JP2020140172A

JP2020140172A - Illumination optical system, exposure device and article production method

Info

Publication number: JP2020140172A
Application number: JP2019037740A
Authority: JP
Inventors: 昇大阪; Noboru Osaka
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-03-01
Filing date: 2019-03-01
Publication date: 2020-09-03

Abstract

To provide an illumination optical system which is advantageous in illuminance distribution control with respect to an illuminated plane.SOLUTION: There is provided an illumination optical system for illuminating an illuminated plane, comprising: a light source part on which a plurality of LEDs are arranged; an optical integrator; and an optical system for causing an emission surface of light of the light source part and an incident side surface of light of the optical integrator to have an optically conjugate relationship. The optical integrator has: the optical system which divides a conjugate image for one LED which is formed on the incident side surface of the optical integrator to 80 or more regions, and overlaps respective images formed by the respective division regions for guiding the images to the illuminated plane.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、照明光学系、露光装置、および、物品の製造方法に関する。 The present invention relates to an illumination optical system, an exposure apparatus, and a method for manufacturing an article.

露光装置は、半導体デバイスやＦＰＤの製造工程である、リソグラフィ工程において、原版（レチクル、又はマスク）のパターンを、投影光学系を介して感光性の基板（表面にレジスト層が形成されたウエハやガラスプレート等）に転写する装置である。これまで露光装置の光源には、水銀ランプが用いられてきた。しかし近年、水銀ランプの代わりに、省エネルギーであるＬＥＤ光源へ置換することが期待されている。ＬＥＤは発光を制御する基板回路に電流を流してから、光の出力が安定するまでの時間が短く、水銀ランプのように常時発光させる必要がないため、長寿命でもある。 In the lithography process, which is a manufacturing process of semiconductor devices and FPDs, the exposure apparatus transfers the pattern of the original plate (reticle or mask) to a photosensitive substrate (wafer having a resist layer formed on its surface) via a projection optical system. It is a device that transfers to a glass plate, etc.). Until now, mercury lamps have been used as the light source of exposure equipment. However, in recent years, it is expected to replace the mercury lamp with an energy-saving LED light source. An LED has a long life because it takes a short time from when a current is passed through a substrate circuit that controls light emission until the light output stabilizes, and it is not necessary to constantly emit light unlike a mercury lamp.

しかし、ＬＥＤの１個当たりの光の出力は水銀ランプに比べて小さいため、ＬＥＤを水銀ランプの光源の代わりに用いる場合、ＬＥＤを複数配列したＬＥＤアレイを用いて光の総出力を大きくすることが求められる。 However, since the output of light per LED is smaller than that of a mercury lamp, when using an LED instead of the light source of a mercury lamp, the total output of light should be increased by using an LED array in which a plurality of LEDs are arranged. Is required.

このようなＬＥＤアレイを光源として用いた従来技術として、特許文献１および特許文献２がある。特許文献１では、光源の射出面とフライアイレンズの入射端面が光学系の共役面になっているクリティカル照明において、光源としてＬＥＤアレイを用いている。また、特許文献２では、光源の射出面とフライアイレンズの入射端面がフーリエ共役面となっているケーラー照明において、光源としてＬＥＤアレイを用いている。 Patent Document 1 and Patent Document 2 are conventional techniques using such an LED array as a light source. In Patent Document 1, an LED array is used as a light source in critical illumination in which the emission surface of a light source and the incident end surface of a fly-eye lens are conjugate surfaces of an optical system. Further, in Patent Document 2, an LED array is used as a light source in Koehler illumination in which the emission surface of the light source and the incident end surface of the fly-eye lens are Fourier conjugate surfaces.

特開２０１６−２００７８７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-200787 特開２０１１−１０７３７２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-107372

しかしながら、特許文献１では、クリティカル照明を利用しているため、照度ムラが発生しやすい。一方、特許文献２では、ケーラー照明であるため、クリティカル照明に比べ照度ムラを低減することは可能であるが、被照射面に入射する光の角度分布(有効光源分布)を所望の形に形成することが困難である。 However, in Patent Document 1, since critical lighting is used, uneven illuminance is likely to occur. On the other hand, in Patent Document 2, since it is Koehler illumination, it is possible to reduce illuminance unevenness as compared with critical illumination, but the angular distribution (effective light source distribution) of light incident on the irradiated surface is formed in a desired shape. It is difficult to do.

本発明は、例えば、被照明面に対する照度分布制御の点で有利な照明光学系を提供することを目的とする。 An object of the present invention is, for example, to provide an illumination optical system which is advantageous in terms of controlling the illuminance distribution with respect to an illuminated surface.

上記課題を解決するために、本発明は、被照明面を照明する照明光学系であって、複数のＬＥＤが配列された光源部と、オプティカルインテグレータと、光源部の光の射出面とオプティカルインテグレータの光の入射側の面とを光学的に共役な関係にする光学系と、を備え、オプティカルインテグレータは、オプティカルインテグレータの入射側の面に形成されるＬＥＤの１個当たりの共役像を８０領域以上に分割し、各分割領域によって形成された各像を重ね合わせて被照明面に導く光学系を有する、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is an illumination optical system for illuminating an illuminated surface, which includes a light source unit in which a plurality of LEDs are arranged, an optical integrator, a light emitting surface of the light source unit, and an optical integrator. The optical integrator includes an optical system that optically couples the light incident side surface with the light incident side surface of the optical integrator, and 80 regions of a conjugate image per LED formed on the incident side surface of the optical integrator. It is characterized by having an optical system that is divided into the above and guides each image formed by each divided region to an illuminated surface by superimposing the images.

本発明によれば、例えば、被照明面に対する照度分布制御の点で有利な照明光学系を提供することができる。 According to the present invention, for example, it is possible to provide an illumination optical system that is advantageous in terms of controlling the illuminance distribution with respect to the illuminated surface.

照明光学系の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of an illumination optical system. 光源ユニットに含まれる光源部を説明する図である。It is a figure explaining the light source part included in the light source unit. 図２（Ａ）中の破線部分の拡大概略図である。It is an enlarged schematic view of the broken line part in FIG. 2 (A). インテグレータ３を説明する図である。It is a figure explaining the integrator 3. ＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２の一部を拡大した概略図である。It is an enlarged schematic diagram of a part of MLA31 and MLA32. ＭＬＡの入射端面上に結像した光源部から射出された光を説明する図である。It is a figure explaining the light emitted from the light source part which imaged on the incident end face of MLA. 開口絞り４を説明する図である。It is a figure explaining the aperture diaphragm 4. ＭＬＡの入射端面に形成されたＬＥＤチップの１個当たりの共役像を示す図である。It is a figure which shows the conjugate image per LED chip formed on the incident end face of MLA. 照明面における照度分布を説明する図である。It is a figure explaining the illuminance distribution on the illumination surface. ＭＬＡにおける屈折面のピッチを決定する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of determining the pitch of the refraction plane in MLA. インテグレータの他例を示す図である。It is a figure which shows another example of an integrator. 計測ユニットの概略図である。It is the schematic of the measuring unit. 露光装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the exposure apparatus. 光源部の点灯例とその有効光源分布を示す図である。It is a figure which shows the lighting example of the light source part and the effective light source distribution. 光源部の点灯例とその有効光源分布を示す図である。It is a figure which shows the lighting example of the light source part and the effective light source distribution.

以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

（照明光学系）
図１〜１２を用いて、本発明に係る照明光学系５０を説明する。図１は、照明光学系５０の構成を示す概略図である。照明光学系５０は、光源ユニット１、結像光学系２、インテグレータ３、開口絞り４、コンデンサレンズ５、視野絞り７、結像光学系８、および計測ユニット４００（計測器）を備える。 (Illumination optical system)
The illumination optical system 50 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 12. FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the illumination optical system 50. The illumination optical system 50 includes a light source unit 1, an imaging optical system 2, an integrator 3, an aperture diaphragm 4, a condenser lens 5, a field diaphragm 7, an imaging optical system 8, and a measuring unit 400 (measuring instrument).

光源ユニット１は、照明光学系５０の光源として使用される。まず、光源ユニット１の構成について、図２および図３を用いて説明する。図２は、光源ユニット１に含まれる光源部１００、２００を説明する図である。図２（Ａ）は、光源部の一例を示す図である。光源部１００は、円形の基板回路５１に所定の間隔で複数のＬＥＤチップ５２が配列されている。基板回路５１に外部から電流を流すことで、それぞれのＬＥＤチップ５２から所定の波長の光が出力される。ＬＥＤチップ５２は、各ＬＥＤチップ５２に流す電流値の値を不図示の制御部によって制御することにより、それぞれの出力を個別に調整することができる。なお、本実施形態において、光源部１００には複数のＬＥＤチップを用いるが、発光特性がある程度揃った光を発する発光素子であればよく、例えば、有機ＥＬ等であってもよい。 The light source unit 1 is used as a light source of the illumination optical system 50. First, the configuration of the light source unit 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a diagram illustrating light source units 100 and 200 included in the light source unit 1. FIG. 2A is a diagram showing an example of a light source unit. In the light source unit 100, a plurality of LED chips 52 are arranged at predetermined intervals on a circular substrate circuit 51. By passing a current through the board circuit 51 from the outside, light having a predetermined wavelength is output from each LED chip 52. The LED chips 52 can individually adjust their outputs by controlling the value of the current value flowing through each LED chip 52 by a control unit (not shown). In the present embodiment, a plurality of LED chips are used for the light source unit 100, but any light emitting element that emits light having a certain degree of light emission characteristics may be used, and for example, an organic EL or the like may be used.

ここで、一般的なＬＥＤチップ５２は一辺が０．５ｍｍ〜４ｍｍの四角形状である。本実施形態では一例として一辺が１ｍｍのＬＥＤチップ５２が３ｍｍの間隔で配置されている。ただし、ＬＥＤチップ５２の大きさおよび配列方法はこの限りではない。例えば、ＬＥＤチップの発熱を冷却する場合を想定して、熱のたまりやすい中心付近は間隔を広く、比較的熱の逃げやすい周辺部の間隔は、中心付近に比べて狭くするなど等間隔でなくても良い。また、ＬＥＤチップ５２の配列個数に関しても、本実施形態によって限定されるものではない。例えば、照明光学系５０を露光装置に用いる場合、複数のＬＥＤチップ５２によって露光処理に必要な光量が得られればよい。好ましくは、５０個以上のＬＥＤチップ５２が配列されていてれば良い。光源部１００にＬＥＤチップ５２以外の発光素子を用いる場合も同様である。 Here, the general LED chip 52 has a square shape having a side of 0.5 mm to 4 mm. In this embodiment, as an example, LED chips 52 having a side of 1 mm are arranged at intervals of 3 mm. However, the size and arrangement method of the LED chips 52 are not limited to this. For example, assuming that the heat generated by the LED chip is cooled, the distance around the center where heat tends to accumulate is wide, and the distance between the peripheral parts where heat easily escapes is narrower than near the center. You may. Further, the number of LED chips 52 arranged is not limited by the present embodiment. For example, when the illumination optical system 50 is used in an exposure apparatus, it is sufficient that a plurality of LED chips 52 can obtain the amount of light required for the exposure process. Preferably, 50 or more LED chips 52 may be arranged. The same applies when a light emitting element other than the LED chip 52 is used for the light source unit 100.

図２（Ｂ）は、光源部の他例を示す図である。本図に示すように、光源部２００は、基板回路２５１の全体形状が矩形形状であってもよい。さらに、基板回路は、１枚であってもよいし、分割して複数枚を並べてもよい。 FIG. 2B is a diagram showing another example of the light source unit. As shown in this figure, the light source unit 200 may have a rectangular shape as a whole of the board circuit 251. Further, the board circuit may be one or a plurality of boards may be divided and arranged.

図３は、図２（Ａ）中の破線部分の拡大概略図である。本図では、図２（Ａ）中の光源部１００の破線部分に着目し、該破線部分の光源ユニット１を、照明光学系５０の光軸に垂直な方向から見た図である。光源部１００の射出面近傍には集光レンズ５３および集光レンズ５４が配置されている。光源部１００のそれぞれのＬＥＤチップ５２から射出された光は、集光レンズ５３および集光レンズ５４により集光され、その射出角度は小さくなる。なお、本図に示す集光レンズ５３および集光レンズ５４は一例であって、集光レンズは光源部１００に対して、光の射出方向に１枚または３枚以上並べてもよい。 FIG. 3 is an enlarged schematic view of a broken line portion in FIG. 2 (A). In this figure, attention is paid to the broken line portion of the light source unit 100 in FIG. 2A, and the light source unit 1 in the broken line portion is viewed from a direction perpendicular to the optical axis of the illumination optical system 50. A condensing lens 53 and a condensing lens 54 are arranged near the injection surface of the light source unit 100. The light emitted from each of the LED chips 52 of the light source unit 100 is collected by the condensing lens 53 and the condensing lens 54, and the emission angle thereof becomes small. The condensing lens 53 and the condensing lens 54 shown in this figure are examples, and one or three or more condensing lenses may be arranged in the light emitting direction with respect to the light source unit 100.

ＬＥＤチップ５２から射出された光束は、半角で５０°〜７０°程度の広がりを持っているが、集光レンズ５３および集光レンズ５４によって３０°以下程度に変換される。なお、集光レンズ以外の集光手段として、ＣＰＣ（複合放物面鏡）などの反射光学素子やフレネルレンズなどを用いることも可能である。 The luminous flux emitted from the LED chip 52 has a spread of about 50 ° to 70 ° in half angle, but is converted to about 30 ° or less by the condensing lens 53 and the condensing lens 54. As a condensing means other than the condensing lens, it is also possible to use a reflecting optical element such as a CPC (composite parabolic mirror) or a Fresnel lens.

図１に戻り、光源ユニット１から射出された光束は、結像光学系２を通過して、インテグレータ３へ入射する。結像光学系２は、光源部１００の光の射出面とインテグレータ３の光の入射側の面（入射端面）とを光学的に共役な関係にする。このような照明系をクリティカル照明とよぶ。なお、結像光学系２は、図１において、簡易的に平凸レンズ２枚で描いているが、複数のレンズ群で構成されてもよい。 Returning to FIG. 1, the luminous flux emitted from the light source unit 1 passes through the imaging optical system 2 and is incident on the integrator 3. In the imaging optical system 2, the light emitting surface of the light source unit 100 and the incident side surface (incident end surface) of the light of the integrator 3 are optically conjugated. Such a lighting system is called critical lighting. Although the imaging optical system 2 is simply drawn with two plano-convex lenses in FIG. 1, it may be composed of a plurality of lens groups.

本実施形態のインテグレータ３は、例えば、入射光の波面を分割して、射出面側に複数の二次光源を形成する波面分割型オプティカルインテグレータを用いる。インテグレータ３は、例えば、シリンドリカルレンズの集合体、または、一体形成されたマイクロレンズアレイ等で構成されうる。本実施形態では、インテグレータ３として正のパワーを持った屈折面が同一平面状に細かく並べられた透過部材板を２枚用いる。 The integrator 3 of the present embodiment uses, for example, a wave surface division type optical integrator that divides the wave surface of incident light to form a plurality of secondary light sources on the emission surface side. The integrator 3 may be composed of, for example, an aggregate of cylindrical lenses, an integrally formed microlens array, or the like. In the present embodiment, the integrator 3 uses two transmissive member plates in which refracting surfaces having positive power are finely arranged in the same plane.

図４は、インテグレータ３を説明する図である。図４に示すように、インテグレータ３の一枚の透過部材板には約５０列×５０列の屈折面が構成されている。ただし、本図では、説明簡単ためにピッチを粗く描いており、実際は図面で描写しきれないほど細かいピッチ（数μｍ〜数十μｍ）で屈折面を並べている。本実施形態では、細かいピッチで屈折面をつけた透過部材板をマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）と呼ぶ。 FIG. 4 is a diagram illustrating the integrator 3. As shown in FIG. 4, one transmissive member plate of the integrator 3 has about 50 rows × 50 rows of refracting surfaces. However, in this figure, the pitch is roughly drawn for the sake of simplicity, and in reality, the refracting surfaces are arranged at a fine pitch (several μm to several tens of μm) that cannot be depicted in the drawing. In the present embodiment, a transmissive member plate having a refracting surface at a fine pitch is called a microlens array (MLA).

本実施形態ではこのようなＭＬＡを２枚（ＭＬＡ３１、ＭＬＡ３２）用いている。図５は、ＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２の一部を拡大した概略図である。ＭＬＡ３１の屈折面とＭＬＡ３２の屈折面とは、互いに向き合うように、かつその屈折面のピッチが一致するように配置されている。屈折面のパワー、および、ＭＬＡ３１とＭＬＡ３２との間隔は、ＭＬＡ３１に入射する平行光がＭＬＡ３２の屈折面上にフォーカスするように設計されている。前述のように屈折面を設計した場合、ＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２のピッチが細かくなればなるほど、その屈折面の焦点距離は短くなる。本実施形態のように屈折面のピッチが細かく焦点距離が短い場合、１枚の透過部材板で構成すると、板厚が十分にとれないため、ＭＬＡを２枚用いて向い合わせるようにしている。ただし、ＭＬＡのピッチがそれほど細かくない場合は、１枚のＭＬＡの表裏面に夫々、例えば、同じピッチで屈折面を構成してもよい。 In this embodiment, two such MLAs (MLA31, MLA32) are used. FIG. 5 is an enlarged schematic view of a part of MLA31 and MLA32. The refracting surface of the MLA 31 and the refracting surface of the MLA 32 are arranged so as to face each other and have the same pitch of the refracting surfaces. The power of the refracting surface and the distance between the MLA 31 and the MLA 32 are designed so that the parallel light incident on the MLA 31 is focused on the refracting surface of the MLA 32. When the refracting surface is designed as described above, the finer the pitch of the MLA 31 and MLA 32, the shorter the focal length of the refracting surface. When the pitch of the refracting surface is fine and the focal length is short as in the present embodiment, if one transmissive member plate is used, the plate thickness cannot be sufficiently obtained. Therefore, two MLA plates are used to face each other. However, if the pitch of the MLA is not so fine, refracting surfaces may be formed on the front and back surfaces of one MLA, for example, at the same pitch.

ＬＥＤの発光波長が紫外領域の場合、ＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２の硝材は合成石英や溶融石英、その他紫外光で高い透過率を持つものを用いる。ＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２には、用いる硝材の種類や、ピッチの細かさにより、様々な製法を選択することができる。ピッチが数ｍｍ程度の場合は研削研磨によって作成してもよいし、それ以下の細かいピッチの場合は、溶融成形やリヒート成形によって作成してもよい。また、成形が困難なほどピッチが細かい場合は、リソグラフィを利用してもよい。 When the emission wavelength of the LED is in the ultraviolet region, the glass materials of MLA31 and MLA32 are synthetic quartz, fused quartz, and other materials having high transmittance with ultraviolet light. For MLA31 and MLA32, various manufacturing methods can be selected depending on the type of glass material used and the fineness of the pitch. When the pitch is about several mm, it may be produced by grinding and polishing, and when the pitch is finer than that, it may be produced by melt molding or reheat molding. Further, when the pitch is so fine that molding is difficult, lithography may be used.

ここで、光源部１００におけるＬＥＤチップ５２の配列とＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２の屈折面のピッチの関係について説明する。光源ユニット１の光の射出面とインテグレータ３の入射端面、つまりＭＬＡ３１の入射端面は、光学的に共役な関係である。よって、ＭＬＡ３１の光の入射端面には配列されたＬＥＤチップ５２に対応する光強度分布が形成される。 Here, the relationship between the arrangement of the LED chips 52 in the light source unit 100 and the pitch of the refracting surfaces of the MLA 31 and the MLA 32 will be described. The light emitting surface of the light source unit 1 and the incident end surface of the integrator 3, that is, the incident end surface of the MLA 31 have an optically conjugated relationship. Therefore, a light intensity distribution corresponding to the arranged LED chips 52 is formed on the incident end face of the light of the MLA 31.

本実施形態のＭＬＡ３１のピッチは、ＬＥＤチップ５２の配列ピッチに比べて１００倍程度に細かく構成されている。図６は、ＭＬＡ３１の入射端面上に結像した光源部１００から射出された光５２−１〜５２−４を説明する図である。ただし、本図は、図面の描写解像力上、１００倍のピッチ表示が困難であったため、便宜上２０〜３０倍で描いている。このように、共役面上に結像した光の大きさに比べてＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２の屈折面のピッチは非常に細かくなっている。 The pitch of the MLA 31 of the present embodiment is finely configured to be about 100 times that of the arrangement pitch of the LED chips 52. FIG. 6 is a diagram illustrating light 52-1 to 52-4 emitted from the light source unit 100 formed on the incident end surface of the MLA 31. However, since it was difficult to display a pitch of 100 times in this drawing due to the descriptive resolution of the drawing, it is drawn at 20 to 30 times for convenience. As described above, the pitch of the refracting planes of the MLA 31 and MLA 32 is very fine compared to the magnitude of the light imaged on the conjugated plane.

インテグレータ３の光の射出側の面（射出端面）近傍には、開口絞り４が配置されている。図７は、開口絞り４を説明する図である。開口絞り４は、光が透過する部分６２と、光を遮断する部分６１を備える。 An aperture diaphragm 4 is arranged in the vicinity of the light emitting side surface (injection end surface) of the integrator 3. FIG. 7 is a diagram illustrating an aperture diaphragm 4. The aperture diaphragm 4 includes a portion 62 through which light is transmitted and a portion 61 that blocks light.

開口絞り４を通過した光束は、コンデンサレンズ５を通過して照明面６に至る。コンデンサレンズ５は、インテグレータ３の射出端面と照明面６が光学的にフーリエ共役面になるように設計されている。このため、照明面６には、インテグレータ３の射出端面に形成された二次光源から射出される光束強度分布が重ね合わされる。よって、照明面６上で照度ムラを低減するためには、それぞれの二次光源から射出する光束分布について考える必要がある。 The luminous flux that has passed through the aperture diaphragm 4 passes through the condenser lens 5 and reaches the illumination surface 6. The condenser lens 5 is designed so that the injection end surface of the integrator 3 and the illumination surface 6 optically form a Fourier conjugated surface. Therefore, the luminous flux intensity distribution emitted from the secondary light source formed on the emission end surface of the integrator 3 is superimposed on the illumination surface 6. Therefore, in order to reduce the illuminance unevenness on the illumination surface 6, it is necessary to consider the light flux distribution emitted from each secondary light source.

前述したようにインテグレータ３は部分的に、２つの屈折面を用いてフーリエ光学系を形成している。そのため、インテグレータ３の射出面(二次光源)から射出する光束の強度分布は、ＭＬＡ３１の入射面における強度分布を一つ一つの屈折面で切り取った強度分布と同等である。 As described above, the integrator 3 partially forms a Fourier optical system using two refracting surfaces. Therefore, the intensity distribution of the luminous flux emitted from the injection surface (secondary light source) of the integrator 3 is equivalent to the intensity distribution obtained by cutting the intensity distribution on the incident surface of the MLA 31 on each refraction surface.

光源部１００に用いる複数のＬＥＤチップ５２の発光分布は、ほぼ同じ特性のＬＥＤチップを用いた場合、個体差がほとんど出ないと考えられる。つまりＬＥＤチップ５２の１個当たりの発光分布がＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２で分割され、照明面６上を照らすと考えてよい。 It is considered that the light emission distributions of the plurality of LED chips 52 used for the light source unit 100 have almost no individual difference when the LED chips having substantially the same characteristics are used. That is, it can be considered that the light emission distribution per LED chip 52 is divided by the MLA 31 and the MLA 32 to illuminate the illuminated surface 6.

図８〜図１０を用いて、ＭＬＡの１つ１つの屈折面によって分割された、二次光源の強度分布と照明面６の関係を説明する。図８は、ＭＬＡ３１の入射端面に形成されたＬＥＤチップ５２の１個当たりの共役像を示す図である。仮に、図８のようにＬＥＤチップ５２の１個当たりの共役像がＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２のピッチによってＥ１〜Ｅ４の４つのエリアに分割されるとする。これらの分割エリア（分割領域）によって形成された共役像が、照明面６で重ね合わされる。図９は、照明面６における照度分布を説明する図である。本図では、色の濃度が濃いほど、照度が高いことを表している。本図に示すように、照明面６における照度分布は中央部が高くなり、周辺が低くなる。このように、ＬＥＤチップ１個当たりの発光分布の大きさに対して、ＭＬＡのピッチが粗いと照度ムラが発生することになる。 The relationship between the intensity distribution of the secondary light source and the illumination surface 6 divided by each refraction surface of the MLA will be described with reference to FIGS. 8 to 10. FIG. 8 is a diagram showing a conjugate image per LED chip 52 formed on the incident end face of the MLA 31. As shown in FIG. 8, it is assumed that the conjugated image per LED chip 52 is divided into four areas E1 to E4 according to the pitches of MLA31 and MLA32. The conjugated images formed by these divided areas (divided areas) are superposed on the illumination surface 6. FIG. 9 is a diagram illustrating an illuminance distribution on the illuminated surface 6. In this figure, the darker the color density, the higher the illuminance. As shown in this figure, the illuminance distribution on the illuminated surface 6 is higher in the central portion and lower in the peripheral portion. As described above, if the pitch of the MLA is coarse with respect to the size of the light emission distribution per LED chip, illuminance unevenness will occur.

例えば、本例の照明光学系を露光装置等で用いる場合、これらの照度ムラは基板に投影するパターンの線幅差になりうる。通常、露光装置では、照度ムラは少なくとも５％以下に抑えなくてはならないとされている。これは許容されるパターンの寸法エラーから制限される。照明面６上の照度ムラを５％以下にするには、ＬＥＤチップ１個当たりの発光分布に対して、ＭＬＡの屈折面のピッチを所定以上に細かくする必要がある。 For example, when the illumination optical system of this example is used in an exposure apparatus or the like, these illuminance irregularities can be a line width difference of a pattern projected on a substrate. Normally, in an exposure apparatus, it is said that the uneven illuminance must be suppressed to at least 5% or less. This is limited by acceptable pattern dimensional errors. In order to reduce the illuminance unevenness on the illumination surface 6 to 5% or less, it is necessary to make the pitch of the refraction surface of the MLA finer than a predetermined value with respect to the emission distribution per LED chip.

ここで、ＭＬＡの屈折面のピッチの決定方法について説明する。図１０は、ＭＬＡにおける屈折面のピッチを決定する方法を説明する図である。まず、ｎ×ｎに分割された分割エリアＰを含む矩形エリアＲに入射する発光分布を考える。なお、ここで、分割エリアＰはＭＬＡの屈折面に対応している。 Here, a method of determining the pitch of the refracting surface of the MLA will be described. FIG. 10 is a diagram illustrating a method of determining the pitch of the refracting surface in MLA. First, consider the emission distribution incident on the rectangular area R including the divided area P divided into n × n. Here, the divided area P corresponds to the refracting surface of the MLA.

１つのＬＥＤチップ５２から射出される光の発光分布が均一であるとすると、矩形エリアＲのうち、全域にＬＥＤチップ５２からの光が入射する分割エリアＰの個数は(ｎ−２)^２個ある。一方、一部のみにＬＥＤチップ５２からの光が入射する分割エリアＰは４ｎ−４個ある。ここから推定される照度ムラの量は４ｎ−４を(ｎ−２)^２で割った値となる。 Assuming that the light emission distribution of the light emitted from one LED chip 52 is uniform, the number of divided areas P in which the light from the LED chip 52 is incident on the entire rectangular area R is (n-2) ^two. is there. On the other hand, there are 4n-4 divided areas P in which the light from the LED chip 52 is incident on only a part of the area. The amount of illuminance unevenness estimated from this is a value obtained by dividing 4n-4 by (n-2) ² .

照度ムラをＡ[％]以下に抑えるためには下記の式１を満たす必要がある。ただし、以下の式において、ｎは３以上の自然数とする

Ａ＝５[％]とすると、ｎは８３以上である必要がある。実際は、ＬＥＤチップの発光分布の個体差分だけ、より均一化されるが、照度ムラを５％以下にするためには、ＭＬＡ３１の入射端面に形成されるＬＥＤチップの１個当たりの共役像を８０領域以上に分割するのが望ましいといえる。なお、好ましくは、４００領域以上に分割する。この場合、照度ムラを１％以下とすることができる。また、さらに好ましくは、８００領域以上に分割する。この場合、照度ムラを、０．５％以下とすることができる。このように、分割数が多いほど照度ムラを低減することができる。 In order to suppress the illuminance unevenness to A [%] or less, it is necessary to satisfy the following formula 1. However, in the following formula, n is a natural number of 3 or more.

If A = 5 [%], n needs to be 83 or more. Actually, only the individual difference of the light emission distribution of the LED chip is made more uniform, but in order to reduce the illuminance unevenness to 5% or less, the conjugate image per LED chip formed on the incident end face of the MLA 31 is 80. It can be said that it is desirable to divide it into more than an area. It should be noted that it is preferably divided into 400 regions or more. In this case, the illuminance unevenness can be set to 1% or less. Further, more preferably, it is divided into 800 regions or more. In this case, the illuminance unevenness can be set to 0.5% or less. As described above, the larger the number of divisions, the more the illuminance unevenness can be reduced.

本実施形態では一例として、ＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２の屈折面のピッチはＬＥＤチップ１個当たりの発光分布のピッチに対し１００倍程度に設定している。本実施形態で挙げたインテグレータ３としてのＭＬＡ３１およびＭＬＡ３２は一例であって、これに限られるものではない。例えば、図１１のような構成も可能である。図１１は、インテグレータ３の他例を示す図である。図６との違いは、同一のＭＬＡ上に異なるピッチの屈折面を混在させていることである。すなわち、インテグレータ３は、第１のピッチを有する第１のレンズ群と、第１のピッチとは異なる第２のピッチを有する第２のレンズ群とを備えていても良い。 In this embodiment, as an example, the pitch of the refracting surfaces of MLA31 and MLA32 is set to be about 100 times the pitch of the light emission distribution per LED chip. The MLA31 and MLA32 as the integrator 3 mentioned in the present embodiment are examples, and are not limited thereto. For example, the configuration shown in FIG. 11 is also possible. FIG. 11 is a diagram showing another example of the integrator 3. The difference from FIG. 6 is that refracting surfaces having different pitches are mixed on the same MLA. That is, the integrator 3 may include a first lens group having a first pitch and a second lens group having a second pitch different from the first pitch.

同一のＭＬＡ上に異なるピッチの屈折面を混在させる場合、ピッチよって決められる焦点距離が異なる。よって、ＭＬＡの射出端面から射出される光の射出範囲がＭＬＡ上の領域ごとに異なる。このようにピッチの異なるＭＬＡを構成すると、照明面６の照度ムラをより低減することが可能となる。なお、図１１に示すような構成においても、ＭＬＡ３１、ＭＬＡ３２のように、互いの屈折面が向かい合うようにして２枚１セットで使用するとよい。 When refracting surfaces having different pitches are mixed on the same MLA, the focal length determined by the pitch differs. Therefore, the emission range of the light emitted from the injection end face of the MLA is different for each region on the MLA. By configuring MLAs having different pitches in this way, it is possible to further reduce the illuminance unevenness of the illumination surface 6. Even in the configuration shown in FIG. 11, it is preferable to use the two sheets as a set so that the refracting surfaces face each other as in MLA31 and MLA32.

図１に戻り、照明面６の近傍には、視野絞り７が配置されている。視野絞り６の開口部から射出した光束は、結像光学系８によって被照明面９に結像する。結像光学系８は所望の倍率を持っており、視野絞り７によって切り取られた照明領域は被照明面９に転写される。 Returning to FIG. 1, the field diaphragm 7 is arranged in the vicinity of the illumination surface 6. The luminous flux emitted from the opening of the field diaphragm 6 is imaged on the illuminated surface 9 by the imaging optical system 8. The imaging optical system 8 has a desired magnification, and the illuminated area cut out by the field diaphragm 7 is transferred to the illuminated surface 9.

次に、照明光学系５０が備える、計測ユニット４００について説明する。図１２は計測ユニット４００の概略図である。計測ユニット４００は、瞳強度分布を計測したい面(本実施形態では照明面６)の後側に配置され、照明面６に入射する光束の一部を検出する。照明面６近傍には、ピンホール４０１が配置される。ピンホール４０１から、ある角度分布で射出した光束は、偏向ミラー４０２にて９０°折り曲げられる。光束はその後、正のパワーを有するレンズ４０３にて屈折し、ほぼ平行光に変換され、ＣＣＤカメラ等の検出器４０４に入射する。検出器４０４で取得した分布データは、ＰＣ等の情報処理装置に取り込まれうる。 Next, the measurement unit 400 included in the illumination optical system 50 will be described. FIG. 12 is a schematic view of the measurement unit 400. The measurement unit 400 is arranged behind the surface (illuminated surface 6 in this embodiment) for which the pupil intensity distribution is to be measured, and detects a part of the light flux incident on the illuminated surface 6. A pinhole 401 is arranged in the vicinity of the illumination surface 6. The luminous flux emitted from the pinhole 401 with a certain angle distribution is bent by 90 ° by the deflection mirror 402. The luminous flux is then refracted by the lens 403 having positive power, converted into substantially parallel light, and incident on a detector 404 such as a CCD camera. The distribution data acquired by the detector 404 can be taken into an information processing device such as a PC.

なお、レンズ４０３はピンホールとＣＣＤ面の距離がピンホール径に比べて極めて大きい場合は、省略することもできる。
以下の説明で言及する瞳強度分布は、計測ユニット４００で計測する。 The lens 403 may be omitted when the distance between the pinhole and the CCD surface is extremely large compared to the pinhole diameter.
The pupil intensity distribution referred to in the following description is measured by the measuring unit 400.

(露光装置)
上述の照明光学系５０は、露光装置に適用することが可能である。ここで、照明光学系５０を適用した露光装置５００の実施形態を説明する。図１３は、露光装置５００の構成を示す概略図である。露光装置５００は、被照射面であるマスク２５０（原版）に光を照明する照明光学系５０と、投影光学系３００と、制御部６００を備える。なお、図１３には図示していないが、露光装置がマスク２５０と基板３５０とを走査（スキャン）しながら露光を行う走査露光装置である場合は、マスクステージ（原版保持部）と基板ステージ（基板保持部）を備えていても良い。マスクステージは、マスク２５０を保持して駆動する。基板ステージは、基板３５０を保持して駆動する。 (Exposure device)
The illumination optical system 50 described above can be applied to an exposure apparatus. Here, an embodiment of the exposure apparatus 500 to which the illumination optical system 50 is applied will be described. FIG. 13 is a schematic view showing the configuration of the exposure apparatus 500. The exposure apparatus 500 includes an illumination optical system 50 that illuminates light on a mask 250 (original plate) that is an irradiated surface, a projection optical system 300, and a control unit 600. Although not shown in FIG. 13, when the exposure apparatus is a scanning exposure apparatus that performs exposure while scanning (scanning) the mask 250 and the substrate 350, the mask stage (original plate holding portion) and the substrate stage ( A substrate holding portion) may be provided. The mask stage holds and drives the mask 250. The substrate stage holds and drives the substrate 350.

マスク２５０には、クロム等の金属膜で、微細なパターンが描かれている。マスク２５０に照明された照明光は、マスク２５０のパターンに応じて回折する。回折した光は投影光学系３００により、基板３５０上に投影される。 A fine pattern is drawn on the mask 250 with a metal film such as chromium. The illumination light illuminated on the mask 250 is diffracted according to the pattern of the mask 250. The diffracted light is projected onto the substrate 350 by the projection optical system 300.

投影光学系３００は、マスク２５０と光学的に共役な位置に配置された基板３５０にマスク２５０に形成されているパターンの像を投影する。投影光学系３００は、例えば、例えば、台形ミラー、凸面鏡および凹面鏡を介してマスク２５０のパターンの像を基板３５０上に投影する。 The projection optical system 300 projects an image of the pattern formed on the mask 250 onto the substrate 350 arranged at a position optically conjugated with the mask 250. The projection optical system 300 projects an image of the pattern of the mask 250 onto the substrate 350, for example, through a trapezoidal mirror, a convex mirror, and a concave mirror.

制御部６００は、例えばＣＰＵやメモリを含み、露光装置５００の全体（露光装置５００の各部）を制御する（露光処理を制御する）。また、制御部は、照明光学系５０に含まれる複数のＬＥＤチップ５２それぞれの出力を個別に調整する調整部としても機能する。 The control unit 600 includes, for example, a CPU and a memory, and controls the entire exposure device 500 (each part of the exposure device 500) (controls the exposure process). The control unit also functions as an adjustment unit that individually adjusts the outputs of the plurality of LED chips 52 included in the illumination optical system 50.

露光装置のマスク２５０に入射する光束の瞳強度分布は、有効光源と呼ばれ、露光装置の結像性能に影響する。例えば、有効光源の強度分布が縦横方向、すなわち、平面方向で垂直に交わる２方向で異なる場合、マスクに描かれた縦方向のパターンと横方向のパターンを投影させた時に、基板面上に投影される縦パターンの線幅と横パターンの線幅に差が生ずる。このように、有効光源の強度分布に偏りがあると、露光装置の結像性能は悪化する。 The pupil intensity distribution of the luminous flux incident on the mask 250 of the exposure apparatus is called an effective light source and affects the imaging performance of the exposure apparatus. For example, when the intensity distribution of the effective light source is different in the vertical and horizontal directions, that is, in two directions that intersect vertically in the plane direction, when the vertical pattern and the horizontal pattern drawn on the mask are projected, they are projected on the substrate surface. There is a difference between the line width of the vertical pattern and the line width of the horizontal pattern. As described above, if the intensity distribution of the effective light source is biased, the imaging performance of the exposure apparatus deteriorates.

よって、有効光源の強度分布は一般的に均一で回転対称であることが望ましいといえる。また一方で、実際の露光装置の結像性能には、有効光源の強度分布以外に多くの影響要因が考えられる。一例を挙げれば、投影光学系３００の収差や瞳強度分布、装置の振動、熱による影響、露光プロセスなどである。これらの要因が複雑に足し合わされ、結像性能が決定される。前述したとおり、有効光源の強度分布は一般的に均一でかつ回転対称であることが望ましい。 Therefore, it can be said that it is generally desirable that the intensity distribution of the effective light source is uniform and rotationally symmetric. On the other hand, many influential factors other than the intensity distribution of the effective light source can be considered in the imaging performance of the actual exposure apparatus. For example, the aberration and pupil intensity distribution of the projection optical system 300, the vibration of the device, the influence of heat, the exposure process, and the like. These factors are added in a complicated manner to determine the imaging performance. As described above, it is generally desirable that the intensity distribution of the effective light source is uniform and rotationally symmetric.

しかし、装置全体を考えた時に、有効光源の強度分布以外の要因による結像性能の悪化は、有効光源の強度分布を意図的に変化させることで補正することができる場合がある。ここで、有効光源の強度分布の補正処理について説明する。図１４および図１５は、光源部１００の点灯例とその有効光源分布を示す図である。 However, when considering the entire device, deterioration of imaging performance due to factors other than the intensity distribution of the effective light source may be corrected by intentionally changing the intensity distribution of the effective light source. Here, the correction processing of the intensity distribution of the effective light source will be described. 14 and 15 are diagrams showing a lighting example of the light source unit 100 and its effective light source distribution.

まず、露光プロセスにおいて、パターンの忠実性が求められる場合がある。代表的なパターンの一例としては、孤立パターンや、コンタクトホールなどである。露光装置でこういったパターンを形成するときには、小σ照明が用いられる。小σ照明とは、有効光源の中心付近の光強度分布を大きくし、周辺の光量をカットさせたものである。 First, in the exposure process, pattern fidelity may be required. Examples of typical patterns are isolated patterns and contact holes. Small sigma illumination is used when forming these patterns in an exposure apparatus. Small sigma illumination is the one in which the light intensity distribution near the center of the effective light source is increased and the amount of light in the periphery is cut.

照明光学系５０で小σ照明を作成するためには、図１４（Ａ）に示すように光源部１００を点灯させるとよい。図１４（Ａ）中の白抜きのＬＥＤチップ５２は点灯していることを、黒抜きのＬＥＤチップ５２は消灯していることを表している。白抜きと黒抜きの中間色のＬＥＤチップ５２は、白抜きのＬＥＤチップ５２よりも発光強度が低い（暗い）ことを表しており、色が濃いほど、発光強度が低いことを表している。なお、後述する図１４（Ｃ）、図１５（Ａ）、および（Ｃ）においても同様である。 In order to create the small σ illumination with the illumination optical system 50, it is preferable to turn on the light source unit 100 as shown in FIG. 14 (A). The white LED chip 52 in FIG. 14 (A) is lit, and the black LED chip 52 is off. The LED chip 52 having an intermediate color between white and black indicates that the light emission intensity is lower (darker) than that of the white LED chip 52, and the darker the color, the lower the light emission intensity. The same applies to FIGS. 14 (C), 15 (A), and (C), which will be described later.

図１４（Ａ）では、光源部１００の複数のＬＥＤチップ５２のうち、中心近傍のＬＥＤチップ５２を光らせている。また、図１４（Ａ）に示すように、中心付近から周辺部へ向かうにしたがって、光の強度分布を小さくしている。これらは、各ＬＥＤチップ５２に流す電流値の値を、制御部６００によって調整することで実現可能である。図１４（Ａ）のように光源部１００を点灯させた場合、有効光源分布は図１４（Ｂ）ように中心付近が明るく、中央付近から周辺部へ向かうにしたがって暗くなり、小σ照明を形成することができる。 In FIG. 14A, among the plurality of LED chips 52 of the light source unit 100, the LED chip 52 near the center is illuminated. Further, as shown in FIG. 14A, the light intensity distribution is reduced from the vicinity of the center toward the peripheral portion. These can be realized by adjusting the value of the current value flowing through each LED chip 52 by the control unit 600. When the light source unit 100 is turned on as shown in FIG. 14 (A), the effective light source distribution is bright near the center as shown in FIG. 14 (B) and becomes darker from the vicinity of the center toward the peripheral portion, forming a small σ illumination. can do.

次に露光プロセスにおいて、パターンのコントラストが求められる場合について説明する。コントラストが求められるパターンとしては、繰り返しパターンが考えられる。こういったパターンを形成するときには、輪帯照明が利用される。輪帯照明とは、有効光源の中央が暗く、周辺の発光強度が高い（明るい）照明条件である。 Next, a case where the contrast of the pattern is required in the exposure process will be described. As a pattern for which contrast is required, a repeating pattern can be considered. Ring-shaped lighting is used to form these patterns. The ring-shaped illumination is an illumination condition in which the center of the effective light source is dark and the emission intensity in the periphery is high (bright).

照明光学系５０で輪帯照明を作成するためには、制御部６００によって図１４（Ｃ）に示すように光源部１００を点灯させるとよい。図１４（Ｃ）では、光源部１００の複数のＬＥＤチップ５２のうち、中心部を消灯させ、周辺部を点灯させている。また、本図に示すように、中心付近から周辺部へ向かうしたがって光の強度分布を大きくしている。図１４（Ｃ）に示すように光源部１００を点灯させた場合、有効光源分布は、図１４（Ｄ）に示すように、中心付近が暗く、中心付近から周辺部へ向かうしたがって明るくなり、輪帯照明を形成することができる。 In order to create the ring-shaped illumination by the illumination optical system 50, it is preferable that the control unit 600 lights the light source unit 100 as shown in FIG. 14C. In FIG. 14C, of the plurality of LED chips 52 of the light source unit 100, the central portion is turned off and the peripheral portion is turned on. Further, as shown in this figure, the light intensity distribution is increased from the vicinity of the center to the peripheral portion. When the light source unit 100 is turned on as shown in FIG. 14 (C), the effective light source distribution becomes dark near the center and becomes brighter from the vicinity of the center toward the peripheral portion as shown in FIG. 14 (D). Band lighting can be formed.

次に、露光装置において、投影光学系３００の収差や瞳強度分布、装置の振動、熱による影響などで、所望のパターンが得られない場合の、補正方法について説明する。例えば、露光装置によって形成された縦パターンと横パターンとの間で、パターンの線幅（ＣＤ）に差があるときは、図１５（Ａ）のように光源部１００を点灯させるとよい。図１５（Ａ）では、制御部６００によって、光源部１００の複数のＬＥＤチップ５２うち、照明光学系５０の光軸に垂直な一方向に沿った列ごとにＬＥＤチップ５２の出力を制御している。図１５（Ａ）では、基板回路５１の中央付近を含む数列の光の強度分布を小さくしている。 Next, a correction method will be described when a desired pattern cannot be obtained in the exposure apparatus due to the aberration of the projection optical system 300, the pupil intensity distribution, the vibration of the apparatus, the influence of heat, and the like. For example, when there is a difference in the line width (CD) of the pattern between the vertical pattern and the horizontal pattern formed by the exposure apparatus, it is preferable to turn on the light source unit 100 as shown in FIG. 15 (A). In FIG. 15A, the control unit 600 controls the output of the LED chips 52 for each row of the plurality of LED chips 52 of the light source unit 100 along one direction perpendicular to the optical axis of the illumination optical system 50. There is. In FIG. 15A, the intensity distribution of several rows of light including the vicinity of the center of the substrate circuit 51 is reduced.

図１５（Ａ）に示すように光源部１００を点灯させた場合、有効光源分布は図１５（Ｂ）に示すように、紙面の上側の周辺部と、紙面下側の周辺部が明るくなり、上側の周辺部と下側の周辺部との間に位置する中央付近が暗くなる。マスク２５０上に縦方向の繰り返しパターンがある場合は、投影光学系３００には、パターンの方向と垂直な方向（横方向）に回折光が発生する。マスク２５０上に横方向のパターンがある場合は、逆に縦方向に回折光が発生する。 When the light source unit 100 is turned on as shown in FIG. 15 (A), the effective light source distribution becomes brighter in the upper peripheral portion of the paper surface and the peripheral portion on the lower side of the paper surface as shown in FIG. 15 (B). The area near the center located between the upper peripheral part and the lower peripheral part becomes dark. When there is a repeating pattern in the vertical direction on the mask 250, diffracted light is generated in the projection optical system 300 in a direction (horizontal direction) perpendicular to the direction of the pattern. When there is a pattern in the horizontal direction on the mask 250, on the contrary, diffracted light is generated in the vertical direction.

図１５（Ｂ）のような有効光源形状を作成した場合、縦方向に発生する回折光のうち、発光強度が高い部分が結像に用いられるため、横方向のパターンのコントラストが向上すると考えられる。よって、形成された縦パターンと横パターンの間で、パターンの線幅（ＣＤ）に差があるときの補正に用いることができる。 When the effective light source shape as shown in FIG. 15B is created, it is considered that the contrast of the pattern in the horizontal direction is improved because the portion of the diffracted light generated in the vertical direction having high emission intensity is used for imaging. .. Therefore, it can be used for correction when there is a difference in the line width (CD) of the pattern between the formed vertical pattern and the horizontal pattern.

投影光学系３００の波面収差や瞳強度分布に偏りがあった場合、所望のパターン形状が得られない場合がある。例えば、マスク２５０上のある位置に描写された繰り返しパターンの左右端において、線幅が異なってしまうことがある。こういった場合は、図１５（Ｃ）のように光源部１００を光らせるとよい。図１５（Ｃ）では、図１５（Ａ）と同様に、制御部６００によって、光源部１００複数のＬＥＤチップ５２のうち、照明光学系５０の光軸に垂直な一方向に沿った列ごとにＬＥＤチップ５２の出力を制御している。図１５（Ｃ）では、基板回路５１の所定の領域に含まれる数列の光の強度分布を小さくしている。本図では、一例として紙面の下部の領域に含まれる数列のＬＥＤチップ５２から出力される光の強度分布を小さくしている。 If the wave surface aberration of the projection optical system 300 or the pupil intensity distribution is biased, a desired pattern shape may not be obtained. For example, the line width may be different at the left and right ends of the repeating pattern drawn at a certain position on the mask 250. In such a case, it is advisable to illuminate the light source unit 100 as shown in FIG. 15C. In FIG. 15C, similarly to FIG. 15A, the control unit 600 controls each row of the light source unit 100 and the plurality of LED chips 52 along one direction perpendicular to the optical axis of the illumination optical system 50. It controls the output of the LED chip 52. In FIG. 15C, the intensity distribution of a sequence of light included in a predetermined region of the substrate circuit 51 is reduced. In this figure, as an example, the intensity distribution of light output from a sequence of LED chips 52 included in the lower region of the paper is reduced.

図１５（Ｃ）に示すように光源部１００を点灯させた場合、有効光源分布は図１５（Ｄ）に示すように、紙面において、有効光源の下部の領域が暗く、上部へ向かうほど明るくなる。通常はこの強度勾配によって、形成されるパターンは歪むが、その影響が投影光学系の波面収差や瞳強度分布の偏りのパターン形成への影響と逆の方向になるようにすることにより、露光装置全体として良好なパターン形成を実現させることができる。 When the light source unit 100 is turned on as shown in FIG. 15 (C), the effective light source distribution becomes darker in the lower region of the effective light source and brighter toward the upper part on the paper surface as shown in FIG. 15 (D). .. Normally, this intensity gradient distorts the formed pattern, but by making the effect in the opposite direction to the effect on the pattern formation of the wave surface aberration of the projection optical system and the bias of the pupil intensity distribution, the exposure apparatus Good pattern formation can be realized as a whole.

光源部１００の各ＬＥＤチップ５２の強度分布は、露光装置で実際に基板上にパターンを形成し、その特性（パターン特性）を解析して、解析の結果に基づいて決定してもよい。また、基板の感光材の特性やその他のプロセス条件を鑑み、シミュレーションによって決定してもよい。 The intensity distribution of each LED chip 52 of the light source unit 100 may be determined based on the result of the analysis by actually forming a pattern on the substrate by the exposure apparatus and analyzing the characteristic (pattern characteristic). Further, it may be determined by simulation in consideration of the characteristics of the photosensitive material of the substrate and other process conditions.

また、瞳強度分布は、前述した計測ユニット４００によって計測することができる。制御部６００は、計測ユニット４００の計測結果に基づいて、複数のＬＥＤチップ５２のうち、少なくとも１つのＬＥＤチップ５２から射出される光の強度分布を調整する。具体的には、例えば、計測ユニット４００によって計測された瞳強度分布をモニタしながら制御部６００によって各ＬＥＤチップ５２の光量の調整を行ってもよい。 Further, the pupil intensity distribution can be measured by the measurement unit 400 described above. The control unit 600 adjusts the intensity distribution of the light emitted from at least one LED chip 52 among the plurality of LED chips 52 based on the measurement result of the measurement unit 400. Specifically, for example, the light intensity of each LED chip 52 may be adjusted by the control unit 600 while monitoring the pupil intensity distribution measured by the measurement unit 400.

なお、前述した実施形態においては、照明面６上の瞳強度分布を計測したが、照明面６と共役な位置であれば、計測ユニット４００の構成場所はこの限りではない。 In the above-described embodiment, the pupil intensity distribution on the illumination surface 6 is measured, but the configuration location of the measurement unit 400 is not limited to this as long as the position is conjugate with the illumination surface 6.

光源部１００の一つ一つのＬＥＤチップ５２に流す電流値（または射出される光の光量）と露光装置で投影するマスク上のパターンにおける結像性能の関係を把握すると、よりパターン補正が容易になる。これらの補正は、露光装置が走査型の場合は、マスクステージによってマスク、または基板ステージによって基板を走査させる際に行ってもよい。 By grasping the relationship between the current value (or the amount of emitted light) flowing through each LED chip 52 of the light source unit 100 and the imaging performance of the pattern on the mask projected by the exposure apparatus, pattern correction becomes easier. Become. When the exposure apparatus is a scanning type, these corrections may be performed when the mask is scanned by the mask stage or the substrate is scanned by the substrate stage.

（物品製造方法に係る実施形態）
本実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス、表示デバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。例えば、物品として、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。さらに、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。基板は、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられ、必要に応じて、その表面に基板とは別の材料からなる部材が形成されていてもよい。基板としては、具体的に、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどである。 (Embodiment relating to article manufacturing method)
The method for manufacturing an article according to the present embodiment is suitable for producing an article such as a semiconductor device, a display device, or an element having a fine structure. For example, the article includes an electric circuit element, an optical element, a MEMS, a recording element, a sensor, a mold, and the like. Examples of the electric circuit element include volatile or non-volatile semiconductor memories such as DRAM, SRAM, flash memory, and MRAM, and semiconductor elements such as LSI, CCD, image sensor, and FPGA. Examples of the mold include a mold for imprinting. The method for manufacturing an article of the present embodiment includes a step of forming a latent image pattern on a photosensitive agent applied to a substrate (a step of exposing the substrate) using the above-mentioned exposure apparatus, and a step of forming a latent image pattern in such a step. Includes a step of developing the substrate. In addition, such manufacturing methods include other well-known steps (oxidation, film formation, vapor deposition, doping, flattening, etching, resist stripping, dicing, bonding, packaging, etc.). Glass, ceramics, metal, semiconductors, resins and the like are used for the substrate, and a member made of a material different from the substrate may be formed on the surface thereof, if necessary. Specific examples of the substrate include silicon wafers, compound semiconductor wafers, and quartz glass.

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変更が可能である。 (Other embodiments)
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist thereof.

１：光源ユニット
２：結像光学系
３：インテグレータ
４：開口絞り
５：コンデンサレンズ
７：視野絞り
８：結像光学系
５１：基板回路
５２：ＬＥＤチップ
５３：集光レンズ
５４：集光レンズ
１００：光源部 1: Light source unit 2: Imaging optical system 3: Integrator 4: Aperture diaphragm 5: Condenser lens 7: Field diaphragm 8: Imaging optical system 51: Board circuit 52: LED chip 53: Condensing lens 54: Condensing lens 100 : Light source

Claims

It is an illumination optical system that illuminates the illuminated surface.
A light source unit in which multiple light emitting elements are arranged, and
With the optical integrator,
An optical system that optically conjugates the light emitting surface of the light source unit with the light incident side surface of the optical integrator is provided.
The optical integrator divides a conjugated image per one of the light emitting elements formed on the incident side surface of the optical integrator into 80 regions or more.
An illumination optical system having an optical system that superimposes each image formed by each divided region and guides the image to the illuminated surface.

The illumination optical system according to claim 1, wherein the optical integrator divides a conjugated image per one of the light emitting elements formed on a surface on the incident side of the light into 400 regions or more.

The illumination optical system according to claim 2, wherein the optical integrator divides a conjugated image per one of the light emitting elements formed on a surface on the incident side of the light into 800 regions or more.

The illumination optical system according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical integrator includes a wave surface split type optical integrator.

The aspect according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical integrator includes a first lens group having a first pitch and a second lens group having a second pitch. Illumination optics.

The illumination optical system according to any one of claims 1 to 5, wherein the plurality of light emitting elements have means for individually adjusting their respective outputs.

The illumination optical system according to any one of claims 1 to 6, wherein the plurality of light emitting elements include an LED.

The illumination optical system according to any one of claims 1 to 7, wherein the plurality of light emitting elements include 50 or more light emitting elements.

An exposure device that exposes a substrate
An exposure apparatus comprising the illumination optical system according to any one of claims 1 to 8 and a projection optical system that projects a pattern of an original plate illuminated by the illumination optical system onto the substrate.

The exposure apparatus according to claim 9, further comprising a measuring instrument for measuring the illuminance distribution of the surface on which the pattern of the original plate is formed or the surface optically conjugated to the surface.

The tenth aspect of claim 10, further comprising an adjusting unit for adjusting the intensity distribution of light emitted from at least one light emitting element among the plurality of light emitting elements based on the measurement result of the measuring instrument. Exposure device.

An exposure device that exposes a substrate
A light source unit in which a plurality of light emitting elements are arranged, an optical integrator, and an optical system that optically couples the light emitting surface of the light source unit and the light incident side surface of the optical integrator. Including, the illumination optical system that illuminates the original plate,
A projection optical system that projects the pattern of the original plate illuminated by the illumination optical system onto the substrate, and
A measuring instrument that measures the illuminance distribution of the surface on which the pattern of the original plate is formed or the surface that is optically conjugated to the surface.
An exposure apparatus comprising: an adjusting unit for adjusting the intensity distribution of light emitted from at least one light emitting element among the plurality of light emitting elements based on the measurement result of the measuring instrument.

The adjusting unit analyzes the pattern characteristics from the pattern exposed on the substrate, and adjusts the intensity distribution of the light emitted from at least one of the plurality of light emitting elements based on the result of the analysis. The exposure apparatus according to claim 11 or 12, characterized in that.

An original plate holding unit that holds the original plate,
A substrate holding portion for holding the substrate is provided.
The adjusting unit adjusts the intensity distribution of light emitted from at least one light emitting element among the plurality of light emitting elements when the original plate holding unit or the substrate holding unit is driven to perform exposure. The exposure apparatus according to any one of claims 11 to 13.

A step of exposing a substrate using the exposure apparatus according to any one of claims 9 to 14.
The process of developing the exposed substrate and
A method for producing an article, which comprises a step of producing an article from the developed substrate.