WO2014199744A1 - 基板処理装置、デバイス製造方法及び露光方法 - Google Patents

基板処理装置、デバイス製造方法及び露光方法 Download PDF

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加藤　正紀
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    • G03F7/70833—Mounting of optical systems, e.g. mounting of illumination system, projection system or stage systems on base-plate or ground

Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing apparatus, a device manufacturing method, and an exposure method that project a mask pattern onto a substrate and expose the pattern onto the substrate.
  • the device manufacturing system includes a substrate processing apparatus such as an exposure apparatus.
  • the substrate processing apparatus projects an image of a pattern formed on a mask (or reticle) arranged in the illumination area onto a substrate arranged in the projection area, and exposes the pattern on the substrate.
  • a mask used in a substrate processing apparatus is generally a planar one, but a cylindrical one is also known in order to continuously scan and expose a plurality of device patterns on a substrate (Patent Document). 1).
  • the projection exposure apparatus As a substrate processing apparatus, there is a projection exposure apparatus described in Patent Document 2.
  • the photosensitive substrate is placed so that the surface of the photosensitive substrate and the best image plane of the pattern image projected by the projection optical system are relatively inclined with respect to the one-dimensional movement direction.
  • the substrate holder is moved on the optical axis of the projection optical system in conjunction with the one-dimensional movement of the substrate stage so that the photosensitive substrate moves along the substrate holder held on the stage and during the scanning exposure.
  • Holder driving means for moving in the direction With the above configuration, the projection exposure apparatus can change the focus state of the light beam projected on the exposure surface of the photosensitive substrate depending on the position of scanning exposure in the one-dimensional direction.
  • the projection exposure apparatus described in Patent Document 2 tilts the substrate with respect to the projection optical apparatus (projection optical system) using the substrate holder. For this reason, adjustment (control) of the relative position becomes complicated.
  • the substrate holder is provided for each scanning exposure of each exposure area on the substrate It is necessary to repeatedly control the inclination and movement in the focus direction at a high speed, which complicates the control and causes vibrations.
  • the width of the exposure area on the substrate in the scanning exposure direction is small, the amount of exposure given to the photosensitive substrate decreases. For this reason, it is necessary to increase the illuminance per unit area of the exposure light projected onto the exposure region on the substrate, or to reduce the scanning exposure speed. Conversely, when the width of the exposure region on the substrate in the scanning exposure direction is increased, the quality (transfer fidelity) of the pattern formed may be reduced.
  • An object of an aspect of the present invention is to provide a substrate processing apparatus, a device manufacturing method, and an exposure method capable of producing a high-quality substrate with high productivity.
  • a substrate processing apparatus including a projection optical system that projects a light beam from a mask pattern arranged in an illumination area of illumination light onto a projection area where a substrate is arranged.
  • a first support member that supports one of the mask and the substrate so as to be along a first surface curved in a cylindrical shape with a predetermined curvature in one of the illumination region and the projection region;
  • a second support member that supports the other of the mask and the substrate so as to follow a predetermined second surface in the other region of the illumination region and the projection region; and the first support member
  • a moving mechanism for moving either the mask supported by the first support member or the substrate in the scanning exposure direction, and the projection optical system has a best focus on the exposure surface of the substrate.
  • the position is the scan
  • a substrate processing apparatus for projecting a light beam contained two positions in the light direction to the projection area is provided.
  • a device manufacturing method is provided.
  • the method comprising projecting a light beam onto the projection area, the exposure method comprising is provided.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a device manufacturing system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a view showing the overall configuration of the exposure apparatus (substrate processing apparatus) of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a view showing the arrangement of illumination areas and projection areas of the exposure apparatus shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the illumination optical system and the projection optical system of the exposure apparatus shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram exaggeratingly showing the behavior of the illumination light beam and the projection light beam in the mask.
  • FIG. 6A is an explanatory diagram showing the relationship between the projection image plane of the mask pattern and the exposure plane of the substrate.
  • FIG. 6B is a graph showing how the defocus amount changes within the exposure width.
  • FIG. 7 is a view showing the overall configuration of the exposure apparatus (substrate processing apparatus) of the second embodiment.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the projected image plane of the mask pattern and the exposure plane of the substrate.
  • FIG. 9 is a graph showing an example of the relationship between exposure coordinates and defocus.
  • FIG. 10 is a graph showing an example of the relationship between defocus and point image intensity.
  • FIG. 11 is a graph illustrating an example of a relationship between a change in defocus amount and an intensity difference.
  • FIG. 12 is a graph showing an example of the relationship between the defocus amount and the L / S contrast change.
  • FIG. 13 is a graph showing an example of the relationship between the defocus amount and the change in the contrast ratio of L / S.
  • FIG. 14 is a graph showing an example of the relationship between the defocus amount and the L / S CD and slice level.
  • FIG. 15 is a graph showing an example of the relationship between the defocus amount and the contrast change of the isolated line.
  • FIG. 16 is a graph showing an example of the relationship between the defocus amount and the change in the contrast ratio of the isolated line.
  • FIG. 17 is a graph showing an example of the relationship between the defocus amount and the CD and slice level of the isolated line.
  • FIG. 18 is a view showing the overall arrangement of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the third embodiment.
  • FIG. 19 is a view showing the overall arrangement of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the fourth embodiment.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram showing the relationship between the projection image plane of the mask pattern and the exposure plane of the substrate.
  • FIG. 21 is a flowchart showing the exposure method.
  • FIG. 22 is a flowchart showing a device manufacturing method.
  • a substrate processing apparatus that performs exposure processing on a substrate is an exposure apparatus.
  • the exposure apparatus is incorporated in a device manufacturing system that manufactures devices by performing various processes on the exposed substrate.
  • a device manufacturing system will be described.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a device manufacturing system according to the first embodiment.
  • a device manufacturing system 1 shown in FIG. 1 is a line (flexible display manufacturing line) for manufacturing a flexible display as a device. Examples of the flexible display include an organic EL display.
  • the device manufacturing system 1 sends out the substrate P from the supply roll FR1 in which the flexible substrate P is wound in a roll shape, and continuously performs various processes on the delivered substrate P.
  • a so-called roll-to-roll system is adopted in which the processed substrate P is wound around the collection roll FR2 as a flexible device.
  • a substrate P that is a film-like sheet is sent out from the supply roll FR1, and the substrates P sent out from the supply roll FR1 are sequentially supplied to n processing apparatuses U1, U2. , U3, U4, U5,..., Un, and the winding roll FR2 is shown as an example.
  • substrate P used as the process target of the device manufacturing system 1 is demonstrated.
  • a foil (foil) made of a resin or a metal such as stainless steel or an alloy is used.
  • the resin film material include polyethylene resin, polypropylene resin, polyester resin, ethylene vinyl copolymer resin, polyvinyl chloride resin, cellulose resin, polyamide resin, polyimide resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, and vinyl acetate resin. Includes one or more.
  • the thermal expansion coefficient may be set smaller than a threshold corresponding to the process temperature or the like, for example, by mixing an inorganic filler with a resin film.
  • the inorganic filler may be, for example, titanium oxide, zinc oxide, alumina, silicon oxide or the like.
  • the substrate P may be a single layer of ultrathin glass having a thickness of about 100 ⁇ m manufactured by a float process or the like, or a laminate in which the above resin film, foil, or the like is bonded to the ultrathin glass. It may be.
  • the substrate P configured in this way becomes a supply roll FR1 by being wound in a roll shape, and this supply roll FR1 is mounted on the device manufacturing system 1.
  • the device manufacturing system 1 to which the supply roll FR1 is mounted repeatedly executes various processes for manufacturing one device on the substrate P sent out from the supply roll FR1. For this reason, the processed substrate P is in a state where a plurality of devices are connected. That is, the substrate P sent out from the supply roll FR1 is a multi-sided substrate.
  • the substrate P is modified and activated in advance by a predetermined pretreatment, or a fine partition structure (concave / convex structure) for precise patterning on the surface is imprinted (micro stamper). The thing formed by etc. may be sufficient.
  • the treated substrate P is recovered as a recovery roll FR2 by being wound into a roll.
  • the collection roll FR2 is attached to a dicing device (not shown).
  • the dicing apparatus to which the collection roll FR2 is mounted divides the processed substrate P for each device (dicing) to form a plurality of devices.
  • the dimension in the width direction (short direction) is about 10 cm to 2 m
  • the dimension in the length direction (long direction) is 10 m or more.
  • substrate P is not limited to an above-described dimension.
  • the X direction is a direction connecting the supply roll FR1 and the recovery roll FR2 in the horizontal plane, and is the left-right direction in FIG.
  • the Y direction is a direction orthogonal to the X direction in the horizontal plane, and is the front-rear direction in FIG.
  • the Y direction is the axial direction of the supply roll FR1 and the recovery roll FR2.
  • the Z direction is the vertical direction, and is the vertical direction in FIG.
  • the device manufacturing system 1 includes a substrate supply device 2 that supplies a substrate P, processing devices U1 to Un that perform various processes on the substrate P supplied by the substrate supply device 2, and processing is performed by the processing devices U1 to Un.
  • the substrate recovery apparatus 4 that recovers the processed substrate P and the host controller 5 that controls each device of the device manufacturing system 1 are provided.
  • the substrate supply device 2 is rotatably mounted with a supply roll FR1.
  • the substrate supply apparatus 2 includes a driving roller R1 that sends out the substrate P from the mounted supply roll FR1, and an edge position controller EPC1 that adjusts the position of the substrate P in the width direction (Y direction).
  • the driving roller R1 rotates while pinching both front and back surfaces of the substrate P, and feeds the substrate P to the processing apparatuses U1 to Un by feeding the substrate P in the transport direction from the supply roll FR1 to the collection roll FR2.
  • the edge position controller EPC1 moves the substrate P in the width direction so that the position at the end (edge) in the width direction of the substrate P is within a range of about ⁇ 10 ⁇ m to several tens ⁇ m with respect to the target position. To correct the position of the substrate P in the width direction.
  • the substrate collection device 4 is rotatably mounted with a collection roll FR2.
  • the substrate recovery apparatus 4 includes a drive roller R2 that draws the processed substrate P toward the recovery roll FR2, and an edge position controller EPC2 that adjusts the position of the substrate P in the width direction (Y direction).
  • the substrate collection device 4 rotates while sandwiching the front and back surfaces of the substrate P by the driving roller R2, pulls the substrate P in the transport direction, and rotates the collection roll FR2, thereby winding the substrate P.
  • the edge position controller EPC2 is configured in the same manner as the edge position controller EPC1, and corrects the position in the width direction of the substrate P so that the end portion (edge) in the width direction of the substrate P does not vary in the width direction. .
  • the processing device U1 is a coating device that applies a photosensitive functional liquid to the surface of the substrate P supplied from the substrate supply device 2.
  • a photosensitive functional liquid for example, a photoresist, a photosensitive silane coupling material (liquid repellent modifier), a photosensitive plating reducing material, a UV curable resin liquid, or the like is used.
  • the processing apparatus U1 is provided with a coating mechanism Gp1 and a drying mechanism Gp2 in order from the upstream side in the transport direction of the substrate P.
  • the coating mechanism Gp1 includes a pressure drum DR1 around which the substrate P is wound, and a coating roller DR2 facing the pressure drum DR1.
  • the coating mechanism Gp1 sandwiches the substrate P between the pressure drum roller DR1 and the coating roller DR2 in a state where the supplied substrate P is wound around the pressure drum roller DR1. Then, the application mechanism Gp1 applies the photosensitive functional liquid by the application roller DR2 while rotating the impression cylinder DR1 and the application roller DR2 to move the substrate P in the transport direction.
  • the drying mechanism Gp2 blows drying air such as hot air or dry air, removes the solute (solvent or water) contained in the photosensitive functional liquid, and dries the substrate P coated with the photosensitive functional liquid. A photosensitive functional layer is formed on the substrate P.
  • the processing device U2 is a heating device that heats the substrate P conveyed from the processing device U1 to a predetermined temperature (for example, about several tens to 120 ° C.) in order to stabilize the photosensitive functional layer formed on the surface of the substrate P. It is.
  • the processing apparatus U2 is provided with a heating chamber HA1 and a cooling chamber HA2 in order from the upstream side in the transport direction of the substrate P.
  • the heating chamber HA1 is provided with a plurality of rollers and a plurality of air turn bars therein, and the plurality of rollers and the plurality of air turn bars constitute a transport path for the substrate P.
  • the plurality of rollers are provided in rolling contact with the back surface of the substrate P, and the plurality of air turn bars are provided in a non-contact state on the surface side of the substrate P.
  • the plurality of rollers and the plurality of air turn bars are arranged to form a meandering transport path so as to lengthen the transport path of the substrate P.
  • the substrate P passing through the heating chamber HA1 is heated to a predetermined temperature while being transported along a meandering transport path.
  • the cooling chamber HA2 cools the substrate P to the environmental temperature so that the temperature of the substrate P heated in the heating chamber HA1 matches the environmental temperature of the subsequent process (processing apparatus U3).
  • the cooling chamber HA2 is provided with a plurality of rollers, and the plurality of rollers are arranged in a meandering manner in order to lengthen the conveyance path of the substrate P, similarly to the heating chamber HA1.
  • the substrate P passing through the cooling chamber HA2 is cooled while being transferred along a meandering transfer path.
  • a driving roller R3 is provided on the downstream side in the transport direction of the cooling chamber HA2, and the driving roller R3 rotates while sandwiching the substrate P that has passed through the cooling chamber HA2, thereby moving the substrate P toward the processing apparatus U3. Supply.
  • the heating of the substrate P by the heating chamber HA1 is preferably set so as not to exceed the glass transition temperature when the substrate P is a resin film such as PET (polyethylene terephthalate) or PEN (polyethylene naphthalate).
  • the processing apparatus (substrate processing apparatus) U3 projects and exposes a pattern such as a circuit for display or wiring on the substrate (photosensitive substrate) P having a photosensitive functional layer formed on the surface supplied from the processing apparatus U2. Exposure apparatus. Although details will be described later, the processing device U3 illuminates the reflective mask M with the illumination light beam, and projects and exposes the projection light beam obtained by the illumination light beam being reflected by the mask M onto the substrate P.
  • the processing apparatus U3 includes a driving roller R4 that sends the substrate P supplied from the processing apparatus U2 to the downstream side in the transport direction, and an edge position controller EPC3 that adjusts the position of the substrate P in the width direction (Y direction).
  • the driving roller R4 rotates while pinching both front and back surfaces of the substrate P, and sends the substrate P to the downstream side in the transport direction, thereby supporting the substrate P at the exposure position (also referred to as a rotating drum). Supply towards the.
  • the edge position controller EPC3 is configured in the same manner as the edge position controller EPC1, and corrects the position of the substrate P in the width direction so that the width direction of the substrate P at the exposure position (substrate support drum) becomes the target position.
  • the processing apparatus U3 includes two sets of drive rollers R5 and R6 that send the substrate P to the downstream side in the transport direction in a state in which the substrate P after exposure is slackened.
  • the driving roller R5 cooperates with the previous driving roller R4 to apply a predetermined tension in the transport direction of the substrate P.
  • the two sets of drive rollers R5 and R6 are arranged at a predetermined interval in the transport direction of the substrate P.
  • the driving roller R5 rotates while sandwiching the upstream side of the substrate P to be transported, and the driving roller R6 rotates while sandwiching the downstream side of the substrate P to be transported, thereby directing the substrate P toward the processing apparatus U4. Supply.
  • the substrate P is slack, it is possible to absorb fluctuations in the conveyance speed that occur downstream in the conveyance direction with respect to the driving roller R6, and to eliminate the influence of the exposure process on the substrate P due to fluctuations in the conveyance speed. can do.
  • an alignment microscope that detects an alignment mark or the like formed in advance on the substrate P in order to relatively align (align) a partial image of the mask pattern of the mask M with the substrate P.
  • AM1 and AM2 are provided.
  • the processing apparatus U4 is a wet processing apparatus that performs wet development processing, electroless plating processing, and the like on the exposed substrate P transferred from the processing apparatus U3.
  • the processing apparatus U4 has three processing tanks BT1, BT2, BT3 hierarchized in the vertical direction (Z direction) and a plurality of rollers for transporting the substrate P therein.
  • the plurality of rollers are arranged so as to serve as a conveyance path through which the substrate P sequentially passes through the three processing tanks BT1, BT2, and BT3.
  • a driving roller R7 is provided on the downstream side in the transport direction of the processing tank BT3. The driving roller R7 rotates while sandwiching the substrate P that has passed through the processing tank BT3, so that the substrate P is directed toward the processing apparatus U5. Supply.
  • the processing apparatus U5 is a drying apparatus which dries the board
  • the processing device U5 removes droplets and mist adhering to the substrate P wet-processed in the processing device U4, and adjusts the moisture content of the substrate P to a predetermined moisture content.
  • the substrate P dried by the processing apparatus U5 is transferred to the processing apparatus Un through several processing apparatuses. Then, after being processed by the processing device Un, the substrate P is wound up on the recovery roll FR2 of the substrate recovery device 4.
  • the host control device 5 performs overall control of the substrate supply device 2, the substrate recovery device 4, and the plurality of processing devices U1 to Un.
  • the host control device 5 controls the substrate supply device 2 and the substrate recovery device 4 to transport the substrate P from the substrate supply device 2 toward the substrate recovery device 4.
  • the host controller 5 controls the plurality of processing apparatuses U1 to Un to execute various processes on the substrate P while synchronizing with the transport of the substrate P.
  • FIG. 2 is a view showing the overall configuration of the exposure apparatus (substrate processing apparatus) of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a view showing the arrangement of illumination areas and projection areas of the exposure apparatus shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the illumination optical system and the projection optical system of the exposure apparatus shown in FIG.
  • the processing apparatus U3 is referred to as an exposure apparatus U3.
  • the exposure apparatus U3 shown in FIG. 2 is a so-called scanning exposure apparatus, and projects a mask pattern image formed on the outer peripheral surface of the cylindrical mask M onto the surface of the substrate P while transporting the substrate P in the transport direction.
  • Exposure. 2 is an orthogonal coordinate system in which the X direction, the Y direction, and the Z direction are orthogonal to each other, and is an orthogonal coordinate system similar to that in FIG.
  • the mask M is a reflective mask using, for example, a metal cylinder.
  • the mask M is formed in a cylindrical body having an outer peripheral surface (circumferential surface) having a curvature radius Rm with the first axis AX1 extending in the Y direction as the center, and has a constant thickness in the radial direction.
  • the circumferential surface of the mask M is a surface P1 on which a predetermined mask pattern is formed.
  • the surface P1 of the mask M includes a high reflection portion that reflects the light beam in a predetermined direction with high efficiency and a reflection suppression portion that does not reflect the light beam in the predetermined direction or reflects it with low efficiency.
  • the mask pattern is formed by a high reflection portion and a reflection suppression portion.
  • the reflection suppressing unit only needs to reflect less light in a predetermined direction.
  • the reflection suppressing unit may absorb light, transmit light, or reflect (for example, irregular reflection) in a direction other than a predetermined direction.
  • the mask M can comprise a reflection suppression part with the material which absorbs light, or the material which permeate
  • the exposure apparatus U3 can use a mask made of a metal cylinder as the mask M configured as described above. Therefore, the exposure apparatus U3 can perform exposure using an inexpensive mask.
  • the mask M may be formed with all or part of the panel pattern corresponding to one display device, or may be formed with a panel pattern corresponding to a plurality of display devices.
  • a plurality of panel patterns may be repeatedly formed in the circumferential direction around the first axis AX1, or a plurality of small panel patterns may be repeatedly formed in a direction parallel to the first axis AX1. May be.
  • the mask M may be formed with a panel pattern for the first display device and a panel pattern for the second display device having a size different from that of the first display device.
  • the mask M should just have the circumferential surface used as the curvature radius Rm centering on 1st axis
  • the mask M may be an arc-shaped plate having a circumferential surface.
  • the mask M may be a thin plate shape, or may be affixed to a cylindrical member so that the thin plate mask M is curved and follows the circumferential surface.
  • the exposure apparatus U3 shown in FIG. 2 In addition to the drive rollers R4 to R6, the edge position controller EPC3, and the alignment microscopes AM1 and AM2, the exposure apparatus U3 includes a mask holding mechanism 11, a substrate support mechanism 12, an illumination optical system IL, and a projection optical system PL. And a lower control device 16.
  • the exposure device U3 guides the illumination light emitted from the light source device 13 with the illumination optical system IL and the projection optical system PL, so that the light flux having the pattern of the mask M held by the mask holding mechanism 11 is supported by the substrate support mechanism. 12 is projected onto the substrate P held at 12.
  • the lower-level control device 16 controls each part of the exposure apparatus U3 and causes each part to execute processing.
  • the lower level control device 16 may be a part or the whole of the higher level control device 5 of the device manufacturing system 1. Further, the lower level control device 16 may be a device controlled by the higher level control device 5 and different from the higher level control device 5.
  • the lower control device 16 includes, for example, a computer.
  • the mask holding mechanism 11 includes a mask holding drum (mask holding member) 21 that holds the mask M, and a first drive unit 22 that rotates the mask holding drum 21.
  • the mask holding drum 21 holds the mask M so that the first axis AX1 of the mask M is the center of rotation.
  • the first drive unit 22 is connected to the lower control device 16 and rotates the mask holding drum 21 around the first axis AX1.
  • the mask holding mechanism 11 holds the cylindrical mask M with the mask holding drum 21, but is not limited to this configuration.
  • the mask holding mechanism 11 may wind and hold a thin plate-like mask M following the outer peripheral surface of the mask holding drum 21.
  • the mask holding mechanism 11 may hold the mask M, which is an arcuate plate material, on the outer peripheral surface of the mask holding drum 21.
  • the substrate support mechanism 12 includes a substrate support drum 25 that can rotate by supporting the substrate P on a cylindrical outer peripheral surface, a second drive unit 26 that rotates the substrate support drum 25, and a pair of air turn bars ATB1 and ATB2. And a pair of guide rollers 27 and 28.
  • the substrate support drum 25 is formed in a cylindrical shape having an outer peripheral surface (circumferential surface) having a curvature radius Rp with the second axis AX2 extending in the Y direction as the center.
  • the first axis AX1 and the second axis AX2 are parallel to each other, and a plane passing through the first axis AX1 and the second axis AX2 is a center plane CL.
  • a part of the circumferential surface of the substrate support drum 25 is a support surface P2 that supports the substrate P. That is, the substrate support drum 25 supports the substrate P by winding the substrate P around the support surface P2.
  • the second drive unit 26 is connected to the lower control device 16 and rotates the substrate support drum 25 about the second axis AX2.
  • the pair of air turn bars ATB1 and ATB2 are respectively provided on the upstream side and the downstream side in the transport direction of the substrate P with the substrate support drum 25 interposed therebetween.
  • the pair of air turn bars ATB1 and ATB2 are provided on the surface side of the substrate P, and are disposed below the support surface P2 of the substrate support drum 25 in the vertical direction (Z direction).
  • the pair of guide rollers 27 and 28 are respectively provided on the upstream side and the downstream side in the transport direction of the substrate P with the pair of air turn bars ATB1 and ATB2 interposed therebetween.
  • the pair of guide rollers 27, 28 guides the substrate P, one of which is conveyed from the driving roller R4, to the air turn bar ATB1, and the other guide roller 28, which is conveyed from the air turn bar ATB2. P is guided to the driving roller R5.
  • the substrate support mechanism 12 guides the substrate P conveyed from the driving roller R4 to the air turn bar ATB1 by the guide roller 27, and introduces the substrate P that has passed through the air turn bar ATB1 into the substrate support drum 25.
  • the substrate support mechanism 12 rotates the substrate support drum 25 by the second drive unit 26, thereby supporting the substrate P introduced into the substrate support drum 25 on the support surface P2 of the substrate support drum 25, while the air turn bar ATB2.
  • Transport toward The substrate support mechanism 12 guides the substrate P conveyed to the air turn bar ATB2 to the guide roller 28 by the air turn bar ATB2, and guides the substrate P that has passed through the guide roller 28 to the drive roller R5.
  • the low-order control device 16 connected to the first drive unit 22 and the second drive unit 26 synchronously rotates the mask holding drum 21 and the substrate support drum 25 at a predetermined rotation speed ratio, thereby An image of the mask pattern formed on the surface P1 is continuously and repeatedly projected and exposed onto the surface of the substrate P (surface curved along the circumferential surface) wound around the support surface P2 of the substrate support drum 25.
  • the light source device 13 emits an illumination light beam EL1 that is illuminated by the mask M.
  • the light source device 13 includes a light source 31 and a light guide member 32.
  • the light source 31 is a light source that emits light of a predetermined wavelength.
  • the light source 31 is, for example, a lamp light source such as a mercury lamp, a laser diode, a light emitting diode (LED), or the like.
  • Illumination light emitted from the light source 31 includes, for example, bright ultraviolet rays (g-line, h-line, i-line) emitted from a lamp light source, far-ultraviolet light (DUV light) such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), and ArF excimer laser light. (Wavelength 193 nm).
  • DUV light far-ultraviolet light
  • KrF excimer laser light wavelength 248 nm
  • ArF excimer laser light ArF excimer laser light.
  • the light source 31 emits an illumination light beam EL1 including a wavelength equal to or shorter than i-line (365 nm wavelength).
  • the light source 31 emits a laser beam (355 nm wavelength) emitted from a YAG laser (third harmonic laser) or a YAG laser (fourth harmonic laser) as an illumination light beam EL1 having a wavelength of i-line or less.
  • Laser light (wavelength of 266 nm), laser light emitted from a KrF excimer laser (wavelength of 248 nm), or the like can be used.
  • the light guide member 32 guides the illumination light beam EL1 emitted from the light source 31 to the illumination optical system IL.
  • the light guide member 32 includes an optical fiber or a relay module using a mirror.
  • the light guide member 32 separates the illumination light beam EL1 from the light source 31 into a plurality of light beams and guides the plurality of illumination light beams EL1 to the plurality of illumination optical systems IL.
  • the light guide member 32 causes the illumination light beam EL1 emitted from the light source 31 to enter the polarization beam splitter PBS as light having a predetermined polarization state.
  • the polarizing beam splitter PBS of the present embodiment reflects a light beam that becomes S-polarized linearly polarized light and transmits a light beam that becomes P-polarized linearly polarized light. For this reason, the light source device 13 emits the illumination light beam EL1 in which the illumination light beam EL1 incident on the polarization beam splitter PBS becomes a linearly polarized light (S-polarized light).
  • the light source device 13 emits a polarized laser having the same wavelength and phase to the polarization beam splitter PBS.
  • the light source device 13 uses a polarization plane preserving fiber as the light guide member 32 and maintains the polarization state of the laser light output from the light source device 13. Guide the light as it is.
  • the light beam output from the light source 31 may be guided by an optical fiber, and the light output from the optical fiber may be polarized by a polarizing plate.
  • the light source device 13 may polarize the randomly polarized light beam with a polarizing plate, or split it into P-polarized light beam and S-polarized light beam using a polarizing beam splitter PBS.
  • the light transmitted through the polarization beam splitter PBS may be incident on the illumination optical system IL of one system, and the light reflected by the polarization beam splitter PBS may be used as a light beam incident on the illumination optical system IL of another system.
  • the light source device 13 may guide the light beam output from the light source 31 by a relay optical system using a lens or the like.
  • the exposure apparatus U3 of the first embodiment is an exposure apparatus assuming a so-called multi-lens system.
  • 3 is a plan view of the illumination area IR on the mask M held by the mask holding drum 21 as viewed from the ⁇ Z side (the left figure in FIG. 3), and the substrate P supported by the substrate support drum 25.
  • a plan view of the upper projection area PA from the + Z side (the right view of FIG. 3) is shown. 3 indicates the moving direction (rotating direction) of the mask holding drum 21 and the substrate support drum 25.
  • the multi-lens type exposure apparatus U3 illuminates a plurality of (for example, six in the first embodiment) illumination areas IR1 to IR6 on the mask M with the illumination light beam EL1, respectively, and each illumination light beam EL1 corresponds to each illumination area IR1 to IR6.
  • a plurality of projection light beams EL2 obtained by being reflected by the projection are projected and exposed to a plurality of projection areas PA1 to PA6 (for example, six in the first embodiment) on the substrate P.
  • the plurality of illumination areas IR1 to IR6 includes the first illumination area IR1, the third illumination area IR3, and the fifth illumination area IR5 on the mask M on the upstream side in the rotation direction across the center plane CL.
  • the second illumination region IR2, the fourth illumination region IR4, and the sixth illumination region IR6 are disposed on the mask M on the downstream side in the rotation direction.
  • Each illumination region IR1 to IR6 is an elongated trapezoidal region having parallel short sides and long sides extending in the axial direction (Y direction) of the mask M.
  • each of the trapezoidal illumination areas IR1 to IR6 is an area where the short side is located on the center plane CL side and the long side is located outside.
  • the first illumination region IR1, the third illumination region IR3, and the fifth illumination region IR5 are arranged at predetermined intervals in the axial direction.
  • the second illumination region IR2, the fourth illumination region IR4, and the sixth illumination region IR6 are arranged at a predetermined interval in the axial direction.
  • the second illumination region IR2 is disposed between the first illumination region IR1 and the third illumination region IR3 in the axial direction.
  • the third illumination region IR3 is disposed between the second illumination region IR2 and the fourth illumination region IR4 in the axial direction.
  • the fourth illumination region IR4 is disposed between the third illumination region IR3 and the fifth illumination region IR5 in the axial direction.
  • the fifth illumination region IR5 is disposed between the fourth illumination region IR4 and the sixth illumination region IR6 in the axial direction.
  • the illumination areas IR1 to IR6 are arranged such that the triangular portions of the oblique sides of the adjacent trapezoidal illumination areas overlap (overlapping) when viewed from the circumferential direction of the mask M.
  • each of the illumination areas IR1 to IR6 is a trapezoidal area, but may be a rectangular area.
  • the mask M has a pattern formation area A3 where a mask pattern is formed and a pattern non-formation area A4 where a mask pattern is not formed.
  • the pattern non-formation region A4 is a region that hardly absorbs the illumination light beam EL1, and is arranged so as to surround the pattern formation region A3 in a frame shape.
  • the first to sixth illumination regions IR1 to IR6 are arranged so as to cover the entire width in the Y direction of the pattern formation region A3.
  • a plurality of (for example, six in the first embodiment) illumination optical systems IL are provided according to the plurality of illumination regions IR1 to IR6.
  • the illumination light beam EL1 from the light source device 13 is incident on each of the plurality of illumination optical systems (divided illumination optical systems) IL1 to IL6.
  • Each illumination optical system IL1 to IL6 guides each illumination light beam EL1 incident from the light source device 13 to each illumination region IR1 to IR6. That is, the first illumination optical system IL1 guides the illumination light beam EL1 to the first illumination region IR1, and similarly, the second to sixth illumination optical systems IL2 to IL6 transmit the illumination light beam EL1 to the second to sixth illumination regions IR2. Lead to IR6.
  • the plurality of illumination optical systems IL1 to IL6 are arranged on the side where the first, third, and fifth illumination regions IR1, IR3, and IR5 are arranged (left side in FIG. 2) with the center plane CL interposed therebetween.
  • IL1, third illumination optical system IL3, and fifth illumination optical system IL5 are arranged.
  • the first illumination optical system IL1, the third illumination optical system IL3, and the fifth illumination optical system IL5 are arranged at a predetermined interval in the Y direction.
  • the plurality of illumination optical systems IL1 to IL6 has the second illumination on the side where the second, fourth, and sixth illumination regions IR2, IR4, and IR6 are disposed (right side in FIG. 2) with the center plane CL interposed therebetween.
  • An optical system IL2, a fourth illumination optical system IL4, and a sixth illumination optical system IL6 are arranged.
  • the second illumination optical system IL2, the fourth illumination optical system IL4, and the sixth illumination optical system IL6 are arranged at a predetermined interval in the Y direction.
  • the second illumination optical system IL2 is disposed between the first illumination optical system IL1 and the third illumination optical system IL3 in the axial direction.
  • the third illumination optical system IL3, the fourth illumination optical system IL4, and the fifth illumination optical system IL5 are arranged between the second illumination optical system IL2 and the fourth illumination optical system IL4 in the axial direction.
  • the first illumination optical system IL1, the third illumination optical system IL3, and the fifth illumination optical system IL5, and the second illumination optical system IL2, the fourth illumination optical system IL4, and the sixth illumination optical system IL6 are from the Y direction. They are arranged symmetrically.
  • each of the illumination optical systems IL1 to IL6 has the same configuration, the first illumination optical system IL1 (hereinafter simply referred to as illumination optical system IL) will be described as an example.
  • the illumination optical system IL converts the illumination light beam EL1 from the light source device 13 into a surface light source image in which a large number of point light sources are gathered in a planar shape in order to illuminate the illumination region IR (first illumination region IR1) with uniform illuminance. Koehler lighting method is applied.
  • the illumination optical system IL is an epi-illumination system using a polarization beam splitter PBS.
  • the illumination optical system IL includes an illumination optical module ILM, a polarization beam splitter PBS, and a quarter wavelength plate 41 in order from the incident side of the illumination light beam EL1 from the light source device 13.
  • the illumination optical module ILM includes a collimator lens 51, a fly-eye lens 52, a plurality of condenser lenses 53, a cylindrical lens 54, and an illumination field stop 55 in order from the incident side of the illumination light beam EL1.
  • the plurality of relay lenses 56 are provided on the first optical axis BX1.
  • the collimator lens 51 is provided on the emission side of the light guide member 32 of the light source device 13.
  • the optical axis of the collimator lens 51 is disposed on the first optical axis BX1.
  • the collimator lens 51 irradiates the entire incident side surface of the fly-eye lens 52.
  • the fly-eye lens 52 is provided on the emission side of the collimator lens 51.
  • the center of the exit side surface of the fly-eye lens 52 is disposed on the first optical axis BX1.
  • the fly-eye lens 52 divides the illumination light beam EL1 from the collimator lens 51 into a number of point light sources, and superimposes the light from each point light source so as to enter a condenser lens 53 described later.
  • the exit-side surface of the fly-eye lens 52 on which the point light source image is generated is formed by various lenses from the fly-eye lens 52 through the illumination field stop 55 to the first concave mirror 72 of the projection optical system PL described later.
  • the reflecting surface of the first concave mirror 72 is arranged so as to be optically conjugate with the pupil plane on which it is located.
  • the condenser lens 53 is provided on the emission side of the fly-eye lens 52, and its optical axis is disposed on the first optical axis BX1.
  • the condenser lens 53 irradiates light (illumination light beam EL1) from each point light source of the fly-eye lens 52 so as to be superimposed on the illumination field stop 55 via the cylindrical lens 54.
  • the principal rays of the illumination light beam EL1 reaching each point on the illumination field stop 55 are all parallel to the first optical axis BX1.
  • the principal rays of the illumination light beam EL1 that irradiates the illumination field stop 55 are in a telecentric state parallel to each other (parallel to the first optical axis BX1) in the Y direction in FIG. In the plane, a non-telecentric state in which the inclination with respect to the first optical axis BX1 sequentially changes in accordance with the image height position.
  • the cylindrical lens 54 is a plano-convex cylindrical lens in which the incident side is a flat surface and the output side is a convex cylindrical surface, and is provided adjacent to the incident side of the illumination field stop 55.
  • the optical axis of the cylindrical lens 54 is disposed on the first optical axis BX1, and the generating line of the convex cylindrical surface on the emission side of the cylindrical lens 54 is provided so as to be parallel to the Y axis in FIG.
  • the principal rays of the illumination light beam EL1 immediately after passing through the cylindrical lens 54 are parallel to the first optical axis BX1 in the Y direction, and a certain point on the first optical axis BX1 in the XZ plane (strictly Is converged toward a line extending in the Y direction perpendicular to the first optical axis BX1.
  • the opening portion of the illumination field stop 55 is formed in a trapezoidal shape (rectangular shape) having the same shape as the illumination region IR, and the center of the opening portion of the illumination field stop 55 is disposed on the first optical axis BX1.
  • the illumination field stop 55 is masked by the relay lens (imaging system) 56 between the illumination field stop 55 and the cylindrical surface P1 of the mask M, the polarization beam splitter PBS, the quarter wavelength plate 41, and the like. It is disposed on a surface optically conjugate with the upper illumination region IR.
  • the relay lens 56 is provided on the emission side of the illumination field stop 55.
  • the optical axis of the relay lens 56 is disposed on the first optical axis BX1.
  • the relay lens 56 irradiates the cylindrical surface P1 (illumination region IR) of the mask M with the illumination light beam EL1 that has passed through the opening of the illumination field stop 55 via the polarization beam splitter PBS and the quarter-wave plate 41. To do.
  • the polarization beam splitter PBS is disposed between the illumination optical module ILM and the center plane CL.
  • the polarization beam splitter PBS reflects a light beam that becomes S-polarized linearly polarized light at the wavefront dividing plane and transmits a light beam that becomes P-polarized linearly polarized light.
  • the illumination light beam EL1 incident on the polarization beam splitter PBS is a light beam that is S-polarized linearly polarized light
  • the reflected light (projection light beam EL2) from the mask M incident on the polarization beam splitter PBS is 1 ⁇ 4 wavelength. This is a light beam that is converted to P-polarized linearly polarized light by the plate 41.
  • the polarization beam splitter PBS reflects the illumination light beam EL1 incident on the wavefront splitting surface from the illumination optical module ILM, while transmitting the projection light beam EL2 reflected by the mask M and incident on the wavefront splitting surface.
  • the polarization beam splitter PBS preferably reflects all of the illumination light beam EL1 incident on the wavefront splitting surface, but reflects most of the illumination light beam EL1 incident on the wavefront splitting surface, and partially reflects it on the wavefront splitting surface. It may be permeated or absorbed.
  • the polarization beam splitter PBS preferably transmits all of the projection light beam EL2 incident on the wavefront splitting surface, but transmits most of the projection light beam EL2 incident on the wavefront splitting surface and reflects a part thereof. Or you may absorb.
  • the quarter-wave plate 41 is disposed between the polarization beam splitter PBS and the mask M, and converts the illumination light beam EL1 reflected by the polarization beam splitter PBS from linearly polarized light (S-polarized light) to circularly polarized light.
  • the circularly polarized illumination light beam EL1 is applied to the mask M.
  • the quarter-wave plate 41 converts the circularly polarized projection light beam EL2 reflected by the mask M into linearly polarized light (P-polarized light).
  • the illumination optical system IL is such that the principal ray of the projection light beam EL2 reflected by the illumination region IR on the surface P1 of the mask M is in a telecentric state both in the Y direction and in the XZ plane.
  • the illumination light beam EL1 is illuminated onto the illumination area IR of the mask M. This state will be described with reference to FIG.
  • FIG. 5 exaggerates the behavior of the illumination light beam EL1 applied to the illumination region IR on the mask M and the projection light beam EL2 reflected by the illumination region IR in the XZ plane (plane perpendicular to the first axis AX1).
  • FIG. 5 the illumination optical system IL described above irradiates the illumination area IR of the mask M so that the principal ray of the projection light beam EL2 reflected by the illumination area IR of the mask M becomes telecentric (parallel system).
  • the chief ray of the illumination light beam EL1 is intentionally made non-telecentric in the XZ plane and made telecentric in the Y direction.
  • Such characteristics of the illumination light beam EL1 are given by the cylindrical lens 54 shown in FIG. Specifically, a line that goes to the first axis AX1 through a central point Q1 in the circumferential direction of the illumination region IR on the surface P1 of the mask M and a circle that is 1 ⁇ 2 of the radius Rm of the surface P1 of the mask surface M.
  • the intersection point Q2 with (Rm / 2) is set, the curvature of the convex cylindrical surface of the cylindrical lens 54 is set so that each principal ray of the illumination light beam EL1 passing through the illumination region IR is directed to the intersection point Q2 on the XZ plane.
  • each principal ray of the projection light beam EL2 reflected in the illumination region IR is in a state (telecentric) parallel to a straight line passing through the first axis AX1, the point Q1, and the intersection point Q2 in the XZ plane.
  • each principal ray of the projection light beam EL2 is also telecentric in the Y direction.
  • the plurality of projection areas PA1 to PA6 on the substrate P are arranged in correspondence with the plurality of illumination areas IR1 to IR6 on the mask M. That is, the plurality of projection areas PA1 to PA6 on the substrate P have the first projection area PA1, the third projection area PA3, and the fifth projection area PA5 on the substrate P on the upstream side in the transport direction across the center plane CL.
  • the second projection area PA2, the fourth projection area PA4, and the sixth projection area PA6 are arranged on the substrate P on the downstream side in the transport direction.
  • Each of the projection areas PA1 to PA6 is an elongated trapezoidal area having a short side and a long side extending in the width direction (Y direction) of the substrate P.
  • each of the trapezoidal projection areas PA1 to PA6 is an area where the short side is located on the center plane CL side and the long side is located outside.
  • the first projection area PA1, the third projection area PA3, and the fifth projection area PA5 are arranged at predetermined intervals in the width direction.
  • the second projection area PA2, the fourth projection area PA4, and the sixth projection area PA6 are arranged at a predetermined interval in the width direction.
  • the second projection area PA2 is arranged between the first projection area PA1 and the third projection area PA3 in the axial direction.
  • the third projection area PA3 is arranged between the second projection area PA2 and the fourth projection area PA4 in the axial direction.
  • the fourth projection area PA4 is arranged between the third projection area PA3 and the fifth projection area PA5 in the axial direction.
  • the fifth projection area PA5 is arranged between the fourth projection area PA4 and the sixth projection area PA6 in the axial direction.
  • the projection areas PA1 to PA6 are overlapped so that the triangular portions of the oblique sides of the adjacent trapezoidal projection areas PA overlap each other when viewed from the transport direction of the substrate P. ) Is arranged.
  • the projection area PA has such a shape that the exposure amount in the area where the adjacent projection areas PA overlap is substantially the same as the exposure amount in the non-overlapping area.
  • the first to sixth projection areas PA1 to PA6 are arranged so as to cover the entire width in the Y direction of the exposure area A7 exposed on the substrate P.
  • the peripheral distance to is an even-numbered projection area PA2 (and PA4, PA6) from the center point of the odd-numbered projection area PA1 (and PA3, PA5) on the substrate P following the support surface P2 of the substrate support drum 25.
  • a plurality of projection optical systems PL (for example, six in the first embodiment) are provided according to the plurality of projection areas PA1 to PA6.
  • a plurality of projection light beams EL2 reflected from the plurality of illumination regions IR1 to IR6 are incident on the plurality of projection optical systems (divided projection optical systems) PL1 to PL6, respectively.
  • Each projection optical system PL1 to PL6 guides each projection light beam EL2 reflected by the mask M to each projection area PA1 to PA6. That is, the first projection optical system PL1 guides the projection light beam EL2 from the first illumination area IR1 to the first projection area PA1, and similarly, the second to sixth projection optical systems PL2 to PL6 are second to sixth.
  • the plurality of projection optical systems PL1 to PL6 has a first projection optical system on the side (left side in FIG. 2) on which the first, third, and fifth projection areas PA1, PA3, and PA5 are arranged with the center plane CL interposed therebetween.
  • PL1, a third projection optical system PL3, and a fifth projection optical system PL5 are arranged.
  • the first projection optical system PL1, the third projection optical system PL3, and the fifth projection optical system PL5 are arranged at a predetermined interval in the Y direction.
  • the plurality of projection optical systems PL1 to PL6 has the second projection on the side (the right side in FIG.
  • the second projection optical system PL2, the fourth projection optical system PL4, and the sixth projection optical system PL6 are arranged at a predetermined interval in the Y direction. At this time, the second projection optical system PL2 is disposed between the first projection optical system PL1 and the third projection optical system PL3 in the axial direction.
  • the third projection optical system PL3, the fourth projection optical system PL4, and the fifth projection optical system PL5 are arranged between the second projection optical system PL2 and the fourth projection optical system PL4 in the axial direction.
  • the first projection optical system PL1, the third projection optical system PL3, and the fifth projection optical system PL5, and the second projection optical system PL2, the fourth projection optical system PL4, and the sixth projection optical system PL6 are from the Y direction. They are arranged symmetrically.
  • the projection optical system PL (hereinafter simply referred to as the projection optical system PL) will be described as an example.
  • the projection optical system PL projects an image of the mask pattern in the illumination area IR (first illumination area IR1) on the mask M onto the projection area PA on the substrate P.
  • the projection optical system PL includes the quarter-wave plate 41, the polarization beam splitter PBS, and the projection optical module PLM in order from the incident side of the projection light beam EL2 from the mask M.
  • the quarter-wave plate 41 and the polarization beam splitter PBS are also used as the illumination optical system IL.
  • the illumination optical system IL and the projection optical system PL share the quarter wavelength plate 41 and the polarization beam splitter PBS.
  • the projected light beam EL2 reflected by the illumination region IR is converted from circularly polarized light to linearly polarized light (P-polarized light) by the quarter wavelength plate 41, and then transmitted through the polarization beam splitter PBS to become a telecentric imaging light beam.
  • the light enters the projection optical system PL (projection optical module PLM).
  • the projection optical module PLM is provided corresponding to the illumination optical module ILM. That is, the projection optical module PLM of the first projection optical system PL1 converts the mask pattern image of the first illumination area IR1 illuminated by the illumination optical module ILM of the first illumination optical system IL1 into the first projection area on the substrate P. Project to PA1. Similarly, the projection optical modules PLM of the second to sixth projection optical systems PL2 to PL6 have second to sixth illumination regions IR2 to IR2 illuminated by the illumination optical modules ILM of the second to sixth illumination optical systems IL2 to IL6. The image of the IR6 mask pattern is projected onto the second to sixth projection areas PA2 to PA6 on the substrate P.
  • the projection optical module PLM includes a first optical system 61 that forms an image of the mask pattern in the illumination region IR on the intermediate image plane P7, and at least an intermediate image formed by the first optical system 61.
  • a second optical system 62 for re-imaging a part of the image on the projection area PA of the substrate P, and a projection field stop 63 disposed on the intermediate image plane P7 on which the intermediate image is formed are provided.
  • the projection optical module PLM includes a focus correction optical member 64, an image shift optical member 65, a magnification correction optical member 66, a rotation correction mechanism 67, and a polarization adjustment mechanism (polarization adjustment means) 68.
  • the first optical system 61 and the second optical system 62 are, for example, telecentric catadioptric optical systems obtained by modifying a Dyson system.
  • the first optical system 61 has its optical axis (hereinafter referred to as the second optical axis BX2) substantially orthogonal to the center plane CL.
  • the first optical system 61 includes a first deflecting member 70, a first lens group 71, and a first concave mirror 72.
  • the first deflecting member 70 is a triangular prism having a first reflecting surface P3 and a second reflecting surface P4.
  • the first reflecting surface P3 is a surface that reflects the projection light beam EL2 from the polarization beam splitter PBS and causes the reflected projection light beam EL2 to enter the first concave mirror 72 through the first lens group 71.
  • the second reflecting surface P4 is a surface on which the projection light beam EL2 reflected by the first concave mirror 72 enters through the first lens group 71 and reflects the incident projection light beam EL2 toward the projection field stop 63. .
  • the first lens group 71 includes various lenses, and the optical axes of the various lenses are disposed on the second optical axis BX2.
  • the first concave mirror 72 is arranged on a pupil plane where a large number of point light sources generated by the fly-eye lens 52 are imaged by various lenses from the fly-eye lens 52 through the illumination field stop 55 to the first concave mirror 72. Yes.
  • the projection light beam EL2 from the polarization beam splitter PBS is reflected by the first reflecting surface P3 of the first deflecting member 70, and enters the first concave mirror 72 through the upper half field region of the first lens group 71.
  • the projection light beam EL2 incident on the first concave mirror 72 is reflected by the first concave mirror 72, passes through the lower half field of view of the first lens group 71, and enters the second reflective surface P4 of the first deflecting member 70.
  • the projection light beam EL2 incident on the second reflection surface P4 is reflected by the second reflection surface P4, passes through the focus correction optical member 64 and the image shift optical member 65, and enters the projection field stop 63.
  • the projection field stop 63 has an opening that defines the shape of the projection area PA. That is, the shape of the projection area PA can be defined by the shape of the opening of the projection field stop 63. Therefore, when the aperture shape of the illumination field stop 55 in the illumination optical system IL shown in FIG. 4 can be similar to the shape (trapezoid) of the projection area PA, the projection field stop 63 can be omitted. When the aperture shape of the illumination field stop 55 is a rectangle that includes the projection area PA, the projection field stop 63 that defines the trapezoidal projection area PA is required.
  • the second optical system 62 has the same configuration as that of the first optical system 61, and is provided symmetrically with the first optical system 61 with the intermediate image plane P7 interposed therebetween.
  • the second optical system 62 has an optical axis (hereinafter referred to as a third optical axis BX3) that is substantially perpendicular to the center plane CL and parallel to the second optical axis BX2.
  • the second optical system 62 includes a second deflecting member 80, a second lens group 81, and a second concave mirror 82.
  • the second deflecting member 80 has a third reflecting surface P5 and a fourth reflecting surface P6.
  • the third reflecting surface P5 is a surface that reflects the projection light beam EL2 from the projection field stop 63 and causes the reflected projection light beam EL2 to enter the second concave mirror 82 through the second lens group 81.
  • the fourth reflecting surface P6 is a surface on which the projection light beam EL2 reflected by the second concave mirror 82 enters through the second lens group 81 and reflects the incident projection light beam EL2 toward the projection area PA.
  • the second lens group 81 includes various lenses, and the optical axes of the various lenses are disposed on the third optical axis BX3.
  • the second concave mirror 82 is arranged on a pupil plane on which a large number of point light source images formed by the first concave mirror 72 are imaged by various lenses from the first concave mirror 72 through the projection field stop 63 to the second concave mirror 82. ing.
  • the projection light beam EL2 from the projection field stop 63 is reflected by the third reflecting surface P5 of the second deflecting member 80, and enters the second concave mirror 82 through the upper half field region of the second lens group 81.
  • the projection light beam EL ⁇ b> 2 that has entered the second concave mirror 82 is reflected by the second concave mirror 82, passes through the lower half field of view of the second lens group 81, and enters the fourth reflecting surface P ⁇ b> 6 of the second deflecting member 80.
  • the projection light beam EL2 incident on the fourth reflection surface P6 is reflected by the fourth reflection surface P6, passes through the magnification correction optical member 66, and is projected onto the projection area PA. Thereby, the image of the mask pattern in the illumination area IR is projected to the projection area PA at the same magnification ( ⁇ 1).
  • the focus correction optical member 64 is disposed between the first deflection member 70 and the projection field stop 63.
  • the focus correction optical member 64 adjusts the focus state of the mask pattern image projected onto the substrate P.
  • the focus correction optical member 64 is formed by superposing two wedge-shaped prisms in opposite directions (in the opposite direction in the X direction in FIG. 4) so as to form a transparent parallel plate as a whole. By sliding the pair of prisms in the direction of the slope without changing the distance between the faces facing each other, the thickness of the parallel plate is made variable. As a result, the effective optical path length of the first optical system 61 is finely adjusted, and the focus state of the mask pattern image formed on the intermediate image plane P7 and the projection area PA is finely adjusted.
  • the image shifting optical member 65 is disposed between the first deflecting member 70 and the projection field stop 63.
  • the image shift optical member 65 adjusts the image of the mask pattern projected onto the substrate P so that the image can be slightly moved in the image plane.
  • the image shifting optical member 65 is composed of a transparent parallel flat glass that can be tilted in the XZ plane of FIG. 4 and a transparent parallel flat glass that can be tilted in the YZ plane of FIG. By adjusting the respective tilt amounts of the two parallel flat glass plates, the image of the mask pattern formed on the intermediate image plane P7 and the projection area PA can be slightly shifted in the X direction and the Y direction.
  • the magnification correcting optical member 66 is disposed between the second deflection member 80 and the substrate P.
  • a concave lens, a convex lens, and a concave lens are arranged coaxially at predetermined intervals, the front and rear concave lenses are fixed, and the convex lens between them is moved in the optical axis (principal ray) direction. It is configured.
  • the mask pattern image formed in the projection area PA is isotropically enlarged or reduced by a small amount while maintaining a telecentric imaging state.
  • the optical axes of the three lens groups constituting the magnification correcting optical member 66 are inclined in the XZ plane so as to be parallel to the principal ray of the projection light beam EL2.
  • the rotation correction mechanism 67 is a mechanism that slightly rotates the first deflection member 70 around an axis perpendicular to the second optical axis BX2 and parallel to the Z axis by an actuator (not shown), for example.
  • the rotation correction mechanism 67 can rotate the first deflecting member 70 to slightly rotate the image of the mask pattern formed on the intermediate image plane P7 within the intermediate image plane P7.
  • the polarization adjustment mechanism 68 adjusts the polarization direction by rotating the quarter-wave plate 41 around an axis orthogonal to the plate surface by an actuator (not shown), for example.
  • the polarization adjusting mechanism 68 can finely adjust the illuminance of the projection light beam EL2 projected on the projection area PA by rotating the quarter wavelength plate 41.
  • the projection light beam EL2 from the mask M emits each principal ray in a telecentric state from the surface P1 of the mask M in the illumination region IR. And enters the first optical system 61 through the polarization beam splitter PBS.
  • the projection light beam EL2 incident on the first optical system 61 is reflected by the first reflecting surface (plane mirror) P3 of the first deflecting member 70 of the first optical system 61, passes through the first lens group 71, and is reflected by the first concave mirror 72. Reflected.
  • the projection light beam EL2 reflected by the first concave mirror 72 passes through the first lens group 71 again and is reflected by the second reflecting surface (planar mirror) P4 of the first deflecting member 70, and the focus correction optical member 64 and the image shifter.
  • the light passes through the optical member 65 and enters the projection field stop 63.
  • the projection light beam EL2 that has passed through the projection field stop 63 is reflected by the third reflecting surface (planar mirror) P5 of the second deflecting member 80 of the second optical system 62, and then reflected by the second concave mirror 82 through the second lens group 81. Is done.
  • the projection light beam EL2 reflected by the second concave mirror 82 passes through the second lens group 81 again, is reflected by the fourth reflecting surface (plane mirror) P6 of the second deflecting member 80, and enters the magnification correcting optical member 66. .
  • the projection light beam EL2 emitted from the magnification correcting optical member 66 is incident on the projection area PA on the substrate P, and an image of the mask pattern appearing in the illumination area IR is projected to the projection area PA at the same magnification ( ⁇ 1). .
  • FIG. 6A is an explanatory diagram showing the relationship between the projection image plane of the mask pattern and the exposure plane of the substrate.
  • FIG. 6B is an explanatory diagram schematically showing a change in the focus position (defocus amount) of the pattern image projected in the projection area.
  • the exposure apparatus U3 forms a projection image surface Sm of the pattern of the mask M by forming an image of the projection light beam EL2 by the projection optical system PL.
  • the projection image plane Sm is a position where the pattern of the mask M is imaged, and is a position where the focus is best.
  • the mask M is arranged in a curved surface (curved in the ZX plane) having a radius of curvature Rm.
  • the projected image surface Sm is also a curved surface having a curvature radius Rm.
  • the surface of the substrate P becomes the exposure surface Sp.
  • the exposure surface Sp is the surface of the substrate P.
  • the substrate P is held by the cylindrical substrate support drum 25 as described above.
  • the exposure surface Sp becomes a curved surface (curved in the ZX plane) having a curvature radius Rp. Further, the projection image surface Sm and the exposure surface Sp have a curved axis in the direction orthogonal to the scanning exposure direction.
  • the projection image surface Sm and the exposure surface Sp are curved surfaces with respect to the scanning exposure direction (the circumferential direction of the outer peripheral surface of the substrate support drum 25). Therefore, the projection image plane Sm is curved with a maximum surface difference of ⁇ Fm in the direction of the principal ray of the projection light beam EL2 at both end positions and the center position of the exposure width A in the scanning exposure direction of the projection area PA.
  • the surface Sp is curved with a surface position difference of a maximum ⁇ Fp in the principal ray direction of the projection light beam EL2 at both end positions and the center position of the exposure width A in the scanning exposure direction of the projection area PA.
  • the exposure apparatus U3 sets the mask M so that the exposure surface Sp (surface of the substrate P) positioned at the time of actual exposure becomes the actual exposure surface Spa with respect to the projection image surface Sm.
  • the first axis AX1 and the second axis AX2 of the substrate support drum 25 are pivotally supported on the exposure apparatus main body.
  • the actual exposure surface Spa intersects at two positions FC1 and FC2 different from the projection image surface Sm in the scanning exposure direction.
  • the exposure apparatus U3 adjusts the position of each optical member of the projection optical system PL, or finely adjusts the distance between the mask M and the substrate P by either the mask holding mechanism 11 or the substrate support mechanism 12.
  • the position in the normal direction (focus adjustment direction) of the actual exposure surface Spa relative to the projection image surface Sm can be changed by adjusting the focus correction optical member 64.
  • the projected image surface Sm and the actual exposure surface Spa are set so as to intersect each other at two different positions FC1 and FC2 within the exposure width A in the scanning exposure direction of the projection area PA. Accordingly, at each of the positions FC1 and FC2 within the exposure width A, the pattern image of the mask M is projected and exposed on the surface of the substrate P in the best focus state.
  • the best focus surface (projection image surface Sm) of the pattern image to be projected is in a rear focus state positioned behind the actual exposure surface Spa
  • the best focus surface (projection image surface Sm) of the pattern image to be projected is in a front focus state positioned in front of the actual exposure surface Spa.
  • the pattern image on the substrate P is formed at the end portion As at the start of exposure.
  • the exposure is performed with a predetermined defocus amount at the position, and then the defocus amount decreases with time.
  • the exposure is performed with the best focus (the defocus amount is zero).
  • the defocus amount increases in the reverse direction, and becomes the maximum defocus amount at the center position FC3 of the exposure width A.
  • the defocus amount With the center position FC3 of the exposure width A as the inflection point, the defocus amount thereafter decreases, and the pattern image is exposed on the substrate P again in the best focus state at the position FC2.
  • the defocus amount increases again, and the exposure of the pattern image ends at the other end Ae.
  • the defocus direction that is, the defocus sign is different between the region between the position FC1 and the position FC2 and the region outside the position between the position FC1 and the position FC2.
  • position As front focus state
  • position FC1 position FC1
  • position FC3 the best focus state
  • position FC2 position of the front focus state
  • the substrate P is exposed while continuously changing in the order of position Ae).
  • Zero in the focus position (or defocus amount) on the vertical axis in FIG. 6B is the best focus state in which the difference (Sm ⁇ Spa) between the position of the projection image plane Sm and the position of the actual exposure surface Spa is zero.
  • 6B represents the linear position of the exposure width A, it may be the position in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the
  • the defocus amount in the front focus state (positive direction) at the end portions As and Ae of the exposure width A and the defocus amount in the rear focus state (negative direction) at the center position FC3 are the images of the projection optical system PL.
  • Performance resolution, depth of focus
  • exposure width A of the projection area PA minimum dimension of the mask pattern to be projected
  • radius of curvature Rm of the surface P1 of the mask M projection image surface Sm
  • outer peripheral surface of the substrate support drum 25 substrate A suitable range is determined by the radius of curvature Rp of the exposure surface Spa
  • the surface P1 of the mask M and the surface of the substrate P are formed into a cylindrical shape so that the projection image plane in the scanning exposure direction in which the mask pattern is projected on the substrate P side and the exposure of the substrate to be exposed.
  • a cylindrical shape difference can be given to the surface. Therefore, the exposure apparatus U3 can continuously change the focus state according to the position in the scanning exposure direction in the projection area PA only by the rotational movement of the mask M and the substrate support drum 25. It is possible to suppress a change in image contrast with respect to a proper focus.
  • the exposure width A is set so that the best focus is obtained at two locations in the scanning exposure direction within the projection area PA, the average defocus amount within the exposure width A is reduced.
  • the exposure width A can be increased.
  • the illuminance of the projection light beam EL2 is reduced, or when the scanning speed of the mask M and the substrate P in the scanning exposure direction is increased, an appropriate exposure amount can be ensured, thereby achieving high production efficiency.
  • the substrate can be processed. Further, since the average defocus amount with respect to the exposure width can be reduced, the quality can be maintained.
  • exposure is performed with different focus positions according to the coordinate position (peripheral position) of the exposure width A, and as a result, a pattern image projected onto the substrate P in a different focus state over the exposure width A.
  • the accumulated image will be described, but for the sake of simplicity, the concept will first be described with a point image intensity distribution.
  • the point image intensity distribution is correlated with the contrast.
  • the point image intensity distribution I (z) at a position defocused by z in the optical axis direction (focus change direction) is expressed by the following equation.
  • ⁇ is the wavelength of the illumination light beam EL1
  • NA is the numerical aperture on the substrate side of the projection optical system PL
  • I 0 is the intensity distribution at the ideal best focus position.
  • ⁇ Dz ( ⁇ / 2 / ⁇ ) ⁇ NA 2 ⁇ z
  • I (z) [sin ( ⁇ Dz) / ( ⁇ Dz)] 2 ⁇ I 0 It becomes.
  • the exposure apparatus U3 adjusts the focus state (the positional relationship between the projection image surface Sm and the actual exposure surface Spa), thereby optimizing the intensity distribution (image contrast) of the pattern image obtained during exposure. Can be adjusted.
  • the resolving power R and the depth of focus DOF of the projection optical system PL are expressed by the following equations.
  • R k1 ⁇ ⁇ / NA (0 ⁇ k1 ⁇ 1)
  • DOF k2 ⁇ ⁇ / NA 2 (0 ⁇ k2 ⁇ 1)
  • k1 and k2 are coefficients that can vary depending on exposure conditions, photosensitive material (photoresist, etc.), or development processing or film formation processing after exposure, but the k1 factor of the resolving power R is approximately 0.4 ⁇
  • the range of k1 ⁇ 0.8, and the k2 factor of the depth of focus DOF can be expressed as approximately k2 ⁇ 1.
  • ⁇ Rm and ⁇ Rp are based on the curvature radius Rm of the projection image surface Sm (surface P1 of the mask M), the curvature radius Rp of the surface of the substrate P (actual exposure surface Spa), and the exposure width A, respectively. It is calculated by the formula.
  • ⁇ Rm and ⁇ Rp represent ⁇ Fm and ⁇ Fp shown in FIG. 6A, respectively.
  • said relational expression 1 satisfy
  • the exposure width A and the curvature radii Rm and Rp are determined so as to satisfy the above relational expression 1.
  • the exposure apparatus U3 is formed on the substrate P.
  • Productivity can be improved while maintaining the quality of various patterns for display panels (line width accuracy, position accuracy, overlay accuracy, etc.). This point will be described in detail in the second embodiment.
  • the change range of the defocus amount within the exposure width A that is, the defocus amount in the positive direction at the ends As and Ae shown in FIG. 6B and the center position FC3 of the exposure width A
  • the exposure apparatus U3 determines that the difference in the scanning exposure direction between the projection image surface Sm of the pattern of the mask M and the actual exposure surface Spa of the substrate P is the exposure width of the projection area PA. It is preferably set so as to change line-symmetrically (symmetrical in FIG. 6B) about the center position FC3 of A as an axis.
  • a section from the end As to the position FC1 and a section from the position FC2 to the end Ae where the defocus amount is positive within the exposure width A of the projection area PA, a section from the end As to the position FC1 and a section from the position FC2 to the end Ae where the defocus amount is positive.
  • the positional relationship between the projected image surface Sm and the actual exposure surface Spa may be set so that they are substantially equal.
  • a plurality of projection optical modules PLM are arranged in at least two rows in the scanning exposure direction, and in the Y direction orthogonal to the scanning exposure direction, the end of the projection area PA of the adjacent projection optical module PLM
  • the portions (triangular portions) are overlapped with each other so that the pattern of the mask M is exposed in the Y direction. This suppresses the occurrence of band-like unevenness due to the contrast of the pattern image at the joint (overlapping area) between the two projection areas PA adjacent in the Y direction and the exposure amount being different.
  • the projection image plane so that two best focus positions (positions FC1 and FC2) can be obtained with respect to the scanning exposure direction in the projection area PA on the actual exposure surface Spa (surface of the substrate P). Since the positional relationship between Sm and actual exposure surface Spa is set, the change in image contrast caused by dynamic defocusing in which the positional relationship between projected image surface Sm and actual exposure surface Spa slightly varies during scanning exposure is reduced. be able to. Therefore, a difference in image contrast generated in an overlap area between adjacent projection areas PA can be reduced, and a high-quality flexible display panel in which a joint portion is not conspicuous can be manufactured.
  • the substrate when the projection areas PA of the plurality of projection optical modules PLM are arranged in the Y direction orthogonal to the scanning exposure direction (X direction), the substrate extends across the width of each projection area PA in the scanning exposure direction.
  • the integrated value obtained by integrating the illuminance (exposure light intensity) on P is preferably substantially constant at any position in the Y direction orthogonal to the scanning exposure direction. Note that, even in a portion where the end portions of two projection areas PA adjacent in the Y direction partially overlap (triangular overlap area), the integrated value in one triangular area and the integrated value in the other triangular area The total is set to be the same as the integrated value in the non-overlapping area. Thereby, it is possible to suppress the exposure amount from changing in the direction orthogonal to the scanning exposure direction.
  • the exposure apparatus U3 has a plurality of projection optical modules PLM arranged in the scanning exposure direction (odd number) as in the present embodiment by making the projection image surface Sm and the exposure surface Sp (actual exposure surface Spa) cylindrical. Even if two rows of even number and even number are arranged), the relationship between the projection image surface Sm and the exposure surface Sp (actual exposure surface Spa) is the same in each projection optical module PLM. Can be adjusted together.
  • the projection image plane and the exposure plane are flat as in a normal multi-lens projection exposure apparatus, for example, in the projection area of the odd-numbered projection optical module, the projection image plane is exposed to increase the depth of focus.
  • the projection image surface Sm and the exposure surface Sp are cylindrical surfaces, so that each projection of the two rows of projection optical modules PLM aligned in the scanning exposure direction is performed.
  • the focus adjustment in the area PA is performed by the distance in the Z direction between the first axis AX1 of the rotation center of the cylindrical mask M and the first axis AX1 of the rotation center of the substrate support drum 25, or in each projection optical module PLM.
  • This can be easily realized by adjusting the magnification correcting optical member 66. Thereby, a change in image contrast with respect to defocus can be suppressed with a simple apparatus configuration. Since the exposure width in the scanning exposure region can be increased while suppressing the change in image contrast, the production efficiency can be improved.
  • FIG. 7 is a view showing the overall configuration of the exposure apparatus (substrate processing apparatus) of the second embodiment.
  • the exposure apparatus U3 of the first embodiment is configured to hold the substrate P passing through the projection area PA with the cylindrical substrate support drum 25, but the exposure apparatus U3a of the second embodiment is configured to hold the substrate P flat. It is configured to be held by a substrate support mechanism 12a that can be supported and moved in a shape.
  • the substrate support mechanism 12a scans and moves the substrate stage 102 along the X direction within a plane orthogonal to the center plane CL, and the substrate stage 102 that holds the substrate P in a planar shape.
  • a moving device (not shown).
  • the substrate P may be a flexible thin sheet (a resin film such as PET or PEN, an extremely thin bent glass sheet, a thin metal foil, etc.) or a single-between glass substrate that hardly bends.
  • the projection is reflected from the mask M, passes through each projection optical module PLM, and is projected onto the substrate P.
  • the principal ray of the light beam EL2 is perpendicular to the XY plane.
  • the illumination region IR2 (and from the center point of the illumination region IR1 (and IR3, IR5) on the cylindrical mask M)
  • IR4, IR6 has a perimeter to the center point of the second projection area PA2 (and PA4, PA6) from the center point of the projection area PA1 (and PA3, PA5) on the substrate P following the support surface P2. Is set to be substantially equal to the linear distance in the X direction.
  • the lower order control device 16 controls the moving device (linear motor for scanning exposure, actuator for fine movement, etc.) of the substrate support mechanism 12a, and is synchronized with the rotation of the mask holding drum 21.
  • the substrate stage 102 is driven.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the projected image plane of the mask pattern and the exposure plane of the substrate.
  • the exposure apparatus U3a forms the projection image plane Sm1 of the pattern of the mask M by forming the projection light beam EL2 with the projection optical system PL.
  • the projection image surface Sm1 is a surface on which the cylindrical mask pattern surface of the mask M is imaged in the best focus state, and is a cylindrical surface.
  • the illumination region IR on the mask M is a part of the curved surface (arc in the XZ plane) having the curvature radius Rm1 as described above
  • the projected image plane Sm1 is also a curved surface (in the XZ plane) having the curvature radius Rm1.
  • the planar surface of the substrate P on which the mask pattern image is projected becomes the exposure surface Sp1 (curvature radius ⁇ ).
  • the projection image plane Sm1 (left side) of the odd-numbered projection area PA and the projection image plane Sm1 (right side) of the even-numbered projection area PA are both in the scanning exposure direction (X direction).
  • the difference between the focus positions at both ends and the focus position at the center of the exposure width A is the same as shown in FIG.
  • a surface position difference (focus change width) ⁇ Fm it is assumed that the surface of the substrate P is disposed on the actual exposure surface Spa1 during scanning exposure. Since the exposure surface Sp1 and the actual exposure surface Spa1 are flat surfaces, the amount of change in the surface position in the Z direction is zero within the exposure width A in the scanning exposure direction of the projection area PA.
  • the actual exposure surface Spa1 is set so as to intersect at two different positions FC1 and FC2 that are separated in the scanning exposure direction on the projection image surface Sm1. That is, the exposure apparatus U3a adjusts the magnification correcting optical member 66 and the like in the projection optical system PL, or finely moves one of the mask holding mechanism 11 (first axis AX1) and the substrate stage 102 in the Z direction. Thus, the relative positional relationship between the projection image surface Sm1 and the actual exposure surface Spa1 is set to a predetermined state.
  • Each of the two positions FC1 and FC2 is a position at which the mask pattern image in the projection image plane Sm1 is exposed in the best focus state.
  • the surface position difference (focus change width) ⁇ Fm shown in FIG. 8 is the same as ⁇ Rm in Equation 2 above. Is required. Therefore, when various simulations such as the projection state and the imaging characteristics in the exposure apparatus U3a of FIG. 7 are performed based on the formula 2, the results as shown in FIGS. 9 to 17 are obtained.
  • the radius Rm of the surface P1 (projection image surface Sm1) of the cylindrical mask M is 250 mm (diameter: 500 mm), the wavelength ⁇ of the exposure illumination light beam EL1 is i-line (365 nm), and projection optics.
  • the system PL is an ideal projection system having a numerical aperture NA equal to 0.0875, and the exposure surface Sp1 (actual exposure surface Spa1) is a plane having a curvature radius of ⁇ .
  • the focal depth DOF of such a projection optical system PL is about 48 ⁇ m in width from ⁇ / NA 2 (approximately ⁇ 24 ⁇ m with respect to the best focus plane). Range).
  • the depth of focus DOF may be 40 ⁇ m in width (in the range of approximately ⁇ 20 ⁇ m with respect to the best focus surface).
  • FIG. 9 shows the defocus characteristic Cm within the exposure width A by such a projection optical system PL, the horizontal axis represents the coordinates in the X direction with the center position of the exposure width A as the origin, and the vertical axis represents This represents the defocus amount of the projection image plane Sm1 with the best focus position as the origin (zero point).
  • the graph of FIG. 9 is also a plot of the surface position difference ⁇ Rm obtained by changing the coordinate position of the width A between ⁇ 10 mm and +10 mm in Expression 2 above with the exposure width A being 20 mm.
  • the defocus characteristic Cm within the exposure width A has an arc shape because the surface P1 (projection image surface Sm1) of the mask M is curved in a cylindrical surface shape in the scanning exposure direction. To change.
  • FIG. 10 is a graph simulating how the point image intensity changes with respect to the change in the depth of focus DOF in the defocus characteristic Cm shown in FIG.
  • the vertical axis represents the value of point image intensity. 10
  • the point image intensity at the center (origin) of the exposure width A in the point image intensity distribution calculated when the depth of focus DOF is 0 ⁇ DOF under the defocus characteristic Cm in FIG. 9. Is normalized as 1.0.
  • FIG. 11 is a graph simulating an example of the relationship between the change amount of the defocus characteristic Cm in FIG. 9 and the intensity difference (intensity change amount) that changes in an arc shape within the exposure width A.
  • FIG. 12 shows the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A and the line and space (L / S, L & S) when the best focus set by the apparatus and when the defocus generated by the apparatus is 24 ⁇ m.
  • FIG. 13 is a graph simulating another example of the relationship between the defocus characteristic Cm that similarly changes in an arc shape within the exposure width A and the change in the contrast ratio of the L / S pattern.
  • FIG. 12 shows the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A and the line and space (L / S, L & S) when the best focus set by the apparatus and when the defocus generated by the apparatus is 24 ⁇
  • FIG. 14 is a graph simulating an example of the relationship between the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A, the CD value (critical dimension) of the L / S pattern, and the slice level.
  • FIG. 15 is a graph simulating an example of the relationship between the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A and the contrast change of the isolated line (ISO pattern).
  • FIG. 16 is a graph simulating another example of the relationship between the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A and the change in the contrast ratio of the isolated line.
  • FIG. 17 is a graph simulating an example of the relationship between the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A, the CD value of the isolated line, and the slice level.
  • the point image intensity distribution I (z) with respect to the defocus amount generated when the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A under the above-described conditions is shaken in units of focal depth DOF is shown in FIG. Seek like.
  • the defocus width that changes the point image intensity distribution on the arc within the exposure width A for example, 0, 1 Calculation is made for the case of ⁇ DOF, 2DOF, 3 ⁇ DOF, 4 ⁇ DOF.
  • the point image intensity distribution when defocusing is performed from that position is calculated with reference to the defocus amount and the slit width. In this way, the relationship between the defocus and the point image intensity distribution at the time of the defocus width changing on the circular arc within each exposure width A uniquely determined by the calculated exposure width A is summarized.
  • the defocus width that changes on the arc within the exposure width is set to 0, 0.5 ⁇ DOF, 1 ⁇ DOF, 1.5 ⁇ DOF, 2 ⁇ DOF, 2.5 ⁇ DOF by the exposure apparatus U3a. , 3 ⁇ DOF, 3.5 ⁇ DOF, and 4 ⁇ DOF, the relationship between the point image intensity distribution and the focus error and defocus assumed at the time of exposure was calculated.
  • the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A is set to various values, for example, The calculation is performed for 0 ⁇ DOF, 1 ⁇ DOF, 2 ⁇ DOF, 3 ⁇ DOF, and 4 ⁇ DOF. Further, when the defocus characteristic Cm changing in an arc shape within the exposure width A is various, the point image intensity distribution when defocusing from the position is calculated with reference to the defocus amount and the slit width. . In this way, the relationship between the point image intensity distribution and the defocus at each defocus characteristic Cm uniquely determined by the calculated exposure width A is summarized. Specifically, the defocus characteristics Cm as shown in FIG.
  • the horizontal axis is the defocus amount [ ⁇ m]
  • the vertical axis is the normalized point image intensity value.
  • the exposure apparatus U3a projects the projection light beam EL2 on the substrate P by rotating the cylindrical mask pattern surface, that is, the projection image surface Sm1, so that the focus error assumed at the time of exposure is secondary. Make a change. Therefore, the behavior of the point image is slightly different between the defocus plus side and the minus side.
  • the best focus is a position where the image intensity at the position where the defocus is +40 ⁇ m and the image intensity at the position where the defocus is ⁇ 40 ⁇ m are symmetrical.
  • the swing width by rotation increases, that is, as the defocus width increases along the defocus characteristic Cm as shown in FIG. Point image intensity is low, and the change in point image intensity during defocusing is also small.
  • a point image intensity change for each change of the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A that is, a difference between the maximum value and the minimum value of the point image intensity is calculated, and the exposure width is further calculated.
  • a difference in point image intensity change at two points where the defocus characteristic Cm is different by 0.5 DOF in A was calculated.
  • the calculation result is shown in FIG.
  • the vertical axis in FIG. 11 represents a difference amount between two point image intensity changes
  • the horizontal axis represents an object for which the difference amount is obtained when the defocus characteristic Cm is changed every 0.5 DOF. That is, on the horizontal axis in FIG.
  • the leftmost point image intensity difference (about 0.02) is obtained when the defocus characteristic Cm is changed by 0 ⁇ DOF and when the defocus characteristic Cm is changed by 0.5 ⁇ DOF. And the difference.
  • the difference in the point image intensity changes when the defocus characteristic Cm changes from the state changed by 0.5 ⁇ DOF to the state changed by 1 ⁇ DOF and when the defocus characteristic Cm changes.
  • the difference is generally large. In other words, in the range of 0.5 ⁇ DOF to 3 ⁇ DOF, the effect that the point image intensity change is moderate with respect to the change of the defocus amount is high. Therefore, it can be seen that it is highly effective to set the defocus amount along the defocus characteristic Cm so that the swing width is 0.5 to 3 times the focal depth DOF.
  • the point image intensity value formed as an image on the photoresist is used.
  • the k1 factor of the resolving power is about 0.5
  • an image can be formed if the point image intensity is approximately 0.6 or more.
  • the focus error expected as the exposure apparatus is a defocus width ( ⁇ 24 ⁇ m in the present embodiment) up to the definition expression ⁇ / NA 2 of the focal depth DOF, it is the defocus amplitude within the exposure region.
  • the defocusing consideration target is set to the range of the focal depth definition formula, that is, ⁇ 24 ⁇ m in the present embodiment.
  • the L / S (line and space) pattern was a pattern in which a plurality of linear patterns having a line width of 2.5 ⁇ m were arranged in a grid pattern at intervals of 2.5 ⁇ m in the line width direction.
  • the illumination numerical aperture ⁇ which is an illumination condition by the illumination optical system IL, is set to 0.7.
  • the defocus characteristic Cm shown in FIG. 9 is variously changed, that is, in the same manner as described above, 0 ⁇ DOF, 0.5 ⁇ DOF, 1 ⁇ DOF, 1.5 ⁇ DOF, 2 ⁇ DOF, 2 .5 ⁇ DOF, 3 ⁇ DOF, 3.5 ⁇ DOF, 4 ⁇ DOF, and 0.5 DOF, the light intensity distribution of the L / S pattern image in the best focus state and the DOF / 2
  • the light intensity distribution of the L / S pattern image in the defocused state that is, in the state defocused at +24 ⁇ m or ⁇ 24 ⁇ m was calculated.
  • FIG. 12 shows a plot of the change in contrast calculated for each of the best focus state and the DOF / 2 defocus state based on the calculation result.
  • the horizontal axis in FIG. 12 represents the defocus width of the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A
  • the vertical axis represents the contrast
  • the contrast change in the best focus state is 0 ⁇ m (Best F)
  • the contrast change was ⁇ 24 ⁇ m Def. Further, based on the results shown in FIG.
  • FIG. 13 shows the result of calculating the above.
  • the horizontal axis represents the defocus width of the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A
  • the vertical axis represents the contrast.
  • a CD (Critical Dimension) value [ ⁇ m] in the defocus width of the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within each exposure width A and a slice level (light intensity of the image) assuming a photoresist were calculated.
  • the CD value was calculated when the defocus was ⁇ 24 ⁇ m, and the slice level was calculated as the best focus.
  • the calculation result is shown in FIG.
  • the horizontal axis in FIG. 14 represents the defocus width on the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A, the left side of the vertical axis represents the CD value, and the right side represents the relative light intensity at the slice level. .
  • the contrast ratio can be made close to 1, and the difference between the image contrast in the best focus state and the image contrast in the defocus state can be reduced.
  • the cylindrical mask M cylindrical projection image surface Sm1
  • the pattern line to be exposed is suppressed by a rotational movement only, and the change in contrast at the best focus and the contrast at the defocus is suppressed to be small.
  • Scanning exposure with a large fluctuation margin in the focus direction (the radial direction of the cylindrical surface) between the projection image surface Sm1 and the surface of the substrate P can be performed while suppressing the change in width.
  • the defocusing consideration target is the range of the definition formula of the depth of focus DOF, that is, ⁇ 24 ⁇ m in the present embodiment.
  • the isolated line pattern was a linear pattern with a line width of 2.5 ⁇ m. Further, since the imaging state varies depending on the illumination condition, the illumination numerical aperture ⁇ as the illumination condition is set to 0.7.
  • FIG. 15 represents the defocus width of the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A, and the vertical axis represents the contrast of the isolated line pattern image. Further, based on the result shown in FIG. 15, the ratio of the contrast [0 ⁇ m (BestF)] in the best focus state and the contrast [ ⁇ 24 ⁇ mDef] in the DOF / 2 defocus state, that is, [ FIG. 16 shows the result of calculating 0 ⁇ m (Best F)] / [ ⁇ 24 ⁇ m Def].
  • the horizontal axis represents the defocus width of the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A
  • the vertical axis represents the contrast ratio.
  • a CD (Critical Dimension) value [ ⁇ m] in the defocus width of the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within each exposure width A and a slice level (light intensity of the image) assuming a photoresist were calculated.
  • the CD value was calculated when the defocus was ⁇ 24 ⁇ m, and the slice level was calculated as the best focus.
  • the calculation result is shown in FIG.
  • the horizontal axis in FIG. 17 represents the defocus width on the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A, the left side of the vertical axis represents the CD value, and the right side represents the relative light intensity at the slice level. .
  • the set focus position varies.
  • the quality of the display panel and the electronic device sequentially manufactured on the substrate P can be kept good.
  • the slice level at which the isolated line having the line width of 2.5 ⁇ m at the best focus becomes 2.5 ⁇ m increases as the defocus width due to the defocus characteristic Cm that changes in an arc shape within the exposure width A increases. As a result, the change in the line width with respect to the defocus is also reduced.
  • the defocus width due to the defocus characteristic Cm changing on the arc within the exposure width A is 2.25 ⁇ .
  • the slice levels (light intensity) for both the L / S pattern and the isolated line pattern are almost the same. Therefore, by setting the defocus width by the defocus characteristic Cm to a range of 2.25 ⁇ DOF, a high quality substrate can be manufactured even in the case of a mask pattern in which an L / S pattern and an isolated line pattern are mixed. As a result, both the L / S pattern and the isolated line pattern are allowed to coexist without considering the mask pattern line width correction (OPC, line width offset), etc., which is required when the slice levels do not match.
  • OPC mask pattern line width correction
  • FIG. 18 is a view showing the overall arrangement of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the third embodiment.
  • the exposure apparatus U3a of the second embodiment is configured to use a reflective mask in which light reflected from the mask becomes a projected light beam.
  • the exposure apparatus U3b of the third embodiment uses light that has passed through the mask as a projected light beam.
  • the transmission type mask is used.
  • the mask holding mechanism 11a includes a mask holding drum 21a that holds the mask MA, a guide roller 93 that supports the mask holding drum 21a, and a drive roller 94 that drives the mask holding drum 21a. And a drive unit 96.
  • the mask holding drum 21a forms a mask surface on which the illumination area IR on the mask MA is arranged.
  • the mask surface includes a surface (hereinafter referred to as a cylindrical surface) obtained by rotating a line segment (bus line) around an axis parallel to the line segment (cylindrical center axis).
  • the cylindrical surface is, for example, an outer peripheral surface of a cylinder, an outer peripheral surface of a column, or the like.
  • the mask holding drum 21a is made of, for example, glass or quartz and has a cylindrical shape having a certain thickness, and its outer peripheral surface (cylindrical surface) forms a mask surface.
  • the illumination area IR on the mask MA is curved in a cylindrical surface shape having a constant radius of curvature Rm from the center line.
  • a portion of the mask holding drum 21a that overlaps the pattern of the mask MA when viewed from the radial direction of the mask holding drum 21a, for example, a central portion other than both ends in the Y-axis direction of the mask holding drum 21a is transparent to the illumination light beam EL1. Has light properties.
  • the mask MA is created as a transmission type planar sheet mask in which a pattern is formed with a light shielding layer such as chromium on one surface of a strip-shaped ultrathin glass plate having a good flatness (for example, a thickness of 100 to 500 ⁇ m), It is used in a state in which it is curved along the outer peripheral surface of the mask holding drum 21a and wound (attached) around this outer peripheral surface.
  • the mask MA has a pattern non-formation region where no pattern is formed, and is attached to the mask holding drum 21a in the pattern non-formation region. The mask MA can be released to the mask holding drum 21a.
  • the mask MA is not directly wrapped around the mask holding drum 21a made of a transparent cylindrical base material, but is directly masked by a light shielding layer such as chromium on the outer peripheral surface of the mask holding drum 21a made of a transparent cylindrical base material.
  • a pattern may be drawn and integrated.
  • the mask holding drum 21a functions as a mask support member.
  • the guide roller 93 and the driving roller 94 extend in the Y-axis direction parallel to the central axis of the mask holding drum 21a.
  • the guide roller 93 and the driving roller 94 are provided to be rotatable around an axis parallel to the central axis.
  • Each of the guide roller 93 and the drive roller 94 has an outer diameter at the end portion in the axial direction larger than the outer shape of the other portion, and the end portion circumscribes the mask holding drum 21a.
  • the guide roller 93 and the drive roller 94 are provided so as not to contact the mask MA held on the mask holding drum 21a.
  • the drive roller 94 is connected to the drive unit 96.
  • the drive roller 94 transmits the torque supplied from the drive unit 96 to the mask holding drum 21a, thereby rotating the mask holding drum 21a around the central axis.
  • the mask holding mechanism 11a includes one guide roller 93, but the number is not limited and may be two or more. Similarly, the mask holding mechanism 11a includes one drive roller 94, but the number is not limited and may be two or more. At least one of the guide roller 93 and the driving roller 94 is disposed inside the mask holding drum 21a and may be inscribed in the mask holding drum 21a. Further, portions of the mask holding drum 21a that do not overlap the mask MA pattern when viewed from the radial direction of the mask holding drum 21a (both ends in the Y-axis direction) are translucent to the illumination light beam EL1. It does not have to be translucent. Further, one or both of the guide roller 93 and the drive roller 94 may have a truncated cone shape, for example, and the center axis (rotation axis) thereof may be non-parallel to the center axis.
  • the light source device 13a of the present embodiment includes a light source (not shown) and an illumination optical system ILa.
  • the illumination optical system ILa includes a plurality of (for example, six) illumination optical systems ILa1 to ILa6 arranged in the Y-axis direction corresponding to each of the plurality of projection optical systems PL1 to PL6.
  • various light sources can be used similarly to the various light source devices 13a described above.
  • the illumination light emitted from the light source has a uniform illuminance distribution and is distributed to a plurality of illumination optical systems ILa1 to ILa6 via a light guide member such as an optical fiber.
  • Each of the plurality of illumination optical systems ILa1 to ILa6 includes a plurality of optical members such as lenses.
  • Each of the plurality of illumination optical systems ILa1 to ILa6 includes, for example, an integrator optical system, a rod lens, a fly-eye lens, and the like, and illuminates the illumination region IR with an illumination light beam EL1 having a uniform illuminance distribution.
  • the plurality of illumination optical systems ILa1 to ILa6 are arranged inside the mask holding drum 21a.
  • Each of the plurality of illumination optical systems IL1 to IL6 illuminates each illumination area on the mask MA held on the outer peripheral surface of the mask holding drum 21a through the mask holding drum 21a from the inside of the mask holding drum 21a.
  • the light source device 13a guides the light emitted from the light source by the illumination optical systems ILa1 to ILa6, and irradiates the mask MA with the guided illumination light beam EL1 from the inside of the mask holding drum 21a.
  • the light source device 13 illuminates a part of the mask MA (illumination region IR) held by the mask holding mechanism 11a with uniform brightness using the illumination light beam EL1.
  • the light source may be arranged inside the mask holding drum 21a or may be arranged outside the mask holding drum 21a.
  • the light source may be a device (external device) different from the exposure device U3b.
  • the exposure apparatus U3b has a position in which the best focus state is 2 on the exposure surface as described above, as in the exposure apparatuses U3 and U3a.
  • the effect similar to the above can be acquired by having a certain relationship.
  • FIG. 19 is a view showing the overall arrangement of an exposure apparatus (substrate processing apparatus) according to the fourth embodiment.
  • the exposure apparatus U3 of the first embodiment is configured to hold the cylindrical reflective mask M on the rotatable mask holding drum 21, but the exposure apparatus U3c of the fourth embodiment has a flat plate-like reflection.
  • the mold mask MB is held by a movable mask holding mechanism 11b.
  • the mask holding mechanism 11b scans and moves the mask stage 110 that holds the planar mask MB and the mask stage 110 along the X direction within a plane orthogonal to the center plane CL.
  • a moving device (not shown).
  • the plane P1 of the mask MB in FIG. 19 is a plane substantially parallel to the XY plane
  • the principal ray of the projection light beam EL2 reflected from the mask MB is perpendicular to the XY plane. Therefore, the chief rays of the illumination light beam EL1 from the illumination optical systems IL1 to IL6 that illuminate the illumination regions IR1 to IR6 on the mask MB are also arranged so as to be perpendicular to the XY plane.
  • the polarization beam splitter PBS is configured such that the incident angle ⁇ 1 of the chief ray of the illumination beam EL1 incident on the quarter-wave plate 41 has a Brewster angle.
  • the principal ray of the illumination light beam EL1 reflected by the quarter wavelength plate 41 is ⁇ B and is arranged so as to be perpendicular to the XY plane.
  • the first reflection surface P3 of the first deflection member 70 included in the first optical system 61 of the projection optical module PLM is polarized
  • the projection light beam EL2 from the beam splitter PBS is reflected, and the reflected projection light beam EL2 is incident on the first concave mirror 72 through the first lens group 71.
  • the first reflecting surface P3 of the first deflecting member 70 is set to substantially 45 ° with respect to the second optical axis BX2 (XY surface).
  • the illumination region IR2 (and IR4, IR6) from the center point of the illumination region IR1 (and IR3, IR5) on the mask MB when viewed in the XZ plane.
  • the length is set substantially equal.
  • the lower order control device 16 controls the moving device (linear motor for scanning exposure, actuator for fine movement, etc.) of the mask holding mechanism 11b, and synchronizes with the rotation of the substrate support drum 25.
  • the mask stage 110 is driven.
  • an operation (rewinding) of returning the mask MB to the initial position in the ⁇ X direction is required. Therefore, when the substrate support drum 25 is continuously rotated at a constant speed and the substrate P is continuously fed at a constant speed, the pattern exposure is not performed on the substrate P during the rewinding operation of the mask MB, and the transport direction of the substrate P is not related.
  • the panel pattern is formed in a jump (separated) manner.
  • the speed of the substrate P peripheral speed here
  • the speed of the mask MB at the time of scanning exposure are assumed to be 50 to 100 mm / s.
  • the driving is performed at the maximum speed of 500 mm / s, the margin in the transport direction between the panel patterns formed on the substrate P can be narrowed.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram showing the relationship between the projection image plane of the mask pattern and the exposure plane of the substrate.
  • the projection light beam EL2 is imaged by the projection optical system PL, so that a projection image surface Sm2 of the pattern of the mask MB is formed.
  • the projection image plane Sm2 is a position at which the pattern of the mask MB is imaged, and is a position that is the best focus.
  • the mask MB is arranged in a plane as described above.
  • the projection image plane Sm2 also becomes a plane (a straight line in the ZX plane).
  • the surface of the substrate P becomes the exposure surface Sp.
  • the exposure surface Sp is the surface of the substrate P.
  • the substrate P is held by the cylindrical substrate support drum 25 as described above.
  • the exposure surface Sp becomes a curved surface (curved in the ZX plane) having a curvature radius Rp.
  • the exposure surface Sp has a curved axis in the direction orthogonal to the scanning exposure direction. For this reason, as shown in FIG. 20, the exposure surface Sp becomes a curved curve with respect to the scanning exposure direction.
  • the amount of change in position in the exposure width A in the scanning exposure direction of the projection area PA is ⁇ p.
  • the projection image plane Sm2 is a plane. For this reason, the change amount of the position of the projection image plane Sm2 in the exposure width A in the scanning exposure direction of the projection area PA becomes zero.
  • the exposure apparatus U3c sets the position of the exposure surface Sp with respect to the projection image surface Sm2 as the actual exposure surface Spa.
  • the actual exposure surface Spa intersects at two positions Pa2 and Pb2 different from the projection image surface Sm2 in the scanning exposure direction.
  • the exposure apparatus U3c adjusts the position of each optical member of the projection optical system PL, or adjusts the distance between the mask MB and the substrate P by one of the mask holding mechanism 11b and the substrate support mechanism 12.
  • the position of the exposure surface with respect to the projection image surface Sm2 can be changed.
  • the projection state Sm2 and the actual exposure surface Spa intersect at two different positions Pa2 and Pb2, so that the focus state becomes the best focus at the position Pa2 on the actual exposure surface Spa within the exposure width A.
  • the focus state becomes the best focus at the position Pb2 on the actual exposure surface Spa.
  • the projection image plane in the scanning exposure direction is projected onto the substrate P side.
  • a cylindrical shape difference can be given to Sm2 and the exposure surface Sp of the substrate P to be exposed.
  • the projection image surface Sm2 and the actual exposure surface Spa intersect at two different positions Pa2 and Pb2, and the focus state of the exposure surface at the two different positions becomes the best focus.
  • the exposure apparatus U3c can also continuously change the focus state within the exposure width A in the scanning exposure direction by the rotational movement of the mask holding drum 21, and can further change the image contrast with respect to the substantial focus. Can be suppressed. Further, the exposure apparatus U3c can obtain various effects similar to those of the exposure apparatus U3. Thus, even when only one of the projection image surface and the exposure surface (surface of the substrate P) is a curved surface, the same effect as when both the projection image surface and the exposure surface are curved surfaces can be obtained. .
  • the exposure apparatus U3c is a defocus width ⁇ that varies on an arc in the exposure width A, the cylinder radius r 1 of the projected image plane Sm2 scanning exposure direction of the substrate P of the aforementioned formula 0 the following formula Can be obtained.
  • ⁇ r 2 ⁇ ((r 2 2 ) ⁇ (A / 2) 2 ) 1/2
  • the mask support mechanism and the substrate support mechanism that are held by a curved surface are the first support members, and the one that is supported by the curved surface or the plane is the second support member.
  • FIG. 21 is a flowchart showing the exposure method.
  • step S101 the substrate P is supported on the support surface P2 by the substrate support mechanism (step S101), and the mask M is supported on the surface P1 by the mask holding mechanism (step S102).
  • step S102 the mask M and the substrate P face each other.
  • step S101 and step S102 may be reversed.
  • One of the surface P1 and the support surface P2 is the first surface, and the other is the second surface.
  • the first surface has a shape curved into a cylindrical surface with a predetermined curvature.
  • the focus position with respect to the exposure surface is adjusted (step S103). Specifically, the focus position is set at a position where two best focus positions are included in the scanning exposure direction within the exposure width A of the projection area PA set on the surface of the substrate P.
  • step S104 relative movement (rotation) in the scanning exposure direction between the substrate P and the mask M is started (step S104). That is, the operation of moving at least one of the substrate P and the mask M in the scanning exposure direction is started by at least one of the substrate support mechanism and the mask holding mechanism.
  • step S105 projection of the projection light beam into the projection area PA is started (step S105). That is, the light beam from the mask pattern arranged in the illumination area IR of the illumination light is projected onto the projection area PA where the substrate P is arranged.
  • the exposure method shown in FIG. 21 projects a light flux including two best focus positions in the scanning exposure direction on the exposure surface of the substrate P onto the projection area.
  • the light beam with the focus position adjusted is projected, so that the light beam including the two best focus positions in the scanning exposure direction can be projected onto the projection area on the exposure surface of the substrate. .
  • the focus position is adjusted.
  • the position where the best focus position is included in two positions in the scanning exposure direction may be the focus position depending on the setting of the apparatus.
  • FIG. 22 is a flowchart showing a device manufacturing method by the device manufacturing system.
  • step S201 the function / performance design of a display panel using, for example, a self-luminous element such as an organic EL is performed, and necessary circuit patterns and wiring patterns are designed using CAD or the like.
  • step S202 a mask M for a necessary layer is manufactured based on the pattern for each layer designed by CAD or the like.
  • step S203 a supply roll FR1 around which a flexible substrate P (resin film, metal foil film, plastic, etc.) serving as a display panel base material is wound is prepared (step S203).
  • the roll-shaped substrate P prepared in step S203 has a surface modified as necessary, a pre-formed base layer (for example, micro unevenness by an imprint method), and light sensitivity.
  • the functional film or transparent film (insulating material) previously laminated may be used.
  • step S204 a backplane layer composed of electrodes, wiring, insulating film, TFT (thin film semiconductor), etc. constituting the display panel device is formed on the substrate P, and an organic EL or the like is laminated on the backplane.
  • a light emitting layer (display pixel portion) is formed by the self light emitting element (step S204).
  • an exposure process using any one of the exposure apparatuses U3, U3a, U3b, and U3c described in the previous embodiments is performed.
  • the exposure process includes a conventional photolithography process in which the photoresist layer is exposed, but pattern exposure is performed on the substrate P coated with a photosensitive silane coupling material instead of the photoresist to form a pattern with hydrophobicity on the surface.
  • a step of pattern-exposing a light-sensitive catalyst layer for forming or electroless plating is also included.
  • a photoresist development process is performed.
  • a pattern is formed by a wet process for forming a metal film pattern (wiring, electrode, etc.), or conductive ink containing silver nanoparticles. A printing process and the like for drawing are performed.
  • the substrate P is diced for each display panel device continuously manufactured on the long substrate P by a roll method, and a protective film (environmental barrier layer) or a color filter is formed on the surface of each display panel device.
  • a device is assembled by pasting sheets or the like (step S205).
  • an inspection process is performed to determine whether the display panel device functions normally or satisfies desired performance and characteristics (step S206). As described above, a display panel (flexible display) can be manufactured.

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Abstract

　高い生産性で高い品質の基板を生産することができる基板処理装置及びデバイス製造方法を提供する。基板処理装置及びデバイス製造方法は、照明領域と投影領域とのうちの一方の領域において所定曲率で円筒面状に湾曲した第１面に沿うように、マスクと基板のうちの一方を支持する第１支持部材と、照明領域と投影領域とのうちの他方の領域において所定の第２面に沿うように、マスクと基板とのうちの他方を支持する第２支持部材と、第１支持部材を回転させ、該第１支持部材が支持するマスクと基板とのいずれかを走査露光方向に移動させる移動機構と、を備える。投影光学系は、基板の露光面において、ベストフォーカス位置が走査露光方向に２箇所含まれる光束を投影領域に投射する。

Description

基板処理装置、デバイス製造方法及び露光方法
　本発明は、マスクのパターンを基板に投影し、該基板に該パターンを露光する基板処理装置、デバイス製造方法及び露光方法に関する。
　液晶ディスプレイ等の表示デバイスや、半導体等、各種デバイスを製造するデバイス製造システムがある。デバイス製造システムは、露光装置等の基板処理装置を備えている。基板処理装置は、照明領域に配置されたマスク（或いはレチクル）に形成されているパターンの像を、投影領域に配置されている基板等に投影し、基板に当該パターンを露光する。基板処理装置に用いられるマスクは、平面状のものが一般的であるが、基板上に複数のデバイスパターンを連続して走査露光する為に、円筒状にしたものも知られている（特許文献１）。
　また、基板処理装置としては、特許文献２に記載されている投影露光装置がある。特許文献２に記載の投影露光装置は、１次元移動方向に関して感光基板の表面と投影光学系によって投影されたパターン像の最良結像面とが相対的に一定量だけ傾くように感光基板を基板ステージ上に保持する基板ホルダと、走査露光の間は感光基板が傾いた方向に沿って移動するように、基板ステージの１次元方向の移動に連動して基板ホルダを投影光学系の光軸の方向に移動させるホルダ駆動手段とを有する。投影露光装置は、上記構成により、１次元方向の走査露光の位置によって、感光基板の露光面に投射される光束のフォーカス状態を変化させることができる。
国際公開第２００８／０２９９１７号 特許第２８３０４９２号公報
　特許文献２に記載されているように、フォーカス状態を変化させつつ、露光を行うことで、マスクと基板との相対関係のズレまたは光学系のズレ等により投影光学系が投射する光束と露光面との関係に変化が生じた場合もベストフォーカス位置を含むフォーカス状態で露光を行うことができる。これにより、感光基板（フォトレジスト層）に露光される像コントラストの変化を抑制することができる。
　しかしながら、特許文献２に記載の投影露光装置は、基板ホルダを用いて投影光学装置（投影光学系）に対して基板を傾斜させる。このため、相対位置の調整（制御）が複雑となる。特に、基板上の複数の露光領域（ショット）毎に、マスクと基板とを相対走査しては基板をステップ移動させるステップアンドスキャン方式においては、基板上の各露光領域の走査露光毎に基板ホルダの傾斜とフォーカス方向への移動とを高速に繰返し制御する必要があり、制御が複雑になると共に、振動の発生を招くことになる。
　また、走査露光方式の基板処理装置は、走査露光方向における基板上の露光領域の幅が小さいと、感光基板に与えられる露光量が少なくなる。このため、基板上の露光領域に投射される露光光の単位面積当りの照度を大きくしたり、走査露光の速度を遅くしたりする必要がある。逆に、走査露光方向における基板上の露光領域の幅を大きくすると、形成されるパターンの品質（転写忠実度）が低下する場合がある。
　本発明の態様は、高い生産性で高い品質の基板を生産することができる基板処理装置、デバイス製造方法及び露光方法を提供することを目的とする。
　本発明の第１の態様に従えば、照明光の照明領域に配置されるマスクのパターンからの光束を、基板が配置される投影領域に投射する投影光学系を備えた基板処理装置であって、前記照明領域と前記投影領域とのうちの一方の領域において所定曲率で円筒面状に湾曲した第１面に沿うように、前記マスクと前記基板のうちの一方を支持する第１支持部材と、前記照明領域と前記投影領域とのうちの他方の領域において所定の第２面に沿うように、前記マスクと前記基板とのうちの他方を支持する第２支持部材と、前記第１支持部材を回転させ、該第１支持部材が支持する前記マスクと前記基板とのいずれかを走査露光方向に移動させる移動機構と、を備え、前記投影光学系は、前記基板の露光面において、ベストフォーカス位置が前記走査露光方向に２箇所含まれる光束を前記投影領域に投射する基板処理装置が提供される。
　本発明の第２の態様に従えば、前記基板処理装置に前記基板を供給することと、第１の態様に記載の基板処理装置を用いて前記基板に前記マスクのパターンを形成することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
　本発明の第３の態様に従えば、照明光の照明領域に配置されるマスクのパターンからの光束を、基板が配置される投影領域に投射する露光方法であって、前記照明領域と前記投影領域とのうちの一方の領域において所定曲率で円筒面状に湾曲した第１面に沿うように、前記マスクと前記基板のうちの一方を支持することと、前記照明領域と前記投影領域とのうちの他方の領域において所定の第２面に沿うように、前記マスクと前記基板とのうちの他方を支持することと、当該第１面で支持している前記マスクと前記基板のいずれかを前記第１面に沿って回転させ、該第１面で支持する前記マスクと前記基板とのいずれかを走査露光方向に移動させることと、前記基板の露光面において、ベストフォーカス位置が前記走査露光方向に２箇所含まれる光束を前記投影領域に投射することと、を含む露光方法が提供される。
　本発明の態様によれば、基板の露光面の走査露光方向において、ベストフォーカス位置が２箇所含まれる光束を投影領域に投射することで、高い生産性で高い品質の基板を生産することができる。
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。 図５は、マスクにおける照明光束及び投影光束の振る舞いを誇張して示す図である。 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、露光幅内でのデフォーカス量の変化の様子を示すグラフである。 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。 図８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９は、露光座標とデフォーカスとの関係の一例を示すグラフである。 図１０は、デフォーカスと点像強度との関係の一例を示すグラフである。 図１１は、デフォーカス量の変化と強度差との関係の一例を示すグラフである。 図１２は、デフォーカス量とＬ／Ｓのコントラスト変化との関係の一例を示すグラフである。 図１３は、デフォーカス量とＬ／Ｓのコントラスト比の変化との関係の一例を示すグラフである。 図１４は、デフォーカス量とＬ／ＳのＣＤ及びスライスレベルとの関係の一例を示すグラフである。 図１５は、デフォーカス量と孤立線のコントラスト変化との関係の一例を示すグラフである。 図１６は、デフォーカス量と孤立線のコントラスト比の変化との関係の一例を示すグラフである。 図１７は、デフォーカス量と孤立線のＣＤ及びスライスレベルとの関係の一例を示すグラフである。 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。 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。 図２０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２１は、露光方法を示すフローチャートである。 図２２は、デバイス製造方法を示すフローチャートである。
　本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換または変更を行うことができる。例えば、以下の実施形態では、デバイスとしてフレキシブル・ディスプレイを製造する場合として説明するがこれに限定されない。デバイスとしては、配線基板、半導体基板等を製造することもできる。
［第１実施形態］
　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。
＜デバイス製造システム＞
　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。
　基板Ｐは、例えば、樹脂フィルム、ステンレス鋼等の金属または合金からなる箔（フォイル）等が用いられる。樹脂フィルムの材質としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレンビニル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂のうち１または２以上を含んでいる。
　基板Ｐは、例えば、基板Ｐに施される各種処理において受ける熱による変形量が実質的に無視できるように、熱膨張係数が顕著に大きくないものを選定することが望ましい。熱膨張係数は、例えば、無機フィラーを樹脂フィルムに混合することによって、プロセス温度等に応じた閾値よりも小さく設定されていてもよい。無機フィラーは、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、酸化ケイ素等でもよい。また、基板Ｐは、フロート法等で製造された厚さ１００μｍ程度の極薄ガラスの単層体であってもよいし、この極薄ガラスに上記の樹脂フィルム、箔等を貼り合わせた積層体であってもよい。
　このように構成された基板Ｐは、ロール状に巻回されることで供給用ロールＦＲ１となり、この供給用ロールＦＲ１が、デバイス製造システム１に装着される。供給用ロールＦＲ１が装着されたデバイス製造システム１は、１個のデバイスを製造するための各種の処理を、供給用ロールＦＲ１から送り出される基板Ｐに対して繰り返し実行する。このため、処理後の基板Ｐは、複数のデバイスが連なった状態となる。つまり、供給用ロールＦＲ１から送り出される基板Ｐは、多面取り用の基板となっている。なお、基板Ｐは、予め所定の前処理によって、その表面を改質して活性化したもの、或いは、表面に精密パターニングの為の微細な隔壁構造（凹凸構造）をインプリント法（マイクロスタンパー）等で形成したものでも良い。
　処理後の基板Ｐは、ロール状に巻回されることで回収用ロールＦＲ２として回収される。回収用ロールＦＲ２は、図示しないダイシング装置に装着される。回収用ロールＦＲ２が装着されたダイシング装置は、処理後の基板Ｐを、デバイスごとに分割（ダイシング）することで、複数個のデバイスにする。基板Ｐの寸法は、例えば、幅方向（短尺となる方向）の寸法が１０ｃｍ～２ｍ程度であり、長さ方向（長尺となる方向）の寸法が１０ｍ以上である。なお、基板Ｐの寸法は、上記した寸法に限定されない。
　次に、図１を参照し、デバイス製造システム１について説明する。図１では、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向が直交する直交座標系となっている。Ｘ方向は、水平面内において供給用ロールＦＲ１及び回収用ロールＦＲ２を結ぶ方向であり、図１における左右方向である。Ｙ方向は、水平面内においてＸ方向に直交する方向であり、図１における前後方向である。Ｙ方向は、供給用ロールＦＲ１及び回収用ロールＦＲ２の軸方向となっている。Ｚ方向は、鉛直方向であり、図１における上下方向である。
　デバイス製造システム１は、基板Ｐを供給する基板供給装置２と、基板供給装置２によって供給された基板Ｐに対して各種処理を施す処理装置Ｕ１～Ｕｎと、処理装置Ｕ１～Ｕｎによって処理が施された基板Ｐを回収する基板回収装置４と、デバイス製造システム１の各装置を制御する上位制御装置５とを備える。
　基板供給装置２には、供給用ロールＦＲ１が回転可能に装着される。基板供給装置２は、装着された供給用ロールＦＲ１から基板Ｐを送り出す駆動ローラＲ１と、基板Ｐの幅方向（Ｙ方向）における位置を調整するエッジポジションコントローラＥＰＣ１とを有する。駆動ローラＲ１は、基板Ｐの表裏両面を挟持しながら回転し、基板Ｐを供給用ロールＦＲ１から回収用ロールＦＲ２へ向かう搬送方向に送り出すことで、基板Ｐを処理装置Ｕ１～Ｕｎに供給する。このとき、エッジポジションコントローラＥＰＣ１は、基板Ｐの幅方向の端部（エッジ）における位置が、目標位置に対して±十数μｍ～数十μｍ程度の範囲に収まるように、基板Ｐを幅方向に移動させて、基板Ｐの幅方向における位置を修正する。
　基板回収装置４には、回収用ロールＦＲ２が回転可能に装着される。基板回収装置４は、処理後の基板Ｐを回収用ロールＦＲ２側に引き寄せる駆動ローラＲ２と、基板Ｐの幅方向（Ｙ方向）における位置を調整するエッジポジションコントローラＥＰＣ２とを有する。基板回収装置４は、駆動ローラＲ２により基板Ｐの表裏両面を挟持しながら回転し、基板Ｐを搬送方向に引き寄せると共に、回収用ロールＦＲ２を回転させることで、基板Ｐを巻き上げる。このとき、エッジポジションコントローラＥＰＣ２は、エッジポジションコントローラＥＰＣ１と同様に構成され、基板Ｐの幅方向の端部（エッジ）が幅方向においてばらつかないように、基板Ｐの幅方向における位置を修正する。
　処理装置Ｕ１は、基板供給装置２から供給された基板Ｐの表面に感光性機能液を塗布する塗布装置である。感光性機能液としては、例えば、フォトレジスト、感光性シランカップリング材（親撥液性改質材）、感光性メッキ還元材、ＵＶ硬化樹脂液等が用いられる。処理装置Ｕ１は、基板Ｐの搬送方向の上流側から順に、塗布機構Ｇｐ１と乾燥機構Ｇｐ２とが設けられている。塗布機構Ｇｐ１は、基板Ｐが巻き付けられる圧胴ローラＤＲ１と、圧胴ローラＤＲ１に対向する塗布ローラＤＲ２とを有する。塗布機構Ｇｐ１は、供給された基板Ｐを圧胴ローラＤＲ１に巻き付けた状態で、圧胴ローラＤＲ１及び塗布ローラＤＲ２により基板Ｐを挟持する。そして、塗布機構Ｇｐ１は、圧胴ローラＤＲ１及び塗布ローラＤＲ２を回転させることで、基板Ｐを搬送方向に移動させながら、塗布ローラＤＲ２により感光性機能液を塗布する。乾燥機構Ｇｐ２は、熱風またはドライエアー等の乾燥用エアーを吹き付け、感光性機能液に含まれる溶質（溶剤または水）を除去し、感光性機能液が塗布された基板Ｐを乾燥させることで、基板Ｐ上に感光性機能層を形成する。
　処理装置Ｕ２は、基板Ｐの表面に形成された感光性機能層を安定にすべく、処理装置Ｕ１から搬送された基板Ｐを所定温度（例えば、数１０～１２０℃程度）まで加熱する加熱装置である。処理装置Ｕ２は、基板Ｐの搬送方向の上流側から順に、加熱チャンバＨＡ１と冷却チャンバＨＡ２とが設けられている。加熱チャンバＨＡ１は、その内部に複数のローラ及び複数のエア・ターンバーが設けられており、複数のローラ及び複数のエア・ターンバーは、基板Ｐの搬送経路を構成している。複数のローラは、基板Ｐの裏面に転接して設けられ、複数のエア・ターンバーは、基板Ｐの表面側に非接触状態で設けられる。複数のローラ及び複数のエア・ターンバーは、基板Ｐの搬送経路を長くすべく、蛇行状の搬送経路となる配置になっている。加熱チャンバＨＡ１内を通る基板Ｐは、蛇行状の搬送経路に沿って搬送されながら所定温度まで加熱される。冷却チャンバＨＡ２は、加熱チャンバＨＡ１で加熱された基板Ｐの温度が、後工程（処理装置Ｕ３）の環境温度と揃うようにすべく、基板Ｐを環境温度まで冷却する。冷却チャンバＨＡ２は、その内部に複数のローラが設けられ、複数のローラは、加熱チャンバＨＡ１と同様に、基板Ｐの搬送経路を長くすべく、蛇行状の搬送経路となる配置になっている。冷却チャンバＨＡ２内を通る基板Ｐは、蛇行状の搬送経路に沿って搬送されながら冷却される。冷却チャンバＨＡ２の搬送方向における下流側には、駆動ローラＲ３が設けられ、駆動ローラＲ３は、冷却チャンバＨＡ２を通過した基板Ｐを挟持しながら回転することで、基板Ｐを処理装置Ｕ３へ向けて供給する。尚、加熱チャンバＨＡ１による基板Ｐの加熱は、基板ＰがＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレン・ナフタレート）等の樹脂フィルムの場合、そのガラス転移温度を超えないように設定するのが良い。
　処理装置（基板処理装置）Ｕ３は、処理装置Ｕ２から供給された、表面に感光性機能層が形成された基板（感光基板）Ｐに対して、ディスプレイ用の回路または配線等のパターンを投影露光する露光装置である。詳細は後述するが、処理装置Ｕ３は、反射型のマスクＭに照明光束を照明し、照明光束がマスクＭにより反射されることで得られる投影光束を基板Ｐに投影露光する。処理装置Ｕ３は、処理装置Ｕ２から供給された基板Ｐを搬送方向の下流側に送る駆動ローラＲ４と、基板Ｐの幅方向（Ｙ方向）における位置を調整するエッジポジションコントローラＥＰＣ３とを有する。駆動ローラＲ４は、基板Ｐの表裏両面を挟持しながら回転し、基板Ｐを搬送方向の下流側に送り出すことで、基板Ｐを露光位置で支持する基板支持ドラム（回転ドラムと呼ぶこともある）へ向けて供給する。
　エッジポジションコントローラＥＰＣ３は、エッジポジションコントローラＥＰＣ１と同様に構成され、露光位置（基板支持ドラム）における基板Ｐの幅方向が目標位置となるように、基板Ｐの幅方向における位置を修正する。また、処理装置Ｕ３は、露光後の基板Ｐにたるみを与えた状態で、基板Ｐを搬送方向の下流側へ送る２組の駆動ローラＲ５、Ｒ６を有する。駆動ローラＲ５は先の駆動ローラＲ４と協働して、基板Ｐの搬送方向に所定のテンションを付与する。２組の駆動ローラＲ５、Ｒ６は、基板Ｐの搬送方向に所定の間隔を空けて配置されている。駆動ローラＲ５は、搬送される基板Ｐの上流側を挟持して回転し、駆動ローラＲ６は、搬送される基板Ｐの下流側を挟持して回転することで、基板Ｐを処理装置Ｕ４へ向けて供給する。このとき、基板Ｐは、たるみが与えられているため、駆動ローラＲ６よりも搬送方向の下流側において生ずる搬送速度の変動を吸収でき、搬送速度の変動による基板Ｐへの露光処理の影響を縁切りすることができる。また、処理装置Ｕ３内には、マスクＭのマスクパターンの一部分の像と基板Ｐとを相対的に位置合せ（アライメント）する為に、基板Ｐに予め形成されたアライメントマーク等を検出するアライメント顕微鏡ＡＭ１、ＡＭ２が設けられている。
　処理装置Ｕ４は、処理装置Ｕ３から搬送された露光後の基板Ｐに対して、湿式による現像処理、無電解メッキ処理等を行なう湿式処理装置である。処理装置Ｕ４は、その内部に、鉛直方向（Ｚ方向）に階層化された３つの処理槽ＢＴ１、ＢＴ２、ＢＴ３と、基板Ｐを搬送する複数のローラと、を有する。複数のローラは、３つの処理槽ＢＴ１、ＢＴ２、ＢＴ３の内部を、基板Ｐが順に通過する搬送経路となるように配置される。処理槽ＢＴ３の搬送方向における下流側には、駆動ローラＲ７が設けられ、駆動ローラＲ７は、処理槽ＢＴ３を通過した基板Ｐを挟持しながら回転することで、基板Ｐを処理装置Ｕ５へ向けて供給する。
　図示は省略するが、処理装置Ｕ５は、処理装置Ｕ４から搬送された基板Ｐを乾燥させる乾燥装置である。処理装置Ｕ５は、処理装置Ｕ４において湿式処理された基板Ｐに付着する液滴やミストを除去すると共に、基板Ｐの水分含有量を、所定の水分含有量に調整する。処理装置Ｕ５により乾燥された基板Ｐは、幾つかの処理装置を経て、処理装置Ｕｎに搬送される。そして、処理装置Ｕｎで処理された後、基板Ｐは、基板回収装置４の回収用ロールＦＲ２に巻き上げられる。
　上位制御装置５は、基板供給装置２、基板回収装置４及び複数の処理装置Ｕ１～Ｕｎを統括制御する。上位制御装置５は、基板供給装置２及び基板回収装置４を制御して、基板Ｐを基板供給装置２から基板回収装置４へ向けて搬送させる。また、上位制御装置５は、基板Ｐの搬送に同期させながら、複数の処理装置Ｕ１～Ｕｎを制御して、基板Ｐに対する各種処理を実行させる。
＜露光装置（基板処理装置）＞
　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。
　図２に示す露光装置Ｕ３は、いわゆる走査露光装置であり、基板Ｐを搬送方向に搬送しながら、円筒状のマスクＭの外周面に形成されたマスクパターンの像を、基板Ｐの表面に投影露光する。なお、図２では、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向が直交する直交座標系となっており、図１と同様の直交座標系となっている。
　先ず、露光装置Ｕ３に用いられるマスクＭについて説明する。マスクＭは、例えば金属製の円筒体を用いた反射型のマスクとなっている。マスクＭは、Ｙ方向に延びる第１軸ＡＸ１を中心とする曲率半径Ｒｍとなる外周面（円周面）を有する円筒体に形成され、径方向に一定の肉厚を有している。マスクＭの円周面は、所定のマスクパターンが形成された面Ｐ１となっている。マスクＭの面Ｐ１は、所定方向に光束を高い効率で反射する高反射部と所定方向に光束を反射しないまたは低い効率で反射する反射抑制部とを含む。マスクパターンは、高反射部及び反射抑制部により形成されている。ここで、反射抑制部は、所定方向に反射する光が少なくなればよい。このため、反射抑制部は、光を吸収しても、透過しても、所定方向以外に反射（例えば乱反射）してもよい。ここで、マスクＭは、反射抑制部を、光を吸収する材料や、光を透過する材料で構成することができる。露光装置Ｕ３は、上記構成のマスクＭとして、金属の円筒体で作成したマスクを用いることができる。このため、露光装置Ｕ３は、安価なマスクを用いて露光を行うことができる。
　なお、マスクＭは、１個の表示デバイスに対応するパネル用パターンの全体または一部が形成されていてもよいし、複数個の表示デバイスに対応するパネル用パターンが形成されていてもよい。また、マスクＭは、パネル用パターンが第１軸ＡＸ１の周りの周方向に繰り返し複数個形成されていてもよいし、小型のパネル用パターンが第１軸ＡＸ１に平行な方向に繰り返し複数形成されてもよい。さらに、マスクＭは、第１の表示デバイスのパネル用パターンと、第１の表示デバイスとサイズ等が異なる第２の表示デバイスのパネル用パターンとが形成されていてもよい。また、マスクＭは、第１軸ＡＸ１を中心とする曲率半径Ｒｍとなる円周面を有していればよく、円筒体の形状に限定されない。例えば、マスクＭは、円周面を有する円弧状の板材であってもよい。また、マスクＭは、薄板状であってもよく、薄板状のマスクＭを湾曲させて、円周面に倣うように円筒部材に貼り付てもよい。
　次に、図２に示す露光装置Ｕ３について説明する。露光装置Ｕ３は、上記した駆動ローラＲ４～Ｒ６、エッジポジションコントローラＥＰＣ３及びアライメント顕微鏡ＡＭ１、ＡＭ２の他に、マスク保持機構１１と、基板支持機構１２と、照明光学系ＩＬと、投影光学系ＰＬと、下位制御装置１６と、を有する。露光装置Ｕ３は、光源装置１３から射出された照明光を照明光学系ＩＬと、投影光学系ＰＬと、で案内することで、マスク保持機構１１で保持したマスクＭのパターンの光束を基板支持機構１２で保持した基板Ｐに投射する。
　下位制御装置１６は、露光装置Ｕ３の各部を制御し、各部に処理を実行させる。下位制御装置１６は、デバイス製造システム１の上位制御装置５の一部又は全部であってもよい。また、下位制御装置１６は、上位制御装置５に制御され、上位制御装置５とは別の装置であってもよい。下位制御装置１６は、例えば、コンピュータを含む。
　マスク保持機構１１は、マスクＭを保持するマスク保持ドラム（マスク保持部材）２１と、マスク保持ドラム２１を回転させる第１駆動部２２とを有している。マスク保持ドラム２１は、マスクＭの第１軸ＡＸ１が回転中心となるようにマスクＭを保持する。第１駆動部２２は、下位制御装置１６に接続され、第１軸ＡＸ１を回転中心にマスク保持ドラム２１を回転させる。
　なお、マスク保持機構１１は、円筒体のマスクＭをマスク保持ドラム２１で保持したが、この構成に限らない。マスク保持機構１１は、マスク保持ドラム２１の外周面に倣って薄板状のマスクＭを巻き付けて保持してもよい。また、マスク保持機構１１は、円弧状の板材となるマスクＭをマスク保持ドラム２１の外周面において保持してもよい。
　基板支持機構１２は、基板Ｐを円筒状の外周面で支持して回転可能な基板支持ドラム２５と、基板支持ドラム２５を回転させる第２駆動部２６と、一対のエア・ターンバーＡＴＢ１、ＡＴＢ２と、一対のガイドローラ２７、２８とを有している。基板支持ドラム２５は、Ｙ方向に延びる第２軸ＡＸ２を中心とする曲率半径Ｒｐとなる外周面（円周面）を有する円筒形状に形成されている。ここで、第１軸ＡＸ１と第２軸ＡＸ２とは互いに平行になっており、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２を通る面を中心面ＣＬとしている。基板支持ドラム２５の円周面の一部は、基板Ｐを支持する支持面Ｐ２となっている。つまり、基板支持ドラム２５は、その支持面Ｐ２に基板Ｐが巻き付けられることで、基板Ｐを支持する。第２駆動部２６は、下位制御装置１６に接続され、第２軸ＡＸ２を回転中心に基板支持ドラム２５を回転させる。
　一対のエア・ターンバーＡＴＢ１，ＡＴＢ２は、基板支持ドラム２５を挟んで、基板Ｐの搬送方向の上流側及び下流側にそれぞれ設けられている。一対のエア・ターンバーＡＴＢ１，ＡＴＢ２は、基板Ｐの表面側に設けられ、鉛直方向（Ｚ方向）において基板支持ドラム２５の支持面Ｐ２よりも下方側に配置されている。一対のガイドローラ２７、２８は、一対のエア・ターンバーＡＴＢ１，ＡＴＢ２を挟んで、基板Ｐの搬送方向の上流側及び下流側にそれぞれ設けられている。一対のガイドローラ２７、２８は、その一方のガイドローラ２７が駆動ローラＲ４から搬送された基板Ｐをエア・ターンバーＡＴＢ１に案内し、その他方のガイドローラ２８がエア・ターンバーＡＴＢ２から搬送された基板Ｐを駆動ローラＲ５に案内する。
　従って、基板支持機構１２は、駆動ローラＲ４から搬送された基板Ｐを、ガイドローラ２７によりエア・ターンバーＡＴＢ１に案内し、エア・ターンバーＡＴＢ１を通過した基板Ｐを、基板支持ドラム２５に導入する。基板支持機構１２は、第２駆動部２６により基板支持ドラム２５を回転させることで、基板支持ドラム２５に導入した基板Ｐを、基板支持ドラム２５の支持面Ｐ２で支持しながら、エア・ターンバーＡＴＢ２へ向けて搬送する。基板支持機構１２は、エア・ターンバーＡＴＢ２に搬送された基板Ｐを、エア・ターンバーＡＴＢ２によりガイドローラ２８に案内し、ガイドローラ２８を通過した基板Ｐを、駆動ローラＲ５に案内する。
　このとき、第１駆動部２２及び第２駆動部２６に接続された下位制御装置１６は、マスク保持ドラム２１と基板支持ドラム２５とを所定の回転速度比で同期回転させることによって、マスクＭの面Ｐ１に形成されたマスクパターンの像が、基板支持ドラム２５の支持面Ｐ２に巻き付けられた基板Ｐの表面（円周面に倣って湾曲した面）に連続的に繰り返し投影露光される。
　光源装置１３は、マスクＭに照明される照明光束ＥＬ１を出射する。光源装置１３は、光源３１と導光部材３２とを有する。光源３１は、所定の波長の光を射出する光源である。光源３１は、例えば水銀ランプ等のランプ光源、又はレーザーダイオード、発光ダイオード（ＬＥＤ）等である。光源３１が射出する照明光は、例えばランプ光源から射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）等である。ここで、光源３１は、ｉ線（３６５ｎｍの波長）以下の波長を含む照明光束ＥＬ１を射出することが好ましい。光源３１は、ｉ線以下の波長となる照明光束ＥＬ１として、ＹＡＧレーザ（第３高調波レーザ）から射出されるレーザ光（３５５ｎｍの波長）、ＹＡＧレーザ（第４高調波レーザ）から射出されるレーザ光（２６６ｎｍの波長）、またはＫｒＦエキシマレーザから射出されるレーザ光（２４８ｎｍの波長）等を用いることができる。
　導光部材３２は、光源３１から出射された照明光束ＥＬ１を照明光学系ＩＬに導く。導光部材３２は、光ファイバ、またはミラーを用いたリレーモジュール等で構成される。また、導光部材３２は、照明光学系ＩＬが複数設けられている場合、光源３１からの照明光束ＥＬ１を複数に分離し、複数の照明光束ＥＬ１を複数の照明光学系ＩＬに導く。導光部材３２は、光源３１から射出された照明光束ＥＬ１を所定の偏光状態の光として偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射させる。ここで、本実施形態の偏光ビームスプリッタＰＢＳは、Ｓ偏光の直線偏光となる光束を反射し、Ｐ偏光の直線偏光となる光束を透過する。このため、光源装置１３は、偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射する照明光束ＥＬ１が直線偏光（Ｓ偏光）の光束となる照明光束ＥＬ１を出射する。
　光源装置１３は、偏光ビームスプリッタＰＢＳに波長及び位相が揃った偏光レーザを出射する。例えば、光源装置１３は、光源３１から射出される光束が偏光された光である場合、導光部材３２として、偏波面保存ファイバを用い、光源装置１３から出力されたレーザ光の偏光状態を維持したまま導光する。また、例えば、光源３１から出力された光束を光ファイバで案内し、光ファイバから出力された光を偏光板で偏光させてもよい。つまり光源装置１３は、ランダム偏光の光束が案内されている場合、ランダム偏光の光束を偏光板で偏光してもよいし、偏光ビームスプリッタＰＢＳを用いてＰ偏向とＳ偏向の各光束に分岐させ、その偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過した光を一方の系統の照明光学系ＩＬに入射させ、その偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射した光を別の系統の照明光学系ＩＬに入射させる光束として用いてもよい。また光源装置１３は、レンズ等を用いたリレー光学系により、光源３１から出力された光束を案内してもよい。
　ここで、図３に示すように、第１実施形態の露光装置Ｕ３は、いわゆるマルチレンズ方式を想定した露光装置である。なお、図３には、マスク保持ドラム２１に保持されたマスクＭ上の照明領域ＩＲを－Ｚ側から見た平面図（図３の左図）と、基板支持ドラム２５に支持された基板Ｐ上の投影領域ＰＡを＋Ｚ側から見た平面図（図３の右図）とが図示されている。図３の符号Ｘｓは、マスク保持ドラム２１及び基板支持ドラム２５の移動方向（回転方向）を示す。マルチレンズ方式の露光装置Ｕ３は、マスクＭ上の複数（第１実施形態では例えば６つ）の照明領域ＩＲ１～ＩＲ６に照明光束ＥＬ１をそれぞれ照明し、各照明光束ＥＬ１が各照明領域ＩＲ１～ＩＲ６に反射されることで得られる複数の投影光束ＥＬ２を、基板Ｐ上の複数（第１実施形態では例えば６つ）の投影領域ＰＡ１～ＰＡ６に投影露光する。
　先ず、照明光学系ＩＬにより照明される複数の照明領域ＩＲ１～ＩＲ６について説明する。図３に示すように、複数の照明領域ＩＲ１～ＩＲ６は、中心面ＣＬを挟んで、回転方向の上流側のマスクＭ上に第１照明領域ＩＲ１、第３照明領域ＩＲ３及び第５照明領域ＩＲ５が配置され、回転方向の下流側のマスクＭ上に第２照明領域ＩＲ２、第４照明領域ＩＲ４及び第６照明領域ＩＲ６が配置される。各照明領域ＩＲ１～ＩＲ６は、マスクＭの軸方向（Ｙ方向）に延びる平行な短辺及び長辺を有する細長い台形状の領域となっている。このとき、台形状の各照明領域ＩＲ１～ＩＲ６は、その短辺が中心面ＣＬ側に位置し、その長辺が外側に位置する領域となっている。第１照明領域ＩＲ１、第３照明領域ＩＲ３及び第５照明領域ＩＲ５は、軸方向に所定の間隔を空けて配置されている。また、第２照明領域ＩＲ２、第４照明領域ＩＲ４及び第６照明領域ＩＲ６は、軸方向に所定の間隔を空けて配置されている。このとき、第２照明領域ＩＲ２は、軸方向において、第１照明領域ＩＲ１と第３照明領域ＩＲ３との間に配置される。同様に、第３照明領域ＩＲ３は、軸方向において、第２照明領域ＩＲ２と第４照明領域ＩＲ４との間に配置される。第４照明領域ＩＲ４は、軸方向において、第３照明領域ＩＲ３と第５照明領域ＩＲ５との間に配置される。第５照明領域ＩＲ５は、軸方向において、第４照明領域ＩＲ４と第６照明領域ＩＲ６との間に配置される。各照明領域ＩＲ１～ＩＲ６は、マスクＭの周方向からみて、隣り合う台形状の照明領域の斜辺部の三角部が重なるように（オーバーラップするように）配置されている。なお、第１実施形態において、各照明領域ＩＲ１～ＩＲ６は、台形状の領域としたが、長方形状の領域でもあってよい。
　また、マスクＭは、マスクパターンが形成されるパターン形成領域Ａ３と、マスクパターンが形成されないパターン非形成領域Ａ４とを有する。パターン非形成領域Ａ４は、照明光束ＥＬ１を吸収する反射し難い領域であり、パターン形成領域Ａ３を枠状に囲んで配置されている。第１～第６照明領域ＩＲ１～ＩＲ６は、パターン形成領域Ａ３のＹ方向の全幅をカバーするように、配置されている。
　照明光学系ＩＬは、複数の照明領域ＩＲ１～ＩＲ６に応じて複数（第１実施形態では例えば６つ）設けられている。複数の照明光学系（分割照明光学系）ＩＬ１～ＩＬ６には、光源装置１３からの照明光束ＥＬ１がそれぞれ入射する。各照明光学系ＩＬ１～ＩＬ６は、光源装置１３から入射された各照明光束ＥＬ１を、各照明領域ＩＲ１～ＩＲ６にそれぞれ導く。つまり、第１照明光学系ＩＬ１は、照明光束ＥＬ１を第１照明領域ＩＲ１に導き、同様に、第２～第６照明光学系ＩＬ２～ＩＬ６は、照明光束ＥＬ１を第２～第６照明領域ＩＲ２～ＩＲ６に導く。複数の照明光学系ＩＬ１～ＩＬ６は、中心面ＣＬを挟んで、第１、第３、第５照明領域ＩＲ１、ＩＲ３、ＩＲ５が配置される側（図２の左側）に、第１照明光学系ＩＬ１、第３照明光学系ＩＬ３及び第５照明光学系ＩＬ５が配置される。第１照明光学系ＩＬ１、第３照明光学系ＩＬ３及び第５照明光学系ＩＬ５は、Ｙ方向に所定の間隔を空けて配置される。また、複数の照明光学系ＩＬ１～ＩＬ６は、中心面ＣＬを挟んで、第２、第４、第６照明領域ＩＲ２、ＩＲ４、ＩＲ６が配置される側（図２の右側）に、第２照明光学系ＩＬ２、第４照明光学系ＩＬ４及び第６照明光学系ＩＬ６が配置される。第２照明光学系ＩＬ２、第４照明光学系ＩＬ４及び第６照明光学系ＩＬ６は、Ｙ方向に所定の間隔を空けて配置される。このとき、第２照明光学系ＩＬ２は、軸方向において、第１照明光学系ＩＬ１と第３照明光学系ＩＬ３との間に配置される。同様に、第３照明光学系ＩＬ３、第４照明光学系ＩＬ４、第５照明光学系ＩＬ５は、軸方向において、第２照明光学系ＩＬ２と第４照明光学系ＩＬ４との間、第３照明光学系ＩＬ３と第５照明光学系ＩＬ５との間、第４照明光学系ＩＬ４と第６照明光学系ＩＬ６との間に配置される。また、第１照明光学系ＩＬ１、第３照明光学系ＩＬ３及び第５照明光学系ＩＬ５と、第２照明光学系ＩＬ２、第４照明光学系ＩＬ４及び第６照明光学系ＩＬ６とは、Ｙ方向からみて対称に配置されている。
　次に、図４を参照して、各照明光学系ＩＬ１～ＩＬ６の詳細な構成について説明する。なお、各照明光学系ＩＬ１～ＩＬ６は、同様の構成となっているため、第１照明光学系ＩＬ１（以下、単に照明光学系ＩＬという）を例に説明する。
　照明光学系ＩＬは、照明領域ＩＲ（第１照明領域ＩＲ１）を均一な照度で照明すべく、光源装置１３からの照明光束ＥＬ１を多数の点光源が面状に集合した面光源像に変換するケーラー照明法を適用している。また、照明光学系ＩＬは、偏光ビームスプリッタＰＢＳを用いた落射照明系となっている。照明光学系ＩＬは、光源装置１３からの照明光束ＥＬ１の入射側から順に、照明光学モジュールＩＬＭと、偏光ビームスプリッタＰＢＳと、１／４波長板４１とを有する。
　図４に示すように、照明光学モジュールＩＬＭは、照明光束ＥＬ１の入射側から順に、コリメータレンズ５１と、フライアイレンズ５２と、複数のコンデンサーレンズ５３と、シリンドリカルレンズ５４と、照明視野絞り５５と、複数のリレーレンズ５６とを含んでおり、第１光軸ＢＸ１上に設けられている。コリメータレンズ５１は、光源装置１３の導光部材３２の出射側に設けられている。コリメータレンズ５１の光軸は、第１光軸ＢＸ１上に配置される。コリメータレンズ５１は、フライアイレンズ５２の入射側の面全体を照射する。フライアイレンズ５２は、コリメータレンズ５１の出射側に設けられている。フライアイレンズ５２の出射側の面の中心は、第１光軸ＢＸ１上に配置される。フライアイレンズ５２は、コリメータレンズ５１からの照明光束ＥＬ１を多数の点光源に分割し、各点光源からの光を重畳させて後述のコンデンサーレンズ５３に入射させる。
　このとき、点光源像が生成されるフライアイレンズ５２の出射側の面は、フライアイレンズ５２から照明視野絞り５５を介して後述する投影光学系ＰＬの第１凹面鏡７２に至る各種レンズによって、第１凹面鏡７２の反射面が位置する瞳面と光学的に共役となるように配置される。コンデンサーレンズ５３は、フライアイレンズ５２の出射側に設けられ、その光軸は、第１光軸ＢＸ１上に配置される。コンデンサーレンズ５３は、フライアイレンズ５２の各点光源からの光（照明光束ＥＬ１）を、シリンドリカルレンズ５４を介して照明視野絞り５５上で重畳するように照射する。シリンドリカルレンズ５４が無い場合、照明視野絞り５５上の各点に到達する照明光束ＥＬ１の主光線は、いずれも第１光軸ＢＸ１と平行となる。しかしながら、シリンドリカルレンズ５４の作用によって、照明視野絞り５５を照射する照明光束ＥＬ１の各主光線は、図４中のＹ方向では互いに平行（第１光軸ＢＸ１とも平行）なテレセントリックな状態となり、ＸＺ面内では、像高位置に応じて第１光軸ＢＸ１に対する傾きが順次異なる非テレセントリックな状態になる。
　シリンドリカルレンズ５４は、入射側が平面となり出射側が凸円筒面となる平凸シリンドリカルレンズであり、照明視野絞り５５の入射側に隣接して設けられる。シリンドリカルレンズ５４の光軸は、第１光軸ＢＸ１上に配置され、シリンドリカルレンズ５４の出射側の凸円筒面の母線は図４中のＹ軸と平行になるように設けられる。これによって、シリンドリカルレンズ５４を通った直後の照明光束ＥＬ１の各主光線は、Ｙ方向に関しては互いに第１光軸ＢＸ１と平行となり、ＸＺ面内においては第１光軸ＢＸ１上のある点（厳密には、第１光軸ＢＸ１と直交するＹ方向に延びる線）に向けて収れんする。
　照明視野絞り５５の開口部は、照明領域ＩＲと同様の形状となる台形状（矩形）に形成されており、照明視野絞り５５の開口部の中心は、第１光軸ＢＸ１上に配置される。このとき、照明視野絞り５５は、照明視野絞り５５からマスクＭの円筒状の面Ｐ１の間のリレーレンズ（結像系）５６、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、１／４波長板４１等によって、マスクＭ上の照明領域ＩＲと光学的に共役な面に配置される。リレーレンズ５６は、照明視野絞り５５の出射側に設けられている。リレーレンズ５６の光軸は、第１光軸ＢＸ１上に配置される。リレーレンズ５６は、照明視野絞り５５の開口部を通った照明光束ＥＬ１を、偏光ビームスプリッタＰＢＳと１／４波長板４１とを介してマスクＭの円筒状の面Ｐ１（照明領域ＩＲ）に照射する。
　偏光ビームスプリッタＰＢＳは、照明光学モジュールＩＬＭと中心面ＣＬとの間に配置されている。偏光ビームスプリッタＰＢＳは、波面分割面でＳ偏光の直線偏光となる光束を反射し、Ｐ偏光の直線偏光となる光束を透過する。ここで、偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射する照明光束ＥＬ１は、Ｓ偏光の直線偏光となる光束であり、偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射するマスクＭからの反射光（投影光束ＥＬ２）は、１／４波長板４１によってＰ偏光の直線偏光となる光束である。
　これにより、偏光ビームスプリッタＰＢＳは、照明光学モジュールＩＬＭから波面分割面に入射された照明光束ＥＬ１を反射する一方で、マスクＭで反射され波面分割面に入射された投影光束ＥＬ２を透過する。偏光ビームスプリッタＰＢＳは、波面分割面に入射された照明光束ＥＬ１の全てを反射することが好ましいが、波面分割面に入射された照明光束ＥＬ１の大部分を反射し、一部を波面分割面で透過または吸収してもよい。同様に、偏光ビームスプリッタＰＢＳは、波面分割面に入射された投影光束ＥＬ２の全てを透過することが好ましいが、波面分割面に入射された投影光束ＥＬ２の大部分を透過し、一部を反射または吸収してもよい。
　１／４波長板４１は、偏光ビームスプリッタＰＢＳとマスクＭとの間に配置され、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射された照明光束ＥＬ１を直線偏光（Ｓ偏光）から円偏光に変換する。円偏光された照明光束ＥＬ１は、マスクＭに照射される。１／４波長板４１は、マスクＭで反射された円偏光の投影光束ＥＬ２を直線偏光（Ｐ偏光）に変換する。
　ここで、照明光学系ＩＬは、マスクＭの面Ｐ１上の照明領域ＩＲで反射される投影光束ＥＬ２の主光線が、Ｙ方向とＸＺ面内のいずれにおいても、テレセントリックな状態となるように、マスクＭの照明領域ＩＲに照明光束ＥＬ１を照明する。その状態を、図５を参照して説明する。
　図５は、マスクＭ上の照明領域ＩＲに照射される照明光束ＥＬ１と、照明領域ＩＲで反射された投影光束ＥＬ２との振る舞いを、ＸＺ面（第１軸ＡＸ１と垂直な面）内で誇張して示した図である。図５に示すように、上記した照明光学系ＩＬは、マスクＭの照明領域ＩＲで反射される投影光束ＥＬ２の主光線がテレセントリック（平行系）となるように、マスクＭの照明領域ＩＲに照射される照明光束ＥＬ１の主光線を、ＸＺ面では意図的に非テレセントリックな状態にし、Ｙ方向に関してはテレセントリックな状態にする。
　照明光束ＥＬ１のそのような特性は、図４中に示したシリンドリカルレンズ５４によって与えられる。具体的には、マスクＭの面Ｐ１上の照明領域ＩＲの周方向の中央の点Ｑ１を通って第１軸ＡＸ１に向かう線と、マスク面Ｍの面Ｐ１の半径Ｒｍの１／２の円（Ｒｍ／２）との交点Ｑ２を設定したとき、照明領域ＩＲを通る照明光束ＥＬ１の各主光線が、ＸＺ面では交点Ｑ２に向かうように、シリンドリカルレンズ５４の凸円筒面の曲率を設定する。このようにすると、照明領域ＩＲ内で反射した投影光束ＥＬ２の各主光線は、ＸＺ面内では、第１軸ＡＸ１、点Ｑ１、交点Ｑ２を通る直線と平行（テレセントリック）な状態となる。もちろん、マスクＭの面Ｐ１のＹ方向に関する曲率は無限大とみなせるので、投影光束ＥＬ２の各主光線はＹ方向に関してもテレセントリックな状態となっている。
　次に、投影光学系ＰＬにより投影露光される複数の投影領域（露光領域）ＰＡ１～ＰＡ６について説明する。図３に示すように、基板Ｐ上の複数の投影領域ＰＡ１～ＰＡ６は、マスクＭ上の複数の照明領域ＩＲ１～ＩＲ６と対応させて配置されている。つまり、基板Ｐ上の複数の投影領域ＰＡ１～ＰＡ６は、中心面ＣＬを挟んで、搬送方向の上流側の基板Ｐ上に第１投影領域ＰＡ１、第３投影領域ＰＡ３及び第５投影領域ＰＡ５が配置され、搬送方向の下流側の基板Ｐ上に第２投影領域ＰＡ２、第４投影領域ＰＡ４及び第６投影領域ＰＡ６が配置される。各投影領域ＰＡ１～ＰＡ６は、基板Ｐの幅方向（Ｙ方向）に延びる短辺及び長辺を有する細長い台形状の領域となっている。このとき、台形状の各投影領域ＰＡ１～ＰＡ６は、その短辺が中心面ＣＬ側に位置し、その長辺が外側に位置する領域となっている。第１投影領域ＰＡ１、第３投影領域ＰＡ３及び第５投影領域ＰＡ５は、幅方向に所定の間隔を空けて配置されている。また、第２投影領域ＰＡ２、第４投影領域ＰＡ４及び第６投影領域ＰＡ６は、幅方向に所定の間隔を空けて配置されている。このとき、第２投影領域ＰＡ２は、軸方向において、第１投影領域ＰＡ１と第３投影領域ＰＡ３との間に配置される。同様に、第３投影領域ＰＡ３は、軸方向において、第２投影領域ＰＡ２と第４投影領域ＰＡ４との間に配置される。第４投影領域ＰＡ４は、軸方向において、第３投影領域ＰＡ３と第５投影領域ＰＡ５との間に配置される。第５投影領域ＰＡ５は、軸方向において、第４投影領域ＰＡ４と第６投影領域ＰＡ６との間に配置される。各投影領域ＰＡ１～ＰＡ６は、各照明領域ＩＲ１～ＩＲ６と同様に、基板Ｐの搬送方向からみて、隣り合う台形状の投影領域ＰＡの斜辺部の三角部が重なるように（オーバーラップするように）配置されている。このとき、投影領域ＰＡは、隣り合う投影領域ＰＡの重複する領域での露光量が、重複しない領域での露光量と実質的に同じになるような形状になっている。そして、第１～第６投影領域ＰＡ１～ＰＡ６は、基板Ｐ上に露光される露光領域Ａ７のＹ方向の全幅をカバーするように、配置されている。
　ここで、図２において、ＸＺ面内で見たとき、マスクＭ上の奇数番の照明領域ＩＲ１(及びＩＲ３，ＩＲ５)の中心点から偶数番の照明領域ＩＲ２（及びＩＲ４，ＩＲ６）の中心点までの周長距離は、基板支持ドラム２５の支持面Ｐ２に倣った基板Ｐ上の奇数番の投影領域ＰＡ１（及びＰＡ３，ＰＡ５）の中心点から偶数番の投影領域ＰＡ２（及びＰＡ４，ＰＡ６）の中心点までの周長距離と、実質的に等しく設定されている。これは、各投影光学系ＰＬ１～ＰＬ６の投影倍率を等倍（×１）としたからである。
　投影光学系ＰＬは、複数の投影領域ＰＡ１～ＰＡ６に応じて複数（第１実施形態では例えば６つ）設けられている。複数の投影光学系（分割投影光学系）ＰＬ１～ＰＬ６には、複数の照明領域ＩＲ１～ＩＲ６から反射された複数の投影光束ＥＬ２がそれぞれ入射する。各投影光学系ＰＬ１～ＰＬ６は、マスクＭで反射された各投影光束ＥＬ２を、各投影領域ＰＡ１～ＰＡ６にそれぞれ導く。つまり、第１投影光学系ＰＬ１は、第１照明領域ＩＲ１からの投影光束ＥＬ２を第１投影領域ＰＡ１に導き、同様に、第２～第６投影光学系ＰＬ２～ＰＬ６は、第２～第６照明領域ＩＲ２～ＩＲ６からの各投影光束ＥＬ２を第２～第６投影領域ＰＡ２～ＰＡ６に導く。複数の投影光学系ＰＬ１～ＰＬ６は、中心面ＣＬを挟んで、第１、第３、第５投影領域ＰＡ１、ＰＡ３、ＰＡ５が配置される側（図２の左側）に、第１投影光学系ＰＬ１、第３投影光学系ＰＬ３及び第５投影光学系ＰＬ５が配置される。第１投影光学系ＰＬ１、第３投影光学系ＰＬ３及び第５投影光学系ＰＬ５は、Ｙ方向に所定の間隔を空けて配置される。また、複数の投影光学系ＰＬ１～ＰＬ６は、中心面ＣＬを挟んで、第２、第４、第６投影領域ＰＡ２、ＰＡ４、ＰＡ６が配置される側（図２の右側）に、第２投影光学系ＰＬ２、第４投影光学系ＰＬ４及び第６投影光学系ＰＬ６が配置される。第２投影光学系ＰＬ２、第４投影光学系ＰＬ４及び第６投影光学系ＰＬ６は、Ｙ方向に所定の間隔を空けて配置される。このとき、第２投影光学系ＰＬ２は、軸方向において、第１投影光学系ＰＬ１と第３投影光学系ＰＬ３との間に配置される。同様に、第３投影光学系ＰＬ３、第４投影光学系ＰＬ４、第５投影光学系ＰＬ５は、軸方向において、第２投影光学系ＰＬ２と第４投影光学系ＰＬ４との間、第３投影光学系ＰＬ３と第５投影光学系ＰＬ５との間、第４投影光学系ＰＬ４と第６投影光学系ＰＬ６との間に配置される。また、第１投影光学系ＰＬ１、第３投影光学系ＰＬ３及び第５投影光学系ＰＬ５と、第２投影光学系ＰＬ２、第４投影光学系ＰＬ４及び第６投影光学系ＰＬ６とは、Ｙ方向からみて対称に配置されている。
　次に、図４を参照して、各投影光学系ＰＬ１～ＰＬ６の詳細な構成について説明する。なお、各投影光学系ＰＬ１～ＰＬ６は、同様の構成となっているため、第１投影光学系ＰＬ１（以下、単に投影光学系ＰＬという）を例に説明する。
　投影光学系ＰＬは、マスクＭ上の照明領域ＩＲ（第１照明領域ＩＲ１）におけるマスクパターンの像を、基板Ｐ上の投影領域ＰＡに投影する。投影光学系ＰＬは、マスクＭからの投影光束ＥＬ２の入射側から順に、上記の１／４波長板４１と、上記の偏光ビームスプリッタＰＢＳと、投影光学モジュールＰＬＭとを有する。
　１／４波長板４１及び偏光ビームスプリッタＰＢＳは、照明光学系ＩＬと兼用となっている。換言すれば、照明光学系ＩＬ及び投影光学系ＰＬは、１／４波長板４１及び偏光ビームスプリッタＰＢＳを共有している。
　照明領域ＩＲで反射された投影光束ＥＬ２は、１／４波長板４１により円偏光から直線偏光（Ｐ偏光）に変換された後、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、テレセントリックな結像光束となって投影光学系ＰＬ（投影光学モジュールＰＬＭ）に入射する。
　投影光学モジュールＰＬＭは、照明光学モジュールＩＬＭに対応して設けられている。つまり、第１投影光学系ＰＬ１の投影光学モジュールＰＬＭは、第１照明光学系ＩＬ１の照明光学モジュールＩＬＭによって照明される第１照明領域ＩＲ１のマスクパターンの像を、基板Ｐ上の第１投影領域ＰＡ１に投影する。同様に、第２～第６投影光学系ＰＬ２～ＰＬ６の投影光学モジュールＰＬＭは、第２～第６照明光学系ＩＬ２～ＩＬ６の照明光学モジュールＩＬＭによって照明される第２～第６照明領域ＩＲ２～ＩＲ６のマスクパターンの像を、基板Ｐ上の第２～第６投影領域ＰＡ２～ＰＡ６に投影する。
　図４に示すように、投影光学モジュールＰＬＭは、照明領域ＩＲにおけるマスクパターンの像を中間像面Ｐ７に結像する第１光学系６１と、第１光学系６１により結像した中間像の少なくとも一部を基板Ｐの投影領域ＰＡに再結像する第２光学系６２と、中間像が形成される中間像面Ｐ７に配置された投影視野絞り６３とを備える。また、投影光学モジュールＰＬＭは、フォーカス補正光学部材６４と、像シフト用光学部材６５と、倍率補正用光学部材６６と、ローテーション補正機構６７と、偏光調整機構（偏光調整手段）６８とを備える。
　第１光学系６１及び第２光学系６２は、例えば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である。第１光学系６１は、その光軸（以下、第２光軸ＢＸ２という）が中心面ＣＬに対して実質的に直交する。第１光学系６１は、第１偏向部材７０と、第１レンズ群７１と、第１凹面鏡７２とを備える。第１偏向部材７０は、第１反射面Ｐ３と第２反射面Ｐ４とを有する三角プリズムである。第１反射面Ｐ３は、偏光ビームスプリッタＰＢＳからの投影光束ＥＬ２を反射させ、反射させた投影光束ＥＬ２を第１レンズ群７１を通って第１凹面鏡７２に入射させる面となっている。第２反射面Ｐ４は、第１凹面鏡７２で反射された投影光束ＥＬ２が第１レンズ群７１を通って入射し、入射した投影光束ＥＬ２を投影視野絞り６３へ向けて反射する面となっている。第１レンズ群７１は、各種レンズを含み、各種レンズの光軸は、第２光軸ＢＸ２上に配置されている。第１凹面鏡７２は、フライアイレンズ５２により生成された多数の点光源が、フライアイレンズ５２から照明視野絞り５５を介して第１凹面鏡７２に至る各種レンズによって結像する瞳面に配置されている。
　偏光ビームスプリッタＰＢＳからの投影光束ＥＬ２は、第１偏向部材７０の第１反射面Ｐ３で反射され、第１レンズ群７１の上半分の視野領域を通って第１凹面鏡７２に入射する。第１凹面鏡７２に入射した投影光束ＥＬ２は、第１凹面鏡７２で反射され、第１レンズ群７１の下半分の視野領域を通って第１偏向部材７０の第２反射面Ｐ４に入射する。第２反射面Ｐ４に入射した投影光束ＥＬ２は、第２反射面Ｐ４で反射され、フォーカス補正光学部材６４及び像シフト用光学部材６５を通過し、投影視野絞り６３に入射する。
　投影視野絞り６３は、投影領域ＰＡの形状を規定する開口を有する。すなわち、投影視野絞り６３の開口の形状によって投影領域ＰＡの形状を規定することができる。従って、図４に示した照明光学系ＩＬ内の照明視野絞り５５の開口形状を、投影領域ＰＡの形状（台形）と相似形にできる場合は、投影視野絞り６３を省略することができる。また、照明視野絞り５５の開口形状を、投影領域ＰＡを包含するような長方形とした場合は、台形状の投影領域ＰＡを規定する投影視野絞り６３が必要となる。
　第２光学系６２は、第１光学系６１と同様の構成であり、中間像面Ｐ７を挟んで第１光学系６１と対称に設けられている。第２光学系６２は、その光軸（以下、第３光軸ＢＸ３という）が中心面ＣＬに対して実質的に直交し、第２光軸ＢＸ２と平行になっている。第２光学系６２は、第２偏向部材８０と、第２レンズ群８１と、第２凹面鏡８２とを備える。第２偏向部材８０は、第３反射面Ｐ５と第４反射面Ｐ６とを有する。第３反射面Ｐ５は、投影視野絞り６３からの投影光束ＥＬ２を反射させ、反射させた投影光束ＥＬ２を第２レンズ群８１を通って第２凹面鏡８２に入射させる面となっている。第４反射面Ｐ６は、第２凹面鏡８２で反射された投影光束ＥＬ２が第２レンズ群８１を通って入射し、入射した投影光束ＥＬ２を投影領域ＰＡへ向けて反射する面となっている。第２レンズ群８１は、各種レンズを含み、各種レンズの光軸は、第３光軸ＢＸ３上に配置されている。第２凹面鏡８２は、第１凹面鏡７２において結像した多数の点光源像が、第１凹面鏡７２から投影視野絞り６３を介して第２凹面鏡８２に至る各種レンズによって結像する瞳面に配置されている。
　投影視野絞り６３からの投影光束ＥＬ２は、第２偏向部材８０の第３反射面Ｐ５で反射され、第２レンズ群８１の上半分の視野領域を通って第２凹面鏡８２に入射する。第２凹面鏡８２に入射した投影光束ＥＬ２は、第２凹面鏡８２で反射され、第２レンズ群８１の下半分の視野領域を通って第２偏向部材８０の第４反射面Ｐ６に入射する。第４反射面Ｐ６に入射した投影光束ＥＬ２は、第４反射面Ｐ６で反射され、倍率補正用光学部材６６を通過し、投影領域ＰＡに投射される。これにより、照明領域ＩＲにおけるマスクパターンの像は、投影領域ＰＡに等倍（×１）で投影される。
　フォーカス補正光学部材６４は、第１偏向部材７０と投影視野絞り６３との間に配置されている。フォーカス補正光学部材６４は、基板Ｐ上に投影されるマスクパターンの像のフォーカス状態を調整する。フォーカス補正光学部材６４は、例えば、２枚のクサビ状のプリズムを逆向き（図４ではＸ方向について逆向き）にして、全体として透明な平行平板になるように重ね合わせたものである。この１対のプリズムを互いに対向する面間の間隔を変えずに斜面方向にスライドさせることにより、平行平板としての厚みを可変にする。これによって第１光学系６１の実効的な光路長を微調整し、中間像面Ｐ７及び投影領域ＰＡに形成されるマスクパターンの像のピント状態が微調整される。
　像シフト用光学部材６５は、第１偏向部材７０と投影視野絞り６３との間に配置されている。像シフト用光学部材６５は、基板Ｐ上に投影されるマスクパターンの像を像面内において微少移動可能に調整する。像シフト用光学部材６５は、図４のＸＺ面内で傾斜可能な透明な平行平板ガラスと、図４のＹＺ面内で傾斜可能な透明な平行平板ガラスとで構成される。その２枚の平行平板ガラスの各傾斜量を調整することで、中間像面Ｐ７及び投影領域ＰＡに形成されるマスクパターンの像をＸ方向やＹ方向に微少シフトさせることができる。
　倍率補正用光学部材６６は、第２偏向部材８０と基板Ｐとの間に配置されている。倍率補正用光学部材６６は、例えば、凹レンズ、凸レンズ、凹レンズの３枚を所定間隔で同軸に配置し、前後の凹レンズは固定して、間の凸レンズを光軸（主光線）方向に移動させるように構成したものである。これによって、投影領域ＰＡに形成されるマスクパターンの像は、テレセントリックな結像状態を維持しつつ、等方的に微少量だけ拡大または縮小される。なお、倍率補正用光学部材６６を構成する３枚のレンズ群の光軸は、投影光束ＥＬ２の主光線と平行になるようにＸＺ面内では傾けられている。
　ローテーション補正機構６７は、例えば、アクチュエータ（図示略）によって、第１偏向部材７０を第２光軸ＢＸ２と垂直でＺ軸に平行な軸周りに微少回転させるものである。このローテーション補正機構６７は、第１偏向部材７０を回転させることによって、中間像面Ｐ７に形成されるマスクパターンの像を、その中間像面Ｐ７内で微少回転させることができる。
　偏光調整機構６８は、例えば、アクチュエータ（図示略）によって、１／４波長板４１を、板面に直交する軸周りに回転させて、偏光方向を調整するものである。偏光調整機構６８は、１／４波長板４１を回転させることによって、投影領域ＰＡに投射される投影光束ＥＬ２の照度を微調整することができる。
　このように構成された投影光学系ＰＬにおいて、マスクＭからの投影光束ＥＬ２は、その各主光線が照明領域ＩＲ内のマスクＭの面Ｐ１からテレセントリックな状態で出射し、１／４波長板４１及び偏光ビームスプリッタＰＢＳを通って第１光学系６１に入射する。第１光学系６１に入射した投影光束ＥＬ２は、第１光学系６１の第１偏向部材７０の第１反射面（平面鏡）Ｐ３で反射され、第１レンズ群７１を通って第１凹面鏡７２で反射される。第１凹面鏡７２で反射された投影光束ＥＬ２は、再び第１レンズ群７１を通って第１偏向部材７０の第２反射面（平面鏡）Ｐ４で反射されて、フォーカス補正光学部材６４及び像シフト用光学部材６５を透過して、投影視野絞り６３に入射する。投影視野絞り６３を通った投影光束ＥＬ２は、第２光学系６２の第２偏向部材８０の第３反射面（平面鏡）Ｐ５で反射され、第２レンズ群８１を通って第２凹面鏡８２で反射される。第２凹面鏡８２で反射された投影光束ＥＬ２は、再び第２レンズ群８１を通って第２偏向部材８０の第４反射面（平面鏡）Ｐ６で反射されて、倍率補正用光学部材６６に入射する。倍率補正用光学部材６６から出射した投影光束ＥＬ２は、基板Ｐ上の投影領域ＰＡに入射し、照明領域ＩＲ内に現れるマスクパターンの像が投影領域ＰＡに等倍（×１）で投影される。
＜マスクのパターンの投影像面と基板の露光面との関係＞
　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。
　露光装置Ｕ３は、投影光学系ＰＬによって投影光束ＥＬ２が結像されることで、マスクＭのパターンの投影像面Ｓｍが形成される。投影像面Ｓｍは、マスクＭのパターンが結像される位置であり、ベストフォーカスとなる位置である。ここで、マスクＭは、上述したように曲率半径Ｒｍの曲面（ＺＸ平面において曲線）で配置されている。これにより投影像面Ｓｍも曲率半径Ｒｍの曲面となる。また、露光装置Ｕ３は、基板Ｐの表面が露光面Ｓｐとなる。ここで、露光面Ｓｐとは、基板Ｐの表面である。基板Ｐは、上述したように円筒形状の基板支持ドラム２５に保持されている。これにより、露光面Ｓｐは、曲率半径Ｒｐの曲面（ＺＸ平面において曲線）となる。また、投影像面Ｓｍと露光面Ｓｐは、走査露光方向に直交する方向が曲面の軸となる。
　このため、図６Ａに示すように投影像面Ｓｍと露光面Ｓｐは、走査露光方向（基板支持ドラム２５の外周面の周方向）に対して曲がった面となる。従って、投影像面Ｓｍは、投影領域ＰＡの走査露光方向における露光幅Ａの両端位置と中心位置とで、投影光束ＥＬ２の主光線の方向に最大ΔＦｍの面位置差を伴って湾曲し、露光面Ｓｐは、投影領域ＰＡの走査露光方向における露光幅Ａの両端位置と中心位置とで、投影光束ＥＬ２の主光線の方向に最大ΔＦｐの面位置差を伴って湾曲している。ここで、露光装置Ｕ３は、図６Ａのように、投影像面Ｓｍに対して、実際の露光時に位置する露光面Ｓｐ（基板Ｐの表面）が実露光面Ｓｐａとなるように、マスクＭの第１軸ＡＸ１と基板支持ドラム２５の第２軸ＡＸ２とが露光装置本体に軸支される。
　実露光面Ｓｐａは、走査露光方向において、投影像面Ｓｍと異なる２つの位置ＦＣ１、ＦＣ２で交わる。なお、露光装置Ｕ３は、投影光学系ＰＬの各光学部材の位置を調整したり、マスク保持機構１１及び基板支持機構１２のいずれか一方によりマスクＭと基板Ｐとの間隔を微調整したり、或いはフォーカス補正光学部材６４を調整することで、投影像面Ｓｍに対する実露光面Ｓｐａの法線方向（フォーカス調整方向）の位置を変化させることができる。
　投影像面Ｓｍと実露光面Ｓｐａは、投影領域ＰＡの走査露光方向の露光幅Ａ内において、異なる２つの位置ＦＣ１、ＦＣ２の各々で交わるように設定される。従って、露光幅Ａ内の位置ＦＣ１と位置ＦＣ２の各々では、マスクＭのパターン像が基板Ｐの表面にベストフォーカス状態で投影露光される。また、露光幅Ａ内の位置ＦＣ１と位置ＦＣ２との間の領域では、投影されるパターン像のベストフォーカス面（投影像面Ｓｍ）が実露光面Ｓｐａよりも後方に位置する後ピント状態となり、位置ＦＣ１と位置ＦＣ２との間よりも外側の領域では、投影されるパターン像のベストフォーカス面（投影像面Ｓｍ）が実露光面Ｓｐａよりも前方に位置する前ピント状態となっている。
　即ち、実露光面Ｓｐａに沿って基板Ｐの表面が、露光幅Ａの一方の端部Ａｓから他方の端部Ａｅに向かう場合、基板Ｐ上のパターン像は、露光開始時の端部Ａｓの位置では所定のデフォーカス量を伴って露光され、その後、時間と共にデフォーカス量が減少し、位置ＦＣ１ではベストフォーカス（デフォーカス量がゼロ）で露光される。位置ＦＣ１でのベストフォーカス状態を過ぎると、デフォーカス量は逆方向に増加し、露光幅Ａの中心位置ＦＣ３で最大のデフォーカス量となる。露光幅Ａの中心位置ＦＣ３を変曲点として、その後はデフォーカス量が減少し、位置ＦＣ２で再びベストフォーカス状態でパターン像が基板Ｐ上に露光される。位置ＦＣ２でのベストフォーカス状態を過ぎると、デフォーカス量が再び増加し、他方の端部Ａｅでパターン像の露光が終わる。このように、位置ＦＣ１と位置ＦＣ２の間の領域と、位置ＦＣ１と位置ＦＣ２の間よりも外側の領域とでは、デフォーカスの方向、即ち、デフォーカスの符合が異なる。
　以上のように、基板Ｐが投影領域ＰＡの露光幅Ａの端部Ａｓから端部Ａｅに渡って一定の周速度で移動している間、基板Ｐ上に投影されるパターン像中の各点は、図６Ｂに示すように、前ピント状態（位置Ａｓ）で露光が開始され、ベストフォーカス状態（位置ＦＣ１）、後ピント状態（位置ＦＣ３）、ベストフォーカス状態（位置ＦＣ２）、前ピント状態（位置Ａｅ）の順で連続的に変化しながら基板Ｐ上に露光される。図６Ｂの縦軸のフォーカス位置（又はデフォーカス量）のゼロは、投影像面Ｓｍの位置と実露光面Ｓｐａの位置との差分（Ｓｍ－Ｓｐａ）がゼロとなるベストフォーカス状態である。尚、図６Ｂの横軸は、露光幅Ａの直線的な位置を表すが、基板支持ドラム２５の外周面の周長方向の位置としても良い。
　露光幅Ａの端部Ａｓ、Ａｅでの前ピント状態（正方向）でのデフォーカス量、中心位置ＦＣ３での後ピント状態（負方向）でのデフォーカス量は、投影光学系ＰＬの結像性能（解像力、焦点深度）、投影領域ＰＡの露光幅Ａ、投影すべきマスクパターンの最小寸法、マスクＭの面Ｐ１（投影像面Ｓｍ）の曲率半径Ｒｍ、基板支持ドラム２５の外周面（基板Ｐ上の露光面Ｓｐａ）の曲率半径Ｒｐによって好適な範囲が決まる。具体的な数値例は後述するが、このように、露光幅Ａに渡る走査露光の間に、フォーカス状態を連続的に変えることにより、マスクパターン中の、特に単独の細い線や離散的なコンタクトホール（ビアホール）等の孤立パターンの見かけ上の焦点深度を拡大することができる。
　また、本実施形態では、マスクＭの面Ｐ１と基板Ｐの表面を円筒形状にすることで、マスクパターンが基板Ｐ側に投影される走査露光方向の投影像面と、露光される基板の露光面とに円筒形状差をつけることができる。そのため、露光装置Ｕ３は、マスクＭと基板支持ドラム２５の回転運動だけで、投影領域ＰＡ内の走査露光方向の位置に応じて、フォーカス状態を連続的に変化させることができ、さらに、実質的なフォーカスに対する像コントラスト変化を抑制することができる。また、本実施形態では、投影領域ＰＡ内で、走査露光方向の２箇所でベストフォーカスとなるように露光幅Ａを設定するので、露光幅Ａ内での平均的なデフォーカス量を小さくしつつ、露光幅Ａを大きくすることができる。これにより、投影光束ＥＬ２の照度を小さくした場合、或いは、走査露光方向のマスクＭや基板Ｐの走査速度を早くした場合も、適正な露光量を確保することができ、これにより、高い生産効率で基板を処理することができる。また、露光幅に対して平均的なデフォーカス量を小さくできるため、品質も維持することができる。
　本実施形態では、露光幅Ａの座標位置（周長位置）に応じてフォーカス位置が異なって露光され、結果的に、露光幅Ａに渡って異なるフォーカス状態で基板Ｐ上に投影されたパターン像の積算された像が、基板Ｐの露光面上に形成される最終的な像強度分布になる。ここで、積算された像に関して説明するが、簡単のため、まずは、点像強度分布でその概念を説明する。概ね点像強度分布は、そのコントラストと相関関係にある。光軸方向（フォーカス変化方向）にｚだけデフォーカスした位置での点像強度分布Ｉ（ｚ）は次式となる。ここで、λを照明光束ＥＬ１の波長、ＮＡを投影光学系ＰＬの基板側の開口数、Ｉ０を理想のベストフォーカス位置での強度分布とし、
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。
　このような点像強度分布Ｉ（ｚ）を用いると、露光幅Ａ分の積算値（または平均値）を求め、更に、実際の中心位置（図６Ａ中の中心位置ＦＣ３）でのデフォーカス量を横軸に取って、各デフォーカス量毎の強度分布をシミュレーションとして求めることができる。これに基づいて、露光装置Ｕ３がフォーカス状態（投影像面Ｓｍと実露光面Ｓｐａの位置関係）を調整することで、露光の際に得られるパターン像の強度分布（像コントラスト）を最適な状態に調整することができる。
　また、一般に投影光学系ＰＬの解像力Ｒと焦点深度ＤＯＦは、次式のように表される。
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。
　そのような投影光学系ＰＬの焦点深度ＤＯＦの定義に基づき、本実施形態では、近似的に以下の関係式を満たすように調整しておくことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、ΔＲｍ、ΔＲｐは、投影像面Ｓｍ（マスクＭの面Ｐ１）の曲率半径Ｒｍ、基板Ｐの表面（実露光面Ｓｐａ）の曲率半径Ｒｐ、及び露光幅Ａに基づいて、それぞれ以下の式で求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　この式から明らかなように、ΔＲｍとΔＲｐは、各々、図６Ａで示したΔＦｍ、ΔＦｐを表す。また、上記の関係式１は、さらには、ＤＯＦ＜（ΔＲｍ＋ΔＲｐ）を満たすことが好ましい。本実施形態の露光装置Ｕ３では、上記の関係式１を満足するように露光幅Ａ、曲率半径Ｒｍ、Ｒｐが決定されるが、上記の関係式１を満たすことによって、基板Ｐ上に形成される表示パネル用の各種パターンの品質（線幅精度、位置精度、重ね精度等）を維持しつつ、生産性を高めることができる。この点については、第２実施形態で詳細に説明する。
　また、本実施形態では、露光幅Ａ内でのデフォーカス量の変化範囲、すなわち、図６Ｂに示した端部Ａｓ、Ａｅでの正方向のデフォーカス量と、露光幅Ａの中心位置ＦＣ３での負方向のデフォーカス量との差をΔＤＡとしたとき、投影光学系ＰＬの焦点深度ＤＯＦとの関係から、０．５≦（ΔＤＡ／ＤＯＦ）≦３の関係を満たすように設定することもが好ましく、さらには、１≦（ΔＤＡ／ＤＯＦ）を満たすことが好ましい。この関係を満たすように露光装置Ｕ３を設定することにより、基板Ｐ上に形成される表示パネル用の各種パターンの品質（線幅精度、位置精度、重ね精度等）を維持しつつ、生産性を高めることができる。この点についても、第２実施形態で詳細に説明する。
　また、露光装置Ｕ３は、本実施形態の図６Ｂのように、マスクＭのパターンの投影像面Ｓｍと、基板Ｐの実露光面Ｓｐａとの走査露光方向に関する差が、投影領域ＰＡの露光幅Ａの中心位置ＦＣ３を軸として線対称（図６Ｂでは左右対称）に変化するように設定されることが好ましい。
　また、本実施形態では、図６Ｂに示すように、投影領域ＰＡの露光幅Ａ内で、デフォーカス量が正となる端部Ａｓから位置ＦＣ１までの区間と位置ＦＣ２から端部Ａｅまでの区間とにおいて、正方向のデフォーカス量を積分した値（絶対値）と、デフォーカス量が負となる位置ＦＣ１から位置ＦＣ２までの区間において、負方向のデフォーカス量を積分した値（絶対値）とを比較し、両者がほぼ等しくなるように、投影像面Ｓｍと実露光面Ｓｐａの位置関係を設定しても良い。
　本実施形態の露光装置Ｕ３は、複数の投影光学モジュールＰＬＭを走査露光方向に少なくとも２列で配置し、走査露光方向と直交するＹ方向においては、隣接する投影光学モジュールＰＬＭの投影領域ＰＡの端部（三角形部分）同士をオーバーラップさせて、マスクＭのパターンをＹ方向に継いで露光するようにした。これにより、Ｙ方向に隣接する２つの投影領域ＰＡ間の継ぎ部（オーバーラップ領域）でのパターン像のコントラストや、露光量が異なることによる帯状のムラの発生が抑制される。本実施形態では、それに加えて、実露光面Ｓｐａ（基板Ｐの表面）上の投影領域ＰＡ内の走査露光方向に関して、ベストフォーカス位置が２箇所（位置ＦＣ１、ＦＣ２）できるように、投影像面Ｓｍと実露光面Ｓｐａとの位置関係を設定したので、走査露光中に投影像面Ｓｍと実露光面Ｓｐａとの位置関係が多少変動する動的なデフォーカスで生じる像コントラストの変化を小さくすることができる。その為、隣接する投影領域ＰＡ間のオーバーラップ領域で発生する像コントラストの差も小さくすることができ、継ぎ部が目立たない高品質なフレキシブル表示パネルを製造することができる。
　本実施形態のように、複数の投影光学モジュールＰＬＭの各投影領域ＰＡを、走査露光方向（Ｘ方向）と直交するＹ方向に並べる際、各投影領域ＰＡの走査露光方向の幅に渡って基板Ｐ上での照度（露光光の強度）を積算した積算値は、走査露光方向に直交するＹ方向のどの位置においても略一定となることが好ましい。なお、Ｙ方向に隣接する２つの投影領域ＰＡの端部が一部重なる部分（三角形のオーバーラップ領域）でも、一方の三角形の領域での積算値と他方の三角形の領域での積算値との合計が、オーバーラップしない領域での積算値と同じになるように設定される。これによって、走査露光方向に直交する方向において露光量が変化することを抑制することができる。
　また、露光装置Ｕ３は、投影像面Ｓｍ及び露光面Ｓｐ（実露光面Ｓｐａ）を円筒面とすることで、本実施形態のように複数の投影光学モジュールＰＬＭを走査露光方向に複数配置（奇数番と偶数番の２列を配置）しても、それぞれの投影光学モジュールＰＬＭで投影像面Ｓｍと露光面Ｓｐ（実露光面Ｓｐａ）との関係が、どれも同じになる為、それらの関係を共に調整することができる。通常のマルチレンズ方式の投影露光装置のように、投影像面及び露光面が平面である場合、例えば、奇数番の投影光学モジュールの投影領域において、焦点深度を広げるべく投影像面に対して露光面（平面基板の表面）を傾斜させると、偶数番の投影光学モジュールの投影領域では、許容し難い大きなデフォーカスが発生してしまう。これに対して、本実施形態のように、投影像面Ｓｍ及び露光面Ｓｐ（実露光面Ｓｐａ）を円筒面とすることで、走査露光方向に並んだ２列の投影光学モジュールＰＬＭの各投影領域ＰＡでのフォーカス調整は、円筒状のマスクＭの回転中心の第１軸ＡＸ１と基板支持ドラム２５の回転中心の第１軸ＡＸ１とのＺ方向の間隔、或いは個々の投影光学モジュールＰＬＭ内の倍率補正用光学部材６６の調整で簡単に実現可能である。これにより、簡単な装置構成で、デフォーカスに対する像コントラスト変化を抑制することができる。像コントラストの変化を抑制しつつ、走査露光領域における露光幅を大きく出来るため、生産効率も向上させることができる。
［第２実施形態］
　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。
　第２実施形態の露光装置Ｕ３ａにおいて、基板支持機構１２ａは、平面状に基板Ｐを保持する基板ステージ１０２と、基板ステージ１０２を中心面ＣＬと直交する面内でＸ方向に沿って走査移動させる移動装置（図示略）とを備える。従って、基板Ｐはフレキシブルな薄いシート（ＰＥＴ、ＰＥＮ等の樹脂フィルム、極薄の曲がるガラスシート、薄い金属製のフォイル等）の他に、ほとんど曲がらない枚葉のガラス基板であっても良い。
　図７の基板Ｐの支持面Ｐ２は実質的にＸＹ面と平行な平面（曲率半径∞）であるので、マスクＭから反射され、各投影光学モジュールＰＬＭを通過し、基板Ｐに投射される投影光束ＥＬ２の主光線は、ＸＹ面と垂直になる。
　また、第２実施形態においても、先の図２と同様に、ＸＺ面内で見たとき、円筒状のマスクＭ上の照明領域ＩＲ１(及びＩＲ３，ＩＲ５)の中心点から照明領域ＩＲ２（及びＩＲ４，ＩＲ６）の中心点までの周長は、支持面Ｐ２に倣った基板Ｐ上の投影領域ＰＡ１（及びＰＡ３，ＰＡ５）の中心点から第２投影領域ＰＡ２（及びＰＡ４，ＰＡ６）の中心点までのＸ方向の直線距離と、実質的に等しく設定されている。
　図７の露光装置Ｕ３ａにおいても、下位制御装置１６が、基板支持機構１２ａの移動装置（走査露光用のリニアモータや微動用のアクチュエータ等）を制御し、マスク保持ドラム２１の回転と同期して基板ステージ１０２を駆動する。
　次に、第２実施形態の露光装置Ｕ３ａ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８を参照して説明する。図８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。
　露光装置Ｕ３ａは、投影光学系ＰＬによって投影光束ＥＬ２が結像されることで、マスクＭのパターンの投影像面Ｓｍ１を形成する。投影像面Ｓｍ１は、マスクＭの円筒状のマスクパターン面がベストフォーカス状態で結像される面であり、円筒面となる。ここで、マスクＭ上の照明領域ＩＲは、上述したように曲率半径Ｒｍ１の曲面（ＸＺ面内では円弧）の一部であるから、投影像面Ｓｍ１も曲率半径Ｒｍ１の曲面（ＸＺ面内では円弧）の一部となる。また、マスクパターンの像が投影される基板Ｐの平面状の表面が露光面Ｓｐ１（曲率半径∞）となる。このため、図８に示すように、奇数番の投影領域ＰＡの投影像面Ｓｍ１（左側）と偶数番の投影領域ＰＡの投影像面Ｓｍ１（右側）は、いずれも走査露光方向（Ｘ方向）に関して円筒状に湾曲し、先の図６Ａで示したのと同様に、投影領域ＰＡの走査露光方向における露光幅Ａ内において、両端のフォーカス位置と露光幅Ａの中心でのフォーカス位置との差分である面位置差（フォーカス変化幅）ΔＦｍを持つ。ここで、走査露光時に、基板Ｐの表面は実露光面Ｓｐａ１に配置されるものとする。露光面Ｓｐ１及び実露光面Ｓｐａ１は、平面であるため、投影領域ＰＡの走査露光方向における露光幅Ａ内では、Ｚ方向の面位置の変化量が０となる。実露光面Ｓｐａ１は、投影像面Ｓｍ１上で走査露光方向に離れた異なる２つの位置ＦＣ１、ＦＣ２で交わるように設定される。すなわち、露光装置Ｕ３ａは、投影光学系ＰＬ内の倍率補正用光学部材６６等を調整したり、マスク保持機構１１（第１軸ＡＸ１）及び基板ステージ１０２のいずれか一方をＺ方向に微動させたりすることで、投影像面Ｓｍ１と実露光面Ｓｐａ１の相対位置関係を所定の状態に設定する。
　２つの位置ＦＣ１、ＦＣ２の各々は、その位置において、投影像面Ｓｍ１内のマスクパターン像をベストフォーカス状態で露光する位置である。
　これにより、本実施形態においても、円筒状のマスクＭの回転運動により、走査露光方向の露光幅Ａ内で、フォーカス状態を所定の範囲内で連続的に変化させる走査露光ができ、さらに、実質的なフォーカス変動に対する像コントラスト変化を抑制することができる。このように、露光面Ｓｐ１（実露光面Ｓｐａ１）が平面であっても、投影像面Ｓｍ１を走査露光方向に湾曲した円筒面状にすることにより、基板Ｐを傾けることなく、基板Ｐ上に露光されるマスクパターン像の焦点深度を見かけ上で拡大する効果が得られると共に、像コントラストの変化を抑制することができる。このような作用効果は、通常の平面マスクからのパターン像を円筒面状に支持される基板の表面（露光面）に投影露光する場合でも同様に得られる。
　ところで、本実施形態の場合、図８に示した面位置差（フォーカス変化幅）ΔＦｍは、先の式２のΔＲｍと同じであるので、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 で求められる。そこで、この式２をベースとして、図７の露光装置Ｕ３ａにおける投影状態や結像特性等の各種シミュレーションを行ってみると、図９～図１７のような結果が得られる。
　なお、そのシミュレーションに際して、円筒状のマスクＭの面Ｐ１（投影像面Ｓｍ１）の半径Ｒｍを２５０ｍｍ（直径φで５００ｍｍ）、露光用の照明光束ＥＬ１の波長λをｉ線（３６５ｎｍ）、投影光学系ＰＬを開口数ＮＡが０．０８７５の等倍の理想投影系とし、露光面Ｓｐ１（実露光面Ｓｐａ１）は曲率半径が∞の平面とした。プロセスに依存する焦点深度ＤＯＦのｋ２ファクターを１．０とすると、そのような投影光学系ＰＬの焦点深度ＤＯＦは、λ／ＮＡ２より、幅で約４８μｍ（ベストフォーカス面に対してほぼ±２４μｍの範囲）となる。尚、以下のシミュレーションでは、便宜上、焦点深度ＤＯＦを幅で４０μｍ（ベストフォーカス面に対してほぼ±２０μｍの範囲）とする場合もある。
　さて、図９は、そのような投影光学系ＰＬによる露光幅Ａ内でのデフォーカス特性Ｃｍを示し、横軸は露光幅Ａの中心位置を原点としたＸ方向の座標を表し、縦軸はベストフォーカス位置を原点（ゼロ点）とした投影像面Ｓｍ１のデフォーカス量を表す。この図９のグラフは、先の式２において、露光幅Ａを２０ｍｍとし、その幅Ａの座標位置を－１０ｍｍから＋１０ｍｍの間で変化させて得られる面位置差ΔＲｍをプロットしたものでもある。図９のグラフのように、マスクＭの面Ｐ１（投影像面Ｓｍ１）が走査露光方向に円筒面状に湾曲することに起因して、露光幅Ａ内でのデフォーカス特性Ｃｍは、円弧状に変化する。
　図１０は、図９に示したデフォーカス特性Ｃｍにおいて、その点像強度が焦点深度ＤＯＦの幅の変化に対して、どのように変化するかをシミュレーションしたグラフであり、横軸は、基板Ｐの表面やマスクパターン面の面精度の誤差、投影光学系ＰＬの像面方向の収差等により発生し得るフォーカス方向のボケ量（デフォーカス特性Ｃｍに対する基板Ｐの表面のフォーカス方向のズレ）を表し、縦軸は点像強度の値を表す。図１０においては、図９中のデフォーカス特性Ｃｍの下で、焦点深度ＤＯＦが０×ＤＯＦの場合に算出される点像強度分布のうち、露光幅Ａの中心（原点）での点像強度を１．０として規格化してある。図１１は、露光幅Ａ内で円弧状に変化する図９のデフォーカス特性Ｃｍの変化量と強度差（強度変化量）との関係の一例をシミュレーションしたグラフである。図１２は、装置が設定したベストフォーカス時と装置で発生するデフォーカスを２４μｍとした時の、露光幅Ａ内で円弧状に変化するデフォーカス特性Ｃｍと、ラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ、Ｌ＆Ｓ）パターンのコントラスト変化との関係の一例をシミュレーションしたグラフである。図１３は、同様に露光幅Ａ内で円弧状に変化するデフォーカス特性ＣｍとＬ／Ｓパターンのコントラスト比の変化との関係の他の例をシミュレーションしたグラフである。図１４は、露光幅Ａ内で円弧状に変化するデフォーカス特性ＣｍとＬ／ＳパターンのＣＤ値（クリチカル・ディメンジョン）及びスライスレベルとの関係の一例をシミュレーションしたグラフである。図１５は、露光幅Ａ内で円弧状に変化するデフォーカス特性Ｃｍと孤立線（ＩＳＯパターン）のコントラスト変化との関係の一例をシミュレーションしたグラフである。図１６は、露光幅Ａ内で円弧状に変化するデフォーカス特性Ｃｍと孤立線のコントラスト比の変化との関係の他の例をシミュレーションしたグラフである。図１７は、露光幅内Ａで円弧状に変化するデフォーカス特性Ｃｍと孤立線のＣＤ値及びスライスレベルとの関係の一例をシミュレーションしたグラフである。
　まず、上記条件の下で、露光幅Ａ内で円弧状に変化するデフォーカス特性Ｃｍを、焦点深度ＤＯＦ単位で振った場合に生じるデフォーカス量に対する点像強度分布Ｉ（ｚ）を、図１０のように求める。点像強度分布は先に説明した式、
Ｉ（ｚ）＝[ｓｉｎ（ΔＤｚ）／（ΔＤｚ）]２×Ｉ０、
ΔＤｚ＝（π／２／λ）×ＮＡ２×ｚ
にて求められる。
　次に、仮にデフォーカス量の平均をベストフォーカスとなるように基板を調整した場合の点像強度分布を露光幅Ａ内で円弧上に変化するデフォーカス幅を種々の値、例えば、０，１×ＤＯＦ，２ＤＯＦ，３×ＤＯＦ，４×ＤＯＦとした場合について、算出する。また、露光幅Ａ内で円弧上に変化するデフォーカス幅が種々の場合について、当該デフォーカス量及びそのスリット幅を基準として、その位置からデフォーカスさせた場合の点像強度分布を算出する。このようにして、算出した露光幅Ａで一義的に決まる各露光幅Ａ内で円弧上に変化するデフォーカス幅時の点像強度分布とデフォーカスの関係をまとめた。具体的には、露光装置Ｕ３ａで露光幅内で円弧上に変化するデフォーカス幅を、０，０．５×ＤＯＦ，１×ＤＯＦ，１．５×ＤＯＦ，２×ＤＯＦ，２．５×ＤＯＦ，３×ＤＯＦ，３．５×ＤＯＦ，４×ＤＯＦとした場合のそれぞれについて、点像強度分布と露光時に想定されるフォーカス誤差、デフォーカスの関係を算出した。
　次に、仮にデフォーカス量の平均をベストフォーカスとなるように基板Ｐを調整した場合の点像強度分布を、露光幅Ａ内で円弧状に変化するデフォーカス特性Ｃｍを種々の値、例えば、０×ＤＯＦ，１×ＤＯＦ，２×ＤＯＦ，３×ＤＯＦ，４×ＤＯＦとした場合について、算出する。また、露光幅Ａ内で円弧状に変化するデフォーカス特性Ｃｍが種々の場合について、当該デフォーカス量及びそのスリット幅を基準として、その位置からデフォーカスさせた場合の点像強度分布を算出する。このようにして、算出した露光幅Ａで一義的に決まる各デフォーカス特性Ｃｍ時の点像強度分布とデフォーカスの関係をまとめた。具体的には、露光装置Ｕ３ａとしてシミュレーション上で設定される図９のようなデフォーカス特性Ｃｍを、０×ＤＯＦ，０．５×ＤＯＦ，１×ＤＯＦ，１．５×ＤＯＦ，２×ＤＯＦ，２．５×ＤＯＦ，３×ＤＯＦ，３．５×ＤＯＦ，４×ＤＯＦとした場合のそれぞれについて、点像強度分布と、露光時に想定されるフォーカス誤差（設定される投影像面Ｓｍ１と基板Ｐの表面との設定すべき位置関係からのズレ）の関係を算出した。これが、図１０のグラフに相当する。
　図１０において、横軸をデフォーカス量［μｍ］とし、縦軸を規格化した点像強度値とした。なお、露光装置Ｕ３ａは、円筒状のマスクパターン面、即ち、投影像面Ｓｍ１の回転運動を行って、投影光束ＥＬ２を基板Ｐ上に投射するので、露光時に想定されるフォーカス誤差が２次的な変化をする。そのため、デフォーカスのプラス側とマイナス側で点像の振る舞いが若干異なる。本実施形態では、デフォーカスが＋４０μｍとなる位置の像強度と－４０μｍとなる位置の像強度とが対称の強度となる位置をベストフォーカスとしている。図１０のグラフに示すように、回転による振り幅が大きくなるにしたがって、つまり、露光領域内で、図９のようなデフォーカス特性Ｃｍに沿ってデフォーカス幅が大きくなるにしたがって、ベストフォーカス時の点像強度が低くなり、デフォーカス時の点像強度の変化も小さくなっている。
　次に、露光幅Ａ内で円弧状に変化するデフォーカス特性Ｃｍを変えた場合の各々についての点像強度変化、すなわち点像強度の最大値と最小値との差を算出し、さらに露光幅Ａ内でデフォーカス特性Ｃｍが０．５ＤＯＦだけ異なる２つの点における点像強度変化の差を算出した。その算出結果を図１１に示す。図１１の縦軸は、２つの点像強度変化の差分量を表し、横軸は、０．５ＤＯＦ毎にデフォーカス特性Ｃｍを変化させたときに差分量を求める対象を表す。すなわち、図１１の横軸において、例えば、一番左の点像強度差（約０．０２）は、デフォーカス特性Ｃｍを０×ＤＯＦ変化させたときと、０．５×ＤＯＦ変化させたときとの差分である。この図１１のシミュレーション結果によると、点像強度変化の差は、デフォーカス特性Ｃｍが０．５×ＤＯＦ分変化した状態から１×ＤＯＦ分変化した状態へ遷移するときと、デフォーカス特性Ｃｍが２．５×ＤＯＦ分変化した状態から３×ＤＯＦ分変化した状態に遷移するときに、総じて差が大きい。つまり、０．５×ＤＯＦから３×ＤＯＦの範囲は、デフォーカス量の変化に対して点像強度変化が緩やかになる効果が高いことになる。したがって、デフォーカス特性Ｃｍに沿ったデフォーカス量は、焦点深度ＤＯＦの０．５倍から３倍までの振り幅になるように設定するのが、効果が高いことがわかる。
　なお、図１０に示すグラフにおいて、基板Ｐの表面に感光層としてフォトレジストが一定の厚さで塗布されている場合、そのフォトレジスト上に像として形成される点像強度の値は、使用するレジスト等により異なるが、実験によると解像力のｋ１ファクターが０．５程度の場合、点像強度が概ね０．６以上となれば、像として形成することができる。
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、投影すべきマスクパターンをＬ／Ｓ（ラインアンドスペース）パターンとした場合について各種演算を行った。ここで、以下では、デフォーカスの考慮対象を焦点深度の定義式の範囲、つまり、本実施形態では、±２４μｍとする。Ｌ／Ｓ（ラインアンドスペース）パターンは、線幅２．５μｍの線状パターンの複数本が、線幅方向に２．５μｍ間隔で格子状に配列されたパターンとした。さらに、結像状態は、照明条件によっても異なるため、本実施形態では、照明光学系ＩＬによる照明条件である照明開口数σを０．７とした。
　まず、図９に示したデフォーカス特性Ｃｍを種々に変化させた場合、即ち上記と同様に、０×ＤＯＦ、０．５×ＤＯＦ、１×ＤＯＦ、１．５×ＤＯＦ、２×ＤＯＦ、２．５×ＤＯＦ、３×ＤＯＦ、３．５×ＤＯＦ、４×ＤＯＦと、０．５ＤＯＦ単位で変化させた場合について、ベストフォーカス状態のＬ／Ｓパターン像の光強度分布と、ＤＯＦ／２のデフォーカス状態、つまり＋２４μｍまたは－２４μｍでデフォーカスした状態のＬ／Ｓパターン像の光強度分布を算出した。
　その算出結果に基づいて、ベストフォーカス状態と、ＤＯＦ／２のデフォーカス状態との各々でコントラストの変化を算出し、それをプロットしたものが図１２である。図１２の横軸は、露光幅Ａ内で円弧状に変化するデフォーカス特性Ｃｍのデフォーカス幅を表し、縦軸はコントラストを表し、ベストフォーカス状態のコントラスト変化を０μｍ（ＢｅｓｔＦ）、デフォーカス状態のコントラスト変化を±２４μｍＤｅｆとした。また、図１２に示す結果に基づいて、ベストフォーカス状態のコントラスト〔０μｍ（ＢｅｓｔＦ）〕とＤＯＦ／２デフォーカス状態のコントラスト〔±２４μｍＤｅｆ〕との比、つまり〔０μｍ（ＢｅｓｔＦ）〕／〔±２４μｍＤｅｆ〕を算出した結果を、図１３に示す。図１３は、横軸を露光幅Ａ内で円弧状に変化するデフォーカス特性Ｃｍのデフォーカス幅とし、縦軸をコントラストとした。
　また、各露光幅Ａ内で円弧状に変化するデフォーカス特性Ｃｍのデフォーカス幅におけるＣＤ（Critical Dimension）値［μｍ］と、フォトレジストを想定したスライスレベル（像の光強度）を算出した。なお、ＣＤ値は、デフォーカスが±２４μｍの場合、スライスレベルは、ベストフォーカスの場合として算出した。その算出結果を図１４に示す。図１４の横軸は、露光幅Ａ内での円弧状に変化するデフォーカス特性Ｃｍ上のデフォーカス幅を表し、縦軸の左側はＣＤ値を表し、右側はスライスレベルの相対光強度を表す。
　図１４に示すように、投影すべき像がＬ／Ｓパターンの場合、露光領域内におけるデフォーカスの振り幅の変化に対して、線幅の変化（ＣＤ値の変化）は少ない、先の図１２に示したように、コントラストは大きく変化する。しかしながら、図１３に示したように、デフォーカスの振り幅が大きくなるにつれて、ベストフォーカス状態でのコントラストと±２４μｍデフォーカス状態でのコントラストの比は、１に近づくことが判る。このように、円筒面状の投影像面Ｓｍ１の周方向に沿って露光幅Ａを設定した走査露光方式においては、露光幅Ａ内で円弧状に変化するデフォーカス特性Ｃｍによるデフォーカス幅を大きくすることで、コントラスト比を１に近づけて、ベストフォーカス状態の像コントラストとデフォーカス状態の像コントラストとの差を小さくすることができる。これにより、円筒状のマスクＭ（円筒状の投影像面Ｓｍ１）の場合は、回転運動のみによって、ベストフォーカス時のコントラストとデフォーカス時のコントラストの変化を小さく抑えて、露光されるパターンの線幅の変化を抑制しつつ、投影像面Ｓｍ１と基板Ｐの表面とのフォーカス方向（円筒面の径方向）の変動マージンを大きくした走査露光が可能となる。
　次に、マスクのパターンを孤立線パターンとした場合について各種演算を行った。ここで、以下でも、デフォーカスの考慮対象を焦点深度ＤＯＦの定義式の範囲、つまり、本実施形態では、±２４μｍとする。孤立線のパターンは、線幅２．５μｍの線状パターンとした。さらに、結像状態は、照明条件によっても異なるため、照明条件としての照明開口数σを０．７とした。
　先にシュミレーションしたＬ／Ｓパターンの場合と同様に、まず、図９に示したデフォーカス特性Ｃｍを種々に変化させた場合、即ち上記と同様に、０×ＤＯＦ、０．５×ＤＯＦ、１×ＤＯＦ、１．５×ＤＯＦ、２×ＤＯＦ、２．５×ＤＯＦ、３×ＤＯＦ、３．５×ＤＯＦ、４×ＤＯＦと、０．５ＤＯＦ単位で変化させた場合について、ベストフォーカス状態の孤立線パターン像の光強度分布と、ＤＯＦ／２のデフォーカス状態、つまり＋２４μｍまたは－２４μｍでデフォーカスした状態の孤立線パターン像の光強度分布を算出した。その算出結果に基づいて、図１５に示すような０．５ＤＯＦ毎のデフォーカス幅の変化に対する像コントラストの変化特性が求められる。
　図１５の横軸は、露光幅Ａ内で円弧状に変化するデフォーカス特性Ｃｍのデフォーカス幅を表し、縦軸は孤立線パターン像のコントラストを表す。また、図１５に示す結果に基づいて、先の図１３と同様にして、ベストフォーカス状態のコントラスト〔０μｍ（ＢｅｓｔＦ）〕とＤＯＦ／２デフォーカス状態のコントラスト〔±２４μｍＤｅｆ〕との比、つまり〔０μｍ（ＢｅｓｔＦ）〕／〔±２４μｍＤｅｆ〕を算出した結果を、図１６に示す。図１６は、横軸を露光幅Ａ内で円弧状に変化するデフォーカス特性Ｃｍのデフォーカス幅とし、縦軸をコントラスト比とした。
　また、各露光幅Ａ内で円弧状に変化するデフォーカス特性Ｃｍのデフォーカス幅におけるＣＤ（Critical Dimension）値［μｍ］と、フォトレジストを想定したスライスレベル（像の光強度）を算出した。なお、ＣＤ値は、デフォーカスが±２４μｍの場合、スライスレベルは、ベストフォーカスの場合として算出した。その算出結果を図１７に示す。図１７の横軸は、露光幅Ａ内での円弧状に変化するデフォーカス特性Ｃｍ上のデフォーカス幅を表し、縦軸の左側はＣＤ値を表し、右側はスライスレベルの相対光強度を表す。図１７に示すように、パターンが孤立線の場合、露光領域内におけるデフォーカスの振り幅の変化に対するコントラストの変化は、Ｌ／Ｓパターンの場合よりも小さい。これに対して、パターンが孤立線の場合、デフォーカス量の変化に対して線幅（ＣＤ値）の変化が大きいことがわかる。
　したがって、露光幅Ａ内で円弧状に変化するデフォーカス特性Ｃｍによるデフォーカス幅を、例えば２．５×ＤＯＦ、或いは３．０×ＤＯＦと大きくすることで、設定したフォーカス位置に変動が生じても、基板Ｐに露光されるパターンの線幅変化を抑制することが可能となる。すなわち、露光時に種々の理由によって、予め設定される投影像面Ｓｍ１と基板Ｐの表面とのフォーカス方向の相対位置関係が変動しても、そのフォーカス変動に対する線幅の変化を抑制することができ、基板Ｐ上に順次製造される表示パネルや電子デバイスの品質を良好に保つことができる。また、ベストフォーカス時の線幅２．５μｍの孤立線が、２．５μｍとなるスライスレベルは、露光幅Ａ内で円弧状に変化するデフォーカス特性Ｃｍによるデフォーカス幅を大きくするにつれて大きな値となることがわかり、結果的にデフォーカスに対して線幅の変化も小さくなる。
　また、先の図１４と図１７とを用いて、パターンの違いによるスライスレベルの違いを比較すると、露光幅Ａ内で円弧上に変化するデフォーカス特性Ｃｍによるデフォーカス幅を、２．２５×ＤＯＦとすると、Ｌ／Ｓパターンと孤立線パターンの両者に対するスライスレベル（光強度）がほぼ一致する。したがって、デフォーカス特性Ｃｍによるデフォーカス幅を、２．２５×ＤＯＦの範囲とすることで、Ｌ／Ｓパターンと孤立線パターンが混在するマスクパターンの場合でも、高い品質の基板が製造できる。これにより、Ｌ／Ｓパターンと孤立線パターンとでスライスレベルが一致しない場合に必要とされている、マスクパターンの線幅修正（ＯＰＣ、線幅オフセット）等を考慮することなく、両者を共存させることができる。また、線幅修正（ＯＰＣ、オフセット）のために、マスクの作り直しが発生したり、調整のためにマスクを複数枚製造する必要がなくなったりするため、製造の手間とコストを低減することができる。また、線幅にオフセットを設定し、マスクパターンの一部分の線幅を変えることにより、その部分で逆に焦点深度が狭くなる等の不都合が生じることを抑制することもできる。
［第３実施形態］
　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。
　第３実施形態の露光装置Ｕ３ｂにおいて、マスク保持機構１１ａは、マスクＭＡを保持するマスク保持ドラム２１ａと、マスク保持ドラム２１ａを支持するガイドローラ９３と、マスク保持ドラム２１ａを駆動する駆動ローラ９４と、駆動部９６と、を備える。
　マスク保持ドラム２１ａは、マスクＭＡ上の照明領域ＩＲが配置されるマスク面を形成する。本実施形態において、マスク面は、線分（母線）をこの線分に平行な軸（円筒形状の中心軸）周りに回転した面（以下、円筒面という）を含む。円筒面は、例えば、円筒の外周面、円柱の外周面等である。マスク保持ドラム２１ａは、例えばガラスや石英等で構成され、一定の肉厚を有する円筒状であり、その外周面（円筒面）がマスク面を形成する。すなわち、本実施形態において、マスクＭＡ上の照明領域ＩＲは、中心線から一定の曲率半径Ｒｍを持つ円筒面状に湾曲している。マスク保持ドラム２１ａのうち、マスク保持ドラム２１ａの径方向から見てマスクＭＡのパターンと重なる部分、例えばマスク保持ドラム２１ａのＹ軸方向の両端側以外の中央部分は、照明光束ＥＬ１に対して透光性を有する。
　マスクＭＡは、例えば平坦性の良い短冊状の極薄ガラス板（例えば厚さ１００～５００μｍ）の一方の面にクロム等の遮光層でパターンを形成した透過型の平面状シートマスクとして作成され、それをマスク保持ドラム２１ａの外周面に倣って湾曲させ、この外周面に巻き付けた（貼り付けた）状態で使用される。マスクＭＡは、パターンが形成されていないパターン非形成領域を有し、パターン非形成領域においてマスク保持ドラム２１ａに取付けられている。マスクＭＡは、マスク保持ドラム２１ａに対してリリース可能である。マスクＭＡは、第１実施形態のマスクＭと同様に、透明円筒母材によるマスク保持ドラム２１ａに巻き付ける代わりに、透明円筒母材によるマスク保持ドラム２１ａの外周面に直接クロム等の遮光層によるマスクパターンを描画形成して一体化してもよい。この場合も、マスク保持ドラム２１ａがマスクの支持部材として機能する。
　ガイドローラ９３及び駆動ローラ９４は、マスク保持ドラム２１ａの中心軸に対して平行なＹ軸方向に延びている。ガイドローラ９３及び駆動ローラ９４は、中心軸と平行な軸周りに回転可能に設けられている。ガイドローラ９３及び駆動ローラ９４は、それぞれ、軸方向の端部の外径が他の部分の外形よりも大きくなっており、この端部がマスク保持ドラム２１ａに外接している。このように、ガイドローラ９３及び駆動ローラ９４は、マスク保持ドラム２１ａに保持されているマスクＭＡに接触しないように、設けられている。駆動ローラ９４は、駆動部９６と接続されている。駆動ローラ９４は、駆動部９６から供給されるトルクをマスク保持ドラム２１ａに伝えることによって、マスク保持ドラム２１ａを中心軸周りに回転させる。
　なお、マスク保持機構１１ａは、１つのガイドローラ９３を備えているが数は限定されず、２以上でもよい。同様にマスク保持機構１１ａは、１つの駆動ローラ９４を備えているが数は限定されず、２以上でもよい。ガイドローラ９３と駆動ローラ９４のうち少なくとも１つは、マスク保持ドラム２１ａの内側に配置されており、マスク保持ドラム２１ａと内接していてもよい。また、マスク保持ドラム２１ａのうち、マスク保持ドラム２１ａの径方向から見てマスクＭＡのパターンと重ならない部分（Ｙ軸方向の両端側）は、照明光束ＥＬ１に対して透光性を有していてもよいし、透光性を有していなくてもよい。また、ガイドローラ９３及び駆動ローラ９４の一方又は双方は、例えば円錐台状であって、その中心軸（回転軸）が中心軸に対して非平行であってもよい。
　本実施形態の光源装置１３ａは、光源（図示略）及び照明光学系ＩＬａを備える。照明光学系ＩＬａは、複数の投影光学系ＰＬ１～ＰＬ６の各々に対応してＹ軸方向に並んだ複数（例えば６つ）の照明光学系ＩＬａ１～ＩＬａ６を備える。光源は、上述した各種光源装置１３ａと同様に各種光源を用いることができる。光源から射出された照明光は、照度分布が均一化されて、例えば光ファイバ等の導光部材を介して、複数の照明光学系ＩＬａ１～ＩＬａ６に振り分けられる。
　複数の照明光学系ＩＬａ１～ＩＬａ６のそれぞれは、レンズ等の複数の光学部材を含む。複数の照明光学系ＩＬａ１～ＩＬａ６のそれぞれは、例えばインテグレータ光学系、ロッドレンズ、フライアイレンズ等を含み、均一な照度分布の照明光束ＥＬ１によって照明領域ＩＲを照明する。本実施形態において、複数の照明光学系ＩＬａ１～ＩＬａ６は、マスク保持ドラム２１ａの内側に配置されている。複数の照明光学系ＩＬ１～ＩＬ６のそれぞれは、マスク保持ドラム２１ａの内側からマスク保持ドラム２１ａを通して、マスク保持ドラム２１ａの外周面に保持されているマスクＭＡ上の各照明領域を照明する。
　光源装置１３ａは、照明光学系ＩＬａ１～ＩＬａ６によって光源から射出された光を案内し、案内された照明光束ＥＬ１をマスク保持ドラム２１ａ内部からマスクＭＡに照射する。光源装置１３は、マスク保持機構１１ａに保持されたマスクＭＡの一部（照明領域ＩＲ）を、照明光束ＥＬ１によって均一な明るさで照明する。なお、光源は、マスク保持ドラム２１ａの内側に配置されていてもよいし、マスク保持ドラム２１ａの外側に配置されていてもよい。また、光源は、露光装置Ｕ３ｂと別の装置（外部装置）であってもよい。
　露光装置Ｕ３ｂは、マスクとして透過型マスクを用いた場合も、露光装置Ｕ３，Ｕ３ａと同様に、投影像面と露光面との関係が上述したように露光面にベストフォーカス状態となる位置が２箇所ある関係とすることで、上記と同様の効果を得ることができる。
［第４実施形態］
　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。
　第４実施形態の露光装置Ｕ３ｃにおいて、マスク保持機構１１ｂは、平面状のマスクＭＢを保持するマスクステージ１１０と、マスクステージ１１０を中心面ＣＬと直交する面内でＸ方向に沿って走査移動させる移動装置（図示略）とを備える。
　図１９のマスクＭＢの面Ｐ１は実質的にＸＹ面と平行な平面であるので、マスクＭＢから反射された投影光束ＥＬ２の主光線は、ＸＹ面と垂直になる。このため、マスクＭＢ上の各照明領域ＩＲ１～ＩＲ６を照明する照明光学系ＩＬ１～ＩＬ６からの照明光束ＥＬ１の主光線もＸＹ面に対して垂直になるように配置される。
　マスクＭＢに照明される照明光束ＥＬ１の主光線がＸＹ面と垂直になる場合、偏光ビームスプリッタＰＢＳは、１／４波長板４１に入射する照明光束ＥＬ１の主光線の入射角θ１がブリュースター角θＢとなり、１／４波長板４１で反射した照明光束ＥＬ１の主光線がＸＹ面と垂直になるように配置される。この偏光ビームスプリッタＰＢＳの配置の変更に伴って、照明光学モジュールＩＬＭの配置も適宜変更される。
　また、マスクＭＢから反射される投影光束ＥＬ２の主光線がＸＹ面と垂直になる場合、投影光学モジュールＰＬＭの第１光学系６１に含まれる第１偏向部材７０の第１反射面Ｐ３は、偏光ビームスプリッタＰＢＳからの投影光束ＥＬ２を反射させ、反射させた投影光束ＥＬ２を第１レンズ群７１を通って第１凹面鏡７２に入射させる角度にされる。具体的に、第１偏向部材７０の第１反射面Ｐ３は、第２光軸ＢＸ２（ＸＹ面）に対して実質的に４５°に設定される。
　また、第４実施形態においても、先の図２と同様に、ＸＺ面内で見たとき、マスクＭＢ上の照明領域ＩＲ１(及びＩＲ３，ＩＲ５)の中心点から照明領域ＩＲ２（及びＩＲ４，ＩＲ６）の中心点までの周長は、支持面Ｐ２に倣った基板Ｐ上の投影領域ＰＡ１（及びＰＡ３，ＰＡ５）の中心点から第２投影領域ＰＡ２（及びＰＡ４，ＰＡ６）の中心点までの周長と、実質的に等しく設定されている。
　図１９の露光装置Ｕ３ｃにおいても、下位制御装置１６が、マスク保持機構１１ｂの移動装置（走査露光用のリニアモータや微動用のアクチュエータ等）を制御し、基板支持ドラム２５の回転と同期してマスクステージ１１０を駆動する。図１９の露光装置Ｕ３ｃでは、マスクＭＢの＋Ｘ方向への同期移動で走査露光を行なった後、－Ｘ方向の初期位置にマスクＭＢを戻す動作（巻戻し）が必要となる。そのため、基板支持ドラム２５を一定速度で連続回転させて基板Ｐを等速で送り続ける場合、マスクＭＢの巻戻し動作の間、基板Ｐ上にはパターン露光が行なわれず、基板Ｐの搬送方向に関してパネル用パターンが飛び飛びに（離間して）形成されることになる。しかしながら、実用上、走査露光時の基板Ｐの速度（ここでは周速）とマスクＭＢの速度は５０～１００ｍｍ／ｓと想定されていることから、マスクＭＢの巻戻しの際にマスクステージ１１０を、例えば５００ｍｍ／ｓの最高速で駆動すれば、基板Ｐ上に形成されるパネル用パターン間の搬送方向に関する余白を狭くすることができる。
　次に、第４実施形態の露光装置Ｕ３ｃ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２０を参照して説明する。図２０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。
　露光装置Ｕ３ｃは、投影光学系ＰＬによって投影光束ＥＬ２が結像されることで、マスクＭＢのパターンの投影像面Ｓｍ２が形成される。投影像面Ｓｍ２は、マスクＭＢのパターンが結像される位置であり、ベストフォーカスとなる位置である。ここで、マスクＭＢは、上述したように平面で配置されている。これにより投影像面Ｓｍ２も平面（ＺＸ平面において直線）となる。また、露光装置Ｕ３ｃは、基板Ｐの表面が露光面Ｓｐとなる。ここで、露光面Ｓｐとは、基板Ｐの表面である。基板Ｐは、上述したように円筒形状の基板支持ドラム２５に保持されている。これにより、露光面Ｓｐは、曲率半径Ｒｐの曲面（ＺＸ平面において曲線）となる。また、露光面Ｓｐは、走査露光方向に直交する方向が曲面の軸となる。このため、図２０に示すように露光面Ｓｐは、走査露光方向に対して曲がった曲線となる。露光面Ｓｐは、投影領域ＰＡの走査露光方向における露光幅Ａにおける位置の変化量がΔｐとなる。投影像面Ｓｍ２は、平面である。このため投影像面Ｓｍ２は、投影領域ＰＡの走査露光方向における露光幅Ａにおける位置の変化量が０となる。ここで、露光装置Ｕ３ｃは、投影像面Ｓｍ２に対する露光面Ｓｐの位置を実露光面Ｓｐａとする。実露光面Ｓｐａは、走査露光方向において、投影像面Ｓｍ２と異なる２つの位置Ｐａ２、Ｐｂ２で交わる。なお、露光装置Ｕ３ｃは、投影光学系ＰＬの各光学部材の位置を調整したり、マスク保持機構１１ｂ及び基板支持機構１２のいずれか一方によりマスクＭＢと基板Ｐとの間隔を調整したりすることで、投影像面Ｓｍ２に対する露光面の位置を変化させることができる。
　露光装置Ｕ３ｃは、投影像面Ｓｍ２と実露光面Ｓｐａとが、異なる２つの位置Ｐａ２、Ｐｂ２で交わることで、露光幅Ａ内において、実露光面Ｓｐａ上の位置Ｐａ２でフォーカス状態がベストフォーカスとなり、実露光面Ｓｐａ上の位置Ｐｂ２でフォーカス状態がベストフォーカスとなる。
　露光装置Ｕ３ｃは、マスクＭｂの表面を平面とし、基板Ｐの表面を円筒形状としても露光装置Ｕ３、Ｕ３ａ、Ｕ３ｂと同様に、マスクパターンが基板Ｐ側に投影される走査露光方向の投影像面Ｓｍ２と、露光される基板Ｐの露光面Ｓｐとに円筒形状差をつけることができる。さらに、露光装置Ｕ３ｃは、投影像面Ｓｍ２と実露光面Ｓｐａとが、異なる２つの位置Ｐａ２、Ｐｂ２で交わり、異なる２つの位置で露光面のフォーカス状態がベストフォーカスとなる。
　これにより、露光装置Ｕ３ｃも、マスク保持ドラム２１の回転運動により、走査露光方向の露光幅Ａ内で、フォーカス状態を連続的に変化させることができ、さらに、実質的なフォーカスに対する像コントラスト変化を抑制することができる。また、露光装置Ｕ３ｃは、露光装置Ｕ３と同様の各種効果を得ることができる。このように、投影像面と露光面（基板Ｐの表面）との一方のみを曲面とした場合でも、投影像面と露光面との両方を曲面とした場合と同様の効果を得ることができる。
　ここで、露光装置Ｕ３ｃは、露光幅Ａ内で円弧上に変化するデフォーカス幅Δを、上述した式の基板Ｐの走査露光方向の投影像面Ｓｍ２の円筒半径ｒ１を０とした下記式で求めることができる。
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、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 で求められる。
　なお、本実施形態の露光装置は、マスク保持機構と基板支持機構のうち、曲面で保持する方が第１支持部材となり、曲面または平面で支持する方が第２支持部材となる。
＜露光方法＞
　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。
　図２１に示す露光方法では、まず、基板支持機構で支持面Ｐ２に基板Ｐを支持し（ステップＳ１０１）、マスク保持機構で面Ｐ１にマスクＭを支持する（ステップＳ１０２）。これにより、マスクＭと基板Ｐとが対面した状態となる。なお、ステップＳ１０１とステップＳ１０２の順番は逆でもよい。また、面Ｐ１、支持面Ｐ２のいずれか一方が第１面となり、他方が第２面となる。第１面は、所定曲率で円筒面状に湾曲した形状である。
　ついで、露光面に対するフォーカス位置を調整する（ステップＳ１０３）。具体的には、基板Ｐの表面に設定される投影領域ＰＡの露光幅Ａ内において、ベストフォーカス位置が走査露光方向に２箇所含まれる位置に、フォーカス位置を設定する。
　フォーカス位置の調整が完了したら、基板ＰとマスクＭとの走査露光方向の相対移動（回動）を開始させる（ステップＳ１０４）。つまり、基板支持機構及びマスク保持機構の少なくとも一方によって、基板ＰとマスクＭの少なくとも一方を走査露光方向に移動させる動作を開始する。
　相対移動を開始させたら、投影領域ＰＡ内への投影光束の投射を開始させる（ステップＳ１０５）。つまり、照明光の照明領域ＩＲに配置されるマスクのパターンからの光束を、基板Ｐが配置される投影領域ＰＡに投射する。これにより、図２１に示す露光方法は、基板Ｐの露光面において、ベストフォーカス位置が走査露光方向に２箇所含まれる光束を投影領域に投射する。
　露光方法は、以上のようにして、フォーカス位置を調整した光束を投射させることで、基板の露光面において、ベストフォーカス位置が走査露光方向に２箇所含まれる光束を投影領域に投射することができる。これにより、上述した各種効果を得ることができる。なお、本実施形態では、フォーカス位置を調整する場合として説明したが、装置の設定によって、ベストフォーカス位置が走査露光方向に２箇所含まれる位置がフォーカス位置となるようにしてもよい。
＜デバイス製造方法＞
　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。
　図２２に示すデバイス製造方法では、まず、例えば有機ＥＬ等の自発光素子による表示パネルの機能・性能設計を行い、必要な回路パターンや配線パターンをＣＡＤ等で設計する（ステップＳ２０１）。次いで、ＣＡＤ等で設計された各種レイヤー毎のパターンに基づいて、必要なレイヤー分のマスクＭを製作する（ステップＳ２０２）。また、表示パネルの基材となる可撓性の基板Ｐ（樹脂フィルム、金属箔膜、プラスチック等）が巻かれた供給用ロールＦＲ１を準備しておく（ステップＳ２０３）。なお、このステップＳ２０３にて用意しておくロール状の基板Ｐは、必要に応じてその表面を改質したもの、下地層（例えばインプリント方式による微小凹凸）を事前形成したもの、光感応性の機能膜や透明膜（絶縁材料）を予めラミネートしたもの、でも良い。
　次いで、基板Ｐ上に表示パネルデバイスを構成する電極や配線、絶縁膜、ＴＦＴ（薄膜半導体）等によって構成されるバックプレーン層を形成すると共に、そのバックプレーンに積層されるように、有機ＥＬ等の自発光素子による発光層（表示画素部）が形成される（ステップＳ２０４）。このステップＳ２０４には、先の各実施形態で説明した露光装置Ｕ３、Ｕ３ａ、Ｕ３ｂ、Ｕ３ｃのいずれかを用いた露光処理を行う。露光処理には、フォトレジスト層を露光する従来のフォトリソグラフィ工程も含まれるが、フォトレジストの代わりに感光性シランカップリング材を塗布した基板Ｐをパターン露光して表面に親撥水性によるパターンを形成したり、無電解メッキの為に光感応性の触媒層をパターン露光する工程も含まれる。従来のフォトリソグラフィ工程ではフォトレジストの現像工程が行われ、無電解メッキ法では金属膜のパターン（配線、電極等）を形成する湿式工程、或いは、銀ナノ粒子を含有した導電性インク等によってパターンを描画する印刷工程、等が実施される。
　次いで、ロール方式で長尺の基板Ｐ上に連続的に製造される表示パネルデバイス毎に、基板Ｐをダイシングしたり、各表示パネルデバイスの表面に、保護フィルム（対環境バリア層）やカラーフィルターシート等を貼り合せたりして、デバイスを組み立てる（ステップＳ２０５）。次いで、表示パネルデバイスが正常に機能するか、所望の性能や特性を満たしているかの検査工程が行なわれる（ステップＳ２０６）。以上のようにして、表示パネル（フレキシブル・ディスプレイ）を製造することができる。
　１　デバイス製造システム
　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

Claims (16)

  1. 　照明光の照明領域に配置されるマスクのパターンからの光束を、基板が配置される投影領域に投射する投影光学系を備えた基板処理装置であって、
    　前記照明領域と前記投影領域とのうちの一方の領域において所定曲率で円筒面状に湾曲した第１面に沿うように、前記マスクと前記基板のうちの一方を支持する第１支持部材と、
    　前記照明領域と前記投影領域とのうちの他方の領域において所定の第２面に沿うように、前記マスクと前記基板とのうちの他方を支持する第２支持部材と、
    　前記第１支持部材を回転させ、該第１支持部材が支持する前記マスクと前記基板とのいずれかを走査露光方向に移動させる移動機構と、
    　を備え、
    　前記投影光学系は、前記基板の露光面において、ベストフォーカス位置が前記走査露光方向に２箇所含まれる光束を前記投影領域に投射する基板処理装置。
  2. 　前記投影光学系は、前記マスクのパターンの投影像面と、前記基板の露光面との前記走査露光方向における距離の差が実質的に前記第１支持部材の形状と前記第２支持部材の形状の差に比例する前記光束を投射する請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 　前記投影光学系は、前記投影領域の前記走査露光方向の中点におけるデフォーカス量をΔとし、焦点深度をＤＯＦとした場合、０．５＜Δ／ＤＯＦ≦３を満たす請求項１または２に記載の基板処理装置。
  4. 　前記投影光学系は、１≦Δ／ＤＯＦを満たす請求項３に記載の基板処理装置。
  5. 　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、前記走査露光方向に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光束を投射する請求項１から４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 　前記投影光学系は、複数の前記分割投影光学系が、前記走査露光方向に少なくとも２列で配置され、前記走査露光方向に直交する方向において、隣接する前記分割投影光学系の前記投影領域の端部同士が重なる請求項５に記載の基板処理装置。
  7. 　前記投影光学系は、複数の前記分割投影光学系の各投影領域の前記走査露光方向の幅を積算した場合、当該積算値が前記走査露光方向に直交する方向において略一定となる請求項６に記載の基板処理装置。
  8. 　前記第１支持部材は、前記マスクを支持し、
    　前記第２支持部材は、前記基板を支持する請求項１から７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  9. 　前記第１支持部材は、前記基板を支持し、
    　前記第２支持部材は、前記マスクを支持する請求項１から７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  10. 　前記第２面は、所定曲率で円筒面状に湾曲している請求項１から９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  11. 　前記投影光学系は、前記走査露光方向における前記投影領域の幅をＡ、前記マスクのパターンの投影像面の円筒半径をｒ１、前記基板の走査露光方向の露光面の円筒半径をｒ２、前記投影光学系の開口数をＮＡ、露光波長をλとすると、０．５×（λ／ＮＡ２）＜ｒ１－（（ｒ１ ２）－（Ａ／２）２）１／２＋ｒ２－（（ｒ２ ２）－（Ａ／２）２）１／２≦３×λ／ＮＡ２を満たす請求項１０に記載の基板処理装置。
  12. 　前記投影光学系は、（λ／ＮＡ２）＜ｒ１－（（ｒ１ ２）－（Ａ／２）２）１／２＋ｒ２－（（ｒ２ ２）－（Ａ／２）２）１／２を満たす請求項１１に記載の基板処理装置。
  13. 　前記投影光学系は、前記マスクのパターンの走査露光方向の投影像面と、前記基板の走査露光方向の露光面との差が、前記走査露光方向における前記投影領域の幅の略中心を軸として線対称に変化する請求項１から１２のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  14. 　前記基板処理装置に前記基板を供給することと、
    　請求項１から１３のいずれか一項に記載の基板処理装置を用いて前記基板に前記マスクのパターンを形成することと、
    を含むデバイス製造方法。
  15. 　照明光の照明領域に配置されるマスクのパターンからの光束を、基板が配置される投影領域に投射する露光方法であって、
    　前記照明領域と前記投影領域とのうちの一方の領域において所定曲率で円筒面状に湾曲した第１面に沿うように、前記マスクと前記基板のうちの一方を支持することと、
    　前記照明領域と前記投影領域とのうちの他方の領域において所定の第２面に沿うように、前記マスクと前記基板とのうちの他方を支持することと、
    　当該第１面で支持している前記マスクと前記基板のいずれかを前記第１面に沿って回転させ、該第１面で支持する前記マスクと前記基板とのいずれかを走査露光方向に移動させることと、
    　前記基板の露光面において、ベストフォーカス位置が前記走査露光方向に２箇所含まれる光束を前記投影領域に投射することと、を含む露光方法。
  16. 　照明領域に配置されるマスクのパターンからの光束を、投影光学系を介して基板の被露光面が配置される投影領域に投射する露光方法であって、
    　前記照明領域と前記投影領域とのうちの一方の領域において所定曲率で円筒面状に湾曲した第１面に沿うように、前記マスクと前記基板のうちの一方を支持することと、
    　前記照明領域と前記投影領域とのうちの他方の領域において所定の第２面に沿うように、前記マスクと前記基板とのうちの他方を支持することと、
    　前記第１面に沿って支持される前記マスクと前記基板の一方を前記第１面に沿って旋回移動させ、前記第２面に沿って支持される前記マスクと前記基板の他方を走査露光方向に移動させることと、
    　前記マスクと前記基板の移動による走査露光の間は、前記投影領域内の前記走査露光方向に離れた２ヶ所の各々において、前記光束が前記基板の被露光面でベストフォーカス状態となるように、前記第１面、前記第２面、前記投影光学系を設定することと、を含む露光方法。
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