬製圓筒體構成;該光罩圖案係構成為於該圓筒基材之周面直接形成有對應來自該曝光裝置之照明光之高反射部及低反射部之反射型光罩圖案。
- 如第2項所述之圓筒光罩,其中,該光罩圖案係構成為於薄板上形成有對應來自該曝光裝置之照明光之高反射部及低反射部之反射型片狀光罩;該反射型片狀光罩係沿著該圓筒基材之周面保持成圓筒狀;該直徑φ係設為形成有該反射型片狀光罩之圖案之光罩面之直徑。
- 如第4項所述之圓筒光罩,其中,該圓筒基材將該反射型片狀光罩保持成可裝拆。
- 如第2項所述之圓筒光罩,其中,該圓筒基材係以圓環狀之透明筒構成;該光罩圖案係構成為於該透明筒之周面以對應來自該曝光裝置之照明光之遮光層直接形成有圖案之穿透型光罩圖案。
- 如第2項所述之圓筒光罩,其中,該圓筒基材係以圓環狀之透明筒構成;該光罩圖案係構成為藉由以對應來自該曝光裝置之照明光之遮光層形成有圖案之薄玻璃板而成之穿透型片狀光罩;該穿透型片狀光罩係沿著該圓筒基材之周面保持成圓筒狀;該直徑φ係設為形成有該穿透型片狀光罩之圖案之光罩面之直徑。
- 如第7項所述之圓筒光罩,其中,該圓筒基材將該穿透型片狀光罩保持成可裝拆。
- 如第1至8項中任一項所述之圓筒光罩,其進一步以滿足1.3≦L/φ≦2.6之方式設定該尺寸L與該直徑φ之關係。
- 如第1至8項中任一項所述之圓筒光罩,其中,該光罩圖案包含與用以驅動配置於該顯示畫面區域之各像素之薄膜半導體用之構成對應之圖案、及與配置於該周邊電路區域且用以驅動顯示畫面之電路對應之圖案。
- 如第1至8項中任一項所述之圓筒光罩,其中,該顯示畫面區域係與液晶顯示器、或有機EL顯示器之顯示畫面對應。
- 如第1至8項中任一項所述之圓筒光罩,其中,該顯示畫面區域之該長邊尺寸Ld與該短邊尺寸Lc之比率為16:9或2:1。
- 一種圓筒光罩,沿著距中心線一定半徑之圓筒面形成光罩圖案,以繞該中心線旋轉之方式安裝於曝光裝置內,其中:於形成該光罩圖案之該圓筒面上之區域的該中心線方向之尺寸L,係設定成能藉由該曝光裝置曝光的該中心線方向之最大曝光區域之長度以下,且該圓筒面之直徑φ係設定在能安裝於該曝光裝置之最小直徑φ1與最大直徑φ2之範圍內,並且該尺寸L與該直徑φ之比率L/φ係設定在1.3≦L/φ≦3.8之範圍、或1.3≦L/φ≦2.6之範圍。
- 如第13項所述之圓筒光罩,其中,於該圓筒面形成一個或複數個包含長邊尺寸為Ld、短邊尺寸為Lc之長方形之顯示畫面區域、及於其周邊相鄰設置之周邊電路區域的顯示面板用之長方形之光罩區域。
- 如第14項所述之圓筒光罩,其中,於該圓筒面形成一個該光罩區域之情形,將該顯示畫面區域之該長邊尺寸Ld之方向設為該圓筒面之周方向、將該短邊尺寸Lc之方向配置於該中心線之方向。
- 如第14項所述之圓筒光罩,其中,於該圓筒面形成複數個該光罩區域之情形,將該顯示畫面區域之該長邊尺寸Ld之方向設為該中心線之方向、將該短邊尺寸Lc之方向設為該圓筒面之周方向,將複數個該光罩區域排列配置於周方向。
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