特許 6137356 露光装置、及び照明光学装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6137356

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】露光装置、及び照明光学装置

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20170522BHJP

   G03F 7/24 20060101ALI20170522BHJP

【ＦＩ】

   G03F7/20 501

   G03F7/24 Z

【請求項の数】17

【全頁数】44

(21)【出願番号】特願2016-19845(P2016-19845)

(22)【出願日】2016年2月4日

(62)【分割の表示】特願2014-524665(P2014-524665)の分割

【原出願日】2013年3月26日

(65)【公開番号】特開2016-85475(P2016-85475A)

(43)【公開日】2016年5月19日

【審査請求日】2016年2月4日

(31)【優先権主張番号】特願2012-157810(P2012-157810)

(32)【優先日】2012年7月13日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2012-157811(P2012-157811)

(32)【優先日】2012年7月13日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(72)【発明者】

【氏名】熊澤 雅人

【審査官】 松岡 智也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２９５０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０６１５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０５４４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２１９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０７６６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２１５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０２９９１７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００８／１２９８１９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｆ ７／２０−７／２４、９／００−９／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の中心線の回りに円筒状に湾曲したマスクの外周面に形成された反射性のマスクパターンを感応基板に投影露光する露光装置であって、
前記外周面の一部分に設定される照明領域に向かう照明光を射出すると共に、前記外周面の周方向に分布する前記照明光の主光線の延長を前記外周面と前記中心線との間の中央の位置又はその近傍の位置で交差するように設定する第１の光学部材を含む照明光学系と、
前記照明光の落射照明の為に、前記照明領域に向かう前記照明光と前記照明領域から発生する反射光とを光学的に分離する光分離部を含み、前記照明領域からの前記反射光を入射して前記光分離部を介して前記感応基板に向けて投射することで、前記マスクパターンの像を前記感応基板に投影する投影光学系と、
を備える露光装置。

【請求項2】

前記光分離部は、前記投影光学系の瞳面に配置され、前記照明光は前記瞳面の第１の部分を介して前記照明領域に向けて照射され、前記反射光は前記瞳面の前記第１の部分とは異なる第２の部分を介して前記感応基板に向けて投射されるように設けられた透過部と反射部で構成される、
請求項１に記載の露光装置。

【請求項3】

前記光分離部は、前記照明光の光路と前記反射光の光路を偏光で分離する偏光スプリッタで構成される、
請求項１に記載の露光装置。

【請求項4】

前記中心線から前記照明光の主光線の延長が交差する位置までの距離を、前記マスクの外周面の半径の約１／２に設定する、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の露光装置。

【請求項5】

前記照明光学系に含まれる前記第１の光学部材は、前記マスクの外周面の周方向に関する屈折力と、前記中心線に沿った方向の屈折力とが異なるレンズを含む、
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の露光装置。

【請求項6】

前記照明光学系は、前記照明光を発生する光源の光源像が形成される瞳面を有し、
前記マスクの外周面の周方向と前記中心線に沿った方向とで前記照明領域を照射する前記照明光の広がり角（ＮＡ）を異ならせるように、前記光源像の形状を設定する第２の光学部材を備える、
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の露光装置。

【請求項7】

前記第２の光学部材は、光ファイバーを束ねた光出射側が前記照明光学系の瞳面に配置される導光部材を含む、
請求項６に記載の露光装置。

【請求項8】

前記導光部材の光出射側の形状を、前記マスクの外周面の周方向と前記中心線に沿った方向とで長さが異なる長円状または楕円状にする、
請求項７に記載の露光装置。

【請求項9】

前記感応基板は可撓性を有するシート状基板であり、
前記マスクの前記中心線とほぼ平行に設定される回転中心軸から一定半径の円筒面状の外周面で前記シート状基板を湾曲させて支持しつつ、前記回転中心軸の回りに回転する回転ドラムを、さらに備える
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の露光装置。

【請求項10】

前記投影光学系は、
前記マスクパターンの中間像を形成する第１投影光学系と
前記中間像の位置に配置され、前記中間像を形成する光束を反射する凹円筒面鏡と、
前記凹円筒面鏡で反射された前記光束を入射して、前記中間像を前記回転ドラムで支持された前記シート状基板上に形成する第２投影光学系と、
を含む、
請求項９に記載の露光装置。

【請求項11】

所定の中心線の回りに円筒状に湾曲したマスクの外周面に形成された反射性のマスクパターンを感応基板に投影する露光装置であって、
前記マスクの外周面の一部に設定される照明領域に向かう照明光の広がり角（ＮＡ）を、前記中心線に沿った方向よりも前記外周面の周方向で大きくするように、前記照明光を発生する光源の光源像の大きさを前記中心線に沿った方向と前記周方向とで異ならせると共に、前記外周面の周方向に関する前記光源像の共役位置を前記中心線と前記外周面との間の中央の位置又はその近傍の位置に形成する照明光学系と、
前記照明領域内の前記マスクパターンで反射した反射光を前記感応基板に向けて投射することで、前記マスクパターンの像を前記感応基板に投影する投影光学系と、
を備えた露光装置。

【請求項12】

前記照明光学系は、前記照明領域に向かう前記照明光の前記中心線に沿った方向に分布する主光線を互いに平行に近い状態とし、前記照明領域に向かう前記照明光の前記周方向に分布する主光線の延長を前記中央の位置又はその近傍の位置で交差させた状態とするように、前記中心線に沿った方向と前記周方向とで屈折力が異なる光学部材を含む、
請求項１１に記載の露光装置。

【請求項13】

前記光学部材は、前記周方向に関する屈折力が前記中心線に沿った方向の屈折力よりも大きいレンズであって、
前記中心線から前記照明光の前記周方向に分布する主光線の延長が交差する位置までの距離を前記マスクの外周面の半径の約１／２に設定する、
請求項１２に記載の露光装置。

【請求項14】

所定の中心線から一定の半径の円筒状の外周面を有するマスクの前記外周面に形成されたマスクパターンからの反射光を所定の投影領域に投影する投影光学系と共に使われる照明光学装置であって、
光源からの光を入射して、前記外周面の一部に設定される照明領域に向かう照明光の源になる光源像を形成する第１の光学系と、
前記マスクの外周面の周方向に関しては、前記光源像の共役位置を前記マスクの外周面と前記中心線との間の中央の位置又はその近傍の位置に設定する第２の光学系と、
前記マスクの前記照明領域に照射される前記照明光の広がり角（ＮＡ）を、前記中心線に沿った方向よりも前記外周面の周方向で大きくするように、前記光源像の分布を前記中心線に沿った方向と前記周方向とで異ならせる光学部材と、
を備えた照明光学装置。

【請求項15】

前記光学部材は、前記マスクの外周面の周方向に対応した屈折力と、前記中心線に沿った方向に対応した屈折力とが異なるレンズを含む、
請求項１４に記載の照明光学装置。

【請求項16】

前記第２の光学系は、前記照明領域の形状を規定するために、前記マスクの照明領域と共役な位置またはその近傍に配置される視野絞りを有し、
前記光学部材は、前記第１の光学系で形成される前記光源像から前記視野絞りの間に配置され、前記マスクの外周面の周方向に対応した屈折力と、前記中心線に沿った方向に対応した屈折力とが異なるシリンドリカルレンズを含む、
請求項１４に記載の照明光学装置。

【請求項17】

前記外周面から前記中央の位置又はその近傍の位置までの距離を前記マスクの半径の約１／２に設定する、
請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の照明光学装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、露光装置、及び照明光学装置に関する。
本願は、２０１２年７月１３日に出願された日本国特願２０１２−１５７８１０号および２０１２年７月１３日に出願された日本国特願２０１２−１５７８１１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

半導体集積デバイス、表示パネル等の電子回路のパターニングを行なう基板処理装置として、精密な露光装置が広く利用されている。その露光装置は、一般的に、マスクに形成された電子回路のパターンを、半導体ウェハやガラス基板等の感光性の基板上に、投影光学系を介して光学的に転写するものである。そこで使われるマスクは、通常、平坦な石英板上にクロム等の遮光材で回路パターンを形成したものであり、走査型の投影露光装置では、そのマスクを一次元に往復移動させつつ、感光性の基板をステップ＆スキャン方式で移動させて、マスクの回路パターンを基板上にマトリックス状（２次元）に整列するように転写している。

【0003】

そのようなステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置では、ステッピングの回数（基板を移動する可動ステージの加減速の回数）を減らすことによって、スループット（生産性）を上げられることが知られている。そこで、反射型の円筒マスクを用意し、その円筒表面の周方向に複数の回路パターンを繰り返し並べることで、高スループット化を図る露光装置が、例えば下記の特許文献１に記載されている。

【0004】

一方で、大型の表示パネルを生産する現場では、大型のガラス基板（２ｍ×２ｍ以上）を搭載する可動ステージを持った走査型露光装置と、大型のガラス基板のまま、現像、エッチング、デポジション等を行なう各種のプロセス装置や搬送装置が使われている。これらの露光装置、プロセス装置、搬送装置は、いずれも極めて大型で高価であるだけでなく、表示パネルの製造にかかるトータルのコスト（装置稼動に伴う各種用力の経費、広大なクリーンルームの維持経費、エッチング等のような材料廃棄の工程による無駄等）を抑えることが難しい。

【0005】

そこで、より省資源化された製造方法として注目されているのが、高精度な印刷技術を活用して、フレキシブルな樹脂基板やプラスチック基板上に、直接、電子回路を形成するプリンテッド・エレクトロニクスの技術である。この技術を利用して、有機ＥＬによる表示パネルをロール・ツー・ロール方式で製造する方法が、例えば下記の特許文献２に記載されている。ロール・ツー・ロール方式は、供給ロールからフレキシブル（可撓性）な長尺な基板（フィルム）を引き出して、回収ロールに巻き上げていく搬送経路の途中で、基板に各種の処理を施すものである。

【0006】

また、露光装置等の基板処理装置として、例えば下記の特許文献１に記載されているように、半導体ウェハ上に複数個のチップデバイスをスキャン方式で連続的に投影露光する際のスループット向上の為に、円筒状の回転マスクを用いた装置が提案されている。また、表示パネルやソーラーセル等の電子デバイスを製造する手法の１つとして、例えば下記の特許文献２に記載されているようなロール・ツー・ロール方式が知られている。ロール・ツー・ロール方式は、送出用のロールから回収用のロールへフィルム等の可撓性の基板を搬送しながら、搬送経路上において基板に各種処理を行う方式である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開第２００８／０２９９１７号

【特許文献2】国際公開第２００８／１２９８１９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１に開示された露光装置では、例えば、円筒マスクを回転させながら、基板（ウェハ）上で走査露光の方向に一列に並んだ複数のショット領域を、まとめて走査露光することができるので、ステッピング回数が激減し、スループットの高い露光処理ができる。しかしながら、特許文献１に開示の露光装置の投影光学系では、円筒マスクの外周面に形成されるパターンが円筒形状であることから、基板上に投影されるパターン像の品質（像質）が劣化したり、投影可能な最少線幅が太くなったりして、高精度な（忠実な）転写が望めなくなる可能性もある。

【0009】

また、特許文献２に開示されたロール・ツー・ロール方式による表示パネルの製造方式においても、印刷方式やインクジェット（液滴）方式だけで高精細なパターニングが出来ない場合は、露光装置を導入することになる。その場合、可撓性のシート基板を投影系の下で安定的に搬送する必要がある。そのための有力な方式は、例えば、シート基板を長尺方向にテンションをかけつつ、回転ドラムの表面の一部分に巻き付けて送る方式である。この方式においても、投影系によるマスクのパターン像は、円筒面状に湾曲したシート基板上に投影されるため、同様に、基板上のパターン像の品質（像質）が劣化したり、投影可能な最少線幅が太くなったりして、高精度な（忠実な）転写が望めなくなる可能性もある。

【0010】

本発明の態様は、円筒状に湾曲したマスク面上のパターンの投影、或いは円筒状に湾曲した基板上へのパターン投影において、投影像が基板上に、高精度に露光できる露光装置及び照明光学装置を提供することを目的とする。

【0011】

また、上述のような露光装置は、例えばロール状に湾曲したマスクパターンを連続回転させつつ、その回転と同期して基板（ウェハ）を走査移動させることで、効率の良い露光処理が可能である。しかしながら、マスクパターンは円筒面状に湾曲している為、そのマスクパターンの一部を通常の投影光学系を介して平面状の半導体ウェハ上に投影すると、投影像の品質（歪み誤差、非等方的な倍率誤差、フォーカス誤差等）が低下する可能性がある。

【0012】

本発明の別の態様は、湾曲したマスクパターン（円筒マスク）を用いて、投影像の品質を低下させることなく、精度よく投影露光できる露光装置及び照明光学装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の第１の態様に従えば、所定の中心線の回りに円筒状に湾曲したマスクの外周面に形成された反射性のマスクパターンを感応基板に露光する露光装置であって、前記外周面の一部分に設定される照明領域に向かう照明光を射出すると共に、前記外周面の周方向に分布する前記照明光の主光線の延長を前記外周面と前記中心線との間の特定の位置で交差するように設定する第１の光学部材を含む照明光学系と、前記照明光の落射照明の為に、前記照明領域に向かう前記照明光と前記照明領域から発生する反射光とを光学的に分離する光分離部を含み、前記照明領域からの前記反射光を入射して前記光分離部を介して前記感応基板に向けて投射することで、前記マスクパターンの像を前記感応基板に投影する投影光学系と、を備える、露光装置が提供される。

【0014】

また、本発明の第２の態様に従えば、所定の中心線の回りに円筒状に湾曲したマスクの外周面に形成された反射性のマスクパターンを感応基板に投影する露光装置であって、前記マスクの外周面の一部に設定される照明領域に向かう照明光を発生すると共に、前記照明光の広がり角を、前記中心線に沿った方向よりも前記外周面の周方向で大きくするように、前記照明光を発生する光源の光源像の大きさを前記中心線に沿った方向と前記周方向とで異ならせた照明光学系と、前記照明領域内の前記マスクパターンで反射した反射光を前記感応基板に向けて投射することで、前記マスクパターンの像を前記感応基板に投影する投影光学系と、を備えた露光装置が提供される。

【0015】

また、本発明の第３の態様に従えば、所定の中心線から一定の半径の円筒状の外周面を有するマスクの前記外周面に形成されたマスクパターンからの反射光を所定の投影領域に投影する投影光学系と共に使われる照明光学装置であって、光源からの光を入射して、前記外周面の一部に設定される照明領域に向かう照明光の源になる光源像を形成する第１の光学系と、前記マスクの前記照明領域に照射される前記照明光の広がり角を、前記中心線に沿った方向よりも前記外周面の周方向で大きくするように、前記光源像の分布を前記中心線に沿った方向と前記周方向とで異ならせる光学部材と、を備えた照明光学装置が提供される。

【発明の効果】

【0016】

本発明の態様によれば、投影像を基板上に高精度に露光できると共に、効率よく露光できる露光装置、及び照明光学装置を提供することができる。

【0017】

また、本発明の別の態様によれば、湾曲したマスクパターンの像を高い品質で投影することができ、高精細化、微細化された表示デバイス等のパターニングに際して、高精度な投影露光できる露光装置、及び照明光学装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１実施形態によるデバイス製造システムを示す図である。

【図2】露光装置の光学系の概略を説明するための模式図である。

【図3】照明領域に入射する光束及び照明領域から出射する光束を示す図である。

【図4】基板処理装置（露光装置）の構成を示す図である。

【図5】光源から照明光学系の第２絞り部材までの構成を示す図である。

【図6】照明光学系の第１絞り部材の構成を示す図である。

【図7A】照明光学系の第１絞り部材から光分離部までの構成を示す図である。

【図7B】照明光学系の第１絞り部材から光分離部までの構成を示す図である。

【図8】照明光学系の光分離部から投影光学系の像面までの構成を示す図である。

【図9】第１実施形態による光分離部を示す図である。

【図10】照明領域に入射する光束及び照明領域から出射する光束を示す図である。

【図11】照明領域から出射する光束を示す上面図である。

【図12】スポットの説明で参照する照明領域の代表位置を示す図である。

【図13】光源像と共役な第１共役面におけるスポットを示す図である。

【図14】第２実施形態による基板処理装置の構成を示す図である。

【図15】露光装置の光学系の一部を拡大して示す図である。

【図16】第３実施形態によるデバイス製造システムを示す図である。

【図17】第３実施形態による露光装置の光学系を説明するための模式図である。

【図18】照明領域に入射する光束及び照明領域から出射する光束を示す図である。

【図19】第３実施形態による基板処理装置（露光装置）の構成を示す図である。

【図20】均一化光学系の構成を示す図である。

【図21】第１絞り部材の構成を示す図である。

【図22A】第１絞り部材から光分離部までの構成を示す図である。

【図22B】第１絞り部材から光分離部までの構成を示す図である。

【図23】光分離部の構成を示す図である。

【図24】照明領域に入射する光束及び照明領域から出射する光束を示す図である。

【図25】照明領域から出射する光束を示す図である。

【図26】スポットの説明で参照する照明領域の代表位置を示す図である。

【図27】光源像と共役な第１共役面におけるスポットを示す図である。

【図28】第１投影光学系における光路を示す図である。

【図29】第２投影光学系における光路を示す図である。

【図30】第４実施形態による基板処理装置（露光装置）の構成を示す図である。

【図31】照明光学系における光路を示す図である。

【図32】第１投影光学系における光路を示す図である。

【図33】第２投影光学系における光路を示す図である。

【図34】デバイス製造方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

［第１実施形態］
図１は、本実施形態のデバイス製造システムＳＹＳ（フレキシブル・ディスプレー製造ライン）の一例による構成を示す図である。ここでは、供給ロールＦＲ１から引き出された可撓性の基板Ｐ（シート、フィルム等）が、順次、ｎ台の処理装置Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４，Ｕ５，・・・Ｕｎを経て、回収ロールＦＲ２に巻き上げられるまでの例を示している。

【0020】

以下の説明において、ＸＹＺ直交座標系は、基板Ｐの表面（または裏面）がＸＺ面と垂直となるように設定され、基板Ｐの搬送方向（長尺方向）と直交する幅方向がＹ軸方向に設定されるものとする。以下の説明において、Ｘ軸方向の周りの回転方向をθＸ軸方向とし、同様に、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の周りの回転方向をそれぞれθＹ軸方向、θＺ軸方向とする。

【0021】

供給ロールＦＲ１に巻かれている基板Ｐは、ニップされた駆動ローラＤＲ１によって引き出されて処理装置Ｕ１に搬送される。基板ＰのＹ軸方向（幅方向）の中心は、エッジポジションコントローラＥＰＣ１によって、目標位置に対して±十数μｍから数十μｍ程度の範囲に収まるようにサーボ制御される。

【0022】

処理装置Ｕ１は、印刷方式で基板Ｐの表面に感光性機能液（フォトレジスト、感光性カップリング材、感光性メッキ還元剤、ＵＶ硬化樹脂液等）を、基板Ｐの搬送方向（長尺方向）に関して連続的または選択的に塗布する塗布装置である。処理装置Ｕ１内には、基板Ｐが巻き付けられる圧胴ローラＤＲ２、この圧胴ローラＤＲ２上で、基板Ｐの表面に感光性機能液（感応性機能液）を一様に、或いは部分的に塗布するための塗布用ローラ等を含む塗布装置Ｇｐ１、基板Ｐに塗布された感光性機能液に含まれる溶剤または水分を急速に除去するための乾燥装置Ｇｐ２等が設けられている。

【0023】

処理装置Ｕ２は、処理装置Ｕ１から搬送されてきた基板Ｐを所定温度（例えば、数十℃から１２０℃程度）まで加熱して、表面に塗布された感光性機能層（感応性機能層）を安定に定着するための加熱装置である。処理装置Ｕ２内には、基板Ｐを折返し搬送するための複数のローラとエア・ターン・バー、搬入されてきた基板Ｐを加熱するための加熱チャンバー部ＨＡ１、加熱された基板Ｐの温度を、後工程（処理装置Ｕ３、基板処理装置）の環境温度と揃うように下げるための冷却チャンバー部ＨＡ２、ニップされた駆動ローラＤＲ３等が設けられている。

【0024】

処理装置Ｕ３（基板処理装置）は、露光装置を含み、処理装置Ｕ２から搬送されてきた基板Ｐの感光性機能層（感応性機能層）に対して、ディスプレー用の回路パターンや配線パターンに対応した紫外線のパターニング光を照射する。処理装置Ｕ３内には、基板ＰのＹ軸方向（幅方向）の中心を一定位置に制御するエッジポジションコントローラＥＰＣ２、ニップされた駆動ローラＤＲ４、パターニング光が基板Ｐの照射される位置において基板Ｐを支持する基板支持ロールＤＲ５（基板支持部材）、及び、基板Ｐに所定のたるみ（あそび）ＤＬを与えるための２組の駆動ローラＤＲ６、ＤＲ７等が設けられている。

【0025】

処理装置Ｕ３には、円筒状の外周面に反射型のマスクパターンＭが形成されて、Ｙ軸方向と平行な中心線の回りに回転するドラムマスクＤＭと、ドラムマスクＤＭのマスクパターンＭにＹ軸方向に延びたスリット状の露光用照明光を照射する照明ユニットＩＵと、基板支持ロールＤＲ５に支持される基板Ｐの一部分に、ドラムマスクＤＭのマスクパターンＭの周方向の一部分の像を投影する投影光学系ＰＬと、及び投影される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）するために、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ＡＭと、が設けられている。

【0026】

処理装置Ｕ４は、処理装置Ｕ３から搬送されてきた基板Ｐの感光性機能層に対して、湿式による現像処理、無電解メッキ処理等のような各種の湿式処理の少なくとも１つを行なうウェット処理装置である。処理装置Ｕ４内には、Ｚ軸方向に階層化された３つの処理槽ＢＴ１、ＢＴ２、ＢＴ３と、基板Ｐを折り曲げて搬送する複数のローラと、ニップされた駆動ローラＤＲ８等が設けられている。

【0027】

処理装置Ｕ５は、処理装置Ｕ４から搬送されてきた基板Ｐを暖めて、湿式プロセスで湿った基板Ｐの水分含有量を所定値に調整する加熱乾燥装置であるが、詳細は省略する。その後、幾つかの処理装置を経て、一連のプロセスの最後の処理装置Ｕｎを通った基板Ｐは、ニップされた駆動ローラＤＲ９を介して回収ロールＦＲ２に巻き上げられる。その巻上げの際も、基板ＰのＹ軸方向（幅方向）の中心、あるいはＹ軸方向の基板端が、Ｙ軸方向にばらつかないように、エッジポジションコントローラＥＰＣ３によって、駆動ローラＤＲ９と回収ロールＦＲ２のＹ軸方向の相対位置が逐次補正制御される。

【0028】

上位制御装置ＣＯＮＴは、製造ラインを構成する各処理装置Ｕ１からＵｎの運転を統括制御するものである。上位制御装置ＣＯＮＴは、各処理装置Ｕ１からＵｎにおける処理状況や処理状態の監視、処理装置間での基板Ｐの搬送状態のモニター、事前・事後の検査・計測の結果に基づくフィードバック補正やフィードフォワード補正等も行なう。

【0029】

本実施形態で使用される基板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）等のフレキシブルな基板である。樹脂フィルムの材質は、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以上を含む。

【0030】

基板Ｐは、各種の処理工程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。また、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、あるいは、表面に精密パターニングのための微細な隔壁構造（凹凸構造）をインプリント法により形成したものでもよい。

【0031】

本実施形態のデバイス製造システムＳＹＳは、デバイス（ディスプレーパネル等）製造のための各種の処理を、基板Ｐに対して繰り返し、あるいは連続して実行する。各種の処理が施された基板Ｐは、デバイスごとに分割（ダイシング）されて、複数個のデバイスになる。基板Ｐの寸法は、例えば、幅方向（短尺となるＹ軸方向）の寸法が１０ｃｍから２ｍ程度であり、長さ方向（長尺となるＸ軸方向）の寸法が１０ｍ以上である。基板Ｐの幅方向（短尺となるＹ軸方向）の寸法は、１０ｃｍ以下であってもよいし、２ｍ以上であってもよい。基板Ｐの長さ方向（長尺となるＸ軸方向）の寸法は、１０ｍ以下であってもよい。

【0032】

次に、処理装置Ｕ３（露光装置ＥＸ、基板処理装置）による露光の原理を説明する。図２は、露光装置ＥＸの光学系の概略構成を説明するための模式図である。図３は、照明領域ＩＲに入射する光束及び照明領域ＩＲから出射する光束の状態を示す説明図である。

【0033】

図２に示す露光装置ＥＸは、ドラムマスクＤＭ、照明光学系ＩＬ、投影光学系ＰＬ、光分離部１０、及び偏向部材１１を備える。ドラムマスクＤＭは、円筒面状の外周面（以下、円筒面１２という）を有し、反射型のマスクパターンＭを円筒面１２に沿うように湾曲させて形成してある。円筒面１２は、所定の中心線の回りに所定半径で湾曲した面のことであり、例えば、円柱又は円筒の外周面の少なくとも一部である。ドラムマスクＤＭは、回転中心軸ＡＸ１（中心線）の周りで回転可能である。

【0034】

照明光学系ＩＬは、ドラムマスクＤＭに保持されたマスクパターンＭ上の照明領域ＩＲを、投影光学系ＰＬの一部を介して照明光Ｌ１で落射照明する。照明光学系ＩＬは、照明光Ｌ１の源になる光源像Ｌ０を形成する第１光学系１３と、投影光学系ＰＬの一部を兼ねた第２光学系１４（その光軸を１４ａとする）とを含む。光源像Ｌ０からの照明光Ｌ１は、投影光学系ＰＬの瞳面に配置される凹面鏡の母材となる硝材で構成される光分離部１０の通過部１５を通って第２光学系１４に入射し、第２光学系１４を通って偏向部材１１の上側の反射平面で偏向された後に、照明領域ＩＲに照射される。投影光学系ＰＬは、光分離部１０と、光分離部１０と照明領域ＩＲとの間の光路に配置された第２光学系（光学系）１４とを含む。

【0035】

詳細は後述するが、光分離部１０は、図２中で光軸１４ａから上半分が通過部（透過部）１５であり、そこに光源像Ｌ０（例えば、フライアイレンズで作られる多数の点光源像の集まり）が形成される。または、図２中で、光分離部１０の光軸１４ａから下半分は、凹面状の反射部１６となっている。

【0036】

投影光学系ＰＬ（第２光学系１４を含む）は、照明領域ＩＲで発生した反射光束を基板Ｐに向けて投射することで、照明領域ＩＲ内に現れるマスクパターンＭの一部の像を基板Ｐに投影する。以下の説明において、照明光Ｌ１の照射により、マスクパターンＭから発生して基板に投射される光束を、適宜、結像光束Ｌ２という。

【0037】

照明領域ＩＲで発生した結像光束Ｌ２は、偏向部材１１の上側の反射平面で偏向されて第２光学系１４に入射し、第２光学系１４を通って光分離部１０の反射部１６で反射した後に、第２光学系１４を再度通って偏向部材１１の下側の反射平面に達する。偏向部材１１の下側の反射平面で反射した結像光束Ｌ２は、照明領域ＩＲと共役な位置で、照明領域ＩＲ内に現れるマスクパターンＭの一部に対応した中間像Ｉｍを形成する。この中間像Ｉｍは、その後に配置される投影光学系（図４に符号ＰＬ２で示す）によって、基板Ｐ上に再結像される。

【0038】

ところで、図３に示すように照明領域ＩＲが円筒面状に湾曲しているので、照明光Ｌ１の主光線Ｌ１ａの照明領域ＩＲに対する入射角は、円筒面１２の周方向における主光線Ｌ１ａの入射位置に応じて異ならせるようにする。これは、照明領域ＩＲから発生する結像光束Ｌ２の各主光線Ｌ２ａを、回転中心軸ＡＸ１と垂直な面内では互いに平行にするためである。

【0039】

本実施形態において、照明光学系ＩＬは、結像光束Ｌ２の各主光線Ｌ２ａが互いに平行に近い状態（テレセントリックな状態）となるように、回転中心軸ＡＸ１と垂直な面内で主光線Ｌ１ａを非平行にした照明光Ｌ１を、照明領域ＩＲに照射するように構成されている。すなわち、照明光学系ＩＬは、結像光束Ｌ２の投影光学系ＰＬへの入射側をテレセントリックな状態にすべく、照明領域ＩＲに入射する照明光Ｌ１が非テレセントリックな状態に構成されている。

【0040】

このような照明状態にする為に、照明光Ｌ１の各主光線Ｌ１ａは、円筒面１２と回転中心軸ＡＸ１との中間位置（円筒面１２の半径の１／２の位置付近）で収斂するように設定される。従って、その中間位置は、照明光学系ＩＬの瞳面（図２の光分離部１０の通過部１５）と共役な位置になっている。

【0041】

また、回転中心軸ＡＸ１と垂直な面内における結像光束Ｌ２の各主光線Ｌ２ａの進行方向は、例えば、各主光線Ｌ２ａの照明領域ＩＲ上の発生位置と回転中心軸ＡＸ１とを結ぶ線（径方向）に対して傾くように設定される。これは、図２に示すように、照明光Ｌ１と結像光束Ｌ２とを、光分離部１０の位置で、光軸１４ａを挟んで上下に分離させる必要があるからである。そのため、図２に示したように、回転中心軸ＡＸ１と垂直な面内における結像光束Ｌ２の各主光線Ｌ２ａの進行方向は、第２光学系１４の光軸１４ａと垂直な面（紙面と垂直）に対して、この面（紙面）内で一定角度だけ傾いたものとなる。

【0042】

次に、処理装置Ｕ３（露光装置ＥＸ）の構成についてより詳しく説明する。図４は、露光装置ＥＸの構成を示す図である。露光装置ＥＸは、マスクパターンＭを保持して回転中心軸ＡＸ１の周りで回転可能なドラムマスクＤＭ（マスク保持部材）と、基板Ｐを支持して回転中心軸ＡＸ２の周りで回転可能な回転ドラムＤＰ（基板支持部材）とを備える。照明光学系ＩＬは、ドラムマスクＤＭに保持されたマスクパターンＭ上の照明領域ＩＲを、ケーラー照明により均一な明るさで照明する。

【0043】

投影光学系ＰＬは、照明領域ＩＲから発生する結像光束Ｌ２を、回転ドラムＤＰに支持された基板Ｐ上の投影領域ＰＲに向けて投射することにより、マスクパターンＭの一部分（照明領域ＩＲ内）の像を基板Ｐに結像する。

【0044】

図４に示す投影光学系ＰＬは、照明領域ＩＲ内のマスクパターンＭの中間像Ｉｍを形成する第１投影光学系ＰＬ１と、その中間像Ｉｍを基板Ｐに投影する第２投影光学系ＰＬ２とを備える。図４に示す第１投影光学系ＰＬ１と第２投影光学系ＰＬ２は、例えば、円形イメージフィールドをプリズムミラー（偏向部材１１、３５）の上下の反射平面で分割したハーフ・イメージフィールドタイプの反射屈性型投影光学系としてテレセントリックに構成される。

【0045】

露光装置ＥＸは、いわゆる走査露光装置であり、ドラムマスクＤＭと回転ドラムＤＰとを所定の回転速度比で同期回転させることによって、ドラムマスクＤＭに保持されたマスクパターンＭの像が、回転ドラムＤＰに支持された基板Ｐの表面（円筒面に沿って湾曲した面）に連続的に繰り返し投影露光される。

【0046】

ドラムマスクＤＭは、円柱状又は円筒状の部材であり、その外周面（円筒面１２）に沿って反射型のマスクパターンＭが形成されていれば良い。

【0047】

マスクパターンＭは、例えば、１００μｍ程度の厚さの可撓性のガラスシートに蒸着された高反射性の金属被膜をパターニングしたシート状マスクとして作成され、それをドラムマスクＤＭの外周面に巻き付けて、ドラムマスクＤＭに対して交換可能に取り付けられる構成でも良い。

【0048】

回転ドラムＤＰ（図１の基板支持ロールＤＲ５）は、円柱状又は円筒状の部材であり、その外周面が円筒面状である。基板Ｐは、例えば、回転ドラムＤＰの外周面の一部に巻きつけられることで、回転ドラムＤＰに支持される。マスクパターンＭの像が投影される投影領域ＰＲは、回転ドラムＤＰの外周面の近傍に配置される。

【0049】

基板Ｐは、複数の搬送ローラに懸架されることで支持されていてもよく、この場合に投影領域ＰＲが複数の搬送ローラの間に配置されていてもよい。

【0050】

露光装置ＥＸは、例えば、ドラムマスクＤＭ及び回転ドラムＤＰをそれぞれ回転駆動するための駆動部と、ドラムマスクＤＭ及び回転ドラムＤＰのそれぞれの位置を検出する検出部と、ドラムマスクＤＭ及び回転ドラムＤＰのそれぞれの位置を調整するための移動部と、露光装置ＥＸの各部を制御する制御部とを備える。

【0051】

露光装置ＥＸの制御部は、検出部の検出結果に基づいて駆動部を制御することで、ドラムマスクＤＭと回転ドラムＤＰとを所定の回転速度比で同期回転させる。また、この制御部は、検出部の検出結果に基づいて移動部を制御することで、ドラムマスクＤＭと回転ドラムＤＰの相対位置を調整する。

【0052】

図１に示した照明ユニットＩＵは、図４に示す光源２０、及び照明光学系ＩＬの第１光学系１３を含む。照明光学系ＩＬの第１光学系１３は、光源２０から発せられた光により照明光Ｌ１の源になる光源像Ｌ０を形成し、また照明光Ｌ１の光強度分布を均一にする。

【0053】

光源２０は、例えば水銀ランプ等のランプ光源、またはレーザーダイオード、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の固体光源を含む。光源２０から発せられる照明光Ｌ１は、例えば、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。

【0054】

図５は、図４にも示した光源２０から照明光学系ＩＬの第２絞り部材２６までの構成を示す図である。図５に示す第１光学系１３は、インプットレンズ２１、フライアイレンズ２２、第１絞り部材２３、リレーレンズ２４、シリンドリカルレンズ２５、及び第２絞り部材２６を備える。

【0055】

インプットレンズ２１は、光源２０から発せられた照明光Ｌ１が入射する位置に配置されている。インプットレンズ２１は、照明光Ｌ１をフライアイレンズ２２の入射端面２２ａに収まるように集光する。フライアイレンズ２２は、インプットレンズ２１の光軸に直交する面に二次元的に配列された複数のレンズ要素２２ｂを有する。

【0056】

フライアイレンズ２２は、インプットレンズ２１から出射した照明光Ｌ１をレンズ要素２２ｂごとに空間的に分割する。フライアイレンズ２２から光が出射する出射端面２２ｃには、レンズ要素２２ｂごとに一次光源像（収斂した点光源等）が形成される。この一次光源像が形成される面は、図４中の第１投影光学系ＰＬ１の瞳面（照明光学系ＩＬの瞳面でもある）の近傍の光分離部１０、および、後に説明する共役面４０（第１共役面、図１０等に示す）と光学的に共役である。

【0057】

第１絞り部材２３は、いわゆる開口絞り（照明σ絞り）であり、フライアイレンズ２２の出射端面２２ｃまたはその近傍に配置される。

【0058】

図６は、照明光学系ＩＬの第１絞り部材２３の構成を示す図である。図６に示すように、第１絞り部材２３は、フライアイレンズ２２からの照明光Ｌ１の少なくとも一部が通る長円状又は楕円形状の開口２３ａを有する。

【0059】

図５、図６において、第１絞り部材２３は、リレーレンズ２４の光軸と直交した面（ＸＹ面と平行）に配置される。また、開口２３ａは第１方向（Ｘ軸方向）の内寸（寸法）Ｄ１が、回転中心軸ＡＸ１に平行な方向に対応した第２方向（Ｙ軸方向）の内寸（寸法）Ｄ２よりも小さい。内寸（寸法）Ｄ１の第１方向は、図２又は図４中のドラムマスクＤＭ上の照明領域ＩＲ内では、円筒面１２の周方向と一致する。

【0060】

第１方向は、円筒面１２上の周方向に射影される方向であり、第２方向は、円筒面１２の回転中心軸ＡＸ１に平行な方向に射影される方向である。すなわち、第１絞り部材２３は、円筒面１２の周方向における照明光Ｌ１の広がり角（ＮＡ）を、円筒面１２の回転中心軸ＡＸ１に平行な方向における照明光Ｌ１の広がり角（ＮＡ）よりも小さくするように、設けられている。

【0061】

図７Ａ及び図７Ｂは、図４および図５に示した照明光学系ＩＬの第１絞り部材２３から光分離部１０までの具体的な光学系（レンズ配置）の一例を示す図である。図７Ａには、回転中心軸ＡＸ１に直交する面における平面図が示されている。図７Ｂには、回転中心軸ＡＸ１に平行な面における平面図が示されている。

【0062】

図７Ａに示すように、第１絞り部材２３の開口２３ａは、第１光学系１３のＺ軸と平行な光軸１３ａに対して一方側（＋Ｘ軸側）に偏らせて配置されている。また、図７Ｂに示すように、第１絞り部材２３の開口２３ａは、Ｙ軸方向において第１光学系１３の光軸１３ａに関して対称的に配置されている。すなわち、第１絞り部材２３は、Ｘ軸方向から見て開口２３ａの中心を第１光学系１３の光軸１３ａが通るように、配置されている。

【0063】

リレーレンズ２４は、第１絞り部材２３を通った光が入射する位置に配置されている。リレーレンズ２４は、フライアイレンズ２２に形成された複数の一次光源像からの光束を重畳するように、設けられている。フライアイレンズ２２の射出側に形成された複数の一次光源像からの光は、重畳される位置で光強度分布が均一化される。

【0064】

シリンドリカルレンズ２５は、フライアイレンズ２２において一次光源像が形成される位置から第２絞り部材２６に至る光路に配置されている。

【0065】

先の図４、図５中のシリンドリカルレンズ２５と同様に、図７Ａ、図７Ｂ中のシリンドリカルレンズ２５は、ＸＺ面内でのパワー（屈折力）が、回転中心軸ＡＸ１と平行するＹＺ面内でのパワー（屈折力）よりも大きい光学部材である。シリンドリカルレンズ２５のパワー（屈折力）が大きい方向は、図２又は図４中のドラムマスクＤＭ上の照明領域ＩＲ内では、円筒面１２の周方向と一致する。

【0066】

第２絞り部材２６は、いわゆる視野絞りであり、照明領域ＩＲの位置及び形状を規定する。第２絞り部材２６は、照明領域ＩＲと共役な位置またはその近傍に配置されている。フライアイレンズ２２に形成された複数の一次光源像からの光は、リレーレンズ２４及びシリンドリカルレンズ２５によって第２絞り部材２６の位置に重畳され、第２絞り部材２６における光強度分布が均一化される。すなわち、インプットレンズ２１、フライアイレンズ２２、リレーレンズ２４、及びシリンドリカルレンズ２５は、照明光Ｌ１の光強度分布を均一化する均一化光学系１９を構成している。

【0067】

なお、照明光学系ＩＬは、一次光源像から第２絞り部材２６に至る光路の少なくとも一部に配置され、一次光源像を源とする照明光Ｌ１の光強度分布を第２絞り部材２６の位置又はその近傍において均一にする均一化光学系１９を含む。また、照明光学系ＩＬは、第２絞り部材２６を備えていなくてもよい。また、均一化光学系１９は、フライアイレンズ２２の代わりにロッドレンズを用いて構成することもできる。この場合に、照明光学系ＩＬの構成は、ロッドレンズにおいて光が出射する出射端面が照明領域ＩＲと光学的に共役になるように、適宜変更される。

【0068】

図７Ａおよび図７Ｂに示すように、第１光学系１３は、第２絞り部材２６と光分離部１０との間の光路に配置されたレンズ群２７を備える。レンズ群２７は、例えば、第１光学系１３の光軸１３ａを回転中心とする軸対称な複数のレンズで構成される。図７Ｂに示すように、レンズ群２７は、Ｘ軸方向から見たときに第１絞り部材２３と光学的に共役な瞳面２８（第２共役面）を形成する。瞳面２８上には、図２（又は図４）に示したように、照明領域ＩＲに照射される照明光Ｌ１の源になる光源像Ｌ０（二次光源像）が形成される。

【0069】

投影光学系ＰＬの瞳面２８に形成される二次光源像Ｌ０は、図２（又は図４）や図７Ａ、図７Ｂにおいて、Ｘ軸方向の寸法が、回転中心軸（中心線）ＡＸ１と平行なＹ軸方向の寸法よりも大きくなるように設定される。二次光源像Ｌ０の寸法が大きくなるＸ軸方向は、図２又は図４中のドラムマスクＤＭ上の照明領域ＩＲ内では、円筒面１２の周方向と一致する。

【0070】

また、図７Ａ、図７Ｂにおいて、第２共役面（瞳面２８）に形成される二次光源像Ｌ０の分布範囲は、回転中心軸（中心線）ＡＸ１と平行なＹ軸方向の寸法が、Ｘ軸方向の寸法よりも小さくなるように設定されている。二次光源像Ｌ０の分布範囲の寸法が相対的に大きくなるＸ軸方向は、図２又は図４中のドラムマスクＤＭ上の照明領域ＩＲ内では、円筒面１２の周方向と一致している。

【0071】

ところで、レンズ群２７は、第１絞り部材２３に形成された一次光源像からの光束のうち、Ｙ軸方向に広がる成分を瞳面２８上に収斂するように、構成されている。ここで、シリンドリカルレンズ２５のパワーがＸ軸方向とＹ軸方向とで異なっていることから、一次光源像（第１絞り部材２３の開口）の各点からＸ軸方向に広がる成分は、図７Ａに示すように瞳面２８上の１点には収斂しない。換言すると、瞳面２８は、Ｙ軸方向から見たときに第１絞り部材２３と光学的に共役でない関係になる。

【0072】

光分離部１０は、その少なくとも一部が瞳面２８に配置されるように、瞳面２８の位置またはその近傍に配置される。ここで、瞳面２８の位置又はその近傍は、照明領域ＩＲに対してほぼフーリエ変換面に相当する面である。そのため、光分離部１０のうち照明光Ｌ１が通過する範囲（図２中の通過部１５）を規定することによって、ドラムマスクＤＭ上の照明領域ＩＲに入射する照明光Ｌ１の主光線Ｌ１ａの向き（配向特性）を規定することができる。光分離部１０（規定部）は、図３を用いて説明したように、結像光束Ｌ２の投影光学系ＰＬへの入射側をテレセントリックにすべく、照明光Ｌ１の照明領域ＩＲへの入射側が非テレセントリックになるように、光分離部１０における照明光Ｌ１の通過範囲（分布範囲）を規定する。光分離部１０は、照明領域ＩＲを落射照明する為に、投影光学系ＰＬの光路内に配置されている。

【0073】

図８は、照明光学系ＩＬの光分離部１０から投影光学系ＰＬの中間像面３２（Ｉｍ）までの構成を示す図である。図９は、本実施形態による光分離部１０を示す平面図である。

【0074】

図８に示す光分離部１０は、光が透過する材質のレンズ部材３０と、レンズ部材３０の表面に形成された反射膜３１（図２中の反射部１６に相当）とを含む。レンズ部材３０は、例えばメニスカスレンズのような形状であり、第１光学系１３から照明光Ｌ１が入射してくる面３０ａ側が凸面であり、面３０ａの反対を向く面３０ｂ側が凹面である。反射膜３１は、レンズ部材３０の面３０ｂに設けられている。

【0075】

図９に示すように、光分離部１０は、第１光学系１３からの照明光Ｌ１の少なくとも一部が通過する通過部１５と、マスクパターンＭ上の照明領域ＩＲで発生した結像光束Ｌ２（図２参照）が反射する反射部１６とを備える。光分離部１０において、反射膜３１は、レンズ部材３０の面３０ｂの一部を除いて形成されており、通過部１５は、光分離部１０のうちＺ軸方向から見て反射膜３１が形成されていない領域に配置されている。

【0076】

通過部１５は、第１光学系１３の光軸１３ａと面３０ｂとの交点１３ｂに関して、−Ｘ軸側に配置されている。通過部１５は、面３０ｂのうち交点１３ｂと重ならない領域に配置されている。通過部１５（光通過窓）は、図８において、Ｘ軸方向を長手方向とし、ドラムマスクＤＭの回転中心軸ＡＸ１と平行なＹ軸方向を短手方向とする長円状に形成されている。従って、長円状の通過部１５の長手方向は、図２（又は図４）や図８中のドラムマスクＤＭ上の照明領域ＩＲ内では、円筒面１２の周方向に対応している。

【0077】

光分離部１０のうち、Ｚ軸方向から見て反射膜３１が形成されている領域は、結像光束Ｌ２が反射する反射部１６に利用されるとともに、通過部１５を介して照明領域ＩＲに向かう照明光Ｌ１の通過範囲を規定する規定部としても利用される。換言すると、反射膜３１は、照明光Ｌ１が光分離部１０のうち通過部１５以外の領域を通過しないように、設けられている。また、反射膜３１は、結像光束Ｌ２を反射させるように、少なくとも、光分離部１０のうち交点１３ｂに関して概ね通過部１５と対称的な位置に存在する領域を含むように配置される。

【0078】

図８の説明に戻り、第２光学系１４は、光分離部１０の通過部１５を通過した照明光Ｌ１が入射する位置に配置されている。第２光学系１４は、照明領域ＩＲが第１絞り部材２３と光学的に共役になるように、照明光Ｌ１を集光する。すなわち、第２光学系１４及び、図７Ａ及び図７Ｂに示したレンズ群２７は、第２絞り部材２６と光学的に共役な面を照明領域ＩＲに形成する。

【0079】

第２光学系１４は、例えば、所定の中心軸（光軸１４ａ）の周りで軸対称な複数のレンズにより構成される。第２光学系１４の光軸１４ａは、例えば、第１光学系１３の光軸１３ａと同軸に設定される。第２光学系１４に入射した照明光Ｌ１は、第２光学系１４の光軸１４ａを含む面（ＹＺ面）に対して一方側を通って、第２光学系１４から出射する。

【0080】

偏向部材１１は、第２光学系１４から出射した照明光Ｌ１が入射する位置に配置されている。偏向部材１１は、例えば、三角プリズム状の部材であり、互いに直交する第１反射面１１ａ及び第２反射面１１ｂを有する。第１反射面１１ａ及び第２反射面１１ｂは、例えば、それぞれ第２光学系１４の光軸１４ａとほぼ４５°の角度をなすように配置される。

【0081】

第２光学系１４から出射した照明光Ｌ１は、第１反射面１１ａで反射して偏向され、ドラムマスクＤＭに保持されたマスクパターンＭ上の照明領域ＩＲに入射する。この照明光Ｌ１は、マスクパターンＭで反射回折することによって、結像光束Ｌ２を発生させる。照明領域ＩＲに入射する照明光Ｌ１、及び照明領域ＩＲから出射する結像光束Ｌ２については、後に図９〜図１４を参照して詳しく説明する。

【0082】

照明領域ＩＲから出射した結像光束Ｌ２は、偏向部材１１の第１反射面１１ａに入射する。結像光束Ｌ２は、第１反射面１１ａで反射することで偏向され、第２光学系１４に入射する。第２光学系１４に入射した結像光束Ｌ２は、先の図２、図３で説明したように、照明領域ＩＲに向かう照明光Ｌ１とは別の光路を通る。第２光学系１４における結像光束Ｌ２の光路は、第２光学系１４の光軸１４ａを含む面（ＹＺ面）に対して、照明光Ｌ１の光路と概ね反対側（＋Ｘ軸側）に配置される。

【0083】

第２光学系１４を通った結像光束Ｌ２は、光分離部１０に入射する。図９に示すように、光分離部１０において結像光束Ｌ２が入射する範囲Ｒ１は、照明光Ｌ１が第１光学系１３から光分離部１０に入射する範囲Ｒ２（通過部１５）と重複しないように、設定される。結像光束Ｌ２が入射する範囲Ｒ１は、例えば、ＹＺ面に関して通過部１５と反対側に設定され、光分離部１０の反射部１６になっている。反射部１６は、瞳面２８又はその近傍に配置されており、また、図３に示したように照明領域ＩＲの各点から出射した主光線Ｌ２ａは、互いにほぼ平行な関係であるので、照明領域ＩＲの各点で発生した光束は、範囲Ｒ２でスポットが重ねあわされるように、反射部１６に入射する。

【0084】

図８に示すように、反射部１６に入射した結像光束Ｌ２は、反射部１６で反射して第２光学系１４に再度入射する。第２光学系１４を通った結像光束Ｌ２は、偏向部材１１の第２反射面１１ｂに入射し、第２反射面１１ｂで反射して偏向される。第２反射面１１ｂで反射した結像光束Ｌ２の主光線の進行方向は、照明領域ＩＲから出射するときの主光線の進行方向と概ね平行な方向であり、第２光学系１４の光軸１４ａに対して非垂直に交差する方向である。

【0085】

結像光束Ｌ２のうち照明領域ＩＲの各点から出射した光束は、第２光学系１４を２回通ることによって、照明領域ＩＲと光学的に共役な中間像面３２上のほぼ１点に収斂する。このようにして、投影光学系ＰＬのうち図４に示した第１投影光学系ＰＬ１は、マスクパターンＭの一部（照明領域ＩＲ）の中間像を、中間像面３２（Ｉｍ）に形成する。中間像面３２は、投影領域ＰＲとも光学的に共役な面であり、投影領域ＰＲの位置および形状を規定するための視野絞り（第３絞り部材）が配置されることがある。

【0086】

図４に示した第２投影光学系ＰＬ２は、例えば、第１投影光学系ＰＬ１の光路における光分離部１０の代わりに、光分離部１０と光学的に共役な位置に凹面鏡３３を配置することで構成される。すなわち、第２投影光学系ＰＬ２は、第１投影光学系ＰＬ１の第２光学系１４と同様の第３光学系３４を含む。中間像面３２を通った結像光束Ｌ２は、偏向部材３５の第１反射面３５ａで反射して偏向され、第３光学系３４を通って凹面鏡３３に入射する。凹面鏡３３に入射した結像光束Ｌ２は、凹面鏡３３で反射して第３光学系３４を再度通った後に、偏向部材３５の第２反射面３５ｂで反射して偏向され、回転ドラムＤＰに支持された基板Ｐ上の投影領域ＰＲに入射する。結像光束Ｌ２のうち中間像面３２の各点から出射した光束は、第３光学系３４を２回通ることによって、中間像面３２と光学的に共役な投影領域ＰＲ内の対応する各点に収斂する。このようにして、第２投影光学系ＰＬ２は、第１投影光学系ＰＬ１によって形成された中間像Ｉｍを投影領域ＰＲに投影する。

【0087】

次に、照明領域ＩＲに入射する際の照明光Ｌ１と照明領域ＩＲから出射する結像光束Ｌ２の状態についてより詳しく説明する。

【0088】

図１０は、照明領域ＩＲに入射する光束（照明光Ｌ１）、及び照明領域ＩＲから出射する結像光束Ｌ２をドラムマスクＤＭの回転中心軸ＡＸ１の方向（Ｙ軸と垂直なＸＺ面内）から見た側面図である。図１１は、照明領域ＩＲから出射する結像光束Ｌ２を、図１０とは直交する方向（Ｚ軸方向）から見た上面図である。

【0089】

図１０（図３参照）に示すように、照明光Ｌ１の主光線Ｌ１ａは、ドラムマスクＤＭの回転中心軸ＡＸ１の方向（Ｙ軸方向）から見たときに、回転中心軸ＡＸ１と円筒面１２の間に一次光源像（第１絞り部材２３）と共役な共役面４０（二次光源像が形成される第１投影光学系ＰＬ１の瞳面２８とも共役）が形成されているように、照明領域ＩＲに入射する。共役面４０（第１共役面）は、例えば、回転中心軸ＡＸ１と照明領域ＩＲとの中央の位置又はその近傍に配置される。すなわち、光分離部１０の通過部１５と反射部１６の位置関係は、マスクパターンＭの半径をｒとしたときに、回転中心軸ＡＸ１から共役面４０までの距離Ｄ３が半径ｒの約半分になるように、設定される。

【0090】

ここでは、照明光Ｌ１の主光線Ｌ１ａの延長線４１は、ドラムマスクＤＭの回転中心軸ＡＸ１に直交する断面において、共役面４０上で交わるように配置される。このような主光線Ｌ１ａの延長線４１の交点１４２は、ドラムマスクＤＭの回転中心軸ＡＸ１と平行な線上に連続的に並んで配置される。すなわち、光分離部１０の通過部１５と反射部１６の位置関係は、照明光Ｌ１のうち円筒面１２の周方向に分布する主光線Ｌ１ａの延長線４１が回転中心軸ＡＸ１と平行な共役面４０上の線と交わるように、設定される。すなわち、照明光学系ＩＬは、光源２０から発生した照明光Ｌ１を、光分離部１０を介して照明領域ＩＲに照射すると共に、照明光Ｌ１の主光線Ｌ１ａを、回転中心軸ＡＸ１と円筒面１２との間の所定位置に向かうように、円筒面１２の周方向に関して傾ける。

【0091】

また、照明光Ｌ１のうちドラムマスクＤＭの回転中心軸ＡＸ１と平行な方向に分布する主光線Ｌ１ａは、互いにほぼ平行な関係で照明領域ＩＲに入射する。そして、図１１に示すように、結像光束Ｌ２の主光線Ｌ２ａは、ドラムマスクＤＭの回転中心軸ＡＸ１と直交する方向（Ｚ軸方向）から見たときに、互いにほぼ平行な関係で照明領域ＩＲから出射する。ここでは、照明光Ｌ１の主光線Ｌ１ａは、Ｚ軸方向から見てドラムマスクＤＭの円筒面１２のほぼ法線方向（Ｘ軸方向）から照明領域ＩＲに入射し、結像光束Ｌ２の主光線Ｌ２ａは、Ｚ軸方向から見てドラムマスクＤＭの円筒面１２のほぼ法線方向（Ｘ軸方向）に向って照明領域ＩＲから出射する。

【0092】

次に、図９、図１２、及び図１３を参照しつつ、光源像と共役な面における瞳の形状について説明する。図１２は、瞳の説明で参照する照明領域ＩＲの代表位置を示す図である。図１３は、光源像と共役な共役面４０におけるスポットを示す図である。ここでは、説明の便宜上、照明領域ＩＲの各点を経由する光束（照明光Ｌ１及び結像光束Ｌ２）は、光源像と共役な面（瞳面２８及び共役面４０）においてスポット形状が円であるものとする。

【0093】

図１２において、符号Ｐ１〜Ｐ９は、Ｘ軸方向から平面視した照明領域ＩＲ上の点を示す。点Ｐ１、点Ｐ２、及び点Ｐ３は、図１０等に示した円筒面１２の周方向に並ぶ点のグループ（第１グループという）である。点Ｐ１は、照明領域ＩＲの＋Ｚ軸側の端、点Ｐ３は照明領域ＩＲの−Ｚ軸側の端、点Ｐ２は点Ｐ１と点Ｐ３の中央に配置されている。同様に、点Ｐ４、点Ｐ５及び点Ｐ６の第２グループ、点Ｐ７、点Ｐ８及び点Ｐ９の第３グループは、それぞれ、円筒面１２の周方向に並ぶ点のグループである。また、点Ｐ１〜点Ｐ３の第１グループは、照明領域ＩＲの−Ｙ軸側の端に配置され、点Ｐ７〜点Ｐ９の第３グループは、照明領域ＩＲの＋Ｙ軸側の端に配置され、点Ｐ４〜点Ｐ６の第２グループは、第１グループと第３グループとの間に配置されている。

【0094】

まず、図９及び図１２を参照しつつ、瞳面２８における照明光Ｌ１の通過範囲について説明する。図１２に示す照明領域ＩＲにおいて回転中心軸ＡＸ１と平行な方向に並ぶ点Ｐ１、点Ｐ４、及び点Ｐ７に入射する照明光Ｌ１の主光線は、照明領域ＩＲの周方向における入射位置がほぼ同じであり、照明領域ＩＲに対する入射角がほぼ同じである。

【0095】

そのため、点Ｐ１、点Ｐ４、及び点Ｐ７に入射する光束は、それぞれ、瞳面２８上の通過範囲の位置が、先の図８も参照するとＸ軸方向に関してほぼ同じになる。そのため、ドラムマスクＤＭ上の照明領域ＩＲ内の点Ｐ１、点Ｐ４、及び点Ｐ７に入射する光束は、照明領域ＩＲ側からみると、ほぼ同じ方向から進んでくる光束となる。ここでは、点Ｐ１、点Ｐ４、及び点Ｐ７に入射する光束は、いずれも、図９に示す瞳面２８上のほぼ同じ範囲Ｒ３を通過する。同様に、回転中心軸ＡＸ１と平行な方向に並ぶ点Ｐ３、点Ｐ６、点Ｐ９に入射する光束は、いずれも、瞳面２８上のほぼ同じ範囲Ｒ４を通過する。

【0096】

また、点Ｐ１に入射する照明光Ｌ１の主光線と点Ｐ３に入射する照明光Ｌ１の主光線は、照明領域ＩＲの周方向における入射位置が異なっており、照明領域ＩＲに対する入射角が異なっている。

【0097】

そのため、照明領域ＩＲ内の点Ｐ１に入射する光束が、瞳面２８を通る通過範囲（範囲Ｒ３）の位置と、照明領域ＩＲ内の点Ｐ３に入射する光束が、瞳面２８を通る通過範囲（範囲Ｒ４）とはＸ軸方向にずれている。

【0098】

図９において、範囲Ｒ３のＹ軸方向の位置は、範囲Ｒ４とほぼ同じである。また、範囲Ｒ３のＸ軸方向の位置は、範囲Ｒ４のＸ軸方向の位置よりも、第１光学系１３の光軸１３ａと光分離部１０の交点１３ｂから離れている。

【0099】

なお、図１２に示す照明領域ＩＲにおいて回転中心軸ＡＸ１と平行な方向に並ぶ点Ｐ２、点Ｐ５、及び点Ｐ８に入射する光束の通過範囲は、図９に図示されていないが、範囲Ｒ３と範囲Ｒ４の間に配置される。同様に、点Ｐ１と点Ｐ３を結ぶ線上の任意の点を通る光束は、この任意の点の点Ｐ１からのずれ量に応じて、範囲Ｒ３から範囲Ｒ４に向ってずれた範囲を通過することになる。そのため、照明領域ＩＲに入射する照明光Ｌ１の瞳面２８上の通過範囲は、例えば、範囲Ｒ３と範囲Ｒ４とを結ぶ長円状の範囲Ｒ２となる。

【0100】

このように、通過部１５の範囲Ｒ２を長円状にすると、回転中心軸ＡＸ１の周方向に分布する結像光束Ｌ２の主光線Ｌ２ａは、照明光を平行光束として照明領域に入射させる場合よりも、互いに平行な関係（テレセントリックな状態）に近くなる。このことは、共役面４０が回転中心軸ＡＸ１と照明領域ＩＲとの中央の位置又はその近傍に配置されるように、光分離部１０やそれ以前の照明光学系を設定することと相まって達成される。

【0101】

次に、図１０、図１２及び図１３を参照しつつ、共役面４０における瞳の形状について説明する。共役面４０における瞳の形状は、照明領域ＩＲに入射した照明光Ｌ１がドラムマスクＤＭの内側に仮想的に伝播したときに、共役面４０に形成される二次光源像の形状に対応したものである。

【0102】

円筒面１２上の照明領域ＩＲ内の周方向に並ぶ点Ｐ１、点Ｐ２、点Ｐ３には、主光線Ｌ１ａの延長線４１が共役面４０上でほぼ１点に重なるように、照明光Ｌ１の主光線Ｌ１ａが入射する。そのため、点Ｐ１、点Ｐ２、点Ｐ３に入射する光束は、それぞれが円筒面１２の内側まで伝播したとすると、共役面４０上での通過範囲の位置が揃うことになり、いずれも図１３に示す範囲Ｒ５を通過することになる。同様の理由により、円筒面１２上の照明領域ＩＲ内の周方向に並ぶ点Ｐ４、点Ｐ５、点Ｐ６に入射する光束は、いずれも同じ範囲Ｒ６を通過し、円筒面１２上の照明領域ＩＲ内の周方向に並ぶ点Ｐ７、点Ｐ８、点Ｐ９に入射する光束は、いずれも同じ範囲Ｒ７を通過することになる。

【0103】

また、回転中心軸ＡＸ１と平行な方向（Ｙ軸方向）に並ぶ点Ｐ１、点Ｐ４、点Ｐ７には、互いにほぼ平行な関係で照明光Ｌ１の主光線Ｌ１ａが入射してくる。そのため、点Ｐ１、点Ｐ４、点Ｐ７に入射する光束は、それぞれが円筒面１２の内側まで伝播したとすると、回転中心軸ＡＸ１と平行なＹ軸方向において、共役面４０上での通過範囲の位置がずれることになる。すなわち、範囲Ｒ５は、共役面４０上の−Ｙ軸側の端に配置され、範囲Ｒ７は、共役面４０上の＋Ｙ軸側の端に配置され、範囲Ｒ６は、範囲Ｒ５と範囲Ｒ７の中央に配置されることになる。結果として、照明領域ＩＲに入射する照明光Ｌ１は、共役面４０における瞳の形状が範囲Ｒ５と範囲Ｒ７とを結ぶ長円状の範囲Ｒ８になる。

【0104】

上述のように、結像光束Ｌ２のうち照明領域ＩＲの各位置で発生する主光線Ｌ２ａは、円筒面１２の周方向と、回転中心軸ＡＸ１と平行な方向（Ｙ軸方向）のそれぞれの方向において、互いにほぼ平行になる。そのため、投影光学系ＰＬは、その入射側（照明領域ＩＲの出射側）がテレセントリックに構成できる。

【0105】

以上のような本実施形態の処理装置Ｕ３（露光装置ＥＸ）は、投影光学系ＰＬに入射する結像光束Ｌ２が平行光束に近くなるように照明光学系ＩＬが構成されているので、投影光学系ＰＬを複雑にしなくとも、湾曲したマスクパターンＭの像を精度よく投影露光することができる。そのため、処理装置Ｕ３は、マスクパターンＭを回転させながら露光処理を実行することで基板Ｐを効率よく露光できる。

【0106】

また、処理装置Ｕ３は、投影光学系ＰＬの瞳面２８に光分離部１０を配置したので、照明光Ｌ１の光路と結像光束Ｌ２の光路を分離することができる。そのため、処理装置Ｕ３は、例えば偏光分離スプリッタ（ＰＢＳ）等を用いて光路を分ける構成と比較して、ＰＢＳにおける光量の損失や迷光の発生を低減することができる。なお、光分離部１０は、ＰＢＳ等で構成されていてもよい。

【0107】

また、光分離部１０は、通過部１５を介して照明領域ＩＲに向かう照明光Ｌ１の通過範囲を規定するので、照明領域ＩＲに入射する際の照明光Ｌ１の主光線Ｌ１ａの向きを高精度に規定することができる。また、光分離部１０は、反射部１６を利用して照明光Ｌ１の通過範囲を規定するので、構成をシンプルにすること等が可能になる。

【0108】

ところで、照明光Ｌ１のうち回転中心軸ＡＸ１に平行な方向に分布する主光線Ｌ１ａの関係（例えば、互いに平行）は、結像光束Ｌ２のうち回転中心軸ＡＸ１に平行な方向に分布する主光線Ｌ２ａ関係（例えば、互いに平行）においても維持される。また、結像光束Ｌ２において円筒面１２の周方向に分布する主光線Ｌ２ａの関係（例えば、互いに平行）は、照明光Ｌ１のうち円筒面１２の周方向に分布する主光線Ｌ１ａの関係（例えば、互いに非平行）から変化する。そのため、例えば、結像光束Ｌ２において円筒面１２の周方向に分布する主光線Ｌ２ａが互いに平行な関係になるように、照明光Ｌ１の広がり角（ＮＡ）を等方的なパワーを有する光学部材で調整すると、結像光束Ｌ２のうち回転中心軸ＡＸ１に平行な方向に分布する主光線Ｌ２ａ関係が互いに平行にならなくなる。

【0109】

本実施形態においては、シリンドリカルレンズ２５によって、ドラムマスクＤＭの円筒面１２上の照明領域ＩＲに達する照明光Ｌ１の広がり角を、回転中心軸ＡＸ１に対応する方向（Ｙ軸方向）と、照明領域ＩＲ内での円筒面１２の周方向とで異ならせている。

【0110】

すなわち、シリンドリカルレンズ２５は、照明領域ＩＲに達する照明光Ｌ１の主光線Ｌ１ａのうち、回転中心軸ＡＸ１に平行な方向に並ぶ主光線Ｌ１ａは互いに平行にしつつ、円筒面１２の周方向に並ぶ主光線Ｌ１ａはその延長線４１が回転中心軸ＡＸ１に平行な共役面４０上の線と交わるように偏向する。そのため、回転中心軸ＡＸ１に平行な方向に分布する結像光束Ｌ２の主光線Ｌ２ａを互いにほぼ平行にするとともに、円筒面１２の周方向に分布する結像光束Ｌ２の主光線Ｌ２ａも互いにほぼ平行にすることができる。なお、照明光Ｌ１の広がり角に異方性を持たせる手法としては、光ファイバーを束ねた導光部材を用いて、この導光部材の光出射側の形状を、例えば、図６中の第１絞り部材２３の開口部２３ａのような長円状または楕円状とし、その光出射側を図６中の第１絞り部材２３の位置に配置しても良い。

【0111】

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態において、上記の実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略する。

【0112】

図１４は、本実施形態によるによる処理装置（露光装置ＥＸ２）の構成を示す図である。図１４に示す露光装置ＥＸ２は、投影光学系ＰＬがオフナー光学系のような光学系で構成されている点で、第１実施形態と異なる。

【0113】

投影光学系ＰＬは、マスクパターンＭの一部（照明領域ＩＲ）の中間像Ｉｍを形成する第１投影光学系ＰＬ１と、第１投影光学系ＰＬ１が形成した中間像を基板Ｐ上の投影領域ＰＲに投影する第２投影光学系ＰＬ２とを備える。ここでは、第１投影光学系ＰＬ１と第２投影光学系ＰＬ２は、それぞれがオフナー光学系のような光学系で構成されている。

【0114】

照明光学系ＩＬは、光源２０から光分離部５０までに配置される要素については、第１実施形態と同様に構成できる。光源２０から発せられた照明光Ｌ１は、均一化光学系１９を通ることによって第２絞り部材２６における光強度分布が均一化される。第２絞り部材２６を通った照明光Ｌ１は、レンズ群２７を通って光分離部５０に入射する。

【0115】

図１５は、図１４中の照明光学系ＩＬの一部及び第１投影光学系ＰＬ１を拡大して示す図である。光分離部５０は、第１実施形態で説明したような通過部１５及び反射部１６を備えるものである。光分離部５０は、照明光Ｌ１の源になる光源像が形成される瞳面の位置またはその近傍に配置される。通過部１５と反射部１６の配置については、第１実施形態と同様である。

【0116】

光分離部５０は、照明光Ｌ１が入射してくる面５０ａと、面５０ａの反対を向く面５０ｂとを有する。面５０ｂは、第１投影光学系ＰＬ１の光路において結像光束Ｌ２が入射する面であり、外部（結像光束Ｌ２の入射側）に向って凸になっている。

【0117】

光分離部５０の通過部１５を通過した照明光Ｌ１は、収差の補正等に用いられるレンズ群５１を通って凹面鏡５３の反射面５３ａに入射する。反射面５３ａは、光分離部５０の面５０ｂと対向するように配置される。凹面鏡５３の反射面５３ａと光分離部５０の面５０ｂは、曲率中心がほぼ同じ位置に配置される湾曲面である。

【0118】

反射面５３ａに入射した照明光Ｌ１は、反射面５３ａで反射することで集光され、収斂しながら偏向部材（平面反射鏡）５４の反射面５４ａに入射する。偏向部材５４の反射面５４ａに入射した照明光Ｌ１は、反射面５４ａで反射することで偏向され、像調整部材５５を通って照明領域ＩＲに入射する。像調整部材５５は、光強度分布の調整、広がり角の調整、収差の補正等に用いられる光学部材（パワーを持つレンズ素子）である。

【0119】

以上のような照明光学系ＩＬは、図３を参照して説明したように、照明領域ＩＲで発生する結像光束Ｌ２の主光線を互いに平行にすべく、照明領域ＩＲへ入射する照明光Ｌ１の主光線の延長線がドラムマスクＤＭの内側で交差するように、構成されている。

【0120】

照明領域ＩＲで発生した結像光束Ｌ２は、像調整部材５５を通って偏向部材５４の反射面５４ａに入射し、反射面５４ａで反射して凹面鏡５３の反射面５３ａに入射する。反射面５３ａに入射した結像光束Ｌ２は、反射面５３ａで反射することによって集光され、収斂しながらレンズ群５１を通って光分離部５０の反射部１６に入射する。反射部１６に入射した結像光束Ｌ２は、反射部１６で反射し、レンズ群５１を通って凹面鏡５３の反射面５３ａに入射する。反射面５３ａに入射した結像光束Ｌ２は、反射面５３ａで反射することによって集光され、収斂しながら偏向部材（平面反射鏡）５６の反射面５６ａに入射する。

【0121】

ここでは、偏向部材５４および偏向部材５６は、偏向部材５４と偏向部材５６との間に結像光束Ｌ２を通すことができるように設けられている。偏向部材５６の反射面５６ａに入射した結像光束Ｌ２は、反射面５６ａで反射することによって偏向され、像調整部材５７を通って中間像面３２に入射する。像調整部材５７は、像調整部材５５と同様の機能を有する光学部材である。このようにして、第１投影光学系ＰＬ１は、マスクパターンＭの一部（照明領域ＩＲ）の中間像Ｉｍを中間像面３２に形成する。

【0122】

図１４の説明に戻り、第２投影光学系ＰＬ２は、例えば、光分離部５０の代わりに凸面鏡６０を配置することで構成される。中間像面３２を通った結像光束Ｌ２は、偏向部材６１の第１反射面６１ａで反射して凹面鏡６２に入射し、凹面鏡６２で反射して凸面鏡６０に入射する。凸面鏡６０に入射した結像光束Ｌ２は、凸面鏡６０で反射して凹面鏡６２に入射し、凹面鏡６２で反射した後に偏向部材６１の第２反射面６１ｂで反射して、回転ドラムＤＰに支持されている基板Ｐ上の投影領域ＰＲに入射する。このようにして、第２投影光学系ＰＬ２は、マスクパターンＭの照明領域ＩＲの中間像Ｉｍを基板Ｐ上の投影領域ＰＲに投影する。

【0123】

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態において、上記の実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略する。

【0124】

図１６は、本実施形態のデバイス製造システムＳＹＳ２（フレキシブル・ディスプレー製造ライン）の構成を示す図である。ここでは、供給ロールＦＲ１から引き出された可撓性の基板Ｐ（シート、フィルム等）が、順次、ｎ台の処理装置Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４，Ｕ５，・・・Ｕｎを経て、回収ロールＦＲ２に巻き上げられるまでの例を示している。

【0125】

図１６においても、ＸＹＺ直交座標系は、基板Ｐの表面（または裏面）がＸＺ面と垂直となるように設定され、基板Ｐの搬送方向（長尺方向）と直交する方向（幅方向）がＹ軸方向に設定されるものとする。

【0126】

次に、本実施形態のデバイス製造システムＳＹＳ２の処理装置Ｕ３（露光装置ＥＸ、基板処理装置）による露光の原理を説明する。図１７は、露光装置ＥＸ３の光学系を説明するための模式図を示す図である。図１８は、照明領域ＩＲに入射する照明光Ｌ１及び照明領域ＩＲから出射する結像光束Ｌ２を示す図である。

【0127】

図１７に示す露光装置ＥＸ３は、マスクパターンＭを保持するドラムマスクＤＭ、照明光学系ＩＬ、投影光学系ＰＬ、及び基板Ｐを支持する回転ドラムＤＰ（図１６に示した基板支持ロールＤＲ５）を備える。

【0128】

ドラムマスクＤＭは、円筒面状の外周面（以下、円筒面１２ともいう）を有し、反射型のマスクパターンＭを円筒面１２に沿うように円筒面状に湾曲させて保持する。円筒面は、所定の中心線（回転中心軸ＡＸ１）の回りに所定半径で湾曲した面のことであり、例えば、円柱又は円筒の外周面の少なくとも一部である。

【0129】

照明光学系ＩＬは、ドラムマスクＤＭに保持されたマスクパターンＭ上の照明領域ＩＲを、投影光学系ＰＬの一部を介して照明光Ｌ１で落射照明する。照明光学系ＩＬは、照明光Ｌ１の源になる光源像Ｌ０を形成する第１光学系１３と、投影光学系ＰＬの一部を兼ねた第２光学系１４とを含む。第１光学系１３によって形成される光源像Ｌ０は、光分離部１０の通過部１５（透過部）の近傍に形成され、光源像Ｌ０から進む照明光Ｌ１は、通過部１５を介して第２光学系１４に入射し、第２光学系１４を通って照明領域ＩＲに入射する。

【0130】

投影光学系ＰＬは、照明領域ＩＲで発生した反射光束を、回転ドラムＤＰに支持されている基板Ｐに投射することで、マスクパターンＭ上の照明領域ＩＲの像を基板Ｐに投影する。投影光学系ＰＬは、照明領域ＩＲの中間像Ｉｍを形成する第１投影光学系ＰＬ１と、第１投影光学系ＰＬ１が形成した中間像Ｉｍを基板Ｐに投影する第２投影光学系ＰＬ２とを備える。第１投影光学系ＰＬは、光分離部１０と、光分離部１０と照明領域ＩＲとの間の光路に配置された第２光学系（光学系）１４とを含む。以下の説明において、照明光Ｌ１によって照明されているマスクパターンＭで発生して基板に投射される光束を、適宜、結像光束Ｌ２という。

【0131】

照明領域ＩＲで発生した結像光束Ｌ２は、第１投影光学系ＰＬ１の第２光学系１４を通って光分離部１０の反射部１６で反射した後に、第２光学系１４を再度通って偏向部材１７に入射する。偏向部材１７に入射した結像光束Ｌ２は、偏向部材１７によって偏向され、凹面鏡１８に入射する。

【0132】

照明領域ＩＲ内のある点から発生した光束（結像光束Ｌ２）は、第２光学系１４を２回通ることによって、照明領域ＩＲと光学的に共役な中間像面４２上の対応する点（共役点）に収斂する。このように、第１投影光学系ＰＬ１は、照明光Ｌ１によって照明されているマスクパターンＭの一部（照明領域ＩＲ）の中間像Ｉｍを中間像面４２に形成する。照明領域ＩＲが光出射側に向って凸の円筒面状であるので、中間像面４２は、光入射側（偏向部材１７側）に向って凹の円筒面状になる。

【0133】

凹円筒面鏡（以下、単に凹面鏡と呼ぶ）１８は、中間像面４２の位置またはその近傍に配置されている。凹面鏡１８は、中間像面４２に沿うように、光入射側に向って凹の円筒面状に湾曲している。凹面鏡１８で反射した結像光束Ｌ２は、第２投影光学系ＰＬ２の光学部材（レンズ、ミラー等）を経由して投影領域ＰＲに投射される。このようにして、マスクパターンＭの照明領域ＩＲの像は、回転ドラムＤＰに支持された基板Ｐ上の投影領域ＰＲに投影される。

【0134】

ここで、凹面鏡１８が設けられていない構成（単なる平面鏡の場合）を想定する。この構成において、第２投影光学系ＰＬ２の像面は、第１投影光学系ＰＬ１の像面（中間像面）と同様に光入射側に向って凹の円筒面状になり、投影領域の接平面に対して投影領域と反対側に湾曲する（投影領域と凹凸の向きが逆になる）ことになる。そのため、湾曲した投影領域の周方向において接平面との接線から離れるにつれて、デフォーカスが大きくなる。

【0135】

図１７に示す露光装置ＥＸ３において、凹面鏡１８は、第２投影光学系ＰＬ２の像面が光入射側に向って凸状となるように、像面を変換する。換言すると、凹面鏡１８は、第２投影光学系ＰＬ２の像面の曲率中心が投影領域ＰＲに対して投影領域ＰＲの曲率中心と同じ側に配置されるように、第２投影光学系ＰＬ２の像面を変換する。そのため、第２投影光学系ＰＬ２の像面は、円筒面状に湾曲した基板Ｐ上の投影領域ＰＲに沿うような形状になり、結果として、露光装置ＥＸ３は、所望のパターンを精度よく忠実に転写することができ、高精細なパターン露光が可能となる。

【0136】

ところで、図１８に示すように照明領域ＩＲが円筒面状に湾曲しているので、本実施形態では、照明光Ｌ１の主光線Ｌ１ａの照明領域ＩＲに対する入射角を、円筒面１２の周方向における主光線Ｌ１ａの入射位置に応じて異ならせる。すなわち、通常の照明系によるケーラー照明法のように、物面に入射する照明光の主光線を互いに平行するのではなく、円筒面１２の半径のほぼ半分の位置に収斂するような主光線にする。このようにすると、照明領域ＩＲ内の各点で発生する反射光束（結像光束Ｌ２）の主光線Ｌ２ａが、円筒面１２の周方向に関して互いに平行な状態（テレセントリック）になる。

【0137】

本実施形態において、照明光学系ＩＬは、円筒面１２の周方向に関して、照明光Ｌ１の主光線が非平行となる非テレセントリック系として構成され、結像光束Ｌ２の主光線を周方向に関して平行になるようにする。その為、図１８に示すように、照明光Ｌ１の主光線Ｌ１ａを延長した延長線４１が円筒面１２の内側で半径の約半分の位置で交差するように、構成されている。

【0138】

このような結像光束Ｌ２において、照明領域ＩＲ上の各点で発生した主光線Ｌ２ａは、例えば、互いに平行な関係で照明領域ＩＲから出射する。ドラムマスクＤＭの中心線（回転中心軸ＡＸ１）の方向から見たときの各主光線Ｌ２ａの進行方向は、例えば、各主光線Ｌ２ａの照明領域ＩＲ上の発生位置と回転中心軸ＡＸ１とを結ぶ線（径方向）に対して交差する方向である。また、図１７に示したように、回転中心軸ＡＸ１の方向から見たときの各主光線Ｌ２ａの進行方向は、例えば、第２光学系１４の光軸１４ａと非垂直に交差する方向である。

【0139】

上述したように、照明光学系ＩＬは、第１投影光学系ＰＬ１の入射側がテレセントリックになるように構成されているが、投影光学系ＰＬを通る結像光束Ｌ２は、例えば第１投影光学系ＰＬ１で発生す収差等によって、テレセントリックな関係が崩れることがある。凹面鏡１８は、例えば第１投影光学系ＰＬ１で発生する収差等を加味して、基板Ｐに投影される像の特性を調整するように設けられている。そのため、露光装置ＥＸ３は、湾曲したマスクパターンＭを用いる場合においても、精度よく露光できる。

【0140】

また、第１投影光学系ＰＬ１は、例えば、倍率がＮ倍（ただし、Ｎ＜１）の縮小光学系として構成される。すなわち、第１投影光学系ＰＬ１は、中間像面４２にマスクパターンＭの一部分の像を縮小倍率で形成する。このような構成にすることで、結像光束Ｌ２において主光線Ｌ２ａのテレセントリックな関係からのずれ量を小さくすることができる。投影光学系ＰＬは、例えば、マスクパターンＭの投影領域ＰＲの一部分の像を等倍率で投影領域ＰＲに形成する等倍光学系であり、第２投影光学系ＰＬ２は、倍率が１／Ｎ倍の拡大光学系として構成される。

【0141】

なお、投影光学系ＰＬが全体として等倍光学系である場合に、第１投影光学系ＰＬ１及び第２投影光学系ＰＬ２は、いずれも等倍光学系であってもよいし、一方が縮小光学系であって他方が拡大光学系であってもよい。また、投影光学系ＰＬは、全体として縮小光学系であってもよいし、全体として拡大光学系であってもよい。

【0142】

次に、処理装置Ｕ３（露光装置ＥＸ３）の構成についてより詳しく説明する。

【0143】

図１９は、露光装置ＥＸ３の構成を示す図である。露光装置ＥＸ３は、マスクパターンＭを保持して回転中心軸ＡＸ１の周りで回転可能なドラムマスクＤＭ（マスク保持部材）と、基板Ｐを支持して回転中心軸ＡＸ２の周りで回転可能な回転ドラムＤＰ（基板支持部材）とを備える。回転ドラムＤＰの回転中心軸ＡＸ２は、例えば、ドラムマスクＤＭの回転中心軸ＡＸ１とほぼ平行に設定される。

【0144】

ドラムマスクＤＭは、一定半径の円柱状又は円筒状の部材であり、その外周面が円筒面１２である。マスクパターンＭは、例えば、ドラムマスクＤＭの外周面に巻き付けられて、ドラムマスクＤＭに対してリリース可能に取り付けられる。マスクパターンＭは、例えばドラムマスクＤＭの表面に蒸着法等を用いて形成されていてもよく、ドラムマスクＤＭからリリース不能でもよい。リリース可能なマスクパターンＭとしては、極薄ガラスシート（厚さ１００μｍ程度）に蒸着されたクロム層をパターニングしたもの、透明な樹脂やプラスチックのシートに遮光層でパターニングしたものが使われる。このようなシート状のマスクパターンＭをドラムマスクＤＭに巻き付ける場合、或いはドラムマスクＤＭの表面に直接マスクパターンＭを描画形成する場合のいずれにおいても、円筒面状に湾曲したマスクパターンＭの半径（直径）を精密に把握しておくことが重要である。

【0145】

回転ドラムＤＰは、一定半径の円柱状又は円筒状の部材であり、その外周面が円筒面状である。基板Ｐは、例えば、回転ドラムＤＰの外周面の一部に巻きつけられることで、回転ドラムＤＰに支持される。マスクパターンＭの像が投影される投影領域ＰＲは、回転ドラムＤＰの外周面の近傍に配置される。基板Ｐを支持する基板支持部材の構成は、適宜変更可能である。例えば、基板Ｐは、複数の搬送ローラに懸架されることで支持されていてもよく、この場合に投影領域ＰＲが複数の搬送ローラの間に平面状に配置されていてもよい。

【0146】

図１９のように、照明光学系ＩＬは、ドラムマスクＤＭに保持されたマスクパターンＭ上の照明領域ＩＲを、ケーラー照明のような照明法により均一な明るさで照明する。投影光学系ＰＬは、照明領域ＩＲで発生する結像光束Ｌ２を、回転ドラムＤＰに支持された基板Ｐ上の投影領域ＰＲに向けて投射することにより、マスクパターンＭの一部分（照明領域ＩＲ内）の像を基板Ｐ上の投影領域ＰＲに結像する。

【0147】

露光装置ＥＸ３は、いわゆる走査露光装置であり、ドラムマスクＤＭと回転ドラムＤＰとを所定の回転速度比で同期回転させることによって、ドラムマスクＤＭに保持されたマスクパターンＭの像を、回転ドラムＤＰに支持された基板Ｐの表面（円筒面に沿って湾曲した面）に連続的に繰り返し投影露光する。

【0148】

露光装置ＥＸ３は、例えば、ドラムマスクＤＭ及び回転ドラムＤＰをそれぞれ回転駆動するための回転駆動部と、ドラムマスクＤＭ及び回転ドラムＤＰのそれぞれの位置を検出する位置検出部（ロータリーエンコーダ等）と、ドラムマスクＤＭ及び回転ドラムＤＰのそれぞれの位置を調整するための移動部と、露光装置ＥＸ３の各部を制御する制御部とを備える。

【0149】

露光装置ＥＸ３の制御部は、位置検出部が検出したドラムマスクＤＭ及び回転ドラムＤＰの回転位置に基づいて回転駆動部を制御することで、ドラムマスクＤＭと回転ドラムＤＰとを所定の回転速度比で同期回転させる。また、この制御部は、位置検出部の検出結果に基づいて移動部を制御することで、ドラムマスクＤＭと回転ドラムＤＰの相対位置を調整可能である。

【0150】

次に、照明光学系ＩＬについて、より詳しく説明する。照明光学系ＩＬの第１光学系１３は、光源２０から光分離部１０に至る光路に配置された均一化光学系１９と、均一化光学系１９から光分離部１０に至る光路に配置されたレンズ群２７とを備える。

【0151】

均一化光学系１９は、光源２０から発せられた光により複数の一次光源像を形成し、複数の一次光源像からの光束を重畳することで光強度分布を均一にする。均一化光学系１９から出射する照明光Ｌ１は、レンズ群２７の光軸２７ａに対して非平行な方向に進行して、レンズ群２７に入射する。レンズ群２７は、均一化光学系１９が形成する一次光源像と共役な二次光源像を形成する。ここでは、レンズ群２７が軸対称な光学系であり、レンズ群２７の光軸２７ａを第１光学系１３の光軸１３ａとする。

【0152】

本実施形態の光源２０について、例えば、第１実施形態と同様に構成できる。なお、本実施形態では、図１６に示した照明ユニットＩＵは、例えば、光源２０及び第１光学系１３を含む。

【0153】

図２０は、均一化光学系１９の構成を示す図である。図２０に示す均一化光学系１９は、インプットレンズ２１、フライアイレンズ２２、第１絞り部材２３、リレーレンズ（集光レンズ）２４、シリンドリカルレンズ２５、及び第２絞り部材２６を備える。

【0154】

本実施形態のインプットレンズ２１について、例えば、第１実施形態と同様に構成できる。なお、本実施形態のインプットレンズ２１の光軸２１ａは、レンズ群２７（図１９参照）の光軸２７ａとほぼ平行であって、光軸２７ａと直交するＸ軸方向において光軸２７ａから＋Ｘ軸側にずれている。

【0155】

本実施形態のフライアイレンズ２２について、例えば、第１実施形態と同様に構成できる。なお、本実施形態のフライアイレンズ２２は、インプットレンズ２１から出射した照明光Ｌ１をレンズ要素２２ｂごとに空間的に分割する。フライアイレンズ２２から光が出射する出射端面２２ｃには、レンズ要素２２ｂごとに一次光源像（集光点）が形成される。この一次光源像が形成される面は、後に説明する共役面（第１共役面）４０（図２４等に示す）と光学的に共役である。

【0156】

第１絞り部材２３は、いわゆる開口絞りであり、フライアイレンズ２２（図２０参照）の出射端面２２ｃまたはその近傍に配置される。図２１は、第１絞り部材２３の構成を示す図である。第１絞り部材２３は、フライアイレンズ２２からの照明光Ｌ１の少なくとも一部が通る長円状又は楕円形状の開口２３ａを有し、開口２３ａの中心は、例えば、インプットレンズ２１（図２０参照）の光軸２１ａとほぼ同軸に設定される。

【0157】

図２０に示すように、第１絞り部材２３はインプットレンズ２１の光軸２１ａと直交した面（ＸＹ面と平行）に配置される。また、開口２３ａは第１方向（Ｘ軸方向）の内寸（寸法）Ｄ１が、回転中心軸ＡＸ１に平行な方向に対応した第２方向（Ｙ軸方向）の内寸（寸法）Ｄ２よりも小さい。内寸（寸法）Ｄ１の第１方向は、図１７又は図１９中のドラムマスクＤＭ上の照明領域ＩＲ内では、円筒面１２の周方向と一致している。

【0158】

なお、本実施形態において第１方向、および第２方向に関して、第１実施形態と同様に定義できる。

【0159】

図２２Ａ及び２２Ｂは、第１絞り部材２３から光分離部１０までの構成を示す図である。図２２Ａには、回転中心軸ＡＸ１に直交する面における平面図を示す。図２２Ｂには、回転中心軸ＡＸ１に平行な面における平面図を示した。

【0160】

図２２Ａに示すように、第１絞り部材２３の開口２３ａは、第１光学系１３の光軸１３ａに対して一方側（＋Ｘ軸側）に偏らせて配置されている。また、図２２Ｂに示すように、第１絞り部材２３の開口２３ａは、Ｙ軸方向において第１光学系１３の光軸１３ａに関して対称的に配置されている。すなわち、第１絞り部材２３は、Ｘ軸方向から見て開口２３ａの中心を第１光学系１３の光軸１３ａが通るように、配置されている。

【0161】

リレーレンズ（集光レンズ）２４は、第１絞り部材２３を通った光が入射する位置に配置されている。リレーレンズ２４は、フライアイレンズ２２に形成された複数の一次光源像(集光点)からの光束を重畳するように、設けられている。フライアイレンズ２２に形成された複数の一次光源像からの照明光Ｌ１は、重畳される位置での光強度分布が均一化される。

【0162】

シリンドリカルレンズ２５は、フライアイレンズ２２において一次光源像が形成される位置から第２絞り部材２６に至る光路に配置されている。シリンドリカルレンズ２５は、ドラムマスクＤＭ（図１７参照）の円筒面１２（マスクパターン面）の周方向の円弧を含む面、すなわち回転中心軸ＡＸ１と垂直なＸＺ面に関する屈折力（パワー）が、回転中心軸ＡＸ１と平行な方向のＹＺ面に関する屈折力（パワー）よりも大きい光学部材（レンズ群）として構成される。

【0163】

第２絞り部材２６は、いわゆる視野絞りであり、照明領域ＩＲの位置及び形状を規定する。第２絞り部材２６は、照明領域ＩＲと共役な位置またはその近傍に配置されている。図２２Ａに示すように、第２絞り部材２６において照明光Ｌ１が通る開口の中心位置は、第１光学系１３の光軸１３ａによりも＋Ｘ軸側にずれている。また、図２２Ｂに示すように、第２絞り部材２６において照明光Ｌ１が通る開口の中心位置は、第１光学系１３の光軸１３ａとほぼ同じ位置に配置されている。

【0164】

フライアイレンズ２２に形成された複数の一次光源像からの光は、リレーレンズ２４及びシリンドリカルレンズ２５によって第２絞り部材２６の位置に重畳され、第２絞り部材２６における光強度分布が均一化される。すなわち、インプットレンズ２１、フライアイレンズ２２、リレーレンズ２４、及びシリンドリカルレンズ２５は、照明光Ｌ１の光強度分布を均一化する。

【0165】

なお、照明光学系ＩＬは、一次光源像から第２絞り部材２６に至る光路の少なくとも一部に配置され、一次光源像を源とする照明光Ｌ１の光強度分布を第２絞り部材２６の位置又はその近傍において均一にする均一化光学系１９を含む。また、照明光学系ＩＬは、例えば投影光学系ＰＬが視野絞りを備えている場合に、第２絞り部材２６を備えていなくてもよい。また、均一化光学系１９は、フライアイレンズ２２の代わりにロッドレンズを用いて構成することもできる。この場合に、照明光学系ＩＬの構成は、ロッドレンズにおいて光の出射する出射端面が照明領域ＩＲと光学的に共役になるように、適宜変更される。

【0166】

レンズ群２７は、例えば、所定の軸を回転中心とする軸対称な複数のレンズで構成される。図２２Ｂに示すように、レンズ群２７は、Ｘ軸方向から見たときに第１絞り部材２３と光学的に共役な瞳面２８を形成する。瞳面２８上には、図１７に示したように、照明領域ＩＲに照射される照明光Ｌ１の源になる光源像Ｌ０（二次光源像）が形成される。

【0167】

第１投影光学系ＰＬ１の瞳面２８に形成される二次光源像Ｌ０は、照明光路に沿ってドラムマスクＤＭの円筒面１２上に射影してみると、円筒面１２の周方向の寸法が回転中心軸（中心線）ＡＸ１の方向の寸法よりも大きく設定される。

【0168】

また、第２共役面（瞳面２８）に形成される二次光源像Ｌ０の分布範囲は、その二次光源像Ｌ０の分布範囲を照明光路に沿ってドラムマスクＤＭの円筒面１２上に射影してみると、回転中心軸（中心線）ＡＸ１の方向の寸法が円筒面１２の周方向の寸法よりも小さくなるように、設定されている。

【0169】

ところで、レンズ群２７は、第１絞り部材２３に形成された一次光源像からの光束のうち、Ｙ軸方向に広がる成分を瞳面２８上に収斂するように、構成されている。ここで、シリンドリカルレンズ２５のパワーがＸ軸方向とＹ軸方向とで異なっていることから、一次光源像（第１絞り部材２３の開口２３ａ）の各点からＸ軸方向に広がる成分は、図２２Ａに示すように瞳面２８上の対応する各点上では収斂しない。換言すると、瞳面２８は、Ｘ軸方向から見たときに第１絞り部材２３と光学的に共役な関係であり、Ｙ軸方向から見たときに第１絞り部材２３と光学的に共役でなくてもよい。

【0170】

本実施形態の光分離部１０について、例えば、第１実施形態と同様に構成できる。なお、本実施形態の光分離部１０は、光が透過する材質のレンズ部材３０と、レンズ部材３０の表面に形成された反射膜３１とを含む。レンズ部材３０は、例えばメニスカスレンズのような形状であり、第１光学系１３から照明光Ｌ１が入射してくる面３０ａ側が凸面であり、面３０ａの反対を向く面３０ｂ側が凹面である。面３０ｂは、例えば、球面の一部を含む湾曲面である。反射膜３１は、レンズ部材３０の面３０ｂに設けられている。

【0171】

図２３は、光分離部１０の構成を示す平面図である。図２３に示すように、光分離部１０は、第１光学系１３からの照明光Ｌ１の少なくとも一部が通過する通過部１５と、マスクパターンＭ上の照明領域ＩＲで発生した結像光束Ｌ２（図１７参照）が反射する反射部１６とを備える。光分離部１０は、一次光源像から照明領域ＩＲに至る光路と照明領域ＩＲから中間像面４２に至る光路とにまたがって配置される。 本実施形態の光分離部１０の反射部１６は、例えば球面の一部を含む凹面状に湾曲した反射面（反射膜３１）を含む。

【0172】

図１９に示したように、第２光学系１４は、光分離部１０の通過部１５を通過した照明光Ｌ１が入射する位置に配置されている。第２光学系１４は、照明領域ＩＲが第１絞り部材２３と光学的に共役になるように、照明光Ｌ１を集光する。すなわち、レンズ群２７及び第２光学系１４は、第２絞り部材２６と光学的に共役な面を照明領域ＩＲに形成する。

【0173】

第２光学系１４は、例えば、所定の中心軸の周りで軸対称な複数のレンズにより構成される。本実施形態においては、この所定の中心軸を第２光学系１４の光軸１４ａとする。第２光学系１４の光軸１４ａは、例えば、第１光学系１３の光軸１３ａと同軸に設定される。第２光学系１４に入射した照明光Ｌ１は、第２光学系１４の光軸１４ａを含む面（ＹＺ面）に関して一方側と通って、第２光学系１４から出射する。第２光学系１４から出射した照明光Ｌ１は、ドラムマスクＤＭに保持されたマスクパターンＭ上の照明領域ＩＲに入射する。この照明光Ｌ１が、マスクパターンＭで反射回折することによって、結像光束Ｌ２が発生する。

【0174】

ここで、照明領域ＩＲに入射する際の照明光Ｌ１と照明領域ＩＲから出射する結像光束Ｌ２について、より詳しく説明する。

【0175】

図２４は、照明領域ＩＲに入射する光束（照明光Ｌ１）、及び照明領域ＩＲから出射する結像光束Ｌ２をドラムマスクＤＭの回転中心軸ＡＸ１の方向（Ｙ軸方向）から見た側面図である。図２５は、照明領域ＩＲから出射する結像光束Ｌ２を、図２４とは直交する方向（Ｚ軸方向）から見た上面図である。本実施形態において、照明光Ｌ１と結像光束Ｌ２に関する図２４及び図２５における説明は、第１実施形態の図１０及び図１１における説明と同様の内容なので、ここではその説明を省略する。

【0176】

次に、光源像と共役な面（瞳面２８、共役面４０）における瞳の形状について説明する。図２６は、瞳の説明で参照する照明領域ＩＲの代表位置を示す図である。図２７は、光源像と共役な共役面４０における瞳の形状を示す図である。ここでは、説明の便宜上、照明領域ＩＲの各点を経由する光束（照明光Ｌ１及び結像光束Ｌ２）は、光源像と共役な面（瞳面２８及び共役面４０）においてスポット形状が円であるものとする。

【0177】

図２６において、符号Ｐ１〜Ｐ９は、Ｘ軸方向から平面視した照明領域ＩＲ上の点を示す。点Ｐ１、点Ｐ２、及び点Ｐ３は、ドラムマスクＤＭの円筒面１２の周方向（平面視したときのＸ方向）に並ぶ点のグループ（第１グループという）である。点Ｐ１は、照明領域ＩＲの＋Ｘ軸側の端、点Ｐ３は照明領域ＩＲの−Ｘ軸側の端、点Ｐ２は点Ｐ１と点Ｐ３の中央に配置されている。同様に、点Ｐ４、点Ｐ５及び点Ｐ６の第２グループ、点Ｐ７、点Ｐ８及び点Ｐ９の第３グループは、それぞれ、円筒面１２の周方向に並ぶ点のグループである。また、点Ｐ１〜点Ｐ３の第１グループは、照明領域ＩＲの−Ｙ軸側の端に配置され、点Ｐ７〜点Ｐ９の第３グループは、照明領域ＩＲの＋Ｙ軸側の端に配置され、点Ｐ４〜点Ｐ６の第２グループは、第１グループと第３グループとの間に配置されている。

【0178】

まず、瞳面２８（光分離部１０）における照明光Ｌ１の通過範囲について説明する。図２６に示す照明領域ＩＲの周縁上で回転中心軸ＡＸ１（Ｙ軸方向）と平行な方向に並ぶ点Ｐ１、点Ｐ４、及び点Ｐ７に入射する照明光Ｌ１の主光線は、照明領域ＩＲの周方向における入射位置がほぼ同じであり、照明領域ＩＲに対する入射角がほぼ同じである。そのため、点Ｐ１、点Ｐ４、及び点Ｐ７に入射する光束は、それぞれ、光分離部１０（瞳面２８）上の通過範囲の位置が、図２２Ａにおいて、Ｘ軸方向では揃うことになる。従って、図２３に示すように、点Ｐ１、点Ｐ４、及び点Ｐ７に入射する光束は、いずれも、光分離部１０（瞳面２８）上の範囲Ｒ３を通過する。同様に、回転中心軸ＡＸ１と平行な方向に並ぶ照明領域ＩＲ内の点Ｐ３、点Ｐ６、点Ｐ９に入射する光束は、いずれも、瞳面２８上の範囲Ｒ４を通過する。

【0179】

また、点Ｐ１に入射する照明光Ｌ１の主光線と点Ｐ３に入射する照明光Ｌ１の主光線は、照明領域ＩＲ（円筒面１２）の周方向における入射位置が異なっており、照明領域ＩＲに対する入射角が異なっている。

【0180】

そのため、点Ｐ１に入射する光束が通る光分離部１０（瞳面２８）上の通過範囲（範囲Ｒ３）と、点Ｐ３に入射する光束が通る光分離部１０（瞳面２８）上の通過範囲（範囲Ｒ４）とは、瞳面２８上ではＸ軸方向にずれ、照明領域ＩＲでは円筒面１２の周方向にずれている。

【0181】

図２３において、瞳面２８上での範囲Ｒ３のＹ軸方向の位置は、範囲Ｒ４とほぼ同じである。また、範囲Ｒ３のＸ軸方向の位置は、範囲Ｒ４のＸ軸方向の位置よりも、第１光学系１３の光軸１３ａと光分離部１０の交点１３ｂから離れている。

【0182】

なお、図２６に示す照明領域ＩＲにおいて回転中心軸ＡＸ１と平行なＹ軸方向に並ぶ点Ｐ２、点Ｐ５、及び点Ｐ８に入射する光束の通過範囲は、図２３に図示されていないが、範囲Ｒ３と範囲Ｒ４の間に配置される。同様に、点Ｐ１と点Ｐ３を結ぶ線上の任意の点を通る光束は、この任意の点の点Ｐ１からのずれ量に応じて、範囲Ｒ３から範囲Ｒ４に向ってずれた範囲を通過することになる。そのため、照明領域ＩＲに入射する照明光Ｌ１の瞳面２８上の通過範囲は、例えば、範囲Ｒ３と範囲Ｒ４とを結ぶ長円状の範囲Ｒ２となる。

【0183】

このように、通過部１５の範囲Ｒ２を長円状にすると、回転中心軸ＡＸ１の周方向に分布する結像光束Ｌ２の主光線Ｌ２ａは、照明光を平行光束として照明領域に入射させる場合よりも、互いに平行な関係（テレセントリックな状態）に近くなる。このことは、共役面４０が回転中心軸ＡＸ１と照明領域ＩＲとの中央の位置又はその近傍に配置されるように、光分離部１０やそれ以前の照明光学系を設定することと相まって達成される。

【0184】

次に、共役面４０における瞳の形状について説明する。共役面４０における瞳の形状は、照明領域ＩＲに入射した照明光Ｌ１がドラムマスクＤＭの内側に仮想的に伝播したときに、共役面４０に形成されるスポットの形状とほぼ同じである。

【0185】

円筒面１２の周方向に並ぶ照明領域ＩＲ中の点Ｐ１、点Ｐ２、点Ｐ３には、主光線Ｌ１ａの延長線４１（図２４参照）が共役面４０上でほぼ１点に重なるように、照明光Ｌ１の主光線Ｌ１ａが入射する。そのため、点Ｐ１、点Ｐ２、点Ｐ３に入射する光束は、それぞれが円筒面１２の内側まで伝播したとすると、共役面４０上での通過範囲の位置が揃うことになり、いずれも図２７に示す範囲Ｒ５を通過することになる。同様の理由により、円筒面１２の周方向に並ぶ照明領域ＩＲ中の点Ｐ４、点Ｐ５、点Ｐ６に入射する光束は、いずれも範囲Ｒ６を通過し、円筒面１２の周方向に並ぶ点Ｐ７、点Ｐ８、点Ｐ９に入射する光束は、いずれも範囲Ｒ７を通過することになる。

【0186】

また、回転中心軸ＡＸ１と平行な方向（Ｙ軸方向）に並ぶ照明領域ＩＲ中の点Ｐ１、点Ｐ４、点Ｐ７には、照明光Ｌ１の主光線Ｌ１ａが互いにほぼ平行な関係で入射してくる。そのため、点Ｐ１、点Ｐ４、点Ｐ７に入射する光束は、それぞれが円筒面１２の内側まで伝播したとすると、回転中心軸ＡＸ１と平行なＹ軸方向において、共役面４０上での通過範囲の位置がずれることになる。すなわち、範囲Ｒ５は、共役面４０上の−Ｙ軸側の端に配置され、範囲Ｒ７は、共役面４０上の＋Ｙ軸側の端に配置され、範囲Ｒ６は、範囲Ｒ５と範囲Ｒ７の中央に配置されることになる。結果として、図２７に示すように、照明領域ＩＲに入射する照明光Ｌ１は、共役面４０における瞳の形状が範囲Ｒ５と範囲Ｒ７とを結ぶ長円状の範囲Ｒ８になる。

【0187】

上述のように、結像光束Ｌ２のうち照明領域ＩＲの各位置で発生する主光線Ｌ２ａは、円筒面１２の周方向と、回転中心軸ＡＸ１と平行な方向（Ｙ軸方向）のそれぞれの方向において、互いにほぼ平行になる。そのため、投影光学系ＰＬは、その入射側（照明領域ＩＲ側）がテレセントリックに構成できる。なお、図１９等に示すように、照明領域ＩＲから出射するときの結像光束Ｌ２の主光線Ｌ２ａの進行方向は、回転中心軸ＡＸ１の方向から見たときに、第２光学系１４の光軸１４ａと非垂直に交差する方向である。

【0188】

次に、投影光学系ＰＬについてより詳しく説明する。図２８は、第１投影光学系として機能する光路を示す図である。図２９は、第２投影光学系として機能する光路を示す図である。

【0189】

投影光学系ＰＬは、図２８に示すように中間像Ｉｍを形成する第１投影光学系ＰＬ１と、図２９に示すように中間像Ｉｍを基板Ｐに投影する第２投影光学系ＰＬ２とを備える。第１投影光学系ＰＬ１と第２投影光学系ＰＬ２は、例えば、円形イメージフィールドを分割したハーフ・イメージフィールドタイプの反射屈性型投影光学系としてテレセントリックに構成される。

【0190】

図２８に示す第１投影光学系ＰＬ１は、第２光学系１４、光分離部１０、偏向部材１７、レンズ群４３、及び偏向部材４４を含む。

【0191】

第２光学系１４は、上述したように照明光学系ＩＬの一部を兼ねており、レンズ群４５及びレンズ群４６を含む。レンズ群４５及びレンズ群４６は、照明光学系ＩＬが形成する光源像と共役な面（第１投影光学系ＰＬ１の瞳面２８）を形成する。

【0192】

レンズ群４５は、第２投影光学系ＰＬ２の光軸ＰＬ２ａを含み回転中心軸ＡＸ１（図１９参照）に平行な面（ＸＹ面）に対して、照明領域ＩＲ（ドラムマスクＤＭ）と同じ側に配置されている。レンズ群４６は、第２投影光学系ＰＬ２の光軸ＰＬ２ａを含み回転中心軸ＡＸ１（図１９参照）に平行な面（ＸＹ面）に対して、照明領域ＩＲ（ドラムマスクＤＭ）と反対側に配置されている。

【0193】

第２光学系１４に入射した結像光束Ｌ２は、照明領域ＩＲに向かう照明光Ｌ１（図１９参照）とは別の光路を通る。第２光学系１４における結像光束Ｌ２の光路は、第２光学系１４の光軸１４ａを含む面（ＹＺ面）に対して、照明光Ｌ１の光路と概ね反対側（＋Ｘ軸側）に配置される。

【0194】

第２光学系１４を通った結像光束Ｌ２は、光分離部１０に入射する。光分離部１０（図２３参照）において結像光束Ｌ２が入射する範囲Ｒ１は、照明光Ｌ１が第１光学系１３から光分離部１０に入射する範囲Ｒ２（通過部１５）と重複しないように、設定される。結像光束Ｌ２が入射する範囲Ｒ１は、例えば、ＹＺ面に関して通過部１５と反対側に設定され、光分離部１０の反射部１６になっている。反射部１６は、瞳面２８又はその近傍に配置されており、また、図１８に示したように照明領域ＩＲの各点から出射した主光線Ｌ２ａは、互いにほぼ平行な関係であるので、照明領域ＩＲの各点で発生した光束は、範囲Ｒ２でスポットが重ねあわされるように、反射部１６に入射する。

【0195】

図２８に示すように、光分離部１０の反射部１６に入射した結像光束Ｌ２は、反射部１６で反射して第２光学系１４のレンズ群４６を通り、偏向部材１７に入射する。偏向部材１７は、例えばプリズムミラーであり、光分離部１０から結像光束Ｌ２が入射する面が平面状の反射面である。

【0196】

偏向部材１７は、第２光学系１４を通って照明領域ＩＲに向かう照明光Ｌ１（図１９参照）を遮らないように、照明光Ｌ１の光路から外れた位置に配置されている。ここでは、偏向部材１７は、光分離部１０で反射した結像光束Ｌ２を、ドラムマスクＤＭに向かわないように遮光する。偏向部材１７に入射した結像光束Ｌ２は、偏向部材１７で反射することによって偏向され、レンズ群４３に入射する。

【0197】

レンズ群４３は、照明領域ＩＲと共役な中間像面４２が形成されるように、偏向部材１７で反射した結像光束Ｌ２を集光する。レンズ群４３は、第２光学系１４の光軸１４ａと回転中心軸ＡＸ１（図１９参照）とを含む面（ＹＺ面）に関して、例えば投影領域ＰＲ（回転ドラムＤＰ）と同じ側に配置される。レンズ群４３は、例えば第２光学系１４のレンズ群４５と光学的に等価になるように、構成される。レンズ群４３は、例えば、所定の軸（第２投影光学系ＰＬ２の光軸ＰＬ２ａ）の周りで回転対称なレンズ等の光学部材で構成される。第２投影光学系ＰＬ２の光軸ＰＬ２ａは、例えば、第２光学系１４の光軸１４ａと直交するように設定される。

【0198】

偏向部材１７で反射してレンズ群４３を通った結像光束Ｌ２は、偏向部材４４の反射面４４ａに入射し、反射面４４ａで反射することによって偏向されて凹面鏡１８に入射する。偏向部材１７は、例えばプリズムミラーであり、反射面４４ａがほぼ平面状である。

【0199】

図２９に示す第２投影光学系ＰＬ２は、凹面鏡１８、偏向部材４４、レンズ群４３、レンズ群４７、及び凹面鏡４８を含む。

【0200】

図２８、図２９に示す凹面鏡１８は、第１投影光学系ＰＬ１によって中間像Ｉｍが形成される中間像面４２の位置またはその近傍に配置されている。すなわち、結像光束Ｌ２のうち照明領域ＩＲ上の各点から出射した光束は、凹面鏡１８上の対応する各点（共役点）の各々に収斂し、その各点で反射する。凹面鏡１８は、偏向部材４４から結像光束Ｌ２が入射してくる面が概ね円筒面状の反射面になっている。凹面鏡１８の曲率半径は、第１投影光学系ＰＬ１の倍率に拘わらず、照明領域ＩＲの曲率半径とほぼ同じに設定される。

【0201】

凹面鏡１８で反射した結像光束Ｌ２は、凹面鏡１８に入射時の進行方向に対して非平行な方向に進行し、偏向部材４４に入射する。そのため、凹面鏡１８で反射した結像光束Ｌ２の偏向部材４４に対する入射角は、凹面鏡１８に向かう際の偏向部材４４に対する入射角と異なることになる。結果として、凹面鏡１８及び偏向部材４４で反射した結像光束Ｌ２は、偏向部材１７から偏向部材４４に向かう際の結像光束Ｌ２の光路（図２８参照）とは異なる光路を通ってレンズ群４３に入射する。

【0202】

レンズ群４３を通った結像光束Ｌ２は、偏向部材１７に遮られることなく、レンズ群４７に入射する。換言すると、偏向部材１７は、光分離部１０で反射した結像光束Ｌ２が入射する位置であって、かつ凹面鏡１８で反射した後に偏向部材４４で反射した結像光束Ｌ２が入射しない位置に配置されている。

【0203】

レンズ群４７は、第１投影光学系ＰＬ１の瞳面２８と共役な瞳面４７ａが形成されるように、偏向部材４４で反射してレンズ群４３を通った結像光束Ｌ２を集光する。レンズ群４７は、例えば第２光学系１４のレンズ群４６と光学的に等価になるように、構成される。レンズ群４７は、例えば、所定の軸（第２投影光学系ＰＬ２の光軸ＰＬ２ａ）の周りで回転対称なレンズ等で構成される。

【0204】

偏向部材４４で反射してレンズ群４３及びレンズ群４７を通った結像光束Ｌ２は、凹面鏡４８に入射する。凹面鏡４８は、例えば、第２投影光学系ＰＬ２における瞳面４７ａの位置又はその近傍に配置される。凹面鏡４８は、例えば、結像光束Ｌ２が入射してくる側の入射端面が球面状に湾曲した反射面として構成される。凹面鏡４８は、入射端面のうち少なくとも、結像光束Ｌ２が入射する領域が反射面である。

【0205】

なお、凹面鏡４８は、入射端面のうち結像光束Ｌ２が入射する領域の一部が反射面でなくてもよい。例えば、凹面鏡４８は、入射端面のうち結像光束Ｌ２が入射する領域の一部を結像光束Ｌ２が透過する透過部にすることで、絞り部材として機能させることができる。この透過部の少なくとも一部に代えて、結像光束Ｌ２を吸収する吸収部が設けられていてもよい。

【0206】

凹面鏡４８で反射した結像光束Ｌ２は、レンズ群４７およびレンズ群４３を通って投影領域ＰＲに投射される。結像光束Ｌ２のうち中間像面４２上の各点からの光束は、レンズ群４３およびレンズ群４７をそれぞれ２回通ることにより、中間像面４２と共役な面（第２投影光学系ＰＬ２の像面）上の対応する点（共役点）の各々に収斂する。このようにして、第１投影光学系ＰＬ１によって中間像面４２に形成された中間像Ｉｍは、第２投影光学系ＰＬ２の像面に投影される。

【0207】

第２投影光学系ＰＬ２の像面は、回転ドラムＤＰの外周面に支持された基板Ｐ上の投影領域ＰＲとほぼ同じ位置に設定されており、マスクパターンＭ上の照明領域ＩＲの像は、投影領域ＰＲに投影露光される。このような露光装置ＥＸ３において、凹面鏡１８は、第２投影光学系ＰＬ２の像面を、投影領域ＰＲの形状に合わせるように変換するので、照明領域ＩＲの像が精度よく忠実に投影される。

【0208】

ところで、図２５等を用いて説明したように、照明光学系ＩＬは、投影光学系ＰＬに入射する際の結像光束Ｌ２の主光線Ｌ２ａが互いにほぼ平行になるように、構成されている。しかしながら、投影光学系ＰＬの少なくとも一部を通った結像光束Ｌ２は、例えば収差等によって、主光線が互いに平行な関係からずれることがある。投影領域ＰＲに入射する際の結像光束Ｌ２の主光線の互いの関係が平行な関係からずれるほど、露光の精度が低下する可能性がある。

【0209】

そこで、投影光学系ＰＬは、結像光束Ｌ２の主光線の向きを互いにほぼ平行な関係に近けるように補正する補正部を備えていてもよい。この補正部は、照明領域ＩＲから投影領域ＰＲに至る光路のいずれの位置に配置されていてもよい。ただし、中間像面４２の近くに配置されているほど、結像光束Ｌ２の主光線Ｌ２ａの向きを効果的に補正できる。

【0210】

例えば、凹面鏡１８は、投影光学系ＰＬのうち中間像面４２に最も近くに配置された光学部材であり、上述の補正部は、凹面鏡１８を利用して構成できる。例えば、凹面鏡１８は、第２投影光学系ＰＬ２の瞳面４７ａに達する結像光束Ｌ２の主光線が互いに平行になるように、その反射面の形状と位置の一方または双方が設定されていてもよい。

【0211】

すなわち、凹面鏡１８の形状は、結像光束Ｌ２の主光線が互いに平行になるように、例えばＹ軸方向に直交する断面形状が円形と異なる楕円状に設定されていてもよい。また、凹面鏡１８の位置は、結像光束Ｌ２の主光線が互いに平行になるように、第２投影光学系ＰＬ２の像面と投影領域ＰＲとの距離が焦点深度以下となる範囲において、中間像面４２からずれて配置されていてもよい。

【0212】

なお、上述の補正部は、偏向部材１７と偏向部材４４の一方または双方を含んでいてもよい。例えば、偏向部材４４の反射面４４ａは、第２投影光学系ＰＬ２の瞳面４７ａに達する結像光束Ｌ２の主光線が互いに平行になるように、湾曲していてもよい。これは、偏向部材１７についても同様である。

【0213】

偏向部材４４は、偏向部材１７よりも中間像面４２の近くに配置されているので、上述の補正部とすることで主光線の向きを効果的に調整できる。また、偏向部材１７は、中間像面４２に向う結像光束Ｌ２が入射し、中間像面４２から出射した結像光束Ｌ２が入射しないので、結像光束Ｌ２の主光線の向きを調整する上で設計自由度が高い。また、上述の補正部は、凹面鏡１８と偏向部材１７と偏向部材４４とは別の光学部材を含んでいてもよいし、設けられていなくてもよい。

【0214】

以上のような本実施形態の処理装置Ｕ３（露光装置ＥＸ３）は、投影光学系ＰＬに入射する結像光束Ｌ２が平行光束に近くなるように照明光学系ＩＬが構成されているので、投影光学系ＰＬを複雑にしなくとも、湾曲したマスクパターンＭの像を精度よく投影露光することができる。そのため、処理装置Ｕ３は、マスクパターンＭを回転させながら露光処理を実行することで、基板Ｐを効率よく、かつ精度よく露光できる。

【0215】

また、円筒状に湾曲したマスクパターンＭの像を円筒状に湾曲した基板Ｐ上に投影する為に、中間像面の位置に円筒状の反射面を持つ凹面鏡１８を設けたので、第２投影光学系ＰＬ２の像面は投影領域ＰＲに沿うように変換されることになり、処理装置Ｕ３は、走査露光方向（マスクパターンＭの円周方向）に関して、照明領域ＩＲと投影領域ＰＲの幅を広く確保することが可能となり、生産性が高く、且つ高精度な露光処理ができる。

【0216】

また、処理装置Ｕ３は、第１投影光学系ＰＬ１の瞳面２８に光分離部１０を配置したので、照明光Ｌ１の光路と結像光束Ｌ２の光路を分離した落射照明方式を採用することができる。そのため、処理装置Ｕ３は、例えば偏光分離スプリッタ（ＰＢＳ）等を用いて光路を分ける構成と比較して、ＰＢＳにおける光量の損失や迷光の発生を低減することができる。なお、光源２０をレーザ光源等にし、照明光の偏光特性を利用して光量損失の低減を図れる場合は、そのような光分離部１０をＰＢＳ等で構成してもよい。

【0217】

また、光分離部１０（規定部）は、通過部１５を介して照明領域ＩＲに向かう照明光Ｌ１の通過範囲を規定するので、照明領域ＩＲに入射する際の照明光Ｌ１の主光線Ｌ１ａの向きを高精度に規定することができる。また、光分離部１０は、反射部１６を利用して照明光Ｌ１の通過範囲を規定するので、構成をシンプルにすること等が可能になる。

【0218】

ところで、照明光Ｌ１のうち回転中心軸ＡＸ１に平行な方向に分布する主光線Ｌ１ａの関係（例えば、互いに平行）は、結像光束Ｌ２のうち回転中心軸ＡＸ１に平行な方向に分布する主光線Ｌ２ａ関係（例えば、互いに平行）においても維持される。また、結像光束Ｌ２において円筒面１２の周方向に分布する主光線Ｌ２ａの関係（例えば、互いに平行）は、照明光Ｌ１のうち円筒面１２の周方向に分布する主光線Ｌ１ａの関係（例えば、互いに非平行）から変化する。そのため、例えば、結像光束Ｌ２において円筒面１２の周方向に分布する主光線Ｌ２ａが互いに平行な関係になるように、照明光Ｌ１の広がり角（ＮＡ）を等方的なパワーを有する光学部材で調整すると、結像光束Ｌ２のうち回転中心軸ＡＸ１に平行な方向に分布する主光線Ｌ２ａ関係が互いに平行にならなくなる。

【0219】

本実施形態においては、シリンドリカルレンズ２５によって、照明光Ｌ１（主光線）の広がり角を、ドラムマスクＤＭの回転中心軸ＡＸ１が延びる方向と円筒面１２の周方向とで異ならせている。すなわち、シリンドリカルレンズ２５は、照明領域ＩＲに達する照明光Ｌ１の主光線Ｌ１ａのうち、回転中心軸ＡＸ１に平行な方向に並ぶ主光線Ｌ１ａを互いに平行にしつつ、円筒面１２の周方向に並ぶ（分布する）主光線Ｌ１ａをその延長線４１が回転中心軸ＡＸ１に平行な共役面４０上の線と交わるように偏向する（設定する）。そのため、回転中心軸ＡＸ１に平行な方向に分布する結像光束Ｌ２の主光線Ｌ２ａを互いにほぼ平行にするとともに、円筒面１２の周方向に分布する結像光束Ｌ２の主光線Ｌ２ａも互いにほぼ平行にすることができる。なお、照明光Ｌ１の広がり角に異方性を持たせる手法としては、先の第１実施形態と同様に、光ファイバーを束ねた導光部材を用いて、この導光部材の光出射側の形状を調整する手法を用いることもできる。

【0220】

［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明する。本実施形態において、上記の実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略する。

【0221】

図３０は、本実施形態によるによる処理装置（露光装置ＥＸ４）の構成を示す図である。図３１は、図３０の構成において照明光学系ＩＬとして機能する光路を示す図である。図３２は、図３０の構成において第１投影光学系ＰＬ１として機能する光路を示す図である。図３３は、図３０の構成において第２投影光学系ＰＬ２として機能する光路を示す図である。

【0222】

投影光学系ＰＬは、マスクパターンＭの一部（照明領域ＩＲ）の中間像Ｉｍを形成する第１投影光学系ＰＬ１と、第１投影光学系ＰＬ１が形成した中間像を基板Ｐ上の投影領域ＰＲに投影する第２投影光学系ＰＬ２とを備える。ここでは、第１投影光学系ＰＬ１と第２投影光学系ＰＬ２は、それぞれがオフナー光学系のような光学系で構成されている。照明光学系ＩＬは、第１投影光学系ＰＬ１の一部を介して照明領域ＩＲを照明光Ｌ１で照明する。

【0223】

照明光学系ＩＬは、光源から第１絞り部材２３までに配置される要素（均一化光学系１９）については、例えば、第３実施形態と同様に構成できる。光源から発せられた照明光Ｌ１は、均一化光学系１９を通ることによって第１絞り部材２３における光強度分布が均一化される。

【0224】

図３１に示す照明光学系ＩＬは、光分離部５０、像調整部材５１、凹面鏡５２、レンズ群５３、凸面鏡５４、偏向部材５５、及び像調整部材５６を備える。

【0225】

第１絞り部材２３を通った照明光Ｌ１は、像調整部材５１を通って光分離部５０の反射部５７に入射する。像調整部材５１は、一次光源像と共役な面に形成される二次光源像の像特性を調整するために、収差等を加味して設けられる。像調整部材５１は、適宜、省略可能である。

【0226】

光分離部５０の反射部５７は、均一化光学系１９から照明光Ｌ１が入射する位置であって、投影光学系ＰＬを通る結像光束Ｌ２（図３０参照）が入射しない位置に配置されている。光分離部５０の反射部５７は、例えばプリズムミラーであり、均一化光学系１９から照明光Ｌ１が入射する面が平面状の反射面である。

【0227】

反射部５７に入射した照明光Ｌ１は、反射部５７で反射することにより偏向され、凹面鏡５２に入射する。反射部５７で反射して凹面鏡５２に入射した照明光Ｌ１は、凹面鏡５２で反射し、レンズ群５３を通って凸面鏡５４に入射する。

【0228】

凹面鏡５２は、例えば球面の一部を含む反射面を有し、均一化光学系１９において形成された一次光源像（図２０に示す第１絞り部材２３）と共役な瞳面２８を形成するように、照明光Ｌ１を集光する。すなわち、瞳面２８には二次光源像が形成される。

【0229】

レンズ群５３は、瞳面２８における二次光源像の像特性を調整するように適宜設けられ、例えばフィールドレンズを含む。凸面鏡５４は、例えば、球面の一部を含む反射面を有し、凹面鏡５２と曲率中心が一致するように設けられている。ここでは、凹面鏡５２の中心と凸面鏡５４の中心とを結ぶ軸を照明光学系ＩＬの光軸ＩＬａ（第１投影光学系ＰＬ１の光軸ＰＬ１ａ）とする。凸面鏡５４と凹面鏡５２は、凸面鏡５４で反射した光（照明光Ｌ１、結像光束Ｌ２）が凹面鏡５２に再度入射するように設けられている。

【0230】

凹面鏡５２からの照明光Ｌ１は、照明光学系ＩＬの光軸ＩＬａに対して、凸面鏡５４の−Ｘ軸側に入射して、凸面鏡５４で反射し、凹面鏡５２に再度入射する、凸面鏡５４で反射して凹面鏡５２に入射した照明光Ｌ１は、凹面鏡５２で反射して偏向部材５５に入射し、偏向部材５５で反射することにより偏向して、像調整部材５６を通って照明領域ＩＲに入射する。

【0231】

偏向部材５５は、例えばプリズムミラーであり、凹面鏡５２から照明光Ｌ１が入射する面が平面状の反射面である。像調整部材５６は、像調整部材５１と同様に収差等を加味して適宜設けられる。

【0232】

図３２に示すように、第１投影光学系ＰＬ１は、像調整部材５６、偏向部材５５、凹面鏡５２、レンズ群５３、凸面鏡５４、及び像調整部材５８を含む。

【0233】

照明領域ＩＲから出射した結像光束Ｌ２は、像調整部材５６を通って偏向部材５５に入射し、偏向部材５５で反射することで偏向される。偏向部材５５で偏向された結像光束Ｌ２は、図３１に示した凹面鏡５２から偏向部材５５に向かう照明光Ｌ１の光路とは別の光路を通って、凹面鏡５２に入射する。凹面鏡５２に入射した結像光束Ｌ２は、照明光Ｌ１とは別の光路を通り、レンズ群５３を通って凸面鏡５４に入射する。凸面鏡５４において結像光束Ｌ２が入射する位置は、第１投影光学系ＰＬ１の光軸ＰＬ１ａに対して、照明光Ｌ１の入射位置とは反対側（＋Ｘ軸側）に配置される。

【0234】

凸面鏡５４で反射した結像光束Ｌ２は、レンズ群５３を通って凹面鏡５２に入射し、凹面鏡５２で反射する。凹面鏡５２で反射した結像光束Ｌ２は、光分離部５０の通過部５９を通って、像調整部材５８に入射する。ここでは、光分離部５０の通過部５９は、反射部５７が設けられてない領域である。すなわち、反射部５７は、凸面鏡５４で反射した後に凹面鏡５２で反射した結像光束Ｌ２が入射しない位置に配置されている。このように、光分離部５０は、照明光Ｌ１の通過範囲を規定するように設けられている。

【0235】

結像光束Ｌ２のうち照明領域ＩＲ上の各点から出射した光束は、以上のような光路を通ることによって、照明領域ＩＲと共役な中間像面４２上のほぼ１点に収斂する。換言すると、中間像面４２には、照明領域ＩＲの像が形成される。像調整部材５６及び像調整部材５８は、中間像Ｉｍの像特性を調整するように、収差等を加味して適宜設けられる。像調整部材５６及び像調整部材５８の一方または双方は、適宜、省略可能である。

【0236】

図３３に示すように、第２投影光学系ＰＬ２は、凹面鏡６０、像調整部材５８、偏向部材６１、凹面鏡６２、レンズ群６３、凸面鏡６４、偏向部材６５、及び像調整部材６６を含む。

【0237】

凹面鏡６０は、中間像面４２の位置またはその近傍に配置されている。第１投影光学系ＰＬ１が形成する中間像Ｉｍの形状に沿うように、結像光束Ｌ２の入射側に向って凹の円筒面状に形成されている。凹面鏡６０は、第３実施形態で説明したように、第２投影光学系ＰＬ２の像面の形状を投影領域ＰＲに沿うように変換する。

【0238】

凹面鏡６０に入射した結像光束Ｌ２は、凹面鏡６０で反射し、像調整部材５８を通って偏向部材６１に入射する。偏向部材６１は、例えばプリズムミラーであり、凹面鏡６０からの結像光束Ｌ２が入射する面が平面状の反射面である。偏向部材６１は、凹面鏡６０で反射した結像光束Ｌ２が入射する位置であって、第１投影光学系ＰＬ１の凹面鏡５２（図３２参照）から凹面鏡６０に向かう結像光束Ｌ２を遮らない位置に配置されている。

【0239】

偏向部材６１に入射した結像光束Ｌ２は、偏向部材６１で反射することによって偏向され、凹面鏡６２に入射する。凹面鏡６２に入射した結像光束Ｌ２は、凹面鏡６２で反射してレンズ群６３を通り、凸面鏡６４に入射する。

【0240】

凹面鏡６２は、図３２に示した第１投影光学系ＰＬ１の瞳面２８と共役な瞳面６７を形成するように、結像光束Ｌ２を集光する。凹面鏡６２は、例えば、第１投影光学系ＰＬ１の凹面鏡５２と光学的に等価になるように構成される。凹面鏡６２は、例えば球面の一部を含む湾曲した反射面を有する。

【0241】

レンズ群６３は、例えば投影領域ＰＲに形成する像の特性を調整するように収差等を加味して適宜設けられ、フィールドレンズ等を含む。

【0242】

凸面鏡６４は、瞳面６７と共役な位置またはその近傍に配置される。凸面鏡６４は、例えば、第１投影光学系ＰＬ１の凸面鏡５４と光学的に等価になるように構成される。凸面鏡６４は、例えば球面の一部を含む湾曲した反射面を有し、この反射面の曲率中心が凹面鏡６２の曲率中心とほぼ同じ位置に設定される。

【0243】

凸面鏡６４で反射した結像光束Ｌ２は、レンズ群６３を通って凹面鏡６２に再度入射し、凹面鏡６２で反射して偏向部材６５に入射する。偏向部材６５に入射した結像光束Ｌ２は、偏向部材６５で反射することにより偏向され、像調整部材６６を通って投影領域ＰＲに入射する。

【0244】

以上のようにして、第２投影光学系ＰＬ２は、中間像面４２に形成される照明領域ＩＲの中間像Ｉｍを、第２投影光学系ＰＬ２の像面に形成する、第２投影光学系ＰＬ２の像面は、回転ドラムＤＰに支持された基板Ｐ上の投影領域ＰＲの位置またはその近傍に設定されており、照明領域ＩＲの像が基板Ｐ上の投影領域ＰＲに投影露光される。

【0245】

以上のような本実施形態の処理装置Ｕ３（露光装置ＥＸ４）は、投影光学系ＰＬに入射する結像光束Ｌ２の主光線が平行系に近くなるように照明光学系ＩＬが構成されているので、投影光学系ＰＬを複雑にしなくとも、湾曲したマスクパターンＭの像を精度よく投影露光することができる。そのため、処理装置Ｕ３は、マスクパターンＭを回転させながら露光処理を実行することで、基板Ｐを効率よく、かつ精度よく露光できる。

【0246】

また、処理装置Ｕ３は、湾曲したマスクパターンＭの像を湾曲した基板Ｐ上に投影する。また、処理装置Ｕ３において、凹面鏡１８は、第２投影光学系ＰＬ２の像面を投影領域ＰＲに沿うように変換するので、処理装置Ｕ３は、精度よく露光できる。また、例えば結像光束Ｌ２がテレセントリックに近づくように補正部を設けることで、処理装置Ｕ３は、精度よく露光できる。この補正部は、例えば、凹面鏡６０、像調整部材５８、及び偏向部材６１の少なくとも１つを利用して構成できる。

【0247】

また、処理装置Ｕ３は、第１投影光学系ＰＬ１の瞳面２８に光分離部１０を配置したので、照明光Ｌ１の光路と結像光束Ｌ２の光路を分離することができる。そのため、処理装置Ｕ３は、例えば偏光分離スプリッタ等を用いて光路を分ける構成と比較して、光量の損失や迷光の発生を低減することができる。

【0248】

なお、本発明の技術範囲は、上述の各実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の各実施形態で説明した要素の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の各実施形態で説明した要素は、適宜組み合わせることができる。

【0249】

なお、上述の各実施形態においては、基板Ｐ上の投影領域ＰＲが円筒面状に湾曲しているが、投影領域ＰＲが平面であってもよい。

【0250】

すなわち、基板Ｐが実質的に変形しないリジッドな基板である場合、或いは可撓性のシート状基板でも投影領域ＰＲを含む一定の範囲を平坦（平面）に保持できる場合には、各実施形態の露光装置によって、それらの平坦（平面状）の基板Ｐを同様に露光することができる。

【0251】

例えば、基板Ｐが実質的に変形しないリジッド基板等であって、露光装置は、この基板Ｐを露光してもよい。また、基板Ｐ上の投影領域ＰＲが平面状になるように基板Ｐが搬送され、露光装置は、このような基板Ｐを露光してもよい。

【0252】

なお、上述の各実施形態においては、照明光学系の数が１つであり、投影光学系の数が１つであるシングルレンズ方式の露光装置の例を説明したが、露光装置は、複数の照明光学系と投影光学系の組を、ドラムマスクＤＭや回転ドラムＤＰの回転中心軸ＡＸ２、ＡＸ１が延びる方向に複数配置した構成、いわゆるマルチレンズ方式の露光装置であってもよい。

【0253】

なお、第１実施形態及び第３実施形態においては、光分離部１０の反射部１６を利用して照明光Ｌ１の通過範囲を規定しているが、反射部１６とは別の設けられた遮光部によって通過範囲を規定してもよい。この遮光部は、例えば通過部１５の外側に入射する光を吸収することで、この光を、光分離部１０を通過しないように遮光してもよい。また、通過部１５は、例えば、照明光Ｌ１を通すように配置された空隙（開口）であってもよい。

【0254】

［デバイス製造方法］
次に、上記の実施形態のデバイス製造方法について説明する。図３４は、上記の実施形態のデバイス製造方法を示すフローチャートである。このフローチャート中の一部の工程は、先の図１や図１６に示したデバイス製造システムＳＹＳ、ＳＹＳ２（フレキシブル・ディスプレー製造ライン）で実施される。しかし、図３４のフローチャートの全ての工程を実施する為には、さらに複数の製造処理装置を用意する必要がある。

【0255】

図３４に示すデバイス製造方法では、まず、例えば有機ＥＬ表示パネル等のデバイスの機能・性能設計を行う（ステップ２０１）。次いで、デバイスの設計に基づいて、マスクパターンＭを製作する（ステップ２０２）。また、デバイスの基材である透明フィルムやシート、あるいは極薄の金属箔等の基板を、購入や製造等によって準備しておく（ステップ２０３）。

【0256】

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

【0257】

省資源化のための、従来のレジストプロセスを使わないアディティブ（Additive）なプロセスの典型として、印刷技術等を併用したフレキシブル・デバイス製造の場合は、フレキシブルな基板の表面に機能性感光層（機能性感応層、感光性シランカップリング材等）を塗布式により形成する工程、上記の各実施形態に示した露光装置を使って、ドラムマスクＤＭを経由してパターン化された露光光を、フレキシブル基板上の機能性感光層（機能性感応層）に照射し、機能性感光層にパターン形状に応じて親水化した部分と撥水化した部分を形成する工程、機能性感光層の親水性の高い部分にメッキ下地液等を塗工し、無電解メッキにより金属性のパターンを析出形成する工程、所謂、１２０℃以下の低温湿式プロセス等が実施される。

【0258】

次いで、製造するデバイスに応じて、例えば、基板をダイシング、あるいはカットすることや、別工程で製造された他の基板、例えば封止機能を持ったシート状のカラーフィルターや薄いガラス基板等を貼り合せる工程が実施され、デバイス（表示パネル）を組み立てる（ステップ２０５）。次いで、デバイスに検査等の後処理を行う（ステップ２０６）。以上のようにして、デバイスを製造することができる。上記の実施形態におけるデバイス製造方法は、処理装置（基板処理装置）によって、ドラムマスク（マスク保持部材）を回転させつつ感応性基板を所定方向に搬送して、感応性基板にマスクパターンを連続的に露光する工程と、露光された感応性基板の感応層の変化を利用して後続の処理を実施する工程とを含む。

【符号の説明】

【0259】

１０・・・光分離部、１２・・・円筒面、１５・・・通過部、１６・・・反射部、１８・・・凹面鏡、１９・・・均一化光学系、２３・・・第１絞り部材、２５・・・シリンドリカルレンズ、２６・・・第２絞り部材、２８・・・瞳面、４０・・・共役面、４１・・・延長線、４２・・・中間像面、５０・・・光分離部、５７・・・反射部、６０・・・凹面鏡、ＩＬ・・・照明光学系、ＩＲ・・・照明領域、Ｉｍ・・・中間像、Ｌ０・・・光源像、Ｌ１・・・照明光、Ｌ２・・・結像光束、Ｌ２ａ・・・主光線、Ｍ・・・マスクパターン、Ｐ・・・基板、ＰＬ・・・投影光学系、ＰＲ・・・投影領域、ＰＬ１・・・第１投影光学系、ＰＬ２・・・第２投影光学系Ｕ３・・・処理装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22A】

【図22B】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】