JP2017161603A - 光源装置及びこれを備えた露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数波長の光を射出する複数のＬＥＤ素子を露光装置の光源として用いた場合であっても、簡易な方法によって露光の精度を高めることのできる光源装置を実現する。【解決手段】 光源装置は、第一波長の光を射出する複数のＬＥＤ素子を含む第一光放射領域と、前記第一波長とは異なる第二波長の光を射出する複数のＬＥＤ素子を含む第二光放射領域とを有した光源部と、第一波長の光の強度を検出する光検出部と、第一光放射領域及び第二光放射領域に対して、それぞれ個別に通電のオンオフ制御を行うことが可能に構成された制御部とを備える。制御部は、第一波長の光の目標積算光量である第一目標積算光量に関する情報を記憶した記憶部を有し、光検出部で検知された前記第一波長の光の強度に基づいて算出された積算光量が、第一目標積算光量に達すると、第二光放射領域に対する通電の制御とは独立して第一光放射領域に対する通電を停止する制御を行う。【選択図】 図１

Description

本発明は、光源装置に関し、特に、複数のＬＥＤ素子を備えた光源装置に関する。また、本発明は、このような光源装置を含む露光装置に関する。

従来、光を活用した光処理技術が多様な分野で利用されている。例えば、光を用いた微細加工に露光装置が利用されている。近年では、露光技術は種々の分野で展開されており、微細加工の中でも比較的大きなパターンの作製や三次元的な微細加工に利用されている。より具体的には、例えばＬＥＤの電極パターンの作製や、加速度センサーに代表されるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の製造工程などに露光技術が利用されている。

これらの光処理技術において、光源としては、以前から輝度の高い放電ランプが用いられていた。しかし、近年の固体光源技術の進歩に伴い、複数のＬＥＤ素子が配置されたものを光源として利用することが検討されている。このような技術として、例えば特許文献１には、複数のＬＥＤ素子からなるユニットを光源とし、この光源とマスクの間にフライアイレンズが配置された露光装置が開示されている。

特開２００４−３３５９３７号公報

上述したように、従来は露光装置用の光源として、輝度の高い放電ランプが用いられていた。このような放電ランプの一例として、超高圧水銀ランプが挙げられる。図１は、超高圧水銀ランプから放射される光のスペクトル分布の一例を示したグラフである。図１において、横軸は波長を示し、縦軸は光に含まれる波長別の相対的な強度を示している。図１に示されるように、超高圧水銀ランプから放射される光には、多くの波長成分が含まれている。

図１によれば、ｇ線（波長４３６ｎｍの光）、ｉ線（波長３６５ｎｍの光）、及びｈ線（波長４０５ｎｍの光）について、相対的な強度が高いことが示されている。よって、このような放電ランプから放射された光を、露光用の光として用いる場合には、これらの波長の光が混在した形で利用されることがある。

露光装置は、例えばフォトリソグラフィ工程に利用される。具体的には、加工したい対象物の上面に塗布されたフォトレジストと呼ばれる感光性材料に対して、目的とする加工形状に応じたマスクを介して露光装置から光を照射させる。これにより、マスクで覆われていない領域に存在していたフォトレジストが変質する。フォトレジストがポジ型レジストであれば、現像後に当該変質箇所が除去される。一方、フォトレジストがネガ型レジストであれば、現像後に当該変質箇所以外が除去される。いずれにしても、目的とする加工形状に合ったフォトレジストが加工対象物の上面に残存するため、このフォトレジストを基準として加工対象物を加工することで、所望の形状に加工することができる。

フォトレジストは、露光装置から放射された光が照射されることで、当該照射箇所の化学的性質を変化させる。このため、上述したリソグラフィ工程に露光装置を利用することを鑑みた場合には、所定の領域内のフォトレジストを変質させるのに十分な光量の光を、フォトレジストに照射させることが重要となる。

図１を参照して上述したように、放電ランプからの放射光には、複数の波長の光が含まれている。よって、従来この複数の波長の光を利用して、フォトレジストに対する露光処理が行われることがあった。このような工程に用いられている露光用光源として、放電ランプからＬＥＤ素子に置き換えることを検討した場合には、複数波長の光を射出する複数のＬＥＤ素子を光源として配置することが必要となる。

本発明は、複数波長の光を射出する複数のＬＥＤ素子を露光装置の光源として用いた場合において、簡易な方法によって露光の精度を高めることを目的とする。

本発明者は、露光装置用の光源を、従来用いられていた放電ランプから、複数のＬＥＤ素子に置き換えた場合に、以下の理由により、露光の精度にばらつきが生じるおそれがあることを見出した。

ＬＥＤ素子は、上述したように環境温度の影響を受けて出力が変動する。本発明者は、発光波長に応じて、ＬＥＤ出力の変動の態様が異なることに着目した。図２は、２種類のＬＥＤ素子を連続点灯させた場合における、各ＬＥＤ素子からの光出力の経時的な変化の一例をグラフに示したものである。図２において、横軸は点灯を開始してからの時間であり、縦軸は光出力である。縦軸の値は、波長毎に、点灯を開始した直後の光出力に対する相対的な値として示されている。

具体的には、放電ランプのスペクトル線として代表的なｈ線及びｉ線とそれぞれ波長が等しい光、すなわち、波長４０５ｎｍの光、及び波長３６５ｎｍの光を、ＬＥＤ素子から連続的に射出させて、その変化を測定した。

図２によれば、波長４０５ｎｍの光に比べて、波長３６５ｎｍの光は出力の低下傾向が速いことが分かる。つまり、図２によれば、点灯を開始した直後の光に含まれる波長分布と、点灯を開始してから所定時間経過後の光に含まれる波長分布とが異なることになる。

放電ランプは、点灯を開始してから最大出力に達するための時間（立ち上がり時間）が長い。このため、従来、放電ランプを用いて連続的に露光処理を行う場合には、一つのワークが終了してから次のワークを開始させるまでの間、放電ランプの点灯を継続しつつ、アパーチャ等で光を遮るという処理が行われることがあった。

ところで、ＬＥＤ素子の場合、放電ランプに比べると、点灯を開始してから最大出力に達するための時間（立ち上がり時間）が極めて短い。このため、ワークに対して連続的に露光処理を行う場合において、一つのワークが終了してから次のワークを開始させるまでの間にいったんＬＥＤ素子を消灯させるという制御を行うことも事実上は可能である。しかし、このような制御を行ったとしても、各ワークに対する露光処理中に、各ＬＥＤ素子の出力が常に同じように変化する保障はない。なぜなら、ＬＥＤ素子の光出力は、温度等の外部環境因子に敏感であるためである。

本発明者は、上記の考察を経て、複数波長の光を射出する複数のＬＥＤ素子を露光装置の光源として用いた場合であっても、簡易な方法によって露光の精度を高めることのできる光源装置を実現することを検討した。

本発明に係る光源装置は、第一波長の光を射出する複数のＬＥＤ素子を含む第一光放射領域と、前記第一波長とは異なる第二波長の光を射出する複数のＬＥＤ素子を含む第二光放射領域とを有した光源部と、
前記光源部の後段に配置され、前記第一波長の光の強度を検出する光検出部と、
前記第一光放射領域及び前記第二光放射領域に対して、それぞれ個別に、通電のオンオフ制御を行うことが可能に構成された制御部とを備え、
前記制御部は、
前記第一波長の光の目標積算光量である第一目標積算光量に関する情報を記憶した記憶部を有し、
前記光検出部で検知された前記第一波長の光の強度に基づいて算出された積算光量が、前記第一目標積算光量に達すると、前記第二光放射領域に対する通電の制御とは独立して、前記第一光放射領域に対する通電を停止する制御を行うことを特徴とする。

この光源装置によれば、第一波長の光については、目標とする積算光量に達すると制御部からの制御によって射出が停止される。このため、仮に第一波長の光を生成するＬＥＤ素子が、外部環境に対する光出力への影響が高い素子で構成されていたとしても、光源装置から照射される第一波長の光の積算光量に対するばらつきを抑制することができる。

上記の光源装置が備える制御部は、単に、予め定められた第一目標積算光量に達した時点で、第一波長の光を射出する第一光放射領域に対する通電を停止するという制御を行う。ここで、ＬＥＤ素子から射出される光出力を変化させる別の制御態様として、ＬＥＤ素子に対して供給される電流量を変化させるという方法も考えられる。この方法は、単位時間あたりの光出力については供給される電流量を制御することで調整しつつ、積算光量については点灯時間を制御することで調整するという方法である。

しかし、検知された光量に応じて光出力を変化させるという制御は、制御内容が上記と比べて複雑になる一方で、必ずしも高い追随性が得られるという保障はない。つまり、光量を検知してから、電流量を変化させて光出力を変化させるまでに要する時間と、一定電流量の下で外部環境に応じて光出力が変化する速度との関係によっては、正しくフィードバック制御をしているにもかかわらず、目標とする積算光量に達しない場合が起こり得る。

上記の構成によれば、外部環境による光出力の影響が大きい波長の光を射出するＬＥＤ素子からの光であっても、簡易な制御内容で、目標とする積算光量を照射させることが可能である。

前記制御部は、前記第二光放射領域に対する通電を開始してから、所定の時間が経過した後に、前記第一光放射領域に対する通電の制御とは独立して、前記第二光放射領域に対する通電を停止する制御を行うものとしても構わない。

波長によっては、外部環境による光出力への影響が小さい光も存在する。図２に示した例であれば、波長４０５ｎｍの光がこれに対応する。このような光については、単位時間あたりの光出力がほぼ変化しないため、ある場所に照射された光を検知することなく、単に照射時間を調整するのみで積算光量を精度よく調整することができる。よって、第二波長の光を発するＬＥＤ素子が、外部環境に対する影響の小さい素子である場合には、上記のような制御を行うことで、第一波長の光と、第二波長の光の双方に関して、所望する積算光量を精度よく実現することができる。

また、
前記光検出部は、前記第二波長の光の強度の検出が可能な構成であり、
前記記憶部は、前記第二波長の光の目標積算光量である第二目標積算光量に関する情報が記憶されており、
前記制御部は、前記光検出部で検知された前記第二波長の光の強度に基づいて算出された積算光量が、前記第二目標積算光量に達すると、前記第一光放射領域に対する通電の制御とは独立して、前記第二光放射領域に対する通電を停止する制御を行うものとしても構わない。

上記の構成によれば、第二波長の光を発するＬＥＤ素子が、外部環境に対する影響を受けやすい素子である場合であっても、第一波長の光と、第二波長の光の双方に関して、所望する積算光量を精度よく実現することができる。

前記光源装置は、
前記光源部から射出された光をコリメートする第一光学系と、
前記第一光学系から射出された光を集光する第二光学系とを有し、
前記光検出部は、前記第二光学系よりも後段に配置されているものとすることができる。

一つのＬＥＤ素子から射出される光は、ランプに比べて輝度が小さい。このため、例えば露光装置など、多くの光を必要とする用途の光源に利用されることを想定した場合には、なるべく輝度を落とすことなく、多くのＬＥＤ素子の光を集めることが重要となる。上記構成によれば、複数のＬＥＤ素子から射出された光を、第一光学系においてコリメートした後に、集光している。これにより、各ＬＥＤ素子からの射出光を、集光位置で結像させることができる。また、各ＬＥＤ素子からの射出光は、コリメートレンズ（第一光学系）の配置を調整することで射出された光束同士の間隔を狭めることができ、非発光領域の少ない光源が構成される。これにより、輝度の高い光源装置が実現される。

そして、光検出部は、第二光学系よりも後段に配置されることで、概ね、光源部に含まれる各ＬＥＤ素子から射出された光を入射させる構成とすることができる。これにより、光検出部で検出される光量の値の精度を高めることができる。

また、前記光源装置は、
前記第二光学系の後段に配置され、入射された光の一部を分光する第三光学系を備え、
前記光検出部は、前記第三光学系によって分光された光が入射される構成とすることができる。

このとき、第三光学系から分光された光のうち、光検出部に向かわない光が、目的とする用途に用いられるものとして構わない。

また、前記光源装置は、
入射面が前記第二光学系の焦点位置に配置されたインテグレータ光学系を備え、
前記光検出部は、前記インテグレータ光学系の後段、又は前記第二光学系と前記インテグレータ光学系との間に配置されているものとしても構わない。

前記インテグレータ光学系は、前記入射面から入射された光を、内側面で反射を繰り返させながら射出面へと導く導光部材で構成されるものとしても構わない。この構成によれば、導光部材の入射面に対して、放射強度の高い光が集光されるため、導光部材の射出面から、輝度が高く照度分布が均一化された光を射出することができる。なお、導光部材としては、例えばロッドインテグレータやライトトンネルで構成することができる。

また、前記インテグレータ光学系は、複数のレンズがマトリクス状に配置されたフライアイレンズで構成されるものとしても構わない。フライアイレンズによって、照射面における照度分布を均一化させることができる。これにより、輝度が高く照度分布が均一化された光源装置が実現できる。

また、本発明に係る露光装置は、
前記光源装置と、前記光源装置から射出された光を前記マスクに照射して、前記マスクのパターン像を前記感光性基板上に投影する投影光学系とを備えたことを特徴とする。

上記の構成によれば、目標とする積算光量を精度よく実現することができるため、各感光性基板に対して投影されるパターン像のばらつきが抑制される。

前記露光装置は、前記第一目標積算光量に関する情報を入力する入力部を備え、
前記入力部から入力された前記第一目標積算光量に関する情報が、前記記憶部に記憶される構成としても構わない。

本発明によれば、複数波長の光を射出する複数のＬＥＤ素子を露光装置の光源として用いた場合において、簡易な方法によって露光の精度を高めることができる。

超高圧水銀ランプから放射される光のスペクトル分布の一例を示すグラフである。 ｈ線及びｉ線とそれぞれ波長が等しい光をＬＥＤ素子から連続的に射出させた場合における、各ＬＥＤ素子からの光出力の経時的な変化の一例を示すグラフである。 第一実施形態の光源装置の構成の一例を模式的に示す図面である。 第一実施形態の光源装置が備える光源部の構成を模式的に示す図面である。 第一実施形態の光源装置が備える制御部の構成を模式的に示すブロック図である。 第一実施形態の光源装置が備える制御部の別の構成を模式的に示すブロック図である。 第一実施形態の光源装置が備える制御部の別の構成を模式的に示すブロック図である。 第二実施形態の光源装置の構成の一例を模式的に示す図面である。 第二実施形態の光源装置が備える光源部の構成を模式的に示す図面である。 第三実施形態の光源装置の構成の一例を模式的に示す図面である。 第三実施形態の光源装置が備える制御部の構成を模式的に示すブロック図である。 第四実施形態の露光装置の構成の一例を模式的に示す図面である。 別実施形態の光源装置の構成の一例を模式的に示す図面である。

以下、本発明の光源装置及び露光装置につき、図面を参照して説明する。なお、各図における寸法比は、実際の寸法比と必ずしも一致していない。

［第一実施形態］
図３は、第一実施形態の光源装置の構成の一例を模式的に示す図面である。

本実施形態の光源装置１は、２つの光放射領域（２ａ，２ｂ）を備えている。以下、これらの光放射領域（２ａ，２ｂ）を「光源部２」と総称することがある。

光放射領域２ａは、複数のＬＥＤ素子３ａを含む。光放射領域２ｂは、複数のＬＥＤ素子３ｂを含む。ＬＥＤ素子３ａとＬＥＤ素子３ｂは、発光波長が異なっている。一例として、ＬＥＤ素子３ａの発光波長を３６５ｎｍとし、ＬＥＤ素子３ｂの発光波長を４０５ｎｍとすることができるが、各ＬＥＤ素子（３ａ，３ｂ）の発光波長はこの値に限定されるものではない。

図４は、上記光放射領域２ａ及び２ｂを模式的に示した図面である。光放射領域２ａに含まれるＬＥＤ素子３ａと、光放射領域２ｂに含まれるＬＥＤ素子３ｂとが、発光波長が異なっていることを示すために、ＬＥＤ素子３ａは白地の矩形で表示されており、ＬＥＤ素子３ｂはハッチングが施された矩形で表示されている。

以下、これらのＬＥＤ素子（３ａ，３ｂ）を「ＬＥＤ素子３」と総称することがある。一例として複数のＬＥＤ素子３は、所定の平面上に配置されているものとすることができる。ただし、本発明において、複数のＬＥＤ素子３の配置態様は、どのようなものであっても構わない。

図３に戻り、光源装置１は制御部１１ａと制御部１１ｂとを備える。制御部１１ａは、ＬＥＤ素子３ａの発光を制御し、制御部１１ｂは、ＬＥＤ素子３ｂの発光を制御する。以下、これらの制御部（１１ａ，１１ｂ）を「制御部１１」と総称することがある。制御部１１は、各ＬＥＤ素子３に対して通電を行うか否かを制御することで、各ＬＥＤ素子の点灯／消灯の制御を行う。

光源装置１は、第一光学系（５ａ，５ｂ）を備えている。第一光学系５ａは、複数のＬＥＤ素子３ａから射出された光をそれぞれコリメートする光学系であり、各ＬＥＤ素子３ａに対応して複数のコリメートレンズ６ａが配置されて構成されている。同様に、第一光学系５ｂは、複数のＬＥＤ素子３ｂから射出された光をそれぞれコリメートする光学系であり、各ＬＥＤ素子３ｂに対応して複数のコリメートレンズ６ｂが配置されて構成されている。以下、第一光学系（５ａ，５ｂ）を「第一光学系５」と総称し、コリメートレンズ（６ａ，６ｂ）を「コリメートレンズ６」と総称することがある。

光源装置１は、第二光学系（７ａ，７ｂ）及び合成光学系２１を備えている。合成光学系２１は、ＬＥＤ素子３ａの発光波長の光を透過し、ＬＥＤ素子３ｂの発光波長の光を反射するように構成されている。第二光学系７ａは、第一光学系５ａから射出された光を、第二光学系７ａの焦点７ｆに集光する光学系である。第二光学系７ｂは、第二光学系５ｂから射出された光を、合成光学系２１を介して、前記焦点７ｆに集光する光学系である。つまり、本実施形態において、焦点７ｆは、第二光学系７ａの焦点であり、且つ、第二光学系７ｂの焦点でもある。以下、第二光学系（７ａ，７ｂ）を「第二光学系７」と総称することがある。

光源装置１は、インテグレータ光学系８を備えている。図３に示されるように、本実施形態では、インテグレータ光学系８がロッドインテグレータ９によって構成されている。ロッドインテグレータ９は、その光入射面９ａが、第二光学系７の焦点７ｆの位置になるように配置されている。ただし、本明細書では、「焦点位置に配置する」とは、完全に焦点の位置に一致する場合の他、焦点距離に対して光軸１０に平行な方向に±１０％の距離だけ移動した位置を含む概念であるものとする。なお、図３における光軸１０とは、インテグレータ光学系８の光入射面、すなわちロッドインテグレータ９の光入射面９ａに対して直交する軸としている。

ロッドインテグレータ９は、光入射面９ａに入射された光を、側面で全反射を繰り返させながら光射出面９ｂへと導くことで、光射出面９ｂにおける光の照度分布を均一化する機能を有する導光部材（光ガイド）の一例である。このような導光部材は、例えば、ガラスや樹脂などの光透過性の材料からなる柱状部材、内面が反射鏡で構成された中空部材等で構成される。後者の構成のものは、特にライトトンネルと称されることがある。なお、導光部材は、その内部において、光軸に平行な方向に複数の光路が分割されて構成されていても構わない。

光源装置１は、インテグレータ光学系８の後段に、第三光学系２２を備えている。本実施形態において、第三光学系２２は、インテグレータ光学系８から射出された光のうちの、大半の光（一例として入射光量の９０％以上９９．９９％以下）を透過させ、ごく一部の光（一例として入射光量の０．０１％以上１０％以下）を反射させる光学系であり、例えばビームスプリッタ等で構成される。

光源装置１は、第三光学系２２に入射された光のうち、分光された光を受光する光検出部３１ａを有する。なお、図３に示すように、必要に応じて、光源装置１が光検出部３１ａに対して効率的に受光させるための光学系２３を備えていても構わない。

図３に示される光検出部３１ａは、ＬＥＤ素子３ａの発光波長の光を受光するように構成されている。すなわち、光検出部３１ａが、ＬＥＤ素子３ａの発光波長の光を透過し、ＬＥＤ素子３ｂの発光波長の光を遮断するようなフィルタを内蔵しているものとしても構わない。

なお、別の態様として、第三光学系２２が、インテグレータ光学系８から射出された光のうち、ＬＥＤ素子３ａの発光波長の光のごく一部を反射し、ＬＥＤ素子３ａの発光波長の大半の光、及びＬＥＤ素子３ｂの発光波長のすべての光を透過する構成としても構わない。このような場合には、必ずしも光検出部３１ａがフィルタを内蔵していなくても、光検出部３１ａには、ＬＥＤ素子３ａの発光波長の光のみが検出される。

光検出部３１ａは、例えばフォトダイオード等で構成され、受光した光の照度を計測する。光検出部３１ａは、この計測結果を制御部１１ａに出力する。なお、光検出部３１ａは、必要に応じて増幅器を備えていても構わない。

第三光学系２２を透過した光は、光源装置１の利用用途に応じて構成された、後段の光学系６０に入射される。

上述したように、光放射領域２ａは制御部１１ａによって点灯制御が行われ、光放射領域２ｂは制御部１１ｂによって点灯制御が行われる。図５は、これらの制御部１１の構成の一例を模式的に示すブロック図である。図５（ａ）が制御部１１ａの構成に対応し、図５（ｂ）が制御部１１ｂの構成に対応する。

制御部１１ａは、第一入力受付部４１ａ、第二入力受付部４２ａ、記憶部４３ａ、比較部４４ａ、積算光量演算部４５ａ、及び消灯指示部４６ａを備えている。また、制御部１１ｂは、第一入力受付部４１ｂ、目標時間設定部４７ｂ、時間評価部４８ｂ、及び消灯指示部４６ｂを備えている。

第一入力受付部４１ａは、ＬＥＤ素子３ａの発光波長の光の目標積算光量（「第一目標積算光量」）に対応する情報の入力を受け付ける。例えば、光源装置１が露光装置に利用される場合に、ワークに対して確実に露光処理を実現するために必要な、ＬＥＤ素子３ａの発光波長の光の積算光量に関する情報が、第一入力受付部４１ａから入力される。この入力された情報は、記憶部４３ａに記憶される。

第二入力受付部４２ａは、光検出部３１ａで受光した光の照度に関する情報の入力を受け付ける。積算光量演算部４５ａは、ＬＥＤ素子３ａが発光を開始してからの、光検出部３１ａで受光した光の照度の積算値を算出することで、積算光量を算定する。算定された積算光量の値が比較部４４ａに出力される。

比較部４４ａは、記憶部４３ａに記憶されている目標積算光量の値と、積算光量演算部４５ａから入力された積算光量の値とを比較する。そして、積算光量演算部４５ａから入力された積算光量の値が目標積算光量の値に達すると、消灯指示部４６ａに対して信号を出力する。消灯指示部４６ａは、比較部４４ａからの信号に基づき、光放射領域２ａに対する通電を停止する制御を行う。これにより、複数のＬＥＤ素子３ａの発光が自動的に停止される。

一方、第一入力受付部４１ｂは、ＬＥＤ素子３ｂの発光波長の光の目標積算光量に対応する情報の入力を受け付ける。ここで、ＬＥＤ素子３ｂとしては、図２においてｈ線として示されているような、時間に応じて出力があまり変化しない発光波長の素子を想定している。この場合、ＬＥＤ素子３ｂから射出される光の照度がほぼ一定であるとみなすことができる。目標時間設定部４７ｂは、例えば目標積算光量を前記一定とみなされた照度で除することで、目標時間を算定する。

時間評価部４８ｂは、ＬＥＤ素子３ｂが発光を開始してからの経過時間を計測する。そして、時間評価部４８ｂは、前記経過時間が目標時間に達すると、消灯指示部４６ｂに対して信号を出力する。消灯指示部４６ｂは、時間評価部４８ｂからの信号に基づき、光放射領域２ｂに対する通電を停止する制御を行う。これにより、複数のＬＥＤ素子３ｂの発光が自動的に停止される。

上記の構成によれば、複数の波長の光を混在させながらも、波長毎に、目標とする積算光量に達した時点で各光放射領域（２ａ，２ｂ）からの発光が自動的に停止される。特に、ＬＥＤ素子３ａが外部環境の影響を受けやすい素子である場合であっても、光検出部３１ａで実際に検出された照度に基づいて算定された積算光量によって停止制御が行われるため、外部環境の影響にかかわらず目標とする積算光量を実現することができる。また、ＬＥＤ素子３ｂのように、外部環境の影響をうけにくい素子を有している場合には、単に時間による制御で目標とする積算光量を実現したタイミングを認識することができる。

上記の構成によれば、単に各ＬＥＤ素子３に対する通電を停止する制御を行うのみであり、電流量を多段階で調整するといった複雑な制御を必要としない。このため、応答性が高く、精度の高い制御が可能となる。

なお、上記の構成では、光検出部３１ａから入力される情報に基づいて、制御部１１ａ内で積算光量を演算するものとしたが、光検出部３１ａが積算光量を算定する機能を有していても構わない。この場合、光検出部３１ａから制御部１１ａに対して積算光量に対応する情報が入力される。図６（ａ）に示すように、制御部１１ａは、第二入力受付部４２ａで受け付けられた、この積算光量に対応した情報が比較部４４ａに入力される構成とすることができる。すなわち、図５（ａ）とは異なり、制御部１１ａが積算光量演算部４５ａを備えないものとしても構わない。

また、上記の構成では、第一入力受付部４１ｂが、ＬＥＤ素子３ｂの発光波長の光の目標積算光量に対応する情報の入力を受け付けて、目標時間設定部４７ｂが、この目標積算光量に対応した情報から目標時間を算定するものとした。しかし、第一入力受付部４１ｂが、ＬＥＤ素子３ｂを発光させる目標時間に関する情報の入力を受け付けるものとしても構わない。この場合、図６（ｂ）に示すように、制御部１１ｂは、第一入力受付部４１ｂで受け付けられた、この目標時間に対応した情報が時間評価部４８ｂに入力される構成とすることができる。すなわち、図５（ｂ）とは異なり、制御部１１ｂが目標時間設定部４７ｂを備えないものとしても構わない。

更に、図７に示されるように、光源装置１は、制御部１１ａと制御部１１ｂが一体化された、制御部１１を備えるものとしても構わない。

［第二実施形態］
光源装置の第二実施形態の構成について説明する。なお、以下の各実施形態では、第一実施形態と異なる箇所を主として説明し、第一実施形態と共通の箇所は適宜説明を割愛する。

図８は、第二実施形態の光源装置の構成の一例を模式的に示す図面である。本実施形態の光源装置１も、第一実施形態と同様に、２つの光放射領域（２ａ，２ｂ）を備えている。しかし、これらの光放射領域（２ａ，２ｂ）が、同一の光源部２内に配置されている点が、第一実施形態と異なる。図９は、本実施形態の光放射領域２ａ及び２ｂを模式的に示した図面である。同一の光源部２内に、光放射領域２ａと光放射領域２ｂが形成されている。

本実施形態の光源装置１は、第一光学系５及び第二光学系７を備えている。第一光学系５は、複数のＬＥＤ素子３（３ａ，３ｂ）から射出された光をそれぞれコリメートする光学系であり、各ＬＥＤ素子３（３ａ，３ｂ）に対応して複数のコリメートレンズ６が配置されて構成されている。第二光学系７は、第一光学系５から射出された光を、第二光学系７の焦点７ｆに集光する光学系である。

他の箇所は、第一実施形態の光源装置１と共通するため、説明を割愛する。本実施形態の光源装置１においても、第一実施形態の光源装置１と同様の効果が実現される。なお、図８では、各光放射領域（２ａ，２ｂ）に対して同一の制御部１１によって制御される場合を想定して図示しているが、図３に示した構成のように、光放射領域（２ａ，２ｂ）毎に制御部（１１ａ，１１ｂ）を備える構成としても構わない。

［第三実施形態］
光源装置の第三実施形態の構成について説明する。図１０は、第三実施形態の光源装置の構成の一例を模式的に示す図面である。図１０に示す光源装置１は、図３に示す光源装置１と比較して、分光光学系２４及び光検出部３１ｂを更に備えている点が異なっている。

第一実施形態で上述したように、第三光学系２２は、インテグレータ光学系８から射出された光のうちの、ごく一部の光（一例として入射光量の０．０１％以上１０％以下）を反射させる。この光は、必要に応じて設けられた光学系２３を介して、分光光学系２４に入射される。この分光光学系２４は、ＬＥＤ素子３ａの発光波長の光を透過し、ＬＥＤ素子３ｂの発光波長の光を反射するように構成されている。これにより、分光光学系２４に入射された光のうち、ＬＥＤ素子３ａの発光波長の光は光検出部３１ａに入射され、ＬＥＤ素子３ｂの発光波長の光は光検出部３１ｂに入射される。

本実施形態の光源装置１においても、光放射領域２ａは制御部１１ａによって点灯制御が行われ、光放射領域２ｂは制御部１１ｂによって点灯制御が行われる。ただし、本実施形態では、制御部１１ｂは、光検出部３１ｂから照度に関する信号が入力される点が第一実施形態とは異なる。図１１は、本実施形態の光源装置１が備える制御部１１の構成を模式的に示すブロック図である。図１１（ａ）が制御部１１ａの構成に対応し、図１１（ｂ）が制御部１１ｂの構成に対応する。

すなわち、本実施形態では、制御部１１ｂが、制御部１１ａと同様に、演算で算定された積算光量が目標の積算光量に達した時点で消灯の指示を行う。この構成によれば、ＬＥＤ素子３ａだけでなく、ＬＥＤ素子３ｂが外部環境の影響を受けやすい素子である場合であっても、光検出部３１ｂで実際に検出された照度に基づいて算定された積算光量によって停止制御が行われるため、外部環境の影響にかかわらず目標とする積算光量を実現することができる。

なお、本実施形態の光源装置１において、第二実施形態で上述したように、光放射領域（２ａ，２ｂ）が、同一の光源部２内に配置されていても構わない。

［第四実施形態］
図１２は、第一実施形態の光源装置１を含む露光装置の構成を模式的に示す図面である。露光装置１９は、インテグレータ光学系８の後段に投影光学系１５及びマスク１６を備え、必要に応じて投影レンズ１７を備える。投影光学系１５によって投影される位置にマスク１６を設置し、マスク１６の後段にマスク１６のパターン像を焼き付ける対象となる感光性基板１８を設置する。この状態で、光源部２から光が射出されると、この光が第二光学系７によって集光された後、ロッドインテグレータ９で照度分布が均一化された光として、投影光学系１５に照射される。投影光学系１５は、この光を、マスク１６のパターン像を直接又は投影レンズ１７を介して感光性基板１８上に投影する。

露光装置１９は光源装置１を備えており、上述したように、この光源装置１は、発光波長毎に、各ＬＥＤ素子３から射出された積算光量が、目標とする積算光量に達すると自動的に発光を停止させる制御が行われる。このため、光源装置１が、外部環境の影響を受けやすいＬＥＤ素子３を含んで構成されていても、ワーク間の露光精度のバラツキを抑制することができる。

なお、露光装置１９は、第二実施形態以後の各実施形態の光源装置１を備えるものとしても構わない。

［別実施形態］
以下、別実施形態について説明する。

〈１〉 上記の構成では、光源装置１が２種類の発光波長のＬＥＤ素子（３ａ，３ｂ）を有するものとして説明したが、３種類以上の発光波長のＬＥＤ素子を含むものとしても構わない。この場合において、全てのＬＥＤ素子３について、算定された積算光量が目標積算光量に達した時点で消灯する制御を行うものとしても構わないし、一部のＬＥＤ素子３に対して、第一実施形態のＬＥＤ素子３ｂのように、所定の時間が経過したことをもって消灯する制御を行うものとしても構わない。

〈２〉 上述した実施形態では、インテグレータ光学系８がロッドインテグレータ９で構成される場合について説明したが、ロッドインテグレータ９に代えて、複数のレンズがマトリクス状に配置されたフライアイレンズで構成されていても構わない。この場合においても、フライアイレンズの入射面には高輝度の光が集光され、フライアイレンズからは高輝度の光が射出される。

〈３〉 上述した実施形態では、光検出部３１（３１ａ，３１ｂ）が、インテグレータ光学系８の後段に配置されていたが、インテグレータ光学系８と第二光学系７（７ａ，７ｂ）との間に配置されていても構わない。図１３は、第一実施形態の光源装置において、光検出部３１ａをインテグレータ光学系８と第二光学系７との間に配置した構成を模式的に示した図面である。第二、第三実施形態の光源装置についても、同様の構成を採用することができる。

〈４〉 各実施形態で説明した光源装置１の光学系はあくまで一例であり、図示された光学系の構成に限定する趣旨ではない。例えば、上述した各実施形態において、光源装置１が、光路を変更する目的で、反射光学系等の光学系を適宜追加して備えるものとしても構わない。

１ ： 光源装置
２ ： 光源部
２ａ，２ｂ ： 光放射領域
３ ： ＬＥＤ素子
３ａ，３ｂ ： ＬＥＤ素子
５ ： 第一光学系
５ａ，５ｂ ： 第一光学系
６ ： コリメートレンズ
６ａ，６ｂ ： コリメートレンズ
７ ： 第二光学系
７ａ，７ｂ ： 第二光学系
７ｆ ： 第二光学系の焦点
８ ： インテグレータ光学系
９ ： ロッドインテグレータ
９ａ ： ロッドインテグレータの光入射面
９ｂ ： ロッドインテグレータの光射出面
１０ ： 光軸
１１ ： 制御部
１１ａ，１１ｂ ： 制御部
１５ ： 投影光学系
１６ ： マスク
１７ ： 投影レンズ
１８ ： 感光性基板
１９ ： 露光装置
２１ ： 合成光学系
２２ ： 第三光学系
２３ ： 光学系
２４ ： 分光光学系
３１ａ，３１ｂ ： 光検出部
４１ａ，４１ｂ ： 第一入力受付部
４２ａ，４２ｂ ： 第二入力受付部
４３ａ，４３ｂ ： 記憶部
４４ａ，４４ｂ ： 比較部
４５ａ，４５ｂ ： 積算光量演算部
４６ａ，４６ｂ ： 消灯指示部
４７ｂ ： 目標時間設定部
４８ｂ ： 時間評価部
６０ ： 光学系

Claims (7)

1. 第一波長の光を射出する複数のＬＥＤ素子を含む第一光放射領域と、前記第一波長とは異なる第二波長の光を射出する複数のＬＥＤ素子を含む第二光放射領域とを有した光源部と、
   前記光源部の後段に配置され、前記第一波長の光の強度を検出する光検出部と、
   前記第一光放射領域及び前記第二光放射領域に対して、それぞれ個別に、通電のオンオフ制御を行うことが可能に構成された制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記第一波長の光の目標積算光量である第一目標積算光量に関する情報を記憶した記憶部を有し、
   前記光検出部で検知された前記第一波長の光の強度に基づいて算出された積算光量が、前記第一目標積算光量に達すると、前記第二光放射領域に対する通電の制御とは独立して、前記第一光放射領域に対する通電を停止する制御を行うことを特徴とする光源装置。
2. 前記制御部は、前記第二光放射領域に対する通電を開始してから、所定の時間が経過した後に、前記第一光放射領域に対する通電の制御とは独立して、前記第二光放射領域に対する通電を停止する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記光検出部は、前記第二波長の光の強度の検出が可能な構成であり、
   前記記憶部は、前記第二波長の光の目標積算光量である第二目標積算光量に関する情報が記憶されており、
   前記制御部は、前記光検出部で検知された前記第二波長の光の強度に基づいて算出された積算光量が、前記第二目標積算光量に達すると、前記第一光放射領域に対する通電の制御とは独立して、前記第二光放射領域に対する通電を停止する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 前記光源部から射出された光をコリメートする第一光学系と、
   前記第一光学系から射出された光を集光する第二光学系とを有し、
   前記光検出部は、前記第二光学系よりも後段に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光源装置。
5. 前記第二光学系の後段に配置され、入射された光の一部を分光する第三光学系を備え、
   前記光検出部は、前記第三光学系によって分光された光が入射されることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 入射面が前記第二光学系の焦点位置に配置されたインテグレータ光学系を備え、
   前記光検出部は、前記インテグレータ光学系の後段、又は前記第二光学系と前記インテグレータ光学系との間に配置されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の光源装置。
7. マスクのパターンを感光性基板上に転写する露光装置であって、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の光源装置と、
   前記光源装置から射出された光を前記マスクに照射して、前記マスクのパターン像を前記感光性基板上に投影する投影光学系とを備えたことを特徴とする露光装置。

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